JP3365140B2 - 液晶光変調素子の製造方法 - Google Patents
液晶光変調素子の製造方法Info
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Description
方法に係り、特に液晶充填用の間隙を設けた液晶パネル
を低コスト、高歩留りで製造でき、更に効率良くかつ短
時間で液晶を注入できるようにした液晶光変調素子およ
びその製造方法に関する。
光スイッチ機能を有する媒体、例えば液晶を充填した光
スイッチ素子(液晶スイッチ素子、液晶表示素子、液晶
光変調素子)は、一般に薄くて軽量、低消費電力である
等の理由から、電卓、家庭電化製品、OA機器等の表示
素子、空間変調素子等として広く用いられている。
って配置し、各透明基板の間に生じる2つ以上のギャッ
プの中に同種類、あるいは異種類の光スイッチ機能を有
する媒体(液晶)を充填して、工学的AND機能、ある
いはOR機能を有する光スイッチを形成することもあ
る。
て効率良く液晶充填用の間隙を持つパネル容器を製作
し、さらにその間隙に効率良くかつ短時間で液晶を注入
するかが問題となる。
示素子を製造する場合、ギャップ制御材(スペーサ)を
分散させたシール材をスクリーン印刷等の手法で、基板
の周辺部に塗布することで、電極間のギャップを均一に
制御する方法がある。
化、高品質化に伴って、基板の全面にわたって電極間の
ギャップを均一に制御することが必要となっており、上
記の方法では、基板中央部の電極間のギャップが狭くな
る等の原因で、表示品質が低下する等の問題がある。
と、熱硬化性樹脂とを併用した新規なギャップ制御技術
を特願平6-243730号により提案し、液晶を効率的にかつ
短時間で注入することを可能とした。
ル状の珪酸ガラスをギャップ制御材に用いるとともに、
加熱によって軟化した後に二枚のガラス基板を接着する
接着剤として熱硬化性樹脂例えばエポキシ樹脂を用い、
このギャップ制御材と熱硬化性樹脂とを二枚のガラス基
板に散布してから加圧と加熱処理(加圧接着工程)を施
こし、ガラス基板間にギャップ制御材の径のギャップを
形成しながら両方のガラス基板を接着する構成である。
剤として機能し二枚のガラス基板を固定するので、基板
周辺を封止するためのシール部材を設けなくても両方の
ガラス基板は剥がれなくなり、従ってこのシール部材が
設けられていない状態で基板間のギャップ内に液晶を充
填すれば短時間で液晶が注入できるようになる。
た製造方法によると、基板内部の熱硬化性樹脂をギャッ
プ制御材の径まで押し潰す加圧接着工程において上下の
ガラス基板を所定位置に固定することが非常に難しいと
いう問題がある。なぜなら熱硬化性樹脂は未硬化で濡れ
性を呈していないため、未硬化状態ではガラス基板に対
する密着性が全くなく、言い換えると上下のガラス基板
を固定する能力はなく、従って基板に圧力を加える時な
どにおいて上下のガラス基板が位置ずれを生じる。基板
が位置ずれを起こした状態で加熱して当該樹脂を軟化さ
せ基板間を接着すると、完成した液晶表示パネルでは固
有の画素を形成することができない。
よって変形硬化する熱硬化性樹脂と加熱によって変形硬
化しないギャップ制御剤を用いて基板間のギャップを制
御する液晶光変調素子の製造において、熱硬化性樹脂を
押し潰す加圧接着工程中に上下の基板が定位置で固定で
きるようにした新しい製造方法の提供を目的とする。
解決するために、液晶パネル外囲器を構成する二枚の基
板間の隙間に、加熱すると変形硬化して該基板同士を接
着する熱硬化性樹脂と、加熱しても形状不変のギャップ
制御材とを点在させ、かつその基板間のギャップ内に液
晶を充填してなる液晶光変調素子の製造において、前記
隙間内に点在する熱硬化性樹脂を熱硬化させる工程前
に、前記両基板の周辺部に濡れ性を呈する材料からなる
仮止め部材を配置し、該仮止め部材の濡れ性により前記
熱硬化性樹脂が熱硬化するまでの過程において前記両基
板を仮固定することを特徴とする液晶光変調素子の製造
方法を提供するものである。
ので重ね合わせた二枚の基板それぞれに対して密着状態
で接することができる。
る。従って、上下の基板には、前記ギャップ制御材及
