JPH0980444A - 液晶セル製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶注入時には両電極基板の間隔を広く維持
し、液晶注入後に両電極基板の間隔を減少させて本来の
セルギャップを確保するようにした液晶セル製造方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】 重ね合わせ工程Ｓ６にて両電極基板を小
径及び大径の各スペーサを介し重ね合わせ、その後、液
晶注入工程Ｓ８にて両電極基板の間にスメクチック液晶
を注入し、その後、加圧工程Ｓ９において両電極基板の
間隔が小径のスペーサの径に減少するまで大径のスペー
サを変形させるように、両電極基板に加圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶セル製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の液晶セル製造方法におい
ては、例えば、特開昭５６−１４６１１７号公報にて示
すようなものがある。即ち、所定寸法のスペーサ微粒子
を両電極基板の一方の内表面に多数散布し、他方の電極
基板の内表面外周部にシールを帯状に印刷する。そし
て、両電極基板を各スペーサ微粒子及びシールを介して
重ね合わせて空セルを形成した後、この空セルを真空状
態の中に置いてシールの液晶注入口を液晶に浸漬する。
その後、空セルの外部を大気中に開放し、空セル内にそ
の内外の圧力差に基づき液晶を注入して液晶セルを製造
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、液晶がネマ
チック液晶である場合には、セルギャップ（両電極基板
の間隔）が５μｍ乃至１０μｍであるため、大気への開
放後になされる空セルに対するネマチック液晶の注入は
比較的円滑に行える。しかし、液晶が強誘電性液晶や反
強誘電性液晶等のスメクチック液晶である場合、セルギ
ャップが、ネマチック液晶を採用する場合に比べて狭
く、３μｍ以下である。このため、大気への開放後にな
される空セル内へのスメクチック液晶の注入時間が、ネ
マチック液晶を注入する場合に比べて５乃至１０倍と長
くなるという不具合が生ずる。

【０００４】これに対しては、空セル内に入る液晶の注
入速度Ｖ（図４参照）が次の数１の式により与えられる
ことを利用して注入速度Ｖを高めることが考えられる。

【０００５】

【数１】Ｖ∝ΔＰ・ｄ² ／（１２・ΔＸ・μ） ここで、ΔＰは空セルの内外圧力差を表し、ΔＸは液晶
の空セル内への侵入距離を表し、ｄはセルギャップを表
し、また、μは液晶の粘度を表す。しかして、この数１
の式によれば、注入速度Ｖはセルギャップｄの２乗に比
例するので、注入速度を改善するには、次のような方法
が考えられる。

【０００６】まず、第１に、液晶の注入時に、ΔＰを大
きくする方法が考えられる。例えば、上述のような空セ
ルの大気への開放後、当該空セルを２乃至６気圧程度の
高圧雰囲気内に置く。しかし、かかる場合には、高圧の
ために両電極基板の間隔に広がりが生じて液晶セルが膨
らむ。このため、液晶の注入速度を高め得たとしても液
晶セルの形状品質の低下を招くという不具合が生じる。

【０００７】第２には、液晶の注入時の温度を高くして
粘度μを小さくすることが考えられる。しかし、この場
合には、他の構成材料の温度上昇限界があるため、液晶
の粘度を小さくするには自ずから限界がある。従って、
温度を高くすることによっては、液晶の注入速度を高め
ることは困難である。また、第３には、シールに複数の
液晶注入口を異なる方向から設けることが考えられる
が、この場合には、空セル内に注入された液晶が両電極
基板間で互いに当たり合う位置で表示むらを発生する。
このため、液晶の注入速度を高め得たとしても液晶セル
の表示むらを招くという不具合が生じる。

【０００８】従って、以上の方法では、液晶セルとして
の形状や機能を適正に確保し得るように、空セル内への
液晶の注入速度を高めることができない。そこで、本発
明は、以上のようなことに対処するため、液晶注入時に
は両電極基板の間隔を広く維持し、液晶注入後に両電極
基板の間隔を減少させて本来のセルギャップを確保する
ようにした液晶セル製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【発明の概要】上記目的を達成するため、請求項１乃至
６に記載の発明によれば、重ね合わせ工程（Ｓ６）にお
いて両電極基板（１０、１０Ａ、２０、２０Ａ）を小径
及び大径の各スペーサ（３０ａ、３０ｂ）を介し重ね合
わせ、その後、液晶注入工程（Ｓ８）において前記両電
極基板の間に液晶を注入する。

