JP4444706B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置の製造方法に関する。

液晶表示装置は液晶パネルと当該液晶パネルの裏面に設けられた面状光源装置を備えている。この液晶パネルは液晶層を狭持する薄膜トランジスタアレイ基板（ＴＦＴアレイ基板）とカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）により構成される。すなわち、液晶表示パネルは一対の基板間に狭持された液晶層を備えている。

液晶表示パネルは、通常、いずれか一方の基板の外周に塗布されたシール材を介して貼り合わされる。シール材の一部には液晶を注入するための液晶注入口となる開口部が設けられる。そして、この液晶注入口から液晶が注入された後、液晶注入口は封止材によって封止される。封止材には例えば、紫外線硬化性を有するアクリル系の樹脂が用いられる。そして、紫外線を照射することにより、封止材を硬化している。

しかしながら、紫外線を用いて注入口を封止しているため、液晶材料の一部を分解して、イオン系の不純物が発生してしまう。さらに、封止材に含まれるイオン系の不純物が液晶層に溶出してしまう。このようなイオン系の不純物は液晶の比抵抗を低下させてしまう。比抵抗が低下した部分では白色に近い色が表示されてしまい、表示ムラを発生させてしまう。特に液晶注入口近傍では、イオン系の不純物の濃度が高いため、注入口近傍のみ白色に近い色が表示されてしまうという問題点があった。

この問題を解決するための方法が開示されている（特許文献１）。この方法では、ネマティック−アイソトロピック相転移温度以下の温度で２〜４時間加熱している。これにより、イオン系の不純物を拡散することができ、注入口近傍に発生する表示ムラを低減することができる。

しかしながら、この方法では、イオン系の不純物が十分拡散せずに、表示ムラが発生してしまうという問題点があった。また、一旦不純物が拡散して、表示ムラが低減されたとしても、再度不純物が注入口近傍に集まり、表示ムラが視認されてしまうという問題点があった。このような表示ムラが発生した場合、不良品となってしまい生産性を低下させてしまっていた。
特開２０００−２５００４６号公報

上述のように従来の液晶表示装置では、封止材からの不純物によって表示ムラが発生するという問題点があった。
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、封止材からの不純物による表示ムラを低減することができる液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様にかかる液晶表示装置の製造方法は、一対の基板に狭持された液晶層を有する液晶パネル（例えば、本発明の実施の形態にかかる液晶パネル１１）を備える液晶表示装置の製造方法であって、前記一対の基板の少なくともいずれか一方の基板に液晶の注入口（例えば、本発明の実施の形態にかかる注入口１４）に対応する開口部を有するシール材（例えば、本発明の実施の形態にかかるシール材１３）を形成するステップ（例えば、本発明の実施の形態にかかるシール材塗布工程Ｓ１０１）と、前記シール材を介して一対の基板を貼り合わせるステップ（例えば、本発明の実施の形態にかかる貼合わせ工程Ｓ１０３）と、前記シール材に設けられた前記注入口から液晶を注入するステップ（例えば、本発明の実施の形態にかかる液晶注入工程１０４）と、前記注入口に紫外線を照射することにより硬化された封止材（例えば、本発明の実施の形態にかかる封止材１５）を設け封止するステップ（例えば、本発明の実施の形態にかかる封止工程Ｓ１０５）と、前記基板の外側に偏光板を設けるステップと、駆動回路を実装するステップと、前記封止材により封止され、前記偏光板及び前記駆動回路が設けられた一対の基板を通電しながら４０℃以上６０℃以下で２４時間以上加熱するステップ（例えば、本発明の実施の形態にかかる加熱処理工程Ｓ１０７）とを備えるものである。これにより、表示ムラの発生を低減することができる。

本発明の第二の態様にかかる液晶表示装置の製造方法は、上述の製造方法において、前記加熱するステップでは４８時間以上加熱するものである。これにより、表示ムラの発生を低減することができる。

