JP2008158237A - Manufacturing method of liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、液晶表示装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device.
液晶表示装置に用いられる液晶パネルは、一般的に、TFTアレイ基板と、当該TFTアレイ基板に対向して設けられたカラーフィルタ基板と、これらの2枚の基板の間に形成された液晶層とから構成されている。TFTアレイ基板は、透明基板から構成され、その表面には、TFT(Thin Film Transistor)、データライン、ゲートライン、および、画素電極等が形成され、その上に、配向膜が形成されている。また、カラーフィルタ基板も、透明基板から構成され、その表面には、R(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルタ層が形成され、その上に、透明なITO(Indium Tin Oxide)膜からなる対向電極が設けられ、さらにその上に、配向膜が設けられている。 A liquid crystal panel used for a liquid crystal display device generally includes a TFT array substrate, a color filter substrate provided opposite to the TFT array substrate, and a liquid crystal layer formed between these two substrates. It is composed of The TFT array substrate is composed of a transparent substrate, on which a TFT (Thin Film Transistor), a data line, a gate line, a pixel electrode, and the like are formed, and an alignment film is formed thereon. The color filter substrate is also composed of a transparent substrate, on which R (red), G (green), and B (blue) color filter layers are formed, on which transparent ITO (Indium Tin) is formed. A counter electrode made of an Oxide film is provided, and an alignment film is further provided thereon.
なお、液晶層の形成方法としては、主に、2つの方法が用いられている。その1つは、真空封入法であり、これは、TFTアレイ基板とカラーフィルタ基板とを貼り合わせた後に、それらを真空に保ち、毛細管現象を利用して、液晶材を注入口から注入し、注入後に、その注入口を封止するという方法である。もう1つは、滴下注入法(ODF)であり、これは、カラーフィルタ基板の額縁部にシール材を描画しておき、当該シール材で囲まれた領域内に液晶材を滴下し、その後に、真空下において、カラーフィルタ基板とTFTアレイ基板とを貼り合わせるという方法である。 Note that two methods are mainly used for forming the liquid crystal layer. One of them is a vacuum sealing method, in which after the TFT array substrate and the color filter substrate are bonded together, they are kept in a vacuum, and a liquid crystal material is injected from the injection port by utilizing capillary action. This is a method of sealing the injection port after the injection. The other is a drop injection method (ODF), in which a sealing material is drawn on the frame portion of the color filter substrate, a liquid crystal material is dropped into a region surrounded by the sealing material, and thereafter In this method, the color filter substrate and the TFT array substrate are bonded together under vacuum.
真空封入法によれば、液晶表示パネルに液晶を封入するのにかなりの時間を要していたが、滴下注入法の開発により、液晶封入に要する時間を大幅に短縮することができ、注目される技術となっている(例えば、特許文献1参照)。 According to the vacuum encapsulation method, it took a considerable amount of time to encapsulate the liquid crystal in the liquid crystal display panel. However, the development of the drop injection method can greatly reduce the time required for encapsulating the liquid crystal, and is attracting attention. (For example, refer to Patent Document 1).
