JP4822380B2 - 弾性加圧用シート及び液晶表示板の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶が過剰に注入された複数の液晶セルを積層状態で加圧してセル内の過剰な液晶を排出させる際に、セル間に介在させて使用する弾性加圧用シート、及びこれを用いる液晶表示板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示板は、所定の間隔をおいて対向配置された一対のガラス基板をシール材によって貼り合わせる(封着)ことによって形成した液晶セルと、この液晶セル内に封止された液晶(液晶組成物)とを有している。この液晶は、シール材に形成された開口部すなわち液晶注入口から液晶セル内に注入された後、封止材で封止される。
【0003】
その際、液晶セルは、液晶を入れた容器とともに真空槽内に配置され、真空槽は、数時間排気され、これに伴い液晶セル内が減圧された状態で液晶セルに設けられた液晶注入口が液晶に浸される。その後、槽内が大気圧に解放されることによって、液晶は液晶セル内に注入される。このとき、圧力差に加えて、毛管現象などによって、セル内には過剰の液晶が注入される(図3(b)参照)。
【0004】
液晶が注入された液晶セルは、セル間にシート材を挟んだ状態で数十枚毎に冶具にセットされる。この冶具によって複数の液晶セルが所定の圧力で加圧されることにより、液晶セル内に過剰に注入された液晶が液晶注入口から排出される。液晶セル内の液晶が所定量となるまで液晶が排出されると、液晶注入口に封止材が塗布される。液晶セルは、冶具による加圧状態が開放され、若干減圧されることにより、封止材をセル内に吸引させ、その状態で、封止材が硬化される(特開2001−83533号公報参照)。
【0005】
そして、セル間に介在させる加圧用のシート材としては、摺動性や離型性が良好なポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製の不織布が、従来より使用されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のPTFE不織布では、積層加圧時の変位吸収や、弾性復元力による液晶セルの加圧が不十分なため、液晶セルの加圧過程の圧力制御を厳密に行う必要があり、また、永久歪によるクッション性の低下の問題もあった。また、PTFE不織布は約一ヶ月毎に交換され産業廃棄物となるが、PTFE不織布はフッ素を含有しており、焼却できないため埋め立て用産業廃棄物となる問題があった。
【0007】
そこで、本発明の目的は、摩擦係数の低い加圧面を有し、積層加圧時の変位吸収や弾性復元力による均一な加圧が好適に行え、永久歪も生じにくく、好ましくは廃棄物処理の問題も少ない弾性加圧用シート、及びこれを用いる液晶表示板の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究したところ、セル間に介在させるシート材として、特定の厚みや空孔率を有する超高分子量ポリエチレン製の多孔質体、または超高分子量ポリエチレン製の多孔質層に弾性層を介在させた積層体からなる弾性加圧用シートを使用することによって、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
即ち、本発明の弾性加圧用シートは、液晶が過剰に注入された複数の液晶セルを積層状態で加圧してセル内の過剰な液晶を排出させる際に、セル間に介在させて使用する弾性加圧用シートであって、両表面に設けられた超高分子量ポリエチレン製の多孔質層と、その多孔質層の中間に設けられた弾性層とを備え、該弾性層は、独立気泡を含む空孔を有することを特徴とする。
【0010】
本発明の別の弾性加圧用シートは、液晶が過剰に注入された複数の液晶セルを積層状態で加圧してセル内の過剰な液晶を排出させる際に、セル間に介在させて使用する弾性加圧用シートであって、厚み100〜2000μm、空孔率10〜90%である超高分子量ポリエチレン製の多孔質体からなり、前記多孔質体は、超高分子量ポリエチレン粉末の焼結体であり、前記超高分子量ポリエチレン粉末の平均粒子径が25〜170μmであることを特徴とする。
