JPH10274773A - 液晶セルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 互いに所定間隔をおいて対面配置された１対
の基板と、これらの基板の周縁近傍において両基板の間
に配され、両基板の間に閉空間を画成する中間部材と、
上記閉空間内に封入された液晶とからなる液晶セルにお
いて、両基板の間隔を規定するスペーサーによって表示
画像の画質が低下することを防止するとともに、両基板
の間隔を調節可能にする。 【解決手段】 両基板10、11の間に液晶13を封入する閉
空間を画成する中間部材12の少なくとも一部を、接着剤
にほぼ一定粒径の多数の粒子が混練されてなり、これら
の粒子によって両基板10、11間の間隔を規定する第１の
接着剤層14から構成し、この第１の接着剤層14の外側
に、上記粒子を含まないで両基板10、11を接着する第２
の接着剤層15を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶セルおよびそ
の製造方法に関するものであり、特に詳細には、１対の
基板の間隔を規定する構造が改良された液晶セルおよび
その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】２次元マトリクス型液晶表示素子等の液
晶表示素子は一般に、１対の基板間に液晶を封入してな
る液晶セルを用いて構成されている。この液晶セルは基
本的に、互いに所定間隔をおいて対面するように配置さ
れた１対の基板と、これらの基板の周縁近傍において両
基板の間に配され、両基板の間に閉空間を画成する中間
部材と、上記閉空間内に封入された液晶とからなり、そ
れに偏光板や電圧印加用の電極等が組み合わされて液晶
表示素子が構成される。

【０００３】このような構成の液晶セルにおいては、ガ
ラス等からなる１対の基板を、全面的に互いに所定間隔
を置いて対面するように配置する必要がある。そのため
に従来は、以下のような工程によって液晶セルが形成さ
れていた。

【０００４】（１）１枚の基板上に、例えば直径１〜50
μｍ（特に多くは４〜８μｍ）程度の粒子をエアロゾル
から堆積させて、１ｍｍ² 当たり50個から 200個程度の
密度で分散配置する。これらの粒子の直径は基本的に、
作成しようとする液晶セルの基板間隔に等しいものとす
る。

【０００５】（２）別のもう１枚の基板の周縁近傍に、
スペーサーとなる粒子を混練した熱硬化型あるいは光硬
化型の接着性樹脂を、厚さ10μｍ、幅 0.3ｍｍ程度の線
状にして、内側を囲う形状にスクリーン印刷等の方法で
塗設する。なおこの接着性樹脂の線状パターンには、一
部に不連続部を設けて、後に液晶を注入するための注入
口としておく。

【０００６】（３）この接着性樹脂を用いて、２枚の基
板を、位置合わせ精度内で貼り合わせる。

【０００７】（４）基板の全面に均一に圧力を加えなが
ら、加熱あるいは光照射して、接着性樹脂を硬化させ
る。それにより２枚の基板間に、この接着性樹脂で囲わ
れた空間が形成される。この空間の厚み、つまり両基板
の間隔は、上記粒子の直径で規定されることになる。

【０００８】（５）上記注入口から両基板の間に液晶を
真空注入し、その後、必要があれば基板に全面的に圧力
を加えて、過剰に注入された液晶を排出させる。

【０００９】（６）注入口を紫外線硬化型の樹脂等で封
止する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のような方法で製
造された液晶セルにおいては、両基板の間隔（すなわち
セル厚）を規定するスペーサーとして利用された粒子
が、そのまま残存することになる。液晶表示素子を構成
する液晶セルにおいてこのような粒子が残っていると、
それらによって表示画像の画質が損なわれる。特に、液
晶セルに表示した画像を拡大して観察したり、感光材料
に露光する装置にあっては、粒子の直径が50μｍ以下程
度であっても、それらが拡大投影されるために、画質が
著しく低下する。

【００１１】また、上述のような方法で液晶セルを製造
する場合は、両基板の間隔がスペーサー粒子の直径で一
義的に規定されてしまい、この基板間隔を調節すること
は基本的に不可能となっていた。

【００１２】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、両基板の間隔を規定する粒子によって表示画像
の画質を低下させることがなく、そして両基板の間隔が
調節され得る液晶セルを提供することを目的とする。

