(57)【要約】【課題】  液晶滴下注入法によって作製される液晶表示パネルの封入液晶量の過不足に起因する表示不良を防止する。【解決手段】  液晶表示パネルの組立前にスペーサ４が作りこまれている側の基板１と測定用補助基板２８を重ね合わせ、組立完了後の液晶表示パネルの一対の基板の間隔と同様の状態を擬似的に作り出し、測定ユニット３１で基板１と測定用補助基板２８の間隔を測定し、この測定値に基づいて最適液晶封入量を算出し、液晶滴下注入方式での液晶滴下量を算出する。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペーサを有する一方の基板に貼り合わせた他方の基板との間隙に液晶を挟持してなる液晶表示パネルの製造方法であって、
前記一方の基板に、測定用補助基板を重ね合わせて擬似的に空セルギャップを形成して、該空セルギャップの間隔を測定し、
この測定結果に基づいて前記一方の基板と前記他方の間隙封入する液晶量を算出し、
算出した液晶量を前記一方の基板に滴下した後、前記他方の基板を貼り合わせることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項２】
前記一方の基板に重ね合わせた前記測定用補助基板を加圧しながら前記空セルギャップの間隔を測定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の測定装置において，前記一方の基板と前記測定用補助基板によって構成される空セルギャップの間隔を反射光学系を用いた光学干渉方式によって測定することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項４】
前記一方の基板に赤、緑、青の３色のサブ画素からなるカラー画素を有し、前記測定装置の測定範囲が、前記赤、緑、青の三色のサブ画素を含む複数のサブ画素であり、
前記測定装置による前記空セルギャップの間隔の測定出力が、前記複数のサブ画素の平均値、または最大値、あるいは最小値の何れか、若しくはこれらの全てであることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項５】
前記一方の基板に赤、緑、青の３色のサブ画素からなるカラー画素を有し、前記測定装置の測定範囲が、前記赤、緑、青の各サブ画素の幅以下であり、
前記測定装置により前記赤、緑、青の各サブ画素の空セルギャップを別々に測定することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項６】
前記測定装置は、前記赤、緑、青の各サブ画素毎に別々に測定するため、反射光学系の倍率を上げて前記測定範囲を前記赤、緑、青の３色のサブ画素の幅以下にしたことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項７】
前記測定装置の測定範囲は、前記赤、緑、青の三色のサブ画素を含む複数のサブ画素であり、
前記測定装置の測定出力を前記赤、緑、青の各サブ画素を光学波長別に特定して、前記赤、緑、青の各サブ画素毎に別々に測定することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項８】
前記赤のサブ画素の光学波長が６００ｎｍ〜７２０ｎｍ、前記緑のサブ画素の光学波長が５２０ｎｍ〜５９０ｎｍ、前記青のサブ画素の光学波長が４２０ｎｍ〜４８０ｎｍであることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルの製造方法に関するものであるが、特に一対の基板間に封止する液晶を滴下注入方式を用いて注入する際の液晶量の最適値を算出し、算出した最適値に基づいた液晶量を滴下注入することで封入液晶量の過不足に起因する表示不良の発生を抑制する点に特徴を有する。
【背景技術】
【０００２】
各種のモニターや電子機器の表示装置あるいはテレビ受信機などに液晶表示装置が広く用  いられている。液晶表示装置は、基本的には一対の基板の間に液晶を封止した液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを駆動する駆動回路などを組み込んで構成される。
【０００３】
図１は液晶表示パネルの構造例を模式的に説明する断面図である。ここでは、一対（以下、2 枚とも称する）の基板の一方に各画素を選択するアクティブ素子として薄膜トランジスタを用いたアクティブ・マトリクス方式の液晶表示パネルを例として説明するが、本発明はこれに限るものではなく、他の方式の液晶表示パネルにも同様に適用できるものである。
【０００４】
