JP2008233629A

JP2008233629A - 液晶素子の製造方法

Info

Publication number: JP2008233629A
Application number: JP2007074568A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tsukada; 浩之塚田
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】フレキシブル基板を用いた液晶セルの内圧を高くすること。
【解決手段】液晶を注入する工程を備えた液晶素子の製造方法において、液晶を注入した液晶セルに対して、液晶セルの一辺側からローラー７で圧力をかける工程と、ローラーを過熱して、フレキシブル基板を熱溶解させ、液晶セルを封口する工程とを有すること特徴とする。また、ローラー７で圧力をかける工程と、ローラー７を過熱して、フレキシブル基板を熱溶解させ、液晶セルを封口する工程とは、同時に行われることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶素子の製造方法における液晶注入および封口方法に関するものである。

従来の液晶セルを備えた液晶素子の製造方法は、上下の基板の外周を接着層で接着して内部に空洞を形成し、接着層の一部に外部と通じる開口部を設け、素子内部と外部における内圧差を利用して液晶を注入する方法がある。また、上記の開口部を封口する手段として、ローラーで液晶を押し出し、片面接着スペーサによってギャップを均一にし、開口部を熱圧着封口する方法がある(特許文献１参照)。

特開昭５７-１３００１１号公報(第３図、第４図)

図４を用いて、液晶素子の液晶層内に気泡が発生する原因を説明する。図４は上基板１ａと下基板１ｂとの間に液晶２が注入されている液晶セルの断面図である。外部から矢印のような歪みを与えるような力が加わったときに、液晶セル内の内圧が陰圧になると、その体積分を補うために液晶２に含まれるガス成分が集まり、気泡核４が発生する。このとき、外部の圧力よりもセル内部の圧力の方が高ければ気泡核４は発生せず、局所的に陰圧になり気泡核が発生したとしても外から押さえ込む力が働くため、気泡核は消滅する。なお、基本的に液晶セル内から完全にガス成分を抜くことは困難であり、その結果必ず気泡核が発生する要因を持ち合わせてしまう。

しかし、従来の圧力差を利用した液晶の注入方法では、セル内部の圧力を外部より低くすることで液晶を液晶セル内部に注入するため、必ず外部の圧力よりもセル内部の圧力の方が必ず低くなるか、もしくは等しくなってしまう。そのため、外部からの歪みによってセル本体が少しでも膨らむと内部の圧力が陰圧になり、気泡が発生する。

また、特許文献1における注入時の模式図を図５に示すが、このような片面接着スペーサ３ａでは、プラスチックフィルムのようなフレキシブル基板の場合、液晶セルが膨れてしまい、液晶内の圧力を効率良く高めることができない。

よって、本発明は液晶素子内部の内圧を高くすることで、このような外部からの歪みによる気泡の発生を抑えることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は一対のフレキシブル基板の外周を接着層で接着した液晶セルの内部に空洞を形成し、接着層の一部に外部と通じる開口部を設け、空洞内へ液晶を注入する工程を備えた液晶素子の製造方法において、液晶を注入した液晶セルに対して、液晶セルの一辺側からローラーで圧力をかける工程と、ローラーを過熱して、フレキシブル基板を熱溶解させ、液晶セルを封口する工程とを有すること特徴とする。

また、ローラーで圧力をかける工程と、ローラーを過熱して、フレキシブル基板を熱溶解させ、液晶セルを封口する工程とは、同時に行われることを特徴とする。また、液晶セルの一辺側からローラーで圧力をかける工程は、室温より低温であり、かつ液晶の融点以上の温度において行われることを特徴とする。

また、液晶セルの一辺側からローラーで圧力をかける工程の前に、液晶セルに偏光板を貼る工程を行うことを特徴とする。また、液晶セル内に設けられたスペーサは、一対のフレキシブル基板の両方に接着されていることを特徴とする。

以上の製造方法を採用することによって、液晶セルの内部、つまり液晶に圧力をかけながら封口を行うことができ、さらに基板を溶解しながら封口することでスペーサの隙間にある液晶も効率良く押し出すことができる。また、より液晶を多く含ませることによって、外部から歪みが加わっても内部の圧力が外部よりも陰圧になることを抑えることができる。また、押し込み前にセルが膨らむことを抑えることにより、基板の変形によるダメージを抑え、セル内部の圧力をより高い圧力で均一に保つことができる。

以下、図１、図２、および図３を参照に本発明を詳細に説明する。本実施の形態では、フレキシブル基板としてプラスチック基板（ガラス転移温度Ｔｇ：１３０℃）を使用した。この基板の実用温度範囲は−４０℃から１２０℃である。また、基板の厚みは０．１２μm、サイズは５０mm×１００mmのものを使用した。図１の（１）に図示するように、接着層６によって基板の外周を囲い、一対の上基板と下基板とを貼り合せた液晶セルを用意する。このとき、内部のスペーサには上下基板に接着している両面接着スペーサ(液晶セル内に２００μmごとに配置)を用いた。また、接着層６の一部に液晶セルの外部と通じる開口部を設け、液晶セル内を真空にして、液晶を開口部に接触させることによって、液晶を注入し液晶セルを作製した。

