JP4518293B2 - 液晶装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置の製造方法に関し、特に小型の液晶装置の製造工程を関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶装置、特に小型の液晶装置は、以下のような方法により製造されていた。
【0003】
図8から図13までに液晶装置の製造工程を示す。
【0004】
2枚のガラス基板を準備する。
【0005】
図8(a)に示すように、第1ガラス基板101上に、ディスペンサDを用いて所定の粒径を有するギャップコントロール剤(以下「GC剤」という。)101aを散布する。点線で示す画素領域には画素電極103が形成される。画素電極は1又は2以上形成されている。
【0006】
図8(b)に示すように、第2の基板131上に、画素領域に対応する共通電極133が形成されている。共通電極133の外周を取り囲むように、所定の粒径を有するギャップコントロール剤(GC剤)135aを添加したシール材を塗布してシールパターン135を形成する。
【0007】
シールパターン135は、開口を有している。この開口は、液晶を注入する際の入り口、すなわち液晶注入口125bを形成する。シールパターン135は、共通電極133の周辺部に沿って形成される。
【0008】
図9(a)に示すように、第1ガラス基板101及び第2ガラス基板131を、画素電極と共通電極とが向き合う方向に重ね合わせる。
【0009】
図9(b)に示すように、プレス機Pを用いて第1ガラス基板101及び第2ガラス基板131を外側の面から内側に向けて押圧する。
【0010】
第1及び第2ガラス基板101、131をプレスした状態のままで、ヒータHTにより熱処理を行う。シールパターン135が硬化し、第1及び第2ガラス基板101、131がお互いに固定された状態になる。
【0011】
各画素領域に対応して第1ガラス基板101と第2ガラス基板131とシールパターン135とにより囲まれた空セルECが形成される。
【0012】
尚、シール材として紫外線硬化樹脂を含むシール材を用いることもできる。この場合には、熱処理の代わりに紫外線を照射することによりシール材を硬化させることができる。
【0013】
図10に示すように、実際には液晶が充填される前の多数の空セルECが第1及び第2の基板に形成されている。ダイヤモンドカッターDを用いて第1のガラス基板101上と第2ガラス基板131上にスクライブラインSLを形成する。
スクライブラインSLは、空セルECを含む画素領域を囲むように形成される。
【0014】
次に、スクライブラインSLに沿って空セルECを含む画素領域ごとに切断する。
【0015】
1の画素領域の四隅を囲むスクライブラインのうち1のスクライブラインSLは、それに沿って形成されている空セルECの液晶注入口135bの開口面と揃うように形成されている。
【0016】
1の空セルECと並ぶ他の空セルECの液晶注入口135bも、1のスクライブラインSLに沿ってその開口面が並ぶ。
【0017】
図に示す1の空セルECを有する仮の液晶装置140が形成される。
【0018】
次に、図11に示すように、液晶注入口135bが一平面上に揃うように複数個の仮の液晶装置140を把持具150にセットする。
【0019】
図12(a)に示すように、複数の仮の液晶装置140を把持具150にセットし、真空チャンバVC中に入れる。液晶Eを充填した液晶充填容器155も真空チャンバVC内に置く。真空チャンバVC内を真空引きする。
【0020】
図12(b)に示すように、所定の真空度に達した時点で、把持具を移動させて、液晶注入口135bが液晶充填容器155中の液晶Eに浸かる状態にする。
【0021】
真空チャンバVC内を大気圧に戻すと、液晶充填容器155内の液晶Eが液晶注入口135bから空セルEC内に注入される。空セルEC内に液晶Eが充填される。
【0022】
図13(a)に示すように、液晶セルLCを含む仮の液晶パネル140aをプレス用治具161の端面から液晶注入口105がはみ出している状態において、プレス用治具161で両側から挟む。所定の圧力で仮の液晶パネル140aを押圧する。余分な液晶EAが液晶注入口1から出る。液晶注入口135bから出た余分の液晶EAをふき取る。
【0023】
図13(b)に示すように液晶注入口135bを塞ぐ。例えば、エンドシール剤ESを液晶注入口135bの周りに塗り、UV光の照射又は熱処理によりエンドシールESを硬化させる。
【0024】
以上の工程により、液晶装置が完成する。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の液晶装置の製造方法には、以下のような問題点があった。
【0026】
1)上記の製造方法には、非常に多くの(自動化が困難な)工程がある。製造工程が複雑になり、製造コストも高くなる。特に、空セルを含む仮の液晶装置を把持具にセットする際の状態が適切でないと液晶注入口が一平面上に揃わない。
【0027】
注入口の中には液晶中に浸からない注入口がでてくるため、空セル中への液晶の注入不良を起こすという問題点があった。液晶注入口を精度良く揃える工程を自動化することは難しく、手動の工程で行っても熟練を要する。
【0028】
2)空セルの把持具へのセット工程やプレス工程が多く含まれ、液晶装置を形成するガラス基板の表面を傷つけやすい。