【００１０】これにより、両電極基板の間隔が少なくと
も大径のスペーサの径以上に維持されるので、液晶の注
入にあたり両電極基板の間隔を広く確保できる。従っ
て、両電極基板の間に対し、液晶を高い注入速度にて注
入できる。注入速度を高くし得る。また、液晶注入工程
後、加圧工程（Ｓ９）において前記両電極基板の間隔が
前記小径のスペーサ（３０ａ）の径に減少するまで前記
大径のスペーサ（３０ｂ）を変形させるように、前記両
電極基板に加圧する。

【００１１】これにより、液晶注入口を異なる方向から
複数設けたり、両電極基板に対する圧力や温度を不必要
に上昇させたりすることなく、液晶の迅速な注入を確保
でき、かつ、液晶セルとしての本来の一様なセルギャッ
プを確保できる。かかる場合、請求項５に記載の発明の
ように加圧時の両電極基板の間隔が３μｍ以下と狭くて
も、液晶注入時には、両電極基板の間隔が上述のごとく
広く維持されるので、液晶注入速度を高く確保できる。
このことは、請求項６に記載の発明のように液晶がスメ
クチック液晶であっても、同様である。

【００１２】また、請求項７に記載の発明のように、前
記小径のスペーサの径が約２μｍであり、前記大径のス
ペーサが約３μｍ乃至５μｍの範囲の径を有するように
弾性樹脂材料により形成され、かつ、前記液晶がスメク
チック液晶であっても、請求項１に記載の発明と同様の
作用効果を達成できる。また、請求項８に記載の発明の
ように、外周部から中央部にかけて互いに外方へ湾曲し
て形成された両電極基板（１０Ａ、２０Ａ）の全体の間
隔が前記両外周部の間隔まで減少するように、加圧工程
において、前記両電極基板の各中央部に加圧しても、請
求項１乃至７に記載の発明と同様の作用効果を達成でき
る。

【００１３】また、請求項９に記載の発明のように、前
記加圧工程において、前記両電極基板の各外周部を除く
部分の間隔が前記小径のスペーサの径に減少するまで、
前記両電極基板の各外周部を除く部分に加圧するように
しても、請求項１乃至７に記載の発明と同様の作用効果
を達成できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
に基づいて説明する。図１は、本発明に係る液晶セルの
製造工程を示している。まず、カラーフィルタ基板形成
工程Ｓ１において、図２（ａ）にて示すごとく、カラー
フィルタ基板１０を形成する。

【００１５】ここで、このカラーフィルタ基板１０は、
ガラス基板１１を有しており、このガラス基板１１の内
表面には、各複数の帯状のカラーフィルタ１２及び遮光
マスク１３が交互に形成されている。また、これら各カ
ラーフィルタ１２及び各遮光マスク１３には、オーバー
コート１４が形成されている。このオーバーコート１４
の内表面には、複数条の透明導電膜１５が複数条のカラ
ーフィルタ１２に対向するように形成されている。ま
た、オーバーコート１４の内表面には、絶縁膜１６及び
配向膜１７が各透明導電膜１５を介して形成されてい
る。

【００１６】一方、対向基板形成工程Ｓ２では、図２
（ｂ）にて示すごとく、対向基板２０が形成される。こ
の対向基板２０は、ガラス基板２１の内表面に複数条の
透明導電膜２２を形成し、これら各透明導電膜２２を介
して絶縁膜２３及び配向膜２４をガラス基板２１の内表
面に形成して構成されている。なお、複数条の透明導電
膜２２は、複数条の透明導電膜１２と共に格子状の透明
電極を構成する。

【００１７】次に、スペーサ散布工程Ｓ３においては、
図２（ａ）にて示すごとく、小径（例えば、直径２μ
ｍ）のスペーサ３０ａ及び大径（例えば、直径５μｍ）
のスペーサ３０ｂをそれぞれカラーフィルタ基板１０の
配向膜１７の内表面状に散布する。ここで、スペーサ３
０ａの直径を２μｍとしたのは、カラーフィルタ基板１
０及び対向基板２０により形成される液晶セルとしての
最終的なセルギャップを２μｍとするためである。ま
た、液晶セルとしての最終的な均一のセルギャップ２μ
ｍを確保するにあたり、後述の加圧工程Ｓ９において６
気圧の圧力に耐え得るように、スペーサ３０ａの形成材
料を、潰れ難いシリカ等の硬質樹脂材料或いはガラス材
料とし、かつスペーサ３０ａの散布密度を、８００個／
ｍｍ² する。

