JP2000258779A - 液晶装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の液晶パネルの貼り合せ工程において
は、最終硬化時の加熱・加圧時にシール材中の溶剤が蒸
発したり溶剤ガスの気泡が移動することにより、シール
材内に小径のガス抜け穴が形成されたり、脱ガスが不充
分なために、シール材内に気泡が残留したりすることが
あり、水分やガス等が侵入して、表示むらや腐食による
電極、配線の断線の原因となるという問題点があった。 【解決手段】 二枚の基板を対向させ液晶を狭持させて
なる液晶装置の製造ラインにおける基板の貼り合せ工程
において、一方の基板にシール材を塗布した後、上記基
板を加熱・減圧状態で所定の時間保持し、シール材内の
溶剤および気泡を除去するプリベイク工程と、 上記基
板に他方の基板を位置合わせして接合した状態で、上記
基板を加熱・加圧状態で所定の時間保持し、シール材を
硬化させるシール硬化工程と、を少なくとも有するよう
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、液晶装置の製造方
法に関し、特にガラス基板の貼り合せ工程に適用して好
適な液晶装置の製造技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置などに用いられる液晶装置
（液晶パネル）は、電極等を形成した一対のガラス基板
の間に液晶が挟持されて構成されるが、液晶を上記基板
間に封止するために、二枚の基板を貼り合せる工程が必
要である。そこで、液晶装置の製造工程には、表面にそ
れぞれ電極等が形成されたガラス基板に配向処理を施し
た後、二枚のガラス基板を貼り合せる貼り合せ工程が設
けられている。

【０００３】従来の貼り合せ工程は、一方のガラス基板
上にエポキシ樹脂等のシール材をスクリーン印刷やディ
スペンサで所定のパターンに形成し（シールパターニン
グ）、シールパターニングしたガラス基板を低温処理し
てシール材中の溶剤を蒸発させ（プリベイク）、セルギ
ャップを均一に保つために一方のガラス基板に均一径を
有するプラスチックビーズ等のスペーサを散布し（スペ
ーサ散布）、上記シール形成とスペーサ散布の終ったガ
ラス基板を膜面同士を向かい合わせて貼り合せ、加圧お
よび加熱によってシール材を硬化させることによって行
われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
貼り合わせ工程で製造された液晶装置にあっては、最終
硬化時にシール材中の溶剤が蒸発したり溶剤ガスの気泡
が移動することにより、シール材内に小径のガス抜け穴
が形成されたり、脱ガスが不充分なために、シール材内
に気泡が残留したりすることがある。そして、製品とし
て完成後に、この小径のガス抜け穴や気泡を通って水分
やガス等がシール材で囲まれた液晶内に侵入して、表示
むらや、腐食による電極・配線の断線の原因となり、液
晶パネルの品質および信頼性が低下するという問題点が
あった。

【０００５】そこで、本発明者はその原因について検討
を行った。その結果、従来の液晶装置の製造ラインにお
ける貼り合せ工程では、最終硬化工程時よりも低い温度
（例えば60℃）で5〜10分プリベイクが行われるが、こ
のプリベイク工程でシール材中の溶剤が充分に蒸発せず
に残っていたり、温度が低いためシール材が充分に軟化
せず溶剤ガスが気泡として閉じ込められていたりするこ
とが原因であることを見出した。

【０００６】本発明は、液晶装置を構成する基板の貼り
合せ工程において、シール材内に気泡が残留したり、シ
ール材中に小径のガス抜け穴等の欠陥が形成したりする
のを有効に防止可能な液晶装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
この発明は、二枚の基板を対向させ液晶を狭持させてな
る液晶装置の製造ラインにおける基板の貼り合せ工程に
おいて、一方の基板にシール材を塗布した後、上記基板
を加熱・減圧状態で所定の時間保持し、シール材内の溶
剤および気泡を除去するプリベイク工程と、上記基板に
他方の基板を位置合わせして接合した状態で、上記基板
を加熱・加圧状態で所定の時間保持し、シール材を硬化
させるシール硬化工程と、を少なくとも有する工程であ
るようにした。

【０００８】これらの工程により、従来の貼り合せ工程
でシール材内に発生していた溶剤ガスの気泡や小径のガ
ス抜け穴等を有効に消滅させ、シール材の内側に水分や
ガス等が進入するのを防止でき、液晶装置の品質および
信頼性を向上させることができる。

【０００９】上記プリベイク工程は、上記液晶基板を60
0Torr以下に減圧した状態で、所定の温度で、所定の時
間保持するようにするとよい。プリベイク工程を減圧状
態で行うことにより、容易にシール材内のガスを脱気す
ることができ、欠陥のないシール部を形成することがで
きる。

