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技術 液晶表示装置の製造方法

出願人 京セラ株式会社
発明者 重田泰彦
出願日 1995年4月24日 (23年6ヶ月経過) 出願番号 1995-098686
公開日 1996年11月5日 (22年0ヶ月経過) 公開番号 1996-292456
状態 未査定
技術分野 液晶1(応用、原理) 液晶2(構造一般、スペーサ、注入口及び封止部材) 液晶2(構造一般、スペーサ、注入口及びシール材)
主要キーワード アルコール系液体 ソーダ系ガラス 残り一つ 注入状況 マイクロドロップレット ベルジャー内 発色面 次注入
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年11月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

構成

二枚の基板間に仕切壁区画された3種類の領域を設け、この3種類の領域のうち、2種類の領域には二枚の基板の側壁部に設けた注入口から液晶を注入すると共に、1種類の領域には、基板に設けた小孔から液晶を注入する。

効果

カラーフィルタを用いることなく、並列型ゲストホスト液晶表示装置を形成することができ、従来では製造することのできなかった明るいカラー液晶表示装置を製造することができる。

概要

背景

テレビ情報端末などの表示装置に用いられるカラー液晶表示装置には、反射型のカラー液晶表示装置と透過型のカラー液晶表示装置がある。また反射型のカラー液晶表示装置には、偏光板を用いる表示装置と偏光板を用いない表示装置がある。

偏光板を用いるカラー液晶表示装置では、通常の白黒表示を行うSTN(スーパーツイストマティック)液晶やTN(ツイストネマティック)液晶を用いた表示装置に、図4に模式的に示すように、一画素ごとに赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色の微細フィルターモザイク状又はストライプ状に配置したカラーフィルタ41を設けていた。このようなカラーフィルタ41を通した三原色の色成分を視覚的に混合(加法混色)して視認することにより、フルカラーの表示として視認される。

また、偏光板を用いないカラー液晶表示装置としては、ポリマー分散型液晶を用いる方法などが提案されている。ポリマー分散型液晶は、高分子ポリマー)材料とネマティック液晶複合化したものであり、高分子中に直径が数ミクロン以下程度の液晶の球状小滴マイクロドロップレット)を分散した構造や、網目状の高分子中に液晶が充填されたような構造となる。このポリマー分散型液晶は、高分子と液晶の複合体に電圧を加えて液晶分子配列方向電界の方向にそろえ、高分子と液晶の屈折率マッチングによる効果を利用して白濁・透明の切り替えを行うものである。すなわち、高分子材料中誘電率異方性が正のネマティック液晶小滴の光軸(液晶分子の長軸方向)は液晶小滴ごとにランダムになっており、液晶の実効的な屈折率と高分子の屈折率が一致せず、液晶と高分子の界面での光散乱効果によって不透明な白濁状態になる。このポリマー分散型液晶にしきい値以上の電界を加えると、液晶の光軸は電界方向に配列して、液晶小滴の見掛けの屈折率は液晶の常光線に対応する値nO となる。高分子材料としてnO とほぼ同じ屈折率をもつものを用いると、液晶部分ポリマー部分境界で屈折率の差が無くなり、光散乱効果が弱まり液晶セルは透明になるというものである。このように、ポリマー分散型液晶では、電圧を加えることで白濁・光散乱状態と透明な状態の切り替えを行うことができる。

ポリマー分散型液晶の作成方法としては、以下のようなものが上げられる。液晶と高分子材料を均一な相として混合し、その後、この混合物に熱もしくは光などのエネルギーを加えることにより、重合相分離を行う方法(以下、重合相分離法という)。液晶と高分子材料を共通溶媒に溶かした後に溶媒加熱蒸発させる方法(以下、溶媒キャスト法という)。液晶とその液晶にまじり合わない高分子材料を混合し、エマルジョンを作成した後に加熱硬化させる方法(以下、エマルジョン法という)である。

また、ポリマー分散型液晶でカラー化を行う場合、一画素毎に赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色の微細なフィルターをモザイク状又はストライプ状に配置したカラーフィルタを設けたり、ゲストホスト液晶を用いる。

すなわち、ネマティック液晶の中に分子の構造が細長い形状をした色素分子を溶解すると、色素分子は液晶分子と同じ方向に配列するようになる。つまり、電解によって液晶分子の配列状態を変化させることで、色素分子を電界と同じ方向に並べることができる。ゲストの色素として、二色性色素、すなわち分子の長軸方向と短軸方向で光の吸収特性が異なっているものを用いると液晶セルに電圧を加えて液晶分子の配列の方向を変化させることで、色素による吸収、したがって液晶セルを透過する光の色相を変化させることができる。

