JP2010271488A - 液晶セル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスキング工程を経ることなく基板の額縁領域に凹凸を形成する。
【解決手段】第１基板１１及び第２基板２１のガラス基板１２，２２の片面全体にＩＴＯからなる無機膜１４，２４を形成して第１基板１１及び第２基板２１の表示領域Ａ１対応箇所を透明電極１４ａ，２４ａとした後、透明電極１４ａ，２４ａ外側の無機膜１４，２４にＵＶ波長のレーザービームＢを照射して当該箇所の無機膜１４，２４を溶解しつつ、ガラス基板１２,２２のレーザービームＢ照射箇所に多数の微小凹部１２ａ，２２ａを形成する。第１基板１１及び第２基板２１をシール材Ｓを介在させて接続することで、各々の微小凹部１２ａ，２２ａにシール材Ｓの基板１２，２２との接触部分を嵌着させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、液晶ディスプレイを構成する液晶セル及びその製造方法の改良に関し、特に基板の剥離対策に関するものである。

昨今、液晶セルでは、互いに対向する２枚の基板の表示領域外周り、つまり表示領域を額縁状に囲むいわゆる額縁領域の狭額縁化の要求が高まっている。

この狭額縁化の要求に答えるためには、互いに対向する２枚の基板の額縁領域に位置してこれら基板との間に液晶を密封するシール材の幅を狭める必要がある。

しかし、シール材の幅を狭めると、基板とシール材との接触面積が自ずと小さくなり、接着強度は接着面積に比例するため、両者の接着強度が低下することになる。

これでは、液晶セル自体や、液晶セルが組み込まれた液晶ディスプレイに搬送過程等で衝撃や歪みが加わると、基板が剥がれるおそれがある。

ところで、基板の剥離対策として、額縁領域を拡大させることなく、基板とシール材との接触面積を増大させて接着強度を高めるようにした技術が過去に出願されている。

例えば、特許文献１，２では、ガラス基板にフッ化水素等によるエッチングで凹部を形成し、ガラス基板とシール材との接触面積を増大させている。

特許文献３では、ガラス基板上に形成した保護膜やオーバーコート膜に研磨材を吹き付けて凹部を形成し、ガラス基板とシール材との接触面積を増大させている。

特開平４−２０９２９号公報（第２頁右上欄第１７行〜同頁右下欄第１行、第１図） 特開昭５９−１３７９８３号公報（第２頁右上欄第１２〜１９行、第１図） 特開２００１−９１９５５号公報（段落００５１欄、段落００５２欄、段落００５５欄、図１９）

しかし、上記の特許文献１〜３ではいずれも、凹部形成箇所の外周りをマスキングしなければならず、マスキング工程が必要で製造効率が低下するとともに製造コストが嵩む。この傾向は、液晶パネルの大型化に伴い顕著になる。

この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、マスキング工程を経ることなく基板の額縁領域に凹凸を形成することである。

上記の目的を達成するため、この発明は、凹部形成手段としてレーザービームを採用し、かつレーザービームの照射を効率良く行わせることを特徴とする。

具体的には、第１の発明は、互いに対向する第１基板及び第２基板の表示領域外周りにシール材を介在させて両基板を全周に亘って接続し、これら第１基板、第２基板及びシール材で囲まれた空間に液晶を封入してなる液晶セルの製造方法を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、上記第１基板及び第２基板を接続する前段階で、これら第１基板及び第２基板の表示領域外周りにＵＶ波長の吸収率の高い無機膜を形成した後、上記第１基板及び第２基板の無機膜形成領域にＵＶ波長のレーザービームを照射して当該箇所の無機膜を溶解しつつ、第１基板及び第２基板のレーザービーム照射箇所に多数の微小凹部を形成し、上記第１基板及び第２基板をシール材を介在させて接続することで、各々の上記微小凹部に上記シール材の基板との接触部分を嵌着させることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、上記無機膜は、ＳｉＮ又はＩＴＯからなることを特徴とする。

