JP3497036B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多くの電子機器の
表示装置として用いることのできる液晶表示装置の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、２枚の配向処理を施した基板間に
液晶を封じてなる液晶表示装置を製造するために、２枚
の電極付きガラス基板の少なくとも一方にスペーサ材を
散布し、少なくとも他方の基板に熱硬化型の液晶封止用
のシール剤をスクリーン印刷等を用いて配置し、その後
に前記２枚の基板を貼合わせ、アライメントを行い、均
一なセル厚を得るために真空包装を利用して基板を加圧
し、シール剤を加熱硬化させる方法がよく知られてい
る。このシール剤を加熱硬化した後に、必要な電極端子
部分を残すように基板をスクライブし、加圧板で基板を
ブレークする。

【０００３】またシール剤中にセル厚と対応するスペー
サ材、すなわちおもにガラス繊維を配合することで、よ
り均一なセル厚を得るようにすることも、よく知られて
いる。すなわち、特にカラーフィルターを有する基板に
関しては、表示エリアの拡大や、液晶パネルのコンパク
ト化や、実装エリアの拡大などといった設計上での制約
が加わることが多い。このためシール剤の形成箇所は、
ブラックマトリクス上やカラーフィルター上などと様々
の異なる位置とされる場合が多い。そこで、これに対応
して、シール剤中に配合するスペーサ材としてのガラス
繊維の径と、表示部に散布されているスペーサ材の粒径
とを調整して、均一なセル厚を得るように工夫されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の液晶
表示装置の製造方法において、液晶を封止するためのシ
ール剤は、表示エリアを囲むようなパターンで基板上に
配置される。しかし、このようなパターンでシール部分
を形成したのでは、その後のシール剤の熱硬化時に基板
の反りが発生したり、ガラス基板の切断時にこのガラス
基板を垂直に分離できず、電極端子部分に裾のように残
る部分が発生して歩留りが悪くなるという不具合が生じ
る。

【０００５】また、カラーフィルターを有する基板で
は、基板の平滑性を出すためにカラーフィルター上に形
成されるレベリング層が、ガラス基板や、ＩＴＯといっ
た電極との密着性が弱い。このため、これらレベリング
剤やカラーフィルターやブラックマトリクスの位置にシ
ール剤が配置された場合は、基板を貼合わせてシール剤
を硬化した後のガラス基板の切断時に、レベリング層と
ブラックマトリクスあるいはカラーフィルターとの間
や、これらブラックマトリクスあるいはカラーフィルタ
ーとガラス基板との間といった箇所で剥離が発生し易
い。

【０００６】さらに、カラーフィルター付き基板では、
形成されたレベリング剤の層が、シール材中のスペーサ
材と比較して柔らかいために、基板どうしを貼合わせた
後に均一なセル厚を得るための真空包装等の加圧作業
や、シール剤の硬化時に発生する硬化収縮などが原因し
て、シール剤中のスペーサ材がレベリング層中に陥没
し、このため適正なセル厚が得られなくなり、表示ムラ
が現れる。

【０００７】したがって、特に今後、基板サイズの大型
化および薄型化に伴い、シール剤が紫外線硬化や熱硬化
して収縮したときに基板の反り返りが生じ易くなった
り、またアライメント時のストレスによる基板の波うち
のようなギャップ不良が起こり易くなったりすると予想
される。

【０００８】そこで本発明は、このような問題点を解決
して、液晶表示装置の製造の歩留まりを向上でき、均一
なセル厚が得られ、しかも切断時のシール部分の剥離を
解消できることを目的とした液晶表示装置の製造方法を
提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、液晶を封止するシール剤とこの液晶を封
止するシール剤の周囲に設けられたダミーのシール剤と
を２枚の基板間に配置し、これらシール剤の硬化後に、
前記液晶を封止するシール剤とダミーのシール剤との間
の位置で、必要な電極端子を残して前記基板を切断する
液晶表示装置の製造方法であって、前記液晶を封止する
シール剤を前記２枚の基板のうちの一方の基板に形成さ
れたカラーフィルターまたはブラックマトリクスの上に
配置するとともに、前記ダミーのシール剤の線幅を前記
液晶を封止するシール剤の線幅の３分の１から２分の１
とするものである。

