JPS583524B2 - 液晶表示セルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液晶セルの製造方法に関する。

さらに詳言すれば、液晶に接する部分に有機系配向剤を
設けてなり、液晶充填用の孔を有する電界効果型液晶表
示セル用容器中にこの孔から液晶を充填した後の孔封止
方法に関する。

液晶表示セルは、受光型表示用部品として、低消費電力
、高コントラスト、高応答性能という特徴を有し、近年
、電子技術の発達と相俟って、腕時計をはじめとして、
電卓、各種計測機の表示分野に応用され、現在、これら
の実用化と共に、さらに、カラー化、メモリー化、低電
圧化、マトリックス表示、多機能表示などの開発が進め
られ、さらに、その応用分野が拡大されつつある段階で
ある。

したがって、液晶表示セルには、品質精度の安定性と共
に耐久性部品としての高信頼性への改善が強く要望され
ている。

しかるに、この液晶表示セルは、使用する液晶物質その
ものが、酸素、光、水などによって容易に化学変化ある
いは物理変化をおこし、変質してしまうという欠点があ
るため、これを如何に防止するかが高信頼性の液晶表示
セルを得るための大きなポイントとなる。

一般に、電界効果型液晶表示セルは、一面上に所定パタ
ーンの導電膜を形成し、かつその面上に液晶に分子配向
を与えるための配向処理をした有機物質層を設けた２枚
の基板（透過式セルの場合には、基板、導電膜共に透明
、反射式セルの場合には、少なくとも一方の基板、導電
膜が透明）を配向処理面を１０〜１００μｍ程度の間隔
を置いて対向させ、その間隙周辺部を、液晶充填用の１
ヶまたは２ヶの孔を残して、封止材料によって封止して
液晶表示セル用容器を作り、この容器中に上記の孔から
液晶を充填した後、孔封止を行なって作られる。

現在開発されている液晶表示セルの封止には、有機、無
機の各種材料が使川されているが、未だ信頼性において
、安定した性能を有するものが得られていないのが現状
である。

とくに、孔封止に関しては、容器中への液晶充填後の封
止操作となるため、液晶への影響を考慮しつつ、なおか
つ基板と周辺封止材料とで囲まれた孔の封止を完全に行
なう必要があり、最も困難で、未だ実験室的にも完全な
孔封止方法は見出されていない。

本発明は、以上の点に鑑み、信頼性が高く、しかも作業
性、コストの面からも従来の方法に比較して優秀な電界
効果型液晶表示セルの製造の際の孔封止方法を提供する
ことを目的とする。

本発明は、このために、液晶充填用の孔を有する液晶表
示セル用ガラス容器の孔の周辺部の器壁土をプラズマ処
理した後、該処理面に３層からなる金属膜を被着した後
、この孔から容器中に液晶を充填し、しかる後、金属膜
上にハンダ層を形成して孔を封止するようにしたもので
ある。

液晶表示セル用容器を構成するガラス基板材料としては
、ソーダガラス、硼硅酸ガラス、硬質ガラスなどが使用
される。

２枚のガラス基板を対向させて、その間隙周辺部を封止
する材料としては、結晶性または非結晶性のガラスフリ
ットが使用される。

液晶物質としては、シツフ系、エステル系、アソ系、ア
ゾキシ系、ビフエニル系、トリフエニル系などの正の異
方性を有するネマチツク液晶の単独または混合系、ある
いは上記正の異方性を有するネマチツク液晶に、たとえ
ばｐ−メトキシベンジリデン−ｐ′−ｎ−プチルアニリ
ン、ｐ一エトキシベンジリデン−ｐ’ｎ−ブチルアニリ
ンの如き負の異方性を有するネマチツク液晶を加えてな
る全体として正の異方性を有する混合系、さらにはこれ
らにコレステリツク液晶、各種旋光性有機化合物、その
他の添加剤を添加したものなどが使用できる。

