JP2005241697A - 液晶装置の製造方法、液晶装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 シール材への不具合発生を抑えつつ、低温気泡の発生を防止ないし抑制することが可能な液晶装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板のうち一方の基板上に、硬化性材料からなるシール材を閉ざされた環状に形成する工程と、シール材の内側に液晶を配置する工程と、シール材を介して一対の基板を貼り合わせる工程と、シール材を硬化させる工程とを含み、貼り合わされた後の一対の基板とシール材とに囲まれる空間の体積を理論値Ｘとした場合に、液晶配置工程において、常温で理論値Ｘよりも大きい体積の液晶量を前記シール材の内側に配置する一方、貼合せ工程から硬化工程までを、基板上に配置された液晶の体積が理論値Ｘ以下となる温度にて行うことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、液晶装置の製造方法、液晶装置、並びに電子機器に関する。

近年、ノートパソコン、携帯電話機、腕時計等の携帯用電子機器、さらには大型テレビに至るまで、各種の情報を表示する手段として液晶装置が広く使用されている。このような液晶装置は、一般に一対の基板とシール材とによって囲まれた領域に液晶が封入された構成を具備しており、その作製時の条件によっては液晶層に気泡が発生する場合がある。そこで、例えば特許文献１には、液晶注入口を備えない構成により、液晶層への気泡の混入を防止する技術が開示されている。
特開平１０−２３９６９４号公報

上記特許文献１のような技術により、液晶注入口を備える構成に比して気泡の混入は防げるものの、気泡の発生は様々であるため、例えば温度変化による気泡の発生を防止することができるものではない。つまり、例えば低温時に液晶が収縮し、基板の挙動がその動きに追従できないときに発生する気泡（真空気泡）は、上記特許文献１では解消することができない。このような気泡は液晶装置としては致命欠陥となり、当該液晶装置を表示装置として用いた場合には表示特性低下を引き起こすこととなる。

一方、特許文献１に開示された製造方法、つまり基板上にシール材を形成し、シール材の内側に液晶を滴下した後に、各基板を貼り合わせる製造方法を採用した場合には、滴下する液晶量がパネル内体積（基板とシール材とによって囲まれた空間の体積）を上回った場合に、未硬化のシール材に液晶が食い込んでしまい、強度その他について劣化させてしまう現状がある。そこで、液晶滴下精度と相俟ってパネル内体積より少なめに滴下液晶量を設定することで、シール材への食い込み等の問題を解決することが可能であるが、この場合、パネルの内部を負圧にしてしまい、低温気泡が発生し易くなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、シール材への不具合発生を抑えつつ、低温気泡の発生を防止ないし抑制することが可能な液晶装置の製造方法、及びその方法により得られた液晶装置、さらにはその液晶装置を備えた信頼性の高い電子機器を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板が閉ざされた環状にて構成されるシール材を介して対向配置され、該一対の基板とシール材とに囲まれた空間に液晶が封入されてなる液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板上に、硬化性材料からなる前記シール材を形成するシール材形成工程と、前記シール材の環状内側に前記液晶を配置する液晶配置工程と、前記シール材を介して前記一対の基板を貼り合わせる貼合せ工程と、前記シール材を硬化させる硬化工程と、を含み、貼り合わされた後の前記一対の基板と前記シール材とに囲まれる空間の体積を体積Ｘとした場合に、前記液晶配置工程において、常温で前記体積Ｘよりも大きい体積の前記液晶を配置する一方、前記貼合せ工程から前記硬化工程までを、前記基板上に配置された前記液晶の体積が前記体積Ｘ以下となる温度にて行うことを特徴とする。

このような製造方法によると、まず、基板を貼り合わせた後に液晶注入口から液晶を注入する方法ではないため、液晶層に気泡が混入することを防止できる。また、上記課題の項でも述べた通り、基板上に配置する液晶量が少ない場合、低温気泡（真空気泡）を生じ易いが、本発明では、前記液晶配置工程において、常温で液晶層の体積Ｘよりも大きくなる液晶量をシール材の内側に配置するものとしているため、つまり液晶層の体積Ｘを求めて配置する液晶の量を決めているため、温度変化による低温気泡（真空気泡）の発生を防止ないし抑制することが可能となる。さらに、同じく上記課題の項で述べた通り、基板上に配置する液晶量が多いと、貼合せ工程から硬化工程に至る際に液晶がシール材（硬化性材料）に食い込む不具合が生じ易いが、本発明では、該貼合せ工程から硬化工程に至るまでを液晶の体積が上記体積Ｘ以下となる温度にて行うものとしているため、シール材への液晶の食い込み等が生じ難いものとなる。

