JP3653008B2 - Manufacturing method of liquid crystal display panel - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示パネルの製造方法に関し、とくに表示領域にスペーサが配置される液晶表示パネルの液晶滴下法による製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、液晶表示パネルは、対向する2枚の透明基板が表示領域の周囲に形成される枠状のシールにより接着され、シールで囲まれる両基板間の間隙に液晶が封入されてなる構造を有する。また、セルギャップを適正値に保持するために、シールに混入されるスペーサ(シールスペーサという)や、表示領域に配置されるスペーサ(表示部スペーサという)が用いられている。
【0003】
この液晶表示パネルを製造する方法に、液晶を封入する方法の観点から、液晶注入法と液晶滴下法とがある。いずれの方法においても、液晶表示方式に応じて必要となる絶縁膜や透明電極膜、スイッチ素子、カラーフィルタ層などが、透明基板に作り込まれるパターニング工程の後、液晶分子が配列できるように、配向膜(ポリイミド膜など)を印刷し、配向するための溝をつくるラビング工程が施される。その後の組立において両方法は異なってくる。以下に分説する
液晶注入法では、次のように液晶表示パネルを組み立てる。すなわち、いずれか一方の透明基板上の表示領域周囲にシールを開曲線状に、ディスペンサによる描画印刷やスクリーン印刷等により形成する。また、いずれか一方の透明基板上の表示領域にスペーサを形成又は散布により配置する。その後、両基板を重ね合わせ、両基板を外部から押圧して両基板間の間隙を所望の値に調整した後、シールを硬化させる。このとき所望のセルギャップを確保する必要がある。その後、シールの開口部を液晶注入口として、通常、真空法により液晶を両基板間に注入する。その後、注入口を封止樹脂により封ずる。ここで、真空法とは、液晶注入口が開口する液晶表示パネルを真空装置内に設置して真空に排気した後、液晶注入口を液晶が充たされた液晶槽に浸し、徐々に気圧を増加させて液晶表示パネル内に液晶を注入する方法である。
【0004】
一方、液晶滴下法では、次のように液晶表示パネルを組み立てる。すなわち、いずれか一方の透明基板上の表示領域周囲にシールを閉曲線状に、ディスペンサによる描画印刷やスクリーン印刷等により形成する。また、透明基板上の少なくとも表示領域にスペーサを形成又は散布により配置する。その後、シールが付設され表示部スペーサが配置された透明基板上に適量の液晶を滴下する。その後、真空室内で両基板を位置決めし、貼り合わせる。次に大気圧下に放置し、大気圧と液晶表示パネル内の負圧との差圧に起因してパネルが挟圧されて両基板間の間隙が狭まるように変形する。この変形によって所望のセルギャップが得られた時点で、シールを硬化させる。
【0005】
いずれの方法においても、シールには主に熱硬化製樹脂や紫外線硬化性樹脂が用いられている。また、シールスペーサ又は散布される表示部スペーサには、球形や円柱形の粒状スペーサが用いられている。形成により配置される表示部スペーサとは、パターニングによって形成される柱状スペーサ等を指す。
いずれの方法においても、最終的に、両基板が切断されて液晶表示パネルの外形が形成された状態となり、パネルの前面及び背面に偏光板が貼付されて液晶表示パネルが完成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上の従来の液晶滴下法による液晶表示パネルの製造方法においては、両基板を貼り合わせたパネルを大気圧下に開放してからシールを硬化されるまでの間に以下のような不都合が生じていた。
【0007】
以下に、TFT駆動型カラーLCDパネルを例にとって、従来の液晶滴下法による液晶表示パネルの製造方法における問題点につき説明する。
【0008】
図2(a)〜図2(c)に従来の製法による液晶表示パネル20の模式断面図を示した。この液晶表示パネル20はTFT駆動型カラーLCDパネルの例である。図2に示すように、液晶表示パネル20は、主に、TFT基板1と、これに対向するRGB着色層22を内側に備えたカラーフィルタ基板2と、これらの基板1、2間に挟持される液晶3と、両基板1、2を貼り合わせるとともに液晶3を封止するシール4と、このシール4内に混在するシールスペーサ5と、表示領域に配置される表示部スペーサ16とから構成される。表示部スペーサ16のセルギャップ方向の初期平均寸法は、液晶表示を適正に行うために形成すべき適正セルギャップ値d0と等しい値に設定されている。セルギャップ方向の寸法には、スペーサが球形又は円柱形の粒状スペーサであればその直径が、柱状スペーサであればその高さが該当する。
【0009】
図2(a)は、シール4が形成され表示部スペーサ16が配置されたTFT基板1上に液晶3を滴下し両基板1、2を真空室内で貼り合わせ、大気中に取り出した直後の状態を示している。この状態では、液晶表示パネル20内は大気圧より低い圧力状態(負圧)であり、液晶3はまだ液表示パネル20内全域を充たしておらず、真空部7が存在する。この後、液晶表示パネル20は、大気圧とパネル内の負圧との圧力差に起因して、TFT基板1とカラーフィルタ基板2と間の距離が狭められるように変形する。図2においては、水平面上にTFT基板1が下にされて載置された状態なので、カラーフィルタ基板2が変形又は変動する。この変形・変動によって、液晶3は押しつぶされ、次第にパネル内で面方向に広がり、真空部7が減少していく。
【0010】
しかし、この液晶表示パネル20の変形は、図2(b)に示すように、外周部より中央部で速く進行する。これは、大気圧が基板に均等に負荷されるのに対し、液晶3の粘度がシール4の粘度に比べて極めて低いためである。すなわち、液晶3がカラーフィルタ基板2に及ぼす抗力がシール4がカラーフィルタ基板2に及ぼす抗力に比べて小さいためである。液晶3の粘度は、0.02(Pa・s)程度であり、シール4に使用される接着樹脂の粘度は数十〜数百(Pa・s)程度である。
【0011】
