JP2010181776A - 表示パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶等の表示材料と未硬化のシール剤とが接触することによって発生するコンタミネーションによる表示材料の劣化を防止するとともに、上側基板と下側基板とが強固かつ、シールパターンに隙間が発生することなく接続された表示パネルの製造方法および表示パネルを提供すること。
【解決手段】表示材料の充填に先立って、セルギャップを形成するとともに上側基板と下側基板とを接続するシールパターンに、下側基板のシールパターンが形成された面とは反対の面の側から光を照射して、シールパターンの下側基板と接する面およびセルギャップ側の面の表面に仮硬化層を形成することで、液晶等の表示材料と未硬化のシール剤とが接触することによって発生するコンタミネーションによる表示材料の劣化を防止するとともに、上側基板と下側基板とが強固かつ、シールパターンに隙間が発生することなく接続された表示パネルの製造方法を提供することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示パネルの製造方法に関し、特に表示材料とシール剤とのコンタミネーションのない表示パネルの製造方法に関する。

情報機器等の表示装置に用いられる液晶パネル等の表示パネルは、１対のガラス基板の間にスペーサを配置して数μｍ程度の所定の隙間（以下、セルギャップと言う）を形成し、セルギャップに液晶等の表示材料を充填することによってパネルを形成している。

セルギャップに液晶等の表示材料を充填する方法の１つとしては、真空注入法という方法がある。真空注入法とは、スペーサを配置した１対の基板を、注入口を設けたシール剤で貼り合わせて空セルを形成する。形成された空セルを真空チャンバー内で真空引きして内部を真空とする。次に、真空チャンバー内で注入口を液晶等の表示材料の槽に浸しておいて、真空チャンバーを大気開放する。これによって、空セルの内部の真空と大気との差圧を利用して空セル内へ液晶を注入してパネルを製造する方法である。

しかし、表示パネルのサイズの大型化やセルギャップのサイズの微細化が進むにつれて、真空注入法では注入時間が長時間必要になり、生産性が低下するという課題が出てきた。

そこで、真空注入法に代わる方法として真空貼り合わせ法という方法が用いられるようになってきた。真空貼り合わせ法の大まかな流れとしては、図７に示すように、下側基板１０１上に、例えばＵＶ（紫外線）硬化型のシール剤１０３によってシールパターン１０５を形成し（図７（ａ））、シールパターン１０５の内側にディスペンサを用いて液晶材料１０７を適量塗布する（図７（ｂ））。

その後、下側基板１０１全体を真空チャンバー内で減圧し、減圧環境で上側基板２０１を貼り合わせる（図７（ｃ））。貼り合わせにより、ディスペンサで塗布した液晶材料１０７がシールパターン１０５の内側へ広がる。次に、真空チャンバー内を大気開放することで、大気圧により均一に上側基板２０１全面を加圧する。その後シール剤１０３をＵＶ光照射によって硬化させて、上側基板２０１と下側基板１０１とを接着し、表示パネル１を完成させる（図７（ｄ））。

しかし、上側基板２０１と下側基板１０１とを貼り合わせることにより、シールパターン１０５の内側に塗布した液晶材料１０７がシールパターン１０５の内側に広がる。液晶材料１０７の側からみると、広がった液晶材料１０７が硬化していないシール剤１０３と接触するために、接触部分でコンタミネーションが発生し、液晶材料１０７の劣化の原因となる。またシール剤１０３側からみると、未硬化のシール剤１０３が液晶材料１０７と接触するために、シール性の低下やシール不良、シール寸法不良等の不具合が発生する。

そこで、特許文献１には、真空貼り合わせ法において、シールパターン１０５が形成された後で、液晶材料１０７の塗布前に、形成されたシールパターン１０５の表面だけを硬化させる仮硬化処理を行うことで、上述した問題点を解決する方法が開示されている。仮硬化処理は、ＵＶ硬化型のシール剤であれば、完全硬化するＵＶ光照射量より少ないＵＶ光を照射してシール剤の表面だけを硬化させればよい。また熱硬化型のシール剤であれば、完全硬化する温度より低い温度で焼成したり、焼成時間を短くしたりしてシール剤の表面だけを硬化させればよい。

