JP3259946B2 - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示素子およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子およ
びその製造方法に関し、特に高分子壁で仕切られた液晶
を表示媒体として用いる液晶表示素子およびその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より液晶表示素子には、種々の表示
媒体が用いられる。このような表示モードの具体例とし
ては、ツイスティッドネマティック（ＴＮ）モード、ス
ーパーツイスティッドネマティック（ＳＴＮ）モード、
電界制御型複屈折（ＥＣＢ）モード、強誘電液晶（ＦＬ
Ｃ）表示モード、高分子分散型（ＰＤＬＣ）モードのよ
うな散乱モードなどが挙げられる。
【０００３】近年、素子の光の利用効率を向上させるた
めに、上記表示モードのうち、高分子分散型モードが特
に注目されている。この高分子分散型モードには、液晶
の複屈折性を利用して透明状態と白濁状態とを電気的に
コントロールする方式のものが提案されている。この方
式は、基本的には表示媒体中の液晶分子の常光屈折率と
表示媒体である高分子の屈折率とを一致させ、電圧印加
時には、液晶の配向を電場方向に揃えて透明状態を表示
するのに対し、電圧無印加時には、液晶分子の配向を乱し
て光散乱状態とさせる。
【０００４】しかし、この高分子分散型モードは、一般
に、液晶を駆動する際の閾電圧値が高くなるという問題
がある。
【０００５】特開平５−２５７１３５号公報は、基板間
に液晶領域と、重合性液晶領域が重合することにより液
晶材料の配向が固定されている領域とを狭持している表
示媒体として、例えば、ジアクリレート基のような反応
基を有する重合性液晶材料を用い、該重合性液晶材料が
重合し得る波長域の光をフォトマスクを介して曝すこと
により、網目構造の重合体を所望のパターンで局所的に
形成した液晶表示素子を開示している。
【０００６】従来の液晶表示素子は、電極または導電性
トラックが互いに交差する位置において、本来、不必要
な電圧が印加され、所望でない画像を形成していた。こ
れに対し、この液晶表示素子は、この位置で重合性液晶
材料を局所的に重合させて、網目構造の重合体を形成す
るので、この位置での液晶材料の配向を固定し、液晶材
料のスイッチング閾値を局所的に高める。その結果、こ
の位置に印加される電圧では画像を形成しない。
【０００７】しかし、この液晶表示素子は、スイッチン
グ閾値の局所的変化を目的とするのみであり、押圧に対
する耐衝撃性を充分に向上させるものではなかった。ま
た、重合性液晶材料は、一般に反応性が高く、そして光
が照射されない領域においても、経時的に重合が進行す
ると考えられており、この液晶表示素子のスイッチング
閾値、液晶の配向状態などが徐々に変化することが予想
される。
【０００８】特開平７−３０１０１５号公報は、図１の
（ａ）および（ｂ）に示すような液晶表示素子１００を
開示している。この液晶表示素子１００は、以下のよう
にして製造される：対向して配設された一対の基板１０
１ａ、１０１ｂ間に液晶材料と光重合性樹脂と光重合開
始剤との混合物１１３を注入する。その後、遮光部１１
０と透光部１１１とを有するフォトマスク１１４を、遮
光部１１０が絵素部分を覆う状態で一方の基板１０１ａ
上に被せ、フォトマスク１１４側から紫外線光１０８を
混合物１１３に照射する。その結果、図１の（ｂ）に示
すように、光弱照射領域である絵素部分に液晶領域１０
６が集まり、光強照射領域である絵素以外の部分に高分
子材料１０７が集まった液晶媒体層を有する液晶表示素
子１００が製造される。
【０００９】しかし、上記液晶表示素子１００は、光を
照射して製造する際に、フォトマスク１１４と高分子壁
形成部は基板１０１ａの厚みだけ光路差が生じる。つま
り、基板１０１ａに入射する光が精密な平行光でない限
り、形成される高分子壁の形状は、光の散乱によってフ
ォトマスクより幅の広い壁が形成される問題があった。
さらに、たとえ基板１０１ａに入射する光が平行光であ
ったとしても、フォトマスクにより生じる遮光部は、光
が照射されないために、使用する光重合性樹脂によって
は、液晶中に未反応の光重合性樹脂または高分子が残留
する可能性があり、液晶パネルの表示品位を低下させる
問題があった。
【００１０】特開平７−２８７２４１号公報は、図２の
（ａ）および（ｂ）に示すような液晶表示素子２００を
開示している。この液晶表示素子２００は以下のように
して製造される：まず、基板１０１ａ、１０１ｂの一方
の面に、それぞれ特定の波長域の光を透過しにくいＩＴ
Ｏのような材料を用いた透明電極部１０２ａ、１０２ｂ
を形成する。次いで、この透明電極部１０２ａと１０２
ｂとが対向するように基板１０１ａ、１０１ｂを配設
し、その間に、少なくとも液晶材料と光重合性樹脂と光
重合開始剤とを含有する混合材料を注入する。そして基
板１０１ａ、１０１ｂの外側から、それぞれ特定の波長
域を有する光を照射する。その結果、図２の（ｂ）に示
すように、光弱照射領域である絵素部分に液晶領域１０
６が集まり、光強照射領域である絵素以外の部分に高分
子材料１０７が集まった表示媒体層を有する液晶表示素
子２００が製造される。このように特開平７−２８７２
４１号公報に記載の液晶表示素子２００においては、透
明電極部が特定の波長域の光を減光または遮光するフォ
トマスクの役割を果たす。
【００１１】しかし、上記液晶表示素子２００は、製造
の際に、液晶領域を配置する絵素部分にも光が照射され
るので、絵素部分に高分子材料が残留する可能性があ
り、その高分子材料が、液晶の配向状態の悪化、および