第３の発明は、ベース板に表示領域に対応するように透明電極がそれぞれ形成された第１基板及び第２基板を上記透明電極が対向するように配置した状態で、上記第１基板及び第２基板の表示領域外周りにシール材を介在させて両基板を全周に亘って接続し、これら第１基板、第２基板及びシール材で囲まれた空間に液晶を封入してなる液晶セルの製造方法を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第３の発明は、上記第１基板及び第２基板のベース板の片面全体にＩＴＯからなる無機膜をそれぞれ形成して第１基板及び第２基板の表示領域対応箇所を透明電極とした後、該透明電極外側の無機膜にＵＶ波長のレーザービームを照射して当該箇所の無機膜を溶解しつつ、上記ベース板のレーザービーム照射箇所に多数の微小凹部を形成し、上記第１基板及び第２基板をシール材を介在させて接続することで、各々の上記微小凹部に上記シール材の基板との接触部分を嵌着させることを特徴とする。

第４の発明は、ベース板に表示領域に対応するように透明電極がそれぞれ形成され該透明電極上に配向膜がそれぞれ形成された第１基板及び第２基板を上記配向膜が対向するように配置した状態で、上記第１基板及び第２基板の表示領域外周りにシール材を介在させて両基板を全周に亘って接続し、これら第１基板、第２基板及びシール材で囲まれた空間に液晶を封入してなる液晶セルの製造方法を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第４の発明は、上記第１基板及び第２基板の透明電極上にＳｉＮからなる無機膜を表示領域外周りに亘るようにそれぞれ形成して表示領域対応箇所を配向膜とした後、該配向膜外側の無機膜にＵＶ波長のレーザービームを照射して当該箇所の無機膜を溶解しつつ、上記ベース板のレーザービーム照射箇所に多数の微小凹部を形成し、上記第１基板及び第２基板をシール材を介在させて接続することで、各々の上記微小凹部に上記シール材の基板との接触部分を嵌着させることを特徴とする。

第５の発明は、第１〜４の発明のいずれか１つに記載の液晶セルの製造方法により製造されたことを特徴とする液晶セル。

第１〜５の発明によれば、レーザービームの照射は位置精度が良いことから、ＵＶ波長のレーザービームを表示領域に入り込むことのないように所期の目的とする箇所、つまり第１基板及び第２基板の表示領域外周り（シール材配置箇所）に正確に照射することで、多数の微小凹部が当該箇所に位置ずれすることなく確実に形成される。しかも、当該箇所にはＵＶ波長の吸収率の高い無機膜が形成されているため、第１基板及び第２基板の表示領域外周り（シール材配置箇所）に対する微小凹部の形成精度が高まる。

したがって、第１基板及び第２基板の表示領域をマスキングせずに済み、マスキング工程を経ない分だけ液晶セルの製造効率が高まるとともに、廉価な液晶セル、ひいては廉価な液晶ディスプレイが得られる。

また、製造された液晶セルでは、微小凹部にシール材の基板との接触部分が嵌着しているため、シール材の幅が狭くても、基材とシール材との接触面積が十分に確保されて両者の接着強度が高まる。

特に、第３の発明によれば、第１基板及び第２基板の透明電極外側（表示領域外周り）の無機膜は、上記透明電極を構成する無機膜（ＩＴＯ）の一部で形成されているため、表示領域の透明電極とは別に、額縁領域に無機膜を形成せずに済み、液晶セルの製造効率がさらに高まる。

また、第４の発明によれば、第１基板及び第２基板の配向膜外側（表示領域外周り）の無機膜は、上記配向膜を構成する無機膜（ＳｉＮ）の一部で形成されているため、表示領域の配向膜とは別に、額縁領域に無機膜を形成せずに済み、第３の発明と同様に、液晶セルの製造効率がさらに高まる。

実施形態１に係る液晶セルの製造工程を示し、（ａ）は第１基板の透明電極形成工程図、（ｂ）は第１基板の微小凹部形成工程図、（ｃ）は第２基板の無機膜形成工程図、（ｄ）は第２基板の微小凹部形成工程図、（ｅ）は液晶セルの完成図である。 実施形態２に係る液晶セルの製造工程を示すブロック図である。

