JP5841932B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置の製造方法に関する。

液晶表示装置は、例えば、複数のアレイ基板となる第１マザー基板と、複数の対向基板となる第２マザー基板とを、位置合わせして貼り合わせた後に、対向する一対のアレイ基板および対向基板を切り出して形成される。

第１マザー基板のアレイ基板となる領域には、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、画素電極が配列する行方向に沿って配置された複数の走査線と、画素電極が配列する列方向に沿って配置された複数の信号線と、信号線と画素電極との間の電気的接続を走査線から印加される信号により切替える画素スイッチと、が配置される。

第１マザー基板のアレイ基板となる領域において、複数の画素電極が配列した表示部の周囲には、複数の走査線および複数の信号線を介して表示画素を駆動する駆動回路、および、映像信号や制御信号が入力される各種配線が配置されている。

第１マザー基板と第２マザー基板とは、表示部を囲むように描画して配置されたシール部材により、互いに対向して固定される。第１マザー基板と第２マザー基板とのシール部材に囲まれた領域には液晶材料が充填され、第１マザー基板および第２マザー基板が所定の位置で割断されて複数の液晶表示装置が切り出される。

特開２００６−１８１４１８号公報

本発明の実施形態は、製造歩留まりを改善す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。

実施形態による液晶表示装置の製造方法は、複数の第１表示領域を有する第１マザー基板を製造する工程と、複数の第２表示領域を有する第２マザー基板を製造する工程と、前記第１表示領域或いは前記第２表示領域を囲むループ状にシール部材を配置する工程と、前記シール部材に囲まれた前記第１表示領域或いは前記第２表示領域に液晶材料を滴下する工程と、前記第１表示領域と前記第２表示領域とが対向するように前記第１マザー基板と前記第２マザー基板とを貼り合せる工程と、を備え、前記液晶材料を滴下する工程において、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の端部側に位置する第１表示領域或いは第２表示領域に滴下する液晶材料の量は、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の中央側に位置する第１表示領域或いは第２表示領域に滴下する液晶材料の量よりも多く、前記複数の第１表示領域の各々、或いは前記複数の第２表示領域の各々に対する液晶材料の滴下量は、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の端部からの距離又は中央からの距離に基づく３つ以上の異なる量である。

図１は、実施形態の液晶表示装置の一構成例を概略的に示す図である。 図２は、実施形態の液晶表示装置の断面の一例を示す図である。 図３は、複数のアレイ基板となる第１マザー基板を形成する方法の一例を説明するための図である。 図４は、複数の対向基板となる第２マザー基板を形成する方法の一例を説明するための図である。 図５は、第１マザー基板又は第２マザー基板に液晶材料を滴下する工程の一例を説明するための図である。 図６は、第１マザー基板と第２マザー基板とを貼り合わせた一構成例を示す断面図である。

以下、一実施形態に係る液晶表示装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態の液晶表示装置の一構成例を概略的に示す図である。

本実施形態の液晶表示装置は、略矩形平板状の液晶表示パネル１を備えている。この液晶表示パネル１は、対向して配置された一対の基板すなわちアレイ基板３及び対向基板４と、これら一対の基板の間に光変調層として保持された液晶層５と、を備えている。

この液晶表示パネル１は、画像を表示する略矩形状の表示部６を備えている。表示部６は、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸを含んでいる。

アレイ基板３は、表示部６の一部を構成する表示領域６Ａを有している。表示領域６Ａは、配線、例えば、表示画素ＰＸの行方向（第２方向Ｄ２）に沿って延在する複数の走査線Ｙ（１、２、３、…、ｍ）や、表示画素ＰＸの列方向（第１方向Ｄ１）に沿って延在する複数の信号線Ｘ（１、２、３、…、ｎ）を備えている。また、アレイ基板３は、表示領域６Ａにおいて、これらの各種配線の他に、走査線Ｙと信号線Ｘとの交差部付近において表示画素ＰＸ毎に配置されたスイッチング素子７、スイッチング素子７に接続された画素電極８等を備えている。

