JPH02253229A - 液晶素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶表示素子、エレクトロニクス材料等に用い
られる、一対の可撓性基板に液晶材料を挟持してなる液
晶素子の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、可撓性基板を使用した液晶表示素子の製造では、
包装材料関係を中心に発達してきたラミネート加工技術
を応用している。

包装材料関係のラミネート加工技術は、プラスチックフ
ィルム同士、あるいは紙又はアルミ箔等を接着剤を塗布
して貼り合わせるための技術である。一般的には一対の
ロールによってラミネートする方法でゴムロールとメタ
ルロールを用い、メタルロールは加熱でき、熱膨張率の
小さい基材側に接着剤を塗布してメタルロール側に接触
させて加熱しながらラミネートすることが知られている
（「ラミネート加工便覧」８０頁〜８１頁）。

このラミネート加工技術を応用して、可撓性基板を使用
した液晶表示素子の製造では、配向膜が形成された一対
の基板にスペーサ、接着剤、液晶等を塗布してラミネー
トロールによって両方の基板を加熱圧着する方法が用い
られている。

特開昭６１−５００８１５公報に開示されている方法で
は、一対の基板をラビング処理し、片側基板にスペーサ
を塗布し加熱硬化させた後、接着剤を塗布し、液晶をノ
ズルから供給しながら一対のロールでラミネートし、加
熱接着する方法が提案されている。この方法では、ラミ
ネートの際のロールが加熱されていないため、液晶の成
形時の凹凸等がそのまま残り、膜厚均一性が悪（、また
、基板端から気泡をかみ込み易い。

また、特開昭５８−１４０７１８公報に開示されている
方法では、一対の基板のうち、片側基板に接着剤を塗布
、乾燥して溶媒を蒸発させ、対向基板にはスペーサを塗
布し、加熱乾燥して、液晶を塗布後に加熱ローラでラミ
ネートする方法が提案されている。ラミネート部には一
対のロールが３組あり、１段目のロールで液晶が等方相
を示す温度まで加熱し、２段目のロールで更に温度を上
げて、接着剤を硬化させ、３段目のロールで冷却してい
る。この方法では、特開昭６１−５００８１５の方法と
異なりラミネート時に加熱しているため４．液晶の成形
時の凹凸等は残らないが、両方のロールで加熱している
ため液晶が完全に等方相を示す低粘性の状態となり、基
板上を流れ出し、膜厚均一性が悪くなって色ムラの原因
となり易い。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、ラミネート時の気泡のかみ込みを防止し、ラ
ミネートによる液晶膜厚の均一化を図り、色ムラ、気泡
のないきれいな液晶パネル等を得ることのできる液晶素
子の製造方法の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意研究を重ね
た結果、液晶膜の表面を加熱低粘性化しながらラミネー
トすることにより、その目的が達成されることを見出し
本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、一対の可撓性基板の一方に液晶材
料を配設し、他方を対向基板としてラミネートする工程
を有する液晶素子の製造方法において、前記対向基板側
を加熱してラミネートすることを特徴とする液晶素子の
製造方法を提供するものである。

本発明の製造方法は、電極付可撓性基板の電極面上に液
晶材料を配設する工程、接着剤を配設する工程、対向基
板をラミネートする工程、配向処理工程等からなる。

本発明を液晶表示素子のロールツーロール方式による製
造方法の一例として説明する。

第１図は、一対の可視性基板を使用した液晶表示素子の
一般的な製造工程を示す、可撓性基板１には液晶材料の
配設を行う工程、可撓性基板２には接着剤の配設を行う
工程があり、次に両者のラミネート・工程があり、更に
配向処理工程を経て素子化する。

ここで、可撓性基板１．２は透明性プラスチックフィル
ムで、片面に透明性導電膜をコーティングしたものを使
用するとよい、具体的には、１軸又は２軸延伸ＰＥＴ（
ポリエチレンテレフタレー））　、ＰＥ　（ポリエチレ
ン）、ＰＰ　（ポリプロピレン）等の結晶性ポリマー、
ＰＥＳ　（ポリエーテルスルホン）、ＰＳ　（ポリスル
ホン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ナイロン等の非晶
性ポリマーなどが用いられる。必要に応じて配向膜や偏
光板を備えたものを用いるとよい、透明性導電膜として
は、例えば、ＮＥＳＡ膜といわれる酸化錫膜、ＩＴＯＩ
Ｉといわれる酸化錫を混入した酸化インジウム膜等が用
いられる。

