JP2009048214A - 表示装置の製造方法、及び、貼り合わせ方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 透明板やタッチパネルとフラットディスプレイとを接着する場合、気泡が入らないように貼り付ける方法を提供する。
【解決手段】 接着面に液体接着剤を各コーナー付近と中心部に点状に一定量塗布し、点状に塗布された接着剤を線状に結ぶように接着剤を塗布する。この接着面を反転して接着剤に液だれを形成させ、対向する被着体にこの液だれを接触させて接着剤を充填させ、透明板側から光を照射して接着剤を硬化させる。すなわち、点接触で接着剤を接触させた後に、接着剤気泡の入り込まない形状に接着剤を流動した後に、接着剤を充填する。
【選択図】図8

Description

本発明は、透明基板と基板を液状接着剤で全面接着する方法に関する。例えば、携帯電話等の機器の透明カバープレートと、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、有機EL、無機EL、またはFEDなどのフラットディスプレイとの貼り合せ、あるいは、タッチパネルとフラットディスプレイとの貼り合せに関する。
表示パネルの上に透明タッチパネルを配置する方法として、表示パネルの外周に0.3〜0.5〜1mm以上の厚みの両面粘着剤で透明タッチパネルを粘着固定することが知られている。あるいは、表示パネルとタッチパネルを光学接着剤で全面貼り付けする方法が知られている(例えば、特開平09−274536号公報を参照、以下特許文献1と称す)。
また、携帯電話の表示画面上の透明カバープレートと液晶パネルは、液晶パネルの表示領域の外周と透明カバープレートの表示領域外に印刷物などで形成された不透明領域に、0.3〜0.5ラバーなどの弾性体を間に挟み配置した。
特に、携帯電話では、透明カバープレートと表示パネルとの間のスペースを0.2mm以下にするという薄型化のニーズが増えている。
透明カバープレートには、アクリルやポリカーボネートなどの透明プラスチックや、ガラスなどが用いられる。透明カバープレートの表面には、屈折率を段階的に変化した素材を積層形成した低反射膜、銅やアルミなどからなる格子状のエッチングパターンを持つ電磁シールド、傷を防止するための硬質コーティングが設けられることが多い。さらに、ガラスの場合は、割れ防止のためのフィルムシートを表面に貼り付けたり、正反射を防止するためのアンチグレア処理したフィルムシート等を貼り付けたりしたものがある。透明カバープレートや表示素子の形状は殆どが四角形である。また、タッチパネルにはアナログ抵抗膜方式、デジタル抵抗膜方式や静電容量、超音波方式などがある。
フラットディスプレイの外周と透明カバープレートとの隙間は、耐衝撃性や薄型化によるニュートンリングの発生などのため、0.1mm以下の薄型化が困難であった。タッチパネルや透明カバープレートとフラットディスプレイを光学接着シートで全面貼り付けする場合、気泡の混入があった。問題となる気泡の大きさは目視で見える気泡であり、約100μm以上の気泡を問題としている。特にタッチパネルや透明カバープレートは厚く剛体であるほどラミネート法では気泡無く貼り付けるのが難しかった。また、光学接着シートでは、ディスプレイか透明カバープレートそのものに反りがあった場合、信頼性試験条件や使用環境によっては、剥離現象が生じ気泡が発生した。
