JP2005308941A

JP2005308941A - 液晶表示パネル用の封止剤および液晶表示パネル

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Publication number: JP2005308941A
Application number: JP2004123888A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kaita; 浩一貝田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】液晶表示パネルにおける液晶材料の注入口を封止する際の作業性に優れるとともに、液晶表示パネル内への水分の透過を防止可能な液晶表示パネル用の封止剤およびこれを用いた液晶表示パネルを提供する。
【解決手段】本発明は、液晶表示パネルの液晶材料の注入口を封止する封止剤およびこれを用いた液晶表示パネルであって、封止剤５は、複数の粒子からなる無機充填剤を含有しており、この無機充填剤の含有量は３０体積％以上７０体積％以下であるとともに、封止剤５の１ｃｍ³の中に含まれる無機充填剤を構成する粒子の総表面積は２０ｍ²以下であることを特徴とする液晶表示パネル用の封止剤および液晶表示パネルである。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示パネル用の封止剤および液晶表示パネルに関するものであって、特に、無機充填剤を含有する封止剤およびこの封止剤を用いた液晶表示パネルに関する。

液晶表示パネルは、表面に配向膜が形成された一対の基板間に液晶材料が封入された構成である。この液晶表示パネルは、一対の基板間の周縁部に、液晶材料の注入口が設けられたシール剤が配置されており、この注入口から基板間に液晶材料が充填される。また、注入口は、硬化性の樹脂組成物を含む封止剤で封止されている。この封止剤は、注入口に塗布された後、注入口内に引き込まれた状態で硬化されることで、液晶材料の注入口を封止する。

ここで、液晶表示パネル用の封止剤は、液晶材料に悪影響を与えないことや、封止後の接着強度が高いこと、耐熱性があること等の要求に応えるべく検討されてきた。例えば、封止剤の樹脂組成物を構成する樹脂の種類や組成比を工夫して、ガラス面またはエポキシシール面との接着力を向上させた封止剤の例が報告されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１５５１４１号公報

また、封止剤の硬化した後の強度や接着力を向上させるために、封止剤を構成する樹脂中にフィラーと呼ばれる無機充填剤を添加することが一般的に行われている。この場合の無機充填剤の添加量は多くても２０体積％程度である。

しかし、上述したように、封止剤の強度や接着力の向上については、検討されているものの、封止剤の耐湿性については十分に検討されていない。封止剤は、注入口を封止した後の液晶表示パネル内への水分の浸入を防止するため、透湿性が低く、耐湿性に優れていることも非常に重要であり、耐湿性が十分でないと、注入口から封止剤を透過して液晶表示パネル内に水分が浸入し、注入口付近で表示ムラが発生することがある。これは、液晶表示パネル内部に侵入した水分が不純物をイオン化し、イオン化された不純物が液晶材料中に溶け込んで配向膜に局所的に吸着するためである。

この封止剤における水分の透過を抑制するためには、上述した無機充填剤を添加して、水分が透過しやすい樹脂の含有量を低減することが考えられるが、添加量が２０体積％程度では、水分の透過を防止することが出来なかった。また、無機充填剤の添加量が多くなりすぎても、樹脂中への無機充填剤の分散性が悪化したり、粘度が上昇してしまい、液晶材料の注入口に封止剤を塗布する際に、塗布機材から封止剤が吐出し難く、注入口内への封止剤の引き込みもされ難くなる。このため、封止作業性が悪くなり、注入口を確実に封止できない可能性があった。

上述したような課題を解決するために、本発明における液晶表示パネルの液晶材料の注入口を封止する封止剤であって、封止剤は、複数の粒子からなる無機充填剤を含有しており、この無機充填剤の含有量は３０体積％以上７０体積％以下であるとともに、この封止剤の１ｃｍ³中に含まれる無機充填剤を構成する粒子の総表面積は２０ｍ²以下であることを特徴としている。

また、本発明の液晶表示パネルは、一対の基板間に液晶材料が封入されるとともに、液晶材料の注入口が封止剤により封止された液晶表示パネルであって、封止剤は、複数の粒子からなる無機充填剤を含有しており、この無機充填剤の含有量は３０体積％以上７０体積％以下であるとともに、この封止剤の１ｃｍ³中に含まれる無機充填剤を構成する粒子の総表面積は２０ｍ²以下であることを特徴としている。

