JP2004070185A - 光散乱性液晶パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は液晶の光散乱性を上げた、表示品質の良い光散乱性プラスチック液晶パネルの製造方法を提供することである。
【解決手段】光散乱性プラスチックパネルにおいては紫外線を照射することによってポリマーを硬化させ光散乱性を得ているが、光散乱性を上げるためには、ＩＴＯ付きプラスチック基板の紫外線透過率を上げる必要がある。そこでＩＴＯ付きのプラスチック基板を液晶封入前に１３０〜１５０℃で１時間以上、焼成する工程を行う。この工程を経ることによって、ＩＴＯの結晶性が高まり、ＩＴＯ付きのプラスチック基板全体の紫外線透過率が高まり、ＰＮＬＣやＰＤＬＣを効率よく光散乱させることが可能となる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
近年、ＣＰＵやＩＣメモリー等の半導体集積回路（以下、総称してＩＣチップと記載する。）を搭載したＩＣカード等の記憶媒体が開発されており、磁気カードでは不十分であった分野への応用が期待されている。
【０００２】
この様なＩＣカードに液晶表示装置を搭載し、必要なデータを表示することができるカードが既に提案されている。その液晶表示装置には０．２ｍｍ程度の厚さが要求されるため、部材の薄型化に対応でき、屈曲性に耐えられるプラスチック液晶パネルを用いることが好ましいとされている。
【０００３】
このようなプラスチック液晶パネルとして、偏光板を備えなくても表示を行うことができるため薄型化に適した光散乱性液晶パネルが注目されており、光散乱性液晶パネルに用いられる液晶としては、ポリマー分散型液晶やポリネットワーク型液晶などが知られている。
【０００４】
本発明は光散乱性液晶パネルの製造方法、特にポリマーネットワーク型液晶（以下ＰＮＬＣと略記する）、ポリマー分散型液晶（以下ＰＤＬＣと略記する）の製造方法に関する。
【０００５】
【従来の技術】
従来の技術及び製造工程を図１５及び図２乃至図８を用いて説明する。
【０００６】
図２は光散乱性液晶パネルの動作原理を説明する図で、楕円形の１０が液晶分子、ひも状の１２がポリマーである。液晶層に電圧が印加されていないＯＦＦの状態では図２（ａ）に示すように液晶分子１０の向きがポリマーの影響でバラバラになっており入射光を散乱して白く見える。液晶層に電圧が印加されるＯＮの状態では図２（ｂ）に示すように液晶分子が電解に対して平行に整列し光を透過する。電圧が除去されると図２（ａ）の状態に戻る。このように光散乱性液晶パネルは電圧の印加無印加によって、液晶層が光を透過する状態、散乱する状態と変化することで表示を行っている。
【０００７】
光散乱性液晶パネルを作成するには、一対の基板を用意し、そこに未硬化のＰＮＬＣやＰＤＬＣを注入し、封止後、４００〜５００ｎｍの紫外線を照射し、ＰＮＬＣやＰＤＬＣを硬化させ、液晶を散乱させる。
【０００８】
図２（ｃ）はＰＮＬＣパネルの拡大写真で、白くヘチマ状に見える部分が硬化したポリマー、黒く見える部分が液晶物質である。
【０００９】
図３はＰＮＬＣパネルの断面図である。
図３において、２６が上側透明プラスチック基板、２２が下側透明プラスチック基板で、ここではプラスチック基板として０．１ｍｍ厚のポリカーボネイト基板を用いている。上側透明プラスチック基板２６上には酸化インジウム錫（以下ＩＴＯと略記する）からなる透明電極２０が形成されており、下側透明プラスチック基板２２上には同様の透明電極１８が形成されている。該透明電極１８は右側シール部３１の外側まで引き回されて下側基板用引き出し電極２４となっている。また同じく下側透明プラスチック基板２２上にはＩＴＯからなる上側基板用引き出し電極２７が設けられている。３８はスペーサーで上下の透明プラスチック基板２６，２２のギャップを均一に保っている。