JP3874895B2 - 液晶表示パネルの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、滴下注入法を用いた液晶表示パネルの製造方法に関し、特に垂直配向型液晶表示パネルに好適な液晶表示パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄くて軽量であるとともに低電圧で駆動できて消費電力が少ないという長所があり、近年、パーソナルコンピュータのディスプレイやテレビ等に広く使用されるようになった。
一般的に、液晶表示装置を構成する表示パネルは、２枚の透明ガラス基板の間に液晶を封入した構造を有している。それらのガラス基板の相互に対向する２つの面（対向面）のうち、一方の面側にはブラックマトリクス、カラーフィルタ、対向電極及び配向膜等が形成され、また他方の面側にはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、画素電極及び配向膜等が形成されている。更に各ガラス基板の対向面と反対側の面には、それぞれ偏光板が貼り付けられている。これらの２枚の偏光板は、例えば偏光板の偏光軸が互いに直交するように配置され、これによれば、電界をかけない状態では光を透過し、電界を印加した状態では遮光するモード、すなわちノーマリーホワイトモードとなる。また、２枚の偏光板の偏光軸が平行な場合には、電界をかけない状態では光を遮光し、電界を印加した状態では透過するモード、すなわちノーマリーブラックモードとなる。
【０００３】
２枚の基板の間に液晶を封入する方法として、ディップ注入法と滴下注入法とが知られている。
ディップ注入法においては、まず、２枚の基板のうちのいずれか一方の基板に液晶注入口となる部分を残してほぼ枠状にシール材を塗布し、径が均一な球形又は円柱状のスペーサを散布した後、前記シール材により２枚の基板を接合する。その後、真空雰囲気中で前記液晶注入口を液晶中に浸漬した後、大気圧に戻す。これにより、圧力差により基板間に液晶が注入される。次いで、液晶注入口に封止材を充填し、液晶注入口を封止する。これにより、液晶表示パネルが完成する。
【０００４】
しかし、ディップ注入法では、液晶が基板間に十分注入されるまでに長時間かかり、製造コストの上昇の原因となっている。特に、電圧無印加状態のときに液晶分子が基板面に対しほぼ垂直に配向するようにした垂直配向型液晶表示パネルでは、垂直配向膜に対する液晶のぬれ性が悪いため、水平配向型液晶表示パネルに比べて、液晶の注入速度が著しく遅くなってしまう。
【０００５】
一方、滴下注入法においては、図１０に平面図を示すように、まず、２枚の基板のうちのいずれか一方の基板３１の表示領域（画素電極又は対向電極等が形成された領域）３２を囲むように枠状にシール材３３を塗布する。
次に、図１１の断面図を示すように、基板３１上にスペーサ３４を散布した後、液晶３５を滴下し、この基板３１上に他方の基板３６を重ね合わせ、基板３１，３６間に液晶３５を均一に拡散させて、シール材３３により基板３１，３６を仮接合する。
【０００６】
次いで、基板３６上に表示領域を覆う遮光板３７を配置し、基板３６側から紫外線を照射してシール材３３を硬化させる。これにより、液晶表示パネルが完成する。
しかし、従来の滴下注入法では、未硬化状態のシール材３３に液晶３５が接触するため、液晶３５が汚染されて表示不良の原因となるという欠点がある。これを回避すべく、図１２に示すように、樹脂又はセラミック等により枠状に障壁３８を形成し、この障壁３８の外側にシール材３３を塗布して基板３１，３６を接合することが提案されている（特開昭６３−９８６３０号公報）。この方法によれば、液晶３５とシール材３３との間に障壁３８が介在し、液晶３５の汚染を防止することができる。
【０００７】
また、図１２に示すように、シール材３３よりも内側に枠状の障壁３９ａを形成するとともに、画素電極間の領域に柱状のスペーサ３９ｂを形成して、セル厚を一定にすることも提案されている（特開平６−１９４６１５号公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開昭６３−９８６３０号公報及び特開平６−１９４６１５号公報に開示された方法では、いずれも障壁３８，３９ａにより液晶３５とシール材３３とを分離するものであるが、障壁３８，３９ａの高さによりセル厚（基板間の間隔、通常、約４〜５μｍ）が決まるので、大型の液晶表示パネルを形成するときに、セル厚を均一にすることが困難であるという欠点がある。セル厚のばらつきにより透過率のばらつきを招き、表示むらの原因となる。
【０００９】
また、近年、垂直配向型液晶表示パネルにおいても、１画素内で液晶分子の配向方向が異なる領域を複数設けて表示品質をより一層向上させるいわゆる配向分割構造が要望されている。通常、配向分割構造は、１画素内で配向膜のラビング方向が異なる領域を複数設けることで達成している。しかし、この方法では、２回以上ラビング処理を繰り返す必要があり、製造工程が煩雑になるという欠点がある。配向分割構造の液晶表示パネルにおいては、未硬化のシール材に液晶が接触することによる表示品質の劣化を回避でき、且つ製造工程が簡略化できる製造方法が要望されている。
【００１０】
本発明の目的は、滴下注入法により製造される液晶表示パネルであって、シール材との接触による液晶の汚染を防止できて、表示品質が良好な液晶表示パネル及びその製造方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は、配向分割型液晶表示パネルであって、シール材との接触による液晶の汚染を防止できるとともに、製造が容易である液晶表示パネル及びその製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板間の空間を密閉するシール材と、前記空間内に封入された液晶とにより構成される液晶表示パネルの製造方法において、前記第１の基板上に表示領域を囲むように液晶止め用凸部を形成する工程と、前記液晶止め用凸部の頂部と、第２の基板のうち前記液晶止め用凸部に対向する部分とに垂直配向膜を形成する工程と、前記第１及び第２の基板上の少なくとも一方の基板上に前記シール材を塗布する工程と、前記第１及び第２の基板のいずれか一方の基板上に前記液晶止め用凸部の高さよりも大きな径のスペーサを散布する工程と、前記第１及び第２の基板のいずれか一方の基板上に液晶を滴下する工程と、前記第１及び第２の基板を重ね合わせ、前記第１及び第２の基板間に前記液晶を拡散させるとともに、前記シール材により前記第１及び第２の基板を接合する工程とを有し、前記第１及び第２の基板を重ね合わせたときに、前記液晶が前記シール材と接触する前に前記シール材を硬化させることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法により解決する。
【００１２】
上記した課題は、相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板間の空間を密閉するシール材と、前記空間内に封入された液晶とにより構成される液晶表示パネルの製造方法において、前記第１の基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、前記第１の基板上の前記感光性樹脂膜を露光及び現像して、前記第１の基板の上に配向制御用凸部と、スペーサ用凸部と、表示領域を囲む液晶止め用凸部とを同時に形成する工程と、前記第２の基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、前記第２の基板上の前記感光性樹脂膜を露光及び現像して、前記第２の基板の上にスペーサ用凸部と、表示領域を囲む液晶止め用凸部とを同時に形成する工程と、前記第１及び第２の基板の各液晶止め用凸部の頂部に垂直配向膜を形成する工程と、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の基板の上にシール材を塗布する工程と、前記第１及び第２の基板のうちいずれか一方の基板上に液晶を滴下する工程と、前記第１及び第２の基板を、各基板の前記スペーサ用凸部同士及び前記液晶止め用凸部同士が当接するように重ね合わせ、前記第１及び第２の基板間に前記液晶を拡散させるとともに、前記シール材により前記第１及び第２の基板を接合する工程とを有することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法により解決する。
