JPH05249446A - 液晶デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚
の基板間に、液晶材料、光重合性組成物及び光重合開始
剤を含有する調光層形成材料を介在させる第１工程、及
び、前記調光層構成材料に活性光線を照射することによ
って前記光重合性組成物を重合させることにより液晶材
料と透明性固体物質から成る調光層を形成する第２工程
から成る液晶デバイスの製造方法において、少なくとも
一方の基板として発熱体を具備した基板を用いることを
特徴とする液晶デバイスの製造方法。 【効果】 本発明の製造方法によれば、省力的で効果
的、効率的に基板間に狭持された調光層の温度調整がで
きるので、均一な調光層が形成でき、コントラストがよ
く、しきい値の急峻性がよく、偏光板が不要で明るい画
面を提供でき、低電圧駆動が可能で、時分割駆動が可能
な液晶デバイスを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大面積になし得る液晶
デバイスの製造方法に関し、更に詳しくは、視野の遮
断、開放及び明かりもしくは照明光の透過制限、遮断、
透過を電気的に操作し得るものであって、建物の窓やシ
ョーウインドウなどで視野遮断のスクリーンや、採光コ
ントロールのカーテンに利用されると共に、文字や図形
を表示し、高速応答性を以って電気的に表示を切り換え
ることによって、ＯＡ機器のディスプレイやプロジェク
ション用デバイス等のハイインフォーメーション表示体
や広告板、案内板、装飾表示板等として利用される液晶
デバイスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】偏光板及び配向処理を要さず、明るくコ
ントラストの良い、大型で廉価な液晶デバイスを製造す
る方法として、液晶のカプセル化により、ポリマー中に
液晶滴を分散させ、そのポリマーをフィルム化する方法
が知られている（特表昭５８−５０１６３１号公報、Ｕ
ＳＰ４，４３５，０４７号明細書、特表昭６１−５０１
３４５号公報、特開昭６２−４８７８９号公報）。

【０００３】上記の明細書中で開示された技術において
は、ポリビニルアルコールによってカプセル化された液
晶分子は、それが薄層中で正の誘電率異方性を有するも
のであれば、電界の存在下でその液晶分子は電界の方向
に配列し、液晶の常光屈折率ｎ_oとポリマーの屈折率ｎ_p
が等しいときには、透明性を発現する。電界が除かれる
と、液晶分子はランダム配列に戻り、液晶滴の屈折率が
ｎ_o よりずれるため、液晶滴はその境界面で光を散乱
し、光の透過を遮断するので、薄層体は白濁する。

【０００４】このように、カプセル化された液晶を分散
包蔵したポリマーを薄膜とした技術は上記のもの以外に
もいくつか知られており、例えば、特表昭６１−５０２
１２０８号には液晶がエポキシ樹脂中に分散したもの、
特願昭６１−３０５５２８号公報及び特開昭６２−２２
３１号公報には、光硬化性樹脂と液晶の混合液に紫外線
を照射することによって、液晶と光硬化性樹脂とを相分
離させて、液晶が樹脂中に分散した調光層を形成する方
法が報告されている。

【０００５】このような調光層を有する液晶デバイスに
おける駆動電圧は約２０Ｖ以上であり、多くの場合４０
Ｖ以上の高電圧を必要とするものであった。

【０００６】更に、液晶デバイスに必要な光散乱性能、
光透過性能を得るためには、液晶材料と樹脂成分の屈折
率の一致、不一致を最適化しなければならず、液晶材料
と樹脂材料の組合せを選択する上で制限があった。

