(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の隙間をおいて対向配置されているとともにシール剤により周縁部同士が貼り合わされた一対の基板と、上記基板間に設けられ上記基板間の隙間を保持した複数のスペーサ柱と、上記シール剤に囲続される領域に封入された光変調層とを備えた平面表示素子の製造方法において、
それぞれ上記一対の基板よりも寸法の大きな一対のマザー基板を用意し、
上記各マザー基板上に表示形成部を形成し、
少なくとも一方のマザー基板上において、上記表示形成部に位置した柱状スペーサと、上記マザー基板の端部に位置し２枚のマザー基板の間隙を保持する柱状の端部スペーサとを同一工程で形成し、
上記少なくとも一方のマザー基板上において、上記表示形成部の周縁部を囲むようにシール剤を配置するとともに、上記柱状の端部スペーサを覆って仮止め剤を上記マザー基板上に塗布し、
上記シール剤、柱状の端部スペーサおよび仮止め剤を挟んで上記２枚のマザー基板を貼り合わせ、
上記貼り合わされた２枚のマザー基板同士をアライメント調整し、
上記アライメント調整後、上記仮止め剤を硬化させて２枚のマザー基板を仮止めし、
上記仮止め後、上記シール剤を硬化させて２枚のマザー基板を本止めし、
上記本止め後、上記シール剤の外側で上記２枚のマザー基板を切断して上記一対の基板を切り出すことを特徴とする平面表示素子の製造方法。
【請求項２】
前記光変調層は液晶組成物からなる液晶層であることを特徴とする請求項１に記載の平面表示素子の製造方法。
【請求項３】
上記シール剤および仮止め剤として、硬化方法の異なる材料をそれぞれ用いることを特徴とする請求項１に記載の平面表示素子の製造方法。
【請求項４】
上記端部スペーサおよび仮止め剤を、上記マザー基板の端部で少なくとも四隅に配置することを特徴とする請求項１に記載の平面表示素子の製造方法。
【請求項５】
前記シール剤は熱硬化型の材料からなり、前記仮止め剤は紫外線硬化型の材料からなることを特徴とする請求項３に記載の平面表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面表示素子の製造方法に関し、特に、所定の隙間を置いて２枚の基板を貼り合わせて表示セルを形成した平面表示素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、平面表示素子は、携帯用ＯＡ機器やコンピュータ端末あるいはテレビ等の画像表示装置として広く用いられている。この種の平面表示素子は、通常、所定の隙間を持って対向配置された一対の電極基板と、これらの電極基板間に封入された液晶等の光変調層とを備えている。電極基板の周縁部同士はシール剤によって封着されているとともに、一対の電極基板間には、表示セルを形成する一対の電極基板の間隙を一定に保持するため、複数のスペーサが配置されている。
【０００３】
これらのスペーサは、一般に球状の樹脂で形成され、電極基板の表示領域内にランダムに散布されている。そのため、表示セルに液晶を封入して形成された液晶表示装置においては、スペーサにより液晶分子等の配向に乱れを生じ、また、スペーサの散布の片寄りにより表示ムラが生じる恐れもある。
【０００４】
そこで、近年、表示品位の一層高い表示画像を得るため、電極基板の非表示領域にフォトレジスト等をパターニングして形成されたスペーサ柱を設け、これらのスペーサ柱により一対の電極基板の間隙を一定に保持する平面表示素子が開発され実用に供するようになってきた。
【０００５】
上記のような平面表示素子に用いる表示セルは以下の工程により製造される。まず、それぞれ表示セルの形成領域を有した２枚のマザーガラスを用意する。そして、一方のマザーガラス上に、形成領域を囲続するシール剤と、ダミーシール剤とをそれぞれ塗布し、更にマザーガラスの端部に、他方のマザーガラスとの貼りずれを防止するための仮止め剤を塗布する。
【０００６】
続いて、２枚のマザーガラスを対向配置し、平面マウンタにより平面表示素子の表示領域にて対向配置する画素ピッチのパターンずれが約５μｍ以内となるよう粗く位置合わせする。その後、２枚のマザーガラスをプレスして貼り合せる。次に、画素ピッチのパターンずれを少なくするように、マザーガラスをアライメント調整した後、仮止め剤を硬化させて２枚のマザーガラスを仮止めし、更に、シール剤およびダミーシール剤を硬化させている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した製造方法では、平面マウンタにより位置合わせをした後に２枚のマザーガラスを貼り合せると、仮止め剤が潰れてマザーガラスの端部同士が貼り付いてしまう。そのため、アライナで画素ピッチのずれを少なくするためのアライメント調整を行う際、マザーガラスを円滑に相対移動させることができず、アライメント調整に長時間を必要とし、生産性が低下する。
