JPH0713176A - 液晶パネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶を挟持する両面を２枚の基板のうち、一
方をプラスチック基板又はガラス基板で構成する薄型の
液晶パネルにおいて、加熱工程でパネルが変形したり、
シールが剥がれるのを防止する。 【構成】 押さえ板６ａ，６ｂを加熱プレス機１の定板
４，５に取り付け、押さえ板６を液晶パネル７のプラス
チック基板と熱膨張率を等しくする。こうするとシール
樹脂を加熱硬化する際、プラスチック基板とシール樹脂
の間に歪みが起こらず、フィルム状の液晶パネル７に撓
み又は反りが生じず、シール樹脂の接着の信頼性が高く
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラスチックを少なくと
も一方の基板に用いた液晶パネル及びその製造法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルは表示装置として薄くて軽い
ことが最大の特徴である。通常の液晶パネルは、例えば
１．１ｍｍまたは０．７ｍｍのガラス基板の間に、厚み
数ミクロンの液晶層を挟んで構成される。この基板をプ
ラスチック樹脂等の厚みの薄い基板を用いて、さらに軽
量化を図ったフィルム状の液晶パネルが開発されつつあ
る（例えば、特開昭５６ー１５５９２０号）。

【０００３】プラスチックフィルムとしては、ポリエチ
レンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネイト（Ｐ
Ｃ）、ポリエーテルサルファー（ＰＥＳ）、ポリアリレ
ート等の材質のものが用いられている。フィルム状の液
晶パネルは曲げられることが特徴の一つであるが、逆に
強度が無いために押圧からパネルを保護する保護板を必
要とする欠点がある。特にパネル面をペンで触れるペン
入力装置は、フィルム状液晶パネル単独では構成できな
い。そこで、２枚の基板の片側をガラスや板状プラスチ
ックとする液晶パネルが提案されている（例えば、特開
昭６１−１６０７１９号）。

【０００４】ところで、フィルム状の基板に挟む液晶
は、捻れネマチックモードで１０ミクロン前後、超捻れ
ネマチックモードで６ミクロン前後、カイラルスメチッ
ク相となる強誘電性液晶では２ミクロン前後の厚みにな
るよう基板間に保持される。このためプラスチックやガ
ラスの球形またはファイバ状のスペーサを基板の間にば
らまいて、基板間隔を一定に保つ方法が採られている。
このため基板間に液晶を充填する前又は後に、液晶を外
気から遮断するための接着樹脂を基板に印刷し、２枚の
基板を貼合わせてから接着樹脂を熱や紫外線により硬化
させる。尚、接着樹脂には、液晶層の厚みとほぼ同じ径
のファイバやスペーサを練り込んで、表示領域の周辺部
の厚みも表示領域と同じぐらいにする。

【０００５】液晶を基板間に注入する方法は、大きく分
けて２種類ある。第１の方法は最初は基板間に液晶を入
れずに、空のパネルを組み立ててから、後でシールの切
れ目から液晶を入れることである。この場合、スペーサ
で数ミクロンの間隔に保たれた基板間の空間を真空にし
てから、注入口と呼ばれるシールの切れ目を液晶に浸
し、パネル内外の圧力差で液晶を注入する。一般に液晶
は粘度が高いので、この方法では液晶が完全に注入され
るまでに時間がかかる。特に強誘電性液晶の場合は粘度
が極めて高く、基板間隔も狭いために注入時間がかかり
過ぎ、この方法は適さない。

【０００６】第２の方法は、シール印刷、スペーサのば
らまきを一方の基板に行ってから、液晶を基板上に所定
量だけ滴下する。そして他方の基板を真空中で貼合わせ
ることにより、パネル組立と液晶注入を一括して行う。
この方法の場合、未硬化のシール樹脂と液晶の接触を短
くするため、シール樹脂として紫外線硬化樹脂を用いる
ことが望ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】プラスチック基板は、
ガラス基板に比べて線膨張係数が大きく、延伸方向とそ
の直交方向で膨張係数に異方性がある場合が多い。この
ため２枚のプラスチック基板を貼合わせて加熱するとパ
ネルが変形してしまうことがある。

