JP3841190B2 - 液晶素子の製造方法、並びにその製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル等の液晶素子の製造方法、並びにその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
液晶パネル等の液晶素子の製造方法として、従来、良く知られているものに注入法が有る。この注入法では、まず、１〜１０μｍの所定間隔を置いて対向配置した一対の基体の周辺部分をシール材によって接着固定して空のパネルを作製する。次に、この空のパネルを真空装置内に収容して、パネル内部を真空状態とし、シール材部に予め設けた注入口を液晶に浸す。その後、真空装置内を徐々に大気圧に戻すことにより、パネル内外の圧力差と毛細管現象を利用して液晶をパネル内に注入する。しかしながら、この注入法では、粘性の比較的高い液晶の注入に時間がかかり、特に、液晶表示素子の大型化に伴い多大な注入時間を要するようになるという問題が有った。また、真空装置内を真空とするための前処理時間がかかるという問題も有り、更に、高価な真空装置が必要であるという問題も有った。即ち、従来の注入法では、製造時間の増大やコストの上昇といった問題が有った。
【０００３】
そこで、例えば、特開昭６０−７５８１７号、特開昭６０−２３０６３６号、特開平１−３０３４１４号、特開平３−２５４１６号、特開平４−２１８０２７号の各公報に記載されているように、一対の基体の一方に表示領域を囲むようにシール材を塗布し、その表示領域に液晶を滴下又は塗布した後、真空装置内で、もう一方の基体を平行に圧着し、その後、シール材を硬化させる方法（滴下法又は塗布法）が提案されている。この方法によれば、液晶注入に要する時間は大幅に短縮されるが、真空下で基体の重ね合わせを行うため、やはり、真空装置内を真空にするための前処理時間がかかり、また、高価な真空装置が必要なため、製造時間が増大し、製造コストが嵩むという問題が有った。
【０００４】
また、特開平２−８４６１６号、特開平２−１２３３２４号、特開平６−２０８０９７号の各公報に記載されているように、上述した滴下法又は塗布法において、基体の重ね合わせを大気中で行う方法も提案されている。この方法では真空装置が不要のため、上述した真空装置を用いる滴下法又は塗布法と比較して、製造時間及び製造コストを抑えることができる。しかしながら、この方法では、大気中で基体を重ね合わせるため、その重ね合わせの際に表示領域内の液晶中に気泡が残留してしまい、これが表示欠陥になって、歩留りが低下するという問題が有った。
【０００５】
また、上述のような気泡の残留の問題を解決するために、液晶を細線状の所定パターンに塗布し、基体を徐々に又は間欠的に重ね合わせる方法（特開平３−８９３１５号公報）や、一対の基板を楔型をなすように対向させ、或いは、一方の基板を凸状に反らせた状態で対向させ、徐々に基板同士が平行となるように接近させて圧着させる方法（特開平４−１７９９１９号公報）等が提案されている。しかしながら、このような方法では、基体の重ね合わせに要する時間が長くなり、また、精密な基体の重ね合わせを行うために特殊な装置が必要となって、やはり、製造時間の増大や製造コストが嵩むという問題が有った。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、特に真空装置を必要とせず、大気中で且つ液晶中に気泡が残留することなく短時間で且つ簡便に液晶の封入を行うことのできる液晶素子の製造方法並びにその製造装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明の液晶素子の製造方法は、所定間隔を置いて対向配置された一対の基体がその外周部に沿って設けられた接着領域において互いに固着され、前記一対の基体間の前記接着領域の内側の液晶領域に液晶が封入された液晶素子の製造方法であって、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記接着領域に硬化性接着剤を塗布する工程と、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記液晶領域の一端部に所定量の液晶を供給する工程と、前記硬化性接着剤及び前記液晶を間に挟んで前記一対の基体を対向配置する工程と、対向配置された前記一対の基体を同一温度に加熱する工程と、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を前記液晶領域の前記一端部から他端部の方向へヒーター内蔵の加圧ローラーを相対的に転動させ、この際、前記加圧ローラーを内蔵ヒーターによって前記基体と同一の温度に加熱して、前記液晶を前記一端部から前記液晶領域の全体へ展延させる工程と、前記硬化性接着剤を硬化させる工程とを有する。
【０００８】
本発明の一態様では、前記液晶領域が表示領域であり、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を前記液晶領域の前記一端部から他端部の方向へ前記加圧ローラーを転動させて、前記液晶を前記一端部から前記液晶領域の全体へ展延させる。
【０００９】
本発明の一態様では、前記加圧ローラーを、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を相対的に転動させる際、前記液晶領域の前記一端部よりも外側の前記一方の基体の端縁部寄りの位置から前記液晶領域の前記他端部まで相対的に転動させる。
【００１０】
本発明の一態様では、相対的に移動する前記基体をその移動方向に前記加圧ローラーで加圧し、更にこの加圧状態を補助ローラーで保持する。
【００１１】
本発明の一態様では、前記加圧ローラーを大径に形成し、前記補助ローラーを前記加圧ローラーより小径に形成する。
【００１２】
本発明の一態様では、前記接着領域に前記硬化性接着剤を塗布する際、前記液晶領域の前記他端部の近傍に前記硬化性接着剤を塗布しない空気排出部を少なくとも１か所設ける。
【００１３】
本発明の一態様では、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の対向面における前記液晶領域と前記接着領域との間に溝を設け、前記液晶を展延させる際、少なくとも余剰の前記液晶を前記溝内に収容させる。
【００１４】
本発明の一態様では、前記一対の基体を対向させた時に前記液晶領域を平面的に見て閉ループ状に取り囲むように前記溝を連続させる。
【００１５】
本発明の一態様では、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記対向面に形成した前記溝に連続して前記一方の基体の端縁にまで延びる空気排出溝を設け、前記液晶を展延させる際、前記液晶により押し出された空気を前記空気排出溝から排出させる。
【００１６】
本発明の一態様では、前記溝として、幅２００μｍ以上、深さ２０μｍ以上の溝を形成する。
【００１７】
本発明の一態様では、前記液晶として、強誘電性液晶を用いる。
【００１８】
本発明の一態様では、前記液晶中に、平均一次粒径が１μｍ以下の微粒子を混入する。
【００１９】
本発明の一態様では、前記液晶を展延させる際、その液晶材料のスメクチックＡ相とコレステリック相との間の転移温度とそれよりも４℃高い温度との間で且つコレステリック相と等方相との間の転移温度以下に前記基体を加熱する。
【００２０】
本発明の一態様では、前記液晶を展延させる工程の後、対向配置されている前記一対の基体をその両面から均一に加圧しながら、又は、加圧した後、前記硬化性接着剤を硬化させる。
【００２１】
また、本発明で得られる液晶素子では、所定間隔を置いて対向配置された一対の基体がその外周部に沿って設けられた接着領域において互いに固着され、前記一対の基体間の前記接着領域の内側の液晶領域に液晶が封入され、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の対向面における前記液晶領域と前記接着領域との間に溝が設けられているのがよい。
【００２２】
その一態様では、前記液晶領域が表示領域である。
【００２３】
その一態様では、前記一対の基体を対向させた時に前記液晶領域を平面的に見て閉ループ状に取り囲むように前記溝が連続する。
【００２４】
その一態様では、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記対向面に形成された前記溝に連続して前記一方の基体の端縁にまで延びる溝が更に設けられている。
【００２５】
その一態様では、前記溝の幅が２００μｍ以上、深さが２０μｍ以上である。
【００２６】
その一態様では、前記液晶が強誘電性液晶である。
【００２７】
その一態様では、前記液晶中に、平均一次粒径が１μｍ以下の微粒子が混入されている。
【００２８】
本発明の液晶素子の製造装置では、所定の間隔を置いて対向配置された一対の基体がその外周部に沿って設けられた接着領域において互いに固着され、前記一対の基体間の前記接着領域の内側の液晶領域に液晶が封入された液晶素子の製造装置であって、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記接着領域に硬化性接着剤を塗布する塗布手段と、前記一対の基体少なくとも一方の基体の前記液晶領域の一端部に所定量の液晶を供給する供給手段と、前記硬化性接着剤及び前記液晶を間に挟んで前記一対の基体を対向配置する配置手段と、対向配置された前記一対の基体を同一温度に加熱する加熱手段と、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を前記液晶領域の前記一端部から他端部の方向へ相対的に転動し、この際、内蔵ヒーターによって前記基体と同一の温度に加熱されて、前記液晶を前記一端部から前記液晶領域の全体へ展延させるヒーター内蔵の加圧ローラーと、前記硬化性接着剤を硬化させる硬化手段とを有する。
【００２９】
本発明の一態様では、前記液晶領域が表示領域であり、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を前記液晶領域の前記一端部から他端部の方向へ前記加圧ローラーが転動することにより、前記液晶が前記一端部から前記液晶領域の全体へ展延される。
【００３０】
本発明の一態様では、前記加圧ローラーが、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を相対的に転動する際、前記液晶領域の前記一端部よりも外側の前記一方の基体の端縁部寄りの位置から前記液晶領域の前記他端部まで相対的に転動する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を好ましい実施の形態に従い説明する。
【００３２】
まず、図１〜図３を参照して、アクティブマトリクス方式の液晶パネル等の液晶表示素子の製造方法の例を説明する。
【００３３】
まず、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１、２を用意する。例えば、基体１は、ガラス基体上にマトリクス状の画素電極（図５（ａ）参照）とそれらの画素電極に接続された薄膜トランジスタ（不図示）を有し、更に、その上に配向膜（不図示）を有している。一方、基体２は、ガラス基体上にカラーフィルター（不図示）と透明共通電極（図５（ａ）参照）と配向膜（不図示）とを有している。
【００３４】
そこで、まず、図１（ａ）に示すように、例えば、基体１の配向膜が形成された対向面においてその外周部に沿った接着領域に、例えば、紫外線硬化型接着剤からなるシール材３をディスペンサを用いて、図示の如く、接着領域の内側の表示領域を閉ループ状に囲むように塗布する。なお、シール材３は、基体２の配向膜が形成された対向面の側に塗布しても良く、また、両方の基体の対向面に塗布しても良い。
【００３５】
次に、図１（ｂ）に示すように、基体１の対向面における表示領域の一端部に、液晶４を、例えば、ディスペンサを用いて正確に計量して、基体１の一辺に沿って直線状に滴下する。なお、液晶４は、基体２の対向面の側に塗布しても良く、また、両方の基体の対向面に塗布しても良い。更に、液晶４の塗布パターンは、直線状に限らず、曲線状や点線状でも良い。更に、液晶４の広がりの均一性を増す目的で、表示領域内の他の箇所にも滴下して良い。
【００３６】
なお、この例で用いる液晶４は、例えば、常温で流動性を持ったネマティックタイプのもので、そのままで動作可能なものとする。また、液晶４は、基体間ギャップを制御するためのスペーサ粒子を混合して用いるのが好ましい。なお、スペーサ粒子は、予め一方又は両方の基体の対向面に散布しておいても良く、更に、その場合、基体を加熱して、熱可塑性樹脂をコーティングしたスペーサ粒子を基体に固着させておいても良い。
【００３７】
次に、図１（ｃ）に示すように、基体１と２を、夫々の対向面が向かい合うようにして重ね合わせ、例えば、上から重ね合わせた基体２の自重によって液晶４が広がり、近接した接着領域の近傍の表示領域内に行き渡るのを待つ。この後、例えば、基体２の上を加圧ローラー５を転動させ、図３（ａ）に示すように、液晶４を表示領域の全体に展延させる。また、液晶４に混合したスペーサ粒子も液晶４とともに表示領域の全体に分布し、基体１、２間に所定のギャップが形成される。このように、加圧ローラー５によって液晶４を一方向に展延させることにより、一旦液晶４に巻き込まれた気泡が液晶４の展延に伴って液晶４内から押し出される。また、液晶４が横に広がってシール材３のシール部に侵入しない。
【００３８】
この時の加圧ローラー５の押圧力は２〜１５ｋｇ／ｃｍ2の範囲であるのが好ましい。これよりも押圧力が小さいと、液晶４が充分に展延せず、また、所定の基体間ギャップが得られない虞が有る。また、逆にこの範囲よりも押圧力が大きいと、基体の対向面に設けられた配向膜が損傷したり、基体間ギャップ保持のためのスペーサ粒子が破壊してしまってやはり所定の基体間ギャップが得られなくなる虞が有る。
【００３９】
また、図３（ｂ）に模式的な断面図を示すが、加圧ローラー５は、一点鎖線で示すように、最初に液晶４を塗布した位置よりも外側の基体２の端縁寄りの位置から転動を開始させるのが良い。これにより、液晶４は、最初に塗布した表示領域の一端部から他端部に向かって確実に押し広げられて行く。また、この時、シール材３は未だ充分に基体２に密着していないので、所々に隙間１００が形成されており、これらの隙間１００から適度に空気が抜けて、液晶４に気泡が残留するのが防止されるとともに、シール材３のシールパターンの乱れや破れが防止される。更に、例えば、基体１、２上の透明電極１０１上に形成された例えばポリイミドのラビング膜からなる配向膜１０２の図示したラビング方向に加圧ローラー５を転動させると、液晶４の分子１０３がその方向に配向し易くなる。
【００４０】
なお、加圧手段としては、図示した加圧ローラー５に限らず、また、加圧ローラーを相対的に移動させる際、基体１、２の側を移動させても良い。
【００４１】
次に、図２に示すように、液晶４が充填された表示領域をステンレス板６等で遮蔽し、紫外線ランプ７により紫外線を照射してシール材３を硬化させる。なお、このシール材３の硬化に先立って、又は、硬化させる際に、対向配置された基体１、２の上下両面から加熱プレス等により均一に加圧するのが好ましい。これにより、均一な基体間ギャップが得られ、表示むらの無い高品位の液晶表示素子を得ることができる。
【００４２】
この例では、一対の基体１、２のうちの少なくとも一方の基体１の上の、シール材３が塗布された接着領域の内側の表示領域の一端部に液晶４を供給し、基体１、２を対向配置して重ね合わせた後、液晶４を供給した表示領域の一端部から他端部の方向に加圧ローラー５を転動させて、液晶４をその一端部から他端部の方に押し広げ、表示領域の全体に行き渡らせる。従って、液晶４の充填を短時間で行うことができる。また、この液晶４の展延を大気圧下で行っても、一旦液晶４に巻き込まれた気泡が液晶４の展延に伴って液晶４内から押し出されるので、液晶４内に気泡が残留することが無い。従って、従来のように高価な真空装置を用いる必要が無いため、製造コストが嵩むことが無い。更に、基体１、２を重ね合わせる際に、基体１又は２を無理な姿勢に保持する必要が無いので、基体１、２の正確な重ね合わせを簡便且つ短時間に行うことができる。更に、加圧ローラー５の押圧を適度に調整することで、所望の基体間ギャップを得ることができる効果も有る。
