JP2012042781A - 液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶中に気泡を発生させることなく、液晶空間を確実に封止する液晶表示装置を提供すること。
【解決方法】互いに対向する第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板及び第２の基板間に設けられる液晶と、前記第１の基板及び第２の基板間に設けられ、前記液晶を収容する空間と、前記空間に連通する開口とを規定するシール材と、前記開口を覆うように配置され、第１の部分が前記第１の基板の表面に接着され、第２の部分が前記第２の基板の表面に接着される封止フィルムと、を備え、前記第１の基板及び第２の基板は、前記第１の基板及び第２の基板における前記シール材の外側の部分と、前記封止フィルムとが重なる領域で、相互に溶着されている液晶表示素子。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法に関する。

例えば電子ペーパーに使用される液晶表示素子の製造方法として、２枚の基板をシール材で貼り合わせた後、基板間に形成される空間に液晶を注入する方法が知られている。例えば、基板間に形成された液晶空間に注入口から液晶を注入した後、当該注入口に対応する２枚の基板部分を相互に熱圧着することで、液晶空間を封止する液晶表示素子の製造方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特開平０５−１２７１７６号公報

ところで、液晶表示素子の液晶空間は、注入口に対応する部分まで液晶が充填されている。このため、背景技術の記載内容に従って、注入口に対応する２枚の基板部分を熱圧着すると、注入口付近の液晶が加熱され、液晶空間に気泡が発生することがある。液晶空間に発生した気泡は、画像品質を劣化させ、又、液晶の駆動を阻害する原因にもなるため、素子完成後に気泡の有無を検査しなければならない。しかし、いったん液晶表示素子を熱圧着により封止してしまうと、液晶中に発生した気泡を逃がすことができないため、気泡が発見された液晶表示素子は、不良品として処分せざるを得ない。

そこで、開示技術は、液晶中に気泡を発生させることなく、液晶空間を確実に封止する液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法を提供する。

開示の液晶表示素子の一観点によれば、互いに対向する第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板及び第２の基板間に設けられる液晶と、前記第１の基板及び第２の基板間に設けられ、前記液晶を収容する空間と、前記空間に連通する開口とを規定するシール材と、前記開口を覆うように配置され、第１の部分が前記第１の基板の表面に接着され、第２の部分が前記第２の基板の表面に接着される封止フィルムと、を備え、前記第１の基板及び第２の基板は、前記第１の基板及び第２の基板における前記シール材の外側の部分と、前記封止フィルムとが重なる領域で、相互に溶着されている液晶表示素子が提供される。

開示の液晶表示素子の製造方法の一観点によれば、第１の基板及び第２の基板をシール材で貼り合わせることにより、前記第１の基板及び第２の基板間に、液晶を収容するための空間と、前記空間に前記液晶を注入するための開口とを規定する工程と、前記空間に前記開口から前記液晶を注入する工程と、前記開口を覆うように封止フィルムを配置する工程と、前記第１の基板及び第２の基板を、前記第１の基板及び第２の基板における前記シール材の外側の部分と、前記封止フィルムとが重なる領域で、相互に溶着する工程と、前記第１の基板の表面に前記封止フィルムの第１の部分を接着し、前記第２の基板の表面に前記封止フィルムの第２の部分を接着して、前記第１の基板及び第２の基板に前記封止フィルムを固定する工程と、を備える液晶表示素子の製造方法が提供される。

開示の液晶表示素子によれば、液晶中に気泡を発生させることなく、液晶空間を確実に封止することができる。

第１の実施形態にかかる液晶表示装置の平面図である。 第１の実施形態にかかる液晶表示素子の平面図である。 第１の実施形態にかかる液晶表示素子の詳細構成の平面図である。 第１の実施形態にかかる液晶注入部の平面図である。 図４中のV−Vにおける断面図である。 第１の実施形態の変形例にかかる液晶注入部の平面図である。 第１の実施形態の別の変形例にかかる液晶注入部の平面図である 第１の実施形態にかかる液晶表示素子の製造工程の説明図である。 第１の実施形態にかかる液晶表示素子の製造工程の説明図である。 第１の実施形態にかかる液晶表示素子の製造工程の説明図である。 第１の実施形態にかかる液晶表示素子の製造工程の説明図である。 第１の実施形態にかかる液晶注入口の封止工程の説明図である。 第１の実施形態にかかる液晶注入口の封止工程の途中における液晶注入部の断面図である。 第１の実施形態の別の変形例にかかる液晶注入部の断面図である。 第１の実施形態の変形例にかかる上部溶着ヘッドの斜視図である。 第２の実施形態にかかる液晶表示素子の詳細構造の平面図である。 第２の実施形態にかかる液晶注入部の平面図である。 図１７中のXVIII−XVIIIにおける断面図である。 第２の実施形態の変形例にかかる液晶注入部の平面図である。 第２の実施形態の別の変形例にかかる液晶注入部の平面図である。 第２の実施形態の別の変形例にかかる液晶注入部の断面図である。

