JP2012108558A - 液晶表示素子の製造方法、及び、液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶滴下工法による液晶表示素子の製造方法に関し、液晶のシールパターンへの差し込み現象を生じることなく液晶滴下工法により液晶表示素子を製造することができる液晶表示素子の製造方法、及び、該液晶表示素子の製造方法により製造されてなる液晶表示素子を提供する。
【解決手段】２枚の透明基板の少なくとも一方に液晶を滴下塗布し、他方の透明基板を貼り合わせることにより液晶セルを作製する滴下工法による液晶表示素子の製造方法であって、前記２枚の透明基板の少なくとも一方に、シール剤を用いて枠状のシールパターンを形成する工程、加熱することで前記シールパターンを増粘させる工程、及び、増粘させた前記シールパターンを介して他方の透明基板を貼り合せて液晶セルを作製する工程を有する液晶表示素子の製造方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、液晶滴下工法による液晶表示素子の製造方法に関し、シールパターンへの液晶の差し込み現象を生じることなく液晶滴下工法により液晶表示素子を製造することができる液晶表示素子の製造方法、及び、該液晶表示素子の製造方法により製造されてなる液晶表示素子に関する。

近年、液晶表示素子をはじめとする電子機器、電子部品等にはますます高性能、高品位であることが求められている。
液晶表示素子は、通常、配向膜が形成された２枚の透明基板が、その外周付近に形成されたシール剤を介して貼り合わされ、これら２枚の透明基板とシール剤とで形成された空間内に液晶材料が封入された構造となっている。

このような構造の液晶表示素子は、従来、２枚の電極付き透明基板を、所定の間隔をおいて対向させ、その周囲を熱硬化性樹脂組成物からなるシール剤で封着してセルを形成し、真空雰囲気中でその一部に設けられた液晶注入口からセル内に液晶を注入し、その液晶注入口をシール剤又は封口剤を用いて封止することにより作製されていた（真空注入法）。

近年、液晶表示素子の製造方法は、タクトタイム短縮等を目的として、従来の真空注入方式から、光硬化型の樹脂組成物からなるシール剤を用いた滴下工法と呼ばれる液晶滴下方式にかわりつつある（例えば、特許文献１参照）。滴下工法では、まず、２枚の電極付き透明基板の一方に、ディスペンスにより長方形状の未硬化のシール剤からなるシールパターンを形成する。次いで、シール剤未硬化の状態で液晶の微小滴を透明基板のシールパターンの枠内全面に滴下塗布し、すぐに他方の透明基板を貼り合わせて液晶セルを作製し、シールパターン部に紫外線を照射して仮硬化を行う。その後、必要に応じて液晶アニール時に加熱して本硬化を行い、液晶表示素子を作製する。基板を貼り合わせて液晶セルを作製する工程を減圧下で行うようにすれば、極めて高い効率で液晶表示素子を製造することができ、現在この滴下工法が液晶表示素子の製造方法の主流となってきている。

しかしながら、このような滴下工法により液晶表示素子を製造した場合、製造した液晶表示素子のシールパターンに変形が生じ、液晶がシールパターン中に差し込まれる現象（差し込み現象）が生じ、該シールパターン付近の液晶の配向を乱すという問題があった。とりわけ、携帯電話等の小型の液晶表示素子を滴下工法により製造した場合、このようなシールパターンへの液晶の差し込み現象が起こりやすいという問題があった。

特開２００１−１３３７９４号公報

本発明は、上記現状に鑑み、液晶滴下工法による液晶表示素子の製造方法に関し、シールパターンへの液晶の差し込み現象を生じることなく液晶滴下工法により液晶表示素子を製造することができる液晶表示素子の製造方法、及び、該液晶表示素子の製造方法により製造されてなる液晶表示素子を提供することを目的とする。

本発明は、２枚の透明基板の少なくとも一方に液晶を滴下塗布し、他方の透明基板を貼り合わせることにより液晶セルを作製する滴下工法による液晶表示素子の製造方法であって、前記２枚の透明基板の少なくとも一方に、シール剤を用いて枠状のシールパターンを形成する工程、加熱することで前記シールパターンを増粘させる工程、及び、増粘させた前記シールパターンを介して他方の透明基板を貼り合せて液晶セルを作製する工程を有する液晶表示素子の製造方法である。
以下に本発明を詳述する。

