CN1167974C - 液晶显示元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶元件的制造方法，它包括：在基板上配设粘结材料的工序、在基板配设分隔粒子的工序、把液晶组成物赋予基板的工序、在基板间注入液晶组成物并由粘结材料在加压下把基板(21b)与基板(21a)贴合的基板贴合工序；在基板贴合工序中，使(1)加至每个分隔粒子的冲量F位于0.001gf·秒≤F≤0.1gf·秒范围中，(2)与滚筒加热有关的参数X位于200≤X≤3000范围中，和/或(3)配设分隔粒子时使每一基板单位面积中分隔粒子(25)所占面积的比例S为0.003以上。其制造工序简单，生产率高。

Description

液晶显示元件的制造方法
本发明涉及在基板间配置液晶材料和分隔粒子的液晶显示元件的制造方法。
以往，在电子显示领域，液晶显示元件，在从小型信息终端至投射型大型投影显示的广大领域中得以应用。这种液晶显示元件通常由下述工序制造：把通过分隔粒子保持间隙的两块玻璃基板加以贴合制成单元，从注入口向该单元的基板间隙注入液晶材料，用平板再次压两基板调整间隙后，密封注入口。
广泛采用真空注入法作为向单元注入液晶材料的方法。该真空注入法是这样一种方法：把端面设置注入口的单元置于真空槽内，使该真空槽内减压，从而使该单元中为真空状态；在该真空槽内使预先真空脱气的液晶材料接触该注入口；然后使单元外的压力恢复为大气压，由此，利用压力差把液晶材料充填至单元内。
近年来，由于重量轻、耐冲击性优良以及可使元件本身厚度变薄，因而采用薄膜基板的液晶显示元件受到关注。
但是，在向贴合玻璃基板单元注入的真空注入法中，单元排气及液晶材料注入需要较长时间，因而存在生产效率低的缺陷。尤其，在采用大型基板时，该缺陷更为显著。而且还会产生在单元端面上附着多余液晶材料使液晶材料损耗增加，及内部为真空状态的单元注入口接触液晶时，液晶材料多个单元多次浸在液晶材料积存处，其间产生液晶材料污染等问题。
对于使用薄膜基板的液晶显示元件，由于薄膜基板具有柔性，所以在用真空注入法时，与玻璃单元相比，其单元真空排气及液晶材料注入均更费事，需要更长时间。尤其在仅用薄膜基板制作的单元中，该问题更为明显。
为此，虽然提出了把薄膜基板先在玻璃等基本上贴合一下，然后制作单元，注入液晶材料的方法，但必须要把薄膜基板附在玻璃上的工序及液晶材料注入后从玻璃上取下薄膜基板的工序，因而工序烦杂，此外，还可能会损伤薄膜基板使之变形。另外，还存在必须设定向玻璃基板粘贴薄膜所用的最佳条件等问题。若这样把薄膜基板附着于玻璃来制造液晶显示元件，则不可避免使工序增加及变得复杂化，基板越大制造越困难。
在液晶显示元件中，为了进行良好显示，液晶材料厚度必须各部分均匀，为此，在液晶显示元件中，通常为了控制夹持液晶材料的两基板的间隔(间隙)，使液晶材料厚度各部分均匀，在两基板之间配置分隔粒子。但是，即使这样，仍不能说两基板间隔已足够，从而液晶材料厚度各部分均匀性已足够。
本发明的目的在于提供一种在一对基板间配置分隔粒子及液晶材料的液晶元件制造方法。
详细而言，本发明的一个目的是提供一种制造工序简单、可短时间制造、生产率高的液晶显示元件的制造方法。
本发明的另一目的是提供一种制造工序简单、可短时间制造、生产率高而且可使两基板间隔均匀的液晶显示元件的制造方法。
本发明的再一目的是提供一种制造工序简单、可短时间制造、生产率高且可充分抑制两基板间产生气泡的液晶显示元件的制造方法。
(1)本发明提供后述的第1、第2和第3类型的液晶显示元件的制造方法。
(1-1)首先，对第1、第2和第3类型的液晶显示元件制造方法的共同事项进行说明。
在本发明涉及的任一类型的液晶显示元件的制造方法中，均制作在一对第1和第2基板间配置分隔粒子和液晶材料的液晶显示元件。
在本发明涉及的任一类型的液晶显示元件的制造方法中，第1和第2基板中的至少一块基板为柔性(挠性)基板。在下文说明中，设定第2基板为柔性基板。第1基板可为柔性也可为非柔性的。
本发明涉及的任一类型的液晶显示元件的制造方法均包含粘结材料配设工序、分隔粒子配设工序、液晶材料赋予工序、基板贴合工序等。在本发明涉及的任一类型的液晶显示元件制造方法中均可进行树脂构造物形成工序。下面，顺序说明各工序：
(a)粘结材料配设工序
粘结材料配设工序中，在第1及第2基板中至少一块基板的预定部位上，配设粘结材料。
粘结材料代表性的是兼具防止液晶材料从一对基板间泄漏的密封性能的粘结材料。密封材料通常附于基板周缘部以形成密封壁。换言之，密封材料构成的密封壁可设置在包围基板间的液晶的位置上。密封材料可采用各种材料，例如可举出热塑性树脂、热固性树脂等构成的材料。在采用热塑性树脂和热固性树脂构成密封材料时，在后述的基板贴合工序中，可边加热边贴合。密封材料也可包含控制两基板间隔的分隔粒子。
粘结材料配设工序通常可在基板贴合工序前进行。
(b)分隔粒子配设工序
分隔粒子配设工序中，在第1和第2基板中的至少一个基板上配设分隔粒子。
分隔粒子是在第1和第2基板贴合后配置在该两基板间的，用于控制该两基板间的间隔(液晶材料厚度)。
分隔粒子例如可通过干式法、湿式法等公知方法散布在基板上，从而配设在基板上。分隔粒子的散布通常可在基板贴合工序前进行。
可在液晶材料赋予工序中，使分隔粒子分散在赋予基板的液晶材料中，从而赋予液晶材料的同时，把分隔粒子配设在基板上。
(c)液晶材料赋予工序
液晶赋予工序中，在第1和第2基板中的至少一个基板中的预定部位上赋予液晶材料。
液晶材料可通过例如滴注等向基板提供。可向基板全部提供液晶材料，也可仅向基板的一部分(例如端部)提供液晶材料。该液晶材料的提供可例如在基板贴合工序前进行。
