JP2007233289A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】滴下注入法により液晶を充填する際に、液晶滴下量にばらつきがあっても、より精度よく理想的なセルギャップ幅を実現する。
【解決手段】シール材塗布ステップにおいて、第１の基板上に、シール材により、閉じた領域を形成するとともに、閉じた領域内に、表示領域となる液晶充填領域と、液晶充填領域の外周側であって余剰液晶又は真空気泡を取り込むための捕捉領域とを形成する。液晶充填領域と捕捉領域との間には、液晶充填領域に滴下された液晶が捕捉領域に流出し得る漏洩路が設けられている
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。

薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子が形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタ（ＣＦ）が形成されたＣＦ基板と、これらの２枚の基板で挟まれた液晶と、で構成される液晶表示装置のパネルがある。また、このようなパネルの液晶充填方法として、滴下注入法（ＯＤＦ：Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌｉｎｇ）が知られている（特許文献１参照）。

滴下注入法では、一方の基板に、ディスペンサまたはスクリーン印刷により、シールパターンを形成する。そして、シールパターンを形成した基板に、所定量の液晶を滴下し、もう一方の基板を真空中でアライメントして重ね合わせ、圧着する。

特開平２００３−３１５８１０号公報

ところで、液晶滴下法では、液晶の滴下量のばらつきが大きな影響を及ぼす。具体的には、液晶滴下量が多いと２枚の基板の間隔（ギャップ）が大きくなり、逆に、液晶滴下量が少ないとギャップが小さくなる。さらに、液晶滴下量が多すぎると、シール材を越えてしまい、液晶漏れの原因となる。また、液晶滴下量が少なすぎると、液晶が入らない部分（真空気泡：ボイド）が残り、表示欠陥の一因となる。したがって、理想とおりのギャップのパネルを得るためには、シール材で囲まれた空間に過不足なく液晶を充填する必要がある。

一方で、液晶の過不足が生じる原因として、滴下装置による滴下量ばらつきの他に、基板表面の段差のばらつきやギャップ材のばらつきなどが挙げられるが、これらのばらつきを高精度化するのは難しい。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、液晶滴下量にばらつきがあっても、より精度よく理想的なギャップ幅を実現することにある。

上記課題を解決すべく、本発明では、液晶滴下量（Ｖ）＝パネル内容積＝シールパターンで囲まれた面積（Ｓ）×ギャップ（Ｈ）であることに着目した。そして、ギャップ（Ｈ）を一定にしつつ、液晶滴下量（Ｖ）のばらつきに対処するために、意図的にシールパターンで囲まれた面積（Ｓ）を可変にした。こうして、シールパターンを、余剰液晶または真空気泡を吸収できる構造とした。

本発明の第１の態様は、第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置の製造方法であって、前記第１の基板にシール材を塗布するシール材塗布ステップと、前記第１の基板の前記シール材で囲まれた領域に液晶を滴下する液晶滴下ステップと、前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせるステップとを有している。そして、前記シール材塗布ステップは、第１のシール枠と、当該第１のシール枠の内側に第２のシール枠とを塗布する。前記第２のシール枠の少なくとも一部は、開口している。前記第２のシール枠を複数のシール材料膜を順次並べて形成するとき、当該第２のシール枠における前記開口は、シール材料膜の隣り合う一対を隔てる間隙（ＧＡＰ）とも記される。

前記第２のシール枠の開口部は、液晶の滴下位置から近いほど、単位範囲あたりの開口率が小さくなるように設けられていてもよい。当該第２のシール枠が、例えば矩形状に並ぶ前記複数のシール材料膜で構成されるとき、隣り合うシール材料膜の各一対を隔てる間隙は、前記液晶の滴下位置に近付くほど狭まる。

前記第２のシール枠の開口部は、液晶の滴下位置から近いほど、単位範囲あたりの開口率が小さくなるように設けられていてもよい。

また、前記シール材塗布ステップは、前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせたときにおいて、前記第１の基板と前記第２の基板と前記第１のシール枠とで囲まれた容積が、前記第２のシール枠の体積と前記液晶の滴下量のばらつきの最大量の合計に等しくなるように、前記第１のシール枠と前記第２のシール枠を塗布するようにしてもよい。