【００１３】また本発明は、そのような液晶セルを製造
可能な方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶セル
は、前述したガラス等からなる１対の基板と、中間部材
と、液晶とからなる液晶セルにおいて、上記中間部材の
少なくとも一部が、接着剤にほぼ一定粒径の多数の粒子
が混練されてなり、これらの粒子によって前記両基板間
の間隔を規定する第１の接着剤層と、この第１の接着剤
層の外側に配され、前記粒子を含まないで両基板を接着
する第２の接着剤層とから構成されていることを特徴と
するものである。

【００１５】なお上記の閉空間内には、両基板間の間隔
を規定する粒子が全く配設されないことが望ましい。し
かし場合によっては、この閉空間内に、上記接着剤に混
練された粒子とほぼ同じ粒径を有するスペーサーとして
の粒子が、従来なされていたよりも低密度で、つまり50
〜 200個／ｍｍ² よりも低い密度で散布されても構わな
い。

【００１６】一方、本発明による液晶セルの製造方法
は、ガラス等からなる１対の基板のいずれか１つの表面
に、ほぼ一定粒径の多数の粒子を混練した第１の接着剤
を、一部不連続部を残して内側を囲う形状に塗設し、上
記１対の基板のいずれか１つの表面に、両基板が相対面
する所定位置関係に接着固定されたとき第１の接着剤の
外側に位置するようにして、上記粒子を含まない第２の
接着剤を塗設し、これら１対の基板を、上記粒子がそれ
ぞれ両基板に接するまで押圧して、第１および第２の接
着剤によりこれらの基板を上記所定位置関係に接着固定
し、第１の接着剤により囲われた両基板間の空間に、上
記不連続部を通して液晶を注入し、その後、上記不連続
部を封止することを特徴とするものである。

【００１７】なおこの液晶セルの製造方法においては、
両基板を押圧するに当たって、第１の接着剤よりも基板
外側のみに力を加えたり、あるいは逆に、第１の接着剤
よりも基板中央側のみに力を加えるのが望ましい。

【００１８】他方、基板へ接着剤を塗設するために、従
来より広く採用されているスクリーン印刷を適用する場
合、１つの基板上に二重に接着剤パターンを描くことは
困難である。そこで第１、第２の接着剤はそれぞれ、１
対の基板の一方、他方に塗設することが望ましい。

【００１９】また、基板に接着剤を塗設する方法とし
て、基板上を移動する中空管から接着剤を吐出、塗布さ
せる、いわゆるディスペンサー方式を採用することもで
きる。その際は、第１、第２の接着剤の各パターンを同
一基板上に同時に形成することも可能である。さらに、
接着剤のパターンを凸版印刷方式で形成する場合も、二
段階でパターン印刷することにより、第１、第２の接着
剤パターンを同一基板上に形成することができる。

【００２０】なお、上述のディスペンサー方式や凸版印
刷方式を採用する場合でも、第１、第２の接着剤の各パ
ターンを同一基板上に塗設可能であることは勿論であ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明の液晶セルにおいて、第１の接着
剤層は混練した粒子によって最低高さが規定されるのに
対し、その外側に配された粒子を含まない第２の接着剤
層の方は比較的自由に高さが変化し得る。

【００２２】そこで、両基板を押圧するに当たって、第
１の接着剤よりも基板外側のみに力を加えるようにすれ
ば、２枚の基板はこの第１の接着剤の層を支点として、
第２の接着剤を圧縮しながら、中央側が互いに離れるよ
うに変形する。この状態のまま２枚の基板が接着剤によ
って固定されると、両基板の接着剤層よりも中央側の部
分、つまり液晶を保持する部分において基板間隔が比較
的大きくなる。そしてこのセル厚となる基板間隔は、上
記押圧の力を大きくするほどより大になる。

【００２３】反対に、第１の接着剤よりも基板中央側の
みに力を加えるようにすれば、２枚の基板はこの第１の
接着剤の層を支点として、第２の接着剤を引っ張りなが
ら、中央側が互いに近付くように変形する。この状態の
まま２枚の基板が接着剤によって固定されると、両基板
の接着剤層よりも中央側の部分、つまり液晶を保持する
部分において基板間隔が比較的小さくなる。そしてこの
セル厚となる基板間隔は、上記押圧の力を大きくするほ
どより小となる。