このような液晶表示パネル用の封止剤およびこれを用いた液晶表示パネルによれば、無機充填剤の含有量が３０体積％以上であることで、封止剤を構成する水分を透過し易い樹脂の含有量が少なくなるため、水分の透過が防止される。また、無機充填剤の含有量が７０体積％以下であることで、無機充填剤が樹脂液中に十分に分散される。さらに、封止剤の１ｃｍ³中に含まれる無機充填剤を構成する粒子の総表面積は２０ｍ²以下であることで、樹脂と無機充填剤との接する面積が大きい程増加する封止剤の粘度が、液晶材料の注入口を確実に封止可能な範囲に抑えられる。

本発明における液晶表示パネル用の封止剤およびこれによって得られる液晶パネルによれば、封止剤の水分の透過が防止されることで、液晶材料の注入口を封止剤により封止した後の液晶表示パネルの洗浄工程を行う場合や、この液晶表示パネルを高湿度条件下に保存した場合であっても、封止剤を透過して液晶表示パネル内に水分が浸入することが防止される。このため、水分による液晶表示パネルの表示ムラを抑制することができる。したがって、液晶表示パネルの耐湿性および表示品質を向上させることができる。

また、封止剤を構成する樹脂液中に、無機充填剤を十分に分散させることができるとともに、封止剤の粘度が液晶材料の注入口を確実に封止可能な範囲に抑えられるため、液晶材料の注入口を封止剤で封止する際の作業性が容易であり、生産性にも優れている。

以下、本発明の液晶表示パネル用封止剤およびこの封止剤を用いた液晶表示パネルに係わる実施の形態の一例を、詳細に説明する。ここでは、まず、液晶表示パネルの製造プロセスについて図１を用いて説明する。ここで、図１（ａ）には液晶表示パネルを構成する基板の斜視図を示し、図１（ｂ）には液晶表示パネルを製造した後の斜視図および断面構成図を示す。

まず、図１（ａ）に示すように、ガラス等からなる一対の透明基板１ａ、１ｂを用意する。そして、透明基板１ａ、１ｂ上にＩＴＯ等からなる透明電極（図示省略）を形成し、この透明電極上に、ポリイミド等からなる配向膜（図示省略）をそれぞれ形成する。次に、一方の基板、例えば透明基板１ａの透明電極および配向膜の形成面側の周縁部にシール剤２を形成する。このシール剤２には、液晶を注入するための注入口３が開口されている。

次いで、図１（ｂ）に示すように、透明基板１ａ上に、基板間の間隔を維持するスペーサ４を散布する。続いて、この一対の透明基板１ａ、１ｂを配向膜を対向させて配置し、スペーサ４により基板間の間隔が一定になるように、シール剤２で貼り合わせる。ここで、対向配置された透明基板１ａ、１ｂ間の間隔（セルギャップ）は３μｍであることとする。

次に、真空注入法により、注入口３から液晶材料６を透明基板１ａ、１ｂ間に充填する。その後、透明基板１ａ、１ｂを押圧することで、余剰な液晶材料６を注入口３から除去する。続いて、透明基板１ａ、１ｂを押圧した状態で注入口３に封止剤５を塗布し、この押圧状態を解除することで、注入口３内に封止剤５を引き込ませる。さらに、例えば紫外線照射により、この封止剤５を硬化させることで、一対の基板間に液晶材料６が封入された液晶表示パネルを製造する。

ここで、硬化させる前の封止剤５は、例えば主剤となる紫外線硬化型のアクリル樹脂のゲル状液中に、複数の粒子からなる無機充填剤が分散された状態となっている。ここでは、紫外線硬化型のアクリル樹脂を用いることとするが、特にアクリル樹脂に限定されることはなく、他の紫外線硬化型の樹脂であってもよい。また、硬化型の樹脂であれば、熱硬化型の樹脂であってもよい。

ここでは、無機充填剤はシリカ（ＳｉＯ₂）を用いることとする。このような無機充填剤としてはシリカの他にも、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム等の金属酸化物を用いることができる。また、これらの金属酸化物を組み合わせて用いてもよい。

また、封止剤５中の無機充填剤の含有量は、硬化する前の状態で、３０体積％以上７０体積％以下であることとする。３０体積％以上であれば、この封止剤５を用いて液晶表示パネルを形成した場合に、封止剤５からの液晶表示パネル内への水分の浸入が抑制される。また、７０体積％以下であれば、封止剤を構成するアクリル樹脂のゲル状液中に無機充填剤を十分に分散させることが可能となり、封止剤をゲル状に維持することができる。

