JP5858743B2 - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は液晶表示装置に関し、特に極薄ガラスが使用される液晶表示装置に関する。
近年、湾曲用途の液晶表示装置（湾曲ディスプレイ）や、液晶パネルの表示面に視差バリアを配置することで２画面表示可能な液晶表示装置（２画面ディスプレイ）が提案されている。
これらの液晶表示装置に共通する構成として、極薄ガラスが用いられている。例えば、特許文献１では、湾曲ディスプレイにも転用が可能となる柔軟に折り曲げが可能な液晶パネルを実現するため、極薄ガラスとして、約０．０１〜０．１５ｍｍの極薄の基板厚さを有するガラス基板を用いた液晶パネルに関する記載がある。また、特許文献２には、反射型液晶表示装置の用途として、同様に、一方の基板側のみに極薄ガラスとして０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの極薄の基板厚さを有するガラス基板を用いた液晶パネルとその切断方法の開示がある。
上述したように、２画面ディスプレイや湾曲ディスプレイ、あるいは反射型ディスプレイなどの液晶表示装置では、基板厚さ０．１ｍｍ程度の極薄ガラスが使われつつあるが、このような液晶表示装置の製造工程においては、マザー基板サイズのセル基板の状態で、液晶層を挟む２枚のガラス基板のうち少なくとも一方を薄型化し、極薄ガラスとした後に、個々の液晶パネルのサイズに分断する。
この分断のためのガラス基板の切断時には、まず、ガラス表面に切断の起点となる切断傷であるスクライブラインを形成する。具体的には、隣接するパネルのシールパターン間の極薄ガラス表面に、スクライブカッター（あるいはスクライブホイール）を用いてスクライブラインを形成する。
このスクライブカッター（あるいはスクライブホイール）が極薄ガラス表面に当接され、荷重が加えられた際に極薄ガラスには大きなたわみが発生する。このたわみ量はスクライブラインとシールパターンのシールとの間隔の違いで変化することから、反発応力が安定せず、良好にスクライブラインを形成することが困難である。
また、同一スクライブライン上においても、シール位置、シール幅、スクライブライン精度のバラツキの影響で、シールとスクライブラインとの均一な間隔を保てず、スクライブ条件も変動する。
結果として切断面に微小クラックなどの切断ダメージが残存する場合や、ガラス基板の切断時に割れるなどの不良が発生し、歩留りが低くなる。
これらの課題に対して、一対のガラス基板を接合するためのシールパターンを、スクライブライン直下に配置したり、ガラスのたわみ防止のための支持体をスクライブライン直下もしくは近傍に設置する方法が提案されている。
しかしながら、シールパターンをスクライブライン直下に配置する場合、端子引き出し部の端材を除去する際にシール材が安定的に剥離できるようにシール剥離補助層をＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板上に予め形成しておくなどの処置を採る必要があるが、それでもなお、ＴＦＴ基板へのダメージなしに安定的にシール材を剥離することが困難な場合がある。
一方、柱状スペーサーと同じ材質、工法によってガラスのたわみ防止のための支持体をスクライブライン直下もしくは近傍に設置する場合は、端子引き出し部の端材除去時の問題は生じないが、ラビング工程に先立って形成されているため、表示領域近傍でラビング処理時の上流側（ラビングローラの進む方向が下流側）に設置した場合、支持体がラビング処理の阻害要因となり、液晶の配向不全による表示ムラ不良を引き起こすという問題がある。
また、真空注入法で液晶パネルを製造する場合、メインシールの開口部として設けられた注入口領域はセル内の脱気、脱ガスもしくはセル内への液晶の導入のために設けられているため、極薄ガラスのたわみを完全に防止するのに十分な個数の支持体を設置できないことがある。この場合、注入口領域を含む切断ラインの注入口領域以外の領域に注入口領域のたわみを考慮せずに高い密度で支持体を設置すると、注入口領域とそれ以外の領域とで同時に最適なスクライブ圧を設定できず、スクライブ圧を上げても下げてもどちらかの領域で切断不良が発生するという問題がある。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、極薄ガラスを用いた液晶表示装置において、耐久性および信頼性の向上と、高歩留りにより低コストで製造することを可能とする液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明に係る液晶表示装置の態様は、互いの主面が向き合うように間隔を開けて対向配置された、第１および第２のガラス基板と、前記第１および第２のガラス基板間に配置され、両者を貼り合わせるとともに、前記第１および第２のガラス基板間に液晶材料を封止して液晶層として保持するシールパターンと、前記シールパターンによって囲まれ、前記液晶表示装置が動作した場合の表示面に対応する表示領域の前記第１および第２のガラス基板間に配置され、前記第１および第２のガラス基板間の距離を保持する複数の柱状スペーサーと、前記シールパターンの外周に沿って配置され、前記第１および第２のガラス基板間の距離を保持する複数のギャップ保持材と、を備え、前記複数のギャップ保持材の、単位面積に占める断面積の割合である面積占有率は、前記柱状スペーサーの面積占有率よりも高くなるように設定され、前記複数のギャップ保持材は、前記第１および第２のガラス基板の平面視において、各基板端から所定距離離れて、前記各基板端のそれぞれに沿って連続的に形成され、前記第１のガラス基板の厚さは、前記第２のガラス基板の厚さの１／８〜１／１０であって、前記所定距離は、前記所定距離をｄとし、前記第１のガラス基板の厚さをｔとし、比例係数ａを０．０００４とした場合に、ｄ＜（ａ／２）ｔ 3 を満たすように設定されている。
