JPS6223020A - 液晶装置の作製方法 - 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、液晶表示装置を含む液晶装置の作製方法に
関するものであって、液晶材料としてスメクチック液晶
（以下Ｓｍ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。そしてこの液晶を用い、ゲス
ト・ホスト型または複屈折型の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液晶表示装置、または液晶ディス
クメモリ装置の作製方法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素子とするへ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。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしかかる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高温状態より降温することに関し
、まったく注意をはかる必要がなかった。そして粘度の
高い液晶例えばＳｍＣ”相を示すスメクチック液晶に対
しては、従来の方法により液晶の充填、配向方法をまっ
たく応用することができない。

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、一対の基板の一
方の被充填面上に液晶を載せ、さらに他方の基板の被充
填面を対抗させ、これら互いに離間した一対の基板間を
真空に保持し、加熱して液晶材料を被充填面上に広げる
。さらにそれぞれを近接せしめ、それぞれの被充填面に
液晶を密接せしめ、一対の基板を所定の相互位置に配設
せしめる。これら一対の基板を互いに外側より加圧する
ラミネート（薄層にする、薄層にのばすの意）方式を用
い液晶材料を被充填面全体にのばす。このラミネートを
少なくともスメクチック液晶がペースク状より液晶にな
る７０℃以上の温度で行い、この後、このラミネートさ
れた一対の基板をＦＬＣの配向を十分向上せしめるため
、１０分以上の時間をかけて３０℃以下の室温にまで冷
却する。すると、この液晶はＳｍＡ相を得、さらに双安
定なＳｍＣ”相を得る。

本発明においては、液晶材料としてスメクチック液晶、
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４μｍまたは
それ以下の一般には０．５〜３μｍとすることによりら
せん構造が消失した状態を得ることができる。

特にこの充填された後室温にまで降温させる時、一対の
基板の一部が局部的に隆温し、温度分布に関し所定の温
度±５℃以上のばらつきが生じて配向率が低下すること
を防ぐ。また本発明は降温の際、その温度勾配が１℃／
分以下の速度で徐冷することにより大面積に均一に配向
をさせることができる。

「作用」 か（することにより、 （１）大面積のＡ４版相当であっても、一部が十分配向
しない等の欠点を除去することができる。

（２）降温のばらつきによりガラス基板がそってしまう
等の欠点を防ぐことができる。

（３）ラミネート作業を採用することにより、液晶を一
対の基板間に充填するため４μ以下の間隙（セル厚）の
薄いセルであって、かつ大面積（Ａ４版相当）であって
も短時間で作業を行うことができる。

（４）基板上に設けた液晶材料を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
た電極を設けたアクティブ構造でも、またはまったくア
クティブ素子を用いないパッシブ構造でも同一工程で液
晶材料のラミネートができる。

以下に実施例に従って本発明を説明する。

「実施例１」 第１図は本発明の液晶表示装置の作製工程を示す。

第１図（Ａ）は２つの基板（１）　、　（１°）を有す
る。この相対向する被充填面（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。

ＰＡＮ、ＰＥＴ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（非対称に向処理層
）が設けられ、その上面を被充填面とした。またこの一
方の被充填は例えば第１図（＾）の（８）上にスペーサ
例えば２μの粒径のアルミナを散布した。そしてこの面
上に、ＦＬＣ例えばＳ８（Ｐ−オクチル・オキシ・ベン
ジリデン−Ｐｏ−アミノ−メチル・ガチル・ベンゾエイ
トとＢ−８（９−オクルオキシー４゛−ビフェニルカル
ボン酸−２−メチルブチルエステル）とのブレンド液晶
等とのブランド液晶を設けた。これ以外でも、ＢＯＢＡ
ＭＢＣ等のＦＬＣまたは複数のブレンドを施したＦＬＣ
を充填し得る。例えば特開昭５６−１０７２１６．特開
昭５９−１１８７４４．特開昭５９−１１８７４５、特
開昭５９−９８０５１に示されているＦＬＣを用いれば
よい。

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。

さらに他方の被充填面を下側に配させその周辺部にエポ
キシ系の封止の樹脂（１９）　、　（１９°）をコーテ
ィング法、印刷法、スピン法またはこれに選択エツチン
グ技術を併用して形成した。これは熱硬化性樹脂を用い
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（４）を有し
、蓋側（１０’）に第２の空間（５）を有する。第１の
空間（４）はその下側にヒータ（３）が設けられ、ヒー
タと基板との間はシンク（熱だめ）　（２０）　、　（
２０’　）を構成して徐冷およびゆるやかな昇温、降温
を可能とさせた。このヒータ（３）上に一方の基板（１
）を配設して、この基板を室温〜１５０℃±５℃以内の
所定の温度、例えば液晶の粘度が十分低くなるとともに
、エポキシ材の熱硬化反応が行われないまたは行われに
くい７０〜９０℃例えば８０℃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
）が加熱され被充填面に拡がる。

さらにこの上方に対向する他方の基板（１゛）を１〜１
０ｍｔａ例えば３ｍｍ　８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（１０）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。この第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
圧の場合は下側に膨張し、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１５０℃の温
度に耐よ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つ
の出口は、バルブ（１２）　、　（１２’　）を経て真
空ポンプ（１４）に連結されている。そしてこのパルプ
（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。

すると、上下の電極が一方の基板側（例えば下側）がＸ
方向、他方の基板側がＹ方向のみの単純マトリックス電
極構造であるならば、この合わせ精度は１〜３ｍｍの精
度をも許容し得る。しかし一方が例えば４００μＯの矩
形電極、他方が４００μ巾のＹ方向のストライプ状電極
構成においては、その精度は±３０μ以下であることが
求められる。この位置合わせ精度はその使途により決め
られる。

