TWI465813B - 液晶顯示器的製造方法 - Google Patents

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Description

液晶顯示器的製造方法
本發明係關於一種藉由液晶滴注過程製造液晶顯示器之方法，且更具體言之係關於基板周邊中之主要密封係藉由使用熱固性樹脂組合物來形成之製造方法。
在相對較小尺寸之液晶顯示器(下文中亦稱為LCD)之習知裝配方法中，使具有電極之兩個透明基板以給定距離彼此相對，其周界係以密封劑黏合以形成一小室，自於一部分周界處形成之液晶入口將液晶引入至該小室中，且最終以密封劑密封液晶入口以製造LCD。
隨著近年來大尺寸LCD之暢銷度的增加，在上述製造方法中已出現各種問題，諸如由於液晶注入花費極長時間而導致之低生產率。
已研究被稱為液晶滴注過程(ODF過程)之用於製造LCD的方法且將其作為用於製造大尺寸LCD之有效方法投入實際使用。在此過程中，首先借助於絲網印刷及類似方法在具有電極之兩個透明基板中的一者上形成具有矩形圖案之密封部分。接下來，在密封劑未固化之時將液晶之微滴滴於透明基板上之密封部分的框架中。將另一透明基板置於上方，接著使密封劑固化以製造LCD。在減壓下進行的基板之層壓允許有效製造LCD。
用於液晶滴注過程之密封劑一般為UV固化型或UV熱組合固化型(參見專利文件1)。在使用UV熱組合固化型時，在使兩個基板彼此相對置放之後，藉由歷時短時間的UV輻射使密封劑固化至不發生移位之水準，接著進一步加熱以實現使密封劑熱固化以達到最終強度。然而，若LCD之尺寸變得更大，則需要特殊UV輻射設備，且對於諸如液晶及對準膜之部件而言亦需要抵抗由UV造成之降級的保護措施。
另一方面，熱固性樹脂(例如，單成份類型熱固性環氧樹脂組合物)具有優良效能且易於處理，因此其用於多種應用中。舉例而言，其用於裝配及安裝精密組件，諸如影像感應器之封裝、影像感應器模組之裝配、光學裝置之安裝及LCD之主密封(在習知液晶吸入過程中)。
然而，熱固性樹脂組合物可導致移位，因為其樹脂黏度在為固化而加熱時在固化之前一般急劇下降。在液晶滴注過程中，在熱固化過程期間熱固性樹脂之完全固化之前，在某種程度上發生延時。因為液體熱固性樹脂之流動性由於延時期間之加熱而增大，所以存在密封區之形狀傾向於變化且液晶可能歸因於密封區在減壓下破裂而洩漏之問題。因此，使用熱固性樹脂組合物之液晶滴注過程實際上並未得到使用。
專利文件2描述丙烯酸型微粒或糖-化合物-衍生物微粒作為其中所含之膠凝劑的使用(專利文件2，第0021段及類似段)。此文件描述其在高溫下之流動性可因添加膠凝劑而降低。然而，根據專利文件2之膠凝劑僅為固體顆粒且被視為具有降低流動性之功能；且其不為加速膠凝反應之材料。另外，其係以其原樣保留於固化產物中，且影響固化產物之物理特性。
因此，極其有利的是提供一種在利用熱固性樹脂之優良特徵(例如，耐久性及可靠性)的同時不使用此膠凝劑之方法。
文件清單
專利文件1：JP-A-2002-342947
專利文件2：JP-A-2005-308811
本發明之目標在於提供一種用於藉由液晶滴注過程製造LCD之方法，其並不需要特定UV輻射設備且能夠易於製造具有優良長期耐久性與高精度之LCD。
本發明係關於以下各項。
1.　一種用於藉由一液晶滴注過程製造一液晶顯示器之方法，該液晶顯示器包含在第一基板與第二基板之間的液晶層，該方法包含以下步驟：
(a)向在周邊圍繞該第一基板之表面的密封區域塗覆熱固性樹脂組合物；該熱固性樹脂組合物包含環氧樹脂及潛伏硬化劑且在100℃下具有不超過3分鐘之膠凝時間，
