JP3927818B2

JP3927818B2 - Liquid crystal display device and manufacturing method thereof

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Publication number: JP3927818B2
Application number: JP2002011545A
Authority: JP
Inventors: 雅克 ▲高▼石
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2022-01-21
Also published as: JP2003215608A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関する。特に、一対の基板が熱可塑性樹脂からなる液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、例えば以下の工程により形成される。まず、２枚の絶縁基板のうちの一方の基板上にＴＦＴ素子や酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等からなる電極パターンを形成し、他方の絶縁基板にカラーフィルターや透明電極を形成する。開口部を有するシール材を介して、２枚の絶縁基板を貼り合わせた後に、シール材の開口部（注入口）から液晶材料を注入して、シール材で囲まれる２枚の絶縁基板の間隙に液晶層を形成する。さらに、注入口にアクリル樹脂系のＵＶ硬化樹脂を滴下し、ＵＶ光を照射してＵＶ硬化樹脂を硬化させることによって注入口を塞ぐ。
【０００３】
近年、液晶表示装置は小型軽量携帯電子機器に応用され、軽量化への要求から絶縁基板としてガラスに代わるプラスチック基板が採用されつつある。プラスチック材料としてはポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）や変性アクリル樹脂等のエンジニアリングプラスチック材料に酸化珪素（ＳｉＯ_２）をガスバリア層として被覆形成したものが用いられる。プラスチック基板が採用される理由は、ガラスの密度がおおよそ２．４ｇ／ｃｍ^３であるのに対して、これらのエンジニアリングプラスチック材料の密度がおおよそ１．４ｇ／ｃｍ^３と小さいので、液晶表示装置の軽量化に優位であること、さらにプラスチックはガラスよりも弾性的性質があるので、応力を加えた場合にも割れ難いといった優位性を持っているからである。
【０００４】
プラスチック基板を用いた従来の液晶表示装置は、一対の基板をシール材料を介して貼り合わせ、一対の基板の端面に形成した注入口から一対の基板間に液晶材料を注入した後、硬化型樹脂からなる封止剤を注入口に塗布し、封止剤に紫外線（ＵＶ光）を照射して硬化させることで注入口を封止している。封止剤を塗布するとき、塗布量が少なすぎると、注入口が充分に塞がれないので、注入口から空気が一対の基板間に浸入して、液晶表示装置に気泡不良が発生する。逆に、塗布量が多すぎると、封止剤が一対の基板の端面からはみ出して、液晶表示装置の厚さが基板の端面からはみ出た封止剤の分だけ厚くなるので、封止剤を硬化させた後、はみ出した封止剤をカッターナイフ等で削り取る必要がある。カッターナイフ等ではみ出した封止剤を削り取る際に、プラスチック基板をカッターナイフ等で傷つけることがある。プラスチック基板を傷つけたときには、修正不可能な不良品となってしまう。特に、注入口周辺のガスバリア膜やプラスチック基板表面のコート膜（基板の保護膜を含む）を傷つける可能性は高い。
【０００５】
さらに、プラスチック基板の厚さが０．４ｍｍ以下の場合、封止剤をプラスチック基板の端面からはみ出さないように塗布することが困難となり、不良品を発生させる確率が高くなる。また、封止剤が一対の基板の端面からはみ出さないように、封止剤の塗布量を最適化する場合、プラスチック基板は薄い（例えば１枚の厚さが０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ）ので、一対の基板の端面の幅が狭く、一対の基板の端面に塗布できる封止剤の量が少なくなり、注入口から空気が一対の基板間に浸入して、液晶表示装置に気泡不良が発生する確率が高くなる。
【０００６】
この対策として、特開平１０−１６１１３９号公報には、基板の端面からはみ出している未硬化の紫外線硬化型樹脂をエチルアルコールなどの溶剤を用いて布または脱脂綿などで拭き取ることによって、注入口の封止を完了させる方法が開示されている。具体的には、基板端面からはみ出すように封止剤を塗布し、スリットを介して、端面部分の封止剤にのみ紫外線を照射して硬化させた後、端面からはみ出している封止剤を未硬化の状態で除去する。これにより、一対の基板の端面からはみ出している封止剤を取り除くことができ、注入口の上には適正量の封止剤が残る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−１６１１３９号公報に開示の方法では、注入口に紫外線硬化型樹脂からなる封止剤を、ディスペンサーなどによって一対のプラスチック基板の端面からはみ出すように塗布している。したがって、はみ出た紫外線硬化型樹脂は拭き取られて廃棄されるのであるからコストアップにつながる。
【０００８】
また、紫外線硬化型樹脂の封止剤は基板端面からの高さ（膜厚に相当）にバラツキが出るので、紫外線照射量の過不足により、樹脂の硬化具合にも違いが出てくる。特に、注入口の中に入り込んだ樹脂の硬化具合は、確認の手段がないので、紫外線照射量を増やすことで信頼性のマージンを確保している。しかし、紫外線照射量を増やすと、プラスチック基板の特性が変化して、光線透過率が劣化するおそれがある。すなわち、透明であったプラスチック基板の色調が黄色味を帯びて表示ムラになる。仮に、封止剤の塗布量や紫外線照射量が適正で、基板のコート膜やガスバリア膜を傷つけなかったとしても、信頼性試験により封止剤とプラスチック基板との間の接着力が低下して、空気や水分が表示領域内に侵入する可能性が高い。
【０００９】
また、ディスペンサーで滴下される封止剤は、ガスバリア性を持たないので、紫外線硬化型樹脂（封止剤）自身およびプラスチック基板との界面を透過して、空気や水分が表示領域内に侵入するおそれがある。さらに、紫外線硬化型樹脂とプラスチック基板の材質の組合せによっては、十分な接着強度が期待できない場合もある。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて、プラスチック基板を用いたプラスチック液晶表示装置の注入口の封止を低コストで、かつ簡便に行うことができる液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、注入口の封止構造の密着強度を高めることによって、注入口から空気や水分が表示領域内に侵入するのを防ぎ、信頼性の高い液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、一方面に電極をそれぞれ有する一対の熱可塑性プラスチック基板が、前記電極が互いに対向するようにシール材を介して貼り合わされ、前記プラスチック基板または前記シール材に設けられた注入口から、前記一対のプラスチック基板間に、液晶材料が注入された液晶表示装置であって、前記注入口よりも大きく、且つ、前記熱可塑性プラスチック基板と同じ材料からなる熱可塑性の小片基板と、前記一対のプラスチック基板とが溶着されることによって、前記注入口が封止された液晶表示装置である。
【００１２】
本発明の液晶表示装置によれば、小片基板とプラスチック基板とが溶着しているので、注入口の封止構造の密着強度が高い。したがって、注入口から空気や水分が表示領域内に侵入するのを防ぎ、信頼性の高い液晶表示装置が得られる。また、これにより、小片基板は、プラスチック基板の寸法変化と同じ挙動を示すので、注入口封止部に負荷されるストレスが緩和される。
【００１３】
