JP2005221763A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶滴下貼り合わせ方式を用いた液晶表示装置の製造方法において液晶層が押され続けることによって発生する不都合、例えば、液晶がシールを侵食することを防止する。
【解決手段】 基板上にパネル部シールを形成する工程（Ｐ１８）と、パネル部シールを取り囲むための外周シールを基板上に形成する工程（Ｐ１８）と、基板上に液晶を滴下する工程（Ｐ５）と、一対の基板を真空環境下で貼り合わせる工程（２１）と、貼り合せ後の一対の基板を真空環境から解放する工程（Ｐ２２）と、パネル部シールを硬化させる工程（Ｐ２３）とを有する液晶表示装置の製造方法である。一対の基板を真空環境から解放した時点（Ｐ２２）からパネル部シールの硬化が完了した時点（Ｐ２３）までの時間Ｔ０を５分以内に設定する。真空解放からパネル部シールの硬化までが短時間であるので、パネル部シールに液晶が進入したり、パネル部シールが広がることを防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶滴下貼り合せ方式、の液晶表示装置の製造方法に関する。

一般に、液晶表示装置は、一対の基板をシール材によって貼り合せ、それらの基板間に形成される間隙内、いわゆるセルギャップ内に液晶を封入することによって形成される。このとき、従来の液晶表示装置の製造方法では、シール材の一部に液晶注入用の開口を形成しておき、一対の基板をそのシール材によって貼り合せてパネル構造体を形成した後に、シール材の一部に設けた上記の開口を通してシール材によって囲まれる領域、すなわちセルギャップ内に液晶を注入していた。

このような従来の液晶表示装置の製造方法に対して、最近、液晶滴下貼り合せ方式と称される液晶表示装置の製造方法が提案されている。この製造方法では、液晶注入用の開口を持たない環状のシール材を一対の基板の一方に形成し、そのシール材によって囲まれる領域内又は他方の基板の対応する領域内に必要量の液晶を滴下し、その後にそれらの基板を貼り合わせて液晶パネルを形成する。つまり、この製造方法によれば、一対の基板の貼り合せが完了したときには、セルギャップ内に液晶が封入された状態になっている（例えば、特許文献１参照）。

また、このような液晶滴下貼り合わせ方式の液晶表示装置の製造方法において、一対の基板を大気圧によって押圧してセルギャップを均一化する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この製造方法では、液晶に接するシールとしてパネル部シールが形成され、そのパネル部シールを取り囲むように外周シールが形成される。そして、これらのシールを硬化させる際には、外周シールの硬化後にパネル部シールを硬化させることが記載され、さらに、外周シールの硬化からパネル部シールの硬化までの所要時間は５分から１２０分に設定することが記載されている。

特開昭６３−１７９３２３号公報（第２〜３頁、第１図） 特開２００１−１７４８２９号公報（第９頁、図２）

一般に、液晶滴下貼り合わせ方式の液晶表示装置の製造方法では、例えば、図２（ａ）に示すように、ガラス、プラスチック等から成る基材１２ｂ’の表面にパネル部シール９及び外周シール２９を形成する。また、シール以外の要素、例えばスイッチング素子、カラーフィルタ、電極等を基材上に形成することにより、基板が形成される。スイッチング素子が形成される側の基板は一般に素子基板と呼ばれる。また、カラーフィルタが形成される基板は一般にカラーフィルタ基板と呼ばれる。パネル部シール９及び外周シール２９は、素子基板及びカラーフィルタ基板の一方または両方に形成される。これらのシールは、同一基板上に形成しても良く、あるいは、別々の基板上に形成しても良い。

液晶滴下貼り合わせ方式の液晶表示装置の製造方法では、一方の基板上であってパネル部シール９によって囲まれる領域内に必要量の液晶を滴下し、その後、その基板ともう一つの基板とを真空中で貼り合せる。すると、図２（ｂ）に示すように、一対の基板１１ａ’及び１１ｂ’がパネル部シール９及び外周シール２９によって貼り合わされて成るパネル構造体が形成される。貼り合わせを真空中で行うことにより、パネル部シール９と外周シール２９との間には、真空に保持され続ける領域である真空領域Ｖが形成される。

液晶滴下貼り合わせ方式の液晶表示装置の製造方法では、真空中で貼り合わされた一対の基板は、その後、大気圧に解放される。こうして一対の基板が大気圧に解放されると、真空領域Ｖの圧力と大気圧との間の差分の圧力Ｅが一対の基板の外側に加わる。この力Ｅは図３（ｂ）に示すように液晶層１３を加圧し、さらに図３（ａ）に示すようにパネル部シール９を加圧する。加圧された液晶層１３は、図３（ｂ）に示すように、これに接触するパネル部シール９をさらに加圧する。また、加圧されたパネル部シール９は、図３（ａ）に示すように、液晶層１３及び真空領域Ｖをそれぞれ押し付ける。

以上の加圧関係は、図２（ｂ）のパネル構造体をスクライブ線Ｇに沿ってスクライブ、すなわち切断することによって真空領域Ｖが大気圧へ解放されるまで続けられ、これにより、液晶層１３及びパネル部シール９が押し続けられる。この結果、液晶層１３とパネル部シール９との界面では、液晶がパネル部シール９を侵食したような領域が形成されることがある。また、パネル部シール９と真空領域Ｖとの界面では、パネル部シール９が真空領域Ｖ内で広がり続けることがある。

パネル部シール９が真空領域Ｖ内で広がり続けると、液晶層１３の層厚、すなわちセルギャップは最適な寸法よりも狭くなって、表示特性が低下するおそれがある。また、液晶がパネル部シール９を侵食すると、表示特性の低下や、信頼性の低下が生じるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、液晶滴下貼り合わせ方式の液晶表示装置の製造方法において液晶層が押され続けることによって発生する不都合、例えば、液晶がシールを侵食することによって発生する表示特性の低下や信頼性の低下、を回避することを目的とする。