【００１０】また、上記プリベイク工程は、上記液晶基
板を40℃から（シール材のガラス転移点-20℃）の温度
雰囲気中で、所定の時間保持するようにするとよい。こ
れにより、シール材を硬化させずに、シール材中の溶剤
を短時間で蒸発させることができ、シール硬化時に溶剤
蒸発による小径のガス抜け穴等が形成されなくなる。

【００１１】好ましくは、上記プリベイク工程は、上記
液晶基板を40℃から（シール材のガラス転移点-20℃）
の温度雰囲気中で、約500Torrに減圧した状態で、約10
分保持するようにするとよい。これにより、シール材内
の溶剤を適当に蒸発させ、シール材内の気泡を完全に脱
泡でき、完全に欠陥のないシール部を形成することがで
きる。

【００１２】または、上記液晶基板を60℃から（シール
材のガラス転移点-20℃）の温度雰囲気中で、500Torr以
下に減圧した状態で、5分以上保持するようにしてもよ
い。これにより、短時間でプリベイクを終了させること
ができ、生産性が向上する。

【００１３】二枚の基板の液晶側の面に液晶の向きを制
御するための電圧を印加するための電極が形成されてな
り、上記手段により製造された液晶表示装置にあって
は、シール部に小径のガス抜け穴等の欠陥がないため、
水分やガス等の侵入による表示むらや、腐食による電極
・配線の断線等の問題は解消でき、高品質で信頼性の高
い液晶パネルを提供することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶装置の製
造方法の一実施形態を説明する。

【００１５】図１は、液晶装置を構成する二枚の基板の
貼り合せ工程の手順を示すフローチャートである。

【００１６】まず、エポキシ系シール材等の熱硬化性シ
ール材を使用してスクリーン印刷により一方のガラス基
板上にシールパターンを形成する（S1）。

【００１７】次に、シール材の硬化温度よりも低い所定
の温度で減圧しながら所定時間保持することでプリベイ
クを行なう（S2）。このような条件でプリベイクを行う
ことにより、シール材中に残留する溶剤を蒸発させると
ともに気泡を抜くことができる。

【００１８】その後、一方の基板上にスペーサを散布し
てから、２枚のガラス基板を配向膜または電極を形成し
た面を対向させて接合させる（S3）。

【００１９】それから、使用したシール材に好適な硬化
条件、例えば約150℃で、0.6kg/cm²で1時間保持してシ
ール材を硬化させる（S4）。

【００２０】以上S1〜S4の工程により、シール材内に気
泡や小径のガス抜け穴が生じることなく基板を貼り合わ
せることができる。

【００２１】以下、上記実施形態の貼り合せ工程におけ
る最適条件を導くためにエポキシ系シール材Ａ，Ｂを用
いて行なった実験について説明する。用いたシール材Ａ
はガラス転移点がTga=127℃で、シール材Ｂのガラス転
移点はTgb=140℃であり、溶剤はともにメチルカルビト
ールである。

【００２２】（実験１）シール材Ａを使用して実験を行
った。

【００２３】まず、処理温度を30℃，40℃，60℃，80
℃，100℃，110℃の６点とし、圧力を大気圧（760Tor
r）、600Torr，500Torr，400Torrとし、この状態で5
分，10分，20分それぞれ保持してプリベイクを行った。
次いで、約150℃で、0.6kg/cm²で1時間保持してシール
材を硬化させた。実験結果を表１から表３に示す。○、
△、×の三段階で評価しているが、○：欠陥はほぼ完全
に消滅、△：消滅したが多少は存在、×：初期状態とあ
まり変わらない、硬化：プリベイクだけでシール材が硬
化した、ことを示す。他の実験結果に示す評価に関して
も同様である。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】表１〜表３より、大気圧下で処理温度や処
理時間を変えても欠陥は生じるため、圧力は600Torr以
下にすることが最低条件であることがわかった。

【００２８】また、処理時間に関係なく、処理温度が11
0℃だとプリベイク工程だけでシール材が硬化してしま
い基板を接合して貼り合わせるまで至らなかった。これ
は、完全に溶剤が蒸発してしまい、シール材が硬化した
考えられる。また、処理時間を20分にしても、処理温度
30℃では欠陥を完全に消去するに至らなかった。これよ
り、シール材中の溶剤を有効に蒸発させるには、処理温
度を40℃〜100℃にする必要がある。

【００２９】また、圧力が低いほうが欠陥を消去するの
に有効であるが、500Torr以下では同じ結果であったこ
とから、500Torr以下に減圧すれば効果は同等であると
考えられる。

