JPH1048585A - 液晶素子の製造方法及びそれに用いる空セル基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型の液晶素子を複数取り製法で製造する際
に、寸法精度を向上させ、かつ、液晶の注入と封止を容
易にして生産性を向上させる。 【解決手段】空セルを一体に形成した基板の第１の基板
１が貫通した溝６を有し、その溝６に空セルの注入口５
が接続された構造を有しており、溝６に液晶７を供給し
て液晶の注入を行い、溝内に封止材を流し込んで注入口
５を封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子の製造方
法及びそれに用いる空セル基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶素子は、液晶の特性を利用したもの
であり、表示素子、偏光回折素子、透過率変調素子等が
提案され、一部は広く利用されている。これらの液晶素
子は、電極、回折格子、配向膜などが形成された２枚の
基板を用いて製造される。

【０００３】この場合、生産性を向上させるため、２枚
の基板をシール材を介して間隙をもって貼り合わせて複
数の空セルを一体に形成した後、複数の空セルの注入口
から液晶を注入し、注入口を封止して個々の液晶素子に
切断分離して液晶素子を製造する。

【０００４】このシール材は、スクリーン印刷又はディ
スペンサによって、一方の基板上に塗布される。このシ
ール材の一部に開口部を形成しておき、２枚の基板を貼
り合わせた後に、この開口部を液晶の注入口として用い
る。真空中で空セル内の空気を脱気し、この注入口を液
晶中に漬けるか、注入口の端に液晶を滴下する等して、
液晶を空セル内に充填する方法が従来用いられてきた。

【０００５】液晶素子が小型の場合、液晶素子が複数取
りできるように基板サイズを大きくすることは、材料費
の低減、ハンドリングの簡素化、歩留りの向上などの観
点から有利である。しかし、従来の液晶素子及びその製
造方法では、液晶を注入するためにシール材の開口側を
開口端とする必要がある。したがって、基板を大きくし
て液晶素子の取り数を増加すると、貼り合わせたペア基
板を細長いスティック状に切断した後に、液晶の注入と
封止をしなければならず、取り扱いが面倒になり生産性
が低下し、歩留りも悪いものであった。

【０００６】また、液晶の注入口は封止材を端面に塗布
して封止されるが、必然的に一端面に封止材が突出した
形態となり、小型液晶素子において要求されることの多
い寸法精度を保つうえで不利である。また、端面への封
止材塗布は、基板外表面への封止材廻り込みを招きやす
く、液晶素子を取り付けたり、他の部材と複合化する際
に障害となることがあり、廻り込んだ封止材を削り取る
手間を要した。

【０００７】また、基板に貫通孔を設けて液晶を注入す
る方法も従来から提案されているが、液晶素子が小型の
場合、個々の液晶セルに貫通孔を設けて注入するのは、
その加工、液晶の供給と注入完了等の点から見て、生産
性が悪く、余分な液晶による基板表面の汚染の問題等が
あった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の前述の欠点を解決して、封止材のはみ出しがな
く、生産性の良い液晶素子の製造方法及びそれに用いる
空セル基板を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、２枚の基板を
注入口部を除きシール材を介して間隙をもって貼り合わ
せて複数の空セルを一体に形成した後、複数の空セルの
注入口から液晶を注入し、注入口を封止して個々の液晶
素子に切断分離する液晶素子の製造方法において、空セ
ルを一体に形成した基板の一方が貫通した溝を有し、そ
の溝に空セルの注入口が接続された構造を有しており、
その溝に液晶を供給して液晶の注入を行い、溝内の注入
口を封止することを特徴とする液晶素子の製造方法を提
供する。

【００１０】また、その溝に液晶を供給して溝を液晶溜
めとして用いて液晶の注入を行う液晶素子の製造方法、
及び、その溝がシール材で囲まれるようにシールが形成
されていて、溝を液晶溜めとして用いて液晶の注入を行
い、その後溝内に封止材を流し込み注入口の封止を行
い、その後切削手段により切断して個々液晶素子に分離
する液晶素子の製造方法、及び、それらの基板の一方
が、格子状の凹凸部が形成された基板である液晶素子の
製造方法、及び、それらの切断時に注入口の存在する辺
で２枚の基板が段差になるように切断する液晶素子の製
造方法を提供する。

