JP4215634B2 - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示領域に生じた微小な画素の輝点不良を修正した液晶表示装置およびその製造方法に関する。

この種の液晶表示装置では、対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持されて複数の画素部がマトリクス状に形成された表示画面が構成されている。この表示画面の各画素部の液晶層に対して電圧の印加・無印加を切り換え制御して、各画素部内で液晶分子の配向状態を変化させ、これによって、各画素部の光透過・散乱状態が変調されて、表示画面上に文字や画像などが表示される。

この液晶表示装置において、例えば液晶層への電圧無印加時に黒表示が得られるノーマリブラックモードでは、各画素部内で配線や電極の短絡、画素スイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の不具合などが生じて画素部の液晶層に電圧が印加されたままになると、その画素部分が微小な輝点として表示されてしまう。また、液晶層への電圧無印加時に白表示が得られるノーマリホワイトモードでは、各画素部内で配線や電極の断線、ＴＦＴの不具合などが生じて画素部の液晶層に電圧が印加されない状態になると、その部分が微小な輝点として表示されてしまう。

従来、このような輝点不良が生じた場合には、レーザ装置を用いて断線部分や短絡部分に照射して、予め設けられている修正用配線によって断線部の間を接続したり、または短絡部を切断したりすることにより不良修正が行われている。

しかしながら、異物などが基板表面に付着して液晶層に配向乱れが生じ、光漏れが生じて輝点不良となった場合には、このようなレーザ光照射による修正を行うことができない。

このため、例えば特許文献１には、輝点不良が生じている画素部分において、一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の液晶層とは反対側の表面に凹部を形成し、その凹部内に遮光性樹脂を充填して、輝点不良を目立たなくする方法が開示されている。この従来技術では、基板表面に被覆部材を形成した状態で凹部を形成し、遮光性樹脂を比較的多く凹部内に充填させることよって、凹部内に遮光性樹脂を十分充填させると共に、凹部内から遮光性樹脂が溢れ出ることを防いでいる。また、被覆部材の厚みを調整することによって、遮光性樹脂の厚みを調整している。
特開平５−２１００７４号公報

レーザ光を用いて輝点不良を修正する上記従来の輝点不良修正方法では、レーザ光照射装置などの特殊な設備と技術が必要であり、レーザ光照射装置などの設備費用やメンテナンス費用などによって修正コストが増加するという問題がある。また、このレーザ光照射による上記従来の輝点不良修正方法では、異物などの付着により輝点不良が生じた場合には輝点不良を修正することができない。

また、特許文献１に開示されている上記従来の輝点不良修正方法では、基板表面に特殊な被覆部材を設けることにより修正作業が複雑になる。また、この被覆部材を用いても、凹部内に充填された遮光性樹脂が基板表面から盛り上がって凸部が形成されると、基板の両外側に偏光板が貼り合わせられたときに、その凸部により偏光板と基板（液晶パネル）との間に気泡が発生するという問題がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、レーザ光照射装置などの特殊な装置や複雑な修正作業を必要とせず、また、偏光板と液晶パネルとの間に気泡が発生するなどの不具合も生じることなく、輝点不良を修正した液晶表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の液晶表示装置は、対向配置された一対の基板の間に液晶層が挟持された液晶表示装置において、該一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の該液晶層側とは反対側の表面位置であって、輝点不良が生じている部分に光学的に重なる表面位置に凹部が形成され、該凹部内に遮光材が設けられ、該遮光材が設けられた凹部内に硬化性樹脂が充填されてその表面が平坦化されており、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、対向配置された一対の基板の間に液晶層が挟持された液晶表示装置の表示領域に輝点不良が生じた場合にそれを修正する輝点不良修正工程を含む液晶表示装置の製造方法において、該輝点不良修正工程は、該一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の該液晶層側とは反対側の表面位置であって、該輝点不良が生じている部分に光学的に重なる表面位置に凹部を形成する凹部形成工程と、該凹部内に遮光材を設ける遮光材配置工程と、該遮光材が設けられた凹部内に硬化性樹脂を流し込んで仮硬化させる硬化性樹脂仮硬化工程と、該硬化性樹脂仮硬化工程の後に、仮硬化させた硬化性樹脂の盛り上がった表面を削り取って表面を平坦化する平坦化工程とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における凹部形成工程は、ダイヤモンドヘッドが装着されたペン先手段の先端部を前記表面位置に押し当ててボーリングすることにより前記凹部を形成する。

さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における凹部は、画素部の大きさと同じ大きさである。

さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における平坦化工程は、前記硬化性樹脂が削り易い状態になっている間に、カッター刃により基板表面より盛り上がっている硬化性樹脂部分を削り取る。

さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における平坦化工程では、硬度が９６以上１００未満の硬化性樹脂の表面を削り取る。

さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における平坦化工程の後に、前記硬化性樹脂を本硬化させる硬化性樹脂本硬化工程をさらに有する。

さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における硬化性樹脂として、２液性硬化樹脂を用いる。

さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における硬化性樹脂は、摂氏６５度±１０度のガラス転移温度である。

さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置の製造方法における硬化性樹脂仮硬化工程で、前記硬化性樹脂を摂氏６０度で１５０分間暖めた後に、室温で１０分間放置し、５０分間を超えないうちに前記平坦化工程を終了する。

上記構成により、以下、本発明の作用について説明する。

本発明においては、液晶層を間に挟んで対向配置される一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の液晶層側とは反対側の表面であって、輝点不良が生じている部分と光学的に重なる位置に、例えばダイヤモンドヘッドが装着されたペン先手段を押し当ててガラスなどからなる基板表面をボーリングすることなどによって画素単位の微小な凹部を形成し、その凹部内に遮光材（例えば遮光塗料）を設け（塗布し）た後、この凹部内に例えば２液性硬化樹脂などの硬化性樹脂を流し込んで硬化させる。これにより、レーザ光照射装置などの特殊な設備や複雑な作業を必要とせずに、輝点不良が生じている画素部分を目立たないようにすることができる。

また、硬化させた樹脂表面を削り取って表面を平坦化することにより、液晶パネルと偏光板とを貼り合わせたときに間に気泡などが発生せず、表示画面の表示状態を良好にすることができる。

この硬化性樹脂は、仮硬化させた削りやすい状態でカッター刃などによってその表面を削り取り、その後で本硬化することによって、修正効率を向上させることができる。

以上により、本発明によれば、異物などにより液晶層に配向乱れが生じて輝点不良が発生した場合でも、レーザ光照射装置などの特殊な設備を用いずに、微小な輝点不良を遮光材（例えば遮光塗料）で遮光して、表示上目立たなくさせることができる。また、従来のレーザ光照射では修正できなかった異物などの混入による輝点不良も修正することができる。

また、硬化性樹脂によって基板表面を平坦化することによって、その後で貼り付けられる偏光板と液晶パネルとの間に気泡などが入るという不具合が生じることもなく、液晶表示装置の表示品位をいっそう向上させることができる。

以下に、本発明の液晶表示装置およびその製造方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態である液晶表示装置の輝点欠陥修正方法を説明するためのフローチャート、図２は図１のステップ１を説明するための平面図、図３〜図６は図１の各ステップを説明するための断面図である。

液晶表示装置の製造において、一対の基板（例えばＴＦＴ素子側基板と対向基板）が対向配置されて貼り合わせられ、両基板間に液晶層が封入された後の状態で、検査などにより表示領域に輝点不良が検出されると、まず、図１に示すように、ステップＳ１で、修正担当者が不良箇所を確認しやすいように、図２に示すように微小な輝点不良発生部分１にマジックなどによりマーキング２を施す。このマーキング２の部分に対して、偏光板などを用いて微小輝点不良部分を特定する。

