JP2010204473A

JP2010204473A - 液晶表示装置及びその製造方法

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Publication number: JP2010204473A
Application number: JP2009051053A
Authority: JP
Inventors: Yuji Uchiyama; 裕司内山
Original assignee: Toshiba Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2029-03-04
Also published as: JP5160480B2

Abstract

【課題】表示品位の良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】アレイ基板２００の第１表示素子部２００Ｂの外に少なくとも１つの突起６００を形成する突起形成工程と、突起６００の内側を通って第１表示素子部２００Ｂを囲むとともに、突起の近傍に少なくとも１つの開口部１１０Ａが形成されるようにシール材１１０を配置する工程と、シール材によって囲まれた領域に液晶材料４００Ａを滴下する工程と、第１表示素子部と第２表示素子部３００Ｂとが対向するようにアレイ基板と対向基板３００とを配置する工程と、アレイ基板及び対向基板をアレイ基板及び対向基板の厚み方向に加圧して、開口部から液晶材料の一部を排出させる第１加圧工程と、アレイ基板及び対向基板をアレイ基板及び対向基板の厚み方向に加圧して、開口部を封じる第２加圧工程と、を備えている。
【選択図】図４

Description

この発明は、液晶表示装置及びその製造方法に係り、特に、液晶材料を滴下して液晶材料を封入する液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、アレイ基板と対向基板との間に液晶層を保持した構成である。アレイ基板と対向基板とは、ギャップを維持した状態で配置されている。このギャップに液晶材料が封入される。液晶材料の注入方法としては、例えば、注入口が形成されるようにシール材を配置し、貼り合せられたアレイ基板と対向基板との間のギャップを減圧状態にし、注入口を液晶材料に浸し、液晶材料を注入する真空注入法がある。

また、枠状のシール材に囲まれた領域に液晶材料を滴下し、アレイ基板と対向基板とを貼り合わせる滴下注入法がある。例えば、特許文献１では、第１のシール材を枠状に塗布し、第１のシール材の外側に第２のシール材を枠状に塗布し、第１のシール材に囲まれた面の上に液晶材料を供給し、一対の基板を対向させて減圧したで重ね合わせ、大気圧下に戻して一対の基板の間に液晶層を形成する方法が開示されている。
特開２００５−３３８８８６号公報

滴下注入法では、シミュレーションによって液晶表示装置の望ましいセル内部の容積計算を行い、実際のセルを用いて液晶材料の量を振って、液晶材料の量を最適化している。しかしながら、液晶表示装置の製造のばらつきによってセル内部の容積が微小に変動することがある。液晶材料がセル内部の容積に対して少ない場合、真空気泡の発生が生じることがある。また、液晶材料がセル内部の容積に対して多い場合、セルギャップの厚みが局所的に大きくなることがある。このため、液晶表示装置の製造のばらつきによって液晶表示装置の表示品位の劣化を招いてしまうことがある。

この発明は、上述した事情に鑑みなされたものであって、その目的は、表示品位の良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。

この発明の態様による液晶表示装置の製造方法は、第１基板に第１表示素子部を形成する第１表示素子部形成工程と、第２基板に第２表示素子部を形成する第２表示素子部形成工程と、前記第１基板の前記第１表示素子部の外に少なくとも１つの突起を形成する突起形成工程と、前記突起の内側を通って前記第１表示素子部を囲むとともに、前記突起の近傍に少なくとも１つの開口部が形成されるようにシール材を配置する工程と、前記シール材によって囲まれた領域に液晶材料を滴下する工程と、前記第１表示素子部と前記第２表示素子部とが対向するように前記第１基板と前記第２基板とを配置する工程と、前記第１基板及び前記第２基板を前記第１基板及び前記第２基板の厚み方向に加圧して、前記開口部から前記液晶材料の一部を排出させる第１加圧工程と、前記第１基板及び前記第２基板を前記第１基板及び前記第２基板の厚み方向に加圧して、前記開口部を封じる第２加圧工程と、を備えている。

この発明の態様による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板と対向するように配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、複数の画素によって構成された表示領域を囲むように配置され、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせるシール材と、を備え、前記第１基板は、前記表示領域外において、前記シール材の少なくとも一部に沿って配置された突起を備えている。

この発明によれば、表示品位の良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置及びその製造方法にについて図面を参照して説明する。