［第１の実施形態］
先ず、図１〜図１５を参照しながら第１の実施形態を説明する。
［液晶表示装置の構造］
図１は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置の平面図である。図１に示すように、液晶表示装置は、例えば電子ペーパーなどであって、液晶表示素子１０、回路基板２０、及び筐体３０を含む。ここでは、１つの液晶表示素子１０を示しているが、液晶表示装置がカラー表示タイプのものであれば、例えば赤(Red)表示用、緑(Green)表示用、青(Blue)表示用の３つの液晶表示素子１０が積層されて配置される。

液晶表示素子１０は、フレキシブルプリントサーキット（図示しない）を介して、回路基板２０に接続されている。液晶表示素子１０及び回路基板２０は、平面視で重なるように互いに対向しており、これらの間にはバックライト（図示しない）が配置されている。筐体３０は、液晶表示素子１０、回路基板２０、及びバックライトを収容している。筐体３０における、液晶表示素子１０に対向する位置には、表示画面を画定するための開口部３０Ａが形成されている。
［液晶表示素子の構造］
図２は、第１の実施形態にかかる液晶表示素子１０の平面図である。図２に示すように、液晶表示素子１０は、主として、液晶表示部１０Ａと、液晶表示部１０Ａより横幅が狭い液晶注入部１０Ｂとを備えている。液晶表示部１０Ａは、液晶空間Ｓに収容された液晶Ｌ（図示せず）を駆動することにより情報を表示する、情報表示部として用いられる。液晶注入部１０Ｂは、液晶表示部１０Ａの端部から突出していて、液晶表示部１０Ａの液晶空間Ｓに液晶Ｌを注入するために設けられている。

図３は、第１の実施形態にかかる液晶表示素子１０の詳細構成の平面図である。図３に示すように、液晶表示装置１０は、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２を備えている。第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の材料としては、例えばポリエチレンテレフタラート（PET ; Poly Ethylene Terephthalate）、ポリカーボネート（PC ; Poly Carbonate）、ポリエチレンナフタレート（PEN ; Poly Ethylene Naphthalate）、又はポリエーテルスルホン（PES ; Poly Ether Sulfone）などが用いられる。これらの材料の融点は、例えば１３０℃〜１５０℃である。第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２は、シール材１３により、所定間隔で貼り合わされている。第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の間隔は、後述する柱状スペーサ１４及び球状スペーサ１５の寸法に依存するものであって、例えば４〜５μｍ程度である。

第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２それぞれの、液晶Ｌ側の表面には、液晶Ｌに駆動電圧を印加する複数の透明電極（図示しない）、及び液晶Ｌを配向させる配向膜（図示しない）が形成されている。透明電極の材料としては、例えばITO（Indium Tin Oxide）が用いられる。

配向膜は、第１のフィルム基板１１、第２のフィルム基板１２、及び複数の透明電極を被覆している。配向膜の表面には、フィルム基板１１、１２近傍の液晶Ｌを配向させるためのラビング処理がなされている。配向膜の材料としては、例えばポリイミドが用いられる。

第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２間には、複数の柱状スペーサ１４及び複数の球状スペーサ（例えばビーズスペーサ）１５が配置されている。さらに、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２間の液晶空間Ｓには液晶Ｌが充填されている。

柱状スペーサ１４は、平面視で十字型に形成され、複数の透明電極の隙間に配置されている。柱状スペーサ１４の高さは、例えば４〜５μｍ程度である。柱状スペーサ１４は、それ自身の接着性により、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の双方に接着している。このため、柱状スペーサ１４は、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の間隔が狭まることを防止すると共に、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の間隔が広がることも防止している。柱状スペーサ１４の材料としては、例えばアクリル系の感光性レジストが用いられる。

球状スペーサ１５は、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２間に分散されている。球状スペーサ１５の直径は、例えば４〜５μｍに設定されている。球状スペーサ１５の材料としては、例えばガラス質の材料、又はアクリル系の樹脂材料などが用いられる。液晶Ｌの材料としては、分解温度、即ち熱分解によりガスを発生させる温度が、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板の材料の融点よりも高い材料、例えばコレステリック液晶が用いられる。コレステリック液晶の分解温度は、例えば１７０℃〜１８０℃程度である。

柱状スペーサ１４、球状スペーサ１５、及び液晶Ｌは、液晶表示部１０Ａだけでなく、液晶注入部１０Ｂにも均一に配置されている。従って、液晶注入部１０Ｂにおいても、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２間に隙間が存在していて、隙間には液晶Ｌが充填されている。

シール材１３は、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の外周縁に沿って配置され、シール材１３の内側に、液晶Ｌを収容するための液晶空間Ｓを画定している。さらに、シール材１３の第１の端部１３ａ及び第２の端部１３ｂは、それぞれ液晶表示部１０Ａから液晶注入部１０Ｂに延在して、第１の端部１３ａ及び第２の端部１３ｂ間に、液晶空間Ｓに液晶Ｌを注入するための液晶注入口Ｏ１を画定している。シール材１３は、例えばディスペンサで接着剤を塗布することにより形成される。接着剤としては、例えばアクリル系の樹脂材料が用いられる。

