JPH0667163A - 液晶デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶材料の連続層中に透明性固体物質が分散
してなる調光層を有する液晶デバイスの製造方法におい
て、調光層形成材料中の液晶材料を部分的に配向させた
状態で活性光線を照射し、該デバイスの配向部と未配向
部との白濁の差により、文字、図柄等を表示させる。 【構成】 電極層を有する基板の電極層を部分的にラビ
ングするか、あるいは基板の電極層上に部分的に設けた
液晶配向層のラビング処理により、液晶材料を部分的に
配向させた状態で調光層形成材料に活性光線を照射す
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するものであり、さらに詳しく
は、視野の遮断または開放、ならびに明りまたは照明光
の透過制限、遮断、透過を電気的または熱的に操作し得
るものであって、建物の窓やショーウインドウ等におい
て視野遮断のスクリーンや、採光コントロールのカーテ
ンに利用されるとともに、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替えることによって、
ＯＡ機器のディスプレイ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、高いコントラスト、ならびに時分
割駆動を可能にするため、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なる液晶デ
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、液晶材料と、光重合性組成物
と、光重合開始剤とを含有する調光層形成材料を存在さ
せ、紫外線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。このようにして作
成される液晶デバイスに、図柄、文字等を表示させるた
めには、基板上の電極層を所定のパターンとなるように
取り除き、残存した電極層に電圧を印加することによっ
て表示を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、図柄、文
字を表示する従来の液晶デバイスは、製造工程において
基板上の電極層を取り除く工程が必要である。しかし、
本発明の目的は、基板上の電極層を取り除く工程を必要
とせず、図柄、文字等を表示できる安価な液晶デバイス
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】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、液晶材料と、重合性組成物と、重合開
始剤とからなる調光層形成材料を存在させ、活性光線を
照射することによって、前記調光層形成材料中の前記液
晶を部分的に配向させ、配向によって生じる配向部と非
配向部とのコントラストの差によって、模様、文字等を
デバイス上に表示することを特徴とする液晶デバイスの
製造法を提供する。

【０００６】調光層形成材料を部分的に配向させる方法
としては、一般的に用いられている配向膜を２枚の基板
電極上に形成し、この配向膜をラビング処理する方法を
用いてもよいが、直接基板上の電極層をラビングするこ
とによっても可能である。

【０００７】すなわち、調光層を含有するセルに用いら
れる２枚の電極層を有する基板の、少なくとも一方の基
板の電極層面を、ナイロン、レーヨン等からなる織布、
鹿皮、はけ、ラバー等を用いて、所定の文字、図柄等に
従い、一方方向に繰り返し擦ることにより、電極層表面
に配向処理をする。 一般的に使用されているＴＮやＳ
ＴＮタイプの液晶デバイスでは、電極層上にポリイミド
等の配向剤を処理した基板を用い、この処理面をラビン
グしているが、このようにして配向処理を施した基板の
使用も、もちろん可能である。全面に配向剤処理した基
板を部分的にラビングするか、あるいは予め必要な部分
にだけ配向剤を塗布しておき、この部分をラビングして
もよい。

【０００８】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ようなものであ
ってもよい。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る。ただし、それらの少なくとも
一方は透明性を有し、それら２枚の間に、はさみ込まれ
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
が、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
は、２枚の基板は、ともに適当な透明性が与えられる。
この基板には、目的に応じて透明、不透明の適当な電極
を用いることができる。

【０００９】ただし、プラスチックフィルムのような柔
軟性を備えた材料の場合は、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。

【００１０】次に、このようにして作成した基板を用い
て、空セルを作成する。電極層を配向した基板１枚と未
配向の基板の組合せでもよいし、２枚とも配向した基板
を用いてもよい。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配置するの
が望ましい。スペーサーとしては、例えば、マイラー、
アルミナ、ポリマ−ビ−ズ等種々の液晶セル用のものを
用いることができる。スペーサーをはさみ込んだ２枚の
基板は、注入孔部を残し周辺部を熱硬化型、あるいは紫
外線硬化型のシール剤を用いシールし空セルを作製す
る。本発明で使用する液晶材料は、単一の液晶性化合物
であることを要しないのはもちろんで、２種以上の液晶
化合物や液晶化合物以外の物質も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備え
たものが好ましい。用いられる液晶としては、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、特にネマチック液晶が好ましい。その性能を改善
するために、コレステリック液晶、カイラルネマチック
液晶、カイラルスメクチック液晶等、カイラル化合物や
二色性染料等が適宜含まれてもよい。