特開２００３−５１９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、コンタミネーションの発生による液晶材料の劣化を低減させることはできても、シール剤の表面が上側基板と下側基板とを貼り合わせる前から仮硬化した状態になっているため、上側基板と下側基板との接着剤も兼ねているシール剤の上側基板と下側基板との接着力が弱くなってしまう。

また、シール剤の表面が仮硬化しているために、上側基板と下側基板とを貼り合わせた時に、シール剤と上側基板との間に隙間が残り、液晶材料がシールパターンの外側へ漏れ出したり、貼り合わせ後の大気開放時にシールパターン内部に大気圧がかかったりして、表示不良の原因になる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、液晶等の表示材料と未硬化のシール剤とが接触することによって発生するコンタミネーションによる表示材料の劣化を防止するとともに、上側基板と下側基板とが強固かつ、シールパターンに隙間が発生することなく接続された表示パネルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

１．上側基板と、
下側基板と、
前記上側基板と前記下側基板との間に充填された表示材料と、
前記上側基板と前記下側基板との間に、前記表示材料が充填される領域であるセルギャップを囲むように形成され、前記上側基板と前記下側基板とを接続するシールパターンとを備えた表示パネルの製造方法において、
前記下側基板の上に、シール剤を用いて前記シールパターンを形成することで、前記セルギャップを形成するシールパターン形成工程と、
前記下側基板の前記シールパターンが形成された面とは反対の面の側から光を照射することで、前記シールパターンの前記セルギャップ側の面の表面に仮硬化層を形成するとともに、前記シールパターンの前記下側基板と接している面とは反対側の面には仮硬化層を形成しない仮硬化工程と、
前記シールパターンによって形成された前記セルギャップに前記表示材料を塗布する表示材料塗布工程と、
前記下側基板と前記上側基板とを貼り合わせる貼り合わせ工程と、
前記シールパターンを硬化させる硬化工程とを、この順に実行することを特徴とする表示パネルの製造方法。

２．前記仮硬化工程において照射される前記光は、前記下側基板の前記シールパターンが形成された面とは反対の面の前記セルギャップ側から斜めに照射されることを特徴とする前記１に記載の表示パネルの製造方法。

３．前記硬化工程における前記シールパターンの硬化は、前記上側基板の前記シールパターンと接する面とは反対の面の側から光を照射することで行われることを特徴とする前記１または２に記載の表示パネルの製造方法。

４．前記硬化工程における前記シールパターンの硬化は、前記下側基板の前記シールパターンが形成された面とは反対の面の側から光を照射することで行われることを特徴とする前記１または２に記載の表示パネルの製造方法。

５．前記貼り合わせ工程よりも前に、前記シールパターンから所定の間隔だけ外側に第２シールパターンを形成する第２シールパターン形成工程を備え、
少なくとも前記貼り合わせ工程を減圧状態で行うことで、前記シールパターンと前記第２シールパターンとの間の減圧領域が減圧状態に保たれることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の表示パネルの製造方法。

本発明によれば、表示材料の充填に先立って、セルギャップを形成するとともに上側基板と下側基板とを接続するシールパターンに、下側基板のシールパターンが形成された面とは反対の面の側から光を照射して、シールパターンの下側基板と接する面およびセルギャップ側の面の表面に仮硬化層を形成することで、液晶等の表示材料と未硬化のシール剤とが接触することによって発生するコンタミネーションによる表示材料の劣化を防止するとともに、上側基板と下側基板とが強固かつ、シールパターンに隙間が発生することなく接続された表示パネルの製造方法を提供することができる。

