JP4221270B2

JP4221270B2 - 液晶表示装置およびその製造方法

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Publication number: JP4221270B2
Application number: JP2003364836A
Authority: JP
Inventors: 洋植山
Original assignee: NEC LCD Technologies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2023-10-24
Also published as: US7193678B2; US20050099574A1; JP2005128323A

Description

本発明は液晶表示装置およびその製造方法に関し、特にアレイ基板の構造および液晶滴下領域を改良した液晶表示装置およびその製造方法に関する。

従来の液晶表示装置およびその製造方法は、液晶注入方式あるいは液晶滴下方式により、表示面に液晶を供給することが行われている。特に、液晶注入方式による例としては、複数のシールを用いることが行われている（特許文献１参照）。しかしながら、この液晶注入方式による場合は、液晶を注入するための液晶注入口を設けなければならず、この注入口が基板接着の際の真空性を阻害することになる。

このため、最近の液晶表示装置の製造に当たっては、液晶滴下方式が一般的となっている。

従来の液晶表示パネルを製造するにあたっては、アレイ基板とカラーフィルター基板との間に液晶を介在させ、両基板を貼り合わせた後に、切断して１つずつのパネルに分離する事が行われている。その際、両基板間に液晶を介在させるためには、アレイ基板の表示部となるパネル領域に液晶を注入する方式と、液晶を滴下する方式とがあるが、以下では液晶滴下方式について説明する。

図５は従来の液晶表示装置に用いるアレイ基板の平面図である。図５に示すように、従来の液晶表示装置に用いるアレイ基板１ａは、液晶を滴下しパネル表示部となるパネル領域４を形成するための第１のシ−ル枠（ここでは、４つの例を示す）２と、その外側に第１のシ−ル枠２を含む大きな１つの第２のシ−ル枠３ａとを形成している。これらのシ−ル枠２，３ａは、図示省略したカラーフィルター基板と貼り合わせるための接着材の機能を果たす。また、パネル領域４を形成するための第１のシ−ル枠２は、液晶を滴下する領域であり、表示装置の表示部となる一方、第２のシ−ル枠３ａは、表示部外であり、真空破壊時の空気の流れをスムーズにするために四隅が切り欠かかれている。

かかるアレイ基板１ａにおいて、第１のシ−ル枠２間には、シール中央通路５が形成され、第１のシ−ル枠２および第２のシ−ル枠３ａの間には、シール外周通路６が形成される。なお、カラーフィルターについては、その詳細説明を省略する。

図６は従来の一例を説明する液晶表示装置の製造フロー図である。図６に示すように、上左半分はアレイ基板１ａの製造フローであり、上右半分は図５において図示省略したカラーフィルター（ＣＦ）基板の製造フローである。

まず、アレイ基板およびＣＦ基板とも洗浄し，乾燥させる。ついで、両基板共に配向膜（配向材）を塗布印刷し、両基板を乾燥させ、配向材に含まれる溶剤を蒸発させる。その後、両基板共にラビングを実施し、塗布された配向材に方向性を付ける。ついで、両基板共に洗浄し、乾燥させる。

しかる後、アレイ基板にはシール材を塗布し、パターニングする（シールディスペンス）。このパターニングの内容は、パネル表示部の周辺を閉曲線状にシールするための第１のシール枠２を形成し、さらにその第１のシール枠２を内包するように、４隅を切り欠いた第２のシール枠３ａを形成する。このシールを形成する方法は、シールディスペンサー装置を用いて描画する。一方、ＣＦ基板には、スペーサ材を散布する。

なお、ここまでの手順は、液晶注入方式も液晶滴下方式も同様である。

次に、アレイ基板上の第１シール枠２の内側（パネル表示部）に、液晶を必要量滴下する。この液晶の滴下は、液晶専用のディスペンサー装置を使用する。要するに、表示面に必要な液晶量を予め計算しておき、第１シール枠２の内側、すなわち表示面上に滴下する。また、ＣＦ基板は、電気炉で昇温し、散布したスペーサを固着させる。