／または絵素部分の開口率の低下を生じ、液晶パネルの
表示品位を低下させるという問題があった。
【００１２】さらに、この点を改善するために、絵素部
分の光の減光率を増加させると、絵素部分の絵素以外の
領域に対する透過光量比を減少させることとなり、その
結果、相分離後に液晶中に未反応の光重合性樹脂が残留
する可能性があり、液晶の配向不良を引き起こす原因と
なっていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題の
解決を課題とするものであり、その目的とするところ
は、相分離によって液晶領域を絵素部分に配置し、かつ
高分子壁を絵素部分以外に配置する、液晶領域と高分子
壁との分離度が向上した、液晶の配向状態が良好な液晶
表示素子を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板間
に、表示媒体としての液晶でなる液晶領域と、該液晶領
域を包囲する高分子壁とを有する液晶表示素子であっ
て、該高分子壁が、照射強度依存性の混合材料に、異な
る照射強度の光を選択的に照射し、該混合材料中に含ま
れる光重合性モノマーにより形成される。そのことによ
り上記目的が達成される。
【００１５】本発明の好適な実施態様では、上記照射強
度依存性の混合材料中に含まれる光重合性モノマーの非
絵素部分での重合速度は、絵素部分光弱領域の重合速度
の１．１倍以上である。
【００１６】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
異なる照射強度の光を選択的に照射する手段は、特定波
長に対して透過光量を減少させる遮光膜を用いる手段で
ある。
【００１７】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
異なる照射強度の光を選択的に照射する手段は、ＩＴＯ
でなる透明電極である。
【００１８】本発明の好適な実施態様では、上記照射強
度依存性の混合材料中に含まれる光重合性モノマーは、
二官能性以上のアクリレートモノマーまたはメタクリレ
ートモノマーである。
【００１９】本発明の好適な実施態様では、上記照射強
度依存性の混合材料中に上記二官能性以上のアクリレー
トモノマーまたはメタクリレートモノマーを含み、かつ
液晶類似骨格を有するアクリレートモノマーまたはメタ
クリレートモノマーを含む。
【００２０】本発明はまた、一対の基板間に、表示媒体
としての液晶でなる液晶領域と、該液晶領域を包囲する
高分子壁とを有する液晶表示素子の製造方法であって、
貼り合わせた該一対の基板間に、該液晶領域を形成する
液晶材料と、該高分子壁を形成する光重合性モノマー
と、光重合開始剤とを少なくとも含む照射強度依存性の
混合材料を注入して、液晶セルを形成する工程；該液晶
セルの所定の部分に、高温下で異なる照射強度の光を選
択的に照射する工程；および光照射後の該液晶セルを徐
冷することにより、該高分子壁を形成する工程を包含す
る。
【００２１】本発明の好適な実施態様では、さらに、上
記液晶セルの所定の部分に光を照射する工程を包含す
る。
【００２２】本発明の好適な実施態様では、上記光を選
択的に照射する工程における光の照射量は１０００ｍＪ
／ｃｍ2から５０００ｍＪ／ｃｍ2である。
【００２３】本発明の好適な実施態様では、上記光照射
後の液晶セルを徐冷する工程における徐冷速度は１．０
℃／分以下である。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の液晶表示素子を、図３を
参照して以下に説明する。
【００２５】本発明の液晶表示素子は、一対の基板１
ａ、１ｂ間に、表示媒体が挟持されており、この表示媒
体は絵素７に対応する部分に液晶領域３を有する。この
液晶領域３はまた高分子壁４で包囲されている。
【００２６】一方の基板１ａの表示媒体側には、ＩＴＯ
（Indium-Tin-Oxide）などでなる複数の帯状の透明電極
２ａが平行に形成され得る。これに対し、他方の基板１
ｂの表示媒体側もまた、上記と同様の材料でなる複数の
透明電極２ｂが形成されている。これらの透明電極２
ａ、２ｂは、表示媒体を挟んで相互に交差している。
【００２７】さらに、各透明電極２ａ、２ｂと表示媒体
との間には、電気絶縁性膜および配向膜（共に図示せ
ず）が、順次配置されている。
【００２８】本発明の液晶表示素子の製造方法の好まし
い一例を以下に説明する。
【００２９】まず、ガラスなどでなる基板１ａ、１ｂの
各片面に、例えば、スパッタ法を用いて、複数の帯状の
透明電極２ａ、２ｂを一定の間隔（例えば、２０μｍ）
でそれぞれ平行に形成する。形成される透明電極２ａ、
２ｂの幅は、例えば、２８０μｍである。この幅を広げ
るほど絵素部分が大きくなる。さらに、この透明電極２
ａ、２ｂの厚みは、例えば、２００ｎｍである。なお、
ここで、形成される透明電極２ａは、３６５ｎｍにおい
て、約３６％の光透過率を有し、基板１ａの非電極部８
は約９０％の光透過率を有する。また、このＩＴＯの膜
厚を厚くすればするほど、透明電極部の３６５ｎｍにお
ける光透過率が減少する。
【００３０】次いで、必要に応じて、透明電極２ａ、２
ｂを覆うように電気絶縁膜が形成される。この電気絶縁
膜は、例えば、ＳｉＯ2を用いてスパッタ法により形成
される。形成される電気絶縁層の厚みは、好ましくは５
０ｎｍ〜３００ｎｍであり、より好ましくは７０ｎｍ〜
１００ｎｍである。
【００３１】さらに、この電気絶縁層上に、必要に応じ
て、ポリイミドなどの有機材料からなる配向膜が形成さ
れる。形成される配向膜の厚みは、好ましくは３０ｎｍ
〜２００ｎｍであり、より好ましくは５０ｎｍ〜１００
