(57)【要約】【課題】液晶滴下方式において簡単な製造工程でシールバリアを形成することによって、シール材が液晶中に溶け出すことを防止することができ、その結果、高品質でなおかつ従来の方法と比べて低コストで製造できる液晶セルの製造方法および液晶セルを提供すること。【解決手段】一方の透明基板表面に樹脂材料を塗布する樹脂材料塗布工程と、樹脂材料に型を押し付けて、配向形状とともにシールバリア形状を形成する形状転写工程と、シールバリアの外側領域にシール材を形成するシール材形成工程と、一方の透明基板における、シールバリアの内側領域に液晶を滴下する液晶滴下工程と、他方の透明基板を、シール材を介して一方の透明基板に貼り合わせる基板貼り合わせ工程とを有する工程を採用した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方と他方の透明基板の間を閉環形状のシール材を介して液晶を挟持し、当該シールにおける当該液晶と接する内壁面に、シールバリアを配した液晶セルの製造方法において、
前記一方の透明基板表面に樹脂材料を塗布する樹脂材料塗布工程と、
前記樹脂材料に型を押し付けて、配向形状とともにシールバリアを形成する形状転写工程と、
前記シールバリアの外側領域に前記シール材を形成するシール材形成工程と、
前記一方透明基板における、前記シールバリアの内側領域に前記液晶を滴下する液晶滴下工程と、
前記他方の透明基板を、前記シール材を介して前記一方の透明基板に貼り合わせる基板貼り合わせ工程と、を有する
ことを特徴とする液晶セルの製造方法。
【請求項２】
前記形状転写工程は、前記配向形状と前記シールバリアを同時に形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶セルの製造方法。
【請求項３】
一方と他方の透明基板の間を閉環形状のシール材を介して液晶を挟持し、当該シールにおける当該液晶と接する内壁面に、シールバリアを配した液晶セルにおいて、
前記配向形状と前記シールバリアが、同じ樹脂材料により、型による形状転写によって形成されている
ことを特徴とする液晶セル。
【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セルの製造方法、および液晶セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの光ピックアップ装置には、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光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。ここで、この光ピックアップ装置に適用される液晶光学素子の外形サイズは、例えば５ｍｍ×５ｍｍ程度の大きさである。
【０００３】
近年、低コスト化を進める上で、液晶セ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、大型液晶セルだけでなく小型液晶セルにも適用されている。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】
この液晶滴下方式では、閉環形状のシール材の内側領域の液晶滴下から、基板の貼り合わせた後に行う、紫外線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る。特に液晶光学素子の様な小型の液晶セルでは、シール内側領域に滴下された液晶と、未硬化のシール材との間隔が狭くなるため、両者の接触を極力抑える方法が種々検討されている（例えば特許文献１参照のこと）。
【０００５】
この特許文献１に記載されている液晶セルの製造方法により、シールの内側に、シールと平行なパターンのシールバリアを設けることにより、未硬化状態のシール材が液晶中に溶出することを防ぐことができる。それにより、シール周辺の配向状態も安定するため、液晶セルの表示不良を未然に防ぐことができる。このシールバリアの形成方法には、フォトリソグラフィー方式や印刷方式があり、シールバリアの材料は、形成方法に合わせて感光性、熱硬化などの材料を用いることができる。
【０００６】
ここで、印刷方式では、完成時のセルギャップ精度につながるシールバリアの高さ精度を管理することが難しく、小型の液晶セルの製造方法に採用することができない。したがって、以下の説明では、フォトリソグラフィーによる製造方法を例に挙げて説明する。図３、図４に、液晶滴下方式による従来の液晶セルの製造工程の概略図を示す。
