JPS6223017A - 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、液晶材料としてスメクチック液晶
（以下Ｓｍ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。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４４判サイズの単純マトリック
ス構成にマルチプ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ＴＮＷＬ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５〜１
０μ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。

「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）セルの電極間にを４μ以下好ましくは０．５〜３
μ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
るのではなく、一方の基板の被充填面上に液晶を載せ、
さらにこの側または他方の基板の被充填面の周辺部にシ
ール部を形成する。

この後これら互いに離間した一対の基板間を真空に保持
し、加熱して液晶材料を被充填面上に広げる。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配設せ
しめる。これら一対の基板を互い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。加えてシール用部材
をも互いに密接させシールを行う。即ち、シール材とし
て熱硬化性樹脂を用い、液晶の充填と同一工程にてシー
ル材による周辺部の封止をも行うことを基本とする。

さらにこの薄い液晶が充填されラミネートされた基板の
温度を徐冷して降下させてＳｍＡ相を得、さらに双安定
なＳｍＣ”相を得る。

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、その接着面積を側周辺のみを行う場合に比べ
、大面積にでき、一対の基板を互いにひねることにより
生ずる応力に対して強い固着強度を得ることができる。

（２）セルはスペーサを散布し、この一対の基板を互い
に加圧し、その一対の被充填面間の間隙をスペーサの大
きさにより最小のものに決定するため、形成される表示
パネルの間隙にばらつきがない。

（３）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）の薄いセルであって
、かつ大面積（Ａ４版相当）であっても短時間で作業を
行うことができる。

（４）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。

（５）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。

（６）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（Ａ）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。末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、３〜０．６＋＋ｎ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。またこの一
方の被充填は例えば第１図（Ａ）の（８）上にスペーサ
例えば２μの粒径のアルミナを散布した。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−Ｐ゛−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
ＭＢＣ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５９−１１８
７４４．特開昭５９−１１８７４５．特開昭５９−９８
０５１に示されている液晶材料を用いればよい。

この一対の基板の一方の被充填面上に液晶（２）を滴下
させた。

さらに他方の被充填面を下側に配させその周辺部にエポ
キシ系の封止の樹脂（１９）　、　（１９”）をコーテ
ィング法、印刷法、スピン法またはこれに選択エツチン
グ技術を併用して形成した。これは熱硬化性樹脂を用い
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
〜１５０℃内の所定の温度、例えば液晶の粘度が十分低
くなるとともに、エポキシ材の熱硬化反応が行われない
、または行われにくい７０〜９０℃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（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３ｍｍ離間してまたはかるくお互いを部分
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
る他方の基板を精密に配設した。

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。

上下の電極が一方の基板側（例えば下側）がＸ方向、他
方の基板側が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１〜３ＩＩＩ１１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方向のストライプ状電極構
成においては、その精度は±３０μ以下であることが求
められる。この位置合わせ精度はその使途により決めら
れる。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／ｃｍ２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初期には一点または複数
点に点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。

さらにこの一対の基板を第２の温度である９０〜１５０
℃例えば１２０℃に昇温させる。すると周辺部のエポキ
シ材が熱硬化反応をおこし、それぞれの基板はこの封止
材を介して固く固着される。このエポキシ材の中に基板
間の距離を一定とするスペーサを散布しておくことは有
効である。また第１図（八）の（８）面に予め散布され
たスペーサの一部が封止材中に混入し基板間の厚さを一
定になるように決定させてもよい。

かくして１回の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、周辺部はエポキシ材により封止
を行うことができた。この封止は３〜１０ｍｍ例えば５
ｍｍの巾をもたせ、お互いの基板の密着強化をはかった
。

この時、一方の液晶または他方の封止材が互いに混合し
たり、また所定の位置以上に他方側により広がらないよ
うに、１〜３μの太さの繊維よりなるバリアを液晶と封
止材との間に配設しておくと有効である。またこのバリ
アは予め１〜３ｍｍの巾で封止材と液晶との間にフォト
エツチング技術を用いポリイミド系樹脂により形成して
おいてもよい。

さらにその一対の基板の被充填面側の間隙は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
（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、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。

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（４）をも大気圧とし真空容器（１
００）の１（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）を得る。

かくして第１図（Ｄ）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
わせたサンドウィッチ構成にすることができた。

第２図は第１図の（Ａ）に対応して（Ａ−１）　、　（
Ａ−２）　。

（Ａ−３）を示し、第１図（０）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（Ｄ）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、それぞれは基板の内側に設けられた電極の外部
接続用領域（１７）　、　（１７’　）を有する。そし
て封止用シール材（１９）　、　（１９’　）は液晶の
被充填面の外周辺の領域において形成されている。

もちろんこのシール材を一部を除き液晶の滴下する量の
マージンをとってもよい。その場合にこの一部に対し第
１図（Ｂ）の工程の後、外側に予め不要液晶を除去し、
今一度封止を行う必要がある。

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。

「効果」 かくすることにより、Ａ４版（２０ｃａ＋　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／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（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、この力が液晶それ自体に
加わっても配向、信頼性に関して回答支障がないことを
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
４　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
るまた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例に対しても有効である。そして
その応用製品としては、ディスクメモリ装置、スピーカ
、赤外線センサ、プリンタ等があり得る。

【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を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の基板の被充填面を内側にして対向せしめ、前
   記被充填面間に液晶を充填した液晶装置の作製方法にお
   いて、互いに離間した前記基板の内側の周辺部にシール
   用部材を形成する工程と、前記基板の被充填面に液晶材
   料を滴下せしめる工程と、前記一対の基板間を真空にせ
   しめ、かつ前記液晶材料を液化し前記シール材用部材を
   硬化しない第１の温度に加熱せしめる工程と、前記一対
   の基板を互いに加圧して前記液晶材料を前記被充填面に
   ラミネートする工程と、前記シール用部材を介して前記
   一対の基板を互いに密接せしめ第２の温度に加熱硬化せ
   しめる工程とを有す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、液晶材料はスメク
   チック液晶よりなり、かつシール用部材はエポキシ系有
   機樹脂よりな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、第１の温度は７０
   〜９０℃よりなり、第２の温度は９０〜１５０℃に設定
   されたことを特徴とする液晶装置の作製方法。