JP2006126866A - Liquid crystal optical modulation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶光変調デバイス、特に、一対の基板間に液晶組成物を挟持した液晶光変調デバイスに関する。 The present invention relates to a liquid crystal light modulation device, and more particularly to a liquid crystal light modulation device in which a liquid crystal composition is sandwiched between a pair of substrates.
近年、液晶組成物を用いた表示デバイスは、ノート型パーソナルコンピュータの表示部を初め、様々な表示媒体の表示部として用いられるようになってきた。液晶表示デバイスは、低消費電力で、薄型化が図れるという特徴を生かし、携帯機器に搭載される中小型の面積のものが多かったが、CRTの代替品や壁掛けテレビといった大画面ディスプレイの開発が進められている。 In recent years, a display device using a liquid crystal composition has been used as a display unit of various display media including a display unit of a notebook personal computer. Liquid crystal display devices have many small and medium-sized areas that can be mounted on portable devices, taking advantage of their low power consumption and thinness. However, the development of large screen displays such as CRT substitutes and wall-mounted TVs has been developed. It is being advanced.
従来より、液晶表示デバイスの製造方法には真空注入法と呼ばれるものが用いられてきた。この製造方法では、まず、一対の電極付きガラス基板を一方の基板の縁部に液晶組成物を注入するための開口部を設けたシール樹脂を形成し、他方の基板には基板間に所定の大きさの間隔(ギャップ)を維持するためのスペーサを散在させる。その後、両基板を貼り合わせ、加熱することでシール樹脂を硬化させ、パネルを作製する。このパネルを減圧した槽内に設置し、パネル内を真空にして前記開口部を液晶組成物に接触させる。最後に、槽内を常圧に戻すことにより、液晶組成物をパネル内に注入する。 Conventionally, a so-called vacuum injection method has been used as a method for manufacturing a liquid crystal display device. In this manufacturing method, first, a pair of glass substrates with electrodes is formed with a sealing resin having an opening for injecting a liquid crystal composition at the edge of one substrate, and a predetermined resin is formed between the substrates on the other substrate. Interspersed with spacers to maintain a size gap (gap). Thereafter, the substrates are bonded together and heated to cure the sealing resin, thereby producing a panel. The panel is placed in a evacuated tank, and the inside of the panel is evacuated to bring the opening into contact with the liquid crystal composition. Finally, the liquid crystal composition is injected into the panel by returning the inside of the tank to normal pressure.
しかしながら、表示面積の拡大に伴い、前述の真空注入法では、注入装置が大型化し、注入時間も長時間必要なことから、これに代わる効率的な封入方法が求められていた。 However, with the expansion of the display area, the above-described vacuum injection method requires a large injection device and requires a long injection time. Therefore, an efficient sealing method has been demanded instead.
このような問題点を解決する方策が、特開昭61−190313号公報、特開平5−5890号公報、特開平5−5892号公報、特開平5−5893号公報、特開平8−171093号公報、特開平9−127528号公報、特開平9−211437号公報に開示されている。これらに示されている液晶パネルの製造方法は、まず、シール樹脂を基板上に形成し、液晶組成物を基板上に滴下し、基板を押圧して所望の基板間ギャップに調整した後、シール樹脂を硬化させるといったものである。従って、前記真空注入法を用いる必要はない。 Measures for solving such problems are disclosed in JP-A-61-190313, JP-A-5-5890, JP-A-5-5892, JP-A-5-5893, and JP-A-8-171093. This is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-127528 and Japanese Patent Laid-Open No. 9-212437. In the liquid crystal panel manufacturing method shown in these, first, a sealing resin is formed on a substrate, a liquid crystal composition is dropped on the substrate, the substrate is pressed to adjust the gap between the substrates, and then the seal is sealed. For example, the resin is cured. Therefore, it is not necessary to use the vacuum injection method.
しかしながら、以下の問題点を有している。即ち、特開昭61−190313号公報に示されたものは、基板を押圧し、基板間の間隔が均一になったときにシール樹脂を硬化させる。シール樹脂内に滴下された液晶組成物は流動性があり、かつ、シール樹脂は未硬化の段階なので、押圧時には両基板がずれやすく、その後シール樹脂を硬化している間にも両基板がずれてしまうという、真空注入法を用いるのとは別の問題点が発生している。 However, it has the following problems. That is, the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-190313 presses the substrate and cures the sealing resin when the distance between the substrates becomes uniform. Since the liquid crystal composition dropped into the sealing resin is fluid and the sealing resin is in an uncured stage, both substrates are likely to be displaced when pressed, and the substrates are also displaced while the sealing resin is cured thereafter. There is a problem different from using the vacuum injection method.
また、特開平5−5892号公報では液晶組成物を逃がす貫通孔を設け、余分な液晶組成物を押し出した後、圧力をかけてシール樹脂を硬化させる。しかし、シール樹脂が硬化した時点では貫通孔は空いているので、その後圧力を戻したときに基板が膨らんでしまい、基板間の間隔が正確に出ないという、真空注入法を用いるのとは別の問題点が発生している。 In JP-A-5-5892, a through-hole through which the liquid crystal composition is released is provided, and after the excess liquid crystal composition is pushed out, pressure is applied to cure the sealing resin. However, since the through-hole is open when the sealing resin is cured, the substrate swells when the pressure is subsequently restored, which is different from using the vacuum injection method in which the interval between the substrates does not come out accurately. The problem has occurred.
また、特開平8−171093号公報では、未硬化状態の光硬化性樹脂からなるシール樹脂を用いているが、未硬化の状態のシール樹脂と液晶組成物を押圧することによる問題点は既に指摘したとおりである。さらに、真空下で基板間ギャップを調整した状態で紫外線を照射しているが、シール樹脂に紫外線を照射する際には、紫外線を透過するような平板で、少なくとも紫外線を照射する側の基板を均一な圧力で押さえる必要がある。そのためには、表面の平坦性が十分に確保された平板を用いなければならず、基板サイズが大型化した場合には、このような平板を作製するのは非常に困難である。 In addition, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-171093, a seal resin made of an uncured photocurable resin is used, but problems due to pressing the uncured seal resin and the liquid crystal composition have already been pointed out. Just as you did. Furthermore, the ultraviolet rays are irradiated with the gap between the substrates adjusted in a vacuum, but when the sealing resin is irradiated with the ultraviolet rays, a flat plate that transmits the ultraviolet rays is used, and at least the substrate that irradiates the ultraviolet rays is used. It is necessary to hold down with uniform pressure. For this purpose, a flat plate having a sufficiently flat surface must be used. When the substrate size is increased, it is very difficult to produce such a flat plate.
また、特開平9−127528号公報では、室温から液晶組成物のN−I点の間に軟化点を有する熱可塑性の光硬化性樹脂をシール樹脂として用いている。液晶組成物のN−I点はせいぜい100℃程度であり、これより低い温度の軟化点を有する材料では、バックライトからの放熱や、締め切られた室内や車内など日常の使用時において、シール樹脂が軟化する可能性があり、液晶組成物中に軟化したシール樹脂成分が溶出したり、軟化したシール樹脂が液晶組成物と基板界面に薄膜を形成して表示の信頼性を低下させたり、液晶の配向不良を引き起こしたりするという、新たな問題点を生じている。 In JP-A-9-127528, a thermoplastic photocurable resin having a softening point between room temperature and the NI point of the liquid crystal composition is used as the sealing resin. The N-I point of the liquid crystal composition is about 100 ° C. at most. With a material having a softening point lower than this temperature, a sealing resin can be used in daily use such as heat radiation from the backlight or in a closed room or in a car. The softened sealing resin component may elute in the liquid crystal composition, or the softened sealing resin may form a thin film at the interface between the liquid crystal composition and the substrate to reduce the display reliability. This causes a new problem of causing orientation failure.
特開平9−211437号公報では、一方の基板を撓ませて液晶組成物が載置された他方の基板に重ねた後、紫外線を照射して高分子分散型液晶を作製している。そして、基板の重ね合わせに先だって、基板のいずれか一方に開口部を設けたシールを形成し、基板を重ね合わせた後、光を照射してシールを硬化させている。しかしながら、シールに開口を設けるとこれを塞ぐ工程が必要となって工程が複雑化し、未硬化状態のシール樹脂を使った問題点、及び基板を重ねた後に紫外線を照射することによる問題点はすでに指摘したとおりである。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-211437, one substrate is bent and superimposed on the other substrate on which the liquid crystal composition is placed, and then irradiated with ultraviolet rays to produce a polymer dispersed liquid crystal. Prior to the stacking of the substrates, a seal provided with an opening is formed on one of the substrates. After the substrates are stacked, the seal is cured by irradiating light. However, if an opening is provided in the seal, a process for closing the seal becomes necessary, which complicates the process. Problems with using an uncured seal resin and problems caused by irradiating ultraviolet rays after stacking the substrates are already present. As pointed out.
