JP2007264102A - 液晶表示パネルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のシール剤を用いることが可能で、且つ、従来よりも十分に硬化することが可能で、信頼性の高い狭額縁の液晶表示パネルの製造方法を提供する。
【解決手段】第１基板１００ａと、第２基板１００ｂと、液晶層と、液晶層を包囲するシール部１０５と、ロスニコル状態に配置された一対の偏光板１２２ａおよび１２２ｂとを有する。第１基板１００ａは、透明基板１０１ａと、透明基板の表示領域１０２の液晶層側に設けられたカラーフィルタ層１０６とを有し、非表示領域１０４には遮光層を有しない。シール部は、光硬化性樹脂を含むシール剤から形成されており、カラーフィルタ層１０６の周辺部であって、光硬化性樹脂を硬化するための光を透過する領域に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示パネルおよびその製造方法に関する。

液晶表示パネルは一対の基板の間に設けられた液晶層を備えている。液晶層は一対の基板とシール部によって封入された液晶材料で構成されている。シール部は光硬化性樹脂を含むシール剤を硬化することによって形成され、一対の基板を接着するとともに液晶層を包囲している。一対の基板間に液晶層を形成する方法として、真空注入法と滴下法とが用いられている。

まず、真空注入法を用いた液晶表示パネルの作製プロセスは、以下の工程を包含している。

（ａ１）液晶表示パネルを構成する一対の基板（典型的にはカラーフィルタ基板およびＴＦＴ基板）の一方の基板上に、シール剤を用いて所定のパターンを形成する。この後、一対の基板を貼り合わせて、シール剤を硬化し、液晶セルを得る。シール剤のパターン（シールパターンという。）は、液晶層が形成される領域（表示領域を包含する領域）を規定するとともに、注入口を形成するように、形成される。

（ａ２）得られた液晶セル内を真空に排気した後、注入口に液晶材料を接触させながら、液晶セル内と外部との気圧差および毛細管現象を利用して、液晶材料を注入する。

（ａ３）その後、注入口を封止剤で封止する。本明細書においては特に示さない限り、シール剤で形成された部分および封止剤で形成された部分の両方を含む、一対の基板間において液晶層の外延を規定する構成要素をシール部ということにする。

これに対し、滴下法では、以下の工程をとる。

（ｂ１）一対の基板の内の一方の基板上に、液晶層を形成する領域を包囲するようにシール剤でパターンを形成した後、シール剤のパターンで包囲された領域内に液晶材料を滴下する。

（ｂ２）その後、他方の基板と貼り合せた後、シール剤を硬化する。

滴下法においては、シール剤で形成されるパターンは、液晶層が形成される領域を完全に包囲する必要があるので、ディスペンサーなどを用いてシールパターンを描画すると、少なくとも１つの継ぎ目部が形成されることになる。

従来、シールパターンの形成方法として、スクリーン印刷法やディスペンサーを用いた描画法が知られているが、滴下法が採用される大型の液晶表示パネルをはじめ、描画法の利用が広がっている。

液晶表示パネルは、表示領域とその周辺の非表示領域（「額縁領域」といわれることもある。）とを有している。表示領域には複数の画素が形成されており、各画素の液晶層の配向状態を変化させることによって、表示を行う。カラーフィルタ基板の表示領域にはカラーフィルタ層が設けられており、非表示領域にはブラックマトリクスと呼ばれる遮光層が設けられている。遮光層は、表示領域内の隣接する画素間、画素列の間または画素行の間にも設けられる。遮光層は表示品位の低下の原因となる不要な光が観察者に達するのを防ぐために設けられるもので、クロム（Ｃｒ）など金属膜や黒色樹脂膜で形成される。

シール部は、本来的には遮光される非表示領域に設けられるが、光硬化性樹脂を含むシール剤を用いて形成されるので、シール剤を硬化するための光照射が可能な構成とする必要がある。そこで、従来、例えば図３に模式的に示す液晶表示パネル２００ように、非表示領域２０４内の表示領域２０２に近い部分に遮光層２０３を設け、遮光層２０３のさらに外側にシール部２０５を設けた構成が採用されていた。しかしながら、このような構成を採用すると、幅の広い額縁領域が必要となり、液晶表示パネルが大きくなるという問題がある。

