JP2000292799A - 液晶表示素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示画面の全面にわたって均一な表示の得ら
れる液晶表示素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 一対の電極付き基板２をスペーサ４を介
して光硬化型シール材３にて貼り合わせたセルに液晶５
ａを充填して液晶表示素子を製造するに際し、シール材
３に含まれる光開始剤を混入した液晶５ａを前記セルに
充填する。また、液晶を充填した液晶セルの全面に光１
を照射してシール材３を硬化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の電極付き基
板をスペーサを介して光硬化型シール材にて貼り合わせ
たセルに液晶を充填す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】液晶表示素子は、一対の配向処理された
電極付き基板をスペーサを介してシール材にて貼り合わ
せたセルに液晶を充填することにより形成される。セル
への液晶の充填方法としては、真空注入工法、滴下工法
などが知られている。

【０００３】真空注入工法では、まず、上記の電極付き
基板をアライメント装置を用いて貼り合わせ、加圧する
ことにより基板間のギャップを一定にして、シール材を
紫外線や熱により硬化し、必要な端子部分を残して切断
することによりセルを作製する。得られたセルを真空槽
内に配置して減圧状態にした後、セルの注入口を液晶に
浸漬し、次いでセルを大気圧に開放して液晶の毛細管現
象を利用することにより、セル内に液晶を充填する。

【０００４】最後に、余分な液晶を押し出し、紫外線硬
化型樹脂を用いて注入口を封口することにより液晶表示
素子が得られる。一方、滴下工法は、一対の基板の少な
くとも一方の基板の外周部にアクリル系の紫外線硬化型
シール材を塗布し、このシール材の内側に液体吐出装置
を用いて必要量だけ液晶材料を供給する。

【０００５】次いで、この液晶を滴下した基板と他方の
基板とをスペーサを介してアライメント装置を用いて真
空中にて貼り合わせ、液晶の紫外線劣化を防止するため
に表示部をマスクで隠して、シール部分にのみ紫外線照
射を行い前記シール材を硬化することにより液晶表示素
子が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
真空注入工法では、セルサイズが大型化するほど液晶の
注入時間が長くなることから、量産化への対応が困難で
ある。一方、滴下工法は、液体吐出装置により直接基板
上に液晶を必要量だけ供給するため液晶の注入時間を大
幅に短縮でき、しかもパネルサイズに関わらず注入時間
を一定に保つことが可能となり、量産化への対応が容易
となる。

【０００７】しかしながら上記の滴下工法では、液晶注
入後に紫外線照射を行ってシール材の硬化を行うため、
シール材が未硬化の状態で液晶材料と接触してシール材
が液晶中へ溶出したり、シール材の硬化の際にマスクズ
レやマスク劣化などにより液晶に紫外線光が照射されて
部分的に液晶劣化が生じ、シール材の周辺部とパネルの
内側との表示が不均一になるという問題がある。

【０００８】また、紫外線強度の不足などの要因によっ
てシール材が完全に硬化しない場合には、シール材に含
まれる組成分が液晶中へ溶出したりするため、シール材
の周辺部では表示が不均一になりやすくなる。中でも特
に、シール材に含有され光照射によってシール材の重合
を開始して硬化させるトリガーとしての働きを有する光
開始剤は、イオン性が強いため、この光開始剤が液晶中
に溶出すると電圧を印加した際に光開始剤が印加電圧の
実効値を低下させたり、配向膜に付着して液晶分子の配
向を乱してパネルの中心部の表示とに差が生じ、表示が
不均一になるという問題がある。

【０００９】同様に、上記の真空注入工法においても、
封口に使用される紫外線硬化型樹脂に関して硬化が不十
分であると、紫外線硬化型樹脂に含まれる組成分が液晶
中に溶出して封口部で表示不良が起こることとなる。本
発明は前記問題点を解決し、シール材の周辺部とパネル
の中央部での表示に差がなく、均一な表示が得られる液
晶表示素子の製造方法を提供するものである。

【００１０】

【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、セルに液晶を充填する手順とその液晶の構
成を特殊にしたことを特徴とする。この本発明による
と、シール材周辺部と表示画面の中央部との表示に差が
なく、表示画面の全面にわたって均一な表示の得られる
液晶表示素子を得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１記載の液晶表示素子の製
造方法は、一対の電極付き基板をスペーサを介して光硬
化型シール材にて貼り合わせたセルに液晶を充填して液
晶表示素子を製造するに際し、前記シール材に含まれる
光開始剤を混入した液晶を前記セルに充填することを特
徴とする。

