JP2005221764A - 液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置用マザー基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶滴下貼り合せ方式の液晶表示装置の製造方法において、一対の基板間に形成される真空領域を調整することにより、表示品位の良好な液晶表示装置を安定して製造できるようにする。
【解決手段】 基板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外周シールを基板に形成する工程（Ｐ１８）と、基板に液晶を滴下する工程（Ｐ５）と、一方の基板と他方の基板とを真空環境下で貼り合わせて真空領域を形成する工程（Ｐ２１）とを有する液晶表示装置の製造方法である。真空領域の面積は、外周シール自体を含む外周シールの内側の面積を１００％とした場合に２５％以内、望ましくは１０〜２５％、より望ましくは１５〜２０％にする。真空領域の面積を適正化することにより、一対の基板間の組合せズレ、液晶漏れ、セルギャップの不均一等の発生を防止する。
【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。また、本発明は、その液晶表示装置の製造方法において用いられる液晶表示装置用マザー基板に関する。

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、一対の基板内に真空空間を形成し、この真空空間と大気圧との相互作用によって上記一対の基板を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）。さらに、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、パネル部シールと外周シールとの間の距離を特定の値に設定することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

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） 特開１１−３２６９２２号公報（第３頁、図２）

本発明者は、特開２００１−１７４８２９号公報や特開１１−３２６９２２号公報に開示された液晶表示装置の製造方法に従って液晶表示装置を製造した。しかしながら、表示品質の良好な液晶表示装置を常に安定して製造することができなかった。このことを解消するため、本発明者は種々の製造条件を設定して液晶表示装置を製造し、表示品質を観察した。その結果、一対の基板間に形成される真空領域の面積の大小が液晶表示装置の表示品質に密接に関連することを知見した。

本発明は、上記の知見に基づい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一対の基板間に形成される真空領域を調整することにより、表示品位の良好な液晶表示装置を安定して製造できるように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、一対の基板の少なくとも一方にパネル部シールを形成する工程と、前記一対の基板の少なくとも一方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、前記一対の基板の少なくとも一方に前記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て前記パネル部シールと前記外周シールとの間に真空領域を形成する工程とを有する液晶表示装置の製造方法において、前記外周シール自体を含む前記外周シールの内側の面積を１００％とした場合に前記真空領域の面積は２５％以内、望ましくは１０〜２５％、より望ましくは１５〜２０％であることを特徴とする。

ここで「基板」というのは、液晶表示装置を構成する基板そのもののことではなく、液晶表示装置の製造方法の際に用いられるマザー基板のことである。マザー基板に液晶パネルの１個分の要素が形成される場合、いわゆる１個取りの製造方法の場合は、マザー基板は液晶表示装置の基板よりも少し大きい面積を有する。また、マザー基板に液晶パネルの複数個分の要素が形成される場合、いわゆる多数個取りの製造方法の場合は、マザー基板は液晶表示装置の基板の複数個分の面積よりも少し大きい面積を有する。

マザー基板が液晶表示装置の基板よりも「少し」大きいというのは、液晶表示装置はマザー基板を切断、いわゆるスクライブ又はブレイク、することによって形成されるものであり、その切断の際、液晶表示装置の基板はマザー基板よりも小さい面積に切り出されるからである。

また、上記構成中、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、「前記一対の基板の少なくとも一方に液晶を滴下する」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。

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において、一対の基板を外側から加圧する力は、品質の良好な液晶表示装置を製造する上で非常に重要な要因である。この加圧力が適正でないと、一対の基板間での組み合わせズレ、液晶漏れ、セルギャップの不均一等が発生して、液晶表示装置の表示品質が低下するおそれがある。上記の加圧力は、閉ざされたシールによって一対の基板間に形成される真空領域の内圧と、一対の基板を大気圧下に置いたときの大気圧との間の圧力差である。従って、外周シールの内側の領域の面積に対する真空領域の面積比率を調整すれば、基板に対する加圧力を希望の大きさに設定でき、これにより、液晶表示装置の表示品位を安定して高く維持することができる。

