JPH11281988A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示素子の製造方法において、液晶を挟
む一対の基板間のギャップ精度、ギャップ面内均一性、
アライメント精度を高め、表示品位を向上するととも
に、将来的に求められる大型サイズ化や狭ギャップ化に
も対応できるようにする。 【解決手段】 液晶を挟む一対の基板のうち、一方の基
板および、または他方の基板にセルギャップを規定する
突起を設け、一方の基板または他方の基板に液晶を封止
するためのシール材を塗布する。真空槽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、
定盤１０に一方の基板２ａを設置し、真空槽８内の圧力
より低圧力となるように吸気する吸着穴や溝を有する他
方の定盤９に他方の基板２ｂを吸着させた後、真空槽８
内を所定の圧力とし、一対の基板２ａ，２ｂを位置合わ
せして貼り合わせる。

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、ワードプロセッサ、モニターディスプレイなど
のＯＡ機器や携帯型の情報通信機器などに用いられる液
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
完成させるものである。

【０００３】図８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したものである。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７で示すような断面構造を有する。内部に表示電極５
ａ，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４ａ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、２枚、または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８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。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４ａ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には、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
線を照射をしてシール材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．
２〜０．７Torr程度で、空セルの注入口部を液晶に触れ
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を再配向処理する。

【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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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
むらが生じる。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。

【００１４】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。

【００１５】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い、上記のような従来の問題点
を解決するものであり、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。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の液晶表示素子の製造方法は、まず、液晶注入
方式のもので、（１）液晶を挟む一対の基板のうち、一
方の基板および、または他方の基板にセルギャップを規
定する突起を設けるとともに、前記一方の基板または他
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、少なくとも一方が変位
自在の一対の定盤を設けた真空槽内の前記一方の定盤に
前記一対の基板のうち一方の基板を設置し、真空槽内の
圧力より低圧力となるように吸気する吸着穴や溝を有す
る他方の定盤に他方の基板を吸着させて真空槽内を所定
の圧力とし、前記シールパターンを形成した面および突
起を設けた面を内側にして前記一対の基板を位置合わせ
して貼り合わせる工程とを有することを特徴とするもの
である。

【００１７】また、（２）前記（１）における、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際、そ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同時に形成す
るものである。

【００１８】また、液晶滴下方式のもので、（３）液晶
を挟む一対の基板のうち、一方の基板および、または他
方の基板にセルギャップを規定する突起を設けるととも
に、前記一方の基板または他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、少なくとも一
方が変位自在の一対の定盤を設けた真空槽内の前記一方
の定盤に前記一対の基板のうち一方の基板を設置し、真
空槽内の圧力より低圧力となるように吸気する吸着穴や
溝を有する他方の定盤に他方の基板を吸着させて真空槽
内を所定の圧力とし、前記シールパターンを形成した面
および突起を設けた面を内側にして前記一対の基板を位
置合わせして貼り合わせる工程とを有することを特徴と
するものである。

【００１９】さらに、（４）前記（３）における、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際、そ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同時に形成
するものである。

【００２０】上記、本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、真空槽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し
たものは、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
の断面構造を示したものである。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
を形成するように突起４をどちらか一方の基板、または
両方の基板２ａ，２ｂ上に予め設けており、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２
ａ，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。

【００２３】また、セルギャップを形成する突起４は、
図９に示すように、カラーフィルタのＲ，Ｇ，Ｂおよび
ブラックマトリクスを重ねて形成したり、カラーフィル
タ基板，アレイ基板，透明電極のある基板上に感光性樹
脂を塗布して突起４のパターンをフォトリソ法で形成し
たり、印刷やインクジェット等の方法でも形成すること
ができる。実際に所定のギャップにするには、突起４の
高さだけで求めたり、アクティブ素子１２と突起４を重
ねることにより実現している。液晶表示素子１の周辺に
はシール材６を塗布している。シール材６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、注入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、そ
の基板２ａおよび、または他方の基板２ｂに突起４を設
ける。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。

【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。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認識カメラをプレ
ス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を下方の定盤１０に設置し、他方の
基板２ｂを、吸着穴や溝を有する上方の定盤９に吸着さ
せ、真空槽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２
ａ，２ｂを貼り合わせ、真空槽８内を大気圧に戻す。こ
の時の定盤９の吸着の真空度を真空槽８内より高くし
（圧力を低くし）、真空槽８内を真空引きしても定盤９
が保持した基板２ｂを落とさないようにする。例えば、
真空槽８内が０．７Torrでも吸着の方が０．３Torrなら
ばガラス基板（０．７ｍｍ厚）の保持は十分可能であ
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。

