WO2012141140A1 - 液晶表示パネルおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2012141140A1
WO2012141140A1 PCT/JP2012/059703 JP2012059703W WO2012141140A1 WO 2012141140 A1 WO2012141140 A1 WO 2012141140A1 JP 2012059703 W JP2012059703 W JP 2012059703W WO 2012141140 A1 WO2012141140 A1 WO 2012141140A1
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WO
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liquid crystal
display panel
substrate
crystal display
alignment film
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PCT/JP2012/059703
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Inventor
健司 御園
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339—Gaskets; Spacers; Sealing of cells
    • G02F1/13394—Gaskets; Spacers; Sealing of cells spacers regularly patterned on the cell subtrate, e.g. walls, pillars

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display panel and a manufacturing method thereof.
  • Photo spacers are used to define a gap between a pair of substrates included in the liquid crystal display panel (hereinafter referred to as “cell gap”, which corresponds to the thickness of the liquid crystal layer).
  • the photo spacer is formed in a predetermined position using a photosensitive resin and has a column shape having a predetermined height. If the thickness of the liquid crystal layer varies, the display may be uneven, and thus it is necessary to maintain the thickness of the liquid crystal layer with high accuracy.
  • the pair of substrates are bonded to each other by a seal portion provided in the periphery.
  • a sealing material for forming the seal portion an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin is widely used.
  • a granular spacer may be mixed with the sealing material.
  • the granular spacer is typically spherical or cylindrical and is selected so that the diameter of the sphere or circle corresponds to the cell gap.
  • the granular spacer is made of glass or resin.
  • a vacuum injection method has been used as a method for injecting liquid crystal into a space between a pair of substrates.
  • This is a method of injecting a liquid crystal material under vacuum from an injection hole provided in advance in a seal portion after a pair of substrates are completely bonded and fixed at a seal portion with a predetermined interval.
  • it is possible to heat-treat the sealing material and the photo spacer at a sufficiently high temperature, and the liquid crystal material does not come into contact with the uncured sealing material and the photo spacer.
  • a one-drop filling method (ODF method, dropping injection method) has been widely used. This is because the liquid crystal material can be injected in a shorter time than the vacuum injection method.
  • ODF method after a sealing material is applied to a predetermined region of one substrate, a predetermined amount of liquid crystal material is dropped onto one of the substrates before the other substrate is bonded. Then, a pair of board
  • One method for solving this problem is to use a sealing material containing a thermoplastic resin.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal display panel in which the stability of a gap between a pair of substrates is improved by using adhesiveness obtained by heating a photo spacer.
  • this method is applied to the ODF method, the liquid crystal material comes into contact with a photo spacer that has not been completely cured, and thus the same problem as described above with respect to the sealing material occurs.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel in which the cell gap is maintained with high accuracy and the occurrence of display unevenness is suppressed, and a method for manufacturing the same. There is.
  • a method of manufacturing a liquid crystal display panel includes a step of preparing a first substrate having a first insulating substrate, a photo spacer formed on the first insulating substrate, and a first alignment film. And a step a1 of forming the photospacer, a step of smoothing the top surface of the photospacer, and a step of heating the resin that forms the photospacer to a first temperature.
  • a step a including a step a3 of forming the first alignment film to cover, a second insulating substrate, and a second substrate having a seal pattern formed on the second insulating substrate.
  • a step b including a step b1 of forming the seal pattern using a sealant containing a thermoplastic resin; and applying a liquid crystal material droplet onto the first or second substrate in a vacuum atmosphere.
  • step c after step c, step d for bonding the first substrate and the second substrate in a vacuum atmosphere, and after step d, a second temperature lower than the first temperature.
  • step e of pressurizing the first substrate and the second substrate at a temperature.
  • the step a2 of smoothing the top surface of the photospacer is preferably performed before heating the resin forming the photospacer to the first temperature.
  • the step of forming the photo spacer includes a post baking step at a first temperature (for example, 200 ° C.)
  • the step of smoothing the top surface of the photo spacer is performed before the post baking. Preferably it is done.
  • the step a2 is performed by pressing a smooth surface against the top surface of the photospacer.
  • the smooth surface is a roller surface.
  • the roller has a surface formed of, for example, polytetrafluoroethylene resin (for example, Teflon (registered trademark)).
  • the step b includes a step b2 of forming a second alignment film on the second insulating substrate before the step b1.
  • the second substrate has an inorganic film containing an inorganic oxide or an inorganic nitride on the surface
  • the step b includes a step b2 of forming a second alignment film on the inorganic film, In the step b2, the second alignment having an opening for exposing the inorganic film in a portion of the second insulating substrate that is in contact with the first alignment film on the top surface of the photospacer in the step d. This is a step of forming a film.
  • the step b2 forms the second alignment film having an opening for exposing the inorganic film in a portion of the second insulating substrate where the seal pattern is formed in the step b1. It is a process.
  • the first temperature is 200 ° C. or higher, and the second temperature is 180 ° C. or lower.
  • the first insulating substrate and the second insulating substrate are plastic substrates.
  • a liquid crystal display panel according to an embodiment of the present invention is a liquid crystal display panel manufactured by any one of the above-described liquid crystal display panel manufacturing methods.
  • a maximum height Rz (evaluation length: 2 mm) of the top surface of the smoothed photo spacer is 100 nm or less.
  • the liquid crystal display panel includes a plurality of pixels
  • the photo spacer includes at least two photo spacers arranged along at least two sides of any pixel of the plurality of pixels.
  • the area of the top surface of the at least two photo spacers is 3% or more and 11% or less of the area of the pixel.
  • a liquid crystal display panel in which a cell gap is maintained with high accuracy and display unevenness is suppressed, and a method for manufacturing the same are provided.
  • FIG. 1 It is a figure which shows typically the structure of 100 A of liquid crystal display panels of embodiment by this invention, (a) is sectional drawing, (b) is a top view.
  • (A)-(e) is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of TFT substrate 10A which liquid crystal display panel 100A has.
  • (A)-(d) is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of 20 A of counter substrates which the liquid crystal display panel 100A has.
  • (A) And (b) is typical sectional drawing for demonstrating the ODF process and the bonding process in the manufacturing process of 100 A of liquid crystal display panels. It is sectional drawing which shows typically the structure of the liquid crystal display panel 100B of other embodiment by this invention.
  • (A) And (b) is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the opposing board
  • (A) And (b) is typical sectional drawing for demonstrating the ODF process and the bonding process in the manufacturing process of liquid crystal display panel 100B.
  • FIG. 1 schematically shows the structure of a liquid crystal display panel 100A according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display panel 100A
  • FIG. 1B is a schematic plan view of the liquid crystal display panel 100A.
  • the liquid crystal display panel 100A includes a TFT substrate 10A, a counter substrate 20A, and a liquid crystal layer 30 provided between the TFT substrate 10A and the counter substrate 20A.
  • the TFT substrate 10 ⁇ / b> A includes the insulating substrate 10, the circuit layer 12 formed on the insulating substrate 10, the pixel electrode layer 14 formed on the liquid crystal layer 30 side of the circuit layer 12, and the pixel electrode layer 14.
  • the photo spacer 15 is formed, and the first alignment film 16 is formed so as to cover the pixel electrode layer 14 and the photo spacer 15.
  • the portion of the first alignment film 16 that covers the photo spacer 15 is omitted for simplicity.
  • the circuit layer 12 includes, for example, a TFT, a gate bus line and a source bus line connected to the TFT, an auxiliary capacitor (CS) formed as necessary, and a CS bus line (all not shown). . That is, the circuit layer 12 includes a TFT, an auxiliary capacitor, and a semiconductor layer, a metal layer, and an insulating layer that constitute various bus lines.