也可在基板贴合工序中，在从一个基板端部向另一端部顺次贴合第1和第2基板前和/或中间，向基板之间提供液晶材料。在基板贴合过程中提供液晶材料时，不必在基板贴合期间始终持续提供液晶材料，可在该贴合期间的至少一部分期间提供液晶材料。例如，可仅在基板贴合开始时提供液晶材料，也可在基板贴合开始时至贴合中途(例如基板贴合将结束前)提供液晶材料。
(d)基板贴合工序
基板贴合工序中，通过粘结材料、分隔粒子及液晶材料贴合第1基板和第2基板。使粘结材料分别粘附在第1和第2基板，从而贴合第1和第2基板。
通过贴合第1和第2基板，把粘结材料、分隔粒子和液晶材料配置在第1和第2基板之间。由分隔粒子控制基板间隔(液晶厚度)。
在本发明涉及的第1至第3类型的制造方法中，均从第1和第2基板的一端向另一端顺次边加压，边贴合第1和第2基板。
在本发明涉及的第2类型制造方法的基板贴合工序中，边加压且加热，边贴合第1基板和第2基板。即，在第2类型的制造方法的基板贴合工序中，边从第1和第2基板一端向另一端顺次加压并加热，边贴合第1基板和第2基板。在第1、第3类型的制造方法中，也可以边加压并加热，边贴合第1和第2基板。
例如，可如下文(d1)或(d2)中所述，边加压边贴合第1和第2基板。
(d1)例如，用平坦状支持构件支持第1基板。接着，使柔性第2基板弯曲，从而将第2基板一端通过粘结材料、分隔粒子和液晶材料，与支持在支持构件的第1基板叠合。使1个或2个以上的加压构件对支持在支持构件的第1基板作相对移动。由此，由加压构件从第1基板一端向另一端顺次压柔性第2基板，从而贴合第1和第2基板。
平坦状支持第1基板的支持构件，例如可制成具有平坦表面。
加压构件例如可是加压滚筒。该加压构件可以有多个。
在贴合基板时，可使加压构件对支持构件作相对移动，可使加压构件移动或支持构件移动，或加压构件及支持构件两者均移动。
在这样贴合第1和第2基板时，可在例如上述基板贴合前，预先向至少一块基板提供液晶材料。
在边加压加热边进行基板贴合时，例如使加热构件对于支持在支持构件的第1基板作相对移动，从而可从第1和第2基板的一个端部向另一个端部顺次从第2基板侧加热，同时贴合第1和第2基板。
加热构件可例如在其表面或内部具有发热体。该加热构件例如可以是内置发热体的加热滚筒。加热构件可以有多个。加热构件可与第2基板接触，也可与之不接触。若采用与第2基板接触的加热构件，则加热效率好。加好构件也可兼具加压构件的作用。即，由用于加压及加热的加压加热构件(例如加压加热滚筒)进行加压和加热。在如上所述，用多个加压构件边加压边进行基板贴合时，可把这些加压构件中的1个或2个以上作为也进行加热的加压加热构件。
在边加热边贴合基板时，可从支持第1基板的支持构件侧进行加热。这时，例如可使支持构件可发热。不言而喻，也可边从第1基板和第2基板两侧加热，边进行基板贴合。
(d2)可边经粘结材料、分隔粒子和液晶材料叠合第1和第2基板，边使该基板通过相互对置的一对第1和第2加压构件间，从而贴合第1和第2基板。
加压构件例如可为加压滚筒、加压带等。
边依次叠合第1和第2基板，边通过第1和第2加压构件间(如第1加压构件与第2加压构件的钳口端部)，从而贴合第1和第2基板。在使基板通过加压构件时，不言而喻，可使加压构件相对于基板移动，或基板相对于加压构件移动，也可使基板和加压构件两者均移动。
也可由多个加压构件对(例如由第1和第2加压构件构成的加压构件对)，边加压边贴合基板。
在边加压和加热边贴合基板时，例如，可使一对加压构件中的至少一个加压构件兼具加热构件作用。可用兼具加热构件作用的加压构件(加压加热构件)边从第1和第2基板一端向另一端顺次加压、加热，边贴合第1和第2基板。在如上所述由多个加压构件对边加压边贴合基板时，例如可使至少一组加压构件对中的至少一个加压构件兼用作加热构件。
例如采用加压滚筒对作为加压构件对时，例如以这些加压滚筒的轴线方向为水平方向，可使第1和第2基板从加压滚筒对垂直方向上侧向下侧通过，从而贴合这些基板。
如上所述，使第1和第2基板通过加压构件对之间从而贴合这些基板时，可例如如上所述，在从一端向另一端依次贴合第1和第2基板过程中，向基板之间提供液晶材料。
可通过上述(d1)、(d2)所述方法或其它方法贴合基板，最好使柔性基板边弯曲，边顺次贴合至另一基板。若更详细叙述，为了确保气泡逸气通道，不一次叠合第1和第2基板的全部区域，最好从一端向另一端依次叠合第1和第2基板。通过弯曲柔性基板，可如上所述，从一端向另一端依次叠合第1基板和第2基板。通过在第1基板与第2基板重合部分顺次加压，可逐出第1基板与第2基板之间的气泡，从而贴合第1基板与第2基板。由此，可以抑制基板之间残留气泡，为此可得到能进行良好显示的液晶显示元件。在柔性基板仅是第2基板时，可变曲该柔性第2基板，依次贴合至第1基板。在第1和第2基板均是柔性基板时，可弯曲第1和第2基板中的至少一块基板，依次贴合这些基板。
(e)树脂构造物形成工序
树脂构造物形成工序中，在第1和第2基板中的至少一块基板上形成树脂构造物。通常可在基板贴合工序前进行树脂构造物形成工序。
树脂构造物是在第1和第2基板贴合后配置在这些基板之间的。
树脂构造物可与上述分隔粒子一起维持预定的两基板间隔。为了确实把基板间隔维持在预定间隔，树脂构造物最好与基板粘结。这时，树脂构造物也用作粘结材料。树脂构造物例如可由热塑性树脂构成，该树脂构造物，在基板贴合工序中，边加热边贴合第1和第2基板，从而分别与这些基板粘结。
在本发明涉及的任一类型制造方法中，如上所述，可进行该树脂构造物形成工序，也可以不进行该工序。如果在基板间形成树脂构造物，则可提高液晶显示元件的整体强度，同时，也可提高基板间隔的均匀性。
(1-2)在如上所述本发明涉及的任一类型的制造方法中，均不用真空注入法在基板间配置液晶材料，因此，可简便地制造液晶显示元件，时间短且生产率高。在用树脂薄膜基板作基板时或制作大型液晶显示元件时，均可高生产率制造液晶显示元件。
