JP5664193B2

JP5664193B2 - 液晶表示装置およびその製造方法

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Publication number: JP5664193B2
Application number: JP2010274837A
Authority: JP
Inventors: 敏郎谷口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: JP2012123264A

Description

本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関するものである。

従来の液晶表示装置では、表示面内の液晶とカラーフィルタとＴＦＴ基板を接着するシール材が接しているために、液晶表示装置を長期間保管することでシール材からの汚染により表示面周辺部において黒い表示ムラ（以下、黒ムラと呼ぶ。）が発生する。また、特許文献１において、シール材周辺の配向状態の異常による表示ムラが発生すること、原因として、シール材からの僅かな溶出成分と、液晶材料組成、配向状態、駆動方式の関係で液晶材料と配向膜の境界で発生する異常と想定されること、これら課題の解決手段として、シール材の内側に土手状に形成され、シール材と液晶の接触をさせずにシール材中の成分の液晶への溶出を防止するシールバリアを備えた液晶表示装置を用いる技術が開示されている。また、特許文献２において、課題は異なるが、シール材の内側に液晶の充填される液晶充填領域と、余剰液晶又は真空気泡を取り込むための捕捉領域と、液晶充填領域より液晶が流出し得る漏洩路を有してこの補足領域と液晶充填領域を区画する内周シール枠を備え、同様にシール材と液晶が触れ難くなる構成を備えた液晶表示装置が開示されている。

特開２００２−３５０８７４公報特開２００７−２３３２８９公報

特許文献１の技術を使った場合においても、確かに液晶とシール材は触れ難くなることから多少の汚染防止効果はあると思われる。然しながら、土手状のシールバリア自体は、固体状態で貼り合わされることから、完全に液晶を閉じ込めるシール材の役割をすることはできず、実質的には、液晶はシール材で囲まれる領域内に閉じ込められる。また、液晶の注入は真空注入により行われることから、シールバリアより外側に液晶は漏れ出し、シール材よりも内側の空間には全て液晶が侵入する。即ち、結局、液晶は一部において、シール材と接してしまうことになる。その結果、やはり僅かながらも液晶へのシール材中の成分の溶出を防ぐことができず、完全には上記の課題を解決することができない。特に先に課題として挙げた長期間の保存の場合などに対しては、対策として充分ではない。一方、特許文献２の技術を使った場合、外周のシール材と液晶は捕捉領域と内周シール枠の存在により若干触れ難くなるものの、解決しようとする課題が異なり、シール材と液晶の接触を防ぐことを意図した構成では無いことから、漏洩路より捕捉領域内に侵入した液晶は容易にシール材と接触してしまい、シール材中の成分の液晶への溶出を防ぐことができない。更に、内周シール枠自体も外周のシール材と同様の材料により印刷により同時形成されることから、液晶と接する内周シール枠からの成分の溶出により液晶は汚染されてしまう。結局のところ、全く、上記の課題を解決することができない。

本発明は、以上説明の様な問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、長期間保管することにより発生する表示ムラなどを効果的に防止し、歩留り或いは信頼性の高い液晶表示装置およびその製造方法を提供するものである。

本発明に係る液晶表示装置においては、対向配置される一対の基板と、この一対の基板間に配置される液晶と、この一対の基板間に配置され、これら基板を貼り合わせるとともに前記液晶を囲み封止するシール材と、少なくともこのシール材の内側端面の表面およびシール材近傍における一対の基板の其々の内側表面に形成され、前記液晶をはじく撥液晶材料と、このシール材の内側に沿って、シール材と液晶間に形成され、前記液晶の存在しない空間よりなる間隙層とを備えたものである。

本発明の液晶表示装置においては、比較的容易に液晶とシール材を接触させることの無い構成として、効果的にシール材から液晶中への汚染混入を防ぐことができる。

実施の形態１の液晶表示装置における液晶パネルの平面図である。実施の形態１の液晶表示装置における液晶パネルの断面図である。実施の形態１の液晶表示装置の製造方法における液晶パネル組み立て工程の流れを示すフローチャートである。実施の形態１の液晶パネルの製造工程における基板準備工程でのマザースイッチング素子基板を示した平面図である。実施の形態１の液晶パネルの製造工程における基板準備工程でのマザーカラーフィルタ基板を示した平面図である。実施の形態１の液晶パネルの製造工程におけるシール塗布工程でのマザーカラーフィルタ基板を示した平面図である。実施の形態１の液晶パネルの製造工程における液晶滴下工程でのマザーカラーフィルタ基板を示した平面図である。実施の形態１の変形例の液晶パネルにおけるシール材近傍を示した断面図である。実施の形態１の変形例の液晶パネルにおけるシール材近傍を示した断面図である。実施の形態１の変形例の液晶パネルにおけるシール材近傍を示した断面図である。

実施の形態１.
図１及び図２は、本発明の実施の形態１の液晶表示装置を構成する液晶パネル１００の概略図である。以下、この液晶パネル１００の構成について図１及び図２を用いて説明する。図１は液晶パネル全体を示した平面図、図２は図１における断面線Ａ−Ｂでの断面図を示したものである。なお、図は模式的なものであり、示された構成要素の正確な大きさなどを反映するものではない。表示画素の繰り返し部分の省略及び膜構成の一部簡略化を行っている。また、図中、既出の図において説明したものと同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。以下の図においても同様とする。

