JP2013076743A - Display element and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a display element and a manufacturing method thereof.
表示材料として、例えば液晶を用いた表示素子は、テレビや各種モニターを始め、世界中に普及しているが、それらの大部分は、透明電極を形成したガラス製の基板の間に液晶を挟んだ構成のデバイスである。そのなかで、樹脂等の可撓性に富んだフレキシブル基板を使用した表示素子の開発が進められている。フレキシブル基板を適用することにより、曲げることができる、軽い、薄い、落としても破損し難い等の利点がある。更に、フレキシブル基板を適用した表示素子の作製は、いわゆるロールツーロールの製造プロセスを適用することができ、真空中で基板の貼合を行う大掛かりで高価な製造装置を用いることなく、大気中で比較的簡易に基板の貼合を行うことができる。そのため、当該表示素子を連続的に製造することが可能であり、大量生産にも向いている。 As display materials, for example, display elements using liquid crystal are widely used around the world, including televisions and various monitors, but most of them sandwich liquid crystal between glass substrates on which transparent electrodes are formed. It is a device with a configuration. Among them, the development of display elements using flexible substrates such as resins, which are rich in flexibility, is underway. By applying a flexible substrate, there are advantages such as being bendable, light, thin, and not easily damaged even if dropped. Furthermore, the production of a display element using a flexible substrate can apply a so-called roll-to-roll manufacturing process, and can be performed in the atmosphere without using a large-scale and expensive manufacturing apparatus for bonding substrates in a vacuum. The substrates can be bonded relatively easily. Therefore, the display element can be manufactured continuously and is suitable for mass production.
フレキシブル基板を用いた表示素子は、その表示面を湾曲させることができるものである。そのため、表示素子の端部にはフレキシブル基板が剥離する方向に力が加わることから、基板間の接着には、ガラスのような剛直な基板を用いた場合よりも高い接着力が求められる。 A display element using a flexible substrate can bend its display surface. For this reason, a force is applied to the end portion of the display element in the direction in which the flexible substrate is peeled off. Therefore, higher adhesion is required for bonding between the substrates than when a rigid substrate such as glass is used.
ロールツーロールでフレキシブル基板を貼合するには、フレキシブル基板同士を、所定間隙を保持したまま対向させた状態にて位置合わせした後、基板の端部から中央に向かってローラ又はスキージにより、一対のフレキシブル基板を液晶を介してプレスしてゆく。この場合、少量の液晶が表示領域から溢れ出ることを許容することにより、安定して表示領域内を液晶で完全に充填させることができる。 In order to bond the flexible substrates by roll-to-roll, after aligning the flexible substrates in a state of facing each other while maintaining a predetermined gap, a pair of rollers is squeezed from the end of the substrate toward the center. The flexible substrate is pressed through the liquid crystal. In this case, by allowing a small amount of liquid crystal to overflow from the display area, the display area can be stably filled with the liquid crystal.
上記の諸要請に鑑みて、液晶を表示領域に封止する接着部材を2重に形成して基板間の高い接着性を確保すると共に、内側の接着部材内を液晶で充填して内側の接着部材と外側の接着部材との間の領域に少量の液晶を溢れさせることが考えられる。 In view of the above requirements, the adhesive member that seals the liquid crystal in the display region is formed in a double layer to ensure high adhesion between the substrates, and the inner adhesive member is filled with liquid crystal to adhere the inner member. It is conceivable that a small amount of liquid crystal overflows in the region between the member and the outer adhesive member.
ところがこの場合、表示素子の温度が上昇すると、内側の封止部材と外側の封止部材との間の領域に存する空気が膨張し、内側の封止部材や表示領域に設けられた構造物が剥離する懸念がある。この剥離が生じれば、液晶が汚染されたり、液晶内に気泡が発生して、深刻な表示欠陥を招来することになる。 However, in this case, when the temperature of the display element rises, the air existing in the region between the inner sealing member and the outer sealing member expands, and the structure provided in the inner sealing member or the display region There is a concern of peeling. If this peeling occurs, the liquid crystal is contaminated or bubbles are generated in the liquid crystal, leading to serious display defects.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、基板間の高い接着性を確保すると共に、表示材料を封止する隔壁等の剥離を比較的簡素な構成で確実に防止し、隔壁による表示材料の確実な封止を可能とする信頼性の高い表示素子及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and ensures high adhesion between substrates and reliably prevents separation of partition walls for sealing display materials with a relatively simple configuration. An object of the present invention is to provide a display element with high reliability and a method for manufacturing the display element, which can surely seal the display material.
表示素子の一態様は、可撓性の第1の基板と、表示材料と、前記表示材料の周囲に設けられた第1の隔壁と、前記第1の隔壁の周囲に設けられた第2の隔壁と、可撓性の第2の基板とを含み、前記表示材料、前記第1の隔壁及び前記第2の隔壁は、前記第1の基板と前記第2の基板とで挟持されており、前記表示材料は、前記第1の基板と前記第2の基板との間で前記第1の隔壁により密閉されており、前記第2の隔壁は、間隙を有する。 One embodiment of the display element includes a flexible first substrate, a display material, a first partition provided around the display material, and a second partition provided around the first partition. Including a partition and a flexible second substrate, wherein the display material, the first partition, and the second partition are sandwiched between the first substrate and the second substrate, The display material is sealed by the first partition between the first substrate and the second substrate, and the second partition has a gap.