図１において、液晶表示パネル９は、薄膜トランジスタ（Ｔhin Ｆilm Ｔransistor ）を形成した基板（ＴＦＴ基板）１ａと赤（Ｒ），青（Ｂ），緑（Ｇ）の３色を形成したカラーフィルタ（Ｃolor  Ｆilter ）基板（ＣＦ基板）１ｂの間に液晶５を挟み込んだ構造となっている。このような液晶表示パネル９の製造方法としては、大きくは真空注入方式と滴下注入方式の２つの方式が提案されている。なお、図１では、スペーサ４はCF基板1b側に直接固定的に形成した、所謂柱状のスペーサとして示したが、ビーズ状のスペーサを一方の基板に散布したものも知られている。滴下注入方式では柱状のスペーサを用いる場合が多いため、以下で説明する本発明の製造方法では、柱状のスペーサを用いたものとして説明する。
【０００５】
真空注入方式は、ＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂの組立を行った後に、スペーサ４を介して該ＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂとの間の間隔で形成された空間に液晶５を注入する方式である。これに対し滴下注入方式は、ＴＦＴ基板１ａまたはＣＦ基板１ｂのどちらか一方に、先ず液晶５を規定量滴下した後に他方の基板を重ね合わせ、液晶表示パネル９の組立と液晶５の注入を同時に行う方法である。通常、液晶表示パネル９のＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂの間隔すなわちセルギャップは３μｍ〜５μｍと非常に狭い。
【０００６】
真空注入方式にてこの３μｍ〜５μｍの間隔の空間に液晶を完全に充満たすためには、先ずＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂを貼り合せ、周囲をシール材７で接着する。このとき、シール材７の一部に液晶注入口を設ける。次に、真空チャンバなどを用いてＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂとの貼り合せ空間の真空引き作業を行う。その後、液晶注入口に液晶を接触させ、毛細管現象とＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂとの貼り合せ間隙（空間）の内外の圧力差を利用して該空間内に液晶を注入する。
【０００７】
しかし、この方式の場合、３μｍ〜５μｍのセルギャップの空間の真空引きと液晶の注入作業には、非常に長い時間が必要である。特に、今後液晶表示パネルの大型化、狭ギャップ化が進むに伴い、液晶の注入時間はますます増大することが予想される。また、液晶注入終了後に注入口を塞ぐ工程も必要であるため、液晶注入工程は製造コスト上昇の要因の一つとなっている。
【０００８】
これに対し、滴下注入方式の場合、ＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂの貼り合せを行うパネル組立と液晶の注入を同時に行う方法であるため、ＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂの貼り合せ間隙の３μｍ〜５μｍの空間を減圧された雰囲気とするための真空引き作業は必要ない。また、液晶注入口を封止する作業が無くなる。さらに、液晶をディスペンサ等で滴下するため、液晶の充填時間も速い。よって滴下注入方式の場合、真空注入方式と比べて液晶をＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂとの貼り合せ間隙内に充填するのに要する時間を大幅に短縮することが可能である。
【０００９】
ここで、真空注入方式と滴下注入方式による液晶表示パネルの製造方法をプロセス順に説明する。
【００１０】
〔Ｉ〕真空注入方式による液晶表示パネルの製造方法
（１）始めに、液晶表示パネルを構成する一対（２枚）の基板（ＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂ）のいずれか一方に、表示領域（画素領域とも称する）を囲み、且つ一部に液晶を注入するための開口部（液晶注入口）を設けてエポキシ系樹脂等の接着材のシール材を塗布する。
（２）２枚の基板の間隔を数３μｍ〜５μｍに保つためのスペーサの散布を行う。
なお、図１に示したように予め２枚の基板の一方或いは両方にスペーサを作り込んだ基板を用いる場合は、スペーサの散布を行う必要は無い。
（３）２枚の基板の位置合わせを行った後、両者を貼り合わせる。
（４）シール材の硬化条件に応じて、紫外線照射や加熱処理を行って該シール材を硬化させる。
上記の作業により２枚の基板の間に所定の空間を有した液晶の入っていない空の液晶表示パネルが完成する。
【００１１】
（５）大型の基板１用いて液晶表示パネルを多面取りする場合は、各パネルサイズ毎に切断を行う。