以上のような問題点に鑑み、本発明の目的は、基板間隔をより正確に保持でき、製造の容易な液晶光変調デバイスを提供することにある。 In view of the problems as described above, an object of the present invention is to provide a liquid crystal light modulation device that can hold the substrate interval more accurately and is easy to manufacture.
以上の目的を達成するため、本発明は、
少なくとも一方が可撓性を有する第1及び第2基板間に液晶組成物を挟持してなり、マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶光変調デバイスにおいて、
液晶組成物を第1及び第2基板間に封止するためのシール樹脂と、第1及び第2基板間に散在された複数のスペーサと、第1及び第2基板間の光変調領域内に所定の配置規則に基づいて一定の間隔をおいて配列された複数のドット状の樹脂構造物と、を備え、
第1及び第2基板が前記複数の樹脂構造物によって接着されており、一つの樹脂構造物が複数個分の画素の面積を支持していること、
を特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
In a liquid crystal light modulation device having a plurality of pixels arranged in a matrix, the liquid crystal composition being sandwiched between at least one flexible first and second substrate,
A sealing resin for sealing the liquid crystal composition between the first and second substrates, a plurality of spacers scattered between the first and second substrates, and a light modulation region between the first and second substrates. A plurality of dot-like resin structures arranged at regular intervals based on a predetermined arrangement rule, and
The first and second substrates are bonded by the plurality of resin structures, and one resin structure supports a plurality of pixel areas;
It is characterized by.
なお、本明細書においては、基板間に挟持された液晶光変調層のうち実際に光変調を行う部分、即ち、後述する図1の例ではシール樹脂2で囲まれた部分を光変調領域と呼ぶ。液晶光変調デバイスを液晶表示デバイスとして用いる場合は、前記光変調領域が表示領域となる。
In the present specification, a portion that actually performs light modulation in the liquid crystal light modulation layer sandwiched between the substrates, that is, a portion surrounded by the
本発明に係る液晶光変調デバイスにおいては、第1及び第2基板の間に、液晶組成物の封止用シール樹脂、散在されたスペーサ及びドット状の樹脂構造物が介在され、かつ、第1及び第2基板が前記複数の樹脂構造物によって接着されており、一つの樹脂構造物が複数個分の画素の面積を支持しているため、基板がずれたりすることなく、基板間隔をより正確に保持することができる。特に、樹脂構造物を設けた基板とは異なる基板にシール樹脂を設けると、シール樹脂及び樹脂構造物をそれぞれ独立して最適な方法で形成することができる。 In the liquid crystal light modulation device according to the present invention, a sealing resin for sealing the liquid crystal composition, interspersed spacers and dot-like resin structures are interposed between the first and second substrates, and the first And the second substrate is bonded by the plurality of resin structures, and one resin structure supports the area of a plurality of pixels, so that the substrate spacing is more accurate without shifting the substrate. Can be held in. In particular, when the sealing resin is provided on a substrate different from the substrate provided with the resin structure, the sealing resin and the resin structure can be formed independently by an optimum method.
また、可撓性を有する一方の基板を他方の基板上に液晶組成物を挟んで加圧しつつ展開させ、かつ、貼り合わせていくことにより、液晶組成物の空気抜きができ、基板間ギャップの調整も良好となり、液晶光変調デバイスを容易に製造することができる。 In addition, it is possible to vent the liquid crystal composition and adjust the gap between the substrates by spreading and bonding one flexible substrate with the liquid crystal composition on the other substrate while pressing the liquid crystal composition. The liquid crystal light modulation device can be easily manufactured.
本発明に係る液晶光変調デバイスにおいて、液晶組成物は、室温でコレステリック相を示し、電圧が印加されることにより、フォーカルコニック状態、プレーナ状態、中間調表示状態のいずれかに切り換えられ、いずれの場合も電圧無印加状態で表示が維持されるものであることが好ましい。 In the liquid crystal light modulation device according to the present invention, the liquid crystal composition exhibits a cholesteric phase at room temperature and is switched to a focal conic state, a planar state, or a halftone display state by applying a voltage. Even in this case, it is preferable that the display is maintained in a state where no voltage is applied.
また、前記液晶光変調デバイスを、接着又は粘着材で複数積層した液晶光変調デバイスとして構成することも可能である。 In addition, the liquid crystal light modulation device can be configured as a liquid crystal light modulation device in which a plurality of layers are laminated with an adhesive or an adhesive material.
以下、本発明に係る液晶光変調デバイスの実施形態について添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a liquid crystal light modulation device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態、図1、図2参照)
本第1実施形態においては、液晶組成物としてコレステリック液晶を用いた色調の変化で温度を指示する液晶表示デバイス10の構造及びその製造方法を説明する。
(Refer to the first embodiment, FIG. 1 and FIG. 2)
In the first embodiment, a structure of a liquid
図1は液晶表示デバイス10の断面構造を示す。一対の光透過性材料からなる第1基板1a及び第2基板1b間には、光変調層として室温付近でコレステリック相を示す液晶組成物4が充填されている。また、基板1a,1bの周辺部には、スペーサ3を含むシール樹脂2が設けられている。さらに、基板1a,1b間には基板ギャップ制御材としてのスペーサ3が配置されている。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a liquid
このような液晶表示デバイス10は、以下のようにして作製することができる。まず、図2(A)に示すように、第2基板1bを基台5上に載置し、スペーサ3を予め混入したシール樹脂2を第2基板1bの周辺部に塗布する。シール樹脂2の材質は、液晶組成物を液晶表示デバイス内部に封入できるものであれば特に制限はないが、紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂等を用いることが好ましい。特にシール樹脂としてエポキシ樹脂材料などの熱硬化性樹脂材料を用いると、長期にわたり高い気密性を保つことができる。
Such a liquid
シール樹脂2は、基板1b上の周辺部に、ディスペンサ法やインクジェット法など樹脂をノズルの先から基板上に吐出して形成する方法や、スクリーン版やメタルマスク等を用いた印刷法、樹脂を所定形状で一旦平板やローラ上に形成した後、基板1b上に転写する転写法などによって形成することができる。
The sealing
シール樹脂2は、例えば基板1bの周辺部に連続した環状に形成する。本第1実施形態では、後述するように、液晶材料を少なくとも一方の基板に滴下して2枚の基板を貼り合せるので、シール樹脂2に液晶材料を注入あるいは排出するための開口部を設けなくても液晶材料を基板間に満たすことができるが、シール樹脂にこのような開口部を設けてもよい。開口部は、液晶材料の充填後、紫外線硬化樹脂等を用いて封止すればよい。シール樹脂2の線幅はおよそ10μm〜1000μmとなるように形成することが好ましい。
The sealing
前記シール樹脂2は第2基板1b上で加熱されて半硬化状態とされる。ここでいう半硬化状態とは、樹脂成分の一部が硬化して流動性及び表面のタックが低下した状態を指し、シール樹脂2中に溶剤成分が含まれる場合は、加熱によりシール樹脂中に含まれる溶剤成分が部分的に揮発して流動性及び表面のタックが低下した状態も含み、さらに、押圧した場合には、形状が潰れて接着性が生じるような状態をいう。
The sealing
一方、図2(B)に示すように、第1基板1aを真空吸着可能なホットプレート6などの発熱可能な平面基板上に載置し、その上にはスペーサ3を散布する。スペーサ3は従来公知のものを使用することができるが、加熱・加圧によって変形しない硬質材料からなる粒子が好ましく、例えば、ガラスファイバーを微細化したもの、ボール状の珪酸ガラス、アルミナ粉末等の無機材料、あるいはジビニルベンゼン系架橋重合体やポリスチレン系架橋重合体等の有機材料の球状粒が使用可能である。これらのスペーサ表面に樹脂を被覆したものを用いてもよい。スペーサの大きさは、設定しようとする基板間ギャップの大きさに合わせて適宜定めればよいが、好ましくは1〜20μmとする。スペーサ3の散布は、従来公知の散布方法を用いて行えばよく、湿式法、乾式法のいずれでもよい。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, the
こうしてスペーサ3を散布した第1基板1aの端部に液晶組成物4を滴下する。液晶組成物を滴下するには、例えば、液晶組成物をシリンジなどのノズル状の射出口から基板に射出する方法などを用いることができる。
Thus, the
次に、図2(C)に示すように、シール樹脂2が形成された第2基板1bの端部をスペーサ3及び液晶組成物4が供給された第1基板1aの端部に液晶組成物4を介して重ね合わせる。そして、第2基板1bの反対側の端部を持ち上げるようにして基板1bを撓ませて、加圧部材(例えば、シリコンゴム製のローラ7)により基板1bを基板1aに対して加圧しながら液晶組成物28を押し出しつつ、基板1a,1b間のギャップが変化しないようにして重ね合わせていく。
Next, as shown in FIG. 2C, the end portion of the
以上の工程によって図2(D)に示す液晶表示デバイス10の半完成品が形成される。次に、図2(E)に示すように、この半完成品を一対の平面基板11で挟み、荷重をかけて適当な温度に加熱し、所定時間維持する。なお、両基板を貼り合わせる際にそれぞれの基板1a,1bと平面基板11との間に弾性体12を挟み、基板1a,1bに対してより確実に押圧力を作用させるようにしてもよい。基板1a,1bの接着が十分完了するだけの時間が経過すれば、基板1a,1bを冷却し、平面基板11を取り去って液晶表示デバイス10とする。冷却は、荷重をかけたまま徐冷することが好ましい。
A semi-finished product of the liquid
以下、第1実施形態の具体的な実施例を挙げる。
(実施例1)
第1基板として7059ガラス(コーニング社製)を用い、第2基板としてPETフィルム(東レ社製ルミラー)を用いた。この第2基板上にスペーサとして粒径30μmのミクロパールSP−230(積水ファインケミカル社製)を予め混入したエポキシ系シール剤PS0461(三井化学社製)をスクリーン印刷法にて印刷してシール樹脂とした。この第2基板を基台5上に載置して80℃で30分間加熱し、シール樹脂を半硬化状態とした。
Hereinafter, specific examples of the first embodiment will be described.
