JP2008233721A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶滴下法を採用した液晶表示装置の製造方法において、未硬化のシール層に対する液晶の接触を抑止する。
【解決手段】第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０には、それぞれ、非表示領域Ａ２の外縁の全体に沿って第１のスペーサ１２、及び第２のスペーサ２２が形成される。第１のスペーサ１２上には未硬化のシール層１３が形成される。その後、第１のスペーサ１２によって囲まれる領域に液晶ＬＣが滴下される。次に、真空状態のチャンバー３０内で第１の透明基板１０と第２の透明基板２０を貼り合わせ、大気圧に戻すことにより、第１の透明基板１０と第２の透明基板２０が圧し合わされて液晶ＬＣが広がる。その際、シール層１３を紫外線照射により徐々に硬化させるが、液晶ＬＣは第１のスペーサ１２及び第２のスペーサ２２の側壁に遮られて一旦停滞するため、紫外線照射により硬化する前のシール層１３に接触しない。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、液晶滴下法を用いた液晶表示装置及びその製造方法に関する。

近年、液晶表示装置の製造工程では、２つの透明基板を貼り合わせる工程の１つとして、液晶滴下法が採用されている。この方法は、少なくとも一方の透明基板上に液晶を滴下した後、その液晶を挟むように２つの透明基板を貼り合わせる方法である。以下に、液晶滴下法について図６の斜視図及び図７の断面図を参照して説明する。図６は、対向して配置される２つの透明基板の斜視図であり、図７は、２つの透明基板を貼り合わせる工程を示す断面図である。なお、図７では、説明の簡便のため、複数の液晶パネルＰのうち、２つの液晶パネルＰのみを示す。

図６に示すように、大判のガラス板からなる第１の透明基板１０には、複数の液晶パネルＰが形成される。大判のガラス板からなる第２の透明基板２０には、第１の透明基板１０に対向する面において、各液晶パネルＰの形成領域に対応して、未硬化のシール層２９が形成される。未硬化のシール層２９は、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０が貼り合わされたときに液晶パネルＰの形成領域を囲むように形成される。このシール層２９は、例えば紫外線照射により硬化する樹脂である。その後、第１の透明基板１０の各液晶パネルＰの形成領域上に、液晶ＬＣが滴下される。

次に、図７（Ａ）に示すように、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０は、チャンバー３０内に設けられた下側チャック部３１と、上側チャック部３２との間に載置される。

第１の透明基板１０は、下側チャック部３１上に載置され、第２の透明基板２０は、未硬化のシール層２９を第１の透明基板１０に対向させて、支持具３３により、第１の透明基板１０に接しないように支持されている。この状態で、チャンバー３０は密閉され、真空状態にされる。

次に、図７（Ｂ）に示すように、支持具３３を第２の透明基板２０からはずし、第２の透明基板２０を、上側チャック部３２により保持して、その未硬化のシール層２９が第１の透明基板１０に接するように移動させる。

次に、図７（Ｃ）に示すように、第２の透明基板２０を上側チャック部３２から離し、チャンバー３０内を大気圧に戻す。この状態では、未硬化のシール層２９に囲まれる液晶パネルＰの形成領域は、真空状態であり、第２の透明基板２０に対しては大気圧が加圧される。これにより、第２の透明基板２０は第１の透明基板１０に強く圧し合わされ、第１の透明基板１０、第２の透明基板２０、及び未硬化のシール層２９によって囲まれる空間に液晶ＬＣが広がる。即ち、液晶ＬＣは未硬化のシール層２９に向かって広がる。これと同時に、未硬化のシール層２９に対して紫外線照射を行い、未硬化のシール層２９を硬化させる。こうして、シール層２９を介して貼り合わされた第１の透明基板１０と第２の透明基板２０との間に、液晶ＬＣが封止される。その後、諸工程を経た後、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０は、複数の液晶パネルＰに分離される。

なお、液晶滴下法については、特許文献１に記載されている。
特開２００７−３５６０号公報

しかしながら、ＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ）などの小型液晶表示装置の製造工程で液晶滴下法を実施する場合、滴下された液晶ＬＣと未硬化のシール層２９の距離が近接するため、液晶ＬＣが未硬化のシール層２９に接触していた。もしくは、液晶ＬＣが未硬化のシール層２９を押し破るように流動して、シール層２９の外側へ漏れ出すことがあった。未硬化のシール層２９に接触した液晶ＬＣには、未硬化のシール層２９に含まれるイオン性不純物が混入するため、液晶ＬＣの電圧保持率が低下し、表示不良が生じていた。