ここでは、一例としてＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）をスイッチング素子に用いて動作される液晶パネル１００について説明を行うことにする。図１及び図２に示される様に、この液晶パネル１００は、対向配置される一対の基板であるスイッチング素子としてＴＦＴがアレイ状に配置されるスイッチング素子基板１１０及びカラーフィルタなどの形成されるカラーフィルタ基板１２０と、液晶パネル１００が動作した際に画像を表示する表示面に対応する領域である表示領域２００に対して、スイッチング素子基板１１０とカラーフィルタ基板１２０との間における、少なくとも表示領域２００を囲うように配置されたシール材１３０を備えており、このカラーフィルタ基板１２０とスイッチング素子基板１１０との基板間に液晶１４０が配置され、このシール材１３０により囲まれる領域内に封止されている。ここでは、液晶として一般的なＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）型の液晶を用いている。

上述のスイッチング素子基板１１０は、透明基板であるガラス基板１１１の一方の面の表示領域２００に液晶１４０を配向させる配向膜１１２、配向膜１１２の下部に設けられ液晶１４０を駆動する電圧を印加する画素電極１１３、画素電極１１３に電圧を供給するＴＦＴなどのスイッチング素子１１４、スイッチング素子１１４を覆う絶縁膜１１５、スイッチング素子１１４に信号を供給する配線であるゲート配線１１６及びソース配線１１７などを有し、更に表示領域２００の外側の領域にはスイッチング素子１１４に供給される信号を外部から受け入れる端子１１８、端子１１８から入力された信号を対向電極へ伝達するためのトランスファ電極（図示せず）などを有している。また、ガラス基板１１１の他方の面には偏光板１３１を有している。

一方、上述のカラーフィルタ基板１２０は、透明基板であるガラス基板１２１の一方の面に液晶１４０を配向させる配向膜１２２、配向膜１２２の下部に配置され、スイッチング素子基板１１０上の画素電極１１３との間に電界を生じ液晶１４０を駆動する共通電極１２３、共通電極１２３下部に設けられるカラーフィルタ１２４及び遮光層１２５などを有している。また、ガラス基板１２１の他方の面には偏光板１３２を有しており、この偏光板１３２については、偏光板１３１と同種の素材からなる偏光板が用いられている。

また、スイッチング素子基板１１０とカラーフィルタ基板１２０はシール材１３０及び基板間の距離を一定の距離に保持する柱状スペーサ１３３を介して貼り合わされている。柱状スペーサ１３３は、少なくとも表示領域２００内に配置され、何れか一方の基板上に樹脂をパターニングして形成される。なお、柱状スペーサ１３３の代わりに、基板上に散布された粒状のスペーサを用いても良い。更に、トランスファ電極と共通電極１２３は、トランスファ材（図示せず）により電気的に接続されており、端子１１８から入力された信号が共通電極１２３に伝達される。この他に、液晶パネル１００は駆動信号を発生する駆動用ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）などを装備した制御基板１３５、制御基板１３５を端子１１８に電気的に接続するＦＦＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＦｌａｔＣａｂｌｅ）１３６、光源となるバックライトユニット（通常は、表示面となるカラーフィルタ基板１２０側とは反対側であるスイッチング素子基板１１０の外側に対向して配置されるが、ここでは図示せず）などを備えており、これら部材と共に表示面となる表示領域２００におけるカラーフィルタ基板１２０の外側の部分が開放された筐体（図示せず）の中に収納され、本実施の形態１の液晶表示装置を構成する。

続いて、本実施の形態１の液晶パネル１００の特徴部分であるパネル周辺部の構成について説明を行う。本実施の形態１の液晶パネル１００では、図１に示すように、パネル周辺部のシール材１３０近傍において、シール材１３０の内側（シール材１３０に囲まれる領域の内側、即ち、液晶１４０と近接する側）に沿って、液晶１４０とシール材１３０の間に液晶１４０の存在しない空間よりなる間隙層１５０が形成されている。この間隙層１５０は、図１から判る様に、シール材１３０の内側の端面全てに渡って、液晶１４０とシール材１３０の間に形成されている。更に、この間隙層１５０においては、液晶１４０が存在せずに真空状態、或いは大気圧相当の液晶１４０中の揮発成分のガスで満たされた状態となっている。即ち、厳密には、ここで言う液晶１４０が存在しない空間とは、ガス状態の液晶１４０を除いて、液体状態の液晶１４０が存在しない空間を意味し、本明細書中では前記の意味にて使用する。つまり、液晶１４０とシール材１３０の間に形成されている間隙層１５０は、液晶１４０が存在せずに真空状態、或いは大気圧相当の液晶１４０中の揮発成分のガスで満たされた空間よりなる間隙層１５０とも言い換えることができる。

また、シール材１３０近傍の内側にシール材１３０より１ｍｍ程度の距離を置いて、シール材１３０に沿って土手状に形成された間隙層保持壁１５１が形成されている。この間隙層保持壁１５１は間隙層１５０をシール材１３０の近傍のシール材１３０と液晶１４０の間に保持する役割を持っており、本実施の形態１では表示領域２００内に配置される柱状スペーサ１３３と共通部材により土手状に形成された壁である。間隙層１５０は、概ね、この間隙層保持壁１５１とシール材１３０との間の領域に形成されている。また、間隙層保持壁１５１の高さについては、本実施の形態１では、間隙層保持壁１５１を柱状スペーサ１３３よりも若干低く形成して、間隙層保持壁１５１とシール材１３０との間の空間を液晶１４０の満たされた空間と連続するようにした。以上のとおり、シール材１３０により囲まれる領域内に液晶１４０の存在しない空間よりなる間隙層１５０と間隙層１５０を保持する間隙層保持壁１５１が形成されていることから、液晶１４０は、シール材１３０により囲まれる領域内の特に間隙層保持壁１５１に囲まれる領域に、概ね保持されているとも言える。