【００２４】本発明の液晶セルでは、以上のようにして
基板間隔を自在に調節可能であって、液晶が注入される
基板間の空間内には、基本的にスペーサーとしての粒子
を配設しておく必要がない。この閉空間内にスペーサー
としての粒子を配設しなければ、当然、そのような粒子
によって表示画像の画質が低下することがなくなる。

【００２５】また、上記空間内にスペーサーとしての粒
子を配設するにしても、それらを第１の接着剤層に混練
する程に高い密度で散布する必要はなく、比較的低密度
で散布しておくのであれば、表示画像の画質低下を低く
抑えることができる。

【００２６】なお、熱硬化型あるいは光硬化型等の接着
剤を硬化させると、その接着剤が体積収縮して、両基板
の間隔およびその分布が変化することがある。そのよう
な場合でも、接着剤の体積収縮による基板間隔の変化量
や分布を予備実験によって計測しておき、その計測結果
に基づいて基板押圧の力を変える等すれば、基板間隔を
安定して所望値に設定可能となる。

【００２７】また本発明方法によれば、液晶注入工程で
のセル厚に関する歩留まりを高めることができる。すな
わち本方法によれば、液晶注入前の空セルの状態下で両
基板は既に自然な変形状態にあるので、液晶注入、注入
口封止のために両基板がさらに大きく変形することが起
こり難い。そこで、空セルの状態下で基板間隔つまりセ
ル厚が設計の許容範囲に入っていれば、液晶注入、注入
口封止の後もその状態が維持されやすく、セル厚不良を
起こす確率は非常に低いものとなる。

【００２８】なお、前述したように２種の接着剤パター
ンを同一基板上に形成する場合は、セル内に異物が混入
する機会を減らす効果が得られる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一つの実
施形態による液晶セルを示すものである。図示されるよ
うにこの液晶セルは、１枚のガラス基板10と、このガラ
ス基板10と互いに所定間隔をおいて対面するように配置
されたもう１枚の基板11と、これらの基板10、11の周縁
近傍においてそれらの間に配され、両基板10、11の間に
閉空間を画成する中間部材12と、上記閉空間内に封入さ
れた液晶13とから構成されている。

【００３０】上記中間部材12は、基板10、11の周縁近傍
において、一部に長さ２ｍｍの不連続部を残して基板内
側を囲う形状に配設された第１の接着剤層14と、この第
１の接着剤層14の外側においてそれと同様に形成された
第２の接着剤層15と、これらの接着剤層14、15の上記不
連続部を閉じた封止材16とから構成されている。

【００３１】ガラス基板10、11は、一例として縦40ｍ
ｍ、横35ｍｍ、厚さ３ｍｍのものである。一方第１の接
着剤層14は、熱硬化性のエポキシ樹脂に直径 5.0μｍの
シリカ球状粒子を混練してなるものである。また第２の
接着剤層15は、この種の粒子を混練していない熱硬化性
のエポキシ樹脂からなる。

【００３２】以下、この液晶セルの製造方法について説
明する。上記形状のガラス基板10、11に、酸化スズ・イ
ンジウム膜（ＩＴＯ膜）からなる透明導電膜を形成し、
さらに酸化ケイ素（ＳｉＯ）の斜方蒸着による液晶配向
膜を形成した。なお、これらの透明導電膜および液晶配
向膜は、本発明と直接的な関わりはないので、図中では
省略してある。

【００３３】次に、一方の基板10に第１の接着剤層14を
形成するために、シリカ球状粒子を2.5重量％混練した
熱硬化性エポキシ樹脂を、基板周縁から 0.6ｍｍの位置
に、幅 0.4ｍｍ、厚さ約10μｍの線状パターンになるよ
うにスクリーン印刷で塗設した。また他方の基板11に
は、第２の接着剤層15を形成するため、シリカ球状粒子
やその他の粒子を混練していない熱硬化性エポキシ樹脂
を、基板周縁と揃う位置に、幅 0.4ｍｍ、厚さ約10μｍ
の線状パターンになるようにスクリーン印刷で塗設し
た。なおこれらのエポキシ樹脂の線状パターンには、液
晶注入口となる上記の不連続部が形成される。

