JP5176963B2 - 液晶表示装置の製造方法および液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置の製造方法および液晶表示装置に関し、特に透明基板の一部の領域のみに調光または表示機能を備えた液晶表示装置の製造方法および液晶表示装置に関する。

従来、２枚のガラス基板間に透明樹脂と一緒に液晶パネルを挟み込み、合わせガラス構造の調光窓を作る技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術を用いれば、２枚のガラス基板間に小型の液晶パネルを埋め込むことにより、ガラス基板の一部分のみに調光機能を持たせることができる。

特開２００４−１３１３３５号公報

しかしながら、液晶パネルの厚さを薄くすることには限界があり、上記技術ではできあがった調光窓の厚さを薄くすることが容易でなかった。また、液晶パネルを作る工程と、それを２枚のガラス基板に透明樹脂とともに挟み込む工程とを要し、製造工程が煩雑という問題もあった。さらに、目立たないように、液晶パネルからガラス基板の端部まで配線を引き出すことが困難という問題もあった。

このような課題を解決するため本発明は、従来よりもシンプルな構造を有し、簡便な工程で製造を可能とする、基板の一部の領域にのみ調光機能を備えた液晶表示装置の製造方法および液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、対向して配設されかつ透明電極の設けられている第１および第２の基板と、前記第１および第２の基板間に第１の空間を確保するための第１のシール材と、前記第１および第２の基板間に第２の空間を確保するための第２のシール材と、前記第１の空間に配設され、液晶と硬化物を含む複合体層と、前記第２の空間に配設され、液晶を含まない透明樹脂層と、を備え、透過状態における前記複合体層、前記第１および第２のシール材、並びに前記透明樹脂層は、それらの可視光透過率が共に７０％以上であり、電圧印加時には前記複合体層が散乱状態を示し、電圧非印加時には前記複合体層が透明状態を示すことにより全体が透明となる、液晶表示装置の製造方法であって、前記第１および第２の基板に前記透明電極を形成する工程と、前記第１および第２の基板の少なくとも何れか一方に未硬化のシール材原料を塗布する工程と、前記第１および第２の基板の少なくとも何れか一方に、液晶と硬化性化合物とを含む複合材料を滴下する工程と、前記第１および第２の基板の少なくとも何れか一方に、液晶を含まない透明樹脂材料を滴下する工程と、所定の減圧雰囲気の下で、前記シール材原料と前記複合材料と前記透明樹脂材料とを前記第１および第２の基板で挟むことにより、前記複合材料と前記透明樹脂材料とが、前記シール材原料によって区分されかつ前記第１および第２の基板間に封止された封止物を作る工程と、前記封止物を大気圧に暴露する工程と、前記シール材原料、前記硬化性化合物、および前記透明樹脂材料を硬化させ、前記第１および第２のシール材、前記複合体層、並びに前記透明樹脂層を形成する工程と、を備える、液晶表示装置の製造方法を提供する。
また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の一態様において、当該製造方法に係る液晶表示装置は、車両窓ガラス用途である。また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の一態様において、前記シール材原料は、ポリエン−ポリチオール系重合体からなる。また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の一態様において、前記第１および第２のシール材のヘイズ値と前記複合体層の透過状態におけるヘイズ値との差の絶対値は、３％以下である。また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の一態様において、前記複合材料が封止されている領域とは異なる領域において、前記第１および第２の基板を切断する工程を有する。また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の一態様において、前記複合材料が封止されている領域とは異なる領域において、前記第１および第２の基板に貫通孔を開口する工程を有する。
また、本発明は、対向して配設されかつ透明電極の設けられている第１および第２の基板と、前記第１および第２の基板間に第１の空間を確保するための第１のシール材と、前記第１および第２の基板間に第２の空間を確保するための第２のシール材と、前記第１の空間に配設され、液晶と硬化物を含む複合体層と、前記第２の空間に配設され、液晶を含まない透明樹脂層と、を備え、透過状態における前記複合体層、前記第１および第２のシール材、並びに前記透明樹脂層は、それらの可視光透過率がいずれも７０％以上であり、電圧印加時には前記複合体層が散乱状態を示し、電圧非印加時には前記複合体層が透明状態を示すことにより全体が透明となる、液晶表示装置を提供する。本発明に係る液晶表示装置の一態様において、前記第１および第２のシール材は、ポリエン−ポリチオール系重合体からなる。本発明に係る液晶表示装置の一態様において、前記第１および第２のシール材のヘイズ値と前記複合体層の透過状態におけるヘイズ値との差の絶対値は、３％以下である。

本発明に係る液晶表示装置は、２枚の基板間に、液晶層等の第１の機能層と透明樹脂層等の第２の機能層とを互いに重なり合わないようにシール材で区分された状態で挟み込むことにより、従来よりも薄い構造を有する。また、本発明液晶表示装置の製造方法は、簡便な工程で実現される。

