JP2014032249A - 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造歩留まりを向上させる液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】マトリクス状に配置された表示画素ＰＸを含む表示部６と、互いに対向して配置された一対の基板３、４と、一対の基板３、４間おいて、表示画素ＰＸが配列する行方向と略平行な方向および列方向と略平行な方向に沿って、一対の基板３、４の一端から他端へ延びて表示部６を囲むシール部材１５と、一対の基板３、４間においてシール部材１５に囲まれた領域に保持された液晶層５と、を備えた液晶表示装置。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に関する。

液晶表示装置は、例えば、複数のアレイ基板となる第１マザー基板と、複数の対向基板となる第２マザー基板とを、位置合わせして貼り合わせた後に、対向する一対のアレイ基板および対向基板を切り出して形成される。

第１マザー基板のアレイ基板となる領域には、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、画素電極が配列する行方向に沿って配置された複数の走査線と、画素電極が配列する列方向に沿って配置された複数の信号線と、信号線と画素電極との間の電気的接続を走査線から印加される信号により切替える画素スイッチと、が配置される。

第１マザー基板のアレイ基板となる領域において、複数の画素電極が配列した表示部の周囲には、複数の走査線および複数の信号線を介して表示画素を駆動する駆動回路、および、映像信号や制御信号が入力される各種配線が配置されている。

第１マザー基板と第２マザー基板とは、表示部を囲むように描画されたシール部材により、互いに対向して固定される。第１マザー基板と第２マザー基板とのシール部材に囲まれた領域には液晶材料が充填された後に、第１マザー基板および第２マザー基板が所定の位置で割断されて複数の液晶表示装置が切り出される。

特開２００６−１８１４１８号公報

本発明の実施形態は、製造歩留まりを向上させる液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

実施形態によれば、マトリクス状に配置された表示画素を含む表示部と、互いに対向して配置された一対の基板と、前記一対の基板間において、前記表示画素が配列する行方向と略平行な方向および列方向と略平行な方向に沿って、前記一対基板の一端から他端へ延びて前記表示部を囲むシール部材と、前記一対の基板間において前記シール部材に囲まれた領域に保持された液晶層と、を備えた液晶表示装置が提供される。

図１は、実施形態の液晶表示装置の一構成例を概略的に示す図である。 図２は、実施形態の液晶表示装置の断面の一例を示す図である。 図３は、複数のアレイ基板となる第１マザー基板を形成する方法の一例を説明するための図である。 図４は、複数の対向基板となる第２マザー基板を形成する方法の一例を説明するための図である。 図５は、マザー基板にシール部材を描画する方法の一例を説明する図である。 図６は、マザー基板にシール部材を描画する方法の一例を説明する図である。 図７は、第１マザー基板と第２マザー基板とを貼り合わせた状態の一構成例を説明する平面図である。 図８は、第１マザー基板と第２マザー基板とを貼り合わせた一構成例を示す断面図である。 図９は、スペーサを配置する位置の他の例について説明するための図である。 図１０は、スペーサを配置する位置の他の例について説明するための図である。

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

図１は、一実施形態の液晶表示装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の液晶表示装置は、略矩形平板状の液晶表示パネル１を備えている。この液晶表示パネル１は、対向して配置された一対の基板すなわちアレイ基板３及び対向基板４と、これら一対の基板の間に光変調層として保持された液晶層５と、を備えている。

図２は、一実施形態の液晶表示装置の断面の一例を示す図である。
この液晶表示パネル１は、画像を表示する略矩形状の表示部６を備えている。表示部６は、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸを含んでいる。

アレイ基板３は、表示部６の一部を構成する表示領域６Ａを有している。表示領域６Ａは、配線、例えば、表示画素ＰＸの行方向に沿って延在する複数の走査線Ｙ（１、２、３、…、ｍ）や、表示画素ＰＸの列方向に沿って延在する複数の信号線Ｘ（１、２、３、…、ｎ）を備えている。また、アレイ基板３は、表示領域６Ａにおいて、これらの各種配線の他に、走査線Ｙと信号線Ｘとの交差部付近において表示画素ＰＸ毎に配置されたスイッチング素子７、スイッチング素子７に接続された画素電極８等を備えている。

