JPH09211472A - 液晶表示装置の製造方法、及びこれに用いる治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶セルを構成する二枚の基板間のギャップ
を各所で均一にする。 【解決手段】 液晶セル１９を構成する二枚の基板１３
ａ，１３ｂ間に液晶封止空間を形成するためのシール剤
３、及び二枚の基板１３ａ，１３ｂ間に配されているス
ペーサ５がセル押圧工程でいずれも押圧されてからの、
同一荷重に対するシール剤３の変形量とスペーサ５の変
形量とが同じになるよう、シール剤３に混入する充填剤
４ａの濃度を予め定める。そして、シール剤塗布工程で
は、予め定めた濃度分充填剤４ａを混入させたシール剤
３を用いる。この結果、セル押圧工程で、二枚の基板１
３ａ，１３ｂは互い平行な状態を維持したまま、両者の
間隔が狭まり、基板間のギャップ１１を各箇所において
均一にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二枚の配向膜付き
基板が向い合い、両配向膜間に液晶が封止されている液
晶表示装置の製造方法、及びこの製造工程において用い
る治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に液晶表示装置は、図１３に示すよ
うに、互いに向い合っている二枚のガラス基板１２ａ，
１２ｂを備えている。一方のガラス基板１２ａの表面に
は、I.T.O.（インジウム チタン オキサイド)等の透明
電極７ａが形成され、表示領域１内の透明電極７ａ上に
配向膜６ａが形成されている。ここで、以上のガラス基
板１２ａと透明電極７ａと配向膜６ａとで形成される基
板をセグメント基板１３ａとする。また、他方のガラス
基板１２ｂの表面には、表示領域１内に厚さ約２μmの
複数のカラーフィルタ９，９，…が形成されている。複
数のカラーフィルタ９，９，…間には、ブラックマトリ
ックス１０が形成されている。このカラーフィルタ９上
及びガラス基板１２ｂ上の周辺領域２には、カラーフィ
ルタ９の段差を緩和するためのオーバーコート８ｂが形
成され、このオーバーコート８ｂの上に透明電極７ｂが
形成され、表示領域１内の透明電極７ｂ上に配向膜６ｂ
が形成されている。ここで、以上のガラス基板１２ｂと
カラーフィルタ９とブラックマトリックス１０とオーバ
ーコート８ｂと透明電極７ｂと配向膜６ｂとで形成さる
基板をカラーフィルタ基板１３ｂとする。

【０００３】セグメント基板１３ａ及びカラーフィルタ
基板１３ｂが準備できると、両基板１３ａ，１３ｂ間に
液晶材料を封止するため、熱硬化樹脂であるエポキシ樹
脂等のシール剤３を、両基板１３ａ，１３ｂのうち一方
の基板に、表示領域１を囲むように塗布する。一般に、
シール剤３となるエポキシ樹脂にはカラーフィルタ９に
よる段差を考慮して直径８μmのガラスビーズ４を混合
している。ついで２枚の基板１３ａ，１３ｂの配向膜６
ａ，６ｂをラビング等の方法で配向処理する。そして２
枚の基板１３ａ，１３ｂの配向膜６ａ，６ｂ両方または
どちらか一方に直径6.25μmの球状のポリマースペーサ
５を均一に散布する。次に２枚の基板１３ａ，１３ｂの
配向面６ａ，１６ｂが向い合うよう、アライメントしつ
つ、２枚の基板１３ａ，１３ｂを重ね合わせて１枚の液
晶セルをつくる。この後、液晶セルを厚み方向に押圧し
て、配向膜６ａ，６ｂ間のギャップ１１を約２０μmか
ら6±0.05μmにする。それと同時に、またはこの後に、
シール剤３を加熱して、シール剤３を硬化させる。

【０００４】セルを押圧する工程では、図１４に示すよ
うな治具を用いる。この治具は、矩形状を成し、中央に
同じく矩形状の開口２２ａ，２２ｂが形成されている二
つのフレーム２１ａ，２１ｂと、各フレーム２１ａ，２
１ｂの開口２２ａ，２２ｂを塞ぐように取り付けられて
いるゴムシート２３ａ，２３ｂとを有している。セルの
押圧工程では、これら二つのフレーム２１ａ，２１ｂに
取り付けられているゴムシート２３ａ，２３ｂ間に液晶
セルを置き、二つのフレーム２１ａ，２１ｂ間の空間内
を真空吸引して、二つのフレーム２１ａ，２１ｂ間の中
と外との圧力差により、液晶セルを押圧するというもの
である。液晶セルのガラス基板１２ａ，１２ｂを直接押
圧する部材が、ゴムシート２３ａ，２３ｂであるのは、
例えば、ガラス基板１２ａ，１２ｂが微妙に歪んでいた
り、ガラス基板１２ａ，１２ｂ上にゴミ等が付着してい
ても、ガラス基板１２ａ，１２ｂを均等に押圧できるよ
うにするためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術では、ガラス基板１２ａ，１２ｂを均等に
押圧しているため、図１３に示すように、表示領域１に
配されているポリマースペーサ５の変位量と、ガラスビ
ーズ４を含むシール剤３の変位量とが異なり、ガラス基
板等が変形し、配向膜６ａ，６ｂ間のギャップ１１が不
均一になって、表示品位の低下を招くという問題点があ
る。

【０００６】また、液晶セルの押圧工程において、セル
は、剛性の小さいゴムシート２３ｂでしか支えられてい
ないため、セルの重さでゴムシート２３ｂが変形する結
果、セルも反り返ってしまい、セグメント基板１３ａの
透明電極７ａとカラーフィルタ基板１３ｂの透明電極７
ｂとの相対的位置関係がズレて、前述と同様に、表示品
位の低下を招くという問題点がある。

