JP3008652B2 - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子（以下、
ＬＣＤと略称する）の製造方法に係り、特に、ギャップ
出し工程における電極基板の割れ防止並びにセルギャッ
プ不良及び貼り合わせ後の液晶漏れ防止に好適な電極基
板の加圧方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤは、第１の透明電極がパターン形
成された第１の電極基板と第２の透明電極がパターン形
成された第２の電極基板とをシール剤及びセルギャップ
を規制するためのスペーサ材を介して貼り合わせると共
に、前記第１及び第２の透明電極どうしをトランスファ
剤を介して電気的に接続し、前記２枚の電極基板とシー
ルパターンにて規制される空間内に液晶を注入してな
る。

【０００３】かかるＬＣＤは、例えば特開昭６２−２３
１９２７号公報、特開平１−２６６５１０号公報、特開
平３−１５７６１５号公報などに記載されているよう
に、通常、以下の方法で作成される。すなわち、第１
の電極基板の複数個分の大きさを有し、片面に複数組の
第１の透明電極とシールパターンが形成された第１の原
盤ガラスと、第２の電極基板の複数個分の大きさを有
し、片面に複数組の第２の透明電極とトランスファパタ
ーンが形成され、さらに所望直径のスペーサ材が散布さ
れた第２の原盤ガラスとを作製する、各透明電極形成
面を内側にしてこれら２枚の原盤ガラスを貼り合わせ
る、この貼り合わされた原盤ガラスをプレス装置にか
け、板厚方向に加圧して、前記スペーサ材の直径で規制
されるセルギャップを調整する、この状態を保持しつ
つ前記シール剤及びトランスファ剤を硬化し、複数個の
空セル容器を有する原盤を作製する、各空セル容器を
切断、分離して個々の空セル容器を得る、空セル容器
内に液晶を充填し、最後にシールパターンの液晶注入口
を封止して、所望のＬＣＤを得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記プレス
装置は、脆性材料である原盤ガラスを取り扱うから、加
圧時あるいは搬入、搬出時に欠けた原盤ガラスの粉が加
圧部分に残留しやすい。また、他の工程で発生したガラ
ス粉などの異物がプレス装置の加圧部分に付着すること
もありえる。プレス装置の加圧部分にガラス粉などの異
物が付着すると、加圧時、局部的に大きな負荷が原盤ガ
ラスに作用し、原盤ガラスに割れを生じたり、所望のセ
ルギャップが得られないといった不都合を生じる。

【０００５】従来のＬＣＤの製造方法には、プレス装置
の加圧部分に付着する異物を効率的かつ確実に除去する
工程が組み込まれていない。このために、従来のＬＣＤ
製造方法では、前記の不都合が発生してから事後的にラ
インを止めて対策を講じなくてはならず、生産効率が低
いという問題がある。

【０００６】本発明は、かかる従来技術の不備を解決す
るためになされたものであって、その目的は、セルギャ
ップ精度が高く液晶漏れもないＬＣＤを高能率に生産可
能なＬＣＤの製造方法を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成するため、第１の原盤ガラスと第２の原盤ガラスと
を仮止めパターンを介して仮固定する工程と、プレス装
置の加圧部分に付着した異物を除去する工程と、前記仮
固定された第１の原盤ガラスと第２の原盤ガラスとをプ
レス装置の加圧部分にて密着方向に押圧し、これら各原
盤ガラス間のセルギャップを所定の値に調整する工程と
を含み、前記プレス装置の加圧部分にて前記仮固定され
た第１の原盤ガラスと第２の原盤ガラスとを密着方向に
押圧する際に、前記各原盤ガラスに加えられる押圧力
を、０．１ｋｇ／ｃｍ ² から約１．０ｋｇ／ｃｍ ² まで、
３０秒乃至６０秒かけて緩やかに加圧するという構成に
した。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【作用】前記の手段によると、プレス装置の加圧部分が
常に清浄に保たれるので、残留異物の存在によって原盤
ガラスに局部的な過大負荷が作用することがない。よっ
て、原盤ガラスの割れが防止され、かつ全ての空セル容
器部分に加圧力が均等に作用するので、セルギャップを
精度良く調整できる。また、第１の原盤ガラス及び第２
の原盤ガラスを緩やかに密着方向に押圧するので、これ
ら第１の原盤ガラス及び第２の原盤ガラスを接合するシ
ールパターンの線幅が均一になり、液晶漏れが防止され
る。

