DE69932469T2

DE69932469T2 - Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung

Info

Publication number: DE69932469T2
Application number: DE69932469T
Authority: DE
Inventors: c/o Minolta Co. Kiyofumi Chuo-ku Osaka-shi Hashimoto; c/o Minolta Co. Masakazu Chuo-ku Osaka-shi Okada; c/o Minolta Co. Kenji Chuo-ku Osaka-shi Nishiguchi; c/o Minolta Co. Tatsuo Chuo-ku Osaka-shi Taniguchi
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2019-05-15
Also published as: US20030150511A1; US20010013920A1; US6842210B2; DE69932469D1; US6583848B2; EP0957393A2; EP0957393B1; US6459467B1; EP0957393A3

Description

[Erfindungsgebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung und insbesondere eine Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung, bei der wenigstens eines von zwei Substraten flexibel ist.
[Hintergrund der Erfindung]
In jüngster Zeit ist eine Anzeigevorrichtung, die eine Flüssigkristallzusammensetzung verwendet, nicht nur als ein Anzeigeabschnitt eines PCs vom Notebooktyp verwendet worden, sondern auch als Anzeigeabschnitte für andere Anzeigemedien. Eine derartige Flüssigkristallanzeigevorrichtung hat den Vorteil, dass sie zur Energieeinsparung und zur Verschlankung eines Gerätes beiträgt. Daher sind in tragbaren Geräten Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mit einer mittleren Größe und einer kleinen Größe verwendet worden. Heutzutage werden jedoch Flüssigkristallanzeigevorrichtungen dafür entwickelt, dass sie in großen Displays, welche als Ersatz für CRTs dienen, und Displays von Wand-TVs verwendet werden.
Als ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist herkömmlicher Weise ein Vakuuminjektionsverfahren verwendet worden. Bei diesem Verfahren wird auf einem von zwei Glassubstraten, auf welchem Elektroden sind, ein Dichtharz an den Seiten vorgesehen, wobei durch dieses eine Öffnung ausgebildet wird, durch welche eine Flüssigkristallzusammensetzung injiziert wird. An dem anderen Substrat sind Abstandsstücke verteilt, so dass zwischen den zwei Substraten eine spezifische Lücke aufrechterhalten werden kann. Danach werden die Substrate laminiert und erwärmt, wodurch das Dichtharz ausgehärtet wird. Dieses Panel wird in einem dekomprimierten Bad angeordnet, und das Innere des Panels wird evakuiert. In diesem Zustand hat die Öffnung Kontakt mit einer Flüssigkristallzusammensetzung. Wenn dann in dem Bad wieder atmosphärischer Druck hergestellt wird, wird die Flüssigkristallzusammensetzung in das Panel injiziert.
Bei dem Vakuuminjektionsverfahren sind jedoch eine größere Injektionsvorrichtung und eine längere Injektionszeit erforderlich, wenn die Displayfläche größer wird. Daher war ein anderes effizientes Verfahren zum Injizieren und Abdichten einer Flüssigkristallzusammensetzung in einem Panel erforderlich. Maßnahmen zur Lösung dieses Problems sind in den offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr.61-190313, 5-5890, 5-5892, 5-5893, 8-171093, 9-127528, 9-127528, 9-211437 vorgeschlagen worden. Gemäß den durch diese Veröffentlichungen vorgeschlagenen Verfahren wird eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung wie folgt hergestellt: zunächst wird an einem Substrat Dichtharz ausgebildet, und eine Flüssigkristallzusammensetzung wird auf das Substrat aufgetropft; als nächstes wird ein weiters Substrat so gegen das Substrat gedrückt, dass es zwischen den Substraten einen bestimmten Zwischenraum gibt; dann wird das Dichtharz ausgehärtet, bei diesem Verfahren ist eine Vakuuminjektion nicht notwendig.
Diese Verfahren haben jedoch Probleme. Bei dem Verfahren gemäß der Veröffentlichung Nr. 61-190313 wird das Dichtharz ausgehärtet, wenn der Zwischenraum zwischen den Substraten gleichmäßig wird, während die Substrate gepresst werden. Die Substrate werden während des Pressens jedoch wahrscheinlich zueinander verschoben, weil die Flüssigkristallzusammensetzung, die innerhalb des Dichtharzes aufgetropft wurde, fluid ist und weil das Dichtharz noch nicht ausgehärtet ist. Auch wenn das Dichtharz danach ausgehärtet wird, können die Substrate weiter verschoben werden. Somit bestehen in diesem Verfahren immer noch Probleme, die sich von denen des Vakuuminjektionsverfahrens unterscheiden. Die WO 8502915 offenbart als ein weiterer Stand der Technik die Tropffüllung der Zellen mit Flüssigkristall und die Laminierung und das Pressen flexibler Substrate.
In jedem der Verfahren, die in den Veröffentlichungsnummern 5-5890, 5-5892 und 5-5893 offenbart sind, wird eine Flüssigkristallzusammensetzung auf einem Subrat mit ungehär tetem Dichtharz verteilt. Danach wird ein weiteres Substrat aufgelegt und auf dieses Substrat gepresst, und das Dichtharz wird ausgehärtet. Weil somit das Dichtharz noch nicht ausgehärtet ist, wenn die Flüssigkristallzusammensetzung auf dem Substrat verteilt wird, treten die vorstehend beschriebenen Probleme wahrscheinlich auf. Bei den Verfahren, die in den Veröffentlichungsnummern 5-5890, 5-5892 und 5-5893 offenbart sind, haben die Substrate oder das Dichtharz einen Teil, durch welchen eine überschüssige Flüssigkristallzusammensetzung nach außen ausgegeben wird, wenn die zwei Substrate laminiert werden. Wie erwähnt wird danach das Dichtharz ausgehärtet. Nachdem das Dichtharz ausgehärtet ist, gibt es immer noch den Auslassteil. Wenn daher der Druck, mit dem die Substrate beaufschlagt werden, nach der Laminierung des Substrates reduziert wird, dehnen sich die Substrate aus, und der Zwischenraum zwischen den Substraten kann nicht exakt auf den konstruierten Einen eingestellt werden. Somit besteht bei diesen Verfahren noch ein Problem, das sich von den Problemen des Vakuuminjektionsverfahrens unterscheidet.
Bei dem Verfahren, das durch die Veröffentlichungsnummern 8-171093 offenbart ist, wird ein fotohärtendes Harz als Dichtharz verwendet, und bevor das Dichtharz ausgehärtet wird, werden zwei Substrate laminiert. Daher treten bei diesen Verfahren immer noch die vorstehend beschriebenen Probleme auf, die durch Beaufschlagen von Druck zwischen dem ungehärteten Dichtharz und einer Flüssigkristallzusammensetzung verursacht werden. Ferner werden gemäß diesem Verfahren, nach dem Einstellen des Zwischenraums zwischen den Substraten Ultraviolettstrahlen in Vakuum gestrahlt. Zu diesem Zeitpunkt ist es notwendig, wenigstens das Substrat, welches direkt mit den Ultraviolettstrahlen beaufschlagt wird, gleichmäßig mit einer Platte zu pressen, die Ultraviolettstrahlen durchlässt. Die Oberfläche der Platte muss ausreichend flach sein. Es ist daher schwierig, einen derartige Platte herzustellen, wenn die Substrate groß sind.
In dem in der Veröffentlichung Nr. 9-127528 veröffentlichten Verfahren wird als Dichtharz ein thermoplastisches fotohärtbares Harz verwendet, das einen Erweichungspunkt innerhalb eines Bereiches von Zimmertemperatur bis zum N-I-Punkt der Flüssigkristallzusammensetzung hat. Im allgemeinen liegt der N-I-Punkt einer Flüssigkristallzusammensetzung bei ungefähr 100°C, und ein Material, das einen Erweichungspunkt unter 100°C hat, wird als Dichtharz verwendet. In diesem Fall kann das Dichtharz weich werden, wenn es Wärme ausgesetzt wird, die von einem Hintergrundlicht abgestrahlt wird, oder wenn es in einem geschlossenen Raum oder einem Wagen verwendet wird. Wenn das Dichtharz weich wird, kann das Harz in die Flüssigkristallzusammensetzung schmelzen und kann auf den Grenzflächen zwischen Flüssigkristallzusammensetzung und Substraten einen dünnen Film ausbilden, wodurch die Zuverlässigkeit der Anzeige gesenkt wird und der Flüssigkristall aus der Ausrichtung gebracht wird.
Bei dem Verfahren, das durch die Veröffentlichung Nr. 9-211437 offenbart ist, wird eine Flüssigkristallzusammensetzung auf einem Substrat verteilt, und ein anderes Substrat wird auf dieses in gebogenem Zustand aufgelegt. Danach erfolgt eine Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen. Somit wird ein in Polymer dispergierter Flüssigkristall hergestellt. Vor der Laminierung der Substrate wird auf einem der Substrate eine Abdichtung mit einer Öffnung vorgesehen, und nach dem Laminieren der Substrate wird die Dichtung mit Licht bestrahlt, um ausgehärtet zu werden. Es ist jedoch ein Schritt zum Schließen der Öffnung der Dichtung notwendig, wodurch der Herstellungsvorgang kompliziert wird. Es bestehen auch immer noch die vorstehend beschriebenen Probleme, verursacht durch die Verwendung eines ungehärteten Harzes, die Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen nach der Laminierung der Substrate. Das letztgenannte Problem kann jedoch durch unvollständiges Härten des Dichtharzes gelöst werden, wie dies in der GB 2 049 973 offenbart ist.
[Offenbarung der Erfindung]
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung zu schaffen.
Um die Aufgabe zu lösen, hat eine Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Flüssigkristallmaterial zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat, von denen wenigstens eines flexibel ist, und wird durch Ausführen der Schritte hergestellt: (a) Vorsehen des Harzes auf wenigstens einem der ersten und zweiten Substrate; (b) Verteilen des Flüssigkristallmaterials auf dem ersten Substrat, Platzieren des zweiten Substrats auf den ersten Substrat, Pressen der ersten und zweiten Substrate aufeinander mit dem ungehärteten Harz, um das Flüssigkristallmaterial zwischen den ersten und zweiten Substraten zu verteilen; und (c) Aushärten des Harzes.
