JPS6278525A - 液晶装置の作製方法 - 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、液晶表示装置を含む液晶装置の作製方法に
関するものであって、スメクチック液晶（以下Ｓｍ液晶
という）の如き液晶材料、特に例えば強誘電性液晶（以
下ＦＬＣという）を用いた。そしてこの液晶を用い、ゲ
スト・ホスト型または複屈折型の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液晶表示装置、または液晶ディ
スクメモリ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ウイスティック・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Ａ４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。

かかるＴＮ液晶を作製せんとした場合、このＴＮ液晶の
粘度が低いことを利用し、一対のガラス基板を５〜１０
μの間隙をあけて対抗せしめ、ガラス基板間にスペーサ
を散布後、この一対のガラス基板の周辺部に封止用シー
ル剤を塗布し、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、注入口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。そしてこの周辺部の封止は基板の「内側」で
互いに基板を密着させて行わ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）粘度の高い液晶例えばＳｍｃ”相を示すスメクチ
ック液晶に対してはきわめて作業がしにくい。

（２）セルの電極間が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液晶材料を用いる
場合、充填にきわめて時間がかかってしまう。

（３）液晶材料を大面積例えば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℃
での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）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
し液晶を充填する以前に一対の基板の周辺部をシールす
るのではな（、基板の被充填面上に液晶を載せ、この一
方の基板と他方の基板との一対の基板を液晶を介して互
いに密着せしめる。

さらにこの工程の後、この一対の基板の外周辺を硬化性
樹脂で封止したものである。即ち、互いに離間した一方
の被充填面上に液晶を設け、この一対の基板間を真空に
保持し、加熱して液晶材料を液化する。さらにそれぞれ
を近接せしめ、この液晶上に他方の基板の被充填面を密
接せしめ、一対の基板を所定の相互位置に外側より加圧
するラミネート（薄層にする、薄層にのばすの意）方式
を用い、液晶材料を被充填面全体にのばす。かくして液
晶材料は被充填面全面にわたり広げられる。

この後、再びこの液晶を介して互いに密着した一対の基
板の周辺部に硬化性樹脂（熱硬化または光硬化）を配設
し、再びこれら全体を真空引きする。

さらに少なくともこの周辺部を硬化せしめて、この一対
の基板の周辺部を樹脂で封止せしめて、第２のラミネー
ト工程を有せしめる。

本発明においては、液晶材料として高粘着性液晶例えば
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
とすることによりらせん構造が消失した状態を得ること
ができる。

「作用」 かくすることにより、 （１）それぞれの基板の封止材による固着化をセル周辺
部で行い、その接着面積を基板の側周辺のみで行う場合
に比べ、大面積にでき、一対の基板を互いにひねる等の
歪応力に対して強い固着強度を得ることができる。

（２）液晶を第１のラミネート工程とその後の周辺部の
第２のラミネート工程による封止工程を行うことにより
短時間で作業を終えることができる。

（３）液晶を第１のラミネート工程により被充填面全面
に広げ、この後この一対の基板間をミクロのレベルでお
互いを精密に位置合わせを行う。さらにこの後外周辺の
封止を第２のラミネート工程で行うため、一対の基板の
お互いの位置を完成したレベルで精密に配置することが
できる。

（４）一対の基板の内側の外周辺に封止用有機樹脂を配
設しないため、この封止用樹脂と液晶とがお互いに混合
しない。

（５）ラミネート作業により液晶を一対の基板間に充填
するため４μ以下の間隙（セル厚）の薄いセルでも大面
積（Ａ４版相当）化が可能である。

（６）基板上に設けた液晶材料を１００χ有効利用する
ことができる。

（７）粘度の高い液晶材料を用いても、そのラミネート
および封止の作業に２時間以上を必要としない。

（８）一方の基板側にはアクティブ素子とそれに連結し
た電極を設けたアクティブ構造でも、またはまったくア
クティブ素子を用いないパッシブ構造でも同一工程で液
晶材料のラミネートができる。

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（八）は２つの基板（１）、（１’）を有する。

この相対向する被充填面（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、３〜０．６ｍｍ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（例えば非対称配向
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（Ｐ−オクチル・オキ
シ・ベンジリデン−Ｐｏ−アミノ−メチル・ガチル・ベ
ンゾエイトとＢ−８（９−オクルオキシー４゛−ビフェ
ニルカルボン酸−２−メチルブチルエステル）とのブレ
ンド液晶等とのブランド液晶を設けた。これ以外でも、
ＢＯＢＡ？’ｌＢＣ等のＦＬＣまたは複数のブレンドを
施したＦＬＣを充填し得る。これらＦＬＣに関しては、
必要に応じて例えば特開昭５６−１０７２１６．特開昭
５９−１１８７４４．特開昭５９−１１８７４５．特開
昭５９−９８０５１等に示されている液晶材料を用いれ
ばよい。

