JP2002072176A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示特性に優れた液晶表示素子を、多面取り
が可能な大型ガラス基板を使用して低コストに製造でき
るようにすることを目的とする。 【解決手段】 第１基板１と第２基板２の間に液晶を挟
持させた液晶表示素子の製造方法であって、第１基板１
及び第２基板２の少なくとも一方に支持基板３、４を部
分接合し、支持基板３、４が部分接合された第１基板１
又は第２基板２に素子形成し、第１基板１と第２基板２
を所定間隔をあけて貼り合わせ、第１基板１又は第２基
板２から支持基板３、４を除去し、液晶を注入すること
により液晶表示素子を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子の基
板の薄型化に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯情報機器の急速な普及により、携帯
に適した低消費電力型の液晶表示素子の開発が盛んに行
われている。また、この分野の液晶表示素子において
は、動画の通信サービス等に対応して、単なるモノクロ
表示からカラー高精細表示のニーズが高まっている。

【０００３】低消費電力でカラー高精細表示が可能な液
晶表示素子としては、薄膜トランジスタを画素のスイッ
チング素子に用いたアクティブマトリクス型のものが画
質が高く、最も期待されている。

【０００４】しかし、アクティブマトリクス型液晶表示
素子は、薄膜トランジスタの形成に多工程が必要とされ
るため、製造コストが高く、価格が高いことが課題とな
っている。

【０００５】この課題に対しては、液晶表示素子を形成
するガラス基板としてより大きなものを使用し、多面取
りによるコスト低下を図ることが進められており、現在
１ｍ角級のガラス基板も使用されるようになっている。

【０００６】また、液晶表示素子の軽量薄型化を図るた
め、液晶表示素子に使用するガラス基板としては肉厚
０．７〜１．１ｍｍのものが使用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示素子をさらに
軽量薄型化する手法としては、肉厚０．７〜１．１ｍｍ
のガラス基板を研磨等によりさらに薄型化する試みがな
されている。しかしながら、多面取りをする大型ガラス
基板の肉厚としては、トランジスタの形成プロセス等の
工程に耐えられるようにする点から、０．５ｍｍが限界
である。即ち、ガラス基板の肉厚が０．５ｍｍ未満にな
ると、大型のガラス基板は自重で極度に撓む。そのた
め、従来の液晶表示素子の製造ラインにおいて、ガラス
基板を洗浄後乾燥する際にエアナイフの圧力によって大
きく撓み、完全に乾燥させることが難しくなる。また、
成膜工程においては、膜の応力によってガラス基板に反
りが発生し、ロボットによる搬出が困難となり、ガラス
基板に割れが生じる。フォトリソグラフィ工程では、ス
ピン回転によるレジストコート時に、応力緩和のために
回転速度を、例えば１２００ｒｐｍから７００ｒｐｍま
で下げる必要が生じるが、回転速度をこのように下げる
と所定の膜厚を得ることが難しくなる。

【０００８】そこで、液晶表示素子の軽量薄型化を進め
るため、軽くて変形にも強いプラスチック基板にトラン
ジスタを形成する研究も盛んに行われている。

【０００９】しかしながら、プラスチック基板にトラン
ジスタを形成する方法では、基板の耐熱性が低いために
３００℃程度のＣＶＤ工程を行うことができず、２００
℃以下のプロセスが求められるため、ゲート絶縁膜が粗
悪となり、トランジスタ特性にヒステリシスが発生する
など、動作が不安定になるという信頼性の問題が生じて
いる。また、プラスチック基板にトランジスタを形成す
る方法には、トランジスタの動作特性を向上させるため
の水素化アニールを行うことができないというプロセス
課題があり、この他、基板の耐湿性等の信頼性も課題と
なっている。

【００１０】これに対しては、剥離層を有するガラス基
板にトランジスタを形成し、それを別の基板に転写し、
さらにプラスチック基板に再転写接着する技術（ＳＩＤ
２０００ダイジェスト、ｐ９１６）も提案されている。
しかしながら、この方法では工程数が多く、また、高い
歩留まりを望めないことが課題となる。