このように本発明は、低温気泡の発生を防止するために液晶の滴下量を多くする一方、シール材への液晶の食い込み等を防止するために、液晶の体積を小さくするべく低温にて貼合せないし硬化を行っている。これにより、低温気泡の発生とシール材への不具合発生を同時に解消可能となり、該製造方法により得られる液晶装置は非常に信頼性の高いものとなる。

なお、前記液晶配置工程において、前記一対の基板のうちの一方の基板上に前記シール材を形成し、前記一方の基板とは異なる基板に対して前記液晶を配置するものとすることができる。また、前記一方の基板とは異なる基板に対してスペーサーを配置した後、前記液晶を配置するものとすることができ、このようにスペーサーないし液晶の配置は、シール材を形成した基板と異なる基板であっても良い。

さらに、前記貼合せ工程を真空中にて行うとともに、該貼合せに先立って各基板のアライメントを行うものとすることができる。これにより貼合せの精度を高めることが可能となる。また、前記貼合せ工程後、大気開放した後に前記硬化工程を行うものとしており、該硬化工程は、前記硬化性材料を仮硬化した後、本硬化する工程を含むものとすることができる。この場合も貼合せの精度を一層高めることが可能となる。

次に、本発明の液晶装置は、上記製造方法により得られたことを特徴とする。このような液晶装置は信頼性に優れ、これを表示装置として用いた場合にも気泡等の不具合発生が防止ないし抑制されることとなる。

次に、本発明の電子機器は、上記本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。このような電子機器は信頼性に優れ、液晶装置を当該電子機器の表示部として具備させた場合には、気泡等の不具合発生が少ない表示特性に優れた電子機器を実現することができる。

［液晶装置］
以下、本発明の製造方法により得られた液晶装置について、その実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は本実施の形態の液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図２は図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。図３は、液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

図１及び図２において、本実施の形態の液晶表示装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とがシール材５２によって貼り合わされてなり、このシール材５２によって区画された領域内に液晶５０が封入、保持されている。シール材５２は、基板面内の領域において閉ざされた枠状（環状）に形成されており、液晶注入口を備えていない構成となっている。つまり、液晶注入口を封止する封止材を備えておらず（封止材にて封止された痕跡がなく）、環状全体が同一の材料にて連続的に構成されており、いわゆる液晶滴下貼り合わせタイプの液晶表示装置となっている。

シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１及び実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。

なお、データ線駆動回路２０１及び走査線駆動回路２０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。なお、液晶表示装置１００においては、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。

また、液晶表示装置１００をカラー表示用として構成する場合には、対向基板２０において、ＴＦＴアレイ基板１０の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色層を備えたカラーフィルタを形成する。

このような構造を有する液晶表示装置１００の画像表示領域においては、図３に示すように、複数の画素１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素１００ａの各々には、画素スイッチング用のＴＦＴ３０が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを供給するデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。

画素電極９は、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、図２に示す対向基板２０の対向電極２１との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極９と対向電極２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０が付加されている。例えば、画素電極９の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量６０により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置１００を実現することができる。

なお、画素電極９はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）にて構成され、ＴＦＴアレイ基板１０の内面側にマトリクス状に形成されており、各画素電極９に対して画素スイッチング用のＴＦＴ３０がそれぞれ電気的に接続されている。また、画素電極９の表層（液晶層側）にはポリイミド主体として構成される膜に対してラビング処理を行った配向膜（図示略）が形成されている。

