JP3085629B2

JP3085629B2 - 液晶表示素子の製造方法

Info

Publication number: JP3085629B2
Application number: JP06229946A
Authority: JP
Inventors: 孝一藤森; 時彦四宮; 憲治西口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-09-26
Filing date: 1994-09-26
Publication date: 2000-09-11
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JPH0895064A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばパーソナルコン
ピュータなどの平面ディスプレイ装置、液晶テレビジョ
ン、および携帯用ディスプレイ（含フィルム基板）など
に利用することができ、対向配設された一対の基板間
に、相分離により任意の位置に選択的に配置された液晶
領域と高分子領域とを含むＴＮ（ツイスティッドネマテ
ィック）モード、ＳＴＮ（スーパーツイスティッドネマ
ティック）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ
ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃ
ｅ）モード、強誘電性液晶（ＦＬＣ）表示モードおよび
光散乱モードなどの表示媒体が狭持された液晶表示素子
の製造方法に関する。特に、ペン入力で表示部と入力部
が一体化している携帯情報装置の端末機器や、高視野角
を必要とするテレビジョン、ディスプレイ装置などのＯ
Ａ機器などに利用される液晶表示素子の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、上述した液晶表示素子には種
々の表示モードを利用したものが存在する。例えば、電
気光学効果を利用した液晶表示素子には、ネマティック
液晶分子を用いたＴＮ（ツィスティドネマティック）モ
ードや、ＳＴＮ（スーパーツィスティドネマチィック）
モードのものが実用化されている。また、最近では、強
誘電性液晶（ＦＬＣ）を用いたものやＥＣＢモードの液
晶表示素子も実用化レベルに達している。

【０００３】一方、偏光板を必要とせず、液晶の光散乱
を利用する液晶表示素子には、動的散乱（ＤＳ）モード
や相転移（ＰＣ）モードを利用したものがある。

【０００４】また、最近、液晶の複屈折率を利用して、
透明状態または白濁状態を電気的にコントロールする方
式のものが提案されている。この方式の液晶表示素子
は、対向配設された一対の基板の間に、液晶滴が高分子
中に分散されてなる表示媒体が狭持されており、いわゆ
る高分子分散型液晶表示素子と称されている。この高分
子分散型液晶表示素子は、基本的には、電圧を印加する
と液晶分子の配向が電場方向に一様となって、液晶分子
の常光屈折率と支持媒体である高分子の屈折率とが一致
して透明状態を得、電圧を印加しないときには液晶分子
の配向の乱れにより光散乱が生じて不透明状態を得るこ
とにより、表示を行うものである。

【０００５】しかし、上記高分子分散型液晶表示素子の
製造は、例えば特開昭５８−５０１６３１号公報に示さ
れているように、その製法上、高分子と液晶との相分離
を利用して液晶滴を形成しているので、液晶滴の形状は
均一ではない。また、基板表面に沿った方向に対して、
液晶滴の配置を正確に制御することも困難である。この
ため、液晶滴毎の駆動電圧が異なって、電気光学特性に
おける閾値の急峻性が劣り、かつ相対的に駆動電圧が高
くなっていた。

【０００６】このような従来の高分子分散型の問題点を
解決するために、本発明者らは特願平５−３０９９６号
に高分子分散型液晶表示素子を発展させた新たな表示モ
ードを提案している。この液晶表示素子は、液晶と光硬
化性樹脂との混合物に強弱領域を有する紫外光を照射し
て、光強領域に高分子を凝集させ、光弱領域に液晶を凝
集させたものである。この方法によれば、高分子と液晶
との相分離を位置選択的に行うことにより、絵素部に液
晶領域、非絵素部に高分子領域を形成することができ
る。さらに、非絵素部に形成された高分子領域を上下基
板に密着させることにより高分子領域にスペーサ（基板
ギャップ制御材）の役目を持たせることも可能となる。

