JP2003270607A

JP2003270607A - 液晶表示素子の製造方法およびその製造装置

Info

Publication number: JP2003270607A
Application number: JP2002069701A
Authority: JP
Inventors: Naoto Sakai; 直人酒井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】ギャップ精度、面内均一性、アライメント精
度を高めて表示品位を向上し、大型サイズ化や狭ギャッ
プ化にも対応できる液晶表示素子の製造方法を提供す
る。【解決手段】一方の基板２の内面側にシールパターン
６を形成する工程と、一方または他方の基板２の内面側
にスペーサ４を散布かつ固着し、液晶３を滴下しまたは
塗布し、その外面側をプレート１５に仮止材１３で固定
する工程と、一対の基板２の内面側を対向させて、プレ
ート１５を一対の定盤９、１０にチャッキングし、一対
の基板２の位置合わせをして、両者を圧接して貼り合わ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータやＴＶ受像機等の画像表示装置として用いられる
液晶表示素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示素子の製造工程におい
て、液晶セル中に液晶を封入する方法には、注入方式と
滴下方式が考えられており、前者の注入方式は、一般的
に量産で扱われ、真空中で毛細管現象と圧力差により空
セルの開口部から液晶を充填する方式である。一方、滴
下方式は、予め一方の基板上に液晶を滴下し、他方の基
板を真空中で貼り合わせる方式である。各方式とも一対
の基板を貼り合わせる工程を経て、液晶パネルを完成さ
せる。

【０００３】図６は、従来の注入方式で作られる液晶表
示素子の工程フローチャートを示す。また、このフロー
チャートで製造された液晶表示素子１は図５で示すよう
な断面構造を有する。内部に表示電極５ａ、５ｂを有す
る一対の基板２ａ、２ｂ間に所定のギャップを形成する
ようにスペーサ４を分散させ、そのギャップを埋めるよ
うに液晶３を充填している。一対の基板２ａ、２ｂの両
側には図示しない偏光板やその他の光学フィルムを最適
な箇所に設置する。偏光板は原理モードにより１枚また
は２枚使用するが、使用しない場合もある。

【０００４】このような構造の液晶表示素子１は、透過
型の場合は表示面の反対側から３波長型冷陰極管などで
光を照射して表示させたり、反射型では表示面の反対側
に反射板を設置して外光を利用し、明るくして見ること
ができる。このような形態で液晶表示素子１を電圧駆動
しディスプレイとして用いることができる。

【０００５】次に、液晶表示素子１の従来の製造方法を
図６のフローチャートを参照して説明する。注入方式で
は、表示電極５ａ、５ｂを設けた基板２ａ、２ｂを洗浄
し、液状の配向材をオフセット印刷などで塗布した後に
仮焼成、本焼成を経て配向膜７を形成し、ラビングなど
による配向処理を行う。一般にラビングの後では表面の
異物や汚れを落とすために水洗浄を実施する。

【０００６】次に、どちらか一方の基板、例えば２ａに
液晶３を封止するためのシール材６を描画装置やスクリ
ーン印刷等により塗布しシールパターンを形成する。さ
らに液晶表示素子１の領域外に仮止め用のＵＶ樹脂をデ
ィスペンサなどでスポット印刷する。そして、もう一方
の基板２ｂにはギャップを形成するために所定の大きさ
のスペーサ４を散布し、大気中で両方の基板２ａ、２ｂ
を貼り合わせる。貼り合わせる際には、両方の基板２
ａ、２ｂに予め電極上に設けてある合わせマークを光学
的に認識できるようにしてある。そこで、合わせマーク
が合致した時に、仮止め用のＵＶ樹脂に紫外線を照射し
て硬化させる。

【０００７】さて、液晶表示素子１のギャップ制御を行
うためには、一対の基板２ａ、２ｂの全体をエアープレ
スなどで加圧し、最適なギャップが出たところでシール
材６を硬化させる。この時、熱硬化型のシール材を用い
る場合には、図示しないエアープレスの定盤内に設置し
たヒータ線により熱を加えてシール材６を固める。ＵＶ
硬化型のシール材の場合は、エアープレスを行う定盤と
してガラスやアクリル材などの透明な厚手の板を用い、
最適なギャップが出たところで定盤の外側から紫外線を
照射してシール材６を固める方法が一般的に使用されて
いる。