【００１０】本発明の方法は、詳細には、たとえば、シ
ール剤によるシール部分を形成する工程と、電極付き基
板をスペーサ材を介して貼合わせる工程と、均一なセル
厚を得るための前記基板の加圧工程と、シール剤を硬化
する工程と、必要な電極端子を残して基板を切断する工
程とからなる。さらに詳細には、スクリーン印刷等を用
いることで、少なくとも一方の基板に、紫外線硬化、も
しくは熱硬化型の樹脂で、液晶を封止する目的のシール
パターンを形成するとともに、その周囲にダミーのシー
ルパターンを形成し、両方の基板を貼合した後に、真空
包装や大気圧加圧やおもりの使用等の加圧手段によって
均一なセル厚を出し、そして紫外線照射あるいは加熱に
よりシール剤を硬化し、最後に必要な電極端子を残すよ
うに切断を行うものである。

【００１１】したがって本発明の方法によれば、マザー
基板へのシール部の形成の際に、液晶を封止するパター
ン以外にダミーパターンをも形成するため、基板を貼合
わせてシール剤を硬化させた後に行われる両基板の切断
時において、切断部に裾が残ったり、基板の欠けた部分
が発生したりすることがなく、実装に必要な電極端子部
分を歩留まりよく製造することができる。また、このダ
ミーパターンにより、基板の貼合わせ工程後のアライメ
ント時に、基板のずれが起こりにくいといった効果もあ
る。

【００１２】

【００１３】 また本発明によれば、ダミーパターンの
線幅を液晶封止用のシール剤の線幅の３分の１から２分
の１とすることにより、基板の切断時に液晶封止用のシ
ール部分にかかるストレスをダミーパターンの方へ分散
させることが可能となって、上述のような剥離の発生を
防止できる。

【００１４】また本発明によれば、カラーフィルター付
き基板を使用する場合は、シール剤にスペーサ材を配合
するのが好ましいが、シールのダミーパターンにあたる
部分に使用するシール剤中に、液晶を封止するためのシ
ール剤中に配合されるスペーサ材よりも１％以上かつ３
％以下だけ径の大きいスペーサを配合するのが好適であ
る。その配合割合は、液晶封止部およびダミー部のいず
れにおいても、１重量％から３重量％であるのが好適で
ある。

【００１５】特にスクリーン印刷の場合は、液晶封止用
シール剤に配合されるスペーサ材とダミー用シール剤に
配合されるスペーサ材との混合を防ぐために、液晶封止
用シールパターンを形成した基板の対向基板にダミーの
シールパターンを形成することが望ましい。

【００１６】つまり、ダミーパターンに形成するシール
剤に配合するスペーサ材の平均径を、液晶を封止するた
めのシール剤に配合するスペーサ材の平均径よりも１％
以上かつ３％以下だけ大きくすることで、上述のような
セル厚の差にもとづく表示ムラの発生が防止される。ま
た、このようなセル厚の差にもとづく表示ムラの発生
は、これと同時にガラス基板にテーパーをつけることに
よっても防止できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例の液晶表示装置の製造
方法について、図面および表を用いて説明する。なお、
以下の実施例において、シール剤の形成に関しては、ス
クリーン印刷を採用した。使用したスクリーン版は、乳
剤厚みが２０μm 、線幅が０．２４ｍｍであった。また
シール剤としては、三井東圧（株）製のガラスファイバ
ーを使用した。

