JP2889587B2 - 液晶素子の製造方法 - Google Patents

液晶素子の製造方法

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    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1341Filling or closing of cells
    • G02F1/13415Drop filling process

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  • Liquid Crystal (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶表示素子、エレクトロニクス材料等に用
いられる、一対の可撓性基板に液晶材料を挟持してなる
液晶素子の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、可撓性基板を使用した液晶表示素子の製造で
は、包装材料関係を中心に発達してきたラミネート加工
技術を応用している。
包装材料関係のラミネート加工技術は、プラスチック
フィルム同士、あるいは紙又はアルミ箔等を接着剤を塗
布して貼り合わせるための技術である。一般的には一対
のロールによってラミネートする方法でゴムロールとメ
タルロールを用い、メタルロールは加熱でき、熱膨張率
の小さい基材側に接着剤を塗布してメタルロール側に接
触させて加熱しながらラミネートすることが知られてい
る(「ラミネート加工便覧」80頁〜81頁)。
このラミネート加工技術を応用して、可撓性基板を使
用した液晶表示素子の製造では、配向膜が形成された一
対の基板にスペーサ、接着剤、液晶等を塗布してラミネ
ートロールによって両方の基板を加熱圧着する方法が用
いられている。
特開昭61−500815公報に開示されている方法では、一
対の基板をラビング処理し、片側基板にスペーサを塗布
し加熱硬化させた後、接着剤を塗布し、液晶をノズルか
ら供給しながら一対のロールでラミネートし、加熱接着
する方法が提案されている。この方法では、ラミネート
の際のロールが加熱されていないため、液晶の成形時の
凹凸等がそのまま残り、膜厚均一性が悪く、また、基板
端から気泡をかみ込み易い。
また、特開昭58−140718公報に開示されている方法で
は、一対の基板のうち、片側基板に接着剤を塗布、乾燥
して溶媒を蒸発させ、対向基板にはスペーサを塗布し、
加熱乾燥して、液晶を塗布後に加熱ローラでラミネート
する方法が提案されている。ラミネート部には一対のロ
ールが3組あり、1段目のロールで液晶が等方相を示す
温度まで加熱し、2段目のロールで更に温度を上げて、
接着剤を硬化させ、3段目のロールで冷却している。こ
の方法では、特開昭61−500815の方法と異なりラミネー
ト時に加熱しているため、液晶の成形時の凹凸等は残ら
ないが、両方のロールで加熱しているため液晶が完全に
等方相を示す低粘性の状態となり、基板上を流れ出し、
膜厚均一性が悪くなって色ムラの原因となり易い。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、ラミネート時の気泡のかみ込みを防止し、
ラミネートによる液晶膜厚の均一化を図り、色ムラ、気
泡のないきれいな液晶パネル等を得ることのできる液晶
素子の製造方法の提供を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意研究を重
ねた結果、液晶膜の表面を加熱低粘性化しながらラミネ
ートすることにより、その目的が達成されることを見出
し本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、一対の可撓性基板の一方に液晶
材料を配設し、他方を対向基板としてラミネートする工
程を有する液晶素子の製造方法において、前記対向基板
側を加熱して液晶材料を加熱低粘性化しながらラミネー