【０００８】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、アライメント調整時間の短縮を図り、生産性の向上した平面表示素子の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の一態様に係る平面表示素子の製造方法は、所定の隙間をおいて対向配置されているとともにシール剤により周縁部同士が貼り合わされた一対の基板と、上記基板間に設けられ上記基板間の隙間を保持した複数のスペーサ柱と、上記シール剤に囲続される領域に封入された光変調層とを備えた平面表示素子の製造方法において、
それぞれ上記一対の基板よりも寸法の大きな一対のマザー基板を用意し、上記各マザー基板上に表示形成部を形成し、少なくとも一方のマザー基板上において、上記表示形成部に位置した柱状スペーサと、上記マザー基板の端部に位置し２枚のマザー基板の間隙を保持する柱状の端部スペーサとを同一工程で形成し、上記少なくとも一方のマザー基板上において、上記表示形成部の周縁部を囲むようにシール剤を配置するとともに、上記柱状の端部スペーサを覆って仮止め剤を上記マザー基板上に塗布し、上記シール剤、柱状の端部スペーサおよび仮止め剤を挟んで上記２枚のマザー基板を貼り合わせ、上記貼り合わされた２枚のマザー基板同士をアライメント調整し、上記アライメント調整後、上記仮止め剤を硬化させて２枚のマザー基板を仮止めし、上記仮止め後、上記シール剤を硬化させて２枚のマザー基板を本止めし、上記本止め後、上記シール剤の外側で上記２枚のマザー基板を切断して上記一対の基板を切り出すことを特徴としている。
【００１１】
上記のように構成された平面表示素子の製造方法によれば、端部スペーサを介在することによりマザー基板の端部が貼り付くことを防止し、アライメント調整時、両マザー基板を円滑に相対移動させることが可能となる。これにより、アライメント調整時間を短縮し、平面表示素子の生産性向上を図ることが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、本実施の形態に係る製造方法によって製造される平面表示素子として、液晶表示素子について説明する。
【００１３】
図１に示すように、液晶表示素子１０は所定の隙間を持って対向配置されたアレイ基板１２および対向基板１１を備え、これらの基板間には光変調層として液晶層１４が封入されている。アレイ基板１２および対向基板１１の周縁部はシール剤１５によって互いに封着されているとともに、これらの基板間には、基板の間隙を一定に保持するため、複数のスペーサ柱１３が配置されている。液晶表示素子１０の基板サイズは、３００×２５０×０．７ｍｍ、表示領域のサイズは２５３×１９０ｍｍに形成されている。
【００１４】
対向基板１１は３００×２５０×０．７ｍｍのガラス基板１６を備え、このガラス基板上には、カラーフィルタ層１７、およびインジウム錫酸化物（以下ＩＴＯと称する）からなる対向電極１８が形成されている。カラーフィルタ層１７は、アクリル樹脂からなるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のストライプ状の着色層と、図示しないブラックストライプとを有している。
【００１５】
また、対向基板１１は、対向電極１８上に形成されアレイ基板１２側へ突出したアクリル樹脂からなる複数のスペーサ柱１３を有している。これらのスペーサ柱１３は高さ５μｍに形成され、その配置密度は、画素領域１ｍｍ２に対して例えば１０００μｍ２の割合で設けられている。また、スペーサ柱１３は、アレイ基板１２の図示しない配線層領域等の非表示領域と対向する領域に均等に配置され、その上から液晶配向膜２３が成膜されている。
【００１６】
なお、スペーサ柱１３は、カラーフィルタ層１７と対向電極１８との間に設けられていてもよく、また、カラーフィルタ層１７の各着色層を積層して形成されても良い。
【００１７】
アレイ基板１２は、対向基板１１と同じ３００×２５０×０．７ｍｍのガラス基板２０を備え、このガラス基板上には、多数本の走査線及び信号線がマトリクス状に形成され、走査線と信号線とで囲まれる領域には画素電極２２が設けられている。また、走査線と信号線との交点近傍には、液晶層１４駆動用の薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと略称する）２１が設けられ、画素電極２２に接続されている。そして、これら配線、画素電極２２、ＴＦＴに重ねて液晶配向膜２４が成膜されている。
【００１８】
また、対向基板１１およびアレイ基板１２の外面には、それぞれ偏光板２６、２７が設けられている。
【００１９】