Example 1
7059 glass (manufactured by Corning) was used as the first substrate, and PET film (Lumirror manufactured by Toray Industries, Inc.) was used as the second substrate. On this second substrate, an epoxy sealant PS0461 (manufactured by Mitsui Chemicals) in which micropearl SP-230 (manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.) having a particle diameter of 30 μm as a spacer is mixed in advance by screen printing is used as a seal resin. did. This second substrate was placed on the base 5 and heated at 80 ° C. for 30 minutes to make the sealing resin semi-cured.
次に、第1基板をホットプレート6上に載置し、その上にスペーサとして粒径30μmの前記ミクロパールSP−230を散布した。さらに、第1基板の端部に、液晶組成物としてカイラル剤CB15を40wt%含む液晶成分E44(ともにメルク社製)をシール樹脂で囲まれた領域内の体積よりも多めに滴下した。ホットプレート6はステンレス製の真空吸着プレートであり、第1基板は該プレート6上に真空吸着により固定される。
Next, the 1st board | substrate was mounted on the
次に、第2基板を第1基板上の液晶組成物を滴下した側の端部で重ね合わせ、第2基板のもう一方の端部を持ち上げながら、室温下でシリコンゴム製のローラ7により液晶組成物を両基板間に展開/充填しながら、両基板間のギャップが変化しないようにして重ね合わせた。 Next, the second substrate is overlaid on the end of the liquid crystal composition on the first substrate and the other end of the second substrate is lifted, and the liquid crystal is liquidated by the roller 7 made of silicon rubber at room temperature. While the composition was spread / filled between both substrates, they were superposed such that the gap between the substrates did not change.
その後、表面を研摩したステンレス製の一対の平面基板11で両基板をシリコンゴム製のシート12を介して挟み、0.3kg/cm2の荷重をかけ、100℃の恒温槽中に90分間置き、両基板を貼り合わせた。その後、恒温槽の電源を切り、荷重をかけたまま恒温槽中で室温まで冷却した。
Thereafter, both substrates are sandwiched between a pair of stainless steel
以上のようにして、液晶表示デバイスを作製した。この液晶表示デバイスは、10℃で青色、20℃で緑、30℃で赤色と連続的に色調変化を生じ、その色調により、温度を指示することができた。 A liquid crystal display device was produced as described above. In this liquid crystal display device, the color tone changed continuously in blue at 10 ° C., green at 20 ° C., and red at 30 ° C., and the temperature could be indicated by the color tone.
(第2実施形態、図3〜図15参照)
本第2実施形態においては、多数の画素をオン/オフして画像を表示する液晶表示デバイス20の構造及びその製造方法を説明する。
(Refer 2nd Embodiment and FIGS. 3-15)
In the second embodiment, a structure of a liquid
図3は液晶表示デバイス20の断面を示す。一対の基板21a,21b間には、光変調層としての液晶組成物28が充填されている。また、基板21a,21b上には透明電極22a,22bがマトリクス状に形成されており、その上には所望により設けられる絶縁膜23a,23b、配向膜24a,24bが形成されている。さらに、基板21a,21b間にはスペーサ25が配置され、基板間ギャップを定めている。また、基板21a,21bの周辺部はスペーサ25’を含むシール樹脂26で接着されている。表示領域には基板21a,21bに接着する樹脂構造物27が配置され、基板21a,21bを支持している。
FIG. 3 shows a cross section of the liquid
本液晶表示デバイス20では、電極22a,22bがマトリクス状に交差するポイントが表示画素となる。液晶組成物28によってマトリクス状に光変調が行われる領域を表示領域と称し、樹脂構造物27は少なくともこの表示領域に設けられている。
In the present liquid
樹脂構造物27には、加熱により軟化し、冷却により固化するような材料、例えば、熱可塑性樹脂を用いる。熱可塑性樹脂には、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリビニールエーテル樹脂、ポリビニールケトン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニールピロリドン樹脂、飽和ポリエステル樹脂等が挙げられ、これら1種類かこれらの混合物を少なくとも含むような材料から樹脂構造物27が形成される。また、加圧することで接着力を有する感圧接着剤を用いてもよい。感圧接着剤とは、圧力を加えることで接着能を生じるもので、例えば、アクリル樹脂を水中でエマルジョンにしたものがある。その一例として水性感圧接着材スリーボンド1546(スリーボンド社製)がある。
For the
さらに、紫外線硬化性樹脂を用いる場合には、該樹脂をスクリーン印刷等により任意の位置に配置した後、両基板21a,21bを貼り合わせる前に紫外線を照射し、少なくとも表面を固化させる。これには、アクリル系、エポキシ系樹脂などの紫外線硬化樹脂であればいずれでも用いることができ、液晶パネルの製造に用いられる紫外線硬化型のシール樹脂や封口材を好適に用いることができる。
Furthermore, when using an ultraviolet curable resin, after arrange | positioning this resin to arbitrary positions by screen printing etc., before bonding both board |
樹脂構造物27は、硬化後に液晶表示デバイスの表示を妨げず2枚の基板を適切に支持できるような形状、大きさ、間隔、配置パターンとなるように配置すればよい。例えば、格子配列などの所定の配置規則に基づいて、一定の間隔をおいて配列された、円柱状、四角柱状、あるいは楕円柱状などのドット状のものとすることができる。また、所定の間隔をおいて配置されたストライプ状のものでもよい。樹脂構造物をドット状に形成することにより液晶表示デバイスの開口率を高く保持しつつ、上下基板との接着性を高め、振動や曲げなどに強い強固な素子にすることができる。また、樹脂構造物をストライプ状に形成すると、ドット状に形成した場合に比べて概して開口率は低くなるが、接着面積の増加により樹脂構造物と基板との接着性が増し、素子自身がさらに強固なものとなる。さらに、ストライプ状の樹脂構造物を形成すると液晶層内に堰が設けられることとなり、液晶層内の液晶組成物の流動を防ぐ点で有利である。図7には、格子状に円柱状の樹脂構造物27を設けた場合の平面図を示した。
The
ドット状樹脂構造物は、最大幅が200μm以下の大きさのものが接着性、表示特性を考慮すると望ましく、また、少なくとも数μm、より好ましくは製法上の容易性を考慮して10μm以上の最大幅のものが望ましい。上下基板を支持し、かつ、ある程度の接着力を有するには樹脂構造物の大きさも問題となるが、加熱圧着後に樹脂構造物の接着部分の面積が光変調領域内に占める面積の割合が1%以上であれば、液晶光変調素子として十分な強度を得ることができる。樹脂構造物の光変調領域内に占める面積が増加するに従って光変調部の面積は小さくなるが、樹脂構造物の占める面積の割合が40%以下であれば液晶光変調素子として実用上十分な特性が得られる。ストライプ状樹脂構造物の線幅は、上述のドット状樹脂構造物の場合と同様に数μm〜200μm、より好ましくは10μm〜200μmとすることが望ましい。 A dot-like resin structure having a maximum width of 200 μm or less is desirable in view of adhesiveness and display characteristics, and is preferably at least several μm, more preferably 10 μm or more in consideration of ease of manufacturing. A large one is desirable. In order to support the upper and lower substrates and have a certain degree of adhesion, the size of the resin structure is also a problem, but the ratio of the area of the bonded portion of the resin structure in the light modulation region after thermocompression bonding is 1 % Or more, sufficient strength as a liquid crystal light modulation element can be obtained. As the area occupied by the resin structure in the light modulation region increases, the area of the light modulation portion decreases. However, if the ratio of the area occupied by the resin structure is 40% or less, characteristics sufficient for practical use as a liquid crystal light modulation element Is obtained. The line width of the stripe-shaped resin structure is desirably several μm to 200 μm, more preferably 10 μm to 200 μm, as in the case of the above-described dot-shaped resin structure.