【０００７】従来の液晶表示素子において、基板間隙を
一定にするための基板ギャップ制御材は、通常用いられ
ているスペーサでも、上述の高分子領域にスペーサの役
目を持たせたものでもよく、球状または棒状、柱状であ
る。よって、外部から加えられる衝撃に対して耐衝撃性
が非常に低いものであった。よって、携帯用液晶表示パ
ネルやペン入力タイプの液晶表示パネルに用いると、外
部から加えられる圧力によって液晶の配向状態が変化し
て表示ムラが生じたり、または、パネルを反らせたり曲
げたりすることによりパネルが破壊されるなどの問題が
あった。

【０００８】このため、液晶パネルの上部に透明なガラ
ス基板やプラスチックフィルムなどの保護板を載せて強
度を保つ方法が取られているが、ペン先と表示位置との
間に視差ができたり、特に反射型液晶表示素子の場合に
はパネル全体が暗くなるという問題があった。

【０００９】一方、特開昭５６−９９３８４号公報に
は、レジストなどの有機膜を利用して耐衝撃性を改善す
る技術が開示されている。これは、対向する一対の基板
を貼り合わせる前に、壁状にレジストなどの有機膜を形
成し、その壁に基板ギャップ制御材の役目をもたせると
いうものである。この技術は、壁となるレジストなどが
液晶注入前に形成されるので、原理的には壁強度をかな
り強くできると考えられる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のペン入力タ
イプの液晶表示素子は、パネル単体では外部から加えら
れる圧力に対して十分な強度を有していないので、基板
上にプラスチックフィルムやガラス基板などの保護板を
設置する必要があった。そのため、ペン先と表示位置と
の間に視差が生じていた。

【００１１】また、レジストなどの有機膜を壁状に形成
して耐衝撃性を向上させる方法は、レジストを形成する
ことにより液晶の注入領域が狭められ、注入に非常に時
間を有する。また、製法上、レジストをパターン化する
必要があり、その際に配向膜などが浸食されやすく、プ
ロセス的にも複雑になるという問題があった。

【００１２】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、対向配設された一対の基板間隙の任意の位置に選択
的に高分子領域と液晶領域とを形成して、耐衝撃性を向
上させると共に、ペン先と表示位置との視差が生じるこ
となく、簡単な製造工程により作製できる液晶表示素子
の製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【課題を解決するための手段】さらに、本発明の液晶表
示素子の製造方法は、対向配設された一対の基板間に、
任意の位置に選択的に形成された液晶領域と高分子領域
とを含む表示媒体が挟持され、該一対の基板の表示媒体
側に対応する表面にはそれぞれ透明電極が形成され、こ
れら透明電極が対向する部分が絵素部となっており、該
絵素部は該液晶領域に含まれており、該高分子領域内に
微粒子が含まれている液晶表示素子の製造方法におい
て、該一対の基板間に、硬化した時に耐圧力値が１０ｇ
／ｍｍφ以上になる重合性化合物と液晶材料とを少なく
とも含む混合材料を注入する工程と、該混合材料に熱ま
たは光などのエネルギーを与えて重合反応により該液晶
材料と重合性化合物を相分離させ、任意の位置に選択的
に該液晶領域と高分子領域とを形成する工程とを含み、
該混合材料に熱または光などのエネルギーを与えて該液
晶材料と重合性化合物とを相分離させる際に、少なくと
も混合材料に任意の振動を与え、そのことにより上記目
的が達成される。

【００１７】

【００１８】

【作用】本発明においては、一対の基板間に、液晶材料
と重合性化合物とを少なくとも含む混合材料を注入し、
熱または光を与えて重合反応により液晶材料と重合性化
合物を相分離させている。これにより、任意の位置に選
択的に液晶領域と高分子領域とが形成された表示媒体が
得られる。この高分子領域は、主に、耐圧力値が１０ｇ
／ｍｍφ以上である高分子材料で構成されているので、
ペン入力などの基板外部から加えられる圧力や衝撃に対
しても問題なく、液晶表示素子の耐衝撃性が向上してい
る。

【００１９】この相分離の際に、基板に任意の振動を与
えるか、または、両基板間に任意の電圧を印加すると、
例えば基板ギャップ制御材（スペーサ）などの微粒子が
高分子領域内に取り込まれ、さらに高分子領域の耐衝撃
性を向上させることができる。さらに、絵素部から基板
ギャップ制御材を取り除くか、またはより減少させて表
示絵素の画質およびコントラストの向上をも図ることが
できる。