特に、駆動ICを直接がガラス基板に異方性導電膜で実装するチップオングラス方式では、実装時の熱によりICとガラスとの間で反りが発生する。厚み0.5mm、サイズ2×20mmの駆動ICを0.5mm厚の無アルカリガラスに実装した場合には、反りの量は約20〜15μmになる。そのため、光学接着シートで貼り合わせるとIC実装部付近からの剥がれが多く発生した。UVや可視光などの光で硬化する液状の光学透明接着剤で全面貼り合わせした場合は、ディスプレイや透明カバープレートに反りがあっても、信頼性試験や使用環境においても剥離現象は軽減されるが、特許文献1にある方法により貼り合わせを行った場合、図16のように接着剤の液ダレが中央部だけでは接着剤を均一に充填するのが難しかった。図17に示すようにコーナー部で接着剤の充填不足が発生した。コーナー部の接着剤の充填不足を解決するために図18のように複数液ダレを形成した場合には、充填工程で図19、20に示したように接着剤は徐々に充填されるが、塗布部と塗布部の間に空気が閉じ込められて気泡11が発生することが多い。
また、貼り合わせ時の巻き込んだ気泡の直径が100μm以下の場合でも、フラットパネルディスプレイが、反射型である場合強い外光をあてた場合や、バックライトを点灯した場合など輝点となり、気泡の直径より大きく見え非常に目立った。
そこで、本発明の表示装置の製造方法は、多角形の透明体と表示素子が透明接着剤で接着された表示装置の製造方法であって、透明体の接着面、または、表示素子の接着面に液体接着剤を一定量点状に複数の箇所に塗布する工程と、点状に塗布した複数の液体接着剤を結ぶように線状に接着剤を塗布する工程と、液体接着剤を塗布した透明体または表示素子を反転する工程と、点状に塗布した液体接着剤に液だれを形成する工程と、被着体に液だれに衝撃を加えないように液体接着剤を接触させ、更に液体接着剤を充填する工程と、液体接着剤を硬化する工程を備えることとした。ここで、液体接着剤にUV硬化型接着剤または可視光硬化型接着剤を用い、その接着剤の硬化収縮率を1〜6%とした。また、透明体としては、タッチパネル、プラスチック板またはガラス板が例示できる。さらに、液体接着剤としてUVや可視光などの光硬化型接着剤を用い、液体接着剤を硬化する工程において、透明体を通して光を接着剤に照射する第一の硬化手段と透明体の側面方向より直接光を照射する第二の硬化手段の2つの硬化手段により液体接着剤を硬化させることとした。
また、本発明の貼り合せ方法は、多角形の透明板と板状の被着体とを透明接着剤で接着する貼り合せ方法であって、透明板の接着面の接着面に液体接着剤を複数の箇所に一定量点状に塗布する工程と、点状に塗布した液体接着剤を結ぶように線状に液体接着剤を塗布する工程と、液体接着剤を塗布した透明板を反転する工程と、点状に塗布した液体接着剤に液だれを形成する工程と、液だれに衝撃を加えないように液体接着剤を被着体に接触させ、更に液体接着剤を充填する工程と、液体接着剤を硬化する工程と、を備えることとした。さらに、液体接着剤はUVや可視光などの光硬化型接着剤であり、液体接着剤を硬化する工程において、透明体を通して光を接着剤に照射する第一の硬化手段と透明体の側面方向より直接光を照射する第二の硬化手段の2つの硬化手段により液体接着剤を硬化することとした。
本発明によれば、透明板やタッチパネルとフラットディスプレイとを接着する場合、気泡が入らないように貼り付けることができる。
発明の実施するための最良の形態
本発明は、多角形の透明板と板状体とを透明接着剤で接着する方法において、透明板の接着面または、板状体の接着面に液体接着剤を少なくとも複数の箇所に一定量塗布する工程と、前記塗布した複数の接着剤を線状につなげる接着剤を塗布する工程と、もしくは、接着剤を連続した線とその線と重なる位置に線で塗布した量より多い接着剤を1箇所以上点状に塗布する工程と、接着剤を塗布した透明板もしくは、板状体を反転する工程と、接着剤に液だれを形成し対する被着体に、接着剤を接触し、更に接着剤を充填する工程と、透明板側から光を照射し、接着剤を硬化する工程とした。
特に各角付近に一定量を塗布することで、部分部分での接着剤の量のバランスが可能となり接着剤の厚みが均一になる。また塗布した接着剤と中心部とを線状に接着剤を塗布するとこで、充填時の空気の巻き込みによる気泡を解決した。接着剤の塗布は、一定量塗布し線状に塗布し更に一定量塗布し更に線状に塗布する工程を繰り返して、一筆書きで接着剤を塗布してもよい。一筆書きの場合は、線状に塗布した箇所は2度書きしてもよい。接着剤塗布後に接着剤を塗布した側の基板を反転して、液ダレを形成し、その液ダレを対向する側の基板にゆっくりと接触する。各角付近と中央に塗布した接着剤の液ダレが接触したところで、接着剤を塗布した基板の下降スピードを上げてもよい。