Die Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner einen Abstandshalter zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat aufweisen. In der Lichtmodulationsvorrichtung ist das Harz eine Harzstruktur, die in einer lichtmodulierenden Fläche der Vorrichtung liegt, und das Flüssigkristallmaterial umgibt eine Dichtung, und die Materialen für die Harzstruktur und die Dichtung können für die gleiche Art Harz oder unterschiedliche Arten von Harz sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Flüssigkristallmaterial auf dem ersten Substrat verteilt, und das zweite Substrat, das flexibel ist, wird auf dem ersten Substrat platziert, wobei es gebogen ist, so dass das Flüssigkristallmaterial verteilt wird. Dadurch kann das Flüssigkristallmaterial entlüftet werden, und der Zwischenraum zwischen den Substraten kann gut eingestellt werden. Wenn zusätzlich das Harz an wenigstens einem der ersten und zweiten Substrate zuvor angeordnet ist, ist nur eine kurze Zeit erforderlich, um die Substrate miteinander zu verbinden, und die Verschiebung der Substrate zueinander kann verhindert werden. Ferner ist das Dichtharz vor dem Schritt (b) unvollständig ausgehärtet, so dass das Vermischen von Harz und Flüssigkristallmaterial wirksam verhindert wird. Die Harzstruktur wird während des Pressens des ersten und des zweiten Substrat erweicht.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
Dies und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der Beschreibung an Hand der begleitenden Figuren hervor, in welchem zeigt:
1 eine Ansicht im Schnitt einer ersten Ausführungsform einer Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung, für die kein Schutz beabsichtigt;
2, bestehend aus den 2a bis 2e, einen Herstellungsvorgang für die Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
3 eine Ansicht im Schnitt einer zweiten Ausführungsform der Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 eine Ansicht im Schnitt eines modifizierten Beispieles der zweiten Ausführungsform;
5, bestehend aus den 5a bis 5c', einen Herstellungsvorgang der Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;
6 eine Darstellung eines Schrittes des Herstellungsvorganges der Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;
7 eine Darstellung eines Schrittes des Herstellungsvorganges der Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;
8 eine Darstellung einer Anordnung einer Harzstruktur in der Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung der zweiten Ausführungsform;
9, bestehend aus den 9a und 9b, Richtungen der Ausrichtung von Ausrichtungsschichten, die auf einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat der Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildet sind;
10 eine Draufsicht der Anordnung von Dichtharz auf den zweiten Substrat; 11 eine Darstellung einer Laminierrichtung der Substrate;
12 eine Ansicht im Schnitt einer Heizplatte, die in einem Herstellungsgerät für eine Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung vorgesehen ist;
13 eine perspektivische Ansicht eines Herstellungsgerätes, das die Heizplatte verwendet;
14 eine schematische Vorderansicht des Herstellungsgerätes; 15 eine schematische Seitenansicht des Herstellungsgerätes;
16 eine schematische Ansicht eines anderen Herstellungsgerätes; 17 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Herstellungsgerätes;
18 eine dritte Ausführungsform der Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung, für die kein Schutz ersucht wird;
19, bestehend aus den 19a und 19b, einen Herstellungsvorgang der dritten Ausführungsform; und
20 eine Ansicht im Schnitt einer vierten Ausführungsform der Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung, für die kein Schutz ersucht wird.
[Beste Art zur Durchführung der Erfindung]
Ausführungsformen einer Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung werden an Hand der begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform einer Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung, die nicht Teil der Erfindung ist; siehe 1 und 2.
Als die erste Ausführungsform werden eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung 10, die einen cholesterischen Flüssigkristall als Flüssigkristallzusammensetzung verwendet und eine Temperatur gemäß dem Farbton anzeigt und ein Herstellungsverfahren derselben beschrieben.
1 ist eine Ansicht im Schnitt der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 10. Zwischen einem ersten Substrat 1a und einem zweiten Substrat 1b, die aus einem lichtdurchlässigen Material bestehen, ist eine Flüssigkristallzusammensetzung 4, die bei Zimmertemperatur eine cholesterische Phase zeigt, als eine Lichtmodulationsschicht eingefüllt. An den Seiten der Substrate 1a und 1b ist Dichtharz 2, das Abstandshalter 3 enthält, vorgesehen. Ferner sind zwischen den Substraten 1a und 1b Abstandshalter 3 vorgesehen, um den Zwischenraum zwischen den Substraten 1a und 1b einzustellen.
Diese Flüssigkristallanzeigevorrichtung 10 kann wie folgt hergestellt werden.
Zunächst wird, wie 2a zeigt, das zweite Substrat 1b auf einer Basis 5 platziert, und Dichtharz 2, in welches zuvor Abstandshalter 3 eingemischt wurden, an den Seiten des zweiten Substrates 1b aufgeschichtet. Das Dichtharz 2 kann irgendeines sein, solange wie es die Flüssigkristallzusammensetzung innerhalb der Anzeigevorrichtung abdichten kann; es ist jedoch vorzuziehen, dass als Dichtharz 2 ein ultraviolett aushärtendes Harz, ein wärmeaushärtbares Harz oder dergleichen verwendet wird. Insbesondere wenn ein wärmeaushärtbares Harz, wie beispielsweise Epoxidharz, als das Dichtharz verwendet wird, kann für eine lange Zeit eine hohe Dichtleistung aufrechterhalten werden.
Die folgenden Verfahren können angewandt werden, um das Dichtharz 2 auf das Substrat 1b aufzubringen: ein Verteilverfahren, ein Tintenstrahlverfahren etc, bei dem Harz durch eine Düse auf das Substrat injiziert wird; ein Druckverfahren unter Verwendung eines Siebes, einer Metallmaske oder dergleichen und ein Übertragungsverfahren, bei dem Harz, einmal auf einer Platte oder einer Walze geformt wird und bei dem das geformte Harz auf das Substrat 1b übertragen wird.
Das Dichtharz 2 wird auf das Substrat 1b beispielsweise so aufgebracht, dass es entlang der Seiten des Substrats 1b einen geschlossenen Ring bildet. Wie später beschrieben wird bei der ersten Ausführungsform die Flüssigkristallzusammensetzung auf wenigstens eines der Substrate getropft, und danach werden die Substrate miteinander verbunden. Daher muss das Dichtharz 2 keine Öffnung haben, durch welche die Flüssigkristallzusammensetzung eingespritzt oder ausgegeben wird. Es wird jedoch kein Problem verursachen, selbst wenn eine derartige Öffnung in dem Dichtharz 2 vorgesehen wird; die Öffnung kann durch ultraviolett aushärtbares Harz oder dergleichen geschlossen werden, nachdem die Flüssigkristallzusammensetzung zwischen die Substrate gefüllt wurde. Die Dicke des Dichtharzes 2 liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 10 μm bis ungefähr 100 μm.
Das Dichtharz 2, das auf dem zweiten Substrat 1b vorgesehen ist, wird erwärmt, um in einen halbgehärteten Zustand zu gelangen. Hierbei bedeutet ein halbgehärteter Zustand, einen Zustand, bei dem ein Teil der Harzkomponente gehärtet ist, wodurch die Fluidität und die Klebrigkeit der Oberfläche gesenkt sind. Wenn das Dichtharz 2 ein Lösungsmittel enthält, enthält der halbgehärtete Zustand einen Zustand, bei dem das Lösungsmittel teilweise verflüchtigt ist, wodurch die Fluidität und die Klebrigkeit der Oberfläche gesenkt sind. Ferner ist der halbgehärtete Zustand ein Zustand, bei dem das Harz 2 durch Druck verformt werden kann und es klebend ist.
In der Zwischenzeit ist, wie in der 2b gezeigt, das erste Substrat 1a auf einer flachen Platte platziert, die heizen kann, wie beispielsweise einer Heizplatte 6, und die Vakuum ansaugen kann, und auf dem Substrat 1a sind Abstandshalter 3 verteilt. Als Abstandshalter 3 kann ein allgemein bekanntes Material verwendet werden; es ist jedoch vorzuziehen, Partikel eines harten Materials zu verwenden, das nicht durch Wärme und/oder Druck verformt werden kann, beispielsweise feine Partikel aus Glasfaser, Kugeln aus Kieselsäureglas, späherische Partikel aus einem anorganischen Material, wie beispielsweise divinylbenzol-vernetztes Polymer, polysterol-vernetztes Polymer etc. Es ist auch möglich, diese Materialien mit Harz zu beschichten, um sie als Abstandshalter zu verwenden. Die Größe der Abstandshalter ist gemäß dem gewünschten Zwischenraum zwischen den Substraten bestimmt und liegt vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 1 μm bis 20 μm. Das Verteilen der Abstandshalter 3 kann durch irgendein herkömmliches Verfahren durchgeführt werden, das ein Nassverfahren oder ein Trockenverfahren sein kann.
Auf ein Ende des Substrats 1a, auf welchem die Abstandshalter 3 verteilt worden sind, wird die Flüssigkristallzusammensetzung 4 getropft. Zu diesem Zeitpunkt wird beispielsweise die Flüssigkristallzusammensetzung 4 auf das Substrat 1 durch eine Düse einer Spritze gespritzt.
Als nächstes wird, wie 2c zeigt, ein Ende des zweiten Substrat 1b, auf dem das Dichtharz 2 vorgesehen ist, auf das Ende des ersten Substrats 1a, auf dem die Abstandshalter 3 und die Flüssigkristallzusammensetzung 4 verteilt sind, aufgebracht. Während das zweite Substrat 1b gebogen ist, während das andere Ende des selben angehoben ist, wird dann das zweite Substrat 1b gegen das erste Substrat 1a durch ein Presselement (beispielsweise eine Silicongummiwalze 7) gepresst. Da das Presselement 7 sich auf dem zweiten Substrat 1b bewegt, wird die Flüssigkristallzusammensetzung 4 gedrückt und verteilt, und das zweite Substrat 1b wird auf das erste Substrat 1a gelegt, ohne dass der Zwischenraum zwischen den beiden geändert wird.
Auf diese Weise wird, wie in 2d zeigt, ein Halbfertigprodukt der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 10 hergestellt. Als nächstes wird, wie in 2e zeigt, dieses Halbfertigprodukt zwischen einem Paar flacher Platten 11 beschichtet, und unter Beaufschlagung mit einer Last wird das Halbfertigprodukt für eine bestimmte Zeit erwärmt. Es ist möglich, zwischen den Substraten 1a und 1b und der flachen Platte 11 elastische Elemente vorzusehen, so dass der Druck auf die Substrate 1a und 1b effizienter ausgeübt werden kann. Wenn eine ausreichende Zeit abgelaufen ist, um die Substrate 1a und 1b zu verbinden, werden sie Substrate 1a und 1b gekühlt und die flachen Platten 11 entfernt. Auf diese Weise ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung 10 fertig gestellt. Vorzugsweise erfolgt das Kühlen der Substrate 1a und 1b langsam unter Beaufschlagung mit der Last.