スイッチング素子７は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等で構成されている。このスイッチング素子７のゲート電極７Ｇは、対応する走査線Ｙに電気的に接続されている（あるいは走査線と一体に形成されている）。スイッチング素子７のソース電極７Ｓは、対応する信号線Ｘに電気的に接続されている（あるいは信号線と一体に形成されている）。スイッチング素子７のドレイン電極７Ｄは、対応する表示画素ＰＸの画素電極８に電気的に接続されている。画素電極８の表面は、配向膜１６Ａによって覆われている。スイッチング素子７の半導体層ＳＣは、ゲート電極７Ｇと絶縁層を介して対向して配置され、ソース電極７Ｓとドレイン電極７Ｄとの間に電気的に接続している。半導体層ＳＣは、ポリシリコンあるいはアモルファスシリコンにより形成されている。

図２は、実施形態の液晶表示装置の断面の一例を示す図である。
アレイ基板３は、対向基板４に対向した第１領域３Ａと、対向基板４の端部４Ｅより外方に延在した第２領域３Ｂとを備えている。第１領域３Ａは、表示領域６Ａを含む領域である。第２領域３Ｂは、表示部６に駆動信号を供給する駆動信号源を接続するための接続部１１、及び、表示領域６Ａから接続部に引き出された配線Ｗを含む領域である。接続部１１は、駆動信号源として駆動ＩＣチップを配置可能な第１接続部１１Ａ、駆動信号源としてフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）を接続可能な第２接続部１１Ｂなどを有している。配線Ｗは、信号線Ｘや走査線Ｙの他にコモン電位を供給するコモン配線などの一部に相当する。

対向基板４は、アレイ基板３の第１領域３Ａに対向する有効領域４Ａを有している。有効領域４Ａは、表示部６の一部を構成する表示領域６Ｂを有している。表示領域６Ｂは、全表示画素ＰＸに共通の対向電極９等を備えている。対向電極９は、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。対向電極９の表面は、配向膜１６Ｂによって覆われている。

アレイ基板３と対向基板４とは、画素電極８上の配向膜１６Ａと対向電極９上の配向膜１６Ｂとが対向する状態で配設され、これらの間に液晶層５を介してシール部材１５によって貼り合わせられている。シール部材１５は、表示部６を囲むループ状に配置している。シール部材１５は、例えば紫外線硬化樹脂材料により形成されるが、熱硬化樹脂あるいはこれらの組み合わせであってもかまわない。

アレイ基板３と対向基板４とは、アレイ基板３あるいは対向基板４の一方に設けられたスペーサＳＳにより所定の間隔を置いて対向して配置され、シール部材１５により固定されている。

液晶層５は、アレイ基板３と対向基板４との間に封止された液晶材料によって形成されている。

アレイ基板３の第１領域３Ａ、及び対向基板４の有効領域４Ａには、液晶層５とは反対側となる主面に偏光板１４がそれぞれ貼り付けられている。

カラー表示タイプの液晶表示装置の液晶表示パネル１は、複数種類の表示画素、例えば赤を表示する赤色画素、緑を表示する緑色画素、青を表示する青色画素を有している。すなわち、赤色画素は、赤色の主波長の光を透過する赤色カラーフィルタ１２Ｒを備えている。緑色画素は、緑色の主波長の光を透過する緑色カラーフィルタ１２Ｇを備えている。青色画素は、青色の主波長の光を透過する青色カラーフィルタ１２Ｂを備えている。これらカラーフィルタ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂから成るカラーフィルタ層１２は、有効領域４Ａの液晶層５側の主面に配置される。

