(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面基板と、可撓性を有するフイルム基板とをギャップを設けて貼り合わせ、シール剤により包囲した前記ギャップの密閉空間中に液晶を充満させて封止する液晶表示装置の製造方法であって、前記平面基板の貼り合わせ面に前記ギャップを形成するためのスペーサを、テンションをかけてラミネートしたレジストを所定のマスクパターンで露光し現像するホトエッチングによって予め配設するとともに前記平面基板及び前記フイルム基板のいずれか一方の貼り合わせ面に枠状の前記シール剤を転写しておき、前記平面基板を一対の加圧ローラの挟入間隙に進入させるとともに該平面基板に対して傾斜した角度で前記フイルム基板を前記挟入間隙に進入させることで該平面基板と該フイルム基板とを加圧搬送し、同時に、前記挟入間隙へ向けて徐々に狭められる前記平面基板と前記フイルム基板との間に搬送速度に応じて所要量の液晶を吐出し、前記平面基板と前記フイルム基板との間に吐出した前記液晶を基板の搬送方向と反対方向にしごきながら基板間に充満させて注入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】
前記平面基板がガラス基板であ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】
前記加圧ローラに向けて搬送途中の前記平面基板及び前記フイルム基板のいずれか一方にシール剤転写ローラを用いて枠状の前記シール剤を転写することを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記加圧ローラに向けて搬送途中の前記平面基板のスペーサに接着剤塗布ローラを用いて接着剤を塗布することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記シール剤に熱硬化性又は紫外線硬化性の接着剤を用い、前記加圧ローラを通過した後の前記平面基板と前記フイルム基板とに該熱又は紫外線を供給することで、前記シール剤を硬化させて基板同士を接着することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の製造方法に関し、更に詳しくは、基板貼り合わせから液晶注入封止までのプロセスを簡略化する液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に液晶表示装置は、初期洗浄したガラス又はプラスチックの一対の基板に配向剤を塗布して焼成の後、ラビング処理し、シール剤を塗布して貼り合わせ、液晶を注入した後、液晶注入口を封止するプロセスを経て製造される。
基板の貼り合わせでは、先ず、基板間のギャップを一定に保持するためのスペーサを散布しておく。スペーサ散布方式にはウエット方式とドライ方式とがあり、従来フロンやアルコール液にスペーサを混合してスプレーで散布するウエット方式が主流であったが、スペーサ散布密度の均一性、スペーサ塊のないことなどで優位なドライ方式による散布方法が近年確立されつつある。
【０００３】
スペーサを散布した後、下側基板の周辺部にＵＶ接着剤を塗布し、上側基板を表裏反転させて下側基板へ貼り合わせ、プリアライメント、精密アライメントの後、ＵＶ接着剤を硬化させて仮接着する。次いで、熱プレス方式で加圧約１０００ｋｇ（最大）、温度１５０〜２００°Ｃで数時間加熱硬化させる本圧着を行い、セルを形成する。
【０００４】
セルへの液晶の注入は、先ず、最初に液晶注入穴を介してセル内部を真空脱気し、同時に液晶溜め容器の内部も脱気する。この際、セルは、注入穴が小さくて狭いため、脱気が難しい。そのため例えば時間をかけて排気し、セルを加温することで、脱気効果を向上させる。この際、液晶の蒸発を抑制するために多少冷却して粘度を高め、攪拌しながら脱気すると比較的脱気効率が向上する。
【０００５】
次いで、排気ポンプを停止し、セルと液晶溜めとを相互に連通させて、セルの毛管現象を利用して液晶材料を注入する。セルの大半に液晶を充填したところで、液晶溜めに乾燥した不活性ガスを導入して加圧し、その圧力で注入を続行してセル内に液晶を充満させる。
セル内への液晶の注入は、一般に液晶の粘度が高いことから困難な作業となる。もしも液晶材料を無理に注入すれば、注入穴付近の配向層の表面が損傷することもある。このような不具合を避けるためには真空脱気終了後、セルと液晶溜めとを加温して、液晶の粘度を低下させておくと、注入作業が容易となり、配向層の表面が損傷することもなくなる。
【０００６】
