JP2003222829A

JP2003222829A - 液晶表示素子及びその製造方法

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Publication number: JP2003222829A
Application number: JP2001364048A
Authority: JP
Inventors: Okitoshi Kimura; 興利木村; Hiroshi Fujimura; 浩藤村; Masakatsu Higa; 政勝比嘉; Mayuka Osada; 麻由佳長田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】気泡の発生を抑えると共に、コントラストが
高く、しかも、透明度が高いプラスチック液晶表示素子
を提供する。【解決手段】厚み２５０μｍ以下のプラスチック基板
で構成される光透過性の表示側基板１とこれに対向する
非表示側基板２とを有すると共に、これらの基板１，２
の間に液晶物質とこれを物理ゲル化するゲル化剤とを含
む液晶性組成物で構成される調光層を有する液晶表示素
子において、前記液晶物質の等方相／液晶相転移温度を
ゾル−ゲル転移温度以上とし、且つ、前記２枚の基板の
表面にそれぞれ配向膜５，６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子及び
その製造方法に関し、さらに詳しくは、対向する２枚の
基板の間に液晶物質とこれを物理ゲル化するゲル化剤と
を含む流動性が消失した調光層を有する液晶表示素子及
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、薄型、軽量であり、且
つ、省電力性において優れているので、多くの数分野で
利用されている。現在では、液晶表示素子は、陰極線管
（ＣＲＴ）にとって代わる勢いで普及してきている。特
に、液晶表示素子は、携帯用電子機器の表示素子として
利用されて、その特徴が活かされている。液晶表示素子
は、一般的には、対向する２枚のガラス基板の間に液晶
組成物からなる調光層を挟みこんだ構成となっている
が、かかるガラス基板をポリマーフィルムにした場合に
は、軽量化や耐衝撃性が向上するために、携帯電子機器
に更に向いたものとなる。

【０００３】しかし、ポリマーフィルムを基板として作
製された液晶表示素子は、何らかの外部刺激がきっかけ
となって、液晶素子内に気泡が発生するという問題があ
った。液晶素子内における気泡の発生は、頻度において
は少ないものの、ガラス基板を用いて作製された液晶表
示素子においても見られることがある。このような液晶
素子内において気泡が発生した部分は、液晶組成物が充
填されていない状態になってしまうために、液晶表示素
子として機能しなくなってしまうという問題があった。

【０００４】そこで、ネマチック液晶を使用して、高分
子樹脂の網目構造もしくはカプセル構造中に液晶を配置
した高分子分散型液晶デバイスが提案された。このよう
な高分子分散型液晶デバイスは、(1) 偏光板を使用しな
いので明るい画像表示ができること、(2) 視野角が広い
こと、(3) 液晶の配向処理が必要でないので製造が容易
であること、等の長所があるが、(1) 高分子樹脂を硬化
させる際における温度や光強度に高い精度が要求される
こと、(2) 高分子樹脂が硬化してしまうので欠陥の修復
が不可能であること、(3) 電圧印加時にヒステリシスを
生じて中間調の表示が不可能であること、等の問題があ
った。

【０００５】これらの問題を改善するために、パーフル
オロアルキル基を有する低分子化合物と液晶物質とを含
有するゲル状態の液晶性組成物を構成要素とする液晶表
示素子が提案された（特開平５−２１６０１５号公報及
び特開平８−２５４６８８号公報参照）。このゲル状態
の液晶性組成物（以下、「液晶ゲル」という）を表示素
子の製造に用いることにより、ヒステリシスを生じない
表示が可能になり、かつ、ＴＮ型液晶セル並の高コント
ラストが実現された。しかも、液晶ゲルの網目の欠陥の
修復をゾル−ゲル相転移温度以上まで加熱してその後冷
却するだけの簡単な操作で行えることは、大きなメリッ
トであった。しかしながら、前記液晶性組成物のゾル−
ゲル相転移温度は、１１０〜１２０℃であるので、欠陥
修復のための温度を約１３０℃として欠陥の修復を繰り
返すと、高温のゾル状態の液晶性組成物への不純物の混
入による表示不良が発生するという問題があり、また、
ゲル状態を示す液晶性組成物は室温条件下でゲル状態を
示すため、セルに注入する操作時には、液晶性組成物及
びセルを液晶性組成物のゾル−ゲル相転移温度以上に加
熱しなければならないという問題もあった。

【０００６】そして、前記特開平５−２１６０１５号公
報及び特開平８−２５４６８８号公報に記載された発明
の実施例においては、液晶性組成物をそのゾル−ゲル相
転移温度よりも高い温度の１００〜１８０℃に加熱して
等方性液体とし、この等方性液体を同温度に加熱した液
晶セルに真空中において注入している。しかしながら、
真空中において、高温の液晶性組成物を高温に保った液
晶セルに注入すると、液晶性組成物の高蒸気圧成分の揮
発による組成の変動や高温下の連続生産による材料劣化
が生じ、また、真空下でのセル加熱等のプロセスではエ
ネルギー効率が悪くなるので、生産性が悪いという問題
があった。

