JP2012185452A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封止材の液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分に、シール材と接触していない部分ができ、封止材の接着強度が劣化するのを防止する。
【解決手段】一対の基板と、前記一対の基板の周辺に設けられたシール材と、前記一対の基板と前記シール材との間に封入される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、前記シール材の一部には、液晶封入口が形成されており、前記シール材の直線状の本体部と前記液晶封入口との間の連結部は、前記液晶表示パネルの外側に折り曲げられ、前記シール材の連結部の間隔は、前記液晶表示パネルの内側に向かって広がっており、前記液晶封入口を封止する封止材を有し、前記封止材は、前記液晶表示パネルの内部にまで入り込んでおり、前記封止材の前記液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分で、前記シール材の連結部と対向する部分は、全面にわたって前記シール材の連結部と接着されている。
【選択図】図９

Description

本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に係わり、特に、液晶表示パネルの液晶封入口を紫外線硬化樹脂で封止する際に有効な技術に関する。

良く知られているように、液晶表示パネルは、第１基板と第２基板の一対の基板と、第１基板と第２基板の周辺に設けられたシール材と、第１基板と第２基板とシール材との間に封入される液晶とを有する。
そして、シール材の一部には、液晶封入口が形成されており、この液晶封入口は、紫外線硬化樹脂からなる封止材で封止される。

特開２００８−３０４４９６号公報

前述したように、液晶表示パネルの液晶封入口は、紫外線硬化樹脂からなる封止材で封止されるが、この紫外線硬化樹脂は、液晶表示パネルの内部にまで入り込んでいる。
そして、紫外線硬化樹脂からなる封止材は、紫外線を照射して硬化されるが、液晶表示パネルの内部にまで入り込んだ紫外線硬化樹脂は硬化速度が遅いため、硬化前に、紫外線硬化樹脂における液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分に液晶が逆流し、紫外線硬化樹脂における液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分に、シール材と接触していない部分ができ、封止材の接着強度が劣化するという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液晶表示装置において、封止材の液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分に、シール材と接触していない部分ができ、封止材の接着強度が劣化するのを防止することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルは、一対の基板と、前記一対の基板の周辺に設けられたシール材と、前記一対の基板と前記シール材との間に封入される液晶とを有する液晶表示装置であって、前記シール材の一部には、液晶封入口が形成されており、前記シール材の直線状の本体部と前記液晶封入口との間の連結部は、前記液晶表示パネルの外側に折り曲げられ、前記シール材の連結部の間隔は、前記液晶表示パネルの内側に向かって広がっており、前記液晶封入口を封止する封止材を有し、前記封止材は、前記液晶表示パネルの内部にまで入り込んでおり、前記封止材の前記液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分で、前記シール材の連結部と対向する部分は、全面にわたって前記シール材の連結部と接着されている。
（２）（１）において、前記一対の基板の一方の基板上には絶縁膜が形成されており、前記絶縁膜は、前記液晶封入口が形成される領域と一定の間隔をおいて形成されており、前記絶縁膜の前記液晶封入口が形成される側の端部と前記一方の基板との間に、段差を有する。
（３）（１）において、前記絶縁膜の膜厚をｄ１、液晶の厚みをｄ２とするとき、２／３≦ｄ１／ｄ２〜≦１／２を満足する。
（４）（１）において、前記液晶封入口は、前記一対の基板側の幅よりも、中央部の幅が広い。