び、熱硬化性樹脂に対する加圧、加熱処理に際しても位
置ずれが発生しなくなる。
参照して詳細に説明する。図1(a)と図1(b)は、本発明の
第1〜第4の実施例によって形成された液晶光変調素子
の平面図と要部断面図を示す。
光変調素子は、電極、ラビング処理を施した配向膜がそ
れぞれ形成されたガラス基板1,2 の間に該配向膜のラビ
ング効果を損なわない温度以下の加熱処理で溶融、ある
いは軟化により変形する熱硬化性樹脂12と、加熱によっ
ても変形しないギャップ制御材13が分散されている。ま
た両方のガラス基板周辺には封止部材21,21A が設けら
れている。この4辺の内の2辺の封止部材(第1の周辺
封止部材)21は液晶を注入する工程以前において両基板
を仮止め(仮固定)する部材としての役目も兼ねる。
化溶融後、硬化して両方のガラス基板1、2を接着する
もので例えばエポキシ樹脂が用いられ、またギャップ制
御材13はガラス基板間のギャップを規定するもので例え
ば球状の珪酸ガラスが用いられる。また、周辺封止部材
21,21A としては、ガラス基板1,2 内部に分散散布され
る熱硬化性樹脂12より高温で軟化溶融するエポキシ樹脂
等が用いられる。
て形成された液晶光変調素子の平面図を示し、この素子
が図1の素子と異なる点はガラス基板1,2 を仮止めする
第1の周辺封止部材21が点状のものを用いられているこ
とにある。
図1と同様に液晶7とともに熱硬化性樹脂12とギャップ
制御材13が散布され、かつ基板の4角にそれぞれ点状の
仮止め部材22が設けられ、さらに基板周辺には基板間ギ
ャップを密封する第2の周辺封止部材23(図8、図9参
照)が設けられている。
仮止め部材22の面積が小さい、つまり液晶の注入口を大
きくできるので、液晶の注入時間をより短くする効果が
ある。
る第1〜第7の実施例について説明する。 第1実施例 図3(a)に示す工程では、まず200 ×100 ×1.1mm のガラ
ス基板1,2 の各々に透明電極、配向膜としてのポリイミ
ド薄膜を順次形成し、配向膜にはさらにラビング処理を
行なう。
呈するエポキシ系の第1の周辺封止部材21を基板の仮止
め用として、一方のガラス基板1面の対向する二辺上に
高さ4μm で、幅0.2 mmで印刷する(点線部分)。
いが、平均径が1.5 μmのボール状のギャップ制御材と
しての珪酸ガラスを散布し、さらに120 ℃、1 時間で硬
化する2 〜5 μmの熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂
を散布する。
せるが、ここで注目すべき点は仮止めのエポキシ系の第
1の周辺封止部材21が熱硬化するまで濡れ性を呈してい
るために上下のガラス基板1,2 はこの封止部材と密着状
態におかれていることであり、その結果両基板の間で位
置ずれはなくなる。
融する温度(120 ℃) の下で、上下のガラス基板1,2 を
ギャップ制御材の珪酸ガラスの径まで加圧する。熱硬化
性樹脂は1時間で硬化し、この後140 ℃に温度を上昇さ
せると、1 時間で仮止めの第1の周辺封止部材21が硬化
した。硬化後の仮止めの第1の周辺封止部材21は、基板
間ギャップ値に相当する高さ1.5 μm 、幅は約0.6 mmで
あった。
晶パネル5の周辺封止部材が設けられていない一辺を液
晶注入口4として利用しそこから、矢印Aに示すよう
に、例えば等方相状態のナフタレン骨格を母体とする強
誘電性液晶をパネル内部(ギャップ内)に注入する。液
晶注入に当たってはパネル内部の空気を吸引することで
パネル内外に圧力差を設け、この圧力差により当該液晶
を注入した。液晶注入開始から注入完了までには2時間
を要した。
5 ±0.05μmであった。次の図3(c)に示す工程では、液
晶注入口4を含むガラス基板1,2 の二辺間を140 ℃、1
時間で硬化するエポキシ系の第2の周辺封止部材(第1
の周辺封止部材と同じ材料)21A で封止し、これによっ
て基板周辺が完全に封止された液晶パネルは完成する。
この液晶光変調素子(液晶パネル)の有効表示領域の割
合は98%であった。
うな液晶パネルと比較した。 比較例1 この比較例は、両ガラス基板を内部で接着する熱硬化性
