JPH06202123A

JPH06202123A - 液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JPH06202123A
Application number: JP34770192A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sugiyama; 貴杉山; Yasuo Toko; 康夫都甲
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-07-22
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JP2641370B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は液晶表示装置の製造方法に関し、製
造工程を複雑化することなく、欠陥発生や表示ムラのな
い高品質の液晶表示装置の製造方法を提供することを目
的とする。【構成】本発明による製造方法は、第１の基板と第２
の基板の縁周間にシール材を介在させ、焼成する工程
と、前記両基板の面に対して外部より圧力を加えた状態
で、前記両基板間に液晶材料を注入する工程と、前記圧
力を加えた状態で、前記液晶材料を注入する穴を封止す
る工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置の製造方法
に関し、特に製造工程における欠陥発生を少なくして表
示品質を向上できる液晶表示装置の新規な製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来の液晶表示装置の液晶セルの
断面構造を模式的に示す。従来の液晶表示装置の製造方
法は、配向処理を施した２枚のガラス基板３１，３２の
一方の周辺部に熱硬化性樹脂材などによるシール材３３
を印刷等により塗布しておき、２枚のガラス基板３１，
３２でギャップ制御材３４を挟んで重合わせてから、プ
レス機（図示せず）で両基板を挟んで圧力をかけた状態
で両基板３１，３２を加熱してシール材３３を焼成して
基板同士を接着する。

【０００３】その後、プレス機から基板を外し、ガラス
基板間に注入口より液晶材料３５を注入し、その後液晶
材料３５の注入口（図示せず）を封止して液晶セルを形
成する。

【０００４】また、液晶セル厚の均一性が特に要求され
るような液晶表示装置においては、液晶の注入後に、液
晶セルを再度プレス機にかけて圧力を与えてセル厚を均
一にした後、注入口の封止を行う。

【０００５】シール材の焼成後、液晶の注入前の液晶セ
ル（空セル）のセルギャップは、一般に図３に示すよう
に、ガラス基板面の中央部が脹らみ、中央部における厚
みが、周辺部（シール材付近）よりも大きくなることが
知られている。

【０００６】従来の技術による製造方法では、液晶の注
入時には空セルには圧力が加えられてなかったために、
注入前と同様に注入後もセルギャップの厚みが中央部の
方が周辺部よりも厚くなっていた。

【０００７】液晶層の厚さの均一性を得るには、液晶の
注入後に、液晶セルを再度プレス機にかけて圧力を与え
てセル厚を均一にした後、注入口の封止を行っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、新しい液晶
表示装置の製造方法が開発されてくると、そのような新
たな製造方法においては、上記のような従来のセル厚の
均一化処理の方法では対応できなくなる場合がでてき
た。以下に、その新規な製造方法について簡単に説明し
てから、問題点を指摘する。

【０００９】従来の液晶表示装置の製造方法において
は、配向膜の形成のためのラビング処理の際に発生する
静電気によって、ＴＦＴなどの液晶駆動素子の電極間短
絡やライン間の断線あるいは素子自体の破壊や特性変化
が発生して点欠陥やライン欠陥が発生する場合があっ
た。

【００１０】この原因としては、素子の電極間や信号ラ
インとゲートラインからなるマトリックスのライン間は
非常に薄い絶縁膜で絶縁されているために静電気により
絶縁破壊が発生し易いことと、駆動素子には、アモルフ
ァスシリコンやポリシリコン半導体を用いているために
高電界が印加され、絶縁物中に電荷が蓄積されたりする
と、トランジスタ特性、たとえば閾値等が変化してしま
うことなどである。

【００１１】このために、本願の出願人は、平成４年３
月４日付出願の特願平４−４７３２２号において、熱光
学的効果による液晶の相転移を利用して、液晶の温度制
御を行うことにより液晶分子を配向させる発明を提案し
ている。

【００１２】この提案の発明では、基板の一方にのみ
（特に、共通電極を形成する基板のような駆動素子を形
成しない基板側のみ）配向処理を行うことができるの
で、配向膜形成工程におけるラビング処理による基板で
の静電気の発生に対し、基板上の素子の破壊や電極の短
絡やライン断線の発生を防止して表示装置の点欠陥やラ
イン欠陥をなくすことができる。

【００１３】さらに、同じく本願の出願人による平成４
年９月４日付出願の特願平４−２３６６５２号におい
て、液晶セルのギャップ寸法を適切に選択することによ
って配向膜も配向処理も不要とする液晶表示素子の発明
を提案している。

