JP6478526B2 - Manufacturing method of liquid crystal display element - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display element.
一般に、液晶表示素子は、表面に電極が形成された第一基板と、それに相対する表面に電極が形成された第二基板を、所定の位置関係でシール材を介して互いに貼り合せ、それにより形成された基板間の間隙に液晶を封入することで構成され、第一電極と第二電極との間に電位差を与えて液晶の配向を制御することにより各種表示を得るものである。 In general, a liquid crystal display element includes a first substrate having an electrode formed on a surface thereof and a second substrate having an electrode formed on the surface opposite thereto, bonded to each other through a sealing material in a predetermined positional relationship, thereby The liquid crystal is sealed in the gap between the formed substrates, and various displays are obtained by applying a potential difference between the first electrode and the second electrode to control the alignment of the liquid crystal.
図3は、従来の製造方法を用いて製造された液晶表示素子を示す図で、(A)上面図、(B)C−C断面図、(C)D−D断面図である。液晶表示素子15は以下のように構成されている。第一基板1は例えばガラス基板であり、その片側主面に接続電極3a、3bと第一電極4a、4bが形成されている。第二基板2は例えばガラス基板であり、第一基板1に相対する片側主面に第二電極5が形成されている。第一基板1と第二基板2の各電極形成面の最上面にはポリイミドなどの有機樹脂からなる配向膜8が薄く均一に形成されている。第一基板1と第二基板2は紫外線硬化樹脂などからなるシール材6を介して互いに貼り合わされ、それにより基板間に所定の間隙が形成されており、その間隙にシール材6の一部に設けられた注入口18を介して液晶16が注入され、注入口18が紫外線硬化樹脂などからなる封口材19により塞がれている。シール材6の一部には第一基板1上の接続電極3a、3bと第二基板2上の第二電極5とを電気的に接続する導通部9a、9bが設けられている。導通部9a、9bは導電性樹脂からなる導電性シール材で構成されている。(例えば、特許文献1、2参照)
3A and 3B are diagrams showing a liquid crystal display device manufactured by using a conventional manufacturing method, and are (A) a top view, (B) a CC sectional view, and (C) a DD sectional view. The liquid
液晶表示素子15を製造する際には、まず、片側主面に第一電極4a、4bと接続電極3a、3bを備えた第1基板1と、片側主面に第二電極5を備えた第二基板2を用意し、それらの各電極形成面に配向膜8を形成する。その際、導通部9a、9bを形成する領域には、予め配向膜8を形成しないようにする、あるいは、配向膜8を形成した後に除去することにより、接続電極3a、3bと第二電極5が露出された状態とする。次に、第一基板1の片側主面に接続電極3a、3bの一部を避けるようにシール材6を概ね枠状に塗布し、続いて、シール材6が塗布されていない接続電極3a、3bの一部に導電性シール材を塗布する。その後、第一基板1と第二基板2をシール材6と導電性シール材を介して互いに貼り合わせ、シール材6と導電性シール材を硬化させる。これより、第一基板1と第二基板2が互いに固定されると共に、シール材6と導電性シール材が一体化し、シール材6の一部に導通部9a、9bが形成された状態となる。そして、予めシール材6の一部に設けられた注入口18から基板間に液晶16を注入した後、注入口18を封口材19で塞ぐことにより液晶表示素子15が完成する。
When the liquid
図4は、従来の製造方法を用いて製造された液晶表示素子が回路基板に実装された状態を表す図で、(A)上面図、(B)C−C断面図である。液晶表示素子15は、回路基板10に主面を対向させて実装され、第一基板1に形成された第一電極4a、4bと接続電極3a、3bは、ワイヤー11によって回路基板10上の電極パッド14a、14bと電極パッド13a、13bにそれぞれ電気的に接続されている。第一基板1に形成された第一電極4a、4bにはワイヤー11を介して電位が供給され、第二基板2に形成された第二電極5にはワイヤー11、接続電極3a、3b及び導通部9a、9bを介してそれとは異なる電位が供給され、それにより液晶16の配向状態が変化する。
4A and 4B are views showing a state in which a liquid crystal display element manufactured using a conventional manufacturing method is mounted on a circuit board, and FIG. 4A is a top view and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line CC. The liquid
尚、上述の液晶表示素子15は3Dビデオカメラや3Dメガネの液晶シャッターとして使用されるもので、例えば図に示すような円形の表示領域7を備えているが、表示領域はその外にも様々な形態を取り得る。
The liquid
従来の液晶表示素子の製造方法では、第一基板1上にシール材6を塗布した後、その状態のまま導電性シール材を塗布しているため、その間にシール材6を含む第一基板1の表面にゴミが付着したり、シール材6が変質したりする恐れがある。
