JP3947273B2 - 液晶表示素子の製法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子およびその製法に関するものである。さらに詳しくは、２枚の基板に電極を形成し、該２枚の基板を相互に位置合わせしたのち、所望の基板間隙（または基板間隔ともいう、以下、「基板間隙」という）に調整して貼り合わせることによりえられる液晶表示素子およびその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に液晶パネルは、２枚の基板と、該２枚の基板に挟持された液晶層とからなる。液晶パネルを製造する際、２枚の基板表面上に、それぞれ、電極、ＴＦＴカラーフィルターおよび（または）配向膜などを設けたのち、２枚の基板間に光硬化型シール材を挟持させる。さらに、光硬化型シール材に光エネルギーを照射し光硬化型シール材を硬化させることにより、２枚の基板を貼り合わせる。なお、前記光硬化型シール材は、液晶パネル完成時に表示画面となる領域の周囲に設けられる。最後に、前記光硬化型シール材にあらかじめ設けられた液晶注入口から、液晶を真空注入し、液晶注入口を封止し、液晶パネルをうる。
【０００３】
図３は、たとえば特開平４−３２４８２３号公報に示された従来の液晶表示素子（以下、「液晶パネル」という）の製法において用いられる製造装置の一例を示す断面説明図である。図３において、５、６は、それぞれガラスなどの透明基板であり、互いの対向面の少なくとも一方の面にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）および（または）金属などの電極が形成されている。ここでは、５で示される透明基板を上側基板、６で示される透明基板を下側基板と呼ぶ。さらに、７は光硬化型シール材、８は上側基板５および下側基板６の間隙を保持するスペーサ、２は光硬化型シール材７を硬化するための光エネルギー、１２は、製造装置の一部であり、光エネルギー２を透過することができ、かつ、上側基板５と下側基板６に圧力を加えるための定盤、１３は下側の定盤である。なお、光エネルギー２は液晶パネル上部からのみ照射する必要はなく、液晶パネル下部から照射するばあいもある。このばあい、定盤１２、１３は前述の配置と逆の配置となり、定盤１３が光エネルギー２を透過することができる構造となる。
【０００４】
従来の液晶表示パネルの製法のうち、２枚の透明基板（上側基板および下側基板）に対して相互に位置合わせを行い、所望の基板間隙に調整したのち貼り合わせる工程は、図３に示すように２枚の定盤１２、１３間に上側基板５および下側基板６を挟んで加圧し、光硬化型シール材７を硬化させるための光エネルギー２を電極などを含む透明基板全面に供給するというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液晶パネルの製法においては、光エネルギーにより上側基板および下側基板全体が温度上昇する。測定によると、前記基板表面において単位面積当り８０ｍＷ／ｃｍ2以上の光強度を発するメタルハライドランプを用いて４０００ｍＪ／ｃｍ2の光エネルギーを照射するばあい、低アルカリガラス基板の表面温度を約７０℃程度まで上昇させて計測した。その結果、材質が異なる２枚の基板を対向させて貼り合わせる際に熱膨張係数（線膨張係数）の差による基板の湾曲、ひずみが生じることが確認された。
【０００６】
なお、特開平５−１２７１７４号公報には、紫外線硬化型樹脂を使用して作成された液晶パネルが開示されている。該公報には、紫外線を照射し紫外線硬化型樹脂を硬化させる際に、上側基板および下側基板の表面温度を室温に保つことができたことが記載されている。しかし、実際は、紫外線をするときに上側基板および下側基板を室温に保つことは非常に困難である。
【０００７】
また、特開昭６１−１１２１２８号公報には、紫外線硬化型樹脂を使用して作成された液晶パネルが開示されている。該公報には、紫外線を照射し紫外線硬化型樹脂を硬化させる際に、上側基板および下側基板の表面温度を約５０℃までに抑えることができたことが記載されている。しかし、実際は、紫外線硬化型樹脂を硬化させるために必要な４０００ｍＪ／ｃｍ2の光エネルギーを照射したばあい、上側基板および下側基板の表面温度は７０℃程度まで上昇してしまう。
【０００８】
さらに、特開平８−２１１３９６号公報および特開昭６１−２１９９３２号公報には、紫外線硬化型樹脂を使用して作成された液晶パネルが開示されている。該公報には、紫外線を照射し紫外線硬化型樹脂を硬化させる際、常温風および冷却風下で行うことにより、上側基板および下側基板の表面温度を室温程度に抑えることができたことが記載されている。しかし、実際は、紫外線硬化型樹脂を硬化させるために必要な４０００ｍＪ／ｃｍ2の光エネルギーを照射したばあい、常温風および冷却風下であっても上側基板および下側基板の表面温度および熱膨張率が異なるため、基板の湾曲、ひずみが生じる。
【０００９】
たとえば、ＴＦＴ素子を形成する際にＰｏｌｙ−Ｓｉ（結晶ケイ素）を用いるときのように、基板の温度を高くするばあいは、一般的に熱膨張係数の小さい基板（石英ガラス基板など）を用いる。なお、石英ガラス基板の熱膨張係数は、５．５×１０-7／℃である。ＴＦＴ素子を形成した基板（以下、「ＴＦＴ基板」という）と対向する基板には、液晶パネルのコストを考慮し通常の低アルカリガラス基板を用いる。低アルカリガラス基板の熱膨張係数は、４４×１０-7〜４６×１０-7／℃である。すなわち、２枚の基板間の熱膨張係数の差は、約１０倍程度である。さらに、石英ガラス基板の方が不純物が少ない分、光を吸収せず、熱伝導率も低い。測定によると、前記基板表面において単位面積当り８０ｍＷ／ｃｍ2以上の光強度を発するメタルハライドランプを用いて４０００ｍＪ／ｃｍ2の光エネルギーを照射するばあい、石英ガラス基板上を約３０℃程度まで温度上昇させて計測した。上側基板に石英ガラス基板（基板上測定温度３０℃）、下側基板に低アルカリガラス基板（基板上測定温度７０℃）を用いた対角３インチの液晶パネルにおいて対角方向で約１３μｍの伸びの差が生じる。熱を原因とする膨張により伸びの差が生じると液晶パネル周辺部の開口率が中央部の開口率に比べ低下する。液晶パネル内での開口率のばらつきが大きいと表示輝度むらが生じ好ましくない。前述の対角３インチの液晶パネルにおいて画素サイズを３０μｍ×３０μｍとすると（たとえば、形成する際に高温となるＰｏｌｙ−Ｓｉ（以下、単に「高温Ｐｏｌｙ−Ｓｉ」という）で形成されているＴＦＴを有するビデオグラフィクス（以下、単に「高温Ｐｏｌｙ−ＳｉＶＧＡ」という）に相当する液晶パネルでは）、対角方向で生じた１３μｍの伸びの差は開口率を３０％程度減少させる要因となり、実用上大きな問題となる。
【００１０】
また、対向する２枚の基板の材質が同じばあいにも、片側から光エネルギーを照射した際に、互いに対向する２枚の基板間で温度差が生じ、前述と同様の問題が生じる。温度差を解消する意味では、両側から光エネルギーを照射することが考えられる。しかし、このばあい、光が光硬化型シール材に到達するまでの光路上に遮光するものがあってはならない。さらに、光エネルギー源として通常用いられる水冷式のＵＶランプを製品の上側にも配置すると水漏れが生じたとき製品に致命的な欠陥をもたらす。このような理由により、光エネルギーは片側、とくに、下側から照射するのであるが、薄膜素子（たとえばＴＦＴ）が形成された基板は、金属薄膜が基板上に形成されているので光を吸収し、温度差を生じやすい。測定によると、対向する２枚の基板間で１０℃以上の温度差が生じる。たとえば、大型基板（５５０ｍｍ×６５０ｍｍの基板）に光硬化型シール材としてＵＶシール材を用いたばあい、対角８５０ｍｍであるのに対し、対向する２枚の基板間に１０℃の温度差が生じたときの伸びの差は、基板の対角方向において約４０μｍである。熱の膨張により伸びの差が生じると、液晶パネル周辺部の開口率が中央の開口率に比べて低下する。液晶パネル内での開口率のばらつきが大きいと表示輝度ムラが生じ好ましくない。基板の対角方向において４０μｍの伸びの差が生じたばあい、通常の、アモルファスシリコンで形成されているＴＦＴ（以下、単に「ａ−ＳｉＴＦＴ」という）を有する液晶パネル（通常のａ−ＳｉＴＦＴパネル）において画素サイズを１００μｍ×３００μｍとする（ＸＧＡ（Extended Graphics Array）に相当する）と、開口率が約３０％程度変動し実用上大きな問題となる。
【００１１】
