JP4999836B2 - 表示パネルの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、表示パネルの製造方法に関するものである。ここでいう「表示パネル」とは、液晶表示パネル(「液晶パネル」ともいう。)、エレクトロクロミック表示パネルなどを指す。
表示パネルの一種として液晶表示パネルがある。一般に、液晶表示パネルは、2枚のガラス基板を一定の微小なギャップを介在して平行に重ねて貼合せ、そのギャップ内に液晶を満たした構造をしている。このような液晶表示パネルの製造方法として、従来の一般的な方法を図19〜図22を参照して説明する。
図19に示すように、CF(Color Filter)基板としてのガラス基板101と、TFT(Thin Film Transistor)基板としてのガラス基板102とを貼り合せる場合、これら2枚のうち一方にシール材103を配置する。図19の例では、ガラス基板101の表面にシール材103を接着固定している。シール材103は、液晶を閉じ込める空間(以下、「液晶セル」という。)となるべき領域を規定するように枠状に配置されるが、完全に閉じた環状ではなく、1ヶ所が注入口116として切れた形状となっている。ガラス基板101,102は、液晶表示パネルが複数切り出せるような大きなサイズの基板であり、シール材103は複数の枠として配置される。シール材103は熱硬化性樹脂などが用いられる。
このガラス基板101,102をシール材103によって貼り合せる。加熱によってシール材103は硬化する。この後、シール材103で囲まれた個別の領域ごとにガラス基板101,102を一括して分断する。こうして、図20に示すように液晶セル115を備えた貼合せ基板114を得る。貼合せ基板114では分断の際にシールの切れ目を基板側面に露出させる。分断した基板を真空装置内に収容し、液晶セル115内外ともに真空とする。その状態で、図21に示すように、シール材103の切れ目によって形成される注入口116を液晶4に浸し、真空装置内を徐々に大気圧に戻す。すると、液晶セル115内外の圧力差と毛細管現象によって液晶4が液晶セル115内部に入っていく。こうして、液晶セル115内が液晶4で満たされた後、注入口116に紫外線硬化樹脂である封止樹脂105を塗布する。紫外線を照射し、封止樹脂105を硬化させ、図22に示すように液晶4を液晶セル115内部に封入した貼合せ基板114を得る。
従来の液晶表示パネル、特に携帯電話などに用いられるような小型の液晶表示パネルの製造においては、1枚の大判のガラス基板を分割して数百個の液晶表示パネルを作るという方法がとられる。その場合、上述のような従来技術では、偏光板の貼り付けや検査の工程において、処理数が大幅に増大するため、膨大な時間がかかってしまう。
この問題に対して、特開平6−342139号公報(特許文献1)に開示されているように、セルとなるべき領域が一列に並んだ短冊状基板に予め切込みをいれた偏光板を貼り付け、その後、各セルごとに分断するという製造方法が提案されている。またその他にも特開2004−4636号公報(特許文献2)に公開されているように、基板に貼り付けた後の偏光板のうち基板分断線に相当する帯状領域を削り取ることによって偏光板を基板表面に貼着されたままセル形状に分割し、その結果、この帯状領域においては基板表面を露出させ、その後に基板を分断するという製造方法が提案されている。
特開平6−342139号公報 特開2004−4636号公報
偏光板を貼り付けた複数の液晶セルを備えた基板を各液晶セルごとに分断するためには、基板を分断するツールが走行できるだけの幅の帯状領域の偏光板を除去する必要がある。特許文献1では予め切込みを偏光板に入れることによってセル化を行なうことを述べているが、切込みによって、偏光板はセルごとに分割できても、ツールが走行する帯状領域が確保されるわけではないので、基板分断のためのツールを基板表面に当てることができない。発明者らが、特許文献2に記載の表示パネルの製造方法を試みたところ、偏光板は除去できても、偏光板と基板とを接着していた粘着層が基板表面に残留する場合があり、残留した粘着層が、この後の基板分断を妨げることが判明した。
