JP2002072223A - 液晶装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シール材硬化時の加圧・加熱による影響を低
減し、均一なセル厚分布を備えた液晶パネルを形成でき
る液晶装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 パネル体２０に対して、加圧力Ｐ１で加
圧した状態で加熱してシール材２３を硬化させる第１硬
化ステップと、この加圧力Ｐ１よりも小さい加圧力で加
圧した状態で、引き続きシール材２３を硬化させる第２
硬化ステップとを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶装置の製造方法
に係り、特に、基板間に配置されるシール材の硬化工程
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に、液晶装置の製造工程にお
いては、ガラスやプラスチック等からなる一対の基板
を、シール材を介して貼り合わせ、このシール材の内側
に液晶を注入し、封止することによって液晶パネルを形
成する。

【０００３】この液晶パネルの形成工程に際しては、一
対の基板を貼り合わせる前に、熱硬化性のエポキシ樹脂
等からなるシール材を一方の基板上に印刷等によって所
定パターンに配置する。ここで、シール材には基板間隔
を規制するためのプラスチック製の球状若しくは円柱状
のスペーサが混入されている。さらに、シール材を印刷
した基板上に上記と同様のスペーサを散布し、適宜の態
様でスペーサが基板上に分散された状態とする。次に、
もう一方の基板をシール材上に重ね合わせて圧着させ、
図４に示すパネル体１０を形成する。そして、このよう
な複数のパネル体１０を間紙１１等の緩衝材を介して積
層し、風船１２を介してその積層体を加圧板１３，１４
で挟み込んだ組立体１００を構成し、例えば風船１２に
所定圧力のエア圧を導入することにより、パネル体１０
が積層方向に所定の加圧力で加圧された状態とする。そ
して、この状態で図４に示す組立体１００を図示しない
加熱炉内に導入し、所定温度（例えば１６０℃）で３〜
５時間加熱し、シール材を硬化させる。その後、組立体
１００を加熱炉から出し、全体の温度が８０℃程度まで
低下した時点で加圧状態を解除する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の液晶装置の製造工程においては、シール材を硬化さ
せるためにパネル体１０を加圧した状態で長時間加熱す
るため、加熱によって基板間に配置されたスペーサの弾
性が低下することにより、加圧により生ずるスペーサの
変形が解消されにくくなり、このスペーサの変形に起因
してスペーサ径のばらつきが発生するので、最終的に液
晶パネルのセル厚分布が不均一になるという問題点があ
る。

【０００５】また、上記のように長時間の加圧・加熱を
行った後の冷却過程において基板に反りが発生し、この
基板の反りによっても、セル厚分布の均一化が困難にな
るという問題点がある。

【０００６】特に、近年の液晶装置においては、液晶パ
ネルに対する小型化・薄型化の要請が強いことから０．
３〜０．７ｍｍ程度のきわめて薄い基板が用いられる場
合が多くなってきているので、上記の加圧・加熱時にお
いて熱がスペーサに伝わりやすくなり、スペーサの弾性
の劣化及び変形が大きくなる。また、この薄い基板は厚
い基板に比べて表面積がほとんど変わらない一方で熱容
量が小さくなるので、加圧・加熱後の冷却過程における
温度の降下速度が大きくなり、それによって熱履歴に起
因する基板の反りも顕著になる。したがって、液晶パネ
ルのセル厚分布の均一性の確保が従来よりもきわめて難
しいという問題点がある。

【０００７】そこで、本発明は上記課題を解決するもの
であり、その課題は、液晶パネルのシール材硬化工程を
改善することにより、スペーサの弾性の劣化度合又は基
板の反り量を低減し、均一なセル厚分布を備えた液晶パ
ネルを形成できる液晶装置の製造方法を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶装置の製造
方法は、シール材及び基板間隔を規制する規制手段を介
して貼り合わせた一対の基板を備え、該シール材の内側
に液晶を配置してなる液晶パネルを有する液晶装置の製
造方法であって、前記一対の基板が未硬化の前記シール
材及び前記規制手段を介して貼り合わせられて形成され
たパネル体を第１の加圧力で加圧した状態で、前記シー
ル材を硬化させる第１硬化ステップと、前記第１の加圧
力より小さい第２の加圧力で加圧した状態でさらに前記
シール材を硬化させる第２硬化ステップと、を有するこ
とを特徴とする。