（６）貼り合わせを行った２枚の基板の空間に液晶を注入するため、真空チャンバー内に該貼り合せた２枚の基板をセットする。その後、真空チャンバー内を減圧雰囲気にすることにより該２枚の基板の内部空間の真空引きを行う。
（７）シール材に設けた液晶注入口に液晶を接触させ、真空チャンバー内の圧力を大気圧または大気圧以上に増圧する。これにより、毛細管現象と該２枚の基板の内部空間の内外の圧力差で該空間内部に液晶が注入される。
（８）液晶注入口に付着した液晶のふき取り作業を行った後に、紫外線硬化型の接着材などを用いて液晶注入口の封止を行う。
【００１２】
〔II〕滴下注入方式による液晶表示パネルの製造方法
図２は滴下注入方式による液晶表示パネルの製造方法の説明図である。なお、スペーサは２枚の基板（ＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂ）の何れか又は双方に散布又は形成可能であり、またシール材の塗布も何れか又は双方に形成可能であるが、説明を簡単にするため、ＣＦ基板１ｂにスペーサを散布又は形成し、ＴＦＴ基板１ａにシール材を塗布するものとして説明する。
【００１３】
（１）２枚の基板１の間隔を３〜５μｍに保つためのスペーサ４の散布を行う。  予め基板の一方，或いは両方にスペーサを作り込んである場合は、スペーサ４の散布を行う必要は無い。以下では図面に合わせて柱状のスペーサ４をＣＦ基板１ｂに予め作り込んだものを例として説明する。
【００１４】
（２）ＴＦＴ基板１ａに、ディスペンサ７０を用いて、表示領域２を囲むように枠状にシール材７を塗布する（図２（ａ））。
（３）該シール材７の内側となる位置に、ディスペンサ５０を用いて液晶５を規定量滴下する（図２（ｂ））。
（４）２枚の基板（ＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂ）の位置合わせ後、減圧雰囲気中にて貼り合わせを行う（図２（ｃ））。
（５）貼り合わせが終了した２枚の基板を大気圧雰囲気中に取り出し、シール材７を硬化させるため、該シール材７の硬化条件に合わせて紫外線ランプ１８を用い、紫外光を照射し、或いは貼り合せた基板を加熱するなどの処理を行う（図２（ｄ））。
（６）大板基板を用いて複数枚の液晶表示パネル９を一括して作製した場合は、パネルサイズ毎に切断を行う（図２（ｅ））。
以上の工程により，液晶表示パネル９が完成となる。
【００１５】
上記の滴下注入方式は、例えば特許文献１にて提案されている。この滴下注入方式の場合、前記したように３μｍ〜５μｍの空間の真空引き作業の必要が無く、また液晶注入口の封止作業の必要もない。さらに、液晶の充填時間も速いため真空注入方式と比べて液晶を２枚の基板（ＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂ）の貼り合せ空間内に充填するのに要する時間を大幅に短縮することが可能である。
【００１６】
しかし、この滴下注入方式の場合、液晶表示パネル９の表示品質として重要なＴＦＴ基板とＣＦ基板の間隔（セルギャップ）は、スペーサ４あるいは一方の基板に滴下される液晶の滴下総量によって決定される。
【００１７】
図３は封入液晶量の過不足による完成済の液晶表示パネルの状態を模式的に説明する断面図である。真空注入方式にて作製される液晶表示パネルや表示品質の良い正常な液晶表示パネル９は、図３（ａ）は適量の液晶が封入された場合を示す。この場合は例えばＴＦＴ基板１ａとスペーサが予め作り込まれているＣＦ基板１ｂ上のスペーサ４とが接触した状態で組み立てられる。この正規の間隔Ｇ１で規定されるＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂの間の空間に液晶が封入されている。
【００１８】
これに対し、液晶量が少ない場合、図３（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板１ａとＣＦ基板１ｂの２枚の基板の間隔Ｇ２はスペーサ４によって規定されるため正規の間隔Ｇ１の状態と変わらない。しかし、２枚の基板１ａ，１ｂとシール材７によって形成される体積よりも液晶量が少ないため、両基板の間の空間の一部に液晶が充填されない液晶未充填部８が発生してしまう。
【００１９】
逆に、液晶量が多い場合は、図３（ｃ）に示すように、２枚の基板１ａ，１ｂとシール材７によって形成される空間の体積と滴下した液晶の総量とが同等の場合、スペーサ４の体積分だけ当該空間の体積は減少するため、結果的にＴＦＴ基板１ａとスペーサが予め作り込まれているＣＦ基板１ｂ上のスペーサ４はＴＦＴ基板１a と接触しない状態で組み立てられ、両基板間の間隔Ｇ３は正規の間隔Ｇ１よりも大となる。このため，基板に外力が加わったり、重力の影響によって、液晶表示パネル９内部の液晶５が移動してセルギャップが変化し、結果的に表示不良となる。
【００２０】