液晶表示パネル20の変形が外周部より中央部で速く進行するので、カラーフィルタ基板2の内面は中央部に配置された表示部スペーサ16に最も早く到達する。この到達後さらに変形が進行し、カラーフィルタ基板2が表示部スペーサ16に圧接すると、カラーフィルタ基板2は表示部スペーサ16の抗力を受け、その変形の進行が抑制される。図2(b)はちょうどこの時の状態を示す。図2(b)に示す状態においては、中央部に配置された表示部スペーサ16は圧縮変形しており、中央部のセルギャップが適正セルギャップd0より小さい値となる。なぜなら、圧縮前の表示部スペーサ16のセルギャップ方向の初期寸法は適正セルギャップ値d0と等しい値に設定されているからである。
また、図2(b)に示す状態においては、真空部7がまだ存在し、パネル内外の圧力が平衡していない(内圧が大気圧と等しくなっていない)ので、この後も変形が進行する。その変形は専ら外周部で進行する。中央部では、両基板1,2は表示部スペーサ16の抗力を受け、その変形・変動の進行が抑制されるからである。
【0012】
その後、外周部の変形が進行し、図2(c)に示すような状態となって液晶表示パネル20の変形の進行が収まる。図2(c)に示す状態は、外周部の変形が進み、ついにはパネル20内の真空部7が消滅してパネル20内の容積と液晶3の容積が等しくなり、パネル内外の圧力が平衡した状態である。
【0013】
図2(c)に示す状態において、シールスペーサ5にはカラーフィルタ基板2の内面が当接していない。すなわち、シールスペーサ5は両基板1、2に挟持されておらず、シール部において両基板1、2の間隙を保持して適正な値に規制する働き(スペーサとしての働き)を十分に発揮していない。
【0014】
また、外周部に配置された表示部スペーサ16にカラーフィルタ基板2の内面が当接していない。すなわち、外周部に配置された表示部スペーサ16は両基板1、2に挟持されておらず、両基板1、2の間隙を保持して適正な値に規制する働き(スペーサとしての働き)を発揮しておらず、外周部においては適正セルギャップに到達していない。
【0015】
したがって、図2(c)に示すように、液晶表示パネル20の中央部のセルギャップ値d1は、適正セルギャップd0より小さく(d1<d0)、外周部のセルギャップ値d3は、適正セルギャップd0より大きく(d3>d0)なっており、これらの間に適正セルギャップが得られた部分が存在する(d2=d0)。
【0016】
以上のように、セルギャップが不均一な状態でパネル内外の圧力が平衡し、変形の進行が収まってしまうのは、液晶3の量が、セルギャップが全域で適正セルギャップ値d0になった状態でのパネル20内の容積に等しい量に設定されているからである。すなわち、中央部でセルギャップが適正セルギャップ値d0より小さくなった分の液晶3の容量が外周部に押しやられ、外周部のセルギャップが適正セルギャップより大きくなったということである。
図2(c)の状態は準安定状態でありしばらく持続する。相当の長期間、シール4を硬化させずに待てば、中央部の表示部スペーサ16の抗力によってセルギャップ均一化の方向でパネル20が変形し、均一なセルギャップが得られるかもしれない。しかし、大気圧下にパネル20を開放した時以来、シール4にも直接圧力が加わっているため、あまりに長期間、大気圧下でシール4を未硬化のままにしておくと、シール4が破壊されてしまうおそれがある。大気開放後からシール硬化まで時間は数分から数十分が相当である。そのため、図2(c)に示すような適正セルギャップ値に対して中央部のセルギャップが小さく、外周部のセルギャップが大きいという態様の不均一なセルギャップのままシール4を硬化させなければならならない。
【0017】
ここで、図3を参照してシール4に作用する圧力について説明する。図3は、シール印刷及び液晶滴下後のTFT基板の平面図である。図3に示すように、シール4を包囲するように補助シール8を閉曲線状に形成する場合がある。図3は、2つの液晶表示パネルとなる領域を1つの補助シール8内に含めた場合である。補助シール8は、基板貼り合わせ後、シール4との間に真空空間を形成し維持して、大気圧による基板への押圧力を高め、維持するために使用されるものである。
上述したパネルの変形の進行に伴ってシール4内部の圧力が高まるので、シール4には、内周面にその内圧が加わる。
【0018】
また、補助シール8が大気圧によって破裂すると、大気圧がシール4の外周面に加わる。当然に、補助シール8を使用しない製法では、パネルを大気圧下に開放した時点から大気圧がシール4の外周面に加わる。
【0019】
液晶注入法では、上述したように、両基板を貼り合わせシールを硬化させる等してパネルを組み立ててから、液晶をシールの開口部から注入する。したがって、パネル組立時に、セルギャップが適正セルギャップより小さくなっても、シールに開口部があるので、その後にスペーサの弾力や、液晶注入工程において適正セルギャップを回復させることができる。これに対して、液晶滴下法では、液晶が封入され、密閉された状態でセルギャップを形成するので、一度不均一なセルギャップが形成されてしまうと、適正セルギャップを回復することは難しい。
【0020】
以上説明したように、従来の液晶滴下法による液晶表示パネルの製造方法においては、適正セルギャップ値に対して中央部のセルギャップが小さく、外周部のセルギャップが大きいという態様の不均一なセルギャップの液晶表示パネルが得られる。そのため、外周部に配置された表示部スペーサが基板を支持していないので、外圧や重量の影響で容易に変形し、セルギャップの均一性が得られない。さらに、温度変化により液晶が膨張、収縮し、中央部と外周部とでセルギャップの変化量が異なり、表示状態の変化を中央部と外周部とで異ならせてしまっていた。
【0021】
これらの結果として、液晶表示パネルの表示品質を低下させるという問題があった。
【0022】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、表示領域にスペーサが配置される液晶表示パネルの液晶滴下法による製造方法において、シールと液晶の粘度差に起因してパネルの変形が部分的に異なることによる不都合を回避して、表示領域全域で適正セルギャップを有し、良好な表示品質を持続する液晶表示パネルを製造可能な液晶表示パネルの製造方法を提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、いわゆる液晶滴下法による液晶表示パネルの製造方法において、スペーサとして、液晶表示を適正に行うために形成すべき適正セルギャップより大きいセルギャップ方向の初期寸法を持つものを使用することを特徴とする。