これに対し、図４に示す液晶表示パネル３００ように、表示領域３０２の周辺の非表示領域３０４に形成された遮光層３０３と一部が重なるようにシール部３０５を形成した構成が採用されることもあった（特許文献１の図１０４参照）。しかしながら、この構成を採用すると、遮光層３０３と重なった領域に設けられたシール剤に十分に光が照射されず、シール剤の硬化が不十分となる。硬化が不十分なシール剤が液晶材料と接触すると、例えば、シール剤中のイオン性不純物が液晶材料中に溶出し、表示むらを発生させる、あるいは、シール部３０５の機械的強度が不十分なためにシール部が剥離するなどの問題があった。

この問題を解決するために、特許文献１は、図５に示す構成を開示している（特許文献１の図１参照）。図５に示す液晶表示パネル４００は、カラーフィルタ基板４００ａの非表示領域に従来の遮光層は形成されておらず、カラーフィルタ４０６を構成する複数の色層（下から、Ｂ層４０６Ｂ、Ｒ層４０６ＲおよびＧ層４０６Ｇ）を積層した構造体が設けられており、シール部４０５は、Ｂ層４０６Ｂと一部が重なるように形成されている。また、シール剤は青色帯域の波長の光に感光性を有する光硬化性材料が用いられている。このような構成を採用すると、カラーフィルタ基板側から光照射することによって、シール剤を十分に硬化できると記載されている。
特開２００１−２２２０１７号公報

しかしながら、図５に模式的に示したように、シール部４０５がＢ層４０６Ｂ上に形成される部分と、ガラス基板４０１ａ上に直接形成される部分とが混在するために、基板４００ａと４００ｂとの間のギャップを制御するために光硬化性樹脂４０５ａに混入されるスペーサ４０５ｂが部分的にしか機能しないことなる。すなわち、Ｂ層４０６Ｂ上に位置するスペーサ４０５ｂはギャップを制御するように機能するが、ガラス基板４０１ａの表面に直接接触するスペーサ４０５ｂはギャップを制御するように機能しない。その結果、シール部４０５の接着強度が十分に得られず、シール部４０５がはがれるなどの問題が発生することがある。また、光硬化性樹脂４０５ａとしてＢ層の透過波長領域の光に十分な感光性を有する材料を用いる必要があり、材料の選択の幅が狭くなる、あるいは、材料のポットライフが短くなるなどの問題もある。

本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、従来のシール剤を用いることが可能で、且つ、従来よりも十分に硬化することが可能で、信頼性の高い狭額縁の液晶表示パネルの製造方法を提供することを主な目的とする。

本発明の液晶表示パネルは、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記液晶層を包囲するシール部と、前記第１基板および前記第２基板とを間に介してクロスニコル状態に配置された一対の偏光板とを有し、表示領域と前記表示領域の周辺の非表示領域とを備え、前記第１基板は、透明基板と、前記透明基板の前記表示領域の前記液晶層側に設けられたカラーフィルタ層とを有し、前記非表示領域には遮光層を有さず、前記シール部は、光硬化性樹脂を含むシール剤から形成されており、前記シール部は、光硬化性樹脂を含むシール剤から形成されており、前記カラーフィルタ層の周辺部であって、前記光硬化性樹脂を硬化するための光を透過する領域に設けられていることを特徴とする。前記透明基板としては、ガラス基板、プラスチック基板やこれらの表面に透明絶縁層（例えばＳｉＯ₂膜）を設けたものを好適に用いることができる。

ある実施形態において、前記シール部は、前記透明基板の表面上に直接に設けられる。但し、前記透明基板とシール部との間に、光硬化性樹脂の硬化に用いられる光（例えば紫外線）を透過する膜が形成されていても良い。

ある実施形態において、前記光硬化性樹脂は紫外線硬化樹脂である。

本発明の液晶表示パネルの製造方法は、表示領域と前記表示領域の周辺の非表示領域とを備える液晶表示パネルの製造方法であって、透明基板と、前記透明基板上の表示領域に設けられたカラーフィルタ層とを有し、非表示領域に遮光層を有しない第１基板を用意する工程と、回路要素が形成された第２基板を用意する工程と、前記第１基板の前記カラーフィルタ層の周辺部に光硬化性樹脂を含むシール剤を付与する工程と、前記第１基板と前記第２基板とをシール剤を介して互いに貼り合わせる工程と、前記第１基板と前記第２基板とが貼り合わされた状態で、前記透明基板を介して前記シール剤に光照射する工程と、前記露光工程の後に、前記第１基板および前記第２基板を間に介して、一対の偏光板をクロスニコル状態に配置する工程とを包含することを特徴とする。