シール材１３は、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の外周縁から少しだけ内側の位置に設けられている。このため、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２は、シール材１３の外側に、それぞれ第１の基板外周部１１Ａ及び第２の基板外周部１２Ａを備えている。

第１の基板外周部１１Ａ及び第２の基板外周部１２Ａは、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の縁部全体に形成され、第１のフィルム基板１１と第２のフィルム基板１２との間には、液晶空間Ｓと同程度の厚みの隙間Ｇが形成されている。第１の基板外周部１１Ａ及び第２の基板外周部１２Ａは、液晶表示素子１０の製造方法に起因して形成されるものである。

即ち、液晶表示素子１０を製造する場合、２枚の大型フィルムシートをシール材１３で貼り合わせて大判シートを形成した後、例えば打ち抜き法で大判シートを切断して液晶表示素子１０ごとに個片化する。個片化するときに、打ち抜き法で使用される刃物がシール材１３に接触すると、シール材１３の表面に不要な凹凸が形成されることがある。さらに、シール材１３が大型フィルムシートから剥がれて脱落することもある。このため、大判シートの切断は、シール材１３から充分に離間した位置で実施される。その結果、シール材１３の外側に、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の余白部分、即ち第１の基板外周部１１Ａ及び第２の基板外周部１２Ａが形成され、上述のような隙間Ｇが生じるのである。隙間Ｇの幅は、シール材１３から第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の縁部までの寸法、即ち第１の基板外周部１１Ａ及び第２の基板外周部１２Ａの長さに相当するものであって、例えば２００μｍ程度である。

図４は、第１の実施形態にかかる液晶注入部１０Ｂの平面図、図５は、図４中のV−Vにおける断面図である。図４又は図５に示すように、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２は、液晶注入部１０Ｂに対応する領域に、それぞれ第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂを備えている。

第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂは、シール材１３が配置される縁部近傍において、相互間の距離が小さくなるように曲げられている。これにより、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂの内表面は、それぞれシール材１３における、液晶Ｌとは反対側に位置する表面、即ち外側面１３Ｓに密着している。さらに、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂにおける、シール材１３の外側に延在する部分は、互いに溶着されて、溶着部Ｐ１を形成している。これにより、少なくとも液晶注入部１０Ｂにおいては、第１の基板外周部１１Ａ及び第２の基板外周部１２Ａ間の隙間Ｇが封止されている。又、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂが溶着された部分、即ち溶着部Ｐ１においては、第１の基板注入部１１Ｂの端面１１Ｓ及び第２の基板注入部１２Ｂの端面１２Ｓが連続して、１つの側表面１０Ｓを形成している。尚、図４中のハッチング部分は、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２が溶着された溶着部Ｐ１を示している。

液晶表示素子１０の液晶注入部１０Ｂには、液晶注入口Ｏ１を封止するための封止部材１６が設けられている。封止部材１６は、２枚の樹脂フィルムにより形成され、主として、収容部１６Ａ及び延在部１６Ｂを備えている。収容部１６Ａは、袋状に形成されており、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂを、少なくとも液晶注入口Ｏ１及び溶着部Ｐ１が包含されるように収容している。延在部１６Ｂは、２枚の樹脂フィルムを溶着したものであって、収容部１６Ａの周囲に延在している。

収容部１６Ａの内表面は、第１の基板注入部１１Ｂの外表面、第２の基板注入部１２Ｂの外表面、及び溶着部Ｐ１の側表面１０Ｓに溶着され、液晶注入口Ｏ１を液密・気密に封止している。これにより、液晶空間Ｓに収容された液晶Ｌの漏出や、液晶空間Ｓへの外気の流入が防止されている。

封止部材１６の樹脂フィルムの材料としては、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の材料よりも融点が低い材料、例えば低密度ポリエチレン（LDPE ; Low Density Polyethylene）、又はポリ塩化ビニル（PVC ; Poly Vinyl Chloride）などが用いられる。これらの材料の融点は、例えば１００℃〜１１５℃である。

尚、本実施形態における溶着部Ｐ１は、封止部材１６の収容部１６Ａの内側にだけ形成されている。しかし、本実施形態は、これに限定されるものではない。図６は、第１の実施形態の変形例にかかる液晶注入部１０Ｂの平面図である。図６に示すように、溶着部Ｐ１は、封止部材１６の収容部１６Ａの内側から外側にかけて延在していても良い。溶着部Ｐ１を封止部材１６の収容部１６Ａの内側から外側にかけて延在させた場合、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の溶着面積が大きくなるため、第１の基板外周部１１Ａ及び第２の基板外周部１２Ａ間の隙間Ｇを、より確実に封止することができる。又、溶着部Ｐ１は、封止部材１６の収容部１６Ａの内側全体に形成されていなくても良い。図７は、第１の実施形態の別の変形例にかかる液晶注入部１０Ｂの平面図である。図７に示すように、溶着部Ｐ１は、封止部材１４の内側の一部にのみ形成されていても良い。溶着部Ｐ１を封止部材１４の内側の一部にのみ形成した場合、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の溶着面積が減るため、後述する溶着ヘッドによる溶着時間を短縮することができる。
［液晶表示素子の製造方法］
第１の実施形態にかかる液晶表示素子１０の製造方法を説明する。図８〜図１１は、第１の実施形態にかかる液晶表示素子１０の製造工程の説明図である。

