(57)【要約】【課題】液晶滴下方式の液晶セル製造工程において、配向膜上に滴下した液晶が広がって未硬化のシール材に触れるのを防ぎ、小型化、低コスト化の可能な液晶光学素子とその製造方法を提供すること。【解決手段】一方の透明基板の配向膜５の外周とシール材７の間に、液晶８の接触角が配向膜より大きな材料、例えば、配向膜がポリイミド樹脂であるなら、シロキサン結合を骨格としたシリコーン樹脂の広がり防止膜６を枠状に設け、液晶が配向膜の外側に広がるのを防止する。広がり防止膜は配向膜と同じく印刷方式で形成し、配向膜と同時に焼成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極と配向膜を形成した２枚の透明基板を所定の間隔で対向させ、外周をシール材で封止し、内部に液晶を封入した液晶光学素子において、
一方の透明基板の前記シール材の内壁に沿って、液晶の接触角が前記配向膜よりも大きな広がり防止膜の領域を枠状に設け、該枠状の領域の内側を前記配向膜の領域とすることを特徴とする液晶光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶光学素子において、
前記配向膜の外周と枠状の広がり防止膜の内周は、若干の幅で一方が他方に重なっていることを特徴とする液晶光学素子。
【請求項３】
請求項１に記載の液晶光学素子において、
前記広がり防止膜をシール材の内側の透明基板全面に設け、その上に該広がり防止膜より小さな輪郭で前記配向膜を設けることにより、前記シール材の内壁と前記配向膜の間に前記広がり防止膜の枠状領域を設けることを特徴とする液晶光学素子。
【請求項４】
請求項１に記載の液晶光学素子において、
前記配向膜はポリイミド樹脂、前記広がり防止膜はシリコーン樹脂であることを特徴とする液晶光学素子。
【請求項５】
２枚の透明基板にそれぞれ透明電極を形成する工程と、
配向膜を印刷する工程と、
一方の透明基板の前記配向膜の外周部に配向膜よりも液晶の接触角の大きな広がり防止膜を枠状に印刷する工程と、
前記配向膜および広がり防止膜を焼成する工程と、
前記配向膜をラビングする工程と、
前記広がり防止膜の外周を囲むシール材を形成する工程と、
前記配向膜上に液晶を滴下する工程と、
前記２枚の透明基板を前記シール材により真空中で貼り合わせる工程と、
大気解放することにより所望のセル厚さとする工程と、
前記シール材を硬化させる工程とを有することを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の液晶光学素子の製造方法において、
前記シール材を硬化させる工程は、紫外線照射した後、熱処理するのであることを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の液晶光学素子の製造方法において、
前記配向膜を印刷する工程と前記広がり防止膜を印刷する工程の順序を入れ替えることを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の液晶光学素子の製造方法において、
前記広がり防止膜は枠状でなく、シール材の内側の透明基板全面に印刷することを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明電極と配向膜を形成した２枚の透明基板を所定の間隔で向き合わせ、外周をシール材で接合したセルの内部空間に、液晶を充填してなる液晶光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤあるいはＤＶＤの光ピックアップには、液晶光学素子を用いて収差補正するよう構成したものがあるが、ディスクへの記録密度を上げるためにピックアップ装置の小型化、低コスト化が要求され、それとともに液晶光学素子の改良も進んでいる。
【０００３】
近年、低コスト化を進める上で、液晶パネルの製造方法として、従来の真空注入法に代わって液晶滴下方式が注目されており、大型液晶パネルに始まって小型液晶パネルに及びつつある。それは、従来の液晶注入、封孔作業という繁雑な工程が不要になって、低コスト化が可能なためである。