本発明における表示パネルの製造方法の第１の実施の形態を示すフローチャートである。 図１の各工程を示す表示パネルの断面模式図である。 本発明における表示パネルの製造方法の第２の実施の形態を説明するための模式図である。 本発明における表示パネルの製造方法の第３の実施の形態を説明するための模式図である。 本発明における表示パネルの製造方法の第４の実施の形態を示すフローチャートである。 第４の実施の形態の大まかな流れを示す模式図である。 従来の真空貼り合わせ法の大まかな流れを示す図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。

最初に、本発明における表示パネルの製造方法の第１の実施の形態について、図１および図２を用いて説明する、図１は、本発明における表示パネルの製造方法の第１の実施の形態を示すフローチャートであり、図２は、図１の各工程を示す模式図である。

まず、図１のフローチャートについて、図２を参照しながら説明する。

ステップＳ１０１（シールパターン形成工程）
シール剤１０３を用いてシールパターン１０５を形成する工程である。図２（ａ）に示すように、表示パネル１の表示領域１１となる領域（以下、セルギャップと言う）１１ｂを囲むように設けられた下側基板１０１上の所定のシール位置１１ａに、例えばディスペンサを用いてシール剤１０３を塗布してシールパターン１０５を形成する。

下側基板１０１および後述する上側基板２０１の材質は、ガラス基板、硬質プラスチック基板、軟質プラスチック基板等、特に問わない。また、下側基板１０１および上側基板２０１は、同一の材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。

シールパターン１０５は、表示パネル１の表示領域１１の隔壁であり、図２（ａ）の左右のシールパターン１０５の間がセルギャップ１１ｂである。ここで、シール剤１０３はＵＶ硬化型のシール剤であるとして説明するが、それに限るわけではない。

ステップＳ１０３（仮硬化工程）
シールパターン１０５を形成しているシール剤１０３の表面を仮硬化処理して仮硬化層１０３ａを形成する工程である。図２（ｂ）に示すように、シールパターン１０５を形成しているシール剤１０３にＵＶ光を照射して、シール剤１０３の下側基板１０１に接している面と、セルギャップ１１ｂ側およびセルギャップ１１ｂとは反対側の面の表面のみを仮硬化処理して仮硬化層１０３ａを形成する。

ＵＶ光の照射方向は、下側基板１０１のシールパターン１０５が形成された面とは反対の面（以下、裏面と言う）側からであり、ＵＶ光の照射量は、完全硬化するＵＶ光照射量よりも少ない照射量である。この時、シール剤１０３の下側基板１０１に接している面とは反対側の面１０３ｂは未硬化である。

これによって、表示パネル１の表示領域１１となるセルギャップ１１ｂを確保できるとともに、後述するステップＳ１０５（表示材料塗布工程）およびステップＳ１０９（貼り合わせ工程）において、表示材料１０７と硬化していないシール剤１０３とが直接接触することによるコンタミネーションの発生を防ぐことができる。

なお、例えばシール剤１０３が熱硬化型のシール剤であれば、赤外線を用いて下側基板１０１の裏面側から完全硬化する照射温度よりも低い温度で照射するか、完全硬化する照射時間よりも短時間の照射を実施して、シール剤１０３の表面を仮硬化させればよい。

ステップＳ１０５（表示材料塗布工程）
セルギャップ１１ｂに、液晶等の表示材料１０７を塗布する工程である。図２（ｃ）に示すように、左右のシールパターン１０５の間のセルギャップ１１ｂに、例えばディスペンサを用いて表示材料１０７を塗布する。

表示材料１０７の塗布パターンは、線引きでも、パターンでも、図６（ｂ）に例示したようなアイランドパターンを複数配置したものでもよく、上側基板２０１と下側基板１０１とを貼り合わせた時に、セルギャップ１１ｂを十分に満たす適量を塗布できればよい。表示材料１０７は、液晶や電気化学素子等、液状の表示機能を備える材料であれば材質は特に問わない。

なお、上述したスペーサは、表示材料１０７を塗布する前に、例えばインクジェット法によって予め表示領域１１となるセルギャップ１１ｂに散布されていてもよいし、表示材料１０７に混ぜられて、表示材料１０７の塗布と同時に散布されてもよく、方法は問わない。