(2)本申请的发明者进一步反复研究这种液晶显示元件的制造方法，发现如下结果。
在基板贴合工序中，施加的压力、基板贴合速度、边加热边进行基板贴合工序时的加热温度、两基板间分隔粒子的配置密度、分隔粒子的粒径等条件，存在最佳范围。通过使这些条件处于最佳范围，可使基板间隔更加均匀，从而进一步抑制基板间产生气泡。对此作详细说明。
(A)基板间隔的均匀性，与基板贴合工序中所加压力(按压压力)、基板贴合速度及基板间分隔粒子的配置密度有密切关系。
这里所述的基板贴合速度特别是指下述速度。在如上所述，从第1和第2基板一端向另一端依次加压从而贴合这些基板时，基板加压部分顺次移动。该移动速度(加压移动速度)即是这里所说的基板贴合速度。如上所述用加压构件从第1和第2基板一端向另一端依次加压从而贴合这些基板时，基板贴合速度是加压构件相对于基板的移动速度。该速度影响对基板各部分加压的时间。
在所加压力(按压力)大或基板贴合速度(加压移动速度)小时，每单位时间加至两基板的压力升高，如果不由许多分隔粒子保持基板间隔，则不能维持预定的基板间隔。
但是，在基板上配置许多分隔粒子，使成本提高，同时，使液晶显示区域变窄降低显示性能。而且，过分加压可成为分隔粒子与基板损坏的原因。在基板上预先配置分隔粒子时，若过分加压，则在基板贴合工序中，因向基板各部分依次加压(例如加压构件相对于基板移动)，造成分隔粒子移动，从而产生基板间隔不匀。在基板贴合速度(加压移动速度)小时，在基板间易残留气泡。
反之，在所加压力(按压力)小或基板贴合速度(加压移动速度)大时，单位时间加至两基板的压力降低，从而两基板贴合后的基板间隔缺乏均匀性。在基板贴合速度(加压移动速度)过大时，填充至两基板间的材料未能均匀展开，从而残留有未填充的区域。
(B)在边加热边进行基板贴合工序时，热量使液晶材料体积变化。若加热温度过高，则液晶材料体积膨胀得大，而在基板贴合后温度降低时变大的体积收缩，产生泡沫。
这种液晶材料的体积变化与基板贴合工序中的基板贴合速度与分隔粒子直径有关。
这里所述的基板贴合速度特指下述速度。在如上所述，从第1和第2基板一端向另一端边加热边依次贴合这些基板时，加热的基板部分移动。该移动速度(加热移动速度)即这里所述的基板贴合速度。在如上所述，用加热构件从第1和第2基板一端向另一端，边依次加热边贴合这些基板时，基板贴合速度(加热移动速度)是加热构件对基板的相对移动速度。该速度影响向基板各部分加热的时间。
若基板贴合速度(加热移动速度)小，则传递至液晶材料的热量变大，从而液晶材料体积膨胀变大。又，若分隔粒子直径小，则液晶材料厚度变薄，热易传递至全部液晶材料，其体积膨胀变大。
在两基板间配置树脂构造物时，如果加热温度低，则该树脂构造物熔融粘附至基板的粘着性能降低，以后，会发生剥离等问题。贴合速度(加热移动速度)也影响向树脂构造物传递热量，因而也影响粘结性。
(c)基板间产生气泡等，与分隔粒子的配置密度和分隔粒子直径有密切关系。
若分隔粒子配置密度过小，则在基板贴合工序中边加压边依次贴合第1和第2基板时，因加压基板会挠曲。在加热贴合基板时，如果分隔粒子配置密度过小，基板也会因加热而挠曲。如果这样因分隔粒子配置密谋过小而引起基板挠曲，则两基板间隔会比预定间隔小得过多。结果，与分隔粒子配置密度足够适当的情况相比，基板间配置的液晶材料量减少，同时，液晶显示元件总体积变小。如果在液晶显示元件制作后温度降低等使液晶材料产生收缩，则液晶显示元件总体积已经处于缩小状态，因而难于压缩，元件内易起泡。
如果虽然分隔粒子配置密度小但分隔粒子直径大，则实施基板贴合工序时基板挠曲小，在基板之间可配置预定量的液晶材料，从而可抑制该问题产生。
本发明涉及的第1至第3类型液晶显示元件制造方法是根据上述(A)、(B)、(C)中叙述的结论而作出的。下文，对各种类型的液晶显示元件的制造方法依次加以说明。
(2-1)第1类型的液晶显示元件的制造方法
第1类型的液晶显示元件的制造方法根据上述结论(A)。
在第1类型的制造方法的基板贴合工序中，从第1和第2基板的一端向另一端边依次加压边贴合第1和第2基板，加压时设施加于每个分隔粒子的冲量F在0.001gf·秒≤F≤0.1gf·秒范围中。
施加至每个分隔粒子的冲量F(gf·秒)如下式所示。
F＝P/(V·N)    (gf·秒)
式中，P(gf/mm2)是由加压构件进行基板贴合时所加的压力。V(mm/秒)是上述(A)中所述的基板贴合速度(加压移动速度)。N(g/mm2)是基板单位面积的分隔粒子数(配置密度)。
通过使冲量F位于0.001gf·秒≤F≤0.1gf·秒范围中，可对元件整体维持均匀的基板间隔(基板间隙)。
若冲量F比该范围小得多则压力变得不足，基板间隔就可能不均匀。而冲量F比该范围大得多，则压力过剩，会引起分隔粒子和基板损坏，分隔粒子流动等现象，成为基板间隔不均的原因。
施加压力P最好在20gf/mm2以上、100gf/mm2以下。
基板贴合速度(加压移动速度)V最好在10mm/秒以上、50mm/秒以下。
在分隔粒子配设工序中，最好配设分隔粒子使基板贴合工序中配置在两基板之间的分隔粒子的配置密度N为50个/mm2以上、400个/mm2以下。
在第1类型液晶显示元件的制造方法中，可如上所述，加边压、加热，边进行基板贴合。
(2-2)第2类型的液晶显示元件的制造方法
第2类型的液晶显示元件的制造方法，是按照上述结论(B)作出的。
在第2类型的液晶显示元件的制造方法的基板贴合工序中，从第1和第2基板一端向另一端作依次边加压、加热，边贴合第1和第2基板，与该贴合时加热有关的参数X为：200≤X≤3000。
作为加热指标的参数X由下式表示。
X＝(T-20)/(V·D)
