JPH08104874A

JPH08104874A - 液晶材料、液晶表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08104874A
Application number: JP6243008A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Tsuda; 英昭津田; Hideshi Yoshida; 秀史吉田; Kazutaka Hanaoka; 一孝花岡; Kimiaki Nakamura; 公昭中村; Hideo Senda; 秀雄千田; Chiyan Deibitsudo; デイビッド・チャン
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1996-04-23
Also published as: US6017468A; KR100285220B1

Abstract

(57)【要約】【目的】高分子分散型液晶層を有する液晶表示装置に関
し、材料の選択範囲を広くして印加電圧と光透過率の特
性を改善することを目的とする。【構成】一対の透明電極３、４の間に、高分子マトリク
ス５ａと液晶５ｂが混在している層中に分散剤５ｃ，５
ｄが添加されていることを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶材料、液晶表示装
置及びその製造方法に関し、より詳しくは高分子分散型
の液晶材料と高分子分散型液晶層を有する液晶表示装置
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、低消費電力、薄型であ
って携帯性に優れているために、携帯用ディスプレイ、
プロジェクタ、その他の製品の表示部分に使用されてい
る。その中でも、投写型ＬＣＤ（liquid crystal displ
ay）は大画面の表示が可能であり、ＣＲＴ（cathode ra
y tube）による投写方式に比べて小型化、軽量化が可能
である。このため、プロジェクションテレビなどへの応
用のための研究、開発が盛んになっている。

【０００３】現在の投写型ＬＣＤのうちＴＮ液晶を用い
るものは、偏光板を液晶表示パネルの両面に貼り付けて
投写光を強度変調する方式を採用している。しかし、偏
光板は、少なくとも透過光の２分の１を吸収するので、
光の透過率が小さくなる。このために、液晶表示パネル
を明るい部屋で駆動させる場合にはその表示が薄暗くな
るという指摘がなされている。

【０００４】そこで、光の透過率の高い液晶表示パネル
が要求され、高分子分散型の液晶層を有する液晶パネル
が提案されるに至った。高分子分散型液晶パネルにおい
ては、図１１、図１２に示すような構造を有している。
図１１及び図１２において、第一の透明基板101 と第二
の透明基板102 のそれぞれの対向面には透明電極103, 1
04が形成されている。それらの透明電極の間には高分子
分散型液晶層105,106 が挟まれている。即ち、図１１に
示す高分子分散型液晶層105 は、高分子マトリクス105a
中に微小な粒状のネマテック液晶105bが存在する構造を
有する。図１２に示す高分子分散型液晶層106 は、ネマ
テック液晶106b中に粒状の高分子マトリクス106aが存在
する構造を有する。また、特に図示しないが、高分子マ
トリクスが網状に存在し、その中にネマテック液晶が存
在する構造のものが文献〔１〕に記載されている。〔１〕E. Simada, T. Uchida, JAPAN DIPLAY '92, pp.6
99-702 これらの高分子分散型液晶層105,106 は、図１１(a) 及
び図１１(b) に示すように、第一及び第二の透明電極10
3,104 の間に電界を加えない状態では、ネマテック液晶
105b,106b の分子がランダムな方向を向いて第一の透明
基板101 から入射した光を散乱させる。この場合、ネマ
ティック液晶105b,106b と高分子マトリクス105a,106a
のそれぞれの屈折率に差が生じ、光散乱の効果を高め
る。

【０００５】これに対して、第一及び第二の透明電極10
1,102 の間に電界を加えた状態では、ネマテック液晶10
5b,106b の分子が透明電極103.104 に垂直な方向に整列
し、しかも、ネマティック液晶105b,106b と高分子マト
リクス105a,106a のそれぞれの屈折率に差がなくなり光
を散乱させずに透過させる。これによれば、偏光板が不
要になり、光の利用効率が高くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した高分
子分散型液晶パネルの印加電圧と光透過率の特性曲線に
ついては、文献〔２〕に示すように、電圧上昇時と電圧
下降時とでは異なった曲線を描き、ヒステリシスを有し
ている。〔２〕PAUL S. DRZAIC, LIQUID CRYSTALS, 1988, VOL.
3, NO.11, pp. 1543-1559 ヒステリシスを有する液晶パネルにおいては、画面上で
残像や焼付けなどが生じて表示性能が著しく低下する。

