JPH01114822A - 液晶表示装置の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は文字あるいは画像表示用の液晶表示装置の製造
方法に関し、特に各画素部の液晶層の厚さを一定にし均
一な画像を得る構造の液晶表示装置の製造方法に関する
ものである。

従来の技術 従来の技術としては例えば特開昭５６−１４６１２２号
公報に示されているように液晶セル内にスペーサを分散
し常温および大気圧中における液晶セルの内圧を大気圧
より小さくする液晶表示装置の製造方法がある。この方
法を用いた場合、液晶セルの２枚の基板が接触しないよ
うにスペーサを液晶セル内に分散する。

また他の従来の技術としては例えば特開昭６８−１９３
５１８号公報に示されているように液晶セル内のシール
に含ませるスペーサの径を液晶セル内に分散するスペー
サの径よシ大きくシ、常温および大気圧における液晶セ
ルの内圧を大気圧より小さくする液晶表示装置の製造方
法がある。この方法を用いた場合、液晶セルの２枚の基
板が接触しないように液晶セル内に分散し特に信頼性面
からシール近傍のひきしめ効果を得るためシールに含ま
せるスペーサの径を液晶セルに分散するスペーサの径よ
り大きくする。

ここで常温および大気圧における液晶セルの内圧を大気
圧より小さくする方法は２通りある。まず第１の方法は
液晶セルと液晶を常温よシ高い温度で加熱し液晶セルを
封止すると液晶と液晶セル内の液晶の熱収縮差により液
晶セル内が減圧状態になりスペーサを介して２枚の基板
間の液晶層を一定にする方法である。また第２の方法は
、液晶セル内に液晶を注入した後に強制的に液晶の一部
を排出し封止することによシ大気圧で液晶セルの内圧を
大気圧よシ小さくする方法である。しかしながら第１の
方法において液晶セル内の液晶の容積に対する熱収縮の
容積は微小であり２枚の基板が接触する程度の熱収縮の
効果を得るには液晶セルと液晶をかなシ高い温度で加熱
しなければならないという不利な点がある。例えば液晶
セルを加熱し液晶を液晶セルに注入すると同時に液晶は
加熱されるが、液晶の組成変形が起らない温度内に調整
する必要がある。一般の液晶の組成変化が生じる温度は
約９０℃程度である。液晶セルの基板に硼酸系ガラスを
用いたとするとこの熱膨張率は約１０’／Ｃであり、ま
た液晶の熱膨張率は約１０−４／℃である。したがって
桁数が異なるためガラスの熱膨張は無視し液晶の熱膨張
に着眼すると、液晶セルの体積は約１６−准らば高々７
０’Ｃの温度差では体積変化は約０．１−である。それ
に対して液晶セルの基板のそりは３μｍ程度であシ、そ
りを平板化するだめの体積変化は約１１−必要であるか
ら液晶の体積変化のみでは液晶セルの基板のそりを平板
化することは困難であると思われる。

また第２の方法において、液晶の排出口が基板上にある
場合液晶セル内を減圧するのに適した方法であるが、液
晶の注入口が基板間にある場合特に基板上に排出口を設
けない限り液晶セル内を減圧するのは困錐であると思わ
れる。

また、他の従来の技術としては、例えば特開昭６０−２
０７２４号公報に示されているように、液晶セルの液晶
封入口に液晶を注入した後に封止する工程において、常
温よりも１０〜２６℃高い温度に保持して光硬化型樹脂
を塗布し、さらに常温に冷却した後に常温よシも約６℃
以上は上昇しないような条件で硬化させ封止させたもの
である。

第７図は従来例の液晶セルの温度と工程の関係図と液晶
セルの平面図を示したものである。区間ａは液晶注入工
程を示している。区間すは液晶注入工程から封止用の接
着剤塗布工程に移動する際、液晶セルの温度が降下する
ことを示している。区間Ｃは封止用の接着剤硬化工程に
至るまで温度を常温から上昇させることを示している。

この時、液晶セル３１に吸入された封止用の接着剤３２
は液晶３３の体積の熱膨張によシ逆流する。区間ｄは封
止用の接着剤硬化工程であシ、常温よ９５℃以下の温度
であることを特徴としている。基板貼合せ用の接着剤３
４の一部に設けた液晶注入口３５に封止用の接着剤３２
を塗布し温度降下にともなう液晶の体積収縮により液晶
セル内に吸入する。

第７図（ｂ）は第７図（ＩＬ）の入部の詳細を示す図で
あり、液晶注入後、封止用の接着剤を塗布した後の液晶
セルの状態を示す。液晶セル３１に液晶３３が充填され
、封止用の接着剤３２が液晶セル内に吸入されている。