【００１２】この構成によると、液晶中におけるイオン
性物質の濃度を均一にでき、シール材周辺部と表示画面
の中央部とでその表示に差がなく、表示画面の全面にわ
たって均一な表示の液晶表示素子を得ることができる。
請求項２記載の液晶表示素子の製造方法は、一対の電極
付き基板をスペーサを介して光硬化型シール材にて貼り
合わせたセルの間に液晶を充填し、前記光硬化型シール
材を硬化して液晶表示素子を製造するに際し、前記光硬
化型シール材に含まれる光開始剤を混入した液晶をセル
に充填し、液晶を充填したセルの全面に光を照射してシ
ール材を硬化することを特徴とする。

【００１３】この構成によると、セルの全面に光照射を
行うことでシール材の完全硬化が実現でき、シール材に
含まれる光開始剤の液晶中への溶出によるシール材の周
辺部と表示画面の中央部との表示が不均一になることを
防止することができる。また、シール硬化時において光
照射を行う際のマスクアライメント装置が省略でき、液
晶表示素子の製造工程を簡略化できる。

【００１４】請求項３記載の液晶表示素子の製造方法
は、請求項１または請求項２において、セルへの液晶の
充填は、一対の電極付き基板の少なくとも一方の基板の
外周部にシール材を塗布し、前記シール材を塗布した基
板のシール材の内側に液晶を滴下して前記一対の基板を
貼り合わせて充填することを特徴とする。請求項４記載
の液晶表示素子の製造方法は、請求項１から請求項３の
いずれかにおいて、シール材としてアクリル系紫外線硬
化型シール材を用い、このシール材に含まれる少なくと
もアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾフェノン系のい
ずれかの光開始剤を混入した液晶を用いることを特徴と
する。

【００１５】請求項５記載の液晶表示素子の製造方法
は、請求項１から請求項４のいずれかにおいて、液晶セ
ルに、波長３３０〜４００ｎｍ、強度３０００〜５００
０ｍＪ／ｃｍ²の紫外線照射を行うことを特徴とする。
請求項６記載の液晶表示素子は、一対の電極付き基板を
スペーサを介して光硬化型シール材にて貼り合わせたセ
ルに液晶を充填した液晶表示素子であって、前記液晶に
はシール材に含まれる光開始剤が均一に分散しているこ
とを特徴とする。

【００１６】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。図１は、本発明の実施の形態を示す。一対の電極付
き基板２をスペーサ４を介して光硬化型シール材３にて
貼り合わせたセルに液晶を充填して液晶表示素子を製造
するに際し、この実施の形態では、シール材３に含まれ
る光開始剤を混入した液晶５ａを前記セルに充填する。

【００１７】そして、液晶を充填した後の液晶セルの全
面に光を照射して光硬化型シール材３を硬化する。セル
への液晶の充填は、一対の電極付き基板２の少なくとも
一方の基板の外周部にシール材３を塗布し、前記シール
材３を塗布した基板のシール材の内側に液晶を滴下して
前記一対の基板を貼り合わせて充填する、いわゆる滴下
工法にて行う。

【００１８】光硬化型シール材３としては、アクリル系
紫外線硬化型シール材が好適に使用でき、このシール材
に含まれるアセトフェノン系、ベンゾイン系、ベンゾフ
ェノン系の少なくともいずれかの光開始剤、あるいはこ
れに類似した機能を有する物質を混入した液晶５ａを用
いる。上記のようにアクリル系紫外線硬化型シール材３
を使用する場合には、液晶セルに、波長３３０〜４００
ｎｍ、強度３０００〜５０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線１
の照射を行う。

【００１９】従来の紫外線照射は、波長２５０〜４００
ｎｍ、強度３０００〜５０００ｍＪ／ｃｍ²の条件にて
行なわれているが、この実施の形態では従来よりも高い
波長域にて紫外線照射を行うことで、上述のようにマス
クを使用せずに液晶セルの全面に紫外線を照射しても液
晶の劣化を抑えることができる。上記のようにして製造
された液晶表示素子は、液晶中にシール材に含まれる光
開始材が均一に分散しているものであるため、液晶中全
体でイオン性物質の濃度が均一となり、シール材に含ま
れる光開始剤の溶出などによるシール材の周辺部と表示
画面の中央部の表示に差がなく、均一な表示の液晶表示
素子が得られる。

