TWI568577B - A glass unit, a liquid crystal element, a glass unit, and a method for manufacturing the liquid crystal cell - Google Patents

Description

玻璃單元、液晶元件、玻璃單元之製造方法及液晶元件之製造方法

本發明係關於一種玻璃單元、液晶元件、玻璃單元之製造方法及液晶元件之製造方法。

先前，玻璃單元用於標本玻片(preparation)或液晶元件等各種用途。例如於專利文獻1中，記載有一種玻璃單元，該玻璃單元包含一對玻璃板、及較薄之帶狀玻璃，該帶狀玻璃係配置於該等一對玻璃板之間，且形成有開口。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2011-175104號公報

作為玻璃板與帶狀玻璃之接合方法，例如可列舉使用樹脂接著劑而接合之方法。然而，於使用樹脂接著劑接合玻璃板與帶狀玻璃之情形時，存在接著部之氣密性、耐熱性、耐濕性、耐化學品性較低之問題、產生氣體之問題、或內部空間之厚度之均勻性較低之問題。

本發明之主要目的在於提供一種玻璃單元，其接著部之氣密性、耐熱性、耐濕性、耐化學品性較高，不會產生氣體，並且內部空間之厚度之均勻性較高。

本發明之玻璃單元包含第1及第2玻璃板、及中間板。第1及第2玻璃板係以相互隔開間隔而對向之方式配置。中間板係配置於第1玻璃板與第2玻璃板之間。中間板具有開口。中間板之靠第1玻璃板側之表面或第1玻璃板之靠中間板側之表面、與中間板之靠第2玻璃板側之表面或第2玻璃板之靠中間板側之表面包含金屬。中間板之一表層與第1玻璃板係陽極接合，並且中間板之另一表層與第2玻璃板係陽極接合。

中間板之靠第1玻璃板側之表面、與中間板之靠第2玻璃板側之表面亦可包含金屬。於該情形時，中間板亦可包含金屬板。

中間板亦可包含：中間板本體，其包含玻璃或陶瓷；及金屬層，其配置於中間板本體上，且構成表層。

較佳為第1及第2玻璃板分別包含鹼金屬成分。

較佳為中間板之兩表層包含選自由Al、Si、Fe、Ti、Ni、Cr及Cu所組成之群中之至少一種。

第1玻璃板之靠中間板側之表面、與第2玻璃板之靠中間板側之表面亦可包含金屬。於該情形時，較佳為中間板包含玻璃。較佳為第1及第2玻璃板以及中間板分別包含鹼金屬成分。

藉由第1及第2玻璃板與中間板劃分而成之內部空間亦可於一方向之兩側開口。

本發明之液晶元件包含本發明之玻璃單元、及液晶層。液晶層係封入至藉由第1及第2玻璃板與中間板劃分而成之內部空間內。

於本發明之第1玻璃單元之製造方法中，在第1玻璃板與第2玻璃板之間配置具有開口且兩表層包含金屬之中間板。將中間板之一表層與第1玻璃板陽極接合，並且將中間板之另一表層與第2玻璃板陽極接合，藉此製作包含第1及第2玻璃板與中間板之玻璃單元。

於本發明之第2玻璃單元之製造方法中，在第1玻璃板及第2玻璃 板之一表面形成金屬層，並在該金屬層以對向方式配置之第1玻璃板與第2玻璃板之間，配置具有開口之中間板。將中間板之一面與第1玻璃板陽極接合，並且將中間板之另一面與第2玻璃板陽極接合，藉此製作包含第1及第2玻璃板與中間板之玻璃單元。

於本發明之第1液晶元件之製造方法中，在第1玻璃板與第2玻璃板之間配置具有開口且兩表層包含金屬之中間板，將中間板之一表層與第1玻璃板陽極接合，並將中間板之另一表層與第2玻璃板陽極接合，藉此製作包含第1及第2玻璃板與中間板之玻璃單元。於藉由第1及第2玻璃板與中間板劃分而成之內部空間內封入液晶，而製作包含玻璃單元與設置於內部空間內之液晶層之液晶元件。

