JP4923550B2 - 液晶素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一対の電極基板を接合する前に液晶を滴下して封入する液晶素子の製造方法に関する。

従来、液晶を一対の基板間に封入する方法としては、一対の基板をシール材で接合して得られた液晶セル内を真空状態にしてシール材に設けてある液晶注入口から気圧差を利用して液晶を注入し、この後この注入口を封止材で封止する真空注入方式が多用されている。

しかし、上述の真空注入方式は、気圧差を利用するために多くの時間を費やし、且つ、液晶注入口を液晶材料中に浸漬させるために液晶材料が汚染されたり塵が混入し易いという問題を有している。

そこで、液晶を短時間で効率良く且つ汚染させることなく封入できる方法として、特許文献１に示される滴下方式が提案されている。この滴下方式は、基板を接合する前に液晶を一方の基板に滴下しておき、これに他方の基板を貼り合わせて液晶を基板間に封入する方式である。

特開平６−２３５９２５号公報

上述の滴下方式では、滴下する液晶の量が不足すると液晶層中に空洞が生じて動作不良の原因となるため、シール材に液晶排出口を設けるとともに液晶の滴下量を必要量よりも若干多めに設定し、両基板を圧着接合する際に過剰な液晶を排出口から溢出させる。この後、液晶排出口を封止して、液晶素子が完成する。

しかし、溢出した余剰液晶が両基板に付着したりシール材外の基板間に進入して液晶素子が汚れるため、それら汚染液晶を洗浄する必要があるが、その洗浄が容易ではなく、作業に多くの手間と工数を費やすことになる。

本発明の目的は、時間効率に優れた液晶の滴下封入方式を用いても余剰液晶で液晶素子を汚すことがなく、液晶素子を短時間で容易に製造できる液晶素子の製造方法を提供することである。

本発明の液晶素子の製造方法は、画素を構成するための複数の電極が形成された第１と第２の電極基板をそれぞれの電極形成面を対向させて所定の間隙を保ちシール材を介して接合し、該シール材により囲まれた前記第１と第２の電極基板間に液晶を封入してなる液晶素子の製造方法であって、前記第１の電極基板の電極形成面に、液晶を封入するための少なくとも１個の切れ目を有するシール材を配置し、前記第１と第２の電極基板のうちの何れかの電極基板に前記シール材の切れ目に対応させて、前記シール材で囲われた液晶封入領域の外側に、前記シール材と分離し、該シール材との間に間隙を有して設けられ、前記切れ目から溢出した余剰液晶を捕捉する捕捉領域を形成するための捕捉枠を配置し、前記シール材で囲まれた液晶封入領域内に所定量の液晶を夫々滴下し、前記第２の電極基板を前記第１の電極基板に各電極形成面を対向させて前記シール材を介し重ね合わせた後に加圧し、両電極基板間の間隙を所定の大きさに調整するとともに、前記シール材の切れ目から余剰な液晶を前記捕捉枠によって囲まれた捕捉領域に溢出させ、同時に前記シール材を圧縮延伸して前記各切れ目を閉じさせ、閉じられた各シール材内に液晶が充満すると共に前記捕捉領域内に余剰液晶を捕捉した状態で前記捕捉枠シール材と前記捕捉枠を硬化させることを特徴とするものである。

本発明の液晶素子の製造方法によれば、余剰液晶を溢出させる排出口毎に溢出した余剰液晶を捕捉する捕捉枠を配置したから、液晶の滴下封入方式を用いるにも拘わらず溢出させた余剰液晶により液晶素子が汚染されることが無く、その結果、液晶素子の製造工数を格段に短縮でき、液晶素子のコストダウンを大幅に促進することが可能となる。

本発明の液晶素子の製造方法においては、前記捕捉枠を、前記第１の電極基板の前記シール材の切れ目に対応させて、前記第２の電極基板の前記第１の電極基板に重ね合わせたときに前記切れ目の外側を囲う位置に配置し、両電極基板を圧着接合することにより前記シール材と前記捕捉枠とが圧縮延伸されて前記余剰液晶を捕捉する密閉空間を形成する方法とすることが好ましく、これにより、両電極基板を圧着接合する際に余剰液晶と共に多量の空気が捕捉され、この捕捉された空気が破裂して捕捉枠を破損する不具合の発生が有効に防止される。

