(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透光性を有する２枚の基板を、該基板の板面の所定領域を取り巻くように配置されたシール材を介して貼り合わせ、前記シール材の内側に液晶層を構成してなる液晶装置の製造方法において、前記基板間隔を所定値に設定し、厚さΔｄのカラーフィルタを形成する場合に、少なくとも一方の前記基板の内面上における前記シール材の接する予定領域に支持層を形成することにより、前記カラーフィルタの有無に対応する実質的な液晶層の厚さｄの変化量が低減されるように構成するものであって、前記シール材として光硬化型の材料を用い、前記シール材の硬化処理時に照射する光を透過可能な素材によって前記支持層を構成することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記支持層を、前記基板の他の層形成工程と同時に同材質にて形成することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、前記支持層を前記カラーフィルタの一部として同時に形成することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項４】
少なくとも一方が透光性を有する２枚の基板を、該基板の板面の所定領域を取り巻くように配置されたシール材を介して貼り合わせ、前記シール材の内側に液晶層を構成してなる液晶装置の製造方法において、前記基板間隔を所定値に設定し、厚さΔｄのカラーフィルタを形成する場合に、少なくとも一方の前記基板の内面上における前記シール材の接する予定領域に支持層を形成することにより、前記カラーフィルタの有無に対応する実質的な液晶層の厚さｄの変化量が低減されるように構成するものであって、前記シール材として光硬化型の材料を用い、前記カラーフィルタに含まれる異なる波長域を透過する複数の着色領域のうちの前記シール材の硬化処理時に照射する光を透過可能な着色領域により前記支持層を構成することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された液晶装置の製造方法を用い、前記カラーフィルタを有しない液晶装置と前記カラーフィルタを有する液晶装置とのいずれも適宜に製造可能に構成された液晶装置の製造ライン設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶装置の製造方法及び液晶装置の製造ライン設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種の液晶装置においては、２枚のパネル基板の内面上にそれぞれ所定の構造、例えば、配線、電極、電子素子、絶縁膜、配向膜、カラーフィルタ、見切り用の遮光膜などを形成し、その後、シール材を介して２枚のパネル基板を所定の間隔を保持した状態に貼り合わせる。貼り合わせ後、２枚のパネル基板間のシール材に形成された開口部から液晶を注入し、開口部を封止することによって液晶を封入する。
【０００３】
このようなパネル構造を形成する場合、２枚のパネル基板の間隔（基板間ギャップ）は、パネル基板間にスペーサを散布してスペーサ径により、或いは、シール材の内部に同じスペーサを混入してシール材の厚さを規制することにより、ほぼ一定に制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような液晶装置の製造工程においては、ほぼ同様の液晶パネルを製造するが、モノクロ表示のみを必要とするモノクロ表示体やカラー画像を投射する投射型表示装置（液晶プロジェクタ）であっても、複数の色成分の光のうちの一つの色成分の光のみを透過するライトバルブとして用いられるモノクロ液晶パネルを製造する場合と、単体でカラー画像を表示可能なカラー液晶パネルを製造する場合とがある。この２つの場合のうちカラー液晶パネルを製造する場合には、パネル基板の内側にカラーフィルタを層状に形成する必要があり、基板間ギャップを同一にすると、モノクロ液晶パネルとカラー液晶パネルとでは、カラーフィルタの厚さによって実質的な液晶層の厚さに差が生じ、いずれか一方の液晶パネルで良好な表示特性が得られないという問題点がある。
【０００５】
