JP4335632B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に取り付けられる液晶パネルの構造及び液晶表示装置の製造方法に関する。
横電界方式の液晶表示装置として、例えば、特許文献1記載の液晶表示装置が知られている。この液晶表示装置においては、液晶層を挟んで対向する2枚の基板のうち、一方の基板の内側面(液晶層側の面)に、他方の基板とのギャップを確保するための柱状のスペーサが形成されている。
特開2003−186023号公報
ところが、2枚の基板間の液晶層がバックライトからの熱により膨張すると、表示むらの原因となる、液晶層の厚さのバラツキが生じることがある。
そこで、本発明は、表示むらを抑制することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一形態によれば、
第1の基板および第2の基板を備える液晶パネルと、バックライトと、を備える液晶表示装置の製造方法であって、
前記第1の基板および第2の基板は、表示領域と、前記表示領域を囲む非表示領域と、前記非表示領域を囲むシール領域と、前記シール領域を囲む切断領域と、各領域の表面に形成される膜と、を備え、
前記第1の基板は、前記非表示領域の膜に形成される第一の突部と、前記切断領域の膜に形成される第二の突部と、をさらに備え、
第1の基板及び第2の基板について、いずれか一方の基板の前記シール領域にシール材を塗布する工程と、
前記各領域を、前記膜の形成される表面側で対向させ、前記第一の突部を、前記第2の基板の非表示領域に形成される膜に接触させ、かつ、前記第二の突部を、前記第2の基板の切断領域に形成される膜に接触させながら、前記非表示領域及び前記シール領域が相対向する基板方向へ凸に反った状態で前記シール材を硬化させる工程と、
前記第1の基板及び前記第2の基板における、前記切断領域を切断する工程と、を含み、
前記シール材を硬化させる工程の後、前記切断領域を切断する工程の前において、
前記第1の基板における前記非表示領域の表面に形成される、前記第一の突部を含む膜の膜厚T2と、前記第2の基板における前記非表示領域の表面に形成される膜の膜厚t2と、前記第1の基板における前記シール領域の表面に形成される膜の膜厚T3と、前記第2の基板におけるシール領域の表面に形成される膜の膜厚t3と、前記第1の基板における切断領域の表面に形成される、前記第二の突部を含む膜の膜厚T4と、前記第2の基板における切断領域の表面に形成される膜の膜厚t4と、前記シール材の径dとが、
(t2+T2)−(T3+t3)<d≦(T4+t4)−(T3+t3)
の関係を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法が提供される。
本発明によれば、液晶表示装置の表示むらを抑制することができる。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態について説明する。
まず、本実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。
本実施の形態に係る画像表示装置は、図4に示すように、画像を表示するための液晶パネルLCD、を有している。この液晶パネルLCDは、図1及び図2に示すように、対向する1対の透明基板(ガラス、プラスチック等)10,20、一方の透明基板10の内側面(基板10側の面)10A内の枠状の縁領域を他方の透明基板20の内側面(基板B側の面)20Bに固定するシール材30、一方の透明基板20の内側面の2辺の縁領域に形成されたドライバ(またはドライバチップからの信号が入力される端子)50、透明基板10,20間に封入された液晶40、を有している。
シール材30の内部には、透明基板10,20の内側面10A,20Aの間隔を規制するため、シール材30に沿って適当な径のファイバ(例えばガラス製のファイバ)31が設けられている。1対の透明基板10,20は、少なくとも一方が、基板貼合せ工程における加圧によって液晶40側に凸に反った状態で、このシール材30に固定されている。すなわち、液晶パネルの4辺のうち、少なくとも一辺に存在するシール材30は、透明基板10,20の内側面10A,20Aの間隔が、透明基板10,20の縁からシール材30と液晶層40との接触面30aに向かうにしたがって徐々に狭くなるように(次式(1)を満たすように)、透明基板10,20の縁部を拘束している。
h3a<h3b …(1)
ここで、h3bは、透明基板の縁位置における、内側面10A,20Aの間隔であり、h3aは、透明基板の縁位置よりも、シール材30と液晶層40との接触面30a寄りの位置における、透明基板の内側面10A,20Aの間隔である。