【００３４】これらの基板10、11を、60℃で15分間加熱
して接着剤層14、15を予備硬化させた後、相対面する所
定位置関係に配して、該接着剤層14、15により貼り合わ
せた。このとき、図１に示されるように、第１の接着剤
層14の外側を第２の接着剤層15が取り囲む状態となる。

【００３５】次に、文房具として市販されているクリッ
プで基板10、11の周辺部を挟んでそこに圧力を10分間印
加し、接着剤層14、15を延ばした。その際、暗室内で波
長幅の狭い単色光またはそれらの混合光（例えば蛍光灯
の光）を基板10、11に照射し、基板間隔の不均一に起因
するニュートンリング状の干渉縞を観察しながら、クリ
ップによる圧力印加点の位置を移動させることにより、
干渉色が一色になるように調節した。この状態で、 120
℃で30分間加熱して、接着剤層14、15を完全に硬化させ
た。

【００３６】以上の工程により両基板10、11の間には、
シリカ球状粒子を混練した第１の接着剤層14により囲わ
れた空間が形成される。この空状態のセルに、接着剤層
14、15の上記不連続部を通して液晶13を真空注入する。
また、必要があれば基板10、11に全面的に圧力を加え
て、過剰に注入された液晶13を排出させる。

【００３７】次に、液晶注入口として使用した接着剤層
14、15の不連続部を、例えば紫外線硬化性樹脂等からな
る封止材16で封止して、液晶セルが完成する。

【００３８】上記構成の液晶セルにおいては、後述のよ
うにして両基板10、11の間隔、つまりセル厚が規定さ
れ、液晶13が注入される空間内にはスペーサーとしての
粒子が配設されない。そうであれば、当然ながら、その
ような粒子によって表示画像の画質が低下することがな
くなる。

【００３９】以下、基板10、11の間隔の調節について、
図２および３を参照して説明する。なおこれらの図にお
ける矢印は、基板10、11を互いに押圧する際の、圧力印
加点を示している。

【００４０】シリカ球状粒子20を混練した方の第１の接
着剤層14は、該粒子20の粒径よりも高さが低くなること
はない。それに対し、その外側に配された粒子を含まな
い第２の接着剤層15の方は、比較的自由に高さが変化し
得る。

【００４１】そこで、両基板10、11を押圧するに当たっ
て、図２のように第１の接着剤層１４よりも基板外側の
みに力を加えれば、２枚の基板１０、11はこの第１の接
着剤層14を支点として、第２の接着剤層15を圧縮しなが
ら、中央側が互いに離れるように変形する。この状態の
まま２枚の基板10、11が接着固定されると、第１の接着
剤層14よりも中央側の部分、つまり液晶13を保持する部
分において基板間隔が比較的大きくなる。そしてこのセ
ル厚となる基板間隔は、上記押圧の力を大きくするほど
より大きくなる。

【００４２】反対に、図３に示すように、第１の接着剤
層14よりも基板中央側のみに力を加えるようにすれば、
２枚の基板10、11はこの第１の接着剤層14を支点とし
て、第２の接着剤層15を引っ張りながら、中央側が互い
に近付くように変形する。この状態のまま２枚の基板1
0、11が接着固定されると、第１の接着剤層14よりも中
央側の部分、つまり液晶13を保持する部分において基板
間隔が比較的小さくなる。そしてこのセル厚となる基板
間隔は、上記押圧の力を大きくするほどより小さくな
る。

【００４３】以下、基板間隔を制御する手法について詳
しく説明する。液晶セルを手作業で少量生産するような
場合は、上述したニュートンリング状の干渉縞を観察し
ながら、干渉色が一色になるように圧力印加点の位置を
移動させることにより、基板間隔を均一化することがで
きる。

【００４４】また大量生産の場合は、前述のクリップを
改造する等して得られる固定の治具と、基板間隔をモニ
ターしながら印加圧力の大きさおよび印加位置を調整す
る装置とを用いて、量産性を高めることも可能である。

【００４５】基板間隔をモニターする方法としては、単
色光またはそれらの混合光を基板10、11に照射し、その
反射光の干渉縞をＣＣＤカメラ等で撮像し、その撮像情
報をコンピュータによって解析する方法や、液晶に電界
を印加するために２枚の基板に設けてある電極間の静電
容量を測定する方法等が適用可能である。またこれら両
方法を併用して、より的確に印加圧力を制御すると、よ
り好ましい。