式中，T(℃)是加热温度。在用加热构件加热时，温度T例如可取为该加热构件的发热温度。V(mm/秒)是上述(B)中所述的基板贴合速度(加热移动速度)。D(mm)是分隔粒子直径。
通过使参数X处于200≤X≤3000范围中，可制作不存在两基板间隔不匀、产生气泡及采用树脂构造物时与基板粘结不良等现象的良好的液晶显示元件。
若参数X过小，则会导致设置树脂构造物时该树脂构造物与基板粘结不良，易于产生贴合基板剥离等问题。
若参数X过大，则易于产生液晶显示元件中发生气泡的缺陷。
总之，基板贴合速度(加热移动速度)最好在10mm/秒以上、50mm/秒以下。
加热温度最好在120℃以上、160℃以下。
分隔粒子粒径D最好在4×10-3mm以上、10×10-3mm以下，即在4μm以上、10μm以下。
(2-3)第3类型的液晶显示元件的制造方法
第3类型的液晶显示元件的制造方法，是按照结论(C)作出的。
在第3类型的液晶显示元件的制造方法的基板贴合工序中，从第1和第2基板的一端向另一端边依次加压边贴合该第1和第2基板。在分隔粒子配设工序中配设分隔粒子，使基板贴合工序中，配置在两基板间的分隔粒子在每一基板单位面积中所占的面积比例S为0.003以上。
分隔粒子面积在基板单位面积中所占的比率S由下式表示。
S＝π(D/2)2·N
式中，D是分隔粒子直径。N是每一基板单位面积的分隔粒子数(配置密度)。
通过使参数S为0.003以上，可防止基板贴合时基板挠曲，不产生气泡。
参数S不满0.003时，基板贴合工序中基板挠曲，所得的液晶显示元件体积变小。一旦由于元件制作后温度降低等原因使液晶元件体积收缩，则易产生气泡。
对参数S的上限不加限定，但例如从确保观看清楚角度出发，该上限也可为约0.05。
总之，这样的分隔粒子配置密度N最好为50个/mm2以上、400个/mm2以下。
分隔粒子粒径D最好在4μm以上、10μm以下。
在第3类型的液晶显示元件的制造方法中，也可如上所述，边加压和加热，边进行基板贴合。
只要上述说明的第1至第3类型液晶显示元件制造方法中的参数F、X、S各范围无妨碍，也可将多个参数组合使用。
图1是本发明方法要得到的一例液晶显示元件的概略构造的剖视图。
图2(A)至(C)是液晶材料赋予工序和基板贴合工序前的基板准备工序示图。
图3是用于实施本方法的基板贴合装置一个例子的立体图。
图4是示于图3的装置的概略侧视图。
图5是省略图3所示装置的一部分后示出的该装置概略正视图。
图6是图3所示装置的加热板部分的剖视图。
图7是表示把液晶组成物置于中间使基板贴合的情况的剖视图。
图8(A)是基板贴合另一例子示图，图8(B)是基板贴合再一例子示图。
图中：20是液晶元件，21a是基板，21b是柔性基板，22a、22b是电极，23a、23b是绝缘膜，24a、24b是定向膜，25、25′是分隔粒子，26是密封树脂，27是树脂构造物，28是液晶组成物，100是基台，30是加热板，31是吸附台，31a是基板定位销，31b是卷簧，31c是吸附孔，32是加热器，32a是温度调节器，32b是温度传感器，33是隔热板，34是滑动块，34′是螺帽块，35是螺杆，36是驱动源，38是导轨，37是位置检测器，39是电磁阀，10是真空泵，40是定量喷出液晶组成物的定量喷出单元，41是圆筒，43是控制装置，44是气压源，45是x-y自动操纵机构，50是加压加热单元，51是加压滚筒，52是加热加压滚筒，54是轴承，55是轴承架，56是支持板，57是导轨，58是滑动块，59是连接块，60是弹簧，61是调整螺栓，62是弹簧档块，63是档块，53是棒状加热器，64是温度传感器，65是温度调节器，70是基板后端保持单元，71是基板后端保持滚筒对，72是绞车，73是金属丝，8、9是夹送轮对。
(3)下文，参照附图说明本发明的实施形态。
首先，对本发明涉及的液晶元件制造方法要得到的液晶显示元件进行说明。图1表示这样的液晶显示元件的概略剖视构造。
示于图1的液晶显示元件是导通/阻断许多像素以显示图像的液晶显示元件20。
示于图1的液晶显示元件具有一对基板21a、21b，在两基板间填充液晶组成物(液晶材料)28作为光调制层。在基板21a、21b上矩阵状地形成透明电极22a、22b，在其上形成期望设置的绝缘膜23a、23b，定向膜24a、24b。进而，在基板21a、21b之间配置分隔粒子25，确定基板间隔。基板21a、21b的周边部，用含分隔粒子25′的密封树脂26粘合。在显示区域配置与基板21a、21b粘结的树脂构造物27，以支持基板21a、21b。
该液晶显示元件20，其电极22a、22b矩阵状交叉的点为显示像素。由液晶组成物28进行矩阵状光调制的区域是显示区域，树脂构造物27至少设置在该显示区域。
在基板21a、21b中最好能用透光性材料，只要至少一块基板具有柔性，另一块可以是玻璃等不具柔性的基板。基板21a、21b能透过可见光区域的任意波长的光。下文中所谓透明即指同样的意思。在反射型的液晶显示元件的情况下，一块基板21a、21b为透明即可，另一块可使用设置金属膜、有机膜、无机膜等不透明的基板或金属板、塑料板等不透明的基板。可使用聚碳酸酯、聚醚砜(PES)、多芳基化合物、环状非晶质聚烯烃等薄膜基板作为透光性柔性基板。
透明电极22a、22b可由例如ITO(铟锡氧化物)等用公知方法分别形成。
绝缘膜23a、23b，定向膜24a、24b根据需要依次形成在包含两基板电极的表面上。这些绝缘膜和定向膜根据需要设置，可分别用氧化硅等无机材料或聚酰亚胺树脂等有机材料，由阴极真空喷镀法、旋涂法或滚涂法等公知方法形成。可仅设置绝缘膜、定向膜中的一种，也可仅在一块基板上形成这些膜。若有必要可对定向膜施加摩擦处理。
分隔粒子25最好由加热、加压不变形的硬质材料构成，例如可使用微细化玻璃纤维、球状硅酸玻璃、氧化铝粉末等无机材料，或二乙烯基苯类交链聚合物和聚苯乙烯类交链聚合物等有机材料的球状颗粒。这些分隔粒子表面上可覆盖树脂。分隔粒子25的散布可用公知的散布方法，也可用湿式法、干式法中的任一个。