本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、一対の基板の一方または両方にパネル部シールを形成する工程と、前記一対の基板の一方または両方の基板に前記パネル部シールを取り囲む外周シールを形成する工程と、前記一対の基板の一方または両方の基板に液晶を滴下する工程と、前記一方の基板と前記他方の基板とを真空環境下で貼り合わせる基板貼り合せ工程と、貼り合せ後の前記一対の基板を真空環境から解放する工程と、前記パネル部シールを硬化させる工程とを有する液晶表示装置の製造方法において、前記一対の基板を真空環境から解放した時点から前記パネル部シールの硬化が完了した時点までの時間が５分以内であることを特徴とする。

この構成において、パネル部シールは液晶に接触するシールである。一般に、このパネル部シールは、１つの大きな面積の基材、いわゆるマザー基材の上に、複数個形成される。そして、上記の外周シールは、それら複数のパネル部シールを取り囲むように形成される。なお、「外周シールが複数のパネル部シールを取り囲む」というのは、一対の基板を貼り合せた状態においてのことである。従って、パネル部シール及び外周シールを形成する際には、両者を同一の基板上に形成しても良いし、あるいは、両者を別々の基板上に形成しても良い。

また、上記構成中、液晶を滴下する基板に関しては、一対の基板のうちの任意のいずれか一方であっても良いし、あるいは、一対の基板の両方であっても良い。また、上記の「真空」とは、完全な真空の場合はもとより、真空に近い減圧状態も含むものである。

また、上記構成中、「前記一対の基板の一方または両方の基板に液晶を滴下する」とは、
（１）シールが形成されている基板に液晶を滴下する場合には、シールによって囲まれた領域に液晶を滴下することであり、他方、
（２）シールが形成されていない基板に液晶を滴下する場合には、基板を貼り合わせて液晶パネルになった時にシールによって囲まれることになる領域に液晶を滴下することである。このことは、これ以降の説明においても同様である。

上記構成の本発明にかかる液晶表示装置の製造方法によれば、一対の基板を真空環境から解放した時点からパネル部シールの硬化が完了した時点までの時間を５分以内という短時間に設定したので、一対の基板が大気圧、あるいはその他の圧力によって加圧され続けても、液晶層厚すなわちセルギャップを一定に保持し続けることができる。また、液晶がパネル部シールを侵食することを防止できる。そして、これらのため、液晶表示装置の表示特性及び信頼性を高く維持できる。

次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法において、前記パネル部シールは光硬化型樹脂によって形成され、さらに、前記パネル部シールを硬化させる工程は光照射によって行われることが望ましい。光硬化型樹脂は熱硬化型樹脂に比べて短時間で硬化することができる。例えば、数分程度で硬化作業を完了できる。従って、パネル部シールを短時間で硬化させようという本発明に関しては、パネル部シールを光硬化型樹脂によって形成することが望ましい。

次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法において、前記パネル部シールは熱硬化型樹脂によって形成され、さらに、前記パネル部シールを硬化させる工程は加熱によって行われることが望ましい。液晶表示装置を構成する一対の基板はパネル部シールによって互いに貼り合わされる。この場合、一対の基板にはパネル部シール以外に、遮光膜、反射膜、その他光の透過を阻害する要素が形成されることがある。この場合には、パネル部シールを光硬化型樹脂によって形成した上で光照射によってそのパネル部シールを硬化させようとしたとき、パネル部シールの全部に光が当たらず、硬化が不完全になるおそれがある。これに対し、パネル部シールを熱硬化型樹脂によって形成した上で、加熱によってそのパネル部シールを硬化すれば、パネル部シールを希望通りに硬化させることができる。

次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法において、前記パネル部シールは光硬化型樹脂及び熱硬化型樹脂の両方を含んで形成され、前記パネル部シールを硬化させる工程は光照射及び加熱によって行われることが望ましい。こうすれば、上述した光硬化型樹脂が持っている長所と、上述した熱硬化型樹脂が持っている長所とを併せて有する液晶表示装置の製造方法を提供できる。

次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、前記一対の基板の一方にセルギャップ保持用の粒状のスペーサを置く工程を有することが望ましく、さらにこの場合、該スペーサの平均粒子径は液晶層厚に対して＋０．１μｍ以内であることが望ましい。

本発明の製造方法では、パネル部シールは５分以内という短時間で硬化する。このため、大気圧等によって加圧された一対の基板によって液晶層が押し縮められる寸法は小さい。それ故、液晶層の層厚を規定する要素であるスペーサは、その粒径を余り大きく設定しない方が良い。本発明者の実験によれば、スペーサの平均粒子径を液晶層厚に対して＋０．１μｍ以内に設定したところ、希望の液晶層厚の液晶表示装置を安定して製造できることが分かった。

次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、前記一対の基板の一方にセルギャップ保持用のスペーサをパターニングによって形成する工程を有することが望ましい。また、この場合、パターニング手法は、フォトリソグラフィー法に基づいた処理とすることが望ましい。このようなスペーサは、例えば、基板上に立った状態で柱状に形成される。柱状には、円柱状、角柱状等がある。また、この種のスペーサは、基板上に分散される球状のスペーサに比べて、押されたときにつぶれる量が少なく、液晶層厚を希望の値に調整する作業が容易である。また、パターニングによって形成されるスペーサは、画素領域を外れる所に形成することが望ましい。こうすれば、表示に影響する領域にはスペーサが存在せず、表示に乱れが生じることを防止できる。

（液晶表示装置の製造方法の第１実施形態）
以下、本発明に係る液晶表示装置の製造方法を、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子を用いた半透過反射型の液晶表示装置を製造する場合を例に挙げて説明する。なお、本発明がその他任意の構造の液晶表示装置を製造する際に適用できることはもちろんである。

本発明に係る液晶表示装置の製造方法を説明するのに先立って、まず、本発明方法によって製造する液晶表示装置について説明する。図４は、その液晶表示装置の一例の断面構造を示している。図５は、図４において矢印Ａで示す部分を拡大して示している。図６は、図５において上側に図示された素子基板を矢印Ｂ方向から見た場合のその素子基板の平面的な構成を示している。図７（ａ）は、図６において矢印Ｃで示す部分を示している。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＴＦＴ素子の断面構造を示している。図８は、図４の液晶表示装置の電気的な等価回路を示している。

