(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線硬化型高分子材料と液晶を分散させた混合溶液を、１対の透明基板間に封入して液晶セルを作製する工程と、
周縁部から中央部にかけて紫外線反射率が順次異なるように構成された載置板上に、前記液晶セルを載置する工程と、
前記載置板とは反対側の面から前記液晶セルに紫外線照射を行う工程と、を含み、
前記載置板は、前記紫外線照射が強い部位で紫外線反射率が低く、前記紫外線照射が弱い部位で紫外線反射率が高くなるように構成されたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記載置板は、周縁部から中央部にかけて紫外線反射率が順次低くなるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記載置板は、周縁部から中央部にかけて段階的に紫外線反射率が低くなることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記載置板は、周縁部から中央部にかけて直線的に紫外線反射率が低くなることを特徴とする請求項２に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】
この発明は、液晶表示装置の製造方法、特に高分子分散型液晶の表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は一般に、１対の透明電極基板間に液晶を挟持させ、透明電極基板の外側に偏光板を配置し、透明電極に外部から電圧を印加させて液晶を動作させることにより光の透過量を変化させて表示を実現させる表示装置である。この液晶を任意に動作させるために、透明電極基板の内側に配向膜処理を約３００℃の高温雰囲気中で行う必要がある。通常、ノートパソコン、腕時計、電卓、電子辞書等に用いられている液晶表示装置は、ＴＮ（ツイステッドネマチック）ＬＣＤやＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）ＬＣＤと呼ばれ、液晶セルの上下の基板に偏光板または一方に偏光板と一体になった反射板が張り付けられている。この偏光板の使用により入射光は５０％以下に減少してしまい、そのため表示面が暗くなる。
【０００３】
近年、明るい表示を実現させたいとの要求から偏光板を必要としない新しい表示方式である高分子分散型液晶表示装置等が検討されている。その代表例としてポリマーネットワーク液晶（以後「ＰＮ−ＬＣ」と称する）が挙げられる。これは、紫外線によって架橋反応を起こして重合する高分子樹脂と通常用いられているＴＮ液晶とを混合分散させた新しい複合型の液晶材料を用いた表示装置（以後「ＰＮ−ＬＣＤ」と称する）である。また、予め、液晶を高分子樹脂の中に閉じこめたマイクロカプセルタイプも検討されているが、ここではより低電圧駆動の実現が容易なＰＮ−ＬＣについて述べる。
【０００４】
ＰＮ−ＬＣは、紫外線（ＵＶ）重合性高分子樹脂とＴＮ液晶を適度の配合で混合分散させた場合に、紫外線照射時に高分子がネットワークを形成すると同時に、配合されているＴＮ液晶がポリマーネットワーク中に均一に分散されて、ポリマーとＴＮ液晶のそれぞれの機能を合わせ持った性質を有するようになる。このようなポリマーネットワークとＴＮ液晶の屈折率の差を利用して、入射光を散乱させて表示を行わせる光散乱モード型の表示素子が提案されている。この表示素子は、従来のＴＮ−ＬＣＤやＳＴＮ−ＬＣＤと比べて、高分子分散型液晶を硬化させる紫外線照射装置が必要になるだけで、高温処理の伴う配向膜処理や高価な偏光板を不要とする簡素な製造工程で製造可能であるので、表示装置の低価格化が可能になるという利点を有している。
【０００５】
一般に、ＰＮ−ＬＣは、可視光の波長分散を生じさせず、かつ効果的な散乱特性を得るために、ポリマーネットワークの粒径を可視光波長よりも大きなサイズの１ミクロン程度に微細化させることにより後方散乱を強くしている。ポリマーネットワークの粒径を決める製造上の要因は、紫外線照射強度である。紫外線照射強度は、使用するＰＮ−ＬＣにより異なるが、３６５ｎｍ波長で通常２０〜３０ｍｗ／ｃｍ２以上必要である。この照射強度を実現するために紫外線発光ランプとして、メタルハライドランプや高圧水銀ランプが用いられる。
【０００６】
また、紫外線照射装置は光源からの紫外線を効率的に一方向に集めるようにした構造にしておく。通常、ＰＮ−ＬＣの硬化のための紫外線照射作業はランプの一方向の位置で行うために、この照射装置は、ランプ周囲には紫外線を効率的に反射させる反射板を設けるなどして、紫外線強度を向上させると同時に紫外線の照度を均一させるような構造になっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＰＮ−ＬＣＤの製造方法において、ＰＮ−ＬＣを硬化させる従来の紫外線照射の方法では、紫外線照射によって形成されたポリマーネットワークの粒径の均一化が不十分であり、また、均一な後方散乱が得られないという問題があった。
【０００８】
