JPH11264985A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型の液晶表示素子にも対応できるように狭
セルギャップの高精度化や、セルギャップ面内の均一性
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。 【解決手段】 液晶を挟む一対の基板２ａ，２ｂのう
ち、一方の基板に液晶を封止するためのシール材を塗布
すると共に、他方の基板にセルギャップを規定するスペ
ーサを散布し、または突起を設け、圧力可変槽８内に設
けた少なくとも一方が変位自在の一対の定盤９，１０の
うち、吸気穴または溝を有する一方の定盤９に一方の基
板２ｂを吸着させ、他方の定盤１０に緩衝材１２を介し
て他方の基板２ａを設置し、更に、圧力可変槽８内を所
定の圧力とした状態で一対の基板２ａ，２ｂを位置合わ
せして圧接し、貼り合わせるようにした。

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ものである。

【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として注入方式と
滴下方式が考えられており、前者の注入方式は、一般的
に量産時の方法として扱われ、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ものであ
る。一方、滴下方式は、予め一方の基板上に液晶を滴下
したものに他方の基板を真空中で貼り合わせるものであ
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ている。

【０００３】以下、図面を参照しながら従来の液晶表示
素子の製造方法について説明する。図７は従来の液晶表
示素子の製造方法により製造された液晶表示素子の構成
を示す要部断面図、図８は従来の液晶表示素子の製造方
法における製造工程のフローチャートを示しており、前
記注入方式に基づくものである。図７において、液晶表
示素子１は内部の表示電極５ａ，５ｂを有する一対の基
板２ａ，２ｂ間に所定のセルギャップを形成するように
スペーサ４を分散させ、そのセル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、２
枚、または使用しない場合もある。なお、６はシール
材、７は配向膜である。

【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のであるが、
以下、図８を参照して、この図７に示した従来の液晶表
示素子の製造方法について説明する。注入方式では、ま
ず、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。

【０００５】次に、どちらか一方の基板、例えば基板２
ａ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。更に液晶表示素子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にはセル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２
ａ，２ｂを貼り合わせる。貼り合わせる際には、両方の
基板２ａ，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り、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。

【０００６】ここで、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。Ｕ
Ｖ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。

【０００７】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をプールしたものを圧力可変槽内に入れておき、
０.２〜０.７Torr程度で、空セルの注入部を液晶に触れ
させ、圧力可変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に再配向処理を行い完成する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな製造方法では、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、セルギャップの面内均一化
が得られないという問題点がある。即ち、基板の貼り合
わせ方法において、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いることにより、適切な空
セルができていない。即ち、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
があり、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されていても、後のシール硬化工
程の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。この問題は基板サ
イズの大きさに比例して大きくなる。

【０００９】一方、シール材にＵＶ樹脂を用いた場合、
加圧プレスで一度セル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
ギャップむらが生じる。この問題も基板サイズが大きく
なるほど更に大きくなる。

【００１０】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
う問題点があった。

【００１１】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
であり、ＣＲＴの代替となるＬＣＤモニターなどで求め
られる２０型相当の大型の液晶表示素子にも対応できる
ように狭セルギャップの高精度化や、セルギャップ面内
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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子の
製造方法は、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、前記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、適当
な圧力に調整された雰囲気内において、これら一対の基
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
散布した面または突起を設けた面を対向させて位置合わ
せし、緩衝手段を介して両者を圧接して貼り合わせる接
合工程を備えたものである。

【００１３】この発明の製造方法によれば、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し、また、捨てシ
ールパターンを形成したものは、セルギャップの均一性
が一層確実になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態につ
いて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施
の形態共、前記従来のものと同一の部分については同一
符号を用いるものとする。

