JP2008233626A - Manufacturing method of liquid crystal cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液晶セルの製造方法に関し、特に、液晶セルの封止工程における封孔材の硬化不十分による封孔材の接着不良と等方性処理にて発生する封孔材の硬化不十分による液晶の配向不良を改善した、液晶セルの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a liquid crystal cell, and in particular, due to poor adhesion of the sealing material due to insufficient curing of the sealing material in the sealing process of the liquid crystal cell and insufficient curing of the sealing material generated by isotropic treatment. The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal cell in which poor alignment of liquid crystals is improved.
液晶セルの製造方法において、液晶が注入され封孔材が塗布されたセルの液晶を冷却することで、注入口から引き込まれた封孔材をUV硬化する液晶セルの製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照のこと)。 In a method for manufacturing a liquid crystal cell, a method for manufacturing a liquid crystal cell in which liquid crystal is injected and a sealing material applied with a sealing material is cooled to UV cure the sealing material drawn from the injection port is known. (For example, refer to Patent Document 1).
ここでこの従来の液晶セルの製造方法について図7、図8を用いて説明する。
図7は、従来の液晶セルの製造方法におけるセル形成工程を示す平面図である。図8は、従来の液晶セルの製造方法における封止工程を示す平面図である。
Here, a manufacturing method of this conventional liquid crystal cell will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a plan view showing a cell formation step in the conventional method of manufacturing a liquid crystal cell. FIG. 8 is a plan view showing a sealing step in the conventional method of manufacturing a liquid crystal cell.
従来の液晶セルの製造方法は、セル形成工程と、封止工程とからなり、このセル形成工程は、二枚の透明基板を所定の間隙を持って、注入口を有するシールを介して貼り合わせる基板貼り合わせ工程と、注入口から液晶を注入する液晶注入工程と、液晶を注入した注入口に封孔材を塗布する封孔材塗布工程とからなる。このセル形成工程が終了した段階で、注入口に塗布された封孔材を硬化させる封止工程を行うものである。 A conventional method for manufacturing a liquid crystal cell includes a cell forming step and a sealing step. In this cell forming step, two transparent substrates are bonded to each other through a seal having an injection port with a predetermined gap. It consists of a substrate bonding step, a liquid crystal injection step for injecting liquid crystal from the injection port, and a sealing material application step for applying a sealing material to the injection port for injecting liquid crystal. At the stage where this cell forming process is completed, a sealing process is performed in which the sealing material applied to the injection port is cured.
まず、図7のように、セル形成工程における基板貼り合わせ工程によって、二枚の透明基板1を注入口23を有するシール材3を介して所定の間隙を持って貼り合わせ、液晶注入工程によって、注入口23からこの間隙に真空注入法により液晶4を充填し、封孔材塗布工程によって、この注入口23に未硬化の封孔材5aを塗布する。
First, as shown in FIG. 7, the two
その後、図8(a)のように、封止工程によって、液晶4が注入されたセルの一部を揮発性の高い液体12の気化潜熱で冷却することにより、液晶4を収縮させるとともに、紫外線硬化型樹脂からなる未硬化の封孔材5aをセル内に引き込ませる。そして、図8(b)に示す様に、注入口23内部に未硬化の封孔材5aを引き込ませた状態で、光源7から紫外線を未硬化の封孔材5aに照射して、完全に硬化した封孔材5cを得る。以上のプロセスを経て、液晶4を蓋閉する封止工程が完了し、目的の液晶セルが完成する。
After that, as shown in FIG. 8A, the
この様にして、セル形成工程と封止工程を経ることにより、封孔材5cが注入口23の内部に十分に引き込まれた状態で液晶4を封止した液晶セルを製造することができる。
In this manner, a liquid crystal cell in which the