  • the pixel electrode layer 14 includes, for example, a plurality of pixel electrodes connected to the source bus line via TFTs. Since the structures and manufacturing methods of the circuit layer 12 and the pixel electrode layer 14 are well known, description thereof is omitted here.
  • the counter substrate 20A includes an insulating substrate 20, a color filter layer 22 formed on the insulating substrate 20, a counter electrode layer 24 formed on the liquid crystal layer 30 side of the color filter layer 22, and a counter electrode layer 24.
  • a second alignment film 26A formed to cover the second alignment film 26A.
  • the counter electrode layer 24 is typically one uniform counter electrode that faces a plurality of pixel electrodes.
  • the alignment film 26A is formed on almost the entire surface of the counter substrate 20A on the liquid crystal layer 30 side.
  • the color filter layer 22 includes, for example, a red layer 22R, a green layer 22G, and a blue layer 22B, and a black matrix layer 22BM disposed between the color layers.
  • the configuration of the color filter layer 22 is not limited to this, and may include four or more primary color pixels.
  • the TFT substrate 10A and the counter substrate 20A include a smooth surface of the alignment film 16 on the top surface of the photospacer 15 and a smooth surface of the alignment film 26 in proximity (contact) thereto. Are adhered to each other by the cohesive force acting between them and the adhesive force of the seal portion 28.
  • the top surface of the photo spacer 15 is smoothed, for example, by pressing a smooth surface of a roller, and the alignment film 16 formed on the smoothed top surface of the photo spacer 15 is formed.
  • the surface is also a smooth surface.
  • the seal portion 28 is formed of a seal material containing a thermoplastic resin (not including a thermosetting resin), and the ionic impurities in the seal material are suppressed from being dissolved in the liquid crystal material.
  • the photo spacer 15 is formed on the TFT substrate 10A, and the top surface of the photo spacer 15 on the counter substrate 20A side and the surface of the alignment film 16 covering it are smoothed.
  • the maximum height Rz required by a method in accordance with JIS B 0601-2001 is approximately 100 nm (evaluation)
  • the length is 2 mm or less.
  • the maximum height Rz can also be measured using an atomic force microscope (AFM).
  • the surface of the alignment film 16 on the top surface of the photospacer 15 is very smooth, the surface of the alignment film 16 on the top surface of the photospacer 15 and the surface of the alignment film 26A are very close to each other, and strong cohesive force is obtained. Acts and is strongly bonded to each other. Since the alignment film 26A is formed on a smooth inorganic film, the surface of the alignment film 26A is considered to have sufficient smoothness. This strong cohesive force is considered to be mainly due to van der Waals force (in inverse proportion to the sixth power of distance). That is, in the manufacturing process of the liquid crystal display panel 100A, it is not necessary to use the adhesiveness when the photo spacer is heated as in the liquid crystal display panel described in Patent Document 1, and the sufficiently hardened photo spacer 15 is used. it can. Therefore, unlike the liquid crystal display panel of Patent Document 1, in the manufacturing process, the liquid crystal material does not come into contact with the photo spacer that has not been completely cured, and impurities are not eluted into the liquid crystal material.
  • the alignment film 16 present on the smooth top surface of the photospacer 15 also contributes to the adhesion between the TFT substrate 10A and the counter substrate 20A.
  • the photo spacer 15 is different from the photo spacer formed only for maintaining the conventional cell gap. Therefore, the adhesive force can be increased by arranging the photo spacers 15 at a higher density than the conventional photo spacers. For example, in the case of a 2.6-inch (display area diagonal length 2.6 inches) Q-VGA liquid crystal display panel schematically shown in FIG. 1B, one pixel (for example, G pixel) Two photo spacers 15 are arranged.
  • the area of the top surface of one photospacer 15 is preferably 0.0001 mm 2 or more (corresponding to 1.4% or more of the pixel area). When the area of the top surface is smaller than 0.0001 mm 2, it is difficult to form a top surface with high smoothness, and as a result, sufficient cohesive force may not be obtained.
  • an insulating substrate 10 is prepared.
  • the insulating substrate 10 is, for example, a plastic substrate.
  • the plastic substrate may be a known plastic substrate. Examples include acrylate resins, epoxy resins, polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), fluorinated polyimide resins, and composites of these resins and glass fibers (including glass cloth). Can do.
  • the thickness of the plastic substrate is generally not less than 0.05 mm and not more than 0.2 mm.
  • the plastic substrate typically has an inorganic film (not shown) containing an inorganic oxide or an inorganic nitride on the surface.
  • a typical inorganic oxide is silicon dioxide, and a typical inorganic nitride is silicon nitride.
  • a SiO x N y film can be used, or another inorganic passivation film can be used.
  • the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer is likely to change when the external force is applied.
  • the display quality deteriorates. Therefore, the need to maintain the thickness of the liquid crystal layer is particularly strong in a liquid crystal display panel having a plastic substrate.
  • display panels of portable devices are easily subjected to external force, and those equipped with a touch panel inevitably receive external force. Therefore, the present invention is particularly effective for the liquid crystal display panel for such use.
  • the present invention is not limited to this, and can be applied to a liquid crystal display panel using a glass substrate.
  • the circuit layer 12 and the pixel electrode layer 14 are formed on the insulating substrate 10 by a known method.
  • a reflective layer, a protective layer, or the like may be formed. Since the steps up to here can be performed by a known process, detailed description is omitted.
  • a photo spacer 15 is formed on the pixel electrode layer 14.
  • the photo spacer is formed by a photolithography process using a photosensitive resin.
  • a photosensitive resin an ultraviolet curable resin is preferable from the viewpoint of stability.
  • a known acrylic ultraviolet curable resin can be used.
  • a solution containing 20 to 30% by mass of an acrylic UV curable resin and 60 to 70% by mass of diethylene glycol methyl ethyl ether as a solvent is applied onto the insulating substrate 10 on which the pixel electrode layer 14 is formed by spin coating.
  • prebaking is performed at 90 ° C. for 10 minutes.
  • it irradiates with an ultraviolet-ray through a predetermined photomask, and develops using a developing solution (for example, tetramethylammonium aqueous solution (0.1 mass%)).
  • post-baking is performed at 200 ° C. for 60 minutes. In this way, the photo spacer 15 is formed.
  • the height of the photo spacer 15 is, for example, 3.5 ⁇ m.
  • the photo spacer 15 formed in this way has undergone post-baking at 200 ° C., it is sufficiently cured. Accordingly, ionic impurities do not elute from the photo spacer 15 even when in contact with the liquid crystal material.
  • the top surface of the photo spacer 15 is smoothed by pressing the smooth surface 50s of the roller 50 against the top surface of the photo spacer 15 before post-baking.
  • the roller 50 rotates around the shaft 50a.
  • the roller 50 has a smooth surface 50s formed of, for example, polytetrafluoroethylene resin (for example, Teflon (registered trademark)).
  • Teflon registered trademark
  • the top surface of the photospacer 15 has a smoothness with a maximum height Rz obtained by a method in accordance with JISJB 0601-2001 being approximately 100 nm (evaluation length 2 mm) or less.
  • maximum height Rz is about 600 nm (evaluation length 2mm).
  • a first alignment film 16 that covers the post-baked photo spacers 15 is formed.
  • the portion of the first alignment film 16 that covers the photo spacer 15 is omitted.
  • the alignment film 16 is formed by a known method using, for example, a known polyimide resin.