本発明者らは、鋭意検討の結果、従来の滴下工法による液晶表示素子の製造では、未硬化のシール剤からなるシールパターンと滴下塗布された液晶とを有する一方の基板に、他方の透明基板を貼り合せて液晶セルを作製する際に、未硬化のシール剤からなるシールパターンが液晶と接触するため、他方の透明基板を貼り合せることにより広がろうとする液晶の圧力に負け、シールパターンに変形が生じて差し込み現象が生じることを見出した。とりわけ、携帯電話等の小型の液晶表示を液晶滴下工法で製造する場合、形成するシールパターンが極めて細線化してきており、このような差し込み現象の問題が起こりやすくなっているものと考えられる。
このような差し込み現象の問題を解決する方法として、例えば、粘度の高いシール剤を用いてシールパターンを形成することが考えられたが、このような高粘度のシール剤は、ディスペンス性が悪くなり、ディスペンス時のかすれ、線切れ等の弊害が生じてしまう可能性があった。
そこで、本発明者らは、更に鋭意検討した結果、液晶滴下工法による液晶表示素子の製造において、他の透明基板を貼り合わせて液晶セルを作製する工程を行う前に、未硬化のシール剤からなるシールパターンを増粘させておくことで、製造する液晶表示素子にシールパターンへの液晶の差し込み現象が生じることを防止することを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、２枚の透明基板の少なくとも一方に液晶を滴下塗布し、他方の透明基板を貼り合わせることにより液晶セルを作製する滴下工法による液晶表示素子の製造方法である。
本発明の液晶表示素子の製造方法において、上記２枚の透明基板の少なくとも一方に液晶を滴下塗布する方法としては特に限定されず、公知の滴下工法と同様の方法が挙げられる。
また、上記液晶セルとは、２枚の透明基板と後述する未硬化のシール剤からなるシールパターンとで形成される空間内に液晶が満たされた構造体である。従って、上記液晶は、上記液晶セルを作製したときに、２枚の透明基板とシールパターンとが形成する空間内を満たすよう適宜調整して滴下塗布する。

上記液晶の滴下塗布は、後述する液晶セルを作製する工程の前であれば、どのタイミングで行ってもよく、例えば、後述するシールパターンを形成する工程の前に行ってもよく、該シールパターンを形成する工程の後に行ってもよく、更に、後述するシールパターンを増粘する工程の後に行ってもよい。なお、上記液晶の滴下塗布を、シールパターンを形成する工程の前に行う場合、後述するシールパターンを形成する工程において、シールパターンは、本工程で滴下塗布した液晶を囲うように枠状で形成する必要がある。

本発明の液晶表示素子の製造方法は、２枚の透明基板の一方に、シール剤を塗布し、枠状のシールパターンを形成する工程を有する。
上記透明基板としては特に限定されず、例えば、液晶表示素子を構成する基板として公知のものが挙げられ、例えば、ＩＴＯ等の透明電極が設けられたガラス基板等が挙げられる。

上記一方の基板の透明基板上にシール剤を塗布してシールパターンを形成する方法としては特に限定されず、例えば、スクリーン印刷法、ディスペンスによる塗布方法等公知の方法が挙げられる。
また、形成するシールパターンの形状としては、枠状であれば特に限定されず、例えば、長方形、正方形、円形、楕円形、トラック形状等任意の形状が挙げられるが、通常、使用する透明基板の外形に沿った形状の枠状とすることが多い。

本発明の液晶表示素子の製造方法は、加熱することで上記シールパターンを増粘させる工程を有する。
本工程では、加熱することで上記シールパターンを増粘させる。本工程を行うことで、上記シールパターンを、後述する液晶セルを作製する工程で他方の基板を貼り合わせた際に、広がろうとする液晶の圧力に対して充分に抗することができるものとなる。その結果、製造する液晶表示素子にシールパターンへのシール剤の差し込み現象が生じることを防止することができる。
ここで、滴下工法による液晶表示素子の製造において、上記シールパターンを光照射により増粘させる方法も考えられるが、光照射では増粘後のシールパターンの粘度をコントロールすることが非常に難しいという問題がある。