（５）一対の基板と、前記一対の基板の周辺に設けられたシール材と、前記一対の基板と前記シール材との間に封入される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、前記シール材の一部には、液晶封入口が形成されており、前記シール材の直線状の本体部と前記液晶封入口との間の連結部は、前記液晶表示パネルの外側に折り曲げられ、前記シール材の連結部の間隔は、前記液晶表示パネルの内側に向かって広がっており、前記液晶封入口を封止する封止材を有し、前記封止材は、前記液晶表示パネルの内部にまで入り込んでいる液晶表示装置の製造方法であって、前記一対の基板の周辺に、一部に前記液晶封入口が形成されるようにシール材を形成する工程と、前記一対の基板と前記シール材との間に液晶を封入する工程と、光硬化性樹脂が、前記液晶表示パネルの内部にまで入り込むように、前記液晶封入口に光硬化性樹脂を塗布する工程と、記液晶表示パネルに対して上下方向から光を照射できる光源を使用し、前記光硬化性樹脂を硬化して前記液晶封入口を封止する工程とを有する。
（６）（５）において、前記一対の基板の一方の基板上には絶縁膜が形成されており、前記絶縁膜は、前記液晶封入口が形成される領域と一定の間隔をおいて形成されており、前記絶縁膜の前記液晶封入口が形成される側の端部と前記一方の基板との間に、段差を有し、前記液晶封入口を封止する工程において、前記一対の基板の一方の基板側から光を照射する。
（７）（６）において、前記光源は、ファイバー光源であり、前記液晶封入口を封止する工程において、ファイバー光源を使用し、前記一対の基板の一方の基板側から光を照射する。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の液晶表示装置によれば、封止材の液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分に、シール材と接触していない部分ができ、封止材の接着強度が劣化するのを防止することが可能となる。

本発明の前提となる液晶表示パネルの概略断面構造を示す要部断面図である。 本発明の実施例の液晶表示パネルの、主にシール材と、液晶注入口と、封止材と説明するための図である。 図２のＡ−Ａ’切断線に沿った断面構造を示す断面図であり、シール材近傍の断面構造を示す断面図である。 従来の液晶表示パネルにおける封止方法を説明するための図である。 従来の液晶表示パネルの封止工程における紫外線照射方法を説明するための図である。 従来の液晶表示パネルの液晶封入口の一例を説明するための図である。 図６のＢ−Ｂ’切断線に沿った断面構造を示す断面図である。 従来の液晶表示パネルの液晶封入口の他の例を説明するための図である。 本実施例の発明の液晶表示パネルの封止工程における紫外線照射方法を説明するための図である。 本実施例の発明の液晶表示パネルの液晶封入口を説明するための図である。 本実施例の発明の液晶表示パネルの封止工程における紫外線照射方法の他の例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は、本発明の特許請求の範囲の解釈を限定するためのものではない。
［本発明の前提となる液晶表示パネルの構造］
図１は、本発明の前提となる液晶表示パネルの概略断面構造を示す要部断面図である。
本発明の前提となる液晶表示パネルでは、液晶層（ＬＣ）を挟んで、第１基板（ＳＵＢ１；ＴＦＴ基板ともいう。）と、第２基板（ＳＵＢ２；ＣＦ基板ともいう。）とが設けられる。図１に示す液晶表示パネルでは、第２基板（ＳＵＢ２）の主表面側が観察側となっている。
図１に示すように、第１基板（ＳＵＢ１）の液晶層側には、第１基板（ＳＵＢ１）から液晶層（ＬＣ）に向かって順に、走査線（ゲート線ともいう）（ＧＬ）、ゲート絶縁膜（ＧＩ）、半導体層（ａ−Ｓｉ）、映像線（ドレイン線ともいう）（ＤＬ）およびソース電極として機能する導電層（ＳＤ）、層間絶縁膜（ＰＡＳ３）、層間絶縁膜（ＰＡＳ２）、対向電極（ＣＴ；共通電極ともいう）、層間絶縁膜（ＰＡＳ１）、画素電極（ＰＸ）、第１配向膜（ＡＬ１）が形成される。なお、第１基板（ＳＵＢ１）の外側には第１偏光膜（ＰＯＬ１）が配置される。
また、走査線（ＧＬ）の一部（ゲート電極）、ゲート絶縁膜（ＧＩ）、半導体層（ａ−Ｓｉ）、映像線（ＤＬ）の一部（ドレイン電極）および導電層（ソース電極）（ＳＤ）で薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する。
第２基板（ＳＵＢ２）の液晶層側には、第２基板（ＳＵＢ２）から液晶層（ＬＣ）に向かって順に、ブラックマトリクス（遮光膜；ＢＭ）、赤・緑・青のカラーフィルタ（ＦＩＲ）、平坦化膜（ＯＣ）、第２配向膜（ＡＬ２）が形成される。なお、第２基板（ＳＵＢ２）の外側には第２偏光膜（ＰＯＬ２）が配置される。
また、図１に示す液晶表示パネルでは、対向電極（ＣＴ）は面状に形成され、画素電極（ＰＸ）は、複数のスリットを有する電極とされる。