ｎｍである。形成された配向膜は、さらにナイロン布な
どを用いてラビング処理が施され得る。一般に、配向膜
が形成された基板は、ＴＮモード、ＳＴＮモードなどの
液晶表示素子の製造に用いられ得、配向膜を形成しない
基板は、軸対称配向モードなどの液晶表示素子に用いら
れ得る。
【００３２】上記のようにして作製された一対の基板１
ａ、１ｂは、公知の材料でなるスペーサー５を介して、
形成された帯状の透明電極２ａ、２ｂが相互に交差する
ように対向させ、公知の材料でなるシール材６を用いる
ことにより、基板１ａ、１ｂの端部が貼り合わされる。
なお、各基板１ａ、１ｂの透明電極２ａ、２ｂは、相互
に交差していればよく、厳密に直交していなくてもよ
い。さらに、基板１ａ、１ｂを貼り合わせる際に、基板
の周囲の一部に注入孔（図示せず）が形成される。
【００３３】次いで、貼り合わされた一対の基板１ａ、
１ｂ間に、液晶材料と、光重合性モノマーと、必要に応
じて光重合開始剤とを含有する混合溶液が上記注入孔を
介して注入され、液晶セルが形成される。
【００３４】本発明に用いられる液晶材料は、従来のＴ
Ｎモード、ＳＴＮモード、ＥＣＢモード、強誘電性液晶
モード、光散乱モード、軸対称配向モードなどの液晶表
示素子に用いられる任意の液晶材料である。このような
液晶材料の例としては、カイラル剤（Ｓ−８１１）を
０．３％添加したＺＬＩ−４４２７（メルク社製）が挙
げられる。
【００３５】本発明に用いられる照射強度依存性の混合
材料中に含まれる光重合性モノマーは、後述の異なる照
射強度の光を選択的に照射することにより高分子壁４を
形成する。ここで、本明細書中で用いられる用語「照射
強度依存性の混合材料」とは、液晶と光重合性モノマー
とを少なくとも含む混合材料中での光重合性モノマーの
重合速度が光の照射強度により異なる混合材料をいう。
【００３６】本発明に用いられる光重合性モノマーの例
としては、ｐ−フェニルスチレンのようなスチレン系光
重合性モノマー；アダマンチルアクリレート、イソボル
ニルアクリレート、パーフルオロメタクリレート、Ｒ−
６９４（日本化薬社製）、ステアリルアクリレート、お
よびｔ−ブチルメタクリレートのような単官能性（メ
タ）アクリレート；ＳＲ−２０００（日本化薬社製）、
Ｒ−６８４（日本化薬社製）、およびヘキサンジオール
ジメタクリレート（ＨＤＤＭＡ）のような二官能性（メ
タ）アクリレート；トリメチロールプロパントリメタク
リレート（ＴＭＰＴＭＡ）のような二官能性以上の（メ
タ）アクリレートの単独またはこれらの混合物が挙げら
れる。特に、二官能性以上のアクリレートモノマーまた
はメタクリレートモノマーが好ましい。二官能性以上の
（メタ）アクリレートモノマーは、重合により架橋構造
を形成するために、重合前のモノマーとの分子構造変化
が大きく、重合することにより液晶中に溶解できなくな
る。その結果、液晶領域と高分子壁との分離度が向上し
得る。さらに、このような架橋構造により、得られる高
分子壁の耐熱性も向上する。
【００３７】光重合性モノマーはまた、以下の式
【００３８】
【化１】
【００３９】で表される液晶類似骨格を有するアクリレ
ートまたはメタクリレートを用いることがさらに好まし
い。液晶類似骨格を有する光重合性モノマーは、液晶に
対する相溶性が高いので、その組成比を大きく変化させ
ることにより液晶中での光照射による重合速度が制御さ
れ得る。光重合性モノマーの重合速度を適切に調節する
ことにより、液晶領域との相分離が充分に達成され得
る。
【００４０】本発明に用いられる照射強度依存性の混合
材料は、該混合材料中に含まれる光重合性モノマーの非
絵素部分での重合速度が絵素部分の重合速度の好ましく
は１．１倍以上に調節されている。非絵素部分での重合
速度が絵素部分の重合速度の１．１倍未満では、液晶領
域と高分子壁とが充分に相分離しない場合がある。
【００４１】上記混合溶液に使用される光重合開始剤の
例としては、Irgacure 651（チバガイキー社製）が挙げ
られるが、特にこれに限定されない。光重合開始剤は、
必要でなければ用いなくてもよい。
【００４２】上記液晶材料と、光重合性モノマーと、必
要に応じて光重合開始剤とを含有する照射強度依存性の
混合溶液は、約３０℃の温度下で、貼り合わされた一対
の基板１ａ、１ｂの注入孔から注入される。次いで、注
入孔は、紫外線を用いて、公知の紫外線硬化性樹脂で封
止されるか、または二液混合系接着剤、瞬間接着剤など
の公知の接着剤で封止され得る。紫外線硬化性樹脂によ
る封止の場合は、紫外線を注入孔のみに照射するのが望
ましい。
【００４３】次いで、液晶セルの所定の部分に光が照射
される。ここで、「所定の部分」とは、目的に応じて変
化し得るが、代表的には、基板１ａ、１ｂの絵素部分お
よび非絵素部分をいう。光は、基板の１ａ、１ｂの両方
の外側から照射されるか、一方の基板側から照射した後
に、他方の基板側から照射されるか、あるいは、一方の
基板側からのみ照射される。一方の基板のみから照射し
た場合では、一列に並んだ複数の絵素に対応して１つの
長い液晶領域が形成され、液晶領域がストライプ状に並
んだ状態となる。
【００４４】このような光照射を行うための光源には、
例えば、光源が平行光を有する紫外線（ＵＶ）照射用の
高圧水銀ランプが用いられる。さらに、このときの光の
照射量は、例えば、波長３６５ｎｍの光を用いる場合、
好ましくは１０００ｍＪ／ｃｍ2から５０００ｍＪ／ｃ
ｍ2であり、より好ましくは１２００ｍＪ／ｃｍ2から４
０００ｍＪ／ｃｍ2である。これとは異なる波長の光が
照射される場合においても、その照射量は、ほぼ上記の
範囲内にあることが好ましい。光の照射量が１０００ｍ
Ｊ／ｃｍ2未満であるか、または５０００ｍＪ／ｃｍ2を
上回ると、得られる液晶表示素子は、優れた表示特性を