また、各カラーフィルタ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ間（すなわち表示画素間）、及び表示領域６Ｂの周囲には、遮光層１３が形成されている。各カラーフィルタ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ間に形成された遮光層１３は、アレイ基板３上の信号線Ｘ及び走査線Ｙに対向するように配置されている。この遮光層１３は、例えば、黒色に着色された着色樹脂によって形成される。

次に、上記の液晶表示パネル１の製造方法について図３〜図６を用いて説明する。
図３は、複数のアレイ基板３となる第１マザー基板Ｍ１を形成する方法の一例を説明するための図である。

まず、複数のアレイ基板３となる第１マザー基板Ｍ１を製造する。すなわち、透明な絶縁基板を用意する。例えば、この絶縁基板は７３０ｍｍ×９２０ｍｍの寸法である。この絶縁基板上に、金属膜や絶縁膜の成膜とパターニングとを繰り返して信号線Ｘや走査線Ｙなどの各種配線、スイッチング素子７、画素電極８、配向膜１６Ａなどを備えた表示領域６Ａを含む第１領域３Ａを形成するとともに、接続部１１Ａ及び１１Ｂ、及び、表示領域６Ａから引き出された配線Ｗを含む第２領域３Ｂを形成する。

図４は、複数の対向基板４となる第２マザー基板Ｍ２を形成する方法の一例を説明するための図である。
続いて、対向基板４となる第２マザー基板Ｍ２を製造する。すなわち、透明な絶縁基板を用意する。この絶縁基板上に、黒色に着色された着色樹脂を成膜した後にパターンニングし、有効領域４Ａにおける表示画素間及びアレイ基板３の表示領域６Ａを囲む領域に対向する遮光層１３を形成する。

第２マザー基板Ｍ２を製造する工程では、遮光層１３の形成工程の後に、有効領域４Ａにカラーフィルタ層１２を形成する。すなわち、赤に着色された着色樹脂を成膜した後にパターンニングし、赤色画素に対応して赤色カラーフィルタ１２Ｒを配置する。同様に、緑に着色された着色樹脂を成膜した後にパターンニングし、緑色画素に対応して緑色カラーフィルタ１２Ｇを配置する。同様に、青に着色された着色樹脂を成膜した後にパターンニングし、青色画素に対応して青色カラーフィルタ１２Ｂを配置する。

ここで、遮光層１３およびカラーフィルタ層１２を形成するときに、例えば複数の樹脂層を積層して、所定の高さのスペーサＳＳを同時に形成してもよい。表示領域６Ｂに形成するスペーサＳＳは、遮光層１３や各種配線により遮光される領域に形成される。このスペーサＳＳは、カラーフィルタ層１２を形成した後に、別途樹脂層で形成してもよい。

さらに、カラーフィルタ層１２の上に金属膜や絶縁膜の成膜とパターニングとを繰り返して対向電極９、配向膜１６Ｂなどを備えた表示領域６Ｂを含む有効領域４Ａを形成する。

続いて、第１マザー基板Ｍ１あるいは第２マザー基板Ｍ２にシール部材１５を描画して配置する。このとき、シール部材１５は表示領域６Ａ或いは表示領域６Ｂを囲むループ状に描画される。

続いて、シール部材１５に囲まれた領域に液晶材料を滴下する。
図５は、第１マザー基板Ｍ１又は第２マザー基板Ｍ２に液晶材料を滴下する工程の一例を説明するための図である。以下では、第１マザー基板Ｍ１にシール部材１５を描画した後、液晶材料を滴下する場合について説明する。

本実施形態では、表示領域６Ａの第１マザー基板Ｍ１の位置に応じて、液晶材料の滴下量が異なっている。具体的には、第１マザー基板Ｍ１の端部側に位置する表示領域６Ａに滴下される液晶材料の量は、第１マザー基板Ｍ１の中央側に位置する表示領域６Ａに滴下される液晶材料の量よりも多い。