概要

二枚の基板間に仕切壁区画された3種類の領域を設け、この3種類の領域のうち、2種類の領域には二枚の基板の側壁部に設けた注入口から液晶を注入すると共に、1種類の領域には、基板に設けた小孔から液晶を注入する。

カラーフィルタを用いることなく、並列型ゲスト−ホスト液晶表示装置を形成することができ、従来では製造することのできなかった明るいカラー液晶表示装置を製造することができる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

二枚の基板間に仕切壁区画された3種類の領域を設け、この3種類の領域のうちの2種類の領域には、二枚の基板の側壁部に設けた注入口から液晶を注入すると共に、残りの1種類の領域には基板に設けた小孔から液晶を注入することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

技術分野

0001

本発明は液晶表示装置の製造方法に関し、特に二枚の基板間に仕切壁区画された3種類の領域を設けて、この3種類の領域ごとに異なる色彩を呈する染料を含有させた液晶表示装置の製造方法に関する。

背景技術

0002

テレビ情報端末などの表示装置に用いられるカラー液晶表示装置には、反射型のカラー液晶表示装置と透過型のカラー液晶表示装置がある。また反射型のカラー液晶表示装置には、偏光板を用いる表示装置と偏光板を用いない表示装置がある。

0003

偏光板を用いるカラー液晶表示装置では、通常の白黒表示を行うSTN(スーパーツイストマティック)液晶やTN(ツイストネマティック)液晶を用いた表示装置に、図4に模式的に示すように、一画素ごとに赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色の微細フィルターモザイク状又はストライプ状に配置したカラーフィルタ41を設けていた。このようなカラーフィルタ41を通した三原色の色成分を視覚的に混合(加法混色)して視認することにより、フルカラーの表示として視認される。

0004

また、偏光板を用いないカラー液晶表示装置としては、ポリマー分散型液晶を用いる方法などが提案されている。ポリマー分散型液晶は、高分子ポリマー)材料とネマティック液晶複合化したものであり、高分子中に直径が数ミクロン以下程度の液晶の球状小滴マイクロドロップレット)を分散した構造や、網目状の高分子中に液晶が充填されたような構造となる。このポリマー分散型液晶は、高分子と液晶の複合体に電圧を加えて液晶分子配列方向電界の方向にそろえ、高分子と液晶の屈折率マッチングによる効果を利用して白濁・透明の切り替えを行うものである。すなわち、高分子材料中誘電率異方性が正のネマティック液晶小滴の光軸(液晶分子の長軸方向)は液晶小滴ごとにランダムになっており、液晶の実効的な屈折率と高分子の屈折率が一致せず、液晶と高分子の界面での光散乱効果によって不透明な白濁状態になる。このポリマー分散型液晶にしきい値以上の電界を加えると、液晶の光軸は電界方向に配列して、液晶小滴の見掛けの屈折率は液晶の常光線に対応する値nO となる。高分子材料としてnO とほぼ同じ屈折率をもつものを用いると、液晶部分ポリマー部分境界で屈折率の差が無くなり、光散乱効果が弱まり液晶セルは透明になるというものである。このように、ポリマー分散型液晶では、電圧を加えることで白濁・光散乱状態と透明な状態の切り替えを行うことができる。

0005

ポリマー分散型液晶の作成方法としては、以下のようなものが上げられる。液晶と高分子材料を均一な相として混合し、その後、この混合物に熱もしくは光などのエネルギーを加えることにより、重合相分離を行う方法(以下、重合相分離法という)。液晶と高分子材料を共通溶媒に溶かした後に溶媒加熱蒸発させる方法(以下、溶媒キャスト法という)。液晶とその液晶にまじり合わない高分子材料を混合し、エマルジョンを作成した後に加熱硬化させる方法(以下、エマルジョン法という)である。

0006

また、ポリマー分散型液晶でカラー化を行う場合、一画素毎に赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色の微細なフィルターをモザイク状又はストライプ状に配置したカラーフィルタを設けたり、ゲストホスト液晶を用いる。

0007

すなわち、ネマティック液晶の中に分子の構造が細長い形状をした色素分子を溶解すると、色素分子は液晶分子と同じ方向に配列するようになる。つまり、電解によって液晶分子の配列状態を変化させることで、色素分子を電界と同じ方向に並べることができる。ゲストの色素として、二色性色素、すなわち分子の長軸方向と短軸方向で光の吸収特性が異なっているものを用いると液晶セルに電圧を加えて液晶分子の配列の方向を変化させることで、色素による吸収、したがって液晶セルを透過する光の色相を変化させることができる。

