JP5102012B2 - 表示装置用ガラス基板の製造方法、表示パネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置などの表示装置に用いられるガラス基板、このガラス基板に用いられる粘着シート、前記ガラス基板を用いた表示パネル、この表示パネルを用いた表示装置、前記ガラス基板の製造方法、表示パネルの製造方法に関する。

例えばパーソナルコンピュータ、携帯電話などの携帯用電子機器に用いられる表示装置としては、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置などがある。
この種の表示装置では、薄型化、軽量化の要求が強いため、ガラス基板をできるだけ薄くすることが望まれているが、ガラス基板は薄くなると強度が低下するため、取り扱いが難しくなる。
このため、十分な強度を有する厚いガラス基板をパネル化した後、ガラス基板を薄型化する方法がとられる。
薄型化には、機械的または化学的加工が用いられる。
化学的加工としては、エッチング加工がある。
機械的加工では、加工時間の短縮のため、例えばラップ研磨などにより粗加工が行われた後、ポリッシュ研磨などの仕上げ加工が行われる。粗加工では、ガラス基板の表面粗さＲａを例えば０．２〜０．５μｍとし、仕上げ加工では、表面粗さＲａを例えば０．０１μｍ以下とすることができる。
特開２００５−３８４５号公報

しかしながら、エッチング加工は、フッ酸などを使用するため、環境保全性や作業の安全性の点が懸念される。
機械的加工は、安全性や形状精度の点で優れている反面、仕上げ加工に時間がかかるため、生産性の点で劣るという問題がある。
生産性の問題を改善するには、ポリッシュ研磨などの仕上げ加工に代えて、粗加工後のガラス基板に、液状のコーティング剤を塗布することで表面を平滑化する手法があるが、この手法ではコーティング層の厚さを一定にするのが難しく、形状精度が低いという問題があった。
また、液晶の表示パネルの場合には、半導体ドライバーＩＣが実装される額縁部の回路面がエッチング剤や研磨剤でダメージを受けないように薄型化加工の前に保護コートなどを形成する必要があり、生産性が悪くなるという問題もあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、十分な強度を確保でき、かつ形状精度に優れ、しかも生産性を向上させることができる表示装置用ガラス基板、粘着シート、表示パネル、表示装置、表示装置用ガラス基板の製造方法、表示パネルの製造方法の提供を目的とする。

本発明者は、粗面化されたガラス製の基材の表面に、弾性を有する粘着シートを貼付することによって、容易な操作で強度に優れたガラス基板を得ることができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させた。
本発明の表示装置用ガラス基板の製造方法は、ガラス製の基材の表面を薄型化加工により表面粗さＲａが０．１〜０．５μｍに粗面化し、この表面に、２３℃における貯蔵弾性率が０．０５〜１．０ＭＰａである粘着シートを貼付して表面層を形成することを特徴とする。
前記粘着シートは、活性エネルギー線または熱によって硬化する樹脂材料からなり、前記表面層を、前記活性エネルギー線または熱によって硬化させることが好ましい。
前記表面層は、アクリル系の樹脂材料からなることが好ましい。
前記基材の表面は、機械的または化学的加工によって粗面化されたことが好ましい。
本発明の表示パネルの製造方法は、一対のガラス製の基材の間に表示層を設けた後、前記基材の少なくとも一方の外面を薄型化加工により表面粗さＲａが０．１〜０．５μｍに粗面化し、この外面に、２３℃における貯蔵弾性率が０．０５〜１．０ＭＰａである粘着シートを貼付して表面層を形成することを特徴とする。

本発明では、粗面化された基材の表面に、弾性を有する粘着シートを貼付して表面層を形成することによって、容易な操作で平滑な表面を有するガラス基板が得られる。また、エッチング剤や研磨剤を使用しないため、薄型化加工の前に保護コートを形成する必要もない。よって、生産性を高めることができる。
また、粘着シートの貼付によりガラス基板の強度を高めることができる。
また、粘着シートを使用するため、表面層の厚さを正確に設定できることから、形状精度の点でも優れている。
従って、ガラス基板に十分な強度を与えるとともに、形状精度を高め、しかも生産性を向上させることができる。