本発明に係る液晶表示装置の製造方法の態様は、互いの主面が向き合うように間隔を開けて対向配置された、第１および第２のガラス基板と、前記第１および第２のガラス基板間に配置され、両者を貼り合わせるとともに、前記第１および第２のガラス基板間に液晶材料を封止して液晶層として保持するシールパターンと、前記シールパターンによって囲まれ、前記液晶表示装置が動作した場合の表示面に対応する表示領域の前記第１および第２のガラス基板間に配置され、前記第１および第２のガラス基板間の距離を保持する複数の柱状スペーサーと、前記シールパターンの外周に沿って配置され、前記第１および第２のガラス基板間の距離を保持する複数のギャップ保持材とを備えた液晶表示装置の製造方法であって、前記複数の柱状スペーサーおよび前記複数のギャップ保持材は、前記第１および第２のガラス基板に分割される前の第１および第２のマザー基板の状態で、同じ材質、同じ工程により形成され、前記複数のギャップ保持材を形成する工程は、前記第１および第２のマザー基板の平面視において、スクライブラインの両側に前記スクライブラインから所定距離離れて、所定間隔を有する不連続な第１および第２の配列を形成する工程を含み、前記第１および第２の配列で、互いのギャップ保持材が互い違いとなるように配置され、前記第１のガラス基板の厚さは、前記第２のガラス基板の厚さの１／８〜１／１０であって、前記所定距離は、前記所定距離をｄとし、前記第１のガラス基板の厚さをｔとし、比例係数ａを０．０００４とした場合に、ｄ＜（ａ／２）ｔ 3 を満たすように設定される。
本発明に係る液晶表示装置によれば、複数のギャップ保持材の、単位面積に占める断面積の割合である面積占有率は、柱状スペーサーの面積占有率よりも高くなるように設定されているので、第１および第２のガラス基板間の端縁部を補強できるとともに、製造時のスクライブ工程で安定したスクライブラインの形成が可能になるので、切断面が良好となり、耐久性および信頼性の向上と、高歩留りによる低コストでの液晶表示装置の製造が可能となる。
本発明に係る液晶表示装置の製造方法によれば、ギャップ保持材を形成する工程が、スクライブラインを中心として所定間隔を開けて不連続な第１および第２の配列を形成する工程を含み、第１および第２の配列で、互いのギャップ保持材が互い違いとなるように配置されるので、スクライブ工程でスクライブラインに加えられる圧力が均等に分散され、安定したスクライブが可能となる。
＜実施の形態＞
＜液晶パネルの全体構成＞
本発明に係る実施の形態の液晶表示装置における液晶パネル１００の構成について、図１および図２を用いて説明する。
＜液晶パネルの全体構成＞
本発明に係る実施の形態の液晶表示装置における液晶パネル１００の構成について、図１および図２を用いて説明する。
図１は、液晶パネル１００の全体構成を示す平面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面線における断面図を示している。ここでは、一例としてＴＦＴ（Thin Film Transistor)方式の２画面ディスプレイ液晶パネルを例に採って説明するものとする。
図１に示されるように、液晶パネル１００は、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（以下、ＴＦＴ基板）１１０と、カラーフィルタなどが形成されるカラーフィルタ基板（以下、ＣＦ基板）１２０と、両者の間の間隙を密封するメインシールパターン１３０とを備えている。なお、図１において水平方向をＸ、垂直方向をＹとする。
メインシールパターン１３０は、ＴＦＴ基板１１０とＣＦ基板１２０との間において、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を少なくとも囲うように配置されている。
また、図２に示すように、ＴＦＴ基板１１０とＣＦ基板１２０との間には、基板間に所定範囲の間隙を形成し保持する柱状スペーサー１３１、換言すると、基板間の距離を一定範囲内に保持する柱状スペーサー１３１が表示領域２００内に複数配置されている。なお、図２において水平方向をＸ、厚み方向をＺとする。
このメインシールパターン１３０により密封され、柱状スペーサー１３１により保持されたＣＦ基板１２０とＴＦＴ基板１１０との間の間隙の少なくとも表示領域２００に対応する領域に液晶材料が保持されることにより、液晶層１４０が形成されている。換言すると、液晶材料は、ＴＦＴ基板１１０とＣＦ基板１２０とメインシールパターン１３０とで規定される空間（セル）内に封止されている。
ここでは、液晶材料として一般的なＴＮ（Twisted Nematic）タイプの液晶材料を用いる。なお、表示領域２００という文言については、液晶パネル１００のＴＦＴ基板１１０上、ＣＦ基板１２０上、あるいは両基板間に挟まれる領域の全てにおいて使用することとし、本明細書中においては全て同様の意味にて使用する。
ＴＦＴ基板１１０は、図１および図２に示されるように、透明基板である厚み０．７ｍｍ程度の一般的なガラスで構成されるガラス基板１１１の一方の主面（ＣＦ基板１２０と対向する側の主面）上に、液晶を駆動する電圧を印加する画素電極１１３、画素電極１１３に電圧を供給するスイッチング素子であるＴＦＴ１１４、ＴＦＴ１１４を覆う絶縁膜１１５、ＴＦＴ１１４に信号を供給する配線である複数のゲート配線１１６およびソース配線１１７、ＴＦＴ１１４に供給される信号を外部から受け入れる信号端子１１８、信号端子１１８から入力された信号を対向電極１２３へ伝達するためのトランスファ電極（図示省略）などが配設されている。そして、ガラス基板１１１の上記一方の主面上の表示領域２００に対応する領域には、液晶を配向させる配向膜１１２が設けられている。また、ガラス基板１１１の他方の主面上には偏光板１３４が設けられている。
