JP2992648B2 - 液晶電気光学装置の作製方法 - Google Patents
液晶電気光学装置の作製方法Info
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- G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
Description
【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、および記号等を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。
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、および記号等を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。
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。
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】分散型液晶ディバイス
の特性を決定する要因の一つとして、液晶の存在領域、
例えばカプセルタイプであれば、カプセルの分散度合
い、ポリマーを利用するタイプでは、空間部分の分散度
合いである。均一な分散度合いの確立がこれらの課題と
なっていた。前記分散の度合いが不均一な場合、表示面
上で光の透過の様子がばらつき、不均一な表示やコント
ラストの不均一の要因となっていた。
の特性を決定する要因の一つとして、液晶の存在領域、
例えばカプセルタイプであれば、カプセルの分散度合
い、ポリマーを利用するタイプでは、空間部分の分散度
合いである。均一な分散度合いの確立がこれらの課題と
なっていた。前記分散の度合いが不均一な場合、表示面
上で光の透過の様子がばらつき、不均一な表示やコント
ラストの不均一の要因となっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、少なくとも
液晶材料を内部に含んだ、球状のカプセルの周囲を高分
子形成性あるいは熱または光硬化性の樹脂で覆い、それ
をアルコールまたはフロン等の溶媒に溶いて、目的の基
板上に空中散布するまたは、溶媒を用いることなく直接
に乾燥状態で散布、もしくは有機溶媒に前記カプセルを
分散して、印刷またはスピンコートして、基板上に分散
液晶層を形成した後にこれら高分子形成性樹脂を高分子
化すると同時に圧力を加えて基板間隔を所定の間隔とし
て、基板間での液晶材料の位置を固定して、カプセル間
の平均距離ばらつきを小さくするものであります。空中
散布をした場合、散布粒子間の空間に大気または溶媒溶
液が残留するため本発明では減圧にすることでそれらを
取り除くことができる。加えて、減圧下で他方の基板を
重ね合わせ、加圧を行い、同時に混合したスペーサーに
よって、基板間の間隔を一定にした。
液晶材料を内部に含んだ、球状のカプセルの周囲を高分
子形成性あるいは熱または光硬化性の樹脂で覆い、それ
をアルコールまたはフロン等の溶媒に溶いて、目的の基
板上に空中散布するまたは、溶媒を用いることなく直接
に乾燥状態で散布、もしくは有機溶媒に前記カプセルを
分散して、印刷またはスピンコートして、基板上に分散
液晶層を形成した後にこれら高分子形成性樹脂を高分子
化すると同時に圧力を加えて基板間隔を所定の間隔とし
て、基板間での液晶材料の位置を固定して、カプセル間
の平均距離ばらつきを小さくするものであります。空中
散布をした場合、散布粒子間の空間に大気または溶媒溶
液が残留するため本発明では減圧にすることでそれらを
取り除くことができる。加えて、減圧下で他方の基板を
重ね合わせ、加圧を行い、同時に混合したスペーサーに
よって、基板間の間隔を一定にした。
【０００６】
【実施例１】本実施例では、第一の基板（２０）として
基板上の画素電極（１）に対してＮチャネル型薄膜トラ
ンジスタ（２）とＰチャネル型薄膜トランジスタ（３）
とを相補構成として設けて、前記Ｐチャネル型薄膜トラ