図１は本発明に係る液晶表示装置の一例を示す概略構成図である。
液晶表示装置１０は、液晶パネル１（表示パネル）と、その外面に積層された光学フィルム２、２’とを備えている。
液晶パネル１は、一定の間隔をおいて向かい合う一対の表示装置用ガラス基板３、３’（以下、単にガラス基板という）と、これらガラス基板３、３’の間に設けられた液晶層４（表示層）とを備えている。符号９はスペーサである。

ガラス基板３、３’は、一対のガラス製の基材５のうち少なくとも一方の外面に、この外面を覆うように粘着シートからなる表面層６が形成された構成である。
基材５を構成するガラスは、特に制限はなく、例えばソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、ホウ珪酸ガラス、結晶化ガラスが例示できる。
なお、図示例では一対の基材５の両方に表面層６が形成されているが、一方の基材５にのみ表面層６が形成されていてもよい。

基材５の外面は、薄型化加工により粗面化されている。薄型化加工とは、この基材５の厚み低減のための加工であり、例えば機械的または化学的加工が可能である。
機械的加工としては、研磨加工、研削加工、ブラスト加工などがある。研磨加工としてはラップ研磨などがあり、例えば酸化アルミニウム、炭化珪素などからなる砥粒を使用することができる。
化学的加工としては、エッチング加工がある。エッチング加工では、例えばフッ酸を含むエッチング液を使用することができる。

薄型化加工により厚みを低減された基材５は、表面が粗面化され、表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）は例えば０．０６〜０．６μｍとなる。
表面粗さＲａを小さくするには、粒径が小さい砥粒を用いればよいが、砥粒の粒径が小さいほど加工速度は低くなる。また、砥粒の粒径が大きくなると表面粗さＲａは大きくなり、ガラス基板３、３’の表面の平坦化が難しくなることがある。
このため、適度の粒径の砥粒を使用し、表面粗さＲａを上記範囲とするのが好ましい。

表面層６は、後述する粘着シートを用いて形成したもので、この粘着シートの材料としては、活性エネルギー線または熱によって硬化する樹脂材料を使用できる。活性エネルギー線としては、例えば紫外線、電子線、可視光を挙げることができる。
表面層６を構成する材料としては、具体的には、例えばアクリル系、ゴム系、またはシリコーン系の樹脂材料を挙げることができる。なかでも特に、アクリル系の樹脂材料が好ましい。

アクリル系材料としては、粘着性を与える低Ｔｇの主モノマー成分、接着性や凝集力を与える高Ｔｇのコモノマー成分、架橋や接着性改良のための官能基含有モノマー成分を主とする重合体または共重合体よりなるものが代表的に挙げられる。
主モノマー成分としては、例えば、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ベンジル等のアクリル酸アルキルエステルや、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸アルキルエステルが挙げられる。
コモノマー成分としては、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルエーテル、スチレン、アクリロイルモルホリン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。

官能基含有モノマー成分としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のカルボキシル基含有モノマー、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレ−ト、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレ−ト、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレ−ト、Ｎ−メチロールアクリルアミド、アリルアルコール等のヒドロキシル基含有モノマー、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート等の三級アミノ基含有モノマー、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド基含有モノマー、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミド、Ｎ−オクチルアクリルアミド等のＮ−置換アミド基含有モノマー、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有モノマーが挙げられる。

ゴム系材料としては、例えば、天然ゴム系、イソプレンゴム系、スチレン−ブタジエン系、再生ゴム系、ポリイソブチレン系のものや、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン等のゴムを含むブロック共重合体を主とするものが挙げられる。

シリコーン系材料は、高重合度ポリオルガノシロキサンからなるゴム成分と、（ＣＨ_３）_３ＳｉＯ_１/２単位とＳｉＯ_２単位とからなる共重合体でなるレジン成分から構成されるものを例示できる。
このようなシリコーン材料としては塩化白金酸及びそのアルコール溶液、白金−アスベスト、白金−カーボン、白金のオレフィン錯体等の白金触媒硬化型、或いは、過酸化ベンゾイル、過酸化−２，４−ジクロルベンゾイル、過酸化−ｐ−クロルベンゾイル、過酸化ジキュミル、過酸化ジ−ｔ−ブチル、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等の過酸化物硬化系等が例示できる。

