JP2010217920A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃に強い液晶／高分子複合型の液晶表示素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】
本発明の一態様にかかる液晶表示素子の製造方法は、ネマチック液晶と光硬化性化合物との混合体を一対の基板１Ａ，１Ｂ間に狭持するステップと、ネマチック液晶がアイソトロピック状態を示す温度で、一対の基板間の前記混合体をパターン露光することによって、光が照射された箇所の光硬化性化合物を硬化させて耐衝撃性構造部５を形成する第１の露光ステップと、第１の露光ステップの後、２時間以内に、第１の露光ステップよりも低照度かつ液晶状態を示す温度で混合体を露光することによって、散乱表示部６を形成する第２の露光ステップと、を備えるものである。
【選択図】図２

Description

本発明は液晶表示素子の製造方法に関し、特に詳しくは液晶／硬化物複合体層を備える液晶表示素子の製造方法に関する。

液晶と透明な高分子とを複合して、高分子と液晶、または液晶内部（微小領域間）の屈折率差を生じせしめた透過−散乱型の光学素子が提案された。液晶／高分子複合体素子、液晶／樹脂複合体素子あるいは分散型液晶素子などと呼ばれている。この素子は原理的に偏光板を必要としないので、光の吸収損失が少なく、かつ高い散乱性能が得られ、素子全体における光の利用効率が高いことが大きな利点となっている。

この特性を生かして、調光ガラス、光シャッター、レーザー装置および表示装置などに用いられている。電圧非印加で散乱状態、電圧印加で透明状態のものが商用化された。

さらに、特許文献１では、液晶と重合性の液晶を用いた素子が開示された。この従来技術では、電圧非印加時において素子内の液晶と重合された液晶とが同じ配向方向を有しているので、素子をどの方向から見ても透明状態を呈する。そして、電圧印加時には、素子内の液晶の配向が電界によって制御され、液晶分子の配列方向が微小領域においてさまざまに変化することにより、素子は散乱状態を呈する。

また、カイラル剤を添加して初期配向にヘリカル構造を設けることで、コントラスト比が向上することが開示された。この素子は、「異方性ゲル」または「液晶ゲル」と呼ばれている。この従来技術ではアクリロイル基を末端に持つメソゲンモノマーが使用された。

また、特許文献２にも同様の構成を持つ素子が開示された。特許文献１と同様の動作モードであって、カイラルネマチック液晶中に微量の高分子を分散させ、電圧非印加時に透明状態、電圧印加時に散乱状態を得る。この素子はＰＳＣＴ（ポリマー・スタビライズド・コレステリック・テクスチャー）と呼ばれている。この文献にもアクリロイル基を末端に持つメソゲンモノマーが開示された。

液晶表示素子では、電極を有する１対の基板の間に液晶と光硬化性樹脂との混合体を狭持している。そして、透過状態と散乱状態の透過率の差を大きくしてコントラストを向上させるため、露光して光硬化させている（特許文献３）。この液晶表示素子において、電圧非印加時に液晶は基板と垂直に配向して、透過状態となる。一方、電圧印加時には、液晶がランダムに配向して、散乱状態となる。

また、液晶を注入するための開口部を封止するために露光する液晶表示素子の製造方法が開示されている（特許文献４）。この方法では、液晶組成物と光硬化性化合物とを含む液体状混合物を注入する開口部を紫外線で露光して、開口部を封止する。そして、液晶セル全体に紫外線を照射して、光重合反応により、電気光学機能層となる液晶樹脂複合体層を形成している。このように２回の露光ステップにより液晶表示素子を製造している。

このような液晶表示素子は電圧非印加時において光を透過する透過状態であるため、各種商品を展示するショーウインドウ、ショーケース等、自動車のメーターを表示するインパネやパチンコ台の前面板として利用されるようになっている。このような用途に利用される場合、液晶表示素子の耐衝撃性が問題になる。すなわち、液晶表示素子の１対の基板が衝撃によって、液晶の配向に歪みが生じてしまう。これにより、その部分の表示特性が劣化してしまう。例えば、衝撃が与えられた箇所の周辺が白濁した状態のまま、透明に戻らない。このように、従来は液晶表示素子では耐衝撃性が低く、十分な耐衝撃性を持つ液晶表示素子を製造することが困難であるという問題点があった。