【００１１】

【実施例】まず、本発明に係るＬＣＤの構造を、図１〜
図３に基づいて説明する。図１は本発明に係るＬＣＤの
平面図、図２は本発明に係るＬＣＤの展開図、図３は本
発明に係るＬＣＤの要部断面図である。

【００１２】これらの図において、１は第１の電極基
板、２は電極基板１の片面にパターン形成された第１の
透明電極、３は第２の電極基板、４は電極基板３の片面
にパターン形成された第２の透明電極、５はシールパタ
ーン、６はトランスファパターン、７液晶、８は封止栓
を示している。これらの図から明らかなように、本例の
ＬＣＤは、２枚の電極基板１，３の透明電極形成面どう
しがシールパターン５を介して貼り合わされ、かつ夫々
の電極基板１，３に形成された透明電極２，４どうしが
トランスファパターン６を介して接続されている。ま
た、前記２枚の電極基板１，３とシールパターン５にて
規制される空間内に液晶７が充填され、液晶７の注入口
が封止栓８にて封止されている。

【００１３】なお、ＬＣＤは通常、図４に示すように、
第１の電極基板１の複数個分の大きさを有し、片面に複
数組の第１の透明電極２とシールパターン５が形成され
た第１の原盤ガラス９と、第２の電極基板３の複数個分
の大きさを有し、片面に複数組の第２の透明電極４とト
ランスファパターン６が形成された第２の原盤ガラス１
０とを作製し、これらを貼り合わせることによって複数
個の空セル容器を有する原盤を作製し、各空セル容器を
切断、分離して個々の空セル容器を得る、といった方法
で作製される。そして、前記第１及び第２の原盤ガラス
９，１０には、両原盤ガラスを位置合わせするためのア
ライメント用マーク１１，１２が対角線方向の対向位置
に形成され、また、前記第１の原盤ガラス９には、両原
盤ガラスを仮止めするための仮止めパターン１３が他方
の対角線方向に形成される。アライメント用マーク１
１，１２は、位置決め精度を高めるため、原盤ガラス
８，９のなるべく周縁部近傍に設けることが好ましい。
また、仮止めパターン１３は、位置決め精度を高めるた
め、原盤ガラス８，９のなるべく周縁部近傍であって、
かつアライメント用マーク１１，１２から離隔した位置
に設けることが好ましい。なお、仮止めパターン１３
は、シールパターン５及びトランスファパターン６より
も肉厚に形成され、トランスファパターン６は、シール
パターン５よりも肉厚に形成される。これによって、各
部の接着が確実に行われる。

【００１４】シール剤及び仮止めパターン用剤として
は、紫外線硬化型樹脂と熱硬化型樹脂との混合樹脂が用
いられる。具体的には、変性アクリレートオリゴマとエ
ポキシオリゴマとが（９０：１０）〜（４０：６０）の
割合、より好ましくは（７０：３０）〜（５０：５０）
の割合で混合されたものを用いることができる。この組
成のものを用いると、加熱工程における加熱温度を１１
０℃〜１２０℃程度とすることができ、エポキシ樹脂１
００％のシール剤を用いた場合の最適加熱温度である１
６０℃〜１８０℃に比べて、４０℃〜６０℃も加熱温度
を下げることができる。よって、電極基板貼り合わせ時
のアライメント精度が改善され、また、２枚の電極基板
の温度差に起因する反りが低減される。さらには、温度
に影響されやすいＳＴＮのプレティルト角の変化が小さ
くなり、表示むらが低減される。

