JP2006234897A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 未硬化のシール材と液晶との接触防止構造を簡単に実現でき、なおかつ、液晶層の厚みを高精度に実現できるようにする。
【解決手段】 液晶表示装置は、液晶層５と、液晶層５を挟み込む２枚の基板１，６と、液晶層５を取り囲む枠型フィルム３と、枠型フィルム３の外側に配置されたシール材４とを備える。枠型フィルム３は２枚の基板１，６に対して接着剤を介さずに密着するように配置されている。
【選択図】 図６

Description

本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関するものである。

液晶表示装置は、ガラス基板などの２枚の基板間に液晶を封入して構成される。従来は液晶表示装置を製造するには、基板の表面に紫外線硬化型のシール材で枠形状を描画した後にその内側に液晶を滴下し、もう一方の基板を貼り合わせ、紫外線を照射することによってシール材を硬化させるという方法（「滴下貼合せ法」ともいう。）が採られていた。この方法は、たとえば特開２００４−２３３６４８号公報（特許文献１）に開示されている。
特開２００４−２３３６４８号公報

従来の滴下貼合せ法では、貼合せ時に液晶が硬化前のシール材に接触することによる液晶の汚染が問題となっていた。そのために、液晶を汚染しにくいシール材の開発が進められているがまだ十分ではない。

特許文献１では、シール材の内側に、有機または無機の絶縁材料を成膜およびエッチングによって枠状に形成したり、無機材料を接着、ホットプレスなどの方法で接合したりすることが開示されている。これらの絶縁材料は間隙保持材となる。この文献では、周状に設けられた間隙保持材によって未硬化のシール材と液晶とが接触することが防止することができると述べられている。

これらの方法では、液晶層の厚みは間隙保持材の基板表面からの高さによって決まるが、成膜や接着やホットプレスによって形成される間隙保持材では基板表面からの高さが均一になるように製作することが困難であった。また、間隙保持材の形成プロセスが複雑であった。

そこで、本発明は、未硬化のシール材と液晶との接触防止構造を簡単なプロセスで実現でき、なおかつ、液晶層の厚みを高精度に実現できる液晶表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく液晶表示装置は、液晶層と、上記液晶層を挟み込む２枚の基板と、上記液晶層を取り囲む枠型フィルムと、上記枠型フィルムの外側に配置されたシール材とを備える。上記枠型フィルムは上記２枚の基板に対して密着するように配置されている。

上記目的を達成するため、本発明に基づく液晶表示装置の製造方法は、互いに貼り合わせるべき２枚の基板のうちの一方の基板の表面に、液晶が封入されるべき領域に対応した形状の枠型フィルムを上記基板に密着するように載置する工程と、載置された上記枠型フィルムの外側にシール材を配置する工程と、上記枠型フィルムの内側に液晶を滴下する工程と、上記２枚の基板のうち他方の基板を上記一方の基板に貼り合わせる工程とを含む。

本発明によれば、シール材の内側に枠型フィルムがあり、液晶が滴下されるのは枠型フィルムのさらに内側であるので、未硬化のシール材と液晶との接触は回避され、液晶の汚染が防止される。枠型フィルムはガラス基板に密着するように載置されているだけであるので、使用する枠型フィルムの厚みを予め管理することによって液晶層の厚みを高精度に実現することができる。また、枠型フィルムは単に載置するだけであるので、組立作業も容易となる。

（実施の形態１）
（製造方法）
図１〜図７を参照して、本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置の製造方法について説明する。図１に示すようにガラス基板１の表面にパネルパターン２が形成されたものを用意する。ガラス基板１は、互いに貼り合わせるべき２枚の基板のうちの一方の基板である。パネルパターン２とは、液晶が封入されるべき領域（以下「液晶セル領域」という。）に対応して設けられる配向膜、ＴＦＴ素子、配線などである。したがって、パネルパターン２は、液晶セル領域に対応した形状となっている。図２に示すように、ガラス基板１の表面に、液晶セル領域に対応した形状の枠型フィルム３を接着剤を介さずにガラス基板１に密着するように載置する。枠型フィルム３は予め一定の厚みで作製されたものである。

