JPH09101507A - Production of liquid crystal electro-optic element - Google Patents

Production of liquid crystal electro-optic element

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JPH09101507A
JPH09101507A JP25662595A JP25662595A JPH09101507A JP H09101507 A JPH09101507 A JP H09101507A JP 25662595 A JP25662595 A JP 25662595A JP 25662595 A JP25662595 A JP 25662595A JP H09101507 A JPH09101507 A JP H09101507A
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JP
Japan
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liquid crystal
polymer
solution
light
electro
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Application number
JP25662595A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Yazaki
正幸 矢崎
Hideto Iizaka
英仁 飯坂
Yutaka Tsuchiya
豊 土屋
Hidekazu Kobayashi
英和 小林
Shuhei Yamada
周平 山田
Eiji Chino
英治 千野
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a production method of a polymer dispersion type liquid crystal electro-optical element by which deterioration in display characteristics is prevented by improving a photopolymn. process and the reliability of the element is improved by decreasing the amt. of residual monomers. SOLUTION: A soln. 9 prepared by mixing a liquid crystal and a polymer precursor is sealed between substrates 1, 8 and then, as the first step, the soln. is irradiated with UV rays of high illuminance in a short time to produce lots of polymn. starting points 50 in the soln. 9. In the second step, the soln. 9 is irradiated with UV rays of low illuminance for a long time to complete the polymn. reaction to form a liquid crystal polymer composite layer 10 having dispersion of a polymer 5 in the liquid crystal 4. By this method, the structural stability of the polymer 5 is improved and deterioration in the electro-optical characteristics with temp. can be suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は液晶電気光学素子の
製造方法に係り、特に、液晶と高分子前駆体とを相溶し
た溶液に光を照射して光重合させることにより高分子分
散型の液晶高分子複合層を形成する製造方法の改良に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal electro-optical element, and more particularly to a polymer dispersion type liquid crystal by irradiating a solution in which a liquid crystal and a polymer precursor are compatible with each other with light to photopolymerize the solution. The present invention relates to improvement of a manufacturing method for forming a liquid crystal polymer composite layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、液晶と高分子とを互いに分散させ
た高分子分散型液晶電気光学素子においては、電界印加
の有無により変化する液晶と高分子との屈折率の差を利
用して光散乱状態(光透過状態)を変えるようにしてい
る。この液晶素子は、TN型等の液晶表示体と異なり、
偏光板を用いることなく表示できるので、明るく、視野
角も大きくとれる等の利点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a polymer-dispersed liquid crystal electro-optical element in which a liquid crystal and a polymer are dispersed with each other, the difference in the refractive index between the liquid crystal and the polymer, which changes depending on whether an electric field is applied, is used to generate light. The scattering state (light transmission state) is changed. This liquid crystal element is different from a liquid crystal display such as a TN type.
Since it can be displayed without using a polarizing plate, it has advantages such as being bright and having a wide viewing angle.

【0003】これらの高分子分散型電気光学素子のう
ち、液晶中に高分子の粒子が分散配置されており、しか
も、電界無印加時において液晶と高分子とが同一方向に
配向している形式の液晶電気光学素子の構造を図2
(a)及び(b)に示す。
Among these polymer-dispersed electro-optical elements, the polymer particles are dispersed in the liquid crystal, and the liquid crystal and the polymer are oriented in the same direction when no electric field is applied. Figure 2 shows the structure of the liquid crystal electro-optical element of
(A) and (b).

【0004】この素子の製造にあたっては、2枚の透明
基板1,8の内面側にそれぞれITOからなる透明電極
2,7を蒸着法により形成し、透明電極2,7の表面上
にポリイミド、ポリビニルアルコール等の溶液をスピン
コーティング法等により所定の厚さに塗布し、100〜
150℃程度の温度で乾燥させるか又は焼成することに
より配向膜3,6を形成する。この配向膜3,6の表面
には所定方向(図では方向A,B)にラビング処理が施
される。
In manufacturing this element, transparent electrodes 2 and 7 made of ITO are formed on the inner surfaces of two transparent substrates 1 and 8 by vapor deposition, and polyimide and polyvinyl are formed on the surfaces of the transparent electrodes 2 and 7. A solution such as alcohol is applied to a predetermined thickness by a spin coating method or the like,
The alignment films 3 and 6 are formed by drying or baking at a temperature of about 150 ° C. The surfaces of the alignment films 3 and 6 are rubbed in a predetermined direction (directions A and B in the figure).