【００１１】一方、ガラス基板の軽量薄型化を図る方法
としては、十分な肉厚のガラス基板を使用し、表示領域
のみをエッチングにより薄膜化し、対向基板と重ね合わ
せた後に切断する方法などがある（特開平９−１９４２
３１号公報等）。しかしながら、この方法は、基板の強
度の点から、多面取りを行う大型基板には適用すること
ができない。また、エッチングする方法には、処理に多
大な時間がかかるという問題があり、エッチングに多量
の薬液を必要とし、薬液の消耗も早いため、環境面での
問題もある。

【００１２】以上のような従来技術の課題に対し、本発
明は、表示特性に優れた液晶表示素子を、多面取りが可
能な大型ガラス基板を使用して低コストに製造できるよ
うにすることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、第１基板と
第２基板を貼り合わせて液晶表示素子を形成するにあた
り、各基板に素子形成する前に、予め支持基板を接着剤
等を用いて部分接着し、その後、素子形成し、第１基板
と第２基板を貼り合わせ、液晶注入前にスクライブ、ブ
レーク処理等によって支持基板を除去すると、第１基板
又は第２基板として肉厚０．５ｍｍ以下のガラス基板で
も、肉厚０．７〜１．１ｍｍ程度のガラス基板を扱う従
来の液晶表示素子の製造ラインで使用できることを見出
した。

【００１４】即ち、本発明は、第１基板と第２基板の間
に液晶を挟持させた液晶表示素子の製造方法であって、
第１基板及び第２基板の少なくとも一方に支持基板を部
分接合し、支持基板が部分接合した第１基板又は第２基
板に素子形成し、第１基板と第２基板を所定間隔をあけ
て貼り合わせ、第１基板又は第２基板から支持基板を除
去し、液晶を注入することからなる液晶表示素子の製造
方法を提供し、また、この方法で製造された液晶表示素
子を提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は
同等の構成要素を表している。

【００１６】図１は、本発明の液晶表示素子の製造方法
の一態様の工程説明図である。この方法は、第１基板と
第２基板と両基板間に挟持された液晶とからなる液晶表
示素子を、一枚のガラス基板に対して６面取りで製造す
る方法であり、まず、第１基板１として縦５５０ｍｍ×
横６５０ｍｍ、肉厚０．３５ｍｍのガラス基板を用意
し、また、支持基板３として、第１基板１と同様のガラ
ス基板を用意し、第１基板１と支持基板３を紫外線硬化
型接着剤５ａを用いて部分接合する。

【００１７】この場合、紫外線硬化型接着剤５ａの塗布
パターンは、線幅２ｍｍで、図１（ａ）に示したように
開曲線のパターンとする。紫外線硬化型接着剤５ａの塗
布パターンを閉曲線とすると、第１基板と支持基板３の
接合体を真空処理や温度４００℃以上の加熱処理に付し
た場合に、塗布パターンで閉じられた第１基板１と支持
基板３の間隙が膨張し、割れが生じるおそれがあるが、
開曲線のパターンとすることにより、このような割れを
防止することができる。また、紫外線硬化型接着剤５ａ
の塗布パターンは、液晶表示素子の有効表示領域と干渉
しない位置に設ける。

【００１８】第１基板１と支持基板３は、両者の間隙が
それぞれの基板厚に対して無視できるように接合し、第
１基板１と支持基板３との接合基板として実質上肉厚
０．７ｍｍのガラス基板を得る。

【００１９】一方、第２基板２及び第２基板の支持基板
４としてそれぞれ第１基板１と同様のガラス基板を用意
し、これらを紫外線硬化型接着剤５ａを用いて、第１基
板と支持基板３の接合と同様に部分接合し、実質上肉厚
０．７ｍｍのガラス基板を得る（図１（ｂ））。

【００２０】支持基板３と接合した第１基板１、及び支
持基板４と接合した第２基板２は、肉厚０．７ｍｍ以上
のガラス基板を処理する従来の液晶表示素子の製造ライ
ンで扱うことができるので、第１基板１及び第２基板２
のそれぞれに常法により薄膜トランジスタ、カラーフィ
ルタ等の素子や電極等を形成する。さらに、それぞれの
基板に配向処理を施し、シール剤印刷、スペーサー散布
を行い、図１（ｃ）のように第１基板１と第２基板２と
を３〜５μｍの間隔をあけて貼り合わせる。図中、符号
６はシール剤である。