さらに、図１の（２）および図２に図示するように、温度２８０℃に加熱したローラー７を液晶セルの一辺側から、１．７５kgf/cm²の圧力で液晶セルに対して相対的に移動させ、液晶を押し込みながらプラスチック基板を熱溶融させ熱圧着し、液晶セルの封口を行った。今回押し込んだ面積は液晶セル全面積の約半分である。この時加える熱及び圧力は、使用するプラスチック基板材料のＴｇによって最適化する必要がある。次に、図１の（３）に図示するように、封口した後プラスチック基板を熱溶融させた部分をカッティングし、液晶が注入された液晶素子を得た。このように、ローラー７による液晶の押し出しと封口を同時に行い、かつ内圧の高い良好な液晶セルを作製することができた。

また、液晶セルをあらかじめ低温にし、液晶の体積を収縮させた状態で、圧力をかけながらローラーで液晶を押し込むことで、封口後常温に戻すことによってより液晶セル内の圧力を高めることができた。一般的に液晶の膨張率は低温になればなるほど収縮するが、実用的な液晶では−４０℃〜−５０℃で結晶化してしまい、その温度以下では液晶を押し込むことができない。よって、液晶セルの一辺側からローラーで圧力をかける工程は、室温より低温であり、かつ液晶の融点以上の温度にて行われることが望ましい。本実施の形態で使用したプラスチック基板の実用使用温度が−４０℃までであることから、今回の条件では−４０℃が限界である。

また、液晶セルの一辺側からローラーで圧力をかける工程の前に偏光板を貼ることにより、液晶の押し込み時に液晶セルの変形を抑えることができ、プラスチック基板および接着層へのダメージを軽減させることができた。この圧力をかける工程の前に偏光板を貼る方法はセル内のスペーサピッチが広い場合に特に有効である。

また、図３に図示するように、本実施の形態では両面接着スペーサ３ｂを採用したので、プラスチックフィルム基板であっても、液晶セルが膨れてしまうことがなく、液晶セル内の圧力を効率良く高めることができた。

その後、気泡を目視で確認しやすくするために電圧無印加時に黒表示となるように偏光板を上下基板の両面に貼り付けた。気泡はガス成分であるため、気泡が発生すると、その部分だけ光が旋光されずに透過し色みが異なるため、目視でも判断することができる。外圧からの歪みによる気泡の発生を確認するために、直径約１ｃｍの剛球で圧力を加え、その後開放した直後に発生する気泡核の消滅時間を顕微鏡下で観察した。消滅時間を測定することで内圧の効果が確認できる。上記液晶セルに加える圧力は２Ｋｇｆとした。

参考までに、本発明を用いない従来の技術によって液晶が注入された液晶素子は、このように剛球で圧力を加えると、直径２００から３００μｍの気泡核が発生し、消滅時間には約１０分の時間を要した。一方、本実施の形態で作製した液晶素子は従来と比べ、１０分の１である約１分で消滅した。このように、セルの内圧を高くすることによって気泡核の消滅時間を劇的に短縮することができた。

本発明の液晶をローラーで押し込む工程を示した図である。本発明の液晶をローラーで押しこむ構成を示した斜視図である。本発明の両面接着スペーサを用いた液晶セルの断面図である。気泡核が発生するメカニズムを示す図である。従来の技術における液晶セルの断面図である。

符号の説明

1a 上基板
1b 上基板
2 液晶
3 スペーサ
3a 片面スペーサ
3b 両面スペーサ
4 気泡核
5 偏光板
6 接着層
7 ローラー

Claims

一対のフレキシブル基板の外周を接着層で接着した液晶セルの内部に空洞を形成し、前記接着層の一部に外部と通じる開口部を設け、前記空洞内へ液晶を注入する工程を備えた液晶素子の製造方法において、前記液晶を注入した前記液晶セルに対して、該液晶セルの一辺側からローラーで圧力をかける工程と、前記ローラーを過熱して、前記フレキシブル基板を熱溶解させ、前記液晶セルを封口する工程とを有すること特徴とする液晶素子の製造方法。
前記ローラーで圧力をかける工程と、前記ローラーを過熱して、前記フレキシブル基板を熱溶解させ、前記液晶セルを封口する工程とは、同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子の製造方法。
前記液晶セルの一辺側からローラーで圧力をかける工程は、室温より低温であり、かつ前記液晶の融点以上の温度において行われることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子の製造方法。
前記液晶セルの一辺側からローラーで圧力をかける工程の前に、前記液晶セルに偏光板を貼る工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶素子の製造方法。
前記液晶セル内に設けられたスペーサは、前記上下のフレキシブル基板の両方に接着されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子の製造方法。