以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は実施形態１に係る液晶セルの製造工程図を示す。ここで、液晶セルとは、第１基板と第２基板とを互いに対向配置して両基板間に液晶を封入した形態をいい、ゲートドライバやソースドライバ等の周辺回路を組み込む前の状態をいう。また、液晶セルは、一般には経済性等を考慮して、大判のガラス基板（マザーガラス）を用いて多面取りにより一度に複数個作製され、その後、個々の液晶セルに分断されるが、ここでは便宜上、最初から単一の液晶セルを作製するものとして説明している。

本例では、図１（ａ）及び図１（ｃ）に示すように、第１基板（ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板）１１と、第２基板（ＣＦ（Color Filter：カラーフィルタ）基板）２１とが既に形成されている状態からスタートする。

上記第１基板１１は、図１（ａ）に示すように、ベース板であるガラス基板１２を備え、該ガラス基板１２の片面には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等からなる回路領域１３が形成され、当該箇所を表示領域Ａ１としている。また、ガラス基板１２の表示領域Ａ１（回路領域１３）外周りを額縁領域Ａ２としている。

上記回路領域１３は、その形成過程で、上記ガラス基板１２の片面全体に形成されたＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide：インジウム酸化スズ）からなる無機膜１４をパターニングすることにより形成され、表示領域Ａ１（回路領域１３）に対応する箇所を透明電極（画素電極）１４ａとしている。また、上記ガラス基板１２の表示領域Ａ１外周りである額縁領域Ａ２には、上記パターニングにより無機膜１４が分断され、当該箇所（透明電極１４ａの外側）をレーザービームの照射によりＵＶ波長の吸収率の高い高吸収膜１４ｂとしている。また、上記透明電極１４ａ上には、ＳｉＮからなる配向膜（図示せず）が形成されている。

一方、上記第２基板２１は、図１（ｃ）に示すように、ベース板であるガラス基板２２を備え、該ガラス基板２２の片面には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３原色の色層からなるカラーフィルタ（ＣＦ）層２３ａや、該ＣＦ層２３ａのコントラストを得るための縁取りとしてのブラックマトリクス（ＢＭ）層２３ｂが表示領域Ａ１に対応して形成されている。なお、図１では便宜上、ＢＭ層２３ｂをＣＦ層２３ａの右端にまとめて模式的に表している。また、上記ガラス基板２２の片面全体にも、ＩＴＯからなる無機膜２４が上記ＣＦ層２３ａ及びＢＭ層２３ｂを覆うように形成されている。そして、表示領域Ａ１に対応する箇所（ＣＦ層２３ａ及びＢＭ層２３ｂ）を透明電極（対向電極）２４ａとし、該透明電極２４ａ外側の無機膜、つまり表示領域Ａ１外周りである額縁領域Ａ２をレーザービームの照射によりＵＶ波長の吸収率の高い高吸収膜２４ｂとし、両者は連続している。また、上記透明電極２４ａ上にも、ＳｉＮからなる配向膜（図示せず）が形成されている。

このように構成された第１基板１１及び第２基板２１のレーザービーム照射領域である高吸収膜（ＩＴＯからなる無機膜）１４ｂ，２４ｂに、図１（ｂ）及び図１（ｄ）に示すように、高調波ＵＶ−ＹＡＧレーザー発振器１０１から３倍波、４倍波等のＵＶ波長（波長:３５６ｎｍ）のレーザービームＢを反射板１０２及びレンズ１０３を経て照射（３０ｋＷ）し、該高吸収膜１４ｂ，２４ｂを溶解しつつ、第１基板１１及び第２基板２１のガラス基板１２，２２のレーザービームＢ照射箇所に多数の微小凹部１２ａ，２２ａを形成する。

このように、高調波ＵＶ−ＹＡＧレーザー発振器１０１を用いるのは、ＵＶ波長の吸収率が高く、レーザービームＢ照射箇所を速やかに溶解することができるからである。また、レーザービームＢ照射箇所にＵＶ吸収率の高いＩＴＯからなる無機膜１４，２４を設けるのは、ＵＶ吸収率の高い有機膜の場合には、レーザービームＢの照射により有機膜のみが昇華してしまって最早、ガラス加工が不可能になるからである。

