JP2016045470A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で信頼性の高い液晶表示素子の製造方法を提供する。
【解決手段】第一基板１の片側主面上に形成された接続電極３ａ、３ｂと、第二基板２の片側主面上に形成された第二電極５とが、シール材６よりも外周側の領域において導通部９ａ、９ｂを介して電気的に接続されている。導通部９ａ、９ｂは、第一基板１と第二基板２とをシール材６を介して貼り合わせた後、シール材６よりも外周側に位置する接続電極３ａ、３ｂと第二電極５との間に毛細管現象を利用して液状の導電材を注入することにより形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示素子の製造方法に関するものである。

一般に、液晶表示素子は、表面に電極が形成された第一基板と、それに相対する表面に電極が形成された第二基板を、所定の位置関係でシール材を介して互いに貼り合せ、それにより形成された基板間の間隙に液晶を封入することで構成され、第一電極と第二電極との間に電位差を与えて液晶の配向を制御することにより各種表示を得るものである。

図３は、従来の製造方法を用いて製造された液晶表示素子を示す図で、（Ａ）上面図、（Ｂ）Ｃ−Ｃ断面図、（Ｃ）Ｄ−Ｄ断面図である。液晶表示素子１５は以下のように構成されている。第一基板１は例えばガラス基板であり、その片側主面に接続電極３ａ、３ｂと第一電極４ａ、４ｂが形成されている。第二基板２は例えばガラス基板であり、第一基板１に相対する片側主面に第二電極５が形成されている。第一基板１と第二基板２の各電極形成面の最上面にはポリイミドなどの有機樹脂からなる配向膜８が薄く均一に形成されている。第一基板１と第二基板２は紫外線硬化樹脂などからなるシール材６を介して互いに貼り合わされ、それにより基板間に所定の間隙が形成されており、その間隙にシール材６の一部に設けられた注入口１８を介して液晶１６が注入され、注入口１８が紫外線硬化樹脂などからなる封口材１９により塞がれている。シール材６の一部には第一基板１上の接続電極３ａ、３ｂと第二基板２上の第二電極５とを電気的に接続する導通部９ａ、９ｂが設けられている。導通部９ａ、９ｂは導電性樹脂からなる導電性シール材で構成されている。（例えば、特許文献１、２参照）

液晶表示素子１５を製造する際には、まず、片側主面に第一電極４ａ、４ｂと接続電極３ａ、３ｂを備えた第１基板１と、片側主面に第二電極５を備えた第二基板２を用意し、それらの各電極形成面に配向膜８を形成する。その際、導通部９ａ、９ｂを形成する領域には、予め配向膜８を形成しないようにする、あるいは、配向膜８を形成した後に除去することにより、接続電極３ａ、３ｂと第二電極５が露出された状態とする。次に、第一基板１の片側主面に接続電極３ａ、３ｂの一部を避けるようにシール材６を概ね枠状に塗布し、続いて、シール材６が塗布されていない接続電極３ａ、３ｂの一部に導電性シール材を塗布する。その後、第一基板１と第二基板２をシール材６と導電性シール材を介して互いに貼り合わせ、シール材６と導電性シール材を硬化させる。これより、第一基板１と第二基板２が互いに固定されると共に、シール材６と導電性シール材が一体化し、シール材６の一部に導通部９ａ、９ｂが形成された状態となる。そして、予めシール材６の一部に設けられた注入口１８から基板間に液晶１６を注入した後、注入口１８を封口材１９で塞ぐことにより液晶表示素子１５が完成する。

図４は、従来の製造方法を用いて製造された液晶表示素子が回路基板に実装された状態を表す図で、（Ａ）上面図、（Ｂ）Ｃ−Ｃ断面図である。液晶表示素子１５は、回路基板１０に主面を対向させて実装され、第一基板１に形成された第一電極４ａ、４ｂと接続電極３ａ、３ｂは、ワイヤー１１によって回路基板１０上の電極パッド１４ａ、１４ｂと電極パッド１３ａ、１３ｂにそれぞれ電気的に接続されている。第一基板１に形成された第一電極４ａ、４ｂにはワイヤー１１を介して電位が供給され、第二基板２に形成された第二電極５にはワイヤー１１、接続電極３ａ、３ｂ及び導通部９ａ、９ｂを介してそれとは異なる電位が供給され、それにより液晶１６の配向状態が変化する。