【０００７】従って、上記した構造の高分子分散型液晶
パネルをＴＮ液晶モードと同様な方式で駆動すると、階
調を持った表示が不可能になり、フルカラー表示が得ら
れないという問題が生じる。そのヒステリシスの幅を小
さくするために、液晶材料にフッ化アクリレートモノマ
ーを添加することが文献〔３〕に記載され、高分子分散
型液晶層中のモノアクリレートモノマーの含有量を変え
ることが文献〔４〕に記載されている。〔３〕N. Yamada et al., JAPAN DISPLAY 1992, pp.695
-698 〔４〕J. De Baets et al., EURO DISPLAY 1993, pp.11
7-120 しかし、従来の材料を用いてヒステリシスを小さくする
ことについては、それらの文献で記載はなく、従来の液
晶や高分子マトリクスの材料を用いてヒステリシスを小
さくすることはできないという不都合がある。

【０００８】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、材料の選択範囲を広くして印加電圧と光
透過率の特性を改善することができる液晶材料、高分子
分散型液晶装置及びその製造方法を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、高分子
マトリクスと液晶と分散剤からなることを特徴とする液
晶材料により達成する。また、上記した課題は、図１に
例示するように、一対の透明電極３、４の間に、高分子
マトリクス５ａと液晶５ｂが混在している層中に分散剤
５ｃ，５ｄが添加されていることを特徴とする液晶表示
装置によって達成する。

【００１０】または、前記分散剤５ｃ，５ｄは、前記高
分子マトリクス５ａの塊と前記液晶５ｂの塊の境界に層
として存在することを特徴とする前記液晶表示装置によ
り達成する。または、前記分散剤５ｃ，５ｄは、非水系
の分散剤であることを特徴とする前記液晶表示装置によ
り達成する。前記非水系の分散剤は、高分子分散剤、カ
チオン性分散剤のいずれかであることを特徴とする液晶
表示装置により達成する。

【００１１】または、前記分散剤５ｃ，５ｄは、前記高
分子マトリクス５ａの含有量に対して３０重量％以下で
添加されていることを特徴とする前記液晶表示装置によ
り達成する。または、前記液晶５ｂは、能動素子７によ
って駆動されることを特徴とする前記液晶表示装置によ
り達成する。

【００１２】または、液晶と高分子マトリクスの相溶物
に分散剤を添加した混合物を一対の基板間に充填する工
程と、前記一対の基板間で前記混合物の前記液晶と前記
高分子マトリクスと前記分散剤を光重合により相分離す
る工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造
方法により達成する。または、液晶と紫外線硬化型高分
子マトリクスとの相溶物に分散剤を添加した混合物を一
対の基板間に充填する工程と、前記一対の電極間の前記
混合物を振動を加えて拡散させる工程と、紫外線を照射
することにより、前記紫外線硬化型高分子マトリクスを
硬化するとともに前記液晶と前記高分子マトリクスと前
記分散剤を相分離する工程とを有することを特徴とする
液晶表示装置の製造方法により達成する。

【００１３】または、前記混合物は、前記一対の基板の
間に枠状に形成された紫外線硬化型シール材で囲まれた
枠の中に充填され、該紫外線硬化型シール材は前記紫外
線の照射によって硬化することを特徴とする前記液晶表
示装置の製造方法によって達成する。または、前記紫外
線硬化型シール材よりなる前記枠には２以上の開口部が
形成され、前記枠内には前記混合物が充填された状態で
該開口部は可視光硬化型封止材により封止され、該可視
光硬化型封止材は前記紫外線の照射前に可視光によって
硬化されることを特徴とする前記液晶表示装置の製造方
法により達成する。

【００１４】

【作用】本発明によれば、液晶と高分子マトリクスの
相溶物に分散剤を添加した。分散剤は、液晶と高分子マ
トリクスの間に介在して液晶と高分子マトリクスの相互
間の作用を弱めて電界の増減による液晶分子の傾斜を制
御し易くする。従って、分散剤を添加した高分子分散型
液晶を有する液晶パネルの印加電圧と光透過率の関係を
示す曲線に発生するヒステリシスが大幅に低減する。こ
れは実験的にも確かめている。この場合、分散剤を添加
することにより、液晶や高分子マトリクスの材料の如何
に係わりなく、ヒステリシスの上昇と下降の曲線が極め
て近くなることも確認した。

【００１５】分散剤の添加量を多くすればヒステリシス
のループの幅は小さくなるが、高分子マトリクス硬化前
における液晶と高分子マトリクスの相分離の温度が高く
なるので、高分子マトリクスとなる材料の３０wt％以下
の量で添加するのが好ましい。分散剤を含む相溶物は、
一対の基板間に入れた後に光重合により相分離すること
によって、高分子マトリクス相の中に液晶を略球形に多
数分散させたり、液晶相の中に粒状の高分子マトリクス
を多数分散させることになる。