【０００９】パネル体を第１の加圧力で加圧した状態で
シール材を硬化させる第１硬化ステップの後に、第１の
加圧力より小さい第２の加圧力で加圧した状態でシール
材を硬化させる第２硬化ステップを行うことにより、よ
り大きな第１の加圧力をパネル体に及ぼす時間を低減す
ることができるので、シール材硬化時におけるパネル体
に対する加圧力の影響を低減することができるから、規
制手段の変形度合を低減することができ、液晶パネルの
セル厚分布の均一性を高めることができる。

【００１０】ここで、第１硬化ステップにおいては、第
１の加圧力が、規制手段によってパネル体を構成する基
板の間隔が規制されるに充分な圧力であることが好まし
い。また、第１硬化ステップにおけるシール材の硬化度
は、第２硬化ステップにおいて加圧力を低下させること
によってパネル体のセル構造の不良、例えばシール不良
やセル形状の不良が生じない程度とすることが好まし
い。

【００１１】一方、第２硬化ステップにおいては、第２
の加圧力が、第１硬化ステップにおけるパネル体のセル
構造の不良を招かない程度に大きく、しかも、規制手段
の永久的な加圧変形を生じさせない程度に小さいことが
好ましい。また、第２硬化ステップによってパネル体の
セル構造を維持するに支障のない程度にシール材が硬化
されることが好ましい。

【００１２】本発明において、前記第１硬化ステップ及
び前記第２硬化ステップでは、前記シール材を加熱する
ことによって硬化させることが好ましい。加熱されるこ
とによりシール材が硬化されるので、本発明によって、
加熱による規制手段への影響を低減することができ、例
えば、規制手段の熱劣化による弾性低下を回避すること
が可能になる。

【００１３】本発明において、前記第２硬化ステップの
後に、前記パネル体を徐冷する徐冷ステップを有するこ
とが好ましい。パネル体を徐冷する徐冷ステップを設け
ることによって、パネル体を構成する基板の反りを低減
することができる。

【００１４】本発明において、前記徐冷ステップは、加
圧力を解除して行うことが好ましい。加圧力を解除して
徐冷を行うことにより、基板に対する負荷が小さい状態
でパネル体の温度が降下するため、基板の反りをより低
減することができる。

【００１５】本発明において、前記第１硬化ステップ及
び前記第２硬化ステップの加熱温度が１２０〜１８０℃
の範囲内であることが好ましい。この温度範囲であれ
ば、本発明による規制手段への熱的影響を低減し、セル
厚分布を良好に保つことが可能である。

【００１６】本発明において、前記第２の加圧力は、前
記第１の加圧力の４０〜７５％減の値であることが好ま
しい。第２の加圧力が第１の加圧力の４０％減よりも高
い圧力である場合には本発明の加圧力低減による効果が
充分に得られず、一方、７５％減よりも低い圧力である
場合には、シール不良やセル変形などのような、パネル
体のセル構造の不良率が上昇する。

【００１７】本発明において、前記規制手段は、前記シ
ール材の内部若しくは前記シール材の内側の少なくとも
一方に配置され、基板間隔を規制する外径を備えたスペ
ーサであることが好ましい。特に、熱劣化による弾性低
下を来たし易い樹脂製のスペーサを用いる場合に本発明
は特に有効である。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る液晶装置の製造方法の実施形態について説明す
る。図１乃至図３は、本実施形態の製造方法の各ステッ
プを順に示す工程説明図である。

【００１９】図１に示すように、パネル体２０は、ガラ
スやプラスチック等からなる基板２１と基板２２とを、
熱硬化性のエポキシ樹脂等からなる未硬化のシール材２
３を介して貼り合わせたものである。シール材２３の内
部には、プラスチック等からなる球状若しくは円柱状の
スペーサ２４が混入されている。また、シール材２３の
内側に画成された液晶封入領域には、スペーサ２４と同
様のスペーサ２５が分散配置されている。

【００２０】基板２１及び２２の内表面上には、周知の
ように、透明電極、配線、スイッチング素子、反射層、
反射電極等の液晶に電界を付与するための種々の電界付
与構造が液晶表示パネルの液晶モードや表示タイプに応
じて適宜に形成され、それらの表面を覆うように硬質保
護膜や配向膜などの表面被覆が形成されている。また、
必要に応じて、上記電界付与構造や表面被覆等を含む表
面構造の一部としてカラーフィルタが形成される。