表示素子の製造方法の一態様は、可撓性の第1の基板と、表示材料と、前記表示材料の周囲に設けられた第1の隔壁と、前記第1の隔壁の周囲に設けられた、間隙を有する第2の隔壁と、可撓性の第2の基板とを含む表示素子を製造するに際して、前記表示材料、前記第1の隔壁及び前記第2の隔壁を前記第1の基板と前記第2の基板とで挟持し、前記表示材料が前記第1の基板と前記第2の基板との間で前記第1の隔壁により密閉されるように、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼り合わせる。 One embodiment of a method for manufacturing a display element is provided with a flexible first substrate, a display material, a first partition provided around the display material, and a periphery of the first partition. In manufacturing a display element including a second partition wall having a gap and a flexible second substrate, the display material, the first partition wall, and the second partition wall are connected to the first substrate. The first substrate and the second substrate are sandwiched between the second substrate and the display material is sealed by the first partition between the first substrate and the second substrate. The substrate is pasted together.
上記の諸態様によれば、基板間の高い接着性を確保すると共に、表示材料を封止する隔壁等の剥離を比較的簡素な構成で確実に防止し、隔壁による表示材料の確実な封止を可能とする信頼性の高い表示素子が実現する。 According to the above aspects, high adhesion between the substrates is ensured and separation of the partition walls for sealing the display material is reliably prevented with a relatively simple configuration, and the display material is reliably sealed by the partition walls. Thus, a highly reliable display element capable of achieving the above is realized.
以下、表示材料として液晶を用いる液晶表示素子に適用した場合について、液晶表示素子の構成をその製造方法と共に説明する。表示素子としては、液晶表示素子以外にも、表示材料としてエレクトロクロミック材料を含む組成液など、液体状や粘性液体状の表示材料を封入した表示素子にも適用することができる。 Hereinafter, when applied to a liquid crystal display element using liquid crystal as a display material, the configuration of the liquid crystal display element will be described together with its manufacturing method. In addition to the liquid crystal display element, the display element can be applied to a display element in which a liquid or viscous liquid display material such as a composition liquid containing an electrochromic material as a display material is enclosed.
本実施形態による液晶表示素子の構成要素である第1のフレキシブル電極基板を図1に、第2のフレキシブル電極基板を図2にそれぞれ示す。
第1のフレキシブル電極基板11及び第2のフレキシブル電極基板21は、それぞれ、可撓性の、即ちフレキシブルな材料(有機材料又は無機材料)からなる基板上に、所定の電極層及び他の機能層が形成されて構成される。更には、電極層と共に、基板上にTFT、TFD等の素子を形成する場合もある。
A first flexible electrode substrate, which is a component of the liquid crystal display element according to the present embodiment, is shown in FIG. 1, and a second flexible electrode substrate is shown in FIG.
The first
なお、液晶材料としては、ネマティック液晶、強誘電性液晶、ブルー相液晶、コレステリック液晶、ポリマーネットワーク液晶などの公知の液晶を適用することができる。 As the liquid crystal material, known liquid crystals such as a nematic liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, a blue phase liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, and a polymer network liquid crystal can be used.
基板の材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリサルフォン(PSF)、ゼオノア(日本ゼオン社製)、ゼオネックス(日本ゼオン社製)、アートン(JSR社製)等の製品に代表されるシクロオレフィン系樹脂類を使用することができる。また、石英ガラス、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料を用いることができる。 Examples of the substrate material include polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polysulfone (PSF), ZEONOR (manufactured by ZEON CORPORATION), and ZEONEX (manufactured by ZEON CORPORATION). ), Cycloolefin resins typified by products such as Arton (manufactured by JSR) and the like can be used. Moreover, glass materials, such as quartz glass, soda glass, and borosilicate glass, can be used.
基板は、製造時に撓ませることが必要となる。樹脂材料からなる基板では、そのヤング率は1GPa程度〜10GPa程度であり、撓みやすい材料であるため、比較的厚めの材料まで用いることができる。基板の厚みは、材料にもよるが、1.0mm程度以下にすることが好ましい。一方、ガラス材料からなる基板では、ヤング率が60GPa程度〜90GPa程度と高いため、本実施形態で用いるためには、厚みを0.2mm程度以下にすることが好ましい。 The substrate needs to be bent during manufacture. A substrate made of a resin material has a Young's modulus of about 1 GPa to about 10 GPa, and is a material that is easily bent, so that even a relatively thick material can be used. The thickness of the substrate is preferably about 1.0 mm or less although it depends on the material. On the other hand, a substrate made of a glass material has a high Young's modulus of about 60 GPa to about 90 GPa, so that the thickness is preferably about 0.2 mm or less for use in this embodiment.