この場合、従来は、カラーフィルタの有無によっても実質的な液晶層の厚さが変わらないように、上記スペーサを２種類用意して、カラーフィルタの有無に応じて基板間ギャップを微妙に調節していた。しかし、スペーサ径をカラーフィルタの厚さ分だけ高精度に変化させることに加えて、製造ライン設備も全く別ラインとして形成したり、或いは、同じ製造ライン設備を用いる場合には全ての段取りを再設定し直してから開始する必要があり、カラーフィルタ以外の構造はほとんど同じであっても、両タイプの並行生産や製造コストの低減が困難であるという問題点がある。
【０００６】
特に、投射型表示装置に用いる高精細な液晶パネルでは、表示品位の観点から液晶パネルの有効画面内にスペーサを散布することができないため、シール材中に異なる径を有するスペーサを混入しなければならないために製造工程の管理が複雑になる。加えて、基板間ギャップを極めて高精度に制御しないと色ムラなどが発生しやすいことから、基板間ギャップの制御に多くの注意を払う必要があるため、上述のような状況は製造コストの増大や生産効率の低下を招いているのが現状である。
【０００７】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、基板間ギャップをほぼ一定に保持してモノクロ液晶パネルとカラー液晶パネルとを並行して製造することのできる製造技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、少なくとも一方が透光性を有する２枚の基板を、該基板の板面の所定領域を取り巻くように配置されたシール材を介して貼り合わせ、前記シール材の内側に液晶層を構成してなる液晶装置の製造方法において、前記基板間隔を所定値に設定し、厚さΔｄのカラーフィルタを形成する場合に、少なくとも一方の前記基板の内面上における前記シール材の接する予定領域に支持層を形成することにより、前記カラーフィルタの有無に対応する実質的な液晶層の厚さｄの変化量が低減されるように構成するものであって、前記シール材として光硬化型の材料を用い、前記シール材の硬化処理時に照射する光を透過可能な素材によって前記支持層を構成することを特徴とする。液晶素材を変えることによってカラーフィルタの有無によって基板間隔を変える必要がなくなるので、カラー液晶パネルとモノクロ液晶パネルとを適宜に共通の製造ラインにおいて、或いは、カラーフィルタ製造を除く共通の製造設定で製造することができるようになるため、製造コストを低減し、液晶パネルの生産効率を高めることができる。またこの場合には支持層によってシール材の硬化処理が妨げられることがない。
【０００９】
また、前記支持層を、前記基板の他の層形成工程と同時に同材質にて形成することが好ましい。この場合には支持層を形成するための新たな製造工程を設ける必要がない。
【００１０】
また、前記支持層を前記カラーフィルタの一部として同時に形成することが好ましい。この場合には、カラーフィルタを形成する工程を設けるか否かのみで他の条件をほとんど変えずにカラー液晶パネルとモノクロ液晶パネルの双方を製造できる。
【００１１】
また、少なくとも一方が透光性を有する２枚の基板を、該基板の板面の所定領域を取り巻くように配置されたシール材を介して貼り合わせ、前記シール材の内側に液晶層を構成してなる液晶装置の製造方法において、前記基板間隔を所定値に設定し、厚さΔｄのカラーフィルタを形成する場合に、少なくとも一方の前記基板の内面上における前記シール材の接する予定領域に支持層を形成することにより、前記カラーフィルタの有無に対応する実質的な液晶層の厚さｄの変化量が低減されるように構成するものであって、前記シール材として光硬化型の材料を用い、前記カラーフィルタに含まれる異なる波長域を透過する複数の着色領域のうちの前記シール材の硬化処理時に照射する光を透過可能な着色領域により前記支持層を構成することを特徴とする。
【００１２】
この場合には支持層をカラーフィルタの一部として構成できると同時にシール材の硬化処理が妨げられることがない。例えば、紫外線硬化型のシール材を用いる場合に、紫外線を或る程度透過する青のフィルタ部を支持層として用いることができる。
【００１３】
また、上記の液晶装置の製造方法を用い、前記カラーフィルタを有しない液晶装置と前記カラーフィルタを有する液晶装置とのいずれも適宜に製造可能に構成された液晶装置の製造ライン設備である。このようにすれば、需要に応じて適宜にカラー液晶パネルとモノクロ液晶パネルとを切り替えて、或いは、適宜の比率で並行して生産することができる。