以上のようにこの方法を用いて、常温に戻した後温度を
上げるような条件のもとて液晶セルを製造した場合、封
正に用いた接着剤は層端液晶セル内に吸入されるが第７
図（０）　Ｋ同図（１）のＢ部を詳細に示すように逆流
し、封止用に用いた接着剤の逆流跡３６を形成し、封止
として信頼性に欠け、程度のひどい場合には封止してい
るにもかかわらず封口用の接着剤の逆流によシ液晶セル
内と外部を結ぶ通路が形成され、液晶セル内に気泡を流
入するという不備が生じるものである。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の液晶表示装置の製造方法では、常温お
よび大気圧中で液晶を注入した液晶セルの内圧を大気圧
より小さくしかつ画素部の均一な液晶層を得ることは液
晶の熱収縮差を利用するだけでは困難であった。また封
止用の接着剤を液晶セル内に吸入することは液晶の熱収
縮差を利用することで実現できたが封止用の接着剤が液
晶セル内に吸入後逆流することなく硬化することもきわ
めて困難であった。

問題点を解決するための手段 本発明の上記問題点を解決するための手段は次のように
なる。１組の電極付基板と前記基板間に介在する基板貼
合せ用の接着剤・スペーサとからなる液晶セルを製造し
、かつ前記ガラス基板間に液晶を注入し、基板貼合せ用
の前記接着剤の一部を開放した液晶注入口に存在する封
止用の接着剤からなる液晶表示装置を製造する際、前記
液晶セルを加圧体で加圧し液晶を注入する工程と、前記
液晶セルを加圧体で加圧し温度ｔ１℃の状態で封止用の
前記接着剤を前記液晶注入口に塗布する工程と、前記液
晶セルを加圧体で加圧口温度ｔ２℃の状態で封止用の前
記接着剤を塗布した前記液晶セルを静置する工程と、前
記液晶セルを加圧体で加圧し温度ｔ５℃の状態で封止用
の前記接着剤を硬化する工程とからなり、 ｔｌ〉ｔ２≧ｔ３ の関係を有し、かつｔ５℃が常温以上であることを特徴
とするものである。

作用 この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち液晶セルを加圧体で加圧することにより液晶セ
ルの基板の大まかなそシを平板化し、液晶セルの中に注
入封止した液晶を加熱後常温に空冷することにより液晶
の熱収縮が起り常温および大気圧中で液晶セルの内圧が
大気圧より小さくなり、液晶セルの基板の残存するそり
が是正されて、液晶セル中の画素部の均一な液晶層を得
るものである。また液晶セルを加圧体で加圧した状態で
加熱し液晶を注入し、封止用の接着剤を液晶注入口に塗
布し、加熱温度を降下させ封止用の接着剤を液晶セル内
に吸入させる。さらに封止用の接着剤を吸入させた際の
温度以下で硬化させることによシバネル内に吸入された
封止用の接着剤が逆流することもなくほぼ完全な封止を
得るものである。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面に基づいて説明す
る。本発明の製造方法に基づいて製造した液晶表示装置
を第６図と第６図に示す。

第６図において、液晶表示装置は透明電極１９とその上
に配向膜２０が付いた前面ガラス板２１と、ＴＰＴＪ子
（薄膜トランジスタで構成され画素電極の印加電圧のス
イッチングに用いるトランジスタ素子）部２２および画
素部２３とその上に配向膜２４が付いた液晶表示用基板
２６との間に、周辺部には予め所定のスペーサが混合さ
れたシール剤２６があり、シール剤２１に囲まれたパネ
ル中に液晶２７．多数のスペーサ２８が存在している。

そして偏光板２９．３０が前面ガラス板２１と液晶表示
用基板２６の両面に貼シ付けられることにより構成され
る。

第６図は、基板２６側の構造を示すもので、ＧはＴＰＴ
素子のゲート電極、Ｉは絶縁膜、ムはアモルファスシリ
コンよりなるチャンネル活性部、Ｍはソース、ドレイン
電極である。

ここで液晶セルを加圧体で加圧した状態で、封止用の接
着剤を液晶セルの液晶注入口に塗布封止することについ
て説明する。第１図は本発明の一実施例を示すための液
晶セルとカセットの斜視図である。液晶セル１は加圧体
２に挾まれ、加圧可能なカセットの中に配置する。ここ
で筒単にカセットの構造を説明する。カセットは６枚の
側板３からなる容器を形成し、１枚の側板３ａの中央部
に穴４があり、ばね６．ノブ６、ノブの回転を滑らかに
するための針状ころ軸受７１回転！！！！溝を直進機構
に変換するリンクボール８．ばねずれ防止板９から構成
されており、ノブ６を回転すると、縮んでいたばね６が
復元し加圧体２を押圧し、結果として液晶セルが押圧さ
れるという構造である。