【0024】
より詳細には、対向する2枚の透明基板がシールにより接着され、シールで囲まれる両基板間の間隙に液晶が封入されてなる液晶表示パネルの製造にあたり、透明基板上に表示領域を包囲するようにシールを形成し、透明基板上の表示領域にスペーサを配置し、透明基板上のシールの内側となる領域に液晶を滴下した後、真空室内で両基板をシールを介して貼り合わせパネルを構成し、その後、大気開放し、大気圧によってパネルを変形させ、パネル内の容積と液晶の容積とが等しくなった後、シールを硬化させる液晶表示パネルの製造方法において、スペーサとして、液晶表示を適正に行うために形成すべき適正セルギャップより大きいセルギャップ方向の初期寸法を持つものを使用することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法である。
【0025】
ここで、初期寸法とは、特に圧縮荷重等を受けていない自由状態での寸法をいい、スペーサの寸法にバラツキがある場合には、使用されるスペーサの平均の寸法をいう。
【0026】
したがって第1の発明の液晶表示パネルの製造方法によれば、表示部スペーサとして、液晶表示を適正に行うために形成すべき適正セルギャップより大きいセルギャップ方向の初期寸法を持つものを使用するので、適正セルギャップと等しいセルギャップ方向の初期寸法を持つ表示部スペーサを使用する場合に比較して、液晶表示パネルに負荷される大気圧によってセルギャプが適正セルギャプ未満に過度に潰れることを抑えることができる。そのため、パネル内の容積と液晶の容積とが等しくなりパネルの変形が準安定状態になった時点で、適正セルギャップ値に対して中央部のセルギャップが小さく、外周部のセルギャップが大きいという態様の不均一なセルギャップの液晶表示パネルが生じないようにすることができ、中央部を外周部のセルギャップの不均一が緩和され均一なセルギャップを有する液晶表示パネルが得られるという利点がある。
【0027】
無論、従来から行われているように、液晶の量を、セルギャップが表示領域全域で適正セルギャップになった状態でのパネル内の容積に等しい量に設定するので、表示領域全域で適正セルギャップを有し、良好な表示品質の液晶表示パネルが得られるという利点がある。
【0028】
また、表示部スペーサとして、液晶表示を適正に行うために形成すべき適正セルギャップより大きいセルギャップ方向の初期寸法を持つものを使用するので、表示領域全域の表示部スペーサが両基板に挟圧されてセルギャップを適正な値に規制するスペーサとしての働きを十分に発揮する。その結果、セルギャップの均一度が向上し、維持されるという利点がある。
【0029】
なお、本発明は、パネル内の容積と液晶の容積とが等しくなった後、シールを硬化させることを要件とする結果として、パネルに負荷される大気圧によっては適正セルギャップまで圧縮変形できないようなスペーサ(例えば、適正セルギャップに比較して大きすぎるスペーサや、わずかに大きい程度であるがほとんど変形しない硬質なスペーサ)を表示部スペーサとして使用しない。そのようなスペーサを使用すると、パネル内に空洞を残し、パネル内の容積と液晶の容積とが等しくならないからである。すなわち、本発明では、表示部スペーサがパネルに負荷される大気圧によって適正セルギャップまで圧縮変形可能な程度に、表示部スペーサの条件を設定する。
【0030】
また第2の発明は、第1の発明の液晶表示パネルの製造方法において、スペーサとして、初期寸法から前記適正セルギャップまで弾性変形するスペーサを使用することを特徴とする。
【0031】
したがって第2の発明の液晶表示パネルの製造方法によれば、表示部スペーサとして、初期寸法から適正セルギャップまで弾性変形するスペーサを使用するので、大気圧により初期寸法から適正セルギャップまでの変形が得られ易いという利点がある。
【0032】
また、本発明により製造された液晶表示パネルにおいては、表示部スペーサは常温で圧縮変形を受けた状態で両基板に挟持されているので、適正セルギャップが長期間表示領域全域で保持されるという利点がある。なぜなら、表示部スペーサの圧縮応力(抗力)がパネル全体に作用しているので、パネル全体が外力に対して変形しにくい構造となるからである。また、表示部スペーサが挟持されていないと、液晶表示パネル完成後、表示部スペーサがパネル内で移動するおそれがあり、移動した結果、偏在し、表示領域全域で均一にセルギャップを保持する機能が失われてセルギャップが不均一になるという現象が起こりうるからである。
【0033】
初期寸法から適正セルギャップまで弾性変形するものとして、樹脂製のスペーサを用いると良い。
【0034】
また第3の発明は、第1の発明又は第2の発明の液晶表示パネルの製造方法において、シールとして、大気圧の作用により両基板に挟圧されても変形をほぼ生じない材質のスペーサが混入されたシールを使用することを特徴とする。
したがって第3の発明の液晶表示パネルの製造方法によれば、大気圧の作用により両基板に挟圧されても変形をほぼ生じない材質のスペーサをシールスペーサとして使用するので、シール部において両基板間の間隙を精度良く保持できるという利点がある。
【0035】
このシールスペーサのセルギャップ方向の寸法としては、シールスペーサが両基板に挟圧された状態において、表示領域のセルギャップが適正セルギャップになる程度に設定する。適正セルギャップ値に対する初期平均寸法の相対値は102.9%より大きく107.0%より小さい範囲内であることが好ましい。とくに上記相対値は105%プラスマイナス2%であることが望ましい。
【0036】
また、シールスペーサに、大気圧の作用により両基板に挟圧されても変形をほぼ生じない材質を与えるために、シールスペーサにはガラスやシリカ等の高硬度の材料を用いると良い。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下に、薄膜トランジスタ(TFT)駆動型カラー液晶表示(LCD)パネルを例にとって、本発明の一実施の形態による液晶表示パネルの製造方法につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施の形態であって本発明を限定するものではない。