ＣＦ基板１２０は、透明基板である厚み８０μｍ程度の極薄ガラスよりなるガラス基板１２１の一方の主面（ＴＦＴ基板１１０と対向する側の主面）上に、カラーフィルタ１２４およびカラーフィルタ１２４間を遮光するため、あるいは表示領域２００に対応する領域外側に配置される額縁領域を遮光するための遮光層であるブラックマトリクス（ＢＭ：Black Matrix）１２５が設けられ、それらの上にＴＦＴ基板１１０上の画素電極１１３との間に電界を生じさせて液晶を駆動する共通電極１２３が設けられ、共通電極１２３上に液晶を配向させる配向膜１２２が設けられている。
また、ガラス基板１２１の他方の主面上には、２画面ディスプレイとして、視野方向を二方向に分離する遮光層である視差バリア１２６が、画素間（カラーフィルタ１２４間）に配置されるＢＭ１２５とは平面方向での位置をずらして形成されており、視差バリア１２６の間を光が透過する構成となっている。なお、視差バリア１２６の上には、偏光板１３５が設けられている。
カラーフィルタ１２４としては、樹脂中に顔料などを分散させた色材層が選択でき、赤、緑、青などの特定の波長範囲の光を選択的に透過するフィルタとして機能し、これら異なる色の色材層が規則的に配列して構成されている。
ＢＭ１２５は、カラーフィルタ１２４間以外に表示領域２００外側の額縁領域にも配置され、ＣＦ基板１２０における額縁領域のほぼ全域に渡り形成されており、表示に不要な額縁領域におけるＣＦ基板１２０中の光の透過を遮光している。
ＢＭ１２５および視差バリア１２６を構成する遮光層としては、クロムと酸化クロムの積層膜などを用いた金属系の材料や樹脂中に黒色粒子を分散させた樹脂系の材料などを選択することができる。なお、配向膜より下層に、カラーフィルタ１２４とＢＭ１２５を覆うように透明樹脂膜で構成されるオーバーコート層を設ける構成としても良い。
先に説明したように、ＴＦＴ１１０基板とＣＦ基板１２０はメインシールパターン１３０を介して貼り合わされており、表示領域２００に配置される柱状スペーサー１３１により所定の基板間隔に保持されている。
また、トランスファ電極（図示省略）と共通電極１２３とは、トランスファ材により電気的に接続されており、信号端子１１８から入力された信号が共通電極１２３に伝達される。トランスファ材については、メインシールパターン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。
なお、本実施の形態では、導電性の粒子などを混合したメインシールパターン１３０を用い、図１、図２に示されるようにメインシールパターン１３０と共通電極１２３は接触していることから、トランスファ電極をメインシールパターン１３０に平面的に重なるように配置し、メインシールパターン１３０と接触させることにより、トランスファ電極と共通電極１２３とをメインシールパターン１３０を介して電気的に接続した構成としている。
以上説明した構成の他に、液晶パネル１００は、駆動信号を発生する制御基板１３６、制御基板１３６を信号端子１１８に電気的に接続するＦＦＣ（Flexible Flat Cable）１３７、光源となるバックライトユニット（通常は、表示面となるＣＦ基板１２０側とは反対側に設けられたＴＦＴ基板１１０の外側に、ＴＦＴ基板１１０の主面に対向して配置されるが、ここでは図示せず）などを備えている。そして、これら部材と共に表示面となる表示領域２００におけるＣＦ基板１２０の外側の部分が開口部となった筐体（図示せず）の中に収納されて本実施の形態に係る液晶表示装置を構成する。
次に、液晶パネル１００の特徴部分であるパネル周辺部の額縁領域の構成について、さらに説明する。本実施の形態の液晶パネル１００では、図１に示すように、額縁領域のメインシールパターン１３０の外側において、基板切断時の基板間距離（基板間ギャップ）を保持するギャップ保持材１３３が設けられている。
ギャップ保持材１３３はＣＦ基板１２０上に柱状スペーサー１３１と同じ材料で形成されている。ギャップ保持材１３３の端縁部は図１に示すようにＣＦ基板１２０の基板端と一致するか、もしくはＣＦ基板１２０の基板端より距離ｄ（例えば４０〜１００μｍ）程度内側になるように設定されている。距離ｄの下限値は、切断装置の位置精度から決まる値であり、より精度の良い切断装置を用いるのであれば、より小さな値でも構わない。また、距離ｄの上限値はＣＦ基板１２０の厚みによって決まる値であり、例えば本実施の形態よりも厚い基板を用いるのであればさらに大きな値でも構わない。
＜液晶表示装置の製造方法＞
＜製造フロー＞
次に、本実施の形態に係る液晶表示装置の液晶パネル１００の製造方法について、図１、図２を参照しつつ、図３〜図６を用いて説明する。
＜製造フロー＞
次に、本実施の形態に係る液晶表示装置の液晶パネル１００の製造方法について、図１、図２を参照しつつ、図３〜図６を用いて説明する。
通常、液晶パネルは最終形状よりも大きなマザー基板から、液晶パネルを１枚あるいは複数枚（多面取り）切り出して製造される。以下では、本発明に関係する特徴的な組み立て工程を中心に説明を行うものとし、マザー基板より６枚の液晶パネルを切り出す場合を例に採って説明する。
図３は、液晶パネル１００の組み立て工程を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１において基板を準備する。すなわち、互いに貼り合わされる前のＴＦＴ基板１１０を切り出すマザーＴＦＴ基板と、ＣＦ基板１２０を切り出すマザーＣＦ基板を準備する。
ＣＦ基板１２０は最終的にガラスを薄型化加工して極薄ガラスに形成されるが、マザーＴＦＴ基板およびマザーＣＦ基板については、以降の工程の実施が容易となるように、途中までは、厚み０．５〜１．５ｍｍ程度のガラスにより構成される。
ここでは、マザーＴＦＴ基板およびマザーＣＦ基板を、共に厚み０．７ｍｍのガラスにより構成されたガラス基板として準備される。
上述したマザーＴＦＴ基板の準備工程には、図１、図２に示した画素電極１１３、ＴＦＴ１１４、絶縁膜１１５、ゲート配線１１６、ソース配線１１７および信号端子１１８などを基板上に作り込む工程を含んでいるが、これらの作り込みは一般的な液晶パネルにおけるＴＦＴ基板の製造方法と同様であるので、製造方法に関する詳細な説明は省略する。