【０００４】
しかしながら、液晶滴下方式の欠点として、液晶が未硬化シール材に接触するとシール材が液晶に溶け出して、表示品質を悪化させるという問題がある。
【０００５】
図５に、液晶滴下方式による従来の液晶表示パネルの製造工程の概略図を示す。まず、同図（ａ）のように、２枚の透明基板５１、５２に、透明導電膜（ＩＴＯ）５３をそれぞれ成膜した後、これを収差補正のための所要のパターンの電極に形成し、さらに、図（ｂ）のように、電極の上層に配向膜５５を形成してラビング処理する。
【０００６】
その後、図（ｃ）のように、一方または両方の透明基板の電極形成面に、光硬化型のシール材５７の枠を印刷により形成し、図（ｄ）のように、どちらか一方の透明基板のシール材５７の内側に、所定の量の液晶５８を滴下する。
【０００７】
そして、図（ｅ）のように、真空チャンバー内で、第１、第２の透明性基板５１、５２の電極形成面を向き合わせ、位置合わせして重ね、大気解放することによって、大気圧の作用とシール材が含有するスペーサにより、図（ｆ）のように所望のセル厚を得る。次いで、接合した基板にＵＶ光を照射してシール材を硬化させる。
【０００８】
前述のように、液晶滴下方式では、液晶滴下から貼り合わせ、ＵＶ照射によるシール材の硬化までの間に未硬化のシール材が液晶と接触し、シール材が液晶に溶け出して液晶を劣化させる問題があり、特に小型液晶パネルでは、滴下された液晶と未硬化のシール材との距離が短いため、両者の接触を極力抑える方法が種々検討されている。
【０００９】
そのような対策の一例を図６に示す。これは下記の特許文献１に提案されているもので、２枚の透明基板６１、６２の外周のシール材６７が未硬化のうちに液晶６８が接触しないよう、液晶６８とシール材６７の間に、液晶への影響の少ない材料である粘性流体の内側シール材６９を設けて、二重シール構造とした複雑な構成である。
【特許文献１】特開平６−１６０８７１号公報（第４−５頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記のような液晶光学素子は、セルが小さいことによる制約が大きい上、コスト面からも、手の掛かる従来の小型液晶パネルのプロセスをそのまま用いることは困難であった。
【００１１】
例えば、前記特許文献１に記載された液晶パネルでは、二重シール構造のため必然的にセル寸法が増加し、特に内側シール材６９が粘性流体であるため、ディスペンサによる供給後の広がりも考えると、その幅によって動作領域が狭められる不利は無視できないものとなる。また、１枚の大型の透明基板から数千個の液晶セルを製作する液晶光学素子では、内側シール材６９を液晶セルの数だけディスペンサで供給することは、作業時間の点でも量産的でない。
【００１２】
さらに、液晶光学素子の場合はセル寸法が小さく、原材料の大型基板からの多数個取りの数が増すために、最初のセルに液晶滴下が始まってから、最後のセルの滴下が終るまでに時間が掛かり、寸法が小さいことと、配向膜上で液晶の接触角が小さく流れやすいこともあって、滴下後の液晶がすぐに広がり、未硬化シール材と接触してしまう。しかもシール材の幅が細いため、甚だしいときは、液晶滴下工程中でも液晶がシール材を破って流出してしまう危険もあった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、製造に当たって液晶の広がりを防ぎ、小型化、低コスト化の可能な液晶光学素子とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明では、液晶光学素子の一方の透明基板の配向膜の外周と、その外側のシール材の間の枠状の基板領域に、配向膜よりも液晶の接触角が大きい広がり防止膜を設ける。配向膜がポリイミド樹脂であるなら、広がり防止膜の材質は、例えばシリコーン樹脂とする。
【００１５】