【００４３】
次に、図４を参照して、別の例を説明する。なお、この例において、上述した第１の例に対応する部位には上述した第１の例と同一の符号を付す。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、この第２の例では、基体１の接着領域にシール材３を塗布する際、液晶４を滴下する側から遠い側の辺に、シール材３を塗布しない空気排出部８を設ける。これにより、図４（ｂ）に示すように、加圧ローラー５を転動させた時、展延する液晶４によって押し出される空気が空気排出部８から円滑に排出される。なお、空気排出部８は１か所に限らず複数箇所に設けても良い。また、その場合、液晶４を滴下する側から遠い側の辺以外の辺にも空気排出部を設けて良い。
【００４５】
空気排出部８は、図４（ｃ）に示すように、シール材３を硬化させた後、封止材を塗布して封止する。
【００４６】
上に説明した以外の構成は、既述した第１の例と同じである。
【００４７】
この第２の例では、上述した第１の例の効果に加え、液晶４内に気泡が残留することをより効果的に防止できるとともに、シール材３のシールパターンの乱れや接着領域内端部での空気の残留が無い液晶表示素子を得ることができるという効果が得られる。
【００４８】
図５〜図６に第３の例を示す。この第３の例において、上述した第１及び第２の例に対応する部位にはそれらの例と同一の符号を付す。
【００４９】
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、この第３の例では、配向膜を形成するに先立って、基体１、２の夫々の対向面の接着領域の内側の位置に溝９ａ、９ｂを設ける。これらの溝９ａ、９ｂは、各基体１、２に設けられる電極の引き出し部と干渉しないようなパターンに形成する。例えば、図示の例では、基体１に画素電極１０４が設けられるので、これらの画素電極１０４の引き出し部を避けて、表示領域の４隅に溝９ａを設ける。一方、基体２には透明共通電極１０５が設けられるので、表示領域の４辺に比較的長い溝９ｂを形成することができる。そして、これらの溝９ａ、９ｂは、図６（ｂ）に示すように、基体１と２を対向配置した時に互いに重なり合って、表示領域を閉ループ状に取り囲むように連続する。
【００５０】
このような溝９ａ、９ｂを設けると、図６（ａ）に示すように、加圧ローラー５によって液晶４を展延させた際、図６（ｂ）に示すように、余剰の液晶が有ってこれらが本来の表示領域からはみ出す場合には、その余剰の液晶が溝９ａ、９ｂに収容される。従って、その余剰の液晶がシール材３のシール部に侵入することが無く、液晶がシール材に接触することによる表示品位の低下やパネルの接着不良を来すことが無い。また、液晶４の滴下量の精度を必要としないため、工程が簡便になる。また、これらの溝９ａ、９ｂは、接着領域からはみ出してきたシール材３を収容する場合にも役立つ。
【００５１】
なお、この液晶やシール材を収容する効果は、図６（ｂ）に示すように、溝９ａ、９ｂを連続させた場合に特に大きいが、溝９ａ、９ｂは必ずしも連続させなくとも良い。
【００５２】
また、形成する溝の幅は２００μｍ以上とし、深さは２０μｍ以上とするのが好ましい。これより幅の狭い又は深さの浅い溝では、余剰の液晶やシール材が表示領域や接着領域からはみ出してきた時にそれらを充分に収容することができず、従って、溝を設けた効果が充分に得られず、高品位の液晶表示素子を得られなくなる虞が有る。また、溝の深さの上限は、基体の機械的強度を低下させないという観点から、基体の厚さの半分以下であるのが好ましい。
【００５３】
この第３の例において、上に説明した以外の構成は、既述した第１の例と同じである。
【００５４】
図７に第４の例を示す。この第４の例において、上述した第１〜第３の例に対応する部位にはそれらの例と同一の符号を付す。
【００５５】
図７に示すように、この第４の例は、上述した第２の例と同様に基体１の接着領域にシール材３を塗布しない空気排出部８を設けた以外は、上述した第３の例と同じ構成である。従ってこの第４の例では、上述した第２及び第３の例の効果を夫々得ることができる。
【００５６】
図８に第５の例を示す。この第５の例において、上述した第１〜第４の例に対応する部位にはそれらの例と同一の符号を付す。
【００５７】
図８に示すように、この第５の例では、上述した第３の例と同様の構成において、表示領域の液晶４を供給する辺とは反対側の辺に対応して基体２に設けた溝９ｂに連続して、その基体２の端縁まで延びる溝９ｃを設けている。これ以外の構成は、上述した第３の例と同じである。
【００５８】
この第５の例において設けた溝９ｃは、加圧ローラー５によって液晶４を展延させた時に、液晶４によって押し出された空気を排出する空気排出溝として機能する。従って、この第５の例では、空気排出部８を設けた第２及び第４の例と同様に、液晶４内に気泡が残留することを効果的に防止できるとともに、シール材３のシールパターンの乱れや接着領域内端部での空気の残留が無い液晶表示素子を得ることができるという効果が得られる。更に、この第５の例の溝９ｃは、それが連続した溝９ｂを補助する作用が有るので、例えば、その溝９ｂに収容しきれない液晶やシール材を溝９ｃに収容できるという効果も有る。
【００５９】
この溝９ｃは、既述した第２及び第４の例における空気排出部８と同様、シール材３を硬化させた後、封止材により封止する。
【００６０】
なお、溝９ｃは、１本に限らず、複数本設けても良く、また、その場合、他の辺の溝９ｂに連続して設けても良い。また、溝９ｃは、基体１の側に設けても良い。更に、溝９ｃは曲線状に設けても良い。
【００６１】
図９に本発明に基づく例を示す。この例において、上述した第１〜第５の例に対応する部位にはそれらの例と同一の符号を付す。
【００６２】
この例では、強誘電性液晶を用いた単純マトリクス方式の液晶パネル等の液晶表示素子の製造工程に本発明を適用した例を示す。
【００６３】
まず、図９（ａ）に示すように、単純マトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１１、１２を用意する。例えば、基体１１は、ガラス基体上にストライプ状の透明電極（図１０（ａ）参照）を有し、更に、その上に配向膜（不図示）を有している。一方、基体１２は、ガラス基体上にカラーフィルター（不図示）とストライプ状の透明電極（図１０（ａ）参照）と配向膜（不図示）とを有している。これらの基体１１、１２を、ストライプ状の透明電極が互いに直交するように重ね合わせることにより、単純マトリクスが形成される。
【００６４】
そして、図９（ａ）に示すように、上述した第２の例の場合と同様にシール材３に空気排出部８を設けた基体１１の表示領域の一端部に強誘電性液晶１４を滴下する。この時、図示の如く、基体１１をヒーター内蔵ステージ２０の上に載置して、基体１１を、強誘電性液晶１４のスメクチックＡ相とコレステリック相との間の転移温度とそれより４℃高い温度との間で且つコレステリック相と等方相との間の転移温度以下の温度に加熱しながら、例えば、保温ディスペンサを用いて正確に計量して強誘電性液晶１４の滴下を行うのがよい。
【００６５】
また、この際、その強誘電性液晶１４中に、スペーサ粒子とともに、平均一次粒径が１μｍ以下の微粒子を混入させるのが好ましい。本願出願人が特開平６−１９４６９３号公報において既に提示したように、液晶中にこのような微粒子を存在させると、例えば、この微粒子の誘電率により液晶の透過率が印加電圧に応じて連続的に変化することにより、強誘電性液晶表示素子において、高コントラストを保持しつつアナログ階調表示を実現することができる。使用可能な微粒子の具体例としては、酸化チタンやカーボンブラックを挙げることができる。
【００６６】
このような微粒子を用いる場合、注入法のように長時間を要するプロセスでは、注入時に微粒子の凝集や沈降が起こる懸念が有るが、本例の場合にはその懸念は殆ど無い。
【００６７】
次に、図９（ｂ）に示すように、基体１１と同じ温度に加熱した基体１２を基体１１に重ね合わせ、例えば、ランプヒーター２１を内蔵したヒーター内蔵加圧ローラー１５を転動させて、強誘電性液晶１４を展延させる。
【００６８】
強誘電性液晶は一般に粘度が高いため、低い温度で液晶を展延させると流動抵抗により配向膜を損傷してしまい、液晶の均一な配向状態が得られなくなる。しかし、基体を加熱し、液晶をコレステリック相又は等方相に保つと、液晶の粘度が充分に低下し、展延に際して配向膜を損傷させることが無い。しかしながら、等方相で展延したり、或いは、コレステリック相であってもスメクチックＡ相とコレステリック相との間の転移温度よりも４℃高い温度を越える温度で液晶を展延すると、基体間ギャップ制御のために用いるスペーサ粒子の周辺の配向が乱れ、反転ドメインが形成されてしまう。このため、表示品位が低下するという問題が生じる。そこで、液晶材料のスメクチックＡ相とコレステリック相との間の転移温度とそれより４℃高い温度との間で且つコレステリック相と等方相との間の転移温度以下の温度に加熱しながら強誘電性液晶の展延を行うことにより、液晶の配向乱れの無い高品位の液晶表示素子を得ることができる。
【００６９】
しかる後、図９（ｃ）に示すように、既述した第２の例と同様にして、シール材３を硬化させた後、空気排出部８を封止する。
【００７０】
上に説明した以外の構成は、既述した第２の例と同じである。
【００７１】
この例では強誘電性液晶を用いているが、強誘電性液晶はメモリ性を持つために、ＣＲＴ（陰極線管）等で問題となっているフリッカーを無くすことができる。また、強誘電性液晶は、ネマチック液晶表示と比較して約１０００倍も高速応答であるため、本例のような単純Ｘ−Ｙマトリクス駆動でも１０００本以上の走査線で駆動できる（即ち、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）での駆動を無くせる。）。更に、強誘電性液晶は視野角依存性が少ない。従って、この例により、安価で高品位の液晶表示素子を得ることができる。
【００７２】
そして、この例により、粘度が高いために通常の注入法では液晶注入に多大な時間を要していた強誘電性液晶を極めて短時間で充填できるようになる。
【００７３】
図１０に本発明に基づく他の例を示す。この例において、上述した例に対応する部位にはその例と同一の符号を付す。
【００７４】
この例では、上記した例と同様に強誘電性液晶を用いた単純マトリクス方式の液晶パネル等の液晶素子の製造工程に本発明を適用した他の例を示す。
【００７５】
まず、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記した例と同様に基体１１、１２を、ストライプ状の透明電極が互いに直交するように重ね合わせて単純マトリクスを形成し、同様の条件で、シール材３に空気排気部８を設けた基体１１の表示領域の一端部に強誘電性液晶１４を滴下する。
【００７６】
次に、図１０（ｃ）に示すように、基体１１と同じ温度に加熱した基体１２を基体１１に重ね合わせ、例えば、ランプヒーター２１を内蔵したヒーター内蔵加圧ローラー１５を転動させて、強誘電性液晶１４を展延させる。そして、更に加圧ローラー１５の下流側において、ランプヒーター２３を内蔵した補助ローラー２２Ａ、２２Ｂを転動させ、加圧ローラー１５が通過後は補助ローラー２２Ａ、２２Ｂで基体１１及び１２を保持させる。
【００７７】
しかる後、図１０（ｄ）に示すように、既述した第２の例と同様にして、シール材３を硬化させた後、空気排出部８を封止する。
【００７８】
上に説明した以外の構成は、既述した第２の例と同じである。
【００７９】
なお、基体間ギャップを制御するスペーサ粒子を配する方法としては、液晶中に混合するのみならず、予め少なくとも一方の基体に散布しておいても良い。更に、この場合、熱可塑性樹脂をコートしたスペーサ（例えば、宇部日東化成株式会社製のハイプレシカ）を散布し、基体を加熱してこのスペーサ粒子を基体に固着させておいてもよい。
【００８０】
また、強誘電性液晶にアナログ階調表示性を与える超微粒子の物性、種類等は種々に変更することができる。
【００８１】
この例では、上述した例の効果に加え、この補助ローラー２２Ａ、２２Ｂにより、加圧ローラー１５の通過後の基体１１、１２が保持されると共に、加圧ローラー１５に加圧された未硬化のシール材３の反発力に伴うギャップ戻り（ギャップの変動）を防ぐことができる。
【００８２】
図１３に本発明の更に別の例を示す。この例において、上述した各例に対応する部位にはそれらの例と同一の符号を付す。
【００８３】
図１３（ａ）に示すように、この例では、上述した図９の例の強誘電性液晶を用いた単純マトリクス方式の液晶表示素子において、既述した第４の例と同様に、基体１１、１２の対向面に夫々溝１９ａ、１９ｂを設ける。但し、この例では、図示の如く、基体１１、１２の対向面に夫々ストライプ電極１０６、１０７が設けられるので、溝１９ａ、１９ｂは、それらのストライプ電極１０６、１０７の引き出し部が無い２辺に沿って夫々設けられる。また、図１３（ｂ）に示すように、溝１９ａ、１９ｂは、基体１１と１２を対向配置した時に互いに重なり合って、表示領域を閉ループ状に取り囲むように連続するパターンに設けられる。
【００８４】
この例において、上に説明した以外の構成は、上述した図９の例と同じである。
【００８５】
この例では、上述した図９の例の効果に加え、既述した第４の例と同様の効果が得られる。
【００８６】
以上の各例、特に図９、図１０の例では、液晶パネル等の液晶表示素子及びその製造方法に本発明を適用した例を説明したが、本発明は、例えば、光を遮蔽するシャッターのような液晶素子及びその製造方法にも適用が可能である。また、例えば、強誘電性液晶を用いたアナログ階調表示による調光素子等の液晶素子及びその製造方法にも本発明は適用が可能である。
【００８７】
【実施例】
例１
図１〜図３に示した第１の例に従い、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【００８８】
まず、第１の例で説明したアクティブマトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１、２を用意した。
【００８９】
次に、図１（ａ）に示すように、基体１の外周部に沿って閉ループ状をなすようにディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布し、６０℃で３分間レベリングしてシール部を形成した。
【００９０】
次に、図１（ｂ）に示すように、基体１の一辺に沿って、上述したシール部の内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた液晶４を、ディスペンサを用いて正確に計量して、直線状に滴下した。
【００９１】
次いで、基体１と２を、夫々の配向膜形成面を向かい合わせるようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体２の自重によって液晶４が広がり、液晶４がこれに近接したシール部との間の領域に行き渡るのを待ってから、図１（ｃ）に示すように、液晶４を滴下した側のシール部の外側から直径９０ｍｍの加圧ローラー５を４ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。これにより、シール部の内側のほぼ全域にわたって液晶４が一様に展延し、且つ、液晶４に予め混合したスペーサ粒子も液晶４とともにシール部の内側全域に行き渡り、基体１、２間に所定のギャップが形成された。
【００９２】
次いで、図２に示すように、液晶４の充填された表示領域を０．３ｍｍ厚のステンレス板６で遮蔽してから、液晶表示素子全体に９０ｍＷ／ｃｍ2の強度で紫外線を２０秒間照射し、シール材３を硬化させた。