【００１１】液晶材料としては、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−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−置換ピリミジン等を挙
げることができる。調光層中に占める液晶材料の比率
は、６０〜９５重量％の範囲が好ましく、特に７５〜８
５重量％の範囲が好ましい。これは、液晶材料が多すぎ
たり少なすぎる場合、液晶材料及び透明性個体物質の分
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、好ましくないからである。

【００１２】前記調光層中に形成される透明性個体物質
は、ポリマ−中に液晶材料が球状となって分散するもの
でもよいが、三次元網目構造を有するものがより好まし
い。この透明性個体物質の三次元網目状部分には、液晶
材料が充填され、か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う
えで必須である。

【００１３】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。三次元網目構造を形成する方法として
は、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。

【００１４】透明性個体物質を形成する高分子形成モノ
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、
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
のような基を有するアクリレートあるいはメタクリレー
トまたはフマレート；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ポリ（メタ）アクリレートま
たはポリ（メタ）アクリレート；酢酸ビニル、酪酸ビニ
ルまたは安息香酸ビニル、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、２−、３−または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または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またはトリ（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）アクリレートまたはジ（メ
タ）アクリレート；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；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；直鎖脂肪族ジアクリレート；ポリオレフィン変
性ネオペンチルグリコールジアクリレート等を挙げるこ
とができる。

【００１５】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−ト、ポリウレタン（メタ）アクリレ−
ト、ポリエ−テル（メタ）アクリレ−ト等を用いること
ができる。

【００１６】光重合開始剤としては、例えば、２，４，
６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシ
ド（ＢＡＳＦ社製「ルシリンＴＰＯ」）、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（ワードプレキンソツプ社製「カンタキュア
ー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。

【００１７】前述方法にて作製した空セルを排気可能な
容器に入れ、この容器内の空気の排気を行った後、空セ
ルの注入孔を調光層形成材料中に浸し、この状態を保ち
ながら容器内を窒素ガス等の不活性乾燥ガスを用いて大
気圧に戻し、調光層形成材料をセル中に注入する。次
に、注入孔部分に紫外線硬化型の封孔剤を塗布し、セル
温度の低下に伴うセル内部の体積収縮、あるいはセルを
加圧しておき、圧を解除したときの膨らみ等で封孔剤を
セル内部へ適量取り込み封孔する。

【００１８】セルに封入された調光層形成材料中の液晶
材料は、基板のラビング処理に従い部分的に配向してい
るが、この状態で、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ラン
プ、メタルハライドランプ等を用いて重合用エネルギー
を供給し、重合性組成物を重合させることにより、液晶
材料及び透明性固体物質からなる調光層を形成すると同
時に封孔剤も併せて硬化させ、液晶デバイスを製造す
る。このようにして作成したデバイスは、基板をラビン
グ処理した部分では、液晶材料が部分的に配向するた
め、配向未処理の部分に比べて光の散乱度が低下する。
このため配向部と非配向部とでは光の散乱度の違いを生
じ、配向部は非配向部に比べ白濁が薄くなる。この白濁
の濃淡の違いにより、文字、図柄等が表示されることと
なる。

【００１９】

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

【００２０】以下、実施例において、「％」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。 Ｔ₀ ： 白濁度； 印加電圧０の時の光透過率（％） 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ときの光透過率（％） Ｖ₁₀： しきい値；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 ） Ｖ₉₀： 飽和電圧；同上光透過率が９０％となる印加
電圧（Ｖrms ） ＣＲ： コントラスト＝Ｔ₁₀₀ ／Ｔ₀