また、本発明の液晶素子の製造方法においては、補足枠を、前記第１の電極基板の前記シール材の切れ目の外側を覆い囲って閉じた枠を形成する位置に配置され、重ね合わされた前記第２の電極基板とで前記余剰液晶を捕捉する密閉空間を形成する方法としてもよく、これにより、捕捉枠をシール材と一体に同時に印刷法等により配置して捕捉枠の配置に要する作業工数を低減できる。

さらに、本発明の液晶素子の製造方法においては、シール材が矩形枠状に配置され、その４隅のコーナに切れ目がそれぞれ形成されていることが好ましく、これにより、液晶がシール材内を均等に流動して余剰液晶が各切れ目から均等に排出され、シール材内の全域にわたり均一な液晶層が得られ、その結果、全体的に動作むらのない良好な液晶素子を少ない工数で製造することができる。

加えて、本発明の液晶素子の製造方法は、前記第１と第２の電極基板が、共に複数個の液晶素子を採取可能な大きさを備えた親電極基板であり、両親電極基板を圧着接合し、各液晶素子のシール材と捕捉枠を硬化させた後に個々の液晶素子に切離する、多数個の液晶素子を一括採取する方式に適用することが好ましく、これにより、多数個の液晶素子をより短時間で容易に一括製造できる

図１（ａ）、（ｂ）は、夫々、本発明の一実施形態としての液晶表示素子の製造方法における圧着接合する前の一対の親電極基板を示す平面図で、図２（ａ）、（ｂ）は、夫々、圧着接合工程における液晶滴下段階と基板を重ね合わせた段階を示した平面図、図３（ａ）〜（ｄ）は、夫々、両基板の熱圧着接合プロセスにおける各段階の状態を拡大して示した部分平面図、そして、図４は熱圧着接合が完了した状態を示した平面図である。なお、これら図１乃至図４においては、説明の都合上、シール材２とトラップ枠４ａ〜４ｄが実寸法以上に大きく模式的に示されている。

本実施形態の製造方法においては、一対の親電極基板１ａ、１ｂから９個の同一液晶表示素子を採取する。したがって、図１（ａ）、（ｂ）に示されるように、一対の矩形をなす親電極基板１ａ、１ｂには、夫々、３行×３列の配置で９個の同一面積の採取エリアＡが設定されている。なお、各採取エリアＡには、夫々、図示されていないが、液晶を駆動するための電極が所定のパターンで配設されている。

先ず、図１（ａ）に示されるように、一方の親電極基板１ａの各電極形成面に液晶を基板間に挟持させるためのシール材２を配置する。本実施形態では、各採取エリアＡ毎に、シール材２が各エリア周辺に沿って矩形枠状に夫々配置されている。シール材２は、材料として熱硬化性のエポキシ樹脂を用い、スクリーン印刷により図示される配置に塗布されている。

各矩形枠状シール材２の４隅のコーナには、夫々、余剰な液晶を溢出させるための切れ目３ａ〜３ｄが形成されている。これら切れ目３ａ〜３ｄは、夫々、矩形枠の対角線に沿って形成されており、その幅ｗs は、基板圧着接合時にシール材２が圧縮延伸されて各切れ目３ａ〜３ｄが確実に閉じられる寸法に設定されている。

他方の親電極基板１ｂには、図１（ｂ）に示されるように、各採取エリアＡの４コーナ部に、シール材２の各切れ目３ａ〜３ｄから溢出する液晶を捕集するためのトラップ枠４ａ〜４ｄを夫々配置する。これら各トラップ枠４ａ〜４ｄは、基板圧着接合時に圧縮延伸されて対応するシール材２とで密閉空間を形成できる設定位置に正確に配置される。そして、これらトラップ枠４ａ〜４ｄは、シール材２と同じ熱硬化性のエポキシ樹脂中にスペーサ粒子４１（図３参照）を分散混合させた複合材料を用いてスクリーン印刷により図示される枠形状に塗布される。この場合のスペーサ粒子４１の平均粒径は、シール材２で囲まれる液晶封入エリア外における基板間隔と略等しい大きさに設定されている。液晶封入エリア外にはカラーフィルタやその保護層等の各種機能膜層が積層されていないから、その基板間隔は、液晶封入エリア内の基板間隔よりも大きくなる。