【００１１】また、２枚の基板を注入口部を除きシール
材を介して間隙をもって貼り合わせて複数の空セルを一
体に形成した空セル基板において、空セルを一体に形成
した基板の一方が貫通した溝を有し、その溝に空セルの
注入口が接続された構造を有していることを特徴とする
空セル基板を提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明では、空セルを一体に形成
した基板の一方が貫通した溝を有し、その溝に空セルの
注入口が接続された構造を有し、その溝に液晶を供給し
て液晶の注入を行うので、小型の液晶素子であってもき
わめて容易に液晶が注入できる。さらに、その溝を利用
して注入口を封止できるので、封止の信頼性も高くな
る。

【００１３】図１は、本発明の液晶素子の製造方法に使
用する基板の組立前の状態を示す斜視図である。図１に
おいて、１は第１の基板、２は第２の基板、３は液晶セ
ル、４はシール材、５は注入口、６は溝を示す。

【００１４】第１の基板１、第２の基板２は、ガラス、
プラスチック等の通常の液晶素子に用いられる基板が用
いられる。本発明では、特に、この基板のいずれか一方
に格子状の凹凸を形成した基板を用いて液晶回折格子を
形成した液晶素子の製造に好適である。この２枚の基板
は、ＳｉＯやポリイミド等の配向膜、ＩＴＯ等の電極を
必要に応じて形成して用いる。

【００１５】本発明では、この第１の基板１には基板を
貫通した溝６を形成しておく。溝６は、２枚の基板を圧
着して液晶セルを形成したときに、シール材４の開口部
である注入口５が、この溝の部分に接続されるように形
成される。通常は、図１のように直線状に形成すればよ
いが、コの字状やＳ字状の溝にしてもよい。この溝は、
周囲が完全に壁によって囲まれ、液晶を供給した際に、
この溝が液晶溜めとして役立つような構造とされること
が好ましい。

【００１６】また、図１では、１つの溝に１列の空セル
が対応しているが、隣接する２列の空セルが注入口を１
つの溝に向けて対向させているような配置してもよい。
溝６は、サンドブラスト、ウエットサンドブラスト、超
音波ホーニング等の方法で形成されればよい。本発明で
は、このような溝６を設けているので３列以上の空セル
配列に対してもスティックに切断せずに注入ができる。

【００１７】基板に回折格子となる格子状の凹凸を設け
る場合、この凹凸は溝６を設けた第１の基板１側でな
く、第２の基板２に設けることが好ましい。そして、そ
の格子状の凹凸の長手方向が、液晶セルの注入口を設け
た辺に直交する方向にすることにより、液晶の注入がス
ムースになり好ましい。

【００１８】この回折格子となる格子状の凹凸はその凸
部を液晶の常光屈折率又は異常光屈折率とほぼ一致させ
る。これにより、この格子状の凹凸を設けた液晶素子
は、特定の偏光方向の光に対してのみ回折格子として機
能する異方性回折格子となる。

【００１９】このような異方性回折格子は、レーザ光
源、光検知器と光記録媒体との間に、光記録媒体側にλ
／４板等の位相差板を積層して配置され、光ヘッド装置
として用いられる。この異方性回折格子を用いることに
より、光の利用効率が大幅に向上する。

【００２０】シール材、封止材としては、気密性、耐湿
性に優れたエポキシ樹脂、アクリル樹脂等が用いられ
る。シール材には、貼り合わせた後の２枚の基板間隙が
一定となるように、円柱形又は球形をしたガラスや樹脂
製のスペーサが混合されることが一般である。このシー
ル材の付与はスクリーン印刷又はディスペンサ等の公知
のシール材付与手段で付与すればよい。注入口の封止材
は、溝６内に供給することになるので、ディスペンサ等
の付与手段が好適である。

