JP3937304B2

JP3937304B2 - 液晶表示パネルの製造方法

Info

Publication number: JP3937304B2
Application number: JP2002003920A
Authority: JP
Inventors: 義和野入
Original assignee: 鹿児島日本電気株式会社
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2022-01-10
Also published as: JP2003207789A; US6734943B2; US20030128327A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶を用いて文字や画像を表示する液晶表示パネルの製造方法に関し、特に、シール材との接触による液晶材の汚染・劣化を低減した液晶表示パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶に電圧をかけると分子の向きが変わり光の透過率が変化することを利用した「液晶表示パネル」は、コンピュータ端末等の表示装置として適用されている。液晶表示パネルを用いたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に比べると薄型で消費電力が小さいため、ノート型パソコンだけでなく、省スペースを重視したデスクトップ・パソコンでも利用されている。
液晶表示パネルは、液晶を２枚のガラス板の間に封入し、シャッタの役割をさせており、各画素をコントロールする透明電極（駆動素子）はガラス板上に配置されている。
【０００３】
図１０に、従来技術による液晶表示パネルの第１の構造例を示す。従来技術による液晶表示パネルは、第１の構成として、駆動素子基板１ａ、対向基板１ｂ、配向膜４、液晶材５、ギャップ材６およびシール材７を備えるものである。
駆動素子基板１ａは、液晶表示パネルを駆動するための透明電極が設けられたガラス基板である。対向基板１ｂは、透明電極と対応する位置にカラーフィルタ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が設けられたガラス基板である。配向膜４は、駆動電圧が印加されていない状態時に液晶材５の分子を所定の方向に整列させるための膜である。液晶材５は、結晶構造をとる液体であり、駆動電圧が印加されていない状態では、配向膜４によって所定の方向に整列させられているが、透明電極から駆動電圧が印加されると電界に沿って並び方が変化する。ギャップ材６は、駆動素子基板１ａと対向基板１ｂとの間隔を所定の距離に保つための部材であり、スペーサともいう。シール材７は、液晶材５を表示領域に密封し、外に流出することを防止する部材である。
図１１および図１２に示すように、この液晶表示パネルは、
（１）駆動素子基板１ａには、表示領域の外周にシール材７を塗布し、表示領域に配向膜４を配置し、液晶材５を滴下する。
（２）対向基板１ｂには、表示領域に配向膜４を配置し、ギャップ材６を散布する。
（３）真空中で駆動素子基板１ａおよび対向基板１ｂを重ねあわせ、シール材７を硬化させる。
ことにより形成される。なお、シール材７は対向基板１ｂ側に塗布する場合もある。
【０００４】
また、図１３に従来技術による液晶表示パネルの第２の構造例を示す。従来技術による液晶表示パネルは、第２の構成として、駆動素子基板１ａ、対向基板１ｂ、配向膜４、液晶材５、ギャップ材６、シール材７および封止材８を有する。封止材８は、液晶排出口３を封鎖する部材であり、ＵＶ硬化性樹脂等が適用される。
図１４、図１５および図１６に示すように、この液晶パネルは、
（１）駆動素子基板１ａには、液晶排出口３が形成されるように表示領域の外周にシール材７を塗布し、表示領域に配向膜４を配置し、この内側に液晶材５を滴下する。
（２）対向基板１ｂには、表示領域に配向膜４を配置し、ギャップ材６を散布する。
（３）駆動素子基板１ａおよび対向基板１ｂを大気中で加圧しながら貼り合わせ、余分な液晶材５を液晶排出口３から排出し、シール材７を硬化させる。
（４）液晶排出口３にＵＶ硬化性樹脂等の封止材８を塗布し、硬化させて封止作業を行う。
ことにより形成される。第２の構造では、大気中で貼り合わせることが可能である。なお、シール材７は、対向基板１ｂ側に塗布する場合もある。
【０００５】
従来技術による液晶表示パネルは、上記第１または第２の構造例のいずれかの構造により形成されたものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術による液晶パネルの第１の構造では、真空中で駆動素子基板１ａおよび対向基板１ｂを貼り合わせるため、減圧（真空引き）を行う必要があり、これに時間を要してしまう。さらに、必要量以上の液晶材５が排出される構造ではないため、液晶滴下量の精度が必要となる。
また、上記従来技術による液晶パネルの第２の構造では、液晶排出口３を封止する作業を行う必要がある。