次に、図２（ａ）に示されるように、親電極基板１ａの各シール材２内に、液晶６を夫々滴下する。この際の１採取エリアＡ毎の液晶の滴下量は、この後に所定の間隙を保って圧着接合される両親電極基板１ａ、１ｂと切れ目３ａ〜３ｄが閉じられたシール材２とで囲繞される液晶封入空間内に充満させて適量余る程度に設定される。

なお、液晶封入エリア内の基板間隔は、基板間隔規制部材としてのギャップ材粒子（不図示）を、シール材２中に分散混合する方法や液晶封入エリア内の基板上に均等に分散させて固着設置する方法或いは液晶６中に分散混合させる方法等の、周知の方法により所定の間隔に保持される。

次いで、図２（ｂ）に示されるように、液晶が滴下された親電極基板１ａに、トラップ枠４ａ〜４ｄが塗布されている親電極基板１ｂを、図示しない双方のアライメントマークを基準に位置合わせを行いつつ正確に重ね合わせる。この基板重ね合わせ段階においては、例えばトラップ枠４ｂとその近傍を示した部分拡大図の図３（ａ）に示されるように、各トラップ枠４ａ〜４ｄの先端面４２と対応するシール材２とが間隙５を保ち離隔している。

親電極基板１ｂの親電極基板１ａへの重ね合わせが終了したら、親電極基板１ｂの外面（非電極形成面）に熱圧着ツール（不図示）を圧接させて、各シール材２と各トラップ枠４ａ〜４ｄを親電極基板１ｂを介して加熱しつつ加圧する。これにより、各シール材２と各トラップ枠４ａ〜４ｄは軟化して圧縮延伸され始め、図３（ｂ）に示されるように、切れ目３ａ〜３ｄの間隔が徐々に狭められるとともに間隙５が徐々に小さくなる。また、これに併行して滴下された液晶６が周囲四方へ略均等に拡散し始める。

この後、熱圧着ツールによる加熱と加圧を継続することにより、図３（ｃ）に示されるように、周囲に拡散する液晶６が幅が狭くなりつつある切れ目３ａ〜３ｄを通ってシール材２外へ溢出する。このとき、各トラップ枠４ａ〜４ｄの先端面４２と対応するシール材２との間隙５は小さくなるものの閉じられてはいないから、トラップ枠４ａ〜４ｄ内の空気は間隙５から円滑に外部に排出される。従って、空気がトラップ枠４ａ〜４ｄ内に捕捉されて破裂し、トラップ枠４ａ〜４ｄ捕捉枠を破壊してしまう不具合の発生が確実に防止される。

そして、所定の時間が経過するまでさらに熱圧着ツールによる加熱と加圧を継続すると、図３（ｄ）に示されるように、切れ目３ａ〜３ｄが確実に閉じられ、且つ、トラップ枠４ｂの各先端面４２とシール材２との間隙５も閉じられる。これにより、閉じられたシール材２内に液晶６が空洞無く充満し、シール材２外部に溢出した余剰液晶６が各トラップ枠４ａ〜４ｄとシール材２で囲繞された閉空間内に捕捉された所期の液晶の封入挟持状態が得られる。

図４は、上述した両親電極基板１ａ、１ｂの熱圧着接合工程が終了した状態を示している。この熱圧着接合工程が終了した段階においては、図示されるように、全ての採取エリアＡにおける閉じられたシール材２の内部に液晶６が空洞無く充填さるとともに、夫々のトラップ枠４ａ〜４ｄ内に余剰液晶が漏れることなく確実に捕捉されている。これにより、余剰液晶が逸散して親電極基板１ａ、１ｂを汚す不具合が確実に防止される。

また、本実施形態のように親電極基板から複数の液晶表示素子を一括採取する製造方法においては、隣り合う液晶封入エリア間は、通常は液晶が充填されず空洞のままであるから、熱圧着接合時において加圧されることによりその部分の基板が凹みやすく、この反動でシール材２内の基板が浮き上がり液晶層のギャップが大きくなるギャップむらが発生し易いという問題を有している。しかし、本実施形態においては、前述したように、各トラップ枠４ａ〜４ｄに隣接液晶封入エリア間の基板間隔と略等しい平均粒径を備えたスペーサ粒子４１（図３参照）が含有されているから、隣接液晶封入エリア間における凹みとそれに起因する液晶層のギャップむらの発生が有効に防止される。

