JPH05303083A

JPH05303083A - 液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JPH05303083A
Application number: JP10770592A
Authority: JP
Inventors: Susumu Ooima; 進大今; Yoshihiro Furuta; 喜裕古田; Kazuhiro Inoue; 和弘井上
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1993-11-16

Abstract

(57)【要約】【目的】透明絶縁性基板上に、互いに対向する電極を
備え、前記透明絶縁性基板間に、液晶構成体支持材料中
に液晶材料が分散された液晶複合膜を挟持してなる液晶
表示装置の製造方法において、液晶材料と液晶構成体支
持材料との混合物を硬化させる際に、液晶の劣化の原因
となる紫外線照射を必要とせず、さらに光硬化時の温度
制御により、コントラスト低下の原因となる硬化前の相
分離状態の発生を防止できる液晶表示装置の製造方法を
提供する。【構成】液晶材料と液晶構成体支持材料との混合物に
光照射して硬化させる液晶複合膜の構成材料である前記
液晶構成体支持材料として、可視光線硬化樹脂を用い、
また、硬化時の温度制御によって液晶材料が液晶構成体
支持材料に完全に溶解した状態で光硬化を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶層で液晶が液晶構
成体支持材料中に分散された構造を有する液晶表示装置
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリマー（液晶構成体支持材料）中に液
晶が分散された、いわゆるポリマー分散型液晶表示装置
は、偏光板を用いないため高い光透過率が得られること
から、特に液晶プロジェクタの光ライトバルブとしての
応用が期待され、研究開発が盛んに行われている。

【０００３】図５にこのポリマー分散型液晶表示装置の
模式的な断面図を示し、その動作原理について以下に説
明する。

【０００４】同図（ａ）に、電圧無印加時の小滴中の液
晶の配向状態を示し、（ｂ）に電圧印加時の小滴中の液
晶の配向状態を示す。

【０００５】図５に示す如く、ポリマー分散型液晶表示
装置は、液晶材料１と液晶構成体支持材料２との混合物
を硬化させた液晶複合膜４を、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
ＴｉｎＯｘｉｄｅ）からなる透明電極６を備えた２枚
のガラス基板３で挟んだ構造である。

【０００６】この液晶複合膜中の液晶は、小滴の形状を
なしている場合もあれば、ネットワーク状になったポリ
マーの間隙に分散されたいわゆるネットワーク型もあ
る。

【０００７】ここで、液晶構成体支持材料２の屈折率を
ｎ_p、液晶材料１の常光、異常光に対する屈折率をそれ
ぞれｎ_o、ｎ_eとする。

【０００８】電圧印加時に光の進行方向の透過率が最大
になるようにするためには、これらの屈折率ｎ_p、ｎ_o、
ｎ_eが、ｎ_p＝ｎ_o（ｎ_p≠ｎ_e）＜式１＞となるような材料をそれぞれ選択しなければならない。

【０００９】図５（ａ）に示す如く、電圧無印加時は、
小滴５中の液晶分子の配向方向がランダムであり、液晶
材料１と液晶構成体支持材料２の屈折率が一致しないた
め、この液晶材料１と液晶構成体支持材料２との界面で
入射した光Ｉ₀が散乱（図中破線で示す）され、光の入
射側と反対の側（同図の下側）の方向からこの液晶表示
装置を見ると白濁の状態である。

【００１０】一方、同図（ｂ）に示す如く、電圧印加時
には、小滴５中の液晶は印加された電界方向に配列さ
れ、光の進行方向に対して液晶材料１と液晶構成体支持
材料２の屈折率が一致するため光Ｉ₀が透過（図中の
Ｉ_T）し、光の入射側と反対の側（同図の下側）の方向
からこの液晶表示装置を見ると、液晶セルは透明状態で
ある。

【００１１】以上の説明の如く、ポリマー分散型液晶表
示装置は、電圧無印加時にはＯＦＦ状態（光遮断状
態）、また一方の電圧印加時にはＯＮ状態（光透過状
態）となるのである。