Es folgt ein spezifisches Beispiel der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
Beispiel 1:
Als erstes Substrat wurde ein 7059-Glas (der Firma Corning Incorporated) verwendet, und als zweites Substrat wurde eine PET-Folie (Lumirror von Toray Industries, Inc.) verwendet. Ein Epoxidabdichtagens PS0461 (der Firma Mitsui Chemical Co, Ltd.), das mit Mikroperlen SP-230 (der Firma Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.) mit einem Teilchendurchmesser von 30 μm als Abstandshalter vermischt wurden war, wurde mittels eines Siebdruckverfahrens auf das zweite Substrat aufgedruckt. Somit wurde auf das zweite Substrat ein Dichtharz aufgebracht. Das zweite Substrat mit dem Dichtharz darauf wurde auf einer Basis 5 platziert und für 30 Minuten auf 80°C erwärmt, wodurch das Dichtharz halb ausgehärtet wurde.
Als nächstes wurde das erste Substrat auf einer Heizplatte 6 platziert, und die vorstehend beschriebenen Mikroperlen SP-230 mit einem Teilchendurchmesser von 30 μm wurden auf dem ersten Substrat als Abstandshalter verteilt. Eine Flüssigkristallkomponente E44 (von Merck & Company), die ein optisch aktives Agens CB15 (der Firma Merck & Company) mit 40 Gew.-% enthielt, wurde als Flüssigkristallzusammensetzung hergestellt, und ein größeres Volumen der Flüssigkristallzusammensetzung als das Volumen der Fläche, die vom Dichtharz umschlossen war, wurde auf ein Ende des ersten Substrates getropft.
Die Heizplatte 6 war eine Vakuumansaugplatte gestehend aus rostfreiem Stahl, und das erste Substrat wurde an der Heizplatte 6 durch Unterdruckansaugung befestigt.
Als nächstes wurde ein Ende des zweiten Substrats auf das Ende des ersten Substrats, auf welches die Flüssigkristallzusammensetzung getropft wurde, aufgelegt. Bei angehobenem anderen Ende wurde das zweite Substrat durch eine Silicongummiwalze 7 gepresst, um auf das erste Substrat mit einem gleichförmigen Zwischenraum zwischen beiden Substraten aufgelegt zu werden, wodurch die Flüssigkristallzusammensetzung verteilt und zwischen die zwei Substrate gefüllt wurde. Dies wurde bei Zimmertemperatur durchgeführt.
Danach wurde dieses Halbfertigprodukt zwischen einem Paar korrosionsbeständiger flacher Platten 11 mit polierten Oberflächen platziert. Dabei waren Silicongummifolien 12 zwischen dem Halbfertigprodukt und den flachen Platten 11 eingesetzt. Dann wurde unter Beaufschlagung mit einer Last von 0,3 kg/cm² das Halbfertigprodukt in einem Bad mit einer konstanten Temperatur von 100°C für 90 Minuten gehalten, wodurch die zwei Substrate miteinander verbunden wurden. Dann wurde die elektrische Energiequelle des Bades mit konstanter Temperatur abgeschaltet, so dass das Halbfertigprodukt unter Beaufschlagung mit der Last auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde. Auf diese Weise wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung hergestellt. Diese Flüssigkristallanzeigevorrichtung zeigte bei 10°C blau, bei 20°C grün und bei 30°C rot. Somit änderte sich der Farbton graduell mit der Temperatur, und die Temperatur konnte durch den Farbton angezeigt werden.
Zweite Ausführungsform einer Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung, die eine Ausführungsform der Erfindung ist.

Siehe 3 bis 11.

Als zweite Ausführungsform werden eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung 20, die durch Ein- und Ausschalten einer Vielzahl an Pixeln ein Bild anzeigt, und ein Herstellungsverfahren hierfür beschrieben.
3 ist eine Ansicht der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 20 im Schnitt. Zwischen einem Paar Substraten 21a und 21b ist eine Flüssigkristallzusammensetzung 28 als eine lichtmodulierende Schicht eingefüllt. Auf den Substraten 21a und 21b sind jeweils transparente Elektroden 22a und 22b, die die Form von Streifen haben, ausgebildet. Die Elektroden 22a sind in einer Richtung nebeneinander liegend, und die Elektroden 22b sind rechtwinkelig zu den Elektroden 22a nebeneinander liegend. Somit sind die Elektroden 22a und 22b in einer Matrix angeordnet. Auf den Elektroden 22a und 22b sind Isolierschichten 23a und 23b und, falls notwendig, Ausrichtschichten 24a und 24b ausgebildet. Ferner sind zwischen den Substraten 21a und 21b Abstandshalter 25 vorgesehen, um den Zwischenraum zwischen den Substraten 21a und 21b einzustellen. Die Substrate 21a und 21b sind miteinander durch ein Dichtharz 26, welches Abstandshalter 25' enthält, an den Seiten verbunden. In einer Lichtmodulationsfläche ist eine Harzstruktur 27 zwischen den Substraten 21a und 21b vorgesehen, um die Substrate 21a und 21b zu stützen.
Mit Bezug auf die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 20 sind die Schnittpunkte der Elektroden 22a und 22b Pixel. Die Fläche, in welche die Lichtmodulation durch die Flüssigkristallzusammensetzung 28 durchgeführt wird, wird als Lichtmodulationsfläche bezeichnet, und die Harzstruktur 27 ist wenigstens in der Lichtmodulationsfläche angeordnet.
Für die Harzstruktur 27 wird ein Material, das beim Erwärmen weich wird und beim Abkühlen fest wird, beispielsweise ein thermoplastisches Harz, verwendet. Also thermoplastisches Harz kann beispielsweise Polyvenylchloridharz, Polyvenyldenchloridharz, Polyvenylacetatharz, Polyesthermethacrylatharz, Polyacrylestherharz, Polysterolharz, Polyamidharz, Polyethylenharz, Polypropylenharz, Fluorharz, Polyorethanharz, Polyacrylonitrilharz, Polyvenylestherharz, Polyvenylketonharz, Polyetherharz, Polyvenylpyrolidonharz, gesättigtes Polyesterharz, etc. genannt werden. Die Harzstruktur 27 besteht aus einem Material, das wenigstens eines der Materialien oder ein Gemisch dieser Materialien enthält. Es kann auch ein druckempfindlicher Klebstoff, der, wenn er gepresst wird, klebend wird, verwendet werden. Beispielsweise ist in Wasser emulgiertes Acrylharz ein druckempfindlicher Klebstoff. Als ein Beispiel für ein derartiges Acrylharz kann der wasserdruckempfindliche Klebstoff Three Bond 1546 (der Firma Three Bond Co., Ltd.) genannt werden.
Ferner ist es möglich, ultraviolett aushärtbares Harz zu verwenden. In diesem Fall wird das ultraviolett aushärtbare Harz an bestimmten Positionen auf den Substraten 21a und 21b durch ein Siebdruckverfahren oder dergleichen verteilt, und bevor die Substrate 21a und 21b zusammengefügt werden, erfolgt eine Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen, um wenigstens die Oberfläche des Harzes fest werden zu lassen. Es kann entweder Acrylharz oder Epoxydharz verwendet werden, solange wie es durch Ultraviolettstrahlen fest wird, und es können Materialien vom ultraviolett aushärtbaren Typ verwendet werden, die als Dichtharz bei der Herstellung von Flüssigkristallpaneelen verwendet werden.
Die Harzstruktur 27 hat eine solche Konfiguration, Größe und Anordnungsmuster, dass sie die zwei Substrate 21a und 22b exakt so stützt, dass das Anzeigeverhalten der Flüssigkristallanzeigevorrichtung nicht gestört wird. Beispielsweise besteht die Harzstruktur 27 aus Punkten, Zylindern, Vierkantpolen oder elliptischen Zylindern, die in einem spezifischem Muster, wie beispielsweise einem Gittermuster, angeordnet sind. Die Kunstharzstruktur 27 kann auch aus Streifen zusammengesetzt sein, die in bestimmten Intervallen angeordnet sind. Wenn die Harzstruktur 27 vom Punkttyp ist, ist die effektive Fläche der Lichtmodulationsfläche groß, wobei die Substrate 21a und 21b fest verbunden werden können, was zu einer Vorrichtung führt, die gegenüber Vibration und Verbiegung fest ist. Wenn die Harzstruktur 27 ein Streifentyp ist, ist die effektive Fläche der Lichtmodulationsfläche kleiner. In diesem Fall können die Substrate 21a und 21b jedoch fester miteinander verbunden sein als im Fall des Vorsehens einer punktförmigen Harzstruktur, weil die Verbindungsfläche größer wird, und die Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist fester. Ferner sind im Fall, dass eine streifenartige Harzstruktur vorgesehen ist, in der Flüssigkristallschicht Dämme gebaut, und diese Dämme verhindern, das die Flüssigkristallzusammensetzung fließt. 8 ist eine Draufsicht, bei der die Harzstruktur 27 aus Zylindern besteht, die als ein Raster angeordnet sind.
Im Fall einer punktartigen Harzstruktur ist die Maximalbreite der Harzpunkte unter Berücksichtigung der Hafteigenschaft und der Anzeigecharakteristik wünschenswerterweise nicht größer als 200 μm. Die Maximalbreite der Punkte ist wünschenswerterweise we nigstens mehrere Mikrometer und insbesondere wegen der Zweckmäßigkeit der Herstellung halber nicht kleiner als 10 μm. Die Größe der Harzstruktur ist ein wichtiger Faktor für die Abstützung der Substrate und dass dafür, eine ausreichende Klebfestigkeit vorhanden ist. Solange wie die Klebfläche, wo die Harzstruktur an den Substraten klebt, nicht kleiner als 1% der Lichtmodulationsfläche ist, wird die Flüssigkristallanzeigevorrichtung eine ausreichende Festigkeit als Lichtmodulationselement haben. Wenn der Prozentsatz der Harzstruktur in der Lichtmodulationsfläche größer wird, wird die effektive Fläche der Lichtmodulationsfläche kleiner; praktisch gesagt, solange der Prozentsatz der Harzstruktur nicht über 40% der Lichtmodulationsfläche liegt, wird die Flüssigkristallanzeigevorrichtung eine ausreichende Charakteristik als Lichtmodulationselement haben. Bezüglich der streifenförmigen Harzstruktur ist, wie im Fall der punktförmigen Harzstruktur, die maximale Breite der Streifen wünschenswerterweise im Bereich von mehreren Mikrometern bis 200 μm und insbesondere im Bereich von 10 μm bis 200 μm.
Wenn in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die Pixel aus einer Matrix aus Elektrodenstreifen wie bei der zweiten Ausführungsform hat, eine punktförmige Harzstruktur vorgesehen ist, ist es für die Verbesserung der Festigkeit der Vorrichtung wirksam, eine Vielzahl von Harzpunkten in jedem Pixel anzuordnen, wenn die Pixel groß sind, und es ist wirksam, eine Anzahl von Pixeln mit einem Harzpunkt abzustützen, wenn die Pixel klein sind. Wenn alternativ die Harzpunkte zwischen den Elektroden vor den Pixeln angeordnet sind, wird die effektive Fläche der Lichtmodulationsfläche größer sein, was wünschenswert ist. Wenn eine streifenartige Harzstruktur in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung vorgesehen ist, die Pixel aus einer Matrix aus Elektrodenstreifen hat, ist es vorzuziehen, die Harzstreifen entlang der Elektrodenstreifen anzuordnen, um die effektive Fläche der Lichtmodulationsfläche so groß wie möglich zu gestalten.