次に、上記のように構成された液晶表示素子１０の製造方法について説明する。まず、図２に示すように、対向基板１１のガラス基板１６となる矩形板状のマザーガラス４１、およびアレイ基板１２のガラス基板２０となる矩形板状のマザーガラス４２を用意する。それぞれマザー基板として機能するこれらのマザーガラス４１、４２は、ガラス基板１６、２０よりも充分に大きな寸法、例えば、６５０×５５０×０．７ｍｍに形成されている。
【００２０】
次に、マザーガラス４１上に着色層の成膜、フォトリソグラフィ工程によるパターニングを繰り返すことにより、それぞれストライプ状のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着色層を有したカラーフィルタ層１７を形成する。続いて、カラーフィルタ層１７上にスパッタ法にてＩＴＯ膜を成膜し対向電極１８を形成する。その後、対向電極１８上にアクリル樹脂膜を成膜し、フォトリソグラフィ工程によって複数のスペーサ柱１３をパターン形成する。そして、この上に液晶配向膜２３を塗布後、ラビング処理し、マザーガラス４１上に表示形成部としての対向基板パターン１１ａを形成する。なお、対向基板パターン１１ａは、ガラス基板１６を切り出す際の矩形状の切り出し線１６ａに対し、その内側に形成される。
【００２１】
次に、マザーガラス４２上に対し、金属層、半導体層、絶縁層等の成膜、フォトリソグラフィ工程によるパターニングを繰り返すことにより、走査線、信号線、ＴＦＴ２１を形成する。続いて、マザーガラス４２上にスパッタ法によりＩＴＯ膜を成膜し、これをフォトリソグラフィ工程によってパターニングすることにより、マトリクス状に配列された画素電極２２を形成する。更に、これらの上に液晶配向膜２４を塗布後、ラビング処理し、マザーガラス４２上に表示形成部としてのアレイ基板パターン１２ａを形成する。アレイ基板パターン１２ａは、ガラス基板２０を切り出す際の矩形状の切り出し線２０ａに対し、その内側に形成される。
【００２２】
続いて、図２および図３（ａ）に示すように、切り出し線２０ａの内側でマザーガラス４２上のアレイ基板パターン１２ａの表示領域の周縁に沿って、図示しないディスペンサによりシール剤１５を塗布し、注入口１５ａを除いて表示領域をシール剤により囲続する。シール剤１５として、例えば直径５μｍのガラスファイバー１９を熱硬化性のエポキシ樹脂と混ぜたシール剤を使用した。
【００２３】
次に、切り出し線２０ａよりも外側で、マザーガラス４２の周縁に沿って、シール剤１５と同一成分からなるダミーシール剤３０をディスペンサにより塗布する。この際、ダミーシール剤３０は、マザーガラス３２の周縁角部を除いて塗布する。
【００２４】
更に、図２および図３（ｂ）に示すように、マザーガラス４２の周縁部の四隅に、それぞれ仮止め剤３１をダミーシール剤３０に並べて直線状に塗布する。仮止め剤３１として、シリカ球からなる直径５μｍの端部スペーサ２８を加えた紫外線硬化性の樹脂からなる仮止め剤を使用した。
【００２５】
続いて、マザーガラス４１、マザーガラス４２を、液晶配向膜２３、２４のそれぞれのラビング方向が互いに９０°を成すように対向配置する。そして、図示しない平面マウンタにより、対向基板パターン１１ａおよびアレイ基板パターン１２ａの画素ピッチのパターンずれが５μｍ以内となるよう、マザーガラス４１、４２を粗く位置合わせする。その後、図３（ｃ）に示すように、４００ｋｇｆの圧力でプレスし、シール剤１５、ダミーシール剤３０、および仮止め剤３１を介してマザーガラス４１及びマザーガラス４２を貼り合せる。
【００２６】
この時、マザーガラス４２の四隅に配置された仮止め剤３１の中には端部スペーサ２８が混入しているため、マザーガラス４１および４２は、その周縁部においても端部スペーサ２８により約５μｍの間隙を保持し、互いに貼り付くことが防止される。
【００２７】
その後、図示しないアライナにより、対向基板パターン１１ａおよびアレイ基板パターン１２ａの画素ピッチのパターンずれが、例えば５μｍ以内となるように、マザーガラス４１、４２をアライメント調整する。この時、アライナによるアライメント調整の回数は５回で済み、所要時間は約１０秒間であった。なお、端部スペーサ２８を混入していない仮止め剤を用いて同一サイズの液晶セルを用意し、アライナによりアライメント調整した所、パターンずれが所望の値の範囲内になるまで、アライメント調整に約５０秒間を要した。
【００２８】
上記アライメント調整終了後、図３（ｄ）に示すように、水銀ランプ３３により仮止め剤３１に紫外線を照射して硬化させ、マザーガラス４１とマザーガラス４２とを仮止めする。続いて、シール剤１５およびダミーシール剤３０を１５０℃で７時間焼成して硬化させ、マザーガラス４１とマザーガラス４２とを本止めする。次に、図３（ｅ）に示すように、マザーガラス４１および４２を切り出し線１６ａ、２０ａに沿ってカットし、所望サイズの液晶セル１０ｂを得る。
【００２９】