【００１５】（実施の形態１）図１は本発明の液晶表示
素子の製造方法の実施の形態１により製造された液晶表
示素子の構成を示す要部断面図である。この液晶表示素
子１は、内部に表示電極５ａ，５ｂを有する一対の基板
２ａ，２ｂ間に所定のセルギャップを形成するようにス
ペーサ４を分散させ、そのセル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。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。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、
棒状のものがあり、セル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。また、スペーサ４の散布に代えてこのスペーサ４と
同等の高さの突起を一方の基板に設けてもよい。液晶表
示素子１の周辺にはシール材６を塗布、形成しており、
このシール材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。なお、
７は後述の配向膜である。この構成は前記図７に示した
従来のものと構成上同一となるが、その製造方法に特徴
があるものであり、以下、注入方式を用いた液晶表示素
子の製造方法について説明する。図２は本発明の液晶表
示素子の製造方法の実施の形態１における製造工程のフ
ローチャートであり、このフローチャートに示されるよ
うに、まず、洗浄後の基板２ａ，２ｂ（以下、符号は図
１参照）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２ａ，２ｂのう
ち、いずれか一方の基板、例えば基板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、この
基板２ａ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。

【００１６】図３は本発明の液晶表示素子の製造方法を
実施し得る基板貼合せ装置の概要を示す模式図であり、
基板２ａまたは基板２ｂへの前記導電性樹脂の塗布後、
これら基板２ａ，２ｂを装填して貼り合わせる装置であ
る。この装置は圧力可変槽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を有し、かつアライメン
トができるように認識カメラを装置内に設けたものであ
る。まず、いずれか一方の基板、例えば基板２ａを緩衝
手段となる緩衝材１２を介して下方の定盤１０に設置
し、他方の基板２ｂを、吸着穴（または溝）９ａを有す
る上方の定盤９に吸着させ、圧力可変槽８内を所定の圧
力にした後、上下基板２ａ，２ｂをマーカーの位置整合
を確認しながら所要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、圧
力可変槽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の厚みばらつきや上下定盤９，１
０の平面度よりも小さい値にてセルギャップを形成する
ことが可能である。そして、両基板２ａ，２ｂ間のシー
ル材を硬化、または仮硬化させて液晶表示素子１を形成
する。

【００１７】空セルを作るには基板の周辺を割断して、
圧力可変槽内に空セルと液晶溜めを用意し、圧力可変槽
内の真空度がある程度安定してから、空セルの封口部を
液晶溜めに漬けて圧力可変槽内を大気圧に戻し、空セル
内外の差圧と毛細管現象で液晶をセルギャップ内に注入
する。所定の液晶量に達したら、封口部を樹脂で閉じ、
余分な液晶を洗い落とし、液晶表示素子の全体をアニー
ルして液晶の再配向処理を行う。

【００１８】図４は本発明の液晶表示素子の製造方法の
実施の形態１に適用し得るシールパターンの一例を示す
平面図であり、配向膜７を囲むように、シール材６，捨
てシール材１１が設けられ、液晶封止用のシール材６の
外側に形成された捨てシール材１１はギャップ均一性を
出すのに活用されている。本実施の形態においては、圧
力可変槽内で基板を貼り合わせるので、より均一性の効
果が得られるシールパターンとして、この図４で示すよ
うな捨てシール材１１が液晶表示素子１を切れ目なく一
周して取り巻くようにしたものを適用しており、組立装
置の圧力可変槽８内を真空状態から大気に戻しても、空
セル部分は真空状態を保つことができ、セルギャップの
面内均一性を向上させる。そして、シール材を本硬化し
て空セルを作るために基板を割断するまで、空セル部分
は真空状態に保持される。

【００１９】以上のように、本実施の形態によれば、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
ことにより、二次的に生じていた不具合を無くすことが
でき、これによりギャップ出しによるアライメントずれ
や外れが起こらず、液晶表示素子の反りも発生させない
で量産性を高めることができる。