【0011】
上記において、前記多孔質層又は前記多孔質体に帯電防止処理がなされていることが好ましい。
【0012】
一方、本発明の液晶表示板の製造方法は、液晶注入口を残して封着され過剰の液晶が注入された複数の液晶セルを、上記いずれかに記載の弾性加圧用シートを介して積層した状態で加圧し、セル内の過剰な液晶を排出させる工程と、所定量の液晶がセル内に存在する状態で前記液晶セルの液晶注入口を封止する工程とを含むことを特徴とする。
【0013】
[作用効果]
本発明の弾性加圧用シートによると、両表面に設けられた超高分子量ポリエチレン製の多孔質層が離型性や摺動性を有し、その中間に弾性層を設けているため、積層加圧時の変位吸収が好適に行えると共に、弾性復元力による加圧も好適に行えるようになる。また、弾性層を設けているため、永久歪も生じにくい。
【0014】
また、本発明の別の弾性加圧用シートによると、超高分子量ポリエチレン製の多孔質体が離型性や摺動性を有すると共に、多孔質体の厚みと空孔率を特定の範囲としているため、積層加圧時の変位吸収が好適に行えると共に、弾性復元力による加圧も好適に行えるようになる。また、永久歪(圧縮残留歪み)も生じにくく、超高分子量ポリエチレンが再利用できるため廃棄物処理の問題も少ないものとなる。
【0015】
前記多孔質層又は前記多孔質体に帯電防止処理がなされている場合、静電気によるほこり等の付着や、静電気によるアレイ基板の破損(特にTFT)などを好適に防止することができる。
【0016】
一方、本発明の液晶表示板の製造方法によると、上記の如き作用効果を有する弾性加圧用シートを用いるため、加圧によりセル内の過剰な液晶を排出させる際に、加圧開始時の変位吸収や弾性復元力による均一な加圧が好適に行えるようになる。更に、液晶注入口を封止する際に均一な圧力を付与することができ、永久歪も生じにくく、廃棄物処理の問題も少ないものとなる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1(a)〜(c)は、本発明の弾性加圧用シートの種々の実施形態を示す断面図である。
【0018】
本発明の弾性加圧用シートは、液晶が過剰に注入された複数の液晶セルを積層状態で加圧してセル内の過剰な液晶を排出させる際に、セル間に介在させて使用するものである。本発明の弾性加圧用シートとしては、図1(a)に示すような、多孔質層1の中間に空孔を有しない弾性層3が設けられたもの、図1(b)に示すような、多孔質層1の中間に空孔を有する弾性層4が設けられたもの、図1(c)に示すような、多孔質体5からなるもの等が例示される。つまり、本発明における弾性層は、材料自体が弾性体であるものでも、空孔を有することによって弾性を発現するものでも何れでもよい。
【0019】
図1(a)に示す弾性加圧用シートは、両表面に設けられた超高分子量ポリエチレン(以下、UHPEという)製の多孔質層1と、その多孔質層1の中間に設けられた弾性層3とを備え、多孔質層1と弾性層3とは接着剤層2によって接着されている。
【0020】
多孔質層1の材料としては、粘度法によって測定される分子量が50万以上のUHPE(通常のポリエチレンの分子量は約10万以下)が用いられ、なかでも分子量100万以上のUHPEが、耐摩耗性の観点から特に好適である。上記UHPEの具体例としては、ハイゼックスミリオン(三井石油化学社製)、ホスタレンGUR4150(チコナ社製)等があげられる。
【0021】
そして、この多孔質層1は、上記UHPE粉末を焼結して多孔質シート化することによって得ることができる。上記焼結による製法としては、例えば上記UHPE粉末を金型に充填し、この粉末を所定圧力で加圧し、ついでUHPEの融点以上に温度維持された加熱炉中で焼結させ、冷却後上記金型から脱型することにより、連続気孔が形成されたブロック状の多孔質体を得、これを所定厚さに切削してシート状にする方法が知られている。
【0022】