電極層は、例えば、第1のフレキシブル電極基板11では基板上に縦方向にストライプ状に複数形成され、第2のフレキシブル電極基板21では基板上に横方向にストライプ状に複数形成される。
電極層は、光透過性の高いものが好ましい。電極層に用いる材料としては、公知の材料を使用することができ、例えばインジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide;ITO)が代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide;IZO)、酸化錫等の酸化物系の透明導電膜、細長い繊維状にした銀などの金属を網目構造に配した電極、アルミニウムあるいはシリコン等の金属電極、または、ポリアニリン、ポルフィリンなどの光導電性樹脂を用いることができる。
For example, the first
The electrode layer preferably has a high light transmittance. As a material used for the electrode layer, a known material can be used. For example, indium tin oxide (ITO) is representative, but other indium zinc oxide (IZO), Use an oxide-based transparent conductive film such as tin oxide, an electrode in which a metal such as silver in the form of elongated fibers is arranged in a network structure, a metal electrode such as aluminum or silicon, or a photoconductive resin such as polyaniline or porphyrin be able to.
電極層上に形成される機能層として、絶縁膜、及び液晶分子の配列を制御するための配向膜がコーティング形成されていることが好ましい。絶縁膜は、対向する電極間の短絡を防止したり、ガスバリア層として表示パネルの信頼性を向上させたりする機能を有している。配向膜には、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂およびアクリル樹脂等の有機膜や、酸化シリコン、酸化アルミニウム等の無機材料を用いることができる。 As a functional layer formed on the electrode layer, an insulating film and an alignment film for controlling the alignment of liquid crystal molecules are preferably coated. The insulating film has a function of preventing a short circuit between the opposing electrodes and improving the reliability of the display panel as a gas barrier layer. For the alignment film, organic films such as polyimide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polyvinyl butyral resin, and acrylic resin, and inorganic materials such as silicon oxide and aluminum oxide can be used.
図1に示すように、第1のフレキシブル電極基板11の表面上には、液晶が封止される表示領域に設けられた構造体12と、構造体12の周囲に設けられた第1の隔壁13と、第1の隔壁13の周囲に設けられた第2の隔壁14とが形成されている。
As shown in FIG. 1, on the surface of the first
構造体12は、第1のフレキシブル電極基板11の表示領域に配される液晶を一定の厚みに確保するスペーサとして機能する。構造体12の形状は、液晶を均一の厚みに確保できる形状、例えばドット状、ライン状、格子状等、任意の形状に形成することができる。本実施形態では、格子状に形成する場合を例示する。
The
第1の隔壁13は、構造体12の周囲を囲むように形成されており、表示領域で液晶を確実に密閉封止するべく、第1のフレキシブル電極基板11と第2のフレキシブル電極基板21との貼合時には両者が離間しないように確実に接着するものとされている。第1の隔壁13は、液晶を密閉できる形状であれば、例えば一本の枠状のものでも、或いは同心の複数本の枠状のもの等でも良い。本実施形態では、一本の枠状に形成する場合を例示する。
The
本実施形態では、構造体12と第1の隔壁13とは、例えば、同一材料を用いて同時形成される。構造体12及び第1の隔壁13は、液晶と略同じ厚みとなるため、2μm程度〜10μm程度の均一な厚み、例えば5μm程度とされる。2μm程度よりも薄いと相対的に面内の厚さのバラツキが大きくなり、表示ムラを招く原因となる。10μm程度よりも厚いと液晶の駆動電圧が高くなり不都合である。従って、構造体12及び第1の隔壁13の厚みを2μm程度〜10μm程度とすることが好適である。また、構造体12及び第1の隔壁13は、厚みが表示領域内で揃っていることが必要であり、厚みのばらつきは、液晶の駆動方法、求められる表示品質のレベル等によって異なるが、5%以下であることが好ましく、2%以下であることがより好ましい。
In the present embodiment, the
構造体12及び第1の隔壁13の材料としては、アクリル系樹脂等を用いることができる。更には、隔壁形状に形成した後に接着性を有していることが必要となる。ここで、接着力はJISK6854−3で規定されるT型剥離のピール強度で0.002N/cm以上有していることが好ましい。
本実施形態では、フォトレジストを用いる場合を例示する。具体的には、フォトリソグラフィの技術により、第1のフレキシブル電極基板11の表面上にフォトレジストを一定の厚みに塗布し、光照射、現像等を行う。これにより、第1のフレキシブル電極基板11の表面上に構造体12及び第1の隔壁13が形成される。
As a material for the
In this embodiment, the case where a photoresist is used is illustrated. Specifically, a photoresist is applied to the surface of the first
第2の隔壁14は、第1の隔壁13の外側でその周囲を所定間隔をもって囲む接着材として形成されており、間隙を有する形状に形成されている。間隙を有する形状としては、例えば、複数の間隙を有する破線形状、間隙で離間するように並ぶ複数のドット形状等が好ましい。本実施形態では、第2の隔壁14が複数の間隙14aを有する破線形状に形成される場合を例示する。
