JPH0139567B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体が充満された電気―光学表示セル
及びこの様なセルを充満し、封止する方法に関す
る。

〔背景技法〕

電気着色（エレクトロクロミツク）、電気泳動
もしくは液晶表示装置の如き電気―光学表示セル
は密封された包囲体中の液体の電解質を使用して
いる。製造中、液体は、１乃至それ以上の充填用
開孔を通して導入されるが、これらの開孔はガラ
ス、樹脂もしくははんだプラグで密封されなけれ
ばならない。サンドウイツチ型の構造のセルでは
充填用開孔は一般にセルの面板に存在するが、こ
の様な開孔は２つの板を分離するスペーサもしく
は側壁中に存在する事も周知である。この様な従
来技法の代表的なものは米国特許第4188095号、
第4199228号及び第4239350号である。

この様なセルのための封止配列体にエラストマ
を使用する事は同様に周知である。公告特許出願
（EU3145―A1）は各１個当て各面板に存在する
様に、２つの充填用開孔が与えられるサンドウイ
ツチ構造体の液体を含む表示装置を示している。
これらの開孔を封止するために、通常のエラスト
マ・プラグがこれらの２つの開孔を通して押込ま
れる。プラグはゆるくなるのを防止するために広
くなつた端を有する。単一の充填用開孔を有する
互換配列体が同様に説明されており、充填用開孔
を覆う如く面板の外部上のチヤンネル状のブレー
スを通して封止用プラグが引込まれている。

米国特許第4135789号は金属のキヤツプを介し
て加熱する事によつて開孔中に溶融するガラス・
プラグで充填用開孔を封止する方法を開示してい
る。ガラス・プラグの下には弾性体であり、充填
用開孔の側壁と弾性的に係合するポリテトラフル
オロエチレンの隔離用パツドから与えられてい
る。このパツドの基本的目的はガラス・プラグの
溶融中熱的に下の液晶を隔離する事にある。

この様な密封された液体が充満する表示装置の
遭遇する１つの問題は液体とその包囲体間の熱膨
脹率の差である。公告特許出願第GB2046935A号
は２重のエポキシ樹脂のスペーサ及び封止体によ
つてその辺のまわりが封止されている一対のガラ
ス板より成るサンドウイツチ状セル構造体を示し
ている。その内部は電解質との反応によつて硬化
される。同一の樹脂封止体が充填用ら孔を封止す
るのに使用され得る。この様な接着性封止技法は
接着剤もしくは硬化剤によつて電解質が汚染され
るという欠点を有する。この公報は周辺の封止体
が基板及び電解質の熱膨脹に耐える様な十分な可
撓性を有さなければならない事を述べている。し
かしながら、もし液体の体積が大きい場合には、
この様な膨脹補償機構は不適切であり、封止体を
破裂させる危険性が存在する。

膨脹の問題に対する代りの方法は公告特許出願
第EU30493A号に示されており、主表示室から分
離された膨脹室中に気泡を注意深く導入する方法
を含んでいる。類似の方法は米国特許第4310220
号にも開示されている。気泡は膨脹室から表示室
へ直接通過し得ないが表示装置の熱サイクルは若
干の気体の分離を生じ、後に表示室中の気泡とし
て再形成される。

〔本発明の開示〕

従来の技法は、液体の電解質の表示セルを充填
及び封止する際の及び熱膨脹の問題を認識してい
る。しかしながら、膨脹を補償する様な技法によ
つて熱的もしくは化学的副作用なく充満及び封止
する方法は存在しない。

従つて、本発明は液体のため包囲体を有する液
体が充満された電気被光学的表示セルを与える。
包囲体の壁の１つに充填用オリフイスが存在し、
このオリフイスはリムによつて取巻かれている。
オリフイスを封止する如く、リムと接触する不滲
透性のエラストマ・ダイアフラム及びダイアフラ
ムがリムと接触する様に保持し、オリフイスの中
央部分で自由にたわむ事ができる様にする保持装
置が存在し、液体及び包囲体の熱膨脹係数の差が
補償されている。

この様な表示セルのエラストマ・ダイアフラム
はセルの封止及び熱膨脹の差の補償という要件の
両方を満足させる。ダイアフラムの材料は予め硬
化され得、従つて、液体を汚染する可能性がなく
なる。封止に加熱は必要とされない。同様にこの
構造体は組立て及び分離が容易である。

