JP5005439B2 - 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。

薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子が形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタ（ＣＦ）が形成されたＣＦ基板と、これらの２枚の基板で挟まれた液晶と、で構成される液晶表示装置のパネルがある。また、このようなパネルの液晶充填方法として、液晶滴下法（ＯＤＦ：Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌｉｎｇ）が知られている。

液晶滴下法では、一方の基板に、ディスペンサまたはスクリーン印刷により、表示領域を囲うように、枠状のシールパターンを形成する。そして、表示領域に所定量の液晶を滴下し、もう一方の基板を真空中でアライメントして重ね合わせ、圧着し、硬化させる。

このとき、圧着を均一かつ確実に行うために、液晶を封止するための上記のシールパターンに加えて、その外側にも枠状のシールパターンを設けることが行われている。外側にも枠状のシールパターンを形成すると、２枚の基板を真空下で貼り合わせた場合に、２つのシールパターンで囲まれる空間が真空に封止される。したがって、貼り合わせた２枚の基板を大気圧にさらせば、かかる空間に大気圧がかかるので、シールパターン周辺において基板同士を押さえつける力が発生し、均一な圧着が可能となり、セルギャップの面内均一性が確保できる（特許文献１参照）。
特開２００５−２６６５８２号公報

しかし、上記の方法を採用した場合に、２つのシールパターンで囲まれる空間の真空状態が長く維持されると、内部の液晶が内側のシールパターンに徐々に差込む（入り込む）現象が生じる。差込みが生じると、液晶漏れのリスクが高まり、歩留まりが低下する。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、シール部への液晶の過剰な差込みや漏れを防止することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明では、減圧チャンバを外気圧に開放して、２枚の基板を外気圧を利用して圧着する場合に、外気を、外側のシールパターンを通じて、内側のシールパターンとの密閉空間に徐々にリークさせる。そして、内側のシールパターンに液晶が過剰に差込む前に、密閉空間の減圧状態を解き、外気圧にする。

本発明は、例えば、第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置の製造方法であって、
第１の基板又は第２の基板上に、液晶を封止するための第１のシールパターンと、前記第１のシールパターンとの間に密閉空間を形成する第２のシールパターンとを形成し、
前記第１のシールパターンの内側に液晶を滴下し、
前記第１の基板と前記第２の基板とを減圧状態で貼り合わせ、前記第１の基板と前記第２の基板との間であり、前記第１のシールパターンの内側に、前記液晶を封止し、
前記第２のシールパターンは、前記第１のシールパターンよりも幅が狭く粘度が小さく形成され、前記封止後に前記減圧状態を開放して外気圧にすることで、前記第１のシールパターンによって前記液晶の封止した状態で、前記第２のシールパターンを通じて前記減圧状態の密閉空間に外気をリークさせ、当該密閉空間を外気圧にする
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。

また、本発明は、例えば、第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置の製造方法であって、
第１の基板又は第２の基板上に、表示領域を囲う枠状の第１のシールパターンを形成するとともに、当該第１のシールパターンを囲う枠状の第２のシールパターンを形成するシールパターン形成工程と、
前記第１のシールパターンの内側に液晶を滴下する工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板とを減圧状態で貼り合わせ、前記第１の基板と前記第２の基板との間であり、前記第１のシールパターンの内側に前記液晶を封止する工程と、
前記減圧状態を開放して、外気圧を利用して貼り合わせた前記第１の基板と前記第２の基板とを圧着する圧着工程と、
外気圧により、前記第１のシールパターンによって前記液晶の封止した状態で、前記第１のシールパターンよりも幅が狭く粘度が小さく形成された前記第２のシールパターンの少なくとも一部分を通じて、前記第１のシールパターンと前記第２のシールパターンとの間の空間に外気をリークさせ、当該空間を外気圧にする工程と、
を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