【0029】
特に、基板のカット工程において発生するガラスの切り子(切断の際の屑)が基板表面に多く付着する。切り子がガラス基板の表面に付着していると、後の工程においてガラス基板の表面などに傷が入る原因となる。切り子を除去するために洗浄工程を追加することもできるが、工程が増加するという問題が生じる。加えて、洗浄工程を経ても切り子を完全に除去するのは難しい。
【0030】
3)空セル内への液晶の注入後に、液晶注入口を封止するためエンドシール材を用いる。このエンドシール材は、信頼性という点で問題が多い。そのため、注入口付近で様々な不良を生じることがあった。
【0031】
例えば、エンドシール材には、熱硬化型もしくはUV硬化型樹脂(アクリル、エポキシ等)が用いられるため、メインのシール材と比べて水分の透過性が高い、ガラス基板への密着力が弱い、エンドシール材成分の液晶への溶けだしがあるなどの問題があり、液晶の配向を乱したり、液晶の特性(イオン成分による低抵抗化)を劣化させたりするため、表示不良を注入口付近で起こすことが多かった。
【0032】
4)上記の製造方法によれば、液晶注入口が設けられている方向(辺)に揃えてガラス基板をカットする必要がある。その辺は上下の基板の端面が揃うため、そのガラス基板表面に引き出し用の電極を形成することができない。引き出し用の電極を取り出す方向が決まってしまい、液晶装置の設計上の自由度が低くなるという問題があった。
【0033】
本発明の目的は、液晶装置を短時間で製造することができ、かつ、液晶装置の表面のガラス基板の表面を傷つけにくい方法を提供することを目的とする。
【0034】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、a)複数の画素領域が画定される一対の基板を準備する工程と、(b)前記一対の基板のいずれか一方の基板上に、第1のシール材を配して前記画素領域の各々の外周を囲み閉じた形状を有する第1のシールパターンを形成する工程と、(c)前記一方の基板上又は他方の基板上に第2のシール材を配して、前記複数の画素領域の外周を囲み、前記第1のシールパターンよりも厚く、液晶注入口を有する第2のシールパターンを形成する工程と、(d)前記一対の基板間に前記第1のシールパターンと前記第2のシールパターンとが介装される向きに前記一対の基板を重ねて張り合わせ、前記第2のシールパターンの厚さにより規定される基板間ギャップを有し、前記第2のシールパターンで画定され液晶が充填されていない空セルを形成する工程と、(e)前記液晶注入口から液晶を注入して前記空セル内に液晶を充填する工程と、(f)前記一対の基板間に基板間ギャップが狭くなる向きに圧力を印加して前記一対の基板間を前記第1のシールパターンの厚さにより規定される距離まで縮めて前記各第1のシールパターンで囲まれた領域内にシールされた液晶領域を形成した大型の液晶パネルを形成する工程と含む液晶装置の製造方法が提供される。
【0035】
本発明の他の観点によれば、A)複数の画素領域が画定される一対の基板を準備する工程と、(B)前記一対の基板のうちいずれか一方の上に第1のシール材を配し、前記画素領域の各々に対してその外周を囲み閉じた形状を有する第1のシールパターンを形成する工程と、(C)前記一方の基板上に第2のシール材を配し、前記複数の画素領域の外周を囲み、前記第1のシール材よりも厚く液晶注入口を有する第2のシールパターンを形成する工程と、(D)前記一対の基板間に前記第1のシールパターンと前記第2のシールパターンとが介装される向きに前記一対の基板を重ねて張り合わせ、前記第2のシールパターンの厚さにより規定される基板間ギャップを有し前記第2のシールパターンで画定され、液晶の充填されていない空セルを形成する工程と、(E)前記液晶注入口から液晶を注入して前記空セル内に液晶を充填する工程と、(F)前記一対の基板間の、前記第1のシールパターンと前記第2のシールパターンとが形成されている領域を含む領域に基板間ギャップが狭くなる方向に圧力を印加して前記一対の基板間ギャップを前記第1のシールパターンの厚さにより規定される距離まで縮めて前記各第1のシールパターンで囲まれた領域内に液晶が充填された大型の液晶パネルを形成する工程とを含む液晶装置の製造方法が提供される。
【0036】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する前に、発明者の行った考察について説明する。
【0037】
閉じられた形状のシールパターンにより囲まれ多数の画素領域が画定される一対の基板を重ね合わせて液晶を充填した後に液晶装置ごとに切断すれば、液晶が充填されていない空セルを含むパネルを多数形成した後に空セルごとに切断し、それぞれの空セル内に液晶を注入して液晶装置を製造するよりも液晶装置の製造工程が簡単になる。液晶注入口を封じる工程も簡単になる。
【0038】
具体的には以下のような手段を検討した。
【0039】
まず、予備段階として以下の工程を行う。
【0040】
一対の基板の一方(第1基板)上に、実際の液晶装置の基板間ギャップに応じた径を有する第1のギャップコントロール剤(第1GC剤)を添加した第1シール材を塗布して、画素領域の外周を囲むように閉じた形状の第1のシールパターンを形成する。
【0041】
