JP2020046663A - 液晶パネルの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の板厚が多様であっても表示不良を生じ難くする。【解決手段】液晶パネル10の製造方法は、一方の基板10Aから他方の基板10Bへ向けて突出するよう形成されるスペーサ12の突出高さTと間隔Dとの差(D−T)を基準値としたときの他方の基板10Bに対する単位面積当たりの実質的な当接面積Sの上限値を、互いに異なる複数の一対の基板10A,10Bの板厚BT毎にプロットして得られる近似曲線と、板厚BTに拘わらず当接面積Sを230μm2/mm2とした直線と、により挟まれた範囲内で当接面積Sを板厚に応じて決定する当接面積決定工程と、当接面積決定工程にて決定された当接面積Sとなるようスペーサ12を形成するスペーサ形成工程と、一対の基板10A,10Bを貼り合わせる貼り合わせ工程と、を備える。【選択図】図8

Description

本発明は、液晶パネルの製造方法に関する。
従来の液晶パネルの製造方法の一例として下記特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1に記載された液晶パネルの製造方法は、CF基板の主面上に柱状スペーサを形成した後、柱状スペーサの高さを測定するステップと、TFT基板およびCF基板を貼り合わせた後、TFT基板およびCF基板間のギャップを測定するステップと、測定された柱状スペーサの高さと、測定されたギャップとの差に基づいて、液晶パネルの良否を判定するステップとを備えている。
特許第5980104号公報
ところで、近年では液晶パネルを薄型化することが求められる場合があり、その場合は製造された液晶パネルを構成するガラス基板にスリミング加工を施している。このため、液晶パネルを構成するガラス基板の板厚に関して多様性が高くなる傾向とされるものの、上記した特許文献1は、このようなガラス基板の板厚を考慮したものとなっていない。ガラス基板の板厚が多様化されるにも拘わらず柱状スペーサの設置数などを一定にしていると、製造された液晶パネルを立て掛けたときに液晶材料が重力により液晶パネルの下端側に溜まることで表示不良が生じるなどの問題があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、基板の板厚が多様であっても表示不良を生じ難くすることを目的とする。
(1)本発明の一実施形態は、間に液晶層を挟み込む一対の基板の間に介在して相手に当接されることで前記一対の基板の間の間隔を保持するスペーサの高さと前記間隔との差を基準値としたときの前記相手に対する単位面積当たりの実質的な当接面積の上限値を、互いに異なる複数の前記一対の基板の板厚毎にプロットして得られる近似曲線と、前記板厚に拘わらず前記当接面積を230μm/mmとした直線と、により挟まれた範囲内で前記当接面積を前記板厚に応じて決定する当接面積決定工程と、前記当接面積決定工程にて決定された前記当接面積となるよう前記スペーサを形成するスペーサ形成工程と、前記一対の基板を貼り合わせる貼り合わせ工程と、を備える液晶パネルの製造方法である。
(2)また、本発明のある実施形態は、上記(1)の構成に加え、前記当接面積決定工程では、前記差に係る最小値及び最大値を求め、前記最小値と前記最大値とのレンジを前記基準値としている液晶パネルの製造方法である。
(3)また、本発明のある実施形態は、上記(2)の構成に加え、前記当接面積決定工程では、前記基準値を0.13μm〜0.17μmの範囲とする液晶パネルの製造方法である。
(4)また、本発明のある実施形態は、上記(3)の構成に加え、前記当接面積決定工程では、前記基準値を0.15μmとする液晶パネルの製造方法である。
(5)また、本発明のある実施形態は、上記(1)から上記(4)のいずれか1つの構成に加え、前記当接面積決定工程では、前記近似曲線と、前記板厚に拘わらず前記当接面積を234μm/mmとした直線と、により挟まれた範囲内で前記当接面積を前記板厚に応じて決定する液晶パネルの製造方法である。
(6)また、本発明のある実施形態は、上記(5)の構成に加え、前記当接面積決定工程では、前記近似曲線と、前記板厚に拘わらず前記当接面積を240μm/mmとした直線と、により挟まれた範囲内で前記当接面積を前記板厚に応じて決定する液晶パネルの製造方法である。
(7)また、本発明のある実施形態は、上記(1)から上記(6)のいずれか1つの構成に加え、前記当接面積決定工程では、前記近似曲線が±20μm/mmの幅を持つ帯状に設定される液晶パネルの製造方法である。
(8)また、本発明のある実施形態は、上記(1)から上記(7)のいずれか1つの構成に加え、前記当接面積決定工程では、前記液晶パネルの使用環境において想定される複数の最大環境温度毎に前記近似曲線を複数用意し、複数の前記近似曲線の中から選択される1つの前記近似曲線と前記直線とにより挟まれた範囲内で前記当接面積を前記板厚に加えて前記最大環境温度に応じて決定する液晶パネルの製造方法である。
(9)また、本発明のある実施形態は、上記(1)から上記(8)のいずれか1つの構成に加え、前記一対の基板における前記液晶層側とは反対の板面を研磨することで前記一対の基板をスリミングするスリミング工程を備える液晶パネルの製造方法である。
(10)また、本発明のある実施形態は、上記(1)から上記(9)のいずれか1つの構成に加え、前記スペーサ形成工程では、前記一対の基板のうちの一方の基板に選択的に前記スペーサを形成しており、前記貼り合わせ工程では、前記一対の基板を貼り合わせる際に前記スペーサが他方の基板に当接されるようになっている液晶パネルの製造方法である。
(11)また、本発明のある実施形態は、上記(1)から上記(9)のいずれか1つの構成に加え、前記スペーサ形成工程では、前記一対の基板のうちの一方の基板に前記スペーサを構成する第1スペーサ構成部を形成するとともに、他方の基板に前記スペーサを構成する第2スペーサ構成部を形成しており、前記貼り合わせ工程では、前記一対の基板を貼り合わせる際に前記第1スペーサ構成部と前記第2スペーサ構成部とが当接されるようになっている液晶パネルの製造方法である。
本発明によれば、基板の板厚が多様であっても表示不良を生じ難くすることができる。
本発明の実施形態1に係る液晶パネルの概略的な断面図 液晶パネルの製造方法に含まれるシール形成工程を行った状態のCF基板を示す断面図 液晶パネルの製造方法に含まれる液晶滴下工程を行った状態のCF基板を示す断面図 液晶パネルの製造方法に含まれる貼り合わせ工程を行う前の状態のCF基板及びアレイ基板を示す断面図 液晶パネルの製造方法に含まれるスリミング工程を行った状態の液晶パネルを示す断面図 一対の基板の板厚が小さい液晶パネルの断面図 一対の基板の板厚が大きい液晶パネルの断面図 比較実験1において一対の基板の板厚が0.15mmの場合の実験結果を示すグラフ 比較実験1において一対の基板の板厚が0.5mmの場合の実験結果を示すグラフ 比較実験2の実験結果を示すグラフ 比較実験3の実験結果を示すグラフ 比較実験4の実験結果を示す表 比較実験4の実験結果を示すグラフ 本発明の実施形態2に係る比較実験5の実験結果を示すグラフ 比較実験6の実験結果を示すグラフ 比較実験7の実験結果を示すグラフ 比較実験8の実験結果を示すグラフ 本発明の実施形態3に係る液晶パネルの製造方法に含まれるスペーサ形成工程及びシール形成工程を行った状態のCF基板及びアレイ基板を示す断面図 液晶パネルの製造方法に含まれる貼り合わせ工程を行う前の状態のCF基板及びアレイ基板を示す断面図 液晶パネルの製造方法に含まれるスリミング工程を行った状態の液晶パネルを示す断面図
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1から図10によって説明する。本実施形態では、液晶パネル10の製造方法について例示する。この液晶パネル10は、図示しないバックライト装置(照明装置)からの光を利用して画像を表示するものである。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。また、図1などの上側を表側とし、下側を裏側とする。