従って、滴下注入方式では、ＴＦＴ基板あるいはＣＦ基板の一方または双方（ここではＣＦ基板１ｂ）に予め作り込んであるスペーサ４の高さに合わせて滴下する液晶の滴下総量を計算し、２枚の基板１ａ，１ｂとシール材７およびスペーサ４によって形成される体積分の液晶を高精度に滴下する必要がある。
【００２１】
基板へのスペーサの作り込みには次のような方法がある。基板表面に感光性樹脂材料（フォトレジスト材料とも称する）を塗布して仮焼成することでレジスト膜を形成する。次いで、このレジスト膜にスペーサの分布とサイズに対応した所定の開口パターンを有するフォトマスクを介して露光を施す。露光処理したレジスト膜をフォトリソグラフィ法によりパターニング処理して該レジスト膜のうちスペーサ部分を除く不要な部分を除去し、所定の配置にスペーサを作製する。
【００２２】
以下、図４を参照して柱状スペーサの作製方法をさらに説明する。図４は液晶表示パネルを構成する基板に柱状スペーサを形成するプロセス図である。図４において、基板１はＴＦＴ基板あるいはＣＦ基板の何れかを示す。
【００２３】
（１）基板１上にスペーサとなる感光性樹脂２０をスピンコート法やスリットコート法あるいは印刷等によって所定の厚みとなるよう調整しながら塗布する（図４（ａ））。
（２）スペーサの部分が基板１上で凸形状となるようなフォトマスク２１を用い、該フォトマスク２１越しに感光性樹脂膜２０を露光用光源２２を用いて露光する（図４（ｂ））。
（３）現像処理を実施し、スペーサとしない部分に塗布されている感光性樹脂２０を除去する（図４（ｃ））。
（４）基板に付着している現像液を洗い流し、基板１の乾燥を行う。
以上の工程により基板１上に凸状にスペーサが形成される（図４（ｄ））。
【００２４】
また、上記手法の他に、スペーサを凸形状となるよう感光性樹脂膜や熱硬化性樹脂を印刷法やディスペンス法を用いて直接基板上に塗布後、所定の後処理を施して硬化させ凸形状を形成する方法もある。
【００２５】
スペーサの高さは、このフォトレジスト材料等の塗布厚によって決まることになるが，一般的に該フォトレジスト材料は、スピンコートなどによって毎回ほぼ均一且つ同じ厚さとすることを意図して形成されるものの、この形成にあたり塗布する材料の組成、粘度、スピン条件の変動などに起因して、実際に塗布される膜厚の絶対値は変動し必ずしも一定にはなり難い。従って、上記のような方法によって作製されるスペーサは、その製法上、作製したスペーサの高さばらつきを基板間で全て同一とするのは困難である。
【００２６】
滴下注入方式を用いて液晶表示パネルを作製する場合、スペーサを介して貼り合わされるＴＦＴ基板、ＣＦ基板，及びシール材７によって形成される空間の体積分の液晶をＴＦＴ基板、ＣＦ基板の組立前に予めどちらか一方の基板に滴下する必要がある場合、この空間の体積を事前に把握し滴下する液晶の総量を調整する必要がある。この空間はスペーサの高さによって決まる。従って、スペーサの高さを正確に知る必要がある。
【００２７】
スペーサの高さを測定する方法としては、レーザー式変位計や触針式段差計を用いて高さを測定する方法や、光干渉法を用いてスペーサを含む表面形状を求めスペーサ高さを算出する方法などがある。
【特許文献１】特開昭６２−８９０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
図５はレーザー式変位計を用いたスペーサ高さ測定方式の説明図である。この測定方式では、図５（ａ）に示す半導体レーザーのセンサヘッド２４または測定対象のスペーサ４を有する基板１を図５（ｂ）に示したように移動させて、センサヘッド２４と測定対象物であるスペーサ４の上面と下面との距離を求める。図５（ｃ）はセンサヘッド２４の出力波形例であり、センサヘッド２４の走査位置に対応するスペーサ高さとして出力される。この出力波形に示される上面と下面の値の差をスペーサ４の高さとしている。このようなレーザー式変位計を用いる場合、図５（ｂ）に示したように、測定のためのレーザー光２５がスペーサ４の中心を確実に走査することが必要であり、そのため高精度な位置決め機構を要する。
【００２９】
また、スペーサ４の材質や形状によって、センサヘッド２４より照射されたレーザー光２５が基板面やスペーサで確実に反射されず、測定結果に誤差が生じる場合が考えられる。さらに、スペーサ４の高さを求めるためには、センサヘッド２４または基板１を移動させる必要が有るため、移動ステージの移動の精度も高精度に保つ必要があり、また測定時のセンサヘッド２４の振動も測定精度に大きく影響するため、除振対策も重要である。
【００３０】
触針式段差測定機の場合も同様に、触針がスペーサの中心を確実に走査するために、高精度な位置決め機構が必要となる。また、触針式段差計は、一般的に接触式測定手法であるため、触針の移動速度を低く抑える必要があり、上記したレーザー式変位計や後述する光干渉法を用いた測定方法に比べて測定に時間がかかる。