(b)將液晶滴於在第一基板之表面上由密封區域圍繞之中心區域上，
(c)將第二基板上覆於第一基板上，及
(d)加熱以使熱固性樹脂組合物固化。
2.　如以上項1之方法，其中在該熱固性樹脂組合物為可流動之同時進行上覆之步驟(c)，接著在加熱之步驟(d)中加熱。
3.　如以上項1之方法，其中加熱之步驟(d)係在上覆之步驟(c)完成之前起始。
4.　如以上各項1至3中任一項之方法，其中熱固性樹脂組合物進一步包含選自由填充劑、搖變劑及矽烷偶合劑組成之群的添加劑。
5.　如以上各項1至3中任一項之方法，其中環氧樹脂包含選自由雙酚環氧樹脂、酚醛清漆環氧樹脂及聯苯環氧樹脂組成之群的環氧樹脂。
6.　如以上各項1至5中任一項之方法，其中該潛伏硬化劑係選自以改質胺基潛伏硬化劑。
7.　一種熱固性樹脂組合物，其用於一用於如以上項1之方法的液晶滴注過程，該熱固性樹脂組合物包含環氧樹脂及潛伏硬化劑，且在100℃下具有不超過3分鐘之膠凝時間。
根據本發明之用於藉由液晶滴注過程來製造LCD之方法並不需要特定UV輻射設備，且能夠在於定位方面保持精確精度的同時無移位之情況下便利地製造LCD。另外，因為具有優良耐久性及可靠性之以環氧樹脂為主的熱固性樹脂可用作密封劑，所以LCD(尤其在其密封區中)具有優良耐久性及可靠性。
根據本發明之製造方法一般包含以下步驟：
(a)向在周邊圍繞第一基板之表面的密封區域塗覆液體熱固性樹脂組合物，
(b)將液晶滴於在該第一基板之表面上由密封區域圍繞之中心區域上，
(c)將第二基板上覆於第一基板上，及
(d)加熱以使熱固性樹脂組合物固化。
用於本發明中之第一基板及第二基板通常為透明玻璃基板。一般而言，在兩個基板之相對面中之至少一者上形成透明電極、主動式矩陣元件(諸如TFT)、對準膜、彩色濾光片及其類似物。可根據LCD類型來修改彼等構造。可將根據本發明之製造方法視為適用於任何類型之LCD。
在步驟(a)中，將密封劑之熱固性樹脂組合物塗覆於基板中一者之第一基板之表面(與另一基板相對之面)的周邊部分上，從而以框架之形狀重疊(lap)於基板周圍。如本文中所述，將以框架之形狀塗覆密封劑所在之部分稱作密封區域。此刻，熱固性樹脂組合物為流體以使得其可被塗覆且可藉由諸如網版印刷、分配及其類似之已知方法來塗覆。密封區域一般為具有矩形形狀之框架形式，且在密封區域內之中心區域中形成LCD之顯示部分。因此，形成密封區域之"周邊部分"一般意謂在LCD之顯示部分外，且未必意謂基板之邊緣部分。在基板之表面上在密封區域外，可為電極且必要時為用於驅動LCD之電/電子組件及其類似物提供空間。
接著，在步驟(b)中，將液晶滴於由在第一基板之表面上呈框架形狀之密封區域圍繞之中心區域上。此步驟較佳在減壓下進行。
接著，在步驟(c)中，將第二基板覆蓋於第一基板上，且在步驟(d)中，將熱固性樹脂組合物加熱且固化以完成密封。藉由此等過程，完成LCD面板之主要部分。
執行加熱之步驟(d)以使熱固性樹脂組合物固化。在根據本發明之一實施例中，依次進行步驟(c)及步驟(d)。亦即，在熱固性樹脂組合物為可流動之狀態下進行覆蓋之步驟(c)，接著在加熱之步驟(d)中加熱，藉此使組合物膠凝及固化。
將第二基板上覆於第一基板上之步驟(c)亦可在熱固性樹脂組合物之流動性已在某種程度上降低之條件下進行，前提為第一基板與第二基板可結合在一起。亦即，加熱之步驟(d)可在步驟(c)完成之前起始。然而，組合物在步驟(d)中之最終固化始終在步驟(c)完成之後結束。
