JP6378840B2 - 表示部材の分断方法、及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

表示部材の分断方法、及び液晶表示装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、テレビジョン受信機、パーソナルコンピュータ等に備えられる表示部材の分断方法、及び液晶表示装置の製造方法に関する。
表示装置の中で、液晶表示装置は薄型であり、消費電力が低いという特徴を有する。特に、画素毎に薄膜トランジスタ(TFT)等のスイッチング素子を備えるTFT基板を備える液晶表示装置は、高いコントラスト比、及び優れた応答特性を有し、高性能であるため、テレビジョン受信機、パーソナルコンピュータ等に好適に用いられている。
図11は、従来の液晶表示装置の表示パネルを示す模式的断面図である。
表示パネルは、TFT(アクティブマトリクス)基板2、液晶層3、CF基板(カラーフィルタ基板)4、及び偏光フィルム6を備える。
TFT基板2とCF基板4とはシール材を挟んで互いに貼り合わされており、その間に液晶が配され、液晶層3が形成されている。TFT基板2は例えばガラス製の絶縁性基板に画素電極(不図示)を形成してなり、CF基板4は例えばガラス製の絶縁性基板に共通電極(不図示)を形成してなる。偏光フィルム6は、CF基板4の液晶層3と反対側の面に、硬化接着剤5により接着されている。偏光フィルム6は、例えばPVAフィルム等の光学フィルムの両面を保護フィルムで覆ってなる。TFT基板2の液晶層3と反対側の面にも偏光フィルム(不図示)が設けられる。
表示パネルの表示領域において、例えばCF基板4に不良部分が生じた場合、不良部分を切断(ハーフカット)して除去し、残った部分を用いて表示パネルを再生することが行われる。
ガラス製の絶縁基板を有するCF基板4上に光学フィルムを有する偏光フィルム6が硬化接着材5により接着されている場合に偏光フィルム6を切断し、CF基板4を分断するとき、以下の問題が生じる。
偏光フィルム6は可撓性を有し、硬化接着剤5による偏光フィルム6とCF基板4との密着性が高く、CF基板4は硬質性を有するため、偏光フィルム6が設けられたCF基板4を分断することが困難である。
図12は、従来の液晶表示装置の表示パネルを示す模式的断面図である。図12に示すように、偏光フィルム6を剥離する際、硬化接着剤5の基板密着性が高いため、硬化接着剤5の残滓51(のこりかす)が発生する。この残滓51が生じた場合、CF基板4を分断することが困難になる。
図13は、従来の液晶表示装置の表示パネルを示す模式的断面図である。図13に示すようにCF基板4を分断した場合、分断部分に隙間が生じ、該隙間が減圧状態となっているため、液晶層3に気泡31が生じている。
特許文献1には、夫々表示電極及び引き出し電極が形成された、対向する2枚の樹脂フィルム基板間に液晶材料を挟持した積層基材からなる液晶表示フィルムの切断装置の発明が開示されている。該切断装置は、引き出し電極を露出させるために、露出部分と対応する樹脂フィルム基板を剥離して除去すべく、一方の樹脂フィルム基板のみを切断する切断刃と、切断刃を保持する本体と、切断刃の両側において切断刃と平行に本体に取り付けられたスライド脚部と、スライド脚部の少なくとも一方の脚部を上下動させるねじと、液晶表示フィルムの表面を抑えて切断箇所の平面性を出す抑え手段と、抑え手段に形成したスライド脚部の移動をガイドするガイド部とを備える。
特許文献1の積層基材においては、樹脂フィルム基板に光学フィルムが貼着されていない。また、基板の基材はガラスではなく、合成樹脂であり、ガラス基板に光学フィルムを貼着した表示部材をハーフカットする場合に特許文献1の装置を用いたとしても、光学フィルム及びガラス基板を容易に切削することは困難であり、硬化接着剤の残滓の発生を防止することはできず、基板の分断に係る上述の問題を解決することはできない。
特開平7−49474号公報