なお、以上の各図において、液晶表示装置を構成する複数の要素の相互の寸法比は、それらの要素の構造を分かり易く示すために、実際の寸法比とは異ならせてあることに注意を要する。

図４において、液晶表示装置１は、液晶パネル２に液晶駆動用ＩＣ３、偏光板４ａ，４ｂ、そして照明装置６を装着することによって形成されている。照明装置６は、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）７と、そのＬＥＤ７から発生する光を液晶パネル２へ導く導光体８とを有する。液晶パネル２は、矢印Ｄ方向から見て方形の環状であるシール材９によって貼り合わされた一対の基板、すなわち素子基板１１ａ及びカラーフィルタ基板１１ｂを有する。なお、方形とは、正方形又は長方形のことである。

素子基板１１ａとカラーフィルタ基板１１ｂとの間であってシール材９によって囲まれた間隙、いわゆるセルギャップ内に液晶が封入されて液晶層１３が形成される。符号１５で示すスペーサは概ね球形に形成されており、セルギャップが均一な寸法を維持するように機能する。照明装置６から光が発生すると、その光が液晶層１３によって画素領域ごとに変調され、素子基板１１ａの側に像を表示することができる。すなわち、観察者は矢印Ｄ方向から表示を観察する。

素子基板１１ａは、ガラス、プラスチック等によって形成された透光性を有する基材１２ａを有する。この基材１２ａは、矢印Ｄ方向から見て方形状に形成されている。基材１２ａの液晶側の表面には、下地層１４が形成され、その上にスイッチング素子としてのＴＦＴ素子１６及びドット電極１７が形成され、その上に配向膜１８ａが形成される。配向膜１８ａには液晶層１３内の液晶分子を配向させるための配向処理、例えば、ラビング処理が施される。偏光板４ａは、基材１２ａの外側の表面に貼着等によって装着される。

カラーフィルタ基板１１ｂは、ガラス、プラスチック等によって形成された透光性を有する基材１２ｂを有する。この基材１２ｂは、素子基板１１ａ側の基材１２ａと同様に、矢印Ｄ方向から見て方形状に形成されている。基材１２ｂの液晶側の表面には、反射膜１９が形成され、その上に遮光膜２１が形成され、その遮光膜２１によって囲まれる領域に着色要素２２が形成され、それらの上にオーバーコート層２３が形成され、その上に電極２４が形成され、その上に配向膜１８ｂが形成される。配向膜１８ｂには液晶層１３内の液晶分子を配向させるための配向処理、例えば、ラビング処理が施される。偏光板４ｂは、基材１２ｂの外側の表面に貼着等によって装着される。

着色要素２２は、光の３原色、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）や、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の各色光を選択的に透過する要素であり、これらの着色要素２２によってカラーフィルタが構成される。これらの着色要素２２としてＲ，Ｇ，Ｂを用いた場合、各色着色要素２２は図４の矢印Ｄ方向から見て所定の配列、例えば、図９（ａ）に示すようなストライプ配列、図９（ｂ）に示すようなモザイク配列、又は図９（ｃ）に示すようなデルタ配列に並べられる。

図４において、素子基板１１ａを構成する基材１２ａ上に形成された複数のドット電極１７は、矢印Ｄ方向から見て、縦方向及び横方向へマトリクス状に並べられる。また、個々のドット電極１７は、図６に示すように、略方形状に形成される。一方、図４において、素子基板１１ａに対向するカラーフィルタ基板１１ｂ側の電極２４は、複数のドット電極１７の全てに対向する面状の電極として形成される。図５及び図６に示すように、個々のドット電極１７と面状の共通電極２４とが対向する領域が表示の最小単位である表示用ドット領域Ｄを構成する。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの着色要素２２に対応する３つの表示用ドット領域Ｄによって１つの画素が形成される。なお、着色要素２２を用いることなく白黒のモノクロ表示を行う場合には、１つの表示用ドット領域Ｄによって１つの画素が形成される。

図５において、個々の表示用ドット領域Ｄに対応して、反射膜１９に開口２６が設けられる。これらの開口２６は、図４において、照明装置６から発生した光を図５の矢印Ｌ１のように通過させる。この透過光Ｌ１により、透過型の表示が行われる。一方、太陽光、室内光等といった外部光は矢印Ｌ０で示すように素子基板１１ａを透過し、次いで反射膜１９で反射する。この反射光Ｌ０により、反射型の表示が行われる。つまり、表示用ドット領域Ｄのうち、反射膜１９が存在する領域が反射領域Ｒであり、開口２６が存在する領域が透過領域Ｔである。

図６において、素子基板１１ａの基材１２ａ上の略全面に形成された下地層１４の上に直線状のゲート電極線３１が複数本、互いに平行に形成される。また、それらのゲート電極線３１の個々につながるように通電パターン３２が形成される。この通電パターン３２は各ゲート電極線３１に電流を供給する。

ゲート電極線３１とドット電極１７は、ＴＦＴ素子１６によって接続されている。ＴＦＴ素子１６は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、下地層１４の上に次の各層、すなわち、ゲート電極３３、ゲート絶縁膜としての陽極酸化膜３４、もう１つのゲート絶縁膜としての窒化膜３６、チャネル部真性半導体膜としてのａ−Ｓｉ（アモルファス・シリコン）膜３７、コンタクト部半導体膜としてのＮ^＋ａ−Ｓｉ（ドープド・アモルファス・シリコン）膜３８，３８、そして、チャネル部保護用窒化膜３９の各層を順次に積層することによって形成されている。