所用的分隔粒子25的粒径，在这里为4μm-10μm范围。两基板21a、21b的分隔粒子配置密度为50个/mm2～400个/mm2。最好为120个/mm2～400个/mm2。
密封树脂26只要是可把液晶组成物28密封在液晶显示元件内部的树脂，并无特别限制，通常，最好采用紫外线固化树脂和热固化树脂。尤其，如果使用环氧树脂材料之类的热固性树脂材料，则可长期保持高气密性。密封树脂26也可用与树脂构造物27相同的高分子材料形成。
密封树脂26，可通过调合器法或喷墨法等从喷嘴端向基板喷出树脂而形成镀层的方法、使用网板或金属掩模的印刷法、暂时在平板或滚筒上以预定形状形成树脂后再复制到基板上的复制法等在例如基板21a或21b的周缘部上形成。
密封树脂26在例如基板21a或21b的周缘部形成连续的环状。在本发明涉及的元件制造方法中，如后文所述，至少向一块基板滴注液晶材料然后粘合两块基板，因而虽然即使不设置用于向密封树脂26注入或排出液晶材料的开口部，基板间也可充满液晶材料，但密封树脂中也可设置这种开口部。开口部可在充填液晶材料后，用紫外线固化树脂等加以密封。密封树脂26的宽度最好形成为约10μm～1000μm。
密封树脂26中所含的分隔粒子25′可用与上述分隔粒子25同样的材料。其大小可与散布在显示区域中的分隔粒子25大小不同，通常绝缘膜和定向膜的厚度、电极厚度、液晶组成物层的厚度等与液晶显示元件平面方向尺寸相比足够小，因而即使密封树脂中所含的分隔粒子大小与显示区域中散布的分隔粒子大小相同，也不会产生液晶组成物层厚度不同等问题。
树脂构造物27例如可用热可塑性树脂形成。作为这种热可塑性树脂，可举出聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚甲基丙烯酸酯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、含氟树脂、聚氨酯树脂、聚乙腈树脂、聚乙烯醚树脂、聚乙烯酮树脂、聚醚树脂、聚乙烯基吡咯烷酮树脂、饱和聚酯树脂等。由至少含这些树脂中一种或其混合物的材料形成树脂构造物27。也可采用因加压而有粘着力的感压粘结剂。所谓感压粘结剂是因加压而产生粘结能量的材料，例如，丙烯基树脂在水中制成乳浊液。作为一个例子，有水性压敏粘结材料Three Bond1546(Three Bond公司制)。
使用紫外线固化树脂时，在通过丝网印刷等把该树脂配置在任意位置后，两基板21a、21b贴合前，照射紫外线，至少使表面固化。其中只要是丙烯基类、环氧类树脂等紫外线固化树脂，用任一种均可，最好能用制造液晶面板用的紫外线固化型的密封树脂和封口材料。
树脂构造物27可配置成固化后成为不妨碍液晶元件显示的、以预定间隔适当支持两块基板的形状、大小、间隔及配置图形。例如，可取为根据格阵等预定配置规则，隔开一定间距排列的圆柱状、四棱柱或椭圆柱状的点状配置。也可是以预定间隔配置的条状。通过形成点状树脂构造物，可保持液晶显示元件的高开口率，提高与两基板的粘附性，从而可得到抗振动和耐弯曲等的牢固的显示元件。如果形成条状树脂构造物，与点状形成场合相比，通常开口率变低，但因与基板粘附面积增大，因而可提高树脂构造物与基板的粘附性，使元件本身更为牢固。再者，如果形成条状树脂构造物，则在液晶层内设置堰，从而具有可防止液晶层内液晶组成物流动的优点。
点状树脂构造物，若考虑粘附性、显示特性，希望最大宽度为200μm以下，至少几μm以上，若考虑元件易于制造，则最好最大宽度是10μm以上。虽然在支持两基板且具有某种程度粘附力方面，树脂构造物的大小也成为问题，但只要加热加压后树脂构造物的粘结部分面积在光调制区域所占面积的比例为1％以上，作为液晶显示元件即可得到足够强度。随着树脂构造物在光调制区域中所占面积增加，光调制部面积变小，但如果树脂构造物所占面积比例40％以下，则作为液晶显示元件可得到实用上足够的特性。条状树脂构造物的线条宽度与上述点状树脂构造物时相同，为几μm～200μm，最好为10μm～200μm。
如图1所示的元件20那样，由矩阵电极构成像素的液晶显示元件中，在形成点状树脂构造物时，当像素大时，在像素中形成多个树脂构造物，由此形成的增加元件强度的构成是有用的，在像素小时，用一个树脂构造物支持多个像素面积，这种构成也是有用的。若在电极间优先配置点状树脂构造物则可提高开口率，因而是理想的。在由条状电极构成像素的液晶显示元件中形成条状树脂构造物时，为使开口率尽可能大，希望沿带状电极间形成树脂构造物。
液晶组成物28可在任一模式使用，例如可为按扭转向列(TN)模式、超扭转向列(STN)模式、强介质液晶(FLC)模式、平面内切换(IPS)模式、纵向准直(VA)模式、电控双折射(ECB)模式、胆甾型向列相转移宾主模式、高分子分散型液晶模式、胆甾型选择性反射模式等任一模式使用的液晶材料。
该液晶显示元件20例如可如以下所述那样制作，但不限定于此。
首先，如图2(A)所示，在基板21a、21b上，以预定图形形成透明电极22a、22b。可使用NESA玻璃等市售的带透明电极的基板。基板21a、21b中任一基板21b是柔性基板。在后述的基板贴合工序中，使对保持平面状的基板21a进行贴合的基板21b为柔性。在各基板21a、21b的端部设置用于把基板嵌入后述的基板贴合装置(参照图3～图6)的基板定位销31a的销孔ha、hb。
如图2(B)所示，根据需要，在含两基板21a、21b的电极的面上依次形成绝缘膜23a、23b，定向膜24a、24b。
接着，如图2(c)所示，在基板21a上散布分隔粒子25，向基板21a周缘部环状涂敷含分隔粒子25′的密封树脂26。在基板21a的密封树脂26所包围的内侧显示区域形成树脂构造物27。
