(57)【要約】【課題】画像品質や生産性が高く低価格の液晶表示素子を製造するその製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】基板上に形成した画素電極１１の周囲にシール接着剤１３の枠を塗布により形成するシール接着剤塗布工程と、外部から電気的に遮蔽された空間内で、この枠内に液晶１２の液滴１２ａを除電しながら滴下する滴下工程とを含んだ製造方法にした。また、画素電極１１の周囲にシール接着剤１３の枠を塗布により形成するシール接着剤塗布手段５３と、この枠内に液晶１２の液滴１２ａを滴下する滴下手段５４と、画素電極を形成した基板８及び滴下手段５４を囲って、その内側と外側とを電気的に遮蔽する遮蔽手段５５と、液滴１２ａを含めて遮蔽手段５５の内側の空間を除電する除電手段１８とを具備した製造装置５１にした【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と表面に画素電極を形成した第２の基板とを有し、
シール接着剤により、前記第１及び第２の基板間に液晶を封止するとともに前記第１及び第２の基板を貼り合わせてなる液晶表示素子の製造方法において、
前記画素電極の周囲に前記シール接着剤の枠を塗布により形成するシール接着剤塗布工程と、
外部から電気的に遮蔽された空間内で、前記枠内に前記液晶の液滴を除電しながら滴下する滴下工程とを含んでいることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】
第１の基板と表面に画素電極を形成した第２の基板とを有し、
シール接着剤により、前記第１及び第２の基板間に液晶を封止するとともに前記第１及び第２の基板を貼り合わせてなる液晶表示素子の製造装置において、
前記画素電極の周囲に前記シール接着剤の枠を塗布により形成するシール接着剤塗布手段と、
前記枠内に前記液晶の液滴を滴下する滴下手段と、
前記第２の基板及び前記滴下手段を囲って、その内側と外側とを電気的に遮蔽する遮蔽手段と、
前記液滴を含めて前記遮蔽手段の内側の空間を除電する除電手段とを具備したことを特徴とする液晶表示素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子の製造方法及び製造装置に係り、特に表示エリアに液晶を滴下した後に基板を貼り合わせる工程を有する液晶表示素子の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）と呼ばれてその高解像度と高輝度で注目されている、シリコンＩＣ基板とガラス基板とを貼り合わせてなる反射型液晶表示素子の一般的構造を図６に示す。
図６（ａ）は組立て図であり、図６（ｂ）は組立て後の図６（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に相当する位置での断面図である。
【０００３】
この反射型液晶表示素子１００は、反射防止膜１０８と透明電極膜１０１とを対向する表面のそれぞれに形成したガラス基板１０２と、画素電極（以下表示エリアと称する）１０３を一表面に有するシリコンＩＣ基板１０４とを対向配置し、両基板１０２，１０４を、表示エリア１０３を囲んで枠状に塗布したシール接着剤１０７により固着した後、この枠内のセルギャップに液晶注入口１０９から液晶１０５を注入して封止した構成となっている。
このシール接着剤１０７は、両基板の隙間（セルギャップ）の間隔を一定にするためのスペーサボールと接着剤とからなるものである。
【０００４】
この反射型液晶表示素子（ＬＣＯＳ）の主たる用途は、コスト競争の激しい小型のデータプロジェクタやリアプロジェクションテレビ向けであることから、この素子に対しもコストを大幅に低減することが市場から要求されている。
液晶表示素子の一般的な製造方法においては、２枚のガラス基板をシール接着剤により貼り合わせた後に、真空中で液晶注入工程及び注入口封止工程を行うが、これらの工程を経ることで、合計１０時間以上の製造時間を要し、装置も大型化することからコスト低減には限界があった。
【０００５】