充填された上記液晶に分子配向を与えるための有機配向
剤としては被膜形成性を有するもの、たとえば、ポリ塩
化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート
、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルブ
チラール、ポリメチルシアノアクリレート、ポリスルホ
ン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミ
ド、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミド、ポリパラフ
エニルオキシド、ポリカーボネート、ポリアセタール、
ホリエチレン、ポリプロピレン、セルロース系樹脂、尿
素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂
、ポリエステル、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、レゾル
シン樹脂、フラン樹脂シリコーン樹脂、弗素系樹脂、な
ど、及びこれらの共重合体など、さらに天然ゴム、スチ
レンーブタシエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴ
ムポリクロロプレン、ポリブタジエン、ポリイソブチレ
ン、ポリイソプレン、チオコールゴム、ポリアクリレー
トなどのエラストマーなとの天然又は合成高分子、その
他イオン交換樹脂、界面活性剤高分子凝集剤などが単独
又は混合系で用いられるこれらは被膜形成後、布、刷毛
などで一定方向にこするなどの手段により配向処理され
る。

上記有機配向剤は溶液にして吹き付け法、浸漬法、回転
塗布法、刷毛塗り法などにより塗布するか、あるいは蒸
着などの手段によりセルを構成する基板上に被膜を形成
することができる。

この際いかに注意して操作しても基板端面の有機配向剤
による汚染は避けられず、この端面に付着する有機配向
剤の存在により、本発明の如き金属膜形成が妨げられる
。

すなわち、基板表面と金属膜との間に有機配向剤が介在
すると、金属が基板に強固に接着できない。

このため、ハンダシールした後ハンダと金属とがいっし
ょに基板より剥離しやすい。

そこで、本発明においては封止部分に金属層を設ける前
にプラズマ処理を行ない、上記の不要な有機配向剤を除
去する。

プラズマ処理は灰化用の酸素プラズマを用いる。

すなわち、大空（約１／５酸素を含有している）あるい
は酸素だけ、又は酸素に水、アルコールなどを混合した
雰囲気で行なう。

灰化用の酸素プラズマによる処理の後、エッチング用の
弗素系ガスによるプラズマによる処理を行なうこともで
きる。

また、酸素プラズマによる処理の後、酸素に弗素系ガス
を混合したガス雰囲気でプラズマ処理しても良く、この
混合ガス雰囲気下でのみ最初からプラズマ処理すること
も可能である。

このように弗素系ガスを含む雰囲気でのプラズマ処理を
行なうと、封止部分の基板端面を極く微量だけエッチン
グして新たな汚染されていない基板端面を露出させるこ
とができる。

この場合、導電膜、その他の基板部分にプラズマが当た
ると、導電膜の劣化、消失などが起こりやすいため、そ
れらの部分に対しては必要に応じてマスキングを行なう
。

このようにして、新たに基板端面を露出させれば、基板
面と金属層との接着は非常に良好なものとなる。

次にプラズマ処理した基板端面への金属膜の形成には、
真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーテイングなど
の方法が用いられる。

ハンダとしては、銀入りハンダ、低融点ハンダその他の
通常のハンダで、融点が１５０〜４５０℃程度のものが
使用できる。

とくに、銀入りハンダは耐候性良好で好ましい。

３層構造とする金属膜の材料としては、最下層金属にガ
ラスへの接着強度があり、耐候安定性の良好なＣｒ，Ｆ
ｅまたはＴｉを厚さ１００〜１０００Å程度で、中間層
金属にハンダ接着強度があり、耐候性の良好なＮｉを厚
さ３００〜１５００Å程度で、最上層金属に液晶が介在
してもハンダに十分に濡れるＡｕ，Ｐｉ，Ｒｈ，Ｐｄ，
Ａｇなどの難酸化性金属を用いる。

孔封止部の構成をこのようにすれば、最下層金属がガラ
スとの接着強度を保ち、この接着強度はプラズマ処理し
てあるために非常に増大され、中間層金属がハンダとの
接着強度を保ち、最上層金属がハンダとの濡れ性を良好
にして封止特性を向上すると共に３層金属共に耐候性は
良好である。