これら液晶の滴下とスペーサの固着とが完了すると、両基板共に真空チャンバー内に移送する。この真空チャンバー内では、真空引きを行い、チャンバー内を（１／１００）Ｐａ（パスカル）程度まで減圧する。これら両基板は、真空雰囲気中で第１のシール枠２，第２のシール枠３ａを介し貼り合わされる。なお、この時のシールの硬化は、仮硬化の状態にある。

次に、真空チャンバーを開放（真空破壊）し、貼り合わされた状態の両基板をチャンバーより取り出す。ついで、両基板を電気炉で昇温し、仮硬化の状態のシール枠２，３ａを本硬化させる。

さらに、シート状態にある両基板を個々のパネルに切断し、パネル洗浄を行った後、偏向板貼り付けなどのパネル後工程を実施する。以上は、液晶表示装置の製造フローであるが、つぎに具体的な製造ステップを図５のＡ−Ａ断面を参照して説明する。

図７（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ図５のＡ−Ａ断面と図６における製造ステップを工程順に示す液晶表示パネルの断面図である。

まず、図７（ａ）に示すように、この液晶表示パネルは、アレイ基板１ａに第１シール枠２と第２シール枠３ａが形成され、ＣＦ基板８を貼り合わせる前に、第１シール枠２の内側に液晶７を滴下充填すると共に、シール中央通路５やシール外周通路６（共に図５参照）には、空間部９が形成されている。

ついで、図７（ｂ）に示すように、ＣＦ基板８をアレイ基板１ａに重ね合わせる。この結果、中央通路では広い空間部９が形成され、外周通路では狭い空間部９が形成される。

さらに、図７（ｃ）に示すように、真空チャンバー内で真空引きを行い、両基板を貼り合わせる。このとき、周辺通路側は第１シール枠２，第２シール枠３ａの２個所で支えられ、中央通路側は第１シール枠２だけの１個所だけで支えられるとともに、中央通路側に形成される空間部９は幅が広いため、真空圧の影響を受け易い。このため、両基板２，３ａはそれぞれ外部から矢印方向の圧力を受けることになる。

次に、図７（ｄ）に示すように、両基板をチャンバーより取り出し、シール本硬化を行った後にパネル切断を行うと、中央通路側の空間部９が潰れた状態でパネルは切断されることになる（洗浄前）。

さらに、図７（ｅ）に示すように、パネル洗浄を行ってもアレイ基板１ａとＣＦ基板８は平行にならず，特に中央通路側が低くなった状態でパネル後工程に送られる。所謂、不良品の発生である（洗浄後）。

要するに、第１シールと第２シールのパターン間には、何も封入されていないため、真空状態となり、第１シールが支点となってパネル周辺部にギャップ不均一の状態を発生させてしまう。

特開平５−１１９３２５号公報（第３頁、図１，図３）

上述した従来の液晶表示装置およびその製造方法は、液晶の滴下貼り合わせ方式で製造すると、シート面付け位置により、面内ギャップ値が異なってくるという問題がある。すなわち、第１シールと第２シールのパターン間には空気が入っていない（真空状態）ため、基板相互が接近（ギャップ小）し、また第１シールが支点となって第１シールパターン内の周辺が膨らむことによる（ギャップ大）。

本発明の目的は、アレイ基板とＣＦ基板のギャップを均一にし不良品を少なくすることのできる液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、液晶を滴下するアレイ基板および前記アレイ基板に貼り合わせるカラーフィルター基板を備えた液晶表示装置の製造方法において、滴下する液晶を閉じ込めてパネル領域となる第１のシール枠を前記アレイ基板に形成するための工程と、前記第１のシール枠の外側に且つ切り欠きなく全体を閉じた第２のシール枠を前記アレイ基板に形成するための工程とを含んで構成される。