【００１５】
以下、本発明の作用について説明する。
本発明においては、表示領域とシール材との間に凸部（液晶止め用構造物）を形成し、凸部及びその凸部に対向する基板面上に垂直配向膜を形成する。垂直配向膜は液晶に対するぬれ性が悪いので、凸部の部分では第１及び第２の基板を重ね合わせたときの液晶の拡散速度が遅くなる。また、凸部の部分ではセル厚が狭くなるので、液晶の拡散速度が更に遅くなる。これにより、シール材が硬化するまで凸部で液晶の拡散を止めることができる。
【００１６】
ぬれの度合いは、配向膜Ｓとその上に滴下された液晶Ｌとの接触角θで表すことができる。接触角θが大きければぬれ難く、液晶を注入した際の拡散速度は遅くなる。ぬれの現象を表面張力で表した場合に、ヤング（Young ）の式により次の関係式が成り立つ。
γｓ＝γｓｌ＋γｌcos θ
但し、γｓは固体（配向膜）の表面張力、γｌは液体（液晶）の表面張力、γｓｌは固体−液体（配向膜−液晶）間の界面張力である。
【００１７】
ここで、γｌcos θは湿潤張力と呼ばれ、自由エネルギーで表したぬれの尺度になっている。γｌcos θは、固体（配向膜）表面が消えて固体−液晶（配向膜−液晶）界面ができるときの自由エネルギーの減少を示しており、この値が小さければ（すなわち、接触角θが大きければ）ぬれ難くいことなる。垂直配向膜は大きなθを与えるためぬれ性が悪く、液晶を注入した際の拡散速度は遅くなる。このため、本発明においては、上述の如く凸部を形成してその部分のセル厚を狭くするとともに、垂直配向膜により凸部での液晶の拡散速度を著しく遅くして、液晶がシール材と接触する前にシール材を硬化させる。これにより、液晶の汚染による表示品質の低下が防止される。
【００１８】
また、垂直配向型液晶表示パネルの場合、画素領域内に凸部（配向分割用凸部）を設けると、この凸部の両側面に対しそれぞれ垂直方向に液晶分子が配向し、配向分割が達成される。更に、画素領域間に凸部（スペーサ用凸部）を設け、このスペーサによりセル厚を規定することにより、スペーサを散布する工程が不要になる。これらの凸部は、感光性樹脂膜から同時に形成することにより、製造工程を簡略化することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１，図２は本発明の第１の実施の形態の液晶表示パネルの製造方法を示す図である。なお、本実施の形態は、本発明を垂直配向型液晶表示パネルの製造に適用した例を示す。
【００２０】
まず、透明基板１１上に、データバスライン、ドレインバスライン、画素電極及びＴＦＴ（いずれも図示せず）を形成する。また、基板１１上の表示領域とシールライン（シール材を塗布する領域）との間に液晶止め用凸部１３を形成する。この液晶止め用凸部１３は、表示領域を囲むように枠状に形成する。また、液晶止め用凸部１３の高さは、所定のセル厚よりも若干（０．５μｍ程度）低くなるようにする。更に、凸部１３と表示領域との間隔は例えば１．５ｍｍ、凸部１３とシールラインとの間隔は例えば約１．５ｍｍとする。
【００２１】
この液晶止め用凸部１３は、例えば感光性黒色樹脂を使用してフォトリソグラフィ法により形成する。すなわち、まず、基板１１上に感光性黒色樹脂をスピンコートして感光性樹脂膜を形成する。このとき、スピナーの回転速度を制御することにより、感光性樹脂膜の膜厚を調整できる。次に、凸部１３となる部分をマスクして前記感光性樹脂膜を露光した後、現像処理する。これにより、露光されなかった部分の感光性樹脂膜が残存し、液晶止め用凸部１３となる。
【００２２】
次に、基板１１上に垂直配向膜１４を形成し、この垂直配向膜１４に対し配向処理を施す。配向処理は、例えば配向膜の表面を一定の方向に擦るラビング処理や、紫外線を斜め方向から照射することに行われる。
一方、透明基板１２上に、ブラックマトリクス及びカラーフィルタを形成し、これらの上に透明対向電極（いずれも図示せず）を形成する。そして、対向電極上に垂直配向膜１５を形成し、この垂直配向膜１５に対し配向処理を施す。
【００２３】
そして、基板１１上に形成された凸部１３の外側に、シール材１６を枠状に塗布する。なお、シール材は基板１２側に塗布してもよく、基板１１と基板１２との両方に塗布してもよい。
その後、基板１１上に径が均一な球形又は円柱状のスペーサを散布し、液晶１７を滴下する。このとき、図３に示すように、基板表面に液晶１７を複数個所に分散させて滴下することが好ましい。また、より好ましくは、図４に示すように、角部に対応する部分には他の部分よりも若干（６〜７％程度）多めに液晶１７を滴下する。滴下する液晶１７の量は、基板１１と基板１２とを重ね合わせたときに凸部１３の内側に形成される空間の体積よりも多く、シール材１６の内側の空間の体積よりも若干少ない量とする。また、液晶１７を滴下する位置や滴下ポイント数及び滴下量等の最適条件はパネルサイズにより異なるので、予めパネルサイズ毎に最適条件を求めておくことが好ましい。
【００２４】
次に、真空中で基板１１に基板１２を重ね合わせて、基板１１，１２をシール材１６により仮接合する。このとき、図１に示すように、凸部１３と基板１２との間は間隔が狭く、また液晶１７に対しぬれ難い性質を有する垂直配向膜１４，１５が被着されているので、液晶１７は凸部１３を越えるのに時間がかかる。例えば、凸部１３と基板１２との間隔が０．５μｍであり、凸部１３の幅が１．０ｍｍであるとすると、液晶１７が凸部１３を越えるまでに約１０分間かかる。この間に、基板１２上に表示領域を覆う遮光板１８を配置し、紫外線を照射してシール材１６を硬化させる。このとき、凸部１３とシール材１６との間の空間には液晶１７が進入していないので、紫外線により液晶１７が劣化することが回避される。また、液晶止め用凸部１３を黒色の樹脂により形成することにより、紫外線が基板表面等で反射されて表示領域内に進入することが防止され、紫外線による液晶１７の劣化が回避される。
【００２５】
次いで、シール材１６により接合した基板１１，１２を例えば１２０℃の温度で６０分間加熱するアイソトロピック処理を施す。このアイソトロピック処理により、液晶１７の粘性が一時的に低下し、図２に示すように、液晶１７は凸部１３を越えて、凸部１３とシール材１６との間の空間内に進入する。そして、気泡はこの凸部１３とシール材１６との間の空間内にトラップされる。これにより、液晶表示パネルが完成する。
【００２６】
本実施の形態においては、表示領域とシール材１６との間に液晶止め用凸部１３を形成し、凸部１３の頂部及びその凸部１３に対向する基板面上に垂直配向膜１４，１５を形成するので、滴下注入法により基板１１，１２間に液晶１７を注入する際に液晶１７が凸部１３を越えてシール材１６に到達するまでに時間がかかり、その間にシール材１６を完全に硬化させることができる。これにより、未硬化状態のシール材１６と液晶１７とが接触して液晶１７が汚染されたり、液晶１７が紫外線に照射されて光劣化することが回避される。従って、本実施の形態により製造された液晶表示パネルは、表示品質が優れている。
【００２７】
また、本実施の形態では、基板１１側に形成された凸部１３は基板１２に当接しないため、セル厚はスペーサの径により決まる。従って、液晶止め用凸部１３となる感光性樹脂膜の精密な膜厚制御が不要であり、セル厚が均一な液晶表示パネルが得られ、セル厚のばらつきによる表示むらの発生が抑えられる。
更に、本実施の形態においては、シール材１６と凸部１３との間に空間を設けるので、余剰の液晶１７や気泡はこの空間にトラップされ、液晶滴下量や真空度の厳密な制御が必要でなくなる。これにより、製造マージンが広がり、歩留まりが向上する。
【００２８】
なお、上述の実施の形態では垂直配向型液晶表示パネルの製造について説明したが、水平配向型液晶表示パネルの製造にも適用することができる。この場合は、表示領域に形成する水平配向膜とは別に、少なくとも液晶止め用凸部の頂部及びその頂部に対向する基板面に垂直配向膜を形成すればよい。
以下、上述した方法により実際に液晶表示パネルを形成し、セル厚のばらつき及び電圧保持率を調べた結果について、比較例と比較して説明する。
【００２９】
