JP2007004112A - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶滴下方式を用いて液晶表示素子を製造するにおいて、液晶の滴下量をより正確に算出できる方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、第１基板および第２基板を準備する工程と、第１基板上に複数の色のカラーフィルター層を形成する工程と、第１基板および第２基板のうち何れか一方の基板上にセルギャップを維持するためのスペーサーを形成する工程と、滴下する液晶量を決定する工程と、第１基板および第２基板のうち何れか一方の基板上に上記の工程で決定された量の液晶を滴下する工程とを含んでなり、この際、滴下する液晶量は液晶セルの断面積Ａと液晶セルの高さＨとの積によって決定され、液晶セルの高さＨは、スペーサーの高さＤと複数の色のカラーフィルター層の間の段差を組み合せて決定することを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、第１基板および第２基板を準備する工程と、第１基板上に複数の色のカラーフィルター層を形成する工程と、第１基板および第２基板のうち何れか一方の基板上にセルギャップを維持するためのスペーサーを形成する工程と、滴下する液晶量を決定する工程と、第１基板および第２基板のうち何れか一方の基板上に上記の工程で決定された量の液晶を滴下する工程とを含んでなり、この際、滴下する液晶量は液晶セルの断面積Ａと液晶セルの高さＨとの積によって決定され、液晶セルの高さＨは、スペーサーの高さＤと複数の色のカラーフィルター層の間の段差を組み合せて決定することを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
本発明は、液晶表示素子に係り、より具体的には、液晶滴下方式による液晶表示素子における液晶の滴下量に関する。
表示画面の厚さが数ｃｍに過ぎない超薄型の平板表示素子、その中でも液晶表示素子は、動作電圧が低くて消費電力が少なく、携帯用に用いられるなどの長所のため、ノートパソコン、モニタ、宇宙船、航空機などに至るまで、その応用分野が広く多様である。
かかる液晶表示素子は、一般的にその上に薄膜トランジスタと画素電極が形成されている下部基板と、前記下部基板と対向するように形成され、その上に遮光膜、カラーフィルター層、および共通電極が形成されている上部基板と、そして上下両基板の間に形成されている液晶層とで構成されており、画素電極と共通電極によって上下両基板の間に電場が形成され、液晶層が駆動し、その駆動する液晶層を介して光透過度が調節され、画像がディスプレイされる。
このような構造の液晶表示素子において、下部基板と上部基板との間に液晶層を形成する方法として、従来は毛細管現象と圧力差を用いた真空注入方式を用いている。以下、真空注入方式による従来の液晶表示素子の製造方法について説明する。
まず、薄膜トランジスタと画素電極を備えた下部基板と、遮光膜、カラーフィルター層、および共通電極を備えた上部基板とを製造する。
そして、上下両基板を接着するために、上下両基板のうち何れか一方の基板上に注入口のあるシール材を形成する。次いで、上下両基板を貼り合わせた後、シール材を硬化して貼り合わせ基板を完成させる。
そして、貼り合わせ基板を真空チャンバーに位置させ、基板の内部を真空状態に維持した後、液晶に浸ける。このように基板の内部が真空になると、毛細管現象によって液晶が注入口を介して基板の内部に吸い上げられ、それによって上下両基板の間に液晶層が形成される。
しかし、このような真空注入方式は、表示画面が大きくなるのに伴い、液晶注入に長時間がかかり、生産性が落ちるという問題があった。したがって、このような問題点を解決するために液晶滴下方式という新たな方法が提案されている。
従来の液晶滴下方式による液晶表示素子の製造工程は次の通りである。
まず、下部基板と上部基板を準備する。下部基板上にはスイッチング素子として薄膜トランジスタが形成され、電圧印加のための電極として画素電極が形成される。
まず、下部基板と上部基板を準備する。下部基板上にはスイッチング素子として薄膜トランジスタが形成され、電圧印加のための電極として画素電極が形成される。