その後、第１基板１１及び第２基板２１を洗浄し、いずれか一方の表示領域Ａ１外周りにシール材Ｓをエポキシ系接着剤等を用いてディスペンサやスクリーン印刷等により全周に亘って矩形枠状に形成する。これにより、シール材Ｓが微小凹部１２ａ（又は２２ａ）を覆っている。

しかる後、第１基板１１又は第２基板２１のシール材Ｓで囲まれた領域（表示領域Ａ１）に液晶Ｌを所定量滴下した後、第１基板１１及び第２基板２１を透明電極１４ａ，２４ａ側が互いに対向するように配置して、所定圧力で加圧することによりシール材Ｓで貼り合わせ、シール材Ｓを硬化させて両基板１１，２１を接続する。この状態で、上記第１基板１１及び第２基板２１の表示領域Ａ１外周りにシール材Ｓを介在させて両基板１１，２１が全周に亘って接続され、これら第１基板１１、第２基板２１及びシール材Ｓで囲まれた空間に液晶Ｌが封入される。また、シール材Ｓの両基板１１，２１との接触部分が両基板１１，２１の微小凹部１２ａ，２２ａに嵌着している（図１（ｅ）参照）。

その後、偏光フィルタ（図示せず）を第１基板１１及び第２基板２１の外面に接着して液晶セルＣを得る。

このようにして作製した液晶セルＣの剥離強度を測定した。測定の要領は、液晶セルＣの額縁領域Ａ２（シール材Ｓ配置箇所）に対応する一方の面を下に向けて固定治具に固定するとともに、上を向いた他方の面にセンサ治具を固定し、該センサ治具を引っ張ることで剥離強度を測定した。その結果、剥離強度は約１１８Ｎであった。これに対し、微小凹部１２ａ，２２ａのない従来の液晶セルの剥離強度を同じ条件で測定したが、約５９Ｎと半分の剥離強度しか得られなかった。

このように、実施形態１では、第１基板１１及び第２基板２１のガラス基板１２，２２の片面全体にＩＴＯからなる無機膜１４，２４を形成して第１基板１１及び第２基板２１の表示領域Ａ１対応箇所を透明電極１４ａ，２４ａとした後、該透明電極１４ａ，２４ａ外側の無機膜１４，２４（高吸収膜１４ｂ，２４ｂ）にＵＶ波長のレーザービームＢを照射して該無機膜１４，２４（高吸収膜１４ｂ，２４ｂ）を溶解しつつ、上記ガラス基板１２，２２のレーザービームＢ照射箇所に多数の微小凹部１２ａ，２２ａを形成し、上記第１基板１１及び第２基板２１を接続することで、各々の上記微小凹部１２ａ，２２ａにシール材Ｓの基板１１，２１との接触部分を嵌着させるようにした。

したがって、ＵＶ波長のレーザービームＢの照射は位置精度が良いことから、レーザービームＢを表示領域に入り込むことのないように所期の目的とする箇所、つまり第１基板１１及び第２基板２１の表示領域Ａ１外周り（シール材Ｓ配置箇所）に正確に照射することで、多数の微小凹部１２ａ，２２ａを当該箇所に位置ずれすることなく確実に形成することができる。しかも、当該箇所はＵＶ波長の吸収率の高い無機膜１４，２４（高吸収膜１４ｂ，２４ｂ）が形成されているため、該無機膜１４，２４（高吸収膜１４ｂ，２４ｂ）のレーザービームＢ照射箇所にレーザービームＢを照射することで当該箇所を効率良く溶解し、微小凹部１２ａ，２２ａの形成精度を高めることができる。

また、第１基板１１及び第２基板２１の表示領域Ａ１をマスキングせずに済み、マスキング工程を経ない分だけ液晶セルＣを効率良く製造することができるとともに、液晶セルＣ、ひいては液晶ディスプレイを廉価なものにすることができる。