米国特許公報第５１８８７６０号明細書 国際公開第９２／１９６９５号パンフレット 特開２０００−１１９６５６号公報 特開平８−１２９１８４号公報

このように従来の液晶表示素子では、衝撃を受けた箇所の表示特性が劣化するという問題点があった。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであって、耐衝撃性の強い液晶表示素子を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる液晶表示素子の製造方法は、ネマチック液晶と式（１）の光硬化性化合物との混合体を少なくとも一方が透明な一対の基板間に狭持するステップと、前記ネマチック液晶がアイソトロピック状態を示す温度で、前記一対の基板間の前記混合体をパターン露光することによって、固定化された前記ネマチック液晶を含み、電圧によって透過率が変化しない液晶固定化領域（例えば、本発明の実施の形態における耐衝撃性構造部５を形成する第１の露光ステップと、前記第１の露光ステップの後、２時間以内に、前記第１の露光ステップよりも低照度かつ液晶状態を示す温度で前記混合体を露光することによって、電圧非印加時に透明状態となり、電圧印加時に散乱状態となる動作領域（例えば、本発明の実施の形態における散乱表示部６）を形成する第２の露光ステップと、を備えるものである。
Ａ₁−（ＯＲ₁）_n−Ｏ−Ｚ−Ｏ−（Ｒ₂Ｏ）_m−Ａ₂・・・式（１）
（但し、（Ａ₁ 、Ａ₂ ）は、それぞれ独立に、アクリロイル基、メタクリロイル基、グリシジル基、アリル基であり、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ独立に炭素数２〜６のアルキレン基であり、Ｚは２価のメソゲン構造物である。）
これにより、耐衝撃性の強い液晶表示素子を簡便に製造することができる。

本発明の第２の態様にかかる液晶表示素子の製造方法は、上記の製造方法であって、前記第１の露光ステップの後、１時間以内に、前記第２の露光ステップを行っていることを特徴とするものである。これにより、耐衝撃性の強い液晶表示素子を簡便に製造することができる。

本発明の第３の態様にかかる液晶表示素子の製造方法は、上記の製造方法であって、前記第１の露光ステップでは、遮光パターンを有するマスクを前記一対の基板の表面側に配置し、光源からの光を平行な光束として、前記マスクを介して前記一対の基板に照射し、前記第１の露光ステップの後、前記マスクに替えて、拡散板を配置し、前記第２の露光ステップでは、前記拡散板を介して、前記光源からの光を、前記一対の基板に照射しているものである。これにより、耐衝撃性の強い液晶表示素子を簡便に製造することができる。

本発明の第４の態様にかかる液晶表示素子の製造方法は、上記の製造方法であって、前記第２の露光ステップでは、前記第１の露光ステップでパターン露光するためのマスクと逆パターンのマスクを用いていることを特徴とするものである。これにより、耐衝撃性の強い液晶表示素子を簡便に製造することができる。

本発明の第５の態様にかかる液晶表示素子の製造方法は、上記の製造方法であって、前記第２の露光ステップでは、全面露光していることを特徴とするものである。これにより、耐衝撃性の強い液晶表示素子を簡便に製造することができる。

本発明の第６の態様にかかる液晶表示素子の製造方法は、上記の製造方法であって、前記第１の露光ステップでは、前記一対の基板の裏面側に反射防止板を配置した状態で光を照射しているものである。これにより、耐衝撃性の強い液晶表示素子を簡便に製造することができる。

本発明の第７の態様にかかる液晶表示素子の製造方法は、上記の製造方法であって、前記第２の露光ステップでは、前記一対の基板の両側から露光していることを特徴とするものである。これにより、耐衝撃性の強い液晶表示素子を簡便に製造することができる。

