JPS6215522A - 液晶表示装置 - 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】 「発明の利用分野」 この発明は、液晶表示装置に関するものであって、スメ
クチック液晶（以下５１１１液晶または液晶という）特
に例えば強誘電性液晶（以下ＦＬＣという）を用いた表
示パネルを設けることにより、マイクロコンピュータ、
ワードプロセッサまたはテレビ等の表示部の薄膜化を図
る液晶表示装置に関するものである。

「従来の技術」 固体表示パネルは各絵素を独立に制御する方式が大面積
用として有効である。このようなパネルとして、従来は
、二周波液晶例えばツウイスティック・ネマチック液晶
（以下ＴＮ液晶という）を用い、横方向４００素子また
縦方向２００素子とする＾４判サイズの単純マトリック
ス構成にマルチブレキシング駆動方式を用いた表示装置
が知られている。

しかし、かかるＴ−Ｎ液晶を作製せんとした場合、この
ＴＮ液晶の粘度が低いため、一対のガラス基板を５〜１
０μの間隙をあけて対抗せしめ、この一対のガラス基板
の周辺部に封止用シール剤をスペーサを混合して塗布し
、お互いを密着させる。この時周辺のシール部の一部の
封止をせず、開穴を残存して設けておく。この後この周
辺が封止された一対の基板を真空容器内に保持し、全体
を真空引きする。さらに、この後この開穴部分をＴＮ液
晶溶液中に浸し、この真空容器内を大気圧にすることに
より、毛細管現象を利用して一対の基板間の５〜１０μ
の間の空隙に液晶を充填せんとするものであった。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしかかるスペーサを液晶が充填される領域に用いる
構造は、ＴＮ液晶の如き室温で低粘度の液晶を基板間に
充填する場合には優れている。しかし、 （１）粘度の高いスメクチック液晶例えばＳｍＣ”層を
用いるＦＬＣに対してはきわめて作業がしづらい。

（２）セルの電極間の間隙を４μ以下好ましくは０．５
〜３μの狭い間隙を用いることを前提とするＦＬＣを用
いる場合、かかる小さいスペースであり、かつスペーサ
の精度が±５％以内という均一な大きさということはき
わめて困難である。

（３）液晶の充填に伴いセルギャップを決めているスペ
ーサ（通称貝柱）が一方に偏りやすい。

等の多くの欠点を有する。

本発明はかかる問題点を解くものである。

［問題を解決するための手段］ かかる問題を解決するため、本発明は、一対の基板に対
し液晶を充填する際、この充填領域にスペーサを用いず
、一対の基板のそれぞれにカロえられる加圧力を制御し
てその間隙の大きさくセル厚）を制御するものである。

そしてこの充填は一方の基板上に液晶を設けた後、この
液晶上に他方の基板を密接せしめ、さらに一対の基板を
所定の相互位置に配設せしめるいわゆるラミネート（薄
層にする、薄層にのばすの意）方式を用いることを基本
とする。

加えて本発明においては、液晶材料として粘度の大きい
スメクチック液晶、特に好ましくはスメクチックＣ相（
ＳｍＣ”）を呈する強誘電性液晶を用いる。即ちセルの
間隔を４．　ｐ　ｍまたはそれ以下の一般には０．５〜
３μｍとすることにより双安定状態を得ることができる
。

即ち、かかる一方の基板の電極上の被充填面上の一点ま
たは複点に（等方性）液晶を滴下、散布またはコートし
、他方の基板をこの上に配設する。

さらにこれらを真空引きをし、その前後において加熱し
、その一対の基板を互いに加圧して、それぞれの基板の
内側に設けられた被充填面を４μ以下の間隙にして互い
にＦＬＣと密接せしめる。さらにこの薄いＦＬＣが充填
されラミネー１−された基板の温度を腰下させ、ＳｍＡ
を得、さらに双安定なＳ　ｍ　Ｃ”を得る。するとらせ
ん構造をとくことができる。この後、常温に保存した後
、周辺部に対しシール用のプラスチック封止剤による封
止を行う。

この封止はラミネートさせる時同時に行ってもよい。即
ちＦＣＣを一方の基板に設けた後、同時にシール剤をこ
の基板の周辺部例えば４つのコーナ部にも微量設ける。

するとこのコーナ部でお互いの基板の接触面積を多くで
き、互いに固く固着させることができる。

また本発明でも残された問題点の使用温度範囲は、現在
複数の異なったＦＬＣを組合わせて（ブレンドして）０
〜５０℃において使用が可能となっている。このため実
用上はそれほど問題とならず、また階調に関してはカラ
ーも８色までとするならば階調が不要であり、マイクロ
コンピュータ等のディスプレイとしては十分実用が可能
であることが判明した。