先ず、図８に示すように、第１のフィルムシート１７及び第２のフィルムシート１８を用意する。第１のフィルムシート１７及び第２のフィルムシート１８は、それぞれ透明電極（図示しない）及び配向膜（図示しない）が形成されている。又、第１のフィルムシート１７及び第２のフィルムシート１８は、それぞれ前処理として、所定の輪郭線でハーフカットが施されている。ハーフカットとは、例えばレーザビームを照射して、第１のフィルムシート１７及び第２のフィルムシート１８の厚さを減少させた部位を形成する処理である。

次に、第１のフィルムシート１７の素子領域それぞれに、ディスペンサで接着剤を塗布して、複数のシール材１３を形成する。又、図示しないが、第２のフィルムシート１８に、複数の柱状スペーサ１４及び球状スペーサ１５を配置する。柱状スペーサ１４は、例えば、第２のフィルムシート１８上にアクリル系の感光性レジストを成膜した後、感光性レジストを露光及び現像することにより形成される（いわゆるフォトリソグラフィ）。球状スペーサ１５は、例えば、第２のフィルムシート１８の上方に配置された散布用ノズル散布される。本実施形態では、第１のフィルムシート１７にシール材１３を塗布しているが、第２のフィルムシート１８にシール材１３を塗布しても良い。そして、第１のフィルムシート１７及び第２のフィルムシート１８を、複数のシール材１３で貼り合わせて、大判シート１９を製作する。尚、図８、９において、シール材１３は、第１のフィルムシート１７の裏側に配置されているので、破線で示すべきであるが、ここでは図面の都合上、実線で示している。

次に、図９に示すように、大判シート１９をカッターＣにより打ち抜き、液晶表示素子１０ごとに個片化する。このとき、大判シート１９の切断面がシール材１３から離間するように、即ち両者が干渉しないように、カッターＣを位置決めする。そして、大判シート１９が液晶表示素子１０ごとに個片化された後、事前に施しておいたハーフカットの輪郭線に沿い、第１のフィルムシート１７及び第２のフィルムシート１８における不要なフィルム部分を除去する。

以上のプロセスにより、図１０に示すような、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２を貼り合わせた、液晶Ｌが充填される前の液晶表示素子１０が完成される。尚、図１０において、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２の外形が異なるのは、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２に施されたハーフカットの輪郭線が互いに異なるからである。

次に、液晶Ｌが充填される前の液晶表示素子１０を真空チャンバ（図示しない）内に収容して、真空チャンバ内を減圧することにより、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２間の空気を除去する。

続いて、図１１に示すように、液晶槽Ｔに貯留された液晶Ｌに液晶表示素子１０の液晶注入口Ｏ１を浸漬して、真空チャンバ内を大気に開放する。これにより、液晶槽Ｔ内の液晶Ｌが大気に加圧され、第１のフィルム基板１１及び第２のフィルム基板１２間の液晶空間Ｓに液晶Ｌが注入される（いわゆる真空汲み上げ法）。このとき、液晶注入部１０Ｂに配置された柱状スペーサ１４及び球状スペーサ１５により、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂ間に隙間が確保されているため、液晶Ｌの注入は円滑に実施される。

その後、液晶表示素子１０の液晶空間Ｓが液晶Ｌで満たされたら、液晶表示素子１０の液晶注入口Ｏ１を封止部材１６で封止する。このようにして、第１の実施形態にかかる液晶表示素子１０を製造する。
［液晶注入口を封止方法］
液晶表示素子１０の液晶注入口Ｏ１の封止方法を説明する。図１２は、第１の実施形態にかかる液晶注入口Ｏ１の封止工程の説明図である。

図１２に示すように、本実施形態においては、液晶表示素子１０の液晶注入口Ｏ１を封止するために、４種類の溶着ヘッドを使用する。図１２中の符号１０１は第１の上部溶着ヘッド、符号１０２は第２の上部溶着ヘッド、符号１０３は第１の下部溶着ヘッド、符号１０４は第２の下部溶着ヘッドを示している。第１の上部溶着ヘッド１０１及び第１の下部溶着ヘッド１０３は、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂを溶着して溶着部Ｐ１を形成するためのものである。第２の上部溶着ヘッド１０２及び第２の下部溶着ヘッド１０４は、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２を溶着して液晶注入口Ｏ１を封止するためのものである。

第１の上部溶着ヘッド１０１は、ヘッド本体１０１ａと、ヘッド本体１０１ａの下面に固定された２つの加圧片１０１ｂとを備えている。２つの加圧片１０１ｂの離間距離ｄ１は、液晶表示素子１０の液晶注入部１０Ｂにおけるシール材１３の離間距離をｄ２、シール材１３の直径をｄ３としたとき、例えばｄ１＝ｄ２＋２×ｄ３が成り立つように設計されている。