【0005】液晶と高分子前駆体(例えば紫外線硬化型
のモノマー)とを所定割合にて混合して相溶させて液晶
性を有する溶液を形成する。一方、上記透明基板1,8
を所定間隔(例えば5〜10μm程度の間隔)に保持し
た状態で固定し、この間に上記溶液を封入する。この状
態で、透明基板1,8の一方または両方から紫外線を照
射して、高分子前駆体を重合硬化させ、同時に液晶と高
分子とを相分離させる。このようにして、図2(a)に
示すように、液晶4の中に高分子5の粒子が分散配置さ
れた液晶高分子複合層10が形成される。
A liquid crystal and a polymer precursor (for example, a UV-curable monomer) are mixed at a predetermined ratio and are made compatible with each other to form a solution having liquid crystallinity. On the other hand, the transparent substrates 1 and 8
Is fixed in a state of being held at a predetermined interval (for example, an interval of about 5 to 10 μm), and the solution is sealed in the meantime. In this state, ultraviolet rays are irradiated from one or both of the transparent substrates 1 and 8 to polymerize and cure the polymer precursor, and at the same time, the liquid crystal and the polymer are phase-separated. In this way, as shown in FIG. 2A, the liquid crystal polymer composite layer 10 in which the particles of the polymer 5 are dispersed in the liquid crystal 4 is formed.

【0006】この液晶高分子複合層10において、液晶
4及び高分子5は配向膜3,6のラビング方向に沿って
配向し、図中の方向A,Bに示すようにほぼ同一方向に
指向している。ここで、透明電極2,7のの間に所定の
交流電圧を供給し、液晶高分子複合層10に電界を印加
すると、図2(b)に示すように、液晶のみが電界方向
に指向する(図中方向C)。
In the liquid crystal polymer composite layer 10, the liquid crystal 4 and the polymer 5 are aligned along the rubbing direction of the alignment films 3 and 6, and are oriented in substantially the same direction as shown by directions A and B in the figure. ing. Here, when a predetermined AC voltage is supplied between the transparent electrodes 2 and 7 and an electric field is applied to the liquid crystal polymer composite layer 10, as shown in FIG. 2B, only the liquid crystal is oriented in the electric field direction. (Direction C in the figure).

【0007】液晶として屈折率異方性の大きいものを採
用し、図2(a)に示す状態においては液晶4と高分子
5とがほぼ同様の屈折率を有するように選定しておくこ
とによって、電界無印加状態では透明状態になるが、図
2(b)に示すように液晶4が電界方向に配向すると、
液晶4の屈折率が高分子5の屈折率と異なり、両者の屈
折率に差が生じるため、光散乱状態となり、白濁する。
By adopting a liquid crystal having a large refractive index anisotropy, and selecting in such a manner that the liquid crystal 4 and the polymer 5 have substantially the same refractive index in the state shown in FIG. 2 (a). , Becomes transparent when no electric field is applied, but when the liquid crystal 4 is aligned in the direction of the electric field as shown in FIG.
Since the refractive index of the liquid crystal 4 is different from the refractive index of the polymer 5 and a difference in refractive index between the two is generated, a light scattering state occurs and the liquid crystal becomes cloudy.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記高分子
分散型の液晶電気光学素子においては、高分子5の耐熱
性及び高温通電耐性が低いため、高温環境下にて保管し
たり使用し続けたりすると、液晶と高分子の配向状態の
変化により透明状態における光透過率及び光散乱状態に
おける光散乱度の双方が劣化するという問題点がある。
In the polymer-dispersed liquid crystal electro-optical element, since the polymer 5 has low heat resistance and low resistance to high-temperature energization, it cannot be stored or used in a high-temperature environment. Then, there is a problem that both the light transmittance in the transparent state and the light scattering degree in the light scattering state deteriorate due to the change in the alignment state of the liquid crystal and the polymer.

【0009】また、上記光重合時には通常、1〜2割も
の未反応のモノマーが残留する場合があり、この場合に
は液晶高分子複合層の比抵抗が小さくなり、表示不良が
発生する等、素子の信頼性が低下するという問題点もあ
る。
In the photopolymerization, usually, 10 to 20% of unreacted monomer may remain. In this case, the specific resistance of the liquid crystal polymer composite layer becomes small, and display failure occurs. There is also a problem that the reliability of the device is lowered.

【0010】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、光重合工程に改善を施すことによ
り表示特性の劣化を防止するとともに、残存モノマー量
を低減させることにより素子の信頼性を向上させること
にある。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems. The problem is to improve the photopolymerization process to prevent the deterioration of display characteristics and reduce the amount of residual monomer to improve the reliability of the device. Is to improve the sex.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、2枚の基板間に液晶と高分子
前駆体とを相溶した溶液を収容し、該溶液に光を照射す
ることにより、前記液晶と前記高分子前駆体の重合によ
り生ずる高分子とを互いに分散させるとともに前記液晶
と前記高分子を相分離させた液晶高分子複合層を形成し
て成る液晶電気光学素子の製造方法において、前記高分
子前駆体を重合させる工程には、前記溶液に高照度の光
を短時間照射する第1段階と、次に、前記溶液に低照度
の光を長時間照射する第2段階とを設けることを特徴と
する。
Means for Solving the Problems The means taken by the present invention to solve the above problems is to store a solution in which a liquid crystal and a polymer precursor are compatibilized between two substrates, and to apply the solution to the solution. By irradiating the liquid crystal and the polymer generated by the polymerization of the polymer precursor with each other, and forming a liquid crystal polymer composite layer in which the liquid crystal and the polymer are phase-separated. In the device manufacturing method, in the step of polymerizing the polymer precursor, a first step of irradiating the solution with high-intensity light for a short time and a step of irradiating the solution with low-intensity light for a long time. And a second stage.