【００１５】前記混合樹脂には、反応性希釈剤が、オリ
ゴマ１００重量部に対して１〜３０重量％、より好まし
くは２〜１０重量％添加され、エポキシ硬化剤がオリゴ
マ１００重量部に対して２〜３０重量％、より好ましく
は５〜２５重量％添加され、光重合開始剤がオリゴマ１
００重量部に対して０．１〜１０重量％、より好ましく
は０．５〜４重量％添加される。光重合開始剤として
は、前記添加量の範囲で、波長が３６０ｎｍ〜４３０ｎ
ｍの紫外線（メタルハライドランプのスペクトルのピー
ク）を高い効率で吸収するものが好ましい。この種の光
重合開始剤の具体例としては、図５の化学構造式で表わ
されるチオキサントン系の光重合開始剤、又は図６の化
学構造式で表わされるアシルホスフィンオキサイド系の
光重合開始剤がある。

【００１６】また、接着強度の向上と接着応力の緩和を
図るため、前記の混合樹脂にフィラー（充填剤）を添加
することもできる。フィラーとしては、２次凝集を防止
し、シールパターン５及び仮止めパターン１３の乱れを
防止するため、直径が０．５μｍ〜１．１μｍ程度の球
状のものが好ましく、特に、シラン処理された当該直径
の球状シリカが好適である。フィラーのシラン処理は、
アルコール等の揮発性のある溶液中にシランカップリン
グ剤を０．５〜３．０重量％入れて溶かし、この溶液中
にフィラーを入れて約１時間放置する。その後、約１０
０℃に加熱して溶液をとばし、フィラーの表面にシラン
カップリング剤をコーティング（結合）するといった方
法で行うことができる。樹脂量に対するフィラーの添加
量は、３５％程度までが適当である。

【００１７】さらに、シールパターン５の熱応力を緩和
し、シールパターン５の割れを防止するため、前記の混
合樹脂に例えばブタジエン変性エポキシ樹脂等の反応性
弾性材料を添加することもできる。また、製品組立後、
ＬＣＤパネルのシールパターン部からの光漏れを防止す
るため、前記の混合樹脂に絶縁性のカーボン粉末を添加
することもできる。カーボン粉末の粒径は、１．５μｍ
以下、より好ましくは０．５〜１．０μｍがよく、混合
樹脂に対するカーボン粉末の添加量は、０．１〜２．９
重量％、より好ましくは０．１〜０．５重量％程度がよ
い。前記シール剤及び仮止めパターン用剤は、良好な印
刷性を得るため、ＴＩ値が１．２〜１．５、粘度が２０
０００〜５００００ｃｐｓ程度に調整される。

【００１８】図７に、より好ましいシール剤及び仮止め
パターン用剤の組成例を示す。

【００１９】以下、このＬＣＤの製造方法の一例を、図
１〜図４を参照しつつ図８にしたがって説明する。図８
はＬＣＤ製造工程の流れを示す製造工程説明図である。

【００２０】ステップＳ１において、アライメント用マ
ーク１０が表示された第１の原盤ガラス８上に複数組の
第１の透明電極２をパターン形成する（図４参照）。

【００２１】これと並行して、ステップＳ２において、
アライメント用マーク１１が表示された第２の原盤ガラ
ス９上に複数組の第２の透明電極４をパターン形成する
（図４参照）。

【００２２】ステップＳ３において、第１の原盤ガラス
８上に複数組のシールパターン５と仮止めパターン１３
とをスクリーン印刷する。

【００２３】これと並行して、ステップＳ４において、
第２の原盤ガラス９にパターン形成された第２の透明電
極４上にトランスファパターン６をパターン形成する。

【００２４】前記各工程における透明電極２，４、シー
ルパターン５、仮止めパターン１３、トランスファパタ
ーン６のパターン形成は、夫々原盤ガラス８，９に表示
されたアライメント用マーク１０，１１を基準として行
われる。なお、シールパターン５、仮止めパターン１
３、トランスファパターン６の印刷装置については、図
１０〜図１３を用いて後に詳細に説明する。