本発明の第三の態様にかかる液晶表示装置の製造方法は、上述の製造方法において、前記加熱するステップが断続的に行われていることを特徴とするものである。これにより、表示ムラの発生を低減することができる。

本発明の第四の態様にかかる液晶表示装置の製造方法は、上述の製造方法において、前記加熱するステップが連続的に行われていることを特徴とするものである。

本発明によれば、封止材からの不純物による表示ムラを低減することができる液晶表示装置の製造方法を提供することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能であろう。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略される。

液晶表示装置はそれぞれの上面および下面に電極を備えた２枚の基板の間に液晶からなる液晶層が挟持された液晶パネルを備えている。さらに２枚の基板の外側にそれぞれ偏光板が設置され、透過型のものでは背面にバックライトが設置された構造を有している。これらの基板の電極を有する表面には、いわゆる配向処理がなされ、液晶分子の向きを平均的に表わしたダイレクタが所望の液晶には複屈折性があり、バックライトから偏光板を通して入射された光は複屈折により楕円偏光に変化し、反対側の偏光板に入射される。この状態で、上下の電極間に電圧を印加すると、ダイレクタの配列状態が変化して液晶層の複屈折率が変化し、反対側の偏光板に入射される楕円偏光状態が変化し、したがって、液晶表示装置を透過する光強度およびスペクトルが変化する電気光学効果が得られる。

アクティブマトリクス型の液晶表示装置では、液晶パネルの一方の基板は薄膜トランジスタが形成されたＴＦＴアレイ基板であり、もう一方の基板はＲＧＢの着色層及びブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタ基板である。ＴＦＴアレイ基板には液晶層を駆動するためのソース配線及びＴＦＴのスイッチングを行うためのゲート配線が絶縁膜を介して互いに交差するよう設けられている。スイッチング素子であるＴＦＴには液晶を駆動するための透明導電膜からなる画素電極が接続される。カラーフィルタ基板には、それぞれの画素に対応して色材により着色された感光性樹脂からなる着色層が形成される。その着色層の間にはクロム又は樹脂からなる遮光膜がブラックマトリクスとして形成される。
着色層とブラックマトリクスの上には画素電極と対向する対向電極が透明導電膜により形成される。これらのＴＦＴアレイ基板及びカラーフィルタ基板の表面には液晶を配向するための配向膜が形成されている。

この液晶パネルの構成について図１乃至図３を用いて説明する。図１は液晶パネルの構成を模式的に示す平面図である。図２は加熱処理前における液晶パネルの注入口近傍の構成を示す断面図である。図３は加熱処理後における液晶パネルの注入口近傍の構成を示す断面図である。１１は液晶パネル、１３はシール材、１４は注入口、１５は封止材、１６はカラーフィルタ基板、１７はＴＦＴアレイ基板、１８は液晶層、２１は不純物、３１は表示領域、３２は額縁領域である。なお、図１ではカラーフィルタ基板１６及びＴＦＴアレイ基板１７にそれぞれ設けられたパターン及び配向膜等について省略して図示している。

液晶パネル１１は図１に示す点線で囲まれた表示領域３１とその外周に設けられた非表示領域である額縁領域３２とを備えている。額縁領域３２には表示領域を囲むようにシール材１３が塗布されている。シール材１３の一部には液晶を注入するため開口部が設けられ、注入口１４が形成されている。開口部は幅が１０〜２０ｍｍ程度で形成され、この開口部が液晶を注入するための注入口１４に対応する。この注入口１４から液晶が注入された後、注入口１４を封止するための封止材１５が基板端部に形成される。

