JP2008292543A - 液晶表示装置の製造方法 - 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２の透明基板２０上に、各液晶パネルＰの形成領域の被封止領域を囲むようにして、複数のシール層３０を形成する。次に、複数のシール層３０を囲むように、外周シール層４０を形成する。外周シール層４０には、隙間４０Ａ又は不完全形成部４０Ｂが形成される。その後、第１の透明基板１０の表示領域Ａ１に液晶ＬＣが滴下される。次に、真空状態のチャンバー内で第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。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置の製造方法に関し、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８の斜視図及び図９の断面図を参照して説明する。図８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９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９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８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３０が形成される。未硬化のシール層３０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。また、複数のシール層３０を囲むように、外周シール層１４０が形成されている。シール層３０及び外周シール層１４０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９（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５０内に設けられた下側チャック部５１と、上側チャック部５２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５１上に載置され、第２の透明基板２０は、未硬化のシール層３０及び外周シール層１４０を第１の透明基板１０に対向させて、支持具５３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５０は密閉され、真空状態にされる。

次に、図９（Ｂ）に示すように、支持具５３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５２により保持して、その未硬化のシール層３０及び外周シール層１４０が第１の透明基板１０に接するように移動させる。

次に、図９（Ｃ）に示すように、第２の透明基板２０を上側チャック部５２から離し、チャンバー５０内を大気圧に戻す。この状態では、未硬化のシール層３０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。また、シール層３０と外周シール層１４０の間の領域も真空状態となるため、外周シール層１４０が無い場合よりも確実に、第２の透明基板２０に対して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３０によって囲まれた空間に液晶ＬＣが広がる。即ち、液晶ＬＣは未硬化のシール層３０に向かって広がる。これと同時に、未硬化のシール層３０及び外周シール層１４０に対して紫外線照射を行い、未硬化のシール層３０及び外周シール層１４０を硬化させる。こうして、シール層３０、第１の透明基板１０、及び第２の透明基板２０に囲まれる領域に、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２００６−１７１０６３号公報

しかしながら、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０を貼り合わせる工程では、外周シール層１４０を設けることで、両透明基板を確実に圧し合わせようとする余り、液晶ＬＣの広がる力が大きくなり過ぎるため、未硬化のシール層３０が液晶ＬＣに侵食される場合があった。この場合、未硬化のシール層３０を構成する材料が不純物として液晶ＬＣに混入するため、液晶ＬＣの電圧保持率が低下し、表示不良が生じていた。また、液晶ＬＣの漏れ、シール層３０の強度及び耐湿性の低下等により、液晶表示装置の信頼性及び歩留まりが低下していた。

対策として、シール層３０の材料の粘性を高めることにより、未硬化のシール層３０への液晶ＬＣの侵食を防ぐ方法が考えられるが、その場合、材料の描画不良及び印刷不良を招く恐れがあった。

また、他の対策として、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０の間に、それらを必要以上に近接させないように支持する球状又は柱状の複数のスペーサを設け、液晶ＬＣの広がる力を最小限に抑えることが考えらえる。しかし、液晶パネルＰが、対角０．３〜０．６インチ程度のＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ）である場合、表示に寄与する領域に存在するスペーサが拡大されて視認されるため、表示品位が低下する恐れがあった。

そこで、本発明は、液晶滴下法を用い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侵食を抑止する。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、複数のパネル形成領域を有した第１の透明基板及び第２の透明基板を準備し、第１の透明基板と第２の透明基板のいずれかに、各パネル形成領域の被封止領域を囲むシール層を形成する工程と、第１の透明基板と第２の透明基板のいずれかに、シール層を囲み、隙間又は不完全形成部を有した外周シール層を形成する工程と、第１の透明基板上又は第２の透明基板上であってシール層に囲まれる領域に、液晶を滴下する工程と、真空環境下で、第１の透明基板と第２の透明基板とを、シール層及び外周シール層を介して貼り合わせる工程と、真空環境を大気環境に移行させ、大気圧により第１の透明基板と第２の透明基板とを圧し合わせる工程と、シール層を硬化させる工程と、を含むことを特徴とする。

かかる構成によれば、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、外周シール層の隙間又は不完全形成部から、微小な空気がリークするため、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０を圧し合わせる圧力を適宜調節することができる。これにより、液晶の広がる力が大きくなりすぎることが抑止され、未硬化のシール層に液晶が侵食することを抑止できる。

