JP2006018260A - 液晶表示パネルとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示パネルの製造工程を簡単化するとともに、紫外線による液晶の劣化を抑制することができる技術を提供する。
【解決手段】 液晶表示パネルの製造方法は、少なくもと一方に、液晶を駆動するための駆動回路とその駆動回路に接続している電圧入力部が少なくとも一方に形成されている一対の基板を用意する工程と、前記一対の基板の少なくとも一方に、密閉材を塗布する工程と、前記一対の基板の少なくとも一方に、液晶分子と重合性単量体を含んでいる液晶材を滴下する工程と、前記一対の基板を前記電圧入力部が露出するように接合する工程と、前記電圧入力部から電圧を印加した状態で、前記密閉材と前記液晶材に紫外線を照射する照射工程を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示パネルに関する。特に、液晶分子を重合体によって安定化させた重合体安定液晶を用いる液晶表示パネルに関する。

重合体によって液晶分子を安定化させることによって、液晶分子の応答性を向上させる重合体安定液晶が開発されている。図１は、重合性安定液晶を用いる液晶表示セルの従来の組立工程の流れを示すフローチャート１００である。図１に示すように、液晶表示セルの組立工程では、ステップ１０１において、前工程において製造された薄膜トランジスタ基板およびカラーフィルタ基板に、配向膜の塗布形成が行われる。ステップ１０３では、形成した配向膜に配向処理が施される。ステップ１０５では、薄膜トランジスタ基板又はカラーフィルタ基板に密閉材(Sealant)が塗布される。
次いで、ステップ１１１〜ステップ１１７において、液晶滴下法による液晶充填工程１１０が実施される。ステップ１１１では、カラーフィルタ基板に少なくとも液晶分子と少量の重合性単量体が含まれる液晶材を滴下する。ステップ１１３では、一対の基板の位置を合わせて互いに接合させる。ステップ１１５では、第１のエネルギーの紫外線を用いて密閉材を光硬化させる。ステップ１１７では、熱処理によって密閉材を更に硬化させる。以上によって、液晶充填工程１１０が完了する。
液晶充填工程１１０が完了した後に、ステップ１２０では、基板を所定のサイズに切断する。ステップ１３０では、重合体安定液晶の形成が行われる。重合体安定液晶（ＰＳＬＣ；Polymer-Stabilized Liquid Crystal)とは、重合体によって液晶分子が所定の向きに安定化されている液晶のことをいう。このステップ１３０では、液晶材に適当な電圧を印加するとともに、第２エネルギーの紫外線を照射することによって、重合性単量体を重合体へと重合させる。生成された重合体によって、液晶分子の向きが安定化される。ここで、第２エネルギーは第１エネルギーより小さい。次いで、ステップ１４０では点灯検査が行われる。点灯検査によって、液晶表示パネルに欠陥が生じているのか否かが確認される。点灯検査については、後段において説明する。

図２は、重合体安定液晶内における重合体と液晶分子の様子を示している。基板２０１に電圧２０５を印加すると、液晶分子２０３は安定する状態まで回転する。その安定状態における液晶分子の向きは、液晶ディスプレイが駆動されるときの液晶分子２０３の配向方向に等しい。電圧２０５を印加した状態で紫外線２０７を照射すると、重合性単量体に光重合反応が生じ、液晶材中に重合体２０９が生成される。生成された重合体２０９によって、液晶分子２０３は所定の向きで安定化するようになる。それにより、液晶分子２０３の配向性が改善される。即ち、重合体２０９や液晶分子２０３に電界が加えられたときに、液晶分子２０３はより速い速度で所定の向きに配向するようになる。その結果、液晶ディスプレイの応答性が一層向上されることとなる。

図３は、従来の液晶表示パネル３００を示している。液晶表示パネル３００は、対向している一対の基板３０１、３０３を備えている。一対の基板３０１、３０３の間隙は、密閉材によって密閉されている。基板３０３には、カラーフィルタ等によって遮光領域３０５と透光領域３０７が画定されている。基板３０１には、液晶を駆動するための駆動回路が設けられている。その駆動回路は、例えば、互いに平行な複数のデータ回路３１５や、互い平行な複数のゲート回路３１７等を備えている。データ回路３１５とゲート回路３１７は互いに直交している。データ回路３１５には、データ駆動装置３１１が接続している。ゲート回路３１７には、ゲート駆動装置３１３が接続している。基板３０１には、第１電圧入力部Ａと第２電圧入力部Ｂが設けられている。第１電圧入力部Ａと第２電圧入力部Ｂは、基板３０１の縁部に設けられている。それにより、基板３０１と基板３０３が組立てられた後でも、第１電圧入力部Ａと第２電圧入力部Ｂは露出している。第１電圧入力部Ａは、スイッチング素子３１９を介してゲート回路３１７群のそれぞれと電気的に接続している。第２電圧入力部Ｂは、スイッチング素子３１９を介してデータ回路３１５群のそれぞれと電気的に接続している。第１電圧入力部Ａと第２電圧入力部Ｂは、一般に点灯検査用の電極として利用される。