【００２０】（実施の形態２）図５は本発明の液晶表示
素子の製造方法の実施の形態２における製造工程のフロ
ーチャートであり、前記の滴下方式に基づくものであ
る。このフローチャートに示されるように、配向膜７を
形成した基板２ａ，２ｂをラビング処理するまでの手順
は図２で示すものと同じであり、表面に異物がある場合
はラビング後の洗浄工程を通す。このようにしてできた
一方の基板２ａにシール材６を描画や印刷で塗布し、他
方の基板２ｂにスペーサ４を均一に散布する。シール材
６にはラジカルやカチオン型のＵＶ樹脂を用いる。ま
た、スペーサ４には固着タイプのものを用いて形成し、
基板２ｂに対してある程度の密着強度を必要とする。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。

【００２１】次に、液晶３を滴下するが、どちらかと言
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
リア面積とセル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。この滴下後、図３に示す前記基板貼合せ
装置により、両基板２ａ，２ｂを貼り合わせる。まず、
液晶３を滴下した基板２ａを下方の定盤１０に設置し、
他方の基板２ｂを上方の定盤９に吸着させ、圧力可変槽
８内を所定の圧力にした後、上下基板２ａ，２ｂが所要
の合わせ精度を得るようにマーカーの位置整合を確認し
ながら、上下定盤９，１０を加圧して両基板２ａ，２ｂ
を貼り合わせ、圧力可変槽８内を大気圧に戻す。そし
て、両基板２ａ，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が
ある。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。
図６は本発明の液晶表示素子の製造方法の実施の形態２
に適用し得るシール材パターンの一例を示す平面図であ
り、上記滴下方式においても、この図６に示すように配
向膜７を取り巻く切れ目のない捨てシール材１１を形成
すると、液晶表示素子１の面内中央部とシール材６周辺
部のセルギャップの均一性を高めることができる。

【００２２】以上のように、本実施の形態によれば、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
ことにより、二次的に生じていた不具合を無くすことが
でき、これによりギャップ出しによるアライメントずれ
や外れが起こらず、液晶表示素子の反りも発生させない
で量産性を高めることができると共に、圧力可変槽内
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セルギ
ャップ化も実現可能となる。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、液晶の使用量においても最低限のものとな
る。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、液晶表
示素子のセルギャップ面内均一性、セルギャップ精度、
アライメント精度を高めることができるという有利な効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の製造方法の実施の形態
１により製造された液晶表示素子の構成を示す要部断面
図

【図２】本発明の液晶表示素子の製造方法の実施の形態
１における製造工程のフローチャート

【図３】本発明の液晶表示素子の製造方法を実施し得る
基板貼合せ装置の概要を示す模式図

【図４】本発明の液晶表示素子の製造方法の実施の形態
１に適用し得るシールパターンの一例を示す平面図

【図５】本発明の液晶表示素子の製造方法の実施の形態
２における製造工程のフローチャート

【図６】本発明の液晶表示素子の製造方法の実施の形態
２に適用し得るシールパターンの一例を示す平面図

【図７】従来の液晶表示素子の製造方法により製造され
た液晶表示素子の構成を示す要部断面図

【図８】従来の液晶表示素子の製造方法における製造工
程のフローチャート

【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 圧力可変槽 ９，１０ 定盤 １１ 捨てシール材 １２ 緩衝材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、前記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、適
   当な圧力に調整された雰囲気内において、これら一対の
   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
   を散布した面または突起を設けた面を対向させて位置合
   わせし、緩衝手段を介して両者を圧接して貼り合わせる
   接合工程を含むことを特徴とする液晶表示素子の製造方
   法。
2. 【請求項２】 接合工程は、雰囲気内の圧力より低圧力
   になるように吸気する吸着穴または溝を有する少なくと
   も一方が変位自在の一対の定盤の一方に基板を吸着させ
   て行われることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素
   子の製造方法。
3. 【請求項３】 スペーサを散布した場合には、スペーサ
   を固着する工程と、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を更に含
   むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の液晶
   表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】 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
   する工程を更に含むことを特徴とする請求項１ないし請
   求項３のいずれか１項に記載の液晶表示素子の製造方
   法。