そして引き続き、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徐々にパ
ルプ（１３’）を開として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、シリコンラバー（６）
は下側に膨張し、対向する他方の基板（１°）を一方の
基板（１）の側に押しつける。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／ｃｍ２の圧力とすることも可能である。

か（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初期には一点または複数
点に点状に設けられていたが、基板（１）の表面にそっ
て横方向に広がり、ラミネートされる。

さらにこの一対の基板を第２の温度である９０〜１５０
℃例えば１２０℃に昇温させる。すると周辺部のエポキ
シ材が熱硬化反応をおこし、それぞれの基板はこの封止
材を介して固く固着される。このエポキシ材の中に基板
間の距離を一定とするスペーサを散布しておくことは有
効である。また第１図（Ａ）の（８）面に予め散布され
たスペーサの一部が封止材中に混入し基板間の厚さを一
定になるように決定させてもよい。

かくして１回のラミネート工程により一対の基板は中央
部には液晶が充填され、周辺部はエポキシ材により封止
を行うことができた。この封止は３〜１０ｍｍ例えば５
ｍｍの巾をもたせ、お互いの基板の密着強化をはかった
。

この時、一方の液晶または他方の封止材が互いに混合し
たり、また所定の位置以上に他方側により広がらないよ
うに、１〜３μの太さの繊維よりなるバリアを液晶と封
止材との間に配設しておくと有効である。またこのバリ
アは予め１〜３ｍｍの巾で封止材と液晶との間にフォト
エツチング技術を用いポリイミド系樹脂により形成して
おいてもよい。

その結果、液晶の余分のものは周辺部に移動する。しか
し、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。

この後、第１図（Ｃ）でヒータ（３）を温度コントロー
ラ（２１）により徐々に室温に降下した。さらに第１の
空間（４）をも大気圧とし真空容器（１００）のＩｆ（
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）を得る。

か（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
わせたサンドウィッチ構成にすることができた。

この降下の効果を第２図（Ａ）に示す。この降下の程度
を比較的急峻に行うと、２０ｃｍ　Ｘ　３０ｃｍの基板
（液晶充填面では１５ｃｍ　Ｘ　２２ｃｍ）において配
向が十分に行われない領域がみられる。この配向が十分
に行われている面積を充填されている面積で割りパーセ
ント表示をして配向率と定義する。すると、第２図（Ａ
）に示す如く、１℃／分以下の温度で７゜℃以上の温度
即ち１２０℃より室温に除温することによりばらつきは
あるがほぼ１００χの配向率を得ることができる。

この下ｌ！！温度は室温が好ましいが、可能ならば３０
〜４０℃までであってもよい。

第２図（Ｂ）はホットプレートヒータのガラス基板上の
温度のばらつきを調べたものである。そして所定の温度
、例えば１２０℃において、ガラス基板の配置されてい
る面全体の温度分布は最大１１５〜１２５℃、即ち、±
５℃以下であることが好ましい。そしてこの基板内での
徐冷中の温度のばらつきは、ガラス基板に高温で保持さ
れた時の基板が「そり」　（ツイスト）の歪エネルギを
残留せしめないように注意を要する。

「効果」 かくすることにより、Ａ４版（２０ｃｍ　ｘ　３０ｃｍ
の面積）のごとき大面積でも全面にわたって工業上支障
のない程度で十分な配向をさせることができるようにな
った。

ラミネート方式を用いるため、大面積の基板への充填で
あっても、１回の液晶の充填作業を約３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。

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にこの基板をラビングを施
した面にそって高温状態等で微動（１μ以上の１〜１０
４　μｍ）シフトさせ、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、ゲスト
・ホスト型または複屈折型とすることができる。この液
晶表示装置を反射型として。

用いんとする場合は、１枚の偏光子を用い、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
て液晶材料をゲスト・ホスト型とし、例えばＦＬＣにア
ントラキノン系２色性色素を例えば３重量％添加するこ
とにより成就する。この時チルト角が約４５度を有する
ＦＬＣを用いるならばそのコントラスト比をより大にし
得る。

他方、２枚の偏光系を用いて透過型または反射型とする
複屈折型とする場合は、２枚の偏光子をそれぞれの基板
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。反射型とす
るまたは裏面の偏光子の外側に反射板を配設し入射光を
再び入射面側に反射させることにより表示させ得る。

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ＮＩＮ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
体装置）、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。

本発明の液晶装置は、単に液晶装置に限らず、液晶を用
いた他の応用製品に対しても有効である。

そしてその応用製品としては、ディスクメモリ装置、ス
ピーカ、赤外線センサ等があり得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶装置の作製方法を示す。 第２図は液晶の配向率の特性を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の基板の被充填面を内側にして対抗せしめ、前
   記被充填面間に液晶を充填する液晶装置の作製方法にお
   いて、前記一対の基板の被充填面間にスメクチック液晶
   を真空に保持しつつ７０℃以上の温度に加熱して充填せ
   しめる工程と、該工程の後１０分以上の時間をかけて室
   温にまで徐冷せしめることを特徴とする液晶装置の作製
   方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、徐冷せしめる際の
   温度勾配は１℃／分以下とすることを特徴とする液晶装
   置の作製方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、加熱された液晶の
   全面積内の温度ばらつきは所定の温度±５℃以内である
   ことを特徴とする液晶装置の作製方法。