【００２１】本実施形態では、第１硬化ステップとし
て、上記パネル体２０を図４に示す従来例と同様に組立
体とし、図１に示すように、圧力Ｐ１にて基板２１，２
２を相互に押し付けるように加圧した状態で、図示しな
い加熱炉内で加熱する。加熱炉はＮ₂などの不活性ガス
やＨ₂などの還元性ガスで満たされていることが好まし
い。

【００２２】このステップでは、加熱温度を１２０〜１
８０℃の範囲内で、シール材２３の硬化特性や耐熱性、
スペーサ２４，２５の耐熱性等を考慮して設定する。特
に１４０〜１６０℃の範囲内が好ましい。

【００２３】また、このステップの圧力Ｐ１は約０．０
２〜０．１５ＭＰａの範囲内で適宜に設定する。特に、
０．０３〜０．１２ＭＰａの範囲内であることが好まし
い。具体的には、圧力Ｐ１は、基本的に上記スペーサ２
４，２５の外径によって基板間隔が規制されるに最低必
要な圧力以上であって、基板２１，２２やスペーサ２
４，２５に悪影響を与えない範囲内の圧力に設定され
る。

【００２４】ここで、通常のシール機能のみを有するシ
ール材を用いるパネル体においては、上記圧力は約０．
０２〜０．０６ＭＰａであることが好ましい。一方、シ
ール材内に導電性粒子（例えば金属粒子や絶縁基体の表
面に導電膜を被覆させたもの）を混入し、貼り合わせる
一対の基板間において導通を確保する機能をも備えたも
の（異方性導電体として用いられるシール材）である場
合には、シール材２３の導通性を確保するために上記圧
力が約０．０８〜０．１５ＭＰａの範囲内であることが
好ましい。

【００２５】このステップの処理時間は、シール材２３
の硬化特性、スペーサ２４，２５の熱的影響を考慮し、
例えば約３０分〜２時間の範囲内にて適宜に設定され
る。この第１硬化ステップでは、パネル体をほぼ正規の
形状に規制した状態（すなわち、スペーサによって基板
間隔が規制された状態）で硬化処理を行うことを目的と
するので、上記圧力はパネル体の正規の形状を得るのに
充分な数値である必要があり、また、処理時間は、上記
加熱温度や後述する第２硬化ステップの加圧力とも関係
するが、パネル体のセル構造に支障の出ない範囲でシー
ル材の形状を保持するのに必要なシール材の硬化度を確
保するに充分な時間が要求される。

【００２６】次に、第２硬化ステップとして、上記第１
硬化ステップの加熱温度をそのまま維持しつつ、或い
は、上記第１硬化ステップの加熱温度に比較的近い温度
で、図２に示すように、パネル体２０に及ぼされる圧力
を低減し、上記圧力Ｐ１よりも小さな圧力Ｐ２にて加圧
した状態で、加熱処理を続行する。このステップでは、
圧力Ｐ２が圧力Ｐ１よりも小さくなっていればよいが、
特に、圧力Ｐ１から圧力Ｐ２への減圧分が圧力Ｐ１の４
０〜７５％の範囲内になっていることが好ましい。この
範囲よりも減圧分が小さくなる（すなわち圧力Ｐ２が大
きくなる）と、従来の製造方法の説明において述べたよ
うに、スペーサ弾性の劣化やスペーサの変形等に起因す
るセル厚分布のばらつきが増大する。逆に、上記範囲よ
りも減圧分が大きくなる（すなわち圧力Ｐ２が小さくな
る）と、圧力が低下することによって、シール材２３に
対して基板を押し付けるために必要な圧力が不足してシ
ール不良が生じる場合（特にシール材が硬化時に収縮す
るものである場合）があり、また、パネル体２０が正規
の形状（例えばスペーサによって基板間隔が規制された
理想的なセル形状）に対して変形した状態でシール材２
３が硬化しやすくなるので、パネル体のセル構造の不良
が発生しやすくなる。