【００２５】ステップＳ５において、第１の原盤ガラス
８にパターン形成されたシールパターン５及び仮止めパ
ターン１３、それに第２の原盤ガラス９にパターン形成
されたトランスファパターン６に赤外線を照射し、樹脂
中の気泡を除去する。紫外線硬化型樹脂はアクリル変性
したモノマが含まれているために印刷時に気泡を巻き込
みやすく、脱泡処理が不可欠である。熱源として赤外線
を用いると、樹脂に吸収されやすいために短時間で脱泡
処理を完了できる。例えば炉内加熱では、４０℃×５分
間必要であった脱泡処理が、赤外線を用いると３０秒間
で完了できる。

【００２６】ステップＳ６において、一方の原盤ガラス
９上に、所望のセルギャップに相当する直径を有するス
ペーサ材を散布する。スペーサ材の散布は、フレオンと
イソプロピルアルコールとの混合溶液にスペーサ材を添
加したものを、窒素ガスで噴霧することによって行なう
ことができる。

【００２７】ステップＳ７において、前記原盤ガラス
８，９を、透明電極２，４の形成面を内側にし、かつ夫
々の原盤ガラス８，９に表示されたアライメント用マー
ク１０，１１を合致することによって位置決め（アライ
メント）する。このとき、原盤ガラス８，９のうちの仮
止めパターン１３形成部のみを選択的に押圧することに
よって、シールパターン５やトランスファパターン６に
影響を与えることなくアライメント調整ができるように
する。

【００２８】ステップＳ８において、仮止めパターン１
３の接着部に樹脂硬化光を照射し、仮止めパターン１３
を硬化して原盤ガラス８，９を仮固定する。

【００２９】ステップＳ９において、セルギャップ調整
用のプレス装置、特にその加圧部分に付着したガラス粉
などの異物を除去する。加圧時、原盤ガラス８，９に局
部的な力が作用し、原盤ガラス８，９が割れるのを防止
するためである。異物の除去は、粘着ローラなどを用い
て行うことができる。なお、この操作は、異物の有無を
ＣＣＤカメラなどで監視し、異物がある場合にだけ実行
するようにすることもできる。また、除電ブローをプレ
ス装置に取り付けたり、プレス装置のダイヤフラム部に
導電性粒子を付与して装置の帯電を防止し、その結果と
して、プレス装置にガラス粉などの異物が付着しないよ
うにすることもできる。

【００３０】ステップＳ１０において、仮固定された原
盤ガラス８，９を、プレス装置に装着する。このプレス
装置には、樹脂硬化光照射装置が組み込まれている。そ
して、仮固定された原盤ガラス８，９を密着方向に押圧
し、セルギャップ調整を行った後、同一ステージで樹脂
硬化光を照射してシールパターン５及びトランスファパ
ターン６に含まれる紫外線硬化型樹脂を硬化する。プレ
ス時、原盤ガラス８，９に加えられる押圧力を０．１ｋ
ｇ／ｃｍ² から約１．０ｋｇ／ｃｍ² まで、３０秒乃至
６０秒かけて緩やかに加圧する。このようにすると、シ
ールパターン５の線幅が均一になり、液晶漏れなどが防
止されてＬＣＤの信頼性が高められる。特に、ＬＣＤ面
積に対してシールパターン５の占める面積が相対的に高
くなるカメラ用ＬＣＤのような超小型ＬＣＤにおいて有
効である。図９に、上記の加圧方法で加圧した場合のシ
ールパターンと、それよりも高速でプレスした場合のシ
ールパターンとを示す。図９（ａ）は本発明品であり、
図９（ｂ）は従来品である。ただし、両試料は共に、シ
ール剤の膜厚が２０μｍ、スペーサ直径が５．８μｍで
あり、印刷後、８０℃×３分間の加熱レベリングを施し
た。

