JP2000292798A

JP2000292798A - 液晶電気光学装置

Info

Publication number: JP2000292798A
Application number: JP2000068281A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Akira Mase; 晃間瀬; Toshiji Hamaya; 敏次浜谷
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-01-01
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】より安価で作製の容易な大型分散型液晶電気光
学装置を実現する。【解決手段】一対の基板と、前記一対の基板に、少なく
とも調光層と、硬質部分とその外側表面の有機物とでな
るスペーサーとを有し、前記一対の基板は前記スペーサ
ーによって固着していることを特徴とする液晶電気光学
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大面積にまで拡大する
ことが容易な液晶電気光学装置に関するもので、本発明
の液晶電気光学装置は建物の窓やショーウィンドでの視
野遮断のスクリーン、採光制御のカーテンへの応用や文
字、図形、および記号等の表示し電気的に其を書き換え
る液晶表示装置へ応用することが考えられる。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置はネマティック液晶
を使用したＴＮ型やＳＴＮ型のものが広く実用化されて
いる。また、最近では強誘電性液晶を使用したものも知
られている。これらの装置はいずれも偏光板を要しかつ
液晶を装置内で一定の方向に規則正しく配向させる必要
があった。一方、これらの偏光板や配向を必要とせず、
画面の明るい、コントラストのよい分散型液晶が知られ
ている。この分散型液晶とは透光性の固相ポリマーがネ
マティク、コレステリックあるいはスメクティクの液晶
を粒状または海綿状に保持しているものである。この液
晶装置の作成方法としては、液晶のカプセル化によりポ
リマー中に液晶を分散させ、そのポリマーをフィルムあ
るいは基板上に薄膜として形成されているものが知られ
ている。ここで、カプセル化物質としてはゼラチン、ア
ラビアゴム、ポリビニルアルコール等が提案されてい
る。

【０００３】これらの技術ではポリビニルアルコールで
カプセル化された液晶分子は、それらが薄膜中で正の誘
電異方性を有するものであれば、電界の存在下でその液
晶分子が電界の方向に配列し、液晶の屈折率とポリマー
の屈折率とが等しい場合には透明性が発現する。一方電
界が無い場合には液晶は特定の方向に配列せず様々な方
向をむいているので、液晶の屈折率がポリマーの屈折率
とずれることになり、光は散乱され光の透過をさまた
げ、白濁状態となる。この様にカプセル化された液晶を
分散して内部に有するポリマーをフィルムあるいは薄膜
化したものとしては、前述の例以外に、いくつか知られ
ている。例えば、液晶材料がエポキシ樹脂中に分散した
もの、また、液晶と光硬化物質との相分離を利用したも
の、３次元につながったポリマー中に液晶を含侵させた
ものなどが知られている。本発明においてはこれらの液
晶電気光学装置を総称して分散型液晶と言う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記の様な大型の液晶
電気光学装置の実用化において、特に液晶電気光学装置
の作製方法においては、安価で、容易に大型装置を作製
する技術が必要とされている。

【０００５】大型化する際の問題点としては、この分散
型液晶に使用する透明固体物の粘度が非常に高いために
一般の液晶作製工程で使用される液晶注入技術が使用で
きないことである。そのため、塗布法、キャスティング
法等によって片側の基板上に薄膜上に形成した後にもう
一方の基板を重ねて固定していた。

【０００６】また、大型化した場合、一対の基板間隔を
一定に保つ為にスペーサーを均一に分散する必要がある
が、分散型液晶の場合、前述のような理由で塗布法、キ
ャスティング法を使用しなければならず、この工程で、
均一に分散していたスペーサーが偏りを生じたり、部分
的に凝集して均一に分布せず、基板間隔にムラのある液
晶電気光学装置となってしまっていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述のごとき
問題を解決し、より安価で作製の容易な大型分散型液晶
電気光学装置を実現する方法を提案するものである。