一方、反射型液晶表示素子（ＬＣＯＳ）においては、素子のパネルサイズは、０．５インチから０．９インチサイズという比較的小さいサイズが一般的である。
また、セルギャップは、液晶応答速度の高速化のため１μｍから３μｍの狭ギャップになっている。そのため、液晶の封入口が有効画素エリアに近接したレイアウトになっており、封止工程を起因とする不良が画素エリア内に発生し易くなっているという問題があった。
【０００６】
そこで、コスト低減を実現するために、また、封止工程を起因とする不良発生を避けるために、２枚のガラス基板の一方に予めシール接着剤を枠状に塗布し、その枠内に液晶を滴下した後に両ガラス基板をプレスして貼り合わせるといういわゆる液晶滴下工法が提案されている（非特許文献１参照）。
【０００７】
即ち、透明電極及びカラーフィルターを有するガラス基板と、ＴＦＴアレイ基板とを貼り合わせる際に、まず、それぞれの基板に配向膜を形成し、一方の基板上には素子の液晶層の厚さ（セルギャップ）を決めるスペーサボールを散布し、他方の基板上には、後にプレスにより両基板を貼り合わせるためのシール接着剤を有効画素エリアの周囲に封止口を設けることなく枠状に塗布しておく。
次にシール接着剤で囲んだ範囲に液晶を適量滴下する。
その後、両基板にシール接着剤が接触するまでプレスし、さらにＵＶ光の照射等によりシール接着剤を硬化させることで両基板を所定のセルギャップで固着するという工法である。
この工法によると、液晶注入工程及び液晶封止工程を行うことなく、所望のサイズの液晶表示素子を得ることができる。
【０００８】
一方、液晶の滴下に要する時間を短縮する工法が特許文献１に記載されている。
この工法は、滴下する液晶の液滴を強制的に帯電させることで、液滴が静電気力によって基板に引き寄せられるように付着するので、滴下に要する時間を短縮できるとされる工法である。
【０００９】
【特許文献１】
特開平３−３９９２９号公報
【非特許文献１】
「ＳＩＤ（Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）  ０１  ＤＩＧＥＳＴ」，（米国），２００１年，ｐ．１３５０−１３５３
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の液晶滴下工法は、特に大型液晶パネルの製造工程において液晶の定量が比較的容易に行えるものである。
例えば、１０インチの素子パネルにおける３μｍというセルギャップの場合に必要な液晶滴下量は、約１００μｌ（マイクロリットル）であり、２２インチの素子パネルにおける５μｍのセルギャップの場合に必要な液晶滴下量は、約０．７５ｍｌ（ミリリットル）である。
これらの量は、滴下における定量を市販のディスペンサを用いても支障なく行うことが可能な程度の量である。
【００１１】
しかしながら、反射型液晶表示素子（ＬＣＯＳ）の製造工程においては、上述のようにサイズが小さく、また、セルギャップが狭いことから、必要な液晶の滴下量は、０．１μｌ（マイクロリットル）から１．２μｌ（マイクロリットル）という微量であり、市販のディスペンサでこのような微少体積を良好な再現性で定量し、吐出滴下することは極めて困難であった。
【００１２】
そのため、この微量な液滴の定量と吐出滴下を実現するために、精度よく定量、吐出滴下が可能な、市販品ではない特別な装置が必要であり、素子の製造コストが高くなってしまうという問題があった。
また、このような特別な装置を用いて微量な液滴の滴下を行った場合、安定して定量滴下ができず、再現性が充分に得られないという問題があることが判明した。
【００１３】
さらに、液晶を帯電させて滴下する方法においても、液晶を表示素子として機能させるために１０１４Ω・ｍ以上の高抵抗率にしてあるので、液晶がディスペンサ内の配管等の経路を通過する際に既に帯電してしまって微量な液滴に安定的に帯電がされず、滴下量にばらつきが生じていた。
また、滴下するディスペンサ周囲の帯電状況による影響や、装置外部からの電気的影響も受けて滴下の再現性が得られないという問題が生じていた。