本発明の液晶表示装置は、前記小片基板が、ガスバリア膜を少なくとも一方面に有していることが好ましい。これにより、注入口から空気や水分が表示領域内に侵入するのをより確実に防ぐことができる。また、小片基板の両面にガスバリア膜を有する場合には、封止プロセスの途中でどちらか片面のガスバリア膜に傷がついたとしても、他方のガスバリア膜によって注入口周辺のガスバリア性は保たれる。
【００１４】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、一方面に電極をそれぞれ有する一対の熱可塑性プラスチック基板が、前記電極が互いに対向するようにシール材を介して貼り合わされ、前記プラスチック基板または前記シール材に設けられた注入口から、前記一対のプラスチック基板間に、液晶材料が注入された液晶表示装置の製造方法であって、前記注入口よりも大きく、且つ、前記熱可塑性プラスチック基板と同じ材料からなる熱可塑性の小片基板をを、前記注入口の外側に配置する工程と、前記小片基板と前記一対のプラスチック基板の一部とを溶融させた後、固化させることによって、前記注入口を封止する工程とを含む。
【００１５】
本発明の製造方法によれば、プラスチック基板および小片基板はともに熱可塑性であるので、小片基板と注入口周辺のプラスチック基板が溶けて混ざり合い一体化する。冷却・固化する時には境界部分がなくなり完全一体化されるので、注入口の封止構造の密着強度が高い。小片基板とプラスチック基板との溶着によって注入口を封止することができるので、簡便なプロセスにより製造することができる。また不要な材料を除去する必要がないので、材料の無駄がなく、製造コストを抑えることができる。
【００１６】
前記注入口封止工程は、レーザー光線または前記小片基板と前記一対のプラスチック基板との摩擦熱によって、前記小片基板と前記一対のプラスチック基板の一部とを溶融させる工程を含むことが好ましい。これにより、液晶表示装置に負荷される温度ストレスが微小範囲に限定されるので、液晶材料の熱による変質やプラスチック基板へ熱応力を加えることによる表示不良を防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による実施形態を説明する。なお、以下の実施形態では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶表示装置を例にして説明するが、本発明の液晶表示装置は、ＴＦＴ以外にもＭＩＭ(Metal Insulator Metal）、ＢＴＢ（バックツーバックダイオード）、ダイオードリング、バリスタまたはプラズマスイッチング等を用いたアクティブマトリクス型やパッシブマトリクス型の液晶表示装置に適用することもできる。
【００１８】
〔実施形態１〕
図１は、本実施形態の液晶表示装置を模式的に示す平面図であり、図２は、図１のII−II線断面図である。図１および図２を参照しながら本実施形態の液晶表示装置を説明する。
【００１９】
本実施形態の液晶表示装置は、マトリクス状に配列された複数のＴＦＴ素子および絵素電極が形成された素子基板１と、素子基板１の絵素電極に対向する対向電極が設けらた対向基板４とを有する。具体的には、素子基板１は、素子基板１の一方面上に形成された導電性のタンタルからなるゲート配線と、ゲート配線上に形成された窒化シリコン膜と、窒化シリコン膜上に形成され、ゲート配線と交差するソース配線と、交差部に形成されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）からなるスイッチング素子と、スイッチング素子を介して電気的に接続され、透明導電性膜であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる絵素電極と（いずれも図示せず）を有する。さらに、これらの上に、ラビング法によって配向処理が施されたポリイミドからなる配向膜を設けることによって、素子基板１が形成される。
【００２０】
対向基板４は、基板上に形成された顔料分散型のドットパターンからなるカラーフィルターと、カラーフィルター上に形成されたＩＴＯからなる対向電極とを有する。素子基板１および対向基板４は、いずれも熱可塑性のプラスチック基板、例えばポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）からなるプラスチック基板である。以下、素子基板１および対向基板４をプラスチック基板ともいう。
【００２１】
素子基板１と対向基板４とは、それぞれの電極（絵素電極と対向電極）面が向かい合い、かつ対向基板４の二辺が素子基板１の二辺と面一となるように、熱硬化性のエポキシ系樹脂からなるシール材１４によって、貼り合わされている。シール材１４は、対向基板４の端部近傍の内側を、対向基板４の各辺に沿って形成されている。両基板１，４間のシール材１４で囲まれた液晶注入領域には、プラスチックビーズからなるスペーサーが散布されている。以下、貼り合わされた状態の素子基板１および対向基板４を「貼り合わせ基板５」ともいう。
【００２２】
貼り合わせ基板５の面一な一辺の中央付近には、略矩形状の注入口６が形成されている。注入口６は、シール材１４の一部が屈曲し、貼り合わせ基板５の一辺端部まで外方向に延びて形成されている。両基板１，４間に設けられた注入口６から液晶材料が注入されて、両基板１，４間に液晶層が形成され、液晶表示装置の表示領域が形成される。
【００２３】
貼り合わせ基板５の端面には、注入口６を覆う略矩形状の小片基板７が溶着されている。小片基板７は、貼り合わせ基板５の厚みよりも小さい幅（短手方向の長さ）を有しており、かつ注入口６を十分に覆い隠せるだけの大きさを有している。具体的には、注入口６の大きさは、間口（長手方向の長さ）が２ｍｍ、一対のプラスチック基板１，４間の距離が４μｍであり、小片基板７の大きさは、長手方向の長さが５ｍｍ、幅が０．２５ｍｍである。小片基板７は、厚さが０．２ｍｍのポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）の熱可塑性プラスチック基板の両面に、厚さが５００Å（５０ｎｍ）の酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなるガスバリア膜２と、厚さが１００μｍのアクリル系ハードコート膜３とがそれぞれ順次積層された多層フィルムの小片である。
【００２４】
プラスチック基板１，４および小片基板７の材質として、ポリエーテルスルフォン以外に、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂を用いてもよい。プラスチック基板１，４と小片基板７とは、同じ材料からなることが好ましい。プラスチック基板１，４と小片基板７とが同じ材質のプラスチックであることにより、小片基板７がプラスチック基板１，４の寸法変化と同じ挙動を示すので、注入口６の封止部にかかる熱応力によるストレスや機械的なストレスが緩和される。したがって、プラスチック基板１，４と小片基板７とを確実に接続することができ、信頼性を向上させることができる。
【００２５】
また、小片基板７の両面には、ガスバリア膜２が形成されているので、注入口６を通って空気が表示領域内に進入するのを阻止することができる。したがって、液晶層に空気が浸入することによる気泡の発生を防止し、信頼性を向上させることができる。また、小片基板７の両面にガスバリア膜２が形成されていると、封止プロセスの途中でどちらか片面のガスバリア膜に傷がついた場合でも、他方のガスバリア膜によって注入口６周辺のガスバリア性を保つことができる。
【００２６】
本実施形態の小片基板７は、熱可塑性プラスチック基板の両面に、ガスバリア膜２およびハードコート膜３がそれぞれ順次積層されているが、熱可塑性プラスチック基板のいずれか一方面にガスバリア膜２およびハードコート膜３が順次積層されていても良い。また、小片基板７として、ガスバリア膜２およびハードコート膜３を持たない熱可塑性プラスチック基板を用いることができる。
【００２７】