さらに、従来技術による液晶パネルは第１の構造および第２の構造に共通して、シール材７と液晶材５とが直接接触するため、シール材７によって液晶材５の劣化や汚染が生じてしまう。さらに、駆動素子基板１ａと対向基板１ｂとをシール材７により接着させるため、ギャップ材６の径にあった高さ分の量が必要となり、シール材７の使用量が多くなってしまうという問題があった。
【０００７】
すなわち、従来技術による液晶表示パネルには、
（１）減圧に時間を要するため、液晶表示パネルの製造時に減圧工程がボトルネックとなる。
（２）液晶滴下量に高い精度が要求されるため、液晶表示パネルの製造時に液晶滴下工程がボトルネックとなる。
（３）封止工程を行う必要がある。
（４）シール材の使用量が多くなる。
（５）液晶材とシール材とが接触するため、液晶材が汚染・劣化する。
という問題があった。
【０００８】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、大気圧中で封止作業を行うことことなく形成でき、かつ、シール材の使用量を低減し、かつ液晶材の汚染・劣化を低減した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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、液晶層を形成する液晶に駆動電圧を印加する駆動素子基板と当該駆動素子基板に対向して配置された対向基板との間に、液晶層および当該液晶層を所定の厚みに保持するギャップ材とが配置された液晶表示パネルを製造する方法であって、駆動素子基板および対向基板のいずれか一方の表示領域の周縁に、少なくとも１つの液晶排出口が偏って配置された第１の凸部を形成する工程と、他方の基板の表示領域の周縁に第１の凸部を取り囲む第２の凸部を形成する工程と、液晶の分子を所定の方向に整列させる配向膜を駆動素子基板および対向基板の表示領域にそれぞれ配置する工程と、第２の凸部の突端に液晶を表示領域に封止するシール材を配置する工程と、第１の凸部が形成された基板の液晶排出口が配置されていない側の領域に液晶を滴下する工程と、第１の凸部の液晶排出口が配置されていない側から駆動素子基板と対向基板とを貼り合わせ、所定量以上の液晶を液晶排出口から排出させる工程と、駆動素子基板および対向基板を全面に渡って加圧しつつシール材を硬化させ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を提供するものである。本発明の第１の態様によれば、液晶とシール材とを接触させずに液晶表示パネルを形成できるため、液晶が汚染・劣化することがない。また、第２の凸部の突端のみにシール材を配置することにより、シール材の使用量を低減できる。さらに、液晶排出口から液晶を排出させながら貼り合わせることにより、液晶滴下量の精度を高くする必要がない。また、表面張力を利用して液晶を表示領域に拡散できるため、減圧を行う必要がない。さらに、駆動素子基板および対向基板を貼り合わせ終えると同時に、第２の凸部によって液晶排出口を塞ぐことができるため、封止作業を行う必要がない。
上記本発明の第１の態様においては、第１の凸部を形成する工程において、少なくとも１つの液晶排出口を表示領域のコーナーの近傍に配置することが好ましい。このようにすれば、表示領域のコーナー部に空気が残存してしまうことがない。また、以上の各構成において、第１および第２の凸部が、フォトエッチングによって形成されることが好ましい。このようにすれば、第１および第２の凸部を均一な高さに容易に形成できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態による液晶表示パネルの構造を示す。本実施形態による液晶表示パネルは、駆動素子基板１ａ、対向基板１ｂ、凸部２ａ，２ｂ、配向膜４、液晶材５、ギャップ材６およびシール材７を有する。
駆動素子基板１ａは、液晶表示パネルを駆動するための透明電極が設けられたガラス基板である。対向基板１ｂは、透明電極と対応する位置にカラーフィルタ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が設けられたガラス基板である。凸部２ａ，２ｂは、感光性樹脂膜を露光および現像すること等により表示領域の周囲に形成される。すなわち、凸部２ａ，２ｂはフォトエッチングによって形成することが好ましい。なお、感光性樹脂膜としては、感光性ネガ型アクリル樹脂が好ましい。配向膜４は、駆動電圧が印加されていない状態時に液晶材５の分子を所定の方向に整列させるための膜である。液晶材５は結晶構造をとる液体であり、駆動電圧が印加されていない状態では配向膜４によって所定の方向に整列させられているが、透明電極から駆動電圧が印加されると電界方向に沿って整列する。ギャップ材６は、駆動素子基板１ａと対向基板１ｂとの間隔を所定の距離に保つための部材であり、スペーサともいう。シール材７は、液晶材５を表示領域に密封し、外に流出することを防止する部材である。