ある実施形態において、前記シール剤は、前記透明基板の表面上に直接に付与されてもよい。但し、前記透明基板とシール部との間に、光硬化性樹脂の硬化に用いられる光（例えば紫外線）を透過する膜が形成されていても良い。

ある実施形態において、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合せる前に、前記第１基板上に液晶材料を滴下する工程をさらに包含することが好ましい。

ある実施形態において、前記光硬化性樹脂は紫外線硬化樹脂である。

本発明によると、クロスニコル状態に配置された一対の偏光板が非表示領域を透過する光を遮光するので、液晶表示パネルの非表示領域に遮光層を設ける必要が無く、狭額縁の液晶表示パネルを提供することが出来る。また、光硬化性樹脂を含むシール剤を硬化するための光が、遮光層によって阻害されることがないので、従来のシール剤を用いることが可能で、且つ、従来よりも十分に硬化することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態の液晶表示パネルおよびその製造方法を説明する。

本発明は、真空注入法および滴下注入法のいずれにも適用することができるが、滴下注入法に適用した場合の効果が大きい。真空注入法では、液晶材料を注入する前にシール剤を硬化するプロセスを採用することができるので、シール剤を硬化させる工程に対する制約が無く、例えば、紫外線を長時間に亘って照射する、あるいは高強度の紫外線を照射することができる。これに対し、滴下注入法では、未硬化のシール剤が液晶材料と接触した状態でシール剤を硬化する必要があるので、紫外線照射による液晶材料の劣化を抑制するために、紫外線強度や照射時間は制限される。短時間で硬化するためには、エネルギーの高い紫外線を用いることが有効で、紫外線硬化樹脂を用いることが好ましい。また、紫外線硬化樹脂は、可視光では硬化しにくいので、ポットライフも長いという利点もある。

以下では、滴下注入法に本発明を適用した場合の実施形態を説明する。

図１（ａ）および（ｂ）を参照して、本発明による実施形態の液晶表示パネル１００の構成を説明する。図１（ａ）は液晶表示パネル１００の模式的な平面図であり、図１（ｂ）は液晶表示パネル１００の端部の模式的な断面図である。

液晶表示パネル１００は、カラーフィルタ基板（第１基板）１００ａと、ＴＦＴ基板（第２基板）１００ｂと、これらの間に設けられた液晶層（不図示）と、液晶層を包囲するシール部１０５と、カラーフィルタ基板１００ａとＴＦＴ基板１００ｂとを間に介してクロスニコル状態に配置された一対の偏光板１２２ａおよび１２２ｂとを有している。

カラーフィルタ基板１００ａは、透明基板（例えばガラス基板）１０１ａと、透明基板１０１ａの表示領域１０２の液晶層側に設けられたカラーフィルタ層１０６とを有し、非表示領域１０４には遮光層を有していない。ＴＦＴ基板１００ｂは、透明基板（例えばガラス基板）１０１ｂと、透明基板１０１ｂの液晶層側に設けられた回路要素（ゲートバスライン、ソースバスライン、ＴＦＴなど）１１１とを有している。ＴＦＴ基板１００ｂも非表示領域１０４には遮光層を有していない。

シール部１０５は、光硬化性樹脂１０５ａを含むシール剤から形成されており、カラーフィルタ層１０６の周辺部の透明基板１０１ａの表面上に直接に設けられている。ここでは、透明基板１０１ａの表面上に直接シール部１０５が形成されている例を示したが、透明基板１０１ａとシール部１０５との間に他の膜が形成されていても良く、シール剤中の光硬化性樹脂を硬化するための光を透過する領域であればよい。

液晶表示パネル１００においては、クロスニコル状態に配置された一対の偏光板１２２ａおよび１２２ｂが非表示領域１０４を透過する光を遮光する。非表示領域１０４に遮光層を有しないので、液晶表示装置１００は、図３および図４に示した従来の液晶表示パネル２００および３００よりも狭額縁化され得る。