虽然不限于此，这里分隔粒子25和25′可用相同材料，其粒径D为4×10-3mm～10×10-3mm(即4μm～10μm)范围中的相同粒径。
分隔粒子25的配置密度N为50个/mm2～400个/mm2。分隔粒子25的面积占基板21a单位面积的比例S＝π(D/2)2·N为0.003以上、0.05以下。
密封树脂26与树脂构造物由相同的热塑性材料形成。
密封树脂26与树脂构造物27可形成在不同基板上。由此，可改变密封树脂26与树脂构造物27的形成法与材料。例如，在显示区域中，采用网板或金属掩模制作精细树脂构造物27，在显示区域外，用调合器，可把所用树脂量降至所需的最低限度。作为显示区域中的树脂构造物，可选择精细度和粘结性好的树脂；作为密封树脂26，可选择不从外部向液晶组成物28混入杂质的气密性好、具有长期可靠性的树脂材料。
如图中例子所示，如果在相同基板上采用相同高分子材料形成密封树脂26与树脂构造物27，即可简化工序。
这样的密封树脂26和树脂构造物27中至少密封树脂26预先在基板21a上加热使之为半固化状态。这里所谓半固化状态是指树脂成分的一部分固化、流动性及表面粘性降低的状态，在密封树脂26中含溶剂成分时，也包含通过加热使密封树脂中所含溶剂成分部分挥发，流动性及表面粘性降低的状态，进而，在按压时，该状态是形状压碎而产生粘附性的状态。
在这样制作贴合前的基板后，用图3～图6所示的基板贴合装置，一边在两基板间填充液晶组成物28，一边依次贴合两基板21a、21b，从而形成液晶显示元件20。图7是基板贴合工序实施中的两基板等的概略剖视图。
现在，对示于图3～图6的基板贴合装置进行说明。
贴合装置包括：载置基板21a使之移动的加热板30，定量喷出液晶组成物28的定量喷出单元40，对两块基板21a、21b进行加压和加热的加压加热单元50，保持第2基板21b后端的保持单元70。
如图所示，加热板30包括隔热板33及其上依次层叠的吸附台用加热器32和吸附台31。在隔热板33下面，设置在基台100上所设置的导轨38上滑动的滑块块34、与以伺服电机或速度控制电机为驱动源36的螺杆35螺合的螺帽块34′。按照螺杆35正反旋转，与之螺合的螺帽块34′沿与加热板30一体的导轨38往复移动。
如图5所示，在吸附台31上，设置用于确定基板21a位置的销31a。其构造是在加热板30滑动至与设置在后述的加压加热单元50上的加压滚筒51及加压加热滚筒52相对位置时，设置在销31a背面的卷簧31b压缩，销31a因滚筒压力而降低，从而不向加压滚筒51和加压加热滚筒52施加负荷。
在加热板30中，由真空泵10从图5所示各吸附孔31c，经电磁阀39吸气，从而固定支持基板21a。由此，不需从上面按压的构件，在简化装置构成与防止污损方面有利。即使是薄膜基板，基板也不会产生膨胀。如果从板上方压基板加以固定，则在基板周缘部加以支持，以不妨碍用于贴合基板的加压滚筒移动，这尤其在使用柔性大型基板时，要保持整个基板平坦是非常困难的。
进而，在吸附台31附近，设置温度传感器32b，通过与该温度传感器32b连接的温度调节点32a，控制加热器32导通/阻断，从而控制吸附台31的温度。
在导轨38附近，在预定位置配置光传感器或限位开关之类的位置检测器37(参见图4)，其构成使向驱动源36发出控制信号，以使加热板停止或改变速度。
如图3、图4所示，定量喷出单元40由下述部分构成：在内部收容液晶组成物并从喷出口喷出液晶组成物的圆筒41，向该圆筒41提供空气的气压源44，控制气压源44从而调整自圆筒41喷出液晶组成物喷出量的控制装置43，用于使该控制装置43和圆筒42在吸附台31上的任意位置停止、行走的X-Y自动操纵机构45。
如图3、图4所示，加压加热单元50备有加压滚筒51与加压加热滚筒52这两个滚筒，在基板21a、21b由于加热板30移动而到达与滚筒51、52相对的部分时，由滚筒51、52向加热板30加压，以加热基板21a、21b。
如图6所示，加压滚筒51的两端部分别经轴承54支承在轴承架55。在基台100上竖直设置支持板56，各轴承架55，经连接块59连接至滑块58，该滑块在安装在支持板56上的导轨上滑动。由此，加压滚筒51可在上下方向滑动地支持在加热板30紧上方。
在轴承架55上方，设置推压轴承架55的弹簧60和用于调整弹簧60压缩量的调整螺栓61。调整螺栓61与设置在支持板56的螺栓孔螺合，由设置在下端部的档块62推压弹簧60。通过旋转调整螺栓61可改变弹簧60的压缩量，因而可调整加压滚筒51所加的压力，使对基板21a、21b施加均匀压力。进而，在轴承架55下方设置防止过度加压的档块63。加压滚筒51所加压力最好设置得比加压加热滚筒52所加压力小。
加压加热滚筒52及其周围支持机构与上述加压滚筒51的支持机构相同。但是，加压加热滚筒52是中空构造，用内设于中空部分的棒状加热器53对加压加热滚筒52的表面加热。在加压加热滚筒52表面附近配置非接触式或接触式温度传感器64，由与该温度传感器64相连的温度调节器65控制滚筒52的表面温度。
加压滚筒51和加压加热滚筒52的表面最好平滑且具有起模性，例如最好使用硅胶层。
基板保持单元70备有保持基板21b后端的保持滚筒对71及电动机驱动铰车72，铰车用于卷绕和馈送前端连接保持滚筒对71的金属丝73。在加热板30前端位于与加压滚筒51相对位置时，绞车72开始馈送金属丝73，使保持滚筒对71的下降动作与加热板30的移动动作连动。
采用这种贴合装置，把上述准备的基板21a，即已设置分隔粒子25、密封树脂26、树脂构造物27的基板21a载置在加热板30的吸附台31上，其一端的销孔ha嵌入定位销31a中以定位，然后吸附并保持在吸附台31上。按照温度调节装置32a的控制，把吸附台31加热至预定温度。对柔性基板21b，也使其一端与基板21a的一端重叠，把销孔hb嵌入定位销31a，另一端(后端)夹在处于上升位置的保持滚筒对71中，向基板21b的上方离开。