又，於本發明之第2液晶元件之製造方法中，在第1玻璃板及第2玻璃板之一表面形成金屬層，並在該金屬層以對向方式配置之第1玻璃板與第2玻璃板之間，配置具有開口之中間板，且將中間板之一面與第1玻璃板陽極接合，並且將中間板之另一面與第2玻璃板陽極接合，藉此製作包含第1及第2玻璃板與中間板之玻璃單元。於藉由第1及第2玻璃板與中間板劃分而成之內部空間內封入液晶，而製作包含玻璃單元與設置於內部空間內之液晶層的液晶元件。

根據本發明，可提供一種玻璃單元，其接著部之氣密性、耐熱性、耐濕性、耐化學品性較高，不會產生氣體，並且內部空間之厚度之均勻性較高。

1、3‧‧‧玻璃單元

2‧‧‧液晶元件

10‧‧‧積層體

11‧‧‧第1玻璃板

12‧‧‧第2玻璃板

13‧‧‧中間板

13a‧‧‧開口

13b‧‧‧連通口

13c‧‧‧中間板本體

13d、13e、13f、18b、18c、22a、22b‧‧‧金屬層

14、15‧‧‧玻璃板

16、17‧‧‧電極

18‧‧‧板

18a‧‧‧板本體

19a‧‧‧板/中間板

19b‧‧‧板/中間板

19a1‧‧‧開口

19b1‧‧‧開口

21‧‧‧液晶層

22‧‧‧板/第1電極

23‧‧‧板/第1絕緣層

24‧‧‧高電阻層

25‧‧‧第2絕緣層

26‧‧‧第1配向膜

27‧‧‧第2電極

28‧‧‧第2配向膜

CL1‧‧‧切割線

CL2‧‧‧切割線

圖1係用以說明第1實施形態中之玻璃單元之製造方法之概略平面圖。

圖2係沿圖1之線II-II之概略剖面圖。

圖3係於第1實施形態中所製造之玻璃單元之概略平面圖。

圖4係沿圖3之線IV-IV之概略剖面圖。

圖5係於第1實施形態中所製造之液晶元件之概略剖面圖。

圖6係用以說明第1實施形態之變化例(第1變化例)中之玻璃單元之製造方法的概略平面圖。

圖7係用以說明第1實施形態之變化例(第2變化例)中之玻璃單元之製造方法的概略剖面圖。

圖8係用以說明第2實施形態中之玻璃單元之製造方法之概略平面圖。

圖9係用以說明第3變化例中之玻璃單元之製造方法之概略剖面圖。

圖10係用以說明第4變化例中之玻璃單元之製造方法之概略剖面圖。

圖11係用以說明第5變化例中之玻璃單元之製造方法之概略剖面圖。

圖12係用以說明第6變化例中之玻璃單元之製造方法之概略剖面圖。

圖13係用以說明第6變化例中之玻璃單元之製造方法之概略剖面圖。

圖14係用以說明第7變化例中之玻璃單元之製造方法之概略剖面圖。

圖15係用以說明第8變化例中之玻璃單元之製造方法之概略剖面圖。

圖16係於第1實施形態中所製造之液晶元件之概略剖面圖。

以下，對實施本發明之較佳形態之一例進行說明。但下述實施 形態僅為例示。本發明不受下述實施形態任何限定。

又，於實施形態等中所參照之各圖式中，實質上具有相同功能之構件係以相同符號參照。又，於實施形態等中所參照之圖式為模式性地記載者，圖式中描繪之物體之尺寸比例等存在與實際物體之尺寸比例等不同之情形。即便於圖式相互間，亦存在物體之尺寸比例等不同之情形。具體之物體之尺寸比例等應參考以下說明進行判斷。

(第1實施形態)

首先，一面主要參照圖1~圖2，一面對圖3及圖4所示之玻璃單元1之製造方法之一例進行說明。

首先，準備第1玻璃板11與第2玻璃板12。其次，於第1玻璃板11與第2玻璃板12之間配置中間板13而製作積層體10。

第1及第2玻璃板11、12係用以構成玻璃單元之主壁之構件。第1及第2玻璃板11、12包含含有鈉等鹼金屬成分之玻璃。第1及第2玻璃板11、12之各者中之鹼金屬成分之含量為可進行陽極接合之程度即可。第1及第2玻璃板11、12之各者中之鹼金屬成分之含量以氧化物換算較佳為例如3 mol%以上，更佳為6 mol%以上。第1及第2玻璃板11、12之厚度分別可設為例如約0.005 mm~2 mm左右。