Die Flüssigkristallzusammensetzung 28 kann in irgendeinem Modus verwendet werden, beispielsweise in einem verdrillten nematischen (TN)-Modus, in einem superverdrillten nematischen (STN)-Modus, in einem Ferroelektrisch-Flüssigkristall-(FLC)-Modus, in einem Linearschalt-(IPS)-Modus, in einem vertikal fluchtenden Modus (VA)-Modus, in einem elektrisch induzierten Doppelbrechungsmodus, in einem cholesterisch-nematischen Phasenübergangs-Geust-Host-Modus, in einen in-polymer-dispergierten Flüssigkristallmodus, in einem cholesterischen selektiven Reflexionsmodus usw.
Die Substrate 21a und 21b können aus verschiedenen lichtdurchlässigen Materialien bestehen. Wenigstens eines der Substrate 21a und 21b besteht aus einem flexiblen Material, und das andere kann aus einem nichtflexiblen Material wie beispielsweise Glas bestehen. Die Substrate 21a und 21b lassen Licht innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbereiches in einem sichtbaren Lichtbereich durch. In den folgenden Absätzen hat der Begriff "transparent" diese Bedeutung. Für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom reflektierenden Typ ist eines der Substrate 21a und 21b transparent, und das andere ist ein nichttransparentes Substrat, beispielsweise eine Platte, eine Metallplatte, eine Kunststoffplatte oder dergleichen, die mit einer Metallschicht, einer organischen Schicht, einer anorganischen Schicht oder dergleichen beschichtet ist.
4 zeigt ein modifiziertes Beispiel der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 20. Im Fall der 4 sind die Ausrichtschichten 24a und 24b nur in der Lichtmodulationsfläche vorgesehen. Dies erfordert eine kleinere Menge Material für die Ausrichtschichten 24a und 24b. Weil das Dichtharz 26 mit den Substraten 21a und 21b oder den Isolierschichten 23a und 23b in direktem Kontakt steht, besteht auch keine Gefahr, dass Niederschlagswasser durch die Ausrichtschichten 24a und 24b in die Flüssigkristallschicht gelangt.
Wenn das Dichtharz 26 ein ultraviolett aushärtendes Harz oder ein wärmeaushärtbares Harz ist, kann irgendeine Art von Ausrichtschicht verhindern, dass das Dichtharz ausgehärtet wird; im Fall des Vorsehens der Ausrichtschichten nur in der Lichtmodulationsfläche kann dieses Problem jedoch vermieden werden. Die Abstandshalter 25', die in dem Dichtharz 26 enthalten sind, können gegenüber den Abstandshaltern 26, die auf der Lichtmodulationsfläche verteilt sind, eine unterschiedliche Größe haben; wenn die Größe der Abstandshalter 25' gleich der Abstandshalter 25 ist, können jedoch jegliche besondere Probleme, wie beispielsweise das Problem, dass die Dicke der Flüssigkristallschicht uneben wird, niemals auftreten, weil im allgemeinen die Dicke der Isolierschichten und der Ausrichtschichten, die Dicke der Elektroden und die Dicke der Flüssigkristallschicht ver glichen mit den horizontalen Abmessungen der Flüssigkristallanzeigevorrichtung ausreichend klein sind.
Als nächstes wird ein Herstellungsvorgang der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 20 beschrieben.
Zunächst werden, wie in den 5a und 5b gezeigt, auf den Substraten 21a und 21b transparente Elektroden 22a und 22b in einem bestimmten Muster ausgebildet. Es ist möglich, marktübliche Substrate mit transparenten Elektroden, wie beispielsweise NESA-Glas, zu verwenden. Wenigstens eines der Substrate 21a und 21b ist flexibel. Bei einem Laminiervorgang der Substrate, der später beschrieben wird, wird das flexible Substrat auf das nichtflexible Substrat, das auf einer flachen Oberfläche gehalten ist, aufgelegt.
Als nächstes werden, wie in den 5c und 5d gezeigt, falls notwendig organische oder anorganische Schichten auf den jeweiligen Oberflächen der Substrate, auf denen die Elektroden ausgebildet sind, vorgesehen. Bei der zweiten Ausführungsform werden zuerst Isolierschichten 23a und 23b ausgebildet und auf diesen dann Ausrichtschichten 24a und 24b ausgebildet. Diese Isolierschicht und Ausrichtschichten sind gemäß der Notwendigkeit vorgesehen, und diese Schichten können aus einem anorganischen Material, wie beispielsweise Siliciumoxid und einem organischen Material wie beispielsweise Polyamidharz bestehen und können durch ein herkömmliches Verfahren, wie beispielsweise ein Zerstäubungsverfahren, ein Aufschleuderverfahren, ein Walzverfahren etc., ausgebildet werden. Es ist möglich, entweder die Isolierschichten oder die Ausrichtschichten vorzusehen. Es ist auch möglich, diese Schichten nur auf einem Substrat auszubilden. Ferner kann, falls notwendig, an den Ausrichtschichten eine Reibbehandlung durchgeführt werden.
Als nächstes werden, wie auch in den 5a' und 5b' gezeigt, die Abstandshalter 25 auf dem Substrat 21b verteilt, und das Dichtharz 26 wird an den Seiten auf die Substrate 21b aufgeschichtet. Das Dichtharz 26 dient zum Abdichten der Flüssigkristallzusammensetzung 28 in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung. Das Dichtharz 26 sowie auch die Harzstruktur 27 stützen die Substrate 21a und 21b, und die Substrate 21a und 21b sind in einer größeren Fläche gestützt. Dadurch kann der Zwischenraum zwischen den Substraten 21a und 21b in der ganzen Anzeigevorrichtung gleichförmig gehalten werden.
Als Dichtharz 26 kann irgendein Material verwendet werden, solange wie es die Flüssigkristallzusammensetzung in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung abdichten kann; es ist jedoch vorzugsweise ein ultraviolett aushärtbares Harz oder ein wärmeaushärtbares Harz zu verwenden. Insbesondere wenn ein wärmeaushärtbares Harz wie beispielsweise ein Epoxydharz als Dichtharz 26 verwendet wird, wird die Anzeigevorrichtung ein hohes Dichtverhalten für eine lange Zeit aufrechterhalten. Das Dichtharz 26 kann auch aus dem gleichen Polymermaterial bestehen wie dasjenige, welches für die Harzstruktur 27 verwendet wird.
Das Dichtharz 26 ist auf dem Substrat 21b auf die gleiche Weise, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, vorgesehen. Ferner kann das Dichtharz 26 Abstandshalter 25' enthalten. Die Größe der Abstandshalter 25', die in dem Dichtharz 26 enthalten sind, ist weitgehend gleich der Größe der Abstandshalter 25, die auf der Lichtmodulationsfläche verteilt sind.
In der zweiten Ausführungsform sind das Dichtharz 26 und die Harzstruktur 27 auf unterschiedlichen Substraten angeordnet, wodurch es einfach wird, unterschiedliche Ausbildungsverfahren und unterschiedliche Materialien für das Dichtharz 26 und die Harzstruktur 27 anzuwenden. Beispielsweise ist in der Lichtmodulationsfläche die Harzstruktur 27 durch Verwendung einer Gitter- oder Metallmaske fein ausgebildet, und außerhalb der Lichtmodulationsfläche ist das Dichtharz 26 unter Verwendung eines Spenders so ausgebildet, dass die Harzmenge auf ein Minimum reduziert werden kann. Für die in dem Lichtmodulationsbereich auszubildende Harzstruktur 27 wird ein Material unter Berücksichtigung der Feinheit und Haftung ausgewählt, und für das Dichtharz 26 wird ein Material gewählt, das eine hohe Dichtleistung hat, um zu verhindern, dass Verunreinigungen von außen in die Flüssigkristallzusammensetzung eintreten, und das eine Langzeitzuverlässigkeit hat. Selbstverständlich ist es möglich, sowohl das Dichtharz 26 als auch die Harzstruktur 27 auf einem Substrat auszubilden.
Wenn das Dichtharz 26 und die Harzstruktur 27 aus dem gleichen Material bestehen und auf einem Substrat mit demselben Verfahren ausgebildet werden, ist der Vorgang einfach. Ferner vereinfacht das gleichzeitige Ausbilden von Dichtharz 26 und Harzstruktur 27 den Herstellungsvorgang.
Dann wird, wie 5c' gezeigt das Substrat 21b auf einer flachen Heizplatte, wie beispielsweise einer Heizplatte 30, platziert und erwärmt. Durch das Erwärmen des Substrates 21b wird die Viskosität des Flüssigkristallmaterials reduziert, so dass zwischen den Substraten kaum Blasen auftreten, wenn die Substrate laminiert werden. Die Heiztemperatur wird von Fall zu Fall geeignet eingestellt. Durch Einstellen der Heiztemperatur auf eine Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur in die isotrope Phase des Flüssigkristallmaterials kann jedoch die Fluidität des Flüssigkristallmaterials erhöht werden. Dadurch können Änderungen in der Zusammensetzung des Flüssigkristalls von Teil zu Teil unterdrückt werden, und es kann eine Ungleichmäßigkeit in der Anzeige verhindert werden.
Durch halbes Aushärten des Dichtharzes vor der Laminierung der Substrate können die Substrate sicher aneinander gefügt werden. Wenn beispielsweise wärmeaushärtbares Harz als Material für das Dichtharz verwendet wird, kann das Dichtharz durch Erwärmen unter Verwendung der Heizplatte 30 halb ausgehärtet werden. Hierbei hat "halb ausgehärtet" die gleiche Bedeutung wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben.
Für den Fall der Verwendung eines wärmeaushärtbaren Harz für das Abdichtharz ist, wenn die Erweichungstemperatur der Harzstruktur und die Aushärttemperatur des Dichtharzes gleich oder annähernd gleich sind, nur ein Heizvorgang notwendig, was äußerst effizient ist. Der Unterschied zwischen der Erweichungstemperatur der Harzstruktur und der Aushärttemperatur des Dichtharzes ist wünschenswerterweise nicht höher als 15°C und insbesondere nicht höher als ungefähr 10°C.