【００１８】（実施例１）図１に示すように、サイズが
３００ｍｍ×３７５ｍｍ×０．７ｍｍのマザーガラス基
板３に、１０．４インチの液晶パネルが２丁取れるよう
に設計して配向膜２を形成することで、配向処理を施し
たＩＴＯ電極付きのシールパターンを形成した。図１に
示すように、シール剤１によるシール部分は、配向膜２
にかからないように形成した。またシール剤１の周囲に
は、このシール剤１から一定の距離をおいて、ダミーの
シール剤６からなるシール部を形成した。図２は、図１
に示すようにシール剤１、６を配置した基板３の対向基
板が、この基板３に貼合わされた状態を示す。この対向
基板は、同じく配向処理を施したＩＴＯ電極付きガラス
基板からなり、これら基板と対向基板との間には、粒径
７．４μｍのスペーサ材５を散布した。シール剤１、６
は、加圧工程によって両基板間で押しつぶされた。この
ように基板どうしを貼合わせ、１５０℃で１時間の加熱
によりシール剤１、６を硬化させて液晶パネルを構成し
た。シール剤１、６としては、スペー製のストラクトボ
ンドを使用した。シール線幅は、１ｍｍになるようにし
た。

【００１９】詳細には、ダミーのシール剤６のダミーパ
ターンの形成位置は、液晶を封止するためのシール剤１
の中央から測って、マザー基板３の短辺方向で２．５ｍ
ｍ、その長辺方向で４ｍｍ離れたところとした。ダミー
部分の長さは、それぞれ液晶を封止するシール部分の長
さと同じとした。

【００２０】次に、以下の条件で、シール剤１、６が硬
化した後の基板３、３の切断を行った。すなわち、図３
はスクライブの位置を示すが、このスクライブの位置
は、液晶を封止したシール剤１から０．１ｍｍの場所と
した。８はスクライバーのヘッド部分であり、このヘッ
ド部分８にはカッター９を設けた。なお、図３におい
て、11は電極を示す。図４はスクライブした後に基板に
ブレークを行うときの様子を示す略図である。図示のよ
うにスクライブした基板３を下側に置き、スクライブさ
れた箇所１３に対応する上側の基板３の部分に押圧機の
ヘッド部分１２を設置し、２．２ｋｇ／ｃｍ² の圧力で
垂直に押した。

【００２１】シール剤６のダミーパターンが有る基板と
無い基板とにこの切断方法を適用して、それぞれ１００
枚の基板を切断したときに発生した不良項目とその発生
率とを表１に示す。ここで不良項目の裾残りとは、図５
に示すようにブレーク時に基板が垂直に切れず、端面が
裾１４のように残った状態を指す。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１からわかるように、ダミーパターンを
形成した基板は、８７％が良品として採用できた。特に
裾１４に関しては、ダミーパターンが有る場合は発生率
が０％であるのにに対し、ダミーパターンが無い場合は
発生率が３５％と大きな違いがあった。これは、ダミー
パターンが無いとブレーク時に基板が反って押圧が垂直
にかからず、その結果として裾１４が発生するが、ダミ
ーパターンがあるとブレーク時に基板が反らないために
押圧が垂直にかかり、そのため切断端面が垂直となるか
らである。

【００２４】（実施例２）図６はカラーフィルター付き
基板の断面図を示す。このカラーフィルター付き基板で
は、ガラス基板３上のブラックマトリクス１５どうしの
間にＲＧＢそれぞれの塗料を印刷等の方法を用いてスト
ライプ状に塗布することでカラーフィルター１６を形成
し、その後に基板の平滑性を保つためのレベリング層１
７を形成した。このレベリング層１７には、アクリル系
の紫外線硬化型の樹脂を用いた。そしてさらにレベリン
グ層１７の上にＩＴＯ１１をスパッタで形成しパターン
を抜いた。２は配向膜を示す。図７はこのカラーフィル
ター１６付きの基板３にシール剤１、６からなるシール
部を形成した様子を示す。使用した基板３のサイズなど
は実施例１と同じとした。

【００２５】液晶を封止するシール剤１はブラックマト
リクスの外側に配置した。ダミー部分を形成するシール
剤６は、液晶を封止するシール剤１の線幅の中心から測
って、マザー基板３の短辺方向で２．５ｍｍ、長辺方向
で４ｍｍ離れたところに形成した。またダミー部分のシ
ール剤６長さは、それぞれ液晶を封止するシール剤１の
長さと同じとした。