【００１４】上記の先出願に開示の発明は、配向膜が全
く不要か、あるいは一方の基板のみで済むために実用価
値の高い液晶表示装置の製造方法と言える。これら、本
出願人による新しい製造方法によると、ネマティック─
アイソトロピック相転移温度（Ｎ−Ｉ点）以上で加熱し
つつ注入した等方性の液晶が、今度はアイソトロピック
相から徐々に冷却されていく過程で、最初にＮ−Ｉ点に
達するときのセル厚により、液晶分子の自発ピッチに対
応したツイスト角が決まる。

【００１５】そのために、一つのセル内にセルギャップ
の厚みが異なる箇所が存在すると、ツイスト角がその箇
所に応じて変化して不均一になってしまう。これは、液
晶注入後にプレス機により修正しても改善できなかっ
た。よって、そのような液晶セルを表示装置に使用する
と、表示ムラができてしまう。

【００１６】従って、従来の技術による液晶の注入方法
では、上記した本出願人による先出願の明細書に開示さ
れた新しい製造方法には最適なものではなかった。本発
明の目的は、製造工程をあまり複雑化することなく、欠
陥発生や表示ムラの少ない高品質の液晶表示装置の製造
方法を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置の製造方法においては、液晶材料の注入の工程を基板
に圧力を与えた状態で行う。

【００１８】すなわち、その製造方法は、第１の基板と
第２の基板の縁周間にシール材を介在させ、焼成する工
程と、前記両基板の面に対して外部より圧力を加えた状
態で、前記両基板間に液晶材料を注入する工程と、前記
圧力を加えた状態で、前記液晶材料を注入する穴を封止
する工程とを有する。

【００１９】

【作用】第１の基板と第２の基板の面に圧力を与えなが
ら、液晶材料の注入を行うので、作業工程を複雑化する
ことなく、比較的短時間でセル厚の均一な液晶表示装置
が製造できる。

【００２０】従って、液晶表示装置の表示品質も向上す
る。これは、液晶の熱光学的効果を利用して配向処理を
省略できる新しい方法による液晶表示装置の製造工程に
おいても同様に作用する。

【００２１】

【実施例】図１と図２とを参照して、本発明の実施例に
よる液晶表示装置の製造方法を説明する。図１はツイス
トネマチック液晶を使用するアクティブマトリックス型
液晶表示装置の製造方法を説明する工程フローである。
図２は、本発明による製造工程の内、液晶材料の注入工
程を説明する図である。

【００２２】図１において、工程１で、透明ガラス基板
（図２の１２）の上に、ゲート信号に応じて画素部分に
電界を与えるＴＦＴのような駆動素子と、駆動素子の電
極と接続される各電極ラインと、各駆動素子と接続され
た画素電極とが形成される。なお、このガラス基板には
配向膜は形成されない（駆動素子、電極、電極ライン、
画素電極は図２では簡略化して１４でまとめて示す）。

【００２３】また、もう一枚の透明ガラス基板（図２の
１３）には、共通電極（図２の１７）が形成される。ま
た共通電極の液晶層と接する面には配向膜（図２の１
８）が形成される場合もある。その場合には、ラビング
処理をして配向方向が与えられる。

【００２４】なお、先に述べた特願平４−２３６６５２
号に開示の液晶表示素子では配向膜は不要である。また
カラーフィルタ層と、画素表示部以外での光透過を防止
してコントラストを向上させるためのブラックマスクと
呼ばれる遮光膜が形成される場合もある。以上の両基板
は従来の基板製造技術を利用することによって製作でき
る。

【００２５】２枚の基板が製作されると、次に工程２に
おいて、２枚の基板のいずれか一方の縁周部に熱硬化性
樹脂等のシール材（図２の１５）がスクリーン印刷等に
より塗布される。この際、液晶の注入口（図２の１９）
はシール材を塗布しないでおく。

【００２６】次に、工程３において、ギャップ制御材
（図２の２０）を基板に均一に散布し付着させる。さら
に、工程４において２枚の基板を対向配置させ、プレス
機２１で挟み、圧力を基板間に与えつつ基板同士を所定
のギャップ厚になるように重ねる。この場合のギャップ
厚は、特願平４−２３６６５２号に開示のように液晶の
カイラルピッチに応じた値とすると、配向膜は不要とな
る。たとえば、ギャップ厚をｄとしたときに、カイラル
ピッチをｐとすると、０．１５＜ｄ／ｐ＜０．７５とな
る条件であればよい。

【００２７】工程５で、同じくプレス機２１で加圧して
基板面を平坦にした状態で加熱して、シール材を焼成し
て基板同士を張り合わせる。このとき、液晶注入口１９
は開口部分として残しておく。なお、加熱は外部のヒー
タ２２、２３で行ってもよいし、プレス機２１自体にヒ
ータ２２ａ、２３ａを備えた、ホットプレス機で行って
もよい。