次に、第1GC剤よりも大きい径を有する第2GC剤が添加された第2シール材を第1基板の周辺部に塗布して、第1シールパターンよりも厚い第2シールパターンを形成する。第2シールパターンには、液晶を注入するための液晶注入口を設けておく。液晶注出口も設けても良い。
【0042】
尚、第2シールパターンを他方の基板(第2基板)上に形成することもできる。
【0043】
次に、第1段階として以下の工程を行う。
【0044】
第1基板と第2基板とを対向配置して重ね合わせると、第2GC剤は、第1GC剤よりも厚さが厚いので、第1基板と第2基板との間の距離は、第2シールパターン中の第2GC剤の厚さにより規定される。
【0045】
第1シールパターンの表面は、第2基板の表面に接触しない状態となる。
【0046】
第1基板と第2基板と第2シールパターンとにより形成された大きな液晶収容空間内に液晶注入口から液晶を注入する。
【0047】
液晶の注入方法としては、真空注入法を用いても良い。液晶注出口を設けた場合には、液晶注入口に加圧した液晶を注入するとともに、液晶注出口から液晶収容空間内を排気して減圧し、液晶収容空間内に液晶を注入する加圧減圧法を用いることも可能である。
【0048】
別の方法としては、毛細管現象を利用して液晶を注入する方法もある。
【0049】
尚、第1基板と第2基板とを重ね合わせる前に、片側の基板上にディスペンサなどによって適量の液晶材を滴下させる方法もある。
【0050】
いずれの方法を用いる場合でも、第1基板と第2基板との間に第2シ−ルパターンが介装されており、第1シールパターンの表面は第2基板の表面に当接していないため、第2のシールパターンと一対の基板とにより囲まれた空間内に液晶を注入すれば、第1シールパターンに囲まれた領域内にも液晶が充填される。
【0051】
次に、第2段階として以下の工程を行う。
【0052】
液晶収容空間内に液晶を注入した後に、第1基板及び第2基板の表面に圧力をかける。より詳細には、周辺領域、すなわち第2シールパターンが形成されている領域よりも内側の領域(第1シールパターンが形成されている領域)に、ほぼ均一に圧力をかける。圧力をかける方法としては、プレス(エアープレス)などを用いることができる。
【0053】
液晶が充填された一対の基板間の中央部におけるギャップは、第1シールパターンの厚さ又はその中に混ぜられたGC剤の高さにより規定され、所定の基板間ギャップ(セル厚)に保持される。例えば対角線の長さが2インチ以下、さらに1インチ以下の場合のように液晶装置のサイズ(面積)が小さければ、一対の基板の中央領域においては、ほぼ均一なセル厚を得ることができる。液晶を収容する空間内に充填されている液晶のうち余分な液晶は、プレスの際に第2シールパターンの液晶注入口から押し出される。
【0054】
尚、一対の基板を重ねる前に、第2シールパターンが形成されている領域内に液晶を上部開口から滴下し、次いで一対の基板を重ね合わせる方法を用いて液晶を充填する液晶充填方法を用いることもできる。このような液晶充填方法を用いた場合には、理想的には余分な液晶を発生しないように液晶の滴下量を制御することができる。この場合には、第2シールシールパターンに液晶注入口を形成しなくても良い。
【0055】
第1及び第2のシールパターンを紫外線照射又は加熱により硬化させた後、一対の基板間に液晶が充填されているパネルを各画素領域に対応する領域ごとにスクライブし切断すれば、液晶装置が完成する。
【0056】
以上に説明した方法を用いれば、大型の一対の基板を用いて比較的小型の多数の液晶装置を製造する際に、液晶装置ごとに切断する工程を、空セル内に液晶を充填して液晶セルを形成する工程よりも後の最終工程に近い工程において行うことができるため、ガラス基板を切断する際の切り子が最終製品(液晶装置)に与える影響が少なくできる。
【0057】
以上の考察に基づき、以下に本発明の液晶装置の製造方法についてより具体的に説明する。
【0058】
以下に本発明の第1実施例による液晶装置の製造方法について図面を参照して説明する。
【0059】
図1(a)、(b)に予備段階を示す。
【0060】
図1(a)は第1ガラス基板上の構成を示す平面図である。図1(b)は一対の基板間に形成された空セルの構造を示す断面図である。
【0061】
予備段階:図1(a)、(b)に示すように、50mm角、0.5mm厚の第1ガラス基板1を準備する。
【0062】
第1ガラス基板1上の画素領域にほぼ対応する領域に複数の画素電極2を形成する。
【0063】
次に、第1ガラス基板1上に第2のシールパターン3を形成する。
【0064】
まず、第1ガラス基板1上に第2のシールパターン用のシール材を配する。このシール材中に、約50ミクロンの粒径を有するギャップコントロール剤(GC剤)5が添加されている。GC剤5は、例えばグラスファイバーにより形成されている。
【0065】
第2のシールパターン3は、第1ガラス基板1の周辺部に形成される。第2のシールパターン3は、ガラス基板1の周辺部を2重に取り囲むように形成しても良い。但し、第2のシールパターン3は、概略矩形の形状ではあるが完全に閉じた形状ではなく、例えば、図に示すように3箇所のギャップ部を有している。ギャップ部は、液晶注入口3aとして機能するギャップ部と、液晶注出口3bとして機能するギャップ部とを含む。
【0066】
次に、第1のシールパターン11を、画素電極2の外周を囲むように形成する。第1のシールパターン11は、第2のシールパターン3により、ほぼ囲まれている領域内に形成する。