そこで、本発明は、液晶滴下法を採用した液晶表示装置の製造方法において、未硬化のシール層に対する液晶の接触を抑止する。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、複数の画素を含む表示領域と表示領域を囲む非表示領域とを有した第１の透明基板及び第２の透明基板を準備し、第１の透明基板又は第２の透明基板のいずれか一方の非表示領域の外縁に、第１のスペーサを形成する工程と、第１のスペーサ上に、第１のシール層を形成する工程と、第１の透明基板又は第２の透明基板上であって第１のスペーサに囲まれる領域に液晶を滴下する工程と、第１の透明基板と第２の透明基板とを、少なくとも第１のスペーサ及び第１のシール層を介して貼り合わせる工程と、第１のシール層を硬化させる工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の液晶表示装置は、複数の画素を含む表示領域と表示領域を囲む非表示領域とを有した第１の透明基板及び第２の透明基板と、第１の透明基板又は第２の透明基板のいずれかの非表示領域の外縁に配置された第１のスペーサと、第１のスペーサ上に配置された第１のシール層と、第１の透明基板、第２の透明基板、第１のスペーサ及び第１のシール層によって囲まれた空間に封止された液晶層と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、少なくとも第１のスペーサ及び第１のシール層を介して、第１の透明基板及び第２の透明基板を貼り合わせる工程において、広がりゆく液晶の流れが、第１のスペーサによって遮られる。そのため、未硬化のシール層に液晶が接触することを抑止できる。

本発明の液晶表示装置及びその製造方法によれば、液晶滴下法を採用した液晶表示装置の製造方法において、未硬化のシール層に対する液晶の接触を抑止できる。これにより、未硬化のシール層に含まれるイオン性不純物の混入による液晶の電圧保持率の低下、及び表示不良を抑止することができる。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の製造方法を示すフロー図である。図２は、本実施形態にかかる液晶表示装置及びその製造方法を示す平面図である。図３は、図２の液晶表示装置の表示領域に配置された複数の画素を示す等価回路図である。図４及び図５は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図４及び図５では、説明の簡便のため、複数の液晶パネルＰのうち、１つの液晶パネルＰのみを示す。図２乃至図５では、図６及び図７に示したものと同様の構成要素については同一の符号を付して参照する。ただし、本実施形態の液晶表示装置は、例えばＥＶＦ等の小型液晶表示装置であり、そのサイズは例えば対角１．０インチ程度であるものとする。

ステップＳ１では、図２及び図３に示すように、液晶表示装置を構成する大判のガラス板からなる第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０に、複数の画素１０Ｐが配置された表示領域Ａ１を形成する。表示領域Ａ１を囲む領域は、非表示領域Ａ２である。表示領域Ａ１の各画素１０Ｐは、複数の画素選択信号線ＧＬ及び複数の表示信号線ＤＬに囲まれた各領域に形成される。各画素１０Ｐには、画素選択信号に応じてオン又はオフする画素トランジスタＴＲ、液晶層ＬＣＬを挟んで表示信号線ＤＬからの表示信号が印加される画素電極（不図示）、及び共通電位に接続された共通電極（不図示）、表示信号を一定期間保持する保持容量ＣＳ等が形成される。また、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、配向膜、偏光板等の光学的構成要素が形成される（不図示）。

これらの構成要素のうち、画素トランジスタＴＲ、画素電極（不図示）、保持容量ＣＳ等は、第１の透明基板１０上に形成される。なお、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０の表示領域Ａ１及び非表示領域Ａ２には、それぞれ、平坦化膜として第１の有機樹脂膜１１、第２の有機樹脂膜２１が形成される。第１の有機樹脂膜１１及び第２の有機樹脂膜は、例えば感光性アクリル・エポキシ系樹脂からなる。