また、スイッチング素子基板１１０とカラーフィルタ基板１２０の其々の表面に配向膜１１２及び配向膜１２２が形成されることを先に説明したが、表示領域２００及び表示領域２００より若干食み出す領域（形成マージン領域）においては、一般的なＴＮ型液晶用の配向膜材料であるポリイミド膜に対して表面にラビングなどの配向処理を行った配向膜により、配向膜１１２及び配向膜１２２が形成されている。また、図１に示す様に、表示領域２００より外側のシール材１３０近傍領域には、スイッチング素子基板１１０とカラーフィルタ基板１２０における内側（対向配置される両基板の互いに対向する側）の其々の表面に液晶をはじく撥液晶材料１５２が形成されている。ここでは垂直配向(ＶＡ: ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ)方式液晶表示装置用の配向膜材料（以下、ＶＡ配向膜材料と呼ぶ。）により、撥液晶材料１５２が形成されている。また、本実施の形態１の液晶パネル１００では、撥液晶材料１５２が、各構成における間隙層１５０と接する側の表面、具体的には、間隙層保持壁１５１の表面および、少なくともシール材１３０の内側（シール材１３０に囲まれる領域の内側、即ち、液晶１４０と近接する側）端面の表面にも形成されるようにした。なお、撥液晶材料１５２は、基本的には、液晶１４０をはじき、液晶１４０とは接触し難い構成となるが、形成途中も含め部分的に接触する場合もあることから、当然、液晶１４０へ汚染混入することのない適切な材料より選定することが望ましい。ここで用いたＶＡ配向膜材料は、一般的に常時液晶と接触されることを前提に準備された材料であることから、液晶１４０への汚染混入という点では全く問題は無い。

以上のとおり構成について説明を行った本実施の形態１の液晶表示装置及び液晶パネル１００は次の様に動作する。例えば、制御基板１３５から電気信号が入力されると、画素電極１１３及び共通電極１２３に駆動電圧が加わり、駆動電圧に合わせて液晶１４０の分子の方向が変わる。そして、バックライトユニットの発する光がスイッチング素子基板１１０、液晶１４０及びカラーフィルタ基板１２０を介して観察者側に透過或いは遮断されることにより、液晶パネル１００の表示領域２００に映像などが表示される。また、長期間の保管後の動作においても、問題となるパネル周辺部における黒ムラの発生は見られなかった。

なお、この液晶パネル１００は、一例であり他の構成でも良い。液晶パネル１００の動作モードは、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モードに限らず、ＳＴＮ（ＳｕｐｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モード、強誘電性液晶モードなどでもよく、駆動方法は、単純マトリックスであっても、アクティブマトリックスでも良く、必ずしもスイッチング素子を用いるものに限られない。更にカラーフィルタ基板１２０に設けた共通電極１２３をスイッチング素子基板１１０側に設置して、画素電極１１３との間に横方向に液晶１４０に対して電界をかける横電界方式を用いた液晶パネルでも良い。また、透明基板についても一例としてガラスを用いたが、透明であれば透明プラスチックや石英など、他の材質であっても良い。

更に、トランスファ材については、シール材１３０中に導電性の粒子などを混合することにより代用でき省略することも可能である。また、ここでは、端子１１８をスイッチング素子基板１１０の二辺に設け、其々に制御基板１３５を接続する構成としたが、小型液晶パネルなどの様に、一辺にのみ端子１１８を設け、一つの制御基板１３５のみを接続する構成としても良い。更に駆動用ＩＣを制御基板１３５に載せた状態で接続するのではなく端子１１８上に配置して駆動用ＩＣの端子を端子１１８に直接接続する構成としても良い。また、シール材１３０において、液晶１４０を注入する注入口の図示を省略しているが、液晶１４０の注入方法として、真空中で注入口より注入する真空注入法を用いる場合には注入口及び注入口を封止する封止剤が形成される。また、液晶１４０を液滴状で配置して真空中で基板を貼り合わせて注入する滴下注入法を用いる場合には、注入口及び封止剤は省略可能であり、図１の平面図に示したとおり、シール材１３０及び間隙層保持壁１５１は、カラーフィルタ基板１２０の外形の四辺に沿った概ね矩形の閉ループ状パターンに形成される。

次に、本実施の形態１の液晶表示装置及び液晶パネル１００の製造方法について説明を行う。通常、液晶パネルは最終形状よりも大きなマザー基板より液晶パネルを１枚或いは複数枚取り出して製造（多面取り）が行われる。ここでは、本発明において特徴的な組み立て工程を中心に説明を行う。以下、本実施の形態１の液晶パネル１００の組み立て工程について、図３に示すフローチャートに従い、特徴的な工程については、適宜、図４〜図７の詳細説明図面を用いながら説明を行うことにする。