【０００７】
まず、図３（ａ）に示すように、スピンコート法などにより、透明電極２を予め形成した第１の透明基板１上に、感光性樹脂１０を塗布する。次に、図３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィーを用いて、この感光性樹脂１０をパターニングすることにより、シールバリア５を形成する。
【０００８】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１の透明基板１に、配向膜材料をオフセット印刷などで塗布した後に焼成を行い、配向膜９を形成する。次に、図３（ｄ）で示すように、配向膜９を形成した面を、ラビング布を巻き付けた回転ロール１１に押し付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である。
【０００９】
次に、図４（ｅ）に示すように、形成したシールバリア５の外側に、紫外線硬化型樹脂
からなり、スペーサが混入された、閉環形状のシール材６を、スクリーン印刷法などの方法により形成する。次に、図４（ｆ）に示すように、所定量の液晶７を、シール材６およびシールバリア５の内側領域に、ディスペンサにより滴下する。そして、真空チャンバー内で、図４（ｇ）に示すように、第１、第２の透明基板１、８の電極形成面を向き合わせて重ね合わせ、シール材６が含有するスペーサにより、所望のセル厚とする。次いで、接合した基板に紫外線を照射してシール材６を硬化させることで、従来の液晶セルが完成する。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２―３５０８７３号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の製造方法で、シールバリア５を形成するために、感光性樹脂１０を使ったフォトリソグラフィー方式を採用しなくてはならないので、液晶セルの製造工程が長くなり、また製造コストが高くなるという課題があった。
【００１２】
そこで、本発明は上記課題を解決し、液晶滴下方式において簡単な製造工程でシールバリアを形成することによって、シール材が液晶中に溶け出すことを防止することができ、その結果、高品質でなおかつ従来の方法と比べて低コストで製造できる液晶セルの製造方法および液晶セルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の液晶セルの製造方法は、基本的に下記記載の製造方法を採用するものである。
【００１４】
本発明の製造方法は、一方と他方の透明基板の間を閉環形状のシール材を介して液晶を挟持し、当該シールにおける当該液晶と接する内壁面に、シールバリアを配した液晶セルの製造方法に関する。そして、本製造方法は、一方の透明基板表面に樹脂材料を塗布する樹脂材料塗布工程と、樹脂材料に型を押し付けて、配向形状とともにシールバリアを形成する形状転写工程を有する。また、この工程に続けて、シールバリアの外側領域にシール材を形成するシール材形成工程と、一方の透明基板における、シールバリアの内側領域に液晶を滴下する液晶滴下工程と、他方の透明基板を、シール材を介して一方の透明基板に貼り合わせる基板貼り合わせ工程とを有する。
【００１５】
上記形状転写工程は、配向形状とシールバリアを同時に形成するのが好ましい。
【００１６】
本発明の液晶セルは、一方と他方の透明基板の間を閉環形状のシール材を介して液晶を挟持し、当該シールにおける当該液晶と接する内壁面に、シールバリアを配した液晶セルにおいて、シール材とシールバリアが、同じ樹脂材料により、型による形状転写によって形成されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、シールバリアの形成のために複雑なフォトリソグラフィーを行う必要がない。また、本発明によれば、シールバリアの形成と配向膜の形成が同時に行えるので、液晶セルの製造工程を簡略化することが可能となる。そして、本発明の工程で製造した液晶セルは、高品質な素子となり、フォトリソグラフィー工程からインプリント（型押し）による形状転写工程に代えることによる製造コストの低減が実現できる。
【００１８】
また、本発明では、従来工程で示した、液晶を配向させるために行っている、配向膜のラビング処理を行わないため、ラビング布などから液晶へ不純物が混入することがなくな
