JP2001117109A

JP2001117109A - 液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP2001117109A
Application number: JP29953499A
Authority: JP
Inventors: Hideki Matsukawa; 秀樹松川; Satoshi Yamada; 聡山田; Shirou Sumida; 祉朗炭田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶注入筋不良の発生を抑制し、かつ液晶注
入時間を短縮することができ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。【解決手段】液晶注入工程において従来放射状に流入
していた液晶を直線状に流入できるようにすることによ
り、液晶の流動配向を抑制して液晶注入筋不良を低減す
ることができる。液晶の流入方向は、シール開口部の合
計幅をシールパターン１辺の略２／３以上に拡大するこ
とによってほぼ直線状とすることができる。しかも、シ
ール開口部の幅を拡大することにより、液晶注入時間も
従来の１／３〜１／５に短縮することができる。

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に用いられる液晶
表示素子の製造方法に関し、特に大画面用液晶表示装置
の製造工程における液晶注入筋不良の低減及び液晶注入
時間の短縮に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、一般的な液晶表示素子の構造を
示す部分断面図である。表面に表示電極６ａ及び６ｂと
配向膜７とを形成した２枚の基板２ａ及び２ｂが、所定
のギャップを形成するように分散されたスペーサ４を介
して、シール材５によって貼合わされ、形成されたギャ
ップ内に液晶３が注入されている。尚、図１には示して
いないが、カラー表示を行う場合は表示電極６ｂの下に
カラーフィルタ層を形成し、アクティブマトリックス駆
動を行う場合は表示電極６ａに隣接して薄膜トランジス
タ等を形成する。

【０００３】図２は、従来の液晶表示素子の製造方法を
示すフローチャートである。まず、表面に表示電極６ａ
及び６ｂを形成した基板２ａ及び２ｂを洗浄する。一般
に、１枚の基板上に複数の液晶表示素子の表示電極が形
成されている。次に、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
成する。次に、配向膜７の表面にラビングなどによる配
向処理を行う。また、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。

【０００４】次に、一方の基板２ａにシール材５を描画
装置やスクリーン印刷によって所定のパターンに塗布
し、他方の基板２ｂに所定のギャップを形成するための
スペーサ４を散布する。シール材５の塗布パターンの一
例を、図７（ａ）に示す。図７（ａ）には、液晶表示素
子１枚に対応するシールパターン８を示している。シー
ルパターン８は、開口部９を有する枠状の矩形パターン
とするのが一般的である。図７（ａ）に示す例では、開
口部９を２箇所設けている。開口部９は、後で説明する
液晶注入工程において液晶の注入口となる。一般に、開
口部９は１つの辺に設け、少なくとも１〜４箇所設け
る。開口部９の幅は、封口材による液晶の汚染を防止す
る観点から、できるだけ狭く設定することが好ましいと
され、対角２０インチの大型液晶表示装置であっても幅
１０ｍｍ以内に設定されている。また、シールパターン
８は、液晶表示素子の画像表示領域１０よりも一回り大
きく設定するのが一般的である。シールパターン８の近
傍は、水分の侵入等による画質異常が生じ易いからであ
る。もう一方の基板には、均一なギャップを形成するた
めに、ギャップに対応した直径の球状スペーサを散布す
る。

【０００５】次に、基板２ａと２ｂとを互いに対向さ
せ、表面電極同士のアライメントを行った後に、加圧し
ながら加熱又は紫外線照射を行ってシール材５を硬化さ
せる。シール材５が熱硬化型である場合は、加熱を行
い、紫外線硬化型である場合は紫外線照射を行う。加圧
除去後、再度加熱又は紫外線照射を行ってシール材５を
本硬化させた後に、貼り合わせた基板２ａ及び２ｂを個
々の液晶表示素子ごとに割断する。こうして貼り合わさ
れた基板２ａ及び２ｂは、内部が中空の箱型セルとな
り、シール開口部９によってセル内外が連通した構造と
なっている。

