JPS59124367A - 密封電気−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】 本発明は封止された電気−光学表示セルに関する。

〔背景技法〕

電気着色、電気泳動もしくは液晶表示装置の如き液体が
充満された電気−光学表示セルは液体がセルから滲透し
、気体がセル中に滲透しない様に密封されなくてはなら
ない。液体が充満された電気着色（エレククトロクロミ
ンク）表示装置の構造体の一般的原理は（Ｆ、に、ｖｏ
ｒ＋　Ｗｉｌｌｉｓｅｎ社１９７６年３月刊、Ｎｏｎｅ
ｍｉｓＳｊ、ｖｅ　Ｅｌｅｃシｒｏ−ｏｐｔｉｃＤｊｓ
ｐｌａｙｓ　１第２１１頁の）　”Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈ
ｒｏｍｉｃＤｊｓｐｌａｙ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　”と題す
るＪ、Ｂｒｕｉｎｉｋ著の論文に説明されている。この
論文はガラスの前方板及びガラスもしくは鋼の後方板が
ガラスもしくはプラスチック材料によって分離されたサ
ンドウィッチ型セルの構造体を開示している。スペーサ
及び液体充填用開孔をエポキシ樹脂、ガラス・フリット
もしくはポリマで封止する事が述べられている。

その目的は、酸素がセル中に漏れるのを防止するためな
にセルを密１４する事にある。

さらに最近になって、同様に型のサンドウィッチ構造体
が公告ｑ・！ｉ約出願ＧＢ第２０４６９３５Δ号に説明
さ汎ている。この特許出願は、２重のエポキシ樹脂封止
によって端が封止された２重ガラス板セル構造体を示し
ている。セルの内部は、電解質との反応によって硬化す
る。この出願は封止材の一般的な条件として、内部から
の電解質による、及び外部からの気体もしくは液体によ
る浸透に対して、低い透過率を示さなければならない事
を開示している。

ヨーロッパ特許出願箱５５３１７−ＡＩには電気着色セ
ルを投影表示に使用するより複１！ＩＣな構造体が説明
されている。一体にされた側面の光案内及び一部が銀め
っきされている内側に向って傾斜した外部壁の如き投影
に関連する種々の特徴をうまく組合せるために、セルの
すべての側壁部分はアクリル・プラスチック材料から成
形されている。

透明なセル・カバーも同様にアクリル材料である。

明確には説明されていないが、カバー、側壁及びベース
が接着材で互いに結合されている。側面の光案内の如き
、複雑なセル壁の特徴は、液晶セルでなく、電気着色セ
ルに使用され得る様にさらに大きな深さのセルによって
実現が容易にされる。

〔本発明の開示〕

上記ヨーロッパ特許出願ＥＰ第５５３４７−ＡＩ号に開
示されたセルは長期間にわたって完全に密封状態を示さ
ない事がわかった。セル壁を通す液体及び気体の滲透は
表示室中に泡を形成し、これは表示像を破壊もしくは不
明瞭にし、究極的にはセルが動作できなくなる。アクリ
ル・セル・カバーをガラス・カバーで置換されたとして
も、封止は依然不十分である事が発見された。従って従
来の技法は数年にわたって、適切に密封されているブラ
スツチク成形構造体を使用する表示セルを与えていない
。

従って、本発明は液体電解質のための包囲体を有する電
気−光学セルを与える。この包囲体はプラスチック材料
の壁、電解質に十分に不感性の、下方の無機質ベース、
壁の内部のベース上に配向された複数個の表示電極、そ
れを介して表示電極が眺められ、もしくは投影される、
電解質に実質」；不滲透性の上方窓、少なく共感壁の下
側の縁をベースに密封する不滲透性のガスケットを含む
。

セルはさらに−に記ガスケツ１へ封止を完全にするため
に壁とベースを互いにクランプするためのクランプ装置
並びに壁の外部表面及びガスケツ１〜のみらならず壁の
下縁に沿って壁を電解質に列して実質的に不滲透性にす
る、十分厚い無機質被覆を含む。

漏１ｂを生じがちな包囲体のプラスチック壁部のすべて
の面のまわりに比較的に厚い無機質の被覆を使用する事
によって、包囲体の大部分は比較的安価で簡単なプラス
チック成形技法によって形成され得る。さらに包囲体の
部分を互いに密封するのに不滲透性のガスケットを使用
する事によって、電解質と化学反応し、もしくはこれを
汚染して表示機能を］；１を害する接着剤の傾向といっ
た従来のセルの他の欠点が克服される。

無機質の被覆は壁の緑に沿ってガスケットまで内側に延
びている事だけが必要である。ガスケツ１へを越えて延
びている被覆は密封性をわずかに改善するが、電解質と
反応したり、溶は込んだりしたりする程ではない。