両親電極基板１ａ、１ｂの熱圧着接合が終了した後は、スクライブ線Ｌに沿って両親電極基板１ａ、１ｂを切断し、個々の液晶表示素子に切離する。このようにして得られた液晶表示素子は、逸散した余剰液晶で汚れていないために、その洗浄に要する工数が省かれる。また、液晶表示素子の表示むらの原因となる液晶層のギャップむらの発生も有効に防止されている。

以上のように、本実施形態の液晶表示素子の製造方法では、親電極基板１ａの複数個の液晶表示素子採取エリアＡ毎に矩形枠状のシール材２を配置し、これら各シール材２の４隅のコーナに、余剰液晶を溢出させるための切り目３ａ〜３ｄを、親電極基板同士を熱圧着接合する際にシール材２が圧縮延伸されることによって閉じる大きさに形成し、各シール材２の切り目３ａ〜３ｄに夫々対応させて溢出する余剰液晶を捕捉するためのトラップ枠４ａ〜４ｄを配置し、両親電極基板１ａ、１ｂの熱圧着接合が完了した時点で、各切り目３ａ〜３ｄが閉じられて各シール材２内に液晶が封入されるともに、各トラップ枠４ａ〜４ｄが対応するシール材２とで溢出した余剰液晶を捕捉する閉空間を形成する方法としたから、各トラップ枠４ａ〜４ｄ内に余剰液晶と共に多量の空気を捕捉してその空気の破裂により各トラップ枠４ａ〜４ｄが破損される不具合の発生が防止され、余剰液晶が確実に各トラップ枠４ａ〜４ｄ内に捕捉される。その結果、余剰液晶の逸散による親電極基板１ａ、１ｂ等の汚れが防止され、個々の液晶表示素子に切離した後に余剰液晶による汚れを洗浄する手間を省くことができ、且つ、液晶６を滴下して両親電極基板１ａ、１ｂを熱圧着接合した後に余剰液晶の排出口とした切り目３ａ〜３ｄを閉じる工程が不要となる。る。これにより、時間効率に優れた液晶の滴下封入方式を用いて大サイズの親電極基板から多数個の液晶表示素子を短時間で容易に一括製造することが可能となる。

また、この場合、トラップ枠４ａ〜４ｄをシール材２を配置した親電極基板１ａとは別の親電極基板１ｂに配置し、トラップ枠４ａ〜４ｄの材料にスペーサ粒子４１を含有させ、このスペーサ粒子４１の平均粒径を隣接シール材２、２間の液晶が充填されないエリアにおける基板間隔に一致させておくから、両基板１ａ、１ｂを熱圧着する際の圧力により隣接シール材間の基板が凹み、これに起因して液晶層厚にムラが生じる不具合の発生が、有効に防止される。

さらに、矩形枠状シール材２の４コーナに夫々切り目３ａ〜３ｄを対角線に沿わせて形成したから、両基板を熱圧着接合する際に、滴下された液晶を４方に均等に拡散させ各切り目３ａ〜３ｄから円滑に溢出させることができる。これにより、各シール材２内に空洞を生じさせることなく液晶を均一に充填することができる。

よって、本実施形態の液晶表示素子の製造方法によれば、表示むら等の液晶層厚のバラツキに起因する表示不良の発生が防止された高品質の液晶表示素子を極めて短時間で効率良く製造することが可能となる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態においては、シール材２を配置した親電極基板１ａとは別の電極基板１ｂにトラップ枠４ａ〜４ｄを配置したが、これに限らず、シール材２を配置した親電極基板１ａにトラップ枠を配置してもよい。この場合、トラップ枠をシール材と同じ材料で同時にスクリーン印刷等により塗布配置するプロセス構成とすれば、トラップ枠だけに選択的にスペーサ粒子を含有させるのは難しいから、熱圧着接合時の基板の凹みを防止する効果は小さくなるが、トラップ枠を別に配置する分の製造工数が短縮され、且つ、塗布配置した時点で閉じた余剰液晶の捕捉空間を形成しておくことができるから、より確実に余剰液晶が捕捉されるとともに、基板を重ね合わせる際の位置合わせが容易となり作業性が向上する。