図６において、基材１２ａの表面には、ゲート電極線３１に直交する位置関係で直線状のソース電極線４１が複数本、互いに平行に形成される。これらのソース電極線４１は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、Ｎ^＋ａ−Ｓｉ膜３８の片側（図７（ｂ）の左片側）の上に積層される。また、Ｎ^＋ａ−Ｓｉ膜３８のもう一方の片側（すなわち、図７（ｂ）の右片側）の上に、ドット電極１７が積層される。

上記構成のＴＦＴ素子１６は、例えば、次のようにして形成される。すなわち、まず、図６において、基材１２ａの上にスパッタリング等によってＴａ_２Ｏ_５を一様な厚さに形成して下地層１４を形成する。次に、周知のパターニング技術、例えば、フォトリソグラフィー処理及びエッチング処理から成るフォトエッチング処理によって下地層１４の上にＴａ（タンタル）をパターニングして複数の直線状のゲート電極線３１、及びそれらのゲート電極線３１から張り出すＴＦＴ素子用のゲート電極３３、及び各ゲート電極線３１をつなぐ通電パターン３２を形成する。

その後、基材１２ａを化成液、すなわち陽極酸化処理溶液に浸漬し、さらに通電パターン３２に所定の電圧を印加することにより陽極酸化処理を実行し、これにより、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ゲート電極３３及びその他のパターン上に陽極酸化膜３４を形成する。

次に、図７（ｂ）において、個々の陽極酸化膜３４の上に、例えばＣＶＤ法によってＳｉ_３Ｎ_４をパターニングしてゲート絶縁膜３６を形成する。次に、ａ−Ｓｉを一様な厚さに堆積し、さらにその上にＮ^＋ａ−Ｓｉを一様な厚さに堆積し、さらにフォトエチング等によってＮ^＋ａ−Ｓｉをパターニングしてコンタクト部半導体膜３８を形成する。さらに、ａ−Ｓｉをパターニングしてチャネル部真性半導体膜３７を形成する。

その後、Ｓｉ_３Ｎ_４を周知のパターニング技術を用いてパターニングしてチャネル部保護膜３９を形成する。さらに、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）をその一部がＮ^＋ａ−Ｓｉ膜３８に重なるように且つ所定のドット形状にパターニングすることによって、複数のドット電極１７をマトリクス状に形成する。さらに、Ａｌ（アルミニウム）をその一部がＮ^＋ａ−Ｓｉ膜３８に重なるように且つ互いに平行に配列するようにパターニングすることによってソース電極線４１を形成する。

図４に戻って、素子基板１１ａはカラーフィルタ基板１１ｂの外側に張り出す張出し部４６を有する。この張出し部４６の表面には、図６の素子基板１１ａ上のゲート電極線３１につながる配線４７ａと、ソース電極線４１につながる配線４７ｂと、カラーフィルタ基板１１ｂ上の共通電極２４につながる配線４７ｃとが周知のパターニング技術、例えばフォトエチング処理によって適宜のパターンで形成される。また、張出し部４６の辺縁には、外部回路との間で電気的な接続をとるための外部接続用端子４８が同様のパターニング技術によって形成される。

素子基板１１ａとカラーフィルタ基板１１ｂとを貼り合わせているシール材９の中には導電粒子４９がランダムな分散状態で混ぜられている。図４では、楕円球状の導電粒子が描かれているが、これは図面を分かり易く描く上での便宜的な描かれ方であり、実際には、球状又は円柱状の導電粒子４９がシール材９の幅内に複数個含まれる。素子基板１１ａの張出し部４６上に設けられた配線４７ｃと、カラーフィルタ基板１１ｂ上に設けられた共通電極２４との間の電気的な接続は、シール材９内に含まれる上記の導電粒子４９によって行われる。

外部接続用端子４８と配線４７ａ，４７ｂ，４７ｃとの間には、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電膜）等といった導電接合材を用いてＣＯＧ（Chip On Glass）技術に基づいて液晶駆動用ＩＣ３が実装される。もちろん、その他任意の実装技術、例えば、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）技術を用いることもできる。

液晶駆動用ＩＣ３には、図６のＴＦＴ素子１６を駆動するための、図８に示す走査線駆動回路５１及びデータ線駆動回路５２が含まれる。走査線駆動回路５１は図６のゲート電極線３１につながり、それらの線に走査信号を伝送する。一方、データ線駆動回路５２は図６のソース電極線４１につながり、それらの線にデータ信号を伝送する。走査信号はＴＦＴ素子１６のゲートへ送られ、データ信号はＴＦＴ素子１６のソースへ送られる。ＴＦＴ素子１６がＯＮ状態になると、対応するドット電極１７への通電が成されて対応する表示用ドット領域Ｄ内の液晶への書き込みが行われる。また、引き続いてＴＦＴ素子１６がＯＦＦ状態になると、書き込まれた状態が保持される。この一連の書き込み動作及び保持動作により、液晶の配向が光透過及び光遮断の間で制御される。

以上の構成より成る液晶表示装置は、太陽光、室内光等といった外部光を用いた反射型表示と、図４の照明装置６を用いた透過型表示とを、希望に応じて選択して実行する。反射型表示が選択された場合には、図５において、外部光Ｌ０が素子基板１１ａ及び液晶層１３を透過してカラーフィルタ基板１１ｂへ入り、反射膜１９で反射して再び液晶層１３へ供給される。一方、透過型表示が選択された場合には、図４のＬＥＤ７が点灯し、ＬＥＤ７からの光が導光体８によって液晶パネル２へ供給される。供給された光Ｌ１は、図５において、反射膜１９に表示用ドット領域Ｄごとに設けた開口２６を透過して液晶層１３へ供給される。

以上のようにして反射型表示及び透過型表示のそれぞれの場合に液晶層１３へ光が供給される際、液晶層１３はドット電極１７及び共通電極２４によって表示用ドット領域Ｄごとに印加電圧が制御され、その内部の液晶分子の配向が制御される。液晶層１３へ供給された光は上記の配向制御により変調され、この変調された光が図４の素子基板１１ａ側の偏光板４ａを選択的に通過することにより、図４の観察側に文字、数字、図形等といった像が表示される。