さらに、図2に示すように、2枚の透明基板のうち、一方の透明基板10は、カラーフィルム膜を含む多層膜11を内側面に有し、他方の透明基板20は、TFTを含む多層膜21を内側面に有している。なお、図2においては、多層膜11,21の構造を省略してある。
一方の透明基板20の多層膜21は、透明基板10,20の、液晶40側への変形を制限するスペーサとして機能する複数の突部21Aを、画像表示領域(ドレイン線51とゲート線52とで囲まれ、かつ、対向電極信号線53が通過する画素領域54と、カラーフィルタとがマトリクス状に存在し、光の透過によって画像が表示される領域)A及び画像非表示領域(画像表示領域Aとシール材30との間の、画像が表示されない領域)Bに有している。そして、他方の透明基板10の多層膜11は、画像表示領域A内の各突部21Aに対向する位置における膜厚t1が、画像非表示領域B内の各突部21Aに対向する位置における膜厚t2よりも薄くなるように形成されている。なお、ここでは、カラーフィルタ層を含む多層膜11に複数の突部を設け、TFTを含む多層膜21の膜厚を、画像非表示領域Bよりも画像表示領域Aにおいて薄くしているが、必ずしも、このようにする必要はない。例えば、図2とは反対に、TFTを含む多層膜21に複数の突部を設け、カラーフィルタ層を含む多層膜11の膜厚を、画像非表示領域Bよりも画像表示領域Aにおいて薄くなるようにしてもよい。また、画像非表示領域B内及び画像表示領域A内の突部を多層膜11側に設けるようにしてもよい。
これらの多層膜11,21の膜厚は、次式(2)の関係を有している。
t1+T1<t2+T2<t3+d+T3 …(2)
ここで、
T1:画像表示領域A内の突部位置における、多層膜21の膜厚
T2:画像非表示領域B内の突部位置における、多層膜21の膜厚(=T1)
T3:シール材30の形成領域Cにおける、多層膜21の膜厚
d:ファイバ31の径
t3:シール材30の形成領域Cにおける、多層膜11の膜厚
このため、透明基板10,20の内側面10A,20Bの間隔は、次式(3)を満たすように、透明基板10,20の縁から、画像表示領域Aに向かうにしたがって徐々に狭くなり、画像表示領域Aにおいてはほぼ一定となっている。
h1<h2<h3 …(3)
ここで
h1:画像表示領域A内における、透明基板10,20の内側面10A,20Bの間隔
h2:画像非表示領域B内における、透明基板10,20の内側面10A,20Bの間隔
h3:シール材30の形成領域C内における、透明基板10,20の内側面10A,20Bの間隔
このような構造によれば、以下の理由により、液晶層40の厚さの変動を抑制することができるため、例えば、バックライトからの熱に起因する表示むらの発生を防止することができる。図3の破線に示すように、基板貼合せ工程における加圧中、各透明基板10,20は、シール材31の塗布領域C内のファイバ31を支点として互いに他方の基板側に凸に変形するが、画像表示領域A及び画像非表示領域B内の突部位置において、その変形が制限される。シール材30の硬化によって、2枚の透明基板10,20の縁部が加圧中の形状を保ってシール材30に拘束されるため、2枚の透明基板10,20は、除荷後、突部21Aを圧縮する方向の力を互いに及ぼし合う。したがって、図3の実線に示すように、画像表示領域Aにおける、透明基板の内側面の位置のバラツキが抑制されるため、結果として、液晶層40の厚さのばらつきを抑制することができる。
さらに、2枚の透明基板10,20の内側面10A,20Aの間隔が画像表示部Aよりも広くなる画像非表示領域Bにおいては、その分、透明基板10の多層膜11が厚くなっているため、画像非表示領域Bにおいて、透明基板10の多層膜11が、透明基板20の多層膜21の突部21Aから過度に浮き上がることはない。このため、例えばユーザが画像非表示領域Bに触れても、透明基板の部分的変形による、液晶膜20の層厚変動を防止することができる。なお、画像表示領域Aの幅に対して、画像非表示領域の幅が所定の割合以下になっている場合には、必ずしも、多層膜11の膜厚を、画像表示領域Aよりも画像非表示領域Bにおいて厚くする必要はない。
したがって、本実施の形態に係る液晶パネルによれば、上述したように、表示むらを抑制することができる。
つぎに、このような構造の液晶パネルの製造方法について説明する。
図13は、図1及び図2の液晶パネルを有する液晶表示装置の製造工程のうちの、シール印刷工程から封止工程までのフローチャートである。
