JPH07333624A - 液晶表示装置の製造方法および封止材硬化用遮光マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】封止材の溶け出しによる封入口近傍の液晶組成
物の閾値変動に起因して発生する画素の表示不良を解消
する。 【構成】電極を有して対向させた基板２，３と、基板間
に密封した液晶組成物１１と、シール材９と、シール材
に形成した液晶組成物注入用の封入口１を有し、封入口
１から液晶組成物を注入後に封入口を紫外線硬化型の封
止材４で封止し、遮光マスク１２を介し表示領域を除い
て封止材の少なくとも液晶組成物と接する領域に対して
紫外線を基板面に垂直に照射する。

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
法にかかり、特に２枚の基板間に密封した液晶組成物を
封止材で封止してなる液晶表示素子を用いた液晶表示装
置の製造方法およびその製造に用いる封止材硬化用遮光
マスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ＦＰＤ（Flat Panel Display）と
して最も一般に用いられている液晶表示装置を構成する
液晶表示素子は、各々一方の面に電極を有するガラス板
等の透明板材からなる２枚の基板を対向させ、これら２
枚の基板間に液晶組成物を密封してなる。

【０００３】そして、上記液晶組成物を囲んで表示領域
を形成する様に前記基板の周囲部分にシール材を配設し
ている。このシール材の少なくとも１か所には、液晶組
成物を注入する封入口を設けている。

【０００４】この封入口は液晶組成物を注入した後封止
材を用いて塞がれ、注入した液晶組成物を密封する構造
を有している。この液晶組成物の封止，密封構造は、単
純マトリクス型の場合もアクティブマトリクス型の場合
も基本的には同様である。

【０００５】現在、封入口を塞ぐための封止材は紫外線
硬化型の封止材を用いるのが一般的になっている。この
封止材の硬化工程には仮硬化工程と本硬化工程とがあ
る。

【０００６】仮硬化工程は封入口への封止材の入り込み
量を調整するために簡便な紫外線照射装置で封止材を部
分的の硬化させる工程であり、本硬化工程は仮り硬化後
の封止材を紫外線硬化装置で完全に硬化させるものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記仮り硬化工程と本
硬化工程のいずれの硬化作業も、紫外線は基板面に対し
て平行、すなわち２枚の基板間に塗布した封止材の背面
に照射される。

【０００８】この時、封止材を硬化させるための紫外線
は画素を構成する領域の液晶組成物にも達し、これによ
り液晶組成物が劣化して、閾値の変動を招いて対応する
画素に表示不良が発生する。

【０００９】また、従来の液晶表示素子においては、封
止材と液晶組成物の接触領域が紫外線照射側から遠いた
めに、封止材で封入口を塞いでから本硬化工程により封
止材が完全に硬化されるまでの間、および本硬化後長時
間経過した後に封止材が液晶組成物に溶け出して封入口
近傍の液晶組成物の閾値が変動し、これに対応する画素
に表示不良が発生するという問題があった。

【００１０】本発明の目的は、封止材を硬化させるため
の紫外線による液晶組成物のしきい値変動に起因して発
生する画素の表示不良、および封止材の溶け出しによる
封入口近傍の液晶組成物の閾値変動に起因して発生する
画素の表示不良を解消して、良好な表示品質を有する液
晶表示素子を用いた液晶表示装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、封入口に配
置した封止材を硬化させるための紫外線が液晶組成物に
当らないようにし、かつの封止部分の封止材が極力液晶
組成物に混ざり合わないようにするために仮硬化におい
て封止材と液晶組成物の界面を優先的に硬化させるよう
な工程を含むことを特徴とし、またその為に新規な構成
をもつ遮光手段を用いることを特徴とする。