本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、液晶滴下法を用い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侵食を抑止できる。これにより、液晶ＬＣに不純物が混入することを極力回避できるため、液晶の電圧保持率の低下による表示不良を抑止できる。また、液晶の漏れ、シール層の強度及び耐湿性の低下を抑えることができるため、液晶表示装置の信頼性及び歩留まりが向上する。

最初に、本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態によ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、本実施形態による液晶表示装置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。また、図４は本実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す斜視図であり、図５は、その外周シール層４０の拡大断面図である。図２乃至図５では、図８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。

ステップＳ１では、図２及び図３に示すように、大判ガラスからなる第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０上であって、各液晶パネルＰの形成領域に、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の外側には、外部接続用の端子部Ｔが形成される。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、図示しないが、液晶層ＬＣＬを挟む一対の配向膜が形成され、さらに、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、偏光板等の表示に必要な光学的構成要素が形成される。

ステップＳ２では、図２及び図４に示すように、第２の透明基板２０上に、各液晶パネルＰの形成領域を囲むようにして、複数のシール層３０を形成する。より詳しく述べると、各シール層３０は、表示領域Ａ１の外縁Ａ２全体に対応して延在するように形成される。シール層３０は、例えば紫外線照射により硬化する樹脂であり、この段階では未硬化である。シール層３０は、ディスペンサ等を用いた描画によって形成される。

次に、ステップＳ３では、複数のシール層３０を囲むように、外周シール層４０を形成する。外周シール層４０は、ディスペンサ等を用いた描画によって形成される。外周シール層４０は、シール層３０と同様の材料であってもよく、又は、その他の材料を含むものであってもよい。また、外周シール層４０に囲まれるシール層３０の個数は複数に限定されず、単数であってもよい。

外周シール層４０の形成工程では、ディスペンサ等を用いた材料の描画を制御することで、外周シール層４０に、隙間４０Ａが設けられる。この隙間４０Ａの大きさは、後述する第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０の貼り合わせの際に、微小な量の空気がリークする程度である。

なお、隙間４０Ａの替わりに、微小な量の空気をリークさせる部分として、外周シール層４０に不完全な形成領域を設けてもよい。以降、この領域を不完全形成部と呼ぶことにする。この不完全形成部は、ディスペンサ等を用いた描画の際に、描画する外周シール層４０の材料の量を局所的に減少させるように制御することにより形成される。

具体的な例として、外周シール層４０の断面形状について述べる。図５（Ａ）に示すように、不完全形成部４０Ｂは、それ以外の領域に描画される外周シール層４０（点線で図示）と同程度の幅を有し、高さのみが低くなるように描画される。

さらにいえば、図５（Ｂ）に示すように、不完全形成部４０Ｂは、それ以外の領域に描画される外周シール層４０と同程度の高さを有し、幅のみが小さくなるように描画されてもよい。又は、図５（Ｃ）に示すように、不完全形成部４０Ｂは、それ以外の領域に描画される外周シール層４０と同程度の高さを有し、不完全形成部４０Ｂの幅が、先端に向かうに従って徐々に小さくなるように形成されてもよい。この形状によれば、外周シール層４０が第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０によって挟まれても、その先端は空気の圧力によって剥離し、微小な量の空気をリークさせることができる。

隙間４０Ａ又は不完全形成部４０Ｂの形成位置は、図４に示した外周シール層４０の直線部分に限定されず、折曲がる箇所、又は湾曲する箇所であってもよい。これらの箇所は、直線部分に比して描画不良が生じ易いことから、隙間４０Ａ又は不完全形成部４０Ｂとすることで、描画不良を極力回避することができる。また、隙間４０Ａ又は不完全形成部４０Ｂは、一箇所に限定されず、複数の箇所に形成されてもよい。

ステップＳ４では、図８と同様に、第１の透明基板１０の表示領域Ａ１上に、液晶ＬＣが滴下される。もしくは、液晶ＬＣは、第２の透明基板２０の表示領域Ａ１上に滴下されてもよい。