［実施例］
図２は、本発明の実施例の液晶表示パネルの、主にシール材（ＳＬ）と、液晶注入口１１と、封止材１０と説明するための図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図である。
図２（ａ）に示すように、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）とを接着するシール材（ＳＬ）は、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）の周辺に形成される。シール材（ＳＬ）の一部（ここでは、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）の２つの短辺の中の、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）とが重なっている側の短辺の一部）には、液晶封入口１１が形成される。この液晶封入口１１は、封止材１０で封止される。
第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）の２つの短辺の中の液晶封入口１１が形成される側の短辺において、シール材（ＳＬ）は、直線状の本体部（ＳＬａ）と、直線状の本体部（ＳＬａ）と液晶封入口１１との間の連結部（ＳＬｂ）とで構成される。そして、シール材（ＳＬ）の連結部（ＳＬｂ）は、液晶表示パネルの外側に折り曲げられ、シール材（ＳＬ）の連結部（ＳＬｂ）の間隔は、液晶表示パネルの内側に向かって広がっている。
ここで、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）は、例えば、ガラス基板、プラスチック基板などの透明な基板で構成され、シール材（ＳＬ）はエポキシ系樹脂など構成され、さらに、封止材１０は、紫外線硬化樹脂で構成される。なお、図１（ａ）において、ＥＰＸは画素形成領域を示す。
図３は、図２のＡ−Ａ’切断線に沿った断面構造を示す断面図であり、シール材（ＳＬ）近傍の断面構造を示す断面図である。
図３に示すように、シール材（ＳＬ）は、液晶層（ＬＣ）の厚み方向の中間部において、シール幅が最も狭くなっている。さらに、層間絶縁膜（ＰＡＳ２）がシール材（ＳＬ）の近傍まで形成されている。図３では、層間絶縁膜（ＰＡＳ２）の端部と、シール材（ＳＬ）との間の間隔（図３のＷ１）は、約０．５ｍｍとされる。また、層間絶縁膜（ＰＡＳ２）の膜厚は、約２μｍであり、液晶層（ＬＣ）の厚みが、約３〜４μｍであるので、層間絶縁膜（ＰＡＳ２）の膜厚をｄ１、液晶層（ＬＣ）の厚みをｄ２とするとき、２／３≦ｄ１／ｄ２〜≦１／２となる。

始めに従来の液晶表示パネルにおける封止方法を説明する。
液晶封入口１１から、シール材（ＳＬ）で囲まれた第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）の間に液晶を注入した後、図４（ａ）に示すように、液晶表示パネルに力Ｆを加え、液晶表示パネルを加圧した状態で、液晶封入口１１に、封止材１０を構成する紫外線硬化樹脂を塗布し、その後、図４（ｂ）に示すように、液晶表示パネルを減圧する。そのため、封止材１０を構成する紫外線硬化樹脂の一部は、液晶表示パネルの内部に吸い込まれ、液晶表示パネルの内部にまで入り込む。
次に、図５に示すように、液晶表示パネル（ＬＣＤ）を多段に重ねて、ファイバー式光源３０を使用し、封止材１０を構成する紫外線硬化樹脂を硬化して、液晶注入口１０を封止する。
しかしながら、紫外線硬化樹脂における液晶表示パネル（ＬＣＤ）の内部に入り込んだ部分には、間接的に封止材１０の塗布側から紫外線が照射されるのみであるので、紫外線硬化樹脂における液晶表示パネル（ＬＣＤ）の内部に入り込んだ部分は、他の部分よりも、硬化速度が遅くなり、硬化前に液晶が逆流し、封止材１０にリーク部が発生する。
以下のこの点について、詳細に説明する。