In the conventional method of manufacturing a liquid crystal display element, since the
また、二種類のシール材を一体化させなければならないため、その分、工程が複雑となり、標準的な製造ラインでは対応が困難である。製造ラインの変更は製造コストの増加を招く。 In addition, since two kinds of sealing materials must be integrated, the process becomes complicated accordingly, and it is difficult to cope with a standard production line. Changing the production line causes an increase in production cost.
また、第一基板1と第二基板2を貼り合わせる段階で導通部9a、9bを形成しているため、仮にそれよりも後の工程(液晶注入工程や封止工程)で不良が発生した場合には、特殊材料である導電性シール材を含めて廃棄することとなり、その分、製造コストが増加する。
In addition, since the
また、互いに材質の異なる二種類のシール材を介して第一基板1と第二基板2を貼り合わせているため、第一基板1と第二基板2との隙間が液晶注入領域内において不均一になり易い。このことは画像品質の低下、ひいては不良へと繋がる。
Further, since the
本発明は、以上の問題点に鑑みたもので、安価で信頼性の高い液晶表示素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method for manufacturing a liquid crystal display element that is inexpensive and highly reliable.
液晶に電圧を印加するための第一電極及び導電路を引き回すための接続電極が形成された第一基板と、前記液晶に駆動電圧を印加するための第二電極が形成された第二基板とが、前記第一電極及び前記接続電極と前記第二電極とが互いに対向するようにシール材を介して貼り合わされ、前記接続電極と前記第二電極とが、前記シール材よりも外周側の領域において導電材を介して電気的に接続された液晶表示素子の製造方法であって、前記第一基板と前記第二基板とを、前記第一電極及び前記接続電極と前記第二電極とが互いに対向するように、前記シール材を介して貼り合わせる基板貼り合わせ工程と、前記貼り合わせ工程よりも後に、前記シール材よりも外周側の領域において互いに対向する前記接続電極と前記第二電極との間に液状の前記導電材を注入する導電材注入工程と、前記導電材注入工程よりも後に、前記接続電極と前記第二電極との間に前記導電材を介してパルス電流を印加することにより、前記導電材が注入された領域の前記接続電極上及び/又は前記第二電極上に存在する配向膜を除去する工程と、を有する液晶表示素子の製造方法とする。 A first substrate on which a first electrode for applying a voltage to the liquid crystal and a connection electrode for routing a conductive path are formed; a second substrate on which a second electrode for applying a driving voltage to the liquid crystal is formed; However, the first electrode, the connection electrode, and the second electrode are bonded via a sealing material such that the connection electrode and the second electrode are opposed to each other, and the connection electrode and the second electrode are on the outer peripheral side of the sealing material. A method of manufacturing a liquid crystal display element electrically connected via a conductive material in which the first substrate and the second substrate are connected to each other, and the first electrode, the connection electrode, and the second electrode are connected to each other. A substrate bonding step for bonding through the sealing material so as to face each other , and after the bonding step, the connection electrode and the second electrode facing each other in a region on the outer peripheral side of the sealing material of liquid in between A conductive material injection step of injecting the Kishirube material, later than the conductive material injection step, by applying a pulse current through the conductive material between the second electrode and the connection electrode, the conductive material And a step of removing the alignment film existing on the connection electrode and / or the second electrode in the region where the hydrogen is implanted .