スイッチング素子７は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等で構成されている。このスイッチング素子７のゲート電極７Ｇは、対応する走査線Ｙに電気的に接続されている（あるいは走査線と一体に形成されている）。スイッチング素子７のソース電極７Ｓは、対応する信号線Ｘに電気的に接続されている（あるいは信号線と一体に形成されている）。スイッチング素子７のドレイン電極７Ｄは、対応する表示画素ＰＸの画素電極８に電気的に接続されている。画素電極８の表面は、配向膜１６Ａによって覆われている。スイッチング素子７の半導体層ＳＣは、ゲート電極７Ｇと絶縁層を介して対向して配置され、ソース電極７Ｓとドレイン電極７Ｄとの間に電気的に接続している。半導体層ＳＣは、ポリシリコンあるいはアモルファスシリコンにより形成されている。

アレイ基板３は、対向基板４に対向した第１領域３Ａと、対向基板４の端部４Ｅより外方に延在した第２領域３Ｂとを備えている。第１領域３Ａは、表示領域６Ａを含む領域である。第２領域３Ｂは、表示部６に駆動信号を供給する駆動信号源を接続するための接続部１１、及び、表示領域６Ａから接続部に引き出された配線Ｗを含む領域である。接続部１１は、駆動信号源として駆動ＩＣチップを配置可能な第１接続部１１Ａ、駆動信号源としてフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）を接続可能な第２接続部１１Ｂなどを有している。配線Ｗは、信号線Ｘや走査線Ｙの他にコモン電位を供給するコモン配線などの一部に相当する。

対向基板４は、アレイ基板３の第１領域３Ａに対向する有効領域４Ａを有している。有効領域４Ａは、表示部６の一部を構成する表示領域６Ｂを有している。表示領域６Ｂは、全表示画素ＰＸに共通の対向電極９等を備えている。対向電極９は、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。対向電極９の表面は、配向膜１６Ｂによって覆われている。

アレイ基板３と対向基板４とは、画素電極８上の配向膜１６Ａと対向電極９上の配向膜１６Ｂとが対向する状態で配設され、これらの間に液晶層５を介してシール部材１５によって貼り合わせられている。

本実施形態では、シール部材１５は、表示部６を囲むグリッド状に配置されている。すなわち、走査線Ｙと略平行な方向（Ｙ方向（第１方向））における表示部６の両端において、信号線Ｘと略平行に延びたシール部材１５と、信号線Ｘと略平行な方向（Ｘ方向（第２方向））における表示部６の両端において、走査線Ｙと略平行に延びたシール部材１５とが配置されている。それぞれシール部材１５は、対向した一対の基板の一端から他端へ横断あるいは縦断している。シール部材１５が交差する部分では、互いに略直交している。すなわち、シール部材１５の直線は、交差する部分で途切れること無く延出した部分を有する。

アレイ基板３と対向基板４とは、アレイ基板３あるいは対向基板４の一方に設けられたスペーサＳＳにより所定の間隔を置いて対向して配置され、シール部材１５により固定されている。本実施形態では、シール部材１５が交差した部分の表示部６側に少なくとも１つのスペーサＳＳが配置されている。

液晶層５は、アレイ基板３と対向基板４との間に封止された液晶材料によって形成されている。

アレイ基板３の第１領域３Ａ、及び対向基板４の有効領域４Ａには、液晶層５とは反対側となる主面に偏光板１４が貼り付けられている。

カラー表示タイプの液晶表示装置の液晶表示パネル１は、複数種類の表示画素、例えば赤を表示する赤色画素、緑を表示する緑色画素、青を表示する青色画素を有している。すなわち、赤色画素は、赤色の主波長の光を透過する赤色カラーフィルタ１２Ｒを備えている。緑色画素は、緑色の主波長の光を透過する緑色カラーフィルタ１２Ｇを備えている。青色画素は、青色の主波長の光を透過する青色カラーフィルタ１２Ｂを備えている。これらカラーフィルタ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂから成るカラーフィルタ層１２は、有効領域４Ａの液晶層５側の主面に配置される。