なお、本第2実施形態のように、マトリクス電極により画素を構成した液晶表示デバイスでは、ドット状樹脂構造物を形成する場合、画素が大きい場合には画素中に複数個該樹脂構造物を形成することで液晶光変調素子の強度を増す構成も有用であり、画素が小さい場合には一つの樹脂構造物で複数個分の画素の面積を支持する構成も有用である。また、電極間に優先的にドット状樹脂構造物を配置すると開口率が上昇するため好ましい。マトリクス電極により画素を構成した液晶表示デバイスにストライプ状樹脂構造物を形成する場合、開口率をできるだけ大きくするために、帯状電極間に電極に沿って樹脂構造物を形成することが望ましい。 In addition, in the liquid crystal display device in which pixels are configured by matrix electrodes as in the second embodiment, when a dot-shaped resin structure is formed, a plurality of resin structures are formed in the pixel when the pixel is large. Thus, a configuration that increases the strength of the liquid crystal light modulation element is also useful, and when the pixels are small, a configuration that supports the area of a plurality of pixels with one resin structure is also useful. In addition, it is preferable to place a dot-like resin structure preferentially between the electrodes because the aperture ratio increases. When forming a stripe-shaped resin structure in a liquid crystal display device in which pixels are formed by matrix electrodes, it is desirable to form the resin structure along the electrodes between the band-shaped electrodes in order to maximize the aperture ratio.
液晶組成物28はいずれのモードで使用されるものでもよく、ツイスティッドネマティック(TN)モード、スーパーツイスティッドネマティック(STN)モード、強誘電性液晶(FLC)モード、インプレーンスイッチング(IPS)モード、ヴァーティカルアライン(VA)モード、電界誘起複屈折(ECB)モード、コレステリック・ネマティック相転移ゲストホストモード、高分子分散型液晶モード、コレステリック選択反射型モードなどいずれのモードで使用される液晶材料でもよい。
The
基板21a,21bには透光性材料を好適に用いることができ、少なくとも一方の基板が可撓性を有していれば、他方はガラスなど可撓性を有していないものであってもよい。また、基板21a,21bは可視光領域の任意の波長域の光を透過すればよい。以下で透明という単語は同様の意味で用いる。また、反射型の液晶表示デバイスの場合にはいずれか一方の基板21a,21bが透明であればよく、他方は、金属膜、有機膜、無機膜などが設けられて透明でなくなった基板や金属板、プラスチック板等透明でない基板を用いてもよい。
A light-transmitting material can be suitably used for the
図4は、液晶表示デバイス20の変形例を示し、配向膜24a,24bを表示領域のみに設けた例である。図4に示すように、配向膜24a,24bを表示領域内のみに設けることにより、配向膜材料の使用量を減らすことができる。また、シール樹脂26が直接基板21a,21bあるいは絶縁膜23a,23bに接するので、配向膜24a,24bを介して大気中の水分が液晶層に浸入するのが効果的に防止される。
FIG. 4 shows a modified example of the liquid
シール樹脂26として紫外線硬化性樹脂材料や熱硬化性樹脂材料を用いている場合、ある種の配向膜の存在によってはシール樹脂の硬化が阻害されることがあるが、配向膜を表示領域内のみに設けることによって、この問題を防ぐことが可能である。なお、シール樹脂26に含まれるスペーサ25’の大きさを、表示領域内に散布するスペーサ25とは異なる大きさとしても構わないが、通常、絶縁膜や配向膜の厚み、電極の厚み、液晶層の厚みやなどは液晶表示デバイスの平面方向の大きさに比べて十分に小さいので、シール樹脂に含まれるスペーサの大きさと表示領域内に散布するスペーサとを同じ大きさにしても、液晶層の厚みが異なるなどの問題は特に生じない。
When an ultraviolet curable resin material or a thermosetting resin material is used as the
このような液晶表示デバイス20は、以下のようにして作製することができる。まず、図5(A),(B)に示すように、基板21a,21b上に所定のパターンで透明電極22a,22bを形成する。NESAガラスなどの市販の透明電極付き基板を用いてもよい。なお、基板21a、21bの少なくとも一方は可撓性である。後述する基板の貼り合せ工程において、平面状に保たれた基板に対して貼り合せを行う方の基板を可撓性とするのが適当である。
Such a liquid
そして、図5(C),(D)に示すように、必要に応じて両基板の電極面に無機又は有機の薄膜を設ける。本第2実施形態では、まず絶縁膜23a,23bを形成し、次に配向膜24a,24bを形成する例を示している。これらの絶縁膜や配向膜は必要に応じて設けられるものであり、それぞれ、酸化シリコン等の無機材料やポリイミド樹脂などの有機材料を用いて、スパッタリング法、スピンコート法、あるいはロールコート法など公知の方法によって形成すればよい。絶縁膜、配向膜のいずれか一方のみを設けるようにしても構わないし、一方の基板のみにこれらの膜を形成するようにしてもよい。さらに必要であれば、配向膜にラビング処理を施してもよい。
Then, as shown in FIGS. 5C and 5D, inorganic or organic thin films are provided on the electrode surfaces of both substrates as necessary. In the second embodiment, an example is shown in which the insulating
次に、基板21b上には、図5(A’),(B’)に示すように、スペーサ25を散布し、基板21bの周辺部へシール樹脂26を塗布する。シール樹脂26を設けることにより、液晶組成物が液晶表示デバイス内に封入すると共に、樹脂構造物と合わせて両基板を広い面積で支持することができるので、基板間ギャップを液晶表示デバイス全体で均一に保つことができる。
Next, as shown in FIGS. 5A 'and 5B',
シール樹脂26の材質は、液晶組成物を液晶表示デバイス内部に封入できるものであれば特に制限はないが、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等を用いることが好ましい。特にシール樹脂としてエポキシ樹脂材料などの熱硬化性樹脂材料を用いると、長期にわたり高い気密性を保つことができる。シール樹脂26を樹脂構造物27と同じ高分子材料で構成してもよい。
The material of the sealing
シール樹脂26の形成方法は前記第1実施形態で説明したのと同様である。なお、シール樹脂26中には、スペーサ25’が含まれていてもよい。シール樹脂に含ませるスペーサの大きさは表示領域に散布するスペーサ25の大きさとほぼ同じものを用いることができる。
The method for forming the sealing
なお、本第2実施形態では、シール樹脂26を樹脂構造物27と異なる基板上に設けることにより、シール樹脂26と樹脂構造物27との形成法や材料を変えることが容易になる。例えば、表示領域内ではスクリーン版やメタルマスクを用いて精細な樹脂構造物27を作製し、表示領域外ではディスペンサを用いて、用いる樹脂量を必要最小限に抑えることができる。また、表示領域内の樹脂構造物としては精細度や接着性を重視した樹脂を選択し、シール樹脂26としては液晶組成物28中に外部から不純物が混入しないように気密性が高く、長期の信頼性を有する樹脂材料を選択できる。もちろん、両者を同じ基板上に設けることも可能である。
In the second embodiment, by providing the sealing
シール樹脂26を樹脂構造物27と同じ樹脂材料で構成し、かつ、シール樹脂26と樹脂構造物27とを同じ基板上に同じ方法で作製する場合には、工程を簡略化できる。さらに、シール樹脂26と樹脂構造物27とを同時に形成することで、生産工程を最小限にとどめることができる。
When the sealing
こうして貼り合せ前の基板を作製した後、図5(C’)に示すように、真空吸着可能なホットプレート30などの発熱可能な平面基板上に基板21bを載置し、基板21bを加熱する。基板21bを加熱することにより、粘度の高い液晶材料の粘度を下げることができるので、両基板を重ね合わせる際に、基板間への気泡の巻き込みを少なくすることができる。基板の加熱温度は適宜設定すればよいが、液晶材料のアイソトロピック相への転移温度以上にすることで、液晶材料の流動性を高めることができ、基板の位置による液晶材料の組成変化の発生を低減でき、表示ムラを生じないようにすることができる。
After the substrates before bonding are thus manufactured, as shown in FIG. 5C ′, the
シール樹脂を両基板の貼り合せ前に半硬化状態としておくと、両基板の貼り合せをより確実に行うことができる。例えば、熱硬化性樹脂材料をシール樹脂の材料として用いている場合は、ホットプレート30による加熱によってシール樹脂を半硬化状態とすることができる。なお、ここでいう半硬化状態とは、前記第1実施形態で説明したのと同じ意味である。
If the sealing resin is in a semi-cured state before the two substrates are bonded together, the substrates can be bonded more reliably. For example, when a thermosetting resin material is used as the seal resin material, the seal resin can be brought into a semi-cured state by heating with the
シール樹脂として熱硬化性樹脂材料を用いる場合、樹脂構造物の軟化温度とシール樹脂の硬化温度とを一致あるいは接近させると、一段階の加熱工程で処理することができ、極めて効率良く生産することができる。樹脂構造物の軟化温度とシール樹脂として用いる熱硬化性樹脂材料の硬化温度との差の絶対値を15℃以内、より好ましくは10℃以内程度とすることが望ましい。 When a thermosetting resin material is used as the sealing resin, if the softening temperature of the resin structure and the curing temperature of the sealing resin match or approach each other, it can be processed in a single heating process, and production is extremely efficient. Can do. It is desirable that the absolute value of the difference between the softening temperature of the resin structure and the curing temperature of the thermosetting resin material used as the seal resin is within 15 ° C, more preferably within 10 ° C.