  • the first alignment film 16 is obtained through pre-baking (for example, 60 ° C.
  • the first alignment film 16 can be formed by substantially the same process.
  • the post-bake temperature may be lowered to about 150 ° C. in some cases. It is preferable that the post-baking temperature of the alignment film does not exceed the post-baking temperature of the photo spacer.
  • the polyamic acid type, the soluble polyimide type, and a mixture thereof are referred to as an alignment film including a state where baking is not performed.
  • the TFT substrate 10A is obtained.
  • an insulating substrate 20 is prepared.
  • the insulating substrate 20 is a plastic substrate, for example, similarly to the insulating substrate 10, and the thickness of the plastic substrate is approximately 0.05 mm or more and 0.2 mm or less.
  • the color filter layer 22 and the counter electrode layer 24 are formed on the insulating substrate 20.
  • the color filter layer 22 includes, for example, a red layer 22R, a green layer 22G, and a blue layer 22B, and a black matrix layer 22BM disposed between the color layers.
  • the counter electrode layer 24 is made of a conductive oxide film such as an ITO film, for example. If necessary, an inorganic film (not shown) containing an insulating inorganic oxide or inorganic nitride may be further formed on the counter electrode layer 24.
  • a typical inorganic oxide is silicon dioxide, and a typical inorganic nitride is silicon nitride.
  • a SiO x N y film can also be used as the inorganic film. Since the steps up to here can be performed by a known process, detailed description is omitted.
  • a second alignment film 26 ⁇ / b> A is formed on the counter electrode layer 24.
  • the second alignment film 26A can be formed by the same process using the same material as the first alignment film 16.
  • the first alignment film 16 and the second alignment film 26A are formed using the same material.
  • a seal material is applied to the periphery of the insulating substrate (including elements formed on the substrate) 20 to thereby form a seal pattern 28 (the seal portion in FIG. 1). And the same reference numerals).
  • the seal pattern 28 is formed so as to completely surround a region inside the insulating substrate 20 (a region including a region that becomes a display region of the liquid crystal display panel).
  • the seal pattern 28 is formed using a seal material containing a thermoplastic resin. If necessary, particulate spacers (for example, resin beads) may be dispersed and mixed in the sealing material.
  • the fluidizing temperature of the sealing material used here is, for example, 130 ° C. That is, the sealing material fluidizes when heated to 130 ° C. or higher.
  • the pair of substrates is bonded to each other by the sealing material by pressing the fluidized sealing material between the pair of substrates. Thereafter, when cooled to a temperature of less than 130 ° C., typically room temperature, the sealing material is solidified and the pair of substrates are firmly bonded to each other.
  • a liquid crystal droplet 32 is dropped into a region of the counter substrate 20A that is completely surrounded by the seal pattern 28.
  • This step is performed in a vacuum chamber (not shown).
  • the pressure in the vacuum chamber is, for example, 0.5 MPa.
  • the number of liquid crystal droplets 32 per unit area is appropriately set. It is preferable to drop the liquid crystal droplets 32 so that they are uniformly distributed.
  • the liquid crystal droplets 32 may be dropped on the TFT substrate 10A instead of the counter substrate 20A.
  • the counter substrate 20A and the TFT substrate 10A are bonded together in a vacuum chamber (0.5 MPa) while being aligned with each other.
  • the counter substrate 20 ⁇ / b> A and the TFT substrate 10 ⁇ / b> A are pressurized using, for example, a press device 70.
  • This pressurizing step is also performed in a vacuum chamber.
  • the press pressure is, for example, 2.5 MPa.
  • the sealing material is heated by the press device 70 to a fluidization temperature, for example, a temperature higher than 130 ° C.
  • the manufacturing process of the TFT substrate 10A heating is performed to a temperature not exceeding the maximum temperature (200 ° C. here) experienced by the photo spacer 15, for example, 180 ° C.
  • the pressurization time at 180 ° C. is appropriately set, and is, for example, 60 minutes.
  • the sealing material is cooled to a temperature sufficiently lower than the fluidization temperature (130 ° C.) and solidified, and then the press pressure is released. In this way, the liquid crystal display panel 100A shown in FIG. 1 is obtained.
  • the photo spacer 15 is not heated to a temperature higher than the highest temperature experienced in the manufacturing process of the TFT substrate 10A. Therefore, in this heating step, even if the photospacer 15 comes into contact with the liquid crystal material, the ionic impurities are prevented from being eluted from the photospacer 15 into the liquid crystal material.
  • the thermoplastic resin of the sealing material does not contain a monomer, oligomer or catalyst to be cured, and is composed of a polymer having a higher molecular weight than these. Even at higher temperatures, ionic impurities are hardly dissolved in the liquid crystal material.
  • the temperature at which the sealing material containing the thermoplastic resin is heated differs depending on the sealing material and is set as appropriate, but is generally set to a temperature about 30 ° C. to 60 ° C. higher than the fluidization temperature.
  • the ratio of the area of the top surface of the photo spacer 15 to the area of one pixel was 3%.
  • the external dimensions of the display panel were 67.5 mm ⁇ 49.3 mm, and the thickness including the polarizing plate was 0.5 mm.
  • the long side of the counter substrate has a length of 59.5 mm, and has a one-side extraction structure in which only the TFT substrate exists for 8 mm at one end along the long side of the display panel.
  • the stability of the cell gap of these display panels was evaluated as follows.
  • the maximum height Rz was measured using an alpha step manufactured by KLA-Tencor Corporation.
  • the display panel (TFT substrate) is pressed evenly against a cylinder with a diameter of 100 mm along a line that bisects the long side, and after applying a load to both ends, removing the load is repeated 100 times.
  • the presence or absence of unevenness was visually evaluated.
  • color unevenness was observed in the display panels having the maximum height Rz of the photo spacer of 600 nm and 200 nm, whereas the maximum height Rz of the top surface of the photo spacer was 100 nm and 50 nm.
  • no color unevenness was observed.
  • the cell gap of the liquid crystal display panel is maintained with high accuracy, and the occurrence of display unevenness is suppressed.
  • FIGS. 5 to 7 the same reference numerals are given to the same components as those shown in FIGS. 1 to 4, and the description thereof will be omitted.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the liquid crystal display panel 100B.
  • a plan view of the liquid crystal display panel 100B is the same as FIG.
  • the liquid crystal display panel 100B has a TFT substrate 10B, a counter substrate 20B, and a liquid crystal layer 30 provided between the TFT substrate 10B and the counter substrate 20B.
  • the TFT substrate 10B has substantially the same structure as the TFT substrate 10A shown in FIG. 1A, and can be manufactured in the same manner as the TFT substrate 10A.
  • the counter substrate 20B is different from the counter substrate 20A shown in FIG. 1B in the structure of the second alignment film 26B.
  • the second alignment film 26B included in the counter substrate 20B has openings 26Ba and 26Bb.
  • the opening 26Ba of the second alignment film 26B is a portion facing the first alignment film 16 on the smooth top surface of the photo spacer 15, and exposes the counter electrode layer 24 which is the base of the second alignment film 26B.
  • the counter electrode layer 24 is formed of a conductive inorganic oxide film such as an ITO film.
  • the opening 26Ba of the second alignment film 26B is formed of these inorganic films.
  • the opening 26Bb of the second alignment film 26B is formed in a portion where the seal pattern 28 is formed, and the counter electrode layer 24 or the inorganic film formed on the counter electrode layer 24 is formed in the same manner as the opening 26Ba. It is exposed.