また、上部基板上には光の漏洩を防止するための遮光膜が形成され、その上に赤色、緑色、および青色のカラーフィルター層が形成され、画素電極と共に電圧印加のための共通電極が形成される。また、共通電極上にはセルギャップを維持するためのスペーサーが形成される。
そして、下部基板上にシール材を形成し、液晶を滴下して液晶層を形成する。そして、下部基板と上部基板とを貼り合わせた後、シール材を硬化させ、液晶表示素子を製造する。
このように、液晶滴下方式の場合は、基板上に直接液晶を滴下するため、液晶注入方式のように液晶を注入する時間が必要なく、製造工程が非常に短縮される。
このように、液晶滴下方式の場合は、基板上に直接液晶を滴下するため、液晶注入方式のように液晶を注入する時間が必要なく、製造工程が非常に短縮される。
しかし、液晶滴下方式の場合は、真空注入方式と異なり、液晶の滴下量を予め正確に算出しなければならないという負担がある。
即ち、真空注入方式の場合、両基板を貼り合わせた後、貼り合わせた基板の注入口を介して液晶が充填されるため、液晶の滴下量を算出する必要がない反面、液晶滴下方式の場合は、液晶を滴下した後に上下両基板を貼り合わせるため、予め液晶の滴下量を算出しなければならない。
即ち、真空注入方式の場合、両基板を貼り合わせた後、貼り合わせた基板の注入口を介して液晶が充填されるため、液晶の滴下量を算出する必要がない反面、液晶滴下方式の場合は、液晶を滴下した後に上下両基板を貼り合わせるため、予め液晶の滴下量を算出しなければならない。
ここで、算出された液晶の滴下量が実際の必要量より少ない場合には、液晶セル内に液晶の未充填領域が発生し、算出された液晶の滴下量が実際の必要量より多い場合には、液晶セル内に液晶の過充填領域が発生する。このように未充填領域または過充填領域が発生すると表示する画像の品質が落ちるので、液晶滴下方式の場合には液晶の滴下量を正確に算出する必要がある。
このような液晶の滴下量は液晶セル内の体積を計算することで算出できるので、液晶の滴下量は液晶セル内の断面積と、液晶セルの高さとの積から算出することができる。ここで、従来は、液晶セルの高さを液晶セルのセルギャップを維持するためのスペーサーの高さとして適用した。即ち、従来の場合、液晶の滴下量は液晶セル内の断面積とスペーサーの高さとの積から算出した。
図面を参照してより詳細に説明すると、図１Ａは、従来の液晶表示素子の概略的な断面図であって、下部基板１０と上部基板３０はシール材７０で密封され、その中には液晶層５０が形成される。ここで、上部基板３０には、遮光膜３２、赤色、緑色、青色のカラーフィルター層３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、および共通電極３６が順次形成され、共通電極３６の上部にはスペーサー３８が形成される。
液晶層５０は、シール材７０で密封された下部基板１０と上部基板３０との間の液晶セルの内部空間に形成されるので、その空間の体積を算出することで液晶層５０を構成する液晶の量を算出することができる。
液晶セルの内部空間の体積は、液晶セルの断面積と液晶セルの高さとの積から算出可能であり、液晶セルの高さはスペーサー３８の高さとなるため、結局、従来は、滴下される液晶の量を液晶セルの断面積とスペーサー３８の高さとの積から算出した。
しかし、このように液晶セルの断面積とスペーサー３８の高さとの積から液晶の滴下量を計算する従来の方式は、液晶表示素子の製造工程時に発生し得る工程上の誤差を全く勘案していないため、実際の適用時には、液晶の滴下量が不足して未充填領域が発生したり、又は液晶の滴下量が溢れて過充填領域が発生するという問題点があった。
上記の工程上の誤差に関連することとして、カラーフィルター層３４の形成時におけるカラーフィルター間の段差が挙げられる。
より具体的には、カラーフィルター層３４は、赤色(Ｒ)、緑色(Ｇ)、および青色(Ｂ)の三つの色が繰り返し形成されるので、カラーフィルター層３４を形成するためには、それぞれ個別に赤色(Ｒ)、緑色(Ｇ)、および青色(Ｂ)のカラーフィルター層を塗布しなければならない。
より具体的には、カラーフィルター層３４は、赤色(Ｒ)、緑色(Ｇ)、および青色(Ｂ)の三つの色が繰り返し形成されるので、カラーフィルター層３４を形成するためには、それぞれ個別に赤色(Ｒ)、緑色(Ｇ)、および青色(Ｂ)のカラーフィルター層を塗布しなければならない。