第２の上部溶着ヘッド１０２は、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２よりも大きい加圧面１０２ａを備えている。
・ 第１の下部溶着ヘッド１０３は、第１の上部溶着ヘッド１０１に対応した形状及び寸法であって、ヘッド本体１０３ａと、ヘッド本体１０３ａの上面に固定された２つの加圧片１０３ｂとを備えている。

第２の下部溶着ヘッド１０４は、第２の上部溶着ヘッド１０２に対応した形状及び寸法であって、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２よりも大きい加圧面１０４ａを備えている。

第１の上部溶着ヘッド１０１及び第１の下部溶着ヘッド１０３は、第１の発振子（図示しない）に接続されている。第１の発振子は、第１の上部溶着ヘッド１０１及び第１の下部溶着ヘッド１０３の加圧片１０１ｂ、１０３ｂに超音波振動を付与する。

第２の上部溶着ヘッド１０２及び第２の下部溶着ヘッド１０４は、第２の発振子（図示しない）に接続されている。第２の発振子は、第２の上部溶着ヘッド１０２及び第２の下部溶着ヘッド１０４の加圧面１０２ａ、１０４ａに超音波振動を付与する。第１の発振子及び第２の発振子は、振幅値又は振動数が異なる超音波振動を発生させる。

本実施形態においては、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂを溶着して溶着部Ｐ１を形成するときの温度が、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２を溶着して液晶注入口Ｏ１を封止するときの温度よりも高くなるように、第１の発振子及び第２の発振子による超音波振動の振幅値又は振動数が選択されている。

以上のように構成された溶着ヘッド１０１〜１０４を用いて、液晶表示素子１０の液晶注入口Ｏ１を封止する場合、先ず、テーブル（図示しない）上に液晶表示素子１０を載置する。そして、当該テーブルを移動して、液晶表示素子１０を所定の位置に配置する。

次に、第１の上部溶着ヘッド１０１及び第１の下部溶着ヘッド１０３を移動して、加圧片１０１ｂ及び加圧片１０３ｂが液晶表示素子１０の液晶注入部１０Ｂにおける、シール材１３の外側に延在する部位に対応するように位置決めする。そして、液晶表示素子１０の液晶注入部１０Ｂの上下に、それぞれ第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２を配置する。第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２は、矩形状に形成されていて、液晶注入部１０Ｂを充分に被覆できる寸法を有する。

次に、第１の上部溶着ヘッド１０１及び第１の下部溶着ヘッド１０３により、第１の樹脂フィルムＦ１、第２の樹脂フィルムＦ２、第１の基板注入部１１Ｂ、及び第２の基板注入部１２Ｂを加圧する。そして、第１の発振子を作動させて、加圧片１０１ｂ、１０３ｂに超音波振動を付与する。

これにより、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂは、超音波振動に付随する摩擦により約１８０℃〜２００℃に加熱され、加圧片１０１ｂ、１０３ｂに対応する部分が局所的に溶着される。その結果、図１３に示すように、液晶注入部１０Ｂに溶着部Ｐ１が形成される。これを第１の溶着とする。このとき、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２における、加圧片１０１ｂ、１０３ｂに対応する部分も局所的に融解して、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂの外表面に溶着される。

このように、本実施形態においては、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂを溶着する際に、シール材１３の外側に延在する部分、即ち液晶Ｌが存在しない部分を局所的に加熱している。これにより、液晶Ｌの加熱を抑制でき、液晶Ｌ中に気泡が発生するのを防止することができる。尚、溶着部Ｐ１における第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂは、加熱の影響により、周辺部分に比べて白濁することがある。

次に、液晶注入部１０Ｂの上方から第１の上部溶着ヘッド１０１を退避させると共に、液晶注入部１０Ｂの上方に第２の上部溶着ヘッド１０２を配置する。又、液晶注入部１０Ｂの下方から第１の下部溶着ヘッド１０３を退避させると共に、液晶注入部１０Ｂの下方に第２の下部溶着ヘッド１０４を配置する。

そして、第２の上部溶着ヘッド１０２及び第２の下部溶着ヘッド１０４により、第１の樹脂フィルムＦ１、第２の樹脂フィルムＦ２、第１の基板注入部１１Ｂ、及び第２の基板注入部１２Ｂを加圧する。そして、第２の発振子を作動させて、加圧面１０２ａ、１０４ａに超音波振動を付与する。これにより、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２は、超音波振動に付随する摩擦により約１２０℃〜１３０℃に加熱され、加圧面１０２ａ、１０４ａに対応する部分、即ち樹脂フィルムＦ１、Ｆ２全体が融解する。

その結果、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２が、液晶注入部１０Ｂを被覆するように溶着され、図５に示すように、液晶注入口Ｏ１を封止する封止部材１６が形成される。これを第２の溶着とする。