12 zeigt die Struktur einer Unterdruckansaugheizplatte 30, die ein Beispiel einer flachen Heizplatte ist. Die Heizplatte 30 hat einen Ansaugtisch 31, der eine Anzahl von Ansauglöchern 31c hat, um ein zu erwärmendes Substrat zu halten, eine ebene Heizvorrichtung 32, die an der Rückseite des Ansaugtisches 31 befestigt ist, und eine Heizisolierplatte 33 aus einem gebrannten Material oder einem Keramikmaterial. Alle Ansauglöcher 31c stehen mit dem Ansaugtisch 31 miteinander in Verbindung und sind ferner über ein elektromagnetisches Ventil mit einer Vakuumpumpe 40 verbunden. Ein Substrat wird auf der Saugplatte 31 durch Luftabsaugung von den Sauglöchern 31c gehalten. Wenn daher das flexible Substrat 21b auf der Heizplatte 30 erhitzt wird, wird das Substrat 21b auf dieser ohne Wärmeausdehnung befestigt, und das ganze Substrat 21b wird gleichmäßig erwärmt.
Wie in der 5e gezeigt, ist inzwischen auf dem Substrat 21a ein aushärtendes Harz 27' in einem spezifischen Muster aufgebracht, und das aushärtende Harz 27' wird ausgehärtet, um eine Harzstruktur 27 zu bilden. Als das aushärtende Harz 27' kann ein photoaushärtbares Harz, ein wärmeaushärtbares Harz, ein elektronenstrahlaushärtbares Harz etc. verwendet werden, und es muss ein Harz sein, das nach dem Aushärten bei einer Temperatur niedriger als die Erweichungstemperatur des Substrats 21a weich wird. Das Substrat 21a mit der darauf ausgebildeten Harzstruktur 27 und das Substrat 21b mit den darauf vorgesehenen Abstandshaltern 25 und Dichtharz 26 werden laminiert.
6 zeigt einen Laminiervorgang der Substrate. Für die Substratlaminierung wird wenigstens eines der Substrate 21a und 21b erwärmt, um die Harzstruktur 27 zu erweichen. Wie 6 zeigt, wird die Flüssigkristallzusammensetzung 28 auf das Substrat 21a, das auf der Heizplatte 30 befestigt ist, auf eine Seite aufgetropft, und eine Seite des Substrats 21b wird auf die Seite des Substrats 21a, auf welche die Flüssigkristallzusammensetzung aufgetropft wurde, aufgelegt. Danach wird das Substrat 21b, dessen andere Seite angehoben ist, wodurch das Substrat 21b gebogen ist, gegen das Substrat 21a durch ein Presselement gepresst, wodurch die Flüssigkristallzusammensetzung 28 verteilt wird. Als das Presselement wird vorzugsweise eine Heizwalze zu verwendet. 6 zeigt einen Fall, bei dem eine Presswalze 51 und eine Pressheizwalze 52, die stromabwärts der Walze 51 liegt, das Substrat 21b pressen.
Das Substrat 21a wird auf der auf eine bestimmte Temperatur erwärmten Heizplatten 30 mit der Oberseite der Ausrichtschicht 24a nach oben weisend platziert. In diesem Zustand wird die Flüssigkristallzusammensetzung 28 auf eine Seite des Substrats 21a aufgetropft. Das Volumen der auf das Substrat 21a aufgetropften Flüssigkristallzusammensetzung 28 ist größer als das Volumen des Zwischenraumes, der von dem Dichtharz 26 und den Substraten 21a und 21b umschlossen wird.
Das Dichtharz 26 ist vorzugsweise in halb ausgehärtetem Zustand bis die Substrate 21a und 21b vollständig zusammengefügt sind. Dadurch kann verhindert werden, dass das Dichtharz 26 in die Flüssigkristallzusammensetzung 28 schmilzt. Wenn ferner das Dichtharz 26 an dem anderen Substrat als dem einen, das mit der Harzstruktur versehen ist, angeordnet ist, wird das halb ausgehärtete Dichtharz 26 nur dann erwärmt, wenn es durch das Presselement gepresst wird. Dadurch wird verhindert, dass das Dichtharz 26 übermäßig aushärtet und seine Klebkraft verliert.
Nach der Laminierung, wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben und in der 7 gezeigt, werden die Substrate 21a und 21b zwischen ein Paar flacher Platten 75 geschichtet und unter einer bestimmten Temperatur für eine bestimmte Zeit eine Last beaufschlagt. Wenn eine ausreichende Zeit zur Beendigung des Klebens vergangen ist, werden die Substrate abgekühlt, und die flachen Platten 75 werden entfernt. Somit ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung fertig gestellt. Es ist vorzuziehen, die Substrate graduell abzukühlen, wobei die Last angelegt bleibt.
Das Folgende ist ein spezifisches Beispiel der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
Beispiel 2.
Als erstes Substrat wurde das vorstehend genannte 7059-Glas verwendet. Auf diesem Substrat wurde eine ITO-(Indium Tin Oxide)-Schicht mit einer Dicke von 200nm durch ein Zerstäubungsverfahren aufgebracht. Als zweites Substrat wurde ein flexibler, transparenter, leitfähiger Film SFT-5352 (der Firma Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) verwendet. Auf diesem Film wurde auch eine ITO-Schicht ausgebildet. Die ITO-Schicht auf den Substraten wurde durch ein lithographisches Verfahren strukturiert, und dadurch wurden Elektrodenstreifen von 300 μm mit einem Rastermaß von 350 μm ausgebildet.
Als nächstes wurden auf den transparenten Elektroden auf den Substraten dünne Schichten (mit einer Dicke von 1.000 Å) aus Polysilazan L120 (der Firma Tonen Corporation) durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren aufgebracht. Dann wurden die Substrate mit den darauf ausgebildeten dünnen Schichten für zwei Stunden in einem Bad mit einer konstanten Temperatur von 120°C erwärmt und weiter in einem Bad mit einer konstanten Temperatur von 90°C und einer konstanten Feuchtigkeit von 85% für drei Stunden erwärmt. So wurden die Isolierschichten auf den Substraten ausgebildet. Als nächstes wurden auf den Isolierschichten der Substrate dünne Schichten (mit einer Dicke von 500 Å) eines Ausrichtmaterials AL4552 (hergestellt von der Firma JSR) durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren ausgebildet, und die Substrate wurden in einem isothermischen Tank mit einer Temperatur von 165°C für zwei Stunden erwärmt.
Danach wurde an den auf den Substraten ausgebildeten Ausrichtschichten eine Reibbehandlung durchgeführt. Wie in der 9 gezeigt, erfolgte die Reibbehandlung mit Bezug auf das Substrat 21a in einer Reibrichtung R, die zur Erstreckungsrichtung der Elektrodenstreifen 22a um 45° im Uhrzeigersinn geneigt war, und mit Bezug auf die Reibbehandlung am Substrat 21b war die Reibrichtung R zur Erstreckungsrichtung der Elektrodenstreifen 22b gegen den Urzeigersinn um 45° geneigt.
Als nächstes wurden die vorstehend angegebenen Micropearl SP-2045 mit einem Durchmesser von 4,5 μm auf dem zweiten Substrat als Abstandshalter verteilt. Die Verteilung wurde wie folgt durchgeführt: Wasser und Isopropylalkohol wurden im Volumenverhältnis von 1:1 vermischt; die Abstandshalter wurden in dieser Lösung dispergiert; und diese wurde auf die Ausrichtschicht auf dem zweiten Substrat unter Verwendung einer Sprühflasche aufgesprüht. Die Mikroperlen SP-2045 mit einem Durchmesser von 4,5 μm wurden in ein Dichtmaterial, Struct Bond XN-21-S (hergestellt von der Firma Mitsui Toatsu Co., Ltd.), gemischt und dieses wurde in Punkten auf dem zweiten Substrat an den Seiten unter Verwendung eines Flüssigkristallabdichtharzspenders MLC-III (Musahi Engineering Inc.) verteilt. Hierbei wurde, wie in der 10 gezeigt, das Dichtharz 26 in einem Kreis ausgebildet, der den Lichtmodulationsbereich umschloss.
Nach dem Verteilen des Dichtharzes wurde das zweite Substrat wie in der 12 gezeigt auf der Heizplatte 30 befestig und 30 Minuten auf 80°C erwärmt.
Als nächstes wurde auf dem ersten Substrat eine Harzstruktur ausgebildet. Bei diesem Beispiel wurde Aronmelt PES-360SA40 (hergestellt von Three Bond Co., Ltd.), ein thermoplastisches Harz (Polyesterharz), verwendet. Dieses wärmeaushärtbares Harz wurde durch ein Siebdruckverfahren auf das erste Substrat in Punkten mit einem Durchmesser von 50 μm und einem Rastermaß von 350 μm aufgedruckt. Die Substrate wurden unter Verwendung der in den 13 bis 15 gezeigten Laminiervorrichtung laminiert.
Das erste Substrat wurde an der Heizplatte 30, die auf 80°C erwärmt war, mit der Ausrichtschicht nach oben weisend durch Unterdruck angesaugt und befestigt, und auf ein Ende des ersten Substrates wurde eine Flüssigkristallzusammensetzung aufgetropft. Das Volumen der aufgetropften Flüssigkristallzusammensetzung war, wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben, größer als das Volumen des Zwischenraums, der von den Substraten und dem Dichtharz umschlossen war. Als Flüssigkristallzusammensetzung wurde ZL11565 (der Firma Merck & Company) verwendet, das 0,7 Gew.-% S811 (hergestellt von der Firma Merck & Company) als optisch aktives Agens enthielt, verwendet.
Als nächstes wurde, wie in der 11 gezeigt, ein Ende des zweiten Substrats 21b auf das Ende des ersten Substrats 21a, auf das die Flüssigkristallzusammensetzung 28 aufgetropft wurde, so aufgelegt, dass die transparenten Elektrodenstreifen 22b auf dem zweiten Substrat 21b rechtwinkelig zu den transparenten Elektrodenstreifen 22a auf dem ersten Substrat 21a lagen und die Reibrichtungen R auf den jeweiligen Ausrichtschichten zueinander rechtwinkelig sein würden. Dann wurde die Heizplatte 30 bewegt, um die Silikongummiwalzen 51 und 52 zu drehen. Dadurch wurde das zweite Substrat 21b auf das erste Substrat 21a aufgelegt, wobei die Flüssigkristallzusammensetzung 28 verteilt wurde.