従来の液晶表示パネル３００では、第１電圧入力部Ａや第２電圧入力部から電気信号を入力するとともに、スイッチング素子３１９を動作させることによって、液晶表示パネルの点灯検査（図１のステップ１４０）を実施している。点灯検査では、液晶表示パネル３００に生じている点欠陥や線欠陥等が検出される。

従来の液晶表示パネルの製造方法では、基板間に液晶を充填する工程（図１の液晶充填工程１１０）と、重合体安定液晶の形成工程（図１のステップ１３０）を別個に実施する必要があり、製造工程が面倒なものとなっている。また、従来の液晶表示パネルの製造方法では、密閉材を硬化する工程（図１のステップ１１５）と重合体安定液晶の形成工程（図１のステップ１３０）によって、液晶材に２度の紫外線照射が行われてしまい、液晶材を劣化させてしてしまうことがある。
本発明の一つの目的は、液晶表示パネルの製造工程を簡単化することができる技術を提供することである。本発明の他の一つの目的は、液晶パネルに照射する紫外線を低減することができる技術を提供することである。本発明は、これらのうちの少なくとも一つの目的を達成することができる技術を提供する。

本発明の技術は、液晶表示パネルの製造方法に具現化することができる。この製造方法は、少なくとも一方に、液晶を駆動するための駆動回路とその駆動回路に接続している電圧入力部が形成されている一対の基板を用意する工程と、前記一対の基板の少なくとも一方に密閉材を塗布する工程と、前記一対の基板の少なくとも一方に液晶分子と重合性単量体を含んでいる液晶材を滴下する工程と、前記一対の基板を前記電圧入力部が露出するように接合する工程と、前記電圧入力部から電圧を印加した状態で、前記密閉材と前記液晶材に紫外線を照射する照射工程とを備えている。

この製造方法で用いる一対の基板の少なくとも一方には、液晶の駆動回路とその駆動回路に電気的に接続している電圧入力部が設けられている。そして、一対の基板を接合する際には、電圧入力部が露出するように接合する。それにより、一対の基板を接合した後に、電圧入力部から電圧を印加することによって、液晶材に電界を加えることができる。電圧入力部から電圧を印加した状態で密閉材と液晶材に紫外線を照射すると、液晶分子が配向した状態で重合性単量体が重合することとなり、重合体安定液晶を形成することができる。また同時に、密閉材を光硬化させることもできる。
この製造方法によると、一度の紫外線照射によって、重合体安定液晶を形成と密閉材の光硬化を同時に行うことが可能となる。それにより、液晶表示パネルの製造工程を簡単化することができる。また、紫外線による液晶分子の劣化を抑制することもできる。

上記の製造方法では、電圧入力部から印加する電圧を、１〜２０ボルトに設定することが好ましく、２〜６ボルトに設定することがより好ましい。

上記の製造方法では、密閉材を熱硬化させる熱処理工程が付加されていることが好ましい。熱処理工程は、照射工程よりも遅れて実施されることが好ましい。
さらには、一対の基板を切断する切断工程と、電圧入力部から電気信号を入力することによって点灯検査を実施する検査工程が付加されていることが好ましい。切断工程と検査工程は、熱処理工程よりも遅れて実施されることが好ましい。

本発明によると、液晶表示パネルの製造コストを低減するとともに、液晶パネルの品質を向上することができる。

本発明の目的、特徴、利点をさらに明瞭にするために、本発明を実施する好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図４は、本発明を実施する液晶表示セルの組立工程の流れを示すフローチャート４００である。図５は、図４に示す組立工程によって成形することができる液晶表示パネル５００を示している。
図４に示す液晶表示セルの組立工程では、図５に示す薄膜トランジスタ基板５０１とカラーフィルタ基板５０３を組立てることによって、液晶表示パネル５００を成形する。薄膜トランジスタ基板５０１やカラーフィルタ基板５０３は、前工程において製造される。薄膜トランジスタ基板５０１には、図示しない薄膜トランジスタがマトリクス状に配列されている。

