JP4381938B2 - 液晶表示パネル及びその検査方法並びにそれに用いる検査装置 - Google Patents

液晶表示パネル及びその検査方法並びにそれに用いる検査装置 Download PDF

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Description

本発明は、情報機器の表示部に用いられる液晶表示パネル及びその検査方法並びにそれに用いる検査装置に関する。
薄膜トランジスタ(TFT)をスイッチング素子として画素毎に備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、フラットパネルディスプレイの主流として注目され、製造歩留まりの向上や製品不良の低減、製造プロセスの簡略化等による低コスト化が求められている。アクティブマトリクス型のカラー液晶表示装置は、TFT等が形成されたTFT基板と、カラーフィルタ(CF)等が形成されたCF基板と、両基板間に封止された液晶とを有している。
ディップ式の真空注入法を用いた液晶表示装置の製造プロセスにおける基板貼合せ工程では、TFT基板とCF基板のいずれか一方の外周部にシール材を塗布形成し、加圧−加熱装置や真空加熱装置等の基板貼合せ装置を用いて両基板を加圧して貼り合わせ、所定のセルギャップを有する貼合せ基板を1枚毎に作製する。その後、液晶注入工程では、貼合せ基板間に液晶を注入し、液晶注入口を封止する。
しかし、近年の基板サイズの大型化に伴い、ディップ式の真空注入法では高精度のセルギャップ形成が困難であり、かつ液晶の注入に長時間を要するという問題が生じている。上記の問題を解決する方法として、滴下注入法(滴下貼合せ)がある。滴下注入法では、一方の基板の外周部全周にシール材を切れ目なく塗布し、当該基板又は他方の基板上に規定量の液晶を滴下する。続いて真空中で両基板を貼り合わせた後、大気圧中に戻すことにより液晶を充填する。その後シール材を硬化させる。滴下注入法を用いると、基板貼合せ及び液晶充填をほぼ同時に完了させることができ、液晶表示装置の製造工程が大幅に簡略化される。
滴下注入法を用いて作製される液晶表示パネルのセルギャップは、滴下される液晶量により決定される。両基板のいずれかに形成される柱状スペーサの高さが上記のセルギャップよりも高いと、液晶表示パネル内に気泡(真空気泡)が発生する。柱状スペーサの高さには種々の要因によりばらつきが生じるため、気泡の発生を完全に防ぐのは困難である。一般に、気泡は表示領域外の額縁領域に発生する傾向があるが、額縁領域に気泡が生じた液晶表示パネルは、低温になると表示領域内にも気泡が発生するため不良パネルとなる。したがって、液晶表示パネルの額縁領域の気泡の有無を工程内で検査する必要がある。
また、滴下注入法を用いた液晶充填工程では、基板貼合せ及び液晶充填が同時に行われるため、未硬化のシール材と液晶とが接触する。シール材の未硬化成分が液晶と長時間接触したり、その状態で高温に曝されたりすると液晶が汚染されてしまう。このため、滴下注入法を用いる場合のシール材には、一般に熱硬化性樹脂は用いられず、紫外光(UV光)照射により速やかに硬化する光硬化性樹脂が用いられている。UV光は、光を遮光してしまう金属配線の形成されていないCF基板側から照射される。CF基板の額縁領域には遮光膜(BM)が形成されているため、シール材はBMより外側に塗布される。しかしながら、シール材塗布工程における基板の位置合わせずれ等により、BMとシール材とが重なってしまう場合がある。BMとシール材とが一部でも重なっていると、その部分のシール材にUV光が照射されず、シール未硬化による液晶汚染が発生してしまう。したがって、塗布されたシール材がBMと重なっているか否かを工程内で検査する必要がある。
このように、滴下注入法を用いて作製される液晶表示パネルでは、気泡の有無、及びシール材とBMとが重なっているか否か、という額縁領域における2項目の工程内検査が重要になる。しかしながら、これらの2項目の検査は熟練の検査者の目視に頼らざるを得ない。このため、全数検査を行う場合には検査工程が極めて大きい負荷となり、液晶表示パネルの製造工程の煩雑化及び製造コストの増加の原因になってしまうという問題が生じる。