そこで、本発明は、基板分断などのために所定領域の偏光板を除去すべきときに偏光板を基板表面から完全に除去し、後の分断工程を安定して行なえる表示パネルの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に基づく表示パネルの製造方法は、表示層を挟み込むように第1の基板と第2の基板とを貼り合せて貼合せ基板とする基板貼合せ工程と、上記第1の基板および上記第2の基板のうち少なくとも一方の表面に樹脂層を形成する樹脂塗布工程と、上記樹脂層を有する基板の表面に偏光板を貼り付ける偏光板貼付工程と、上記貼合せ基板を複数の表示パネルの形状に分割する分割工程とを含み、上記第1の基板および上記第2の基板のうち少なくとも一方において、部分的に上記偏光板を樹脂層ごと除去することによって基板表面を露出させた後、上記第1の基板および上記第2の基板を分割することによって行なう。
本発明によれば、基板分断などのために所定領域の偏光板を除去すべきときに偏光板を基板表面から完全に除去し、後の分断工程を安定して行なえる。
本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法の説明図である。 本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法の第1の工程における大判の貼合せ基板の斜視図である。 一般的な分割後の貼合せ基板の部分拡大断面図である。 本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法で得られる大判の貼合せ基板の部分拡大断面図である。 本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法の第2の工程における大判の貼合せ基板の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法の第2の工程における大判の貼合せ基板の部分拡大断面図である。 本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法の第3の工程における大判の貼合せ基板の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法の第3の工程における大判の貼合せ基板の部分拡大断面図である。 本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法の分割工程のうちの剥離工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法の分割工程のうちの剥離工程を終えた状態の説明図である。 本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法で用いる剥離ツールの第1の例の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法で用いる剥離ツールの第2の例の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法の分割工程のうちのガラス分断工程を終えた状態の説明図である。 本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法の分割工程を終えた状態の説明図である。 本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法のフローチャートである。 従来技術に基づく表示パネルの製造方法のフローチャートである。 本発明に基づく実施の形態2における表示パネルの側面図である。 本発明に基づく実施の形態2における表示パネルの部分拡大断面図である。 従来技術に基づく液晶表示パネルの製造方法の第1の説明図である。 従来技術に基づく液晶表示パネルの製造方法の第2の説明図である。 従来技術に基づく液晶表示パネルの製造方法の第3の説明図である。 従来技術に基づく液晶表示パネルの製造方法の第4の説明図である。
符号の説明
4 液晶、5a,5b 樹脂層、101,102,101i,102i ガラス基板、103 シール材、104 液晶、105 封止樹脂、108 FPC、109 端子部、114 貼合せ基板、115 液晶セル、116 注入口、150 液晶表示パネル、203 コモン電極パッド、205 導電性材料、209 導電性粒子、210 コモン転移電極、306a,306b 偏光板、314 (大判の)貼合せ基板、411 帯状領域、412 分断ライン、461 刃物。
(実施の形態1)