【０００７】さらに、液晶物質にゲル化剤を加えると、
それらの組み合わせによっては、液晶物質及びゲル化で
構成される調光層（液晶層）において、光の散乱が発生
するので、調光層における光の透過率が低下することに
なり、そのために、コントラストが高く、しかも、透明
度が高い表示ができなくなるという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
を解決することを目的としている。即ち、本発明は、気
泡の発生を抑えると共に、コントラストが高く、しか
も、透明度が高いプラスチック液晶表示素子を提供する
ことを第１の目的とし、そして、気泡の発生を抑えると
共に、コントラストが高く、しかも、透明度が高いプラ
スチック液晶表示素子を効率良く低コストで製造できる
液晶表示素子の製造方法を提供することを第２の目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、上記目的を達成するために、厚み２５０μｍ以下
のプラスチック基板で構成される光透過性の表示側基板
とこれに対向する非表示側基板とを有すると共に、これ
らの基板の間に液晶物質とこれを物理ゲル化するゲル化
剤とを含む液晶性組成物で構成される調光層を有する液
晶表示素子において、前記液晶物質の等方相／液晶相転
移温度をゾル−ゲル転移温度以上とし、且つ、前記２枚
の基板の表面にそれぞれ配向膜を形成したことを特徴と
する液晶表示素子である。

【００１０】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、前記ゲル化剤が、前記液晶物
質に溶解し、かつ、分子間水素結合によって該液晶物質
をゲル化する分子量２０００以下、好ましくは、１５０
〜２０００の低分子化合物で構成されていることを特徴
とするものである。

【００１１】請求項３に記載された発明は、請求項１又
は２に記載された発明において、前記プラスチック基板
が、ポリカーボネイト又はポリエーテルスルフォンであ
ることを特徴とするものである。

【００１２】請求項４に記載された発明は、請求項１〜
３のいずれかに記載された液晶表示素子の製造方法にお
いて、あらかじめ、液晶物質と接する対向する２枚の基
板の少なくとも一方の基板の表面に該液晶物質を物理ゲ
ル化するゲル化剤を塗布した後、該液晶物質を前記対向
する２枚の基板の間に注入することを特徴とするもので
ある。

【００１３】請求項５に記載された発明は、請求項４に
記載された発明において、前記ゲル化剤が、室温では液
晶物質と混和しない低分子化合物で構成されていること
を特徴とするものである。

【００１４】請求項６に記載された発明は、請求項５に
記載された発明において、前記低分子化合物が、前記液
晶物質に溶解し、かつ、分子間水素結合によって該液晶
物質をゲル化する分子量２０００以下、好ましくは、１
５０〜２０００の低分子化合物であることを特徴とする
ものである。

【００１５】請求項７に記載された発明は、請求項４〜
６のいずれかに記載された発明において、前記ゲル化剤
をギャップ剤中に溶解又は分散させて塗布することを特
徴とするものである。

【００１６】請求項８に記載された発明は、請求項４〜
７のいずれかに記載された発明において、前記ギャップ
剤中に分散させたゲル化剤を乾式散布して塗布すること
を特徴とするものである。

【００１７】請求項９に記載された発明は、請求項４〜
８のいずれかに記載された発明において、前記液晶物質
を前記対向する２枚の基板間に注入した後加熱してゲル
化剤を液晶物質に混和させ、続いて、冷却することを特
徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を
示す液晶表示素子のセルの平面図である。図２は、図１
のＡ−Ａ断面図である。

【００１９】図１において、１０は液晶表示素子のセル
である。本発明の液晶表示素子は、厚み２５０μｍ以下
のプラスチック基板で構成される光透過性の表示側基板
１とこれに対向する非表示側基板２とを有すると共に、
これらの基板１，２の間に液晶物質とこれを物理ゲル化
するゲル化剤とを含む液晶性組成物で構成される調光層
（図示せず）を有している。そして、前記液晶物質は、
その等方相／液晶相転移温度がゾル−ゲル転移温度以上
とされ、また、前記２枚の基板１，２の表面には、配向
膜５，６がそれぞれ形成されている。図１，２におい
て、３，４は、ＩＴＯ膜であり、そして、８は、液晶物
質注入口である。

【００２０】本発明者は、基本的構成の液晶表示素子に
おいて気泡の発生実験をおこなったところ、気泡発生要
因のひとつとして、押圧による気泡の発生があることが
判った。かかる現象は、表示側基板面を何らかの形で押
して変形させると、気泡が発生することを意味してい
る。同様な気泡発生実験をガラス基板の液晶表示素子に
おいて実施しても気泡は発生しなかった。また、同様な
気泡発生実験を剛性の高い厚いプラスチック基板の液晶
表示素子において実施しても気泡は発生しなかった。こ
れらのことから見ると、気泡の発生には、基板面の変形
が寄与しているものと考えられた。そして、さらに検討
を重ねたところ、押す物体が基板面を押し、その物体が
離れる際に気泡が発生していることが判った。これらの
ことにより、基板がもとの形に修復する際、押圧部内部
が他の部分に比較し負圧になり気泡が発生するものと考
えられる。気泡の発生は、可とう性の基板を使用した場
合には、基本的には避けられない現象である。表示側基
板が２５０μｍ以下のプラスチック基板（フイルム基
板）を使用した場合は特に顕著である。