以上のような種々の問題に起因して、従来の製造方法や装置で製造した液晶表示素子は、画像品質が低く、生産性が低くコストアップになっていた。
【００１４】
そこで本発明が解決しようとする課題は、液晶の微量の液滴を良好な再現性をもって基板上に滴下することができ、画像品質や生産性が高く低価格の液晶表示素子の製造が可能な、液晶表示素子の製造方法及び製造装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の構成を有する。
即ち、請求項１は、第１の基板７と表面に画素電極１１を形成した第２の基板８とを有し、シール接着剤１３により、前記第１及び第２の基板７，８間に液晶１２を封止するとともに前記第１及び第２の基板７，８を貼り合わせてなる液晶表示素子の製造方法において、
前記画素電極１１の周囲に前記シール接着剤１３の枠を塗布により形成するシール接着剤塗布工程と、外部から電気的に遮蔽された空間内で、前記枠内に前記液晶１２の液滴１２ａを除電しながら滴下する滴下工程とを含んでいることを特徴とする液晶表示素子５０の製造方法である。
【００１６】
また、請求項２は、第１の基板７と表面に画素電極１１を形成した第２の基板８とを有し、シール接着剤１３により、前記第１及び第２の基板７，８間に液晶１２を封止するとともに前記第１及び第２の基板７，８を貼り合わせてなる液晶表示素子の製造装置において、
前記画素電極１１の周囲に前記シール接着剤１３の枠を塗布により形成するシール接着剤塗布手段５３と、前記枠内に前記液晶１２の液滴１２ａを滴下する滴下手段５４と、前記第２の基板８及び前記滴下手段５４を囲って、その内側と外側とを電気的に遮蔽する遮蔽手段５５と、前記液滴１２ａを含めて前記遮蔽手段５５の内側の空間を除電する除電手段１８とを具備したことを特徴とする液晶表示素子５０の製造装置５１である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１乃至図５を用いて説明する。
図１は、本発明の液晶表示素子の製造装置の一実施例を示す概略正面図であり、
図２は、本発明の液晶表示素子の製造装置の他の実施例を示す概略平面図であり、
図３は、本発明の液晶表示素子の製造装置で製造する液晶表示素子を説明する斜視図と断面図であり、
図４は、本発明の液晶表示素子の製造装置で製造する液晶表示素子の他の基板構成を説明する斜視図であり、
図５は、本発明の液晶表示素子の製造装置における要部を説明する概略図である。
【００１８】
図１は、本発明の液晶表示素子５０の製造装置５１の一実施例を示している。
この装置は、製造工程に対応した複数のブロックで構成されており、各ブロックを製造工程に従って図の左側から右側に向かって順番に配列したインライン型に構成されている。
液晶表示素子５０は、各ブロックに備えられた搬送装置２２により各ブロックを移動しながら製造される。
【００１９】
まず、この製造装置５１で製造される液晶表示素子５０の一例について、その構成を図３を用いて説明する。
図３（ａ）は、組立てを説明する斜視図であり、図３（ｂ）は組立て後の図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面に相当する位置での断面図である。
【００２０】
この液晶表示素子５０は反射型であり、反射防止膜９と透明電極膜１０とを対向する表面のそれぞれに形成したガラス基板７と、画素電極（以下表示エリアと称する）１１を一表面に有するシリコンＩＣ基板８とを対向配置し、表示エリア１１の周囲に枠状にシール接着剤１３を塗布し、その枠内に液晶１２を封止しつつ両基板７，８を固着した構成となっている。
シール接着剤１３は、両基板２，４の隙間（セルギャップ）の間隔を一定にするためのスペーサボールと接着剤とからなるものである。
【００２１】
次に、上述した液晶表示素子５０の製造装置５１における各ブロックについて図１を用いて説明する。
【００２２】
＜第１のブロック＞
第１のブロックは基板供給ステージ１である。