【０００８】一方の基板がガラスで、他方の基板がプラ
スチックフィルムの場合は、加熱時にプラスチックフィ
ルムが変形により延伸されてしまう。このため配向が乱
れたり、基板に複屈折が生じて直線入射偏向が回転し、
コントラストむらが生じてしまう問題があった。

【０００９】シール樹脂が紫外線硬化樹脂の場合は、接
着力を上げるために紫外線の照射後に加熱する必要があ
るが、一方の基板がガラスの場合はこの加熱時にシール
樹脂が簡単に剥がれてしまう。

【００１０】一般に液晶パネルは液晶の注入時に吸着現
象が原因で配向むらが生じ易い。このため液晶の注入後
に均一性を上げるために加熱アニールを行う。特に強誘
電性液晶の場合このアニールが必須であり、プラスチッ
ク基板を用いた液晶パネルの製造方法ではこれらの問題
は避けがたい。

【００１１】本願の請求項１〜５の発明はこのような従
来の問題点に鑑みてなされたものであって、２枚のプラ
スチック基板間に液晶を挟持する液晶パネルの製造法に
おいて、２枚のプラスチック基板をシール樹脂で接着し
た後に加熱時に生じやすいパネルの変形とシールの剥離
をなくした液晶パネルとその製造方法を実現することを
目的とする。

【００１２】本願の請求項６の発明は、一方の基板がプ
ラスチックフィルムからなり、他方の基板がガラスから
なる液晶パネルにおいて、２枚の基板を接着するために
用いるシール樹脂の剥離をなくした液晶パネルとその製
造方法を実現することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、対向する２枚のプラスチック基板間に液晶を挟持す
る液晶パネルの製造方法であって、２枚のプラスチック
基板をシール樹脂で接合した後に、プラスチック基板と
実質的に同一の熱膨張率を持つ２枚の押さえ板に液晶パ
ネルを挟んで押圧及び加熱してシール樹脂を硬化させる
ことを特徴とするものである。

【００１４】本願の請求項２の発明では、シール樹脂は
紫外線硬化型の樹脂であり、２枚のプラスチック基板を
貼合わせてからシール樹脂を紫外線照射により硬化さ
せ、シール樹脂を２枚のプラスチック基板の外側から押
圧及び加熱処理することを特徴とするものである。

【００１５】本願の請求項３の発明は、液晶を、強誘電
性液晶とすることを特徴とするものである。

【００１６】本願の請求項４の発明は、強誘電性の液晶
が等方相になる温度まで液晶パネルを加熱する工程と、
液晶がカイラルスメクチック相になるまで徐々に温度を
下げて均一な配向を得る工程とを、プラスチック基板と
実質的に同一の熱膨張率を持つ２枚の押さえ板に液晶パ
ネルを挟んで押圧しながら行うことを特徴とするもので
ある。

【００１７】本願の請求項５の発明は、対向する２枚の
プラスチック基板間に液晶を挟持し、２枚のプラスチッ
ク基板をシール樹脂でシールする構造の液晶パネルであ
って、シール樹脂の熱膨張率及びプラスチック基板の熱
膨張率の差が１×１０^-5以下であることを特徴とするも
のである。

【００１８】本願の請求項６の発明は、プラスチックフ
ィルム基板とガラス基板とを対向させて、その間に液晶
を挟持し、プラスチックフィルム基板とガラス基板とを
シール樹脂でシールする構造の液晶パネルであって、シ
ール樹脂の接着厚みを、液晶パネルの長辺の長さの１０
^-4倍以上のものとすることを特徴とするものである。

【００１９】

【作用】このような特徴を有する本願の請求項１〜５の
発明によれば、２枚のプラスチック基板を用いて液晶パ
ネルを製造するに際し、液晶を密閉するシール樹脂を接
着するとき、プラスチック基板とほぼ同じ熱膨張率を持
つ２枚の押さえ板に液晶パネルを挟んで押圧及び加熱す
る。プラスチック基板はガラス基板に比べて熱膨張率が
高く、液晶パネルを加熱するときにパネルの変形やシー
ル樹脂の剥がれが生じ易い。しかしこうするとプラスチ
ック基板の面方向に歪みが生じなくなり、硬化後のシー
ル樹脂が剥がれにくくなる。