図５を参照して、薄膜トランジスタ基板５０１とカラーフィルタ基板５０３について説明する。図５に示すように、薄膜トランジスタ基板５０１には、互いに平行な複数のデータ回路５１５と、互い平行なゲート回路５１７が設けられている。データ回路５１５とゲート回路５１７は互いに直交している。データ回路５１５やゲート回路５１７は、マトリクス状に配列されている薄膜トランジスタ群に接続している。薄膜トランジスタ基板５０１には、データ回路５１５群に接続しているデータ駆動装置５１１と、ゲート回路５１７群に接続しているゲート駆動装置５１３が設けられている。薄膜トランジスタ基板５０１には、第１電圧入力部Ｍと第２電圧入力部Ｎが設けられている。第１電圧入力部Ｍと第２電圧入力部Ｎは、薄膜トランジスタ基板５０１の縁部に設けられている。それにより、基板５０１と基板５０３を組立てたときに、第１電圧入力部Ｍと第２電圧入力部Ｎは露出するようになっている。薄膜トランジスタ基板５０１には、第１電圧入力部Ｍをスイッチング素子５１９を介してゲート回路５１７のそれぞれと電気的に接続する回路が形成されている。薄膜トランジスタ基板５０１には、第２電圧入力部Ｎをスイッチング素子５１９を介してデータ回路５１５のそれぞれと電気的に接続する回路が形成されている。カラーフィルタ基板５０３には、カラーフィルタ等によって遮光領域５０５と透光領域５０７が画定されている。なお、薄膜トランジスタ基板５０１やカラーフィルタ基板５０３には、液晶分子の配向方向を調整する配向調整用の突起部やスリット部等を設けておいてもよい。

図４に示すように液晶表示セルの組立工程では、ステップ４０１において、用意した薄膜トランジスタ基板５０１およびカラーフィルタ基板５０３に、配向膜の塗布形成が行われる。
ステップ４０３では、ステップ４０１で形成した配向膜に配向処理が施される。配向処理は、例えば摩擦配向法や、光配向法や、イオンビーム配向法等を用いることができる。なお、マルチドメン(ＭＶＡ)型の液晶表示ディスプレイを製造する場合には、このステップ４０３の処理は不要とすることができる。
ステップ４０５では、薄膜トランジスタ基板５０１又はカラーフィルタ基板５０３に、密閉材を塗布する。

次いで、ステップ４１１〜ステップ４１７において、液晶滴下法による液晶充填工程４１０が実施される。ステップ４１１では、薄膜トランジスタ基板５０１又はカラーフィルタ基板５０３に液晶材を滴下する。液晶材には、少なくとも液晶分子と少量の重合性単量体が含まれている。重合性単量体には、例えば光重合性の単量体や、熱重合性の単量体を用いることができる。
ステップ４１３では、薄膜トランジスタ基板５０１とカラーフィルタ基板５０３を、対向させて接合する。薄膜トランジスタ基板５０１とカラーフィルタ基板５０３を接合する際には、２つの電圧入力部Ｍ、Ｎが露出するように接合する。

ステップ４１５では、重合体安定液晶の形成処理と密閉材の光硬化処理を同時に行う。詳しくは、電圧入力部Ｍ、Ｎに所定の電圧を印加し、液晶材に電界を加えることによって、液晶分子を所定の向きに配向させる。その状態において、一対の基板５０１、５０３に紫外線を照射することによって、重合性単量体を光重合させるとともに密閉材を光硬化させる。ここで、電圧入力部Ｍ、Ｎに印加する電圧は、１〜２０ボルトであることが好ましく、２〜６ボルトであることがより好ましい。照射する紫外線のエネルギーは、利用する重合性単量体の種類に応じて決定することが好ましい。なお、複数種類の単量体を用いて、混合重合体を形成させるようにしてもよい。
ステップ４１７では、一対の基板５０１、５０３に熱処理を施すことによって密閉材を更に硬化させる。以上によって、液晶充填工程４１０が完了する。
液晶充填工程４１０が完了した後に、ステップ４２０では、一対の基板５０１、５０３を切断する。最後に、ステップ４２２において、点灯検査を実施する。詳しくは、露出している第１電圧入力部Ｍと第１電圧入力部Ｎに点検用の電圧を印加する。スイッチング素子５１９を介してゲート回路５１７およびデータ回路５１５に電圧が印加し、液晶表示パネルを駆動することによって、その輝度やコントラストを点検する。例えば、点欠陥や線欠陥などの欠陥が生じているのか否かを確認することができる。

上記した液晶表示パネル５００の組立工程では、重合体安定液晶の形成と密閉材の光硬化処理を併せて行う際（図４のステップ４１５）に、電圧入力部Ｍ、Ｎに信号入力装置５２１、５２３を接続し、信号回路５１５やゲート回路５１７に電圧を入力する。点灯検査用に用意されている電圧入力部Ｍ、Ｎを利用することによって、密閉材の光硬化処理を行う段階において、液晶材に電界を加えることが可能となる。それにより、重合体安定液晶の形成と密閉材の光硬化を同時に行うことができる。