次に、本実施形態の液晶表示装置の製造方法について説明する。まず、素子基板１の製造方法について説明する。ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）からなるプラスチック基板上に、スパッタ法によって、タンタル（Ｔａ）膜を形成し、フォトリソ法を用いてゲート配線およびゲート配線と接続されるゲート電極、ゲート端子、ソース端子を形成する。ゲート配線、ゲート電極、ゲート端子およびソース端子上に、プラズマＣＶＤ法によって、窒化シリコン膜からなる絶縁膜を形成する。ゲート端子およびソース端子上を覆う絶縁膜を、フォトリソ法によって、パターニング除去する。パターニングされた絶縁膜上に、プラズマＣＶＤ法を用いて半導体膜を形成する。さらに半導体膜上に、リン（Ｐ）等の不純物をドープして、ｎ^＋半導体膜を形成する。
【００２８】
フォトリソ法を用いて、ゲート電極と重畳する絶縁膜上に、ｎ^＋半導体層／半導体層の島状パターンを形成する。スパッタ法を用いて、タンタル（Ｔａ）膜を形成し、フォトリソ法を用いて、ソース配線、ソース配線と接続されるソース電極、ドレイン電極を形成する。このとき、ソース電極およびドレイン電極間のｎ^＋半導体層が除去されることによってチャネル領域が形成され、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）からなるスイッチング素子が形成される。
【００２９】
スパッタ法によって、ＩＴＯなどの透明導電性膜を形成し、フォトリソ法によってパターニングすることによって、絵素電極を形成する。絵素電極は、ドレイン電極と電気的に接続される。プラズマＣＶＤ法を使って窒化シリコン膜を形成し、フォトリソ法でパターニングして、ソース端子およびゲート端子上の窒化シリコン膜を除去する。さらにポリイミドからなる配向膜を形成し、配向膜をラビング法により配向処理する。以上の工程を経て、素子基板１が形成される。
【００３０】
対向基板４は、例えば以下の工程により製造することができる。ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）からなるプラスチック基板上に、印刷法などによってカラーフィルタを形成し、カラーフィルタ上にスパッタ法によってＩＴＯなどの透明導電性膜を形成する。透明導電性膜をフォトリソ法でパターニングすることによって対向電極を形成し、さらにポリイミドからなる配向膜を形成する。配向膜をラビング法により配向処理することによって、対向基板４が製造される。
【００３１】
素子基板１または対向基板４上に、シール材１４を塗布する。シール材１４は、エポキシ系樹脂の熱硬化性樹脂からなり、印刷法によってプラスチック基板上に形成される。素子基板１または対向基板４の表示領域（シール材１４で囲まれた領域）上に、プラスチックビーズからなるスペーサーを散布する。素子基板１と対向基板４との位置合わせを行いながら、それぞれの電極（絵素電極と対向電極）面が向かい合い、かつ対向基板４の二辺が素子基板１の二辺と面一となるように、両基板１，４を貼り合わせる。このとき、シール材１４には、注入口６が設けられる。注入口６の大きさは、間口（長手方向の長さ）が２ｍｍ、高さ（基板１，４間の距離に相当）が４μｍとする。注入口６から両基板１，４間の表示領域内に液晶材料を注入する。
【００３２】
注入口６を上に向け、小片基板７と貼り合わせ基板５との位置合わせを行って、注入口６上に小片基板７を載置して、注入口６を小片基板７で完全に隠す。小片基板７は、注入口６よりも大きく、長手方向の長さが５ｍｍ、幅（貼り合わせ基板５の厚み方向の距離）が０．２５ｍｍである。小片基板７は、厚さが０．２ｍｍのポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）の熱可塑性プラスチック基板の両面に、厚さが５００Å（５０ｎｍ）の酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなるガスバリア膜２と、厚さが１００μｍのアクリル系ハードコート膜３とをそれぞれ順次積層して形成される。ガスバリア膜２はプラズマＣＶＤ法によって、ハードコート膜３はスピンコート法によって、それぞれ形成することができる。なお、各プラスチック基板１，４の厚みはそれぞれ０．２ｍｍであり、貼り合わせ基板５の厚みは、およそ０．４ｍｍである。
【００３３】
小片基板７と貼り合わせ基板５との段差部分１０に、すなわち小片基板７の端面および貼り合わせ基板５の小片基板７近傍の端面に、レーザー光線発射装置９からレーザー光線（例えば炭酸ガスレーザー光線）８を照射する。レーザー光の照射によって、小片基板７の端面および貼り合わせ基板５の端面の一部をそれぞれ溶融させ、互いに溶着させる。炭酸ガスレーザー光線の発射条件は、レーザービーム径を５０μｍ、出力を２．０Ｗ、周波数を３００Ｈｚ、ショット数を３回とし、段差部分を一周するように照射する。レーザー光線８の熱により小片基板７と貼り合わせ基板５とが溶融した後、冷却・固化するときに一体化することによって、注入口６が塞がれる。小片基板７および貼り合わせ基板５はいずれも溶融して、互いに溶着されるので、小片基板７と貼り合わせ基板５との間には界面がなく、両者は一体化して結合する。したがって、次工程の洗浄や偏光板貼り付け工程、信頼性試験などにおいて、小片基板７が貼り合わせ基板５から外れるおそれがない。また、小片基板７と貼り合わせ基板５との界面をつたって、注入口６から液晶層に水分が浸入することを防止できるので、製造歩留まりの向上による製造コストの低減を図ることができる。
【００３４】
レーザー光線（より好ましくは炭酸ガスレーザー）は、ビーム径を５０μｍ以下に小さくすることも可能であるので、レーザーの熱が液晶表示装置に与える温度ストレスを微小範囲に限定することができる。したがって、熱による液晶材料の変質やプラスチック基板へ熱応力を加えることによる表示不良を防止することができる。また、従来の紫外線硬化型樹脂に比べると、小片基板７と貼り合わせ基板５との密着強度が高く、環境の変化による密着強度の低下が見られない。
【００３５】
さらに、従来の紫外線硬化型樹脂を用いた場合、注入口６の上におよそ１ｍｍのドーム状（水滴状）の出っ張りが形成されるのに対して、小片基板７を用いた場合、およそ０．２ｍｍの厚さの平板で注入口６を塞ぐことができるので、形状的には安定しており、また液晶パネルの外形寸法を小さくすることができる。
【００３６】
プラスチック基板１，４および小片基板７は、ともに熱可塑性であれば、レーザー光線により溶融し、一体化して互いに結合することができる。但し、プラスチック基板１，４および小片基板７が同じ材質のプラスチックであることが好ましい。同じ材質であれば、プラスチック基板１，４および小片基板７を同じ温度で溶融させ、同じ温度で固化させることができるので、貼り合わせ基板５と小片基板７との接続がより強固となる。
【００３７】
なお、本実施形態では、シール材１４の一部が開口することによって注入口６が形成されているが、プラスチック基板に注入口が形成されていても良い。
【００３８】
〔実施形態２〕
実施形態１では、プラスチック基板１，４および小片基板７を溶融する手段として、レーザー光線を用いたが、他の手段によっても溶融させることができる。本実施形態では、小片基板７と貼り合わせ基板５とを超音波振動子１１によって溶融させ、小片基板７と貼り合わせ基板５とを接合する。なお、本実施形態の方法により製造された液晶表示装置は、実施形態１と同様の構造を有するので、構造の説明は省略する。また、素子基板１、対向基板４および小片基板７は、実施形態１と同様にして製造することができるので、これらの製造方法についての説明も省略する。
【００３９】
図３は、本実施形態による注入口封止工程を模式的に示す断面図である。図３を参照しながら、液晶材料を注入口６から表示領域内に注入した後の工程について説明する。まず、小片基板７と貼り合わせ基板５との位置合わせを行い、超音波振動子１１を用いて、小片基板７に圧力２５ｇｒ／ｍｍ^２を加えた状態で、周波数４０ＭＨｚの振動を矢符１２の方向に５秒間与える。小片基板７と貼り合わせ基板５とが擦れたときに、接触面１３に発生する摩擦熱によって、小片基板７と貼り合わせ基板５とが溶融した後、冷却・固化するときに一体化し、結合して、注入口６を塞ぐことができる。