【０００７】このような問題点から、前述の如き液晶デ
バイスの実用化に要求される重要な特性である低電圧駆
動特性、高コントラスト、時分割駆動を可能にするため
に、特開平１−１９８７２５号公報及び特開平２−８５
８２２号公報には、液晶材料が連続層を形成し、この連
続層中に三次元網目状の高分子物質を形成して成る調光
層を有する液晶デバイスが開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これらの液晶デバイス
は、電極層を有する透明な２枚の基板間に、液晶材料、
光重合性組成物及び光重合開始剤を含有する調光層形成
材料を介在させ、調光層形成材料の等方性液体状態にお
いて光を照射して前記光重合性組成物を重合させること
によって得られるものであるが、基板間に介在させる際
に流動性を得るために、或いは均一な構造を有する調光
層を形成するために、調光層形成材料を等方性液体状態
に保持しておく必要がある。

【０００９】一方の基板に調光層形成材料を塗布する第
一工程、その基板にもう一方の基板を貼合わせる第二工
程、圧着し、光照射する第三工程より成る液晶デバイス
の製造方法に於ては、各工程の装置毎にパネルヒーター
等の加熱保温機構を具備し調光層形成材料が液晶相−等
方性液体相転移温度以上の温度に保持している必要があ
り、各工程の装置の熱容量が大きいためにヒータの容量
を大きくしなければならず、所定の温度に調整するのに
長時間要し又電力消費が大きくなるという不都合があっ
た。

【００１０】一方、予め注入孔部分を除いた周辺部をシ
ール材で固めて成る空セルに前記調光層形成材料を真空
注入した後、光照射する液晶デバイスの製造方法の場合
には、真空注入工程に於いては真空注入槽全体を加熱保
温し、又、活性光線照射工程に於いては照射スペース全
体を加熱保温して作製していた。この為に大きな発熱容
量を有するヒータを必要とし、消費電力が大きく不経済
であった。更に又、熱容量が大きいために温度設定を変
更するために多大の時間を要していた。

【００１１】更に、装置の面にヒーターを組み込んだ場
合、面内での歪み反り等が発生し、面の平滑度が採れな
くなり、パネルのセル間隔精度が崩れる等の問題があっ
た。

【００１２】本発明が解決しようとする課題は、加熱機
構を簡略化し、効率の良い基板加熱機構を提供し、もっ
て所望の特性を有する液晶デバイスの製造方法を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、本発明に至った。

【００１４】即ち、本発明は上記課題を解決するため
に、電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基板
間に、液晶材料、光重合性組成物及び光重合開始剤を含
有する調光層形成材料を介在させる第１工程、及び、前
記調光層構成材料に活性光線を照射することによって前
記光重合性組成物を重合させることにより液晶材料と透
明性固体物質から成る調光層を形成する第２工程から成
る液晶デバイスの製造方法において、少なくとも一方の
基板として発熱体を具備している基板を用いることを特
徴とする液晶デバイスの製造方法を提供し、また、この
製造方法において、発熱体を具備した２枚の基板を使用
し、その少なくとも一方の基板に具備した発熱体が活性
光線を透過し得る透明性を有することを特徴とする液晶
デバイスの製造方法を提供する。

【００１５】本発明で使用する基板は、堅固な材料、例
えば、ガラス、金属等であってもよく、柔軟性を有する
材料、例えば、プラスチックフィルムの如きものであっ
ても良い。そして、基板は２枚が対向して適当な間隔を
隔て得るものであり、その少なくとも一方は透明性を有
し、その２枚の間に挟持される液晶層及び透明性固体物
質を有する層から成る調光層を外界から視覚させるもの
でなければならない。但し、完全な透明性を必須とする
ものではない。もし、この液晶デバイスが、デバイスの
一方の側から他方の側へ通過する光に対して作用させる
ために使用される場合には、２枚の基板は共に適宜な透
明性が与えられる。この基板には、目的に応じて透明、
不透明の適宜な電極が、その全面又は部分的に配置され
ても良い。

【００１６】但し、プラスチックフィルムの如き柔軟性
を有する材料の場合には、堅固な材料、例えば、ガラ
ス、金属等に固定したうえで本発明の製造方法に用いる
ことができる。