前記導電材注入工程よりも後に、前記導電材が注入された領域の前記接続電極上及び/又は前記第二電極上に存在する配向膜をレーザーで除去することにより、液状の前記導電材を前記接続電極及び/又は前記第二電極に接触させる工程を有する液晶表示素子の製造方法とすることができる。 After the step of injecting the conductive material, the alignment film existing on the connection electrode and / or the second electrode in the region where the conductive material has been injected is removed with a laser, so that the liquid conductive material is removed. It can be set as the manufacturing method of the liquid crystal display element which has a process made to contact a connection electrode and / or said 2nd electrode.
前記導電材注入工程よりも前に、前記導電材が注入される領域の前記接続電極上及び/又は前記第二電極上に存在する配向膜をレーザーで除去する工程を有する液晶表示素子の製造方法とすることができる。 Prior to the conductive material injection step, a method of manufacturing a liquid crystal display element, including a step of removing an alignment film existing on the connection electrode and / or the second electrode in a region where the conductive material is injected with a laser It can be.
本発明によれば、安価で信頼性の高い液晶表示素子の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of an inexpensive and reliable liquid crystal display element can be provided.
図1は、本発明の製造方法を用いて製造された液晶表示素子を示す図で、(A)上面図、(B)C−C断面図、(C)D−D断面図である。液晶表示素子17は以下のように構成されている。第一基板1は例えばガラス基板であり、片側主面上に接続電極3a、3bと第一電極4a、4bが形成されている。第二基板2は例えばガラス基板であり、第一基板1と相対する片側主面上に第二電極5が形成されている。第一基板1と第二基板2の各電極形成面の最上面には例えばポリイミドなどの有機樹脂からなる配向膜8が薄く均一に形成されている。第一基板1と第二基板2は例えば紫外線硬化樹脂からなるシール材6を介して所定の位置関係で互いに接着され、それにより基板間に間隙が形成されており、その間隙にシール材6の一部に設けられた注入口18を介して液晶16が注入され、注入口18が樹脂などからなる封口材19で塞がれている。
FIG. 1 is a view showing a liquid crystal display device manufactured by using the manufacturing method of the present invention, and is a (A) top view, (B) CC sectional view, and (C) DD sectional view. The liquid
シール材6よりも外周側に位置する第一基板1と第二基板2との隙間には、例えば銀ペーストなどの導電材で構成される導通部9a、9bが設けられている。導通部9a、9bの一端は第一基板1上の接続電極3a、3bにそれぞれ接続され、他端は第二基板2上の第二電極5に接続されている。
図2は、本発明の製造方法を用いて製造された液晶表示素子が回路基板に実装された状態を示す図で、(A)上面図、(B)C−C断面図である。液晶表示素子17は回路基板10上に第二基板2を対向させて実装されている。第一基板1に形成された第一電極4a、4bと接続電極3a、3bは、ワイヤー11によって回路基板10上の電極パッド14bと電気的に接続されている。第一基板1に形成された第一電極4a、4bにはワイヤー11を介して電位が供給され、第二基板2に形成された第二電極5にはワイヤー11、接続電極3a、3b及び導通部9a、9bを介してそれとは異なる電位が供給され、それにより液晶16の配向状態が変化する。
2A and 2B are diagrams showing a state in which a liquid crystal display element manufactured by using the manufacturing method of the present invention is mounted on a circuit board. FIG. 2A is a top view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line CC. The liquid