次いで、液晶を充填したセルの注入穴を封止する。この際、注入穴の周辺は液晶で濡れていて、気泡が混入しないように、注入穴周辺のみの液晶を拭き取ることは非常に難しい。従来このような濡れた状態の注入穴を封止する手段としては、例えば予め注入穴にクローム、ニッケル、銅、金などの金属を蒸着又はメッキしておき、液晶で濡れた状態のまま注入穴をハンダ封止するもの、或いは注入穴にイリジウム、錫、鉛などのウッドメタルを挿入して仮封止した後で、液晶を拭き取り、その後に接着剤で封止するものなど種々の方策が採られていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の液晶表示装置の製造方法では、基板の貼り合わせプロセスと、液晶の注入プロセスとが別途独立していたため、それぞれの製造ラインが必要となり設備規模が大きくなる欠点があった。また、それぞれの基板貼り合わせ作業、液晶注入作業において煩雑且つ高度な技術が必要となった。
【０００８】
即ち、スペーサを塊のない均一な密度で配設しなければならないため、高度な散布技術が必要となった。
背面基板と表面基板との電極を一致させるため、貼り合わせ時に、プリアライメント、精密アライメントと、段階的にアライメントを行わなければならなかった。
【０００９】
小さな注入穴に対してセル内部を確実に真空脱気しなければならないため、時間をかけて排気し、且つセルを加温することで、脱気効果を向上させる必要があった。また、脱気効率を高めるためには、液晶を多少冷却して粘度を高め、攪拌しながら真空脱気する必要もあった。
一方、粘度の高い液晶をセル内に確実に充満させるためには、真空脱気終了後、セルと液晶溜めとを加温して、液晶の粘度を低下させる必要もあった。
【００１０】
更に、濡れた状態の注入穴を確実に封止するには、予め注入穴にクロームなどの金属を蒸着又はメッキしておき、液晶の注入の後にハンダ封止するなどの方策が必要となった。
【００１１】
このため、従来の製造方法では、設備コストが増大するとともに、煩雑な製造プロセスを必要とするため、製造時間が長くなり且つ製品コストも増大する欠点があった。また、毛管現象を利用して液晶材料を注入するため、薄型化、大面積化が困難な欠点もあった。
【００１２】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、基板の貼り合わせプロセスと、液晶の注入プロセスとを同時に可能にすることで、製造ラインを統合し、製造プロセスを簡単にすることのできる液晶表示装置の製造方法を提供し、製造設備の簡素化、製造時間の短縮、製品コストの低減を図ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、平面基板と、可撓性を有するフイルム基板とをギャップを設けて貼り合わせ、シール剤により包囲した前記ギャップの密閉空間中に液晶を充満させて封止する液晶表示装置の製造方法であって、前記平面基板の貼り合わせ面に前記ギャップを形成するためのスペーサを、テンションをかけてラミネートしたレジストを所定のマスクパターンで露光し現像するホトエッチングによって予め配設するとともに前記平面基板及び前記フイルム基板のいずれか一方の貼り合わせ面に枠状の前記シール剤を転写しておき、前記平面基板を一対の加圧ローラの挟入間隙に進入させるとともに該平面基板に対して傾斜した角度で前記フイルム基板を前記挟入間隙に進入させることで該平面基板と該フイルム基板とを加圧搬送し、同時に、前記挟入間隙へ向けて徐々に狭められる前記平面基板と前記フイルム基板との間に搬送速度に応じて所要量の液晶を吐出し、前記平面基板と前記フイルム基板との間に吐出した前記液晶を基板の搬送方向と反対方向にしごきながら基板間に充満させて注入するものである。
【００１４】
この製造方法では、基板の貼り合わせと、液晶の注入とが同一のプロセスで行えるようになり、独立の製造ラインが不要になるとともに、真空注入プロセスも不要となり、設備が簡素なものとなって、且つ製造時間も短縮可能となる。
【００１５】
なお、前記平面基板をガラス基板とすることができる。ガラス基板とフィルム基板とを組み合わせることにより、搬送系に適したものとなる。
【００１６】
そして、製造方法は、前記加圧ローラに向けて搬送途中の前記平面基板及び前記フイルム基板のいずれか一方にシール剤転写ローラを用いて枠状の前記シール剤を転写することができる。
この製造方法では、シール剤の転写が、基板貼り合わせ、液晶の注入と一連のプロセスで行えるようになる。
【００１７】
また、製造方法は、前記加圧ローラに向けて搬送途中の前記平面基板のスペーサに接着剤塗布ローラを用いて接着剤を塗布するものであってもよい。