ンジスタのソース（ドレイン）部（４）を一対の信号線
の内の第一の信号線（５）に接続し、前記Ｎチャネル型
薄膜トランジスタのソース（ドレイン）部（６）を一対
の信号線の内の第二の信号線（７）に接続し、前記Ｎチ
ャネル型薄膜トランジスタとＰチャネル型薄膜トランジ
スタのゲイト電極（８）（９）を共通に第三の信号線
（１０）に接続し、前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタ
およびＰチャネル型薄膜トランジスタのドレイン（ソー
ス）部（１１）（１２）を画素電極（１）と接続してい
る電気回路を設けた物とした。該第一の基板の様子を図
６に示す。
基板上の画素電極（１）に対してＮチャネル型薄膜トラ
ンジスタ（２）とＰチャネル型薄膜トランジスタ（３）
とを相補構成として設けて、前記Ｐチャネル型薄膜トラ
ンジスタのソース（ドレイン）部（４）を一対の信号線
の内の第一の信号線（５）に接続し、前記Ｎチャネル型
薄膜トランジスタのソース（ドレイン）部（６）を一対
の信号線の内の第二の信号線（７）に接続し、前記Ｎチ
ャネル型薄膜トランジスタとＰチャネル型薄膜トランジ
スタのゲイト電極（８）（９）を共通に第三の信号線
（１０）に接続し、前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタ
およびＰチャネル型薄膜トランジスタのドレイン（ソー
ス）部（１１）（１２）を画素電極（１）と接続してい
る電気回路を設けた物とした。該第一の基板の様子を図
６に示す。
【０００７】本実施例では該第一の基板を水平面に設置
後、上方よりイソプロピルアルコールに分散させたネマ
ッチック系液晶のマイクロカプセルを散布した。本実施
例に用いた液晶マイクロカプセルは、外径２μｍ、内径
１μｍのポリビニルアルコールのプラスティックカプセ
ル（１３）中にネマッチック液晶組成物（１４）と黒色
系色素（１５）とを封入した物で、カプセルの周囲に２
μｍ厚のエポキシ樹脂（１６）をコートし、さらに液中
での分散精度を良くするために、エポキシ樹脂の回りに
１００〜２００Åの径を有するシリカ粒子（１７）をま
ぶしてある。該外観図を図２に示す。
後、上方よりイソプロピルアルコールに分散させたネマ
ッチック系液晶のマイクロカプセルを散布した。本実施
例に用いた液晶マイクロカプセルは、外径２μｍ、内径
１μｍのポリビニルアルコールのプラスティックカプセ
ル（１３）中にネマッチック液晶組成物（１４）と黒色
系色素（１５）とを封入した物で、カプセルの周囲に２
μｍ厚のエポキシ樹脂（１６）をコートし、さらに液中
での分散精度を良くするために、エポキシ樹脂の回りに
１００〜２００Åの径を有するシリカ粒子（１７）をま
ぶしてある。該外観図を図２に示す。
【０００８】散布は、その直後の堆積厚みで、１０〜２
０μｍ程度とした。散布後、減圧チャンバー内で第二の
基板（２１）を位置合わせ後にプレスを行った。この時
の条件は、気圧は１００Ｐａ、予熱温度は８０℃、印加
圧力は２ｋｇ／ｃｍ２であった。
０μｍ程度とした。散布後、減圧チャンバー内で第二の
基板（２１）を位置合わせ後にプレスを行った。この時
の条件は、気圧は１００Ｐａ、予熱温度は８０℃、印加
圧力は２ｋｇ／ｃｍ２であった。
【０００９】その後、重ね合わせた基板を取り出し、１
０セットを１組として加圧しながら１８０℃で１時間ベ
ークし、エポキシ樹脂の硬化を行なった。その後、各基
板のリード部分に駆動用ＩＣを載せたＴＡＢを接続し、
駆動をさせた。その際の液晶の透過率・電圧特性を図３
に示す。このように、従来の分散型液晶では得られな
い、明確な閾値が得られいる。本実施例では、アクティ
ブ素子を使用してこの分散型液晶を駆動したが、このよ
うに明確な閾値が得られているので、単純マトリクスの
液晶電気光学装置でも十分に実用できるレベルにある。
０セットを１組として加圧しながら１８０℃で１時間ベ
ークし、エポキシ樹脂の硬化を行なった。その後、各基
板のリード部分に駆動用ＩＣを載せたＴＡＢを接続し、
駆動をさせた。その際の液晶の透過率・電圧特性を図３
に示す。このように、従来の分散型液晶では得られな