したがって、（１）ハンダ付けの際の作業温度、時間範
囲を大にすることができ、ハンダ付け作業性が良好とな
る、（２）３層金属膜のガラスおよびハンダに対する接
着性および接着強度が良いので、封止性、耐衝撃性が向
上する、（３） １ ０ ０℃、１０００時間保存、７
０℃、９０％ＲＨ（相対湿度）、１０００時間保持、０
℃〜８０℃の熱サイクルで１０サイクルという耐候性試
験によって、電流値増加、外観不良、温度特性不良など
は認められず、長寿命の液晶表示セルが得られた。

以下に本発明を実施例によって詳細に説明する。

実施例 １ 第１図〜第３図は、本発明の製造工程を示し、図ａは側
面図、図ｂはそれぞれ図ａのＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ．Ｃ−Ｃ断
面図である。

第１図に示すように、一面上に所定パターンをもった透
明導電膜１，２を形成した２枚のガラス基板３，４の導
電膜１，２のある面にポリイミド系高分子からなる配向
層５，６を設け、基板３，４の配向層５，６を所定の間
隔を置いて対向させ、対向する基板３，４の間隙周辺部
を、液晶充填用の孔７を残して、低融点ガラスフリット
８を用いて封止し、液晶表示セル用容器９を作る。

つぎに、第２図に示すように、液晶表示セル用容器９を
プラズマチャンバー内に固定し、その側面の孔７の周辺
部を、酸素流量１００ｃｃ／ｍｉｎ、１ｍｍＨｇ，２０
０Ｗの出力で１０分間プラズマ処理した後、該処理面に
真空蒸着（真空度２×１０−５Ｔｏｒｒ）により、厚さ
５００ÅのＣｒ層１０、厚さ７００ÅのＮｉ層１１、厚
さ５００ÅのＡｕ層１２を所定の形状に順次形成した後
、減圧法により、孔７から容器９中にシツフ系Ｎｐ液晶
１３を充填する。

この場合、孔７の入口近辺にも金属層が形成されている
とさらに都合がよい。

このためには、容器９を自転させながら、斜め蒸着を行
なえばよい。

さらに、第３図に示すように、Ａｕ膜１２の孔７を封止
するように、周辺部から孔７上にかけて、ハンダゴテを
用いてハンダ層１４を形成する。

この場合、必ずしもＡｕ層１２の全面にハンダ上げする
必要はなく、孔７を埋めるに足る程度にハンダ付けをす
ればよい。

得られた液晶表示セルにつき、前述のような耐候性試験
を行なった結果、ＮＩ点低下、電流値増大および外観不
良なく、耐候性良好であることがわかった。

尚、上記ポリイミド系高分子被膜は次のような４通りの
ものを設け、布又は刷毛でこすって配向処理し、しかる
後上記のようにセルを製造し、それぞれについて上記の
ごとき結果が得られた。

（１）ピロメリット酸無水物と４，４′ジアミノジフエ
ニルエーテルを縮合して得たポリイミドの前駆体である
ポリアミツク酸の１％Ｎ−メチルピロリドン溶液を回転
塗布法により、基板の一方の面に塗布し、２５０℃で３
０分間加熱処理を行ない脱水閉環させてポリイミド被膜
を設けた。

（２）ヒロメリット酸無水物と４，４′−ジアミノジフ
エニルメタンを重付加して得たポリイミドの前駆体であ
るポリアミツク酸の０．５％ジメチルアセトアミド溶液
を回転塗布法によリ、基板の一方の面に塗布し、２５０
℃で３０分間加熱処理を行ない脱水閉環させてポリイミ
ド被膜を設けた。

（３）３．３’ジ，アミノベンズアニリドとピロメリッ
ト酸無水物から重付加して得たポリアミドイミドの前駆
体であるポリアミツク酸の３％ジメチルアセトアミド溶
液を浸漬法により基板に塗布し、２００℃で１時間加熱
して脱水閉環させポリアミドイミド被膜を設けた。