図３に示すように、載置された枠型フィルム３の外側にシール材４を配置する。シール材４は枠型フィルム３の外側を完全に取り囲むように配置してもよいが、部分的にのみ取り囲むような配置であってもよい。図４に示すように、枠型フィルム３の内側に液晶５ｎを滴下する。図５に示すように、２枚の基板のうち他方の基板である対向基板６をガラス基板１に貼り合わせる。こうしてガラス基板１と対向基板６との間に液晶層５が形成される。紫外線照射などによってシール材４を硬化させる。互いに貼り合わせられた基板を分断し、図６に示すように複数の液晶表示パネル７を得る。こうして得られた複数の液晶表示パネル７の各々に対して、必要な制御装置やバックライト装置をそれぞれ取り付けることによって液晶表示装置が得られる。

本実施の形態における液晶表示装置の製造方法のフローチャートを図７に示す。貼合せた後のシール材硬化は、仮留めのための硬化と本硬化との２段階で行なっている。

（作用・効果）
本実施の形態では、シール材４の内側に枠型フィルム３があり、液晶５ｎが滴下されるのは枠型フィルム３のさらに内側であるので、未硬化のシール材４と液晶５ｎとの接触は防止される。枠型フィルム３は接着剤を介さずにガラス基板１に密着するように載置されているだけであるので、枠型フィルム３そのものの厚みを正しく管理しさえすれば、載置した後にも枠型フィルム３の高さが高精度に維持される。２枚の基板はこの枠型フィルム３を介して互いに対向することとなるので、液晶層の厚みを高精度に実現することができる。また、枠型フィルム３は単に載置するだけであるので、未硬化のシール材と液晶との接触防止構造を簡単に実現することができる。

（液晶表示装置）
本実施の形態における液晶表示装置は、液晶層５と、液晶層５を挟み込む２枚の基板１，６と、液晶層５を取り囲む枠型フィルム３と、枠型フィルム３を介して液晶層５を取り囲むシール材４とを備える。枠型フィルム３は２枚の基板１，６に対して接着剤を介さずに密着するように配置されている。この液晶表示装置は、上述の製造方法で容易に高精度に作製することができる。

（実施の形態２）
（製造方法）
図８〜図１３を参照して、本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法について説明する。図８に示すようにガラス基板１の表面にパネルパターン２が形成されたものを用意し、ガラス基板１の表面に枠型フィルムを位置決めするための凹部８を枠型フィルムの幅に合う幅で所望の深さで形成する。このガラス基板１は、互いに貼り合わせるべき２枚の基板のうちの一方の基板である。凹部８の形成は、たとえば特開平６−９７１９７号公報に開示されているようにバッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用いたウェットエッチングで行なうことができる。凹部８の形成はパネルパターン２を形成するより前に行なってもよい。

図９に示すように、ガラス基板１の表面に、液晶セル領域に対応した形状の枠型フィルム３を接着剤を介さずにガラス基板１に密着するように載置する。枠型フィルム３は凹部８内に入るように載置される。凹部８に入り込むことによって枠型フィルム３の位置決めもされる。枠型フィルム３は予め一定の厚みで作製されたものであり、凹部８の深さも一定となっているので、凹部８に入った枠型フィルム３の上面の，ガラス基板１の表面に対する高さは、所望の高さとなる。

図１０に示すように、凹部８内に入り込むように載置された枠型フィルム３の外側にシール材４を配置する。シール材４は枠型フィルム３の外側を完全に取り囲むように配置してもよいが、部分的にのみ取り囲むような配置であってもよい。図１１に示すように、凹部８内に入り込むように載置された枠型フィルム３の内側に液晶５ｎを滴下する。図１２に示すように、２枚の基板のうち他方の基板である対向基板６をガラス基板１に貼り合わせる。対向基板６には凹部は設けられていても設けられていなくてもよい。こうしてガラス基板１と対向基板６との間に液晶層５が形成される。この状態で紫外線照射などによってシール材４を硬化させる。互いに貼り合わせられた基板を分断し、図１３に示すように複数の液晶表示パネル７ｈを得る。以降は実施の形態１で説明したと同様である。本実施の形態における液晶表示装置の製造方法のフローチャートを図１４に示す。