以下、図に基づいて、この種の一般的な滴下注入法について説明する。図6は、一般的な滴下注入法を実施する際の一般的なシール配置を示したものである。図6に示すように、基板100には、液晶充填領域を定義する、略々矩形の複数の製品パネルシール101が縦横に配列されて形成されており、液晶層形成後に、当該製品パネルシール101間を切断することにより、製品パネルが形成される。また、基板100の表面上の周辺部には、図6に示すように、切れ目のない環状の外周シール102が一周以上配置され、その内側に、上記の製品パネルシール101が配置される構成となっている。外周シール102は、製造工程中に2枚の基板間の密封を確保するためのものである。なお、製品パネルシール101も切れ目がなく、環状に繋がった形状となっている。
Hereinafter, this type of general dropping injection method will be described with reference to the drawings. FIG. 6 shows a general seal arrangement when performing a general dropping injection method. As shown in FIG. 6, a plurality of substantially rectangular
図7は、一般的な滴下注入法を実施する際の一般的な工程の流れを示したフローチャートである。図7に示すように、まずはじめに、2枚の基板のうちの一方の基板100の表面に、上述した製品パネルシール101および外周シール102をそれぞれ描画する(ステップS100)。ここでは、2枚の基板のうち、カラーフィルタ基板に描画することとする。次に、必要に応じて、製品パネルシール101および外周シール102の溶媒を除去したり、粘度を上昇させたりすることを目的にシールプレベーク工程を行う(ステップS101)。なお、この工程は、液晶材とシール材との反応による液晶汚染を防止する目的のものであるが、必ずしも行う必要はない。次に、製品パネルシール101および外周シール102が形成された基板100の表面の製品パネルシール101で囲まれた液晶充填領域内に液晶材を滴下する(ステップS102)。次に、カラーフィルタ基板とTFTアレイ基板との両方を、貼り合わせ装置(図示せず)に導入して、装置内を真空排気して、真空下でこれら2枚の基板を位置合わせして重ね合わせ、弱く加圧して貼り合わせる(ステップS103)。これにより、液晶材は、製品パネルシール101により、2枚の基板間に密封される。
FIG. 7 is a flowchart showing a general process flow when a general dropping injection method is performed. As shown in FIG. 7, first, the
次に、貼り合わされた2枚の基板は、大気中に取り出され、その後に、加熱又は紫外線照射を行って、製品パネルシール101及び外周シール102を一定程度(ギャップ変化や位置ずれが生じない程度)に硬化させ、2枚の基板間に適正なギャップを確保する(ステップS104)。ステップS104の工程を、仮硬化と呼ぶ。なお、シール材が熱硬化タイプのものの場合には加熱により仮硬化を行うが、シール材が紫外線硬化タイプのものの場合には紫外線照射により仮硬化を行う。次に、熱硬化炉(図示せず)に、仮硬化後の2枚の貼り合わせた基板を投入し、高温加熱して、本硬化処理を行う(ステップS105)。
Next, the two bonded substrates are taken out into the atmosphere, and then heated or irradiated with ultraviolet rays, so that the
しかしながら、この従来の方法においては、製品パネルシール101の外側は真空であるため、製品パネル内に充填された液晶による強い力がかかり、シールが破壊されやすいという問題点があった。
However, in this conventional method, since the outside of the
図に基づいてこの現象を具体的に説明する。図8は、従来の方法により製造された製品パネルの製品パネルシール101の内外圧差を示した図である。図8において、103は液晶充填領域であり、104は製品パネル間のパッド部、105は液晶が製品パネルシール101を押す力である。図8に示すように、製品パネルシール101で囲まれた領域には液晶が充填されているが、製品パネルシール101の外側のパッド部104は真空であるため、製品パネルシール101に対して矢印105で示すような強い力がかかり、製品パネルシール101が破壊されやすい。特に、図7のステップS105の本硬化工程において、熱硬化炉に基板が投入されると、熱により、製品パネルシール101のシール材が一時的に軟化するとともに、液晶が膨張するため、その際には、特に、製品パネルシール101が破壊されやすい状態となる。
This phenomenon will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 8 is a view showing the internal and external pressure difference of the
図9は、図8のA−A’線による断面図である。図9において、108は液晶、109は基板間のギャップを確保するためのスペーサー材、110はカラーフィルタ基板に設けられたカラーフィルタ層である。このとき、製品パネルシール101の外側が真空状態であると、液晶充填領域103と段差構造が異なる部分(パッド部104を例に図示)は大気圧106により押しつぶされ、その影響で製品パネルシール101の内側に歪み107が生じ、その部分のセルギャップ(2枚の基板間の距離)が厚くなる。この状態で、シール材が熱硬化されると、ギャップムラが固定化されてしまうという問題点があった。
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 8. In FIG. 9, 108 is a liquid crystal, 109 is a spacer material for ensuring a gap between the substrates, and 110 is a color filter layer provided on the color filter substrate. At this time, if the outside of the
図10は、パッド部104付近にギャップムラが発生している様子を図示したものである。当該ギャップムラが発生している部分においては、色ムラが生じ、画質が劣化してしまう等の問題点があった。
FIG. 10 illustrates a state in which gap unevenness is generated near the
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、製品パネルシールの破壊を防止するとともに、ギャップムラの発生を防止するための液晶表示装置の製造方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain a method of manufacturing a liquid crystal display device for preventing the breakage of a product panel seal and the occurrence of gap unevenness. .