【0012】この方法によれば、第1段階において高照
度の光照射により多数の反応核(重合開始点)が比較的
均一に形成され、この重合開始点を中心として重合が深
く進行しない短時間のうちに第1段階が終了し、次に、
第2段階において、低照度の光照射によってゆっくりと
重合反応が進行する。この2段階の光照射によって、形
成された液晶高分子複合層の内部には、多数の比較的小
さいと思われる高分子粒子が密集して形成されるので、
相互に連結した状態になり易く、構造的に安定したもの
となる。したがって、温度に対する安定性も向上し、電
気光学特性の劣化も抑制される。また、高密度に形成さ
れた重合開始点を中心としてゆっくりと重合反応が進行
するので、残存する高分子前駆体の量も低減され、信頼
性の悪化が防止される。
According to this method, a large number of reaction nuclei (polymerization initiation points) are relatively uniformly formed by irradiation with light of high illuminance in the first step, and the polymerization does not proceed deeply around the polymerization initiation points for a short time. In the meantime, the first stage is completed, and then
In the second stage, the polymerization reaction slowly proceeds by irradiation with light of low illuminance. Due to this two-stage light irradiation, a large number of relatively small polymer particles are densely formed inside the formed liquid crystal polymer composite layer,
It is easy to be connected to each other and structurally stable. Therefore, stability with respect to temperature is also improved, and deterioration of electro-optical characteristics is suppressed. Further, since the polymerization reaction proceeds slowly around the polymerization initiation point formed with high density, the amount of the remaining polymer precursor is reduced, and the deterioration of reliability is prevented.

【0013】ここで、前記第1段階及び前記第2段階で
は、前記溶液をそれぞれの所定温度範囲に保持した状態
で処理を行うことが好ましい。
Here, in the first step and the second step, it is preferable that the treatment is performed in a state where the solution is maintained in each predetermined temperature range.

【0014】第1段階及び第2段階でそれぞれ最適の温
度を設定して重合反応を行わせることにより、重合開始
点の生成濃度を高めつつ、光学特性の劣化を防止するこ
とができる。
By setting the optimum temperature in each of the first step and the second step to carry out the polymerization reaction, it is possible to prevent the deterioration of the optical characteristics while increasing the production concentration of the polymerization initiation point.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る液晶電気光学素子の製造方法の実施形態を説明す
る。図1(a)及び(b)は、本発明に係る液晶電気光
学素子の製造方法の実施形態における主要工程を示すも
のである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an embodiment of a method for manufacturing a liquid crystal electro-optical element according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1A and 1B show main steps in an embodiment of a method for manufacturing a liquid crystal electro-optical element according to the present invention.

【0016】なお、以下の説明は、上記図2に示した形
式の液晶表示装置に基づいて説明するが、本発明は、液
晶と高分子前駆体とを予め相溶した溶液に対して光を照
射し、高分子前駆体を光重合させることによって、液晶
と高分子とが互いに分散し、相分離した液晶高分子複合
層を形成するように構成された高分子分散型の液晶電気
光学素子でさえあれば、上記図2に示したように液晶4
中に高分子5の粒子が分散され、しかも、電界無印加時
に液晶4と高分子5の配向方向が同一で液晶層が透明状
態になる形式のものに限定されず、例えば高分子中に液
晶が分散しているもの、高分子が無秩序に配向している
もの、電界無印加時に光散乱(白濁)状態にあるもの等
に対しても適用できるものである。
The following description will be made based on a liquid crystal display device of the type shown in FIG. 2 above, but in the present invention, light is applied to a solution in which a liquid crystal and a polymer precursor are preliminarily compatibilized. A polymer-dispersed liquid crystal electro-optical element configured to irradiate and photopolymerize a polymer precursor so that a liquid crystal and a polymer are mutually dispersed to form a phase-separated liquid crystal polymer composite layer. If there is, liquid crystal 4 as shown in FIG.
It is not limited to the type in which the particles of the polymer 5 are dispersed therein, and the liquid crystal layer and the polymer 5 have the same alignment direction when no electric field is applied and the liquid crystal layer is in a transparent state. The present invention can also be applied to those in which are dispersed, those in which polymers are randomly oriented, and those in a light scattering (white turbid) state when no electric field is applied.