【００９３】
これにより、極めて短時間でアクティブマトリクス方式の液晶表示素子が得られた。液晶４を最初に滴下した側とは反対側のシール部近傍で僅かな気泡の残留と、この気泡によるシールパターンの若干の乱れが認められたものの、表示領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。
【００９４】
例２
図４に示した第２の例に従い、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【００９５】
まず、例１と同様にアクティブマトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１、２を用意した。
【００９６】
次に、図４（ａ）に示すように、基体１の外周部にディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布した。その際、基体１の一辺に沿ったシール部に空気排出部８を設けた。この基体１を６０℃で３分間加熱し、シール材３のレベリングを行った。
【００９７】
次に、基体１の空気排出部８を設けた辺に対向する一辺に沿って、シール部の内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた液晶４を、ディスペンサを用いて正確に計量して、直線状に滴下した。
【００９８】
次いで、基体１と２を、夫々の配向膜形成面を向かい合わせるようにして重ね合わせ、図４（ｂ）に示すように、例１と同一の条件で、加圧ローラー５を転動させた。これにより、シール部の内側の全域にわたって液晶４が一様に展延し、且つ、液晶４に予め混合したスペーサ粒子も液晶４とともにシール部の内側全域に行き渡り、基体１、２間に所定のギャップが形成された。
【００９９】
次に、図４（ｃ）に示すように、例１と同様にしてシール材３を硬化させた後、空気排出部８に封止材を塗布して封止した。
【０１００】
これにより、極めて短時間でアクティブマトリクス方式の液晶表示素子が得られた。また、シールパターンの乱れは無く、表示領域も含め、シール部内側の領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。
【０１０１】
例３
図５及び図６に示した第３の例に従い、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【０１０２】
まず、例１と同様にアクティブマトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１、２を用意した。
【０１０３】
但し、図５（ａ）に示すように、これらの基体１、２に配向膜を設けるのに先立って、基体１には、マトリクス状の画素電極の引き出し部と干渉しないように基体１の４隅のシール部の内側となる部分に幅１ｍｍ、深さ１００μｍの溝９ａを形成した。一方、基体２の対向面には、基体２の各辺に沿ってシール部の内側となる部分にやはり幅１ｍｍ、深さ１００μｍの直線状の溝９ｂを形成した。これらの溝９ａ、９ｂは、図６（ｂ）に示すように、基体１と２を対向させた時に、夫々の溝９ａ、９ｂの基体面への射影の重ね合わせが、シール部の内側で表示領域を取り囲む閉ループをなすように、その位置及び長さを決定した。
【０１０４】
次に、図５（ａ）に示すように、基体１の外周部に沿って閉ループ状をなすようにディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布し、６０℃で３分間加熱してシール材３のレベリングを行った。
【０１０５】
次に、図５（ｂ）に示すように、基体１の一辺に沿って、基体２に形成した溝９ｂと重なる位置よりも内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた液晶４を、ディスペンサを用いて直線状に滴下した。この際、液晶４は、必要量よりやや多めの量を概略計量して滴下した。
【０１０６】
次いで、基体１と２を、夫々の配向膜形成面を向かい合わせるようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体２の自重によって液晶４が広がり、液晶４がこれに近接した溝９ａ、９ｂにまで達するのを待ってから、図６（ａ）に示すように、液晶４を滴下した側のシール部の外側から直径９０ｍｍの加圧ローラー５を４ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。これにより、溝９ａ、９ｂで囲まれた表示領域の全域にわたって液晶４が一様に展延し、余分な液晶４は溝９ａ、９ｂ内に溜まり、シール部に達することは無かった。また、液晶４に予め混合したスペーサ粒子は液晶４とともに表示領域の全域に行き渡り、基体１、２間に所定のギャップが形成された。
【０１０７】
次に、図６（ｃ）に示すように、例１と同様にしてシール材３を硬化させた。
【０１０８】
これにより、極めて短時間でアクティブマトリクス方式の液晶表示素子が得られ、溝９ａ、９ｂで囲まれた領域内には、表示領域も含めて微細気泡の残留は全く見られなかった。
【０１０９】
例４
図７に示した第４の例に従い、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【０１１０】
まず、例３と同様に、外周部に溝９ａ、９ｂを形成したアクティブマトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１、２を用意した。
【０１１１】
次に、図７（ａ）に示すように、基体１の外周部にディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布した。その際、基体１の一辺に沿ったシール部に空気排出部８を設けた。この基体１を６０℃で３分間加熱し、シール材３のレベリングを行った。
【０１１２】
次に、基体１の空気排出部８を設けた辺に対向する一辺に沿って、シール部の内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた液晶４を、ディスペンサを用いて直線状に滴下した。この際、液晶４は必要量よりやや多めの量を概略計量して滴下した。
【０１１３】
次いで、基体１と２を、夫々の配向膜形成面を向かい合わせるようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体２の自重によって液晶４が広がり、液晶４がこれに近接した溝９ａ、９ｂにまで達するのを待ってから、図７（ｂ）に示すように、液晶４を滴下した側のシール部の外側から直径９０ｍｍの加圧ローラー５を４ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。これにより、溝９ａ、９ｂで囲まれた表示領域の全域にわたって液晶４が一様に展延し、余分な液晶４は溝９ａ、９ｂ内に溜まり、シール部に達することは無かった。また、液晶４に予め混合したスペーサ粒子は液晶４とともに表示領域の全域に行き渡り、基体１、２間に所定のギャップが形成された。
【０１１４】
次に、図７（ｃ）に示すように、例１と同様にしてシール材３を硬化させた。
【０１１５】
しかる後、シール部に設けた空気排出部８に封止材を塗布して封止した。
【０１１６】
これにより、極めて短時間でアクティブマトリクス方式の液晶表示素子が得られ、溝９ａ、９ｂで囲まれた領域内には、表示領域も含めて微細気泡の残留は全く見られなかった。
【０１１７】
例５
図８に示した第５の例に従い、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【０１１８】
まず、例３と同様に、外周部に溝９ａ、９ｂを形成したアクティブマトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１、２を用意した。但し、図８に示すように、基体２については、１つの溝９ｂから基体２の端縁に達する幅１ｍｍ、深さ１００μｍの溝９ｃを更に設けた。
【０１１９】
次に、基体１の外周部に沿って閉ループ状をなすようにディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布した。この基体１を６０℃で３分間加熱し、シール材３のレベリングを行った。
【０１２０】
次に、基体２の溝９ｃを設けた辺と重ね合わされる基体１の辺に対向した基体１の一辺に沿って、基体２に形成した溝９ｂと重なる位置よりも内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた液晶４を、ディスペンサを用いて直線状に滴下した。この際、液晶４は、必要量よりやや多めの量を概略計量して滴下した。
【０１２１】
次いで、基体１と２を、夫々の配向膜形成面を向かい合わせるようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体２の自重によって液晶４が広がり、液晶４がこれに近接した溝９ａ、９ｂにまで達するのを待ってから、液晶４を滴下した側のシール部の外側から直径９０ｍｍの加圧ローラーを４ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。これにより、溝９ａ、９ｂで囲まれた表示領域の全域にわたって液晶４が一様に展延し、余分な液晶４は溝９ａ、９ｂ内に溜まり、シール部に達することは無かった。また、液晶４に予め混合したスペーサ粒子は液晶４とともに表示領域の全域に行き渡り、基体１、２間に所定のギャップが形成された。
【０１２２】
次に、例１と同様にしてシール材３を硬化させた。
【０１２３】
しかる後、基体２に設けた溝９ｃの開口部に封止材を塗布して封止した。
【０１２４】
これにより、極めて短時間でアクティブマトリクス方式の液晶表示素子が得られ、溝９ａ、９ｂで囲まれた領域内には、表示領域も含めて微細気泡の残留は全く見られなかった。
【０１２５】
例６
図９に示した本発明に基づく例に従い、強誘電性液晶を用いた単純マトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【０１２６】
まず、図９の例で説明した単純マトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１１、１２を用意した。配向膜にはＳｉＯ斜め蒸着膜を用いた。蒸着角度は、基体法線に対し８５°とした。
【０１２７】
次に、図９（ａ）に示すように、基体１１の外周部にディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布した。その際、基体１１の一辺に沿ったシール部に空気排出部８を設けた。この基体１１を６０℃で３分間加熱し、シール材３のレベリングを行った。
【０１２８】
次に、ヒーター内蔵ステージ２０によって、基体１１を、強誘電性液晶のスメクチックＡ相とコレステリック相との転移温度より２℃高い温度に加熱しながら、基体１１の空気排出部８を設けた辺に対向する一辺に沿って、シール部の内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた強誘電性液晶１４を、保温ディスペンサを用いてコレステリック相の温度に保ちながら、正確に計量して、直線状に滴下した。
【０１２９】
次に、予め基体１１と同一の温度に加熱しておいた基体１２を基体１１に、夫々の配向膜形成面が向かい合うようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体１２の自重によって強誘電性液晶１４が広がり、強誘電性液晶１４がこれに近接したシール部との間の領域に行き渡るのを待ってから、図９（ｂ）に示すように、強誘電性液晶１４を滴下した側のシール部の外側から、ランプヒーター２１を内蔵して基体１１と同一の温度に加熱された直径９０ｍｍの加圧ローラー１５を６ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。これにより、シール部の内側のほぼ全域にわたって強誘電性液晶１４が一様に展延し、且つ、強誘電性液晶１４に予め混合したスペーサ粒子も強誘電性液晶１４とともにシール部の内側全域に行き渡り、基体１１、１２間に所定のギャップが形成された。
【０１３０】
次に、図９（ｃ）に示すように、例１と同様にしてシール材３を硬化させた後、空気排出部８に封止材を塗布して封止した。
【０１３１】
これにより、極めて短時間で単純マトリクス方式の液晶表示素子が得られた。また、シールパターンの乱れは無く、表示領域も含め、シール部内側の領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。更に、スペーサ粒子の周辺に反転ドメインは存在せず、均一性の良い表示特性が得られた。
【０１３２】
例７
図１０に示した本発明に基づく他の例に従い、強誘電性液晶を用いた単純マトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【０１３３】
まず、図１０の例で説明した単純マトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１１、１２を用意した。配向膜にはＳｉＯ斜め蒸着膜を用いた。蒸着角度は、基体法線に対し８５°とした。
【０１３４】
但し、図１０（ｂ）に示すように、夫々の基体１１、１２には、配向膜を設けるのに先立って、夫々のストライプ状の透明電極の引き出し部が無い２辺に沿って、シール領域の内側となる部分に幅２ｍｍ、深さ１００μｍの溝（図示省略）を形成した。これらの溝は、図１０（ｃ）に示すように、基体１１と１２を対向させた時に、夫々の溝の基体面への射影の重ね合わせが、シール部の内側で表示領域を取り囲む閉ループをなすように、その位置及び長さを決定した（図１３参照）。
【０１３５】
次に、基体１１の外周部にディスペンサを用いてシール材３（スリーボンド株式会社製のＵＶ硬化タイプ No.３０２５Ｈ、Ｇ）を塗布（線幅２００〜５００μｍ、高さ２５〜６０μｍ）した。その際、基体１１の一辺に沿ったシール部に空気排出部８を設けた。
【０１３６】
次に、予め超微粒子である０．０１ｗｔ％の酸化チタン（出光興産株式会社製のＩＴＯＤ）を混合しておいた強誘電性液晶を、Ｎ相の温度領域（１０５〜１０８℃）に保温ディスペンサ３３で加熱した状態で超音波分散を行った後、基体１１の空気排出部８を設けた辺に対向する辺に沿って、シール部の内側に直線状（１ライン幅２ｍｍ、長さ４０〜５０ｍｍ、高さ５０〜２００μｍ）に滴下した。
【０１３７】
次に、予め基体１１と同一の温度に加熱しておいた基体１２を基体１１に、夫々の配向膜形成面が向かい合うようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体１２の自重によって強誘電性液晶１４が広がり、強誘電性液晶１４がこれに近接した溝にまで達するのを待ってから、強誘電性液晶１４を滴下した側のシール部の外側から、ランプヒーターを内蔵して基体１１と同一の温度に加熱された直径７０ｍｍの加圧ローラー１５を１０ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。
【０１３８】
加圧ローラー１５は、軸荷重サーボ（図示省略）により設定圧力が保持されており、この加圧ローラー１５が通過後は、補助ローラー２２Ａ、２２Ｂで基体１２が保持された。
【０１３９】
これにより、溝で囲まれた領域の全域にわたって強誘電性液晶１４が一様に展延し、余分な強誘電性液晶１４は溝に溜まり、シール部に達することは無く、基体１１、１２間に所定のギャップが形成された。
【０１４０】
次に、例１と同様にしてシール材３を硬化させた。
【０１４１】
しかる後、空気排出部８に封止材を塗布して封止した。
【０１４２】
上記した例７の液晶表示素子は、図１１に概略的に示す製造装置により作製した。
【０１４３】