次に、ステップＳ２で、図３に示すように、一対の基板３のうちの少なくとも一方の基板３（例えば上側の基板）の液晶層９側とは反対側の表面であって、輝点不良が生じている部分に対応する位置（光学的に重なる表面位置）に凹部４を形成する。本実施形態では、拡大鏡を用いて輝点不良部分を観察し、輝点不良部分１の真上の一方のガラス基板３の表面に、ダイヤモンドヘッドが装着されたペン先手段としてのペン先５の先端部を押し当てて、ボーリング作業を行うことによって凹部４を作製する。このときのペン先５は、先端が尖ったものを用いることが好ましい。これにより、例えば深さ２００μｍ〜３００μｍ程度の凹部４が形成される。凹部の大きさは画素部の平面視の大きさを超えない大きさであり、その形状は円形でも矩形でもよい。

さらに、ステップＳ３で、図４に示すように凹部４内に遮光材としての遮光塗料６を塗布する。この遮光塗料については、目的により黒や灰色などの色を選択する。

さらに、ステップＳ４で、図５に示すように、輝点部分１の真上に形成した凹部４内に遮光塗料６を塗布した部分上に硬化性樹脂７（例えば遮光性樹脂でもよい）を流し込む。

この硬化性樹脂７としては、例えば２液性の硬化樹脂などを用いることができる。硬化性樹脂７の硬化時間が短すぎると、輝点不良の修正作業時間の幅が限定されてしまうため、輝点不良の修正の失敗率が高くなる。また、この硬化性樹脂７の硬化時間が長すぎると、修正に時間がかかりすぎるため、実用性に欠ける。

そこで、ステップＳ５の硬化性樹脂仮硬化工程、即ち、硬化性樹脂７の硬化途中に、後述するステップＳ６でカッターなどによる樹脂削り作業を行い易いような硬度を有する硬化性樹脂を用いることが好ましい。また、硬化性樹脂が硬化しても、ガラスとの密着性が保たれないと、偏光板と液晶パネルとを貼り合わせたときに樹脂剥がれなどの不具合が発生するため、樹脂のガラス転移を生じさせてガラスとの密着性を向上させることが好ましい。このとき、樹脂のガラス転移温度が高すぎると、液晶パネルや偏光板などへ悪影響を及ぼすことが考えられるため、６０℃程度の低温でガラス転移が生じる硬化性樹脂を用いることが好ましい。

例えば、２液性硬化樹脂（ＥｐｏｘｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社のＥＰＯ−ＴＥＫ３０１）を用いると、常温（２５℃）での硬化時間が２日間で、ガラス転移温度が６５℃±１０℃であり、本発明で使用される硬化性樹脂として適している。以下、この硬化性樹脂を用いた場合の修正方法について説明する。この硬化性樹脂を流し込む際には、針などを用いて樹脂を凹部４に乗せるようにするのが好ましい。

ステップＳ５において、修正時間を短縮化するために、液晶表示装置を高温槽（６０℃）に投入し、硬化性樹脂を仮硬化させる。このときの硬化性樹脂の仮硬化時間は、修正に使用される樹脂の性質により適切な条件を設定する必要がある。

図７は、本実施形態で用いた硬化性樹脂（ＥｐｏｘｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社のＥＰＯ−ＴＥＫ３０１）について、仮硬化時間および樹脂削り作業時間を決める際に用いた経過時間（硬化時間）と樹脂の削りやすさとの関係を示すグラフである。

図７に示すように、縦軸はゴム・プラスティックＡ型硬度計（Ａ型試験機ＧＳ７０６Ｎ）で測定した樹脂の硬度であり、横軸は樹脂の硬化時間である。また、四角で示す四角点は６０℃で樹脂を暖め続けた場合に５分おきに測定した硬度であり、丸で示す丸点は６０℃で１５０分樹脂を暖めた後、室温で１０分放置した後から５分おきに測定した硬度であり、菱形で示す菱形点は５０℃で１５０分樹脂を暖めた後、室温で１０分放置した後から５分おきに測定した硬度である。