ところが、このように三回の塗布工程を行うと、図１Ｂに示したように、三つの色相の層の高さが互いに同一でなく形成される場合もあり、各カラーフィルター層３４ａ、３４ｂ、３４ｃの間に段差ｈが発生する場合がある。このように段差ｈが発生した状態で、図１Ｂのようにスペーサー３８が他の層に比べて高く形成されたカラーフィルター層、例えば、青色のカラーフィルター層３４ｃ上に形成されると、スペーサー３８の高さが全体の液晶セルの高さと一致せずに、スペーサー３８が形成されていない他のカラーフィルター層、例えば、赤色および青色のカラーフィルター層３４ａ、３４ｂの領域における液晶セルの高さは、スペーサー３８の高さより段差ｈ分だけ高くなる。したがって、このような状態で液晶の滴下量を液晶セルの断面積とスペーサー３８の高さとの積から算出すると、実際に必要な液晶の量より少量が算出され、結局、液晶の未充填領域が発生する。
逆に、スペーサー３８が他の層に比べて低く形成されたカラーフィルター層上に形成された状況で液晶の滴下量を液晶セルの断面積と、スペーサーの高さとの積から算出すると、実際に必要な液晶の量より多くの量が算出され、液晶の過充填領域が発生する。
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであって、液晶滴下方式を用いて液晶表示素子を製造する場合において、液晶の滴下量をより正確に算出できる方法を提供することに目的がある。
また、液晶の滴下量をより正確に算出して製造された液晶表示素子を提供することを他の目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、第１基板および第２基板を準備する工程と、第１基板上に複数の色のカラーフィルター層を形成する工程と、第１基板および第２基板のうち何れか一方の基板上にセルギャップを維持するためのスペーサーを形成する工程と、滴下する液晶量を決定する工程と、第１基板および第２基板のうち何れか一方の基板上に上記の工程で決定された量の液晶を滴下する工程とを含んでなり、この際、滴下する液晶量は液晶セルの断面積Ａと液晶セルの高さＨとの積によって決定され、液晶セルの高さＨは、スペーサーの高さＤと複数の色のカラーフィルター層の間の段差を組み合せて決定することを特徴とする。
ここで、上記スペーサーは、複数の色のカラーフィルター層のうち何れか一つの色のカラーフィルター層の上部に形成されることを特徴とする。
上記液晶セルの高さは、式[Ｈ＝１/３(Ｄ)＋２/３(Ｄ＋Ｘ)]によって決定されることを特徴とする。
但し、Ｈは液晶セルの高さ、Ｄはスペーサーの高さ、Ｘは、スペーサーが位置する何れか少なくとも一つの色のカラーフィルター層と、スペーサーが位置しない他の色のカラーフィルター層との間の段差の平均値である。
但し、Ｈは液晶セルの高さ、Ｄはスペーサーの高さ、Ｘは、スペーサーが位置する何れか少なくとも一つの色のカラーフィルター層と、スペーサーが位置しない他の色のカラーフィルター層との間の段差の平均値である。
上記複数の色のカラーフィルター層上に共通電極を形成する工程を更に含むことを特徴とする。
上記第１基板上に遮光層を形成する工程を更に含むことを特徴とする。
上記スペーサーはカラムスペーサーであることを特徴とする。
上記第１基板および第２基板のうち液晶が滴下されない基板上にシール材を形成する工程を更に含むことを特徴とする。
上記第１基板および第２基板のうち何れかの基板上にシール材を形成する工程と、第１および第２両基板を貼り合わせる工程を更に含むことを特徴とする。
第１および第２両基板を貼り合わせる工程の後に、ＵＶを照射してシール材を硬化する工程を更に含むことを特徴とする。
第１および第２両基板を貼り合わせる工程の後に、ＵＶ照射および加熱によってシール材を硬化する工程を更に含むことを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る液晶表示素子は、第１基板および第２基板と、第１基板上に形成された複数の色のカラーフィルター層と、第１基板および第２基板の間に形成されるセルギャップを維持するためのスペーサーと、第１基板および第２基板の間に形成される液晶とを含んでなり、この際、液晶の量は液晶セルの断面積Ａと液晶セルの高さＨとの積によって決定され、液晶セルの高さＨはスペーサーの高さＤと複数の色のカラーフィルター層の間の段差を組み合せて決定されることを特徴とする。