【００２１】そこで、本発明者は、厚み２５０μｍ以下
のプラスチック基板で構成される光透過性の表示側基板
１とこれに対向する非表示側基板２の間に液晶物質を物
理ゲル化できるゲル化剤を含ませたところ、液晶物質が
ゲル化して、気泡の発生を抑制できることを見出した。
かかる事実によると、前記した２枚の基板１，２の間の
部分に注入された液体状態の液晶性組成物がゲル化した
固体様の調光層になると、押圧により変形した表示側基
板１の回復に調光層が追随するために調光層が負圧にな
ることが抑制され、そのために、気泡の発生が抑制され
るものと考えられる。また、同じ押圧であれば、固体様
となった調光層の方が変形しにくいことも効果をあげる
要因となっているものと考えられる。

【００２２】そして、本発明者は、このような液晶表示
素子のコントラストを向上させるために、液晶物質を物
理ゲル化するゲル化剤の量を調光層が可視光に対して透
明である範囲にすることを提案したが、液晶物質とゲル
化剤との組み合わせによっては、作製された液晶ゲルが
散乱性を有してしまい、コントラストを低下させる要因
となた。これを防ぐために、セルの厚みを薄くして実質
的に透明度をあげたり、ゲル化剤の量を減らして散乱を
おさえるようにしたが、前者では、セルの厚みが薄くな
るに従い厚みの制御が難しくなるので、生産性をおとす
要因となりやすく、また、後者では、作製される液晶ゲ
ルの性状がより柔らかいものになりやすいので、気泡発
生の抑制力をおとす要因となっていた。本発明者は、こ
のような不具合を解消するために、液晶ゲルの可視光に
対する透明性を検討したところ、液晶ゲルの等方相／液
晶相転移温度がゾル−ゲル転移温度以上とし、且つ、対
向する２枚の基板の表面にそれぞれ配向膜を形成すれ
ば、コントラストが高く、しかも、より透明度の高い液
晶表示素子が作製できることを見出した。

【００２３】その理由は、液晶がゾルであり、しかも、
等方相である完全な等方性状態（高温状態）から、温度
が下がって液晶ゲルとなる過程において、まず、液晶相
が発現することにより系にある程度規則的な構造が付与
され、その後、この規則的構造体の中でゲルの組識化が
おこり、液晶の配向性（規則性）をなるべく維持したま
まゲル化組識ができあがるために、散乱が起きにくくな
ることによる。この逆の関係の場合、即ち、液晶ゲルの
等方相／液晶相転移温度がゾル−ゲル転移温度以下であ
る場合には、完全な等方相状態から、まず、ゲルの組識
がランダムに発生し、その後、その組識の中で液晶相が
発現して、液晶が規則的に配列しようとすることをゲル
組識が阻害するために、できた液晶ゲルが散乱しやすく
なる。

【００２４】また、この液晶ゲルができる過程におい
て、基板の表面に配向膜が形成してあることが系の透明
性及び均一性（大面積をむら無く作製すること）を向上
させる上で好ましい。このように、基板の表面に配向膜
が形成してあると、液晶分子をさらに規則的にしようと
する力が発生して、透明性及び均一性を向上させること
となる。基板の表面に配向膜が形成してない場合には、
液晶ゲルの作製時に液晶分子が基板に対してランダムな
向きに配置するので、液晶ゲルが散乱しやすく、均一性
がそこなわれる。特に、大画面の液晶表示素子の作製に
おいては、工業的に再現性良く均一な素子を製造するこ
とは困難であるが、基板に配向膜が形成してあると、均
一な液晶表示素子を提供できる。

【００２５】対向する２枚の基板１，２の間に保持され
る液晶ゲルの透明度は、２枚の基板１，２の間に液晶ゲ
ルが保持された状態で、可視光（４００ｎｍ〜７００ｎ
ｍ）の平均透過率で９０％以上であることが好ましく、
さらに好ましくは、９５％以上であること好ましい。平
均透過率が９０％以下である場合には、コントラストが
著しく落ちることとなる。

【００２６】液晶ゲルの等方相／液晶相転移温度とゾル
−ゲル転移温度との温度差は、２０℃以上離れているこ
とが好ましく、さらに好ましくは４０℃以上離れている
ことが好ましい。前記温度差が２０℃以下である場合で
も、透明性はあるものの、２０℃以上、特に、４０℃以
上のものと比較すれば、その透明性は多少劣る傾向にあ
る。本発明によれば、等方相／液晶相転移がまず系内で
発生した後ゾル−ゲル転移が起るので、この温度が離れ
ている場合、液晶のゆらぎが等方相／液晶相転移温度か
ら離れるにしたがい、小さくなり、よりゆらぎの小さい
液晶場でゲル化組識ができあがる。

