JP4131489B2 - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ：ＬＣＤ）に関するもので、特に、液晶滴下方式による液晶表示素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、表示画面の厚さが数センチメートル(ｃｍ)に過ぎない超薄型のフラットパネルディスプレイがあり、その中で、液晶表示素子は動作電圧が低くて消費電力が少なく、携帯用に用いられるなどの利点から、ノートブック型コンピューター、モニター、宇宙船、航空機などに至るまでその応用分野が幅広くなりつつある。
【０００３】
かかる液晶表示素子は、一般的に、その上に薄膜トランジスタと画素電極が形成されている下部基板と、前記下部基板と対向するように形成され、その上に遮光膜、カラーフィルタ−層及び共通電極が形成されている上部基板と、そして前記両基板間に形成されている液晶層とから構成されている。
また、前記画素電極と共通電極によって両基板間に電場が形成されていて液晶が駆動され、その駆動される液晶を介して光透過度が調節されて画像がディスプレイされることになる。
【０００４】
このような構造の液晶表示素子において、前記下部基板と上部基板との間に液晶層を形成するための方法として、従来は下部基板と上部基板とを貼り合わせた後、毛細管現象と圧力差を用いて両基板の間に液晶を注入する真空注入方式を用いていたが、該方式は液晶注入に長時間が所要されるので基板が大面積化されることによって生産性が劣るという問題点が発生していた。
【０００５】
従って、前記問題を解決するために液晶滴下方式という新しい方法が提案されているが、以下に、添付の図面を参照して従来の液晶滴下方式による液晶表示素子の製造方法を説明する。
図１ａないし図１ｅは従来の液晶滴下方式による液晶表示素子の製造工程を示した斜視図である。図には四つの単位セルだけを示しているが、基板のサイズによって単位セルを増減することができる。
【０００６】
先ず、図１ａに示すように下部基板１と上部基板３を備える。
図示してはいないが、下部基板１上には縦横に交差して画素領域を画定する複数のゲート配線とデータ配線を形成し、前記ゲート配線とデータ配線との交差点に薄膜トランジスタを形成し、前記薄膜トランジスタに連結される画素電極を前記画素領域に形成する。
また、上部基板３上には前記ゲート配線、データ配線、及び薄膜トランジスタ形成領域で光が漏れることを遮断するための遮光膜を形成し、その上に赤色、緑色及び青色のカラーフィルター層を形成し、その上に共通電極を形成する。
また、前記下部基板１と上部基板３上に液晶の初期配向のため配向膜を形成する。
【０００７】
又、図１ｂに示すように前記下部基板１上に主シール剤７及びダミーシール剤８を付与し、液晶５を滴下して液晶層を形成する。
また、前記上部基板３上にセルギャップ維持のためのスペーサ（図示せず）を配置する。前記主シール剤７は液晶が漏れることを防止し、両基板を接着させる役割を果たす。
前記ダミーシール剤８は前記主シール剤７を保護する役割を果たすもので、前記主シール剤７の外側のダミー領域に形成されている。
この液晶滴下方式では、後工程のシール剤硬化工程で、貼り合わせ基板に液晶層が形成されるが、シール剤として熱硬化型シール剤を用いることでシール剤が加熱されている間漏れだして液晶が汚染されるおそれがあるので、シール剤としてＵＶ(Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ)硬化型シール剤が用いられる。
【０００８】
また、図１ｃに示すように前記下部基板と上部基板とを貼り合わせる。
また、図１ｄに示すようにＵＶ照射装置９によりＵＶを照射して前記シール剤７を硬化することで前記下部基板１と上部基板３とを貼り合わせる。
さらに、図１ｅに示すように前記貼り合わせ基板１、３をセル単位に切断して液晶セルを完成する。
この時、図２はセル単位で切断する工程を示した斜視図であって、図２に示すように、先ず基板材質のガラスより硬度の高いダイヤモンドペンのようなけがき針で貼り合わせ基板１、３の表面に切断ライン１０を形成（以下、「けがき工程」という）した後、破粋機で前記切断ラインに沿って機械的な衝撃を加えること（以下、「破粋工程」という）によって複数の単位セルが同時に得られる。
【０００９】
又は、ダイヤモンド材質のペン又はホイールを用いて前記けがき及び破粋工程を一つの工程として単位セルを一つずつ得ることもできる。
尚、図２はセル切断工程を示すためのものでありセル切断ラインを詳述してはいないが、実際のセル切断時には外側部のダミー領域を除去するためにより多くのセル切断ラインが形成されている。