【００２０】また、高分子領域を構成する高分子材料が
熱または光硬化性樹脂よりなっているので、熱または光
などのエネルギーが強い高分子領域の部分では、光硬化
性樹脂が硬化して一対の基板の両方に密着するように形
成されて、さらに耐衝撃性が向上する。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２２】図１は本発明の一実施例である液晶表示素
子の構成を示す断面図である。図１において、ガラスな
どからなる一対の基板１ａ，１ｂが対向配設され、その
間に高分子領域７および液晶領域６が挟まれて表示媒体
とされている。基板１ａ，１ｂの表示媒体側に対応する
表面にはそれぞれ、帯状の透明電極２ａ，２ｂがそれぞ
れ形成され、その上を覆うように必要ならば電気絶縁膜
３ａ，３ｂがそれぞれ形成され、さらにその上に配向膜
４ａ，４ｂがそれぞれ形成されている。これら透明電極
２ａ，２ｂが対向する部分が絵素部１２となっており、
この絵素部１２は上記液晶領域６に含まれている。対向
配設された基板１ａ，１ｂの端部はシール剤５により貼
り合わされており、基板１ａ，１ｂの間隙には基板ギャ
ップ制御材としてスペーサ９が存在している。

【００２３】この液晶表示素子は、例えば以下のように
して製造することができる。

【００２４】まず、基板１ａ，１ｂ上にそれぞれ、スパ
ッタ法によりＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄ
ｅ）膜を厚み２０００オングストロームに堆積し、帯状
の透明電極２ａ，２ｂをそれぞれ形成する。この透明電
極２ａ，２ｂを覆うように、スパッタ法により電気絶縁
膜３ａ，３ｂをそれぞれ形成する。さらに、その上に、
配向膜４ａ，４ｂをそれぞれ形成し、配向膜４ａ，４ｂ
に対してナイロン布などでラビング処理を行う。上記基
板材料としては、少なくとも一方の基板が光を透過する
透明材料であればいずれも用いることができ、例えば、
ガラス、プラスチックフィルムなどが挙げられる。ま
た、一方の基板が透明であれば、他方は金属膜などが設
けられた基板であっても良い。また、配向膜４ａ，４ｂ
は形成されていてもよく、必要が無い場合には形成しな
くてもよい。

【００２５】この状態の両基板１ａ，１ｂを、透明電極
２ａ，２ｂが互いに直交するように対向させて、スペー
サ９を散布し、基板１ａ，１ｂの端部をシール材５によ
り貼り合わせて液晶セルを作製する。

【００２６】このようにして作製された液晶セルの間隙
（基板１ａ，１ｂの間隙）に、少なくとも液晶材料およ
び重合性化合物を含む混合材料を注入する。

【００２７】上記液晶材料としては、従来のＴＮモー
ド、ＳＴＮモード、ＥＣＢモード、強誘電性液晶表示モ
ード、光散乱モードなどの液晶表示素子に用いられる液
晶材料のいずれでも用いることができる。例えば、カイ
ラル剤（Ｓ−８１１）を０．３％添加したＺＬＩ−４７
９２（メルク社製）などが挙げられる。また、重合性化
合物としては、混合状態で硬化した場合に耐圧力値が１
０ｇ／ｍｍφ以上になるものであればいずれでも用いる
ことができる。例えば光重合性化合物としてはｐ−フェ
ニルスチレン、イソボルニルメタクリレート、パーフル
オロメタクリレートの混合物などを用いることができ
る。これらの重合性化合物は、単独で用いても数種類を
組み合わせて用いてもよい。混合材料には、さらに重合
開始剤を含んでもよい。光重合開始剤としてはＩｒｕｇ
ａｃｕｒｅ６５１（チバガイギー製）などを用いること
ができる。また、このときの注入孔は、後の紫外線照射
工程で基板の表示部に光が当たらないように紫外線（Ｕ
Ｖ）硬化樹脂で封止しておく。