【００２７】本発明における液晶物質を物理ゲル化でき
る化合物は、特に、低分子化合物が好ましい。その理由
は高分子に比較して少ない量で液晶をゲル化できること
に起因する。後述の如くコントラストの高い表示には、
調光層の光学効果を得るために旋光性、複屈折性を使用
したものがあり、液晶の表示モードで示すならば、ＴＮ
液晶表示、ＳＴＮ液晶表示、(反)強誘電性液晶表示等が
ある。即ち、液晶の配向性が重要な表示モードであり、
高分子を使用したゲルの様に液晶に対して多量に存在す
る系は液晶の配向性を乱すため使用できない。これに対
して、低分子化合物は、非常に少ない添加によりゲル化
が起るので、液晶の配向性を大きく乱すことなく使用で
きる。高分子分散液晶技術において、ゲル化した液晶を
得るためには、モノマー量を２０％程度加えることが一
般的に必要となる。ところが、このようにして作製した
ゲル化した液晶は、散乱性を示すことが多く、表示素子
としての機能もゲル化した液晶層の光散乱を利用する表
示システムとなる。このような表示は、偏光板を必要と
しないので、明るさ、視野角特性に優れる表示となる
が、反面コントラストが低いという欠点を有している。
コントラストの点では、通称ＴＮ液晶素子、ＳＴＮ液晶
素子のような調光層（液晶層）の光学効果が旋光性、複
屈折性を有しているので、偏光板を使用する方式が優れ
ている。しかしながら、高分子分散技術では、調光層を
可視光に対して透明にすることが困難であり、たとえで
きたとしても、液晶をゲル化するために液晶に添加する
量が多いために、偏光板を用いる表示方式に必要とされ
る液晶の配向性を正しく制御することは難しい。

【００２８】本発明における「ゲル」は、三次元網目構
造に溶剤がとりこまれた状態を意味する。また、本発明
における「物理ゲル」は、ゲル状態から溶液状態（ゾル
状態）への変化が可能なものを意味する。ゲル状態から
溶液状態への変化が可能であれば、三次元網目構造の架
橋部分の構造には限定をうけないが、その架橋構造は一
般的に共有結合以外の二次的結合力によるものの場合が
多い。ここで言う二次的結合力は、水素結合、分子配
向、ヘリックス形成、ラメラ形成等の分子間力結合、及
び、イオン結合によるものである。分子間力結合による
ゲルの溶液への変化（ゾル化）は、一般的に温度を上げ
ることによって引き起こすことができる。イオン結合に
よるゲルの溶液への変化（ゾル化）は、一般的にｐＨや
イオン強度を変化させることによって引き起こすことが
できる。どちらのタイプにでも使用できる材料として
は、液晶と混和するものがあげられる。

【００２９】具体的には、アミド結合や水酸基を２個以
上有する水素結合性の化合物、例えば、アミド結合を有
する化合物（アミノ酸系化合物、尿素系化合物）、ソル
ビトール系化合物、ステロイド系化合物等がある。ま
た、高分子電解質（高分子電解質に多価イオンをふくむ
もの、ポリイオンコンプレックス等）、非対称長鎖アル
キルアンモニウム塩等のイオン成分を有するもの、或い
は、イオン部、水素結合部をもたない材料の構造に起因
するもの、例えば、ファンデルワールス力、π−πスタ
ッキング等によるもの（コレステロール誘導体、ポリフ
ルオロアルキル化合物、長鎖アルコキシアントラセン）
等がある。

【００３０】本発明におけるゲル化剤は、低分子化合物
で構成されている。このような低分子化合物をゲル化剤
として用いると、ゲル化剤として高分子化合物を用いる
ものと比較して、液晶物質との相溶性が向上するので、
短時間の内に低いエネルギーで液晶物質をゲル化するこ
とが可能となる。本発明でいう「低分子化合物」とは、
分子量分布をもたない化合物をさす。このような低分子
化合物は、好ましくは、前記液晶物質に溶解し、かつ、
分子間水素結合によって該液晶物質をゲル化する分子量
２０００以下、好ましくは、１５０〜２０００の低分子
化合物で構成され、キラル構造を持つものが好ましい。
また、その化合物は液晶物質との相溶性を向上させる構
造を有することが好ましく、具体的には長鎖アルキル構
造（分岐があっても良い）を持つものが好ましい。特
に、好ましくは、炭素数１０〜４０の長鎖アルキル基を
２個以上有していることが好ましい。具体的には、特開
平５−２１６０１５号公報、特開平８−２５４６８８号
公報、特開平１１−２１５５６号公報、及び、特開平１
１−５２３４１号公報に開示されているものが使用でき
る。液晶を物理ゲル化できる化合物の液晶に対する添加
量としては、液晶が可視光に対して散乱しない範囲、即
ち、透明な範囲であることが必要である。また換言すれ
ば透明な範囲でゲル化できる化合物を選択することが必
要であり、添加量はゲル化できる範囲で極力少なくする
ことが好ましい。具体的数値としては液晶物質に対して
０．５重量％以下、好ましくは、０．２重量％以下、さ
らに好ましくは、０．１重量％以下である。