まず、ＸＹロボット３１で駆動される搬送ロボット３２により移動テーブル３４上に基体１１を載置した後、ディスペンサロボット３３により基体１１上にシール材３及び液晶４を所定パターンに塗布し、この基体に対し、搬送ロボット３２によって、予め基体１１と同一温度に加熱しておいた対向基体１２を重ね合わせた。基体１２の自重によって液晶が近接した溝にまで展延された後、保温ディスペンサ３５で上下両基体を所定温度に保温し、移動テーブル３４を矢印（Ｙ方向）に移動させながら、直径７０ｍｍの加圧ローラー２０で１０ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力で加圧し、続いて補助ローラー２２Ａ、２２Ｂの下を通過させ、所定位置に到達させた。
【０１４４】
この移動テーブル３４による移動の間に、基体１１と１２は加圧ローラー２０によって所定圧力で加圧され、更に補助ローラー２２Ａ及び２２Ｂにより加圧保持させた。そして、ＵＶランプユニット３９が矢印方向へ移動し、所定位置に到達した移動テーブル３４上の基体の上方から紫外線を照射し、シール剤を硬化させた。しかる後、シール剤の空気排出口を封止材の塗布によって封止した。この際、液晶が充填された表示領域を０．３ｍｍ厚のステンレス製金属板で遮蔽し、基体全体に９０ｍＷ／ｃｍ2の強度で２０ｓｅｃ照射した。
【０１４５】
図１２は、図１１の製造装置を更に詳細に示した平面図であるが、移動テーブル３４のユニット温度は±１℃で均一に保たれており、ＸＹロボット３１により移動する搬送ロボット３２は、図示省略した駆動機構によって初期位置と移動テーブル３４との間を往復動する。一方、移動テーブル３４は駆動源３６によって回動する送り軸３７に連結されており、この送り軸３７の回動によりレール３８上を駆動源３６の上部位置まで移動する。加圧ローラー２０は軸荷重サーボ機能を有し、補助ローラー２２Ａ、２２Ｂと共に耐熱シリコン材によって形成されている。
【０１４６】
また、駆動源４１によって回動する送り軸４２に連結されたＵＶランプユニット３９は、レール４０に支持されながら、駆動源３６上方に移動した移動テーブル３４上の基板１１、１２を照射する。そして、照射終了後は移動テーブル３４及びＵＶランプユニット３９は元の位置へ戻る。
【０１４７】
これにより、極めて短時間で単純マトリクス方式の液晶表示素子が得られ、シールパターンの乱れもなく、溝で囲まれた表示領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。また、スペーサ粒子の周辺に反転ドメインは存在せず、均一性の良い表示特性が得られた。
【０１４８】
例８
図１３に示した例に従い、強誘電性液晶を用いた単純マトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【０１４９】
まず、例６及び７と同様に単純マトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１１、１２を用意した。
【０１５０】
但し、図１３（ａ）に示すように、夫々の基体１１、１２には、配向膜を設けるのに先立って、夫々のストライプ状の透明電極１０６、１０７の引き出し部が無い２辺に沿って、シール部の内側となる部分に幅１ｍｍ、深さ１００μｍの溝１９ａ、１９ｂを形成した。これらの溝１９ａ、１９ｂは、図１３（ｂ）に示すように、基体１１と１２を対向させた時に、夫々の溝１９ａ、１９ｂの基体面への射影の重ね合わせが、シール部の内側で表示領域を取り囲む閉ループをなすように、その位置及び長さを決定した。
【０１５１】
次に、基体１１の外周部にディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布した。その際、基体１１の一辺に沿ったシール部に空気排出部８を設けた。この基体１１を６０℃で３分間加熱し、シール材３のレベリングを行った。
【０１５２】
次に、基体１１を、強誘電性液晶のスメクチックＡ相とコレステリック相との転移温度より２℃高い温度に加熱しながら、基体１１の空気排出部８を設けた辺に対向する一辺に沿って、シール部の内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた強誘電性液晶１４を、保温ディスペンサを用いてコレステリック相の温度に保ちながら、直線状に滴下した。この際、強誘電性液晶１４は必要量よりやや多めの量を概略計量して滴下した。
【０１５３】
次に、予め基体１１と同一の温度に加熱しておいた基体１２を基体１１に、夫々の配向膜形成面が向かい合うようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体１２の自重によって強誘電性液晶１４が広がり、強誘電性液晶１４がこれに近接した溝１９ａ、１９ｂにまで達するのを待ってから、強誘電性液晶１４を滴下した側のシール部の外側から、ランプヒーターを内蔵して基体１１と同一の温度に加熱された直径９０ｍｍの加圧ローラーを６ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。これにより、溝１９ａ、１９ｂで囲まれた領域の全域にわたって強誘電性液晶１４が一様に展延し、余分な強誘電性液晶は溝１９ａ、１９ｂに溜まり、シール部に達することは無かった。また、強誘電性液晶１４に予め混合したスペーサ粒子も強誘電性液晶１４とともに表示領域の全域に行き渡り、基体１１、１２間に所定のギャップが形成された。
【０１５４】
次に、例１と同様にしてシール材３を硬化させた。
【０１５５】
しかる後、空気排出部８に封止材を塗布して封止した。
【０１５６】
これにより、極めて短時間で単純マトリクス方式の液晶表示素子が得られ、表示領域も含め、溝１９ａ、１９ｂで囲まれた領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。また、スペーサ粒子の周辺に反転ドメインは存在せず、均一性の良い表示特性が得られた。
【０１５７】
例９
まず、例８と同様に、外周部に溝を形成した単純マトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体を用意した。
【０１５８】
次に、下基体の外周部にディスペンサを用いてシール材（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布した。その際、下基体の一辺に沿ったシール部に空気排出部を設けた。この下基体を６０℃で３分間加熱し、シール材のレベリングを行った。
【０１５９】
次に、下基体を、強誘電性液晶のスメクチックＡ相とコレステリック相との転移温度より２℃高い温度に加熱しながら、下基体の空気排出部を設けた辺に対向する一辺に沿って、シール部の内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子と０．００５wt％の酸化チタン（出光興産（株）製 ＩＴ−ＯＤ）を混合しておいた強誘電性液晶を、保温ディスペンサを用いてコレステリック相の温度に保ちながら、直線状に滴下した。この際、強誘電性液晶は必要量よりやや多めの量を概略計量して滴下した。
【０１６０】
次いで、例８と同様にして２枚の基体を重ね合わせ、例８と同一の条件で加圧ローラーを押圧転動させた。これにより、溝で囲まれた領域の全域にわたって強誘電性液晶が一様に展延し、余分な強誘電性液晶は溝に溜まり、シール部に達することは無かった。また、強誘電性液晶に予め混合したスペーサ粒子も強誘電性液晶とともに表示領域の全域に行き渡り、基体間に所定のギャップが形成された。
【０１６１】
次に、例１と同様にしてシール材を硬化させた。
【０１６２】
しかる後、空気排出部に封止材を塗布して封止した。
【０１６３】
これにより、アナログ階調表示が可能で且つ極めて高品位の表示が可能な単純マトリクス方式の液晶表示素子が極めて短時間で得られ、表示領域も含め、溝で囲まれた領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。また、スペーサ粒子の周辺に反転ドメインは存在せず、均一性の良い表示特性が得られた。
【０１６４】
例１０
シール材として、協立化学産業（株）製 ワールドロック No.７８０Ｂ−Ｂを用い、プリベイクを９０℃で５分間行った以外は例４と全く同様にして液晶の展延までを行った。
【０１６５】
次に、加熱プレスによって、基体の上下から全面に１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で均一に圧力を加えながら１０５℃で１０分間加熱し、シール材を硬化させた。
【０１６６】
しかる後、空気排出部に封止材を塗布して封止した。
【０１６７】
これにより、極めて短時間でアクティブマトリクス方式の液晶表示素子が得られた。表示領域内での基体間ギャップの均一性は極めて良好で、溝で囲まれた領域内には、表示領域も含め、微細気泡の残留は全く見られなかった。
【０１６８】
例１１
シール材として、協立化学産業（株）製 ワールドロック No.７８０Ｂ−Ｂを用い、プリベイクを９０℃で５分間行った以外は例９と全く同様にして液晶の展延までを行った。
【０１６９】
次に、加熱プレスによって、基体の上下から全面に１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で均一に圧力を加えながら１０５℃で１０分間加熱し、シール材を硬化させた。
【０１７０】
しかる後、空気排出部に封止材を塗布して封止した。
【０１７１】
これにより、アナログ階調表示が可能で且つ極めて高品位の表示が可能な単純マトリクス方式の液晶表示素子が極めて短時間で得られた。表示領域内での基体間ギャップの均一性は極めて良好で、表示領域も含め、溝で囲まれた領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。また、スペーサ粒子の周辺に反転ドメインは存在せず、均一性の良い表示特性が得られた。
【０１７２】
【発明の作用効果】
以上のように本発明によれば、同一温度に加熱された一対の基体の一方の端部に供給した液晶を、両基体を重ね合わせた後にヒーター内蔵の加圧ローラーで加圧することによって基体間に展延させるので、極めて簡便に短時間で液晶を充填することができる。この時、加圧ローラーの押圧力を適度に調節し、更にこの加圧状態を補助ローラーで保持すれば、所定の基体間ギャップを得ることができる。また、液晶に巻き込まれた気泡は液晶の展延に伴って押し出されるので、液晶領域内に微細な気泡が残留することがない。従って、特性の良い液晶素子を簡単且つ短時間の製造プロセスで製造できるようになり、また、従来のように高価な真空装置を用いる必要が無くなるので、製造コストを削減することもできる。
【０１７３】
また、本発明は、一般に粘度の高い強誘電性液晶を基体間に充填する場合に適用して特に効果的なものであり、液晶素子に強誘電性液晶を用いることにより、例えば、高価な薄膜トランジスタを用いない安価な液晶素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【図２】 第１の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を示す概略斜視図である。
【図３】 第１の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を示す概略平面図及び断面図である。
【図４】 第２の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【図５】 第３の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略平面図及び斜視図である。
【図６】 第３の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【図７】 第４の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【図８】 第５の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の基体の構造を示す概略平面図である。
【図９】 本発明の第１の例による単純マトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【図１０】 本発明の第２の例による単純マトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【図１１】 本発明の第２の例による単純マトリクス方式の液晶表示素子の製造装置を示す概略図である。
【図１２】 図１１の詳細平面図である。
【図１３】 本発明の第３の例による単純マトリクス方式の液晶表示素子の基体の構造を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１、２、１１、１２…基体、３…シール材、４…液晶、５…加圧ローラー、
７…紫外線ランプ、８…空気排出部、９ａ、９ｂ、９ｃ、１９ａ、１９ｂ…溝、
１４…強誘電性液晶、１５…ヒーター内蔵加圧ローラー、２０…ヒーター内蔵ステージ
２２Ａ、２２Ｂ…補助ローラー、３１…ＸＹロボット、３２…搬送ロボット、
３３…ディスペンサロボット、３４…移動テーブル、３５…保温ディスペンサ、
３９…ＵＶランプユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル等の液晶素子の製造方法、並びにその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
液晶パネル等の液晶素子の製造方法として、従来、良く知られているものに注入法が有る。この注入法では、まず、１〜１０μｍの所定間隔を置いて対向配置した一対の基体の周辺部分をシール材によって接着固定して空のパネルを作製する。次に、この空のパネルを真空装置内に収容して、パネル内部を真空状態とし、シール材部に予め設けた注入口を液晶に浸す。その後、真空装置内を徐々に大気圧に戻すことにより、パネル内外の圧力差と毛細管現象を利用して液晶をパネル内に注入する。しかしながら、この注入法では、粘性の比較的高い液晶の注入に時間がかかり、特に、液晶表示素子の大型化に伴い多大な注入時間を要するようになるという問題が有った。また、真空装置内を真空とするための前処理時間がかかるという問題も有り、更に、高価な真空装置が必要であるという問題も有った。即ち、従来の注入法では、製造時間の増大やコストの上昇といった問題が有った。
【０００３】
そこで、例えば、特開昭６０−７５８１７号、特開昭６０−２３０６３６号、特開平１−３０３４１４号、特開平３−２５４１６号、特開平４−２１８０２７号の各公報に記載されているように、一対の基体の一方に表示領域を囲むようにシール材を塗布し、その表示領域に液晶を滴下又は塗布した後、真空装置内で、もう一方の基体を平行に圧着し、その後、シール材を硬化させる方法（滴下法又は塗布法）が提案されている。この方法によれば、液晶注入に要する時間は大幅に短縮されるが、真空下で基体の重ね合わせを行うため、やはり、真空装置内を真空にするための前処理時間がかかり、また、高価な真空装置が必要なため、製造時間が増大し、製造コストが嵩むという問題が有った。
【０００４】
また、特開平２−８４６１６号、特開平２−１２３３２４号、特開平６−２０８０９７号の各公報に記載されているように、上述した滴下法又は塗布法において、基体の重ね合わせを大気中で行う方法も提案されている。この方法では真空装置が不要のため、上述した真空装置を用いる滴下法又は塗布法と比較して、製造時間及び製造コストを抑えることができる。しかしながら、この方法では、大気中で基体を重ね合わせるため、その重ね合わせの際に表示領域内の液晶中に気泡が残留してしまい、これが表示欠陥になって、歩留りが低下するという問題が有った。
【０００５】