【００４０】
摩擦熱による注入口６の封止は、貼り合わせ基板５および小片基板７のハードコート膜３が熱可塑性樹脂であることから達成できる。プラスチック基板１，４およびハードコート膜３の材質として、ポリカーボネート、アクリル、ポリイミド等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００４１】
本実施形態の小片基板７は、熱可塑性プラスチック基板の両面に、ガスバリア膜２およびハードコート膜３がそれぞれ順次積層されているが、熱可塑性プラスチック基板のいずれか一方面にガスバリア膜２およびハードコート膜３が順次積層されていても良い。また、小片基板７として、ガスバリア膜２およびハードコート膜３を持たない熱可塑性プラスチック基板を用いることができる。
【００４２】
プラスチック基板１，４および小片基板７の段差部分１０を溶着させる実施形態１と異なり、本実施形態の場合は、貼り合わせ基板５の端面と小片基板７の底面（注入口６側の面）との面同士が摩擦熱により溶融・固着して一体化される。したがって、実施形態１と同様に、貼り合わせ基板５と小片基板７との接合部に界面が生じないので、次工程の洗浄や偏光板貼り付け工程、信頼性試験などにおいて、小片基板７が貼り合わせ基板５から外れるおそれがない。また、小片基板７と貼り合わせ基板５との界面をつたって、注入口６から液晶層に水分が浸入することを防止できるので、製造歩留まりの向上による製造コストの低減を図ることができる。
【００４３】
小片基板７の一方面または両面に、ガスバリア膜２が形成されているので、注入口６を通って空気が表示領域内に進入するのを阻止することができる。したがって、液晶層に空気が浸入することによる気泡の発生を防止し、信頼性を向上させることができる。
【００４４】
超音波振動による溶着を行うことによって、小片基板７の底面と、貼り合わせ基板５の注入口６周辺の端面とが激しく擦れ合い、その摩擦熱でお互いが溶着するので、摩擦熱が液晶表示装置に与える温度ストレスを微小範囲に限定することができる。したがって、熱による液晶材料の変質やプラスチック基板へ熱応力を加えることによる表示不良を防止することができる。また、従来の紫外線硬化型樹脂に比べると、注入口６の封止構造の密着強度が高く、環境の変化による密着強度の低下が見られない。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置は、小片基板が一対のプラスチック基板と溶着されているので、接着界面が存在しない。小片基板と一対のプラスチック基板とは、接着界面がなく、一体化して結合しているので、次工程の洗浄や偏光板貼り付け工程、信頼性試験などでも、小片基板が一対のプラスチック基板から外れることがない。また、小片基板と一対のプラスチック基板との界面をつたって、注入口から液晶層に水分が浸入することを防止できる。これにより、製造歩留まりの向上による製造コストの低減を図ることができる。
【００４６】
従来の紫外線硬化型樹脂に比べると、小片基板と一対のプラスチック基板との密着強度が強く、環境の変化による密着強度の低下が見られない。また、従来の紫外線硬化型樹脂を用いた場合、注入口の上におよそ１ｍｍのドーム状（水滴状）の出っ張りが形成されるのに対して、小片基板を用いた場合、およそ０．２ｍｍの厚さの平板で注入口を塞ぐことができるので、形状的には安定しており、液晶パネルの外形寸法を小さくすることができる。
【００４７】
プラスチック基板と小片基板とが同じ材質のプラスチックであることにより、小片基板はプラスチック基板の寸法変化と同じ挙動を示すので、注入口の封止部にかかる熱応力によるストレスや機械的なストレスが緩和される。これにより、プラスチック基板と小片基板とを確実に接続することができ、信頼性を向上させることができる。
【００４８】
小片基板の少なくとも一方面にガスバリア膜を有していれば、注入口を通って空気が進入しない。これにより、液晶層に空気が浸入することによる気泡の発生を防止し、信頼性を向上させることができる。
【００４９】
本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、プラスチック基板および小片基板はともに熱可塑性であるので、小片基板と注入口周辺のプラスチック基板が溶けて混ざり合い一体化する。冷却・固化する時には境界部分がなくなり完全一体化されるので、注入口の封止構造の密着強度が高い。小片基板とプラスチック基板との溶着によって注入口を封止することができるので、簡便なプロセスにより製造することができる。また不要な材料を除去する必要がないので、材料の無駄がなく、製造コストを抑えることができる。
【００５０】
レーザー光線または摩擦熱によって、小片基板と一対のプラスチック基板の一部とを溶融させた場合、液晶表示装置に負荷される温度ストレスが微小範囲に限定されるので、液晶材料の熱による変質やプラスチック基板へ熱応力を加えることによる表示不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の液晶表示装置を模式的に示す平面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】実施形態２による注入口封止工程を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１素子基板
２ガスバリア膜
３ハードコート膜
４対向基板
５貼り合わせ基板
６注入口
７小片基板
８レーザ光線
９レーザー光線発射装置
１０段差部分
１１超音波振動子
１２超音波振動子の動作方向
１３接触面
１４シール材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to a liquid crystal display device in which a pair of substrates is made of a thermoplastic resin and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal display device is formed by, for example, the following steps. First, an electrode pattern made of a TFT element, indium tin oxide (ITO) or the like is formed on one of the two insulating substrates, and a color filter or a transparent electrode is formed on the other insulating substrate. After bonding two insulating substrates through a sealing material having an opening, a liquid crystal material is injected from the opening (injection port) of the sealing material, and the gap between the two insulating substrates surrounded by the sealing material A liquid crystal layer is formed on the substrate. Further, an acrylic resin-based UV curable resin is dropped on the injection port, and the injection port is closed by irradiating UV light to cure the UV curable resin.
