JPS6254225A - 液晶表示装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 この発明は、液晶表示装置の作製方法に関するものであ
って、スメクチック液晶（以下Ｓ１１液晶または液晶と
いう）特に例えば強誘電性液晶（以下ＦＬＣという）を
用いた表示パネルを設けることにより、マイクロコンピ
ュータ、ワードプロセッサまたはテレビ等の表示部の薄
膜化を図る液晶表示装置の作製方法に関するものである
。

「従来の技術」 固体表示パネルは各絵素を独立に制御する方式が大面積
用として有効である。このようなパネルとして、従来は
、二周波液晶例えばツうイスティック・ネマチック液晶
（以下ＴＮ液晶という）を用い、横方向４００素子また
縦方向２００素子とするへ４判サイズの単純マトリック
ス構成にマルチブレキシング駆動方式を用いた表示装置
が知られている。

しかし、かかるＴＮ液晶を作製せんとした場合、このＴ
Ｎ液晶の粘度が低いため、一対のガラス基板を５〜１０
μの間隙をあけて対抗せしめ、この一対のガラス基板の
周辺部に封止用シール剤をスペーサを混合して塗布し、
お互いを密着させる。この時周辺のシール部の一部の封
止をせず、開穴を残存して設けておく。この後この周辺
が封止された一対の基板を真空容器内に保持し、全体を
真空引きする。さらに、この後この開穴部分をＴＮ液晶
溶液中に浸し、この真空容器内を大気圧にすることによ
り、毛細管現象を利用して一対の基板間の５〜１０μの
間の空隙に液晶を充填せんとするものであった。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしかかる方法は、ＴＮ液晶の如き室温で低粘度の液
晶を基板間に充填する場合には優れている。

しかし、 （１）粘度の高いスメクチック液晶例えばＳｍＣ”層を
用いるＦＬＣ？ご対してはきわめて作業がしづらい。

（２）セルの電極間の間隙を４μ以下好ましくは０．５
〜３μの狭い間隙を用いることを前提とするＦＣＣを用
いる場合、充填にきわめて時間がかかってしまう。

（３）　ＦＬＣを大面積例えばＡ４版に対し充填せんと
する場合、８〜１０時間もの長時間高温例えば１２０℃
で充填作業を必要とする。そのため、周辺部の封止が劣
化しやすい。またこの封止材料が不純物として液晶内に
混入しやすい。

（４）液晶の充填に伴いセルギャップを決めているスペ
ーサ（通称貝柱）が一方に偏りやすい。

（５）充填の際有効に用いられない液晶材料が全体の９
０％近くになってしまい無駄が多い。

等の多くの欠点を有する。

本発明はかかる問題点を解くものである。

「問題を解決するための手段」 かかる問題を解決するため、本発明は、一対の基板に対
し液晶を充填する前に一対の基板の周辺部をシールする
のではなく、一方の基板上に液晶を設けた後、この液晶
上に他方の基板を密接せしめ、さらに一対の基板を所定
の相互位置に配設せしめるものである。さらにこの工程
と同時またはその後工程として、周辺部に封止用シール
を行わしめるいわゆるラミネート（薄層にする、薄層に
のばすの意）方式を用いることを基本とする。

加えて本発明においては、液晶材料としてスメクチック
液晶、特に好ましくはスメクチックＣ相（ＳｍＣ”）を
呈する強誘電性液晶を用いる。即ちセルの間隔を４μｍ
またはそれ以下の一般には０．５〜３μｍとすることに
より双安定状態を得ることができる。

即ち、かかる一方の基板の電極上の被充填面上の一点ま
たは複点に（等方性）液晶を滴下、散布またはコートし
、他方の基板をこの上に配設する。

さらにこれらを真空引きをし、その前後において加熱し
、その一対の基板を互いに加圧して、それぞれの基板の
内側に設けられた被充填面を４μ以下の間隙にして互い
にＦＬＣと密接せしめる。さらにこの薄いＦＬＣが充填
されラミネートされた基板の温度を降下させ、Ｓｍ＾を
得、さらに双安定なＳｍＣ”を得る。するとらせん構造
をとくことができる。この後、常温に保存した後、周辺
部に対しシール用のプラスチック封止剤による封止を行
う。