（作用・効果）
本実施の形態においても、実施の形態１において述べた効果が得られる。さらに、本実施の形態では、ガラス基板１の表面に枠型フィルム３を位置決めするための凹部８を形成する工程を含むので、この凹部８内に入り込むように枠型フィルム３を載置することにより、枠型フィルム３を正しい位置に載置することが容易になる。また、もし、枠型フィルム３が正しい位置に載置されなかった場合、図１５に示すように枠型フィルム３は凹部８に入らないこととなり、ガラス基板１の表面の高い部分に乗り上げるので、異常を検知しやすくなる。この異常の検知はたとえば公知技術による非接触の高さ検知センサを用いて行なうことができる。

（液晶表示装置）
本実施の形態における液晶表示装置の部分拡大断面図を図１６に示す。この液晶表示装置においては、２枚の基板のうち少なくとも一方は、枠型フィルム３を位置決めするための凹部８を有する。この例においては、２枚の基板はそれぞれ厚みが７００μｍであり、下側の基板であるガラス基板１が深さ３００μｍの凹部８を有する。枠型フィルム３は、凹部８にちょうど入り込むことによって位置決めされている。この構成であれば、枠型フィルム３の厚みは液晶層として求められる厚み程度に薄くなくてもよく、厚いフィルムを使用することもできるようになるので、枠型フィルム３の調達が容易となる。この液晶表示装置は、上述の製造方法で容易に高精度に作製することができる。

なお、実施の形態１，２のいずれにおいても、枠型フィルム３は液晶に対して溶解しない材料で形成されていることが好ましい。そのような材料で形成されていれば、液晶に対して枠型フィルムの材料が溶け込むことによる汚染を確実に防止できるからである。

（実施の形態３）
（製造方法）
図８、図９、図１７〜図２２を参照して、本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法について説明する。図８、図９に示す工程までは実施の形態２で説明したものと同じである。すなわち、液晶セル領域に対応した形状の枠型フィルム３を接着剤を介さずにガラス基板１に密着するように、なおかつ、凹部８内に入るように載置する。

次に、図１７に示すように、枠型フィルム３を覆うように保護膜９を形成する。保護膜９は公知技術、たとえば塗布によって形成する。図１８に示すように、表面を研磨して枠型フィルム３および保護膜９の上面を除去し、ガラス基板１表面から突出する高さＨを調節する。この研磨によって保護膜９は枠型フィルム３の内側にある保護膜９ａと外側にある保護膜９ｂとに分かれてもよい。研磨による除去量が小さい場合、保護膜９の一部を除去するのみで研磨後においても枠型フィルム３の上面を保護膜９が覆った状態となることも考えられるがそのようになっていてもよい。

図１９に示すように、保護膜９ｂのさらに外側にシール材４を配置する。シール材４は保護膜９ｂの外側を完全に取り囲むように配置してもよいが、部分的にのみ取り囲むような配置であってもよい。図２０に示すように、保護膜９ａの内側に液晶５ｎを滴下する。図２１に示すように、２枚の基板のうち他方の基板である対向基板６をガラス基板１に貼り合わせる。こうしてガラス基板１と対向基板６との間に液晶層５が形成される。貼り合わせた後の基板を分断し、図２２に示すように複数の液晶表示パネル７ｉを得る。以降は実施の形態１で説明したと同様である。本実施の形態における液晶表示装置の製造方法のフローチャートを図２３に示す。

（作用・効果）
本実施の形態では、実施の形態１において述べた効果が得られる。さらに、保護膜９を液晶に溶けにくい材料にすることによって、もし枠型フィルム３が液晶に溶け得る材料であった場合でも保護膜９は枠型フィルム３が液晶５ｎに直接触れることを防止し、液晶層５の汚染を防止することができる。保護膜９を形成することによって、枠型フィルム３を側方から拘束し、外れることを防止することもできる。

枠型フィルム３が液晶に溶けない材料または液晶に溶けても害を及ぼさない材料である場合、保護膜９は枠型フィルム３と同じ材料で形成してもよい。そのようにすれば、保護膜９および枠型フィルム３の上面を除去して高さを調整する際に材質の差に起因する段差が生じることを防止することができて好ましい。

なお、実施の形態１〜３のいずれにおいても、枠型フィルム３は有色であることが好ましい。有色であれば、載置する際に位置調整が行ないやすいからである。また、載置位置の目視検査や画像による自動検査においても枠型フィルム３は有色である方が識別しやすいので好都合である。