【００２１】図１には３個×４列の液晶素子を形成する
基板を示すが、この数はこれに限られず、製造する液晶
素子の寸法と液晶素子の製造装置の取り扱える基板サイ
ズによって適宜変わる。

【００２２】この例では、各液晶セルのシール材は接続
されていて、溝の下の部分で閉鎖空間を形成するように
されている。こうしておくことにより、この溝の下を閉
鎖された液晶溜めや注入口封止材の型として使用でき、
液晶の供給や封止材の供給が容易になるので、生産性が
良くなる。

【００２３】なお、隙間が小さければ、液晶や封止材の
漏れは少ないので、完全にシール材が連続していなくて
も使用できる。例えば、図１の各列の中央の液晶セルの
シール材は他の液晶セルのシール材と分離されていても
よい。また、この例では、シール材が第２の基板に付与
された状態が示されているが、これは第１の基板に付与
してもよく、両方の基板に付与してもよい。

【００２４】この２枚の基板を重ねあわせて、圧着して
シール材を加熱又は紫外線照射で硬化させて一体化す
る。これにより、１対の基板に多数の空セルを形成した
基板が形成される。

【００２５】図２は、こうして製造した空セル基板の例
の正面図である。図３はそのＡＡ面断面図である。図１
と同じ箇所には同じ番号を付してある。図２及び図３に
おいて、Ｂ〜Ｇは切断箇所である。

【００２６】図２の横方向では、Ｂの箇所で切断すれば
よい。なお、電極を設けその端子の取り出しが上下の辺
側にある場合には、２枚の基板によって切断位置が変わ
ることもある。他方の切断箇所は、Ｃ〜Ｇのいずれか又
はそれらの複数箇所になる。

【００２７】図４はシール材のパターンを変えた例の正
面図である。シール材の隣接液晶セルの部分が共通のシ
ール材８となっている。図２のような例では、個々の液
晶素子に分離するために切断するときに、切り線を入れ
て折り割る方法でも、ダイヤモンドホイール等の切削手
段で切る方法でも使用できる。狭い幅のシール材であれ
ば、折り割っても液晶素子のシールにほとんど悪影響を
与えない。

【００２８】図４のような例では、シール材８が隣接液
晶セルの境界部分で幅が広くなっているので、Ｂの方向
では折り割ることはできない。この場合には、ダイヤモ
ンドホイール等の切削手段で切断することになる。この
切削手段での切断は、折り割りよりも手間がかかり生産
性が悪いが、寸法精度が良いので、小型の異方性回折格
子として用いる場合には好適である。

【００２９】このような空セル基板を形成し、密閉容器
内に配置して真空中で脱気して、図３の溝６の上の位置
から液晶７を供給して真空注入を行う。この場合、液晶
は溝６内に供給される。その注入口近辺にディスペンサ
等で供給されればよい。このように液晶は溝６内に供給
されるので、基板表面が液晶で汚染されにくく、液晶の
損失も少ない。また、３列以上の空セル群に対しても、
スティックに切断することなく、注入ができる。

【００３０】図１に示すように溝の部分をシール材が取
り囲んでいる構造の場合には、溝６の一端に液晶を滴下
して、溝を液晶溜めとして用いて注入することもでき、
１列の多数の空セルへの液晶の供給が一度にできるので
生産性が良い。すなわち、液晶を個々の液晶セルの注入
口に合わせて滴下する必要がなく、単に溝に滴下すれば
よい。その後の注入口の封止も、この溝に単に封止材を
流し込めばよく、生産性が良い。この利点は液晶素子が
小さければ小さいほど有利である。

【００３１】本発明ではシール材が容器の役をなすが、
図１に示したように溝の周囲が壁に取り囲まれて容器状
になっている方が溝を液晶溜めとして用いる場合に有利
である。なお基板の周辺に切り捨て用の余裕がかなりあ
る場合には、溝の両端に壁がなくて両端が解放されてい
ても、表面張力で液晶は流れないので、同じ効果があ
る。