本発明によれば、真空領域の面積を外周シールの内側の領域の面積に対して２５％以内、望ましくは１０〜２５％、より望ましくは１５〜２０％に設定したので、基板に関して適正な加圧力が得られ、それ故、一対の基板間で、組み合わせズレ、液晶漏れ、セルギャップの不均一等が発生することを防止できる。そのため、表示品質の高い液晶表示装置を安定して製造できるようになった。なお、「外周シールの内側の領域の面積」とは、外周シールをも含みその内側の領域の面積のことである。

なお、特開平１１−３２６９２２号公報では、パネル領域を形成するシール部と外周シールとの間の距離を２〜７ｍｍと規定することで、均一なセルギャップを持たせることができるとある。しかしながら、実際には、シール間の寸法というよりも、一対の基板にどのくらいの力が加わるのかが重要な要因である。そして、一対の基板に加わる圧力は、基板内に存在する真空領域の外周シールの内側の領域の面積に対する比率によって決まるものである。

仮に、液晶層の範囲を決定するパネル部シールと外周シールとの間の距離が２〜７ｍｍであるとしても、真空領域の面積が大き過ぎると、一対の基板が必要以上に加圧されてそれら基板間でのアライメント精度が低下したり、液晶がパネル部シールを突き破る危険性が生じたりする。また、反対に、真空領域の面積が小さ過ぎると、一対の基板を加圧する力が不足して、セルギャップが不均一になるおそれがある。

次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、前記真空領域を形成する工程の後に、前記一対の基板を切断して、前記外周シールを分離する工程を有することが望ましい。この方法は、切断、すなわちスクライブにより外周シールを液晶パネルから分離する方法であり、この場合には、製品としての液晶表示装置には外周シールは残らない。スクライブによって外周シールを分離すれば、液晶表示装置における有効表示領域の周りの領域、いわゆる額縁領域を狭くすることができ、液晶表示装置の省スペース化を実現できる。なお、外周シールは必ずしもスクライブによって除去しなくても良く、この場合には、製品としての液晶表示装置に外周シールが残る。

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及び前記外周シールを形成する材料の粘度は５万〜１００万ｃＰ（但し、１ｃＰ＝１ｍＰａ・ｓ）であることが望ましい。この粘度のシール材に対して真空領域の面積を本発明の通りに規定することにより、一対の基板に対して良好な加圧力が得られることが分かった。５万〜１００万ｃＰの粘度は、入手が容易である一般的なシール材の粘度である。従って、本発明は、一般的なシール材を用いて容易に実現できる。

次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法において、貼り合わせ後の前記パネル部シールの幅は０．４ｍｍ以上であることが望ましい。こうすれば、基板間でのアライメント精度の低下及び液晶がパネル部シールを突き破る危険性を、より一層確実に回避できる。

次に、本発明に係る液晶表示装置用マザー基板は、一対のマザー基材と、それらのマザー基材の間に挟まれた１つ又は複数のパネル部シールと、該パネル部シールの周囲に配置した外周シールと、前記パネル部シールと前記外周シールとの間に形成された真空領域とを有する液晶表示装置用マザー基板において、前記一対の基板のうちの一方の面積を１００％とした場合に前記真空領域の面積は２５％以内、望ましくは１０〜２５％、より望ましくは１５〜２０％であることを特徴とする。

この構成のマザー基板、すなわち、外周シール部の内側の領域の面積に対する真空領域の面積比率が一定の範囲に調整されているマザー基板、を用いて液晶表示装置を製造すれば、基板に対する加圧力を希望の大きさに設定でき、これにより、液晶表示装置の表示品位を安定して高く維持することができる。

次に、本発明に係る液晶表示装置用マザー基板において、前記パネル部シール及び前記外周シールを形成する材料の粘度は５万〜１００万ｃＰであることが望ましい。これにより、液晶表示装置の表示品位をより一層安定して高く維持することができる。また、５万〜１００万ｃＰの粘度は一般的なシール材の粘度であるので、発明を実施する上でシール材の選定で支障が生じることはない。

次に、本発明に係る液晶表示装置用マザー基板において、前記パネル部シールの幅は０．４ｍｍ以上であることが望ましい。こうすれば、基板間でのアライメント精度の低下及び液晶がパネル部シールを突き破る危険性を、より一層確実に回避できる。