【００１８】また、液晶の注入時に大気圧に耐え６気圧
の圧力で潰れるように、スペーサ３０ｂの形成材料を変
形し易い軟質弾性樹脂材料とし、かつ散布密度を１０個
／ｍｍ² とする。例えば、スペーサ３０ｂとしては、株
式会社東レ製ミクロペールＳＰ型が好ましい。一方、シ
ール印刷工程Ｓ４においては、対向基板２０の配向膜２
４の外周部にシール４０をシール材（例えば、ニッポ電
機株式会社製ＤＳＥＳ１０１０型、或いは、株式会社
東レ製ＸＮ２１型）の帯状印刷により形成し、次の仮焼
成工程Ｓ５において、９０℃にて１時間の間当該シール
４０を仮焼成して半硬化させる。

【００１９】然る後、重ね合わせ工程Ｓ６において、図
３にて示すごとく、両スペーサ３０ａ、３０ｂ及びシー
ル４０を介し、対向基板２０をカラーフィルタ基板１０
に重ね合わせて空セルを形成する。ついで、本焼成工程
Ｓ７において、セルギャップがスペーサ３０ｂの径であ
る５μｍ程度（図７参照）になるように当該空セルに荷
重を加えながら大気圧１００℃にて２０分の間シール４
０を本焼成して本硬化させる。

【００２０】そして、液晶注入工程Ｓ８において、上述
のように重ね合わせたカラーフィルタ基板１０及び対向
基板２０を真空室内の真空状態中に配置し、シール４０
の液晶注入口４１（図４参照）を、上記液晶として採用
したスメクチック液晶内に浸漬する。然る後、真空室の
内部即ち空セルの外部を大気圧に解放する。すると、カ
ラーフィルタ基板１０及び対向基板２０の内外の圧力差
に基づきスメクチック液晶Ｌ（図５参照）がシール４０
の液晶注入口を通り空セル内に注入される。

【００２１】このとき、空セルの外部には大気圧がかか
るが、各スペーサ３０ｂが大気圧に耐え得る弾性樹脂材
料により形成されているため、液晶セルのセルギャップ
は、各スペーサ３０ｂにより５μｍに保持される。この
ため、スメクチック液晶Ｌの注入速度は、ネマチック液
晶の注入速度と同程度の高い値となる。なお、この注入
は、スメクチック液晶Ｌの粘度を低下させるため、１２
０℃程度の温度にて行う。

【００２２】このようにしてスメクチック液晶Ｌの注入
が終了すると、加圧工程Ｓ９において、スメクチック液
晶Ｌを注入した空セル（即ち液晶セル）のカラーフィル
タ基板１０及び対向基板２０に対し両加圧治具Ｓ（図５
参照）により１５０℃にて６気圧の圧力を加える。この
ため、各スペーサ３０ｂが図５にて示すように弾性変形
してカラーフィルタ基板１０及び対向基板２０の間隔を
順次減少させていく。ついで、各スペーサ３０ｂがその
弾性限界を超える変形により潰れるとともに、カラーフ
ィルタ基板１０及び対向基板２０の間隔が、各スペーサ
３０ａの直径に等しくなる（図７参照）。これにより、
液晶セルのセルギャップが８００個／ｍｍ² のスペーサ
３０ａのみにより２μｍに一様に保持される（図６参
照）。

【００２３】然る後、封止工程Ｓ１０において、シール
４０の液晶注入口４１を接着剤により封止する。これに
より、液晶セルの製造が完了する。図８及び図９は、上
記実施の形態の第１変形例を示している。この第１変形
例においては、カラーフィルタ基板形成工程Ｓ１におい
てカラーフィルタ基板１０に代えてカラーフィルタ基板
１０Ａを形成し、一方、対向基板形成工程Ｓ２において
対向基板２０に代えて対向基板２０Ａを形成する。