上記スペーサーは、複数の色のカラーフィルター層のうち何れか一つの色のカラーフィルター層の上部に形成されることを特徴とする。
上記液晶セルの高さは、式[Ｈ＝１/３(Ｄ)＋２/３(Ｄ＋Ｘ)]によって決定されることを特徴とする。
但し、Ｈは液晶セルの高さ、Ｄはスペーサーの高さ、Ｘは、スペーサーが位置する何れか少なくとも一つの色のカラーフィルター層と、スペーサーが位置しない他の色のカラーフィルター層との間の段差の平均値である。
但し、Ｈは液晶セルの高さ、Ｄはスペーサーの高さ、Ｘは、スペーサーが位置する何れか少なくとも一つの色のカラーフィルター層と、スペーサーが位置しない他の色のカラーフィルター層との間の段差の平均値である。
上記複数の色のカラーフィルター層は、赤色、緑色、および青色のカラーフィルター層からなることを特徴とする。
上記複数の色のカラーフィルター層上に共通電極が更に形成されることを特徴とする。
第１基板上に遮光層が更に形成されることを特徴とする。
本発明の構成によれば、滴下する液晶量を決定するために液晶セルの高さを決定するにおいて、従来のようにセルギャップ維持用のスペーサーの高さのみを考慮するだけでなく、これに加えて各色のカラーフィルター間の段差を考慮することで、より正確な液晶の滴下量を算出することができる。
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
まず、本発明に係る液晶の滴下量を算出する方法について述べた後、その方法を適用して液晶表示素子を製造する方法について説明する。
＜液晶の滴下量算出方法＞
図２〜図４は、各色のカラーフィルター層が多様な形態の段差を有しながら形成された形状を示す断面図であり、以下、それぞれの場合に液晶の滴下量を算出する方法について述べる。
＜液晶の滴下量算出方法＞
図２〜図４は、各色のカラーフィルター層が多様な形態の段差を有しながら形成された形状を示す断面図であり、以下、それぞれの場合に液晶の滴下量を算出する方法について述べる。
まず、図２による液晶表示素子の構造によれば、下部基板（第１基板）１００と上部基板（第２基板）３００はシール材７００で密封されており、その中には液晶層５００が形成されている。
上部基板３００には、遮光膜３２０と、赤色(Ｒ)、緑色(Ｇ)、青色(Ｂ)のカラーフィルター層３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ、および共通電極３６０が順次形成される。但し、所謂ＩＰＳ(In-Plane Switching)モード液晶表示素子の場合、共通電極３６０は下部基板１００に形成される。
上部基板３００には、遮光膜３２０と、赤色(Ｒ)、緑色(Ｇ)、青色(Ｂ)のカラーフィルター層３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ、および共通電極３６０が順次形成される。但し、所謂ＩＰＳ(In-Plane Switching)モード液晶表示素子の場合、共通電極３６０は下部基板１００に形成される。
そして、各色のカラーフィルター層のうち、例えば、青色(Ｂ)のカラーフィルター層３４０ｃの上部の共通電極３６０上にスペーサー３８０が形成されている。
そして、青色(Ｂ)のカラーフィルター層３４０ｃと、赤色(Ｒ)のカラーフィルター層３４０ａ、および緑色(Ｇ)のカラーフィルター層３４０ｂの間には段差ｈが形成されている。
ここで、液晶の滴下量は、液晶セルの体積、つまり液晶セルの断面積と液晶セルの高さとの積から算出されるが、このように各色のカラーフィルター層の間に段差が形成された状態では液晶セルの高さは次のように算出される。
ここで、液晶の滴下量は、液晶セルの体積、つまり液晶セルの断面積と液晶セルの高さとの積から算出されるが、このように各色のカラーフィルター層の間に段差が形成された状態では液晶セルの高さは次のように算出される。
まず、スペーサー３８０は、３つの色のカラーフィルター層のうち青色(Ｂ)のカラーフィルター層３４０ｃの上部に形成されるので、全体の液晶セルのうち１/３に当る領域の液晶セルの高さはスペーサー３８０の高さＤとして計算される。
そして、残り２/３に当る領域の液晶セルの高さは、スペーサー３８０の高さＤに段差ｈを合わせた値(Ｄ＋ｈ)として計算される。