  • the smooth surface of the first alignment film 16 on the smooth top surface of the photospacer 15 is an inorganic film (exposed in the opening 26Ba of the second alignment film 26B of the counter substrate 20B).
  • the cohesive force acting between and adjacent to the counter electrode layer 24) contributes to the adhesion between the TFT substrate 10B and the counter substrate 20B.
  • the surface of the inorganic film has sufficient smoothness, and van der Waals force acts between the smooth surface of the first alignment film 16 on the smooth top surface of the photo spacer 15.
  • the surface of the inorganic film is generally active, and it is considered that an adhesion force stronger than the adhesion force acting between the alignment films can be obtained.
  • the second alignment film 26B having the openings 26Ba and 26Bb is formed.
  • the second alignment film 26B is obtained by forming an alignment film on the entire surface of the insulating substrate 20 and then forming a resist layer having openings corresponding to the openings 26Ba and 26Bb by using a photolithography process. Can be formed by patterning the alignment film.
  • a seal pattern 28 is formed by applying a seal material on the counter electrode layer 24 exposed in the opening 26Bb of the second alignment film 26B.
  • the opening 26Bb completely surrounds the insulating substrate 20 (including elements formed on the substrate) around the insulating substrate 20 (the region including the display region of the liquid crystal display panel). It is formed to surround. Therefore, although the alignment film exists inside the opening 26Bb, as exemplified here, the alignment film may not exist outside the opening 26Bb.
  • the ODF process and the bonding process are performed in the same manner as described for the manufacturing method of the liquid crystal display panel 100A. By doing so, the liquid crystal display panel 100B is obtained.
  • the cell gap is maintained with high accuracy and the occurrence of display unevenness is suppressed.
  • the present invention is widely applied to liquid crystal display panels.
  • the liquid crystal display panel is suitably used for a liquid crystal display panel for mobile use in which an external force often acts.

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Abstract

　本発明の実施形態による液晶表示パネル（１００Ａ）の製造方法は、第１絶縁性基板（１０）と、フォトスペーサ（１５）および第１配向膜（１６）とを有する第１基板（１０Ａ）を用意する工程と、第２絶縁性基板（２０）上に形成された、熱可塑性樹脂を含むシール材を用いて形成されたシールパターン（２８）を有する第２基板（２０Ａ）を用意する工程と、真空雰囲気下で、第１基板と第２基板とを貼り合わせ、加圧する工程とを含み、第１基板（１０Ａ）を用意する工程は、フォトスペーサ（１５）を形成する樹脂を第１の温度まで加熱する工程と、フォトスペーサ（１５）の頂面を平滑化する工程と、フォトスペーサ（１５）を覆う第１配向膜（１６）を形成する工程とを包含する。第１基板と第２基板とを加圧する工程は、第１の温度よりも低い第２の温度で行われる。

Description

液晶表示パネルおよびその製造方法
　本発明は、液晶表示パネルおよびその製造方法に関する。
　液晶表示パネルが有する一対の基板間のギャップ（以下、「セルギャップ」という。液晶層の厚さに対応する。）を規定するためにフォトスペーサが用いられている。フォトスペーサは、感光性樹脂を用いて、所定の位置に形成され、所定の高さを有する柱状である。液晶層の厚さがばらつくと、表示にむらができるので、液晶層の厚さを高い精度で維持する必要がある。
　また、一対の基板は、周辺に設けられたシール部によって互いに接着されている。シール部を形成するシール材としては、紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂が広く用いられている。なお、シール材には粒状のスペーサが混合されることがある。粒状スペーサは、典型的には、球状または円柱状をしており、球または円の直径がセルギャップに対応するように選択される。粒状スペーサは、ガラスまたは樹脂で形成されている。
　一対の基板間の空間に液晶を注入する方法として、従来は、真空注入法が用いられていた。これは、一対の基板を所定の間隔をあけてシール部で完全に接着・固定してから、シール部にあらかじめ設けておいた注入孔から真空下で液晶材料を注入する方法である。この方法では、シール材やフォトスペーサに対して十分に高い温度で熱処理を施すことが可能であり、液晶材料が未硬化のシール材やフォトスペーサに接触することがない。
　近年、液晶注入法として、ワンドロップフィリング法（ＯＤＦ法、滴下注入法）が広く利用されている。真空注入法よりも短時間で液晶材料を注入できる利点があるからである。ＯＤＦ法では、一方の基板の所定の領域にシール材を付与した後、他方の基板を貼り合わせる前に、いずれか一方の基板上に、所定量の液晶材料を滴下する。その後、一対の基板を貼り合わせ、シール材を硬化する。従って、ＯＤＦ法では、液晶材料が未硬化のシール材と接触するので、シール材中のイオン性不純物が液晶材料中に溶解し、画像の焼きつきなどの問題を引き起こすことがある。この問題を解決する１つの方法として、熱可塑性樹脂を含むシール材を利用する方法がある。