【０００７】ところで、配向膜６ａ，６ｂ間のギャップ
１１を均一にする技術として、特開平２−１３９５１８
号公報に記載されているものがある。この技術は、表示
領域１よりも、その周辺領域２に大きな荷重を掛けるこ
とで、押圧工程時におけるポリマースペーサ５の変位量
と、ガラスビーズ４を含むシール剤３の変位量とを同じ
くすることで、配向膜６ａ，６ｂ間のギャップ１１を均
一にするというものである。しかし、この技術では、液
晶セルの各所に異なる荷重を掛けるために、特殊な治具
が必要になり、製造工程が複雑になると共に製造コスト
が増加してしまうという問題点がある。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点につい
て着目してなされたもので、製造工程が複雑にならず、
且つ製造コストを抑えることができて、しかも表示品位
を高めることができる液晶表示装置の製造方法、及びこ
れに用いる治具を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】二枚の配向膜付き基板が
向い合い、両配向膜間に液晶が封止されている液晶表示
装置の製造方法で、前記目的を達成する製造方法は、所
定の処理で硬化するシール剤を、二枚の前記配向膜付き
基板のうち一方の基板の他方の基板と向い合う面で且つ
外周側にリング状に塗布するシール剤塗布工程と、二枚
の前記基板の各配向膜間にスペーサを配するスペーサ散
布工程と、二枚の前記基板を互いに重ね合わせて液晶セ
ルを形成し、一方の基板を他方の基板に向かって、基板
全体に均一荷重を掛けて、二枚の基板の配向膜相互間の
ギャップが目標ギャップ量になるまで、該液晶セルを押
圧するセル押圧工程と、前記シール剤に対して前記所定
の処理を施して、該シール剤を硬化させるシール剤硬化
工程と、を有する液晶表示装置の製造方法において、試
験によって、前記シール剤に充填剤を混入した際の、該
充填剤の濃度に応じた所定荷重に対する該シール剤の変
形量を調べておき、前記セル押圧工程で、該シール剤及
び該スペーサがいずれも押圧されてからの、同一荷重に
対する該シール剤の変形量と該スペーサの変形量とが同
じになる該充填剤の濃度を定め、前記シール剤には、前
記充填剤を予め定めた前記濃度分混入し、前記シール剤
塗布工程では、該充填剤が混入した該シール剤を用いる
ことを特徴とするものである。

【００１０】ここで、前記試験において、前記基板と平
行な方向における前記シール剤の幅及び前記充填剤の濃
度に応じた所定荷重に対する該シール剤の変形量を調べ
ておき、前記セル押圧工程で、該シール剤及び該スペー
サがいずれも押圧されてからの、同一荷重に対する該シ
ール剤の変形量と該スペーサの変形量とが同じになる該
シール剤の幅及び該充填剤の濃度を定め、前記シール剤
には、前記充填剤を予め定めた前記濃度分混入し、前記
シール剤塗布工程では、該充填剤が混入した該シール剤
を予め定めた前記幅で、前記一方の基板に塗布するよう
にしてもよい。

【００１１】以上の液晶表示装置の製造方法において、
前記シール剤に混入させる前記充填剤の粒径は、二枚の
基板の配向膜相互間の目標ギャップ量より小さいことが
好ましい。

【００１２】また、二枚の配向膜付き基板が向い合い、
両配向膜間に液晶が封止されている液晶表示装置の製造
方法で、前記目的を達成するための他の製造方法は、所
定の処理で硬化するシール剤を、二枚の前記配向膜付き
基板のうち一方の基板の他方の基板と向い合う面で且つ
外周側にリング状に塗布することシール剤塗布工程と、
二枚の前記基板の各配向膜間にスペーサを配するスペー
サ散布工程と、二枚の前記基板を互いに重ね合わせて液
晶セルを形成し、一方の基板を他方の基板に向かって、
基板全体に均一荷重を掛けて、二枚の基板の配向膜相互
間のギャップが目標ギャップ量になるまで、該液晶セル
を押圧するセル押圧工程と、前記シール剤に対して前記
所定の処理を施して、該シール剤を硬化させるシール剤
硬化工程と、を有する液晶表示装置の製造方法におい
て、試験によって、前記基板と平行な方向における前記
シール剤の幅に応じた所定荷重に対する該シール剤の変
形量を調べておき、前記セル押圧工程で、該シール剤及
び該スペーサがいずれも押圧されてからの、同一荷重に
対する該シール剤の変形量と該スペーサの変形量とが同
じになる該シール剤の幅を定め、前記シール剤塗布工程
では、該シール剤を予め定めた前記幅で塗布することを
を特徴とするものである。

【００１３】ここで、以上の各液晶表示装置の製造方法
において、二枚の前記配向膜付き基板のうち、一方の基
板の一部を構成する基板本体の他方の基板と対向する面
全体にカラーフィルタを形成してもよい。

【００１４】また、以上の各液晶表示装置の製造方法に
おいて、二枚の前記配向膜付き基板のうち、一方の基板
がカラーフィルタを備えている場合、該カラーフィルタ
の表面を平坦化する工程を有することが好ましい。

【００１５】また、以上の各液晶表示装置の製造方法に
おいて、前記シール剤塗布工程では、二枚の配向膜付き
基板のうち一方の基板の外周側にリング状に塗布したシ
ール剤パターンが角を有する場合、該シール剤の幅を、
該角を含む角領域の該基板と平行な方向における該シー
ル剤の幅を該角領域以外の該シール剤の幅より狭くする
ことが好ましい。

【００１６】また、二枚の配向膜付き基板が向い合い、
両配向膜間に液晶が封止されている液晶表示装置の製造
工程で用いる治具であって、所定の処理で硬化するシー
ル剤を、二枚の前記配向膜付き基板のうち一方の基板の
他方の基板と向い合う面で且つ外周側にリング状に塗布
し、二枚の該基板を互いに重ね合わせて液晶セルを形成
した後、一方の基板を他方の基板に向かって、基板全体
に均一荷重を掛けて、二枚の該基板の配向膜相互間のギ
ャップが目標ギャップ量になるまで、該液晶セルを押圧
する工程で用いる液晶表示装置のギャップ形成用治具
は、前記液晶セルが載置される平坦なセル支持面を有
し、該液晶セルの重さ及び該セルに対する押圧力で実質
的に変形しない高剛性材で形成されている第１フレーム
と、前記第１フレームと向い合い且つ該第１フレームの
前記セル支持面と対向する位置が開口している第２フレ
ームと、前記第２フレームの前記開口を塞ぐ弾性シート
と、前記第１フレームと前記第２フレームとの間で、該
第１フレームの前記セル支持面の回りに配され、囲った
空間内の気密性を確保するための密封部材と、を備え、
前記第１フレームと前記第２フレームとのうち、一方に
は、該第１フレームと該第２フレームとの間で前記密封
部材で囲まれた空間内の空気を排気するための排気口が
形成されていることを特徴とするものである。