先ず、基板準備工程において、図４および図５に示す様に、互いに貼り合わされる前のスイッチング素子基板１１０を取り出すマザースイッチング素子基板１０とカラーフィルタ基板１２０を取り出すマザーカラーフィルタ基板２０を準備する（Ｓ０）。図４に示す様に、マザースイッチング素子基板１０には、１枚或いは複数枚のスイッチング素子基板１１０が作りこまれており（図では、マザースイッチング素子基板１０上のある１枚のスイッチング素子基板１１０近傍を示している。）、以降に行われる工程で、スイッチング素子基板１１０がマザースイッチング素子基板１０より取り出される。更に、スイッチング素子基板１１０には、構成の説明において説明した通り、外部から信号を受け入れる端子１１８や、液晶パネルが完成した場合の表示面に対応した領域である表示領域２００に、液晶１４０を駆動する画素電極１１３、ＴＦＴなどのスイッチング素子１１４、種々の配線など（いずれも図示省略）が作りこまれている。なお、これら端子１１８及びスイッチング素子１１０などの作りこみは一般的な液晶パネルにおけるスイッチング素子基板の製造方法と同様で良いことから詳細な製造方法に関する説明は省略する。

一方、図５に示す様に、マザーカラーフィルタ基板２０には、１枚或いは複数枚のカラーフィルタ基板１２０が作りこまれており、以降に行われる工程で、カラーフィルタ基板１２０がマザーカラーフィルタ基板２０より取り出される。更に、カラーフィルタ基板１２０には、構成の説明において説明した通り、液晶パネル１００が完成した場合の表示面に対応した領域である表示領域２００に、液晶１４０を駆動する共通電極１２３、カラーフィルタ１２４、遮光層１２５（いずれも図示省略）、柱状スペーサ１３３などが作りこまれている。なお、これら共通電極１２３、カラーフィルタ１２４、遮光層１２５及び柱状スペーサ１３３などの作りこみは一般的な液晶パネルにおけるカラーフィルタ基板の製造方法と同様で良いことから詳細な製造方法に関する説明は省略する。また、表示領域２００外側のシール材１３０近傍の内側にシール材１３０より１ｍｍ程度の距離を置いて、シール材１３０に沿って、柱状スペーサ１３３と共通部材により間隙層保持壁１５１が作りこまれている。この間隙層保持壁１５１についても、一般的な柱状スペーサの形成方法である感光性樹脂膜の塗布とパターニングにより柱状スペーサ１３３と同時形成すれば良いことから、詳細な形成方法については省略する。

続いて、基板洗浄工程において、以上説明のとおり準備されたスイッチング素子基板１１０の形成されたマザースイッチング素子基板１０を洗浄する（Ｓ１）。次に、配向膜材料塗布工程において、マザースイッチング素子基板１０の一方の面に、配向膜材料を塗布形成する（Ｓ２）。この工程は、例えば、印刷法により有機膜からなる配向膜材料を塗布し、ホットプレートなどにより焼成処理し乾燥させる。その後、ラビング工程において配向膜材料にラビングを行い、配向膜材料表面を配向処理し配向膜１１２とする（Ｓ３）。

特に本実施の形態１では、図４に示す様に、表示領域２００及び表示領域２００より若干食み出す領域においては一般的なＴＮ型液晶用の配向膜であるポリイミド膜を、表示領域２００より外側のシール材１３０近傍領域に対応する領域においては撥液晶材料１５２としてＶＡ配向膜材料を、其々、領域により分けて塗布する。塗り分ける方法としては、二回に分けて印刷しても良いし、インクジェット法などを用いても構わない。更に、ＶＡ配向膜材料を塗布する領域はシール材１３０近傍の比較的狭い幅の閉ループ状となることから、こちらのみをディスペンサ（液体定量吐出装置）におけるノズルなどを走査して塗布しても良い。

また、ＶＡ配向膜材料としては、市販品で良いが、具体的には、疎水性成分（例えば、長鎖アルキル基、フッ素置換されたアルキル基や脂環式骨格など）を含むポリイミド系配向膜材料を用いると良い。また、その他の適当な液晶をはじく撥液晶材料１５２としては、液晶をはじく材料であり、更に液晶１４０を汚染しない材質であるフッ素系の樹脂が適当であり、数あるフッ素系の樹脂の中でも、ＰＦＡ（４フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体）などが相応しい。また、通常の配向膜表面に所定の光（紫外線、赤外線、レーザ光を含む）を照射すると、液晶の付着防止効果が生ずることから、ＴＮ型液晶用の配向膜およびＶＡ配向膜の形成領域全体にＴＮ型液晶用の配向膜材料であるポリイミド膜を形成し、撥液晶材料１５２とする領域にのみ、配向膜表面に前記の所定の光を照射して撥液晶材料１５２としても良い。また、別の方法として、撥液晶材料１５２とする領域にのみフッ素系界面活性剤を配向膜に添加して、添加される領域のみを撥液晶材料１５２としても良い。