実施例１として、上記した方法により液晶表示パネルを形成した。また、比較例１として液晶止め用凸部を有しない液晶表示パネル（図１１参照）を形成し、比較例２としてセル厚と同じ高さの障壁を有する液晶表示パネル（図１２参照）を形成した。そして、これらの実施例１及び比較例１，２の液晶表示パネルに対し、表示領域の端部（シールラインから４．５ｍｍ）の位置、及びパネル中央部におけるセル厚及び電圧保持率を測定した。その結果を、下記表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
この表１から明らかなように、実施例１の液晶表示パネルでは、表示領域の端部及び中央部でのセル厚のばらつきが少なく、電圧保持率の低下も少なかった。一方、比較例１では、比較例２及び実施例１に比べて表示領域の端部での電圧保持率が約２％低下している。これは、未硬化状態のシール材と液晶とが接触して液晶が汚染されたり、液晶に紫外線が照射されて光劣化を起こしたためであると考えられる。また、比較例２では、実施例１に比べて電圧保持率は同一であるものの、表示領域端部でのセル厚のばらつきが大きいものであった。その結果、比較例２の液晶表示パネルは、表示領域の端部と中央部とで透過率がばらつき、表示むらが発生した。
【００３２】
次に、液晶止め用凸部とそれに対向する基板との間隔を変化させて、液晶の拡散速度を調べた結果について説明する。
まず、第１及び第２の基板として、それぞれ複数枚のガラス基板を用意した。そして、第１の基板上に感光性黒色樹脂（ＢＬＡＣＫ５１９：日本合成ゴム製）をスピンコーティング法により塗布した。この場合、セル厚が３．５μｍに対し凸部１３の高さが１〜３μｍとなるように、スピナーの回転数を制御して感光性黒色樹脂膜の膜厚が異なるものを作成した。
【００３３】
その後、第１の基板をホットプレート上に載置し、９０℃の温度で４分間保持する予備加熱を行った。
次に、液晶止め用凸部を形成すべき領域をフォトマスクでマスキングし、紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギーで照射した。この場合に、液晶止め用凸部はシールラインから十分離れた位置に形成した。
【００３４】
次に、感光性黒色樹脂膜に対し現像処理を行って、液晶止め用凸部を枠状に形成した。その後、２２０℃の温度で３０分間保持し、液晶止め用凸部を構成する樹脂を本硬化させた。
実験例１として、第１の基板の液晶止め用凸部と、この凸部に対向する第２の基板の領域に垂直配向膜（ＲＮ−７８３：日産化学製）を形成し、滴下注入法により第１及び第２の基板の間に液晶（ＭＪ９５７８５：メルク製）を封入した。そして、凸部と第２の基板との間隔と液晶の拡散速度との関係を調べた。
【００３５】
また、実験例２として、凸部の表面及びその対向面に配向膜を形成せず、第１及び第２の基板間に液晶（ＭＪ９５７８５：メルク製）を封入した。そして、凸部と第２の基板との間隔と液晶の拡散速度との関係を調べた。
更に、実験例３として、液晶止め用凸部と、この凸部の対向面に水平配向膜（ＳＥ−７７９２：日産化学製）を形成し、両者の間に液晶（ＭＪ９５７８５：メルク製）を封入した。そして、凸部と第２の基板との間隔と液晶の拡散速度との関係を調べた。
【００３６】
なお、実験例１及び実験例３については、いずれも配向膜を塗布した後、２００℃の温度で６０分間保持して配向膜を硬化させた。
これらの実験例１〜３の液晶封入時における凸部での液晶の拡散速度を求めた結果を、図５に示す。
この図５から明らかなように、凸部及びその対向面に配向膜がない実験例２では、液晶止め用凸部と第２の基板との間隔を０．５μｍとしても液晶の拡散速度は約１０ｍｍ／分であり、シール材を硬化させるまでの間凸部で液晶を止めることは実質的に不可能である。また、凸部及びその対向面に水平配向膜を形成した実験例３においても、液晶止め用凸部と第２の基板との間隔を０．５μｍとしても液晶の拡散速度は約１０ｍｍ／分であり、シール材を硬化させるまでの間凸部で液晶を止めることは実質的に不可能である。
【００３７】
一方、凸部及びその対向面に垂直配向膜を形成した実験例１では、凸部と第２の基板との間隔を０．５μｍとすると、液晶の拡散速度は０．１ｍｍ／分以下になる。従って、液晶止め用凸部の幅を１ｍｍとすれば、凸部で液晶を約１０分間止めておくことができ、この間に表示領域を遮光板で覆って紫外線を照射し、シール材を硬化させることができる。
（第２の実施の形態）
図６（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施の形態の液晶表示パネルの製造方法を示す図である。なお、図６（ａ）は表示領域内のバスライン領域及び画素領域を示し、図６（ｂ）は表示領域とシールラインとの間の領域（非表示領域）を示す。
【００３８】
まず、透明基板１１上に、データバスライン、ドレインバスライン、画素電極及びＴＦＴ（いずれも図示せず）を形成する。その後、基板１１上に感光性樹脂を塗布し、膜厚が例えば１．７５μｍの感光性樹脂膜を形成する。その後、フォトリソグラフィ法により感光性樹脂膜をパターニングして、配向分割用凸部２２ａ、スペーサ用凸部２１ａ及び樹脂止め用凸部２３ａを形成する。この場合、図７に示すように、配向分割用凸部２２ａは表示領域上に直線状に形成し、スペーサ用凸部２１ａはバスライン上に破線状に形成する。また、液晶止め用凸部２３ａは表示領域を囲むように枠状に形成する。なお、配向分割用凸部２２ａは、図６（ａ）に示すように、頂部に平坦な部分ができないように幅を狭く形成することが好ましい。その後、基板１１上に垂直配向膜２４を塗布する。
【００３９】
一方、透明基板１２上に、ブラックマトリクス及びカラーフィルタを形成し、これらの上に透明対向電極（いずれも図示せず）を形成する。そして、対向電極の上に感光性樹脂を塗布し、膜厚が例えば１．７５μｍの感光性樹脂膜を形成する。その後、フォトリソグラフィ法により感光性樹脂膜をパターニングして、配向分割用凸部２２ｂ、スペーサ用凸部２１ｂ及び液晶止め用凸部２３ｂを形成する。次いで、基板１２上に垂直配向膜２５を形成する。
【００４０】
次に、基板１１上にシールラインに沿ってシール材１６を塗布し、液晶１７を滴下した後、基板１１に基板１２を重ね合わせ、基板間１１，１２に液晶を拡散させるとともに、シール材１６により基板１１と基板１２とを仮接合する。このとき、表示領域では基板１１側のスペーサ用凸部２１ａと基板１２側のスペーサ用凸部２１ｂとの頂部が当接し、これによりセル厚が一定の間隔（３．５μｍ）に維持される。また、パネル縁部では、液晶止め用凸部２３ａ，２３ｂが当接する前に液晶１７がこの凸部２３ａ，２３ｂ間に進入しても、凸部２３ａ，２３ｂの頂部には垂直配向膜２４，２５が形成され、且つ両者の間隔が狭くなっているので、液晶の拡散速度が遅くなる。これにより、液晶１７がシール材１６と接触することが回避される。
【００４１】
次いで、表示領域を覆うように基板１１上に遮光板（図示せず）を配置し、紫外線を照射してシール材１６を硬化させる。その後、アイソトロピック処理を施す。これにより、液晶表示パネルが完成する。この液晶表示パネルにおいては液晶分子が配向分割用凸部２２ａ，２２ｂの傾斜面に垂直な方向に配向するので、凸部２２ａ，２２ｂを挟んで液晶分子の配向方向が相違し、配向分割が達成される。
【００４２】
本実施の形態においては、表示領域とシール材１６との間に液晶止め用凸部２３ａ，２３ｂを形成し、これらの液晶止め用凸部２３ａ，２３ｂによりシール材１６が硬化するまで液晶１７とシール材１６とが接触することを防止するので、液晶１７中に不純物が混じり表示品質が劣化することを防止できる。また、バスライン上にスペーサ用凸部２１ａ，２１ｂを形成し、これらの凸部２１ａ，２１ｂによりセル厚を一定に維持するので、従来のように球形又は円柱状のスペーサを散布する工程が不要であり、製造工程が簡略化される。更に、配向分割用凸部２２ａ，２２ｂの傾斜面を利用して配向分割を達成するので、表示品質の向上が図れる。更にまた、これらの配向分割用凸部２２ａ、スペーサ用凸部２１ａ及び液晶止め用凸部２３ａを同時に形成し、配向分割用凸部２２ｂ、スペーサ用凸部２１ｂ及び液晶止め用凸部２３ｂを同時に形成するので、製造工程が簡略化され、製造コストを低減する効果が大きい。
【００４３】
以下、本実施の形態により実際に液晶表示パネルを形成し、その表示特性及びセル厚のばらつきを調べた結果について、比較例と比較して説明する。
