JPH06242424A - 高分子分散型液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

高分子分散型液晶表示装置及びその製造方法

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JPH06242424A
JPH06242424A JP5051234A JP5123493A JPH06242424A JP H06242424 A JPH06242424 A JP H06242424A JP 5051234 A JP5051234 A JP 5051234A JP 5123493 A JP5123493 A JP 5123493A JP H06242424 A JPH06242424 A JP H06242424A
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composite film
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polymer composite
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JP5051234A
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Yuichi Nakai
裕一 中易
Tadafumi Shindo
忠文 進藤
Masayuki Ando
雅之 安藤
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1341Filling or closing of cells
    • G02F1/13415Drop filling process

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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来技術の問題点を解決し、パターンコート
が極めて容易であり、液晶分散液の浪費がなく且つ液晶
表示装置における液晶/高分子複合膜中に気泡が全く含
有していない表示特性に優れた液晶表示装置を提供する
こと。 【構成】 一対の電極基板間に、液晶/高分子複合膜を
挟持してなる高分子分散型液晶表示装置において、上記
液晶/高分子複合膜が、電極基板面に形成された隔壁に
よって区画された複数の区画室内に形成され且つ上記複
合膜形成後には上記隔壁が除去されていることを特徴と
する高分子分散型液晶表示装置及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高分子分散型液晶表示装
置(以下単に液晶表示装置という)に係り、更に詳しく
は高分子物質中に液晶を分散させた液晶/高分子複合膜
を使用した液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶ディスプレイは、低消費電
力、軽量、薄型等の特徴を有している為、文字や画像の
表示媒体として、腕時計、電卓、パソコン、テレビ等に
幅広く用いられている。一般的なTN及びSTN型液晶
ディスプレイは、透明電極を有するガラス板間に所定の
シール等が施された液晶セル中に液晶を封入し、更に両
面から偏光板でサンドイッチされたものである。しかし
ながら、上記従来の液晶ディスプレイは、(1)二枚の
偏光板が必要な為視野角が狭く、又、輝度が不足してい
る為、高消費電力のバックライトが必要である、(2)
セル厚依存性が大きく大面積化が困難である、(3)配
向膜の形成、そのラビング処理及びセルへの液晶の封入
等、その製造工程が複雑な為に製造コストが高い等の問
題があり、液晶ディスプレイの軽量化、薄型化、大面積
化、低消費電力化、低コスト化に限界がある。
【0003】この様な問題点を解決する液晶表示媒体と
して、液晶を高分子マトリックス中に分散させた液晶/
高分子複合膜の応用が期待され、その研究開発が活発化
してきた。既に、次に示す様な技術が開示されている。
液晶/高分子複合膜の製造方法は主としてエマルジョン
法と相分離法に分類することが出来る。エマルジョン法
には、ポリビニルアルコール(PVA)を保護コロイド
として液晶を乳化した水溶液から作製する方法(特表昭
58−501631号公報)、液晶エマルジョンをラテ