このとき、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２における、液晶注入部１０Ｂに対応する部分は、それぞれ第１の基板注入部１１Ｂの外表面、第２の基板注入部１２Ｂの外表面、及び液晶注入部１０Ｂの側表面１０Ｓに溶着され、封止部材１６の収容部１６Ａとなる。又、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２における、液晶注入部１０Ｂより外側に位置する部分は、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２が相互に溶着されて、封止部材１６の延在部１６Ｂとなる。

但し、本実施形態における第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂの融点は、約１３０℃〜１５０℃であるため、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂが融解することはない。又、本実施形態における液晶Ｌの分解温度は、約１７０℃〜１８０℃であるため、液晶Ｌ中に気泡が発生することもない。以上のプロセスにより、液晶表示装置１０の液晶注入口Ｏ１が液密・気密に封止される。

本実施形態においては、第１の溶着前に、液晶注入部１０Ｂの上下に第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２を配置している。しかし、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、第１の溶着後に、液晶注入部１０Ｂの上下に第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２を配置しても良い。

又、第１の溶着時に、第１の上部溶着ヘッド１０１及び第２の下部溶着ヘッド１０４を組み合わせて用いても良い。このように、第１の下部溶着ヘッド１０３の代わりに、第２の下部溶着ヘッド１０４を用いると、第２の下部溶着ヘッド１０４の平坦な加圧面１０４ａが使用される。このため、図１４に示すように、主として第１の基板注入部１１Ｂが変形することになる。

又、第１の溶着時に、第２の上部溶着ヘッド１０２及び第１の下部溶着ヘッド１０３を用いても良い。このように、第１の上部溶着ヘッド１０１の代わりに、第２の上部溶着ヘッド１０２を用いると、第２の上部溶着ヘッド１０２の平坦な加圧面１０２ａが使用される。このため、図１４に示す変形箇所の反対側、すなわち第２の基板注入部１２Ｂが主として変形することになる。尚、図１４では、封止部材１６を省略している。

次に、第１の実施形態の変形例にかかる上部溶着ヘッドを説明する。図１５は、第１の実施形態の変形例にかかる上部溶着ヘッド１０５の斜視図である。

図１５に示すように、上部溶着ヘッド１０５は、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂを溶着して溶着部Ｐ１を形成するための第１の上部加圧片１０５ａと、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２を溶着して液晶注入口Ｏ１を封止するための第２の上部加圧片１０５ｂと、を備えている。

第１の上部加圧片１０５ａは、前述した第１の上部溶着ヘッド１０１における２つの加圧片１０１ｂに対応した形状及び寸法である。第２の上部加圧片１０５ｂは、環状に形成され、その内側に第１の上部加圧片１０５ａを収容している。第１の上部加圧片１０５ａは、第１の発振子（図示しない）に接続され、第２の上部加圧片１０５ｂは、第２の発振子（図示しない）に接続されている。

下部溶着ヘッド１０６は、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂを溶着して溶着部Ｐ１を形成するための第１の下部加圧片１０６ａと、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２を溶着して液晶注入口Ｏ１を封止するための第２の下部加圧片１０６ｂとを備えている。第１の下部加圧片１０６ａは、前述した第１の下部溶着ヘッド１０３の２つの加圧片１０３ｂに対応した形状及び寸法を有している。第２の下部加圧片１０６ｂは、環状に形成され、その内側に第１の下部加圧片１０６ａを収容している。第１の下部加圧片１０６ａは、第１の発振子（図示しない）に接続され、第２の下部加圧片１０６ｂは、第２の発振子（図示しない）に接続されている。

以上のように構成された上部溶着ヘッド１０５及び下部溶着ヘッド１０６を用いて、液晶表示素子１０の液晶注入口Ｏ１を封止する場合、先ず、上部溶着ヘッド１０５及び下部溶着ヘッド１０６により、第１の樹脂フィルムＦ１、第２の樹脂フィルムＦ２、第１の基板注入部１１Ｂ、及び第２の基板注入部１２Ｂを加圧する。

そして、第１の発振子を作動させて、第１の上部加圧片１０５ａ及び第１の下部加圧片１０６ａに超音波振動を付与する。これにより、第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂは、超音波振動に付随する摩擦により約１８０℃〜２００℃に加熱され、第１の上部加圧片１０５ａ及び第１の下部加圧片１０６ａに対応する部分が局所的に溶着する。その結果、図１３に示すように、液晶注入部１０Ｂに溶着部Ｐ１が形成される。

次に、第１の発振子を停止すると共に、第２の発振子を作動させて、第２の上部加圧片１０５ｂ及び第２の下部加圧片１０６ｂに超音波振動を付与する。即ち、上部溶着ヘッド１０５及び下部溶着ヘッド１０６により、第１の樹脂フィルムＦ１、第２の樹脂フィルムＦ２、第１の基板注入部１１Ｂ、及び第２の基板注入部１２Ｂを加圧したまま、第１の発振子を停止し、代わりに第２の発振子を作動させる。これにより、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２は、超音波振動に付随する摩擦により約１２０℃〜１３０℃に加熱され、第２の上部加圧片１０５ｂ及び第２の下部加圧片１０６ｂに対応する環状部分が融解する。その結果、図５に示すように、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２が、液晶注入部１０Ｂを被覆するように溶着され、液晶注入口Ｏ１を封止する封止部材１６が形成される。