可在该加热板30上实施向基板21b配设分隔粒子25、配设密封树脂26、配设树脂构造物27中的一个或两个以上工序。
接着，在液晶组成物定量喷出单元40中，圆筒41依次扫描载置在加热板30上的基板21a的相对面，向该基板21a提供液晶材料。这时，最好无间隙地提供液晶材料以不引入气泡。以预定速度使基板支持构件即加热板30移动，从液晶材料提供部分依次进入与加压滚筒51及加压加热滚筒52相对的部分。
这时，通过加热板30移动，柔性基板21b与下侧基板21a一起进入与加压滚筒51及加压加热滚筒52相对部分，与此相应，基板保持单元70的绞车72放出金属丝73，由此，支持在基板后端保持滚筒对71的基板21b的后端向加热板30下降。因此，在进行基板贴合期间，基板21b的后端保持在离开基板21a的位置，而且相对于基板21a保持预定角度。由此，可防止贴合时气泡进入基板中间。
这样，用加压滚筒51和加压加热滚筒52调整基板间隔，同时在上下基板间填充液晶组成物28，依次贴合上下基板。这时，把密封树脂26和树脂构造物27压碎到由分隔粒子25所控制的基板间隔，从而两基板粘结。也可在液晶材料提供的初始阶段提供较多液晶材料28，用加压滚筒51进行贴合，把它挤出到基板剩余区域。
进行基板贴合，一旦保持滚筒对71下降至加热板30附近时，绞车72停止，最好，因销31a的阻力，基板21b的后端从保持滚筒对71脱落。基板21b后端通过加压和加压加热滚筒单元50，基板贴合结束，同时，液晶显示元件制作完成。其后截断除去各基板有销孔ha、hb的部分。
在该基板贴合中，使加热加压滚筒52所加压力P为20gf/mm2以上、100gf/mm2以下，加压滚筒51所加压力设定得比加热加压滚筒52所加压力P低一些，使加压滚筒51、加热加压滚筒52对加热板30的相对移动速度为10mm/秒以上、50mm/秒以下；加热加压滚筒52的温度T设定为120℃以上、160℃以下；使向每个分隔粒子25施加的冲量F＝P/(V·N)(gf·秒)为0.001gf·秒≤F≤0.1gf·秒范围中(N为50个/mm2～400个/mm2)；使与加热加压滚筒52所加热有关的参数X＝(T-20)/(V·D)位于200≤X≤3000范围中。
在基板21a与21b贴合时，当基板是薄膜基板时，因其热膨胀系数比玻璃基板大，若加热板30与加压加热滚筒52中温差大，则上下基板21a、21b大小有异差，会产生贴合时位置偏移与贴合后液晶显示元件失真等问题。因而，希望由加热板30把基板加热至适当的温度。还可缩短两基板加热粘结所需时间，提高粘结力。
在这种液晶显示元件20的制造方法中，可简便地制造液晶显示元件，时间短且生产率高。还能使两基板的间隔(间隙)均匀，可充分抑制该两基板产生气泡，因而能得到显示性能良好的液晶显示元件。
接着，对用图3至图6所示的贴合装置进行贴合工序、制造液晶显示元件的具体实施例进行说明。
在下文说明的实施例中下述几点是共同的。
基板21a、21b和电极22a、22b是带ITO薄膜的PES基板(Sumitomo Bakelite株式会社制的SUMILIGHT FST-5352)。
绝缘膜23a、23b是氧化硅薄膜(膜厚1000)。
定向膜24a、24b是聚酰亚胺薄膜(Nissan kagaku kogyo株式会社制的SE-610膜厚500)。
液晶组成物是向列型液晶(Melc公司制的MLC-6080-000)中添加2.3％(重量)的手性材料(Melc公司的S811)组成的。
分隔粒子25是聚苯乙烯类交联聚合物分隔粒子(Sekisui Finechemical公司制MICROPEARL SP-2065，粒径约6.5μm)。
密封树脂其材料为热塑性聚酯树脂(Three Bond公司制的ARONMELT PES360SA40)。
基板贴合前的形状：宽度0.5mm、高度20μm。
树脂构造物27，其材料与密封树脂相同；基板贴合前的形状与配置：直径40μm、高8μm的圆柱状，以300μm间距格子状配置。
在各实施例中，P是加热加压滚筒52所加压力，P′是加压滚筒51所加压力，V是基板贴合速度，N是分隔粒子配置密度，D是分隔粒子直径(μm)，T是加热加压滚筒52的加热温度，F是以P/(V·N)所表示的冲量(基板贴合时加至1个分隔粒子的力)，X是以(T-20)/(V·D)表示的加热加压滚筒52的与加热有关的参数，S是以π(D/2)2·N表示的分隔粒子面积占基板单位面积的比例。
又，速度V，换言之，是用于加压的加压滚筒51及加压加热滚筒52对基板的相对移动速度(加压移动速度)。速度V还是用于加热的加压加热滚筒52对基板的相对移动速度(加热移动速度)。
              P          P′         V         N       D      T        F          X       S
             gf/mm2     gf/mm2     mm/秒    个/mm2  μm    ℃       gf·秒
实施例1      30.0        10.0        20.0      200     9      130      0.0075     611     0.0127
实施例2      80.0        10.0        50.0      200     9      130      0.008      244     0.0127
实施例3      30.0        10.0        20.0      200     9      150      0.0075     722     0.0127