また、マザーＣＦ基板の準備工程には、図１、図２に示したカラーフィルタ１２４、ＢＭ１２５および共通電極１２３などを基板上に作り込む工程を含んでいるが、これらの作り込みは柱状スペーサーを用いた一般的な液晶パネルにおけるＣＦ基板の製造方法と同様であるので、製造方法に関する詳細な説明は省略する。
続いて、ステップＳ２の基板洗浄工程において、ステップＳ１で準備されたマザーＴＦＴ基板を洗浄する。
次に、ステップＳ３の配向膜材料塗布工程において、マザーＴＦＴ基板の一方の主面に、配向膜材料を塗布する。この工程は、例えば、印刷法により有機材で構成され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工程を含んでいる。
その後、ステップＳ４の配向処理工程において、配向膜材料にラビングを行い、配向膜材料の表面を配向処理して配向膜１１２を形成する。
ステップＳ４の配向処理は、液晶の配向方向を規定するための処理であり、液晶パネルを作る上で重要な工程である。
なお、マザーＣＦ基板についても、ステップＳ２〜Ｓ４と同様の、基板洗浄工程、配向膜材料塗布工程および配向処理工程を施すことで、配向膜１２２を形成する。
次に、ステップＳ５のシール剤塗布工程において、スクリーン印刷装置を用いて、マザーＴＦＴ基板あるいはマザーＣＦ基板の一方の主面に、シール剤を印刷ペーストとして塗布し、最終的に表示領域２００を囲う形状のメインシールパターン１３０を形成する。
この段階では、メインシールパターン１３０には液晶を注入するための開口部である注入口が形成されているが、これについては後にさらに説明する。
続いて、ステップＳ６の貼り合せ工程において、マザーＴＦＴ基板とマザーＣＦ基板とを貼り合せてマザーセル基板３０を形成する。その後、ステップＳ７のシール剤硬化工程でシールパターン１３０を完全に硬化する。
図４は、マザーＴＦＴ基板とマザーＣＦ基板とを貼り合わせ工程（ステップＳ６）で張り合わせた段階におけるマザーセル基板３０を示した平面図である。
本実施の形態においては、マザーセル基板３０にＰ１〜Ｐ６の６つの液晶パネルが割り付けられるものとする。そして、液晶パネルＰ１〜Ｐ６のそれぞれには、メインシールパターン１３０で囲まれたセルの周囲に４つの境界領域が設定されている。
すなわち、液晶パネルＰ１では、境界領域Ｂ２，Ｂ４，Ｂ１９およびＢ２２が設定され、液晶パネルＰ２では、境界領域Ｂ１，Ｂ３，Ｂ１３およびＢ１６が設定され、液晶パネルＰ３では、境界領域Ｂ６，Ｂ８，Ｂ２０およびＢ２３が設定され、液晶パネルＰ４では、境界領域Ｂ５，Ｂ７，Ｂ１４およびＢ１７が設定され、液晶パネルＰ５では、境界領域Ｂ１０，Ｂ１２，Ｂ２１およびＢ２４が設定され、液晶パネルＰ６では、境界領域Ｂ９，Ｂ１１，Ｂ１５およびＢ１８が設定されている。
ここで、境界領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ９およびＢ１０には、メインシールパターン１３０の開口部が設けられており、この開口部が液晶の注入口１６０となる。
個々の液晶パネルは、セル切断工程においてそれぞれの液晶パネルの境界領域を通過するスクライブラインによって切り分けられる。すなわち、境界領域Ｂ１３，Ｂ１４，Ｂ１５を通過するスクライブラインＳＬ１、境界領域Ｂ１６，Ｂ１７，Ｂ１８を通過するスクライブラインＳＬ２、境界領域Ｂ１９，Ｂ２０，Ｂ２１を通過するスクライブラインＳＬ３および境界領域Ｂ２２，Ｂ２３，Ｂ２４通過するスクライブラインＳＬ４によって、縦方向（パネルの短辺に沿った方向）に切り分けられる。なお、横方向（パネルの長辺に沿った方向）にもスクライブラインは設けられるが、図示は省略している。
ここで、本発明に係る液晶表示装置においてはマザーＣＦ基板内上の境界領域Ｂ１〜Ｂ２４においてギャップ保持材１３３を配置し、その面積占有率（単位面積に占めるスペーサ面積の割合）は、表示領域２００に配置されている柱状スペーサー１３１の面積占有率よりも高くなるように設定されていることが特徴となる。
境界領域Ｂ１〜Ｂ２４に配置されるギャップ保持材は、表示領域２００に配置される柱状スペーサーと同一の工程で、同一の材料で形成されるため、製造工程を増やすことなくマザーＣＦ基板を製造することができる。
なお、境界領域Ｂ１〜Ｂ２４に配置するギャップ保持材のパターンについては、後に詳細に説明する。
ここで、図３の説明に戻る。シールパターン１３０を硬化した後、ステップＳ８の薄型化研磨工程において、マザーＴＦＴ基板とマザーＣＦ基板の周辺部において、薬液が基板間に入ることを防止する周辺封止を実施した後、マザーＴＦＴ基板のみに保護フィルムを貼付し、マザーセル基板全体をＨＦ（フッ化水素）を主成分とする薬液中に浸漬することでマザーＣＦ基板の表面を削り、薄型化する。この結果、マザーＣＦ基板のみが８０μｍ程度の極薄ガラスに薄型化加工され、保護フィルムが貼付されたマザーＴＦＴ基板は厚みを０．７ｍｍに維持したマザーセル基板３０を得ることができる。
次に、ステップＳ９の視差バリア形成工程において、薄型化されたマザーＣＦ基板の主面に２画面ディスプレイ液晶パネルとして機能させるための視差バリア１２６を形成する。具体的には、マザーＣＦ基板の主面全面に、クロムと酸化クロムの積層膜などを用いた金属系の材料や樹脂中に黒色粒子を分散させた樹脂系の材料などで遮光層を形成し、視差バリア１２６として機能するように、所定の位置が開口部となったパターンをパターニング加工する。なお、視差バリア１２６の形成は、従来的な技術により行うことができるので、詳細説明は省略する。
次に、ステップＳ１０のセル切断工程において、視差バリア１２６形成後のマザーセル基板３０をスクライブラインに沿って切断し、個々の液晶パネルに分割する。
