JP2007091559A - ガラス基板の加工方法および電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】荷重等の大きなストレスをかけずに穿孔、分割することが可能なガラス基板の加工方法、および荷重等の大きなストレスをかけずに穿孔、分割することが可能な電気光学装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】互いに対向して貼り合わされたガラス基板１１，２１の表面に、凹部１４，２４を形成し、エッチング液に浸漬させる。これにより、凹部１４からａの深さエッチングされるとともに、背面側表面１３からのｂ（＜ａ）の深さエッチングされ、凹部２４からｃの深さエッチングされるとともに、観察側表面２３からｄ（＜ｃ）の深さエッチングされる。その後、凹部１４，２４に対応する位置で穿孔および分割を行う。
【選択図】図８

Description

本発明は、ガラス基板の加工方法、および対向して配置された一対のガラス基板を有する電気光学装置の製造方法に関する。

液晶表示装置に代表されるこの種の電気光学装置は、その薄型、軽量、低消費電力といった特性から、多種多様な電子機器に表示装置として搭載されている。近年では、さらに、電気光学装置自体のデザイン性の向上も求められており、例えば外装部品を取り付けるための孔があけられたものや、外形が曲線を含むようなものなどが発案されている。ここで、上記孔をあけるためのガラス基板の加工方法としては、ドリルによりガラス基板を削って穿孔する方法が知られている（特許文献１参照）。また、上記曲線でガラス基板を分割する際には、一般的なガラス分割方法、すなわちガラス基板表面にスクライブラインを形成し、その位置に外力を印加して分割する方法が用いられている。

特開平４−１８７５３４号公報

しかしながら、ドリルによって穿孔すると、電気光学装置に荷重や振動等のストレスが加わって、割れ、欠け、セルギャップ異常等の不具合が発生しやすいという問題点がある。また、一般的なガラス分割方法によって上記曲線においてガラス基板を分割すると、スクライブラインに均等に外力が印加されずに、所望の曲線で分割されないことが多いという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、荷重等の大きなストレスをかけずに穿孔、分割することが可能なガラス基板の加工方法、および荷重等の大きなストレスをかけずに穿孔、分割することが可能な電気光学装置の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のガラス基板の加工方法は、ガラス基板の表面に凹部を形成する工程と、前記ガラス基板をエッチング液に浸漬させて、前記ガラス基板の前記凹部が設けられた領域をａの深さエッチングするとともに、前記ガラス基板の前記凹部が設けられていない領域をｂの深さエッチングするエッチング工程と、を有し、前記ａおよび前記ｂは、関係式ａ＞ｂを満たすことを特徴とする。ここで、前記ｂの深さエッチングされる領域は、前記凹部から前記ａ以上の距離離れた領域であることが好ましい。

ガラス基板の表面に凹部を形成した後に当該ガラス基板をエッチング液に浸漬させると、凹部の形成された部位においてエッチング液の流れが乱れ、当該部位とエッチング液との相互作用が他の部位（凹部のない平面の部位）に比べて多く起こる。このため、凹部の形成された部位においては、他の部位に比べてエッチングの反応が速く進む。この結果、ガラス基板は、表面からｂの深さエッチングされて薄くなるとともに、凹部の形成された部位においては凹部からのａ（＞ｂ）の深さエッチングされる。このように、上記加工方法を用いて得られたガラス基板は、凹部の形成された部位が他より薄くなっているため、当該部位において容易に穿孔または分割することができる。

上記ガラス基板の加工方法においては、前記エッチング工程の後に、前記ガラス基板の前記凹部に対応する位置に外力を印加して前記ガラス基板に孔をあける工程を有していてもよい。

このような加工方法によれば、孔をあける位置はあらかじめエッチングによって他の部位より薄くなっているので、荷重等の大きなストレスをかけずにガラス基板に穿孔することができる。

上記ガラス基板の加工方法においては、前記エッチング工程の後に、前記ガラス基板の前記凹部に対応する位置に外力を印加して前記ガラス基板を分割する工程を有していてもよい。

このような加工方法によれば、分割する位置はあらかじめエッチングによって他の部位より薄くなっているので、荷重等の大きなストレスをかけずにガラス基板を分割することができる。

上記ガラス基板の加工方法において、前記凹部の深さと前記ａの深さとの和は、前記ガラス基板の厚さと同じか又は当該厚さより大きく、前記ｂの深さは、前記ガラス基板の厚さより小さいことが好ましい。