また、上述のような気泡の残留の問題を解決するために、液晶を細線状の所定パターンに塗布し、基体を徐々に又は間欠的に重ね合わせる方法（特開平３−８９３１５号公報）や、一対の基板を楔型をなすように対向させ、或いは、一方の基板を凸状に反らせた状態で対向させ、徐々に基板同士が平行となるように接近させて圧着させる方法（特開平４−１７９９１９号公報）等が提案されている。しかしながら、このような方法では、基体の重ね合わせに要する時間が長くなり、また、精密な基体の重ね合わせを行うために特殊な装置が必要となって、やはり、製造時間の増大や製造コストが嵩むという問題が有った。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、特に真空装置を必要とせず、大気中で且つ液晶中に気泡が残留することなく短時間で且つ簡便に液晶の封入を行うことのできる液晶素子の製造方法並びにその製造装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明の液晶素子の製造方法は、所定間隔を置いて対向配置された一対の基体がその外周部に沿って設けられた接着領域において互いに固着され、前記一対の基体間の前記接着領域の内側の液晶領域に液晶が封入された液晶素子の製造方法であって、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記接着領域に硬化性接着剤を塗布する工程と、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記液晶領域の一端部に所定量の液晶を供給する工程と、前記硬化性接着剤及び前記液晶を間に挟んで前記一対の基体を対向配置する工程と、対向配置された前記一対の基体を同一温度に加熱する工程と、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を前記液晶領域の前記一端部から他端部の方向へヒーター内蔵の加圧ローラーを相対的に転動させ、この際、前記加圧ローラーを内蔵ヒーターによって前記基体と同一の温度に加熱して、前記液晶を前記一端部から前記液晶領域の全体へ展延させる工程と、前記硬化性接着剤を硬化させる工程とを有する。
【０００８】
本発明の一態様では、前記液晶領域が表示領域であり、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を前記液晶領域の前記一端部から他端部の方向へ前記加圧ローラーを転動させて、前記液晶を前記一端部から前記液晶領域の全体へ展延させる。
【０００９】
本発明の一態様では、前記加圧ローラーを、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を相対的に転動させる際、前記液晶領域の前記一端部よりも外側の前記一方の基体の端縁部寄りの位置から前記液晶領域の前記他端部まで相対的に転動させる。
【００１０】
本発明の一態様では、相対的に移動する前記基体をその移動方向に前記加圧ローラーで加圧し、更にこの加圧状態を補助ローラーで保持する。
【００１１】
本発明の一態様では、前記加圧ローラーを大径に形成し、前記補助ローラーを前記加圧ローラーより小径に形成する。
【００１２】
本発明の一態様では、前記接着領域に前記硬化性接着剤を塗布する際、前記液晶領域の前記他端部の近傍に前記硬化性接着剤を塗布しない空気排出部を少なくとも１か所設ける。
【００１３】
本発明の一態様では、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の対向面における前記液晶領域と前記接着領域との間に溝を設け、前記液晶を展延させる際、少なくとも余剰の前記液晶を前記溝内に収容させる。
【００１４】
本発明の一態様では、前記一対の基体を対向させた時に前記液晶領域を平面的に見て閉ループ状に取り囲むように前記溝を連続させる。
【００１５】
本発明の一態様では、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記対向面に形成した前記溝に連続して前記一方の基体の端縁にまで延びる空気排出溝を設け、前記液晶を展延させる際、前記液晶により押し出された空気を前記空気排出溝から排出させる。
【００１６】
本発明の一態様では、前記溝として、幅２００μｍ以上、深さ２０μｍ以上の溝を形成する。
【００１７】
本発明の一態様では、前記液晶として、強誘電性液晶を用いる。
【００１８】
本発明の一態様では、前記液晶中に、平均一次粒径が１μｍ以下の微粒子を混入する。
【００１９】
本発明の一態様では、前記液晶を展延させる際、その液晶材料のスメクチックＡ相とコレステリック相との間の転移温度とそれよりも４℃高い温度との間で且つコレステリック相と等方相との間の転移温度以下に前記基体を加熱する。
【００２０】
本発明の一態様では、前記液晶を展延させる工程の後、対向配置されている前記一対の基体をその両面から均一に加圧しながら、又は、加圧した後、前記硬化性接着剤を硬化させる。
【００２１】
また、本発明で得られる液晶素子では、所定間隔を置いて対向配置された一対の基体がその外周部に沿って設けられた接着領域において互いに固着され、前記一対の基体間の前記接着領域の内側の液晶領域に液晶が封入され、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の対向面における前記液晶領域と前記接着領域との間に溝が設けられているのがよい。
【００２２】
その一態様では、前記液晶領域が表示領域である。
【００２３】
その一態様では、前記一対の基体を対向させた時に前記液晶領域を平面的に見て閉ループ状に取り囲むように前記溝が連続する。
【００２４】
その一態様では、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記対向面に形成された前記溝に連続して前記一方の基体の端縁にまで延びる溝が更に設けられている。
【００２５】
その一態様では、前記溝の幅が２００μｍ以上、深さが２０μｍ以上である。
【００２６】
その一態様では、前記液晶が強誘電性液晶である。
【００２７】
その一態様では、前記液晶中に、平均一次粒径が１μｍ以下の微粒子が混入されている。
【００２８】
本発明の液晶素子の製造装置では、所定の間隔を置いて対向配置された一対の基体がその外周部に沿って設けられた接着領域において互いに固着され、前記一対の基体間の前記接着領域の内側の液晶領域に液晶が封入された液晶素子の製造装置であって、前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記接着領域に硬化性接着剤を塗布する塗布手段と、前記一対の基体少なくとも一方の基体の前記液晶領域の一端部に所定量の液晶を供給する供給手段と、前記硬化性接着剤及び前記液晶を間に挟んで前記一対の基体を対向配置する配置手段と、対向配置された前記一対の基体を同一温度に加熱する加熱手段と、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を前記液晶領域の前記一端部から他端部の方向へ相対的に転動し、この際、内蔵ヒーターによって前記基体と同一の温度に加熱されて、前記液晶を前記一端部から前記液晶領域の全体へ展延させるヒーター内蔵の加圧ローラーと、前記硬化性接着剤を硬化させる硬化手段とを有する。
【００２９】
本発明の一態様では、前記液晶領域が表示領域であり、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を前記液晶領域の前記一端部から他端部の方向へ前記加圧ローラーが転動することにより、前記液晶が前記一端部から前記液晶領域の全体へ展延される。
【００３０】
本発明の一態様では、前記加圧ローラーが、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を相対的に転動する際、前記液晶領域の前記一端部よりも外側の前記一方の基体の端縁部寄りの位置から前記液晶領域の前記他端部まで相対的に転動する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を好ましい実施の形態に従い説明する。
【００３２】
まず、図１〜図３を参照して、アクティブマトリクス方式の液晶パネル等の液晶表示素子の製造方法の例を説明する。
【００３３】
まず、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１、２を用意する。例えば、基体１は、ガラス基体上にマトリクス状の画素電極（図５（ａ）参照）とそれらの画素電極に接続された薄膜トランジスタ（不図示）を有し、更に、その上に配向膜（不図示）を有している。一方、基体２は、ガラス基体上にカラーフィルター（不図示）と透明共通電極（図５（ａ）参照）と配向膜（不図示）とを有している。
【００３４】
そこで、まず、図１（ａ）に示すように、例えば、基体１の配向膜が形成された対向面においてその外周部に沿った接着領域に、例えば、紫外線硬化型接着剤からなるシール材３をディスペンサを用いて、図示の如く、接着領域の内側の表示領域を閉ループ状に囲むように塗布する。なお、シール材３は、基体２の配向膜が形成された対向面の側に塗布しても良く、また、両方の基体の対向面に塗布しても良い。
【００３５】
次に、図１（ｂ）に示すように、基体１の対向面における表示領域の一端部に、液晶４を、例えば、ディスペンサを用いて正確に計量して、基体１の一辺に沿って直線状に滴下する。なお、液晶４は、基体２の対向面の側に塗布しても良く、また、両方の基体の対向面に塗布しても良い。更に、液晶４の塗布パターンは、直線状に限らず、曲線状や点線状でも良い。更に、液晶４の広がりの均一性を増す目的で、表示領域内の他の箇所にも滴下して良い。
【００３６】
なお、この例で用いる液晶４は、例えば、常温で流動性を持ったネマティックタイプのもので、そのままで動作可能なものとする。また、液晶４は、基体間ギャップを制御するためのスペーサ粒子を混合して用いるのが好ましい。なお、スペーサ粒子は、予め一方又は両方の基体の対向面に散布しておいても良く、更に、その場合、基体を加熱して、熱可塑性樹脂をコーティングしたスペーサ粒子を基体に固着させておいても良い。
【００３７】
次に、図１（ｃ）に示すように、基体１と２を、夫々の対向面が向かい合うようにして重ね合わせ、例えば、上から重ね合わせた基体２の自重によって液晶４が広がり、近接した接着領域の近傍の表示領域内に行き渡るのを待つ。この後、例えば、基体２の上を加圧ローラー５を転動させ、図３（ａ）に示すように、液晶４を表示領域の全体に展延させる。また、液晶４に混合したスペーサ粒子も液晶４とともに表示領域の全体に分布し、基体１、２間に所定のギャップが形成される。このように、加圧ローラー５によって液晶４を一方向に展延させることにより、一旦液晶４に巻き込まれた気泡が液晶４の展延に伴って液晶４内から押し出される。また、液晶４が横に広がってシール材３のシール部に侵入しない。
【００３８】
この時の加圧ローラー５の押圧力は２〜１５ｋｇ／ｃｍ2の範囲であるのが好ましい。これよりも押圧力が小さいと、液晶４が充分に展延せず、また、所定の基体間ギャップが得られない虞が有る。また、逆にこの範囲よりも押圧力が大きいと、基体の対向面に設けられた配向膜が損傷したり、基体間ギャップ保持のためのスペーサ粒子が破壊してしまってやはり所定の基体間ギャップが得られなくなる虞が有る。
【００３９】
また、図３（ｂ）に模式的な断面図を示すが、加圧ローラー５は、一点鎖線で示すように、最初に液晶４を塗布した位置よりも外側の基体２の端縁寄りの位置から転動を開始させるのが良い。これにより、液晶４は、最初に塗布した表示領域の一端部から他端部に向かって確実に押し広げられて行く。また、この時、シール材３は未だ充分に基体２に密着していないので、所々に隙間１００が形成されており、これらの隙間１００から適度に空気が抜けて、液晶４に気泡が残留するのが防止されるとともに、シール材３のシールパターンの乱れや破れが防止される。更に、例えば、基体１、２上の透明電極１０１上に形成された例えばポリイミドのラビング膜からなる配向膜１０２の図示したラビング方向に加圧ローラー５を転動させると、液晶４の分子１０３がその方向に配向し易くなる。
【００４０】
なお、加圧手段としては、図示した加圧ローラー５に限らず、また、加圧ローラーを相対的に移動させる際、基体１、２の側を移動させても良い。
【００４１】
次に、図２に示すように、液晶４が充填された表示領域をステンレス板６等で遮蔽し、紫外線ランプ７により紫外線を照射してシール材３を硬化させる。なお、このシール材３の硬化に先立って、又は、硬化させる際に、対向配置された基体１、２の上下両面から加熱プレス等により均一に加圧するのが好ましい。これにより、均一な基体間ギャップが得られ、表示むらの無い高品位の液晶表示素子を得ることができる。
【００４２】
この例では、一対の基体１、２のうちの少なくとも一方の基体１の上の、シール材３が塗布された接着領域の内側の表示領域の一端部に液晶４を供給し、基体１、２を対向配置して重ね合わせた後、液晶４を供給した表示領域の一端部から他端部の方向に加圧ローラー５を転動させて、液晶４をその一端部から他端部の方に押し広げ、表示領域の全体に行き渡らせる。従って、液晶４の充填を短時間で行うことができる。また、この液晶４の展延を大気圧下で行っても、一旦液晶４に巻き込まれた気泡が液晶４の展延に伴って液晶４内から押し出されるので、液晶４内に気泡が残留することが無い。従って、従来のように高価な真空装置を用いる必要が無いため、製造コストが嵩むことが無い。更に、基体１、２を重ね合わせる際に、基体１又は２を無理な姿勢に保持する必要が無いので、基体１、２の正確な重ね合わせを簡便且つ短時間に行うことができる。更に、加圧ローラー５の押圧を適度に調整することで、所望の基体間ギャップを得ることができる効果も有る。
【００４３】
次に、図４を参照して、別の例を説明する。なお、この例において、上述した第１の例に対応する部位には上述した第１の例と同一の符号を付す。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、この第２の例では、基体１の接着領域にシール材３を塗布する際、液晶４を滴下する側から遠い側の辺に、シール材３を塗布しない空気排出部８を設ける。これにより、図４（ｂ）に示すように、加圧ローラー５を転動させた時、展延する液晶４によって押し出される空気が空気排出部８から円滑に排出される。なお、空気排出部８は１か所に限らず複数箇所に設けても良い。また、その場合、液晶４を滴下する側から遠い側の辺以外の辺にも空気排出部を設けて良い。
【００４５】
空気排出部８は、図４（ｃ）に示すように、シール材３を硬化させた後、封止材を塗布して封止する。
【００４６】
上に説明した以外の構成は、既述した第１の例と同じである。
【００４７】
この第２の例では、上述した第１の例の効果に加え、液晶４内に気泡が残留することをより効果的に防止できるとともに、シール材３のシールパターンの乱れや接着領域内端部での空気の残留が無い液晶表示素子を得ることができるという効果が得られる。
【００４８】
図５〜図６に第３の例を示す。この第３の例において、上述した第１及び第２の例に対応する部位にはそれらの例と同一の符号を付す。
【００４９】
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、この第３の例では、配向膜を形成するに先立って、基体１、２の夫々の対向面の接着領域の内側の位置に溝９ａ、９ｂを設ける。これらの溝９ａ、９ｂは、各基体１、２に設けられる電極の引き出し部と干渉しないようなパターンに形成する。例えば、図示の例では、基体１に画素電極１０４が設けられるので、これらの画素電極１０４の引き出し部を避けて、表示領域の４隅に溝９ａを設ける。一方、基体２には透明共通電極１０５が設けられるので、表示領域の４辺に比較的長い溝９ｂを形成することができる。そして、これらの溝９ａ、９ｂは、図６（ｂ）に示すように、基体１と２を対向配置した時に互いに重なり合って、表示領域を閉ループ状に取り囲むように連続する。
【００５０】
このような溝９ａ、９ｂを設けると、図６（ａ）に示すように、加圧ローラー５によって液晶４を展延させた際、図６（ｂ）に示すように、余剰の液晶が有ってこれらが本来の表示領域からはみ出す場合には、その余剰の液晶が溝９ａ、９ｂに収容される。従って、その余剰の液晶がシール材３のシール部に侵入することが無く、液晶がシール材に接触することによる表示品位の低下やパネルの接着不良を来すことが無い。また、液晶４の滴下量の精度を必要としないため、工程が簡便になる。また、これらの溝９ａ、９ｂは、接着領域からはみ出してきたシール材３を収容する場合にも役立つ。