【0038】
図1に本発明の製法による液晶表示パネル10の模式断面図を示した。この液晶表示パネル10はTFT駆動型カラーLCDパネルである。図1に示すように、液晶表示パネル10は、主に、TFT基板1と、これに対向するカラーフィルタ基板2と、これらの基板1、2間に挟持される液晶3と、両基板1、2を貼り合わせるとともに液晶3を封止するシール4と、このシール4内に混在するシールスペーサ5と、表示領域に配置される表示部スペーサ6とから構成される。
【0039】
表示部スペーサ6のセルギャップ方向の初期平均寸法は、液晶表示を適正に行うために形成すべき適正セルギャップ値d0より大きい値に設定されている。セルギャップ方向の寸法には、スペーサが球形又は円柱形の粒状スペーサであればその直径が、柱状スペーサであればその高さが該当する。
【0040】
また、表示部スペーサ6がパネル10に負荷される大気圧によって適正セルギャップまで圧縮変形可能な程度に、表示部スペーサ6の条件を設定する
このスペーサの条件は、スペーサの性質(スペーサの寸法(高さ、断面積等)、力学的性質(弾性、塑性)など、)や、透明基板上で単位面積当たりに存在するスペーサの数(透明基板上に存在するスペーサの密度)、シールの粘度、液晶の粘度等に依存するので、予め計算若しくは実験により、又はその双方により求める。
【0041】
また、本実施の形態においては、初期寸法から適正セルギャップ値d0まで弾性変形するものとして、表示部スペーサ6に樹脂製のスペーサを用いる。
【0042】
また、本実施の形態においては、大気圧の作用により両基板1、2に挟圧されても変形をほぼ生じない材質のものとして、シールスペーサ5にガラス製のスペーサを用いる。
【0043】
図1(a)は、シール4が形成され表示部スペーサ6が配置されたTFT基板1上に液晶3を滴下し両基板1、2を真空室内で貼り合わせ、大気中に取り出した直後の状態を示している。この状態では、液晶表示パネル10内は大気圧より低い圧力状態(負圧)であり、液晶3はまだ液表示パネル10内全域を充たしておらず、真空部7が存在する。この後、液晶表示パネル10は、大気圧とパネル内の負圧との圧力差に起因して、TFT基板1とカラーフィルタ基板2と間の距離が狭められるように変形する。図1においては、水平面上にTFT基板1が下にされて載置された状態なので、カラーフィルタ基板2が変形又は変動する。この変形・変動によって、液晶3は押しつぶされ、次第にパネル内で面方向に広がり、真空部7が減少していく。
【0044】
しかし、この液晶表示パネル10の変形は、図1(b)に示すように、外周部より中央部で速く進行する。これは、大気圧が基板に均等に負荷されるのに対し、液晶3の粘度がシール4の粘度に比べて極めて低いためである。すなわち、液晶3がカラーフィルタ基板2に及ぼす抗力が、シール4がカラーフィルタ基板2に及ぼす抗力に比べて小さいためである。液晶3の粘度は、0.02(Pa・s)程度であり、シール4に使用される接着樹脂の粘度は数十〜数百(Pa・s)程度である。
【0045】
液晶表示パネル10の変形が外周部より中央部で速く進行するので、カラーフィルタ基板2の内面は中央部に配置された表示部スペーサ6に最も早く到達する。この到達後さらに変形が進行し、カラーフィルタ基板2が表示部スペーサ6に圧接すると、カラーフィルタ基板2は表示部スペーサ6の抗力を受け、その変形の進行が抑制される。図1(b)はちょうどこの時の状態を示す。図1(b)に示す状態においては、中央部に配置された表示部スペーサ6は圧縮変形しており、中央部のセルギャップが適正セルギャップd0とほぼ等しい値となる。なぜなら、表示部スペーサ6のセルギャップ方向の初期平均寸法は、適正セルギャップ値d0より大きい値に設定し、表示部スペーサ6がパネル10に負荷される大気圧によって適正セルギャップまで圧縮変形可能な程度に、表示部スペーサ6の条件を設定しているからである。また、中央部のセルギャップが適正セルギャップd0より小さい値に到達する場合があっても、適正セルギャップと等しいセルギャップ方向の初期寸法を持つスペーサを使用する場合の最小到達セルギャップ程小さくなることはなく、適正セルギャップd0により近い値に最小到達セルギャップを止めることができる。
【0046】
また、図1(b)に示す状態においては、真空部7がまだ存在し、パネル内外の圧力が平衡していないので、この後も変形が進行する。その変形は専ら外周部で進行する。中央部では、両基板1、2は表示部スペーサ6の抗力を受け、その変形・変動の進行が抑制されるからである。
【0047】
その後、外周部の変形が進行し、図1(c)に示すような状態となって液晶表示パネル10の外周部の変形の進行がシールスペーサ5によって抑止される。図1(c)に示す状態は、外周部の変形が進み、ついにはシールスペーサ5にカラーフィルタ基板2の内面が当接した状態である。このとき、ガラス材質のシールスペーサ5はほとんど変形しないので、両基板1、2間の間隙が精度良く一定に保持される。
【0048】
また、図1(c)に示す状態においては、外周部に配置された表示部スペーサ6は両基板1、2に挟圧されて、圧縮変形しほぼ適正セルギャップ値d0になっている。すなわち、外周部においてはほぼ適正セルギャップ値d0に到達している。
【0049】
また、外周部に存在する液晶3がつぶされたことにより内圧が高まるので、図1(b)の時に中央部のセルギャップが適正セルギャップd0より小さい値に到達した場合にも中央部でセルギャップ値が適正セルギャップ値d0に回復する。
【0050】
図1(c)の時、適正セルギャップよりわすかに大きいセルギャップとなっている部分が存在しても、液晶3の量を、セルギャップが表示領域全域で適正セルギャップ値d0になった状態でのパネル10内の容積に等しい量に設定しているので、パネル10内には微細な真空部(図示せず)が未だ存在し、パネル10内の圧力は未だ大気圧と等しくなっていない。すなわち、パネル10内は負圧であるので、パネル10内の容積と液晶3の容積とが等しくなるまでゆっくりと表示領域全域において適正セルギャップ値d0に向かってパネル10が変形する。
【0051】
その結果、液晶3がパネル10内の全域に均一な厚みで行き渡り、真空部が消滅しパネル内外の圧力が平衡して、表示領域全域で適正セルギャップ値d0を有する液晶表示パネル10が得られる。このような液晶表示パネル10によれば、良好な表示品質を確保することができる。