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、良好に、効率良く、残滓がない状態でフィルム及び接着剤を切削して、基板にスクライブ加工を行い、容易に、良好に基板を分断することができる表示部材の分断方法、及び該分断方法により基板を分断する工程を有す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。
本発明に係る表示部材の分断方法は、2枚の基板と、少なくとも一方の基板の表面に接着剤により貼着されたフィルムとを備える表示部材の前記基板を分断する表示部材の分断方法において、超音波により振動する切削工具を用いて、前記フィルム及び前記接着剤を切削し、前記基板にスクライブ加工を行い、該基板を分断することを特徴とする。
本発明においては、超音波により振動する切削工具を用いるので、可撓性を有する合成樹脂製材料からガラス等の硬い材料に至るまで、良好に、効率良く切削又はスクライブ加工を行うことができる。
従って、残滓がない状態で接着剤を切削して、容易に、良好に基板を分断することができる。
本発明に係る表示部材の分断方法は、前記切削工具は、超音波切削ローラであることを特徴とする。
本発明においては、容易に、均一に、前記フィルム及び前記接着剤を切削し、前記基板にスクライブ加工を行うことができる。
本発明に係る表示部材の分断方法は、前記超音波切削ローラは、ローラ側面の軸方向中央側が凹み、該ローラ側面の両端側に切削カッターの刃先が設けられた切削部を備えることを特徴とする。
本発明においては、ローラ側面の凹んだ部分から被切削材の切削片を排出することができる。
本発明に係る表示部材の分断方法は、超音波切削刀を用いて、前記接着剤を切削することを特徴とする。
本発明においては、接着剤を切削する際に残滓が生じた場合に、残滓を切り出すことができ、基板を容易に分断することができる。
本発明に係る表示部材の分断方法は、前記基板にスクライブ加工を行った後、前記フィルム及び前記接着剤の切削部分に封止剤を塗布し、前記基板を分断することを特徴とする。
本発明においては、封止剤が基板のスクライブ加工により生じたクラックに毛細管現象により浸透し、基板を分断した後は、分断部分の基板間の圧力と、外部の大気圧との圧力差により、封止剤が該基板間に浸透し、該基板間への気泡の侵入が防止される。
本発明に係る表示部材の分断方法は、減圧環境下で、前記基板にスクライブ加工を行い、前記封止剤を塗布し、前記基板を分断することを特徴とする。
本発明においては、減圧環境下で基板にスクライブ加工を行うので、基板のクラックから大気が侵入することがなく、気泡が発生しない。そして、減圧環境下で分断部に封止剤を塗布し、大気中に基板を取り出して分断するとき、封止剤がクラックに浸透し、分断完了後は毛細管現象と大気圧とにより基板間に浸透するので、分断処理によって気泡が生じることがない。
本発明に係る表示部材の分断方法は、前記フィルムは、光学フィルムであることを特徴とする。
光学フィルムは可撓性を有するので、切削が困難であるが、本発明においては、超音波により振動する切削工具を用いて切削するので、良好に切削することができる。
本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、前記2枚の基板間に液晶層を設けて前記表示部材を製造し、液晶表示装置を製造する液晶表示装置の製造方法において、上述のいずれかの表示部材の分断方法により前記一方の基板を分断して、分断された前記基板の一側を除去し、該一側に対応する部分を再生することを特徴とする。
本発明においては、一方の基板に不良部分が生じた場合に、該基板のハーフカットを良好に行って、良好な表示領域を有する再生品の液晶表示装置を製造することができる。
本発明の表示部材の分断方法によれば、超音波により振動する切削工具を用いて、フィルム及び接着剤を切削し、基板にスクライブ加工を行って基板を分断するように構成されているので、良好に、効率良く、残滓がない状態でフィルム及び接着剤を切削して、基板にスクライブ加工を行い、容易に、良好に基板を分断することができる。
