(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶注入前の段階で少なくとも一方が透明基板である１対の基板間に介装されている光硬化性材料を硬化させる工程を有する液晶表示素子の製造方法において、前記透明基板の端面から光を入射させ、該透明基板の端面に対し相対的に光の入射角を変化させて、光を透明基板内で全反射させながら進めることにより前記光硬化性材料を硬化させることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】
前記透明基板の端面からの光の入射角が５０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項３】
液晶注入前の段階で少なくとも一方が透明基板である１対の基板間に介装されている光硬化性材料を硬化させる光照射手段を有する液晶表示素子の製造装置において、前記光照射手段は前記光硬化性材料に向けて透明基板の端面に対し相対的に光の入射角を変化させて光が前記透明基板内を全反射しながら進むようにして該透明基板の端面から光を入射させるように設けられていることを特徴とする液晶表示素子の製造装置。
【請求項４】
前記光照射手段は、光源からの光を透明基板基板の端面から入射させるように連接されている複数の光ファイバを有していることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示素子の製造装置。
【請求項５】
前記各光ファイバは、前記透明基板の端面に対し相対的に角度を可変とされていることを特徴とする請求項４に記載の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、光硬化性材料を１対の基板間に介装して硬化させる技術を利用する液晶表示素子の製造方法および装置に係り、特に、光硬化性材料への光の照射の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示素子の液晶注入前の空セルの組立工程は、配向処理を施した１対の基板の一方または両方にシール材を印刷などにより塗布し、面内スペーサを散布し、必要により固着させ、１対の基板を位置出しをして重ね合せ仮止めし、圧着して両基板を固定することからなる。この工程においては、両基板を最終的に接着するシール材のほか、両基板間にスぺ−サを固着するスペーサ固着材、両基板を仮止めする仮止め材などとして光硬化性材料が使用される。
【０００３】
このような光硬化性材料としては、主として紫外線により硬化される樹脂、例えばアクリル、メタクリルモノマを主成分とする材料、あるいは光反応型のエポキシ樹脂からなる材料が例示される。
【０００４】
ところで、液晶表示素子の液晶注入前の空セル組立工程において、例えばシール材として光硬化性材料を使用する従来の装置においては、図４に示すように、少なくとも上方に位置する基板１Ａを透明基板とした１対の基板１Ａ，１Ｂを石英あるいはホウケイ酸ガラスなどの紫外線を透過させうる材質からなる１対の圧盤２Ａ，２Ｂにより挟持し、あらかじめ両基板１Ａ，１Ｂ間に塗布した光硬化性樹脂を上部に位置する圧盤２Ａの上方の背部に反射鏡４が位置しているランプ３からの光により照射し、光硬化性樹脂を硬化させて両基板１Ａ，１Ｂを接着するようになっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、石英製などの圧盤２Ａ，２Ｂとしては、透明基板１Ａ，１Ｂに見合うサイズと、圧着圧力に耐えるのに十分な肉厚のものが必要とされることにより、圧盤２Ａ，２Ｂの製造コストが高くつき、装置全体が高価になっていた。また、ランプ３からの光が圧盤２Ａを通過したうえで光硬化性材料に到達する間の減衰ばかりでなく光吸収層である光硬化性材料の膜厚が通常数μｍと極めて小さいために大部分の光が単に通過してしまう現象が生じるため、光硬化性材料を信頼性が十分となるレベルまで硬化させるためには、ランプ３からの長時間の光の照射が必要であり、エネルギ消費が大きく、生産性が悪いという問題点もあった。
【０００６】
このため液晶注入前の段階で光硬化性材料を例えばシール材として使用した液晶表示素子の製造方法および装置は、広く採用されることなく現在に至っている。
【０００７】