上述した第１のシール枠は、１個もしくは複数個形成することができる。

また、本発明の液晶表示装置の製造方法は、アレイ基板に配向膜を形成し、ラビングを実施して前記配向膜に方向性を付けた後、前記アレイ基板にパネル領域となる１個の第１のシール枠を形成する工程と、前記第１のシール枠の外側に全体を閉じた第２のシール枠を形成する工程と、前記第１のシール枠の内部と，前記第１のシール枠と前記第２のシール枠との間の外周通路とに液晶を滴下する工程と、前記液晶を滴下された前記アレイ基板とカラーフィルター基板を真空雰囲気中で貼り合わせる工程と、前記真空雰囲気を解除し、前記第１のシール枠および前記第２のシール枠を本硬化させた後、前記パネル領域に切断し、洗浄する工程とを含んで構成される。
また、本発明の液晶表示装置の製造方法は、アレイ基板に配向膜を形成し、ラビングを実施して前記配向膜に方向性を付けた後、前記アレイ基板にパネル領域となる複数個の第１のシール枠を形成する工程と、前記複数個の第１のシール枠の外側に全体を閉じた第２のシール枠を形成する工程と、前記第１のシール枠の内部と，前記第１のシール枠間に形成される中央通路と，複数個の前記第１のシール枠と前記第２のシール枠との間の外周通路とに液晶を滴下する工程と、前記液晶を滴下された前記アレイ基板とカラーフィルター基板を真空雰囲気中で貼り合わせる工程と、前記真空雰囲気を解除し、前記第１のシール枠および前記第２のシール枠を本硬化させた後、前記パネル領域に切断し、洗浄する工程とを含んで構成される。

上述した中央通路および外周通路に滴下された液晶は、前記真空雰囲気中でも前記第２のシール枠の内部に留まっていることを特徴としている。

この液晶の滴下は、表示部を形成する前記パネル領域と表示部外になる通路とに、同時に滴下される。

さらに、本発明の液晶表示装置の製造方法は、アレイ基板およびカラーフィルター基板をそれぞれ洗浄し、乾燥させる工程と、前記アレイ基板および前記カラーフィルター基板に配向膜を塗布印刷する工程と、前記両基板の前記配向膜を焼成する工程と、前記両基板に方向性を付けるためのラビングを行う工程と、前記両基板に対してラビング洗浄を行い、乾燥させる工程と、前記アレイ基板に対し、表示部となる第１のシール枠および前記第１のシール枠全てを囲む第２のシール枠を形成する工程と、前記第１のシール枠の内部と前記第１のシール枠の外部且つ前記第２のシール枠内部の領域に液晶を滴下する工程と、前記カラーフィルター基板にスペーサを散布し、固着させる工程と、前記両基板をそれぞれ真空チャンバー内に移送する工程と、前記真空チャンバー内で真空引きし、前記両基板を貼り合わせる工程と、前記真空チャンバーの真空破壊を行い、貼り合わせた前記両基板を取り出す工程と、前記アレイ基板における前記第１，第２のシール枠の本硬化を行う工程と、貼り合わせた前記両基板をパネル領域ごとに切断する工程と、切断した前記パネル領域の周囲に残存する液晶を洗浄する工程とを含んで構成される。

本発明の液晶表示装置およびそのの製造方法は、アレイ基板とＣＦ基板のギャップを均一にし不良品を少なくすることができるという効果がある。

本発明の液晶表示装置およびその製造方法は、二重に閉じられたシール枠を形成した液晶表示装置であり、その製造方法は液晶滴下装置を使用し、パネル面内およびパネル面外に液晶を滴下充填したとき、シート面にかかる大気圧力を内側でも外側でも均一にすることにより、ギャップの均一性を実現するものである。

特に、本発明においては、アレイ基板内に複数の液晶表示パネル（ＡｃｔｉｖｅＭａｔｒｉｘＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ：略称ＡＭ−ＬＣＤ）を有し（多面取り）、液晶滴下方式により液晶表示パネルを製造する際、面付け位置で変化する表示面周辺のギャップの不均一性を緩和抑制することにある。