搬送装置７上にセットしたシリコンＩＣ基板８は、この搬送装置２２により第２のブロックへ搬送され、第２のブロックに供給される。シリコンＩＣ基板８上には、予め表示エリア１１が形成されている。
【００２３】
このシリコンＩＣ基板８は、上述したような１素子単位の形態（図３参照）に限らず、図４に示すような複数の液晶表示素子を得ることができるウエハー形態であってもよい。
図４には、複数の図示しない表示エリアが形成された円形のシリコンＩＣ基板８Ａ上のそれぞれの表示エリア周囲にシール接着剤１３が枠状に塗布された状態を示している。一方、ガラス基板７Ａは角形のものを示している。
【００２４】
＜第２のブロック＞
第２のブロックはシール接着剤塗布室２である。
この塗布室２には、搬送装置２２と、シール接着剤１３を塗布するための塗布手段５３である塗布ヘッド１４及び塗布幅や塗布量を制御するための塗布制御装置１５とを備えている。
【００２５】
当ブロックにおいて、第１のブロックから搬送されたシリコンＩＣ基板８上の表示エリア１１の周囲にシール接着剤１３が枠状に塗布される。
ウエハー形態のシリコンＩＣ基板８Ａの場合、シール接着剤１３は各表示エリアのそれぞれの周囲に枠状に塗布される。
【００２６】
この塗布後、搬送装置２２により、シリコンＩＣ基板８は第３ブロックへ搬送される。シール接着剤１３についての詳細は後述する。
【００２７】
＜第３のブロック＞
第３のブロックは液晶滴下室３である。
この液晶滴下室３には、搬送装置２２と、液晶１２を滴下するための滴下手段５４であるニードル１６ａを備えた滴下ヘッド１６及び定量計測して滴下を制御する滴下制御装置１７とを備えている。
また、滴下ヘッド１６のニードル１６ａの先端近傍には除電装置１８の除電電極１８ｂが配設されている。また、シリコンＩＣ基板８及び滴下ヘッド１６を外部から電気的に遮蔽するための遮蔽シールド１９が設けられている。
【００２８】
この遮蔽シールド１９と除電装置１８とについて図５を用いて詳述する。
アースをとった滴下台２０上にセットされたシリコンＩＣ基板８の上方には、液晶１２を滴下する滴下ヘッド１６が配置されている。
当図では滴下ヘッド１６のニードル１６ａの先端に液晶１２の液滴が付着した滴下直前の状態を示している。
【００２９】
滴下ヘッド１６及びシリコンＩＣ基板８を囲んで遮蔽シールド１９が設けられている。この遮蔽シールド１９は、アースをとった金属製の網（又は板）により形成されている。
従って、遮蔽手段５５である遮蔽シールド１９滴下台２０とで囲まれた内部は、外部に対して電気的に遮蔽されて帯電することはない。
【００３０】
一方、除電手段である除電装置１８は高圧印可式であり、高圧トランス１８ａと高圧によってイオン流を除電電極１８ｂとこれらを連結する高圧ケーブル１８ｃとで構成される。除電電極からは、高電圧の印可によるコロナ放電でイオン流が発生して被除電物を除電する。
【００３１】
高圧トランス１８ａは遮蔽シールド１９の外側に配置され、滴下ヘッド１６のニードル１６ａの先端近傍に除電電極１８ｂが配置され、それぞれが高圧ケーブル１８ｃで接続されている。この除電装置１８は高圧印可式に限るものではない。
【００３２】
この除電装置１８により、滴下する液晶１２の液滴１２ａが帯電していても、これを除電し、電気的に中和した状態にして滴下させることができる。また、遮蔽シールド内も除電して電気的に中和した空間にするので、液晶の滴下が高い再現性で実施できる。
【００３３】
図１において、第２のブロックから搬送されたシリコンＩＣ基板８は、滴下台２０の所定の位置にセットされる。
滴下ヘッド１６のニードル１６ａの先端からは、滴下制御装置１７により定量にされた液滴１２ａがシリコンＩＣ基板８のシール接着剤１３で囲まれた表示エリア１１に滴下される。
この滴下においては、上述したように除電装置１８を動作させるので液滴１２ａは除電された状態で滴下される。
【００３４】
所定量の滴下終了後、シリコンＩＣ基板８は搬送装置２２によって第４のブロックへ搬送される。
【００３５】
＜第４のブロック＞
第４のブロックはプレス室４であり、このプレス室４で仮貼り合わせを行う。