封止材１５は例えば、アクリル系の紫外線硬化樹脂であり、紫外線を照射することにより、硬化する。この封止材１５に紫外線を照射することにより、液晶材料の一部が分解して、イオン系の不純物が発生してしまう。さらに、封止材１５に含まれるイオン系の不純物が液晶層に溶出してしまう。この状態では、図２に示すように注入口１４の近傍にイオン系の不純物が溜まってしまい、表示ムラが発生してしまう。本発明ではこのイオン系の不純物に起因する表示ムラを低減するために、液晶パネル１１を加熱処理している。これにより、注入口１４の近傍の不純物２１が図３に示すように表示領域全体に拡散して、注入口近傍の不純物濃度が低下する。このように、不純物２１を表示領域全体に拡散することにより、注入口近傍の表示ムラを低減することができる。

本発明では液晶パネルを５０℃の加熱処理を通算で４８時間行った。具体的には１回目の加熱処理工程では５０℃の加熱処理を２４時間行い、２回目の加熱処理工程でも５０℃の加熱処理を２４時間行った。１回目と２回目との加熱処理の間は２４時間、室温で放置した。これにより、表示ムラを低減できることを確認することができた。

この加熱処理工程によって表示ムラを低減するためのテストについて詳細に説明する。１回目の加熱処理工程として、まず、２０枚の液晶パネルを５０℃のバーンイン炉に入れた状態で２４時間放置した。加熱処理はバーンイン炉に入れた液晶パネル１１に通電しながら、表示ムラの発生をバーンイン炉の外側から目視にて確認しながら行った。この１回目の加熱処理中において、２０枚の液晶パネルのうち、１６枚の液晶パネルに表示ムラが確認された。１回目の加熱処理終了後には２０枚中４枚の液晶パネルに表示ムラが確認された。このように５０℃の加熱処理を２４時間行うことにより、表示ムラが発生した液晶パネルの数を減少し、表示ムラの発生を低減することができた。

その後、液晶パネル１１をバーンイン炉から取り出して、室温で２４時間放置した。２回目の加熱処理工程では２０枚の液晶パネルのうち、１７枚を再度バーンイン炉に入れ、５０℃で２４時間放置した。１回目と同様に、加熱処理はバーンイン炉に入れた液晶パネルに通電しながら、表示ムラの発生をバーンイン炉の外側から目視にて確認しながら行った。これにより、５０℃の加熱処理を通算で４８時間実行することができた。２回目の加熱工程では１７枚の液晶パネルのうち、加熱処理中には１７枚中１５枚の液晶パネルに表示ムラが確認された。２回目の加熱処理終了後には１７枚中１枚の液晶パネルに表示ムラが確認された。すなわち、表示ムラにより不良となる液晶パネル１１が１枚に減少した。４８時間加熱処理を行った液晶パネルは、その後室温に７日間放置しても表示ムラが確認されることがなかった。また、２回目の加熱処理工程後に表示ムラが発生した１枚の液晶パネルは、２回目の加熱工程終了後、室温で２４時間放置後、５０℃２４時間加熱を２回繰り返したが、表示ムラは確認されたままであった。

このように液晶パネルを５０℃、２４時間加熱処理することにより、表示ムラの発生を低減することができるため、加熱時間は２４時間以上とすることが望ましい。さらに通算で４８時間、加熱処理を行うことによって、表示ムラの再発を防止することができることため、加熱時間は４８時間以上とすることがさらに望ましい。このように２４時間以上加熱処理を行うことさらには４８時間以上加熱処理を行うことにより、表示品質の高い液晶表示装置を製造することが可能になる。さらに本発明では通電した状態で加熱処理を行っているため、不純物の拡散を促進することができる。これにより、加熱処理時間を短縮化することが可能になり、生産性を向上することができる。