一方、対向基板２０の内面側（液晶層側）には、ＴＦＴアレイ基板１０上の画素電極９の縦横の境界領域（非画素領域）と対向する領域に遮光膜２３が形成されている。そして、遮光膜２３の更に内面側にはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を主体とする透明電極にて構成された対向電極２１が形成されている。なお、対向電極２１の表層（液晶層側）には、ポリイミド膜からなる配向膜（図示略）が形成されている。そして、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間であって、シール材５２により囲まれた領域には液晶５０が封入されている。

［液晶装置の製造方法］
次に、上記構成の液晶装置を製造する方法について、その一例を図４を参照しつつ説明する。なお、以下の各構成要素に付した符号は、図１〜図３に示した各構成要素の符号に対応している。

まず、液晶層５０を挟持する各基板の作成を行う（Ｓ１）。具体的には、ＴＦＴアレイ基板１０を作成するために、ガラス基板上に所定の配線、及びスイッチング素子としてのＴＦＴ３０（薄膜トランジスタ）等を形成するとともに、この表層に画素電極９を所定のパターンにて形成する。そして、さらに表層にポリイミドからなる配向膜を形成してＴＦＴアレイ基板１０を得る。一方、対向基板２０を作成するために、ガラス基板２０’上にクロム等の遮光性金属材料からなる遮光膜２３を非画素領域に選択形成し、その表層に対向電極２１を基板全面に形成するとともに、さらに表層にはポリイミドからなる配向膜を形成する。

次に、上記作成したＴＦＴアレイ基板１０又は対向基板２０の少なくとも一方、本実施形態では対向基板２０の表層に、シール材形成用材料としての光硬化性樹脂（接着剤）を閉ざされた環状に形成する（シール材描画工程Ｓ２）。

一方、ＴＦＴアレイ基板１０の表層には、該ＴＦＴアレイ基板１０と上記対向基板２０とを貼り合わせた際に、上記形成した光硬化性樹脂の環状枠内側に位置するように液晶を配置する（液晶配置工程Ｓ３）。なお、液晶の滴下前に、液晶層５０の層厚を規定するためのスペーサーを該ＴＦＴアレイ基板１０上に配置する工程を行うものとしている。また、以上のような光硬化性樹脂（接着剤）の配置及び液晶の配置には、例えばディスペンサーを用いた描画法、インクジェット装置を用いた液滴吐出法等を採用することができる。

ここで、液晶配置工程Ｓ３においては、配置する液晶量を以下のように設計している。つまり、貼り合わされた後の一対の基板１０，２０とシール材５２とに囲まれる空間の体積を理論値Ｘとした場合に、常温で理論値Ｘよりも大きい体積の液晶量をシール材５２の内側に配置するものとしている。具体的には、本実施の形態では、サイズ４８ｍｍ×３５ｍｍの基板に対して、液晶層厚が４．０μｍとなるように設計しており、これらから算出される容積（４８×３５×０．００４＝６．７２ｍｍ^３）に対し、シール幅の補正をかけて上記理論値Ｘは６．５８ｍｍ^３とされている。そして、このような理論値Ｘを常温で上回る液晶量（例えば６．６６ｍｍ^３）を配置している。

なお、本実施形態では、０℃で液晶配置工程を行っている。ここで、液晶量は温度によって変化するため温度補正する必要がある。具体的には、温度に対して図５に示すような体積変化を示す液晶を用いているため、該変化率に基づいて液晶量を補正するものとしている。図５は、２５℃での体積６．６６ｍｍ^３を１として、各温度の体積変化率を示したものである。したがって、２５℃の体積６．６６ｍｍ^３に０℃での変化率０．９７８をかけた値、つまり６．５１ｍｍ^３の液晶を滴下するものとしており、この場合の滴下重量は、これに比重（１．０９８）をかけて７．１５ｍｇである。

続いて、形成した光硬化性樹脂を介して一対の基板を真空中にて貼り合わせる（基板貼合せ工程Ｓ４）。基板を貼り合わせた後、大気解放するとともに、光硬化性樹脂に対して光照射することで、未硬化のシール材を硬化させることができる（硬化工程Ｓ５）。なお、硬化工程は、光照射により未硬化シール材を仮硬化した後に、焼成により本硬化する段階的な工程を踏まえるものであっても良い。