このような加工方法によれば、凹部の形成された位置において、少なくともガラス基板の厚さ分エッチングが行われる一方、その他の位置においてはガラス基板がエッチングによって薄くなる。換言すれば、ガラス基板全体が薄くなり、かつ凹部の形成された位置においてガラス基板を貫通する孔があけられる。ここで、上記凹部を一点に形成すれば、ガラス基板は一点で穿孔され、上記凹部をガラス基板の分割位置に形成すれば、すなわちスクライブラインとして形成すれば、ガラス基板は分割される。このように、上記加工方法によれば、ガラス基板に荷重等のストレスをかけずに穿孔あるいは分割することができる。

上記ガラス基板の加工方法において、前記エッチング液は、前記表面に平行な速度成分を有して前記ガラス基板に対し相対的に移動していることが好ましい。

エッチング液がこのように相対移動している場合は、上述した、凹部の形成された部位におけるエッチング液の流れの乱れが起こりやすくなる。このため、凹部の形成された部位におけるエッチングの反応が、他の部位における反応に比べてより速く進む。したがって、上記方法によれば、上記ａと上記ｂとの差が大きくなり、ガラス基板のうち凹部の形成された部位をより効率良く薄くすることができる。

本発明による電気光学装置の製造方法は、第１のガラス基板および第２のガラス基板を互いに対向した状態に貼り合わせる工程と、前記第１のガラス基板の、前記第２のガラス基板と対向していない第１の面に第１の凹部を形成する工程と、前記第２のガラス基板の、前記第１のガラス基板と対向していない第２の面に第２の凹部を形成する工程と、前記第１のガラス基板および前記第２のガラス基板をエッチング液に浸漬させて、前記第１のガラス基板の前記第１の凹部が設けられた領域をａの深さエッチングするとともに、前記第１のガラス基板の前記第１の凹部が設けられていない領域をｂの深さエッチングし、前記第２のガラス基板の前記第２の凹部が設けられた領域をｃの深さエッチングするとともに、前記第２のガラス基板の前記第２の凹部が設けられていない領域をｄの深さエッチングするエッチング工程と、を有し、前記ａ、前記ｂ、前記ｃおよび前記ｄは、関係式ａ＞ｂおよび関係式ｃ＞ｄを満たすことを特徴とする。ここで、前記ｂの深さエッチングされる領域は、前記第１の凹部から前記ａ以上の距離離れた領域であり、前記ｄの深さエッチングされる領域は、前記第２の凹部から前記ｃ以上の距離離れた領域であることが好ましい。

こうした製造方法によれば、エッチング工程において、上記ガラス基板の加工方法と同様に、各ガラス基板の凹部の形成された部位において、他の部位に比べてエッチングの反応が速く進む。この結果、第１のガラス基板は、ｂの深さエッチングされて薄くなるとともに、第１の凹部の形成された部位においてはａ（＞ｂ）の深さエッチングされる。同じく第２のガラス基板は、ｄの深さエッチングされて薄くなるとともに、第２の凹部の形成された部位においてはｃ（＞ｄ）の深さエッチングされる。このような工程を経た第１のガラス基板および第２のガラス基板は、第１の凹部および第２の凹部の形成された部位が他より薄くなっているため、当該部位において容易に穿孔または分割することができる。よって、上記製造方法によれば、電気光学装置の製造過程において容易に穿孔または分割することができる。

上記電気光学装置の製造方法においては、前記エッチング工程の後に、前記第１のガラス基板の前記第１の凹部に対応する位置、および前記第２のガラス基板の前記第２の凹部に対応する位置に外力を印加して、前記第１のガラス基板および前記第２のガラス基板に孔をあける工程を有していてもよい。

このような製造方法によれば、電気光学装置を構成する各ガラス基板の穿孔位置はあらかじめエッチングによって他の部位より薄くなっているので、荷重等の大きなストレスをかけずに電気光学装置に穿孔することができる。

上記電気光学装置の製造方法においては、前記エッチング工程の後に、前記第１のガラス基板の前記第１の凹部に対応する位置、および前記第２のガラス基板の前記第２の凹部に対応する位置に外力を印加して、前記第１のガラス基板および前記第２のガラス基板を分割する工程を有していてもよい。

このような製造方法によれば、電気光学装置を構成する各ガラス基板の分割位置はあらかじめエッチングによって他の部位より薄くなっているので、荷重等の大きなストレスをかけずに電気光学装置を分割することができる。