可撓性基板間に挟持する液晶材料としては、ネマチック
相又はコレステリック相、あるいはスメクチック相（カ
イラルスメクチックＣ相を含む。

）を示す低分子液晶又は高分子液晶あるいは両者の混合
物を用いることができる。このとき、必要に応じて接着
剤、減粘剤、熱可塑性樹脂、色素等を混合した液晶材料
も用いることができる。

液晶材料の配設工程では、通常の方法、例えば、２溶媒
希釈や加熱溶融させたのち塗布する方法や、シート状に
成形したのち貼付する方法を用いることができる。この
うち、適当な溶媒等で塗布し易い粘度に希釈した液晶材
料を、可撓性基板の透明性導電膜上にグラビアロール法
等の塗布法により液晶表示素子としての性能を満足する
膜厚に塗布する方法が好適に用いられる。また塗布後は
、使用する溶媒や濃度条件によって決まる適当な乾燥方
式及び条件のもとて乾燥を行い、溶媒を含まない乾燥し
た膜を可撓性基板上に形成するとよい。

接着剤の配設工程でも同様に、通常の方法を用いること
ができる。

ラミネート工程では、上記液晶材料の配設工程で得られ
た液晶材料配設法基板と、接着剤の配設工程で得られた
基板又は何も塗布していない基板を対向基板として用い
たものとを、対向基板側を加熱しながらラミネートする
方法が用いられる。

第２図は、一対のラミネ−トロールを用いた場合のラミ
ネート工程の一例を示す略示図である。

一対のラミネートロールＡ、Ｂにより、液晶材料配設法
基板１とその対向基板である接着剤配設法基板又は何も
塗布していない基板２とを圧力をかけつつ、対向基板２
側を加熱しながらラミネートする。

ここで、ラミネートロールは、ゴムロールとメタルロー
ルで構成し、メタルロールは加熱できる構造とするとよ
い、そして、液晶材料配設法基板１はゴムロールＡに接
し、対向基板２はメタルロールＢに接するように配置す
ると、対向基板２側を加熱しながらラミネートすること
ができる。

ゴムロールＡとメタルロールＢのロール径は、両方同一
でもよいし、異なっても差し支えない。

好ましいゴムロールＡのロール径は５０〜５００縫φで
ある。

メタルロールの加熱方式は電気加熱でも温水又は温液加
熱又は温風加熱でもよい、あるいはメタルロールは加熱
せず、ロール入口で基板を熱風加熱等の方法で加熱して
もよい、特に好ましくはメタルロールを電気加熱や温水
循環加熱で細かく温度制御する方式である。

一対のロールの配置の向きは自由で、水平、垂直どちら
でもよい。

ロールの駆動はモータから直接取ってもよいし、基板を
介して回転する方法でも構わない、但し、一対のロール
が連動して回転する機構が好ましい。

第３図はラミネートロール付近の部分拡大図である。液
晶材料配設法基板１と対向基板２とは、ゴムロールＡと
加熱されたメタルロールＢとによりラミネートされる。

各種の塗布法により得られた液晶膜の表面は、第３図に
示すようにミクロに見れば凹凸がある。

この凹凸によって色ムラや気泡のかみ込みが発生する場
合が多い、そこで、液晶膜表面を平滑にするため、ラミ
ネート時に加圧を行うとよい。その際、液晶膜表面をよ
り容易に、より平滑にするには、液晶膜表面のみ加熱低
粘性化してラミネートすることが効果的である。そのた
めには、液晶膜表面がラミネート時に接する対向基板２
を加熱するとよい。このことは、対向基板２を加熱され
たメタルロールＢに接触させることにより容易に実現さ
れる。

このとき、メタルロールの加熱温度、ラミネート速度及
び圧力を適度にバランスさせ、液晶膜表面のみが溶融さ
れた状態となるようにする。あまり温度を上げ過ぎたり
ラミネート速度を下げ過ぎたりすると、液晶膜全体が加
熱されて完全に等方相を示し、低粘性状態となって基板
上を流れ易くなり、ラミネートロール形状の不均一性や
材質のバラツキを拾い易くなり、液晶膜が不均一となる
。