【０００６】次に、この箱型セルの内部に、シール開口
部９を通して液晶３を注入する。図８は、液晶３を注入
する装置を示す概略図である。真空槽１２内に、液晶３
をプールした液晶溜め１３が、箱型セルのシール開口部
９を浸漬させることができるように設置されている。真
空槽１２の圧力が０．２〜０．７torrの状態でシール開
口部９を液晶溜め１３に浸漬した後、真空槽１２内を大
気圧に戻すことにより、箱型セル内部に液晶３を注入す
る。注入終了後、シール開口部９に封口樹脂を塗布、硬
化して封口を行い、液晶表示素子全体をアニールして液
晶３を再配向させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の液
晶表示素子の製造方法においては、液晶を注入する際に
「液晶注入筋」と称される現象が発生する問題があった。
液晶注入筋とは、注入される液晶３が配向膜７の表面を
進行しながら配向することにより流動配向が起こり、液
晶配向の乱れによる筋状のむらが見える現象を言う。液
晶注入筋は、電圧無印加の状態でセルの上下に偏光板を
置き、バックライトを用いて透過光観察を行うことによ
り容易に観察できる。例えば、図７（ａ）に示すシール
パターン８を形成したセルに液晶３を注入した場合、図
７（ｂ）に示すように、液晶の進行方向に対応した放射
状の注入筋が発生する。液晶注入筋は、完成後の液晶表
示素子に画像を表示させた時にも同様の形状の「むら」と
して観察され、液晶表示素子の画質を低下させる。

【０００８】この液晶注入筋は、封口後のアニーリング
において液晶を再配向させることによって消すことがで
きる場合が多い。しかし、製造工程において一部のセル
にはアニール後も液晶表示素子の画質に影響する程度に
液晶注入筋が残存し、製造歩留まりの低下要因となって
いた。特に、配向膜７及び液晶３の材料が、アンカリン
グ強度の高い組み合わせである場合、液晶注入筋が残存
する不良が多発していた。

【０００９】また、従来の製造方法によっては、液晶表
示素子が大面積であった場合やギャップが非常に狭い場
合に液晶注入に長時間を要するという問題もあった。液
晶注入工程においては、セル内外の圧力差及び毛細管現
象のみによって液晶３を注入するため、液晶表示素子の
面積に比例して液晶注入に要する時間が長くなる。ま
た、基板のごく表面近傍の液晶は流動抵抗が大きいた
め、液晶表示素子のギャップが狭い場合にも液晶注入に
要する時間が長くなる。さらに、液晶表示素子が大面積
になると液晶注入前に行う真空引き作業も長時間化す
る。このため、対角１５インチ以上の大型パネルやギャ
ップ３μｍ以下の狭ギャップパネルに液晶を注入するた
めには、真空引き作業を含めて２４時間以上かかってい
た。尚、液晶注入時に液晶を加熱すれば、液晶の粘性率
を低下させて液晶注入時間を短縮化することができる
が、液晶中の揮発成分が飛散してしまう恐れがあるた
め、好ましい方法ではない。

【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、液晶注入筋不良の発生を抑制し、かつ液晶注
入時間を短縮することができ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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意検討
の結果、シール開口部を大巾に広げることによって、シ
ール開口部から放射状に広がりながら流入していた液晶
を開口部からほぼ直線的に流入できるようにし、これに
より液晶注入筋の発生が抑制されることを見出した。ま
た、シール開口部の幅を拡大することにより、液晶注入
速度も大巾に増大することができる。尚、ここで「直線
的に」流入できるとは、注入される液晶の進行経路に液
晶の流れの主体部を迂回させるような障害物や流量を大
巾に制限するくびれ等がないことを指す。

【００１２】尚、液晶が直線的に流入できるようにする
ことにより、液晶注入筋の発生が抑制される原理は明ら
かではないが、液晶注入工程における液晶流の乱れが抑
制された結果、局所的な液晶配向乱れの発生が抑制され
たためと推定される。

【００１３】かかる知見に基づき成された本発明の液晶
表示装置の製造方法は、２枚の基板の一方に、シールを
少なくとも１箇所の開口部を有する枠状の矩形パターン
に形成し、上記２枚の基板を対向して貼り合わせて箱型
セルとし、該箱型セルに上記開口部から液晶を注入する
液晶表示装置の製造方法であって、上記箱型セルに注入
される液晶が大略直線的に流入可能するように、上記開
口部の合計幅を上記矩形パターン１辺の略２／３以上と
したことを特徴とする。

【００１４】本発明の製造方法においては、箱型セルの
ギャップを均一化するためのスペーサは、基板の少なく
とも一方に固着させることが好ましい。シール開口部の
幅を広げることによって、液晶注入時にシール開口部付
近のスペーサが動き易くなるからである。