【００２４】ここで、カラーフィルタ基板１０Ａ及び対
向基板２０Ａは、図８にて示すごとく、それぞれ、外方
に向け凸に湾曲している点を除きカラーフィルタ基板１
０及び対向基板２０と同様の構成を有する。また、スペ
ーサ散布工程Ｓ３において、カラーフィルタ基板１０Ａ
の内表面にはスペーサ３０ａを散布するとともに、シー
ル４０Ａに対応する内表面外周部をマスクしてスペーサ
３０ｂを散布する。

【００２５】次のシール印刷工程Ｓ４においては、スペ
ーサ３０ａを混ぜたシール材４０Ａを印刷する。また、
重ね合わせ工程Ｓ６においては、カラーフィルタ基板１
０Ａ及び対向基板２０Ａが、図８にて示すごとく、互い
に外方に凸になるようにシール４０Ａ及びスペーサ３０
ａ、３０ｂを介して重ね合わされる。

【００２６】ここで、カラーフィルタ基板１０と対向基
板２０との間のセルギャップのうち、シール４０Ａに対
応するギャップ領域（以下、シール対応ギャップ領域と
いう）は２μｍとする。また、このシール対応ギャップ
領域の内側に位置するギャップ領域（内側ギャップ）
は、上述したカラーフィルタ基板１０Ａ及び対向基板２
０Ａの凸形状のために、シール対応ギャップ領域から内
側ギャップ領域の中央にかけて２μｍから５μｍに増加
している。

【００２７】ついで、上記実施の形態にて述べたと同様
にして、液晶注入工程Ｓ８において、空セル内にシール
４０Ａの液晶注入口を通してスメクチック液晶Ｌを注入
する。この場合、空セルのシール対応ギャップ領域以外
の領域が２μｍ乃至５μｍと広いため、スメクチック液
晶Ｌの空セル内への注入が迅速に行われる。このように
して注入した後、加圧工程Ｓ９において、液晶セルの上
記シール対応ギャップ領域における各外面部分に数１０
μｍの厚みをもつゴム或いは紙からなるシール対応ギャ
ップ領域側調整部材Ｒをそれぞれ敷いて上記内側ギャッ
プ領域よりも圧力がかかる状態にする（図８参照）。そ
して、各上記調整部材Ｒ及びカラーフィルタ基板１０Ａ
及び対向基板２０Ｂの各中央領域に６気圧１５０℃にて
加圧して液晶セルの中央領域を図９にて示すごとく薄く
して、セルギャップを２μｍにする。かかる場合、シー
ル４０Ａ内には、スペーサ３０ａが含まれているので、
セルギャップの上記シール対応ギャップ領域における間
隔が２μｍよりも減少することはない。

【００２８】しかして、この第１変形例によっても、上
記実施の形態と同様の作用効果を達成できる。また、図
１０及び図１１は、上記実施の形態の第２変形例を示し
ている。この第２変形例においては、加圧工程Ｓ１１に
て、カラーフィルタ基板１０及び対向基板２０の各中央
に荷重が集中するように、液晶セルのシール４０に対応
する領域（以下、シール対応領域という）から内側へ１
ｃｍ程度離れたカラーフィルタ基板１０及び対向基板２
０の各領域（以下、中央領域という）に、数１０μｍの
厚みのゴム或いは紙の各調整部材Ｒ１（図１０参照）を
敷き、これら各調整部材Ｒ１を介してカラーフィルタ基
板１０及び対向基板２０の各中央領域に６気圧１５０℃
にて外方から圧力を加える。これにより、上記シール対
応領域のみを残して２μｍのセルギャップとする（図１
１参照）。

【００２９】しかして、この第２変形例によっても、上
記実施の形態と同様の作用効果を達成できる。なお、本
発明の実施にあたっては、カラーフィルタ基板を有する
液晶セルの製造方法に限らず、モノクロの液晶セルであ
っても、セルギャップの狭い液晶セルの製造方法に本発
明を適用して実施してもよい。これにより、上記実施の
形態と同様の作用効果を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶セルの製造方法を示す工程図
である。