以下、本発明の液晶表示素子の製造方法について説明する。まず、片側主面に厚さ10nm程度の酸化インジウムスズ(ITO)からなる第一電極4a、4bと接続電極3a、3bを備えた縦12mm、横16mm、厚さ700μmのホウケイサンガラスで構成される第1基板1と、それと同様に片側主面にITOからなる第二電極5を備えた縦12mm、横18mm、厚さ700umのホウケイサンガラスで構成される第二基板2を用意し、それらのITO形成面に、ITOを覆うようにポリイミド樹脂からなる配向膜8をそれぞれ形成する。配向膜8の形成方法は例えば以下のとおりである。まず、有機溶剤によって100倍に希釈したポリイミド樹脂を基板表面に滴下し、スピンコーター装置で基板を高速回転させることで200Åの厚みになるように均一に引き伸ばす。その後、300℃で基板を加熱し、ポリイミド樹脂を硬化させる。次に、硬化したポリイミド樹脂に対し、ラビング装置によりラビングを行うことで配向膜8を形成する。その際、ラビング角度やラビングローラーの回転速度、加圧条件を液晶の種類や駆動モードなどに応じて適宜調整することで所望の表面状態を得る。
Hereinafter, the manufacturing method of the liquid crystal display element of this invention is demonstrated. First, it is composed of borosilicate glass having a length of 12 mm, a width of 16 mm, and a thickness of 700 μm provided with
続いて、配向膜8を形成した第一基板1と第二基板2とを第一電極4a、4b及び接続電極3a、3bと第二電極5とが互いに対向するようにシール材6を介して貼り合わせる。シール材6には例えばφ6μmのビーズスペーサーを重量比で数%含む紫外線硬化樹脂を使用し、第一基板1上の表示領域7の周囲に500μmの幅で接続電極3a、3bの一部を避けるように配置する。
Subsequently, the
その後、シール材6が塗布された状態の第一基板1と第二基板2とをそれぞれの表示領域7が互いに対応するように正確に重ね合わせ、エアバッグにより均一に加圧することにより、第一基板1と第二基板2との間に所定の間隙を形成する。
Thereafter, the
続いて、シール材6を紫外線によって硬化する。このとき、紫外線照射ランプには例えば高圧水銀ランプを用い、紫外線の照射強度は150mW/cm2、照射時間は数百secとする。シール材6は紫外線を照射した後に熱を加えることで完全に硬化するため、更に100℃の雰囲気中で数時間焼成することでシール材6を完全に硬化させる。
Subsequently, the sealing
次に、貼り合わされた第一基板1と第二基板2を真空中にて200℃で数時間加熱して脱ガスを行った後、同じく真空中にてディスペンサーにより注入口付近に液晶16を塗布し、そのまま数十分間放置することで毛細管現象により液晶を第一基板1と第二基板2との間隙に充填する。その後、真空層から貼り合わされた第一基板1と第二基板2を取り出し、注入口18に紫外線硬化樹脂からなる封口材19を塗布して硬化させることで封止する。
Next, after degassing by heating the bonded
続いて、第一基板1と第二基板2の表面に形成されている配向膜8のうち、シール材6よりも外周側の領域であって接続電極3a、3bと第二電極5とが互いに対向する領域の一部にそれぞれレーザーを照射し、その部分の配向膜8を除去する。このとき、レーザー光源には例えばフッ化アルゴンエキシマレーザーを用い、パルス幅は20nsec、エネルギー密度は200mmJ/cm2とする。
Subsequently, in the
次に、配向膜8を除去した領域の第一基板1と第二基板2との隙間に銀ペーストをディスペンサーで注入する。銀ペーストは毛細管現象で間隙内部に浸透して接続電極3a、3bと第二電極5まで到達し、それらと電気的に接続される。その後、銀ペーストを硬化させることで導通部9a、9bが形成され、図1に示すような液晶表示素子17が完成する。
Next, a silver paste is injected into the gap between the
従来の製造方法では、第一基板1上にシール材6を塗布した後、そのままの状態で導電性シール材を塗布しているため、その間にシール材6を含む第一基板1の表面にゴミが付着したり、シール材6が変質したりする恐れがあるが、本発明の製造方法では、第一基板1上にシール材6を塗布してからそこに第二基板2を貼り合わせるまでの時間が短いため、そのようなリスクが低減される。
In the conventional manufacturing method, after applying the sealing
また、従来の製造方法では、二種類のシール材を一つのシール材として一体化させなければならないため、工程が複雑となり、標準的な製造ラインでは対応が困難であるが、本発明の製造方法では、使用するシール材は一種類であるため、標準的な製造ラインでそのまま対応することができる。 Further, in the conventional manufacturing method, since two kinds of sealing materials must be integrated as one sealing material, the process becomes complicated, and it is difficult to cope with a standard manufacturing line. Then, since there is only one kind of sealing material to be used, it can be handled as it is in a standard production line.