0008

ところが、従来の偏光板を用いる液晶表示装置や偏光板を用いない液晶表示装置は、いずれもカラー化を行う上で支障があった。

0009

すなわち、TN型液晶やSTN型液晶の表示装置では、偏光板を用いるために光が半分以上遮光されてしまうが、カラーフィルタを用いて発色させる場合、このカラーフィルタの透過率は60〜70%であり、さらに明るさは低下する。

0010

また、偏光板を使用しないポリマー分散型液晶では、以下のような欠点があった。まず、ポリマー分散型液晶を重合相分離法で形成する場合、重合相分離が行われる際に高分子中に二色性色素が取り込まれてコントラストが低下したり、色素が劣化して充分な発色が得られなかったりする。溶媒キャスト法では、液晶と高分子の共通溶媒が限定されているために、作製できる材料が限定されたり、二色性色素が溶媒によりダメージを受けたりする。エマルジョン法では、特に色素に与えるダメージなどはないが、その作製時間が長いために、製品スループットが悪いという欠点があった。さらに、ポリマー分散型液晶全てに対して言えることとして、液滴の大きさが散乱適合する大きさであると散乱が大きくなり、発色が低下する。なお、ポリマー分散型液晶で、一画素毎に赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色の微細なフィルターをモザイク状又はストライプ状に配置したカラーフィルタを用いると、単色の色表示を行う場合に画素面積の1/3の発色面積となり、明るさが低下するという問題がある。

0011

本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、上述のような従来技術の問題点に鑑みて発明されたものであり、液晶表示装置の明るさが低下することを解消すると共に、長期間にわたって充分に発色する液晶表示装置が得られる液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

上述の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置の製造方法では、二枚の基板間に仕切壁で区画された3種類の領域を設け、この3種類の領域のうちの2種類の領域には、二枚の基板の側壁部に設けた注入口から液晶を注入すると共に、1種類の領域には基板に設けた小孔から液晶を注入することを特徴とする。

0013

上述のように、二枚の基板間に仕切壁で区画された3種類の領域を設け、この3種類の領域のうち、2種類の領域には二枚の基板の側壁部から液晶を注入すると共に、1種類の領域には、基板に設けた小孔から液晶を注入することから、カラーフィルタを用いることなく、並列型ゲスト−ホスト液晶表示装置を形成することができ、従来では製造することのできなかった明るいカラー液晶表示装置を製造することができる。

0014

以下、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の実施例を添付図面に基づき詳細に説明する。図1は、本発明に係る液晶表示装置の製造工程を示す図である。まず、図1(a)に示すように、透明電極2のついた透明な樹脂ガラスなどから成る基板1を用意する。基板1をガラス基板で構成する場合、例えばソーダ系ガラス無アルカリ系ガラスなどを用い、1mm程度の厚みに形成する。透明電極2は、例えばITO(酸化インジウムすず)や酸化すず(SnO2 )などで形成され、例えばスパッタリング真空蒸着法などで形成される。この透明電極2は、画素電極あるいは対向電極となるものである。なお、液晶表示装置を形成する場合、透明電極2が形成された基板1を二枚用いるが、この二枚の基板1のうちのいずれか一方は、必ずしも透明でなくてもよい。この場合は、シリコンや金属でもよいが、特にこれに限ったものではない。

0015

また、反射型の表示を行う場合には透明でない側の基板1上に、反射板を設ける。この反射板としては、反射板表面エッチング処理などで荒らす方法やポリマー分散型液晶を表面に作製する方法やアンチグレア処理の施された高分子フィルム張り付ける方法などが用いられる。

0016

次に、同図(b)に示すように、透明電極2上に、配向膜3を塗布してラビングする。配向膜3は、電圧がOFFのときに配向膜3に刻まれた溝に添って液晶分子を配列させるために設けるものであり、材料としてはポリイミドポリアミド酸などからなる。ポリイミドやポリアミド酸を溶媒に5〜10重量%溶解させ、スピンコート法フレキソ印刷法で塗布した後に、ポリイミドの場合は180゜C前後で、またポリアミック酸の場合は200゜C以上で焼成して、0.05〜0.1μm程度の均一な厚みに形成した後、毛足の長さが1.5〜4mmのラビング布レイヨンナイロン等の繊維)で一定方向に擦り、微細な溝を作るラビングを行うことにより、形成される。

0017

次に、同図(c)に示すように、二枚の基板1の間隔を一定に保ためのスペーサ4を一方の基板1の全面に散布する。このスペーサ4はプラスチック、ガラス、ジルコンなどから成り、球形もしくは円筒形の形状で、4〜10μm程度の径を有する。このようなスペーサ4を窒素ガス乾燥空気などの気体で搬送して基板1上に散布したり、予めアルコール系液体と純水を混合した溶媒の中にスペーサ4を分散させて、これをスプレーで基板1上に吹き付けることにより、散布される。