尚、上述の液晶表示素子１５は３Ｄビデオカメラや３Ｄメガネの液晶シャッターとして使用されるもので、例えば図に示すような円形の表示領域７を備えているが、表示領域はその外にも様々な形態を取り得る。

特開２００９−１５７１８８号公報 特開２００８−９６８７４号公報

従来の液晶表示素子の製造方法では、第一基板１上にシール材６を塗布した後、その状態のまま導電性シール材を塗布しているため、その間にシール材６を含む第一基板１の表面にゴミが付着したり、シール材６が変質したりする恐れがある。

また、二種類のシール材を一体化させなければならないため、その分、工程が複雑となり、標準的な製造ラインでは対応が困難である。製造ラインの変更は製造コストの増加を招く。

また、第一基板１と第二基板２を貼り合わせる段階で導通部９ａ、９ｂを形成しているため、仮にそれよりも後の工程（液晶注入工程や封止工程）で不良が発生した場合には、特殊材料である導電性シール材を含めて廃棄することとなり、その分、製造コストが増加する。

また、互いに材質の異なる二種類のシール材を介して第一基板１と第二基板２を貼り合わせているため、第一基板１と第二基板２との隙間が液晶注入領域内において不均一になり易い。このことは画像品質の低下、ひいては不良へと繋がる。

本発明は、以上の問題点に鑑みたもので、安価で信頼性の高い液晶表示素子の製造方法を提供することを目的とする。

液晶に電圧を印加するための第一電極及び導電路を引き回すための接続電極が形成された第一基板と、前記液晶に駆動電圧を印加するための第二電極が形成された第二基板とが、前記第一電極及び前記接続電極と前記第二電極とが互いに対向するようにシール材を介して貼り合わされ、前記接続電極と前記第二電極とが、前記シール材よりも外周側の領域において導電材を介して電気的に接続された液晶表示素子の製造方法であって、前記第一基板と前記第二基板とを、前記第一電極及び前記接続電極と前記第二電極とが互いに対向するように、前記シール材を介して貼り合わせる基板貼り合わせ工程と、前記貼り合わせ工程よりも後に、前記シール材よりも外周側の領域において互いに対向する前記接続電極と前記第二電極との間に液状の前記導電材を注入する導電材注入工程と、を有する液晶表示素子の製造方法とする。

前記導電材注入工程よりも後に、前記導電材が注入された領域の前記接続電極上及び／又は前記第二電極上に存在する配向膜をレーザーで除去することにより、液状の前記導電材を前記接続電極及び／又は前記第二電極に接触させる工程を有する液晶表示素子の製造方法とすることができる。

前記導電材注入工程よりも前に、前記導電材が注入される領域の前記接続電極上及び／又は前記第二電極上に存在する配向膜をレーザーで除去する工程を有する液晶表示素子の製造方法とすることができる。

前記導電材注入工程よりも後に、前記接続電極と前記第二電極との間に前記導電材を介してパルス電流を印加することにより、前記導電材が注入された領域の前記接続電極上及び／又は前記第二電極上に存在する配向膜を除去する工程を有する液晶表示素子の製造方法とすることができる。

本発明によれば、安価で信頼性の高い液晶表示素子の製造方法を提供することができる。

本発明の製造方法を用いて製造された液晶表示素子を示す図で、（Ａ）上面図、（Ｂ）Ｃ−Ｃ断面図、（Ｃ）Ｄ−Ｄ断面図 本発明の製造方法を用いて製造された液晶表示素子が回路基板に実装された状態を示す図で、（Ａ）上面図、（Ｂ）Ｃ−Ｃ断面図 従来の製造方法を用いて製造された液晶表示素子を示す図で、（Ａ）上面図、（Ｂ）Ｃ−Ｃ断面図、（Ｃ）Ｄ−Ｄ断面図 従来の製造方法を用いて製造された液晶表示素子が回路基板に実装された状態を示す図で、（Ａ）上面図、（Ｂ）Ｃ−Ｃ断面図