図1〜図14を参照して、本発明に基づく実施の形態1における表示パネルの製造方法について説明する。本実施の形態における表示パネルの製造方法は、表示層を挟み込むように第1の基板と第2の基板とを貼り合せて貼合せ基板とする基板貼合せ工程と、前記第1の基板および前記第2の基板のうち少なくとも一方の表面に樹脂層を形成する樹脂塗布工程と、前記樹脂層を有する基板の表面に偏光板を貼り付ける偏光板貼付工程と、前記貼合せ基板を複数の表示パネルの形状に分割する分割工程とを含む。ここでは、表示パネルの一例として液晶表示パネルを対象としているので、液晶表示パネルの製造方法について説明する。
まず、図1に示すように、CF基板としてのガラス基板101と、TFT基板としてのガラス基板102とを貼り合せる場合を考えると、貼合せ工程の前にこれら2枚のうち一方にシール材103を配置する工程と行なう。シール材103の配置は、ディスペンサによって小型シリンジ(syringe)からシール材を塗布する方法によってもよく、スクリーン印刷によってシール材を印刷する方法によってもよい。図1の例では、ガラス基板101の表面にシール材103が配置されている。シール材103は、液晶層を形成すべき領域の全周を連続して取り囲むように配置されている。すなわち、このシール材103は、図19に示した従来のシール材103と異なり、切れ目がない。本発明が特に大きな効果を発揮するのは、大判の基板から中型、小型の液晶表示パネルを多数作成する場合であるが、中型、小型の液晶表示パネルの主な用途である携帯電話やカーナビゲーションシステムにおいては、大型液晶表示パネルの主な用途であるOA機器と異なり、要求される耐熱温度が高いため、このシール材103には、耐熱性をもつ光硬化型樹脂が用いられる。あるいは、シール材103として、熱硬化型樹脂または光と熱の併用によって硬化させるタイプの樹脂を用いてもよい。
液晶滴下工程として、このシール材103の内側に液晶4を滴下する。液晶4は、セルの容積に見合う分量だけ滴下され、シール材103の内側に溜まる。図1では液晶4の滴下の様子が模式的に示されている。この状態で、基板貼合せ工程として、真空状態の下でガラス基板102をガラス基板101に対して上からかぶせ、紫外線などの光を照射し、必要に応じて加熱することによってシール材103を硬化させ、液晶4をセル内に密封する。この状態で、図2に示すような貼合せ基板314を得る。図2ではシール材103がガラス基板102を通して透けて見えている。
あるいは、液晶滴下工程としては、一方の基板のシール材の内側に液晶を滴下する代わりに、シール材を配置した基板と貼合せを行なう予定の他方の基板においてシール材内側に対応する所定位置に液晶を滴下することとしてもよい。
このとき、ガラス基板101,102のいずれにも、液晶に電圧を印加するための電極が設けられている。ただし、液晶表示パネルとして出来上がった状態では、一方の基板のみに集中して設けた端子部を用いて電極を外部に取出せることが望ましいから、端子部のない側の基板から端子部のある側の基板に電極を引出す必要がある。そのためには、コモン転移電極が用いられる。
そこで、コモン転移電極について説明する。「コモン転移電極」とは、液晶層を挟んで互いに対向するガラス基板の表面の電極同士の導通をとるためにガラス基板間に挟みこまれる電極である。貼合せ基板314の一部分を拡大したものを図3に示す。貼合せ基板314は分割前の大判の基板であるが、図3では説明の便宜のために分割後の貼合せ基板の一部を拡大表示している。シール材103の内側において、ガラス基板101,102上に複数のコモン電極パッド203が配置されている。コモン電極パッド203には、それぞれ粒状のコモン転移電極210が配置される。コモン電極パッド203からは配線がシール材103を横切って液晶表示パネルの外縁に向かって延びている。コモン転移電極210は、中心に粒状の導電性粒子209を含み、その外面を導電性材料205で包んだ構造をしている。基板貼合せ工程の際にはコモン転移電極210は上下のコモン電極パッド203に挟まれて押しつぶされる。その結果、図4に断面を示すように、導電性粒子209を介在して上下のガラス基板101,102が対向し、押しつぶされて変形した導電性材料205が導電性粒子209の周囲を取り囲んだ形になる。このようにして、ガラス基板101の表面の電極とガラス基板102の表面の電極との間で導通がとられる。本実施の形態における液晶表示パネルの製造方法では、真空中でガラス基板同士を重ね合わせ、大気圧に戻すことで大気圧による圧力を貼合せ圧力として利用する。この貼合せ圧力が作用している状態で紫外線を照射したり加熱したりすることによってシール材を硬化させる。