【００１２】次に、ポリマー分散型液晶セルの従来の作
成方法は、一般に以下の方法が用いられている。＜作製方法１＞２枚の基板を貼り合わせる前に、紫外線
硬化樹脂モノマーあるいは熱硬化樹脂モノマーと、液晶
とを混合する。この硬化樹脂モノマーと液晶との混合物
を２枚のうちいずれか一方の基板に塗布する（図６
（ａ））。その後、紫外線硬化樹脂モノマーの場合には
紫外線を全面に照射し、熱硬化樹脂モノマーの場合には
加熱処理してそれぞれの樹脂を硬化させる。そして、こ
の樹脂の硬化後、対向基板を貼り合わせるのである（図
６（ｂ））。＜作製方法２＞紫外線硬化樹脂モノマーあるいは熱硬化
樹脂モノマーと、液晶とを混合する。この硬化樹脂モノ
マーと液晶との混合物を１０μｍ程度の間隙を有する２
枚の基板間に注入し、その後、紫外線硬化樹脂モノマー
の場合には紫外線を全面に照射し、熱硬化樹脂モノマー
の場合には加熱処理してそれぞれの樹脂を硬化させる。
それに伴い、硬化樹脂モノマーと液晶の相分離が起こ
り、液晶をポリマー中に分散させることができる。

【００１３】ところで、液晶と硬化樹脂モノマ−との混
合の際、液晶の硬化樹脂モノマ−に対する溶解度が小さ
い場合、或は液晶濃度が大きい場合においては、液晶の
過飽和による相分離が起こる。そのため、光硬化以前に
すでに液晶小滴が形成されてしまうことになる。この状
態で光硬化を行うと、既存の液晶小滴と、光硬化により
形成される液晶小滴の大きさが異なるため、コントラス
トの低下を引き起こすことになるのである。

【００１４】前述の作製方法１及び２は、いずれも紫外
線光の照射あるいは加熱処理により、液晶材料と液晶構
成体支持材料との相分離を行って、ポリマー分散型液晶
セルを得るものである。

【００１５】ここで、樹脂と液晶との混合物の硬化方法
としては、光照射によることが開示されている（特公昭
６４−３３５２３号公報）。

【００１６】同公報において、光照射の手段としては、
赤外線、可視光線、紫外線、電子線が示されている。

【００１７】ところが、液晶材料と液晶構成体支持材料
との混合物を硬化する方法として紫外線（波長４００ｎ
ｍ以下）を照射した場合には、液晶の劣化が起こり、液
晶複合膜の電気光学特性である液晶の保持率低下などの
不良が発生することを本願出願人は実験的に確認した。

【００１８】また、赤外線（波長８００ｎｍ）において
も、低エネルギーであるため、硬化時の液晶複合膜形成
のための制御が行いにくく、ポリマー分散型液晶セル作
製後の特性にも影響が出るという欠点がある。

【００１９】さらに、電子線を用いて硬化させた場合に
は、電子線のエネルギーが高く、それによる液晶劣化が
考えられる。

【００２０】以上の如く、可視光を除く光照射、即ち一
般的に用いられている紫外線照射による硬化では、液晶
を劣化させてしまうことになり、液晶表示装置の特性が
著しく低下する恐れを招くことになる。

【００２１】そのうえ、液晶の飽和により部分的な相分
離が起こっている混合物に対して光硬化を行った場合、
液晶小滴の大きさが不均一となり、液晶表示装置の特性
を低下させる恐れがある。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
の欠点に鑑みてなされたものであり、液晶材料と液晶構
成体支持材料との混合物を硬化させる際に液晶劣化の原
因となる光、特に紫外線の照射を行わず、また光硬化時
の温度を制御して、液晶飽和による相分離（硬化前の液
晶小滴の形成）を防止する、即ち、均一な液晶小滴を形
成させ、コントラスト等液晶表示装置の特性の向上を図
るものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置の
製造方法は、透明絶縁性基板上に、互いに対向する電極
を備え、前記透明絶縁性基板間に、液晶構成体支持材料
中に液晶材料が分散された液晶複合膜を挟持してなる液
晶表示装置の製造方法において、前記液晶構成体支持材
料が、４２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長を有する光
を照射して硬化される材料であり、該材料の前記光によ
る硬化時に液晶複合膜の加熱制御をも行うものである。

【００２４】また、前記液晶表示装置の製造方法におい
て、前記２枚の透明絶縁性基板上の電極のうち、少なく
とも一方の基板上の電極が透明電極とするものである。

【００２５】さらに、前記液晶表示装置の製造方法にお
いて、前記２枚の透明絶縁性基板上の電極のうち、一方
の基板上の電極が光を反射する材料からなる反射電極と
するものである。

【００２６】さらにまた、前記液晶表示装置の製造方法
において、前記２枚の透明絶縁性基板のうち、いずれか
一方の透明絶縁性基板の外側に光反射板を備えたもので
ある。

【００２７】加うるに、前記液晶表示装置の製造方法に
おいて、前記２枚の透明絶縁性基板の透明電極のうち、
いずれか一方の透明電極がアクティブ素子に接続されて
いるものである。

