JP2003202534A

JP2003202534A - 液晶表示素子の製造方法およびそれを用いた製造装置

Info

Publication number: JP2003202534A
Application number: JP2002001068A
Authority: JP
Inventors: Naoto Sakai; 直人酒井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶を挟む一対の基板間のギャップ精度、ギ
ャップ面内均一性、アライメント精度を高め、表示品位
を向上し、大型サイズ化や狭ギャップ化にも対応可能に
する。【解決手段】少なくとも一方が吸着孔１３とその周囲
に溝パターン１４とを有し、一方が変位自在の一対の定
盤９、１０に、一対の基板２ａ，２ｂを槽８内の雰囲気
の圧力より低圧力で吸気、吸着し、圧接して貼り合わせ
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
ュータやＴＶ受像機等の画像表示装置として用いられる
液晶表示素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示素子の製造工程におい
て、液晶セル中に液晶を封入する方法には、注入方式と
滴下方式が考えられており、前者の注入方式は、一般的
に量産で扱われ、真空中で毛細管現象と圧力差により空
セルの開口部から液晶を充填する方式である。一方、滴
下方式は、予め一方の基板上に液晶を滴下し、他方の基
板を真空中で貼り合わせる方式である。各方式とも一対
の基板を貼り合わせる工程を経て、液晶パネルを完成さ
せる。

【０００３】図７は、従来の注入方式で作られる液晶表
示素子の工程フローチャートを示す。また、このフロー
チャートで製造された液晶表示素子１は図６で示すよう
な断面構造を有する。内部に表示電極５ａ、５ｂを有す
る一対の基板２ａ、２ｂ間に所定のギャップを形成する
ようにスペーサ４を分散させ、そのギャップを埋めるよ
うに液晶３を充填している。一対の基板２ａ、２ｂの両
側には図示しない偏光板やその他の光学フィルムを最適
な箇所に設置する。偏光板は原理モードにより１枚、２
枚、または使用しない場合もある。

【０００４】このような構造の液晶表示素子１は、透過
型の場合は表示面の反対側から３波長型冷陰極管などで
光を照射して表示させたり、反射型では表示面の反対側
に反射板を設置して外光を利用し、明るくして見ること
ができる。このような形態で液晶表示素子１を電圧駆動
しディスプレイとして用いることができる。

【０００５】次に、液晶表示素子１の従来の製造方法を
図７のフローチャートを参照して説明する。注入方式で
は、表示電極５ａ、５ｂを設けた基板２ａ、２ｂを洗浄
し、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を形成し、ラビングなど
による配向処理を行う。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。

【０００６】次に、どちらか一方の基板、例えば２ａに
液晶３を封止するためのシール材６を描画装置やスクリ
ーン印刷等により塗布しシールパターンを形成する。さ
らに液晶表示素子１の領域外に仮止め用のＵＶ樹脂をデ
ィスペンサなどでスポット印刷する。そして、もう一方
の基板２ｂにはギャップを形成するために所定の大きさ
のスペーサ４を散布し、大気中で両方の基板２ａ、２ｂ
を貼り合わせる。貼り合わせる際には、両方の基板２
ａ、２ｂに予め電極上に設けてある合わせマークを光学
的に認識できるようにしてある。そこで、合わせマーク
が合致した時に、仮止め用のＵＶ樹脂に紫外線を照射し
て硬化させる。

【０００７】さて、液晶表示素子１のギャップ制御を行
うためには、一対の基板２ａ、２ｂの全体をエアープレ
スなどで加圧し、最適なギャップが出たところでシール
材６を硬化させる。この時、熱硬化型のシール材を用い
る場合には、図示しないエアープレスの定盤内に設置し
たヒータ線により熱を加えてシール材６を固める。ＵＶ
硬化型のシール材の場合は、エアープレスを行う定盤と
してガラスやアクリル材などの透明な厚手の板を用い、
最適なギャップが出たところで定盤の外側から紫外線を
照射してシール材６を固める方法が一般的に使用されて
いる。

【０００８】その後、基板表示領域外のガラス部分を割
断し、注入方式では、このようにしてできた空セルと液
晶３とをプールして真空槽内に入れておき、０.２から
０.７Ｔｏｒｒ程度で、空セルの注入部を液晶に触れさ
せ、真空槽内を大気に開放して空セル内に液晶３を充填
する。そして、封口部を樹脂などで閉じ、液晶表示素子
１に付着した液晶３を洗浄後、液晶表示素子全体をアニ
ールして液晶３に最配向処理を行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の液晶表示素子１の製造方法では、空セルを作
る時に最適なギャップを得るための加熱プレスやＵＶプ
レスを使用するが、十分な高精度のアライメントや、ギ
ャップの面内均一化が得られなかった。将来的に基板サ
イズの大型化が進む中で、これらの高精度化をどのよう
に進めるかが問われていた。