包囲体はベース、透明カバー及び側壁より成
り、充填用オリフイスは側壁の１つに存在する事
が好ましい。この様な充填兼封止用配列体は、セ
ルの側壁構造が比較的複雑な特徴を含み得るので
液体の深さが厳しく制限されていない様な電気着
色（エレクトロクロミツク）セルで具体化するの
は容易である。

本発明は同様に、充填用オリフイスが最上部に
来る様にセルを位置付け、リム上に凸のメニスカ
スが形成されるまでセル中に液体を導入し、余分
な液体をリム上から駆逐する様にリム上にエラス
トマ・ダイアフラムを位置付け、液体を封止する
様にダイアフラムをリムと接触する様に保持する
工程より成る表示セルに液体を充満させ、表示セ
ルを封止させる方法を与える事より成る。

この方法によれば、封止中の気泡導入が避けら
れる。もちろん、ダイアフラムは単に保持される
だけでなくて、リム上に圧縮される事が好まし
い。

包囲体の側壁に充填用オリフイスが存在する時
は、本発明の方法は封止前にセルから気泡が逃出
するのを助ける。充填中気泡を除去するのを助け
る好ましい構成上の他の特徴は、包囲体の内部表
面の少なく共一部が充填オリフイスに向つて先細
りになつており、隘路効果が与えられている点に
ある。

最も効果的な封止のためには、オリフイスのま
わりのリムは隆起していなければならず、理想的
にはナイフ・エツチ状をなしていなければならな
い。

平円板状をなす事が好ましい、ダイアフラムを
リムに圧縮するために、セルはダイアフラムの周
辺と一致する周辺を有する井戸部を含むダイアフ
ラムのためのハウジングを含む事が好ましい好ま
しい保持装置はリムに対してダイアフラムと対向
する側上に存在する環状のワツシヤ、ハウジング
の井戸を横切る交差開孔を通して通過するピンを
含む。断面が偏心している事が好ましいピンがワ
ツシヤ及びリム間の縁においてダイアフラムを圧
縮する。

〔詳細な説明〕

第１図及び第２図を参照するに、図示された密
封表示セルは電気着色材料として水溶液中のビオ
ロゲンを使用した電気着色セルである。ビオロゲ
ンはヨーロツパ特許第1912―Ｂ号に開示された如
く１，1′―ジヘプチル４，4′ビピリジニウム・ホ
スフエイト及びハイポホスフアイトの混合物であ
る。この表示装置はセル包囲体のベースを形成す
るケイ素チツプ１１の上部表面上に銀表示電極の
長方形配列体１０が形成されたマトリツクス・ア
ドレス可能表示装置である。

電極配列体の各々は集積回路技法によつてチツ
プ１１中に形成された下層の電界効果トランジス
タ・マトリツクスの１つに接続されている。電
極／トランジスタ・マトリツクスはヨーロツパ特
許出願第82306866.3号に開示されている形成され
る。チツプ１１の外部への接続は、多重ケーブル
１２（第７図）によつている。このケーブルには
包囲体を越えて突出しているチツプ１１の１端に
ある図示されてないパツドを印刷回路板１３に接
続している。このマトリツクス表示の電気的動作
の詳細は公告特許出願第EU428931―A1号に与え
られている。

チツプ１１は脆いので、重いアルミニウム・ベ
ース１４によつて支持され、印刷回路板１３も同
様にこのアルミニウム・ベース１４に取付けられ
ている。包囲体の側壁は、アクリル・プラスチツ
ク材料、ポリメチル・メタクリレートから成形さ
れた枠１５によつて形成される。この枠は相対的
に複雑な形状をなしており、セルの充填及び封
止、同様に表示装置の光学的部面に関連する多く
の特徴を含んでいる。

セルの液体包囲体の最上部のカバーは枠１５に
最上部に載置されているガラス・カバー１６（第
３図）として示されている。ガラス・カバー１６
はその上に、チタニウム接着層上の金より成る導
電体パターン上に電気めつきされた白金黒より成
る対向電極１７（第３図）が付着されている。

ガラス・カバー板１６を枠１５に、枠１５をチ
ツプ１１に対して封止するために、その壁の上部
及び下部縁のまわりに２つの溝１８及び１９が与
えられる。これらの溝の各々中には不活性で不滲
透性のフルオロカーボン重合体より成るＯリン
グ・ガスケツト２０及び２１が存在する。ガスケ
ツトは第４図に示されているクランプ板２２によ
つて圧縮される。クランプ板２２は４つのナツト
２３によつてガラス板１６をベース１４に対して
締付けている。