この発明は、アレイ基板とカラーフィルタ基板の2枚の基板のうちの一方の基板の表面に、液晶充填領域を定義するための環状の製品パネルシールと、前記2枚の基板間を密封するための基板の外周に沿った外部シールとを形成するステップと、前記製品パネルシールで囲まれた前記液晶充填領域に対して液晶材を滴下するステップと、前記液晶材が滴下された一方の基板に対して、もう一方の基板を対向させて、真空下で貼り合わせるステップと、前記製品パネルシールおよび前記外部シールを仮硬化させるステップと、前記外部シールの一部を破壊して、前記外部シールの内部の真空を破るステップと、前記製品パネルシールおよび前記外部シールを本硬化させるステップとを備えた液晶表示装置の製造方法である。 The present invention provides an annular product panel seal for defining a liquid crystal filling region on the surface of one of two substrates, an array substrate and a color filter substrate, and a seal between the two substrates. Forming an external seal along the outer periphery of the substrate, dropping a liquid crystal material onto the liquid crystal filling region surrounded by the product panel seal, and applying the liquid crystal material to one of the substrates on which the liquid crystal material is dropped On the other hand, the other substrate is opposed to each other and bonded together under vacuum, the product panel seal and the external seal are temporarily cured, and a part of the external seal is broken to remove the external seal. A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising: breaking an internal vacuum; and finally curing the product panel seal and the external seal.
この発明は、アレイ基板とカラーフィルタ基板の2枚の基板のうちの一方の基板の表面に、液晶充填領域を定義するための環状の製品パネルシールと、前記2枚の基板間を密封するための基板の外周に沿った外部シールとを形成するステップと、前記製品パネルシールで囲まれた前記液晶充填領域に対して液晶材を滴下するステップと、前記液晶材が滴下された一方の基板に対して、もう一方の基板を対向させて、真空下で貼り合わせるステップと、前記製品パネルシールおよび前記外部シールを仮硬化させるステップと、前記外部シールの一部を破壊して、前記外部シールの内部の真空を破るステップと、前記製品パネルシールおよび前記外部シールを本硬化させるステップとを備えた液晶表示装置の製造方法であるので、本硬化時における液晶の膨張によるシール材の破壊を未然に防止でき、製品パネルシールの破壊による液晶漏れおよびギャップムラの発生を防止することができる。 The present invention provides an annular product panel seal for defining a liquid crystal filling region on the surface of one of two substrates, an array substrate and a color filter substrate, and a seal between the two substrates. Forming an external seal along the outer periphery of the substrate, dropping a liquid crystal material onto the liquid crystal filling region surrounded by the product panel seal, and applying the liquid crystal material to one of the substrates on which the liquid crystal material is dropped On the other hand, the other substrate is opposed to each other and bonded together under vacuum, the product panel seal and the external seal are temporarily cured, and a part of the external seal is broken to remove the external seal. Since it is a manufacturing method of a liquid crystal display device comprising a step of breaking an internal vacuum and a step of main-curing the product panel seal and the outer seal, Can prevent breakage of the sealing material due to expansion of the liquid crystal in advance, it is possible to prevent the occurrence of liquid crystal leakage and uneven gap by the products panel seal failure.
実施の形態1.