のエポキシ樹脂を用いず、かつガラス基板周辺を封止す
る1.5 mm幅のシール部材の一部に開口幅10mmの液晶注入
口を設けたパネルであり、このパネルに等方相状態のナ
フタレン骨格を母体とする強誘電性液晶を真空注入法に
より注入した。液晶注入開始から注入完了までには12時
間を要した。また、注入後のパネルギャップのバラツキ
は、注入口付近およびパネル内部が膨らんでおり、1.5
±0.3 μmであった。さらにこの液晶光変調素子の有効
表示領域の割合は90%で第1実施例に比較して低い値で
あった。
内部に散布された熱硬化性樹脂のみで両ガラス基板1,2
を接着したものであるが、この例では上下のガラス基板
を貼り合わせる際に先にも述べた如く両ガラス基板が固
定されず、位置ずれが生じた状態で基板内部の熱硬化性
樹脂が硬化してしまい、固有の画素を正確に形成するこ
とができなかった。
mm と狭くしたものであり、この場合硬化後の仮止め部
材は幅0.06 mm 程度あったが、ガラス基板内部の熱硬化
性樹脂の接着力と相乗されても、二枚のガラス基板は剥
離してしまった。
じようにして図4(a)に示すパネル5を形成後、図4(b)に
示すように封止されていない基板周辺の二辺を液晶注入
口4として利用し、矢印A,Bの如く等方相状態のナフ
タレン骨格を母体とする強誘電性液晶を真空注入法によ
り注入した例である。この場合液晶注入開始から注入完
了までには1時間を要し、第1実施例に比較して液晶の
充填時間が半分短縮された。
ガラス基板1,2 内部を熱硬化性のエポキシ樹脂で、かつ
基板周辺の二辺を仮止めの第1の周辺封止部材21で接着
した後図5(b)に示すように、封止されていない二辺のう
ちの一辺にも140 ℃、1 時間で硬化するエポキシ系の第
2の周辺封止部材21A をディスペンサで滴下し、硬化さ
せた(斜線部分)。
されていない両ガラス基板1,2 の一辺の間に矢印Aに示
すように、等方相状態のナフタレン骨格を母体とする強
誘電性液晶をパネルの内外の圧力差を用いて注入した。
液晶注入開始から注入完了までには第1実施例と同程度
の2時間を要した。
くなったが、液晶の注入される方向が一方向であるの
で、注入される液晶の配向の方向が安定し、表示品質の
安定した液晶表示パネルが得られた。
ごとく、仮止めの第1の周辺封止部材21を一方のガラス
基板1面の一辺上に印刷した。この仮止め部材をガラス
基板1,2 の間に散布されている熱硬化性樹脂例えばエポ
キシ樹脂と共に硬化させる。
2 の封止されていない対向する一辺上に140 ℃、1 時間
で硬化するエポキシ系の第2の周辺封止部材21A をディ
スペンサで滴下し、硬化させた。この滴下に際しては溶
媒に溶解した周辺封止部材の材料のエポキシ系の樹脂を
市販の注射器状のディスペンサ内に充填し、周辺封止部
材を加圧して滴下する方法を用いる。
2 の封止されていない一辺より内部の空気を吸引して圧
力差を利用することで、等方相状態のナフタレン骨格を
母体とする強誘電性液晶を矢印Aに示す方向より注入し
た。液晶注入開始から注入完了までには第1実施例と同
程度の2時間を要した。
用いた点に特徴がある。すなわち、この実施例でもまず
200 ×100 ×1.1mm のガラス基板1,2 の各々に、透明電
極ポリイミド薄膜よりなる配向膜とが積層される。
するエポキシ系の仮止め部材22を、一方のガラス基板1
面の四隅の上に高さ8 μm 、直径0.2 mmの点状に印刷す
る(点線部分)。
0 μmのギャップ制御材となるグラスファイバーを散布
し、さらに130 ℃、1 時間で硬化する6 〜12μmの径の
熱硬化性のエポキシ樹脂を散布する。
ラス基板2を重ねた。この実施例においても四隅に印刷
した仮止め部材22が濡れ性を呈しているので、上下のガ
ラス基板1,2 の間で位置ずれはなく、従って固有の画素
を正確に形成できる。
る温度(130 ℃)の下で、ギャップ制御材のグラスファ
イバーの径まで両基板を加圧する。すると1時間程度で
エポキシ樹脂は硬化した。この後更に140 ℃に昇温する
と1時間程度で円柱状の仮止め部材21が硬化した。硬化
後の仮止め部材22は高さ6.0 μm となり、直径は約0.2