この製造方法では、接着剤の塗布が、基板貼り合わせ、液晶の注入と一連のプロセスで行えるようになる。
【００１８】
更に、製造方法は、前記シール剤に熱硬化性又は紫外線硬化性の接着剤を用い、前記加圧ローラを通過した後の前記平面基板と前記フイルム基板とに該熱又は紫外線を供給することで、前記シール剤を硬化させて基板同士を接着してもよい。
この製造方法では、基板同士の本接着が、基板貼り合わせ、液晶の注入と一連のプロセスで行えるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に使用する製造装置及び液晶ラミプロセスの一例を示す説明図である。
【００２０】
小径筒状の加圧ローラ１には、所定の挟入間隙を隔てて大径筒状の加圧ローラ３を軸心が同一方向で平行となるように対向配置してある。加圧ローラ１、３は、所定の挟入間隙を保持して回転することで、挟入間隙に挿入した被挿入体を加圧するようになっている。この例で、被挿入体は、例えば加圧ローラ１が半時計方向、加圧ローラ３が時計方向に回転されることで、加圧されながら図中左方向へ加圧搬送されるようになっている。
【００２１】
加圧ローラ１の搬送方向上流側及び下流側には、加圧ローラ１と共に水平方向の搬送路面を形成する複数のガイドローラ５を、加圧ローラ１と同一軸心方向で平行に配設してある。また、加圧ローラ３の搬送方向下流側には、加圧ローラ３と共に水平方向の搬送路面を形成する複数のガイドローラ７を、加圧ローラ３と同一軸心方向で平行に配設してある。従って、加圧ローラ１、３の搬送方向下流側では、ガイドローラ５とガイドローラ７が対向配置された搬送路を形成している。
【００２２】
加圧ローラ１、３に対して搬送方向上流側のガイドローラ５は、不図示のＰＥＴベースを下敷きにしてガラス基板９を加圧ローラ１、３間へ搬送する。このガラス基板９を挟んでガイドローラ５の上方には、加圧ローラ１、３と同一軸心方向で平行に配設した接着剤塗布ローラ１１を配設してある。
接着剤塗布ローラ１１の近傍には、同一軸心方向で平行に配設した接着剤供給ローラ１３を配設してあり、接着剤供給ローラ１３は外周面を接触させて接着剤塗布ローラ１１に接着剤１５を供給する。接着剤１５の供給された接着剤塗布ローラ１１は、ガラス基板９の上面に形成されたスペーサ１７に外周を接触させて接着剤１５を塗布する。
【００２３】
ガラス基板９の上面には、カラーフィルター側となるフイルム基板１９が重ねられる。従って、重ね合わされたガラス基板９とフイルム基板１９とは、加圧ローラ１、３の挟入間隙に進入することで加圧搬送される。この際、フイルム基板１９は、ガラス基板９と所定の傾斜角度を有して挟入間隙へ搬送される。即ち、加圧ローラ１、３の挟入間隙の直前において、ガラス基板９とフイルム基板１９との間には、離間空間が形成されている。
【００２４】
この離間空間には、加圧ローラ１、３の軸心方向に長い液晶注入ノズル２１を配設してある。液晶注入ノズル２１は、液晶２２を吐出する開口を加圧ローラ１、３の挟入間隙へ向けて開口している。従って、ガラス基板９とフイルム基板１９とを加圧ローラ１、３へ搬送している状態において、液晶注入ノズル２１から吐出された液晶２２は、このガラス基板９とフイルム基板１９との間に注入されるようになっている。
【００２５】
液晶注入ノズル２１から吐出される液晶は、搬送速度に応じて所要量が吐出されるように制御されており、後述する枠状のシール剤２４により閉鎖された領域に充満される。
加圧ローラ３へ搬送されるフイルム基板１９の近傍には、加圧ローラ３と同一軸心方向で平行なシール剤転写ローラ２３をフイルム基板１９の貼り合わせ面に対向して配設してある。シール剤転写ローラ２３の外周には、不図示のシール剤供給手段からシール剤２４が供給されるようになっている。シール剤２４は、例えば枠形状となるようにシール剤転写ローラ２３に供給される。外周面にシール剤２４の供給されたシール剤転写ローラ２３は、フイルム基板１９の貼り合わせ面に接触してフイルム基板１９の搬送速度と同期して回転し、枠状のシール剤２４をフイルム基板１９の貼り合わせ面に転写する。
【００２６】
ここで、シール剤２４としては、ＵＶ硬化樹脂を好適に用いることができる。また、この実施形態では、シール剤転写ローラ２３をフイルム基板１９に対向配置した場合を図示してあるが、シール剤転写ローラ２３は、ガラス基板９に対向配置し、シール剤２４をガラス基板９へ転写するものであってもよい。また、ガラス基板に代えてプラスチック基板に代えても良い。
【００２７】
加圧ローラ１、３の搬送方向下流側のガイドローラ５、７の末端には、カッター２５を配設してあり、カッター２５は加圧ローラ１、３によって貼り合わされたガラス基板９とフイルム基板１９とを、ローラ軸心方向の切断線を境に搬送方向前後に分断するようになっている。
