JPH07114008A - 高分子分散型液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 能率的な製造を達成でき、かつ液晶セル内の
空気粒を確実に除去して表示むらの原因を排除する。 【構成】 一対の基板３，４をシール材５を介して互い
に貼り合わせて組立てた液晶セル６内に、高分子中に液
晶が分散する液晶／高分子複合膜７を設けた構造の高分
子分散型液晶表示素子を製造する方法であって、一方の
基板３の上に高分子材料と液晶とを混合させた混合液
７′を塗布し、他方の基板４の上にシール材５を塗布
し、これら両基板３，４を互いに貼り合わせて液晶セル
６を組立て、この状態で前記混合液７′の高分子材料を
重合反応させて液晶／高分子複合膜７とし、この後、前
記液晶セル６内に空気粒２０および空隙部１３程度の量
の前記高分子材料と屈折率、誘電率および電気伝導率が
ほぼ近似する物質からなる充填液１４′を真空注入法に
より充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子中に液晶が分散
する液晶／高分子複合膜を用いて画像を表示する高分子
分散型液晶表示素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高分子分散型液晶表示素子は、透明電極
が形成された一対の透明基板を枠状のシール材を介して
互いに貼り合わせて組立てた液晶セル内に、高分子中に
液晶が分散する液晶／高分子複合膜を設けたもので、前
記液晶としては、例えば誘電異方性が正のネマティック
液晶が用いられている。

【０００３】この高分子分散型液晶表示素子は、両基板
の電極間に電圧を印加して表示駆動されるもので、高分
子中に分散している液晶の分子が、電圧が印加されてい
ない状態では様々な方向を向いており、この状態のもと
では、液晶／高分子複合膜を通る光が、その液晶による
光散乱作用で散乱する。そして電極間に電圧を印加する
と、前記液晶の分子が基板面に対してほぼ垂直に立つよ
うに一様に配列して液晶／高分子複合膜を光がほとんど
散乱せずに透過する。

【０００４】このような高分子分散型液晶表示素子を製
造する方法としては、（ａ）一対の基板を枠状のシール
材により貼り合わせて液晶セルを組立て、この液晶セル
内に、光または熱で重合反応する高分子材料と液晶とを
混合させた混合液を真空注入法により注入し、この後、
前記混合液の高分子材料を光または熱により重合反応さ
せて液晶セル内に液晶／高分子複合膜を形成する方法、
（ｂ）液晶セルを組立てる前に、一方の基板の上に、光
または熱で重合反応する高分子材料と液晶とを混合させ
た混合液を塗布し、この後、一方の基板の上に他方の基
板を前記混合液の塗布膜を挟んでシール材により貼り合
わせ、次に前記混合液の高分子材料を光または熱により
重合反応させて液晶／高分子複合膜を形成する方法、が
一般に知られている。なお、（ｂ）の方法においては、
一方の基板に他方の基板を貼り合わせる前に、前記混合
液を重合反応させて液晶／高分子複合膜としておくこと
も可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（ａ）
の方法においては、液晶セル内に真空注入法により高分
子材料と液晶との混合液を注入して満たすまでに時間が
掛かってしまい、特に液晶セルが大型になると製造能率
が大幅に低下してしまう。

【０００６】これに対し、（ｂ）の方法においては、高
分子材料と液晶との混合液を基板の上に塗布する手段で
あるから、その工程が短時間で完了し、能率的な製造を
達成することができる。

【０００７】ところが、混合液を塗布した一方の基板に
他方の基板を貼り合わせる際に、その混合液の塗布膜と
他方の基板の内面との間に気泡状の空気粒が残り、この
空気粒が一対の基板の対向する電極間に介在すると、電
圧印加時にその電極間の液晶にかかる電圧と、空気粒が
介在しない電極間の液晶にかかる電圧とに差が生じるた
め、均一な液晶分子配列ができず、表示むらの原因とな
ってしまう。