また、前記シール材塗布ステップは、前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせたときにおいて、前記第２のシール枠の内側の容積が、前記液晶の滴下量のばらつきの最小量と等しくなるように、前記第２のシール枠を塗布するようにしてもよい。

本発明の第２の態様は、第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置の製造方法であって、前記第１の基板にシール材を塗布するシール材塗布ステップと、前記第１の基板の前記シール材で囲まれた内側に液晶を滴下する液晶滴下ステップと、前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせるステップとを有している。そして、前記シール材塗布ステップは、前記第１の基板上に、前記シール材により、閉じた領域を形成するとともに、
前記閉じた領域内に、表示領域となる液晶充填領域と、前記液晶充填領域の外周側であって余剰液晶又は真空気泡を取り込むための捕捉領域とを形成する。前記液晶充填領域と前記捕捉領域との間には、前記液晶充填領域に滴下された液晶が前記捕捉領域に流出し得る漏洩路が設けられている。

本発明の第３の態様は、前記液晶表示装置の製造方法により製造された液晶表示装置である。

本発明の第４の態様は、第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置であって、前記液晶を封止するシール材は、第１のシール枠と、前記第１のシール枠の内側に設けられた第２のシール枠とからなる。そして、前記第１のシール枠と前記第２のシール枠との間には、余剰液晶または真空気泡を取り込むための空間が設けられている。

以下に、本発明の一実施形態が適用された液晶表示装置の製造方法について説明する。なお、本実施形態の製造方法は、液晶充填工程に特徴があり、それ以外のパネル製造工程については、公知の方法を採用できるので、説明を省略する。

本実施形態では、液晶の充填方法として、滴下注入法を用いる。そして、その際のシールパターンに工夫をしている。

図１は、液晶充填工程を説明するための図である。なお、本実施形態では、ＴＦＴ基板を第１の基板、ＣＦ基板を第２の基板として説明するが、それぞれ逆であってもよい。

本実施形態の製造方法は、液晶滴下量のばらつきの影響を受け易い小型パネルの製造に好適である。そのため、パネルサイズ（対角寸法）は、０．８〜１２インチの範囲であってもよい。基板サイズには制限が無く、その主面への小型パネルの多面付けが可能である。また、パネルが多面付けされる基板主面上のシールパターンを、内周シール枠の複数個を１つの外周シール枠で囲むように形成することができる。

なお、第１の基板には、対向する第２の基板との間隔を適切に保持するためのギャップ材（スペーサ）が配置されているとする。

まず、第１の基板１００に、シール材を塗布する。

シール材は、紫外線硬化性の接着剤である。本実施形態では、後述するように、シール材の塗布の方法としては、ディスペンサを用いる方法やスクリーン印刷法などが考えられるが、後述するように離間したパターン（破線状）を形成する必要があるので、スクリーン印刷法を用いるのが好ましい。

シール材は、第１の基板上に、図１（Ａ）に示すようなシールパターンで印刷する。シールパターンは、第１の基板１００の外縁に沿った外周シール枠３１０と、外周シール枠３１０の内側にある内周シール枠３２０とからなる。

外周シール枠３１０を設けるのは、２枚の基板を貼り合わせたときに、内周シール枠３２０との間の領域１５５を真空にするためである。領域１５５を真空にすれば、大気圧を利用して、確実に圧着を行うことができる。外周シール枠３１０は、面取り工程において、切り捨てられる部分であり、液晶を封止する内周シール枠３２０とその役目が実質的に異なる。なお、このような機能を持った外周シール枠３１０は、複数設けてもよい。

内周シール枠３２０は、表示領域１５０に充填する液晶４００を封止するために設けられる。内周シール枠３２０は、２重の枠からなり、第１の内周シール枠３２１と、第１のシール枠３２１の内側の第２の内周シール枠３２２とからなる。第２の内周シール枠３２２に囲まれた領域は、表示領域１５０となる。