結局、全体の液晶セルの高さＨは、[１/３(Ｄ)＋２/３(Ｄ＋ｈ)]として計算される。ここで、ｈは、全体の段差の平均値Ｘで表わすことができる。
次に、図３による液晶表示素子について説明すると、液晶表示素子の構造は各色のカラーフィルター層３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃの間の段差の状態を除いては図２と同一である。
図３に示した各色のカラーフィルター層３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ間の段差については、スペーサー３８０が位置する青色(Ｂ)のカラーフィルター層３４０ｃと、緑色(Ｇ)のカラーフィルター層３４０ｂとの間には段差がない反面、赤色(Ｒ)のカラーフィルター層３４０ａとの間には段差ｈが形成されている。
図３に示した各色のカラーフィルター層３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ間の段差については、スペーサー３８０が位置する青色(Ｂ)のカラーフィルター層３４０ｃと、緑色(Ｇ)のカラーフィルター層３４０ｂとの間には段差がない反面、赤色(Ｒ)のカラーフィルター層３４０ａとの間には段差ｈが形成されている。
このように各色のカラーフィルター層３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃの間に段差が形成された状態における液晶セルの高さは次のように算出される。
まず、スペーサー３８０は、３つの色のカラーフィルター層のうち青色(Ｂ)のカラーフィルター層３４０ｃの上部に形成されるので、全体の液晶セルのうち１/３に当る領域の液晶セルの高さはスペーサー３８０の高さＤとして計算される。
まず、スペーサー３８０は、３つの色のカラーフィルター層のうち青色(Ｂ)のカラーフィルター層３４０ｃの上部に形成されるので、全体の液晶セルのうち１/３に当る領域の液晶セルの高さはスペーサー３８０の高さＤとして計算される。
また、１/３に当る緑色(Ｇ)のカラーフィルター層３４０ｂ領域の液晶セルの高さも、同様にスペーサー３８０の高さＤとして計算される。
そして、残りの１/３に当る赤色(Ｒ)のカラーフィルター層３４０ａの領域の液晶セルの高さは、スペーサー３８０の高さＤに段差ｈを合わせた値(Ｄ＋ｈ)として計算される。
結局、液晶セルの高さＨは、[１/３(Ｄ)＋１/３(Ｄ)＋１/３(Ｄ＋ｈ)] ＝[１/３(Ｄ)＋１/３(２Ｄ＋ｈ)]＝[１/３(Ｄ)＋２/３(Ｄ＋ｈ/２)]として計算される。ここで、ｈ/２は、段差の平均値Ｘで表わすことができる。
次に、図４による液晶表示素子について説明すると、液晶表示素子の構造は、各色のカラーフィルター層３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃの間の段差の状態を除いては図２と同一である。
各色のカラーフィルター層３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃの間の段差に関連するが、スペーサー３８０が位置する青色(Ｂ)のカラーフィルター層３４０ｃと、緑色(Ｇ)のカラーフィルター層３４０ｂとの間には段差ｈ１が形成されており、赤色(Ｒ)のカラーフィルター層３４０ａとは段差ｈ２が形成されている。
このように各色のカラーフィルター層３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃの間に段差が形成された状態で液晶セルの高さは次のように算出される。
まず、スペーサー３８０は、３つの色のカラーフィルター層のうち青色(Ｂ)のカラーフィルター層３４０ｃの上部に形成されるので、全体の液晶セルのうち１/３に当る領域の液晶セルの高さはスペーサー３８０の高さＤとして計算される。
まず、スペーサー３８０は、３つの色のカラーフィルター層のうち青色(Ｂ)のカラーフィルター層３４０ｃの上部に形成されるので、全体の液晶セルのうち１/３に当る領域の液晶セルの高さはスペーサー３８０の高さＤとして計算される。
そして、１/３に当る緑色(Ｇ)のカラーフィルター層３４０ｂ領域の液晶セルの高さは、スペーサー３８０の高さＤに段差ｈ１を合わせた値(Ｄ＋ｈ１)として計算される。
そして、残りの１/３に当る赤色(Ｒ)のカラーフィルター層３４０ａの領域の液晶セルの高さは、スペーサー３８０の高さＤに段差ｈ２を合わせた値(Ｄ＋ｈ２)として計算される。
