JP3154612B2 - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

液晶表示素子の製造方法

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JP3154612B2 JP09350494A JP9350494A JP3154612B2 JP 3154612 B2 JP3154612 B2 JP 3154612B2 JP 09350494 A JP09350494 A JP 09350494A JP 9350494 A JP9350494 A JP 9350494A JP 3154612 B2 JP3154612 B2 JP 3154612B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、投射型ディスプレイ等
に用いられる液晶表示素子の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】高分子分散型の液晶表示素子では、2枚
の基板間に液晶材料と重合性モノマーとの混合物を導入
し、これに紫外線等を照射して液晶材料を相分離させな
がらモノマーを重合させる。この結果、2枚の基板間に
おいて高分子中に液晶材料が分散している状態を形成す
る(例えば、フラットパネルディスプレイ′91 日経BP
社 221頁参照)。
【0003】従来の高分子分散型の液晶表示素子を製造
する手法、特に基板間に重合性モノマーと液晶材料との
混合物を導入する手法には、例えば、以下のようなもの
がある。
【0004】2枚の基板を数μmから数十μmの間隔をあ
けて貼り合わせた空パネルを用意する。この空パネルに
重合性モノマーと液晶材料との混合物を封入するため
に、空パネルに注入口と空気穴とを形成しておき、常圧
下で混合物をその注入口に接触させ、毛細管現象を利用
して空パネル内に導入していた。
【0005】また、TN(ツイストネマチック)型液晶や
STN(スーパーツイストネマチック)型液晶では、真空
注入工法や滴下工法(特開昭62−89025号公報 参照)が提
案されている。真空注入工法では、空パネルに注入口の
みを形成しておき、減圧下で液晶材料と重合性モノマー
との混合物を注入口に接触させた後に常圧に戻すことで
大気圧を用いて混合物を空パネル内に導入する。さら
に、この真空注入工法においては、空パネルに導入する
混合物を融点近くまで冷却する手法が提案されている
(特開昭62−8630号公報 参照)。
【0006】また、滴下工法では、予め空パネルを作製
せずに、1枚の基板上に混合物を適量滴下しておき、こ
の基板に他方の基板を減圧下で貼り合わせる。この滴下
工法においては液晶が真空にさらされている時間が比較
的短いといった特長がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】常圧で混合物を毛細管
現象によって空パネルに導入する工法では、パネル内に
気泡が残りやすく、量産に適さない問題があった。
【0008】パネル内に気泡を残さないためには、減圧
下で混合物を空パネルに注入する真空注入工法を用いれ
ばよいが、常温での真空注入工法を用いると、混合物中
の重合性モノマーの大半が揮発し、組成比が大きく変化
する問題があった。
【0009】本発明の目的は、基板間への封入時に混合
物から重合性モノマーが揮発することを抑制でき、基板
間に封入された混合物の組成比を安定させることができ
る高分子分散型の液晶表示素子の製造方法を提供するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の液晶表示素子の製造方法は、2枚の基板間
に重合性モノマーと液晶材料とを含む混合物を封入した
後、前記重合性モノマーを重合し、高分子中に前記液晶
材料が分散する液晶表示素子を製造する液晶表示素子の
製造方法において、前記混合物を大気圧以下に減圧した
環境下に置く減圧工程を有し、前記減圧工程において前
記混合物を冷却する冷却機構を備えたことを特徴とす
る。また、前記減圧工程が、前記混合物を一方の基板上
に滴下し、他方の基板を貼り合わせる滴下貼り合わせ工
程であることを特徴とする。
【0011】また、前記混合物が常圧で前記液晶材料と
前記重合性モノマーとに分離する温度をTcとした場
合、前記混合物を、Tc+10℃以下で、Tc−10℃
以上の任意の温度に冷却することを特徴とする。また、
前記混合物の組成を、前記減圧工程において揮発する量
を見越して調整することを特徴とする。
【0012】
【作用】一般に、重合性モノマーは比較的揮発性が高
く、減圧下では沸点が下がるため揮発性はさらに大きく
なる。しかし、温度を下げると重合性モノマーの揮発性
が低下することが知られている。よって重合性モノマー
と液晶材料との混合物の温度を下げることでモノマーの
揮発を減少させることができる。
【0013】また、真空注入工法では混合物が真空にさ
らされる時間が数十分以上あるが、滴下工法では混合物
が真空にさらされる時間が数十秒から数分と極めて短
く、揮発性の問題を考慮するならば滴下工法を用いる方
が有利である。さらに、この滴下工法において混合物を
冷却することにより、モノマーの揮発による減少を防止