【０００８】その後、基板表示領域外のガラス部分を割
断し、注入方式では、このようにしてできた空セルと液
晶３とをプールしたものを真空槽内に入れておき、０.
２から０.７Ｔｏｒｒ程度で、空セルの注入部を液晶に
触れさせ、真空槽内を大気に開放して空セル内に液晶３
を充填する。そして、封口部を樹脂などで閉じ、液晶表
示素子１に付着した液晶３を洗浄後、液晶表示素子全体
をアニールして液晶３に最配向処理を行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の液晶表示素子１の製造方法では、空セルを作
る時に最適なギャップを得るための加熱プレスやＵＶプ
レスを使用するが、十分な高精度のアライメントや、ギ
ャップの面内均一化が得られなかった。将来的に基板サ
イズの大型化が進む中で、これらの高精度化をどのよう
に進めるかが問われていた。

【００１０】即ち、従来の液晶表示素子の製造上の貼り
合わせ方式において、一対の基板をアライメント精度よ
く、かつギャップ精度を最適にするには次のような問題
がある。まず、アライメント工程とギャップ出しのため
の加圧プレス工程が分かれており、適切な空セルができ
ていない。それは、一旦アライメント工程で仮止めした
ＵＶ樹脂が次工程の加圧プレスの強制的な力によって外
れてしまい、一対の基板上のマーカーのアライメント精
度の幅からずれて、十分な組立ができないことがある。

【００１１】また、予めアライメント精度良く一対の基
板が貼り合わせられ仮止めしていても、後のシール硬化
工程においてシール材が熱硬化型樹脂であるため、加熱
プレスの時間と液晶表示素子に加えられる温度変化によ
って、ガラスからなる一対の基板とそれらに挟まれたシ
ール材の線膨張係数の違いから、アライメント位置がず
れて十分な合わせ精度を得ることができない。これは基
板サイズが大きくなるほど、非常に困難な問題となる。

【００１２】一方、シール材にＵＶ樹脂を用いた場合、
加圧プレスで一度ギャップを形成した状態のままで透明
な定盤の外側から紫外線を照射するが、作業枚数が増す
につれて紫外線照射による輻射熱で定盤が加熱され、定
盤自体が温度上昇するため、定盤に接触している基板側
だけに温度が加わり、もう一方の基板には温度変化がな
いために、一対の基板間に温度差が生じ、そのまま紫外
線照射した一対の基板間のシール材を硬化すると、合わ
せた基板が反った状態となって液晶表示素子にギャップ
ムラが生じる。これも基板サイズが大きくなるほど、こ
の問題はさらに大きくなる。

【００１３】以上のように、従来の製造方法では、十分
なアライメント精度とギャップ精度を両立させるには、
今後大型化する基板サイズに対しては対応できないとい
う問題があった。

【００１４】本発明は、ＣＲＴの代替となるＬＣＤモニ
ターなどで求められる２０型相当の液晶表示素子など、
基板サイズの大型化に伴う問題点を解決し、狭ギャップ
の高精度化や、ギャップ面内均一性を高めて高品位の表
示を可能とし、かつアライメント精度を向上して開口率
の大きい、明るい表示素子を実現する液晶表示素子の製
造方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、液晶を挟む一対の基板のうち、一方の基
板の内側面にシール材を塗布してシールパターンを形成
する工程と、一方の基板または他方の基板の内側面にス
ペーサを散布し、かつ固着する工程、または突起を設け
る工程と、一方または他方の基板の内側面に液晶を滴下
または塗布する工程と、一対の基板の外側面をプレート
に仮止め材で固定する工程と、一対の基板の内側面と内
側面とを対向させて、プレートを少なくとも一方が変位
自在の一対の定盤にチャッキングし、減圧雰囲気下で一
対の定盤を介して一対の基板の位置合わせをして、両者
を圧接して貼り合わせる接合工程と、を有することを特
徴とする液晶表示素子の製造方法である。

【００１６】また、本発明は、緩衝手段を介して一対の
基板を圧接して貼り合わせることを特徴とする液晶表示
素子の製造方法である。

【００１７】また、本発明は、液晶を封止するためのシ
ールパターンの周囲を取り巻く切れ目のない捨てシール
パターンを形成する工程を有することを特徴とする液晶
表示素子の製造方法である。