【００２８】次に、液晶セルの外部から、上記混合材料
に熱または紫外線などの光（本実施例の場合は光）を与
える。このとき、熱または光などのエネルギーが与えら
れる側の基板は、液晶領域６を生じさせたい任意の部分
の透過光量などのエネルギー強度が小さくなるような処
理を施す。

【００２９】この紫外線を照射する場合にはフォトマス
クで遮光したり、ＩＴＯなどの金属膜や有機膜、または
無機膜などにより紫外線を吸収させて、選択的に透過光
量分布を発生させる。光源としては、平行光が得られる
紫外線照射用の高圧水銀ランプなどを使用することがで
き、その照射位置は、例えば高圧水銀ランプ下の照射強
度１０ｍＷ／ｃｍ²の位置で行う。この紫外線照射時の
基板温度は、常温で行っても良く、基板間において液晶
が等方性液晶状態となる温度域としてもよい。その場合
には、液晶の配向を安定化させることができる。

【００３０】このようにエネルギー強度分布を選択的に
発生させることにより、エネルギー強度が強い部分では
弱い部分に比べて光重合性樹脂の重合速度が速くなるの
で高分子が集まり、逆に弱い部分には液晶が集まって、
液晶と高分子とが相分離する。その結果、液晶領域６と
高分子領域とが任意の位置に選択的に形成された表示媒
体が両基板１ａ，１ｂの間に形成されることになる。

【００３１】液晶の配向を安定させるために基板温度を
高温にして紫外線照射を行った場合には、徐冷オーブン
内で室温まで徐冷するのが望ましい。徐冷のスピード
は、３℃／ｈ〜２０℃／ｈが好ましく、さらに好ましく
は５℃／ｈ〜１０℃／ｈである。

【００３２】この徐冷時に、例えば図２（ａ）に示すよ
うに、振動発生装置２１や超音波発生装置２２などを用
いて基板および混合材料などよりなるパネルに対して１
０Ｈｚ〜１０ｋＨｚ程度の振動を与える。この場合、振
動発生装置２１上にパネル２３を保持した振動板２４が
載置され、パネル２３に振動が与えられる。または、超
音波発生装置２２を用いる場合は、超音波発生装置２２
の水などの液体内にパネル２３を入れてパネル２３に超
音波を与える。このことにより、基板ギャップが変化し
たりして液晶の分子運動が大きくなり、スペーサ９の移
動度が大きくなる。

【００３３】また、徐冷時に、図２（ｂ）に示すよう
に、両基板１ａ，１ｂの透明電極２ａ，２ｂ間に駆動電
圧程度の電圧、例えばＳＴＮモードでは２〜２．５Ｖ程
度の電圧を駆動電圧源２５により印加させて混合材料２
６の液晶分子に分子運動を与えてもよい。このことによ
り、液晶分子の分子運動が大きくなって、スペーサ９の
移動度が大きくなり、高分子領域７内にスペーサ９など
の微粒子の取り込み量を多くすることができる。その結
果、高分子領域７の強度を高めて、基板の耐衝撃性をさ
らに向上させることができる。この微粒子としては、シ
リカスペーサなどの基板ギャップ制御材、鉄粉や樹脂の
粉末など、硬くて細かい粒子であれば用いることができ
る。高分子領域７に含まれるスペーサ９の散布量は任意
であるが、１ｍｍ²当り５〜２００個程度が望ましい。

【００３４】また、高分子領域７の形成後、未反応物を
硬化させてスペーサ９を高分子領域７内に封じ込めた
り、高分子の架橋を充分行うために、さらに、紫外線照
射を短時間・弱照度で行っても良い。

【００３５】以下に、スペーサー９が高分子領域７に取
り込まれる現象について、図３（ａ）〜図３（ｅ）を用
いて説明する。なお、以下の説明においては、混合材料
に紫外線を与えて相分離を行わせ、任意の位置に選択的
に照射光量分布を生じさせるためにフォトマスクを用
い、照射時の基板温度を液晶が等方性液晶状態になる温
度にした場合について示す。

【００３６】まず、図３（ａ）に示すように、このパネ
ルは、基板１ａ，１ｂの間隙に混合材料１３が注入され
た露光前のパネルである。このとき、スペーサ９は、基
板ギャップ制御材として基板の一面に一様に散布されて
いる。