【００１６】高分子マトリクスを硬化する前に、分散
剤、液晶、高分子マトリクスを振動によって攪拌するこ
とにより、ヒステリシスループの幅がさらに小さくなる
ことが実験により確認されている。高分子分散型液晶の
層を囲む枠状のシール材と高分子マトリクスとなる樹脂
がともに紫外線硬化型である場合には、紫外線照射によ
りシール材と樹脂が同時に硬化するので、製造工程が簡
略化される。また、シール材よりなる枠に開口部が形成
される場合には、その枠内に分散剤を含む相溶物が充填
し、開口部を可視光硬化型の封止材により封止した後
に、可視光によりその封止材を硬化することにより、そ
の後に液晶パネルの洗浄、振動による相溶物の攪拌が自
由に行えるようになる。

【００１７】なお、分散剤としては、非水系のものを使
用し、例えば高分子分散剤、カチオン性分散剤がある。

【００１８】

【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。図１、図２は本発明の原理的な例を示す
断面図である。それらの図は、液晶と高分子マトリクス
が相分離した状態で混在する高分子分散型液晶層に分散
剤を添加することによって、液晶の塊と高分子マトリク
スの塊の境界に緩衝層が形成されている状態を示してい
る。

【００１９】図１、図２において、ガラスのような透明
絶縁材よりなる第一の透明基板１と第二の透明基板２の
それぞれの対向面には透明導電層３、４が形成されてい
る。それらの透明導電層３、４の間には高分子分散型液
晶層５、６が挟まれている。それらの図において、一方
の透明導電層３は例えばＩＴＯ（インジウム錫酸素）か
ら形成され、この透明導電層３は能動素子である薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）７のソース電極７ａに接続されて
画素電極として機能する。ＴＦＴ７は、多結晶シリコン
よりなる動作半導体層７ａ、ゲート絶縁膜７ｂ及びゲー
ト電極７ｃが順に重ねて形成され、ゲート電極７ｃの両
側の動作半導体層７ａにはドレイン層７ｄ、ソース層７
ｅが形成されている。このＴＦＴ７は絶縁膜７ｆで覆わ
れ、ドレインバスライン（不図示）に繋がるドイレイン
電極７ｇはコンタクトホールを通してドレイン層７ｄに
接続され、画素電極２に接続されるソース電極７ｈはコ
ンタクトホールを通してソース層７ｅに接続される。Ｔ
ＦＴ５及び一方の透明導電膜３はマトリクス状に複数配
列されている。

【００２０】図１(a) ，(b) における高分子分散型液晶
層５は、高分子マトリクス層５ａ中に略球形の液晶ドロ
ップレット５ｂを相分離して混入した構造を有し、ま
た、高分子マトリクス層５ａと液晶ドロップレット５ｂ
の境界には緩衝層５ｃ，５ｄが介在している。図２(a)
，(b) における高分子分散型液晶層６は、液晶層６ｂ
中に高分子マトリクス６ａが粒状に存在するもので、ま
た、高分子マトリクス６ａと液晶層６ｂの境界には緩衝
層６ｃ，６ｄが介在している。

【００２１】図１(a) 、図２(a) の緩衝層５ｃ，６ｃは
例えば高分子材料からなり、これにより厚い層を有して
立体障害による分散効果が生じる。図１(b) 、図２(b)
の緩衝層は５ｄ，６ｄは例えばカチオン性分散剤からな
り、正の電荷を持った部分を有し、静電的な効果があ
る。それらの緩衝層５ｃ，６ｃ，５ｄ，６ｄは、後述す
る分散剤からなり、液晶の塊と高分子マトリクス塊の境
界部分で相互に及ぼす作用を静電的な効果、立体的分子
構造の効果などによって低下させるものである。液晶の
塊と高分子マトリクス塊の境界部分での相互作用は、熱
膨張率の相違により生じる作用、高分子マトリクスによ
るアンカリングエネルギー（配向規制力）による作用等
であって、液晶パネルの印加電圧と光透過率の関係を示
す曲線にヒステリシスを生じさせる原因となる。