本発明は、このような従来のものにおける問題点を克服し、簡単な装置により生産性を向上させることのできる液晶表示素子の製造方法および装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した問題点を克服するため請求項１に係る本発明の液晶表示素子の製造方法の特徴は、液晶注入前の段階で少なくとも一方が透明基板である１対の基板間に介装されている光硬化性材料を硬化させる工程を有する液晶表示素子の製造方法において、前記透明基板の端面から光を入射させ、該透明基板の端面に対し相対的に光の入射角を変化させて、光を透明基板内で全反射させながら進めることにより前記光硬化性材料を硬化させる点にある。そして、このような構成を採用したことにより、光硬化性材料への光の到達を良好に行って、光硬化性材料を迅速に硬化させることができる。
【０００９】
請求項２に係る本発明の液晶表示素子の製造方法の特徴は、透明基板の端面からの光の入射角が５０度以下である点にある。そして、このような構成を採用したことにより、光硬化性材料への光の到達を特に効率よく行うことができる。
【００１０】
請求項３に係る本発明の液晶表示素子の製造装置の特徴は、両基板間に介装されている光硬化性材料に向けて透明基板の端面に対し相対的に光の入射角を変化させて光が前記透明基板内を全反射しながら進むようにして該透明基板の端面から光を入射させる光照射手段を設けた点にある。そして、このような構成を採用したことにより、光照射手段から透明基板の端面を介して光硬化性材料への光の到達を良好に行って、光硬化性材料を迅速に硬化させることができる。
【００１１】
請求項４に係る本発明の液晶表示素子の製造装置の特徴は、光照射手段が、光源からの光を透明基板基板の端面から入射させるように連接されている複数の光ファイバを有している点にある。そして、このような構成を採用したことにより、複数の光ファイバにより透明基板の端面の広範囲から同時に光を入射して、さらに迅速に硬化させることができる。
【００１２】
請求項５に係る本発明の液晶表示素子の製造装置の特徴は、前記各光ファイバが、透明基板の端面に対し相対的に角度を可変とされている点にある。そして、このような構成を採用したことにより、全反射を考慮して透明基板の端面に対する角度を調整することにより、光硬化性材料への光の到達をさらに良好に行って、光硬化性材料をさらに迅速に硬化させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る液晶表示素子の製造装置の原理的な実施形態を示すものであり、本実施形態においては、液晶表示素子を形成するための１対の基板１１Ａ，１１Ｂを有している。本発明においては、基板端面からの光の入射のためこれらの１対の基板１１Ａ，１１Ｂのうちの少なくとも一方が透明基板である必要があるが、本実施の形態においては、便宜上両基板１１Ａ，１１Ｂとも透明基板として説明する。
【００１４】
ところで、前記透明基板１１Ａ，１１Ｂの端面から光を入射して光硬化性材料を硬化させるためには、光硬化性材料の硬化波長、透明基板１１Ａ，１１Ｂの透明領域、および後述するランプ１３の主波長の３者が一致することが必要である。
【００１５】
このため、前記透明基板１１Ａ，１１Ｂとしては、通常のガラス基板およびプラスチック基板のいずれでもよい。このうち、ガラス基板の材質としては、ソーダライム、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどが使用される。また、プラスチック基板の材質としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどが使用される。
【００１６】
前記１対の透明基板１１Ａ，１１Ｂは、剛性の高い金属により形成されている１対の圧盤１２Ａ，１２Ｂ間に挟持されており、前記両透明基板１１Ａ，１１Ｂ間の特に外周縁部位には、あらかじめ光硬化性材料たる光硬化性樹脂が塗布されている。
【００１７】
この光硬化性樹脂としては、主として紫外線により硬化されるアクリル、メタクリル系モノマおよび／あるいはオリゴマに光開始剤、増感剤を加えたものを主成分として含有する。なお、光開始剤、増感剤の種類によっては、可視光により硬化される可視光硬化型のものも使用可能である。また、光照射されることにより酸を発生する型などの光開始剤も実用性があり、この種の光開始剤も使用可能である。
【００１８】
