JP2506833B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、文字あるいは画像表示用の液晶表示装置の
製造方法に関し、特に液晶セルの中に液晶を充填後接着
剤を吸入させ封止させる液晶表示装置の製造方法に関す
るものである。

従来の技術 従来の技術としては、例えば特開昭60−24518号公報
に示されているように第８図のような構造の液晶表示装
置の製造方法があった。第８図ａは液晶セル断面図であ
り、第８図ｂは液晶セルの平面図である。これらの図に
おいて、19および20は可撓性基板であり、プラスチック
のフィルム又はシートからなるものであり、21は基板周
囲に設けた接着剤層、22はセル厚制御材で、種々の物
質、例えば、グラスファイバー、高分子微粒子、フィル
ム等があるが、高分子微粒子の使用が特に好ましいとさ
れている。23は液晶を収容すべき空間である。この構造
の液晶セル内に液晶注入口24から液晶を注入する場合、
この液晶の注入法としては、例えば、液晶セルを真空系
内に放置してセル内を減圧した後、セルの液晶注入口を
液晶内に導入し、液晶を大気圧にして、その液晶圧と液
晶セル内圧との圧力差及び毛細管現象を利用して、液晶
セル内に液晶を余剰液晶分が生じるように注入し、充満
させる。液晶セル内に液晶が充満したら、液晶セル面を
均一に加圧して、余剰液晶分を液晶セルの液晶注入口か
ら系外に除去し、次いで液晶注入口を封止する。この場
合、液晶セル面の加圧は、ローラ，押圧板等の平滑表面
を有するものであれば任意に用いることができ、セルの
液相注入口の封止は超音波ウェルダー等を用いて行うこ
とができるというものである。しかしながらこの方法で
は液晶セルを加圧した状態で封止するため封止に用いた
接着剤を液晶セル内に吸入させる時間がかなり必要であ
り、量産に適さないと思われる。短時間で封止した場
合、接着剤を液晶セル内に吸入させる量は少なく、耐湿
の点と画質の点で信頼性に不利であると思われる また他の方法によれば、液晶セルをガラス板等の表面
平滑な板の間に挟んで押圧固定化した後、液晶セルの液
晶注入口から液晶を液晶セル内に注入する。液晶を注入
する場合、液晶セルの両面は平滑表面により押圧されて
いることから、過不足なく行われ、従ってセル内に液晶
の注入後には、そのまま注入口を封止すればよいという
ものである。この方法によれば封止に必要な接着剤のパ
ネル内吸入において液晶の体積の変化がないため、液晶
注入口に塗布した接着剤は毛細管現象により液晶セル内
に吸入させるのみであり接着剤の吸入時間はかなり必要
であり、量産に適さないという欠点を有する。

さらに他の従来の技術としては、例えば特開昭59−21
8424号公報に示されているように第９図のような液晶表
示装置の製造方法がある。第９図ａはその第１の製造方
法を示す断面図であり、第９図ｂはその第２の製造方法
を示す断面図とその製造方法による接着剤溜めの平面図
である。第９図ａにおいて25はスキージ,26はスクリー
ン,27はスクリーン26のパターン,28は液晶セル,29は液
晶セルの封止口,30は印刷ステージ,31は封止用の接着剤
である。使用したスクリーンは50メッシュ、乳剤厚40μ
ｍ、印刷条件は、スキージ圧約5kg/cm²、スキージスピ
ード約5mm/secであった。この時、封止用の接着剤とし
て約200poiseの樹脂を用いた所、セル厚が均一で、封止
用の接着剤も適度にセル注入口内に侵入した液晶セルが
できたというものである。また他の第２の製造方法によ
れば、第９図ｂに示すように、25はスキージ,32はパタ
ーン無しのスクリーン,28は液晶セル,29は液晶セルの封
止口,30は印刷ステージ,33は封止用の接着剤溜め33′を
設けたフィルムである。第９図ｂに示すように、パター
ンの無いスクリーン32を用い、その下に、封止用の接着
剤溜め33′を設けたポリエステル製のフィルム33を置
き、接着剤溜め33′に接着剤を溜めて上記実施例と同様
に行ったところ、上記実施例と同様なセルができたとい
うものである。しかしながらこの方法によれば、スキー
ジの移動にともない液晶の移動が起こるだろうが、スキ
ージの移動跡はガラス基板のそりの復元やスペーサの弾
性変形等により液晶セルのギャップが正確に出ないとい
う欠点を有しており、さらに液晶セルの液晶注入口から
液晶が流出する速度とスキージの移動速度をほぼ等しく
する必要があるが、非常に困難であり、かつ構成から察
すると、スキージが液晶セルを通過すると同時に液晶注
入口への接着剤塗布を行うところから封止用の接着剤を
液晶セル内に吸入させる量は少なく、耐湿の点で劣って
おり画質に著しく劣った影響を与え、信頼性に不備があ
るという欠点を有するものであると思われる。

