JPS59124366A - 液体が充満された電気−光学表示セル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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（エレクトロクロミック）、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
、■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
封されなけれはならない。サンドウィッチ型の構造のセ
ルでは充填用開孔は一般にセルの面仮に存在するが、こ
の様な開花は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４１．８８０９５号、第４１９９
２２８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
−Ａ　Ｉ）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ィッチ４ｉ１７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、通常のエクス１ヘマ・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った端を有する。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」二のチャンネル状のプレー
スを通して封止用プラグが引込まれている。

米国特許第４１．３５７８９号は金属のキャップを介し
て加熱する事によっ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
的に係合するボリテ１〜ラフルオロエチレンの隔離用パ
ッドから−Ｉｊえられている。このパッドの基本的目的
はガラス・プラク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張率の差である
。公告特許出願節ＧＢ２０４６９３５Δ号は２重のエポ
キシ樹脂のスペーサ及び封止体によってその辺のまわり
が封止されている一対のガラス板より成るサンドウィッ
チ状セル構造体を示している。その内部は電解質との反
応によって硬化される。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っ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
電解質の熱膨張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、この様な膨張補償機構は不適切
であり、封止体を破裂させる危険性が存在する。

膨張の問題に刻する代りの方法は公告特許出願箱ＥＵ３
０４９３Ａ号に示されており、主表示室から分離された
膨張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４３　］　０２２０号にも開示
されている。気泡は膨張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
する際の及び熱膨張の問題を認識している。しかしなが
ら、膨張を補償する様な技法によっ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。

従って、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つに充填用オリフィスが存在し、このオ
リフィスはリムによって取巻かれている。

オリフィスを封止する如く、リムと接触する不滲透性の
エラストマ・ダイアツクｔ＼及びダイアツク１１がリム
と接触する様に保持し、オリフィ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
包囲体の熱膨張係数の差が補償されている。

この様な表示セルのエラスｌヘマ・ダイアフラムはセル
の封止及び熱膨張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ｉシ得、従って
、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
オリフィスは側壁の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（エレン１〜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、充填用オリフィスが最上部に来る様に
セルを位置イ」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クス１〜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」二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ィスが存在する時は、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
フィスに向って先細りになっており、隘路効果かり、え
られている点にある。

最も効果的な封止のためには、オリフィスのまわりのリ
ムは隆起していなければならず、理想的にはナイフ・エ
ッチ状をなしていなければならなＩＬｌ。

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、セルはダイアツクｌ＼の周辺と一致する
周辺を有する井戸部を含むダイアツク１１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
してダイアツク１１と対向する側上に存在する環状のワ
ッシャ、ハウジングの井戸を横切る交差開孔を通して通
過するビンを含む。断面が偏心している事が好ましいピ
ンがワッシャ及びリム間の縁においてダイアフラムを圧
縮する。

（以下余白） 〔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ッパ特許第
１９１．２−Ｂ号に開示さオした如くｌ、１′−ジヘブ
チル４．４′ビピリジニウム・ホスフェイト及びハイポ
ホスファイｌ−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ップ１１の上部表面」
二に銀表示電極の長方形配列体１０が形成されたマトリ
ックス・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ってチップ１１中
に形成された下層の電界効果１〜ランジスタ・７１−リ
ツクスの１つに接続されている。電極／１−ランジスタ
・マトリックスはヨーロッパ特許出願第８２３０６８６
６．３号に開示されている形成される。チップ１１の外
部への接続は、多重ケーブル１２（第７図）によってい
る。このケーブルには包囲体を越えて突出しているチッ
プ１１の１端にある図示されてないパッドを印刷回路板
１３に接続している。このマトリックス表示の電気的動
作の詳細は公告特許出願第ＥＵ／＋　２８９３１−Δ】
号に与えられている。

チップ１】は脆いので、重いアルミニウム・ベース１４
によって支持され、印刷回路板１３も同様にこのアルミ
ニウｌトベース１４に取付けられている。包囲体の側壁
は、アクリル・プラスチック材料、ポリメチル・メタク
リレートから成形された枠１５によって形成される。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」一部
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っ
きされた白金黒より成る対向電極１７　（第３図）が付
着されでいる。