本発明の第８の態様にかかる液晶表示素子の製造方法は、上記の製造方法であって、前記液晶固定化領域と前記動作領域の成分比がほぼ同じになっているものである。これにより、耐衝撃性が強く、高い表示特性を有する液晶表示装置を簡便に製造することができる。

本発明によれば、耐衝撃性の強い液晶表示素子の製造方法を提供することができる。

本発明にかかる液晶表示素子の構成を示す断面図である。 本発明にかかる液晶表示素子の製造工程における液晶表示素子の工程を示す断面図である。 本発明にかかる液晶表示素子の複合体層の構成を示す上面図である。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能であろう。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略される。

本発明に好適な光硬化性化合物について説明する。本発明においては、未硬化の硬化性化合物中のメソゲン構造部と硬化部位との間に分子運動性の高いオキシアルキレン構造を導入することで、硬化過程における硬化部位の分子運動性を向上させ、短時間の硬化反応においても、電界印加／非印加時の状態が安定で信頼性が高く、かつコントラストも高い液晶光学素子が得られる。この硬化性化合物の化学式を式（１）に示す。

化学式（１）の硬化部位（Ａ₁ 、Ａ₂ ）としては、一般に硬化触媒とともに光硬化、熱硬化可能な上記の官能基であればいずれでもよいが、なかでも、硬化時の温度を制御できることから光硬化に適するアクリロイル基、メタクリロイル基が好ましい。また、硬化部位（Ａ₁ 、Ａ₂ ）はグリシジル基、アリル基であってもよい。

式（１）のオキシアルキレン部のＲ₁およびＲ₂の炭素数については、その運動性からそれぞれ独立で２〜６が好ましく、さらに炭素数２のエチレン基の連鎖および炭素数３のプロピレン基が好ましい。

式（１）のメソゲン構造部（Ｚ）としては、１、４−フェニレン基が２個以上連結した２価のポリフェニレンが好ましい。また、このポリフェニレン基中の一部の１，４−フェニレン基が１，４−シクロヘキシレン基で置換された２価の有機基であってもよい。

これらポリフェニレン基や２価の有機基の水素原子の一部または全部は炭素数１〜２のアルキル基、ハロゲン原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基などの置換基に置換されていてもよい。好ましいＺは、１，４−フェニレン基が２個連結したビフェニレン基（以下、４，４'−ビフェニレン基という。）、３個連結したターフェニレン基、およびこれらの水素原子の１〜４個が炭素数１〜２のアルキル基、フッ素原子、塩素原子もしくはカルボキシル基に置換された２価の有機基である。最も、好ましいＺは置換基を有しない４，４'−ビフェニレン基である。

式（１）のｎ、ｍはあまり大きいと液晶との相溶性が低下するため、それぞれ独立に１〜１０であり、硬化後の素子特性を考慮すると１〜４がさらに好ましい。

液晶と未硬化の硬化性化合物の混合物が硬化触媒を含有していてもよく、光硬化の場合、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、フォスフィンオキサイド系などの一般に光硬化樹脂に用いられる光重合開始剤を使用できる。

硬化触媒の含有量は、含有する未硬化の硬化性化合物の２０ｗｔ％以下が好ましく、硬化後の硬化物の高い分子量や高い比抵抗が要求される場合、１〜１０ｗｔ％とすることがさらに好ましい。また、電界印加／非印加時の素子のコントラストを向上させるために、液晶と未硬化の硬化性化合物の混合物にカイラル剤を添加することもできる。

液晶と未硬化の硬化性化合物の混合物中の未硬化の硬化性化合物は、液晶との相溶性を向上させるために、式（１）でｎ、ｍの異なる複数の未硬化の硬化性化合物を含んでいてもよく、それによりさらにコントラストを改善することができる。

一方、液晶と未硬化の硬化性化合物の混合物は、混合後均質な溶液であることが好ましい。また、液晶と未硬化の硬化性化合物の混合物は、電極付き基板に狭持されるとき、液晶相を示していてもよい。液晶としては例えば、誘電率異方性が負であるネマチック液晶を用いることができる。液晶と硬化性化合物の混合比は好適な一例として、液晶が８０〜８５ｗｔ％で硬化性混合物が１５〜２０ｗｔ％である。液晶の質量は液晶と硬化性化合物の合計質量の５０％以上であることが好ましい。