上述の素子は枠１５の１つの壁における充填用
オリフイス２４を除いて、表示セルのための完全
な液体包囲体を構成する。このオリフイスは第６
図乃至第８図に示されている如く、ハウジング２
６中に着座する不活性フルオロカーボン重合体よ
り成る可撓性ダイアフラム２５によつて封止され
ている。

枠１５の残りの主なる特徴は表示されている像
をスクリーン上に投影する光学的配列体に関する
ものである。主なる特徴は（第１図及び第５図を
参照）多重面の先端を切つたくさび状の側面光案
内３０である。案内３０は枠１５と一体をなし、
１つの壁を形成している。その上部切子面３１及
びその側面３２は光をセル中に指向させると光学
的理由のために銀めつきされなければならず、も
ちろん入力面３３は透明でなくてはならない。

枠の対向壁３６の外部面は同様に切子になつて
いて表示領域１０の照射を増大するために逃出そ
うとする光をセルに反射させる様に銀めつきされ
ている。領域１０を構成する銀電極はマツト表面
をなしており、これからの光はランダムに散乱さ
れ、その一部は窓１６を介してセルの上部から現
われる様になつている。この光は投影レンズ（図
示されず）に到達し、スクリーン（図示されず）
上に投影される。レンズの取付けリングは４つの
柱３７の肩上に整置される。背景のぼかしを減少
するために、枠１５の内壁３８はクランプ板２２
の端３９の内壁と同様に表示領域から外部に向つ
て傾斜している。表示セル、ランプ及び投影レン
ズの光学的配列は上述のEU第55317―A1号に説
明されているものと実質的に同一である。

枠１５が形成されるアクリル材料はセルの液体
及び雰囲気に対して或る制限された範囲内で滲透
可能である。２，３ケ月たつとセルの液体が失な
われ、気泡が形成されて表示機能を著しく損う。
このために、枠１５の外部表面の大部分はパツケ
ードを密封するために、十分な厚さに金属化され
る。金属化は2000Åの厚さに銀を蒸着し、次いで
25ミクロンの厚さに銅を電気めつきする方法より
成る。銅めつきは蒸着された銀層中の最大のピン
ホールを塞ぐのに十分である事が発見されてい
る。さらに1500Åの錫を無電気メツキする事によ
つて銅が腐食から防護される。

金属封止層４０は第１，２，５及び６図に交差
斜線頻示されている。実質上、枠のすべての外部
壁表面は柱３７の最上部を除きＯリング溝１８及
び１９まで被覆されている。Ｏリング・ガスケツ
ト２０及び２１の封止並びにガラス・カバー板１
６及びケイ素チツプ１１の不滲透性によつて、溝
を超えた内側の被覆は必要とされない。

光案内３０の入力表面は被覆されない。なんと
なれば透明である事が必要であるからである。こ
の特定の設計の場合には、一般の壁の厚さに比較
して案内のかさばりそのもので滲透を許容レベル
に減少するのに十分である。もし十分でなけれ
ば、透明なシリカ被覆が使用されるか、ガラス・
カバー板が面に接着される。

枠１５が被覆される方法について説明する。ア
クリル材料に蒸着された銀を接着するためには、
入念な清浄化サイクルが遂行されなければならな
い。特に、成形解放剤のすべての痕跡前アクリル
単量体が除去されなければならない。

これは先ず市販の表面剤（Decon）の１％溶液
中で成形された枠を洗い、ひきかき、次いで脱イ
オン水中で洗浄する事によつて達成されている。
枠は次いでアナラー・プロパン―２―オル中で洗
浄され、純粋窒素中で乾燥され、その後12―24時
間真空室中に置かれる。この洗浄、乾燥及び真空
サイクルは３時間にわたつて繰返される。プロパ
ン―２―オン中の浸漬時間は軟化を避けるために
特に成形されたアクリルの場合は、フルオロカー
ボン溶媒中で洗浄される。予備洗浄が完了した後
に、枠は十分に洗浄されるために蒸発器に移され
なければならない。

枠はＯリング溝１８及び１９に存在し、蒸発か
ら枠の内部をシールドする治具中にクランプされ
る。ダイアフラム・ハウジング２６中のオリフイ
スのベースは一時的に栓がされる。

枠が最後の浄化及び接着促進のために窒素の雰
囲気中でグロー放電を受けた後に、真空室が排気
される。次に2000Åの銀層が抵抗源から冷却され
た上に蒸発される。枠は次いで異なる方向に回転
され、すべての表面が被覆されるまで、グロー放
電を省略した蒸着シーケンスが繰返される。抵抗
源から基板までの距離は300―400mmである。プラ
スチツク枠の不当な加熱を避けるために、一回の
連続した蒸着は一時に30秒間以上は行われない。