The
第2の隔壁14は、第1の隔壁13と相俟って、第1のフレキシブル電極基板11と第2のフレキシブル電極基板21とを確実に接着する。第1の隔壁13と第2の隔壁14の間における空間15は、後述する基板同士の貼合時に表示領域から溢れ出た余剰の液晶を存置しておく部位となる。
The
第2の隔壁14は、間隙14aの存在により、空間15内に存する膨張した気体(空気)を間隙14aから逃がす機能を有する。即ち、第2の隔壁が間隙を有しない連続した形状のものであれば、第1の隔壁と第2の隔壁の間には密閉された空間が形成され、液晶表示素子の温度が上昇したときにこの空間内の空気が膨張し、圧力上昇により第1の隔壁等の剥離が生じる可能性がある。本実施形態では、第2の隔壁14に間隙14aを設けることにより、空間15内の膨張した空気を空間15の外部へ逃がすことができ、第1の隔壁等の剥離が防止される。
The
更に第2の隔壁14は、間隙14aの存在により、基板間の接着性を高める機能も有する。即ち、第2の隔壁が間隙を有しない連続した形状のものであれば、両電極基板11,21の貼合時の加圧により、余剰の液晶が第2の隔壁と基板との接着面に浸入しやすくなり、接着強度が低下する。本実施形態では、第2の隔壁14に間隙14aを設けることにより、余剰の液晶の接着面への浸入が防止され、両電極基板11,21の確実な接着が担保される。
Furthermore, the
第2の隔壁14は、構造体12、第1の隔壁13及び液晶層よりも厚く形成することが望ましい。本実施形態では、第2の隔壁14を構造体12及び第1の隔壁13よりも厚く、例えば30〜200μm程度の厚みに形成する。この場合、両電極基板11,21の貼合時には、第2の隔壁14が構造体12及び第1の隔壁13に先行して、対向する第2のフレキシブル電極基板21に接触し、その後、プレスにより、第2の隔壁14が構造体12、第1の隔壁13及びと略同じ厚みに変形する。第2の隔壁14を、構造体12、第1の隔壁13及び液晶層よりも厚く形成しておくことにより、第2の隔壁14と第2のフレキシブル電極基板21の接触面に液晶が侵入しないため、高い接着強度を得ることができ、しかも液晶の過剰な拡散を抑制することができる。
The
第2の隔壁14の材料としては、熱硬化性又は光硬化性の接着性に優れた樹脂等を用いることができる。用い得る樹脂の具体例としては、PS-210(三井化学社製)、TB3170B 、TB3170D、TB3170F(スリーボンド社製)、ワールドロック789 (協立化学社製)、AC-A1590-VI-LV (丸紅ケミックス社製)、U1070、U1004(日本化薬社製)、フォトレックA-704、フォトレックA-782(積水化学社製)等の光硬化接着剤が挙げられる。
As a material for the
第2の隔壁14は、第1の隔壁13の存在により、表示領域内の液晶に直接触れることがないため、通常の液晶表示素子の周囲シール材とは異なり、液晶への汚染等の影響が極めて少ない。このため、第2の隔壁14の材料選択の自由度が高い。但し、第2の隔壁14は、硬化前に表示領域から第1の隔壁13を乗り越えてはみ出てきた液晶に接触する場合があるため、液晶が接触していても十分に硬化できるものを選択する。また、揮発成分があると、フレキシブル基板の貼合時に、表示領域内の液晶に混入する可能性があるため、揮発成分を含む材料は好ましくない。
Since the
第2の隔壁14は、スクリーン印刷、グラビア印刷、ディスペンサ描画等の公知の方法により、第1のフレキシブル電極基板11上に形成される。本実施形態では、第2の隔壁14を第1のフレキシブル電極基板11上に形成する場合を例示するが、第2のフレキシブル電極基板21上に形成するようにしても良い。
The
図2に示すように、第2のフレキシブル電極基板21の表面における表示領域上には、液晶層22が形成されている。
液晶層22は、第2のフレキシブル電極基板21の表示領域上に所定の液晶を塗布することで形成される。また、液晶層は第1のフレキシブル電極上に形成することもできる。
As shown in FIG. 2, a
The
液晶層22に用いる液晶としては、ネマティック液晶、強誘電性液晶、ブルー相液晶、コレステリック液晶、ポリマーネットワーク液晶等の公知の液晶を用いることができる。粘度が高い液晶は、貼合時に、樹脂構造体の凹部を完全に充填し難くなることがある。また、ディスペンサで多数のドット状に滴下した場合には、空隙が残ることがある。このような場合には、貼合するときのローラー又はスキージの走行速度を遅くして、充填される時間を確保する必要がある。または、加熱することにより、液晶の粘度を低下させてもよい。ここで、液晶の粘度は、300mPa・s以下であることが好ましい。この粘度は、貼合時の液晶の粘度であり、加熱しながら貼合を行う場合は、加熱した状態における粘度を意味する。
As the liquid crystal used for the
フレキシブル電極基板2上に液晶を塗布する方法としては、ディスペンサ塗布、スリットコータ、ダイコータ、フレキソ印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、バーコータ、スクリーン印刷等の公知の方法を用いることができる。なかでも、ディスペンサ塗布、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷は、液晶量を調整しやすいうえ、塗布領域のエッジ部に液晶が溜まり難いため、余剰の液晶を生じ難く、好都合である。ここで、フレキシブル電極基板1に塗布しても良いが、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷により液晶を塗布する場合は、構造体12を形成していない基板側に行う。構造体12を形成した面で行うと、均一な液晶層が形成され難い、液晶量を制御し難い、構造体12が損傷する等の問題が生じる可能性がある。ディスペンサ塗布の場合はどちらのフレキシブル基板上に塗布しても良い。
As a method for applying the liquid crystal on the
液晶層22に用いる液晶は、両電極基板11,21を貼合したときに、第1の隔壁13で囲まれた内側の空間の体積よりも少し多くなるように量を調整して塗布する。第1の隔壁13で囲まれた内側の空間の体積よりも量が少ない場合には、両電極基板11,21を貼り合わせたときに、表示領域内に液晶が完全に充填されずに空隙が残り、表示欠陥を招来する。また、液晶が多過ぎると液晶を無駄に消費するのみならず、基板からはみ出して拡散することになって周囲の製造装置や基板外側面に付着して汚れてしまう。
The liquid crystal used for the
上記のように構成された第1のフレキシブル電極基板11とフレキシブル電極基板21とを、以下のように貼合する。貼合には、ローラ又はスキージ等を用いるが、本実施形態ではローラを用いる場合を例示する。
The 1st
図3は、液晶表示素子の製造装置を用いて両基板を貼合する様子を模式的に示す概略断面図である。