Zu diesem Zeitpunkt war die Temperatur der Oberfläche der Silikongummiwalze 52 auf 150°C eingestellt. Während die Harzstruktur 27 erweicht wurde, legte die Silikongummiwalze 52 Druck an das zweite Substar 21b an, um den Abstand zwischen den Substraten 21a und 21b, der durch die Abstandshalter 25 reguliert wurde, zu bilden. Die Substrate 21a und 21b, die durch die Walzen 51 und 52 laminiert wurden, wurden über Silikongummifolien 76 zwischen einem Paar korrosionsfreier flacher Platten 75 mit polierten Oberflächen platziert, und unter Beaufschlagen durch eine Last von 0,3 kg/cm² wurden die Substrate 21a und 21b in einem Bad mit konstanter Temperatur von 150°C für 90 Minuten gehalten. Danach wurde die Energiequelle des Bades mit konstanter Temperatur abgeschaltet, und die Substrate 21a und 21b wurden in dem Bad mit konstanter Temperatur unter Beibehaltung der angelegten Last auf Zimmertemperatur gekühlt. Auf diese Weise wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung hergestellt.
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die in einen TN-Modus arbeitete, hatte einen gleichförmigen Abstand zwischen den Substraten und bildete ein gleichmäßiges Display.
Herstellungsgerät; siehe die 12 bis 15.
Als nächstes wird ein Herstellungsgerät, das beim Laminieren der Substrate verwendet werden kann, beschrieben. Die 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Laminiervorrichtung. 14 zeigt einen Vorgang zum Laminieren der Substrate 21a und 21b unter Verwendung der Laminiervorrichtung.
Diese Laminiervorrichtung hat eine Heizplatte 30, die das Substrat 21a hält und bewegt, eine Ausgabeeinheit 41, die ein spezifisches Volumen der Flüssigkristallzusammensetzung 28 ausgibt, eine Press/Heiz-Einheit 50, die die Substrate 21a und 21b presst und heizt, und eine Halteeinheit 70, die das zweite Substrat 21b an dem hinteren Ende hält.
12 zeigt die Heizplatte 30. An der Unterseite der Heizisolierplatte 33 sind LM-B1öcke 34 und ein Mutternblock 34' vorgesehen. Die LM-Blöcke 34 gleiten auf LM-Schienen 38, die auf einer Basisplatte 100 vorgesehen sind (siehe 13). Der Mutternblock 34' ist auf eine Kugelspindel 35 aufgeschraubt, deren Antriebsquelle 36 ein Servomotor oder ein geschwindigkeitsgesteuerter Motor ist. Mit der Vorwärts- oder Rückwertsdrehung der Kugelspindel 35 gleiten der Mutternblock 34', die LM-Blöcke 34 und die Heizplatte 30 zusammen auf den Schienen 38.
Wie in der 12 gezeigt, ist auf dem Saugtisch 31 ein Stift 31a vorgesehen, um das Substrat 21a zu positionieren. Wenn die Heizplatte 30 gleitet und in eine Position kommt, in der sie der Presswalze 51 und der Press/Heiz-Walze 52 in der Press- und Heizeinheit 50 gegenüber liegt, wird eine Wendelfeder 31b, die an der Rückseite des Stiftes 31a vorgesehen ist, zusammengedrückt, und der Stift 31a gelangt in Folge des Druckes, der von den Walzen 51 und 52 ausgeübt wird, nach unten. Somit beaufschlagt der Stift 31a die Walzen 51 und 52 mit keiner Last.
Weil das Substrat 21a an der Heizplatte 30 durch Luftabsaugung durch die Sauglöcher 31c, die in der 12 gezeigt sind, gehalten und fixiert ist, ist es nicht notwendig, das Substrat 21a von oben zu pressen, was die Struktur der Vorrichtung vereinfacht und eine Kontamination vermeidet. Wenn das Substrat 21a ein Film ist, dehnt sich das Substrat 21a auch nicht aus. In einem Fall, bei dem das Substart 21a von oben gepresst wird, um auf der Heizplatte 30 fixiert zu werden, wird das Substrat an den Seitenteilen gepresst, so dass die Bewegung der Presswalzen nicht behindert wird. In diesem Fall ist es insbesondere dann, wenn ein flexibles großes Substrat aufzunehmen ist, schwierig das ganze Substrat flach zu halten.
Ferner ist in der Nähe des Ansaugtisches 31 ein Temperatursensor 32b vorgesehen. Der Temperatursensor 32b ist an eine Temperatursteuerung 32a angeschlossen, und die Temperatursteuerung 32a führt eine Ein/Aus-Steuerung der Heizvorrichtung 32 durch, um die Temperatur des Ansaugtisches 31 zu regeln.
In der Nähe der LM-Schienen 38 ist ein Positionsdetektor 37, beispielsweise ein Fotosensor oder ein Grenzschalter, vorgesehen (siehe 14), und dieser Positionsdetektor 37 schickt ein Steuersignal an die Antriebsquelle 36.
Die Ausgabeeinheit 41 hat einen Zylinder, der eine Flüssigkristallzusammensetzung enthält und der die Flüssigkristallzusammensetzung durch eine Ausgabeöffnung ausgibt, eine Druckluftquelle 44, die Luft in den Zylinder 42 leitet, eine Steuerung 43, die die Druckluftquelle 44 steuert, um das Volumen der aus dem Zylinder 42 auszugebende Flüssigkristallzusammensetzung zu Regeln, einen X-Y-Robotermechanismus 45, der bewirkt, dass die Steuerung 43 und der Zylinder 42 sich bewegen und über dem Aussaugtisch 31 stoppen.
Die Press/Heiz-Einheit 50 hat, wie in den 13 und 14 gezeigt, eine Presswalze 51 und eine Press/Heiz-Walze 52. Wenn die Substrate 21a und 21b, die zusammen mit der Heizplatte 30 bewegt werden, in eine Position gelangen, in der sie den Walzen 51 und 52 gegenüber liegen, pressen die Walzen 51 und 52 die Substrate 21a und 21b gegen die Heizplatte 30 und erwärmen diese.
Wie in der 15 gezeigt, sind die beiden Enden der Presswalzen 51 über Lager 54 in Lagerhaltern 55 befestigt. Auf der Basis 100 ist ein Rahmen 56 befestigt, und die LM-Schienen 57 sind am Rahmen 56 befestigt. Die Lagerhalter 55 sind mit den LM-Blöcken 58, die auf den LM-Schienen 57 gleiten, über Verbindungsblöcke 59 verbunden. Dadurch ist die Presswalze 51 so gelagert, dass sie über die Heizplatte 30 fahren kann.
Oberhalb der Lagerhalter 55 sind Federn 60, die die jeweiligen Lagerhalter 55 pressen, und Einstellschraubbolzen 61, die die Spannung der Federn 60 einstellen, vorgesehen. Die Einstellschraubbolzen 61 werden in Gewindebohrungen im Rahmen 56 eingeschraubt, und an den Enden der Einstellschraubbolzen 60 sind Anschläge befestigt, die auf die Federn 60 drücken. Weil die Spannung der Federn 60 durch Drehung der Einstellschraubbolzen 61 eingestellt werden kann, kann der Druck der Presswalze 51 so eingestellt werden, dass auf die gesamten Substrate 21a und 21b ein Druck gleichförmig ausgeübt wird. Ferner sind Anschläge 63 unterhalb der Lagerhalter 55 vorgesehen, um zu verhindern, dass die Presswalze 51 auf die Substrate 21a und 21b einen übermäßigen Druck ausübt. Es ist vorzuziehen, dass der Druck von der Presswalze 51 kleiner als der Druck von der Press/Heiz-Walze 52 ist.
Der Haltemechanismus der Press/Heiz-Walze 52 ist der gleiche wie der der Presswalze 51. Die Press/Heiz-Walze 52 ist jedoch hohl, und in der Walze 52 ist eine stabförmige Heizvorrichtung 53 vorgesehen. Die Heizvorrichtung 53 heizt die Oberfläche der Press/Heiz-Walze 52. In der Nähe der Press/Heiz-Walze 52 ist ein Temperatursensor 64 vorgesehen, der entweder von der Kontakt- oder kontaktfreien Bauart sein kann. Der Temperatursensor 64 ist an eine Temperatursteuerung 65 angeschlossen, die die Temperatur der Oberfläche der Walze 52 steuert.
Vorzugsweise sind die Oberflächen der Walzen 51 und 52 eben und formtrennend, und beispielsweise ist Silikongummi für die Verwendung für die Walzen 51 und 52 geeignet.
Die Substrathalteeinheit 70 hat ein Paar Haltewalzen 71, die das hintere Ende des Substrats 21b halten, und einen Motor 72 zum Aufwickeln und Abwickeln eines Drahtes 73, der mit einem Ende der Haltewalzen 71 verbunden ist. Wenn das vordere Ende der Heizplatte 30 an eine Position gelangt, die der Presswalze 51 gegenüber liegt, startet der Motor 72, um den Draht 73 aufzuwickeln, und dann werden die Walzen 71 synchron mit der Bewegung der Heizplatte 30 nach unten bewegt.
Ein weiteres Herstellungsgerät; siehe 16.
16 zeigt ein weiteres Herstellungsgerät. Bei dieser Laminiervorrichtung sind die Heizplatte 30, die Press/Heiz-Einheit 50 etc. in einer Unterdruckkammer 80 auf der Basis 100 eingeschlossen. Die Unterdruckkammer 80 wird durch einen Hebemechanismus 81 gehalten und kann auf und ab bewegt werden. Ein Dichtungsring 82 ist zwischen der Unterdruckkammer 80 und der Basis 100 so vorgesehen, dass die Dichtheit der Kammer 80 aufrecht erhalten werden kann. Das Innere der Unterdruckkammer 80 ist über ein elektromagnetisches Ventil 86 an eine Vakuumpumpe 85 angeschlossen, so dass der Druck in der Unterdruckkammer 80 verringert wird.
Durch die Verwendung dieser Laminiervorrichtung, bei der das Innere der Kammer 80 sauber gehalten wird, können das Eindringen von Verunreinigungen und Blasen in die Flüssigkristallzusammensetzung 28 zwischen den Substraten 21a und 21b positiver verhindert werden.
Ein weiteres Herstellungsgerät; siehe 17.
17 zeigt ein weiteres Herstellungsgerät. Bei dieser Laminiervorrichtung ist die Heizplatte 30 fixiert und die Press/Heiz-Einheit 50 beweglich. Im einzelnen ist ein Rahmen 56, der die Walzen 51 und 52 trägt, an den LM-Blöcken 76 befestigt, die auf den LM-Schienen 75 gleiten, welche auf der Grundplatte 100 vorgesehen sind. Ferner ist auf einer Seite des Rahmens 56 ein Motorblock 79 vorgesehen, der mit einer Kugelspindel 78 verbunden ist, die durch eine Antriebsquelle 77 angetrieben wird. Durch diesen Mechanismus gleitet die Press/Heiz-Einheit 50 auf dem LM-Schienen 75. Die anderen Teile dieser Laminiervorrichtung haben die gleiche Struktur wie diejenigen der Laminiervorrichtung, wie in den 12 bis 15 gezeigt. Diese Teile und Elemente sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in den 12 bis 15 gezeigt versehen, und deren Beschreibung wird weggelassen.