【００１８】また、本発明は、上記液晶表示素子の製造
方法を用いることを特徴とする液晶表示素子の製造装置
である。

【００１９】また、本発明の液晶表示素子の製造方法お
よび製造装置は、液晶を挟む一対の基板のうち、一方の
基板にシール材を塗布して液晶を封止するためのシール
パターンを形成する工程と、一方の基板または他方の基
板にセルギャップを規定するスペーサを散布かつ固着す
る工程またはセルギャップを規定する突起を設ける工程
と、一方または他方の基板にセルギャップを埋める量の
液晶を滴下または塗布する工程と、一対の基板の少なく
とも一方の基板のシールパターンを形成した面およびス
ペーサを散布かつ固着した面または突起を設けた面およ
び液晶を滴下または塗布した面とは異なる面をプレート
に仮止め材で固定する工程と、一対の基板の前記シール
パターンを形成した面およびスペーサを散布かつ固着し
た面または突起を設けた面および液晶を滴下または塗布
した面を対向させて、プレートを少なくとも一方が変位
自在の一対の定盤にチャッキングし、減圧雰囲気下で一
対の定盤を介して一対の基板の位置合わせをして、両者
を圧接して貼り合わせる接合工程を備えたことを特徴と
する。

【００２０】この発明によれば、アライメント工程とギ
ャップ制御工程とを従来のように分けることなく、適当
な圧力に調整された雰囲気内における一連の工程で実施
することができるのでアライメント精度およびセルギャ
ップ面内の均一性が向上する。また、捨てシールパター
ンを形成することにより、セルギャップの均一性が一層
確実になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２２】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１における製造方法により製造された液晶表示素子
の断面構造を示す。内部に表示電極５ａ、５ｂを有する
一対の基板２ａ、２ｂ間に所定のギャップを形成するよ
うにスペーサ４を分散させ、そのギャップを埋めるよう
に液晶３を充填している。一対の基板２ａ、２ｂの両側
には図示しない偏光板やその他の光学フィルムを最適な
箇所に設置する。上記の基板２ａ、２ｂは、カラーフィ
ルタ基板、アクティブ素子が配列されたアレイ基板、透
明電極を形成した基板などからなる。

【００２３】また、スペーサ４にはベンゾクアナミンな
どの樹脂系やＳｉＯ₂からなる球状または棒状のものが
あり、ギャップ均一性を向上するためにスペーサ４を基
板２ａ、２ｂに固着させるものもある。液晶表示素子１
の周辺にはシール材６を塗布、形成している。シール材
６にはエポキシ樹脂からなる熱硬化型、ラジカルやカチ
オン型などの紫外線硬化型がある。

【００２４】次に、本方式を用いた液晶表示素子１の製
造方法を図２のフローチャートを参照して説明する。洗
浄後の基板２ａ、２ｂに液状の配向材をオフセット印刷
し、高温で乾燥して配向膜７を形成する。そして、バフ
で基板上の配向膜表面をラビング処理して、表面に異物
がある場合は洗浄工程を通す。こうしてできた基板のう
ち、いずれか一方の基板、例えば２ａにシール材６を描
画や印刷で塗布してシールパターンを形成し、その基板
かまたは他方の基板２ｂにスペーサ４を均一に散布す
る。そして、導電性樹脂をスポット的にディスペンサで
塗布する。その後、液晶３を滴下するが、どちらかとい
えばシール材６を塗布した基板２ａに滴下する方が適し
ている。滴下する液晶３の量は液晶表示素子１の表示エ
リア面積とギャップ厚から予め計算でき、均一に液晶３
が広がるようにパターンを用意して脱泡済みの液晶３を
滴下する。