【００１７】基板に付設具備する発熱体としては色々な
形態のものが利用できるが、板状、又はフィルム状が好
ましい。

【００１８】発熱体は、一方の基板のみに具備していて
も良いが、好ましくは両方の基板に具備されている方が
温度制御の精度向上の為に好ましく、その場合、少なく
とも一方の発熱体は活性光線による重合を阻害しない程
度に活性光線を透過する透明性を有するか、或いは、格
子状、ストライプ状に配置されていることが必要であ
る。

【００１９】透明電極基板の場合に於て、電極部分を発
熱体として利用することも可能であり、特に好ましい板
状発熱体としては、アルミ板に電熱機構を設けたものや
シリコンラバー中に電熱機構を付設したもの、透明フィ
ルムに電熱機構を付設したもの等が挙げられる。透明フ
ィルムヒータとしては、例えば、栄光電器(株)社製透明
フイルムヒータ「みーる」等が挙げられる。

【００２０】基板に発熱体を付設具備するには、既存の
フィルム状ヒーターやパネルヒーターを粘着剤等で接着
貼付ておくか、又は、工程によってはサンドウイッチ状
に基板を狭持していてもよい。又、ＳｎＯ₂ 、ＩＴＯ、
Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ等の無機、金属膜を蒸着するなど
の方法で基板に付設しても良い。

【００２１】又、両方の基板に発熱体を具備したものを
用いることは温度調整精度を向上し好ましい態様であ
る。

【００２２】尚、２枚の基板間には、液晶材料及び透明
性固体物質から成る調光層が挟持されるが、この２枚の
基板間には、通常、周知の液晶デバイスと同様、間隔保
持用のスペーサーを介在させることもできる。

【００２３】スペーサーとしては、例えば、マイラー、
アルミナ、ポリマービ−ズ等種々の液晶セル用のものを
用いることができる。

【００２４】本発明で使用する液晶材料は、単一の液晶
化合物であることを要しないのは勿論であり、２種以上
の液晶化合物や液晶化合物以外の物質を含んだ混合物で
あってもよく、通常この技術分野で液晶材料として認識
されるものであればよく、そのうちの正の誘電率異方性
を有するものが好ましい。用いる液晶としては、ネマチ
ック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶が好
ましく、ネマチック液晶が特に好ましい。その性能を改
善するために、コレステリック液晶、キラルネマチック
液晶、キラルスメクチック液晶やキラル化合物や２色性
色素等が適宜含まれていてもよい。

【００２５】本発明で使用する液晶材料は、以下に示し
た化合物群から選ばれる１種以上の化合物から成る配合
組成物が好ましく、液晶材料の特性、即ち、等方性液体
と液晶の相転移温度、融点、粘度、屈折率異方性（Δ
ｎ）、誘電率異方性（Δε）及び重合性組成物との溶解
性等を考慮して、適宜選択、配合して用いることができ
る。

【００２６】液晶材料としては、例えば、４−置換安息
香酸４′−置換フェニルエステル、４−置換シクロヘキ
サンカルボン酸４′−置換フェニルエステル、４−置換
シクロヘキサンカルボン酸４′−置換ビフェニルエステ
ル、４−（４−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ）
安息香酸４′−置換フェニルエステル、４−（４−置換
シクロヘキシル）安息香酸４′−置換フェニルエステ
ル、４−（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４′−置
換シクロヘキシルエステル、４−置換４′−置換ビフェ
ニル、４−置換フェニル４′−置換シクロヘキサン、４
−置換４″−置換ターフェニル、４−置換ビフェニル
４′−置換シクロヘキサン、２−（４−置換フェニル）
−５−置換ピリミジンなどを挙げることができる。

【００２７】透明性固体物質としては、合成樹脂が好適
である。三次元網目状構造を与えるものとしては、高分
子形成性モノマー若しくはオリゴマー又はそれらの配合
組成物を重合させて得られる光硬化型樹脂が好ましい。