【0017】本発明者は、上記高分子分散型の液晶電気
光学素子の製造条件について鋭意研究した結果、光重合
時の光照度を高くして短時間で重合反応を行わせると、
駆動電圧は低くなるが耐熱性は悪化し、光照度を低くし
て長時間で重合反応を行わせると、耐熱性は向上するも
のの、駆動電圧は高くなってしまうことを知得した。そ
して、さらに、鋭意研究を行った結果、本発明を完成し
たものである。
As a result of earnest research on the manufacturing conditions of the above-mentioned polymer-dispersed liquid crystal electro-optical element, the present inventor has found that when the light illuminance during photopolymerization is increased and the polymerization reaction is carried out in a short time,
It was found that the driving voltage becomes low, but the heat resistance deteriorates, and when the polymerization reaction is carried out for a long time with low light illuminance, the heat resistance is improved, but the driving voltage becomes high. As a result of further intensive research, the present invention has been completed.

【0018】図1(a)は、液晶高分子複合層10を透
明基板1,8の間に封入して液晶パネルを構成した後
に、この液晶パネルに第1重合工程を施す状態を示すも
のである。第1重合工程は、相対的に、即ち後述する第
2重合工程よりも強い照度の光を短時間、液晶と高分子
前駆体との相溶した溶液9に照射して、溶液9中に重合
反応の重合開始点となる反応核50を高密度に生成させ
るものである。
FIG. 1A shows a state in which a liquid crystal polymer composite layer 10 is enclosed between transparent substrates 1 and 8 to form a liquid crystal panel, and then the liquid crystal panel is subjected to a first polymerization step. is there. In the first polymerization step, the solution 9 in which the liquid crystal and the polymer precursor are compatible with each other is irradiated for a short period of time with light having a higher illuminance than that of the second polymerization step, which will be described later, to polymerize in the solution 9. The reaction nuclei 50, which are the starting points of the polymerization of the reaction, are generated at a high density.

【0019】この工程において好適な光照度は、光源の
種類、溶液を構成する液晶、高分子の材質によって様々
であり、使用する材質に対して適用し得る光照度範囲中
で後述する第2重合工程の光照度よりも充分に高めの照
度を選定する。この光照度範囲の上限は、溶液の構成成
分である液晶や高分子前駆体が分解するか否かで決定さ
れる。光照射により構成成分が分解すると、分解物が不
純物として層内に残存するため、液晶層の比抵抗が低く
なり、表示品質、信頼性が低下する。
The suitable light illuminance in this step varies depending on the type of light source, the liquid crystal forming the solution, and the material of the polymer, and within the light illuminance range applicable to the material used, the second polymerization step described below is performed. Select an illuminance that is sufficiently higher than the light illuminance. The upper limit of this light illuminance range is determined by whether or not the liquid crystal or polymer precursor, which is a constituent component of the solution, decomposes. When the constituent components are decomposed by light irradiation, the decomposed products remain as impurities in the layer, so that the specific resistance of the liquid crystal layer is lowered, and the display quality and reliability are deteriorated.

【0020】また、光照射時間は、上記光照度に対して
高分子の重合が殆ど進行しない範囲で、なるべく長時間
になるように設定する。光照射時間が短いと後述するよ
うに重合開始点の生成濃度が低く、効果が少なくなる。
光照射時間が長過ぎると、重合反応が進行してしまい、
耐熱性が悪化する。
Further, the light irradiation time is set to be as long as possible within a range in which polymer polymerization hardly progresses with respect to the light illuminance. When the light irradiation time is short, the production concentration at the polymerization initiation point is low and the effect is reduced, as described later.
If the light irradiation time is too long, the polymerization reaction will proceed,
Heat resistance deteriorates.

【0021】この工程においては、液晶パネルを30℃
〜溶液9のNI点(ネマチック相とアイソトロピック相
との間の相転移温度)に、好ましくは40℃〜(NI点
−5)℃にする。温度は、この範囲内において、耐熱性
の向上と液晶パネルの表示品質を見ながら最適化する。
温度が最適温度よりも低いと重合開始点の発生濃度が低
く耐熱性向上の効果が少なくなり、最適温度よりも高い
と液晶層の配向性が悪化して表示のコントラストや散乱
度等が低下する。
In this process, the liquid crystal panel is set at 30 ° C.
~ The NI point of the solution 9 (the phase transition temperature between the nematic phase and the isotropic phase) is preferably 40 ° C to (NI point-5) ° C. Within this range, the temperature is optimized while improving heat resistance and viewing the display quality of the liquid crystal panel.
When the temperature is lower than the optimum temperature, the concentration of the polymerization initiation point is low and the effect of improving the heat resistance is low, and when the temperature is higher than the optimum temperature, the alignment property of the liquid crystal layer is deteriorated and the display contrast and scattering degree are decreased. .

【0022】この第1重合工程では重合反応自体は殆ど
進行していないが、重合反応を引き起こす反応核50が
光のエネルギーによって溶液9内に多数形成される。こ
の反応核50は重合開始点となって、後述する第2重合
工程において重合反応の起点となる。
In the first polymerization step, the polymerization reaction itself hardly progresses, but a large number of reaction nuclei 50 that cause the polymerization reaction are formed in the solution 9 by the energy of light. The reaction nucleus 50 serves as a polymerization starting point and serves as a starting point of the polymerization reaction in the second polymerization step described later.