また、Ｓ１〜Ｓ３と同様に、カラーフィルタ基板１２０が形成されているマザーカラーフィルタ基板２０についても、洗浄、配向膜材料の塗布、ラビングを行うことにより配向膜１２２を形成する。ここでもマザースイッチング素子基板１０でのＳ３と同様に、図５に示す様に、表示領域２００及び表示領域２００より若干食み出す領域においては、一般的なＴＮ型液晶用の配向膜材料であるポリイミド膜を、表示領域２００より外側のシール材１３０近傍領域に対応する領域においては、撥液晶材料１５２としてＶＡ配向膜材料を、其々、領域により分けて塗布する。また、図５に示す様にカラーフィルタ基板１２０については、既に柱状スペーサ１３３と共通部材により間隙層保持壁１５１が作りこまれており、撥液晶材料１５２は、少なくともシール材１３０から、この間隙層保持壁１５１の形成される領域まで形成されるのが好ましい。なお、撥液晶材料１５２に関しては、スイッチング素子基板１１０で説明した他の材料や他の形成方法を用いても良いことは言うまでも無い。

続いて、シール塗布工程において、スクリーン印刷装置により、シールを印刷ペーストとして、マザースイッチング素子基板１０或いはマザーカラーフィルタ基板２０の一方の面にシールの塗布を行い、表示領域２００を囲う形状のシールパターンを形成する（Ｓ４）。具体的には、例えば、図６に示す様にマザーカラーフィルタ基板２０に形成されるカラーフィルタ基板１２０に対して、スイッチング素子基板１１０と貼り合わせるためのシール材１３０が、表示面に対応した領域である表示領域２００を囲う形状のシールパターンとして形成される。次に、トランスファ材塗布工程において、マザースイッチング素子基板１０或いはマザーカラーフィルタ基板２０の一方の面にトランスファ材の塗布処理を行う（Ｓ５）。

なお、本実施の形態１では、塗布形成されたシール材１３０の内側の端面にも撥液晶材料１５２を形成するために、図６に示す様にディスペンサ（液体定量吐出装置）におけるノズルＤＩＳを用いてシール材１３０に沿ってＶＡ配向膜材料を塗布した。ここでも、ノズルＤＩＳより塗布するのは、ＶＡ配向膜材料に限られず、先に説明を行ったフッ素系の樹脂やフッ素系界面活性剤であっても良い。また、ノズルＤＩＳによる塗布処理にかえて、先に説明を行った所定の光をシール材１３０表面に照射する処理を行い撥液晶材料１５２としても良い。また、この様にシール材１３０形成後にシール材１３０表面を撥液晶材料１５２とする処理を行う場合には、先に説明したシール塗布工程前に行う、表示領域２００より外側のシール材１３０領域に対応する領域に撥液晶材料１５２を塗布或いは形成する処理を省略し、この工程で併せて行っても構わない。

続いて、液晶滴下工程において、マザースイッチング素子基板１０或いはマザーカラーフィルタ基板２０の一方の面に、シール材１３０で囲まれる領域内に多数の液滴状の液晶１４０を滴下する(Ｓ６)。具体的には、例えば、図７に示す様にマザーカラーフィルタ基板２０のカラーフィルタ基板１２０の其々に対して、シール材１３０の内側に形成される間隙層保持壁１５１で囲まれる領域内に、多数の液滴状の液晶１４０を、全体で間隙層保持壁１５１により囲まれる領域の容積に概ね対応した所定量となるように滴下する。より、具体的には、液晶パネル１００のシール材１３０内容積より、間隙層保持壁１５１とシール材１３０間距離１ｍｍ程度に対応する容積を減らした滴下量とすると良い。或いは、概算で見積るのであれば、液晶パネル１００のパネルサイズにより多少変動するが、シール材１３０内容積の９５〜９８％程度を選択しても良い。なお、図７では、液滴状の液晶１４０或いはシール材１３０の図示を優先し、先に図４を用い説明した柱状スペーサ１３３については、図面が煩雑とならない様に図示を省略している。

また、ここでは、所謂、滴下注入（ＯＤＦ:ＯｎｅＤｒｏｐＦｉｌｌｉｎｇ）法を用いて液晶１４０を充填する方法を一例としたので、この様に形成したが、所謂、真空注入法を用いる場合には、シール材１３０は完全に閉じた形状ではなく一部開口させた液晶注入口が形成される。更に、シール材１３０に沿って形成された間隙層保持壁１５１については、液晶注入口も含めて、シール材１３０に沿って形成する。なお、真空注入法を用いる場合には、当然のことながら、液晶１４０は貼り合わせた後に前記液晶注入口より注入されることから、上記説明した液滴状の液晶１４０の形成処理は省略される。

続いて、貼り合わせ工程において、マザースイッチング素子基板１０及びマザーカラーフィルタ基板２０を貼り合わせてセル基板を形成する（Ｓ７）。続いて、シール硬化工程において、マザースイッチング素子基板１０とマザーカラーフィルタ基板２０を貼り合わせた状態で、シールを完全に硬化させる（Ｓ８）。この工程は、例えば、シールの材質に合わせて熱を加えることや紫外線を照射することにより行われる。本実施の形態１では、滴下注入法と相性の良い、紫外線を照射する方法により硬化を行った。この工程によりマザースイッチング素子基板１０とマザーカラーフィルタ基板２０は位置合わせされた位置関係のまま固定される。なお、この紫外線を照射する方法によりシール硬化工程を行った場合には、紫外線の照射によりシール材１３０表面を撥液晶材料１５２とする効果が得られ、先に説明を行った別途シール材１３０表面を撥液晶材料１５２とする工程は省略可能である。