【００１２】すなわち、請求項１に記載の第１の発明
は、一方の面に各々電極を有して対向させた２枚の基板
と、前記２枚の基板間に密封した液晶組成物と、前記基
板の表示領域の周囲に配設したシール材と、前記シール
材の少なくとも１か所に形成した液晶組成物注入用の封
入口と、前記封入口に配設して前記シール材と共に前記
液晶組成物を前記２枚の基板間に密封する封止材とを有
する液晶表示素子を備えた液晶表示装置の製造方法にお
いて、前記液晶表示素子に形成した封入口から前記液晶
組成物を注入後に当該封入口を紫外線硬化型の封止材で
封止し、前記表示領域を除いて前記封止材の少なくとも
前記液晶組成物と接する領域に対して、前記封止材を硬
化させるための紫外線を前記基板面に垂直に照射する封
止材硬化工程を含むことを特徴とする。

【００１３】また、請求項２に記載の第２の発明は、前
記封止材硬化工程が、前記液晶表示素子に前記表示領域
を遮光する遮光マスクを載置し、この遮光マスクを介し
て紫外線を照射することを特徴とする。

【００１４】さらに、請求項３に記載の第３の発明は、
前記封止材硬化工程が、前記液晶表示素子に前記表示領
域を遮光すると共に、前記封止材の前記液晶組成物と接
する領域にスリットを有する遮光マスクを載置し、この
遮光マスクを介して紫外線を照射して前記封止材の仮り
硬化を行うことを特徴とする。

【００１５】そして、請求項４に記載の第４の発明は、
前記封入口の前記封止材のみに紫外線を照射するための
スリットを有する前記液晶表示装置の製造方法に用いる
封止材硬化用遮光マスクを特徴とする。

【００１６】

【作用】上記第１の発明の構成において、封入口に配置
した封止材の硬化時に、その硬化のための紫外線が液晶
組成物にあたらないため、封止材の硬化工程で液晶組成
物が紫外線の照射を受けて、その閾値が変動することが
回避される。

【００１７】また、上記第２の発明の構成において、遮
光マスクは表示領域にある液晶組成物を紫外線から遮断
するため、液晶組成物が紫外線の照射を受けて、その閾
値が変動することが回避される。

【００１８】さらに、第３の発明の構成において、遮光
マスクに設けたスリットが液晶組成物と接する部分の封
止材を硬化させるため、当該封止材が液晶組成物に溶け
出してその閾値を変動させることがない。

【００１９】そして、第４の発明の構成をもつ遮光マス
クは、そのスリットを介して照射される紫外線が液晶組
成物に当たるのを阻止するため、封止材硬化工程の紫外
線照射が液晶組成物の閾値に影響を与えることがない。

【００２０】このように、上記各発明の構成によれば、
封止材で液晶封入口を塞ぐ際に、封止材を硬化させるた
めの紫外線が液晶表示素子の表示領域の液晶組成物に当
るこがなく、紫外線による液晶組成物の閾値変動に起因
して発生する画素の表示不良問題を回避することがで
き、未硬化の封止材が液晶組成物と混ざりあうことを最
少限にすることができるので封止材の溶けだしによる封
入口近傍の液晶組成物の閾値変動に起因して発生する画
素の表示不良問題を低減することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。

【００２２】図１は本発明による液晶表示装置製造方法
で製造した液晶表示素子の概略平面図であって、１は液
晶組成物の封入口、２は上基板、３は下基板、４は封止
材である。

【００２３】同図において、上基板２の一表面には信号
線電極が形成され、下基板３の一表面には走査線電極が
形成されている。

【００２４】上記各基板２，３は、その電極形成面を対
向させてその周縁部間にシール材を介して張り合わさ
れ、両者の間隙に例えばＳＴＮ等の液晶組成物が注入さ
れ、封止材４で封止される。

【００２５】液晶組成物は、上記シール材の一部に設け
た封入口１から注入され、その後封入口１を封止材４で
封止している。なお、シール材は両基板２，３を接着す
ると共に、液晶表示素子の表示領域を画定する。

【００２６】図２は図１に示した液晶表示素子のＸ−Ｘ
線に沿った断面図であって、５は信号線電極、６は走査
線電極７は上配向膜、８は下配向膜、９はシール材、１
０は間隙材、１１は液晶組成物である。