対向する２枚の基板間の位置ずれは、画素の開口率の減少による輝度の低下、または表示不良を生じさせる。ＴＦＴまたはＭＩＭ（metal-insulator-metal）を代表するアクティブ素子を含むアクティブマトリクス型液晶表示素子のばあい、表示エリア内にいくつもの画素を有する。各画素には、アクティブ素子が形成され、アクティブ素子を走査する信号線と各画素に映像信号を入力する信号線とが格子状に形成されている。各画素は、対向する基板に形成された電極と相対している。カラーディスプレイのばあい、対向する基板は、赤、緑、青の色素をもつカラーフィルターが形成された基板（ＣＦ基板）となる。また、各色素のあいだすなわち前記信号線上部にはＢＭ（Black Matrix）と呼ばれる遮光部がある。対向する２枚の基板間に位置ずれが生じたばあい、前記ＢＭが画素内に入り込むため遮光される。これは、開口率の減少となり輝度の低下となるため問題である。さらに、極度に位置ずれが生じたばあい、隣の画素内に前記色素を透過した光が入ることとなり、これは表示不良となるため問題である。
【００１２】
本発明はかかる問題を解決し、開口率の減少量を小さくできる液晶パネルおよびその製法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１にかかわる液晶パネルの製法は、上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶パネルの製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射するものである。
【００１８】
本発明の請求項２にかかわる液晶パネルの製法は、等しい熱膨張係数を有する上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を有する画素を、他方に遮光部を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶パネルの製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を温度検出器を用いて確認しつつ、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射することにより、前記上側基板および下側基板の熱膨張の差により生ずる、前記画素と前記遮光部との位置ずれによる開口率の減少を抑えるものである。
【００２３】
本発明の請求項３にかかわる液晶パネルの製法は、等しい熱膨張係数を有する上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を有する画素を、他方に遮光部を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶パネルの製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を温度検出器を用いて確認しつつ、前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御し、かつ、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射することにより、前記上側基板および下側基板の熱膨張の差により生ずる、前記画素と前記遮光部との位置ずれによる開口率の減少を抑えるものである。
【００２４】
また、請求項４にかかわる液晶パネルの製法は、前記開口率の減少を２０％以下に抑えるものである。
【００２５】
また、請求項５にかかわる液晶パネルの製法は、前記上側基板および下側基板のうちの少なくとも一方に冷却体を設けるものである。
【００２６】
また、請求項６にかかわる液晶パネルの製法は、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持する際に、エアクッションを用いて前記上側基板および下側基板に圧力を加えるものである。
【００２７】
さらに、請求項７にかかわる液晶パネルの製法は、上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶表示素子の製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御し、または、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射し、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持する際に、エアクッションを用いて前記上側基板および下側基板に圧力を加えると共に、前記エアクッションに冷風を送り込むものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面にもとづいて本発明の液晶表示素子およびその製法の実施の形態について説明する。
【００３２】
実施の形態１．
本発明の液晶パネルおよびその製法の一実施の形態について説明する。
【００３３】
表１は、各温度における各基板の熱膨張量と液晶パネルの開口率の変動（減少量）を示す。表１は、液晶パネルを作成する際に対向する２枚の基板（上側基板および下側基板）として互いに熱膨張係数の異なる基板を用いたばあいを示す。なお、ここではＴＦＴを高温Ｐｏｌｙ−Ｓｉを用いて石英ガラス基板上に形成したＴＦＴ基板を下側基板とし、ＣＦ基板を上側基板とする。各基板の熱膨張係数は、石英ガラス基板が５．５×１０-7／℃であり、ＣＦ基板は通常の低アルカリガラス基板を使用することから４５×１０-7／℃である。また、液晶パネルのサイズを対角３インチ（対角、７．５ｃｍ）とする。また、画素サイズは３０μｍ×３０μｍとする。
【００３４】
【表１】
【００３５】
ここで、基板の伸び率は（１）式で定義される。
基板の伸び量＝熱膨張係数×基板の長さ×（基板の温度−室温） （１）
【００３６】
表１には、（１）式で計算された基板の伸び量が熱膨張量として示されている。
【００３７】
上側基板と下側基板の材質が異なると、基板温度が３０℃のとき開口率の減少量が３％となり、基板温度が７０℃になると開口率の減少量が２７％となる。
【００３８】
一般的な液晶パネルのばあい、表示輝度ムラに関する製品規格を満たし、表示輝度の表示面内でのばらつきを抑えるため開口率の変動は２０％以下に抑える必要がある。
【００３９】
たとえば、表１のデータをうる根拠となった液晶パネルでは、開口率の減少を２０％程度に抑えようとすると、基板温度を５８．７６℃以下にしなければならない。さらに、プロセスマージンや他のパネルサイズなど、他のケースを考えると基板温度を５５℃以下にすることにより、開口率の変動を２０％以下に抑えることができる。
【００４０】
すなわち、低アルカリガラス基板および石英ガラス基板をそれぞれ上側基板および下側基板として用いるばあいは、上側基板および下側基板の熱膨張係数が互いに異なるので、少なくとも上側基板および下側基板の温度が５５℃以下であることが好ましい。
【００４１】
本実施の形態では、低アルカリガラスと石英ガラスの組み合わせを例とした。すなわち、組み合わせる基板の熱膨張率の差が１桁以上大きいときを示している。よって、熱膨張率の差が１桁以上異なる基板の組み合わせであれば、本実施の形態と同様の現象が生じる。
【００４２】
なお、上側基板をＣＦ基板、下側基板をＴＦＴ基板としたが、逆のケースでも同様の現象が生じる。かつ、光エネルギーの照射方向にも依存性なくどのようなケースでも（１）式を用いた計算は成り立つ。
【００４３】
実施の形態２．
つぎに、本発明の液晶パネルおよびその製法の他の実施の形態について説明する。
【００４４】
表２は、２枚の基板間に生じる温度差による熱膨張量の差と液晶パネルの開口率の変動（減少量）を示す。表２は、液晶パネルを作成する際に対向する２枚の基板として互いに熱膨張係数の等しい基板を用いたばあいを示す。なお、ここでは一般的なａ−ＳｉＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板を下側基板とし、ＣＦ基板を上側基板とする。２枚の基板の熱膨張係数は、２枚の基板として通常の低アルカリガラス基板を使用することから４５×１０-7／℃となる。また、基板のサイズは５５０ｍｍ×６５０ｍｍで対角８５０ｍｍとする。また、画素サイズは１００μｍ×３００μｍとする。
【００４５】
【表２】
【００４６】
ここで、熱膨張量の差は（２）式で定義される。
熱膨張量の差＝基板の熱膨張係数×基板の長さ×基板間の温度差 （２）
【００４７】
表２には、（２）式を用いて計算された熱膨張量の差が示されている。
【００４８】
上側基板と下側基板との材質が等しいばあい、基板間の温度差が１５℃生じると、開口率の減少量が５７．４％となり、基板間の温度差が５℃であれば開口率の減少が１９．１％となる。
【００４９】