（ａ）、（ｂ）本発明の一つの実施の形態を示す平面図である。 ＩＩ−ＩＩ’線断面を模式的に示した断面図である。 （ａ）〜（ｃ）本発明のその他の形態を示す平面図、（ｄ）ＩＩＩ−ＩＩＩ’線断面図である。 本発明の製造工程の一実施形態を示すフローチャートである。 塗布後のシール材の一例を示す平面図である。 本発明の製造工程の一実施形態を示すＩＶ−ＩＶ’線断面図である。 本発明の製造装置の一実施形態を示す説明図である。 本発明のその他の実施の形態を示す平面図である。 （ａ）、（ｂ）本発明のその他の実施の形態を示す平面図である。 （ａ）、（ｃ）本発明のその他の実施の形態を示す平面図、（ｂ）Ｘ−Ｘ’線断面図である。 本発明のその他の実施の形態を示す平面図である。

符号の説明

１０、１０ａ：液晶表示装置
１１、１２：基板
１３、１４：シール材
１３ａ：端部
１５、１６、１５ａ、１６ａ：端子
１７、１８：配線
３１：透明樹脂層
３２：複合体層
４１、４２：透明電極
４３：スペーサー
１００：真空積層装置
１０１：真空チャンバ
１０２：静電チャック
１０３：定盤
２００：駆動装置

次に、本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、図面を何れも模式的に記載されたものであり、簡略な記載となっている部位や、実物とは縮尺が異なる部位等がある。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の一つの実施の形態を示す平面図である。図２は図１（ａ）のＩＩ−ＩＩ’線断面を模式的に示した断面図である。液晶表示装置１０は、第１の透明基板１１、第１の透明電極４１、第２の透明基板１２、第２の透明電極４２、第１のシール材１３、第２のシール材１４、スペーサ４３、透明樹脂層３１および複合体層３２を備えている。

図２に示すように、透明基板１１、１２の互いに対向する面には、透明電極４１、４２がそれぞれ全面にわたって設けられている。透明基板の四隅には、透明基板の一部が切除されることで透明電極４１、４２がむき出しになり、これらが端子１５、１６を構成している。端子１５、１６は配線１７、１８を介して電源回路２０が接続されている。
なお、透明電極４１、４２を透明基板１１、１２の一部の領域に設けてもよい。

また、透明樹脂層３１、および液晶／硬化物の複合体からなる複合体層３２は、共に第１の透明基板１１と第２の透明基板１２とによって挟持されている。第１のシール材１３は、液晶表示装置１０を正面視した状態で環状の形状を有し、その内側には複合体層３２が隙間なく充填されている。透明樹脂層３１は第１のシール材１３と第２のシール材１４とで仕切られた領域に隙間なく充填されている。したがって、第１のシール材１３で囲まれた領域１３ｂのみが液晶の働きによる表示機能（電圧の印加に応じて透過状態／不透過状態が切り替わる）が実現され、他の領域においては電圧印加に拘らず常時透明のままとなる。シール材１３、１４は、デザイン上の観点から透明樹脂製のものが好ましいが、用途に応じて着色樹脂が用いられてもよい。透明樹脂層３１についても同様であり、シール材１３、１４と同じ材料を使って形成することができる。

第１および第２の透明基板１１、１２は電気的に絶縁性の透明基板であり、例えばガラス基板、ポリカーボネート若しくはアクリル等の樹脂基板、または樹脂フィルム等が用いられる。図１（ａ）、（ｂ）に示す第１の透明基板１１は、第２の透明基板１２と略同一サイズであるが、異なっていてもよい。また、第１の透明基板１１と第２の透明基板１２との間に、環状のシール材で囲まれた複数の領域を備えていてもよい。

第１および第２の透明電極４１、４２は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。第１のシール材１３で囲まれている領域１３ｂの形状は、液晶表示装置１０を正面視した際に、その形状が四角形に限定されるものではなく、円形、三角形、または特定のマークやキャラクター、文字等の形状であってもよい。

また、第１および第２の透明電極４１、４２上には、配向膜（不図示）が形成されている。配向膜は、複合体層３２に含まれる液晶分子を所定の方向に配向させるため、複合体層３２と接している。また、透明電極と配向膜との間には、電気絶縁性を向上させる目的で金属酸化物等の絶縁薄膜が設けられていてもよい。ただし、液晶の種類や複合体層の種類応じて、配向膜を用いない構成としてもよい。