【0052】
次に、シール4を硬化させる。シール4に紫外線硬化性接着剤を使用する場合には、紫外線を照射することによりシール4を硬化させることができる。シール4に熱硬化性接着剤を使用する場合には、120℃程度の温度を1時間以上加える等してシール4を硬化させることができる。
【0053】
以後、パネル外形を切断し、前・背面に偏光板を取り付ける等して液晶表示パネルを完成させる。
【0054】
本実施の形態によれば、適正セルギャップと等しいセルギャップ方向の初期寸法を持つスペーサを使用する従来法のように、パネル内外の圧力が平衡した時に、シールスペーサ5にはカラーフィルタ基板2の内面が当接していないということはなく、シールスペーサ5は両基板1、2に挟持され、シール部において両基板1、2の間隙を保持して適正な値に規制する働き(スペーサとしての働き)を十分に発揮する。
【0055】
また、外周部に配置された表示部スペーサ6にカラーフィルタ基板2の内面が圧接しており、両基板1、2の間隙を保持して適正な値に規制する働き(スペーサとしての働き)を発揮している。
【0056】
〔実験例〕
次に、表示部スペーサ6をパネル10に負荷される大気圧によって適正セルギャップまで圧縮変形させ、表示領域全域で適正セルギャップを得るために設定すべき表示部スペーサ6の条件を求めるための本出願発明者による実験例につき説明する。
【0057】
〔実験の内容〕
初期平均寸法φ6.0μmの球形の表示部スペーサ6を散布し、適正セルギャップ値d0を液晶3の滴下量によって制御した。適正セルギャップ値d0に対する初期平均寸法の相対値(6.0/d0)を算出した。結果、得られた液晶表示パネルの状態を検査した。
【0058】
〔実験の条件〕以下に実験の条件を開示する。
【0059】
(条件1)上記実施の形態に従う。
【0060】
(条件2)図3に示すような、補助シール8を使用した。
【0061】
(条件3)表示部スペーサ6の形状としては、球形、材質としては、ジビニルベンゼンの重合体樹脂、直径としては、φ6.0μm、散布密度としては、200〜250個/mm2とした。
【0062】
(条件4)シール4及び補助シール8として紫外線硬化性接着剤を使用し、その粘度としては、約300(Pa・s)とした。
【0063】
(条件5)シールスペーサ5の材質としては、ガラス、形状としては、球形、寸法としては、φ6.5μmとした。
【0064】
(条件6)液晶3の粘度としては、0.018〜0.02(Pa・S)とした。
【0065】
〔実験の結果及び検証〕以下に実験の結果及び実験結果についての検証を開示する。
【0066】
(i)(d0,6.0/d0)=(5.99,100.2%)シール4がパネル10の内側から外側に向けて圧迫され、シール4の一部が破裂し液晶3がシール4と補助シール8の間の領域に漏れ出した。これは表示部スペーサ6の初期寸法がd0に対し小さいためであった。表示部スペーサ6の初期寸法を相対的にもっと大きくする必要がある。
【0067】
(ii)(d0,6.0/d0)=(5.83,102.9%)シール4の外周面にひびが発見された。これは、シール4がパネル10の内側から外側に向けて圧迫されたためであった。表示部スペーサ6の初期寸法を相対的にもっと大きくする必要がある。
【0068】
(iii)(d0,6.0/d0)=(5.72,104.9%)特に不具合は発見できなかった。
【0069】
(iv)(d0,6.0/d0)=(5.61,107.0%)セルギャップにバラツキが見られた。これは表示部スペーサ6の初期寸法がd0に対しやや大きいためであった。表示部スペーサ6の初期寸法をもっと小さくする必要がある。
【0070】
(v)(d0,6.0/d0)=(5.50,109.1%)セルギャップにバラツキが見られた。これは表示部スペーサ6の初期寸法がd0に対しやや大きいためであった。表示部スペーサ6の初期寸法をもっと小さくする必要がある。
【0071】
以上の結果から、適正セルギャップ値に対する初期平均寸法の相対値の最適値は、102.9%より大きく107.0%より小さい範囲内にあり、好ましくは105%プラスマイナス2%程度であると推定できた。より好ましくは105%程度である。この傾向はシールの粘度が違ってもさほど変わらない。
【0072】
以上のような実験により、表示部スペーサ6をパネル10に負荷される大気圧によって適正セルギャップまで圧縮変形させ、表示領域全域で適正セルギャップを得るために設定すべき表示部スペーサ6の条件を求めることができる。
【0073】
【発明の効果】
上述のように本発明は、表示部スペーサとして、液晶表示を適正に行うために形成すべき適正セルギャップより大きいセルギャップ方向の初期寸法を持つものを使用するので、セルギャップの不均一さを解消することができ、表示領域全域で適正セルギャップを有し良好な表示品質の液晶表示パネルが得られるという効果がある。
【0074】
また、本発明により製造された液晶表示パネルにおいては、表示部スペーサは常温で圧縮変形を受けた状態で両基板に挟持されているので、表示部スペーサの圧縮応力(抗力)によってパネル全体が変形しにくい構造となり、適正セルギャップが長期間表示領域全域で保持されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による製造方法を説明する概略工程断面図である。
【図2】従来の製造方法を説明する概略工程断面図である。
【図3】多面取り用のシール印刷及び液晶滴下後のTFT基板を示す概略平面図である。
【符号の説明】
1 TFT基板
2 カラーフィルタ基板
3 液晶
4 シール
5 シールスペーサ
6、16 表示部スペーサ
7 真空部
8 補助シール
10、20 液晶表示パネル
22 着色層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display panel, and more particularly to a method for manufacturing a liquid crystal display panel in which spacers are arranged in a display region by a liquid crystal dropping method.