【００２７】また、このステップの処理時間は、約２〜
３時間程度の範囲内で適宜に設定する。この第２硬化ス
テップは、第１硬化ステップにてほぼパネル体のセル構
造が規定された後、さらに加熱を行ってシール材を製品
として充分な硬化度まで硬化させることを目的とするも
のであり、パネル体のセル構造にほとんど影響を与えな
い範囲で圧力を低減し、スペーサに対する熱的影響を低
下させると同時にスペーサに対する変形圧力を低下させ
た状態で、シール材を充分に硬化させる。

【００２８】なお、この第２硬化ステップにおいては、
第１硬化ステップと同じ加熱温度で加熱する必要はな
く、シール材２３の硬化特性に応じて第１硬化ステップ
の加熱温度よりも第２硬化ステップの温度を低下させた
り、或いは、その逆に第１硬化ステップの加熱温度より
も第２硬化ステップの温度を上昇させたりしても構わな
い。いずれにしても、本実施形態の場合、第１硬化ステ
ップと第２硬化ステップとによってシール材２３が良好
に硬化する必要があり、この条件さえ充足するならば、
温度条件は任意に設定することができる。ただし、本実
施形態の工程はスペーサ２４，２５の加熱による弾性劣
化、それに起因する変形を防止することを目的とするも
のであるので、従来の単一の加圧・加熱ステップによる
シール材の硬化処理と同様か、或いはそれよりも低い温
度に加熱することがより好ましい。

【００２９】また、上記のように、第１硬化ステップと
第２硬化ステップのみで構成されている必要はなく、３
つ以上のステップに分けて硬化（加熱）処理を行って
も、或いは、圧力を徐々に低下させながら硬化（加熱）
処理を行っても構わない。この場合、結果的により先に
行われる高い圧力で加圧された状態の硬化処理と、より
後に行われる低い圧力で加圧された状態の硬化処理とが
実施されていればよい。

【００３０】図４に示す加圧冶具（組立体１００を構成
するための冶具構造）を用いる場合には、第１硬化ステ
ップから第２硬化ステップに移行する際に、風船に供給
するエア圧Ｐａｉｒを変える（低減させる）ことにより
パネル体への加圧を低減させる。なお、本実施形態の上
記第１硬化ステップ及び第２硬化ステップにおいては、
図４に示すように多数のパネル体を積層して加圧する方
法に限らず、枚葉で加圧する方法など、種々の加圧方法
を用いることができる。

【００３１】次に、上記第２硬化ステップが終了する
と、圧力をさらに低下させ、或いは、圧力を完全に解放
した状態で、加熱炉内でパネル体２０を徐々に冷却させ
ていく徐冷ステップに入る。この徐冷ステップにおいて
は、パネル体２０が１００℃以下、好ましくは８０℃以
下になるまで、温度制御を行いながらゆっくりと冷却さ
せる。なお、本明細書にて「冷却」という場合、結果的
に温度が低下していくことを表すものとし、強制的に冷
却することのみを意味するものではなく、加熱すること
によって温度の降下速度を遅らせる場合をも含むものと
する。冷却時間は約２時間以上であることが好ましく、
特に、基板の反りをより低減するためには、或いは、剛
性の小さい０．３〜０．５ｍｍ厚のガラスを基板として
用いる場合には、後温時間が４時間前後若しくはそれ以
上であることが望ましい。

【００３２】この徐冷ステップでは、急激な、或いは、
制御されていない温度降下によってパネル体２０の基板
に反りが発生し、パネル体２０のセル構造に歪みをもた
らすことを極力防止するために、ゆっくりと温度を降下
させていく。

【００３３】特に、近年のきわめて薄いガラス（例えば
０．３ｍｍ厚のガラス板）を基板として用いたパネル体
においては、基板のパネル体の温度を制御することなく
降下させた場合には、基板の剛性が小さいとともに、熱
容量が小さいことによる温度降下速度の増大によって、
この冷却時の温度履歴によって基板の反りの状態に著し
い差が生ずる。基板の温度履歴に起因する反りは、セル
構造全体をゆがませるので、微妙なセル厚分布の均一化
のための努力を無にしてしまう。これに対して、本実施
形態では、上記第２硬化ステップが終了した後、温度制
御下にてパネル体２０をゆっくりと冷却させていくの
で、基板の反りが発生しにくく、セル構造の不良を防止
することができるとともに、セル厚分布の均一性を妨げ
ることなく処理を終了させることができる。