再び、基板貼合せ工程の直後に戻って、説明を続ける。基板貼合せ工程によって図2に示すような大判の貼合せ基板314を得る。
樹脂塗布工程として、貼合せ基板314の表面にスピンコータ、ディップやディスペンスなどの方式を用いて、樹脂を塗布し、硬化させることにより、図5に示すように樹脂層5aを形成する。ここでいう「樹脂」とはたとえばアクリル系樹脂であってよい。樹脂はたとえばガラス基板102の外側に露出する表面に塗布される。樹脂を塗布した後に約100℃〜200℃で熱処理を行なうことによって、厚さ10〜50μmの樹脂層を形成する。シール材103が熱硬化性シール材である場合は、シール材と樹脂層の熱硬化処理を同時に行なってもよい。
樹脂層は、片面のみでなく両面に形成してもよい。両面に樹脂層を形成した場合の一例として樹脂層5a,5bが形成された貼合せ基板314の部分拡大断面図を図6に示す。ここでは、ガラス基板102の表面に樹脂層5aを形成し、ガラス基板101の表面に樹脂層5bを形成した。ガラス基板101,102の間にはシール材103に囲まれるようにして液晶層104が配置されている。
本実施の形態では、樹脂層の材料の樹脂としては熱硬化型の樹脂を用いたが、UV(紫外線)硬化型の樹脂を用いて樹脂層5a,5bを形成してもよい。樹脂の種類としては、エポキシ樹脂、PES(ポリエーテルサルホン)樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂などの有機樹脂が挙げられる。樹脂層は、主として有機樹脂から構成される。また、有機樹脂に代えて、ガラス基板に対して密着性の高いハイブリッド材料を用いることが好ましい。ハイブリッド材料を用いることによって、弾性率や硬度などの力学特性が向上し、耐熱性や耐薬品性が飛躍的に向上する。ハイブリッド材料は、無機コロイド粒子と有機バインダ樹脂とから構成される。ハイブリッド材料は、たとえば、シリカなどの無機コロイド粒子と、エポキシ樹脂、ポリウレタンアクリレート樹脂やポリエステルアクリレート樹脂などの有機バインダ樹脂とから構成される。
樹脂層の塗布工程を経た大判の貼合せ基板314(図5参照)に対して、樹脂層5aを覆うように偏光板を貼り付ける。貼り付けを行なう偏光板の供給形態としては、ロール状のもの以外に、たとえばほぼ貼合せ基板314のサイズにカットされた光学補正フィルムであってもよい。あるいは、複数の液晶セルの面積を合わせた程度の大きさにカットされたものであってもよい。あるいは、少なくとも液晶セル1つ分の面積より大きな面積にカットされたものであってもよい。
ここでは、一例として、ほぼ貼合せ基板314のサイズの偏光板306aを貼り付けた状態を図7に示す。両面に偏光板を貼り付けた場合、断面は図8に示すようになる。図8では、ガラス基板102の上面にある樹脂層5aを覆うように偏光板306aが貼られ、ガラス基板101の下面にある樹脂層5bを覆うように偏光板306bが貼られている。
次に、分割工程として、貼合せ基板314を個別の液晶表示パネルの大きさに分割する。この分割工程においては、貼り合せられた2枚のガラス基板、その表面に形成された樹脂層5a、さらにその上から貼られた偏光板306aを重なった状態のまま分割する。分割工程の結果、各液晶表示パネルは、液晶セルごとに分割される。本実施の形態における表示パネルの製造方法は、前記第1の基板および前記第2の基板のうち少なくとも一方において、部分的に前記偏光板を樹脂層ごと除去することによって基板表面を露出させた後、前記第1の基板および前記第2の基板を分割することによって行なう。
この分割工程について図9〜図14を参照してより詳しく説明する。分割工程は剥離工程とガラス分断工程とを含んでいる。剥離工程としては、図9に示すように、剥離ツールとしての刃物461によって偏光板306aと既に硬化している樹脂層5aとを一括して削り取る。刃物461はコの字形をやや開いた形状の断面を有する刃物である。刃物461を走行させた後には、図10に示すように、偏光板306aの切れ目としてガラス基板102が帯状に露出した帯状領域411が形成される。また、帯状領域411を所望の幅に形成するためには、同一の刃物または同一形状の刃物を複数回走行させることとしてもよい。こうすることによって刃物幅以上の帯状領域を形成することも可能である。