[0002]
[Prior art]
In general, a liquid crystal display panel has a structure in which two transparent substrates facing each other are bonded by a frame-shaped seal formed around a display area, and liquid crystal is sealed in a gap between both substrates surrounded by the seal. . In order to maintain the cell gap at an appropriate value, a spacer mixed in the seal (referred to as a seal spacer) or a spacer disposed in the display area (referred to as a display portion spacer) is used.
[0003]
As a method of manufacturing this liquid crystal display panel, there are a liquid crystal injection method and a liquid crystal dropping method from the viewpoint of a method of encapsulating liquid crystal. In any method, after the patterning process in which the insulating film and the transparent electrode film, the switch element, the color filter layer, and the like required according to the liquid crystal display method are formed on the transparent substrate, the liquid crystal molecules can be aligned. A rubbing step is performed in which an alignment film (such as a polyimide film) is printed and a groove for aligning is formed. Both methods will be different in subsequent assembly. Divide into the following
In the liquid crystal injection method, a liquid crystal display panel is assembled as follows. That is, a seal is formed in an open curve shape around the display area on one of the transparent substrates by drawing printing or screen printing using a dispenser. In addition, spacers are arranged or formed on one of the display areas on the transparent substrate. Thereafter, the two substrates are overlapped, the two substrates are pressed from the outside to adjust the gap between the two substrates to a desired value, and then the seal is cured. At this time, it is necessary to secure a desired cell gap. Thereafter, the liquid crystal is injected between both the substrates by a vacuum method using the opening of the seal as the liquid crystal injection port. Thereafter, the inlet is sealed with a sealing resin. Here, the vacuum method means that after a liquid crystal display panel having an opening for liquid crystal is installed in a vacuum apparatus and evacuated to a vacuum, the liquid crystal inlet is immersed in a liquid crystal tank filled with liquid crystal, and the atmospheric pressure is gradually increased. In this method, the liquid crystal is injected into the liquid crystal display panel by increasing the number.
[0004]
On the other hand, in the liquid crystal dropping method, a liquid crystal display panel is assembled as follows. That is, a seal is formed in a closed curve around the display area on one of the transparent substrates by drawing printing or screen printing using a dispenser. In addition, spacers are arranged or formed on at least the display area on the transparent substrate by forming or scattering. Thereafter, an appropriate amount of liquid crystal is dropped onto a transparent substrate on which a seal is attached and the display unit spacer is arranged. Thereafter, both substrates are positioned and bonded together in a vacuum chamber. Next, it is left under atmospheric pressure and deformed so that the panel is pinched due to the differential pressure between the atmospheric pressure and the negative pressure in the liquid crystal display panel, and the gap between the substrates is narrowed. When the desired cell gap is obtained by this deformation, the seal is cured.
[0005]
In either method, thermosetting resin or ultraviolet curable resin is mainly used for the seal. Moreover, spherical spacers or cylindrical granular spacers are used as seal spacers or display spacers to be dispersed. The display portion spacer arranged by formation refers to a columnar spacer or the like formed by patterning.
In either method, the two substrates are finally cut to form an outer shape of the liquid crystal display panel, and polarizing plates are attached to the front and rear surfaces of the panel to complete the liquid crystal display panel.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional liquid crystal display panel manufacturing method using the conventional liquid crystal dropping method, the following inconvenience occurs between the time when the panel on which both substrates are bonded is released under atmospheric pressure and the seal is cured. It was.
[0007]
In the following, problems in the method of manufacturing a liquid crystal display panel by a conventional liquid crystal dropping method will be described by taking a TFT drive type color LCD panel as an example.
[0008]
2A to 2C are schematic cross-sectional views of a liquid
[0009]
FIG. 2A shows a state immediately after the
[0010]
However, the deformation of the liquid
[0011]
Since the deformation of the liquid
Further, in the state shown in FIG. 2B, the
[0012]
Thereafter, the deformation of the outer peripheral portion proceeds, and the state as shown in FIG. In the state shown in FIG. 2C, the deformation of the outer peripheral portion proceeds, and finally the
[0013]
In the state shown in FIG. 2C, the inner surface of the
[0014]
In addition, the inner surface of the
[0015]
Therefore, as shown in FIG. 2C, the cell gap value d1 at the center of the liquid
[0016]
As described above, the pressure inside and outside the panel is balanced in a state where the cell gap is not uniform, and the progress of the deformation is stopped because the amount of the
The state shown in FIG. 2C is a metastable state and lasts for a while. If the
[0017]
Here, the pressure acting on the
Since the pressure inside the
[0018]
Further, when the
[0019]
In the liquid crystal injection method, as described above, the panels are assembled by bonding the two substrates together and curing the seal, and then the liquid crystal is injected from the opening of the seal. Therefore, even when the cell gap becomes smaller than the proper cell gap at the time of panel assembly, since the seal has an opening, the proper cell gap can be recovered after the elasticity of the spacer and the liquid crystal injection process. On the other hand, in the liquid crystal dropping method, since the liquid crystal is sealed and the cell gap is formed in a sealed state, it is difficult to recover the appropriate cell gap once the non-uniform cell gap is formed.
