(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層と、液晶を封入する２枚の基板と、外光を反射して表示を行う機能及びカラー表示を行うためのカラーフィルターの機能を兼ね備えた反射板と、該反射板の表面を保護する保護層とを備える液晶表示装置の製造方法であって、
前記基板の一方に接着剤層として、無溶剤の紫外線硬化性樹脂を塗布し、紫外光を照射して該接着剤層を仮硬化させる工程と、仮硬化した接着剤層上に、前記反射板として体積ホログラム型のホログラム反射板をラミネートし、紫外光を照射して接着剤層を完全硬化させることにより該ホログラム反射板を前記基板の一方に形成する工程と、該ホログラム反射板上に、無溶剤の紫外線硬化性樹脂を塗布し、紫外光を照射して硬化させ、保護層を形成する工程と、液晶を封入する２枚の基板を、該ホログラム反射板が該基板間に配置されるように貼り合わせる工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
液晶層と、液晶を封入する２枚の基板と、外光を反射して表示を行う機能及びカラー表示を行うためのカラーフィルターの機能を兼ね備えた反射板と、該反射板の表面を保護する保護層とを備える液晶表示装置の製造方法であって、
前記基板の一方に接着剤層として、無溶剤の紫外線硬化性樹脂を塗布し、紫外光を照射して該接着剤層を仮硬化させる工程と、仮硬化した接着剤層上に、前記反射板として体積ホログラム型のホログラム反射板をラミネートし、紫外光を照射して接着剤層を完全硬化させることにより該ホログラム反射板を形成する工程と、該ホログラム反射板上に、無機酸化物のパッシベーション層、及び無溶剤又は溶剤型の、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させた樹脂層備えた保護層を形成する工程と、液晶を封入する２枚の基板を、該ホログラム反射板が該基板間に配置されるように貼り合わせる工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
液晶層と、液晶を封入する２枚の基板と、外光を反射して表示を行う機能及びカラー表示を行うためのカラーフィルターの機能を兼ね備えた反射板と、該反射板の表面を保護する保護層とを備える液晶表示装置の製造方法であって、
前記基板の一方に接着剤層として、無溶剤の紫外線硬化性樹脂を塗布し、紫外光を照射して該接着剤層を仮硬化させる工程と、仮硬化した接着剤層上に、前記反射板として体積ホログラム型のホログラム反射板をラミネートし、紫外光を照射して接着剤層を完全硬化させることにより該ホログラム反射板を前記基板の一方に形成する工程と、該ホログラム反射板上に、無溶剤の、紫外線硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂又は嫌気硬化性樹脂を硬化させたパッシベーション層、及び無溶剤又は溶剤型の、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させた樹脂層を備えた保護層を形成する工程と、液晶を封入する２枚の基板を、該ホログラム反射板が該基板間に配置されるように貼り合わせる工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記接着剤層を硬化させる紫外光照射時の雰囲気を、酸素分圧が１Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気中とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記保護層を形成する紫外光照射時の雰囲気を、酸素分圧が１Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気中とすることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記保護層の厚みを５０μｍ以下に形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
液晶を封入する２枚の基板が、光硬化型のシール材を用いて貼り合わせられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリクス駆動方式等を用いた反射型液晶表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、比較的表示容量の小さい電子式卓上型計算機やデジタル時計等は勿論のこと、表示容量の大きいワードプロセッサやパーソナルコンピュータ等の表示装置として広く利用されている。近年ではカラー表示の行える反射型液晶表示装置が市場に流通するようになり、いわゆる携帯情報端末や携帯電話機の表示部として使用されている。しかし、反射板の性能が不足しているために、十分な外光があるとき以外、若しくは室内で使用する際には、フロントライトやバックライトを補助光源として併用する必要があった。
【０００３】