また、シール材に形成される切れ目は、少なくとも１個あればよく、上記実施形態のようにシール材を矩形枠状に配置する場合でも、対角する２コーナ部の２箇所に夫々１個づつ、或いは最適位置に１個だけ形成する構成とすることも可能である。

さらに、シール材としては熱硬化性樹脂からなるものに限らず、例えば、紫外線照射硬化性樹脂をベース材料としたものも使用可能であり、その場合、親電極基板圧着時にシール材を加熱する必要はなく、基板間隔が所定の寸法に調整された後に紫外線を照射して硬化させればよい。

加えて、本発明は、液晶表示素子の製造方法に限らず、液晶シャッタ等他の種々の液晶素子の製造方法に広く適用できることは、勿論である。

（ａ）、（ｂ）は、夫々、本発明の一実施形態としての液晶表示素子の製造方法において熱圧着接合する前の一対の親電極基板を個々に示した模式的平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、夫々、熱圧着接合工程における液晶滴下段階と基板同士を重ね合わせた段階を示した模式的平面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、夫々、両基板の熱圧着接合プロセスにおける各段階の状態を拡大して示した模式的部分平面図である。 熱圧着接合が完了した状態を示した模式的平面図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ 親電極基板
２ シール材
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 切れ目
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ トラップ枠
４１ スペーサ粒子
４２ 先端面
５ 間隙
６ 液晶

Claims (5)

1. 画素を構成するための複数の電極が形成された第１と第２の電極基板をそれぞれの電極形成面を対向させて所定の間隙を保ちシール材を介して接合し、該シール材により囲まれた前記第１と第２の電極基板間に液晶を封入してなる液晶素子の製造方法であって、
   前記第１の電極基板の電極形成面に、液晶を封入するための少なくとも１個の切れ目を有するシール材を配置し、
   前記第１と第２の電極基板のうちの何れかの電極基板に前記シール材の切れ目に対応させて、前記シール材で囲われた液晶封入領域の外側に、前記シール材と分離し、該シール材との間に間隙を有して設けられ、前記切れ目から溢出した余剰液晶を捕捉する捕捉領域を形成するための捕捉枠を配置し、
   前記シール材で囲まれた液晶封入領域内に所定量の液晶を夫々滴下し、
   前記第２の電極基板を前記第１の電極基板に各電極形成面を対向させて前記シール材を介し重ね合わせた後に加圧し、両電極基板間の間隙を所定の大きさに調整するとともに、前記シール材の切れ目から余剰な液晶を前記捕捉枠によって囲まれた捕捉領域に溢出させ、同時に前記シール材を圧縮延伸して前記各切れ目を閉じさせ、
   閉じられた各シール材内に液晶が充満すると共に前記捕捉領域内に余剰液晶を捕捉した状態で前記シール材と前記捕捉枠を硬化させることを特徴とする液晶素子の製造方法。
2. 前記捕捉枠は、前記第１の電極基板の前記シール材の切れ目に対応させて、前記第２の電極基板の前記第１の電極基板に重ね合わせたときに前記切れ目の外側を囲う位置に配置され、両電極基板を圧着接合することにより前記シール材と前記捕捉枠とが圧縮延伸されて前記余剰液晶を捕捉する密閉空間を形成することを特徴とする請求項１の液晶素子の製造方法。
3. 前記補捉枠は、前記第１の電極基板の前記シール材の切れ目の外側を覆い囲って閉じた枠を形成する位置に配置され、重ね合わされた前記第２の電極基板とで前記余剰液晶を捕捉する密閉空間を形成することを特徴とする請求項１の液晶素子の製造方法。
4. 前記シール材は矩形枠状に配置され、その４隅のコーナに前記切れ目がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかの請求項に記載の液晶素子の製造方法。
5. 前記第１と第２の電極基板は、共に複数個の液晶素子を採取可能な大きさを備えた親電極基板であり、両親電極基板を圧着接合し、各液晶素子のシール材と捕捉枠を硬化させた後に、個々の液晶素子に切離することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかの請求項に記載の液晶素子の製造方法。

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