また、上記方法の改良案として、本発明者らが先に提案している方法(特公平5−66855号公報)でUHPE多孔質シートを得ることもできる。すなわち、この方法は、UHPE粉末を金型に充填し、UHPEの融点よりも低い温度で加熱した後、所定圧力で加圧することにより予備成形物を得、この予備成形物を減圧雰囲気中に置くことにより上記予備成形物内の空気を除去し、ついでUHPEの融点以上に加熱された水蒸気雰囲気中で焼結させ、冷却後上記金型から脱型することにより、連続気孔が形成されたブロック状の多孔質体を得、これを所定厚さに切削してシート状にする方法である。この方法により、より均一な多孔質構造のシートを、任意の厚みで容易に得ることができる。
【0023】
なお、上記のようにして得られるUHPE多孔質シートの厚さや空孔率は適宜に設定されるが、通常、厚さを約30〜2000μm、空孔率を約10〜70%に設定することが好適である。
【0024】
弾性層3の材料としては、材料自体が弾性体であるものとして、例えばフッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、又はブチルゴム等のゴム類、又はポリオレフィン系などの熱可塑性エラストマー等が使用できる。なかでも、再利用の観点より熱可塑性エラストマーが好ましい。なお、弾性層3の硬度としては、JIS A硬度で20〜60°が好ましい。
【0025】
弾性層3の厚みとしては、15〜2000μmが好ましく、200〜1000μmがより好ましい。厚みが薄すぎると、積層加圧時の変位吸収や弾性復元力が不十分になる傾向がある。厚みが厚すぎると、経済性の面で不利となり、またプレスのストロークが大きくなり、作業スペースが大きくなる傾向がある。
【0026】
多孔質層1と弾性層3とを接着させる接着剤層2としては、感圧型の接着剤(粘着剤)やホットメルト、溶剤型、反応硬化型などの各種接着剤が使用できる。また、接着剤層2を設けずに、多孔質層1と弾性層3とを熱融着等させてもよく、その場合、弾性層3としてポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを使用するのが接着性の点から好ましい。
【0027】
図1(b)に示す弾性加圧用シートは、両表面に設けられた超高分子量ポリエチレン製の多孔質層1と、その多孔質層1の中間に設けられた空孔を有する弾性層4とを備えるものである。以下、図1(a)に示すものとの相違部分について説明する。
【0028】
弾性層4の空孔は、連続気泡でも独立気泡でもよいが、弾力性や永久歪の観点から、独立気泡であるのが好ましい。独立気泡を有する発泡体としては、前述のゴム又は熱可塑性エラストマーの発泡体や、ウレタン等の樹脂発泡体が使用できる。連続気泡を有するものとしては、各種樹脂の多孔質シート、各種樹脂の連続気泡発泡体などが挙げられる。本発明では、再利用の観点より、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーの発泡体もしくは多孔質シートが好ましい。
【0029】
空孔を有する弾性層4の厚みとしては、100〜2000μmが好ましく、200〜1000μmがより好ましい。厚みが薄すぎると、積層加圧時の変位吸収や弾性復元力が不十分になる傾向がある。厚みが厚すぎると、経済性の面で不利となり、またプレスのストロークが大きくなり、作業スペースが大きくなる傾向がある。
【0030】
多孔質層1と弾性層4とは、接着剤層を設けずに接着されているが、接着は、熱融着の他、発泡前の樹脂原液を多孔質層1に塗布・含浸させた後、発泡させることで行うことも可能である。なお、図1(a)に示すものと同様に、接着剤層によって接着してもよい。
【0031】
図1(c)に示す弾性加圧用シートは、超高分子量ポリエチレン製の多孔質体5からなるものである。この多孔質体5の製法、材料等は多孔質層1と同様であり、厚み、空孔率などが相違する。
【0032】
多孔質体5の厚みは100〜2000μmであり、好ましくは200〜1000μmである。厚みが薄すぎると、積層加圧時の変位吸収や弾性復元力が不十分になり、厚みが厚すぎると、経済性の面で不利となり、またプレスのストロークが大きくなり、作業スペースが大きくなる傾向がある。