上記の方法により、基板１１側の表示領域には幅が５μｍの複数の配向分割用凸部２２ａを形成し、バスライン上には幅が１０μｍのスペーサ用凸部２１ａを破線状に形成した。また、表示領域の外側には、幅が１．０ｍｍの液晶止め用凸部２３ａを形成した（図７参照）。表示領域と液晶止め用凸部２３ａとの間隔は１．５ｍｍである。
【００４４】
表示領域及び液晶止め用凸部２３ａの周辺に垂直配向膜（ＪＡＬＳ−６４４：日本合成ゴム製）を凸版印刷により塗布した。その後、８０℃の温度で２分間加熱して予備硬化させた後、２００℃の温度で６０分間保持して本硬化させた。
一方、基板１２側にも、基板１１側と同様にして、スペーサ用凸部２１ｂ、配向分割用凸部２２ｂ及び液晶止め用凸部２３ｂを形成した。
【００４５】
基板１１の表示領域上にネガ型液晶（ＭＪ９５７８５：メルク製）を所定量滴下し、基板１２を重ね合わせて、基板１１と基板１２とをシール材１６により仮接合させた。その後、シール材１６に紫外線を照射して、シール材１６を本硬化させた。
このようにして製造した液晶表示パネル（実施例２）のセル厚のばらつき及び電圧保持率を測定した。また、液晶止め用凸部を形成せず、スペーサ用凸部を形成する替わりに球形のスペーサを散布し、その他は実施例２と同様にして、比較例３の液晶表示パネルを形成した。
【００４６】
これらの実施例２及び比較例３の液晶表示パネルについて、セル厚のばらつき及び電圧保持率を調べた。その結果を、下記表２に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
この表２から明らかなように、実施例２ではセル厚のばらつきが少なく、電圧保持率の低下も少ないものであった。一方、比較例３では、基板表面の配向分割用凸部により±０．３μｍのセル厚ばらつきが発生した。これは、比較例３ではスペーサによりパネルを支持しているため、図８に示すように配向分割用凸部２２ａ，２２ｂにスペーサ２６が乗り上げて、セル厚のばらつきの原因になっているものと考えられる。また、比較例３の液晶表示パネルでは、表示領域端部における電圧保持率が実施例２に比べて２．３％も低下している。これは、シール周辺部ではシール材が硬化する前に液晶と接触して液晶が汚染されたためであると考えられる。なお、セル厚のばらつきは筋むらとして現れやすく、電圧保持率の低下は色抜けの原因となる。
【００４９】
以下、感光性樹脂により形成される凸部の幅と凸部の形状との関係を調べた結果について説明する。
感光性透明樹脂レジストＨＲＣ−１３５（日本合成ゴム製）をスピナーにてガラス基板上に塗布して感光性樹脂膜を形成し、ホットプレート上で９０℃の温度で２分間加熱する予備硬化を行った。次に、パターンを形成したフォトマスクでマスキングし、感光性樹脂膜に紫外線を２００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギーで照射した。
【００５０】
その後、感光性樹脂膜に対し現像処理を施して凸部を形成した後、紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギーで照射するポスト露光を行い、次いで２００℃の温度で６０分間保持する本硬化を行った。
この基板を用いて感光性樹脂により形成した凸部の幅と断面形状との関係を用いて調べた。その結果、図９（ａ）に示すようにパターンエッジのテーパー構造は、テーパー幅が２．５μｍ、傾斜角が約３０°であった。この結果から、配向分割用凸部の幅を５μｍ以下とすることにより、図９（ｂ）に示すように、頂部に平坦な部分がない配向分割用凸部として好適な凸部を形成することができる。また、図９（ｃ）に示すように、スペーサ用凸部の幅を１０μｍとすることにより、頂部に平坦な部分（平坦部寸法は実測で３〜５μｍ）を有する凸部を形成することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１の基板の表示領域とシール材との間に凸部を設け、この凸部の頂部及びこの凸部に対向する第２の基板面に垂直配向膜を設けているので、第１及び第２の基板を重ね合わせて基板間に液晶を拡散させるときに前記凸部で液晶の拡散が止められ、その間にシール材を硬化させることができる。これにより、液晶と未硬化のシール材とが接触することを回避できて、不純物による表示品質の劣化が回避される。
【００５２】
また、上記の凸部（液晶止め用凸部）の他に、配向分割用凸部及びスペーサ用凸部を形成することにより、前記配向分割用凸部で配向分割が達成され、前記スペーサ用凸部でセル厚を一定に保持することができて、配向分割構造を有する垂直配向型液晶表示パネルの製造工程が著しく簡略化され、製造に要する時間が短縮されるという効果を奏する。また、セル厚が均一になり、電圧保持率の低下も回避されるので、表示品質が向上するとともに製造歩留まりも向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の液晶表示パネルの製造方法を示す図（その１）である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の液晶表示パネルの製造方法を示す図（その２）である。
【図３】液晶の滴下位置の一例を示す模式図である。
【図４】液晶の滴下位置の他の例を示す模式図である。
【図５】液晶封入時における凸部での液晶の拡散速度を求めた結果を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の液晶表示パネルの製造方法を示す図である。
【図７】第２の実施の形態において、配向分割用凸部、スペーサ用凸部及び液晶止め用凸部の配置状態を示す模式図である。
【図８】配向分割用凸部にスペーサが乗り上げた状態を示す模式図である。
【図９】パターン幅と凸部断面形状との関係を示す模式図である。
【図１０】滴下注入法による液晶表示パネルの製造方法を示す平面図である。
【図１１】滴下注入法により液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。
【図１２】液晶とシール材の接触を防止した液晶表示装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図１３】液晶とシール材の接触を防止した液晶表示装置の製造方法の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１，１２，３１，３６ 基板
１３，２３ａ，２３ｂ 液晶止め用凸部
１４，１５，２４，２５ 垂直配向膜
１６，３３ シール材
１７，３５ 液晶
１８ 遮光板
２１ａ，２２ｂ スペーサ用凸部
２２ａ，２２ｂ 配向分割用凸部
２６，３４ スペーサ
３２ 表示領域
３８、３９ａ 障壁
３９ｂ 柱状スペーサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、滴下注入法を用いた液晶表示パネルの製造方法に関し、特に垂直配向型液晶表示パネルに好適な液晶表示パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄くて軽量であるとともに低電圧で駆動できて消費電力が少ないという長所があり、近年、パーソナルコンピュータのディスプレイやテレビ等に広く使用されるようになった。
一般的に、液晶表示装置を構成する表示パネルは、２枚の透明ガラス基板の間に液晶を封入した構造を有している。それらのガラス基板の相互に対向する２つの面（対向面）のうち、一方の面側にはブラックマトリクス、カラーフィルタ、対向電極及び配向膜等が形成され、また他方の面側にはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、画素電極及び配向膜等が形成されている。更に各ガラス基板の対向面と反対側の面には、それぞれ偏光板が貼り付けられている。これらの２枚の偏光板は、例えば偏光板の偏光軸が互いに直交するように配置され、これによれば、電界をかけない状態では光を透過し、電界を印加した状態では遮光するモード、すなわちノーマリーホワイトモードとなる。また、２枚の偏光板の偏光軸が平行な場合には、電界をかけない状態では光を遮光し、電界を印加した状態では透過するモード、すなわちノーマリーブラックモードとなる。
【０００３】
２枚の基板の間に液晶を封入する方法として、ディップ注入法と滴下注入法とが知られている。