また、従来の製造方法では、第一基板1と第二基板2を貼り合わせる段階で導通部9a、9bを形成しているため、仮にそれよりも後の工程(例えば液晶注入工程や封止工程)で不良が発生した場合には、特殊材料である導電性シール材を含めて廃棄することとなり、その分、材料費が増加することになるが、本発明の製造方法では、液晶表示素子が完成する直前の段階で導通部9a、9bを形成しているため、そのようなリスクが低減される。
Moreover, in the conventional manufacturing method, since the conduction | electrical_connection
また、従来の製造方法では、互いに材質の異なる二種類のシール材(シール材6と導電性シール材)を介して第一基板1と第二基板2とを貼り合わせているため、第一基板1と第二基板2との間隙が液晶注入領域内において不均一になり易いが、本発明の製造方法では、一種類のシール材(シール材6)を介して第一基板1と第二基板2とを貼り合わせており、更に、導通部9a、9bを液晶注入領域から離れたシール材6よりも外周側の領域において第一基板1と第二基板2との隙間に毛細管現象を利用して液状の導電材を緩やかに注入することで形成しているため、第一基板1と第二基板2との間隙が液晶注入領域内において不均一になり難い。
Moreover, in the conventional manufacturing method, since the 1st board |
本実施例における製造方法が前述の実施例1における製造方法と異なる点は、銀ペーストを注入する工程の後に、レーザーにより配向膜を除去する工程と、パルス電流により配向膜を除去する工程を有する点である。 The manufacturing method in the present embodiment is different from the manufacturing method in the first embodiment described above in that after the step of injecting the silver paste, the step of removing the alignment film with a laser and the step of removing the alignment film with a pulse current are included. Is a point.
具体的には、第一基板1と第二基板2との間隙に液晶を注入して注入口を封止した後、まず、導通部9a、9bが形成される領域の第一基板1と第二基板2との間隙に銀ペーストをディスペンサーで注入する。この時、銀ペーストは間隙内部へと浸透していくが、配向膜8に阻まれて接続電極3a、3bと第二電極5には接触しない。その後、銀ペーストが完全に硬化する前に、銀ペーストが注入された領域の配向膜8にレーザーを照射してその部分の配向膜8を除去し、その配向膜8が除去された部分に銀ペーストを流入させて接続電極3a、3bと第二電極5に接触させることにより、互いに電気的に接続させる。この時、配向膜8の除去領域には銀ペーストが存在するため、レーザーを照射しても配向膜8の屑が周りに飛散せず、周囲を汚染することはない。このことは、その後の洗浄工程の簡略化へと繋がる。
Specifically, after the liquid crystal is injected into the gap between the
続いて、図2に示すように回路基板10に液晶表示素子17を実装した後、回路基板10上の電極パッド13a、13bに対して、例えば50Hzで100Vの矩形状のパルス電流を300秒印加する。印加されたパルス電流はワイヤー11を介して接続電極3a、3b、導通部9a、9b、第二電極5へと流れる。仮に銀ペーストと接続電極3a、3b及び第二電極2との間に配向膜8が残っていたとしても、パルス電流により配向膜8が絶縁破壊を起こして除去されるため、導電性を改善することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 2, after the liquid
尚、配向膜8をレーザーにより除去する工程と、配向膜8をパルス電流により除去する工程は、順序を互いに入れ替えて実施しても良く、また、何れか一方のみを実施しても良い。
Note that the step of removing the
また、導通部9a、9bを形成する領域の配向膜8は、第一基板1と第二基板2との間隙に導電材を注入する前に予め除去しておく、あるいは、予め形成しないようにしておくことも可能である。特に前者の方法において、仮に第一基板1と第二基板2とを貼り合わせた後に配向膜8をレーザーで除去すれば、レーザーを第一基板1と第二基板2の何れか一方側から照射するだけで第一基板1と第二基板2の両側の配向膜8を除去することができ、加えて、レーザーにより除去された配向膜8が飛散して表示領域7に付着するのを防止することができる。但し、配向膜8を除去する手段としては、レーザーに限らず、エッチングなどを用いても良い。
The
尚、ここで説明した配向膜8の除去方法(予め除去しておくあるいは形成しない方法)と、実施例1、2に示した配向膜8の除去方法(レーザーによる除去)は、第一基板1側の配向膜8と第二基板2側の配向膜8に対して選択的に適用することが可能である。具体的には、例えば、第一基板1側の配向膜8については、第一基板1と第二基板2との間隙に導電材を注入する前に予め除去しておき、第二基板2側の配向膜8については、第一基板1と第二基板2との間隙に導電材を注入した後にレーザーで除去することが挙げられるが、その組み合わせには限定されない。
The method for removing the
第一基板1に形成される接続電極3a、3b及び第一電極4a、4bの形状、第二基板2に形成される第二電極5の形状は、その他種々の形状を選択することが可能である。