【００２８】透明性固体物質を形成する高分子形成性モ
ノマ−としては、例えば、スチレン、クロロスチレン、
α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン：メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル、アミル、２−エチルヘキシル、
オクチル、ノニル、ドデシル、ヘキサデシル、オクタデ
シル、シクロヘキシル、ベンジル、メトキシエチル、ブ
トキシエチル、フェノキシエチル、アルリル、メタリ
ル、グリシジル、２−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキ
シプロピル、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジ
メチルアミノエチル、ジエチルアミノエチル等のアクリ
レート酸エステル、メタクリル酸エステル又はフマル酸
エステル；エチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコー
ル、１，３−ブチレングリコール、テトラメチレングリ
コール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリ
コール、トリメチロールプロパン、グリセリン及びペン
タエリスリトール等のモノ（メタ）アクリレート又はポ
リ（メタ）アクリレート；酢酸ビニル、酪酸ビニル又は
安息香酸ビニル、アクリロニトリル、セチルビニルエー
テル、リモネン、シクロヘキセン、ジアリルフタレー
ト、ジアリルイソフタレート、２−、３−又は４−ビニ
ルピリジン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミ
ド、メタクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリル
アミド又はＮ−ヒドロキシエチルメタクリルアミド及び
それらのアルキルエーテル化合物、トリメチロールプロ
パン、１モルに３モル以上のエチレンオキサイド若しく
はプロピレンオキサイドを付加して得たトリオールのジ
又はトリ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコー
ル１モルに２モル以上のエチレンオキサイド若しくはプ
ロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ（メ
タ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アク
リレート１モルとフェニルイソシアネート若しくはｎ−
ブチルイソシアネート１モルとの反応生成物、ジペンタ
エリスリトールのポリ（メタ）アクリレート、トリス−
（ヒドロキシエチル）−イソシアヌル酸のポリ（メタ）
アクリレート、トリス−（ヒドロキシエチル）−リン酸
のポリ（メタ）アクリレート、ジ−（ヒドロキシエチ
ル）−ジシクロペンタジエンのモノ（メタ）アクリレー
ト又はジ（メタ）アクリレート、ピバリン酸ネオペンチ
ルグリコールジ（メタ）アクリレート、カプロラクトン
変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ
（メタ）アクリレート、直鎖脂肪族ジ（メタ）アクリレ
ート、ポリオレフィン変性ネオペンチルグリコールジ
（メタ）アクリレート等を挙げることができる。

【００２９】高分子形成性オリゴマーとしては、例え
ば、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メ
タ）アクリレート、ポリウレタン（メタ）アクリレー
ト、ポリエーテル（メタ）アクリレート等を用いること
ができる。

【００３０】重合開始剤としては、例えば、２−ヒドロ
キシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン
（メルク社製「ダロキュア１１７３」）、１−ヒドロキ
シシクロヘキシルフェニルケトン（チバ・ガイギー社製
「イルガキュア１８４」）、１−（４−イソプロピルフ
ェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−
オン（メルク社製「ダロキュア１１１６」）、ベンジル
ジメチルケタール（チバ・ガイギー社製「イルガキュア
６５１」）、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フ
ェニル〕−２−モルホリノプロパノン−１（チバ・ガイ
ギー社製「イルガキュア９０７」）、２，４−ジエチル
チオキサントン（日本化薬社製「カヤキュアＤＥＴ
Ｘ」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル（日本化薬
社製「カヤキュア−ＥＰＡ」）との混合物、イソプロピ
ルチオキサントン（ワードプレキンソップ社製「カンタ
キュアＩＴＸ」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル
との混合物等が挙げられる。

【００３１】活性光線としては紫外線、ＥＢ（エレクト
ロンビーム）、可視光線等がある。

【００３２】本発明で得られる液晶デバイスの調光層の
厚みは、５〜５０μｍの範囲が好ましく、８〜２５μｍ
の範囲が特に好ましい。

【００３３】調光層中に形成される透明性固体物質は、
ポリマー中に液晶材料が液滴状となって分散するもので
もよいが、三次元網目状構造を有するものがより好まし
い。

【００３４】特に、液晶材料の連続層中に形成された三
次元網目状の透明性固体物質は、液晶材料の無秩序な配
向状態を形成することにより、光学的境界面を形成し、
光の強い散乱を発現させることができる。