【００１７】ここで、前記前記第１フレームの前記セル
支持面上には、弾性シートが配されていることが好まし
い。また、前記弾性シートの表面には、微細な凹凸が形
成されていることが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る各種実施形態
として液晶表示装置及びその製造方法について説明す
る。

【００１９】まず、図１〜図８を用いて、第１の実施形
態としての液晶表示装置及びその製造方法について説明
する。図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置
も、図１３を用いて説明した従来の液晶表示装置と同様
に、互いに向い合っている二枚の300mm×270mm×0.7mm
のガラス基板１２ａ，１２ｂを備えている。図３（ａ）
に示すように、一方のガラス基板１２ａの表面には、そ
の表示領域１内にI.T.O.（インジウム チタン オキサイ
ド)等の透明電極７ａが形成され、この透明電極７ａ上
に配向膜６ａが形成される。ここで、以上のガラス基板
１２ａと透明電極７ａと配向膜６ａとで形成される基板
をセグメント基板１３ａとする。透明電極７ａの形成過
程では、表示領域１の周囲領域２の最外周部に、後述す
るアライメントのための小さな複数のドーナツ型マーク
（図示されていない。）が形成される。また、他方のガ
ラス基板１２ｂの表面には、表示領域１内に厚さ約２μ
mの複数のカラーフィルタ９，９，…が形成されてい
る。複数のカラーフィルタ９，９，…間には、ブラック
マトリックス１０が形成される。このカラーフィルタ９
上及びガラス基板１２ｂ上の周辺領域２には、カラーフ
ィルタ９の段差を緩和するためのオーバーコート８ｂが
形成され、このオーバーコート８ｂの上に透明電極７ｂ
が形成され、表示領域１内の透明電極７ｂ上に配向膜６
ｂが形成されている。ここで、以上のガラス基板１２ｂ
とカラーフィルタ９とブラックマトリックス１０とオー
バーコート８ｂと透明電極７ｂと配向膜６ｂとで形成さ
る基板をカラーフィルタ基板１３ｂとする。ブラックマ
トリックス１０の形成過程では、ガラス基板１２ｂ上
で、セグメント基板１３ａのドーナツ型マークと対応す
る位置に、ドーナツ型マークの内径よりも僅かに小さい
径の丸型マーク（図示されていない。）が形成される。
なお、ここでは、カラーフィルタ９上に、カラーフィル
タ９の段差を緩和するためのオーバーコート８ｂを形成
したが、カラーフィルタ９の上面を研磨等により、平面
度0.1μmまで平坦化した場合には、オーバーコード８ｂ
はなくてもよい。

【００２０】セグメント基板１３ａ及びカラーフィルタ
基板１３ｂが準備できると、両基板１３ａ，１３ｂ間に
液晶材料を封止するため、図３（ｂ）に示すように、熱
硬化樹脂であるエポキシ樹脂等のシール剤３を、両基板
１３ａ，１３ｂのうち一方のセグメント基板１３ａに、
表示領域１を囲むようにディスペンサを用いて塗布す
る。このシール剤３には、平均粒径0.01μmのコロイダ
ルシリカが充填剤４ａとして2.5wt％混入している。シ
ール剤３は、図４に示すように、セグメント基板１３ａ
を構成するガラス基板１２ａ上において、矩形状の表示
領域１を囲むように、矩形状に塗布されている。矩形状
のシールパターンは、その角から2mm以内の角領域３ａ
においては、幅が0.2mm、これ以外の領域は幅が0.4mmに
している。ディスペンサによる塗布条件は以下の通りで
ある。塗布圧力；4kg/cm²、ディスペンサ径；0.3mm（シ
ールパターンの角領域のみ0.15mm)、ディスペンサと塗
布表面との隙間；0.15mm、塗布時のシール剤の高さ；30
μm、ディスペンサの操作速度；１mm/sec。

【００２１】なお、ここでは、シール剤３として、熱硬
化性樹脂を用いたが、この換わりに、紫外線感光硬化樹
脂を用いてもよい。また、ここでは、ディスペンサを用
いてシールパターンを形成したが、スクリーン印刷によ
りシールパターンを形成してもよい。

【００２２】以上のシール剤３の塗布工程と同時に、又
はその前後で、２枚の基板１３ａ，１３ｂの配向膜６
ａ，６ｂをラビング等の方法で配向処理し、その後、図
３（ｂ）に示すように、配向膜６ａ，６ｂ間の目標ギャ
ップ6±0.05μmより僅かに大きい、平均粒径6.25μmの
ポリマービーズスペーサ５を各基板１３ａ，１３ｂの配
向膜６ａ，６ｂ上に均一散布する。このポリマービーズ
スペーサ５の分散密度は、250個/mm²である。

【００２３】次に、図３（ｃ）に示すように、２枚の基
板１３ａ，１３ｂの配向面６ａ，１６ｂが向い合うよ
う、粗アライメントしつつ、２枚の基板１３ａ，１３ｂ
を重ね合わせて、軽く0.07kgf/cm²程度で基板を押圧し
て、配向面６ａ，１６ｂ間のギャップ１１を約２０μm
にしてから、精密アライメントして、基板１３ａ，１３
ｂと平行な方向における基板１３ａ，１３ｂ相互のズレ
量を±１μm以内にし、１枚の液晶セル１９を作る。粗
アライメントでは、透明電極７ａの形成過程で形成した
セグメント基板１３ａのドーナツ型マーク（図示されて
いない。）の内円内に、ブラックマトリックス１０の形
成過程で形成したカラーフィルタ基板１３ｂの丸型マー
ク（図示されていない。）が収まるように、調節する。