い、明確な閾値が得られいる。本実施例では、アクティ
ブ素子を使用してこの分散型液晶を駆動したが、このよ
うに明確な閾値が得られているので、単純マトリクスの
液晶電気光学装置でも十分に実用できるレベルにある。
【００１０】
【比較例１】本実施例に対する比較例として、散布後の
貼り合わせの際の気圧を大気圧にて行なった例を示す。
他の工程については、まったく本実施例と同様に行なっ
た。本比較例のように大気圧にて貼り合わせを行なった
場合、プレス後のボイド（１８）の発生が著しく、雰囲
気の気体または溶媒のアルコールが残る可能性が大き
く、装置の光学的特性に支障をきたした。
貼り合わせの際の気圧を大気圧にて行なった例を示す。
他の工程については、まったく本実施例と同様に行なっ
た。本比較例のように大気圧にて貼り合わせを行なった
場合、プレス後のボイド（１８）の発生が著しく、雰囲
気の気体または溶媒のアルコールが残る可能性が大き
く、装置の光学的特性に支障をきたした。
【００１１】その本比較例の液晶装置の断面図を図４に
示す。また、本実施例の液晶装置の断面図を図１に示
す。この図１より明らかなように、本発明の場合、基板
（２０）、（２１）の間で液晶（１４）及びその外側の
カプセル（１３）がほぼ均一に分散していることがわか
る。また、減圧下で貼り合わせたため、図４のようなボ
イドも認められない。また、本実施例の場合液晶材料に
混合して、色素材料をいれてある為、表示のオン、オフ
の差が明確になった。
示す。また、本実施例の液晶装置の断面図を図１に示
す。この図１より明らかなように、本発明の場合、基板
（２０）、（２１）の間で液晶（１４）及びその外側の
カプセル（１３）がほぼ均一に分散していることがわか
る。また、減圧下で貼り合わせたため、図４のようなボ
イドも認められない。また、本実施例の場合液晶材料に
混合して、色素材料をいれてある為、表示のオン、オフ
の差が明確になった。
【００１２】
【実施例２】本実施例では、単純マトリクスの液晶電気
光学装置を作製した。第一の基板として、電極にスパッ
タ法にて成膜した酸化インジュウム、酸化錫（０ＴＯ）
を用いた。厚みは１０００Åとした。走査側電極とし
て、幅３００μｍ、ピッチ３０μｍの電極を４００本、
フォトリソ法を用いて作製し、第一の基板とした。
光学装置を作製した。第一の基板として、電極にスパッ
タ法にて成膜した酸化インジュウム、酸化錫（０ＴＯ）
を用いた。厚みは１０００Åとした。走査側電極とし
て、幅３００μｍ、ピッチ３０μｍの電極を４００本、
フォトリソ法を用いて作製し、第一の基板とした。
【００１３】本実施例では該第一の基板を水平面に設置
後、上方よりネマッチック系液晶のマイクロカプセルを
散布した。本実施例では溶媒は用いず、気圧差を用いた
散布とした。
後、上方よりネマッチック系液晶のマイクロカプセルを
散布した。本実施例では溶媒は用いず、気圧差を用いた
散布とした。
【００１４】本実施例に用いた液晶マイクロカプセル
は、外径４μｍ、内径２μｍのポリビニルアルコールの
プラスティックカプセル中にコレスティック液晶組成物
を封入した物で、カプセルの周囲に２μｍ厚の変性アク
リリ樹脂をコートし、さらに本実施例ではドライ散布の
為、液晶マイクロカプセルが凝集して、均一に分散され
ないことを防止するために、エポキシ樹脂の回りに１０
０〜２００Åの径を有するシリカ粒子をまぶしてある。
散布は、その直後の堆積厚みで、１０〜２０μｍ程度と
した。
は、外径４μｍ、内径２μｍのポリビニルアルコールの
プラスティックカプセル中にコレスティック液晶組成物
を封入した物で、カプセルの周囲に２μｍ厚の変性アク
リリ樹脂をコートし、さらに本実施例ではドライ散布の
為、液晶マイクロカプセルが凝集して、均一に分散され
ないことを防止するために、エポキシ樹脂の回りに１０
０〜２００Åの径を有するシリカ粒子をまぶしてある。
散布は、その直後の堆積厚みで、１０〜２０μｍ程度と
した。
【００１５】散布後、減圧チャンバー内で第二の基板を
位置合わせ後にプレスを行った。第二の基板は第一の基
板同様、スパッタでＩＴＯを成膜し、６４０本の電極を
フォトリソ法にて作製した。