また、加圧ローラ１、３とカッター２５との間には不図示の加熱手段、及び紫外線照射ランプを設けてあり、加熱手段、及び紫外線照射ランプはガイドローラ５、７によって挟持されて搬送されるセルに対して熱、及び紫外線を供給するようになっている。
【００２８】
なお、上述した製造装置は、後述する本実施形態の製造方法に好適に用いることができるものであるが、本発明に係る製造方法は、この製造装置によらず、他の構成よりなる製造装置により実施されるものであってもよい。
【００２９】
次に、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明する。
この製造方法においては、液晶表示装置の背面基板としてガラス基板９を用い、前面基板（カラーフィルター側基板）としてフイルム基板１９を用いる。
ガラス基板９、フイルム基板１９には、基板貼り合わせの後に対向配置されるコモン電極、セグメント電極を予め形成してある。
【００３０】
また、ガラス基板９には配向膜を形成しておき、ラビング処理を施しておく。ガラス基板９としては、ＰＥＴベース付きのものが好適となる。ガラス基板９上の貼り合わせ面には、所定のマスクパターンを用いてホトエッチングによりスペーサ１７を形成しておく。フイルム基板１９の貼り合わせ面に対しても、ＰＶＡをディップコートした後、ラビング処理を施しておく。
【００３１】
上述の製造装置による場合では、先ず、フイルム基板１９又はガラス基板９の貼り合わせ面に、シール剤２４を転写する。シール剤２４は、フイルム基板１９とガラス基板９とを貼り合わせた後に、液晶２２を包囲して封止するように、閉鎖した枠形状のものを転写する。シール剤２４の転写は、ラミ工程の前に予め行っても、或いはラミ工程に組み込むことで、フイルム基板１９とガラス基板９との加圧の直前に行うもののいずれであってもよい。なお、図１では、シール剤転写ローラ２３を用いて加圧の直前にフイルム基板１９へ転写する場合を示している。
【００３２】
ガラス基板９とフイルム基板１９との貼り合わせと、液晶２２の封止とを同時に行う基板貼り合わせ及び液晶封止プロセス（以下、「液晶ラミプロセス」という）では、ガラス基板９をガイドローラ５により加圧ローラ１、３方向へ搬送する。その際、予め形成しておいたスペーサ１７へ、接着剤塗布ローラ１１によって接着剤１５を塗布する。
【００３３】
一方、加圧ローラ１、３の挟入間隙へは、ガラス基板９と所定の傾斜角度を有してフイルム基板１９を搬送する。従って、ガラス基板９とフイルム基板１９とは、加圧ローラ１、３の挟入間隙へ進入することにより加圧されて、スペーサ１７の接着剤１５、シール剤２４を介して仮り接着状態となる。この際のガラス基板９とフイルム基板１９とのアライメントは、従来のラミネータを用いる印刷技術により高精度に行うことができる。
【００３４】
加圧ローラ１、３の挟入間隙の直前に形成されている離間空間では、液晶注入ノズル２１から液晶２２を挟入間隙へ向けて吐出する。従って、吐出された液晶２２は、ガラス基板９とフイルム基板１９との間に注入される。
ガラス基板９とフイルム基板１９とは、両者の間隔が挟入間隙へ向かって徐々に狭くなる。このことから、ガラス基板９とフイルム基板１９との間に注入された液晶２２は、ガラス基板９とフイルム基板１９とが挟入間隙へ進入するに伴い、挟入間隙の位置でガラス基板９とフイルム基板１９との間に充満される一方、残量が基板の搬送方向と反対方向に相対移動して押し出されることになる。
【００３５】
従って、ガラス基板９とフイルム基板１９との間には、挟入間隙を通過することで、液晶２２がしごかれた状態で、気泡の混入する余地なく、充満状態で注入されることになる。
この状態で、ガラス基板９とフイルム基板１９とを順次加圧搬送すると、シール剤２４の端末辺２４ａが相対移動してくる。端末辺２４ａは、離間空間で滞留している余剰液晶２２の中へと進入し、挟入間隙にて加圧ローラ１、３によってガラス基板９とフイルム基板１９とによって加圧される。
【００３６】
これにより、ガラス基板９とフイルム基板１９との間には、枠状に転写されたシール剤２４により包囲されて液晶２２が封止されることになる。
加圧ローラ１、３を通過した後のガラス基板９とフイルム基板１９とには、加熱手段、紫外線ランプにより、加熱と紫外線照射を行う。これにより、ＵＶ硬化樹脂からなるシール剤２４を硬化させるとともに、スペーサ１７の接着剤１５を硬化させて、ガラス基板９とフイルム基板１９とを密着固定する。
【００３７】