り、液晶セルの信頼性の向上が期待できる。
【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の液晶セルの製造方法、およびこの製造方法により形成された液晶セルの構成について説明する。図１（ａ）から（ｅ）は、本発明の液晶セルの製造工程を示した図面である。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、透明電極２がパターニングされた第１の透明基板１の表面に、例えば変性アクリレートなどのアクリル系透明樹脂からなる紫外線硬化型樹脂３を塗布する。この紫外線硬化型樹脂３の塗布方法は、スピンコート法やディスペンサ塗布などにより行う。
【００２１】
次に、図１（ｂ）に示すように、第１の透明基板１の表面に、紫外線硬化型樹脂３に、所望の形状の凹部を有する型を押し付けることで、形状転写を行った配向形状１２とシールバリア５を同時に形成する。この形状転写の具体的方法の詳細は、後述する。液晶セルの配向膜には、一般的にポリイミド樹脂などを主成分とした配向膜材料のラビング処理（従来技術で説明した配向処理）が用いられるが、これに代えて、本発明の場合は、第１の透明基板１上に、方向性を持った高さ数百ｎｍ程度の微細な凹凸による配向形状を設けることによって、液晶を配向させる手段を採用した。
【００２２】
次に、図１（ｃ）に示すように、シールバリア５の外側を枠状に囲った、閉環形状のパターンで、ラジカル型やカチオン型などの紫外線硬化型樹脂からなるシール材６を、スクリーン印刷法にて形成する。なお、このスクリーン印刷法ではなく、シール形成をディスペンサ塗布により行ってもよいが、小型の液晶セルにおいては、スクリーン印刷法の方が、一度に多数個のシールパターンを形成できるので望ましい。
【００２３】
ここで、シールバリア５の高さは、シール材に混合されたスペーサの高さと同等、またはそれ以下とし、２枚の透明基板を貼り合わせた状態でセルギャップ以下になるようにしておくことが肝要である。
【００２４】
次に、図１（ｄ）に示すように、シールバリア５の内側領域に、所定量の液晶７を、ディスペンサにより滴下する。続けて図１（ｅ）に示すように、第１、第２の透明基板１、８を、互いに電極形成面を向き合わせる。ここでは、真空チャンバー内で精度よく位置合わせした上で貼り合わせた状態で大気解放することによって、大気圧の作用とシール材６が含有するスペーサにより、所望のセル厚の素子を得ることができる。
【００２５】
そして、所望のセル厚を得て接合したセルに透明基板を介して、３０００ｍｊ／ｃｍ２の紫外線を照射して、シール材６を完全に硬化させて、目的の液晶セルが完成する。なおここで、紫外線照射のみで硬化が不十分な場合は、１２０℃で１時間の熱処理を行って、シール材６を硬化させれば良い。
【００２６】
以上の工程により製造された、図１（ｅ）に示す液晶セルは、第１と第２の透明基板１、８の間を閉環形状のシール材６を介して液晶７を挟持した構成となり、このシール材６における液晶７と接する内壁面に、シールバリア５を配した構成となる。そして、この配向形状１２とシールバリア５が、同じ樹脂材料により、型による形状転写によって形成された構成となる。
【００２７】
なお、上記説明では、第１の透明基板１のシール材６の内側領域に液晶滴下する例を示したが、他方の第２の透明基板８の中央部に液晶を滴下し、閉環形状のシール材６を形成した第１の透明基板１と貼り合わせて、目的の液晶セルを形成してもよい。
【００２８】
次に、先に図１（ｂ）で示した、配向形状１２とシールバリア５を形状転写により行う具体的な方法について説明する。図２（ａ）から（ｃ）は、図１（ｂ）に示した配向形状１２とシールバリア５の形成工程を更に詳細に示した図面である。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、第１の透明基板１の表面に塗布された紫外線硬化型樹脂３の上部に、石英ガラスや金属などを材料として表面に配向形状とシールバリア形状に相当する凹部が形成されたモールド４を対峙させて配置する。このモールド４には、離型材を、ディッピングまたは蒸着などの方法で、予め離型処理を行ったものを用る。例えば、モールド４の表面に、ディッピングによる離型処理をする場合は、モールド４を、液状の離型材に浸漬させてからゆっくり引き上げる。その後、乾燥させてから表面の余分な成分を落とすための希釈剤でリンス洗浄することで、数ｎｍの単分子膜をモールド４の凹部形成面に形成することができる。