さらに本件の出願人は、加熱処理工程の効果を確認するため、様々なバーンイン試験を行った。その一例を以下に説明する。この試験では液晶パネルを５０℃で４８時間連続して加熱した。具体的には１０枚の液晶パネル５０℃のバーンイン炉に入れた状態で連続して４８時間放置した。加熱処理はバーンイン炉に入れた液晶パネル１１に通電した状態で、表示ムラの発生をバーンイン炉の外側から目視にて確認しながら行った。加熱処理中には１０枚中１０枚の液晶パネルに表示ムラが確認された。しかしながら、加熱処理終了後には表示ムラを確認できる液晶パネルの数は０になっていた。この後、２日間室温で放置したが表示ムラは発生しなかった。さらにその後、２４時間加熱（５０℃）、室温６日間放置及び２４時間加熱（５０℃）を行ったが、加熱中、加熱後及び室温放置中ともに表示ムラは確認されなかった。このように４８時間加熱を行うことにより、表示ムラを低減することができるため、液晶表示装置の表示品質を向上することができる。

また、加熱処理の温度は４０℃以上６０℃以下であることが望ましい。４０℃以下である場合は、不純物の熱拡散が促進されず、表示ムラ低減の効果が少ないからである。加熱温度が６０℃以上である場合は、液晶パネルに取り付ける偏光板に影響を与えてしまう恐れがあるからである。さらに、通算加熱時間は７２時間以下であることが望ましい。７２時間以上加熱処理を行っても、４８時間加熱処理を行った場合と表示ムラに対する顕著な差がないからである。さらに、生産性を向上するためには、加熱時間は短縮することが望ましいからである。すなわち、加熱時間を長く取りすぎると生産性が低下してしまうため、加熱時間は２４時間以上７２時間以下であることが望ましく、さらには４８時間以上７２時間以下であることが望ましい。

上述のバーンイン試験では４８時間加熱処理を行ったため、紫外線照射により生じた不純物及び封止材に含まれるイオン系の不純物を均一に拡散することができ、液晶の比抵抗の低下を防ぐことができた。これにより、注入口近傍の表示ムラの発生を低減することができた。加熱処理工程を実施することにより、生産性を向上することができた。

次に液晶表示装置の製造工程について図４を用いて説明する。図４は本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置の製造工程の一部を示すフローチャートである。液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板及びカラーフィルタ基板の製造工程については従来の製造工程と同様であるため、説明を省略する。

ＴＦＴアレイ基板及びカラーフィルタ基板は例えば、透明な絶縁性のガラス基板に所定のパターンがそれぞれ形成されている。それぞれの表面には配向膜が塗布され、その配向膜に焼成、ラビング処理を施して配向処理を行う。このように用意された、ＴＦＴアレイ基板及びカラーフィルタ基板のいずれか一方のシール材１３を塗布する（ステップＳ１０１）。シール材１３は図１で示したように表示領域を囲むようにディスペンサ方式あるいはスクリーン印刷方式により塗布される。シール材１３には、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂が用いられる。また、シール材の一部には注入口となる開口部が設けられている。

シール材が設けられた基板には、基板間隔を均一にするためのスペーサが散布される（ステップＳ１０２）。略一定の直径を有する複数のスペーサがディスペンサノズルにより、基板面内に均一に散布される。これにより、基板を貼り合わせた際のセルギャップを均一にすることができ、表示ムラを低減できる。

スペーサが散布された基板と他方の基板を位置合わせして、貼り合わせる（ステップＳ１０３）。シール材が熱硬化性樹脂の場合、所定の温度で加熱処理することにより、シール材を硬化する。これにより、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板とが接着され、貼り合わされる。

貼り合わされた一対の基板に液晶を注入する（ステップＳ１０４）。減圧した容器中に設けられた液晶皿に液晶パネルの注入口が設けられた辺を浸着する。そして、減圧状態から復圧することにより注入口から液晶が基板間に注入される。あるいはディスペンサを用いて注入口から液晶を注入してもよい。

液晶が注入された基板の注入口を封止する（ステップＳ１０５）。例えば、注入口にディスペンサを用いて紫外線硬化性のアクリル樹脂を塗布する。アクリル樹脂が塗布された箇所に紫外線を照射することにより、アクリル樹脂が硬化して封止材が形成される。これにより、注入口を封止することができる。