また、本発明は、例えば、第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置の製造方法であって、
第１の基板又は第２の基板上に、表示領域を囲う枠状の第１のシールパターンを形成するとともに、当該第１のシールパターンを囲う枠状の第２のシールパターンを形成するシールパターン形成工程と、
第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置の製造方法であって、
第１の基板又は第２の基板上に、表示領域を囲う枠状の第１のシールパターンを形成するとともに、当該第１のシールパターンを囲う枠状の第２のシールパターンを形成するシールパターン形成工程と、
前記第１のシールパターンの内側に液晶を滴下する工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板とを減圧状態で貼り合わせ、前記第１の基板と前記第２の基板との間であり、前記第１のシールパターンの内側に前記液晶を封止する工程と、
前記減圧状態を開放して、外気圧を利用して貼り合わせた前記第１の基板と前記第２の基板とを圧着する圧着工程と、を有し、
前記シールパターン形成工程では、
前記圧着工程において、外気圧により、前記第１のシールパターンによって前記液晶の封止した状態で、前記第２のシールパターンの少なくとも一部分を通じて前記第１のシールパターンと前記第２のシールパターンとの間の空間に外気がリークするように、前記第２のシールパターンを前記第１のシールパターンよりも幅が狭く粘度が小さく形成する
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

次に、図面を参照して本願発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態が適用された液晶表示装置の製造方法を示す図である。なお、本実施形態の液晶表示装置の製造方法は、２枚の基板を貼り合わる工程に特徴がある。それ以外の製造工程については、公知の方法を採用できるので、説明を省略する。

本実施形態では、ＴＦＴ基板を第１の基板１０として、ＣＦ基板を第２の基板２０として説明する。ただし、それぞれ逆であってもよい。

また、母基板に、小型パネルを多面付けしてもよい。図１では、第１の基板１０と第２の基板２０とを貼り合わせた後、カット（図中、破線部）して、４枚の液晶パネルを製造する様子を示している。

本実施形態では、液晶の充填方法として滴下注入法を用いる。本実施形態は、液晶滴下量のばらつきの影響を受け易い小型パネルの製造に好適である。例えば、パネルサイズ（対角寸法）が０．８〜１０インチの液晶パネルの製造に好適である。

本実施形態では、２枚の基板１０、２０を貼り合わせる際のシールパターンに工夫をしている。以下、具体的に説明する。

図２は、第１の基板１０の平面図である。図１及び図２に示すように、第１の基板１０の主面（第２の基板に対抗する面）に、表示領域１１を囲うように、枠状のシールパターン（以下、「内周シール」という）４０をシール材により形成する。多面付けの場合、面数分の複数の表示領域１１に対して、内周シール４０を形成する。内周シール４０は、液晶３０が外部に漏れ出ないように封止するためのものである。

さらに、内周シール４０の外側に、内周シール４０を囲うように、枠状のシールパターン（以下、「外周シール」という）をシール材により形成する。多面付けの場合、内周シール４０の複数個を１つの外周シール５０で囲むように形成することができる。

外周シール５０は、内周シール４０との間の領域（以下、「減圧封止領域」という）６０を、減圧状態で密閉封止するためのものである。外周シール５０は、液晶３０の漏れを防ぐためのものではなく、面取り工程において切り捨てられる部分であり、内周シール４０とその機能を異にしている。

シール材は、紫外線硬化性の接着剤である。シール材の塗布の方法としては、ディスペンサを用いる方法やスクリーン印刷法などがあるが、いずれを用いてもよい。

こうして、シール材を塗布してシールパターン（内周シール４０、外周シール５０）を形成すると、図１に示すように、内周シール４０の内側の表示領域１１に、液晶３０を滴下する。その後、減圧チャンバ内で、減圧状態（真空中）で、第１の基板１０に第２の基板２０をアライメントして重ね合わせる。液晶３０の滴下位置は、液晶３０が均一に広がるように、表示領域１１のほぼ中心とする。また、複数の位置から滴下する場合も、内周シール４０から均等な位置とする。

なお、第１の基板１０の表示領域１１には、対向する第２の基板２０との間隔を適切に保持するためのギャップ材（例えば、柱状スペーサやビーズスペーサ）が配置されているとする。

２枚の基板を貼り合わせて徐々に圧力を加えていくと、シール材は、押しつぶされて変形していく。また、液晶３０は、２枚の基板１０，２０に挟み込まれ、表示領域１１の全体に広がっていく。一方、減圧封止領域６０は、減圧状態で封止される。