【００２２】なお、特に図示しなかったが上記文献
〔１〕に記載のように高分子マトリクスは網状になっ
て、その中に液晶が存在することもあり、この場合にも
液晶と高分子マトリクスの境界には分散剤からなる緩衝
層が形成する。分散剤は、液晶又は高分子マトリクスに
吸着される極性基とそれと相反する親油基の部分からな
る。分際剤としては、アニオン性分散剤、カチオン性分
散剤、電気的中性分散剤、両性分散剤、非イオン性分散
剤、フッ素系分散剤、高分子分散、高分子分散剤などの
非水系分散剤が使用される。アニオン性分散剤として、
ポリエーテルポリエステルカルボン酸塩、高分子ポリエ
ステル酸ポリアミン塩、高分子量ポリカルボン酸長鎖ア
ミン塩がある。カチオン性分散剤として、脂肪族のアミ
ン塩、第４級アンモニウム塩、ポリアミノアマイド及び
その塩がある。電気的中性分散剤としては、長鎖ポリア
ミノアマイド、高分子量ポリエステル酸塩化合物があ
る。両性分散剤としては、同一分子内にアニオン、カチ
オンの両性をもった材料がある。非イオン性分散剤とし
ては、ポリオキセチレナルキルエーテル、ソルビタネス
テルがある。フッ素系分散剤としては、フロラードＦ−
４３１（住友スリーＭの商品名）、メガファックＦ−１
７３（大日本インキの商品名）がある。高分子分散剤と
しては、例えば分子量3000〜100000の各種の樹脂重合物
があり、その樹脂としてはポリウレタン、アクリル、ポ
リエステル等がある。また、高分子分散剤としては、Di
sperbyk-160 シリーズ、ディスパロン♯703 、ソルスパ
ーズ♯24000 などがある。

【００２３】なお、上記した液晶層や液晶ドロップレッ
トは、特に限定される材料ものではなく、従来知られた
材料を使用する。また、液晶材料にはその他の元素を含
有させてもよい。また、上記した高分子分散型液晶を反
射型液晶パネルに適用する場合には画素電極となる側の
導電膜は透明でなくてもよい。以上のような緩衝層を液
晶の塊と高分子マトリクスの塊の境界に介在させた結
果、ヒステリシスの幅が小さくなることが実験により確
かめられたので、その詳細を以下に述べる。（第１例）この実験では、液晶としてＴＬ２０２（メル
ク製商品名）を使用する。また、高分子マトリクスを構
成する紫外線硬化性樹脂として、２─エチルヘキシルア
クリレート（日本化薬製）によって希釈されたエポキシ
アクリレート系オリゴマー（日本化薬製）を使用する。
また紫外線硬化樹脂には、光重合開始剤イルガキュアー
１８４（チバガイギー製）を樹脂に対して２重量％含ま
せた。この紫外線硬化性樹脂を、以下に樹脂Ａという。

【００２４】そして、その液晶と樹脂Ａを重量比７５対
２５の割合で図３(a) に示す容器１０に入れて相溶物
（プレミクスチャー）を作製し、さらに樹脂Ａの総量の
１０wt％の量で分散剤を容器１０に入れて混合物を作製
した。分散剤としてDisperbyk１６１（BYK Chemie製商
品名）を用いた。この後に、図３(b) に示すように、第
二の基板２の周辺近傍に紫外線硬化性のシール材８を枠
状に塗布しその両端の一部に開口部８ａ，８ｂを形成し
た後に、第一の基板（不図示）をシール材８の上に張り
合わせてパネル９を作製する。続いて、図３(b) に示す
ように、パネル９の一端の開口部８ａを容器１０内の混
合物に侵漬し、毛細管現象によって混合物を空パネル９
内に充填する。その後に、開口部８ａ，８ｂを可視光効
果型の封止材８ｃによって封止する。

【００２５】この後に、開口部８ａ，８ｂ内の封止材８
ｃに可視光を照射して硬化する。これによりパネル９を
例えば外部から高周波振動を加えたり、パネル９の表面
を溶剤にいれて洗浄しても、液晶、樹脂Ａおよび分散材
がパネル９から漏れることがなくなる。なお、紫外線硬
化樹脂が減圧雰囲気中で気化し難い材料から構成される
場合には、減圧雰囲気中でパネル９内に混合物を入れる
ことが可能になるので、パネル９への混合物の充填法と
して真空注入法や滴下法などを採用してもよい。

【００２６】次に、図１、図２に示すように、第一及び
第二の透明導電膜３，４の間に挟まれた液晶、樹脂Ａ及
び分散材の混合物に外部から紫外線を照射して樹脂Ａを
光重合により硬化させる。紫外線の強度は、例えば３０
mW/cm²であり、照射時間は例えば５分とする。樹脂Ａの
硬化によって樹脂Ａと液晶は相分離するとともに、樹脂
Ａの塊と液晶の塊の境界では分散剤の層が形成される。
硬化した樹脂Ａは、高分子マトリクス５ａ、６ａとな
る。これにより図１、図２に示すような構造の液晶パネ
ルが形成される。シール材８はその紫外線によって同時
に硬化する。