さらに、この封止剤５の１ｃｍ³中に含まれる無機充填剤の粒子の総表面積は、２０ｍ²以下であることとする。この総表面積は、例えば、封止剤５の１ｃｍ³中に含まれる無機充填剤の粒子の表面積を足したものであり、粒子表面へ吸着した気体の量から表面積を算出するＢＥＴ法により測定することとする。ここで、封止剤５の粘度は樹脂と無機充填剤との接する面積に起因し、この面積の増加にともない、封止剤５の粘度が高くなる。これにより、封止剤５の１ｃｍ³中の無機充填剤を構成する粒子の総表面積を２０ｍ²以下とすることで、封止剤５の粘度を、注入口３を確実に封止可能な粘度の範囲内、すなわち、注入口３に塗布可能で、かつ注入口３内に引き込み可能な範囲内に抑えられる。また、この総表面積は、上記の無機充填剤の含有量を満たす範囲であれば、小さいほど好ましい。

そして、上述したように、この無機充填剤の粒子の総表面積は小さい方が好ましいことから、無機充填剤を構成する複数の粒子の形状は、表面積が小さい方が好ましく、体積に対する表面積が最も小さくなる球状であることが、特に、好ましい。これにより、無機充填剤の含有量を多くしても、他の形状と比較して総表面積を小さくできるため、封止剤の粘度上昇を低く抑制できる。

さらに、無機充填剤を構成する粒子の最大粒子径は、３μｍ以下であることとする。この粒子の最大粒子径は、透明基板１ａ、１ｂを対向配置させて、液晶パネルを組み立てた場合の基板間の間隔（セルギャップ）以下であり、さらに、セルギャップの９５％以下であることが好ましい。ここでは、無機充填剤を構成する粒子の最大粒子径は３μｍ以下であることから、セルギャップが３μｍ以上であれば、ギャップ異常を防止することができ、液晶表示パネル内での透過率の違いによる、表示明るさのムラが防止される。

ここで、無機充填剤中に一定サイズ以上の大粒子が含まれないようにするには、無機充填剤に分級処置を施せばよい。この方法としては、例えば金属メッシュにより篩い分ける、またはジェットサイクロンによる遠心分級、または水等に分散させることで沈降速度の差を利用した分級などの方法を選択できる。

以上説明したような封止剤５およびこれを用いた液晶表示パネルによれば、封止剤５における無機充填剤の含有量が３０体積％以上７０体積％以下であることで、封止剤５を透過して水分が液晶表示パネル内に浸入することが防止されるとともに、無機充填剤が樹脂液中に十分に分散される。さらに、封止剤５の１ｃｍ³中の無機充填剤を構成する粒子の総表面積が２０ｍ²以下であることで、封止剤５の粘度を液晶材料６の注入口３を確実に封止可能な範囲に抑えることができる。

したがって、液晶材料６の注入口３を封止剤５により封止した後の液晶表示パネルに洗浄工程を行う場合や、液晶表示パネルを高湿度条件下に保存した場合であっても、封止剤５を透過した液晶表示パネル内への水分の浸入が防止される。これにより、水分による液晶表示パネルの表示ムラを抑制することができるため、液晶表示パネルの耐湿性および表示品質を向上させることができる。

また、封止剤５を構成する樹脂液中に、無機充填剤を十分に分散できるとともに、封止剤５の粘度を液晶材料６の注入口３を確実に封止可能な範囲に抑えられるため、液晶材料６の注入口３に封止剤５を塗布する際の塗布機材からの吐出や、注入口３への封止剤５の引き込み等の封止作業性が容易であり、生産性にも優れている。

さらに、本実施形態では、無機充填剤を構成する複数の粒子の最大粒子径は３μｍ以下であり、液晶表示パネルのセルギャップは３μｍであるため、液晶表示パネルのギャップ異常が防止され、ギャップ異常による表示明るさのムラを防止することができる。

ここで、実施形態で説明したように、封止剤５の樹脂として、紫外線硬化型のアクリル樹脂を用い、樹脂液中に添加する無機充填剤としてシリカを用いて、封止剤５中の無機充填剤の含有量および総表面積を変化させた封止剤５を調整した。具体的には、表１に示すように、無機充填剤の含有量を３０体積％以上７０体積％以下とするとともに、封止剤５の１ｃｍ³中の無機充填剤の粒子の総表面積を２０ｍ²以下として変化させた３種類の封止剤を調整した（実施例１〜実施例３）。そして、これらの封止剤５を用いて、実施形態で説明した製造方法により、液晶表示パネルをそれぞれ製造した場合の、注入口３への封止剤５の塗布や、塗布した後の注入口３内への封止剤５の引き込み等の封止作業性を調査した。また、得られた液晶表示パネルについて、６０℃、湿度９０％の高温、高湿度条件下で１０００時間保存した後、駆動させた場合の液晶表示パネルの表示ムラについて検討した。その結果を表１に示す。