【００２８】さらに加うるに、前記液晶表示装置の製造
方法において、前記２枚の透明絶縁性基板の電極のう
ち、一方の電極にアクティブ素子が接続されているもの
である。

【００２９】そして、前記液晶表示装置の製造方法にお
いて、前記２枚の透明絶縁性基板の電極のうち、少なく
とも一方の電極にアクティブ素子が接続されているもの
である。

【００３０】

【作用】本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、液
晶複合膜の液晶構成体支持材料として、可視光線硬化樹
脂を使用するため、液晶材料と液晶構成体支持材料との
混合物を硬化させる際、液晶の劣化の原因となる紫外線
照射を必要とせず、また、硬化時の温度制御により、コ
ントラスト低下の原因となる硬化前の相分離状態の発生
を防止できる。

【００３１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図に従って説明す
る。＜実施例１＞本実施例で用いた液晶材料は、シアノビフ
ェニル系液晶（ＢＬ−００４、メルクリミテッド社製）
であり、また一方の液晶構成体支持材料は、可視光硬化
樹脂（ＬＵＸＴＲＡＸＬＣＲ０２４２Ａ、アイ・シー・
アイ・ジャパン社製）である。

【００３２】前記液晶材料と液晶構成体支持材料とをそ
れぞれ４０％：６０％、５０％：５０％の割合で混合し
た２種類の混合物（液晶複合膜）を作る。

【００３３】本願出願人は、この２種類の混合物を用い
て以下のことを実験的に確認した。

【００３４】それは、これらの２種類の混合液を常温
（２５℃）においてはいずれも白濁した状態を示す。と
ころが温度を上昇させると、上述の混合物のうち、液晶
濃度が４０％のものは４５℃で、また一方の液晶濃度が
５０％の混合物は５５℃で、液晶が完全に溶解し無色透
明に変化した。

【００３５】さらに、常温において２種類の混合物とも
に白濁状態を示すその理由は、液晶の液晶構成体支持材
料への溶解度が小さいために液晶が飽和し、液晶小滴を
形成するためであることも本願出願人は確認した。

【００３６】実験の方法及び結果を以下に示す。

【００３７】図１（ａ）に、本発明の液晶複合膜を用い
て作製した液晶表示装置の概要を表す平面図を示し、同
図（ｂ）に同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図を示
す。

【００３８】同図に示す如く、上述のような特性を示す
混合物（液晶複合膜）４を、大きさが１４ｍｍ×４０ｍ
ｍ（表示面積は１０ｍｍ×１０ｍｍ）で、ＩＴＯ電極９
を備え２枚が互いに対向したガラス基板３の間に注入す
る。その電極基板間の距離は１０μｍである。その後、
それぞれの液晶複合膜４に対し、常温および前記液晶溶
解温度雰囲気において、可視光線（波長４２０ｎｍ以上
７００ｎｍ以下）の照射により硬化させた。

【００３９】即ち、温度を上昇させることにより液晶を
完全に溶解させ、一方、光を照射させることにより構成
体支持材料を硬化させるのである。

【００４０】本発明によれば、硬化樹脂は従来の熱硬化
樹脂と違い、光により硬化されるいわゆる光硬化樹脂、
それも特に可視光硬化樹脂を用いるため、紫外線による
液晶の劣化を防止できるとともに、また一方、液晶に対
して加熱制御するため、小滴の大きさを均一に制御する
ことが可能である。

【００４１】本実施例での液晶の注入方法は、一般的に
用いられているような以下の方法で行った。

【００４２】あらかじめ周辺部を張り合わせた２枚のガ
ラス基板（液晶材料と液晶構成体支持材料との混合物を
注入するために、一部開口部を設けている）を真空槽内
に設置し、その槽内を真空引きする。それと同時に２枚
のガラス基板で挟まれた空間も真空引きされる。その
後、前記開口部に液晶材料と液晶構成体支持材料との混
合物を滴下する。その後層内を大気圧に戻すと液晶材料
と液晶構成体支持材料との混合物がパネル内に注入され
るのである。

【００４３】上述の如く注入した液晶材料と液晶構成体
支持材料との混合物に、常温および液晶溶解温度雰囲気
で、照射中心波長４７０ｎｍの光を照射して混合物を硬
化させた。

【００４４】液晶濃度４０％の混合物に対しては、強度
１００ｍＷ／ｃｍの光を３０秒間照射して混合物を硬化
させた。その結果、小滴の大きさが２乃至３μｍ程度の
均一なものができた。これは、常温で硬化させた従来の
ポリマー分散型液晶は小滴の大きさが１０乃至７０μｍ
程度の不均一なものであったため、そのコントラストは
１：１.３であるのに対し、液晶溶解温度（４５℃）雰
囲気で硬化させた場合のコントラストは１：５４と向上
した。