この封止はラミネートさせる時同時に行ってもよい。即
ちＦＬＣを一方の基板に設けた後、同時にシール剤をこ
の基板の周辺部例えば４つのコーナ部にもＷＸＸ膜設る
。するとこのコーナ部でお互いの基板の接触面積を多く
でき、互いに固く固着させることができる。

また本発明でも残された問題点の使用温度範囲は、現在
複数の異なったＦｌ、Ｃを組合わせて（ブレンドして）
０〜５０℃において使用が可能となっている。このため
実用上はそれほど問題とならず、また階調に関してはカ
ラーも８色までとするならば階調が不要であり、マイク
ロコンピュータ等のディスプレイとしては十分実用が可
能であることが判明した。

「作用」 かくすることにより、 （１）セルはスペーサを散布しその大きさにより最小の
間隙を決定するため、形成されるＦ！、Ｃの間隙にばら
つきがない。

（２）４μ以下の間隙（セル厚）の薄いセルであっても
大面積（Ａ４版相当）であっても短時間でラミネート作
業を行うことができる。

（３）基板上に設けたＦ！、Ｃを１００χ有効利用する
ことができる。

（４）粘度の高いＦＣＣを用いても、そのラミネートお
よび封止の作業に１時間以上を必要としない。

（５）一方の基板側にはアクティブ素子とそれに連結し
た電極を設けても、まったくアクティブ素子を用いない
ハソシブ構造と同一工程でＦｌ、Ｃのラミネートができ
る。

さらに、これらの特徴により本発明の液晶のラミネート
（２つの基板の間隙を少しづつ狭くし、その間に液晶を
薄層化して介在させることを示す）方法を用い、加えて
非線型素子（Ｎｕ）と強誘電性液晶（ＦＣＣ）とを直列
にして各画素を構成せしめる場合、Ａ４版またはそれ以
上の大面積のマトリックス化にそれぞれの画素間のクロ
ストークを除去し駆動させることが初めて成就できた。

以下に実施例に従って本発明を説明する。

「実施例１」 第１図は本発明の液晶表示装置の作製工程を示す。

第１図（＾）は２つの基板（１）　、　（１°）を有す
る。この相対向する面（８）、（８’）側にはそれぞれ
電極を有している。またカラー表示をするには、その一
方の側の電極と基板との間または電極と充填される液晶
との間にカラーフィルタが設けられている。

さらにこの電極の上面には公知の非対称配向処理がなさ
れている。

これらの図面では、簡単にするため図示することを省略
して単に基板として表記している。しかし一対の基板の
相対向する側にこれらの電極、フィルタ、配向処理、ブ
ラックマトリックス化するシアドウ処理（マスク）の形
成、アクティブ素子の作製等を必要に応じて行うことは
有効である。

また、基板は一般にはガラス基板例えばコーニング７０
５９を使用する。しかし基板の一方または双方に可曲性
の基板を用いることは有効である。そしてその可曲性基
板として、化学強化がなされた０、３〜０．６ｎ＋ｖＡ
厚のガラス基板、またはポリイミド。

ＰＡＮ、ＰＥＴ等の透光性耐熱性有機樹脂基板を用いる
ことは有効である。

この基板上の電極上には配向処理層（非対称配向処理層
）が設けられ、その上面を被充填面とした。そしてこの
面上にＦＬＣ例えばＳ８（オクチル・オキシ・ベンジリ
デン・アミノ・メチル・ブチル・ベンゾエイト）を設け
た。これ以外でもＢＯＢＡＭＢＣ等のＦＬＣまたは複数
のブレンドを施したＦＬＣを充填し得る。例えばここで
はＳ８と８７とのブレンドした液晶を用いた。

さらにこの一対の基板の一方の被充填面上に液晶（２）
を滴下させた。

かかる液晶が設けられた一対の基板を第１図（Ｂ）に示
すごとき真空容器（１００）に封入した。この真空容器
（１００）は容器側（１０）に第１の空間を有し、蓋側
（１０′）に第２の空間（５）を有する。第１の空間（
４）内にはヒータ（３）が設けられている。このヒータ
（３）　ｌに一方の基板（１）を配設し、この基板を室
温〜１５０℃内の所定の温度、例えば液晶の粘度が十分
低くなる７０〜１５０℃例えば１２０℃に加熱制御させ
た。