まず、本実施形態に係る液晶表示装置の構成について図面を参照して以下に説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置は、液晶表示パネル１００と、液晶表示パネル１００を照射するバックライトユニットＢＬと、を備えている。

液晶表示パネル１００は、一対の基板、すなわち、アレイ基板（第１基板）２００及び対向基板（第２基板）３００と、アレイ基板２００と対向基板３００との間に保持された液晶層４００と、によって構成されている。

これらのアレイ基板２００と対向基板３００とは、シール材１１０によって貼り合わせられている。液晶表示パネル１００は、シール材１１０によって囲まれた内側に画像を表示する表示領域１２０を備えている。この表示領域１２０は、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。

アレイ基板２００は、表示領域１２０に対応する領域に第１表示素子部２００Ｂを有している。対向基板３００は、表示領域１２０に対応する領域に第２表示素子部３００Ｂを有している。すなわち、アレイ基板２００と対向基板３００は、第１表示素子部２００Ｂと第２表示素子部３００Ｂとが対向するように配置されている。

アレイ基板２００は、第１表示素子部２００Ｂにおいて、画素ＰＸの行方向Ｈ及び列方向Ｖに沿って延在された複数の信号配線（列方向Ｖに沿って延在された信号線Ｘ（１、２、３、…、ｎ）及び行方向Ｈに沿って配置された走査線Ｙ（１、２、３、…、ｍ））と、画素ＰＸにおける信号線Ｘと走査線Ｙとの交差部に配置されたスイッチ素子２２０と、画素ＰＸに配置され、スイッチ素子２２０に接続された画素電極２３０と、を備えている。

また、液晶表示パネル１００は、表示領域１２０の外側に位置する表示領域外１３０に配置された接続部１３１を備えている。この接続部１３１は、信号供給源として機能する駆動ＩＣチップやフレキシブル配線基板に接続可能である。図１に示した例では、接続部１３１は、対向基板３００の端部３００Ａより外方に延在したアレイ基板２００の延在部２００Ａ上に配置されている。

表示領域１２０において、第１表示素子部２００Ｂに配置された信号線Ｘ（１、２、３、…、ｎ）のそれぞれも同様に、表示領域外１３０を経由して接続部１３１に接続されている。また、走査線Ｙ（１、２、３、…、ｍ）のそれぞれは、表示領域外１３０を経由して接続部１３１に接続されている。

図２に示すように、アレイ基板２００は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板２１０を有している。スイッチ素子２２０は、絶縁基板２１０上に配置され、例えば、アモルファスシリコンやポリシリコンなどによって形成された半導体層２４２を備えた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）を有している。

スイッチ素子２２０のゲート電極２２２は、絶縁基板２１０の上に配置されている。ゲート電極２２２は、走査線Ｙに接続されている（あるいは、ゲート電極２２２は、ゲート線Ｙと一体的に形成されている）。スイッチ素子２２０のソース電極２２５は、信号線Ｘに接続されている（あるいは、ソース電極２２５は、信号線Ｘと一体的に形成されている）。スイッチ素子２２０のドレイン電極２２７は、画素電極２３０に接続されている。

スイッチ素子２２０の半導体層２４２は、ゲート電極２２２などを覆うゲート絶縁膜２４６上に配置されている。この半導体層２４２には、スイッチ素子２２０のソース電極２２５及びドレイン電極２２７がコンタクトしている。これらのソース電極２２５及びドレイン電極２２７は、層間絶縁膜２４４によって覆われている。

画素電極２３０は、絶縁膜２４０上において、各画素ＰＸに対応して配置されている。画素電極２３０は、絶縁膜２４０に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極２２７と電気的に接続されている。画素電極２３０は、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。

対向基板３００は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板３１０と、第２表示素子部３００Ｂにおいて、液晶層４００を介して画素電極２３０と対向するように複数の画素ＰＸに共通の対向電極３３０を備えている。絶縁基板３１０上の一方の主面（つまり、液晶層４００と対向する面）には、第２表示素子部３００Ｂにおいて、各画素ＰＸを囲むブラックマトリクス３４０が配置されている。

さらに、対向基板３００は、第２表示素子部３００Ｂにおいて、絶縁基板３１０上の一方の主面に、カラーフィルタ層３２０を備えている。カラーフィルタ層３２０は、赤色画素ＰＸＲに対応して赤色の主波長の光を透過する赤色カラーフィルタ３２０Ｒと、緑色画素ＰＸＧに対応して緑色の主波長の光を透過する緑色カラーフィルタ３２０Ｇと、さらに、青色画素ＰＸＢに対応して青色の主波長の光を透過する青色カラーフィルタ３２０Ｂとを備えている。