さらに、図１（ｂ）に示した例では、シール部１０５のスペーサ（例えばプラスチックビーズ）１０５ｂは透明基板１０１ａと直接接触する。従って、図５に示した従来の液晶表示パネル４００のように、ギャップを制御する機能を果たさないスペーサが存在せず、十分な接着強度を有する。また、後述するように、光硬化性樹脂１０５ａの光硬化が阻害されることが無いので、十分に硬化することが出来る。例えば図４に示した構成では６０％程度の硬化度しか得られなかったが、本実施形態の構成を採用すると９０％以上の硬化度を得ることができる。従って、シール部の接着強度が上昇すると共に、硬化が不十分なシール剤が液晶材料と接触することによって生じる上述の問題が発生することを防止でき、信頼性が向上する。また、紫外線硬化を用いることによって、上述した種々の利点を得ることができる。なお、透明基板１０１ａとシール部１０５との間に他の膜が形成されている場合でも、当該膜が十分に薄ければ上記と同じ効果を得ることができる。また、透明基板１０１ａのほぼ全面に当該膜が形成されている場合も同様である。

次に、図２（ａ）〜（ｆ）を参照して、本発明による実施形態の液晶表示パネル１００の製造方法を説明する。図２（ａ）〜（ｆ）は、液晶表示パネル１００の製造方法を説明するための模式的な断面図である。

まず、図２（ａ）に示すように、透明基板１０１ａと、透明基板１０１ａ上の表示領域に設けられたカラーフィルタ層１０６とを有し、非表示領域に遮光層を有しないカラーフィルタ基板１００ａを用意する。なお、カラーフィルタ基板１００ａは、例えば、対向電極、配向膜や配向制御用の突起などが必要に応じて設けられる。

また、図２（ｂ）に示すように、透明基板１０１ｂと、透明基板１０１ｂ上に形成された回路要素１１１とを備えるＴＦＴ基板１００ｂを用意する。ゲートバスライン、ソースバスライン、ＴＦＴ、画素電極などの回路要素１１１は、公知の製造方法で形成される。もちろん、ＴＦＴ基板に限られず、スイッチング素子としてＭＩＭを形成した基板であってもよいし、単純マトリクス用の基板であってもよい。

次に、図２（ｃ）に示すように、カラーフィルタ基板１００ａのカラーフィルタ層１０６の周辺部の透明基板１０１ａの表面上に、光硬化性樹脂を含むシール剤１０５を付与する。簡単のためにシール剤とそれを硬化して得られるシール部とを同じ参照符号で示す。シール剤としては、上述した理由から紫外線硬化樹脂を含むものが好ましい。また、スペーサ（例えばプラスチックビーズ）を混入したものを用いることが好ましいが、省略することもできる。シール剤の付与は、スクリーン印刷法やディスペンサーを用いた描画法で行うことができる。

次に、図２（ｄ）に示すように、カラーフィルタ基板１００ａ上に液晶材料１０７を所定量だけ滴下する。

その後、図２（ｅ）に示すように、カラーフィルタ基板１００ａとＴＦＴ基板１００ｂとをシール剤１０５を介して互いに貼り合わせる。この工程は、例えば、真空貼り合せ装置内で、減圧雰囲気下で行う。

次に、カラーフィルタ基板１００ａとＴＦＴ基板１００ｂとが貼り合わされた状態で、カラーフィルタ基板１００ａの透明基板１０１ａを介してシール剤１０５に光照射する。ＴＦＴ基板１００ｂは非表示領域にも電気的な接続のための回路要素が形成されており、これは金属等の遮光性の材料で形成されているので、カラーフィルタ基板１００ａ側から光照射することが好ましい。もちろん、両側から光照射してもよい。また、液晶層１０７’に紫外線（例えばｉ線）が照射されると、液晶材料が劣化することがあるので、シール剤１０５にのみ選択的に紫外線を照射できるように設けられた開口部１５２ａを有するフォトマスク１５２を用いることが好ましい。あるいは紫外線をカットする光学フィルタを介して光照射することが好ましい。紫外線硬化樹脂を含むシール剤を用いた場合、例えば、１００ｍＷの紫外線（ｉ線）を２０秒〜２００秒照射する。この後、必要に応じて、ポストベークを行ってもよい。例えば、オーブンで９０℃〜１５０℃で、３０分〜９０分間、ポストベークする。