さらに、第１基板１１及び第２基板２１の透明電極１４ａ，２４ａ外側（表示領域Ａ１外周り）の無機膜１４，２４（高吸収膜１４ｂ，２４ｂ）を、上記透明電極１４ａ，２４ａを構成する無機膜（ＩＴＯ）１４，２４の一部で形成しているので、透明電極１４ａ，２４ａとは別に、額縁領域Ａ２に無機膜を形成せずに済み、液晶セルＣの製造効率をさらに高めることができる。

加えて、シール材Ｓの幅が狭くても、シール材Ｓの微小凹部１２ａ，２２ａへの嵌着により、第１基板１１及び第２基板２１とシール材Ｓとの接触面積を十分に確保して両者を強固に接着することができる。

（実施形態２）
図２は実施形態２に係る液晶セルＣの製造工程を示すブロック図である。以下の説明においては、図１をも参考にしている。その際、実施形態１と同じ構成要素には実施形態１と同じ符号を用い、その詳細な説明を省略している。なお、実施形態２においては、実施形態１で符号１４ａ，２４ａを付した透明電極を配向膜とし、同じく符号１４ａ，２４ａを付し、透明電極には符号を付していない。

まず、第１基板１１のガラス基板１２片面の表示領域Ａ１にＴＦＴ等からなる回路領域１３を形成し、その上にＩＴＯからなる透明電極を形成する（第１基板の透明電極形成工程Ｓ１）。

次いで、上記透明電極上にＳｉＮからなる無機膜１４を表示領域Ａ１外周りに亘るように形成した後、パターニングにより表示領域Ａ１対応箇所を配向膜１４ａとするとともに、表示領域Ａ１外周りである額縁領域Ａ２対応箇所をレーザービームＢの照射によりＵＶ波長の吸収率の高い高吸収膜１４ｂとする（配向膜形成工程Ｓ２）。

一方、第２基板２１のガラス基板２２片面の表示領域Ａ１にＣＦ層２３ａ及びＢＭ層２３ｂを形成し、その上にＩＴＯからなる透明電極を形成する（第２基板の透明電極形成工程Ｓ３）。

次いで、上記透明電極上にＳｉＮからなる無機膜２４を表示領域Ａ１外周りに亘るように形成した後、表示領域Ａ１対応箇所を配向膜２４ａとするとともに、表示領域Ａ１外周りである額縁領域Ａ２対応箇所をレーザービームＢの照射によりＵＶ波長の吸収率の高い高吸収膜２４ｂとし、両者は連続している（配向膜形成工程Ｓ４）。

このように構成された第１基板１１及び第２基板２１のレーザービームＢ照射領域である高吸収膜（ＳｉＮからなる無機膜）１４ｂ，２４ｂに、高調波ＵＶ−ＹＡＧレーザー発振器１０１から３倍波、４倍波等のＵＶ波長（波長:３５６ｎｍ）のレーザービームＢを反射板１０２及びレンズ１０３を経て照射（３０ｋＷ）し、該高吸収膜１４ｂ，２４ｂを溶解しつつ、第１基板１１及び第２基板２１のガラス基板１２，２２のレーザービームＢ照射箇所に多数の微小凹部１２ａ，２２ａを形成する（レーザービームによる微小凹部形成工程Ｓ５）。

その後、実施形態１と同様に、洗浄工程Ｓ６、シール材形成工程Ｓ７、液晶滴下工程Ｓ８、貼り合わせ工程Ｓ９及び偏光フィルタ接着工程Ｓ１０を経て液晶セルＣを得る。

したがって、実施形態２では、第１基板１１及び第２基板２１の配向膜１４ａ，２４ａ外側（表示領域Ａ１外周り）の無機膜１４，２４（高吸収膜１４ｂ，２４ｂ）を、上記配向膜１４ａ，２４ａを構成する無機膜（ＳｉＮ）１４，２４の一部で形成しているので、配向膜１４ａ，２４ａとは別に、額縁領域Ａ２に無機膜を形成せずに済み、実施形態１と同様に、液晶セルＣの製造効率をさらに高めることができる。