【００１０】即ち、従来の液晶表示素子の製造上の貼り
合わせ方式において、一対の基板をアライメント精度よ
く、かつギャップ精度を最適にするには次のような問題
がある。まず、アライメント工程とギャップ出しのため
の加圧プレス工程が分かれており、適切な空セルができ
ていない。それは、一旦アライメント工程で仮止めした
ＵＶ樹脂が次工程の加圧プレスの強制的な力によって外
れてしまい、一対の基板上のマーカーのアライメント精
度の幅からずれて、十分な組立ができないことがある。

【００１１】また、予めアライメント精度良く一対の基
板が貼り合わせられ仮止めしていても、後のシール硬化
工程においてシール材が熱硬化型樹脂であるため、加熱
プレスの時間と液晶表示素子に加えられる温度変化によ
って、ガラスからなる一対の基板とそれらに挟まれたシ
ール材の線膨張係数の違いから、アライメント位置がず
れて十分な合わせ精度を得ることができない。これは基
板サイズが大きくなるほど、非常に困難な問題となる。

【００１２】一方、シール材にＵＶ樹脂を用いた場合、
加圧プレスで一度ギャップを形成した状態のままで透明
な定盤の外側から紫外線を照射するが、作業枚数が増す
につれて紫外線照射による輻射熱で定盤が加熱され、定
盤自体が温度上昇するため、定盤に接触している基板側
だけに温度が加わり、もう一方の基板には温度変化がな
いために、一対の基板間に温度差が生じ、そのまま紫外
線照射した一対の基板間のシール材を硬化すると、合わ
せた基板が反った状態となって液晶表示素子にギャップ
ムラが生じる。これも基板サイズが大きくなるほど、こ
の問題はさらに大きくなる。

【００１３】以上のように、従来の製造方法では、十分
なアライメント精度とギャップ精度を両立させるには、
今後大型化する基板サイズに対しては対応できないとい
う問題があった。

【００１４】本発明は、ＣＲＴの代替となるＬＣＤモニ
ターなどで求められる２０型相当の液晶表示素子など、
基板サイズの大型化に伴い、上記のような従来の問題点
を解決し、狭ギャップの高精度化や、ギャップ面内均一
性を高めて高品位の表示を可能とし、かつアライメント
精度を向上して開口率の大きい、明るい表示素子を実現
す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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、一対の基板の一方の側の基板に液晶を滴
下しまたは塗布し、貼り合わせる工程を有する液晶表示
素子の製造方法であって、一対の基板の一方の側の基板
にシール材を塗布してシールパターンを形成し、一方ま
たは他方の基板にスペーサを散布し、かつ固着し、ある
いは突起を設け、一方または他方の基板に液晶を滴下し
または塗布する工程と、少なくとも一方の側に、吸着孔
または吸着溝と、吸着孔または吸着溝の周囲を取り巻く
溝パターンとを有し、かつ少なくとも一方の側が変位自
在である一対の定盤を有する、雰囲気を減圧調整した槽
内にて、一対の基板の上記一方または他方の基板の、シ
ールパターンを形成し、スペーサを散布し、かつ固着
し、あるいは突起を設け、液晶を滴下しまたは塗布した
面をたがいに対向して、一対の定盤に槽内の圧力よりも
低圧力で吸気、吸着し、減圧調整した雰囲気を保ちつつ
一対の基板の位置合わせをし、かつ圧接して貼り合わせ
る工程とを有することを特徴とする液晶表示素子の製造
方法である。

【００１６】また、本発明は一対の基板を吸着する工程
で、一対の定盤の少なくとも一方の側に設けた吸着孔ま
たは吸着溝の吸気経路と、吸着孔または吸着溝の周囲を
取り巻く溝パターンの吸気経路とは、各々独立している
ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法である。