（４） ヒドロキノンおよびトリメリット酸無水物よ
り得られるジカルボン酸無水物と４，４′−ジアミノジ
フエニルエーテルとから得たポリエステルイミドの前駆
体のポリアミツク酸を基板にスプレーコートし、加熱処
理して脱水閉環させてポリエステルイミド被膜を設けた
。

実施例 ２ ポリーα−アミノ酸による配向処理をした実施例１と同
様な液晶表示セル用容器の孔の周辺部を実施例１と同様
にプラズマ処理した後、その器壁土に、スパッタリング
法（真空度２ Ｘ１０−５Ｔｏｒｒにより、厚さ３００
ÅのＣｒ層、厚さ５００ÅのＮｉ層、厚さ３００ÅのＡ
ｇ層を形成した後、孔から容器中にエステル系液晶を充
填する。

ついでこの容器をハンダ槽中に浸漬して上記Ａｇ層全面
にハンダ層を形成した後、ビフエニル系液晶にトリフエ
ニル系液晶を添加してなる混合液晶を充填した後、実施
例１と同様にして孔封止を行なった。

得られた液晶表示セルにつき、実施例１と同様な耐候性
試験を行なったところ、これら耐候性試験に合格した。

実施例 ３ 弗素系樹脂による配向処理をした実施例１と同様な液晶
表示セル用容器の孔の周辺部を実施例１と同様にプラズ
マ処理した後、その器壁土に、真空蒸着法により、厚さ
２００ÅのＴｉ層、厚さ１０００ÅのＮｉ層、厚さ５０
０ÅのＡｕ層を形成した後、アゾキシ系とエステル系混
合液晶を容器中に充填する。

ついで、低温ハンダゴテによって孔部にハンダ付けして
孔封止を行なった。

得られた液晶表示セルにつき、実施例１と同様な耐候性
試験を行なったところ、これらの耐候性試験に合格した
。

実施例 ４ ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテルの配向処理
をした被膜を有する実施例１と同様な液晶表示セル用容
器の孔の周辺部を実施例１と同様にプラズマ処理した後
、その器壁上に、イオンプレーテイングにより、厚さ５
００ÅのＴｉ層、厚さ７００ÅのＮｉ層、厚さ５００Å
のＡｇ層を形成した後、容器中にシツフ系とビフエニル
系混合液晶を充填する。

ついで、容器を３．０％銀入りハンダを溶かしたハンダ
槽中に浸漬して、上記Ａｇ層全面上にハンダ層を形成し
、孔封止を行なう。

得られた液晶表示セルにつき実施例１と同様な耐候性試
験を行なったところ、これらの耐候性試験に合格した。

以上詳述したところから、本発明によれば、耐候性の優
れた液晶表示セルが、作業性良く得られることは明らか
である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明の一実施例の製造工程説明図
である。 図において、１，２・・・・・・導電膜、３，４・・・
・・・ガラス基板、５，６・・・・・・有機配向剤層、
７・・・・・・液晶表示セル用容器の孔、８・・・・・
・周辺封止材料、９・・・・・・液晶表示セル用容器、
１０・・・・・・Ｃｒ層、１１・・・・・・Ｎｉ層、１
２・・・・・・Ａｕ層、１３・・・・・・液晶、１４・
・・・・・ハンダ層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液晶に接する部分に有機系配向剤を設けてなり、液
   晶充填用の孔を有する電界効果型液晶表示セル用容器中
   に該孔から液晶を充填した後、上記の孔を封止して液晶
   表示セルを製造する方法において、液晶未充填の上記容
   器の孔の周辺部の器壁土をプラズマ処理した後、該処理
   面に順次Ｃｒ，ＦｅまたはＴｉからなる第１金属層、Ｎ
   ｉからなる第２金属層およびＡｕ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄま
   たはＡｇからなる第３金属層を形成する工程、上記容器
   の孔および該孔に連続して上記３層の金属層に形成され
   た孔から上記容器中に液晶を充填する工程および上記第
   ３金属層上にハンダ付けして上記の孔を封止する工程を
   含むことを特徴とする液晶表示セルの製造方法。