【００２８】続いて、工程６において、プレス機２１で
両ガラス基板１２，１３に圧力を加えた状態のまま、図
２に示すように、容器１６に入った液晶材料１１の中に
基板１２，１３の注入口１９を浸ける。液晶材料１１は
ネマチック液晶材料にカイラル分子を混合した液体であ
る。液晶材料１１については、先の特願平４−４７３２
２号の明細書に開示のもの等が使用できる。

【００２９】両側からヒータ２２，２３あるいはホット
プレス機内のヒータ２２ａ、２３ａによって液晶材料１
１が加熱される。液晶材料の加熱温度は液晶の相転位温
度（Ｎ−Ｉ点）以上の温度にする。従って、液晶材料１
１の液晶分子１０はその方向がランダムであり、等方性
の状態である。

【００３０】液晶の温度制御は液晶材料１１中に温度検
知器（図示しない）を入れて温度をモニタしながらヒー
タ２２，２３の電流量を調整するような温度制御技術が
利用できる。温度制御は手動でも自動でも可能である。

【００３１】また、この加熱の工程では、先の特願平４
−２３６６５２号の明細書で開示したように、基板１
２，１３も同じく相転移温度以上に加熱して保っておく
ことが好ましい。

【００３２】加熱された液晶材料１１は毛細管現象によ
って注入口１９から両基板１２，１３間のギャップ部分
に注入される。この状態では液晶分子１０は等方性であ
り、配向されていない。また、液晶材料１１の注入方法
はどのような方法でもよく、毛細管現象以外の方法、例
えば真空注入で行ってもよい。

【００３３】液晶材料を注入後、工程７において、加熱
装置２２，２３あるいはホットプレス機内のヒータ２２
ａ、２３ａによる発熱量を低下させつつ、徐々に液晶材
料１１を冷却してゆく。冷却速度は０．１〜１０℃／分
の範囲、例えば０．５℃／分となるように温度制御す
る。

【００３４】この速度で相転位温度（Ｎ−Ｉ点）まで徐
冷していくと、液晶材料１１は最初に等方性状態（Ｉ）
であったものが、次第にネマチック液晶状態（Ｎ）に相
転移していく。

【００３５】徐冷過程において、配向膜１８付近の液晶
分子１０は配向方向に並び、反対側のガラス基板１２近
くの液晶分子１０は特に方向が定まらずにいる。ところ
が、冷却速度が低いために、方向がばらばらであった液
晶分子１０も次第に配向方向に並んでいる液晶分子１０
の近傍から、その配向方向にそろうように配向する。こ
のようにして、基板間の液晶分子すべてが規制されてい
く。

【００３６】また、液晶材料１１にはカイラルな分子が
混合されているために、冷却過程で液晶分子１０が一定
の方向にねじられ光軸方向にらせん構造をとるようにな
る。カイラル分子の混合量と基板間隔を調整するとねじ
れ角を９０°等の所望角度にでき、ＴＮ型液晶表示装置
ができる。

【００３７】次に、工程８で、注入口１９を封止（エン
ドシール）する。この工程８は、好ましくは同じプレス
機２１で加圧した状態で行う。なお、封止のタイミング
は、液晶の熱による体積収縮を考慮して、液晶材料１１
が実質的に室温と同じ温度に下がってから行なうのが望
ましい。

【００３８】なお、工程５のシール材の焼成処理は、工
程６の液晶材料の注入と順序を入替えてもよいし、ある
いは同時に行ってもよい。液晶注入工程がシール材焼成
工程の前にくる場合も、液晶加熱のための発生熱をその
まま、次の工程のシール焼成の熱として利用できるので
製造工程での経済的なエネルギ利用ができる。

【００３９】次に、本発明による別の実施例では、図２
における共通電極１７が形成されたガラス基板１３側の
加熱装置２２を無くすことができる。第２の実施例を図
２を参照して説明する。

【００４０】また、ホットプレス機での加熱の際は図２
のプレス機２１の左側のヒータ２２ａの加熱機能を停止
して行う。すなわち、第２の実施例においては液晶材料
１１の加熱後の冷却方法において第１の実施例の方法と
異なる。

【００４１】第２の実施例においては、液晶材料１１を
転位温度点以上に加熱するまでは第１の実施例と同様で
ある。その後、徐冷工程７で、ガラス基板１２側とガラ
ス基板１３側との間で液晶材料１１に温度勾配をつけつ
つ徐冷する。