このプレス室４は、搬送装置２２と、上定盤２３ａと下定盤２３ｂからなるプレス定盤と、プレス装置２４と、当室内の圧力を制御する圧力制御装置２５と、真空ポンプ２６とを備えている。
【００３６】
図示しない供給装置によって予めプレス室４に搬入供給されたガラス基板７は、上定盤の下側にセットされ、第３のブロックから搬送されたきたシリコンＩＣ基板８が下定盤の上側にセットされる。
【００３７】
両基板７，８の位置合わせを行った後、当室内の空気を真空ポンプ２６により１Ｐａ以下の略真空状態になるまで排気する。
【００３８】
排気完了後、プレス装置２４により上下の定盤２３ａ，２３ｂを接近させ、シール接着剤１３がシリコンＩＣ基板８とガラス基板７とに密着するまでプレスする。
【００３９】
その後、圧力制御装置２５により当室内の圧力を１Ｐａ以下の略真空状態から大気圧状態まで上昇させる。
【００４０】
この圧力上昇に伴って、シリコンＩＣ基板８と、ガラス基板７と、シール接着剤１３とで封じられた空間（以下、液晶セル部２１と称する）は、除々にそのセルギャップを減じ、シール接着剤１３に混入したスペーサが両基板７，８に当接して所定の均一なセルギャップとなったところで仮貼り合わせが完了する。
この際、セルギャップを減じさせるために、圧力上昇に加えて、プレス装置２４により上下の定盤２３ａ，２３ｂを接近させてシリコンＩＣ基板８とガラス基板７とを補助的にプレスしてもよい。
【００４１】
この仮貼り合わせが完了した液晶表示素子８は、搬送装置２２により第５のブロックへ搬送される。
【００４２】
＜第５のブロック＞
第５のブロックは固着室５であり、この固着室５で本貼り合わせを行う。
この固着室５は、搬送装置２２とＵＶ光照射装置２６とを備えている。
【００４３】
ＵＶ光照射装置２６によって、第４のブロックから搬送された仮貼り合わせを完了した液晶表示素子５０のシール接着剤１３にＵＶ光を所定量照射する。
これによりシール接着剤１３が硬化してガラス基板７とシリコンＩＣ基板８とが完全に固着され、第３のブロックで滴下された液晶１２は完全に封止されて本貼り合わせは完了する。
使用する接着剤の硬化システムよっては、ＵＶ光照射後に加熱して接着剤を完全硬化させてもよい。
【００４４】
その後、この液晶表示素子５０は搬送装置２２により、第６のブロックへ搬送される。
【００４５】
＜第６のブロック＞
第６のブロック６は完成基板ステージである。
第５のステージにおいて本貼り合わせを完了した液晶表示素子５０は、当ステージに搬送され、ここからセルカット等の、通常の液晶表示素子と同様の処理を施す工程に供給される。
【００４６】
本実施例では、第２〜第５のブロックのそれぞれを、連続して一体にした製造装置とした説明したが、ブロックそれぞれを独立した装置にして、その装置間に搬送装置を配置する構成の製造装置にしてもよい。
また、各ブロックは、必ずしも連続してなくてもよく、各ブロックの間に他の工程を設けてもよい。
【００４７】
上述した一実施例はインライン型の製造装置であるが、各ブロックの配列をクラスタ型に変形した実施例について図２を用いて説明する。
この変形実施例は、中央に基板供給ロボット５２を配置し、これを取り囲むように、周囲に上述した第１乃至第６のブロック１〜６を配置した製造装置５１Ａである。
【００４８】
基板供給ロボット５２が各ブロックへの基板の供給、搬出を行うものであり、基板供給ステージ１にはガラス基板７も準備され、当ロボット５２によりプレス室４に供給される。
当図では、シリコンＩＣ基板として、上述したウエハー型のシリコンＩＣ基板８Ａが表されている。
【００４９】
本発明の製造装置は、インライン型やクラスタ型に限定されるものではないことは言うまでもなく、各ブロックの作業が上述した順番で実行されれば、製造装置における各ブロックの配列形態は設置環境等に応じて自由に設定することができる。
【００５０】
次に、シール接着剤１３について詳述する。
上述したように、本実施例において表示エリア１１に滴下された液晶１２は、その表示エリア１１の周囲に塗布された硬化前のシール接着剤１３と直接接触する。