なお、実施の形態１〜３のいずれにおいても、図２４に示すように、ガラス基板１の表面に配列された複数のパネルパターン２に対して枠型フィルム３をそれぞれ配置していくこととなるが、このとき枠型フィルム３に位置決めマークを備えさせておくことが好ましい。位置決めマークの説明のために図２４における枠型フィルム３の部分Ｙの拡大平面図を図２５に示す。枠型フィルム３は所定の箇所に位置決めマーク１０を有する。一方、図２４におけるガラス基板１の部分Ｚの拡大平面図を図２６に示す。ガラス基板１表面のうち所定の位置に位置決めマーク１１が設けられている。位置決めマーク１１は、枠型フィルム３が正しい位置に載置されたときに位置決めマーク１０と重なるような位置および形状で設けられている。このような構成をもたせておくことにより、枠型フィルム３の載置を正確に行なうことがより容易になり、また、載置位置の異常を検出しやすくなる。

本発明における枠型フィルムの材料は、たとえばポリエステル、ポリプロピレン、バラ系芳香族ポリアミド、ポリフェニレンサルファイドなどであってもよい。

本発明における枠型フィルムは基板上の所定の位置に接着剤などを用いずに載置しているが、ガラス表面の分子と枠型フィルムの表面分子が瞬間的に持つ電気双極子による相互作用（ファンデルワールス力）によってより密着度を上げるという目的で、不飽和ポリウレタン樹脂などの材料を用いてもよい。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置の製造方法の第１の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置の製造方法の第２の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置の製造方法の第３の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置の製造方法の第４の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置の製造方法の第５の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置の製造方法の第６の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置の製造方法のフローチャートである。 本発明に基づく実施の形態２，３における液晶表示装置の製造方法の第１の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２，３における液晶表示装置の製造方法の第２の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法の第３の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法の第４の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法の第５の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法の第６の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法のフローチャートである。 本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法において、枠型フィルムが正しい位置に載置されなかった例を示す部分拡大断面図である。 本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の部分拡大断面図である。 本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法の第３の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法の第４の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法の第５の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法の第６の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法の第７の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法の第８の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法のフローチャートである。 本発明に基づく実施の形態１〜３における液晶表示装置の製造方法において、枠型フィルムを載置する直前の様子の説明図である。 図２４における部分Ｙの拡大平面図である。 図２４における部分Ｚの拡大平面図である。

符号の説明

１ ガラス基板、２ パネルパターン、３ 枠型フィルム、４ シール材、５ 液晶層、５ｎ 液晶、６ 対向ガラス基板、７ 液晶表示パネル、８ 凹部、９ 保護膜、１０ 位置決めマーク。

Claims (9)

1. 液晶層と、
   前記液晶層を挟み込む２枚の基板と、
   前記液晶層を取り囲む枠型フィルムと、
   前記枠型フィルムの外側に配置されたシール材とを備え、
   前記枠型フィルムは前記２枚の基板に対して密着するように配置されている、液晶表示装置。
2. 前記枠型フィルムは前記液晶に対して溶解しない材料で形成されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記枠型フィルムは有色である、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記枠型フィルムは位置決めマークを備える、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記２枚の基板のうち少なくとも一方は、前記枠型フィルムを位置決めするための凹部を有する、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 互いに貼り合わせるべき２枚の基板のうちの一方の基板の表面に、液晶が封入されるべき領域に対応した形状の枠型フィルムを前記基板に密着するように載置する工程と、
   載置された前記枠型フィルムの外側にシール材を配置する工程と、
   前記枠型フィルムの内側に液晶を滴下する工程と、
   前記２枚の基板のうち他方の基板を前記一方の基板に貼り合わせる工程とを含む、液晶表示装置の製造方法。
7. 前記載置する工程の前に、前記一方の基板の表面に前記枠型フィルムを位置決めするための凹部を形成する工程を含む、請求項６に記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 前記載置する工程の後に、研磨またはエッチングにより前記枠型フィルムの厚みを変更する工程を含む、請求項６または７に記載の液晶表示装置の製造方法。
9. 前記載置する工程の後に、前記枠型フィルムを覆うように保護膜を形成する工程を含む、請求項６から８のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。

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