在固化之步驟(d)中，一般根據具有較佳至多150℃、更佳至多130℃之最高溫度的加熱概況來執行加熱。任意選擇加熱時間，例如不超過3小時，較佳不超過2小時，更佳不超過1.5小時(通常，1小時)。
用於本發明中之熱固性樹脂組合物之特徵在於在施加熱時膠凝迅速進行。亦即，在本發明中，選擇在固化進展期間在黏度於高溫下降低之前立即達到不可流動狀態之組合物。在本發明中，因為熱固性樹脂組合物並不展示黏度之大的降低，所以並不發生兩個基板之移位且兩個基板之位置關係在加熱之開始階段固定。
用於本發明中之熱固性樹脂組合物特定言之為包含環氧樹脂及潛伏硬化劑且在100℃下具有不超過3分鐘之膠凝時間的熱固性樹脂組合物。熱固性樹脂組合物之膠凝進展可藉由在加熱期間將木棍刺入(接觸)組合物中且拉起該棍來確認。因為組合物在初始階段為流體，所以組合物並不藉由接觸且拉起該棍而形成黏線。當隨著膠凝進展，組合物已損失其流動性且其黏著性已增大時，藉由刺入且拉起該棍，組合物確實形成黏線。膠凝時間係定義為組合物達到形成約2cm至3cm之黏線之狀態的時間。
膠凝係與高溫下之黏度降低競爭性地進展。因為用於本發明中之熱固性樹脂組合物在100℃下具有不超過3分鐘之膠凝時間，所以其並不變為發生移位之低黏度。在100℃下之膠凝時間更佳不超過2分鐘，最佳不超過1分鐘。
因此，其黏度在用於使熱固性樹脂組合物固化之加熱概況中並不自初始黏度很大程度地降低。
可藉由適當選擇環氧樹脂、潛伏硬化劑及必要時視情況添加之組份來獲得用於本發明中之熱固性樹脂組合物以使組合物具有上述規定膠凝時間。在本發明中，組合物無需含有在如先前所述之專利文件2(JP-A-2005-308811)中規定之膠凝劑。
熱固性樹脂組合物中所含之環氧樹脂較佳包含具有芳環之環氧樹脂作為主要組份，且特定言之在熱固性樹脂組份(a)中50重量%或50重量%以上，較佳70重量%或70重量%以上且尤其較佳90重量%或90重量%以上；甚至100重量%亦為較佳的。必要時，可含有不具有芳環之環氧樹脂。
含有芳環之環氧樹脂包括雙酚型環氧樹脂，諸如雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂及雙酚S型環氧樹脂；酚醛清漆型環氧樹脂，諸如酚酚醛清漆型環氧樹脂及甲酚酚醛清漆型環氧樹脂；及聯苯型環氧樹脂，諸如YX4000(商標；Japan Epoxy Resin Co. Ltd.)。含有芳環之環氧樹脂通常在其分子中具有一或多個環氧基，且適當時可選擇樹脂之環氧當量。
不含有芳環之環氧樹脂包括在分子中具有有著環扭曲(諸如環己烯氧化物結構及環戊烯氧化物結構)之環氧基的脂環環氧樹脂(例如，由下式(1)至(5)表示之化合物)：
氫化雙酚型環氧樹脂(諸如雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂及雙酚S型環氧樹脂之雙酚型環氧樹脂中之苯環經氫化的彼等者)；二環戊二烯型環氧樹脂，諸如二環戊二烯酚酚醛清漆之縮水甘油醚；脂族烷基單縮水甘油醚或脂族烷基二縮水甘油醚，諸如環己烷二甲醇二縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、2-乙基己基縮水甘油醚及烯丙基縮水甘油醚；烷基縮水甘油酯，諸如甲基丙烯酸縮水甘油酯及第三羧酸縮水甘油酯；氧化苯乙烯；芳族烷基單縮水甘油醚，諸如苯基縮水甘油醚、甲苯酚基縮水甘油醚、對-第二-丁基苯基縮水甘油醚及壬基苯基縮水甘油醚及四氫糠醇縮水甘油醚。
環氧樹脂組份亦可包含其他已知稀釋劑。