【0023】次に、図1(b)に示す、上記第1重合工
程に引き続いて行われる第2重合工程について説明す
る。この第2重合工程においては、上記第1重合工程を
終了した溶液9に対して、相対的に、即ち上記第1重合
工程よりも弱い照度の光を長時間照射して、溶液9の重
合反応を完了させるものである。
Next, the second polymerization step shown in FIG. 1 (b), which is performed subsequent to the first polymerization step, will be described. In the second polymerization step, the solution 9 that has undergone the first polymerization step is irradiated relatively with light having an illuminance weaker than that in the first polymerization step for a long time to perform the polymerization reaction of the solution 9. Is to be completed.

【0024】この工程において好適な光照度は、上記使
用する材質に対して適用し得る光照度範囲中で上記第1
重合工程における光照度よりも充分に低くなるように設
定する。上記光照度範囲の下限は、工程終了後も未反応
の高分子前駆体(モノマー)が多くなることによって、
表示のコントラストや光散乱度が低下して、表示特性の
悪化が発生するか否かで決定される。また、この第2重
合工程において逆に照度が高くなると液晶素子の電気光
学特性のばらつきが多くなり、さらに第1重合工程の光
照度に近づくと本発明による耐熱性の向上が得られなく
なる。
A suitable light illuminance in this step is within the range of light illuminance applicable to the above-mentioned material to be used.
It is set to be sufficiently lower than the light illuminance in the polymerization step. The lower limit of the light illuminance range is that the amount of unreacted polymer precursor (monomer) increases even after the process,
It is determined by whether the display contrast or the light scattering degree is deteriorated and the display characteristics are deteriorated. On the contrary, when the illuminance is increased in the second polymerization step, the variation of the electro-optical characteristics of the liquid crystal element is increased, and when the light illuminance in the first polymerization step is approached, the heat resistance cannot be improved by the present invention.

【0025】この工程においては、液晶パネルを30℃
〜溶液9のNI点(ネマチック相とアイソトロピック相
との間の相転移温度)に、好ましくは40℃〜(NI点
−5)℃にする。この工程における温度は、液晶と高分
子との相分離状態に影響を与え、透明状態における光透
過率及び光散乱状態における光散乱度を変化させる。し
たがって、この温度は、完成した液晶パネルのコントラ
ストを高めるために、上記相分離に起因する光透過率及
び光散乱度の低下量を最小にするように実験的に最適化
される。
In this step, the liquid crystal panel is set at 30 ° C.
~ The NI point of the solution 9 (the phase transition temperature between the nematic phase and the isotropic phase) is preferably 40 ° C to (NI point-5) ° C. The temperature in this step affects the phase separation state of the liquid crystal and the polymer, and changes the light transmittance in the transparent state and the light scattering degree in the light scattering state. Therefore, this temperature is experimentally optimized to minimize the reduction in light transmittance and light scattering due to the phase separation in order to increase the contrast of the completed liquid crystal panel.

【0026】このようにして形成される液晶高分子複合
層10においては、層内に均一かつ高密度に重合開始点
が生成され、これらの重合開始点を元に多数の高分子5
の粒子が形成されて相互に密集し連結した状態になり易
いと考えられる。このような状態になると液晶4中の高
分子5の状態は構造的に安定し、耐熱性が向上する。こ
の耐熱性の向上により、高温にさらされても光透過率及
び光散乱度の低下が少なく、経時変化の少ない液晶電気
光学素子を形成できる。また、均一な高分子の生成によ
り電気光学特性のばらつきの少ない素子を形成できる。
In the liquid crystal polymer composite layer 10 thus formed, polymerization initiation points are uniformly and densely generated in the layer, and a large number of polymers 5 are formed based on these polymerization initiation points.
It is considered that the particles of (3) are likely to be formed and densely connected to each other and connected to each other. In such a state, the state of the polymer 5 in the liquid crystal 4 is structurally stable and heat resistance is improved. Due to this improvement in heat resistance, it is possible to form a liquid crystal electro-optical element in which the light transmittance and the light scattering degree are less deteriorated even when exposed to a high temperature, and the change with time is small. In addition, it is possible to form an element with less variation in electro-optical characteristics by generating a uniform polymer.

【0027】また、上記2段階の光重合工程によると、
最終的に残存する未反応の高分子前駆体の量が低減され
るとともに、初期の高照度の光照射により重合開始剤等
の添加剤を用いなくとも重合反応を円滑に開始させるこ
とができるので、層内に残存する液晶4及び高分子5以
外の不純物量が低減され、液晶層の比抵抗の低下を抑制
でき、表示不良を防止できる等、素子の信頼性を向上す
ることができる。
Further, according to the two-step photopolymerization process,
Since the amount of unreacted polymer precursor that finally remains can be reduced, the polymerization reaction can be smoothly started by the initial high-intensity light irradiation without using an additive such as a polymerization initiator. The amount of impurities other than the liquid crystal 4 and the polymer 5 remaining in the layer can be reduced, a decrease in the specific resistance of the liquid crystal layer can be suppressed, and a display defect can be prevented, so that the reliability of the device can be improved.