中間板13具有開口13a。開口13a係藉由連通口13b而與外部連通。中間板13之兩表層包含金屬。於本實施形態中，具體而言，中間板13之整體包含金屬。即，中間板13包含金屬板。較佳為中間板13例如包含選自由Al、Si、Fe、Ti、Ni、Cr及Cu所組成之群中之至少一種。中間板13之厚度可根據玻璃單元1之內部空間之厚度等而進行適當設定。中間板13之厚度例如可設為約0.005 mm~1 mm左右。

其次，將於一主面設置有電極16之玻璃板14以使玻璃板14之另一主面與第1玻璃板11對向之方式配置，並且將於一主面設置有電極 17之玻璃板15以使玻璃板15之另一主面與第2玻璃板12對向之方式配置。而且，對中間板13與電極16、17之間施加電壓。藉此將第1玻璃板11與中間板13之靠第1玻璃板11側之表層陽極接合，並將第2玻璃板12與中間板13之靠第2玻璃板12側之表層陽極接合。其後，藉由除去玻璃板14、15及電極16、17，而可完成圖3及圖4所示之玻璃單元1。

如圖3及圖4所示，玻璃單元1包含以相互隔開間隔而對向之方式配置之第1及第2玻璃板11、12。於第1玻璃板11與第2玻璃板12之間，配置有具有開口13a之中間板13。第1玻璃板11與中間板13之靠第1玻璃板11側之表層係陽極接合。第2玻璃板12與中間板13之靠第2玻璃板12側之表層係陽極接合。

玻璃單元1例如可用於液晶元件之製造。即，藉由自連通口13b將液晶注入藉由開口13a而形成之內部空間，並密封連通口13b，而可製作圖5所示之液晶元件2。液晶元件2包含液晶層21，該液晶層21係封入至藉由第1玻璃板11及第2玻璃板12與中間板13劃分而成之內部空間內。再者，用以對內部空間注入液晶之液晶注入孔既可設置於玻璃單元1之主壁部，亦可設置於側壁部。液晶層21可藉由中間板而劃分為複數層液晶層。於該情形時，較佳為設置有連通複數層液晶層之連通口。藉此，可減小複數層液晶層間之壓力偏差。

此處，於使用樹脂接著劑接著第1及第2玻璃板之各者與中間板之情形時，接著部之氣密性、耐熱性、耐濕性、耐化學品性會降低，或容易產生氣體。又，容易因樹脂接著劑之流動性而於第1玻璃板與第2玻璃板之間之內部空間產生厚度不均。又，第1玻璃板與第2玻璃板之間隙會與所使用之樹脂接著劑之量相應地變大。因此，難以縮小第1玻璃板與第2玻璃板之間隙。

與此相對，於玻璃單元1中，第1及第2玻璃板11、12係分別與中間板13直接陽極接合。於該情形時，由於接著部之氣密性、耐熱性、 耐濕性、耐化學品性較高，且不會產生氣體，因此可抑制液晶元件2之劣化。又，由於可在使玻璃板11、12與中間板13密接之狀態下藉由施加電壓而接合玻璃板11、12與中間板13，因此不易產生第1玻璃板11與第2玻璃板12之間之內部空間之厚度不均。又，由於無需樹脂接著劑，因此易縮小第1玻璃板11與第2玻璃板12之間隙。因此，可獲得窄間隙且厚度不均得以抑制之玻璃單元1。其結果為，可實現包含較薄且厚度不均得以抑制之液晶層21的高性能之液晶元件2。

又，由於玻璃單元1於製造時無需樹脂接著劑，因此可抑制樹脂或滲出物浸入內部空間。因此，藉由使用玻璃單元1，而可抑制樹脂或滲出物溶出至液晶層21中。

再者，作為直接接合玻璃板與中間板之方法，亦考慮藉由照射雷射光線熔融玻璃板等而進行接合之方法。然而，於該情形時，由於需要加熱至使玻璃板等之一部分軟化之溫度為止，因此存在玻璃板等變形或破損之虞。

與此相對，於如本實施形態般進行陽極接合之情形時，由於玻璃板11、12及中間板13之溫度未上升至那麼高，因此可有效地抑制玻璃板11、12及中間板13之變形或破損。因此，玻璃單元1能夠以較高之良率製造。