第１のシール材１３、第２のシール材１４および透明樹脂層３１には、例えば紫外線硬化樹脂（以下、ＵＶ樹脂という）や熱硬化性樹脂が用いられる。スペーサ４３は、第１および第２の透明基板１１、１２と第１のシール材１３とで囲まれた空間内に、均一に散布されている。スペーサ４３は、複合体層３２におけるセルギャップを制御するために用いられるが、透明樹脂層３１に散布されていてもよい。セルギャップ、すなわちスペーサ４３の直径は２〜５０μｍが好ましく、４〜３０μｍがさらに好ましい。セルギャップが小さ過ぎると、表示のコントラストが低下し、大き過ぎると駆動電圧が上昇してしまう。スペーサ４３は、例えばガラス粒子、シリカ粒子、架橋したアクリル粒子等の硬質な材料からなる。なお、球状でなく、リブ状またはファイバ状のスペーサを一方の基板に形成してもよい。

また、硬化後に透明なシール材としては、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、ポリエン−ポリチオール系重合体またはこれらの混合系などが例示される。シール材は、熱硬化性または光硬化性のものが用いられる。特に、ポリエン−ポリチオール系重合体は好ましく、可視光透過率７０％以上を実現することができる。また、シール材１３、１４によって囲まれた領域にポリエン−ポリチオール系重合体からなる透明樹脂原料を滴下することで、透明樹脂層における可視光透過率を７０％にすることもできる。
なお、ここでいう可視光透過率は、大塚電子社製のＳＰＥＣＴＲＯ ＭＵＬＴＩ ＣＨＡＮＮＮＥＬ ＰＨＯＴＯ ＤＥＴＥＣＴＯＲ （ＭＣＰＤ−１００００）を用いて測定された数値である。また、ヘイズ値は、スガ試験機社製の直読ヘーズコンピューター ＨＧＭ−２を用いて測定されたものである。
シール材の具体例としては、次のようなものがあげられる。トリス-２-ヒドロキシエチルイソシアヌレート-トリス-３-メルカプトプロピオネート（分子量:５２６）とトリアリルイソシアヌレート（分子量:２５０）とを、［トリス-２-ヒドロキシエチルイソシアヌレート-トリス-３-メルカプトプロピオネート：トリアリルイソシアヌレート＝２．１：１（質量比）］の割合で混合する。更に、前記２種のモノマーの合計量に対し１ｗｔ％の光重合開始剤（ベンゾインイソプロピルエーテル）を添加する。これらをよく撹拌した後、総重量に対し０．３ｗｔ％のガラススペーサー（Ｇaｐ径:６μｍ）を添加し、更に撹拌を行い、ガラススペーサーを均一に分散させたものをシール材１３、１４として使用することができる。
なお、可視光透過率が７０％未満のシール材としては、次のようなものがあげられる。
ワールドロック：Ｎｏ.７１７（共立化学産業社製エポキシ系樹脂化合物）に、０．３ｗｔ%のガラススペーサー（Ｇaｐ径:６μｍ）を添加し、撹拌を行い、ガラススペーサーを均一に分散させたものを、シール材１３、１４として使用することができる。
また、Ｓｔｒｃｔｂｏｎｄ：Ｓ−４５（三井化学社製）に、０．３ｗｔ%のガラススペーサー（Ｇaｐ径:６μｍ）を添加し、撹拌を行い、ガラススペーサーを均一に分散させたものを、シール材１３、１４として使用してもよい。

複合体層３２は、第１および第２の透明基板１１、１２とシール材１３とで囲まれた空間内に封入されている。複合体層３２は、液晶と硬化物との混合物からなる。具体的な構成物質については後述する。液晶は垂直配向し、ドメイン構造を有するため、電圧印加時に複合体層３２に入射した光は散乱する。そのため、以下においては、液晶表示装置１０を正面視した際の複合体層３２が設けられている領域を、散乱表示部と呼ぶ。散乱表示部は、電圧非印加時に透明状態であり、電圧印加時に透過率が変化して散乱状態となる。

複合体層３２に用いられる液晶としては、電界駆動型の材料であるネマティック液晶等が挙げられる。２種類以上の液晶を組み合わせたものでもよい。また、電界による表示を目的とする場合、液晶の配向方向を垂直にすることで、透過状態での透過率を高くすることができるため、誘電率異方性が負のものが用いられることが好ましいが、誘電率異方性の正負は適宜選択される。また、駆動電圧を低減するためには、誘電率異方性が大きい方が好ましい。

本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置１０に用いられる複合体層３２は、下式（１）で表される二官能重合性化合物（Ａ）の１種以上と下式（２）で表される二官能重合性化合物（Ｂ）の１種以上とを含む硬化性化合物と、非重合性の前記液晶とを少なくとも含む複合体材料を重合によって硬化させて得られる複合体の層であることが好ましい。複合体層３２をこのような構成にすることにより、複合体層３２における可視光透過率を７０％以上にすることができる。さらに、シール材をポリエン−ポリチオール系重合体で構成することにより、シール材のヘイズ値と複合体層の透過状態におけるヘイズ値との差の絶対値を、３％以下にすることができる。