【００３５】三次元網目状構造を有する調光層を形成す
る場合の調光層形成材料中の液晶材料及び重合性組成物
の含有量は、重量比で６０：４０〜９５：５の範囲が好
ましく、７５：２５〜８５：１５の範囲が特に好まし
い。この範囲外でも三次元網目状構造を有する調光層を
形成することもできるが、液晶材料が多すぎたり少なす
ぎる場合、液晶材料と透明性固体物質の分散状態が均一
にならないので、光散乱による調光機能が発現しなくな
る傾向にあり、好ましくない。

【００３６】調光層形成材料を２枚の基板間に介在させ
るには、注入孔部分を除いた周辺部をシール材で固めた
２枚の基板より成る空セルにこの調光層形成材料を注入
しても良いが、一方の基板に適当な溶液塗布機やスピン
コーター等を用いて均一に塗布し、次いで他方の基板を
重ね合わせ、圧着させてもよい。

【００３７】また、一方の基板上に調光層形成材料を均
一な厚さに塗布し、光重合性組成物を重合し、硬化させ
た調光層を形成した後、他方の基板を貼り合わせる液晶
デバイスの製造方法も有効である。

【００３８】基板間に形成される透明性固体物質が均一
な大きさの三次元網目状構造を形成する方法としては、
例えば、調光層形成材料を２枚の基板間に介在させた
後、或いは、セル中に封入した後、調光層形成材料を等
方性液体状態に保持しながら活性光線を照射し、光重合
性組成物を重合させる方法が挙げられる。

【００３９】なお、上記のごとく製造されたヒ−タ−を
具備した液晶デバイスは、調光層の温度変化による表示
特性変化を防止する目的で、そのまま用いることも可能
である。

【００４０】

【実施例】以下、本発明の実施例を示し、本発明を更に
具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。

【００４１】以下の実施例において「部」及び「％」は
各々『重量部』及び『重量％』を表わす。また、評価特
性の各々は以下の記号及び内容を意味する。 (1)Ｔ₀：白濁度；印加電圧０の時の光透過率（％） (2)Ｔ₁₀₀：透明度；印加電圧を増加させていき光透過率
がほとんど増加しなくなった時の光透過率（％） (3)Ｖ₁₀：しきい値電圧；Ｔ₀を０％、Ｔ₁₀₀を100％とし
たとき光透過率が10％となる印加電圧（Ｖ_rms） (4)Ｖ₉₀：飽和電圧；同上光透過率が90％となる印加電
圧（Ｖ_rms） (5)ＣＲ：コントラスト＝Ｔ₁₀₀／Ｔ₀

【００４２】（実施例１）ロディック社製液晶組成物
「ＰＮ−００１」８３．０％、重合性組成物としてカプ
ロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペン
チルグリコールジアクリレート（日本化薬社製「ＫＡＹ
ＡＲＡＤ−ＨＸ６２０」）１６．７％及び重合開始剤と
してベンジルジメチルケタール（チバ・ガイギー社製
「イルガキュア６５１」）０．３％から成る調光層形成
材料を、透明性フイルムヒーター「みーる」（栄光電器
社製）を貼り付け、基板温度が４５度に調整した２００
×３００mmのＩＴＯ電極付ガラス基板上に塗布し、更
に、１２．０ミクロンのガラスファイバー製スペーサー
を分散させたもう一方のＩＴＯ電極ガラス基板を重ね合
わせ、圧着治具を用い所定の厚みに調整した。次に、調
光層形成材料が等方性液体状態となるよう基板全体を４
３℃に保ちながら、瞬間点灯式の超高圧水銀ランプを用
いて、３０秒間照射し、調光層の厚みが１２．３ミクロ
ンの液晶デバイスを得た。