【００４５】ここで、液晶パネルの特性測定の方法及び
その結果について簡単に説明する。

【００４６】パネルを構成する２枚の電極基板間に交流
駆動電圧（振幅は漸増、周波数３０Ｈｚの矩形波）を印
加し、透過光量の変化を測定した。

【００４７】また一方、液晶濃度５０％の混合物に対し
て、強度５０ｍＷ／ｃｍの光を２分間照射したところ、
常温で硬化させた従来のポリマ−分散型液晶のコントラ
ストは１：２.９であるが、液晶溶解温度（５５℃）雰
囲気での硬化の場合には１：３４であり、格段の効果が
見られた。

【００４８】以上の如く、加熱して液晶が完全に溶解し
た状態で光硬化を行うことにより、コントラストを大き
く向上させることが可能である。

【００４９】次に、液晶表示装置の特性評価のパラメー
ターとして保持率に注目して評価した結果を以下に示
す。

【００５０】ここで用いた液晶材料及び液晶構成体支持
材料は、前述の方法と同様である。これらの液晶材料と
液晶構成体支持材料とを４０％：６０％の割合で混合
し、前記注入方法で２枚の電極基板間（距離１０μｍ）
に注入した。この混合比の場合の液晶溶解温度（４５
℃）雰囲気で、照射中心波長４７０ｎｍ、強度１００ｍ
ｗ／ｃｍの光を３０秒間照射して混合物を硬化させた。

【００５１】以上の方法で作製した液晶パネルの特性
を、前述のとおり特に液晶の保持率に注目して実験的に
評価した。

【００５２】まず、ここで図２に従って、液晶の保持率
について説明する。

【００５３】同図（ａ）に示す如く、液晶セルに、例え
ば、フレーム周期３０Ｈｚ、電圧１６.５Ｖの信号を６
０μ秒の間印加する。その結果、同図（ｂ）の如く、一
般に、このＯＮ時間（充電時間）に蓄積された電荷は次
第にリークしていき、ＩＴＯからなる透明電極間の電圧
は、前記電圧印加開始時の電圧Ｖ１よりも、６０μ秒後
の電圧印加終了時の電圧Ｖ２の方が低い値になるが、こ
のＶ１及びＶ２により、液晶セルの実行電圧を評価する
パラメーターとして保持率を次式の如く定義する。

【００５４】（保持率）＝（Ｖ２／Ｖ１）×１００（％）この電圧保持率は、この電圧変化が全く起こらない、即
ちＶ１＝Ｖ２の時を１００％と規定する。

【００５５】この透明電極間の電圧の測定は、高入力イ
ンピーダンス電圧計により読み取るのである。

【００５６】その結果、電圧無印加時の透過光量と電圧
印加時の透過光量の比、即ちコントラストは１：３０で
あった。前述の保持率の説明の如く、この時の保持率を
測定したところ５０％であった。

【００５７】ところが、同様の条件で、液晶構成体支持
材料と混合しない、即ち液晶単体の保持率を測定する
と、２２％であった。

【００５８】以上の如く、液晶セルの実行電圧を評価す
るパラメーターである保持率の比較により、液晶材料と
液晶構成体支持材料との混合物の方が、液晶単体の場合
よりも非常に向上することがわかる。

【００５９】このように、液晶表示装置の特性評価とし
て、コントラスト及び保持率について評価した結果、本
発明により良好な特性が得られた。＜実施例２＞図３に、本発明の他の実施例を以下に示
す。

【００６０】同図に示す如く、２枚の基板上の互いに対
向する電極のうち、一方の電極面にはＡｌ、Ｃｒ等の反
射材料を用いた反射電極７を設け、それにアクティブ素
子を接続させるのである（アクティブ素子は省略）。液
晶複合膜４は前述の材料及び方法を用いて作製した。

【００６１】そのアクティブ素子としてＴＦＴ（薄膜ト
ランジスタ）を設けた液晶表示装置を作製してコントラ
ストを測定したところ、１：１０であった。

【００６２】また、図４に示す如く、前述の反射電極７
は必ずしも電極本体が反射体でなくてもよく、透明電極
６の背面、即ち透明電極６を備えたガラス基板３の外側
に反射板８を設けてもよい。