上記電気光学装置の製造方法において、前記第１の凹部の深さと前記ａの深さとの和は、前記第１のガラス基板の厚さと同じか又は当該厚さより大きく、前記ｂの深さは、前記第１のガラス基板の厚さより小さく、前記第２の凹部の深さと前記ｃの深さとの和は、前記第２のガラス基板の厚さと同じか又は当該厚さより大きく、前記ｄの深さは、前記第２のガラス基板の厚さより小さいことが好ましい。

このような加工方法によれば、電気光学装置を構成する各ガラス基板は、凹部の形成された位置において、少なくとも各ガラス基板の厚さ分エッチングが行われる一方、その他の位置においては各ガラス基板がエッチングによって薄くなる。換言すれば、各ガラス基板全体が薄くなり、かつ凹部の形成された位置において各ガラス基板を貫通する孔があけられる。ここで、上記凹部を一点に形成すれば、ガラス基板は一点で穿孔され、上記凹部をガラス基板の分割位置に形成すれば、すなわちスクライブラインとして形成すれば、ガラス基板は分割される。このように、上記製造方法によれば、電気光学装置に荷重等のストレスをかけずに穿孔あるいは分割することができる。

上記電気光学装置の製造方法において、前記第１の凹部を形成する工程および前記第２の凹部を形成する工程は、前記第１の凹部および前記第２の凹部を、前記電気光学装置の外形を規定する位置から所定の距離だけ外側に離れた位置に形成する工程を含むことが好ましい。

上述したように、エッチングによって各ガラス基板に孔をあけることによって分割する電気光学装置の製造方法においては、電気光学装置の外形に対応する位置に凹部（スクライブライン）を形成すると、分割後の電気光学装置の外形が所望の外形より小さくなってしまうことがある。これは、ガラス基板がエッチングによって厚さ方向に薄くなるとともに、表面に平行な方向にも浸食されるためである。そこで、上記製造方法のように、前記浸食を想定してあらかじめ電気光学装置の外形を規定する位置から所定の距離だけ外側に離れた位置に凹部（スクライブライン）を形成すれば、電気光学装置を所望の外形をもって分割することができる。ここで、所定の距離は、エッチングによるガラス基板の表面に平行な方向への浸食の程度を考慮して決められる。また、外側とは、外形を規定する位置に対して、電気光学装置を含む領域の反対側の領域を指す。

上記電気光学装置の製造方法において、前記第２の凹部を形成する工程は、前記第２の凹部を、前記第２の面のうち、前記第１の面の前記第１の凹部の形成された位置における法線と交差する位置に形成する工程を含むことが好ましい。

このような製造方法によれば、第１の凹部と第２の凹部がともに第１の基板の同一法線上に位置することになる。この状態で上記エッチング工程を行い、あるいはその後に各ガラス基板に穿孔を行うことにより、第１の基板および第２の基板に同一の位置で貫通する孔をあけることができる。また、上述の状態で上記エッチング工程を行い、あるいはその後に各ガラス基板を分割することにより、第１の基板および第２の基板を同一の外形で分割することができる。

上記電気光学装置の製造方法において、前記エッチング液は、前記第１の面および前記第２の面に平行な速度成分を有して前記第１のガラス基板および前記第２のガラス基板に対し相対的に移動していることが好ましい。

このような製造方法によれば、エッチング工程において、上記ガラス基板の加工方法と同様に、凹部の形成された部位におけるエッチング液の流れの乱れが起こりやすくなる。このため、凹部の形成された部位におけるエッチングの反応が、他の部位における反応に比べてより速く進む。したがって、上記方法によれば、上記ａと上記ｂとの差、および上記ｃと上記ｄとの差が大きくなり、各ガラス基板のうち凹部の形成された部位をより効率良く薄くすることができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。

（第１の実施形態）
＜Ａ．液晶表示装置の全体構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る「電気光学装置」としての液晶表示装置１の平面図である。また、図１中のＡ−Ａ線で液晶表示装置１を切断したときの断面図を図２に示す。液晶表示装置１は、ＴＦＴ素子７０（図４参照）をスイッチング素子とするアクティブマトリクス方式の半透過反射型表示装置である。