【００２１】また、紫外線の照度はウシオ電機社製の受
光器ＵＶＤ−３６５ＰＤ付きユニメータを用いて測定し
た。

【００２２】一辺が３０ｃｍの正方形ＩＴＯガラス基板
（抵抗１００Ω／ｃｍ²）を用い、ＩＴＯ面を上面とし
基板の下に、一辺が１０ｃｍ程度の大きさで文字の太さ
が２ｃｍ程度のアルファベットＡを描いた図柄を配置し
た。基板のＩＴＯ面を鹿皮を用いて、Ａの文字の部分を
一定方向に繰り返し強く擦りラビングさせた。

【００２３】このように処理した２枚の基板を用い、Ａ
の部分が重なるようにして空セルを作成した。スペーサ
ーとして直径１５μｍの球状スペーサーであるミクロパ
ールＳＰ（積水ファイン社製）を、シール剤として熱硬
化型のシール剤ＤＳＡ−００２（ロディク社製）を用
い、空セルを作成した。液晶材料として「ＰＮ−００
１」（ロディック社）８４．０％、重合性オリゴマ−と
して「ＫＡＹＡＲＡＤ−ＨＸ−２２０」 （日本化薬社
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）１５．７％、なら
びに「ルシリンＴＰＯ」（ＢＡＳＦ社製２，４，６−ト
リメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド）
０．３％を用いて調光層形成材料を作製した。

【００２４】前述の３０ｃｍ角空セルを排気可能な容器
で４０℃に保ちながら、この中で、セルの注入孔が低部
になるように空セルを置いた。次に、この容器内の空気
を１０^ー2Ｔｏｒｒ程度まで排気し、その後、空セルの注
入孔を調光層形成材料中に漬けた。この状態を保ちなが
ら、容器内に窒素ガスを導入し常圧まで戻し、セル内に
調光層形成材料を注入した。

【００２５】次に、パネルを４０℃に保ちながら、注入
孔部分を紫外線硬化型封孔剤フォトレックスＡ−７０４
（積水ファイン社製）を塗布し、その後、セル全体を３
６．３℃に保ちながら、３０ｍＷ／ｃｍ²の強度の紫外
線を６０秒間照射し、液晶デバイスを作製した。

【００２６】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、透明性固体物質からなる三次元網
目状の構造を確認することができた。 「ＰＮ−００１」の物性 転移温度 ６８．５℃ ＜−２５℃ 屈折率 ｎ_e ＝１．７８７ ｎ_o ＝１．５３３ Δｎ＝０．２５４ しきい値電圧（Ｖth） １．１５Ｖ 誘電率異方性 Δε＝２６．９

【００２７】得られた液晶デバイスは、電圧をかけない
状態では、Ａとラビング処理した部分は他の未処理の部
分に比べ白濁が薄くなっており、デバイス上にＡの文字
が認識された。電圧をかけた状態では、全面とも均一に
透明となった。

【００２８】得られた液晶デバイスの印加電圧と光透過
率の関係を測定すると、ラビング処理した部分と未処理
部分は下記の表に示すとおりとなった。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明の液晶デバイスの製造方法によれ
ば、セル内の液晶材料を部分的に配向させることによっ
て、簡単な文字、図柄等の表示を可能とし、安価な光散
乱型液晶デバイスを生産することができる。したがっ
て、本発明の液晶デバイスの製造方法は、コンピュ−タ
−端末の表示素子、プロジェクション表示装置、調光ガ
ラス等の製造方法として有用である。

Claims (3)

【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、液晶材料と重合性組成物と重合開始剤
   とからなる調光層形成材料を存在させ、活性光線を照射
   することによって、液晶材料と透明性固体物質とからな
   る調光層を形成する液晶デバイスの製造方法において、
   前記調光層形成材料中の前記液晶材料を部分的に配向さ
   せた状態で活性光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。
2. 【請求項２】 少なくとも一方の基板の電極層を部分的
   にラビング処理することによって、液晶材料を部分的に
   配向させたことを特徴とする請求項１の液晶デバイスの
   製造方法。
3. 【請求項３】 少なくとも一方の基板の電極層上におい
   て部分的に液晶配向層を設け、前記液晶配向層をラビン
   グ処理することによって、液晶材料を部分的に配向させ
   たことを特徴とする請求項１の液晶デバイスの製造方
   法。