駆動素子基板１ａおよび対向基板１ｂには、配向膜４がそれぞれ配置される。駆動素子基板１ａと対向基板１ｂとの間の空間は、液晶材５で満たされており、その間隔はギャップ材６によって一定に保たれている。駆動素子基板１ａに設けられた凸部２ａおよび対向基板１ｂに設けられた凸部２ｂは、液晶表示パネルの表示領域を取り囲んでおり、凸部２ｂと駆動素子基板１ａとの間隙は、シール材７によって封止されている。液晶材５は凸部２ａおよび２ｂにより表示領域内に密封されるため、液晶材５は表示領域から漏洩しない。
【００１１】
図２に、本実施形態による液晶表示パネルの形成手順を示す。この手順を図３、図４および図５を用いて説明する。
駆動素子基板１ａ側の表示領域外周部には液晶排出口３が設けられた凸部２ａを形成する。液晶排出口３は駆動素子基板１ａの一方に（例えば、図３のように右側に）配置する。一方、対向基板１ｂ側には、駆動素子基板１ａ側の凸部２ａより外周が大きい凸部２ｂを形成する（ステップＳ１０１）。次に、駆動素子基板１ａおよび対向基板１ｂの表示領域に配向膜４を塗布する（ステップＳ１０２）。
対向基板１ｂには、配向膜４を塗布した後、凸部２ａの高さと直径が等しいギャップ材６を散布する（ステップＳ１０３）。次いで、凸部２ｂの突端にシール材７を配置する（ステップＳ１０４）。シール材７は、熱硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂のいずれを用いてもよい。図４に、凸部２ｂ、配向膜４、ギャップ材６およびシール材７が配置された状態の対向基板１ｂを示す。
駆動素子基板１ａには、配向膜４を塗布した後、表示領域内の液晶排出口３が配置されていない側（例えば、図３の場合は左側）に必要量以上の液晶材５を滴下する（ステップＳ１０５）。図３に、凸部２ａ、配向膜４および液晶材５が配置された状態の駆動素子基板１ａを示す。
【００１２】
図５に示すように、大気圧中にて駆動素子基板１ａおよび対向基板１ｂを液晶が配置されている側（すなわち、液晶排出口３が配置されていない側）から除々に貼り合わせていき、余分な液晶材５を液晶排出口３から排出させながら貼り合わせる（ステップＳ１０６）。これにより液晶材５は、表面張力によって表示領域内に拡散する。駆動素子基板１ａおよび対向基板１ｂが完全に貼り合わさったら、駆動素子基板１ａおよび対向基板１ｂを全面に渡って上下から均一に加圧しながら、シール材７を加熱することあるいはシール材７に紫外線を照射することにより硬化させる（ステップＳ１０７）。
【００１３】
本実施形態による液晶表示パネルは、液晶材５とシール材７とが直接接触する面積が小さいため、液晶材５の汚染・劣化を低減できる。さらに、減圧や封止処理を行う必要がなく液晶滴下量の精度を高める要求がないため、製造工程を高速化できることに加え、シール材７の使用量を低減できる。また、仮に凸部２ａの外側に液晶材５が漏洩しても、凸部２ｂおよびシール材７により堰き止められるため、表示領域の外部まで液晶材５が流出することはない。
【００１４】
〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。
本実施形態による液晶パネルの断面は、図１に示した第１の実施形態と同様の構造である。ただし図６に示すように、本実施形態では、凸部２ａに複数の液晶排出口３を形成する。また、本実施形態による液晶パネルの形成手順は、図２に示した第１の実施形態と同様の手順である。
【００１５】
第１の実施形態と同様に（すなわち、図５のように）、液晶材５が配置された側から駆動素子基板１ａおよび対向基板１ｂを貼り合わせていくと、図７に示すように液晶材５は表示領域の全面に拡散されていく。本実施形態では、液晶排出口３を複数設けたことにより、余分な液晶が表示領域の外部に速やかに排出されるため、すでに貼り合わせた部分に加わる圧力が低減される。
【００１６】
本実施形態によれば、貼り合わせ速度を高速化できるとともに、液晶材５が凸部２ａの外側に漏洩しにくくできる。仮に、凸部２ａの外側に液晶材５が漏洩しても、凸部２ｂおよびシール材７により堰き止められるため、表示領域の外部まで液晶材５が流出することはない。
なお、液晶排出口３の大きさと数は液晶材５の材料や駆動素子基板１ａと対向基板１ｂとの間隔等の条件に応じて、適宜変更すると良い。例えば、液晶材５の粘度が小さい場合は、液晶排出口３を大きくし、配置する数を少なくすることが好ましい。一方、液晶材５の粘度が大きい場合は、液晶排出口３を小さくし、配置する数を多くすることが好ましい。なお、本実施形態による液晶表示パネルは、必ずしも全ての液晶排出口３が同じ大きさである必要はなく、異なる大きさの液晶排出口３が設けられていても良い。
【００１７】
〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。本実施形態による液晶パネルは、図１に示した第１の実施形態と同様の構造である。ただし図８に示すように、本実施形態では、液晶排出口３を駆動素子基板１ａの表示領域のコーナー部分に設ける。また、本実施形態による液晶表示パネルの形成手順は、図２に示した第１の実施形態と同様の手順である。
【００１８】