【００３０】
次に、図２（ｂ）に示すように、モールド４を第１の透明基板１と精度良く位置合わせした状態で重ね合わせる。ここでは、モールド４の表面の少なくとも２カ所に形成されたアライメントマークと、第１の透明基板１の表面の少なくとも２カ所に透明電極パターンとともに形成されたアライメントマークとを、ＣＣＤカメラで観察しながら、それぞれのアライメントマークが重なるように、位置合わせを行った。このとき余分な紫外線硬化型樹脂３は、モールド４と第１の透明基板１との縁部からはみ出して除去される。
【００３１】
次に、モールド４と第１の透明基板１を重ね合わせた状態で、第１の透明基板１を透して、３０００ｍｊ／ｃｍ２で紫外線を均一に照射して、紫外線硬化型樹脂３を硬化させる。ここで紫外線照射のみで不十分な場合は、１２０℃で１時間の熱処理も合わせて行ってシール材を硬化させても良い。
【００３２】
次に、図２（ｃ）に示すように、紫外線硬化性樹脂３からなる配向形状１２およびシールバリア５が形成された第１の透明基板１から、モールド４を離型することで、同じ樹脂材料からなるシールバリア５と配向形状６の作成が完了する。
【００３３】
ここまで述べたように、本発明の液晶セルの製造方法は、図３に示した従来の液晶セルの製造工程と比較すると、図３（ａ）〜（ｂ）における、シールバリア形成のための感光性材料を用いたフォトリソグラフィー工程と、図３（ｃ）〜（ｄ）における、配向膜形成のための配向膜材印刷からラビング処理までの工程という２つの工程を、インプリント（型押し）による形状転写工程に置き換えたものであり、その結果、パネルの製造工程を簡略化することが可能となり、製造コストの低減化が可能となる。
【００３４】
また、本発明の製造方法によれば、より簡略化した工程で、精度良く上記工程を行うことができるので、工程が簡単になった分、高品質な液晶セルを作ることができる。
【００３５】
なお、本実施例ではシールバリア、および配向形状を作成するため紫外線硬化型の樹脂を用いているが、図１（ａ）の工程で、熱硬化型の樹脂を用いて第１の透明基板１の表面に樹脂材料を塗布しても良い。その場合は、図１（ｂ）（図２（ｂ））で示す工程での紫外線照射の代わりに、樹脂材料の硬化条件に合わせて熱処理を行って配向形状１２およびシールバリア５を硬化させれば良い。
【００３６】
また、本発明の製造方法によれば、従来工程における、ラビング布により付与するラビング筋からなる配向膜を形成する工程が不要となるので、ラビング布からの不純物の混入による液晶汚染が発生することが無く、液晶セルの信頼性の向上が期待できる。
【００３７】
また、本実施例では、図２の工程で、シールバリア５と配向形状１２の作成を、同じモールド４で同時に形成する例を示した。この様に形成することで、シールバリア５と配向形状１２と、透明基板に形成される電極パターンとが、狙いの位置関係にて配置される。ただし、シールバリアの高さ（例えば、１〜１０μｍ）と、配向形状の高さ（例えば、１μｍ以下）に大きな差がある場合や、樹脂の品種や塗布方法を変えた方がパネル仕様として都合が良い場合などは、このシールバリア５と配向形状１２を、別々のモールドを用意して、形成すれば良い。
【００３８】
以上の説明では、光ピックアップ用を想定した、小型の液晶光学素子を想定した液晶セルの製造方法の具体的工程を示したが、もとより本願発明に係る液晶セルは、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】
【００３９】
【図１】本発明をの液晶セルの製造方法を示す工程図面である。
【図２】本発明に係るシール材形成工程を示す図面である。
【図３】従来の液晶セルの製造方法を示す図面である。
【図４】図３の続きの工程を示す図面である。
【符号の説明】
【００４０】
１  第１の透明基板
２  透明電極
３  紫外線硬化型樹脂
４  モールド
５  シールバリア
６  シール材
７  液晶
８  第２の透明基板
９  配向膜
１０  感光性樹脂
１１  回転ロール
１２  配向形状
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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