JP2003280008A - 液晶表示素子及びその製造方法 - Google Patents
液晶表示素子及びその製造方法Info
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Abstract
過充填することを防止して、セルギャップが均一であり
且つ画像特性の向上した液晶表示素子及びその製造方法
を提供する。 【解決手段】 本発明の液晶表示素子は、下部基板及び
上部基板と、前記両基板の間で、少なくとも2つのエッ
ジ領域に液晶流れ調節部を有するように形成されたUV
硬化型シール剤と、前記両基板の間のUV硬化型シール
剤の内側の領域に形成された液晶層とを含んで構成され
ることを特徴とする。
Description
D)に係り、特に液晶滴下方式による液晶表示素子のシ
ール剤パターンに関する。
超薄型の平板表示素子、その中でも液晶表示素子は、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
等の利点から、ノート型パソコン、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。
に、その上に薄膜トランジスタと画素電極とが形成され
ている下部基板1と、前記下部基板1と対向するように
形成され、その上に遮光膜、カラーフィルター層、及び
共通電極が形成されている上部基板3と、そして、前記
両基板1,3の間に形成されている液晶層5とから構成
されている。また、前記両基板1,3の間には、前記液
晶5の漏れを防止し且つ両基板を接着させるためにシー
ル剤7が形成されている。
下部基板1と上部基板3との間に液晶層5を形成する方
法として、従来は、下部基板と上部基板とを貼り合わせ
した後毛細管現象と圧力差を用いて両基板間に液晶を注
入する真空注入方式を使用していたが、この方式は液晶
注入時間が長時間所要となり、基板が大面積化すると生
産性が劣るという問題があった。
下方式という新たな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。
る液晶表示素子の製造工程を示す斜視図である
基板3とを用意する。図示していないが、下部基板1上
には縦横に交差して画素領域を形成する複数個のゲート
配線とデータ配線を形成し、その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
ランジスタと連結される画素電極を前記画素領域に形成
する。
データ配線、及び薄膜トランジスタ形成領域からの光リ
ークの発生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の中少なくとも一方の基板上に液晶の初期配
向のための配向膜を形成する。
上にシール剤7を形成し、液晶5を滴下して液晶層を形
成する。そして、前記上部基板3上にセルギャップ保持
のためのスペーサ(図示せず)を散布する。この際、こ
のような液晶滴下方式では、後工程のシール剤7の硬化
工程において、貼り合わせ基板に液晶層が形成されてい
るため、前記シール剤7として熱硬化型シール剤を使用
する場合は、シール剤が加熱中に流れ出て液晶5を汚染
させることがあるので、UV硬化型シール剤が使用され
ている。
と上部基板3とを貼り合わせる。
を介してUVを照射して、前記シール剤7を硬化させる
ことで前記下部基板1と上部基板3とを接着させる。そ
の後、図示していないが、セル切断工程及び最終検査工
程を行う。
式は、下部基板1上に直接液晶5を滴下した後両基板
1,3を貼り合わせるので、真空注入方式に比べて液晶
層の形成が短時間ですむという長所がある反面、次のよ
うな短所があった。
両基板間のセルギャップなどを考慮して決定するが、そ
の量を正確に決定することが容易ではない。従って、液
晶滴下時に液晶滴下量が足りないと、基板上に未充填領
域、特に、基板中央から最も距離の離れた4つのエッジ
領域に未充填領域が発生し、液晶滴下量が過多な場合は
局部的な過充填領域が発生する。このように、未充填領
域又は過充填領域が発生すると、セルギャップの均一度
が劣り、画像特性が低下するという問題が生じる。
下しても、基板の中心部から最も距離の離れたエッジ領
域まで液晶が広がっていくには所定の時間がかかる。従
って、最終検査の工程においてエッジ領域まで液晶が広
がらず、未充填 領域が発生した場合には、最終検査工
程が行えなくなるという不具合が生じる。
下しても、液晶表示素子の製造工程中に基板が加熱され
ると、液晶が膨張し、これによって局部的な過充填領域
が発生してセルギャップの均一度が劣るようになる。
内で液晶が未充填又は過充填となることを防止して、セ
ルギャップが均一であり且つ画像特性の向上した液晶表
示素子及びその製造方法を提供することにある。
に、本発明の液晶表示素子は、下部基板及び上部基板
と、前記両基板の間で、少なくとも2つのエッジ領域に
液晶流れ調節部を有するように形成されたUV硬化型シ
ール剤と、前記両基板の間のUV硬化型シール剤の内側
の領域に形成された液晶層とを含んで構成されることを
特徴とする。
は、下部基板及び上部基板を用意する工程と、前記両基
板の中何れか一方の基板上で、少なくとも2つのエッジ
領域に液晶流れ調節部を有するようにパターニングして
UV硬化型シール剤を付与する工程と、前記両基板の中