於本實施形態中，中間板13之整體包含金屬。因此，中間板13具有展延性。因此，於因玻璃單元1之溫度變化等而使應力施加至玻璃單元1之情形時，可藉由具有展延性之中間板13緩和應力。具體而言，例如，於在玻璃單元1中封入有液晶之情形時，由於當玻璃單元1之溫度上升時，所封入之液晶較玻璃單元1更大地熱膨脹，因此存在內壓上升之傾向。該內壓之上升係藉由中間板13而得以緩和。

自緩和施加至玻璃單元1之應力之觀點而言，較佳為分別藉由熱膨脹較大之材料構成玻璃板11、12及中間板13，而使玻璃板11、12及 中間板13與液晶層之熱膨脹係數之差較小。

再者，於本實施形態中，對僅包含一個內部區間之玻璃單元1進行了說明，但內部空間亦可例如藉由玻璃板等而沿厚度方向劃分為複數個。

圖16係具體地表示圖5所示之液晶元件2之構成的概略剖面圖。如圖16所示，於液晶元件2中，在玻璃板11之靠液晶層21側之表面上，依序配置有第1電極22、第1絕緣層23、高電阻層24、第2絕緣層25及第1配向膜26。另一方面，在玻璃板12之靠液晶層側之表面上，依序配置有第2電極27及第2配向膜28。

第1及第2電極22、27分別包含銦錫氧化物(ITO，Indium Tin Oxides)等透明導電性氧化物。

絕緣層23、25分別包含氧化矽等。

高電阻層24包含例如氧化鋅或摻雜有鋁等之氧化鋅等。

第1及第2配向膜26、28分別包含例如聚醯亞胺等。

於折射率相對較高之第1電極22、與折射率相對較低之第1絕緣層23之間，亦可進而設置例如包含氧化鋁等之中間折射率層，該中間折射率層之折射率處於第1電極22與第1絕緣層23之間。藉由設置中間折射率層，而可降低第1電極22與第1絕緣層23之界面之光反射率。

自抑制光反射之觀點而言，較佳為藉由折射率接近第1電極22之玻璃構成玻璃板11。且較佳為藉由折射率接近第2電極27之玻璃構成玻璃板12。

以下，對變化例及其他實施形態進行說明。於以下之說明中，以相同符號參照實質上與上述第1實施形態具有相同功能之構件，並省略說明。

(第1變化例)

圖6係用以說明第1實施形態之變化例(第1變化例)中之玻璃單元 之製造方法之概略平面圖。

於第1變化例中，如圖6所示，使用具有複數個開口13a之中間板13。而且，藉由於陽極接合後，沿切割線CL1及切割線CL2進行切斷而同時製造複數個玻璃單元1。藉此，可高效率地製造複數個玻璃單元1。

(第2變化例)

圖7係用以說明第1實施形態之變化例(第2變化例)中之玻璃單元之製造方法之概略剖面圖。

於第1實施形態中，對使用設置有電極16、17之玻璃板14、15施加電壓而進行陽極接合之例進行了說明。但本發明並不限定於此。例如，亦可如圖7所示，於第1玻璃板11上設置電極16，並於第2玻璃板12上設置電極17而對積層體10施加電壓。於該情形時，於陽極接合後可除去電極16、17，亦可不除去。例如於藉由透明導電性氧化物構成電極16、17，並設為透光性之情形時，存在即便未除去電極16、17亦可作為具有透光性之玻璃單元1使用之情形。再者，作為電極16、17之除去方法，可列舉使用蝕刻液之蝕刻方法、或藉由噴射等進行之物理性研磨方法等。

(第2實施形態)

圖8係用以說明第2實施形態中之玻璃單元之製造方法之概略平面圖。

於第1實施形態中，對使用具有圓形之開口13a之中間板13之例進行了說明。但本發明並不限定於該構成。例如，亦可如圖8所示，使用具有於x方向之兩側開口之開口13a的中間板13。於該情形時，可製作內部空間於x方向之兩側開口之玻璃單元。該玻璃單元例如可較佳地用作標本玻片。

(第3及第4變化例)