ックスと混合して水溶液から作製する方法(特開昭60
−252687号公報)等が挙げられる。
【0004】一方、相分離法は、液晶とマトリックス樹
脂の相分離状態を固定する方法と膜形成時に、液晶をマ
トリックス樹脂から相分離させる方法に分類することが
出来る。相分離状態を固定する方法としてはエポキシ樹
脂中に液晶を分散した後、硬化する方法(特表昭61−
502128号公報)、紫外線硬化樹脂中に液晶を分散
した後硬化する方法(特表昭62−2231号公報)が
開示されている。膜形成時に液晶を相分離させる方法と
しては、硬化中に相分離させる方法、溶媒蒸発中に相分
離させる方法、及び熱可塑性樹脂の冷却過程で相分離さ
せる方法が、特表昭63−501512号公報において
開示されているが、更に改良を加えた技術が種々報告さ
れている。
【0005】硬化中に相分離させる方法としては、液晶
と紫外線硬化性樹脂混合系において硬化中に液晶を相分
離させる方法(特開昭63−271233号公報、特開
平1−252689号公報)、液晶と熱硬化型エポキシ
樹脂混合系において加熱硬化中に液晶を相分離させる方
法(特開昭63−287820号公報、特開平1−29
9022号公報)等がある。溶媒蒸発中に相分離させる
方法としては、活性水酸基を有するアクリル樹脂をマト
リックスとするもの(特開平1−230693号公
報)、セルロースアセテートをマトリックスとするもの
(特開昭63−124025号公報)、液晶と相溶性の
ない樹脂をマトリックスとするもの(特開昭63−43
993号公報)等がある。
【0006】
【発明が解決しようとしている問題点】液晶/高分子複
合膜を用いることにより光利用効率の高い明るい液晶表
示素子が得られ、製造も塗布法を用いることが出来、低
価格化の可能性もあって一見極めて有利な方法である様
に思えるが、実際の製造においては種々の問題が存在す
る。特に、塗布液自体の塗布適性が好ましくない為に、
塗布方法によっては特性の優れた液晶/高分子複合膜が
得られないという問題がある。水溶性高分子物質の水溶
液と液晶とを混合・撹拌して得られる液晶分散溶液は、
駆動電圧の低下等の電気光学特性を向上させる為に、液
晶成分を80〜90重量%とし高分子物質成分を出来る
限り少なくすることで行なわれているが、液晶分散液は
水溶性高分子物質の水溶液に特有のチキソトロピック性
を有する為に、混入した空気の気泡の除去が困難とな
る。表示装置の様な製品では気泡の存在は致命的な問題
であり、特に塗布時に混入した気泡は除去することが出
来ず、製品化が極めて困難である。従って、液晶表示装
置において要求される電圧特性の全面均一化を満足させ
ることも困難である。
【0007】又、相分離型においても高分子マトリック
ス成分を可能な限り少なくしなければならない為に、液
の基板に対する濡れ性が悪く、流動特性が塗工に適して
いない為に各種の塗布方法が有効に適用出来ない状況で
ある。例えば、ブレードコーティング法では、塗膜エッ
ジ、塗り始め及び塗り終りの塗布ムラ等の問題点があ
り、更にパターンコートが不可能で、且つ高価な余分な
液晶エマルジョンを使用するという問題点がある。又、
スクリーン印刷法ではメッシュを通過する時点での気泡
の発生や版の裏面へのエマルジョンの裏回りという問題
点がある。従って本発明の目的は、上記従来技術の問題
点を解決し、パターンコートが極めて容易であり、液晶
エマルジョンの浪費がなく且つ液晶表示装置における液
晶/高分子複合膜中に気泡が全く含有していない表示特
性に優れた液晶表示装置を提供することである。
【0008】
【問題点を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、少なくとも一方
が透明な一対の電極基板間に、液晶/高分子複合膜を挟
持してなる液晶表示装置において、上記液晶/高分子複
合膜が、電極基板面に形成された隔壁によって区画され
た複数の区画室内に形成され且つ上記複合膜形成後には
上記隔壁が除去されていることを特徴とする液晶表示装
置及びその製造方法である。
【0009】
【作用】本発明の液晶表示装置は、透明基板面に所定の
高さの隔壁を備えて、隔壁で区画された区画室内に液晶
エマルジョンをスキージ法で充填することが出来るの
で、任意の粘度の材料を利用することが出来、且つ極め
て容易に高精度の厚さで塗布し、均一な厚みの液晶/高
分子複合膜を形成させることが出来る。更に、非画素領