0018

次に、同図(d)に示すように、他方の基板1上にシール剤を塗布して仕切壁5を形成する。このシール剤は、シリコン樹脂アクリル樹脂エポキシ樹脂などから成り、ディスペンサーで塗布したり、スクリーン印刷もしくはマスク印刷などで塗布する。この仕切壁5は、図2に示すような形状に形成される。すなわち、略同一形状を有する3種類の領域6a、6b、6cが繰り返すようにパターニングされ、且つ2種類の領域6aおよび6cは、全体が一つの領域を構成するように連続して形成されるとともに、残り一つの領域6bは、2種類の領域6aおよび6c間にそれぞれ独立して形成され、これら3つの領域6a、6b、6cがそれぞれ連通しないように形成される。なお、独立して形成される領域6bには、基板1自体に0.5〜1mm程度の小孔7を設けておく。

0019

次に、図1(e)に示すように、シール剤で仕切壁5を形成した基板1とスペーサ4を散布した基板1を対峙させ、100Kg程度の荷重をかけながら、加熱もしくは光照射を行うことにより、仕切壁5のシール剤を硬化させ、二枚の基板1を貼り合わせる。このように、二枚の基板1を貼り合わせると、二枚の基板1内に仕切壁5で区画された領域6a、6b、6cが形成される。

0020

上記3種類の領域のうち、2種類の領域6a、6cには、図3(a)(b)に示すように、基板1の端部に液晶材料の注入口8、9が設けられ、他の1種類の領域6bには、図3(c)に示すように、基板1に形成された小孔7が液晶材料の注入口となる。

0021

仕切壁5で区画された3種類の領域6a、6b、6c内には、それぞれ異なる二色性染料を含有する液晶が順次注入される。各領域6a、6b、6cに液晶を注入するには、まずベルジャー(不図示)の中に、貼り合わせた二枚の基板1と液晶材料が入っている水槽(水槽)を入れ、ベルジャー内部を10-2〜10-3トール程度の真空状態にする。次に、液晶材料を入れた水槽に、一つの領域6aの注入口8を浸し、ベルジャー内部に窒素ガス又は大気送り込みながら、ベルジャー内部を大気圧状態に変えていく。その結果、毛細管現象、及びベルジャー内部と二枚の基板1間の圧力差によって、図3(a)に示すように、液晶材料は注入口8から1つの領域6aに入っていく。

0022

この場合、液晶材料としては、誘電率異方性が正または負の液晶、もしくは2周波性の液晶に二色性染料を混合してゲスト−ホスト液晶としたものを用いる。次に、図3(b)に示すように、他の領域6cの注入口9を異なる二色性染料を含有する液晶材料を入れた水槽(不図示)に浸し、毛細管現象と圧力差によって、この領域6cに液晶を注入して、注入口9をシリコン樹脂、アクリル樹脂、或いはエポキシ樹脂などで封止する。

0023

さらに、図3(c)に示すように、基板1の小孔7を他の異なる二色性染料を含有する液晶材料を入れた水槽(不図示)に浸し、毛細管現象と圧力差で領域6bに液晶を注入して小孔7をシリコン樹脂、アクリル樹脂、或いはエポキシ樹脂などで封止する。

0024

このように、3種類の領域6a、6b、6cがそれぞれ赤、緑、青に発色するように異なる二色性染料を添加すると、三原色の微細な領域6a、6b、6cを並列的に多数形成することができ、各領域の色彩を視覚的に混合(加法混色)して視認することにより、フルカラーの表示として視認できる。この場合、カラーフィルタや偏光板は不要である。

発明の効果

0025

以上のように、本発明に係る液晶表示装置の製造方法によれば、二枚の基板間に仕切壁で区画された3種類の領域を設け、この3種類の領域のうち、2種類の領域には二枚の基板の側壁部に設けた注入口から液晶を注入すると共に、1種類の領域には、基板に設けた小孔から液晶を注入することから、カラーフィルタを用いることなく、並列型ゲスト−ホスト液晶表示装置を形成することができ、従来では製造することのできなかった明るいカラー液晶表示装置を製造することができる。

図面の簡単な説明

0026

図1本発明に係る液晶表示装置の製造方法の一実施例を示す工程図である。
図2本発明に係る液晶表示装置の製造方法における仕切り壁配置状況を説明するための図である。
図3本発明に係る液晶表示装置の製造方法における液晶の注入状況を説明するための図である。
図4従来の液晶表示装置のカラーフィルタの配置状況を模式的に示す図である。

--

0027

1・・・基板、2・・・透明電極、3・・・配向膜、4・・・スペーサ、5・・・仕切壁、6a、6b、6c・・・仕切壁で区画された3つの領域、7・・・小孔、8、9・・・注入口

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