具体的なラミネート条件としては、メタルロールＢの温
度Ｔ２は室温＋１０℃から液晶の等方相への転移温度＋
２０℃の範囲でコントロールすることが好ましい。特に
室温＋１５℃から等方相転移温度＋５℃の範囲が望まし
い。この範囲外でラミネートしても問題ないが速度及び
圧力の好適な範囲が狭くなる。圧力は、５ｋｇ／ｃｄ以
下が好ましく、特に好ましくは１〜２　ｋ　ｇ／ｃｄで
ある。速度は、０．１〜５０ｍ／分が好ましく、特に好
ましくは０．５〜１０ｍ／分である。温度、圧力の条件
も上記の好適範囲外でも問題ないが、他の条件が制約さ
れる。

以上、一対のロールによる方式について説明したが、ラ
ミネート方式としては、一対のロールによる方式だけで
な（、第４図に示すように、片方が加熱プレートでその
表面上を基板が移動する方式やあるいは基板側を固定し
てロールが移動する方式でもよい、この場合加熱側は、
ロール側でも加熱プレート等を使用したプレート側でも
構わない。

この片側にプレートを使用するラミネート方式は、枚葉
化された基板を使った素子の製造方法に好適である。

配向処理工程では、液晶材料等に応じて適当な方法を用
いるとよい０例えば、液晶材料に強誘電性液晶を使用す
る場合、曲げ変形による配向方法を用いるとよい。

以上のように、本発明の液晶素子の製造方法によると、
簡単な構造の装置で、色ムラ、気泡のないきれいな液晶
表示パネル等、優れた液晶素子を得ることができる。

〔実施例〕

実施例１ 透明性プラスチック基板として厚み約１００μｍのＰＥ
Ｓ　（ポリエーテルスルホン）を用いた。

ＰＥＳ基板の片面には透明性導電膜として厚さ２００ｎ
ｍのＩＴＯ膜がコーティングされている。

液晶として下記に示すような構造の強誘電性高分子液晶
を用いた。

１’Ｉｎ　＝　３０００ 〔ｇニガラス状態、Ｓａｃ”　：　カイラルスメクチッ
クＣ相、ＳｍＡ　：スメクチックＡ相、Ｉｓｏ　：等方
相〕 上記液晶とエポキシ系接着剤を重量比で３：１に混合し
、ジクロロメタン溶媒で１０ｗｔ％濃度溶液とした。エ
ポキシ系接着剤としてＫＥＲｌｏｏｌ（公栄化学株式会
社製、主剤と硬化剤重量比１０：４）を用いた。この液
晶材料をマイクログラビアロール法によりＰＥＳ基板の
１ＴＯＩＩ上に塗布し乾燥して、膜厚λ５μｍの液晶材
料塗布膜を得た。この液晶材料塗布済基板と、対向基板
として厚さ１００μｍのＰＥＳ基板とを、一対のラミネ
ートロールでラミネートした。ラミネートロールとして
は、一方はステンレス製の直径１０１００ａφ、長さ３
００ｍ＋で鏡面仕上げしてあり、電気加熱方式により１
５０℃まで任意に温度コントロールできるものを使用し
た。他方は硬度８０のシリコンゴムを表面に巻いたゴム
ロールで直径１００鰭φ、長さ３００閤のものを使用し
た。ラミネートロールはエアーシリンダーにより加圧で
きる構造で０〜５　ｋｇ／ｄの間で任意に圧力が設定出
来る。

一対のロールは水平に配置されており、液晶材料塗布済
基板をゴムロールに接触させ、対向基板をメタルロール
に接触させて加熱しながらラミネートした。

ラミネート条件は、メタルロールの温度８８℃、圧力１
．５　ｋｇ／ｃｉ１、速度２．５ｍ／分で、幅１５Ｃ１
１、長さ２ｍの細長い液晶表示素子を得た。

次に配向処理を２本の加熱ロールを使用した曲げ変形方
式によって行った。配向条件としては、２本の配向ロー
ル温度は８６℃と６０℃、配向速度は２５ｍ／分で配向
させた。

以上の方法で製造した液晶表示素子についてラミネート
方法の評価を行うため、次に示す方法で液晶部の膜厚を
測定し、数カ所の測定結果から膜厚の均一性を評価した
。

すなわち、液晶表示素子の光透過率スペクトルを測定し
、繰り返し反射を生じる干渉波長から次式に従い膜厚を
求めた（第６図は光透過率スペクトルの概略のグラフで
ある。）。