この製造装置は、吸着板31と、表面に例えばSUSからなるメッシュシート32aを有する吸着ボックス32と、吸着ボックス32側に設けられたプレス用のローラ33とを備えて構成されている。
吸着板31は、例えば第2のフレキシブル電極基板21の裏面を吸着固定するものである。吸着ボックス32は、メッシュシート32a上に例えば第1のフレキシブル電極基板11の裏面を吸着固定するものである。ローラ33は、第1のフレキシブル電極基板11の表面を第2のフレキシブル電極基板21の表面に液晶を挟んで押圧するものである。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically showing a state in which both substrates are bonded using a liquid crystal display device manufacturing apparatus.
This manufacturing apparatus includes an adsorption plate 31, an adsorption box 32 having a mesh sheet 32a made of, for example, SUS on the surface, and a pressing roller 33 provided on the adsorption box 32 side.
The suction plate 31 is, for example, for suction-fixing the back surface of the second
本実施形態では、フレキシブル電極基板同士の貼合を大気圧中で行う。第1のフレキシブル電極基板11と第2のフレキシブル電極基板21とを、構造体12及び第1、第2の隔壁13,14と液晶層22とが接触しないように所定間隔を保持したまま、表面同士を対向させた状態で位置合わせする。その後、基板端部から中央に向かってローラ33により両電極基板11,21をプレスしてゆく。或いは、基板の一方の辺の余白部のみ接触させて位置を合わせた後、同様にローラ33により貼合するようにしても良い。両電極基板11,21の位置を整合させるためには、基板面に位置合わせ用のマークを形成しておき、このマークを用いて位置合せする方法、両基板11,12の外形位置を整合させる方法等を用いても良い。
In this embodiment, bonding between flexible electrode substrates is performed in atmospheric pressure. The surface of the first
両電極基板11,21を一方の基板端から貼合する際に、両電極基板11,21の間で第1の隔壁13と第3の隔壁14との間の空間15内に液晶の液溜りができる。これを保持しつつローラ33を他方の基板端までスライドさせてゆくことにより、気泡や微小な異物を第1の隔壁13の外側へ押し出しながら貼合することができ、欠陥のない液晶表示素子を実現することができる。表示領域内を液晶で完全に充填させるためには、少量の液晶を第1の隔壁13から溢れさせながら貼合してゆくことが好ましい。このときに、隔壁13の外側へ溢れた液晶は、空間15内で拡散が終結するように、液晶塗布量及び貼合条件を調整する。
When the two
両電極基板11,21を貼合する際に、少なくとも一方の電極基板を加熱し、液晶を周囲環境よりも高い温度環境として行ってもよい。具体的には、先ず室温(例えば25℃)よりも高い温度、例えば40℃〜80℃程度で液晶を加熱し、両電極基板11,21を貼合した後、室温まで冷却する。この場合、液晶の体積が膨張した状態で両電極基板11,21の貼合が行われ、貼合を完了した後、室温まで冷却することにより、液晶が元の体積に収縮する。これにより、対向する電極基板11,21が大気圧により両側から押されて、両電極基板11,21を構造体12及び第1の隔壁13の厚みの距離まで確実に押し付けることができる。更に、この方法により、貼合の際に外側からローラ33でプレスする際の圧力を低減できるため、両電極基板11,21の歪みを低減することが可能となり、さらには、異物を噛みこんでしまった場合に両電極基板へのダメージを低減することが可能となる。
When bonding both the
塗布した液晶層に表示領域内で厚みにムラがあったり、プレスする際の圧力ムラで構造体の厚みよりも多くの液晶が存在すると、構造体とフレキシブル電極基板とが接触できなくなり、或いは接触が不十分となる。本実施形態では、上記の液晶温度制御により、液晶の収縮で外圧のプレスが行われ、電極基板11,12を接着面内で均一に接着させることができる。更には、液晶の粘度が高いと流動性が低く、構造体12の凹部を充填するために長時間を要し、貼合速度が遅くなる可能性がある。このような場合に、貼合時に上記のように液晶を加熱することによって液晶の粘度を下げることができ、安定に貼合することが可能となる。
If the applied liquid crystal layer has uneven thickness within the display area, or if there is more liquid crystal than the thickness of the structure due to pressure unevenness during pressing, the structure and the flexible electrode substrate cannot be contacted or contacted. Is insufficient. In the present embodiment, by controlling the liquid crystal temperature, the external pressure is pressed by contraction of the liquid crystal, and the
図4は、作製された液晶表示素子を示す模式図であり、(a)が貼合された両電極基板を透視して示す概略平面図、(b)が概略断面図である。
電極基板11,12間で構造体12の厚みで液晶の厚みが均一に規制されており、表示領域を液晶で満たし液晶が第1の隔壁13内で密閉封止されて、液晶層22が形成されている。余剰の液晶は第1の隔壁13とその外側を囲む第2の隔壁14との間の空間15内で留まっている。間隙14aを有する第2の隔壁14の存在により、第1の隔壁13等の剥離が生じることなく、第1の隔壁13と相俟って、表示領域の液晶層22による気泡等のない完全な液晶の封止及び液晶汚染の抑止と、電極基板11,12の確実な接着とが得られる。
4A and 4B are schematic views showing the manufactured liquid crystal display element, in which FIG. 4A is a schematic plan view showing both electrode substrates bonded together, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view.