図11は、発熱可能な平面基板の一例である真空吸着可能なホットプレート30の構成を示す図である。図11に示すように、ホットプレート30は、加熱の対象となる基板を固定支持するための真空吸着用の吸着孔31cが複数設けられている吸着テーブル31と、吸着テーブル31の裏面に密着固定されたプレート状のヒータ32と、ベーク材やセラミック材などからなる断熱プレート33とから構成されている。各吸着孔31cは全て吸着テーブル31内で連通しており、さらに電磁弁39を介して真空ポンプ40に接続されている。各吸着孔31cからのエアー吸引により基板が固定支持されるので、可撓性を有する基板21bを加熱しても基板21bが熱膨張により撓むことなく固定され、基板21bをむらなく加熱することができる。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a
一方、基板21a上には、図5(E)に示すように、所定の配列で硬化性樹脂材料27’を配置し、この硬化性樹脂材料27’を硬化させて樹脂構造物27とする。硬化性樹脂材料27’としては、前述したように、光硬化性樹脂材料、熱硬化性樹脂材料、電子線硬化性樹脂材料などを用いることができ、硬化後に基板21aの軟化温度以下の温度で軟化するものであればよい。
On the other hand, as shown in FIG. 5E, a
こうして樹脂構造物27の形成された基板21aと、スペーサ25及びシール樹脂26の配置された基板21bとを貼り合せる。
In this way, the
図6は両基板を貼り合わせる様子を示している。両基板の貼り合わせに際しては、基板21a,21bの少なくとも一方を加熱し、樹脂構造物27を軟化させる。そして、図6(A)に示すように、ホットプレート30上に固定された基板21aの端部に液晶組成物28を滴下し、液晶組成物28が滴下されている側の端部に基板21bの端部を重ね合わせる。そして、基板21bの反対側の端部を持ち上げるようにして基板21bを撓ませて、加圧部材で基板21bを基板21aに対して加圧しながら液晶組成物28を押し出しつつ重ね合わせていく。基板21bを加圧する加圧部材は、発熱ローラを用いることが好ましく、図7(A)には、加圧ローラ51とその下流に設けられた加圧加熱ローラ52とで基板21bを加圧する例を示した。
FIG. 6 shows how the two substrates are bonded together. At the time of bonding the two substrates, at least one of the
基板21aに関しては配向膜24aが形成されている面を上にして、予め所定の温度に加熱されているホットプレート30上に載置し、基板21aの端部に液晶組成物28を滴下する。液晶組成物28は、シール樹脂26と両基板21a,21bとで囲まれた体積以上の量を滴下すればよい。
With respect to the
シール樹脂26は、一対の基板が重ね合わされるまでは半硬化状態としておくことが好ましい。半硬化状態としておくことで、液晶組成物中へのシール樹脂成分の溶出を抑制することができる。なお、樹脂構造物を設けた基板とは異なる基板にシール樹脂を設けて両基板を貼り合わせると、半硬化後のシール樹脂への加熱を加圧時のみとすることができ、シール樹脂の硬化過多による接着力の低下を抑えることができる。
The sealing
貼り合せの後、先に説明した第1実施形態と同様に、一対の平面基板75で基板21a,21bを挟み、荷重をかけ、適当な温度・時間で維持する。接着が十分完了するだけの時間が経過したら、貼り合わされた基板を冷却し、平面基板75を取り去って液晶表示デバイスとする。冷却は荷重をかけたまま徐冷することが好ましい。
After bonding, as in the first embodiment described above, the
次に、基板の貼り合せに用いることのできる貼り合せ装置の一例を説明する。図12は貼り合わせ装置の外観を示す。図13はこの装置により一対の基板21a,21bを貼り合わせる様子を示す。
Next, an example of a bonding apparatus that can be used for bonding substrates will be described. FIG. 12 shows the appearance of the bonding apparatus. FIG. 13 shows a state in which a pair of
この貼り合わせ装置は、基板21aを載置して移動させるホットプレート30と、液晶組成物28を定量吐出する定量吐出ユニット41と、2枚の基板21a,21bを加圧及び加熱する加圧加熱ユニット50と、第2基板21bの後端を保持する保持ユニット70とを備えている。
This bonding apparatus includes a
ホットプレート30は図11に示したように、さらに詳しくは、断熱プレート33の下面に、基台100(図12参照)上に設けられたLMレール38上をスライドするLMブロック34と、サーボモータ又はスピードコントロールモータを駆動源36とするボールねじ35に螺着したナットブロック34’とが設けられている。ボールねじ35の正逆回転に基づいてこれと螺着するブロック34’がホットプレート30及びブロック34と一体的にレール38に沿って往復移動する。
As shown in FIG. 11, the
図11に示すように、吸着テーブル31には基板21aを位置決めするためのピン31aが設けられている。ホットプレート30がスライドして、後述する加圧加熱ユニット50に設けられた加圧ローラ51及び加圧加熱ローラ52と対向する位置にきた場合、ピン31aの背部に設けられたコイルスプリング31bが縮んでピン31aがローラ圧で下降し、加圧ローラ51及び加圧加熱ローラ52に負荷をかけない構造になっている。
As shown in FIG. 11, the suction table 31 is provided with
また、前記ホットプレート30においては、図11に示した各吸着孔31cからのエアー吸引により基板21aが固定支持されるので、上方から基板21aを押さえる部材が必要なく、装置構成の簡素化や汚れ防止の点で有利である。また、たとえフィルム基板であったとしても基板の膨らみが生じない。もし、基板をプレートの上方から押さえて固定する場合、基板を貼り合わせるための加圧ローラの移動を妨げないように基板周縁部で支持することになり、特に可撓性を有する大型基板を用いた場合に基板全体を平坦に保つことが非常に困難となる。
In the
さらに、吸着テーブル31の近傍には温度センサ32bが設けられており、この温度センサ32bに接続された温度調節器32aによってヒータ32をオン/オフ制御し、吸着テーブル31の温度制御を行う。
Further, a
LMレール38の近傍には、ホットプレート30が所定の位置で停止又は速度変更できるようにフォトセンサ又はリミットスイッチなどの位置検出器37(図13参照)が配置されており、駆動源36への制御信号を発するように構成されている。
A position detector 37 (see FIG. 13) such as a photo sensor or a limit switch is arranged in the vicinity of the
定量吐出ユニット41は、液晶組成物を内部に収容して吐出口から液晶組成物を吐出するシリンダ42と、該シリンダ42内にエアーを供給する空圧源44と、空圧源44を制御してシリンダ42からの液晶組成物の吐出量を調整する制御装置43と、この制御装置43及びシリンダ42を吸着テーブル31上方の任意の位置に停止・走行させるためのX−Yロボット機構45とから構成されている。
The fixed discharge unit 41 controls the
加圧加熱ユニット50は、図12、図13に示されているように、加圧ローラ51と加圧加熱ローラ52との2本のローラを備えており、ホットプレート30の移動によって基板21a,21bがローラ51,52の対向部にきたときにローラ51,52によって基板21a,21bをホットプレート30に向けて加圧及び加熱する。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
加圧ローラ51の両端部は、図14に示すように、それぞれベアリング54を介してベアリングホルダ55に取り付けられている。基台100上には支持板56が取り付けられており、各ベアリングホルダ55はこの支持板56に取り付けられたLMレール57上をスライドするLMブロック58に接続ブロック59を介して接続されている。これにより、加圧ローラ51がホットプレート30の直上でスライド可能に支持される。
As shown in FIG. 14, both ends of the
ベアリングホルダ55の上方には、ベアリングホルダ55を押圧するばね60と、ばね60の縮み量を調整するための調整ボルト61とが設けられている。調整ボルト61は、支持板56に設けられたねじ穴に螺合され、先端に設けられたストッパ62でばね60を押圧する。調整ボルト61を回転させることにより、ばね60の縮み量を変更することができるので、基板21a,21bに対して均一な圧力がかかるように加圧ローラ51の加圧力が調整できる。さらに、ベアリングホルダ55の下方には、過度の加圧を防止するためのストッパ63が設けられている。加圧ローラ51による加圧力は、加圧加熱ローラ52の加圧力よりも弱めに設定しておくことが好ましい。