たとえば、表２のデータをうる根拠となった液晶表示パネルでは、開口率の減少量を２０％程度に抑えようとすると、基板間の温度差を５℃以下にしなければならないことが表２から明らかである。
【００５０】
すなわち、低アルカリガラス基板を上側基板および下側基板として用いるばあいは、上側基板および下側基板の熱膨張係数が互いに等しいので、少なくとも上側基板および下側基板間の温度差が５℃以下であることが好ましい。
【００５１】
本実施の形態では、上側基板および下側基板に熱膨張率の等しい基板を用いるばあいを例とした。熱膨張係数が１０-6／℃以上の基板の組み合わせであれば、本実施の形態と同様の現象が生じる。
【００５２】
さらに、上側基板および下側基板の温度が５５℃以下であることが最も好ましい。
【００５３】
なお、上側基板をＣＦ基板、下側基板をＴＦＴ基板としたが、逆のケースでも同様の現象が生じる。さらに、光エネルギーの照射方向にも依存性なくどのようなケースでも（２）式を用いた計算は成り立つ。
【００５４】
つぎに、実施の形態１および２を達成するために用いる製造装置の実施の形態を示す。
【００５５】
実施の形態３．
つぎに、本発明の液晶パネルの製法を達成するために用いられる製造装置の一例について図面を参照しつつ説明する。
【００５６】
図１は、本発明の液晶パネルの製法を達成するために用いられる製造装置の一例を示す断面説明図である。図１において、１および２は光エネルギー、３は光エネルギーを透過することができる上定盤、４は光エネルギーを透過することができる下定盤、５は上側基板、６は下側基板、７は光硬化型シール材、８はスペーサである。なお、分かり易くするために、スペーサ８は１つのみ示されている。
【００５７】
液晶パネルを形成するとき、液晶を注入する前に、まず、上側基板５（たとえば、コーニング グラス ワークス社製７０５９や旭硝子（株）製ＡＮ６３５など）周辺部に光硬化型シール材７をスクリーン印刷などで形成する。上側基板５に対向する下側基板６（たとえば、コーニング グラス ワークス社製７０５９や旭硝子（株）製ＡＮ６３５など）には、基板間隙を保持するスペーサ８（たとえば、積水ファインケミカル（株）製ミクロパール）を表示画面内に配置する。つぎに図１に示すように２枚の基板が対向するように貼り合わせる。この状態で光硬化型シール材７に、光エネルギー１および２を加え光硬化型シール材７を硬化させる。
【００５８】
光硬化型シール材７には、たとえば（株）スリーボンド製３０５２Ｂや協立科学産業（株）製Ｘ−７６５Ａ１または長瀬チバ（株）製ＸＮＲ５６１２などがある。
【００５９】
ここで、光硬化型シール材７を硬化するために必要なエネルギーは、（株）スリーボンド製３０５２Ｂで３０００ｍＪ／ｃｍ2、協立科学産業（株）製Ｘ−７６５Ａ１で１５００ｍＪ／ｃｍ2であり、また、長瀬チバ（株）製ＸＮＲ５６１２で５０００ｍＪ／ｃｍ2である。なお、確実に硬化させるためには、選択した光硬化型シール材に適した条件の光エネルギーを照射することが必要である。
【００６０】
また、光エネルギー１、２については、上側基板５および下側基板６に照射する単位面積当たりのエネルギーがともに同一とする。すなわち、照射する方向が異なるだけで光エネルギー１、２は同一である。
【００６１】
また、上定盤３および下定盤４の材質には、たとえば、光ファイバーに用いられるような石英ガラスが望ましいが、ここでは、波長２００ｎｍ以上の光エネルギーが透過する材料、たとえば、通常ＴＦＴ基板に用いるガラス基板など（たとえば、石英ガラス基板または低アルカリガラス基板など）を用いることもできる。上定盤３および下定盤４の形状は、上側基板５および下側基板６を吸着する溝がある以外は、基板を圧着するためにフラットな形状となっている。
【００６２】
なお、前記溝は、上定盤３および下定盤４の上側基板５または下側基板６と接触する面にたとえば放射状に設けられる。さらに、溝には少なくとも１つの貫通孔が設けられており、該貫通孔に真空ポンプなどを接続し吸引することにより上側基板５または下側基板６を吸着することができる。
【００６３】
また、上定盤３および下定盤４は光エネルギー１および２を透過する機能だけでなく、上側基板５および下側基板６間の間隙が所定の大きさになるように、光硬化型シール材７を圧着しうる圧力を加えることができる。なお、圧力の目安は０．０１〜１．５ｋｇｆ／ｃｍ2であり、かかる範囲の圧力であれば、基板間隙が所定の値となっている液晶パネルをうることができる。
【００６４】
光エネルギー１および２が上下方向から供給されることにより、上側基板５および下側基板６に同じ光エネルギーが照射されるため２枚の基板に生じる温度が等しくなる。これにより、対向する２枚の基板間に生じる温度差を５℃以下にすることができる。
【００６５】
さらに、光エネルギー１、２を照射する際に、上側基板５および下側基板６の温度をモニターできる構造、たとえば熱電対を上定盤３および下定盤４に取り付けたり、定盤が透明なことから温度検知器（たとえば日本アビオニクス（株）製サーモビュアなども一例である）で基板温度を管理する構造にすれば、基板の温度上昇に併せて、光エネルギー１、２の絶対量をコントロールすることが可能である。この構成にすることで、対向する基板間に生じる温度差の管理が可能となる。
【００６６】
本発明においては、使用する光硬化型シール材や光源の種類は必須の要件ではなく、使用する状況に応じて選択することができる。すなわち、光硬化型シール材や光源の種類は液晶パネルの性能にあわせて選択することができる。
【００６７】
実施の形態４．
つぎに、本発明の液晶パネルの製法を達成するために用いられる製造装置の他の例について図面を参照しつつ説明する。
【００６８】
図２は、本発明の液晶パネルの製法を達成するために用いられる製造装置の他の例を示す断面説明図である。図２において、２は光エネルギー、５は上側基板、６は下側基板、７は光硬化型シール材、８はスペーサである。さらに、９は光エネルギーを透過することができ、かつ内部構造が中空であり中空部に図中、矢印Ａで示される方向から気体を送り込むことが可能な構造をもつエアークッション、１０は下定盤、１１は冷却機能をもつ冷却媒体である。
【００６９】
液晶パネルを形成するとき、液晶を注入する前に、まず、上側基板５周辺部に光硬化型シール材７をスクリーン印刷などで形成する。対向する下側基板６には、基板間隙を保持するスペーサ８（たとえば、積水ファインケミカル（株）製ミクロパール）を表示画面内に配置する。つぎに、図２に示すように２枚の基板が対向するように貼り合わせる。この状態で光硬化型シール材７に、光エネルギー２を加え光硬化型シール材７を硬化させる。
【００７０】
光硬化型シール材７には、たとえば（株）スリーボンド製３０５２Ｂや協立科学産業（株）製Ｘ−７６５Ａ１または長瀬チバ（株）製ＸＮＲ５６１２などがある。
【００７１】
ここで、光硬化型シール材７を硬化するために必要な光エネルギーは、（株）スリーボンド製３０５２Ｂで３０００ｍＪ／ｃｍ2であり、協立科学産業（株）製Ｘ−７６５Ａ１で１５００ｍＪ／ｃｍ2であり、また、長瀬チバ（株）製ＸＮＲ５６１２で５０００ｍＪ／ｃｍ2である。なお、確実に硬化させるためには、選択した光硬化型シール材に適した光エネルギーを照射することが必要である。
【００７２】
また、エアークッション９の材質には、波長２００ｎｍ以上の光エネルギーが透過する材料、たとえば、ＴＦＴ基板として用いているガラス基板のガラス材料（たとえば、石英ガラス基板や低アルカリガラス基板）などを風船状に加工し用いることができる。さらに、内部に送り込む気体は、光エネルギーを吸収しないもの、たとえば、窒素のようなものを用いることができ、圧力は、上側基板５および下側基板６間の間隙が所定の大きさになるように、光硬化型シール材７を圧着しうる圧力があればよい。圧力の目安は０．０１〜１．５ｋｇｆ／ｃｍ2であり、かかる範囲の圧力であれば、基板間隙が所定の値となっている液晶パネルをうることができる。
【００７３】
下定盤１０中部に設けられた冷却体は、上側基板５および下側基板６が光エネルギー２により発生した熱を下定盤１０を通し冷却するものである。冷却体は、たとえば下定盤１０の真ん中を空洞にし、その部分に熱容量が大きな冷却媒体１１、たとえば、冷水、油など、流体を定盤中に流したり、窒素、酸素など、気体を流したりしたものである。下定盤１０の材質は、固体でかつ熱容量の大きいもの、たとえばＳＵＳ、石英ガラス、鉄のように容易に加工できるものであればよい。
【００７４】
また、光硬化型シール材７には、たとえば、長瀬チバ（株）製ＸＮＲ５６１２、（株）スリーボンド製３０５２Ｂなど光エネルギーで硬化するものを用いうる。光エネルギー２は、前記光硬化型シール材７を硬化するために必要な波長の光エネルギーであればよい。