従来における反射型液晶表示装置の構成としては、例えば、図２に示すものが挙げられる。図２は、従来の反射型液晶表示装置を簡略化した構成を示す断面図であって、基板部材(５，６)にＴＮ型液晶層７が挟持された液晶パネル１の両面に、第１の偏光板２と第２の偏光板３とが設けられている。また第２の偏光板３の液晶パネル１とは反対側の面には、反射板４が設けられる。そして、第１の偏光板２の透過軸と第２の偏光板３の透過軸とは、直交又は平行に選ばれる。
このような従来の反射型液晶表示装置においては、カラー表示を行うためにカラーフィルターを使用する必要があるが、高輝度化のためにカラーフィルタの色純度を下げて透過率を優先する必要があり、このために高い色再現性が得られないという欠点がある。従って、このような従来の反射型カラー液晶表示装置は、高色純度が要求されない分野のみにその応用が限られている。
【０００４】
そこで、カラーフィルター機能を兼ね備えた体積型ホログラムを、反射型液晶表示装置の反射板に適用する技術が提案されている(例えば、特表平９−５１００２９号公報、特表平８−５０５７１６号公報、特開平９−１３８３９６号公報)。これらに記載されたホログラム反射板は、液晶層を挟持しているガラス基板の外側に配置させているため、ガラス基板の厚みに起因する色ずれ、視差(parallax)の発生が避けられない。また特開平１０−１１１５０１号公報には、ホログラム反射板を、液晶を封入する２枚の基板の間に配置した構造が示されている。しかし、このような液晶パネルの作製方法については全く開示されておらず実施できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、感光性樹脂材料にホログラムを形成し、カラーフィルター機能を付与したホログラム反射板は、顔料分散系のアクリル系樹脂又はポリイミド系樹脂から成る透過型カラーフィルターに比して、機械的及び熱的なストレスへの耐性や化学的な耐溶剤性の点で劣る。
透過型カラーフィルターにおいては、液晶セルの液晶層厚を適正に保つために、樹脂系あるいはシリカ等の無機系材料のスペーサや、該スペーサのカラーフィルターへのもぐり込みを避けるために、主に溶剤を含む熱硬化性樹脂のオーバーコートが施される。しかし、ホログラム材料においては、このような透過型カラーフィルターに用いられている材料によりオーバーコートを形成すると上記耐性等に劣るという問題がある。同様に、ホログラムを基板に貼着するための接着剤層として、透過型カラーフィルターに用いられている材料を使用した場合にも上記耐性等に劣るという問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、高輝度、高コントラストを示し、かつ色再現性に優れ、しかも視差の無い高性能反射型液晶表示装置を容易に得ることを可能にする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】
本発明の製造方法は、液晶層と、液晶を封入する２枚の基板と、外光を反射して表示を行う機能及びカラー表示を行うためのカラーフィルターの機能を兼ね備えた反射板と、該反射板の表面を保護する保護層とを備える液晶表示装置の製造方法であって、
前記基板の一方に接着剤層として、無溶剤の紫外線硬化性樹脂を塗布し、紫外光を照射して該接着剤層を仮硬化させる工程と、仮硬化した接着剤層上に、前記反射板として体積ホログラム型のホログラム反射板をラミネートし、紫外光を照射して接着剤層を完全硬化させることにより該ホログラム反射板を前記基板の一方に形成する工程と、該ホログラム反射板上に、無溶剤の紫外線硬化性樹脂を塗布し、紫外光を照射して硬化させ、保護層を形成する工程、若しくは無機酸化物のパッシベーション層、及び無溶剤又は溶剤型の、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させた樹脂層を備えた保護層を形成する工程、若しくは無溶剤の、紫外線硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂又は嫌気硬化性樹脂を硬化させたパッシベーション層、及び無溶剤又は溶剤型の、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させた樹脂層を備えた保護層を形成する工程と、液晶を封入する２枚の基板を、該ホログラム反射板が該基板間に配置されるように貼り合わせる工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法が提供される。
これらの本発明の製造方法においては、保護層形成に、無溶剤等の特定な樹脂を使用するので、ホログラム反射板の反射構造を破壊すること無く、適正な液晶セルの厚みを得ることができ、スペーサビーズ散布等の工程を容易にできるので、煩雑な管理や制御を緩和し、所望の反射型液晶表示素子の製造を容易に行なうことができる。特に、ホログラム反射板を、液晶を封入する２枚の基板間に形成する態様であっても、ホログラム反射板の耐性を十分に保持した状態で製造が可能となる。また、ホログラム反射板の平滑性向上を図ることもできる。
【０００８】