【００１５】
上記製造ライン設備は、カラーフィルタの製造工程を稼働させるか稼働させないかを切り替える装置構造、カラーフィルタの製造工程を経たものと経ないものとを区別して注入する液晶組成を切り替える装置構造、カラーフィルタの製造工程を経たものと経ないものとを区別して支持層を形成するかしないかを切り替える装置構造などを含むことが好ましい。
【００１６】
特にカラーフィルタの製造工程において上記の支持層を同時に形成するようにすることにより、カラーフィルタの製造工程を行うか否かを切換可能に構成した製造ライン設備を設けるだけで大きな効果を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。以下に説明する各実施形態は、いずれも投射型表示装置のライトバルブとして用いることのできる高精細な液晶パネルの製造に関するものであり、液晶パネルとしてはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などのアクティブ素子を備えたＴＮ型液晶パネルを製造する場合について説明する。
【００１８】
この液晶パネルの概略構造は図４及び図５に記載されている。素子基板１１の内面上には配線層、画素電極、ＴＦＴなどのアクティブ素子などが公知のパターンにて形成され、その上に配向膜が被着される。配向膜は所定方向にラビング処理を施される。一方、対向基板１２の内面上には画素電極に対向する対向電極が形成され、その上に同様の配向膜が形成され、同様にラビング処理が施される。このように形成された素子基板１１と対向基板１２はシール材１４を介して貼り付けられる。シール材１４としては多くの場合、光硬化性樹脂などが用いられ、素子基板１１と対向基板１２との間隔を所定値（３〜１０μｍ程度）に保持可能になる程度にアライメントをし、光照射によりシール材を硬化する。その後、例えば真空中にてシール材１４の内側に開口部１４ａから液晶が注入される。液晶注入後、両基板の平行度が確保された状態で樹脂からなる封止材１５によって開口部１４ａは封止され、液晶装置が完成する。素子基板１１の一辺側端部に外部端子１９を多数配列させた外部端子部１１ｂには、フレキシブル配線基板１６の接続部が異方性導電膜などを介して導電接続される。なお、遮光膜１２ａは対向基板１２の内面上にＣｒ等の金属により形成されたものである。また、素子基板１１の内面上にも、シール材に重なる部分のすぐ内側に同様の遮光膜が形成されている。
【００１９】
（第１実施形態）
次に、本発明に係る液晶装置の製造方法の第１実施形態を、上述のような液晶パネルを用いてカラー液晶パネルとモノクロ液晶パネルとを並行して製造する場合において説明する。図１は本実施形態のカラー液晶パネル１０Ａと、モノクロ液晶パネル１０Ｂの模式的な概略構造を示す概略構成図（ａ）及び（ｂ）である。両液晶パネル１０Ａ，１０Ｂにおいて、素子基板１１の内面上には、画素電極１１ｘと配向膜１１ｚが順次に積層形成されており、対向基板１２の内面上には、対向電極１２ｘと配向膜１２ｚが順次積層されている。ここで、素子基板１１の内面上のＴＦＴ素子は図示省略してある。
【００２０】
カラー液晶パネル１０Ａでは、対向基板１２上にカラーフィルター１２ｙが形成され、その上に対向電極１２ｘと配向膜１２ｚとが順次形成されている。カラーフィルタ１２ｙは複数種類の着色領域を平面的に配列させてなるものであり、例えば、赤、青、緑の３色の着色領域をモザイク状に配列形成する。カラーフィルタ１２ｙの厚さは約１μｍであり、カラーフィルタ１２ｙを除いた場合の基板間ギャップは約４μｍである。したがって、図１（ａ）に示す液晶層１３Ａの厚さは約３μｍとなっている。一方、モノクロ液晶パネル１０Ｂでは、上記カラーフィルタは形成されないため、液晶層１３Ｂの厚さは基板間ギャップに等しい約４μｍとなっている。
【００２１】
本実施形態では、カラー液晶パネル１０Ａとモノクロ液晶パネル１０Ｂのいずれについても基本的な基板間ギャップは等しく約４μｍとなっているが、カラー液晶パネル１０Ａではカラーフィルタ１２ｙを形成したことによってその厚さ分だけ液晶層の厚さが薄くなる。このため、いずれの液晶パネルでもほぼ同様の光学特性を実現できるように液晶の特性を変更している。
【００２２】