また、各カラーフィルタ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ間（すなわち表示画素間）、及び表示領域６Ｂの周囲には、遮光層１３が形成されている。各カラーフィルタ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ間に形成された遮光層１３は、アレイ基板３上の信号線Ｘ及び走査線Ｙに対向するように配置されている。この遮光層１３は、例えば、黒色に着色された着色樹脂によって形成される。

次に、上記の液晶表示パネル１の製造方法について図３〜図７を用いて説明する。
図３は、複数のアレイ基板３となる第１マザー基板Ｍ１を形成する方法の一例を説明するための図である。

最初に、図３に示すように、アレイ基板３となる第１マザー基板Ｍ１を製造する。すなわち、透明な絶縁基板を用意する。この絶縁基板上に、金属膜や絶縁膜の成膜とパターニングとを繰り返して信号線Ｘや走査線Ｙなどの各種配線、スイッチング素子７、画素電極８、配向膜１６Ａなどを備えた表示領域６Ａを含む第１領域３Ａを形成するとともに、接続部１１Ａ及び１１Ｂ、及び、表示領域６Ａから引き出された配線Ｗを含む第２領域３Ｂを形成する。

図４は、複数の対向基板４となる第２マザー基板Ｍ２を形成する方法の一例を説明するための図である。
続いて、図４に示すように、対向基板４となる第２マザー基板Ｍ２を製造する。すなわち、透明な絶縁基板を用意する。この絶縁基板上に、黒色に着色された着色樹脂を成膜した後にパターンニングし、有効領域４Ａにおける表示画素間及びアレイ基板３の表示領域６Ａを囲む領域に対向する遮光層１３を形成する。

第２マザー基板Ｍ２を製造する工程では、遮光層１３の形成工程の後に、有効領域４Ａにカラーフィルタ層１２を形成する。すなわち、赤に着色された着色樹脂を成膜した後にパターンニングし、赤色画素に対応して赤色カラーフィルタ１２Ｒを配置する。同様に、緑に着色された着色樹脂を成膜した後にパターンニングし、緑色画素に対応して緑色カラーフィルタ１２Ｇを配置する。同様に、青に着色された着色樹脂を成膜した後にパターンニングし、青色画素に対応して青色カラーフィルタ１２Ｂを配置する。

ここで、遮光層１３およびカラーフィルタ層１２を形成するときに、例えば複数の樹脂層を積層して、所定の高さのスペーサＳＳを同時に形成する。表示領域６Ｂに形成するスペーサＳＳは、遮光層１３や各種配線により遮光される領域に形成される。本実施形態では、後に描画するシール部材１５の交差する部分の近傍にもスペーサＳＳを形成する。スペーサＳＳは、走査線Ｙと略平行に延びたシール部材１５と信号線Ｘと略平行に延びたシール部材１５とが交差して配置される位置の近傍であって、少なくとも表示領域６Ｂ側に形成される。

さらに、カラーフィルタ層１２の上に金属膜や絶縁膜の成膜とパターニングとを繰り返して対向電極９、配向膜１６Ｂなどを備えた表示領域６Ｂを含む有効領域４Ａを形成する。

続いて、第１マザー基板Ｍ１あるいは第２マザー基板Ｍ２にシール部材１５を描画する。このとき、本実施形態では、シール部材１５を略直線状に描画し、表示部６を囲むグリッド状に形成している。

図５および図６は、シール部材１５を描画する方法の一例を説明する図である。なお、ここでは、第２マザー基板Ｍ２にシール部材１５を描画するものとして説明する。また、Ｙ方向に延びたシール部材１５を第１シール部材１５Ａとし、Ｘ方向に延びたシール部材１５を第２シール部材１５Ｂとして以下に説明する。