第１の内周シール枠３２１と第２の内周シール枠３２２との間は、余剰液晶や真空気泡を取り込むための捕捉領域１５２となる。

内周シール枠３２０の塗布パターンは、第１の内周シール枠３２１と第２の内周シール枠３２２との間に、貼り合わせ完了後でも僅かな隙間が残り、ここに余剰液晶や真空気泡が捕捉されるようなものであるのが好ましい。

そのため、第１の内周シール枠３２１の塗布パターンは、矩形状の閉じた線である。第１の内周シール枠３２１は、滴下された液晶が真空領域１５５に漏れ出ないようにするための、いわば堤防となる。

第２の内周シール枠３２２は、破線状のパターンである。いいかえれば、第２の内周シール枠３２２には、複数の開口部３２２ｘが存在する。この開口部３２２ｘは、滴下位置Ｐに滴下された液晶の余剰分が表示領域１５０から捕捉領域１５２に流通するための漏洩路となる。

第２の内周シール枠３２２は、２枚の基板の貼り合わせ時に押しつぶされて変形するが、この変形により、その開口部３２２ｘが閉鎖されるのが好ましい。すなわち、第２の内周シール枠３２２は、貼り合わせ時の変形により破線が連続化するようなパターンで塗布するのが好ましい。

また、２枚の基板を貼り合わせたときにおいて、第１の基板１００と第２の基板２００と第１の内周シール枠３２１とで囲まれた容積（Ｓ１）が、第２のシール枠３２２を形成するシール材の体積（Ｖ１）と、液晶の滴下量のばらつきの最大量（Ｖ２）の合計に等しくなるのが好ましい（すなわち、Ｓ１＝Ｖ１＋Ｖ２）。こうすれば、滴下量のばらつきの最大量の液晶が滴下された場合でも、内周シール枠３２０から液晶が漏れ出ることがない。

また、２枚の基板を貼り合わせたときにおいて、第２のシール枠３２２の内側の容積が、液晶の滴下量のばらつきの最小量と等しくなるのが好ましい。こうすれば、滴下量のばらつきの最小量の液晶が滴下された場合でも、第２の内周シール枠３２２で囲まれた表示領域に不足なく液晶が充填されるので、ギャップ幅を理想に近づけることができる。

また、第２の内周シール枠３２２の開口部３２２ｘは、液晶滴下位置Ｐに近いほど、単位範囲あたりの開口率が小さいのが好ましい。開口率を小さくするのは、開口部３２２ｘの数を少なくしたり、狭くすることで達成できる。図１（Ａ）の例では、第２の内周シール枠３２２のパターンは、破線状に描画されているが、滴下位置Ｐに近い部分３２２Ｌでは、長く連続させ、滴下位置Ｐから遠い部分３２２Ｓでは、短く連続させている。

このように、単位範囲あたりの開口率を不均一にするのは、滴下された液晶を、表示領域１５０に一様に広げた後に、余剰分のみを捕捉領域１５２に追い出すためである。

滴下した液晶は、滴下位置Ｐを中心として、円形または楕円形に流動して広がる。そのため、液晶が第２の内周シール枠３２２に到達する時間は、場所によって異なる。したがって、第２の内周シール枠３２２に早く到達した液晶が直ぐに捕捉領域１５２に漏れ出ると、表示領域１５０に充填される液晶が不足する可能性がある。そこで、滴下した液晶が早く到達する部分には、単位範囲あたりの開口率を小さくし、他の部分よりも堤防としての機能を持たせることとした。

図２（Ａ）は、シール材の塗布直後のパターンの上面図であり、図２（Ｂ）はその断面図である。図示するように、塗布直後では、シール材は、ドーム状に盛り上がった状態である。この状態での、第１の内周シール枠３２１及び第２の内周シール枠３２２の線幅は、例えば、１０〜４００μｍの範囲であり、盛り上がりの高さは、線幅の約１／３〜１／２０であり、例えば、１／１０である。また、第１の内周シール枠３２１と第２の内周シール枠３２２との間隔は、例えば、２０〜８００μｍの範囲である。