３０，３１はシール部で上下の透明プラスチック基板２６，２２を接着する部分である。接着には異方性導電シール剤（以下ＡＣＳと略記する）を用いている。ＡＣＳ中には導電粒２８、２９が分散しており、この導電粒２８が、上側透明プラスチック基板２６上の透明電極２０と、下側透明プラスチック基板２２上に設けられている上側基板用引き出し電極２７とを電気的に接続している。引き出し電極２４，２７はＦＰＣ（フレキシブル・プリンティッド・サーキット）等により外部の駆動回路と接続される。上下の透明プラスチック基板２６，２２とシール部３０，３１で囲まれた領域にはＰＮＬＣ３２が充填されている。下側透明プラスチック基板２２の外側には反射膜３４が備えられている。従って上下の透明電極２０，１８によってＰＮＬＣ３２に電圧が印加されていない時は入射光は散乱されて白濁して見え、電圧が印加されている時は入射光がＰＮＬＣ３２等を透過してから反射膜３４で反射され、反射膜の材質に従った色で見える。
【００１０】
図４〜図８はパネルの主な製造工程を説明する図である。
【００１１】
図４はＩＴＯ付き透明プラスチック基板を用意し、ＩＴＯをパターニングした後の工程で、図４（ａ）で下側透明プラスチック基板２２上の透明電極１８上、図４（ｂ）で上側透明プラスチック基板２６上の透明電極２０上のそれぞれのシール部３０，３１の内側の部分に配向膜３６，３７を塗布している。塗布に際しては溶媒揮発タイプのＪＡＬＳ１０２４−Ｒ９（ＪＳＲ製）を用いて配向膜３６，３７を印刷し、９０℃から１２０℃で硬化させている。これは液晶分子を配向させるためではなく、ＰＮＬＣ注入時に、液晶が触れる透明電極界面とその透明電極がないプラスチック基板界面での濡れ性を同じにし、光硬化後の光散乱性の均一度を上げるためである。
【００１２】
図５（ａ）はシール剤を印刷する工程で、下側透明プラスチック基板２２上の透明電極１８上のシール部にＡＣＳを印刷している。
【００１３】
図５（ｂ）はセルギャップを均一に出すためのスペーサーを散布する工程で、上側透明プラスチック基板２６上に、ギャップ材を乾式法もしくは湿式法のスペーサ散布機を用いて、球径９μｍ〜１５μｍのプラスチック材に接着材を被覆したビーズ３８を１５０〜２００個／ｍｍ^２相当散布する。
【００１４】
その後、上側の透明プラスチック基板２６と下側の透明プラスチック基板２２にあらかじめ形成された所定のアライメントマークを用いて重ね合わせる事で、パネルが完成する。この際のセルギャップは、９μｍ〜１５μｍとなる。
【００１５】
次に、図６に示す様に、パネル４０同士が熱により貼り付かない様に、無塵紙４４を各パネルの間に入れ、複数個の大判パネル４０を重ねて図に示す冶具で固定する。次に、エアバック４２に０．４〜１．２ｋｇ／ｃｍ^２の圧力を掛け、１〜２時間、焼成炉の中で１００℃程度の温度で加熱して、基板間に配置したシール剤３０，３１を硬化させ、シール硬化工程を行う。
【００１６】
その後縦方向、横方向に液晶パネルが複数個形成された大判パネルを、短冊状にトムソン刃を用いて切断する。
【００１７】
図７はシール剤焼成後の液晶パネルの平面図である。短冊状に打ち抜かれたパネル群は図７のパネルが横方向に複数個つながっている形状になっている。このパネルに真空注入法を用いて、ＰＮＬＣであるＰＮ−１７０（大日本インキ株式会社製）を１９±０．５℃にて封入孔４６からパネル内に注入する。この時のＰＮＬＣは、液晶内に有機モノマーを含む混合液晶性の前駆体である。
【００１８】
図８は液晶注入後の封孔材塗布工程を説明する図で、ＰＮＬＣ３２を注入後、注入孔４６を塞ぐためのアクリル系紫外線硬化型接着剤４８を注入孔４６に塗布した後、紫外線を照射することでＰＮＬＣ３２中の有機モノマーと封孔材を同時に硬化させる。この時紫外線を約２０００〜３０００ｍＪ照射する事で、有機モノマーは、有機ポリマーとして液晶内に固形物を形成すると共に封孔材も同時に硬化する。このとき液晶パネルには紫外線照射機のフィルター等の関係で４００ｎｍから５００ｎｍの波長の紫外線が照射されている。