図７の四角点で示すように、６０℃で樹脂を暖め続けた場合には経過時間１６０分で樹脂の硬度が９６となり、それ以降徐々に樹脂が硬くなって経過時間２００分で樹脂の硬度が１００となっている。また、図７の丸点で示すように、６０℃で１５０分樹脂を暖めた後、室温で１０分放置した後では、経過時間１６０分（室温１０分放置直後）に樹脂の硬度が９６となっており、それ以降序々に樹脂が硬くなって経過時間２１０分（室温１０分放置後、５０分経過後）で硬度１００になっている。また、図７に菱形点に示すように、５０℃で１５０分樹脂を暖めた後、室温で１０分放置した後では、経過時間１６５分（室温１０分放置後、５分経過時）に樹脂の硬度が９６となり、それ以降序々に樹脂が硬くなって経過時間２４０分（室温１０分放置後、９０分経過後）で硬度１００になっている。

樹脂を削り易い硬度は、９６以上１００未満であるため、本実施形態では、ステップＳ５で温度６０℃で樹脂を仮硬化させる時間を１６０分とし、ステップＳ６で硬化樹脂を削り取る時間を、高温槽から取り出してから１０分間の自然冷却後（仮硬化時間；１６０分）、５０分未満とした。

高温槽から液晶表示装置を取り出した後、パネル表面が熱くなっているため、作業可能な温度まで冷ますために、１０分間、液晶表示装置を自然冷却させる。

その後、ステップＳ６で、硬化性樹脂を削って表面を平坦化させる。本実施形態では、自然冷却後、樹脂が削り易い状態となっている５０分以内に、カッター刃にてガラス表面より盛り上がっている硬化性樹脂部分７ａを削り取り、図６に示すように硬化性樹脂の表面を平坦化する（平坦部８）。

このようにして、樹脂を削り取った後に、顕微鏡にて余分に削り取られていないかなどを確認することによって、修正の失敗率を低減することも可能である。

さらに、ステップＳ７で、再度、液晶表示装置を高温槽（６０℃）に１８０分間投入し、硬化性樹脂の本硬化を完了させる。

以上のような修正を行うことにより、対向配置された一対の基板３，３のうちの少なくとも一方の基板３の液晶層９とは反対側の表面に、輝点不良部分１の真上（または／および真下）に凹部４を形成し、その凹部４内に遮光塗料６が塗布されており、微小な輝点不良部分１が遮光塗料６で遮光されるため、輝点不良を目立たなくすることができる。また、凹部４は硬化性樹脂で充填されて表面が平坦化（平坦部８）されているため、その後で貼り付けられる偏光板と液晶パネルとの間に気泡などが生じることによる表示品位の低下を防ぐことができ、表示品位を向上させることができる。

なお、本実施形態では、一対の基板３（上側）の一方の液晶層９と反対側の表面に凹部４を形成したが、他方の基板３（下側）に形成してもよく、両方の基板３，３に形成してもよい。また、凹部４の形成方法も上述したものに限らず、画素単位の微細な凹部４を精度良く形成することができる方法であれば、いずれも用いることができる。また、硬化性樹脂も、上述した２液性に限らず、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂など、様々な樹脂を用いることができる。

紫外線硬化樹脂の場合、紫外線照射設備が必要になり、また設備の管理も合わせて必要となる。これに対して、２液性硬化樹脂の場合、このような余分な設備などが省けるという効果がある。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、画素領域に生じた微小な輝点不良を修正するための輝点不良修正方法およびその方法で輝点不良が修正された液晶表示装置の分野において、微小な輝点不良を目立たなくすることが可能であり、また、液晶パネルと偏光板とを貼り合わせた際に気泡なども発生することなく、液晶表示装置の表示品位を向上させることができる。輝点不良の修正作業は、特殊な設備を用いたり、複雑な作業を行ったりすることなく、低コストで効率良く行うことができる。本発明により輝点不良が修正された液晶表示装置は、表示品位が良好であり、レーザ照射などでは修正が不可能であった、異物などによる液晶層の配向不良に起因する光漏れも目立たなくして修正することができるため、製造歩留まりを大幅に向上させることができる。