図３は前記セル切断ラインを詳細に示したもので、特にシール剤７，８が形成されている下部基板１のセル切断ライン１０を見せるための平面図である。
図３から分かるように、セル切断ライン１０はダミーシール剤８と一定領域（丸領域）で重なることになり、この場合のダミーシール剤８はセル切断工程前のＵＶ照射工程により硬化されている状態である。
【００１０】
従って、前記セル切断工程において、けがき工程後破粋工程により単位セルを同時に得る方法は、前記硬化されたダミーシール剤８による影響を受けないが、けがき工程と破粋工程を同時に行って単位セルを一つずつ得る方法は、前記硬化されたダミーシール剤８の影響によってセル切断が難しくなるという問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためのもので、前記けがき／破粋同時工程によってセル切断の際、セル切断をより容易に行うための液晶表示素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、
下部基板及び上部基板を備える工程と、
前記両基板のいずれか一つの基板上に閉鎖型のパターンで主ＵＶ硬化型シール剤を塗布し、前記主ＵＶ硬化型シール剤の外側領域に閉鎖型パターンでダミーＵＶ硬化型シール剤を塗布する工程と、
前記両基板中のいずれか一つの基板上に液晶を滴下する工程と、
前記両基板を貼り合わせる工程と、
前記ダミーＵＶ硬化型シール剤と、前記貼り合わせ基板を左側及び右側部分に切断する上下方向のセル切断ラインと前記貼り合わせ基板を上側及び下側部分に切断する左右方向のセル切断ラインとを含む複数のセル切断ラインとが交差する複数の交差点のうち、前記上下方向又は左右方向の各セル切断ラインとの各交差点のみをマスクに形成されたドット状の遮光部で覆いＵＶを照射する工程と、
先ず、上下方向のセル切断ラインと左右方向のセル切断ラインのうち、マスクに形成されたドット状の遮光部で覆われた交差点と交差するセル切断ラインに沿ってスクライブ工程及びブレーキ工程を一つの工程で行い、前記貼り合わせ基板をセル単位で切断する工程とを含み、
前記複数のセル切断ラインの各々は、前記閉鎖型ダミーシール剤の一側辺の内側において前記一側辺と並進していると共に、前記一側辺に各々接続した他の両側辺とは交差するように延長されたことを特徴とする。
【００１３】
即ち、本発明は、セル切断ラインと重なる領域のダミーＵＶ硬化型シール剤においてＵＶ照射を遮断することによって、その領域のシール剤の硬化が防止されて、セル切断をより容易になるようにするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
図４ａ〜図４ｅは参考発明の一参考実施形態による液晶表示素子の製造工程を示す斜視図である。図には四つの単位セルを形成する場合を図示しているが、単位セルは増減して形成できる。
【００１５】
先ず、図４ａに示すように、下部基板２００と上部基板３００を備える。
図示していはいないが、下部基板２００上には縦横に交差して画素領域を画定する複数のゲート配線とデータ配線を形成し、前記ゲート配線とデータ配線との交差点にゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、オーミックコンタクト層、ソース／ドレイン電極、及び保護膜からなる薄膜トランジスタを形成し、前記薄膜トランジスタに連結される画素電極を前記画素領域に形成する。
【００１６】
また、前記画素電極上に液晶の初期配向のための配向膜を形成する。この場合、前記配向膜はポリアミド(polyamide)又はポリイミド(polyimide)系化合物、ＰＶＡ(polyvinylalcohol)、ポリアミック酸(polyamic acid)などの物質をラビング配向処理して形成することもでき、ポリビニル シンナマート(polyvinyl cinnamate)、ポリシロキサン シンナマート(polysiloxane cinnamete)、又はセルロース シンナマート(cellulose cinnamate)系化合物のような光反応性物質を光配向処理して形成することもできる。
【００１７】
又、上部基板３００上には前記ゲート配線、データ配線、及び薄膜トランジスタ形成領域から光が漏れることを遮断するための遮光膜を形成し、その遮光膜上に赤色、緑色及び青色のカラーフィルター層を形成し、前記カラーフィルター層上に共通電極を形成する。又、前記カラーフィルター層と共通電極との間にオーバーコート層をさらに形成することもできる。又、前記共通電極上には前記配向膜を形成する。
また、前記下部基板２００の外郭部には銀（Ａｇ）をドット状に形成して前記両基板２００、３００を貼り合わせた後、前記上部基板３００上の共通電極に電圧を印加できるようにする。前記銀は前記上部基板３００に形成することもできる。
