CH648131A5

CH648131A5 - Verfahren zur herstellung eines fluessigkristallanzeigeelementes.

Info

Publication number: CH648131A5
Application number: CH7037/80A
Authority: CH
Inventors: Shigeru Matsuyama; Ken Sasaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1980-09-19
Publication date: 1985-02-28
Also published as: JPS6020724B2; JPS5675621A; GB2064155B; US4364168A; GB2064155A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkristallanzeigeelementes und dabei insbesondere auf das Versiegeln des Flüssigkristallmaterials.

Vorbekannte Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkristallanzeigeelementes weisen Nachteile auf, indem schädliche Blasen erzeugt werden, oder das Element in Folge Wärmeeinwirkung beim Versiegeln verformt wird. Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren anzugeben, bei welchem keine schädlichen Blasen erzeugt werden und bei welchem die Gefahr einer Verformung der Zelle während der Herstellung stark vermindert wird. Die Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst.

Die Erfindung wird nun im folgenden anhand einer Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm für die hauptsächlichsten Schritte beim erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkristallelementes,

Figur 2 ist eine perspektivische Sicht eines nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Flüssigkristallanzeigeelementes,

Figur 3 ist ein Schnitt eines Flüssigkristallelementes, das gemäss einem herkömmlichen Verfahren hergestellt worden ist, wenn es einer niedrigen Temperatur ausgesetzt ist und

Figur 4 zeigt einen Schnitt eines anderen Flüssigkristallanzeigeelementes, das gemäss einem herkömmlichen Verfahren hergestellt wurde und das einer niedrigen Temperatur ausgesetzt ist.

Das allgemein verwendete Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkristallelementes kann mit Hilfe von Figur 2 erläutert werden. Zwei durchsichtigte Glassubstrate la und lb mit je einem Anzeigeelektrodenmuster aus einer elektisch leitenden Schicht werden an ihren Rändern miteinander, mittels einer Dichtmasse 2 und mit einem konstanten Abstand zwischen den beiden Glassubstraten verklebt, wobei sie eine Umhüllung 6 bilden. An einer bestimmten Stelle wird Dichtmasse 2 ausgespart, um eine Flüssigkristallmaterial-Einspritz-öffnung 8 zu ergeben. Nach dem Einbringen des Flüssigkristallmaterials durch die Einspritzöffnung 8 in die Umhüllung 6 wird diese Öffnung 8 hermetisch versiegelt.

Bei einem herkömmlichen Verfahren zur hermetischen Versiegelung der Einspritzöffnung 8 wird eine Metallschicht in und um die Einspritzöffnung 8 mittels Verdampfen angebracht, wobei die Einspritzöffnung mittels einer Legierung, wie Lötzinn, mit einem niedrigen Schmelzpunkt versiegelt wird. Im Falle jedoch, dass ein organischer Klebstoff als Dichtmasse 2 verwendet wird, ist das Versiegeln der Einspritzöffnung 8 mittels Lötzinn schwierig, da der organische Klebstoff die Arbeitstemperatur des Lötzinns nicht verträgt. Demgemäss wurden in den letzten Jahren ein Epoxyharz oder dergleichen, im allgemeinen des aushärtbaren Typs verwendet, um diese Öffnung 8 zu versiegeln.

In einem neueren Typ eines Flüssigkristallanzeigeelementes sind eine Anzahl von Abstandshaltern 4 auf der Oberfläche eines der beiden Glassubstrate verteilt, um einen konstanten Abstand zwischen diesen beiden Substraten zu gewährleisten, siehe Figur 3. Eine solche Struktur ist für ein Element mit einem relativ grossen Anzeigefeld erforderlich, beispielsweise ein Element, das in einem grossen Tischrechner oder in einer Matrixanzeige benutzt wird. Die Referenzzeichen 3a und 3b von Figur 3 bezeichnen einander gegenüberliegende Elektrodenmuster, die je aus einer durchsichtigen leitenden Schicht hergestellt sind.