まず、図５に示すように、第２マザー基板Ｍ２の表示領域６Ｂの周囲において走査線Ｙが延びる方向（Ｙ方向（第１方向））と略平行に、複数のシール部材（第１シール部材）１５Ａを描画する。このシール部材は、第１マザー基板Ｍ２のＹ方向における一端から他端へと延びている。このとき、信号線Ｘが延びる方向（Ｘ方向（第２方向））において各表示領域６Ｂの両脇に描画されるシール部材１５Ａは、その表示領域６Ｂが形成された有効領域４Ａに配置する。

ここで、シール部材１５を描画するヘッドが複数ある場合には、互いに平行な２以上のシール部材１５Ａを同時に描画することにより、工程に要する時間を短縮することが出来る。上記のように、第２マザー基板Ｍの一端から他端へとＸ方向に順次複数のシール部材１５Ａを描画する。

続いて、図６に示すように、第２マザー基板Ｍ２の表示領域６Ｂの周囲において、信号線Ｘが延びる方向（Ｘ方向）と略平行に、複数のシール部材（第２シール部材）１５Ｂを描画する。このシール部材１５ＢはＸ方向における第２マザー基板Ｍ２の一端から他端へ伸びている。このとき、走査線Ｙが延びる方向において各表示領域６Ｂの両脇に描画されるシール部材１５Ｂは、その表示領域６Ｂが形成された有効領域４Ａに配置する。

ここで、シール部材１５を描画するヘッドが複数ある場合には、互いに平行な２以上のシール部材１５Ｂを同時に描画することにより工程に要する時間を短縮することが出来る。上記のように、走査線Ｙが延びる方向に、順次複数のシール部材１５Ｂを描画する。

上記のように、略直交するグリッド状にシール部材１５を描画すると、表示領域６Ｂとアレイ基板３および対向基板４の端との距離を短くすることが出来る。すなわち、各表示部６を囲むループ状にシール部材１５を描画する場合、略区形状の表示領域６Ｂの角に沿ってシール部材１５が屈曲する。シール部材１５は、屈曲する際に表示領域６Ｂから離れる方向にうねることがある。この場合、シール部材１５が描画される方向と略直交する方向におけるシール部材の幅は、シール部材１５を略直線状に描画したときよりも大きくなる。したがって、シール部材１５を略直線状に描画した場合には、表示部６の端と基板端との距離を小さくすることが可能となり、狭額縁化を実現することができる。

また、各表示部６を囲むループ状のシール部材を描画する場合、シール部材が屈曲する際に描画速度が減速する等により、シール部材の描画に要する時間が長くなる。一方、シール部材１５を略直線状に描画すると、減速せずにシール部材１５を描画可能であるため描画に要する時間を短縮して、製造歩留まりを改善することができる。なお、描画時間の短縮は、マザー基板Ｍ１、Ｍ２から切り出す液晶表示パネル１の数が増加するほど効果的である。

図７は、第１マザー基板Ｍ１と第２マザー基板Ｍ２とを貼り合わせた状態の一構成例を説明する平面図である。シール部材１５は、第１マザー基板Ｍ１と第２マザー基板Ｍ２との割断ラインＣＬおよび割断ラインＣＬＸにより囲まれた領域において、表示部６を囲むように略直線状に延びて描画されている。

なお、本実施形態では、第１マザー基板Ｍ２と第２マザー基板Ｍ２とを貼り合わせる前に、第２マザー基板Ｍ２の有効領域４Ａにおいてシール部材１５により囲まれた領域に、所定量の液晶材料を滴下する。

続いて、図７に示すように、第１領域３Ａと有効領域４Ａとが対向し、第２領域３Ｂと除去領域４Ｂとが対向するように第１マザー基板Ｍ１と第２マザー基板Ｍ２とを配置し、第１領域３Ａと有効領域４Ａとの間に液晶層５を保持した状態でシール部材１５によってこれらを貼り合せる。