[0020]
As described above, in the conventional method of manufacturing a liquid crystal display panel using the liquid crystal dropping method, a nonuniform cell having a mode in which the cell gap at the center is small and the cell gap at the outer periphery is large with respect to the appropriate cell gap value. A gap liquid crystal display panel is obtained. For this reason, since the display portion spacers arranged on the outer peripheral portion do not support the substrate, the display portion spacer easily deforms due to the influence of external pressure and weight, and the cell gap uniformity cannot be obtained. Furthermore, the liquid crystal expands and contracts due to temperature changes, and the amount of change in the cell gap differs between the central portion and the outer peripheral portion, and the change in display state differs between the central portion and the outer peripheral portion.
[0021]
As a result, there is a problem that the display quality of the liquid crystal display panel is deteriorated.
[0022]
The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and in a manufacturing method by a liquid crystal dropping method of a liquid crystal display panel in which a spacer is arranged in a display region, the panel is caused by a difference in viscosity between a seal and a liquid crystal. A method of manufacturing a liquid crystal display panel capable of manufacturing a liquid crystal display panel having an appropriate cell gap in the entire display region and maintaining a good display quality while avoiding inconvenience due to partial differences in the display area. With the goal.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a method of manufacturing a liquid crystal display panel by a so-called liquid crystal dropping method, a spacer having an initial dimension in the cell gap direction larger than an appropriate cell gap to be formed in order to properly perform liquid crystal display is used. It is characterized by that.
[0024]
More specifically, in manufacturing a liquid crystal display panel in which two opposing transparent substrates are bonded by a seal and liquid crystal is sealed in a gap between the substrates surrounded by the seal, the display region is surrounded on the transparent substrate. After the liquid crystal is dropped on the inner area of the seal on the transparent substrate, the substrates are bonded to each other through the seal in the vacuum chamber. In the method of manufacturing a liquid crystal display panel in which the seal is cured after the panel is deformed by atmospheric pressure, the panel is deformed by atmospheric pressure, and the volume in the panel is equal to the volume of the liquid crystal, the liquid crystal display is used as a spacer. A method of manufacturing a liquid crystal display panel, characterized in that a liquid crystal display panel having a larger initial dimension in the cell gap direction than a proper cell gap to be formed properly is used.
[0025]
Here, the initial dimension means a dimension in a free state that is not particularly subjected to a compressive load or the like, and means an average dimension of the spacer to be used when there is variation in the dimension of the spacer.
[0026]
Therefore, according to the method of manufacturing the liquid crystal display panel of the first invention, as the display unit spacer, the one having the initial dimension in the cell gap direction larger than the appropriate cell gap to be formed in order to properly perform the liquid crystal display is used. Compared with the case where a display unit spacer having an initial dimension in the cell gap direction equal to the appropriate cell gap is used, it is possible to prevent the cell gap from being excessively collapsed below the appropriate cell gap due to the atmospheric pressure applied to the liquid crystal display panel. it can. Therefore, when the volume in the panel is equal to the volume of the liquid crystal and the deformation of the panel becomes a metastable state, the cell gap in the center is small and the cell gap in the outer periphery is large with respect to the appropriate cell gap value. It is possible to prevent a liquid crystal display panel having a non-uniform cell gap from being generated, and to obtain a liquid crystal display panel having a uniform cell gap by alleviating the non-uniformity of the cell gap at the outer periphery of the central portion. is there.
[0027]
Of course, as has been done in the past, the amount of liquid crystal is set to an amount equal to the volume in the panel when the cell gap is the appropriate cell gap over the entire display area. There is an advantage that a liquid crystal display panel having a gap and good display quality can be obtained.
[0028]
In addition, since a display portion spacer having an initial dimension in the cell gap direction larger than an appropriate cell gap to be formed in order to properly perform liquid crystal display is used, the display portion spacer in the entire display region is sandwiched between both substrates. Thus, it fully functions as a spacer for regulating the cell gap to an appropriate value. As a result, there is an advantage that the uniformity of the cell gap is improved and maintained.
[0029]
The present invention requires that the seal is cured after the volume in the panel and the volume of the liquid crystal become equal, and as a result, it cannot be compressed and deformed to an appropriate cell gap depending on the atmospheric pressure applied to the panel. No spacer (for example, a spacer that is too large compared to the appropriate cell gap or a hard spacer that is slightly larger but hardly deformed) is not used as the display portion spacer. When such a spacer is used, a cavity is left in the panel, and the volume in the panel is not equal to the volume of the liquid crystal. That is, in the present invention, the conditions of the display spacer are set so that the display spacer can be compressed and deformed to an appropriate cell gap by the atmospheric pressure applied to the panel.
[0030]
The second invention is characterized in that, in the liquid crystal display panel manufacturing method of the first invention, a spacer that elastically deforms from an initial dimension to the appropriate cell gap is used as the spacer.
[0031]
Therefore, according to the method of manufacturing the liquid crystal display panel of the second invention, since the spacer that elastically deforms from the initial dimension to the appropriate cell gap is used as the display unit spacer, the deformation from the initial dimension to the appropriate cell gap is caused by atmospheric pressure. There is an advantage that it is easy to obtain.
[0032]
Further, in the liquid crystal display panel manufactured according to the present invention, the display portion spacer is sandwiched between both substrates in a state of being subjected to compressive deformation at room temperature, so that an appropriate cell gap is maintained over the entire display region for a long time. There are advantages. This is because the compressive stress (drag) of the display spacer acts on the entire panel, so that the entire panel is not easily deformed against an external force. In addition, if the display unit spacer is not sandwiched, the display unit spacer may move within the panel after the liquid crystal display panel is completed. As a result of the movement, the display unit spacer is unevenly distributed and the cell gap is uniformly maintained throughout the display region. This is because a phenomenon may occur in which the cell gap becomes non-uniform due to loss of the cell.