続いて、シール剤１５に形成された注入口１５ａから、例えば減圧注入方式により、対向基板１１とアレイ基板１２との間隙にフッ素系の液晶組成物を注入した後、紫外線硬化樹脂により注入口１５ａを封止して液晶層１４を封入する。そして、対向基板１１及びアレイ基板１２にそれぞれ偏光板２６、２７を貼り付け、液晶表示素子１０が完成する。
【００３０】
上記のように構成された製造方法によれば、スペーサ柱１３により間隙を保持する液晶表示素子１０の液晶セル１０ｂを製造する際、対向配置された２枚のマザーガラス４１、４２を仮止めするための仮止め剤３１中に端部スペーサ２８が混入されていることから、両マザーガラス４１、４２の周縁部においてもマザーガラス間の間隙を保持することができ、マザーガラス４１、４２同士が貼り付くことを防止できる。そのため、アライメント調整時、マザーガラス４１、４２を円滑に相対移動させることが可能となり、従来約５０秒間を要していたアライメント調整時間を約１０秒と著しく短縮することができる。従って、表示品位の高い液晶表示素子１０の生産性を向上し、液晶表示素子の量産化、低コスト化を図ることができる。
【００３１】
なお、２枚のマザー基板端部間の間隙を保持する端部スペーサは、上述した球状の端部スペーサに限らず、柱状の端部スペーサを用いることもできる。この場合、図４に示すように、液晶表示素子のスペーサ柱１３をマザーガラス４２のアレイ基板パターン１２ａ上に形成し、その際、マザーガラス４２の周縁部、例えば、四隅に柱状の端部スペーサ２８を同時にパターン形成する。そして、これら端部スペーサ２８に重ねて仮止め剤３１を塗布する。その後、上記実施の形態と同様に構成により、マザーガラス４１、４２を貼り合わせる。
【００３２】
仮止め剤３１としては紫外線硬化性の樹脂を用い、また、端部スペーサ２８は、一辺が１０μｍの正方形で高さが５μｍの角柱形状とし、例えば１００μｍピッチで形成した。他の構成は前述した実施の形態と同一であり、同一の工程により液晶表示素子１０を製造することができる。
そして、上記のように端部スペーサとして柱状スペーサを用いた場合でも、前述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３３】
その他、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、２枚の基板間の間隙を保持するスペーサ柱の、サイズや分布比率等は任意に設定可能であるとともに、使用するシール剤、ダミーシール剤、および仮止め剤の原材料や特性等も任意に選択可能である。
【００３４】
マザー基板や、平面表示素子のサイズ等は実施の形態に限定されず、また、マザー基板上に複数の表示素子パターンを形成するマルチ製法により複数のセルを同時に形成する工程を用いてもよい。更に、上述した実施の形態では、アレイ基板側のマザーガラス上にシール剤、ダミーシール剤、仮止め剤を塗布する構成としたが、これらを対向基板側のマザーガラスに塗布する構成としても良い。
この発明は、スペーサ柱に限らず、球状スペーサを平面表示素子、あるいはスペーサを持たない平面表示素子の製造にも適用でき、また、液晶表示素子に限定されることなく、有機ＥＬパネル等の他の平面表示素子にも適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、アライメント調整時間を大幅に短縮し、生産性の向上による量産化および低コスト化が可能な平面表示素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る製造方法により製造された液晶表示素子を示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る製造方法において、２枚のマザーガラスを対向配置した状態を概略的に示す分解斜視図。
【図３】上記製造方法におけるシール剤及びダミーシール剤の塗布工程、仮止め剤の塗布工程、マザーガラスの貼り合わせ工程、仮止め剤硬化工程、液晶セル切り出し工程をそれぞれ示す断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る製造方法における仮止め剤の塗布工程、マザーガラスの貼り合わせ工程をそれぞれ示す断面図。
【符号の説明】
１０…液晶表示素子
１１…対向基板
１１ａ…対向基板パターン
１２…アレイ基板
１２ａ…アレイ基板パターン
１３…スペーサ柱
１４…液晶層
１５…シール剤
１６、２０…ガラス基板
１７…カラーフィルタ層
１８…対向電極
１９…ガラスファイバー
２１…ＴＦＴ素子
２２…画素電極
２８…端部スペーサ
３０…ダミーシール剤
３１…仮止め剤
４１、４２…マザーガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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