用於本發明中之熱固性樹脂組合物中所含之潛伏硬化劑使熱固性樹脂在被加熱時固化。潛伏硬化劑可為適當選自市售潛伏硬化劑之一或多者以使熱固性樹脂組合物在100℃下之膠凝時間不超過3分鐘。較佳亦考慮環氧樹脂之環氧當量來適當判定所添加之潛伏硬化劑之量。
較佳含有於用於本發明中之熱固性樹脂組合物中之潛伏硬化劑較佳為熱固化型潛伏硬化劑，特定言之為細粉型改質胺基及改質咪唑基潛伏硬化劑，更佳為以改質胺基潛伏硬化劑，且最佳為含有活性氫之以改質胺基潛伏硬化劑。改質胺基及改質咪唑基潛伏硬化劑包括胺化合物(或胺加合物)核之表面塗覆有改質胺產物之殼(表面加合(surface adduction)等)的核-殼型硬化劑，及呈核-殼型硬化劑與環氧樹脂之摻合物的母體混合物型硬化劑。
具有熱固化型潛伏物之胺化合物的實例包括芳族第一胺，諸如二胺基二苯甲烷及二胺基二苯碸；咪唑，諸如2-十七基咪唑、三蜜蠟石1-氰基乙基-2-十一基咪唑鎓、2,4-二胺基-6-[2-甲基咪唑基-(1)]-乙基-S-三嗪、氯化1-十二基-2-甲基-3-苄基咪唑鎓、異氰脲酸2-苯基咪唑鎉、2-苯基-4-甲基-5-羥甲基咪唑；三氟化硼-胺錯合物；氰胍衍生物，諸如氰胍、鄰甲苯基雙胍及α-2,5-甲基雙胍；有機酸醯肼，諸如丁二酸二醯肼及己二酸二醯肼；二胺基順丁烯二腈(diaminomaleonitrile)及其衍生物；及三聚氰胺衍生物，諸如三聚氰胺及二烯丙基三聚氰胺。
藉由將胺化合物與環氧化合物、異氰酸鹽化合物或脲化合物之固體反應產物細粉化來獲得改質胺基潛伏硬化劑。藉由將通常藉由咪唑化合物與環氧化合物之加合反應獲得之固體反應產物細粉化來獲得以改質咪唑為主之潛伏硬化劑。
代表性市售的以改質胺基潛伏硬化劑包括(例如)"Adeca硬化劑EH-3615S"(ADEKA Co.之商標)、"Adeca硬化劑EH-4070S"(ADEKA Co.之商標)、"Adeca硬化劑EH-4357S"(ADEKA Co.之商標)、"Ajicure MY-24"(Ajinomoto Co.,Inc之商標)、"FujiCureFXE-1000"(Fuji Chemicals Co. Ltd.之商標)、"FujiCureFXR-1036"(Fuji Chemicals Co.Ltd.之商標)、Aradur 939(Huntsman Advanced Materials Co.之商標)及其類似物。
代表性市售的以改質咪唑為主之潛伏硬化劑包括"Adeca硬化劑EH-3293S"(ADEKA Co.之商標)、"Adeca硬化劑EH-4344S"(ADEKA Co.之商標)、"Ajicure PN-23"(Ajinomoto Co., Inc之商標)、"Cureduct P-505"(Shikoku Chemicals Co.之商標)及"Sanmide LH-210"(Air Products and Chemicals,Inc之商標)。
另外，核-殼型硬化劑為胺化合物(或胺加合物)核之表面以(例如)酸化合物(諸如，羧酸化合物及磺酸化合物)、異氰酸鹽化合物及環氧化合物進一步處理以在表面上形成經改質產物(加合物或其類似物)之殼的硬化劑。又，母體混合物型硬化劑為核-殼型硬化劑與環氧樹脂之摻合物。
市售母體混合物型硬化劑包括(例如)"Novacure HX-3722"(Asahi Kasei Epoxy Co.之商標)、"Novacure HX-3742"(Asahi Kasei Epoxy Co.之商標)、"Novacure HX-3613"(Asahi Kasei Epoxy Co.之商標)及其類似物。