図１は、本発明の製造方法を用いて製造された液晶表示素子を示す図で、（Ａ）上面図、（Ｂ）Ｃ−Ｃ断面図、（Ｃ）Ｄ−Ｄ断面図である。液晶表示素子１７は以下のように構成されている。第一基板１は例えばガラス基板であり、片側主面上に接続電極３ａ、３ｂと第一電極４ａ、４ｂが形成されている。第二基板２は例えばガラス基板であり、第一基板１と相対する片側主面上に第二電極５が形成されている。第一基板１と第二基板２の各電極形成面の最上面には例えばポリイミドなどの有機樹脂からなる配向膜８が薄く均一に形成されている。第一基板１と第二基板２は例えば紫外線硬化樹脂からなるシール材６を介して所定の位置関係で互いに接着され、それにより基板間に間隙が形成されており、その間隙にシール材６の一部に設けられた注入口１８を介して液晶１６が注入され、注入口１８が樹脂などからなる封口材１９で塞がれている。

シール材６よりも外周側に位置する第一基板１と第二基板２との隙間には、例えば銀ペーストなどの導電材で構成される導通部９ａ、９ｂが設けられている。導通部９ａ、９ｂの一端は第一基板１上の接続電極３ａ、３ｂにそれぞれ接続され、他端は第二基板２上の第二電極５に接続されている。

図２は、本発明の製造方法を用いて製造された液晶表示素子が回路基板に実装された状態を示す図で、（Ａ）上面図、（Ｂ）Ｃ−Ｃ断面図である。液晶表示素子１７は回路基板１０上に第二基板２を対向させて実装されている。第一基板１に形成された第一電極４ａ、４ｂと接続電極３ａ、３ｂは、ワイヤー１１によって回路基板１０上の電極パッド１４ｂと電気的に接続されている。第一基板１に形成された第一電極４ａ、４ｂにはワイヤー１１を介して電位が供給され、第二基板２に形成された第二電極５にはワイヤー１１、接続電極３ａ、３ｂ及び導通部９ａ、９ｂを介してそれとは異なる電位が供給され、それにより液晶１６の配向状態が変化する。

以下、本発明の液晶表示素子の製造方法について説明する。まず、片側主面に厚さ１０ｎｍ程度の酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる第一電極４ａ、４ｂと接続電極３ａ、３ｂを備えた縦１２ｍｍ、横１６ｍｍ、厚さ７００μｍのホウケイサンガラスで構成される第１基板１と、それと同様に片側主面にＩＴＯからなる第二電極５を備えた縦１２ｍｍ、横１８ｍｍ、厚さ７００ｕｍのホウケイサンガラスで構成される第二基板２を用意し、それらのＩＴＯ形成面に、ＩＴＯを覆うようにポリイミド樹脂からなる配向膜８をそれぞれ形成する。配向膜８の形成方法は例えば以下のとおりである。まず、有機溶剤によって１００倍に希釈したポリイミド樹脂を基板表面に滴下し、スピンコーター装置で基板を高速回転させることで２００Åの厚みになるように均一に引き伸ばす。その後、３００℃で基板を加熱し、ポリイミド樹脂を硬化させる。次に、硬化したポリイミド樹脂に対し、ラビング装置によりラビングを行うことで配向膜８を形成する。その際、ラビング角度やラビングローラーの回転速度、加圧条件を液晶の種類や駆動モードなどに応じて適宜調整することで所望の表面状態を得る。

続いて、配向膜８を形成した第一基板１と第二基板２とを第一電極４ａ、４ｂ及び接続電極３ａ、３ｂと第二電極５とが互いに対向するようにシール材６を介して貼り合わせる。シール材６には例えばφ６μｍのビーズスペーサーを重量比で数％含む紫外線硬化樹脂を使用し、第一基板１上の表示領域７の周囲に５００μｍの幅で接続電極３ａ、３ｂの一部を避けるように配置する。

その後、シール材６が塗布された状態の第一基板１と第二基板２とをそれぞれの表示領域７が互いに対応するように正確に重ね合わせ、エアバッグにより均一に加圧することにより、第一基板１と第二基板２との間に所定の間隙を形成する。

続いて、シール材６を紫外線によって硬化する。このとき、紫外線照射ランプには例えば高圧水銀ランプを用い、紫外線の照射強度は１５０ｍＷ／ｃｍ^２、照射時間は数百ｓｅｃとする。シール材６は紫外線を照射した後に熱を加えることで完全に硬化するため、更に１００℃の雰囲気中で数時間焼成することでシール材６を完全に硬化させる。