また、上記の比較例として、封止剤５に用いる樹脂および添加する無機充填剤は実施例と同様のものを用い、封止剤５における無機充填剤の含有量を３０体積％未満、または、７０体積％より多くする、もしくは、封止剤５の１ｃｍ³の中に含まれる無機充填剤の粒子の総表面積を２０ｍ²を超えて変化させた５種類の封止剤５を調整した（比較例１〜比較例５）。そして、これらの封止剤５を用いて、液晶表示パネルを製造し、実施例と同様の評価を行った。

表１に示すように、実施例１〜３の液晶表示パネルは、液晶材料６の注入口３を封止剤５で封止する場合の封止作業性も良好であり、製造後の液晶表示パネルを高温、高湿度条件下で保存した場合であっても、液晶表示パネル内に水分が浸入することなく、水分による表示ムラは認められないことが確認された。

また、比較例１の液晶表示パネルは、無機充填剤の含有量が２０体積％であることで、封止作業性は良好であるものの、封止剤５からの水分の透過が防止されず、液晶表示パネル内に浸入した水分による表示ムラの発生が確認された。また、比較例２、３、４の液晶表示パネルでは、封止剤５の１ｃｍ³中の無機充填剤を構成する粒子の総表面積が２０ｍ²よりも大きいことから、封止剤５の粘度が高くなり、液晶の注入口３を封止剤５で封止する場合に、塗布機材からの封止剤５の吐出が困難であり、注入口３内への封止剤５への引き込みが十分に出来なかった。このため、注入口３を完全に封止することが出来ず、液晶材料６が漏れ出したり、注入口３を封止した後の洗浄工程で液晶表示パネル内に水分が浸入することが確認された。さらに、比較例５の液晶表示パネルでは、無機充填剤の総表面積は８ｍ²であるものの、無機充填剤の含有量は８０体積％以上であることで、無機充填剤を樹脂液中に分散させることが難しく、封止剤５がゲル状とならないことが確認された。

さらに、封止剤５の樹脂と無機充填剤は上記の実施例と同様のものを用い、封止剤５に含まれる無機充填剤の最大粒子径を２．５μｍ（実施例４）、３μｍ（実施例５）とした封止剤を用いて、実施形態と同様の方法により、液晶表示パネルを製造した。この液晶表示パネルのセルギャップは３μｍとした。この液晶表示パネルについて駆動させた場合に液晶表示パネル内でセルギャップが異なることによる表示明るさのムラをギャップ異常の有無として判定した。この結果を表２に示す。

また、上記の比較例として、封止剤５の樹脂と無機充填剤は上記の実施例４、５と同様のものを用い、封止剤５に含まれる無機充填剤の最大粒子径を３．５μｍ（比較例６）、４．０μｍ（比較例７）とした封止剤５を用いて、実施例と同様の方法により、セルギャップ３μｍの液晶表示パネルを製造した。この液晶表示パネルについて、上記実施例と同様の方法によりギャップ異常の有無を判定した。この結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例４、５の液晶表示パネルは、表示明るさのムラは認められないことが確認された。これに対し、比較例６、７の液晶表示パネルは、表示明るさのムラが認められ、ギャップ異常が確認された。

本発明の液晶表示パネル用の封止剤を用いた液晶表示パネルに係る実施形態を説明するための斜視図および断面構成図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ…透明基板、３…注入口、５…封止剤、６…液晶材料

Claims

液晶表示パネルの液晶材料の注入口を封止する封止剤であって、
前記封止剤は、複数の粒子からなる無機充填剤を含有しており、当該無機充填剤の含有量は３０体積％以上７０体積％以下であるとともに、前記封止剤の１ｃｍ³中に含まれる前記無機充填剤を構成する粒子の総表面積は２０ｍ²以下である
ことを特徴とする液晶表示パネル用の封止剤。
前記無機充填剤は金属酸化物である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル用の封止剤。
前記無機充填剤を構成する粒子は球状である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル用の封止剤。
前記無機充填剤を構成する粒子の最大粒子径は３μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル用の封止剤。
一対の基板間に液晶材料が封入されるとともに、当該液晶材料の注入口が封止剤により封止された液晶表示パネルであって、
前記封止剤は、複数の粒子からなる無機充填剤を含有しており、当該無機充填剤の含有量は３０体積％以上７０体積％以下であるとともに、前記封止剤の１ｃｍ³中に含まれる前記無機充填剤を構成する粒子の総表面積は２０ｍ²以下である
ことを特徴とする液晶表示パネル。
前記無機充填剤は金属酸化物である
ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示パネル。
前記無機充填剤を構成する粒子は球状である
ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示パネル。
前記無機充填剤を構成する粒子の最大粒子径は３μｍ以下である
ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示パネル。