[0003]
In recent years, liquid crystal display devices have been applied to small and light portable electronic devices, and plastic substrates instead of glass are being adopted as insulating substrates because of demands for weight reduction. Plastic materials include engineering plastic materials such as polyethersulfone (PES), polycarbonate (PC) and modified acrylic resins, and silicon oxide (SiO2). ₂ ) Is used as a gas barrier layer. The reason why the plastic substrate is used is that the density of the glass is approximately 2.4 g / cm. ³ Whereas the density of these engineering plastic materials is approximately 1.4 g / cm ³ This is because it is superior in reducing the weight of the liquid crystal display device, and further, since plastic has more elastic properties than glass, it has the advantage of being difficult to break even when stress is applied.
[0004]
In a conventional liquid crystal display device using a plastic substrate, a pair of substrates are bonded together through a sealing material, and a liquid crystal material is injected between a pair of substrates through an injection port formed on an end surface of the pair of substrates, and then a curable resin The sealing agent is applied to the injection port, and the injection port is sealed by irradiating the sealing agent with ultraviolet rays (UV light) and curing. When the sealing agent is applied, if the application amount is too small, the injection port is not sufficiently blocked, and air enters between the pair of substrates from the injection port, causing bubble defects in the liquid crystal display device. Conversely, if the coating amount is too large, the sealing agent protrudes from the end surfaces of the pair of substrates, and the thickness of the liquid crystal display device increases by the amount of the sealing agent that protrudes from the end surfaces of the substrates. After curing, it is necessary to scrape the protruding sealant with a cutter knife or the like. When the sealant protruding with a cutter knife or the like is scraped off, the plastic substrate may be damaged with the cutter knife or the like. When a plastic substrate is damaged, it becomes a defective product that cannot be corrected. In particular, there is a high possibility that the gas barrier film around the injection port and the coating film (including the substrate protective film) on the surface of the plastic substrate will be damaged.
[0005]
Furthermore, when the thickness of the plastic substrate is 0.4 mm or less, it becomes difficult to apply the sealant so as not to protrude from the end face of the plastic substrate, and the probability of generating defective products increases. Moreover, when optimizing the coating amount of the sealing agent so that the sealing agent does not protrude from the end surfaces of the pair of substrates, the plastic substrate is thin (for example, the thickness of one sheet is 0.1 mm to 0.4 mm). Therefore, the width of the end surfaces of the pair of substrates is narrow, the amount of the sealant that can be applied to the end surfaces of the pair of substrates is reduced, air enters between the pair of substrates from the inlet, and bubble defects occur in the liquid crystal display device. The probability of occurrence increases.
[0006]
As a countermeasure, Japanese Patent Laid-Open No. 10-161139 discloses a method for sealing an injection port by wiping off an uncured ultraviolet curable resin protruding from an end surface of a substrate with a cloth or absorbent cotton using a solvent such as ethyl alcohol. A method for completing the stop is disclosed. Specifically, the sealing agent is applied so that it protrudes from the end surface of the substrate, and after the slit is applied, only the sealing agent at the end surface portion is irradiated with ultraviolet rays and cured, and then the sealing agent protruding from the end surface is removed. Remove in uncured state. As a result, the sealant protruding from the end surfaces of the pair of substrates can be removed, and an appropriate amount of sealant remains on the inlet.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-161139, a sealing agent made of an ultraviolet curable resin is applied to an injection port so as to protrude from the end surfaces of a pair of plastic substrates. Therefore, the protruding ultraviolet curable resin is wiped off and discarded, leading to an increase in cost.
[0008]
Further, since the sealant of the ultraviolet curable resin varies in height from the end face of the substrate (corresponding to the film thickness), the degree of curing of the resin varies depending on the amount of ultraviolet irradiation. In particular, since there is no means for confirming the degree of curing of the resin that has entered the injection port, a margin of reliability is secured by increasing the amount of ultraviolet irradiation. However, when the amount of ultraviolet irradiation is increased, the characteristics of the plastic substrate may change and the light transmittance may deteriorate. That is, the color tone of the transparent plastic substrate is yellowish and display unevenness occurs. Even if the coating amount of the sealant and the amount of UV irradiation are appropriate and the coating film and gas barrier film of the substrate are not damaged, the reliability between the sealant and the plastic substrate is reduced by the reliability test. There is a high possibility that air or moisture will enter the display area.
[0009]
In addition, since the sealing agent dropped by the dispenser does not have gas barrier properties, air or moisture penetrates into the display area through the interface between the ultraviolet curable resin (sealing agent) itself and the plastic substrate. There is a fear. Furthermore, depending on the combination of the materials of the ultraviolet curable resin and the plastic substrate, there are cases where sufficient adhesive strength cannot be expected.
[0010]
In view of the above-described conventional problems, the present invention provides a method of manufacturing a liquid crystal display device that can easily and inexpensively seal an injection port of a plastic liquid crystal display device using a plastic substrate. With the goal. Another object of the present invention is to provide a highly reliable liquid crystal display device by preventing the intrusion of air and moisture from the inlet into the display region by increasing the adhesion strength of the sealing structure of the inlet. And
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the liquid crystal display device of the present invention, a pair of thermoplastic substrates each having an electrode on one surface are bonded to each other via a sealing material so that the electrodes face each other, and are provided on the plastic substrate or the sealing material A liquid crystal display device in which a liquid crystal material is injected between the pair of plastic substrates from an injection port, and is larger than the injection port. And made of the same material as the thermoplastic substrate. In the liquid crystal display device, the injection port is sealed by welding a thermoplastic small piece substrate and the pair of plastic substrates.
[0012]
According to the liquid crystal display device of the present invention, since the small substrate and the plastic substrate are welded, the adhesion strength of the sealing structure of the injection port is high. Therefore, air or moisture can be prevented from entering the display area from the inlet, and a highly reliable liquid crystal display device can be obtained. Also, Thereby, since the small substrate exhibits the same behavior as the dimensional change of the plastic substrate, the stress applied to the inlet sealing portion is relieved.
[0013]
In the liquid crystal display device of the present invention, the small substrate preferably has a gas barrier film on at least one surface. Thereby, it can prevent more reliably that air and a water | moisture content penetrate | invade into a display area from an inlet. In addition, when the gas barrier film is provided on both surfaces of the small substrate, even if the gas barrier film on one side is damaged during the sealing process, the gas barrier property around the injection port is maintained by the other gas barrier film. .
[0014]
In the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, a pair of thermoplastic substrates each having an electrode on one side are bonded together with a sealing material so that the electrodes face each other, and the plastic substrate or the sealing material A method for manufacturing a liquid crystal display device in which a liquid crystal material is injected between a pair of plastic substrates from a provided inlet, which is larger than the inlet. And made of the same material as the thermoplastic substrate. The step of disposing a thermoplastic small piece substrate on the outside of the injection port and the small piece substrate and a part of the pair of plastic substrates are melted and then solidified to seal the injection port. Process.