【００３７】次に、図３（ｂ）に示すように、上記パネ
ルに対して紫外線照射を行う。この工程では、基板１ａ
の光照射側に、絵素部を覆うようにフォトマスク１４を
形成して紫外線８を照射する。ここで、フォトマスク１
４が形成された遮光部１０は光弱照射領域になり、フォ
トマスク１４が形成されていない透光部１１は光強照射
領域になる。この光強照射領域は、光弱照射領域に比べ
て重合速度が速く、斜線部分で示されるように基板に密
着した状態で高分子領域７が形成されることになる。こ
のときの基板温度は、液晶が等方性液晶状態になる温度
とする。

【００３８】続いて、図３（ｃ）に示すように、紫外線
（ＵＶ）照射後のパネルに対して徐冷を行う。この段階
では、液晶と高分子との相分離が進み、液晶領域６が成
長してくる。それと共に、液晶の表面張力により、スペ
ーサ９が液晶領域６の外側に押し出されてくる。

【００３９】さらに徐冷が進むと、図３（ｄ）に示すよ
うに、液晶領域６が広がり、それと共にスペーサ９がさ
らに外に押し出されて高分子領域７の部分に集まってく
る。この時点では、高分子領域７は完全に硬化しておら
ず柔らかいので、高分子領域７内に取り込まれる。

【００４０】この徐冷工程において、図２（ａ）または
図２（ｂ）に示すような方法を用いて基板や混合材料に
振動を与え、または両基板間に電圧を印加することによ
りスペーサ９の移動度を高めると、スペーサ９が高分子
領域７に取り込まれるのを促進することができる。この
ため、高分子領域７に取り込まれるスペーサ９の量が多
くなる。このことは、絵素部分に残るスペーサがより少
なくなることである。最後に、図３（ｅ）に示すように
パネルに対して紫外線（ＵＶ）照射を行う。この工程に
おいては、未反応物の硬化や高分子の架橋を充分行う。
このように、全面に紫外線（ＵＶ）照射を行うことによ
り、スペーサ９が斜線部分で示される高分子領域７内に
閉じ込められる。

【００４１】このようにして得られる液晶表示素子は、
図４に示すようにスペーサ９が高分子領域７内に多く偏
在しているので、高分子領域７の硬度を高めることがで
きる。また、任意の領域に選択的に液晶領域６および高
分子領域７を形成することができるので、絵素１２に液
晶領域６を形成し、絵素１２以外に高分子領域７を形成
することができる。よって、絵素１２内のスペーサ９を
無くすことができるか、またはより減少させることがで
き、高画質・高コントラストの液晶表示素子とすること
ができる。

【００４２】この液晶表示素子は、セルに注入する液晶
の種類および配向膜の種類などを変えることにより、Ｔ
Ｎモード、ＳＴＮモード、ＦＬＣモードまたはＥＣＢモ
ードなどの液晶表示素子とすることができる。また、光
散乱モードを利用した液晶表示素子とすることもでき、
また、セルの両側に偏光板や反射板を設けることによ
り、透過型または反射型の液晶表示素子とすることもで
きる。

【００４３】また、上記実施例においては単純マトリッ
クス駆動により表示が行われる液晶表示素子について説
明したが、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）やＭＩＭ（Ｍｅ
ｔａｌＩｎｓｕｌａｔｏｒＭｅｔａｌ）などを用いた
アクティブ駆動などにより表示が行われる液晶表示素子
にも適用することができ、駆動方法については限定され
ない。また、カラーフィルタやブラックマスクを形成し
て、カラー表示を行うこともできる。以下、上記実施例
について具体的な例を挙げて説明する。

【００４４】（具体例１）基板１ａ，１ｂの上に、ＩＴ
Ｏからなる厚み２０００オングストロームの透明電極２
ａ，２ｂをスパッタ法により形成した。この透明電極２
ａ，２ｂを覆うように電気絶縁膜３をスパッタ法により
形成した。その上に配向膜４を形成し、この配向膜４を
ナイロン布でラビングした。この状態の基板１ａ，１ｂ
を、透明電極２ａ，２ｂが互いに直交するように対向さ
せ、その間にスペーサ９としてシリカスペーサなどを約
５０個／ｍｍ²で散布する。この基板の端部をシール剤
５により貼り合わせて液晶セルを作成した。