【0028】さらに、上記2段階の光重合工程により、
光重合時の温度条件を最適化すれば完成した素子の駆動
電圧の上昇を抑制しながら高品位の表示特性を得ること
ができ、しかも駆動特性のばらつきを抑制することがで
きる。
Further, by the two-step photopolymerization process,
By optimizing the temperature condition during photopolymerization, it is possible to obtain a high-quality display characteristic while suppressing an increase in driving voltage of the completed device, and it is possible to suppress variations in driving characteristics.

【0029】以上のように、本発明を実施することによ
って、光学特性、耐熱性、耐久性、駆動特性等の種々の
特性に対して高い信頼性を持つ液晶電気光学素子を製造
することが可能になる。
As described above, by carrying out the present invention, it is possible to manufacture a liquid crystal electro-optical element having high reliability with respect to various characteristics such as optical characteristics, heat resistance, durability and driving characteristics. become.

【0030】[0030]

【実施例】次に、本発明に係る具体的な実施例について
説明する。この実施例では、基板間隔を7μmに設定
し、MIM(Metal Insulator Metal) 素子を画素毎に形
成した空の反射型液晶パネルを作成し、この液晶パネル
内に、液晶と高分子前駆体を混合してなる溶液を真空封
入した。
EXAMPLES Next, specific examples according to the present invention will be described. In this embodiment, an empty reflective liquid crystal panel in which a substrate interval is set to 7 μm and an MIM (Metal Insulator Metal) element is formed for each pixel is prepared, and a liquid crystal and a polymer precursor are mixed in this liquid crystal panel. The resulting solution was vacuum sealed.

【0031】この溶液においては、母液晶としてTL−
213(製品番号、メルクジャパン社製)を80重量
部、添加液晶として以下の化1に示すものを5重量部、
化2に示すものを5重量部、化3に示すものを10重量
部加え、さらに、カイラル剤として、R−1011(製
品番号、メルクジャパン社製)を0.5重量部添加した
ものを液晶として用いた。
In this solution, TL- was used as the mother liquid crystal.
213 (product number, manufactured by Merck Japan Ltd.) 80 parts by weight, 5 parts by weight of the additive liquid crystal shown in Chemical Formula 1 below,
A liquid crystal obtained by adding 5 parts by weight of the compound shown in Chemical formula 2 and 10 parts by weight of the compound shown in Chemical formula 3 and further adding 0.5 part by weight of R-1011 (product number, manufactured by Merck Japan Co.) as a chiral agent. Used as.

【0032】[0032]

【化1】 Embedded image

【0033】[0033]

【化2】 Embedded image

【0034】[0034]

【化3】 Embedded image

【0035】また、上記液晶に混合する高分子前駆体と
しては、化4に示すビフェノールアクリル酸エステルを
7重量部用い、上記液晶に混合して溶液を形成した。こ
の溶液のNI点は約88℃である。
As the polymer precursor to be mixed with the liquid crystal, 7 parts by weight of the biphenol acrylic ester shown in Chemical formula 4 was mixed with the liquid crystal to form a solution. The NI point of this solution is about 88 ° C.

【0036】[0036]

【化4】 Embedded image

【0037】このようにして形成した液晶パネルに対
し、表面の透明基板側からマイクロウエーブ式無電極ラ
ンプ(フュージョンジャパン社製、Dバルブ)を用い
て、紫外線を照射した。なお、紫外線照射の光源として
は、この他に、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ
等の種々のものを使用できる。
The liquid crystal panel thus formed was irradiated with ultraviolet rays from the transparent substrate side of the surface using a microwave type electrodeless lamp (D bulb, manufactured by Fusion Japan). In addition to the above, various sources such as a high pressure mercury lamp and a metal halide lamp can be used as the light source for the ultraviolet irradiation.

【0038】紫外線照射による光重合工程の第1工程と
しては、40℃の環境下で30mWの光強度の紫外線を
30秒間照射した。この工程後の残存モノマー量は93
%であった。
As the first step of the photopolymerization step by irradiation with ultraviolet rays, ultraviolet rays having a light intensity of 30 mW were irradiated for 30 seconds in an environment of 40 ° C. The amount of residual monomer after this step is 93
%Met.

【0039】この工程における紫外線の強度は20〜5
0mW、好ましくは22〜40mWである。20mW未
満では重合開始点の生成濃度が小さく、耐熱性等の効果
が少ない。50mWを越えると、構成成分(液晶、モノ
マー等)が分解し、不純物として残存する。
The intensity of ultraviolet rays in this step is 20 to 5
It is 0 mW, preferably 22 to 40 mW. If it is less than 20 mW, the concentration at which the polymerization initiation point is generated is small, and the effects such as heat resistance are small. When it exceeds 50 mW, constituent components (liquid crystal, monomer, etc.) are decomposed and remain as impurities.