する効果を向上できる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の液晶表示素子の製造方法の実
施例を図面に基づいて説明する。図1は本発明の液晶表
示素子の製造方法の第1実施例が実施可能な液晶表示素
子の製造装置を示す構成図である。本実施例では、2枚
の基板1,7間に導入する混合物2には以下の材料を用
いた。液晶材料にはメルク社製のBL035を用い、重合
性モノマーには2エチルヘキシルアクリレートを用い、
両者を混合し、さらにオリゴマーとしてビスコート828
(大阪有機化学工業製)を添加し、重合開始剤としてベン
ジルメチルケタール(日本化薬製)を添加した。この混
合物2は室温では液晶性を示さず、均一な等方性の液体
である。これを常圧化で0℃以下の温度に冷却すること
により、相分離が起こり、白濁して見える。これは常温
では均一に溶解していた液晶材料が相分離によって析出
したためであり、このとき溶液中には液晶の小滴が分散
して存在し、光を散乱させ溶液を白濁させている。
【0015】図1に基づいて2枚の基板1,7間に混合
物2を封入し、重合性モノマーを重合して高分子中に液
晶材料を分散させる工程を説明する。
【0016】予め1枚の基板1上には、前述した液晶材
料と重合性モノマーとの混合物2が適量滴下されてお
り、その周辺部に紫外線硬化樹脂3をシール印刷してお
く。この基板1を真空チャンバー8内の設置台4上に設
置する。この設置台4の内部には、冷却機構6によって
冷却媒体5として−5℃に冷却したエチレングリコール
を循環させ、このことにより、設置台4と共に基板1を
冷却している。基板1を冷却することにより、基板1上
の混合物2は略1℃に冷却され保持された。さらに、真
空ポンプ10によって真空チャンバー8内の空気を排気
し、0.1torrまで真空引きを行った。この真空チャンバ
ー8内の減圧空間において、基板移動機構9によって基
板1の上方に保持されていた他方の基板7を下方に移動
させ設置台4上の基板1に押し付け、基板1と基板7と
を接着する。そして、真空チャンバー8を開放し真空チ
ャンバー8内を常圧に戻し、混合物2を封入した基板
1,7を外部に取り出す。
【0017】この貼り合わせた基板1,7を真空パック
して固定した後、80℃で熱処理して基板1,7内に均一
に混合物2を行き渡らせた。その後、基板1,7を50℃
で保持し紫外線を照射することにより、重合性モノマー
が重合し、かつ紫外線硬化樹脂3が硬化して、高分子分
散液晶パネルが作製された。
【0018】この一連の過程において、液晶材料と重合
性モノマーとの混合物2が真空にさらされていた時間は
約60秒であった。この間に混合物2から重合性モノマー
の1%が揮発したが、混合物2を作製する際に、重合性
モノマーを理想値よりも1%多く添加しておくことによ
り問題は生じない。
【0019】また、上記の工程において、基板1上に滴
下した混合物2を冷却しない場合には、混合物2から重
合性モノマーの約5%が揮発した。この場合でも、混合
物2に重合性モノマーの揮発量を予め多く添加しておけ
ば、高分子分散液晶パネルを製造可能であるが、製品間
のばらつきが若干大きくなる問題が生ずる。
【0020】上述したように混合物2を室温以下に冷却
すれば、混合物2からの重合性モノマーの揮発量が減少
する。ここで、重合性モノマーの揮発による減少を最小
限にするには、混合物2が液晶材料と重合性モノマーと
に分離する温度以下に混合物2を冷却することが望まし
い。しかし、混合物2の冷却温度を液晶材料と重合性モ
ノマーとが分離する温度より低下させるとともに、混合
物2の分離が促進される。このような温度に冷却される
ことにより、著しく分離状態が促進された混合物2を基
板1,7に封入した後に80℃で熱処理を行っても混合物
2が均一化されず、液晶材料の分布にむらが発生する。
このため、混合物2の均一性の観点からは、混合物2の
冷却温度を混合物2が液晶材料と重合性モノマーとに分
離する温度以上にすることが望ましい。
【0021】このことから、重合性モノマーの揮発を抑
制し、かつ混合物2の均一性を確保するという相反する
条件を満足させる混合物2の冷却温度は、可能な限り低
い温度で、かつ混合物2が著しく相分離しない温度にす
ることが望ましい。このような温度に混合物2を冷却す
ることにより、基板1,7に封入された混合物2が若干
相分離したとしても、80℃の熱処理で十分溶けて液晶材
料が拡散する程度の相分離であれば実用上問題は発生し
ない。
【0022】具体的に上記の条件を満足させる冷却温度
としては、常圧で混合物2が相分離する温度をTcとす
ると、Tc−10℃以上で、Tc+10℃以下の温度領域にお
いて任意の温度であればよく、真空チャンバー8内にお
いて、基板1上の混合物2をTc−10℃以上,Tc+10℃
以下の温度範囲において任意の温度に冷却することによ
り、重合性モノマーの揮発量を最小限にでき、かつ混合
物2の相分離を80℃の熱処理で十分均一化することがで
きる程度に抑制できる。
【0023】また、公知の真空注入工法によりTN型液
晶表示素子を製造した場合、重合性モノマーの大部分が
揮発するため、高分子分散型液晶表示素子を作製するこ
とは非常に困難であった。