【００７５】
前述のような構成の製造装置を用いることにより、光エネルギー２で上昇した上側基板５および下側基板６の温度を５５℃以下に抑えることができ、開口率の減少を２０％以内に抑えることができる。
【００７６】
また、光エネルギー２を照射する際に、上側基板５および下側基板６の温度を実施の形態３に記載した温度検知器によりモニタし、冷却媒体１１の温度または光エネルギー２の照度をコントロールすることで、基板間に生じる温度差を５℃以下にすることができる。さらに、エアークッション９内に挿入する気体が、冷風であればより大きな効果がえられる。
【００７７】
本発明においては、使用する光効果型シール材や光源の種類は必須の要件ではなく、使用する状況に応じて選択することができる。すなわち、光硬化型シール材や光源の種類は液晶パネルの性能にあわせて選択することができる。
【００７８】
また、製造装置の構成は、上と下が入れ代わる構成、すなわち、エアークッション９が下定盤１０と入れ代わる構成でもよい。そのばあい、製造装置は、光エネルギー２がエアークッション９側から照射されうる構成となる。
【００７９】
さらに、下定盤１０の材質に光エネルギーが透過する材質を選択し、冷却媒体１１が光硬化型シール材７を硬化するために必要な波長を吸収しない材料であったばあい、実施の形態３に記載された製造装置を用いることが可能になるため、光エネルギーは上下両方向から照射することでがきる。実施の形態３に記載された製造装置を用いることができれば、実施の形態３に記載された製造装置によりえられる効果が加わるためより開口率の減少量を小さくすることが可能となる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明の請求項１にかかわる液晶パネルの製法は、上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶パネルの製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射するものであるので、前記上側基板および下側基板間の熱膨張量の差を軽減できる。
【００８５】
本発明の請求項２にかかわる液晶パネルの製法は、等しい熱膨張係数を有する上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を有する画素を、他方に遮光部を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶パネルの製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を温度検出器を用いて確認しつつ、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射することにより、前記上側基板および下側基板の熱膨張の差により生ずる、前記画素と前記遮光部との位置ずれによる開口率の減少を抑えるものであるので、前記上側基板および下側基板間の熱膨張量の差を軽減できる。
【００９０】
本発明の請求項３にかかわる液晶パネルの製法は、等しい熱膨張係数を有する上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を有する画素を、他方に遮光部を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶パネルの製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を温度検出器を用いて確認しつつ、前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御し、かつ、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射することにより、前記上側基板および下側基板の熱膨張の差により生ずる、前記画素と前記遮光部との位置ずれによる開口率の減少を抑えるものであるので、前記上側基板および下側基板間の熱膨張量の差を軽減できる。
【００９１】
また、請求項４にかかわる液晶パネルの製法は、前記開口率の減少を２０％以下に抑えるものであるので、前記上側基板および下側基板の温度上昇に併せて、光エネルギーの絶対量をコントロールできる。
【００９２】
また、請求項５にかかわる液晶パネルの製法は、前記上側基板および下側基板のうちの少なくとも一方に冷却体を設けるものであるので、冷却体の温度をコントロールすることにより前記上側基板および下側基板間の熱膨張量の差を軽減できる。
【００９３】
また、請求項６にかかわる液晶パネルの製法は、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持する際に、エアクッションを用いて前記上側基板および下側基板に圧力を加えるものであるので、エアクッション内部に送り込まれる気体を光エネルギーを吸収しないものにすることにより、容易に光エネルギーを光硬化型シール材に照射することができる。
【００９４】
さらに、請求項７にかかわる液晶パネルの製法は、上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶表示素子の製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御し、または、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射し、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持する際に、エアクッションを用いて前記上側基板および下側基板に圧力を加えると共に、前記エアクッションに冷風を送り込むものであるので、前記上側基板および下側基板間の熱膨張量の差を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の液晶パネルの製法を達成するために用いられる製造装置の一実施の形態を示す断面説明図である。
【図２】 本発明の液晶パネルの製法を達成するために用いられる製造装置の他の例を示す断面説明図である。
【図３】 従来の製造装置の一例を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１ 光エネルギー、２ 光エネルギー、３ 上定盤、４ 下定盤、５ 上側基板、６ 下側基板、７ 光硬化型シール材、８ スペーサ、９ エアークッション、１０ 下定盤、１１ 冷却媒体、１２ 定盤、１３ 定盤。
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子およびその製法に関するものである。さらに詳しくは、２枚の基板に電極を形成し、該２枚の基板を相互に位置合わせしたのち、所望の基板間隙（または基板間隔ともいう、以下、「基板間隙」という）に調整して貼り合わせることによりえられる液晶表示素子およびその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に液晶パネルは、２枚の基板と、該２枚の基板に挟持された液晶層とからなる。液晶パネルを製造する際、２枚の基板表面上に、それぞれ、電極、ＴＦＴカラーフィルターおよび（または）配向膜などを設けたのち、２枚の基板間に光硬化型シール材を挟持させる。さらに、光硬化型シール材に光エネルギーを照射し光硬化型シール材を硬化させることにより、２枚の基板を貼り合わせる。なお、前記光硬化型シール材は、液晶パネル完成時に表示画面となる領域の周囲に設けられる。最後に、前記光硬化型シール材にあらかじめ設けられた液晶注入口から、液晶を真空注入し、液晶注入口を封止し、液晶パネルをうる。
【０００３】
図３は、たとえば特開平４−３２４８２３号公報に示された従来の液晶表示素子（以下、「液晶パネル」という）の製法において用いられる製造装置の一例を示す断面説明図である。図３において、５、６は、それぞれガラスなどの透明基板であり、互いの対向面の少なくとも一方の面にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）および（または）金属などの電極が形成されている。ここでは、５で示される透明基板を上側基板、６で示される透明基板を下側基板と呼ぶ。さらに、７は光硬化型シール材、８は上側基板５および下側基板６の間隙を保持するスペーサ、２は光硬化型シール材７を硬化するための光エネルギー、１２は、製造装置の一部であり、光エネルギー２を透過することができ、かつ、上側基板５と下側基板６に圧力を加えるための定盤、１３は下側の定盤である。なお、光エネルギー２は液晶パネル上部からのみ照射する必要はなく、液晶パネル下部から照射するばあいもある。このばあい、定盤１２、１３は前述の配置と逆の配置となり、定盤１３が光エネルギー２を透過することができる構造となる。