また、実質的な照射強度は中央部が高くかつ周縁部が低くなることが、経験上認識されており、したがって表示ムラが生じてまう。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、均一な後方散乱を行って表示ムラの無いＰＮ−ＬＣＤを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的の達成を図るため、紫外線硬化型高分子材料と液晶を分散させた混合溶液を、１対の透明基板間に封入して液晶セルを作製する工程と、周縁部から中央部にかけて紫外線反射率が順次異なるように構成された載置板上に、前記液晶セルを載置する工程と、前記載置板とは反対側の面から前記液晶セルに紫外線を照射させる工程と、を含むこととした。このとき、載置板は、紫外線照射が強い部位で紫外線反射率が低く、紫外線照射が弱い部位で紫外線反射率が高くなっている。このような製造方法により、表示にムラのないＰＮ−ＬＣＤが提供される。
【００１１】
また、さらに好適には、前述の載置板は、周縁部から中央部にかけて段階的に紫外線反射率が低くなると良い。このようにすると、周縁部と中央部との表示ムラのないＰＮ−ＬＣＤが提供される。
【００１２】
前述の載置板は、周縁部から中央部にかけて直線的に紫外線反射率が低くなると良い。このようにすると、さらに周縁部と中央部との表示ムラのないＰＮ−ＬＣＤが提供される。
【００１３】
さらに、好適には、紫外線硬化型高分子材料は、光重合性モノマーであると良い。このようにすると、光重合を効率的に行うことができる。
【００１４】
さらに、好適には、前述の載置板は、前述のセルを載置する載置面において、前述の中央部が黒色であり、かつ前述の周縁部が白色であると良い。このようにすると、周縁部と中央部との表示ムラのないＰＮ−ＬＣＤが提供される。
【００１５】
前述の載置板は、前述の中央部と前述の周縁部との間は灰色であるとよい。このようにすると、さらに、周縁部と中央部との表示ムラのないＰＮ−ＬＣＤが提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について、説明する。なお、図中、各構成成分の大きさ、接続関係、形状及び配置関係は、この発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、したがって、この発明は、図示例に限定されるものではない。
【００１７】
図１は、高分子分散型液晶表示装置の構造の模式的断面図である。この図１を参照して、高分子分散型液晶表示装置の原理を説明する。
【００１８】
図１に示す高分子分散型液晶表示装置の構造は、まず２枚の対向するガラス基板１００ａ、１００ｂの対向面上に電極１１０ａ、１１０ｂをそれぞれ対向するように形成して具える。そして、これらガラス基板１００ａ、１００ｂ間に、液晶１３０と紫外線硬化型高分子材料、すなわち高分子１４０とを分散させた混合溶液が注入されてから、封止されている。
【００１９】
この高分子１４０は、たとえば紫外線を液晶層（液晶と高分子前駆体とからなる層）に照射することにより、高分子が析出して構成される。
【００２０】
この液晶層において、電界無印加時には、高分子１４０の配向は変動しないのに対して、液晶１３０は基板１００ａ、１００ｂに対してランダムに配向するので、液晶１３０と高分子１４０の屈折率が異なって、入射光が散乱する状態となる。
【００２１】
一方、電極１１０ａ、１１０ｂ間への電界印加時には、液晶１３０が高分子１４０と同方向に配向するため、基板１００ａ、１００ｂに垂直な方向における液晶１３０屈折率と高分子１４０の屈折率は互いに一致する。したがって、基板間を入射光が透過する状態となる。
【００２２】
次に、図２及び図３を参照して、このような高分子分散型液晶装置の製造方法について説明する。
【００２３】
この高分子分散型液晶表示装置の製造方法によれば、先ず、電極が形成された１対の基板間に、液晶と、紫外線硬化型樹脂すなわち高分子前駆体とカイラル剤と、からなる液晶混合材料を注入する。さらに、この液晶混合材料に紫外線（ＵＶ）を照射することにより、紫外線硬化型樹脂を光重合させて、高分子マトリクスを析出させる。また、前述の紫外線硬化型樹脂は、この発明の目的を損なわない範囲で適宜選択可能であるが、好ましくはこの樹脂として、例えば光重合性モノマー等を用いると良い。次に、具体的な製造方法を以下に説明する。
【００２４】
▲１▼先ず、基板にパターニング技術を用いて所定パターンの電極を形成する。つまり、基板１００ａ、１００ｂに所定パターンの電極１１０ａ、１１０ｂをそれぞれ形成する。
【００２５】
▲２▼続いて、基板１００ａ、１００ｂ同士を貼り合わせるためのシール材を印刷する。つまり、基板１００ａ、１００ｂ上にシール材を設けるためのシール印刷処理をそれぞれおこなう。尚、シール材形成時には、シール材に注入穴を設けておく。
【００２６】
▲３▼次にシール材が設けられた１対の基板１００ａ、１００ｂを貼り合わせる。つまり、両基板１００ａ、１００ｂを互いに対向させて、組み合わせて基板間にセルを形成する。
【００２７】
▲４▼続いて、液晶混合材料を１対の基板間すなわちセルに注入する。つまり、シール材形成時に設けておいた注入穴を経て、液晶混合材料をセル内に注入してこの注入穴を封止する。