有しない場合がある。しかし、重合反応が極端に速い光
重合性モノマーおよび／または多量の光重合開始剤が用
いられる場合には、光の照射量は上記範囲に限定され
ず、必要に応じて別途設定され得る。
【００４５】本発明においては、異なる照射強度の光を
選択的に照射する手段として、特定波長に対して透過光
量を減少させる無機膜または有機膜が遮光膜として用い
られる。このような異なる照射強度の光を選択的に照射
する手段は、透明電極にＩＴＯ膜を用いる場合は、該透
明電極が遮光膜として機能し得、透明電極にＩＴＯ膜以
外の材料を用いる場合、および／または選択的に透過光
量を調節する必要がある場合は、選択的に透過光量の異
なる領域を有するフォトマスクが遮光膜として用いられ
得る。
【００４６】上記光照射は高温下で行われる。このよう
な温度下で光照射を行うことにより、基板１ａ、１ｂ間
の液晶が等方性状態となり、重合反応を均一に行うこと
が可能となる。
【００４７】このように液晶セルに光照射を行うと、各
基板１ａ、１ｂ間で直交する透明電極２ａ、２ｂの重複
部分の間（絵素部分）に液晶領域３が形成され、重複部
分以外の箇所（非絵素部分）に高分子壁４が形成され
る。その結果、高分子壁４が液晶領域３を包囲する。こ
こで、本明細書中で用いられる用語「包囲」とは、液晶
領域３の周囲全体を高分子壁４が取り囲む状態だけでな
く、高分子壁４により液晶セルを区切った状態をも包含
する。
【００４８】次いで、配向を安定させるために、上記液
晶セルは、徐冷オーブン内で室温まで徐冷される。この
工程で用いられる徐冷速度は、好ましくは１．０℃／分
以下であり、より好ましくは０．０５℃／分〜１．０℃
／分である。徐冷速度が１．０℃／分を上回ると、得ら
れる液晶表示素子内の高分子壁は、いわゆるペン入力の
ような外部からの圧力の付与に対して、充分な強度を有
さない場合がある。さらに、徐冷速度が０．０５℃／分
未満では、例えば、１００℃から２０℃までの徐冷に、
約２７時間を上回る時間を要するので、製造に時間がか
かり、工業的には有効でない場合があり得る。そしてこ
のような徐冷速度を達成し得る装置自体も容易に作製さ
れ得ない。
【００４９】徐冷後、さらに必要に応じて、液晶セルの
所定の部分に光が照射され得る。この徐冷後の光照射の
条件は、必要に応じて当業者に任意に設定され得、例え
ば、上記異なる照射強度の光を選択的に照射する工程に
おける光照射の好適な条件が用いられ得る。徐冷後の光
照射における照射量は８００ｍＪ／ｃｍ2から５０００
ｍＪ／ｃｍ2であることが望ましい。照射量が８００ｍ
Ｊ／ｃｍ2未満であると、高分子壁が充分に形成されな
い場合がある。照射量が５０００ｍＪ／ｃｍ2を上回る
と、液晶が配向膜に悪影響を及ぼす場合がある。このよ
うに徐冷後さらに光照射を行うことにより、高分子壁中
で残存する未反応物が硬化し、より充分に架橋した高分
子壁４が得られ得る。
【００５０】このようにして本発明の液晶表示素子が作
製される。
【００５１】さらに、この液晶表示素子の一方の基板上
に位相差板が設けられ、この位相差板と他方の基板上の
両方に偏光板を設けることにより、ＳＴＮモード液晶表
示素子が製造され得る。あるいは、上記のようにして得
られた液晶表示素子の一方の基板上に反射板を設けるこ
とにより、反射型液晶表示素子が製造され得る。
【００５２】作製された液晶表示素子は、絵素部分に液
晶が集中した液晶領域３が形成され、液晶領域３と配向
膜との界面には、高分子壁の形成に用いられる高分子材
料が残存することなく良好な配向状態が得られる。さら
に、非絵素部分においては、高分子壁４が内部に液晶を
取り込むことなく形成されており、絵素部分において
は、高分子壁４が入り込まず、透明電極２ａ、２ｂの重
複部分とほとんど同一の形状および面積を有する液晶領
域３が形成される。
【００５３】
【実施例】本発明を以下の実施例でさらに詳細に説明す
る。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。得ら
れた液晶表示素子の評価項目を以下に示す。
【００５４】（照射強度依存性の混合材料中に含まれる
光重合性モノマーの重合速度）液晶材料と、光重合性モ
ノマーと、光重含開始剤とを含有する照射強度依存性の
混合溶液に光（紫外線）照射した際に、生ずる重合反応
熱を光化学反応示差熱量計（ＰＤＣ）（セイコー電子工
業(株)製；ＰＤＣ１２１）により測定した。この重合反
応によって発生する熱は反応する分子の種類によって決
まっており、また、一定量の分子が特定の反応によって発
生する反応熱は一定である。そこで、発生する反応熱の
時間変化を測定し、単位時問当たりに反応した光重合性
樹脂量を反応熱から求めることにより、液晶溶液中の光
重合性樹脂の重合速度が算出され得る。
【００５５】以下に重合速度について説明する。図４に
一般的な光重合性樹脂の重合反応により発生する反応熱
の時間変化を示す。
【００５６】図４において、重合反応熱を時間毎に積算
することより、重合反応の進行状況、すなわち照射強度
依存性の混合材料中に含まれる光重合性モノマーの重合
率の時間変化が求められる(図５)。このときの最大反応
速度は、図５における変曲点Ｂの接線の傾きであり、変
曲点Ｂは図４における発熱量が最大となる時間Ａの点で
ある。本明細書中では、この変曲点Ｂまでの重合率を単
位時間あたりの量として算出した値を重合速度とした。
【００５７】（配向状態）液晶領域と配向膜との界面を
顕微鏡により観察し、配向状態を以下のように評価し
た。 ◎・・・非常に良好であった。 ○・・・良好であった。 △・・・劣っていた。 ×・・・非常に劣っていた。
【００５８】（高分子残存量）作製した液晶表示素子の
