JPH0561018A

JPH0561018A - 液晶デバイスの製造方法

Info

Publication number: JPH0561018A
Application number: JP22287991A
Authority: JP
Inventors: Makoto Miyashita; 真宮下; Hiroshi Ogawa; 洋小川; Noburu Fujisawa; 宣藤沢; Kazunori Maruyama; 和則丸山
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1991-09-03
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 1993-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶材料と透明性固体物質から成る調光層を
有する液晶デバイスにおいて、紫外線照射装置の漏洩光
による速度の遅い重合を防止し、均一な調光層を形成す
ることにより、液晶デバイスのコントラスト及びしきい
値電圧を改善する。【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た後、一定強度
の紫外線を瞬間的に点灯照射、あるいはシャッター機構
を利用して瞬間的に照射し、更に一定強度の紫外線を照
射する。

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】液晶デバイス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
構造を有する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。

【０００３】このような液晶デバイスは、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、
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、製造することができるものであり、紫外線を照射
する場合に、調光層形成材料を挟持した基板を搬送装置
によって、点灯状態になっている紫外線照射装置内に搬
入することによって、紫外線を照射し、前記重合性組成
物を重合させるという方法によって製造されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法においては、点灯状態になっている紫外線照射
装置から紫外線が漏洩し、この漏洩光によって、紫外線
照射装置に完全に搬入される前に低照射強度の紫外線に
よる重合、即ち、装置内の所定の照射強度による重合速
度に達しない遅い速度で重合が始まるため、設定した照
射強度及び照射時間では重合が完了せず、未硬化の部分
が残ってしまい、得られた液晶デバイスの調光層にムラ
が生じるという問題点があった。

【０００５】そのため、所定の照射強度での重合速度を
得るためには、漏洩光による重合を考慮した調光層形成
材料の組成変更、照射強度の変更あるいは漏洩光の当た
る時間を短くするため、搬入速度を速くする必要がある
が、搬入速度を速くした場合には、紫外線照射時間が短
くなるので、紫外線照射装置を大きくする必要があっ
た。このような変更、調整は、多大な時間と労力を要す
るものであり、生産性を向上させる上で大きな問題とな
っていた。

【０００６】本発明が解決しようとする課題は、重合速
度調整のための調光層形成材料の組成変更を必要とせ
ず、漏洩光による影響を考慮することなく、紫外線照射
強度あるいは照射時間を自由に変更することにより、短
時間の調整で所望の特性を得られる液晶デバイスの製造
方法を提供することにある。

【０００７】

【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。

【０００８】即ち、本発明は、上記課題を解決するため
に、（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遮光下で介在させた後、
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
り、液晶材料と透明性高分子物質から成る調光層を有す
る液晶デバイスの製造方法において、電源を投入して紫
外線照射を開始してから５秒以内に一定の照射強度に安
定する紫外線照射装置を用いて紫外線を照射することを
特徴とする液晶デバイスの製造方法を提供し、更には、
（２）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た後、紫外線を照射
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有
する液晶デバイスの製造方法において、光源と基板の間
に光遮断機構を有する装置を設け、該遮断機構が全閉状
態で基板に紫外線が全く照射されていない状態から、全
開状態で基板面に均一に紫外線が照射されている状態ま
での時間が５秒以内である装置を用いて紫外線を照射す
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。

【０００９】本発明の製造方法は、調光層形成材料を挟
持する基板に短時間で均一な紫外線を照射するので、一
定の重合速度で重合し、得られる液晶デバイスの調光層
は均一に形成され、コントラストがよく、しきい値電圧
の急峻性がよい。

【００１０】また、紫外線照射時間及び照射強度を自由
に設定することができるので、所望の特性を有する液晶
デバイスを製造することは容易である。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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介在されるが、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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】調光層形成材料中の液晶材料、光重合性組
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。これは液
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り、好ましくない。

【００１９】前記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球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。

【００２０】この透明性固体物質の三次元網目状部分に
は、液晶材料が充填され、且つ、液晶材料が連続層を形
成することが好ましく、液晶材料の無秩序な状態を形成
することにより、光学的境界面を形成し、光の散乱を発
現させる上で必須である。

【００２１】調光層形成材料を２枚の基板間に介在させ
るには、この調光層形成材料を基板間に注入しても良い
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。

【００２２】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。

【００２３】本発明の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を重合さ
せて得られる光硬化型樹脂が好ましい。

【００２４】基板間に形成される透明性固体物質が三次
元網目状構造を形成する方法としては、２枚の基板によ
って形成されるセル中に封入された調光層形成材料を、
等方性液体状態に保持しながら紫外線を照射し、光重合
性組成物を重合させる方法が挙げられる。

【００２５】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：置換基として
は、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
エチル等のごとき基を有するアクリレート、メタクリレ
ート又はフマレート；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。

【００２６】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。

【００２７】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65
1」）、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DETX」)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。

【００２８】紫外線照射光源としては、例えば、水銀ラ
ンプ、メタルハライドランプ等を用いることができる
が、重合効率等の点から超高圧水銀ランプが特に好まし
い。

【００２９】これらの紫外線照射光源の光強度は、基板
面における光強度が、紫外線照度計（ウシオ電機社製、
UIT-101）を用いて測定した場合、１ｍＷ／cm²以上であ
ればよく、３０ｍＷ／cm²以上が特に好ましい。

【００３０】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。

【００３１】

【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。また、「％」は『重量
％』を表わし、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（Ｖrms ） (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 (6)γ：急峻性；Ｖ₉₀／Ｖ₁₀