本実施の形態では、偏光板は直接ガラス基板に貼られているのではなく、ガラス基板の表面に形成された樹脂層に貼られている。すなわち、偏光板の粘着層はガラス基板そのものに対する接着ではなく樹脂層に対する接着に用いられている。したがって、刃物461によって偏光板306aを樹脂層5aとともに剥離することで、ガラス基板102に粘着層を残留することなく偏光板306aおよび樹脂層5aを剥離することができる。
剥離ツールは図9に示した刃物461のような形状に限定するものではなく、ガラス基板102から樹脂層および偏光板を剥離させるためのヘラ状部を含むツールであればよい。たとえば、図11に示す形状や図12に示す形状であってよい。ただし、図11、図12に示す形状の場合、予め偏光板を帯状に切断しておくことが好ましい。
偏光板および樹脂層の剥離工程において、樹脂層5aは剥離ツールによって剥離されるとともに一部粉砕されるため、剥離ツールの後方に、粉砕された樹脂くずが残る。この樹脂くずを清掃するための清掃機構を剥離ツールの後方に設けておくことが好ましい。清掃機構とは、たとえばブラシ機構、エアブロー、エアー吸引口などである。このような清掃機構を設けておくことで剥離ツールによって露出させたガラス基板の表面に樹脂層の粉砕屑を残さないようにし、その後に行なうガラス分断を安定して行なえるようになる。なお、エアブローやエアー吸引による清掃機構であれば、刃物の後方でなく前方や側方に設けてもよい。
剥離工程として行なわれる剥離ツールの走行によって帯状領域411にわたってガラス基板102の表面が露出した後、ガラス分断工程として、この帯状領域411上に、ガラス分断ツール(図示せず)を走行させる。こうして、図13に示すように分断ライン412が形成される。分断ライン412とはガラス基板102の表面につけられたキズであり、このキズを起点としてガラス基板102は直線状に分断することができる。このとき刃物461(図9参照)とガラス分断ツールとを1つのユニットに組み込んだものを用意し、このユニットをガラス基板102上で走行させることで、ガラス基板102の表面の帯状領域411を露出させる工程と、ガラス基板102の分断を行なう工程を同時に行なってもよい。このとき、ガラス分断ツールとしては公知の任意のものを使用すればよい。ガラス分断ツールの形態は限定されない。たとえばホイール形のものであってもよい。
こうして、分割工程は終り、大判の貼合せ基板は、図14に示すように個別の液晶表示パネル150に分割される。図14に示した例では、液晶表示パネル150は8枚のみ表示されているが、この枚数は8枚に限らず適宜設定可能であり、たとえば1枚の大判の貼合せ基板から数百枚に分割することとしてもよい。
この分割工程で用いるユニットは貼合せ基板の表面から偏光板および樹脂層を除去するものであるので、「除去装置」としても捉えることができる。
本実施の形態における除去装置は、基板表面に沿って走行させることによって偏光板および樹脂層を前記基板から剥離させるための剥離ツールと、前記剥離ツールによって剥離または粉砕された樹脂くずを清掃する清掃機構を前記剥離ツールの移動方向の前方または後方に備えることが好ましい。
本実施の形態における液晶表示パネルの製造方法をフローチャートにすると、図15に示すようになる。図15における分断の工程までで、液晶表示パネルは完成する。なお、図15では、液晶表示パネル完成後の工程も表示している。すなわち、液晶表示パネルの端子部にFPC(Flexible Printed Circuit)を接続し、バックライトおよびケースを取り付けることによって液晶表示装置が得られる。従来の製造方法である図16においては、早い段階で分断を行なっていたため、多くの工程を個別の液晶表示パネルに対して行なう必要があったが、本実施の形態における液晶表示パネルの製造方法では、分断以前の大判の状態で多くの工程を行なうことができるため、液晶表示パネルないし液晶表示装置の生産効率を飛躍的に向上することができる。その結果、液晶表示パネル1枚当たりの所要時間を大幅に短縮することができる。
(実施の形態2)
図17、図18を参照して、本発明に基づく実施の形態2における表示パネルについて説明する。ここでは表示パネルの一例として、図17に示す液晶表示パネル150について説明する。液晶表示パネル150は実施の形態1で図14に示したように、大判の貼合せ基板を分割して得たものである。ガラス基板101i,102iはそれぞれ大判のガラス基板101,102(図7など参照)が分断されたものである。液晶表示パネル150は、図17に示すように、一方の端部においてFPC108を接続するための端子部109として、一方の基板が他方の基板より長く延びている構成となっていることが好ましい。この液晶表示パネル150の左端部の拡大断面図を図18に示す。