【００２０】又本願の請求項６の発明によれば、対向す
る２枚の基板のうち、一方がプラスチックフィルム状の
基板とし、他方がガラス基板とする液晶パネルを製造す
るに際し、２枚の基板を接着するシール樹脂の厚みを、
液晶パネルの長辺の長さの１０^-4倍以上のものにすると
よい。

【００２１】例えばソーダガラスの線膨張は１×１０^-5
（／℃）、ポリイミドのプラスチックの線膨張は２．０
×１０^-5（／℃）である。従って５０℃の温度変化があ
るとすると、液晶パネルの一辺の長さをｌとしたとき上
下基板の長さの差は、 １．０^-5×ｌ×５０＝ｌ×５．０×１０^-4(mm) となり、この長さの差が大きいほどシール樹脂に大きな
応力がかかる。シール樹脂の厚みは通常、液晶のセル厚
と同じだが、長さ方向の応力を緩和するためには樹脂の
厚みは厚い方がよい。

【００２２】シール樹脂の厚みを上下基板の長さの差と
同程度のパネル長辺の１×１０^-4倍以上とすれば応力は
非常に小さくなる。又、基板がフィルム状なのでシール
部が厚くても表示部のセル厚は保たれる。このような条
件にすると加熱時に生じるシール樹脂の内部応力が小さ
くなる。このため液晶パネルの変形がなくなることとな
る。

【００２３】

【実施例】本発明の第１実施例における液晶パネルとそ
の製造方法について図面を参照しつつ説明する。図１は
本発明の第１実施例の液晶パネルの製造法に用いられる
加熱プレス機の構成を示す断面図である。本図において
加熱プレス機１のシャンク２にはエアシリンダ３が取付
けられている。エアシリンダ３はツールの位置を上下に
移動させ、ワークに対し所定の押圧力を与えるものであ
る。

【００２４】エアシリンダ３の下部に第１の定板４が取
付けられている。又加熱プレス機１のベースに第２の定
板５が取付けられている。第１及び第２の定板４，５は
ステンレスで構成され、平行度は厳密に保持されている
ものとする。定板４，５の内部にはヒータ４ａ，５ａが
夫々挿入されている。そして定板４，５の相対向する表
面に押さえ板６ａ，６ｂが夫々貼付けられている。押さ
え板６ａ，６ｂは液晶パネル７を加熱時に押圧するもの
で、例えば厚さ５mmのポリエーテルサルフォンの板で構
成される。

【００２５】図２（ａ）は本実施例の液晶パネル７の構
成を示す断面図であり、（ｂ）はその平面図である。図
２（ａ）において２枚のプラスチック基板８ａ，８ｂは
液晶を保持するフィルム基板であり、例えば０．２mm厚
のポリエーテルサルフォンのプラスチックで構成され
る。図２（ｂ）に示すようにプラスチック基板８ａの上
面にＹ方向の透明電極９ａが形成される。又プラスチッ
ク基板８ｂの下面にＸ方向の透明電極９ｂが形成され
る。透明電極９ａ，９ｂは例えば酸化インジウム錫をス
パッター法を用いて成膜したものである。

【００２６】次に透明電極９ａ，９ｂ上にポリイミドの
配向膜１０ａ，１０ｂを夫々印刷により塗布してラビン
グする。そして、片方のプラスチック基板８上に配向膜
１０を介してスペーサ１１をばらまく。スペーサ１１は
例えば直径２ミクロンのエポキシ樹脂で構成される。ア
クリル系の紫外線硬化樹脂からなるシール１２をスペー
サ１３と混入し、他方のプラスチック基板８上にスクリ
ーン印刷する。スペーサ１３はスペーサ１１の直径より
やや大きいものを用いる。そして、シール１２の内側に
強誘電性の液晶１４をシリンジで適量滴下する。次に真
空中でもう一方のプラスチック基板８と貼合わせ、大気
に戻して加圧し、この状態で紫外線をシール１２に照射
して硬化させる。