位置合わせ後にプレスを行った。第二の基板は第一の基
板同様、スパッタでＩＴＯを成膜し、６４０本の電極を
フォトリソ法にて作製した。
【００１６】プレスの条件は、気圧は１００Ｐａ、予熱
温度は８０℃、印加圧力は、２ｋｇ／ｃｍ２、そしてＵ
Ｖ照射は、１０００ｍＪであった。
温度は８０℃、印加圧力は、２ｋｇ／ｃｍ２、そしてＵ
Ｖ照射は、１０００ｍＪであった。
【００１７】その後、各基板のリード部分に駆動用ＩＣ
を載せたＴＡＢを接続し、駆動をさせた。その組立図を
図５に示す。
を載せたＴＡＢを接続し、駆動をさせた。その組立図を
図５に示す。
【００１８】
【発明の効果】液晶を封入したマイクロカプセルの表面
に、バインダー効果のある樹脂を予め形成し、該カプセ
ルを散布、基板の貼り合わせ、加圧、硬化を行なったた
め、液晶カプセルの分散ばらつきが小さく出来た。その
結果、従来の高分子樹脂と液晶組成物よりなるポリマー
ネットワーク型液晶電気光学装置に比べて閾値が明確に
なり、駆動マージンの上昇が確認できた。
に、バインダー効果のある樹脂を予め形成し、該カプセ
ルを散布、基板の貼り合わせ、加圧、硬化を行なったた
め、液晶カプセルの分散ばらつきが小さく出来た。その
結果、従来の高分子樹脂と液晶組成物よりなるポリマー
ネットワーク型液晶電気光学装置に比べて閾値が明確に
なり、駆動マージンの上昇が確認できた。
【図１】本発明の液晶電気光学装置の断面図
【図２】本実施例に用いた液晶マイクロカプセル
【図３】本発明による液晶電気光学装置の透過率・電圧
特性
特性
【図４】比較例の断面図
【図５】本実施例による組立図
【図６】本実施例に用いた相補構成のアクティブマトリ
クス基板
クス基板
２０・第１の基板 ２１・第２の基板 １３・マイクロカプセル １４・液晶 １５・色素 １６・樹脂
Claims (3)
- 【請求項１】液晶を封入した球状プラスチックカプセル
を熱硬化樹脂、または光硬化樹脂で被ったマイクロカプ
セルおよびスペーサとの混合物を第１の基板上に散布さ
せ、減圧雰囲気下で、前記第１の基板上に散布された混
合物を挟むように第２の基板を重ね合わせた後に、前記
挟まれた混合物が加圧されるように前記第１の基板およ
び前記第２の基板を加圧し、同時に加熱またはＵＶ照射
することで、前記熱硬化樹脂、または光硬化樹脂を加圧
しながら硬化させて、基板間に前記プラスチックカプセ
ル、スペーサおよび硬化した樹脂を有する液晶電気光学
装置を作製することを特徴とする液晶電気光学装置の作
製方法。 - 【請求項２】液晶を封入した球状プラスチックカプセル
を熱硬化樹脂、または光硬化樹脂で被ったマイクロカプ
セルおよびスペーサとの混合物を第１の基板上に１〜５
００μｍの厚みで散布させ、減圧雰囲気下で、前記第１
の基板上に散布された混合物を挟むように第２の基板を
重ね合わせた後に、前記挟まれた混合物が加圧されるよ
うに前記第１の基板および前記第２の基板を加圧し、同
時に加熱またはＵＶ照射することで、前記熱硬化樹脂、
または光硬化樹脂を加圧しながら硬化させて、基板間に
前記プラスチックカプセル、スペーサおよび硬化した樹
脂を有する液晶電気光学装置を作製することを特徴とす
る液晶電気光学装置の作製方法。 - 【請求項３】液晶と色素とを封入した球状プラスチック
カプセルを熱硬化樹脂、または光硬化樹脂で被ったマイ
クロカプセルおよびスペーサとの混合物を第１の基板上
に１〜５００μｍの厚みで散布させ、減圧雰囲気下で、
前記第１の基板上に散布された混合物を挟むように第２
の基板を重ね合わせた後に、前記挟まれた混合物が加圧
されるように前記第１の基板および前記第２の基板を加
圧し、同時に加熱またはＵＶ照射することで、前記熱硬
化樹脂、または光硬化樹脂を加圧しながら硬化させて、
基板間に前記プラスチックカプセル、スペーサおよび硬
化した樹脂を有する液晶電気光学装置を作製することを
特徴とする液晶電気光学装置の作製方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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