上記シールパターンを加熱する方法としては特に限定されず、例えば、熱風オーブン、ＩＲオーブン、ホットプレート等を用いた加熱方法が挙げられる。

本工程で増粘させたシールパターンの粘度としては特に限定されないが、Ｅ型粘度計を用いて２５℃において１．０ｒｐｍの条件で測定したときの好ましい下限は２００Ｐａ・ｓ（２０００００ｃｐｓ）、好ましい上限は３０００Ｐａ・ｓ（３００００００ｃｐｓ）である。２００Ｐａ・ｓ未満であると、製造する液晶表示素子に液晶のシール剤への差し込み現象抑制効果が発揮されないことがあり、３０００Ｐａ・ｓを超えると、加熱後に所定ギャップまでシールパターンが潰れず、セルギャップが不均一となることがある。より好ましい下限は３００Ｐａ・ｓ、より好ましい上限は２０００Ｐａ・ｓである。

また、上記シール剤を加熱する温度としては、使用するシール剤の組成に合わせて適宜決定されるが、好ましい下限は４０℃、好ましい上限は１３０℃である。４０℃未満であると、シール剤の粘度が上昇しにくく、１３０℃を超えると、基板に劣化が生じる、シール剤の粘度が上昇し過ぎてシールパターンが潰れないといった問題が生じる可能性がある。より好ましい下限は８０℃、より好ましい上限は１１０℃である。

また、加熱時間も使用するシール剤の組成により適宜決定されるが、好ましい下限は１分、好ましい上限は３０分である。１分未満であると、上記シール剤の粘度の上昇にバラツキが生じることがあり、３０分を超えると、液晶表示素子の製造時間を圧迫してしまうことがある。より好ましい下限は３分、より好ましい上限は１０分である。

なお、加熱により増粘させる前の上記シール剤の粘度としては特に限定されないが、Ｅ型粘度計を用いて２５℃において１．０ｒｐｍの条件で測定したときの好ましい下限は１０Ｐａ・ｓ（１００００ｃｐｓ）、好ましい上限は６００Ｐａ・ｓ（６０００００ｃｐｓ）である。１０Ｐａ・ｓ未満であると、シールパターン形成後にシール剤がダレてしまい形状を保持出来ない問題が発生することがあり、６００Ｐａ・ｓを超えると、シールパターン形成時にシール剤がかすれたり切れが生じたりすることがある。より好ましい下限は３０Ｐａ・ｓ、より好ましい上限は４００Ｐａ・ｓある。

このように、本発明では、上記シール剤として、シールパターンの形成時には優れた描画性とシールパターンの形状維持性とを発揮する粘度を有する一方、加熱により、液晶セル作製工程で他の基板を貼り合わせたときに、広がろうとする液晶の圧力に充分抗することができる程度に増粘するものを使用する。

上述したような加熱により粘度が上昇するシール剤としては、例えば、（メタ）アクリル樹脂及び／又は環状エーテル基含有化合物を含有することが好ましい。なお、上記（メタ）アクリルとは、アクリル又はメタクリルを意味する。
上記（メタ）アクリル樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル酸に水酸基を有する化合物を反応させることにより得られるエステル化合物、（メタ）アクリル酸とエポキシ化合物とを反応させることにより得られるエポキシ（メタ）アクリレート、イソシアネートに水酸基を有する（メタ）アクリル酸誘導体を反応させることにより得られるウレタン（メタ）アクリレートが挙げられる。

また、上記（メタ）アクリル樹脂は、反応性の高さから分子中に（メタ）アクリル基を２〜３個持っているものが好ましい。

上記環状エーテル基含有化合物としては特に限定されず、例えば、エポキシ基を有するエポキシ化合物、脂環式エポキシ基を有する脂環式エポキシ化合物、オキセタン基を有するオキセタン化合物、フラン化合物等が挙げられる。なかでも、反応速度の観点からエポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、オキセタン化合物が好適である。

また、上記環状エーテル基含有化合物は、１分子中にエポキシ基やオキセタン基等の環状エーテル基を２以上有することが好ましい。

上記シール剤は、上記（メタ）アクリル樹脂と環状エーテル基含有化合物とを併用することが好ましい。上記（メタ）アクリル樹脂と環状エーテル基含有化合物とを併用する場合、これらの含有量としては特に限定されず、使用する（メタ）アクリル樹脂及び環状エーテル基含有化合物の種類等を考慮して適宜決定される。