図1は、液晶パネル10の概略的な断面図である。液晶パネル10は、図1に示すように、一対の基板10A,10Bと、一対の基板10A,10Bの間に挟み込まれる液晶層10Cと、を少なくとも備える。一対の基板10A,10Bは、いずれも透明なガラス基板の内面側に各種の膜が積層形成されてなる。一対の基板10A,10Bのうち、表側(正面側)がCF基板(一方の基板、対向基板)10Aとされ、裏側(背面側)がアレイ基板(他方の基板、アクティブマトリクス基板、TFT基板)10Bとされる。CF基板10Aには、いずれも図示は省略するが、R(赤色),G(緑色),B(青色)等の各着色部が所定配列で配置されたカラーフィルタと、隣り合う着色部の間を仕切る遮光部(ブラックマトリクス)と、が設けられているのに加えて、配向膜等の構造物が設けられている。アレイ基板10Bには、いずれも図示は省略するが、互いに直交するソース配線とゲート配線とに接続されたスイッチング素子(例えばTFT)、そのスイッチング素子に接続された画素電極、配向膜等の構造物が設けられている。液晶層10Cは、電界印加に伴って光学特性が変化する物質である液晶分子を含む液晶材料からなる。なお、液晶パネル10は、長方形状をなしており、例えば一対の基板10A,10Bにおける長辺方向が各図面のX軸方向と、短辺方向が各図面のY軸方向と、厚さ方向(板面の法線方向)が各図面のZ軸方向と、それぞれ一致している。
液晶パネル10には、図1に示すように、液晶層10Cを取り囲む形で一対の基板10A,10Bの外周端部の間に介在するシール部11と、シール部11よりも中央側に配されて一対の基板10A,10Bの中央側部分の間に介在するスペーサ12と、が設けられている。シール部11は、例えば紫外線硬化性樹脂材料や熱硬化性樹脂材料などからなり、一対の基板10A,10Bの間に挟み込まれた液晶層10Cを封止するよう枠状をなす。スペーサ12は、一対の基板10A,10BのうちのCF基板10Aに設けられている。スペーサ12は、CF基板10Aから液晶層10Cを貫きつつアレイ基板10Bへ向けて突出する略柱状に形成されていて、その突出先端面がアレイ基板10Bの内面に当接されることで、一対の基板10A,10Bの間の間隔D、つまり液晶層10Cの厚み(セルギャップ)を保持する。スペーサ12によって保持される液晶層10Cの厚みは、例えば2μm〜5μm程度とされるのが好ましいが、必ずしもその限りではない。スペーサ12は、例えば光透過性を有する樹脂材料からなり、CF基板10Aの製造に際して他の構造物と同様に既知のフォトリソグラフィ法によりCF基板10Aの板面内に形成されている。スペーサ12は、光透過性を有するものの、自身の付近において液晶材料の配向を乱し易いことから、遮光部やアレイ基板10B側の配線(遮光構造物)などに対して重畳するよう配されるのが好ましいが、必ずしもその限りではない。スペーサ12は、CF基板10Aの板面内において規則的に配列されるのが好ましいが、必ずしもその限りではない。
液晶パネル10は、上記のような構成であり、続いてその製造方法の概略について図2A〜図2Dを用いて説明する。液晶パネル10の製造方法は、CF基板10Aを製造するCF基板製造工程と、アレイ基板10Bを製造するアレイ基板製造工程と、CF基板10Aにシール部11を形成するシール部形成工程と、CF基板10Aに液晶材料を滴下する液晶滴下工程と、一対の基板10A,10Bを貼り合わせる貼り合わせ工程と、一対の基板10A,10Bにスリミング加工を施すスリミング工程と、を少なくとも備える。つまり、本実施形態に係る液晶パネル10の製造方法は、いわゆる滴下注入法(ODF法)である。このうちのCF基板製造工程では、各種構造物が形成されるのに加えてスペーサ12が形成されている。つまり、CF基板製造工程には、スペーサ形成工程が含まれている。
シール部形成工程では、図2Aに示すように、CF基板10Aの内面における外周端部に対し、ディスペンサ装置などを用いてシール部11を枠状に描画形成する。液晶滴下工程では、シール部11を仮硬化させてから、図2Bに示すように、CF基板10Aの内面上に所定量の液晶材料を滴下する。その後の貼り合わせ工程では、図2Cに示すように、液晶材料が滴下されたCF基板10Aの内面に対して真空環境下でアレイ基板10Bの内面を対向させつつ一対の基板10A,10Bを貼り合わせる。貼り合わせに伴って液晶材料が一対の基板10A,10Bの間にて均一な厚みとなるよう広げられる。そして、シール部11を本硬化させることで、一対の基板10A,10Bの間に挟み込まれた液晶層10Cが封止される。その後、スリミング工程では、図2Dに示すように、例えば化学研磨スリミング加工を用いるのが好ましく、一対の基板10A,10Bの各外面に対してガラス材料を溶解させる溶剤などを供給して研磨することで、一対の基板10A,10Bを元の板厚BTよりも薄くしている。具体的には、一対の基板10A,10Bの元の板厚BTが例えば0.5mm〜0.7mm程度であった場合、スリミング工程を経ることで、一対の基板10A,10Bの板厚BTが0.1mm〜0.3mm程度にまでスリミングされる。なお、図2Dでは、一対の基板10A,10Bの元の形状を二点鎖線にて図示している。
上記したスリミング工程は、液晶パネル10の薄型化を図る場合には有用である反面、製造コストが増加してしまう。従って、液晶パネル10の薄型化よりも製造コストの低廉化が優先される場合には、スリミング工程を行わないこともある。このように、近年では、液晶パネル10の製造に際し、スリミング工程を行う場合と行わない場合とがあり、さらにはスリミング工程において目標とする板厚BTも多様化する傾向にある。液晶パネル10を構成する一対の基板10A,10Bの板厚BTが多様化すると、次の問題が生じることが懸念される。すなわち、一対の基板10A,10Bの板厚BTが多様化されるにも拘わらず、スペーサ12の設置数などが一定のままであると、製造された液晶パネル10を、例えば長辺方向(X軸方向)が鉛直方向に沿うよう立て掛けた状態で所定時間放置したとき、液晶材料が重力により液晶パネル10の下端側に溜まるおそれがある。具体的には、スペーサ12の設置数などが一定で且つ一対の基板10A,10Bの板厚BTが比較的小さい場合には、一対の基板10A,10Bが比較的変形し易いことから、液晶材料の充填量が過剰気味であった場合や高温環境下で液晶材料が熱膨張した場合、図3に示すように、一対の基板10A,10Bにおける長辺方向についての中央側部分が膨らむように変形する。従って、液晶材料が重力により液晶パネル10の下端側に溜まる液晶溜まりが比較的生じ難い傾向にある。一方、スペーサ12の設置数などが一定で且つ一対の基板10A,10Bの板厚BTが比較的大きい場合には、一対の基板10A,10Bが比較的変形し難いことから、液晶材料の充填量が過剰気味であった場合や高温環境下で液晶材料が熱膨張した場合、図4に示すように、一対の基板10A,10Bにおける長辺方向についての中央側部分があまり変形せず、液晶溜まりが比較的生じ易い傾向にある。液晶材料が液晶パネル10の下端側に溜まると、下端側において液晶層10Cの厚みが局所的に大きくなり、階調表示が意図とは異なるものとなる表示不良が生じるおそれがある。
本願発明者が鋭意検討した結果、上記した液晶溜まりの問題は、一対の基板10A,10Bの板厚BTのみに依存して発生するものではなく、一対の基板10A,10Bの間の間隔D、及びその間隔Dを保持するスペーサ12の設計が関連していることを見出した。以下では、その具体的な検討内容について説明する。
まず、一対の基板10A,10Bの板厚BTが大小異なる2種類の液晶パネル10について、一対の基板10A,10Bの間の間隔(液晶層10Cの厚み)Dと、スペーサ12の突出高さ(高さ)Tと、をそれぞれ変化させたものを複数ずつ作成し、それらの液晶パネル10に不良が生じるか否かを検査する比較実験1を行った。一対の基板10A,10Bの間の間隔Dは、液晶層10Cを構成する液晶材料の充填量に依存する。この実験における液晶パネル10の検査には、以下に示される高温検査と低温検査とが含まれる。高温検査では、85℃の温度環境において液晶パネル10を立て掛けた状態で12時間放置した後に検査用の偏光板を通して検査員が目視し、ムラの有無を判定した。低温検査では、−40℃の温度環境において液晶パネル10を立て掛けた状態で12時間放置した後に検査用の偏光板を通して検査員が目視し、気泡の有無を判定した。この実験の実験結果は、図5及び図6に示される通りである。図5は、一対の基板10A,10Bの板厚BTが0.15mmの場合の実験結果であり、図6は、一対の基板10A,10Bの板厚BTが0.5mmの場合の実験結果である。図5及び図6において横軸がスペーサ12の突出高さT(単位は「μm」)を、縦軸が一対の基板10A,10Bの間の間隔Dからスペーサ12の突出高さTを差し引いた差(D−T)(単位は「μm」)を、それぞれ示す。図5及び図6において「○」印は、ムラや気泡が無いと判定された実験結果を、「+」印は、ムラが有ると判定された実験結果を、「×」印は、気泡が有ると判定された実験結果を、それぞれ表している。