以上のように、上部溶着ヘッド１０５及び下部溶着ヘッド１０６用いれば、第１の発振子から第２の発振子に切り替えるだけで、液晶注入口Ｏ１を封止することができるので、第１の溶着が完了してから、第２の溶着を開始するまでの間に、上部ヘッドの交換をする必要が無くなる。

尚、上述の変形例においては、上部溶着ヘッド１０５及び下部溶着ヘッド１０６を使用しているが、上部溶着ヘッド１０５と第１の下部溶着ヘッド１０３、上部溶着ヘッド１０５と第２の下部溶着ヘッド１０４、第１の上部溶着ヘッド１０１と下部溶着ヘッド１０６、又は第２の上部溶着ヘッド１０２と下部溶着ヘッド１０６、のように組み合わせて使用しても良い。

又、本実施形態においては、超音波を用いて溶着を実施しているが、例えばレーザ溶着を用いても良い。この場合、レーザビームの照射対象として、被溶着材の表面に有色のターゲットを設けても良い。
［第２の実施形態］
次に、図１６〜図２１を参照しながら第２の実施形態を説明する。但し、第１の実施形態と共通する内容については、説明を省略することとする。

図１６は、第２の実施形態にかかる液晶表示素子５０の詳細構造の平面図である。図１６に示すように、第２の実施形態にかかる液晶表示素子５０の液晶注入部５０Ｂは、液晶表示部５０Ａの端部から突出していない。液晶表示部５０Ａにおける、液晶注入口Ｏ２の周辺領域が液晶注入部５０Ｂとして機能している。従って、第２の実施形態にかかる第１のフィルム基板５１及び第２のフィルム基板５２は、第１の実施形態における第１の基板注入部１１Ｂ及び第２の基板注入部１２Ｂを備えていない。

シール材５３の第１の端部５３ａ及び第２の端部５２ｂは、それぞれ液晶注入部５０Ｂにおいて、第１のフィルム基板５１及び第２のフィルム基板５２の縁部に向かって延び、第１の端部５３ａ及び第２の端部５３ｂ間に、液晶空間Ｓに液晶Ｌを注入するための液晶注入口Ｏ２を画定している。

図１７は、第２の実施形態にかかる液晶注入部５０Ｂの平面図、図１８は、図１７中のXVIII−XVIIIにおける断面図である。尚、図１８では、封止部材５６を省略している。図１７又は図１８に示すように、第１のフィルム基板５１及び第２のフィルム基板５２における、シール材５３の外側に延在する部分は、相互間の距離が局所的に小さくなるように曲げられている。これにより、第１のフィルム基板５１及び第２のフィルム基板５２の内表面は、それぞれシール材５３における、液晶Ｌとは反対側に位置する表面、即ち外側面５３Ｓに密着している。

さらに、第１のフィルム基板５１及び第２のフィルム基板５２における、シール材５３の外側に延在する部分は、互いに溶着されて、溶着部Ｐ２を形成している。これにより、少なくとも液晶注入部５０Ｂにおいては、第１の基板外周部５１Ａ及び第２の基板外周部５２Ａ間の隙間Ｇが封止されている。尚、図１７中のハッチング部分は、第１の基板外周部５１Ａ及び第２の基板外周部５２Ａが溶着された溶着部Ｐ２を示している。

液晶表示素子５０の液晶注入部５０Ｂには、液晶注入口Ｏ２を封止するための封止部材５６が設けられている。封止部材５６は、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２により形成され、主として、被覆部５６Ａ及び延在部５６Ｂを備えている。

被覆部５６Ａは、第１のフィルム基板５１及び第２のフィルム基板５２の外表面を、少なくとも液晶注入口Ｏ２及び溶着部Ｐ２を包含するように被覆している。被覆部５６Ａは、袋状に形成されていないため、単に第１のフィルム基板５１及び第２のフィルム基板５２を被覆しているだけである。延在部５６Ｂは、第１の樹脂フィルムＦ１及び第２の樹脂フィルムＦ２を溶着したものであって、被覆部５６Ａの周囲に延在している。

被覆部５６Ａの内面は、第１のフィルム基板５１の外表面及び第２のフィルム基板５２の外表面に溶着され、液晶注入口Ｏ２を液密・気密に封止している。これにより、液晶空間Ｓに収容された液晶Ｌの漏出や、液晶空間Ｓへの外気の流入などが防止されている。

尚、本実施形態における溶着部Ｐ２は、封止部材５６の被覆部５６Ａの内側にだけ形成されている。しかし、本実施形態は、これに限定されるものではない。図１９は、第２の実施形態の変形例にかかる液晶注入部５０Ｂの平面図である。図１９に示すように、溶着部Ｐ２は、封止部材５６の被覆部５６Ａの内側から外側にかけて延在していても良い。又、溶着部Ｐ２は、封止部材５６の被覆部５６Ａに被覆された全域に形成される必要もない。