また、本発明の製造方法においては、ホログラム反射板を、液晶を封入する２枚の基板間に形成する工程を採用することにより、ガラス基板の厚みに起因する色ずれや視差のない、色再現性に優れた反射型液晶表示装置を得ることができる。
更に、本発明の製造方法では、基板とホログラム反射板とを貼着する接着層を、無溶剤の紫外線硬化性樹脂を硬化させて形成される接着剤とすることにより、上記所望の反射型液晶表示装置をさらに容易に得ることができる。
更にまた、前記保護層の厚みを５０μｍ以下に形成する態様を採用することにより、上記所望の反射型液晶表示装置をさらに容易に得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明を、図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は、本発明の製造方法により製造する、反射型液晶表示装置１０の一態様の簡略化した構成を示す断面図である。
液晶表示装置１０は、液晶パネル１１の片側の外面に偏光板２３と位相差板２２とを配置して構成される。該液晶表示装置１０は、偏光板２３側を光の入射及び出射面、すなわち表示画面側とする。
【００１０】
液晶パネル１１は、ガラス又は樹脂等の透光性材料で形成された、２枚の基板(１２，１３)に、ネマティック型の液晶材料等の液晶層２４が封入されている。液晶表示装置１０の表示画面側に位置する表示面側透光性基板１２の液晶層２４側の面には、複数の画素電極１８、図１の紙面に平行に配置された信号配線(図示せず)、スイッチング素子であるＴＦＴ素子２１等を設ける。複数の画素電極１８は、透光性を有するＩＴＯ(錫インジウム酸化物)電極等により形成し、その対向側のホログラム反射層のレッド(Ｒ)、グリーン(Ｇ)、ブルー(Ｂ)の各ピクセルに対応するように、マトリクス状に配置する。複数の信号配線は、アルミニウムやタンタル等の配線抵抗の小さい金属等で形成し、互いに平行に間隔をあけて配置する。複数のＴＦＴ素子２１は、画素電極１８と同数用意し、信号配線と画素電極１８とを接続し、信号配線を介して伝送されるデータ信号を、各画素電極１８毎に個別的に供給または遮断する。
表示面側等光性基板１２には、配向膜１９を形成する。この配向膜１９には、斜方蒸着やラビング処理等によって液晶分子の分子軸を一方向に揃える配向処理が施されている。
これらの、表示面側等光性基板１２、画素電極１８、信号配線、ＴＦＴ素子２１及び配向膜１９により基板部材２６を構成する。
【００１１】
一方、ホログラム反射板側基板１３には、接着層１４、体積型ホログラム反射板１５、ハードコート１６及び透明電極(対向電極)１７がこの順で形成される。接着層１４は、無溶剤型の紫外線硬化性樹脂の紫外線硬化物層により形成する。本実施の形態においては、まず、スリーボンド(株)製のＵＶ硬化性樹脂(商品名：TB3042、無溶剤型アクリレート系樹脂材料)を使用し、バーコーターを使用してガラス基板１３上に均一に塗布し、３６５ｎｍの波長において５０mＪ／ｃｍ2程度の強度の弱い紫外光を、高圧水銀ランプを用いて照射し、ＵＶ硬化性樹脂を仮硬化させる。続いて、あらかじめレーザー光を用いた干渉露光を行うことによりＲＧＢ各ピクセルを書き込んだ体積ホログラムを形成したフィルム状のホログラム反射板をラミネートする。この体積ホログラム型のホログラム感光性材料としては、デュポン社製の材料を用いた(商品名：OMNIIDEX)。
その後、３６５ｎｍの波長において１Ｊ／ｃｍ2以上の強度の紫外光を照射することにより、上記仮硬化させた無溶剤型アクリレート系樹脂材料を完全に硬化重合させる。この時、紫外光照射時の雰囲気を、酸素分圧が１Ｔｏｒｒ程度以下の真空雰囲気中とすることにより、さらにすみやかに硬化を行うことができる。
【００１２】
体積型ホログラム反射板１５上に設けられる保護層としてのハードコート１６は、接着層１４の形成に用いたものと同様の無溶剤型アクリレート系樹脂材料を、スピンコート法により２μｍ程度の厚みに塗布し、３６５ｎｍの波長において１Ｊ／ｃｍ2以上の強度の紫外光を照射することにより、完全硬化重合させて形成することができる。この際、低酸素雰囲気中で紫外線照射を行うことにより硬化を促進させることができるのは、接着層の場合と同様である。
【００１３】
硬化させたハードコート１６について、ＪＡＳ規格K ５４００：鉛筆ひっかき値、に基づく塗膜の硬さ試験法によって硬度評価を行った。その結果、市販のＬＣＤセル作製用のハードコート剤と同等の３Hという硬度が得られた。すなわち、このハードコート１６の存在により、適正な液晶セルの厚みを得るためのスペーサビーズ散布等のプロセスを含む、液晶パネル作製プロセスを適用することが可能であることが判った。
【００１４】
上記ハードコート１６を形成後、その上に透光性を有するＩＴＯ電極１７を全面に形成し、さらにその上に配向膜２０を形成し、配向処理を行なう。
これらの、ホログラム反射板側基板１３、接着層１４、ホログラム反射板１５、ハードコート１６、透明電極１７及び配向膜２０により基板部材２７を構成する。
【００１５】