Ａ^１-Ｒ^１-Ｘ^１-（Ｑ^３−Ｚ^２）_ｐ-Ｑ^１-Ｚ^１-Ｑ^２-（Ｚ^３-Ｑ^４）_ｑ-Ｘ^２-Ｒ^２-Ａ^２ （１）

Ａ^３−Ｒ^３−Ａ^４ （２）

二官能重合性化合物（Ａ）は、複合体中で、剛直性を有する骨格部分を形成する成分である。一方、二官能重合性化合物（Ｂ）は、複合体中で、衝撃吸収の役割を果たすことができる柔軟部分を形成する成分である。このような異なる物性の化合物を組み合わせることにより、本発明の液晶表示装置１０に好適な液晶／硬化物の複合体層３２が得られる。もちろん硬化物を形成するための硬化性化合物（重合性化合物）はこれに限定されるものではない。

二官能重合性化合物（Ａ）としてはメソゲン構造を有する化合物であり、前記式（１）で表される化合物のうち以下に示す第１〜第３の実施の形態が好ましい。ただし、本発明を実施する上で、第１の実施の形態は好ましいが、第１の実施の形態よりも第２の実施の形態の方が好ましく、第２の実施の形態よりも第３の実施の形態の方が好ましい。

〔二官能重合性化合物（Ａ）の第１の実施の形態〕
第１の実施の形態においては、式（１）中の記号は以下の意味を示す。
Ａ^１、Ａ^２は、それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基またはビニルエーテル基である。
Ｑ^１、Ｑ^２、Ｑ^３、Ｑ^４は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基である。
Ｘ^１、Ｘ^２は、それぞれ独立に、単結合、酸素原子またはエステル結合である。
Ｒ^１、Ｒ^２は、それぞれ独立に、単結合または炭素原子間に一個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖または分枝の炭素数２〜２０のアルキレン基である。
Ｚ^１、Ｚ^２、Ｚ^３は、それぞれ独立に、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２−Ｏ−、または−Ｏ−ＣＨ_２−である。
ｐ、ｑは、いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１である。

〔二官能重合性化合物（Ａ）の第２の実施の形態〕
第２の実施形態においては、式（１）中の記号は以下の意味を示す。
Ａ^１、Ａ^２は、それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基である。
Ｑ^１、Ｑ^２はいずれも置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基であり、Ｑ^３、Ｑ^４が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基である。
Ｘ^１、Ｘ^２及びＲ^１、Ｒ^２は、前記と同様の意味を示す。
Ｚ^１、Ｚ^２、Ｚ^３は、それぞれ独立に、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−または−Ｃ≡Ｃ−である。
ｐ、ｑは、いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１である。

〔二官能重合性化合物（Ａ）の第３の実施の形態〕
第３の実施の形態においては、式（１）中の記号は以下の意味を示す。
Ａ^１、Ａ^２は、いずれもアクリロイルオキシ基である。
Ｑ^１、Ｑ^２は、いずれも置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基であり、Ｑ^３、Ｑ^４が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基である。
Ｘ^１、Ｘ^２は、前記と同様の意味を示す。
Ｒ^１、Ｒ^２は、それぞれ独立に、直鎖または分枝の炭素数２〜２０のアルキレン基である。
Ｚ^１は、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−または−Ｃ≡Ｃ−であり、Ｚ^２、Ｚ^３はいずれも単結合である。
ｐ、ｑは、いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１である。

前述の二官能重合性化合物（Ａ）の具体例としては、下式（３）の化合物を例示することができる。

二官能重合性化合物（Ａ）は、液晶性の化合物であってもよく、非液晶性の化合物であってもよい。二官能重合性化合物（Ａ）としては、非液晶性の二官能重合性化合物（Ａ）のみを使用してもよく、液晶性の二官能重合性化合物（Ａ）のみを使用してもよく、さらに、非液晶性の二官能重合性化合物（Ａ）と液晶性の二官能重合性化合物（Ａ）とを併用してもよい。

二官能重合性化合物（Ｂ）は、メソゲン構造を持たない化合物であり、下式（２）で表される化合物が好ましい。
Ａ^３−Ｒ^３−Ａ^４ （２）
Ａ^３、Ａ^４は、それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基またはビニルエーテル基である。
Ｒ^３は、−Ｒ^４−または−（Ｒ^５−Ｏ）_ｎ−Ｒ^５−である。
ただし、Ｒ^４およびＲ^５は、下記（ｉ）または（ｉｉ）の意味を示し、（ｉ）が好ましく、（ｉｉ）がより好ましい。
（ｉ）Ｒ^４は炭素数２〜２０の直鎖または分枝のアルキレン基であり、Ｒ^５は炭素数２〜８の直鎖または分枝のアルキレン基であり、ｎは１〜１０の整数である。
（ｉｉ）Ｒ^４は炭素数２〜２０の直鎖アルキレン基であり、Ｒ^５が−（ＣＨ₂）_ｒ−、−ＣＨ_２−ＣＨ（ＣＨ₃）−、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＣＨ（ＣＨ₃）−または−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｃ（ＣＨ₃）_２−であり（ただし、ｒは２〜５の整数）、ｎが１〜１０の整数である。