ここで、第１マザー基板Ｍ１の端部から中央に向かって滴下する液晶材料の量が段階的に減少するように、滴下量を調整してもよい。図５に示す例では、滴下量が３段階に調整されている。例えば、第１マザー基板Ｍ１の端部に沿った領域Ａ１に位置する表示領域６Ａに滴下する液晶材料の量をＬ１、第１マザー基板Ｍ１の中央の領域Ａ３に位置する表示領域６Ａに滴下する液晶材料の量をＬ３、領域Ａ１と領域Ａ３との間の領域Ａ２に位置する表示領域６Ａに滴下する液晶材料の量をＬ２とすると、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３となるように滴下量を調整する。具体的には、Ｌ１とＬ２とは１％、Ｌ２とＬ３とは１％、それぞれの滴下量が異なっている。

なお、第１マザー基板Ｍ１の中央の領域Ａ３は、例えば第１マザー基板Ｍ１の第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とにおける中央から所定の距離以内の領域としてもよく、第１マザー基板Ｍ１の端部から所定の距離以上離れた領域としてもよい。

また、図５に示す例では、領域Ａ１と領域Ａ３との間の領域Ａ２に位置する表示領域６Ａには同じ量の液晶材料が滴下されていたが、領域Ａ２内をさらに複数の領域として段階的に液晶材料の滴下量を調整してもよい。その場合も、第１マザー基板Ｍ１の端部側に位置する表示領域６Ａの滴下量のほうが、第１マザー基板Ｍ１の中央部側に位置する表示領域６Ａの滴下量よりも多くなるように調整する。

続いて、第１マザー基板Ｍ１と第２マザー基板Ｍ２とを、真空環境において、表示領域６Ａと表示領域６Ｂとが対向するように位置あわせし、例えば紫外線を照射してシール部材１５を硬化して貼り合わせる。この貼りあわせ工程において液晶材料が揮発するが、表示領域６Ａの位置に応じて揮発量が異なる。具体的には、第１マザー基板Ｍ１の端部側では中央側よりも多くの液晶材料が揮発する。

したがって、例えば液晶材料の滴下量が表示領域６Ａの位置に関わらず一様である場合には、貼りあわせ工程後に表示部６に充填された液晶材料の量に差が生じることとなる。この場合、第１マザー基板Ｍ１および第２マザー基板Ｍ２の端部側の表示部６に充填される液晶材料は、中央側の表示部６に充填される液晶材料よりも少なくなる。充填された液晶材料が少ない場合には、低温環境において液晶層５内に気泡が発生することがあり、表示品位の低下を招く恐れがある。充填された液晶材料が多い場合には、重力により液晶層５の厚さが不均一となり、表示ムラが発生することがある。

これに対し、本実施形態では、第１マザー基板Ｍ１或いは第２マザー基板Ｍ２の位置に応じて表示領域６Ａ或いは表示領域６Ｂに滴下する液晶材料の量を調整して、貼り合わせ工程後に表示部６に充填される液晶材料の量の差を小さくしている。従って、本実施形態によれば、低温環境における気泡の発生および表示ムラの発生を回避して、製造歩留まりを改善する液晶表示装置の製造方法を提供することができる。

図６は、第１マザー基板Ｍ１と第２マザー基板Ｍ２とを貼り合わせた一構成例を示す断面図である。

続いて、図６に示すように、貼り合わせた第１マザー基板Ｍ１と第２マザー基板Ｍ２とを割断ラインＣＬ及びＣＬＸに沿って割断して、アレイ基板３となる第１領域３Ａ、第２領域３Ｂ、及び対向基板４となる有効領域４Ａを切り出す。ここで、第２マザー基板Ｍ２の除去領域４Ｂは取り除かれて、第１領域３Ａと有効領域４Ａが対向し、第２領域３Ｂが有効領域４Ａの端部４Ｅから延出した液晶表示パネル１が製造される。

