JP5067972B2 - 表示装置の製造方法、表示装置の製造装置及び電子機器 - Google Patents

Description

この発明は、パーソナルコンピュータや携帯電話等の表示に用いられる表示装置における上下基板の接合方法、接合装置及び電子機器に関するものである。

このような表示装置の製造として、一部に開口部を設けたシール枠を一方の基板上に形成し、液晶を介さずに対向する基板と貼合して液晶の無い上下基板の貼合品の空セルを作成し、真空下で空セルの内部の空気を排除した後に液晶と、シール枠の開口部を接し、大気圧に開放することにより毛細管現象により液晶がシール枠内に注入される液晶注入法が広く知られている（特許文献1）。

また、表示装置が大型化することに伴い生産性向上の手段として、シール枠に開口部を設けずに基板上に形成し、そのシール枠に収まる適量の液晶を精密ディスペンサー等により滴下した後、真空下で対向する基板と貼合する液晶滴下法も用いられてきた（特許文献1）。
特許第3084975号公報

ところで、このような表示装置の製造は、何れもガラス基板が前提であり、このガラス基板をプラスチック化すると、薄く割れず、かつ曲げることができ製造効率が向上する。しかし、表示装置を作製するにあたっては、プラスチック基板の表面の平面性がガラス基板に対して劣るので、従来の基板の貼合においては空気が混入したり、所定量入るべき液晶が溢れたり、あるいは液晶が所定の厚みに形成できずに表示ムラが発生してしまう可能性がある。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、薄くて軽く割れにくく、かつ表示ムラの発生を防止することが可能な表示装置における上下基板の接合方法、接合装置及び電子機器を提供することを目的としている。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成されている。

請求項１に記載の発明は、対向する基板の内、少なくとも一方の基板は複数の画素を有し、少なくとも他方の基板は駆動回路を有し、一方の基板がプラスチックかつロール状であり、他方の基板がプレート状であり、対向する前記基板を貼合して表示装置を製造する表示装置の製造方法であり、
シール剤により前記プレート状基板上にシール枠を形成するシール枠形成工程と、
液晶を前記プレート状基板の前記シール枠内に形成する液晶形成工程と、
対向する前記プレート状基板と前記ロール状基板を貼合する基板貼合工程と、
を少なくとも有し、
前記基板貼合工程は、
前記ロール状基板を巻出部により巻き出し、
前記プレート状基板上に前記ロール状基板を重ね、
柔軟性を有する押圧部材により前記シール枠の辺側、あるいは前記シール枠の中央部、あるいは前記シール枠の角部から前記ロール状基板をしならせながら圧力を徐々に加えて前記プレート状基板の前記シール枠内の空気を押し出して対向する前記ロール状基板と前記プレート状基板とを貼合し、
前記ロール状基板を打ち抜いて対向する基板を貼合した表示装置を製造するとともに、前記ロール状基板の打ち抜き残部を巻き取り軸に巻き取ることを特徴とする表示装置の製造方法である。

請求項２に記載の発明は、前記液晶形成工程は、前記シール枠内に充分近接するように液晶をベタ形状に形成することを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法である。

請求項３に記載の発明は、対向する基板の内、少なくとも一方の基板は複数の画素を有し、少なくとも他方の基板は駆動回路を有し、一方の基板がプラスチックかつロール状であり、他方の基板がプレート状であり、対向する前記基板を貼合して表示装置を製造する表示装置の製造装置であり、
前記ロール状基板を巻き出す巻出部と、
前記ロール状基板を巻き取る巻取部と、
シール剤により前記プレート状基板上にシール枠を形成するシール枠形成手段と、
液晶を前記プレート状基板の前記シール枠内に形成する液晶形成手段と、
対向する前記プレート状基板と前記ロール状基板を支持台上で貼合する基板貼合手段と、を少なくとも備え、
前記基板貼合手段は、
前記ロール状基板を前記巻出部により巻き出し、
前記プレート状基板上に前記ロール状基板を重ね、
柔軟性を有する押圧部材により前記シール枠の辺側、あるいは前記シール枠の中央部、あるいは前記シール枠の角部から前記ロール状基板をしならせながら圧力を徐々に加えて前記プレート状基板の前記シール枠内の空気を押し出して対向する前記ロール状基板と前記プレート状基板とを貼合し、
前記ロール状基板を打ち抜いて対向する基板を貼合した表示装置を製造するとともに、前記ロール状基板の打ち抜き残部を巻き取り軸に巻き取ることを特徴とする表示装置の製造装置である。