特開2003−280031号公報
本発明の目的は、額縁領域を容易に検査できる液晶表示パネル及びその検査方法並びにそれに用いる検査装置を提供することにある。
上記目的は、外周部の全周に切れ目なく塗布されたシール材を介して貼り合わされた一対の基板と、前記一対の基板間に封止された液晶と、前記一対の基板の表示領域より外側であって前記シール材の形成領域より内側に配置された枠状の額縁領域と、前記一対の基板の一方の前記額縁領域に形成された第1の導電膜と、前記一対の基板の他方に形成され、前記液晶を介して前記第1の導電膜に対向する第2の導電膜とを有することを特徴とする液晶表示パネルによって達成される。
本発明によれば、額縁領域を容易に検査できる液晶表示パネル及びその検査方法並びにそれに用いる検査装置を実現できる。
〔第1の実施の形態〕
本発明の第1の実施の形態による液晶表示パネル及びその検査方法並びにそれに用いる検査装置について図1乃至図5を用いて説明する。図1は、本実施の形態による液晶表示パネル1の概略構成を示している。図2は、図1のA−A線で切断した液晶表示パネル1の断面構成を示している。図1及び図2に示すように、液晶表示パネル1は、対向配置されたTFT基板2及びCF基板4と、両基板2、4間に封止され、例えば負の誘電率異方性を有するVA(Vertically Aligned)モードの液晶6とを備えている。TFT基板2は、ガラス基板10上の画素毎に形成された画素電極16やTFT(図示せず)を有している。CF基板4は、ガラス基板11上に形成された共通電極42やCF(図示せず)を有している。画素電極16等が形成された表示領域αの外側(図2では右側)には、表示領域αを囲む枠状の額縁領域βが配置されている。CF基板4上の額縁領域βには、光を遮光するBM48が枠状に形成されている。TFT基板2及びCF基板4は、光硬化型(例えば紫外線硬化型)のシール材(メインシール)56を介して貼り合わされている。シール材56は、TFT基板2上又はCF基板4上であってBM48の形成領域より外側の外周部全周に切れ目なく塗布されている。
BM48の形成領域より外側であってシール材56の形成領域より内側の額縁領域βには、TFT基板2上に形成された第1の導電膜30と、CF基板4上に形成され、液晶6を介して導電膜30に対向する第2の導電膜31とが配置されている。導電膜30は、例えば画素電極16と同一の形成材料で同時に形成され、いずれの画素電極16とも電気的に分離されている。導電膜30は、例えば表示領域αを囲む枠状に形成されている。導電膜31は、本例では共通電極42と同一の形成材料で共通電極42と一体的に形成されている。導電膜30、31の双方が形成された領域は、額縁領域βでの気泡の有無を検査する際に用いられる検査領域になっている。
TFT基板2上には、第1の端子部32及び第2の端子部33が設けられている。端子部32は導電膜30に電気的に接続され、端子部33は不図示のトランスファを介してCF基板4側の導電膜31(及び共通電極42)に電気的に接続されている。これにより、検査領域の液晶6に所望の電圧を印加できるようになっている。
また、TFT基板2及びCF基板4を挟んで、一対の偏光板86、87(図1では図示せず)がクロスニコルに配置されている。偏光板86、87は、表示領域αの全域と、額縁領域βのうち少なくとも検査領域とに配置されている。本例ではVAモードの液晶6が用いられているため、液晶表示パネル1はノーマリーブラックモードとなる。
次に、液晶表示パネル1の額縁領域βにおける気泡の有無を検査する方法について説明する。この検査は、例えば通常のパネル点灯表示検査とほぼ同時に行われる。パネル後方から光を照射したとき、検査領域の液晶6に電圧を印加していない状態では、液晶層のリタデーションがほぼ0であるので、気泡の有無に関わらず検査領域は黒表示となっている。
端子部32、33を介して導電膜30、31に所定の電圧を印加すると、検査領域の液晶6に電圧が印加され、液晶層のリタデーションが所定の値になる。これにより検査領域の光透過率が変化して、例えば白表示になる。しかし、気泡の生じている領域では、電圧が印加されても黒表示のまま、あるいは他の領域より輝度が低くなる。