【０００８】なお、（ｂ）の方法において、一方の基板
に他方の基板を貼り合わせる前に、高分子材料と液晶と
の混合液を重合反応させて液晶／高分子複合膜としてお
き、この状態で一方の基板に他方の基板を貼り合わせる
ときにも、その一方の基板に形成された複合膜と他方の
基板の内面との間に空気粒が介在して表示むらの原因と
なる。

【０００９】本発明は、このような点に着目してなされ
たもので、その目的とするところは、能率的な製造を達
成でき、かつ液晶セル内の空気粒を確実に除去して表示
むらのない高品位の高分子分散型液晶表示素子を得るこ
とができる製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような目的
を達成するために、それぞれ電極を形成した一対の基板
間およびシール材に囲まれた空間内の少なくとも前記電
極同士が対向する部位に液晶と高分子材料もしくは高分
子とからなる液晶層を挟んだ液晶セルを形成する第一の
工程と、前記液晶セルの前記空間内に充填材を充填する
第二の工程とからなるようにしたものである。

【００１１】

【作用】この発明によれば、まず、第一の工程でそれぞ
れ電極を形成した一対の基板およびシール材に囲まれた
空間内の少なくとも前記電極同士が対向する部位に液晶
と高分子材料もしくは高分子とからなる液晶層を挟んだ
液晶セルを形成する。このとき、液晶セル内には、液晶
層の他に空気粒が生じてしまうが、第二の工程で液晶セ
ル内に充填材を充填することにより、液晶セル内を液晶
層と充填材で満たすため、液晶層の液晶全域に均一な液
晶分子配列ができる。さらに、空気粒を小さい容積であ
るため、従来の注入法による液晶層の注入量に比べ、充
填する充填材は少量ですむので短時間で液晶セル内を満
たすことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図２には、本発明の第１の実施例による製
造方法で製造された高分子分散型液晶表示素子の断面図
を示してある。この高分子分散型液晶表示素子は、透明
電極１，２を形成した一対の透明基板（例えばガラス基
板）３，４を枠状のシール材５を介して貼り合わせた液
晶セル６内に、液晶／高分子複合膜７を設け、この液晶
／高分子膜７を囲むように充填材１４を設けた構成とな
っている。

【００１３】前記液晶高分子複合膜７は、図３に示すよ
うに、透明な高分子８中に液晶９が分散する構造となっ
ている。図１には、この高分子分散型液晶表示素子を製
造する工程を模式的に示してあり、次にこの製造工程に
ついて説明する。

【００１４】まず図１（ａ）に示すように、一方の透明
基板３における画像表示領域の上に、例えば光（紫外線
の波長領域）により重合反応して高分子化するアクリル
系のモノマーあるいはオリゴマー等からなる光硬化性の
高分子材料と液晶とを混合させた混合液７′を、スクリ
ーン印刷あるいはグラビア印刷により均一に塗布する。
また、他方の透明基板４の上に、前記混合液７′の塗布
領域の輪郭よりもやや広い範囲の部分に、スクリーン印
刷あるいはディスペンサによりシール材５を枠状に塗布
する。

【００１５】前記シール材５の材料としては、例えば熱
で重合反応して高分子化する熱硬化性の高分子材料を用
い、このシール材５の一部には、液晶セル６を組立てた
ときの注入口１０となる欠落部１０′を形成しておく。

【００１６】次に、図１（ｂ）に示すように、前記混合
液７′の塗布膜がシール材５の内側に配置するように、
一方の基板３の上に他方の基板４を貼り合わせる。ここ
で、液晶セル６の内部の混合液７′は、シール材５によ
る両基板３，４の貼り合わせを阻害しないように、すな
わち、混合液７′がその外周側に配置したシール材５に
接触しないように配置される。このため、混合液７′と
シール材５との間には空隙部１３が生じる。

【００１７】ところで、基板３の上に基板４を貼り合わ
せたときに、混合液７′と基板４との間に空気粒２０が
介在してしまう。また、塗布以前から混合液７′中にも
既に空気粒２０が介在してしまっている。