Various other shapes can be selected as the shapes of the
1 第一基板
2 第二基板
3a 接続電極
3b 接続電極
4a 第一電極
4b 第一電極
5 第二電極
6 シール材
7 表示領域
8 配向膜
9a 導通部
9b 導通部
10 回路基板
11 ワイヤー
12 コネクター
13a 電極パッド
13b 電極パッド
14a 電極パッド
14b 電極パッド
15 液晶表示素子
16 液晶
17 液晶表示素子
18 注入口
19 封口材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第一基板と前記第二基板とを、前記第一電極及び前記接続電極と前記第二電極とが互いに対向するように、前記シール材を介して貼り合わせる基板貼り合わせ工程と、
前記貼り合わせ工程よりも後に、前記シール材よりも外周側の領域において互いに対向する前記接続電極と前記第二電極との間に液状の前記導電材を注入する導電材注入工程と、
前記導電材注入工程よりも後に、前記接続電極と前記第二電極との間に前記導電材を介してパルス電流を印加することにより、前記導電材が注入された領域の前記接続電極上及び/又は前記第二電極上に存在する配向膜を除去する工程と、
を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。 A first substrate on which a first electrode for applying a voltage to the liquid crystal and a connection electrode for routing a conductive path are formed; a second substrate on which a second electrode for applying a driving voltage to the liquid crystal is formed; However, the first electrode, the connection electrode, and the second electrode are bonded via a sealing material such that the connection electrode and the second electrode are opposed to each other, and the connection electrode and the second electrode are on the outer peripheral side of the sealing material. A method of manufacturing a liquid crystal display element electrically connected via a conductive material in
A substrate laminating step of laminating the first substrate and the second substrate via the sealing material so that the first electrode and the connection electrode and the second electrode face each other;
After the bonding step, a conductive material injection step of injecting the liquid conductive material between the connection electrode and the second electrode facing each other in a region on the outer peripheral side of the seal material,
After the step of injecting the conductive material, a pulse current is applied between the connection electrode and the second electrode via the conductive material, so that the region on which the conductive material is injected and / or Or removing the alignment film present on the second electrode;
A method for producing a liquid crystal display element, comprising:
Before the step of injecting the conductive material, the method further comprises a step of removing an alignment film existing on the connection electrode and / or the second electrode in a region where the conductive material is injected with a laser. Item 3. A method for producing a liquid crystal display element according to Item 1 or 2.
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