第１の実施形態と同様に（すなわち、図５のように）、液晶材５が配置された側から駆動素子基板１ａおよび対向基板１ｂを貼り合わせていくと、図９に示すように、液晶材５は表示領域の全面に拡散されていく。本実施形態では、表示領域のコーナー部に液晶排出口３を設けたため、この部分に空気が残存すること無く速やかに液晶材５が拡散する。
【００１９】
本実施形態によれば、表示領域内の空気が速やかに排出されるため、製造工程を高速化できる。
【００２０】
なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、凸部２ａおよび２ｂはそれぞれ上記各実施形態と逆の基板に設けてもよい。すなわち、駆動素子基板１ａに凸部２ｂを設け、対向基板１ｂに凸部２ａを設けてもよい。この場合は、対向基板１ｂに液晶材５を滴下した後に駆動素子基板１ａおよび対向基板１ｂを貼り合わせることとなる。
また、上記各実施形態では、ギャップ材６を対向基板１ｂ側に散布しているが、ギャップ材６を駆動素子基板１ａ側に散布してもよい。
さらに、液晶排出口３の数や位置は、図面に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明によれば液晶表示パネルの品質を向上でき、液晶表示パネルの製造工程における作業時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を好適に実施した第１の実施形態による液晶表示パネルの構造を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態による液晶表示パネルの形成手順を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態による液晶表示パネルを形成する駆動素子基板の接合面および断面を示す図である。
【図４】第１の実施形態による液晶表示パネルを形成する対向基板の接合面および断面を示す図である。
【図５】第１の実施形態による駆動素子基板および対向基板を貼り合わせる方法を示す図である。
【図６】本発明を好適に実施した第２の実施形態による液晶表示パネルを構成する駆動素子基板を示す図である。
【図７】第２の実施形態において、駆動素子基板および対向基板を貼り合わせる際の液晶材の状態を示す図である。
【図８】本発明を好適に実施した第３の実施形態による液晶表示パネルを構成する駆動素子基板を示す図である。
【図９】第３の実施形態において、駆動素子基板および対向基板を貼り合わせる際の液晶材の状態を示す図である。
【図１０】従来技術による液晶表示パネルの第１の構造例を示す断面図である。
【図１１】従来技術の第１の構造による液晶表示パネルを形成する駆動素子基板の接合面および断面を示す図である。
【図１２】従来技術の第１の構造による液晶表示パネルを形成する対向基板の接合面および断面を示す図である。
【図１３】従来技術による液晶表示パネルの第２の構造例を示す断面図である。
【図１４】従来技術の第２の構造による液晶表示パネルを形成する駆動素子基板の接合面および断面を示す図である。
【図１５】従来技術の第２の構造による液晶表示パネルを形成する対向基板の接合面および断面を示す図である。
【図１６】従来技術の第２の構造による駆動素子基板および対向基板を貼り合わせる方法を示す図である。
【符号の説明】
１ａ駆動素子基板
１ｂ対向基板
２ａ、２ｂ凸部
３液晶排出口
４配向膜
５液晶材
６ギャップ材
７シール材
８封止材

Claims

液晶層を形成する液晶に駆動電圧を印加する駆動素子基板と当該駆動素子基板に対向して配置された対向基板との間に、前記液晶層および当該液晶層を所定の厚みに保持するギャップ材とが配置された液晶表示パネルを製造する方法であって、
前記駆動素子基板および前記対向基板のいずれか一方の表示領域の周縁に、少なくとも１つの液晶排出口が前記表示領域の一部に偏って配置された第１の凸部を形成する工程と、
他方の基板の表示領域の周縁に前記第１の凸部を取り囲む第２の凸部を形成する工程と、
前記液晶の分子を所定の方向に整列させる配向膜を前記駆動素子基板および前記対向基板の表示領域にそれぞれ配置する工程と、
前記第２の凸部の突端に前記液晶を前記表示領域に封止するシール材を配置する工程と、
前記第１の凸部が形成された基板の前記液晶排出口が配置されていない側の領域に前記液晶を滴下する工程と、
前記第１の凸部の液晶排出口が配置されていない側から前記駆動素子基板と前記対向基板とを貼り合わせ、所定量以上の液晶を前記液晶排出口から排出させる工程と、
前記駆動素子基板および前記対向基板を全面に渡って加圧しつつ前記シール材を硬化させ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。
前記第１の凸部を形成する工程において、前記液晶排出口の少なくとも１つを前記表示領域のコーナーの近傍に配置することを特徴とする請求項１記載の液晶パネルの製造方法。
前記第１および第２の凸部を形成する工程において、前記第１および第２の凸部をフォトエッチングによって形成することを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示パネルの製造方法。