二官能重合性化合物（Ｂ）は、単独で用いてもよく、２種類以上組み合わせて用いてもよい。二官能重合性化合物（Ｂ）としては、たとえば下式（４）で表される化合物が挙げられる。

二官能重合性化合物（Ｂ）は重合性基Ａ^３、Ａ^４と、前記重合性基Ａ^３とＡ^４とを連結する２価の基Ｒ^３を有する。Ｒ^３としては、Ｒ^３を構成する原子間同士が単結合で連結された部分を有し、分子内での回転の自由度の高い基を選択することが好ましい。このように構成することで、硬化反応によって得られる硬化物の柔軟性を向上させることができる。また、重合相分離をスムーズに進行させることができる。

Ａ^３、Ａ^４間に存在する基Ｒ^３の炭素原子、エーテル性酸素原子の数が多いほど、硬化後に得られる硬化物の柔軟性は向上する。一方、これらの原子数が多いほど、複合体材料を調製する際の液晶との相溶性は低下する。また、ＯＤＦ（One drop Fill）法を採用する場合、揮発性を考慮して、二官能重合性化合物（Ｂ）の炭素原子数は８以上、好ましくは１１以上とする。これらの事情を鑑み、基Ｒ^３の構造（原子数および構成原子）を適切に選択することが好ましい。
基Ｒ^３にはエーテル性酸素原子は含まれていても含まれていなくてもよい。エーテル性酸素原子を含んでいる場合は、硬化物の柔軟性が向上するので、好ましい。

二官能重合性化合物（Ｂ）は、分子内にＱ^１のような基（環基）を含まないため、化合物全体に含まれる炭素原子数を大幅に増大させることなくＲ^３に含まれる炭素原子数を増やすことが比較的容易である。この構造の採用により、液晶との相溶性を確保しつつ、複合体材料から硬化性化合物を硬化して得られる複合体層の柔軟性を大きく向上させることができる。

本発明において、複合体材料には硬化性化合物の硬化を開始させる重合開始剤や硬化を促すための硬化促進剤（硬化触媒など）が含まれていてもよい。特に、重合開始剤を用いることが好ましい。このような重合開始剤としては、公知の重合触媒から適宜選択できる。例えば、光重合相分離法を用いる場合、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、フォスフィンオキサイド系などの一般的な光重合開始剤を用いることができる。

さらに、コントラスト比や安定性の向上を目的として、種々の化合物を複合体材料に対して添加することもできる。例えば、コントラストの向上を目的として、アントラキノン系、スチリル系、アゾメチン系、アゾ系等の各種二色性色素を用いることができる。その場合、二色性色素は、基本的に液晶化合物と相溶し、硬化性化合物とは相溶しないことが好ましい。この他に、酸化防止剤、紫外線吸収剤、各種可塑剤の添加も、安定性や耐久性向上の点から好ましい。

次に、上述した液晶表示装置１０の動作について説明する。
第１および第２の透明電極４１、４２の間に電圧を印加すると電極間の電界により液晶分子がランダムに配向して、複合体層３２は散乱状態となる。一方、第１および第２の透明電極４１、４２間に電圧を印加していないときは、液晶分子が配向しているため、複合体層３２は透明状態となる。透明状態の複合体層３２は、液晶表示装置１０の背面（観察者が位置するのとは反対側の面）越しの風景を観察することができる。

なお、電圧印加時に透過状態となり、電圧非印加時に散乱状態となる液晶表示装置でもよい。ただし、車両用途ではフェールセーフの観点から、電圧印加時に散乱状態となり、電圧非印加時に透過状態となる液晶表示装置が好ましい。

次に、図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明のその他の形態を示す。図３（ａ）に示すように、図１（ａ）と同様に液晶表示装置１０を作成してから図中の破線に沿ってダイサーにより切断することにより、図３（ｂ）に示す構造ができあがる。次いで、基板の四隅の一部を切除して端子１５ａおよび１６ａを作ることにより、図３（ｃ）に示す小型の液晶表示装置１０ａを作ることができる。この形態では、シール材１３は透明樹脂製のものが好ましいが、シール材１４は後工程で切除されるので通常使用される着色樹脂であってもよい。透明樹脂層３１も用途に応じて着色樹脂が用いられてもよい。矩形状の液晶表示装置１０ａの各辺においては、透明樹脂層３１が露出することになる（図３（ｄ））。

次に、本発明の液晶表示装置１０の製造方法について説明する。
図４は、本発明の製造工程の一実施形態を示すフローチャートである。図５は、塗布後のシール材の一例を示す平面図である。図６は、本発明の製造工程の一実施形態を示す断面図である。図７は、本発明の製造装置の一実施形態を示す説明図である。