結局、液晶セルの高さＨは、[１/３(Ｄ)＋１/３(Ｄ＋ｈ１)＋１/３(Ｄ＋ｈ２)]＝[１/３(Ｄ)＋１/３(２Ｄ＋ｈ１＋ｈ２)]＝[１/３(Ｄ)＋２/３(Ｄ＋(ｈ１＋ｈ２)/２]として計算される。ここで、(ｈ１＋ｈ２)/２は、段差の平均値Ｘに当る。
以上から分かるように、スペーサー３８０が三つの色のカラーフィルター層のうち何れか一つの色のカラーフィルター層の上部に位置する場合、液晶セルの高さＨは[１/３(Ｄ)＋２/３(Ｄ＋Ｘ)]として計算される。ここで、Ｄはスペーサーの高さで、Ｘはスペーサーが位置する何れか一つの色のカラーフィルターと、スペーサーが位置しない他の二つの色のカラーフィルターとの間の段差の平均値である。
一方、図２〜図４は、スペーサー３８０が青色のカラーフィルター層３４０ｃの上部に形成された形状のみを図示したが、これに限定されず、赤色のカラーフィルター層３４０ａまたは緑色のカラーフィルター層３４０ｂの上部に形成されることもある。
また、図２〜図４は、スペーサー３８０が他のカラーフィルター層より高く形成されたカラーフィルター層の上部に形成された形状のみを示したが、他のカラーフィルター層より低く形成されたカラーフィルター層の上部に形成されることもあり、その場合には段差ｈ、ｈ１、ｈ２および段差の平均値Ｘは負数となる。
＜液晶表示素子の製造方法＞
図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の一実施例による液晶表示素子の製造工程を示す斜視図である。図面には一つの液晶セルのみ示されているが、基板の大きさによって複数の液晶セルが形成され得る。
図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の一実施例による液晶表示素子の製造工程を示す斜視図である。図面には一つの液晶セルのみ示されているが、基板の大きさによって複数の液晶セルが形成され得る。
まず、図５Ａに示したように、下部基板１００と上部基板３００を準備する。
図示してはいないが、下部基板１００上には、縦横に交差して画素領域を定義する複数のゲート配線とデータ配線を形成し、ゲート配線とデータ配線との交差点にゲート電極、半導体層、ソース電極、およびドレイン電極を含んでなる薄膜トランジスタを形成し、この薄膜トランジスタと連結される画素電極を画素領域に形成する。
図示してはいないが、下部基板１００上には、縦横に交差して画素領域を定義する複数のゲート配線とデータ配線を形成し、ゲート配線とデータ配線との交差点にゲート電極、半導体層、ソース電極、およびドレイン電極を含んでなる薄膜トランジスタを形成し、この薄膜トランジスタと連結される画素電極を画素領域に形成する。
また、上部基板３００上には、ゲート配線、データ配線、および薄膜トランジスタの形成領域から光が漏洩することを遮断するための遮光膜を形成し、この遮光膜上に赤色、緑色、および青色のカラーフィルター層を形成し、カラーフィルター層上に共通電極を形成する。
ここで、赤色、緑色、および青色のカラーフィルター層には段差が発生し得る。
ここで、赤色、緑色、および青色のカラーフィルター層には段差が発生し得る。
一方、ＩＰＳモードの液晶表示素子の場合は、共通電極を上部基板上に形成せず、下部基板上に形成する。より具体的には共通電極を画素電極と平行に形成して、画素電極と共通電極との間で横電界を誘導する。
そして、下部基板１００または上部基板３００上には、液晶セルのセルギャップを維持するためのスペーサーが形成される。このようなスペーサーは、赤色、緑色、および青色のカラーフィルターのうち何れか一つの色のカラーフィルター層の上部に形成される。
上記スペーサーとして、ボールスペーサー又はカラムスペーサーが適用され得るが、ボールスペーサーの場合、大面積に適用する場合にセルギャップが不均一になるという短所があるので、大面積の基板にはカラムスペーサーを用いることが好ましい。
また、下部基板１００および上部基板３００のうち少なくとも一つの基板上には、液晶の初期配向のための配向膜を形成できる。この際、配向膜はポリアミドまたはポリイミド系の化合物、ＰＶＡ（ポリビニールアルコール）、ポリアミック酸などの物質をラビング配向処理して形成することもでき、ＰＶＣＮ(ポリビニルシンナメート；polyvinylcinnamate)、ＰＳＣＮ(polysiloxanecinnamate)、またはＣｅｌＣＮ(セルロースシンナメート；cellulosecinnamate)系の化合物のような光反応性の物質を光配向処理して形成することもできる。