【0067】
第1のシールパターン11は、例えば8mm角の正方形状の画素領域を囲むように閉じた形状に形成する。
【0068】
第1のシールパターン11中に、約5ミクロンの小さな粒径を有するグラスファイバー15が添加されている。第2のシールパターン3と第1のシールパターン11との間の最小間隔は、10mmから20mmの間である(尚、図においては、最小間隔が20mmと示されている)。
【0069】
次に、90℃において30分、第1のベーキング工程を行う。第1のベーキング工程において第2のシールパターン3と第1のシールパターン11とが硬化する。第1のベーキング工程は例えばオーブンを用いて行う。
【0070】
第2基板を用意する。第2基板上の画素領域に対応する領域に共通電極が形成される。
【0071】
第1段階:図1(b)に示すように、第1基板1と第2基板31とを、第1基板1上に形成されている画素電極2と第2基板31上に形成されている共通電極32とが対向する向きに重ね合わせる。この際、第2基板31の表面に、第2のシールパターン3の表面が当接する。第1のシールパターン11は、第2のシールパターン3よりも薄いため、第2基板31の表面には当接しない。
【0072】
第2のシールパターン3中のグラスファイバー3の粒径は約50ミクロンであり、一方、第1のシールパターン11中のグラスファイバー15の粒径は約5ミクロンである。一対の基板1,31の中央部に大きな圧力をかけなければ、第2基板31の表面と第1のシールパターン11の表面とが当接することはない。第2のシールパターン3と、第1及び第2の基板とにより規定された領域に液晶が充填されていない大型の空セルEC1が形成される。
【0073】
液晶を液晶注入口3aから第2のシールパターン3で囲まれた大型の空セルEC1内に注入する。
【0074】
図2(a)に示すように、第2のシールパターン3内に液晶が充填された仮の大型液晶パネルP1が形成される。90℃で30分、例えばオーブンを用いて第2のベーキング工程を行い、第1のシールパターン11及び第2のシールパターン3を硬化する。
【0075】
第2段階:
図2(b)に示すように、プレス機Pを用いて、一対の基板1、31間のギャップが狭くなる方向に圧力をかける。仮の大型液晶パネルパネルP1の中央部にできるだけ均一に圧力がかかるようにプレスを行う。
【0076】
プレス機Pは、内側の面に凹凸が形成されているプレス治具を含む。仮の大型液晶パネルP1の表面および裏面と、プレス治具の内面との間には厚さ5mmのウレタンゴム製のクッション材CSを挟む。プレス機で印加する圧力は例えば1kg/cm2である。
【0077】
上記のプレス工程において、第2のシールパターン3に形成されている液晶注入口3a(図1(a))と液晶注出口3b(図1(a))とからあふれ出た液晶Eをふき取る。プレスしたままの状態で、ヒータHTにより150℃、2時間の第3のベーキング工程を行う。第1のシールパターン11も硬化し、仮の大型液晶パネルP1内に第1のシールパターン11により画素領域がシールされている大型の液晶パネルP2が形成される。
【0078】
尚、上記シールパターンのベーキング工程には、第1から第3までの3回のベーキング工程が含まれている。
【0079】
第1及び第2のベーキング工程は、例えば90℃で30分程度のベーキングであり、主としてシール材を柔らかくして加圧時に変形しやすくするために行われる。
【0080】
尚、第2のベーキング工程は、両基板にシールパターンを形成する場合に行われる工程である。片方の基板のみにシールパターンを形成する場合には省略可能である。
【0081】
第3のベーキング工程は、例えば150℃で2時間のベーキング工程であり、主としてシール材の硬化と、ガラス基板との密着性向上を目的として行われる。
【0082】
プレス治具Pから大型の液晶パネルP2を取り外し、各画素領域の大きさに合わせて一対のガラス基板1、31にスクライブラインSLを形成する。スクライブラインSLに沿って大型の液晶パネルP2を切断する。
【0083】
以上の工程によって複数の液晶装置が完成する。
【0084】
第1実施例による液晶装置の製造方法を用いると、第1のシールパターン11で囲まれた画素領域内に充填された液晶量にバラツキが生じにくい。製造工程も簡単化される。ガラスの切断が最終工程ではないため、切り子の影響も少ない。
【0085】
第1実施例に示す製造方法により製造された液晶装置と、従来の工程によって製造された液晶装置と比較すると、光学的特性等は両者でほぼ同等である。
【0086】
第1実施例による複数の液晶装置の各セル厚は、5ミクロン±0.1ミクロンの範囲に入っており、液晶装置は十分な均一性を有していることがわかる。
【0087】
次に、本発明の第2実施例による液晶装置の製造方法について図面を参照して説明する。
【0088】
予備段階:
図3に示すように、50mm角のサイズで厚さが0.7mmの第1ガラス基板51を用意する。
【0089】
第1基板51の一方の表面に、複数の画素電極52を形成した後、画素領域全体に対応する領域を囲むように第1基板51上の周辺領域にシール材を配し、第2のシールパターン53を形成する。第2のシールパターン53形成用のシール材は、ディスペンサにより供給した。シール材中に50ミクロンの粒径を有するスチレンボール55を添加した。シール材に対してGC剤としてスチレンボール55を1wt%の割合で添加した。
