JP2009258544A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型の液晶セルを構成するＴＦＴ基板と対向基板を研磨によって薄くする際に、研磨液によって個々の液晶セルが損傷を受けることを防止する。
【解決手段】マザー基板から分離した、複数の液晶セルが配列した短冊基板の、複数の液晶セルに同時に液晶を封入し、封止材３０によって封止する。その後、短冊基板を研磨液に浸漬して短冊基板の外側を研磨する。封止材３０は、個々の液晶セルの封止材としての役割と、研磨液に対するシールとしての役割を有する。封止材３０がＴＦＴ基板と対向基板との間に吸い込まれて、封止材３０が不良となることを防止するために、シール材２０で囲まれた領域の外側において、封止材３０と個々の液晶セルのシール材２０との間にストッパー５０を形成する。これによって、基板を研磨するときの個々の液晶セルの不良の発生を防止することが出来る。
【選択図】図７

Description

本発明は表示装置に係り、特に小型で、厚さが薄い液晶表示装置に関する。

液晶表示装置はフラットで軽量であることから、色々な分野で用途が広がっている。携帯電話やＤＳＣ（Digital Still Camera）等には、小型の液晶表示装置が広く使用されている。携帯電話やＤＳＣ等では、装置全体の厚さを薄くし、かつ、軽量としたいという要求がある。このため、使用される液晶表示装置に対しても、全体の厚さを薄くしたいという要求が強い。

液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、画素電極等を含む多くの画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタ等が形成された対向基板とがシール材を挟んで対向し、内部に液晶が封入されている。シール材は完全に閉じられているのではなく、一部に開口を有し、この開口部（封入孔）から液晶を封入し、その後、封止材で液晶を封止する。

シール材はＴＦＴ基板と対向基板の周辺内側に形成されるが、ＴＦＴ基板および対向基板の端部とシール材の端部との間にはわずかに隙間が生ずる。液晶を封入する際、液晶がＴＦＴ基板と対向基板とシール材の端部とで形成される周辺の隙間に入り込むと、ＴＦＴ基板に形成された配線の腐食を誘発する等の問題を生ずる。

液晶を封入するときに、液晶がＴＦＴ基板と対向基板とシール材の端部とで形成される周辺の隙間に入り込まないように、液晶の封入孔付近に、浸透防止材を形成する技術が、「特許文献１」、「特許文献２」、「特許文献３」等に記載されている。

特開２０００−３１４８９５号公報 特開平０９−９０３８０号公報 特開２００４−６１７０６号公報

以後の説明では、個々のＴＦＴ基板と対向基板との間にシール材が形成され、内部に液晶が封入されて液晶表示装置の主要部分となるものを液晶セルという。小型の液晶セルの製造を個々の装置毎に製造することは効率が悪い。したがって、大きなマザー基板に多数の液晶セルを一度に形成することが行われている。すなわち、大きなマザーＴＦＴ基板に多数のＴＦＴ基板を形成する。また、大きなマザー対向基板に多数の対向基板を形成する。そして、将来分離されることになる、個々の液晶セルのＴＦＴ基板あるいは対向基板毎にシール材が形成される。

図１３はこの様子を示すものである。図１３において、マザー対向基板２００２とマザーＴＦＴ基板１００２とが貼り合わされ、２０個の液晶セル１が形成されている状態を示している。シール材２０は、個々の液晶セル１毎に形成されている。その後、分離線６０において、個々の液晶セル１が分離される。

最近は、携帯電話、ＤＳＣ等の装置全体を薄くしたいという要求から、液晶表示装置に使用される液晶セル１自体を薄くしたいという要求が強い。液晶セル１の厚みはガラス基板によってほぼ決まる。しかし、液晶セル１に使用されるガラス基板は、０．５ｍｍあるいは０．４ｍｍ等に規格化されており、規格化された厚さ以外のガラス基板を使用することは、材料費の大幅なコスト高になる。また、規格化されたガラス基板よりもさらに薄いガラス基板を使用すると、ガラス基板の機械的な強度等の問題が生じ、製造工程におけるガラス基板の取り扱いが困難になる。

このような問題を解決して、薄型の液晶セル１を可能とするために、液晶セルが完成したあと、ガラス基板、すなわち、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の外側を研磨する技術がある。この研磨は機械的な研磨でも良いが、フッ酸等による化学的研磨が多く使用される。

この研磨も個々の液晶セル１毎に行うのは効率が悪いので、マザー基板の状態で研磨を行う。図１４にマザー基板の状態で研磨をするための、マザー基板の構成を示す。図１４において、マザーＴＦＴ基板１００２とマザー対向基板２００２の内側周辺部にマザー基板シール材２２を形成しておく。実際には、マザー対向基板２００２側にマザー基板シール材２２を設置しておく。そして、マザーＴＦＴ基板１００２とマザー対向基板２００２とを接着する際に、マザー基板シール材２２によってマザーＴＦＴ基板１００２とマザー対向基板２００２の全体をシールする。