図3は従来の液晶表示パネル1’の構成を示し、図4は図3のB−B線で切断した液晶表示パネル1’の断面構成を示している。図3及び図4に示すように、従来の液晶表示パネル1’の額縁領域βには図2に示すような導電膜30、31が形成されていない。このため、額縁領域βに一対の偏光板が配置されていても、額縁領域βでは気泡の有無に関わらず点灯表示検査の際に黒が表示されるため、気泡の有無の検査が困難であった。
これに対し、本実施の形態による液晶表示パネル1の額縁領域βには導電膜30、31が形成され、導電膜30、31が形成された検査領域の液晶6に電圧を印加できるようになっている。液晶6に電圧を印加することにより、検査領域内において気泡の存在する領域と気泡の存在しない領域との間で光透過率を異ならせることができるので、検査領域の表示状態に基づいて気泡の有無や気泡の大きさ等を検出できる。例えば、検査領域の気泡の大きさが所定の閾値を超える液晶表示パネルは、低温下では表示領域αにも気泡が発生すると判断され、不良パネルとして扱われる。ここで、従来の点灯表示検査では表示領域αのみが検査されるため、従来の点灯表示検査装置は額縁領域βまで検査できる構造を有していない。本実施の形態では表示領域αに加えて額縁領域βも検査するため、本実施の形態に用いる検査装置は、額縁領域βまで検査できるように検査領域の広い構造を有することが好ましい。
次に、本実施の形態による液晶表示パネルの検査方法の変形例及びそれに用いる検査装置について説明する。図5は、液晶表示パネル1の断面図と、本変形例に用いる検査装置の構成を示すブロック図とを併せて示している。図5に示すように、検査装置60は、検査領域の電気物性値を測定する電気物性値測定部64と、電気物性値測定部64を制御する制御部62とを有している。例えば電気物性値測定部64は、検査領域の導電膜30、31を両電極とし、検査領域の液晶6を誘電体とするコンデンサの電気容量を測定する。まず、導電膜30、31間に所定の電圧を印加する。電圧の印加を止めた後、電気物性値測定部64は、導電膜30(31)に蓄えられた電荷を検出することにより、コンデンサの電気容量を測定する。空気(真空気泡)の誘電率と液晶6の誘電率とは互いに異なるため、検査領域の気泡の有無によって電気容量は異なる。制御部62は、測定された電気容量と空気及び液晶6の誘電率とに基づいて、気泡の有無及び気泡の大きさ等を検出する。
本例では検査領域の電気物性値としてコンデンサの電気容量を測定しているが、検査領域の液晶6の電気抵抗を測定してもよい。空気の抵抗率と液晶6の抵抗率とは互いに異なるため、検査領域の気泡の有無によって電気抵抗は異なる。したがって、測定された電気抵抗と空気及び液晶6の抵抗率とに基づいて、気泡の有無及び気泡の大きさ等を検出することもできる。
以上のように、本実施の形態によれば、額縁領域における気泡の有無の検査が容易になるため、滴下注入法を用いた液晶表示パネルの製造工程の簡略化及び製造コストの削減を実現できる。
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施の形態による液晶表示パネル及びその検査方法について図6及び図7を用いて説明する。図6及び図7は、本実施の形態による液晶表示パネルを図1のA−A線に対応する位置で切断した断面構成を示している。図6はシール材とBMとが重なっていない状態を示し、図7はシール材とBMとが重なっている状態を示している。図6に示すように、本実施の形態による液晶表示パネル1は、TFT基板2上に形成された第1の導電膜34と、CF基板4上に形成された第2の導電膜35とを額縁領域βに有している。導電膜34は、基板面に垂直に見てBM48に重なるように、BM48の外側(図中右側)の端辺より内側に配置されている。導電膜35は、基板面に垂直に見てBM48に重なった領域とそれより外側の領域とに配置されている。例えばBM48及び導電膜34、35は、基板面に垂直に見ると少なくとも一部の領域で全て重なっている。導電膜34、35の双方が形成された領域は、シール材56とBM48とが重なっているか否かを検査する際に用いられる検査領域になっている。基板面に垂直に見て導電膜34の外側端辺とBM48の外側端辺とがほぼ重なるように配置すれば、シール材56とBM48とが重なっているか否かをより精度良く検出できる。本例では導電膜34をBM48の外側端辺より内側に配置しているが、導電膜34、35の少なくともいずれか一方がBM48の外側端辺より内側に配置されていればよい。