次に駆動回路であるドライバＩＣの実装及びバックライトの取り付けなどを行うモジュール工程を実施する（ステップＳ１０６）。まず、注入口が封止された一対の基板の外側に偏光板を貼り付ける。そして、液晶パネル１１の額縁領域３２にＡＣＦを介してＴＣＰが実装されたゲートドライバ回路及びソースドライバ回路を接続する。さらに、液晶パネルの背面側に例えば、冷陰極管及ぶ導光板等からなるバックライトユニットを取り付ける。これらを筐体に取り付けて、モジュール化する。このようにモジュール工程を実施することにより、液晶表示装置に通電することができるようになる。これらの工程は従来の液晶表示装置の工程と同様であるため、詳細な説明を省略する。

モジュール工程により、組み立てられた液晶表示装置に加熱処理工程を実施する（ステップＳ１０７）。モジュール工程後に熱処理工程を行うことにより、通電しながらのエージングが可能となる。従って、モジュール状態で加熱処理を行うことにより、加熱工程中であっても液晶パネルに対して通電可能になる。これにより、不純物の拡散を促進することができるとともに、加熱中であっても目視にて表示ムラを確認することできる。

上述の製造工程は液晶表示装置の製造工程の１例であり、これに限るものではない。それぞれの製造工程の順番を変えてもよく、一部の製造工程を省略してもよい。さらには、例えば、スクライブ工程等の他の製造工程を追加してもよい。上述の説明において示された各構成部分の材料は典型的な一例であり、これに限るものではない。例えば、シール材、封止材はそれぞれ、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂に限られるものではない。また、シール材、封止材には感光性樹脂あるいは熱硬化性樹脂を用いることが望ましい。

本発明において、加熱処理工程は連続して行ってもよく、断続的に行ってもよい。断続的に行った場合、加熱時間を通算して計時するものとする。すなわち、２４時間の加熱処理後、２４時間の室温放置を挟んで再度２４時間加熱処理した場合、加熱処理時間は通算の４８時間であるものとする。もちろん、３回以上に分けて加熱処理を行った場合であっても、通算の加熱処理時間を計時するものとする。加熱処理中に加熱温度を変化させてもよく、さらには加熱処理工程中に一時的に液晶パネルへの通電を中止してもよい。

液晶パネルの構成を示す平面図である。 液晶パネルの注入口近傍の構成を示す断面図である。 本発明にかかる液晶表示装置の製造方法において、加熱処理後の液晶パネルの注入口近傍の構成を示す断面図である。 本発明にかかる液晶表示装置の製造工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ 液晶表示パネル、１３ シール材、１４ 注入口、１５ 封止材、
１６ カラーフィルタ基板、１７ ＴＦＴアレイ基板、１８ 液晶層、
２１ 不純物、３１ 表示領域、３２ 額縁領域

Claims (4)

1. 一対の基板に狭持された液晶層を有する液晶パネルを備える液晶表示装置の製造方法であって、
   前記一対の基板の少なくともいずれか一方の基板に液晶の注入口に対応する開口部を有するシール材を形成するステップと、
   前記シール材を介して一対の基板を貼り合わせるステップと、
   前記シール材に設けられた前記注入口から液晶を注入するステップと、
   前記注入口に、紫外線を照射することにより硬化された封止材を設け封止するステップと、
   前記基板の外側に偏光板を設けるステップと、
   駆動回路を実装するステップと、
   前記封止材により封止され、前記偏光板及び前記駆動回路が設けられた一対の基板を通電しながら４０℃以上６０℃以下で２４時間以上加熱するステップとを備える液晶表示装置の製造方法。
2. 前記加熱するステップでは４８時間以上加熱することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記加熱するステップが断続的に行われている請求項１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記加熱するステップが連続的に行われている請求項１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法。

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