【００３２】すなわち、溝６に滴下された液晶７は、溝
６の長手方向に流れて広がり、溝６と連通する空セルの
注入口５を通って、各液晶セル３の間隙に流入する。溝
一本あたりの液晶滴下量は、一本の溝６に連通する液晶
セルの容量の合計よりもやや多い量にする。

【００３３】小型の液晶素子の場合、注入口からの毛細
管現象のみで液晶が充填されることが多い。液晶滴下
後、適当な時間真空を保った後、窒素などの不活性ガス
を密閉容器内に導入して大気圧に戻し、液晶を注入した
液晶セル基板を密閉容器から取り出す。

【００３４】貫通した溝６を通して液晶を注入すること
によって、貼り合わせた一対の基板を細長いスティック
状に切断せずに、基板のままで複数個の液晶素子に液晶
を注入できる。したがって、従来の方法とは異なり、取
り扱いが容易で歩留りの向上も期待できる。

【００３５】次いで、液晶が充填された基板表面及び溝
６内に残る液晶を、無塵綿などで拭き取った後、溝内の
注入口をディスペンサ等により封止材を付与して封止す
る。この場合も、溝６の長手方向にディスペンサを一定
速度で移動させて溝６内に均一に封止材を塗布すること
により生産性良く封止を行いうる。

【００３６】この場合、封止材が溝６からはみ出さず
に、充分な封止が可能な量になるように、封止材の塗出
速度及びディスペンサの移動速度を調整する。封止材塗
布後、加熱又は紫外線照射によって封止材を硬化させ
る。溝に沿って封止材を塗布することにより、はみ出し
のない封止ができる。さらに、３列以上の液晶セルに対
しても、切断せずに封止が行えるので、生産性が良い。

【００３７】特に、図１に示したように溝の部分をシー
ル材が取り囲んでいる構造の場合には、溝６内に封止材
を流し込めばよく、生産性が良い。この場合には、溝内
全長に封止材が形成されるので、切断は折り割りでな
く、ダイヤモンドホイール等の切削手段で切断する。

【００３８】切断は液晶が注入され、注入口が封止され
た液晶セル基板を、ダイヤモンドホイール等の切削手段
で切断するか、スクライバ及びブレイカ等を用いて折り
割りするかして、前記したようにＢ、Ｃ〜Ｇの位置で切
断して、個々の液晶素子に分離する。切断する位置がＣ
〜Ｇの位置によって、製造される液晶素子の形状は変わ
る。

【００３９】図５は、図２及び図３でＥの位置で切断し
た液晶素子の断面図である。図５ではＥの位置で切断し
ているので、上下の基板の両側の端部で基板サイズにＸ
₁ とＸ₂ だけ寸法に差が出て、段差を構成している。こ
のように注入口側に段差を形成すると、注入口５を封止
した封止材９が上側の第１の基板１の端面と下側の第２
の基板２の上表面に付着して、封止が強固に行われる。

【００４０】外形寸法が２０ｍｍ角程度以下の小型の異
方性回折格子は、光ヘッド装置に組み込まれるが、この
場合精密な位置合わせが必要なため、液晶素子の寸法精
度が要求される。このため、４方向をダイヤモンドホイ
ール等の切削手段で切断することになるので、図、特に
図５、で示したような構造が有利となる。

【００４１】

【実施例】第１の基板及び第２の基板としてガラス基板
を用意し、２８個（７個×４列）の液晶素子を作り込ん
だ。個々の液晶セルのシール内のサイズはほぼ１０ｍｍ
角とした。

【００４２】第２の基板の内面側にはＳｉＯＮ系の屈折
率約１．５の薄膜を１．４μｍ積層し、これをフォトリ
ソによりピッチ５μｍ、深さ１．４μｍの回折格子形状
に形成した。この回折格子の長手方向は、注入口を設け
る辺に直交する方向に合わせた。この凹凸を形成した面
にポリイミドの膜を形成し、回折格子の長手方向に沿っ
てラビングした。