図5に示すように、液晶パネルの片側基板の4面取りが可能な2枚の透明基板(以下、マザー基板と呼ぶ)100,200を準備し、これらのマザー基板100,200に対して洗浄等の所定の前処理を施す。図5において、破線55は、個々の液晶パネルの片側基板となるべき領域(以下、パネル領域と呼ぶ)を定める切断線、パネル領域以外の領域dは、パネル切断工程において切り落とされるべき領域(以下、切断領域と呼ぶ)、各パネル領域内の領域aは、個々の液晶パネルの画像表示領域Aとなるべき領域、各パネル領域内で領域aを囲む領域bは、個々の液晶パネルの画像非表示領域Bとなるべき領域、各パネル領域内で領域bを囲む領域cは、個々の液晶パネルのシール材形成領域Cとなるべき領域である。なお、図5に示した点線及び破線は、仮想線であり、実際にマザーボードに設けられている訳ではない。また、ここでは、液晶パネルの透明基板をマザー基板100,200から4面取る場合を例に挙げているが、マザー基板100,200から取れる基板数は、実際には、マザー基板100,200の縦横幅と液晶パネルの縦横幅(または画面サイズ)に応じて定められる。
一方のマザー基板200の片側面(以下、パターン形成面)には、図6に示す多層膜21'を形成する。この多層膜21'には、(1)各領域a内に、サブピクセルごとに設けられたRGBのカラーフィルタ膜22、(2)各領域b内とカラーフィルタ膜22間とに形成された格子状のブラックマトリクス膜23、(3)ブラックマトリクス膜23及びカラーフィルタ膜22の上層膜としてマザー基板200のパターン形成面側全体を覆うオーバコート膜24、(4)オーバコート膜24を挟んでブラックマトリクス23に対向する位置と切断領域d内の位置とに形成された有機物(または無機物)の柱状膜25、(5)領域a,b内においてオーバコート膜24を覆う配向膜26、が含まれている。この多層膜21'には複数の柱状膜25が含まれているため、この多層膜21'の表面は、各柱状膜25の位置において、各柱状膜25の高さT0分だけマザー基板200側に突出している。
他方のマザー基板100の片側面(以下、パターン形成面)には、図7に示す多層膜11'を形成する。この多層膜11'には、(1)ゲート線12、(2)ドレイン線(不図示)、(3)ゲート線12の上層としてマザー基板100のパターン形成面側全体を覆った絶縁膜13、(4)絶縁膜13を挟んで、領域a内のゲート線12の端子12Aに対向する位置に形成されたTFTのアモルファスシリコン膜14、(5)絶縁膜13を挟んで、領域b内のゲート線12の端子12Aに対向する位置に形成されたアモルファスシリコン膜14A、(6)各領域b内のアモルファスシリコン膜14Aと絶縁膜13との間にのみ介在する有機物膜(または無機物膜)15A、(7)アモルファスシリコン膜14の上層として、マザー基板100のパターン形成面側全体を覆った保護膜19、(8)保護膜19を挟んでアモルファスシリコン膜14に対向する位置に形成された透明電極18、(9)透明電極18の上層として、領域a,bを覆った配向膜16、(10)切断領域dの膜厚t3を、領域bの膜厚t2よりも厚くするために、領域bの各辺に沿って切断領域d内に形成された有機物膜(または無機物膜)15B、等が含まれている。この多層膜11'には、領域bのみに存在する有機物膜(または無機物膜)15Aが含まれているため、この多層膜11'の膜厚は、領域aよりも領域bにおいて厚くなっている。さらに、この多層膜11'には、切断領域dにだけ形成された有機物膜(または無機物膜)15Bが含まれているため、この多層膜11'の膜厚は、領域bよりも切断領域dにおいてさらに厚くなっている。なお、有機物膜(または無機物膜)15Aは、図8に示すように、領域aを囲む枠状パターン(ただし、液晶注入口を除く)であってもよいし、他方のマザー基板20'の各柱状膜25に対向する位置にだけ形成された、円形、矩形等のパターンであってもよい。同様に、有機物膜(または無機物膜)15Bは、図8に示すように、領域bを囲む枠状のパターンであってもよいし、他方のマザー基板20'の各柱状膜25に対向する位置にだけ形成された、円形、矩形等のパターンであってもよい。
つぎに、これら2枚のマザー基板100,200のいずれか一方のマザー基板のパターン形成面内の各領域c(ただし、液晶注入口となる箇所を除く)に、ファイバ31が混練された熱硬化型またはUV硬化型のシール材30を塗布する(S1)。ここで用いるファイバ31の径dは、以下の条件を満たすものである。
(t2+T2)−(T3+t3)<d≦(T4+t4)−(T3+t3)
ここで、
T2:領域b内の柱状膜25位置における多層膜21'の膜厚
T3:領域c内における多層膜21'の膜厚
T4:切断領域d内の柱状膜25位置における多層膜21'の膜厚
t2:領域b内の柱状膜25位置における多層膜11'の膜厚
t3:領域c内における多層膜11'の膜厚