すなわち、この液晶表示パネルは、ガラス基板からなる一対の透明基板を枠状のシールおよびシールの内側に配されるスペーサを介して重ね合わせ、この両基板をシールにより接着し、しかもシールで囲まれた両基板間の間隙内に液晶を封入して構成されるアクティブマトリックス型液晶表示パネルのことである。なお、一対の透明基板は、一方が薄膜トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）が作り込まれたアレイ基板であり、これに対向するもう一方はカラーフィルター層が作り込まれたカラーフィルター基板である。

以下、図１乃至図４を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の液晶表示装置に用いるアレイ基板の平面図である。図１に示すように、本実施例の液晶表示装置に用いるアレイ基板１は、液晶を滴下しパネル表示部となるパネル領域４を形成するための第１のシ−ル枠（ここでは、４つの例を示す）２と、その外側に切り欠きなく全体を閉じ且つ第１のシ−ル枠２を含む大きな１つの第２のシ−ル枠３とを形成している。また、パネル領域４を形成するための第１のシ−ル枠２は、液晶を滴下する領域であり、表示装置の表示部となる一方、第２のシ−ル枠３は表示部外であるものの、ここにも液晶が滴下される。

かかるアレイ基板１において、第１のシ−ル枠２の間には、シール中央通路５が形成され、第１のシ−ル枠２および第２のシ−ル枠３の間には、シール外周通路６が形成される。また、前述した従来例（図５）においては、第２のシール枠の４隅を切り欠いていたが、本実施例では、シール中央通路５およびシール外周通路６にも、液晶を滴下するので、その流出を防止するため、４隅を切り欠く事無く、全体を閉じている。なお、パネル領域４を形成するための第１のシール枠２は、上述したように、４つの例を示すが、１個であっても良い。

図２は本発明における液晶表示装置の製造ステップを説明するフロー図である。図２に示すように、上左半分はアレイ基板１の製造フローであり、上右半分は図１において図示省略したカラーフィルター（ＣＦ）基板の製造フローである。

しかる後、アレイ基板にはシール材を塗布し、パターニングする（シールディスペンス）。このパターニングの内容は、パネル表示部の周辺を閉曲線状にシールするための第１のシール枠２を形成し、さらにその第１のシール枠２を内包するように、パネル内部をより一層真空にするため、全体を閉じて形成した第２のシール枠３を形成する。このシールを形成する方法は、シールディスペンサー装置を用いて描画する。一方、ＣＦ基板には、スペーサ材を散布する。

次に、アレイ基板上の第１シール枠２の内側（パネル表示部）および第２シール枠３の内側（パネル表示部外）に、液晶を必要量滴下する。この第２シール枠３の内側は、シール中央通路５とシール外周通路６である。この液晶の滴下は、液晶専用のディスペンサー装置を使用する。要するに、表示面および非表示面に必要な液晶量をそれぞれ予め計算しておき、第１シール枠２の内側および第２シール枠３の内側、すなわち表示面および非表示面上に滴下する。また、ＣＦ基板は、電気炉で昇温し、散布したスペーサを固着させる。

これら液晶の滴下とスペーサの固着とが完了すると、両基板共に真空チャンバー内に移送する。この真空チャンバー内では、真空引きを行い、チャンバー内を（１／１００）Ｐａ（パスカル）程度まで減圧する。これら両基板は、真空雰囲気中で第１のシール枠２，第２のシール枠３を介し貼り合わされる。なお、この時のシールの硬化は、仮硬化の状態にある。

次に、真空チャンバーを開放（真空破壊）し、貼り合わされた状態の両基板をチャンバーより取り出す。ついで、両基板を電気炉で昇温し、仮硬化の状態のシール枠２，３を本硬化させる。

さらに、シート状態にある両基板を個々のパネルに切断し、パネル洗浄を行った後、偏向板貼り付けなどのパネル後工程を実施する。以上は、液晶表示装置の製造フローであるが、つぎに具体的な製造ステップを図１のＡ−Ａ断面を参照して説明する。

図３（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明における製造ステップを工程順に示す液晶表示パネルの断面図であり、図１のＡ−Ａ線での断面を想定している。