【００２７】このようにして液晶パネル７は一応組上が
るが、紫外線硬化樹脂であるシール１２の接着強度を上
げるため加熱しなればならない。また、液晶１４の配向
を均一化するために等方相になるまで加熱し、カイラル
スメチック相になるまで徐冷を行う必要がある。これら
の理由により１００℃で１時間以上の加熱を行わなけれ
ばならない。

【００２８】従来、紫外線照射後の液晶パネル７をその
ままオーブンに入れて加熱すると、数分後にはシール１
２が剥がれることが多かった。次に図１の加熱プレス機
１の定板間４，５間に液晶パネル７を直接挟んで加熱す
ると、シール１２の剥がれはなくなったが、表示エリア
のコーナー付近のプラスチック基板８に複屈折が生じ、
表示むらが見られた。

【００２９】これに対し本実施例では、ポリエーテルス
ルフォンの押さえ板６ａ，６ｂを介して液晶パネル７を
挟んで加熱しているため、接着強度も保たれ、表示むら
も生じなかった。

【００３０】空パネルを組み立ててから液晶１４を注入
する第１の方法の場合は、シール１２に熱硬化型樹脂を
用いるが、この場合もシール１２を硬化させる工程で液
晶パネル７をプレスしながら加熱する必要がある。エポ
キシ系熱硬化樹脂をシール１２として用いて液晶パネル
７を貼合わせ、ステンレスの定板４，５間に挟んで直接
加熱すると、シール１２が剥がれた。しかし図１のよう
にプラスチックの押さえ板６ａ，６ｂを介して加熱プレ
スした場合はシール１２に剥がれは生じなかった。

【００３１】しかしこの液晶パネル７を室温に戻したと
きに、うねりが生じることがあった。また、紫外線硬化
樹脂のシール１２を用いた場合は、液晶パネル７に室温
ではうねりは生じなかったが、４０℃まで温度を上げる
と少し反りが生じた。そこで、夫々のシール１２の樹脂
にシリカの超微粉末（数十nm）を混ぜることにより、シ
ール１２の熱膨張率を調整した。その結果、いずれのシ
ール１２の場合でも、その膨張率がプラスチック基板８
の膨張率に近づくにつれて、パネルの反りやうねりは軽
減された。ポリエーテルスルフォンのプラスチック基板
８の膨張率４×１０^-5に対して、シール１２を構成する
樹脂の膨張率が５．４×１０^-5以下では液晶パネル７の
反りはほぼ無くなった。このことからシール１２とプラ
スチック基板８との熱膨張率の差が１×１０^-5以下であ
れば、液晶パネルのそりをなくすることができる。

【００３２】次に本発明の第２実施例における液晶パネ
ルとその製造方法について図面を参照しつつ説明する。
本実施例では図１に示すように第１実施例の同一の加熱
プレス機１が用いられる。ここではガラス基板とプラス
チック基板を貼合わせたものを液晶パネルとし、その断
面図を図３に示す。本図に示すように図２のプラスチッ
ク基板８ａに代わってガラス基板１５が用いられる。ガ
ラス基板１５の上には透明基板９ａ，配向膜１０ａが成
膜され、スペーサ１１，強誘電性の液晶１４，スペーサ
１３を含むシール１２を夫々挟んで、配向膜１０ｂ，透
明電極９ｂ，プラスチック基板８が設けられる。

【００３３】このような構成の液晶パネル１６におい
て、従来例と同様にガラス基板１５上にばらまいたスペ
ーサ１１とほぼ同径のスペーサ１３をシール１２に混ぜ
て、２枚の基板を貼合わせてから加熱した。この場合、
シール１２の樹脂が紫外線硬化型でも熱硬化型であって
も、加熱または冷却中に剥がれた。