液晶と未硬化の硬化性化合物の混合物は、硬化されるとき、液晶相を示していてもよい。液晶と未硬化の硬化性化合物の混合物を狭持する電極付き基板の電極表面を直接研磨したり、樹脂の薄膜を設けたり、それをラビングするなどして、電極表面に液晶を配向させる機能を付与することもでき、

また、一対の配向処理済み基板の配向方向の組み合わせとしては、平行、直交、いずれでもよく、混合物狭持時のむらが最小となるよう角度を設定すればよい。

電極間の距離は、スペーサー等で保持することができ、間隔は２〜５０μｍが好ましく、さらには４〜３０μｍが好ましい。電極間隔は小さすぎるとコントラストが低下し、大きすぎると駆動電圧が上昇する。

本発明にかかる液晶表示素子の構成について図１を用いて説明する。図１は本発明にかかる液晶光学素子の構成を示す模式的断面図である。１Ａと１Ｂは基板、２Ａと２Ｂは電極、３Ａと３Ｂは配向膜、４は液晶と硬化性化合物の複合体層、５は耐衝撃性構造部、６は散乱表示部である。

電極を支持する基板１Ａ、１Ｂは、例えば、透明なガラス基板でも樹脂基板でもよく、またガラス基板と樹脂基板の組み合わせでもよい。また、片方がアルミニウムや誘電体多層膜の反射電極であってもよい。

フィルム基板の場合、連続で供給される電極付き基板を２本のゴムロール等で挟み、その間に、スペーサーを含有分散させた液晶と未硬化の硬化性化合物との混合物を供給し、挟み込み、その後連続で硬化させることができるので生産性が高い。

ガラス基板の場合、電極面内に微量のスペーサーを散布し、対向させた基板の４辺をエポキシ樹脂等のシール剤で封止セルとし、２カ所以上の設けたシールの切り欠きの一方を液晶と未硬化の硬化性化合物の混合物に浸し、他方より吸引することでセル内に混合物を満たし、硬化させ液晶光学素子を得ることができる。また、真空注入法を用いることもできる。

基板１Ａ、１Ｂの上には電極２Ａ、２Ｂのパターンが形成されている。この電極２Ａ、２Ｂは例えば、ＩＴＯ等の透明導電膜により形成されている。また、電極２Ａ、２Ｂは表示画面に対応してパターニングされていてよい。電極２Ａ、２Ｂの上には液晶を配向させるための配向膜３Ａ、３Ｂがそれぞれ設けられている。配向膜３Ａ、３Ｂは液晶と接するように基板１Ａ、１Ｂの表面にそれぞれ形成される。配向膜３Ａ、３Ｂのうち、少なくとも一方は液晶を基板面に垂直に配向させることが望ましい。これにより、表示特性を向上できる。

この２枚の基板の間には液晶と硬化性化合物の混合物を露光することにより形成される複合体層４が狭持されている。複合体４は耐衝撃性構造部５と散乱表示部６とに区分される。耐衝撃性構造部５は電圧の印加時と非印加時とで透過率に略変化がなく、透明状態のままである。従って、耐衝撃性構造部５は液晶が固定化された液晶固定化領域となる。一方、散乱表示部６は電圧非印加時には透明状態であるが、電圧印加時には透過率が変化して散乱状態となる。従って、散乱表示部６は電圧によって液晶が動作する動作領域となる。この耐衝撃性構造部５と散乱表示部６は次に示す露光工程の露光条件の違いにより形成されるため、略同じ成分比をしている。

この電極２Ａ、２Ｂに電圧を印加すると電極間の電界により液晶がランダムに配向して、散乱表示部６が散乱状態となる。一方、電極２Ａ、２Ｂに電圧を印加していないときは、液晶が配向しているので散乱表示部６が透明状態となる。透明状態の散乱表示部６は耐衝撃性構造部５と略同じ透過率となり、液晶表示素子の背面を観察することができる。このように電圧の印加、非印加によって、散乱状態と透明状態が変化するため、形成されている電極２Ａ、２Ｂのパターンに応じて所望の画像を表示することができる。