また、液晶パネル１００を軽量化するために基板を薄型化する場合には、この貼り合わされた状態で薬液や機械的研磨による薄型化処理を実施すると良い。このシール硬化工程が完了した段階、或いは薄型化処理が完了した段階において、セル基板は完成する。なお、このセル基板は、液晶表示装置製造用の部材である液晶表示装置用セル基板として、所謂、中間製品として販売される場合もある。次に、セル分断工程において、セル基板を多数の個別セル基板に分断する（Ｓ９）。この工程において、マザースイッチング素子基板１０及びマザーカラーフィルタ基板２０より、個々の個別セル基板のスイッチング素子基板１１０とカラーフィルタ基板１２０の形状に切断が行われ、個別セル基板に分断される。

なお、所謂、真空注入法を用いる場合には、先に説明をしたとおりシール材１３０に一部開口させた液晶注入口を形成しておき、上記のセル分断工程後に行う液晶注入工程において、個々の個別セル基板に対して液晶注入口から液晶１４０を注入する。この工程は、例えば、液晶１４０を液晶注入口から真空注入により充填することにより行われる。更に、封止工程において、液晶注入口を封止する。この工程は、例えば、光硬化型樹脂で封じ、光を照射することにより行われる。なお、真空注入により充填する場合にも、シール材１３０に沿って形成された間隙層保持壁１５１と、シール材１３０近傍領域に形成された撥液晶材料１５２により、パネル周辺部のシール材１３０近傍に液晶１４０が侵入することが阻まれ、液晶１４０の充填はパネル周辺部のシール材１３０近傍を除く表示領域２００に優先的に行われて間隙層１５０の形成が補助される。

然しながら、真空注入法により充填する場合には、公知の一般的な方法を用いた場合、全てのシール材１３０内の容積を超える充分な量の液晶１４０が液晶皿に満たされて注入口に供給される。このため、全てのシール材１３０内の容積が充填されるまで、液晶１４０の充填は継続される。従って、間隙層保持壁１５１で囲まれる領域にのみ液晶１４０が充填されてシール材１３０内側に間隙層１５０が形成されるように、間隙層保持壁１５１で囲まれる領域の容積を若干超える程度の液晶１４０を液晶皿に準備すると良い。これにより、間隙層保持壁１５１で囲まれる領域の容積を大幅に超える液晶１４０が注入され、間隙層１５０が埋まってしまうことを避けることができる。或いは、別の方法として、間隙層保持壁１５１で囲まれる領域に液晶１４０が充填された時点で、液晶皿の液晶１４０よりセル基板を引き上げても良い。この場合には、真空注入を解除した真空注入装置チャンバ内の雰囲気が間隙層１５０に充填される。従って、真空の解除を不純物の含まれる大気開放ではなく、不純物濃度などが制御或いは管理された不活性ガスなどでチャンバ内真空を解除することが望ましい。この方法によれば、間隙層１５０には、不活性ガスを充填することができる。以上説明のとおり、真空注入法を用いても、公知の真空注入方法に若干の変更を加えれば、本実施の形態１の間隙層１５０を形成することが可能であるが、間隙層保持壁１５１で囲まれる領域の容積に対応する液晶１４０の量を過不足なく予め決定して滴下することができることから、滴下注入法で間隙層１５０を形成するのが容易であり最適な方法である。

この様に個々の液晶パネルの形状に分断された後、偏光板貼り付け工程において、セル基板の外側のスイッチング素子基板１１０およびカラーフィルタ基板１２０の其々の表面に偏光板１３１および偏光板１３２を貼り付け（Ｓ１０）、制御基板実装工程において、制御基板１３５を実装する（Ｓ１１）ことによって、液晶パネル１００が完成する。更に、液晶パネル１００の反視認側となるスイッチング素子基板１１０の裏面側に位相差板などの光学フィルムを介して、バックライトユニットを配設し、樹脂や金属などよりなるフレーム内に、液晶パネル１００及びこれら周辺部材を適宜収納し、本実施の形態１の液晶表示装置が完成する。

以上説明した実施の形態１の液晶表示装置を構成する液晶パネル１００においては、上述の通り、パネル周辺部のシール材１３０近傍において、シール材１３０の内側に沿って、液晶１４０とシール材１３０の間に液晶１４０の存在しない空間よりなる間隙層１５０が形成されていることにより、液晶１４０とシール材１３０が接触することが無く、シール材１３０から液晶１４０中への汚染の混入を防ぐことができ、長期間の保管によって発生するムラの発生防止、或いは発生を抑制することができる。また、シール材１３０近傍の内側にシール材１３０より距離を置いて、シール材１３０に沿って間隙層保持壁１５１が形成され、この間隙層１５０を保持していることにより、このシール材１３０からの汚染防止効果を長期間にわたり得ることができる。

また、以上説明した実施の形態１の液晶表示装置を構成する液晶パネル１００においては、上述の通り、表示領域２００より外側のシール材１３０近傍領域には、スイッチング素子基板１１０とカラーフィルタ基板１２０の其々の表面、更に間隙層保持壁１５１の表面、シール材１３０内側の表面に液晶をはじく撥液晶材料１５２が形成されていることにより、液晶注入時において、パネル周辺部のシール材１３０近傍に液晶１４０が侵入することを阻み、間隙層１５０を容易に特定の位置に選択的に形成することができるとともに、使用中も含めて、シール材１３０近傍に液晶１４０が侵入することを阻み続けることができる。従って、長期間、この間隙層１５０を安定的に保持することができ、やはり、シール材１３０からの汚染防止効果を長期間にわたり得ることができる。なお、シール材１３０内側の表面に液晶をはじく撥液晶材料１５２が形成されている本実施の形態１の構成は、仮に製造途中も含めて、シール材１３０形成部分に液晶１４０が短時間付着する場合があったとしても、シール材１３０表面には、撥液晶材料１５２が形成されることから、液晶１４０は撥液晶材料１５２と接触するのみで、直接シール材１３０と液晶１４０が接触することを防ぎ、汚染防止効果をより確実とすることができることから、構成として、更に望ましい。