液晶表示装置１は、「第１のガラス基板」としてのガラス基板１１、「第２のガラス基板」としてのガラス基板２１を有している。ガラス基板１１，２１の外形は、一部が曲線によって構成されている。ガラス基板１１上には素子側機能層１２が、また、ガラス基板２１上には対向側機能層２２が形成されている。以下では、ガラス基板１１および素子側機能層１２をまとめて素子基板１０と呼び、またガラス基板２１および対向側機能層２２をまとめて対向基板２０と呼ぶ。観察者は、対向基板２０の側から液晶表示装置１を観察する。

素子基板１０および対向基板２０は、シール剤３５，３６を介して貼り合わされており、これらが作る空間には液晶８０が封入されている。液晶表示装置１は、この液晶８０の作用により、円形の表示領域３２において表示を行う装置である。素子基板１０上には、液晶８０を駆動するためのドライバ３９が取り付けられている。表示領域３２は、マトリクス状に配列された画素からなり、ドライバ３９はこれらの各々の画素に対して液晶８０を所望の状態に駆動させるための駆動信号を出力する。

ここで、シール剤３５は、対向基板２０の外縁部近傍に形成されており、シール剤３６は、表示領域３２の中心部に環状をなして形成されている。この環状のシール剤３６の内側の領域には液晶８０は封入されていない。また、当該領域において素子基板１０および対向基板２０にはこれらを貫通する孔３０があけられている。

孔３０を有する液晶表示装置１は、例えば図３のように用いることができる。すなわち、孔３０に、回転可能な針３１を取り付けるとともに、表示領域３２においてはスピード目盛を表示させて、スピードメータとして用いることができる。針３１は、外部回転機構（不図示）に接続されており、液晶表示装置１が搭載された自動車等の速度に応じた角度に回転する。スピード目盛は、液晶表示装置１の表示機能によるものであるので、好みの背景を表示させたり、目盛間隔を任意に変えたりすることができる。針３１を液晶表示装置１の表示とすると、針３１が高速に移動すべきときに液晶８０の応答が追いつかず、適切な表示が行われない場合があるので、針３１は実物とすることが好ましい。こうした液晶表示装置１は、円形の表示領域３２に合わせて外形が曲線を含んでいるので、デザイン性に富み、かつ外部装置に実装しやすくなっている。

＜Ｂ．画素部における構成＞
以下では、液晶表示装置１の画素部の構造および電気的な構成について、図４および図５を参照して説明する。

図４は、液晶表示装置１の表示領域３２を構成する画素における液晶表示装置１の断面図である。ガラス基板１１には、アルミニウムなどの金属からなるゲート電極７１が設けられ、その上にはゲート絶縁膜７２とアモルファスシリコン層７３、およびアルミニウムなどの金属からなるソース電極７４とドレイン電極７５が設けられている。ゲート電極７１、アモルファスシリコン層７３、ソース電極７４、ドレイン電極７５が、ＴＦＴ素子７０を構成する。

これらに積層して、凹凸状の絶縁層７６、アルミニウムの反射膜７８、およびＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる画素電極７９がこの順に形成されている。反射膜７８および画素電極７９は、絶縁層７６の凹凸によって形作られたコンタクトホール７７を介してドレイン電極７５と電気的に接続されている。反射膜７８は、画素の一部にのみ形成されており、反射膜７８が形成された領域が反射表示部となり、反射膜７８が形成されずに画素電極７９が形成された領域が透過表示部となる。良好な光学特性を得るために、透過表示部においては、絶縁層７６が形成されておらず、液晶８０の層の厚さが反射表示部に比べて大きくなっている。また、反射表示の視野角を向上させるために、反射膜７８は細かな散乱パターンをもって形成されている。なお、画素電極７９上には配向膜が形成されているが図示を省略した。以上の、ガラス基板１１上に形成された構成要素が、前述の素子側機能層１２に対応する。

ガラス基板２１上には、カラーフィルタ８３およびＩＴＯからなる対向電極８４がこの順に積層されている。カラーフィルタ８３は、入射した光のうちの特定の波長成分を吸収することによって透過光を着色する樹脂である。なお、対向電極８４上には配向膜が形成されているが図示を省略した。以上の、ガラス基板２１上に形成された構成要素が、前述の対向側機能層２２に対応する。