銀蒸着された枠は50ｇ／の硫酸銅、60ｇの酒
石酸ナトリウム、カリウム及びPHを7.5に上昇す
るための水酸化アンモニウムを含む銅めつき浴中
に移される。電気的接続はハウジング２６中の開
孔に適した先細りになつたプラグによつて銀被覆
に対して行われる。中庸の速度で空気撹拌の下に
室温で1.08Adｍ^-2の電流密度で25ミクロンの銅
がめつきされた。銅の付着層は均一で、孔がな
く、延性を示す。

最後に枠は銅の腐食を防止するため無電気めつ
き浴中で1500Åの錫が被覆されたる使用前に、め
つき処理中にプラスチツクに貫入した任意のイオ
ンを除去するために少なく共12時間循環する脱イ
オン水中に浸漬された。

表示セルは夫々の溝中にガスケツト２０及び２
１を置きチツプ１１、枠１５及びガラス・カバー
板１６をクランプ板２２及びベース１４間で互に
クランプし、セルの包囲体を形成する様に組立て
られた。

セルは次いでビオロゲン電解質で充満され、第
６図乃至第８図を参照して以下説明される如き封
止された。セルが充満される前にはアルゴンで清
浄にされた。

セルを充満するために、セルは第７図に示され
た如く略垂直に配向され、包囲体の最上部の点に
に来ている充填用オリフイス２４に管を挿入して
徐々に充填された。包囲体の内壁は泡が逃出する
のを助けるために先細りの頭部５０が形成されて
いる。第７図に示された如く、オリフイス２４の
外部上にはナイフ・エツジ環状リム５１が存在
し、その上に凸メニスカスが形成される。余分の
電解質が包囲体の外部にこぼれない様に注意がは
らわれなくてはならない。

封止用ダイアフラム２５はナイフ・エツジ５１
上に静置するまでハウジング２６中の開孔５３を
通して押下げられた。気泡をセル中に導入される
事なくダイアフラムによつて、少量の余分の液体
が周辺の排出路中に移動された。次に環状のワツ
シヤ５５がダイアフラム上に置かれた。次いで偏
心ピン５６がハウジング２６中の対向開孔５７を
通して通過された。その平坦な側面が一番下にあ
る状態ではピン５６はワツシヤ５５と丁度離れて
いる。次にピンが第８図に示された位置に回転さ
れる。この回転はワツシヤ５５を押付け、ダイア
フラム２５をナイフ・エツジ５１上に圧縮する。
ここでセルは完全に封止される。さらに、ダイア
フラム２６は弾性体であり、中心が固定されてい
ないので、液体及び包囲体の熱膨脹率を補償する
様にたわむ事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う密封電気―光学表示セル
を第２図の線―から見た断面図である。第２
図は第１図の表示セルをクランプ板及びガラス・
カバー板を除外して示した平面図である。第３図
は第１図の表示セルのガラス・カバー板の平面図
である。第４図は第１図の表示セルのクランプ板
の平面図である。第５図は第１図のセルの側壁構
造体を形成する成形枠の透視図である。第６図は
充填用オリフイスを見る事ができる第５図の枠の
背面の立面図である。第７図は第２図の線―
に沿つて見た、充填用配列体を示すためにセルを
一部分解して示す側断面図である。第８図は第１
図の線―に沿つて見た充填用オリフイスを含
む、組立てられたセルの一部を示す断面図であ
る。 １０…電極配列体、１１…シリコン・チツプ、
１３…印刷回路板、１４…ベース、１５…枠、１
６…ガラス・カバー板、２０，２１…ガスケツ
ト、２２…クランプ板、２４…充填用オリフイ
ス、２５…ダイアフラム、２６…ダイアフラム・
ハウジング、３０…光案内、４０…封止用無機質
被覆。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体のための包囲体と、該包囲体の側面の１
   つにありリムによつて取巻かれたオリフイスを有
   し、 上記オリフイスを封止する様に上記リムと接触
   する不滲透性エラストマ・ダイアフラムと、 上記ダイアフラムを上記リムと接触させる様に
   保持し、上記オリフイスの中央部分上で自由にた
   わむ事ができる様にされ、これによつて上記液体
   及び上記包囲体の熱膨脹率の差を補償する保持装
   置とより成る電気―光学表示セル。