さらに、活性エネルギー線によって硬化させる場合には、上記成分に加えて多官能性モノマーおよび／または多官能性オリゴマーを使用することが好ましい。例えば、多官能性モノマーとしては、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート等が挙げられる。また、前記多官能性モノマー等に代えて、もしくは併用して、側鎖に光硬化性官能基を有するポリマーを使用してもよい。
一方、熱によって硬化させる場合には、上記成分に加えて、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱架橋性樹脂を使用することが好ましい。なお、熱架橋性樹脂を添加する場合には、使用する樹脂に適した開始剤を選択して用いることができる。例えば、エポキシ樹脂にはアミン系開始剤が好適である。

粘着シートには、必須ではないが、次に示す他の添加剤を添加することもできる。
例えば、イソシアネート系、例えばＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）系などの架橋剤を配合することができる。活性エネルギー線で硬化する材料を使用する場合には、光重合開始剤を配合するのが好ましい。光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどが挙げられる。基材５との密着性を高めるため、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤を配合してもよい。また、シートの成型性を考慮してトルエンなどの希釈溶剤を適宜使用できる。

上記配合物からなる粘着剤組成物は、離型材に塗布され、必要により乾燥、加熱、活性エネルギー線照射が行われることにより、粘着シートを得ることができる。
離型材上に前記粘着剤組成物を塗布する方法としては、公知の方法、例えばナイフコート法、ロールコート法、バーコード法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法などが挙げられる。
得られた粘着シートは、そのまま次の工程に使用してもよいし、また、使用時まで表面を清浄に保つために別の離型材を被せてもよい。なお、離型材としては、表面をシリコーンやフッ素系樹脂を用いて剥離処理したグラシン紙、コート紙、ラミネート紙、フィルム等を使用できる。
粘着シートには、感圧性、感熱性などの特性を有する材料を使用できる。特に、圧力によって基材５に対する接着が促進される感圧性材料が好ましい。

粘着シートは、弾性を有し、基材５の表面形状に応じて形状を変化させるのに十分な柔軟性を有する。
具体的には、２３℃における貯蔵弾性率が１．５ＭＰａ以下、好ましくは１．０ＭＰａ以下（さらに好ましくは０．２ＭＰａ以下）であると、基材５の凹凸に応じて変形できるため好適である。
取り扱いしやすさを考慮すると、貯蔵弾性率は、０．０１ＭＰａ以上（好ましくは０．０５ＭＰａ以上）であることが好ましい。

表面層６の厚さ、すなわち粘着シートの厚さは、薄すぎると基材５の表面凹凸に応じた凹凸が表面に生じやすくなり、厚すぎれば材料コストがかさむことになる。
このため、表面層６の厚さ（粘着シートの厚さ）は１〜１００μｍ（好ましくは５〜３０μｍ）とするのが好ましい。厚さをこの範囲とすることで、コストを抑え、かつ表面が平滑なガラス基板３、３’が得られる。

ガラス基板３、３’の内面には、所定の形状の透明導電膜７が形成されている。ガラス基板３、３’には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（図示略）を形成することもできる。

光学フィルム２、２’としては、例えば偏光板，反射防止板，位相差板，視野角拡大フィルムなどを挙げることができる。
偏光板としては、通常透明高分子フィルムを一軸方向に延伸配向させ、配向分子間隙にヨウ素及び／又は二色性染料などを吸着配向させてなる偏光フィルムの両面を保護フィルムでカバーしたものが用いられる。
光学フィルム２、２’は、ガラス基板３、３’の外面に直接積層してもよいし、接着剤層８を介して積層してもよい。
接着剤層８としては、上述のアクリル系、ゴム系、およびシリコーン系のうち１以上の樹脂材料を使用できる。

次に、液晶表示装置１０を製造する方法について説明する。
図２に示すように、透明導電膜７を有する一対のガラス製の基材１１を、液晶層４を挟んで一定の間隔をおいて向かい合わせた液晶パネルを用意する。
図３に示すように、基材１１の外面に、上述の薄型化加工を施し、厚みを低減させる。
薄型化加工により厚みを低減された基材５は、表面が粗面化され、表面粗さＲａは例えば０．０６〜０．６μｍとなる。