そのほかについても、実施形態１と同様の効果を奏することができる。

なお、実施形態１，２では、表示領域Ａ１を構成する透明電極（又は配向膜）１４ａ，２４ａを利用して表示領域Ａ１外周りにＵＶ波長の吸収率の高い無機膜（高吸収膜１４ｂ，２４ｂ）を形成したが、これらとは別にＳｉＮ又はＩＴＯからなる無機膜を、表示領域Ａ１は別に該表示領域Ａ１外周りに形成し、ＵＶ波長のレーザービームＢ照射により上記無機膜を多数箇所で局所的に溶解するとともに、第１基板１１及び第２基板２１の当該溶解箇所に多数の微小凹部１２ａ，２２ａを形成してもよい。

この発明は、剥離強度の優れた液晶セル及びその製造方法について有用である。

１１ 第１基板
１２ ベース板
１２ａ 微小凹部
１４ 無機膜
１４ａ 透明電極、配向膜
１４ｂ 高吸収膜（表示領域外周りの無機膜）
２１ 第２基板
２２ ベース板
２２ａ 微小凹部
２４ 無機膜
２４ａ 透明電極、配向膜
２４ｂ 高吸収膜（表示領域外周りの無機膜）
Ｂ レーザービーム
Ｃ 液晶セル
Ｌ 液晶
Ｓ シール材

Claims (5)

1. 互いに対向する第１基板及び第２基板の表示領域外周りにシール材を介在させて両基板を全周に亘って接続し、これら第１基板、第２基板及びシール材で囲まれた空間に液晶を封入してなる液晶セルの製造方法であって、
   上記第１基板及び第２基板を接続する前段階で、これら第１基板及び第２基板の表示領域外周りにＵＶ波長の吸収率の高い無機膜を形成した後、上記第１基板及び第２基板の無機膜形成領域にＵＶ波長のレーザービームを照射して当該箇所の無機膜を溶解しつつ、第１基板及び第２基板のレーザービーム照射箇所に多数の微小凹部を形成し、上記第１基板及び第２基板をシール材を介在させて接続することで、各々の上記微小凹部に上記シール材の基板との接触部分を嵌着させることを特徴とする液晶セルの製造方法。
2. 請求項１に記載の液晶セルの製造方法において、
   上記無機膜は、ＳｉＮ又はＩＴＯからなることを特徴とする液晶セルの製造方法。
3. ベース板に表示領域に対応するように透明電極がそれぞれ形成された第１基板及び第２基板を上記透明電極が対向するように配置した状態で、上記第１基板及び第２基板の表示領域外周りにシール材を介在させて両基板を全周に亘って接続し、これら第１基板、第２基板及びシール材で囲まれた空間に液晶を封入してなる液晶セルの製造方法であって、
   上記第１基板及び第２基板のベース板の片面全体にＩＴＯからなる無機膜をそれぞれ形成して第１基板及び第２基板の表示領域対応箇所を透明電極とした後、該透明電極外側の無機膜にＵＶ波長のレーザービームを照射して当該箇所の無機膜を溶解しつつ、上記ベース板のレーザービーム照射箇所に多数の微小凹部を形成し、
   上記第１基板及び第２基板をシール材を介在させて接続することで、各々の上記微小凹部に上記シール材の基板との接触部分を嵌着させることを特徴とする液晶セルの製造方法。
4. ベース板に表示領域に対応するように透明電極がそれぞれ形成され該透明電極上に配向膜がそれぞれ形成された第１基板及び第２基板を上記配向膜が対向するように配置した状態で、上記第１基板及び第２基板の表示領域外周りにシール材を介在させて両基板を全周に亘って接続し、これら第１基板、第２基板及びシール材で囲まれた空間に液晶を封入してなる液晶セルの製造方法であって、
   上記第１基板及び第２基板の透明電極上にＳｉＮからなる無機膜を表示領域外周りに亘るようにそれぞれ形成して表示領域対応箇所を配向膜とした後、該配向膜外側の無機膜にＵＶ波長のレーザービームを照射して当該箇所の無機膜を溶解しつつ、上記ベース板のレーザービーム照射箇所に多数の微小凹部を形成し、
   上記第１基板及び第２基板をシール材を介在させて接続することで、各々の上記微小凹部に上記シール材の基板との接触部分を嵌着させることを特徴とする液晶セルの製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶セルの製造方法により製造されたことを特徴とする液晶セル。

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