【００２６】図８に示すように、上記とシールパターン
が同じで、液晶を封止するシール剤１からなるシール部
分をブラックマトリクス１５の位置のＩＴＯ１１の上に
形成したものを作成した。また同様に、シール剤１から
なるシール部分をレベリング層１７だけが存在する位置
に形成したものと、これをカラーフィルター１６が存在
する部分に形成したものとを作成した。

【００２７】そして、上記３種類のシール形成状態のも
のと、ガラス基板３に直接シール部分を形成したものと
について、それぞれ液晶パネルのシール剤の剥離強度を
測定した。その際にシール剤としてステー製のストラク
トボンドを使用し、その硬化条件は、１５０℃で１時間
とした。またシールの線幅は１ｍｍとし、測定サンプル
の個数は５とした。剥離強度の測定は図９に示す方法で
行なった。すなわち、モーター２３によって上昇される
サンプルステージ２２にサンプル固定バンド２１で測定
用サンプル１８を固定し、このサンプル１８におけるス
テージ２２からはみ出した端部に荷重測定用はかり１９
の押圧棒２０を当てることで、その剥離強度と剥離箇所
とを測定した。測定結果をまとめたものを表２に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】この表２から判るように、ガラス基板３に
直接シール部分を形成したものに比べ、レベリング層１
７やブラックマトリクス１５やカラーフィルター１６上
にシール部分を形成した場合の剥離強度は約３０％程度
しかなかった。しかもその剥離は、すべて、ガラス基板
３と、レベリング層１７やブラックマトリクス１５やカ
ラーフィルター１６との界面で起こった。このことは、
レベリング層１７やブラックマトリクス１５やカラーフ
ィルター１６とガラス基板３との密着強度が、シール母
材の強度よりも弱いことを意味する。つまり、切断ブレ
ーク時に表２に示す強度よりも強い力が加わった場合
に、シール部分の剥離が発生することを意味する。特に
ガラス基板の切断のためにダミーのシールパターンを設
けた場合は、押圧力が逃げる場所がないために、シール
部分に剥離が発生するおそれれがある。

【００３０】そこで、ダミーパターンの線幅を調節する
ことにより、切断時に基板が欠けたり裾が残ったりする
ことがなく、しかもシール剥離の起こらない条件がない
かどうか検討を行なった。その結果を表３に示す。なお
シールのパターンは前記と同様として、サンプル個数は
それぞれ１００とした。

【００３１】

【表３】

【００３２】 この結果から、液晶を封止するシール剤
１の線幅に対しダミーのシール剤６の線幅が３分の１程
度のときが最も歩留まりがよいことが判った。

【００３３】 以上のことからダミー部分のシール剤６
の線幅を液晶を封止する部分のシール剤１の線幅のほぼ
３分の１からほぼ２分の１とすることにより、歩留まり
よく液晶表示装置を生産できることが判った。

【００３４】なおマザー基板３に寸法的な余裕があり、
ダミー部分をある程度自由な位置に形成できるなら、液
晶を封止するシール剤１の位置から１０ｍｍ以上離れた
位置にダミーを形成した場合にも、シール部分の剥離や
基板の裾の残りが起こらず、歩留まりよく液晶表示装置
を生産できることが判った。

【００３５】（実施例３）図１０には、カラーフィルタ
ーを有する基板であって、シール剤の硬化後の切断前の
状態のものの断面図を示す。図示のように、ここでは、
シール剤１中に、径が８．６μm のガラス繊維２４を
１．５重量％配合した。また表示部には、スペーサ材５
として、平均粒径が７．４μm の樹脂ビーズ５を１３０
個／ｍｍ² の割合で散布した。シール剤１中に配合した
ガラス繊維２４と表示部分に配置されているスペーサ材
５との径に差があるのは、カラーフィルター１６の厚さ
分を考慮したためである。このとき、レベリング層１７
がガラス繊維２４よりも柔らかいため、均一なセル厚を
出すために行なう加圧行程（図１０の液晶パネルの場合
は真空包装を使用した）や、熱硬化時のシール剤１の硬
化収縮によって、ガラス繊維２７がレベリング層１７の
中に埋没し、均一なセル厚が得られず、シールぎわで表
示ムラが発生した。