[0033]
A resin spacer may be used as the elastic deformation from the initial dimension to the appropriate cell gap.
[0034]
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a liquid crystal display panel according to the first or second aspect, a spacer made of a material that does not substantially deform even when sandwiched between both substrates by the action of atmospheric pressure is used as a seal. It is characterized by using a mixed seal.
Therefore, according to the manufacturing method of the liquid crystal display panel of the third invention, since the spacer made of a material that hardly deforms even when sandwiched between both substrates by the action of atmospheric pressure is used as the seal spacer, There is an advantage that the gap between them can be accurately maintained.
[0035]
The dimension of the seal spacer in the cell gap direction is set to such an extent that the cell gap in the display region becomes an appropriate cell gap when the seal spacer is sandwiched between the two substrates. The relative value of the initial average dimension to the appropriate cell gap value is preferably in the range of more than 102.9% and less than 107.0%. In particular, the relative value is desirably 105% plus or minus 2%.
[0036]
Further, in order to give the seal spacer a material that hardly deforms even when sandwiched between both substrates by the action of atmospheric pressure, it is preferable to use a material having high hardness such as glass or silica.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A method of manufacturing a liquid crystal display panel according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings, taking a thin film transistor (TFT) driven color liquid crystal display (LCD) panel as an example. The following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention.
[0038]
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a liquid
[0039]
The initial average dimension in the cell gap direction of the
[0040]
Further, the conditions of the
The conditions for this spacer are the properties of the spacer (spacer dimensions (height, cross-sectional area, etc.), mechanical properties (elasticity, plasticity, etc.)) and the number of spacers that exist per unit area on the transparent substrate (transparent The density depends on the density of spacers existing on the substrate), the viscosity of the seal, the viscosity of the liquid crystal, and the like.
[0041]
Further, in the present embodiment, a resin spacer is used for the
[0042]
In the present embodiment, a glass spacer is used for the
[0043]
FIG. 1A shows a state immediately after the
[0044]
However, the deformation of the liquid
[0045]
Since the deformation of the liquid
[0046]
Further, in the state shown in FIG. 1B, the
[0047]
Thereafter, the deformation of the outer peripheral portion proceeds, and a state as shown in FIG. 1C is obtained, and the progress of the deformation of the outer peripheral portion of the liquid
[0048]
Further, in the state shown in FIG. 1C, the
[0049]
In addition, since the internal pressure is increased due to the collapse of the
[0050]
In the case of FIG. 1C, even if there is a portion having a cell gap slightly larger than the appropriate cell gap, the amount of the
[0051]
As a result, the
[0052]
Next, the
[0053]
Thereafter, the liquid crystal display panel is completed by cutting the outer shape of the panel and attaching polarizing plates to the front and rear surfaces.
[0054]
According to the present embodiment, when the pressure inside and outside the panel is balanced as in the conventional method using a spacer having an initial dimension in the cell gap direction equal to the appropriate cell gap, the
[0055]
In addition, the inner surface of the
[0056]
[Experimental example]
Next, the
[0057]
[Contents of experiment]
A spherical
[0058]
[Experimental Conditions] Experimental conditions are disclosed below.
[0059]
(Condition 1) According to the above embodiment.
[0060]
(Condition 2) An
[0061]
(Condition 3) The shape of the
[0062]
(Condition 4) An ultraviolet curable adhesive was used as the
[0063]
(Condition 5) The material of the
[0064]
(Condition 6) The
[0065]
[Experimental Results and Verification] The experimental results and verification of the experimental results are disclosed below.
[0066]
(i) (d0, 6.0 / d0) = (5.99, 100.2%) The
[0067]
(ii) (d0, 6.0 / d0) = (5.83, 102.9%) Cracks were found on the outer peripheral surface of the
[0068]
(iii) (d0, 6.0 / d0) = (5.72, 104.9%) No particular failure was found.
[0069]
(iv) (d0, 6.0 / d0) = (5.61, 107.0%) A variation was observed in the cell gap. This is because the initial dimension of the
[0070]
(v) (d0, 6.0 / d0) = (5.50, 109.1%) A variation was observed in the cell gap. This is because the initial dimension of the
[0071]
From the above results, the optimum value of the relative value of the initial average dimension with respect to the appropriate cell gap value is in the range of more than 102.9% and less than 107.0%, preferably about 105% plus or minus 2%. I was able to estimate. More preferably, it is about 105%. This tendency does not change much even if the viscosity of the seal is different.
[0072]
By the experiment as described above, the
[0073]
【The invention's effect】
As described above, the present invention uses a display spacer having an initial dimension in the cell gap direction larger than the appropriate cell gap to be formed in order to perform liquid crystal display properly. There is an effect that a liquid crystal display panel having an appropriate cell gap in the entire display region and having good display quality can be obtained.
[0074]
Further, in the liquid crystal display panel manufactured according to the present invention, the display spacer is sandwiched between both substrates in a state of being subjected to compressive deformation at room temperature, so the entire panel is deformed by the compressive stress (drag) of the display spacer. This makes it possible to maintain a proper cell gap over the entire display area for a long time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic process cross-sectional view illustrating a manufacturing method according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic process cross-sectional view illustrating a conventional manufacturing method.
FIG. 3 is a schematic plan view showing a TFT substrate after multi-face printing and liquid crystal dropping.
[Explanation of symbols]
1 TFT substrate
2 Color filter substrate
3 LCD
4 Seal
5 Seal spacer
6, 16 Display spacer
7 Vacuum part
8 Auxiliary seal
10, 20 LCD panel
22 Colored layer
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