スリーボンド･ テクニカルニュース
平成 ６ 年 ５ 月 １ 日 発 行

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液晶周辺材料はじめに
今やコンピューターシステムは情報メディア、解析ツール、制御ツールとして欠くことのできないものになってきています。人間の外部情報認識機能の中で最も敏感で発達してきているものは、視覚であると言われています。従ってディスプレイはコンピューターと人間のコミュニケーションで最も重要なインターフェイスです。
その中で薄型、軽量、低消費電力をメリットとした液晶ディスプレイ（LCD：LIQUID
CRYSTAL DISPLAY）は最も有力なディスプレイであるといえます。スリーボンドにおきましても液晶ディスプレイの高生産性や高信頼性に寄与した材料を提案しております。
本稿では液晶ディスプレイのセル化プロセス及び実装プロセスにおいて使用される紫外線硬化性樹脂や異方導電性接着剤などについて説明します。

目次

はじめに
1．電子ディスプレイデバイス ………………………………………………………… 2
2．メインシール剤 ……………………………………………………………………… 4
3．エンドシール剤（封止剤） ………………………………………………………… 5
4．異方導電性接着剤 …………………………………………………………………… 5
5．ピンリード固定用樹脂 ……………………………………………………………… 6
6．ＩＴＯ電極モールド剤 ……………………………………………………………… 6
おわりに ………………………………………………………………………………… 8

1１．電子ディスプレイデバイス

表１に代表的な電子ディスプレイデバイスの簡単な特性比較を示します。このなかでＣＲＴは依然、表示品質、価１−１．電子ディスプレイ格等の点で上位にいますが、小型、軽量で低駆動電圧、低電子ディスプレイデバイスとは、一般に各種装置からの消費電力のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）へのニ各種情報を視覚を通して人間に伝達するデバイスです。こーズが急増しています。ＣＲＴ以外の電子ディスプレイデのうち、光情報信号が発光により表示されるものを発光形

バイスは、このフラットパネル型に分類されます。

ディスプレイと呼び、その代表的なものがＣＲＴ（ブラウこれらＦＰＤの中でも薄型、軽量のニーズにマッチし、表ン管）になります。また、反射、散乱、干渉現象などによ示品質的にも問題がなく、大幅な成長をしているのが液晶る周囲光の制御、即ち光変調で表示する物を受光形ディスディスプレイです。

プレイと呼び、その代表的なものがＬＣＤ（液晶ディスプレイ）になります。
表1 電子ディスプレイデバイスの特性比較

1−2．液晶ディスプレイとは普通の物質は溶融温度において固体から透明な液体（等ってある場合には光を遮断することになります。図１に偏方性）に変化しますが、液晶と呼ばれる物質は溶融温度に光板を垂直に貼った場合（ノーマリ白表示）のＴＮセルのおいて不透明で濁った液体（結晶性）に変化し、その後昇原理を示します。平行貼った場合（ノーマリ黒表示）はこ温すると透明状態（等方性）に変化します。この濁った状の逆になります。

態を液晶状態と呼び、この性質を利用した電子ディスプレイデバイスを液晶ディスプレイと呼びます。

液晶ディスプレイはさらにねじれ角を大きくしたＳＴＮ（SUPER TWISTED NEMATIC）形ディスプレイや一つ一液晶ディスプレイの駆動方式にも種類がたくさんありまつの画素にスイッチング素子（アクティブ素子）を設けたすが、ここでは最も一般的なＴＮ型液晶についてその駆動ＴＦＴやＭＩＭなどのアクティブマトリクスタイプのディ原理を説明します。透明基板電極間に液晶を数μｍの厚さスプレイなどがあります。に挟み込み、液晶分子を2枚の基板間で約９０°連続的にこれら液晶ディスプレイ市場のさらなる成長の問題点にねじれたツイスト配列セルを作成します。このセルに垂直コストとＣＲＴと同等以上の画質を出すための高精細化へに入射した光はセルを通過中に液晶分子のねじれに沿っての対応が挙げられます。コストについては生産性の向上と９０°旋光します。従ってこのセルは偏光板を平行に貼る歩留まりの向上の２点が考えられます。また、高精細化へことにより光を遮断し、また偏光板を垂直に貼ることによの対応としては歪や位置ズレなどの原因となる加熱工程のり光を透過させる機能を有します。