【0040】紫外線の照射時間は5秒〜5分、好ましく
は10秒〜3分である。ただし、紫外線の強度との兼ね
合いにより調整される。5秒未満では重合開始点の生成
濃度が小さく、5分以上ではモノマーの殆どが重合して
しまい、後述する第2工程を設ける意味がなくなる。
The irradiation time of ultraviolet rays is 5 seconds to 5 minutes, preferably 10 seconds to 3 minutes. However, it is adjusted in consideration of the intensity of ultraviolet rays. When the time is less than 5 seconds, the concentration of the starting point of polymerization is small, and when the time is 5 minutes or more, most of the monomers are polymerized, which makes it meaningless to provide the second step described later.

【0041】次に、第2工程では、55℃の環境下で1
0mWの光強度の紫外線を8分間照射した。この工程後
の残存モノマー量は6%であった。ここで、残存モノマ
ーの測定は、層内の液晶と高分子とをクロロホルムで溶
解し、高速液体クロマトグラフィを用いて定量した。ま
た、生成した高分子の数平均分子量は118000、重
量平均分子量は398000であった。
Next, in the second step, 1
Ultraviolet light having a light intensity of 0 mW was irradiated for 8 minutes. The amount of residual monomer after this step was 6%. Here, the residual monomer was measured by dissolving the liquid crystal and the polymer in the layer with chloroform and quantifying them using high performance liquid chromatography. The number average molecular weight of the produced polymer was 118,000 and the weight average molecular weight was 398,000.

【0042】この工程においては、紫外線の強度は2〜
20mW、好ましくは3〜18mWである。2mW未満
では未反応のモノマーが多く残存し、得られた表示素子
のコントラスト、光散乱度が低下する。20mWを越え
ると、得られた表示素子の特性ばらつきが大きくなる。
In this step, the intensity of ultraviolet rays is 2 to
20 mW, preferably 3 to 18 mW. If it is less than 2 mW, a large amount of unreacted monomer remains, and the contrast and light scattering of the obtained display element are lowered. When it exceeds 20 mW, the characteristic variation of the obtained display element becomes large.

【0043】紫外線の照射時間は上記条件では一般に5
〜15分であり、高分子が充分に重合硬化する時間を設
定する。
The UV irradiation time is generally 5 under the above conditions.
It is ˜15 minutes and sets the time for the polymer to sufficiently polymerize and cure.

【0044】以上のようにして形成した液晶パネルにお
いては、透明状態と光散乱状態との間のしきい値電圧が
16.2v、飽和電圧が22.3vであった。MIM素
子のデータ電圧15vを印加した場合の反射輝度は48
cd/m2 、24v印加した場合の反射輝度は315c
d/m2 であり、全体的に均一な表示を実現することが
できた。
In the liquid crystal panel formed as described above, the threshold voltage between the transparent state and the light scattering state was 16.2v and the saturation voltage was 22.3v. The reflection brightness is 48 when a data voltage of 15V is applied to the MIM element.
The reflection brightness when applying cd / m 2 , 24v is 315c
It was d / m 2 , and it was possible to realize a uniform display as a whole.

【0045】この液晶パネルを80℃で10時間放置し
た後には、MIM素子のデータ電圧15vを印加した場
合の反射輝度は60cd/m2 、24vを印加した場合
の反射輝度は304cd/m2 であった。
After this liquid crystal panel was left at 80 ° C. for 10 hours, the reflection brightness when the data voltage of 15 V of the MIM element was applied was 60 cd / m 2 , and the reflection brightness when 24 v was applied was 304 cd / m 2 . there were.

【0046】(比較例)上記実施例と同じ液晶パネルに
対して、55℃の環境下で、25mWの光強度の紫外線
を5分間照射した。残存モノマー量は13%であった。
生成した高分子の数平均分子量は106000、重量平
均分子量は278000であった。
(Comparative Example) The same liquid crystal panel as in the above example was irradiated with an ultraviolet ray having a light intensity of 25 mW for 5 minutes in an environment of 55 ° C. The amount of residual monomer was 13%.
The produced polymer had a number average molecular weight of 106,000 and a weight average molecular weight of 278,000.

【0047】この液晶パネルにおいては、しきい値電圧
は15.7v、飽和電圧は21.1vであった。MIM
素子のデータ電圧15vを印加した場合の反射輝度は5
0cd/m2 、24vを印加した場合の反射輝度は34
0cd/m2 であった。
In this liquid crystal panel, the threshold voltage was 15.7v and the saturation voltage was 21.1v. MIM
The reflection brightness is 5 when the data voltage of 15V is applied.
The reflection brightness when applying 0 cd / m 2 and 24 v is 34
It was 0 cd / m 2 .

【0048】この液晶パネルを80℃で10時間放置す
ると、MIM素子のデータ電圧15vを印加した場合の
反射輝度は93cd/m2 に増加し、24vを印加した
場合の反射輝度は291cd/m2 に減少した。
[0048] Upon standing the liquid crystal panel 80 ° C. 10 hours, the reflection luminance in the case of applying the data voltage 15v of the MIM element is increased to 93cd / m 2, the reflection luminance in the case of applying the 24v is 291cd / m 2 Decreased to.