また、実施の形態１では、液晶１４０として、ＴＮ型の液晶材料を選定し、垂直配向(ＶＡ)方式液晶表示装置用の配向膜材料、即ちＶＡ配向膜材料を組み合わせて用いることで、ＶＡ配向膜材料に液晶をはじく性質を持たせて、撥液晶材料１５２とし、比較的容易に、或いは汎用される配向膜材料を用い比較的安価に撥液晶材料１５２を得ることができ、上記説明のシール材１３０近傍に液晶１４０が侵入することを阻み続ける効果を得られる。なお、実施の形態１の製造方法の説明時に例示したＴＮ型液晶用の配向膜材料であるポリイミド膜により配向膜１２２を形成し、撥液晶材料１５２を形成する領域のみ配向膜表面に光を照射して撥液晶材料１５２とする方法についても、マスクなどを介して光を照射することで撥液晶材料１５２を形成する領域を選択することができ、マスクの配置精度も高くする必要は無く、こちらも汎用される配向膜材料を用いて撥液晶材料１５２を得ることができることから、やはり、比較的容易に、或いは比較的安価に液晶をはじく撥液晶材料１５２を得ることができる有効な方法である。また、ＶＡ配向膜材料や配向膜１２２を撥液晶材料１５２として用いることは、液晶１４０と接触することによる液晶１４０への汚染混入という点でも全く問題の無い最適化された材料である。

また、以上説明した実施の形態１の液晶表示装置を構成する液晶パネル１００においては、シール材１３０内側に形成され間隙層１５０を保持する間隙層保持壁１５１を柱状スペーサ１３３よりも若干低く形成して、間隙層保持壁１５１とシール材１３０との間の空間を液晶１４０の満たされた空間と連続するようにした。間隙層保持壁１５１については、柱状スペーサ１３３と同じ高さとして、間隙層保持壁１５１とシール材１３０との間の空間を概ね閉じた空間としても良いが、本実施の形態１の様に、柱状スペーサ１３３よりも若干低く形成することで、間隙層保持壁１５１により囲まれる容積を超える液晶１４０が適度に間隙層保持壁１５１の形成される領域で調整され、間隙層保持壁１５１により囲まれる容積を元にした液晶量の調整を厳密にする必要が無くなる。

更に、実施の形態１では、間隙層保持壁１５１と柱状スペーサ１３３を両者ともカラーフィルタ基板１２０に配置し、共通部材により同時形成しているが、両者ともスイッチング素子基板１１０に同時形成しても良く、一方の基板に順次形成すること、更に別々の部材を用いること、別々の基板に形成することなどを適宜選択しても良い。但し、共通の基板に形成し、更に同時形成する方が製造コストを低減することができる。更に、間隙層保持壁１５１は液晶１４０へ接触されることから、液晶１４０へ汚染混入することのない柱状スペーサ１３３と共通部材により形成されるのが好ましく、柱状スペーサ１３３と別部材により構成する場合にも少なくとも液晶１４０へ汚染混入することのない適切な材料より選定することが必要なことは言うまでも無い。なお、間隙層保持壁１５１を柱状スペーサ１３３よりも若干低く同時形成する場合には、公知の階調露光マスクなど（所謂、グレートーンマスク、ハーフトーンマスクなど）を用いることが望ましい。露光工程を二工程に増やすことなく、間隙層保持壁１５１と柱状スペーサ１３３を異なる高さに同時形成することができ、製造コストを低減することができる。

また、以上説明した実施の形態１の液晶表示装置を構成する液晶パネル１００においては、表示領域２００より外側のシール材１３０近傍領域におけるスイッチング素子基板１１０とカラーフィルタ基板１２０の其々の表面、更に間隙層保持壁１５１の表面、シール材１３０内側の表面に液晶をはじく撥液晶材料１５２を形成して、シール材１３０近傍に液晶１４０が侵入することを阻み、間隙層１５０を容易に形成する構成としている。更にシール材１３０に沿って形成される間隙層保持壁１５１を備えた構成により、間隙層１５０を安定して保持する構造を採用している。その結果、これらの構造が全て相互に作用し、間隙層１５０が容易に形成され安定的に保持される効果を得ている。一方、多少の効果の低下を許容すれば、全ての構成を備えなくとも良く、其々の液晶表示装置に要求される製造コスト、信頼性などの仕様に応じて、適宜、採否を選択しても良い。以下、図８〜図１０を用いて、実施の形態１より間隙層１５０を保持する構成を変更した幾つかの変形例の液晶パネルについて説明する。