【００１８】両基板３，４を貼り合わせた後には、その
両基板３，４間に一定の圧力を加えながら、シール材５
に対応する部分の基板３，４を加熱する。この加熱によ
りシール材５の硬化し、このシール材５の硬化で両基板
３，４がシール材５内に混入されているスペーサ１２に
より一定の間隔を保持して接合される。

【００１９】この後、図１（ｃ）に示すように、液晶セ
ル６を真空槽１５内に配置し、この真空槽１５内を減圧
する。このとき液晶セル６内も同時に減圧されるが、混
合液７′内の空気粒２０は常圧であったため、この減圧
により膨脹し、空隙部１３とつながり、空気が排出され
てほぼ真空状態の凹部２０′となる。

【００２０】真空槽１５内には、充填液１４′を収容し
た収容皿１６が設けられており、次に前記液晶セル６の
注入口１０を前記収容皿１６内の充填液１４′に浸し、
この状態で真空槽１５内の圧力を常圧に戻す。これに応
じて、注入口１０から液晶セル６内に充填液１４′が流
入する。そしてこの充填液１４′が前記凹部２０′内に
浸入して凹部２０′内が充填液１４′で満たされ、ある
いは液晶セル６内に充填液１４′が流入したときの圧力
で混合液７′が凹部２０′内に浸入して凹部２０′内が
混合液７′で満たされる。さらに液晶セル６内に流入し
た充填液１４′が空隙部１３にも充満し、これにより液
晶セル６内の全域が空気粒のない中実状態となる。

【００２１】ここで、充填液１４′としては、例えば
（イ）液晶と硬化性高分子材料とからなる混合液、
（ロ）液晶、（ハ）硬化性高分子材料等があるが、混合
液７′もしくは混合液７′の高分子材料を重合して得ら
れる液晶／高分子複合膜７に悪影響を及ぼさない物質、
好ましくは液晶／高分子複合膜７と屈折率、誘電率およ
び電気伝導率がほぼ等しい物質を用いる。

【００２２】充填液１４′の充填後には、液晶セル６の
注入口１０を封止し、図１（ｄ）に示すように、基板４
の外面側から紫外線ランプ１１により両基板３，４に向
けて紫外線を均等に照射する。この照射により、混合液
７′中の高分子材料がその紫外線により重合反応して液
晶と互いに相分離し、混合液７′が液晶／高分子複合膜
７となる。また液晶セル６内の充填液１４′で充填材１
４が構成される。

【００２３】したがって、混合液７′は基板３に塗布
後、基板３，４を貼り合わせるだけで液晶セル６内に形
成でき、また液晶セル６内に充填液１４′を注入する工
程では、凹部２０′および空隙部１３はごく小さい容積
の空間であるため、液晶セル６内に充填する充填液１
４′の量は少量ですむので、短時間で充填することがで
き、このため効率よく液晶セル６内の全域を空気粒のな
いに中実状態にすることができる。よって製造した液晶
表示素子に表示むらが生じるようなことがない。

【００２４】次に、本発明の第２の実施例について図４
を参照して説明する。前記第１の実施例においては、両
基板２，３を貼り合わせた後に、充填液１４′を液晶セ
ル６内に充填させ、混合液７′を重合反応させて液晶セ
ル６を形成するようにしたが、この第２の実施例におい
ては、図４（ａ），（ｂ）に示すように、第１の実施例
と同様に、基板３の上に混合液７′を塗布し、この基板
３の上に基板４をシール材５を介して貼り合わせる。

【００２５】前記シール材５の材料としては、例えば光
（紫外線の波長領域）で重合反応して高分子化する光硬
化性の高分子材料を用いる。両基板３，４を貼り合わせ
たときには、混合液７′と基板４との間の不定位置に浮
遊している空気がその混合液７′と基板４との間に空気
粒２０として介在してしまう。また、塗布以前から混合
液７′中にも既に空気粒２０が介在してしまっている。