【0033】
多孔質体5の空孔率は10〜90%であり、好ましくは10〜70%であり、より好ましくは20〜40%である。空孔率が低すぎると、積層加圧時の変位吸収が不十分になり、空孔率が大きぎると、積層加圧時の弾性復元力が不十分になる。
【0034】
また、多孔質体5がUHPE粉末の焼結体である場合、UHPE粉末の平均粒子径としては、積層加圧時の変位吸収や弾性復元力の観点から、25〜170μmが好ましい。
【0035】
本発明では、多孔質層1又は多孔質体5に帯電防止処理がなされていることが、静電気によるほこりの混入を防止する上で好ましい。この帯電防止処理は、カチオン系、アニオン系等の帯電防止剤を、上記UHPE多孔質シートに、塗布、スプレーする等して含浸させ、シート内の孔内に含有保持させるようにすることが好適である。
【0036】
一方、本発明の液晶表示板の製造方法は、図3及び図4に示すように、以上のような弾性加圧用シートPSを介して複数の液晶セルLを積層した状態で加圧し、セル内の過剰な液晶300を排出させる工程と、所定量の液晶300がセル内に存在する状態で前記液晶セルLの液晶注入口107を封止する工程とを含むものである。
【0037】
用いられる液晶セルLは、図2に示すように、液晶注入口107を残して封着され過剰の液晶が注入されたものである。より詳細には、例えば、第1基板としてのアレイ基板100と、このアレイ基板100に対向配置された第2基板としての対向基板200と、アレイ基板100と対向基板200との間に配置された液晶300とを備えている。液晶セルLにおいて、画像を表示する表示エリア102は、アレイ基板100と対向基板200とを貼り合わせるシール材106によって囲まれた領域内に形成され、表示エリア102内から引出された各種配線パターン及び駆動回路を有する周辺エリア104は、シール材106の外側の領域に形成されている。シール材106は、アレイ基板100と対向基板200との間に液晶300を封入するための液晶注入口107を除いて塗布される。
【0038】
アレイ基板100の表示エリア102は、透明な絶縁性基板、例えば厚さが0.7mmのガラス基板上にマトリクス状に配置された多数の画素電極、これら画素電極の行方向に沿って形成された走査線、これら画素電極の列方向に沿って形成された信号線、画素電極に対応して走査線と信号線との交差位置近傍にスイッチング素子として配置された多数の薄膜トランジスタTFT、走査線駆動回路、信号線駆動回路等を有している。
【0039】
画素電極の表面は、対向基板200との間に介在される液晶300を配向させるための配向膜によって覆われている。周辺エリア104Yに設けられた走査線駆動回路18は、水平走査周期で順次走査線に走査電圧を供給し、周辺エリア104Xに設けられた信号線駆動回路19は、各水平走査周期において画素信号電圧を信号線に供給する。
【0040】
また、アレイ基板100の表示エリア102及び周辺エリア104(X、Y)における非画素部、すなわち信号線及び走査線などの配線パターン、TFT、周辺額縁部などの上には、アレイ基板100と対向基板200と間に約5μmのギャップを形成するための図示しないスペーサが配置され、これにより、アレイ基板100と対向基板200との間のギャップが設定される。スペーサとしては、球状のものを散布して配置しても良いし、また、基板に一体的に形成しても良い。
【0041】
対向基板200の表示エリア102は、透明な絶縁性基板、例えば厚さが0.7mmのガラス基板上に配設された、画素電極151との間で電位差を形成する透明導電性部材、例えばインジウム−ティン−オキサイドすなわちITOによって形成された対向電極、及び、アレイ基板100との間に介在される液晶300を配向させるための配向膜を備えている。
【0042】
対向電極は、複数の画素電極に対向して基準電位に設定される。基板の周囲に配置された電極転移材すなわちトランスファとしての銀ペーストは、アレイ基板100から対向基板200へ電圧を供給するために設けられ、対向電極は、トランスファを介して接続された対向電極駆動回路により駆動される。