【００３１】本発明の液晶表示素子の表示側基板１に使
用されるプラスチック基板は、液晶表示素子の性格上、
可視光に対して透明なものが好ましく、ポリオレフィン
系、ポリエステル系、ポリアクリレート系、ポリエーテ
ル系等の汎用の高分子材料を用いることができるが、そ
れらの高分子材料としては、リターデーションが小さ
く、ガス透過性（水分、酸素、窒素）が少なく、可視光
の透過性が高く、線膨張係数が小さく、しかも、耐熱性
が高いものが好ましい。本発明においては、表示側基板
１は、厚み２５０μｍ以下のものを使用することが軽量
性、厚み、破砕しない点で特に好ましいが、基板の厚み
が薄くなるに従い、外部圧力に対する変形もし易くなる
ので、気泡の発生の危険性も上昇することとなる。本発
明は、このような薄いプラスチック基板を用いたときに
大きな効果を発揮する。液晶表示素子の基板にプラスチ
ック基板を使用することは、従来から公知であり、前記
特許公報にも、プラスチック基板を使用できることが開
示されているが、厚み２５０μｍ以下のプラスチック基
板で構成される光透過性の表示側基板１とこれに対向す
る非表示側基板２とを有すると共に、これらの基板１，
２の間に液晶物質とこれを物理ゲル化するゲル化剤とを
含む液晶性組成物で構成される調光層を有する液晶表示
素子において、前記液晶物質の等方相／液晶相転移温度
をゾル−ゲル転移温度以上とし、且つ、前記２枚の基板
の表面にそれぞれ配向膜を形成して、気泡の発生を抑え
ると共に、コントラストが高く、しかも、透明度が高い
液晶表示素子とする、という技術思想は、開示されてい
ない。

【００３２】本発明における表示側基板１に用いられる
プラスチック基板の材料は、好ましくは、ポリカーボネ
イト又はポリエーテルスルフォンである。このような材
質で構成される２５０μｍ以下のプラスチック基板は、
リターデーション、可視光の透過性、耐熱性（〜１５０
℃）、基板の軽量性、厚みの点で優れているので、かか
るプラスチック基板を用いて形成した液晶表示素子は、
表示品質が高く、また、軽量性、可とう性、生産性等の
性質において優れている。

【００３３】本発明における液晶表示素子は、あらかじ
め、液晶物質と接する対向する２枚の基板１，２の少な
くとも一方の基板の表面に該液晶物質を物理ゲル化する
ゲル化剤を塗布した後、該液晶物質を前記対向する２枚
の基板１，２の間に注入することにより製造される。

【００３４】基板面への調光層の導入は、液晶表示素子
の大部分において両基板間への液晶の減圧注入により行
われているのが現状であり、特に、基板間厚みの精度が
要求されるもの（ＴＮ表示，ＳＴＮ表示、(反)強誘電表
示等）については顕著に使用されている方式である。本
発明においては液晶をゲル化させる化合物を液晶に含ま
せることを前提としている。よって、液晶表示素子の使
用温度範囲において液晶はゲル化していることが好まし
い。液晶表示素子の使用温度範囲に常温が含まれること
はいうまでもないことであるから、本発明における調光
層も常温ではゲル化している必要がある。ゲル化してい
る液晶物質をゾル化温度以上にもって行き、液体状態と
することにより減圧注入が可能となるが、この場合に
は、注入が終了するまではゾル状態を保つ必要があるた
め、注入皿、基板等を加熱しておく必要が生じる。この
ような操作はエネルギー的に不利であり、加熱のための
装置等を必要とし、その制御も複雑となり、生産性をさ
げる要因となる。

【００３５】本発明によれば、あらかじめ、液晶物質と
接する対向する２枚の基板１，２の少なくとも一方の基
板の表面に該液晶物質を物理ゲル化するゲル化剤を塗布
した後、該液晶物質を前記対向する２枚の基板１，２の
間に注入するので、減圧注入の加熱を必要としないこ
と、従来の装置がそのまま使用できること、煩雑な温度
制御を必要としないこと、等の効果がある。両基板１，
２内に液晶をゲル化できる化合物をあらかじめ存在させ
るには、両基板１，２をシール部７で接着させる以前の
状態、即ち、基板１枚の状態の時に、液晶をゲル化でき
る化合物、即ち、ゲル化剤の溶液（化合物が液体の場合
そのままでも使用可能）をあらかじめ塗布しておく。ゲ
ル化剤は、基板上に塗布された後述のギャップ剤の表面
に塗布しておいてもかまわない。ゲル化剤は、スピン塗
布、デップ塗布、フレクソ印刷等の公知の塗布方法によ
って行うことができるが、シール部７にゲル化剤が着か
ないようにすることが好ましい。

【００３６】減圧注入により液晶表示素子を作製してい
るものは、その大部分において、基板間距離を一定にす
るためのギャップ剤を使用している。このギャップ剤
は、両基板を貼り付ける前に基板上に存在させておくも
のである。このギャップ剤の配置方法の一つに湿式散布
法がある。この湿式散布法は、ギャップ剤を含む液体を
基板上に噴霧して降らせる方法である。本発明によれ
ば、ゲル化剤をギャップ剤中に溶解又は分散させて基板
上に噴霧等の手段により塗布する。ギャップ剤中に溶解
又は分散させる溶媒は、ゲル化剤を溶解しないような貧
溶媒を使用する必要がある。このように、ゲル化剤をギ
ャップ剤中に溶解又は分散させて基板上に噴霧等の手段
により塗布すると、一回でギャップ剤及びゲル化剤を基
板上に付与できるので、生産工程を省力化することがで
きる。