【００２７】なお、シール材としては紫外線硬化型を使
用しなくてもよい。このようにして形成された液晶パネ
ルの印加電圧・透過率特性を図４に示すような測定装置
を使用して測定したところ、図５(a) に示すようなヒス
テリシスが得られた。測定装置は、液晶パネルの透明導
電膜３、４に切換スイッチ２１を介して接続される交流
電源２２と、第二の基板２に光を照射する光源２３と第
一の基板１を透過した光を受光するための受光部２４を
有し、照射光量に対する受光光量の割合を透過率として
測定する演算部（不図示）を有している。なお、図４中
θは光の取込み角（collection cone angle ）を示し、
この実施例ではθを１０度として測定した。

【００２８】ここで、印加電圧・透過率特性曲線のヒス
テリシスにおける各値を定義する。透明導電膜３，４の
間に印加する電圧が零の場合の透過率をＴ₀とし、印加
電圧を増加することにより飽和した場合の透過率をＴ
₁₀₀とする。透過率がＴ₁₀₀の１０％の透過率をＴ₁₀と
し、Ｔ₁₀に至る印加電圧を閾値電圧Ｖthとする。透過率
がＴ₁₀₀の９０％の透過率をＴ₉₀とし、Ｔ₉₀に至る印加
電圧を飽和電圧Ｖsat とする。また、透過率Ｔ₀と透過
率Ｔ₁₀₀の半分の透過率をＴ₅₀とする。即ち、Ｔ ₅₀は、
Ｔ₅₀＝（Ｔ₁₀₀−Ｔ₀）／２となる。

【００２９】また、ヒステリシス曲線においてＴ₅₀は２
つの値があるので、印加電圧上昇時のＴ₅₀をＴ_50(UP)と
し、印加電圧下降時のＴ₅₀をＴ_50(DOWN)とする。そし
て、ヒステリシスの評価のためにＴ_50(UP)の印加電圧と
Ｔ_50(DOWN)の印加電圧の差ΔＨ₅₀を次式のように定義す
る。ΔＨ₅₀は小さいほどヒステリシスは低減する。な
お、印加電圧は実効値で示される。

【００３０】ΔＨ₅₀ ＝Ｔ_50(UP) − Ｔ_50(DOWN) 以上を考慮して図５(a) を見ると、ヒステリシスΔＨ₅₀
は０．０６４Ｖとなった。これに対して、分散剤を混入
しない相溶物を透明導電膜間に充填した場合の場合の液
晶パネルのヒステリシスを調べたところ、図５(b) に示
すような結果が得られ、ヒステリシスΔＨ₅₀は約０．４
Ｖとなった。

【００３１】以上により、分散剤を添加した高分子分散
型液晶を使用することにより、液晶パネルのヒステリシ
スが大幅に改善されることがわかった。次に、上記した
分散剤の添加量とヒステリシスΔＨ₅₀の関係を調べたと
ころ、図７(a) に示すような特性を得た。分散剤の添加
量は樹脂Ａを１００としてwt％で示した。図７(a) から
明らかなように、分散剤の添加量を増やすほどヒステリ
シスΔＨ₅₀が小さくなって特性が向上することがわか
る。

【００３２】また、紫外線照射前にあって分散剤が液晶
と樹脂Ａの相分離が温度によりどのような影響を及ぼす
かを調べた。紫外線を照射する前に相分離すると、閾値
電圧や飽和電圧が大きくなって紫外線照射後には無電界
時の散乱性が弱くなり、コントラストが低下する。図７
(b) は、分散剤の添加量と相分離の温度との関係を示す
特性曲線である。この図によれば、分散剤の添加量を増
やすにつれて相分離の温度が高くなった。

【００３３】高分子分散型液晶は、相分離温度よりも高
い温度下で作製する必要があるが、通常、室温で行うこ
とを考慮すると、分散剤は相分離温度が室温以下となる
量で添加する必要があるので、上記した混合物を作製す
る温度を２３℃とすると、分散剤は、樹脂Ａを１００wt
％としてその１５wt％以下の量で添加するのが好まし
い。

【００３４】次に、上記した相溶物に分散剤を添加して
なる混合物に外部から振動を加えて攪拌した。その振動
を超音波振動として、その攪拌処理時間とヒステリシス
ΔＨ ₅₀の関係を調べたところ、図８のような結果が得ら
れた。これによれば、樹脂Ａを含むこ混合物の攪拌処理
時間が１０分以内ではその時間が増えるほどヒステリシ
スΔＨ₅₀が低下するが、それ以上攪拌処理時間を増やし
てもヒステリシスΔＨ ₅₀は殆ど低下しなかった。