すると既に基板（１）上の被充填面に設けられた液晶（
３）が加熱される。この液晶を滴下して設ける前または
後に所定の間隔をおいて基板上にスペーサを配設させた
。このスペーサはまったく用いない方式をとってもよい
。

さらにこの上方に対向する他方の基板（１″）を１〜ｂ せしめて配置させた。

この後、この第２の空間（５）を有する蓋側容器（１０
°）をＯリングにより容器（１０）側に合わせ込んだ。

この第２の空間の下側には、第１の空間と第２の空間と
がお互いに弾力性を有する層（以下簡単のためシリコン
ラバー（６）という）で遮蔽されている。そして第２の
空間と第１の空間の圧力において、第１の空間の圧力が
正圧の場合は下側を膨張し、逆の負圧の場合は」二側に
引っ張られるようになっている。このラバーは少なくと
も１５０℃の温度に耐えることができる材料であれば、
シリコンラバーにかぎらない。

これらをＯリングにより互いに合わせ込み、（１１）。

（１１″）より同時に真空引きをした。即も、この２つ
の出口は、バルブ（１２）　、　（１２’　）を経て真
空ポンプ（１４）に連結されている。そしてこのバルブ
（１２）。

（１２″）をともに開、バルブ（１３）　、　（１３”
）をともに閉として、第１および第２の空間（４）　、
　（５）をともに真空空間とした。

さらに第１図（Ｃ）に示す如く、この上面に離間してい
る他方の基板を精密に配設した。

この後、他方の第２の空間（５）を真空状態より第１の
空間（４）に比べて正圧となるように徐々にバルブ（１
３°）より大気または窒素をリークし大気圧にさせた。

すると第１図（Ｃ）に示す如く、シリコンラバー（６）
は下側に膨張し、対向する他方の基板（１”）を一方の
基板（１）の側に押しつける。そして大気圧においては
１ｋｇ／ｃｍ”の圧力を加えることができる。

また窒素によりさらに加圧する場合は１気圧以上の２〜
５　ｋｇ／ｃｍ”の圧力とすることも可能である。

かくして一対の基板の全表面に均一な圧力を加えること
ができ、この圧力により液晶は一点または複数点に点状
に設けられていたが、横方向に基板（１）の表面にそっ
て広がり、ラミネートされる。

さらにその一対の基板の電極側の間隙は４μ以下例えば
２μの均一な厚さとすることができる。

そしてこの厚さはスペーサが２μの大きさのものを予め
配設しておくと２μとなり、１μのスペーサを散布させ
ておく時には１μとすることができる。

もちろんスペーサをまったく用いず、この圧力と加熱し
ている温度とのみを精密に制御して所定の厚さにラミネ
ートさせることも可能である。

その結果、液晶の余分のものは周辺部に移動する。しか
しこの外周辺をシリコンラバーが覆っているため、これ
が基板の一部の外側周辺より外側に液晶があふれること
を実質的に防ぐことができる。またすべての外周辺より
液晶があふれたり、また所望の領域全体を覆うことなく
足りなくなったりすることは、初期の液晶の供給量を精
密にすることにより防ぐことができる。

２つの基板のおたがいのＸ方向Ｙ方向の重ね合わせは密
着させる基板（１）、（１’）及び液晶（３）が加熱さ
れている低粘度状態の時に移動させ再配設させることが
できる。

この後、第１図（Ｃ）でヒータを徐々に室温に降下した
。さらに第１の空間（５）をも大気圧とし真空容器（１
００）の蓋（１０°）を取り外した。一対の基板間に液
晶をラミネートさせたセルを容器より取り出し第１図（
Ｄ）を作る。

かくして第１図（１１）に示す如く、２つの対向する基
板（１）、　（１’）は液晶（３）を互いに実質的に重
ね合わせた状態にする。

さらに第１図（Ｅ）に示すごと（、この基板を必要に応
じて再加熱し、この周辺部に封止用シール剤（９）（一
般にはプラスチック材料）を塗布し、お互いの基板を固
着させる。