以下、本発明に係る液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置用マザー基板を、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３は、その液晶表示装置の一例の断面構造を示している。図４は、図３において矢印Ａで示す部分を拡大して示している。図５は、図４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６（ａ）は、図５において矢印Ｃで示す部分を示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＴＦＴ素子の断面構造を示している。図７は、図３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３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１１ａ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３の矢印Ｄ方向から見て所定の配列、例えば、図８（ａ）に示すようなストライプ配列、図８（ｂ）に示すようなモザイク配列、又は図８（ｃ）に示すようなデルタ配列に並べられる。

図３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５に示すように、略方形状に形成される。一方、図３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４及び図５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４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３において、照明装置６から発生した光を図４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５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６（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５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６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、Ｎ^＋ａ−Ｓｉ膜３８の片側（図６（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６（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５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６（ａ）及び図６（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６（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３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５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３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５のＴＦＴ素子１６を駆動するための、図７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５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。一方、データ線駆動回路５２は図５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。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３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４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３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４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３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３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及び本発明に係る液晶表示装置用マザー基板のそれぞれ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３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３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２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２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２個の液晶表示装置を同時に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１組又は３組以上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組又は３組以上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個又は複数個の液晶表示装置を形成する方法もある。マザー基板から１個の液晶パネルを製造する方法は、いわゆる１個取りの製造方法である。また、マザー基板から複数個の液晶パネルを同時に製造する方法は、いわゆる多数個取りの製造方法である。

なお、以下の説明で、切断によって図３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６（ａ）及び図６（ｂ）に示すＴＦＴ素子１６を形成する。次に、工程Ｐ２において、図６及び図３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３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３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３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３の素子基板１１ａのための液晶パネル２個分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３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３の遮光膜２１を形成し、さらに工程Ｐ１３において、図３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３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３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３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’上に液晶パネル２個分のパネル部シール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。

パネル部シール９は、図３のシール材９そのものである。このパネル部シール９は、例えば、光硬化型樹脂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。また、外周シール２９としては、例えば、光硬化型樹脂又は熱硬化型樹脂を用いる。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。パネル部シール９及び外周シール２９は、例えば、粘度が５万〜１００万ｃＰ（但し、１ｃＰ＝１ｍＰａ・ｓ）のシール材料によって形成する。

次に、図１の工程Ｐ１９において、図３のスペーサ１５をマザー基材１２ｂ’上にランダムにばら撒く。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３のカラーフィルタ基板１１ｂのための液晶パネル２個分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３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。

本実施形態では、素子基板用マザー基板１１ａ’又はカラーフィルタ基板用マザー基板１１ｂ’の外周シール２９の内側の領域の面積Ａ０を１００％とした場合に、真空領域Ｖの面積は２５％以内、望ましくは１０〜２５％、より望ましくは１５〜２０％に設定する。このような面積設定は、パネル部シール９及び外周シール２９のパターン設計の際に決めることができる。また、パネル部シール９の幅Ｗ０は、図２（ｂ）の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’とを貼り合わせた後において、０．４ｍｍ以上となるように設定する。

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て、大気圧下に置く。すると、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’の外側には、図２（ｂ）に模式的に示すように、大気圧Ｐ０が加わる。また、それに応じて、液晶層１３に液晶内圧Ｐ１が発生し、さらに、各スペーサ１５にスペーサ圧縮変形応力Ｐ２が発生する。

一対の基板１１ａ’及び１１ｂ’を加圧する力は、閉ざされたパネル部シール９及び外周シール２９によって形成される真空領域Ｖの内圧と、大気圧Ｐ０との圧力差である。本実施形態では、真空領域Ｖの面積を、素子基板用マザー基板１１ａ’又はカラーフィルタ基板用マザー基板１１ｂ’の面積Ａ０に対して、２５％以内、望ましくは１０〜２５％、より望ましくは１５〜２０％に設定したので、基板に関して適正な加圧力が得られる。そのため、一対の基板間で、組み合わせズレ、液晶漏れ、セルギャップの不均一等が発生することを防止できる。それ故、表示品質の高い液晶表示装置を安定して製造できる。

次に、図１の工程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。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、光照射を行う。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。

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３の液晶パネル２が同時に２個、完成する。その後、工程Ｐ２５において、図３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３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。