液晶層１３Ａ，１３Ｂとしての光学特性はリタデーションΔｎ・ｄ（Δｎは液晶分子の屈折率異方性、ｄは液晶層の厚さ）の値をほぼ一定にすることによってほぼ等しくなる。したがって、カラー液晶パネル１０Ａとモノクロ液晶パネル１０Ｂとにおいて上記リタデーションの値を等しくするように屈折率異方性の値を変えればよい。例えば、本実施形態では、カラー液晶パネル１０Ａの液晶層１３Ａには屈折率異方性Δｎ＝０．１５２の液晶を用いると、ｄ＝３μｍであるからリタデーションが０．４５６となる。モノクロ液晶パネル１０Ｂの液晶層１３Ｂには屈折率異方性Δｎ＝０．１１４の液晶を用いると、ｄ＝４μｍであるからリタデーションはやはり０．４５６となり、カラー液晶パネル１０Ａと等しくなる。
【００２３】
本実施形態では、カラー液晶パネル１０Ａの製造ラインと、モノクロ液晶パネル１０Ｂの製造ラインとを比較した場合、カラーフィルタの製造工程の有無と、液晶が異なる点のみが異なり、他の工程ラインは全く同様に構成できる。特に、液晶素材を変えることによって基板間ギャップを変える必要がなくなるので、スペーサ径を変えるなどの調整が不要となるから、基板上へのシール材の塗布、貼り合わせ工程などにおいて全く同一の条件で製造できる。したがって、カラーフィルタの製造工程の有無のみで他は全く同様の製造装置の設定条件で製造を行うことも可能である。
【００２４】
（第２実施形態）  次に、図２を参照して本発明に係る液晶装置の製造方法の第２実施形態について説明する。この実施形態では、先の第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。また、モノクロ液晶パネル１０Ｂについては図１（ｂ）に示す第１実施形態の構造と全く同様であるので、その図示及び説明についても省略する。
【００２５】
本実施形態では、図１（ｂ）に示すモノクロ液晶パネル１０Ｂに対して、カラー液晶パネル１０Ａを図２（ａ）に示すように構成する。このカラー液晶パネル１０Ａは、対向基板１２の内面上であって、シール材１４が接触する予定領域に予め支持層１２ｕを形成しておくものである。支持層１２ｕはカラーフィルタ１２ｙとほぼ等しい厚さを備えており、後の基板貼り合わせ工程においてもその厚さを保持できるだけの剛性を備えたものである。支持層１２ｕとしては、各種絶縁膜、配線素材、電極層、見切りを構成する遮光層などにより形成することができ、対向基板１２の内面構造を形成する工程のいずれかと同時に同材質で形成されることが好ましい。パターニング時のパターンを変えるだけで形成できるので、製造コストの増加に結びつかないからである。
【００２６】
この実施形態では、カラー液晶パネル１０Ａにおいて支持層を形成することによって液晶層の厚さをモノクロ液晶パネル１０Ｂと等しくすることができるので、液晶素材を変えることなくほぼ同様の光学特性を得ることができる。
【００２７】
図２（ｂ）に示すものは本実施形態の変形例であり、上述のように対向基板１２の内面上に支持層を形成する代わりに、素子基板１１の内面上に支持層１１ｕを形成している。この支持層１１ｕの上にシール材１４が配置されるのは同じである。
【００２８】
なお、図２（ａ）に示す支持層１２ｕと図２（ｂ）に示す支持層１１ｕの双方を形成し、支持層１２ｕと１１ｕの厚さの合計がカラーフィルタ１２ｙの厚さとほぼ等しくなるように形成してもよい。また、支持層は基板表面に直接に形成されていても、或いは、配線層、絶縁膜などの上に積層形成されていてもよく、製造工程や基板内面の構造によって適宜に形成できる。いずれにしても、モノクロ液晶パネル１０Ｂに対して、カラー液晶パネル１０Ａにカラーフィルタ１２ｙの厚さとほぼ等しい支持層が存在していればよい。また、モノクロ液晶パネル１０Ａにも存在する絶縁層などの共通に必要な既存層を、カラー液晶パネル１０Ａにおいては余分に厚くして構成することも可能であり、この場合には支持層は当該既存層の余分に厚く形成した部分であると見なすことができる。
【００２９】
（第３実施形態）  次に、図３を参照して本発明に係る液晶装置の製造方法の第３実施形態について説明する。この実施形態においても、モノクロ液晶パネル１０Ｂは第１実施形態と同じ図１（ｂ）に示す構造とする。本実施形態では、カラー液晶パネル１０Ａを、図３（ａ）に示すようにカラーフィルタ１２ｖを対向基板１２の内面上のシール材１４に接触する領域まで広げて形成してある。このため、カラーフィルタ１２ｖの外縁部１２ｖ−１は上記の支持層に相当するものとなり、基板間ギャップが外縁部１２ｖ−１によって嵩上げされるので、上述の第２実施形態と同様に液晶層の厚さをモノクロ液晶パネル１０Ｂと同じに形成できる。