ステップＳ５では、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０が、図９（Ａ）の工程と同様にチャンバー５０内で対向して載置され、チャンバー５０が真空状態にされる。次に、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０が、未硬化のシール層３０及び外周シール層４０を介して貼り合わされる。この工程は、図９（Ｂ）の工程と同様にチャンバー５０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３０及び外周シール層４０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Ｓ６では、図９（Ｃ）の工程と同様に、チャンバー５０内が大気圧に戻される。この状態では、未硬化のシール層３０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、液晶ＬＣは、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０の水平方向に沿って、表示領域Ａ１からシール層３０に向かって広がる。

これと同時に、ステップＳ７では、未硬化のシール層３０及び外周シール層４０を硬化させるべく、シール層３０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３０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３０は、しばらく未硬化状態となる。

ステップＳ６及びステップＳ７では、シール層３０と外周シール層４０の間の領域も真空状態となるため、外周シール層４０が無い場合よりも確実に、第２の透明基板２０に対して大気圧が加圧される。さらに、この効果を保ちつつ、外周シール層４０に設けられた隙間４０Ａ又は不完全形成部４０Ｂから微小な量の空気がリークするため、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０に対して加わる圧力が大きくなり過ぎることを抑止することができる。即ち、従来例のように、両透明基板を確実に圧し合わせようとする余り、液晶ＬＣの広がる力が大きくなり過ぎて液晶ＬＣが未硬化のシール層３０に侵食することが抑止される。

その後、所定の期間が経過するとシール層３０は硬化し、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する。

上記の製造方法によれば、未硬化のシール層３０の材料が不純物として液晶ＬＣに混入することを極力回避できるため、液晶ＬＣの電圧保持率の低下、それによる表示不良を抑止できる。また、液晶ＬＣの漏れ、シール層３０の強度及び耐湿性の低下等による液晶表示装置の信頼性及び歩留まりが低下を抑止できる。その際、シール層３０の材料の粘性を高める必要もなく、シール層３０の描画不良及び印刷不良を招く恐れもない。また、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０の間に、それらを必要以上に近接させないように支持する球状又は柱状の複数のスペーサを必要としない。特に、液晶パネルＰが対角０．３〜０．６インチ程度のＥＶＦである場合、拡大されて視認されるスペーサが存在しなくなるため、表示品位を低下させずに上記効果を得ることができる。

なお、ステップＳ５において、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０がシール層３０及び外周シール層４０を介して貼り合わされると、外周シール層４０の隙間４０Ａ又は不完全形成部４０Ｂの形成箇所では、その近傍の外周シール層４０が若干流動することにより、一旦、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０を繋ぐ場合がある。

しかし、続くステップＳ６で、大気圧により第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０が圧し合わされると、その圧力によって、再び、外周シール層４０の同じ箇所に、隙間４０Ａ又は不完全形成部４０Ｂが形成され、微小な量の空気がリークする。なぜなら、隙間４０Ａ又は不完全形成部４０Ｂの形成箇所では、外周シール層４０の材料の量は、他の箇所よりも少ないため、その箇所での第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０を繋ぐ外周シール層４０の強度は、他の箇所よりも弱いからである。このとき、隙間４０Ａ又は不完全形成部４０Ｂは、上記と同様の効果を奏し、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０に対して加わる圧力が大きくなり過ぎることを抑止する。

以下に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図６及び図７は、本発明の第２の実施形態にかかる液晶表示装置の製造方法を示す斜視図である。本実施形態では、第１の実施形態における外周シール層４０と同様の外周シール層を、複数形成する。

即ち、図６に示すように、第１の隙間４１Ａを有した第１の外周シール層４１を形成し、さらに、その第１の外周シール層４１を囲むようにして、第２の隙間４２Ａを有した第２の外周シール層４２を形成する。

ここで、第１の隙間４１Ａと、第２の隙間４２Ａは、互いに重畳しない位置に形成されている。仮に、第１の隙間４１Ａと、第２の隙間４２Ａが重畳して設けられると、リークする空気の量が大量となってしまい、本来の効果である第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０の確実な圧し合せに最低限必要な圧力が得られなくなる。

また、その変形例として、図７に示すように、第１の隙間４１Ａ、第２の隙間４２Ａのいずれかは、第１の外周シール層４１又は第２の外周シール層４２の折り曲がる箇所、又は湾曲する箇所に設けられてもよい。これらの箇所は、直線部分に比して描画不良が生じ易いことから、第１の隙間４１Ａ又は第２の隙間４２Ａとすることで、描画不良を極力回避することができる。