請求項４に記載の発明は、前記基板貼合手段は、柔軟性を有する押圧部材に、流体を注入して膨張させ前記基板をしならせながら圧力を徐々に加えて前記シール枠内の空気を押し出す構成であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置の製造装置である。

請求項５に記載の発明は、前記液晶形成手段は、前記シール枠内に充分近接するように液晶をベタ形状に形成することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の表示装置の製造装置である。

請求項６に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の表示装置の製造方法により製造してなる表示装置を備えることを特徴とする電子機器である。

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

請求項１及び請求項３に記載の発明では、対向する基板の内、少なくとも一方の基板がプラスチックかつロール状であり、少なくとも一方の基板は複数の画素を有し、少なくとも他方の基板は駆動回路を有し、一方の基板上にシール枠及び液晶が形成された状態にて、柔軟性を有する押圧部材により基板をしならせながら圧力を徐々に加えてシール枠内の空気を押し出して貼合することで、液晶領域内に液晶が十分に形成され、空間が生じることがなく平滑にすることができ、薄くて軽く割れにくく、表示ムラの発生を防止することが可能な表示装置を製造することができる。また、シール枠の辺側、或いはシール枠の中央部、或いはシール枠の角部から基板をしならせながら圧力を徐々に加え、確実に空気を押し出して貼合することができる。

請求項２及び請求項５に記載の発明では、同一基板上、或いは対向する基板上に形成されたシール枠内に充分近接するように液晶をベタ形状に形成し、確実に空気を押し出した状態にすることで、液晶を短時間に平面にすることができる。

請求項５に記載の発明では、押圧部材が、柔軟性を有するある空洞部材に、流体を注入して膨張させた構成であり、簡単な構造で基板をしならせながら圧力を徐々に加え、確実に空気を押し出して貼合することができる。

請求項４に記載の発明では、柔軟性を有するある押圧部材に、流体を注入して膨張させ基板をしならせながら圧力を徐々に加えてシール枠内の空気を押し出す構成であり、簡単な構造で基板をしならせながら圧力を徐々に加え、確実に空気を押し出して貼合することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の表示装置における上下基板の接合方法により製造してなる表示装置を備え、表示装置は薄くて軽く割れにくく、表示ムラの発生を防止することが可能である。

以下、この発明の表示装置における上下基板の接合方法、接合装置及び電子機器の実施の形態について説明するが、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。図１は表示装置の断面図、図２は表示装置の製造工程の概略図、図３はシール枠形成工程を示す側面図、図４はシール枠形成工程を示す平面図、図５は液晶形成工程を示す側面図、図６は液晶形成工程を示す平面図、図７は基板貼合工程を示す側面図、図８は基板貼合工程を示す平面図、図９は他の実施の形態の基板貼合工程を示す側面図、図１０は他の実施の形態の基板貼合工程を示す平面図、図１１は他の実施の形態の基板貼合工程を示す平面図、図１２は他の実施の形態の基板貼合工程を示す側面図、図１３はパーソナルコンピュータの斜視図、図１４は携帯電話の斜視図である。

先ず、図１を参照してこの発明にかかる表示装置の構成について説明する。この実施の形態にかかる表示装置１０１は、第1の基板１１０と、第２の基板１２０と、第1の基板１１０と第２の基板１２０との間に介在する液晶１３０と、第1の基板１１０と第２の基板
１２０とを貼り合わせるシール剤を塗布して形成されたシール枠１４０とを有する。

第１の基板１１０は、複数の画素を有するアレイ基板であり、ガラス上１１１に薄膜スイッチング素子１１２を形成した構成である。この薄膜スイッチング素子１１２として、例えば、薄膜ダイオード、アモルファスシリコン薄膜トランジスタ、ポリシリコン薄膜トランジスタなどが挙げられる。移動度が高くスイッチング素子が小さな面積で済むことや、駆動回路まで形成することができることから、前記のうちポリシリコン薄膜トランジスタを用いることが好ましい。

第２の基板１２０は、プラスチックかつロール状であり、例えばプラスチックフィルム１２１からなる。このプラスチックフィルム1２１は、例えば、ポリエチレンナフタレー
ト、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾオキサゾールなどが挙げられる。

第２の基板１２０は、駆動回路１２２を有し、液晶１３０を駆動する。この駆動回路１２２は、透明電極により構成される。この第２の基板１２０は、液晶１３０の駆動モードにより、駆動回路１２２を有していても有していなくても良い。液晶１３０の駆動モードがツイステッドネマチック(TN)、垂直配向、高分子分散などの場合は、駆動回路１２２を有しており、インプレーンスイッチング(IPS)の場合には、駆動回路122を有していない。また、駆動回路１２２は、カラーフィルタ基板であっても透明基板であってもかまわないが、カラーフィルタ基板を用いるとカラー化が容易にできるので好ましい。第２の基板２０にカラーフィルタ基板を用いずにカラー化する方法としては、第1の基板１１０をカラーフィルタ化する方法(カラーフィルタ・オン・アレイ方式)や、バックライトの色を切り替える方法(フィールドシーケンシャル方式)などが挙げられる。