【００２４】その後、図３（ｄ）に示すように、液晶セ
ル１９を厚み方向に押圧して、配向面６ａ，１６ｂ間の
ギャップ１１を約２０μmから6±0.05μmにする。

【００２５】この押圧工程では、図２に示すようなギャ
ップ形成用治具３０を用いる。この治具３０は、矩形板
状の第１フレーム３１と、同じく矩形板状で中央に矩形
状の開口３６が形成されている第２フレーム３５と、第
１フレーム３１の中央部表面に貼付られているシリコン
スポンジゴムシート（弾性シート）３４と、第２フレー
ム３５の開口３６を塞ぐフッ素ゴムシート（弾性シー
ト）３７と、第１フレーム３１に対する液晶セル１９の
位置決めを行うための位置決め部材３８と、両フレーム
３１，３５間の空間の気密性を確保するためのＯリング
（密封部材）３９とを備えている。

【００２６】矩形板状の第１フレーム３１は、アルミニ
ウム製で幅330mm×長さ360mm×厚さ10mmである。この第
１フレーム３１の中央部表面は、フライスで平面度100
μmに仕上げられ、液晶セル１９を支持するための矩形
状のセル支持面３２を形成している。矩形状のセル支持
面３２の外周４辺のうち、１の辺には、複数の位置決め
部材３８が一定の間隔を開けて設けられている。矩形状
のセル支持面３２の外周側には、矩形状のＯリング装着
溝３３が形成されている。このＯリング装着溝３３に、
耐熱性シリコンゴムで形成され径が約10mmのＯリング３
９が装着される。このセル支持面３２上には、幅270mm
×長さ300mm×厚さ1mmの耐熱性シリコンスポンジゴムシ
ート３４が配されている。このシリコンスポンジゴムシ
ート３４は、ショアー硬さが３０である。

【００２７】矩形板状の第２フレーム３５は、第１フレ
ーム３１と同様に、アルミニウム製で幅330mm×長さ360
mm×厚さ10mmで、その中央部に、280mm×310mmの矩形状
開口３６が形成されている。この第２フレーム３５の開
口３６の僅かに外側には、排気口３８ａが形成され、そ
こに、弁３８ｂが取り付けられている。第２フレーム３
５の矩形状開口３６に、耐熱性のある厚さ1mmのフッ素
ゴムシート３７が設けられている。このフッ素ゴムシー
ト３７と第２フレーム３５との接着には、気密性、耐熱
性、及びゴム破損時における交換容易性を考慮して、一
体型シリコンＲＴＶゴムを用いている。なお、一体型シ
リコンＲＴＶゴムは、剥離性が良く、二つの部材を接着
した後、簡単に一方の部材から他方の部材を離すことが
できる。また、ここでは、、一体型シリコンＲＴＶゴム
を接着剤として、第２フレーム３５にフッ素ゴムシート
３７を取り付けたが、例えば、図９に示すように、フッ
素ゴムシート３７を第２フレーム３５に取り付けてもよ
い。具体的には、第２フレーム３５の開口３６の外周側
で且つ上面を覆うゴムシート押え枠４１を準備し、この
ゴムシート押え枠４１の一部に凸部４２を形成し、第２
フレーム３５の上面でゴムシート押え枠４１の凸部４２
に対応する位置に、この凸部４２が嵌まり込める凹部３
６ａを形成する。そして、第２フレーム３５の上面とゴ
ムシート押え枠４１との間でフッ素ゴムシート３７を挾
み込み、第２フレーム３５とゴムシート押え枠４１とを
ネジ４３で連結して、フッ素ゴムシート３７を第２フレ
ーム３５に取り付ける。また、ここでは、フッ素ゴムシ
ート３７を用いたが、シール剤として紫外線感光硬化樹
脂を用いる場合には、ゴムシートとして紫外線に対して
透過性のあるものを用いる必要がある。

【００２８】第１フレーム３１に取り付けたシリコンス
ポンジゴムシート３４及び第２フレーム３５に取り付け
たフッ素ゴムシート３７は、いずれも、表面が梨地状、
つまり表面に微細な凹凸が形成され、液晶セル１９を押
圧した後、ゴムシート３４，３７から液晶セル１９のガ
ラス基板１２ａ，１２ｂが剥離し易いようになってい
る。また、このようにゴムシート３４，３７の表面を梨
地状にしたために、ゴムシート３４，３７とガラス基板
１２ａ，１２ｂとの間に、僅かであるが真空吸引経路が
形成されるので、両者間に気泡が形成されてしまうこと
を防ぐことができる。

【００２９】以上で説明した治具３０は、二枚の液晶セ
ル１９を加えても、その重量が約３ｋｇで、作業者が手
軽に扱える重さになっている。

【００３０】押圧工程では、治具３０の第１フレーム３
１と第２フレーム３５との間に、液晶セル１９を挾み込
み、治具３０の排気口３８ａに真空ポンプを接続して、
治具３０内を減圧する。液晶セル１９のセット過程にお
いて、液晶セル１９の一辺を治具３０の第１フレーム３
１に設けた位置決め部材３８に接触させて、治具３０に
対して液晶セル１９を正確に位置決めする。第１フレー
ム３１に設けた位置決め部材３８は、図２に示すよう
に、その上端部が治具３０内真空吸引過程で、第２フレ
ーム３５のシリコンスポンジゴムシート３４と接触す
る。このため、このシリコンスポンジゴムシート３４が
第１フレーム３１に密着することで起こりうる、Ｏリン
グ３９で囲まれた空間内の不完全な真空吸引を防ぐこと
ができる。治具３０内の真空吸引後、エポキシ樹脂のシ
ール剤３が最も軟化する温度である７０℃に治具３０及
び液晶セル１９を加熱する。

【００３１】ここでは、シール剤３の最軟化時点におけ
る液晶セル押圧力を0.2kgf/cm²、言い換えると、治具３
０内の絶対圧力を0.8kgf/cm²としたい。そこで、常温(2
5℃）室内で液晶セル１９を治具３０に取り付けた際に
は、液晶セル押圧力が０．３ｋｇｆ／ｃｍ^２（治具３０
内の絶対圧力:0.7kgf/cm²)なるように、治具３０内を真
空吸引する。