【００５１】
なお、この液晶やシール材を収容する効果は、図６（ｂ）に示すように、溝９ａ、９ｂを連続させた場合に特に大きいが、溝９ａ、９ｂは必ずしも連続させなくとも良い。
【００５２】
また、形成する溝の幅は２００μｍ以上とし、深さは２０μｍ以上とするのが好ましい。これより幅の狭い又は深さの浅い溝では、余剰の液晶やシール材が表示領域や接着領域からはみ出してきた時にそれらを充分に収容することができず、従って、溝を設けた効果が充分に得られず、高品位の液晶表示素子を得られなくなる虞が有る。また、溝の深さの上限は、基体の機械的強度を低下させないという観点から、基体の厚さの半分以下であるのが好ましい。
【００５３】
この第３の例において、上に説明した以外の構成は、既述した第１の例と同じである。
【００５４】
図７に第４の例を示す。この第４の例において、上述した第１〜第３の例に対応する部位にはそれらの例と同一の符号を付す。
【００５５】
図７に示すように、この第４の例は、上述した第２の例と同様に基体１の接着領域にシール材３を塗布しない空気排出部８を設けた以外は、上述した第３の例と同じ構成である。従ってこの第４の例では、上述した第２及び第３の例の効果を夫々得ることができる。
【００５６】
図８に第５の例を示す。この第５の例において、上述した第１〜第４の例に対応する部位にはそれらの例と同一の符号を付す。
【００５７】
図８に示すように、この第５の例では、上述した第３の例と同様の構成において、表示領域の液晶４を供給する辺とは反対側の辺に対応して基体２に設けた溝９ｂに連続して、その基体２の端縁まで延びる溝９ｃを設けている。これ以外の構成は、上述した第３の例と同じである。
【００５８】
この第５の例において設けた溝９ｃは、加圧ローラー５によって液晶４を展延させた時に、液晶４によって押し出された空気を排出する空気排出溝として機能する。従って、この第５の例では、空気排出部８を設けた第２及び第４の例と同様に、液晶４内に気泡が残留することを効果的に防止できるとともに、シール材３のシールパターンの乱れや接着領域内端部での空気の残留が無い液晶表示素子を得ることができるという効果が得られる。更に、この第５の例の溝９ｃは、それが連続した溝９ｂを補助する作用が有るので、例えば、その溝９ｂに収容しきれない液晶やシール材を溝９ｃに収容できるという効果も有る。
【００５９】
この溝９ｃは、既述した第２及び第４の例における空気排出部８と同様、シール材３を硬化させた後、封止材により封止する。
【００６０】
なお、溝９ｃは、１本に限らず、複数本設けても良く、また、その場合、他の辺の溝９ｂに連続して設けても良い。また、溝９ｃは、基体１の側に設けても良い。更に、溝９ｃは曲線状に設けても良い。
【００６１】
図９に本発明に基づく例を示す。この例において、上述した第１〜第５の例に対応する部位にはそれらの例と同一の符号を付す。
【００６２】
この例では、強誘電性液晶を用いた単純マトリクス方式の液晶パネル等の液晶表示素子の製造工程に本発明を適用した例を示す。
【００６３】
まず、図９（ａ）に示すように、単純マトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１１、１２を用意する。例えば、基体１１は、ガラス基体上にストライプ状の透明電極（図１０（ａ）参照）を有し、更に、その上に配向膜（不図示）を有している。一方、基体１２は、ガラス基体上にカラーフィルター（不図示）とストライプ状の透明電極（図１０（ａ）参照）と配向膜（不図示）とを有している。これらの基体１１、１２を、ストライプ状の透明電極が互いに直交するように重ね合わせることにより、単純マトリクスが形成される。
【００６４】
そして、図９（ａ）に示すように、上述した第２の例の場合と同様にシール材３に空気排出部８を設けた基体１１の表示領域の一端部に強誘電性液晶１４を滴下する。この時、図示の如く、基体１１をヒーター内蔵ステージ２０の上に載置して、基体１１を、強誘電性液晶１４のスメクチックＡ相とコレステリック相との間の転移温度とそれより４℃高い温度との間で且つコレステリック相と等方相との間の転移温度以下の温度に加熱しながら、例えば、保温ディスペンサを用いて正確に計量して強誘電性液晶１４の滴下を行うのがよい。
【００６５】
また、この際、その強誘電性液晶１４中に、スペーサ粒子とともに、平均一次粒径が１μｍ以下の微粒子を混入させるのが好ましい。本願出願人が特開平６−１９４６９３号公報において既に提示したように、液晶中にこのような微粒子を存在させると、例えば、この微粒子の誘電率により液晶の透過率が印加電圧に応じて連続的に変化することにより、強誘電性液晶表示素子において、高コントラストを保持しつつアナログ階調表示を実現することができる。使用可能な微粒子の具体例としては、酸化チタンやカーボンブラックを挙げることができる。
【００６６】
このような微粒子を用いる場合、注入法のように長時間を要するプロセスでは、注入時に微粒子の凝集や沈降が起こる懸念が有るが、本例の場合にはその懸念は殆ど無い。
【００６７】
次に、図９（ｂ）に示すように、基体１１と同じ温度に加熱した基体１２を基体１１に重ね合わせ、例えば、ランプヒーター２１を内蔵したヒーター内蔵加圧ローラー１５を転動させて、強誘電性液晶１４を展延させる。
【００６８】
強誘電性液晶は一般に粘度が高いため、低い温度で液晶を展延させると流動抵抗により配向膜を損傷してしまい、液晶の均一な配向状態が得られなくなる。しかし、基体を加熱し、液晶をコレステリック相又は等方相に保つと、液晶の粘度が充分に低下し、展延に際して配向膜を損傷させることが無い。しかしながら、等方相で展延したり、或いは、コレステリック相であってもスメクチックＡ相とコレステリック相との間の転移温度よりも４℃高い温度を越える温度で液晶を展延すると、基体間ギャップ制御のために用いるスペーサ粒子の周辺の配向が乱れ、反転ドメインが形成されてしまう。このため、表示品位が低下するという問題が生じる。そこで、液晶材料のスメクチックＡ相とコレステリック相との間の転移温度とそれより４℃高い温度との間で且つコレステリック相と等方相との間の転移温度以下の温度に加熱しながら強誘電性液晶の展延を行うことにより、液晶の配向乱れの無い高品位の液晶表示素子を得ることができる。
【００６９】
しかる後、図９（ｃ）に示すように、既述した第２の例と同様にして、シール材３を硬化させた後、空気排出部８を封止する。
【００７０】
上に説明した以外の構成は、既述した第２の例と同じである。
【００７１】
この例では強誘電性液晶を用いているが、強誘電性液晶はメモリ性を持つために、ＣＲＴ（陰極線管）等で問題となっているフリッカーを無くすことができる。また、強誘電性液晶は、ネマチック液晶表示と比較して約１０００倍も高速応答であるため、本例のような単純Ｘ−Ｙマトリクス駆動でも１０００本以上の走査線で駆動できる（即ち、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）での駆動を無くせる。）。更に、強誘電性液晶は視野角依存性が少ない。従って、この例により、安価で高品位の液晶表示素子を得ることができる。
【００７２】
そして、この例により、粘度が高いために通常の注入法では液晶注入に多大な時間を要していた強誘電性液晶を極めて短時間で充填できるようになる。
【００７３】
図１０に本発明に基づく他の例を示す。この例において、上述した例に対応する部位にはその例と同一の符号を付す。
【００７４】
この例では、上記した例と同様に強誘電性液晶を用いた単純マトリクス方式の液晶パネル等の液晶素子の製造工程に本発明を適用した他の例を示す。
【００７５】
まず、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記した例と同様に基体１１、１２を、ストライプ状の透明電極が互いに直交するように重ね合わせて単純マトリクスを形成し、同様の条件で、シール材３に空気排気部８を設けた基体１１の表示領域の一端部に強誘電性液晶１４を滴下する。
【００７６】
次に、図１０（ｃ）に示すように、基体１１と同じ温度に加熱した基体１２を基体１１に重ね合わせ、例えば、ランプヒーター２１を内蔵したヒーター内蔵加圧ローラー１５を転動させて、強誘電性液晶１４を展延させる。そして、更に加圧ローラー１５の下流側において、ランプヒーター２３を内蔵した補助ローラー２２Ａ、２２Ｂを転動させ、加圧ローラー１５が通過後は補助ローラー２２Ａ、２２Ｂで基体１１及び１２を保持させる。
【００７７】
しかる後、図１０（ｄ）に示すように、既述した第２の例と同様にして、シール材３を硬化させた後、空気排出部８を封止する。
【００７８】
上に説明した以外の構成は、既述した第２の例と同じである。
【００７９】
なお、基体間ギャップを制御するスペーサ粒子を配する方法としては、液晶中に混合するのみならず、予め少なくとも一方の基体に散布しておいても良い。更に、この場合、熱可塑性樹脂をコートしたスペーサ（例えば、宇部日東化成株式会社製のハイプレシカ）を散布し、基体を加熱してこのスペーサ粒子を基体に固着させておいてもよい。
【００８０】
また、強誘電性液晶にアナログ階調表示性を与える超微粒子の物性、種類等は種々に変更することができる。
【００８１】
この例では、上述した例の効果に加え、この補助ローラー２２Ａ、２２Ｂにより、加圧ローラー１５の通過後の基体１１、１２が保持されると共に、加圧ローラー１５に加圧された未硬化のシール材３の反発力に伴うギャップ戻り（ギャップの変動）を防ぐことができる。
【００８２】
図１３に本発明の更に別の例を示す。この例において、上述した各例に対応する部位にはそれらの例と同一の符号を付す。
【００８３】
図１３（ａ）に示すように、この例では、上述した図９の例の強誘電性液晶を用いた単純マトリクス方式の液晶表示素子において、既述した第４の例と同様に、基体１１、１２の対向面に夫々溝１９ａ、１９ｂを設ける。但し、この例では、図示の如く、基体１１、１２の対向面に夫々ストライプ電極１０６、１０７が設けられるので、溝１９ａ、１９ｂは、それらのストライプ電極１０６、１０７の引き出し部が無い２辺に沿って夫々設けられる。また、図１３（ｂ）に示すように、溝１９ａ、１９ｂは、基体１１と１２を対向配置した時に互いに重なり合って、表示領域を閉ループ状に取り囲むように連続するパターンに設けられる。
【００８４】
この例において、上に説明した以外の構成は、上述した図９の例と同じである。
【００８５】
この例では、上述した図９の例の効果に加え、既述した第４の例と同様の効果が得られる。
【００８６】
以上の各例、特に図９、図１０の例では、液晶パネル等の液晶表示素子及びその製造方法に本発明を適用した例を説明したが、本発明は、例えば、光を遮蔽するシャッターのような液晶素子及びその製造方法にも適用が可能である。また、例えば、強誘電性液晶を用いたアナログ階調表示による調光素子等の液晶素子及びその製造方法にも本発明は適用が可能である。
【００８７】
【実施例】
例１
図１〜図３に示した第１の例に従い、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【００８８】
まず、第１の例で説明したアクティブマトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１、２を用意した。
【００８９】
次に、図１（ａ）に示すように、基体１の外周部に沿って閉ループ状をなすようにディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布し、６０℃で３分間レベリングしてシール部を形成した。
【００９０】
次に、図１（ｂ）に示すように、基体１の一辺に沿って、上述したシール部の内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた液晶４を、ディスペンサを用いて正確に計量して、直線状に滴下した。
【００９１】
次いで、基体１と２を、夫々の配向膜形成面を向かい合わせるようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体２の自重によって液晶４が広がり、液晶４がこれに近接したシール部との間の領域に行き渡るのを待ってから、図１（ｃ）に示すように、液晶４を滴下した側のシール部の外側から直径９０ｍｍの加圧ローラー５を４ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。これにより、シール部の内側のほぼ全域にわたって液晶４が一様に展延し、且つ、液晶４に予め混合したスペーサ粒子も液晶４とともにシール部の内側全域に行き渡り、基体１、２間に所定のギャップが形成された。
【００９２】
次いで、図２に示すように、液晶４の充填された表示領域を０．３ｍｍ厚のステンレス板６で遮蔽してから、液晶表示素子全体に９０ｍＷ／ｃｍ2の強度で紫外線を２０秒間照射し、シール材３を硬化させた。
【００９３】
これにより、極めて短時間でアクティブマトリクス方式の液晶表示素子が得られた。液晶４を最初に滴下した側とは反対側のシール部近傍で僅かな気泡の残留と、この気泡によるシールパターンの若干の乱れが認められたものの、表示領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。
【００９４】
例２
図４に示した第２の例に従い、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【００９５】
まず、例１と同様にアクティブマトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１、２を用意した。
【００９６】
次に、図４（ａ）に示すように、基体１の外周部にディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布した。その際、基体１の一辺に沿ったシール部に空気排出部８を設けた。この基体１を６０℃で３分間加熱し、シール材３のレベリングを行った。
【００９７】
次に、基体１の空気排出部８を設けた辺に対向する一辺に沿って、シール部の内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた液晶４を、ディスペンサを用いて正確に計量して、直線状に滴下した。
【００９８】
次いで、基体１と２を、夫々の配向膜形成面を向かい合わせるようにして重ね合わせ、図４（ｂ）に示すように、例１と同一の条件で、加圧ローラー５を転動させた。これにより、シール部の内側の全域にわたって液晶４が一様に展延し、且つ、液晶４に予め混合したスペーサ粒子も液晶４とともにシール部の内側全域に行き渡り、基体１、２間に所定のギャップが形成された。
【００９９】
次に、図４（ｃ）に示すように、例１と同様にしてシール材３を硬化させた後、空気排出部８に封止材を塗布して封止した。
【０１００】
これにより、極めて短時間でアクティブマトリクス方式の液晶表示素子が得られた。また、シールパターンの乱れは無く、表示領域も含め、シール部内側の領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。
【０１０１】
例３
図５及び図６に示した第３の例に従い、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【０１０２】
まず、例１と同様にアクティブマトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１、２を用意した。
【０１０３】