何れか一方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、前記貼り合わせ基板にUVを
照射する工程とを含むことを特徴とする。
晶表示素子を製造する場合において、液晶滴下量を正確
に調節することが容易ではないため、画像が実現される
アクティブ領域で液晶の未充填又は過充填領域が発生し
やすく、また、正確な量の液晶を滴下したとしても、未
充填領域又は過充填領域が発生することがあった。
きさを考慮して測定した液晶量以上を滴下して、液晶の
未充填を未然に防止すると共に、エッジ領域(少なくと
も2つ、好ましくはセル領域の四隅に当たる4つのエッ
ジ領域)に液晶流れ調節部を有するようにUV硬化型シ
ール剤を形成することで、液晶が局部的に過充填されず
に前記液晶流れ調節部に充填されるようにしたものであ
る。
を添付の図面に基づいて説明する。
示素子の平面図であり、図3bは図3aのA−A線の断
面図である。図3a及び図3bから分かるように、本発
明の一実施形態による液晶表示装置は、下部基板10及
び上部基板30と、下部基板と前記両基板10,30の
間に形成されたUV硬化型シール剤70と、前記両基板
10,30の間のUV硬化型シール剤70の内側の領域
に形成された液晶層50とを含んで構成されている。
図3aから分かるように、4つのエッジ領域(四隅)に
液晶流れ調節部75を有するようにパターニングして形
成されている。従って、液晶表示素子の製造工程中に液
晶が適正量以上に滴下された場合、アクティブ領域に液
晶が過充填されず、前記液晶流れ調節部75に充填され
る。
的な過充填現象が発生せず、前記液晶流れ調節部75に
液晶が充填されるし、膨張した液晶が再び収縮すると、
液晶流れ調節部75に充填した液晶は再びアクティブ領
域に移動する。このような液晶流れ調節部75の大きさ
は適切に調節可能であり、円形、四角形など多様な形態
に形成できる。
0上にはゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、オーミ
ックコンタクト層、ソース/ドレイン電極から構成され
た薄膜トランジスタ、及び画素電極が形成されている。
そして、前記上部基板30上には前記画素電極以外の領
域に光が遮断されることを防止するための遮光膜、カラ
ーフィルター層、及び共通電極が形成されている。前記
カラーフィルター層上にオーバーコート層が更に形成さ
れることもできる。
tching)モード液晶表示素子の場合は、前記共通
電極が上部基板30上に形成されず、下部基板10上に
形成される。前記UV硬化型シール剤70パターンによ
り形成される液晶流れ調節部75は前記遮光膜が形成さ
れた領域に対応するので、液晶流れ調節部75に液晶5
0が未充填されても画像特性を低下させることはない。
ギャップ保持のためのスペーサが形成される。前記スペ
ーサは何れか一方の基板に散布して形成されることがで
き(球状スペーサ)、何れか一方の基板に固定して形成
されることもできる(柱状スペーサ)。この際、柱状ス
ペーサは感光性有機樹脂からなることが好ましい。
る液晶表示素子の製造工程を示す斜視図である。図面に
は一つの単位セルのみが図示されているが、複数個の単
位セルを形成することもできる。
部基板30を用意する。図示していないが、下部基板1
0上には縦横に交差して画素領域を形成する複数個のゲ
ート配線とデータ配線とを形成し、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と連結される画素電極を前記画素領
域に形成する。
ための配向膜を形成する。この際、前記配向膜はポリア
ミド又はポリイミド系化合物、PVA(polyvin
ylalcohol)、ポリアミック酸(polyam
ic acid)等の物質をラビング配向処理して形成
することもでき、PVCN(polyvinylcin
namate)、PSCN(polysiloxane
cinnamate)、又はCelCN(cellul
osecinnamate)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。
線、データ配線、及び薄膜トランジスタ形成領域からの
光リークの発生を遮断するための遮光膜を形成し、前記
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、そのカラーフィルター層上に共通電極を形成
する。また、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更に形成することもできる。ま
た、前記共通電極上には前述した配向膜を形成する。そ
して、前記下部基板10の外郭部にはAgをドット形状
に形成して、前記両基板10,30の貼り合わせ工程後
前記上部基板30上の共通電極に電圧を印加できるよう
にする。前記Agは前記上部基板30に形成することも
できる。
tching)モード液晶表示素子の場合は、共通電極
を画素電極と同一な下部基板10上に形成して横電界を
誘導し、前記Agドットは形成しない。
0上に、4つのエッジ領域(四隅)に液晶流れ調節部7
5を有するようにパターニングしてUV硬化型シール剤
70を塗布する。前記液晶流れ調節部75の形態は円
形、四角形など多様な形態に変更して形成することがで
き、その大きさは液晶滴下量や基板の大きさなどを考慮
して適切に調節可能である。