【００３２】ここで、70℃で液晶セル押圧力を0.2kgf/c
m²にするための、常温(25℃)室内で液晶セル押圧力の求
め方について簡単に説明する。常温(25℃)室内で、液晶
セル１９を治具３０に取り付けた際の治具３０内の圧力
をP0とすると、この常温治具内絶対圧力P0は、ボイルシ
ャルルの法則により、次式で表すことができる。

【００３３】Ｐ０＝Ｐ１×Ｔ０／Ｔ１ Ｐ１：加熱炉内での治具内絶対圧力 Ｔ０：室温 Ｔ１：加熱炉内での治具及び液晶セルの温度 上式において、加熱炉内での治具３０内絶対圧力P1は0.
8kgf/cm²、室温T0は298(＝273+25)(K)、加熱炉内での治
具３０及び液晶セル１９の温度はT1は343(=273+70)(K)
であるから、これらの値を以下のように上式に代入する
と、常温治具内絶対圧力P0として、前述したように、0.
7kgf/cm²を得ることができる。

【００３４】 Ｐ０＝０．８×２９３／３４３ ＝０．７（kgf/cm²） なお、治具３０内絶対圧力P0が0.7kgf/cm²のときには、
液晶セル押圧力は、前述したように、0.3(1.0-0.7)kgf/
cm²になる。常温(25℃)室内で液晶セル１９を治具３０
に取り付け、治具３０内を真空吸引して、治具３０内の
絶対圧力を0.7kgf/cm²すると、弁３８ｂを閉じてから、
治具３０の排気口３８ａから真空ポンプを外す。

【００３５】次に、内部の絶対圧力が0.7kgf/cm²の治具
３０を加熱炉内に入れて、治具３０及び液晶セル１９を
７０℃にして、この状態を１０分間ほど保持する。治具
３０及び液晶セル１９が７０℃になると、治具３０内の
絶対圧力が0.8kgf/cm²になり、液晶セル１９には押圧力
として目標の0.2kgf/cm²が掛かり、図２及び図３（ｄ）
に示すように、液晶セル１９を構成する二枚のガラス基
板１２ａ，１２ｂ間隔が狭まり、配向膜６ａ，６ｂ間の
ギャップ１１が6±0.05μmになる。なお、治具３０及び
液晶セル１９の加熱には、このように加熱炉を用いてい
もよいが、ホットプレートを用いても、または、治具３
０のフレーム内に予めヒータを埋め込んでおいてもよ
い。

【００３６】７０℃加熱状態を１０分間維持した後、配
向膜６ａ，６ｂ間のギャップ１１が目標許容寸法範囲内
に収まっているか否かをチェックし、その後、シール剤
３であるエポキシ樹脂の硬化温度以上の１５０℃迄、治
具３０及び液晶セル１９を加熱し、シール剤３を硬化さ
せる。なお、治具３０に用いている各種ゴム３４，３
７，３９は、いずれも２５０℃以上の耐熱性があるの
で、治具３０を１５０℃まで加熱しても何ら問題はな
い。

【００３７】液晶セル１９のシール剤３が硬化すると、
液晶セル１９を冷却する。液晶セル１９の冷却には、治
具３０のフレームに予め冷却水炉を形成しておき、ここ
に冷却水を流すようにするとよい。液晶セル１９の冷却
後におけるシール剤３の各部の幅は、シールパターンの
角領域の幅が0.5mmになり、それ以外の領域の幅が1.0mm
になった。

【００３８】液晶セル１９の冷却が終了すると、この液
晶セル１９を治具３０から取外す。治具３０の各ゴムシ
ート３４，３７から液晶セル１９の各ガラス基板１２
ａ，１２ｂを離す過程では、前述したように、治具３０
の各ゴムシート１２ａ，１２ｂの表面が梨地状に形成さ
れているため、無理な力を加えることなく、容易に、治
具３０の各ゴムシート３４，３７から液晶セル１９の各
ガラス基板１２ａ，１２ｂを剥離することができる。液
晶セル１９を治具３０から外すと、液晶セル１９の外周
側の不要部分（アライメント用のドーナツ型マーク及び
丸形マークが形成されている部分を含む。）を切断し、
真空中において、液晶セル１９の液晶封入口から液晶を
封入し、この封入口を封止すると、液晶パネルが完成す
る。

【００３９】その後、液晶パネルの透明電極７ａ，７ｂ
と液晶ドライバとを結線すると、液晶表示装置が完成す
る。

【００４０】次に、以上で説明した液晶表示装置の製造
方法の効果について説明する。図５に示すように、ポリ
マービーズスペーサ５の配向膜上の分散密度を大きくす
ると、一定の押圧力に対するポリマービーズスペーサ５
の変形量は、直線的に小さくなる。これは、ポリマービ
ーズスペーサ５の分散密度が大きくなると、ポリマービ
ーズ５の１個当たりに掛かる荷重が小さくなるためであ
る。また、図６に示すように、シール剤３中の充填剤４
ａの濃度を高めると、この充填剤４ａを含めたシール剤
３の粘度が高まる結果、図７に示すように、一定の押圧
力に対するシール剤３の変形量は、小さくなる。

【００４１】そこで、この実施形態では、液晶セル押圧
工程において、シール剤３及びポリマービーズスペーサ
５がいずれも押圧されてからの、同一荷重に対するシー
ル剤３の変形量とポリマービーズスペーサ５の変形量と
が同じになるよう、前述したように、平均粒径0.01μm
の充填剤４ａのシール剤中濃度を2.5wt％にし、平均粒
径6.25μmのポリマービーズスペーサ５の分散密度を250
個/mm²にしている。

【００４２】この結果、液晶セル押圧工程において、シ
ール剤３及びポリマービーズスペーサ５がいずれも押圧
されてから、シール剤３が変形する量と、ポリマービー
ズスペーサ５が変形する量とが同じになり、カラーフィ
ルタ基板１３ｂのガラス基板１２ｂに対してセグメント
基板１３ａのガラス基板１２ａが平行な状態を維持した
まま、両ガラス基板１２ａ，１２ｂの間隔が狭まる。