図６は、従来の液晶表示パネルの液晶封入口を説明するための図であり、図２（ａ）のＡで囲んだ部分を拡大して示す図である。図７は、図６のＢ−Ｂ’切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
図６において、１３は、前述したリーク部である。即ち、リーク部１３は、封止材１０における液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分と、シール材（ＳＬ）の連結部（ＳＬｂ）との間に液晶が逆流し、封止材１０における液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分と、シール材（ＳＬ）の連結部（ＳＬｂ）とが接着されていない部分である。
なお、図７に示すように、リーク部１３の幅は、液晶層（ＬＣ）の厚み方向の中央部で最も大きくなっている。
このように、従来の液晶表示パネルでは、リーク部１３が形成されることにより、封止材１０の接着強度が低下し、後工程の落下試験などにおいて、封止材１０が、液晶表示パネルから剥離するという問題点があった。
なお、図６では、リーク部１３の先端が、液晶封入口１１の先端（第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）の端部）まで形成される場合について説明したが、実際の製品では、図８に示すように、先端が、液晶封入口１１の先端までは到達することないが、リーク部１３は必ず形成される。
ここで、液晶が逆流する理由は、図４（ｂ）に示すように、液晶表示パネルを減圧した時点で、液晶も液晶表示パネルの内部に吸い込まれるが、紫外線を照射する時点が、前述した液晶表示パネルの減圧状態が解消されるためと推測される。
この逆流は、図３のＡに示すように、層間絶縁膜（ＰＡＳ２）と第１基板（ＳＵＢ１）との段差が大きい程発生しやすい。

図６において、２０は、第２基板（ＳＵＢ２）上に形成されるブラックマトリクス（遮光膜；ＢＭ）の境界を示し、ブラックマトリクス（遮光膜；ＢＭ）は、第２基板（ＳＵＢ２）上で、図６の直線２０よりも内側の領域に形成される。
また、図６に示すように、層間絶縁膜（ＰＡＳ２）の端部と、液晶封入口１１の先端（第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）の端部）との間には、約１ｍｍ程度の間隔（図３のＷ２）があり、この部分は、第２基板（ＳＵＢ２）がガラス基板等の透明基板の場合には透明の領域（以下、透明領域）となる。
本実施例では、図９に示すように、封止材１０を構成する紫外線硬化樹脂の硬化工程において、第１基板（ＳＵＢ１）の下側から斜め方向に紫外線を照射し、前述の透明領域を介して、封止材１０を構成する紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することを特徴とする。
そのため、本実施例では、紫外線硬化樹脂における液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分には、間接的に封止材１０の塗布側からのみでなく、液晶表示パネルの下側からも紫外線が照射されるので、紫外線硬化樹脂における液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分の硬化速度が早くなる
その結果、図１０に示すように、封止材１０における、液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分に、リーク部が生じるのを防止することが可能となる。

なお、本実施例では、図１１に示すように、ランプ式光源３１を使用し、封止材１０を構成する紫外線硬化樹脂を硬化するようにしてもよい。
この場合でも、紫外線硬化樹脂における液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分には、間接的に封止材１０の塗布側からのみでなく、液晶表示パネルの下側からも紫外線が照射されるので、紫外線硬化樹脂における液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分の硬化速度が早くなる
その結果、図１０に示すように、封止材１０における、液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分に、リーク部が生じるのを防止することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