The thickness of the liquid crystal is uniformly regulated by the thickness of the
以上説明したように、本実施形態によれば、両電極基板11,21間の高い接着性を確保すると共に、液晶層22を封止する第1の隔壁13等の剥離を比較的簡素な構成の第2の隔壁14で確実に防止し、第1の隔壁13による液晶層22の確実な封止を可能とする信頼性の高い液晶表示素子が実現する。
As described above, according to the present embodiment, high adhesion between the
以下、本実施形態による液晶表示素子及びその製造方法の具体的な諸実施例について説明する。 Hereinafter, specific examples of the liquid crystal display device and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described.
(実施例1)
厚み0.125mmのポリカーボネート製の第1のフレキシブル電極基板の表面には、縦方向にストライプ状の電極が形成されており、その上にポリイミド配向膜が形成されている。更にポリイミド配向膜上に、ネガ型フォトレジストを塗布した後、プリベーク、露光、現像、ベークのフォトリソグラフィにより中央の表示領域には格子形状の構造体を、その周囲には連続した直線状に囲った形状の第1の隔壁を作製した。構造体及び第1の隔壁の厚みを表面段差計により測定したところ、4.75μmであった。
更に、第1のフレキシブル電極基板上で、第1の隔壁の外側を囲むように、紫外線硬化性樹脂(製品名TB-3170F:スリーボンド社製)をディスペンサにより、複数の間隙を有する破線状に接着壁5を描画した。破線の線状部分の長さは7mmであり、線状部分間の間隙の長さは3mmとした。
Example 1
On the surface of the first flexible electrode substrate made of polycarbonate having a thickness of 0.125 mm, striped electrodes are formed in the vertical direction, and a polyimide alignment film is formed thereon. Furthermore, after applying a negative photoresist on the polyimide alignment film, a lattice-shaped structure is surrounded in the central display area by continuous photolithography by pre-baking, exposure, development, and baking photolithography. A first partition having a different shape was produced. It was 4.75 micrometers when the thickness of the structure and the 1st partition was measured with the surface level | step difference meter.
Furthermore, on the first flexible electrode substrate, an ultraviolet curable resin (product name TB-3170F: manufactured by ThreeBond Co., Ltd.) is bonded in a broken line shape having a plurality of gaps so as to surround the outside of the first partition. The wall 5 was drawn. The length of the broken line portion was 7 mm, and the length of the gap between the line portions was 3 mm.
一方、厚み0.125mmのポリカーボネート製の第2のフレキシブル電極基板の表面には、横方向にストライプ状の電極が形成されており、その上にポリイミド配向膜が形成されている。更にポリイミド配向膜上の表示領域に相当する部位に、例えばグラビア印刷により長方形にコレステリック液晶を塗布した。液晶の粘度は60mPa・sであり、このときの液晶の総量は貼合後の内容積の1.2倍であった。 On the other hand, on the surface of the second flexible electrode substrate made of polycarbonate having a thickness of 0.125 mm, striped electrodes are formed in the lateral direction, and a polyimide alignment film is formed thereon. Further, a cholesteric liquid crystal was applied in a rectangular shape to the display region on the polyimide alignment film by, for example, gravure printing. The viscosity of the liquid crystal was 60 mPa · s, and the total amount of liquid crystal at this time was 1.2 times the internal volume after bonding.
第1のフレキシブル電極基板と第2のフレキシブル電極基板とを、図3の製造装置を用いて貼合した。貼合された両電極基板を、中央部位の構造体及び第1の隔壁とその内側の領域を遮光して紫外線(UV)照射を行い、第2の隔壁を硬化させた。液晶は、第1の隔壁の内側に充填され、第2の隔壁の内側の空間にも少量が存在する。最後に110℃で10分間の加熱を行い、液晶を等方化させた後、室温まで冷却して液晶表示素子を完成させた。 The 1st flexible electrode substrate and the 2nd flexible electrode substrate were bonded using the manufacturing apparatus of FIG. The bonded two electrode substrates were irradiated with ultraviolet rays (UV) while shielding the structure at the central portion and the first partition and the inner region, thereby curing the second partition. The liquid crystal is filled inside the first partition and a small amount is also present in the space inside the second partition. Finally, heating was performed at 110 ° C. for 10 minutes to make the liquid crystal isotropic, and then cooled to room temperature to complete a liquid crystal display element.