トすることを特徴とする液晶素子の製造方法を提供する
ものである。
本発明の製造方法は、電極付可撓性基板の電極面上に
液晶材料を配設する工程、接着剤を配設する工程、対向
基板をラミネートする工程、配向処理工程等からなる。
本発明を液晶表示のロールツーロール方式による製造
方法の一例として説明する。
第1図は、一対の可撓性基板を使用した液晶表示素子
の一般的な製造工程を示す。可撓性基板1には液晶材料
の配設を行う工程、可撓性基板2には接着剤の配設を行
う工程があり、次に両者のラミネート工程があり、更に
配向処理工程を経て素子化する。
ここで、可撓性基板1、2は透明性プラスチックフィ
ルムで、片面に透明性導電膜をコーティングしたものを
使用するとよい。具体的には、1軸又は2軸延伸PET
(ポリエチレンテレフタレート)、PE(ポリエチレ
ン)、PP(ポリプロピレン)等の結晶性ポリマー、PES
(ポリエーテルスルホン)、PS(ポリスルホン)、PC
(ポリカーボネート)、ナイロン等の非晶性ポリマーな
どが用いられる。必要に応じて配向膜や偏光板を備えた
ものを用いるとよい。透明性導電膜としては、例えば、
NESA膜といわれる酸化錫膜、ITO膜といわれる酸化錫を
混入した酸化インジウム膜等が用いられる。
可撓性基板間に挟持する液晶材料としては、ネマチッ
ク相又はコレステリック相、あるいはスメクチック相
(カイラルスメクチックC相を含む。)を示す低分子液
晶又高分子液晶あるいは両者の混合物を用いることがで
きる。このとき、必要に応じて接着剤、減粘剤、熱可塑
性樹脂、色素等を混合した液晶材料も用いることができ
る。
液晶材料の配設工程では、通常の方法、例えば、溶媒
希釈や加熱溶融させたのち塗布する方法や、シート状に
成形したのち貼付する方法を用いることができる。、こ
のうち、適当な溶媒等で塗布し易い粘度に希釈した液晶
材料を、可撓性基板の透明性導電膜上にグラビアロール
法等の塗布法により液晶表示素子としての性能を満足す
る膜厚に塗布する方法が好適に用いられる。また塗布後
は、使用する溶媒や濃度条件によって決まる適当な乾燥
方式及び条件のもとで乾燥を行い、溶媒を含まない乾燥
した膜を可撓性基板上に形成するとよい。
接着剤の配設工程でも同様に、通常の方法を用いるこ
とができる。
ラミネート工程では、上記液晶材料の配設工程で得ら
れた液晶材料配設済基板と、接着剤の配設工程で得られ
た基板又は何も塗布していない基板を対向基板として用
いたものとを、対向基板側を加熱して液晶材料を加熱低
粘性化しながらラミネートする方法が用いられる。
第2図は、一対のラミネートロールを用いた場合のラ
ミネート工程の一例を示す略示図である。
一対のラミネートロールA、Bにより、液晶材料配設
基板1とその対向基板である接着剤配設済基板又は何も
塗布していない基板2とを圧力をかけつつ、対向基板2
側を加熱しながらラミネートする。
ここで、ラミネートロールは、ゴムロールとメタルロ
ールで構成し、メタルロールは加熱できる構造とすると
よい。そして、液晶材料配設済基板1はゴムロールAに
接し、対向基板2はメタルロールBに接するように配置
すると、対向基板2側を加熱しながらラミネートするこ
とができる。
ゴムロールAとメタルロールBのロール径は、両方同
一でもよいし、異なっても差し支えない。好ましいゴム
ロールAのロール径は50〜500mmφである。
メタルロールの加熱方式は電気加熱でも温水又は温液
加熱又は温風加熱でもよい。あるいはメタルロールは加
熱せず、ロール入口で基板を熱風加熱等の方法で加熱し
てもよい。特に好ましくはメタルロールを電気加熱や温
水循環加熱で細かく温度制御する方式である。
一対のロールの配置の向きは自由で、水平、垂直どち
らでもよい。
ロールの駆動はモータから直接取ってもよいし、基板
を介して回転する方法でも構わない。但し、一対のロー
ルが連動して回転する機構が好ましい。
第3図はラミネートロール付近の部分拡大図である。
液晶材料配設済基板1と対向基板2とは、ゴムロールA
と加熱されたメタルロールBとによりラミネートされ
る。