このような液晶光学素子を以下の方法で製造する。まず、２枚の透明基板に透明電極を形成した後、配向膜を印刷方式によって形成し乾燥して、一方の透明基板の配向膜の外周に、広がり防止膜を配向膜と同じく印刷方式によって形成する。配向膜は通常２５０℃前後の温度で焼成処理を行うが、本発明では広がり防止膜も同時に焼成する。
【００１６】
配向膜をラビングした後、前記広がり防止膜を設けた透明基板の外周部にシール材を印刷して、配向膜の中心付近に所定の量の液晶を滴下する。
【００１７】
２枚の透明基板の電極形成面を向き合わせ、真空チャンバー内で位置合わせして接合し、大気解放することにより所望の厚さの液晶セルを得て、シール材を硬化させる。
【発明の効果】
【００１８】
上記した構造の液晶光学素子は、製造工程で透明基板に滴下した液晶が配向膜上で広がってゆくが、配向膜の外側の基板面に液晶の接触角が大きい広がり防止膜を設けてあるので、液晶の拡散がこの広がり防止膜部分で阻止されてシール材に接触することがなく、未硬化のシール材が液晶中に溶け出すことが防がれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明を説明する。図１は本発明の液晶光学素子で、透明導電膜３と配向膜５を形成した２枚の透明基板１、２の間に液晶８を充填して、周囲をシール材７で囲って封止したものである。
【００２０】
図１で特徴的なのは、下側の透明基板１の配向膜５の外周とシール材７の内周の間に、広がり防止膜６の領域を枠状に形成してあることである。広がり防止膜６の材質はシリコーン樹脂であって、以下に述べる液晶光学素子の製造工程における液晶８の供給時に、液晶８が配向膜５の上を拡散して、広がり防止膜６に達したときにこれを遮り、シール材７
に触れるのを防ぐ機能を持つ。
【００２１】
次に、図１の液晶光学素子の製造工程を、図２により説明する。まず、同図（ａ）のように、２枚の透明基板１、２に、それぞれ透明導電膜（ＩＴＯ）３を成膜した後、これを収差補正を行うための任意の形状の補正パターンに形成する。
【００２２】
次に、図（ｂ）のように、透明電極パターン上に、配向膜５を形成する。配向膜５としてはポリイミド樹脂を５０ｎｍの厚さに印刷し、１２０℃のホットプレート上で２分間、溶媒を飛ばすための乾燥を行う。
【００２３】
次に、図（ｃ）のように、一方の透明基板の配向膜５の外周に、配向膜５と同様の印刷方式で広がり防止膜６を形成する。広がり防止膜６は、配向膜５の外周からシール材７の内周相当位置にかけて枠状に形成する。広がり防止膜６にはポリシロキサンを不揮発成分としてヘキシレングリコールとブチルセルソルブを溶媒としたシリコーン樹脂を用い、５０ｎｍの厚さに形成し、１２０℃のホットプレート上で２分間乾燥した後、２５０℃で１時間、クリーンオーブンで焼成する。
【００２４】
前記の焼成作業は、もともと配向膜５の形成に必要な工程であって、広がり防止膜６のために特に設けた工程ではなく、広がり防止膜６形成のためには、僅かに印刷工程が一工程増加するのみである。
【００２５】
次に、２枚の透明基板の配向膜５の面を、布を巻き付けた回転ロールに押しつけてラビング処理する。これは、液晶を配向させる機能を持たせるための工程である。
【００２６】
次に、図（ｄ）のように、２枚の透明基板の一方または両方の透明基板の電極形成面に、スクリーン印刷法でシール材７を壁状に形成する。スクリーン印刷法によれば一度に多数個のシールパターンを形成できる。シール材７は紫外線硬化型であり、エポキシ樹脂とアクリル樹脂を混合して用いる。透明基板の接着力はエポキシ樹脂が勝るが、液晶への溶け出し難さはアクリル樹脂の方が上なので、必要に応じて両樹脂の配合を適切に選ぶことが重要である。
【００２７】
次に、図（ｅ）のように、広がり防止膜を形成した透明基板の配向膜５上に、所定の量の液晶８を滴下する。本実施例の液晶素子の寸法は５ｍｍ×５ｍｍで、１枚の大型基板に２，０００個配置することができる。個々の液晶光学素子領域である２，０００個のセルに液晶を滴下するには、約１７分必要であり、もし最初のセルに滴下した液晶８が広がって未硬化シール材７に接触すると、全セルへの液晶滴下終了までにシール材７が溶け出すのは必至である。