図５は、視差バリア１２６形成後のマザーセル基板３０をスクライブラインＳＬ１〜４で切断することによって得られた切断中間段階の短冊状基板４０を示す平面図である。この短冊状基板４０には、横方向（パネルの長辺に沿った方向）のスクライブラインＳＬ５〜ＳＬ１３が設定されている。すなわち、液晶パネルＰ６を切り出すスクライブラインＳＬ５およびＳＬ７、液晶パネルＰ４を切り出すスクライブラインＳＬ８およびＳＬ１０、液晶パネルＰ２を切り出すスクライブラインＳＬ１１およびＳＬ１３、ＣＦ基板の不要部を切り出すスクライブラインＳＬ６，ＳＬ９およびＳＬ１２が設定されている。
図６は、短冊状基板４０から切り出された液晶パネルのうちの一つである液晶パネルＰ６の、図５のＢ−Ｂ断面線における断面図を示している。
ステップＳ１０のセル切断工程では、パネル外形寸法への切り出しに加え、図６に示すように、ＴＦＴ基板１１０上の信号端子１１８の引き出し部に対向するＣＦ基板１２０の不要部切断片１５５の切り出しを行う。すなわち、パネル外形寸法への切り出しを行った後、スクライブラインＳＬ５におけるＣＦ基板１２０の切断により、ＣＦ基板１２０の不要部が不要部切断片１５５として除去される。なお、セル切断工程の詳細は後に説明する。
ここで、再び図３の説明に戻る。パネル外形寸法への切り出しと、ＣＦ基板１２０の不要部の切り出しを行った後、ステップＳ１１の液晶注入工程においてＴＦＴ基板１１０、ＣＦ基板１２０およびメインシールパターン１３０で規定されるセル内に液晶を充填する。
具体的には、切断した液晶パネルを真空チャンバー内に載置して、真空ポンプにより真空チャンバー内を真空状態とすることで、セル内を脱気する。その後、真空チャンバー内で液晶パネルの注入口１６０（図４）に液晶を接触させてから、真空チャンバー内を大気圧に戻すことで、液晶パネルのセル内に液晶を吸引させる。
引き続いて、ステップＳ１２の注入口封止工程において、注入口１６０にＵＶ硬化樹脂を塗布した後、ＵＶ（紫外）光を当てて樹脂を硬化させることで注入口１６０を封止する。
その後、ステップＳ１３の偏光板貼付け工程において、ＴＦＴ基板１１０およびＣＦ基板１２０の最外面に、それぞれ偏光板１３４および１３５を貼付け、ステップＳ１３の制御基板実装工程において、信号端子１１８にＦＦＣ１３７を圧着することで制御基板１３６を実装する。そして、制御基板１３６を実装した液晶パネルを所定の筐体に組み込むことで、本発明に係る液晶表示装置が完成する。
＜本発明によるスクライブに対する効果＞
以下においては、スクライブラインが設定されるマザーＣＦ基板内上の境界領域においてギャップ保持材を配置した場合の、スクライブに対する効果について図７〜図１６を用いて説明する。
以下においては、スクライブラインが設定されるマザーＣＦ基板内上の境界領域においてギャップ保持材を配置した場合の、スクライブに対する効果について図７〜図１６を用いて説明する。
図７は、極薄（８０μｍ程度）のＣＦ基板１２０と、一般的な厚み（０．７ｍｍ程度）のＴＦＴ基板１１０で構成される液晶パネルのＣＦ基板１２０側をスクライブしている状況を模式的に示しており、図７の（ａ）部には平面図を、図７の（ｂ）部には平面図に対応する断面図を示している。なお、ＣＦ基板１２０の厚みは、ＴＦＴ基板１１０の厚みの１／８〜１／１０程度に設定される。
図７においては、ギャップ保持材１３３がスクライブラインＳＬの直下に設けられている領域Ａと、ギャップ保持材１３３が設けられていない領域Ｂとを示している。そして、図７の（ｂ）部に示すように、スクライブホイールＷＨはギャップ保持材１３３が存在する領域Ａから存在しない領域Ｂに向かってＣＦ基板１２０上を時計回りに回転しながら移動している。領域Ａにおいては、ギャップ保持材１３３によりＣＦ基板１２０が支えられるので撓みが抑制され、極薄のＣＦ基板１２０に対してスクライブホイールＷＨから十分な力が加わるため、ＣＦ基板１２０に垂直クラックが進展してリブマーク１６１が形成される。
一方、領域ＢにおいてはＣＦ基板１２０を下方向から支えるギャップ保持材１３３が存在しないので、スクライブホイールＷＨが通過する際にはＣＦ基板１２０が撓み、ＣＦ基板１２０に対する力が逃げるため、垂直クラックが進展せずリブマークが形成されない。
ただし、ギャップ保持材１３３の端部Ａ０から距離ｘ１の範囲においては、ギャップ保持材１３３の支持体としての効果が残るため、端部Ａ０において直ちにリブマークが消滅するのではなく、端部Ａ０からの距離ｘが大きくなるにつれて徐々に消滅して、距離ｘ１において完全に消滅する。
ここで、図８には２つのギャップ保持材１３３を間隔を空けて設置した場合の効果を模式的に示している。図８に示すように、２つのギャップ保持材１３３を間隔Ｌの隙間を空けて設置した場合、Ｌ＜２×ｘ１であれば、極薄のＣＦ基板１２０はどちらかのギャップ保持材１３３に支えられるため、必ずしもギャップ保持材１３３が連続していなくともリブマークは途切れることなく形成され、ガラス基板の分断性を損なうことはない。
このように、ギャップ保持材１３３は、ギャップ保持材間の間隔がＬ＜２×ｘ１となるような点線状もしくは破線状にスクライブラインに沿って形成すれば良い。
図９は、ＣＦ基板１２０の板厚が８０μｍの場合における、リブマーク深さとギャップ保持材１３３の端部Ａ０からの距離ｘの関係を表したものである。
図９において、横軸にギャップ保持材からの距離ｘ（μｍ）を、縦軸にリブマーク深さｄ（μｍ）を示している。図９に示されるように、ギャップ保持材１３３の端部Ａ０からの距離ｘが約９０μｍの位置においてリブマークが完全に消失する。
従って、ＣＦ基板１２０の板厚が８０μｍの場合、少なくとも約１８０μｍより短い間隔でギャップ保持材１３３を繰り返し配置すれば、スクライブ時には連続的なリブマークが形成され、安定した基板の分断が可能となる。
一般的にガラスに力が加わったときの撓み量は、ガラスの厚みの３乗に反比例する。従って、ギャップ保持材１３３の間隔Ｌの適正値は、ガラスの厚みｔの３乗に比例することとなり、以下の数式（１）で表される。この数式（１）を満たした間隔Ｌでギャップ保持材１３３を繰り返し配置すれば、上記説明の例と同様にスクライブ時には連続的なリブマークが形成され、安定した基板の分断が可能となる。