まず、図３（ａ）に示すように、この液晶表示パネルは、アレイ基板１に第１シール枠２と第２シール枠３が形成され、ＣＦ基板８を貼り合わせる前に、第１シール枠２の内側および第１シール枠２，第２シール枠３の間、すなわち中央通路５や周辺通路６によって形成される空間に、液晶７を滴下充填する。この液晶滴下は、時間短縮にウエイトを置くときは同時に行うこともでき、また両基板の平行性にウエイトを置くときは別個に行うこともできる。

ついで、図３（ｂ）に示すように、ＣＦ基板８を真空チャンバ内部でアレイ基板１に重ね合わせる。しかる後、真空チャンバー内で真空引きを行い、両基板を貼り合わせる（真空中）。このとき、シール間は、液晶で充填され、空間部がなくなるため、中央部で潰れるという問題は解消される。

さらに、図３（ｃ）に示すように、両基板をチャンバーより取り出し、シール本硬化を行う（大気中）。

次に、図３（ｄ）に示すように、シール本硬化を行った後にパネル切断を行うと、シール中央通路およびシール外周通路の双方に液晶７が残存した状態でパネルは切断されることになる。

さらに、図３（ｅ）に示すように、パネル洗浄を行うと、通路内に残存した液晶７が流され，両基板のギャップが均一な液晶表示部が得られる。

図４は本発明における液晶表示装置の具体例を説明するアレイ基板の平面図である。図４に示すように、ここでは、基板サイズ（Ｌ１，Ｌ２）がそれぞれＬ１＝４６５ｍｍ、Ｌ２＝３６０ｍｍで、表示面サイズ（Ｌ３，Ｌ４）がそれぞれＬ３＝２１６．９ｍｍ、Ｌ４＝１６２．９ｍｍの４面取り製品を例にとり、液晶パネルの製造手順に従い説明する。

まず、図２の製造フローにおいて、両基板の洗浄工程からラビング洗浄までの工程と、真空チャンバー内への移送工程からパネル後工程までは、液晶注入方式、液晶滴下方式とも同様であるので、説明を省略する。

この具体例では、アレイ基板１にシールパターンを描画する。その際の第１シ−ル枠２のサイズは、上述したように、Ｌ３＝２１６．９ｍｍ、Ｌ４＝１６２．９ｍｍで４面描画する。本実施例では、さらにそれらを囲むように、第２シール（Ｌ９，Ｌ１０）３を描画する。この第２シール３のサイズはそれぞれＬ９＝４５１．８ｍｍ、Ｌ１０＝３３９．５ｍｍである。ただし、寸法はシール幅の中心位置とする。

次に、アレイ基板１に液晶７を滴下する。滴下する場所は、第１シール枠２のパターン内側に必要量（約１５９立方ｍｍ×４面）滴下する。また、ＣＦ基板は電気炉で昇温し、散布したスペーサを固着させる。同様に、第１シール枠２と第２シール枠３の間にも必要量だけ（約５４立方ｍｍ）滴下する。この結果、通路５を形成するＬ５，Ｌ６は、Ｌ５＝７．６ｍｍ、Ｌ６＝５．６ｍｍであり、また通路６を形成するＬ７，Ｌ８は、Ｌ７＝５．２ｍｍ、Ｌ８＝４．１ｍｍである。さらに、アレイ基板１の外周と第２シール枠３との距離Ｌ１１，Ｌ１２は、それぞれＬ１１＝６．６ｍｍ、Ｌ１２＝１０．２ｍｍである。ただし、括弧内の液晶量はシール幅（横幅）０．７ｍｍ、セルギャップ（高さ：基板１，８間の距離）０．００４５ｍｍとしたときの値である。

このように、本実施例によれば、第１シールパターンと第２シールパターンとの間にも液晶材等の液体を封入することにより、重ねあわせ後のガラス基板にできるギャップ不均一を緩和あるいは抑制することができる。

また、本発明は、上述した実施例の他に、何らかの原因、例えば液晶表示装置の構造上の原因などにより、パネル領域の周辺部にギャップ不均一な個所を生じたときには、第１シールパターンと第２シールパターンとの間に封入する液晶材の量を調整することにより、周辺部ギャップの不均一さを制御することも可能である。具体的には、シール中央通路に滴下する液晶の量よりも、シール外周通路に滴下する液晶の量を少なくする事により、ギャップの調整を行うこともできる。