なお、液晶漏れを確実に防止する観点から、第１の内周シール枠３２１の線幅は、第２の内周シール枠３２２の線幅より太いのが好ましい。

こうして、シール材を印刷すると、図１（Ｂ）に示すように、液晶４００を滴下した後、真空中で、第２の基板２００をアライメントして重ね合わせる。なお、滴下位置Ｐは、液晶が均一に広がるように、表示領域１５０のほぼ中心とする。また、複数の位置から滴下する場合も、第２の内周シール枠３２２から均等な位置とする。

２枚の基板を貼り合わせて、徐々に圧力を加えていくと、シール材は、押しつぶされて変形していく。また、液晶４００は、２枚の基板１００，２００の挟み込む力により、表示領域１５０の全体に広がっていく。

このとき、図１（Ｂ）に示すように、余剰液晶４１０は、第２の内周シール枠３２２の開口部３２２ｘを通って、捕捉領域１５２に漏れ出す。

さらに、２枚の基板１００，２００の間隔が予め定めた値になるまで圧力を加えると、図１（Ｃ）に示すように、シール材３１０，３２０は、さらに押しつぶされて変形する。

第２の内周シール枠３２２の開口部３２２ｘは、かかる変形により部分的に若しくは全てが閉鎖する。また、第１の内周シール枠３２１と、第２の内周シール枠３２２は、部分的に接合する。

貼り合わせ完了時には、２枚の基板１００，２００の間には、外周の真空領域５２０のほかに、それぞれ閉鎖された、表示領域１５０に相当する液晶充填空間５１０と、余剰液晶４１０が取り込まれた空間５１５と、液晶が流れ込む前に閉鎖され真空気泡となった空間５１６とが形成される。

図２（Ｃ）は、塗布されたシール材が２枚の基板により押しつぶされた状態の断面図である。シール材は、押しつぶされて、幅が広がり、板状に平坦化される。シール幅は、余剰液晶４１０が取り込まれた隙間部分（約１００μｍ）を含めて、６００〜８００μｍとなる。

貼り合わせ完了後は、紫外線を照射し、さらに加熱することで、シール材を完全に硬化させ、液晶が充填されたパネルが完成する。

以上、２枚の基板を貼り合わせ、液晶を充填する工程について説明した。その後は、公知の製造プロセス（洗浄、面取り工程、偏光板張付け工程など）により、液晶表示装置が完成する。

以上、本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置の製造方法について説明した。

上記実施形態によれば、液晶の滴下量にばらつきがあっても、シールパターンがそれに対応してパネル容積をセルフアライメントするため、２枚の基板のギャップを理想のものに近づけることが容易となる。すなわち、従来の方法にくらべ、滴下量がより”おおざっぱ”であっても、仕様として許容されるセルギャップを備えたパネルを製造することができる。また、液晶漏れや真空気泡の表示面での発生が無く、歩留まりが向上して低コストを実現できる。

＜実施例＞
以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

本実施例では、４２×３１．５の２インチサイズの小型液晶ディスプレイパネルを作製した。なお、ギャップ材として、直径４μｍのポリスチレンビーズを使用した。

まず、配向膜を製膜した素ガラス基板に、スクリーン印刷にて、図１（Ａ）に示したパターンで、紫外線硬化型シール材を塗布した。

第１の内周シール枠３２１及び第２の内周シール枠３２２の線幅は、１５０μｍであり、盛り上がりの高さは、１５μｍであった。また、第１の内周シール枠３２１と、第２の内周シール枠３２２との間隔は、３００μｍであった（図２（Ｂ）参照）。

図３は、滴下する液晶量を変化させて、貼り合わせ完了後のギャップの変化を調べた結果である。なお、２枚の基板を貼り合わせたときに、ギャップが４μｍとなるときの液晶滴下量の過不足を０％とした。また、仕様として許されるギャップは、３．９〜４．１μｍの範囲であるとする。