【００３７】本発明によれば、液晶物質を前記対向する
２枚の基板間に注入した後加熱してゲル化剤を液晶物質
に混和させ、続いて、冷却する。このように、液晶物質
を前記対向する２枚の基板間に注入した後加熱する理由
は、液晶物質を注入する温度では液晶物質とゲル化剤と
が混和しないようにしておき、そして、液晶物質を注入
した後加熱してゲル化剤を液晶物質に混和させ、続い
て、冷却することにより、液晶物質をゲル化させること
にある。液晶物質を注入する温度で液晶物質とゲル化剤
とが混和してしまうと、液晶の注入にしたがいゲル化が
おこり、それ以上の注入ができなくなったり、また、ゲ
ル化が進行が遅いものでも注入時に混和してしまうと、
液晶の注入にしたがい液晶をゲル化できる化合物が注入
口から遠ざかる方向に移動していき、注入口からの距離
により液晶をゲル化する化合物の濃度が異なることにな
る。

【００３８】このような状態で作製された液晶表示素子
は、均一な表示ができなくなってしまう。この現象は、
液晶物質を注入する温度では液晶と混和しない化合物を
選択することにより回避可能である。ゲル化剤が液晶物
質と混和しないという意味は、本来注入時間のみ混和が
さけられれば良いので、液晶物質に対するゲル化剤の溶
解性が小さいか、或いは、長い溶解時間が必要であると
いう意味であって、その温度においてまったく混和しな
いという意味ではない。液晶物質の注入後は、混和を促
進するため温度を一旦ゾル化点以上に加熱し、ゲル化点
以下に冷却することにより、短時間で均一表示ができる
表示不良の少ない液晶表示素子を提供することができ
る。また、本発明の液晶表示素子は、高分子分散液晶物
質を用いたものと異なり、液晶表示素子を作製したあと
もゾル化が可能であるので、表示欠陥が生じた場合、そ
の原因にもよるが、再度ゾル化し安定状態とした後、ゲ
ル化することにより表示欠陥を修復することが可能であ
る。

【００３９】

【実施例】以下、実施例を示して、本発明を具体的に説
明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものでは
ない。

【００４０】（参考例１）等方相／液晶相転移温度が１
０７℃の液晶物質に次の式

【化１】で示される化合物（以下、「化合物Ａ」という）よりな
るゲル化剤を０．５ｗｔ％を加え、これを１２０℃に加
熱した後放冷した。すると、液晶物質はゲル化してみか
け上固体となった。この見かけ上固体となった液晶ゲル
を示差熱測定機で熱量測定したところ、そのゾル−ゲル
転移点は、３０℃付近に観測された。

【００４１】（参考例２）等方相／液晶相転移温度が１
０７℃の液晶物質に前記化合物Ａよりなるゲル化剤を１
ｗｔ％を加え、これを１２０℃に加熱した後放冷した。
すると、液晶物質はゲル化してみかけ上固体となった。
この見かけ上固体となった液晶ゲルを示差熱測定機で熱
量測定したところ、そのゾル−ゲル転移点は、４２℃付
近に観測された。

【００４２】（参考例３）等方相／液晶相転移温度が３
５℃の液晶物質に前記化合物Ａよりなるゲル化剤を１ｗ
ｔ％を加え、これを１２０℃に加熱した後放冷した。す
ると、液晶物質はゲル化してみかけ上固体となった。こ
の見かけ上固体となった液晶ゲルを示差熱測定機で熱量
測定したところ、そのゾル−ゲル転移点は、５０℃付近
に観測された。