ステップＳ２では、図２及び図４（Ａ）に示すように、第１の有機樹脂膜１１上に、表示領域Ａ１を囲むように非表示領域Ａ２の外縁の全体に沿って第１のスペーサ１２を形成する。第１のスペーサ１２は、例えば感光性アクリル樹脂等からなり、フォトリソグラフィ工程等により形成される。この段階で、第１のスペーサ１２は硬化されている。第１のスペーサ１２は、スペーサとして形成できるものであれば、上記以外の材料であってもよい。第１のスペーサ１２の幅Ｄ１は、例えば約０．５〜０．８ｍｍであり、その高さＤ２は、例えば約２〜６μｍである。

また、図２及び図４（Ｂ）に示すように、第２の有機樹脂膜２１上に、表示領域Ａ１を囲むように非表示領域Ａ２の外縁の全体に沿って第２のスペーサ２２を形成する。第２のスペーサ２２は、第１のスペーサ１２と同様の材料からなり、同様の工程により形成される。この段階で、第２のスペーサ２２は硬化されている。第２のスペーサ２２は、第１のスペーサ１２と同様の幅Ｄ１、及び高さＤ２を有している。

なお、第１のスペーサ１２及び第２のスペーサ２２の形成は、他の領域において第１の透明基板１０と第２の透明基板２０との間に形成される柱状スペーサ（不図示）の形成と同時に行われてもよい。

ステップＳ３では、図５（Ａ）に示すように、第１のスペーサ１２上に、例えば紫外線照射により硬化する樹脂であるシール層１３を形成する。このときのシール層１３は未硬化である。その後、図５（Ｂ）に示すように、第１の透明基板１０上であって第１のスペーサ１２によって囲まれる領域に、液晶ＬＣが滴下される。

ステップＳ４では、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０が、図７（Ａ）の工程と同様にチャンバー３０内で対向して載置され、チャンバー３０が真空状態にされる。次に、図５（Ｃ）に示すように、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０が、第１のスペーサ１２、シール層１３、第２のスペーサ２２を介して貼り合わされる。この工程は、図７（Ｂ）の工程と同様にチャンバー３０内で行われる。なお、必要に応じて、この段階においてシール層１３を僅かに硬化させるべく、紫外線照射により仮硬化を行ってもよい。

ステップＳ５では、図７（Ｃ）の工程と同様に、チャンバー３０内が大気圧に戻されると、その大気圧によって第１の透明基板１０に第２の透明基板２０が圧し合わされる。これと同時に、ステップＳ６では、未硬化のシール層１３を硬化させるべく、シール層１３に対して紫外線照射が行われる。この紫外線照射により未硬化のシール層１３が完全に硬化するには、所定の時間を要するため、シール層１３は、しばらくは未硬化状態となる。

このとき、液晶ＬＣは、それを囲む第１のスペーサ１２及び第２のスペーサ２２に向かって広がる。図５（Ｃ）に示すように、液晶ＬＣは、その厚さ方向の中央より第１の透明基板１０側及び第２の透明基板２０側の方が速く広がり、シール層１３よりも先に第１のスペーサ１２及び第２のスペーサ２２に到達する。そして、第１のスペーサ１２及び第２のスペーサ２２に到達した液晶ＬＣは、第１のスペーサ１２及び第２のスペーサ２２の側壁を伝わって、未硬化のシール層１３に向かう。しかし、液晶ＬＣの流れは、第１のスペーサ１２及び第２のスペーサ２２の側壁に遮られて一旦停滞するため、シール層１３に到達する時間が延びる。

その後、図５（Ｄ）に示すように、所定の時間を経て硬化したシール層１３に、液晶ＬＣが到達する。即ち、液晶ＬＣは、液晶層ＬＣＬとして第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０との間に封止される。これに続いて、洗浄工程、複数の液晶パネルＰへの分離工程等の諸工程が行われ、液晶表示装置が完成される。

上記工程では、液晶ＬＣの流れが第１のスペーサ１２及び第２のスペーサ２２に遮られることにより、液晶ＬＣがシール層１３に到達する時間が延びるため、液晶ＬＣが未硬化のシール層１３に接触することはない。もしくは、液晶ＬＣが未硬化のシール層１３を押し破るように流動して、シール層１３の外側へ漏れ出すことがない。そのため、未硬化のシール層１３に含まれるイオン性不純物が液晶ＬＣに混入することがない。従って、イオン性不純物の液晶ＬＣへの混入を起因とした電圧保持率の低下を回避することが可能となり、表示不良を抑えることができる。