Ｌ＜ａｔ3・・・（１）
ここで、比例係数ａは、約０．０００４で与えられる。
ここで、比例係数ａは、約０．０００４で与えられる。
柱状スペーサー１３１およびギャップ保持材１３３は、液晶パネルの製造工程において図３を用いて説明したステップＳ４の配向処理工程に先立って、マザーＣＦ基板の製造工程において形成される。配向処理はラビング布で表面を覆ったローラーを回転させて配向膜を擦ることで、液晶の配向方向を規定する起点を形成する処理である。従って、マザーＣＦ基板上にギャップ保持材のような凸状のパターンがあった場合、ラビング下流側となるギャップ保持材近傍においては、ラビング処理が阻害されることがある。特に、図１０に示すようにギャップ保持材１３３をスクライブラインＳＬに沿って連続的に形成した場合、ラビングの阻害効果が大きくなる。
このような場合は上記の数式（１）に従ってギャップ保持材を不連続に形成することで、ラビングの阻害効果を低減できる。図１１には、不連続に形成したギャップ保持材１３３の一例を示す。
図１１においては、複数のギャップ保持材１３３が間隔Ｌを開けてスクライブラインＳＬに沿って配列されている。ギャップ保持材１３３がこのように配置された状態のマザーセル基板３０をスクライブラインに沿って切断すると、ＴＦＴ基板１１０およびＣＦ基板１２０の平面視において、ＴＦＴ基板１１０およびＣＦ基板１２０の基板端に沿って所定の間隔を開けて複数のギャップ保持材１３３が配列された構成となる。
ギャップ保持材１３３の間隔Ｌの最大値は上記数式（１）によって決定することができるが、ラビングへの影響が小さければ、間隔Ｌを更に狭めても良い。また、個々のギャップ保持材１３３のスクライブラインＳＬに沿った方向の長さ（これを幅とする）Ｗについては、ここでは１００μｍとしたが、ラビングへの影響度によって規定されるため、必ずしもこの値に定められるものではない。
また、図１１の例では個々のギャップ保持材の向きはラビングの方向と無関係に設定したが、図１２に示すように、個々のギャップ保持材の方向をラビングの方向と一致させると更に良い。すなわち、ラビングがスクライブラインＳＬに対して斜め方向に行われるのであれば、ギャップ保持材１３３の方向、ここでは長円状のギャップ保持材１３３の長辺の方向を、ラビング方向に一致させるように配置する。このような配置により、ラビングの阻害効果をさらに低減することができる。
ギャップ保持材１３３がこのように配置された状態のマザーセル基板３０をスクライブラインに沿って切断すると、ＴＦＴ基板１１０およびＣＦ基板１２０の平面視において、ＴＦＴ基板１１０およびＣＦ基板１２０の基板端に沿って所定の間隔を開けて複数のギャップ保持材１３３が配列された構成となるが、個々のギャップ保持材１３３の平面視の形状は、ＴＦＴ基板１１０およびＣＦ基板１２０の基板端に対して所定の角度で傾いた形状となる。
また、図１３には、ギャップ保持材１３３をスクライブラインＳＬ直下ではなく、スクライブラインＳＬに沿って、スクライブラインＳＬの両側の近傍に設置した例を示している。
この場合も、２つのギャップ保持材１３３間の間隔Ｌは上記の数式（１）に従って決定される。このような構成においても、切断マージンの向上に対し、スクライブライン直下にギャップ保持材１３３を配置したのと同様に連続的なリブマークが形成され安定した基板の分断が可能という効果を得ることができる。
ギャップ保持材１３３がこのように配置された状態のマザーセル基板３０をスクライブラインに沿って切断すると、ＴＦＴ基板１１０およびＣＦ基板１２０の平面視において各基板端より所定の距離ｄ（例えば４０〜１００μｍ）程度内側に、各基板端で、それぞれ連続したギャップ保持材１３３が形成された構成となる。
なお、所定の距離ｄは、数式（１）における間隔Ｌの半分程度となることから、所定の距離ｄとして(ａ/２) ｔ3未満を満たせば上記の数式（１）を満たした場合と同様の効果を得ることができる。
スクライブラインの直下にギャップ保持材１３３を形成する場合も、スクライブラインＳＬの両側近傍に形成する場合も、極薄ガラスの切断マージンを向上するという点で同様の効果が得られるが、スクライブの条件はそれぞれの場合において適正化した条件を用いる。
例えば、ギャップ保持材１３３をスクライブラインＳＬ直下に形成する場合は、支持体としての効果が大きいため、低いスクライブ圧力でもリブマークが形成される。逆に圧力が高すぎる場合は、極薄ガラスに対して欠けやクラックなどの不要なダメージを与えることがある。
一方、ギャップ保持材１３３をスクライブラインＳＬに沿った両側近傍に形成する場合は、直下に形成する場合と比べて高めの圧力でスクライブを行わないとリブマークが形成されないことがある。
ＣＦ基板１２０の板厚が８０μｍの場合において、スクライブラインＳＬ直下にギャップ保持材１３３を形成した場合のスクライブの制御を行うシリンダーの適正圧力は０．０９ＭＰａであった。一方、スクライブラインＳＬに沿った両側近傍にギャップ保持材１３３を形成した場合の上記シリンダーの適正圧力は０．１２ＭＰａであった。
ここで、図１４は注入口１６０を含むスクライブライン近傍の領域Ｃを示す図であり、図１４の（ａ）部には断面図を、図１４の（ｂ）部には平面図を示している。また、図１５は注入口１６０を含まないスクライブライン近傍の領域Ｄを示す図であり、図１５の（ａ）部には断面図を、図１５の（ｂ）部には平面図を示している。
図１４の（ｂ）部に示すように、メインシールパターン１３０の開口部である注入口１６０の内部には、複数のギャップ保持材１３３Ａが配置されているが、個々の断面積は図１５の（ｂ）部に示されるギャップ保持材１３３よりもはるかに小さい。例えば、ギャップ保持材１３３の長手方向の幅は２００μｍ程度であり、ギャップ保持材１３３Ａの幅は１５μｍ程度である。