カラーフィルタ基板１００ａの非表示領域には遮光層が形成されていないので、シール剤に均一に紫外線を照射することができ、十分な硬化度（例えば９０％以上）を得ることができる。

次に、図２（ｆ）に示すように、カラーフィルタ基板１００ａおよびＴＦＴ基板１００ｂを間に介して、一対の偏光板１２２ａおよび１２２ｂをクロスニコル状態に配置する。偏光板１２２ａおよび１２２ｂは、例えば接着剤を介して透明基板１０１ａおよび１０１ｂに貼り合せられる。なお、必要に応じて、偏光板１２２ａおよび１２２ｂと透明基板１０１ａおよび１０１ｂとの間に、位相差板などの光学フィルムを設けても良い。

本発明による実施形態の液晶表示パネルは、液晶層を介してクロスニコルに配置される偏光板を備えていれば、表示モードは特に限定されず、ノーマリホワイトモードでもノーマリブラックモードでもよい。但し、ノーマリブラックモードで表示を行うＶＡモードの液晶表示パネルは、液晶層を通過した光がシール部を介して観察者側に出射されることがないので、好適に適用される。特に、特開平１１−２４２２２５号公報に記載されているＭＶＡモードの液晶表示パネルは視野角特性に優れるので好ましい。

本発明によると、信頼性の高い狭額縁の液晶表示パネルが得られる。

（ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態の液晶表示パネル１００の構成を説明するための図であり、（ａ）は液晶表示パネル１００の模式的な平面図であり、（ｂ）は液晶表示パネル１００の端部の模式的な断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明による実施形態の液晶表示パネル１００の製造方法を説明するための模式的な断面図である。 従来の液晶表示パネル２００を模式的に示す平面図である。 従来の他の液晶表示パネル３００を模式的に示す平面図である。 従来のさらに他の液晶表示パネル４００のシール部の構造を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１００ 液晶表示パネル
１００ａ カラーフィルタ基板
１００ｂ ＴＦＴ基板
１０１ａ、１０１ｂ 透明基板（ガラス基板）
１０２ 表示領域
１０４ 非表示領域（額縁領域）
１０５ シール部
１０６ カラーフィルタ層
１１１ 回路要素
１２２ａ、１２２ｂ 偏光板

Claims (7)

1. 第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記液晶層を包囲するシール部と、前記第１基板および前記第２基板とを間に介してクロスニコル状態に配置された一対の偏光板とを有し、表示領域と前記表示領域の周辺の非表示領域とを備え、
   前記第１基板は、透明基板と、前記透明基板の前記表示領域の前記液晶層側に設けられたカラーフィルタ層とを有し、前記非表示領域には遮光層を有さず、
   前記シール部は、光硬化性樹脂を含むシール剤から形成されており、前記カラーフィルタ層の周辺部であって、前記光硬化性樹脂を硬化するための光を透過する領域に設けられている、液晶表示パネル。
2. 前記シール部は、前記透明基板の表面上に直接に設けられている、請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. 前記光硬化性樹脂は紫外線硬化樹脂である、請求項１または２に記載の液晶表示パネル。
4. 表示領域と前記表示領域の周辺の非表示領域とを備える液晶表示パネルの製造方法であって、
   透明基板と、前記透明基板上の表示領域に設けられたカラーフィルタ層とを有し、非表示領域に遮光層を有しない第１基板を用意する工程と、
   回路要素が形成された第２基板を用意する工程と、
   前記第１基板の前記カラーフィルタ層の周辺部に光硬化性樹脂を含むシール剤を付与する工程と、
   前記第１基板と前記第２基板とをシール剤を介して互いに貼り合わせる工程と、
   前記第１基板と前記第２基板とが貼り合わされた状態で、前記透明基板を介して前記シール剤に光照射する工程と、
   前記露光工程の後に、前記第１基板および前記第２基板を間に介して、一対の偏光板をクロスニコル状態に配置する工程と
   を包含する、液晶表示パネルの製造方法。
5. 前記シール剤は、前記透明基板の表面上に直接に付与される、請求項４に記載の液晶表示パネルの製造方法。
6. 前記第１基板と前記第２基板とを貼り合せる前に、前記第１基板上に液晶材料を滴下する工程をさらに包含する、請求項４または５に記載の液晶表示パネルの製造方法。
7. 前記光硬化性樹脂は紫外線硬化樹脂である、請求項４から６のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。

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