以下、上記構成より成る液晶表示装置を製造するための、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の一実施形態を説明する。なお、本発明方法がこの実施形態に限定されるものでないことは、もちろんである。

図１は、その液晶表示装置の製造方法の一実施形態を工程図によって示している。この工程図において、工程Ｐ１から工程Ｐ５に至る工程が図４の素子基板１１ａを形成するための工程である。また、工程Ｐ１１から工程Ｐ１９に至る工程が図４のカラーフィルタ基板１１ｂを形成する工程である。また、工程Ｐ２１から工程Ｐ２７に至る工程が素子基板１１ａとカラーフィルタ基板１１ｂとを貼り合わせて液晶表示装置を完成させる工程である。

なお、本実施形態では、１つの素子基板用マザー基材の上に１組の素子基板用要素を形成して素子基板用マザー基板を形成し、他方、１つのカラーフィルタ基板用マザー基材の上に１組のカラーフィルタ基板用要素を形成してカラーフィルタ基板用マザー基板を形成し、それらのマザー基板を貼り合わせて１つの液晶表示装置を形成するものとする。この方法とは別に、１つの素子基板用マザー基材の上に複数組の素子基板用要素を形成して素子基板用マザー基板を形成し、他方、１つのカラーフィルタ基板用マザー基材の上に複数組のカラーフィルタ基板用要素を形成してカラーフィルタ基板用マザー基板を形成し、それらのマザー基板を貼り合わせて複数の液晶表示装置を同時に形成する方法もある。

なお、以下の説明で、切断によって図４の素子基板用基材１２ａを得る前の面積の大きい基材を素子基板用マザー基材１２ａ’と呼ぶことにする。また、切断によってカラーフィルタ基板用基材１２ｂを得る前の面積の大きい基材をカラーフィルタ基板用マザー基材１２ｂ’と呼ぶことにする。

図１の工程Ｐ１において、素子基板用マザー基材１２ａ’の上に図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すＴＦＴ素子１６を形成する。次に、工程Ｐ２において、図７及び図４のドット電極１７を形成する。ＴＦＴ素子１６やドット電極１７を形成する際に、図４の配線４７ａ，４７ｂ，４７ｃ及び外部接続用端子４８を同時に形成することが望ましい。

次に、工程Ｐ３において、図４の配向膜１８ａを形成し、さらに、工程Ｐ４において、その配向膜１８ａに対してラビング処理を行う。次に、工程Ｐ５において、図４の液晶層１３を形成するために必要となる量の液晶をディスペンサ等を用いてマザー基材１２ａ’上の液晶パネルを形成すべき領域に滴下する。以上により、図４の素子基板１１ａのための各要素がマザー基材１２ａ’上に形成されて、素子基板用マザー基板１１ａ’が形成される。

以上の素子基板用マザー基板１１ａ’を製造する一方で、工程Ｐ１１において、カラーフィルタ基板用マザー基材１２ｂ’の上に図４の反射膜１９を形成し、同時に光透過用の開口２６を形成する。次に、工程Ｐ１２において、図４の遮光膜２１を形成し、さらに工程Ｐ１３において、図４の着色要素２２を形成する。これにより、カラーフィルタが形成される。

次に、工程Ｐ１４において、図４のオーバーコート層２３を形成して表面を滑らかにした後、工程Ｐ１５において、図４の共通電極２４をＩＴＯによって形成する。次に、工程Ｐ１６において、図４の配向膜１８ｂを形成し、さらに工程Ｐ１７において、その配向膜１８ｂに対してラビング処理を行う。

次に、工程Ｐ１８において、図２（ａ）に示すように、カラーフィルタ基板用マザー基材１２ｂ’上にパネル部シール９及び外周シール２９を形成する。パネル部シール９は閉ざされたシール部であり、液晶注入用の開口は設けられない。外周シール２９はパネル部シール９との間で後述する真空領域を形成するためのものである。そして、その真空領域は、素子基板用マザー基板１１ａ’とカラーフィルタ基板用マザー基板１２ｂ’とを後述のように貼り合わせた後に大気圧との相互作用でそれらの基板に加圧力を発生させるためのものである。従って、パネル部シール９と外周シール２９との間の間隔は、必要とされる加圧力が得られるように適切に決められる。

パネル部シール９は、図４のシール材９そのものである。このパネル部シール９は、光硬化型樹脂そのもの又は光硬化型樹脂を含む材料によって形成される。光硬化型樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂を用いることができる。なお、光硬化型樹脂としては、可視光又は紫外線によって硬化する樹脂を用いることができるが、本実施形態では紫外線硬化型樹脂を用いるものとする。また、外周シール２９としては、光硬化型樹脂及び熱硬化型樹脂のいずれを用いることもできる。熱硬化型樹脂としは、例えば、エポキシ系樹脂を用いることができる。

次に、図１の工程Ｐ１９において、図４のスペーサ１５をマザー基材１２ｂ’上にランダムにばら撒く。スペーサ１５の平均粒子径は、液晶層１３の層厚に対して＋０．１μｍ以内であることが望ましい。そしてさらに、それらのスペーサ１５をマザー基材１２ｂ’上、すなわち配向膜１８ｂ上に固着させる。この固着は、例えば、スペーサ１５を加熱することによって行われる。以上により、図４のカラーフィルタ基板１１ｂのための各要素がマザー基材１２ｂ’上に形成されて、カラーフィルタ基板用マザー基板１１ｂ’が形成される。

以上のようにして図４の素子基板用マザー基板１１ａ’及びカラーフィルタ基板用マザー基板１１ｂ’が形成された後、図１の工程Ｐ２１において、それらのマザー基板を真空環境下、例えば真空チャンバ内、において互いに貼り合わせる。なお、貼り合わせ作業を大気中で行うようにしていた従来の製造方法においては、素子基板用マザー基板１１ａ’及びカラーフィルタ基板用マザー基板１１ｂ’を個々に真空チャックによって吸着して保持した上でそれらの基板を貼り合わせていた。