以下、図面に基づいて、この発明の実施の形態1に係る液晶表示装置の製造方法について説明する。図1は、本実施の形態1に係る液晶表示装置の製造方法の流れを示したフローチャートであり、図2は、本実施の形態1に係る液晶表示装置の製造方法における一工程の様子を示した説明図である。
Hereinafter, a method for manufacturing a liquid crystal display device according to
図1および図2に示すように、本実施の形態においても、まずはじめに、TFTアレイ基板およびカラーフィルタ基板の2枚の基板のうちの一方の基板10の表面に製品パネルシール1および外周シール2をそれぞれ描画する(ステップS1)。ここでは、カラーフィルタ基板にこれらシールを描画することとする。TFTアレイ基板およびカラーフィルタ基板の構成については、上述したものと同じであるため、ここでは説明を省略する。また、これらシールのシール材としては、熱硬化タイプのものでも、紫外線硬化タイプのものでも、どちらでもよい。なお、本実施の形態においても、上述の図6と同様に、基板10には、略々矩形の複数の製品パネルシール1が縦横に配列されて形成され、本硬化工程後に、当該製品パネルシール1間を切断することにより、製品パネルが形成される。ステップS1により描画される外周シール2は、基板10の表面上の周辺部に、基板10の外周に沿って、環状に一周が切れ目無く繋がった略々矩形の形状のもので、一周以上が同心状に配置される。また、各製品パネルシール1は、外部シール2の内側に、同様に略々矩形で、環状に切れ目無く一周が繋がった形状となっている。ステップS1の時点で、もう一方の基板の表面に(ここでは、TFTアレイ基板の表面に)、スペーサー材9(図4参照)を散布する。これは、TFTアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶8(図4参照)を満たす隙間を確保するためである。なお、スペーサー材9を散布せずに、カラーフィルタ基板に(カラーフィルタ工程の一部として)フォトリソグラフィによりフォトスペーサーを形成する場合もあるが、その場合には、スペーサー材9を散布するこのステップは不要である。
As shown in FIGS. 1 and 2, also in this embodiment, first, the
次に、必要に応じて、製品パネルシール1および外周シール2の溶媒を除去したり、粘度を上昇させたりすることを目的としたシールプレベーク工程を行う(ステップS2)。なお、この工程は、液晶材とシール材との反応による液晶汚染を防止する目的のものであるが、必ずしも行う必要はない。次に、製品パネルシール1および外周シール2が形成された基板10の表面の製品パネルシール1で囲まれた液晶充填領域内に液晶材を滴下する(ステップS3)。次に、カラーフィルタ基板とTFTアレイ基板との両方を、貼り合わせ装置(図示せず)に導入して、装置内を真空排気して、真空下でこれら2枚の基板を位置合わせして重ね合わせ、弱く加圧して貼り合わせる(ステップS4)。このとき、液晶材は、製品パネルシール101により、2枚の基板間に密封される。
Next, if necessary, a seal pre-baking process for removing the solvent of the
次に、貼り合わされた2枚の基板は、大気中に取り出され、この時点で、滴下された液晶材は、製品パネルシール1で囲まれた領域のほぼ全面に偏り無く行き渡ることになる。その後に、加熱又は紫外線照射を行って、製品パネルシール1および外周シール2を一定程度(ギャップ変化や位置ずれが生じない程度)に硬化させ、2枚の基板間に適正なギャップを確保する(ステップS5)。ステップS5の工程を、仮硬化と呼ぶ。なお、シール材が熱硬化タイプのものの場合には加熱により仮硬化を行うが、シール材が紫外線硬化タイプのものの場合には紫外線照射により仮硬化を行う。次に、2枚の基板間にカッター等の刃物を入れ、外周シール2の一部(符号20のハッチングが施されている部分)を剥がすか、あるいは、外周シール2の一部に切れ込みを入れて、外周シール2の内側の真空状態を破る(ステップS6)。なお、このとき、単に、真空状態が破られれば良いので、外部シール2は完全に除去する必要はなく、剥がされたり、切り込みを入れられたりした状態のまま、外部シール2の残骸が残っていても全く問題はない。次に、熱硬化炉(図示せず)に、ステップS6により真空が破られた2枚の基板を投入し、高温加熱して、本硬化処理を行う(ステップS7)。
Next, the two bonded substrates are taken out into the atmosphere, and at this time, the dropped liquid crystal material spreads almost evenly over the entire area surrounded by the