【００６３】また、前記アクティブ素子としては、ＭＩ
Ｍ（ＭｅｔａｌＩｎｓｕｌａｔｏｒＭｅｔａｌ）など
の素子を用いることも可能である。

【００６４】ここで、本発明の実施可能なその他の液晶
構成体支持材料は、例えば以下のとおりである。

【００６５】１つは、重合反応開始剤であるメチルアル
ミニウムフィリン錯体を希釈したＣＨ₂Ｃｌ₂溶液に、乾
燥窒素下、シリンジで所定量のモノマーを加えて行う重
合反応で行い、そして反応系に光源がＸｅランプの可視
光（４２０ｎｍ以下をフィルターでカットしたもの）を
照射して硬化するメタクリル酸エステルである。照射す
る他の可視光源としては、ウシオ電機製超高圧水銀灯
（型式：ＵＳＨ−１０２Ｄ、輝線スペクトル４３６ｎ
ｍ、３６５ｎｍ以下はカット、１００Ｗ）などを用いる
ことも可能である。

【００６６】また他にも、市販の光重合型コンポジット
レジンのモノマーには、ＴＥＧＤＭＡ（トリエチレング
リコールジメタクリレート）を４９モル％、Ｂｉｓ−Ｇ
ＭＡ（２，２−ビス［４−（２−ヒドロキシ−３−メタ
クリロイルオキシプロポキシ）フェニル］プロパン）を
２７モル％、ＵＤＭＡ（ジ−２−メタクリロイルオキシ
エチル２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジカルバ
メート）を２４モル％混合したＤｕｒａｆｉｌｌ（Ｋｕ
ｌｚｅｒ社製商品）やＨＭＤＭＡ（ヘキサメチレングリ
コールジメタクリレート）２７モル％、Ｂｉｓ−ＧＭＡ
（２，２−ビス［４−（２−ヒドロキシ−３−メタクリ
ロイルオキシプロポキシ）フェニル］７３モル％混合し
たＣｏｍｍａｎｄ（Ｋｅｒｒ社製商品）などがある。

【００６７】これらの可視光を照射して硬化する樹脂を
用いることにより、従来の紫外線照射による液晶材料の
劣化が防止でき、液晶表示装置の電気光学特性が向上で
きる。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、液晶構成体支持材料が
可視領域の波長を有する光を照射して硬化される材料を
用いることにより、紫外線照射の必要がなくなるため、
紫外線による液晶の劣化を防止することができ、また液
晶構成体支持材料の光硬化時の温度制御により、コント
ラスト低下の原因となる、硬化前の相分離状態を防ぐこ
とができるため、良好な特性を得ることができるととも
に、液晶表示装置の品質の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の平面図及び断面図
である。

【図２】液晶の電圧保持特性を示す波形図である。

【図３】本発明の液晶表示装置の断面図である。

【図４】本発明の液晶表示装置の他の実施例の断面図で
ある。

【図５】ポリマー分散型液晶表示装置の動作原理を示す
図である。

【図６】従来の液晶表示装置の製造方法を示す図であ
る。

【符号の説明】

１液晶材料２液晶構成体支持材料３ガラス基板４液晶複合膜５小滴６透明電極７反射電極８反射板９ＩＴＯ電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明絶縁性基板上に、互いに対向する電
極を備え、前記透明絶縁性基板間に、液晶構成体支持材
料中に液晶材料が分散された液晶複合膜を挟持してなる
液晶表示装置の製造方法において、前記液晶構成体支持
材料が、４２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長を有する
光を照射して硬化される材料であり、該材料の前記光に
よる硬化時に液晶複合膜の加熱制御をも行うことを特徴
とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】請求項１の液晶表示装置の製造方法にお
いて、前記２枚の透明絶縁性基板上の電極のうち、少な
くとも一方の基板上の電極が透明電極とすることを特徴
とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】請求項１の液晶表示装置の製造方法にお
いて、前記２枚の透明絶縁性基板上の電極のうち、一方
の基板上の電極が光を反射する材料からなる反射電極で
あることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】請求項１の液晶表示装置の製造方法にお
いて、前記２枚の透明絶縁性基板のうち、いずれか一方
の透明絶縁性基板の外側に光反射板を備えたことを特徴
とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】請求項２の液晶表示装置の製造方法にお
いて、前記２枚の透明絶縁性基板の透明電極のうち、い
ずれか一方の透明電極がアクティブ素子に接続されてい
ることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】請求項３の液晶表示装置の製造方法にお
いて、前記２枚の透明絶縁性基板の電極のうち、一方の
電極にアクティブ素子が接続されていることを特徴とす
る液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】請求項４の液晶表示装置の製造方法にお
いて、前記２枚の透明絶縁性基板の電極のうち、少なく
とも一方の電極にアクティブ素子が接続されていること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。