[0015]
According to the manufacturing method of the present invention, since the plastic substrate and the small piece substrate are both thermoplastic, the small piece substrate and the plastic substrate around the injection port are melted and mixed and integrated. When cooling and solidifying, the boundary portion disappears and it is completely integrated, so the adhesion strength of the sealing structure of the inlet is high. Since the injection port can be sealed by welding the small piece substrate and the plastic substrate, it can be manufactured by a simple process. In addition, since unnecessary material does not need to be removed, there is no waste of material and manufacturing cost can be reduced.
[0016]
Preferably, the injection port sealing step includes a step of melting the small piece substrate and a part of the pair of plastic substrates by a laser beam or frictional heat between the small piece substrate and the pair of plastic substrates. As a result, the temperature stress applied to the liquid crystal display device is limited to a very small range, so that it is possible to prevent display deterioration caused by heat deterioration of the liquid crystal material or application of thermal stress to the plastic substrate.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiment, a liquid crystal display device using a thin film transistor (TFT) will be described as an example. However, the liquid crystal display device of the present invention is not limited to a TFT, but includes MIM (Metal Insulator Metal) and BTB (back-to-back). The present invention can also be applied to an active matrix type or passive matrix type liquid crystal display device using a diode), a diode ring, a varistor, or plasma switching.
[0018]
Embodiment 1
FIG. 1 is a plan view schematically showing the liquid crystal display device of the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. The liquid crystal display device of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0019]
The liquid crystal display device according to the present embodiment includes an element substrate 1 on which a plurality of TFT elements and pixel electrodes arranged in a matrix are formed, and a counter substrate provided with a counter electrode facing the pixel electrodes of the element substrate 1. 4. Specifically, the element substrate 1 is formed on a gate wiring made of conductive tantalum formed on one surface of the element substrate 1, a silicon nitride film formed on the gate wiring, and a silicon nitride film. , A source wiring intersecting with the gate wiring, a switching element made of TFT (thin film transistor) formed at the intersection, and ITO (Indium Tin Oxide) which is electrically connected through the switching element and is a transparent conductive film And pixel electrodes (both not shown). Furthermore, an element substrate 1 is formed by providing an alignment film made of polyimide that has been subjected to an alignment treatment by a rubbing method on these.
[0020]
The counter substrate 4 has a color filter made of a pigment-dispersed dot pattern formed on the substrate and a counter electrode made of ITO formed on the color filter. The element substrate 1 and the counter substrate 4 are both thermoplastic plastic substrates, for example, plastic substrates made of polyethersulfone (PES). Hereinafter, the element substrate 1 and the counter substrate 4 are also referred to as plastic substrates.
[0021]
The element substrate 1 and the counter substrate 4 are thermosetting so that their electrode (pixel electrode and counter electrode) faces each other, and two sides of the counter substrate 4 are flush with the two sides of the element substrate 1. Are bonded together by a sealing material 14 made of epoxy resin. The sealing material 14 is formed along the sides of the counter substrate 4 on the inner side in the vicinity of the end portion of the counter substrate 4. Spacers made of plastic beads are dispersed in the liquid crystal injection region surrounded by the sealing material 14 between the substrates 1 and 4. Hereinafter, the element substrate 1 and the counter substrate 4 in a bonded state are also referred to as a “bonded substrate 5”.
[0022]
A substantially rectangular injection port 6 is formed in the vicinity of the center of one flush side of the bonded substrate 5. The inlet 6 is formed such that a part of the sealing material 14 is bent and extends outward to one end of the bonded substrate 5. A liquid crystal material is injected from an injection port 6 provided between the substrates 1 and 4 to form a liquid crystal layer between the substrates 1 and 4, thereby forming a display region of the liquid crystal display device.
[0023]
On the end face of the bonded substrate 5, a small rectangular substrate 7 covering the injection port 6 is welded. The small piece substrate 7 has a width (length in the short direction) smaller than the thickness of the bonded substrate 5 and has a size that can sufficiently cover the injection port 6. Specifically, the size of the injection port 6 is 2 mm in the frontage (length in the longitudinal direction), the distance between the pair of plastic substrates 1 and 4 is 4 μm, and the size of the small substrate 7 is in the longitudinal direction. The length is 5 mm and the width is 0.25 mm. The small piece substrate 7 has a gas barrier film 2 made of silicon oxide (SiOx) having a thickness of 500 mm (50 nm) on both surfaces of a polyethersulfone (PES) thermoplastic substrate having a thickness of 0.2 mm, and a thickness. Is a small piece of a multilayer film in which an acrylic hard coat film 3 having a thickness of 100 μm is sequentially laminated.
[0024]
As materials for the plastic substrates 1 and 4 and the small piece substrate 7, thermoplastic resins such as polyarylate, polycarbonate, polysulfone, and polyimide may be used in addition to the polyether sulfone. The plastic substrates 1 and 4 and the small piece substrate 7 are preferably made of the same material. Since the plastic substrates 1 and 4 and the small piece substrate 7 are made of the same plastic material, the small piece substrate 7 exhibits the same behavior as the dimensional change of the plastic substrates 1 and 4, so that the thermal stress applied to the sealing portion of the injection port 6 Stress and mechanical stress due to Therefore, the plastic substrates 1 and 4 and the small substrate 7 can be reliably connected, and the reliability can be improved.
[0025]
Further, since the gas barrier film 2 is formed on both surfaces of the small substrate 7, air can be prevented from entering the display region through the injection port 6. Therefore, generation of bubbles due to air entering the liquid crystal layer can be prevented, and reliability can be improved. Further, when the gas barrier film 2 is formed on both surfaces of the small piece substrate 7, even if one side of the gas barrier film is damaged during the sealing process, the gas barrier property around the inlet 6 is caused by the other gas barrier film. Can keep.
[0026]
In the small substrate 7 of the present embodiment, the gas barrier film 2 and the hard coat film 3 are sequentially laminated on both surfaces of the thermoplastic plastic substrate, respectively. However, the gas barrier film 2 and the hard coat are disposed on either one surface of the thermoplastic plastic substrate. The films 3 may be sequentially stacked. Further, as the small piece substrate 7, a thermoplastic substrate without the gas barrier film 2 and the hard coat film 3 can be used.
[0027]
Next, a manufacturing method of the liquid crystal display device of this embodiment will be described. First, a method for manufacturing the element substrate 1 will be described. A tantalum (Ta) film is formed on a plastic substrate made of polyethersulfone (PES) by sputtering, and a gate electrode, a gate terminal, and a source terminal connected to the gate wiring and the gate wiring by using a photolithography method. Form. An insulating film made of a silicon nitride film is formed on the gate wiring, gate electrode, gate terminal, and source terminal by plasma CVD. The insulating film covering the gate terminal and the source terminal is removed by patterning by photolithography. A semiconductor film is formed on the patterned insulating film by a plasma CVD method. Further, an impurity such as phosphorus (P) is doped on the semiconductor film, and n ⁺ A semiconductor film is formed.