低減や実装技術の向上が考えられます。この考え方に基づ

次にこのセルに電圧を印加すると、液晶の分子（長軸）は電場方向に傾き電場方向と平行に再配列し、９０°の旋光性は消失します。従って電圧無印加時の時とは逆に、偏2光板が平行に貼られている場合には光を透過し、垂直に貼いた液晶ディスプレイに用いられる材料の方向性を図２に示します。

図1

ＴＮ方式液晶セルの構成

1−3．液晶ディスプレイ製造工程

図2 液晶パネルの方向性

実装部分にパネル端子の電食防止、端子間のリーク防止の液晶ディスプレイのどの部分にどのように接着材料が使ためにモールド材を塗布します。この後回路基板に取り付用されるかを説明するために、簡単にその製造工程を説明

け、シールド板を取り付けてパネルとしての検査を行い完します。

成します。

一般的な製造工程を図３に示します。まず上下２枚のガラス基板があり、下の基板にＴＦＴなどのアクティブ素子を形成します。これは半導体のシリコンウエハの製造工程とほとんど同じになります。そして反対側の基板にはカラーフィルターが形成されます。この上下基板に液晶分子を配向させるための配向膜（ポリイミド膜）を形成し、この図3

ＬＣＤの一般的な製造工程配向膜をこするラビング処理という工程を行います。次にスクリーン印刷、またはディスペンサー塗布によってメインシール剤を印刷します。その後ガラス基板間の厚さを一定にするため、スペーサー材を散布し、上下基板を貼り合わせて位置合わせをした後、仮止めします。最近ではこの仮止めに紫外線硬化性樹脂を使用するケースが増えてきています。
この後メインシール剤が熱硬化の場合には十数枚のパネルを治具に入れ、圧力をかけながら熱硬化させます。液晶を真空注入後、紫外線硬化性樹脂により封止します。この後液晶を再配列させるための等方性処理（加温）した後、カッティングを行いセルができ上がります。（図４）
このパネルを洗浄し、ＴＡＢ基板をパネルの上下外周部の実装端子パターンを異方導電性接着剤（ＡＣＦ）を介して接続します。次にパネルの点灯検査を行い、パネル周辺部の
図4

液晶パネル組み立て工程

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2．メインシール剤②速硬化性
紫外線硬化で熱が不要とは言ってもアクティブ素子など

2−1．現行工程の問題点
メインシール剤としては現在は一液溶剤型熱硬化性エポには紫外線による劣化があると言われています。また、紫外線照射による熱の影響もあるため、可能な限りの速硬化キシ樹脂が一般的に使用されています。このメインシールが要求されています。

剤はスクリーン印刷後、溶剤揮散のためのプリベーク③寸法安定性（90℃×1時間）の後、貼り合わせ、治具を用いて固定し、液晶ディスプレイはある一定のギャップ厚が要求されて150℃×2時間の本硬化を行います。この現在の工程の問題います。そのためメインシール剤も硬化時はできる限りの点を以下に挙げます。

低硬化収縮が要求され、また硬化後も膨潤や収縮のないこ①溶剤揮散による増粘とが要求されます。

②熱硬化のため、バッチ処理④高純度③貼り合わせ治具などに必要な消耗品④熱硬化による位置ズレやガラス基板の歪み

液晶パネルは不純物に対しては非常にデリケートにできています。未硬化時はもちろん、硬化後においても不純物がメインシール剤からでることは許されません。そこで加2−2．紫外線硬化性メインシール剤の利点
そこでスリーボンドでは、紫外線硬化性メインシール剤による生産性向上と高精細化への対応を提案しています。