これは、注入口１６０がセル内の脱気、セル内への液晶の導入を行うための開口部であるので、脱気や液晶の導入を阻害しないための措置である。また、密接して配置すると、脱気や液晶の導入を阻害するので、配置間隔もギャップ保持材１３３と同じ間隔Ｌを保つものとする。
この結果、図１４の（ｂ）部に示すように、注入口１６０を含むスクライブライン近傍の領域Ｃにおいては、他の領域のようにスクライブラインＳＬ近傍に配置するギャップ保持材の面積占有率（単位面積に占めるスペーサ面積の割合）を高めることができず、支持体としての能力は低くなる。
また、領域Ｃに設置するギャップ保持材１３３Ａの幅は１５μｍ程度であり、切断装置の位置合わせ精度がこれよりも大きい場合は、安定的にギャップ保持材１３３Ａ上をスクライブすることができない。その場合、支持体としての安定的な効果を得るためにはギャップ保持材１３３Ａはスクライブライン直下ではなく、スクライブラインから位置合わせ精度以上の距離を離した位置に設置する必要がある。なお、本実施の形態の場合、切断装置の位置合わせ精度は±４０μｍである。
従って、注入口１６０を含むスクライブライン近傍の領域Ｃと、それ以外の領域（すなわち領域Ｄ）とでは、スクライブの最適値が異なることとなる。すなわち、領域Ｃ以外の領域で、スクライブラインＳＬ直下にギャップ保持材１３３を形成した場合のスクライブの制御を行うシリンダーの適正圧力は０．０９ＭＰａであるのに対し、領域Ｃでは０．１２ＭＰａもしくはそれ以上のスクライブ圧力が適正圧力となる。このように、同じスクライブラインに沿った領域において異なる適正条件を持つ領域が存在する場合、切断マージンを狭めることになる。
そこで、図１５の（ｂ）部に示すように、注入口１６０を含まないスクライブライン近傍の領域Ｄでは、スクライブラインＳＬの両側近傍に、スクライブラインＳＬに沿って不連続にギャップ保持材１３３を配置する。すなわち、スクライブラインＳＬの両側近傍に、スクライブラインＳＬに沿ったＡ列とＢ列のギャップ保持材１３３の配列を形成することで、領域Ｃと領域Ｄとでスクライブ圧力の適正値の差を小さくすることができ、共通のスクライブ圧力０．１２ＭＰａでスクライブすることが可能となる。
また、図１５の（ｂ）部に示すように、不連続に配置したギャップ保持材１３３は、ラビング方向に沿うように設置することで、ラビングへの影響を低減できる。すなわち、ラビングがスクライブラインＳＬに対して斜め方向に行われるのであれば、ギャップ保持材１３３の方向、ここでは長円状のギャップ保持材１３３の長辺の方向を、ラビング方向に一致させるように配置する。このような配置により、ラビングの阻害効果を低減することができる。
また、図１５の（ｂ）部における三角形の領域Ｓで示されるように、Ａ列とＢ列のギャップ保持材１３３の先端位置をずらすことで、スクライブホイールＷＨにより加えられる圧力を均等に分散することができる。これについては、図１６を用いて説明する。
図１６の（ａ）部には、領域Ｓの平面図を示しており、図１６の（ｂ）部には、平面図に対応した断面図を示している。
図１６の（ａ）部に示すように、スクライブラインＳＬの近傍に配置されたＡ列のギャップ保持材１３３のうち隣り合う２つをＡ１、Ａ２と呼称し、Ｂ列のギャップ保持材１３３のうちの１つをＢ１と呼称し、これらのギャップ保持材１３３の先端位置を結ぶことで、２等辺三角形または正三角形が形成されるように、Ａ列とＢ列のギャップ保持材１３３を互い違いに配置する。
ここで、Ａ列のギャップ保持材Ａ１、Ａ２の端部位置ａ１、ａ２とＢ列のギャップ保持材Ｂ１の端部位置ｂ１とし、それぞれの端部位置ａ１、ａ２およびｂ１におけるＣＦ基板１２０でのリブマーク１６１の深さをｄ１、ｄ３およびｄ２とした場合、図１６の（ｂ）部に示すように、リブマーク１６１の深さｄ１、ｄ３およびｄ２はほぼ等しくなり、ギャップ保持材を不連続に配置したことによるリブマーク１６１のうねりを低減することができる。
これは、スクライブホイールＷＨにより加えられる圧力が、常に３つのギャップ保持材１３３で構成される三角形の領域Ｓで支えられることになり、圧力が均等に分散されるためである。
また、このような配置は、図１４の（ｂ）部に示す注入口１６０の内部に配置されたギャップ保持材１３３Ａにおいても適用することができる。すなわち、図１４の（ｂ）部に示すようにギャップ保持材１３３ＡをスクライブラインＳＬの両側で互い違いとなるように配列する。すなわち、スクライブラインＳＬの一方の側にあるギャップ保持材１３３Ａの配列をＡ列とし、他方の側にあるギャップ保持材１３３Ａの配列をＢ列とした場合、Ａ列とＢ列とでは、ギャップ保持材１３３Ａの位置がずれて互い違いとなっている。
この場合、Ａ列の隣り合う２つのギャップ保持材１３３Ａ間の中間に対応する位置に、Ｂ列のギャップ保持材１３３Ａが配置されるように構成することで、Ａ列の隣り合う２つのギャップ保持材１３３Ａと、Ｂ列のギャップ保持材１３３Ａとが２等辺三角形または正三角形が形成されるように配置されることとなる。なお、Ａ列、Ｂ列以外のギャップ保持材１３３Ａについても同様の関係を満たすように配列されている。
この結果、スクライブホイールＷＨにより加えられる圧力が、常に３つのギャップ保持材１３３Ａで構成される三角形の領域で支えられることになり、圧力が均等に分散され、安定したスクライブが可能となる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
１００ 液晶パネル、１１０ ＴＦＴ基板、１２０ ＣＦ基板、３０ マザーセル基板、４０ 短冊状基板、１３０ メインシールパターン、１３１ 柱状スペーサー、１３３，１３３Ａ ギャップ保持材、１４０ 液晶層、１６０ 注入口、１６１ リブマーク、２００ 表示領域、ＳＬ スクライブライン、ＷＨ スクライブホイール。
Claims (7)
- 液晶表示装置であって、
互いの主面が向き合うように間隔を開けて対向配置された、第１および第２のガラス基板と、