【００３４】液晶パネル１６の形状は図２（ａ）の場合
と同様に、長辺が１０cm、短辺が６cmで、液晶１４を含
む表示部の厚みは例えば６ミクロンとする。又シール１
２に混ぜるスペーサ１３の直径を、６ミクロン、１０ミ
クロン、２０ミクロン、５０ミクロンと変えて液晶パネ
ル１６を組み立てた。そして滴下する液晶１４の量を調
節すると図３のような断面形状となり、表示部ではガラ
ス基板１５上にプラスチック基板８が沿う。このような
構成の液晶パネル１６の内、５０ミクロンのスペーサ１
３を用いたものではシール１２の剥がれが全く生じなか
った。又プラスチック基板８として、フッ素を添加した
透明なポリイミド樹脂を用いた場合は１０ミクロン以上
のスペーサ１３でシール１２の剥がれがなくなった。又
剥がれないシール１２の厚みは、パネルサイズと共に大
きくなる。従って、およそパネルの長辺の長さの１×１
０^-4倍以上にシール１２の厚みを設定すれば、上下基板
の材質が異なってもシール１２の剥がれは防げることが
判明した。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明の液晶パネルの製造
法によれば、液晶パネルの加熱工程において、プラスチ
ック基板とほぼ熱膨張率が等しい押さえ板に挟んで加圧
及び加熱することにより、液晶パネルのそり等の変形を
防ぐことができる。又この方法で製造された液晶パネル
は、ガラスとプラスチック等の異なる基板を貼合わせる
シール樹脂の厚みを厚くすることにより、徐冷後のシー
ル樹脂への応力を緩和し、シール剥がれを防ぐことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１及び第２実施例における液晶パネ
ルの製造法に用いられる加熱プレス機の構成を示す断面
図である。

【図２】本発明の第１実施例の液晶パネルの構成を示す
断面図及び平面図である。

【図３】本発明の第２実施例の液晶パネルの構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 加熱プレス機 ２ シャンク ３ エアシリンダ ４，５定板 ４ａ，５ａ ヒータ ６ａ，６ｂ 押さえ板 ７，１６ 液晶パネル ８ａ，８ｂ プラスチック基板 ９ａ，９ｂ 透明電極 １０ａ，１０ｂ 配向膜 １１，１３ スペーサ １２ シール １４ 液晶 １５ ガラス基板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する２枚のプラスチック基板間に液
   晶を挟持する液晶パネルの製造方法において、前記２枚
   のプラスチック基板をシール樹脂で接合した後に、前記
   プラスチック基板と実質的に同一の熱膨張率を持つ２枚
   の押さえ板に前記液晶パネルを挟んで押圧及び加熱して
   前記シール樹脂を硬化させることを特徴とする液晶パネ
   ルの製造方法。
2. 【請求項２】 前記シール樹脂は紫外線硬化型の樹脂で
   あり、前記２枚のプラスチック基板を貼合わせてから前
   記シール樹脂を紫外線照射により硬化させ、前記シール
   樹脂を前記２枚のプラスチック基板の外側から押圧及び
   加熱処理することを特徴とする請求項１記載の液晶パネ
   ルの製造方法。
3. 【請求項３】 前記液晶は、強誘電性液晶であることを
   特徴とする請求項２記載の液晶パネルの製造方法。
4. 【請求項４】 前記強誘電性の液晶が等方相になる温度
   まで液晶パネルを加熱する工程と、前記液晶がカイラル
   スメクチック相になるまで徐々に温度を下げて均一な配
   向を得る工程とを、前記プラスチック基板と実質的に同
   一の熱膨張率を持つ２枚の押さえ板に前記液晶パネルを
   挟んで押圧しながら行うことを特徴とする請求項３記載
   の液晶パネルの製造方法。
5. 【請求項５】 対向する２枚のプラスチック基板間に液
   晶を挟持し、前記２枚のプラスチック基板をシール樹脂
   でシールする構造の液晶パネルにおいて、 前記シール樹脂の熱膨張率及び前記プラスチック基板の
   熱膨張率の差が１×１０^-5以下であることを特徴とする
   液晶パネル。
6. 【請求項６】 プラスチックフィルム基板とガラス基板
   とを対向させて、その間に液晶を挟持し、前記プラスチ
   ックフィルム基板とガラス基板とをシール樹脂でシール
   する構造の液晶パネルにおいて、 前記シール樹脂の接着厚みを、前記液晶パネルの長辺の
   長さの１０^-4倍以上のものとすることを特徴とする液晶
   パネル。