次に、減圧チャンバの減圧状態を解除し、貼り合わせた基板（第１の基板１０及び第２の基板２０からなる）の周囲環境を大気圧（外気圧）にする。

これにより、減圧封止領域６０に対して、大気圧がかかり、第１の基板１０及び第２の基板２０を互いに引き寄せ圧着しようとする力が生じる。そして、シールパターン（内周シール４０、外周シール５０）は、さらに押しつぶされ、第１の基板１０と第２の基板２０とのギャップ幅は狭くなっていく。そして、さらにギャップ幅が狭くなると、内部の液晶３０に圧力が加わり、液晶３０が内周シール４０に差し込む（浸食）現象が生じる。

内周シール４０への液晶３０の過剰の差し込みは、液晶３０の漏れの原因になるし、接着信頼性を低下させ、さらに適切なセルギャップ（第１の基板１０と第２の基板２０の間隔）の確保の観点からも好ましくない。

そこで、本実施形態では、減圧封止領域６０を適度なタイミングで大気圧になるようにして、第１の基板１０と第２の基板２０に過剰の圧力が加わらないようにして、差込みの成長を阻止することとした。具体的には、予め外周シール５０を「弱く」形成し、外気が外周シール５０を通じて減圧封止領域６０にリーク可能なようにしている。

なお、本発明者は本願発明に至るまでに、内周シール４０と外周シール５０をどのように形成するかを決定するため、次のように、内周シール４０に対する液晶３０の差込み距離について検討している。まず、内周シール４０への液晶３０の差込みは、平行平板間の液流れと捉えることができ、下記式１で表すことができる。

Ｉ：液晶差込距離
ｂ：シールギャップ（セルギャップ）
η：シール粘度
ｄP：シール内外の圧力差
ｄｘ：シール幅
ｔ：時間

かかる式１を用いて、従来のように外気のリークが発生しないように外周シールを強固に形成した場合について、チャンバ内を大気圧に開放して３０秒後の、セルギャップ幅、シール幅、粘度に対する、内周シール４０への液晶３０の差込みの距離（平均値）を求めた。図３は、その結果を示す図である。図３（Ａ）は、シール材の粘度が２００Ｐａ・ｓの場合であり、図３（Ｂ）は、３００Ｐａ・ｓの場合である。この図から分かるように、シール幅が広いほど、液晶差込み距離が短くなる。また、シールギャップ（セルギャップ）が狭いほど、液晶差込み距離が短くなる。また、シール材の粘度が高いほど、液晶差込み距離が短くなる。したがって、液晶差込み距離を許容範囲（０．１ｍｍ）に収めるためには、所望のセルギャップに応じた、シール幅、シール粘度のシールパターンを形成する必要があることが分かる。

この結果に基づいて、内周シール４０と、外周シール５０のバランスをとりながら、内周シール４０への液晶３０の差込み距離を許容範囲に収めることが可能な、各シール４０、５０の好適なシール幅及び粘度の範囲を求めた。

下記表１は、内周シール４０及び外周シール５０の、好適なシール幅及び粘度の範囲を示す表である。シール幅及び粘度の好適な範囲は、所望するセルギャップにより異なる。表１で規定する範囲は、内部シール４０への液晶３０の差込みが許容範囲（平均して０．１ｍｍ以下）に収まるように求められたものである。

表１から分かるとおり、外周シール５０は、その密閉力を弱めにすることが重要であるため、内周シール４０と比較して、粘度において小さくし、シール幅において狭くすると良い。

図４は、貼り合わせ工程における内周シール４０と外周シール５０の変化の様子を示す図である。これは、図２の領域Ａの拡大図に相当する。図４（Ａ）は、上記表１で示した範囲を満たすようにシールパターン（内周シール４０、外周シール５０）を形成した場合のものである。図４（Ｂ）は、外周シール５０の幅を、表１で示した範囲を超えて形成した場合（すなわち、強固な外周シールを形成した場合）のものである。

図４（Ｂ）に示すように、外周シール５０を強固に形成した場合、減圧封止領域６０は、いつまでも真空に保持されたままである。そのため、内周シール４０に成長した液晶３０の差込みＤ１は、やがて許容範囲（通常、平均０．１ｍｍ）を超える。