【００４３】さらに、この実施形態では、表示領域１の
周囲を囲ったシール剤３は、押圧工程で各部のシール剤
３に均等に力が掛かるよう、矩形状のシールパターンの
角領域３ａでは、他の部分よりもその幅が狭くなってい
るので、各部のシール剤３に均等に力が掛かり、各部の
シール剤３は、同量変形する。

【００４４】このように、この実施形態では、液晶セル
押圧工程において、各部のシール剤３は、同量変形し、
しかも、シール剤３及びポリマービーズスペーサ５がい
ずれも押圧されてからの、シール剤３の変形量とポリマ
ービーズスペーサ５の変形量とが同じなので、両基板１
３ａ，１３ｂの配向膜６ａ，６ｂ間の間隔を均一にする
ことができる。このため、表示ムラの劣化を防ぐことが
でき、表示品位を向上させることができる。

【００４５】また、図１４を用いて説明した従来の治具
は、いずれのフレーム２１ａ，２１ｂにも開口２２ａ，
２２ｂが形成され、剛性が低く、僅かな外力で治具が変
形し、治具内の真空が破壊してしまう恐れが大きいた
め、治具内の絶対圧力を0.1kgf/cm²(液晶セル押圧力0.9
kgf/cm²)に、真空度を高めて、両フレーム２１ａ，２１
ｂ間の吸着力を大きくしている。このように、従来技術
では、液晶セル押圧力0.9kgf/cm²と大きいため、シール
部材３の変形量もポリマービーズスペーサ５の変形量も
大きくなり、結果として、両変形量の差が大きくなって
いる。これに対して、本実施形態の治具３０は、一方の
フレーム３５には開口３６が形成されているものの、他
方のフレーム３１には開口が形成されていないので、治
具３０の剛性が高く、僅かな外力では変形しないので、
治具３０内の絶対圧力を前述したように、0.7kgf/cm
²（液晶セル押圧力0.3kgf/cm²)と、治具３０内の真空度
を低めに設定できる。この結果、シール部材３の変形量
もポリマービーズスペーサ５の変形量も小さく、たと
え、両変形量に差があったとしても、両変形量の差が小
さくなる。

【００４６】さらに、本実施形態の治具３０の第１フレ
ーム３１には、開口３６が形成されておらず、シリコン
スポンジゴムシート３４を介して、剛性の高い第１フレ
ーム３１で、液晶セル１９を支えているので、液晶セル
押圧工程で、液晶セル１９を第１フレーム３１上に置い
ても、液晶セル１９は実質的に反り返ることがない。

【００４７】ここで、液晶セル１９の反り返り、及びそ
の反り返りによるセグメント基板１３ａの透明電極７ａ
とカラーフィルタ基板１３ｂの透明電極７ｂとの相対的
位置関係のズレ（ピッチズレ）に関して、検証を行った
ので、この検証結果について図８を用いて説明する。な
お、同図において、横軸は液晶セル１９の反り返り量ｈ
（mm）、縦軸はピッチズレ量Ｐ（μm）である。また、
ピッチズレ量Ｐは、ここでは、セグメント基板１３ａに
設けたアライメント用のドーナツ型マーク相互間の距離
Ｐ１と、カラーフィルタ基板１３ｂに設けたアライメン
ト用の丸型マーク相互間の距離Ｐ２との差（Ｐ１−Ｐ
２）にしている。

【００４８】図８に示すように、本実施形態の治具３０
を用いた場合の液晶セル１９の反り返り量は、図１４に
示す従来の治具を用いた場合の液晶セル１９の反り返り
量の約１／２である。このため、本実施形態の治具３０
を用いた場合のピッチズレは、従来の治具を用いた場合
のピッチズレ量の約１／２に抑えることができる。

【００４９】このように、本実施形態の治具３０を用い
ることにより、液晶セル１９の反り返りを抑え、それに
よるセグメント基板１３ａの透明電極７ａとカラーフィ
ルタ基板１３ｂの透明電極７ｂとの相対的位置関係のズ
レを抑えることができるので、表示コントラストの低下
を抑制することができる結果、表示品位を向上させるこ
とができる。

【００５０】次に、本発明に係る第２の実施形態として
の液晶表示装置について、図１０を用いて説明する。こ
の実施形態の液晶表示装置は、シール剤３内への充填剤
４ｂが第１の実施形態の充填剤４ａと異なっている以
外、セグメント基板１３ａ及びカラーフィルタ基板１３
ｂの構成、さらに液晶表示装置の製造方法に関して第１
の実施形態と基本的に同じである。

【００５１】この実施形態では、シール剤３内への充填
剤４ｂとして平均粒径4.0μmのガラスビーズを用いてい
る。この実施形態でも、充填剤４ｂの濃度に応じたシー
ル剤３の変形量に関して予め試験を行い、液晶セル押圧
工程において、シール剤３及びポリマービーズスペーサ
５がいずれも押圧されてからの、同一荷重に対するシー
ル剤３の変形量とポリマービーズスペーサ５の変形量と
が同じになる、充填剤４ｂの濃度を求めている。この充
填剤４ｂの濃度は、この実施形態では、100000個/mm³で
ある。

【００５２】なお、シール剤３の充填剤の径は、本実施
形態及び第１の実施形態のように、配向膜６ａ，６ｂ間
の目標ギャップ（6μm）より小さいことがことが好まし
い。これは、充填剤の径が小さい方が単位体積当たりの
表面積が大きくなり、シール剤３に対する充填剤の摩擦
力を大きくすることができ、この充填剤が混入されたシ
ール剤３の変形量調節を行い易いからである。また、こ
の実施形態では、シール剤３への充填剤として、ガラス
ビーズを用いたが、この換わりにポリマービーズを用い
てもよい。さらに、スペーサ５に関しても、ポリマービ
ーズの換わりにガラスビーズを用いてもよい次に、本発
明に係る第３の実施形態としての液晶表示装置につい
て、図１１を用いて説明する。この実施形態の液晶表示
装置は、基本的に、セグメント基板１３ａ及びカラーフ
ィルタ基板１３ｂの構成、さらに液晶表示装置の製造方
法に関して第１及び第２の実施形態と同じである。