比較実験1の実験結果について説明する。図5及び図6によれば、いずれもスペーサ12の突出高さTに拘わらず、一対の基板10A,10Bの間の間隔Dからスペーサ12の突出高さTを差し引いた差(D−T)の値が一定の数値範囲であれば、ムラや気泡が無いとの判定となっていることが分かる。詳しくは、上記した差(D−T)の値が上記した数値範囲の最大値を上回ると、液晶材料の充填量が過剰となって一対の基板10A,10Bの間の間隔Dがスペーサ12の突出高さTに比べて過大になるため、高温環境下において液晶材料が重力により液晶パネル10の下端側に溜まってしまい、その結果ムラが有るとの判定になっている、と推考される。逆に、上記した差(D−T)の値が上記した数値範囲の最小値を下回ると、液晶材料の充填量が不足していて一対の基板10A,10Bの間の間隔Dがスペーサ12の突出高さTに比べて過小になるため、低温環境下において液晶材料が熱収縮してしまい、その結果気泡が有るとの判定になっている、と推考される。一対の基板10A,10Bの板厚BTが0.15mmの場合(板厚BTが小さい場合)は、図5に示すように、好ましい差(D−T)の数値範囲は−0.22μm〜−0.03μmであり、その最小値と最大値とのレンジ(最小値と最大値との差の絶対値)Rは0.19μmである。一対の基板10A,10Bの板厚BTが0.5mmの場合(板厚BTが大きい場合)は、図6に示すように、好ましい差(D−T)の数値範囲は、−0.22μm〜0μmであり、その最小値と最大値とのレンジRは0.22μmである。従って、一対の基板10A,10Bの板厚BTは、小さい方が上記した差(D−T)の数値範囲に係るレンジRが広くなる傾向にある、と言える。これは、一対の基板10A,10Bの板厚BTが小さいと、一対の基板10A,10Bが変形し易いので、液晶材料の充填量が多くなった場合でも、高温環境下において液晶溜まりが生じ難くなるため、と推考される。また、一対の基板10A,10Bの板厚BTが0.15mm,0.5mmのいずれであっても、好ましい差(D−T)の数値範囲の最大値が正の値になることはない。このことから、スペーサ12の突出高さTは、一対の基板10A,10Bの間の間隔Dと同一かそれよりも大きい関係とされるのが好ましいことが分かる。以上の実験結果から、上記した差(D−T)を適切に設定すれば、上記した液晶溜まりに起因するムラや上記した低温に起因する気泡をいずれも生じ難くすることが可能であることが分かる。さらには、上記した差(D−T)は、液晶パネル10の強度にも影響することが分かっており、その影響を加味すると、上記した差(D−T)の数値範囲に係るレンジRを0.13μm〜0.17μmの数値範囲とするのが一対の基板10A,10Bの板厚BTを問わず経験的に好ましく、さらにはこの数値範囲における中央値である0.15μmが最も好ましい。本実施形態では、上記した差(D−T)の数値範囲に係るレンジRの「0.15μm」を「基準値」とする。
次に、一対の基板10A,10Bの板厚BTが大小異なる2種類の液晶パネル10について、一対の基板10A,10Bの間の間隔Dからスペーサ12の突出高さTを差し引いた差(D−T)と、アレイ基板10Bに対するスペーサ12の単位面積当たりの実質的な当接面積Sと、をそれぞれ変化させたものを複数ずつ作成し、上記した比較実験1と同様の検査を行う比較実験2を行った。比較実験2では、検査に基づいて好ましい差(D−T)の数値範囲に係るレンジRを得るとともに、そのレンジRと、上記したスペーサ12に関する当接面積Sの上限値と、の関係を図7に示すグラフに表した。図7に示されるプロットのうち、「○」印が一対の基板10A,10Bの板厚BTが0.15mmの場合の実験結果であり、「●」印が一対の基板10A,10Bの板厚BTが0.5mmの場合の実験結果である。図7に示される曲線は、上記した各プロットに関する近似曲線である。図7に示される近似曲線は、「F=e(−a・x)−b」で表される関数である。なお、この関数における「x」は、スペーサ12に関する当接面積Sの値であり、また「a」及び「b」は、一対の基板10A,10Bの板厚BTに対応付けられた定数である。図7では、区別のため、板厚BTが0.15mmの場合の近似曲線を一点鎖線により、板厚BTが0.5mmの場合の近似曲線を実線によりそれぞれ図示している。図7において横軸がアレイ基板10Bに対するスペーサ12の単位面積当たりの実質的な当接面積S(単位は「μm/mm」)を、縦軸が好ましい差(D−T)の数値範囲に係るレンジR(単位は「μm」)を、それぞれ示す。図7のグラフに記されたプロットは、スペーサ12に関する当接面積Sの上限値であり、同じレンジRであっても当接面積Sが上限値を超えると、液晶溜まりに起因するムラの発生が懸念される。スペーサ12に関する当接面積Sは、CF基板10Aの板面内に複数が設置されるスペーサ12におけるアレイ基板10Bに対する実質的な単位当接面積に、CF基板10Aの板面における単位面積当たりのスペーサ12の設置数を掛け合わせることで算出される。なお、上記した「単位当接面積」は、本実施形態では、例えばスペーサ12をその突出先端面から0.1μmの寸法分、突出基端側に下がった位置にて突出先端面に対して平行に切断した断面積とされる。
比較実験2の実験結果について説明する。図7によれば、一対の基板10A,10Bの板厚BTを問わず、スペーサ12に関する当接面積Sが大きくなると、好ましい差(D−T)の数値範囲に係るレンジRが狭くなり、逆に上記当接面積Sが小さくなると、上記レンジRが広くなる傾向にあることが分かる。これは、上記当接面積Sが大きいと、スペーサ12によって一対の基板10A,10Bがリジッドに支持されることで一対の基板10A,10Bには変形が生じ難くなるため、液晶溜まりに起因するムラが発生し易くなる結果、上記レンジRが狭くなると推考される。これに対し、上記当接面積Sが小さいと、スペーサ12によって支持される一対の基板10A,10Bの変形のし易さが担保され易くなることから、液晶溜まりに起因するムラが発生し難くなる結果、上記レンジRが広くなると推考される。次に、一対の基板10A,10Bの板厚BTが0.15mmの場合(板厚BTが小さい場合)と、一対の基板10A,10Bの板厚BTが0.5mmの場合(板厚BTが大きい場合)と、を比較すると、スペーサ12に関する当接面積Sを同一としたとき、0.15mmの場合の方が0.5mmの場合よりもレンジRが広くなる傾向にあることが分かる。これは、一対の基板10A,10Bの板厚BTが小さいほど一対の基板10A,10Bには変形が生じ易いため、液晶溜まりに起因するムラが発生し難くなる結果、上記レンジRが広くなると推考される。これに対し、一対の基板10A,10Bの板厚BTが大きいほど一対の基板10A,10Bには変形が生じ難くなるため、液晶溜まりに起因するムラが発生し易くなる結果、上記レンジRが狭くなると推考される。また、図7では、各近似曲線をその中央値(実線)に対して±0.02μmの幅を持つ帯状にして示しており、帯状の各近似曲線をそれぞれ異なる網掛け状にして図示している。各近似曲線に上記のような幅を持たせることで、測定誤差や液晶パネル10の寸法誤差などを許容することができる。
続いて、上記した比較実験2にて説明したグラフ(図7)について、図示は省略するが、一対の基板10A,10Bの板厚BTを0.21mm及び0.7mmとした場合についてそれぞれ作成した。その上で、比較実験3では、レンジRを基準値(0.15μm)とした場合における上記したスペーサ12に関する当接面積Sの上限値を各板厚BT毎に取得し、そのデータをプロットしたグラフを図8に示す通り作成した。図8に示される曲線は、上記した各プロットに関する近似曲線である。図8に示される近似曲線は、「F=K・e(−a・x)+b」で表される関数である。なお、この関数における「x」は、一対の基板10A,10Bの板厚BTの値であり、また「K」、「a」及び「b」は、それぞれ定数である。図8において横軸が一対の基板10A,10Bの板厚BT(単位は「mm」)を、縦軸がアレイ基板10Bに対するスペーサ12の単位面積当たりの実質的な当接面積S(単位は「μm/mm」)を、それぞれ示す。