好ましい無機質の被覆は金属、特に電気めっきさオした
銅である。ＥＰ第５５３１７−ＡＩ号の反応性銀めっき
が光学上の理由のためにそのまま使用され、銅をめっき
するための陰極層として使用され得る。光を反射するの
に必要な蒸着銀の厚さは代表的には２０００乃至４００
０人であるが、ピンホールができるために封止どしては
不適切である。かさばった被覆を電気めっきするのは蒸
着よりも速く、プラスチックを加熱しない。さらに電気
めっきされた銅は内部応力がなく、延性がある。

好ましい構造体は予じめ清浄にされ、残留単量体が除去
されたアクリル・プラスチック材料を使用する。清浄化
はＡｎａｌａｒプロパン−２−オルもしくはラルオロカ
ーボン溶媒で行われる。清浄にされたプラスチックは比
較的薄い蒸着された銀の下層で被ｒｌｌさオシ、次いで
２５ミクロンまでの比較的厚い電気めっきさＩｔた銅の
上層で被覆さＪしる。さらに銅を腐食から防止するため
に、錫の最上部層が使用され得る。

光学上の理由のために透明でなければならない表面を封
止するのには金属層は使用され得す、多くの他の層が使
用され得る。特にポリカーボネイＩ−の如き他のプラス
チックが使用される時は、セルの表面を被覆するのに金
属に代ってシリカが使用され得る。シリカを被覆に適用
するのに適した方法は例えば酸素豊富な雰囲気中で一酸
化ケイ素を蒸着もしくはスパッタリングする方法である
。

透明な表面の１つが、例えばＥＩ）第５５３１７−Ａ１
号において説明さ九た型の側方光案内の入力表面である
時には、特別にこの入力表面を被覆しなくても、許容レ
ベルにまで滲透を減少するのには他の部分の斤さに較べ
て、かさばった案内部で十分である。しかしながらこの
案内部の側面は被覆されなけＪしばからない。

〔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
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・ホスフェイト及びハイポホス
ファ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ップ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７１−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トランジスタ・７１〜リツ
クスの１つに接続されている。電極／トランジスタ・７
１−リックスはヨーロッパ特許出願節８２３０６８６６
．３号に開示されている形成さ九る。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１
３に接続している。この７１−リックス表示の電気的動
作の詳細は公告特許出願筒ＥＵ／１２８９３１−Δ１号
にケ、えられている。

チップ１１は脆いので、重いアルミニラ１１・ベース１
４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−１〜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」二部のカバーは枠１５に最」二
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」二に、
チタニウム接着層上の金より成る導電体パターン」二に
電気めっきされた白金黒より成る対向電極１７　（第３
図）が４寸着されている。

ガラス・カバー板１６を枠Ｉ５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０リング・ガスケツＩ〜２０及び２１が存在
する。ガスケットは第４図に示されているクランプＦｉ
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Ｊ
している如く、ハウジング２Ｇ中に着座する不活性フル
オロカル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」二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３０７：′ある。案内３
ｏは枠Ｉ５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、もちろん入力面３３は透明でなくてはならない。

枠の苅白壁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１〜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
）上に投影される。レンズの取付はリングは４つの柱３
７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上述のＥＵ第
５５３１７−Δ１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
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。０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。この特定の設計の
場合には、一般の壁の厚さに比較ルで案内のかさばりそ
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・力／＜−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。プロノ（ノー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汎た上に蒸発される
。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
。プラスチック粋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
酒石酸す１〜リウム、カリウム及びｐｌ＋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っき洛中に
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１．０８Ａｄｍ
　　”の電流密度で２５ミクロンの銅がめつきされた。

銅の刺着層は均一で、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ット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５０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がダイアフラム上に置かれ
た。次いで偏心ピン５６がハウジング２Ｇ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と丁度能れている。

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１−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ｌＩＷ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■司１に治って
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１１１−　ＩＩ
Ｉ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、Ｉ３・・・・印刷回路板、Ｉ４・・・・ベース、Ｉ
５・・・・枠、１６・・・・ガラス・カバー板、２ｏ、
２１・・・・ガスケット、２２・・・・クランプ板、２
４・・・・充填用オリフィス、２５・・・・ダイアフラ
ム、２６・・・・ダイアフラム・ハウジング、３ｏ・・
・・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 団＝＝１１〜−５５ ＦＩ６　７ ＦＩＧ、８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プラスチック材料の包囲壁と、 上記包囲壁内にあって、その上に複数個の表示電極が配
   向された電解質に不滲透性の無機質の下方ベースと、 表示電極を観察するための実質的に電解質に不滲透性の
   上方窓と、 少なく共上記包囲壁の下方の縁を上記へ−スに封止する
   不滲透性のガスケットと、 上記ガスケツ１〜の封止を有効ならしめるために、」二
   足包囲壁及びベースをクランプするためのグランブ手段
   と、 」二足包囲壁の外部面のまわり及び上記壁の下方の縁に
   沿って少なく共上記ガスケツ１へに達し、上記包囲壁を
   電解質に対して不滲透性にする厚さの無機質の被覆とよ
   り成る密封電気−光学表示セル。