【００２０】以下、本発明の実施の形態について、比較
例と実施例に基づいて説明する。 比較例 図２は従来の液晶セルへの紫外線照射を示す。滴下工法
により液晶を滴下注入した液晶セルに、シール材３の塗
布位置にマスク６の開口部８ａ，８ｂが対応するよう配
置し、シール材３にマスク６を介して紫外線１を照射す
る。

【００２１】このとき、マスクズレやマスク６の劣化な
どによりシール材３の硬化が不十分となり、シール材６
の成分が液晶５ｂの中に溶出することがある。このよう
な液晶５ｂ中へのシール材６の成分の溶出が発生する
と、シール材３周辺部分の液晶５ｂのイオン成分が増加
して、液晶セルの伝導度が中央部に較べて高くなる。そ
の結果、シール材３の周辺部のしきい値が中央部より高
くなり、シール材３の周辺部に液晶劣化部７が発生し、
この液晶劣化部７が表示ムラとなって見える。

【００２２】表１は、シール材３の成分が液晶５ｂ中に
溶解したときの液晶の伝導度の変化および表示品位の関
係を示す。なお、液晶表示素子の表示品位については目
視にて評価し、表示品位の良好なものを○、実駆動上の
問題はないが低周波数域（１Ｈｚ）でムラが発生するも
のを△にて表す。

【００２３】

【表１】 表１に示すように、未硬化のシール材３の放置時間が長
くなると、シール材３中の成分の液晶５ｂへの溶出量が
増加し、液晶５ｂの伝導度が高くなる。それに伴なっ
て、液晶表示素子の表示品位が低下する。液晶表示素子
の表示品位に影響を与えるシール材３の成分を特定する
ため、シール材３中に含まれる、光開始剤、反応性希釈
剤、カップリング剤のそれぞれを液晶５ｂに溶解して、
液晶の伝導度を測定した。

【００２４】なお、光開始剤としては日本チバガイギー
（株）社製の光開始剤イルガキュア６５１を、反応性希
釈剤としては共栄社化学（株）社製の反応性希釈剤Ｅｃ
−Ａを、カップリング剤としては信越化学工業（株）製
のカップリング剤ＫＢＭ４０３をそれぞれ用いた。得ら
れた測定結果を表２に示す。

【００２５】

【表２】 表２より、液晶の伝導度に大きな影響を与えるのは、光
開始剤であることがわかる。従って、予め液晶５ｂに光
開始剤を混入してパネル面内のイオン濃度を均一にする
ことで、シール材３の成分が液晶中に溶出してもシール
材３の周辺部のみのイオン濃度を上げることにならず、
液晶劣化部７における表示ムラを防止することができ
る。

【００２６】また、図２に示すように、マスクの開口部
８ａ，８ｂの隙間ｂはシール材３の塗布幅ａよりも広
く、また、液晶セルとマスクとのクリアランスｃも大き
いため、紫外線１を照射すると開口部８ａ，８ｂからの
紫外線１の漏れが液晶５ｂを劣化させたりして影響を与
えることがある。ここでの具体的な値としては、ａ＝１
ｍｍ、ｂ＝５ｍｍ、ｃ＝１〜２ｍｍである。

【００２７】紫外線１と液晶５ｂの伝導度の関係を表３
に示す。

【００２８】

【表３】 表３に示すように、液晶５ｂは紫外線照射されると伝導
度が高くなる。従って、液晶５ｂに紫外線１が照射され
ないパネルの面内と、液晶５ｂに紫外線１が照射される
マスク６の開口部８ａ，８ｂの周辺とでは、紫外線が照
射された領域でしきい値差が生じムラとなって見える。

【００２９】このように、従来の液晶表示素子の製造方
法では、未硬化のシール材と液晶との接触によるシール
材の液晶への溶出や、シール材硬化時のマスクズレやマ
スク劣化などによる液晶への紫外線照射や、シール材の
未硬化によりシール材中の光開始剤の溶出などにより、
シール材周辺部での表示の不均一が生じることとなる。 実施例 この実施例では、上記図１に示すように、シール材３の
硬化時にマスク６を使用せず、また液晶セルに充填する
液晶を特殊な構成とした点で上記比較例と異なる。

【００３０】詳細には、上記比較例と同様に滴下工法に
て液晶セルを形成する。このとき、セルに滴下する液晶
５ａにはシール材３に含有される光開始剤と同様の光開
始剤を混入している。作製した液晶セルには、マスクを
用いずにセルの全面に紫外線１を照射してシール剤３の
硬化を行う。