特許文献1に記載の液晶セルの製造方法によれば、外形サイズが比較的大きい液晶セルを製造する場合に、先に示したように、本硬化した封孔材5cが注入口23の内部に十分に引き込まれた状態で液晶4を封止した液晶セルを製造することができる。ところが、熱容量が小さく、小型で、かつ薄型の液晶セルを製造しようとした場合に、下記記載の問題点が発生してしまう。この問題点について図9を用いて説明する。図9は、従来の封止工程に従って作製された熱容量が小さく、外形サイズが小型で、かつ薄型の液晶セルの注入口付近の状態を示す要部拡大図面である。
According to the method for manufacturing a liquid crystal cell described in
従来の液晶セルの製造方法における封止工程においては、図8(a)に示した様に、外形サイズが小型で、かつ薄型のセルの一部を冷却すれば、未硬化の封孔材5aを、注入口23内部に引き込むことができるが、小型、薄型であるがために未硬化の封孔材5aを含むセル全体が十分に冷却されてしまう。その状態で未硬化の封孔材5aへ紫外線照射を行っても、未硬化の封孔材5aは、液晶4とともに冷却されているため、未硬化の封孔材5aが完全に硬化することはない。
In the sealing step in the conventional method for manufacturing a liquid crystal cell, as shown in FIG. 8A, if a part of the thin cell with a small outer size is cooled, an uncured sealing material 5a is obtained. However, since it is small and thin, the entire cell including the uncured sealing material 5a is sufficiently cooled. Even if the uncured sealing material 5a is irradiated with ultraviolet rays in this state, the uncured sealing material 5a is cooled together with the
そして、封孔材が未硬化あるいは硬化不十分な状態で封止工程が終了した後に、等方性処理(液晶セルを加熱処理することで、一旦液晶を等方状態とし、この加熱した状態から徐々に冷却することにより、液晶を配向させる処理)を行ってしまうと、図9のように未硬化あるいは硬化不十分の封孔材5cが液晶4の熱膨張によって押し戻されたり、シール材3と未硬化あるいは硬化不十分の封孔材5cの界面や二枚の透明基板1と未硬化あるいは硬化不十分の封孔材5cの界面において接着不良を引き起こしたりする。また、未硬化あるいは硬化不十分の封孔材5cの成分が液晶中に溶け出すことにより、液晶の配向乱れ11を引き起こしてしまうこともある。
Then, after the sealing process is completed in a state where the sealing material is uncured or insufficiently cured, an isotropic treatment (the liquid crystal cell is once heat treated to change the liquid crystal to an isotropic state, from this heated state. If the process of aligning the liquid crystal is performed by gradually cooling, the uncured or uncured sealing
この様に形成された液晶セルは、完全に注入口の封止が行われていないので、信頼性が不十分であったり、外部温度の変動があった場合にセル内の液晶4に気泡などが発生してしまうことがあった。この様に、外形サイズが小型で、かつ薄型の液晶セルを製造しようとすると、製造上の不良率が飛躍的に大きくなる傾向にあるので、この問題は無視できないものとなる。
Since the liquid crystal cell thus formed is not completely sealed at the inlet, if the reliability is insufficient or the external temperature fluctuates, the
したがって、従来の液晶セルの製造方法によれば、封止工程の後に必ず封孔状態を確認し、不良セルを選別するための外観検査を行うのが必須とされていた。 Therefore, according to the conventional method of manufacturing a liquid crystal cell, it is essential to confirm the sealing state after the sealing step and to perform an appearance inspection for selecting defective cells.
そこで、本発明は上記課題を解決し、液晶セルの封止工程において封孔材とシール材の界面や封孔材と二枚の透明基板の界面における接着不良、注入口付近における液晶の配向不良を改善した液晶セルの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above problems, and in the sealing process of the liquid crystal cell, poor adhesion at the interface between the sealing material and the sealing material, the interface between the sealing material and the two transparent substrates, and poor alignment of the liquid crystal near the injection port An object of the present invention is to provide a method for producing a liquid crystal cell with improved characteristics.
上記課題を解決するために、本発明の液晶セルの製造方法は、基本的に下記記載の構成要件を有するものである。 In order to solve the above problems, the liquid crystal cell manufacturing method of the present invention basically has the following constituent elements.