【００２７】同図において、ガラス板等の透明板からな
る上基板２と下基板３のそれぞれの一表面に、スパッタ
法等による透明電極膜を形成し、これを通常のフォトエ
ッチングによるパターニングを施して、上基板２には例
えば６４０本の帯状の信号線電極５を、また下基板３に
は例えば４８０本の帯状の走査線電極６を形成してい
る。

【００２８】信号線電極５、走査線電極６のそれぞれを
覆って、ポリイミド薄膜にラビング処理を施した配向膜
７，８が形成されている。これらの信号線電極５と走査
線電極６が対向交差してマトリクス状の多数の画素電極
を形成する。

【００２９】そして、上配向膜７と下配向膜８のラビン
グ方向のなす角が所定の角度となるように上基板２およ
び下基板３を配置している。

【００３０】上基板２および下基板３の貼り合わせで構
成されるマトリクス状の画素電極からなる表示領域の周
囲には、シール材９としてエポキシ系接着剤を印刷法等
で形成しており、このシール材の少なくとも１か所に
は、液晶組成物を注入する封入口１を設けている。

【００３１】この液晶組成物の封入口１は、信号線電極
５および走査線電極６の外部回路との接続のため接続パ
ッドを配置している側とは反対側に設けている。

【００３２】このように対向して配置したシール材９で
固着した上基板２および下基板３の間には、間隙材１０
としてプラスチック製等のビーズを散布している。

【００３３】シール材９は接着材の機能を有し、上基板
２および下基板３をシール材９を介して固着する際に
は、シール材９を上基板２および下基板３に加熱しなが
ら圧着させて、シール材９が充分に硬化するようにして
いる。

【００３４】これはシール材９が液晶組成物１１に溶け
出して当該液晶組成物を化学的に変質させてしまわない
ようにするためである。

【００３５】上基板２と下基板３の接着固定工程は液晶
組成物１１の注入の前なので、シール材９を介在させて
貼り合わせた上基板２と下基板３を充分に加熱してシー
ル材９を充分に硬化させておく。

【００３６】上基板２および下基板３の間に液晶組成物
１１を注入した後、封入口１は紫外線硬化樹脂からなる
封止材４で塞ぎ、この封止材４と前述のシール材９とに
よって液晶組成物１１は上基板２と下基板３の間に密封
状態に狭持される。

【００３７】図３は本発明による液晶表示装置の製造方
法の一実施例を説明する平面模式図であって、１２は遮
光マスク、１３はスリット、図１，２と同一符号は同一
部分に対応する。

【００３８】また、図４は図３のＸ−Ｘ線に沿った断面
模式図である。

【００３９】図３，図４において、上基板２と下基板３
とをシール材を介して接着固定した後、両基板間に液晶
組成物を注入した液晶表示素子に遮光マスク１２を重ね
る。遮光マスク１２には、封入口の上記封止材４の液晶
組成物との境界領域に対応する部分にスリット１３が形
成されている。

【００４０】図５は図３における封入口部分の拡大模式
図であって、液晶表示素子の表示領域に適用した封止材
を硬化する工程時に液晶組成物にまで紫外線が当らない
ようにするための遮光マスク１２には図４で説明したス
リット１３が形成されている。なお、封入口１にはシー
ル材９と同一のシール材９’が配置されて、封入口の強
度確保と液晶組成物の注入時の整流機能を持たせてい
る。

【００４１】上記スリット付き遮光マスク１２を用い、
紫外線を当該スリット１３の上部（紙面に向かって手前
側）から基板面に対して垂直に照射しながら封止材４を
液晶表示素子内に入り込ませる。

【００４２】封止材４はスリット１３を通過した紫外線
が当っている部分まで入り込み、当該紫外線の照射によ
って硬化する。その後、本硬化により封止材４を完全に
硬化させる。

【００４３】このように、本実施例によれば、封入口１
を封止材４で塞ぐ工程において遮光マスク１２により液
晶表示素子の表示領域に紫外線が当ることを防ぎ、スリ
ット１３によって封止材と液晶組成物11が接触している
部分を優先的に硬化させることで液晶組成物の特性が紫
外線によって変化することを防止できる。