そして、図５Ｂに示したように、下部基板１００上に液晶５００を滴下して液晶層を形成し、上部基板３００にシール材７００を形成する。シール材７００は、上部基板３００の周縁に注入口のない閉鎖されたパターンで形成する。その形成方法としては、スクリーン印刷法やディスペンサー法を用いることができる。
シール材７００としては、ＵＶ硬化型のシール材を用い、より具体的には両末端にアクリル基が結合されたポリマーを開始材と混合して用いたり、一方の末端にはアクリル基が、他方の末端にはエポキシ基が結合されたポリマーを開始材と混合して用いることができる。
液晶５００の滴下量は上述した方法によって算出される。このように算出された適正量の液晶５００は、下部基板１００の中央部に滴下することが好ましいが、その理由は、後の工程でシール材７００が硬化する前に液晶５００がシール材７００と接すると、液晶５００が汚染されるからである。このように中央部に滴下した液晶５００は、シール材７００が硬化した後にも徐々に広がり、基板の全体に同一の密度で分布するようになる。
一方、図面では下部基板１００上に液晶５００を滴下し、上部基板３００にシール材７００を形成する形態を示したが、これに限定されず、上部基板３００上に液晶５００を滴下し、下部基板１００にシール材７００を形成することもある。また、液晶５００とシール材７００を同一の基板に形成することもできる。但し、液晶５００とシール材７００を同一の基板に形成する場合、液晶およびシール材が形成される基板と、そうでない基板とを扱う工程間に不均衡が発生して工程時間が長くなり、液晶とシール材が同一の基板に形成されることにより、上下両基板を貼り合わせる工程の前にシール材に汚染物質が形成されても基板洗浄ができなくなるため、液晶とシール材は互いに異なる基板に形成することが好ましい。
そして、図５Ｃに示したように、下部基板１００と上部基板３００とを貼り合わせる。この貼り合わせ工程は、液晶が滴下された下部基板１００を下面に位置させ、上部基板３００のレイヤー形成面が下部基板１００と向かい合うように１８０度回転させて上面に位置させ、貼り合わせる。
次いで、図示してはいないが、上記貼り合わせ工程以後にシール材７００の硬化工程を更に行う。シール材７００の硬化工程はシール材の材料に応じて決定されるが、上述したＵＶ硬化型シール材の場合には、ＵＶ照射工程だけ、またはＵＶ照射工程および加熱工程の組合せでシール材の硬化工程が行われる。
尚、シール材を硬化するためにＵＶを照射する時、ＵＶを貼り合わせた基板の全面に照射する場合には、基板上に形成された薄膜トランジスタなどの素子特性に悪影響を与えることがあり、液晶の初期配向のために形成する配向膜のプレチルト角が変更され得る。したがって、シール材の硬化のためにＵＶを照射する場合には、シール材７００が形成された領域以外の領域をマスクで遮って行うことが好ましい。
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に自明な範囲内で変更が可能である。
１００ 下部基板
３００ 上部基板
３２０ 遮光層
３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ カラーフィルター層３８０ スペーサー
５００ 液晶層
７００ シール材
３００ 上部基板
３２０ 遮光層
３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ カラーフィルター層３８０ スペーサー
５００ 液晶層
７００ シール材
Claims (16)
- 第１基板および第２基板を準備する工程と、
前記第１基板上に複数の色のカラーフィルター層を形成する工程と、
前記第１基板および第２基板のうち何れか一方の基板上にセルギャップを維持するためのスペーサーを形成する工程と、
滴下する液晶量を決定する工程と、
前記第１基板および第２基板のうち何れか一方の基板上に前記決定された量の液晶を滴下する工程とを含んでなり、