【００３１】樹脂硬化光の光源としては、高圧水銀灯、
超高圧水銀灯、メタルハライドランプ等の水銀放電ラン
プのほか、無電極ランプを用いることができる。無電極
ランプは、水銀放電ランプに比べて、紫外線の出力効
率が高い（約３６．５％；水銀放電ランプは約１４
％）、赤外線の出力効率が低いので、原盤ガラス８，
９の昇温をおさえることができる、寿命が長い、電
気的接続を要しないため、プレス装置への取付け取外し
が容易である、急速にスタートアップできる、等の利
点があるため、ＬＣＤ製造用ランプとしてより好適であ
る。

【００３２】ステップＳ１１において、セルギャップ調
整された原盤ガラス８，９をセルギャップ測定装置に移
送し、セルギャップを測定する。そして、ステップＳ１
２において、セルギャップが設計値内にあるか否かを判
断する。ステップＳ１２でセルギャップが設計値内にあ
ると判断された場合には、ステップＳ１３に行く。ま
た、ステップＳ１２でセルギャップが設計値より外れて
いると判断された場合には、ステップＳ１４に行き、警
告を発してラインを停止する。このようにすると、液晶
充填後にセルギャップを測定する場合に比べて、不具合
に対する対策を迅速にとることができ、不具合発生率を
低減できる。

【００３３】ステップＳ１３において、原盤ガラス８，
９を加圧−加熱装置にかけ、シールパターン５及びトラ
ンスファパターン６に含まれる熱硬化型樹脂を硬化す
る。このとき、加圧−加熱装置の加圧部分と原盤ガラス
８，９との間に導電性が付与された合紙を介設し、原盤
ガラス８，９の帯電を防止することが好ましい。このよ
うにすると、帯電に起因する液晶の偏向異常、すなわち
製品であるＬＣＤに異常な横線又は縦線が表示されると
いった不都合を防止できる。

【００３４】最後にステップＳ１５において、定法にし
たがって、個々の空セル容器の分割を、空セル容器内へ
の液晶７の充填と、液晶注入口の封止とを行い、図１に
示すＬＣＤを得る。

【００３５】図１０〜図１３に、シールパターン５等の
パターン形成に用いられる印刷装置の一例を説明する。
図１０〜図１２から明らかなように、本例の印刷装置
は、版枠２１と、版枠２１に張設されたスクリーンネッ
ト２２と、混合樹脂２３を塗布するためのスキージ２４
とから構成されている。版枠２１及びスクリーンネット
２２は、導電性材料によって形成されている。そして、
図１１に詳細に示すように、これら版枠２１とスクリー
ンネット２２とは導電テープ２５を介して電気的に接続
されており、さらに版枠２１はアース線２６を介してア
ースされている。このように、帯電防止された印刷装置
を用いると、混合樹脂２３の帯電が防止され、混合樹脂
の糸引きが生じにくくなるので、印刷エラーが低減され
る。図１２に、スクリーンネット２２として各種材料を
用いた場合におけるアース機構の効果を示す。この図か
ら明らかなように、スクリーンネット２２として金属製
（ステンレス）又はメタルマスクされたものを用い、か
つアース機構を備えると、スクリーンネット２２の静電
量を１００ボルトまで低下することができ、帯電による
不都合を完全に防止できることがわかる。