【００３１】
光干渉法を用いた測定方法の場合、高精度な位置決め機構は必要無いが、計測のための光学系及びデータ解析システムが高価である。また、測定対象物が薄い透明膜の様な場合、例えば配向膜などの透明膜下面の干渉波形を測定する恐れがあり、これにより測定結果が違ってしまう場合がある  。
【００３２】
上記した何れの方式も、ＴＦＴ基板あるいはＣＦ基板に数多く作り込んであるスペーサの中から一つの高さを測定し、その測定データからＴＦＴ基板とＣＦ基板を組立てた後のセルギャップを計算す原理であるため、測定したスペーサが基板上に形成されたスペーサ全体の高さを代表している必要がある。また、より確実にセルギャップを求めるためには、複数のスペーサ高さを測定し、それらの値の平均値等を全体のスペーサの高さの代表値とする必要がある。
【００３３】
本発明の解決課題は、液晶滴下注入方式などにより液晶表示パネルを製造するプロセスにおいて、液晶表示パネルのセルギャップを決定するスペーサの高さあるいは封入液晶量を高速、高精度に測定することを可能として液晶表示パネルを安価に製造することにある。
【００３４】
また、本発明の他の解決課題は、基板に形成されたスペーサの高さを高さ測定システムで測定し、当該測定データを用いて液晶の滴下注入量をコントロールすることで高品質な液晶表示パネルを製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明の液晶表示パネルの製造方法において、液晶表示パネルに封入する液晶量を測定する測定装置は以下の構成を有している。すなわち、液晶を挟持する一対の基板の内、予めスペーサが作り込まれた一方の基板を載せるステージと、該基板と対になる対向基板（他方の基板）の代わりとなる測定用補助基板と、該測定用補助基板を位置決め・固定する位置決め機構と、該測定用補助基板に一定の力を加える加圧機構と、スペーサが作り込まれた前記一方の基板と前記測定用補助基板との重ね合わせによって構成される両基板間の間隔を測定する測定部によって構成される。測定部は反射光学系を用いる光学干渉方式が適しているが、他の測定装置であってもよい。
【００３６】
液晶表示パネルの組立前に、実際に使用するスペーサが作り込まれた基板と測定用補助基板を用いて液晶の入っていない擬似的な空セルギャップを形成し、このスペーサが作り込まれた基板と測定用補助基板の間隔（空セルギャップ）を前記液晶量測定装置で測定して目的とする液晶表示パネルの実際の目標セルギャップとし、液晶量の最適値、すなわち封入する液晶量を算出し、注入すべき液晶量を決定する。
【００３７】
本発明にかかる液晶表示パネルの表示領域に配置される画素が赤、緑、青の各サブ画素で１カラー画素のそれぞれを構成するものである場合、上記の空セルギャップの測定を１カラー画素の赤、緑、青のサブ画素の部分を全体として同時に測定した平均値、またはそれらの最大値もしくは最小値を空セルギャップ値とすることができる。また、赤、緑、青のサブ画素の各部のセルギャップを別々に測定し、それらの平均値、またはそれらの最大値もしくは最  小値を空セルギャップ値とすることができる。
【００３８】
赤、緑、青のサブ画素のセルギャップを個別に測定する方法としては、前記測定装置の光学系の倍率を上げて測定範囲を各サブ画素の大きさ以下とする。また、光学系の倍率を上げることなく、複数のサブ画素を含んだ範囲のデータから各色の光波長ごとのデータを特定  して当該サブ画素のセルギャップとすることもできる。
【００３９】
このようにして測定した空セルギャップに基づいて滴下すべき液晶量を算出する。その後、スペーサが作り込まれた一方の基板に対向する他方の基板に上記で算出された液晶量で液晶を滴下し、上記一方の基板を貼り合せ、シール材で封止して液晶表示パネルとする。製造した液晶表示パネルに駆動回路や照明装置等を組み込んで液晶表示装置を得る。なお、スペーサが作り込まれた基板に液晶を滴下する方法も可能である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、測定用補助基板を用いてスペーサを作り込んだ基板との間の空セルギャップを液晶注入前に予め測定し、この測定値に基づいて該ＴＦＴ基板とＣＦ基板によって形成される液晶表示パネル内に封入する液晶の最適封入量を高速且つ高精度に測定することが可能であるため、液晶封入量の過不足による表示不良がない高品質の液晶表示パネルを得ることができる。また、本発明によれば、スぺーサの高さ測定に白色干渉計を用いた三次元表面形状測定装置によるものと比較し、簡単に空セルギャップを測定でき、全体として低コストで液晶表示パネルを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