【００２８】
本発明では、ポリイミド樹脂の配向膜５の外周にシリコーン樹脂の広がり防止膜６を形成してあり、液晶８は、図２（ｅ）にθで示す接触角が、広がり防止膜６に対しては配向膜５に対するよりも大きい。ポリイミド樹脂の配向膜とシリコーン樹脂の広がり防止膜について、発明者らが液晶の接触角を測定した数値の一例を上げれば、いずれの膜も２００℃で焼成したものでラビング前の状態であるが、前者が３４．８°、後者が７０．２°と２倍余の違いがあった。ラビングすると接触角はラビングに沿った方向では減少するが、その傾向はシリコン樹脂膜の方が小さい。このため配向膜５上に滴下されて広がった液晶８は、広がり防止膜６との境界で拡散を阻止され、シール材７に接触することはない。これにより液晶滴下に十分な時間をかけることができる。
【００２９】
次に、図（ｆ）のように、２枚の透明性基板１、２を、互いに電極形成面を向き合わせ、真空チャンバー内で位置合わせして貼り合わせ、大気解放することによって大気圧によ
り所望のセル厚を得る（図（ｇ））。
【００３０】
接合したパネルにＵＶ光を照射してシール材７を硬化させる。大気解放した時点で、液晶８は広がり防止膜６を乗り越えて未硬化シールに達するため、大気解放後は速やかにＵＶ照射し、ＵＶ照射のみでは不十分な場合は熱処理も行ってシール材を硬化させることが必要である。処理条件の一例は、ＵＶ照射が３，０００ｍｊ／ｃｍ２、熱処理が１２０℃、１時間、などである。
【００３１】
図３は別の実施形態である。前記のように、配向膜５上の液晶８は広がり防止膜６によってせき止められるため、シール材を設けるのは必ずしも液晶滴下する方の透明基板である必要はなく、図３のように、液晶滴下しない方の透明基板にシール材３７を設けてもよい。あるいはシール材を分割し、両基板に一部ずつ設けてもよい。
【００３２】
また、上述の実施形態では、配向膜５の外周上に広がり防止膜６の内周が重なっているが、逆に、配向膜５の外周を広がり防止膜６の内周上に重ねても同様な効果が得られる。その場合、前記の各図面における配向膜５の外周と広がり防止膜６の内周の上下関係が逆になる。
【００３３】
配向膜５の外周を広がり防止膜６の内周上に重ねる場合、広がり防止膜６の光の透過率が光学素子の仕様を満たす程度に大きいなら、図４に示すように、広がり防止膜４６を配向膜４５の外側だけの枠状にせず、配向膜４５の下側全面に亘って形成してもよい。
【００３４】
図４の構成を含め、配向膜５と広がり防止膜６の上下関係を図１と逆にする構造では、図２と図３の製造工程で、配向膜形成工程（ｂ）と広がり防止膜形成工程（ｃ）の順序を入れ替える。
【００３５】
以上の説明では、光ピックアップ用の液晶光学素子における実施形態を示したが、もとより本願発明は、液晶表示素子を含む液晶装置全般に応用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の液晶光学素子の図面である。
【図２】本発明の液晶光学素子の製造工程を示す図面である。
【図３】本発明の液晶光学素子の、別の製造工程を示す図面である。
【図４】本発明の別の液晶光学素子の、液晶滴下工程における断面図である。
【図５】従来の大型液晶パネルの、液晶滴下方式による製造工程を示す図面である。
【図６】従来の小型液晶表示パネルで、二重シール構造のものの断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１、２、５１、５２、６１、６２  透明性基板
３、５３  透明導電膜（ＩＴＯ）
５、４５、５５  配向膜
６、４６  広がり防止膜
７、３７、５７、６７  シール材
８、４８、５８、６８  液晶
６９  内側シール材（粘性流体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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