次に、貼り合わされた第一基板１と第二基板２を真空中にて２００℃で数時間加熱して脱ガスを行った後、同じく真空中にてディスペンサーにより注入口付近に液晶１６を塗布し、そのまま数十分間放置することで毛細管現象により液晶を第一基板１と第二基板２との間隙に充填する。その後、真空層から貼り合わされた第一基板１と第二基板２を取り出し、注入口１８に紫外線硬化樹脂からなる封口材１９を塗布して硬化させることで封止する。

続いて、第一基板１と第二基板２の表面に形成されている配向膜８のうち、シール材６よりも外周側の領域であって接続電極３ａ、３ｂと第二電極５とが互いに対向する領域の一部にそれぞれレーザーを照射し、その部分の配向膜８を除去する。このとき、レーザー光源には例えばフッ化アルゴンエキシマレーザーを用い、パルス幅は２０ｎｓｅｃ、エネルギー密度は２００ｍｍJ／ｃｍ^２とする。

次に、配向膜８を除去した領域の第一基板１と第二基板２との隙間に銀ペーストをディスペンサーで注入する。銀ペーストは毛細管現象で間隙内部に浸透して接続電極３ａ、３ｂと第二電極５まで到達し、それらと電気的に接続される。その後、銀ペーストを硬化させることで導通部９ａ、９ｂが形成され、図１に示すような液晶表示素子１７が完成する。

従来の製造方法では、第一基板１上にシール材６を塗布した後、そのままの状態で導電性シール材を塗布しているため、その間にシール材６を含む第一基板１の表面にゴミが付着したり、シール材６が変質したりする恐れがあるが、本発明の製造方法では、第一基板１上にシール材６を塗布してからそこに第二基板２を貼り合わせるまでの時間が短いため、そのようなリスクが低減される。

また、従来の製造方法では、二種類のシール材を一つのシール材として一体化させなければならないため、工程が複雑となり、標準的な製造ラインでは対応が困難であるが、本発明の製造方法では、使用するシール材は一種類であるため、標準的な製造ラインでそのまま対応することができる。

また、従来の製造方法では、第一基板１と第二基板２を貼り合わせる段階で導通部９ａ、９ｂを形成しているため、仮にそれよりも後の工程（例えば液晶注入工程や封止工程）で不良が発生した場合には、特殊材料である導電性シール材を含めて廃棄することとなり、その分、材料費が増加することになるが、本発明の製造方法では、液晶表示素子が完成する直前の段階で導通部９ａ、９ｂを形成しているため、そのようなリスクが低減される。

また、従来の製造方法では、互いに材質の異なる二種類のシール材（シール材６と導電性シール材）を介して第一基板１と第二基板２とを貼り合わせているため、第一基板１と第二基板２との間隙が液晶注入領域内において不均一になり易いが、本発明の製造方法では、一種類のシール材（シール材６）を介して第一基板１と第二基板２とを貼り合わせており、更に、導通部９ａ、９ｂを液晶注入領域から離れたシール材６よりも外周側の領域において第一基板１と第二基板２との隙間に毛細管現象を利用して液状の導電材を緩やかに注入することで形成しているため、第一基板１と第二基板２との間隙が液晶注入領域内において不均一になり難い。

本実施例における製造方法が前述の実施例１における製造方法と異なる点は、銀ペーストを注入する工程の後に、レーザーにより配向膜を除去する工程と、パルス電流により配向膜を除去する工程を有する点である。

具体的には、第一基板１と第二基板２との間隙に液晶を注入して注入口を封止した後、まず、導通部９ａ、９ｂが形成される領域の第一基板１と第二基板２との間隙に銀ペーストをディスペンサーで注入する。この時、銀ペーストは間隙内部へと浸透していくが、配向膜８に阻まれて接続電極３ａ、３ｂと第二電極５には接触しない。その後、銀ペーストが完全に硬化する前に、銀ペーストが注入された領域の配向膜８にレーザーを照射してその部分の配向膜８を除去し、その配向膜８が除去された部分に銀ペーストを流入させて接続電極３ａ、３ｂと第二電極５に接触させることにより、互いに電気的に接続させる。この時、配向膜８の除去領域には銀ペーストが存在するため、レーザーを照射しても配向膜８の屑が周りに飛散せず、周囲を汚染することはない。このことは、その後の洗浄工程の簡略化へと繋がる。