各種の塗布法により得られた液晶膜の表面は、第3図
に示すようにミクロに見れば凹凸がある。この凹凸によ
って色ムラや気泡のかみ込みが発生する場合が多い。そ
こで、液晶膜表面を平滑にするため、ラミネート時に加
圧を行うとよい。その際、液晶膜表面をより容易に、よ
り平滑にするには、液晶膜表面のみ加熱低粘性化してラ
ミネートすることが効果的である。そのためには、液晶
膜表面がラミネート時に接する対向基板2を加熱すると
よい。このことは、対向基板2を加熱されたメタルロー
ルBに接触させることにより容易に実現される。
このとき、メタルロールの加熱温度、ラミネート速度
及び圧力を適度にバランスさせ、液晶膜表面のみが溶融
された状態となるようにする。あまり温度を上げ過ぎた
りラミネート速度を下げ過ぎたりすると、液晶膜全体が
加熱されて完全に等方相を示し、低粘性状態となって基
板上を流れ易くなり、ラミネートロール形状の不均一性
や材質のバラツキを拾い易くなり、液晶膜が不均一とな
る。
具体的なラミネート条件としては、メタルロールBの
温度T2は室温+10℃から液晶の等方相への転移温度+20
℃の範囲でコントロールすることが好ましい。特に室温
+15℃から等方相転移温度+5℃の範囲が望ましい。こ
の範囲外でラミネートしても問題ないが速度及び圧力の
好適な範囲が狭くなる。圧力は、5kg/cm2以下が好まし
く、特に好ましくは1〜2kg/cm2である。速度は、0.1〜
50m/分が好ましく、特に好ましくは0.5〜10m/分であ
る。温度、圧力の条件も上記の好適範囲外でも問題ない
が、他の条件が制約される。
以上、一対のロールによる方式について説明したが、
ラミネート方式としては、一対のロールによる方式だけ
でなく、第4図に示すように、片方が加熱プレートでそ
の表面上を基板が移動する方式やあるいは基板側を固定
してロールが移動する方式でもよい。この場合加熱側
は、ロール側でも加熱プレート等を使用したプレート側
でも構わない。
この片側にプレートを使用するラミネート方式は、枚
葉化された基板を使った素子の製造方法に好適である。
配向処理工程では、液晶材料等に応じて適当な方法を
用いるとよい。例えば、液晶材料に強誘電性液晶を使用
する場合、曲げ変形による配向方法を用いるとよい。
以上のように、本発明の液晶素子の製造方法による
と、簡単な構造の装置で、色ムラ、気泡のないきれな液
晶表示パネル等、優れた液晶素子を得ることができる。
〔実施例〕
実施例1 透明性プラスチック基板として厚み約100μmのPES
(ポリエーテルスルホン)を用いた。PES基板の片面に
は透明性導電膜として厚さ200nmのITO膜がコーティング
されている。
液晶として下記に示すような構造の強誘電性高分子液
晶を用いた。
相転移挙動 〔g:ガラス状態、SmC*:カイラルスメクチックC相、Sm
A:スメクチックA相、Iso:等方相〕 上記液晶とエポキシ系接着剤を重量比で3:1に混合
し、ジクロロメタン溶媒で10wt%濃度溶液とした。エポ
キシ系接着剤としてKER1001(公栄化学株式会社製、主
剤と硬化剤重量比10:4)を用いた。この液晶材料をマイ
クログラビアロール法によりPES基板のITO膜上に塗布し
乾燥して、膜厚2.5μmの液晶材料塗布膜を得た。この
液晶材料塗布済基板と、対向基板として厚さ100μmのP
ES基板とを、一対のラミネートロールでラミネートし
た。ラミネートロールとしては、一方はステンレス製の
直径100mmφ、長さ300mmで鏡面仕上げしてあり、電気加
熱方式により150℃まで任意に温度コントロールできる
ものを使用した。他方は硬度80のシリコンゴムを表面に
巻いたゴムロールで直径100mmφ、長さ300mmのものを使
用した。ラミネートロールはエアーシリンダーにより加
圧できる構造で0〜5kg/cm2の間で任意に圧力が設定出
来る。一対のロールは水平に配置されており、液晶材料
塗布済基板をゴムロールに接触させ、対向基板をメタル
ロールに接触させて加熱して液晶材料を加熱低粘性化し
ながらラミネートした。
ラミネート条件は、メタルロールの温度88℃、圧力1.