【００２１】次いで、シール剤６で囲まれた各表示領域
を切り出すように、第１基板１と第２基板２との非接合
領域（即ち、紫外線硬化型接着剤５ａによる接合領域以
外の領域）をスクライブ、ブレーク処理等により切り離
し（図１（ｄ））、第１基板１及び第２基板２から支持
基板３、４を除去することにより液晶表示素子用の空セ
ル１０を得る（図１（ｅ））。この空セル１０は、第１
基板１、第２基板２の肉厚がそれぞれ０．３５ｍｍであ
り、両基板の間隙が３〜５μｍであるから、略０．７ｍ
ｍ厚となる。

【００２２】その後、空セル１０のセルギャップを調整
し、１枚ずつのパネル状態にした上で液晶を注入し、注
入口の封止後アニールし、偏光板を貼り付けることによ
り液晶表示素子を得る。

【００２３】図２は、上述の製造方法とは異なる態様の
本発明の製造方法の工程説明図である。この方法では、
図１に示した方法と同様に、第１基板１、第２基板２、
支持基板３、４にそれぞれ肉厚０．３５ｍｍのガラス基
板を使用し、第１基板１と支持基板３、第２基板２と支
持基板４をそれぞれ接着剤で部分接合するが、接着剤と
して、加熱により硬化し、紫外線照射により剥離する熱
硬化型接着剤５ｂを使用する（図２（ａ）、（ｂ））。

【００２４】次に、図１の方法と同様に、支持基板３と
接合した第１基板１、及び支持基板４と接合した第２基
板２のそれぞれに素子形成し、これらを貼り合わせる
（図２（ｃ））。なお、素子形成に際しては、図３に示
すように、フォトリソグラフィ工程前に紫外線遮光メタ
ル層７を熱硬化型接着剤５ｂの塗布パターン上に設け、
素子形成工程中の支持基板３、４の第１基板１又は第２
基板２からの剥離を防止する。

【００２５】その後、紫外線を照射して接着剤５ｂの接
着力をなくし、支持基板３を第１基板１から剥離除去
し、支持基板４も第２基板２から剥離除去し（図２
（ｄ））、これをスクライブし、ブレーク処理等により
個々の液晶表示素子用の空セル１０に切り離す（図２
（ｅ））。こうして得られた空セル１０を用いて、図１
の方法と同様にして液晶表示素子を作製する。

【００２６】図２に示した方法によれば、支持基板３、
４を剥離除去した後、第１基板１と第２基板２を貼り合
わせたものを個々のセルに切り離すので、支持基板３、
４は繰り返し再使用することができる。

【００２７】以上、図面を参照しつつ本発明の態様を説
明したが、本発明は、さらに種々の態様をとることがで
きる。例えば、本発明において、第１基板と第２基板
は、必ずしも双方とも支持基板と接合する必要はなく、
また、第１基板と第２基板は、ガラス基板に限定される
こともない。したがって、第１基板に薄膜トランジスタ
とオンチップカラーフィルタを形成し、第２基板には格
別素子形成することなく、対向電極のみを形成する場
合、第１基板としては薄型のガラス基板を使用し、支持
基板を接合して素子形成するが、第２基板としてはフィ
ルム基板を使用し、支持基板の接合を不要としてもよ
い。またこの場合、第１基板としては、多面取りのでき
る大型のガラス基板を使用するが、第２基板としては、
個々の液晶表示素子の形成に必要な大きさの薄型のガラ
ス基板を用いてもよい。

【００２８】支持基板としては、第１基板又は第２基板
と同様のガラス基板の他に、四隅を接着するステンレス
薄板等を使用することができる。支持基板の厚さにも特
に制限はないが、第１基板又は第２基板と支持基板とを
接合したものの合計の厚みが、従来の液晶表示素子の製
造ラインで扱えるように、０．７〜１．１ｍｍとするこ
とが好ましい。