絵素内に残存する高分子片を顕微鏡で観察し、その残存
量を以下のように評価した。 ◎・・・非常に少なかった。 ○・・・少なかった。 △・・・多かった。 ×・・・非常に多かった。
【００５９】（総合評価）得られた液晶表示素子の各評
価パラメータをもとに、総合評価を以下のように行っ
た。 ◎・・・非常に優れていた。 ○・・・優れていた。 △・・・劣っていた。 ×・・・非常に劣っていた。
【００６０】＜実施例１＞７０５９ガラス（コーニング
社製）を基板１ａ、１ｂとして用い、それぞれにスパッ
タ法により膜厚２００ｎｍのＩＴＯ膜を堆積させた。こ
れらのＩＴＯ膜について、フォトリソグラフィーによる
パターン化を行い、幅２８０μｍおよび間隔２０μｍの
複数の帯状の透明電極２ａ、２ｂをそれぞれ形成した。
次いで、これらの透明電極２ａ、２ｂ上に、電気絶縁膜
としてＳｉＯ2膜をスパッタ法により厚み１００ｎｍで
堆積させ、その上にさらに配向膜（Ｓ−１５０：日産化
学社製）を厚み８０ｎｍでそれぞれ積層した。これらの
配向膜について、ナイロン布を用いたラビング処理を行
った。
【００６１】得られた基板１ａの電極部および非電極部
の３６５ｎｍにおける光透過率を表１に示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】このようにして得られた両方の基板１ａ、
１ｂを、ラビング方向がツイスト角と一致するように、
配向膜同士を対向させて、該基板間にスペーサーを散布
し、基板の周囲の一部に注入孔を形成するように、基板
端部をシール材で貼り合わせた。次いで、この貼り合わ
せた基板の間に、液晶材料としてカイラル剤（Ｓ−８１
１）を０．３％添加したＺＬＩ−４４２７（メルク社
製）３ｇと、光重合性モノマーとして化合物Ａ
【００６４】
【化２】
【００６５】０．０４ｇおよびヘキサンジオールジメタ
クリレート（ＨＤＤＭＡ）０．４ｇと、光重合開始剤と
してIrgacure 651（チバガイキー社製）０．００８ｇと
でなる混合溶液を公知の方法で注入した。素子の開口率
が約８７％であったので、液晶と、光重合性モノマーお
よび光重合開始剤との重量比を、８７：１３とした。
【００６６】上記混合溶液の注入後、基板内の液晶材料
が等方性状態となるように１００℃にて、紫外線照射ラ
ンプを用いて、基板１ａ、１ｂの両側から紫外線を７ｍ
Ｗ／ｃｍ2（３６５ｎｍ）で４分間照射（照射量：１６
８０ｍＪ／ｃｍ2）した。
【００６７】本実施例において、絵素部分は、一対の基
板のそれぞれに形成された電極部の重複部分に形成され
る。これに対し、非絵素部は、一方の基板が電極形成部
であり、他方の基板が電極非形成部である重複部分と両
基板において電極非形成部の重複部分とに形成される。
本実施例における絵素部分および非絵素部分に照射した
紫外線の照射強度を表２に示す。
【００６８】
【表２】
【００６９】このときの絵素部分および非絵素部分の照
射強度依存性の混合材料中に含まれる光重合性モノマー
の重合速度、およびそれらの重合速度比を表３に示す。
【００７０】
【表３】
【００７１】紫外線照射後、配向を安定させるために、
徐冷オーブン内で、徐冷速度０．１２℃／分（７℃／時
間）にて１００℃から室温まで徐冷した。
【００７２】徐冷後、さらに上記紫外線照射ランプを用
い、７ｍＷ／ｃｍ2（３６５ｎｍ）で２分間、室温にて
基板１ａ、１ｂの両側から紫外線を照射（照射量：８４
０ｍＪ／ｃｍ2）した。
【００７３】以上のようにして製造された液晶表示素子
を顕微鏡で観察したところ、絵素部分７に液晶が集中し
た液晶領域３が形成され、液晶領域と配向膜との界面に
他の高分子が残ることなく良好な配向状態が得られてい
た。さらに、非絵素部分において、高分子壁４は、内部
に液晶を取り込むことなく形成されており、絵素部分に
高分子壁４が入り込まず、透明電極２ａ、２ｂの重複部
分とほとんど同一の形状および面積を有する液晶領域３
が形成されていた。
【００７４】得られた液晶表示素子の評価結果を表４に
示す。
【００７５】＜実施例２＞混合溶液注入後かつ徐冷前に
おける紫外線の照射を、５ｍＷ／ｃｍ2（３６５ｎｍ）
で４分間（照射量：１２００ｍＪ／ｃｍ2）行ったこと
以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を製造し
た。得られた液晶表示素子の評価結果を表４に示す。
【００７６】＜比較例１および２＞混合溶液注入後かつ
徐冷前における紫外線の照射を、表４に示される条件で
行ったこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子
を製造した。得られた液晶表示素子の評価結果を表４に
示す。
【００７７】
【表４】
【００７８】表４に示されるように、絵素部分と非絵素
部分との重合速度比が1.1以上の場合、優れた液晶表示
素子が得られ、その重合速度比は、光の照射強度に依存
することが分かる。
【００７９】＜実施例３および４＞表５に示す組成比の
液晶材料、光重合性モノマー、および光重合開始剤とを
含有する照射強度依存性の混合溶液を用いたこと以外
は、実施例１と同様にして液晶表示素子を製造した。得
られた液晶表示素子の評価結果を表５に示す。
【００８０】＜比較例３〜６＞表５に示す組成比の液晶
材料、光重合性モノマー、および光重合開始剤とを含有
する照射強度依存性の混合溶液を用いたこと以外は、実
施例１と同様にして液晶表示素子を製造した。得られた
液晶表示素子の評価結果を表５に示す。
【００８１】
【表５】
【００８２】表５に示されるように、種々の組成により
重合速度比が変化し、そして重合速度比が１．１倍を超
えて得られた液晶表示素子は優れていた。
【００８３】＜実施例５＞光重合性モノマーとして、ス