【００３５】分散剤の添加量を樹脂Ａの量の５％として
攪拌しなかった場合と１０分間攪拌した場合のヒステリ
シスを調べたところ、図６(a) 、図６(b) に示すような
ヒステリシスループが得られ、１０分間攪拌した方がヒ
ステリシスΔＨ₅₀が０．０６９と小さくなるばかりでな
く、上昇曲線と下降曲線が全体的に極めて近くなって特
性が大幅に改善されていることがわかる。これにり、分
散剤を多くいれて相分離温度が高くなるような場合に
は、上記した混合物を液晶パネルに充填して紫外線照射
前に外部振動により攪拌して閾値電圧や飽和電圧を小さ
くすることが好ましい。

【００３６】なお、上記した分散剤はポリウレタンを２
８wt％含み、その溶媒として酢酸ブチルを１０wt％と、
１−メトキシ．２−アセトキシプロパンを６２wt％含ん
だ複数の成分からなっている。ポリウレタンは、ポリカ
プロラクトンを５５wt％（４９mol ％）、ポリエチレン
グリコールを１４wt％（３２mol ％）、トリレンジイソ
シアネートを２１wt％（１２mol ％）、デシルアルコー
ルを１０wt％（７mol％）含んで構成されている。（第２例）この実験では、液晶としてＴＬ２０２（メル
ク製商品名）を使用する。また、高分子マトリクスを構
成する紫外線硬化性樹脂として、２─エチルヘキシルア
クリレートによって希釈されたウレタンアクリレート系
オリゴマー（日本化薬製）を使用する。紫外線硬化樹脂
には、光重合開始剤イルガキュアー１８４を２wt％の量
で添加した。この紫外線硬化製樹脂を、以下に樹脂Ｂと
いう。

【００３７】そして、そのような液晶と樹脂Ｂを重量比
７５対２５の割合で容器に入れて相溶物を作製した後
に、さらに樹脂Ｂの総量の１０wt％の分散剤を添加して
混合物を作製した。分散剤としてDisperbyk １６１を用
いた。この後に、毛細管現象により第一及び第二の透明
基板１、２の透明導電膜３、４の間に上記した混合物を
充填する。

【００３８】次に、第一及び第二の透明導電膜３、４の
間に挟まれた混合物に外部から紫外線を照射して樹脂Ｂ
を硬化させる。紫外線の強度は、例えば３０mW/cm²であ
り、照射時間は例えば５分とする。紫外線照射により、
樹脂Ｂは硬化するが、硬化過程において分散剤は硬化せ
ずに樹脂Ｂの塊と液晶の塊の境界に存在することにな
る。硬化した樹脂Ｂは、図１、図２に示す高分子マトリ
クス５ａ、６ａとなる。これにより図１、図２に示すよ
うな構造の液晶パネルが形成される。

【００３９】このようにして形成された液晶パネルの印
加電圧・透過率特性を図４に示すような測定装置を使用
して測定したところ、図９(a) に示すようなヒステリシ
スが得られ、ヒステリシスΔＨ₅₀は０．１９１Ｖとなっ
た。これに対して、分散剤を混入しない相溶物を第一及
び第二の透明導電膜の間に充填した液晶パネルのヒステ
リシスを調べたところ、図９(b) に示すような結果が得
られ、ヒステリシスΔＨ₅₀は約１Ｖとなった。

【００４０】以上により、分散剤を添加した高分子分散
型液晶を使用することにより、液晶パネルのヒステリシ
スが大幅に改善されたことがわかる。次に、樹脂Ｂを使
用した場合の分散剤の添加量とヒステリシスΔＨ₅₀の関
係を調べたところ、図７(a) に示すような特性を得た。
これから明らかなように、分散剤の添加量を増やすほど
ヒステリシスΔＨ₅₀が小さくなって特性が向上すること
がわかる。また、樹脂Ｂと樹脂Ａを比較すると、樹脂Ｂ
を採用する本例の方がヒステリシスΔＨ₅₀が大きくなっ
たが、双方とも分散剤の添加によってヒステリシスΔＨ
₅₀が小さくなった。これにより、分散剤の添加によって
高分子マトリクスの材料を選ばずにヒステリシスを低減
することがわかる。液晶材料についても同じことが言え
る。