比較実験3の実験結果について説明する。図8によれば、一対の基板10A,10Bの板厚BTが小さくなるほどスペーサ12に係る当接面積Sの上限値が大きくなり、逆に一対の基板10A,10Bの板厚BTが大きくなるほどスペーサ12に係る当接面積Sの上限値が小さくなる傾向であることが分かる。これは、一対の基板10A,10Bの板厚BTが小さいほど液晶材料の充填量の変動などに応じて一対の基板10A,10Bには変形が生じ易いことから、液晶溜まりに起因するムラが発生し難くなり、その結果スペーサ12に係る当接面積Sの上限値が大きくなると推考される。これに対し、一対の基板10A,10Bの板厚BTが大きいほど液晶材料の充填量の変動などに応じて一対の基板10A,10Bには変形が生じ難いことから、液晶溜まりに起因するムラが発生し易くなり、その結果スペーサ12に係る当接面積Sの上限値が小さくなると推考される。そして、一対の基板10A,10Bの板厚BTに拘わらず、スペーサ12に係る当接面積Sが上記した近似曲線よりも小さくされていれば、一対の基板10A,10Bは、スペーサ12による支持が過剰とならず、液晶材料の充填量の変動などに応じて変形する適度な柔軟性が担保される。これにより、液晶溜まりに起因するムラが発生し難くなる。また、レンジRが基準値に設定されているので、低温に起因する気泡も発生し難くなっている。また、図8では、近似曲線をその中央値(実線)に対して±20μm/mmの幅を持つ帯状にして示しており、帯状の近似曲線を網掛け状にして図示している。近似曲線に上記のような幅を持たせることで、測定誤差や液晶パネル10の寸法誤差などを許容することができる。
次に、上記したスペーサ12に係る当接面積Sが異なる複数の液晶パネル10を作成し、それら液晶パネル10に外部から圧力(外力)を付与する比較実験4を行った。比較実験4では、当接面積Sが異なる各液晶パネル10に対して外部から付与する圧力を徐々に増加させていき、各液晶パネル10に備わるスペーサ12が塑性変形して一対の基板10A,10Bの間の間隔Dを保持できなくなる状態に至る直前の圧力を限界圧力Fとして測定し、その結果を図9及び図10に示す。図9は、アレイ基板10Bに対するスペーサ12の単位面積当たりの実質的な当接面積S(単位は「μm/mm」)と、限界圧力F(単位は「Kgf/mm」)と、を示す表である。図10は、アレイ基板10Bに対するスペーサ12の単位面積当たりの実質的な当接面積Sを横軸とし、限界圧力Fを縦軸としたグラフである。なお、図9及び図10に示される実験結果は、一対の基板10A,10Bの板厚BTを問わず、概ね一定となっている。
比較実験4の実験結果について説明する。図9及び図10によれば、上記したスペーサ12に係る当接面積Sが230μm/mmとされたとき、限界圧力Fは、0.1Kgf/mmとなる。この「0.1Kgf/mm」という値は、製造された液晶パネル10が使用される際に使用者が指などで液晶パネル10を押圧した際に生じる力の想定最大値に相当する。従って、上記したスペーサ12に関する当接面積Sがμm/mm以上とされれば、使用者が液晶パネル10を使用する際に指などから作用する圧力に起因してスペーサ12に塑性変形が生じる事態を避けることができる。続いて、上記したスペーサ12に係る当接面積Sが234μm/mmとされたとき、限界圧力Fは、0.5Kgf/mmとなる。この「0.5Kgf/mm」という値は、液晶パネル10の製造過程で製造装置などから一対の基板10A,10Bに作用する外力の想定最大値に相当する。従って、上記したスペーサ12に関する当接面積Sが234μm/mm以上とされれば、液晶パネル10の製造過程で一対の基板10A,10Bに製造装置などから作用する圧力に起因してスペーサ12に塑性変形が生じる事態を避けることができる。さらには、上記したスペーサ12に係る当接面積Sが240μm/mmとされたとき、限界圧力Fは、1.5Kgf/mmとなる。この「1.5Kgf/mm」という値は、液晶パネル10の製造過程で製造装置などから一対の基板10A,10Bに作用する外力の想定最大値の3倍に相当する。従って、上記したスペーサ12に関する当接面積Sが240μm/mm以上とされれば、液晶パネル10の製造過程で一対の基板10A,10Bに製造装置などから突発的に想定外の大きな圧力が作用した場合でも、スペーサ12に塑性変形が生じる事態を避けることができる確実性が高くなる。
以上説明した比較実験1から比較実験4の検討に基づき、本実施形態では、アレイ基板10Bに対するスペーサ12の単位面積当たりの実質的な当接面積Sを、一対の基板10A,10Bの板厚BTに応じて決定する当接面積決定工程を、液晶パネル10の製造方法においてCF基板製造工程に含まれるスペーサ形成工程に先立って行うようにしている。この当接面積決定工程では、図8に示すように、スペーサ12の突出高さTと一対の基板10A,10Bの間の間隔Dとの差(D−T)を基準値としたときの当接面積Sの上限値を、複数の板厚BT毎にプロットして得られる近似曲線と、板厚BTに拘わらず当接面積Sを230μm/mmとした直線と、により挟まれた範囲内で当接面積Sを板厚BTに応じて決定するようにしている。この近似曲線は、上記した比較実験3により得られたものであり、直線は、上記した比較実験4により得られたものである。なお、図8では、直線を一点鎖線により図示している。この当接面積決定工程において上記したスペーサ12に関する当接面積Sを上記した範囲内となるよう決定することで、製造する液晶パネル10を構成する一対の基板10A,10Bの板厚BTがどのようなものであっても、上記した液晶溜まりの問題、上記した低温気泡の問題、及び使用者の指などによる押圧に起因してスペーサ12が塑性変形する問題をいずれも生じ難くすることができる。また、近似曲線は、一対の基板10A,10Bの板厚BTが小さくなるほど上記したスペーサ12に関する当接面積Sの上限値が大きくなり、逆に一対の基板10A,10Bの板厚BTが大きくなるほど上記したスペーサ12に関する当接面積Sの上限値が小さくなる傾向となっている。従って、当接面積決定工程では、一対の基板10A,10Bの板厚BTが小さい場合には、大きい場合に比べると、スペーサ12に関する当接面積Sをより大きくなるよう決定することが可能とされる。当接面積決定工程を行った後、CF基板製造工程に含まれるスペーサ形成工程では、当接面積決定工程にて決定された当接面積Sとなるようスペーサ12がCF基板10Aに形成される。そして、その後行われる貼り合わせ工程では、当接面積決定工程にて決定された当接面積Sとなるよう形成されたスペーサ12を有するCF基板10Aとアレイ基板10Bとが貼り合わせられることで、液晶パネル10が製造される。
詳しくは、本実施形態に係る当接面積決定工程では、比較実験1に基づき、スペーサ12の突出高さTと一対の基板10A,10Bの間の間隔Dとの差(D−T)に係る最小値及び最大値を求め、最小値と最大値とのレンジRを基準値としている。一対の基板10A,10Bの間の間隔Dと、スペーサ12の突出高さTと、の差(D−T)は、上記した液晶溜まりの問題を解消し得る最大値と、上記した低温気泡の問題を解消し得る最小値と、の間の値とされるのが好ましい。当接面積決定工程では、上記した差(D−T)に係る最小値と最大値とのレンジRを基準値としているので、上記した液晶溜まりの問題や上記した低温気泡の問題がいずれも生じ難くなる。そして、本実施形態に係る当接面積決定工程では、基準値を0.13μm〜0.17μmの範囲としており、この範囲の中から基準値を0.15μmとしている。このようにすれば、上記した液晶溜まりの問題や上記した低温気泡の問題がいずれもさらに生じ難くなる。
本実施形態に係る当接面積決定工程では、上記した近似曲線と、一対の基板10A,10Bの板厚BTに拘わらず当接面積Sを234μm/mmとした直線と、により挟まれた範囲内で当接面積Sを板厚BTに応じて決定するのが好ましい。このようにすれば、製造過程で製造装置などから一対の基板10A,10Bに作用する外力に起因してスペーサ12に塑性変形が生じ難くなり、歩留まりの向上を図る上で好適となる。さらには、当接面積決定工程では、上記した近似曲線と、一対の基板10A,10Bの板厚BTに拘わらず当接面積Sを240μm/mmとした直線と、により挟まれた範囲内で当接面積Sを板厚BTに応じて決定するのがより好ましい。このようにすれば、製造過程で製造装置などから一対の基板10A,10Bに突発的に想定外の大きな外力が作用した場合でも、スペーサ12の塑性変形が防がれる確実性が高くなり、歩留まりの向上を図る上でより好適となる。