導電膜34は、例えば画素電極16と同一の形成材料で形成され、いずれの画素電極16とも電気的に分離されている。導電膜34は、例えば表示領域αを囲む枠状に形成されている。導電膜35は、本例では共通電極42と同一の形成材料で共通電極42と一体的に形成されている。なお図示していないが、TFT基板2上には、導電膜34に電気的に接続された端子部32と、導電膜35に電気的に接続された端子部33とが形成されている。
紫外線硬化型のシール材56とBM48とが重なっているか否かを検査する際には、図5に示したような検査装置60を用いて、検査領域の電気物性値(例えば電気容量)を測定する。シール材56の誘電率と液晶6の誘電率とは互いに異なるため、図6に示すように導電膜34、35間にシール材56が存在せずほぼ液晶6のみが存在する場合と、図7に示すように導電膜34、35間にシール材56が存在する場合とで電気容量は異なる。したがって、基板面に垂直に見てBM48に重なった領域に導電膜34(35)を形成しておけば、測定された電気容量とシール材56及び液晶6の誘電率とに基づいて、シール材56とBM48とが重なっているか否か及びその重なり幅を検出できる。例えば、導電膜34、35間に液晶6のみが存在する場合の検査領域の電気容量を予め基準値として測定しておく。検査領域の電気容量と基準値との差が所定の閾値を超える液晶表示パネルは、シール材56とBM48とが重なっているためシール未硬化による液晶汚染が発生していると判断され、不良パネルとして扱われる。
本例では検査領域の電気物性値として電気容量を測定しているが、検査領域の液晶6の電気抵抗を測定してもよい。シール材56の抵抗率と液晶6の抵抗率とは互いに異なるため、両導電膜34、35間にシール材56が存在するか否かによって電気容量は異なる。したがって、測定された電気抵抗とシール材56及び液晶6の抵抗率とに基づいて、シール材56とBM48とが重なっているか否か及びその重なり幅を検出できる。
また、導電性を有するシール材56を用いるか、あるいはシール材56に導電性物質を混入してもよい。こうすることにより、両導電膜34、35間にシール材56が存在すれば導電膜34、35間が短絡するため、シール材56とBM48とが重なっているか否かをより簡単に検出できる。
以上のように、本実施の形態によれば、シール材56とBM48とが重なっているか否かの検査が容易になるため、滴下注入法を用いた液晶表示パネルの製造工程の簡略化及び製造コストの削減を実現できる。
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態ではVAモードの液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、TN(Twisted Nematic)モード等の他の液晶表示装置にも適用できる。
また、上記実施の形態では透過型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、反射型や半透過型等の他の液晶表示装置にも適用できる。
上記実施の形態では、TFT基板2に対向して配置された基板上にCFが形成された液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、TFT基板2上にCFが形成された、いわゆるCF−on−TFT構造の液晶表示装置にも適用できる。
また、上記実施の形態ではアクティブマトリクス型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、単純マトリクス型の液晶表示装置にも適用できる。