本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、本発明の表示部材の分断方法により一方の基板を分断して、分断された基板の一側を除去し、該一側に対応する部分を再生するように構成されているので、一方の基板に不良部分が生じた場合に、基板のハーフカットを良好に行って、良好な表示領域を有する再生品の液晶表示装置を製造することができる。
実施の形態1に係る、テレビジョン受信機としての液晶表示装置の外観斜視図である。 液晶表示装置の表示パネルの模式的平面図である。 図2における右辺側から見た場合の表示パネルの模式的断面図である。 超音波切削ローラを示す模式的断面図である。 超音波切削ローラを示す模式的断面図である。 CF基板にスクライブ加工を行う状態を示す模式的断面図である。 CF基板にスクライブ加工を行った後、偏光フィルム及び硬化接着剤の切削部分に封止剤を塗布した状態を示す模式的断面図である。 CF基板を分断し、不良部分を除去した状態を示す模式的断面図である。 再生された表示パネルを示す模式的平面図である。 超音波切削刀を示す模式的断面図である。 従来の液晶表示装置の表示パネルを示す模式的断面図である。 従来の液晶表示装置の表示パネルを示す模式的断面図である。 従来の液晶表示装置の表示パネルを示す模式的断面図である。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る、テレビジョン受信機としての液晶表示装置100の外観斜視図、図2は液晶表示装置100の表示パネル1の模式的平面図、図3は図2における右辺側から見た場合の表示パネル1の模式的断面図である。図3中、図11と同一部分は同一符号を付している。以下の実施の形態においては、TFT基板2に貼付されている偏光フィルムの図示を省略しているが、TFT基板2に対しても、CF基板4側に対して適用した、本発明の表示部材の分断方法を適用することが可能である。
液晶表示装置100は、表示パネル1及びバックライトユニット(不図示)を有する表示モジュール11と、該表示モジュール11を挟むようにして収容する合成樹脂製のフロントキャビネット12及びリアキャビネット13と、アンテナ(不図示)から放送波を受信するチューナ14と、符号化された放送波を復号するデコーダ15と、スタンド16とを備える。表示モジュール11は、全体として横長の略直方体状をなし、縦姿勢でフロントキャビネット12及びリアキャビネット13内に収容されている。
図3に示すように、表示パネル1は、TFT基板2と、CF基板4と、液晶層3と、偏光フィルム6とを有する。TFT基板2とCF基板4とはシール材を挟んで互いに貼り合わされており、その間に垂直配向型の液晶材料が注入されて液晶層3が形成されている。液晶層3の形成方法として、重ね合わせる前の一方の基板のシールパターンの枠内に液晶材料を滴下し、その後、減圧下で他方の基板を重ね合わせて貼り付ける、滴下貼り合わせ法を採用することにしてもよい。
TFT基板2は、例えばガラス製の絶縁性基板(以下、不図示)に、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極を有するTFT(薄膜トランジスタ)と、TFTに走査信号を与える複数のゲート配線(走査配線)と、TFTに映像信号を与える複数のソース配線(信号配線)とを形成してなり、表面に例えばITO等からなる画素電極が形成されている。
図2に示すように、TFT基板2の両短辺側には、複数のゲートドライバ8が配されており、TFT基板2の長辺側には、夫々3つのソースドライバ7が実装された、二対のソース基板70が配されている。一対のソース基板70,70は接続部71により接続されている。中央部寄りのソース基板70,70の中央側の端部は、FFC(Flexible Flat Cable)9,9を介し、コントロール基板10に接続されている。