図中、実線は、本実施例により製造したパネルである。破線は、第２の内周シール枠３２２を設けなかった、従来の方法で製造したパネルである。

図示するように、従来の方法では、ギャップ幅を許容範囲に収めるためには、液晶滴下量の過不足を−２．５％〜２．５％の極狭い範囲に制御する必要がある。

一方、本願発明の製造方法では、液晶滴下量の過不足が、−４．５〜＋４．５％と広い範囲であっても、ギャップを許容範囲に収めることができることが分かる。すなわち、本実施例によれば、従来の方法にくらべ、滴下量がより”おおざっぱ”であっても、仕様として許容されるギャップを備えたパネルを製造することができた。

液晶充填工程を説明するための図。図１（Ａ）は、シール材の塗布直後の平面図。図１（Ｂ）は、貼り合わせ直後の平面図。図１（Ｃ）は、貼り合わせ完了時の平面図。 図２（Ａ）は、シール材の塗布直後の上面図。図２（Ｂ）は、シール材の塗布直後の断面図。図２（Ｃ）は、貼り合わせ完了時の断面図。 液晶量の過不足とギャップ幅の関係を示す図。

符号の説明

１００・・・第１の基板
１５０・・・表示領域、１５２・・・捕捉領域、１５５・・・真空領域、
２００・・・第２の基板
３１０・・・外周シール枠
３２０・・・内周シール枠、３２１・・・第１の内周シール枠、３２２・・・第２の内周シール枠、３２２ｘ・・・開口部
４００・・・液晶
５１０・・・液晶充填空間

Claims (7)

1. 第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置の製造方法であって、
   前記第１の基板にシール材を塗布するシール材塗布ステップと、
   前記第１の基板の前記シール材で囲まれた領域に液晶を滴下する液晶滴下ステップと、
   前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせるステップとを有し、
   前記シール材塗布ステップは、
   第１のシール枠と、当該第１のシール枠の内側に第２のシール枠とを塗布し、
   前記第２のシール枠の少なくとも一部は、開口している
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
   前記第２のシール枠の開口部は、液晶の滴下位置から近いほど、単位範囲あたりの開口率が小さくなるように設けられている
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
3. 請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
   前記シール材塗布ステップは、
   前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせたときにおいて、前記第１の基板と前記第２の基板と前記第１のシール枠とで囲まれた容積が、前記第２のシール枠の体積と前記液晶の滴下量のばらつきの最大量の合計に等しくなるように、前記第１のシール枠と前記第２のシール枠を塗布する
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
4. 請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
   前記シール材塗布ステップは、
   前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせたときにおいて、前記第２のシール枠の内側の容積が、前記液晶の滴下量のばらつきの最小量と等しくなるように、前記第２のシール枠を塗布する
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
5. 第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置の製造方法であって、
   前記第１の基板にシール材を塗布するシール材塗布ステップと、
   前記第１の基板の前記シール材で囲まれた内側に液晶を滴下する液晶滴下ステップと、
   前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせるステップとを有し、
   前記シール材塗布ステップは、前記第１の基板上に、前記シール材により、
   閉じた領域を形成するとともに、
   前記閉じた領域内に、表示領域となる液晶充填領域と、前記液晶充填領域の外周側であって余剰液晶又は真空気泡を取り込むための捕捉領域とを形成し、
   前記液晶充填領域と前記捕捉領域との間には、前記液晶充填領域に滴下された液晶が前記捕捉領域に流出し得る漏洩路が設けられている
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶表示装置の製造方法により製造された液晶表示装置。
7. 第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置であって、
   前記液晶を封止するシール材は、
   第１のシール枠と、
   前記第１のシール枠の内側に設けられた第２のシール枠とからなり、
   前記第１のシール枠と前記第２のシール枠との間には、余剰液晶または真空気泡を取り込むための空間が設けられている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
   
   

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