【０００８】すなわち、電極層を有する少なくとも一方
が透光性の一対の基板とこの一対の基板間に透明固体物
質と液晶材料を含む調光層を有する分散型液晶の電気光
学装置の作製方法であって、前記一対の基板のうち一方
の基板の電極面側上にスペーサーを分散配置する工程
と、前記一対の基板の他方の基板の電極面側上に前記調
光層を形成する工程と、前記一対の基板を所定の位置関
係にはりあわせ固着する工程とを有することにより、ス
ペーサーを基板に固定して、調光層を形成し、均一にス
ペーサーを分布し、均一な基板間隔の液晶電気光学装置
を実現するものであります。

【０００９】また、調光層の形成の際に透光性の固相ポ
リマーと液晶材料とを共通溶媒に溶解させず、透光性の
固相ポリマーとなる物質と液晶材料とを混合した状態で
他方の基板上に塗布し、スペーサーが分散配置されたも
う一方の基板を所定の位置に重ね合わせ、圧力を加えて
所定の間隔としたのち、光照射、加熱あるいはその両方
の処理を行い基板を固着するものであります。

【００１０】ここで、調光層とは透明固体物質（透光性
の固相ポリマーまたは高分子形成性モノマー）とネマテ
ィック、コレステリックあるいはスメクティックの液晶
を含み、これらの液晶は粒状または海綿状にて、透明固
体物質内に保持されているものであります。この固相ポ
リマーとしてはポリエチレン、ポリメタクリル酸エステ
ル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリルニト
リル、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリアミ
ド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、フッ素樹
脂、シリコン樹脂等の単独または混合物が用いられる。

【００１１】調光層構成材料物は高分子形成性のモノマ
ーと液晶材料あるいは前記固相ポリマーと液晶材料とを
共通の溶媒に溶解したものが使用される。前者の場合は
その混合物を塗布法で基板上に塗布したのちに熱または
光を照射して、高分子化し調光層を形成する。一方、後
者は溶解した液状物を塗布して液状媒体層を形成し、そ
の後この溶媒を除去して、調光層を形成する。

【００１２】溶媒としては、ケトン類、アルコール類、
ベンゼン、トルエン等の不飽和炭化水素や水等が使用で
きる。これらは塗布の方法により適宜選択して、単独あ
るいは混合して使用される。

【００１３】また、塗布の方法は液晶材料の形状、特性
に応じて、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテン
コーター、ナイフコーター、スプレー塗布、スピンコー
ト、スクリーン印刷、オフセット印刷等の方法を採用で
きる。

【００１４】

【実施例１】図１に本実施例の液晶電気光学装置の作製
方法の工程図を示す。使用する基板としては通常の青板
ガラス１上に透光性電極３として厚さ２０００ÅのＩＴ
Ｏを所定のパターンに形成したものを使用した。この基
板の電極面側上に平均粒径が１０．５μｍのスペーサー
４をウェット法で散布した。このスペーサーは内部の硬
質球部分と外部表面の有機物との複合物であり、メチル
アルコールとフロンの混合溶剤に分散されている。この
分散された図１の（Ａ）の状態で１５０〜２００℃の加
熱処理（本実施例では１８０℃）を約１５分行い、溶剤
の除去と同時にスペーサーの外部表面の有機物をとか
し、基板表面と接着、固定させた。

【００１５】次に、もう一方の基板２の電極面側上にポ
リビニルアルコールとネマティック液晶の混合水溶液を
スピンコータにて塗布し、その後１２０℃、２０分の熱
処理をして、図１（Ｂ）のように厚さ約１０〜１２μｍ
の調光層５を形成した。次にこれら一対の基板１、２を
所定の位置に重ねて、１〜５Ｋｇ／ｃｍ^２の圧力を加え
てプレスしながら、１２０℃、３０分の熱処理を行い一
対の基板１、２を固着し、図１（Ｃ）のように液晶電気
光学装置を完成した。