【００１９】
紫外線照射によって有機モノマーが硬化して有機ポリマーとなる。このため液晶分子の向きが散乱されて光散乱機能を有するようになり、ＰＮＬＣパネルとしての表示が可能となる。
【００２０】
その後個々のパネルの外形サイズに合わせ、所定の大きさにトムソン刃を用いて単個のパネルに打ち抜く。
【００２１】
さらに、超硬カッターを用いて外部取り出し電極端子を露出させるために透明基板の余分な部分を切断する。以上の工程を経て液晶パネルが完成する。
なお短冊化切断化工程は省略して単個状態で液晶注入を行っても良いし、単個化工程はシール剤焼成後に行っても液晶物質注入後に行っても良い。
【００２２】
以上の主な工程を順に記述したのが図１５である。
【００２３】
ところがプラスチックパネルの場合は問題がある。光散乱性液晶パネルを作成するには、一対のＩＴＯ付き基板を用意し、そこに未硬化のＰＮＬＣやＰＤＬＣを注入し、封止後、４００〜５００ｎｍの紫外線を照射し、ＰＮＬＣやＰＤＬＣを硬化させ、液晶を光散乱させる。この際、基板としてガラス基板を使用する場合には、ガラス基板自体が紫外線をよく透過するため、ＩＴＯが紫外線を吸収するものの、問題なくＰＮＬＣやＰＤＬＣを硬化させ、光散乱性を得ることができる。しかしながら、プラスチック基板を用いる場合は、プラスチック基板のＴＧ点がガラスよりも低いため、ＩＴＯの形成温度も低くせざるを得ず、ＩＴＯをより厚く形成することによってガラス基板上のＩＴＯとシート抵抗をほぼ等しくしている。一般的にガラス基板上のＩＴＯは０．１μｍ〜０．２μｍ程度にするが、プラスチック基板上のＩＴＯはこれよりも０．０８μｍ程度厚くする必要がある。このような基板では、プラスチック基板が紫外線を吸収するうえ、ＩＴＯでの紫外線吸収も大きいため、紫外線を照射しても液晶の光散乱性が十分得られず、表示品質上問題が生じている。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は液晶の光散乱性を上げた、表示品質の良い光散乱性プラスチック液晶パネルの製造方法を提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明による光散乱性液晶パネルの製造方法においては、電極としてＩＴＯを備えるプラスチック基板を用意する工程と、高分子材料を含有する液晶を一対の前記プラスチック基板に封入する液晶封入工程と、前記液晶封入工程の前に、前記ＩＴＯを備える基板を焼成する基板焼成工程を有することを特徴とする
【００２６】
また前記基板焼成工程における焼成温度は１３０℃から１５０℃の温度であることを特徴とする。
【００２７】
さらに、前記基板焼成工程における焼成時間は１時間以上であることを特徴とする。
【００２８】
さらにまた、一対の前記プラスチック基板をシール剤で貼り付けるシール硬化工程を有し、前記シール硬化工程の後に、前記基板焼成工程を行うことを特徴とする
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明による基板焼成工程を図１及び図９乃至図１４を用いて説明する。
【００３０】
【実施例】
図１は本発明による光散乱性液晶パネルの製造工程を説明する図で、図１５の従来工程と異なるのは、「基板焼成」の工程が追加されている点である。「基板焼成」工程はＩＴＯ付きプラスチック基板上を焼成することにより、ＩＴＯの結晶性を上げ、紫外線の透過率を良くすることにより、紫外線照射によるＰＮＬＣやＰＤＬＣの硬化を十分に行い、これにより光の散乱性を上げるために設けている。
【００３１】