以上説明した実施の形態による液晶表示パネル及びその検査方法並びにそれに用いる検査装置は、以下のようにまとめられる。
(付記1)
外周部の全周に切れ目なく塗布されたシール材を介して貼り合わされた一対の基板と、
前記一対の基板間に封止された液晶と、
前記一対の基板の表示領域より外側であって前記シール材の形成領域より内側に配置された枠状の額縁領域と、
前記一対の基板の一方の前記額縁領域に形成された第1の導電膜と、
前記一対の基板の他方に形成され、前記液晶を介して前記第1の導電膜に対向する第2の導電膜と
を有することを特徴とする液晶表示パネル。
(付記2)
付記1記載の液晶表示パネルにおいて、
前記第1及び第2の導電膜の双方は、前記表示領域内の画素毎に形成された画素電極と電気的に分離されていること
を特徴とする液晶表示パネル。
(付記3)
付記1又は2に記載の液晶表示パネルにおいて、
前記シール材の形成領域より外側に配置され、前記第1及び第2の導電膜とそれぞれ電気的に接続された第1及び第2の端子部をさらに有すること
を特徴とする液晶表示パネル。
(付記4)
外周部の全周に切れ目なく塗布された光硬化型のシール材を介して貼り合わされた一対の基板と、
前記一対の基板間に封止された液晶と、
前記一対の基板の表示領域より外側に配置された枠状の額縁領域と、
前記額縁領域に形成された遮光膜と、
前記一対の基板の一方に形成され、基板面に垂直に見て前記遮光膜に重なって配置された第1の導電膜と、
前記一対の基板の他方に形成され、基板面に垂直に見て前記遮光膜に重なって配置された第2の導電膜と
を有することを特徴とする液晶表示パネル。
(付記5)
付記4記載の液晶表示パネルにおいて、
前記第1及び第2の導電膜並びに前記遮光膜は、基板面に垂直に見て少なくとも一部の領域で全て重なっていること
を特徴とする液晶表示パネル。
(付記6)
付記4又は5に記載の液晶表示パネルにおいて、
前記第1及び第2の導電膜の少なくとも一方は、基板面に垂直に見て前記遮光膜の外側の端辺より内側に配置されていること
を特徴とする液晶表示パネル。
(付記7)
付記4乃至6のいずれか1項に記載の液晶表示パネルにおいて、
前記シール材は導電性を有すること
を特徴とする液晶表示パネル。
(付記8)
一対の基板の一方に液晶が滴下され、シール材を介して前記一対の基板が貼り合わされ、前記一対の基板を挟んで一対の偏光板が配置された液晶表示パネルの額縁領域の前記液晶に所定の電圧を印加し、
前記額縁領域での表示状態に基づいて、前記液晶表示パネル内の気泡の有無を検査すること
を特徴とする液晶表示パネルの検査方法。
(付記9)
一対の基板の一方に液晶が滴下され、シール材を介して前記一対の基板が貼り合わされた液晶表示パネルの額縁領域の電気物性値を測定し、
前記電気物性値に基づいて、前記液晶表示パネル内の気泡の有無を検査すること
を特徴とする液晶表示パネルの検査方法。
(付記10)
一対の基板の一方に液晶が滴下され、シール材を介して前記一対の基板が貼り合わされ、額縁領域に遮光膜を有する液晶表示パネルの前記額縁領域の電気物性値を測定し、
前記電気物性値に基づいて、前記シール材と前記遮光膜とが重なっているか否かを検査すること
を特徴とする液晶表示パネルの検査方法。
(付記11)
一対の基板の一方に液晶が滴下され、シール材を介して前記一対の基板が貼り合わされた液晶表示パネルを検査する液晶表示パネルの検査装置であって、
前記液晶表示パネルの額縁領域の電気物性値を測定する電気物性値測定部を有すること
を特徴とする液晶表示パネルの検査装置。
(付記12)
付記11記載の液晶表示パネルの検査装置において、
前記電気物性値測定部は、前記額縁領域の電気抵抗を測定すること
を特徴とする液晶表示パネルの検査装置。
(付記13)
付記11記載の液晶表示パネルの検査装置において、
前記電気物性値測定部は、前記額縁領域の電気容量を測定すること
を特徴とする液晶表示パネルの検査装置。