【００１６】この作製した装置の基板間隔の均一性は２
００ｍｍ×２６０ｍｍ基板で１０．２μｍ±０．１であ
り、スペーサーも調光層作製時のスピンコートで偏るこ
となく、基板内に適度に分散していた。

【００１７】また、もう一方の基板とのはりあわせは必
要に応じて真空または減圧雰囲気下で行なってもよい、
その場合はスピンコート後の溶媒除去の工程を省略する
ことが可能である。さらに、本実施例においてはスペー
サーを基板に固定したが、必ず固定する必要はなく、ス
ペーサーを分散配置するだけでも、十分な効果が得られ
る。

【００１８】

【実施例２】本実施例においては図２に示すような作製
方法の工程を採用した。使用する基板としては通常の青
板ガラス１上に透光性電極３として厚さ２０００ÅのＩ
ＴＯを所定のパターンに形成したものを使用した。この
基板の電極３面側上にプレポリマーとネマティック液晶
の混合均一溶液をスクリーン印刷法にて厚さ約１５μｍ
に形成した。（図２（Ａ））

【００１９】このプレポリマーとして、トリメチロール
プロパントリアクリレートを用い、重合開始剤とともに
通常のネマティック液晶材料に対して約２５％の割合で
混合した均一溶液を使用した。次にこの塗布面上に平均
粒径が１０．５μｍのスペーサー４をドライ散布し、図
２（Ｂ）の状態を得た。次に他方の基板２を所定の位置
に重ねて、１〜５Ｋｇ／ｃｍ^２の圧力を加えてプレスし
て、基板間隔が約１０μｍとなるようにして、基板間の
不要な均一溶液を基板の外に押し出した。この不要な均
一溶液をワイプして、基板全面に紫外光を照射して、基
板間に形成されたプレポリマー（モノマー）を硬化（高
分子化）させ、一対の基板１、２を固着した。この照射
条件は１００Ｗ／ｃｍの紫外光ランプに対し、約２０ｃ
ｍの距離を離して、基板を設置して、約５分間照射し
た。このようにして透明固体物質と液晶を含む調光層５
を形成し、基板を固着し、図２（Ｃ）のように液晶電気
光学装置を完成した。

【００２０】この作製した装置の基板間隔の均一性は２
００ｍｍ×２６０ｍｍ基板で１０．０μｍ±０．１であ
り、基板間のスペーサーも調光層作製時のスクリーン印
刷で偏ることなく、基板内に適度に分散していた。

【００２１】本実施例の場合、調光層塗布の後、溶媒を
除去する必要が無く大面積化する際には非常に有効であ
った。さらにまた、モノマーのポリマー化の際またはそ
の後に熱処理を加えて、基板の接着の程度を増加するこ
とは有効であった。

【００２２】

【実施例３】本実施例においても図１に示すような作製
方法の工程図にて説明を行なう。使用する基板としては
通常の青板ガラス１上に透光性電極３として厚さ２００
０ÅのＩＴＯを所定のパターンに形成したものを使用し
た。この基板の電極面側上に平均粒径が１０．５μｍの
スペーサー４をウェット法で散布した。このスペーサー
は内部の硬質球部分と外部表面の有機物との複合物であ
り、メチルアルコールとフロンの混合溶剤に分散されて
いる。この分散配置された図１の（Ａ）の状態で１５０
〜２００℃の加熱処理（本実施例では１８０℃）を約１
５分行い、溶剤の除去と同時にスペーサーの外部表面の
有機物をとかし、基板表面と接着、固定させた。