テアリルアクリレート８重量％、Ｒ−６８４（日本化薬
社製）４重量％、およびｐ−フェニルスチレン２重量％
を用いたこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素
子を製造した。得られた液晶表示素子の評価結果を表６
に示す。
【００８４】＜比較例７＞光重合性モノマーとして、ス
テアリルアクリレート１０重量％、Ｒ−６８４（日本化
薬社製）２重量％、およびｐ−フェニルスチレン２重量
％を用いたこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示
素子を製造した。得られた液晶表示素子の評価結果を表
６に示す。
【００８５】＜実施例６＞光重合性モノマーとして、イ
ソボニルアクリレート５重量％、およびＨＤＤＭＡ５重
量％を用いたこと以外は、実施例１と同様にして液晶表
示素子を製造した。得られた液晶表示素子の評価結果を
表６に示す。
【００８６】＜比較例８＞光重合性モノマーとして、イ
ソボニルアクリレート８重量％、およびＨＤＤＭＡ２重
量％を用いたこと以外は、実施例１と同様にして液晶表
示素子を製造した。得られた液晶表示素子の評価結果を
表６に示す。
【００８７】＜実施例７＞光重合性モノマーとして、Ｒ
−６９４（日本化薬社製）３重量％、Ｒ−６８４（日本
化薬社製）４重量％、およびＨＤＤＭＡ３重量％を用い
たこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を製
造した。得られた液晶表示素子の評価結果を表６に示
す。
【００８８】＜比較例９＞光重合性モノマーとして、Ｒ
−６９４（日本化薬社製）１重量％、Ｒ−６８４（日本
化薬社製）４重量％、およびＨＤＤＭＡ５重量％を用い
たこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を製
造した。得られた液晶表示素子の評価結果を表６に示
す。
【００８９】＜実施例８＞光重合性モノマーとして、ｔ
−ブチルメタクリレート６重量％、およびステアリルア
クリレート４重量％を用いたこと以外は、実施例１と同
様にして液晶表示素子を製造した。得られた液晶表示素
子の評価結果を表６に示す。
【００９０】＜比較例１０＞光重合性モノマーとして、
ｔ−ブチルメタクリレート２重量％、およびステアリル
アクリレート８重量％を用いたこと以外は、実施例１と
同様にして液晶表示素子を製造した。得られた液晶表示
素子の評価結果を表６に示す。
【００９１】＜実施例９＞光重合性モノマーとして、Ｓ
Ｒ−２０００（日本化薬社製）５重量％、および上記化
１の化合物Ａ５重量％を用いたこと以外は、実施例１と
同様にして液晶表示素子を製造した。得られた液晶表示
素子の評価結果を表６に示す。
【００９２】＜比較例１１＞光重合性モノマーとして、
ＳＲ−２０００（日本化薬社製）８重量％、および上記
化１の化合物Ａ２重量％を用いたこと以外は、実施例１
と同様にして液晶表示素子を製造した。得られた液晶表
示素子の評価結果を表６に示す。
【００９３】＜実施例１０＞光重合性モノマーとして、
Ｒ−６８４（日本化薬社製）４重量％、および上記化１
の化合物Ａ５重量％を用いたこと以外は、実施例１と同
様にして液晶表示素子を製造した。得られた液晶表示素
子の評価結果を表６に示す。
【００９４】＜比較例１２＞光重合性モノマーとして、
Ｒ−６８４（日本化薬社製）８重量％、および上記化１
の化合物Ａ１重量％を用いたこと以外は、実施例１と同
様にして液晶表示素子を製造した。得られた液晶表示素
子の評価結果を表６に示す。
【００９５】＜実施例１１＞光重合性モノマーとして、
ＴＭＰＴＭＡ４重量％、および上記化１の化合物Ａ５重
量％を用いたこと以外は、実施例１と同様にして液晶表
示素子を製造した。得られた液晶表示素子の評価結果を
表６に示す。
【００９６】＜比較例１３＞光重合性モノマーとして、
ＴＭＰＴＭＡ８重量％、および上記化１の化合物Ａ１重
量％を用いたこと以外は、実施例１と同様にして液晶表
示素子を製造した。得られた液晶表示素子の評価結果を
表６に示す。
【００９７】＜実施例１２＞光重合性モノマーとして、
ＨＤＤＭＡ４重量％、上記化１の化合物Ａ３重量％、お
よび以下の式
【００９８】
【化３】
【００９９】で表される化合物Ｂ３重量％を用いたこと
以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を製造し
た。得られた液晶表示素子の評価結果を表６に示す。
【０１００】＜比較例１４＞光重合性モノマーとして、
ＨＤＤＭＡ２重量％、上記化１の化合物Ａ４重量％、お
よび上記化２の化合物Ｂ４重量％を用いたこと以外は、
実施例１と同様にして液晶表示素子を製造した。得られ
た液晶表示素子の評価結果を表６に示す。
【０１０１】
【表６】
【０１０２】表６に示されるように、種々の組成により
重合速度比が変化した。重合速度比が１．１倍を超えて
得られた液晶表示素子は優れていた。
【０１０３】表３〜６の結果を、以下の表７に重合速度
の順番に整理してまとめる。
【０１０４】
【表７】
【０１０５】表７に示されるように、上記実施例および
比較例において、照射強度依存性の混合溶液中の光重合
性モノマーは、非絵素部分の重合速度が絵素部分の１．
１倍以上であれば、相分離により液晶領域と高分子壁と
が明確に分離し、絵素部分に液晶が集中した液晶領域が
形成され、そして非絵素部分に高分子壁が、内部に液晶
を取り込むことなく形成され得ることが分かる。
【０１０６】＜実施例１３＞混合溶液注入後かつ徐冷前
における紫外線の照射を、８ｍＷ／ｃｍ2（３６５ｎ
ｍ）で２００秒間（照射量：１６００ｍＪ／ｃｍ2）行
ったこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を
製造した。
【０１０７】次いで、この液晶表示素子に種々の電圧Ｖ
を印加して、液晶表示素子の光透過率Ｔをそれぞれ測定
した。得られた電圧−光透過率（Ｖ−Ｔ）曲線を図６の
（ａ）に示す。
【０１０８】＜実施例１４＞混合溶液注入後かつ徐冷前
における紫外線の照射を、８ｍＷ／ｃｍ2（３６５ｎ
ｍ）で４００秒間（照射量：３２００ｍＪ／ｃｍ2）行
ったこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を
製造した。
【０１０９】次いで、この液晶表示素子に種々の電圧Ｖ
を印加して、液晶表示素子の光透過率Ｔをそれぞれ測定
した。得られたＶ−Ｔ曲線を図６の（ｂ）に示す。
【０１１０】＜比較例１５＞混合溶液注入後かつ徐冷前
における紫外線の照射を、８ｍＷ／ｃｍ2（３６５ｎ
ｍ）で１００秒間（照射量：８００ｍＪ／ｃｍ2）行っ
たこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を製
造した。
【０１１１】次いで、この液晶表示素子に種々の電圧Ｖ
を印加して、液晶表示素子の光透過率Ｔをそれぞれ測定
した。得られたＶ−Ｔ曲線を図６の（ｃ）に示す。
【０１１２】図６に示されるように、実施例１３および
１４で製造された液晶表示素子は、比較例１５で製造さ
れたものに比べて、液晶部での急峻性に優れ、かつ閾値
電圧が高いので、液晶領域と高分子壁との相分離が充分
起こっており、優れた表示性能を有することがわかる。
【０１１３】＜比較例１６＞混合溶液注入後かつ徐冷前
における紫外線の照射を、８ｍＷ／ｃｍ2（３６５ｎ
ｍ）で７００秒間（照射量：５６００ｍＪ／ｃｍ2）行
ったこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を
製造した。
【０１１４】この液晶表示素子を観察したところ、絵素
部分にまで高分子壁の樹脂が進行して配向膜上にその樹
脂が蓄積し、図７に示すような、正常な配向状態を示す
部分と低ツイストドメインの部分とが存在して、均一な
配向状態が得られていなかった。
【０１１５】＜実施例１５＞徐冷速度を１．０℃／分と
したこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を
製造した。
【０１１６】この液晶表示素子の耐圧力値（ｇ／ｍｍ
φ）を、ペン先が１ｍｍφのプッシュプルゲージを用い
て測定した。得られた耐圧力値を表８に示す。
【０１１７】＜実施例１６＞徐冷速度を０．７℃／分と
したこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を
製造した。次いで、この液晶表示素子の耐圧力値を、実
施例１５と同様にして測定した。得られた耐圧力値を表
８に示す。
【０１１８】＜実施例１７＞徐冷速度を０．３℃／分と
したこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を
製造した。次いで、この液晶表示素子の耐圧力値を、実
施例１５と同様にして測定した。得られた耐圧力値を表
８に示す。
【０１１９】＜実施例１８＞徐冷速度を０．１℃／分と
したこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を
製造した。次いで、この液晶表示素子の耐圧力値を、実
施例１５と同様にして測定した。得られた耐圧力値を表
８に示す。
【０１２０】＜実施例１９＞徐冷速度を０．０５℃／分
としたこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子
を製造した。次いで、この液晶表示素子の耐圧力値を、
実施例１５と同様にして測定した。得られた耐圧力値を
表８に示す。
【０１２１】＜比較例１７＞徐冷速度を３．０℃／分と
したこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を
製造した。次いで、この液晶表示素子の耐圧力値を、実
施例１５と同様にして測定した。得られた耐圧力値を表
８に示す。
【０１２２】＜比較例１８＞徐冷速度を１．２℃／分と
したこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を
製造した。次いで、この液晶表示素子の耐圧力値を、実
施例１５と同様にして測定した。得られた耐圧力値を表
８に示す。
【０１２３】さらに、この液晶表示素子内の高分子壁を
観察したところ、図８に示されるように高分子壁中に多
くの液晶滴が取り込まれていた。
【０１２４】
【表８】
【０１２５】表８に示されるように、徐冷速度が遅いほ
ど、製造された液晶表示素子の耐圧力値は増加する傾向
にあった。従って、実施例１５〜１９で製造された液晶
表示素子は、比較例１７および１８のものに比べて高分
子壁内に取り込まれる液晶の量が少なく、ペン入力のよ
うな外部からの圧力の付与に対して、充分な強度を有す
ることを示す。
【０１２６】以上の実施例からも明らかなように、一般
に光の照射強度に対する照射強度依存性の混合材料中に
含まれる光重合性モノマーの重合速度の変化は、図９の
ように表される。
【０１２７】照射強度を一定としても、光重合性モノマ
ーの種類、用いる溶媒(本発明の場合は液晶)、その濃
度、および光照射の際の温度、さらに複数の樹脂を用い
る場合には、そのブレンド比によって重合速度は変化す
る。
【０１２８】重合速度は、ある照射強度を越えるとほと
んど変化しない。本発明においては、このような反応特
性を有する照射強度依存性の混合材料中に含まれる光重
合性モノマーの重合速度の違いが生じる照射強度の範囲