【図２】カラーフィルタ基板の構成及びこのカラーフィ
ルタ基板の配向膜内表面に２μｍの直径のスペーサ及び
５μｍの直径のスペーサを散布した状態を示す断面図並
びに対向基板の構成及び対向基板の配向膜内表面外周部
にシールを印刷した状態を示す断面図である。

【図３】カラーフィルタ基板にシール及び各スペーサを
介し対向基板を重ね合わせた空セルの断面図である。

【図４】空セルの平面図である。

【図５】スメクチック液晶を注入したカラーフィルタ基
板及び対向基板間に加圧を加えることにより２μｍのス
ペーサに向け薄くする過程を示す断面図である。

【図６】スメクチック液晶を注入したカラーフィルタ基
板及び対向基板間に加圧し５μｍのスペーサを潰した状
態を示す断面図である。

【図７】液晶セルのセルギャップと液晶セル製造過程と
の関係を示すグラフである。

【図８】上記実施の形態の第１変形例を示す液晶セルの
断面図である。

【図９】図８の液晶セルのセルギャップが２μｍになる
まで液晶セルに加圧する状態を示す断面図である。

【図１０】上記実施の形態の第２変形例を示す液晶セル
の断面図である。

【図１１】図８の液晶セルのセルギャップのうちシール
に対応する部分を除く領域が２μｍになるまで液晶セル
に加圧する状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１０、１０Ａ・・・カラーフィルタ基板、２０、２０Ａ
・・・対向基板、３０ａ、３０ｂ・・・スペーサ、４
０、４０Ａ・・・シール、Ｌ・・・スメクチック液晶、
Ｓ３・・・スペーサ散布工程、Ｓ６・・・重ね合わせ工
程、Ｓ８・・・液晶注入工程、Ｓ９・・・加圧工程。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両電極基板（１０、１０Ａ、２０、２０
   Ａ）を小径及び大径の各スペーサ（３０ａ、３０ｂ）を
   介し重ね合わせる重ね合わせ工程（Ｓ６）と、 この工程後、前記両電極基板の間に液晶（Ｌ）を注入す
   る液晶注入工程（Ｓ８）と、 この工程後、前記両電極基板の間隔が前記小径のスペー
   サ（３０ａ）の径に減少するまで前記大径のスペーサ
   （３０ｂ）を変形させるように、前記両電極基板に加圧
   する加圧工程（Ｓ９）とを備える液晶セル製造方法。
2. 【請求項２】 前記小径のスペーサの散布密度が前記大
   径のスペーサの散布密度よりも高いことを特徴とする請
   求項１に記載の液晶セル製造方法。
3. 【請求項３】 前記小径のスペーサの散布密度が前記加
   圧工程における加圧時の圧力に耐えられる程度の値であ
   り、一方、前記大径のスペーサの散布密度が大気圧に耐
   えられる程度の値であることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の液晶セル製造方法。
4. 【請求項４】 前記加圧工程において、前記大径のスペ
   ーサが前記両電極基板への加圧により潰れることを特徴
   とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の液晶セル
   製造方法。
5. 【請求項５】 前記加圧工程における加圧により前記両
   電極基板の間隔が３μｍ以下となることを特徴とする請
   求項１乃至４に記載の液晶セル製造方法。
6. 【請求項６】 前記液晶がスメクチック液晶であること
   を特徴とする請求項５に記載の液晶セル製造方法。
7. 【請求項７】 前記小径のスペーサの径が約２μｍであ
   り、前記大径のスペーサが約３μｍ乃至５μｍの範囲の
   径を有するように弾性樹脂材料により形成され、かつ、
   前記液晶がスメクチック液晶であることを特徴とする請
   求項１乃至５のいずれか一つに記載の液晶セル製造方
   法。
8. 【請求項８】 前記両電極基板がそれぞれその外周部か
   ら中央部にかけて互いに外方へ湾曲して形成され、 前記加圧工程において、前記両電極基板の全体の間隔が
   前記両外周部の間隔まで減少するように、前記両電極基
   板の各中央部に加圧することを特徴とする請求項１乃至
   ７のいずれかひとつに記載の液晶セル製造方法。
9. 【請求項９】 前記加圧工程において、前記両電極基板
   の各外周部を除く部分の間隔が前記小径のスペーサの径
   に減少するまで、前記両電極基板の各外周部を除く部分
   に加圧することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか
   一つに記載の液晶セル製造方法。