発明が解決しようとする問題点 このように従来の方法は、液晶セルの液晶注入口に塗
布した接着剤を毛細管現象により液晶セルに吸入させる
方法であり、接着剤の吸入に時間が必要であり、量産に
適さないばかりか、時間効率を重視すると接着剤は液晶
セル内に吸入する量が少なくなり吸湿等により画質に悪
影響を与え、信頼性の点で不備があるという欠点を有
し、完全な液晶封止を行うことが困難である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、簡易な構
成で量産に適した液晶表示装置を製造でき、かつ完全な
液晶封止を行うことができる。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、１組の電極付基
板と前記基板間に介在する第１の接着剤とからなる液晶
セルに液晶を注入封止し液晶表示装置を製造する際、常
温にて前記液相セルを加圧することなく真空中で前記液
晶セルに前記液晶を注入する工程と、加熱状態にて前記
液晶セルを加圧体により加圧する工程と、加熱状態にて
加圧した状態でt₁秒間静置する工程と、加熱状態にて前
記液晶セルの液晶注入口に第２の接着剤を塗布する工程
と、加熱状態にて前記液晶セルの前記加圧体を除去した
秒間静置し前記液晶注入口から前記液相セル内に一定量
の前記第２の接着剤を吸入させる工程と、前記第２の接
着剤を硬化させる工程とからなることを特徴とする液晶
表示装置の製造方法を得るものである。

作用 上記の製造方法によると常温にて液晶セルを加圧する
ことなく液晶を注入した後、以降加熱状態にて液晶セル
を加圧体により加圧し余剰液晶を液晶セル外に除去し、
封止用の接着剤を液晶注入口に塗布し、液晶セルの加圧
体を除去し、液晶セルのガラス基板の弾性変形等により
液晶注入口から液晶セル内に一定量の接着剤を吸入さ
せ、硬化させるものであり、侵入時間が極めて短かく、
しかも接着剤の量を制御しやすく、量産に適するという
効果を有するものである。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面に基づいて説明
する。液晶表示装置の基本構成は、一対の電極基板間に
液晶を充填したパネルに偏光板を組合せたもので、初期
配向した液晶分子と電極に電圧を印加した状態で再配列
した液晶分子との複屈折性の差により濃淡を表示するも
のである。本発明の製造方法に基づいて製造した液晶表
示装置を第６図と第７図に示す。

第６図において、液晶表示装置は透明電極７とその上
に配向膜８が付いた前面ガラス板９と、TFT素子（薄膜
トランジスタで構成され画素電極の印加電圧のスイッチ
ングに用いるトランジスタ素子）部10および画素部11と
その上に配向膜12が付いた液晶表示用基板13との間に、
周辺部には予め所定のスペーサが混合されたシール剤14
があり、シール剤14に囲まれたパネル中に液晶15、多数
のスペーサ16が存在している。そして偏光板17,18が前
面ガラス板９と液晶表示用基板13の両面に貼り付けられ
ることにより構成される。