【００４２】具体的には、共通電極１７が形成されたガ
ラス基板１３側の液晶温度に比べ、駆動素子１４が形成
されたガラス基板１２側の液晶温度を数℃〜数十℃程度
高く保ちつつ徐冷する。このように温度勾配をつけるこ
とによって、まず共通電極基板１３側の液晶材料がＮ−
Ｉ温度に到達する。

【００４３】続いて、徐々に基板１２側の液晶材料もＮ
−Ｉ温度に到達する。基板１３に配向構造を持たせてお
けば、液晶材料は基板１３側から徐々に配向しつつ、液
晶状態となる。

【００４４】本発明の製造方法は、単純マトリックス液
晶表示装置にも、アクティブマトリックス液晶表示装置
にもいずれにも適用できる。また駆動素子としてＴＦＴ
でもＭＩＭダイオードでもいずれが使用された液晶表示
装置にも適用可能である。また、ＴＮ型液晶以外の液晶
表示装置にも適用できる。

【００４５】また、本発明の製造方法は前述した本出願
人による先出願の特願平４−４７３２２号および特願平
４−２３６６５２号に開示の発明に適用できることは実
施例の説明の通りであるが、従来の技術を使用する液晶
表示装置の製造工程にも適用できることは言うまでもな
い。

【００４６】以上説明した実施例の材料、数値等はあく
までも例示であって、本発明はこれらに限るものではな
く、種々の変更や改良ができることは当業者にとって自
明であろう。

【００４７】

【発明の効果】以上説明した本発明による液晶表示装置
の製造方法においては、液晶材料の注入の工程を基板に
圧力を与えた状態で行うことにより、セル厚が均一で表
示ムラのない高品質の液晶表示装置が製造できる。

【００４８】また、同一のプレス工程で連続して液晶セ
ルの製造ができるため、製造工程の簡素化と時間短縮が
実現できる。さらに、シール材の焼成に必要な熱と液晶
注入時に必要な熱を相互に利用できるので、製造工程で
の省エネルギー化ができる。

【００４９】液晶の熱光学的効果を利用して配向処理を
省略できる新しい方法による液晶表示装置の製造工程に
おいても同様な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による液晶表示装置の製造方法
の工程フロー図である。

【図２】本発明の実施例による製造工程の内、液晶注入
工程を説明する図である。

【図３】従来の技術による液晶セルの断面構造図であ
る。

【符号の説明】

１〜８・・・・・・本発明による製造方法の実施例の工
程１０・・・・・・・液晶分子１１・・・・・・・液晶材料１２，１３・・・・ガラス基板１４・・・・・・・駆動素子、電極等１５・・・・・・・シール材１６・・・・・・・容器１７・・・・・・・共通電極１８・・・・・・・配向膜１９・・・・・・・注入口２０・・・・・・・ギャップ制御材２１・・・・・・・プレス機２２，２３・・・・ヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の基板と第２の基板の縁周間にシー
ル材を介在させ、焼成する工程と、前記両基板の面に対して外部より圧力を加えた状態で、
前記両基板間に液晶材料を注入する工程と、前記圧力を加えた状態で、前記液晶材料を注入する穴を
封止する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置
の製造方法。
【請求項２】前記液晶材料を注入する工程において、
液晶を相転移温度以上の等方性状態で注入することを特
徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】前記液晶材料を注入する工程において、
前記両基板を液晶の相転移温度以上の所定温度に保持し
つつ前記液晶材料を注入することを特徴とする請求項１
ないし２記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】前記焼成工程が、前記両基板の面に対し
て外部より圧力を加えた状態で行なわれることを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置の製
造方法。
【請求項５】前記焼成工程と前記液晶材料を注入する
工程とが実質的に同時に行われることを特徴とする請求
項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】前記焼成工程と前記液晶材料を注入する
工程とが、いずれか一方の工程の後に引き続き連続的に
他方の工程が行われることを特徴とする請求項１〜４の
いずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】前記封止工程は、前記基板の温度がほぼ
室温と同じになった後に行うことを特徴とする請求項１
〜６のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】さらに、前記液晶材料を注入する工程の
後に、前記液晶材料を徐冷しつつ等方性から液晶状態に
相転移させる工程を有することを特徴とする請求項１〜
７のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】前記液晶材料を徐冷する工程において、
前記第１の基板側の温度を前記第２の基板側の温度に対
し所定温度だけ高くなるよう温度勾配をつけて徐冷する
ことを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置の製造方
法。
【請求項１０】さらに、前記両基板を結合する工程の
前に、前記第１と第２の基板の一方に配向膜を形成して
配向処理を行う工程を有することを特徴とする請求項１
〜９のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】前記液晶材料はカイラル分子を混合し
ていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記
載の液晶表示装置の製造方法。