この一対の基板（１）　、　（１’）の一方の被充填面
（８）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（４）を有し
、蓋側（１０“）に第２の空間（５）を有する。第１の
空間（４）はその下側にヒータ（３）が設けられ、ヒー
タと基板との間はシンク（熱だめ）を構成して徐冷およ
びゆるやかな昇温、降温を可能とさせた。このヒータ（
３）上に一方の基板（１）を配設して、この基板を室温
〜１７０℃内の所定の温度、例えば８０℃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）が加熱され被充填面に拡がる。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
スペーサ粒径２μ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１〜１
０ｍｍ例えば３開離間してまたはかる（お互いを部分的
に接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０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。この第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
圧の場合は下側に膨張し、逆の負圧の場合は上側に引っ
張られるようになっている。このラバーは１７０℃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。即ち、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
る他方の基板を所定の位置に配設した。

即ち、上下の基板の相互位置合わせを行い、上下の電極
の位置のズレがないようにした。そして引き続き、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バルブ（１２”）を閉、徐々に
バルブ（１３”）を開として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／ｃｍｚの圧力を加えることができる。

また窒素を（１３’）より供給し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−ｔ、
１圧力を加えることができ、この圧力により液晶は初期
には一点または複数点に点状または面状に設けられてい
たが、基板（１）の表面にそって横方向に広がり、ラミ
ネートされる。

この後筒１の空間も大気圧とし、この容器（１００）の
蓋側容器（１０）を開け、第１のラミネート工程を完了
する。

さらにこの一対の基板を液晶の粘度が低い高い温度状態
において精密な位置合わせを行う。この精密な位置合わ
せは容器（１００）内でも他の位置のホットプレート上
で行ってもよい。

再びこの第１図（Ｂ）の容器（１００）内に一対の基板
とその外周辺に硬化性樹脂（１８）　、　（１８’）と
その外側に保護用有機樹脂（１９）　、　（１９”）と
を配設する。即ち、第１図（Ｄ）の構造を第１図（Ｂ）
の容器内に配設し、蓋（１０°）を閉める。さらに第１
のラミネート工程と同様に容器全体を真空引きする。さ
らに硬化性樹脂に熱硬化性の樹脂を用いるならば、その
所定の温度例えば１２０℃に加熱する。すると熱硬化性
樹脂は一次的に柔らかくなり、一対の基板の側面にまで
まわりこむ。このまわりごみと基板の外周辺および外側
周辺との密着性を向上させるため、真空引き工程とバル
ブ（１３’）を開とし、第１図（Ｃ）に示す如く、ラバ
ー（６）を介して一対の硬化性樹脂（１８）　、　（１
８’　）を加圧する工程が重要である。そしてさらに熱
硬化反応を完成せしめる。

かくして液晶（２）を介して互いに密着せしめている一
対の基板（セル）の外側周辺を含む外周辺は第１図（Ｅ
）に示す如く、硬化性樹脂（２０）で固着される。例え
ば硬化性樹脂をＥＶＡ　（エチレン・ビニール・アルコ
ール）とし、その上面にこのＥＶＡがその後の実使用に
耐えるべく保護用樹脂としてＰＥ５（ポリ・エーテル・
サルフォン）薄膜で覆う。かくして、第１図（Ｅ）に示
す如くに一対の基板を互いに精密に位置合わせおよび液
晶を封入して固着させることができる。

かくして一対の電極の一方（例えば下側）がＸ方向、他
方がＹ方向のみの単純マトリックス電極構造であるなら
ば、この合わせ精度は１〜３ｍｍの精度をも許容し得る
。しかし、一方が例えば４００μ口の矩形電極、他方が
４００μ巾のＹ方向のストライブ状電極構成においては
、その精度誤差は±３０μ以下であることが求められる
。この場合、前記した如く第１図（Ｄ）の工程の際、精
密位置合わせを行う。この位置合わせ精度はその使途に
より決められる。