【0090】
第2のシールパターン53には、第1基板51の一端面に沿って液晶注入口53aが形成され、この一端面と対向する他端面に沿って液晶注出口53bが形成される。
【0091】
図3に示すように、第2のシールパターン53に沿った形状で、その外側にも別途、第2のシールパターン53c、53dも形成する。
【0092】
次に、画素電極52の周囲を囲むように、シール材を配し、8mm角の大きさの正方形に沿う帯状の第1のシールパターン61を形成した。第1のシールパターン61用のシール材の材料としては、UV硬化型のシール材を用いると良い。
【0093】
第1のシールパターン61用のシール材中には、5ミクロンの粒径を有するグラスファイバーを混合する。UV硬化型の第1のシール材61に対してスチレンボール55を3wt%の割合で添加する。第1のシールパターン61は閉じた形状を有している。
【0094】
第2のシールパターン53と第1のシールパターン61との最小間隔は、好ましくは5mm程度である。
【0095】
次に、オーブンなどを用いて90℃、30分程度の第1の熱処理を行い、第2のシールパターン53と第1のシールパターンとをプリベークした。
【0096】
第1段階:
図4に示すように、第2基板81を準備する。第2基板81の一面には、画素領域に対応する領域に共通電極82を形成する。
【0097】
第1基板51と第2基板81とを、画素電極52と共通電極82とが対向する向きに重ね合わせる。約200g/cm2程度の比較的弱い圧力で第1基板51と第2の基板81とを接近させる方向に押圧した。第2のシールパターン53の表面が第2基板81の内面に当接する。基板51、81の中央部に圧力をかけないようにすると良い。周辺部のみに圧力をかけるためには、ガラス基板51、81の周辺部に形成されている第1のシールパターンの上に、ほぼそれに沿うような枠Fを配置し、その枠Fをプレス機により押圧する方法を用いるのが好ましい(図4)。
【0098】
以上の工程により液晶が充填されていない大型の空セルEC2が形成される。
【0099】
大型の空セルEC2を形成した後、その中に液晶を注入し、プレスする。
【0100】
図5(a)に示すように、例えば加圧減圧法により大型の空セルEC2内に液晶を注入する。具体的には、加圧した液晶を注入口53aから注入する。注出口53bから大型の空セルEC2の内部を排気(減圧)する。加圧減圧法と毛細管現象の両方を併用し、液晶を大型の空セルEC2の内部に充填しても良い。
【0101】
尚、液晶を充填する際に、大型の空セルP2内の圧力をP11とし、その外側の圧力をP12とした場合、P11がP12よりも低くなると外圧に押されて基板が内側に反ってしまう。第2基板81と第1のシールパターン61の表面とが当接してしまう可能性がある。
【0102】
そこで、第2基板81と第1のシールパターン61の表面との当接を防止するため、大型の空セルP2を真空チャンバCV内にセットし、大型の空セルP2内の圧力P11と真空チャンバCV内の圧力P12とが、P11>P12の関係を維持するように圧力を制御しながら液晶の注入を行うと良い。
【0103】
液晶を注入した結果、図5(b)に示すように、液晶が充填された仮の大型液晶パネルP3が形成される。
【0104】
第2段階:
液晶の注入が完了した後、図6に示すように、第1基板51を、平坦な表面を有するセラミック基板CS上を置く。第1基板51と第2基板81との全面に、例えばエア圧などにより非接触的に、ほぼ均一な圧力(1kg/cm2)により仮の大型液晶パネルP3をプレスした。スチレンボールは、圧力により塑性変形しやすいので、第2のシールパターン53内のスチレンボール55が圧力によりつぶれる。仮の大型液晶パネルP3の基板間距離(セル厚)は、第1のシールパターン中のGC剤65の厚さにより規定される距離まで狭くなる。第1段階において印加した圧力よりも第2段階で印加した圧力の方が高い。圧力を印加し、第1のシールパターン61の表面が第2基板81の表面に当接している状態のパネルを、大型の液晶パネルP4と称する。
【0105】
この状態における基板間ギャップ(セル厚)がほぼ均一であることを、偏光板を介して行った目視検査と干渉縞による検査により確認した。
【0106】
次に、SUS製のマスク91を用いて大型液晶パネルP4上に紫外線光を照射した。紫外線光は、第1のシールパターン61上の領域にのみ照射されるようにする。これにより、第1のシールパターン61が硬化する。
【0107】
図7に示すように、第1基板51と第2基板81との表面にスクライブラインSLを形成する。スクライブラインSLに沿って大型液晶パネルP4を液晶装置LCごとに切断することにより複数の液晶装置が完成する。
【0108】
第2実施例による液晶装置の製造方法を用いると、第1のシールパターンにより囲まれた複数の画素領域内に液晶を充填する工程に液晶量等のバラツキが生じにくい。大型のパネルを用いて工程が進むため、液晶装置の製造工程自体も簡単化される。ガラス基板の切断によって生じる切り子が液晶装置に与える影響も少ない。
【0109】
個々の液晶装置LCの基板間ギャップは、5ミクロン±0.1ミクロンであった。個体差の少ない均一な製造工程であることがわかる。また、光学的な特性も、通常の工程によって製造した液晶装置と同様の特性を有していることを確認した。
【0110】
また、一対の基板としては、青色ガラス、白板ガラス、石英ガラス、セラミックス、各種金属材料などを用いても良い。