　フォトスペーサについても従来のシール材と同様の問題がある。例えば、特許文献１は、フォトスペーサを加熱することによって得られる接着性を利用して、一対の基板のギャップの安定性を向上させた液晶表示パネルを開示している。しかしながら、この方法をＯＤＦ法に適用すると、液晶材料が、完全硬化には至っていないフォトスペーサに接触するので、シール材について上述したのと同様の問題が生じる。
特開２００５－１７８５６号公報
　本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、セルギャップが高い精度で維持され、かつ、表示むらの発生が抑制された液晶表示パネルおよびその製造方法を提供することにある。
　本発明による実施形態の液晶表示パネルの製造方法は、第１絶縁性基板と、前記第１絶縁性基板上に形成されたフォトスペーサおよび第１配向膜とを有する第１基板を用意する工程であって、前記フォトスペーサを形成する樹脂を第１の温度まで加熱する工程を含む、前記フォトスペーサを形成する工程ａ１と、前記フォトスペーサの頂面を平滑化する工程ａ２と、前記フォトスペーサを覆う前記第１配向膜を形成する工程ａ３とを包含する工程ａと、第２絶縁性基板と、前記第２絶縁性基板上に形成されたシールパターンとを有する第２基板を用意する工程であって、熱可塑性樹脂を含むシール材を用いて前記シールパターンを形成する工程ｂ１を包含する工程ｂと、真空雰囲気下で、前記第１または第２基板上に、液晶材料の液滴を付与する工程ｃと、前記工程ｃの後に、真空雰囲気下で、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程ｄと、前記工程ｄの後に、前記第１の温度よりも低い第２の温度で、前記第１基板と前記第２基板とを加圧する工程ｅとを包含する。前記フォトスペーサの頂面を平滑化する工程ａ２は、前記フォトスペーサを形成する樹脂を第１の温度まで加熱する前に行うことが好ましい。すなわち、例えば、前記フォトスペーサを形成する工程が、第１の温度（例えば２００℃）でのポストベーク工程を含むとき、前記フォトスペーサの頂面を平滑化する工程は、ポストベークの前に、行うことが好ましい。
　ある実施形態において、前記工程ａ２は、前記フォトスペーサの前記頂面に平滑な表面を押圧することによって行われる。
　ある実施形態において、前記平滑な表面は、ローラの表面である。前記ローラは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（例えばテフロン（登録商標））で形成された表面を有する。
　ある実施形態において、前記工程ｂは、前記工程ｂ１の前に、前記第２絶縁性基板の上に第２配向膜を形成する工程ｂ２を包含する。
　ある実施形態において、前記第２基板は、表面に無機酸化物または無機窒化物を含む無機膜を有し、前記工程ｂは、前記無機膜上に第２配向膜を形成する工程ｂ２を含み、前記工程ｂ２は、工程ｄにおいて前記フォトスペーサの前記頂面上の前記第１配向膜と接触する、前記第２絶縁性基板の部分に、前記無機膜を露出させる開口部を有する前記第２配向膜を形成する工程である。
　ある実施形態において、前記工程ｂ２は、前記工程ｂ１において前記シールパターンが形成される、前記第２絶縁性基板の部分に、前記無機膜を露出させる開口部を有する前記第２配向膜を形成する工程である。
　ある実施形態において、前記第１の温度は２００℃以上であり、前記第２の温度は１８０℃以下である。
　ある実施形態において、前記第１絶縁性基板および前記第２絶縁性基板は、プラスチック基板である。
　本発明による実施形態の液晶表示パネルは、上記のいずれかの液晶表示パネルの製造方法によって製造された液晶表示パネルである。
　ある実施形態において、前記平滑化された前記フォトスペーサの前記頂面の最大高さＲｚ（評価長さ２ｍｍ）は１００ｎｍ以下である。
　ある実施形態において、前記液晶表示パネルは複数の画素を有し、前記フォトスペーサは、前記複数の画素の内の任意の画素の少なくとも２辺に沿って配置された少なくとも２つのフォトスペーサを含み、前記少なくとも２つのフォトスペーサの頂面の面積は、当該画素の面積の３％以上１１％以下である。
　本発明によると、セルギャップが高い精度で維持され、かつ、表示むらの発生が抑制された液晶表示パネルおよびその製造方法が提供される。
本発明による実施形態の液晶表示パネル１００Ａの構造を模式的に示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 （ａ）～（ｅ）は、液晶表示パネル１００Ａが有するＴＦＴ基板１０Ａの製造方法を説明するための模式的な断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、液晶表示パネル１００Ａが有する対向基板２０Ａの製造方法を説明するための模式的な断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、液晶表示パネル１００Ａの製造プロセスにおけるＯＤＦ工程および貼り合わせ工程を説明するための模式的な断面図である。 本発明による他の実施形態の液晶表示パネル１００Ｂの構造を模式的に示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、液晶表示パネル１００Ｂが有する対向基板２０Ｂの製造方法を説明するための模式的な断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、液晶表示パネル１００Ｂの製造プロセスにおけるＯＤＦ工程および貼り合わせ工程を説明するための模式的な断面図である。
　以下、図面を参照して本発明による実施形態の液晶表示パネルおよびその製造方法を説明する。なお、本発明は例示する実施形態に限られない。
　図１に、本発明による実施形態の液晶表示パネル１００Ａの構造を模式的に示す。図１（ａ）は、液晶表示パネル１００Ａの模式的な断面図であり、図１（ｂ）は液晶表示パネル１００Ａの模式的な平面図である。
　図１（ａ）に示すように、液晶表示パネル１００Ａは、ＴＦＴ基板１０Ａと、対向基板２０Ａと、ＴＦＴ基板１０Ａと対向基板２０Ａとの間に設けられた液晶層３０とを有している。
　ＴＦＴ基板１０Ａは、絶縁性基板１０と、絶縁性基板１０上に形成された回路層１２と、回路層１２の液晶層３０側に形成された画素電極層１４と、画素電極層１４の上に形成されたフォトスペーサ１５と、画素電極層１４およびフォトスペーサ１５を覆うように形成された第１配向膜１６とを有している。なお、図１（ａ）では、第１配向膜１６の、フォトスペーサ１５を覆う部分は、簡単のために省略している。
　回路層１２は、例えば、ＴＦＴと、ＴＦＴに接続されたゲートバスラインおよびソースバスラインと、必要に応じて形成される補助容量（ＣＳ）と、ＣＳバスラインとを含む（いずれも不図示）。すなわち、回路層１２は、ＴＦＴ、補助容量、および各種バスラインを構成する半導体層、金属層および絶縁層を包含する。画素電極層１４は、例えば、ＴＦＴを介してソースバスラインに接続された複数の画素電極を含む。回路層１２および画素電極層１４の構造および製造方法はよく知られているので、ここでは説明を省略する。
　対向基板２０Ａは、絶縁性基板２０と、絶縁性基板２０上に形成されたカラーフィルタ層２２と、カラーフィルタ層２２の液晶層３０側に形成された対向電極層２４と、対向電極層２４を覆うように形成された第２配向膜２６Ａとを有している。対向電極層２４は、典型的には、複数の画素電極に対向する一様な１つの対向電極である。配向膜２６Ａは、対向基板２０Ａの液晶層３０側のほぼ全面に形成されている。カラーフィルタ層２２は、例えば、赤色層２２Ｒ、緑色層２２Ｇおよび青色層２２Ｂと、各色層の間に配置されたブラックマトリクス層２２ＢＭとを有している。もちろん、カラーフィルタ層２２の構成はこれに限らず、４以上の原色画素を有してもよい。