機械研磨にしろ、化学研磨にしろ、研磨剤あるいは研磨液を使用する。マザーＴＦＴ基板１００２とマザー対向基板２００２とを貼り合わせた時点では、個々の液晶セル１は、まだ封止されていない状態である。したがって、研磨液等が内部に入り込むと個々の液晶セル１内に研磨液等が入り込むことになる。マザーＴＦＴ基板１００２とマザー対向基板２００２の全体を封止するのは、マザー基板を研磨する時に、研磨液等が内部に入り込むことを防止するためである。

周辺がシールされた状態でマザー基板全体を研磨し、研磨を終えた後、マザー基板の周辺を取り除き、同時にマザー基板シール材２２も除去する。そして、個々の液晶セル１もマザー基板から分離される。その後、個々の液晶セル１毎に、液晶を注入する。

このようにして、厚さの薄い液晶セル１を形成することが出来る。しかし、最近は液晶セル１に対して厚みをさらに薄くする要求がある。このような要求に応えるためには、例えば、ＴＦＴ基板１００あるいは、対向基板２００の板厚を０．１８ｍｍ程度、さらには、０．１５ｍｍ以下としなければならない。ＴＦＴ基板１００の初期の板厚が０．４ｍｍとしてこれを０．１５ｍｍまでにするには、０．２５ｍｍも研磨しなければならない。

このようにガラス板を大幅に研磨することは、研磨による板厚のムラが生じ易い。特に、基板が大きいと、場所による研磨ムラが生ずる。場所による研磨ムラを小さくするには、基板の大きさを小さくする必要がある。しかし、個々液晶セル１毎に研磨したのでは効率が悪い。そこで、例えば、図１３に示すマザー基板において。横１列に配列した複数の液晶セルごとにシールして研磨することが行われる。この場合は、横方向に５個の液晶セル１が配置された短冊状の基板を研磨することになる。このような短冊状に形成された基板を効率よく、かつ、高い信頼性をもって研磨することが本発明の課題である。

本発明は上記課題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。

（１）画素電極とＴＦＴとを含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向して配置された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板とを貼り合わせるシール材とを有する液晶セルを有する液晶表示装置であって、前記液晶セルの１辺において、前記シール材は液晶を封入するための封入孔を有し、前記封入孔が形成された前記液晶セルの前記１辺に沿って封止材が形成され、前記シール材で囲まれた領域の外側において、前記封止材と前記シール材との間には、前記封止材が前記液晶セルの内側に侵入することを防止するストッパーが、前記封入孔が形成された前記液晶セルの前記１辺と平行に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記液晶セルは、前記シール材で囲まれた内部に画像を表示する表示領域を有し、前記表示領域には、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔を規定する柱状スペーサが形成され、前記ストッパーは前記柱状スペーサと同じ材料で形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）前記ストッパーと前記柱状スペーサは同じ高さであることを特徴とする（２）に記載の液晶表示装置。

（４）前記封入孔は、前記液晶セルの短辺側に形成されており、前記封止材は前記短辺全体に形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（５）前記液晶セルの前記シール材で囲まれた内部に液晶が封入された後、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板とのうち少なくとも一方の外側が研磨されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（６）画素電極とＴＦＴとを含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向して配置された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板とを貼り合わせるシール材とを有する液晶セルを有する液晶表示装置であって、前記シール材は、全周が閉じたループとなっており、前記液晶セルの１辺において、前記液晶セルの端部には封止材が形成され、前記シール材で囲まれた領域の外側において、前記封止材と前記シール材との間には、前記封止材が前記液晶セルの内側へ侵入することを防止するストッパーが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

（７）前記液晶セルは、前記シール材で囲まれた内部に画像を表示する表示領域を有し、前記表示領域には、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔を規定する柱状スペーサが形成され、前記ストッパーは前記柱状スペーサと同じ材料で形成されていることを特徴とする（６）に記載の液晶表示装置。

（８）前記液晶セルに前記封止材が形成された後、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板とのうち少なくとも一方の外側が研磨されていることを特徴とする（６）に記載の液晶表示装置。

（９）画素電極とＴＦＴとを含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向して配置された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板とを貼り合わせるシール材とを有する液晶セルを有する液晶表示装置であって、前記液晶セルは画像が形成される表示領域を有し、前記表示領域において、前記ＴＦＴ基板には前記ＴＦＴを保護する有機パッシベーション膜が形成され、前記対向基板には前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔を規定するための柱状スペーサが形成され、前記液晶セルの１辺の端部に封止材を有し、前記シール材で囲まれた領域の外側において、前記封止材と前記シール材との間に、前記封止材が前記液晶セルの内側に侵入することを防止するストッパーが、前記封止材が配置された前記液晶セルの前記１辺と平行に、前記対向基板に形成されており、前記対向基板の前記ストッパーに対向する領域において、前記ＴＦＴ基板側には、前記有機パッシベーション膜と同じ膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

（１０）前記柱状スペーサと前記ストッパーとは同一のプロセスで形成されていることを特徴とする（９）に記載の液晶表示装置。

（１１）前記液晶セルに前記封止材が形成された後、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板とのうち少なくとも一方の外側が研磨されていることを特徴とする（９）に記載の液晶表示装置。