「作用」 かくすることにより、 （１）液晶表示装置の液晶の充填されている領域（表示
部）はその圧力がラミネートの際均−かつ一定であるた
め、形成されるＦＬＣの間隙にばらフきかない。

（２）スペーサが異物となりＦｌ、Ｃの配向が乱れるこ
とがない。即ち一対の非充填面に対してなされる非対称
配向層の配向にしたがってＦＬＣを所定のチルト角に配
向させやすくなる。

（３）４μ以下の間隙（セル厚）の薄いセルであっても
大面積（Ａ４版相当）であっても短時間でラミネート作
業を行うことができる。

（４）基板上に設けたＦＬＣを１００χ有効利用するこ
とができる。

（５）一方の基板側にはアクティブ素子とそれに連結し
た電極を設けても、まったくアクティブ素子を用いない
ハソシブ構造と同一工程でＦＬＣのラミネートができる
。

さらに、これらの特徴により本発明の液晶のラミネート
（２つの基板の間隙を少しづつ狭くし、その間に液晶を
薄層化して介在させることを示す）方法を用い、加えて
非線型素子（ＮＥ）と強誘電性液晶（ＦＬＣ）とを直列
にして各画素を構成せしめる場合、Ａ４版またはそれ以
上の大面積のマトリックス化にそれぞれの画素間のクロ
ストークを除去し駆動させることが初めて成就できた。

以下に実施例に従って本発明を説明する。

「実施例１」 本発明の液晶表示装置を第１図に示す作製工程に従って
述べる。

第１図（八）は２つの基板（１）　、　（１’）を有す
る。この相対向する面（８）　、　（８’）側にはそれ
ぞれ電極を有している。またカラー表示をするには、そ
の一方の側の電極と基板との間または電極と充填される
液晶との間にカラーフィルタが設けられている。

さらにこの電極の上面には公知の非対称配向処理がなさ
れている。

これらの図面では、簡単にするため図示することを省略
して単に基板として表記している。しかし一対の基板の
相対向する側にこれらの電極、フィルタ、配向処理、ブ
ラックマトリックス化するシアドウ処理（マスク）の形
成、アクティブ素子の作製等を必要に応じて行うことは
有効である。

また、基板は一般にはガラス基板例えばコーニング７０
５９を使用する。しかし基板の一方または双方に可曲性
の基板を用いることは有効である。そしてその可曲性基
板として、化学強化がなされた０、３〜０．６ｍｍ厚の
ガラス基板、またはポリイミド。

ＰＩＩＮ、　ＰＩ！Ｔ等の透光性耐熱性有機樹脂基板を
用いることは有効である。

この基板上の電極上には配向処理層（非対称配向処理層
）が設けられ、その上面を被充填面とした。そしてこの
面上にＦＬＣ例えばＳ８（オクチル・オキシ・ベンジリ
デン・アミノ・メチル・ブチル・ベンゾエイト）を設け
た。これ以外でもＢＯＢＩＩＭＢＣ等のＦＬＣまたは複
数のブレンドを施したＦＬＣを充填し得る。例えばここ
ではＳ８と８７とのブレンドした液晶を用いた。

さらにこの一対の基板の一方の被充填面上に液晶（２）
を滴下させた。

かかる液晶が設けられた一対の基板を第１図（Ｂ）に示
すごとき真空容器（，１００）に封入した。この真空容
器（１００）は容器側（１０）に第１の空間を有し、蓋
側（１０’）に第２の空間（５）を有する。第１の空間
（４）内にはヒータ（３）が設けられている。このヒー
タ（３）上に一方の基板（１）を配設し、この基板を室
温〜１５．０℃内の所定の温度、例えば液晶の粘度が十
分低くなる７０〜１５０℃例えば１２０℃に加熱制御さ
せた。

すると既に基板（１）上の被充填面に設けられた液晶（
３）が加熱される。この液晶を滴下して設ける前または
後にスペーサを配設させる工程を経ずいわゆる表示部へ
のスペーサを用いない方式とすることが本発明の特長で
ある。