シール枠１４０は、例えば３０℃以下で硬化反応が進行するシール剤を塗布して略矩形状に形成され、シール枠１４０を介して第1の基板１１０と第２の基板１２０とを貼り合わせる。このシール枠１４０は第1の基板１１０と第2の基板１２０との間に介在する液晶１３０のシールを行う。このシール剤としては、主剤と硬化剤を混合することで硬化反応が進行する２液混合型の硬化性樹脂や、紫外線を照射することで硬化反応が進行する紫外線硬化樹脂などを用いることができる。硬化時間が短時間で済むことから紫外線硬化樹脂を用いることが好ましく、かつ紫外線を照射することにより常温の温度環境で硬化することが可能である。

このようにして第１の基板１１０と第２の基板１２０とは、両基板間の内周囲にスペーサービーズ１３１を分散したシール枠１４０が略矩形状に施され、スペーサであるスペーサービーズ１３１により所定の間隙、いわゆるセルギャップをもって封着されている。スペーサービーズ１３１は、シリカ粒子、ポリスチレン粒子等のプラスチック粒子、シリカ粒子の回りに熱可塑性樹脂をコーティングした粒子等を用いることができる。そして、このシール枠１４０によって、第１の基板１１０と第２の基板１２０との間に液晶領域が画成されている。

このように対向する第1の基板１１０と第２の基板１２０の内、少なくとも一方の第２の基板１２０がプラスチックかつロール状であり、少なくとも一方の第1の基板１１０は複数の画素を有し、少なくとも他方の第２の基板１２０は駆動回路１２２を有し、対向する第1の基板１１０と第２の基板１２０を貼合して表示装置１０１が製造される。

以下、この実施の形態にかかる表示装置の製造工程について図２を参照して説明する。

この実施の形態にかかる表示装置の製造方法は、図２に示すように、シール剤を第１の基板１１０に塗布してシール枠１４０を形成するシール枠形成工程Ａと、液晶１３０を第１の基板１１０のシール枠１４０内に塗布して形成する液晶形成工程Ｂと、対向する第１の基板１１０と第２の基板１２０を貼合する基板貼合工程Ｃと有する。

シール枠形成工程Ａでは、シール枠形成手段Ａ1により支持台１５０の上に第１の基板１１０を置き、この第１の基板１１０の上にシール剤を塗布してシール枠１４０を形成しているが、第２の基板１２０にシール枠１４０を形成してもよい。シール枠形成手段Ａ１として、図３及び図４に示すように、ディスペンサー１を用い、貯留タンク２からシール剤をディスペンサー１に供給して塗布している。このシール枠形成手段Ａ１は、ディスペンサー１に限定されず、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の方法により、形成することができる。また、シール枠１４０の形状は特に限定されるものではないが、例えば、図４に示すように、平面視四角形の形状とするようにしてもよく、またシール枠１４０の角部を湾曲させるようにして、液晶の充填を円滑にさせるようにしてもよい。

シール剤としては、紫外線硬化型樹脂、熱硬化型接着材や光硬化型接着材を用いることができる。例えば、硬化性樹脂成分として両末端アクリロイルビスフェノールＡオリゴマー、イソシアヌル酸トリアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレートを、開始剤として１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン（チバスペシャリティケミカル社製イルガキュア１８４）を、充填材として最大粒径２μｍ以下の酸化アルミニウムと最大粒径０．５μｍ以下の酸化ケイ素を有してなる紫外線硬化型樹脂をシール剤とした。このシール剤は高圧水銀灯により２０００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射することにより２５℃の温度環境で硬化することが可能である。

液晶形成工程Ｂでは、図５及び図６に示すように、液晶形成手段Ｂ１により液晶１３０を第１の基板１１０のシール枠１４０内に塗布して形成するが、転写などで形成してもよい。液晶形成手段Ｂ１として、液滴吐出ヘッド３を用い、貯留タンク４から液晶１３０を液滴吐出ヘッド３に供給し、第１の基板１１０上に形成されたシール枠１４０により囲まれた部分に、所定量の液晶１３０を液滴吐出ヘッド３により平面状に塗布する。なお、液滴吐出ヘッド３の方式としては、例えば圧電素子を用いたピエゾジェットタイプを用いることができるが、このピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、超音波モータ，リニアモータ等により、振動を付与し、または貯留タンク４内に圧力を印加することにより、液晶を射出させるようにしてもよい。ここで、貯留タンク４内の液晶は、前もって脱泡処理されていることが望ましい。なお、液滴吐出ヘッド３は、貯留タンク４内の液晶乃至は液晶と低粘性揮発性液体の混合物を加熱して、該物質の膨張・発泡により、液晶を射出させる方式として構成されていてもよい。