【００３０】
この実施形態において、シール材１４として紫外線硬化型の樹脂材料を用いる場合には、外縁部１２ｖ−１をカラーフィルタ１２ｖの着色領域のうち、最も短波長側の光を透過する着色領域、例えば青の着色領域で構成することにより、対向基板１２側から紫外線を照射してもシール材１４に紫外線を有効に照射することができるので、シール材硬化工程を容易に行うことができる。
【００３１】
図３（ｂ）に示すものは本実施形態の変形例であり、カラーフィルタ１２ｗの一部として形成される遮光層（ブラックマトリクス層）１２ｗ−１をシール材１４に接触する対向基板１２の内面上に形成するものである。この場合にも同様に遮光層１２ｗ−１を支持層としてカラー液晶パネルの液晶層とモノクロ液晶パネルの液晶層とを同じ厚さに構成することができる。
【００３２】
なお、上記支持層を例えばシール材の硬化処理に用いる照射光に対して透明な素材にて製造することにより、シール材の硬化処理を容易に行うことが可能になる。例えば紫外線をシール材の硬化処理に用いる場合には、紫外線透過特性を有する透明樹脂などを用いることができる。
【００３３】
上記各実施形態を実現可能にする液晶装置の製造ライン設備としては、通常、カラーフィルタの製造工程を設けて、対向基板をこの製造工程にて処理するか、処理せずに単に通過させるだけとするかを切り替える装置構造、或いは、対向基板の流動経路をカラーフィルタの製造工程に通過するようにするか、通過せずに次の工程へ進むかを切り替える装置構造などを含む場合がある。この場合、例えば、カラーフィルタの製造工程を経たものと経ないものとを区別して注入する液晶組成を切り替える装置構造、カラーフィルタの製造工程を経たものと経ないものとを区別して支持層を形成するかしないかを切り替える装置構造（例えばパターニングのパターンを切り替える装置構造）などを含む。
【００３４】
特にカラーフィルタの製造工程において上記の支持層を同時に形成するように構成することにより、カラーフィルタの製造工程を行うか否かを切換可能に構成した製造ライン設備を設けるだけで大きな効果を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、液晶素材を変えることによってカラーフィルタの有無によって基板間隔を変える必要がなくなるので、カラー液晶パネルとモノクロ液晶パネルとを適宜に共通の製造ラインにおいて、或いは、カラーフィルタ製造を除く共通の製造設定で製造することができるようになるため、製造コストを低減し、液晶パネルの生産効率を高めることができる。
【００３６】
また、カラーフィルタを設ける場合に支持層を形成することにより液晶層の厚さｄが変化しないように構成できるので、基板間隔を変化させずにカラー液晶パネルとモノクロ液晶パネルの双方を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶装置の製造方法の第１実施形態を説明するためのカラー液晶パネルを示す概略構成図（ａ）及びモノクロ液晶パネルを示す概略構成図（ｂ）である。
【図２】本発明に係る液晶装置の製造方法の第２実施形態を説明するためのカラー液晶パネルを示す概略構成図（ａ）及びその変形例を示す概略構成図（ｂ）である。
【図３】本発明に係る液晶装置の製造方法の第３実施形態を説明するためのカラー液晶パネルを示す概略構成図（ａ）及びその変形例を示す概略構成図（ｂ）である。
【図４】各実施形態を構成する投射型表示装置のライトバルブに用いるための液晶パネルの概略構造を示す透視平面図である。
【図５】図４に示す液晶パネルの概略断面図である。
【符号の説明】
１０Ａ  カラー液晶パネル
１０Ｂ  モノクロ液晶パネル
１１  素子基板
１１ｘ  画素電極
１１ｚ，１２ｚ  配向膜
１１ｕ，１２ｕ  支持層
１２ｘ  対向電極
１２ｙ，１２ｖ，１２ｗ  カラーフィルタ
１２ｖ−１  外縁部
１２ｗ−１  遮光層
１３Ａ，１３Ｂ  液晶層
【図１】
0003721819.tif 000002
【図２】
0003721819.tif 000003
【図３】
0003721819.tif 000004
【図４】
0003721819.tif 000005
【図５】
0003721819.tif 000006