前記第１および第２のガラス基板間に配置され、両者を貼り合わせるとともに、前記第１および第２のガラス基板間に液晶材料を封止して液晶層として保持するシールパターンと、
前記シールパターンによって囲まれ、前記液晶表示装置が動作した場合の表示面に対応する表示領域の前記第１および第２のガラス基板間に配置され、前記第１および第２のガラス基板間の距離を保持する複数の柱状スペーサーと、
前記シールパターンの外周に沿って配置され、前記第１および第２のガラス基板間の距離を保持する複数のギャップ保持材と、を備え、
前記複数のギャップ保持材の、単位面積に占める断面積の割合である面積占有率は、前記柱状スペーサーの面積占有率よりも高くなるように設定され、
前記複数のギャップ保持材は、
前記第１および第２のガラス基板の平面視において、各基板端から所定距離離れて、前記各基板端のそれぞれに沿って連続的に形成され、
前記第１のガラス基板の厚さは、前記第２のガラス基板の厚さの１／８〜１／１０であって、
前記所定距離は、
前記所定距離をｄとし、
前記第１のガラス基板の厚さをｔとし、
比例係数ａを０．０００４とした場合に、
ｄ＜（ａ／２）ｔ 3 を満たすように設定されることを特徴とする、液晶表示装置。 - 液晶表示装置であって、
互いの主面が向き合うように間隔を開けて対向配置された、第１および第２のガラス基板と、
前記第１および第２のガラス基板間に配置され、両者を貼り合わせるとともに、前記第１および第２のガラス基板間に液晶材料を封止して液晶層として保持するシールパターンと、
前記シールパターンによって囲まれ、前記液晶表示装置が動作した場合の表示面に対応する表示領域の前記第１および第２のガラス基板間に配置され、前記第１および第２のガラス基板間の距離を保持する複数の柱状スペーサーと、
前記シールパターンの外周に沿って配置され、前記第１および第２のガラス基板間の距離を保持する複数のギャップ保持材と、を備え、
前記複数のギャップ保持材の、単位面積に占める断面積の割合である面積占有率は、前記柱状スペーサーの面積占有率よりも高くなるように設定され、
前記複数のギャップ保持材は、
前記第１および第２のガラス基板の平面視において、基板端から所定距離離れて、前記基板端に沿って所定間隔を開けて不連続に形成され、
前記第１のガラス基板の厚さは、前記第２のガラス基板の厚さの１／８〜１／１０であって、
前記所定距離は、
前記所定距離をｄとし、
前記第１のガラス基板の厚さをｔとし、
比例係数ａを０．０００４とした場合に、
ｄ＜（ａ／２）ｔ 3 を満たすように設定されることを特徴とする、液晶表示装置。 - 前記複数のギャップ保持材は、
前記第１および第２のガラス基板と前記シールパターンとで規定される空間内に、前記液晶材料を注入する際の前記シールパターンの開口部に相当する領域内にも配置され、
前記第１および第２のガラス基板の平面視において、前記領域内で、基板端から所定距離離れて、前記基板端に沿って所定間隔を開けて不連続に形成される、請求項１または請求項２記載の液晶表示装置。 - 前記所定間隔は、
前記所定間隔をＬとし、
前記第１のガラス基板の厚さをｔとし、
比例係数ａを０．０００４とした場合に、
Ｌ＜ａｔ 3 を満たすように設定される、請求項３記載の液晶表示装置。 - 液晶表示装置の製造方法であって、
互いの主面が向き合うように間隔を開けて対向配置された、第１および第２のガラス基板と、前記第１および第２のガラス基板間に配置され、両者を貼り合わせるとともに、前記第１および第２のガラス基板間に液晶材料を封止して液晶層として保持するシールパターンと、前記シールパターンによって囲まれ、前記液晶表示装置が動作した場合の表示面に対応する表示領域の前記第１および第２のガラス基板間に配置され、前記第１および第２のガラス基板間の距離を保持する複数の柱状スペーサーと、前記シールパターンの外周に沿って配置され、前記第１および第２のガラス基板間の距離を保持する複数のギャップ保持材とを備えた液晶表示装置の製造方法であって、
前記複数の柱状スペーサーおよび前記複数のギャップ保持材は、前記第１および第２のガラス基板に分割される前の第１および第２のマザー基板の状態で、同じ材質、同じ工程により形成され、
前記複数のギャップ保持材を形成する工程は、
前記第１および第２のマザー基板の平面視において、スクライブラインの両側に前記スクライブラインから所定距離離れて、所定間隔を有する不連続な第１および第２の配列を形成する工程を含み、
前記第１および第２の配列で、互いのギャップ保持材が互い違いとなるように配置され、
前記第１のガラス基板の厚さは、前記第２のガラス基板の厚さの１／８〜１／１０であって、
前記所定距離は、
前記所定距離をｄとし、
前記第１のガラス基板の厚さをｔとし、
比例係数ａを０．０００４とした場合に、
ｄ＜（ａ／２）ｔ 3 を満たすように設定される、液晶表示装置の製造方法。 - 前記複数のギャップ保持材を形成する工程は、
前記第１および第２のガラス基板と前記シールパターンとで規定される空間内に、前記液晶材料を注入する際の前記シールパターンの開口部に相当する領域内において、前記第１および第２のマザー基板の平面視において、スクライブラインの両側に、前記スクライブラインから所定距離離れて、所定間隔を有する不連続な第３および第４の配列を形成する工程を含み、
前記第３および第４の配列で、互いのギャップ保持材が互い違いとなるように配置され、
前記第３および第４の配列のギャップ保持材の断面積は、前記第１および第２の配列のギャップ保持材の断面積よりも小さく形成される、請求項５記載の液晶表示装置の製造方法。 - 前記所定間隔は、
前記所定間隔をＬとし、
前記第１のガラス基板の厚さをｔとし、
比例係数ａを０．０００４とした場合に、
Ｌ＜ａｔ 3 を満たすように設定される、請求項５または６記載の液晶表示装置の製造方法。
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