【0111】
基板のサイズ、基板の厚さなどに関しての制限は特にはないが、第2のシールパターンで支持される程度の大きさであれば良い。基板のサイズに比べて基板の厚さが薄すぎる場合には、基板が反ってしまうという問題が生じる。本実施の形態による製造方法が適用できない場合もあるので、基板の剛性等に応じて、基板の平坦度が確保できる程度の基板厚さが必要となる。
【0112】
第2のシールパターンを形成する材料としては、柔軟性のある固体状のものにスペーサ剤を含ませたものを用いることができる。但し、液晶を第2のシールパターン内に充填させるためには、液晶剤又はそれに添加されている材料と反応しない材料が好ましい。
【0113】
スペーサとしては、所定のスペースを確保できるものであれば、球状、円柱状、角柱状、楕円球状、無定型などのスペーサを用いることもできる。実施例2に示されるスペーサ用の材料の材質としては、所定値以上の圧力で変形しやすい材料を用いれば良い。例えば、第2のシールパターンに添加するGC剤をスチレンボールとした場合、シール材に対する添加量が0.5wt%から2wt%程度であれば、200g/cm2程度の圧力ではつぶれないが、1kg/cm2程度の圧力ではつぶれるので好ましい。
【0114】
第2のシールパターン用のGC剤としては、1μm程度から数mm程度までの径を有するものを選択することができる。但し、GC剤の径が小さすぎると、第1のシールパターンの表面が対向基板と近づきすぎるので製造工程において支障を来すおそれがある。
【0115】
一方、ギャップがあまりに広いと、液晶が余分に必要となる。従って、ギャップとしては、好ましくは5μmから200μm、さらに好ましくは10μmから100μmの範囲が用いられる。
【0116】
第2のシールパターン3には、液晶の注入口3aと注出口3bとが必要である。さらに、注入する時の液晶の流れを考慮して、できるだけ気泡が生じにくいパターンが望ましい。
【0117】
例えば、第2のシールパターン3の注入口3aと注出口3bとの間に存在する2つの角部(コーナー部)に丸みを付ける(Rを付ける)ことにより、気泡が生じにくくなる。或いは、上記の角部のなす角度を鈍角にすることにより、気泡は生じにくくなる。
【0118】
また、注入口の数や注出口の数を増加させることによっても、気泡は生じにくくなる。
【0119】
尚、液晶を滴下してセル内に充填する工程を用いる場合には、上記のような制約はない。
【0120】
第2のシールパターンを形成するシール材としては熱硬化型、もしくは、光硬化型のシール材を用いるのが好ましい。形状としては、正方形の他に必要な用途に応じて円形、三角形、多角形などを用いてもよい。
【0121】
第2のシールパターンを形成するシール材に用いるGC剤としては、球形、円柱形、角柱形、楕円球形、無定型など基板間に一定以上のスペースを確保できるものであればよい。強度を確保するという点からは、円柱形のスペーサが好ましいであろう。スペーサの厚さは、基板間のギャップ(液晶セルのセル厚)に依存するが、1μmから20μm程度が好ましい。
【0122】
外側のシールパターンと第1のシールパターンとの間の距離は、数μmから数mmまでの範囲が好ましい。但し、両者の距離があまり近すぎると、実際の液晶セルのセル厚に影響を与える。一方、あまり距離が長いと、基板サイズに対して製造できる液晶セルの数が少なくなり、収率が低下する。特に好ましい範囲は、1mmから30mm程度である。
【0123】
基板自体を外側から所定のギャップを確保して固定する方法を用いる場合には、このような制約はない。
【0124】
例えば、一対の基板のうちの片方の基板を真空吸着又は静電吸着により外側から固定するとともに、もう一方の基板を、同様に真空吸着又は静電吸着により外側から固定する方法を用いれば、基板自体は、外側から所定のギャップを確保して固定されているため、セル厚に影響を与えることはない。
【0125】
液晶を注入する方法としては、従来の真空注入法を用いても、加圧減圧法(液晶を注入口から加圧して注入し、注出口から内部を排気して注入する方法)、毛細管現象を用いる方法、2枚の基板を重ね合わせる前に液晶を予め滴下しておく方法などを用いることができる。
【0126】
基板に圧力をかける方法としては、プレス治具やプレス機自体(Alやセラミックスなど)を用いる方法や、それらにウレタンゴムなどのクッションを組み合わせる方法等固体を用いて基板に圧力を印加することができる。真空パックなどを用いて基板に対して圧力を加えても良い。
【0127】
真空パックを用いる方法としては、以下の方法を用いることができる。
【0128】
まず、液晶セルを、開口を有する真空パック中に入れる。真空パックの開口を空けたままで、減圧装置中に入れる。減圧装置内を減圧すると、真空パック内も減圧状態になる。その後、真空パックの開口部を封止する。減圧装置内を大気圧に戻す。大気圧が液晶セルに印加される。
【0129】
尚、少なくとも一方の面には、エアや窒素などの気体や水などの液体を介して圧力を印加する方法もある。
【0130】
シールパターンを硬化する方法としては、オーブンやホットプレートにより熱処理を行う方法、UV光を照射する方法が用いられる。UV光を照射する方法を用いる場合には、フォトマスク等により表示部を保護することが好ましい。
【0131】