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ため、基板上に
形成された配向膜などが損傷するおそれがあり、基板が
大面積化すると、シール剤の損失量が多くて非経済的で
あるので、ディスペンサー法を使用した方がより好まし
い。
は、両先端にアクリール基が結合されたモノマー又はオ
リゴマーをイニシエーターと混合して使用するか、一方
の先端にはアクリール基が、他方の先端にはエポキシ基
が結合されたモノマー又はオリゴマーをイニシエーター
と混合して使用することが好ましい。
下して液晶層を形成する。この際、液晶50の滴下量は
基板の大きさ及びセルギャップを考慮して決定し、その
決定量以上を滴下することが好ましい。
0が硬化する前にシール剤70と接すると汚れやすい。
従って、前記液晶50は前記下部基板10の中央部に滴
下することが好ましい。
記シール剤70が硬化した後まで徐々に広がり、過滴下
した場合は、前記液晶流れ調節部75まで広がるように
なる。従って、基板のアクティブ領域には同一密度の液
晶層50が形成され、均一のセルギャップを有するよう
になる。
した場合、エッジ領域まで液晶が広がっていく時間が短
縮され、後工程の最終検査工程前にアクティブ領域まで
液晶が広がるようになる。
0を滴下し、上部基板30上にUV硬化型シール剤70
を塗布する工程が示されているが、これに限定されず、
上部基板30上に前記液晶50を形成し、下部基板10
上にUV硬化型シール剤70を塗布することもできる。
70とを同一基板に形成することもできるが、この場合
は、液晶とUV硬化型シール剤が形成される基板と、形
成されない基板との工程間に不均衡が発生して工程時間
が増加し、液晶とシール剤とが同一基板に形成される
と、接着前にシール剤に汚染物質が生じても基板洗浄が
行えないことから、前記液晶とシール剤とは互いに異な
る基板に形成した方が好ましい。従って、前記UV硬化
型シール剤の塗布工程の後、基板洗浄工程を更に行うこ
とができる。
0,30の中何れか一方の基板、好ましくは前記上部基
板30上にセルギャップ保持のためのスペーサを形成で
きる。
溶液中に混合した後、噴射ノズルから高圧で基板上に散
布して形成することができ、柱状スペーサを前記ゲート
配線又はデータ配線の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、球状スペーサは大面積
に適用する場合にセルギャップが不均一となる短所があ
るので、大面積の基板には柱状スペーサを形成した方が
好ましい。この際、前記柱状スペーサとしては感光性有
機樹脂を使用した方が好ましい。
0と上部基板30とを貼り合わせる。貼り合わせ工程は
前記両基板の中液晶が滴下されている下部基板10を下
面に固定し、上部基板30を層形成面が前記下部基板1
0に向かうように180°回転させ上面に位置させた
後、上面に位置した上部基板30に圧力を加えて両基板
を貼り合わせるか、又は前記離隔している両基板の間を
真空化した後、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。
基板にUV照射装置90を介して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70
を構成するイニシエーターにより活性化されたモノマー
又はオリゴマーが重合反応を行い、高分子化されること
により、下部基板10と上部基板30とが接着する。
て、一方の先端にはアクリール基が、他方の先端にはエ
ポキシ基が結合されたモノマー又はオリゴマーをイニシ
エーターと混合して使用した場合は、このようなUV照
射によってエポキシ基が反応しないので、前記UV照射
工程後に更に加熱工程を行ってシール剤を完全に硬化さ
せる。前記加熱工程は約120℃で1時間程度行うこと
が好ましい。
全面にUVを照射すると、基板上に形成されていた薄膜
トランジスタなどの素子特性に悪影響を与えるし、液晶
の初期配向のために形成された配向膜のプリチルト角が
変わることがあった。従って、図5に示すように、前記
UV硬化型シール剤70内部のアクティブ領域をマスク
95で蔽ってUVを照射することが好ましい。そして、
図示していないが、前記貼り合わせ基板を単位セルで切
断する。
度の高いダイアモンド材質のペンのようなスクライブ装
備で貼り合わせ基板の表面に切断線を形成(スクライブ
工程:scribing process)した後、ブ
レーキ装備で前記切断線に沿って機械的パワーを加える
ことで(ブレーキ工程:break process)
複数個の単位セルが同時に得られる。また、ダイアモン
ド材質のペン又はフィールを用いて前記スクライブ及び
ブレーキ工程を一つの工程にして単位セルを一つずつ得
ることもできる。このように、スクライブ/ブレーキ同
時工程を行う切断装備を用いることが装備の占める空間
及び切断工程時間面で有利である。
行うことになる。前記最終検査工程とは前記セル単位で
切断した基板が液晶モジュールで組み立てられる前に不
良有無を確認する工程であって、電圧印加時又は非印加
時にそれぞれの画素が正常に駆動しているかを検査す
る。
ものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を
有する者が自明な範囲内で変更実施が可能であろう。
所定の滴下量以上の液晶を滴下すると共に、液晶流れ調