前記両透明基板１１Ａ，１１Ｂ間に介装されている光硬化性樹脂に向けて透明基板の端面から光を入射させる光照射手段たる１対のランプ１３，１３が両透明基板１１Ａ，１１Ｂの相互に背部に位置する両端面１４Ａ，１４Ｂ：１５Ａ，１５Ｂに対向するように配設されている。前記ランプ１３としては、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプなどが使用可能である。
【００１９】
前記ランプ１３により光硬化性樹脂を硬化させるための波長としては、透明基板１１Ａ，１１Ｂの高透過率領域にあることが必要であるが、透明基板１１Ａ，１１Ｂとしてのガラス基板およびプラスチック基板は、高圧水銀灯やメタルハライドランプの主波長である３６５ｎｍを非常に高率で透過することができる。また、ガラス基板およびプラスチック基板はキセノンランプの主波長についてもよく透過するので問題ない。
【００２０】
なお、本実施形態においては、ランプ１３を両透明基板１１Ａ，１１Ｂの２方向から照射するように説明したが、ランプ１３を両透明基板１１Ａ，１１Ｂの４方向から照射するようにしてもよいし、また、１方向のみから照射することも可能である。
【００２１】
さらに、各ランプ１３の背部には、各ランプ１３からの光の大部分が両透明基板１１Ａ，１１Ｂの相互に背部に位置する両端面１４Ａ，１４Ｂ：１５Ａ，１５Ｂに向くようにするための球面上の反射鏡１６が配設されている。
【００２２】
さらにまた、前記両透明基板１１Ａ，１１Ｂの端面からの光の入射角は、基板１１Ａ，１１Ｂ内の光の全反射を円滑にしロスを減らすために５０度以下の角度をもって入射させることが望ましい。このため、前記各ランプ１３および反射鏡１６はその位置および向きを可変とされている。なお、両透明基板１１Ａ，１１Ｂを挟持している圧盤１２Ａ，１２Ｂの位置および向きを可変としてもよい。
【００２３】
つぎに、前述した構成からなる本実施の形態に係る液晶表示素子の製造装置の作用すなわち本発明の液晶表示素子の製造方法について説明する。
【００２４】
図１に示すように、１対の圧盤１２Ａ，１２Ｂ間に挟持した１対の透明基板１１Ａ，１１Ｂ間にはあらかじめ図示しない光硬化性材料が介装されている。
【００２５】
そこで、両ランプ１３および両反射鏡１６を透明基板１１Ａおよび／あるいは１１Ｂの端面１４Ａ，１４Ｂ：１５Ａ，１５Ｂから光が入射されるように所定の位置に位置決めしたうえで両ランプ１３を点灯し、使用されている光硬化性材料を硬化させうる波長の光を照射すると、各透明基板１１Ａ，１１Ｂ内を全反射しながら進み、空気の屈折率より大きな屈折率の光硬化性材料が塗布されている部位のみで光は全反射せず樹脂に吸収され、光エネルギは高効率で光硬化性材料の硬化に用いられることになる。そして、光が減衰するまで両透明基板１１Ａ，１１Ｂ内において全反射を繰り返し、光エネルギが有効に使用される。
【００２６】
この結果、本実施の形態によれば効率よく光硬化性材料を硬化させることができる。
【００２７】
このように本実施の形態の液晶表示素子の製造装置によれば、簡単な構成により生産性を向上させることができる。
【００２８】
図２および図３は図１の実施の形態における光照射手段をさらに具体化した本発明に係る液晶表示素子の製造装置の他の実施の形態を示すものである。そこで、図２および図３において光照射手段を説明する。
【００２９】
ランプ１３の背部に反射鏡１６が配置されている構成は、前述した図１の実施の形態と同様であるが、本実施の形態においては、前記透明基板１１Ａ，１１Ｂのひとつの端面１５Ａ，１５Ｂのほぼ全域に対向するように複数本の光ファイバ１８，１８…が前記透明基板１１Ａ，１１Ｂおよび前記ランプ１３間に連設されている。各光ファイバ１８は、その基端が前記ランプ１３に対向するように配設されており、このランプ１３と前記光ファイバ１８との間には、ランプ１３の光を各光ファイバ１８の基端に収束させる集光レンズ１９が配設されている。また、各光ファイバ１８の後端は、前記いずれかの透明基板１１Ａ，１１Ｂの端面１５Ａ，１５Ｂの近傍に臨んでいる。なお、各光ファイバ１８の先端部は、透明基板１１Ａ，１１Ｂに対する光の入射角を変更可能とするため可動とされている。
【００３０】
このような構成の光照射手段を用いた基板接着装置によれば、複数本の光ファイバ１８によりランプ１３の光を効率的に各透明基板１１Ａ，１１Ｂの端面１５Ａ，１５Ｂに伝達して光硬化性材料の硬化をさらに効率的に行うことができる。
【００３１】