CF基板4は、例えばガラス製の絶縁性基板(以下、不図示)に、ブラックマトリックス(BM)、並びにR(赤)、G(緑)、及びB(青)等のカラーフィルタを配列してなり、表面に例えばITO等からなる共通電極が形成されている。
偏光フィルム6は例えばPVAフィルム等の光学フィルムの両面を保護フィルムで覆ってなり、CF基板4の、液晶層3側と反対の側に硬化接着剤5により接着されている。
上述したように、TFT基板2の、液晶層3側と反対の側にも偏光フィルム6と同様の偏光フィルムが配されるが、図示を省略している。
バックライトユニットは、表示パネル1の背面側に配される。バックライトユニットは、エッジライト方式(サイドライト方式、導光板方式)、及び直下型方式のいずれであってもよい。
表示パネル1においては、各画素において、ゲートドライバ8からゲート信号がゲート配線を介してゲート電極に送られ、TFTがオン状態になったときに、ソースドライバ7からソース信号がソース配線を介してソース電極に送られ、半導体膜及びドレイン電極を介して、画素電極に所定の電荷が書き込まれる。このとき、TFT基板2の各画素電極とCF基板4の共通電極との間に電位差が生じ、液晶層3、即ち、各画素の液晶容量、及びその液晶容量に並列に接続された補助容量に所定の電圧が印加される。そして、表示パネル1の各画素において、液晶層3に印加する電圧の大きさによって液晶層3の配向状態が変わり、液晶層3の透過率が調整された状態で画像が表示される。
図2中に示すように、表示パネル1のCF基板4の表示領域中に不良表示領域が生じる場合がある。この場合、図2に示す分断線aに沿って、表示領域のうち、残す部分(図2における分断線aの下側部分)と、再生すべき部分(図2における分断線aの上側部分)とに分断し、良好な表示領域部分は利用して再生する。ここで、良好な表示領域を有する再生品を製造するために、ソースドライバ7及びコントロール基板10が、不良表示領域が存在しない表示領域側にあることが必要である。
図3は、図2の分断線aに沿う、CF基板4の分断を説明するための模式的断面図である。
分断線aに沿って、偏光フィルム6及び硬化接着剤5を切削してCF基板4を分断し、図3における右側の再生すべき部分(不良表示領域を有するCF基板4、硬化接着剤5、偏光フィルム6、及び液晶層3の部分)をTFT基板2を残して除去し、再生部分と置き換える。
下記の表1に、本実施の形態に係る表示パネル1の分断方法の工程を示す。
Figure 0006378840
本実施の形態においては、後述する超音波切削ローラ30を用いて、表1に示す、(1)偏光フィルム6に対する切削処理、(2)硬化接着剤5に対する切削処理、(3)CF基板4に対する基板スクライブ加工(スクライビング)を同時に行う。
図4及び図5は、超音波切削ローラ20を示す模式的断面図である。
超音波切削ローラ20は、切削ローラ21、ローラ軸22、ローラブラケット23、及び発振部24を備える。ローラ軸22は切削ローラ21を回転自在に支持し、ローラブラケット23はローラ軸22の両端を、切削ローラ21が回転できる状態で支持する。発振部24は圧電素子26を内蔵しており、ねじ25によりローラブラケット23に取り付けられている。圧電素子26は超音波振動を発し、該超音波振動により、超音波切削ローラ20は、図4の矢印の方向、即ち、ローラブラケット23がローラ軸22を挟持する方向に垂直な方向に振動する。
圧電素子26として、例えば周波数が20kHzで振動振幅が50μmであるものが挙げられる。この場合、1秒間に50μmの揺動を2万回、対象物に対して与えることになり、振幅が小さいながらも、高速で、振動エネルギーを対象物に衝撃的に放出するサイクルを繰り返すことにより、柔らかい合成樹脂製のフィルムから、硬質のガラスに至るまで材料に関わらず切削することができ、切削効率も良好である。
切削ローラ21は、側面の軸方向中央側が凹み、側面の両端側に切削カッターの刃先21a,21aが設けられた切削部21bを有する。この構成により、柔らかく、剥離しやすい偏光フィルム6を刃先21a,21aの間から排出することができる。切削部21bは、側面の中央部の凹みと、刃先21a,21aとが連続的に設けられる場合に限定されるものではなく、断続的に設けられるものであってもよい。