【００１８】
但し、ＩＰＳ（in plane switching）モード液晶表示素子の場合は、共通電極を画素電極と同一の下部基板２００上に形成して横電界を誘導し、前記銀ドットは形成しない。
また、図４ｂに示すように、前記上部基板３００上に閉鎖されたパターンで主ＵＶ硬化型シール剤７００を塗布し、前記主ＵＶ硬化型シール剤７００の外郭領域に閉鎖されているパターンでダミーＵＶ硬化型シール剤８００を塗布する。
【００１９】
シール剤の塗布方法としては、スクリーン印刷法、ディスペンサー法などがあるが、スクリーン印刷法はスクリーンが基板と接触することで基板上に形成されている配向膜などが損傷されるおそれがあり、基板が大面積化されることによってシール剤の損失量が多く非経済的であるのでディスペンサー法が望ましい。
【００２０】
このような主ＵＶ硬化型シール剤及びダミーＵＶ硬化型シール剤７００、８００としては、両末端にアクリル(acryl)基が結合されたモノマー(monomer)又はオリゴマー(oligomer)を開始剤と混合したものを用いるか、一方の末端にはアクリル基が結合されかつ他方の末端にはエポキシ(epoxy)基が結合されたモノマー又はオリゴマーを開始剤と混合して用いるのが望ましい。
【００２１】
また、前記下部基板２００上に液晶５００を滴下して液晶層を形成する。
前記液晶５００は前記主ＵＶ硬化型シール剤７００が硬化される前に主シール剤７００と接触することで汚染される。従って、前記液晶５００は前記下部基板２００の中央部に滴下するのが望ましい。
このように中央部に滴下された液晶５００は、前記主シール剤７００が硬化された後まで徐々に広がることになり、基板全体に同一密度で分布することになる。
【００２２】
尚、図４ｂには下部基板２００上に液晶５００を滴下し、上部基板３００上にシール剤７００、８００を塗布する工程を示しているが、これに限定されることではなく、上部基板３００上に前記液晶５００を滴下し、下部基板２００上にＵＶ硬化型シール剤７００、８００を塗布することもできる。
また、前記液晶５００とＵＶ硬化型シール剤７００、８００を同一基板に形成することもできる。但し、前記液晶５００とＵＶ硬化型シール剤７００、８００を同一基板に形成する場合、液晶とＵＶ硬化型シール剤が形成される基板と、形成されていない基板との工程間に不均衡が発生して工程時間が多く所要され、かつ、液晶とシール剤が同一基板に形成されるので貼り合わせ前にシール剤に汚染物質が形成されても基板洗浄を行うことができないため、前記液晶とシール剤とは互いに異なる基板に形成するのが望ましい。
【００２３】
又、図示してはないが、前記両基板２００、３００の何れか一つの基板、望ましくは前記上部基板３００上にセルギャップ維持のためのスペーサを形成することもできる。
前記スペーサはボールスペーサを適正濃度で溶液中に混合した後噴射ノズルにより高圧で基板上に撒布して形成することもでき、柱状スペーサを前記ゲート配線又はデータ配線形成領域に対応する基板上に取り付けて形成することもできるが、ボールスペーサは大面積に適用する場合セルギャップが不均一になるという短所があるので大面積基板には柱状スペーサを形成するのが望ましい。
この時、柱状スペーサでは感光性有機樹脂を用いるのが望ましい。
【００２４】
又、図４ｃに示すように前記下部基板２００と上部基板３００とを貼り合わせる。
貼り合わせ工程は、液晶が滴下されている一つの基板の液晶滴下面を上面にしつつ一つの基板を下側に固定し、他の基板の層形成面が前記一つの基板の液晶滴下面に対向するように他の基板を１８０度回転してその層形成面を下面にして、他の基板を上側に位置させた後、上側に位置された他の基板に圧力を加えて両基板を貼り合わせるか、又は前記離隔されている両基板間を真空で形成した後真空を解除して大気圧によって両基板を貼り合わせることもできる。
【００２５】
また、図４ｄに示すように、前記ダミーＵＶ硬化型シール剤８００とセル切断ラインが重なる領域を覆うマスク９５０を前記貼り合わせ基板２００、３００とＵＶ照射装置９００の間に介在させてＵＶを照射する。
このようにＵＶを照射すると前記ＵＶ硬化型シール剤７００、８００を構成する開始剤によって活性化されたモノマー又はオリゴマーが重合反応して高分子化されることによって下部基板２００と上部基板３００とが接着される。
しかしながら、前記マスク９５０により覆われた領域はＵＶが照射されないのでその領域のダミーＵＶ硬化型シール剤は固まることなく、最初の塗布の状態、即ち、流動状態で維持されるので後工程のセル切断工程が容易になる。