【００１５】また、スペーサに代えて、箱型セルのギャ
ップを均一化するための突起を基板の少なくとも一方に
設けても良い。

【００１６】さらに、本発明の製造方法においては、上
記開口部を、カチオン重合型又はラジカル重合型樹脂で
封口することが好ましい。シール開口部を広げた場合、
封口材と液晶の接触面積が増大するため、封口材中の不
純物が液晶中へ溶出して液晶配向不良を引き起こし易く
なるからである。カチオン重合型又はラジカル重合型樹
脂は液晶へ溶出可能な不純物の含有量が少ないため、こ
のような配向不良の発生を抑制することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態について図
面を参照しながら説明する。本発明の液晶表示装置の製
造方法は、シールパターンの開口部の合計幅を、シール
パターン１辺の略２／３以上として、箱型セルに注入さ
れる液晶がほぼ直線的に流入可能となるようにし、これ
により液晶注入筋の発生を抑制すると共に液晶注入速度
を高めるものである。従って、シールパターン以外は、
従来と同様の製造方法を用いることができる。

【００１８】図３乃至図５は、本発明の製造方法におけ
るシールパターンの例を示す平面図である。図３乃至図
５において、２は基板、１０は液晶表示素子の画像表示
領域、８はシールパターン、９はシール開口部を示す。
図中の矢印は、開口部９から注入される液晶の流入方向
を模式的に示したものである。

【００１９】液晶注入筋の発生による画質異常を防止す
るためには、少なくとも画像表示領域１０において液晶
がほぼ直線的に流入可能であることが望ましい。換言す
れば、少なくとも画像表示領域１０において、液晶の流
入方向がほぼ一定であって、液晶流の乱れが少ないこと
が望ましい。従来の製造方法においては、シール開口部
で制限された液晶の流れがセル内に向かって一気に広が
るため、液晶の進行方向は放射線状となり、液晶流の乱
れが生じ易い。シール開口部を広げることにより、液晶
の流入方向をほぼ一方向に揃えて液晶流の乱れを抑制す
ることができる。本発明においては、シール開口部９の
合計幅を、開口部９を設けたシールパターン１辺の長さ
に対して略２/３以上に、好ましくは略３/４以上に、さ
らに好ましくは略５／６以上に設定する。尚、画像表示
領域１０の１辺の長さを基準としても良く、その場合は
シール開口部９の合計幅を、画像表示領域１辺の長さの
略３/４以上に、好ましくは略５／６以上に、さらに好
ましくは略等しく設定する。但し、ここで画像表示領域
１０の１辺とは、開口部９に隣接する辺を指す。

【００２０】図３は、シールパターンの１辺を全て開口
部９とした例を示す。この場合、液晶はシールパターン
の辺全体から均一に注入されるため、セル内をほぼ直線
的に流入することができる。しかし、図３に示すように
シールパターンの１辺全体を開口部とすると、シール５
全体の接着強度が低下するため、開口部９を起点とした
シール剥離が発生し易くなる。そこで、図４に示すよう
に、１辺の開口部の両端にシールパターン８ａを形成し
て、開口部９を挟む両辺へのシール剥離の回り込みを防
いでも良い。さらに、図５に示すように、開口部９の中
央に島状のシールパターン８ｂを設けてシール５全体の
接着強度を高めても良い。

【００２１】図４又は図５に示す例においては、開口部
両端のシールパターン８ａ又は開口部中央のシールパタ
ーン８ｂの近傍で液晶の進行方向が乱れるが、これらの
パターンと画像表示領域１０の間にある程度距離がある
ため、画像表示領域１０においては、ほぼ直線的に液晶
が流入し得る。図３乃至図５の各々に示すパターンのシ
ールを形成して液晶注入を行った後、セルの表裏に偏光
板を置いて透過光観察を行ったが、いずれの場合も液晶
注入筋は殆ど観察されなかった。

【００２２】また、本発明の製造方法によれば、シール
開口部９の幅を拡大することによって液晶注入口の面積
が広くなるため、液晶注入に要する時間を大巾に短縮す
ることができる。図６は、シール開口部９の合計幅と液
晶充填時間（開口部９を液晶溜めに浸漬してから液晶が
入り終わるまでの時間）の関係を示すグラフである。
尚、図６のグラフは、液晶表示素子の画像表示領域が対
角約１５インチ、セルギャップが約５μｍ、液晶注入時
の温度が約２５℃である場合の関係について示してい
る。

【００２３】図６より明らかなように、シール開口部９
の合計幅が広い程、液晶充填時間は短縮する。図６の測
定に用いた画面表示領域が対角１５インチのパネルの場
合、従来のシール開口の合計幅は１０〜２０ｍｍ程度で
あったが、本発明においては約２００ｍｍ以上とする。
従って、本発明の製造方法によれば、液晶充填時間を従
来の約１/３〜１/５に短縮することができる。

【００２４】また、本発明の液晶表示素子の製造方法に
おいては、シールパターン以外は従来と同様の方法を用
いることができるが、シール開口部９の拡大に適した方
法を組み合わせることが好ましい。