滴下注入法によって液晶表示パネルを製造する場合、予め一方の基板に滴下する液晶量を把握し、正確に滴下する事が重要である。図６は液晶封入量の算出に必要とする寸法を説明するための液晶表示パネルの模式図であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図６における参照符号１ａはＴＦＴ基板、１ｂはＣＦ基板、４はスペーサ（柱状スペーサ）、７はシール材（シール）を示す。また、ＡＲは表示領域（画素領域、図２の参照符号２に相当）である。一対の基板を貼り合せた液晶表示パネルの空セル内部に封入する液晶量は、下記に示す計算によって求められる。
【００４２】
封入液晶量＝Ｗ×Ｂ×Ｈ              Ｗ：横方向シール部内寸法
Ｂ：縦方向シール部内寸法
Ｈ：セルギャップ
セルギャップ：Ｈ＝ｈ＋α＋β        ｈ：スペーサ高さ
α：スペーサ変形量
β：セルギャップ補正値
【００４３】
上記したように、シール部内寸法ＷおよびＢはシール部の内寸である。この寸法はシール材７の塗布寸法からセルギャップ出し完了時のシール幅を差し引いた値として求めることが可能である。寸法Ｈはセルギャップであり、このセルギャップＨはスペーサ高さｈと一致している必要がある。スペーサ高さｈはその製法上基板毎に設計値に対しばらつきを有している場合が殆どであるため、封入液晶量を計算するために用いるスペーサ高さｈは設計値を用いるのではなく、その基板毎にスペーサ高さｈを測定し、その値を用いて封入液晶量を算出するのが望ましい。
【実施例】
【００４４】
図７は本発明による液晶表示パネルの製造方法の一実施例を説明する液晶量算出のための空セルギャップ測定方法の説明図ある。また、図８は空セルギャップ測定装置構成の説明図である。図７において、予スペーサ４が作り込まれた側の基板１（ＴＦＴ基板またはＣＦ基板）をステージ２７上に載置し、載置した基板１に測定用補助基板２８を載せる。測定用補助基板２８は基板１の一部に積層する大きさでよい。図７では、基板１に乗せる位置を点線で示す。
【００４５】
図８に示した空セルギャップ測定装置は、ステージ２７と該基板にスペーサが作り込まれた一方の基板１に対向する他方の基板の代わりとなる透明または半透明の測定用補助基板２８と、該測定用補助基板２８を位置決め・固定する位置決め機構２９と該測定用補助基板２８に一定の力を加える加圧機構３０と、基板上にスペーサが作り込まれた基板１と測定用補助基板４とによって構成される間隔を測定する測定ユニット３１によって構成される。
【００４６】
本実施例では、組み立て後のＴＦＴ基板およびＣＦ基板によって構成される貼り合わせ間隔（空間）へ封入する液晶の量を決定するために、予め基板上に作り込まれたスペーサの高さを測定してＴＦＴ基板およびＣＦ基板の組立後の空間を算出し、この空間に封入する液晶の量を算出するのではなく、図８に示した空セルギャップ測定装置を用いて液晶表示パネルの組立前に、実際に使用するスペーサが作り込まれてあるＴＦＴ基板またはＣＦ基板の何れかの基板１と測定用補助基板４とによって、液晶の入っていない空のパネルと同等の部分を形成する。そして、この空のパネルの基板の間隔（空セルギャップ）を測定することによって目的とする液晶表示パネルのセルギャップを測定し、この測定結果から最終的な封入液晶量を算出する。算出した封入液晶量を滴下注入法をによって液晶表示パネルを作製する場合の滴下液晶量とする。
【００４７】
図８に示した空セルギャップ測定装置を用いた本実施例における空セルギャップの測定手順を以下に説明する。
（１）測定対象となる予めスペーサ４が作り込まれてあるＴＦＴ基板またはＣＦ基板の何れかの基板１を本測定装置のステージ２７上へ搬入し、位置決め固定を行う。
（２）測定用補助基板位置決め機構２９によって、スペーサが作り込まれてある基板１上に透明または半透明の測定用補助基板２８を位置合わせをした後に重ね合わせる。
（３）加圧機構３０によって測定用補助基板２８を所定の圧力にて加圧する。
（４）測定用補助基板２８と基板１との間に形成された空セルギャップを測定ユニット３１により測定する。
【００４８】
測定用補助基板２８は測定に影響を与えない透明ガラス板が好適であるが、スペーサ４が作り込まれた基板１がＴＦＴ基板の場合には、測定用補助基板２８として製品となるＣＦ基板を用いてもよい。また、スペーサが作り込まれた基板１がＣＦ基板の場合には、測定用補助基板基板２８として製品となるＴＦＴ基板を用いてもよい。
【００４９】