【００４３】（実施例１）ＩＴＯを表面に持つポリエー
テルサルフォンシート（ＰＥＳ：住友ベークライト製、
厚み１５０ミクロン）を８．５ｃｍ×５．５ｃｍに切り
出し、中心部に８．５ｃｍ×４．５ｃｍのＩＴＯを残し
て端の部分をエッチングして取り除いた基板を２枚用意
した。これらの２枚の基板のＩＴＯ面に配向膜形成液を
スピンコートにより塗布し、塗布した配向膜形成液を１
２０℃で乾燥し配向膜を形成した。このようにして得ら
れた配向膜にラビングマシーンで液晶セル作製後のツイ
スト角が２４０度となるようにラビング処理を施した
後、これらの配向膜を超純水で洗浄し、乾燥して、２枚
の基板の一方を表示側基板とし、他方の基板を非表示側
基板とした。そして、アルコール中にシリカスペーサを
分散させたスペーサ散布液を用意し、このスペーサ散布
液を表示側基板の上にスピンコート機で散布した後、こ
れを８０℃で１分間乾燥させた。次に、スクリーン印刷
で表示側基板と非表示側基板とを接着させるためのシー
ル剤を非表示側基板上に印刷形成し、表示側基板と非表
示側基板とを互いのストライプ状のＩＴＯが直交するよ
うに張り合わせた。このように張り合わせた表示側基板
及び非表示側基板を加熱してシール剤を硬化させてシー
ル部とすることによりセル（図１参照）とした。得られ
たセルを液晶注入用真空装置に移し、０．００２Torrま
で減圧した後、前記参考例１の液晶ゲルを加えた液晶ザ
ラに該セルの液晶注入口を付け、セル外部を常圧にもど
すことにより、液晶ゲルをセル中に導入した。この際、
液晶ゲルの系の温度は６５℃に加温しておいた。この液
晶ゲルを導入したセルを真空装置より取り出して注入口
を封止し、これを１２０℃の恒温層に放置した後、室温
まで冷却した。このようにして得られた液晶表示装置の
透過率を測定したところ、その透過率は、ほぼ１００％
であった（液晶のみ入れたセルとの比較）。この液晶表
示装置に上下偏向板を設置し、ブルーモードにて、その
コントラスト比を評価したところ、８：１であった。ま
た、偏向板を設置する前のセルを８０度の恒温層で保存
した後、ｒ４ｍｍの先端形状を有するステンレスによ
り、作製した液晶セルの表面を押す試験（押圧試験）を
実施した。押圧試験を実施した場所はシール部内側で桝
目状等間隔にて１６個所（縦４×横４）行ったところ、
気泡の発生は起っていなかった。

【００４４】（実施例２）参考例２の液晶ゲルを用いる
以外は、実施例１と同様にして、液晶表示装置を作製し
た。このようにして得られた液晶表示装置の透過率を測
定したところ、その透過率は９９％であった。そして、
この液晶表示装置のコントラスト比を評価したところ、
そのコントラスト比は、７．５：１であった。また、こ
のようにして得られた液晶表示装置の押圧試験を実施例
１と同様にしたところ、気泡の発生は起こっていなかっ
た。

【００４５】（実施例３）実施例１と同様にして２枚の
基板の一方を表示側基板とし、他方の基板を非表示側基
板とした。そして、アルコール中にシリカスペーサを分
散させたスペーサ散布液を用意し、このスペーサ散布液
を表示側基板の上にスピンコート機で散布した後、これ
を８０℃で１分間乾燥させた。次に、前記化合物Ａを溶
剤に溶かしたゲル化剤を用意し、これを非表示側基板の
上に塗布した。この際、後に、シール剤でシールする部
分、即ち、シール部にゲル化剤が接しないようにした。
続いて、スクリーン印刷により表示側基板と非表示側基
板とを接着させるためのシール部を非表示側基板上に印
刷形成し、表示側基板と非表示側基板とを互いのストラ
イプ状のＩＴＯが直交するように張り合わせた。このよ
うに張り合わせた表示側基板及び非表示側基板を加熱し
てシール剤を硬化させてシール部とすることによりセル
（図１参照）とした。得られたセルを液晶注入用真空装
置に移し、０．００２Torrまで減圧した後、前記参考例
１の液晶物質を加えた液晶ザラに該セルの液晶注入口を
付け、セル外部を常圧にもどすことにより、液晶物質を
セル中に導入した。この液晶物質を導入したセルを真空
装置より取り出して注入口を封止し、これを１２０℃の
恒温層に放置した後、室温まで冷却した。この液晶表示
装置に上下偏向板を設置し、ブルーモードにて、そのコ
ントラスト比を評価したところ、８：１であった。ま
た、偏向板を設置する前のセルを８０度の恒温層で保存
した後、ｒ４ｍｍの先端形状を有するステンレスによ
り、作製した液晶セルの表面を押す試験（押圧試験）を
実施した。押圧試験を実施した場所はシール部内側で桝
目状等間隔にて１６個所（縦４×横４）行ったところ、
気泡の発生は起っていなかった。

【００４６】（実施例４）基板にポリカーボネイトで構
成される１２０μｍ厚の基板を使用した以外は、実施例
１と同様に、液晶表示装置を作製した。このようにして
得られた液晶表示装置の透過率を測定したところ、その
透過率はほぼ１００％であった。そして、この液晶表示
装置のコントラスト比を評価したところ、そのコントラ
スト比は、８：１であった。また、このようにして得ら
れた液晶表示装置の押圧試験を実施例１と同様にしたと
ころ、気泡発生個所は０であった。

【００４７】（実施例５）基板にポリカーボネイトで構
成される２００μｍ厚の基板を使用した以外は、実施例
１と同様に、液晶表示装置を作製した。このようにして
得られた液晶表示装置の透過率を測定したところ、その
透過率はほぼ１００％であった。そして、この液晶表示
装置のコントラスト比を評価したところ、そのコントラ
スト比は、８：１であった。また、このようにして得ら
れた液晶表示装置の押圧試験を実施例１と同様にしたと
ころ、気泡発生個所は０であった。

【００４８】（比較例１）液晶ゲルを参考例３の液晶ゲ
ルを用いる以外は、実施例１と同様にして、液晶表示装
置を作製した。このようにして得られた液晶表示装置の
透過率を測定したところ、その透過率は４６％であっ
た。