【００２５】例えば、シール開口部９を拡大すると、液
晶注入時にシール開口部付近にあるギャップ形成用スペ
ーサが動き易くなり、スペーサの疎密によりギャップむ
らが発生する恐れがある。そこで、散布されたスペーサ
を基板に固着しておくことが好ましい。例えば、周囲に
熱可塑性の樹脂を被覆したスペーサを用い、スペーサ散
布後に加熱して樹脂を溶かすことにより、スペーサを基
板に固着することができる。また、スペーサに代えて、
基板上に突起又は柱を設けることによりギャップを形成
しても良い。基板上の突起又は柱は、基板上にカラーフ
ィルタを形成する工程において、カラーフィルタ構成材
料の一部を柱状等に残すことにより形成しても良いし、
基板上に電極や薄膜トランジスタを形成する工程におい
て、電極又は薄膜トランジスタ構成材料の一部を柱状等
に残すことにより形成しても良い。

【００２６】また、シール開口部９を拡大すると、開口
部９を封止する封口材とセル内部に充填された液晶３と
の接触面積が増大する。封口工程においては、未硬化の
封口材が液晶に接触するため、封口材中の不純物が液晶
中に溶出しやすい。液晶中に溶出した不純物は、液晶の
配向状態を乱す原因となる。したがって、シール開口部
９の幅が非常に広い本発明の製造方法においては、液晶
中に不純物の溶出し難い封口材を用いることが好まし
い。例えば、カチオン重合系樹脂やラジカル重合系樹脂
を用いることが好ましい。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、下記の効果を奏する。本発明によれば、シ
ール開口部の合計幅をシールパターン１辺の略２／３以
上とすることにより、液晶注入工程における流動配向を
抑制し、液晶注入筋不良の発生を低減することができ
る。また、液晶注入口の面積を増大して、液晶注入に要
する時間を従来の１／３〜１／５に短縮することができ
る。

【００２８】また、本発明において、セルギャップを均
一化するためのスペーサを基板の一方に固着させるこ
と、又はスペーサに代えてセルギャップを均一化するた
めの突起を基板の一方に設けることにより、液晶注入時
におけるシール開口部付近のスペーサの移動を防止し
て、ギャップむらを抑制することができる。

【００２９】さらに、本発明において、シール開口部を
カチオン重合又はラジカル重合型樹脂で封口することに
より、封口材中の不純物が液晶中へ溶出して液晶配向不
良を引き起こすことを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、液晶表示素子の構造を示す部分断面
図である。

【図２】図２は、液晶表示素子の製造工程を示す工程
フローチャートである。

【図３】図３は、本発明の製造方法におけるシールパ
ターンの一例を示す平面図である。

【図４】図４は、本発明の製造方法におけるシールパ
ターンの別の一例を示す平面図である。

【図５】図５は、本発明の製造方法におけるシールパ
ターンのさらに別の一例を示す平面図である。

【図６】図６は、シール開口部の合計幅と液晶充填時
間の関係を示すグラフである。

【図７】図７（ａ）は、従来の製造方法におけるシー
ルパターンの一例を示す平面図であり、図７（ｂ）は、
図７（ａ）に示すシールパターンを用いた場合に発生す
る液晶注入筋を示す模式図である。

【図８】図８は、液晶注入装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１液晶表示素子２ａ及び２ｂ基板３液晶４スペーサ５シール材６ａ及び６ｂ表示電極７配向膜８シールパターン９シール開口部１０画像表示領域１５液晶注入筋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者炭田祉朗大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H089 LA03 LA09 LA10 LA11 LA12 LA13 LA18 LA22 LA29 LA31 MA03Z PA13 PA16 QA15 TA02 TA09 TA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の基板の一方に、少なくとも１箇所
の開口部を有する枠状の矩形パターンにシールを形成
し、上記２枚の基板を対向して貼り合わせて箱型セルと
し、該箱型セルに上記開口部から液晶を注入する液晶表
示装置の製造方法であって、上記箱型セルに注入される液晶が大略直線的に流入可能
となるように、上記開口部の合計幅を上記矩形パターン
１辺の略２／３以上としたことを特徴とする液晶表示装
置の製造方法。
【請求項２】上記箱型セルのギャップを均一化するた
めのスペーサを、上記基板の少なくとも一方に固着させ
ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造
方法。
【請求項３】上記箱型セルのギャップを均一化するた
めの突起を、上記基板の少なくとも一方に設けることを
特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】上記開口部を、カチオン重合又はラジカ
ル重合型樹脂で封口することを特徴とする請求項１記載
の液晶表示装置の製造方法。