本実施例で用いる空セルギャップの測定装置は、大塚電子（株）の製品「ＲＥＴＳ  シリーズ」である。この測定装置は、反射光学系を用いた光学干渉方式により得られるデータを周波数解析することにより、空気層の厚みを算出する装置である。周波数解析法とは、分光反射率スペクトルの干渉波形において干渉の周波数を解析することにより膜厚演算をする方法である。この方法は、液晶表示パネルのような多層膜基板の場合であっても複数の周波数を検出し、膜厚演算することが可能である。この解析法を利用することにより、カラーフィルタ付き基板を用いた液晶未注入の液晶表示パネルの空セルギャップやミクロンオーダーの複数膜で構成されている基板を用いた液晶表示パネルの空セルギャップを短時間に測定できる利点がある。
【００５０】
図９はスペーサが作り込まれた基板がＣＦ基板の場合の空セルギャップの測定方法の一例を説明する模式断面図、図１０はスペーサが作り込まれた基板がＣＦ基板の場合の空セルギャップの測定方法の他例を説明する模式断面図である。図９および図１０は、ＣＦ基板１ｂには赤のサブ画素１４−Ｒ、緑のサブ画素１４−Ｇ、青のサブ画素１４−Ｂからなる三色のサブ画素から構成されるカラー１画素はブラックマトリクス１３で区画されて形成されており、スペーサ４はブラックマトリクス１３の上に作り込まれている。
【００５１】
図９は空セルギャップ測定範囲として、赤のサブ画素１４−Ｒ、緑のサブ画素１４−Ｇ、青のサブ画素１４−Ｂからなる三色のサブ画素から構成されるカラー１画素を同時に測定する場合である。また、図１０は空セルギャップ測定範囲として、赤のサブ画素１４−Ｒ、緑のサブ画素１４−Ｇ、青のサブ画素１４−Ｂからなる３色のサブ画素から構成されるカラー１画素の各サブ画素毎に別々に測定する場合である。赤のサブ画素１４−Ｒ、緑のサブ画素１４−Ｇ、青のサブ画素１４−Ｂの３色のサブ画素を含む測定範囲１６を同時に測定する場合は、出力されるセルギャップ値は複数のサブ画素の平均値となる。なお、このセルギャップ値の出力値は、最大値でも最小値でも良い。尚、セルギャップ出力値の最大値とは、測定用補助基板２８と各サブ画素の間隔が最も大きい値（図１０では、緑のサブ画素１４−Gのセルギャップ）、最小値とは最も小さい値（図１０では、赤のサブ画素１４−Rのセルギャップ）を意味する。
【００５２】
図１０に示すように、各サブ画素間に膜厚違いによる画素間段差１７が有り、かつ赤のサブ画素１４−Ｒ、緑のサブ画素１４−Ｇ、青のサブ画素１４−Ｂの３色の複数サブ画素の大きさが同じでない場合、図９と同様に３色の複数サブ画素を同時に測定し、その平均値を用いて封入液晶量を算出すると、算出結果が適切でなくなってしまう場合がある。このような場合には、赤のサブ画素１４−Ｒ、緑のサブ画素１４−Ｇ、青のサブ画素１４−Ｂの各サブ画素毎に別々にセルギャップを測定し、その結果より封入液晶量を算出する方法が望ましい。赤のサブ画素１４−Ｒ、緑のサブ画素１４−Ｇ、青のサブ画素１４−Ｂの各サブ画素毎にセルギャップを測定する為には、測定装置の光学系の倍率を上げ測定エリアを各サブ画素の幅１５以下にして測定する方法と、光学系の倍率は低いまま複数のサブ画素を含んだ状態のデータを図９と同様にして取込み、そのデータを解析する時に、各サブ画素の光学波長（例えば赤のサブ画素：６００ｎｍ〜７２０ｎｍ、青のサブ画素：４２０ｎｍ〜４８０ｎｍ、緑のサブ画素：５２０ｎｍ〜５９０ｎｍ）から、各サブ画素（色）を特定し、その各サブ画素部のセルギャップを算出する方法がある。
【００５３】
顕微光学系を用いて測定スポットを各サブ画素の幅以下とする場合には、図８の測定ユニット３１の光軸と測定対象基板の位置あわせを行う必要がある。そのためには、測定対象である基板１を取り付けるステージ２７には、Ｘ−Ｙの２次元の自由度、ないしＸ−Ｙ−Ｚの３次元の自由度の位置合わせ機構を持たせることになる。しかし、マクロ光学系を用い、測定スポットがたとえばφ５ｍｍ程度として、複数のサブ画素を含んだ状態のデータを取り込んで測定を行うような場合には、ステージ２７には位置合わせのための機構を設けなくても問題はない。
【００５４】
次に、滴下注入法を用いる本発明の液晶表示パネルの製造方法の全体プロセスの一例について説明する。図１１は本発明の液晶表示パネルの製造方法を説明するプロセス図である。図１１において、先ず、ＴＦＴ基板とＣＦ基板を組み立てる前に、これらの基板のうちのスペーサが作り込まれた基板（スペーサ付き基板）のスペーサの高さを前記した方法で測定する（Ｐ−１）。
【００５５】
次に、そのスペーサ高さの測定結果（ｈ）と、その基板を用いて製造する液晶表示パネルのシール材内寸法（Ｗ、Ｂ）より液晶封入空間容積を算出する（Ｐ−２）。製造する液晶表示パネルのセルギャップ（Ｈ）とスペーサの高さ（ｈ）を変える場合（例えば、スペーサ高さよりも数μｍセルギャップの小さなパネルを作製する場合など）には、スペーサ変形量（α）を測定したスペーサ高さ（ｈ）に加算し、その加算結果にシール材内寸法（Ｗ、Ｂ）を乗算して封入液晶容量を算出する。この封入液晶量はスペーサ付き基板毎に違った値となる場合が殆どであるため、基板の管理番号などと一対一の対応をとって保存すれば、後の工程での管理に有効である。なお、実際のパネル作製においては、基板の組立時に、若干スペーサを変形させて組み立てた方が、表示品質が良くなる場合がある。例えば、スペーサ高さ(h)が５μmの時、スペーサを０．２μm変形させたい場合には、スペーサ変形量（α）は−０．２μmとする。よって、この時の目標セルギャップは４．８μmとなる。