上述の液晶表示素子の製造方法について図２を用いて説明する。図２は製造工程における液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。７はマスク、８は反射防止板、９は拡散板、１０は液晶表示素子である。

液晶表示素子１０には図１で示したように１対の基板に液晶と硬化性化合物の複合体層４が狭持されている。この液晶表示素子１０の内部構成については図１で示したものと同様であるので図示を省略する。この液晶表示素子１０の表面側には露光用のマスク７を設ける。露光用の光源としては、主波長が３６５ｎｍの紫外線光源が用いられている。第１の露光工程では、耐衝撃性構造部５のパターンを形成するため、図２（ａ）に示すようにマスク７を介して液晶表示素子１０に平行な光束が照射される。

マスク７には通常の露光用マスクが用いられる。例えば、透明なガラス基板に散乱表示部のパターンに応じた遮光パターンが設けられたものをマスク７として用いることができる。さらに基板の裏面側には液晶表示素子１０を透過した光が反射するのを防止するための黒色の反射防止板８が設けられている。反射防止板８は露光波長である波長が３６５ｎｍを吸収する材質により形成された板である。この反射防止板８を設けることにより、液晶表示素子１０を透過した光が吸収されるため、光が液晶表示素子１０の方向に反射されてマスク７のパターン以外に照射されるのを防ぐことができる。従って、所望のパターンを精度良く露光することができる。

上述のマスク７のパターンによって、光が照射された箇所の混合物はモノマーである硬化性化合物が架橋重合してポリマーが形成される。光が照射された部分が耐衝撃性構造部５となる。耐衝撃性構造部５は透明であっても、散乱状態であってもよいが、透明状態であることが好ましい。さらに耐衝撃性構造部５は光学的に等方性を有することが好ましい。すなわち、いずれの方向においても光学特性が同じであることが好ましい。この耐衝撃性構造部５を形成するための露光では液晶表示素子１０の温度を例えば、８０℃にした状態で露光を行う。従って、アイソトロピック状態で重合反応が進行するため耐衝撃性構造部５が形成される。この耐衝撃性構造部５は液晶表示素子１０の耐衝撃性を向上するための耐衝撃構造部となる。すなわち、マスク重合で形成した耐衝撃性構造部５は基板間を支える壁又は支柱となり、液晶表示素子の耐衝撃性を向上させる。

次に２回目の露光を行うため、マスク７に替えて拡散板９を液晶表示素子１０の前面に配置する。さらに反射防止板８を取り除く。そして、拡散板９を介して同じ光源からの光を液晶表示素子１０に照射する。２回目の露光工程ではマスクがないため、液晶表示素子１０の全面に光が照射される。光が照射されると、既に重合している耐衝撃性構造部５を除いて硬化性化合物が架橋重合する。これにより未重合部分が重合して、液晶表示素子１０の全体の硬化性化合物がポリマーとなる。

２回目の露光では液晶表示素子１０の温度を１回目の露光温度より低温にした状態で露光する。これにより、液晶状態で重合反応が進行するため、散乱表示部６が形成される。従って、異なる特性を有する複合体層４が形成される。２回目の露光の条件は液晶表示素子１０の表示特性を重視した条件とすることができる。この場合、１回目の露光工程における照度よりも低照度で２回目の露光を行うことが望ましい。さらに、光源からの平行な光束は拡散板９により光が均一に液晶表示素子１０に照射されるため、照度を均一にすることができる。これにより、液晶表示素子１０の表示特性を均一にすることができる。