また、上記シール剤は、プレゲル成分や溶剤を含有することが好ましい。上記プレゲル成分や溶剤を含有することで、上記シール剤を加熱することでより好適に増粘させることができる。
上記プレゲル成分としては特に限定されず、例えば、メタクリル酸とアルキル化合物との共重合体や、ジベンジリデンソルビトール等の糖化合物等が挙げられる。このようなプレゲル成分のうち、市販されているものとしては、例えば、ゼオンＦ−３２０、ゼオンＦ−３０１、ゼオンＦ−３４０（以上、いずれも日本ゼオン社製）、ゲルオールＤ、ゲルオールＭＤ（以上、いずれも新日本理化社製）等が挙げられる。
このようなプレゲル成分を含有するシール剤からなるシールパターンは、本工程で加熱すると、上記プレゲル成分のゲル化が進行して増粘される。

上記溶剤としては特に限定されず、例えば、２−メトキシエタノール、Ｎ−メチルピロリドン、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール等が挙げられる。
このような溶剤を含有するシール剤からなるシールパターンは、本工程で加熱すると該溶剤が揮発し増粘される。

また、上記（メタ）アクリル樹脂及び／又は環状エーテル基含有化合物を有するシール剤は、光重合開始剤を含有することが好ましい。

また、上記（メタ）アクリル樹脂及び／又は環状エーテル含有基を含有するシール剤は、熱硬化剤を含有することが好ましい。
上記熱硬化剤としては特に限定されないが、固形の有機酸ヒドラジドが好適に用いられる。

上記シール剤は、更に、シランカップリング剤を含有することが好ましい。上記シランカップリング剤は、主にシール剤と液晶表示素子基板とを良好に接着するための接着助剤としての役割を有する。

上記シール剤は、応力分散効果による接着性の改善、線膨張率の改善等の目的にフィラーを含有してもよい。
上記フィラーとしては特に限定されず、例えば、タルク、石綿、シリカ、珪藻土、スメクタイト、ベントナイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、モンモリロナイト、珪藻土、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化チタン、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ガラスビーズ、窒化珪素、硫酸バリウム、石膏、珪酸カルシウム、タルク、ガラスビーズ、セリサイト活性白土、ベントナイト、窒化アルミニウム等の無機フィラーや、ポリエステル微粒子、ポリウレタン微粒子、ビニル重合体微粒子、アクリル重合体微粒子等の有機フィラーが挙げられる。

上記シール剤は、更に、必要に応じて、粘度調整の為の反応性希釈剤、チクソ性を調整する揺変剤、パネルギャップ調整の為のポリマービーズ等のスペーサー、３−Ｐ−クロロフェニル−１，１−ジメチル尿素等の硬化促進剤、消泡剤、レベリング剤、重合禁止剤、その他添加剤等を含有してもよい。

このようなシール剤を製造する方法としては特に限定されず、上記（メタ）アクリル樹脂及び／又は環状エーテル基含有化合物と、必要に応じて配合される上記光重合開始剤、熱硬化剤、プレゲル成分、溶剤等の所定量とを、従来公知の方法により混合する方法等が挙げられる。この際、含有するイオン性不純物を除去するために、イオン吸着性固体と接触させてもよい。

本発明の液晶表示素子の製造方法は、増粘させた上記シールパターンを介して他方の透明基板を貼り合せる工程を有する。
本工程を行うことで、２枚の透明基板が未硬化のシール剤からなるシールパターンを介して対向され、該２枚の透明基板及びシールパターンの形成する空間内に液晶が満たされた液晶セルが作製される。このような液晶セルを作製する方法としては特に限定されず、公知の滴下工法による液晶表示素子の製造における方法と同様の方法が挙げられる。

本工程において、上記他方の基板を貼り合わせることで、上記未硬化のシール剤からなるシールパターンの枠内に滴下塗布した液晶は広がろうとしてシールパターンに圧力を加える。しかしながら、上記シールパターンは、上述したように増粘されているため、該液晶から加わる圧力に対して充分に抗することができ変形することがない。

このように、本発明によると、滴下工法により液晶表示素子を製造する際の液晶セルの作製時に、未硬化のシール剤からなるシールパターンが、広がろうとする液晶から加わる圧力により変形することがないため、その後、公知の滴下工法による液晶表示素子の製造と同様に、シールパターンの本硬化をして作製した液晶表示素子には、シールパターンへの液晶の差し込み現象が生じることがない。
このような本発明の液晶表示素子の製造方法により製造されてなる液晶表示素子もまた、本発明の１つである。