なお、カラーフィルタ層３２０は、アレイ基板２００側に備えられていてもよい。また、対向基板３００は、カラーフィルタ層３２０の表面の凹凸を平坦化する比較的厚い膜厚で配置されたオーバーコート層などを備えて構成してもよい。

対向電極３３０は、第２表示素子部３００Ｂにおいて、液晶層４００を介して画素電極２３０に対向するように配置されている。対向電極３３０は、ブラックマトリクス３４０の上層、つまり、カラーフィルタ層３２０上に配置されている。対向電極３３０は、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどの光透過性を有する導電性材料によって形成されている。

これらのアレイ基板２００と対向基板３００とは、スペーサＳＰによって所定のギャップをおいて配置されている。液晶層４００は、ギャップに封入された液晶分子を含む液晶材料で構成されている。

アレイ基板２００及び対向基板３００は、液晶層４００と接するように配置された一対の配向膜２５０及び配向膜３５０にそれぞれ覆われている。つまり、配向膜２５０及び配向膜３５０は、アレイ基板２００及び対向基板３００の液晶層４００側の主平面に液晶層４００と接するように配置されている。配向膜２５０及び配向膜３５０は、液晶層４００に含まれる液晶分子の配向を規制するようにラビング処理されている。

また、アレイ基板２００及び対向基板３００の外面（すなわちアレイ基板２００及び対向基板３００の液晶層４００と接する面とは反対の面）には、それぞれ光学素子２６０及び光学素子３６０が設けられている。これらの光学素子２６０及び光学素子３６０は、液晶層４００の特性に合わせて偏光方向を設定した偏光板などを含んでいる。

このような構成により、液晶表示パネルＬＰＮに対してアレイ基板ＡＲ側に配置されたバックライトユニットＢＬからのバックライト光を液晶表示パネルＬＰＮで選択的に透過し、画像を表示する。

アレイ基板２００は、表示領域外１３０において、シール材１１０の一部に沿って配置された突起６００を有している。図１に示した例では、３つの突起６００を有している。この突起６００は、画素電極２３０、信号線Ｘ、走査線Ｙ、と同一材料の金属材料によって形成してもよく、スペーサＳＰと同一材料の樹脂材料によって形成してもよい。また、突起６００は、画素電極２３０、信号線Ｘ、走査線Ｙ、と同一材料の金属材料と、スペーサＳＰと同一材料の樹脂材料とを積層することによっても形成してもよい。

次に、上記した液晶表示装置の製造方法の一例について、図３乃至図７を用いて主要な工程を説明する。また、図３乃至図７は、主要部のみを図示している。

まず、アレイ基板２００用の第１マザー基板２００Ｍ及び対向基板３００用の第２マザー基板３００Ｍを用意する。第１マザー基板２００Ｍは、複数のアレイ基板２００を形成することが可能な面積を有している。第２マザー基板３００Ｍは、複数の対向基板３００を形成することが可能な面積を有している。

第１マザー基板２００Ｍにおいて、各アレイ基板形成領域２００Ｍａに第１表示素子部２００Ｂを形成する。第１表示素子部２００Ｂには、画素電極２３０、画素電極２３０の配列する列方向Ｖに延在した信号線Ｘ、行方向Ｈに延在した走査線Ｙなどを形成する。さらに、第１マザー基板２００Ｍにおいて、各アレイ基板形成領域２００ＭａにスペーサＳＰを形成する。また、第２マザー基板３００Ｍに各対向基板形成領域に第２表示素子部３００Ｂを形成する。第２表示素子部３００Ｂには、カラーフィルタ層３２０やブラックマトリクス３４０などを形成する。

その後、図３に示すように、第１マザー基板２００Ｍにおいて、各アレイ基板形成領域２００Ｍａの第１表示素子部２００Ｂの外側に位置する第１表示素子部２００Ｂ外に少なくとも１つの突起６００を形成する。そして、図４に示すように、第１表示素子部２００Ｂを囲むとともに、第１表示素子部２００Ｂと突起６００との間にシール材１１０を配置する。さらに、突起６００の近傍に少なくとも１つの開口部１１０Ａが形成されるようにシール材１１０を切断する。ここでは、各アレイ基板形成領域２００Ｍａの第１表示素子部２００Ｂ外に３つの突起６００が形成され、２つの開口部１１０Ａが形成されるようにシール材が切断されている。