ディップ注入法においては、まず、２枚の基板のうちのいずれか一方の基板に液晶注入口となる部分を残してほぼ枠状にシール材を塗布し、径が均一な球形又は円柱状のスペーサを散布した後、前記シール材により２枚の基板を接合する。その後、真空雰囲気中で前記液晶注入口を液晶中に浸漬した後、大気圧に戻す。これにより、圧力差により基板間に液晶が注入される。次いで、液晶注入口に封止材を充填し、液晶注入口を封止する。これにより、液晶表示パネルが完成する。
【０００４】
しかし、ディップ注入法では、液晶が基板間に十分注入されるまでに長時間かかり、製造コストの上昇の原因となっている。特に、電圧無印加状態のときに液晶分子が基板面に対しほぼ垂直に配向するようにした垂直配向型液晶表示パネルでは、垂直配向膜に対する液晶のぬれ性が悪いため、水平配向型液晶表示パネルに比べて、液晶の注入速度が著しく遅くなってしまう。
【０００５】
一方、滴下注入法においては、図１０に平面図を示すように、まず、２枚の基板のうちのいずれか一方の基板３１の表示領域（画素電極又は対向電極等が形成された領域）３２を囲むように枠状にシール材３３を塗布する。
次に、図１１の断面図を示すように、基板３１上にスペーサ３４を散布した後、液晶３５を滴下し、この基板３１上に他方の基板３６を重ね合わせ、基板３１，３６間に液晶３５を均一に拡散させて、シール材３３により基板３１，３６を仮接合する。
【０００６】
次いで、基板３６上に表示領域を覆う遮光板３７を配置し、基板３６側から紫外線を照射してシール材３３を硬化させる。これにより、液晶表示パネルが完成する。
しかし、従来の滴下注入法では、未硬化状態のシール材３３に液晶３５が接触するため、液晶３５が汚染されて表示不良の原因となるという欠点がある。これを回避すべく、図１２に示すように、樹脂又はセラミック等により枠状に障壁３８を形成し、この障壁３８の外側にシール材３３を塗布して基板３１，３６を接合することが提案されている（特開昭６３−９８６３０号公報）。この方法によれば、液晶３５とシール材３３との間に障壁３８が介在し、液晶３５の汚染を防止することができる。
【０００７】
また、図１２に示すように、シール材３３よりも内側に枠状の障壁３９ａを形成するとともに、画素電極間の領域に柱状のスペーサ３９ｂを形成して、セル厚を一定にすることも提案されている（特開平６−１９４６１５号公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開昭６３−９８６３０号公報及び特開平６−１９４６１５号公報に開示された方法では、いずれも障壁３８，３９ａにより液晶３５とシール材３３とを分離するものであるが、障壁３８，３９ａの高さによりセル厚（基板間の間隔、通常、約４〜５μｍ）が決まるので、大型の液晶表示パネルを形成するときに、セル厚を均一にすることが困難であるという欠点がある。セル厚のばらつきにより透過率のばらつきを招き、表示むらの原因となる。
【０００９】
また、近年、垂直配向型液晶表示パネルにおいても、１画素内で液晶分子の配向方向が異なる領域を複数設けて表示品質をより一層向上させるいわゆる配向分割構造が要望されている。通常、配向分割構造は、１画素内で配向膜のラビング方向が異なる領域を複数設けることで達成している。しかし、この方法では、２回以上ラビング処理を繰り返す必要があり、製造工程が煩雑になるという欠点がある。配向分割構造の液晶表示パネルにおいては、未硬化のシール材に液晶が接触することによる表示品質の劣化を回避でき、且つ製造工程が簡略化できる製造方法が要望されている。
【００１０】
本発明の目的は、滴下注入法により製造される液晶表示パネルであって、シール材との接触による液晶の汚染を防止できて、表示品質が良好な液晶表示パネル及びその製造方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は、配向分割型液晶表示パネルであって、シール材との接触による液晶の汚染を防止できるとともに、製造が容易である液晶表示パネル及びその製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板間の空間を密閉するシール材と、前記空間内に封入された液晶とにより構成される液晶表示パネルの製造方法において、前記第１の基板上に表示領域を囲むように液晶止め用凸部を形成する工程と、前記液晶止め用凸部の頂部と、第２の基板のうち前記液晶止め用凸部に対向する部分とに垂直配向膜を形成する工程と、前記第１及び第２の基板上の少なくとも一方の基板上に前記シール材を塗布する工程と、前記第１及び第２の基板のいずれか一方の基板上に前記液晶止め用凸部の高さよりも大きな径のスペーサを散布する工程と、前記第１及び第２の基板のいずれか一方の基板上に液晶を滴下する工程と、前記第１及び第２の基板を重ね合わせ、前記第１及び第２の基板間に前記液晶を拡散させるとともに、前記シール材により前記第１及び第２の基板を接合する工程とを有し、前記第１及び第２の基板を重ね合わせたときに、前記液晶が前記シール材と接触する前に前記シール材を硬化させることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法により解決する。
【００１２】
上記した課題は、相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板間の空間を密閉するシール材と、前記空間内に封入された液晶とにより構成される液晶表示パネルの製造方法において、前記第１の基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、前記第１の基板上の前記感光性樹脂膜を露光及び現像して、前記第１の基板の上に配向制御用凸部と、スペーサ用凸部と、表示領域を囲む液晶止め用凸部とを同時に形成する工程と、前記第２の基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、前記第２の基板上の前記感光性樹脂膜を露光及び現像して、前記第２の基板の上にスペーサ用凸部と、表示領域を囲む液晶止め用凸部とを同時に形成する工程と、前記第１及び第２の基板の各液晶止め用凸部の頂部に垂直配向膜を形成する工程と、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の基板の上にシール材を塗布する工程と、前記第１及び第２の基板のうちいずれか一方の基板上に液晶を滴下する工程と、前記第１及び第２の基板を、各基板の前記スペーサ用凸部同士及び前記液晶止め用凸部同士が当接するように重ね合わせ、前記第１及び第２の基板間に前記液晶を拡散させるとともに、前記シール材により前記第１及び第２の基板を接合する工程とを有することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法により解決する。
【００１５】
以下、本発明の作用について説明する。
本発明においては、表示領域とシール材との間に凸部（液晶止め用構造物）を形成し、凸部及びその凸部に対向する基板面上に垂直配向膜を形成する。垂直配向膜は液晶に対するぬれ性が悪いので、凸部の部分では第１及び第２の基板を重ね合わせたときの液晶の拡散速度が遅くなる。また、凸部の部分ではセル厚が狭くなるので、液晶の拡散速度が更に遅くなる。これにより、シール材が硬化するまで凸部で液晶の拡散を止めることができる。
【００１６】
ぬれの度合いは、配向膜Ｓとその上に滴下された液晶Ｌとの接触角θで表すことができる。接触角θが大きければぬれ難く、液晶を注入した際の拡散速度は遅くなる。ぬれの現象を表面張力で表した場合に、ヤング（Young ）の式により次の関係式が成り立つ。
γｓ＝γｓｌ＋γｌcos θ
但し、γｓは固体（配向膜）の表面張力、γｌは液体（液晶）の表面張力、γｓｌは固体−液体（配向膜−液晶）間の界面張力である。
【００１７】
ここで、γｌcos θは湿潤張力と呼ばれ、自由エネルギーで表したぬれの尺度になっている。γｌcos θは、固体（配向膜）表面が消えて固体−液晶（配向膜−液晶）界面ができるときの自由エネルギーの減少を示しており、この値が小さければ（すなわち、接触角θが大きければ）ぬれ難くいことなる。垂直配向膜は大きなθを与えるためぬれ性が悪く、液晶を注入した際の拡散速度は遅くなる。このため、本発明においては、上述の如く凸部を形成してその部分のセル厚を狭くするとともに、垂直配向膜により凸部での液晶の拡散速度を著しく遅くして、液晶がシール材と接触する前にシール材を硬化させる。これにより、液晶の汚染による表示品質の低下が防止される。