5kg/cm2、速度2.5m/分で、幅15cm、長さ2mの細長い液晶
表示素子を得た。
次に配向処理を2本の加熱ロールを使用した曲げ変形
方式によって行った。配向条件としては、2本の配向ロ
ール温度は86℃と60℃、配向速度は2.5m/分で配向させ
た。
以上の方法で製造した液晶表示素子についてラミネー
ト方法の評価を行うため、次に示す方法で液晶部の膜厚
を測定し、数ヵ所の測定結果から膜厚の均一性を評価し
た。
すなわち、液晶表示素子の光透過率スペクトルを測定
し、繰り返し反射を生じる干渉波長から次式に従い膜厚
を求めた(第6図は光透過率スペクトルの概略のグラフ
である)。
2d′=mλ (1) d′:液晶層の光学的厚み (d′=nd n:屈折率 d:液晶層の実際の厚み) λ:光の波長 m:整数 (1/λm−1/λm-1)=1/2d′ (2) (1)式から(2)式が誘導でき、(2)式にλm
λm-1の測定値を代入してd′を求め、液晶の屈折率か
らdを求めた。
膜厚測定結果を第1表に示す。
測定値のバラツキ範囲は2.5±0.2μmで膜厚に対して
±8%であり、膜厚均一性は高かった。
また、ラミネートの評価を目視でも行い、色ムラや気
泡のかみ込みの有無を観察した結果良好であった。
実施例2〜4 基板、液晶材料、溶媒及び塗布、配向方式、条件ある
いはラミネート方式を実施例1と同一にし、ラミネート
条件のみを変えて評価を行った。ラミネート条件と得ら
れた液晶表示素子の評価データを第2表に示す。結果は
良好であった。
実施例5〜7 液晶を高分子から低分子に変え、下記に示す構造の強
誘電性低分子液晶を用いて、その他の素子作製条件は実
施例1と同様にし、ラミネート条件を変えて評価を行っ
た。
相転移挙動 〔Cry:結晶相、SmI:スメクチックI相〕 ラミネート条件と得られた液晶表示素子の評価データ
を第3表に示す。結果は良好であった。
実施例8 基板材料、液晶材料及び接着剤は実施例1と同様であ
り、含浸塗布法により25cm×20cmの大きさのPES基板に
液晶材料を塗布・乾燥して、液晶膜厚2μmの液晶材料
塗布済基板を得た。
この液晶材料済基板を第5図に示すような平滑なゴム
製プレートDの上に固定し、メタルロールBに対向基板
を接触させて、メタルロールBで基板を押さえながら移
動させる方法によってラミネートした。
メタルロールBは直径40mmφの鉄製で表面に硬質クロ
ムメッキを施し、鏡面仕上げを行っている。また電気加
熱による温度制御ができ、エアーシリンダーを使用して
加圧できる機構を備えている。更に直線的な移動が50cm
程度可能であり、その速度も可変制御できる。
ラミネート条件としては温度85℃、圧力2kg/cm2、速
度1.5m/分で行った。配向方式及びその条件は実施例1
と同様とした。
以上の方法で製造した素子についてラミネート方法を
評価するために実施例1と同様の素子の外観を検査し、
膜厚を測定した。その結果は平均膜厚は2.0μmあり、
膜厚のバラツキは±7%であった。また気泡の噛み込み
が無く、色ムラの無い良好な液晶素子が得られた。
〔発明の効果〕 本発明によれば、ラミネート時の気泡のかみ込みを防
止し、ラミネートにより液晶の膜厚均一化が可能とな
り、色ムラ、気泡のないきれいな液晶素子を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は液晶表示素子の製造工程の略示図である。第2
図は第1図のラミネート工程の部分拡大図である。第3
図は代表的なラミネートロール付近の部分拡大図であ
り、第4図及び第5図は他のラミネート方式のラミネー
ト部分の拡大図である。第6図は液晶表示素子の光透過
率スペクトルの概略のグラフである。横軸λは光の波
長、縦軸Tは光透過率を表す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−140718(JP,A) 特開 平2−179612(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/1339 G02F 1/13

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の可撓性基板の一方に液晶材料を配設
    し、他方を対向基板としてラミネートする工程を有する
    液晶素子の製造方法において、前記対向基板側を加熱し
    て液晶材料を加熱低粘性化しながらラミネートすること
    を特徴とする液晶素子の製造方法。
  2. 【請求項2】ラミネート工程の対向基板側の加熱方法と
    して、少なくとも一つの加熱ローラあるいは加熱プレー
    トを用いることを特徴とする請求項1記載の液晶素子の
    製造方法。
  3. 【請求項3】ラミネート工程の対向基板側の加熱温度が
    室温+10℃から液晶の等方相への転移温度+20℃の範囲
    でコントロールされることを特徴とする請求項1記載の
    液晶素子の製造方法。
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