第７図は、基板13側の構造を示すもので、ＧはTFT素
子のゲート電極、Ｉは絶縁膜、Ａはアモルファスシリコ
ンよりなるチャンネル活性部、Ｍはソース，ドレイン電
極である。

ここで本発明の液晶表示装置の製造方法について述べ
る。本発明の液晶表示装置は上記したように、１組のガ
ラス板と、その間に介在する接着剤により液晶セルを組
立てて、その液晶セル内で接着剤の一部を開放し液晶注
入口を形成し、液晶を注入封止し製造されるものであ
る。

またガラス基板上にゼラチン膜，透明電極，金属，絶
縁膜，配向膜等を形成することにより、ガラス基板のそ
りが生じるが、液晶セルを組立てた状態で、単一波長光
源下で観察すると液晶セル中央付近が１μｍ程度の中高
の状態になることが分っている。この状態で常温にて液
晶セルを加圧することなく真空中で液晶セルに液晶を注
入する。液晶セルを加圧することで空隙ギャップ厚の大
さが約６μｍで体積が約18mm³の液晶セルに液晶が充填
される時間が約30分を要すること実験的に分っている。
しかしこの液晶セルに中高の状態のままで真空中にて液
晶を注入すると５分以内に充填されることが分った。し
たがってこの液晶表示装置の製造方法は時間的に有利で
あり、量産の効率を上げることを得るものである。第１
図ａは液晶１を充填した状態の液晶セル２の液晶注入口
３付近の平面図である。第１図ｂは液晶セル２を封止用
の接着剤４で封止した液晶セルの平面図である。また常
温で液晶を注入することにより、真空中で液晶に含まれ
る揮発成分の液晶が加熱した場合と比較して揮発しにく
くなり、粘度も変わることがないのでフィルタを通過さ
せれば再利用できコストに有利である。

次に液晶を充填した状態の液晶セルに加圧体を用いて
加圧し、液晶セルのそりを是正し均一な液晶セルのギャ
ップを得たので第２図に基づいて説明する。液晶層の厚
みが６μｍで体積が18mm³程度の液晶セルでは40℃の加
熱状態で約２分後液晶の流出が止まることを確認した。
常温の場合では約５分を要した。このことは液晶セルを
加熱することにより液晶の粘度が低下し流出しやすくな
ったものと思われる。ここで用いる加圧体５の材質はア
ルミニウムやステンレス等の金属またはテフロン等の樹
脂等の剛体や、シリコンゴム等の柔構造体が考えられ
る。ただし剛体の場合、液晶セル６と加圧体５の間に固
いゴムやガラスチッピングが介在すると液晶セル内に局
部的なギャップ不良を生じさせる不備がある。そこでシ
リコンゴムのみの加圧体または、液晶セルの画面部分の
みシリコンゴムで周辺をアルミニウム等の金属の構成に
する等の工夫が必要になる。実験的にシリコンゴムで液
晶セルの画面部分を押圧する加圧体を用いたところ均一
な液晶層の厚みが得られ、懸念される不良もなく画質も
良好であった。

本発明の加圧体はアルミニウム等の剛体5aとシリコン
ゴム等の柔構造の部材5bからできており、アルミニウム
の内部に中ぐりを形成しシリコンゴムをはめ込んだもの
である。

第３図に本発明の実施例の加圧体の断面図を示す。第
３図ａに示すようにシリコンゴムａから出来ている柔構
造の部材の片方の面ｂは平坦に加工しており、内部に中
ぐりを形成したアルミニウムｃの面に接触させるとはが
れにくくなる。また他方の面に円すい状の凸部ｄを設
け、第３図ｂは加圧体間に液晶セルを挟み加圧した状態
を示したもので、液晶セル６に接触させると凸部間に空
気層ｅを形成しシリコンゴム液晶セルからはがれやすく
なる。さらに加圧することにより凸部が変形し液晶セル
に一様の圧力を加えることになり、理想的に押圧できる
ものである。