【００１８】
また、垂直配向型液晶表示パネルの場合、画素領域内に凸部（配向分割用凸部）を設けると、この凸部の両側面に対しそれぞれ垂直方向に液晶分子が配向し、配向分割が達成される。更に、画素領域間に凸部（スペーサ用凸部）を設け、このスペーサによりセル厚を規定することにより、スペーサを散布する工程が不要になる。これらの凸部は、感光性樹脂膜から同時に形成することにより、製造工程を簡略化することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１，図２は本発明の第１の実施の形態の液晶表示パネルの製造方法を示す図である。なお、本実施の形態は、本発明を垂直配向型液晶表示パネルの製造に適用した例を示す。
【００２０】
まず、透明基板１１上に、データバスライン、ドレインバスライン、画素電極及びＴＦＴ（いずれも図示せず）を形成する。また、基板１１上の表示領域とシールライン（シール材を塗布する領域）との間に液晶止め用凸部１３を形成する。この液晶止め用凸部１３は、表示領域を囲むように枠状に形成する。また、液晶止め用凸部１３の高さは、所定のセル厚よりも若干（０．５μｍ程度）低くなるようにする。更に、凸部１３と表示領域との間隔は例えば１．５ｍｍ、凸部１３とシールラインとの間隔は例えば約１．５ｍｍとする。
【００２１】
この液晶止め用凸部１３は、例えば感光性黒色樹脂を使用してフォトリソグラフィ法により形成する。すなわち、まず、基板１１上に感光性黒色樹脂をスピンコートして感光性樹脂膜を形成する。このとき、スピナーの回転速度を制御することにより、感光性樹脂膜の膜厚を調整できる。次に、凸部１３となる部分をマスクして前記感光性樹脂膜を露光した後、現像処理する。これにより、露光されなかった部分の感光性樹脂膜が残存し、液晶止め用凸部１３となる。
【００２２】
次に、基板１１上に垂直配向膜１４を形成し、この垂直配向膜１４に対し配向処理を施す。配向処理は、例えば配向膜の表面を一定の方向に擦るラビング処理や、紫外線を斜め方向から照射することに行われる。
一方、透明基板１２上に、ブラックマトリクス及びカラーフィルタを形成し、これらの上に透明対向電極（いずれも図示せず）を形成する。そして、対向電極上に垂直配向膜１５を形成し、この垂直配向膜１５に対し配向処理を施す。
【００２３】
そして、基板１１上に形成された凸部１３の外側に、シール材１６を枠状に塗布する。なお、シール材は基板１２側に塗布してもよく、基板１１と基板１２との両方に塗布してもよい。
その後、基板１１上に径が均一な球形又は円柱状のスペーサを散布し、液晶１７を滴下する。このとき、図３に示すように、基板表面に液晶１７を複数個所に分散させて滴下することが好ましい。また、より好ましくは、図４に示すように、角部に対応する部分には他の部分よりも若干（６〜７％程度）多めに液晶１７を滴下する。滴下する液晶１７の量は、基板１１と基板１２とを重ね合わせたときに凸部１３の内側に形成される空間の体積よりも多く、シール材１６の内側の空間の体積よりも若干少ない量とする。また、液晶１７を滴下する位置や滴下ポイント数及び滴下量等の最適条件はパネルサイズにより異なるので、予めパネルサイズ毎に最適条件を求めておくことが好ましい。
【００２４】
次に、真空中で基板１１に基板１２を重ね合わせて、基板１１，１２をシール材１６により仮接合する。このとき、図１に示すように、凸部１３と基板１２との間は間隔が狭く、また液晶１７に対しぬれ難い性質を有する垂直配向膜１４，１５が被着されているので、液晶１７は凸部１３を越えるのに時間がかかる。例えば、凸部１３と基板１２との間隔が０．５μｍであり、凸部１３の幅が１．０ｍｍであるとすると、液晶１７が凸部１３を越えるまでに約１０分間かかる。この間に、基板１２上に表示領域を覆う遮光板１８を配置し、紫外線を照射してシール材１６を硬化させる。このとき、凸部１３とシール材１６との間の空間には液晶１７が進入していないので、紫外線により液晶１７が劣化することが回避される。また、液晶止め用凸部１３を黒色の樹脂により形成することにより、紫外線が基板表面等で反射されて表示領域内に進入することが防止され、紫外線による液晶１７の劣化が回避される。
【００２５】
次いで、シール材１６により接合した基板１１，１２を例えば１２０℃の温度で６０分間加熱するアイソトロピック処理を施す。このアイソトロピック処理により、液晶１７の粘性が一時的に低下し、図２に示すように、液晶１７は凸部１３を越えて、凸部１３とシール材１６との間の空間内に進入する。そして、気泡はこの凸部１３とシール材１６との間の空間内にトラップされる。これにより、液晶表示パネルが完成する。
【００２６】
本実施の形態においては、表示領域とシール材１６との間に液晶止め用凸部１３を形成し、凸部１３の頂部及びその凸部１３に対向する基板面上に垂直配向膜１４，１５を形成するので、滴下注入法により基板１１，１２間に液晶１７を注入する際に液晶１７が凸部１３を越えてシール材１６に到達するまでに時間がかかり、その間にシール材１６を完全に硬化させることができる。これにより、未硬化状態のシール材１６と液晶１７とが接触して液晶１７が汚染されたり、液晶１７が紫外線に照射されて光劣化することが回避される。従って、本実施の形態により製造された液晶表示パネルは、表示品質が優れている。
【００２７】
また、本実施の形態では、基板１１側に形成された凸部１３は基板１２に当接しないため、セル厚はスペーサの径により決まる。従って、液晶止め用凸部１３となる感光性樹脂膜の精密な膜厚制御が不要であり、セル厚が均一な液晶表示パネルが得られ、セル厚のばらつきによる表示むらの発生が抑えられる。
更に、本実施の形態においては、シール材１６と凸部１３との間に空間を設けるので、余剰の液晶１７や気泡はこの空間にトラップされ、液晶滴下量や真空度の厳密な制御が必要でなくなる。これにより、製造マージンが広がり、歩留まりが向上する。
【００２８】
なお、上述の実施の形態では垂直配向型液晶表示パネルの製造について説明したが、水平配向型液晶表示パネルの製造にも適用することができる。この場合は、表示領域に形成する水平配向膜とは別に、少なくとも液晶止め用凸部の頂部及びその頂部に対向する基板面に垂直配向膜を形成すればよい。
以下、上述した方法により実際に液晶表示パネルを形成し、セル厚のばらつき及び電圧保持率を調べた結果について、比較例と比較して説明する。
【００２９】
実施例１として、上記した方法により液晶表示パネルを形成した。また、比較例１として液晶止め用凸部を有しない液晶表示パネル（図１１参照）を形成し、比較例２としてセル厚と同じ高さの障壁を有する液晶表示パネル（図１２参照）を形成した。そして、これらの実施例１及び比較例１，２の液晶表示パネルに対し、表示領域の端部（シールラインから４．５ｍｍ）の位置、及びパネル中央部におけるセル厚及び電圧保持率を測定した。その結果を、下記表１に示す。
【００３０】
【表１】
この表１から明らかなように、実施例１の液晶表示パネルでは、表示領域の端部及び中央部でのセル厚のばらつきが少なく、電圧保持率の低下も少なかった。一方、比較例１では、比較例２及び実施例１に比べて表示領域の端部での電圧保持率が約２％低下している。これは、未硬化状態のシール材と液晶とが接触して液晶が汚染されたり、液晶に紫外線が照射されて光劣化を起こしたためであると考えられる。また、比較例２では、実施例１に比べて電圧保持率は同一であるものの、表示領域端部でのセル厚のばらつきが大きいものであった。その結果、比較例２の液晶表示パネルは、表示領域の端部と中央部とで透過率がばらつき、表示むらが発生した。
【００３２】
次に、液晶止め用凸部とそれに対向する基板との間隔を変化させて、液晶の拡散速度を調べた結果について説明する。
まず、第１及び第２の基板として、それぞれ複数枚のガラス基板を用意した。そして、第１の基板上に感光性黒色樹脂（ＢＬＡＣＫ５１９：日本合成ゴム製）をスピンコーティング法により塗布した。この場合、セル厚が３．５μｍに対し凸部１３の高さが１〜３μｍとなるように、スピナーの回転数を制御して感光性黒色樹脂膜の膜厚が異なるものを作成した。
【００３３】
その後、第１の基板をホットプレート上に載置し、９０℃の温度で４分間保持する予備加熱を行った。