【００３６】すなわち表示部とシール部分とでは、スペ
ーサ材の径差が１．２μｍあり、この径差がストレスと
なって、表示部分のシールぎわでの表示ムラとして現れ
た。これに対し本発明の実施例３では、ダミー部分のシ
ール剤６に配合されるスペーサ材の径を表示部分の液晶
封止用のシール剤１に配合されるガラス繊維２４の径よ
りも大きくした。また基板３にテーパーをつけることに
より、表示部分以外でのシール部分とシールのない部分
とのギャップ差をなだらかにすることでストレスをなく
し、シールぎわでの表示ムラを防止した。

【００３７】液晶を封止する部分とダミー部分とのシー
ル剤１、６に配合するガラス繊維の径の差と表示ムラと
の関係をみるにあたり、図１１に示すように、カラーフ
ィルターを有し配向膜を形成し配向処理を施したＩＴＯ
電極付きのマザーガラス基板３を、実施例１と同じ条件
として、液晶を封止する部分でブラックマトリクスにか
からないようにシール剤１を形成し、このシール剤１の
中には８．６μｍの径のガラス繊維を１．５重量％配合
した。

【００３８】一方、図１２に示すように、対向基板３と
して、カラーフィルターはなく、スペーサ材５として平
均粒径が７．４μｍの樹脂ビーズを１３０個／ｍｍ² の
割合で散布したものを用意した。そして、この対向基板
３において、ダミーのシール剤６からなるシール部分の
みを形成した。このとき、シール剤６の中に配合される
ガラス繊維の平均径を、８．６、８．７、８．９、９．
１μｍと変化させた。また、その配合比は２重量％とし
た。ダミー部分のシール剤６の形成位置は、液晶を封止
するシール剤１の線幅の中心から測って、マザー基板３
の短辺方向で２．５ｍｍ、長辺方向で４ｍｍ離れたとこ
ろとした。ダミー部分の長さは、それぞれ液晶を封止す
るシール部分の長さと同じとし、その線幅は０．３ｍｍ
とした。

【００３９】このときの表示ムラの差を表４に示す。こ
の表４からわかるように、ダミー部分のシール剤６に配
合されたガラス繊維の径が８．７から８．９μｍの間で
あれば、表示ムラはあまり見られなかった。したがっ
て、液晶を封止する部分のシール剤１に配合されるガラ
ス繊維２４の平均径に対し１％から３％だけ平均径の大
きい径の大きいガラス繊維をダミー部分のシール剤６に
配合することで、また基板３にテーパーをつけること
で、表示品位のよい液晶表示装置を生産できることが判
った。

【００４０】

【表４】

【００４１】なお、ダミー部分のシール剤６の位置が液
晶を封止するシール剤１の位置から１５ｍｍと離れた場
合は、液晶を封止するシール剤１に配合されるガラス繊
維の平均径に対しダミー部分のシール剤６に配合される
ガラス繊維の平均径が３％大きいとそのマージンが狭く
なるが、最大粒径差の割合は３％で収まる。

【００４２】

【発明の効果】以上示したように、本発明によると、配
向処理を施した２枚の電極付き基板に液晶を封止してな
る液晶表示装置を製造するに際して、液晶を封止するシ
ール剤以外にダミーのシール剤からなるシール部分を形
成することにより、前記基板どうしを貼合わせ、均一な
セル厚をえるために加圧し、その後にシール剤を硬化し
て作製された液晶パネルを切断する際に、基板端面に裾
が残ったり、基板欠けが発生することがなく、歩留まり
よく液晶表示装置を生産することができる。