【００４４】次に、上記の構成をもつ液晶表示素子の製
造方法をさらに詳細に説明する。

【００４５】まず、上下基板２，３の電極形成面の表示
領域の周囲に、例えば印刷法によって、シール材９，
９’を塗布する。このシール材の材質としては、熱硬化
性エポキシ樹脂が一般に用いられる。

【００４６】シール材を塗布した２枚の基板２，３を対
向させて貼りあわせる際に、両基板間に所定のギャップ
が均一に保持されるように多数のビーズ状微粒子の間隙
材（スペーサ）を散布する。

【００４７】間隙材１０（図２参照）を散布した上下２
枚の基板２，３を対向させて貼り合わせ、空セル状態の
液晶表示素子を形成する。

【００４８】次に、この空セル状態の液晶表示素子とこ
れに注入すべき液晶組成物を満たした注入用容器とを同
一ベルジャーの中に配置して注入容器を減圧する。

【００４９】そして、減圧のための排気操作を停止し、
空セル状態の液晶表示素子のギャップにおける毛細管現
象を利用して液晶封入口１から液晶組成物を静かに空セ
ル状態の液晶表示素子内に注入する。

【００５０】その後、ベルジャー内を大気圧に開放して
液晶組成物が液晶表示素子内の全面に行き渡り、液晶組
成物が満杯になるようにする。

【００５１】液晶組成物の注入後、液晶組成物を内包し
た液晶表示素子をベルジャーから取り出し、図示しない
治具を用いて全面均一に加圧することで余分な液晶組成
物を封入口１から流出させてこれを除去する。

【００５２】この状態で封入口１に封止材４を塗布し除
圧することで、封止材４が封入口１からセル内に引き込
まれる。所定の量を封入したところで上記した遮光マス
クを用いた紫外線照射で液晶組成物に接触する領域部分
の封止材を優先的に硬化させ（仮り硬化）、その後本硬
化させる。封止材４としては、通常、紫外線硬化型アク
リル接着剤が一般的に用いられる。

【００５３】なお、上記封止材の本硬化工程において、
表示領域を遮光するマスクを用いることにより、液晶組
成物に紫外線が照射されるのを回避するのが望ましい。

【００５４】以上説明した実施例によれば、封止材を硬
化させるための紫外線による液晶組成物のしきい値変動
に起因して発生する画素の表示不良、および封止材の溶
け出しによる封入口近傍の液晶組成物の閾値変動に起因
して発生する画素の表示不良を解消して、良好な表示品
質を有する液晶表示素子を用いた液晶表示装置を提供す
ることができる。

【００５５】以下、上記液晶表示素子を用いた本発明に
よる液晶表示装置の具体例を説明する。

【００５６】図６は本発明による液晶表示装置の構成を
説明する展開斜視図であって、６１は上フレーム、６０
は液晶表示窓、６２は液晶表示素子、３５は駆動回路基
板、３８はスペーサ、３７は光拡散板と導光板および反
射板からなる導光体組立、４２は線状のバックライト光
源を搭載する中間フレーム、３６は冷陰極蛍光灯からな
る線状のバックライト光源（ランプ）、１７はランプカ
バー、２１は下フレームである。

【００５７】また、１８は駆動回路基板３５に形成され
たグランドパット２４に接触される切り起こし片、２０
は下フレーム２１に形成した爪受け２５に固定する爪、
１４は上フレーム６１と液晶表示素子６２を固定する粘
着テープ、５５，５６はバックライトの中央部に直交す
る線に対称な位置に設けた切り抜き部、５７，５８はバ
ックライト光源３６の長手方向に設けた切り抜き部、５
３，５４はバックライト光源３６の両端部の下方部分に
設けた切欠きである。