上記した技術は、複数の液晶パネルを同時に成形する製造方法にも適用することができる。図６はその一例を示しており、１枚の共通基板６０１と４枚の個別基板６０３によって、４枚の液晶パネルを同時に成形する場合を示している。共通基板６０１の４つの液晶パネル領域のそれぞれには、第１電圧入力部Ｍと第２電圧入力部Ｎが設けられている。そして、共通基板６０１には、４箇所の第１電圧入力部Ｍを、第１代表電圧入力部Ｍ’に電気的に接続する回路が形成されている。また、４箇所の第２電圧入力部Ｎを、第２代表電圧入力部Ｎ’に電気的に接続する回路が形成されている。この共通基板６０１では、第１代表電圧入力部Ｍ’と第２代表電圧入力部Ｎ’から電圧を印加することによって、各液晶パネル領域のゲート回路やデータ回路に電圧を入力することができる。この共通基板６０１を用いて液晶パネル群を製造することによって、重合体安定液晶の形成と密閉材の光硬化処理を同時に行うことが可能となる。

本実施例の技術によると、重合体安定液晶の形成と密閉材の光硬化処理を同時に行うことが可能となることから、紫外線の照射量や照射時間を減少させることができる。それにより、液晶パネルの製造工程を短縮し、製造コストを低減することができる。また、紫外線による液晶材の劣化を抑制することもできる。品質の高い液晶パネルを、低コストで実現することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

従来の液晶表示セルの組立工程を示すフローチャート。 重合体安定液晶の重合体および液晶分子を模式的に示す図。 従来の液晶表示パネルを模式的に示す図。 本発明を実施した液晶表示セルの組立工程を示すフローチャート。 本発明を実施した液晶表示セルを模式的に示す図。 本発明を実施した液晶表示セル群を模式的に示す図。

符号の説明

２０１・・基板
２０３・・液晶分子
２０５・・電圧
２０７・・紫外線
２０９・・重合体
３００、５００・・液晶表示パネル
３０１、３０３、５０１、５０３・・基板
３０５、５０５・・遮光領域
３０７、５０７・・透光領域
３１１、５１１・・データ駆動装置
３１３、５１３・・ゲート駆動装置
３１５、５１５・・データ回路
３１７、５１７・・ゲート回路
３１９、５１９・・スイッチング素子
５２１・・信号入力装置
５２３・・信号入力装置
６０１・・共通基板
６０３・・個別基板
Ａ、Ｍ・・第１電圧入力部
Ｂ、Ｎ・・第２電圧入力部
Ｍ’・・第１代表電圧入力部
Ｎ’・・第２代表電圧入力部

Claims (8)

1. 液晶表示パネルの製造方法であって、
   少なくとも一方に、液晶を駆動するための駆動回路とその駆動回路に接続している電圧入力部が形成されている一対の基板を用意する工程と、
   前記一対の基板の少なくとも一方に、密閉材を塗布する工程と、
   前記一対の基板の少なくとも一方に、液晶分子と重合性単量体を含んでいる液晶材を滴下する工程と、
   前記一対の基板を、前記電圧入力部が露出するように接合する工程と、
   前記電圧入力部から電圧を印加した状態で、前記密閉材と前記液晶材に紫外線を照射する照射工程と、
   を備える液晶表示パネルの製造方法。
2. 前記電圧入力部から印加する電圧を、１〜２０ボルトに設定することを特徴とする請求項１の液晶表示パネルの製造方法。
3. 前記電圧入力部から印加する電圧を、２〜６ボルトに設定することを特徴とする請求項１の液晶表示パネルの製造方法。
4. 前記密閉材を熱硬化させる熱処理工程が付加されており、その熱処理工程が前記照射工程よりも遅れて実施されることを特徴とする請求項１から３のいずれかの液晶表示パネルの製造方法。
5. 前記一対の基板を切断する切断工程と、
   前記電圧入力部から電気信号を入力することによって点灯検査を実施する検査工程が付加されており、
   その切断工程と検査工程が、前記熱処理工程よりも遅れて実施されることを特徴とする請求項４の液晶表示パネルの製造方法。
6. 液晶を駆動するための駆動回路とその駆動回路に接続している電圧入力部が設けられている第１基板と、
   その第１基板に対向している第２基板と、
   その第１基板と第２基板の間に設けられている密閉材を備え、
   前記電圧入力部は、第２基板が対向している範囲外に設けられており、外部に露出していることを特徴とする液晶表示パネル。
7. 前記電圧入力部は、外部の電圧入力機器と電気的に接続可能であることを特徴とする請求項６の液晶表示パネル。
8. 前記電圧入力部から電気信号を入力することによって、液晶パネルの点灯検査が実施可能であることを特徴とする請求項６又は７の液晶表示パネル。

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