さらに１２０℃（３０分）、加圧（５分）、１６０℃（
１０分）の工程を行わしめ、熱硬化させ硬化性樹脂を架
橋させ安定させて第１図（Ｅ）を得る。

か（して２回の独立したラミネート工程により一対の基
板は中央部には液晶が充填され、外周辺部には有機樹脂
により封止を行うことができた。

この封止は２〜１０ＩＩＩｍ例えば５１の巾をもたせ、
お互いの基板の密着強化をはかった。

第２図は第１図の（Ａ）に対応して（＾−１）　、　（
Ａ−２）　。

（Ａ−３）を示し、第１図（Ｅ）に対応しくＢ−１）　
、　（Ｂ−２）を示す。即ち第１図（Ａ）に対応して第
２図（Ａ−３）が示されている。その上側基板の平面図
を（Ａ−１）に、また下側基板の平面図を（Ａ−２）に
示す。第１図（Ｅ）に対応して第２図（Ｂ−２）に示す
。この平面図を（Ｂ−１）に示す。これらより明らかな
ごとく、それぞれは基板の一方側に設けられた電極の外
部接続用領域（１７）　、　（１７′）を有する。この
外部接続領域には他の外部よりの電気的な連結をＦＰＣ
（可曲性プリント回路）により成就している。このため
、第２図（Ｂ−１）において、封止用有機樹脂はＦＰＣ
と互いに連結させた。この外部接続領域をも覆い、この
接続領域での固着強度を図ることが有効である。

カくシて、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ＦＬＣの基板間への充填ラミネート
方法を確立することができた。

実施例２ この実施例は実施例１と以下の工程を除き同一である。

即ち、第１図（Ａ）における上側のＭ＋Ｎ（１’）に対
して予め被充填面の外側に硬化性樹脂を第１図（１））
に示す如くに配設する。

さらに、かかる一対の基板（１）　、　（１”）と封止
用樹脂（１８）　、　（１８″）を第１図（Ｂ）に示す
如く容器（１００）内に設置し、第１図（Ｃ）に示す如
く液晶（２）をラミネートさせる。即ち第１のラミネー
ト工程と、第２のラミネート工程とを同時に行う。

か（して第１図（Ｅ）を得ることができる。

上記以外は実施例１と同様である。

「効果」 か（することにより、Ａ４版（２０ｃｍ　ｘ　３０ｃｍ
の面積）１枚で使用する液晶は０．３ｃｃで十分であり
、３０００円／ｇ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。

基板の全面積を表示部として使用することができる。

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を特徴とし
ている。そのため、周辺部のシール剤の効果はおたがい
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ることである。

しかし、他方、本発明に用いる粘度が大きいスメクチッ
ク液晶の充填作業においては、この応力が液晶それ自体
に加わっても配向、信頼性に関して同等支障がないこと
を本発明人は見出した。そしてこの加圧に耐える特性を
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
発明の如くラミネートした後に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以上の１〜１０
’　μｍ）シフトさせ、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、ゲスト
・ホスト型または複屈折型とすることができる。この液
晶表示装置を反射型として用いんとする場合は、１枚の
偏光子を用い、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。そして液晶材料をゲスト・ホスト
型とし、例えばＦＬＣにアントラキノン系２色性色素を
例えば３重量％添加することにより成就する。この時チ
ルト角が約４５度を有するＦＬＣを用いるならばそのコ
ントラスト比をより大にし得る。

他方、２枚の偏光系を用いて透過型または反射型とする
複屈折型とする場合は、２枚の偏光子をそれぞれの基板
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ック
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。反射型とす
る場合は裏面の偏光子の外側に反射板を配設し入射光を
再び入射面側に反射させることにより表示させ得る。

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）の電極の上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
、その上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、ライトペンを用いたフ
ォトセンサ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。

本発明の液晶装置は、単に液晶表示装置に限らず、液晶
を用いた他の応用製品に対しても有効である。そしてそ
の応用製品例としては、ディスクメモリ装置、スピーカ
、赤外線センサブリンク等があり得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶装置の作製方法を示す。 第２図は本発明の液晶装置の平面図及び縦断面図を示す
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板の被充填面上に液晶材料を設け、他方の基板を
   対抗して対を構成し、互いに前記液晶を介して密着せし
   める第１のラミネート工程と、該工程の後、前記一対の
   基板の周辺部に硬化性樹脂を配設し、これら全体を真空
   にせしめ前記樹脂を硬化せしめるとともに、前記一対の
   基板の少なくとも周辺部を加圧して前記一対の基板の周
   辺部を前記樹脂で封止せしめる第２のラミネート工程を
   有せしめることを特徴とする液晶装置の作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、第１のラミネート
   工程は容器内に一対の基板を配設し、その被充填面に液
   晶材料を設け、加熱することにより前記液晶材料を被充
   填面に設ける工程と、この工程の前記工程で前記容器内
   を真空引きせしめ、前記一対の基板を加圧することによ
   り、前記基板を互いに液晶を介して密着せしめることを
   特徴とする液晶装置の作製方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、硬化性樹脂は一対
   の基板の外周辺に配設し、加熱処理により熱硬化せしめ
   ることを特徴とする液晶装置の作製方法。 ４、特許請求の範囲第１項において、硬化性樹脂はエチ
   レンビニールアルコールが用いられ、該樹脂の外側には
   保護用有機樹脂を配設して第２のラミネート工程を実施
   することを特徴とする液晶装置の作製方法。