实施例4      30.0        10.0        20.0      400     5      130      0.00375    1100    0.00785
比较例1      8.0         10.0        50.0      200     9      130      0.0008     244     0.0127
比较例2      30.0        10.0        10.0      400     5      180      0.0075     3200    0.00785
比较例3      30.0        10.0        20.0      100     5      130      0.015      1100    0.00196
实施例1～实施例4的各液晶显示元件，无基板间隔不均匀现象，是具有均匀厚度的元件，在元件中没有观察到气泡。
在比较例1的元件中，没有观察到气泡，但发现基板间隔不均匀。在比较例2和比较例3的各元件中，发现气泡。
图1的液晶显示元件也可如图8(A)或图8(B)所示，通过贴合基板加以制作。即也可把形成了电极、树脂构造物、密封壁等的基板21a、21b加以重叠，从上侧向下侧通过两对置的滚筒8、9之间，由此贴合这些基板。在本例中，当基板21a、21b通过滚筒8、9之间时，由滚筒8、9向基板加压、加热。即，在本例中，滚筒8、9均是用于加压及加热的加压加热滚筒。液晶材料28在进行基板贴合的中途注入基板之间。在本例中，分隔粒子在基板贴合前，以预定密度散布在基板21a、21b的至少一块基板上。作为变换，也可把分隔粒子分散在向基板提供的液晶材料28中。
在这样贴合基板中，如图8(A)所示，可仅一块基板21b是柔性基板，也可如图8(B)所示，基板21a、21b均是柔性基板。总之，通过一边使至少一块基板弯曲，一边依次贴合基板21a、21b，可抑制这些基板之间残留的气泡。
如上所述，本发明提供一种制造工序简单、可在短时间中制造且生产率高的液晶显示元件的制造方法。
本发明可提供一种制造工序简单、可在短时间制造、生产率高且两基板间隔(间隙)均匀的液晶显示元件的制造方法。
本发明可提供一种制造工序简单、可在短时间制造、生产率高且可充分抑制两基板之间产生气泡的液晶显示元件的制造方法。

Claims (10)

1.一种在第1和第2这一对基板之间配置分隔粒子和液晶材料的液晶显示元件的制造方法，其特征在于，该方法包括下述工序：
使所述第1及第2基板中的至少一块基板为柔性基板；
在所述第1和第2基板中的至少一块基板的预定部位上配设粘结材料的粘结材料配设工序；
在所述第1和第2基板中的至少一块基板上配设所述分隔粒子的分隔粒子配设工序；
在所述第1和第2基板中的至少一块基板的预定部位上赋予所述液晶材料的液晶材料赋予工序；
经所述粘结材料、分隔粒子及液晶材料贴合所述第1基板和第2基板的基板贴合工序；
在所述基板贴合工序中，边从所述第1和第2基板一端向另一端依次加压边贴合该第1和第2基板；
在所述分隔粒子配设工序中，配设分隔粒子使所述基板贴合工序中配置在所述两基板间的分隔粒子在每一基板单位面积中所占面积的比例S为0.003以上。
2.如权利要求1所述的液晶显示元件的制造方法，其特征在于，在所述分隔粒子配设工序中配设分隔粒子，使所述基板贴合工序中配置在所述两基板间的所述分隔粒子配置密度N为50个/mm2以上、400个/mm2以下。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示元件的制造方法，其特征在于，所述分隔粒子的粒径为4μm以上、10μm以下。
4.如权利要求1或2所述的液晶显示元件的制造方法，其特征在于，还包括在所述基板贴合工序前，在所述第1和第2基板的至少一块基板上设置要在该第1和第2基板间配设的树脂构造物的树脂构造物设置工序。
5.如权利要求1或2所述的液晶显示元件的制造方法，其特征在于，在所述基板贴合工序中，边加热所述第1和第2基板中的至少一块基板边进行基板贴合。
6.如权利要求1所述的液晶显示元件的制造方法，其特征在于，所述第1和第2基板中，柔性基板是第2基板；
在所述基板贴合工序中包括下述步骤：
用平坦状支持构件支持该第1基板；
使所述柔性第2基板弯曲，经所述粘结材料、分隔粒子和液晶材料，把该第2基板一端叠合至支持在支持构件的第1基板上；
使1或2个以上的加压构件对支持在所述支持构件的所述第1基板作相对移动，从而由该加压构件从所述第1基板一端向另一端依次推压该柔性第2基板，从而使该第1和第2基板贴合。
7.如权利要求6所述的液晶显示元件的制造方法，其特征在于，在所述基板贴合工序中，使加热构件对支持在所述支持构件的所述第1基板作相对移动，由此，边从所述第1和第2基板一端向另一端依次从第2基板侧加热，边贴合该第1和第2基板。
8.如权利要求1所述的液晶显示元件的制造方法，其特征在于，在所述基板贴合工序中，边经所述粘结材料、分隔粒子和液晶材料叠合第1和第2基板，边通过相互对置的一对加压构件之间，从而贴合该第1和第2基板。
9.如权利要求8所述的液晶显示元件的制造方法，其特征在于，
在所述基板贴合工序中所用的一对加压构件中的至少一个加压构件是加热构件；
在所述基板贴合工序中，边用该加热构件从所述第1和第2基板一端向另一端依次加压及加热，边贴合该第1和第2基板。
10.如权利要求1所述的液晶显示元件的制造方法，其特征在于，在所述基板贴合工序中，使柔性基板边弯曲边依次贴合到另一基板。
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