【００２３】次に、他方の基板の電極３面上にプレポリ
マーとネマティック液晶の混合均一溶液をスクリーン印
刷法にて厚さ約１５μｍに形成し図１（Ｂ）の状態を得
た。このプレポリマーとして、トリメチロールプロパン
トリアクリレートを用い、重合開始剤とともに通常のネ
マティク液晶材料に対して約２５％の割合で混合した均
一溶液を使用した。次に、これら一対の基板１、２を所
定の位置に重ねて、１〜５Ｋｇ／ｃｍ^２の圧力を加えて
プレスして、厚さが約１０μｍとなるようにして、基板
間の不要な均一溶液を基板のそとに押し出した。次に一
対の基板の重なりあっている部分以外をマスクして光が
照射されないようにして、基板に対して紫外光を照射
し、モノマーを硬化（高分子化）させ、透明固体物質と
液晶を含む調光層を形成し、一対の基板を固着した。こ
の照射条件は１００Ｗ／ｃｍの紫外光ランプに対して、
約２０ｃｍの距離をはなして、基板を設置して、約５分
間照射した。この後、紫外光が照射されていない周辺部
分を有機溶剤で洗浄して、基板よりはみでた混合均一溶
液を除去して、基板を固着し、図１（Ｃ）のように液晶
電気光学装置を完成した。

【００２４】本実施例の場合は基板よりはみでた混合均
一溶液を除去する際に、基板の電極取り出し部分を同時
に洗浄することができる為、後の液晶駆動電気回路との
接続が良好となり、信頼性も向上させることができた。

【００２５】以上の実施例において、調光層の塗布には
他の塗布法を必要に応じて採用することができる。その
際には使用する溶液の成分、粘度、特性によって適当に
選択することができる。

【００２６】また、スペーサーは複合スペーサーを使用
したが、感光性の有機材料を基板全面に形成後所定のマ
スクにて必要部分のみ光を照射して、現像後、有機材料
を残して任意の位置にスペーサーを設けたものでもよ
い。

【００２７】

【発明の効果】本発明の構成により、スペーサーが偏る
ことなく、均一な基板間隔を持つ大型の分散型液晶電気
光学装置を少ない工程数にて、安価に作製することが可
能となった。また、スペーサーが偏っていないので、表
示のむらも無く均一な表示を行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶電気光学装置の作製工程図を示
す。

【図２】本発明の液晶電気光学装置の他の作製工程図を
示す。

【符号の説明】

１基板２基板３電極４スペーサー５調光層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板と、前記一対の基板に、少なくとも調光層と、硬質部分とそ
の外側表面の有機物とでなるスペーサーとを有し、前記一対の基板は前記スペーサーによって固着している
ことを特徴とする液晶電気光学装置。
【請求項２】一対の基板と、前記一対の基板に、少なくとも調光層と、硬質部分とそ
の外側表面の有機物とでなるスペーサーとを有し、前記一対の基板は前記有機物によって固着していること
を特徴とする液晶電気光学装置。
【請求項３】一対の基板と、前記一対の基板に、少なくとも調光層と、硬質部分とそ
の外側表面の有機物とでなるスペーサーとを有し、前記一対の基板に前記有機物が溶けて接着、固定してい
ることを特徴とする液晶電気光学装置。
【請求項４】一対の基板と、前記一対の基板に、少なくとも調光層と、硬質部分とそ
の外側表面の有機物とでなるスペーサーとを有し、前記スペーサーは、少なくとも一方の前記基板に固着し
ていることを特徴とする液晶電気光学装置。
【請求項５】一対の基板と、前記一対の基板に、少なくとも調光層と、硬質部分とそ
の外側表面の有機物とでなるスペーサーとを有し、前記スペーサーは、前記有機物によって少なくとも一方
の前記基板に固着していることを特徴とする液晶電気光
学装置。
【請求項６】一対の基板と、前記一対の基板に、少なくとも調光層と、硬質部分とそ
の外側表面の有機物とでなるスペーサーとを有し、前記スペーサーは、前記有機物が溶けて少なくとも一方
の前記基板に接着、固定していることを特徴とする液晶
電気光学装置。