透明タッチパネルでも透明カバープレートでも同様にフラットディスプレイに気泡無くまた、均一な接着剤層で接着が可能である。また、接着剤はUV硬化型接着剤もしくは、可視光硬化型接着剤で、硬化収縮率が1〜6%とすることで、硬化収縮による色むらに影響なく、接着剤が硬化前に含まれる気泡の大きさが、接着剤が硬化収縮することにより小さくなり、100μm以下の気泡を削減することができた。
また、透明板に不透明領域がある場合には、透明板正面より透明板を通して光を接着剤に照射し硬化する方法では、不透明領域により不透明領域と重なる部分には光が照射されない。そこで、透明板の側方より光を照射することで、不透明領域と重なる部分の接着剤を硬化することができた。
長方形の透明カバープレートもしくはタッチパネルとフラットディスプレイを貼り合せるのに適した方法は下記のとおりである。接着剤の粘度は3000〜2000cPが適している。接着剤の接着層を約100μmにした場合、塗布量は接着面積換算で0.0135g/cm2±10%である。透明カバープレートの接着面側に接着部の中央と接着する各角の付近に液ダレを形成する接着剤を点塗布する。1点の塗布量は、その全塗布量の50〜80%の量をほぼ均等に分けた量である。残った接着剤で各角に点塗布した接着剤と中央部とを接続するように線塗布する。このとき気泡が入らないように塗布する。塗布し終わった透明カバープレートを反転し、点塗布した接着剤に液ダレを形成する。フラットディスプレイと前後横方向の位置を合わせ約20μm/secのスピードでフラットディスプレイと前記液ダレとを衝撃が加わらないように接触させる。更にほぼ同じスピードでフラットディスプレイと透明カバープレートの間隔を狭める。線塗布した接着剤の領域でフラットディスプレイと透明カバーパネルとの間に接着剤が濡れた時点で、透明カバープレートを前後左右の位置がずれないようにし、自重で充填する状態にして、約30〜120sec放置し、全面に充填する。充填が完了した時点で接着剤を硬化するためのUVを透明カバープレート正面とその側方より同時に照射し、貼り付けが完成する。接着剤は、UV硬化型であり硬化収縮率は約2%である。
(実施例1)
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1は、フラットディスプレイの全面に配置する透明板1であり、材料はアクリルである。厚みは1.5mmである。大きさは、40×40mmである。ディスプレイの外形サイズは、45×32mmで厚みは1.3mmである。表示画面のエリアは、36×28.5mmである。ディスプレイは、液晶ディスプレイ3の表示画面のエリアより大きい範囲には、額縁形状の黒色との印刷物を形成してある。印刷物は、ディスプレイ側の面に形成する。印刷の他にスパッタなどの方法により金属膜を形成し、更に印刷物を積層する場合もある。図2は透明板の接着面に、接着剤2を点塗布で各角と中央に5点塗布した上面図である。接着剤2は、接着面積に対して約0.01318g/cm2を塗布する。この場合は、総量として0.1687g塗布する。点塗布の接着剤2の量は、1点あたり約0.028g塗布する。また、この接着剤は、紫外線硬化型接着剤で、硬化後の特性としては、弾性率は1.6×106Paで屈折率は1.52である。更に図3に示すように各角に塗布した接着剤2と中央に塗布した接着剤2とを線状に接着剤2を塗布する。線状に塗布する接着剤は、点塗布した接着剤間に塗布する他に、点塗布した接着剤より外周側に塗布してもよい。