〜0.3mm の円柱状となった。
板1,2 の対向関係にない二辺を液晶注入口4に利用し
て、矢印A,Bのように、STN用のネマティック液晶
をディスペンサで滴下し、前記したパネル内外の圧力差
により注入した。液晶注入開始から注入完了までには20
分間を要した。注入後のパネルギャップのバラツキは、
6.0 ±0.05μmであった。
基板1,2 の全辺を紫外線硬化型樹脂よりなる周辺封止部
材23で封止した。これによって液晶表示パネルが完成す
る。この実施例では仮止め部材22を円柱状にしてガラス
基板1,2 の四隅に形成する構成であるので、液晶を注入
する液晶注入口が拡がり、また形成される液晶表示パネ
ルの表示領域が拡大する利点がある。
と同様にガラス基板1,2 内部に熱硬化性のエポキシ樹
脂、基板の4隅に仮止めの点状の仮止め部材22を硬化さ
せる(図8(a)) 。
ス基板1面の四辺の一辺を液晶注入口として残し、他の
三辺(コの字型)には紫外線硬化型樹脂23をディスペン
サで滴下した後、該樹脂23を紫外線照射して硬化させ周
辺封止部材とする(斜線部分)。
ティック液晶を、真空注入法により矢印Aのように注入
する。液晶注入開始から注入完了までには第1実施例と
同程度の2時間を要した。第5実施例に比べて注入時間
は長くなるけれども、液晶注入口が一辺であるので液晶
の配向の乱れが少ない表示パネルが得られる利点があ
る。
ての紫外線硬化型樹脂を図9(b)に示すように、ガラス基
板1,2 の対向関係にある二辺上にディスペンサで滴下
し、さらに紫外線照射して硬化させる点、封止されてい
ないガラス基板1,2 の二辺を液晶注入口にしてSTN用
のネマティック液晶をディスペンサで滴下し真空注入法
により注入する点が第5、第6実施例と異なる。この実
施例では液晶注入開始から注入完了までの注入時間が1
時間程度となり短縮される利点がある。
本発明では、ガラス基板の内部に散布された熱硬化性樹
脂が接着剤として機能するため、二枚のガラス基板を固
定する役割を果たし、液晶注入口を大きくしても、基板
同士が剥がれることがない。また仮止め部材によって、
前記熱硬化樹脂が熱硬化するまでの過程において両基板
を仮固定するので、上下の基板間が位置ずれすることな
く接着固定される効果が得られる。
は、点状( 円柱状) または線状( 帯状) 、あるいは点状
( 円柱状) と線状( 帯状) とが共存していても構わな
い。また、これらの仮止め部材が被着されるガラス基板
の位置も、特に限定されているわけではないが、好まし
くは、ガラス基板の中心から点対称となる周辺の場所に
形成されることが、ガラス基板内部の熱硬化性樹脂をギ
ャップ制御材の径まで押し潰す工程の際、ガラス基板の
全面に均一に加圧することが容易となり、望ましい。
性樹脂が、微少な点で二枚のガラス基板間を接着するた
め、硬化後の幅が0.1 mm以下では上下のガラス基板を仮
固定できなくなる可能性があるので、硬化後の幅を0.1
〜1.0 mmに形成することが好ましい。
は、四辺形の基板として記述したが、円形や三角形等の
多角形、或いはプラスチック製フィルム等のフレキシブ
ルな基板にも適用可能である。
って溶融、軟化して変形後、硬化してガラス基板間を接
着する熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹
脂、メラミン樹脂、アルキドポリエステル樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、珪素樹脂、ポリウレタン樹脂、エポ
キシ樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、ホルムアルデヒ
ドおよびケトン樹脂、アニリン樹脂、スルホンアミド樹
脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコン樹脂、レゾルシ
ノール樹脂等の熱硬化性樹脂の一種類、またはそれらの
二種類以上の組み合わせが適用可能である。
御材は、有機系の合成樹脂、または無機系の材料とする
ことができ、有機系の合成樹脂としてポリスチレン系架
橋重合体樹脂、ジビニルベンゼン系架橋重合体、アミノ