１０ 封止材
１１ 液晶封入口
１３ リーク部
３０ ファイバー式光源
３１ ランプ式光源
ＬＣＤ 液晶表示パネル
ＳＵＢ１ 第１基板
ＳＵＢ２ 第２基板
ＴＦＴ 薄膜トランジスタ
ＬＣ 液晶層
ＧＬ 走査線（ゲート線）
ＧＩ ゲート絶縁膜
ａ−Ｓｉ 半導体層
ＤＬ 映像線（ドレイン線）
ＳＤ 導電層
ＰＡＳ１，ＰＡＳ２，ＰＡＳ３ 層間絶縁膜
ＣＴ 対向電極（共通電極）
ＰＸ 画素電極
ＡＬ１ 第１配向膜
ＡＬ２ 第２配向膜
ＰＯＬ１ 第１偏光膜
ＰＯＬ２ 第２偏光膜
ＢＭ ブラックマトリクス（遮光膜）
ＦＩＲ 赤・緑・青のカラーフィルタ
ＯＣ 平坦化膜
ＳＬ シール材
ＳＬａ 本体部
ＳＬｂ 連結部
ＥＰＸ 画素形成領域

Claims (7)

1. 液晶表示パネルを備え、
   前記液晶表示パネルは、一対の基板と、
   前記一対の基板の周辺に設けられたシール材と、
   前記一対の基板と前記シール材との間に封入される液晶とを有する液晶表示装置であって、
   前記シール材の一部には、液晶封入口が形成されており、
   前記シール材の直線状の本体部と前記液晶封入口との間の連結部は、前記液晶表示パネルの外側に折り曲げられ、前記シール材の連結部の間隔は、前記液晶表示パネルの内側に向かって広がっており、
   前記液晶封入口を封止する封止材を有し、
   前記封止材は、前記液晶表示パネルの内部にまで入り込んでおり、
   前記封止材の前記液晶表示パネルの内部に入り込んだ部分で、前記シール材の連結部と対向する部分は、全面にわたって前記シール材の連結部と接着されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記一対の基板の一方の基板上には絶縁膜が形成されており、
   前記絶縁膜は、前記液晶封入口が形成される領域と一定の間隔をおいて形成されており、
   前記絶縁膜の前記液晶封入口が形成される側の端部と前記一方の基板との間に、段差を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記絶縁膜の膜厚をｄ１、液晶の厚みをｄ２とするとき、２／３≦ｄ１／ｄ２〜≦１／２を満足することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶封入口は、前記一対の基板側の幅よりも、中央部の幅が広いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 一対の基板と、
   前記一対の基板の周辺に設けられたシール材と、
   前記一対の基板と前記シール材との間に封入される液晶とを有する液晶表示パネルを備え、
   前記シール材の一部には、液晶封入口が形成されており、
   前記シール材の直線状の本体部と前記液晶封入口との間の連結部は、前記液晶表示パネルの外側に折り曲げられ、前記シール材の連結部の間隔は、前記液晶表示パネルの内側に向かって広がっており、
   前記液晶封入口を封止する封止材を有し、
   前記封止材は、前記液晶表示パネルの内部にまで入り込んでいる液晶表示装置の製造方法であって、
   前記一対の基板の周辺に、一部に前記液晶封入口が形成されるようにシール材を形成する工程と、
   前記一対の基板と前記シール材との間に液晶を封入する工程と、
   光硬化性樹脂が、前記液晶表示パネルの内部にまで入り込むように、前記液晶封入口に光硬化性樹脂を塗布する工程と、
   前記液晶表示パネルに対して上下方向から光を照射できる光源を使用し、前記光硬化性樹脂を硬化して前記液晶封入口を封止する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
6. 前記一対の基板の一方の基板上には絶縁膜が形成されており、
   前記絶縁膜は、前記液晶封入口が形成される領域と一定の間隔をおいて形成されており、
   前記絶縁膜の前記液晶封入口が形成される側の端部と前記一方の基板との間に、段差を有し、
   前記液晶封入口を封止する工程において、前記一対の基板の一方の基板側から光を照射することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記光源は、ファイバー光源であり、
   前記液晶封入口を封止する工程において、ファイバー光源を使用し、前記一対の基板の一方の基板側から光を照射することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。

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