又、前記ＵＶ硬化型シール剤７００、８００として、一方の末端にはアクリル基が方側の末端にはエポキシが結合されたモノマー又はオリゴマーを開始剤と混合したものを用いた場合、このようなＵＶ照射によってエポキシが反応しないので前記ＵＶ照射工程後に追加に約１２０℃で１時間程度加熱工程を行ってシール剤を硬化させる。
【００２６】
但し、前記ＵＶ硬化されないダミーシール剤はたとえ、前記熱硬化工程を経ても硬化度が５０％未満に落ちてセル切断工程には影響を及ぼさない。
又、図４ｅに示すように、前記貼り合わせ基板を単位セルで切断する。
単位セルで切断する工程はダイヤモンド材質のペン又はホイールを鋸の歯状に形成された切断装置を用いてセル切断ライン６００に沿ってけがき／破粋同時工程により単位セルを一つずつ切断する。
このようにけがき／破粋同時工程を行う切断装置を用いることによって装置が占めるスペースが狭められ、切断工程時間も短縮されることになる。
【００２７】
又、図示していはないが、前記切断工程後に最終検査工程を行うことになる。
前記最終検査工程は、前記セル単位に切断された基板が液晶モジュールに組み立てられる前に不良有無を確認する工程で、電圧印加時又は無印加時に各々の画素が正しく駆動するかの可否を検査する。
【００２８】
図５ａ及び図５ｂは、各々本発明の一実施形態による液晶表示素子の製造工程中のＵＶ照射固定だけを示した斜視図であって、その他の工程は前記参考実施形態と同一である。
セル切断工程でけがき／破粋同時工程にセルを切断する場合において、かりに、右側又は左側末端のセル切断ラインから上下方向に基板を切断すると、右側又は左側にあるダミーＵＶ硬化型シール剤は除去されることになる。従って、除去されるダミーＵＶ硬化型シール剤は後続セル切断工程に何らの影響を及ぼさない。
【００２９】
従って、セル切断ラインと重なるダミーＵＶ硬化型シール剤領域中で上側及び下側領域だけをマスクで覆い、ＵＶを照射するか、又は左側及び右側領域だけをマスクで覆いＵＶを照射してもセル切断工程の容易化においては同じ効果を奏する。
【００３０】
図５ａはこのようにセル切断ラインと重なるダミーＵＶ硬化型シール剤領域中で上側及び下側領域だけをマスク９５０ａで覆いＵＶを照射する工程を示したものであり、図５ｂは左側及び右側領域だけをマスク９５０ｂで覆いＵＶを照射する工程を示したものである。
勿論、図５ａに示した場合は、先ず上下方向にセルを切断する場合に適用されるものであり、図５ｂに示した場合は、先ず左右方向にセルを切断する場合に適用されることになる。
【００３１】
図５ｃは本発明の他の一実施形態による液晶表示素子の製造工程中、ＵＶ照射工程だけを示した斜視図である。
ＵＶ照射工程時貼り合わせ基板の全面にＵＶが照射することになると、基板上に形成されている薄膜トランジスタなどの素子特性に悪影響を及ぼすことになり、液晶の初期配向のために形成された配向膜のプレティルト角が変わるおそれもある。
従って、図５ｃに示すように、本発明の他の一実施形態は前記ダミーＵＶ硬化型シール剤８００とセル切断ラインが重なる領域及び前記主ＵＶ硬化型シール剤８００内部の活性領域を覆うマスク９５０ｃを貼り合わせ２００、３００とＵＶ照射装備９００との間に位置させＵＶを照射するものに関する。
【００３２】
以上本発明の好適な実施形態に関して説明したが、前記実施形態のものに限定されるわけではなく、本発明の技術思想に基づいて種々の変形可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、次のような効果がある。
即ち、ダミーＵＶ硬化型シール剤とセル切断ラインと重なる領域をマスクで覆いＵＶを照射することにより、セル切断ラインに形成されているダミーＵＶ硬化型シール剤が硬化されないのでけがき／破粋の同時工程でセルを切断する場合、セルの切断が容易に行われる。
【００３４】
また、主ＵＶ硬化型シール剤内部の活性領域をマスクで覆いＵＶを照射することで基板上に形成されている薄膜トランジスタ、配向膜などの特性に悪影響を及ぼさない。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 従来の液晶滴下方式による液晶表示素子の製造工程を示した斜視図である。
【図１ｂ】 従来の液晶滴下方式による液晶表示素子の製造工程を示した斜視図である。
【図１ｃ】 従来の液晶滴下方式による液晶表示素子の製造工程を示した斜視図である。
【図１ｄ】 従来の液晶滴下方式による液晶表示素子の製造工程を示した斜視図である。
【図１ｅ】 従来の液晶滴下方式による液晶表示素子の製造工程を示した斜視図である。
【図２】 従来のセル切断工程を示した斜視図である。
【図３】 従来のシール剤が形成されている液晶表示素子用下部基板のセル切断ラインを示すための平面図である。
【図４ａ】 参考発明の一参考実施形態による液晶表示素子の製造工程を示す斜視図である。