【００４５】この液晶セルの基板１ａ，１ｂの間隙に、
液晶材料としてカイラル剤（Ｓ−８１１）を０．３％添
加したＺＬＩ−４７９２（メルク社製）４ｇ、光重合性
化合物としてｐ−フェニルスチレンとイソボルニルメタ
クリレートとパーフルオロメタクリレートとを１：６．
５：２．５の割合で混合したもの、また、光重合開始剤
としてＩｒｕｇａｃｕｒｅ６５１（チバガイギー製）を
混合した混合材料を注入した。

【００４６】次に、一方の基板上を、液晶領域６の形成
部分が遮光部となるようにフォトマスクで覆い、平行光
線が得られる高圧水銀ランプを用いて照射強度が１０ｍ
Ｗ／ｃｍ²のランプ下の位置で、フォトマスク側から紫
外線を照射した。この照射後、徐冷オーブン内で徐冷
し、さらに、未反応物を硬化させて高分子の架橋を充分
行わせるために、短時間、弱照度で紫外線（ＵＶ）照射
を行った。

【００４７】素子内に形成された高分子領域の硬度を、
図５に示すようなヘッド部に先端５１が１ｍｍφのＡｌ
製治具を取り付けた鉛筆状の簡易試験器を用いて測定し
たところ、約１０ｇ／ｍｍφであった。また、高分子領
域７に取り込まれたスペーサ９の散布量は約５０個／ｍ
ｍ²であった。この簡易試験器は、図５に示すように、
アルミニウム（Ａｌ）製のステージ５２上に厚み５〜１
０μｍに薄膜加工したポリマ板５３を設置し、圧力メー
タ５４が設けられた圧力検知器で実測圧力を測定する。

【００４８】上記基板として厚み０．５ｍｍの７０５９
ガラスを用いて液晶表示素子を作製した場合、図５に示
すような試験器を用いてガラス基板上から圧力試験を行
うと、１０００ｇ／ｍｍφの圧力強度であった。また、
上記基板として厚み０．４ｍｍのアクリル系プラスチッ
クを用いた場合、約７５０ｇ／ｍｍφであった。

【００４９】（比較例）上記具体例１と同様に電極配向
膜を備えた基板（基板は０．４ｍｍのプラスチック）を
スペーサを介してシール剤にて貼り合わせる。この基板
間隙に液晶と光硬化性樹脂を挟持するが、本比較例では
液晶にＺＬＩ−４７９２（メルク社製：カイラル剤とし
てＳ−８１１を含む）、光硬化性樹脂として、ステアリ
ルアクリレートのみを、液晶：樹脂＝８．２：１．８の
比で混合し、従来の真空注入法にて注入する。次いでホ
トマスクを介してホトマスク側から１０ｍｗ／ｃｍ²の
照度で紫外線を照射し、ホトマスクのパターンどおりに
液晶と光硬化性樹脂を相分離させる。さらに相分離後に
再度紫外線を照射し、高分子の架橋度を向上させる。こ
のようにして作成した液晶セルを具体例１で実施した圧
力試験を行うと、１２０ｇ／ｍｍφで高分子壁が壊れ
る。また、上記の光硬化性樹脂のみを用いて紫外線を照
射して高分子化し、この高分子化した塊に図５の方法で
同様にアルミニウム製の先端が１ｍｍφのペンで耐衝撃
度を測定したところ、硬化したときの耐圧力値が約９ｇ
／ｍｍφであった。

【００５０】（具体例２）この具体例２では、液晶と高
分子との相分離の際にギャップ制御用スペーサ９などの
微粒子を移動させ、高分子領域７に多く取り込ませて高
分子領域７の硬度を向上させた。基板の仕様、液晶材料
や重合性化合物などの混合材料は、具体例１のものと同
様のものを用いた。また、液晶と高分子とを相分離する
ための光照射工程までは具体例１と同様に行った。その
後、徐冷を行う際に、図２（ａ）に示すような振動発生
装置２１により基板に対して１ｋＨｚの振動を与えた。
これにより基板ギャップが変化してスペーサ９の移動度
が大きくなり、高分子領域７へのスペーサ９の取り込み
量が具体例１に比べて多くなった。