【００２８】
▲５▼次に、前述の１対の基板１００ａを載置板２５０に載置する。つまり、一方のガラス基板１００ａを載置板２５０に搭載する。ただし、ガラス基板１００ａと載置板２５０とを実質的に接触させる。また、この載置板２５０は、中央部３００は、紫外線反射率が低く、周縁部３２０は、紫外線反射率が順次に高くなるように構成されている。
【００２９】
▲６▼次に、紫外線を照射する。つまり、液晶混合材料に紫外線を照射して高分子前駆体を光重合させ高分子を析出させる。ただし、載置板２５０と接触していない他方の基板１００ｂ側から、紫外線高原２００から紫外線照射を行う。
【００３０】
従来セルの周縁部と中央部３００で、光重合制御等が困難であったが、載置板２５０の中央部３００と周縁部３１０、３２０とで紫外線反射率の異なるものを用いているので、光重合制御が容易に行える。
【００３１】
次に、この発明の実施例につき説明する。
【００３２】
＜実施例１＞
図２を参照して、この実施例を説明する。
【００３３】
透明電極がパターニングされた１対の透明すなわちガラス基板を用いて、１０ミクロンのギャップを有する液晶セルを形成する。温度４０℃の加温した液晶セルのセルギャップ中に、ＰＮ−ＬＣとして、例えば、大日本インキ製ＰＮ−ＬＣ１５（ＰＮＭ１５７）（商品名）を４０℃に保温してアイソトロピック状態（ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）のまま真空注入する。
【００３４】
このＰＮ−ＬＣ１５を注入した液晶セルを図２に示すような紫外線照射装置２００を用いて前述の液晶セルを２０℃の温度に維持させて、光重合性モノマーを紫外線硬化させる。
【００３５】
また、この液晶セルの下方に、中央部３００と周縁部３２０とで紫外線反射率の異なる載置板２５０を設ける。図３に、この載置板２５０の平面図を概略的に示す。この図３を参照して、この載置板の構成並びに動作を説明する。
【００３６】
この載置板２５０は、中央部３００が黒色で、周縁部３２０が白色である。さらにその中部間３１０は、灰色である。
【００３７】
このようにすることにより、載置板２５０の中央部３００は、前述の液晶セルを通過した紫外線が、実質的に反射されない。また、この載置板２５０の周縁部３２０は、前述の液晶セルを通過した紫外線を、散乱反射させるので、この反射光が、前述の液晶セルの周縁部３２０に再照射される。その結果、この周縁部３２０のセルを効率よく硬化させることができる。また、連続的に載置板２５０の、紫外線反射率を変えてあるので、経験的に、ＰＮ−ＬＣに対し実質的に均一な紫外線照射を行うことができ、したがって、セル全体にわたり、均一にポリマ化することができる。よって表示ムラのないＰＮ−ＬＣＤを製造することができる。
【００３８】
＜実施例２＞
前述の載置板２５０の構成は、中央部３００で黒色、中間部で灰色、周縁部３２０で白色と段階的に変化するとしたが、この発明の目的を損なわない範囲で適宜変形可能である。例えば、色の変化を白、黒、灰色の３段階ではなく、さらに多くの段階すなわち階調を設けても良い。すなわち、黒色でも黒色の強度をグラジエントに設けても良い。
【００３９】
また、載置板２５０の色を、周縁部３２０から中央部３００にかけて白色から黒色の変化だったものを、連続的かつ直線的に色の変化をする構成にしても当然良い。
【００４０】
さらに、紫外線照射の状況に応じて、前述の載置板２５０の構成を変化させても良い。例えば、前述の紫外線照射が液晶セルの中央部３００で強く、液晶セルの周縁部３２０で弱いと設定したが、逆に液晶セルの中央部３００で弱く、液晶セルの周縁部３２０で強い場合には、逆に載置板２５０の構成を周縁部３２０から中央部３００にかけて黒色から白色の変化にしても当然構わない。
【００４１】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、この発明によれば、ＰＮ−ＬＣを紫外線硬化させる場合に、紫外線反射率の異なる載置板を用いることにより、ＰＮ−ＬＣの硬化時のポリマーネットワークの粒径をより均一化させることができる。このことにより、ＰＮ−ＬＣＤの品質の向上が達成させることが可能になる。したがって、工業的、経済的効果は大きい。
【００４２】
また、紫外線照射装置に変更は加えず、載置板のみでＰＮ−ＬＣの硬化時のポリマーネットワークの粒径をより均一化させることができる。したがって、設備投資の面からも経済的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】高分子分散型液晶の構造の模式的断面図である。
【図２】実施例の構成を示す図である。
【図３】載置板の平面図である。
【符号の説明】
１００ａ、１００ｂ  ガラス基板
１１０ａ、１１０ｂ  電極
１３０  液晶
１４０  高分子
２００  紫外線照射装置
２５０  載置板
３００  中央部
３１０  中間部
３２０  周縁部
【図１】
0004914545.tif 000002
【図２】
0004914545.tif 000003
【図３】
0004914545.tif 000004