以上説明したように本実施形態の液晶パネル10の製造方法は、間に液晶層10Cを挟み込む一対の基板10A,10Bの間に介在して相手であるアレイ基板10Bに当接されることで一対の基板10A,10Bの間の間隔Dを保持するスペーサ12の突出高さ(高さ)Tと間隔Dとの差(D−T)を基準値としたときの相手であるアレイ基板10Bに対する単位面積当たりの実質的な当接面積Sの上限値を、互いに異なる複数の一対の基板10A,10Bの板厚BT毎にプロットして得られる近似曲線と、板厚BTに拘わらず当接面積Sを230μm/mmとした直線と、により挟まれた範囲内で当接面積Sを板厚BTに応じて決定する当接面積決定工程と、当接面積決定工程にて決定された当接面積Sとなるようスペーサ12を形成するスペーサ形成工程と、一対の基板10A,10Bを貼り合わせる貼り合わせ工程と、を備える。
まず、間に液晶層10Cが挟み込まれる一対の基板10A,10Bの間に介在するよう形成されるスペーサ12は、相手であるアレイ基板10Bに当接されることで一対の基板10A,10Bの間の間隔D、つまり液晶層10Cの厚みを保持するものである。一対の基板10A,10Bの間の間隔Dは、液晶層10Cを構成する液晶材料の充填量に応じて変動し得るものであり、液晶材料の充填量が過剰となり上記間隔Dがスペーサ12の突出高さTに比べて過大になると、製造された液晶パネル10を立て掛けたときに液晶材料が重力により液晶パネル10の下端側に溜まることで表示不良が生じるおそれがある。逆に、液晶材料の充填量が不足して上記間隔Dがスペーサ12の突出高さTに比べて過小になると、低温環境下において液晶材料が熱収縮することに起因して気泡が生じるおそれがある。これに対し、一対の基板10A,10Bの間の間隔Dと、スペーサ12の突出高さTと、の差(D−T)を適切に設定すれば、上記した液晶溜まりの問題や上記した低温気泡の問題をいずれも生じ難くすることが可能であり、そのような差(D−T)の値が上記した「基準値」となっている。
その一方、スペーサ12に関して相手であるアレイ基板10Bに対する単位面積当たりの実質的な当接面積Sは、例えばスペーサ12が複数設置される場合には、個々のスペーサ12における相手であるアレイ基板10Bに対する実質的な単位当接面積に、単位面積当たりのスペーサ12の設置数を掛け合わせることで算出される。このスペーサ12に関する当接面積Sが過大になると、スペーサ12によって一対の基板10A,10Bがリジッドに支持されることで一対の基板10A,10Bには変形が生じ難くなるため、上記した液晶溜まりの問題が生じるおそれがある。逆に、上記したスペーサ12に関する当接面積Sが過小になると、製造された液晶パネル10に外力が作用したときにスペーサ12が外力に抗しきれずに塑性変形するといった問題が生じるおそれがある。さらには、一対の基板10A,10Bの板厚BTに関しては、同板厚BTが大きくなるほど、液晶層10Cを構成する液晶材料の充填量の変動などに応じて基板が変形し難くなるため、上記した液晶溜まりの問題が生じ易くなる傾向にある。従って、一対の基板10A,10Bの板厚BTに応じて、上記したスペーサ12に関する当接面積Sの適切な値は変動し得るものとされる。
これらの事情を鑑み、液晶パネル10の製造に際しては、スペーサ形成工程を行うのに先立ってスペーサ12に関する当接面積Sを、一対の基板10A,10Bの板厚BTに応じて決定するための当接面積決定工程を行うようにしている。具体的には、当接面積決定工程では、スペーサ12の突出高さTと、一対の基板10A,10Bの間の間隔Dと、の差(D−T)に係る基準値を設定し、その基準値における上記したスペーサ12に関する当接面積Sの上限値を、複数の板厚BT毎にプロットすることで、近似曲線を得るようにしている。この近似曲線は、一対の基板10A,10Bの板厚BTが小さくなるほど上記したスペーサ12に関する当接面積Sの上限値が大きくなり、逆に一対の基板10A,10Bの板厚BTが大きくなるほど上記したスペーサ12に関する当接面積Sの上限値が小さくなる傾向を示唆するものである。これは、一対の基板10A,10Bの板厚BTが小さい場合は、液晶層10Cを構成する液晶材料の充填量の変動などに応じて基板10A,10Bが変形し易いので、上記したスペーサ12に関する当接面積Sがある程度大きくても液晶溜まりの問題が生じ難いことが反映されていると推考される。逆に、一対の基板10A,10Bの板厚BTが大きい場合は、液晶層10Cを構成する液晶材料の充填量の変動などに応じて基板10A,10Bが変形し難いため、上記したスペーサ12に関する当接面積Sを十分に小さくしないと液晶溜まりの問題が生じてしまう、という事情が反映されていると推考される。
そして、当接面積決定工程では、上記した近似曲線と、一対の基板10A,10Bの板厚BTに拘わらず上記したスペーサ12に関する当接面積Sを230μm/mmとした直線と、により挟まれた範囲内で上記したスペーサ12に関する当接面積Sを一対の基板10A,10Bの板厚BTに応じて決定している。一対の基板10A,10Bの板厚BTに拘わらず、上記したスペーサ12に関する当接面積Sが230μm/mm以上とされることで、製造された液晶パネル10に作用する外力が0.1Kgf/mmに達してもスペーサ12に塑性変形が生じる事態を避けることができる。この「0.1Kgf/mm」という値は、製造された液晶パネル10が使用される際に使用者が指などで液晶パネル10を押圧した際に生じる力の想定最大値に相当する。従って、上記したスペーサ12に関する当接面積Sを上記した範囲内となるよう決定することで、製造する液晶パネル10を構成する一対の基板10A,10Bの板厚BTがどのようなものであっても、上記した液晶溜まりの問題、上記した低温気泡の問題、及びスペーサ12が塑性変形する問題をいずれも生じ難くすることができる。その後、スペーサ形成工程では、当接面積決定工程にて決定された当接面積Sとなるようスペーサ12が形成される。貼り合わせ工程では、CF基板10Aとアレイ基板10Bとが貼り合わせられることで、それらの間に当接面積決定工程にて決定された当接面積Sとなるよう形成されたスペーサ12が介在する液晶パネル10が製造される。
また、当接面積決定工程では、差(D−T)に係る最小値及び最大値を求め、最小値と最大値とのレンジRを基準値としている。一対の基板10A,10Bの間の間隔Dと、スペーサ12の突出高さTと、の差(D−T)は、上記した液晶溜まりの問題を解消し得る最大値と、上記した低温気泡の問題を解消し得る最小値と、の間の値とされるのが好ましい。当接面積決定工程では、上記した差(D−T)に係る最小値と最大値とのレンジRを基準値としているので、上記した液晶溜まりの問題や上記した低温気泡の問題がいずれも生じ難くなる。
また、当接面積決定工程では、基準値を0.13μm〜0.17μmの範囲とする。このようにすれば、上記した液晶溜まりの問題や上記した低温気泡の問題がいずれもより生じ難くなる。
また、当接面積決定工程では、基準値を0.15μmとする。このようにすれば、上記した液晶溜まりの問題や上記した低温気泡の問題がいずれもさらに生じ難くなる。
また、当接面積決定工程では、近似曲線と、板厚BTに拘わらず当接面積Sを234μm/mmとした直線と、により挟まれた範囲内で当接面積Sを板厚BTに応じて決定する。このようにすれば、製造された液晶パネル10に作用する外力が0.5Kgf/mm2に達してもスペーサ12に塑性変形が生じる事態を避けることができる。この「0.5Kgf/mm」という値は、液晶パネル10の製造過程で製造装置などから一対の基板10A,10Bに作用する外力の想定最大値に相当する。従って、上記したスペーサ12に関する当接面積Sを上記した範囲内となるよう決定することで、製造過程で製造装置などから一対の基板10A,10Bに作用する外力に起因してスペーサ12に塑性変形が生じ難くなり、歩留まりの向上を図る上で好適となる。
また、当接面積決定工程では、近似曲線と、板厚BTに拘わらず当接面積Sを240μm/mmとした直線と、により挟まれた範囲内で当接面積Sを板厚BTに応じて決定する。このようにすれば、製造された液晶パネル10に作用する外力が1.5Kgf/mm2に達してもスペーサ12に塑性変形が生じる事態を避けることができる。この「1.5Kgf/mm」という値は、液晶パネル10の製造過程で製造装置などから一対の基板10A,10Bに作用する外力の想定最大値の3倍に相当する。従って、上記したスペーサ12に関する当接面積Sを上記した範囲内となるよう決定することで、製造過程で製造装置などから一対の基板10A,10Bに突発的に想定外の大きな外力が作用した場合でも、スペーサ12の塑性変形が防がれる確実性が高くなり、歩留まりの向上を図る上でより好適となる。