Ferner ist es möglich, sowohl die Heizplatte 30 als auch die Press/Heiz-Einheit 50 beweglich auszubilden. Der Punkt ist, dass die Heizplatte 30 und die Press/Heiz-Einheit 50 zum Laminieren der Substrate relativ zueinander und voneinander bewegbar sind.
Dritte Ausführungsform einer Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung, die kein Teil der Erfindung ist; siehe 18 und 19.
Als dritte Ausführungsform wird im Folgenden eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung 20' vom reflektierenden Typ beschrieben, die drei geschichtete Flüssigkristallpaneele mit Flüssigkristallzusammensetzungen hat, die bei Zimmertemperatur eine cholesterische Phase zeigen und selektiv Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen reflektieren. Für die Herstellung dieser Flüssigkristallanzeigevorrichtung 20' wird ein Verfahren angewandt, bei dem eine Flüssigkristallzusammensetzung mit Abstandshaltern darin auf die Substrate geschichtet wird.
18 ist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 20' in einer Ansicht im Schnitt. Diese Anzeigevorrichtung 20' unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform in den folgenden Punkten: dass für alle drei Schichten flexible Substrate 21a und 21b verwendet werden, Flüssigkristallzusammensetzungen 28, die bei Zimmertemperatur eine cholesterische Phase zeigen, verwendet werden und dass drei Flüssigkristallpaneele, jeweils aus einem Paar Substrate 21a und 21b bestehend, in drei Schichten angeordnet sind.
Weil die Flüssigkristallzusammensetzungen, die in den drei Schichten enthalten sind, selektiv Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen reflektieren, können die Schichten wahlweise in einem reflektierenden Zustand oder einem transparenten Zustand hergestellt werden und demgemäß ist eine Farbanzeige möglich. Wenn beispielsweise Flüssigkristallanzeigeelemente, die Flüssigkristallzusammensetzungen verwenden, die hergestellt sind, um selektiv Licht von rot, grün bzw. blau zu reflektieren, in drei Schichten angeordnet sind, wird eine vollständige Farbanzeige möglich. Im Folgenden werden nur die Teile, welche sich von der zweiten Ausführungsform unterscheiden, beschrieben.
19 zeigt einen Teil des Herstellungsverfahren der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 20', die sich von der zweiten Ausführungsform unterscheidet. Zunächst werden die Substrate 21a und 21b wie in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben hergestellt. Als nächstes wird, wie in 19a gezeigt, das Substrat 21a auf einer Heizplatte 30. platziert, die von Unterdruckansaugtyp ist, die in der in der 16 gezeigten Laminiervorrichtung verwendet wird, und die Flüssigkristallzusammensetzung 28 wird auf eine Seite auf das Substrat 21a getropft. Dann wird der Druck in der Unterdruckkammer 80 reduziert und, wie 19b zeigt, wird ein Ende des Substrats 21b auf die Seite des Substrats 21a, wo die Flüssigkristallzusammensetzung aufgetropft wurde so aufgelegt, dass die Elektrodenstreifen 22a auf dem Substrat 21a und die Elektrodenstreifen 22b auf dem Sub strat 21b rechtwinkelig zueinander sind. Darauf folgend werden die Substrate 21a und 21b unter Verwendung der Presswalze 51 und der Press/Heiz-Walze 52 laminiert.
Für jede Schicht werden die Substrate 21a und 21b auf die vorstehend beschriebene Weise zusammengefügt. Dann wird zwischen die Schichten ein Klebstoff 29 getropft, und die Schichten werden zusammengeklebt, wobei die Pixel auf den Schichten fluchten. Als Klebstoff 29 kann eine aushärtbares Harz, wie beispielsweise eine wärmeaushärtbares Harz und ein photoaushärtbares Harz und ein thermoplastisches Harz, verwendet werden. Es ist auch möglich, die Schichten durch einen druckempfindlichen Klebstoff zusammenzufügen.
An der Oberfläche des Substrats 21a, auf der keine Elektroden sind, ist eine lichtabsorbierende Schicht vorgesehen, und wenn die drei Schichten laminiert werden, wird das Substrat 21a unten mit der lichtabsorbierenden Schicht nach unten weisend platziert. Es ist auch möglich, an der Oberfläche des Substrats 21a mit den darauf befindlichen Elektroden 22a eine lichtabsorbierende Schicht vorzusehen. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die lichtabsorbierende Schicht zwischen dem Substrat 21a und den transparenten Elektroden 22a angeordnet ist, weil dies keine Erhöhung der anzulegenden Spannung erfordert; die lichtabsorbierende Schicht kann jedoch zwischen den transparenten Elektroden 22a und der Flüssigkristallzusammensetzung 28 vorgesehen sein. Wenn die lichtabsorbierende Schicht an der Außenfläche des Substrats 21a vorgesehen ist, kann die lichtabsorbierende Schicht ein Farbstoff wie beispielsweise ein schwarzer Lack sein.
Das Folgende ist ein spezifisches Beispiel der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
Beispiel 3.
Als Substrate für jedes Flüssigkristallpaneel wurden zwei flexible, transparente leitfähige Filme FST-5352 verwendet, und transparente Elektroden wurden in Form von Streifen auf den Substraten wie in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben ausge bildet. Auf den auf den Substraten ausgebildeten Elektroden wurden Isolierschichten und Ausrichtschichten wie in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben ausgebildet. An den Ausrichtschichten wurden jedoch keine Reibbehandlung ausgeführt.
Für die erste Schicht (die oberste Schicht in der 18) wurde eine Flüssigkristallzusammensetzung verwendet, die durch Zusetzen von 32 Gew-% optisch aktiven Agens 5811 zu den nematischen Flüssigkristall E44 (beide von der Firma Merck & Company) hergestellt wurde, so dass die erste (oberste) Flüssigkristallschicht Licht mit einer Wellenlänge von 490nm (blau) reflektieren würde. Für die zweite Schicht (die mittlere Schicht in der 18) wurde eine Flüssigkristallzusammensetzung verwendet, die durch Zusetzen von 30 Gew-% optisch aktiven Agens S811 zu dem nematischen Flüssigkristall E44 hergestellt wurde, so dass die zweite Flüssigkristallschicht Licht mit einer Wellenlänge von 560nm (grün) reflektieren würde. Für die dritte Schicht (die untere Schicht in 18) wurde eine Flüssigkristallzusammensetzung verwendet, die durch Zusetzen von 25 Gew-% optisch aktiven Agens S811 zu dem nematischen Flüssigkristall E44 hergestellt wurde, so dass die dritte Schicht mit der Wellenlänge von 680nm (rot) reflektieren würde.
In der Flüssigkristallzusammensetzung für die erste Schicht wurde SP205 (von der Firma Sekisui Finechemical Co., Ltd.) mit einem Durchmesser von 5 μm als Abstandshalter dispergiert, so dass der Abstand zwischen den Substraten 5 μm sein wurde. In der Flüssigkristallzusammensetzung für die zweite Schicht wurde SP207 (von der Firma Sekisui Finechemical Co., Ltd.) mit einem Durchmesser von 7 μm als Abstandshalter dispergiert, so dass der Abstand zwischen den Substraten 7 μm sein würde. In der Flüssigkristallzusammensetzung für die dritte Schicht wurde SP209 (von der Firma Sekisui Finechemical Co., Ltd.) mit einem Durchmesser von 9 μm als Abstandshalter dispergiert, so dass der Abstand zwischen den Substraten 9 μm sein würde. Als Dichtharz wurde ultraviolett aushärtbares Harz (Epoxyharz) LTV RESIN T-470/UR-7092 (von der Firma Nagase-Ciba Ltd.), dessen Übergangstemperatur zu Glas 144°C beträgt, verwendet, und für die ersten, zweiten und dritten Schichten wurden Abstandshalter mit einem Durchmesser von 5 μm, Abstandshalter mit einem Durchmesser von 7 μm bzw. Abstandshalter mit einem Durchmesser von 9 μm in das Dichtharz gemischt. Nachdem das ultraviolett aushärtbare Harz auf eines der Substrate für jede Schicht mittels eines Siebdruckverfahrens aufgebracht war, wurden die Substrate mit Licht mit 4.000 mJ/cm² (Gesamtmenge) unter Verwendung einer Quecksilber-Hochdrucklampe HMW-244-11CM mit 4kW (der Firma ORC Manufacturing Co., Ltd.) bestrahlt. Auf dem anderen Substrat für jede Schicht wurde eine Harzstruktur mit einer größeren Höhe als der Abstand zwischen den Substraten für die Schicht aus Ultraviolett härtbaren Harz UV RESIN T-7092 wie in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben hergestellt.
So wurden die Substrate 21a und 21b hergestellt. Das Substrat 21a wurde auf die Heizplatte 30 mit Unterdruck angesaugt, und die Flüssigkristallzusammensetzung 28, in der die Abstandshalter 25 mit einem bestimmten Partikeldurchmesser dispergiert wurden, wurde auf eine Seite des Substrats 21a geschichtet. Als nächstes wurde das Substrat 21b an der Laminiervorrichtung befestigt, und der Druck in der Unterdruckkammer wurde verringert. Dann wurde ein Ende des Substrats 21b auf die Seite des Substrats 21a, auf die die Flüssigkristallzusammensetzung geschichtet wurde, aufgelegt, und die Substrate 21a und 21b wurden unter Verwendung der in der 16 gezeigten Laminiervorrichtung so laminiert, dass die Elektrodenstreifen 22a auf dem Substrat 21a und die Elektrodenstreifen 22b auf dem Substrat 21b rechtwinklig zueinander waren.
Auf diese Weise wurden die Substrate 21a und 21b laminiert, um jede Schicht zu bilden. Danach wurde ultraviolett aushärtbares Harz Photolec A-704-180 (der Firm Sekisui Finechemical Co., Ltd.) zwischen die Schichten als Klebstoff 29 getropft, und die drei Schichten wurden durch Bestrahlen mit Ultraviolettstrahlen so zusammengefügt, dass die Pixel in den drei Schichten zueinander fluchteten. Obwohl als Klebstoff bei dem Beispiel ultraviolett aushärtbares Harz verwendet wurde, ist es möglich, ein wärmeaushärtbares Harz und ein thermoplastisches Harz zu verwenden. Die Schichten könne auch durch einen druckempfindlichen Klebstoff zusammengefügt werden.
Ferner wurde auf die Oberfläche des Substrats 21a der dritten Schicht, auf der keine transparenten Elektroden 22a ausgebildet worden waren, ein schwarzes Resist CFPR BK-730S (der Firma Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) als lichtabsorbierende Schicht 19 aufgeschichtet.