本発明の液晶セルの製造方法は、注入口を有するシール材を介して、所定の間隙を持って2枚の透明基板を貼り合わせ、この注入口からその間隙に液晶を注入した後に、注入口に紫外線硬化型樹脂からなる封孔材を塗布するセル形成工程と、第1の温度に液晶を冷却して収縮させることにより、封孔材の一部を注入口の内部に引き込ませた状態で、紫外線を照射して仮硬化させる封孔材仮硬化工程と、第1の温度よりも高い第2の温度とした後に、仮硬化した封孔材に再度紫外線を照射して本硬化させる封孔材本硬化工程を有することを特徴とするものである。 The method for manufacturing a liquid crystal cell according to the present invention comprises a step of bonding two transparent substrates with a predetermined gap through a sealing material having an injection port, and injecting liquid crystal into the gap from the injection port. A cell forming step in which a sealing material made of an ultraviolet curable resin is applied to the liquid crystal, and the liquid crystal is cooled to the first temperature and contracted to draw a part of the sealing material into the inlet. A sealing material pre-curing step for pre-curing by irradiating with ultraviolet light, and a sealing material for performing main curing by irradiating the pre-cured sealing material with ultraviolet light again after setting to a second temperature higher than the first temperature. It has a material main curing step.
本発明の液晶セルの製造方法は、外形サイズが小型で薄型の液晶セルを製造する場合であっても、封孔材仮硬化工程と封孔材本硬化工程において、第一の温度での封孔材への紫外線照射と、第二の温度での紫外線照射を段階的に行うことによって、等方性処理における液晶の熱膨張によるシール材と封孔材の界面や、二枚の透明基板と封孔材の界面で起こる未硬化の封孔材の押し戻しや、封孔材の未硬化成分による液晶への汚染を防ぐことができる。 The method for producing a liquid crystal cell according to the present invention provides a sealing method at a first temperature in the sealing material temporary curing step and the sealing material main curing step even when a thin liquid crystal cell having a small outer size is produced. By performing ultraviolet irradiation on the pore material and ultraviolet irradiation at the second temperature in stages, the interface between the sealing material and the sealing material due to the thermal expansion of the liquid crystal in the isotropic treatment, and the two transparent substrates It is possible to prevent the uncured sealing material from being pushed back at the interface of the sealing material and the contamination of the liquid crystal by the uncured component of the sealing material.
つまり、本発明の製造方法で液晶セルを作成すれば、本硬化した封孔材が注入口の内部
に十分に引き込まれた状態で液晶4を封止したセルとすることができる。その結果、外部温度が変動したとしても、液晶に気泡が発生することがない信頼性に優れた液晶セルを得ることができる。
That is, if a liquid crystal cell is prepared by the manufacturing method of the present invention, a cell in which the
また、本発明の液晶セルの製造方法は、特に液晶セルの外形寸法が小さく、かつセルの厚みが薄い場合にその効果が顕著となる。従来の製造方法で製造した液晶セルは、製造歩留まりが悪かったために、封止工程が完了した後に行っていた封孔状態の外観検査が必須とされていたが、本発明の製造方法で作成した液晶セルは、製造歩留まりが格段に向上するので、この外観検査が不要となる。この液晶セルの製造歩留まりの改善により、製造作業効率も向上する。 In addition, the effect of the method for producing a liquid crystal cell of the present invention becomes significant particularly when the external dimensions of the liquid crystal cell are small and the thickness of the cell is small. The liquid crystal cell manufactured by the conventional manufacturing method was manufactured by the manufacturing method of the present invention, because the manufacturing yield was poor, and the appearance inspection of the sealed state that was performed after the sealing process was completed was essential. Since the liquid crystal cell greatly improves the manufacturing yield, this appearance inspection is not necessary. By improving the manufacturing yield of the liquid crystal cell, the manufacturing work efficiency is also improved.