液晶セルが複数１列に形成された短冊状のマザー基板を研磨して、液晶セルの厚さを薄くする際、研磨液が個々の液晶セルに侵入することを防止するための封止材と、シール材で囲まれた領域の外側において、封止材と個々の液晶セルのシール材との間に、封止材が液晶セルの内側に侵入することを防止するためのストッパーを形成するので、封止材に欠陥が生じず、研磨液が個々の液晶セルに侵入して各液晶セルを不良にする現象を防止することが出来る。

また、本発明によれば、前記ストッパーを液晶セルの表示領域内に形成された、ＴＦＴ基板と対向基板との間隔を規定するための柱状スペーサと同時に形成するので、製造コストの増加を伴うことなく、ストッパーを形成することが出来る。

本発明によれば、液晶表示装置の製造歩留りを向上でき、かつ、個々の液晶表示装置の信頼性を上げることが出来る。

実施例にしたがって本発明の内容を詳細に開示する。

図１は本発明による、携帯電話等に使用される液晶セル１の平面図である。

図１において、ＴＦＴ基板１００上に対向基板２００が設置されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に液晶層３００が挟持されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００とは額縁部に形成されたシール材２０によってシールされている。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成されており、ＴＦＴ基板１００が対向基板２００よりも大きくなっている部分には、液晶セル１に電源、映像信号、走査信号等を供給するための端子部１５０が形成されている。また、端子部１５０には、走査線、映像信号線等を駆動するためのＩＣドライバ７０が設置されている。

図１において、液晶セル１の縦寸法ＬＹは８１ｍｍ、横寸法ＬＹは５４ｍｍである。また、ＩＣドライバ７０等が搭載されている端子部１５０の幅はＴは２．７ｍｍである。表示領域１０からＴＦＴ基板１００または対向基板２００の端部までが額縁部である。額縁部には、シール材２０の他、図示しない走査線引出し線等が設置される。

図１において、液晶封入孔４０を塞ぐ封止材３０は、液晶セル１の短辺全体にわたって形成されている。後で述べるように、この構成によって、液晶セル１のＴＦＴ基板１００および対向基板２００を、個々に分離する前の、液晶セル１が複数並んだ短冊基板の状態で、液晶を封入し、液晶を封入した後、短冊基板を研磨することが出来る。以後、液晶セル１が１列に並んだ状態のものを短冊基板と称し、ＴＦＴ基板１００が１列に並んだものを短冊ＴＦＴ基板１００１と称し、対向基板２００が１列に並んだものを短冊対向基板２００１と称する。

図１において、シール材２０で囲まれた領域の外側では、封止材３０とシール材２０とに間に、細い棒状のストッパー５０が形成されている。このストッパー５０の役割は、後で述べるように、封止材３０の欠陥が生ずることを防止することである。図１におけるストッパー５０は、長さが２０ｍｍ以上であるのに対し、幅が１０μｍ、高さが４μｍ程度であり、非常に細く、ほとんど線状である。

図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図２ではＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００に形成された詳細な構成は省略している。図２において、シール材２０内の表示領域１０にはＴＦＴ基板１００に形成された層の内、最も厚い有機パッシベーション膜１０８のみが記載されている。また、対向基板２００には、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間隔を規定するための柱状スペーサ２０５が形成され、ＴＦＴ基板１００側の有機パッシベーション膜１０８と直接的または間接的に（たとえば配向膜などを介して）接している。ただし、両者は必ずしも直接的または間接的に接する必要はなく、一部の柱状スペーサ２０５は離れていてもよい。

シール材２０の内側には液晶が充填されている。シール材２０はエポキシ樹脂で形成されており、幅は０．６ｍｍ程度である。シール材２０の外側には、本発明の特徴であるストッパー５０が形成されている。ストッパー５０は表示領域１０内の柱状スペーサ２０５と同じ材料で、同時に形成される。柱状スペーサ２０５は次のようにして形成される。すなわち、感光性のアクリル樹脂を対向基板２００全面に塗布し、マスクを用いて露光すると、光が当たった部分のみが硬化して現像液に不溶となり、現像されると、柱状スペーサ２０５が形成される。感光性樹脂は、レジスト工程が不要であり、プロセスが簡易となる。

柱状スペーサ２０５はこのようにして形成されるが、柱状スペーサ２０５を形成すると同時に、ストッパー５０も同様にして形成される。すなわち、ストッパー５０の形成は従来と露光マスクが異なるだけで、追加プロセス等は必要としない。ストッパー５０は柱状スペーサ２０５と同時に形成されるので、高さも柱状スペーサ２０５と同じである。

ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間隔を表示領域１０内と同じに保つためには、表示領域１０内における有機パッシベーション膜１０８と同じ高さの台座が必要である。図２では、この台座は有機パッシベーション膜１０８で形成している。有機パッシベーション膜１０８も、感光性のアクリル樹脂で形成される。ストッパー５０部分に形成される台座も有機パッシベーション膜１０８のパターニングと同時に形成される。したがって、台座を形成するための追加のプロセスは必要としない。尚、ストッパー５０と有機パッシベーション膜１０８とは、必ずしも直接的または間接的に接する必要はなく、両者が離れていてもよい。対向基板２００のストッパー５０に対向する領域において、ＴＦＴ基板１００側には、有機パッシベーション膜１０８と同じ膜が形成されていればよい。

ストッパー５０の外側で、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の端部には、封止材３０が形成されている。本発明においては、図１において説明したように、液晶セル１の短辺全体にわたって封止材３０が形成されている。封止材３０は、図１のＢ−Ｂ断面図である図３に示すように、本来は、液晶の封入孔４０となるシール材２０の開口部において、液晶を封止するものである。しかし、本発明は、後で述べるように、短冊基板を研磨する際において、研磨液が短冊基板内部に侵入することを防止するためのシールの役割を有しているので、短辺全体にわたって形成されている。

図４は表示領域１０における液晶セル１の断面図である。図４において、ＴＦＴ基板１００上には、ゲート電極１０１が形成されている。ゲート電極１０１はスパッタリングによって形成され、その後、フォトリソグラフィによってパターニングされる。ゲート電極１０１はＡｌによって形成され、膜厚は３００ｎｍ程度である。ゲート電極１０１と同層で図示しない走査線等が同時に形成される。対向基板２００の対向電極２０４にコモン電圧を供給するためにＴＦＴ基板１００に形成されるコモン配線も同層で、同時に形成される。ゲート電極１０１を覆って、ゲート絶縁膜１０２が形成される。ゲート絶縁膜１０２は、例えば、ＳｉＮ膜をＣＶＤ法で成膜することによって形成される。ゲート絶縁膜１０２は例えば、４００ｎｍ程度である。

ゲート電極１０１の上には、ゲート絶縁膜１０２を介して半導体層１０３が形成される。半導体層１０３はａ−Ｓｉで形成され、膜厚は１５０ｎｍ程度である。ａ−Ｓｉ層にＴＦＴのチャネル領域が形成される。ａ−Ｓｉ層にソース電極１０５およびドレイン電極１０６を設置する前に、ｎ＋Ｓｉ層１０４を形成する。ａ−Ｓｉ層とソース電極１０５あるいはドレイン電極１０６との間にオーミックコンタクトを形成するためである。

ｎ＋Ｓｉ層１０４の上にソース電極１０５あるいはドレイン電極１０６が形成される。ソース電極１０５あるいはドレイン電極１０６と同層で、映像信号線等が形成される。ソース電極１０５あるいはドレイン電極１０６は、Ｍｏあるいは、Ａｌ等によって形成される。なお、Ａｌが使用される場合は、その上下をＭｏ等によって覆う。Ａｌがコンタクトホール１１３部において、ＩＴＯ等と接触すると、接触抵抗が不安定になる場合があるからである。

ソース電極１０５あるいはドレイン電極１０６を形成したあと、ソース電極１０５およびドレイン電極１０６をマスクとしてチャネルエッチングを行う。チャネル層からｎ＋Ｓｉ層１０４を完全に除去するために、ａ−Ｓｉ層の上部までエッチングを行い、チャネルエッチング領域１０９が形成される。その後、ＴＦＴ全体を覆って無機パッシベーション膜１０７を形成する。無機パッシベーション膜（絶縁膜）１０７はＳｉＮによって形成する。無機パッシベーション膜１０７は例えば、４００ｎｍ程度である。

無機パッシベーション膜１０７を覆って有機パッシベーション膜（絶縁膜）１０８が形成される。有機パッシベーション膜１０８は平坦化膜としての役割を有するので、厚く形成され、例えば、２μｍ程度の厚さに形成される。有機パッシベーション膜１０８には例えば、感光性のアクリル樹脂が使用され、レジストを使用せずにパターニングを行なうことが出来る。

その後、有機パッシベーション膜１０８および無機パッシベーション膜１０７にコンタクトホール１１３を形成する。ＩＴＯで形成される画素電極１１０とＴＦＴのソース電極１０５との導通をとるためである。有機パッシベーション膜１０８の上には、画素電極１１０となるＩＴＯが形成される。

図４において、画素電極１１０の上には液晶分子を配向させるための配向膜１１１が形成されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に液晶層３００が挟持されている。液晶層３００の液晶分子は、ＴＦＴ基板１００に形成された配向膜１１１と対向基板２００に形成された配向膜１１１とによって初期配向が規定されている。

図４において、対向基板２００の内側には、カラーフィルタ２０１が形成されている。カラーフィルタ２０１は画素毎に、赤、緑、青のカラーフィルタ２０１が形成されており、カラー画像が形成される。カラーフィルタ２０１とカラーフィルタ２０１との間にはブラックマトリクス（遮光膜）２０２が形成され、画像のコントラストを向上させている。なお、ブラックマトリクス２０２はＴＦＴに対する遮光膜としての役割も有し、ＴＦＴに光電流が流れることを防止している。

カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２の表面は凹凸となっているために、オーバーコート膜２０３によって表面を平らにしている。オーバーコート膜２０３の上には、透明導電膜であるＩＴＯによって対向電極２０４が形成されている。ＴＦＴ基板１００の画素に形成された画素電極１１０と、対向基板２００に形成された対向電極２０４との間に電圧を印加することによって液晶分子を回転等させて透過光あるいは反射光を制御することによって画像を形成する。

対向電極２０４の上には、対向基板２００とＴＦＴ基板１００との間隔を規定するための柱状スペーサ２０５が形成されている。柱状スペーサ２０５は、バックライト等の光が透過しない、ブラックマトリクス２０２が形成された部分に形成される。柱状スペーサ２０５のある部分は液晶の配向が乱れ、バックライト等から光漏れが生じ、コントラストが低下する原因となるからである。

柱状スペーサ２０５の高さＨは、液晶層３００の層厚と同じで、例えば、４μｍである。図１および図２に示すストッパー５０は柱状スペーサ２０５と同時に形成される。したがって、柱状スペーサ２０５とストッパー５０とは同じ高さである。柱状スペーサ２０５は例えば、感光性のアクリル樹脂によって形成される。アクリル樹脂は対向基板２００全面に塗布され、マスクを使用して露光すると、光の当たった部分のみ、現像液に不溶となって、露光した部分のみが柱状スペーサ２０５として残る。感光性の樹脂を使用することによって、レジスト工程が不要となり、工程が短縮される。

柱状スペーサ２０５および対向電極２０４を覆って配向膜１１１が形成される。ＴＦＴ基板１００に形成された配向膜１１１と対向基板２００に形成された配向膜１１１によって液晶層３００の初期配向が決定され、この配向状態をＴＦＴ基板１００に形成された画素電極１１０と対向基板２００との間に印加される電圧によって液晶分子を回転等させて液晶層３００を透過する光を制御して画像が形成される。

以上のように、表示領域１０には、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間隔を規定する柱状スペーサ２０５が形成されるが、本発明のストッパー５０は、この柱状スペーサ２０５を形成するのと同時に形成される。なお、図４では、ＴＮあるいは、ＶＡ等、ＴＦＴ基板１００の画素電極１０と対向基板２００の対向電極２０４との間に電圧を印加して液晶分子を制御する縦電界方式の場合を例に取って説明した。液晶の駆動方法として、この他に、対向電極と画素電極とをいずれもＴＦＴ基板１００上に形成し、液晶をＴＦＴ基板１００と平行方向の電界成分を有する、横電界によって駆動するＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式が存在する。しかし、ＩＰＳ方式においても、対向電極がＴＦＴ基板１００に形成される他は、構造は本質的には図４と同様であり、本発明を適用することが出来る。

図５は本発明を適用しない場合の液晶セル１に起こりうる問題点を示すものである。図５において、液晶セル１の構成は図１で説明したのと同様である。但し、図１で説明したストッパー５０は形成されていない。図５において、封止材３０が液晶セル１の短辺全体に形成されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間には隙間が生じており、また、コーナー部においては、液晶セル１の端部とシール材２０との間隔が大きいので、この隙間に封止材３０が入り込む。

封止材３０は紫外線あるいは熱等で硬化される前は液体であるからこのような現象は起こりうる。封止材３０がＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に入り込むと、例えば、図５のＡ部において、封止材３０による封止が不十分となる。図５に示す液晶セル１完成品においては、液晶のシールはシール材２０によって行われるので、直接の問題は生じない。しかし、短冊基板を個々の液晶セル１に分離する前の短冊基板を研磨する時に問題が生ずる。

なお、図５において封入孔４０の部分にも同様のことが起こりうるように見えるが、封入孔４０部分は面積が小さい上、封入孔４０は、封止材３０が過度に液晶セル１の内部に入り込まないようにするための形状となっているので、図５のＡ部に示すような現象は生じない。

図６はこのような問題点を説明する短冊基板の平面図である。図６において、短冊基板には３個の液晶セル１が並列して形成されている。実際には３個よりも多く、６個以上が並列して形成されている場合が多い。図６の時点では、各液晶セルには未だ端子部は形成されていない。端子部は短冊基板を研磨し、各液晶セルを分離した後、あるいは、各液晶セルを分離するのと同時に、対向基板２００の一部を除去して形成される。図６では、参考として、端子部を表す線が記載されている。図７〜図１１においても同様である。

図６において、３個の液晶セル１には各々シール材２０が形成されている。３個の液晶セル１の３方を囲んで短冊基板シール材２１が形成されている。短冊基板シール材２１は、短冊基板の短冊ＴＦＴ基板１００１、あるいは短冊対向基板２００１を研磨液で研磨する際に、研磨液が入り込んで、分離する前の液晶セル１を汚染することを防止する役割を有する。