Nachdem die drei Schichten laminiert waren, war die Oberfläche, welche mit der Lichtabsorbierenden Schicht 19 versehen war, die Unterseite.
Auf diese Weise wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom reflektiven Typ hergestellt. Wenn eine relativ niedrige Impulsspannung an die Schichten angelegt wurde, gelangten die Schichten in einen fokal, conischen Zustand und wurden transparent. Wenn eine relativ hohe Impulsspannung an die Schichten angelegt wurde, gelangten die Schichten in einen planeren Zustand und reflektierten Licht der entsprechenden Farben. Wenn an die Schichten eine mittlere Impulsspannung angelegt wurde, bildeten die Schichten Halbtonanzeigen. In jedem Fall wurde die Anzeige nachdem Abschalten der Spannung aufrecht erhalten. Durch separates Anlegen von Spannungen an die Schichten war eine vollfarbige Anzeige mit hoher Helligkeit und hoher Sichtbarkeit möglich.
Vierte Ausführungsform einer Flüssigkristalllichtmodulationsvorrichtung, die nicht Teil der Erfindung ist; siehe 20.
Im folgenden wird als vierte Ausführungsform eine in Polymer dispergierte Flüssigkristallanzeigevorrichtung 90 beschrieben, die ein polymeres Material verwendet, in welches eine Flüssigkristallzusammensetzung dispergiert ist.
20 ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Schnitt. Auf den flexiblen Substraten 91a und 91b sind transparente Elektrodenstreifen 92a und 92b ausgebildet, und ferner sind, falls notwendig, Isolierschichten 93a und 93b und Ausrichtschichten 94a und 94b vorgesehen. An den Seiten der Substrate 91a und 91b ist Dichtharz 96, das ein thermoplastisches Harz ist, als Klebstoff vorgesehen. Eine Flüssigkristallzusammensetzung 98, die in ein polymeres Material 97 dispergiert ist, ist zwischen die Substrate 91a und 91b als Anzeigemedium geschichtet, und der Abstand zwischen den Substraten 91a und 91b wird durch die Abstandshalter 95 geregelt.
Diese Flüssigkristallanzeigevorrichtung 90 kann wie folgt hergestellt werden. Wie in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben, sind auf den Substraten 91a und 91b, auf denen Elektrodenstreifen 92a bzw. 92b durch Strukturierung ausgebildet wurden, die Isolierschichten 93a und 93b und die Ausrichtschichten 94a und 94b falls notwendig ausgebildet. Ferner werden, falls notwendig, eine Reibbehandlung und eine Ausrichtbehandlung durch Ultraviolettbestrahlung an den Ausrichtschichten 94a und 94b durchgeführt. Darauf folgend wird auf wenigstens einem der Substrate, beispielsweise auf dem Substrat 91b, das Dichtharz 96, das die Abstandshalter 95 enthält, vorgesehen.
Auf dem anderen Substrat 91a sind die Abstandshalter 95 verteilt, und das polymere Material 97 mit der darin dispergierten Flüssigkristallzusammensetzung 98 wird aufgetropft. Die Substrate 91a und 91b werden auf die in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschriebene Weise laminiert und zusammengefügt. Dann wird beispielsweise, falls photoaushärtbares Harz als polymeres Material verwendet wird, das photoaushärtbare Harz durch Bestrahlung mit Licht polymerisiert.
Das Folgende ist ein spezifisches Beispiel der Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vierten Ausführungsform.
Beispiel 4.
Als Substrate wurden zwei flexible, transparente, leitfähige Filme FST-5352 verwendet, und auf den Substraten wurden auf die in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschriebene Weise transparente Elektroden ausgebildet. Auf den auf den Substraten ausgebildeten Elektroden wurden, wie in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben, Isolierschichten und Ausrichtschichten ausgebildet.
Die vorstehend beschriebenen Abstandshalter SP220 mit einem Partikeldurchmesser von 20 μm wurden in thermoplastisches Harz (Polyesterharz) Aronmelt PES-360SA40 (der Firma Three Bond Co., Ltd.) gemischt, und dieses Gemisch wurde in Form eines Kreises entlang der Seiten wie in der 10 gezeigt als Dichtharz mittels eines Siebdruckverfahrens auf eines der Substrate aufgebracht.
Auf dem anderen Substrat wurden die Abstandshalter SP220 verteilt. Als Anzeigemedium wurde ein Gemisch aus 85 Gew.-% einer Flüssigkristallkomponente und 15 Gew.-% eines polymeren Materials hergestellt. Als Flüssigkristallkomponente wurde ein nematischer Flüssigkristall E8 (gewöhnlicher Index n₀ = 1.525, Anisotropie des Brechungsindex Δn = 0.246) (von der Firma Merck & Company), der 12 Gew.-% optisch aktives Agens 5811 enthielt, verwendet. Als das polymere Material wurde ein ultraviolett aushärtbares Acrylmonomer R128H (Brechungsindex = 1.526) (von der Firma Nippon Kayaku Co., Ltd.), das 10 Gew.-% eines Photopolymerisationinitiators Darocur 1173 (der Firma Nagase-Ciba Ltd.) enthielt, verwendet. Dieses Anzeigemedium wurde auf das Substrat getropft, und die zwei Substrate wurde unter Verwendung der in 12 bis 15 gezeigten Laminiervorrichtung wie in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben laminiert und zusammengefügt.
Nach der Laminierung der Substrate erfolgte eine Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen von 365 nm Wellenlänge mit einer Ultrahochdruck-Quecksilberlampe mit 600 mJ/cm², um das Acrylmonomer zu polymerisieren. Ferner kann, falls notwendig, vor oder nach diesem Vorgang ein Heiz/Kühl-Vorgang vorgesehen sein.
Auf diese Weise wurde eine in Polymer dispergierte Flüssigkristallanzeigevorrichtung hergestellt. Während der Herstellung der Vorrichtung konnte der Vorgang des Füllens des Anzeigemediums zwischen die Substrate effizient durchgeführt werden, und in das Anzeigemedium konnten kaum Blasen eindringen.
Andere Ausführungsformen.
Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt.
Die Komponenten der Flüssigkristallzusammensetzung und der Materialien der Substrate und der Klebstoffe etc. können wahlweise gewählt werden. Obwohl die Laminiervorrichtungen, die in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschrieben sind, in einer solchen Bauart mit zwei Walzen sind, nämlich einer Presswalze und einer Press/Heiz-Walze, kann eine Laminiervorrichtung auch drei oder mehr Walzen haben. Mit Bezug auf eine Laminiervorrichtung mit drei oder mehr Walzen ist es vorzuziehen, dass die Walze in der Substratlaufrichtung umso weiter stromabwärts liegt, je größer der Druck ist, den die Walze beaufschlagt. Auch eine Heizwalze liegt vorzugsweise in einer weitgehenden stromabwärts liegenden Position. Darüber hinaus ist es möglich nur eine einzige Press/Heiz-Walze in einer Laminiervorrichtung vorzusehen.
In den in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Laminiervorrichtungen wird das hintere Ende eines Substrats durch ein Paar Haltewalzen gehalten, und die Haltewalzen werden durch eine Spule auf und ab bewegt. Das Ende des Substrates kann durch eine Platte, die sich zusammen mit der Heizplatte bewegt, oder eine Gruppe von Walzen gehalten werden. Es kann irgendein Mechanismus angewandt werden, solange wie er das Ende des oberen Substrats in einer spezifischen Position entfernt zu dem unteren Substrat während der Bewegung der Substrate halten kann.
Ferner wird bei den vorstehenden Ausführungsformen der Laminiervorrichtungen ein X-Y-Robotermechanismus verwendet, um eine Düse, die eine Flüssigkristallzusammensetzung abgibt, in einer Ebene gegenüber der Heizplatte frei zu bewegen. Für das Abgeben der Flüssigkristallzusammensetzung können andere Verfahren verwendet werden. Beispielsweise ist es möglich, dass die Düse nur in der Richtung quer zum Substrat bewegbar ist. Es ist auch möglich, eine Anzahl von festen Düsen oder schlitzartigen Zuführöffnungen vorzusehen, die in der Querrichtung zum Substrat angeordnet sind, oder an einer Position, die den Laminiervorgang nicht stört, einen Stempelbeschichter vorzusehen.
Die Federn, welche die Presswalze und die Press/Heiz-Walze mit Druck versehen, können durch einen Luftdruckmechanismus wie beispielsweise Luftzylinder ersetzt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den vorstehenden, bevorzugten Ausführungsformen beschrieben ist, ist anzumerken, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann möglich sind. Solche Änderungen und Modifikationen werden als innerhalb des Umfanges der vorliegenden Erfindung betrachtet.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung mit einem Flüssigkristallmaterial (4, 28) zwischen einem ersten Substrat (1a, 21a) und einem zweiten Substrat (1b, 21b), von denen zumindest eines flexibel ist, und einem Dichtharz (26), das das Flüssigkristallmaterial umgibt, um zu verhindern, dass das Flüssigkristallmaterial leckt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (a) Vorsehen des Dichtharzes auf zumindest einem des ersten und zweiten Substrates (1a, 1b, 21a, 21b), wobei der Schritt (a) die Schritte aufweist: (a1) Vorsehen des Dichtharzes, das nicht ausgehärtet ist, auf zumindest einem der ersten und zweiten Substrate und (a2) unvollständiges Aushärten des Dichtharzes nach dem Schritt (a1), (b) Vorsehen einer Harzstruktur (27) auf zumindest einem der ersten und zweiten Substrate in einem Lichtmodulationsbereich, (c) Verteilen des Flüssigkristallmaterials (4, 28) auf dem ersten Substrat (1a, 21a), Platzieren des zweiten Substrats (1b, 21b) auf dem ersten Substrat, Erweichen der Harzstruktur, Pressen des ersten und des zweiten Substrates gegeneinander mit dem unvollständig ausgehärteten Dichtharz und der erweichten Harzstruktur, um so das Flüssigkristallmaterial zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat zu verteilen, und (d) Aushärten des Dichtharzes und der Harzstruktur, um das erste und das zweite Substrat miteinander zu verbinden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Substrat (1b, 21b) flexibel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2 mit ferner dem Schritt des Vorsehens eines Abstandshalters (3, 25) auf zumindest dem ersten Substrat (1a, 21a) oder dem zweiten Substrat (1b, 21b).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der Schritt (d) nach dem Pressen des ersten und des zweiten Substrates gegeneinander im Schritt (c) folgend durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der Schritt (d) nach dem Schritt (c) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Harzstruktur (27) und das Dichtharz (2, 26) aus derselben Art Harz hergestellt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Harzstruktur (27) und das Dichtharz (2, 26) aus unterschiedlichen Arten von Harzen hergestellt sind.