樹脂の硬化球状粒子の一種類、またはそれぞれの二種類
以上の組み合わせとすることができ、無機系の材料をグ
ラスファイバを細粉化したもの、ボール状の珪酸ガラ
ス、アルミナ等の粉末の一種類、またはそれぞれの二種
類以上の組み合わせとすることができる。
御材の表面に150 ℃以下の温度で可塑性を示すポリ塩化
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、弗素樹脂、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、ポリカーボネイト樹
脂、塩素化ポリエーテル樹脂、ポリビニールピロリドン
樹脂、飽和ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂の一種
類、またはそれぞれの二種類以上の組み合わせとする熱
可塑性樹脂をコーティングしても良い。
TN型液晶、NCPT(ネマティック−コレステリック
相転移型)液晶、PD(ポリマー分散型)液晶、FLC
(強誘電性液晶)、AFLC(反強誘電性液晶)、TG
B(ツイストグレインバウンダリ相)液晶、あるいは電
傾効果を示すスメクティックA相液晶が適用可能であ
る。
よれば、パネル外囲器を構成する二枚の基板が所定ギャ
ップで対向しかつ位置ずれのない配置関係で固定でき、
さらに液晶パネルの製造上、最も時間のかかる液晶注入
工程を大幅に短縮し、かつ、歩留りを大きく向上するこ
とがでる等、パネルの製造コストを低減させる効果が得
られる。
子の平面図と要部断面図である。
子の平面図である。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】液晶パネル外囲器を構成する二枚の基板間
の隙間に、加熱すると変形硬化して該基板同士を接着す
る熱硬化性樹脂と、加熱しても形状不変のギャップ制御
材とを点在させ、かつその基板間のギャップ内に液晶を
充填してなる液晶光変調素子の製造において、 前記隙間内に点在する熱硬化性樹脂を熱硬化させる工程
前に、前記両基板の周辺部に濡れ性を呈する材料からな
る仮止め部材を配置し、該仮止め部材の濡れ性により前
記熱硬化性樹脂が熱硬化するまでの過程において前記両
基板を仮固定することを特徴とする液晶光変調素子の製
造方法。 - 【請求項2】前記仮止め部材を、前記基板間の周辺部を
シールする領域の一部に、線状、或いは点状の形状、ま
たは線状と点状の両方の形状が共存するように配置する
ことを特徴とする請求項1記載の液晶光変調素子の製造
方法。 - 【請求項3】前記仮止め部材が、光硬化性樹脂、或いは
前記熱硬化性樹脂の硬化温度より高温で硬化する樹脂か
らなり、前記熱硬化性樹脂が硬化された後に光または熱
によって硬化されることを特徴とする請求項1または請
求項2記載の液晶光変調素子の製造方法。 - 【請求項4】前記仮止め部材が、基板周辺部をシールす
る周辺封止部材と同じ材料であることを特徴とする請求
項1または請求項2記載の液晶光変調素子の製造方法。 - 【請求項5】液晶パネル外囲器を構成する二枚の基板間
の隙間に、加熱すると変形硬化して該基板同志を接着す
る熱硬化性樹脂と、加熱しても形状不変のギャップ制御
材とを点在させる工程、前記基板の 周辺部の封止領域の一部に、濡れ性を呈する
熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂からなる仮止め部材を
設けて、これの濡れ性により該基板同志を仮固定する工
程、 前記基板を加熱加圧して、前記熱硬化性樹脂を硬化させ
該基板同志を接着しかつ所定の基板間ギャップを形成す
る工程、前記仮止め部材を熱または紫外線によって硬化させる工
程、 前記基板の未封止領域から前記ギャップ内に液晶を充填
する工程、 前記未封止領域に周辺封止部材を設け、該周辺封止部材
と前記仮止め部材とで前記基板の周辺を封止する工程を
含んでなることを特徴とする液晶光変調素子の製造方
法。
Priority Applications (2)
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