図示しないが、さらに、第２の外周シール層４２の外側に、これを囲むようにして、第２の外周シール層４２と同様の外周シール層が形成されてもよい。即ち、外周シール層の個数は２以上であってもよい。

本実施形態においても、第１の隙間４１Ａ及び第２の隙間４２Ａの替わりに、図５に示したものと同様の不完全形成部を形成してもよい。

なお、上記第１の実施形態では、隙間４０Ａ又は不完全形成部４０Ｂの形成位置は、上記に限定されず、シール層３０及び外周シール層４０全体のパターンに依存して決定される。

例えば、異なるサイズの液晶パネルＰを同じ透明基板から得る場合、シール層３０のパターンが、第２の透明基板２０上で均一でない。この場合、シール層３０の密度が高い箇所では、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０を圧し合わせるために、他の箇所より大きい圧力が必要である。そこで、隙間４０Ａ又は不完全形成部４０Ｂを、シール層３０の密度が高い箇所から離間して設ける。これにより、シール層３０の密度が高い箇所では、他の箇所より空気のリーク量が小さくなり、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０を圧し合わせる圧力を必要な程度に確保できる。第２の実施形態におけるシール層３０、第１の外周シール層４１、及び第２の外周シール層４２についても同様である。

また、上記第１の実施形態では、シール層３０及び外周シール層４０は、第２の透明基板２０上に形成されたが、本発明はこれに限定されない。即ち、シール層３０、外周シール層４０のいずれか、又は両者は、第２の透明基板２０上ではなく第１の透明基板１０上に形成されてもよく、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０の両者に形成されてもよい。第２の実施形態におけるシール層３０、第１の外周シール層４１、及び第２の外周シール層４２についても同様である。

また、上記第１及び第２の実施形態では、シール層３０は、紫外線照射により硬化する樹脂であるとしたが、これと同様の効果を奏するものであれば、他の樹脂であってもよい。例えば、シール層３０は、紫外線以外の波長の光、例えば可視光の照射により硬化する樹脂であってもよい。または、シール層３０は、加熱によって硬化する熱硬化型樹脂であってもよい。または、シール層３０は、上記加熱と、上記紫外線を含む光の照射の両者によって硬化する樹脂であってもよい。

本発明の第１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。 本発明の第１の実施形態にかかる液晶表示装置の製造方法を示す平面図である。 本発明の第１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。 本発明の第１の実施形態にかかる液晶表示装置の製造方法を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態にかかる液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる液晶表示装置の製造方法を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態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
２０ 第２の透明基板 ３０ シール層
４０ 外周シール層 ４０Ａ 隙間
４０Ｂ 不完全形成部 ４１ 第１の外周シール層
４１Ａ 第１の隙間 ４２ 第２の外周シール層
４２Ａ 第２の隙間 ５０ チャンバー
５１ 下側チャック部 ５２ 上側チャック部
５３ 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 (5)

1. パネル形成領域を有した第１の透明基板及び第２の透明基板を準備し、
   前記第１の透明基板および前記第２の透明基板の少なくとも一方に、各パネルのシール層を形成する工程と、
   前記第１の透明基板および前記第２の透明基板の少なくとも一方に、前記シール層を囲み、隙間又は不完全形成部を有した外周シール層を形成する工程と、
   前記第１の透明基板上又は前記第２の透明基板上であって前記シール層に囲まれる領域に、液晶を滴下する工程と、
   真空環境下で、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板とを、前記シール層及び前記外周シール層を介して貼り合わせる工程と、
   前記真空環境を大気環境に移行させ、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、
   前記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. 前記真空環境を大気環境に移行させ、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において、
   前記隙間又は不完全形成部は前記外周シールに形成される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. 前記外周シール層の隙間又は不完全形成部は、前記外周シール層の材料の量を局所的に減少させることにより形成される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. 前記外周シール層は、第１の外周シール層と、前記第１の外周シール層を囲む第２の外周シール層を含み、前記第１の外周シール層及び第２の外周シール層の各隙間又は各不完全形成部は、互いに重畳しない位置に形成されていることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記外周シール層の隙間又は不完全形成部は、その外周シール層のパターンが折れ曲がる箇所又は湾曲する箇所に設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、４のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。

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