【０００４】
従来の液晶表示パネルの製法のうち、２枚の透明基板（上側基板および下側基板）に対して相互に位置合わせを行い、所望の基板間隙に調整したのち貼り合わせる工程は、図３に示すように２枚の定盤１２、１３間に上側基板５および下側基板６を挟んで加圧し、光硬化型シール材７を硬化させるための光エネルギー２を電極などを含む透明基板全面に供給するというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液晶パネルの製法においては、光エネルギーにより上側基板および下側基板全体が温度上昇する。測定によると、前記基板表面において単位面積当り８０ｍＷ／ｃｍ2以上の光強度を発するメタルハライドランプを用いて４０００ｍＪ／ｃｍ2の光エネルギーを照射するばあい、低アルカリガラス基板の表面温度を約７０℃程度まで上昇させて計測した。その結果、材質が異なる２枚の基板を対向させて貼り合わせる際に熱膨張係数（線膨張係数）の差による基板の湾曲、ひずみが生じることが確認された。
【０００６】
なお、特開平５−１２７１７４号公報には、紫外線硬化型樹脂を使用して作成された液晶パネルが開示されている。該公報には、紫外線を照射し紫外線硬化型樹脂を硬化させる際に、上側基板および下側基板の表面温度を室温に保つことができたことが記載されている。しかし、実際は、紫外線をするときに上側基板および下側基板を室温に保つことは非常に困難である。
【０００７】
また、特開昭６１−１１２１２８号公報には、紫外線硬化型樹脂を使用して作成された液晶パネルが開示されている。該公報には、紫外線を照射し紫外線硬化型樹脂を硬化させる際に、上側基板および下側基板の表面温度を約５０℃までに抑えることができたことが記載されている。しかし、実際は、紫外線硬化型樹脂を硬化させるために必要な４０００ｍＪ／ｃｍ2の光エネルギーを照射したばあい、上側基板および下側基板の表面温度は７０℃程度まで上昇してしまう。
【０００８】
さらに、特開平８−２１１３９６号公報および特開昭６１−２１９９３２号公報には、紫外線硬化型樹脂を使用して作成された液晶パネルが開示されている。該公報には、紫外線を照射し紫外線硬化型樹脂を硬化させる際、常温風および冷却風下で行うことにより、上側基板および下側基板の表面温度を室温程度に抑えることができたことが記載されている。しかし、実際は、紫外線硬化型樹脂を硬化させるために必要な４０００ｍＪ／ｃｍ2の光エネルギーを照射したばあい、常温風および冷却風下であっても上側基板および下側基板の表面温度および熱膨張率が異なるため、基板の湾曲、ひずみが生じる。
【０００９】
たとえば、ＴＦＴ素子を形成する際にＰｏｌｙ−Ｓｉ（結晶ケイ素）を用いるときのように、基板の温度を高くするばあいは、一般的に熱膨張係数の小さい基板（石英ガラス基板など）を用いる。なお、石英ガラス基板の熱膨張係数は、５．５×１０-7／℃である。ＴＦＴ素子を形成した基板（以下、「ＴＦＴ基板」という）と対向する基板には、液晶パネルのコストを考慮し通常の低アルカリガラス基板を用いる。低アルカリガラス基板の熱膨張係数は、４４×１０-7〜４６×１０-7／℃である。すなわち、２枚の基板間の熱膨張係数の差は、約１０倍程度である。さらに、石英ガラス基板の方が不純物が少ない分、光を吸収せず、熱伝導率も低い。測定によると、前記基板表面において単位面積当り８０ｍＷ／ｃｍ2以上の光強度を発するメタルハライドランプを用いて４０００ｍＪ／ｃｍ2の光エネルギーを照射するばあい、石英ガラス基板上を約３０℃程度まで温度上昇させて計測した。上側基板に石英ガラス基板（基板上測定温度３０℃）、下側基板に低アルカリガラス基板（基板上測定温度７０℃）を用いた対角３インチの液晶パネルにおいて対角方向で約１３μｍの伸びの差が生じる。熱を原因とする膨張により伸びの差が生じると液晶パネル周辺部の開口率が中央部の開口率に比べ低下する。液晶パネル内での開口率のばらつきが大きいと表示輝度むらが生じ好ましくない。前述の対角３インチの液晶パネルにおいて画素サイズを３０μｍ×３０μｍとすると（たとえば、形成する際に高温となるＰｏｌｙ−Ｓｉ（以下、単に「高温Ｐｏｌｙ−Ｓｉ」という）で形成されているＴＦＴを有するビデオグラフィクス（以下、単に「高温Ｐｏｌｙ−ＳｉＶＧＡ」という）に相当する液晶パネルでは）、対角方向で生じた１３μｍの伸びの差は開口率を３０％程度減少させる要因となり、実用上大きな問題となる。
【００１０】
また、対向する２枚の基板の材質が同じばあいにも、片側から光エネルギーを照射した際に、互いに対向する２枚の基板間で温度差が生じ、前述と同様の問題が生じる。温度差を解消する意味では、両側から光エネルギーを照射することが考えられる。しかし、このばあい、光が光硬化型シール材に到達するまでの光路上に遮光するものがあってはならない。さらに、光エネルギー源として通常用いられる水冷式のＵＶランプを製品の上側にも配置すると水漏れが生じたとき製品に致命的な欠陥をもたらす。このような理由により、光エネルギーは片側、とくに、下側から照射するのであるが、薄膜素子（たとえばＴＦＴ）が形成された基板は、金属薄膜が基板上に形成されているので光を吸収し、温度差を生じやすい。測定によると、対向する２枚の基板間で１０℃以上の温度差が生じる。たとえば、大型基板（５５０ｍｍ×６５０ｍｍの基板）に光硬化型シール材としてＵＶシール材を用いたばあい、対角８５０ｍｍであるのに対し、対向する２枚の基板間に１０℃の温度差が生じたときの伸びの差は、基板の対角方向において約４０μｍである。熱の膨張により伸びの差が生じると、液晶パネル周辺部の開口率が中央の開口率に比べて低下する。液晶パネル内での開口率のばらつきが大きいと表示輝度ムラが生じ好ましくない。基板の対角方向において４０μｍの伸びの差が生じたばあい、通常の、アモルファスシリコンで形成されているＴＦＴ（以下、単に「ａ−ＳｉＴＦＴ」という）を有する液晶パネル（通常のａ−ＳｉＴＦＴパネル）において画素サイズを１００μｍ×３００μｍとする（ＸＧＡ（Extended Graphics Array）に相当する）と、開口率が約３０％程度変動し実用上大きな問題となる。
【００１１】
対向する２枚の基板間の位置ずれは、画素の開口率の減少による輝度の低下、または表示不良を生じさせる。ＴＦＴまたはＭＩＭ（metal-insulator-metal）を代表するアクティブ素子を含むアクティブマトリクス型液晶表示素子のばあい、表示エリア内にいくつもの画素を有する。各画素には、アクティブ素子が形成され、アクティブ素子を走査する信号線と各画素に映像信号を入力する信号線とが格子状に形成されている。各画素は、対向する基板に形成された電極と相対している。カラーディスプレイのばあい、対向する基板は、赤、緑、青の色素をもつカラーフィルターが形成された基板（ＣＦ基板）となる。また、各色素のあいだすなわち前記信号線上部にはＢＭ（Black Matrix）と呼ばれる遮光部がある。対向する２枚の基板間に位置ずれが生じたばあい、前記ＢＭが画素内に入り込むため遮光される。これは、開口率の減少となり輝度の低下となるため問題である。さらに、極度に位置ずれが生じたばあい、隣の画素内に前記色素を透過した光が入ることとなり、これは表示不良となるため問題である。
【００１２】
本発明はかかる問題を解決し、開口率の減少量を小さくできる液晶パネルおよびその製法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１にかかわる液晶パネルの製法は、上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶パネルの製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射するものである。
【００１８】
本発明の請求項２にかかわる液晶パネルの製法は、等しい熱膨張係数を有する上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を有する画素を、他方に遮光部を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶パネルの製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を温度検出器を用いて確認しつつ、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射することにより、前記上側基板および下側基板の熱膨張の差により生ずる、前記画素と前記遮光部との位置ずれによる開口率の減少を抑えるものである。