硬化接着剤5及びCF基板4は共に硬く、割れやすい。硬化接着剤5は一部がガラス化しているため、切削ローラと硬化接着剤5の接触部を起点に破断を起こすことにより、剥離することができる。従って、図5に示す超音波切削ローラ30を用いることもできる。
超音波切削ローラ30は、切削ローラ31、ローラ軸32、ローラブラケット33、及び発振部34を備える。ローラ軸32は切削ローラ31を回転自在に支持し、ローラブラケット33はローラ軸32の両端を、切削ローラ31が回転できる状態で支持する。発振部34は圧電素子36を内蔵しており、ねじ35によりローラブラケット33に取り付けられている。
切削ローラ31は、側面の軸方向の中央側が両端側より突出している。該中央部に刃先31aを連続的に設けてもよく、刃先31aを周方向に断続的に設けることにしてもよい。該中央部を起点に硬化接着剤5の破断を起こすことができる。
超音波切削ローラ21,31の刃先21a,31aは超硬素材、例えば窒化チタン(TiN)、炭窒化チタン(TiCN)、チタンアルミナイトライド(TiAlN)、アルミクロムナイトライド(AlCrN)等をコートしたもの、ダイヤを焼結したもの等を使用することができる。
図6は、CF基板4にスクライブ加工を行う状態(表1の(3)処理)を示す模式的断面図である。
CF基板4のベース基板がガラスの場合に超音波切削ローラ20を用いたとき、図6に示すように容易に接触部にクラック41を起こすことができる。
図7は、CF基板4にスクライブ加工を行った後、偏光フィルム6及び硬化接着剤5の切削部分に封止剤17を塗布した状態(表1の(4)処理)を示す断面図である。
封止剤17としては、紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂等が用いられ、具体的には、エポキシアクリレート(商品名「WORLD ROCK 700」、協立化学産業株式会社製)等が挙げられる。封止剤17はディスペンサにより、切削部分に塗布される。
図7に示すように、塗布された封止剤17は、CF基板4のクラック41に、毛細管現象により浸透する。
図8は、CF基板4を分断し、不良部分を除去した状態(表1の(5)処理)を示す断面図である。
CF基板4を分断した後は、分断部分のCF基板4とTFT基板2との隙間の圧力と、外部の大気圧との圧力差により、封止剤17が該隙間に浸透する。従って、分断部分への気泡の侵入が防止される。
次に、封止剤17を硬化させる(表1の(6)処理)。
封止剤17が紫外線性硬化樹脂である場合、UV照射機により封止剤17に紫外線を照射して封止剤17を硬化させる。
封止剤17が熱硬化性樹脂である場合、処理材を熱硬化炉内に搬入し、封止剤17を熱硬化させる。
そして、液晶層3、CF基板4、硬化接着剤5、及び偏光フィルム6の不良部分を、TFT基板2を残して除去し、表示パネル1を再生する。ここでは、TFT基板2に対応する偏光フィルムの図示を省略しているが、TFT基板2に偏光フィルムが貼付されている場合においても、本実施の形態に係る方法と同様にしてTFT基板2の分断を行うことができる。
図9は、再生された表示パネル1を示す模式的平面図である。図9中、図2と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図9の表示パネル1においては、表示領域に不良部分が存在しない。
従来、偏光フィルム6を剥離する際、硬化接着剤5の基板密着性が高いため、図12に示すように硬化接着剤5の残滓51が生じ、CF基板4を分断することが困難であったが、本実施の形態においては、超音波切削ローラ20又は30を用いるので、残滓51の発生が抑制され、かつ容易にCF基板4にスクライブ加工を行うことができ、CF基板4の分断が簡素化されている。
そして、CF基板4の分断前に、上述したように切削部分に封止剤17を塗布するので、分断処理によって気泡が生じることが良好に抑制されている。
実施の形態2.