図４および図５に示すように、離型材１２に積層された一定厚みの粘着シート１３を基材５の表面に貼り付ける。
粘着シート１３の内面（基材５に接する面）は、基材５の表面の凹凸に応じて変形し、隙間なく密着し、表面層６となる。離型材１２は剥離させる。
図６に示すように、表面層６の外面は平滑であるため、外面が平滑な一対のガラス基板３の間に液晶層４が設けられた液晶パネル１が得られる。

表面層６は、活性エネルギー線（紫外線、電子線、可視光等）の照射や加熱などの処理によって硬化させることができる。
活性エネルギー線の照射量は、硬化した表面層６の貯蔵弾性率が前述の範囲になるように適宜選択されるが、例えば紫外線の場合は光量１００〜５０００ｍＪ／ｃｍ^２が好ましく、電子線の場合には１０〜１０００ｋｒａｄ程度が好ましい。活性エネルギー線としては、特に紫外線が好適である。
表面層６の硬度を高めることによって、ガラス基板３の強度をさらに高めることができる。

接着剤層８付きの光学フィルム２を、液晶パネル１のガラス基板３、３’の外面に貼り付けることによって、図１に示す液晶表示装置１０を得る。
なお、光学フィルム２、２’は、表面層６に粘着性を持たせることにより、直接、ガラス基板３、３’に貼り付けてもよい。

本発明では、粗面化された基材５の表面に、弾性を有する粘着シート１３を貼付して表面層６を形成することによって、容易な操作で平滑な表面を有するガラス基板３、３’が得られる。また、エッチング剤や研磨剤を使用しないため、薄型化加工の前に保護コートを形成する必要もない。よって、生産性を高めることができる。
また、粘着シート１３の貼付によりガラス基板３の強度を高めることができる。
また、粘着シート１３を使用するため、表面層６の厚さを正確に設定できることから、形状精度の点でも優れている。
従って、ガラス基板３、３’に十分な強度を与えるとともに、形状精度を高め、生産性を向上させることができる。

上述の例では、本発明のガラス基板を液晶パネルに適用したが、本発明のガラス基板はこれに限らず、有機ＥＬ表示装置、無機ＥＬ表示装置、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、カラーフィルター等に用いるガラス基板としても使用できる。

（貯蔵弾性率）
粘着シートの貯蔵弾性率は次のようにして測定した。
厚み３０μｍ、直径８ｍｍの円形の粘着シートを複数積層し、厚さ３ｍｍの円板状の試験片を作製し、ねじりせん断法にて弾性率を測定した。
測定装置は、動的粘弾性測定装置「ＤＹＮＡＭＩＣ ＡＮＡＬＹＺＥＲ ＲＤＡＩＩ」（レオメトリック社製）を使用した。周波数は１Ｈｚとし、温度は２３℃とした。

（全光線透過率）
全光線透過率の測定には、可視光光線透過率・反射率測定器「ＨＴ−ＴＲ」（スガ試験機社製）を使用した。液晶パネル（図６参照）の全光線透過率を測定した。また、比較のため、粗面化後、表面層６を形成していない段階の液晶パネル（図３参照）についても測定を行った。

（密着性）
粘着シートが基材表面に隙間なく密着しているかどうかを目視にて確認し、十分に密着している場合を○と判定した。密着が不十分である場合には×と判定した。実用的には問題ないが密着性が若干劣る場合は△と判定した。

（実施例１〜１１）
図２に示すように、透明導電膜７を有する一対のガラス製の基材１１を、液晶層４を挟んで一定の間隔をおいて向かい合わせた液晶パネルを用意した。
図３に示すように、基材１１の外面にラップ研磨を施し、その厚さを０．６ｍｍから０．２ｍｍまで低減させた。この研磨によって表面が粗面化された基材１１の表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４。算術平均粗さ）を表１に示す。この状態の液晶パネル（図３参照）の全光線透過率を測定した。
図４および図５に示すように、表２に組成を示す粘着シート１３（厚さ３０μｍ）を基材５の表面に貼り付けた。
粘着シートの貼り付けにはラミネータを使用し、荷重は１ｋｇ／ｍ^２、ラミネート速度は１ｍ／ｍｉｎとした。次いで、加圧加熱処理（温度５０℃、圧力０．５ＭＰａ、処理時間２０分）を施した。紫外線硬化性の材料である多官能性モノマーを使用する実施例７〜９では、紫外線（フュージョン製Ｈバルブ使用、照度４００Ｗ／ｃｍ^２、光量３００ｍＪ／ｃｍ^２）を照射して粘着シートを硬化させた。
離型材を剥離させ、図６に示す液晶パネル１を得た。
この液晶パネル１の全光線透過率を測定した。また、粘着シート１３の密着性を評価した。結果を表１に示す。