【００２３】
本発明の請求項３にかかわる液晶パネルの製法は、等しい熱膨張係数を有する上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を有する画素を、他方に遮光部を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶パネルの製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を温度検出器を用いて確認しつつ、前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御し、かつ、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射することにより、前記上側基板および下側基板の熱膨張の差により生ずる、前記画素と前記遮光部との位置ずれによる開口率の減少を抑えるものである。
【００２４】
また、請求項４にかかわる液晶パネルの製法は、前記開口率の減少を２０％以下に抑えるものである。
【００２５】
また、請求項５にかかわる液晶パネルの製法は、前記上側基板および下側基板のうちの少なくとも一方に冷却体を設けるものである。
【００２６】
また、請求項６にかかわる液晶パネルの製法は、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持する際に、エアクッションを用いて前記上側基板および下側基板に圧力を加えるものである。
【００２７】
さらに、請求項７にかかわる液晶パネルの製法は、上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶表示素子の製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御し、または、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射し、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持する際に、エアクッションを用いて前記上側基板および下側基板に圧力を加えると共に、前記エアクッションに冷風を送り込むものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面にもとづいて本発明の液晶表示素子およびその製法の実施の形態について説明する。
【００３２】
実施の形態１．
本発明の液晶パネルおよびその製法の一実施の形態について説明する。
【００３３】
表１は、各温度における各基板の熱膨張量と液晶パネルの開口率の変動（減少量）を示す。表１は、液晶パネルを作成する際に対向する２枚の基板（上側基板および下側基板）として互いに熱膨張係数の異なる基板を用いたばあいを示す。なお、ここではＴＦＴを高温Ｐｏｌｙ−Ｓｉを用いて石英ガラス基板上に形成したＴＦＴ基板を下側基板とし、ＣＦ基板を上側基板とする。各基板の熱膨張係数は、石英ガラス基板が５．５×１０-7／℃であり、ＣＦ基板は通常の低アルカリガラス基板を使用することから４５×１０-7／℃である。また、液晶パネルのサイズを対角３インチ（対角、７．５ｃｍ）とする。また、画素サイズは３０μｍ×３０μｍとする。
【００３４】
【表１】
ここで、基板の伸び率は（１）式で定義される。
基板の伸び量＝熱膨張係数×基板の長さ×（基板の温度−室温） （１）
【００３６】
表１には、（１）式で計算された基板の伸び量が熱膨張量として示されている。
【００３７】
上側基板と下側基板の材質が異なると、基板温度が３０℃のとき開口率の減少量が３％となり、基板温度が７０℃になると開口率の減少量が２７％となる。
【００３８】
一般的な液晶パネルのばあい、表示輝度ムラに関する製品規格を満たし、表示輝度の表示面内でのばらつきを抑えるため開口率の変動は２０％以下に抑える必要がある。
【００３９】
たとえば、表１のデータをうる根拠となった液晶パネルでは、開口率の減少を２０％程度に抑えようとすると、基板温度を５８．７６℃以下にしなければならない。さらに、プロセスマージンや他のパネルサイズなど、他のケースを考えると基板温度を５５℃以下にすることにより、開口率の変動を２０％以下に抑えることができる。
【００４０】
すなわち、低アルカリガラス基板および石英ガラス基板をそれぞれ上側基板および下側基板として用いるばあいは、上側基板および下側基板の熱膨張係数が互いに異なるので、少なくとも上側基板および下側基板の温度が５５℃以下であることが好ましい。
【００４１】
本実施の形態では、低アルカリガラスと石英ガラスの組み合わせを例とした。すなわち、組み合わせる基板の熱膨張率の差が１桁以上大きいときを示している。よって、熱膨張率の差が１桁以上異なる基板の組み合わせであれば、本実施の形態と同様の現象が生じる。
【００４２】
なお、上側基板をＣＦ基板、下側基板をＴＦＴ基板としたが、逆のケースでも同様の現象が生じる。かつ、光エネルギーの照射方向にも依存性なくどのようなケースでも（１）式を用いた計算は成り立つ。
【００４３】
実施の形態２．
つぎに、本発明の液晶パネルおよびその製法の他の実施の形態について説明する。
【００４４】
表２は、２枚の基板間に生じる温度差による熱膨張量の差と液晶パネルの開口率の変動（減少量）を示す。表２は、液晶パネルを作成する際に対向する２枚の基板として互いに熱膨張係数の等しい基板を用いたばあいを示す。なお、ここでは一般的なａ−ＳｉＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板を下側基板とし、ＣＦ基板を上側基板とする。２枚の基板の熱膨張係数は、２枚の基板として通常の低アルカリガラス基板を使用することから４５×１０-7／℃となる。また、基板のサイズは５５０ｍｍ×６５０ｍｍで対角８５０ｍｍとする。また、画素サイズは１００μｍ×３００μｍとする。
【００４５】
【表２】
ここで、熱膨張量の差は（２）式で定義される。
熱膨張量の差＝基板の熱膨張係数×基板の長さ×基板間の温度差 （２）
【００４７】
表２には、（２）式を用いて計算された熱膨張量の差が示されている。
【００４８】
上側基板と下側基板との材質が等しいばあい、基板間の温度差が１５℃生じると、開口率の減少量が５７．４％となり、基板間の温度差が５℃であれば開口率の減少が１９．１％となる。
【００４９】
たとえば、表２のデータをうる根拠となった液晶表示パネルでは、開口率の減少量を２０％程度に抑えようとすると、基板間の温度差を５℃以下にしなければならないことが表２から明らかである。
【００５０】
すなわち、低アルカリガラス基板を上側基板および下側基板として用いるばあいは、上側基板および下側基板の熱膨張係数が互いに等しいので、少なくとも上側基板および下側基板間の温度差が５℃以下であることが好ましい。
【００５１】
本実施の形態では、上側基板および下側基板に熱膨張率の等しい基板を用いるばあいを例とした。熱膨張係数が１０-6／℃以上の基板の組み合わせであれば、本実施の形態と同様の現象が生じる。
【００５２】
さらに、上側基板および下側基板の温度が５５℃以下であることが最も好ましい。
【００５３】
なお、上側基板をＣＦ基板、下側基板をＴＦＴ基板としたが、逆のケースでも同様の現象が生じる。さらに、光エネルギーの照射方向にも依存性なくどのようなケースでも（２）式を用いた計算は成り立つ。
【００５４】
つぎに、実施の形態１および２を達成するために用いる製造装置の実施の形態を示す。
【００５５】
実施の形態３．
つぎに、本発明の液晶パネルの製法を達成するために用いられる製造装置の一例について図面を参照しつつ説明する。
【００５６】
図１は、本発明の液晶パネルの製法を達成するために用いられる製造装置の一例を示す断面説明図である。図１において、１および２は光エネルギー、３は光エネルギーを透過することができる上定盤、４は光エネルギーを透過することができる下定盤、５は上側基板、６は下側基板、７は光硬化型シール材、８はスペーサである。なお、分かり易くするために、スペーサ８は１つのみ示されている。
【００５７】
液晶パネルを形成するとき、液晶を注入する前に、まず、上側基板５（たとえば、コーニング グラス ワークス社製７０５９や旭硝子（株）製ＡＮ６３５など）周辺部に光硬化型シール材７をスクリーン印刷などで形成する。上側基板５に対向する下側基板６（たとえば、コーニング グラス ワークス社製７０５９や旭硝子（株）製ＡＮ６３５など）には、基板間隙を保持するスペーサ８（たとえば、積水ファインケミカル（株）製ミクロパール）を表示画面内に配置する。つぎに図１に示すように２枚の基板が対向するように貼り合わせる。この状態で光硬化型シール材７に、光エネルギー１および２を加え光硬化型シール材７を硬化させる。