【００１７】また、本発明は一対の基板を圧接して貼り
合わせる工程で、緩衝手段を介することを特徴とする液
晶表示素子の製造方法である。

【００１８】また、この発明はシールパターンの外側周
囲に、捨てシールパターンを形成する工程を有すること
を特徴とする液晶表示素子の製造方法である。

【００１９】また、この発明は上記製造方法のいずれか
を用いることを特徴とする液晶表示素子の製造装置であ
る。

【００２０】この発明の製造方法及び製造装置によれ
ば、アライメント工程とギャップ制御工程とを従来のよ
うに分けることなく、適当な圧力に調整された雰囲気内
における一連の工程で実施することができるのでアライ
メント精度およびセルギャップ面内の均一性が向上し、
また、捨てシールパターンを形成したものは、セルギャ
ップの均一性が一層確実になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２２】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１における製造方法により製造された液晶表示素子
の断面構造を示す。内部に表示電極５ａ、５ｂを有する
一対の基板２ａ、２ｂ間に所定のギャップを形成するよ
うにスペーサ４を分散させ、そのギャップを埋めるよう
に液晶３を充填している。一対の基板２ａ、２ｂの両側
には図示しない偏光板やその他の光学フィルムを最適な
箇所に設置する。上記の基板２ａ、２ｂは、カラーフィ
ルタ基板、アクティブ素子が配列されたアレイ基板、透
明電極を形成した基板などからなる。

【００２３】また、スペーサ４にはベンゾクアナミンな
どの樹脂系やＳｉＯ₂からなる球状、棒状のものがあ
り、ギャップ均一性を向上するためにスペーサ４を基板
２ａ、２ｂに固着させるものもある。液晶表示素子１の
周辺にはシール材６を塗布、形成している。シール材６
にはエポキシ樹脂からなる熱硬化型、ラジカルやカチオ
ン型などの紫外線硬化型がある。

【００２４】次に、本方式を用いた液晶表示素子１の製
造方法を図２のフローチャートを参照して説明する。洗
浄後の基板２ａ、２ｂに液状の配向材をオフセット印刷
し、高温で乾燥して配向膜７を形成する。そして、バフ
で基板上の配向膜表面をラビング処理して、表面に異物
がある場合は洗浄工程を通す。こうしてできた基板のう
ち、いずれか一方の基板、例えば２ａにシール材６を描
画や印刷で塗布してシールパターンを形成し、その基板
かまたは他方の基板２ｂにスペーサ４を均一に散布す
る。そして、導電性樹脂をスポット的にディスペンサで
塗布する。その後、液晶３を滴下するが、どちらかと言
えばシール材６を塗布した基板２ａに滴下する方が適し
ている。滴下する液晶３の量は液晶表示素子１の表示エ
リア面積とギャップ厚から予め計算でき、均一に液晶３
が広がるようにパターンを用意して脱泡済みの液晶３を
滴下する。

【００２５】次に、図３に示す装置を用いて、両基板２
ａ、２ｂを貼り合わせる。図３は本発明の液晶表示素子
の製造方法を実施し得る基板貼り合わせ装置の概要を示
す模式図であり、基板２ａ、２ｂを装填して貼り合わせ
る装置である。真空槽８内に少なくとも一方が変位可能
な上下一対の定盤９、１０をもつプレス装置で、かつア
ライメントができるように図示しない認識カメラをプレ
ス装置内に設けたものである。まず、液晶３を滴下した
基板２ａを下定盤１０上の緩衝材１２上に設置し、他方
の基板２ｂを、図４に示すような吸着溝１３とその周囲
を取り囲む切れ目のない外堀溝パターン１４を有する上
定盤９に吸着させ、真空槽８内を所定の圧力まで減圧す
る。この時に、上定盤９の吸着溝１３と外堀溝パターン
１４は各々独立した経路で吸気する。これらにより、上
基板２ｂと上定盤９の間に生じる表面粗さ相当のわずか
な隙間からの密閉漏れを外堀溝パターン１４が遮断する
ため、吸着溝１３の吸着圧値と真空槽８内の圧力値との
差圧を保つことができ、上基板２ｂの上定盤９への吸着
が真空槽８内の圧力に依存せず可能となる。その後、上
下基板２ａ、２ｂをマーカーの位置整合を確認しながら
所用の精度で位置合わせし、上下定盤９、１０を加圧し
て両基板２ａ、２ｂを貼り合わせ、真空槽８内を大気圧
に戻す。この時に、緩衝材１２により両基板２ａ、２ｂ
の厚みバラツキや上下定盤９、１０の平面度よりも小さ
い値にてギャップを形成することが可能である。そし
て、両基板２ａ、２ｂ間のシール材６のみに紫外線を照
射するようにしてシール材を硬化させる。そのために
は、表示エリア内のマスキングやレーザー光照射などが
ある。最後に、アニール工程で液晶３の再配向処理を行
い、基板２ａ、２ｂを割断して液晶表示素子１を作る。