【００５１】その後、未反応物を硬化させて高分子の架
橋を充分行わせるために、短時間、弱照度で紫外線（Ｕ
Ｖ）照射を行った。

【００５２】素子内に形成された高分子領域の硬度を、
図５に示すようなヘッド部に１ｍｍφのＡｌ製治具を取
り付けた鉛筆状の簡易試験器を用いて測定したところ、
約２１ｇ／ｍｍφであった。また、高分子領域７に取り
込まれたスペーサ９の量は具体例１の場合よりも多かっ
た。

【００５３】上記基板として厚み０．５ｍｍの７０５９
ガラスを用いて液晶表示素子を作製した場合、図５に示
すような試験器を用いてガラス基板上から圧力試験を行
うと、１２５０ｇ／ｍｍφの圧力強度であった。また、
上記基板として厚み０．４ｍｍのアクリル系プラスチッ
クを用いた場合、約９２０ｇ／ｍｍφであった。

【００５４】以上の具体例１，２から、高分子領域７に
スペーサ９などの微粒子が多く含まれている方が高分子
の硬度が上昇し、また、高分子領域７の硬度が高い方が
液晶表示素子の耐衝撃性を向上させることができること
が解る。

【００５５】下記の（表１）に、ペン入力タイプの液晶
表示素子を用いてペン入力時にかかる圧力を測定した結
果を示す。なお、この実験は、図６に示すような装置を
用い、男性１０人、女性１０人に対してそれぞれ
「あ」、「お」、「８」、「４」の４文字を基板面に描
いてもらってその際の圧力値を測定した。図６に示すよ
うに、ガラス基板３１上の透明電極３２と、ＰＥＴ３３
上の透明電極３４との間にスペーサ３５が設けられてお
り、ＰＥＴ３３上をペン３６で押圧する。

【００５６】

【表１】

【００５７】この結果によれば、液晶表示素子にかかる
圧力の最高値は男性で７４０ｇ／ｍｍφ、女性で４２０
ｇ／ｍｍφであった。また、全体（２０人）の平均値は
３８５ｇ／ｍｍφであった。したがって、ペン入力タイ
プの液晶表示素子には７５０ｇ／ｍｍφの強度を持たせ
れば十分であると考えられる。したがって、具体例１，
２の液晶表示素子は、ペン入力タイプとして用いるのに
適している。

【００５８】一方、液晶表示素子の耐圧力値を向上させ
るためには、以下のような方法も考えられる：１．液晶表示素子の入力面にプラスチックやガラスなど
の保護基板を別に設置する方法；２．液晶表示素子の入力側基板として、ペン入力で反り
などが発生しないような十分な厚みを有するものを用い
る方法；３．スペーサを多量に散布する方法；４．レジストなどの有機膜を壁状に形成してスペーサの
役目を持たせる方法；これらの方法には各々問題点があ
る。例えば１および２の方法では表示位置とペン先とで
視差が生じ、１〜３の方法では素子が重くなったり大き
くなって、コストも高くなる。４の方法では液晶を注入
する領域が狭められて注入に時間を要し、プロセス的に
も複雑になる。

【００５９】これらを考慮すると、本発明の液晶表示素
子は高分子分散型液晶表示素子の製造プロセスを多少変
化させることで容易に形成することができ、視差が生じ
ることもなく、素子が重くなったり大きくなることもな
い。また、コストを高くすることもなく、非常に有効な
発明である。