本発明の液晶セルの製造方法は、注入口を有するシール材を介して、所定の間隙を持って2枚の透明基板を貼り合わせ、この注入口から液晶を注入した後に、注入口に紫外線硬化型樹脂からなる封孔材を塗布するセル形成工程と、第1の温度に液晶を冷却して、液晶の体積を収縮させることにより、封孔材の一部を注入口の内部に引き込ませた状態で、封孔材に紫外線を照射して、この封孔材を仮硬化させる封孔材仮硬化工程と、第1の温度よりも高い第2の温度とした後に、仮硬化した封孔材に再度紫外線を照射して、この封孔材を本硬化させる封孔材本硬化工程とを有するものである。ここで、上記工程の詳細を順に説明する。 The method for producing a liquid crystal cell of the present invention is such that two transparent substrates are bonded to each other with a predetermined gap through a sealing material having an injection port, and after the liquid crystal is injected from this injection port, ultraviolet curing is applied to the injection port. A cell forming step of applying a sealing material made of a mold resin, and by cooling the liquid crystal to the first temperature and shrinking the volume of the liquid crystal, a part of the sealing material was drawn into the inlet. In the state, after the sealing material is irradiated with ultraviolet rays to temporarily cure the sealing material, and the second temperature higher than the first temperature is set, the temporarily cured sealing material And a sealing material main curing step for subjecting the sealing material to main curing by irradiating with ultraviolet rays again. Here, the detail of the said process is demonstrated in order.
初めに、セル形成工程について説明する。図1は、本発明の液晶セルの製造方法におけるセル形成工程における液晶注入工程を行った状態を示す図面であり、本図(a)は、この状態での上部平面図であり、本図(b)は、(a)図のA−A断面図である。図2は、本発明の液晶セルの製造方法におけるセル形成工程における封孔材塗布工程後のセルを示す図面である。 First, the cell forming process will be described. FIG. 1 is a drawing showing a state in which a liquid crystal injection step is performed in a cell formation step in the method for manufacturing a liquid crystal cell of the present invention. FIG. 1 (a) is an upper plan view in this state, (b) is AA sectional drawing of (a) figure. FIG. 2 is a drawing showing the cell after the sealing material applying step in the cell forming step in the method for producing a liquid crystal cell of the present invention.
本発明の液晶セルの製造方法におけるセル形成工程は、従来の製造方法と同様に行われる、基板貼り合わせ工程と、液晶注入工程と、封孔材塗布工程とからなる。 The cell formation step in the method for manufacturing a liquid crystal cell of the present invention includes a substrate bonding step, a liquid crystal injection step, and a sealing material applying step, which are performed in the same manner as in the conventional manufacturing method.
まず、図1に示すセル形成工程における基板貼り合わせ工程によって、セル形成工程によって、透明電極2aと配向膜2bが形成された、二枚の透明基板1における透明電極2aを対向させて配置し、この透明基板1を所定の間隙を持って枠状のシール材3を介して接合する。ここで二枚の透明基板1の間隙は、例えばシール材3内に混入される円柱状、または球状のスペーサによって規制される。
First, the transparent electrode 2a in the two
その後、液晶注入工程によって、このセルの内部(間隙)に従来の工程と同様にして、真空注入法によりシール材3に形成された注入口23から液晶4を充填して、図1に示す構成を得る。
Thereafter, in the liquid crystal injection process, the
次に、図2に示す封孔剤塗布工程によって、紫外線硬化型樹脂からなる封孔材5aを注入口23に塗布する。この段階での封孔材5aは未硬化の状態である。なお、ここでは、Allyl系を主成分とする紫外線硬化型樹脂からなる封孔材5aを用いた。
Next, a sealing material 5a made of an ultraviolet curable resin is applied to the
次に、本発明の特徴部分である封孔材仮硬化工程と封孔材本硬化工程からなる封止工程について図3〜図6を用いて説明する。図3は、本発明の液晶セルの製造方法における封孔材仮硬化工程を示す図面である。図4は、本発明の液晶セルの製造方法における封孔材本硬化工程を示す図面である。図5は、本発明の液晶セルの製造方法における封孔材仮硬化工程と封孔材本硬化工程での注入口付近(封孔材)の温度プロファイルを示す図面である。図6は、本発明の液晶セルの製造方法により形成された液晶セルの注入口付近の状態
を示す要部拡大図面である。
Next, a sealing process including a sealing material temporary curing process and a sealing material main curing process, which are characteristic portions of the present invention, will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a drawing showing a sealing material temporary curing step in the method for producing a liquid crystal cell of the present invention. FIG. 4 is a drawing showing a sealing material main curing step in the method for producing a liquid crystal cell of the present invention. FIG. 5 is a drawing showing a temperature profile in the vicinity of the inlet (sealing material) in the sealing material temporary curing step and the sealing material main curing step in the liquid crystal cell manufacturing method of the present invention. FIG. 6 is an enlarged view of a main part showing a state in the vicinity of the injection port of the liquid crystal cell formed by the method for manufacturing a liquid crystal cell of the present invention.