ステップＳ１０７（アライメント工程）
上側基板２０１と下側基板１０１との位置合せを行う工程である。下側基板１０１上に仮硬化させたシール剤１０３と表示材料１０７とを塗布した状態で、下側基板１０１を真空チャンバー内に設置し、各部材に影響の出ない範囲で減圧を実施する。図２（ｄ）に示すように、減圧状態の真空チャンバー内で、上側基板２０１と下側基板１０１との位置合せを行う。位置合せは、例えば上側基板２０１と下側基板１０１との各々に予め設けられた位置合せパターンを目標に、カメラ等による自動アライメント等によって行われる。

ステップＳ１０９（貼り合わせ工程）
上側基板２０１と下側基板１０１とを貼り合わせる工程である。図２（ｅ）に示すように、位置合せされた上側基板２０１に図の矢印Ａ方向の圧力を加えて、上側基板２０１と下側基板１０１とを貼り合わせる。貼り合わせによって、表示材料１０７はセルギャップ１１ｂ全体に充填される。

シールパターン１０５は、セルギャップ１１ｂ側の表面に仮硬化層１０３ａを有しているので、表示材料１０７が硬化していないシール剤１０３に接触することはなく、コンタミネーションは発生しない。また、シール剤１０３の下側基板１０１に接している面とは反対側の面１０３ｂ、即ち上側基板２０１と接する面は未硬化状態で貼り合わせが行われるために、上側基板２０１と下側基板１０１との間の接着力は十分に確保される。さらに、シール剤１０３の上側基板２０１と接する面は未硬化状態で上側基板２０１と密着するために、隙間を作ることもなく表示材料１０７の漏れ等の不具合も発生せず、表示パネル１を製造できる。

表示領域１１から離れた位置で仮止め等の固定を行った上で、真空チャンバーを大気開放する。

ステップＳ１１１（硬化工程）
シール剤１０３を硬化させて、上側基板２０１と下側基板１０１とを接着する工程である。図２（ｆ）に示すように、シール剤１０３からなるシールパターン１０５にＵＶ光を照射して完全硬化させ、表示パネル１を完成させる。ＵＶ光の照射方向は、上側基板２０１のシールパターン１０５と接する面とは反対の面の側、即ちシール剤１０３の未硬化部分１０３ｂの側からであり、ＵＶ光の照射量は、完全硬化するに足る照射量である。

例えばシール剤１０３と第２のシール剤１０４とが熱硬化型のシール剤であれば、上側基板２０１の側からの赤外線照射、あるいはオーブン等を用いた焼成等により完全硬化させればよい。

以上が、表示パネル１の製造方法の第１の実施の形態の説明である。

上述したように、本発明における表示パネルの製造方法の第１の実施の形態によれば、表示材料１０７の充填に先立って、セルギャップ１１ｂを形成するとともに上側基板２０１と下側基板１０１とを接続するシールパターン１０５に、下側基板１０１の裏面側からＵＶ光を照射して、シールパターン１０５の下側基板１０１と接する面と、セルギャップ１１ｂ側およびセルギャップ１１ｂとは反対側の面の表面のみに仮硬化層を形成する。

これによって、液晶等の表示材料１０７と未硬化のシール剤１０３とが接触することによって発生するコンタミネーションによる表示材料１０７の劣化を防止するとともに、上側基板２０１と下側基板１０１とが強固かつ、シールパターン１０５に隙間が発生することなく接続された表示パネル１の製造方法を提供することができる。

続いて、本発明における表示パネルの製造方法の第２の実施の形態について、図３を用いて説明する。図３は、本発明における表示パネルの製造方法の第２の実施の形態を説明するための模式図である。

第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態の第１の変形例で、第２の実施の形態のフローチャートは、図１の第１の実施の形態のフローチャートと同じである。

第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、図３（ｂ）に示すように、図１のステップＳ１０３（仮硬化工程）で、ＵＶ光の照射方向が、下側基板１０１の裏面側の、セルギャップ１１ｂの側から斜めに照射される点である。その他の点については、第１の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。