【００５８】なお、上フレーム６１は例えば０．８ｍｍ
厚の鋼板で、下フレーム２１は鋼板あるいは相当厚例え
ば０．５ｍｍ厚のアルミニウムで構成される。

【００５９】同図において、液晶表示パネルは図に示さ
れる順序で上フレーム６１と下フレーム２１とで挟持固
定される。中間フレーム４２の一端側には冷陰極蛍光灯
からなる線状光源（バックライト光源）３６が設置さ
れ、ランプカバー１７で液晶表示素子６２方向への直接
光を遮断し、その発光光を光拡散板と導光板からなる導
光体組立３７側に指向させる。

【００６０】スペーサ３８は中間フレーム４２に形成さ
れた凹部に設置される導光体組立３７と液晶表示素子６
２との間に介在して表示領域を確定する。

【００６１】下フレーム２１の前記バックライト光源３
６と直交する方向に少なくとも前記液晶表示素子６２の
領域にわたって上記バックライト光源の中央部に直交す
る線に対称な位置に少なくとも一対の切り抜き部５５，
５６が設けられ、前記バックライト光源３６の直下に当
該バックライト光源３６の長手方向に設けた少なくとも
２つの切り抜き部５７，５８と、前記バックライト光源
３６の両端部の下方部分に設けた切欠き５３，５４とが
形成されている。

【００６２】上フレーム６１をステンレス薄板で、下フ
レーム２１をアルミニウム薄板で構成することで液晶表
示装置の剛性を低下させることなく薄型，軽量化を達成
すると共に、バックライト光源３６と直交する方向に少
なくとも液晶表示素子６２の領域にわたって上記バック
ライト光源の中央部に直交する線に対称な位置に設けた
切り抜き部５５，５６、バックライト光源３６の直下に
当該バックライト光源の長手方向に設けた切り抜き部５
７，５８、前記バックライト光源３６の両端部の下方部
分に設けた切欠き５３，５４とで放熱効果が向上し、液
晶表示パネル６２の全面に均一な温度分布を形成し、表
示むらの発生が防止される。

【００６３】また、バックライト光源３６が高周波で駆
動されるために、下フレーム２１とバックライト光源３
６との間の浮遊容量を介して、バックライト光源３６か
ら下フレーム２１に電流が流れる。この電流は、「もれ
電流」と呼ばれるが、この「もれ電流」分だけ、バック
ライト光源３６の点灯に寄与する電流が少なくなるた
め、輝度が低下することになる。また、バックライト光
源３６は長時間点灯させることにより発熱し、バックラ
イト光源３６の近傍は外気に対して温度が上昇するた
め、何の対策を施さなければ、そのバックライト光源３
６の近傍の熱が液晶表示素子６２に直接影響を与え、液
晶表示パネルの温度分布が均一にならないが、切り抜き
部５７，５８を設けることにより、上記「もれ電流」に
よる輝度の低下が防止され、液晶表示パネルの温度分布
の均一化が図られて表示むらの発生が防止される。

【００６４】更に、切り抜き部５７，５８を設けること
で、バックライト光源の熱拡散による輝度の低下を防止
することができる。

【００６５】バックライト光源３６の両端部は、特に、
温度低下を起因とする輝度の低下を招く部分であり、液
晶表示素子の温度分布の均一化を維持できる範囲で温度
を高くしておく必要がある。切欠き５３，５４は液晶表
示素子の温度分布の均一化を図りつつ、輝度の低下を防
止する。機能的には上記切り抜き部５７，５８と同様の
効果を生じる。

【００６６】また、液晶表示素子６２の領域にわたって
上記バックライト光源の中央部に直交する線に対称な位
置に設けた切り抜き部５５，５６は、下フレーム２１の
重量を軽くするとともに、液晶表示パネルの温度分布の
均一化を図ることができる。図７は本発明をカラー液晶
表示装置に適用した場合の具体例を説明する上基板の構
造を説明する要部破断図であって、２３は平滑層、３３
Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂは赤，緑，青のカラーフィルタ、３
３Ｄは各フィルタ同志の間に設けた光遮光膜、５０は信
号線電極である。