短冊基板の一方の辺全体は封止材３０によって封止されている。この封止材３０は、個々の液晶セル１の液晶の封止と、短冊基板を研磨する時に、内部が研磨液によって汚染されることを防止するシールとしての役割を有している。図６において、液晶は、短冊基板が封止材３０によって封止される前に、各液晶セル１に封入される。液晶の封入は、３個の液晶セル１に対して同時に行われる、そして、３個の液晶セル１に対する封止も同時に行われることになる。

図６において、Ａ部は短冊基板シール材２１が短冊ＴＦＴ基板１００１と短冊対向基板２００１との間に封止材３０が吸い込まれた状態を示している。図６において、封止材３０が吸い込まれた部分は、短冊ＴＦＴ基板１００１あるいは短冊対向基板２００１の端部と各液晶セル１のシール材２０との間隔が大きい部分である。Ａ部においては、短冊基板のシールが十分でない部分であり、短冊基板を化学研磨液等に浸漬した場合に、このＡ部から化学研磨等が内部に侵入する。そうすると、液晶セル１が侵され、液晶セル１は不良となる。

図７は本発明による短冊基板の平面図である。図７において、シール材２０で囲まれた領域の外側であって、短冊基板の１辺に形成された封止材３０と、各液晶セル１のシール材２０との間にストッパー５０が形成されている。このストッパー５０は、先に説明したように、液晶セル１の表示領域１０における柱状スペーサ２０５と同時に形成される。図７におけるその他の構成は図６と同様である。

図７の構成の製造プロセスとしては、マザーＴＦＴ基板１００２およびマザー対向基板２００２を形成する。図７におけるストッパー５０はマザー対向基板２００２に形成される。その後、マザー対向基板２００２に個々の液晶セル１のためのシール材２０、および、短冊状に切り出したときの各短冊に形成されていることになる短冊基板シール材２１が形成さる。そして、マザーＴＦＴ基板１００２とマザー対向基板２００２とを貼り合わせる。

このようにして形成されたマザー基板を、液晶セル１を複数個含む短冊基板に分離する。その後、各液晶セル１に形成された封入孔４０から複数の液晶セル１に対して同時に液晶を注入する。この時、ストッパー５０は液晶がシール材２０内部以外に侵入することを防止する役割も持つことになる。

液晶を注入したあと、封止材３０を短冊基板の１辺全体にわたって形成する。これによって複数の液晶セル１全体を同時に封止することが出来る。封止材３０を短冊基板の１辺全体にわたって形成することによって、この封止材３０は、個々の液晶セル１の封止材３０としての役割をもつのみでなく、短冊基板を研磨するときの、研磨液に対するシールとしての役割も有することになる。

図７において、封止材３０と各液晶セル１のシール材２０との間にストッパー５０が形成されている。このストッパー５０によって封止材３０が内部に吸い込まれることを防止する。したがって、図７に示す封止材３０には、図６のＡ部に示すような封止材３０の欠陥は生じない。こうして形成された短冊基板を研磨液に浸漬等して、短冊ＴＦＴ基板１００１、および、短冊対向基板２００１の外側を研磨して短冊基板を薄くする。尚、短冊ＴＦＴ基板１００１、および、短冊対向基板２００１の両方を研磨するのではなく、何れか一方のみを研磨してもよい。

このようにして形成された短冊基板を分離線６０によって分離し、液晶セル１が完成する。このように、本発明によれば、短冊基板の状態における封止材３０の欠陥が生じないので、短冊基板を研磨する際の研磨液による各液晶セル１の損傷を防止することが出来、製造歩留りを上げることが出来るとともに、各液晶セル１の信頼性を上げることが出来る。

図８および図９は、本発明の第２の実施例を説明する図である。図８および図９は、短冊基板シール材２１が３個の液晶セル１全体を囲むのではなく、個々の液晶セル１を囲んでいる点で実施例１と異なる。その分、短冊基板を研磨液に浸漬等したときの不良率の上昇を抑えることが出来る。すなわち、もし、短冊シール材２１、あるいは、封止材３０に欠陥が生じて研磨液が短冊基板の内部に侵入した場合も、全部の液晶セルが不良になるのではなく、研磨液が侵入した液晶セルのみが不良になる。

図８は本発明のストッパー５０を使用しない場合の、短冊基板の平面図である。図８において、封止材３０が短冊基板の１辺全体に形成されている。図８においては、短冊基板シール材２１が各液晶セル１を囲っているので、各液晶セル１の境界においては、封止材３０が吸い込まれることは防止される。しかし、図８に示すように、各液晶セル１のコーナーにおいては、液晶セル１とシール材２０との間隔が大きくなっており、この部分で封止材３０の吸い込みが生ずる。

そうすると、図８のＢに示すような封止材３０の欠陥が生ずる。したがって、図８のような短冊基板を研磨液等に浸漬すると研磨液が例えば、中央に位置している液晶セル１に侵入し、この液晶セル１を不良にする。