【００３０】表１より、処理時間5分では、処理温度を6
0℃以上にすると、圧力を500Torr以下で欠陥を消去でき
る一方、表３より、処理時間20分では、圧力600Torrで
も処理温度40℃〜100℃の範囲で欠陥を消去することが
できる。

【００３１】以上の結果から、処理温度40℃〜100℃、
圧力500Torr、処理時間10分以上保持すると、シール材
中の溶剤を適当に蒸発させることができるとともに、シ
ール材中のガスを脱泡でき、完全に欠陥を消去すること
ができる。

【００３２】なお、処理時間5分で欠陥を完全に消去す
るには、処理温度100℃、圧力600Torrで保持するか、処
理温度60℃〜100℃、圧力500Torr以下に保持すれば良
い。逆に、処理時間20分で欠陥を完全に消去するには、
処理温度40℃〜120℃、圧力500Torr以下に保持すれば良
い。

【００３３】処理時間を長くすれば、効果も大きくな
り、低温でも欠陥を消去できるという利点があるが、長
すぎると効果がそれ以上上がらないとともに生産性も低
下する。したがって、上記実験結果と生産効率、消費電
力等を考慮して、最適な温度、圧力、時間を決定すれば
よい。

【００３４】（実験２）シール材Ｂを使用して実験を行
った。

【００３５】まず、処理温度を30℃，40℃，60℃，100
℃，120℃，130℃の６点とし、他の条件は実験１と同じ
にしてシール材を硬化させた。実験結果を表４〜表６に
示す。

【００３６】

【表４】

【００３７】

【表５】

【００３８】

【表６】

【００３９】表４〜表６より、大気圧下で処理温度や処
理時間を変えても欠陥は生じるため、圧力は600Torr以
下にすることが最低条件であることがわかった。

【００４０】また、処理時間に関係なく、処理温度が13
0℃だとプリベイク工程だけでシール材が硬化してしま
い基板を接合して貼り合わせるまで至らなかった。これ
は、完全に溶剤が蒸発してしまい、シール材が硬化した
考えられる。また、処理時間を20分にしても、処理温度
30℃では欠陥を完全に消去するに至らなかった。これよ
り、シール材中の溶剤を有効に蒸発させるには、処理温
度を40℃〜120℃にする必要がある。

【００４１】また、圧力が低いほうが欠陥を消去するの
に有効であるが、500Torr以下では同じ結果であったこ
とから、500Torr以下に減圧すれば効は同等であると考
えられる。

【００４２】表４より、処理時間5分では、処理温度を6
0℃以上にすると、圧力を500Torr以下で欠陥を消去でき
る一方、表６より、処理時間20分では、圧力600Torrで
も処理温度60℃〜120℃の範囲で欠陥を消去することが
できる。

【００４３】以上の結果から、処理温度40℃〜120℃、
圧力500Torr、処理時間10分以上保持すると、シール材
中の溶剤を適当に蒸発させることができるとともに、シ
ール材中のガスを脱泡でき、完全に欠陥を消去すること
ができる。

【００４４】なお、処理時間5分で欠陥を完全に消去す
るには、処理温度120℃、圧力600Torrで保持するか、処
理温度60℃〜120℃、圧力500Torr以下に保持すれば良
い。逆に、処理時間20分で欠陥を完全に消去するには、
処理温度60℃〜120℃、圧力600Torrで保持するか、処理
温度40℃〜120℃、圧力500Torr以下に保持すれば良い。

【００４５】処理時間を長くすれば、効果も大きくな
り、低温でも欠陥を消去できるという利点があるが、長
すぎると効果がそれ以上上がらないとともに生産性も低
下する。したがって、上記実験結果と生産効率、消費電
力等を考慮して、最適な温度、圧力、時間を決定すれば
よい。

【００４６】以上の実験から、以下のことが言える。

【００４７】シール材Ａに関しては、処理温度が40℃〜
100℃の場合、500Torr以下で10分以上保持することによ
り、効果的にシール材内の欠陥を消滅できる。

【００４８】シール材Ｂに関しては、処理温度が40℃〜
120℃の場合、500Torr以下で10分以上保持することによ
り、効果的にシール材内の欠陥を消滅できる。

【００４９】上記の結論について、それぞれのシール材
のガラス転移点（Tg点）を考慮すると、処理温度は40℃
〜（Tg-20℃）となっている。

【００５０】よって、処理温度を40℃〜（Tg-20℃）と
し、500Torrで10分保持してプリベイクを行うのが、生
産性の犠牲を最小にしつつ、シール材内の欠陥を有効に
消滅するのに最適であると考える。