【００３１】このように液晶セルの全面に紫外線照射を
行うことで、マスクズレなどの影響が無く、常にシール
材の完全硬化が可能である。また、パネルの全面に紫外
線１を照射することでセル全体の液晶の状態が均一とな
り、面内での伝導度を均一にすることができる。なお、
あらかじめ液晶５ａに混入する光開始剤の濃度は、シー
ル材３の周辺部においてシール材３より液晶５ａ中に溶
出する光開始剤の濃度と等しくなるようにすればよい。

【００３２】効果的な光開始剤の濃度を調べるために、
光開始剤の濃度と表示ムラの発生時間との関係を調べ
た。得られた測定結果を表４に示す。

【００３３】

【表４】 表４に示すように、液晶中の光開始剤濃度を１０ｗｔ％
程度とすると、光開始剤を入れていない場合に較べて表
示ムラ発生までの時間を３倍程度にまで引き伸ばすこと
ができる。なお、上記のように光開始剤を液晶５ｂへ多
量に混入すると閾値高を招き、また、上述のように紫外
線照射時にはマスク６を使用していないため紫外線１が
液晶５ａに直接照射されるため液晶５ａの劣化が顕著に
現れることが予想される。

【００３４】しかしながら、従来のようにシール材の周
辺部だけが局部的に表示が不均一になるのではなく、液
晶セル全体としてはその表示は均一なものとなっている
ため、局部的な異常部の発生を防ぐことができる。従っ
て、表示画面の全体的な表示不均一を防ぎ、均一な表示
品位の得られる液晶表示素子を実現することが可能であ
る。また、シール材硬化時において紫外線照射を行う際
のマスクアライメント装置が省略でき、工程の簡素化も
実現できる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明の液晶表示素子の製
造方法によれば、光硬化型シール材に含まれる光開始剤
を混入した液晶を充填した液晶表示素子とすることで、
液晶中におけるイオン性物質の濃度を均一にでき、シー
ル材周辺部における表示の不均一がなく表示画面の全面
にわたって均一な表示の液晶表示素子を実現できる。

【００３６】また、光照射に際しては、マスクを介する
ことなく液晶セルの全面にわたって紫外線を照射するこ
とで、シール材を完全に硬化することが可能となり、シ
ール材に含まれる光開始剤の溶出による表示劣化やシー
ル材周辺部における表示の不均一を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態における液晶セルへの紫外線照射を
示す図

【図２】従来の液晶セルへの紫外線照射を示す図

【符号の説明】

１ 紫外線 ２ 基板 ３ シール部 ４ スペーサ ５ａ，５ｂ 液晶 ６ マスク ７ 液晶劣化部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の電極付き基板をスペーサを介して光
   硬化型シール材にて貼り合わせたセルに液晶を充填して
   液晶表示素子を製造するに際し、 前記シール材に含まれる光開始剤を混入した液晶を前記
   セルに充填する液晶表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】一対の電極付き基板をスペーサを介して光
   硬化型シール材にて貼り合わせたセルの間に液晶を充填
   し、前記光硬化型シール材を硬化して液晶表示素子を製
   造するに際し、 前記光硬化型シール材に含まれる光開始剤を混入した液
   晶をセルに充填し、液晶を充填したセルの全面に光を照
   射してシール材を硬化する液晶表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】セルへの液晶の充填は、一対の電極付き基
   板の少なくとも一方の基板の外周部にシール材を塗布
   し、前記シール材を塗布した基板のシール材の内側に液
   晶を滴下して前記一対の基板を貼り合わせて充填する請
   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】シール材としてアクリル系紫外線硬化型シ
   ール材を用い、このシール材に含まれるアセトフェノン
   系、ベンゾイン系、ベンゾフェノン系の少なくともいず
   れかの光開始剤を混入した液晶を用いる請求項１から請
   求項３のいずれか記載の液晶表示素子の製造方法。
5. 【請求項５】液晶セルに、波長３３０〜４００ｎｍ、強
   度３０００〜５０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線照射を行う
   請求項１から請求項４のいずれか記載の液晶表示素子の
   製造方法。
6. 【請求項６】一対の電極付き基板をスペーサを介して光
   硬化型シール材にて貼り合わせたセルに液晶を充填した
   液晶表示素子であって、 前記液晶にはシール材に含まれる光開始剤が均一に分散
   している液晶表示素子。