上記のように本実施形態によれば、本実施形態によれば、製造歩留まりを改善する液晶表示装置の製造方法を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］複数の第１表示領域を有する第１マザー基板を製造する工程と、
複数の第２表示領域を有する第２マザー基板を製造する工程と、
前記第１表示領域或いは前記第２表示領域を囲むループ状にシール部材を配置する工程と、
前記シール部材に囲まれた前記第１表示領域或いは前記第２表示領域に液晶材料を滴下する工程と、
前記第１表示領域と前記第２表示領域とが対向するように前記第１マザー基板と前記第２マザー基板とを貼り合せる工程と、を備え、
前記液晶材料を滴下する工程において、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の端部側に位置する第１表示領域或いは第２表示領域に滴下する液晶材料の量は、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の中央側に位置する第１表示領域或いは第２表示領域に滴下する液晶材料の量よりも多い液晶表示装置の製造方法。
［２］前記液晶材料を滴下する工程において、液晶材料の滴下量は、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の端部からの距離又は中央からの距離に基づく２以上の異なる量である［１］記載の液晶表示装置の製造方法。
［３］前記液晶材料を滴下する工程において、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の端部に沿った領域に位置する第１表示領域或いは第２表示領域の液晶材料滴下量をＬ１、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の中央の領域に位置する第１表示領域或いは第２表示領域の液晶材料滴下量をＬ３、これらの他の領域に位置する第１表示領域或いは第２表示領域に滴下する液晶材料の量をＬ２としたとき、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３である［１］又は［２］記載の液晶表示装置の製造方法。

ＰＸ…表示画素、Ｙ…走査線、Ｘ…信号線、ＳＳ…スペーサ、Ｍ１…第１マザー基板、Ｍ２…第２マザー基板、ＣＬ、ＣＬＸ…割断ライン、１…液晶表示パネル、３…アレイ基板、３Ａ…第１領域、３Ｂ…第２領域、４…対向基板、４Ｅ…端部、４Ａ…有効領域、４Ｂ…除去領域、５…液晶層、６…表示部、６Ａ…表示領域（第１表示領域）、６Ｂ…表示領域（第２表示領域）、７…スイッチング素子、８…画素電極、９…対向電極、１１…接続部、１５…シール部材。

Claims (3)

1. 複数の第１表示領域を有する第１マザー基板を製造する工程と、
   複数の第２表示領域を有する第２マザー基板を製造する工程と、
   前記第１表示領域或いは前記第２表示領域を囲むループ状にシール部材を配置する工程と、
   前記シール部材に囲まれた前記第１表示領域或いは前記第２表示領域に液晶材料を滴下する工程と、
   前記第１表示領域と前記第２表示領域とが対向するように前記第１マザー基板と前記第２マザー基板とを貼り合せる工程と、を備え、
   前記液晶材料を滴下する工程において、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の端部側に位置する第１表示領域或いは第２表示領域に滴下する液晶材料の量は、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の中央側に位置する第１表示領域或いは第２表示領域に滴下する液晶材料の量よりも多く、前記複数の第１表示領域の各々、或いは前記複数の第２表示領域の各々に対する液晶材料の滴下量は、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の端部からの距離又は中央からの距離に基づく３つ以上の異なる量である液晶表示装置の製造方法。
2. 前記液晶材料を滴下する工程において、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の端部に沿った領域に位置する第１表示領域或いは第２表示領域の液晶材料滴下量をＬ１、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の中央の領域に位置する第１表示領域或いは第２表示領域の液晶材料滴下量をＬ３、前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の端部に沿った領域と前記第１マザー基板或いは前記第２マザー基板の中央の領域の間に位置する領域に位置する第１表示領域或いは第２表示領域に滴下する液晶材料の量をＬ２としたとき、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３である請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記液晶材料滴下量は、Ｌ１とＬ２とは１％、Ｌ２とＬ３とは１％、それぞれの滴下量が異なる請求項２記載の液晶表示装置の製造方法。

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