[0028]
Using the photolithography method, n is formed on the insulating film overlapping the gate electrode. ⁺ A semiconductor layer / semiconductor layer island pattern is formed. A tantalum (Ta) film is formed using a sputtering method, and a source wiring and a source electrode connected to the source wiring and a drain electrode are formed using a photolithography method. At this time, n between the source electrode and the drain electrode ⁺ By removing the semiconductor layer, a channel region is formed, and a switching element including a TFT (thin film transistor) is formed.
[0029]
A transparent conductive film such as ITO is formed by sputtering, and patterning is performed by photolithography to form a pixel electrode. The pixel electrode is electrically connected to the drain electrode. A silicon nitride film is formed using a plasma CVD method and patterned by a photolithographic method to remove the silicon nitride film on the source terminal and the gate terminal. Further, an alignment film made of polyimide is formed, and the alignment film is subjected to alignment treatment by a rubbing method. The element substrate 1 is formed through the above steps.
[0030]
The counter substrate 4 can be manufactured, for example, by the following process. A color filter is formed on a plastic substrate made of polyethersulfone (PES) by a printing method or the like, and a transparent conductive film such as ITO is formed on the color filter by a sputtering method. A counter electrode is formed by patterning the transparent conductive film by a photolithography method, and an alignment film made of polyimide is further formed. The counter substrate 4 is manufactured by performing an alignment process on the alignment film by a rubbing method.
[0031]
A sealing material 14 is applied on the element substrate 1 or the counter substrate 4. The sealing material 14 is made of an epoxy resin thermosetting resin, and is formed on a plastic substrate by a printing method. On the display area of the element substrate 1 or the counter substrate 4 (area surrounded by the sealing material 14), spacers made of plastic beads are dispersed. While aligning the element substrate 1 and the counter substrate 4, each electrode (pixel electrode and counter electrode) face each other, and two sides of the counter substrate 4 are flush with the two sides of the element substrate 1. The two substrates 1 and 4 are bonded together. At this time, the inlet 6 is provided in the sealing material 14. The size of the inlet 6 is 2 mm for the frontage (length in the longitudinal direction) and 4 μm for the height (equivalent to the distance between the substrates 1 and 4). A liquid crystal material is injected from the inlet 6 into the display area between the substrates 1 and 4.
[0032]
The injection port 6 faces upward, the small substrate 7 and the bonded substrate 5 are aligned, the small substrate 7 is placed on the injection port 6, and the injection port 6 is completely hidden by the small substrate 7. The small substrate 7 is larger than the injection port 6, has a length in the longitudinal direction of 5 mm, and a width (a distance in the thickness direction of the bonded substrate 5) of 0.25 mm. The small piece substrate 7 has a gas barrier film 2 made of silicon oxide (SiOx) having a thickness of 500 mm (50 nm) on both surfaces of a polyethersulfone (PES) thermoplastic substrate having a thickness of 0.2 mm, and a thickness. Are formed by sequentially laminating 100 μm acrylic hard coat films 3. The gas barrier film 2 can be formed by plasma CVD, and the hard coat film 3 can be formed by spin coating. In addition, the thickness of each plastic substrate 1 and 4 is 0.2 mm, respectively, and the thickness of the bonding substrate 5 is about 0.4 mm.
[0033]
A laser beam (for example, carbon dioxide laser beam) 8 is irradiated from the laser beam emitting device 9 to the stepped portion 10 between the small substrate 7 and the bonded substrate 5, that is, the end surface of the small substrate 7 and the end surface of the bonded substrate 5 near the small substrate 7. To do. The end surface of the small substrate 7 and a part of the end surface of the bonded substrate 5 are melted by laser light irradiation and welded to each other. The emission conditions of the carbon dioxide laser beam are as follows: the laser beam diameter is 50 μm, the output is 2.0 W, the frequency is 300 Hz, the number of shots is 3 times, and the step portion is radiated. After the small substrate 7 and the bonded substrate 5 are melted by the heat of the laser beam 8, they are integrated when cooled and solidified, thereby closing the injection port 6. Since both the small piece substrate 7 and the bonded substrate 5 are melted and welded to each other, there is no interface between the small piece substrate 7 and the bonded substrate 5, and the two are integrated and bonded. Therefore, there is no possibility that the small substrate 7 is detached from the bonded substrate 5 in the next cleaning, polarizing plate attaching step, reliability test, and the like. Further, since it is possible to prevent moisture from entering the liquid crystal layer from the injection port 6 by connecting the interface between the small piece substrate 7 and the bonded substrate 5, it is possible to reduce the manufacturing cost by improving the manufacturing yield.
[0034]
A laser beam (more preferably, a carbon dioxide laser) can reduce the beam diameter to 50 μm or less, so that the temperature stress applied to the liquid crystal display device by the heat of the laser can be limited to a minute range. Accordingly, it is possible to prevent display defects caused by heat deterioration of the liquid crystal material or application of thermal stress to the plastic substrate. Moreover, compared with the conventional ultraviolet curable resin, the contact | adhesion strength of the small piece board | substrate 7 and the bonding board | substrate 5 is high, and the fall of the contact | adhesion intensity | strength by the change of an environment is not seen.
[0035]
Further, when a conventional ultraviolet curable resin is used, a dome-shaped (water droplet-shaped) protrusion of about 1 mm is formed on the injection port 6, whereas when the small substrate 7 is used, about 0. Since the injection port 6 can be closed with a flat plate having a thickness of 2 mm, the shape is stable and the external dimensions of the liquid crystal panel can be reduced.
[0036]
If the plastic substrates 1 and 4 and the small piece substrate 7 are both thermoplastic, they can be melted by a laser beam and integrated and bonded together. However, the plastic substrates 1 and 4 and the small piece substrate 7 are preferably made of the same plastic material. If the same material is used, the plastic substrates 1 and 4 and the small piece substrate 7 can be melted at the same temperature and solidified at the same temperature, so that the connection between the bonded substrate 5 and the small piece substrate 7 becomes stronger.
[0037]
In the present embodiment, the injection port 6 is formed by opening a part of the sealing material 14, but the injection port may be formed in a plastic substrate.
[0038]
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the laser beam is used as the means for melting the plastic substrates 1 and 4 and the small piece substrate 7, but it can also be melted by other means. In the present embodiment, the small piece substrate 7 and the bonded substrate 5 are melted by the ultrasonic vibrator 11 and the small piece substrate 7 and the bonded substrate 5 are bonded. Note that the liquid crystal display device manufactured by the method of the present embodiment has the same structure as that of the first embodiment, and thus the description of the structure is omitted. Further, since the element substrate 1, the counter substrate 4 and the small piece substrate 7 can be manufactured in the same manner as in the first embodiment, description of these manufacturing methods is also omitted.