【００４３】得られた液晶デバイスの調光層を電子顕微
鏡で観察したところ、三次元網目状の透明性固体物質を
確認できた。このデバイスの特性を測定したところ、以
下の通りであった。

【００４４】 Ｔ₀＝３．２％、Ｔ₁₀₀＝８７．８％、ＣＲ＝２７．４、 Ｖ₁₀＝４．８Ｖ_rms、Ｖ₉₀＝１１．４Ｖ_rms

【００４５】上記液晶デバイスの製造工程に於て、加熱
に要する時間は５分で消費電力は３００Ｗ／時間であ
り、従来の圧着治具を同時に加熱しＵＶ照射していた場
合治具の熱容量が大きいため、加熱に要する時間は６０
分、消費電力は１ＫＷ／時間であったのと比較し、時間
が１／１０以下、消費電力が１／３以下であり効率的で
あった。

【００４６】（実施例２）実施例１と同じ組成の調光層
構成材料を、１２ミクロンのセル厚みを有し、透明性フ
ィルムヒーター「みーる」を張り付けた２００×３００
mmのＩＴＯ電極付空セルを４６℃に加温しながら真空法
にて注入し、調光層形成材料が等方性液体状態となるよ
う基板全体を４３℃に保ち、瞬間点灯式の超高圧水銀ラ
ンプを用いて、３０秒間照射し、液晶デバイスを得た。

【００４７】得られた液晶デバイスの調光層を電子顕微
鏡で観察したところ、三次元網目状の透明性固体物質を
確認できた。このデバイスの特性を測定したところ以下
の通りであった。

【００４８】 Ｔ₀＝３．０％、Ｔ₁₀₀＝８６．８％、ＣＲ＝２８．９、 Ｖ₁₀＝５．２Ｖ_rms、Ｖ₉₀＝１３．１Ｖ_rms

【００４９】上記液晶デバイスの製造工程に於て、加熱
に要する時間は１５分で消費電力は４００Ｗ／時間であ
り、従来の真空注入装置を加熱していた場合真空注入装
置の熱容量が大きいため、加熱に要する時間は９０分、
消費電力は２ＫＷ／時間であったのと比較し、時間が１
／６、消費電力が１／５以下であり効率的であった。

【００５０】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、調光層形成
材料を挟持する基板に発熱体を付設具備することによ
り、省力的で効果的、効率的に基板間に狭持された調光
層の温度調整ができるので、均一な調光層が形成でき、
コントラストがよく、しきい値の急峻性がよく、偏光板
が不要で明るい画面を提供でき、低電圧駆動が可能で、
時分割駆動が可能な液晶デバイスを得ることができる。

【００５１】従って、本発明の製造方法によって得られ
る液晶デバイスは、コンピュータ端末の表示器、プロジ
ェクション用の光シャッター等として有用である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極層を有する少なくとも一方が透明な
   ２枚の基板間に、液晶材料、光重合性組成物及び光重合
   開始剤を含有する調光層形成材料を介在させる第１工
   程、及び、前記調光層構成材料に活性光線を照射するこ
   とによって前記光重合性組成物を重合させることにより
   液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を形成する第
   ２工程から成る液晶デバイスの製造方法において、少な
   くとも一方の基板として発熱体を具備した基板を用いる
   ことを特徴とする液晶デバイスの製造方法。
2. 【請求項２】 発熱体を具備した２枚の基板を使用し、
   その少なくとも一方の基板に具備した発熱体が活性光線
   を透過し得る透明性を有することを特徴とする請求項１
   記載の液晶デバイスの製造方法。
3. 【請求項３】 調光層構成材料中の液晶材料の割合が６
   ０〜９５重量％の範囲にある調光層構成材料を用いる請
   求項１又は２の液晶デバイスの製造方法。
4. 【請求項４】 調光層構成材料が等方性液体状態となる
   状態で、活性光線を照射する請求項１、２又は３記載の
   液晶デバイスの製造方法。