まず、第１および第２の透明基板１１、１２のそれぞれの一方の面に第１および第２の透明電極４１、４２を形成するための透明電極膜を、スパッタリング法、真空蒸着法等により形成する（ステップＳ１）。透明電極膜としては、ＩＴＯが好適である。その後、この透明電極膜をフォトリソグラフィ法およびエッチングによりパターニングしてもよいが、ここではこれらは行われず、図２に示すように、透明基板の片面全域に形成された、いわゆるベタ電極が用いられている。

次に、第１および第２の透明基板１１、１２の透明電極の形成されている面に、配向膜（不図示）を形成する（ステップＳ２）。配向膜は、複合体層３２に含まれる液晶分子を所定の方向に配向させるため、複合体層３２と配向膜とが接するように形成する。上述の通り、透明基板１１、１２のそれぞれに形成された配向膜のうち、少なくとも一方を液晶分子が透明基板１１、１２の面に対して垂直方向に配向させるように形成する。なお、透明基板１１上の配向膜を、透明基板１２と対向する領域のみに形成してもよい。また、透明電極と配向膜との間には、電気絶縁性を向上させる目的で金属酸化物等の絶縁膜を設けてもよい。

次に、第１または第２の透明基板１１、１２の互いに向かい合った面に、散布機を用いてスペーサ４３を散布する（ステップＳ３）。

次に、第１の透明基板１１または第２の透明基板１２の互いに向かい合った面に、未硬化の第１のシール材原料１３ａおよび第２のシール材原料１４ａを塗布する（ステップＳ４；図６（ａ））。ここで、シール材原料１３ａ、１４ａには、ＵＶ樹脂、熱硬化性樹脂等を用いることができる。なお、シール材原料を複数の箇所に塗布することにより、複数の環状領域を形成し、複数種類の液晶層および樹脂層を形成してもよい。

次に、第１または第２の透明基板１１、１２に塗布された環状の第１のシール材原料１３ａの内側に、ネマティック液晶と未硬化の硬化性化合物（光硬化性化合物）との混合物からなる第１の機能性材料である複合体材料３２ａを滴下する（ステップＳ５）。次に、第１のシール材原料１３ａと第２のシール材原料１４ａとで囲まれた領域に第２の機能性材料である透明樹脂材料３１ａを滴下する（ステップＳ６；図６（ｂ））。図５には、透明樹脂材料３１ａおよび複合体材料３２ａが滴下された透明基板１１の一例を示す。

次に、図７に示す真空積層装置１００の真空チャンバ１０１内に、透明基板１１，１２を設置する。透明基板１１を定盤１０３上に載置し、透明基板１２を駆動装置２００によって上下動可能な静電チャック１０２に固定保持させる。その後、真空チャンバ１０１からエアを真空装置により吸引し所定の減圧状態になった後、静電チャック１０２を下降させ、第１および第２の透明基板１１、１２をシール材原料３１ａおよび複合体材料３２ａを介して貼り合わせる（ステップＳ７；図６（ｃ））。引き続き、真空チャンバ１０１内にエアを注入し、透明基板１１、１２等を大気圧に暴露させる（ステップＳ８）。これにより、第１および第２の透明基板１１、１２およびシール材１３およびシール材１４により囲まれた空間は、実質的に密閉空間となり、この密閉空間に複合体材料および透明樹脂材料（光学接合樹脂）が充填される。以上の工程には、いわゆるＯＤＦ（Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌ）法が適用されている。