２ｄ’４ｍλ　　　　　　　　　　　　　（１）ｄ′　
：液晶層の光学的厚み （ｄ’　＝ｎｄ ｎ：屈折率 ｄ：液晶層の実際の厚み） λ　：光の波長 ｍ　：整数 （１／λｏ−１／λ、＋）＝１／２ｄ’　　　　（２）
（１）式から（２）式が誘導でき、（２）式にλ、とλ
、−０の測定値を代入してｄ′を求め、液晶の屈折率か
らｄを求めた。

膜厚測定結果を第１表に示す。

第１表 （以下余白） 測定値のバラツキ範囲は２．５±０．２μｍで膜厚に対
して±８％であり、膜厚均一性は高かった。

また、ラミネートの評価を目視でも行い、色ムラや気泡
のかみ込みの有無を観察した結果良好であった。

実施例２〜４ 基板、液晶材料、溶媒及び塗布、配向方式、条件あるい
はラミネート方式を実施例１と同一にし、ラミネート条
件のみを変えて評価を行った。ラミネート条件と得られ
た液晶表示素子の評価データを第２表に示す。結果は良
好であった。

（以下余白） 実施例５〜７ 液晶を高分子から低分子に変え、下記に示す構造の強誘
電性低分子液晶を用いて、その他の素子作製条件は実施
例１と同様にし、ラミネート条件を変えて評価を行った
。

（ＤＯＢＡＭＢＣ） （Ｃｒｙ　：結晶相、Ｓ■■＝スメクチック■相〕ラミ
ネート条件と得られた液晶表示素子の評価データを第３
表に示す、結果は良好であった。

実施例８ 基板材料、液晶材料及び接着剤は実施例１と同様であり
、含浸塗布法により２５ｃｍＸ２０ｃｍの大きさのＰＥ
Ｓ基板に液晶材料を塗布・乾燥して、液晶膜厚２μｍの
液晶材料塗布法基板を得た。

この液晶材料塗布法基板を第５図に示すような平滑なゴ
ム製プレー）Ｄの上に固定し、メタルロールＢに対向基
板を接触させて、メタルロールＢで基板を押さえながら
移動させる方法によってラミネートした。

メタルロールＢは直径４０ａ＊φの鉄製で表面に硬質ク
ロムメツキを施し、鏡面仕上げを行っている。また電気
加熱による温度制御ができ、エアーシリンダーを使用し
て加圧できる機構を備えている。更に直線的な移動が５
０ＣＩ程度可能であり、その速度も可変制御できる。

ラミネート条件としては温度８５℃、圧力２ｋｇ／ｄ、
速度１．５ｍ／分で行った。配向方式及びその条件は実
施例１と同様とした。

以上の方法で製造した素子についてラミネート方法を評
価するために実施例１と同様に素子の外観を検査し、膜
厚を測定した。その結果は平均膜厚は２．０．ｃｒｍあ
り、膜厚のバラツキは±７％であった。また気泡の噛み
込みが無く、色ムラの無い良好な液晶素子が得られた。

（以下余白） 〔発明の効果〕 本発明によれば、ラミネート時の気泡のかみ込みを防止
し、ラミネートにより液晶の膜厚均一化が可能となり、
色ムラ、気泡のないきれいな液晶素子を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は液晶表示素子の製造工程の略示図である。第２
図は第１図のラミネート工程の部分拡大図である。第３
図は代表的なラミネートロール付近の部分拡大図であり
、第４図及び第５図は他のラミネート方式のラミネート
部分の拡大図である。 第６図は液晶表示素子の光透過率スペクトルの概略のグ
ラフである。横軸λは光の波長、縦軸Ｔは光透過率を表
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の可撓性基板の一方に液晶材料を配設し、他方
   を対向基板としてラミネートする工程を有する液晶素子
   の製造方法において、前記対向基板側を加熱してラミネ
   ートすることを特徴とする液晶素子の製造方法。 ２、ラミネート工程の対向基板側の加熱方法として、少
   なくとも一つの加熱ローラあるいは加熱プレートを用い
   ることを特徴とする請求項１記載の液晶素子の製造方法
   。 ３、ラミネート工程の対向基板側の加熱温度が室温＋１
   ０℃から液晶の等方相への転移温度＋２０℃の範囲でコ
   ントロールされることを特徴とする請求項１記載の液晶
   素子の製造方法。