若當一種硬化劑與環氧樹脂混合時組合物在100℃下具有不超過3分鐘之膠凝時間，則除上文例示之硬化劑外之該種硬化劑可用於本發明中。
可視潛伏硬化劑之種類而適當選擇在熱固性樹脂組合物中環氧樹脂與潛伏硬化劑之比率。舉例而言，對於100重量份之環氧樹脂，潛伏硬化劑之量為0.5至500重量份，較佳為2至200重量份。
熱固性樹脂組合物可進一步包含添加劑、樹脂組份及其類似物以改良或修改諸如流動性、塗覆特性、保存特性、固化特性及固化後之物理特性的特性。
根據需要，組合物中可含之組份包括(例如)有機或無機填充劑、搖變劑、矽烷偶合劑、稀釋劑、改質劑、著色劑(諸如顏料及染料)、界面活性劑、防腐劑-穩定劑、增塑劑、潤滑劑、消泡劑、調平劑及其類似物；然而，其並不限於此等各者。特定言之，組合物較佳包含一種選自由填充劑、搖變劑及矽烷偶合劑組成之群的添加劑。
填充劑包括例如(無特定限制)無機填充劑，諸如矽石、矽藻土、氧化鋁、氧化鋅、氧化鐵、氧化鎂、氧化錫、氧化鈦、氫氧化鎂、氫氧化鋁、碳酸鎂、硫酸鋇、石膏、矽酸鈣、滑石、玻璃珠、絹雲母活化白土、膨潤土、氮化鋁、氮化矽及其類似物。
搖變劑包括例如(無特定限制)滑石、細顆粒矽石、超細之經表面處理的碳酸鈣、細顆粒氧化鋁、板狀氧化鋁；層化化合物，諸如蒙脫石；骨針狀化合物，諸如硼酸鋁鬚晶及其類似物。其中，滑石、細矽石、細氧化鋁及其類似物為較佳的。
矽烷偶合劑包括(無特定限制)γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、SH6062、SZ6030(尤其Toray-Dow Corning Silicone Inc.)、KBE903、KBM803(尤其Shin-Etsu Silicone Inc.)及其類似物。
除在根據本發明之液晶滴注過程中使用之外，用於本發明中之熱固性樹脂組合物可用於必需在無移位之情況下精確裝配的其他應用。
實例
<材料>
用於實例及比較實例中之各材料為如下。
環氧樹脂：由Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造之雙酚A型環氧樹脂，RE-310S，在25℃下為液體(黏度：13,000 mPa‧s至17,000mPa‧s)，環氧當量：175g/eq至190g/eq。
潛伏硬化劑：
由ADEKA Co.製造之EH4357，以改質多元胺為主之潛伏硬化劑；
由ADEKA Co.製造之EH4070S，以改質多元胺為主之潛伏硬化劑；
由Ajinomoto Co.,Inc.製造之Ajicure PN-23；及
由Asahi Kasei Epoxy Co.製造之Novacure HX-3722。
<實例1>
將環氧樹脂RE-310S(由Nippon Kayaku Co.,Ltd製造)64.5份與潛伏硬化劑EH-4357S(由ADEKA Co.製造)35.5份混合且攪拌，且藉由陶瓷三輥筒研磨機進一步分散以產生實例1之樹脂組合物。
<實例2>
將環氧樹脂RE-310S(由Nippon Kayaku Co.,Ltd製造)64.5份與潛伏硬化劑EH-4070S(由ADEKA Co.製造)35.5份混合且攪拌，且藉由陶瓷三輥筒研磨機進一步分散以產生實例2之樹脂組合物。
<比較實例1>
將環氧樹脂RE-310S(由Nippon Kayaku Co.,Ltd製造)83.3份與潛伏硬化劑Ajicure PN-23(由Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.製造)16.7份混合且攪拌，且藉由陶瓷三輥筒研磨機進一步分散以產生比較實例1之樹脂組合物。