【００４６】一方ガラス基板10、11のサイズおよび厚さ
については、次のことが分かっている。本発明による液
晶セルの製造方法では、基板の弾性変形とそれに伴なう
応力とを利用して、基板間隔を制御可能となっている。
したがってこの方法は、ガラス基板に圧力を印加する工
程でセル全面の基板間隔を調整できるようなサイズおよ
び厚さのガラス基板に対して有効である。

【００４７】そのようなガラス基板の代表例としては、
縦横サイズが10〜 100ｍｍ程度で、厚さが１〜５ｍｍ程
度のものが挙げられる。勿論、小サイズの基板は薄くて
も十分な応力があり、大サイズになるほどより厚くしな
ければ、圧力制御が微妙になり過ぎる。

【００４８】なお本発明においては、ガラス基板に限ら
ず、その他プラスチック等からなる基板を用いることも
できる。

【００４９】また、接着剤に混練させる粒子も前述のシ
リカ球状粒子に限らず、その他の公知のものを適宜選択
使用することができる。さらに接着剤も前述のエポキシ
樹脂に限らず、その他の公知のものを適宜選択使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による液晶セルの平断面図

【図２】図１の液晶セルの基板間隔制御を説明する概略
図

【図３】図１の液晶セルの基板間隔制御を説明する概略
図

【符号の説明】

10、11 ガラス基板 12 中間部材 13 液晶 14 第１の接着剤層 15 第２の接着剤層 16 封止材 20 シリカ球状粒子

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに所定間隔をおいて対面するように
   配置された１対の基板と、 これらの基板の周縁近傍において両基板の間に配され、
   両基板の間に閉空間を画成する中間部材と、 前記閉空間内に封入された液晶とからなる液晶セルにお
   いて、 前記中間部材の少なくとも一部が、接着剤にほぼ一定粒
   径の多数の粒子が混練されてなり、これらの粒子によっ
   て前記両基板間の間隔を規定する第１の接着剤層と、こ
   の第１の接着剤層の外側に配され、前記粒子を含まない
   で前記両基板を接着する第２の接着剤層とから構成され
   ていることを特徴とする液晶セル。
2. 【請求項２】 前記閉空間内に、前記両基板間の間隔を
   規定する粒子が配設されていないことを特徴とする請求
   項１記載の液晶セル。
3. 【請求項３】 前記閉空間内に、前記粒子とほぼ同じ粒
   径を有して前記両基板間の間隔を規定する粒子が、50〜
   200個／ｍｍ² よりも低い密度で散布されていることを
   特徴とする請求項１記載の液晶セル。
4. 【請求項４】 １対の基板のいずれか１つの表面に、ほ
   ぼ一定粒径の多数の粒子を混練した第１の接着剤を、一
   部不連続部を残して内側を囲う形状に塗設し、 前記１対の基板のいずれか１つの表面に、両基板が相対
   面する所定位置関係に接着固定されたとき前記第１の接
   着剤の外側に位置するようにして、前記粒子を含まない
   第２の接着剤を塗設し、 これら１対の基板を、前記粒子がそれぞれ両基板に接す
   るまで押圧して、第１および第２の接着剤によりこれら
   の基板を前記所定位置関係に接着固定し、 前記第１の接着剤により囲われた両基板間の空間に、前
   記不連続部を通して液晶を注入し、 その後前記不連続部を封止することを特徴とする液晶セ
   ルの製造方法。
5. 【請求項５】 前記両基板の押圧を、前記第１の接着剤
   よりも基板外側のみに力を加えて行なうことを特徴とす
   る請求項４記載の液晶セルの製造方法。
6. 【請求項６】 前記両基板の押圧を、前記第１の接着剤
   よりも基板中央側のみに力を加えて行なうことを特徴と
   する請求項４記載の液晶セルの製造方法。
7. 【請求項７】 前記第１の接着剤を前記１対の基板の一
   方に塗設し、前記第２の接着剤を前記１対の基板の他方
   に塗設することを特徴とする請求項４から６いずれか１
   項記載の液晶セルの製造方法。
8. 【請求項８】 前記第１および第２の接着剤をともに、
   前記１対の基板の一方に塗設することを特徴とする請求
   項４から６いずれか１項記載の液晶セルの製造方法。