なお、図5における縦軸は、「注入口付近(封孔材)の温度」を示し、横軸は、「紫外線照射時間」を示している。また、本図面に示したa−b間は封孔材仮硬化工程における紫外線照射時間を示し、c−d間は封孔材本硬化工程における紫外線照射時間を示している。但し、図5は封孔材仮硬化工程と封孔材本硬化工程における注入口付近(封孔材)の温度調節の仕方の一例を示しているに過ぎないことに留意されたい。 The vertical axis in FIG. 5 indicates “temperature near the injection port (sealing material)”, and the horizontal axis indicates “ultraviolet irradiation time”. Further, between a and b shown in the drawing, the ultraviolet irradiation time in the sealing material temporary curing step is shown, and between cd shows the ultraviolet irradiation time in the sealing material main curing step. However, it should be noted that FIG. 5 only shows an example of how to adjust the temperature in the vicinity of the inlet (sealing material) in the sealing material temporary curing process and the sealing material main curing process.
この封孔材仮硬化工程と封孔材本硬化工程で用いる装置は、図3に示す様に、液晶4が充填されたセルが恒温槽6内に載置され、セルの全体を所定の温度にすることが可能となっており、さらに未硬化の封孔材5aを仮硬化、および本硬化させるための光源7が設置されている。
As shown in FIG. 3, the apparatus used in the sealing material temporary curing process and the sealing material main curing process is such that a cell filled with
まず、図3、図5に示す封孔材仮硬化工程によって、恒温槽6によりセルの温度を制御して、第1の温度(例えば、−15℃)に液晶4を冷却する。するとこの液晶4の体積が収縮することにより、紫外線硬化型樹脂からなる未硬化の封孔材5aはセル内部(注入口23の内部)に引き込まれる。その後、セル内部に引き込まれた紫外線硬化型樹脂からなる未硬化の封孔材5aに、メタルハライドランプからなる光源7(照射強度12mW/cm2)から紫外線を90sec(仮硬化期間a−bの紫外線照射時間)照射して、セル内部に未硬化の封孔材5aが引き込まれた状態で仮硬化した封孔材5bを得る。ここでは、封孔材本硬化工程において第1の温度よりも高い第2の温度(後に行う封孔材本硬化工程での温度)にて膨張した液晶4に対して、仮硬化したときの封孔状態が保てる程に封孔材5aの仮硬化を行うものとする。
First, in the sealing material temporary curing step shown in FIGS. 3 and 5, the temperature of the cell is controlled by the
次に、図4、図5に示す封孔材本硬化工程によって、注入口23から十分に引き込まれて仮硬化した封孔材5bとした状態で、恒温槽6にてセルを温度制御し、セル全体を第2の温度(例えば、25℃)に調節する。ここで第1の温度から第2の温度に変わると、液晶4は膨張することとなるが、封孔材仮硬化工程で未硬化の封孔材5aの表面が仮硬化して封孔材5bとなって透明基板1等の他の部材との密着力を保っているので、封孔材5bと他の部材との剥離等の問題は生じない。それは、先に示したように、第1の温度よりも高い第2の温度(後に行う封孔材本硬化工程での温度)にて膨張した液晶4に対して、仮硬化したときの封孔状態が保てる程に封孔材5bが仮硬化しているからである。
Next, with the sealing material main curing step shown in FIGS. 4 and 5, the temperature of the cell is controlled in the
次に、紫外線硬化型樹脂からなる仮硬化した封孔材5bに対して、この第2の温度に保った状態で、メタルハライドランプからなる光源7(照射強度12mW/cm2)から再び紫外線を90sec(本硬化期間c−dの紫外線照射時間)照射し、仮硬化した封孔材5bを本硬化させて封孔材5cとする。なお、ここでの第2の温度は、第1の温度より高い温度であり、仮硬化した封孔材5bへの紫外線照射により、仮硬化した封孔材5bの硬化反応が十分に促進される温度とすることが必須となる。つまり、第1の温度よりも若干高い第2の温度が、封孔材5bの硬化反応が促進し難い温度であると、封孔材5bを完全に硬化させることができなくなり、そのままの状態で等方性処理を行うと、液晶4に配向乱れが起こり、液晶セルの信頼性を低下させてしまうことは、先に説明した通りである。