【００６０】したがって、対向配向された一対の基板間
隙に任意の位置に形成された高分子領域が、外部から加
えられる圧力に対し、耐圧力値が１０ｇ／ｍｍφ以上の
強度を有することができ、またこの数値は通常のペン入
力時にかかる圧力値を十分にクリアするものである。ま
た、外部から加えられる圧力に対し、基板を補強するた
めに基板上にガラス基板やプラスティックフィルムを載
せる必要がなくなり、そのためペン先と表示位置との視
差がなくなり、さらに軽量化できる。さらに、本発明の
製造方法により、基板ギャップ制御材を高分子領域内に
取り込ませることができ、さらに高分子領域の硬度を高
めることができ、基板全体の強度を向上させることがで
きる。さらに、本製造方法によって基板ギャップ制御材
を液晶領域から無くすか減少させることができるので、
表示絵素の画質及びコントラストを向上させることがで
きる。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、対向配設
された一対の基板間隙の任意の位置に形成された高分子
領域の耐圧力値が１０ｇ／ｍｍφ以上であるので、液晶
表示素子の外部からの衝撃に対する強度を向上させるこ
とができ、通常のペン入力時にかかる圧力に対して十分
に耐えることができる。基板を補強するために保護基板
などを用いる必要がないので、表示位置とペン先とに視
差が生じるのを防ぐことができ、素子が重くなったり大
きくなることもない。

【００６２】また、液晶と高分子との相分離の際に、ス
ペーサなどの基板ギャップ制御材を高分子壁内に多く取
り込ませることにより、液晶表示素子の強度をさらに向
上させることができる。また、このように基板ギャップ
制御材を高分子壁内に多く取り込ませることにより、絵
素内のスペーサを無くすか、またはより減少させて、表
示絵素の画質およびコントラストを向上させることがで
きる。

【００６３】さらに、両基板に高分子領域を密着させる
ことにより、液晶表示素子の強度をさらに向上させるこ
とができる。

【００６４】本発明の液晶表示素子は高分子分散型液晶
表示素子の製造プロセスを多少変化させることで容易に
形成することができるので、プロセスを複雑にしたりコ
ストを高くすることもない。

【００６５】このような特性を生かすことにより、携帯
用情報端末装置などのペン入力タイプの液晶表示素子
や、高視野角を必要とするテレビジョンやディスプレイ
などのＯＡ機器に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である液晶表示素子を示す断
面図である。

【図２】（ａ）はスペーサなどの微粒子を移動させるた
めの振動発生装置２１および超音波発生装置２２を示す
概略図であり、（ｂ）は電圧印加法を示す概略図であ
る。

【図３】（ａ）〜（ｅ）は高分子領域にスペーサが取り
込まれる現象を説明するための液晶表示素子の各製造工
程における断面図である。

【図４】本発明の一実施例である液晶表示素子の水平断
面図である。

【図５】高分子領域の硬度（耐圧力値）を測定するため
の装置の概略図である。

【図６】ペン入力時に液晶表示素子にかかる押圧を測定
するための装置の概略図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ基板２ａ，２ｂ透明電極３ａ，３ｂ電気絶縁膜４ａ，４ｂ配向膜５シール剤６液晶領域７高分子領域８紫外線９，３５スペーサ１０遮光部１１透光部１２絵素１３混合材料１４フォトマスク２１振動発生装置２２超音波発生装置２５駆動電圧源２６混合材料３１ガラス基板３２，３４透明電極３３ＰＥＴ３６ペン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−194630（ＪＰ，Ａ) 特開平６−160815（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1339 500

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配設された一対の基板間に、任意の
位置に選択的に形成された液晶領域と高分子領域とを含
む表示媒体が挟持され、該一対の基板の表示媒体側に対
応する表面にはそれぞれ透明電極が形成され、これら透
明電極が対向する部分が絵素部となっており、該絵素部
は該液晶領域に含まれており、該高分子領域内に微粒子
が含まれている液晶表示素子の製造方法において、該一対の基板間に、硬化した時に耐圧力値が１０ｇ／ｍ
ｍφ以上になる重合性化合物と液晶材料とを少なくとも
含む混合材料を注入する工程と、該混合材料に熱または光などのエネルギーを与えて重合
反応により該液晶材料と重合性化合物を相分離させ、任
意の位置に選択的に該液晶領域と高分子領域とを形成す
る工程とを含み、該混合材料に熱または光などのエネルギーを与えて該液
晶材料と重合性化合物とを相分離させる際に、少なくと
も混合材料に任意の振動を与える液晶表示素子の製造方
法。