【0049】上記実施例では、比較例に較べて残存モノ
マー量が大幅に減少し、表示の均一性も向上している。
また、高い温度で放置した後の透明度及び散乱度の低下
は、比較例に較べて大幅に抑制された。
In the above-mentioned examples, the amount of residual monomers is greatly reduced and the uniformity of display is improved as compared with the comparative examples.
Further, the decrease in transparency and scattering degree after being left at a high temperature was significantly suppressed as compared with the comparative example.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
1段階において高照度の光照射により多数の反応核(重
合開始点)が比較的均一に形成され、この重合開始点を
中心として重合が深く進行しない短時間のうちに第1段
階が終了し、次に、第2段階において、低照度の光照射
によってゆっくりと重合反応が進行する。この2段階の
光照射によって、形成された液晶高分子複合層の内部に
は、多数の比較的小さいと思われる高分子粒子が密集し
て形成されるので、相互に連結した状態になり易く、構
造的に安定したものとなる。したがって、温度に対する
安定性も向上し、電気光学特性の劣化も抑制される。ま
た、高密度に形成された重合開始点を中心としてゆっく
りと重合反応が進行するので、残存する高分子前駆体の
量も低減され、信頼性の悪化が防止される。
As described above, according to the present invention, a large number of reaction nuclei (polymerization initiation points) are relatively uniformly formed by the high-intensity light irradiation in the first step, and the polymerization initiation points are mainly formed. The first step is completed within a short time in which the polymerization does not proceed deeply, and then, in the second step, the polymerization reaction slowly proceeds by light irradiation with low illuminance. Due to the two-stage light irradiation, a large number of relatively small polymer particles are densely formed inside the formed liquid crystal polymer composite layer, so that the liquid crystal polymer composite layer is likely to be connected to each other. It will be structurally stable. Therefore, stability with respect to temperature is also improved, and deterioration of electro-optical characteristics is suppressed. Further, since the polymerization reaction proceeds slowly around the polymerization initiation point formed with high density, the amount of the remaining polymer precursor is reduced, and the deterioration of reliability is prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる液晶電気光学素子の製造方法の
実施形態を示す工程断面図(a)及び(b)である。
FIG. 1 is a process sectional view (a) and (b) showing an embodiment of a method for manufacturing a liquid crystal electro-optical element according to the present invention.

【図2】高分子分散型の液晶電気光学素子の駆動状態を
示す縦断面図(a)及び(b)である。
FIG. 2 is vertical sectional views (a) and (b) showing a driving state of a polymer-dispersed liquid crystal electro-optical element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 液晶 5 高分子 10 液晶高分子複合層 4 liquid crystal 5 polymer 10 liquid crystal polymer composite layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 英和 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 山田 周平 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 千野 英治 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hidekazu Kobayashi 3-3-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Seiko Epson Co., Ltd. (72) Inventor Shuhei Yamada 3-3-5 Yamato, Suwa, Nagano Prefecture Seiko Epson Incorporated (72) Inventor Eiji Chino 3-3-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Seiko Epson Corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2枚の基板間に液晶と高分子前駆体とを
相溶した溶液を収容し、該溶液に光を照射することによ
り、前記液晶と前記高分子前駆体の重合により生ずる高
分子とを互いに分散させるとともに前記液晶と前記高分
子を相分離させた液晶高分子複合層を形成して成る液晶
電気光学素子の製造方法において、 前記高分子前駆体を重合させる工程には、前記溶液に高
照度の光を短時間照射する第1段階と、次に、前記溶液
に低照度の光を長時間照射する第2段階とを有すること
を特徴とする液晶電気光学素子の製造方法。
1. A solution in which a liquid crystal and a polymer precursor are compatible with each other is housed between two substrates, and the solution is irradiated with light so that the liquid crystal and the polymer precursor are polymerized. In the method for producing a liquid crystal electro-optical element, which comprises forming a liquid crystal polymer composite layer in which the liquid crystal and the polymer are phase-separated while dispersing molecules with each other, in the step of polymerizing the polymer precursor, A method for manufacturing a liquid crystal electro-optical element, comprising: a first step of irradiating a solution with high illuminance light for a short time; and a second step of irradiating the solution with low illuminance light for a long time.
【請求項2】 請求項1において、前記第1段階及び前
記第2段階では、前記溶液をそれぞれの所定温度範囲に
保持した状態で処理を行うことを特徴とする液晶電気光
学素子の製造方法。
2. The method for manufacturing a liquid crystal electro-optical element according to claim 1, wherein in the first step and the second step, the treatment is performed in a state in which the solution is kept in each predetermined temperature range.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001123172A (en) * 1999-10-28 2001-05-08 Dainippon Ink & Chem Inc Liquid crystal composition and liquid crystal display element

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001123172A (en) * 1999-10-28 2001-05-08 Dainippon Ink & Chem Inc Liquid crystal composition and liquid crystal display element

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