Ein Element mit einer solchen Struktur jedoch begegnet einigen Problemen, falls sie in eine Umgebung mit niedriger Temperatur von beispielsweise —30 bis — 40 ° C gestellt wird, da in diesem Falle Blasen entstehen. Im einzelnen betrachtet, wird ein minimaler Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Substratgläsern durch die verteilten Abstandhalter 4 bestimmt. Wenn das Element in eine Umgebung mit tiefer Temperatur gerät, schrumpft das Flüssigkristallmaterial 7 zusammen, so dass Blasen 9 erzeugt werden. Die Erzeugung von Blasen ist beträchtlich bei Elementen, dessen Einspritzöffnung mittels einem aushärtbaren Harz versiegelt worden ist, da das Flüssigkristallmaterial im Element unter verminderten Druck gesetzt wird, selbst bei Zimmertemperatur. Andererseits erzeugt eine Zelle gemäss Figur 4, die nur wenige verteilte Abstandhalter zwischen den Glassubstraten aufweist keine Blasen, doch unterliegt ein solches Element einer Verformung, beispielsweise eine Verwerfung der beiden Substratgläser nach aussen, wegen dem Schrumpfen des Flüssigkristallmaterials 7, falls das Element in eine Umgebung mit niedriger Temperatur gestellt wird. Mit anderen Worten, Flüssigkristallanzeigeelemente mit vielen verteilten Abstandshaltern wird keiner Deformation unterworfen, da der Abstand zwischen den beiden Glassubstraten durch diese Abstandhalter bestimmt wird, dafür entstehen jedoch Blasen.

Das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren wird nun ebenfalls anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert werden. Die ersten Schritte zur Erlangung der Struktur gemäss Figur 2 sind bekannt, und ebenfalls der Schritt der Einspritzung des Flüssigkristallmaterials von der Einspritzöffnung 8 von Figur 2 in die Umhüllung 6, Schritt A in Fig. 1. Ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel beinhaltet folgende Schritte: Erhit-

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zen der Umhüllung 6 auf eine Temperatur, die höher als die Zimmertemperatur ist, vorzugsweise eine um 10-25 °C höhere Temperatur als die Zimmertemperatur, Schritt B1 in Figur 1 ; Anbringen eines lichtempfindlichen, aushärtbaren Klebstoffes in die Nähe der Einspritzöffnung 8, während die Umhüllung 6 auf der erhöhten Temperatur gehalten wird, Schritt B2; anschliessendes Kühlen der Umhüllung 6 auf eine Temperatur die gleich oder in der Nähe der Zimmertemperatur liegt, Schritt C1 und Beleuchten des lichtempfindlichen aushärtbaren Klebstoffes mit Licht, bei einer erniedrigten Temperatur, um den Klebstoff zu härten, Schritt C2. In einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel beinhaltet das erfindungsgemässe Verfahren die folgenden Schritte: Anbringen eines lichtempfindlichen aushärtbaren Klebstoffes bei einer Temperatur, die gleich oder in der Nähe der Zimmertemperatur liegt, Schritt B' in Fig. 1 und das anschliessende Abkühlen der Umhüllung 6 auf eine Temperatur, die niedriger als die Zimmertemperatur liegt, vorzugsweise eine Tëmpe-ratur die um 15-30 °C unterhalb der Zimmertemperatur liegt, um den lichtempfindlichen aushärtbaren Klebstoff bei erniedrigter Temperatur auszuhärten, Schritte CT und C2'. Der in dieser Beschreibung benutzte Begriff «Zimmertemperatur» bedeutet eine Temperatur von 20-25 0 C.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Herstellungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel I

Ein oberes Glassubstrat wurde in eine Lösung aus Isopro-pyl-Alkohol getaucht, die darin verteilte und gemischte Glasfasern enthielt, um die Glasfasern, d.h. Abstandhalter, auf dem Glassubstrat zu verteilen. Als nächstes wurde eine auf Epoxy-Basis hergestellte Dichtmasse auf die Randteile des oberen und des unteren Glassubstrates aufgebracht und miteinander verhaftet, um eine Umhüllung zu bilden. Anschliessend wurde von einer Einspritzöffnung an einer Seite der Umhüllung Flüssigkristallmaterial eingespritzt. Daraufhin wurde das Element auf eine Temperatur gebracht und dort gehalten, die um 10-25 °C höher als die Zimmertemperatur lag, beispielsweise 40 °C. Ein auf Acrylbasis hergestellter, lichtempfindlicher, aushärtbarer Klebstoff mit ß-Methylan-thrachinon als Sensibilisator wurde um die Einspritzöffnung angebracht, während die Umhüllung auf der erhöhten Temperatur gehalten wurde. Dann wurde die Umhüllung auf Zimmertemperatur abgekühlt und belichtet, um den Klebstoff zu härten. Eine Ultra-Hochdruck-Quecksilberdampflampe, eine Hochdruckquecksilberdampflampe oder ein Quecksilberdampflampe kann als Belichtungsquelle dienen. Bei der Belichtung der Umhüllung ist Sorge dazu zu tragen, dass die Temperatur der Umhüllung die Zimmertemperatur um nicht mehr als 5 °C übersteigt. Falls die Temperatur der Umhüllung zu stark erhöht wird, kann der Teil der Umhüllung, bei welchem der Klebstoff angebracht wird, durch ein Gebläse gekühlt werden. Die Umhüllung kann aber auch in ein von Wasser umgebenes Quarzgefäss gestellt werden, so dass die Strahlungswärme der Lichtquelle die Umhüllung nicht erreicht.