しかしながら、マザー基板の貼り合わせを真空環境下で行うようにした本実施形態では、環境が真空であるが故に真空チャックを用いた保持を行うことができない。それ故、本実施形態では、静電チャックを用いてマザー基板を保持した上で貼り合わせの作業を行うことにする。ここで、静電チャックとは、チャック部材に電圧を印加したときに発生するクーロン力を利用してマザー基板を吸着して保持するチャック方法である。この静電チャックを用いることにより、真空環境下であってもマザー基板を支持して貼り合わせ作業を行うことができる。

工程Ｐ２１において素子基板用マザー基板１１ａ’とカラーフィルタ基板用マザー基板１１ｂ’との貼り合わせが終了すると、図２（ｂ）に示すように、素子基板用マザー基板１１ａ’とカラーフィルタ基板用マザー基板１１ｂ’とがパネル部シール９及び外周シール２９によって貼り合わされた構造のパネル構造体が形成される。素子基板用マザー基板１１ａ’上には図１の工程Ｐ５で液晶が滴下されていたので、両方のマザー基板を貼り合わせた時点で液晶層１３が形成される。また、外周シール２９とパネル部シール９との間に真空領域Ｖが形成される。

次に、工程Ｐ２２において、図２（ｂ）のパネル構造体を真空環境から解放し、さらにその直後、工程Ｐ２３において、図２（ａ）及び図２（ｂ）のパネル部シール９及び外周シール２９に対して硬化処理を実行する。ここで、真空環境から解放した直後に硬化を行うというのは、少なくともパネル部シール９が真空環境の解放時点から５分以内の時間Ｔ０内で硬化を完了するように硬化処理を行うということである。

本実施形態では、パネル部シール９を光硬化型樹脂によって形成したので、パネル部シール９を硬化させるためには、光照射が行われる。なお、外周シール２９を光硬化型樹脂によって形成した場合には、その外周シール２９の硬化をパネル部シール９と同時に行うことができる。また、外周シール２９を熱硬化型樹脂によって形成した場合には、パネル部シール９の硬化を行う前又はパネル部シール９の硬化を行った後に加熱によって外周シール２９を硬化させる。パネル部シール９の硬化と外周シール２９の硬化とを別々に行う場合、工程Ｐ２２における真空環境の解放時点からのＴ０以内の時間とは、外周シール２９が硬化したか否かにかかわらず、パネル部シール９の硬化が完了する時間である。

ところで、工程Ｐ２２において図２（ｂ）のパネル構造体が大気圧に解放されると、真空領域Ｖの圧力と大気圧との間の差分の圧力Ｅが一対の基板の外側に加わる。この力Ｅは図３（ｂ）に示すように液晶層１３を加圧し、さらに図３（ａ）に示すようにパネル部シール９を加圧する。加圧された液晶層１３は、図３（ｂ）に示すように、これに接触するパネル部シール９をさらに加圧する。また、加圧されたパネル部シール９は、図３（ａ）に示すように、液晶層１３及び真空領域Ｖをそれぞれ押し付ける。

以上の加圧関係の結果、液晶層１３とパネル部シール９との界面では、液晶がパネル部シール９を侵食するおそれがある。こうなると、液晶表示装置による表示特性の低下や、信頼性の低下が生じるおそれがある。また、パネル部シール９と真空領域Ｖとの界面では、パネル部シール９が真空領域Ｖ内で広がり続けるおそれがある。こうなると、液晶層１３の層厚、すなわちセルギャップは最適な寸法よりも狭くなって、表示特性が低下するおそれがある。

本実施形態では、上記の通り、真空環境からの解放工程（Ｐ２２）からシールの硬化、特にパネル部シール９の硬化の完了（Ｐ２３）までの時間Ｔ０を、５分以内の短時間に設定したので、パネル部シール９は短時間で硬化する。従って、液晶層１３がパネル部シール９を圧迫してもパネル部シール９は変形することなく、また、液晶がパネル部シール９を侵食することもない。

なお、パネル部シール９が硬化するまでの時間を決定する最大の要因は、一対の基板を加圧する力、すなわち、図２（ｂ）に示す加圧力Ｅである。この加圧力Ｅは大気圧と真空領域Ｖとの差圧である。この差圧はパネル構造体の内部にどの程度の容積の真空領域Ｖを形成するかによって決められる。従って、真空領域Ｖの容積の大きさの決定にあたっては、パネル部シール９による基板同士の固着力が十分に得られ、しかし、必要以上に大きな荷重が基板に加わらないような加圧力Ｅを発生させること目標とする。

以上によりシールの硬化が終了した後、図１の工程Ｐ２４においてブレイク処理を行って、図２（ｂ）のパネル構造体を、例えば矢印Ｇの所でブレイク、すなわち切断する。これにより、真空領域Ｖの真空状態が解放される。また、このブレイクにより、図４の液晶パネル２が完成する。その後、工程Ｐ２５において、図４の液晶駆動用ＩＣ３を素子基板１１ａの張出し部４６の表面に実装し、さらに工程Ｐ２６において、図４の偏光板４ａ及び４ｂを装着し、さらに工程Ｐ２７において照明装置６を装着することにより、液晶表示装置１が完成する。なお、偏光板４ａ，４ｂを装着する際、必要に応じて、他の光学要素、例えば位相差板等を装着しても良い。

図１のスペーサ分散工程Ｐ１９において、分散するスペーサ１５の平均粒子径は、液晶層１３の層厚に対して＋０．１μｍ以内であることが望ましい。本実施形態では、工程Ｐ２２において一対の基板を大気圧によって加圧してから工程Ｐ２３においてパネル部シール９の硬化を完了するまでの時間を５分以内という短時間で行うようにした。つまり、一対の基板が大気圧によって加圧されるようになっても、その後、直ぐにパネル部シール９を硬化させる。このため、一対の基板間の間隔、すなわち液晶層厚、すなわちセルギャップは、それらの基板が大気圧を受け続ける場合でも、大きく変化することはない。それ故、セルギャップを保持するためのスペーサ１５は、希望のセルギャップに対して余り大き過ぎないことが望ましい。本発明者の実験によれば、スペーサ１５の平均粒子径を液晶層１３の層厚に対して＋０．１μｍ以内の範囲に収めるようにすれば、出来上がった液晶表示装置のセルギャップを希望の寸法に正確に設定できることが分かった。