図２０は、第２の実施形態の別の変形例にかかる液晶注入部５０Ｂの平面図である。図２０に示すように、溶着部Ｐ２は、封止部材５６の被覆部５６Ａに被覆された領域のうち一部にのみ形成されていても良い。

尚、本実施形態においても、使用する溶着ヘッドの組み合わせによっては、図２１に示すように、主として第１のフィルム基板５１が変形することもある。又、図２１に示す形状とは反対に、主として第２のフィルム基板５２が変形することもある。尚、図２１では、封止部材５６を省略している。

以上、電子ペーパーについて説明してきたが、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、液晶を挟み込む２枚の基板の材料として、溶着可能な樹脂、例えば熱可塑性樹脂を用いているのであれば、どのような液晶表示素子にも適用することができる。

１０、５０：液晶表示素子
１０Ａ、５０Ａ：液晶表示部
１０Ｂ、５０Ｂ：液晶注入部
１１、５１：第１のフィルム基板
１１Ａ、５１Ａ：第１の基板外周部
１１Ｂ：第１の基板注入部
１２、５２：第２のフィルム基板
１２Ａ、５２Ａ：第２の基板外周部
１２Ｂ：第２の基板注入部
１３、５３：シール材
１６、５６：封止部材
Ｌ：液晶
Ｏ１、Ｏ２：液晶注入口
Ｐ１、Ｐ２：溶着部
Ｓ：液晶空間

Claims (10)

1. 互いに対向する第１の基板及び第２の基板と、
   前記第１の基板及び第２の基板間に設けられる液晶と、
   前記第１の基板及び第２の基板間に設けられ、前記液晶を収容する空間と、前記空間に連通する開口とを規定するシール材と、
   前記開口を覆うように配置され、第１の部分が前記第１の基板の表面に接着され、第２の部分が前記第２の基板の表面に接着される封止フィルムと、を備え、
   前記第１の基板及び第２の基板は、前記第１の基板及び第２の基板における前記シール材の外側の部分と、前記封止フィルムとが重なる領域で、相互に溶着されている液晶表示素子。
2. 請求項１に記載の液晶表示素子において、
   前記封止フィルムの材料の融点は、前記第１の基板及び第２の基板の材料の融点より低い液晶表示素子。
3. 請求項１又は２に記載の液晶表示素子において、
   前記封止フィルムの材料の融点は、前記液晶の分解温度よりも低い液晶表示素子。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示素子において、
   前記第１の基板は、第１の本体部と、前記第１の本体部から突出する第１の突出部と、を含み、
   前記第２の基板は、前記第１の本体部に対向する第２の本体部と、前記第２の本体部から突出して、前記第１の突出部に対向する第２の突出部と、を含み、
   前記開口は、前記第１の突出部及び第２の突出部間に規定されている液晶表示素子。
5. 第１の基板及び第２の基板をシール材で貼り合わせることにより、前記第１の基板及び第２の基板間に、液晶を収容するための空間と、前記空間に前記液晶を注入するための開口とを規定する工程と、
   前記空間に前記開口から前記液晶を注入する工程と、
   前記開口を覆うように封止フィルムを配置する工程と、
   前記第１の基板及び第２の基板を、前記第１の基板及び第２の基板における前記シール材の外側の部分と、前記封止フィルムとが重なる領域で、相互に溶着する工程と、
   前記第１の基板の表面に前記封止フィルムの第１の部分を接着し、前記第２の基板の表面に前記封止フィルムの第２の部分を接着して、前記第１の基板及び第２の基板に前記封止フィルムを固定する工程と、を備える液晶表示素子の製造方法。
6. 請求項５に記載の液晶表示素子の製造方法において、
   前記第１の基板及び第２の基板を溶着するときに、前記第１の基板及び第２の基板における、前記シール材の外側の部分と、前記封止フィルムとが重なる領域を選択的に加熱する液晶表示素子の製造方法。
7. 請求項５又は６に記載の液晶表示素子の製造方法において、
   前記第１の基板及び第２の基板に前記封止フィルムを固定するときに、前記第１の基板の表面に前記第１の部分を溶着し、前記第２の基板の表面に前記第２の部分を溶着する液晶表示素子の製造方法。
8. 請求項７に記載の液晶表示素子の製造方法において、
   前記封止フィルムの材料は、前記第１の基板及び第２の基板の材料と異なる液晶表示素子の製造方法。
9. 請求項８に記載の液晶表示素子の製造方法において、
   前記封止フィルムの融点は、前記第１の基板及び第２の基板の融点より低い液晶表示素子の製造方法。
10. 請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法において、
    前記第１の基板及び第２の基板に前記封止フィルムを固定するときに、前記封止フィルムの融点よりも高く、前記第１の基板及び第２の基板の融点よりも低い温度で、前記第１の基板、前記第２の基板、及び前記封止フィルムを加熱する液晶表示素子の製造方法。

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