圖9係用以說明第3變化例中之玻璃單元之製造方法之概略剖面圖。圖10係用以說明第4變化例中之玻璃單元之製造方法之概略剖面圖。

於第1實施形態中，對中間板13之整體包含金屬之例進行了說明。但本發明並不限定於該構成。例如，亦可如圖9所示，中間板13包含：中間板本體13c，其包含玻璃或陶瓷；及金屬層13d、13e，其配置於中間板本體13c上。又，亦可如圖10所示，進而包含金屬層13f，其露出於中間板13之外側端面，且連接金屬層13d與金屬層13e。於該情形時容易向金屬層13d、13e施加電壓。

再者，亦可藉由玻璃板或陶瓷板構成中間板13，而於玻璃板11、12之中間板側表面設置金屬層。

於中間板13包含玻璃板之情形時，較佳為使用包含彎曲之玻璃板之中間板13進行陽極接合。例如若玻璃板之平坦性較高，則於中間板13與玻璃板11、12之間易殘留泡沫。藉由使用包含彎曲之玻璃板之中間板13，而可抑制泡沫殘留於中間板13與玻璃板11、12之間。玻璃板之橫截面形狀例如既可為圓弧狀，亦可為蜿蜒狀、鋸齒狀。於將玻璃板配置於平板上時在平板與玻璃板之表面產生之間隙較佳為玻璃板厚度之0.001倍~0.5倍，更佳為0.001倍~0.1倍。於將玻璃板配置於平板上時在平板與玻璃板之表面產生之間隙若過小，則存在於中間板13與玻璃板11、12之間易殘留泡沫之情形。於將玻璃板配置於平板上時在平板與玻璃板之表面產生之間隙若過大，則存在中間板13與玻璃板11、12之陽極接合變得困難之情形。

於本變化例中，較佳為第1及第2玻璃板11、12與中間板本體13c分別包含鹼性成分。

(第5變化例)

圖11係用以說明第5變化例中之玻璃單元之製造方法之概略剖面 圖。

如圖11所示，於本變化例中，於積層體10中，中間板13較第1及第2玻璃板11、12伸出至更外側。即，中間板13之一部分係設置於未設置第1及第2玻璃板11、12之區域中。於俯視時，中間板13露出。因此，可容易地相對於中間板13確保電性接觸。因此，可容易地進行陽極接合。

(第6及第7變化例)

圖12及圖13係用以說明第6變化例中之玻璃單元之製造方法之概略剖面圖。於本變化例中，對包含複數個用以構成液晶層之內部空間之玻璃單元的製造方法之一例進行說明。

首先，如圖12所示，與上述實施形態及變化例同樣地將板18與板19a、19b陽極接合，該板18包括包含玻璃之平板狀之板本體18a、及設置於板本體18a之兩面上之金屬層18b、18c；該板19a、19b具有開口19a1、19b1且包含玻璃。

其次，如圖13所示，將板18、19a、19b之積層體與在表面上設置有金屬層22a、22b之包含玻璃之板22、23陽極接合。藉此，可完成玻璃單元3，該玻璃單元3包含板18、19a、19b、及板22、23，且包含複數個內部空間。如此，本發明亦可應用於包含複數個內部空間之玻璃單元。

又，亦能夠以如下之方式製作包含複數個內部空間之玻璃單元。即，如圖12所示，將包含金屬層18b、18c之板18與板19a、19b陽極接合後，於板19a、19b上形成金屬層22a、22b。其次，亦可如圖14所示，於金屬層22a上，依序配置玻璃板22、與設置有電極16之玻璃板14，並且於金屬層22b上，依序配置玻璃板23、與設置有電極17之玻璃板15，對電極22a、22b與電極16、17之間施加電壓，藉此將金屬層22a、22b與玻璃板22、23陽極接合。

(第8變化例)

圖15係用以說明第8變化例中之玻璃單元之製造方法之概略剖面圖。如圖15所示，若以自電壓之施加方向觀察時不重疊之方式設置電極22b、18c、18b、22a，則可藉由一次步驟同時將設置於玻璃板23上之電極22b與包含玻璃之中間板19b、設置於包含玻璃之中間板19b上之電極18c與玻璃板18a、設置於玻璃板18a上之電極18b與包含玻璃之中間板19a、以及設置於包含玻璃之中間板19a上之電極22a與玻璃板22陽極接合。當然，亦可分4次獨立地進行陽極接合步驟。