で、異なる照射強度の光を選択的に照射して、非絵素部
分に高分子壁を配置し、絵素部分に液晶領域を配置し得
る。
【０１２９】
【発明の効果】本発明によれば、相分離によって、液晶
領域と高分子領域とを形成する液晶表示素子において、
液晶材料との混合材料中での光重合性モノマーの重合速
度が絵素部分よりも非絵素部分のほうが速い光重合性樹
脂によって、該高分子領域が形成されていれば、絵素部
分に液晶領域を、非絵素部分に高分子領域を相分離によ
り発生させることができる。その結果、高分子壁の絵素
部分へのはみ出し、および高分子壁内への液晶の取り込
みを減少させ、液晶表示素子の開口率の低下および外部
からの押圧による耐衝撃性の減少が抑えられ得る。さら
に、液晶と高分子との分離度の向上により、絵素表面に
残留する高分子片などから生じる液晶の配向不良などの
表示品位の低下が抑制され得る。さらに、遮光膜に透明
電極のＩＴＯ膜を用いれば、別途、遮光膜を設ける必要
がなくなり、生産工程が簡略化され得るだけでなく、Ｉ
ＴＯ膜は４００ｎｍ以上の波長の光を容易に透過し得る
ので、可視光の透過率の低下を防ぎ、視認性に優れた素
子が提供され得る。そしてさらに、高分子壁は架橋構造
を有するので、高分子壁の耐熱性が向上し、信頼性の高
いパネルを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、従来の液晶表示素子の
製造方法を示す概略図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、従来の液晶表示素子の
製造方法を示す概略図である。
【図３】本発明の液晶表示素子の概略断面図を示す。
【図４】照射強度依存性の混合材料中に含まれる光重合
性モノマーの重合速度を測定する際の、時間に対する反
応熱の変化を表すグラフである。
【図５】照射強度依存性の混合材料中に含まれる光重合
性モノマーの重合速度を測定する際の、時間に対する重
合率の変化を表すグラフである。
【図６】実施例１３および１４ならびに比較例１５で製
造された液晶表示素子の電圧−光透過率特性を示すグラ
フである。
【図７】比較例１６で製造された液晶表示素子内の絵素
部分を示す顕微鏡写真である。
【図８】比較例１８で製造された液晶表示素子におい
て、高分子壁内に液晶滴が取り込まれた状態を表す顕微
鏡写真である。
【図９】照射強度依存性の混合材料中に含まれる光重合
性モノマーの、光照射強度に対する重合速度の変化を表
すグラフである。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ 基板 ２ａ、２ｂ 透明電極 ３ 液晶領域 ４ 高分子壁 ５ スぺーサー ６ シール材 ７ 絵素部分 ８ 非電極部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−287241（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−214218（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−203931（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−110469（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−242429（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−194636（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−15710（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1334

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一対の基板間に、表示媒体としての液晶
    でなる液晶領域と、該液晶領域を包囲する高分子壁とを
    有する液晶表示素子であって、 該高分子壁が、照射強度依存性の混合材料に、異なる照
    射強度の光を選択的に照射し、該混合材料中に含まれる
    光重合性モノマーにより形成されており、 前記照射強度依存性の混合材料中に、二官能性以上のア
    クリレートモノマーまたはメタクリレートモノマー、お
    よび、次の式で表される液晶類似骨格を有するアクリレ
    ートモノマーまたはメタクリレートモノマーを含む、 液
    晶表示素子。 【化１】
  2. 【請求項２】 一対の基板間に、表示媒体としての液晶
    でなる液晶領域と、該液晶領域を包囲する高分子壁とを
    有する液晶表示素子の製造方法であって、 貼り合わせた該一対の基板間に、該液晶領域を形成する
    液晶材料と、該高分子壁を形成する光重合性モノマー
    と、光重合開始剤とを少なくとも含む照射強度依存性の
    混合材料を注入して、液晶セルを形成する工程； 該液晶セルの所定の部分に、高温下で異なる照射強度の
    光を選択的に照射する工程；および光照射後の該液晶セ
    ルを徐冷することにより、該高分子壁を形成する工程と
    をを包含し、 前記照射強度依存性の混合材料中に、二官能性以上のア
    クリレートモノマーまたはメタクリレートモノマー、お
    よび、次の式で表される液晶類似骨格を有するアクリレ
    ートモノマーまたはメタクリレートモノマーを含む、 液
    晶表示素子の製造方法。 【化１】
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