突起６００の厚さは、貼り合わせる前のシール材１１０の厚さ以下になるように形成されている。また、本実施形態に係る液晶表示装置では、突起６００の厚さは、例えば、スペーサＳＰと同等の高さに形成されているとともに、第1マザー基板２００Ｍと第２マザー基板３００Ｍとを貼り合わせる前のシール材１１０の厚さ以下になるように形成されている。

なお、シール材１１０の厚さとは、図６に示す第１マザー基板２００Ｍおよび第２マザー基板３００Ｍの厚み方向Ａにおけるシール材１１０の幅であって、突起６００の厚さとは、方向Ａにおける突起６００の幅である。

突起６００は、画素電極２３０と同一材料で形成される場合は、画素電極２３０と同時に形成してもよく、信号線Ｘ、走査線Ｙと同一材料で形成する場合は、信号線Ｘ、走査線Ｙと同時に形成してもよい。また、突起６００は、スペーサＳＰと同一材料で形成される場合は、スペーサＳＰと同時に形成してもよい。

さらに、突起６００は、複数の層が積層されて形成されていても良く、例えば、画素電極２３０と同一材料で形成された第１層と、信号線Ｘと同一材料で形成された第２層を有していても良い。

その後、図５に示すように、シール材１１０によって囲まれた領域に液晶材料４００Ａを滴下する。このとき、液晶表示装置において、容積計算を行って求めた望ましいセル内部の容積に対して液晶材料４００Ａを多くシール材１１０に囲まれた領域に滴下する。ここで、セル内部の容積とは、シール材１１０、アレイ基板２００及び対向基板３００によって囲まれる領域の容積である。液晶材料４００Ａは、表面張力によって開口部１００Ａからはみ出ることなくシール材１１０によって囲まれた領域に保持される。

そして、第１表示素子部２００Ｂと第２表示素子部３００Ｂとがそれぞれ対向するように第１マザー基板２００Ｍと第２マザー基板３００Ｍとを配置する。そして、図６に示すように、第１マザー基板２００Ｍと第２マザー基板３００Ｍとを第１マザー基板２００Ｍ及び第２マザー基板３００Ｍの厚み方向Ａに加圧することによって、開口部１１０Ａから液晶材料４００Ａの一部を排出させる（第１加圧工程）。

このとき、突起６００によって、シール材１１０に囲まれた領域からシール材１１０の外側へと液晶材料４００Ａが誘導され、円滑に余分な液晶材料４００Ａを排出することが可能となる。

さらに、図７に示すように、第１マザー基板２００Ｍと第２マザー基板３００Ｍとを第１マザー基板２００Ｍ及び第２マザー基板３００Ｍの厚み方向に加圧することによって、開口部１１０Ａが封じる（第２加圧工程）。

このとき、突起６００によって、突起６００が配置されている方向へのシール材１１０の広がりが堰き止められる。したがって、シール材１１０は、開口部１１０Ａ側へと導かれる。つまり、突起６００が開口部１１０Ａの近傍に配置されることによって、シール材１１０が開口部１１０Ａ側に導かれ、開口部１１０Ａを封止することが可能となる。

続いて、貼り合わせられた第１マザー基板２００Ｍと第２マザー基板３００Ｍから複数の液晶表示パネル１００を分断する。このような工程により、液晶表示パネル１００が形成される。

本実施形態に係る製造方法によれば、予め算出された望ましい液晶表示装置のセル内部の容積に対して、多くの量の液晶材料４００Ａをシール材１１０に囲まれた領域に滴下すると、第１加圧工程において、セル内部の容積に対して、多く滴下された液晶材料４００Ａの一部を開口部１１０Ａから排出することが可能となる。

つまり、液晶表示装置の製造ばらつきによって、液晶表示装置のセル内部の容積が望ましい値になっていなかった場合であっても、第１加圧工程において適切なセルギャップとなるように加圧し、液晶材料４００Ａの一部を開口部１１０Ａから排出させることによって、局所的にセルギャップが厚くなることを回避することが可能となる。これにより、液晶表示装置の製造のばらつきによってセル内部の容積が微小に変動しても、表示品位の良好な液晶表示装置と及びその製造方法を提供することが可能となる。