【００５３】この実施形態では、第２の実施形態のシー
ル剤３中の充填剤４ｂの濃度を低くする一方で、基板１
３ａ，１３ｂに対して平行な方向のシール剤３の幅ｄを
大きくしている。このように、シール剤３の幅ｄを調整
しても、各部のシール剤３に係る力を調整することがで
きるので、シール剤３の変形量を目的の変形量にするこ
とができる。

【００５４】次に、本発明に係る第４の実施形態として
の液晶表示装置について、図１２を用いて説明する。こ
の実施形態の液晶表示装置は、カラーフィルタ基板１３
ｃの一部を構成するガラス基板１２ｂの上面全体にカラ
ーフィルタ９を形成したものである。

【００５５】この実施形態では、カラーフィルタ９の上
面を研磨等により、平面度0.1μmまで平坦化し、第１の
実施形態で用いたオーバーコード８ｂを使用していな
い。カラーフィルタ９の上面には、透明電極７ｃ、配向
膜６ｃの順で積層されている。セグメント基板１２ａに
関しては、第１の実施形態と同様のものである。

【００５６】カラーフィル基板１３ｃの配向膜６ｃとセ
グメント基板１２ａの配向膜６ａとの間には、以上の実
施形態と同様に、平均粒径6.25μmのポリマービーズス
ペーサ５を分散密度250個/mm²で均一散布している。ま
た、シール剤３の中には、同じく平均粒径6.25μmのポ
リマービーズを充填剤４ｃとして42000個/mm³の割合で
混入している。

【００５７】このようにしても、以上の実施形態と同様
に、液晶セル押圧工程において、シール剤３及びポリマ
ービーズスペーサ５がいずれも押圧されてからの、同一
荷重に対するシール剤３の変形量とポリマービーズスペ
ーサ５の変形量とを同じにすることができ、表示ムラの
劣化を抑えることができる結果、表示品位を向上させる
ことができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、液晶セルを構成する二
枚の基板間に液晶封止空間を形成するためのシール剤、
及び二枚の基板間に配されているスペーサが、セル押圧
工程でいずれも押圧されてからの、同一荷重に対するシ
ール剤の変形量とスペーサの変形量とが同じになるよ
う、シール剤に混入する充填剤の濃度を定め、シール剤
塗布工程では、予め定めた濃度分充填剤を混入させたシ
ール剤を用いているので、セル押圧工程で、二枚の基板
は互い平行な状態を維持したまま、両者の間隔が狭ま
り、基板間のギャップを各箇所において均一にすること
ができる。従って、液晶表示装置の表示品位を向上させ
ることができる。さらに、本発明では、以上のように、
シール剤に混入する充填剤の濃度を調整して、基板間の
ギャップを均一にしているので、複雑で特殊な治具を使
用する必要がないので、製造工程が複雑にならず、かつ
製造コストを抑えることができる。

【００５９】また、セル押圧工程で、本発明の治具を用
いることにより、液晶セルを高剛性のフレームで確りと
支持できるので、液晶セルの反り返りを防ぎ、液晶表示
装置の表示コントラストの低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施形態としての液晶セル
の断面図である。