耐衝撃性構造部５は２枚の基板を支え、液晶表示素子１０の耐衝撃性を向上させるために形成されている。耐衝撃性構造部５は液晶表示素子１０の表示領域内にも形成されている。耐衝撃性構造部５は電圧の印加、非印加によらず透明状態を保持しているため、液晶表示素子１０の表示性能の観点からはその面積が小さいことが望ましい。しかしながら、耐衝撃性構造部５の面積が小さいと十分な耐衝撃性を得ることができない。従って、液晶表示素子１０の表示領域における散乱表示部６の割合を開口率、すなわち（散乱表示部）／（耐衝撃性構造部＋散乱表示部）＝開口率とした場合、開口率は０．０１〜０．９９であればよく、０．１〜０．９であることが好ましい。開口率が小さい場合、全体が透明で一部分が点灯するという使用方法がある。この場合、耐衝撃性の高い液晶表示素子１０を得ることができる。

さらに、表示特性と耐衝撃性との双方を考慮した場合、開口率を６０〜８５％程度にすることが好ましい。開口率が６０％を下回ると、耐衝撃性構造部が視認されるようになり表示特性が劣化してしまうおそれがある。一方、開口率が８５％を上回ると十分な耐衝撃性を得ることができないおそれがある。

なお、耐衝撃性構造部５で散乱表示部６を囲む囲いを作るようにパターニングすると耐衝撃性を向上することができる。また、上述の耐衝撃性構造部５の形状を図３に示すようにハニカム状とすることにより、耐衝撃性を向上することができる。耐衝撃性構造部５を図３に示すようなハニカム状とした場合、耐衝撃性構造部５により六角形の散乱表示部６を囲む囲いが形成される。耐衝撃性構造部５をハニカム形状とすることで、例えば、耐衝撃性構造部５が散乱表示部６を囲む格子状の囲いである場合よりも、耐衝撃性を向上することができる。すなわち、同じ開口率のハニカム状と格子状の液晶表示素子１０では、格子状の液晶表示素子１０よりもハニカム形状の液晶表示素子１０の方が耐衝撃性が高い。さらにハニカム状にすることにより、同じ開口率であっても耐衝撃性構造部５の視認性が低下するため、表示特性を向上することができる。すなわち、耐衝撃性構造部５をハニカム形状とした方が、観察者に視認されにくくなるため、例えば、格子状の耐衝撃性構造部５を有する液晶表示素子１０よりも格段に見栄えがよくなる。

このようなハニカム状の耐衝撃性構造部５はマスク７のパターンに基づいて形成することができる。ここでは、六角形の遮光部の１つを２７０μｍとして、その周りを囲むマスクの開口部の幅を３０μｍとして、露光を行った。これにより、複合体層のパターンは、単位パターンである３００μｍの六角形が連続したハニカム形状となる。なお、同じ開口率である場合、単位パターンが小さいほど耐衝撃性を向上することができる。すなわち、開口率が同じ場合であっても、耐衝撃性構造部５の幅が狭いほど耐衝撃性を向上することができる。従って、耐衝撃性の観点からハニカム形状の１つの六角形を小さくして、耐衝撃性構造部５の幅を狭くすることが望ましい。

耐衝撃性構造部５の断面はハニカム形状にかぎるものではない。耐衝撃性構造部５の断面は例えば、多角形の連続接合形状であることが望ましい。正六角形の場合は図に示すようにハニカム形状となる。さらには、耐衝撃性構造部５の断面は複数の円をそれぞれ接合した形状でもよい。

１回目の露光工程において、高温、高照度の方が耐衝撃性の強い構造が得られる。しかしながら、液晶表示素子の表示特性を加味すると、露光温度は相転移温度より３℃高い８０℃で、照度は１０ｍＷ／ｃｍ^２程度であることが望ましい。上述の条件で１０分露光することにより、耐衝撃性、表示特性とも優れた液晶表示素子１０を製造することが可能である。

１回目の露光工程から２回目の露光工程までの待機時間が長いと、重合がすすみ、表示面積の減少やスジムラなどの不具合が発生する。従って、１回目のパターン露光と２回目の全面露光の間ができるだけ２時間以内で温度を変更して露光することが望ましい。さらには１時間以内が望ましい。また、液晶表示素子を、例えば、ホットプレート上に載置することによって、温度の制御を容易に行うことができる。