例えば、実施の形態１の液晶パネル１００において、シール材１３０近傍領域に形成する撥液晶材料１５２を一部省略しても良い。具体的には、図８に示す様にシール材１３０内側の表面の撥液晶材料１５２の形成を省略しても、間隙層保持壁１５１の構造と、間隙層保持壁１５１の表面とスイッチング素子基板１１０とカラーフィルタ基板１２０の其々の表面に形成された撥液晶材料１５２の作用のみでも、パネル周辺部のシール材１３０近傍に液晶１４０が侵入することが阻まれることから、間隙層１５０を容易に形成し安定的に保持する一定の効果を得ることができる。一方、シール材１３０内側の表面に撥液晶材料１５２を形成するために行う図６を用い説明したシール材１３０形成後の処理を省略することができ、製造工程を簡略化して製造コストを低減する効果が得られる。

更に簡略化して、図９に示す様にシール材１３０内側の表面の撥液晶材料１５２の形成を全て省略しても良い。例えば、シール材１３０に沿って形成される間隙層保持壁１５１を備えた図９の構成を用い、滴下注入法により、液晶１４０の滴下量を間隙層保持壁１５１で囲まれる領域の容積に併せて、間隙層保持壁１５１で囲まれる領域内のみに滴下する方法で液晶１４０を充填することのみでも、パネル周辺部のシール材１３０近傍に液晶１４０が侵入することが阻まれることから、間隙層１５０を容易に形成し安定的に保持する一定の効果を得ることができる。一方、間隙層保持壁１５１の表面とスイッチング素子基板１１０とカラーフィルタ基板１２０の其々の表面に撥液晶材料１５２を形成するために行う図４、図５を用い説明した配向膜形成工程の処理を簡略化することができ、更に製造コストを低減する効果が得られる。

また、図１０に示す様に、シール材１３０近傍領域におけるスイッチング素子基板１１０とカラーフィルタ基板１２０の其々の表面、更にシール材１３０内側の表面に撥液晶材料１５２が形成される構成を残し、シール材１３０に沿って形成される間隙層保持壁１５１の構成のみを省略しても良い。例えば、シール材１３０近傍領域の少なくともスイッチング素子基板１１０とカラーフィルタ基板１２０の其々の表面に撥液晶材料１５２が形成される図１０の構成を用い、滴下注入法により、液晶１４０の滴下量をシール材１３０内容積より、シール材１３０より内側へ距離１ｍｍ程度縮小した領域に対応する容積に併せて、表示領域２００のみに滴下する方法で液晶１４０を充填することのみでも、パネル周辺部のシール材１３０近傍に液晶１４０が侵入することが阻まれることから、間隙層１５０を容易に形成し安定的に保持する一定の効果を得ることができる。また、この図１０の構成は、実施の形態１の構成と同様にシール材１３０内側の表面に撥液晶材料１５２が形成されていることから、仮に製造途中も含めて、シール材１３０形成部分に液晶１４０が短時間付着する場合があったとしても、直接シール材１３０と液晶１４０が接触することを防ぎ、汚染防止効果をより確実とすることができる。

また、本実施の形態１及びその変形例では、ＴＮ型の液晶１４０を用い、液晶をはじく撥液晶材料１５２として、ＶＡ配向膜材料を用いた例を中心に説明を行ったが、横電界方式やＶＡ方式の液晶表示装置であっても、シール材１３０に沿って形成される間隙層保持壁１５１の構成による効果は、本実施の形態１及びその変形例と同様の効果を得ることができ、液晶をはじく撥液晶材料１５２により得られる効果についても、液晶をはじく撥液晶材料１５２を適宜、横電界方式やＶＡ方式で用いられる液晶材料をはじく材料に適性化すれば、同様の効果を得ることができる。

１００液晶パネル、１１０スイッチング素子基板、１１２、１２２配向膜、
１２０カラーフィルタ基板、１３０シール材、１４０液晶、
１５０間隙層、１５１間隙層保持壁、１５２撥液晶材料。

Claims

対向配置される一対の基板と、前記一対の基板間に配置される液晶と、前記一対の基板間に配置され、前記一対の基板を貼り合わせるとともに前記液晶を囲み封止するシール材と、
少なくとも前記シール材の内側端面の表面および前記シール材近傍における前記一対の基板の其々の内側表面に形成され、前記液晶をはじく撥液晶材料と、
前記シール材の内側に沿って、該シール材と前記液晶間に形成され、前記液晶の存在しない空間よりなる間隙層とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
撥液晶材料は、シール材の内側端面の表面から前記シール材近傍における一対の基板の其々の内側表面にまで連続して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
シール材の内側に沿って、該シール材より距離を置いて土手状に形成され、間隙層を前記シール材近傍に保持する間隙層保持壁を備えることを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の液晶表示装置。
請求項１〜請求項３の何れかの液晶表示装置を製造する方法であって、
対向配置される一対の基板の少なくとも一方の基板表面に表示面に対応した領域である表示領域を囲う形状のシール材を形成する工程と、
ノズルを用いてシール材に沿って液体材料を塗布することにより当該形成されたシール材の内側の端面に撥液晶材料を形成する工程と、
を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
請求項４の液晶表示装置の製造方法において、
ノズルを用いて塗布する液体材料は、垂直配向方式液晶表示装置用の配向膜材料であって、液晶はＴＮ型の液晶材料が選定されることにより、シール材の内側の端面に撥液晶材料が形成されることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
請求項４の液晶表示装置の製造方法において、
ノズルを用いて塗布する液体材料は、配向膜材料であって、当該配向膜材料の表面に光を照射することにより、シール材の内側の端面に撥液晶材料が形成されることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。