但し、図５（ａ）に示すように、これらの基体１、２に配向膜を設けるのに先立って、基体１には、マトリクス状の画素電極の引き出し部と干渉しないように基体１の４隅のシール部の内側となる部分に幅１ｍｍ、深さ１００μｍの溝９ａを形成した。一方、基体２の対向面には、基体２の各辺に沿ってシール部の内側となる部分にやはり幅１ｍｍ、深さ１００μｍの直線状の溝９ｂを形成した。これらの溝９ａ、９ｂは、図６（ｂ）に示すように、基体１と２を対向させた時に、夫々の溝９ａ、９ｂの基体面への射影の重ね合わせが、シール部の内側で表示領域を取り囲む閉ループをなすように、その位置及び長さを決定した。
【０１０４】
次に、図５（ａ）に示すように、基体１の外周部に沿って閉ループ状をなすようにディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布し、６０℃で３分間加熱してシール材３のレベリングを行った。
【０１０５】
次に、図５（ｂ）に示すように、基体１の一辺に沿って、基体２に形成した溝９ｂと重なる位置よりも内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた液晶４を、ディスペンサを用いて直線状に滴下した。この際、液晶４は、必要量よりやや多めの量を概略計量して滴下した。
【０１０６】
次いで、基体１と２を、夫々の配向膜形成面を向かい合わせるようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体２の自重によって液晶４が広がり、液晶４がこれに近接した溝９ａ、９ｂにまで達するのを待ってから、図６（ａ）に示すように、液晶４を滴下した側のシール部の外側から直径９０ｍｍの加圧ローラー５を４ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。これにより、溝９ａ、９ｂで囲まれた表示領域の全域にわたって液晶４が一様に展延し、余分な液晶４は溝９ａ、９ｂ内に溜まり、シール部に達することは無かった。また、液晶４に予め混合したスペーサ粒子は液晶４とともに表示領域の全域に行き渡り、基体１、２間に所定のギャップが形成された。
【０１０７】
次に、図６（ｃ）に示すように、例１と同様にしてシール材３を硬化させた。
【０１０８】
これにより、極めて短時間でアクティブマトリクス方式の液晶表示素子が得られ、溝９ａ、９ｂで囲まれた領域内には、表示領域も含めて微細気泡の残留は全く見られなかった。
【０１０９】
例４
図７に示した第４の例に従い、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【０１１０】
まず、例３と同様に、外周部に溝９ａ、９ｂを形成したアクティブマトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１、２を用意した。
【０１１１】
次に、図７（ａ）に示すように、基体１の外周部にディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布した。その際、基体１の一辺に沿ったシール部に空気排出部８を設けた。この基体１を６０℃で３分間加熱し、シール材３のレベリングを行った。
【０１１２】
次に、基体１の空気排出部８を設けた辺に対向する一辺に沿って、シール部の内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた液晶４を、ディスペンサを用いて直線状に滴下した。この際、液晶４は必要量よりやや多めの量を概略計量して滴下した。
【０１１３】
次いで、基体１と２を、夫々の配向膜形成面を向かい合わせるようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体２の自重によって液晶４が広がり、液晶４がこれに近接した溝９ａ、９ｂにまで達するのを待ってから、図７（ｂ）に示すように、液晶４を滴下した側のシール部の外側から直径９０ｍｍの加圧ローラー５を４ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。これにより、溝９ａ、９ｂで囲まれた表示領域の全域にわたって液晶４が一様に展延し、余分な液晶４は溝９ａ、９ｂ内に溜まり、シール部に達することは無かった。また、液晶４に予め混合したスペーサ粒子は液晶４とともに表示領域の全域に行き渡り、基体１、２間に所定のギャップが形成された。
【０１１４】
次に、図７（ｃ）に示すように、例１と同様にしてシール材３を硬化させた。
【０１１５】
しかる後、シール部に設けた空気排出部８に封止材を塗布して封止した。
【０１１６】
これにより、極めて短時間でアクティブマトリクス方式の液晶表示素子が得られ、溝９ａ、９ｂで囲まれた領域内には、表示領域も含めて微細気泡の残留は全く見られなかった。
【０１１７】
例５
図８に示した第５の例に従い、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【０１１８】
まず、例３と同様に、外周部に溝９ａ、９ｂを形成したアクティブマトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１、２を用意した。但し、図８に示すように、基体２については、１つの溝９ｂから基体２の端縁に達する幅１ｍｍ、深さ１００μｍの溝９ｃを更に設けた。
【０１１９】
次に、基体１の外周部に沿って閉ループ状をなすようにディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布した。この基体１を６０℃で３分間加熱し、シール材３のレベリングを行った。
【０１２０】
次に、基体２の溝９ｃを設けた辺と重ね合わされる基体１の辺に対向した基体１の一辺に沿って、基体２に形成した溝９ｂと重なる位置よりも内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた液晶４を、ディスペンサを用いて直線状に滴下した。この際、液晶４は、必要量よりやや多めの量を概略計量して滴下した。
【０１２１】
次いで、基体１と２を、夫々の配向膜形成面を向かい合わせるようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体２の自重によって液晶４が広がり、液晶４がこれに近接した溝９ａ、９ｂにまで達するのを待ってから、液晶４を滴下した側のシール部の外側から直径９０ｍｍの加圧ローラーを４ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。これにより、溝９ａ、９ｂで囲まれた表示領域の全域にわたって液晶４が一様に展延し、余分な液晶４は溝９ａ、９ｂ内に溜まり、シール部に達することは無かった。また、液晶４に予め混合したスペーサ粒子は液晶４とともに表示領域の全域に行き渡り、基体１、２間に所定のギャップが形成された。
【０１２２】
次に、例１と同様にしてシール材３を硬化させた。
【０１２３】
しかる後、基体２に設けた溝９ｃの開口部に封止材を塗布して封止した。
【０１２４】
これにより、極めて短時間でアクティブマトリクス方式の液晶表示素子が得られ、溝９ａ、９ｂで囲まれた領域内には、表示領域も含めて微細気泡の残留は全く見られなかった。
【０１２５】
例６
図９に示した本発明に基づく例に従い、強誘電性液晶を用いた単純マトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【０１２６】
まず、図９の例で説明した単純マトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１１、１２を用意した。配向膜にはＳｉＯ斜め蒸着膜を用いた。蒸着角度は、基体法線に対し８５°とした。
【０１２７】
次に、図９（ａ）に示すように、基体１１の外周部にディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布した。その際、基体１１の一辺に沿ったシール部に空気排出部８を設けた。この基体１１を６０℃で３分間加熱し、シール材３のレベリングを行った。
【０１２８】
次に、ヒーター内蔵ステージ２０によって、基体１１を、強誘電性液晶のスメクチックＡ相とコレステリック相との転移温度より２℃高い温度に加熱しながら、基体１１の空気排出部８を設けた辺に対向する一辺に沿って、シール部の内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた強誘電性液晶１４を、保温ディスペンサを用いてコレステリック相の温度に保ちながら、正確に計量して、直線状に滴下した。
【０１２９】
次に、予め基体１１と同一の温度に加熱しておいた基体１２を基体１１に、夫々の配向膜形成面が向かい合うようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体１２の自重によって強誘電性液晶１４が広がり、強誘電性液晶１４がこれに近接したシール部との間の領域に行き渡るのを待ってから、図９（ｂ）に示すように、強誘電性液晶１４を滴下した側のシール部の外側から、ランプヒーター２１を内蔵して基体１１と同一の温度に加熱された直径９０ｍｍの加圧ローラー１５を６ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。これにより、シール部の内側のほぼ全域にわたって強誘電性液晶１４が一様に展延し、且つ、強誘電性液晶１４に予め混合したスペーサ粒子も強誘電性液晶１４とともにシール部の内側全域に行き渡り、基体１１、１２間に所定のギャップが形成された。
【０１３０】
次に、図９（ｃ）に示すように、例１と同様にしてシール材３を硬化させた後、空気排出部８に封止材を塗布して封止した。
【０１３１】
これにより、極めて短時間で単純マトリクス方式の液晶表示素子が得られた。また、シールパターンの乱れは無く、表示領域も含め、シール部内側の領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。更に、スペーサ粒子の周辺に反転ドメインは存在せず、均一性の良い表示特性が得られた。
【０１３２】
例７
図１０に示した本発明に基づく他の例に従い、強誘電性液晶を用いた単純マトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【０１３３】
まず、図１０の例で説明した単純マトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１１、１２を用意した。配向膜にはＳｉＯ斜め蒸着膜を用いた。蒸着角度は、基体法線に対し８５°とした。
【０１３４】
但し、図１０（ｂ）に示すように、夫々の基体１１、１２には、配向膜を設けるのに先立って、夫々のストライプ状の透明電極の引き出し部が無い２辺に沿って、シール領域の内側となる部分に幅２ｍｍ、深さ１００μｍの溝（図示省略）を形成した。これらの溝は、図１０（ｃ）に示すように、基体１１と１２を対向させた時に、夫々の溝の基体面への射影の重ね合わせが、シール部の内側で表示領域を取り囲む閉ループをなすように、その位置及び長さを決定した（図１３参照）。
【０１３５】
次に、基体１１の外周部にディスペンサを用いてシール材３（スリーボンド株式会社製のＵＶ硬化タイプ No.３０２５Ｈ、Ｇ）を塗布（線幅２００〜５００μｍ、高さ２５〜６０μｍ）した。その際、基体１１の一辺に沿ったシール部に空気排出部８を設けた。
【０１３６】
次に、予め超微粒子である０．０１ｗｔ％の酸化チタン（出光興産株式会社製のＩＴＯＤ）を混合しておいた強誘電性液晶を、Ｎ相の温度領域（１０５〜１０８℃）に保温ディスペンサ３３で加熱した状態で超音波分散を行った後、基体１１の空気排出部８を設けた辺に対向する辺に沿って、シール部の内側に直線状（１ライン幅２ｍｍ、長さ４０〜５０ｍｍ、高さ５０〜２００μｍ）に滴下した。
【０１３７】
次に、予め基体１１と同一の温度に加熱しておいた基体１２を基体１１に、夫々の配向膜形成面が向かい合うようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体１２の自重によって強誘電性液晶１４が広がり、強誘電性液晶１４がこれに近接した溝にまで達するのを待ってから、強誘電性液晶１４を滴下した側のシール部の外側から、ランプヒーターを内蔵して基体１１と同一の温度に加熱された直径７０ｍｍの加圧ローラー１５を１０ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。
【０１３８】
加圧ローラー１５は、軸荷重サーボ（図示省略）により設定圧力が保持されており、この加圧ローラー１５が通過後は、補助ローラー２２Ａ、２２Ｂで基体１２が保持された。
【０１３９】
これにより、溝で囲まれた領域の全域にわたって強誘電性液晶１４が一様に展延し、余分な強誘電性液晶１４は溝に溜まり、シール部に達することは無く、基体１１、１２間に所定のギャップが形成された。
【０１４０】
次に、例１と同様にしてシール材３を硬化させた。
【０１４１】
しかる後、空気排出部８に封止材を塗布して封止した。
【０１４２】
上記した例７の液晶表示素子は、図１１に概略的に示す製造装置により作製した。
【０１４３】
まず、ＸＹロボット３１で駆動される搬送ロボット３２により移動テーブル３４上に基体１１を載置した後、ディスペンサロボット３３により基体１１上にシール材３及び液晶４を所定パターンに塗布し、この基体に対し、搬送ロボット３２によって、予め基体１１と同一温度に加熱しておいた対向基体１２を重ね合わせた。基体１２の自重によって液晶が近接した溝にまで展延された後、保温ディスペンサ３５で上下両基体を所定温度に保温し、移動テーブル３４を矢印（Ｙ方向）に移動させながら、直径７０ｍｍの加圧ローラー２０で１０ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力で加圧し、続いて補助ローラー２２Ａ、２２Ｂの下を通過させ、所定位置に到達させた。
【０１４４】
この移動テーブル３４による移動の間に、基体１１と１２は加圧ローラー２０によって所定圧力で加圧され、更に補助ローラー２２Ａ及び２２Ｂにより加圧保持させた。そして、ＵＶランプユニット３９が矢印方向へ移動し、所定位置に到達した移動テーブル３４上の基体の上方から紫外線を照射し、シール剤を硬化させた。しかる後、シール剤の空気排出口を封止材の塗布によって封止した。この際、液晶が充填された表示領域を０．３ｍｍ厚のステンレス製金属板で遮蔽し、基体全体に９０ｍＷ／ｃｍ2の強度で２０ｓｅｃ照射した。
【０１４５】
図１２は、図１１の製造装置を更に詳細に示した平面図であるが、移動テーブル３４のユニット温度は±１℃で均一に保たれており、ＸＹロボット３１により移動する搬送ロボット３２は、図示省略した駆動機構によって初期位置と移動テーブル３４との間を往復動する。一方、移動テーブル３４は駆動源３６によって回動する送り軸３７に連結されており、この送り軸３７の回動によりレール３８上を駆動源３６の上部位置まで移動する。加圧ローラー２０は軸荷重サーボ機能を有し、補助ローラー２２Ａ、２２Ｂと共に耐熱シリコン材によって形成されている。
【０１４６】
また、駆動源４１によって回動する送り軸４２に連結されたＵＶランプユニット３９は、レール４０に支持されながら、駆動源３６上方に移動した移動テーブル３４上の基板１１、１２を照射する。そして、照射終了後は移動テーブル３４及びＵＶランプユニット３９は元の位置へ戻る。
【０１４７】
これにより、極めて短時間で単純マトリクス方式の液晶表示素子が得られ、シールパターンの乱れもなく、溝で囲まれた表示領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。また、スペーサ粒子の周辺に反転ドメインは存在せず、均一性の良い表示特性が得られた。
【０１４８】
例８
図１３に示した例に従い、強誘電性液晶を用いた単純マトリクス方式の液晶表示素子を作製した。
【０１４９】
まず、例６及び７と同様に単純マトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体１１、１２を用意した。
【０１５０】