【００６７】同図に示したように、上基板２上に赤，
緑，青のカラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ、各フ
ィルタ同志の間に光遮光膜３３Ｄを設けることにより多
色表示が可能になる。

【００６８】なお、各カラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，
３３Ｂ、光遮光膜３３Ｄの上に、これらの凹凸の影響を
軽減させるための絶縁物からなる平滑層２３が形成され
た上に信号線電極５０、配向膜７が形成されている。

【００６９】図８は本発明による液晶表示装置をラップ
トップパソコンの表示部に使用した例を示す斜視図であ
って、６３は前記した液晶表示装置、６４はラップトッ
プパソコンである。

【００７０】本発明による液晶表示装置６３を搭載した
ラップトップソコンによれば、液晶組成物の閾値等の特
性が均一で高品質の表示を得ることができると共に、剛
性を低下させることなく液晶表示装置全体の薄型，軽量
化が達成され、バックライト光源の発熱による表示むら
のない液晶表示装置を提供することができる。

【００７１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、適用対象もＴＦＴ型液晶表示装置、その他
の液晶組成物注入製品に対してその要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
紫外線による液晶組成物の閾値変動や封止材の溶けだし
による液晶封入口近傍の液晶組成物の閾値変動等の特性
変化に起因して発生する画素の表示不良の問題を解決し
て、良好な表示品質を有する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】本発明による液晶表示装置製造方法で製造した
液晶表示素子の概略平面図である。

【図２】図１に示した液晶表示素子のＸ−Ｘ線に沿った
断面図である。

【図３】本発明による液晶表示装置の製造方法の一実施
例を説明する平面模式図である。

【図４】図３のＸ−Ｘ線に沿った断面模式図である。

【図５】図３における封入口部分の拡大模式図である。

【図６】本発明による液晶表示装置の構成を説明する展
開斜視図である。

【図７】本発明をカラー液晶表示装置に適用した場合の
具体例を説明する上基板の構造を説明する要部破断図で
ある。

【図８】本発明による液晶表示装置をラップトップパソ
コンの表示部に使用した例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 封入口 ２ 上基板 ３ 下基板 ４ 封止材 ５ 信号線電極 ６ 走査線電極 ７ 上配向膜 ８ 下配向膜 ９，９’ シール材 １０ 間隙材 １１ 液晶組成物 １２ 遮光マスク １３ スリット。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の面に各々電極を有して対向させた２
   枚の基板と、前記２枚の基板間に密封した液晶組成物
   と、前記基板の表示領域の周囲に配設したシール材と、
   前記シール材の少なくとも１か所に形成した液晶組成物
   注入用の封入口と、前記封入口に配設して前記シール材
   と共に前記液晶組成物を前記２枚の基板間に密封する封
   止材とを有する液晶表示素子を備えた液晶表示装置の製
   造方法において、前記液晶表示素子に形成した封入口か
   ら前記液晶組成物を注入後に当該封入口を紫外線硬化型
   の封止材で封止し、前記表示領域を除いて前記封止材の
   少なくとも前記液晶組成物と接する領域に対して、前記
   封止材を硬化させるための紫外線を前記基板面に垂直に
   照射する封止材硬化工程を含むことを特徴とする液晶表
   示装置の製造方法。
2. 【請求項２】前記封止材硬化工程が、前記液晶表示素子
   に前記表示領域を遮光する遮光マスクを載置し、この遮
   光マスクを介して紫外線を照射することを特徴とする請
   求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 【請求項３】前記封止材硬化工程が、前記液晶表示素子
   に前記表示領域を遮光すると共に、前記封止材の前記液
   晶組成物と接する領域にスリットを有する遮光マスクを
   載置し、この遮光マスクを介して紫外線を照射して前記
   封止材の仮り硬化を行うことを特徴とする請求項１に記
   載の液晶表示装置の製造方法。
4. 【請求項４】前記封入口の前記封止材のみに紫外線を照
   射するためのスリットを有することを特徴とする請求項
   ２または３に記載の液晶表示装置の製造方法に用いる封
   止材硬化用遮光マスク。