ここで、本実施の形態では、貼合せ工程Ｓ４から硬化工程Ｓ５までを、基板上に配置された液晶の体積が上述した理論値Ｘ（＝６．５８ｍｍ^３）以下となる温度にて行うものとしている。具体的には、温度０℃にて貼合せないし硬化を行っており、０℃における液晶の体積は、図５に示したグラフから６．５１ｍｍ^３となっている。なお、体積の計算は、２５℃の体積６．６６ｍｍ^３に０℃での変化率０．９７８をかけることにより行われる。

以上のような方法により、上述した本実施形態の液晶表示装置を好適に製造することができる。本実施形態の製造方法では、液晶配置工程において、常温での体積が理論値Ｘ（＝６．５８ｍｍ^３）よりも大きくなる液晶量（＝６．６６ｍｍ^３）を、環状に形成したシール材の内側に配置するものとしているため、温度変化による低温気泡（真空気泡）の発生を防止ないし抑制することが可能となる。さらに、基板上に配置する液晶量が多いと、貼合せ工程から硬化工程に至る際に液晶がシール材（硬化性材料）に食い込む不具合が生じ易いが、本実施形態では、貼合せ工程から硬化工程に至るまでを液晶の体積が理論値Ｘ以下となる温度（０℃）にて行うものとしているため、シール材への液晶の食い込み等が生じ難いものとなる。そして、このような方法により得られた液晶表示装置は、気泡等の不具合が発生し難く、非常に信頼性の高いものとなる。

［電子機器］
次に、上記実施形態で示した液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図６は携帯電話の一例を示した斜視図である。図６において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。このような電子機器は、上記実施形態の液晶表示装置を備えたものであるので、表示品質に優れた、信頼性の高い電子機器となる。

以上、本発明に係る実施の形態を示したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば常温で液晶層の容積と同じ体積の液晶を滴下する場合も含むものである。また、本実施の形態では、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクスタイプの液晶表示装置を示したが、スイッチング素子として薄膜ダイオード（ＴＦＤ）を用いることも可能で、またパッシブマトリクスタイプの液晶表示装置にも本発明の構成を採用することも可能である。

本実施形態に係る液晶表示装置の構成を示した平面模式図。 図１の液晶表示装置の断面構成を示した断面模式図。 図１の液晶表示装置の等価回路を示す図。 液晶表示装置の製造工程を示す説明図。 液晶材料の温度に対する体積変化率を示したグラフ。 本発明の電子機器の一実施形態を示す斜視図。

符号の説明

１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…対向基板、５０…液晶層、５２…シール材、１００…液晶表示装置（液晶装置）

Claims (7)

1. 一対の基板が閉ざされた環状にて構成されるシール材を介して対向配置され、該一対の基板とシール材とに囲まれた空間に液晶が封入されてなる液晶装置の製造方法であって、
   前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板上に、硬化性材料からなる前記シール材を形成するシール材形成工程と、
   前記シール材の環状内側に前記液晶を配置する液晶配置工程と、
   前記シール材を介して前記一対の基板を貼り合わせる貼合せ工程と、
   前記シール材を硬化させる硬化工程と、を含み、
   貼り合わされた後の前記一対の基板と前記シール材とに囲まれる空間の体積を体積Ｘとした場合に、前記液晶配置工程において、常温で前記体積Ｘよりも大きい体積の前記液晶を配置する一方、
   前記貼合せ工程から前記硬化工程までを、前記基板上に配置された前記液晶の体積が前記体積Ｘ以下となる温度にて行うことを特徴とする液晶装置の製造方法。
2. 前記液晶配置工程において、前記一対の基板のうちの一方の基板上に前記シール材を形成し、
   前記一方の基板とは異なる基板に対して前記液晶を配置することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造方法。
3. 前記一方の基板とは異なる基板に対してスペーサーを配置した後、前記液晶を配置することを特徴とする請求項２に記載の液晶装置の製造方法。
4. 前記貼合せ工程は真空中にて行うとともに、該貼合せに先立って各基板のアライメントを行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶装置の製造方法。
5. 前記貼合せ工程後、大気開放した後に前記硬化工程を行うものとしており、該硬化工程は、前記硬化性材料を仮硬化した後、本硬化する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の液晶装置の製造方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする液晶装置。
7. 請求項６に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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