【００２６】両基板３，４を貼り合わせた後には、図４
（ｃ）に示すように、両基板３，４間に一定の圧力を加
えながら、紫外線ランプ１１により液晶セル６に向けて
紫外線を均等の光量で照射する。この照射により混合液
７′中の高分子材料が紫外線により重合反応して液晶と
互いに相分離し、混合液７′が液晶／高分子複合膜７と
なり、同時にシール材５が硬化され、両基板３，４がシ
ール材５内に混入されたスペーサ１２により一定の間隔
を保持して接合される。

【００２７】ここで、前記空気粒２０は固定化された空
気粒２０になる。加えて重合時による混合液７′から液
晶／高分子複合膜７への変化に伴う液晶層の体積の縮小
により新たに空気粒２０が生じてしまう。

【００２８】次に図４（ｄ）に示すように、液晶セル６
を真空槽１５内に配置し、この真空槽１５内を減圧す
る。このとき液晶セル６内も同時に減圧され、この減圧
で前記空気粒２０内の空気が液晶／高分子複合膜７にお
ける液晶８内を通して排出され、これにより空気粒２
０′がほぼ真空状態の空洞部２０′となる。

【００２９】次に液晶セル６の注入口１０を収容皿１６
内の充填液１４′に浸し、この状態で真空槽１５内の圧
力を常圧に戻す。これに応じて、注入口１０から液晶セ
ル６内に充填液１４′が流入する。そしてこの充填液１
４′が液晶／高分子複合膜７における液晶８内を通して
前記空洞部２０′内に浸入して空洞部２０′内が充填液
１４′で満たされる。さらに液晶セル６内に流入した充
填液１４′が空隙部１３にも充満し、これにより液晶セ
ル６内の全域が空気粒のない中実状態となる。そして充
填液１４′の充填後に、液晶セル６の注入口１０を封止
する。

【００３０】ここで、充填液１４′が光硬化性の高分子
材料を含むものであれば、図４（ｅ）に示すように、空
隙部１３以外に対応する基板４上にマスク１７を施し、
その上から紫外線ランプ１１により照射された紫外線に
より充填液１４′を硬化させる。

【００３１】次に、本発明の第３の実施例について図５
を参照して説明する。この第３の実施例においては、一
方の基板３の上に混合液７′を塗布した後に、図５
（ａ）に示すように、前記混合液７′に紫外線を照射し
てその高分子材料を重合反応させて液晶／高分子複合膜
７を形成する。

【００３２】あるいは既に重合し形成された液晶／高分
子複合膜７を基板３上に載置させる。このとき、液晶／
高分子複合膜７を基板３上に固定化するために基板３上
に接合材を塗布してもよい。

【００３３】そしてこの後、一方の基板３の上に他方の
基板４を貼り合わせ、かつシール材５に紫外線を照射し
てこれを硬化させ、液晶セル６を完成される。この際
に、液晶／高分子複合膜７の変質を避けるために、基板
４の外面側にマスク１７を設け、このマスク１７により
複合膜７への紫外線の照射を防止し、シール材５にのみ
紫外線を照射する。

【００３４】この後には、前記第１の実施例の場合と同
様に、真空注入法により液晶セル６内の空隙部１３に充
填液１４を真空注入法により充填する。この第３の実施
例の場合においても、一方の基板３に他方の基板４を貼
り合わせて液晶セル６を組立てるときに、その一方の基
板３に形成された液晶／高分子複合膜７の表面と他方の
基板４との間に気泡状の空気粒２０が介在して残るが、
液晶セル６を真空槽１５内にセットしてその真空槽１５
内を減圧した際に、気泡状の空気粒２０が除去される。

【００３５】なお、前記第１、第２、第３のいずれの実
施例においても、一対の大型基板を用い、その大型基板
により複数の液晶セルを一括して組立てる方法を採用す
ることが可能であるが、この場合には、その大型基板を
スクライブして各液晶セルを個々に分離した後に、その
個々の液晶セル内の空隙部に真空注入法により充填液を
注入することができる。