【００５６】
封入液晶容量の算出に用いた基板を対向基板との組立て工程に投入する。対向基板であるスペーサ無し基板にはシール材を塗布する（Ｐ−３）。シール材を塗布したスペーサ無し基板に対し、（Ｐ−２）で算出された液晶注入量に基づいて液晶を滴下する（Ｐ−４）。多点滴下方式にて液晶を滴下する場合には、一滴当たりの液晶滴下量を算出し、計算によって求めた封入液晶量分の液晶を当該基板上に滴下する。その後、スペーサ付き基板との重ね合わせとセツギャップ出しを行い（Ｐ−５）、シール材を硬化を硬化させ（Ｐ−６）、所定のパネルサイズに切断、あるいは余分な部分の切断を行う（Ｐ−７）。
【００５７】
また、液晶表示パネルの完成後に液晶が封入されたパネルのセルギャップを測定して（Ｐ−８）、目的のセルギャップＨになっているかを検査し、使用した基板の配線段差やスペーサ高の面内バラツキ、液晶滴下ディスペンサの滴下量変動等の影響によって目的のセルギャップＨとなっていない場合には、セルギャップ補正値（β）の値を変更し、次回のパネル作製時の封入液晶量の算出にフィードバックする事により、より高精度なセルギャップの液晶表示パネルを作製することが可能である。セルギャップ補正値（β）の値を具体例をあげて説明すると、目標セルギャップ(H)を４．８μmと設定して封入液晶量を算出し、パネルを作製した時に、パネル作製後に、該液晶パネルのセルギャップが５．１μmと、目標セルギャップより０．３μm大きいような場合には、目標セルギャップ−実測セルギャップの値である−０．３μmを次回のパネル作製にフィードバックすることにより、より実際の製造方法・工程に合った手法となり、より高精度にパネル作製を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明によれば、スペーサが作り込まれた基板と測定用補助基板とを用いて液晶表示パネルの一対の基板の貼り合わせ間隙に形成される空間の空セルギャップを予め測定し、測定した空セルギャップの体積に基づいた最適液晶量を算出するものであるため、完成される液晶表示パネルの最終形態に近い状態の液晶封入量を高速、且つ高精度に算出することができる。これにより、目的のセルギャプを有する液晶表示パネルを高精度に製造することが可能となる。
【００５９】
本発明の実施例の説明では、スペーサを作り込んだ基板に測定用補助基板を組み合わせて空セルギャップを測定するものとしたが、ビーズを散布した基板を用いる液晶表示パネルについても同様に、当該ビーズ散布基板に測定用補助基板を組み合わせて空セルギャップを測定し、最適液晶量を算出することも可能であり、スペーサ付き基板を用いた液晶表示パネルの場合と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】液晶表示パネルの構造例を模式的に説明する断面図である。
【図２】滴下注入方式による液晶表示パネルの製造方法の説明図である。
【図３】封入液晶量の過不足による完成済の液晶表示パネルの状態を模式的に説明する断面図である。
【図４】液晶表示パネルを構成する基板に柱状スペーサを形成するプロセス図である。
【図５】レーザー式変位計を用いたスペーサ高さ測定方式の説明図である。
【図６】液晶封入量の算出に必要とする寸法を説明するための液晶表示パネルの模式図である。
【図７】本発明による液晶表示パネルの製造方法の一実施例を説明する液晶量算出のための空セルギャップ測定方法の説明図ある。
【図８】空セルギャップ測定装置構成の説明図である。
【図９】スペーサが作り込まれた基板がＣＦ基板の場合の空セルギャップの測定方法の一例を説明する模式断面図である。
【図１０】スペーサが作り込まれた基板がＣＦ基板の場合の空セルギャップの測定方法の他例を説明する模式断面図である。
【図１１】本発明の液晶表示パネルの製造方法を説明するプロセス図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  基板
４  スペーサ
５  液晶
７  シール材
９  液晶表示パネル
２０  感光性樹脂
２１  フォトマスク
２４  センサヘッド
２７  ステージ
２８  測定用補助基板
２９  測定用補助基板位置決め機構
３０  加圧機構
３１  測定ユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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