【００３６】なお、前記したように、仮止めパターン１
３は、シールパターン５及びトランスファパターン６よ
りも肉厚に形成され、トランスファパターン６は、シー
ルパターン５よりも肉厚に形成される。このように、厚
さの異なるパターンを同一の原盤ガラス上に印刷する場
合には、図１３に示すように、スクリーンネット２２に
形成される孔あきレジスト膜２７の厚さを、肉厚の小さ
なパターンを形成する部分では薄く、肉厚の大きなパタ
ーンを形成する部分では厚くすることによって対応でき
る。具体的には、シールパターン形成部のレジスト膜２
７の厚さｄ₁ を６〜１０μｍとすることによって当該厚
さのシールパターン５を形成でき、また仮止めパターン
形成部のレジスト膜２７の厚さｄ₂ をそれよりも２〜５
μｍ大きくすることによって当該厚さの仮止めパターン
１３を形成できる。このように、厚さが異なるシールパ
ターン５と仮止めパターン１３とを１回のスクリーン印
刷で形成すると、シールパターン形成後に、例えばディ
スペンサなどを用いて原盤ガラス上に仮止めパターンを
形成するような手段を用いる場合に比べて、製造効率が
格段に向上する。また、スクリーン印刷によって仮止め
パターン１３を形成すると、ディスペンサを用いた場合
に比べて格段に塗布量の均一性を高めることができるの
で、塗布量が多すぎて所望のセルギャップ精度が得られ
ない、あるいは塗布量が少なすぎて所望の仮止め強度を
得られないといった不都合がない。

【００３７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、第１の原盤ガ
ラスと第２の原盤ガラスとを密着方向に押圧する際、前
記各原盤ガラスに加えられる押圧力を、０．１ｋｇ／ｃ
ｍ ² から約１．０ｋｇ／ｃｍ ² まで、３０秒乃至６０秒か
けて緩やかに加圧するので、シールパターンの線幅を均
一にすることができ、貼り合わせ後の液晶漏れを防止で
きる。また、加圧前に、プレス装置の加圧部分に付着し
た異物を除去するので、プレス装置の加圧部分や原盤ガ
ラスの表面が常に清浄に保たれ、押圧時に原盤ガラスに
局部的な過大負荷が作用することがないことから、原盤
ガラスの割れ防止と、セルギャップ精度の改善を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るＬＣＤの平面図である。

【図２】実施例に係るＬＣＤの展開図である。

【図３】実施例に係るＬＣＤの要部分解断面図である。

【図４】実施例に係る原盤ガラスの展開図である。

【図５】チオキサントン系光重合開始剤の化学構造式を
示す説明図である。

【図６】アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤の
化学構造式を示す説明図である。

【図７】好ましいシール剤及び仮止めパターン用剤の組
成例を示す説明図である。

【図８】ＬＣＤ製造方法を示す流れ図である。

【図９】シールパターンの説明図である。

【図１０】印刷装置の断面図である。

【図１１】印刷装置の要部断面図である。

【図１２】実施例に係る印刷装置の効果を示す説明図で
ある。

【図１３】印刷装置に形成されるレジスト膜の一例を示
す要部断面図である。

【符号の説明】

１，３ 電極基板 ２，４ 透明電極 ５ シールパターン ６ トランスファパターン ７ 液晶 ８ 封止栓 ９，１０ 原盤ガラス １１，１２ アライメント用マーク １３ 仮止めパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 久雄 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アル プス電気株式会社内 (72)発明者 片寄 勉 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アル プス電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−139518（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−281190（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−50478（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1339 505 G02F 1/13 101

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の原盤ガラスと第２の原盤ガラスと
   を仮止めパターンを介して仮固定する工程と、プレス装
   置の加圧部分に付着した異物を除去する工程と、前記仮
   固定された第１の原盤ガラスと第２の原盤ガラスとをプ
   レス装置の加圧部分にて密着方向に押圧し、これら各原
   盤ガラス間のセルギャップを所定の値に調整する工程と
   を含み、前記プレス装置の加圧部分にて前記仮固定され
   た第１の原盤ガラスと第２の原盤ガラスとを密着方向に
   押圧する際に、前記各原盤ガラスに加えられる押圧力
   を、０．１ｋｇ／ｃｍ ² から約１．０ｋｇ／ｃｍ ² まで、
   ３０秒乃至６０秒かけて緩やかに加圧することを特徴と
   する液晶表示素子の製造方法。