【００３６】また前記各実施例においては、複合膜の高
分子材料として光硬化性樹脂を用いたが、熱硬化性樹脂
を用い、熱により重合反応させて液晶／高分子複合膜を
形成するような場合であってもよい。

【００３７】前記各実施例で使用される液晶層は網目状
のポリマーの中に液晶が介在している構造になっている
が、これに限らず、液晶小滴をマイクロカプセル化し、
これを高分子中に分散する構造でもよい。この構造を用
いても同様に効率よく液晶セル内の全域を空気粒のない
中実状態にし、表示特性のよい液晶表示素子を形成する
ことができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、液
晶セル内に気泡状の空気粒が発生しても、これを真空注
入法により液晶セル内に充填液を注入する工程時に確実
に除去でき、したがって液晶セル内に空気粒が残らず、
表示むらのない高品位の高分子分散型液晶表示素子を得
ることができ、また液晶セル内への充填液の充填は、液
晶セル内に液晶／高分子複合膜とシール材との間のごく
小さな容積の空隙部程度の量の充填液を充填するだけで
あるから、その注入が短時間で完了し、能率的な製造を
達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による製造方法の工程を
模式的に示す図。

【図２】その製造方法で製造された高分子分散型液晶表
示素子の断面図。

【図３】液晶／高分子複合膜の一部分を拡大して示す断
面図。

【図４】本発明の第２の実施例による製造方法の工程を
模式的に示す図。

【図５】本発明の第３の実施例による製造方法の工程を
模式的に示す図。

【符号の説明】

３…透明基板 ４…透明基板 ５…シール材 ６…液晶セル ７…液晶／高分子複合膜 ７′…混合液 １３…空隙部 １４…充填材 １４′…充填液

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに対向する面のそれぞれに電極を形成
   した一対の基板とシール材に囲まれた空間内の少なくと
   も互いに対向する前記電極間に液晶と高分子材料もしく
   は高分子とからなる液晶層が介在する液晶セルを形成す
   る第一の工程と、前記液晶セル内に充填材を充填する第
   二の工程とを備えていることを特徴とする高分子分散型
   液晶表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】第二の工程は、液晶セル内に充填材を充填
   する工程と、この工程後に、液晶と高分子材料とからな
   る液晶層の高分子材料を重合する工程とを備えているこ
   とを特徴とする請求項１記載の高分子分散型液晶表示素
   子の製造方法。
3. 【請求項３】第一の工程は、液晶と高分子材料とからな
   る液晶層の高分子材料を重合する工程と、この工程後
   に、前記液晶と重合した高分子とからなる液晶層を前記
   一対の基板の少なくとも互いに対向する電極間に介在さ
   せる工程とを備えていることを特徴とする請求項１記載
   の高分子分散型液晶表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】第一の工程は、液晶と高分子材料とからな
   る液晶層を前記一対の基板の少なくとも互いに対向する
   電極間に介在させる工程と、この工程後に、前記液晶層
   の高分子材料を重合させる工程とを備えていることを特
   徴とする請求項１記載の高分子分散型液晶表示素子の製
   造方法。
5. 【請求項５】充填材は真空注入により液晶セル内に充填
   されることを特徴とする請求項１記載の高分子分散型液
   晶表示素子の製造方法。
6. 【請求項６】充填材の屈折率は高分子複合膜の屈折率に
   ほぼ等しいことを特徴とする請求項１記載の高分子分散
   型液晶表示素子の製造方法。
7. 【請求項７】充填材の誘電率は液晶と高分子とからなる
   液晶層の誘電率に近似していることを特徴とする請求項
   １記載の高分子分散型液晶表示素子の製造方法。
8. 【請求項８】充填材の電気伝導率は高分子複合膜の電気
   伝導率に近似していることを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載の高分子分散型液晶表示素子の製造方法。