【００２６】空セルを作るには基板２ａ，２ｂの周辺を
割断して、真空槽内に空セルと液晶溜めを用意し、真空
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真空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３をセルギャップ内に注入
する。所定の液晶量にしたら、封口部を樹脂で閉じ、余
分な液晶３を洗い落とし、液晶表示素子１の全体をアニ
ールして液晶３の再配向処理を行う。

【００２７】さて、本発明でのシール材で形成するパタ
ーンであるが、ディスペンサによる描画やスクリーン版
を用いた印刷で処理するのが一般的である。図４で示す
シールパターンは良く用いられており、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、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
空状態となる。

【００２８】（実施の形態２）図５は、本発明の実施の
形態２における液晶表示素子の製造方法を示すフローチ
ャートである。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で示す注入方式と同じ
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。

【００２９】こう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に突起４を設
ける。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、導電性樹脂をスポット的にディスペン
サで塗布する。

【００３０】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。

【００３１】次いで、本発明の組み立て装置を用いて両
基板２ａ，２ｂを貼り合わせる。その装置は図３に示し
たように、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があり、かつアライメントがで
きるように認識カメラをプレス装置内に設けたもので、
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、真空槽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、真空槽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２
ａ，２ｂを割断して液晶表示素子１を作る。

【００３２】また、上記の滴下方式でも、液晶表示素子
１を取り巻く捨てシール材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周辺部のギャップの均
一性を高めることができる。図６にそのシールパターン
を示す。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
新規な製造方法により、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。
それは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
実施し、二次的に生じていた不具合を無くすものであ
る。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せずに量産
性を高めることができる。

【００３４】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。

【００３５】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などの効果を奏
するものである。

【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１におけるシールパターン
図

【図５】本発明の実施の形態２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６】本発明の実施の形態２におけるシールパターン
図

【図７】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８】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

【図９】本発明の実施の形態１における突起の構成例を
示す図

【符号の説明】

１ 液晶表示素子 ２ａ，２ｂ 基板 ３ 液晶 ４ 突起 ５ａ，５ｂ 表示電極 ６ シール材 ７ 配向膜 ８ 真空槽 ９，１０ 定盤 １１ 捨てシール材 １２ アクティブ素子

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
   板および、または他方の基板にセルギャップを規定する
   突起を設けるとともに、前記一方の基板または他方の基
   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、 少なくとも一方が変位自在の一対の定盤を設けた真空槽
   内の前記一方の定盤に前記一対の基板のうち一方の基板
   を設置し、真空槽内の圧力より低圧力になるように吸気
   する吸着穴や溝を有する他方の定盤に他方の基板を吸着
   させて真空槽内を所定の圧力とし、前記シールパターン
   を形成した面および突起を設けた面を内側にして前記一
   対の基板を位置合わせして貼り合わせる工程とを有する
   ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】 液晶を挟む一対の基板のうち、一方の基
   板および、または他方の基板にセルギャップを規定する
   突起を設けるとともに、前記一方の基板または他方の基
   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
   ターンとそ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と、 少なくとも一方が変位自在の一対の定盤を設けた真空槽
   内の前記一方の定盤に前記一対の基板のうち一方の基板
   を設置し、真空槽内の圧力より低圧力になるように吸気
   する吸着穴や溝を有する他方の定盤に他方の基板を吸着
   させて真空槽内を所定の圧力とし、前記シールパターン
   を形成した面および突起を設けた面を内側にして前記一
   対の基板を位置合わせして貼り合わせる工程とを有する
   ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】 液晶を挟む一対の基板のうち、一方の基
   板および、または他方の基板にセルギャップを規定する
   突起を設けるとともに、前記一方の基板または他方の基
   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、 少なくとも一方が変位自在の一対の定盤を設けた真空槽
   内の前記一方の定盤に前記一対の基板のうち一方の基板
   を設置し、真空槽内の圧力より低圧力となるように吸気
   する吸着穴や溝を有する他方の定盤に他方の基板を吸着
   させて真空槽内を所定の圧力とし、前記シールパターン
   を形成した面および突起を設けた面を内側にして前記一
   対の基板を位置合わせして貼り合わせる工程とを有する
   ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】 液晶を挟む一対の基板のうち、一方の基
   板および、または他方の基板にセルギャップを規定する
   突起を設けるとともに、前記一方の基板または他方の基
   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
   ターンとそ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と、 前記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、 少なくとも一方が変位自在の一対の定盤を設けた真空槽
   内の前記一方の定盤に前記一対の基板のうち一方の基板
   を設置し、真空槽内の圧力より低圧力となるように吸気
   する吸着穴や溝を有する他方の定盤に他方の基板を吸着
   させて真空槽内を所定の圧力とし、前記シールパターン
   を形成した面および突起を設けた面を内側にして前記一
   対の基板を位置合わせして貼り合わせる工程とを有する
   ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。