また、当接面積決定工程では、近似曲線が±20μm/mmの幅を持つ帯状に設定される。帯状の近似曲線における中央値に対して±20μm/mmの幅は、一対の基板10A,10Bの板厚BT毎にプロットされる当接面積Sの上限値に生じ得る誤差であり、この誤差を考慮した近似曲線に基づいてより適切な当接面積Sを決定することができる。
また、一対の基板10A,10Bにおける液晶層10C側とは反対の板面を研磨することで一対の基板10A,10Bをスリミングするスリミング工程を備える。このようにすれば、スリミング工程では、一対の基板10A,10Bが所定の板厚BTになるまでスリミングが行われる。このように一対の基板10A,10Bをスリミングする場合には、一対の基板10A,10Bの板厚BTが多様になるため、液晶材料の充填量などによって上記した液晶溜まりの問題などが生じ易くなる。その点、当接面積決定工程では、近似曲線と直線との範囲内でスペーサ12に関する当接面積Sが、スリミング工程にて目的とされる板厚BTに応じて決定されるから、一対の基板10A,10Bの板厚BTが多様であっても、上記した液晶溜まりの問題などを生じ難くすることができる。
また、スペーサ形成工程では、一対の基板10A,10BのうちのCF基板(一方の基板)10Aに選択的にスペーサ12を形成しており、貼り合わせ工程では、一対の基板10A,10Bを貼り合わせる際にスペーサ12がアレイ基板(他方の基板)10Bに当接されるようになっている。このようにすれば、スペーサ12における突出先端面の面積が、スペーサ12におけるアレイ基板10Bに対する実質的な単位当接面積と一致することになる。従って、アレイ基板10Bに対する単位面積当たりの実質的な当接面積Sを容易に算出することができる。
<実施形態2>
本発明の実施形態2を図11から図14によって説明する。この実施形態2では、当接面積決定工程を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る当接面積決定工程では、液晶パネルの使用環境において想定される複数の最大環境温度MT毎に近似曲線を複数用意し、複数の近似曲線の中から選択される1つの近似曲線と直線とにより挟まれた範囲内で当接面積Sを板厚BTに加えて最大環境温度MTに応じて決定するようにしている。液晶パネルは、使用環境が異なると、想定される最大環境温度MTも異なる。例えば、車載用の液晶パネルにおいて想定される最大環境温度MTは、室内据置用の液晶パネルにおいて想定される最大環境温度MTよりも高くなる傾向にある。このように想定される最大環境温度MTが異なる液晶パネルでは、液晶層を構成する液晶材料の熱膨張量などが相違するため、それに起因してスペーサに関する当接面積Sの上限値についても異なるものとなるおそれがある。以下では、最大環境温度MTの影響について行った検討について説明する。
まず、最大環境温度MTを高低異なる2種類とし、一対の基板の間の間隔Dからスペーサの突出高さTを差し引いた差(D−T)と、アレイ基板に対するスペーサの単位面積当たりの実質的な当接面積Sと、をそれぞれ変化させた液晶パネルを複数ずつ作成し、上記した実施形態1に記載した比較実験1と同様の検査を行う比較実験5を行った。比較実験5では、検査に基づいて好ましい差(D−T)の数値範囲に係るレンジRを得るとともに、そのレンジRと、上記したスペーサに関する当接面積Sの上限値と、の関係を図11に示すグラフに表した。なお、この比較実験5では、一対の基板の板厚BTを0.15mmとしている。図11に示されるプロットのうち、「○」印が最大環境温度MTが75℃の場合の実験結果であり、「●」印が最大環境温度MTが85℃の場合の実験結果である。従って、最大環境温度MTが85℃の場合の実験結果は、上記した実施形態1の比較実験2における一対の基板の板厚BTを0.15mmとした実験結果と同一である。図11に示される曲線は、上記した各プロットに関する近似曲線である。図11では、区別のため、最大環境温度MTが75℃の場合の近似曲線を一点鎖線により、最大環境温度MTが85℃の場合の近似曲線を実線によりそれぞれ図示している。図11において横軸がアレイ基板に対するスペーサの単位面積当たりの実質的な当接面積S(単位は「μm/mm」)を、縦軸が好ましい差(D−T)の数値範囲に係るレンジR(単位は「μm」)を、それぞれ示す。図11のグラフに記されたプロットは、スペーサに関する当接面積Sの上限値であり、同じレンジRであっても当接面積Sが上限値を超えると、液晶溜まりに起因するムラの発生が懸念される。
比較実験5の実験結果について説明する。図11によれば、最大環境温度MTを問わず、スペーサに関する当接面積Sが大きくなると、好ましい差(D−T)の数値範囲に係るレンジRが狭くなり、逆に上記当接面積Sが小さくなると、上記レンジRが広くなる傾向にあることが分かる。その理由は、上記した実施形態1の比較実験2にて説明した通りである。そして、最大環境温度MTが75℃(比較的低温)の場合と、最大環境温度MTが85℃(比較的高温)の場合と、を比較すると、スペーサに関する当接面積Sを同一としたとき、最大環境温度MTが75℃の場合の方が最大環境温度MTが85℃の場合よりもレンジRが広くなる傾向にあることが分かる。これは、最大環境温度MTが低いほど、液晶材料の粘度が低いので、液晶パネルを立て掛けた状態に放置しても、液晶材料が重力により液晶パネルの下端側に溜まる事態(液晶溜まり)が生じ難くなっていてそれに起因するムラが発生し難くなる結果、上記レンジRが広くなると推考される。これに対し、最大環境温度MTが高いほど、液晶材料の粘度が高いので、液晶パネルを立て掛けた状態に放置すると、液晶溜まりが生じ易くなっていてそれに起因するムラが発生し易くなる結果、上記レンジRが狭くなると推考される。なお、最大環境温度MTが低いほど液晶材料の熱膨張量が少なくなり、逆に最大環境温度MTが高いほど液晶材料の熱膨張量が多くなることから、このことも最大環境温度MTが低いほどレンジRが広くなり、最大環境温度MTが高いほどレンジRが狭くなるという結果に影響していると推考される。なお、補足であるが、上記した実施形態1にて説明した比較実験1から比較実験4は、いずれも最大環境温度MTを85℃としたものである。
続いて、比較実験6では、上記した比較実験5にて説明したグラフ(図11)のうち、レンジRを基準値(0.15μm)とした場合における上記したスペーサに関する当接面積Sの上限値を最大環境温度MT毎に取得し、そのデータをプロットしたグラフを図12に示す通り作成した。図12に示される曲線は、上記した各プロットに関する近似曲線である。図12において横軸が液晶パネルの使用環境において想定される複数の最大環境温度MT(単位は「℃」)を、縦軸がアレイ基板に対するスペーサの単位面積当たりの実質的な当接面積S(単位は「μm/mm」)を、それぞれ示す。なお、この比較実験6では、比較実験5と同じく一対の基板の板厚BTを0.15mmとしている。
比較実験6の実験結果について説明する。図12によれば、最大環境温度MTが低くなるほどスペーサに係る当接面積Sの上限値が大きくなり、逆に最大環境温度MTが高くなるほどスペーサに係る当接面積Sの上限値が小さくなる傾向であることが分かる。これは、最大環境温度MTが低いほど液晶材料の粘度が低いので、液晶パネルを立て掛けた状態に放置しても、液晶溜まりが生じ難くなっていてそれに起因するムラが発生し難くなり、その結果スペーサに係る当接面積Sの上限値が大きくなると推考される。これに対し、最大環境温度MTが高いほど、液晶材料の粘度が高いので、液晶パネルを立て掛けた状態に放置すると、液晶溜まりが生じ易くなっていてそれに起因するムラが発生し易くなり、その結果、スペーサに係る当接面積Sの上限値が小さくなると推考される。