このとき、シール部材１５同士が交差する部分はシール部材１５の量が多くなるため、第１マザー基板Ｍ１と第２マザー基板Ｍ２とを貼り合わせる際に、交差部分のシール部材１５が表示部６へ流れ出すことがある。そこで、本実施形態では、シール部材１５の交差部分の近傍の表示部６側に、スペーサＳＳを配置して、表示部６側へ流れ出すシール部材１５を塞き止めている。このことにより、シール部材１５が表示部６へ流れ出た不良品が発生することを回避し、製造歩留まりを向上することが出来る。

図８は、第１マザー基板Ｍ１と第２マザー基板Ｍ２とを貼り合わせた一構成例を示す断面図である。

続いて、図８に示すように、貼り合わせた第１マザー基板Ｍ１と第２マザー基板Ｍ２とを割断ラインＣＬ及びＣＬＸに沿って割断して、アレイ基板３となる第１領域３Ａ、第２領域３Ｂ、及び対向基板４となる有効領域４Ａを切り出す。ここで、第２マザー基板Ｍ２の除去領域４Ｂは取り除かれて、第１領域３Ａと有効領域４Ａが対向し、第２領域３Ｂが有効領域４Ａの端部４Ｅから延出した液晶表示パネル１が製造される。

上記のように、本実施形態によれば、製造歩留まりを向上させる液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法を提供することができる。

なお、上記実施形態では、シール部材１５が交差した部分のそれぞれの表示部６側の１つのスペーサＳＳを配置していたが、複数のスペーサＳＳが配置されてもよい。

図９は、スペーサＳＳを配置する位置の他の例について説明するための図である。
この例では、シール部材１５が交差した４つの角のそれぞれの近傍にスペーサＳＳが配置されている。このように４つの角のそれぞれに対向したスペーサＳＳを配置すると、交差した部分の余分なシール部材１５は、スペーサＳＳによりシール部材１５が延びた方向に誘導される。したがって、この例によれば、シール部材１５が表示部６や割断ラインＣＬ上へ流れ出ることを回避することが出来る。

図１０は、スペーサＳＳを配置する位置の他の例について説明するための図である。
この例では、図９に示す例よりもさらに多くのスペーサＳＳが、シール部材１５の交差する位置近傍に配置されている。すなわち、スペーサＳＳは、交差した各シール部材１５が延びる方向と略直交する方向におけるシール部材１５の両脇において、シール部材１５が延びる方向に沿って並んで配置されている。このようにシール部材１５が延びる方向に沿って、シール部材１５の両脇にスペーサＳＳを配置すると、交差した部分の余分なシール部材１５は、スペーサＳＳによりシール部材１５が延びた方向に誘導される。したがって、この例によれば、シール部材１５が表示部６や割断ラインＣＬ上へ流れ出ることを回避することが出来る。

なお、シール部材１５は割断ラインＣＬ上にも配置されているが、スペーサＳＳは割断ラインＣＬから所定の距離を置いて配置することが望ましい。

また、上記の液晶表示装置の製造方法では、第１マザー基板Ｍ１と第２マザー基板Ｍ２とを貼り合わせる前に、シール部材１５により囲まれた領域に液晶材料を滴下した後、第１マザー基板Ｍ１と第２マザー基板Ｍ２とを貼り合わせて液晶層５を形成したが、第１マザー基板Ｍ１と第２マザー基板Ｍ２とを貼り合わせた後に液晶材料を注入して液晶層５を形成してもよい。この場合には、例えば、シール部材１５は連続的に描画せずに液晶材料を注入する注入口の部分を空けた破線状に形成し、液晶材料を注入した後に封止材により注入口を封止する。上記の場合であっても上述の実施形態と同様の効果を得ることが出来る。