【図２】本発明に係る一実施形態としてのギャップ形成
用治具の断面図である。

【図３】本発明に係る第１の実施形態としての液晶セル
の製造工程を示す説明図である。

【図４】本発明に係る第１の実施形態としての液晶セル
のガラス基板上のシールパターンを示す説明図である。

【図５】スペーサ分散密度と一定押圧力に対するスペー
サの変形量との関係を示すグラフである。

【図６】シール剤中の充填剤濃度とシール剤の粘度との
関係を示すグラフである。

【図７】シール剤中の充填剤濃度と一定押圧力に対する
シール剤の変形量との関係を示すグラフである。

【図８】セルの反り返り量とセルのピッチズレ量との関
係を示すグラフである。

【図９】本発明に係る他の実施形態としての治具のゴム
シート取り付け部分の断面図である。

【図１０】本発明に係る第２の実施形態としての液晶セ
ルの断面図である。

【図１１】本発明に係る第３の実施形態としての液晶セ
ルの断面図である。

【図１２】本発明に係る第４の実施形態としての液晶セ
ルの断面図である。

【図１３】従来の液晶セルの断面図である。

【図１４】従来のギャップ形成用治具の断面図である。

【符号の説明】

１…表示領域、２…周辺領域、３…シール剤、４，４
ａ，４ｂ，４ｃ…充填剤、５…ポリマービーズスペー
サ、６ａ，６ｂ，６ｃ…配向膜、７ａ，７ｂ，７ｃ…透
明電極、８ｂ…オーバーコート、９…カラーフィルタ、
１０…ブラックマトリックス、１１…ギャップ、１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ…ガラス基板、１３ａ…セグメント
基板、１３ｂ，１３ｃ…カラーフィルタ基板、１９…液
晶セル、３０…ギャップ形成用治具、３１…第１フレー
ム、３２…セル支持面、３４…シリコンスポンジゴムシ
ート（弾性シート）、３５…第２フレーム、３６…開
口、３７…フッ素ゴムシート（弾性シート）、３８ａ…
排気口、３８ｂ…弁、３９…Ｏリング（密封部材）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩村 亮二 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 上原 正男 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 中務 秀明 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 岡田 茂行 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 小林 昌則 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 岡本 正高 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二枚の配向膜付き基板が向い合い、両配向
   膜間に液晶が封止されている液晶表示装置で、 所定の処理で硬化するシール剤を、二枚の前記配向膜付
   き基板のうち一方の基板の他方の基板と向い合う面で且
   つ外周側にリング状に塗布するシール剤塗布工程と、 二枚の前記基板の各配向膜間にスペーサを配するスペー
   サ散布工程と、 二枚の前記基板を互いに重ね合わせて液晶セルを形成
   し、一方の基板を他方の基板に向かって、基板全体に均
   一荷重を掛けて、二枚の基板の配向膜相互間のギャップ
   が目標ギャップ量になるまで、該液晶セルを押圧するセ
   ル押圧工程と、 前記シール剤に対して前記所定の処理を施して、該シー
   ル剤を硬化させるシール剤硬化工程と、 を有する液晶表示装置の製造方法において、 試験によって、前記シール剤に充填剤を混入した際の、
   該充填剤の濃度に応じた所定荷重に対する該シール剤の
   変形量を調べておき、前記セル押圧工程で、該シール剤
   及び該スペーサがいずれも押圧されてからの、同一荷重
   に対する該シール剤の変形量と該スペーサの変形量とが
   同じになる該充填剤の濃度を定め、 前記シール剤には、前記充填剤を予め定めた前記濃度分
   混入し、前記シール剤塗布工程では、該充填剤が混入し
   た該シール剤を用いることを特徴とする液晶表示装置の
   製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の液晶表示装置の製造方法に
   おいて、 前記試験において、前記基板と平行な方向における前記
   シール剤の幅及び前記充填剤の濃度に応じた所定荷重に
   対する該シール剤の変形量を調べておき、前記セル押圧
   工程で、該シール剤及び該スペーサがいずれも押圧され
   てからの、同一荷重に対する該シール剤の変形量と該ス
   ペーサの変形量とが同じになる該シール剤の幅及び該充
   填剤の濃度を定め、 前記シール剤には、前記充填剤を予め定めた前記濃度分
   混入し、前記シール剤塗布工程では、該充填剤が混入し
   た該シール剤を予め定めた前記幅で、前記一方の基板に
   塗布することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の液晶表示装置の製造
   方法において、 前記シール剤に混入させる前記充填剤の粒径は、二枚の
   基板の配向膜相互間の目標ギャップ量より小さいことを
   特徴とする液晶表示装置の製造方法。
4. 【請求項４】二枚の配向膜付き基板が向い合い、両配向
   膜間に液晶が封止されている液晶表示装置で、 所定の処理で硬化するシール剤を、二枚の前記配向膜付
   き基板のうち一方の基板の他方の基板と向い合う面で且
   つ外周側にリング状に塗布することシール剤塗布工程
   と、 二枚の前記基板の各配向膜間にスペーサを配するスペー
   サ散布工程と、 二枚の前記基板を互いに重ね合わせて液晶セルを形成
   し、一方の基板を他方の基板に向かって、基板全体に均
   一荷重を掛けて、二枚の基板の配向膜相互間のギャップ
   が目標ギャップ量になるまで、該液晶セルを押圧するセ
   ル押圧工程と、 前記シール剤に対して前記所定の処理を施して、該シー
   ル剤を硬化させるシール剤硬化工程と、 を有する液晶表示装置の製造方法において、 試験によって、前記基板と平行な方向における前記シー
   ル剤の幅に応じた所定荷重に対する該シール剤の変形量
   を調べておき、前記セル押圧工程で、該シール剤及び該
   スペーサがいずれも押圧されてからの、同一荷重に対す
   る該シール剤の変形量と該スペーサの変形量とが同じに
   なる該シール剤の幅を定め、 前記シール剤塗布工程では、該シール剤を予め定めた前
   記幅で塗布することをを特徴とする液晶表示装置の製造
   方法。
5. 【請求項５】請求項１、２、３又は４記載の液晶表示装
   置の製造方法において、 二枚の前記配向膜付き基板のうち、一方の基板の一部を
   構成する基板本体の他方の基板と対向する面全体にカラ
   ーフィルタを形成することを特徴とする液晶表示装置の
   製造方法。
6. 【請求項６】請求項１、２、３、４又は５記載の液晶表
   示装置の製造方法において、 二枚の前記配向膜付き基板のうち、一方の基板がカラー
   フィルタを備えている場合、該カラーフィルタの表面を
   平坦化する工程を有することを特徴とする液晶表示装置
   の製造方法。
7. 【請求項７】請求項１、２、３、４、５又は６記載の液
   晶表示装置の製造方法において、 前記シール剤塗布工程では、二枚の配向膜付き基板のう
   ち一方の基板の外周側にリング状に塗布したシール剤パ
   ターンが角を有する場合、該シール剤の幅を、該角を含
   む角領域の該基板と平行な方向における該シール剤の幅
   を該角領域以外の該シール剤の幅より狭くすることを特
   徴とする液晶表示装置。
8. 【請求項８】二枚の配向膜付き基板が向い合い、両配向
   膜間に液晶が封止されている液晶表示装置の製造工程で
   用いる治具であって、 所定の処理で硬化するシール剤を、二枚の前記配向膜付
   き基板のうち一方の基板の他方の基板と向い合う面で且
   つ外周側にリング状に塗布し、二枚の該基板を互いに重
   ね合わせて液晶セルを形成した後、一方の基板を他方の
   基板に向かって、基板全体に均一荷重を掛けて、二枚の
   該基板の配向膜相互間のギャップが目標ギャップ量にな
   るまで、該液晶セルを押圧する工程で用いる液晶表示装
   置のギャップ形成用治具において、 前記液晶セルが載置される平坦なセル支持面を有し、該
   液晶セルの重さ及び該セルに対する押圧力で実質的に変
   形しない高剛性材で形成されている第１フレームと、 前記第１フレームと向い合い且つ該第１フレームの前記
   セル支持面と対向する位置が開口している第２フレーム
   と、 前記第２フレームの前記開口を塞ぐ弾性シートと、 前記第１フレームと前記第２フレームとの間で、該第１
   フレームの前記セル支持面の回りに配され、囲った空間
   内の気密性を確保するための密封部材と、 を備え、 前記第１フレームと前記第２フレームとのうち、一方に
   は、該第１フレームと該第２フレームとの間で前記密封
   部材で囲まれた空間内の空気を排気するための排気口が
   形成されていることを特徴とする液晶表示装置のギャッ
   プ形成用治具。
9. 【請求項９】請求項８記載の液晶表示装置のギャップ形
   成用治具において、 前記第１フレームの前記セル支持面上には、弾性シート
   が配されていることを特徴とする液晶表示装置のギャッ
   プ形成用治具
10. 【請求項１０】請求項８又は９記載の液晶表示装置のギ
    ャップ形成用治具において、 前記弾性シートの表面には、微細な凹凸が形成されてい
    ることを特徴とする液晶表示装置のギャップ形成用治具