図3は、上記のステップS6により外部シール2の一部を剥がした場合の製品パネルのシール内外圧差を示した図であり、図4は図3のB−B’線による断面図である。これらの図において、3は液晶充填領域であり、4は製品パネル間のパッド部、5は液晶が製品パネルシールを押す力であり、6は大気が製品パネルシール1を押す力、7はカラーフィルタ基板に設けられたカラーフィルタ層、8は液晶、9は基板間のギャップを確保するためのスペーサー材である。なお、図3においては、図の簡略化のため、液晶が製品パネルシールを押す力5及び大気が製品パネルシール1を押す力6を1つの製品パネルの部分にのみ記載しているが、実際には、図8に示すように、各製品パネルの全てに対して同様に当該力5,6が加わっている。本実施の形態においては、上記のステップS6の工程により、外部シール2の一部を破壊して、真空を破るようにしたので、図3および図4に示すように、製品パネルシール1の外部が大気圧領域となり、製品パネルシール1のシール内外圧差は小さくなり、段差構造が異なる部分(パッド部4を例にして図示)も押しつぶされることは無く、製品パネルシール1の内側のギャップムラは発生しない。
FIG. 3 is a view showing a pressure difference between the inside and outside of the product panel when a part of the
このように、本実施の形態においては、ステップS7の本硬化の工程の前の段階で、外部シール2の一部を破壊し、基板10の外部シール2の内部の真空を破り、製品パネルシール1のシール内外の圧力差を低減させたので、製品パネルシール1にかかる力を緩和することができ、本硬化(熱硬化)時のシール材の軟化および液晶の膨張による製品パネルシール1の破壊を防止することができる。また、シール材を熱硬化する前段階で、外部シール2の一部を破壊して、製品パネルにかかる応力のムラを低減するようにしたので、図10に示したような従来発生していたギャップムラの発生を抑えることができる。
Thus, in the present embodiment, part of the
なお、本硬化(熱硬化)前に外周シール2を破壊した場合と破壊しない場合の製品パネルシールの破壊による液晶漏れを比較したところ、外周シール2を破壊しなかった従来のものは、約30%の製品において製品パネルシール破壊による液晶漏れが発生したのに対し、外周シール2を破壊した本実施の形態に係るものは、製品パネルシールの破壊は全くなく、従って、それによる液晶漏れも全く発生しなかった。尚、今回の実験における製品パネルシール1のシール幅は約0.55mmであった。
In addition, when the liquid crystal leakage due to the breakdown of the product panel seal when the outer
また、本硬化(熱硬化)前に外周シール2を破壊した場合と破壊しない場合の製品パネルシールのギャップムラの状態を比較したところ、外周シール2を破壊しなかった従来のものは、図10に示したようなパッド部104付近にギャップムラが見られたが、これに対し、外周シール2を破壊した本実施の形態に係るものは、パッド部4付近のギャップムラは全く発生しなかった。
Further, when the state of gap unevenness of the product panel seal when the outer
以上のように、本実施の形態においては、上下基板を貼り合わせ、本硬化(熱硬化)を実施する前の段階で、基板内部を密閉している基板外周に配置された外部シールの一部を破壊して、外部シール内部の真空を破るようにしたので、これにより、製品パネルの製品パネルシールにかかる力を緩和して、製品パネルシールの破壊を防ぎ、液晶漏れを防止することができる。また、本硬化(熱硬化)を実施する前の段階で、硬化製品パネルにかかる応力を緩和するようにしたので、ギャップムラを防止することができ、画質の劣化を未然に防ぐことができる。 As described above, in the present embodiment, a part of the external seal disposed on the outer periphery of the substrate that seals the inside of the substrate at the stage before the upper and lower substrates are bonded and the main curing (thermosetting) is performed. This breaks the vacuum inside the external seal, so it can ease the force applied to the product panel seal of the product panel, prevent the product panel seal from being broken, and prevent liquid crystal leakage . In addition, since stress applied to the cured product panel is relaxed before the main curing (thermosetting) is performed, gap unevenness can be prevented and image quality deterioration can be prevented.