次に、液晶止め用凸部を形成すべき領域をフォトマスクでマスキングし、紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギーで照射した。この場合に、液晶止め用凸部はシールラインから十分離れた位置に形成した。
【００３４】
次に、感光性黒色樹脂膜に対し現像処理を行って、液晶止め用凸部を枠状に形成した。その後、２２０℃の温度で３０分間保持し、液晶止め用凸部を構成する樹脂を本硬化させた。
実験例１として、第１の基板の液晶止め用凸部と、この凸部に対向する第２の基板の領域に垂直配向膜（ＲＮ−７８３：日産化学製）を形成し、滴下注入法により第１及び第２の基板の間に液晶（ＭＪ９５７８５：メルク製）を封入した。そして、凸部と第２の基板との間隔と液晶の拡散速度との関係を調べた。
【００３５】
また、実験例２として、凸部の表面及びその対向面に配向膜を形成せず、第１及び第２の基板間に液晶（ＭＪ９５７８５：メルク製）を封入した。そして、凸部と第２の基板との間隔と液晶の拡散速度との関係を調べた。
更に、実験例３として、液晶止め用凸部と、この凸部の対向面に水平配向膜（ＳＥ−７７９２：日産化学製）を形成し、両者の間に液晶（ＭＪ９５７８５：メルク製）を封入した。そして、凸部と第２の基板との間隔と液晶の拡散速度との関係を調べた。
【００３６】
なお、実験例１及び実験例３については、いずれも配向膜を塗布した後、２００℃の温度で６０分間保持して配向膜を硬化させた。
これらの実験例１〜３の液晶封入時における凸部での液晶の拡散速度を求めた結果を、図５に示す。
この図５から明らかなように、凸部及びその対向面に配向膜がない実験例２では、液晶止め用凸部と第２の基板との間隔を０．５μｍとしても液晶の拡散速度は約１０ｍｍ／分であり、シール材を硬化させるまでの間凸部で液晶を止めることは実質的に不可能である。また、凸部及びその対向面に水平配向膜を形成した実験例３においても、液晶止め用凸部と第２の基板との間隔を０．５μｍとしても液晶の拡散速度は約１０ｍｍ／分であり、シール材を硬化させるまでの間凸部で液晶を止めることは実質的に不可能である。
【００３７】
一方、凸部及びその対向面に垂直配向膜を形成した実験例１では、凸部と第２の基板との間隔を０．５μｍとすると、液晶の拡散速度は０．１ｍｍ／分以下になる。従って、液晶止め用凸部の幅を１ｍｍとすれば、凸部で液晶を約１０分間止めておくことができ、この間に表示領域を遮光板で覆って紫外線を照射し、シール材を硬化させることができる。
（第２の実施の形態）
図６（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施の形態の液晶表示パネルの製造方法を示す図である。なお、図６（ａ）は表示領域内のバスライン領域及び画素領域を示し、図６（ｂ）は表示領域とシールラインとの間の領域（非表示領域）を示す。
【００３８】
まず、透明基板１１上に、データバスライン、ドレインバスライン、画素電極及びＴＦＴ（いずれも図示せず）を形成する。その後、基板１１上に感光性樹脂を塗布し、膜厚が例えば１．７５μｍの感光性樹脂膜を形成する。その後、フォトリソグラフィ法により感光性樹脂膜をパターニングして、配向分割用凸部２２ａ、スペーサ用凸部２１ａ及び樹脂止め用凸部２３ａを形成する。この場合、図７に示すように、配向分割用凸部２２ａは表示領域上に直線状に形成し、スペーサ用凸部２１ａはバスライン上に破線状に形成する。また、液晶止め用凸部２３ａは表示領域を囲むように枠状に形成する。なお、配向分割用凸部２２ａは、図６（ａ）に示すように、頂部に平坦な部分ができないように幅を狭く形成することが好ましい。その後、基板１１上に垂直配向膜２４を塗布する。
【００３９】
一方、透明基板１２上に、ブラックマトリクス及びカラーフィルタを形成し、これらの上に透明対向電極（いずれも図示せず）を形成する。そして、対向電極の上に感光性樹脂を塗布し、膜厚が例えば１．７５μｍの感光性樹脂膜を形成する。その後、フォトリソグラフィ法により感光性樹脂膜をパターニングして、配向分割用凸部２２ｂ、スペーサ用凸部２１ｂ及び液晶止め用凸部２３ｂを形成する。次いで、基板１２上に垂直配向膜２５を形成する。
【００４０】
次に、基板１１上にシールラインに沿ってシール材１６を塗布し、液晶１７を滴下した後、基板１１に基板１２を重ね合わせ、基板間１１，１２に液晶を拡散させるとともに、シール材１６により基板１１と基板１２とを仮接合する。このとき、表示領域では基板１１側のスペーサ用凸部２１ａと基板１２側のスペーサ用凸部２１ｂとの頂部が当接し、これによりセル厚が一定の間隔（３．５μｍ）に維持される。また、パネル縁部では、液晶止め用凸部２３ａ，２３ｂが当接する前に液晶１７がこの凸部２３ａ，２３ｂ間に進入しても、凸部２３ａ，２３ｂの頂部には垂直配向膜２４，２５が形成され、且つ両者の間隔が狭くなっているので、液晶の拡散速度が遅くなる。これにより、液晶１７がシール材１６と接触することが回避される。
【００４１】
次いで、表示領域を覆うように基板１１上に遮光板（図示せず）を配置し、紫外線を照射してシール材１６を硬化させる。その後、アイソトロピック処理を施す。これにより、液晶表示パネルが完成する。この液晶表示パネルにおいては液晶分子が配向分割用凸部２２ａ，２２ｂの傾斜面に垂直な方向に配向するので、凸部２２ａ，２２ｂを挟んで液晶分子の配向方向が相違し、配向分割が達成される。
【００４２】
本実施の形態においては、表示領域とシール材１６との間に液晶止め用凸部２３ａ，２３ｂを形成し、これらの液晶止め用凸部２３ａ，２３ｂによりシール材１６が硬化するまで液晶１７とシール材１６とが接触することを防止するので、液晶１７中に不純物が混じり表示品質が劣化することを防止できる。また、バスライン上にスペーサ用凸部２１ａ，２１ｂを形成し、これらの凸部２１ａ，２１ｂによりセル厚を一定に維持するので、従来のように球形又は円柱状のスペーサを散布する工程が不要であり、製造工程が簡略化される。更に、配向分割用凸部２２ａ，２２ｂの傾斜面を利用して配向分割を達成するので、表示品質の向上が図れる。更にまた、これらの配向分割用凸部２２ａ、スペーサ用凸部２１ａ及び液晶止め用凸部２３ａを同時に形成し、配向分割用凸部２２ｂ、スペーサ用凸部２１ｂ及び液晶止め用凸部２３ｂを同時に形成するので、製造工程が簡略化され、製造コストを低減する効果が大きい。
【００４３】
以下、本実施の形態により実際に液晶表示パネルを形成し、その表示特性及びセル厚のばらつきを調べた結果について、比較例と比較して説明する。
上記の方法により、基板１１側の表示領域には幅が５μｍの複数の配向分割用凸部２２ａを形成し、バスライン上には幅が１０μｍのスペーサ用凸部２１ａを破線状に形成した。また、表示領域の外側には、幅が１．０ｍｍの液晶止め用凸部２３ａを形成した（図７参照）。表示領域と液晶止め用凸部２３ａとの間隔は１．５ｍｍである。
【００４４】
表示領域及び液晶止め用凸部２３ａの周辺に垂直配向膜（ＪＡＬＳ−６４４：日本合成ゴム製）を凸版印刷により塗布した。その後、８０℃の温度で２分間加熱して予備硬化させた後、２００℃の温度で６０分間保持して本硬化させた。
一方、基板１２側にも、基板１１側と同様にして、スペーサ用凸部２１ｂ、配向分割用凸部２２ｂ及び液晶止め用凸部２３ｂを形成した。
【００４５】
基板１１の表示領域上にネガ型液晶（ＭＪ９５７８５：メルク製）を所定量滴下し、基板１２を重ね合わせて、基板１１と基板１２とをシール材１６により仮接合させた。その後、シール材１６に紫外線を照射して、シール材１６を本硬化させた。
このようにして製造した液晶表示パネル（実施例２）のセル厚のばらつき及び電圧保持率を測定した。また、液晶止め用凸部を形成せず、スペーサ用凸部を形成する替わりに球形のスペーサを散布し、その他は実施例２と同様にして、比較例３の液晶表示パネルを形成した。
【００４６】
これらの実施例２及び比較例３の液晶表示パネルについて、セル厚のばらつき及び電圧保持率を調べた。その結果を、下記表２に示す。
【００４７】
【表２】