域(必要な区画室外)の液晶エマルジョンは隔壁によっ
て排除されるので、表示部のみに高価な液晶エマルジョ
ンを利用することが出来ること等の利点があり、更に液
晶エマルジョンの塗布の容易さから、従来から可能性が
論じられながら実現しなかった高分子材料やフイルムか
らなる電極基板でも簡単に液晶表示装置の作製が可能で
あり、液晶表示装置の大幅なコストダウンが可能であ
る。
【0010】又、各区画室毎に液晶/高分子複合膜を異
なる色相の二色性色素によって着色することが容易なこ
とから、パターン毎に任意の色表示や多色表示が簡単に
なり、従来のTN型やSTN型では表現することが出来
なかった反射型カラー表示パネルも安価に供給出来る。
又、簡単な文字やパターン表示を行うスタティック型表
示装置は勿論のこと、パソコンやワープロの表示装置、
カラーテレビ、その他の大容量の単色又はカラーからな
るアクティブマトリックス型の表示装置の様な高精度表
示装置に対しても同様に本発明を利用することが出来、
且つ大面積表示装置の製造も可能となるので、従来の液
晶表示装置の製造で最も大きな弱点であった大面積化も
容易に達成すること出来る等の広範囲な対応が可能であ
る。
【0011】
【好ましい実施態様】次に好ましい実施態様を示す添付
図面を参照して本発明を更に詳しく説明する。図1は本
発明の好ましい1実施態様の液晶表示装置の構成とその
製造工程を図解的に説明する図である。先ず、図1
(1)に示す様に、透明基板1の表面にはITO膜等の
透明導電膜2を形成しており、透明導電膜2上には、該
膜面を任意の領域に区画する電気絶縁性の隔壁3が設け
られている。本発明で使用される上記透明基板1として
は、例えば、ガラス板、石英板、各種合成樹脂製板又は
フイルム等が用いられる。
【0012】上記隔壁3は、一般には複数の平行線状、
四辺形状、多角形状、四角状、長楕円形状等、目的に応
じた形状に形成される。例えば、適当な大きさの文字や
パターン表示の場合には、その表示部個別単位で外周の
みに隔壁を形成させるだけでよいこともあり、又、隔壁
間隔が大きすぎる場合には、その領域内を更に任意に区
画したり、柱状或いは板状の独立柱を設けてもよく、隔
壁の形状は何ら限定されない。しかしながら、塗布作業
上は任意の独立した形の隔壁が連続しているものが好ま
しい。
【0013】隔壁の形成材料としては、液晶/高分子複
合膜を形成後に剥離可能なもので、且つスキージの圧力
に耐えられる程度の硬度を有するものであればいかなる
ものでもよく、例えば、一般に使用されている剥離可能
なソルダーマスキング剤等が挙げられる。これらのマス
キング剤の塗布方法としては、パターン状の隔壁を形成
する為にスクリーン法が望ましい。以上の如くして形成
する隔壁の高さは、液晶エマルジョンの塗布後の乾燥に
よる体積減少を考慮して逐次設定することが好ましい。
本発明の液晶表示装置で使用する液晶/高分子複合膜の
厚みは約3〜15μm程度であり、又、使用する液晶エ
マルジョンの固形分は約30〜50重量%であるので、
隔壁の高さは一般的には約6〜50μm程度である。
【0014】又、隔壁の幅は、表示部の形状によって任
意に変化させ得るが、表示部を形成する隔壁の間隔が広
すぎて大、表示部内部にも隔壁を設ける時には、隔壁の
間隔によっても異なるが、液晶エマルジョンの塗布時に
おけるスキージ圧力に耐え得る幅が必要があるが、幅が
広過ぎると、隔壁剥離後の液晶/高分子複合膜の存在し
ない部分(隔壁剥離跡)が目立ち外観が悪くなる為に、
一般的には約10〜50μmである。又、上記の様に隔
壁を作成後に直ちに次の操作に移ってもよいが、隔壁の
撥水性が高いと、形成される液晶/高分子複合膜のエッ
ジが***する場合がある。この様な問題は、エマルジョ
ンを塗布する前に、隔壁に界面活性剤を混合しておいた
り、形成した隔壁を洗剤で洗浄する等の方法で、隔壁を
親水処理しておくことによって解決することが出来る。
【0015】次に、図1(2)に示す様に、隔壁3を設
けた基板面に、気泡を十分に取り除いた液晶エマルジョ
ン4を静かに注ぎ、柔軟な金属や硬質ゴム等から作られ
たスキージ5で表面を平坦にする。本発明で使用する液
晶エマルジョンは従来公知の液晶エマルジョン法による
ものでも、又、相分離法によるものであってもよく、特
に限定されないが、エマルジョン法によるものが好まし
い。エマルジョン法で使用するマトリックス樹脂として