また、上記実施形態では、信号線Ｘと略平行に延びたシール部材１５は、信号線Ｘと略平行に延びた割断ラインＣＬを挟んで、走査線Ｙと略平行な方向における両側に配置されていたが、信号線Ｘと略平行に延びたシール部材１５は信号線Ｘと略平行に延びた割断ラインＣＬ上に描画されてもよい。同様に、走査線Ｙと略平行に延びたシール部材１５は、走査線Ｙと略平行に延びた割断ラインＣＬおよび割断ラインＣＬＸ上に描画されてもよい。

これらの場合には、第１マザー基板Ｍ１および第２マザー基板Ｍ２を割断する際にシール部材１５も割断される。上記の場合であっても上述の実施形態と同様の効果を得ることが出来るとともに、第１マザー基板Ｍ１あるいは第２マザー基板Ｍ２に描画するシール部材１５の数が減少するため製造に要する時間をさらに短縮することが出来る。また、シール部材１５と割断ラインＣＬとの間の領域がなくなるため、より狭額縁化を実現することが出来る。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

ＰＸ…表示画素、Ｙ…走査線、Ｘ…信号線、ＳＳ…スペーサ、Ｍ１…第１マザー基板、Ｍ２…第２マザー基板、ＣＬ、ＣＬＸ…割断ライン、１…液晶表示パネル、３…アレイ基板、３Ａ…第１領域、３Ｂ…第２領域、４…対向基板、４Ｅ…端部、４Ａ…有効領域、４Ｂ…除去領域、５…液晶層、６…表示部、６Ａ…表示領域（第１表示領域）、６Ｂ…表示領域（第２表示領域）、７…スイッチング素子、８…画素電極、９…対向電極、１１…接続部、１５、１５Ａ、１５Ｂ…シール部材。

Claims (6)

1. マトリクス状に配置された表示画素を含む表示部と、
   互いに対向して配置された一対の基板と、
   前記一対の基板間において、前記表示画素が配列する行方向と略平行な方向および列方向と略平行な方向に沿って、前記一対の基板の一端から他端へ延びて前記表示部を囲むシール部材と、
   前記一対の基板間において前記シール部材に囲まれた領域に保持された液晶層と、を備えた液晶表示装置。
2. 前記一対の基板間に配置された複数のスペーサをさらに備え、
   前記シール部材が交差する位置近傍の前記表示部側に少なくとも１つの前記スペーサが配置されている請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記一対の基板間に配置された複数のスペーサをさらに備え、
   前記シール部材が交差した４つの角のそれぞれの近傍に前記スペーサが配置されている請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記一対の基板間に配置された複数のスペーサをさらに備え、
   前記シール部材が交差した位置近傍において、各シール部材が延びる方向と略直交する方向における両脇において、前記シール部材が延びる方向に沿って並んだ複数の前記スペーサが配置されている請求項１記載の液晶表示装置。
5. 複数の画素電極がマトリクス状に配置された表示領域を含む第１領域と、駆動信号源を接続するための接続部及び表示領域から接続部に引き出された配線を含む第２領域と、を有する第１マザー基板を製造する工程と、
   前記第１領域と対向する有効領域と、前記第２領域と対向する除去領域と、を有する第２マザー基板を製造する工程と、
   前記第１マザー基板あるいは前記第２マザー基板上に、第１方向における前記第１マザー基板あるいは前記第２マザー基板の一端から他端へ延びた複数の第１シール部材を描画する工程と、
   前記第１マザー基板あるいは前記第２マザー基板上に、第１方向と交差する第２方向における前記第１マザー基板あるいは前記第２マザー基板の一端から他端へ延びた複数の第２シール部材を描画する工程と、
   前記第１領域と前記有効領域とが対向するように前記第１マザー基板と前記第２マザー基板とを貼り合せる工程と、
   貼り合わせた前記第１マザー基板と前記第２マザー基板とを割断して前記除去領域を除去する工程と、を備えた液晶表示装置の製造方法。
6. 前記複数の第１シール部材を描画する工程は、２以上の第１シール部材を同時に描画する工程を備え、
   前記複数の第２シール部材を描画する工程は、２以上の第２シール部材を同時に描画する工程を備える請求項５記載の液晶表示装置の製造方法。

Images