このように、本発明を適用することで、シール幅が細い・シール材の粘度が低い等、シール強度が弱い場合に発生するシール材破壊による液晶漏れを防止することができる。また、製品パネルシールの本硬化前に製品パネルにかかる応力を緩和することで、ギャップムラの改善ができる。また、中小型パネルは額縁部が狭く、シール幅を細く設計せざるを得ない場合が多いので、中小型パネルへの液晶滴下注入法の適用の際に特に有効である。 In this way, by applying the present invention, it is possible to prevent liquid crystal leakage due to sealing material destruction that occurs when the sealing strength is weak, such as a narrow sealing width and a low viscosity of the sealing material. Moreover, the gap unevenness can be improved by relaxing the stress applied to the product panel before the main curing of the product panel seal. In addition, since the small and medium panel has a narrow frame portion and must be designed to have a narrow seal width, it is particularly effective when the liquid crystal dropping injection method is applied to the small and medium panel.
実施の形態2.
本実施の形態においては、外周シールの一部を破壊する他の方法について示す。なお、他の工程および基板の構成等は全て上記の実施の形態1と同じであるため、ここでは詳細な説明は省略する。本実施の形態においては、図5に示すように、図1のステップS6の工程において、外周シール2を含む基板10の一部(符号30で示した破線部分)を切り落とすことにより、外周シール2の内部の真空を破壊する。
In the present embodiment, another method for breaking a part of the outer peripheral seal will be described. Note that the other steps, the configuration of the substrate, and the like are all the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted here. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, in the process of step S <b> 6 of FIG. Break the vacuum inside.
以上のように、本実施の形態においても、上下基板を貼り合わせ、本硬化(熱硬化)を実施する前の段階で、基板内部を密閉している基板外周に配置された外部シールの一部を基板ごと切り落として、外部シール内部の真空を破るようにしたので、上記の実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 As described above, also in the present embodiment, a part of the external seal disposed on the outer periphery of the substrate that seals the inside of the substrate in a stage before the upper and lower substrates are bonded and main curing (thermosetting) is performed. Is cut off together with the substrate to break the vacuum inside the external seal, so that the same effect as in the first embodiment can be obtained.
なお、本発明の外部シールの破壊方法については、上記の実施の形態1および2に示した方法に限定されるものではなく、外部シール内の真空が破れる方法であれば、いずれの方法を用いてもよいものとする。 The method for breaking the outer seal of the present invention is not limited to the method shown in the first and second embodiments, and any method can be used as long as the vacuum in the outer seal is broken. It may be.
1 製品パネルシール、2 外部シール、3 液晶充填領域、4 パッド部、7 カラーフィルタ、8 液晶、9 スペーサー材、10 基板。 1 Product panel seal, 2 External seal, 3 Liquid crystal filling area, 4 Pad part, 7 Color filter, 8 Liquid crystal, 9 Spacer material, 10 Substrate.
Claims (3)
前記製品パネルシールで囲まれた前記液晶充填領域に対して液晶材を滴下するステップと、
前記液晶材が滴下された一方の基板に対して、もう一方の基板を対向させて、真空下で貼り合わせるステップと、
前記製品パネルシールおよび前記外部シールを仮硬化させるステップと、
前記外部シールの一部を破壊して、前記外部シールの内部の真空を破るステップと、
前記製品パネルシールおよび前記外部シールを本硬化させるステップと
を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 An annular product panel seal for defining a liquid crystal filling region on the surface of one of the two substrates of the array substrate and the color filter substrate, and the outer periphery of the substrate for sealing between the two substrates Forming an external seal along
Dropping a liquid crystal material on the liquid crystal filling region surrounded by the product panel seal;
The other substrate is opposed to the one substrate on which the liquid crystal material is dropped, and bonded under vacuum,
Pre-curing the product panel seal and the external seal;
Breaking a portion of the outer seal to break a vacuum inside the outer seal;
And a step of subjecting the product panel seal and the external seal to main curing.
前記外部シールの一部分を剥離させることにより行う
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。 Breaking the vacuum comprises:
The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein a part of the outer seal is peeled off.
前記外部シールの一部分を前記基板とともに切り落とすことにより行う
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。 Breaking the vacuum comprises:
The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein a part of the outer seal is cut off together with the substrate.
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