このように、第１の基板１１０上に形成されたシール枠１４０内に充分近接するように液晶１３０をベタ形状に形成するが、第２の基板１２０上にシール枠が形成される場合も同様にシール枠内に充分近接するように液晶１３０をベタ形状に形成することが、液晶１３０を短時間に平面にすることができ好ましいが、これに限らず中央部、端部などに液晶１３０を多く塗布してもよい。

基板貼合工程Ｃでは、図７及び図８に示すように、第１の基板１１０上に形成されたシール枠１４０内の中央部に液晶１３０を多く塗布し、この第１の基板１１０上に第２の基板１２０を重ねている。この第２の基板１２０は、巻き出し軸１７０から巻き出され、基板貼合手段Ｃ１により対向する第１の基板１１０と基板１２０とを貼合し、第２の基板１２０を打ち抜いて図１に示すような表示装置１０１を製造し、打ち抜いた残りの第２の基板１２０を巻き取り軸１７１に巻き取る。

基板貼合手段Ｃ１は、柔軟性を有する押圧部材１６０と、基板をしならせながら圧力を徐々に加えてシール枠１４０内の空気を押し出す押出手段１６１とを有する。押圧部材１６０は、柔軟性を有するある空洞部材１６０ａに、流体１６０ｂを注入して膨張させた構成である。空洞部材１６０ａは、ゴム、樹脂などで形成され、また流体１６０ｂは空気、液体などが用いられる。押出手段１６１は、第１の基板１１０より大きい板状部材１６１ａを有し、この板状部材１６１ａに圧力を加えて、柔軟性を有する押圧部材１６０により第２の基板１２０をしならせながら圧力を徐々に加えてシール枠１４０内の空気を押し出していき、対向する第1の基板１１０と第2の基板１２０を貼合する。この実施の形態では、押圧部材１６０が、柔軟性を有するある空洞部材１６０ａに、流体１６０ｂを注入して膨張させた構成であり、簡単な構造で第2の基板１２０をしならせながら圧力を徐々に加え、確実に空気を押し出して貼合することができる。

この実施の形態では、図８に示すように、シール枠１４０の中央部から第２の基板１２０をしならせながら圧力を徐々に加え空気を押し出していくことで、液晶領域内に液晶１３０が十分に充填され、空間が生じることがなく、薄くて軽く割れにくく、表示ムラの発生を防止することが可能な表示装置１０１の製造することができる。

この基板貼合工程Ｃでは、図９及び図１０に示すように、シール枠１４０の一辺側１４０ａから第２の基板１２０をしならせながら圧力を徐々に加え空気を押し出して貼合し、また図１１に示すように、シール枠１４０の角部１４０ｂから第２の基板１２０をしならせながら圧力を徐々に加え空気を押し出して貼合するようにしてもよい。

また、基板貼合工程Ｃは、図１２に示すように構成することができ、この実施の形態では、柔軟性を有するある空洞部材１８０が注入口１８０ａを有し、この注入口１８０ａから流体１８１を注入して膨張させ第２の基板１２０をしならせながら圧力を徐々に加えてシール枠１４０内の空気を押し出す構成である。流体１８１が空気の場合は、上方に膨張を規制する板状部材１８２が必要であるが、液体の場合は、液体の重力で第２の基板１２０に圧力を加えることができ、簡単な構造で第２の基板１２０をしならせながら圧力を徐々に加え、確実に空気を押し出して貼合することができる。

次に、この発明に係る表示装置を適用可能な電子機器の具体例について図１３及び図１４を参照して説明する。

まず、この発明に係る表示装置１０１を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図１３は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ１９１は、キーボード１９２を備えた本体部１９３と、この発明に係る表示装置１０１を適用した表示部１９４とを備えている。

続いて、この発明に係る表示装置を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図１４は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。携帯電話機２９２は、複数の操作ボタン２９３のほか、受話口２９４、送話口２９５とともに、この発明に係る表示装置１０１を適用した表示部２９６を備える。

なお、この発明に係る表示装置を適用可能な電子機器としては、図１３に示したパーソナルコンピュータや図１４に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる、特に限定されるものではない。