一方、図４（Ａ）に示すように、外周シール５０を上記表１の規定範囲で形成した場合、外周シール５０の密閉力は弱いので、外周シール５０に外気の差込みＤ２が発生し成長していく。やがて外気は、外部環境領域７０から減圧封止領域６０に徐々にリークする。そして、内周シール４０の液晶３０の差込みＤ１が、許容範囲（通常、平均０．１ｍｍ）を超える前に、減圧封止領域６０の減圧状態が解かれ、大気圧となる。そのため、液晶３０の差込みＤ１の成長は止まる。

図５は、チャンバ内の減圧状態を解除してからの時間ｔを横軸に、セルギャップ幅と、差込みの度合いの変化を示すグラフである。

図示するように、チャンバ内が大気圧に開放されると、セルギャップが急激に狭くなっていく。一方、内周シール４０には、徐々に液晶３０の差込みＤ１が発生し、成長していく。また、外周シール５０には、外気による差込みＤ２が発生し、成長していく。ｔ_０秒後には、セルギャップは、ほぼ一定になるが、その後も、内周シール４０の液晶３０の差込み３０と、外周シール５０の外気の差込み４０とは成長する。

ｔ１秒後（本実施形態では、３０秒）には、外周シール５０の差込みＤ２は、外気の減圧封止領域６０へのリークへと変わり、減圧封止領域６０は大気圧となる。そうすると、内周シール４０への液晶３０の差込みＤ１の成長は止まり、許容範囲に収まる。なお、外周シール５０のリークがない場合、破線に示すように、液晶３０の差込みＤ１の成長が止まらず、遂には内周シール４０から漏れ出すことになる。

なお、外周シール５０は、少なくともその一部において、外気がリーク可能であれば良いので、少なくとも一部において、シール幅が表１の規定範囲を満たしていればよい。

以上のようにして、内周シール４０への液晶３０の過剰な差込みの発生を防止して、２枚の基板１０、２０を貼り合わせる。そして、貼り合わせた基板を、紫外線炉に投入し、紫外線を照射し、更に加熱することで、シール材を完全に硬化させ、液晶が充填されたパネルが完成する。

その後は、公知の製造プロセス（洗浄、面取り工程、偏光板張付け工程など）により、液晶表示装置が完成する。

以上、本実施形態の液晶表示装置の製造方法について説明した。

上記実施形態によれば、液晶が仕様を外れない範囲で過剰に滴下されても、シールパターンに液晶が過剰に差込むことがなく、信頼性、接着性が高く、また、外観が良好な液晶表示装置を製造することができる。また、歩留まりが向上し低コスト化を実現できる。

なお、上記実施形態は、ＴＮ（Twisted Nematic）方式、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式など、様々な液晶表示装置の製造に適用することができる。

＜＜実施例＞＞
次に、実施例について説明する、ただし、本願発明は、これらの実施例により制限されない。

上記実施形態で説明した液晶表示装置の製造方法に従って、下記表２に規定される内周シール及び外周シールを備える、４２×３１．５の２インチサイズの液晶表示装置を製造した。

いずれの実施例においても、チャンバ内の大気圧開放から３０秒後には、外周シール５０の外気のリークにより、減圧封止領域６０は大気圧になった。チャンバ内の大気圧開放から６０秒後に基板を紫外線炉に投入し、紫外線照射を行い、更に１２０℃で加熱することによりシール材を完全に効果させた。

その結果、内周シールに対する、液晶の差込み量は、いずれも０．１ｍｍ以下であり、許容範囲内であった。

一方、外周シールの幅を２倍にして上記実施例と同様にして液晶パネルを製造した場合、外周シールにおけるリークは起こらず、内周シールに対する液晶差込みが進行し、いずれも内周シールに対する液晶差込みは、０．２ｍｍを超え、シール接着信頼性が低下した。

液晶表示装置の製造方法を説明するための図。 第１の基板上のシールパターンを示す図。 内周シールへの液晶差込み距離を求めた実験結果を示す図。図３（Ａ）は、シール材の粘度が２００Ｐａ・ｓの場合であり、図３（Ｂ）は、シール材の粘度が３００Ｐａ・ｓの場合である。 液晶のシール材への差込み現象を説明するための図。図４（Ａ）は、本実施形態。図４（Ｂ）は、比較例。 液晶のシール材への差込み現象を説明するための図