この「基板焼成」工程は「ＩＴＯ付きプラスチック基板用意」工程の後でかつ「液晶注入工程」の前ならばどこの工程で行っても良い。しかし熱履歴、湿度等の他工程の影響を受けないよう、「シール硬化工程」のあとに設ける事、可能ならば「液晶注入」工程の直前に設けるのがよい。本実施例においては製造能率を考慮し「短冊化切断」工程直前の大判の状態で「基板焼成」工程を設けている。
【００３２】
また結晶性の高いＩＴＯが付いたプラスチック基板は入手が容易でなく、かつ得られたとしても大変高価なものになってしまうため、本発明のようにパネル製造工程中に基板焼成工程を設けることが望ましい。
【００３３】
図９乃至図１２は基板焼成の条件とＩＴＯ付きプラスチック基板の光透過率との関係を調べたグラフで、縦軸が透過率、横軸が光の波長になっている。透過率測定はカラーテクノシステム社のＳＰ６０，積分球分光側色計　Ｘ−Ｒｉｔｅを用いて行っている。
【００３４】
ＰＮＬＣの光散乱性を高めるには４００ｎｍ〜５００ｎｍ付近、特に４５０ｎｍ〜５００ｎｍ付近の波長の光が有効であるため、各グラフにおける４５０ｎｍ〜５００ｎｍ付近の透過率が重要である。
【００３５】
なおグラフはプラスチック基板としてＩＴＯ付き０．１ｍｍ厚のポリカーボネイト基板（グラフ中ではＰＣと略記している）を用いた場合のデータである。
【００３６】
図９はＰＣ基板を未焼成の場合と、１１０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃の各温度で１時間焼成した場合の透過率変化をプロットしたもので、１１０℃では未焼成の場合とほとんど差がなく、１３０℃以上で焼成すると効果が現れ始めている事がわかる。
【００３７】
図１０はＰＣ基板を未焼成の場合と、１３０℃で１時間、２時間、４時間の各時間焼成した場合の透過率変化をプロットしたもので、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲では焼成した方がいずれも未焼成の場合よりも透過率が高くなっていることがわかる。
【００３８】
図１１はＰＣ基板を未焼成の場合と、１４０℃で１時間、２時間、４時間の各時間焼成した場合の透過率変化をプロットしたもので、１３０℃の場合と同様に、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲では焼成した方がいずれも未焼成の場合よりも透過率が高くなっていることがわかる。
【００３９】
図１２はＰＣ基板を未焼成の場合と、１５０℃で１時間、２時間、４時間の各時間焼成した場合の透過率変化をプロットしたもので、やはり１３０℃の場合と同様に、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲では焼成した方がいずれも未焼成の場合よりも透過率が高くなっていることがわかる。
【００４０】
以上のデータから、１３０℃〜１５０℃の温度範囲で、１時間以上、基板焼成を行えば、所望の波長領域の紫外線の透過率が上昇しのポリマーの硬化が進み、光散乱性が上昇すると推論出来る。
【００４１】
図１３は本発明の製造方法で作成した完成パネルの反射率を測定する方法を説明する図で、ガラス基板５０上に反射膜５２を形成し、その上に光散乱性液晶パネル５４を置く。液晶パネル５４の前面には積分球５５を置き、積分球には液晶パネルの垂線方向に対し直角方向に置かれたハロゲンランプ５３から光を入射する。ハロゲンランプ５３の光は積分球５５で全方向に反射され、液晶パネル５４には全方向成分を持った光が入射される。液晶パネル５４の反射光量は液晶パネル５４の垂線方向から８度の角度のところで測定している。
【００４２】
図１４の表は、基板焼成工程を踏まなかったパネルと、各温度、各時間、本発明による基板焼成工程を踏んだパネルとの、反射率の測定値と目視検査による白さの度合い、すなわち光散乱性の度合い、を表したものである。測定結果の反射率が低いほど光散乱度が高く白く見える。
【００４３】