前記滴下する液晶量は、液晶セルの断面積と液晶セルの高さとの積によって決定され、前記液晶セルの高さは、前記スペーサーの高さと前記複数の色のカラーフィルター層の間の段差を組み合せて決定することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。 - 前記スペーサーは、前記複数の色のカラーフィルター層のうち何れか一つの色のカラーフィルター層の上部に形成することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記液晶セルの高さは、次式によって決定することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子の製造方法。
Ｈ＝１/３(Ｄ)＋２/３(Ｄ＋Ｘ)
但し、Ｈは前記液晶セルの高さ、Ｄは前記スペーサーの高さ、Ｘは、前記スペーサーが位置する何れか一つの色のカラーフィルター層と、前記スペーサーが位置しない他の色のカラーフィルター層との間の段差の平均値である。 - 前記複数の色のカラーフィルター層上に共通電極を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記第１基板上に遮光層を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記スペーサーはカラムスペーサーであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記第１基板および第２基板のうち液晶が滴下されない基板上にシール材を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記第１基板および第２基板のうち何れか一方の基板上にシール材を形成する工程と、
前記第１および第２両基板を貼り合わせる工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。 - 前記第１および第２両基板を貼り合わせる工程の後に、ＵＶを照射してシール材を硬化させる工程を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記第１および第２両基板を貼り合わせる工程の後に、ＵＶ照射および加熱によってシール材を硬化させる工程を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 第１基板および第２基板と、
前記第１基板上に形成された複数の色のカラーフィルター層と、
前記第１および第２基板の間に形成されるセルギャップを維持するためのスペーサーと、
前記第１および第２基板の間に形成される液晶層とを含んでなり、
前記液晶層の液晶の量は、液晶セルの断面積と該液晶セルの高さとの積によって決定され、前記液晶セルの高さは、前記スペーサーの高さと前記複数の色のカラーフィルター層の間の段差を組み合せて決定されることを特徴とする液晶表示素子。 - 前記スペーサーは、前記複数の色のカラーフィルター層のうち何れか一つの色のカラーフィルター層の上部に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示素子。
- 前記液晶セルの高さは、次式によって決定することを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示素子。
Ｈ＝１/３(Ｄ)＋２/３(Ｄ＋Ｘ)
但し、Ｈは前記液晶セルの高さ、Ｄは前記スペーサーの高さ、Ｘは、前記スペーサーが位置する何れか一つの色のカラーフィルター層と、前記スペーサーが位置しない他の色のカラーフィルター層との間の段差の平均値である。 - 前記複数の色のカラーフィルター層は、赤色、緑色、および青色のカラーフィルター層からなることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示素子。
- 前記複数の色のカラーフィルター層上に共通電極が更に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示素子。
- 前記第１基板上に遮光層が更に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示素子。
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