これによって、仮硬化層１０３ａは、シールパターン１０５のセルギャップ１１ｂ側がセルギャップ１１ｂの反対側よりも厚く仮硬化されるので、表示材料１０７と未硬化のシール剤１０３との接触によるコンタミネーションによる表示材料の劣化をよりよく防止することができるとともに、シールパターン１０５の上側基板２０１と接する部分は未硬化のままで保たれるために、上側基板と下側基板とを強固かつ、シールパターンに隙間が発生することなく接着することができる。

また、これは必須ではないが、図３（ｆ）に示すように、図１のステップＳ１１１（硬化工程）で、ＵＶ光の照射方向を、上側基板側の図３（ｂ）のＵＶ光の照射方向と対向する方向とすることで、シールパターン１０５のステップＳ１０３（仮硬化工程）で未硬化の部分を効率よく硬化させることができる。

続いて、本発明における表示パネルの製造方法の第３の実施の形態について、図４を用いて説明する。図４は、本発明における表示パネルの製造方法の第３の実施の形態を説明するための模式図である。

第３の実施の形態は、上述した第１の実施の形態の第２の変形例で、第３の実施の形態のフローチャートは、図１の第１の実施の形態のフローチャートと同じである。

第３の実施の形態が第１および第２の実施の形態と異なる点は、図４（ｆ）に示すように、図１のステップＳ１１１（硬化工程）で、ＵＶ光の照射が、上側基板２０１のシールパターン１０５と接する面とは反対の面の側、即ちシールパターン１０５の未硬化部分１０３ｂの側からではなく、ステップＳ１０３（仮硬化工程）と同じ下側基板１０１の裏面側から行われる点である。その他の点については、第１の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。

これによって、第１の実施の形態と同様に、シール剤１０３の仮硬化層１０３ａと未硬化部分との両方を完全硬化させることができ、さらに、ＵＶ光照射装置を下側基板１０１の裏面側だけに設置すればよく、表示パネル１の製造装置の低コスト化、小型化に寄与することができる。

次に、本発明における表示パネルの製造方法の第４の実施の形態について、図５および６を用いて説明する。図５は、本発明における表示パネルの製造方法の第４の実施の形態を示すフローチャートであり、図６は、第４の実施の形態の大まかな流れを示す模式図である。

第４の実施の形態が第１、第２および第３の実施の形態と異なる点は、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１０３（仮硬化工程）とステップＳ１０５（表示材料塗布工程）との間に、図６（ａ）に示すように、シールパターン１０５から所定の間隔だけ外側に第２シールパターン１０６を形成するステップＳ１０４（第２シールパターン形成工程）が設けられた点である。

第２シールパターン１０６を形成するシール剤は、シールパターン１０５を形成するシール剤１０３と同じであってもよいし、異なるものであってもよい。例えばシールパターン１０５を形成するシール剤１０３には、表示材料１０７とのコンタミネーションが発生しにくい材料を用い、第２シールパターン１０６を形成するシール剤には上側基板２０１および下側基板１０１との接着力の強い材料を用いてもよい。その他の点については、第１の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。

第２シールパターン１０６は、仮硬化の必要はないが、仮硬化しても構わない。従って、ステップＳ１０４（第２シールパターン形成工程）は、図５に示したステップＳ１０３（仮硬化工程）とステップＳ１０５（表示材料塗布工程）との間以外に、ステップＳ１０１（シールパターン形成工程）と同時であってもよいし、ステップＳ１０１（シールパターン形成工程）とステップＳ１０３（仮硬化工程）との間、あるいはステップＳ１０５（表示材料塗布工程）の後であってもよい。

これによって、図５のステップＳ１０９（貼り合わせ工程）において、図６（ｂ）および（ｃ）に示すように、減圧状態の真空チャンバー内で上側基板２０１と下側基板１０１とを貼り合わせる場合に、シールパターン１０５と第２シールパターン１０６と上側基板２０１と下側基板１０１とに囲まれた減圧領域１１１が減圧状態に保たれることになる。