また、セル内部の容積に対して液晶材料４００Ａを多く滴下しているため、液晶層４００において、液晶材料４００Ａの不足による真空気泡の発生を防止することが可能となる。

また、同一基板上に配置される画素電極２３０、信号線Ｘ、走査線Ｙ、スペーサＳＰなどを用いて突起６００を形成することにより、突起６００を形成するための別途の工程が不要となり、製造コストの増大を抑制することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上述の実施形態に係る液晶表示装置では、第１マザー基板の各アレイ基板形成領域２００Ｍａにそれぞれ３つの突起６００を配置し、この突起近傍にシール材１１０の開口部１１０Ａを設けたが、突起６００および開口部１１０Ａの配置位置および数はこれに限らない。例えば、破線状にシール材１１０を配置して複数の開口部１１０Ａを設けてもよい。また、複数の開口部１１０Ａに対して一つの突起６００を配置してもよい。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

図１は、この発明の一実施形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルの一構成例を概略的に示す図である。図２は、図１に示した液晶表示装置の構造の一例を概略的に示す断面図である。図３は、本実施形態に係る製造方法を説明するための図であり、突起を形成する工程を示す図である。図４は、本実施形態に係る製造方法を説明するための図であり、シール材を配置する工程を示す図である。図５は、本実施形態に係る製造方法を説明するための図であり、液晶材料を滴下する工程を示す図である。図６は、本実施形態に係る製造方法を説明するための図であり、第１マザー基板と第２マザー基板とを加圧する工程を示す図である。図７は、本実施形態に係る製造方法を説明するための図であり、シール材の開口部を封じる工程を示す図である。

２００…アレイ基板３００…対向基板３００６００…突起１１０…シール材１１０Ａ…開口部

Claims

第１基板に第１表示素子部を形成する第１表示素子部形成工程と、
第２基板に第２表示素子部を形成する第２表示素子部形成工程と、
前記第１基板の前記第１表示素子部の外に少なくとも１つの突起を形成する突起形成工程と、
前記突起の内側を通って前記第１表示素子部を囲むとともに、前記突起の近傍に少なくとも１つの開口部が形成されるようにシール材を配置する工程と、
前記シール材によって囲まれた領域に液晶材料を滴下する工程と、
前記第１表示素子部と前記第２表示素子部とが対向するように前記第１基板と前記第２基板とを配置する工程と、
前記第１基板及び前記第２基板を前記第１基板及び前記第２基板の厚み方向に加圧して、前記開口部から前記液晶材料の一部を排出させる第１加圧工程と、
前記第１基板及び前記第２基板を前記第１基板及び前記第２基板の厚み方向に加圧して、前記開口部を封じる第２加圧工程と、
を備えた液晶表示装置の製造方法。
前記第１表示素子部形成工程は、マトリクス状に配置された複数の画素電極を形成する画素電極形成工程を備え、
前記突起形成工程は、前記画素電極形成工程と同時に行われる請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
前記第１表示素子部形成工程は、マトリクス状に配置された複数の画素電極の配列する行方向及び列方向に延在した信号配線を形成する工程を備え、
前記突起形成工程は、前記信号配線を形成する工程と同時に行われる請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
前記第１表示素子部形成工程は、スペーサを形成する工程を備え、
前記突起形成工程は、前記スペーサを形成する工程と同時に行われる請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
前記突起の厚さは、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる前の前記シール材の厚さ以下である請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
第１基板と、
前記第１基板と対向するように配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、
複数の画素によって構成された表示領域を囲むように配置され、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせるシール材と、を備え、
前記第１基板は、前記表示領域外において、前記シール材の少なくとも一部に沿って配置された突起を備えた液晶表示装置。
前記第１基板は、マトリクス状に配置された複数の画素電極をさらに備え、
前記突起は、前記画素電極と同一材料である請求項６に記載の液晶表示装置。
前記第１基板は、マトリクス状に配置された複数の画素電極の配列する行方向及び列方向に延在した信号配線をさらに備え、
前記突起は、前記信号配線と同一材料である請求項６に記載の液晶表示装置。
前記第１基板は、スペーサをさらに備え、
前記突起は、前記スペーサと同一材料である請求項６に記載の液晶表示装置。