【００５８】
光硬化型シール材７には、たとえば（株）スリーボンド製３０５２Ｂや協立科学産業（株）製Ｘ−７６５Ａ１または長瀬チバ（株）製ＸＮＲ５６１２などがある。
【００５９】
ここで、光硬化型シール材７を硬化するために必要なエネルギーは、（株）スリーボンド製３０５２Ｂで３０００ｍＪ／ｃｍ2、協立科学産業（株）製Ｘ−７６５Ａ１で１５００ｍＪ／ｃｍ2であり、また、長瀬チバ（株）製ＸＮＲ５６１２で５０００ｍＪ／ｃｍ2である。なお、確実に硬化させるためには、選択した光硬化型シール材に適した条件の光エネルギーを照射することが必要である。
【００６０】
また、光エネルギー１、２については、上側基板５および下側基板６に照射する単位面積当たりのエネルギーがともに同一とする。すなわち、照射する方向が異なるだけで光エネルギー１、２は同一である。
【００６１】
また、上定盤３および下定盤４の材質には、たとえば、光ファイバーに用いられるような石英ガラスが望ましいが、ここでは、波長２００ｎｍ以上の光エネルギーが透過する材料、たとえば、通常ＴＦＴ基板に用いるガラス基板など（たとえば、石英ガラス基板または低アルカリガラス基板など）を用いることもできる。上定盤３および下定盤４の形状は、上側基板５および下側基板６を吸着する溝がある以外は、基板を圧着するためにフラットな形状となっている。
【００６２】
なお、前記溝は、上定盤３および下定盤４の上側基板５または下側基板６と接触する面にたとえば放射状に設けられる。さらに、溝には少なくとも１つの貫通孔が設けられており、該貫通孔に真空ポンプなどを接続し吸引することにより上側基板５または下側基板６を吸着することができる。
【００６３】
また、上定盤３および下定盤４は光エネルギー１および２を透過する機能だけでなく、上側基板５および下側基板６間の間隙が所定の大きさになるように、光硬化型シール材７を圧着しうる圧力を加えることができる。なお、圧力の目安は０．０１〜１．５ｋｇｆ／ｃｍ2であり、かかる範囲の圧力であれば、基板間隙が所定の値となっている液晶パネルをうることができる。
【００６４】
光エネルギー１および２が上下方向から供給されることにより、上側基板５および下側基板６に同じ光エネルギーが照射されるため２枚の基板に生じる温度が等しくなる。これにより、対向する２枚の基板間に生じる温度差を５℃以下にすることができる。
【００６５】
さらに、光エネルギー１、２を照射する際に、上側基板５および下側基板６の温度をモニターできる構造、たとえば熱電対を上定盤３および下定盤４に取り付けたり、定盤が透明なことから温度検知器（たとえば日本アビオニクス（株）製サーモビュアなども一例である）で基板温度を管理する構造にすれば、基板の温度上昇に併せて、光エネルギー１、２の絶対量をコントロールすることが可能である。この構成にすることで、対向する基板間に生じる温度差の管理が可能となる。
【００６６】
本発明においては、使用する光硬化型シール材や光源の種類は必須の要件ではなく、使用する状況に応じて選択することができる。すなわち、光硬化型シール材や光源の種類は液晶パネルの性能にあわせて選択することができる。
【００６７】
実施の形態４．
つぎに、本発明の液晶パネルの製法を達成するために用いられる製造装置の他の例について図面を参照しつつ説明する。
【００６８】
図２は、本発明の液晶パネルの製法を達成するために用いられる製造装置の他の例を示す断面説明図である。図２において、２は光エネルギー、５は上側基板、６は下側基板、７は光硬化型シール材、８はスペーサである。さらに、９は光エネルギーを透過することができ、かつ内部構造が中空であり中空部に図中、矢印Ａで示される方向から気体を送り込むことが可能な構造をもつエアークッション、１０は下定盤、１１は冷却機能をもつ冷却媒体である。
【００６９】
液晶パネルを形成するとき、液晶を注入する前に、まず、上側基板５周辺部に光硬化型シール材７をスクリーン印刷などで形成する。対向する下側基板６には、基板間隙を保持するスペーサ８（たとえば、積水ファインケミカル（株）製ミクロパール）を表示画面内に配置する。つぎに、図２に示すように２枚の基板が対向するように貼り合わせる。この状態で光硬化型シール材７に、光エネルギー２を加え光硬化型シール材７を硬化させる。
【００７０】
光硬化型シール材７には、たとえば（株）スリーボンド製３０５２Ｂや協立科学産業（株）製Ｘ−７６５Ａ１または長瀬チバ（株）製ＸＮＲ５６１２などがある。
【００７１】
ここで、光硬化型シール材７を硬化するために必要な光エネルギーは、（株）スリーボンド製３０５２Ｂで３０００ｍＪ／ｃｍ2であり、協立科学産業（株）製Ｘ−７６５Ａ１で１５００ｍＪ／ｃｍ2であり、また、長瀬チバ（株）製ＸＮＲ５６１２で５０００ｍＪ／ｃｍ2である。なお、確実に硬化させるためには、選択した光硬化型シール材に適した光エネルギーを照射することが必要である。
【００７２】
また、エアークッション９の材質には、波長２００ｎｍ以上の光エネルギーが透過する材料、たとえば、ＴＦＴ基板として用いているガラス基板のガラス材料（たとえば、石英ガラス基板や低アルカリガラス基板）などを風船状に加工し用いることができる。さらに、内部に送り込む気体は、光エネルギーを吸収しないもの、たとえば、窒素のようなものを用いることができ、圧力は、上側基板５および下側基板６間の間隙が所定の大きさになるように、光硬化型シール材７を圧着しうる圧力があればよい。圧力の目安は０．０１〜１．５ｋｇｆ／ｃｍ2であり、かかる範囲の圧力であれば、基板間隙が所定の値となっている液晶パネルをうることができる。
【００７３】
下定盤１０中部に設けられた冷却体は、上側基板５および下側基板６が光エネルギー２により発生した熱を下定盤１０を通し冷却するものである。冷却体は、たとえば下定盤１０の真ん中を空洞にし、その部分に熱容量が大きな冷却媒体１１、たとえば、冷水、油など、流体を定盤中に流したり、窒素、酸素など、気体を流したりしたものである。下定盤１０の材質は、固体でかつ熱容量の大きいもの、たとえばＳＵＳ、石英ガラス、鉄のように容易に加工できるものであればよい。
【００７４】
また、光硬化型シール材７には、たとえば、長瀬チバ（株）製ＸＮＲ５６１２、（株）スリーボンド製３０５２Ｂなど光エネルギーで硬化するものを用いうる。光エネルギー２は、前記光硬化型シール材７を硬化するために必要な波長の光エネルギーであればよい。
【００７５】
前述のような構成の製造装置を用いることにより、光エネルギー２で上昇した上側基板５および下側基板６の温度を５５℃以下に抑えることができ、開口率の減少を２０％以内に抑えることができる。
【００７６】
また、光エネルギー２を照射する際に、上側基板５および下側基板６の温度を実施の形態３に記載した温度検知器によりモニタし、冷却媒体１１の温度または光エネルギー２の照度をコントロールすることで、基板間に生じる温度差を５℃以下にすることができる。さらに、エアークッション９内に挿入する気体が、冷風であればより大きな効果がえられる。
【００７７】
本発明においては、使用する光効果型シール材や光源の種類は必須の要件ではなく、使用する状況に応じて選択することができる。すなわち、光硬化型シール材や光源の種類は液晶パネルの性能にあわせて選択することができる。
【００７８】
また、製造装置の構成は、上と下が入れ代わる構成、すなわち、エアークッション９が下定盤１０と入れ代わる構成でもよい。そのばあい、製造装置は、光エネルギー２がエアークッション９側から照射されうる構成となる。
【００７９】
さらに、下定盤１０の材質に光エネルギーが透過する材質を選択し、冷却媒体１１が光硬化型シール材７を硬化するために必要な波長を吸収しない材料であったばあい、実施の形態３に記載された製造装置を用いることが可能になるため、光エネルギーは上下両方向から照射することでがきる。実施の形態３に記載された製造装置を用いることができれば、実施の形態３に記載された製造装置によりえられる効果が加わるためより開口率の減少量を小さくすることが可能となる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明の請求項１にかかわる液晶パネルの製法は、上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶パネルの製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射するものであるので、前記上側基板および下側基板間の熱膨張量の差を軽減できる。
【００８５】