次に、シール材原料１３ａおよび１４ａ、並びに複合体材料３２ａ中の未硬化の光硬化性化合物および透明樹脂材料３１ａを紫外線光源等により露光して硬化させる（ステップＳ９；図６（ｄ））。露光により、光硬化性化合物が硬化し、液晶／硬化物の複合体層が形成される。なお、シール材原料１３ａおよび１４ａ、透明樹材料３１ａが光硬化性硬化物でない場合、シール材原料１３ａおよび１４ａ、透明樹脂材料３１ａの硬化は加熱等により別途行う必要がある。
次に、本発明のその他の実施の形態について説明する。
図８は、本発明のその他の実施の形態を示す平面図である。液晶表示装置５０は、図１および２で示したものと同様の構成を有するが、シール材５３に囲まれた領域内の電極がパターニングされ、４桁の数字とコロン記号とがそれぞれ独立して表示される点で異なる。表示の制御は、各電極パタンに接続されている電源回路５６によって行われる。また、複合体層が形成されているのは、シール材５３で囲まれた一部の領域であり、シール材５４と５３とで囲まれた領域には透明樹脂が封入されている。透明基板の周辺はアルミニウム等の金属製のフレーム５５で保持されており、液晶表示装置５０を建築用窓等の開口部材として使用できる。なお、液晶表示装置５０の一方または両方の面に、ＰＶＢまたはＥＶＡ等からなる中間膜を介して補強用のガラス板を貼り合わせてもよい。このガラス板には、熱線反射ガラスや強化ガラス等が使用できる。
また、本発明は、次のような形態も実現する。
図９（ａ）に示すように、液晶表示装置６０は図１で示したのと同様の構成を有するが、複合体層を形成するためのシール材６３の形状が円形となっていること、貫通孔６２ａおよび６３ｄを備えていること等の違いがある。
シール材６４で囲まれた領域には、透明樹脂が封入されているとともに、４つの貫通孔６２ａが設けられている。これらの貫通孔は、透明樹脂が硬化した後に開口される。さらに、シール材６３によって囲まれ複合体材料が封止されている領域においても、貫通孔６３ａが設けられている。シール材６３ｂで囲まれた円形領域を事前に作っておくことで、透明基板を貼り合わせた後に貫通孔６３ａを開口しても、複合体層が漏れ出るのを防ぐことができる。また、液晶表示装置６０を構成する透明基板１２（図の手前側に位置する）の表面に文字６３ｃを印刷またはシールの貼付により形成することができる。
図９（ｂ）に示すように、貫通孔６２ａにはボルト６２ｂが挿入され、壁面等に液晶表示装置６０を固定することができる。貫通孔６３ａには、時計の長針および短針６３ｄの回転軸が挿入されることで、液晶表示装置６０を意匠性に優れた時計として使用することがきる。時計の駆動回路（図示せず）は、透明基板１１（図の背面側に位置する）の裏面側に設置され、端子１５および１６に電圧を印加することで、シール材６３によって囲まれた領域６３ｅに設けられている複合体層を不透過にすることができる。
なお、透明基板１１の替わりに、鏡や着色基板を用いることで、意匠性に優れた時計を製作することができる。
図１０（ａ）に示すように、シール材１４で囲まれた領域の中にシール材７３で囲まれた複数の領域を設けてもよい。各シール材７３で囲まれた領域に複合体を注入することで、マトリクス上に配列された複数の円形模様を表示させることができる。さらに、各円形模様と対応させて、透明基板１１（図の背面側に位置する）の裏面に発光ダイオードチップ７０１を設置することで、円形の発光模様を実現できる。すなわち、発光ダイオードチップは実質的に点光源であるが、領域７３ａにおける複合体層を散乱状態にすることで（図１０（ｃ））、これらが発光ダイオードチップから照射された光を散乱させる。その結果、領域７３ａ全体を発光させることができる。各発光ダイオード７０１は、透明基板７１の裏面に形成されたＩＴＯ等の透明配線７０３等を介して電源回路７０２と接続される。なお、発光ダイオードチップ７０１を合わせガラスの中に埋め込み、この合わせガラスを透明基板１１の替わりに用いてもよい。
最後に、図１１に示すのは、図１で示したのと同様の構成の液晶表示装置８０であり、複合体層を形成するシール材８３をＡＧＣの文字を表すようにレイアウトしている。このようにすることで、電極のパターニングをしなくても文字等を表示させることができる。

以上説明した通り、本発明にかかる液晶表示装置は、透明基板１１、１２における液晶表示が必要な部分のみに高価な液晶材料を充填すればよい。ＩＴＯ電極のパターニングを行わずに図形、記号および文字を表示させることができる。液晶パネルの低コストで製造することができる。

なお、以上においては、液晶／硬化物複合体素子について説明したが、本発明はこれに限られない。本発明を、液晶のみからなる通常の液晶表示装置に適用することもできる。液晶／硬化物複合体素子の場合と同様に、これまでになく低コストであり、一部の領域のみを液晶表示できる液晶表示装置を提供できる。また、パッシブ型の液晶表示装置を用いて説明したが、これに限らず、本発明を、スタティック型、アクティブ型などの他の駆動方式の液晶表示装置に適用することもできる。

次に、本発明の実施例について説明する。
透明電極としてＩＴＯ薄膜（インジウム錫酸化物）を内面に設けた一対のガラス基板のＩＴＯ電極上に、絶縁層としてＳｉＯ₂−ＴｉＯ_２系の金属酸化物薄膜（セイミケミカル社製：ＭＩＣ−５５）を形成した。さらにその上にプレチルト角が約９０°となるポリイミド薄膜からなる配向膜を形成した。成膜した一対のガラス基板の片側に、スペーサ（積水化学工業社製：ミクロパールＫＨ １０．５μｍ）を散布し、１１０℃の温度で１０分間加熱処理を行うことにより基板上に固着させた。