次に、上記した比較実験6について、最大環境温度MTを30℃から120℃に至るまで5℃毎にスペーサに係る当接面積Sの値を取得した。その上で、比較実験7では、最大環境温度MTと、最大環境温度MTが85℃の場合を基準としたスペーサに係る当接面積Sの環境係数EFと、の関係を図13に示すグラフに記した。スペーサに係る当接面積Sの環境係数EFは、最大環境温度MTが85℃の場合におけるスペーサに係る当接面積Sの上限値を「1」とした比例係数である。従って、上記環境係数EFが1よりも小さい場合は、スペーサに係る当接面積Sの上限値が85℃の場合よりも小さく、逆に上記環境係数EFが1よりも大きい場合は、スペーサに係る当接面積Sの上限値が85℃の場合よりも大きいことを意味する。図13において横軸が最大環境温度MT(単位は「℃」)を、縦軸がスペーサに係る当接面積Sの環境係数EF(無単位)を、それぞれ示す。比較実験7の実験結果について説明する。図13によれば、最大環境温度MTが高くなるほどスペーサに係る当接面積Sの環境係数EFが減少するとともにその変化量が少なくなり、逆に最大環境温度MTが低くなるほどスペーサに係る当接面積Sの環境係数EFが増加するとともにその変化量が多くなる傾向にある、と言える。特に、最大環境温度MTが65℃の場合は、スペーサに係る当接面積Sの環境係数EFが約2とされており、最大環境温度MTが基準である85℃の場合に比べると、スペーサに係る当接面積Sの上限値が2倍と高くなっている。このように、最大環境温度MTが低い使用環境では、スペーサに係る当接面積Sの上限値を高くすることができるので、液晶パネルに作用する圧力が高くなっても液晶パネルに損傷などが生じ難くなり、耐衝撃性の向上を図る上で好適となる。
続いて、比較実験8では、上記した実施形態1の比較実験3の実験結果である図8の近似曲線に係る当接面積Sの数値に対し、上記した比較実験7の実験結果である環境係数EFの数値を乗算することで、最大環境温度MTが異なる複数の近似曲線を取得した。詳しくは、上記した実施形態1の比較実験3の実験結果は、最大環境温度MTが85℃の場合における板厚BTと当接面積Sとの関係を示していることから、上記した比較実験7から得られた環境係数EFの中から目的とする最大環境温度MTに合致するものを選択し、その数値を、図8の近似曲線に係る当接面積Sの数値に対して乗算すれば、目的とする最大環境温度MTにおける近似曲線が得られる。具体的には、比較実験8では、最大環境温度MTが65°の場合と、最大環境温度MTが75°の場合と、最大環境温度MTが95℃の場合と、における近似曲線を取得し、最大環境温度MTが85℃の場合の近似曲線と併せて図14に示した。図14では、区別のため、最大環境温度MTが65℃の場合の近似曲線を最も細かい破線により、最大環境温度MTが75℃の場合の近似曲線を中ぐらいに細かい破線により、最大環境温度MTが85℃の場合の近似曲線を最も荒い破線により、最大環境温度MTが95℃の場合の近似曲線を実線によりそれぞれ図示している。図14において横軸が一対の基板の板厚BT(単位は「mm」)を、縦軸がアレイ基板に対するスペーサの単位面積当たりの実質的な当接面積S(単位は「μm/mm」)を、それぞれ示す。また、図14では、板厚BTに拘わらず当接面積Sを230μm/mmとした直線を一点鎖線により図示している。
比較実験8の実験結果について説明する。図14によれば、最大環境温度MTが低い場合の方が高い場合に比べて、スペーサに関する当接面積Sの上限値が高くなる傾向である、と言える。特筆すべきは、一対の基板の板厚BTが小さくなるのに伴うスペーサに関する当接面積Sの上限値の増加量は、最大環境温度MTが低い場合の方が高い場合よりも多くなっている。従って、最大環境温度MTが低い使用環境で且つ一対の基板の板厚BTを小さくすれば、スペーサに係る当接面積Sの上限値をより高くすることができるので、液晶パネルに作用する圧力が高くなっても液晶パネルに損傷などがより生じ難くなり、耐衝撃性のさらなる向上を図る上で好適となる。また、図14では、各近似曲線をその中央値(実線または破線)に対して±20μm/mmの幅を持つ帯状にして示しており、帯状の近似曲線を網掛け状にして図示している。近似曲線に上記のような幅を持たせることで、測定誤差や液晶パネルの寸法誤差などを許容することができる。
以上説明した比較実験1から比較実験4の検討に基づき、本実施形態に係る当接面積決定工程では、図14に示すように、液晶パネルの使用環境において想定される複数の最大環境温度MT毎に近似曲線を複数用意し、複数の近似曲線の中から選択される1つの近似曲線と直線とにより挟まれた範囲内で当接面積Sを板厚BTに加えて最大環境温度MTに応じて決定するようにしている。このようにすれば、最大環境温度MTが高い場合には、上記した範囲における上限値が低く抑えられるので、当接面積決定工程にて決定された当接面積Sに基づいてスペーサ形成工程にてスペーサが形成されることで、液晶溜まりの問題をより確実に生じ難くすることができる。
以上説明したように本実施形態によれば、当接面積決定工程では、液晶パネルの使用環境において想定される複数の最大環境温度MT毎に近似曲線を複数用意し、複数の近似曲線の中から選択される1つの近似曲線と直線とにより挟まれた範囲内で当接面積Sを板厚BTに加えて最大環境温度MTに応じて決定する。液晶層を構成する液晶材料は、環境温度に応じて粘度が変化する性質を有しており、特に高温環境下において粘度が低下すると、上記した液晶溜まりの問題が生じ易くなることが懸念される。従って、液晶パネルの使用環境において想定される最大環境温度MTが高い場合は低い場合に比べると、上記したスペーサに関する当接面積Sの上限値を低くする必要がある。これらの事情を鑑み、当接面積決定工程では、上記した近似曲線を、液晶パネルの使用環境において想定される複数の最大環境温度MT毎に複数用意しておき、目的の最大環境温度MTに応じて複数の近似曲線の中から1つの近似曲線を選択し、その選択した近似曲線と上記した直線とにより挟まれた範囲内で上記したスペーサに関する当接面積Sを一対の基板の板厚BTに応じて決定している。このようにすれば、最大環境温度MTが高い場合には、上記した範囲における上限値が低く抑えられるので、当接面積決定工程にて決定された当接面積Sに基づいてスペーサ形成工程にてスペーサが形成されることで、液晶溜まりの問題をより確実に生じ難くすることができる。
<実施形態3>
本発明の実施形態3を図15Aから図15Cによって説明する。この実施形態3では、スペーサ形成工程及び貼り合わせ工程を変更したものを示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態に係る液晶パネル210の製造方法の概略について図15A〜図15Cを用いて説明する。液晶パネル210の製造方法は、CF基板210Aに第1スペーサ構成部13を含む各種構造物を形成するCF基板製造工程と、アレイ基板210Bに第2スペーサ構成部14を含む各種構造物を形成するアレイ基板製造工程と、CF基板210Aにシール部211を形成するシール部形成工程(図15Aを参照)と、CF基板210Aに液晶材料を滴下する液晶滴下工程と、一対の基板210A,210Bを貼り合わせる貼り合わせ工程(図15Bを参照)と、一対の基板210A,210Bにスリミング加工を施すスリミング工程(図15Cを参照)と、を少なくとも備える。本実施形態に係るスペーサ212は、CF基板210Aに形成された第1スペーサ構成部13と、アレイ基板210Bに形成された第2スペーサ構成部14と、から構成されている点で上記した実施形態1とは異なっている。従って、CF基板製造工程及びアレイ基板製造工程には、それぞれスペーサ形成工程が含まれていると言える。なお、シール部形成工程、液晶滴下工程及びスリミング工程は、上記した実施形態1と同様である。
CF基板製造工程に含まれるスペーサ形成工程では、図15Aに示すように、CF基板210Aの面内に所定の分布でもって複数の第1スペーサ構成部13が形成されている。第1スペーサ構成部13は、その突出高さT1がスペーサ212の突出高さTよりも低くなっている。アレイ基板製造工程に含まれるスペーサ形成工程では、アレイ基板210Bの面内に所定の分布でもって複数の第2スペーサ構成部14が形成されている。第2スペーサ構成部14は、その突出高さT2がスペーサ212の突出高さTよりも低くなっており、その差が第1スペーサ構成部13の突出高さT1とほぼ等しい。複数の第2スペーサ構成部14は、複数の第1スペーサ構成部13と平面に視て重畳する位置に配されている。従って、貼り合わせ工程において一対の基板210A,210Bが貼り合わせられる際には、図15B及び図15Cに示すように、第1スペーサ構成部13の突出先端面と、第2スペーサ構成部14の突出先端面と、が互いに当接されるようになっている。互いに当接する第1スペーサ構成部13及び第2スペーサ構成部14によりスペーサ212が構成される。第1スペーサ構成部13及び第2スペーサ構成部14の突出先端面同士の当接面積が、スペーサ212における実質的な単位当接面積と一致することになる。このことから、スペーサ212に関する当接面積Sは、第1スペーサ構成部13及び第2スペーサ構成部14の突出先端面同士の当接面積に、一対の基板210A,210Bの板面における単位面積当たりのスペーサ212の設置数を掛け合わせることで算出される。