　本実施形態による液晶表示パネル１００Ａにおいて、ＴＦＴ基板１０Ａと対向基板２０Ａとは、フォトスペーサ１５の頂面上の配向膜１６の平滑な表面と、それに近接（接触）する配向膜２６の平滑な表面との間に働く凝集力と、シール部２８の接着力とによって互いに接着されている。フォトスペーサ１５の頂面は、後述するように、例えば、ローラの平滑な表面を押圧することによって平滑化されており、フォトスペーサ１５の平滑化された頂面上に形成される配向膜１６の表面も平滑な表面になっている。シール部２８は、熱可塑性樹脂を含む（熱硬化性樹脂を含まない）シール材で形成されており、シール材中のイオン性不純物が液晶材料中に溶解することが抑制されている。
　フォトスペーサ１５はＴＦＴ基板１０Ａに形成されており、フォトスペーサ１５の対向基板２０Ａ側の頂面およびそれを覆う配向膜１６の表面は、平滑化されている。フォトスペーサ１５の頂面およびそれを覆う配向膜１６の表面の平滑度を定量的に測定することは難しいが、ＪＩＳ Ｂ ０６０１－２００１に準拠した方法で求められる最大高さＲｚが概ね１００ｎｍ（評価長さ２ｍｍ）以下である。なお、最大高さＲｚは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定することもできる。フォトスペーサ１５の頂面上の配向膜１６の表面が非常に平滑であると、フォトスペーサ１５の頂面上の配向膜１６の表面と配向膜２６Ａの表面とが非常に近接し、強い凝集力が作用し、互いに強く結合される。なお、配向膜２６Ａは、平滑な無機膜上に形成されているので、配向膜２６Ａの表面は十分な平滑性を有していると考えられる。この強い凝集力は、主に、ファンデルワールス力（距離の６乗に反比例）によると考えられる。すなわち、液晶表示パネル１００Ａの製造プロセスでは、特許文献１に記載の液晶表示パネルのようにフォトスペーサを加熱したときの接着性を利用する必要がなく、十分に硬化したフォトスペーサ１５を用いることができる。従って、特許文献１の液晶表示パネルのように、製造プロセスにおいて、完全硬化には至っていないフォトスペーサに液晶材料が接触することがなく、液晶材料中に不純物が溶出することがない。
　フォトスペーサ１５の平滑な頂面上に存在する配向膜１６は、ＴＦＴ基板１０Ａと対向基板２０Ａとの接着にも寄与する。この点において、フォトスペーサ１５は、従来のセルギャップを維持するためだけに形成されているフォトスペーサと異なる。従って、フォトスペーサ１５を、従来のフォトスペーサよりも高密度で配置することによって、接着力を高めることができる。例えば、図１（ｂ）に模式的に示す２．６型（表示領域の対角線の長さが２．６インチ）、Ｑ－ＶＧＡの液晶表示パネルの場合、１つの画素（例えばＧ画素）について２つのフォトスペーサ１５が配置されている。これら２つのフォトスペーサ１５の頂面の面積の合計（０．００５×０．０５×２ｍｍ2）の、１つの画素の面積（０．１５０×０．０４７ｍｍ2）に対する比率は７．１％であり、比較的大きい。ここでは、１つの画素の１つの辺（ここでは長辺）に沿ってフォトスペーサ１５を２つずつ配置した構成を例示したが、フォトスペーサを１つずつ配置してもよい。また、１つの画素の他の辺にフォトスペーサを配置してもよい。１つの画素の周辺に配置されるフォトスペーサの頂面の面積（合計）は、画素の面積の３％以上１１％以下であることが好ましい。３％よりも小さいと十分な接着力が得られないことがあり、１１％よりも大きいと液晶材料の流動を阻害する可能性がある。また、１つのフォトスペーサ１５の頂面の面積は、０．０００１ｍｍ2以上（画素の面積の１．４％以上に対応する）であることが好ましい。頂面の面積が０．０００１ｍｍ2よりも小さいと、平滑性の高い頂面を形成することが難しく、その結果、十分な凝集力が得られないことがある。
　次に、図２～図４を参照して、液晶表示パネル１００Ａの製造方法を説明する。
　まず、図２（ａ）～（ｅ）を参照して、液晶表示パネル１００Ａが有するＴＦＴ基板１０Ａの製造方法を説明する。
　図２（ａ）に示すように、絶縁性基板１０を用意する。絶縁性基板１０は、例えばプラスチック基板である。プラスチック基板は、公知のプラスチック基板であってよい。例えば、アクリレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、フッ素化ポリイミド樹脂や、これらの樹脂とガラス繊維（ガラスクロスを含む）とを複合化したものを挙げることができる。プラスチック基板の厚さは、概ね０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である。プラスチック基板は、典型的には、表面に無機酸化物または無機窒化物を含む無機膜（不図示）を有する。代表的な無機酸化物は二酸化シリコンであり、代表的な無機窒化物は窒化シリコンである。無機膜として、ＳｉＯxＮy膜を用いることもできるし、他の無機パッシベーション膜を用いることもできる。
　プラスチック基板はガラス基板に比べて外力によって変形し易いので、外力を受けたときに液晶層の厚さ（セルギャップ）が変化し易い。液晶層の厚さが変化すると、表示品位が低下する。従って、液晶層の厚さを維持するというニーズは、特にプラスチック基板を有する液晶表示パネルにおいて強い。また、携帯機器の表示パネルは外力を受け易く、さらにタッチパネルを備えるものは必然的に外力を受ける。従って、本発明は、このような用途の液晶表示パネルに特に有効である。もちろん、本発明はこれに限られず、ガラス基板を用いた液晶表示パネルにも適用できる。
　次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁性基板１０の上に、回路層１２および画素電極層１４を公知の方法で形成する。もちろん、必要に応じて、反射層や、保護層などを形成してもよい。ここまでの工程は、公知のプロセスで行うことができるので、詳細な説明は省略する。
　次に、図２（ｃ）に示すように、画素電極層１４の上にフォトスペーサ１５を形成する。フォトスペーサは、感光性樹脂を用いて、フォトリソグラフィプロセスで形成する。感光性樹脂としては、安定性の観点から紫外線硬化樹脂が好ましく、例えば、公知のアクリル系の紫外線硬化樹脂を用いることができる。
　アクリル系紫外線硬化樹脂を２０～３０質量％、溶剤として例えばジエチレングリコールメチルエチルエーテルを６０～７０質量％含む溶液を、スピンコート法で、画素電極層１４が形成された絶縁性基板１０の上に塗布し、例えば、９０℃で１０分間、プリベークを行う。その後、所定のフォトマスクを介して紫外線を照射し、現像液（例えば、テトラメチルアンモニウム水溶液（０．１質量％））を用いて現像する。その後、例えば、２００℃で６０分間、ポストベークする。このようにして、フォトスペーサ１５が形成される。フォトスペーサ１５の高さは、例えば３．５μｍである。なお、図２（ｄ）を参照して後述する平滑化工程は、ポストベークする前に行うことが好ましい。このように形成されたフォトスペーサ１５は、２００℃でのポストベークを経ているので、十分に硬化している。従って、液晶材料と接触しても、フォトスペーサ１５からイオン性の不純物が溶出することはない。
　本実施形態では、図２（ｄ）に示すように、ポストベーク前にフォトスペーサ１５の頂面にローラ５０の平滑な表面５０ｓを押圧することによって、フォトスペーサ１５の頂面を平滑化する。ローラ５０は、軸５０ａを中心に回転する。ローラ５０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（例えばテフロン（登録商標））で形成された平滑な表面５０ｓを有する。このような平滑化処理を行うことによって、フォトスペーサ１５の頂面は平滑化される。フォトスペーサ１５の頂面は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１－２００１に準拠した方法で求められる最大高さＲｚが概ね１００ｎｍ（評価長さ２ｍｍ）以下の平滑性を有している。なお、上記平滑化処理を施す前の表面は、同様の評価で、最大高さＲｚが概ね６００ｎｍ（評価長さ２ｍｍ）である。