【0043】
この液晶セルの表裏面、すなわちアレイ基板100及び対向基板200の外面には、液晶表示装置の表示モードや、液晶のツイスト角などに応じて偏向面が選択された偏光板が必要に応じて後に配設される。
【0044】
次に、この液晶表示板の製造方法について説明する。なお、図3の(a)〜(e)は、図2に示した液晶セルのI−I断面に相当する工程図である。
【0045】
まず、図3の(a)に示すように、アレイ基板100または対向基板200の表示エリア102を囲むように液晶注入口107を除いてシール材106を塗布し、アレイ基板100と対向基板200を貼り合わせ、シール材106を硬化させる。これにより、液晶セルLを形成する。
【0046】
続いて、図3の(b)に示すように、液晶セルL内に液晶注入口107を介して液晶300を注入する。すなわち、液晶セルLは、複数枚、たとえば25枚を積み重ねた状態で液晶注入装置の真空槽内に設けられた保持機構によって保持される。また、真空槽内には、脱泡処理が施された液晶を有する液晶ボートが配置される。真空槽は、排気弁を介して、約5時間、真空排気される。これにより、各液晶セルL内は、液晶注入口から真空排気され、セル内が減圧される。
【0047】
そして、保持機構によって保持された各液晶セルLは、液晶ボートに満たされた液晶300に、約4時間ディップされる。このとき、徐々に真空槽内の圧力を大気圧に戻すことにより、液晶セルL内との圧力差及び毛細管現象により、液晶300が液晶セルL内に注入される。このようにして、液晶300を液晶セルL内に注入すると、図3の(b)に示すように、若干、液晶300が過剰に液晶セルL内に注入される。
【0048】
これを図4に示すように、弾性加圧用シートPSを介して複数の液晶セルLを積層して、液晶封止装置500の保持機構502により、加圧保持する。これにより、図3の(b)〜(c)に示すように、液晶300が過剰に注入された液晶セルLから過剰に注入された液晶300を排出する。
【0049】
このとき、液晶セルLは、例えば150kgfで加圧されるが、弾性加圧用シートPSが一時的に変位を吸収し、その後、弾性復元力による加圧が行われる。なお、保持機構502によって保持された各液晶セルLは、その周辺からヒータなどの加熱装置504によって所定時間、所定温度で加熱してもよい。液晶セルL内に注入された液晶300は、加熱されることにより、その粘度が低下するとともに、その体積が膨張する。圧力及び加熱温度の制御により、液晶注入口107から排出される量を制御できる。
【0050】
続いて、図3の(d)に示すように、液晶セルL内の液晶300の量を所定量とした状態で、液晶注入口107に封止材108を塗布する。ここで、所定量とは、常温において、液晶セルL内のアレイ基板100と対向基板200とのギャップが適正に保持された状態での液晶セルL内の容積に相当する液晶300の量である。
【0051】
すなわち、所定量の液晶300を有する液晶セルLは、図4に示すように、保持機構502によって加圧保持された状態で、図示しないディスペンサにより、液晶注入口107に、紫外線硬化性樹脂からなる封止材108が塗布される。塗布された封止材108は、液晶セルLの端面に配置される。
【0052】
続いて、図3の(e)に示すように、液晶セルLを冷却して封止材108を液晶セルL内に吸引し、封止材を硬化する。すなわち、封止材108が塗布された液晶セルLは、図4に示したように、保持機構502によって保持された状態でその圧力が減圧される。このとき、例えば、液晶セルLは、150kgfから100kgf程度に減圧される。さらに、保持機構503によって保持された各液晶セルLは、その周辺からエアブローなどの冷却装置506によって所定時間、所定温度で冷却される。
【0053】
液晶セルL内に注入された液晶300は、冷却されることにより、その体積が収縮し、また、圧力が減圧されることにより、液晶セルLの端面に配置された封止材108を液晶セルL内に吸引する。液晶セルL内に吸引された封止材は、紫外線の照射等によって硬化する。上述したような工程により、液晶セルLに液晶300を封入した液晶表示板が製造される。