これに用いたばね６は押圧６ｋｑになるように設計した
。

第２図は液晶セルの斜視図である。２枚の基板１０．１
１間に基板貼合せ用の接着剤１２が介在しており、接着
剤の一部を開放し液晶注入口１３を設けた。第３図は第
２図に示す液晶セル１を収納したカセットの側面図であ
る。液晶セルの注入口１３から液晶を注入させるために
、また封止用の接着剤を塗布させるためにカセットの側
板３の一部を切り取ったものである。第４図は本発明の
製造方法に基づく液晶セル温度と工程の関係図と液晶セ
ルの平面図を示したものである。第４図（＆）に基づい
て説明する。液晶を注入する方法は、真空中で液晶溜め
に液晶セルの注入口を浸漬させ、その状態で大気圧にす
ると液晶セル内部は真空であり大気圧差で液晶セル内部
に液晶が注入されるというものである。本発明はさらに
液晶注入工程から封止用の接着剤硬化工程まで液晶セル
を加圧体で押圧し液晶セルの間隙を是正し、その上に温
度管理を行うものである。区間ａは液晶注入工程を示し
ている。この時の液晶セルの保温温度は５０’Ｃ程度で
ある。液晶セルを収納したカセットは熱容量が大きいの
で加熱しにくいことがあるため液晶注入前に液晶セルを
収納したカセットを５５℃程度で１６分間加熱する。次
に熱容量が大きいので温度降下しにくい上に、前述した
ように保温するため温度保存の効果が得られやすい。区
間すは液晶注入工程から封止用の接着剤塗布工程に移動
する際、液晶セルの温度が降下することを示している。

区間Ｃは封止用の接着剤塗布工程を示している。次に封
止用の接着剤をシリンジの中に入れデイスペンサによシ
吐出させ液晶注入口に塗布する。区間ｄは封止用の接着
剤塗布工程を経て硬化工程までの液晶セルの温度が降下
することを示している。ここで熱容量の大きいカセット
では温度降下が徐々に起こるもので温度降下にともなっ
て液晶の体積収縮が生じパネル内に封止用の接着剤が吸
入される。この状態を第４図（ＩＬ）のム部の詳細を示
す同図（１））に示す。基板貼合せ用の接着剤１４の一
部に設けた液晶注入口１６に封止用の接着剤１６を塗布
し温度降下にともなう液晶の体積収縮により液晶セルに
吸入する。第４図（ｂ）は液晶注入後、封止用の接着剤
を塗布した後の液晶セルの状態を示す。液晶セル１７に
液晶１８が充填されている。

塗布後液晶注入口の断面積が約０．０２−の場合、塗布
後約１０程度で１ｆｆ程封止用の接着剤が吸入される。

封止用の接着剤に６ｏｏｏｃｐｓ程度の粘度の紫外線硬
化型樹脂を用いるか、あるいは同程度の粘度の熱硬化型
のエポキシ樹脂を用いた。封止用の接着剤を塗布する温
度は約４５℃であり、保温するためにホットプレート上
にカセットを設置した。前述したようにカセットは熱容
量が大きいため温度降下が徐々に起こるので、封止用の
接着剤塗布後１０分程度静置している場合には決して室
温に至ることはない。封止用の接着剤がパネル内に吸入
されたことを確認後封止用の接着剤を硬化する。この状
態を第４図（ａ）のＢ部の詳細を示す同図（Ｃ）に示す
。紫外線硬化型樹脂を用いた場合、紫外線を照射するこ
とにより硬化できる。硬化条件を１００ｍＷ／ｄ、３分
とした。この時の温度は約４０’Ｃであり紫外線ランプ
の輻射熱により温度が維持された。また熱硬化型樹脂の
場合、紫外線硬化の場合と同様に約４０’Ｃの温度で６
０分程度炉中にて液晶セルをカセットに収納し保温する
ことにより封止用の接着剤を硬化した。液晶注入口の大
きさや数を変えることにより時間は変化すると思われる
が、温度条件はほぼ満足できるものと思われる。実験的
に加熱状態で液晶を注入し常温で封止用の接着剤を塗布
硬化した場合も封止用の接着剤は液晶セル内に所定の量
が吸入され、かつ画質に直接影響を与える液晶セルの厚
みのむらはなかった。以上の実施例から、液晶を加圧体
で加圧する温度を３１℃１封止用の接着剤を塗布する温
度をｔ２℃１封止用の接着剤を硬化する温度をｔ　、　
６ｃ　とした場合、 ｔｌ＞ｔ２≧ｔ３ の関係のもとで、はぼ完全な封止ができる液晶表示装置
を製造できることがわかった。