【００３２】（実施例１）

【００３３】

【化１】

【００３４】から成る液晶組成物（Ａ）を調製した。

【００３５】この液晶組成物（Ａ）の諸特性は以下の通
りであった。

【００３６】この液晶組成物（Ａ）８０.０％、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KAYARAD-HX620）１９.６％及び重合開始剤とし
て１−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1173）０.４％から
成る調光層形成材料を、１２.０ミクロンのガラスファ
イバー製スペーサーの塗布された２枚のＩＴＯ電極ガラ
ス基板間に遮光下で挟み込み、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３８℃に保ち、電源を投
入して紫外線照射を開始してから一定強度に達するまで
に１秒間を要する瞬間点灯式の超高圧水銀ランプを用い
て１秒間の瞬間点灯による照射の後、更に一定強度の紫
外線を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。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
たところ以下のようであった。

【００３７】Ｔ₀＝３．０％、Ｔ₁₀₀＝８７．８％、ＣＲ
＝２９．３、Ｖ₁₀＝７．８Ｖ_rms、Ｖ₉₀＝１４．３
Ｖ_rms、γ＝１．８

【００３８】（比較例１）実施例１において、実施例１
で使用した瞬間点灯式の超高圧水銀ランプを用いる代わ
りに、電源を投入してから一定強度に達するまでに１５
秒間を要する超高圧水銀ランプを用いて、点灯後、更に
３０秒間紫外線を照射して、液晶デバイスを得た。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
液晶デバイスの特性を測定したところ、以下のようであ
った。

【００３９】Ｔ₀＝５．２％、Ｔ₁₀₀＝８４．８％、ＣＲ
＝１６．３、Ｖ₁₀＝４．９Ｖ_rms、Ｖ₉₀＝１６．１
Ｖ_rms、γ＝３．３

【００４０】この結果から、実施例１で得られた液晶デ
バイスと比較して、コントラストが悪く、急峻性も劣っ
ていることが明らかである。

【００４１】（実施例２）実施例１において、瞬間点
灯式の超高圧水銀ランプを用いる代わりに、メタルハラ
イドランプを使用し、該ランプと基板との間に空圧駆動
式のシヤッターを設け、ランプの照射強度が安定した
後、０．８秒間でシャッターを全閉状態から全開状態に
して紫外線を照射し、更に３０秒間照射した以外は、実
施例１と同様にして液晶デバイスを得た。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が確認できた。この液晶デバ
イスの特性を測定したところ以下のようであった。

【００４２】Ｔ₀＝２．８％、Ｔ₁₀₀＝８８．０％、ＣＲ
＝３１．４、Ｖ₁₀＝８．０Ｖ_rms、Ｖ₉₀＝１５．２
Ｖ_rms、γ＝１．９

【００４３】（比較例２）実施例２において、１０秒間
かけてシャッターを全開した以外は、実施例２と同様に
して液晶デバイスを得た。得られた液晶デバイスの外観
は、白濁度にむらがあった。この液晶デバイスの特性を
測定したところ以下のようであった。

【００４４】Ｔ₀＝６．０％、Ｔ₁₀₀＝８５．０％、ＣＲ
＝１４．２、Ｖ₁₀＝５．６Ｖ_rms、Ｖ₉₀＝１６．５
Ｖ_rms、γ＝２．９

【００４５】この結果から、実施例２で得られた液晶デ
バイスと比較して、コントラストが悪く、急峻性も劣っ
ていることが明らかである。

【００４６】（比較例３）実施例２において、空圧駆動
式のシャッターを使用せずに、ランプの照射強度が安定
した後、ランプ下を２ｍ／分で移動するベルトコンベヤ
ー上に調光層形成材料を挟持する基板を載せ、照射強度
が一定となっているランプの下を通過させることによっ
て、紫外線を照射して液晶デバイスを得た。この液晶デ
バイスの特性を測定したところ以下のようであった。

【００４７】Ｔ₀＝５．５％、Ｔ₁₀₀＝８６．２％、ＣＲ
＝１５．７、Ｖ₁₀＝４．８Ｖ_rms、Ｖ₉₀＝１５．３
Ｖ_rms、γ＝３．２

【００４８】この結果から、実施例２で得られた液晶デ
バイスと比較して、コントラストが悪く、急峻性も劣っ
ていることが明らかである。

【００４９】

【発明の効果】本発明の液晶デバイスの製造方法は、調
光層形成材料を挟持する基板に短時間で一定強度の紫外
線を照射するので、調光層が均一に形成され、コントラ
ストがよく、しきい値の急峻性もよく、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。

【００５０】また、漏洩光がないため、紫外線の照射強
度、照射時間を自由にコントロールでき、且つ、製造装
置の変更を必要としないため、これによる液晶デバイス
の特性変更にも生産性を落とすことなく、対応できる。

【００５１】従って、本発明は、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の液晶デバ
イスの製造方法として有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

【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た後、紫外
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
光層を有する液晶デバイスの製造方法において、紫外線
照射を開始した後、照射面全体における照射強度が一定
値に達するまでの時間が５秒以内である紫外線照射装置
を用いて紫外線を照射することを特徴とする液晶デバイ
スの製造方法。
【請求項２】光源が超高圧水銀ランプである請求項１
記載の液晶デバイスの製造方法。
【請求項３】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た後、紫外
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
光層を有する液晶デバイスの製造方法において、光源と
基板との間に光遮断機構を有する装置を設け、該光遮断
機構が全閉状態で基板に紫外線が全く照射されない状態
から、全開状態で基板面に均一に紫外線が照射される状
態までの時間が５秒以内である装置を用いて紫外線を照
射することを特徴とする液晶デバイスの製造方法。