【0054】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
【0055】
(実施例1)
UHPE粉末(分子量500万、融点135℃、平均粒子径120μm)を円筒状金型に充填し、130℃で加熱後圧縮して空孔率25%の予備成形物を得た。この予備成形物を160℃で加熱し焼結させたのち、冷却し、円柱状の多孔質体を得た。つぎに、上記多孔質体を旋盤にかけて厚さ500μm、空孔率25%のシート状に成形した。
【0056】
そして、図4に示すように、この多孔質シートの間に、液晶注入後、液晶セルの積層加圧工程にある液晶セル材(図3(b)の状態のもの)を20枚挟み込み、面圧300kPa、温度100℃で30分間保持することにより、液晶セルのタル状歪の矯正を行った。多孔質シートは、ガラス基板を汚染することなく、ガラス基板表面を均一に加圧してタル状歪の矯正ができ、液晶セルの品質の向上および組立工程の作業性の向上に寄与し得ることが確認された。
【0057】
(実施例2)
実施例1で得られたUHPE多孔質シートの表面に帯電防止剤(エレクトロストリッパーQN、花王(株)社製)を塗布量0.5g/cm2 で塗布し含浸させることにより、目的とする弾性加圧用シートを得た。
【0058】
上記シートを用い、実施例1と同様にして液晶注入後、液晶セルのタル状歪の矯正を行った。弾性加圧用シートは、ガラス基板を汚染することなく、ガラス基板表面を均一に加圧してタル状歪の矯正ができ、液晶セルの品質の向上および組立工程の作業性の向上に寄与し得ることが確認された。
【0059】
(実施例3)
ウレタン発泡体(厚み1000μm、独立気泡、空孔率70%)を基材とし、アクリル系の粘着剤層(厚み160μm)を有する両面テープ(No.5710、日東電工社製)の両面に実施例2で得られたUHPE多孔質シートを積層、接着することにより、目的とする弾性加圧用シートを得た。このシートを用い、実施例1と同様にして液晶注入後、液晶セルのタル状歪の矯正を行った。弾性加圧用シートは、ガラス基板を汚染することなく、ガラス基板表面を均一に加圧してタル状歪の矯正ができ、液晶セルの品質の向上および組立工程の作業性の向上に寄与し得ることが確認された。
【0060】
(比較例1)
実施例1において、UHPE多孔質シートの厚みを50μmに変えること以外は、実施例1と同様にして積層加圧によりタル状歪の矯正を行った。しかし、積層加圧時の変位吸収量が不十分となり、徐々に昇圧するように圧力制御しないと、液晶注入後の液晶セルにクラック等の損傷が起こる場合が生じた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の弾性加圧用シートの種々の実施形態を示す断面図
【図2】本発明における液晶セルの一例を示す斜視図
【図3】本発明の液晶表示板の製造方法の一例を示す工程図
【図4】本発明の液晶表示板の製造方法における積層加圧状態の一例を示す平面図
【符号の説明】
1 多孔質層
3 弾性層(空孔なし)
4 弾性層(空孔あり)
5 多孔質体
107 液晶注入口
108 封止材
300 液晶
PS 弾性加圧用シート
L 液晶セル
Claims (3)
- 液晶が過剰に注入された複数の液晶セルを積層状態で加圧してセル内の過剰な液晶を排出させる際に、セル間に介在させて使用する弾性加圧用シートであって、両表面に設けられた超高分子量ポリエチレン製の多孔質層と、その多孔質層の中間に設けられた弾性層とを備え、該弾性層は、独立気泡を含む空孔を有する弾性加圧用シート。
- 前記多孔質層又は前記多孔質体に帯電防止処理がなされている請求項1に記載の弾性加圧用シート。
- 液晶注入口を残して封着され過剰の液晶が注入された複数の液晶セルを、請求項1又は2に記載の弾性加圧用シートを介して積層した状態で加圧し、セル内の過剰な液晶を排出させる工程と、所定量の液晶がセル内に存在する状態で前記液晶セルの液晶注入口を封止する工程とを含む液晶表示板の製造方法。
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