この発明は、パーソナルコンピュータや携帯電話等の表示に用いられる表示装置の製造方法、表示装置の製造装置及び電子機器に適用でき、薄くて軽く割れにくく、表示ムラの発生を防止することが可能である。

表示装置の断面図である。 表示装置の製造工程の概略図である。 シール枠形成工程を示す側面図である。 シール枠形成工程を示す平面図である。 液晶形成工程を示す側面図である。 液晶形成工程を示す平面図である。 基板貼合工程を示す側面図である。 基板貼合工程を示す平面図である。 他の実施の形態の基板貼合工程を示す側面図である。 他の実施の形態の基板貼合工程を示す平面図である。 他の実施の形態の基板貼合工程を示す平面図である。 他の実施の形態の基板貼合工程を示す側面図、 パーソナルコンピュータの斜視図である。 携帯電話の斜視図である。

符号の説明

１０１ 表示装置
１１０ 第１の基板
１２０ 第２の基板
１３０ 液晶
１４０ シール枠
Ａ シール枠形成工程
Ａ１シール枠形成手段
Ｂ 液晶形成工程
Ｂ１液晶形成手段
Ｃ 基板貼合工程
Ｃ１基板貼合手段

Claims (6)

1. 対向する基板の内、少なくとも一方の基板は複数の画素を有し、少なくとも他方の基板は駆動回路を有し、一方の基板がプラスチックかつロール状であり、他方の基板がプレート状であり、対向する前記基板を貼合して表示装置を製造する表示装置の製造方法であり、
   シール剤により前記プレート状基板上にシール枠を形成するシール枠形成工程と、
   液晶を前記プレート状基板の前記シール枠内に形成する液晶形成工程と、
   対向する前記プレート状基板と前記ロール状基板を貼合する基板貼合工程と、
   を少なくとも有し、
   前記基板貼合工程は、
   前記ロール状基板を巻出部により巻き出し、
   前記プレート状基板上に前記ロール状基板を重ね、
   柔軟性を有する押圧部材により前記シール枠の辺側、あるいは前記シール枠の中央部、あるいは前記シール枠の角部から前記ロール状基板をしならせながら圧力を徐々に加えて前記プレート状基板の前記シール枠内の空気を押し出して対向する前記ロール状基板と前記プレート状基板とを貼合し、
   前記ロール状基板を打ち抜いて対向する基板を貼合した表示装置を製造するとともに、前記ロール状基板の打ち抜き残部を巻き取り軸に巻き取ることを特徴とする表示装置の製造方法。
2. 前記液晶形成工程は、前記シール枠内に充分近接するように液晶をベタ形状に形成することを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。
3. 対向する基板の内、少なくとも一方の基板は複数の画素を有し、少なくとも他方の基板は駆動回路を有し、一方の基板がプラスチックかつロール状であり、他方の基板がプレート状であり、対向する前記基板を貼合して表示装置を製造する表示装置の製造装置であり、
   前記ロール状基板を巻き出す巻出部と、
   前記ロール状基板を巻き取る巻取部と、
   シール剤により前記プレート状基板上にシール枠を形成するシール枠形成手段と、
   液晶を前記プレート状基板の前記シール枠内に形成する液晶形成手段と、
   対向する前記プレート状基板と前記ロール状基板を支持台上で貼合する基板貼合手段と、を少なくとも備え、
   前記基板貼合手段は、
   前記ロール状基板を前記巻出部により巻き出し、
   前記プレート状基板上に前記ロール状基板を重ね、
   柔軟性を有する押圧部材により前記シール枠の辺側、あるいは前記シール枠の中央部、あるいは前記シール枠の角部から前記ロール状基板をしならせながら圧力を徐々に加えて 前記プレート状基板の前記シール枠内の空気を押し出して対向する前記ロール状基板と前記プレート状基板とを貼合し、
   前記ロール状基板を打ち抜いて対向する基板を貼合した表示装置を製造するとともに、前記ロール状基板の打ち抜き残部を巻き取り軸に巻き取ることを特徴とする表示装置の製造装置。
4. 前記基板貼合手段は、柔軟性を有する押圧部材に、流体を注入して膨張させ前記基板をしならせながら圧力を徐々に加えて前記シール枠内の空気を押し出す構成であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置の製造装置。
5. 前記液晶形成手段は、前記シール枠内に充分近接するように液晶をベタ形状に形成することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の表示装置の製造装置。
6. 請求項１または請求項２に記載の表示装置の製造方法により製造してなる表示装置を備えることを特徴とする電子機器。