本発明の一実施形態である液晶表示装置の輝点不良修正方法について説明するためのフローチャートである。 図１のステップＳ１でマジックによるマーキングを施した状態を示す平面図である。 図１のステップＳ２で凹部を作製した部分を示す要部断面図である。 図１のステップＳ３で遮光塗料を塗布した状態を示す要部断面図である。 図１のステップＳ４で硬化樹脂を塗布した状態を示す要部断面図である。 図１のステップＳ６で硬化樹脂を削り、表面を平坦化した状態を示す要部断面図である。 図１の輝点不良修正方法で使用した硬化性樹脂の仮硬化時間（ステップＳ５の仮硬化処理時間）と樹脂削り作業時間との条件を設定するために硬化時間と硬化性樹脂の硬度との関係を検討した結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 微小な輝点不良部分
２ マジックによるマーキング部分
３ 液晶パネルを構成する一対のガラス基板
４ ボーリングによって形成された凹部
５ ボーリング用のダイヤモンドヘッドが装着されたペン（ペン先手段）
６ 遮光塗料（遮光材）
７ 硬化性樹脂
７ａ 表面から盛り上がっている硬化性樹脂部分
８ 削り取られた硬化性樹脂の平坦部
９ 液晶層

Claims (10)

1. 対向配置された一対の基板の間に液晶層が挟持された液晶表示装置において、
   該一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の該液晶層側とは反対側の表面位置であって、輝点不良が生じている部分に光学的に重なる表面位置に凹部が形成され、該凹部内に遮光材が設けられ、該遮光材が設けられた凹部内に硬化性樹脂が充填されてその表面が平坦化されている液晶表示装置。
2. 対向配置された一対の基板の間に液晶層が挟持された液晶表示装置の表示領域に輝点不良が生じた場合にそれを修正する輝点不良修正工程を含む液晶表示装置の製造方法において、
   該輝点不良修正工程は、
   該一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の該液晶層側とは反対側の表面位置であって、該輝点不良が生じている部分に光学的に重なる表面位置に凹部を形成する凹部形成工程と、
   該凹部内に遮光材を設ける遮光材配置工程と、
   該遮光材が設けられた凹部内に硬化性樹脂を流し込んで仮硬化させる硬化性樹脂仮硬化工程と、
   該硬化性樹脂仮硬化工程の後に、仮硬化させた硬化性樹脂の盛り上がった表面を削り取って表面を平坦化する平坦化工程とを有する液晶表示装置の製造方法。
3. 前記凹部形成工程は、ダイヤモンドヘッドが装着されたペン先手段の先端部を前記表面位置に押し当ててボーリングすることにより前記凹部を形成する請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記凹部は、画素部の大きさと同じ大きさである請求項２または３に記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記平坦化工程は、前記硬化性樹脂が削り易い状態になっている間に、カッター刃により基板表面より盛り上がっている硬化性樹脂部分を削り取る請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記平坦化工程では、硬度が９６以上１００未満の硬化性樹脂の表面を削り取る請求項２または５に記載の液晶表示装置の製造方法。
7. 前記平坦化工程の後に、前記硬化性樹脂を本硬化させる硬化性樹脂本硬化工程をさらに有する請求項２または５に記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 前記硬化性樹脂として、２液性硬化樹脂を用いる請求項２，５〜７のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
9. 前記硬化性樹脂は、摂氏６５度±１０度のガラス転移温度である請求項２，５〜８のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
10. 前記硬化性樹脂仮硬化工程で、前記硬化性樹脂を摂氏６０度で１５０分間暖めた後に、室温で１０分間放置し、５０分間を超えないうちに前記平坦化工程を終了する請求項５〜９のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。