この液晶表示素子を70℃環境下に1000h放置したところ、第1の隔壁の外側の液晶に変色が見られたが、第1の隔壁の内側の液晶には影響はなく、その他、外観上の変化は見られなかった。電圧を印加して駆動させたところ、加熱前からの変化も見られなかった。 When this liquid crystal display element was left in an environment of 70 ° C. for 1000 hours, discoloration was seen in the liquid crystal outside the first partition, but there was no effect on the liquid crystal inside the first partition, and other appearances were also observed. There was no change. When driven by applying a voltage, no change from before heating was observed.
(比較例1)
実施例1において、第2の隔壁を連続した線状に形成してその内部を密閉したこと以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子を作製した。この液晶表示素子では、特に貼合時の基板終端付近において第2の隔壁と第2のフレキシブル電極基板とが十分に接着してしなかった。そのため、加熱時に第2の隔壁が剥離し、表示領域内の構造体及び第1の隔壁でも剥離が生じ、液晶が変色して表示欠陥が確認された。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a liquid crystal display device was produced in the same manner as in Example 1 except that the second partition walls were formed in a continuous linear shape and the inside was sealed. In this liquid crystal display element, the second partition wall and the second flexible electrode substrate were not sufficiently bonded, particularly in the vicinity of the substrate termination at the time of bonding. Therefore, the second partition wall was peeled off during heating, peeling was also caused in the structure in the display region and the first partition wall, and the liquid crystal was discolored to confirm display defects.
(実施例2)
実施例1において、ディスペンサを用いて液晶をドットマトリクス状に滴下し、更に両電極基板の貼合時に第1のフレキシブル電極基板の吸着板を70℃に加熱して貼合を行った。その結果、表示領域内に空隙なく液晶が充填したことが確認された。
(Example 2)
In Example 1, the liquid crystal was dropped into a dot matrix using a dispenser, and the first flexible electrode substrate adsorption plate was heated to 70 ° C. for bonding when both electrode substrates were bonded. As a result, it was confirmed that the liquid crystal was filled in the display area without a gap.
(比較例2)
実施例2において、第1のフレキシブル電極基板の吸着板を加熱せずに室温環境下で両電極基板の貼合を行ったところ、表示領域内に液晶の無い空隙が見られた。これは、貼合時に液晶のドット同士が合一化する前に第1の隔壁の内側に液晶が封止され、液晶内に空気が閉じ込められて逃げられなくなったためと考えられる。
(Comparative Example 2)
In Example 2, when both electrode substrates were bonded in a room temperature environment without heating the adsorption plate of the first flexible electrode substrate, a void without liquid crystal was seen in the display region. This is probably because the liquid crystal was sealed inside the first partition before the liquid crystal dots were united at the time of bonding, and air was trapped in the liquid crystal and could not escape.
以下、表示素子及びその製造方法の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the display element and the manufacturing method thereof will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)可撓性の第1の基板と、
表示材料と、
前記表示材料の周囲に設けられた第1の隔壁と、
前記第1の隔壁の周囲に設けられた第2の隔壁と、
可撓性の第2の基板と
を含み、
前記表示材料、前記第1の隔壁及び前記第2の隔壁は、前記第1の基板と前記第2の基板とで挟持されており、
前記表示材料は、前記第1の基板と前記第2の基板との間で前記第1の隔壁により密閉されており、
前記第2の隔壁は、間隙を有することを特徴とする表示素子。
(Appendix 1) a flexible first substrate;
Display materials,
A first partition provided around the display material;
A second partition provided around the first partition;
A flexible second substrate, and
The display material, the first partition and the second partition are sandwiched between the first substrate and the second substrate,
The display material is sealed by the first partition between the first substrate and the second substrate,
The display element, wherein the second partition has a gap.
(付記2)前記第2の隔壁は、複数の前記間隙を有する破線形状に形成されていることを特徴とする付記1に記載の表示素子。 (Additional remark 2) The said 2nd partition is formed in the broken line shape which has the said some said gap, The display element of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.
(付記3)前記第2の隔壁は、前記間隙で離間するように並ぶ複数のドット形状に形成されていることを特徴とする付記1に記載の表示素子。 (Supplementary note 3) The display element according to supplementary note 1, wherein the second partition is formed in a plurality of dot shapes arranged so as to be separated by the gap.
(付記4)前記表示材料の配される表示領域内に設けられ、前記第1の基板と前記第2の基板との間でスペーサとなる構造体を更に含むことを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の表示素子。 (Additional remark 4) Additional structure 1-3 provided in the display area where the said display material is arrange | positioned, and further becomes a spacer between the said 1st board | substrate and the said 2nd board | substrate. The display element according to any one of the above.
(付記5)前記構造体は、前記第1の隔壁と同一材料で形成されていることを特徴とする付記4に記載の表示素子。 (Supplementary note 5) The display element according to supplementary note 4, wherein the structure is made of the same material as the first partition.