【0024】そこで、本発明の液晶表示素子の製造方法
の第2実施例では、真空注入工法において冷却機構によ
って混合物2を約0℃に冷却して2枚の基板1,7を貼
り合わせた空パネルに注入した。この結果、空パネル内
の混合物2における重合性モノマーの揮発量は約10%に
低減することができ、予め混合物2に重合性モノマーの
添加量を増やすことで、真空注入工法によりTN型液晶
表示素子を製造することが可能となった。ここで、常圧
で混合物2が相分離する温度をTcとすると、第2実施
例の混合物2の冷却温度である約0℃は、Tc−10℃以
上で、Tc+10℃以下の温度領域に属する温度である。
【0025】また、重合性モノマーの揮発量は真空度に
も大きく依存し、第1実施例においては真空チャンバー
8内の真空度が、また第2実施例においては基板1,7
内の真空度が低いほど揮発量を減少させることができ
る。しかし、真空度が低くなるとともに、基板1,7内
に封入された混合物2に発生する気泡が増加するという
問題が生じる。この問題を解決するため、第1実施例に
おいては、2枚の基板1,7間に混合物2を封入する際
に、真空チャンバー8内の減圧空間を0.1torrに減圧す
ることにより、基板1,7内に封入された混合物2に気
泡が略完全になく、かつ重合性モノマーの揮発が無視で
きる量に抑制できた。
【0026】第1実施例又は第2実施例において、実用
的には2枚の基板間に混合物2を封入する際に、真空度
を10torr以下で、0.01torr以上の任意の真空度にすれ
ば、気泡が目立つことなく、かつモノマーの揮発量を安
定させることができた。さらに、第1実施例においては
真空チャンバー8内の真空度を、また第2実施例におい
ては基板1,7内の真空度を1torr〜0.1torrの任意の真
空度に減圧することにより、基板1,7内において気泡
を略完全になくし、かつモノマーの揮発を無視できるも
のにすることができた。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の特許請求
の範囲に記載された液晶表示素子の製造方法によれば、
液晶の素材である混合物の組成変化を少なくでき、かつ
混合物が相分離することを抑制できるので、安定した品
質の高分子分散型の液晶表示素子を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示素子の製造方法の第1実施例
が実施可能な液晶表示素子の製造装置を示す構成図であ
る。
【符号の説明】
1,7…基板、 2…混合物、 3…紫外線硬化樹脂、
4…設置台、 5…冷却媒体、 6…冷却機構、 8
…真空チャンバー、 9…基板移動機構、 10…真空ポ
ンプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 潤二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 井上 一生 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−61922(JP,A) 特開 昭63−259621(JP,A) 特開 平3−192323(JP,A) 特開 平7−146458(JP,A) 特開 平7−128627(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1334 G02F 1/1339 G02F 1/1341 G02F 1/13 101

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2枚の基板間に重合性モノマーと液晶材
    料とを含む混合物を封入した後、前記重合性モノマーを
    重合し、高分子中に前記液晶材料が分散する液晶表示素
    子を製造する液晶表示素子の製造方法において、 前記混合物を大気圧以下に減圧した環境下に置く減圧工
    程を有し、前記減圧工程において前記混合物を冷却する
    冷却機構を備えたことを特徴とする液晶表示素子の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記減圧工程が、前記混合物を一方の基
    板上に滴下し、他方の基板を貼り合わせる滴下貼り合わ
    せ工程であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示
    素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記混合物が常圧で前記液晶材料と前記
    重合性モノマーとに分離する温度をTcとした場合、前
    記混合物を、Tc+10℃以下で、Tc−10℃以上の
    任意の温度に冷却することを特徴とする請求項1または
    記載の液晶表示素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記混合物の組成を、前記減圧工程にお
    いて揮発する量を見越して調整することを特徴とする請
    求項1または2記載の液晶表示素子の製造方法。
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