[0039]
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the inlet sealing step according to the present embodiment. With reference to FIG. 3, the process after the liquid crystal material is injected into the display area from the injection port 6 will be described. First, the small substrate 7 and the bonded substrate 5 are aligned, and the ultrasonic transducer 11 is used to apply a pressure of 25 gr / mm to the small substrate 7. ² In the state of adding, a vibration with a frequency of 40 MHz is applied in the direction of the arrow 12 for 5 seconds. When the small piece substrate 7 and the bonded substrate 5 are rubbed, the small piece substrate 7 and the bonded substrate 5 are melted by the frictional heat generated on the contact surface 13, and then are integrated and combined when cooled and solidified. Thus, the inlet 6 can be closed.
[0040]
Sealing of the injection port 6 by frictional heat can be achieved because the hard coat film 3 of the bonded substrate 5 and the small substrate 7 is a thermoplastic resin. As the materials for the plastic substrates 1 and 4 and the hard coat film 3, thermoplastic resins such as polycarbonate, acrylic and polyimide can be used.
[0041]
In the small substrate 7 of the present embodiment, the gas barrier film 2 and the hard coat film 3 are sequentially laminated on both surfaces of the thermoplastic plastic substrate, respectively. However, the gas barrier film 2 and the hard coat are disposed on either one surface of the thermoplastic plastic substrate. The films 3 may be sequentially stacked. Further, as the small piece substrate 7, a thermoplastic substrate without the gas barrier film 2 and the hard coat film 3 can be used.
[0042]
Unlike the first embodiment in which the step portions 10 of the plastic substrates 1 and 4 and the small substrate 7 are welded, in this embodiment, the end surface of the bonded substrate 5 and the bottom surface of the small substrate 7 (surface on the injection port 6 side) These surfaces are fused and fixed by frictional heat to be integrated. Therefore, as in the first embodiment, no interface is formed at the joint between the bonded substrate 5 and the small substrate 7, so that the small substrate 7 is bonded in the next cleaning process, the polarizing plate bonding process, the reliability test, and the like. There is no risk of detachment from the laminated substrate 5. Further, since it is possible to prevent moisture from entering the liquid crystal layer from the injection port 6 by connecting the interface between the small piece substrate 7 and the bonded substrate 5, it is possible to reduce the manufacturing cost by improving the manufacturing yield.
[0043]
Since the gas barrier film 2 is formed on one surface or both surfaces of the small substrate 7, air can be prevented from entering the display region through the inlet 6. Therefore, generation of bubbles due to air entering the liquid crystal layer can be prevented, and reliability can be improved.
[0044]
By performing welding by ultrasonic vibration, the bottom surface of the small substrate 7 and the end surface around the injection port 6 of the bonded substrate 5 rub against each other, and the frictional heat welds each other. Can be limited to a minute range. Accordingly, it is possible to prevent display defects caused by heat deterioration of the liquid crystal material or application of thermal stress to the plastic substrate. Moreover, compared with the conventional ultraviolet curable resin, the adhesive strength of the sealing structure of the injection port 6 is high, and a decrease in the adhesive strength due to environmental changes is not seen.
[0045]
【The invention's effect】
In the liquid crystal display device of the present invention, since the small piece substrate is welded to the pair of plastic substrates, there is no adhesion interface. Since the small substrate and the pair of plastic substrates have no bonding interface and are integrated and bonded, the small substrate is detached from the pair of plastic substrates even in the next cleaning, polarizing plate attaching process, reliability test, etc. There is nothing. In addition, it is possible to prevent moisture from entering the liquid crystal layer from the injection port by connecting the interface between the small piece substrate and the pair of plastic substrates. Thereby, the manufacturing cost can be reduced by improving the manufacturing yield.
[0046]
Compared to the conventional ultraviolet curable resin, the adhesion strength between the small piece substrate and the pair of plastic substrates is strong, and no decrease in adhesion strength due to environmental changes is observed. In addition, when a conventional ultraviolet curable resin is used, a dome-shaped (water droplet) bulge of about 1 mm is formed on the injection port, whereas when a small piece substrate is used, it is about 0.2 mm. Since the injection port can be closed by a flat plate having a thickness, the shape is stable, and the external dimensions of the liquid crystal panel can be reduced.
[0047]
Since the plastic substrate and the small piece substrate are made of the same plastic material, the small piece substrate shows the same behavior as the dimensional change of the plastic substrate, so stress and mechanical stress applied to the sealing part of the inlet are alleviated. Is done. Thereby, a plastic substrate and a small piece board | substrate can be connected reliably, and reliability can be improved.
[0048]
If the gas barrier film is provided on at least one surface of the small piece substrate, air does not enter through the inlet. Thereby, generation | occurrence | production of the bubble by air permeating into a liquid-crystal layer can be prevented, and reliability can be improved.
[0049]
According to the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, since both the plastic substrate and the small piece substrate are thermoplastic, the small piece substrate and the plastic substrate around the injection port are melted and mixed and integrated. When cooling and solidifying, the boundary portion disappears and it is completely integrated, so the adhesion strength of the sealing structure of the inlet is high. Since the injection port can be sealed by welding the small piece substrate and the plastic substrate, it can be manufactured by a simple process. In addition, since unnecessary material does not need to be removed, there is no waste of material and manufacturing cost can be reduced.
[0050]
When a small piece substrate and part of a pair of plastic substrates are melted by laser light or frictional heat, the temperature stress applied to the liquid crystal display device is limited to a very small range. It is possible to prevent display defects caused by applying thermal stress to the surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing a liquid crystal display device of Embodiment 1. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a cross-sectional view schematically showing an injection port sealing step according to Embodiment 2. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Element substrate
2 Gas barrier film
3 Hard coat film
4 Counter substrate
5 bonded substrates
6 Inlet
7 Small board
8 Laser beam
9 Laser beam emitting device
10 steps
11 Ultrasonic transducer
12 Direction of operation of ultrasonic transducer
13 Contact surface
14 Sealing material

Claims

A pair of thermoplastic substrates each having an electrode on one side are bonded to each other via a sealing material so that the electrodes face each other, and the pair of plastics is injected from an injection port provided in the plastic substrate or the sealing material. A liquid crystal display device in which a liquid crystal material is injected between substrates,
The inlet much larger than the, and, the thermoplastic piece substrate made of the same material as the thermoplastic substrate, by a pair of plastic substrates are welded, a liquid crystal display in which the inlet is sealed apparatus.

The liquid crystal display device according to claim 1 , wherein the small piece substrate has a gas barrier film on at least one surface.

A pair of thermoplastic substrates each having an electrode on one side are bonded to each other via a sealing material so that the electrodes face each other, and the pair of plastics is injected from an injection port provided in the plastic substrate or the sealing material. A method of manufacturing a liquid crystal display device in which a liquid crystal material is injected between substrates,
The inlet much larger than the, and, the thermoplastic piece substrate made of the same material as the thermoplastic substrate, placing on the outside of the inlet,
And a step of sealing the injection port by melting the small piece substrate and a part of the pair of plastic substrates and then solidifying the substrate.

The inlet sealing step, the frictional heat of the laser beam or the piece substrate and the pair of plastic substrates, comprising the step of melting a part of the pair of plastic substrates and the small piece substrate, according to claim 3 Liquid crystal display device manufacturing method.