（比較例１）
比較のため、表面層のない液晶パネルを作製した。この液晶パネルでは、実施例１で用いたものと同じガラス製の基材１１を用い、実施例１と同様にしてラップ研磨により基材１１の表面を粗面化した後、鏡面研磨を施すことによって液晶パネルを作製した。鏡面研磨後の基材表面の表面粗さＲａを測定した。この鏡面研磨後の液晶パネルについて全光線透過率を測定した。また、粗面化後、鏡面研磨前の状態の液晶パネルについても全光線透過率を測定した。結果を表１に示す。

※１）アクリル系共重合体：アクリル酸ブチル、アクリル酸メチル、およびアクリル酸を、質量比７６：２０：４の割合で常法に従って重合して得られた重量平均分子量８０万の共重合体。
※２）アクリル系共重合体：アクリル酸ブチルおよびアクリル酸を、質量比９５：５の割合で常法に従って重合して得られた重量平均分子量１８０万の共重合体。
※３）アクリル系共重合体：アクリル酸ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸およびアクリロイルモルホリンを、質量比４９：３０：１：２０の割合で常法に従って重合して得られた重量平均分子量８０万の共重合体。
※４）多官能性モノマー：トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート。分子量４２３。３官能型（東亞合成社製「アロニックスＭ３１５」）。
※５）光重合開始剤：ベンゾフェノンと１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンとの混合物（質量比１：１）（チバ・スペシャルティケミカルズ社製「イルガキュア５００」。
※６）イソシアナート系架橋剤：トリメチロールプロパン変性トリレンジイソシアナート（日本ポリウレタン社製「コロネートＬ」）。
※７）シランカップリング剤：３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製「ＫＢＭ−４０３」）。

表１より、実施例１〜１１では、基材５の表面粗さＲａは大きいが、表面に粘着シートを貼り付けて表面層６を形成することによって高い全光線透過率が得られた。
特に、貯蔵弾性率が０．２である実施例１〜９では、粘着シート１３が基材５の表面に十分に密着し、透過率に優れた液晶パネル１が得られた。

本発明に係る表示装置の一例を示す概略構成図である。 図１に示す表示装置の製造工程を示す工程図である。 前図に続く工程図である。 前図に続く工程図である。 前図に続く工程図である。 前図に続く工程図である。

符号の説明

１・・・液晶パネル（表示パネル）、２、２’・・・光学フィルム、３、３’・・・ガラス基板、４・・・液晶層（表示層）、５・・・基材、６・・・表面層、７・・・透明導電膜、８・・・接着剤層、９・・・スペーサ、１０・・・液晶表示装置、１１・・・基材、１２・・・離型材、１３・・・粘着シート。

Claims (5)

1. ガラス製の基材の表面を薄型化加工により表面粗さＲａが０．１〜０．５μｍに粗面化し、この表面に、２３℃における貯蔵弾性率が０．０５〜１．０ＭＰａである粘着シートを貼付して表面層を形成することを特徴とする表示装置用ガラス基板の製造方法。
2. 前記粘着シートは、活性エネルギー線または熱によって硬化する樹脂材料からなり、
   前記表面層を、前記活性エネルギー線または熱によって硬化させることを特徴とする請求項１に記載の表示装置用ガラス基板の製造方法。
3. 前記表面層は、アクリル系の樹脂材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置用ガラス基板の製造方法。
4. 前記基材の表面は、機械的または化学的加工によって粗面化されたことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の表示装置用ガラス基板の製造方法。
5. 一対のガラス製の基材の間に表示層を設けた後、前記基材の少なくとも一方の外面を薄型化加工により表面粗さＲａが０．１〜０．５μｍに粗面化し、この外面に、２３℃における貯蔵弾性率が０．０５〜１．０ＭＰａである粘着シートを貼付して表面層を形成することを特徴とする表示パネルの製造方法。

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