Above the
加圧加熱ローラ52及びその周囲の支持構成も前記加圧ローラ51の支持構成と同様である。但し、加圧加熱ローラ52は中空構造であり、中空部分に内蔵された棒状のヒータ53で加圧加熱ローラ52の表面が加熱される。加圧加熱ローラ52の表面近傍には非接触又は接触式の温度センサ64が配置されており、この温度センサ64に接続された温度調節器65によりローラ52の表面温度制御を行う。
The supporting structure of the
加圧ローラ51及び加圧加熱ローラ52の表面は、平滑で離型性を有することが好ましく、例えば、シリコンゴム層が好適に使用できる。
The surfaces of the
基板保持ユニット70は、基板21bの後端を保持する保持ローラ対71と、この保持ローラ対71に先端が接続されたワイヤ73の巻き取りと送り出しとを行うためのモータ72とを備えている。モータ72は、ホットプレート30の先端が加圧ローラ51に対向する位置にきたとき、ワイヤ73の送り出しを開始し、保持ローラ対71の下降動作をホットプレート30の移動動作に連動させる。
The
以下、本第2実施形態の具体的な実施例を挙げる。
(実施例2)
第1基板として、前記7059ガラスを用い、この基板上にITO(Indium Tin Oxide)をスパッタリング法により、厚さ200nmに成膜した。また、第2基板として、可撓性を有する透明導電性フィルムFST−5352(住友ベークライト社製)を用いた。このフィルムにもITOを成膜した。これらの基板上のITOをフォトリソグラフィ工程により、電極ピッチ350μm、電極幅300μmでパターニングし、帯状の透明電極を形成した。
Hereinafter, specific examples of the second embodiment will be described.
(Example 2)
The 7059 glass was used as the first substrate, and ITO (Indium Tin Oxide) was formed on the substrate to a thickness of 200 nm by sputtering. In addition, a flexible transparent conductive film FST-5352 (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) was used as the second substrate. ITO was also formed on this film. ITO on these substrates was patterned by an photolithography process with an electrode pitch of 350 μm and an electrode width of 300 μm to form a strip-shaped transparent electrode.
次に、ポリシラザン溶液L120(東燃社製)を用い、スピンコート法により両基板の透明電極上に厚さ1000オングストロームの薄膜を形成し、120℃の恒温槽中で2時間加熱し、さらに、90℃、湿度85%の恒温恒湿槽中で3時間加熱することにより絶縁膜を形成した。次に、配向膜材料AL4552(JSR社製)をスピンコート法で両基板の絶縁膜上に厚み500オングストロームの薄膜を形成し、165℃で2時間恒温槽中で加熱した。 Next, a polysilazane solution L120 (manufactured by Tonen) was used to form a thin film having a thickness of 1000 angstroms on the transparent electrodes of both substrates by spin coating, and heated in a constant temperature bath at 120 ° C. for 2 hours. The insulating film was formed by heating for 3 hours in a constant temperature and humidity chamber at 85 ° C. and humidity of 85%. Next, an alignment film material AL4552 (manufactured by JSR) was formed on the insulating films of both substrates by spin coating, and a thin film having a thickness of 500 angstroms was formed and heated in a thermostatic bath at 165 ° C. for 2 hours.
加熱後、両基板上の配向膜上をラビング処理した。図8に示すように、ラビング方向Rは、第1基板21aが帯状電極22aの長手方向から時計回りに45°、第2基板21bが反時計回りに45°の方向に行った。
After the heating, the alignment films on both the substrates were rubbed. As shown in FIG. 8, the rubbing direction R was performed in a direction in which the
次に、スペーサとして粒径が4.5μmの前記ミクロパールSP−2045を第2基板上に散布した。なお、スペーサの散布は、水:イソプロパノール=1:1(体積比)の溶媒中にスペーサを分散させ、スプレー瓶から第2基板の配向膜上に吹き付けることにより行った。続いて、第2基板の周辺部に、スペーサとして粒径が4.5μmの前記ミクロパールSP−2045をシール材ストラクトボンドXN−21−S(三井東圧社製)中に混入したものを液晶シール樹脂塗布装置(ディスペンサー)MLC−III(武蔵エンジニアリング社製)を用いて描画した。このとき、シール樹脂26は図9に示すように表示領域を囲む環状構造とした。
Next, the micropearl SP-2045 having a particle diameter of 4.5 μm was dispersed as a spacer on the second substrate. The spacers were dispersed by dispersing the spacers in a solvent of water: isopropanol = 1: 1 (volume ratio) and spraying the spacers on the alignment film of the second substrate from the spray bottle. Subsequently, a liquid crystal in which the micropearl SP-2045 having a particle diameter of 4.5 μm as a spacer is mixed in a sealing material Structbond XN-21-S (manufactured by Mitsui Toatsu) at the periphery of the second substrate. Drawing was performed using a seal resin coating device (dispenser) MLC-III (manufactured by Musashi Engineering). At this time, the sealing
シール樹脂を描画後、第2基板に対しては、図11に示した真空吸着可能なホットプレート30上で吸着固定して80℃で30分間加熱した。
After drawing the sealing resin, the second substrate was fixed by suction on the
次に、第1基板上に樹脂構造物を形成した。ここでは、樹脂構造物に熱可塑性樹脂(ポリエステル樹脂)のアロンメルトPES−360SA40(スリーボンド社製)を用いた。この熱可塑性樹脂をスクリーン印刷法により、直径50μm、ピッチ350μmで印刷した。このような基板の貼り合わせには、図12〜図14に示した貼り合わせ装置を使用した。 Next, a resin structure was formed on the first substrate. Here, Aron Melt PES-360SA40 (manufactured by Three Bond Co., Ltd.) of thermoplastic resin (polyester resin) was used for the resin structure. This thermoplastic resin was printed by a screen printing method with a diameter of 50 μm and a pitch of 350 μm. For the bonding of the substrates, the bonding apparatus shown in FIGS. 12 to 14 was used.