【００４９】（比較例２）ゲル化剤を使用しない以外
は、実施例１と同様にして、液晶表示装置を作製した。
このようにして得られた液晶表示装置の押圧試験を実施
例１と同様にしたところ、気泡発生個所は６個所あっ
た。

【００５０】

【発明の効果】(1) 請求項１〜３に記載された発明によ
れば、厚み２５０μｍ以下のプラスチック基板で構成さ
れる光透過性の表示側基板とこれに対向する非表示側基
板とを有すると共に、これらの基板の間に液晶物質とこ
れを物理ゲル化するゲル化剤とを含む液晶性組成物で構
成される調光層を有する液晶表示素子において、前記液
晶物質の等方相／液晶相転移温度をゾル−ゲル転移温度
以上とし、且つ、前記２枚の基板の表面にそれぞれ配向
膜を形成したので、気泡の発生を抑えると共に、コント
ラストが高く、しかも、透明度が高いプラスチック液晶
表示素子を提供することができる。

【００５１】(2) 請求項４に記載された発明によれば、
請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方
法において、あらかじめ、液晶物質と接する対向する２
枚の基板の少なくとも一方の基板の表面に該液晶物質を
物理ゲル化するゲル化剤を塗布した後、該液晶物質を前
記対向する２枚の基板の間に注入するので、減圧注入の
加熱を必要としないこと、従来の装置がそのまま使用で
きること、煩雑な温度制御を必要としないこと、等のメ
リットがあり、そのために、気泡の発生を抑えると共
に、コントラストが高く、しかも、透明度が高いプラス
チック液晶表示素子を効率良く低コストで製造できる液
晶表示素子の製造方法を提供することができる。

【００５２】(3) 請求項５〜６に記載された発明によれ
ば、前記ゲル化剤が、室温では液晶物質と混和しない低
分子化合物で構成されているので、液晶物質との相溶性
が向上し、そのために、短時間の内に低いエネルギーで
液晶物質をゲル化することが可能となる。

【００５３】(4) 請求項７〜８に記載された発明によれ
ば、前記ゲル化剤をギャップ剤中に溶解又は分散させて
塗布するので、一回でギャップ剤及びゲル化剤を基板上
に付与できるので、生産工程を省力化することができ
る。

【００５４】(5) 請求項９に記載された発明によれば、
前記液晶物質を前記対向する２枚の基板間に注入した後
加熱してゲル化剤を液晶物質に混和させ、続いて、冷却
するので、短時間で均一表示ができる表示不良の少ない
液晶表示素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す液晶表示素子のセ
ルの平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

１表示側基板２非表示側基板３，４ＩＴＯ層５，６配向膜７シール部８液晶物質注入口１０セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者比嘉政勝東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者長田麻由佳東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H088 FA02 HA01 JA05 JA13 JA17 JA20 KA21 KA22 KA23 MA01 MA02 MA06 MA20 2H089 LA06 NA05 QA12 QA16 RA05 RA10 RA13 RA14 SA17 TA01 2H090 JB03 KA05 KA08 KA14 KA15 LA02 4H027 BD20 BD24 BE07 CA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚み２５０μｍ以下のプラスチック基板
で構成される光透過性の表示側基板とこれに対向する非
表示側基板とを有すると共に、これらの基板の間に液晶
物質とこれを物理ゲル化するゲル化剤とを含む液晶性組
成物で構成される調光層を有する液晶表示素子におい
て、前記液晶物質の等方相／液晶相転移温度をゾル−ゲ
ル転移温度以上とし、且つ、前記２枚の基板の表面にそ
れぞれ配向膜を形成したことを特徴とする液晶表示素
子。
【請求項２】前記ゲル化剤が、前記液晶物質に溶解
し、かつ、分子間水素結合によって該液晶物質をゲル化
する分子量２０００以下、好ましくは、１５０〜２００
０の低分子化合物で構成されていることを特徴とする請
求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】前記プラスチック基板が、ポリカーボネ
イト又はポリエーテルスルフォンであることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表
示素子の製造方法において、あらかじめ、液晶物質と接
する対向する２枚の基板の少なくとも一方の基板の表面
に該液晶物質を物理ゲル化するゲル化剤を塗布した後、
該液晶物質を前記対向する２枚の基板の間に注入するこ
とを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】前記ゲル化剤が、室温では液晶物質と混
和しない低分子化合物で構成されていることを特徴とす
る請求項４に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】前記低分子化合物が、前記液晶物質に溶
解し、かつ、分子間水素結合によって該液晶物質をゲル
化する分子量２０００以下、好ましくは、１５０〜２０
００の低分子化合物であることを特徴とする請求項５に
記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】前記ゲル化剤をギャップ剤中に溶解又は
分散させて塗布することを特徴とする請求項４〜６のい
ずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】前記ギャップ剤中に分散させたゲル化剤
を乾式散布して塗布することを特徴とする請求項４〜７
のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】前記液晶物質を前記対向する２枚の基板
間に注入した後加熱してゲル化剤を液晶物質に混和さ
せ、続いて、冷却することを特徴とする請求項４〜８の
いずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。