節部を有するようにUV硬化型シール剤を形成すること
で、液晶が局部的に過充填或いは未充填することなく、
均等なセルギャップを保持することができる。また、加
熱などによって液晶が膨張したり又は再び収縮しても、
液晶流れ調節部に液晶が充填/放出されて局部的なセル
ギャップ不良が発生しない。
造工程を示す斜視図
造工程を示す斜視図
造工程を示す斜視図
造工程を示す斜視図
面図
造工程を示す斜視図
造工程を示す斜視図
造工程を示す斜視図
造工程を示す斜視図
製造工程の中UV照射工程を示す斜視図
Claims (22)
- 【請求項1】 下部基板及び上部基板と、 前記両基板の間で、少なくとも2つのエッジ領域に液晶
流れ調節部を有するように形成されたUV硬化型シール
剤と、 前記両基板の間のUV硬化型シール剤の内側の領域に形
成された液晶層とを含んで構成される液晶表示素子。 - 【請求項2】 前記シール剤は4つのエッジ領域に液晶
流れ調節部を有することを特徴とする請求項1記載の液
晶表示素子。 - 【請求項3】 前記液晶流れ調節部は多角形に形成され
ることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。 - 【請求項4】 前記液晶流れ調節部が円形に形成される
ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。 - 【請求項5】 前記液晶流れ調節部が四角形に形成され
ることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。 - 【請求項6】 前記液晶流れ調節部は正方形に形成され
ることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。 - 【請求項7】 前記下部基板上に薄膜トランジスタ及び
画素電極が形成されていることを特徴とする請求項1〜
6のいずれか記載の液晶表示素子。 - 【請求項8】 前記上部基板上に遮光層及びカラーフィ
ルター層が形成されていることを特徴とする請求項1〜
6のいずれか記載の液晶表示素子。 - 【請求項9】 前記上部又は下部基板上に共通電極が更
に形成されていることを特徴とする請求項7又は8記載
の液晶表示素子。 - 【請求項10】 前記遮光層が前記液晶流れ調節部の少
なくとも一部の領域に形成されることを特徴とする請求
項8記載の液晶表示素子。 - 【請求項11】 前記両基板の間にスペーサが形成され
ていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか記載の
液晶表示素子。 - 【請求項12】 下部基板及び上部基板を用意する工程
と、 前記両基板の中何れか一方の基板上で、少なくとも2つ
のエッジ領域に液晶流れ調節部を有するようにパターニ
ングしてUV硬化型シール剤を付与する工程と、 前記両基板の中何れか一方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、 前記貼り合わせ基板にUVを照射する工程とを含む液晶
表示素子の製造方法。 - 【請求項13】 前記液晶流れ調節部が多角形になるよ
うにUV硬化型シール剤を付与することを特徴とする請
求項12記載の液晶表示素子。 - 【請求項14】 前記液晶流れ調節部が円形になるよう
にUV硬化型シール剤を付与することを特徴とする請求
項12記載の液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項15】 前記液晶流れ調節部が四角形になるよ
うにUV硬化型シール剤を付与することを特徴とする請
求項12記載の液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項16】 前記液晶流れ調節部が正方形になるよ
うにUV硬化型シール剤付与することを特徴とする請求
項12記載の液晶表示素子。 - 【請求項17】 前記UV硬化型シール剤を付与する工
程はディスペンサー法を用いて行うことを特徴とする請
求項12〜16のいずれか記載の液晶表示素子の製造方
法。 - 【請求項18】 前記UV照射工程は前記UV硬化型シ
ール剤の内側のアクティブ領域をマスクで蔽って行うこ
とを特徴とする請求項12〜16のいずれか記載の液晶
表示素子の製造方法。 - 【請求項19】 前記UV照射工程の後、加熱工程を更
に行うことを特徴とする請求項12〜16のいずれか記
載の液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項20】 前記UV硬化型シール剤の付与工程の
後、洗浄工程を更に行うことを特徴とする請求項12〜
16のいずれか記載の液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項21】 前記UV照射工程の後、セル切断工程
を更に行うことを特徴とする請求項12〜16のいずれ
か記載の液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項22】 前記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12〜16のいずれか記載の液晶
表示素子の製造方法。
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