図９は本発明を用いることによってこのような問題を対策する構成を示す。図９において、シール材２０で囲まれた領域の外側であって、短冊基板の１辺に形成された封止材３０と各液晶セル１のシール材２０との間にストッパー５０が形成されている。その他の構成は、図８で説明したのと同様である。図９において、短冊基板シール材２１とストッパー５０とがオーバーラップしているが、ストッパー５０は幅が１０μｍ程度と小さいので、短冊基板シール材２１によって容易に乗り越えることが出来る。すなわち、ストッパー５０は短冊基板シール材２１を塗布する時はすでに固化しているので、短冊基板シール材２１を印刷あるいはディスペンサで形成するときに、ストッパー５０部分は短冊基板シール材２１内に容易に喰い込むことが出来る。

図９に示すように、ストッパー５０が形成されていることによって全体にわたって封止材３０がＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に吸い込まれる現象を回避することが出来る。したがって、短冊基板を研磨によって薄くする際の、研磨液による各液晶セル１の受けるダメージを防止することが出来、製造歩留りを上げることが出来るとともに、各液晶セル１の信頼性を向上させることが出来る。

図１０および図１１は本発明の第３の実施例を説明するための図である。実施例１および実施例２においては、液晶は各液晶セル１に設けられた封入孔４０から注入される。液晶は比較的粘度が大きいので封入に時間がかかる。また、注入のためには、特別な形状をした封入孔を形成する必要がある。

このような液晶の注入にともなう、封入孔の形成、複雑なプロセス等を回避するために、液晶を滴下する方式が開発されている。この液晶を滴下する方式では、各液晶セル１の対向基板２００に形成されたシール材２０の内側に、量を正確にコントロールした液晶を滴下する。各液晶セル１に形成されるシール材２０は、注入方式の場合と異なり、開口部を持たず、完全に閉じている。

このような液晶セル１においては、液晶を注入するための封入孔は不要である。しかし、短冊基板を研磨する時の封止材３０は必要である。本発明においては、ＴＦＴ基板１００および対向基板２００の研磨は、マザー基板の状態ではなく、マザー基板から短冊基板に分離した後、行う。

マザー基板から短冊基板に分離する際、短冊基板毎に短冊基板シール材２１を形成するよりは、１辺でも短冊基板シール材２１を形成していない辺が存在しているほうが、材料歩留りは向上する。したがって、本実施例においては、図１０に示すように、短冊基板の１辺には、短冊基板シール材２１を設けず、封止材３０を形成して封止する。しかし、このような構成の場合も、図１０に示すように、各液晶セル１のシール材２０と封止材３０との間が大きい部分においては、封止材３０がＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に吸い込まれる現象が生ずる。

図１１はこのような現象を対策した本発明による短冊基板の平面図である。図１１において、短冊基板には液晶セル１が３個並列に配置されている。並列に配置された３個の液晶セル１の３方を短冊基板シール材２１が囲んでいる。短冊基板の１辺は封止材３０によってシールされている。なお、本実施例で液晶の封入孔４０を封止するわけではないので、シール材と言っても良いが、他の実施例と用語を合わせて封止材３０という。封止材３０と各液晶セル１のシール材２０との間には、ストッパー５０が形成されている。本実施例におけるストッパー５０は、線状に連続している。本実施例におけるストッパー５０も実施例１あるいは実施例２におけるストッパー５０も表示領域１０内の柱状スペーサ２０５と同時に形成されるので、ストッパー５０の形状によってプロセス、あるいは材料費等が上昇することは無い。

図１１に示すように、ストッパー５０を形成することによって、封止材３０の吸い込みは防止され、封止材３０の欠陥は無くすことが出来る。したがって、短冊基板を研磨する際の研磨液の侵入等を防止することが出来、製造歩留りを向上させることが出来るとともに、各液晶セル１の信頼性を向上させることが出来る。

図１２は実施例３によって形成された液晶セル１の平面図である。図１２において、液晶セル１の短辺側には封止材３０が形成されている。この封止材３０は先に説明したように、短冊基板を研磨によって薄くする際、研磨液が短冊基板の内部に侵入することを防ぐためのものである。場合によっては、短冊基板から個々の液晶セル１を分離する際、この封止材３０を除去してもよい。この場合、ストッパー５０は幅が１０μｍなので、除去する必要は無いが、封止材３０を除去する際に、同時に除去しても良い。

実施例３においては、各液晶セル１の間には短冊基板シール材２１は形成されていない。ただし、実施例３のような、滴下方式の場合においても、実施例２に示すように、各液晶セル１の間にも短冊基板シール材２１を形成することが出来る。この場合は、万一、シールに不良が出て、研磨液が短冊基板の内部に侵入するようなことがあっても、全部の液晶セル１が不良となるのではなく、研磨液が侵入した液晶セル１のみが不良となる。したがって、製造歩留りを向上させることが出来るが、マザー基板の材料歩留りは低下する。

以上の実施例１〜実施例３までは、図４に示すように、液晶セル１の表示領域１０には、有機パッシベーション膜１０８が形成されている。しかし、品種によっては有機パッシベーション膜１０８が形成されておらず、図４における無機パッシベーション膜１０７だけが形成されている場合もある。しかし、この場合も、本発明を問題なく適用することが出来る。この場合は、表示領域１０内には、有機パッシベーション膜１０８が形成されていないので、ストッパー５０の下には有機パッシベーション膜１０８と同じプロセスで形成された台座は必要ない。