（変形例）
（１）上記の実施形態では、図１の工程Ｐ１８において、図２（ａ）及び（ｂ）のパネル部シール９を光硬化型樹脂そのもの又はそれを含む材料によって形成し、外周シール２９は光硬化型樹脂又は熱硬化型樹脂によって形成した。そして、工程Ｐ２３において、パネル部シール９と外周シール２９とを同時又は別々に硬化させた。

これに代えて、パネル部シール９を熱硬化型樹脂によって形成し、工程Ｐ２３においてパネル部シール９を加熱によって硬化させることもできる。このとき、外周シール２９は、光硬化型樹脂及び熱硬化型樹脂のいずれによって形成しても良い。外周シール２９を熱硬化型樹脂によって形成した場合には、シール硬化工程Ｐ２３では、パネル部シール９と外周シール２９とを同時に硬化させることができる。

（２）また、上記実施形態では、図１の工程Ｐ１８において、図２（ａ）及び（ｂ）のパネル部シール９を光硬化型樹脂そのもの又はそれを含む材料によって形成し、外周シール２９は光硬化型樹脂又は熱硬化型樹脂によって形成した。そして、工程Ｐ２３において、パネル部シール９と外周シール２９とを同時又は別々に硬化させた。

これに代えて、パネル部シール９を光硬化型樹脂及び熱硬化型樹脂の両方によって形成することができる。この場合には、工程Ｐ２３においてパネル部シール９に光照射及び加熱の両方を同時に付与することにより該パネル部シール９を硬化させる。このとき、外周シール２９は、光硬化型樹脂及び熱硬化型樹脂のいずれによって形成しても良い。

（３）また、以上の説明では、図２（ａ）に示したように、マザー基材１２ｂ’に液晶表示装置の構成要素を液晶表示装置の１つ分だけ形成するようにした。しかしながら、液晶表示装置の構成要素は素子基板側のマザー基材１２ａ’及びカラーフィルタ基板側のマザー基材１２ｂ’上に複数組分、形成することもできる。この場合には、それら複数組分の液晶表示装置の構成要素を取り囲むように外周シール２９を形成する。これにより、図１の工程Ｐ２１で素子基板用マザー基板１１ａ’とカラーフィルタ基板用マザー基板１１ｂ’とを貼り合わせたとき、複数の液晶表示装置部分の周囲に真空領域Ｖが形成される。

（液晶表示装置の製造方法の第２実施形態）
図１０は、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の他の実施形態を示している。この実施形態は下記の点で図１に示した先の実施形態と異なっている。

図１に示した実施形態では、工程Ｐ１９において球形のスペーサ１５を基板上にランダムにばら撒いた。これに対し、本実施形態では、図１０の工程Ｐ１６において、基板上にフォトスペーサを形成する。このフォトスペーサにより、図４の液晶層１３の層厚、すなわちセルギャップが一定の寸法に維持される。

フォトスペーサとは、フォトリソグラフィー法に基づく処理によってパターニングされたスペーサのことである。このフォトスペーサは、例えば、基板上に立った状態の円筒形状又は角筒形状に形成される。また、その高さは、希望のセルギャップよりもわずかに高い高さ、例えば、希望のセルギャップ、すなわち希望の液晶層１３の層厚、に対して＋０．１μｍ以内の範囲に入るような高さにする。

また、フォトスペーサを形成する位置は、表示用ドット領域Ｄを外れる所とする。フォトスペーサを表示用ドット領域Ｄを外れる位置に形成すれば、反射型表示及び透過型表示のいずれの場合でも表示に寄与する光がフォトスペーサを通過することがなくなるので、フォトスペーサを設けたことによって表示品質が低下することがなくなる。

フォトスペーサは、一般に、それに荷重がかかったときのつぶれ量が球状のスペーサに比べて小さい。従って、フォトスペーサによってセルギャップを維持することにすれば、セルギャップを希望の寸法に形成するための作業が楽になる。

本発明者は、図１及び図２に示す製造方法を用いて下記条件で図４に示す液晶表示装置を製造し、製造した液晶表示装置の表示品質を判定した。判定は、表示品位及び信頼性の２項目で行った。なお、液晶表示装置の製造にあたっては、図２（ｂ）の真空領域Ｖが基板全体の８０％のもの、４０％のもの、２０％のものの３種類を製造した。

実験の結果、図１１に示す結果が得られた。図１１において、『信頼性低下』の項目で、「無し」は、パネル部シールに異常が無かったことを示している。また、「あり」は、液晶がパネル部シールを侵食したことが認められたことを示している。また、『表示品位』の項目で、「○」は、希望のセルギャップに対して得られたセルギャップが±５％の範囲に入っていることを示している。また、「△」は、希望のセルギャップに対して得られたセルギャップが±５〜１０％の範囲に入っていることを示している。

図１１に示す結果によれば、図１における工程Ｐ２２から工程Ｐ２３にかけてのシール硬化時間が長い程、信頼性が低下し、表示品位が低下することが分かる。また、真空領域Ｖが大きくなる程、信頼性が低下し、表示品位が低下することが分かる。また、図１１の表に基づいて判定すれば、図１における工程Ｐ２２から工程Ｐ２３にかけてのシール硬化時間を５分以下に設定すれば、真空領域Ｖの大きさにかかわりなく、良好な信頼性及び良好な表示品位を得られることが分かる。