【００４３】 またカラーフィルターを有する基板で
は、ダミー部分のシールの線幅をコントロールすること
により、液晶パネルの切断時における、基板の平滑性を
出すために形成されたレベリング層や、ブラックマトリ
クスや、カラーフィルターと、基板との剥離の発生を防
止することができる。

【００４４】またシール剤中にスペーサ材を配合する時
には、液晶を封止するシールに対し、ダミーのシールに
配合するスペーサ材の平均粒径を１％から３％大きくす
ることにより、表示品位の良い液晶表示装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における基板へのダミー部分
のシール剤の形成パターンを示す図である。

【図２】本発明の実施例１におけるシール剤の硬化後の
シールパターンを示す図である。

【図３】本発明の実施例１における液晶パネルのスクラ
イブ工程を示す概略図である。

【図４】本発明の実施例１における液晶パネルのスクラ
イブ後のブレーク工程を示す概略図である。

【図５】基板切断後に端面に発生する裾の様子を示す断
面図である。

【図６】一般的な印刷式のブラックマトリクスを有する
カラーフィルター基板の断面図である。

【図７】本発明の実施例２におけるカラーフィルターを
有する基板へのダミー部分のシール剤の形成パターンを
示す図である。

【図８】カラーフィルターを有する基板のブラックマト
リクス上のレベリング層にシール部分を形成したときの
液晶パネルの断面図である。

【図９】シール剤の剥離強度の測定方法を説明するため
の斜視図である。

【図１０】カラーフィルターを有する液晶パネルのシー
ル剤にスペーサ材が配合された状態を示す断面図であ
る。

【図１１】本発明の実施例３にもとづきカラーフィルタ
ーを有する基板の液晶を封止する部分だけにシール部を
形成した状態を示す図である。

【図１２】本発明の実施例３にもとづきカラーフィルタ
ーを有する基板の対向基板にダミー部を形成した状態を
示す図である。

【符号の説明】

１ 液晶を封止する部分に形成されたシール剤 ３ ガラス基板 ６ ダミー部分として形成されたシール剤 １１ 電極

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−154223（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−9416（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−289823（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−163422（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−199124（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−188387（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−20478（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−204825（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1339

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶を封止するシール剤とこの液晶を封
   止するシール剤の周囲に設けられたダミーのシール剤と
   を２枚の基板間に配置し、これらシール剤の硬化後に、
   前記液晶を封止するシール剤とダミーのシール剤との間
   の位置で、必要な電極端子を残して前記基板を切断する
   液晶表示装置の製造方法であって、 前記液晶を封止するシール剤を前記２枚の基板のうちの
   一方の基板に形成されたカラーフィルターまたはブラッ
   クマトリクスの上に配置するとともに、前記ダミーのシ
   ール剤の線幅を前記液晶を封止するシール剤の線幅の３
   分の１から２分の１とする 液晶表示装置の製造方法。
2. 【請求項２】 液晶を封止するシール剤とこの液晶を封
   止するシール剤の周囲に設けられたダミーのシール剤と
   を２枚の基板間に配置し、これらシール剤の硬化後に、
   前記液晶を封止するシール剤とダミーのシール剤との間
   の位置で、必要な電極端子を残して前記基板を切断する
   液晶表示装置の製造方法であって、 前記液晶を封止するシール剤を前記２枚の基板のうちの
   一方の基板に形成されたカラーフィルターまたはブラッ
   クマトリクスの上に配置するとともに、 前記液晶を封止するシール剤に一定の平均径を有する第
   １のスペーサ材を配合し、前記ダミーのシール剤に前記
   第１のスペーサ材の平均径よりも１％以上かつ３％以下
   だけ平均径の大きい第２のスペーサ材を配合する 液晶表
   示装置の製造方法。
3. 【請求項３】 第１のスペーサ材が配合された液晶を封
   止するシール剤を、２枚の基板のうちの一方の基板に配
   置するとともに、第２のスペーサ材が配合されたダミー
   のシール剤を、他方の基板に配置し、前記２枚のスペー
   サを互いに貼り合わせる請求項２記載の液晶表示装置の
   製造方法。