その状態でシール接着剤１３の成分が液晶１２側に溶け出すと、表示画像上の不良が発生してしまうので、液晶１２とシール接着剤１３とは材料的に相溶性が無いようにする必要がある。
【００５１】
そのため、シール接着剤１３を、そのベース剤である有機溶媒の濃度を下げた成分構成にしている。
言い換えれば、シール接着剤１３の粘度を所定の粘度以上にして液晶との相溶性を無くし、表示画像上の不良発生を防止している。
【００５２】
この不良発生を防止するシール接着剤の粘度は、３００，０００ｍＰａ・ｓ以上であればよく、この粘度を有した好適なシール接着剤としては、例えば、協立化学産業株式会社製のワールドロックＮｏ．７１７がある（「ワールドロック」は協立化学産業株式会社の登録商標）。
【００５３】
本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更が可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本願発明の液晶表示素子の製造方法によれば、画素電極の周囲にシール接着剤の枠を塗布により形成するシール接着剤塗布工程と、外部から電気的に遮蔽された空間内で、この枠内に液晶の液滴を除電しながら滴下する滴下工程とを含んでいるので、液晶の微量の液滴を良好な再現性をもって基板上に滴下することができ、画像品質や生産性が高く低価格の液晶表示素子を製造することができるという効果を奏する。
【００５５】
また、本願発明の液晶表示素子の製造装置によれば、画素電極の周囲にシール接着剤の枠を塗布により形成するシール接着剤塗布手段と、その枠内に液晶の液滴を滴下する滴下手段と、画素電極を形成した基板及び滴下手段を囲ってその内側と外側とを電気的に遮蔽する遮蔽手段と、液晶の液滴を含めて遮蔽手段の内側の空間を除電する除電手段とを具備したので、液晶の微量の液滴を良好な再現性をもって基板上に滴下することができ、画像品質や生産性が高く低価格の液晶表示素子を製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示素子の製造装置の一実施例を示す概略正面図である。
【図２】本発明の液晶表示素子の製造装置の他の実施例を示す概略平面図である。
【図３】本発明の液晶表示素子の製造装置で製造する液晶表示素子を説明する斜視図と断面図である。
【図４】本発明の液晶表示素子の製造装置で製造する液晶表示素子の他の基板構成を説明する斜視図である。
【図５】本発明の液晶表示素子の製造装置における要部を説明する概略図である。
【図６】液晶表示素子の一般的な構成を説明する図である。
【符号の説明】
１  基板供給ステージ（第１のブロック）
２  （シール接着剤）塗布室（第２のブロック）
３  液晶滴下室（第３のブロック）
４  プレス室（仮貼り合わせ部）（第４のブロック）
５  固着室（本貼り合わせ部）（第５のブロック）
６  完成基板ステージ（第６のブロック）
７，７Ａ  ガラス基板（第１の基板）
８，８Ａ  シリコンＩＣ基板（第２の基板）
９  反射防止膜
１０  透明電極膜
１１  画素電極（表示エリア）
１２  液晶
１２ａ  液滴
１３  シール接着剤
１４  塗布ヘッド
１５  塗布制御装置
１６  滴下ヘッド
１６ａ  ニードル
１７  滴下制御装置
１８  除電装置（手段）
１８ａ  高圧トランス
１８ｂ  除電電極
１８ｃ  高圧ケーブル
１９  遮蔽シールド
２０  滴下台
２１  液晶セル部
２２  搬送装置
２３ａ  上定盤
２３ｂ  下定盤
２４  プレス装置
２５  圧力制御装置
２６  ＵＶ光照射装置
５０  液晶表示素子
５１，５１Ａ  製造装置
５２  基板供給ロボット
５３  塗布手段
５４  滴下手段
５５  遮蔽手段
【図１】
2004177542.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004177542.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004177542.tif 000007
【図６】
2004177542.tif 000008