貼り合わせに際して、基板に関しては配向膜が形成されている面を上にして80℃に予め加熱されているホットプレート30上に真空吸着して固定し、第1基板の端部に液晶組成物を滴下した。滴下量は前記第1実施形態と同様にシール樹脂と両基板とで囲まれた体積以上の量を滴下した。ここでは、TNモードで使用されるZLI1565にカイラル材であるS811(メルク社製)を0.7wt%含むものを用いた。
At the time of bonding, with respect to the substrate, the surface on which the alignment film is formed is faced up and fixed on the
次に、図10に示すように、第2基板21b上の帯状の透明電極22bが第1基板21a上の帯状の透明電極22aと直交し、かつ、配向膜上をラビング方向Rが直交するように対向させ、液晶組成物が滴下されている側の端部を重ね合わせた。次に、ホットプレート30をシリコンゴムローラ51,52が回転するように移動させて液晶組成物28を展開させながら、第1基板21a上に第2基板21bを貼り合わせた。
Next, as shown in FIG. 10, the strip-shaped
このとき2本目のシリコンゴムローラ52は150℃の表面温度に設定し、このシリコンゴムローラ52により樹脂構造物27を軟化させながら、基板間ギャップをスペーサ25によって規定される値まで加圧した。シリコンゴムローラ51,52で貼り合わせた基板21a,21bを、表面を研摩したステンレス製の一対の平面基板75でシリコンゴム製のシート76を介して挟み、0.3kg/cm2の荷重をかけ、150℃の恒温槽中に90分間置いた。その後、恒温槽の電源を切り、荷重をかけたまま恒温槽中で室温まで冷却した。このようにして液晶表示デバイスを作製した。
At this time, the surface temperature of the second
このようにして作製したTNモードで動作する液晶表示デバイスは、基板間ギャップが均一に保たれ、表示むらの極めて少ないものであった。 The liquid crystal display device operating in the TN mode manufactured as described above has a uniform gap between the substrates and extremely small display unevenness.
(貼り合わせ装置の改良例、図15参照)
図15は前述した貼り合わせ装置(図11〜図14参照)の改良例を示す。この装置は、前記ホットプレート30、加圧加熱ユニット50等を基台100上で真空チャンバ80に収容したものである。真空チャンバ80は昇降機構81に保持されて昇降可能であり、基台100との間にはOリング82が介在されて気密性を維持するようになっている。真空チャンバ80の内部は電磁弁86を介して真空ポンプ85に接続されており、内部の減圧が図られる。
(Refer to FIG. 15 as an improved example of the bonding apparatus)
FIG. 15 shows an improved example of the above-described bonding apparatus (see FIGS. 11 to 14). In this apparatus, the
この改良例を使用すれば、真空チャンバ80内を清浄に保つことができるため、基板21a,21b間(液晶組成物28内)への不純物や気泡等の巻き込みをより確実に防止することができる。
If this improved example is used, the inside of the
(第3実施形態、図16、図17参照)
本第3実施形態では、室温でコレステリック相を示す液晶組成物を用い、各層で異なる選択反射波長を有する液晶組成物を挟持した3層の液晶パネルからなる反射型液晶表示デバイス20’について説明する。この液晶表示デバイス20’は、予めスペーサを分散させた液晶組成物を基板上に塗布する方法で作製される。
(Refer to the third embodiment, FIGS. 16 and 17)
In the third embodiment, a reflective liquid
図16はこのような液晶表示デバイス20’の断面を示し、3層の全てで可撓性を有する基板21a,21bを用いている点、液晶組成物28が室温でコレステリック相を示す材料を用いている点、一対の基板21a,21bからなる液晶パネルが3層に積層されている点以外は前記第2実施形態と同様である。
FIG. 16 shows a cross section of such a liquid
本第3実施形態では、各層に含まれる液晶組成物の選択反射波長を異なるものとすることにより、各層を選択的に反射状態・透過状態とすることにより、カラー表示を行うことができる。例えば、赤、緑、青の各色を反射するように調整した液晶組成物を用いた液晶表示素子を積層することにより、フルカラー表示を行うことができる。以下、前記第2実施形態と異なる箇所についてのみ述べる。 In the third embodiment, the liquid crystal composition contained in each layer has a different selective reflection wavelength, so that each layer can be selectively brought into a reflection state / transmission state to perform color display. For example, full color display can be performed by laminating liquid crystal display elements using a liquid crystal composition adjusted to reflect each color of red, green, and blue. Only the points different from the second embodiment will be described below.
図17は、液晶表示デバイス20’の製造工程の一部を示し、先に説明した第2実施形態とは異なる箇所を示している。まず、第2実施形態と同様にして貼り合せ前の基板21a,21bを作製する。次に、図17(A)に示すように、図15に示した貼り合せ装置の真空吸着可能なホットプレート30上に基板21aを載置し、液晶組成物28を基板21a上の端部に塗布する。そして、図17(B)に示すように、真空チャンバ80内を減圧した上で、この端部で基板21bを互いの帯状電極22a,22bが直交するように重ね合わせ、加圧ローラ51と加圧加熱ローラ52で両基板を貼り合せる。
FIG. 17 shows a part of the manufacturing process of the liquid
このようにして、各層を構成する基板21a,21bを貼り合せた後、各層間に接着剤29を滴下し各層での画素の位置ずれがないようにアライメントをし、各層を接着する。接着剤29としては、熱硬化性樹脂材料や光硬化性樹脂材料などの硬化性樹脂材料や、熱可塑性樹脂を用いることもできる。また、粘着剤により各層を粘着して積層してもよい。
In this way, after the
第3層目の基板21aの透明電極が設けられていない面には光吸収層を設ける。この光吸収層を設ける面を3層積層時の最下面として貼り合せる。光吸収層は基板21aの透明電極22aが設けられている側に設けてもよい。その場合は、基板21aと透明電極22aの間に設けるのが印加電圧を上昇させることがないので最も好ましいが、透明電極22aと液晶組成物28との間に設けても構わない。また、基板21aの外面に設ける場合には、黒色のラッカーのような塗料で光吸収層を形成してもよい。
A light absorption layer is provided on the surface of the
以下、第3実施形態の具体的な実施例を挙げる。
(実施例3)
基板として、可撓性を有する透明導電性フィルムFST−5352を2枚使用し、前記実施例2と同様にして各フィルムに帯状の透明電極を形成した。また、各基板の電極面には実施例2と同様にして絶縁膜と配向膜を設けた。但し、配向膜のラビング処理は行わないようにした。
Hereinafter, specific examples of the third embodiment will be described.
(Example 3)
Two transparent conductive films FST-5352 having flexibility were used as substrates, and a strip-shaped transparent electrode was formed on each film in the same manner as in Example 2. In addition, an insulating film and an alignment film were provided on the electrode surface of each substrate in the same manner as in Example 2. However, the rubbing treatment of the alignment film was not performed.
各層の液晶層の選択反射波長が、第1層目(図16の最上層)は490nm(青)、第2層目(中層)は560nm(緑)、第3層目(最下層)は680nm(赤)となるように、液晶組成物は、ネマティック液晶E44にカイラル材S811を(共にメルク社製)、それぞれ32wt%(第1層)、30wt%(第2層)、25wt%(第3層)混合したものを使用した。 The selective reflection wavelengths of the liquid crystal layers of the respective layers are 490 nm (blue) for the first layer (uppermost layer in FIG. 16), 560 nm (green) for the second layer (middle layer), and 680 nm for the third layer (lowermost layer). The liquid crystal composition is composed of nematic liquid crystal E44 and chiral material S811 (both manufactured by Merck & Co., Inc.), 32 wt% (first layer), 30 wt% (second layer), and 25 wt% (third). Layer) A mixture was used.
また、スペーサは、基板間ギャップをそれぞれ5μm、7μm、9μmとするため、第1層目の液晶組成物中には粒径が5μmのSP205、第2層目の液晶組成物には粒径7μmのSP207、第3層目の液晶組成物には粒径9μmのSP209(共に積水ファインケミカル社製)を予め分散させておいた。また、シール樹脂は紫外線硬化型樹脂(エポキシ樹脂)材料のUV RESIN T−470/UR−7092(長瀬チバ社製:ガラス転移点144℃)を用い、各層で5μm、7μm、9μmのスペーサを混合した。この紫外線硬化型樹脂材料をスクリーン印刷法により基板上に塗布した後、4kWの高圧水銀灯HMW−244−11CM(オーク社製)により、積算光量で4000mJ/cm2照射した。 In addition, since the spacers have gaps between the substrates of 5 μm, 7 μm, and 9 μm, respectively, SP205 having a particle size of 5 μm is contained in the first liquid crystal composition, and 7 μm in the second layer liquid crystal composition. SP207 and SP209 having a particle diameter of 9 μm (both manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.) were previously dispersed in the liquid crystal composition of the third layer. In addition, UV RESIN T-470 / UR-7092 (manufactured by Nagase Ciba Co., Ltd .: glass transition point 144 ° C.), which is an ultraviolet curable resin (epoxy resin) material, is used as the seal resin, and spacers of 5 μm, 7 μm, and 9 μm are mixed in each layer did. This ultraviolet curable resin material was applied onto a substrate by a screen printing method, and irradiated with 4000 mJ / cm 2 of accumulated light with a 4 kW high-pressure mercury lamp HMW-244-11CM (manufactured by Oak Co.).