下記の表2に、実施の形態2に係る表示パネル1の分断の工程を示す。
実施の形態2に係る表示部材の分断方法は、硬化接着剤5を切削する処理(2)において、超音波切削刀40を用いること以外は、実施の形態1に係る表示部材の分断方法と同様の構成を有する。
Figure 0006378840
図10は、超音波切削刀40を示す断面図である。
超音波切削刀40は、刀部41、基部42、刀部ブラケット43、及び発振部44を備える。基部42に刀部41が連設されており、刀部ブラケット43は基部42を挟持している。発振部44は圧電素子46を内蔵しており、ねじ45により刀部ブラケット43に取り付けられている。圧電素子46は、超音波振動を発し、該超音波振動により、超音波切削刀40は、図10の矢印の方向、即ち、刀部ブラケット43が基部42を挟持する方向に垂直な方向に振動する。
図2の分断線aに沿って、偏光フィルム6を切削し、偏光フィルム6が剥離された状態において図12に示すように硬化接着剤5の残滓51が発生した場合、残滓51を除去する必要が生じる。超音波切削刀40を用いることにより、残滓51が生じた場合にこれを除去することができる。残滓51を切り取りやすくするために、CF基板4と接触する刀部41は、柔軟性を有していることが好ましい。
硬化接着剤5を切削する処理(2)において、最初は超音波切削ローラ20又は30を用い、残滓51が生じた場合に、超音波切削刀40を用いることにしてもよい。
本実施の形態においては、接着剤を切削する際に残滓が生じたときに、残滓を切り出すことができ、基板を容易に分断することができる。
実施の形態3.
下記の表3に、実施の形態3に係る表示パネル1の分断の工程を示す。
実施の形態3に係る表示部材の分断方法は、CF基板4にスクライブ加工を行う処理(3)、及び封止剤17を塗布する処理(4)を減圧環境下で行うこと以外は、実施の形態1に係る表示部材の分断方法と同様の構成を有する。
Figure 0006378840
本実施の形態においては、減圧環境下でCF基板4にスクライブ加工を行うので、CF基板4のクラック41から大気が侵入することがなく、気泡が発生しない。そして、減圧環境下で分断部に封止剤17を塗布した後、大気中にCF基板4を取り出して分断するとき、封止剤17がクラック41に浸透し、分断完了後は毛細管現象と大気圧とにより基板間の液晶層3に浸透するので、分断処理により気泡が生じることがない。
なお、本発明は上述した実施の形態1〜3の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、基板としてCF基板4を分断する場合に限定されるものではない。また、本発明の液晶表示装置はテレビジョン受信機に限定されるものではない。そして、本発明の表示部材の分断方法は、液晶表示装置以外の表示部材にも適用することが可能である。
1 表示パネル
2 TFT基板
3 液晶層
4 CF基板
5 硬化接着剤
6 偏光フィルム
17 封止剤
20、30 超音波切削ローラ
21、22 切削ローラ
21a、31a 刃先
22、32 ローラ軸
23、33 ローラブラケット
24、34、44 発振部
25、35、45 ねじ
26、36、46 圧電素子
40 超音波切削刀
41 刀部
42 基部
43 刀部ブラケット
100 液晶表示装置

Claims (7)

  1. 2枚の基板と、少なくとも一方の基板の表面に接着剤により貼着されたフィルムとを備える表示部材の前記基板を分断する表示部材の分断方法において、
    超音波により振動する切削工具を用いて、前記フィルム及び前記接着剤を切削し、前記基板にスクライブ加工を行い、
    その後、前記フィルム及び前記接着剤の切削部分に封止剤を塗布し、
    該基板を分断することを特徴とする表示部材の分断方法。
  2. 前記切削工具は、超音波切削ローラであることを特徴とする請求項1に記載の表示部材の分断方法。
  3. 前記超音波切削ローラは、ローラ側面の軸方向中央側が凹み、該ローラ側面の両端側に切削カッターの刃先が設けられた切削部を備えることを特徴とする請求項2に記載の表示部材の分断方法。
  4. 超音波切削刀を用いて、前記接着剤を切削することを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の表示部材の分断方法。
  5. 減圧環境下で、前記基板にスクライブ加工を行い、前記封止剤を塗布し、
    前記基板を分断することを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の表示部材の分断方法。
  6. 前記フィルムは、光学フィルムであることを特徴とする請求項1からまでのいずれか1項に記載の表示部材の分断方法。
  7. 前記2枚の基板間に液晶層を設けて前記表示部材を製造し、液晶表示装置を製造する液晶表示装置の製造方法において、
    請求項1からまでのいずれか1項に記載の表示部材の分断方法により前記一方の基板を分断して、分断された前記基板の一側を除去し、該一側に対応する部分を再生することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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