JP2009198865A

JP2009198865A - 液晶パネル貼り合わせ方法

Info

Publication number: JP2009198865A
Application number: JP2008041147A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Senbonmatsu; 茂千本松; Mitsuru Suginoya; 充杉野谷; Shuhei Yamamoto; 修平山本
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】従来の液晶滴下貼り合わせ法を用いて狭セルギャップの液晶パネルを作製する場合、ＵＶ硬化シール剤のフィラーによりシール近傍のギャップムラが生じる課題があった。
【解決手段】一方の基板上に面内スペーサーを形成し、もう一方の基板にシール枠を形成して液晶を滴下して二枚の基板を貼り合わせる液晶パネル貼り合わせ方法で、基板のシールと接する部分に窪みを設けることにより、液晶パネルのギャップ均一性が向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネルを構成する２枚の基板で液晶材料を挟み、シール剤を介して貼り合わせる液晶パネル貼り合わせ方法に関する。

従来の液晶パネル貼り合わせ方法としては、液晶滴下貼り合わせ法があり、ＯＤＦ（ＯＮＥＤＲＯＰＦＩＬＬ）と称され、大型液晶パネルの製造に用いられている。液晶滴下貼り合わせ法は、二枚の基板の少なくとも一方の基板上にシールを形成し、液晶を滴下して二枚の基板を貼り合わせる液晶パネル貼り合わせる方法であり、例えば特許文献１が提案されている。また、あらかじめ注入口を設けた空の液晶パネルに真空注入法により液晶を充填する方法も１０インチ以下の中小型液晶パネルの製造に用いられている。

液晶滴下貼り合わせ法は、真空注入法に比べて極めて生産性が高く、特に３０インチ以上の大型液晶パネルの生産には不可欠な技術となっている。装置メーカーとしてはアルバックや芝浦メカトロニクスがある。

ここで従来の液晶パネル貼り合わせ方法を図５の液晶パネル製造フロー図と図６の液晶パネル貼り合わせ方法の断面図を用いて簡便に説明する。

まず、基板A１、基板Ｂ２の二枚の所望の薄膜パターンを形成した基板の洗浄を行い（図５(1)）、配向膜を印刷法やインクジェット法にて基板A１と基板Ｂ２に形成し（図５(2)）、ラビング等の配向処理を行う（図５(3)）。次いで、基板A１に面内スペーサー３を散布して固着させ（図５(6)(7)、図６ａ）、基板B２にはスクリーン印刷やディスペンサーにて密閉した外周シール枠をＵＶ硬化性樹脂からなるシール剤５で形成し（図５(4)、図６a）、シール枠内に液晶パネルのギャップに相当する正確に秤量した体積の液晶４を滴下する（図５(5)、図６a）。ＵＶ硬化性樹脂のシール剤５には、メーカーにより高強度化、高粘度化、高チキソ性化のために様々な添加剤が十数％程度練り込んである。特に高強度化と高粘度化のためのフィラー６には、安価で入手性が容易な微粉末シリカが使用されている。微粉末シリカは特に粒径が均一必要はなく粒径が０．５μｍ〜２．５μｍ程度で十分な強度と粘度が得られる。また、セルギャップの均一性のために、シール剤５にはファイバー状や球状のシリカ等の堅く粒径の均一なシール内スペーサー７を混ぜる。ここで、シール内スペーサー７はギャップの均一性をえるために粒径のバラツキが極めて小さいスペーサーを用いる。例えば、シール内スペーサー７の一例としては触媒化成工業製シリカ球があり、変動係数が２％以下で極めて均一なギャップを得ることができる。次に、真空中にて基板Ａ１と基板Ｂ２を対向させて重ねあわせて（図６ｂ）、大気圧８にて基板を加圧することにより、液晶パネルのギャップを調整し、シール剤を硬化させて基板Ａ１と基板Ｂ２を貼り合わせる（図５(8)(9)、図６ｃ）。必要に応じて大気圧８に加えて、定盤にて二枚の基板を加圧して所定のギャップを得る。最後に所望の形状に分離して液晶パネルが完成する（図５(10)、図６ｃ）。このようにし
て、３μｍ程度のセルギャプであれば従来の液晶パネル貼り合わせ方法での製造が十分可能である。

ここでは、真空チャンバーや基板Ａ１や基板Ｂ２のチャック機構（定盤）、ＵＶ光源、ＵＶ遮蔽マスク等の装置に関わる図示及び説明は省略した。
特開昭６２−８９０２５公報（第８頁、第１図）

液晶パネルには様々な表示原理があるが、近年動画表示を明瞭にするために広視野角化と高速応答化を目指した開発が盛んに行われている。例えばＴＮ液晶モードの場合、高速応答化のためにもっとも容易な手段として、液晶セルギャップを小さくする方法が用いられる。一般にＴＮ液晶モードの応答速度を数ｍｓｅｃにするためには２μｍ以下のセルギャップが必要である。