次に、上述のように作製した基板部材(２６，２７)を、電極等が形成された各一方表面を互いに向き合せて、間隔を開けて貼り合せ、上記液晶を注入し封鎖することにより液晶層２４を設け、液晶パネル１１を形成する。この際、貼り合わせのシール材としては、可視光硬化型、紫外光硬化型等の光硬化型のシール材を用いることができる。例えば、紫外線硬化性樹脂の商品名「スリーボンド３０２５」を用い、０．９ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を加えながら３６５ｎｍの波長で約３Ｊ／ｃｍ2のＵＶ光を照射するＵＶプレスの工程を行なうことで貼り合わせることができる。
この液晶パネル１１の１画素に対応する画素電極１８と透明電極１７との間に、あらかじめ定められた電圧を印加することによって、両電極間に存在する液晶層２４の液晶分子軸の配列を変化させ、旋光性の有無を切り替えて表示を行うことができる。
以上のような方法によって、外光の反射機能とカラーフィルター機能とを兼ね備えた、体積型のホログラム反射板を液晶セルの内部に配置した反射型カラー液晶表示装置を製造することができる。この装置は、明るく、色差の無い、しかも色再現性に優れた反射型カラー液晶表示装置であった。
【００１６】
上記実施の形態においては、接着層１４及びハードコート１６の形成材料として、市販の無溶剤の紫外線硬化性アクリレート系樹脂材料を用いたが、使用する樹脂材料の種類に応じて、硬化方法やＵＶ照射光量等の硬化条件は、適宜選択して決定することができる。
また、ハードコートとして、無機酸化物のパッシベーション層、及び無溶剤又は溶剤型の、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させた樹脂層を備える態様、無溶剤の、紫外線硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂又は嫌気硬化性樹脂を硬化させたパッシベーション層、及び無溶剤又は溶剤型の、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させた樹脂層を備える態様も、上記目的に応じて適宜選択して決定することができる。
【００１７】
接着層１４及びハードコート１６のコーティング方法としては、上述の方法に限定されるものではなく、カップコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、ギャップアプリケータを使用した印刷法等の、数μｍ〜数十μｍ程度の膜厚を均一に得られる方法であれば特に限定されない。また、あらかじめＰＥＴ等のベースフィルムに均一に塗布したハードコート材料を、熱圧着ラミネート法等によりホログラム反射板上に転写し膜形成しても良い。
また、ホログラム材料は上記材料に限定されるものではなく、感光色素や高分子前駆体等を含む有機材料から成るものであればその目的に応じて適宜決定することができる。ホログラム材料の形成も上記フィルム形状のものを用いることに限定されるものではなく、液状の材料をバーコート法、カップコート法、その他の塗布方法によって基板上に直接あるいはシランカップリング剤等を介して厚膜として形成しても良い。
本実施の形態においては、液晶の表示モードとして、ＴＦＴをアクティブ素子として用いた一枚偏光板方式のＴＮモードを例示したが、これに限られるものではない。例えば、ＴＦＴ素子の代わりに２端子素子であるＭＩＭ(Metal−Insulator−Metal)素子を用いても良い。また、偏光板を液晶セルの上下に配した２枚偏光板方式や、垂直配向(VA)方式、インプレインスイッチング(IPS)方式等の場合であっても、反射板を液晶セル内に配置することで視差等の問題を解決することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の製造方法では、ホログラム反射板の保護層、若しくは接着層の形成に、無溶剤の特定な樹脂材料を用いるので、ホログラム反射板を液晶セル内に容易に配置でき、その結果、明るさ、コントラスト、色再現性に優れ、かつ視差の無い反射型液晶表示装置を容易に得ることができる。特に、熱を加えた状態で軟化し、容易に変形する材料によって形成されるホログラム反射板を、液晶セル内に設ける際の、例えば、ＩＴＯの蒸着、スパッタ、エッチングや、配向膜の塗布、焼成、ラビング処理等のプロセルへの耐性を確保することを可能にし、ホログラム反射板を液晶セル内に形成する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である液晶表示装置１０の簡略化した構成を示す断面図である。
【図２】従来の液晶表示装置の簡略化した構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  液晶表示装置
１１  液晶パネル
１２  表示面側透光性基板
１３  ホログラム反射板側基板
１４  接着層
１５  体積型ホログラム反射板
１６  ハードコート
１７  透明電極
１８  画素電極
１９、２０  配向膜
２１  ＴＦＴ素子
２２  位相差板
２３  偏光板
２４  液晶層
２６、２７  基板部材
【図１】
0003543076.tif 000002
【図２】
0003543076.tif 000003