この表２から明らかなように、実施例２ではセル厚のばらつきが少なく、電圧保持率の低下も少ないものであった。一方、比較例３では、基板表面の配向分割用凸部により±０．３μｍのセル厚ばらつきが発生した。これは、比較例３ではスペーサによりパネルを支持しているため、図８に示すように配向分割用凸部２２ａ，２２ｂにスペーサ２６が乗り上げて、セル厚のばらつきの原因になっているものと考えられる。また、比較例３の液晶表示パネルでは、表示領域端部における電圧保持率が実施例２に比べて２．３％も低下している。これは、シール周辺部ではシール材が硬化する前に液晶と接触して液晶が汚染されたためであると考えられる。なお、セル厚のばらつきは筋むらとして現れやすく、電圧保持率の低下は色抜けの原因となる。
【００４９】
以下、感光性樹脂により形成される凸部の幅と凸部の形状との関係を調べた結果について説明する。
感光性透明樹脂レジストＨＲＣ−１３５（日本合成ゴム製）をスピナーにてガラス基板上に塗布して感光性樹脂膜を形成し、ホットプレート上で９０℃の温度で２分間加熱する予備硬化を行った。次に、パターンを形成したフォトマスクでマスキングし、感光性樹脂膜に紫外線を２００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギーで照射した。
【００５０】
その後、感光性樹脂膜に対し現像処理を施して凸部を形成した後、紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギーで照射するポスト露光を行い、次いで２００℃の温度で６０分間保持する本硬化を行った。
この基板を用いて感光性樹脂により形成した凸部の幅と断面形状との関係を用いて調べた。その結果、図９（ａ）に示すようにパターンエッジのテーパー構造は、テーパー幅が２．５μｍ、傾斜角が約３０°であった。この結果から、配向分割用凸部の幅を５μｍ以下とすることにより、図９（ｂ）に示すように、頂部に平坦な部分がない配向分割用凸部として好適な凸部を形成することができる。また、図９（ｃ）に示すように、スペーサ用凸部の幅を１０μｍとすることにより、頂部に平坦な部分（平坦部寸法は実測で３〜５μｍ）を有する凸部を形成することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１の基板の表示領域とシール材との間に凸部を設け、この凸部の頂部及びこの凸部に対向する第２の基板面に垂直配向膜を設けているので、第１及び第２の基板を重ね合わせて基板間に液晶を拡散させるときに前記凸部で液晶の拡散が止められ、その間にシール材を硬化させることができる。これにより、液晶と未硬化のシール材とが接触することを回避できて、不純物による表示品質の劣化が回避される。
【００５２】
また、上記の凸部（液晶止め用凸部）の他に、配向分割用凸部及びスペーサ用凸部を形成することにより、前記配向分割用凸部で配向分割が達成され、前記スペーサ用凸部でセル厚を一定に保持することができて、配向分割構造を有する垂直配向型液晶表示パネルの製造工程が著しく簡略化され、製造に要する時間が短縮されるという効果を奏する。また、セル厚が均一になり、電圧保持率の低下も回避されるので、表示品質が向上するとともに製造歩留まりも向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の液晶表示パネルの製造方法を示す図（その１）である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の液晶表示パネルの製造方法を示す図（その２）である。
【図３】液晶の滴下位置の一例を示す模式図である。
【図４】液晶の滴下位置の他の例を示す模式図である。
【図５】液晶封入時における凸部での液晶の拡散速度を求めた結果を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の液晶表示パネルの製造方法を示す図である。
【図７】第２の実施の形態において、配向分割用凸部、スペーサ用凸部及び液晶止め用凸部の配置状態を示す模式図である。
【図８】配向分割用凸部にスペーサが乗り上げた状態を示す模式図である。
【図９】パターン幅と凸部断面形状との関係を示す模式図である。
【図１０】滴下注入法による液晶表示パネルの製造方法を示す平面図である。
【図１１】滴下注入法により液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。
【図１２】液晶とシール材の接触を防止した液晶表示装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図１３】液晶とシール材の接触を防止した液晶表示装置の製造方法の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１，１２，３１，３６ 基板
１３，２３ａ，２３ｂ 液晶止め用凸部
１４，１５，２４，２５ 垂直配向膜
１６，３３ シール材
１７，３５ 液晶
１８ 遮光板
２１ａ，２２ｂ スペーサ用凸部
２２ａ，２２ｂ 配向分割用凸部
２６，３４ スペーサ
３２ 表示領域
３８、３９ａ 障壁
３９ｂ 柱状スペーサ
Claims (5)
- 相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板間の空間を密閉するシール材と、前記空間内に封入された液晶とにより構成される液晶表示パネルの製造方法において、
前記第１の基板上に表示領域を囲むように液晶止め用凸部を形成する工程と、
前記液晶止め用凸部の頂部と、第２の基板のうち前記液晶止め用凸部に対向する部分とに垂直配向膜を形成する工程と、
前記第１及び第２の基板上の少なくとも一方の基板上に前記シール材を塗布する工程と、
前記第１及び第２の基板のいずれか一方の基板上に前記液晶止め用凸部の高さよりも大きな径のスペーサを散布する工程と、
前記第１及び第２の基板のいずれか一方の基板上に液晶を滴下する工程と、
前記第１及び第２の基板を重ね合わせ、前記第１及び第２の基板間に前記液晶を拡散させるとともに、前記シール材により前記第１及び第２の基板を接合する工程とを有し、
前記第１及び第２の基板を重ね合わせたときに、前記液晶が前記シール材と接触する前に前記シール材を硬化させることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。 - 相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板間の空間を密閉するシール材と、前記空間内に封入された液晶とにより構成される液晶表示パネルの製造方法において、
前記第１の基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記第１の基板上の前記感光性樹脂膜を露光及び現像して、前記第１の基板の上に配向制御用凸部と、スペーサ用凸部と、表示領域を囲む液晶止め用凸部とを同時に形成する工程と、
前記第２の基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記第２の基板上の前記感光性樹脂膜を露光及び現像して、前記第２の基板の上にスペーサ用凸部と、表示領域を囲む液晶止め用凸部とを同時に形成する工程と、
前記第１及び第２の基板の各液晶止め用凸部の頂部に垂直配向膜を形成する工程と、
前記第１及び第２の基板の少なくとも一方の基板の上にシール材を塗布する工程と、
前記第１及び第２の基板のうちいずれか一方の基板上に液晶を滴下する工程と
、
前記第１及び第２の基板を、各基板の前記スペーサ用凸部同士及び前記液晶止め用凸部同士が当接するように重ね合わせ、前記第１及び第２の基板間に前記液晶を拡散させるとともに、前記シール材により前記第１及び第２の基板を接合する工程と
を有することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。 - 前記スペーサ用凸部は、破線状に形成することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネルの製造方法。
- 前記液晶止め用凸部を、遮光性樹脂により形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示パネルの製造方法。
- 前記液晶は、前記基板上の複数箇所に分割して滴下することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示パネルの製造方法。
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