従って、上側基板２０１と下側基板１０１とを貼り合わせた後に、真空チャンバーを大気開放しても、減圧領域１１１は減圧状態に保たれるので、大気圧によって上側基板２０１と下側基板１０１とを押さえつける力が発生する。そのために、図１のステップＳ１０９（貼り合わせ工程）で述べた、貼り合わせ後の仮止め等の固定をする必要がなくなる。

これによって、第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、シールパターン１０５から所定の間隔だけ外側に第２シールパターン１０６を形成することで、減圧状態を保った減圧領域１１１を設けることができ、大気圧を利用することで貼り合わせ後の仮止め等の固定を省略することができ、製造工程を簡略化することができる。

以上に述べたように、本発明によれば、表示材料の充填に先立って、セルギャップを形成するとともに上側基板と下側基板とを接続するシールパターンに、下側基板のシールパターンが形成された面とは反対の面の側から光を照射して、シールパターンの下側基板と接する面およびセルギャップ側の面の表面に仮硬化層を形成する。

これによって、液晶等の表示材料と未硬化のシール剤とが接触することによって発生するコンタミネーションによる表示材料の劣化を防止するとともに、上側基板と下側基板とが強固かつ、シールパターンに隙間が発生することなく接続された表示パネルの製造方法を提供することができる。

なお、本発明に係る表示パネルの製造方法を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１ 表示パネル
１１ 表示領域
１１ａ シール位置
１１ｂ セルギャップ
１０１ 下側基板
１０３ シール剤
１０３ａ 仮硬化層
１０５ シールパターン
１０６ 第２シールパターン
１０７ 表示材料
１１１ 減圧領域
２０１ 上側基板

Claims (5)

1. 上側基板と、
   下側基板と、
   前記上側基板と前記下側基板との間に充填された表示材料と、
   前記上側基板と前記下側基板との間に、前記表示材料が充填される領域であるセルギャップを囲むように形成され、前記上側基板と前記下側基板とを接続するシールパターンとを備えた表示パネルの製造方法において、
   前記下側基板の上に、シール剤を用いて前記シールパターンを形成することで、前記セルギャップを形成するシールパターン形成工程と、
   前記下側基板の前記シールパターンが形成された面とは反対の面の側から光を照射することで、前記シールパターンの前記セルギャップ側の面の表面に仮硬化層を形成するとともに、前記シールパターンの前記下側基板と接している面とは反対側の面には仮硬化層を形成しない仮硬化工程と、
   前記シールパターンによって形成された前記セルギャップに前記表示材料を塗布する表示材料塗布工程と、
   前記下側基板と前記上側基板とを貼り合わせる貼り合わせ工程と、
   前記シールパターンを硬化させる硬化工程とを、この順に実行することを特徴とする表示パネルの製造方法。
2. 前記仮硬化工程において照射される前記光は、前記下側基板の前記シールパターンが形成された面とは反対の面の前記セルギャップ側から斜めに照射されることを特徴とする請求項１に記載の表示パネルの製造方法。
3. 前記硬化工程における前記シールパターンの硬化は、前記上側基板の前記シールパターンと接する面とは反対の面の側から光を照射することで行われることを特徴とする請求項１または２に記載の表示パネルの製造方法。
4. 前記硬化工程における前記シールパターンの硬化は、前記下側基板の前記シールパターンが形成された面とは反対の面の側から光を照射することで行われることを特徴とする請求項１または２に記載の表示パネルの製造方法。
5. 前記貼り合わせ工程よりも前に、前記シールパターンから所定の間隔だけ外側に第２シールパターンを形成する第２シールパターン形成工程を備え、
   少なくとも前記貼り合わせ工程を減圧状態で行うことで、前記シールパターンと前記第２シールパターンとの間の減圧領域が減圧状態に保たれることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の表示パネルの製造方法。

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