続いて、図２に示すように回路基板１０に液晶表示素子１７を実装した後、回路基板１０上の電極パッド１３ａ、１３ｂに対して、例えば５０Ｈｚで１００Ｖの矩形状のパルス電流を３００秒印加する。印加されたパルス電流はワイヤー１１を介して接続電極３ａ、３ｂ、導通部９ａ、９ｂ、第二電極５へと流れる。仮に銀ペーストと接続電極３ａ、３ｂ及び第二電極２との間に配向膜８が残っていたとしても、パルス電流により配向膜８が絶縁破壊を起こして除去されるため、導電性を改善することができる。

尚、配向膜８をレーザーにより除去する工程と、配向膜８をパルス電流により除去する工程は、順序を互いに入れ替えて実施しても良く、また、何れか一方のみを実施しても良い。

また、導通部９ａ、９ｂを形成する領域の配向膜８は、第一基板１と第二基板２との間隙に導電材を注入する前に予め除去しておく、あるいは、予め形成しないようにしておくことも可能である。特に前者の方法において、仮に第一基板１と第二基板２とを貼り合わせた後に配向膜８をレーザーで除去すれば、レーザーを第一基板１と第二基板２の何れか一方側から照射するだけで第一基板１と第二基板２の両側の配向膜８を除去することができ、加えて、レーザーにより除去された配向膜８が飛散して表示領域７に付着するのを防止することができる。但し、配向膜８を除去する手段としては、レーザーに限らず、エッチングなどを用いても良い。

尚、ここで説明した配向膜８の除去方法（予め除去しておくあるいは形成しない方法）と、実施例１、２に示した配向膜８の除去方法（レーザーによる除去）は、第一基板１側の配向膜８と第二基板２側の配向膜８に対して選択的に適用することが可能である。具体的には、例えば、第一基板１側の配向膜８については、第一基板１と第二基板２との間隙に導電材を注入する前に予め除去しておき、第二基板２側の配向膜８については、第一基板１と第二基板２との間隙に導電材を注入した後にレーザーで除去することが挙げられるが、その組み合わせには限定されない。

第一基板１に形成される接続電極３ａ、３ｂ及び第一電極４ａ、４ｂの形状、第二基板２に形成される第二電極５の形状は、その他種々の形状を選択することが可能である。

１ 第一基板
２ 第二基板
３ａ 接続電極
３ｂ 接続電極
４ａ 第一電極
４ｂ 第一電極
５ 第二電極
６ シール材
７ 表示領域
８ 配向膜
９ａ 導通部
９ｂ 導通部
１０ 回路基板
１１ ワイヤー
１２ コネクター
１３ａ 電極パッド
１３ｂ 電極パッド
１４ａ 電極パッド
１４ｂ 電極パッド
１５ 液晶表示素子
１６ 液晶
１７ 液晶表示素子
１８ 注入口
１９ 封口材

Claims (4)

1. 液晶に電圧を印加するための第一電極及び導電路を引き回すための接続電極が形成された第一基板と、前記液晶に駆動電圧を印加するための第二電極が形成された第二基板とが、前記第一電極及び前記接続電極と前記第二電極とが互いに対向するようにシール材を介して貼り合わされ、前記接続電極と前記第二電極とが、前記シール材よりも外周側の領域において導電材を介して電気的に接続された液晶表示素子の製造方法であって、
   前記第一基板と前記第二基板とを、前記第一電極及び前記接続電極と前記第二電極とが互いに対向するように、前記シール材を介して貼り合わせる基板貼り合わせ工程と、
   前記貼り合わせ工程よりも後に、前記シール材よりも外周側の領域において互いに対向する前記接続電極と前記第二電極との間に液状の前記導電材を注入する導電材注入工程と、
   を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
2. 前記導電材注入工程よりも後に、前記導電材が注入された領域の前記接続電極上及び／又は前記第二電極上に存在する配向膜をレーザーで除去することにより、液状の前記導電材を前記接続電極及び／又は前記第二電極に接触させる工程を有す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。
3. 前記導電材注入工程よりも前に、前記導電材が注入される領域の前記接続電極上及び／又は前記第二電極上に存在する配向膜をレーザーで除去する工程を有す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。
4. 前記導電材注入工程よりも後に、前記接続電極と前記第二電極との間に前記導電材を介してパルス電流を印加することにより、前記導電材が注入された領域の前記接続電極上及び／又は前記第二電極上に存在する配向膜を除去する工程を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の液晶表示素子の製造方法。

Images