以上の説明のように、本実施形態では、図２（ｂ）における真空領域Ｖの面積を基板の面積Ａ０に対して適切な値に設定したので、図１の工程Ｐ２２でパネル構造体を真空状態から大気圧へ解放した際には、一対の基板に適切な加圧力が加わる。このため、一対の基板間で、組み合わせズレ、液晶漏れ、セルギャップの不均一等が発生することを防止でき、表示品質の高い液晶表示装置を安定して製造できる。

（変形例）
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。

しかしながら、パネル部シール９及び外周シール２９の材質は、これに限定されない。例えば、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。

また、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。

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２個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１個分又は３個以上分、形成することもできる。いずれの場合でも、外周シール２９はパネル部シール９を取り囲むように形成する。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、液晶表示装置部分の周囲に真空領域Ｖが形成される。

（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。

本発明者は、図１に示す製造方法を用いて、図２（ｂ）の真空領域Ｖが基板面積Ａ０に対して３％から８０％の範囲で変化する、図３に示す液晶表示装置を複数種類、製造した。そして、それらの液晶表示装置によって実際に表示を行い、表示品質を判定した。判定は、アライメント精度、液晶モレ、及びセルギャップの均一性の３項目で行った。

実験の結果、図９に示す結果が得られた。図９において、『アライメント精度』の項目で、「○」は、基板ズレの発生がなく点灯不良が発生しないことを示す。また、「×」は、基板の組みズレにより点灯不良が発生したことを示す。

また、『液晶モレ』の項目で、「○」は、１つのマザー基板において液晶モレが発生した液晶パネルの数がゼロであったことを示す。また、「△」は、液晶モレが発生した液晶パネルの数が１０％以下であったことを示す。また、「×」は、液晶モレが発生した液晶パネルの数が１０％以上であったことを示す。

また、『セルギャップ均一性』の項目で、「×」は、セルギャップが±１０％以上の範囲でばらつくことを示す。また、「○」は、セルギャップのばらつきが±１０％以内であることを示す。

図９に示す結果によれば、アライメント精度、液晶漏れ、セルギャップ均一性の全ての項目で製品としての能力を満たしている条件は、真空領域Ｖの面積が１０〜２５％の範囲であった。また、真空領域Ｖの面積が１５〜２０％の範囲にある場合には、表示品位がさらに良好であった。なお、本実験は粘度が５〜１００万ｃＰの間のシール材を複数種類用いて行ったが、全てに関して同様の結果が得られた。

本発明に係る液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置用マザー基板は、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。 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３において矢印Ａで示す部分を拡大して示す図である。 図４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５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３の液晶表示装置の電気的な等価回路を示す図である。 図３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。 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、 Ａ０．基板面積、 Ｄ．表示用ドット領域、 Ｌ０．反射光、
Ｌ１．透過光、Ｐ０．大気圧、 Ｐ１．液晶内圧、 Ｐ２．スペーサ圧縮変形応力、
Ｒ．反射領域、 Ｔ．透過領域、 Ｖ．真空領域、 Ｗ０．パネル部シール幅

Claims (6)

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前記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て、前記パネル部シールと前記外周シールとの間に真空領域を形成する工程と、
   を有する液晶表示装置の製造方法において、
   前記外周シール自体を含む前記外周シールの内側の面積を１００％とした場合に前記真空領域の面積は２５％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、前記真空領域を形成する工程の後に、前記一対の基板を切断して、前記外周シールを分離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。
3. 請求項１又は請求項２記載の液晶表示装置の製造方法において、前記真空領域の面積は、１５〜２０％であ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及び前記外周シールを形成する材料の粘度は５万〜１００万ｃＰ（但し、１ｃＰ＝１ｍＰａ・ｓ）であ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４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、貼り合わせ後の前記パネル部シールの幅は０．４ｍｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
6. 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を含む液晶表示装置用マザー基板であって、
   一対のマザー基材と、それらのマザー基材の間に挟まれた１つ又は複数の前記パネル部シールと、該パネル部シールの周囲に配置された外周シールと、前記パネル部シールと前記外周シールとの間に形成された真空領域とを有する液晶表示装置用マザー基板において、
   前記外周シール自体を含む前記外周シールの内側の面積を１００％とした場合に前記真空領域の面積は２５％以内である
   ことを特徴とする液晶表示装置用マザー基板。

Images