本発明はアクティブマトリックス型の表示装置や携帯電話端末装置の表示部に用いられる液晶表示装置およびその製造方法に適用することができる。

本発明の液晶表示装置に用いるアレイ基板の平面図である。本発明における液晶表示装置の製造ステップを説明するフロー図である。本発明における製造ステップを工程順に示す液晶表示パネルの断面図である。本発明における液晶表示装置の具体例を説明するアレイ基板の平面図である。従来の液晶表示装置に用いるアレイ基板の平面図である。従来の一例を説明する液晶表示装置の製造フロー図である。図５のＡ−Ａ断面と図６における製造ステップを工程順に示す液晶表示パネルの断面図である。

符号の説明

１アレイ基板
２第１シール（枠）
３第２シール（枠）
４パネル領域
５シール中央通路
６シール外周通路
７液晶
８カラーフィルター（ＣＦ）基板

Claims

アレイ基板に配向膜を形成し、ラビングを実施して前記配向膜に方向性を付けた後、前記アレイ基板にパネル領域となる１個の第１のシール枠を形成する工程と、前記第１のシール枠の外側に全体を閉じた第２のシール枠を形成する工程と、前記第１のシール枠の内部と，前記第１のシール枠と前記第２のシール枠との間の外周通路とに液晶を滴下する工程と、前記液晶を滴下された前記アレイ基板とカラーフィルター基板を真空雰囲気中で貼り合わせる工程と、前記真空雰囲気を解除し、前記第１のシール枠および前記第２のシール枠を本硬化させた後、前記パネル領域に切断し、洗浄する工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
アレイ基板に配向膜を形成し、ラビングを実施して前記配向膜に方向性を付けた後、前記アレイ基板にパネル領域となる複数個の第１のシール枠を形成する工程と、前記複数個の第１のシール枠の外側に全体を閉じた第２のシール枠を形成する工程と、前記第１のシール枠の内部と，前記第１のシール枠間に形成される中央通路と，複数個の前記第１のシール枠と前記第２のシール枠との間の外周通路とに液晶を滴下する工程と、前記液晶を滴下された前記アレイ基板とカラーフィルター基板を真空雰囲気中で貼り合わせる工程と、前記真空雰囲気を解除し、前記第１のシール枠および前記第２のシール枠を本硬化させた後、前記パネル領域に切断し、洗浄する工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
前記中央通路および前記外周通路に滴下された液晶は、前記真空雰囲気中でも前記第２のシール枠の内部に留まっていることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
前記液晶の滴下は、表示部を形成する前記パネル領域と表示部外になる通路とに、同時に滴下されることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
アレイ基板およびカラーフィルター基板をそれぞれ洗浄し、乾燥させる工程と、前記アレイ基板および前記カラーフィルター基板に配向膜を塗布印刷する工程と、前記両基板の前記配向膜を焼成する工程と、前記両基板に方向性を付けるためのラビングを行う工程と、前記両基板に対してラビング洗浄を行い、乾燥させる工程と、前記アレイ基板に対し、表示部となる第１のシール枠および前記第１のシール枠全てを囲む第２のシール枠を形成する工程と、前記第１のシール枠の内部と前記第１のシール枠の外部且つ前記第２のシール枠内部の領域に液晶を滴下する工程と、前記カラーフィルター基板にスペーサを散布し、固着させる工程と、前記両基板をそれぞれ真空チャンバー内に移送する工程と、前記真空チャンバー内で真空引きし、前記両基板を貼り合わせる工程と、前記真空チャンバーの真空破壊を行い、貼り合わせた前記両基板を取り出す工程と、前記アレイ基板における前記第１，第２のシール枠の本硬化を行う工程と、貼り合わせた前記両基板をパネル領域ごとに切断する工程と、切断した前記パネル領域の周囲に残存する液晶を洗浄する工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。