さらにこの上方に対向する他方の基板（１゛）を１〜１
０ｍｍ離間してまたはかるくお互いを部分的に接せしめ
て配置させた。

この後、この第２の空間（５）を有する蓋側容器（１０
’）をＯリングにより容器（１ｏ）側に合わせ込んだ。

この第２の空間の下側には、第１の空間と第２の空間と
がお互いに弾力性を有する層（以下簡単のためシリコン
ラバー（６）という）で遮蔽されている。そして第２の
空間と第１の空間の圧力において、第１の空間の圧力が
正圧の場合は下側を膨張し、逆の負圧の場合は上側に引
っ張られるようになっている。このラバーは少なくとも
１５０℃の温度に耐えることができる材料であれば、シ
リコンラバーにかぎらない。

これらを０リングにより互いに合わせ込み、（１１）　
。

（１１’）より同時に真空引きをした。即ち、この２ツ
ノ出口は、バルブ（１２）　、　（１２”）を経て真空
ポンプ（１４）に連結されている。そしてこのバルブ（
１２）。

（１２”）をともに開、バルブ（１３）　、　（１３’
　）をともに閉として、第１および第２の空間（４）　
、　（５）をともに真空空間とした。

さらに第１図（Ｃ）に示す如く、この上面に離間してい
る他方の基板を精密に配設した。

この後、他方の第２の空間（５）を真空状態より第１の
空間（４）に比べて正圧となるようにバルブ（１３’）
を開とし、バルブ（１２’）を閉として徐々にバルブ（
１３’）より大気または窒素をリークし大気圧にさせた
。

すると第１図（Ｃ）に示す如く、シリコンラバ〜（６）
は下側に膨張（６”）シ、対向する他方の基板（１゛）
を一方の基板（１）の側に均一の圧力で押しつける。そ
して大気圧においては１ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加えるこ
とができる。また窒素によりさらに加圧する場合は１気
圧以上の２〜５　ｋｇ／ｃｍ”の圧力とすることも可能
である。

かくして一対の基板の全表面に均一な圧力を加えること
ができ、この圧力により液晶は予め一点または複数点に
点状に設けられていたが、横方向に基板（１）の表面に
そって広がり、ラミネートされる。

さらにその一対の基板の電極側の間隙は４μ以下例えば
２μの均一な厚さとすることができる。

もちろん本発明においては、スペーサをまったく用いな
いため、この圧力と加熱している温度とこの温度に保持
する時間とを精密に制御して所定の厚さにＦＬＣとして
ラミネートさせることがきわめて重要である。

その結果、液晶の余分のものは周辺部に移動する。しか
しこの外周辺をシリコンラバーが覆っているため、これ
が基板の一部の外側周辺より外側に液晶があふれること
を実質的に防くことができる。またすべての外周辺より
液晶があふれたり、また所望の領域全体を覆うことなく
足りなくなったりすることは、初期の液晶の供給量を精
密にすることにより防ぐことができる。

２つの基板のおたがいのＸ方向Ｙ方向の重ね合わせは密
着させる基板（１）、（１’）及び液晶（３）が加熱さ
れている低粘度状態の時に移動させ再配設させることが
できる。

この後、第１図（Ｃ）でヒータを徐々に室温に降下した
。さらに第１の空間（５）をもバルブ（１３）を開とし
てリークさせ、またバルブ（１２）を閉として大気圧と
し真空容器（１００）のＭ（１０’）を取り外した。一
対の基板間に液晶をラミネートさせたセルを容器より取
り出し第１図（Ｄ）を作る。

かくして第１図（Ｄ）に示す如く、２つの対向する基板
（１）　、　（１’）は液晶（３）を互いに実質的に重
ね合わせた状態にする。

さらに第１図（Ｅ）に示すごとく、この基板を必要に応
じて再加熱し、この周辺部に封止用シール剤（９）（一
般にはプラスチック材料）を塗布し、お互いの基板を固
着させる。

かくして、本発明のスメクチック液晶の如く、高い粘度
を有する液晶、特にＰＬＣの基板間での充填ラミネート
方法を確立することができた。

第２図（＾）はかかる構造を拡大して示したものである
。図面はパッシブ構成を示す。即ち下側基板（１）上に
はＸ方向に短冊状電極（Ｉ６）が設けられ、それより延
長し外部接続端子（１５）を有する。他方基板（１゛）
にはＹ方向に複数の電極（１６’）を有し、その交叉部
がドツト状になりマトリックス構成をさせている。この
間にはスメクチック液晶（２）が充填して設けられ、特
にその間隙を０．５〜３μ例えば２μとしてＳｎＣ”構
造を有するＦＬＣとすることができる。