次に図4に示すように接着剤2を塗布した透明板1を反転し、接着剤2と接触しない高さを保持してディスプレイ3と位置を合わせる。ディスプレイ3はTFTアレイを形成したガラス基板4とカラーフィルターを形成したガラス基板5の間に液晶を封入してある。その表面に表示面側の偏光板6と裏面側の偏光板7とを配置してある。ディスプレイを駆動するドライバIC6とコントローラーと接続するインターフェースFPCが実装されている。
このとき図5に示すように点塗布した接着剤2に液ダレが生じる。透明板1を約20μm/secのスピードで降下して、図6に示すように接着剤2がディスプレイ3の表面に点状に接触する。下降スピードは遅い方がよい。下降スピードが速いと接着剤がディスプレイの表面に接触する衝撃で接着剤2の表面に波紋が生じ更に透明板の下降が進むため、複数の気泡の混入が生じることがある。
点塗布した接着剤2はディスプレイ3と接触し濡れ始める。このときの透明板の上面から見た状態を図7に示した。ディスプレイと濡れた接着剤10が点状となる。更に下降を進め塗布した形状に、接着剤が図8のように濡れる。塗布した形状に濡れる前に、透明板1をフリーにすると気泡が混入することがある。
この状態で、透明板1をフリーの状態にし、自重で接着剤を充填する。接着剤は図9,図10,図11に示すように接着剤10が充填される。充填時間は約60秒である。気泡の混入や空気の閉じ込めの生じない充填ができる。加圧した場合には接着剤の充填にムラができ、かつ接着剤層の厚みが不均一となると液晶のギャップに影響を及ぼし、表示ムラになることがある。
図12に示すように透明板1とディスプレイ3の間に充填が完了し、接着剤に2000mJの紫外線を照射して硬化して完了する。接着剤2の透明板1への塗布形状は、図3に示す形状だけではなく、図13や図14のような形状でもよい。点塗布する接着剤は、各角より中央を多くしてもよし、逆に中央を少なくしてもよい。
また、接着剤2は紫外線および可視光硬化型で硬化収縮率が1〜6%とすることで、接着剤に含まれていた硬化前の約100μm以下の気泡を、硬化することで消滅することができる。約100μm以上の気泡が貼り合わせ時に発生しなければ、気泡の無い貼りあわせが可能となる。図15は、硬化収縮率4%の接着剤の気泡のサイズである。
透明基板は、アナログ方式や静電容量方式や超音波などのタッチパネルでもよい。または、サファイヤガラス、アルカリガラス、ソーダガラス、およびその強化ガラス、PMMA,PCなどや、またそれらの積層体でもよい。フラットディスプレイは、TFT液晶方式だけではなくSTN液晶や他の液晶ディスプレイ、有機ELや無機EL、プラズマディスプレイなどのフラットディスプレイでもよい。接着剤は、UV硬化型だけでなく可視光硬化型でもUV,可視光の併用の硬化型でもよい。
上述した貼り合せ方法により、気泡の混入および被着体の反りによる経時的剥離の発生が解決した。また、気泡の混入が無く均一な接着剤層を得ることができた。そのため、透明カバーパネルとフラットパネルディスプレイの間隔を約200〜30μmにすることが可能となった。
透明基板の上面図である。 本発明による透明基板の接着剤を点塗布した状態の上面図である。 本発明による透明基板の接着剤を線と付した状態の上面図である。 本発明による透明基板とフラットディスプレイを位置合わせした状態を示す側面図である。 本発明による接着剤の液ダレを示す側面図である。 本発明による接着剤がフラットディスプレイに接触した状態を示す側面図である。 本発明による接着剤がフラットディスプレイに接触した状態を示す上面図である。 本発明による接着剤がフラットディスプレイに接着剤の塗布形状に濡れた状態を示す上面図である。 本発明による接着剤の初期の充填の状態を示す上面図である。 本発明による接着剤の中期の充填の状態を示す上面図である。 本発明による接着剤の終期の充填の状態を示す上面図である。 本発明による貼り合わせが完了した状態の側面図である。 本発明による他の接着剤の塗布形状を示す模式図である。 本発明による他の接着剤の塗布形状を示す模式図である。 本発明による接着剤に含まれた気泡の硬化前と硬化後の直径を示す図である。 従来方式による透明板に接触剤を塗布した状態を示す上面図である。 従来方式による透明板とフラットディスプレイとの接着剤が充填した状態を示す上面図である。 従来方式による他の透明板に接着剤を塗布した状態を示す上面図である。 従来方式による他の透明板とフラットディスプレイとの充填の初期の状態を示す上面図である。 従来方式による他の透明板とフラットディスプレイとの充填の中期の状態を示す上面図である。