基板を切断して実際の液晶装置を形成する方法としては、ピエゾ等によりダイヤモンドカッターに超音波振動を与える方法、高出力レーザーによりカットする方法などを用いることもできる。この場合には、切断時の切り子の発生に起因する傷が生じにくい。
【0132】
本実施例による方法には以下の利点が挙げられる。
【0133】
1)工程数が少なくなり、製造コストの削減、製造時間の短縮が可能となる。
特に、表示(または光制御)部分の面積が小さな小型液晶セルの製造方法として適している。
【0134】
2)画素領域を囲む第1のシールパターンには注入口を設ける必要がないため、電極設計の自由度が増す。注入口を設けると、その方向からは電極が取り出しにくくなる。全てのカット面から電極を取り出すことが可能となる。
【0135】
3)傷が発生する主原因となる切断工程が、製造工程のうちの最後の工程になる。従って、液晶セルの傷を最小限に抑えることができる。
【0136】
4)プレス工程を気圧又は液体の圧力を利用した非接触プレス工程により行うこともできる。傷の発生を最小限に抑えることができる。
【0137】
5)第1のシールパターンに注入口を形成しなくても良いため、液晶の周囲を囲む第1のシールパターンを全て高耐久性のシール材により形成することができ、液晶注入口付近で不良が発生する恐れがない。
【0138】
6)狭い基板間ギャップを有する液晶装置を製造する場合にも、液晶注入工程を高速化することができる。
【0139】
7)エンドシール剤による液晶注入口の封止工程や、余分な液晶のふき取り工程、プレス治具へのセッティング工程などの手間のかかる工程が不要になる。
【0140】
本実施例による液晶装置の製造方法により製造された液晶装置は、小型の液晶ディスプレイや、インスタントフィルムや、印画紙用書き込み光源、光ピックアップ、カメラの絞り、シャッタ、レーザプリンタ等の液晶光シャッタ、液晶レンズ、液晶光ヘッド、液晶センサを備えた製品全般が対象となる。
【0141】
以上、本発明の実施例について例示したが、その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【0142】
【発明の効果】
液晶セルの製造工程において、液晶装置を短時間で製造することができ、かつ、液晶セル表面のガラス基板の表面に傷がつきにくくなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1(a)は、本発明の第1実施例による液晶装置の製造方法の一工程を示す平面図であり、図1(b)は、それに続く工程を示す断面図である。
【図2】 本発明の第1実施例による液晶装置の製造方法のうち一工程を示す平面図であり、図1に続く工程を図である。図2(a)は、第1基板と第2基板との間に液晶が充填されている状態を示す断面図であり、図2(b)はプレス機により第1基板と第2基板との中央部近傍を押圧する様子を示す概略図である。
【図3】 本発明の第2実施例による液晶装置の製造方法のうち一工程を示す斜視図である。
【図4】 本発明の第2実施例による液晶装置の製造方法のうちの一工程を示す図であり、図3に続く工程を示す図である。
【図5】 本発明の第2実施例による液晶装置の製造方法のうちの一工程を示す図であり、図4に続く工程を示す図である。図5(a)は、空セル内に液晶を充填する工程を示す模式的な図であり、図5(b)は、空セル内に液晶を充填した様子を示す断面図である。
【図6】 本発明の第2実施例による液晶装置の製造方法のうちの一工程を示す図であり、図5に続く工程を示す図である。
【図7】 本発明の第2実施例による液晶装置の製造方法のうちの一工程を示す図であり、図6に続く工程を示す図である。
【図8】 一般的な液晶表示装置の製造工程を示す図である。図8(a)は、第1の基板上にスペーサ剤を配置する工程を示す図であり、図8(b)は、第2の基板上にシール材を配置する工程を示す図である。
【図9】 一般的な液晶表示装置の製造工程を示す図であり、図8に示す工程に続く工程を示す図である。図9(a)は、両基板を重ね合わせた状態を示す図であり、図9(b)は、その後にプレスする状態を示す図である。
【図10】 一般的な液晶表示装置の製造工程を示す図であり、図9に示す工程に続く工程を示す図である。
【図11】 一般的な液晶表示装置の製造工程を示す図であり、図10に示す工程に続く工程を示す図である。
【図12】 一般的な液晶表示装置の製造工程を示す図であり、図11に示す工程に続く工程を示す図である。図12(a)は、液晶装置を真空チャンバ内に入れた様子を示す図であり、図12(b)は、液晶セル内に液晶剤を注入する様子を示す図である。
【図13】 一般的な液晶表示装置の製造工程を示す図であり、図12に示す工程に続く工程を示す図である。図13(a)は、余分な液晶をふき取る工程を示す図であり、図13(b)は、液晶装置の注入口を封じる工程を示す図である。
【符号の説明】
1 第1基板
2 画素電極
3、53 第2のシールパターン
3a 液晶注入口
5、15 GC剤
11、61 第1のシールパターン
31 第2基板
EC 空セル
LC 液晶装置
P1〜P4 大型の液晶パネル
Claims (16)
- (a)複数の画素領域が画定される一対の基板を準備する工程と、
(b)前記一対の基板のいずれか一方の基板上に、第1のシール材を配して前記画素領域の各々の外周を囲み閉じた形状を有する第1のシールパターンを形成する工程と、