各層を形成する他方の基板上には、前記実施例2と同様にして紫外線硬化型樹脂材料UV RESIN T−7092を用いて、目的とする各層の基板間ギャップよりも大きい高さを持つ樹脂構造物を各層それぞれの基板に形成した。 On the other substrate on which each layer is formed, a resin structure having a height larger than the inter-substrate gap of each target layer using the UV curable resin material UV RESIN T-7092 in the same manner as in Example 2. The object was formed on each substrate of each layer.
こうして、前記第2実施形態と同様にして貼り合わせ前の基板21a,21bを作製し、ホットプレート30上に基板21aを真空吸着し、予め所望の粒径のスペーサ25を分散させた液晶組成物28を基板21a上の端部に塗布した。次に、基板21bを貼り合せ装置に装着し、真空チャンバ内を減圧した上で、液晶組成物28を塗布した側の端部で基板21bを互いの帯状電極22a,22bが直交するように重ね合わせ、図15に示した貼り合わせ装置で貼り合わせた。
In this manner, the
このようにして、各層を構成する基板21a,21bを貼り合わせた後、各層間に接着剤29として紫外線硬化樹脂フォトレックA−704−180(積水ファインケミカル社製)を滴下し、各層での画素の位置ずれがないようにアライメントをし、紫外線を照射して3層を接着した。ここでは、接着剤29に紫外線硬化性樹脂を用いたが、熱硬化性の樹脂でもよく、さらには熱可塑性の樹脂でもよい。また、粘着剤により各層を粘着して積層してもよい。
Thus, after bonding the
また、第3層目の基板21aの透明電極22aが設けられていない面にブラックレジストCFPR BK−730S(東京応化工業社製)を塗布し光吸収層19とした。この光吸収層19を設ける面を3層積層時の最下面として貼り合わせた。
Further, a black resist CFPR BK-730S (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied to the surface of the
このようにして作製した反射型液晶表示デバイス20’は、各層に比較的小さいパルス電圧を与えるとフォーカルコニック状態となって透明となり、比較的大きいパルス電圧を与えるとプレーナ状態となって各色の選択反射状態となり、さらに中間的な大きさのパルス電圧を与えると中間調表示がなされ、いずれの場合も電圧無印加状態で表示が維持された。また、各層を適宜オン・オフすることで、非常に明るく視認性の高いフルカラー表示が可能であった。
The reflection type liquid
(第4実施形態、図18参照)
本第4実施形態としては、高分子材料中に液晶組成物が分散されている高分子分散型液晶表示デバイス90を説明する。
(See the fourth embodiment, FIG. 18)
As the fourth embodiment, a polymer dispersion type liquid
図18はこのような液晶表示デバイス90の断面を示し、可撓性を有する基板91a,91b上にはそれぞれ、透明の帯状電極92a,92bが形成され、必要に応じて、絶縁膜93a,93b、配向膜94a,94bが形成されている。基板91a,91bの周辺部には接着材料として熱可塑性樹脂のシール樹脂96が設けられている。また、表示媒体として、高分子材料97中に分散された液晶組成物98が基板91a,91b間に挟持され、基板間ギャップをスペーサ95より規定している。
FIG. 18 shows a cross section of such a liquid
この液晶表示デバイス90は、以下のようにして作製可能である。前記第2実施形態と同様に、パターニングされた帯状電極92a,92bが形成された基板91a,91b上に必要に応じて、絶縁膜93a,93b、配向膜94a,94bを形成し、さらに必要に応じて、配向膜94a,94b上をラビング処理や紫外線照射などによる配向処理を行う。続いて、少なくとも一方の基板91b上にスペーサ95’を混入したシール樹脂96を形成する。
The liquid
また、一方の基板91a上にスペーサ95を散布すると共に、液晶組成物98を分散した高分子材料97を滴下する。基板91a,91bの貼り合わせは前記第2実施形態と同様である。そして、例えば高分子材料として光硬化性樹脂を用いた場合は、光を照射して高分子材料を高分子化する。
Further, a
以下、第4実施形態の具体的な実施例を挙げる。
(実施例4)
基板として、可撓性を有する透明導電性フィルムFST−5352を2枚使用し、前記第2実施例と同様にして各フィルムに帯状の透明電極を形成した。また、各基板の電極面には実施例2と同様にして絶縁膜と配向膜を設けた。
Hereinafter, specific examples of the fourth embodiment will be described.
Example 4
Two transparent conductive films FST-5352 having flexibility were used as substrates, and a strip-shaped transparent electrode was formed on each film in the same manner as in the second example. In addition, an insulating film and an alignment film were provided on the electrode surface of each substrate in the same manner as in Example 2.
シール樹脂は、熱可塑性樹脂(ポリエステル樹脂)であるアロンメルトPES−360SA40(スリーボンド社製)中に、予めスペーサとして粒径20μmの前記SP220を混入したものをスクリーン印刷法により、図9に示したのと同様に基板の周辺部に環状に形成した。 The seal resin is a thermoplastic resin (polyester resin) Aronmelt PES-360SA40 (manufactured by ThreeBond Co., Ltd.) in which SP220 having a particle size of 20 μm is mixed as a spacer in advance by screen printing, as shown in FIG. In the same manner as above, it was formed in a ring around the periphery of the substrate.
また、一方の基板上にスペーサとして粒径20μmの前記SP220を散布した。表示媒体としては、液晶成分としてカイラル材S811を12wt%含むネマティック液晶E8(常光屈折率no:1.525、屈折率異方性Δn:0.246)(ともにメルク社製)を85wt%と、高分子材料として光重合開始剤Darocur1173(Nagase−Ciba社製)を10wt%含む紫外線硬化型アクリルモノマーR128H(屈折率1.526)(日本化薬社製)を15wt%混合したものを使用した。この表示媒体を基板上に滴下し、図11〜図14に示した貼り合わせ装置を使用し、前記第2実施例と同様にして貼り合わせた。
Further, the SP220 having a particle diameter of 20 μm was dispersed as a spacer on one substrate. The display medium, a nematic liquid crystal E8 containing
貼り合わせ後、超高圧水銀ランプを用いて紫外線を波長365nmで600mJ/cm2照射し、アクリルモノマーを重合させた。なお、必要に応じて、加熱冷却工程をこの紫外線照射工程の前後に設けてもよい。 After bonding, the acrylic monomer was polymerized by irradiating with ultraviolet rays at a wavelength of 365 nm at 600 mJ / cm 2 using an ultrahigh pressure mercury lamp. In addition, you may provide a heating-cooling process before and after this ultraviolet irradiation process as needed.
このようにして作製した高分子分散型液晶表示デバイス90は、注入工程を効率的に行うことができ、気泡の巻き込みの少ないものであった。
The polymer-dispersed liquid
(他の実施形態)
なお、本発明に係る液晶光変調デバイスは前記各実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
(Other embodiments)
The liquid crystal light modulation device according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the gist.
特に、液晶組成物の具体的物質や基板、接着材料等の材質は任意である。また、製造装置としても、図11〜図15に示した構成以外のものを使用できることは勿論である。 In particular, the specific substance of the liquid crystal composition, the substrate, the material such as the adhesive material, etc. are arbitrary. Moreover, as a manufacturing apparatus, it is needless to say that apparatuses other than the structures shown in FIGS. 11 to 15 can be used.
10,20,20’,90…液晶表示デバイス
1a,1b,21a,21b,91a,91b…基板
2,26,96…シール樹脂
3,25,95…スペーサ
4,28,98…液晶組成物
27…樹脂構造物
DESCRIPTION OF
Claims (4)
液晶組成物を第1及び第2基板間に封止するためのシール樹脂と、第1及び第2基板間に散在された複数のスペーサと、第1及び第2基板間の光変調領域内に所定の配置規則に基づいて一定の間隔をおいて配列された複数のドット状の樹脂構造物と、を備え、
第1及び第2基板が前記複数の樹脂構造物によって接着されており、一つの樹脂構造物が複数個分の画素の面積を支持していること、
を特徴とする液晶光変調デバイス。 In a liquid crystal light modulation device having a plurality of pixels arranged in a matrix, the liquid crystal composition being sandwiched between at least one flexible first and second substrate,
A sealing resin for sealing the liquid crystal composition between the first and second substrates, a plurality of spacers scattered between the first and second substrates, and a light modulation region between the first and second substrates. A plurality of dot-like resin structures arranged at regular intervals based on a predetermined arrangement rule, and
The first and second substrates are bonded by the plurality of resin structures, and one resin structure supports a plurality of pixel areas;
Liquid crystal light modulation device characterized by.
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2006
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