【００２９】第１基板又は第２基板と支持基板との接合
は、貼り合わせガラスのように全面接着する態様は、大
型基板に多面取りしたセルから個々のセルへ切り離す作
業が煩雑であり、セルの基板表面の汚染が懸念されるた
め含まないが、部分接合する限り、その接合パターンや
接合手法には特に制限はない。したがって、第１基板又
は第２基板と支持基板との間の閉じられた間隙の膨張が
その後の素子形成の工程で問題とならない程度に、第１
基板又は第２基板と支持基板とが実質的に密着している
場合には、第１基板又は第２基板と支持基板とを接合す
る接着剤のパターンを閉曲線としてもよい。

【００３０】また、第１基板又は第２基板と支持基板と
の接合手法としては、上述の紫外線硬化型接着剤、熱硬
化型接着剤の他に、湿式で支持基板を剥離除去できる接
着剤等を使用してもよく、さらに接着剤によることなく
クリップ等で機械的に接合してもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、薄型でかつ多面取りが
可能な大型のガラス基板を、従来のガラス基板を用いる
液晶表示素子の製造ラインで使用することが可能となる
ので、軽量薄型化した液晶表示素子を低コストに製造す
ることが可能となる。また、本発明において、第１基板
又は第２基板として薄型ガラス基板を使用し、そのガラ
ス基板に素子形成した場合には、プラスチック基板に素
子形成して得られる液晶表示素子のような表示特性の低
下が起こらず、優れた画質の液晶表示素子を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の製造方法の一態様の工程説明図であ
る。

【図２】 本発明の製造方法の一態様の工程説明図であ
る。

【図３】 本発明の製造方法の一工程における接合基板
の断面図である。

【符号の説明】

１…第１基板、 ２…第２基板、 ３…第１基板の支持
基板、 ４…第２基板の支持基板、 ５ａ…紫外線硬化
型接着剤、 ５ｂ…熱硬化型接着剤、 ６…シール剤、
７…紫外線遮光メタル層、 １０…空セル

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 FA01 FA07 FA10 FA17 FA18 FA24 FA30 HA06 KA02 MA16 MA17 2H089 HA21 HA33 HA40 NA09 NA24 NA37 NA44 NA48 NA55 NA56 NA60 QA11 QA12 SA01 TA01 2H090 JA13 JA19 JB02 JC01 JC14 JC17 JC20 JD08 JD14 JD18 LA02 LA03 LA04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１基板と第２基板の間に液晶を挟持さ
   せた液晶表示素子の製造方法であって、第１基板及び第
   ２基板の少なくとも一方に支持基板を部分接合し、支持
   基板が部分接合した第１基板又は第２基板に素子形成
   し、第１基板と第２基板を所定間隔をあけて貼り合わ
   せ、第１基板又は第２基板から支持基板を除去し、液晶
   を注入することからなる液晶表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】 第１基板又は第２基板からの支持基板の
   除去を、第１基板と第２基板との非接合領域を切り離す
   ことにより行う請求項１記載の液晶表示素子の製造方
   法。
3. 【請求項３】 第１基板又は第２基板と支持基板との部
   分接合を、紫外線照射により剥離する接着剤を用いて行
   い、第１基板又は第２基板からの支持基板の除去を、前
   記接着剤による接合領域への紫外線照射により行う請求
   項１記載の液晶表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】 第１基板又は第２基板と支持基板とを部
   分接合する接着剤のパターンを開曲線とする請求項２又
   は３記載の液晶表示素子の製造方法。
5. 【請求項５】 第１基板と第２基板の間に液晶を挟持さ
   せた液晶表示素子であって、第１基板及び第２基板の少
   なくとも一方に支持基板を部分接合し、支持基板が部分
   接合した第１基板又は第２基板に素子形成し、第１基板
   と第２基板を所定間隔をあけて貼り合わせ、第１基板又
   は第２基板から支持基板を除去し、液晶を注入すること
   により得られる液晶表示素子。
6. 【請求項６】 第１基板又は第２基板からの支持基板の
   除去が、第１基板と第２基板との非接合領域を切り離す
   ことによりなされたものである請求項５記載の液晶表示
   素子。
7. 【請求項７】 第１基板又は第２基板と支持基板との部
   分接合が、紫外線照射により剥離する接着剤を用いて行
   われ、第１基板又は第２基板からの支持基板の除去が、
   前記接着剤による接合領域への紫外線照射によりなされ
   たものである請求項５記載の液晶表示素子。