密着固定の終了したガラス基板９とフイルム基板１９とは、シール剤２４の部分でカッター２５により分断することで、１枚ずつのセルとして製造される。
【００３８】
このように、上述した液晶表示装置の製造方法によれば、液晶ラミプロセスによるため、気泡の混入のない信頼性の高い液晶表示装置を、容易に、しかも、短時間で製造することが可能になる。
基板の貼り合わせと、液晶２２の注入とを同一のプロセスで行うことができるので、従来のようにそれぞれ独立の製造ラインを設ける必要がなくなり、しかも、真空注入プロセスが不要となるので、設備を簡素にして設備コストを低減することができる。
【００３９】
製造プロセスを削減できるので、製造時間を短縮して、且つ製品コストも低減させることができる。
従来のように毛管現象を利用して液晶材料を注入する必要がなく、液晶ラミプロセスで液晶２２の注入が行えるので、液晶表示装置の薄型化、大面積化が容易となる。
【００４０】
フイルム基板１９として従来ラミネートに使用する感材が利用可能となるので、これによっても、製品コストを低減させることができる。
更に、従来必要であった標準化の困難な煩雑且つ高度な技術が不要になるため、自動化も容易となる。
【００４１】
【実施例】
次に、上述の実施形態に係る製造方法により実際に液晶表示装置を製造して評価した結果を説明する。図２は本実施例による液晶ラミプロセスのラミ直前の状態を示す斜視図、図３は本実施例により製作した液晶素子のＶ／Ｔ特性を示した説明図である。以下、実施条件を示す。
【００４２】
0003654483.tif 000002
【００４３】
0003654483.tif 000003
【００４４】
0003654483.tif 000004
【００４５】
0003654483.tif 000005
【００４６】
0003654483.tif 000006
【００４７】
0003654483.tif 000007
【００４８】
0003654483.tif 000008
【００４９】
なお、基板自体は１００°Ｃ３０分ではなんの反りも発生しなかったが、１３０°Ｃ３０分では若干の反りが生じた。
【００５０】
0003654483.tif 000009
【００５１】
0003654483.tif 000010
【００５２】
0003654483.tif 000011
【００５３】
＜評価結果＞
上述の条件により３つのセルを製作して液晶ラミ状況、ギャップ均一性、動作状況について評価した。
0003654483.tif 000012
【００５４】
0003654483.tif 000013
【００５５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１に係る液晶表示装置の製造方法によれば、基板の貼り合わせと、液晶の注入とを同一のプロセスで行うことができるので、独立の製造ラインが不要となり、しかも、真空注入プロセスが不要となるので、設備を簡素にして設備コストを低減することができる。また、製造プロセスを削減できるので、製造時間を短縮して、且つ製品コストも低減させることができる。この結果、製造設備の簡素化、製造時間の短縮、製品コストの低減を達成することができる。
【００５６】
そして、搬送途中の平面基板又はフイルム基板にシール剤転写ローラを用いてシール剤を転写する製造方法によれば、シール剤の転写を、基板貼り合わせ、液晶の注入と一連のプロセスで行うことができる。
また、搬送途中の平面基板のスペーサに接着剤塗布ローラを用いて接着剤を塗布する製造方法によれば、接着剤の塗布を、基板貼り合わせ、液晶の注入と一連のプロセスで行うことができる。
【００５７】
更に、シール剤に熱硬化性又は紫外線硬化性の接着剤を用い、加圧ローラを通過した後の平面基板とフイルム基板とに熱又は紫外線を供給する製造方法によれば、基板同士の本接着を、基板貼り合わせ、液晶の注入と一連のプロセスで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の製造方法に使用する製造装置及び液晶ラミプロセスの一例を示す説明図である。
【図２】本実施例による液晶ラミプロセスのラミ直前の状態を示す斜視図である。
【図３】本実施例により製作した液晶素子のＶ／Ｔ特性を示した説明図である。
【符号の説明】
１、３  加圧ローラ
９  ガラス基板
１１  接着剤塗布ローラ
１５  接着剤
１７  スペーサ
１９  フイルム基板
２２  液晶
２３  シール剤転写ローラ
２４  シール剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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