また加圧体で液晶セル加圧した後液晶注入口から液晶
が流出する間、加圧した状態において、液晶注入口の断
面積と液晶セルの体積・基板のそり・加圧体による押圧
力等により静置する時間t₁秒はばらつきが生じることが
分っている。実験的に押圧力を5kgから20kgの間で検討
し、液晶注入口の大きさが1mmから3mmのばらつきのある
もの、基板のそりが液晶層の間隙より５μｍ程度大きい
ものまでの間で液晶流出時間を測定したところ、約２分
であった。ただし一個の液晶注入口を有する液晶セルに
おいて、その液晶注入口の断面積が２×10^-2mm²程度の
場合の液晶流出時間と押圧力の関係を第４図ａに示し、
また液晶流出時間と基板のそりの関係を第４図ｂに示
す。条件として押圧力は5kgとし液晶セルには約0.6kg/c
m²の圧力がかかるものである。この圧力の大きさのもと
で、剛体と柔構造の組合せによる加圧体を用いた場合、
画質に致命的な欠点となる液晶セルの局部的なギャップ
不良等の不良は生じなかった。斜線部分は実験で得られ
た測定値の範囲を示したものである。また液晶注入口が
複数個の場合、液晶流出時間は短かくなると思われる。

次に液晶セルを加圧した状態で液晶注入口から液晶の
流出が止まった後、液晶セルの液晶注入口に封止用の接
着剤を塗布する。さらに加圧体を除去し基板のそりの弾
性変形等により封止用の接着剤を液晶セル内に吸入させ
る。実験的に加熱温度を室温から120℃程度まで検討し
たところ、100℃程度から封止に用いる接着剤の粘度が
低下し瞬時に侵入し量産に適さないことが分った。封止
用の接着剤を制御よくパネル内に吸入させるのに室温か
ら80℃程度が適していることが実験的に分った。この封
止用の接着剤の吸入に要する時間t₂秒は、液晶層の厚み
が６μｍ、体積が18mm³程度の液晶セルでは、t₂＝20程
度であることが実験的に分った。またA4サイズの大型基
板の場合、液晶層の厚みが６μｍの場合、封止用の接着
剤は10秒で吸入した。また小型基板の場合、そりが１μ
ｍ程度で液晶層の厚みが６μｍ、体積が8mm³の液晶セル
では約45秒を要した。以上の実験結果から液晶セルの加
圧体を除去し封止用の接着剤を硬化するまでの静置時間
t₂は、 ０t₂60 の範囲であると思われる。

第５図ａに液晶層の厚みが６μｍ、体積が18mm³の場
合における封止用の接着剤の液晶セル内吸入の時間と基
板のそりの関係図を示し、第５図ｂに封止用の接着剤の
液晶セル内吸入の時間と押圧力の関係図を示す。上記し
た関係を満たしていることが分る。斜線部分で実験で得
られた測定値の範囲を示したものである。

最後に封止用の接着剤を硬化するのに、液晶セルの加
圧体の加圧を除荷してからの時間管理に充分対応しうる
こととして瞬時に固まることが必要である。その条件を
満たすものとして紫外線硬化型樹脂を用いた。実験的に
紫外線照射条件25mw/cm²で180秒間において、完全硬化
する紫外線硬化型樹脂を用いたところ充分に良好な結果
を得た。

液晶セルの加熱方法として、ヒータによる伝熱加熱、
加熱炉による輻射加熱、赤外線による輻射加熱がある。
実験的に40℃を保つように各方法を試み、液晶セル表面
に熱電対を固定し温度測定を行ったところ、ヒータによ
る伝達加熱において、ヒータの大きさを液晶セルの大き
さにし、ヒータの設定温度を50℃にすることにより液晶
セル表面温度を40℃に保つことができた。また加熱炉に
よる輻射加熱において、加熱炉を40℃に設定し10分以上
加熱することにより液晶セル表面の温度を40℃に保つこ
とができた。