【００２５】次に、図３に示す装置を用いて、両基板２
ａ、２ｂを貼り合わせる。図３は本発明の液晶表示素子
の製造方法を実施し得る基板貼り合わせ装置の概要を示
す模式図であり、基板２ａ、２ｂを貼り合わせる装置で
ある。真空槽８内に少なくとも一方が変位可能な上下一
対の定盤９、１０をもつプレス装置で、かつアライメン
トができるように図示しない認識カメラをプレス装置内
に設けている。まず、液晶３を滴下した基板２ａを下定
盤１０上の緩衝材１２上に設置し、他方の基板２ｂを、
例えば熱可塑性ワックスなどの仮止材１３を介して貼り
合わせ装置から取り外し可能なプレート１５に接着す
る。そして、このプレート１５をチャッキングツメ１４
で上定盤９に保持させて、真空槽８内を所定の圧力まで
減圧する。その後、上下基板２ａ、２ｂをマーカーの位
置整合を確認しながら所用の精度で位置合わせし、上下
定盤９、１０を加圧して両基板２ａ、２ｂを貼り合わ
せ、真空槽８内を大気圧に戻す。この時に、緩衝材１２
により両基板２ａ、２ｂの厚みバラツキやプレート１
５、下定盤１０の平面度よりも小さい値にてギャップを
形成することが可能である。そして、チャッキングツメ
１４で保持されているプレート１５を上定盤９から外し
て熱を加えて仮止材１３で接着されている両基板２ａ、
２ｂをプレート１５から取り外す。その後、両基板２
ａ、２ｂ間のシール材６のみに紫外線を照射するように
してシール材を硬化させる。そのためには、表示エリア
内のマスキングやレーザー光照射などを行う。最後に、
アニール工程で液晶３の再配向処理を行い、基板２ａ、
２ｂを割断して液晶表示素子１を作る。

【００２６】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２について説明する。図４は、本発明の実施の形態２
における製造方法で形成されるシールパターンである。
図４に示すシールパターンはよく用いられており、液晶
封止用のシール材６の外側に捨てシール材１１を形成
し、ギャップ均一性を出すのに活用されている。本発明
では真空槽内で貼り合わせるのでより均一性の効果が得
られるシールパターンとして、図４で示すような捨てシ
ール材１１が液晶表示素子１を一周して取り巻くように
しており、組立装置の真空槽８内を大気圧に戻しても、
空セル部分は真空状態を保つことができ、ギャップの面
内均一性を向上させる。そして、シール材を本硬化して
基板を割断するまで、空セル部分は真空状態となる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来のようにアライメント工程とギャップ制御工程とを
分けることなく、連続する同一工程内でそれらを実施す
ることで、液晶表示素子のギャップ面内均一性、ギャッ
プ精度、アライメント精度を高めることができ、高品位
の液晶表示素子を作製することができる。これによりギ
ャップ出しによるアライメントズレや外れが起こらず、
液晶表示素子の反りも発生せずに量産性を高めることが
できる。

【００２８】一方、真空槽内で、貼り合わせ工程や予め
計算された量の液晶滴下工程が実施されるので、より高
いギャップ精度が得られ、これにより、将来的に求めら
れる大型サイズ化や狭ギャップ化も実現可能となる。

【００２９】また、液晶滴下方式は、タクト、リードタ
イムに効率的なラインを構築するのにふさわしく、液晶
の使用量も最小限にできるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による製造方法で製造さ
れた液晶表示素子の断面図

【図２】本発明の実施の形態１における液晶表示素子の
製造方法を示すフローチャート

【図３】本発明の実施の形態における基板貼り合わせ装
置の概略図

【図４】本発明の実施の形態２におけるシールパターン
図

【図５】従来例の製造方法で製造された液晶表示素子の
断面図

【図６】従来例における液晶表示素子の製造方法を示す
フローチャート

【符号の説明】

１液晶表示素子２ａ、２ｂ基板３液晶４スペーサ５ａ、５ｂ表示電極６シール材７配向膜８真空槽９上定盤１０下定盤１１捨てシール材１２緩衝材１３仮止材１４チャッキングツメ１５プレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶を挟む一対の基板のうち、一方の基
板の内側面にシール材を塗布してシールパターンを形成
する工程と、前記一方の基板または他方の基板の内側面
にスペーサを散布し、かつ固着する工程、または突起を
設ける工程と、前記一方または他方の基板の内側面に液
晶を滴下または塗布する工程と、前記一対の基板の外側
面をプレートに仮止め材で固定する工程と、前記一対の
基板の内側面と内側面とを対向させて、前記プレートを
少なくとも一方が変位自在の一対の定盤にチャッキング
し、減圧雰囲気下で前記一対の定盤を介して前記一対の
基板の位置合わせをして、両者を圧接して貼り合わせる
接合工程と、を有することを特徴とする液晶表示素子の
製造方法。
【請求項２】緩衝手段を介して一対の基板を圧接して
貼り合わせることを特徴とする請求項１に記載の液晶表
示素子の製造方法。
【請求項３】液晶を封止するためのシールパターンの
周囲を取り巻く切れ目のない捨てシールパターンを形成
する工程を有することを特徴とする請求項１または請求
項２のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の液晶
表示素子の製造方法を用いることを特徴とする液晶表示
素子の製造装置。