上述のようにパターン露光と全面露光を異なる条件で行うことによって、同じ組成の複合体層であっても、異なる機能を持つ部分に分離することができる。このような異なる機能を持つ部分を形成する場合、露光時の基板温度を変えることが望ましい。さらには、照度や露光時間等の露光条件を変えることにより、異なる機能を持つ部分を形成することができる。

実施例
上述の液晶表示素子の製造方法で１回目の露光工程の露光条件を変化させて液晶表示素子を製造し、それぞれの液晶表示素子の耐衝撃性について試験を行った。ここで２回目の露光工程では、露光時の液晶表示素子の温度を４０℃、露光照度を１ｍＷ／ｃｍ^２、露光時間１０分として試験を行った。また、１回目の露光では耐衝撃性構造部がハニカム形状となるよう、マスク７を用いて露光した。パターン露光の露光条件を変化させて耐衝撃性試験を行った。耐衝撃性試験の結果は表１に示すようになった。

ここで耐衝撃性は液晶表示素子の上から鉄球（パチンコ玉）を自由落下で衝突させた衝撃を与え、衝撃により発生する衝撃印加点周辺の白濁部分のヘイズ値が試験前の２倍となる加速度を算出し、これを指標とした。鉄球の落下高さを変化することで与える衝撃力の強弱を変化させた。さらに鉄球の自由落下により発生する衝撃力は加速度センサーで加速度として定量化した。厚さ１ｍｍのシリコンゴムシートを介して鉄球を衝突させることで、人間がこぶしでセルを叩いたときに近い衝撃波形とした。衝撃持続時間は約５００μｓｅｃとした。落下試験では、実使用上の設置状態に近くするため、液晶表示素子１０の外周部を枠上の金属製試験台に設置して、衝撃印加点を中に浮いた状態とした。

１回目の試験で使用した液晶表示素子のパターン露光の露光条件は温度８０℃、照度１０ｍＷ／ｃｍ^２、露光時間１０分とした。１回目の試験の液晶表示素子は開口率が７０％であり、耐衝撃性は１８８０Ｇであった。パターン露光を行わない従来の液晶表示素子の製造方法で製造した液晶表示素子では、同じ耐衝撃性の試験で５００Ｇ程度の耐衝撃性であるため、耐衝撃性を向上することができた。また、正面及び斜めから観察した場合であっても、耐衝撃性構造部と散乱表示部との境界を視認することはできなかったため、表示特性は劣化しなかった。

２回目の試験では１回目の試験に比べて露光照度を低くして形成した液晶表示素子を用いた。パターン露光の露光条件は具体的には温度８０℃、照度５ｍＷ／ｃｍ^２、露光時間１０分とした。２回目の試験の液晶表示素子は開口率が６８％であり、耐衝撃性は１４３０Ｇであった。１０ｍＷ／ｃｍ^２で露光した場合の耐衝撃性は従来の液晶表示素子よりも改善したが、１回目の１０ｍＷ／ｃｍ^２で露光した場合と比較すると、同程度の開口率であっても、耐衝撃性が若干低くなってしまった。このように耐衝撃性の観点からは、高い照度で露光することが望ましい。

３回目の試験では１回目の試験に比べて液晶表示素子１０の温度を低くした状態で露光した。すなわち、パターン露光の露光条件は温度６０℃、照度１０ｍＷ／ｃｍ^２、露光時間１０分とした。３回目の試験の液晶表示素子は開口率が７０％であり、耐衝撃性は８００Ｇであった。温度を６０度にした場合の耐衝撃性は従来の液晶表示素子よりも改善したが、１回目の８０℃で露光した場合と比較すると、同程度の開口率であっても、耐衝撃性が低くなってしまった。

４回目の試験では１回目の試験に比べて露光時間を長くした。すなわち、パターン露光の露光条件は温度８０℃、照度１０ｍＷ／ｃｍ^２、露光時間２０分とした。４回目の試験の液晶表示素子は開口率が６３％であり、耐衝撃性は２０００Ｇ以上であった。露光時間を２０分にした場合の耐衝撃性は非常に良好であった。しかし、１回目の１０分間露光した場合と比較すると、開口率が低くなった。