赤外線による輻射加熱において、100Wの赤外線ランプ
の高さを液晶セルから30cm離した位置にし照射させたと
ころ約５分で40℃に達することが分った。

実験的に容易な加熱炉を用いて以上の工程により液晶
表示装置を製造したところ均一な液晶層厚の液相表示装
置が得られ、画質も良好であった。

このように本実施例によれば、液晶注入時間が従来よ
り短縮でき、封止用の接着剤が従来より短時間で液晶セ
ル内に均一に吸入封止でき、液晶表示装置の液晶層の均
一な厚みを保持でき、画質が良好であるという効果を有
することが分った。

発明の効果 以上のように本発明によれば次の効果を得ることがで
きる。

（１） 実用上問題のない程度に液晶表示装置の液晶層
の均一な厚みを保持できる。

（２） 液晶表示装置の液晶封止を比較的短時間で安定
にかつ均一に実施できる。

（３） 表示品質の優れた液晶表示が得られる。

（４） 比較的安定に大量の処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示装置の製造方法を実施した液
晶表示装置の平面図、第２図は本発明の液晶表示装置の
製造方法を示す斜視図、第３図は加圧体の構成を示す断
面図、第４図は液晶流出時間を示す関係図、第５図は封
口剤吸入時間を示す関係図、第６図は本発明の液晶表示
装置の製造方法を用いて製造した液晶表示装置の断面
図、第７図は同液晶表示装置のTFT素子部および画素部
の断面図、第８図は従来例における液晶表示装置の製造
方法を示す平面図、第９図は他の従来例の製造方法を示
す説明図である。 １……液晶、２……液晶セル、３……液晶注入口、４…
…封止用の接着剤、5a,5b……加圧体、６……液晶セ
ル、７……透明電極、８……配向膜、９……前面ガラ
ス、10……TFT素子部、11……画素部、12……配向膜、1
3……液晶表示用基板、14……シール剤、15……液晶、1
6……スペーサ、17……偏光板、18……偏光板、19,20…
…可撓性基板、21……接着剤層、22……セル厚制御材、
23……液晶を収容すべき空間、24……液晶注入口、Ｇ…
…ゲート電極、Ｉ……絶縁膜、Ａ……アモルファスシリ
コンよりなるチャンネル活性部、Ｍ……ソース・ドレイ
ン電極、25……スキージ、26……スクリーン、27……ス
クリーンパターン、28……液晶セル、29……液晶セルの
封止口、30……印刷ステージ、31……封止用の接着剤、
32……パターン無スクリーン、33……フィルム、33′…
…封止用の接着剤。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１組の電極付基板と前記基板間に介在する
   第１の接着剤とからなる液晶セルに液晶を注入封止し液
   晶表示装置を製造する際、常温にて前記液晶セルを加圧
   することなく真空中で前記液晶セルに前記液晶を注入す
   る工程と、加熱状態にて前記液晶セルを加圧体により加
   圧する工程と、加熱状態にて加圧した状態で所定時間静
   置する工程と、加熱状態にて前記液晶セルの液晶注入口
   に第２の接着剤を塗布する工程と、加熱状態にて前記液
   晶セルの前記液晶セルの前記加圧体を除去し所定時間静
   置し前記液晶注入口から前記液晶セル内にほぼ一定量の
   前記第２の接着剤を吸入させる工程と、前記第２の接着
   剤を硬化させる工程とからなることを特徴とした液晶表
   示装置の製造方法。
2. 【請求項２】加圧体が剛体と柔構造の部材からなり、か
   つ前記剛体は中ぐりを有し、前記柔構造の部材は第１の
   面が平坦であり、第２の面が所定の数の凸部を有するも
   のであり、かつ前記凸部が円すい状でかつ所定の間隔で
   形成され、前記第２の面が液晶セルに当接する面であ
   り、前記第１の面が前記剛体の前記中ぐりに当接する面
   であり、前記加圧体が液晶注入後の液晶セルを加圧する
   ことを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の液晶表示
   装置の製造方法。