は、PVAが好ましく用いられるが、ゼラチン、アクリ
ル酸共重合体、水溶性アルキド樹脂等、水に分散若しく
は溶解するものであればよい。
【0016】本発明で云う液晶とは、常温付近で液晶状
態を示す有機混合物であって、ネマチック液晶、コレス
テリック液晶、スメクチック液晶が含まれる。このうち
ネマチック液晶若しくはコレステリック液晶を添加した
ネマチック液晶が特性上好ましい。これらの液晶はマイ
クロカプセル化されたものであってもよい。上記の液晶
は二色性色素で着色しておくことも出来る。液晶を着色
する理由としては、着色によるカラー表示という目的も
あるが、電圧印加時と無印加時の光の吸収の差を利用し
て表示画像のコントラストを高めるという目的もある。
【0017】着色に使用する二色性色素は、TN及びS
TN型液晶ディスプレイで一般的に使用されているゲス
ト・ホストタイプのものを用いてもよいし、液晶/高分
子複合膜用の色素を用いてもよい。但し、液晶への溶解
度が大きくて高分子への溶解度が小さく、しかも2色比
が大きく、電圧印加時の吸収が少ないものが良いが、こ
れらの特性は、用いる液晶によって異なるので液晶毎に
決定する必要がある。色素の添加量が多過ぎると高分子
への溶解が多くなり、電圧印加時の色残りが生じて好ま
しくない。又、色素の量が少な過ぎると電圧印加時と無
印加時との光の吸収の差が小さく、コントラストを十分
に高めることが出来ない。その為に用いる液晶に対して
0.1〜5重量%の範囲で使用することが好ましい。更
には1〜3重量%の濃度に溶解させるのが好ましい。
【0018】これらの液晶の使用量としては、マトリッ
クス樹脂/液晶の混合比(重量比)が5/95〜50/
50であり、液晶の使用量が少なすぎると、電圧オン時
の透明性が不足するだけでなく、膜を透明状態にする為
に多大の電圧を必要とする等の点で不十分であり、一
方、液晶の使用量が多すぎると、電圧オフ時の散乱(濁
度)が不足するだけでなく、膜の強度が低下したりする
ので好ましくない。前記PVA水溶液に上記液晶を分散
させる方法としては、超音波分散機等の各種の撹拌装置
による混合方法や、膜乳化法(中島忠夫・清水政高、PH
ARMTECH JAPAN 4巻、10号(1988)参照)等の分
散方法が有効である。液晶エマルジョン粒子の大きさ
は、用いる分散方法に依存するが、一般的には平均粒径
0.5〜7μmの範囲にあることが好ましく、1〜5μ
mの範囲であることが更に好ましい。
【0019】図1(3)に示す様に、区画室内に充填さ
れた液晶エマルジョンは、室温又はエマルジョンに影響
を与えない程度の温度で乾燥させると、体積が減少した
液晶/高分子複合膜7が得られる。必要な液晶/高分子
複合膜が形成された後、図2(4)に示す様に隔壁3を
ピンセットや粘着テープ等の任意の手段で剥離除去す
る。次に図1(5)に示す様に、透明導電膜7を形成し
た対向基板8の透明導電膜面を上記導電剤面に密着さ
せ、そのまま密着硬化させることによって本発明の液晶
表示装置が完成する。
【0020】
【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。 実施例1 100mm×100mm×1.1mmのITO付きガラ
スのITO側にソルダーマスキング剤(サンノプコ
(株)製、TC−580−SN)をスクリーン印刷法を
用いてパターン状に塗布し、170℃で10分間加熱
し、硬化させた(膜厚20μm)。得られた隔壁間の凹
部に、二色性色素(G−264、(株)日本感光色素研
究所製)を溶解させたネマチック液晶(E−44、メル
ク社製)をPVA水溶液に分散させたエマルジョンを注
ぎ、スクリーン印刷用のスキージを用いて表面を平坦に
した。室温で1昼夜乾燥させた後、隔壁をピンセット等
で剥離し、液晶/高分子複合膜(約6μm)を形成し
た。次にITOを蒸着したPETフイルムのITO側に
紫外線硬化性樹脂(長瀬チバ(株)製、XNR−549
3)を液晶/高分子複合膜を取り囲む様な形にスクリー
ン印刷法を用いて塗布し、上記で得られた液晶/高分子
複合膜面に接触させ、ラミネート機で熱圧着し、紫外線
を照射して固着させ、本発明の液晶表示装置を得た。得
られた表示装置は、電圧を印加しなければ青色不透明で
あるが、電圧を印加すると無色透明になる。
【0021】実施例2 100mm×100mm×1.1mmのITO付きガラ
スのITO側にソルダーマスキング剤(サンノプコ