また、以上の説明は、ＴＦＴがいわゆるボトムゲートの場合について説明したが、ＴＦＴがいわゆるトップゲートである場合も本発明は問題なく適用することが出来る。ＴＦＴの種類には関係なく、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間隔を規定する柱状スペーサ２０５は形成され、ストッパー５０は柱状スペーサ２０５と同じプロセスで形成出来るからである。

実施例１の液晶表示装置の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 液晶セルの表示領域の断面図である。 本発明を使用しない場合の問題点を説明する平面図である。 本発明を使用しない場合の問題点を説明する他の平面図である。 本発明を使用した例である。 本発明を使用しない場合の他の説明図である。 実施例２を示す平面図である。 本発明を使用しない場合のさらに他の説明図である。 実施例３を示す平面図である。 実施例３による液晶セルの平面図である。 従来技術の例である。 従来技術の他の例である。

符号の説明

１…液晶セル、 １０…表示領域、 ２０…シール材、 ２１…短冊基板シール材、 ２２…マザー基板シール材、 ３０…封止材、 ４０…封入孔、 ５０…ストッパー、 ６０…分離線、 ７０…ＩＣドライバ、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…ゲート電極、 １０２…ゲート絶縁膜、 １０３…半導体層、 １０４…ｎ＋Ｓｉ層、 １０５…ソース電極、 １０６…ドレイン電極、 １０７…無機パッシベーション膜、 １０８…有機パッシベーション膜、 １０９…チャネルエッチング領域、 １１０…画素電極、 １１１…配向膜、 １１３…コンタクトホール、 １５０…端子部、 ２００…対向基板、 ２０１…カラーフィルタ、 ２０２…ブラックマトリクス、 ２０３…オーバーコート膜、 ２０４…対向電極、 ２０５…柱状スペーサ、 ３００…液晶層、 １００１…短冊ＴＦＴ基板、 １００２…マザーＴＦＴ基板、 ２００１…短冊対向基板、 ２００２…マザー対向基板。

Claims (11)

1. 画素電極とＴＦＴとを含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向して配置された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板とを貼り合わせるシール材とを有する液晶セルを有する液晶表示装置であって、
   前記液晶セルの１辺において、前記シール材は液晶を封入するための封入孔を有し、前記封入孔が形成された前記液晶セルの前記１辺に沿って封止材が形成され、前記シール材で囲まれた領域の外側において、前記封止材と前記シール材との間には、前記封止材が前記液晶セルの内側に侵入することを防止するストッパーが、前記封入孔が形成された前記液晶セルの前記１辺と平行に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記液晶セルは、前記シール材で囲まれた内部に画像を表示する表示領域を有し、前記表示領域には、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔を規定する柱状スペーサが形成され、
   前記ストッパーは前記柱状スペーサと同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記ストッパーと前記柱状スペーサは同じ高さであることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記封入孔は、前記液晶セルの短辺側に形成されており、前記封止材は前記短辺全体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶セルの前記シール材で囲まれた内部に前記液晶が封入された後、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板とのうち少なくとも一方の外側が研磨されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 画素電極とＴＦＴとを含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向して配置された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板とを貼り合わせるシール材とを有する液晶セルを有する液晶表示装置であって、
   前記シール材は、全周が閉じたループとなっており、前記液晶セルの１辺において、前記液晶セルの端部には封止材が形成され、前記シール材で囲まれた領域の外側において、前記封止材と前記シール材との間には、前記封止材が前記液晶セルの内側へ侵入することを防止するストッパーが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
7. 前記液晶セルは、前記シール材で囲まれた内部に画像を表示する表示領域を有し、前記表示領域には、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔を規定する柱状スペーサが形成され、
   前記ストッパーは前記柱状スペーサと同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記液晶セルに前記封止材が形成された後、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板とのうち少なくとも一方の外側が研磨されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
9. 画素電極とＴＦＴとを含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向して配置された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板とを貼り合わせるシール材とを有する液晶セルを有する液晶表示装置であって、
   前記液晶セルは画像が形成される表示領域を有し、前記表示領域において、前記ＴＦＴ基板には前記ＴＦＴを保護する有機パッシベーション膜が形成され、前記対向基板には前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間隔を規定するための柱状スペーサが形成され、
   前記液晶セルの１辺の端部に封止材を有し、前記シール材で囲まれた領域の外側において、前記封止材と前記シール材との間に、前記封止材が前記液晶セルの内側に侵入することを防止するストッパーが、前記封止材が配置された前記液晶セルの前記１辺と平行に、前記対向基板に形成されており、前記対向基板の前記ストッパーに対向する領域において、前記ＴＦＴ基板側には、前記有機パッシベーション膜と同じ膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
10. 前記柱状スペーサと前記ストッパーとは同一のプロセスで形成されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記液晶セルに前記封止材が形成された後、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板とのうち少なくとも一方の外側が研磨されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。

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