　次に、図２（ｅ）に示すように、ポストベークを経たフォトスペーサ１５を覆う第１配向膜１６を形成する。図２（ｅ）では、簡単のために、第１配向膜１６の、フォトスペーサ１５を覆う部分は、省略している。配向膜１６は、例えば、公知のポリイミド樹脂を用いて、公知の方法で形成される。例えば、ポリイミド前駆体（ポリアミック酸、ポリアミド酸ともいう。）の溶液（主溶剤：γ－ブチルラクタム、その他：Ｎ－メチル－ピロリドン、エチレングリコールモノブチルエーテルなど）を、フォトスペーサ１５が形成された基板１０上に付与し、その後、プリベーク（例えば、６０℃～１００℃、２～１０分間）およびポストベーク（例えば１８０℃～２００℃、９０～１２０分間）を経て、第１配向膜１６が得られる。可溶性のポリイミド樹脂を用いる場合も、ほぼ同様のプロセスで第１配向膜１６を形成することができる。可溶性ポリイミド樹脂を用いると、ポストベークの温度を１５０℃程度まで下げることができる場合がある。配向膜のポストベーク温度は、フォトスペーサのポストベーク温度を超えないことが好ましい。なお、本明細書では、ポリアミック酸タイプおよび可溶性ポリイミドタイプ、さらにはこれらの混合物の何れかによらず、ベークが行われていない状態を含めて、配向膜と呼ぶことにする。
　このようにして、ＴＦＴ基板１０Ａが得られる。
　次に、図３（ａ）～（ｄ）を参照して、液晶表示パネル１００Ａが有する対向基板２０Ａの製造方法を説明する。
　まず、図３（ａ）に示すように、絶縁性基板２０を用意する。絶縁性基板２０は、絶縁性基板１０と同様に、例えばプラスチック基板であり、プラスチック基板の厚さは、概ね０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である。
　次に、図３（ｂ）に示すように、絶縁性基板２０上に、カラーフィルタ層２２と、対向電極層２４とを形成する。カラーフィルタ層２２は、例えば、赤色層２２Ｒ、緑色層２２Ｇおよび青色層２２Ｂと、各色層の間に配置されたブラックマトリクス層２２ＢＭとを有している。対向電極層２４は、例えば、ＩＴＯ膜などの導電性酸化物膜から形成されている。必要に応じて、対向電極層２４の上に、さらに、絶縁性の無機酸化物または無機窒化物を含む無機膜（不図示）を形成してもよい。代表的な無機酸化物は二酸化シリコンであり、代表的な無機窒化物は窒化シリコンである。無機膜として、ＳｉＯxＮy膜を用いることもできる。ここまでの工程は、公知のプロセスで行うことができるので、詳細な説明は省略する。
　次に、図３（ｃ）に示すように、対向電極層２４の上に、第２配向膜２６Ａを形成する。第２配向膜２６Ａは、上記第１配向膜１６と同様の材料を用いて、同様のプロセスで形成することができる。典型的には、第１配向膜１６と第２配向膜２６Ａとは同じ材料を用いて形成される。
　次に、図３（ｄ）に示すように、絶縁性基板（基板上に形成された要素を含む）２０の周辺に、シール材を付与することによって、シールパターン２８（図１中のシール部と同じ参照符号で示す）を形成する。シールパターン２８は、絶縁性基板２０の内側の領域（液晶表示パネルの表示領域となる領域を含む領域）を完全に包囲するように形成される。
　ここで、シールパターン２８は、熱可塑性樹脂を含むシール材を用いて形成されている。シール材には、必要に応じて、粒子状のスペーサ（例えば樹脂ビーズ）を分散、混合してもよい。ここで用いるシール材の流動化温度は例えば１３０℃である。すなわち、シール材は１３０℃以上に加熱されると流動化する。例えば一対の基板の間に流動化したシール材を挟んで押圧することによって、一対の基板はシール材によって互いに接着される。この後、１３０℃未満の温度、典型的には室温まで冷却されると、シール材は固化され、一対の基板は互いに強固に接着される。
　次に、図４（ａ）に示すように、対向基板２０Ａの、シールパターン２８によって完全に包囲された領域内に、液晶滴３２を滴下する。この工程は、真空チャンバ（不図示）内で行う。真空チャンバ内の圧力は、例えば０．５ＭＰａである。単位面積当りの液晶滴３２の数は適宜設定される。液晶滴３２が一様に分布するように滴下することが好ましい。なお、液晶滴３２は、対向基板２０Ａに代えて、ＴＦＴ基板１０Ａ上に滴下してもよい。
　次に、真空チャンバ（０．５ＭＰａ）内で、対向基板２０ＡとＴＦＴ基板１０Ａとを互いにアライメントした状態で貼り合わせる。その後、図４（ｂ）に示すように、例えばプレス装置７０を用いて、対向基板２０ＡとＴＦＴ基板１０Ａとを加圧する。この加圧工程も真空チャンバ内で行われる。プレスの圧力は、例えば、２．５ＭＰａである。このとき、対向基板２０ＡとＴＦＴ基板１０Ａとをシール材によって接着するために、シール材を流動化温度、例えば１３０℃よりも高い温度に、プレス装置７０で加熱する。但し、このとき、ＴＦＴ基板１０Ａの製造プロセスにおいて、フォトスペーサ１５が経験した最高温度（ここでは２００℃）を超えない温度、例えば１８０℃まで加熱する。１８０℃における加圧時間は、適宜設定されるが、例えば６０分である。その後、シール材を流動化温度（１３０℃）よりも十分に低い温度まで冷却し、固化した後、プレス圧力を開放する。このようにして、図１に示した液晶表示パネル１００Ａが得られる。
　上記の加熱・加圧工程において、フォトスペーサ１５は、ＴＦＴ基板１０Ａの製造プロセスにおいて経験した最高温度より高い温度まで加熱されることがない。従って、この加熱工程において、フォトスペーサ１５が液晶材料と接触しても、フォトスペーサ１５からイオン性不純物が液晶材料に溶出することが抑制される。また、シール材の熱可塑性樹脂は、熱硬化性樹脂とは異なり、硬化反応すべきモノマー、オリゴマーあるいは触媒を含まず、これらよりも分子量の大きな高分子で構成されているので、流動化温度よりも高い温度においても、イオン性不純物が液晶材料中に溶解することはほとんどない。もちろん、熱可塑性樹脂を含むシール材を加熱する温度は、シール材によって異なり、適宜設定されるが、概ね、流動化温度よりも３０℃～６０℃程度高い温度に設定される。
　このようにして製造された液晶表示パネル１００Ａにおいては、フォトスペーサ１５の平滑な頂面上の配向膜１６の平滑な表面と、それに対向する配向膜２６Ａの表面とが近接することによって生じる凝集力が、ＴＦＴ基板１０Ａと対向基板２０Ａとの接着に寄与する。フォトスペーサ１５は、ＴＦＴ基板１０Ａの製造プロセスにおいて十分に硬化されているので、液晶材料中に不純物が溶出することが抑制される。また、熱可塑性樹脂を含む（熱硬化性樹脂を含まない）シール材を用いているので、シール材からの不純物の溶出も抑制される。従って、液晶表示パネル１００Ａにおいては、セルギャップが高い精度で維持され、かつ、表示むらの発生が抑制される。
　実験例を示す。図１に示した液晶表示パネル１００Ａと同じ構造を有する液晶表示パネルを試作した。なお、フォトスペーサ１５の頂面の面積の、１つの画素の面積に対する比率は３％のものを用いた。表示パネルの外形寸法は、６７．５ｍｍ×４９．３ｍｍで、偏光板を含む厚さは０．５ｍｍであった。なお、対向基板の長辺の長さは５９．５ｍｍで、表示パネルの長辺に沿った一方の端の８ｍｍ分はＴＦＴ基板だけが存在する、片側取り出し構造を有している。
　フォトスペーサの頂面に対する平坦化処理の有無等によって、頂面の最大高さＲｚ（評価長さ２ｍｍ）が、６００ｎｍ（従来のフォトスペーサ）、２００ｎｍ、１００ｎｍおよび５０ｎｍの表示パネルを作製した。これらの表示パネルのセルギャップの安定性を以下のようにして評価した。最大高さＲｚは、ケーエルエー・テンコール株式会社製のアルファステップを用いて測定した。
　表示パネル（ＴＦＴ基板）の長辺をほぼ二等分する線に沿って、直径が１００ｍｍの円柱に均等に押し当て、両端に荷重を掛けた後、荷重を取り除くというサイクルを１００回繰り返し、色むらの発生の有無を目視で評価した。その結果、フォトスペーサの頂面の最大高さＲｚが、６００ｎｍおよび２００ｎｍの表示パネルには色むらの発生が見られたのに対し、フォトスペーサの頂面の最大高さＲｚが、１００ｎｍおよび５０ｎｍの表示パネルには色むらの発生は認められなかった。このように、本実施形態によると、液晶表示パネルのセルギャップが高い精度で維持され、かつ、表示むらの発生が抑制される。