【００５１】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではない。例えば、上記実施例では、熱
硬化性シール材を使用した場合について説明したが、こ
の発明は紫外線硬化性シール材を使用する場合にも適用
することができる。なお、紫外線硬化性シール材を用い
る場合には、図１のＳ４における加熱・加圧によるシー
ル硬化工程が紫外線照射による硬化工程に代わるだけで
あり、容易に本発明を適用することができる。

【００５２】図２に、本発明を適用して好適な液晶装置
の一例として、ＭＩＭ（金属膜―絶縁膜―金属膜構造の
ダイオード対）をスイッチング素子とするアクティブマ
トリックス型の液晶パネルを示す。

【００５３】この実施例の液晶パネル３０は、Ｃｒから
なる画素電極１１やこれに電圧を印加するスイッチング
素子としてのＭＩＭ（ＴａＷ層とＴａＯｘ層とＣｒ層の
積層構造からなる）１３、各画素に印加される電圧を供
給するデータ線１５、Ｃｒ画素電極１１上に設けられる
Ａｌ反射電極１７を有する下側基板１０と、透明電極
（ＩＴＯ）からなる走査線２１、カラーフィルタ層２２
およびブラックマスク２３等を有する入射側のガラス基
板（上側基板）２０とが適当な間隔をおいて配置され、
周囲をシール剤３１で封止された間隙内にＴＮ（Twiste
d Nematic）型液晶またはＳＨ（Super Homeotropic）型
液晶などの液晶３２が充填されて液晶パネル３０として
構成されている。また、表示装置として使用する場合に
は、入射側のガラス基板２０の液晶と反対側の面（図２
では上面）には偏光板が配置される。

【００５４】この実施例の液晶パネルは、本発明方法が
適用されることにより、シール材３１は溶剤および気泡
の残留が少なくかつガス抜け穴がほぼ完全に消滅されて
いるため、シール材３１を通って内側の液晶３２内に水
分やガスが侵入しにくくなり、その結果表示品質が高く
かつ信頼性が向上するという利点がある。

【００５５】なお、特に限定されるものではないが、こ
の実施例の液晶パネルにおいては、下側基板１０の液晶
側の面に形成されるデータ線１５は基板の一方向（図２
では紙面と直交する方向）に沿って互いにほぼ平行に配
設されるとともに、入射側のガラス基板（上側基板）２
０の液晶側の面に形成される走査線２１は前記データ線
と交差する方向に沿って互いにほぼ平行に配設される。
また、前記Ａｌ反射電極１７の表面は入射した光を乱反
射させるため凹凸が形成されている。Ｃｒ層からなる画
素電極１１の上にＡｌ層からなる反射電極１７を設けて
いるのは、クロムよりもアルミニウムの方が反射率が高
いことと、下地層となるＣｒ層を省略してＡｌ層のみと
するとアルミニウムは表面が酸化され易く所望の特性が
得られにくいことの２つの理由からである。

【００５６】なお、図２の実施例では、Ｃｒ層からなる
画素電極１１の上にＡｌ層からなる反射電極１７を設け
ているが、Ｃｒ画素電極１１を省略して基板の表面に直
接Ａｌ反射電極１７を形成しても良い。

【００５７】図３には前記実施例の液晶パネルを、携帯
電話器２００または携帯情報端末３００の表示装置とし
て応用した場合の構成例が示されている。

【００５８】図３（ａ）において、２０１は内部にＣＰ
ＵやメモリなどのＬＳＩ、電源装置、スピーカ等を内蔵
した本体、２０２は本体２０１に対して回動可能に装着
された音声入力部兼用蓋、２０３は前記実施例の液晶パ
ネルを使用した液晶表示装置であり、本体２０１の内面
に表示面（入射面）が来るように装着されている。

【００５９】図３（ｂ）において、３０１は内部にＣＰ
ＵやメモリなどのＬＳＩ、電源装置等を内蔵した本体、
３０２は本体３０１の上面に設けられたキー入力装置、
３０３は前記実施例の液晶パネルを使用した液晶表示装
置であり、本体３０１に対して回動可能に取り付けられ
た蓋の部分の内面に表示面（入射面）が来るように装着
されている。

【００６０】前記実施例の液晶パネルを表示装置として
使用した電子機器においては、バックライトが不要で消
費電力が少ないためバッテリによる長時間駆動が可能に
なるとともに、反射電極表面に凹凸が形成されているた
め表示内容が見やすく、しかも本発明を適用して製造さ
れた液晶パネルはシール材の内側の液晶内に水分やガス
が侵入しにくいため表示品質が高くかつ信頼性に優れて
いるという利点がある。