10‧‧‧積層體

13‧‧‧中間板

13a‧‧‧開口

13b‧‧‧連通口

16‧‧‧電極

Claims (14)

1. 一種玻璃單元，其包含：第1及第2玻璃板，其以相互隔開間隔而對向之方式配置，且包含鹼金屬成分；及中間板，其配置於上述第1玻璃板與上述第2玻璃板之間，且具有開口；且上述中間板之靠上述第1玻璃板側之表面或上述第1玻璃板之靠上述中間板側之表面、與上述中間板之靠上述第2玻璃板側之表面或上述第2玻璃板之靠上述中間板側之表面包含金屬，上述中間板之一表層與上述第1玻璃板係陽極接合，且上述中間板之另一表層與上述第2玻璃板係陽極接合。
2. 如請求項1之玻璃單元，其中上述中間板之靠上述第1玻璃板側之表面、與上述中間板之靠上述第2玻璃板側之表面包含金屬。
3. 如請求項2之玻璃單元，其中上述中間板包含金屬板。
4. 如請求項2之玻璃單元，其中上述中間板包含：中間板本體，其包含玻璃或陶瓷；及金屬層，其配置於上述中間板本體上，且構成上述表層。
5. 如請求項1至4中任一項之玻璃單元，其中上述中間板之兩表層包含選自由Al、Si、Fe、Ti、Ni、Cr及Cu所組成之群中之至少一種。
6. 如請求項1之玻璃單元，其中上述第1玻璃板之靠上述中間板側之表面、與上述第2玻璃板之靠上述中間板側之表面包含金屬。
7. 如請求項6之玻璃單元，其中上述中間板包含玻璃。
8. 如請求項6或7之玻璃單元，其中上述第1及第2玻璃板與上述中間板分別包含鹼金屬成分。
9. 如請求項1至4、6、7中任一項之玻璃單元，其中藉由上述第1及第2玻璃板與上述中間板劃分而成之內部空間於一方向之兩側開口。
10. 一種液晶元件，其包含：如請求項1至9中任一項之玻璃單元；及液晶層，其封入於藉由上述第1及第2玻璃板與上述中間板劃分而成之內部空間內。
11. 一種玻璃單元之製造方法，其藉由於第1玻璃板與第2玻璃板之間配置具有開口且兩表層包含金屬之中間板，且將上述中間板之一表層與上述第1玻璃板陽極接合，並且將上述中間板之另一表層與上述第2玻璃板陽極接合，而製作包含上述第1及第2玻璃板與上述中間板之玻璃單元。
12. 一種玻璃單元之製造方法，其藉由於第1玻璃板及第2玻璃板之一表面形成金屬層，在該金屬層以對向方式配置之上述第1玻璃板與上述第2玻璃板之間，配置具有開口之中間板，且將上述中間板之一面與上述第1玻璃板陽極接合，並且將上述中間板之另一面與上述第2玻璃板陽極接合，而製作包含上述第1及第2玻璃板與上述中間板之玻璃單元。
13. 一種液晶元件之製造方法，其包含如下步驟：藉由於第1玻璃板與第2玻璃板之間，配置具有開口且兩表層包含金屬之中間板，且將上述中間板之一表層與上述第1玻璃板陽極接合，並且將上述中間板之另一表層與上述第2玻璃板陽極接合，而製作包含上述第1及第2玻璃板與上述中間板之玻璃單元；及將液晶封入藉由上述第1及第2玻璃板與上述中間板劃分而成之內部空間內，從而製作包含上述玻璃單元與設置於上述內部 空間內之液晶層之液晶元件。
14. 一種液晶元件之製造方法，其包含如下步驟：藉由於第1玻璃板及第2玻璃板之一表面形成金屬層，在該金屬層以對向方式配置之上述第1玻璃板與上述第2玻璃板之間，配置具有開口之中間板，且將上述中間板之一面與上述第1玻璃板陽極接合，並且將上述中間板之另一面與上述第2玻璃板陽極接合，而製作包含上述第1及第2玻璃板與上述中間板之玻璃單元；及將液晶封入藉由上述第1及第2玻璃板與上述中間板劃分而成之內部空間內，從而製作包含上述玻璃單元與設置於上述內部空間內之液晶層之液晶元件。