Next, ultraviolet light is again applied for 90 sec from the light source 7 (irradiation intensity: 12 mW / cm 2 ) made of a metal halide lamp while maintaining the second temperature for the temporarily cured sealing material 5b made of an ultraviolet curable resin. The ultraviolet-ray irradiation time (full curing period cd) is irradiated, and the temporarily cured sealing material 5b is fully cured to obtain a sealing
この様にして、封孔材仮硬化工程と封孔材本硬化工程を経た液晶セルは、課題の欄で図9を用いて説明をした、等方性処理による液晶4の熱膨張による封孔材5cの接着不良や、封孔材5cの未硬化成分が液晶中に溶け出すことによる液晶4の配向不良を極力抑えることができる。
In this way, the liquid crystal cell that has undergone the sealing material temporary curing process and the sealing material main curing process has been described with reference to FIG. The poor adhesion of the material 5c and the poor orientation of the
そして、第1の温度による封孔材仮硬化工程と、第2の温度による封孔材本硬化工程により、図6に示す様に、未硬化状態の封孔材5cが液晶4によって押し戻されることなく
、シール材3と封孔材5cや、透明基板1と封孔材5cとの界面が確実に接着され、液晶の配向不良のない液晶セルを製造することができる。
Then, the sealing
したがって、上記した封孔材仮硬化工程と封孔材本硬化工程により、本硬化した封孔材5cが注入口23の内部に十分に引き込まれた状態で、液晶4を封止した液晶セルを製造することができる。そして、本工程により製造された液晶セルは、気泡の発生が起こらない信頼性が高いセルとなる。その結果、図6に示すような安定した液晶セルの作製が可能となり、封孔状態の外観検査による不良液晶セルの選別も不必要となり、液晶セルの生産性が向上する。
Therefore, the liquid crystal cell in which the
1 透明基板
2a 透明電極
2b 配向膜
3 シール材
4 液晶
5a〜5c 封孔材
6 恒温槽
7 光源
23 注入口
DESCRIPTION OF
Claims (1)
注入口を有するシール材を介して、所定の間隙を持って2枚の透明基板を貼り合わせ、前記注入口から前記間隙に液晶を注入した後に、前記注入口に封孔材を塗布するセル形成工程と、
第1の温度に前記液晶を冷却して収縮させることにより、前記封孔材の一部を前記注入口の内部に引き込ませた状態で、前記封孔材に紫外線を照射して仮硬化させる封孔材仮硬化工程と、
前記第1の温度よりも高い第2の温度とした後に、仮硬化された前記封孔材に再度紫外線を照射して本硬化させる封孔材本硬化工程と、を有する
ことを特徴とする液晶セルの製造方法。 In the liquid crystal cell manufacturing method,
Cell formation in which two transparent substrates are bonded to each other with a predetermined gap through a sealing material having an inlet, liquid crystal is injected into the gap from the inlet, and then a sealing material is applied to the inlet Process,
The liquid crystal is cooled and contracted to a first temperature so that a part of the sealing material is drawn into the inlet, and the sealing material is temporarily cured by irradiating the sealing material with ultraviolet rays. Pore material temporary curing step;
A sealing material main curing step in which after the second temperature is set higher than the first temperature, the temporarily cured sealing material is irradiated again with ultraviolet rays to be fully cured. Cell manufacturing method.
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