水分解性のイオン濃度や抽出液の電気伝導度を測定することによって可能な限りの高純度品を追求しています。
⑤透湿度

図５に紫外線硬化性メインシール剤スリーボンド３０２５

液晶パネルは湿度に対して非常に敏感なデバイスです。とスリーボンド３０２５Ｂの熱硬化性メインシール剤との液晶分子はその湿度からメインシール剤によって守られて工程比較を示します。紫外線硬化後、熱硬化するスリーボいます。つまりメインシール剤には湿度をできるだけ通さンド３０２５Ｂにおいて加圧するのは、紫外線照射時の数ない材料が要求されます。実際に一般の紫外線硬化性樹脂秒だけで、アフターベーク（90℃×1時間）の際には加圧（透湿度200g／㎡・24h）と比較してもスリーボンド３０２５治具は一切必要ありません。また、スリーボンド３０２５などは大きく低減されています。

においては加圧しながらの数秒の紫外線照射で空セルが組み立てられるため、熱硬化によるガラス基板の歪みなどの表2にスリーボンド３０２５とスリーボンド３０２５Ｂの心配がありません。最近ではフィルムタイプやハードプラ簡単な物性を示します。

スチックタイプの液晶パネルなどが検討され、熱工程の不要な紫外線硬化性メインシール剤の利点が生きてきています。
また、液晶ディスプレイの製造工程では静電気を非常に嫌うため、できる限りパネルをこする工程を少なくする方向にあります。そこで最近ではスクリーン印刷による塗布ではなく、非接触のディスペンサーによる塗布が検討されています。無溶剤である紫外線硬化性樹脂はこのディスペンサーにも対応が容易であるということが言えます。

2−3．メインシール剤に求められる物質①スクリーン印刷性
スクリーン印刷によりきれいな直線性が維持され、またスクリーン印刷後も数時間のレベルで同じ状態が維持されなければなりません。このことはディスペンサー塗布においても同様です。

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表2 メインシール剤

性状及び物性3−2．封止剤に要求される特性
封止剤に要求される特性は基本的にはメインシール剤と同様です。しかし、封止剤は未硬化状態で液晶材料と直接接触するため、メインシール剤にはない特性が要求されます。
①未硬化時に液晶と混合しないこと②硬化時に液晶と混合しないこと①の場合は液晶材料と相溶する低分子量材料を使用しないことが考えられます。
②の場合には可能な限り、硬化性を速くすること、硬化時のアウトガス量を少なくすることが考えられます。特に後者の場合、照射機の照度を高くすることによって硬化時のアウトガス量が少なくなることが知られていますので、ユーザー各位にご協力をお願いしております。
表３に上市していますエンドシール剤スリーボンド３０２６の簡単な一般特性を示します。

4．異方導電性接着剤
4−1．現状液晶ディスプレイの透明電極と駆動回路との電気的接
図5
表3液晶セル組立工程比較図

エンドシール剤

性状及び物性続、物理的接合に用いられるものとして異方導電性接着剤があります。透明電極材料としては現在ＩＴＯがほとんどであり、ハンダなどの金属材料では金属共晶できず、有機材料による接着剤が用いられています。
有機材料による接着剤としては、ゼブラゴム、ヒートシールコネクター、異方導電性ペースト、異方導電性フィルムが用途別に使用されています。
①ゼブラゴムはそれ自体接着性がなく、機械的圧接により接合されます。また、位置合わせ、接合方式から微細なピッチには使用できません。

3．エンドシール剤（封止剤）
3−1．現状
封止剤には以前から紫外線硬化性樹脂が使用されてきました。これは紫外線照射で短時間のうちに硬化し、メインシール剤ほど信頼性がシビアではないという理由からです。しかし、最近ではメインシール剤や封止剤から実質画像までの距離が短くなったことやメインシール剤に紫外線硬化性樹脂が検討され、封止剤についても同様な特性が要求され始めたため、高信頼性の封止剤に対する要望が高まってきました。

②ヒートシールコネクターは熱圧着により接合されます。
これも構造から微細なピッチには使用できません。
③異方導電性ペーストは印刷（シルクスクリーンなど）、乾燥、熱圧着の工程で接合されます。印刷によるので、電極サイズ、電極厚みなど、使用範囲が広くなります。
但し、導電粒子の凝集、存在確立から微細ピッチには不向きです。
④異方導電性フィルムは仮圧着、本圧着（熱圧着）の工程で接合されます。現在液晶ディスプレイの駆動ＩＣを接合する方式として主流のＴＡＢ方式に使用されています。熱硬化材料（エポキシ樹脂）の使用により、0.1mmピッチ以下の接合も可能となります。