【００６１】なお、本発明を適用した液晶パネルは、前
記のような携帯情報端末の他、携帯電話などの携帯用電
子機器あるいはラップトップ型やデスクトップ型のパソ
コンの表示装置として使用できるとともに、液晶パネル
をライトバルブとして応用したビデオプロジェクタのよ
うな投射型表示装置にも利用することができる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる液
晶装置の製造方法は、二枚の基板を対向させ液晶を狭持
させてなる液晶装置の製造課程における基板の貼り合せ
工程において、上記基板を加熱・減圧状態で所定の時間
保持し、シール材内の溶剤および気泡を除去するプリベ
イク工程と、上記基板を加熱・加圧状態で所定の時間保
持し、シール材内に形成された欠陥を消滅させるシール
硬化工程と、を少なくとも有するようにしたので、貼り
合せ工程でシール材内に発生していた溶剤ガスの気泡や
小径のガス抜け穴等を有効に消滅させ、シール材の内側
に水分やガス等が進入するのを防止でき、液晶装置の品
質および信頼性を向上させることができるという効果が
ある。

【００６３】具体的には、上記プリベイク工程は、上記
液晶基板を40℃から（ガラス転移点-20℃）の温度範囲
で、500Torr以下の圧力に10分以上保持する工程である
ようにしたので、シール材の材料に応じた最適の条件で
溶剤の蒸発および脱ガス処理を行なうことができ、これ
によってシール材内の溶剤および気泡をほぼ完全に除去
することができる。

【００６４】さらに、本発明にかかる製造方法により製
造される液晶表示装置にあっては、上記二枚の基板の液
晶側の面に液晶の向きを制御するための電圧を印加する
ための電極が形成されてなる液晶表示装置であるので、
シール材の内側の液晶内に水分やガスが侵入しにくくな
り、これによって表示品質が高くかつ信頼性の高い液晶
表示装置が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶装置の製造方法の一実施形態
における液晶装置を構成する二枚の基板の貼り合せ工程
の手順を示すフローチャートである。

【図２】本発明をＭＩＭをスイッチング素子とするアク
ティブマトリックス型の液晶パネルに適用した実施例を
示す断面図。

【図３】実施例の液晶パネルを表示装置として応用した
電子機器の例としての携帯電話器および携帯情報端末器
の概略構成を示す斜視図。

【符号の説明】

１０ 下側ガラス基板 １１ データ線 １３ ＭＩＭ素子 １５ 画素電極 １７ 反射電極 ２０ 入射側ガラス基板 ２１ 走査線 ２２ カラーフィルタ層 ２３ ブラックマスク ３０ 液晶パネル ３１ シール材 ３２ 液晶

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の基板を対向させ液晶を挟持させて
   なる液晶装置の製造ラインにおける基板の貼り合わせ工
   程は、 一方の基板にシール材を塗布した後、上記基板を加熱・
   減圧状態で所定の時間保持し、シール材内の溶剤および
   気泡を除去するプリベイク工程と、 上記基板に他方の基板を位置合わせして接合した状態
   で、上記基板を加熱・加圧状態で所定の時間保持し、シ
   ール材を硬化させるシール硬化工程と、を少なくとも有
   することを特徴とする液晶装置の製造方法。
2. 【請求項２】 上記プリベイク工程は、上記液晶基板を
   600Torr以下に減圧した状態で、所定の温度で、所定の
   時間保持する工程であることを特徴とする請求項１に記
   載の液晶装置の製造方法。
3. 【請求項３】 上記プリベイク工程は、上記液晶基板を
   40℃から（シール材のガラス転移点-20℃）の温度雰囲
   気中で、所定の時間保持する工程であることを特徴とす
   る請求項１に記載の液晶装置の製造方法。
4. 【請求項４】 上記プリベイク工程は、上記液晶基板を
   40℃から（シール材のガラス転移点-20℃）の温度雰囲
   気中で、500Torr以下に減圧した状態で、10分以上保持
   する工程であることを特徴とする請求項１に記載の液晶
   装置の製造方法。
5. 【請求項５】 上記プリベイク工程は、上記液晶基板を
   60℃から（シール材のガラス転移点-20℃）の温度雰囲
   気中で、500Torr以下に減圧した状態で、5分以上保持す
   る工程であることを特徴とする請求項１に記載の液晶装
   置の製造方法。
6. 【請求項６】 上記液晶装置は、上記二枚の基板の液晶
   側の面に液晶の向きを制御するための電圧を印加するた
   めの電極が形成されてなる液晶表示装置であることを特
   徴とする請求項１から請求項５に記載の液晶装置の製造
   方法。