【００４１】また、液晶と樹脂Ｂの相分離の温度に分散
剤がどのような影響を及ぼすかを調べた。図７(b) は、
分散剤と相分離の温度との関係を示す特性曲線であり、
分散剤の添加量を増やすにつれて相分離温度が高くなっ
た。高分子分散型液晶は、相分離温度よりも高い温度下
で作製する必要があるが、通常、室温で行うことを考慮
すると、相分離温度が２３℃以下となる量の分散剤を添
加する必要があるので、樹脂Ｂは、樹脂を１００として
１８wt％以下の量で添加するのが好ましい。

【００４２】次に、第１の相溶物に分散剤を添加した後
にこれらを外部から振動を加えて攪拌した。そして、樹
脂Ｂを使用した場合の攪拌処理時間とヒステリシスΔＨ
₅₀の関係を調べたところ、図８のような結果が得られ
た。これによれば、攪拌処理時間が１５分以内では攪拌
時間が増えるほどヒステリシスΔＨ₅₀が低下するが、そ
れ以上攪拌時間を増やしてもヒステリシスΔＨ₅₀は殆ど
低下しなかった。

【００４３】分散剤の添加量を１５wt％として攪拌処理
を１５分間行った場合のヒステリシスを調べたところ、
図１０に示すような結果が得られ、攪拌を行わない場合
を示す図９(a) に比べてヒステリシスΔＨ₅₀が小さくな
るだけでなく、上昇曲線と下降曲線が極めて近くなって
ヒステリシスが低下したことがわかる。なお、樹脂Ａ、
樹脂Ｂについても、攪拌することを条件にすれば室温で
３０wt％の添加までは、閾値電圧、飽和電圧をほとんど
変えることなるヒステリシスを低減する効果がある。

【００４４】なお、液晶や高分子マトリクスの材料は上
記のものに限定されることはなく、液晶としてTL205 、
TL213 、E8、ZLI-4792（各メルク製、商品名）、RDP-20
312、FT1008XX、FT1009XX（各チッ素製）などを採用し
てもよく、高分子マトリクスとして、ウレタン系アクリ
レート（日本化薬）、モノマーにMPL203を用いたエポキ
シ系アクリレート、DL-6（長瀬チバ製）、PNS93 （メル
ク製）などを採用してもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、液晶
と高分子マトリクスの相溶物に分散剤を添加したので、
分散剤が、液晶と高分子マトリクスの間に介在して液晶
と高分子マトリクスの相互間の作用を弱めて電界の増減
による液晶分子の傾斜を制御し易くできる。

【００４６】これにより、分散剤を添加した高分子分散
型液晶を有する液晶パネルの印加電圧と光透過率の関係
を示す曲線に発生するヒステリシスを大幅に低減でき
る。この場合、分散剤を添加することにより、液晶や高
分子マトリクスの材料の如何に係わりなく、ヒステリシ
スの上昇と下降の曲線が極めて近くできる。分散剤を含
む相溶物は、一対の基板間に入れた後に光重合により相
分離することによって、高分子マトリクス相の中に液晶
を略球形に多数分散させたり、液晶相の中に粒状の高分
子マトリクスを多数分散させることができる。

【００４７】高分子マトリクスを硬化する前に、分散
剤、液晶、高分子マトリクスを振動によって攪拌するこ
とにより、ヒステリシスループの幅がさらに小さくなる
ことができる。高分子分散型液晶の層を枠状にシールす
るシール材と高分子マトリクスとなる樹脂がともに紫外
線硬化型である場合には、紫外線照射により封止剤と樹
脂が同時に硬化するので、製造工程を簡略化できる。ま
た、シール材に複数の開口部を設けて毛細管現象により
シール材の枠内に充填した後には、開口部を可視光硬化
型の封止材により封止して、紫外線によりシール材、高
分子マトリクスを硬化する前に封止材を硬化しておけ
ば、基板の清浄化や分散剤、液晶、高分子マトリクスの
振動による攪拌が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) 、図１(b) は、本発明の液晶表示パネ
ルの第１例を示す断面図であり、高分子マトリクス層と
液晶ドロップレットの境界に分散剤よりなる緩和層が存
在する状態を示す断面図である。

【図２】図２(a) 、図２(b) は、本発明の液晶表示パネ
ルの第２例を示す断面図であり、高分子マトリクス層と
液晶ドロップレットの境界に分散剤よりなる緩和層が存
在する状態を示す断面図である。