(株)製、TC−580−SN)をスクリーン印刷法を
用いてパターン状に塗布し、170℃で10分間加熱
し、硬化させた(膜厚20μm)。得られた隔壁を家庭
用洗剤で洗浄し、隔壁の撥水性を抑え親水性にした。次
に隔壁間の凹部に、ネマチック液晶(BL−010、メ
ルク社製)をPVA水溶液に分散させたエマルジョンを
注ぎ、スクリーン印刷用のスキージを用いて表面を平坦
にした。室温で1昼夜乾燥させた後、隔壁をピンセット
等で剥離し、液晶/高分子複合膜(約4.5μm)を形
成した。次にITO付きガラスのITO面を、気泡が入
らない様に液晶/高分子複合膜面に密着させ、回りを接
着剤で固定して、本発明の液晶表示装置を得た。得られ
た表示装置は、電圧を印加しなければ白色不透明である
が、電圧を印加すると無色透明になる。
【0022】実施例3 125μm厚のITO付きPETフイルムのITO側に
ソルダーマスキング剤(サンノプコ(株)製、TC−5
80−SN)をスクリーン印刷法を用いてパターン状に
塗布し、120℃で1時間加熱し、硬化させた(膜厚2
0μm)。得られた隔壁間の凹部に、二色性色素(S−
421、三井東圧染料製)を溶解させたネマチック液晶
(BL−010、メルク社製)をPVA水溶液に分散さ
せたエマルジョンを注ぎ、スクリーン印刷用のスキージ
を用いて表面を平坦にした。室温で1昼夜乾燥させた
後、隔壁をピンセット等で剥離し、液晶/高分子複合膜
(約6μm)を形成した。
【0023】次に別のITOを蒸着したPETフイルム
のITO側に紫外線硬化性樹脂(長瀬チバ(株)製、X
NR−5493)を液晶/高分子複合膜を取り囲む様な
形にスクリーン印刷法を用いて塗布し、気泡が入らない
様に上記で得られた液晶/高分子複合膜面に接触させ、
ラミネート機で熱圧着し、紫外線を照射して固着させ、
本発明の液晶表示装置を得た。得られた表示装置は、電
圧を印加しなければ緑色不透明であるが、電圧を印加す
ると無色透明になる。
【0024】
【効果】以上の如き本発明によれば、パターンコートが
極めて容易であり、液晶エマルジョンの浪費がなく且つ
液晶表示装置における液晶/高分子複合膜中に気泡が全
く含有していない表示特性に優れた液晶表示装置を提供
することが出来る。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい1実施態様の液晶表示装置の
構成とその製造工程を図解的に説明する図。
【符号の説明】
1:透明基板 2,7:透明導電膜 3:隔壁 4:液晶エマルジョン 5:スキージ 6:液晶/高分子複合膜 8:対向基板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一方が透明な一対の電極基板
    間に、液晶/高分子複合膜を挟持してなる高分子分散型
    液晶表示装置において、上記液晶/高分子複合膜が、電
    極基板面に形成された隔壁によって区画された複数の区
    画室内に形成され且つ上記複合膜形成後には上記隔壁が
    除去されていることを特徴とする高分子分散型液晶表示
    装置。
  2. 【請求項2】 すくなくとも一方の基板が柔軟なフイル
    ムである請求項1に記載の高分子分散型液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 液晶/高分子複合膜が二色性色素によっ
    て着色されている請求項1又は2に記載の高分子分散型
    液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 少なくとも一方が透明な一対の電極基板
    間に、液晶/高分子複合膜を挟持させてなる高分子分散
    型液晶表示装置の製造方法において、電極基板面に隔壁
    によって複数の区画室に形成し、該複数の区画室に高分
    子分散液晶エマルジョンを充填及び乾燥して区画室内に
    液晶/高分子複合膜を形成する工程と上記隔壁を除去す
    る工程とを含むことを特徴とする液晶/高分子複合膜の
    製造方法。
  5. 【請求項5】 隔壁の製造工程において、隔壁を親水処
    理することにより液晶/高分子複合膜のエッジの***を
    抑え且つ平滑性を向上させる請求項4に記載の高分子分
    散型液晶表示装置の製造方法。
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