図１４の表から明らかなように、１３０℃〜１５０℃のの温度で、１時間以上基板焼成を行うと効果が顕著であることがわかる。　　この結果は図９〜１２の透過率データからの推論と一致している。
【００４４】
なお２００℃以上で焼成した場合はプラスチック基板が劣化して黄色く変色してしまい、反射率も測定不能であった。
【００４５】
またプラスチック基板としてポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）を用いた時も同様の結果が得られた。
【００４６】
なお実施例ではＰＮＬＣを中心に説明したが、ＰＤＬＣでも同様の効果がある。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の製造方法によれば、ＩＴＯの結晶性が高まり、ＩＴＯ付きのプラスチック基板全体の紫外線透過率が高まり、ＰＮＬＣやＰＤＬＣを効率よく光散乱させることが可能となる。その結果、表示品質の良い光散乱性プラスチック液晶パネルを効率よく作ることが出来、効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光散乱性液晶パネルの製造工程である。
【図２】（ａ）　光散乱性液晶パネルの動作原理を説明する図であり、液晶層に電圧が印加されていない状態を示す図である。
（ｂ）　光散乱性液晶パネルの動作原理を説明する図であり、液晶層に電圧が印加されている状態を示す図である。
（ｃ）　ＰＮＬＣパネルの拡大写真である。
【図３】ＰＮＬＣパネルの断面図である。
【図４】配向膜塗布工程を説明する図である。
【図５】（ａ）　シール部印刷工程を説明する図である。
（ｂ）　スペーサー散布工程を説明する図である。
【図６】シール硬化工程を説明する図である。
【図７】液晶注入前の液晶パネルを説明する図である。
【図８】封孔材塗布工程を説明する図である。
【図９】各温度で１時間基板焼成を行った時の透過率特性データである。
【図１０】１３０℃で各時間基板焼成を行った時の透過率特性データである。
【図１１】１４０℃で各時間基板焼成を行った時の透過率特性データである。
【図１２】１５０℃で各時間基板焼成を行った時の透過率特性データである。
【図１３】光散乱性液晶パネルの反射率測定法を説明する図である。
【図１４】各条件毎の反射率と目視検査による白さの度合いを表した表である。
【図１５】従来の光散乱性液晶パネルの製造工程である。
【符号の説明】
２６　　　　上側透明プラスチック基板
２２　　　　下側透明プラスチック基板
１８，２０　透明電極
２４　　　　下側基板用引き出し電極
２７　　　　上側基板用引き出し電極
３８　　　　スペーサー
３０，３１　シール部
２８、２９　導電粒
３２　　　　ＰＮＬＣ
３４　　　　反射膜

Claims (4)

1. 電極としてＩＴＯを備えるプラスチック基板を用意する工程と、高分子材料を含有する液晶を一対の前記プラスチック基板に封入する液晶封入工程とを有する光散乱性液晶パネルの製造方法において、前記液晶封入工程の前に、前記ＩＴＯを備える基板を焼成する基板焼成工程を有することを特徴とする光散乱性液晶パネルの製造方法。
2. 前記基板焼成工程における焼成温度は１３０℃から１５０℃の温度であることを特徴とする請求項１に記載の光散乱性液晶パネルの製造方法。
3. 前記基板焼成工程における焼成時間は１時間以上であることを特徴とする請求項１に記載の光散乱性液晶パネルの製造方法。
4. 一対の前記プラスチック基板をシール剤で貼り付けるシール硬化工程を有し、前記シール硬化工程の後に、前記基板焼成工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の光散乱性液晶パネルの製造方法。

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