但し、図１３（ａ）に示すように、夫々の基体１１、１２には、配向膜を設けるのに先立って、夫々のストライプ状の透明電極１０６、１０７の引き出し部が無い２辺に沿って、シール部の内側となる部分に幅１ｍｍ、深さ１００μｍの溝１９ａ、１９ｂを形成した。これらの溝１９ａ、１９ｂは、図１３（ｂ）に示すように、基体１１と１２を対向させた時に、夫々の溝１９ａ、１９ｂの基体面への射影の重ね合わせが、シール部の内側で表示領域を取り囲む閉ループをなすように、その位置及び長さを決定した。
【０１５１】
次に、基体１１の外周部にディスペンサを用いてシール材３（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布した。その際、基体１１の一辺に沿ったシール部に空気排出部８を設けた。この基体１１を６０℃で３分間加熱し、シール材３のレベリングを行った。
【０１５２】
次に、基体１１を、強誘電性液晶のスメクチックＡ相とコレステリック相との転移温度より２℃高い温度に加熱しながら、基体１１の空気排出部８を設けた辺に対向する一辺に沿って、シール部の内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子を混合しておいた強誘電性液晶１４を、保温ディスペンサを用いてコレステリック相の温度に保ちながら、直線状に滴下した。この際、強誘電性液晶１４は必要量よりやや多めの量を概略計量して滴下した。
【０１５３】
次に、予め基体１１と同一の温度に加熱しておいた基体１２を基体１１に、夫々の配向膜形成面が向かい合うようにして重ね合わせた。上から重ね合わせた基体１２の自重によって強誘電性液晶１４が広がり、強誘電性液晶１４がこれに近接した溝１９ａ、１９ｂにまで達するのを待ってから、強誘電性液晶１４を滴下した側のシール部の外側から、ランプヒーターを内蔵して基体１１と同一の温度に加熱された直径９０ｍｍの加圧ローラーを６ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧転動させた。これにより、溝１９ａ、１９ｂで囲まれた領域の全域にわたって強誘電性液晶１４が一様に展延し、余分な強誘電性液晶は溝１９ａ、１９ｂに溜まり、シール部に達することは無かった。また、強誘電性液晶１４に予め混合したスペーサ粒子も強誘電性液晶１４とともに表示領域の全域に行き渡り、基体１１、１２間に所定のギャップが形成された。
【０１５４】
次に、例１と同様にしてシール材３を硬化させた。
【０１５５】
しかる後、空気排出部８に封止材を塗布して封止した。
【０１５６】
これにより、極めて短時間で単純マトリクス方式の液晶表示素子が得られ、表示領域も含め、溝１９ａ、１９ｂで囲まれた領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。また、スペーサ粒子の周辺に反転ドメインは存在せず、均一性の良い表示特性が得られた。
【０１５７】
例９
まず、例８と同様に、外周部に溝を形成した単純マトリクス方式の液晶表示素子を構成する上下一対の基体を用意した。
【０１５８】
次に、下基体の外周部にディスペンサを用いてシール材（協立化学産業（株）製 ワールドロック No.ＳＤ−１１Ｚ）を塗布した。その際、下基体の一辺に沿ったシール部に空気排出部を設けた。この下基体を６０℃で３分間加熱し、シール材のレベリングを行った。
【０１５９】
次に、下基体を、強誘電性液晶のスメクチックＡ相とコレステリック相との転移温度より２℃高い温度に加熱しながら、下基体の空気排出部を設けた辺に対向する一辺に沿って、シール部の内側に、予め０．０５wt％のスペーサ粒子と０．００５wt％の酸化チタン（出光興産（株）製 ＩＴ−ＯＤ）を混合しておいた強誘電性液晶を、保温ディスペンサを用いてコレステリック相の温度に保ちながら、直線状に滴下した。この際、強誘電性液晶は必要量よりやや多めの量を概略計量して滴下した。
【０１６０】
次いで、例８と同様にして２枚の基体を重ね合わせ、例８と同一の条件で加圧ローラーを押圧転動させた。これにより、溝で囲まれた領域の全域にわたって強誘電性液晶が一様に展延し、余分な強誘電性液晶は溝に溜まり、シール部に達することは無かった。また、強誘電性液晶に予め混合したスペーサ粒子も強誘電性液晶とともに表示領域の全域に行き渡り、基体間に所定のギャップが形成された。
【０１６１】
次に、例１と同様にしてシール材を硬化させた。
【０１６２】
しかる後、空気排出部に封止材を塗布して封止した。
【０１６３】
これにより、アナログ階調表示が可能で且つ極めて高品位の表示が可能な単純マトリクス方式の液晶表示素子が極めて短時間で得られ、表示領域も含め、溝で囲まれた領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。また、スペーサ粒子の周辺に反転ドメインは存在せず、均一性の良い表示特性が得られた。
【０１６４】
例１０
シール材として、協立化学産業（株）製 ワールドロック No.７８０Ｂ−Ｂを用い、プリベイクを９０℃で５分間行った以外は例４と全く同様にして液晶の展延までを行った。
【０１６５】
次に、加熱プレスによって、基体の上下から全面に１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で均一に圧力を加えながら１０５℃で１０分間加熱し、シール材を硬化させた。
【０１６６】
しかる後、空気排出部に封止材を塗布して封止した。
【０１６７】
これにより、極めて短時間でアクティブマトリクス方式の液晶表示素子が得られた。表示領域内での基体間ギャップの均一性は極めて良好で、溝で囲まれた領域内には、表示領域も含め、微細気泡の残留は全く見られなかった。
【０１６８】
例１１
シール材として、協立化学産業（株）製 ワールドロック No.７８０Ｂ−Ｂを用い、プリベイクを９０℃で５分間行った以外は例９と全く同様にして液晶の展延までを行った。
【０１６９】
次に、加熱プレスによって、基体の上下から全面に１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で均一に圧力を加えながら１０５℃で１０分間加熱し、シール材を硬化させた。
【０１７０】
しかる後、空気排出部に封止材を塗布して封止した。
【０１７１】
これにより、アナログ階調表示が可能で且つ極めて高品位の表示が可能な単純マトリクス方式の液晶表示素子が極めて短時間で得られた。表示領域内での基体間ギャップの均一性は極めて良好で、表示領域も含め、溝で囲まれた領域内には微細気泡の残留は全く見られなかった。また、スペーサ粒子の周辺に反転ドメインは存在せず、均一性の良い表示特性が得られた。
【０１７２】
【発明の作用効果】
以上のように本発明によれば、同一温度に加熱された一対の基体の一方の端部に供給した液晶を、両基体を重ね合わせた後にヒーター内蔵の加圧ローラーで加圧することによって基体間に展延させるので、極めて簡便に短時間で液晶を充填することができる。この時、加圧ローラーの押圧力を適度に調節し、更にこの加圧状態を補助ローラーで保持すれば、所定の基体間ギャップを得ることができる。また、液晶に巻き込まれた気泡は液晶の展延に伴って押し出されるので、液晶領域内に微細な気泡が残留することがない。従って、特性の良い液晶素子を簡単且つ短時間の製造プロセスで製造できるようになり、また、従来のように高価な真空装置を用いる必要が無くなるので、製造コストを削減することもできる。
【０１７３】
また、本発明は、一般に粘度の高い強誘電性液晶を基体間に充填する場合に適用して特に効果的なものであり、液晶素子に強誘電性液晶を用いることにより、例えば、高価な薄膜トランジスタを用いない安価な液晶素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【図２】 第１の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を示す概略斜視図である。
【図３】 第１の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を示す概略平面図及び断面図である。
【図４】 第２の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【図５】 第３の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略平面図及び斜視図である。
【図６】 第３の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【図７】 第４の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【図８】 第５の例によるアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の基体の構造を示す概略平面図である。
【図９】 本発明の第１の例による単純マトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【図１０】 本発明の第２の例による単純マトリクス方式の液晶表示素子の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【図１１】 本発明の第２の例による単純マトリクス方式の液晶表示素子の製造装置を示す概略図である。
【図１２】 図１１の詳細平面図である。
【図１３】 本発明の第３の例による単純マトリクス方式の液晶表示素子の基体の構造を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１、２、１１、１２…基体、３…シール材、４…液晶、５…加圧ローラー、
７…紫外線ランプ、８…空気排出部、９ａ、９ｂ、９ｃ、１９ａ、１９ｂ…溝、
１４…強誘電性液晶、１５…ヒーター内蔵加圧ローラー、２０…ヒーター内蔵ステージ
２２Ａ、２２Ｂ…補助ローラー、３１…ＸＹロボット、３２…搬送ロボット、
３３…ディスペンサロボット、３４…移動テーブル、３５…保温ディスペンサ、
３９…ＵＶランプユニット
Claims (21)
- 所定間隔を置いて対向配置された一対の基体がその外周部に沿って設けられた接着領域において互いに固着され、前記一対の基体間の前記接着領域の内側の液晶領域に液晶が封入された液晶素子の製造方法であって、
前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記接着領域に硬化性接着剤を塗布する工程と、
前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記液晶領域の一端部に所定量の液晶を供給する工程と、
前記硬化性接着剤及び前記液晶を間に挟んで前記一対の基体を対向配置する工程と、
対向配置された前記一対の基体を同一温度に加熱する工程と、
対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を前記液晶領域の前記一端部から他端部の方向へヒーター内蔵の加圧ローラーを相対的に転動させ、この際、前記加圧ローラーを内蔵ヒーターによって前記基体と同一の温度に加熱して、前記液晶を前記一端部から前記液晶領域の全体へ展延させる工程と、
前記硬化性接着剤を硬化させる工程とを有する液晶素子の製造方法。 - 前記液晶領域が表示領域である、請求項１に記載の液晶素子の製造方法。
- 前記加圧ローラーを、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を相対的に転動させる際、前記液晶領域の前記一端部よりも外側の前記一方の基体の端縁部寄りの位置から前記液晶領域の前記他端部まで相対的に転動させる、請求項１に記載の液晶素子の製造方法。
- 相対的に移動する前記基体をその移動方向に前記加圧ローラーで加圧し、更にこの加圧状態を補助ローラーで保持する、請求項１に記載した製造方法。
- 前記加圧ローラーを大径に形成し、前記補助ローラーを前記加圧ローラーより小径に形成する、請求項４に記載した製造方法。
- 前記接着領域に前記硬化性接着剤を塗布する際、前記液晶領域の前記他端部の近傍に前記硬化性接着剤を塗布しない空気排出部を少なくとも１か所設ける、請求項１に記載の液晶素子の製造方法。
- 前記一対の基体の少なくとも一方の基体の対向面における前記液晶領域と前記接着領域との間に溝を設け、前記液晶を展延させる際、少なくとも余剰の前記液晶を前記溝内に収容させる、請求項１に記載の液晶素子の製造方法。
- 前記一対の基体を対向させた時に前記液晶領域を平面的に見て閉ループ状に取り囲むように前記溝を連続させる、請求項７に記載の液晶素子の製造方法。
- 前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記対向面に形成した前記溝に連続して前記一方の基体の端縁にまで延びる空気排出溝を設け、前記液晶を展延させる際、前記液晶により押し出された空気を前記空気排出溝から排出させる、請求項７に記載の液晶素子の製造方法。
- 前記溝として、幅２００μｍ以上、深さ２０μｍ以上の溝を形成する、請求項７に記載の液晶素子の製造方法。
- 前記液晶として、強誘電性液晶を用いる、請求項１に記載の液晶素子の製造方法。
- 前記液晶中に、平均一次粒径が１μｍ以下の微粒子を混入する、請求項１１に記載の液晶素子の製造方法。
- 前記液晶を展延させる際、その液晶材料のスメクチックＡ相とコレステリック相との間の転移温度とそれよりも４℃高い温度との間で且つコレステリック相と等方相との間の転移温度以下に前記基体を加熱する、請求項１１に記載の液晶素子の製造方法。
- 前記液晶を展延させる工程の後、対向配置されている前記一対の基体をその両面から均一に加圧しながら、又は、加圧した後、前記硬化性接着剤を硬化させる、請求項１に記載の液晶素子の製造方法。
- 所定間隔を置いて対向配置された一対の基体がその外周部に沿って設けられた接着領域において互いに固着され、前記一対の基体間の前記接着領域の内側の液晶領域に液晶が封入された液晶素子の製造装置であって、
前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記接着領域に硬化性接着剤を塗布する塗布手段と、
前記一対の基体の少なくとも一方の基体の前記液晶領域の一端部に所定量の液晶を供給する供給手段と、
前記硬化性接着剤及び前記液晶を間に挟んで前記一対の基体を対向配置する配置手段と、
対向配置された前記一対の基体を同一温度に加熱する加熱手段と、
対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を前記液晶領域の前記一端部から他端部の方向へ相対的に転動し、この際、内蔵ヒーターによって前記基体と同一の温度に加熱されて、前記液晶を前記一端部から前記液晶領域の全体へ展延させるヒーター内蔵の加圧ローラーと、
前記硬化性接着剤を硬化させる硬化手段とを有する液晶素子の製造装置。 - 前記液晶領域が表示領域である、請求項１５に記載の液晶素子の製造装置。
- 前記加圧ローラーが、対向配置された前記一対の基体の少なくとも一方の基体の上を相対的に転動する際、前記液晶領域の前記一端部よりも外側の前記一方の基体の端縁部寄りの位置から前記液晶領域の前記他端部まで相対的に転動される、請求項１５に記載の液晶素子の製造装置。
- 相対的に移動する前記基体をその移動方向に加圧する前記加圧ローラーと、この下流側に設けられかつ前記加圧ローラーによる加圧状態を保持する補助ローラーとを有する、請求項１５に記載した液晶素子の製造装置。
- 前記加圧ローラーが大径に形成され、前記補助ローラーが前記加圧ローラーより小径に形成されている、請求項１８に記載した液晶素子の製造装置。
- 前記液晶が展延される際、その液晶材料のスメクチックＡ相とコレステリック相との間の転移温度とそれよりも４℃高い温度との間で且つコレステリック相と等方相との間の転移温度以下に前記基体が加熱される、請求項１５に記載の液晶素子の製造装置。
- 前記液晶が展延される工程の後、対向配置されている前記一対の基体がその両面から均一に加圧されながら、又は、加圧された後、前記硬化性接着剤が硬化される、請求項１５に記載の液晶素子の製造装置。
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