ガラス・カバー板１６を枠１５に、枠１５をチップ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１＋、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リングガスケット２０及び２１が存在
する。ガスケツ１−は第４図に示されているクランプ板
２２によって圧縮される。クランプ板２２は４つのナツ
ト２３によってガラス板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ィ
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。このオリフィスは第６図乃至第８図に示され
ている如く、ハウジング２６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
って封止されている。

枠Ｉ５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
切っ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っきされなければならず、も
ちろん入力前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っていて表示
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っきされている。領域１０を構
成する銀電極はマツｌ−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っている。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
）」二に投影される。レンズの取付はリングは４つの柱
３７の肩上に整置される。背兄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って傾斜している。表示
セル、ランプ及び投影レンズの光学的配列は」二連のＪ
ΣＵ第５５３］、７−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
気に対して成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ッケードを
密封するために、十分な厚さに金属化される。金属化は
２０００人の厚さに銀を蒸着し、次いで２５ミクロンの
厚さに銅を電気めっきする方法より成る。銅めっきは蒸
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１５００人の錫を無電気
メッキする事によっ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０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１−２０及び２１の封止並
びにガラス・カバー板１６及びケイ素チップ１１の不滲
透性によって、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。この特定の設泪の
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。

もし十分てなければ、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爪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
洗浄する事によって達成されている。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時間にわたって繰返
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。予備洗浄が完了しまた後に
、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中のオリフィ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２
０００人の銀層が抵抗源から冷却された」二に蒸発され
る。枠は次いで異なる方向に回転さｈ、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
。プラスチック枠の不当な加熱を避けるために、−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５０　ｇ　／　Ｑ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
細りになったプラグによって銀被覆に対して行われる。

中庸の速度で空気攪拌の下に室温で］、０８Ａｄｍ’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っき浴中で
１５００人の錫が被覆されたる使用前に、めっき処理中
にプラスチッ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ｈ　２０及び２１を置
きチップ１１、枠１５及びガラス・カバー板１６をクラ
ンプＦｉ２２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
用オリフィス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５ｏが形成されている。第７図に示された如く、オリ
フィス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れれな
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
よって、少量の余分の液体が周辺の排出路中に移動され
た。次に環状のワッシャ５５がダイアプラム上に置かれ
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はワッシャ５５と丁度部れている。

次にピンが第８図に示された位置に回転される。この回
転はワッシャ５５を押付け、ダイアフラム２５をナイフ
・エツジ６１」二に圧縮する。

ここでセルは完全に封止される。さらに、ダイアツク１
１２６は弾性体であり、中心が固定されていないので、
液体及び包囲体の熟膨張゛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Ｉ−■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棒の透視図である。第６図
は充填用オリフィ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ＩＩ　−ＩＩに沿
って見た、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ＩＩＩ　−
Ｉｎに沿って見た充填用オリフィスを含む、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、１】・・・・シリコン・チッ
プ、１３・・・・印刷回路板、１４・・・・ベース、】
５・・・・枠、１６・・・・ガラス・カバー板、２０．
２１・・・・ガスケツ１へ、２２・・・・クランプ板、
２４・・・・充填用オリフィス、２５・・・・ダイアフ
ラム、２６・・・・ダイアフラｌトハウジング、３０・
・・・光案内、４０・・・・封止用無機質被覆。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人　弁理士　　山　　本　　仁　　朗（外１名） ＦＩ　Ｇ、　Ｉ ＦＩＧ、２ 匣＝二丁シー−５５ ＦＩ０　７ ＦＩＧ、８ イギリス国ハンプシャー・ロム シイ・アムプフィールド・バブ イス・ロード（番地なし）

Claims (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
   ムによって取巻かれたオリフィスを有し、上記オリフィ
   スを刺止する様に上記リムと接触する不滲透性エラスト
   マ・ダイアツクｊ１と、」１記ダイアフラムを上記リム
   と接触させる様に保持し、上記オリフィスの中央部分上
   で自由にたわむ事ができる様にされ、これによって」１
   記液体及び」１記包囲体の熱膨張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。