Das derart hergestellte Flüssigkristallanzeigeelement erzeugt keine Blasen, falls es gekühlt und in eine Umgebung gebracht wird, die bei —30 bis — 40 °C liegt.

Ein anderer geeigneter lichtempfindlicher aushärtbarer Klebstoff enthält Loctit Nr. 358 (eingetragenes Warenzeichen), welches hauptsächlich Polyacrylat enthält, oder Loctit Nr. 354 (eingetragenes Warenzeichen), das hauptsächlich ein modifiziertes Acrylat enthält, welches von der Firma Nippon Loctite Corp. erhältlich ist.

Beispiel II

Ein lichtempfindlicher, aushärtbarer Klebstoff auf ungesättigte Polyesterbasis mit Benzoinbutyläther als Sensibilisator wurde um die Einspritzöffnung angebracht, während die Umhüllung auf eine um 10-25 °C höhere Temperatur als die Zimmtertemperatur gehalten wurde. Die gleichen Schritte wie in Beispiel I wurden durchgeführt, um ein Flüssigkristallanzeigeelemente zu bilden.

Das derart hergestellte Element erzeugt keine Blasen, falls es auf eine Temperatur gebracht wird, die in einem Bereich zwischen Zimmertemperatur und —30 bis — 40°C liegt.

Die Erfinder haben eine grosse Anzahl von Beispielen derart vorbereitet, dass die Aushärtungstemperatur des lichtempfindlichen Klebstoffes auf eine Temperatur festgelegt werden konnte, die gleich oder nahe der Zimmertemperatur liegt, während die Anwendungstemperatur des Klebstoffes als ein veränderlicher Parameter genommen wurde. Die Erzeugungsrate der ursprünglichen Leckage und die Erzeugungsrate von Blasen bei niedriger Temperatur wurde für diese Proben gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle I aufgezeichnet. Ausserdem wurde eine grosse Anzahl von Proben hergestellt, wobei der lichtempfindliche Klebstoff bei einer Temperatur angebracht wurde, die um 10-25 °C höher als die Zimmertemperatur lag, während die Aushärtetemperatur des Klebstoffes als veränderlicher Parameter genommen wurde. Die Erzeugungsrate der Blasen bei niedriger Temperatur wurde für diese Proben gemessen und die Messergebnisse sind in Tabelle II aufgezeichnet.

Tabelle I

Härtetemperatur des Klebstoffes: 20 bis 25 °C

Anwendungs- Erzeugung Erzeugung Erzeugung temperatur der ursprüng- von Blasen bei von Blasen des Klebstoffeslichen Leckage — 30 °C bei — 40 °C

20 °C

4 bis 15%

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30 °C

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Tabelle II

Anwendungstemperatur des Klebstoffs : 40 ° C

Härtetemperatur

Erzeugung von

Erzeugung von des Klebstoffs

Blasen

bei -30 °C

bei -40 °C

20 bis 25 °C

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(normale

Zimmertemperatur)

40 °C

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70%

Aus Tabelle I ist zu entnehmen, dass, wenn der lichtempfindliche Klebstoff bei einer Temperatur in der Nähe der Zimmertemperatur gehärtet wird, dieser bei einer Temperatur aufgebracht werden muss, die um 10 °C oder mehr höher liegt als die Zimmertemperatur, um eine sichere, hermetische Versiegelung zu erreichen. Es scheint, dass durch eine Temperaturänderung oder Temperaturdifferenz der Klebstoff in die Einspritzöffnung hineingesogen werden kann, während das Element von der Anwendungstemperatur auf die Härtetemperatur gebracht wird, wodurch eine sichere hermetische Versiegelung erzielt wird. Bei einer Probe jedoch, bei welcher der Klebstoff bei einer Temperatur von 50 °C aufgebracht wurde, konnte wohl eine hermetische Versiegelung erreicht

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werden, doch wurden bei niedriger Temperatur Blasen erzeugt.