符号の説明
1 透明板
2 接着剤
3 フラットディスプレイ
4 TFTアレイを形成した透明基板
5 カラーフィルターを形成した透明基板
6 表示面側の偏光板
7 裏面側の偏光板
8 ドライバIC
9 FPC
10 フラットディスプレイの表面に濡れた接着剤

Claims (5)

  1. 多角形の透明体と表示素子が透明接着剤で接着された表示装置の製造方法であって、前記透明体の接着面または前記表示素子の接着面に、各角付近を含む複数の箇所に液だれを形成できる一定量の点形状と、
    前記点形状の間を前記多角形の全ての辺の外側に開放するように線状に結んだ線形状で粘度2000〜3000cPの液体接着剤を塗布する工程と、
    前記液体接着剤を塗布した透明体または表示素子を反転する工程と、
    前記点形状に塗布した液体接着剤に液だれを形成する工程と、
    前記液体接着剤を塗布した透明体または表示素子を前記液だれに衝撃を加えないスピードで下降させた状態で対向する被着体に前記液体接着剤を接触させる工程と、
    前記被着体が前記点形状と前記線形状に濡れた時点で、前記液体接着剤を塗布した透明体または表示素子をフリーにし、前記透明体と前記表示素子の間に前記液体接着剤を自重により充填する工程と、
    前記液体接着剤を硬化する工程と、を備えることを特徴とする表示装置の製造方法。
  2. 前記液体接着剤の硬化収縮率が1〜6%であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  3. 前記透明体と前記表示素子の間に充填された前記透明接着剤の厚みが30μm〜200μmであることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  4. 前記液体接着剤はUVまたは可視光で硬化する光硬化型の液体接着剤であり、前記液体接着剤を硬化する工程において、前記液体接着剤に前記透明体を通して第一の光を照射する第一の硬化手段と前記透明体の側面方向から第二の光を直接照射する第二の硬化手段を用いて前記液体接着剤を硬化させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
  5. 多角形の透明板と板状の被着体を透明接着剤で接着する貼り合せ方法であって、前記透明板の接着面または前記被着体の接着面に、各角付近を含む複数の箇所に液だれを形成できる一定量の点形状と、
    前記点形状の間を前記多角形の全ての辺の外側に開放するように線状に結んだ線形状で粘度2000〜3000cPの液体接着剤を塗布する工程と、
    前記液体接着剤を塗布した透明板または被着体を反転する工程と、
    前記点形状に塗布した液体接着剤に液だれを形成する工程と、
    前記液体接着剤を塗布した透明板または被着体を前記液だれに衝撃を加えないスピードで下降させた状態で対向する前記被着体または前記透明板に前記液体接着剤を接触させる工程と、
    前記対向する被着体または透明板が前記点形状と前記線形状に濡れた時点で、前記液体接着剤を塗布した透明板または被着体をフリーにし、前記透明板と前記被着体の間に前記液体接着剤を自重により充填する工程と、
    前記液体接着剤を硬化する工程と、を備えることを特徴とする貼り合せ方法。
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