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以上が使用されている主な材料です。

⑥高純度
メインシール剤ほどではありませんがリークなどの原因

4−2．異方導電性接着剤に要求される特性となるため、ある程度の高純度品が要求されます。

近年、液晶ディスプレイの高精細化が確立されつつあり、コスト面、パネルメーカーの独自性を出すという方向に主題が移行してきました。コスト面では生産性の向上、部材

表５にピンリード固定用樹脂スリーボンド３０５０の特性を示します。の低価格化が求められ、独自性という面ではガラス基板に代わる有機材料の検討が活発になされています。
スリーボンドでは現在、③異方導電性ペースト（スリーボンド３３７０Ｇ）、④異方導電性フィルム（スリーボンド３３７０Ｃ）を上市しています。両者共に熱可塑タイプの樹脂に導電フィラーを分散させたもので、主要特性を表４に示します。異方導電性ペーストでは有機材料によるフィルム型ＬＣＤ対応、異方導電性フィルムでは超微細ピッチ対応の開発を進めています。

5．ピンリード固定用樹脂

6．ＩＴＯ電極モールド材
6−1．現状ＩＴＯ電極を防湿の目的で保護コートしていますが、現在一般的に使用されているのは高純度のシリコーン樹脂です。シリコーン樹脂は一般的に透湿度が高いことで知られていますが、呼吸機能があるため水分が界面で溜まることなく、パネルに対して悪影響を与えないというのが現在シ
リコーン樹脂が使用されている理由です。しかし、硬化に時間がかかるため、速硬化の紫外線硬化性モールド剤が検討されています。

5−1．現状
民生タイプのパネルはほとんどがこのピンタイプであり、また生産量も非常に多くなっています。そのため、ピ6−2．モールド剤に要求される特性①高純度

ンリードの固定に用いられる樹脂は、速硬化タイプの紫外直接ＩＴＯ電極に接触するため、高精細化が進む最近で線硬化性樹脂が一般的です。ピンタイプのパネルはとにかはさらなる高純度品が要求されています。

く生産性が最も重要になるので作業性（粘度）と硬化速度は重要な特性になります。

②低硬化収縮率
ピンリード固定用樹脂と同様にガラス基板の歪み、割れの原因となるため、低硬化収縮率が必要です。

5−2．要求される特性①着色系であることほとんどのメーカーで塗布確認のため、着色系の樹脂を③リペア性
異方導電性接着剤と同様にある程度のリペア性は必要です。

要求されています。
②速硬化であること③低硬化収縮率であること

表６に紫外線硬化性モールド剤スリーボンド３００６Ｂの特性を示します。

近年、ガラス基板の厚みが薄くなってきているため、収縮による歪み、割れの問題が発生しています。そのため、他にもスリーボンドでは、静電気対策の導電性粘着シ硬化時の収縮は小さく、できる限りガラス基板に対してートや上下基板の導通剤、メインシール剤本硬化前の仮応力を小さくする必要があります。

止め剤、パネルとケースの接着剤、ＰＤＬＣ用バインダ④低温特性に優れること③と同様の理由で低温時の応力がかかって歪み、割れが発生しないようにする必要があります。
⑤熱時接着力ピンタイプの場合、車載用などに用いられるケースが多いため、熱時の接着力が要求されます。

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ーなど様々な材料を提案しております。

表4 異方導電性接着剤の基本特性

表5ピンリード固定用樹脂

性状及び物性表6 モールド剤

性状及び物性

液晶ディスプレイとスリーボンド商品

7おわりに液晶ディスプレイ業界はその市場規模を広げて行くためにも、高スループット化、高歩留まり化を今後も目指していくことになります。また、技術的には高精細化、ガラス基板の薄膜化、フィルム化、ＰＤＬＣ（高分子分散型液晶）が当面の目標になっていくでしょう。そのためにも樹脂材料はエポキシ、シリコーンの低温速硬化、或いはＵＶ化へと移行していくことが考えられます。

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