【図３】図３(a) は、本発明に係る拡散剤と液晶と樹脂
の混合物を製造する例を示す断面図、図３(b) は空パネ
ルにその混合物を充填する方法を示す図である。

【図４】図４は、液晶表示パネルの印加電圧と光透過率
の関係を調べるための装置の概略図である。

【図５】図５(a) は、分散剤を添加した場合の高分子分
散型液晶表示パネルの印加電圧と光透過率の関係の第１
例を示す特性図、図５(b) 、分散剤を添加しない従来の
高分子分散型液晶表示パネルの印加電圧と光透過率の関
係の第１例を示す特性図である。

【図６】図６(a) は、分散剤を添加した液晶と樹脂の相
溶物を攪拌処理しない場合の高分子分散型液晶表示パネ
ルの印加電圧と光透過率の関係の第１例を示す特性図、
図６(b) は、その相溶物を攪拌処理した場合の高分子分
散型液晶表示パネルの印加電圧と光透過率の関係の第１
例を示す特性図である。

【図７】図７(a) は、液晶と樹脂の相溶物に添加する分
散剤の量と液晶表示パネルの印加電圧・光透過率のヒス
テリシスの幅の関係を示す特性図、図７(b) は、その分
散剤の添加量と液晶と樹脂の相分離温度の関係を示す特
性図である。

【図８】図８は、分散剤を添加した液晶と樹脂の相溶物
の攪拌処理時間と液晶表示パネルの印加電圧・光透過率
のヒステリシスの幅の関係を示す特性図である。

【図９】図９(a) は、分散剤を添加した場合の高分子分
散型液晶表示パネルの印加電圧と光透過率の関係の第２
例を示す特性図、図９(b) は、分散剤を添加しない従来
の高分子分散型液晶表示パネルの印加電圧と光透過率の
関係の第２例を示す特性図である。

【図１０】図１０は、本発明の実施例における第２の例
の分散剤を含む相溶物を攪拌処理した場合の高分子分散
型液晶表示パネルの印加電圧と光透過率の関係を示す特
性図である。

【図１１】図１１(a),(b) は、第１の従来例の液晶表示
パネルの構造を示す断面図である。

【図１２】図１２(a),(b) は、第２の従来例の液晶表示
パネルの構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１、２基板３、４透明導電膜５、６高分子分散型液晶相５ａ高分子マトリクス相５ｂ液晶ドロップレット５ｃ、５ｄ緩衝相（拡散剤）６ａ高分子マトリクス６ｂ液晶層６ｃ，６ｄ緩衝相（拡散剤）７薄膜トランジスタ８シール材８ａ，８ｂ開口部８ｃ封止材（枠）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村公昭神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者千田秀雄神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者デイビッド・チャンアメリカ合衆国カリフォルニア州 95054サンタクララ市パトリックヘンリィドライヴ 5200番地富士通パーソナルシステムズ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子マトリクスと液晶と分散剤からなる
ことを特徴とする液晶材料。
【請求項２】一対の透明電極の間に、高分子マトリクス
と液晶が混在している層中に分散剤が添加されているこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】前記分散剤は、前記高分子マトリクスの塊
と前記液晶の塊の境界に層として存在することを特徴と
する請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記分散剤は、非水系の分散剤であること
を特徴とする請求項２又は３記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記非水系の分散剤は、高分子分散剤、カ
チオン性分散剤のいずれかであることを特徴とする請求
項２又は３記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記分散剤は、前記高分子マトリクスの含
有量に対して３０重量％以下で添加されていることを特
徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記液晶は、能動素子によって駆動される
ことを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項８】液晶と高分子マトリクスの相溶物に分散剤
を添加した混合物を一対の基板間に充填する工程と、前記一対の基板間で前記混合物の前記液晶と前記高分子
マトリクスと前記分散剤を光重合により相分離する工程
とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】液晶と紫外線硬化型高分子マトリクスとの
相溶物に分散剤を添加した混合物を一対の基板間に充填
する工程と、前記一対の電極間の前記混合物を振動を加えて拡散させ
る工程と、紫外線を照射することにより、前記紫外線硬化型高分子
マトリクスを硬化するとともに前記液晶と前記高分子マ
トリクスと前記分散剤を相分離する工程とを有すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】前記混合物は、前記一対の基板の間に枠
状に形成された紫外線硬化型シール材で囲まれた枠の中
に充填され、該紫外線硬化型シール材は前記紫外線の照
射によって硬化することを特徴とする請求項９記載の液
晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】前記紫外線硬化型シール材よりなる前記
枠には２以上の開口部が形成され、前記枠内には前記混
合物が充填された状態で該開口部は可視光硬化型封止材
により封止され、該可視光硬化型封止材は前記紫外線の
照射前に可視光によって硬化されることを特徴とする請
求項１０記載の液晶表示装置の製造方法。