t4:切断領域d内における多層膜11'の膜厚
例えば、画面サイズ28インチ、画像非表示領域Bの幅5cm、シール材形成領域1cmの液晶パネルを作成するために、領域d内の柱状膜を、領域cと領域dとの境界から約4cmの位置においた場合には、(t2+T1)が約2.10μm、(T2+t3)+dが約12.30μm、(T3+t4)が約12.80μm、h2−h1が0.5μm以下になるように、各多層膜11',21'の構成膜の膜厚を定めることが望ましい。
その後、図9に示すように、各パネル領域を位置合わせして、2枚のマザー基板100,200のパターン形成面を重ね合わせる。さらに、重ね合わせられた2枚のマザー基板100,200に、多層膜11',21'の接触面に圧力が係る方向の荷重を加えながら、加熱または紫外線照射によりシール材31を硬化させる(S2)。これにより、図10のグラフの破線に示すように、2枚のマザー基板100,200は、各画像表示領域A等が他方の基板側に凸、切断領域Dが外側に凸となった状態で固定される。その後、荷重を除荷すると、シール材30の硬化によって、2枚のマザー基板100,200のシール形成部Cが加圧中の形状を保ってシール材30に拘束される。このため、2枚のマザー基板100,200は、図10のグラフの実線に示すように、次式(4)を満たした状態で固定される。
h1<h2<h3<h4 …(4)
ここで、
h1:領域a内の突部位置におけるパターン形成面の間隔(=t1+T1)
h2:領域b内の突部位置におけるパターン形成面の間隔(=t2+T1)
h3:領域cにおけるパターン形成面の間隔(=t3+T2+d)
h4:切断領域dにおけるパターン形成面の間隔(=t4+T3)
その後、マザー基板100,200を切断線55で切断することによって、個々の液晶パネルに分割してから(S3)、各液晶パネルの内部(2枚の透明基板間の、シール材30に囲まれた空間)に液晶を充填し(S4)、液晶注入口を封止材で封止する(S5)。これにより、図1及び図2に示したような構造を有する液晶パネルを製造することができる。さらに、その液晶パネルを、所定の処理を行った後に筐体にはめ込むことによって、図4に示したような液晶表示装置を製造することができる。
なお、ここでは、個々の液晶パネルに分割後に液晶を注入しているが、必ずしも、このようにする必要はない。例えば、いずれかの透明基板のパターン形成面に必要量の液晶を充填させてから、2枚の透明基板を重ね合わせるようにしてもよい。
ところで、以上においては、TFTを含む多層膜を、画像表示領域Aよりも画像非表示領域Bにおいて厚くなるようにしているが、上述したように、カラーフィルタ膜を含む多層膜を、画像表示領域Aよりも画像非表示領域Bにおいて厚くなるようにしてもよい。このようにする場合には、2枚のマザー基板100,200のパターン形成面に、それぞれ、図11に示す多層膜11'',21''を形成すればよい。
一方のマザー基板100の多層膜11''には、(1)領域a内のサブピクセルごとに設けられたRGBのカラーフィルタ膜112、(2)領域bとカラーフィルタ膜112間とに形成された格子状のブラックマトリクス膜113、(3)領域b内のブラックマトリクス112上に形成されたカラーフィルタ層112A、(4)ブラックマトリクス膜113及びカラーフィルタ膜112,112Aの上層膜としてマザー基板100の片側全体を覆うオーバコート膜114、(5)領域a,b内においてオーバコート膜114を覆う配向膜116、(6)領域bの各辺に沿って切断領域d内に形成された有機物膜(または無機物膜)115、を含んでいる。
他方のマザー基板200の多層膜21'には、(1)ゲート線226、(2)ドレイン線(不図示)、(3)ゲート線226を覆った絶縁膜227、(4)絶縁膜227を挟んで、ゲート線226の端子226Aに対向する位置に形成されたTFTのアモルファスシリコン膜221、(5)アモルファスシリコン膜221の上層として、マザー基板200の片側全体を覆った保護膜223、(6)保護膜223を挟んでアモルファスシリコン膜221に対向する位置に形成された透明電極224、(7)透明電極224上及び領域d内の位置に有機物または無機物で形成された柱状膜225、(6)柱状膜225の上層として、領域a,b全体を覆った配向膜226、が含まれている。
このような多層膜11'',21''が形成されたマザー基板100,200を、上述の場合と同様にして貼り合せれば、基板貼合せ工程の加圧によって液晶側に凸に反った状態で2枚の透明基板を有する液晶パネルを製造することができる。なお、マザー基板100,200のパターン形成面上の多層膜の接触位置における、マザー基板100,200のパターン形成面間に介在する多層膜の総膜厚が、領域aにおける総膜厚≦領域bにおける総膜厚<シール領域cにおける総膜厚≦切断領域dにおける総膜厚、の関係を満たせば、各マザー基板100,200のパターン形成面上の多層膜の形状は、以上述べたものに限る必要はない。