【図４ｂ】 参考発明の一参考実施形態による液晶表示素子の製造工程を示す斜視図である。
【図４ｃ】 参考発明の一参考実施形態による液晶表示素子の製造工程を示す斜視図である。
【図４ｄ】 参考発明の一参考実施形態による液晶表示素子の製造工程を示す斜視図である。
【図４ｅ】 参考発明の一参考実施形態による液晶表示素子の製造工程を示す斜視図である。
【図５ａ】 本発明の一実施形態による液晶表示素子の製造工程の中のＵＶ照射工程を示した斜視図である。
【図５ｂ】 本発明の一実施形態による液晶表示素子の製造工程の中のＵＶ照射工程を示した斜視図である。
【図５ｃ】 本発明の他の実施形態による液晶表示素子の製造工程の中のＵＶ照射工程を示した斜視図である。
【符号の説明】
１、２００ 下部基板
３、３００ 上部基板
５、５００ 液晶
７、７００ 主ＵＶ硬化型シール剤
８、８００ ダミーＵＶ硬化型シール剤
９、９００ ＵＶ照射装置
１０、６００ セル切断ライン
９５０、９５０ａ、ｂ、ｃ マスク

Claims (9)

  1. 下部基板及び上部基板を備える工程と、
    前記両基板のいずれか一つの基板上に閉鎖型のパターンで主ＵＶ硬化型シール剤を塗布し、前記主ＵＶ硬化型シール剤の外側領域に閉鎖型パターンでダミーＵＶ硬化型シール剤を塗布する工程と、
    前記両基板中のいずれか一つの基板上に液晶を滴下する工程と、
    前記両基板を貼り合わせる工程と、
    前記ダミーＵＶ硬化型シール剤と、前記貼り合わせ基板を左側及び右側部分に切断する上下方向のセル切断ラインと前記貼り合わせ基板を上側及び下側部分に切断する左右方向のセル切断ラインとを含む複数のセル切断ラインとが交差する複数の交差点のうち、前記上下方向又は左右方向の各セル切断ラインとの各交差点のみをマスクに形成されたドット状の遮光部で覆いＵＶを照射する工程と、
    先ず、上下方向のセル切断ラインと左右方向のセル切断ラインのうち、マスクに形成されたドット状の遮光部で覆われた交差点と交差するセル切断ラインに沿ってスクライブ工程及びブレーキ工程を一つの工程で行い、前記貼り合わせ基板をセル単位で切断する工程とを含み、
    前記複数のセル切断ラインの各々は、前記閉鎖型ダミーシール剤の一側辺の内側において前記一側辺と並進していると共に、前記一側辺に各々接続した他の両側辺とは交差するように延長されたことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
  2. 前記ＵＶ照射工程は、前記上下方向のセル切断ラインと重なっているダミーＵＶ硬化型シール剤の領域中で上側及び下側領域をマスクで覆い行う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。
  3. 前記ＵＶ照射工程は、前記左右方向のセル切断ラインと重なっているダミーＵＶ硬化型シール剤の領域中で左側及び右側領域をマスクで覆い行う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。
  4. 前記ＵＶ照射工程は、前記主ＵＶ硬化型シール剤の内部の活性領域をさらにマスクで覆い行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示素子の製造方法。
  5. 前記主ＵＶ硬化型シール剤及びダミーＵＶ硬化型シール剤は、両方の末端にアクリル基が結合されたモノマー又はオリゴマーを用いて形成されてい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。
  6. 前記主ＵＶ硬化型シール剤及びダミーＵＶ硬化型シール剤は、一方の末端にアクリル基が結合されかつ他方の末端にエポキシ基が結合されたモノマー又はオリゴマーを用いて形成されてい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。
  7. 前記ＵＶ照射工程後加熱工程をさらに含んでいることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示素子の製造方法。
  8. 前記上部基板上に柱状スペーサを形成する工程をさらに含んでい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。
  9. 前記主ＵＶ硬化型シール剤及びダミーＵＶ硬化型シール剤を前記上部基板上に付与し、前記液晶を前記下部基板上に滴下す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。
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