本実施形態の液晶パネル210の製造方法は、スペーサ形成工程では、一対の基板210A,210BのうちのCF基板(一方の基板)210Aにスペーサ212を構成する第1スペーサ構成部13を形成するとともに、アレイ基板(他方の基板)210Bにスペーサ212を構成する第2スペーサ構成部14を形成しており、貼り合わせ工程では、一対の基板210A,210Bを貼り合わせる際に第1スペーサ構成部13と第2スペーサ構成部14とが当接されるようになっている。このようにすれば、第1スペーサ構成部13及び第2スペーサ構成部14の突出先端面同士の当接面積が、スペーサ212におけるアレイ基板210Bに対する実質的な単位当接面積と一致することになる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記した実施形態1の比較実験2,3の実験結果には、近似曲線及びその関数の一例を示しているが、具体的な近似曲線及びその関数は、最大環境温度などの諸条件に応じて変化し得るものであり、上記実験結果に示された内容には限定されない。
(2)上記した各実施形態では、レンジの基準値を0.15μmとした場合を示したが、それ以外の数値に適宜に変更可能である。その場合でも、レンジの基準値は、0.13μm〜0.17μmの範囲から選択されるのが好ましいが、必ずしもその限りではない。
(3)上記した各実施形態では、当接面積決定工程においてスペーサに関する当接面積を決定する際の基準となる範囲の下限値について、230μm/mm、234μm/mm、または240μm/mmとした場合を示したが、上記下限値の具体的な数値は、230μm/mmよりも大きい限りは、これらの数値以外に設定することも可能である。
(4)上記した実施形態2では、最大環境温度が異なる4つの近似曲線を用意した場合を例示したが、最大環境温度が異なる3つ以下の近似曲線を用意したり、最大環境温度が異なる5つ以上の近似曲線を用意したりすることも可能である。また、最大環境温度の具体的な数値についても適宜に変更可能である。
(5)上記した各実施形態では、スペーサがCF基板に形成される場合を示したが、スペーサがアレイ基板に形成される場合であってもよい。その場合は、アレイ基板製造工程にスペーサ形成工程が含まれることになる。
(6)上記した(5)以外にも、スペーサがCF基板とアレイ基板とにそれぞれ形成される場合であってもよい。その場合は、CF基板に形成された第1スペーサ構成部と、アレイ基板に形成された第2スペーサ構成部と、が両基板の貼り合わせに伴って互いに当接し合うよう配置するのが好ましい。このとき、第1スペーサ構成部の突出高さと、第2スペーサ構成部の突出高さと、の和がスペーサの突出高さとなる。また、この場合は、CF基板製造工程及びアレイ基板製造工程にそれぞれスペーサ形成工程が含まれることになる。
(7)上記した各実施形態では、滴下注入法を用いた場合を示したが、真空注入法であっても構わない。その場合は、液晶滴下工程に代えて液晶充填工程が貼り合わせ工程の後に追加されることになる。
(8)上記した各実施形態では、スリミング工程において化学研磨スリミング加工を行う場合を示したが、化学研磨スリミング加工以外の手法のスリミング加工を行うようにしても構わない。
(9)上記した各実施形態では、長方形状をなす液晶パネルにおける長辺方向が各図面のX軸方向と、短辺方向が各図面のY軸方向と、それぞれ一致するよう配した場合を例示したが、長方形状をなす液晶パネルにおける長辺方向が各図面のY軸方向と、短辺方向が各図面のX軸方向と、それぞれ一致するよう配することも可能である。この場合、図3及び図4における縦方向の軸線はY軸となる。つまり、液晶パネルにおけるY軸方向に沿う下端側に液晶溜まりが生じるおそれがある。なお、液晶パネルを短辺方向が鉛直方向に沿うよう立て掛ける場合にも、程度の差こそあれ液晶溜まりの問題が生じるおそれがある。
10,210…液晶パネル、10A,210A…CF基板(一方の基板)、10B,210B…アレイ基板(他方の基板、相手)、10C,210C…液晶層、12,212…スペーサ、13…第1スペーサ構成部、14…第2スペーサ構成部、BT…板厚、D…間隔、(D−T)…差、MT…最大環境温度、R…レンジ、S…当接面積、T…突出高さ(高さ)

Claims (11)

  1. 間に液晶層を挟み込む一対の基板の間に介在して相手に当接されることで前記一対の基板の間の間隔を保持するスペーサの高さと前記間隔との差を基準値としたときの前記相手に対する単位面積当たりの実質的な当接面積の上限値を、互いに異なる複数の前記一対の基板の板厚毎にプロットして得られる近似曲線と、前記板厚に拘わらず前記当接面積を230μm/mmとした直線と、により挟まれた範囲内で前記当接面積を前記板厚に応じて決定する当接面積決定工程と、
    前記当接面積決定工程にて決定された前記当接面積となるよう前記スペーサを形成するスペーサ形成工程と、
    前記一対の基板を貼り合わせる貼り合わせ工程と、を備える液晶パネルの製造方法。
  2. 前記当接面積決定工程では、前記差に係る最小値及び最大値を求め、前記最小値と前記最大値とのレンジを前記基準値としている請求項1記載の液晶パネルの製造方法。
  3. 前記当接面積決定工程では、前記基準値を0.13μm〜0.17μmの範囲とする請求項2記載の液晶パネルの製造方法。
  4. 前記当接面積決定工程では、前記基準値を0.15μmとする請求項3記載の液晶パネルの製造方法。
  5. 前記当接面積決定工程では、前記近似曲線と、前記板厚に拘わらず前記当接面積を234μm/mmとした直線と、により挟まれた範囲内で前記当接面積を前記板厚に応じて決定する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の液晶パネルの製造方法。
  6. 前記当接面積決定工程では、前記近似曲線と、前記板厚に拘わらず前記当接面積を240μm/mmとした直線と、により挟まれた範囲内で前記当接面積を前記板厚に応じて決定する請求項5記載の液晶パネルの製造方法。
  7. 前記当接面積決定工程では、前記近似曲線が±20μm/mmの幅を持つ帯状に設定される請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の液晶パネルの製造方法。
  8. 前記当接面積決定工程では、前記液晶パネルの使用環境において想定される複数の最大環境温度毎に前記近似曲線を複数用意し、複数の前記近似曲線の中から選択される1つの前記近似曲線と前記直線とにより挟まれた範囲内で前記当接面積を前記板厚に加えて前記最大環境温度に応じて決定する請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の液晶パネルの製造方法。
  9. 前記一対の基板における前記液晶層側とは反対の板面を研磨することで前記一対の基板をスリミングするスリミング工程を備える請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の液晶パネルの製造方法。
  10. 前記スペーサ形成工程では、前記一対の基板のうちの一方の基板に選択的に前記スペーサを形成しており、
    前記貼り合わせ工程では、前記一対の基板を貼り合わせる際に前記スペーサが他方の基板に当接されるようになっている請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の液晶パネルの製造方法。
  11. 前記スペーサ形成工程では、前記一対の基板のうちの一方の基板に前記スペーサを構成する第1スペーサ構成部を形成するとともに、他方の基板に前記スペーサを構成する第2スペーサ構成部を形成しており、
    前記貼り合わせ工程では、前記一対の基板を貼り合わせる際に前記第1スペーサ構成部と前記第2スペーサ構成部とが当接されるようになっている請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の液晶パネルの製造方法。
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