また加圧体の材質は剛体であるか、または柔構造である
ことが考えられるが、特に今回用いた材質はアルミニウ
ムである。平滑な面を有する剛体が望ましいためである
が、理想的な押圧方式として、シリコンゴム等の柔構造
の加圧体も望ましいものである。液晶セルを加圧体で加
圧する理由は・液晶セルのそりを平板化するためであり
、１　ｋｇ／ｃ４より小さな圧力で平板化できることに
よる。加圧体なしで、液晶を注入封止まで行うと液晶セ
ルのギャップは正確に得られない。液晶セルのギャッ、
プを形成するためには、液晶セルを加圧したままで封止
するか、あるいは無荷重の状態で液晶を注入後加圧しな
ければならない。

このように本実施例によれば、封止用の接着剤が液晶セ
ル内に吸入後逆流することなく硬化することができ、か
つ液晶の体積収縮を利用し常温にて液晶セルの内圧を大
気圧よシ小さくし液晶表示装置の間隙を均一に形成でき
るという効果を有する。

発明の効果 以上述べてきたように本発明によれば、きわめて簡易な
製造方法で液晶セルをほぼ完全に液晶封止でき、液晶セ
ルの画素部の均一な液晶層厚を得ることができかつ均一
で安定した画像を得ることができ、実用的にきわめて有
用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における液晶セルとカセット
の斜視図、第２図は液晶セルの斜視図、第３図は第２図
に示す液晶セルを収納したカセットの側面図、第４図は
本発明の製造方法に基づく液晶セル温度と工程の関係お
よび液晶セルを示す説明図、第６図は本発明の一実施例
における液晶セルの断面図、第６図は液晶セルの基板の
断面図、第７図は従来例の液晶セルの温度と工程の関係
および液晶セルを示す説明図である。 １・・・・液晶セル、２・・・・加圧体、３・・・・側
板、４・・・・穴、６・・・・・ばね、６・・・・ノブ
、７・・・・・・針状ころ軸受、８・・・・・リンクボ
ール、９・・・・・ばねずれ防止板、１ｏ・１１・・・
・・基板、１２・・・・・・貼合せ用の接着剤、１３・
・・・・・液晶注入口、１４・・・・基板貼合せ用の接
着剤、１６・・・・・・液晶注入口、１６・・−・・封
止用の接着剤、１７・・・・・・液晶セル、１８・・・
・・液晶セル、１９・・・・・透明電極、２ｏ・・・・
・配向膜、２１・・・・前面ガラス板、２２・・・・・
・ＴＦＩＪ子部、２３・・・・・画素部、２４・・・・
・配向膜、２６・・・・・・液晶表示用基板、２６・・
・・・・シール剤、２７・・・・・・液晶、２８・・・
・・スペーサ、２９−３０・・・・偏光板、３１・・・
・液晶セル、３２・・・・・・封止用の接着剤、３３・
・・・・液晶、３４・・・・基板貼合用の接着剤、３５
・・・・液晶注入口、３６・・−・・接着剤の逆流跡。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
２１１１ 第　３１！１ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ４組の電極付基板と前記基板間に介在する基板貼合せ用
   の接着剤・スペーサとからなる液晶セルを製造し、かつ
   前記ガラス基板間に液晶を注入し、基板貼合せ用の前記
   接着剤の一部を開放した液晶注入口に存在する封止用の
   接着剤からなる液晶表示装置を製造する際、前記液晶セ
   ルを加圧体で加圧し液晶を注入する工程と、前記液晶セ
   ルを加圧体で加圧し温度ｔ＿１℃の状態で封止用の前記
   接着剤を前記液晶注入口に塗布する工程と、前記液晶セ
   ルを加圧体で加圧し温度ｔ＿２℃の状態で封止用の前記
   接着剤を塗布した前記液晶セルを静置する工程と、前記
   液晶セルを加圧体で加圧し温度ｔ＿３℃の状態で封止用
   の前記接着剤を硬化する工程とからなり、 ｔ＿１＞ｔ＿２≧ｔ＿３ の関係を有し、かつｔ＿３℃が常温以上であることを特
   徴とした液晶表示装置の製造方法。