本発明の第1の実施の形態による液晶表示パネルの概略構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態による液晶表示パネルの概略構成を示す断面図である。 従来の液晶表示パネルの構成を示す断面図である。 従来の液晶表示パネルの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態による液晶表示パネルの検査方法の変形例及びそれに用いられる検査装置の構成を示す図である。 本発明の第2の実施の形態による液晶表示パネルの概略構成を示す断面図である。 本発明の第2の実施の形態による液晶表示パネルにおいてシール材とBMとが重なった状態を示す断面図である。
符号の説明
1 液晶表示パネル
2 TFT基板
4 CF基板
6 液晶
10、11 ガラス基板
16 画素電極
30、31、34、35 導電膜
32、33 端子部
42 共通電極
48 BM
56 シール材
60 検査装置
62 制御部
64 電気物性値測定部
86、87 偏光板

Claims (7)

  1. 外周部の全周に切れ目なく塗布されたシール材を介して貼り合わされた一対の基板と、
    前記一対の基板間に封止された液晶と、
    前記一対の基板の表示領域より外側であって前記シール材の形成領域より内側に配置された枠状の額縁領域と、
    前記額縁領域に枠状に形成された遮光膜と、
    前記一対の基板の一方の前記額縁領域に形成されて前記遮光膜の形成領域の外側に形成された第1の導電膜と、
    前記一対の基板の他方に形成され、前記液晶を介して前記第1の導電膜に対向する第2の導電膜と
    を有することを特徴とする液晶表示パネル。
  2. 請求項1記載の液晶表示パネルにおいて、
    前記第1及び第2の導電膜の双方は、前記表示領域内の画素毎に形成された画素電極と電気的に分離されていること
    を特徴とする液晶表示パネル。
  3. 請求項1又は2に記載の液晶表示パネルにおいて、
    前記シール材の形成領域より外側に配置され、前記第1及び第2の導電膜とそれぞれ電気的に接続された第1及び第2の端子部をさらに有すること
    を特徴とする液晶表示パネル。
  4. 一対の基板の一方に液晶が滴下され、シール材を介して前記一対の基板が貼り合わされた液晶表示パネルの額縁領域の前記液晶の電気抵抗を測定し、
    前記電気抵抗と空気の抵抗率と前記液晶の抵抗率とに基づいて、前記液晶表示パネル内の気泡の有無を検査すること
    を特徴とする液晶表示パネルの検査方法。
  5. 一対の基板の一方に液晶が滴下され、シール材を介して前記一対の基板が貼り合わされ、額縁領域に遮光膜を有する液晶表示パネルの前記額縁領域の前記液晶の電気容量又は抵抗値を測定し、
    前記電気容量と前記シール材の誘電率と前記液晶の誘電率とに基づいて、又は、前記電気抵抗と前記シール材の抵抗率と前記液晶の抵抗率とに基づいて、前記シール材と前記遮光膜とが重なっているか否かを検査すること
    を特徴とする液晶表示パネルの検査方法。
  6. 一対の基板の一方に液晶が滴下され、シール材を介して前記一対の基板が貼り合わされた液晶表示パネルを検査する液晶表示パネルの検査装置であって、
    前記液晶表示パネルの額縁領域の前記液晶の電気抵抗を測定する電気物性値測定部と、
    前記電気抵抗と空気の抵抗率と前記液晶の抵抗率とに基づいて、前記液晶表示パネル内の気泡の有無を検出する制御部と
    を有することを特徴とする液晶表示パネルの検査装置。
  7. 一対の基板の一方に液晶が滴下され、シール材を介して前記一対の基板が貼り合わされ、額縁領域に遮光膜を有する液晶表示パネルを検査する液晶表示パネルの検査装置であって、
    前記液晶表示パネルの前記額縁領域の前記液晶の電気容量又は抵抗値を測定する電気物性値測定部と、
    前記電気容量と前記シール材の誘電率と前記液晶の誘電率とに基づいて、又は、前記電気抵抗と前記シール材の抵抗率と前記液晶の抵抗率とに基づいて、前記シール材と前記遮光膜とが重なっているか否かを検出する制御部と
    を有することを特徴とする液晶表示パネルの検査装置。
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