上述のように、パターン露光工程では高温、高照度で長時間光を照射することが耐衝撃性の観点から望ましい。ただし、開口率が低くならず、耐衝撃性構造部が視認されないような条件とすることが液晶表示素子の表示特性の観点から望ましい。上述の硬化性化合物では耐衝撃性及び開口率の両方の点から、例えば、露光温度８０℃、照度１０ｍＷ、時間１０分が望ましい。もちろん、上記の条件以外の条件でパターン露光してもよい。

さらに、液晶と硬化性化合物の材料や混合比等によって、好適な露光条件が変わるのは言うまでもない。本発明では、必要な耐衝撃性及び開口率に応じて、露光条件並びに混合体の材料や混合比等を選択することができる。また、上述の製造方法では１回目の露光工程でパターン露光をしたが、２回目の露光工程でパターン露光をしてもよい。この場合、例えば、１回目の露光工程は全面露光ではなく、パターン露光と逆のパターンのマスクを用いて露光することになる。さらに、片側からの露光だけではなく、両側からマスクを介して露光を行っても良い。

上述の液晶表示装置の製造方法では２回露光を行ったが、３回以上の露光工程で露光してもよい。３回以上露光することにより３以上の異なる特性を有する複合体層４を形成することも可能である。

１Ａ 基板
１Ｂ 基板
２Ａ 電極
２Ｂ 電極
３Ａ 配向膜
３Ｂ 配向膜、
４ 複合体層
５ 耐衝撃性構造部
６ 散乱表示部
７ マスク
８ 反射防止板
９ 拡散板、
１０ 液晶表示素子

Claims (8)

1. ネマチック液晶と式（１）の光硬化性化合物との混合体を少なくとも一方が透明な一対の基板間に狭持するステップと、
   前記ネマチック液晶がアイソトロピック状態を示す温度で、前記一対の基板間の前記混合体をパターン露光することによって、光が照射された箇所の前記光硬化性化合物を硬化させ、前記光硬化性化合物のポリマーに固定化された前記ネマチック液晶を含み、電圧によって透過率が変化しない液晶固定化領域を形成する第１の露光ステップと、
   前記第１の露光ステップの後、２時間以内に、前記第１の露光ステップよりも低照度かつ液晶状態を示す温度で前記混合体を露光することによって、電圧非印加時に透明状態となり、電圧印加時に散乱状態となる動作領域を形成する第２の露光ステップと、を備える液晶表示素子の製造方法。
   Ａ₁−（ＯＲ₁）_n−Ｏ−Ｚ−Ｏ−（Ｒ₂Ｏ）_m−Ａ₂・・・式（１）
   （但し、（Ａ₁ 、Ａ₂ ）は、それぞれ独立に、アクリロイル基、メタクリロイル基、グリシジル基、アリル基であり、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ独立に炭素数２〜６のアルキレン基であり、Ｚは２価のメソゲン構造物である。）
2. 前記第１の露光ステップの後、１時間以内に、前記第２の露光ステップを行っていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
3. 前記第１の露光ステップでは、遮光パターンを有するマスクを前記一対の基板の表面側に配置し、光源からの光を平行な光束として、前記マスクを介して前記一対の基板に照射し、
   前記第１の露光ステップの後、前記マスクに替えて、拡散板を配置し、
   前記第２の露光ステップでは、前記拡散板を介して、前記光源からの光を、前記一対の基板に照射している請求項１、又は２に記載の液晶表示素子の製造方法。
4. 前記第２の露光ステップでは、前記第１の露光ステップでパターン露光するためのマスクと逆パターンのマスクを用いていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示素子の製造方法。
5. 前記第２の露光ステップでは、全面露光していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示素子の製造方法。
6. 前記第１の露光ステップでは、前記一対の基板の裏面側に反射防止板を配置した状態で光を照射している請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示素子の製造方法。
7. 前記第２の露光ステップでは、前記一対の基板の両側から露光していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示素子の製造方法。
8. 前記液晶固定化領域と前記動作領域の成分比がほぼ同じになっていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示素子の製造方法。

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