かくして、本発明のスメクチック液晶の如く、高い粘度
を有する液晶、特にＰＬＣの基板間での充填ラミネート
方法を確立することができた。

「効果」 かくすることにより、Ａ４版（２０ｃｎ＋　Ｘ　３０ｃ
ｍの面積）１枚で使用する液晶は０．２ｃｃで十分であ
り、３０００円７ｇと金より高価な液晶をきわめて有効
に用いることができる。

１回の液晶の充填作業を約１時間の短時間で行うことが
できる。

大面積になっても、作業時間は長くならないという特徴
を有する。

即ち、従来より公知のＴＮ液晶の充填作業においては、
この液晶に応力が加わらないようにすることが主である
。そのため、周辺部のシール剤はおたがいの基板に外部
より加わり得る圧力が液晶それ自体に加わらないよう互
いの力を支えている。

しかしスメクチック液晶では、この力が液晶それ自体に
加わってもその粘度が大きく、差し支えないことを本発
明人は見出した。そしてこの特性を利用することにより
従来とはまったく異なる本発明の如き作製方法を可能に
することができた。

以上の本発明の液晶の充填方法において、被充填面を構
成する配向処理層を非対称配向処理とし、一方をラビン
グ処理をし、他方を非ラビング処理とする。この時、本
発明の如くラミネイトした後、この基板をラビングを施
した面にそって高温状態等で微動（１μ以−１−の１〜
１０４　μｍ）させ、ストレスを液晶に加え配向せしめ
ることは有効である。

以上に述べた本発明の液晶表示装置において、この基板
の一方または双方の基板の外側に偏光板を設け９反射型
とする場合は、その入射光側の電極を透光性とし、他方
を反射型電極とする。そしてＦＣＣのチルト角を約４５
度とすることにより、１枚のフィルタを入射光側の基板
上に配設して実施することができる。

他方、２枚のフィルタを用いて透過型または反射型とす
る場合は、２枚の偏光板をそれぞれの基板の外側に配向
させ、ＦＬＣのチルト角を約２２．５度とすることによ
り成就させ得る。透光型においてはバンクライトをＥｌ
（エレクトロ・ルミネッセンス）蛍光灯または自然光に
より照射し、透光する光の量を制御することによりディ
スプレイとすることができる。

カラー化する場合は他方の対向基板側（人間の目で見え
る側）の電極の一ト側または下側にカラーフィルタを設
ければよい。

さらに本発明においては、基板上に非線型素子を配設し
、その」三方に電極を設けたものを基板として取扱い、
アクティブ素子型とすることができる。かかる場合、こ
の非線型素子としてＮＩＮ型等の複合ダイオード構造を
有する５ＣＬＡＤ（空間電荷制限電流型アモルファス半
導体装置）、絶縁ゲイト型電界効果半導体装置を用いる
ことが可能である。

本発明の液晶表示装置において、ライトベンを用いたフ
ォトセン（」をドツト状に作ることにより表示とその読
み取りとを行うことができる。

本発明の第１図の作製工程は１００　Ｘ１００（カラー
においては１００　Ｘ３００）のマトリックス構成とし
た。

しかしこのドツト数は６４０　Ｘ４００（カラーの場合
は１９２０　Ｘ　４００）　、７２０　Ｘ　４００その
他の構成をも有し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示装置の作製方法を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、容器内に、配設された一対の基板を互いに離間して
   または接して対抗せしめるとともに、一方の前記基板の
   被充填面上に液晶材料を設け、加熱することにより前記
   液晶材料を前記被充填面上に広げる工程と、該工程の前
   または後に前記容器内を真空引きをせしめ、さらに前記
   一対の基板の他方を密着せしめる工程とを有することを
   特徴とする液晶表示装置の作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、一対の基板を密着
   せしめる工程として、前記容器は第１の空間と第２の空
   間とそれぞれの空間を遮蔽する弾力性を有する層とを有
   し、前記一対の基板を真空に保持された前記第１の空間
   に配設し、該第２の空間の真空度を緩めることにより前
   記第１および第２の空間の差圧力を前記弾力性を有する
   層を介して前記一対の基板に加えることにより前記一対
   の基板間に液晶を充填して前記基板間を互いに密接せし
   めることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、一対
   の基板の対向する面側には電極が設けられ、さらに該電
   極上には配向処理層が設けられた被充填面を有する一対
   の基板が用いられることを特徴とする液晶表示装置の作
   製方法。