Aus Tabelle II kann ersehen werden, dass wenn der lichtempfindliche Klebstoff bei einer um 10-25 °C höheren, als die Zimmertemperatur aufgebracht wird, die Härtetemperatur in der Nähe der Zimmertemperatur gehalten werden muss, um die Erzeugung von Blasen zu verhindern.

Bei einer Temperatur, die niedriger als — 40 °C lag, wurde das Flüssigkristallmaterial verfestigt, wodurch die oben erwähnten Messungen nicht durchführbar waren.

Aus der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels geht klar hervor, dass gute Resultate erzielt werden können, falls der lichtempfindliche Klebstoff bei einer Temperatur aufgebracht wird, die höher als die Zimmertemperatur liegt und das anschliessende Härten bei einer Temperatur durchgeführt wird, die gleich oder in der Nähe der Zimmertemperatur liegt. Ähnliche Ergebnisse bezüglich der Verhinderung der Erzeugung von Blasen wurden dadurch erzielt, dass der lichtempfindliche Klebstoff bei Zimmertemperatur aufgebracht wurde und das Härten bei einer Temperatur durchgeführt wurde, die um 15-30 °C niedriger lag als die Zimmertemperatur, beispielsweise — 5 °C, gemäss dem zweiten Ausführungsbeispiel. Falls ein aushärtbarer Klebstoff verwendet wird, muss dieser bei hoher Temperatur gehärtet werden, da das Härten auf additive Polimerisation beruht. Andererseits kann ein lichtempfindlicher härtbarer Klebstoff, dessen Aushärten auf eine Reaktion des freien Radikals beruht, bei einer 5 niedrigen Temperatur gehärtet werden, falls der Klebstoff belichtet wird.

Falls daher ein lichtempfindlicher Klebstoff verwendet wird, ist keine Beschränkung bezüglich der erforderlichen Härtetemperatur auferlegt. Andererseits wird das Einsaugen 10 des aufgebrachten Klebstoffs in die Einspritzöffnung durch Erniedrigung der Härtetemperatur unter derjenigen, bei welcher der Klebstoff aufgebracht wird, ermöglicht, wodurch ein Unterdruck erzeugt und die Einspritzöffnung besser gefüllt und abgedichtet wird.

15 In den oben beschriebenen Beispielen weisen die Flüssigkristallelemente eine Struktur gemäss Figur 3 auf, das heisst, bei welcher eine grosse Anzahl von Abstandshaltern zwischen einem Substratpaar verteilt sind. Es ist selbstverständlich auch möglich, das erfindungsgemässe Verfahren bei Struktu-20 ren gemäss Figur 4 anzuwenden, die nur wenige Abstandshalter aufweisen. Dabei wird durch das erfindungsgemässe Verfahren erreicht, dass die Verformung des Elementes minimal wird.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkristallanzeigeelementes, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Aneinanderkleben von gegenüberliegenden Substraten an ihren Rändern mittels einer Dichtmasse, wobei eine Einspritzöffnung an einer Stelle der Dichtmasse gebildet wird,

- Einspritzung eines Flüssigkristallmaterials durch die Einspritzöffnung,

- Anbringen eines lichtempfindlichen, härtenden Klebstoffs an die Einspritzöffnung bei einer ersten vorgewählten Temperatur,

- Aushärtung des lichtempfindlichen Klebstoffes bei einer zweiten vorgewählten Temperatur, die niedriger als die erste vorgewählte Temperatur liegt, um die Einspritzöffnung zu versiegeln.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorgewählte Temperatur höher als die Zimmertemperatur ist und dass die zweite vorgewählte Temperatur etwa bei der Zimmertemperatur liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorgewählte Temperatur um 10-25 °C höher als die Zimmertemperatur ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorgewählte Temperatur ungefähr die Zimmertemperatur und die zweite vorgewählte Temperatur niedriger als die Zimmertemperatur ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite vorgewählte Temperatur 15-30 °C niedriger als die Zimmertemperatur ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im lichtempfindlichen, aushärtbaren Klebstoff ein Acryl-Klebstoff mit ß-Methylanthrachinon als Sensibilisator enthalten ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtempfindliche, aushärtbare Klebstoff ein ungesättigter Polyesterklebstoff mit Benzoin-butyläther als Sensibilisator ist.