以上においては、マザー基板100,200上の多層膜の厚さによって、マザー基板100,200のパターン形成面の間隔を制御したが、マザー基板100,200のパターン形成面の間隔を制御することができれば、必ずしも、上述の通りにする必要はない。例えば、図12に示すように、領域cのファイバ31よりも小径のファイバ32が混練されたシール材33を領域bに塗布し、領域cのファイバ31よりも大径のファイバ34が混練されたシール材35を領域dに塗布することによって、マザー基板100,200のパターン形成面の間隔が、数式(4)を満たすようにしてもよい。
本発明の実施形態に係る液晶パネルの正面図に、等価回路を付加した図である。 図1のI−I断面を拡大した概略図である。 本発明の実施形態に係る液晶パネルの透明基板の変形量を示した図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の外観図である。 液晶パネルの各領域となる領域が仮想線で示されたマザー基板の正面図である。 マザー基板の部分断面図である。 TFTを通る、ゲート線に沿った平面で切断したマザー基板の断面図である。 マザー基板のパターン形成面内の、有機物膜(または無機物膜)が形成される領域を説明するための図である。 マザー基板の貼合せ処理を説明するための図である。 貼り合せられた2枚のマザー基板の概略断面に、2枚のマザー基板の間隔を対応付けて示した図である。 マザー基板の部分断面図である。 貼り合せられた2枚のマザー基板の、シール材部分の概略断面図である。 本実施の形態に係る液晶表示装置の製造工程のうちの、シール印刷工程から封止工程までを示したフローチャートである。
符号の説明
10,20…透明基板、11,21…多層膜、30,33,35…シール材、31,32,34…ファイバ

Claims (2)

  1. 第1の基板および第2の基板を備える液晶パネルと、バックライトと、を備える液晶表示装置の製造方法であって、
    前記第1の基板および第2の基板は、表示領域と、前記表示領域を囲む非表示領域と、前記非表示領域を囲むシール領域と、前記シール領域を囲む切断領域と、各領域の表面に形成される膜と、を備え、
    前記第1の基板は、前記非表示領域の膜に形成される第一の突部と、前記切断領域の膜に形成される第二の突部と、をさらに備え、
    第1の基板及び第2の基板について、いずれか一方の基板の前記シール領域にシール材を塗布する工程と、
    前記各領域を、前記膜の形成される表面側で対向させ、前記第一の突部を、前記第2の基板の非表示領域に形成される膜に接触させ、かつ、前記第二の突部を、前記第2の基板の切断領域に形成される膜に接触させながら、前記非表示領域及び前記シール領域が相対向する基板方向へ凸に反った状態で前記シール材を硬化させる工程と、
    前記第1の基板及び前記第2の基板における、前記切断領域を切断する工程と、を含み、
    前記シール材を硬化させる工程の後、前記切断領域を切断する工程の前において、
    前記第1の基板における前記非表示領域の表面に形成される、前記第一の突部を含む膜の膜厚T2と、前記第2の基板における前記非表示領域の表面に形成される膜の膜厚t2と、前記第1の基板における前記シール領域の表面に形成される膜の膜厚T3と、前記第2の基板におけるシール領域の表面に形成される膜の膜厚t3と、前記第1の基板における切断領域の表面に形成される、前記第二の突部を含む膜の膜厚T4と、前記第2の基板における切断領域の表面に形成される膜の膜厚t4と、前記シール材の径dとが、
    (t2+T2)−(T3+t3)<d≦(T4+t4)−(T3+t3)
    の関係を有すること
    を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  2. 請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
    前記第一の突部は、第一のファイバを含み、前記第二の突部は、前記第一の基板及び第二の基板の厚さ方向の径が、前記第一のファイバよりも小さい第二のファイバを含むこと
    を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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