(付記6)可撓性の第1の基板と、
表示材料と、
前記表示材料の周囲に設けられた第1の隔壁と、
前記第1の隔壁の周囲に設けられた、間隙を有する第2の隔壁と、
可撓性の第2の基板と
を含む表示素子を製造するに際して、
前記表示材料、前記第1の隔壁及び前記第2の隔壁を前記第1の基板と前記第2の基板とで挟持し、前記表示材料が前記第1の基板と前記第2の基板との間で前記第1の隔壁により密閉されるように、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼り合わせることを特徴とする表示素子の製造方法。
(Appendix 6) a flexible first substrate;
Display materials,
A first partition provided around the display material;
A second partition having a gap provided around the first partition;
When manufacturing a display element including a flexible second substrate,
The display material, the first partition wall, and the second partition wall are sandwiched between the first substrate and the second substrate, and the display material is between the first substrate and the second substrate. The method for manufacturing a display element, wherein the first substrate and the second substrate are bonded to each other so as to be sealed by the first partition.
(付記7)前記第2の隔壁は、複数の前記間隙を有する破線形状に形成されていることを特徴とする付記6に記載の表示素子の製造方法。 (Additional remark 7) The said 2nd partition is formed in the broken line shape which has the said some said gap, The manufacturing method of the display element of Additional remark 6 characterized by the above-mentioned.
(付記8)前記第2の隔壁は、前記間隙で離間するように並ぶ複数のドット形状に形成されていることを特徴とする付記6に記載の表示素子の製造方法。 (Supplementary note 8) The method for manufacturing a display element according to supplementary note 6, wherein the second partition is formed in a plurality of dot shapes arranged so as to be separated by the gap.
(付記9)室温より高い温度条件下で前記第1の基板と前記第2の基板とを貼り合わせ、その後、室温まで冷却することを特徴とする付記6〜8のいずれか1項に記載の表示素子の製造方法。 (Additional remark 9) Said 1st board | substrate and said 2nd board | substrate are bonded together under temperature conditions higher than room temperature, Then, it cools to room temperature, The any one of Additional remark 6-8 characterized by the above-mentioned. A method for manufacturing a display element.
(付記10)前記表示材料の配される表示領域内に設けられた構造体をスペーサとして用いて、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼合することを特徴とする付記6〜8のいずれか1項に記載の表示素子の製造方法。 (Additional remark 10) The said 1st board | substrate and the said 2nd board | substrate are bonded together using the structure provided in the display area | region where the said display material is distribute | arranged as a spacer. 9. A method for manufacturing a display element according to any one of items 8 to 9.
(付記11)前記第2の隔壁は前記構造体よりも厚いものであることを特徴とする付記10に記載の表示素子の製造方法。 (Additional remark 11) The said 2nd partition is a thing thicker than the said structure, The manufacturing method of the display element of Additional remark 10 characterized by the above-mentioned.
(付記12)前記構造体は、前記第1の隔壁と同一材料で形成されていることを特徴とする付記10又は11に記載の表示素子の製造方法。
(Additional remark 12) The said structure is formed with the same material as the said 1st partition, The manufacturing method of the display element of
11 第1のフレキシブル電極基板
12 構造体
13 第1の隔壁
14 第2の隔壁
14a 間隙
15 空間
21 第2のフレキシブル電極基板
22 液晶層
31 吸着板
32 吸着ボックス
32a メッシュシート
33 ローラ
11 first
Claims (10)
表示材料と、
前記表示材料の周囲に設けられた第1の隔壁と、
前記第1の隔壁の周囲に設けられた第2の隔壁と、
可撓性の第2の基板と
を含み、
前記表示材料、前記第1の隔壁及び前記第2の隔壁は、前記第1の基板と前記第2の基板とで挟持されており、
前記表示材料は、前記第1の基板と前記第2の基板との間で前記第1の隔壁により密閉されており、
前記第2の隔壁は、間隙を有することを特徴とする表示素子。 A flexible first substrate;
Display materials,
A first partition provided around the display material;
A second partition provided around the first partition;
A flexible second substrate, and
The display material, the first partition and the second partition are sandwiched between the first substrate and the second substrate,
The display material is sealed by the first partition between the first substrate and the second substrate,
The display element, wherein the second partition has a gap.
表示材料と、
前記表示材料の周囲に設けられた第1の隔壁と、
前記第1の隔壁の周囲に設けられた、間隙を有する第2の隔壁と、
可撓性の第2の基板と
を含む表示素子を製造するに際して、
前記表示材料、前記第1の隔壁及び前記第2の隔壁を前記第1の基板と前記第2の基板とで挟持し、前記表示材料が前記第1の基板と前記第2の基板との間で前記第1の隔壁により密閉されるように、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼り合わせることを特徴とする表示素子の製造方法。 A flexible first substrate;
Display materials,
A first partition provided around the display material;
A second partition having a gap provided around the first partition;
When manufacturing a display element including a flexible second substrate,
The display material, the first partition wall, and the second partition wall are sandwiched between the first substrate and the second substrate, and the display material is between the first substrate and the second substrate. The method for manufacturing a display element, wherein the first substrate and the second substrate are bonded to each other so as to be sealed by the first partition.
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