従来の液晶パネル貼り合わせ方法で、２μｍ以下のセルギャップを得ようとすると図７に示すような課題があった。シール内スペーサー７よりフィラー６の直径が大きいために、基板Ａ１と基板Ｂ２の外周部のギャップが大きくなるという課題があった。例えば、液晶パネルの面内のギャップ狙い値を２．０μｍとして、面内スペーサー３に２．０μｍのシリカ球を３００個／ｍｍ²の密度で散布し、シール内スペーサー７に２．０μｍのシリカ球をシール剤５に２％混合して、液晶滴下貼り合わせ法を用いて液晶パネルを作製した場合、シール剤５の近傍のセルギャップ１２は約２．５μｍ、液晶パネル中央部のセルギャップ１１は２．０μｍとなり、液晶パネルのギャップムラが発生した。

本発明の液晶パネル貼り合わせ方法により、上述のような狭セルギャップの液晶パネル（特に２．５μｍ以下の狭セルギャップの液晶パネル）のギャップムラを解決することが可能である。本発明の液晶パネル貼り合わせ法により、生産性を損なうことなく高速大型液晶パネルの生産が可能になる。
〔１〕一方の基板上に面内スペーサーを形成し、もう一方の基板にシール枠を形成して液晶を滴下して二枚の基板を貼り合わせる液晶パネル貼り合わせ方法で、基板のシールと接する部分に窪みを設けることにより、液晶パネルのギャップ均一性が向上できる。例えば面内スペーサーに２μｍのスペーサーを用い、基板のシールと接する部分に１μｍの窪みを設けて、シール剤内のスペーサーの粒径を３μｍとすることにより、液晶パネルのアクティブエリア全体に２μｍの均一なギャップが形成できる。
〔２〕基板の窪みを凹構造にすることにより、狭セルギャップの液晶パネルの毛細管現象によるシール剤の広がりを防止できる。
〔３〕基板の窪みの内壁をテーパー形状にすることにより、基板上の膜厚の薄い配線のパターニング不良を低減できる。

本発明の液晶パネル貼り合わせ方法により、ギャプ均一性の高い狭セルギャップの液晶パネルが製造可能になる。

本発明の液晶パネル貼り合わせ方法の実施の形態を図１を用いて説明する。

図１（ａ）において基板Ｂ２はガラス等の透明基板である。基板Ｂ２のシール剤と接する部分に窪みを設ける図１（ｂ）。窪みはフォトリソグラフィ法とエッチング法により形成する。ここで、基板Ａ１または基板表面Ｂ２面に形成する薄膜トランジスタ素子、透明電極配線及び液晶配向膜等の液晶パネルに必要な薄膜工程は本発明の説明には不要なため、説明は省略する。

次に図１（ｃ）に示すように、基板Ａ１には面内スペーサー３（ここでは直径２．０μｍの球状シリカスペーサー）を形成し、熱処理により基板Ａ１に固着させる。一方基板Ｂ２にはシール剤５をディスペンサーにて塗布した後、液晶をギャップ（ここではギャップ狙い値２．０μｍ）に応じて必要な体積分滴下した。ここで、シール剤５にはＵＶ硬化性樹脂を用いた。ＵＶ硬化性樹脂メーカーにより、シール剤５には粒径が０．５μｍ〜２．５μｍ程度のガラス質のフィラー６が１０％程度混ぜてある。このフィラー６は、シール剤５の接着強度確保と高粘度化、高チキソ比化のため不可欠である。さらにシール近傍のセルギャップを均一にする目的で、シール内スペーサー７（ここでは直径３．０μｍの球状シリカ）を２％混合した。

次に、図１（ｄ）のように基板Ａ１と基板Ｂ２を真空中雰囲気で貼り合わせて３０ｓｅｃ放置した後、真空雰囲気を大気圧８に戻しながら基板Ａ１と基板Ｂ２を加圧し、シール剤５を硬化してから液晶パネルを所望の形状に切断した。ここでは、真空チャンバーや基板Ａ１や基板Ｂ２のチャック機構（定盤）、ＵＶ光源、ＵＶ遮蔽マスク等の装置に関わる図示及び説明は省略した。

本発明に係る実施の形態によれば、図７に示すような狭ギャップな液晶パネルにおけるギャップの不均一性を図２のように改善することが可能である。本発明により液晶滴下貼り合わせ法により生産性よく狭セルギャップの液晶パネルを生産することが可能である。