【００３４】上記徐冷ステップが終了すると、上記パネ
ル体２０は大気中に取り出され、その後の工程、例え
ば、従来と同様の液晶注入ステップ及び液晶封止ステッ
プに進む。すなわち、パネル体２０においてシール材２
３の開口部分として設けられた液晶注入口を通して内外
圧力差を利用して液晶を注入し、その後、パネル体２０
を加圧してセル厚を規定の状態（スペーサによって規制
された状態）にしつつ、液晶注入口に封止材を塗布し、
硬化させて封止する。

【００３５】本実施形態では、パネル体２０を充分に加
圧した状態でシール材を加熱硬化させる工程時間を従来
よりも短縮し、その代わりに、その後に圧力を低減した
状態でシール材を加熱硬化させることとしたので、スペ
ーサに熱が伝わりにくくなり、スペーサの熱劣化による
弾性の低下を抑制することができるとともに、加圧によ
る変形をも低減することができるため、変形によるスペ
ーサの外径のばらつきが低減された。その結果、パネル
体２０によって形成された液晶表示パネルのセル厚分布
の均一性を大きく向上させることができた。

【００３６】また、第２硬化ステップの終了後において
徐冷ステップを設けたことによって、パネル体２０を構
成する基板の反り量を大幅に低減することができ、特に
０．３〜０．５ｍｍ程度のきわめて薄いガラス基板を用
いる場合に顕著な効果を得ることができた。特に、上記
徐冷ステップにおいて、制御された温度降下パターンで
パネル体の温度を低下させていくことにより、基板の熱
容量の大小による後温速度の変動を回避することができ
るので、基板の反り量の管理をより精密に行うことが可
能になる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ール材硬化時におけるスペーサの弾性劣化及び変形を防
止することができるので、液晶パネルのセル厚分布の均
一性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶装置の製造方法における第１硬化
ステップの状態を示す工程説明図である。

【図２】本発明の液晶装置の製造方法における第２硬化
ステップの状態を示す工程説明図である。

【図３】本発明の液晶装置の製造方法における徐冷ステ
ップの状態を示す工程説明図である。

【図４】従来のパネル体を構成するためのシール材硬化
工程に用いる組立体の構造を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１０，２０ パネル体 １１ 間紙 １２ 風船 １３，１４ 加圧板 ２１，２２ 基板 ２３ シール材 ２４，２５ スペーサ １００ 組立体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 FA04 FA10 FA16 FA17 FA20 FA24 FA29 FA30 MA16 MA17 2H089 LA07 MA04Y NA06 NA09 NA24 NA25 NA45 NA48 NA53 NA55 NA58 NA60 PA19 QA06 QA11 QA12 QA14 TA01 TA06 5C094 AA03 AA43 AA55 BA43 CA19 EC00 EC02 EC03 GB01 JA20

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シール材及び基板間隔を規制する規制手
   段を介して貼り合わせた一対の基板を備え、該シール材
   の内側に液晶を配置してなる液晶パネルを有する液晶装
   置の製造方法であって、 前記一対の基板が未硬化の前記シール材及び前記規制手
   段を介して貼り合わせられて形成されたパネル体を第１
   の加圧力で加圧した状態で、前記シール材を硬化させる
   第１硬化ステップと、 前記第１の加圧力より小さい第２の加圧力で加圧した状
   態でさらに前記シール材を硬化させる第２硬化ステップ
   と、を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】 請求項１において、前記第１硬化ステッ
   プ及び前記第２硬化ステップでは、前記シール材を加熱
   することによって硬化させることを特徴とする液晶装置
   の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記第２硬化ステッ
   プの後に、前記パネル体を徐冷する徐冷ステップを有す
   ることを特徴とする液晶装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記徐冷ステップ
   は、加圧力を解除して行うことを特徴とする液晶装置の
   製造方法。
5. 【請求項５】 請求項２乃至請求項４のいずれか１項に
   おいて、前記第１硬化ステップ及び前記第２硬化ステッ
   プの加熱温度が１２０〜１８０℃の範囲内であることを
   特徴とする液晶装置の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に
   おいて、前記第２の加圧力は、前記第１の加圧力の４０
   〜７５％減の値であることを特徴とする液晶装置の製造
   方法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に
   おいて、前記規制手段は、前記シール材の内部若しくは
   前記シール材の内側の少なくとも一方に配置され、基板
   間隔を規制する外径を備えたスペーサであることを特徴
   とする液晶装置の製造方法。