【００２６】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２について説明する。図５は、本発明の実施の形態２
における製造方法で形成されるシールパターンである。
図５に示すシールパターンはよく用いられており、液晶
封止用のシール材６の外側に捨てシールパターン１１を
形成し、ギャップ均一性を出すのに活用されている。本
発明では真空槽内で貼り合わせるのでより均一性の効果
が得られるシールパターンとして、図５で示すような捨
てシールパターン１１が液晶表示素子１を一周して取り
巻くようにしており、組立装置の真空槽８内を大気圧に
戻しても、空セル部分は真空状態を保つことができ、ギ
ャップの面内均一性を向上させる。そして、シール材を
本硬化して基板を割断するまで、空セル部分は真空状態
となる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
タクト、リードタイムに効率的なラインを構築するのに
ふさわしく、液晶の使用量においても最低限となるなど
の効果を奏する液晶滴下方式を用いる新規な製造方法に
より、液晶表示素子のギャップ面内均一性、ギャップ精
度、アライメント精度を高めることができ、高品位の液
晶表示素子を作製することができる。それによって、従
来のようにアライメント工程とギャップ制御工程とを分
けることなく、連続する同一工程内でそれらを実施し、
二次的に生じていた不具合を無くす。これによりギャッ
プ出しによるアライメントズレや外れが起こらず、液晶
表示素子の反りも発生せずに量産性を高めることができ
る。

【００２８】一方、真空槽内で、貼り合わせ工程や予め
計算された量の液晶滴下工程が実施されるので、より高
いギャップ精度が得られ、これにより、将来的に求めら
れる大型サイズ化や狭ギャップ化も実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による製造方法で製造さ
れた液晶表示素子の断面図

【図２】本発明の実施の形態１における液晶表示素子の
製造方法を示すフローチャート

【図３】本発明の実施の形態における基板貼り合わせ装
置の概略図

【図４】本発明の実施の形態における上定盤形状を示す
図

【図５】本発明の実施の形態２におけるシールパターン
図

【図６】従来例の製造方法で製造された液晶表示素子の
断面図

【図７】従来例における液晶表示素子の製造方法を示す
フローチャート

【符号の説明】

１液晶表示素子２ａ、２ｂ基板３液晶４スペーサ５ａ、５ｂ表示電極６シール材７配向膜８真空槽９上定盤１０下定盤１１捨てシールパターン１２緩衝材１３吸着孔１４溝パターン

フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 FA02 FA04 FA09 FA16 FA17 FA30 HA01 MA16 MA17 MA20 2H089 LA07 LA09 LA24 LA41 MA01X MA03X MA03Y MA03Z NA09 NA15 NA22 NA40 NA44 NA45 NA49 NA60 QA12 QA13 QA14 TA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板の一方の側の基板に液晶を滴
下しまたは塗布し、貼り合わせる工程を有する液晶表示
素子の製造方法であって、前記一対の基板の一方の側の
基板にシール材を塗布してシールパターンを形成し、前
記一方または他方の基板にスペーサを散布し、かつ固着
し、あるいは突起を設け、前記一方または他方の基板に
液晶を滴下しまたは塗布する工程と、少なくとも一方の
側に、吸着孔または吸着溝と、前記吸着孔または吸着溝
の周囲を取り巻く溝パターンとを有し、かつ少なくとも
一方の側が変位自在である一対の定盤を有する、雰囲気
を減圧調整した槽内にて、前記一対の基板の前記一方ま
たは他方の基板の、前記シールパターンを形成し、スペ
ーサを散布し、かつ固着し、あるいは突起を設け、液晶
を滴下しまたは塗布した面をたがいに対向して、前記一
対の定盤に前記槽内の圧力よりも低圧力で吸気、吸着
し、前記減圧調整した雰囲気を保ちつつ前記一対の基板
の位置合わせをし、かつ圧接して貼り合わせる工程とを
有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】前記一対の基板を吸着する工程で、前記
一対の定盤の少なくとも一方の側に設けた吸着孔または
吸着溝の吸気経路と、前記吸着孔または吸着溝の周囲を
取り巻く溝パターンの吸気経路とは、各々独立している
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造
方法。
【請求項３】前記一対の基板を圧接して貼り合わせる
工程で、緩衝手段を介することを特徴とする請求項１ま
たは２のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】前記シールパターンの外側周囲に、捨て
シールパターンを形成する工程を有することを特徴とす
る請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示素子の製
造方法。
【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の液晶
表示素子の製造方法を用いることを特徴とする液晶表示
素子の製造装置。