【００４３】この基板にエポキシ樹脂にガラスファイバ
スペーサを混ぜたシール材をスクリーン印刷で印刷し
た。このスペーサの径は回折格子の凸部での基板間隙が
６μｍとなるよう調整した。シール材は注入口部分を除
いて個々の空セルを形成するようにかつ隣接セル間がつ
ながるような図１のようなパターンとした。

【００４４】第１の基板には、貫通した溝を４本形成し
た。この溝は夫々図１のように直線状にして、両端も壁
にして周囲を壁で取り囲んだ。その内面側には、ポリイ
ミドの膜を形成し、第２の基板と重ね合わせた時の回折
格子の長手方向に沿ってラビングした。

【００４５】この２枚の基板を配向膜面が対向するよう
に配置して回折格子の凸部での基板間隙が６μｍとなる
ように重ね合わせ、加熱して圧着して空セル基板を製造
した。次いで、空セル基板を真空容器内に配置して、減
圧して空セル内の空気を脱気した。次いで、正の誘電異
方性のネマチック液晶をディスペンサでこの４本の溝内
に供給して、４本の溝内に液晶を溜めた状態にした。こ
の状態で、真空容器の減圧を解除して窒素ガスを導入し
大気圧に戻して液晶の注入を行った。

【００４６】次いで、溝内及び基板面に付着した液晶を
除去し、溝内に封止材を流し込んで供給して注入口を封
止を行った。その後、図２及び図３のＢとＥの位置で基
板をダイヤモンドホイールで切断して、個々の液晶素子
に分離した。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、液晶素子の一方の基板に貫通
した溝を設け、液晶セルのシール材の一部に設けた注入
口をこの溝に連通させることにより、液晶の注入が容易
になり、生産性が向上する。また、この溝内で注入口を
封止材で封止できるので、封止材のはみ出しがないため
に取り付けや複合化が容易で、かつ、外形寸法精度が良
くなり、一対の基板からの多数個取りができる効果を有
する。特に、小型の液晶素子の場合に好適である。本発
明は、本発明の効果を損しない範囲内で、種々の応用が
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の製造方法に使用する基板の
組立前の状態を示す斜視図。

【図２】本発明の空セル基板の例の正面図。

【図３】図２のＡＡ面断面図。

【図４】本発明の他の空セル基板の例の正面図。

【図５】図２及び図３でＥの位置で切断した液晶素子の
ＡＡ面断面図。

【符号の説明】

１：第１の基板 ２：第２の基板 ３：液晶セル ４：シール材 ５：注入口 ６：溝 ７：液晶 ８：シール材 ９：封止材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２枚の基板を注入口部を除きシール材を介
   して間隙をもって貼り合わせて複数の空セルを一体に形
   成した後、複数の空セルの注入口から液晶を注入し、注
   入口を封止して個々の液晶素子に切断分離する液晶素子
   の製造方法において、空セルを一体に形成した基板の一
   方が貫通した溝を有し、その溝に空セルの注入口が接続
   された構造を有しており、その溝に液晶を供給して液晶
   の注入を行い、溝内の注入口を封止することを特徴とす
   る液晶素子の製造方法。
2. 【請求項２】溝がシール材で囲まれるようにシールが形
   成されていて、溝を液晶溜めとして用いて液晶の注入を
   行い、その後溝内に封止材を流し込み注入口の封止を行
   い、その後切削手段により切断して個々液晶素子に分離
   する請求項１記載の液晶素子の製造方法。
3. 【請求項３】基板の一方が、格子状の凹凸部が形成され
   た基板である請求項１又は２記載の液晶素子の製造方
   法。
4. 【請求項４】切断時に注入口の存在する辺で２枚の基板
   が段差になるように切断する請求項１、２又は３記載の
   液晶素子の製造方法。
5. 【請求項５】２枚の基板を注入口部を除きシール材を介
   して間隙をもって貼り合わせて複数の空セルを一体に形
   成した空セル基板において、空セルを一体に形成した基
   板の一方が貫通した溝を有し、その溝に空セルの注入口
   が接続された構造を有していることを特徴とする空セル
   基板。