なお、図１の工程Ｐ２２から工程Ｐ２３にかけてのシール硬化時間は、使用されるシール材の粘度によって最適となる時間が増減することが考えられる。例えば、シール材の粘度が高くなれば、最適時間は長くなる。一方、シール材の粘度が低くなれば、最適時間は短くなる。しかしながら、液晶滴下貼り合わせ方式で一般的に使用されるシール材の粘度は５万ｃｐｓ〜６０万ｃｐｓであり、この粘度のシール材を用いる限りでは、真空領域Ｖの容積の方がはるかに影響が大きいこと、また、外周シール内に基板貼り合わせ後のセルギャップを規定するようなシリカ球、シリカ製のファイバ等を混入することがあるので、粘度による影響は無視することができる。

（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。

例えば、上記実施形態では、スイッチング素子としてＴＦＴ素子を用いるアクティブマトリクス方式の液晶表示装置を製造する場合に本発明を適用したが、本発明はスイッチング素子を用いない単純マトリクス、すなわちパッシブマトリクス方式の液晶表示装置を製造する場合にも適用できる。また、本発明は、スイッチング素子としてＴＦＤ（Thin Film Diode）素子等といった２端子型のスイッチング素子を用いるアクティブマトリクス方式の液晶表示装置を製造する場合にも適用できる。

本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、液晶表示装置を液晶滴下貼り合せ方式で製造する場合に好適に用いられる。

本発明に係る液晶表示装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。 図１の主要工程を示す図であって、（ａ）はシール形成工程時の平面図を示し、（ｂ）は貼り合わせ工程時の断面図を示している。 図１の主要工程である真空解放工程における加圧力のかかり方を示す図である。 本発明に係る製造方法によって製造される液晶表示装置の一例を示す断面図である。 図４において矢印Ａで示す部分を拡大して示す図である。 図５における素子基板を矢印Ｂ方向から見た場合の図である。 図６において矢印Ｃで示すＴＦＴ素子を示す図であって、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は側面断面図を示している。 図４の液晶表示装置の電気的な等価回路を示す図である。 図４の液晶表示装置で用いられるカラーフィルタにおける着色要素の配列例を示す図である。 本発明に係る液晶表示装置の製造方法の他の実施形態を示す工程図である。 実験結果を示す表である。

符号の説明

１．液晶表示装置、 ２．液晶パネル、 ３．液晶駆動用ＩＣ、 ４ａ，４ｂ．偏光板、
６．照明装置、 ９．シール材（パネル部シール）、 １１ａ．素子基板、
１１ａ’．素子基板用マザー基板、 １１ｂ．カラーフィルタ基板、
１１ｂ’.カラーフィルタ基板用マザー基板、 １２ａ，１２ｂ．基材、
１２ａ’．素子基板用マザー基材、 １２ｂ’．カラーフィルタ基板用マザー基材、
１３．液晶層、 １４．下地層、 １５．スペーサ、 １６．ＴＦＴ素子、
１７．ドット電極、 １８ａ，１８ｂ．配向膜、 １９．反射膜、 ２１．遮光膜、
２２．着色要素、 ２３．オーバーコート層、 ２４．電極、 ２６．開口、
２９．外周シール、 ３１．ゲート電極線、 ３２．通電パターン、
３３．ゲート電極、 ３４．陽極酸化膜（ゲート絶縁膜）、
３６．窒化膜（ゲート絶縁膜）、 ３７．ａ−Ｓｉ膜（チャネル部真性半導体膜）、
３８．Ｎ^＋ａ−Ｓｉ膜（コンタクト部半導体膜）、
３９．チャネル部保護用窒化膜（チャネル部保護膜）、 ４１．ソース電極線、
４６．張出し部、 ４７ａ，４７ｂ，４７ｃ．配線、 ４８．外部接続用端子、
４９．導電粒子、 Ｄ．表示用ドット領域、 Ｌ０．反射光、
Ｌ１．透過光、 Ｖ．真空領域、 Ｒ．反射領域、 Ｔ．透過領域

Claims (9)

1. 閉じた環状のパネル部シールを介して一対の基板に液晶を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、
   前記一対の基板の少なくとも一方に前記パネル部シールを形成する工程と、
   前記一対の基板の少なくとも一方に前記パネル部シールを取り囲むための外周シールを形成する工程と、
   前記一対の基板の少なくとも一方に液晶を滴下する工程と、
   前記一対の基板を真空環境下で貼り合わせる基板貼り合せ工程と、
   貼り合せ後の前記一対の基板を真空環境から解放する解放工程と、
   前記パネル部シールを硬化させるシール硬化工程と、
   を有する液晶表示装置の製造方法において、
   前記一対の基板を真空環境から解放した時点から前記パネル部シールの硬化が完了した時点までの時間は５分以内である
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 請求項１記載の液晶表示装置の製造方法において、前記基板貼り合わせ工程は、前記一対の基板を貼り合わせることにより、前記パネル部シールと前記外周シールとの間を真空領域とすることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
3. 請求項２記載の液晶表示装置の製造方法において、前記解放工程と前記シール硬化工程との間に、前記一対の基板の周囲の圧力と前記真空領域の圧力との差の圧力を前記一対の基板に加える基板加圧工程を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の液晶表示装置の製造方法において、
   前記パネル部シールは光硬化型樹脂によって形成され、さらに、前記シール硬化工程は光照射によって行われる
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
5. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の液晶表示装置の製造方法において、
   前記パネル部シールは熱硬化型樹脂によって形成され、さらに、前記シール硬化工程は加熱によって行われる
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
6. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の液晶表示装置の製造方法において、
   前記パネル部シールは光硬化型樹脂及び熱硬化型樹脂の両方を含んで形成され、
   前記シール硬化工程は光照射及び加熱によって行われる
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の液晶表示装置の製造方法において、
   前記一対の基板の一方にセルギャップ保持用の粒状のスペーサを置く工程を有し、
   該スペーサの平均粒子径は液晶層厚に対して＋０．１μｍ以内である
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
8. 請求項１から請求項５６のいずれか１つに記載の液晶表示装置の製造方法において、
   前記一対の基板の一方にセルギャップ保持用のスペーサをパターニングによって形成する工程を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
9. 請求項８記載の液晶表示装置の製造方法において、前記パターニングはフォトリソグラフィー法に基づいて行われることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

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