次に、紫外線硬化型接着材（電気化学工業社製：ＯＰ−２０７０ 粘度７０００００ｍＰａ・ｓ 屈折率１．５５）を５０℃に加温しながらディスペンサーにより、基板外周部に沿って塗布した。さらに、基板面に液晶駆動を行わせたい形状に塗布を行った。次に、液晶駆動を行わせたい形状をかたどったシール材内部に負の誘電異方性を持つ液晶と硬化性化合物の複合体をその面積と基板間ギャップから計算される所定量を滴下した。

次に、その他部分に紫外線硬化型接着材（ＮＯＲＬＡＮＤ社製：６８番 粘度２５００ｍＰａ・ｓ 屈折率１．５６）を同じくその面積と基板間ギャップから計算される所定量を滴下した。液晶が滴下されたガラス基板とこれと対向する別のガラス基板とを、液晶パネル製造用真空積層装置内で積層させた。次に、室温にて、ガラス基板面に中心波長が３６５ｎｍで照射強度が３０Ｗ／ｍ^２の紫外線を積層した基板の両面から１０分間照射して、硬化性化合物を硬化させることにより液晶表示装置を得た。

得られた液晶表示装置は、電圧非印加時にパネル全面が透明であり、電圧を印加することにより駆動を行わせたい形状をかたどった部分のみを散乱による白濁状態へ変化させることができた。

以上説明したとおり、本発明は、基板の一部の領域のみに表示機能を持たせることができ、少量の液晶材料で済むという利点がある。また、表示機能を備えた自動車や建築物の窓ガラスへの適用に好適である。

なお、２００６年１１月１０日に出願された日本特許出願２００６−３０５３６１号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (9)

1. 対向して配設されかつ透明電極の設けられている第１および第２の基板と、
   前記第１および第２の基板間に第１の空間を確保するための第１のシール材と、
   前記第１および第２の基板間に第２の空間を確保するための第２のシール材と、
   前記第１の空間に配設され、液晶と硬化物を含む複合体層と、
   前記第２の空間に配設され、液晶を含まない透明樹脂層と、を備え、
   透過状態における前記複合体層、前記第１および第２のシール材、並びに前記透明樹脂層は、それらの可視光透過率が共に７０％以上であり、
   電圧印加時には前記複合体層が散乱状態を示し、電圧非印加時には前記複合体層が透明状態を示すことにより全体が透明となる、液晶表示装置の製造方法であって、
   前記第１および第２の基板に前記透明電極を形成する工程と、
   前記第１および第２の基板の少なくとも何れか一方に未硬化のシール材原料を塗布する工程と、
   前記第１および第２の基板の少なくとも何れか一方に、液晶と硬化性化合物とを含む複合材料を滴下する工程と、
   前記第１および第２の基板の少なくとも何れか一方に、液晶を含まない透明樹脂材料を滴下する工程と、
   所定の減圧雰囲気の下で、前記シール材原料と前記複合材料と前記透明樹脂材料とを前記第１および第２の基板で挟むことにより、前記複合材料と前記透明樹脂材料とが、前記シール材原料によって区分されかつ前記第１および第２の基板間に封止された封止物を作る工程と、
   前記封止物を大気圧に暴露する工程と、
   前記シール材原料、前記硬化性化合物、および前記透明樹脂材料を硬化させ、前記第１および第２のシール材、前記複合体層、並びに前記透明樹脂層を形成する工程と、を備える、液晶表示装置の製造方法。
2. 当該製造方法に係る液晶表示装置は、車両窓ガラス用途である請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記シール材原料は、ポリエン−ポリチオール系重合体からなる請求項１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記第１および第２のシール材のヘイズ値と前記複合体層の透過状態におけるヘイズ値との差の絶対値は、３％以下である請求項３に記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記複合材料が封止されている領域とは異なる領域において、前記第１および第２の基板を切断する工程をさらに有する請求項１〜４の何れか一項に記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記複合材料が封止されている領域とは異なる領域において、前記第１および第２の基板に貫通孔を開口する工程をさらに有する請求項１〜５の何れか一項に記載の液晶表示装置の製造方法。
7. 対向して配設されかつ透明電極の設けられている第１および第２の基板と、
   前記第１および第２の基板間に第１の空間を確保するための第１のシール材と、
   前記第１および第２の基板間に第２の空間を確保するための第２のシール材と、
   前記第１の空間に配設され、液晶と硬化物を含む複合体層と、
   前記第２の空間に配設され、液晶を含まない透明樹脂層と、を備え、
   透過状態における前記複合体層、前記第１および第２のシール材、並びに前記透明樹脂層は、それらの可視光透過率がいずれも７０％以上であり、
   電圧印加時には前記複合体層が散乱状態を示し、電圧非印加時には前記複合体層が透明状態を示すことにより全体が透明となる、液晶表示装置。
8. 前記第１および第２のシール材は、ポリエン−ポリチオール系重合体からなる請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１および第２のシール材のヘイズ値と前記複合体層の透過状態におけるヘイズ値との差の絶対値は、３％以下である請求項８に記載の液晶表示装置。

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