符号の説明

１０・・・第１の基板（ＴＦＴ基板）
１１・・・表示領域
２０・・・第２の基板（カラーフィルタ基板）
３０・・・液晶
４０・・・内周シール
５０・・・外周シール
６０・・・減圧封止領域
７０・・・外部環境領域
Ｄ１・・・液晶の差込み
Ｄ２・・・外気の差込み

Claims (7)

1. 第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置の製造方法であって、
   第１の基板又は第２の基板上に、液晶を封止するための第１のシールパターンと、前記第１のシールパターンとの間に密閉空間を形成する第２のシールパターンとを形成し、
   前記第１のシールパターンの内側に液晶を滴下し、
   前記第１の基板と前記第２の基板とを減圧状態で貼り合わせ、前記第１の基板と前記第２の基板との間であり、前記第１のシールパターンの内側に、前記液晶を封止し、
   前記第２のシールパターンは、前記第１のシールパターンよりも幅が狭く粘度が小さく形成され、前記封止後に前記減圧状態を開放して外気圧にすることで、前記第１のシールパターンによって前記液晶の封止した状態で、前記第２のシールパターンを通じて前記減圧状態の密閉空間に外気をリークさせ、当該密閉空間を外気圧にする
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置の製造方法であって、
   第１の基板又は第２の基板上に、表示領域を囲う枠状の第１のシールパターンを形成するとともに、当該第１のシールパターンを囲う枠状の第２のシールパターンを形成するシールパターン形成工程と、
   前記第１のシールパターンの内側に液晶を滴下する工程と、
   前記第１の基板と前記第２の基板とを減圧状態で貼り合わせ、前記第１の基板と前記第２の基板との間であり、前記第１のシールパターンの内側に前記液晶を封止する工程と、
   前記減圧状態を開放して、外気圧を利用して貼り合わせた前記第１の基板と前記第２の基板とを圧着する圧着工程と、
   外気圧により、前記第１のシールパターンによって前記液晶の封止した状態で、前記第１のシールパターンよりも幅が狭く粘度が小さく形成された前記第２のシールパターンの少なくとも一部分を通じて、前記第１のシールパターンと前記第２のシールパターンとの間の空間に外気をリークさせ、当該空間を外気圧にする工程と、
   を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
3. 第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置の製造方法であって、
   第１の基板又は第２の基板上に、表示領域を囲う枠状の第１のシールパターンを形成するとともに、当該第１のシールパターンを囲う枠状の第２のシールパターンを形成するシールパターン形成工程と、
   第１の基板と第２の基板とで液晶を挟んでなる液晶表示装置の製造方法であって、
   第１の基板又は第２の基板上に、表示領域を囲う枠状の第１のシールパターンを形成するとともに、当該第１のシールパターンを囲う枠状の第２のシールパターンを形成するシールパターン形成工程と、
   前記第１のシールパターンの内側に液晶を滴下する工程と、
   前記第１の基板と前記第２の基板とを減圧状態で貼り合わせ、前記第１の基板と前記第２の基板との間であり、前記第１のシールパターンの内側に前記液晶を封止する工程と、
   前記減圧状態を開放して、外気圧を利用して貼り合わせた前記第１の基板と前記第２の基板とを圧着する圧着工程と、を有し、
   前記シールパターン形成工程では、
   前記圧着工程において、外気圧により、前記第１のシールパターンによって前記液晶の封止した状態で、前記第２のシールパターンの少なくとも一部分を通じて前記第１のシールパターンと前記第２のシールパターンとの間の空間に外気がリークするように、前記第２のシールパターンを前記第１のシールパターンよりも幅が狭く粘度が小さく形成する
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の製造方法において、
   前記第２のシールパターンに差し込みが生じることにより、前記外気がリークされる
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
5. 請求項１において、
   前記第１のシールパターンに平均０．１ｍｍを超える液晶の差込みが生じる前に、前記密閉空間を外気圧にする
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
6. 請求項１において、
   前記減圧状態の開放後３０秒以内に、前記密閉空間を外気圧にする
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
7. 請求項１において、
   前記第１の基板と前記第２の基板とは、ギャップ幅４〜６μｍで貼り合わされ、
   前記第２のシールパターンの幅は、０．３〜０．５５ｍｍの範囲である
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

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