本発明によれば、液晶滴下工法による液晶表示素子の製造方法に関し、液晶のシールパターンへの差し込み現象を生じることなく液晶滴下工法により液晶表示素子を製造することができる液晶表示素子の製造方法、及び、該液晶表示素子の製造方法により製造されてなる液晶表示素子を提供できる。

以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。

（液晶滴下工法用シール剤の調製）
下記表１に示す割合で各樹脂成分を遊星式攪拌装置にて混合攪拌した後、光重合開始剤を加熱溶解させた。
その後、フィラー、溶剤等を適宜添加し、遊星式攪拌装置にて混合攪拌した後、セラミックス３本ロールミルにて分散させて液晶滴下工法用シール剤（１）〜（６）を調製した。
なお、表１中、各材料の配合量は「重量部」を表し、「粘度」は、調製後の各シール剤の粘度をＥ型粘度計（ブルックフィールド社製「ＤＶ−ＩＩＩ」）を用いて２５℃、１．０ｒｐｍの条件で測定した測定値（Ｐａ・ｓ）である。

（実施例１〜８、比較例１〜６）
調製した液晶滴下工法用シール剤（１）〜（６）をシリンジに充填・脱泡した後、ディスペンサーにて配向膜が塗布されたＩＴＯ付きガラス基板上に正方形を描くように塗布した。その後、下記表２に示す加熱温度及び時間で加熱した。なお、加熱温度及び加熱時間は、シール剤塗布基板を熱風オーブンに入れたときの熱風オーブンの設定温度（℃）と投入時間（分）とを表す。また、粘度の値は、各条件で加熱後、室温に戻しシール剤を２５℃でＥ型粘度計（ブルックフィールド社製「ＤＶ−ＩＩＩ」）を用いて２５℃、１．０ｒｐｍの条件で測定した測定値（Ｐａ・ｓ）である。
次に、加熱したシール剤塗布基板に、適量の液晶（チッソ社製・ＪＣ−５００４ＬＡ）微少液滴をシール枠内に滴下して真空貼り合わせ装置に設置し、５０Ｐａの真空下でもう一方の基板を重ね合わせた。

その後、シール剤（１）〜（３）及びシール剤（６）を用いた実施例１〜６及び比較例１〜３、６では、基板貼り合わせ後ＵＶ照射、１２０℃１ｈの工程を経ることにより液晶表示素子を製造した。シール剤（４）を用いた実施例７及び比較例４は、基板貼り合わせ後、ＵＶ照射は行わず、１２０℃１ｈの工程を経ることにより液晶表示素子を製造した。シール剤（５）を用いた実施例８及び比較例５は、基板貼り合わせ後、ＵＶ照射、１２０℃１０分の工程を経ることにより液晶表示素子を製造した。

（評価）
実施例及び比較例での液晶表示素子の製造過程、及び、製造した液晶表示素子について、以下の評価を行った。結果を表２に示した。

（ディスペンス性）
ディスペンサーを用いたシール剤塗布後のシール剤形成状態を目視にて観察し、以下の基準にて評価した。
○：特に問題なくシール剤パターンが形成されていた
×：シール剤切れ、かすれが起こっていた

（差し込み現象）
製造した液晶表示素子の液晶に接触する付近のシール剤状態を目視にて観察し、以下の基準にて評価した。
○：特に問題なく差し込み現象は確認されなかった
×：差し込み現象が起こっていた

本発明によれば、液晶滴下工法による液晶表示素子の製造方法に関し、液晶のシールパターンへの差し込み現象を生じることなく液晶滴下工法により液晶表示素子を製造することができる液晶表示素子の製造方法、及び、該液晶表示素子の製造方法により製造されてなる液晶表示素子を提供できる。

Claims (2)

1. ２枚の透明基板の少なくとも一方に液晶を滴下塗布し、他方の透明基板を貼り合わせることにより液晶セルを作製する滴下工法による液晶表示素子の製造方法であって、
   前記２枚の透明基板の少なくとも一方に、シール剤を用いて枠状のシールパターンを形成する工程、
   加熱することで前記シールパターンを増粘させる工程、及び、
   増粘させた前記シールパターンを介して他方の透明基板を貼り合せて液晶セルを作製する工程を有する
   ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
2. 請求項１記載の液晶表示素子の製造方法により製造されてなることを特徴とする液晶表示素子。