本実施の形態における液晶表示パネル150は、第1の基板としてのガラス基板101iと、前記第1の基板に対して表示層としての液晶層104を介して重なり合う第2の基板としてのガラス基板102iと、前記第1の基板と前記第2の基板との間において前記表示層を取り囲むように配置されたシール材103と、前記第1の基板および前記第2の基板のうち少なくとも一方の基板の、前記表示層と反対側の面に設けられた樹脂層5a,5bと、前記樹脂層の表面に貼り付けられた偏光板306a,306bとを備える。
ガラス基板101i,102iの間にはシール材103に囲まれるようにして液晶層104が配置されている。樹脂層5a,5bは偏光板の不要部分を剥離する工程において偏光板とともに剥離ツールによって剥がされるため、偏光板が除去された領域には樹脂層も存在しない。偏光板306a,306bの端部は、各ガラス基板101i,102iの端部より後退しており、偏光板306a,306bは樹脂層5a,5bの表面上に貼り付けられている。この場合、図10、図13に示すように、基板の表面が露出する帯状領域411が形成されその部分は樹脂層と偏光板は除去されている。
本実施の形態における表示パネルでは、前記樹脂層は、前記偏光板によって覆われた領域にのみ設けられている。この樹脂層5a,5bは、無機コロイド粒子と有機バインダ樹脂とから構成されるハイブリッド材料を含むことが好ましい。このようなハイブリッド材料を含むことによって弾性率や硬度などの力学特性や耐熱性、耐薬品性が向上するためである。この樹脂層5a,5bは、それぞれ厚みが50μm以下であることが好ましい。
この液晶表示パネル150(図17参照)においては、シール材103が液晶層の全周を連続して取り囲んでいる。ここで、「全周を連続して取り囲む」とは、周囲を完全に切れ目なく環状に取り囲むことを意味する。
なお、図18では、2枚のガラス基板101i,102iのそれぞれに樹脂層5a,5bが形成され、その外側に偏光板306a,306bがそれぞれ貼られた構造を例示したが、液晶表示パネルの方式や目的によっては、片方のガラス基板にだけ樹脂層が形成され、偏光板が貼られた構造であってもよい。また両面に樹脂層を構成し、そのうち片面の樹脂層だけに偏光板が貼られた構造であってもよい。
なお、上記各実施の形態では、基板を「ガラス基板」として説明してきたが、基板はガラス基板に限らず、他の材質の基板であってもよい。
本実施の形態における表示装置では、基板の外側の面に樹脂層が配置され、樹脂層の表面を覆うように偏光板が配置されているので、偏光板が所望の領域にのみ配置された構成とするために、一部の領域の偏光板を剥がす際に偏光板を樹脂層ごと剥がすことによって加工でき、好都合である。偏光板の剥離処理において偏光板の下側にある樹脂層ごと剥がすことができるので、偏光板の粘着層の一部残留などの問題を回避することができる。したがって、基板分断などのために所定領域の偏光板を除去すべきときに偏光板を基板表面から完全に除去し、後の分断工程を安定して行なえるようにできる表示パネルを実現することができる。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
本発明は、表示パネル、表示パネルの製造方法および除去装置に適用可能である。

Claims (1)

  1. 表示層を挟み込むように第1の基板と第2の基板とを貼り合せて貼合せ基板とする基板貼合せ工程と、
    前記第1の基板および前記第2の基板のうち少なくとも一方の表面に樹脂層を形成する樹脂塗布工程と、
    前記樹脂層を有する基板の表面に偏光板を貼り付ける偏光板貼付工程と、
    前記貼合せ基板を複数の表示パネルの形状に分割する分割工程とを含み、
    前記第1の基板および前記第2の基板のうち少なくとも一方において、部分的に前記偏光板を樹脂層ごと除去することによって基板表面を露出させた後、前記第1の基板および前記第2の基板を分割することによって行なう、表示パネルの製造方法。
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