以下、本発明の液晶パネル貼り合わせ方法を図面に基づいて詳細に説明する。

図１を用いて本実施例１の液晶パネル貼り合わせ方法を説明する。

図１（ａ）において基板Ｂ２には表面が平滑な０．５ｍｍの無アルカリガラスを用いた。図１では１個の液晶パネル貼り合わせ法の断面図を示しているが、大型ガラスを用いた複数個取りでも問題はない。基板Ｂ２には光学的異方性がない透明プラスチック基板やフィルム基板を用いることも可能である。基板Ｂ２のシール剤と接する部分に窪み８を形成した図１（ｂ）。窪み８はフォトリソグラフィ法とエッチング法により形成した。ここで、基板Ａ１または基板Ｂ２面に形成する薄膜トランジスタ素子、透明電極配線及び液晶配向膜等の液晶パネルに必要な薄膜工程は本発明の説明には不要なため省略した。

次に図１（ｃ）に示すように、基板Ａ１には面内スペーサー３（ここでは直径２．０μｍの球状シリカスペーサー：触媒化成工業製）を３００個／ｍｍ²の密度で散布し、熱処理により基板Ａ１に固着させる。一方基板Ｂ２にはＵＶ硬化性樹脂からなるシール剤５をディスペンサーにて切れ目なく枠状に塗布した後、シール剤５の枠内に液晶を滴下した。ここで、液晶はセルギャップ狙い値２．０μｍに応じて必要な体積分秤量滴下した。また、シール剤５には接着強度確保と高粘度化のために、粒径が０．５μｍ〜２．５μｍ程度のフィラー６が１０％程度練り込まれている。さらにシール内スペーサー７として直径３．０μｍ（変動係数２％）の触媒化成工業製球状シリカスペーサーを２％混合した。

次に、図１（ｄ）のように基板Ａ１と基板Ｂ２を真空中雰囲気で貼り合わせて数秒間放置した後、真空雰囲気を大気圧に戻しながら基板Ａ１とＢ２を大気圧８で加圧し、１分間放置した後、さらに加圧しながら、液晶部を遮蔽しながらシール剤５にＵＶを照射し、加熱してシール剤５を完全に硬化してから液晶パネルを所望の形状に切断した。

ここでは、真空チャンバーや基板Ａ１や基板Ｂ２のチャック機構（定盤）、ＵＶ光源、ＵＶ遮蔽マスク等の装置に関わる図示及び説明は省略した。

本発明の実施例１の液晶パネルのギャプを１６点測定したところ、平均２．０μｍ（標準偏差０．０２７μｍ）の均一なセルギャップを得ることができ、ギャップムラに起因する表示ムラも全く観察できなかった。本発明は狭セルギャップ、特に２．５μｍ以下のセルギャップの液晶パネルの製造方法として有効である。

実施例１と同様の液晶パネル貼り合わせ法で、図４に示すように基板Ｂ２の窪みを凹構造２２にすることにより、狭セルギャップの液晶パネルの毛細管現象によるシール剤５の内外周部への広がりを防止できる。

実施例１と同様の液晶パネル貼り合わせ法で、図３に示すように基板Ｂ２の窪みの内壁をテーパー形状２１にすることにより、基板上の配線パターニング不良を低減できる。

本発明の液晶パネル貼り合わせ方法により、狭セルギャップを有する高速液晶パネルの製造の生産性が著しく向上した。大型液晶パネルの生産性を損なうことなく高品質化（高速応答化）が可能となり、今後さらなる大型液晶パネルの市場拡大が可能となる。

本発明の液晶パネル貼り合わせ法の概略説明図である。本発明の液晶パネル貼り合わせ法で作製した液晶パネルの概略説明図である。本発明の液晶パネル貼り合わせ法で作製した液晶パネルの概略説明図である。本発明の液晶パネル貼り合わせ法で作製した液晶パネルの概略説明図である。従来の液晶パネル貼り合わせ法の概略フロー図である。従来の液晶パネル貼り合わせ法の概略説明図である。従来の液晶パネル貼り合わせ法で作製した液晶パネルの概略説明図である。

符号の説明

１基板Ａ
２基板Ｂ
３面内スペーサー
４液晶
５シール剤
６シール内スペーサー
７フィラー
８大気圧
１１液晶パネル中央部のセルギャップ
１２シール剤近傍のセルギャップ
２１テーパー形状
２２凹構造

Claims

二枚の基板の少なくとも一方の基板上にシール剤を配置し、液晶を滴下して二枚の基板を貼り合わせる液晶パネル貼り合わせ方法であって、前記基板の前記シール剤と接する部分に窪みを設けることを特徴とする液晶パネル貼り合わせ方法。
前記窪みが凹構造であることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル貼り合わせ方法。
前記窪みの内壁がテーパー形状を有することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の液晶パネル貼り合わせ方法
前記二枚の液晶パネルの基板間の間隔が２．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の液晶パネル貼り合わせ方法。
前記シール剤はフィラーの他にフィラーの直径より大きいスペーサーを含んでいる請求項１乃至４のいずれか1項に記載の液晶パネル貼り合わせ方法。