本発明の請求項２にかかわる液晶パネルの製法は、等しい熱膨張係数を有する上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を有する画素を、他方に遮光部を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶パネルの製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を温度検出器を用いて確認しつつ、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射することにより、前記上側基板および下側基板の熱膨張の差により生ずる、前記画素と前記遮光部との位置ずれによる開口率の減少を抑えるものであるので、前記上側基板および下側基板間の熱膨張量の差を軽減できる。
【００９０】
本発明の請求項３にかかわる液晶パネルの製法は、等しい熱膨張係数を有する上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を有する画素を、他方に遮光部を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶パネルの製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を温度検出器を用いて確認しつつ、前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御し、かつ、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射することにより、前記上側基板および下側基板の熱膨張の差により生ずる、前記画素と前記遮光部との位置ずれによる開口率の減少を抑えるものであるので、前記上側基板および下側基板間の熱膨張量の差を軽減できる。
【００９１】
また、請求項４にかかわる液晶パネルの製法は、前記開口率の減少を２０％以下に抑えるものであるので、前記上側基板および下側基板の温度上昇に併せて、光エネルギーの絶対量をコントロールできる。
【００９２】
また、請求項５にかかわる液晶パネルの製法は、前記上側基板および下側基板のうちの少なくとも一方に冷却体を設けるものであるので、冷却体の温度をコントロールすることにより前記上側基板および下側基板間の熱膨張量の差を軽減できる。
【００９３】
また、請求項６にかかわる液晶パネルの製法は、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持する際に、エアクッションを用いて前記上側基板および下側基板に圧力を加えるものであるので、エアクッション内部に送り込まれる気体を光エネルギーを吸収しないものにすることにより、容易に光エネルギーを光硬化型シール材に照射することができる。
【００９４】
さらに、請求項７にかかわる液晶パネルの製法は、上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程とを含む液晶表示素子の製法であって、前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御し、または、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射し、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持する際に、エアクッションを用いて前記上側基板および下側基板に圧力を加えると共に、前記エアクッションに冷風を送り込むものであるので、前記上側基板および下側基板間の熱膨張量の差を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の液晶パネルの製法を達成するために用いられる製造装置の一実施の形態を示す断面説明図である。
【図２】 本発明の液晶パネルの製法を達成するために用いられる製造装置の他の例を示す断面説明図である。
【図３】 従来の製造装置の一例を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１ 光エネルギー、２ 光エネルギー、３ 上定盤、４ 下定盤、５ 上側基板、６ 下側基板、７ 光硬化型シール材、８ スペーサ、９ エアークッション、１０ 下定盤、１１ 冷却媒体、１２ 定盤、１３ 定盤。
Claims (7)
- １桁以上異なる熱膨張係数を有する上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を有する画素を、他方に遮光部を形成する工程と、
前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、
前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程と
を含む液晶表示素子の製法であって、
前記上側基板および下側基板の温度を温度検出器を用いて確認しつつ、
前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射することにより、
前記上側基板および下側基板の熱膨張の差により生ずる、前記画素と前記遮光部との位置ずれによる開口率の減少を抑える液晶表示素子の製法。 - 等しい熱膨張係数を有する上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を有する画素を、他方に遮光部を形成する工程と、
前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、
前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程と
を含む液晶表示素子の製法であって、
前記上側基板および下側基板の温度を温度検出器を用いて確認しつつ、
前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射することにより、
前記上側基板および下側基板の熱膨張の差により生ずる、前記画素と前記遮光部との位置ずれによる開口率の減少を抑える液晶表示素子の製法。 - 等しい熱膨張係数を有する上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を有する画素を、他方に遮光部を形成する工程と、
前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、
前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程と
を含む液晶表示素子の製法であって、
前記上側基板および下側基板の温度を温度検出器を用いて確認しつつ、
前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御し、かつ、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射することにより、
前記上側基板および下側基板の熱膨張の差により生ずる、前記画素と前記遮光部との位置ずれによる開口率の減少を抑える液晶表示素子の製法。 - 前記開口率の減少を２０％以下に抑える請求項１、２または３記載の液晶表示素子の製法。
- 前記上側基板および下側基板のうちの少なくとも一方に冷却体を設ける請求項１、２または３記載の液晶表示素子の製法。
- 前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持する際に、エアクッションを用いて前記上側基板および下側基板に圧力を加える請求項１、２または３記載の液晶表示素子の製法。
- 上側基板および下側基板の少なくとも一方に電極を形成する工程と、前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持し、該光硬化型シール材に光エネルギーを照射することにより光硬化型シール材を硬化させて上側基板および下側基板を貼り合わせる工程と、
前記上側基板および下側基板間に液晶を注入する工程と
を含む液晶表示素子の製法であって、
前記上側基板および下側基板の温度を５５℃以下に制御し、または、前記上側基板および下側基板間の温度差を５℃以下に制御しながら光エネルギーを照射し、
前記上側基板および下側基板間に光硬化型シール材を挟持する際に、エアクッションを用いて前記上側基板および下側基板に圧力を加えると共に、前記エアクッションに冷風を送り込む液晶表示素子の製法。
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