なお、上記実施形態において、第２のスペーサ２２上には、第１のスペーサ１２上に形成されたシール層１３と同様のシール層（不図示）が形成されてもよい。また、第１の透明基板１０もしくは第２の透明基板２０のいずれか一方に、第１のスペーサ１２が形成され、他方の透明基板には、第２のスペーサ２２の替わりに、シール層１３が形成されてもよい。また、第２のスペーサ２２の形成が省略され、第１の透明基板１０又は第２の透明基板２０のいずれか一方に第１のスペーサ１２及び第１のシール層１３が形成されてもよい。この場合、第１の透明基板１０と第２の透明基板２０は、第１のスペーサ１２及び第１のシール層１３のみを介して貼り合わされる。

また、上記実施形態の液晶表示装置はＥＶＦ等の小型液晶表示装置であるものとしたが、本発明は、上記以外のサイズを有した液晶表示装置についても適用される。

本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の製造方法を示すフロー図である。 本発明の実施形態にかかる液晶表示装置及びその製造方法を示す平面図である。 本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の複数の画素を示す等価回路図である。 本発明の実施形態にかかる液晶表示装置及びその製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態にかかる液晶表示装置及びその製造方法を示す断面図である。 従来例にかかる液晶表示装置の製造方法を示す斜視図である。 従来例にかかる液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。

符号の説明

１０ 第１の透明基板 １０Ｐ 画素 １１ 第１の有機樹脂膜
１２ 第１のスペーサ １３ シール層 ２０ 第２の透明基板
２１ 第２の有機樹脂膜 ２２ 第２のスペーサ ３０ チャンバー
３１ 下側チャック部 ３２ 上側チャック部 ３３ 支持具
ＬＣ 液晶 ＴＲ 画素トランジスタ ＣＳ 保持容量
ＧＬ 画素選択信号線 ＤＬ 表示信号線 Ｐ 液晶パネル

Claims (9)

1. 複数の画素を含む表示領域と前記表示領域を囲む非表示領域とを有した第１の透明基板及び第２の透明基板を準備し、
   前記第１の透明基板又は前記第２の透明基板のいずれか一方の前記非表示領域の外縁に、第１のスペーサを形成する工程と、
   前記第１のスペーサ上に、第１のシール層を形成する工程と、
   前記第１の透明基板又は前記第２の透明基板上であって前記第１のスペーサに囲まれる領域に液晶を滴下する工程と、
   前記第１の透明基板と前記第２の透明基板とを、少なくとも前記第１のスペーサ及び前記第１のシール層を介して貼り合わせる工程と、
   前記第１のシール層を硬化させる工程と、を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 前記第１のシール層は光により硬化する樹脂からなり、前記第１のシール層を硬化させる工程は、前記第１のシール層に前記光を照射する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記第１の透明基板又は前記第２の透明基板のうち、前記第１のスペーサが形成されていない透明基板に、前記第１のスペーサと対向する第２のスペーサを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記第２のスペーサ上に、第２のシール層を形成する工程と、前記第２のシール層を硬化させる工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記第２のシール層は光により硬化する樹脂からなり、前記第２のシール層を硬化させる工程は、前記第２のシール層に前記光を照射する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記第１の透明基板と前記第２の透明基板とを貼り合わせる工程は、
   前記第１の透明基板と前記第２の透明基板が対向して載置されたチャンバー内を真空にした状態で、前記チャンバー内において、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板とを少なくとも前記第１のスペーサ及び前記第１のシール層を介して貼り合わせる工程と、
   前記チャンバー内を大気圧に戻して、前記大気圧により前記第１の透明基板と前記第２の透明基板とを圧し合わせる工程と、を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
7. 複数の画素を含む表示領域と前記表示領域を囲む非表示領域とを有した第１の透明基板及び第２の透明基板と、
   前記第１の透明基板又は前記第２の透明基板のいずれかの前記非表示領域の外縁に配置された第１のスペーサと、
   前記第１のスペーサ上に配置された第１のシール層と、
   前記第１の透明基板、前記第２の透明基板、前記第１のスペーサ及び第１のシール層によって囲まれた空間に封止された液晶層と、を備えることを特徴とする液晶表示装置。
8. 前記第１の透明基板又は前記第２の透明基板のうち、前記第１のスペーサが形成されていない透明基板に、前記第１のスペーサと対向して配置された第２のスペーサを備えることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記第２のスペーサ上に、第２のシール層が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。

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