　次に、図５～図７を参照して、本発明による他の実施形態の液晶表示パネル１００Ｂの構造とその製造方法を説明する。なお、図５～図７において、先の図１～図４に示した構成要素と共通の構成要素には共通の参照符号を付し、説明を省略する。
　図５は、液晶表示パネル１００Ｂの構造を模式的に示す断面図である。液晶表示パネル１００Ｂの平面図は図１（ｂ）と同様である。
　図５に示すように、液晶表示パネル１００Ｂは、ＴＦＴ基板１０Ｂと、対向基板２０Ｂと、ＴＦＴ基板１０Ｂと対向基板２０Ｂとの間に設けられた液晶層３０とを有している。
　ＴＦＴ基板１０Ｂは、図１（ａ）に示したＴＦＴ基板１０Ａと実質的に同じ構造を有しており、ＴＦＴ基板１０Ａと同様に製造され得る。
　対向基板２０Ｂは、第２配向膜２６Ｂの構造において、図１（ｂ）に示した対向基板２０Ａと異なる。対向基板２０Ｂが有する第２配向膜２６Ｂは、開口部２６Ｂａ、２６Ｂｂを有する。第２配向膜２６Ｂの開口部２６Ｂａは、フォトスペーサ１５の平滑な頂面上の第１配向膜１６に対向する部分であり、第２配向膜２６Ｂの下地である対向電極層２４を露出させている。対向電極層２４は、ＩＴＯ膜などの導電性無機酸化物膜で形成されている。また、対向電極層２４の上に、絶縁性の無機酸化物または無機窒化物を含む無機膜（不図示）が形成されている場合、第２配向膜２６Ｂの開口部２６Ｂａは、これらの無機膜を露出させる。第２配向膜２６Ｂの開口部２６Ｂｂは、シールパターン２８が形成される部分に形成されており、開口部２６Ｂａと同様に、対向電極層２４または、対向電極層２４上に形成された無機膜を露出させている。
　液晶表示パネル１００Ｂにおいては、フォトスペーサ１５の平滑な頂面上の第１配向膜１６の平滑な表面は、対向基板２０Ｂの、第２配向膜２６Ｂの開口部２６Ｂａ内に露出された無機膜（対向電極層２４）と近接し、これらの間に働く凝集力が、ＴＦＴ基板１０Ｂと対向基板２０Ｂとの接着に寄与する。無機膜の表面は十分な平滑性を有しており、フォトスペーサ１５の平滑な頂面上の第１配向膜１６の平滑な表面との間にファンデルワールス力が作用する。さらに、無機膜の表面は一般に活性であり、これにより、配向膜間に働く密着力よりも強い密着力が得られると考えられる。
　次に、図６（ａ）および（ｂ）を参照して、対向基板２０Ｂの製造方法を説明する。以下では、対向基板２０Ａの製造方法と異なる工程を主に説明する。
　図６（ａ）に示すように、絶縁性基板２０上に、カラーフィルタ層２２と、対向電極層２４とを形成した後、開口部２６Ｂａおよび２６Ｂｂを有する第２配向膜２６Ｂを形成する。第２配向膜２６Ｂは、絶縁性基板２０の全面に配向膜を形成した後、開口部２６Ｂａおよび２６Ｂｂに対応する部分を開口するレジスト層をフォトリソグラフィプロセスを用いて形成し、得られたレジスト層をマスクとして、配向膜をパターニングすることにより形成され得る。
　次に、図６（ｂ）に示すように、第２配向膜２６Ｂの開口部２６Ｂｂ内に露出された対向電極層２４上に、シール材を付与することによって、シールパターン２８を形成する。なお、開口部２６Ｂｂは、絶縁性基板（基板上に形成された要素を含む）２０の周辺に、絶縁性基板２０の内側の領域（液晶表示パネルの表示領域となる領域を含む領域）を完全に包囲するように形成される。従って、開口部２６Ｂｂの内側には配向膜が存在するが、ここで例示したように、開口部２６Ｂｂの外側には配向膜が存在しないこともある。
　次に、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、対向基板２０ＢおよびＴＦＴ基板１０Ｂを用いて、液晶表示パネル１００Ａの製造方法について説明したのと同様に、ＯＤＦ工程および貼り合わせ工程を行うことによって、液晶表示パネル１００Ｂが得られる。
　液晶表示パネル１００Ｂにおいても、液晶表示パネル１００Ａと同様に、セルギャップが高い精度で維持され、かつ、表示むらの発生が抑制される。
　本発明は、液晶表示パネルに広く適用される。特に、液晶表示パネルに外力が作用することが多い、モバイル用途の液晶表示パネルに好適に用いられる。
　１０、２０　絶縁性基板
　１０Ａ、１０Ｂ　ＴＦＴ基板
　１２　回路層
　１４　画素電極層
　１５　フォトスペーサ
　１６、２６Ａ、２６Ｂ　配向膜
　２０Ａ、２０Ｂ　対向基板
　２２　カラーフィルタ層
　２２Ｒ　赤色層
　２２Ｇ　緑色層
　２２Ｂ　青色層
　２２ＢＭ　ブラックマトリクス層
　２８　シール部（シールパターン）
　３０　液晶層

Claims (11)

  1. 　第１絶縁性基板と、前記第１絶縁性基板上に形成されたフォトスペーサおよび第１配向膜とを有する第１基板を用意する工程であって、前記フォトスペーサを形成する樹脂を第１の温度まで加熱する工程を含む、前記フォトスペーサを形成する工程ａ１と、前記フォトスペーサの頂面を平滑化する工程ａ２と、前記フォトスペーサを覆う前記第１配向膜を形成する工程ａ３とを包含する工程ａと、
    　第２絶縁性基板と、前記第２絶縁性基板上に形成されたシールパターンとを有する第２基板を用意する工程であって、熱可塑性樹脂を含むシール材を用いて前記シールパターンを形成する工程ｂ１を包含する工程ｂと、
    　真空雰囲気下で、前記第１または第２基板上に、液晶材料の液滴を付与する工程ｃと、
    　前記工程ｃの後に、真空雰囲気下で、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程ｄと、
    　前記工程ｄの後に、前記第１の温度よりも低い第２の温度で、前記第１基板と前記第２基板とを加圧する工程ｅと
    を包含する液晶表示パネルの製造方法。
  2. 　前記工程ａ２は、前記フォトスペーサの前記頂面に平滑な表面を押圧することによって行われる、請求項１に記載の液晶表示パネルの製造方法。
  3. 　前記平滑な表面は、ローラの表面である、請求項２に記載の液晶表示パネルの製造方法。
  4. 　前記工程ｂは、前記工程ｂ１の前に、前記第２絶縁性基板の上に第２配向膜を形成する工程ｂ２を包含する、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
  5. 　前記第２基板は、表面に無機酸化物または無機窒化物を含む無機膜を有し、前記工程ｂは、前記無機膜上に第２配向膜を形成する工程ｂ２を含み、
    　前記工程ｂ２は、工程ｄにおいて前記フォトスペーサの前記頂面上の前記第１配向膜と接触する、前記第２絶縁性基板の部分に、前記無機膜を露出させる開口部を有する前記第２配向膜を形成する工程である、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
  6. 　前記工程ｂ２は、前記工程ｂ１において前記シールパターンが形成される、前記第２絶縁性基板の部分に、前記無機膜を露出させる開口部を有する前記第２配向膜を形成する工程である、請求項５に記載の液晶表示パネルの製造方法。
  7. 　前記第１の温度は２００℃以上であり、前記第２の温度は１８０℃以下である、請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
  8. 　前記第１絶縁性基板および前記第２絶縁性基板は、プラスチック基板である、請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
  9. 　請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法によって製造された液晶表示パネル。
  10. 　前記平滑化された前記フォトスペーサの前記頂面の最大高さＲｚ（評価長さ２ｍｍ）は１００ｎｍ以下である、請求項９に記載の液晶表示パネル。
  11. 　前記液晶表示パネルは複数の画素を有し、
    　前記フォトスペーサは、前記複数の画素の内の任意の画素の少なくとも２辺に沿って配置された少なくとも２つのフォトスペーサを含み、前記少なくとも２つのフォトスペーサの頂面の面積は、当該画素の面積の３％以上１１％以下である、請求項９または１０に記載の液晶表示パネル。
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