つぎに、本発明に係る液晶表示素子の製造方法および装置の具体的な実施例について説明する。
【００３２】
【実施例】
実施例１
ソーダライム製の透明基板（３００ｍｍ×２６０ｍｍ、０．７ｍｍ厚さ）に、シリカ膜、ＩＴＯ膜をスパッタにより成膜した後、フォトリソグラフイ技術によりパターニングを行って透明電極を形成した。つぎに、ミドルコートおよびポリイミド配向膜を順次印刷したうえで焼成した。続いて、紫外線硬化型シール剤として、ＵＲ−８０００（長瀬チバ製）を印刷し、重ね合せて仮止めをして、光ファイバ付きの圧着機に挟持し、圧着機の両圧盤の圧力は０．５ｋｇ／ｃｍ２  で圧着しながら、高圧水銀灯の光を透明基板の端面に集光し、光ファイバの先端たる出口において測定して積算光量１０００ｍＪ／ｃｍ２  という従来方式の約８分の１の光量を照射した。
【００３３】
組立てた基板をパネルに分断した後、真空注入法で液晶を注入し、１１０℃において３０分加熱した。
【００３４】
偏光板を貼着した後に信頼性試験にかけたところ、６０℃で９０％ＲＨという高温高湿条件で５００時間経過した後にも表示の不良モードは発見されなかった。
【００３５】
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の液晶表示素子の製造方法および装置によれば、簡単な装置により生産性を向上させることができる。
【００３７】
すなわち、請求項１に係る本発明の液晶表示素子の製造方法は、少なくとも一方が透明基板である１対の基板間に介装されている光硬化性材料を硬化させる工程を有する液晶表示素子の製造方法において、前記透明基板の端面から光を入射させ、該透明基板の端面に対し相対的に光の入射角を変化させて、光を透明基板内で全反射させながら進めることにより前記光硬化性材料を硬化させるので、光硬化性材料への光の到達を良好に行って、光硬化性材料を迅速に硬化させることができ、省エネルギに寄与することができ、生産性も向上する。
【００３８】
請求項２に係る本発明の液晶表示素子の製造方法は、透明基板の端面からの光の入射角が５０度以下であるので、光硬化性材料への光の到達を特に効率よく行エネルギロスを低く抑えることができる。。
【００３９】
請求項３に係る本発明の液晶表示素子の製造装置は、両基板間に介装されている光硬化性材料に向けて透明基板の端面に対し相対的に光の入射角を変化させて光が前記透明基板内を全反射しながら進むようにして該透明基板の端面から光を入射させる光照射手段を設けたので、光照射手段から透明基板の端面を介して光硬化性材料への光の到達を良好に行って、光硬化性材料を迅速に硬化させることができ、省エネルギに寄与することができ、生産性も向上するし、高価な紫外線透過性の圧盤を使用する必要がなく、安価な金属製圧盤を使用でき、装置を安価に製造することができる。
【００４０】
請求項４に係る本発明の液晶表示素子の製造装置は、光照射手段が、光源からの光を透明基板基板の端面から入射させるように連接されている複数の光ファイバを有しているので、複数の光ファイバにより透明基板の端面の広範囲から同時に光を入射して、さらに迅速に硬化させることができる。
【００４１】
請求項５に係る本発明の液晶表示素子の製造装置は、各光ファイバが、透明基板の端面に対し相対的に角度を可変とされているので、全反射を考慮して透明基板の端面に対する角度を調整することにより、光硬化性材料への光の到達をさらに良好に行って、光硬化性材料をさらに迅速に硬化させることができるし、また、エネルギロスを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る液晶表示素子の製造装置の第１実施形態を示す概略構成図
【図２】  本発明に係る液晶表示素子の製造装置の第２実施形態を示す正面図
【図３】  図２の平面図
【図４】  従来の液晶表示素子の製造装置を示す概略構成図
【符号の説明】
１Ａ，１１Ｂ  透明基板
１２Ａ，１２Ｂ  圧盤
１３  ランプ
１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ  端面
１６  反射鏡
１８  光ファイバ
【図１】
0003894660.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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