<比較實例2>
將環氧樹脂RE-310S(由Nippon Kayaku Co.,Ltd製造)76.9份與潛伏硬化劑Novacure HX-3722(由Asahi Kasei Epoxy Co.製造)23.1份混合且攪拌，且藉由陶瓷三輥筒研磨機進一步分散以產生比較實例2之樹脂組合物。
<特性之量測實驗>
如下量測上述實例及比較實例之樹脂組合物的特性。表1展示量測結果。
適用期：
將適用期判定為在量測時期中黏度達到初始黏度之兩倍值的時間。
膠凝時間：
根據用膠凝時間之熱板方法進行的量測，將實例及比較實例之組合物樣本置於100℃之熱板上，且將膠凝時間判定為組合物膠凝之時間。就如描述中所述之膠凝而言，膠凝時間係定義為藉由在加熱期間將木棍刺入組合物中且拉起該棍，組合物達到形成約2cm至3cm之黏線之狀態的時間。
密封形狀之穩定性：
將1%之間隔劑混合至所得密封劑中，且將其消泡且充填至注射器中，接著將其以矩形邊沿框架之形狀塗覆於玻璃基板上。接著，將適量液晶滴於矩形邊沿框架內，且在真空下上覆另一玻璃基板。移除真空，且在100℃下進行加熱及固化歷時1小時。在固化之後，觀測密封狀況，且當該狀況類似於固化前之狀況時，將其視作良好；且在變形、破裂及類似之情況下視作不可接受。
就適用期、膠凝時間及密封形狀之穩定性而言，實例1及實例2之組合物實現用於本發明中之熱固性樹脂組合物之特性。
在不脫離本發明之精神及範圍的情況下，可以多種方式修改本發明。上述實施例僅為說明性的且不以任何方式限制僅由隨附申請專利範圍定義之本發明。
 工業適用性
根據本發明之藉由液晶滴注過程用於製造LCD的方法並不需要特定UV輻射設備，且能夠在於定位方面保持精確精度時無移位之情況下簡單地製造LCD。另外，LCD(尤其在其密封區中)具有優良耐久性及可靠性。因此，將本發明有利地用於製造LCD之方法。

Claims (6)

  1. 一種藉由液晶滴注過程以製造液晶顯示器之方法，該液晶顯示器包含在第一基板與第二基板之間的液晶層，該方法包含以下步驟：(a)向圍繞在該第一基板之一表面周邊的密封區域上塗覆熱固性樹脂組合物；該熱固性樹脂組合物包含環氧樹脂及潛伏硬化劑且在100℃下具有不超過3分鐘的膠凝時間，其中該潛伏硬化劑係選自以改質胺基潛伏硬化劑，(b)將液晶滴於該第一基板之該表面上由該密封區域圍繞的中心區域上，(c)將該第二基板覆蓋於該第一基板上，及(d)加熱以使該熱固性樹脂組合物固化。
  2. 如請求項1之方法，其中該覆蓋之步驟(c)係在該熱固性樹脂組合物為可流動之同時進行，接著進行步驟(d)之加熱。
  3. 如請求項1之方法，其中該加熱之步驟(d)係在該覆蓋之步驟(c)完成之前啟動。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該熱固性樹脂組合物進一步包含選自由填充劑、搖變劑及矽烷偶合劑組成之群的添加劑。
  5. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該環氧樹脂包含選自由雙酚環氧樹脂、酚醛清漆環氧樹脂及聯苯環氧樹脂組成之群的環氧樹脂。
  6. 一種用於液晶滴注方法的熱固性樹脂組合物，其用於如請求項1之方法中，該熱固性樹脂組合物包含環氧樹脂及潛伏硬化劑，且在100℃下具有不超過3分鐘的膠凝時間。
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