(c)前記一方の基板上又は他方の基板上に第2のシール材を配して、前記複数の画素領域の外周を囲み、前記第1のシールパターンよりも厚く、液晶注入口を有する第2のシールパターンを形成する工程と、
(d)前記一対の基板間に前記第1のシールパターンと前記第2のシールパターンとが介装される向きに前記一対の基板を重ねて張り合わせ、前記第2のシールパターンの厚さにより規定される基板間ギャップを有し、前記第2のシールパターンで画定され液晶が充填されていない空セルを形成する工程と、
(e)前記液晶注入口から液晶を注入して前記空セル内に液晶を充填する工程と、
(f)前記一対の基板間に基板間ギャップが狭くなる向きに圧力を印加して前記一対の基板間を前記第1のシールパターンの厚さにより規定される距離まで縮めて前記各第1のシールパターンで囲まれた領域内にシールされた液晶領域を形成した大型の液晶パネルを形成する工程と
を含む液晶装置の製造方法。 - さらに
(g)前記液晶注入口を封ずる工程を含む
請求項1に記載の液晶装置の製造方法。 - さらに
(h)前記大型の液晶パネルを画素領域ごとに切断する工程を含む
請求項2に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記(b)工程は、前記一対の基板のいずれか一方上の前記画素領域内に画素電極を形成する工程と、他方の基板上の前記画素領域内に共通電極を形成する工程とを含む
請求項1から3までのいずれかに記載の液晶装置の製造方法。 - さらに、前記(b)工程の前に予め前記第1シール材に、第1ギャップコントロール剤を混ぜる工程を含む、
前記(c)の工程の前に予め前記第2シール材にも、第2ギャップコントロール剤を混ぜる工程を含む
請求項1に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記(f)工程は、前記一対の基板間の前記第1のシールパターンが形成されている領域に対して前記基板間のギャップが狭くなる方向に所定の圧力を印加する工程を含む
請求項5に記載の液晶装置の製造方法。 - 複数の画素領域の各々は、2インチ以下の対角線長を有する請求項1に記載の液晶装置の製造方法。
- 複数の画素領域の各々は、1インチ以下の対角線長を有する請求項1に記載の液晶装置の製造方法。
- (A)複数の画素領域が画定される一対の基板を準備する工程と、
(B)前記一対の基板のうちいずれか一方の上に第1のシール材を配し、前記画素領域の各々に対してその外周を囲み閉じた形状を有する第1のシールパターンを形成する工程と、
(C)前記一方の基板上に第2のシール材を配し、前記複数の画素領域の外周を囲み、前記第1のシール材よりも厚く液晶注入口を有する第2のシールパターンを形成する工程と、
(D)前記一対の基板間に前記第1のシールパターンと前記第2のシールパターンとが介装される向きに前記一対の基板を重ねて張り合わせ、前記第2のシールパターンの厚さにより規定される基板間ギャップを有し前記第2のシールパターンで画定され、液晶の充填されていない空セルを形成する工程と、
(E)前記液晶注入口から液晶を注入して前記空セル内に液晶を充填する工程と、
(F)前記一対の基板間の、前記第1のシールパターンと前記第2のシールパターンとが形成されている領域を含む領域に基板間ギャップが狭くなる方向に圧力を印加して前記一対の基板間ギャップを前記第1のシールパターンの厚さにより規定される距離まで縮めて前記各第1のシールパターンで囲まれた領域内に液晶が充填された大型の液晶パネルを形成する工程と
を含む液晶装置の製造方法。 - さらに前記(B)の工程の前に予め前記第1のシールパターン中に第1のギャップコントロール剤を混ぜる工程を含み、
さらに前記(C)の工程の前に予め前記第2のシールパターン中に第2のギャップコントロール剤を混ぜる工程を含む
請求項9に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記第1ギャップコントロール剤の厚さは、前記第2ギャップコントロール剤の厚さよりも薄い
請求項10に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記(F)工程は、前記第2のギャップコントロール剤を、少なくとも前記第1のギャップコントロール剤の厚さ以下まで変形させる工程を含む
請求項11に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記第2のギャップコントロール剤として、前記第2のシール材中にスチレンボールを混ぜる工程を含む
請求項10から12までのいずれか1項に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記第1シールパターンで囲まれた領域は、2インチ以下の対角線長を有する
請求項9に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記第1シールパターンで囲まれた領域は、1インチ以下の対角線長を含む
請求項9に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記(F)工程は、前記第2のシールパターンが形成されている領域を選択的に押圧する工程を含む
請求項9に記載の液晶装置の製造方法。
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