周辺部はシール（９）　、　（９”）を有し、これに熱
硬化性樹脂または紫外光により硬化する樹脂を用いた。

この第２図（Ａ）では周辺部には何等のバリアを有さな
い。しかし第２図（Ｂ）ではこの周辺部よりラミネート
の際外部に局部的に漏れてしまうことのなきようにバリ
ア層（１７）　、　（１７”）を設けている。

このバリア層の高さは形成されるべき液晶の間隙と同じ
であることが重要である。このバリア層を介して２つの
基板（１）、（１’）をシールすることができる。

またこのバリア層は繊維状とし、この「土手」によりラ
ミネートの際液晶が局部的に漏れてしまうことを防ぐこ
とは有効である。このｒ土手」状のバリアは第２図（Ａ
）においても液晶（２）と封止筒用シール材（９）とが
お互いに混合しないようにその　　に設けておくことが
有効である。

「効果」 かくすることにより、ＦＣＣの配向を行わせる際スペー
サの工程により設けられた枠を作り配向が乱れてしまう
ことを防ぐことができた。さらにへ４版（２０ｃｍ　Ｘ
　３０ｃｍの面積）１枚で使用する液晶は０．２ｃｃで
十分であり、３０００円／ｇと金より高価な液晶をきわ
めて有効に用いることができる。

１回の液晶の充填作業を約１時間の短時間で行うことが
できる。

大面積になっても、作業時間は長くならないという特徴
を有する。

即ち、従来より公知のＴＮ液晶の充填作業においては、
この液晶に応力が加わらないようにすることが主である
。そのため、周辺部のシール剤はおたがいの基板に外部
より加わり得る圧力が液晶それ自体に加わらないよう互
いの力を支えている。

しかしスメクチック液晶では、この力が液晶それ自体に
加わってもその粘度が大きく、差し支えないことを本発
明人は見出した。そしてこの特性を利用することにより
従来とはまったく異なる本発明の如き作製方法を可能に
することができた。

以上の本発明の液晶の充填方法において、被充填面を構
成する配向処理層を非対称配向処理層とし、一方をラビ
ング処理をし、他方を非ラビング処理とする。この時、
本発明の如くラミネイトした後、この基板をラビングを
施した面にそって周辺部の封止の際の高温状態等で微動
（１μ以上の１〜１０４　μｍ）させ、ストレスを液晶
に加え配向せしめることは有効である。

以上に述べた本発明の液晶表示装置において、この基板
の一方または双方の基板の外側に偏光板を設け１反射型
とする場合は、その入射光側の電極を透光性とし、他方
を反射型電極とする。そしてＦＬＣのチルト角を約４５
度とすることにより、１枚のフィルタを入射光側の基板
上に配設して実施することができる。

他方、２枚のフィルタを用いて透過型または反射型とす
る場合は、２枚の偏光板をそれぞれの基板の外側に配向
させ、ＦＬＣのチルト角を約２２．５度とすることによ
り成就させ得る。透光型においてはバックライトをＥＬ
（エレクトロ・ルミネッセンス）蛍光灯または自然光に
より照射し、透光する光の量を制御することによりディ
スプレイとすることができる。

カラー化する場合は他方の対向基板側（人間の目で見え
る側）の電極の上側または下側にカラーフィルタを設け
ればよい。

さらに本発明においては、基板上に非線型素子を配設し
、その上方に電極を設けたものを基板として取扱い、ア
クティブ素子型とすることができる。かかる場合、この
非線型素子としてＮＴＮ型等の複合ダイオード構造を有
する５ＣＬＡＤ（空間電荷制限電流型アモルファス半導
体装Ｗ）、絶縁ゲイト型電界効果半導体装置を用いるこ
とが可能である。

本発明の液晶表示装置において、ライトペンを用いたフ
ォトセンサをドツト状に作ることにより表示とその読み
取りとを行うことができる。

本発明の第１図の作製工程は１００　Ｘ１００（カラー
においては１００　Ｘ３００）のマトリックス構成とし
た。

しかしこのドツト数は６４０　Ｘ４００（カラーの場合
は１９２０　ｘ　４００）　、　？２０　ｘ　４００そ
の他の構成をも有し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示装置の作製方法を示す。 第２図は本発明の液晶表示装置の縦断面図を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電極を互いに有し、一対の基板を電極を有する面を
   内側にして対向せしめ、前記電極間にスメクチック液晶
   を充填した液晶セルにおいて、前記液晶が充填された領
   域にはスペーサが設けられていないことを特徴とする液
   晶表示装置。