続いて、こうした構成の画素における電気的な構成について、図５を用いて説明する。図５は、当該画素おける各種素子、配線等の等価回路を示した模式図である。

図５に示すように、液晶表示装置１には、データ線６および走査線７が格子状に配置されており、これらの交差に対応してマトリクス状に画素が形成されている。画像信号が供給されるデータ線６は、ＴＦＴ素子７０のソース電極７４に電気的に接続されている。データ線６には、ドライバ３９から画像信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎがこの順に線順次に供給される。あるいは、相隣接する複数のデータ線６同士に対して、グループ毎に供給される構成であってもよい。

また、ＴＦＴ素子７０のゲート電極７１には、走査線７を介して、ドライバ３９から所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍがこの順に線順次で印加される。画素電極７９は、ＴＦＴ素子７０のドレイン電極７５に電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ素子７０を一定期間だけ閉じることにより、データ線６から供給される画像信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎが所定のタイミングで印加される。

上記画像信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎは、画素電極７９および対向電極８４に挟持された液晶８０に印加され、一定期間保持される。ここで保持された画像信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極７９と対向電極８４との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量８５が設けられている。蓄積容量８５は、画素電極７９と、定電位に固定された容量電極８との間に設けられている。

液晶８０は、印加される電圧レベルに応じて配向状態が変化し、配向状態に応じて透過する光の偏光状態を変化させることができる。液晶表示装置１は、この偏光状態の変化を利用して入射光の透過率を変化させることにより、階調表示を含む様々な表示を行うことができる。すなわち、液晶表示装置１は、画像信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎに応じた輝度の光を射出して表示を行うことができる。

＜Ｃ．製造方法＞
次に、以上のような、孔３０を有するとともに外形が一部曲線で構成された液晶表示装置１の製造方法について、図６の工程図を用いて説明する。図６において、工程Ｐ１１は複合素子基板を製造するための工程であり、工程Ｐ２１は複合対向基板を製造するための工程である。工程Ｐ３１から工程Ｐ３８は、複合素子基板および複合対向基板を組み合わせて液晶表示装置１を製造するための工程である。工程Ｐ１１および工程Ｐ２１は、それぞれ独立に行われる。

ここで、複合素子基板は、ガラス基板１１上に複数の液晶表示装置１に対応する素子側機能層１２をマトリクス状に形成したものであり、複数の素子基板１０を内包する。同様に、複合対向基板は、ガラス基板２１上に複数の液晶表示装置１に対応する対向側機能層２２をマトリクス状に形成したものであり、複数の対向基板２０を内包する。個々の液晶表示装置１は、複合素子基板および複合対向基板を貼り合わせて複合基板１００（図７参照）を形成した後に、これを行方向に１次ブレイクして一つの行からなる短冊状の複合基板を取り出し、さらに当該短冊状の複合基板を個々の液晶表示装置１に対応する形状に２次ブレイクする工程を経て製造される。なお、上記ブレイクは、本発明における「分割」に対応する。

まず、工程Ｐ１１では、ガラス基板１１上に、ＴＦＴ素子７０、反射膜７８、画素電極７９、配向膜等を含む素子側機能層１２を公知の成膜技術等を用いて形成する。また、配向膜にはラビング処理が施される。

一方、工程Ｐ２１では、ガラス基板２１上に、カラーフィルタ８３、対向電極８４等を含む対向側機能層２２を公知の成膜技術等を用いて形成するとともに、シール剤３５，３６を形成する。また、配向膜にはラビング処理が施される。

工程Ｐ３１では、工程Ｐ１１を経て製造された複合素子基板と、工程Ｐ２１を経て製造された複合対向基板とを貼り合せて、複合基板１００を形成する。貼り合わせは、複合素子基板と複合対向基板との間でアライメント（位置合わせ）をした後、シール剤３５，３６を介して接触、圧着して行われる。

工程Ｐ３２では、複合基板１００の表面に凹部を形成する。以下、この工程について図７および図８（ａ）を用いて説明する。図７は、複合基板１００を観察側、すなわち複合対向基板側から見たときの平面図であり、図８は、図７中のＢ−Ｂ線における断面図である。図８（ａ）に示すように、ガラス基板１１の背面側表面１３に凹部１４を、また、ガラス基板２１の観察側表面２３に凹部２４を、それぞれ形成する。凹部１４，２４は、まず、液晶表示装置１において孔３０が形成されるべき位置、すなわち表示領域３２の中心部に形成される（以下では「凹部１４１」、「凹部２４１」とも表記する）。また、凹部１４，２４は、複合基板１００を行方向に１次ブレイクする際の分割位置に相当する線分、および液晶表示装置１の外形に相当する線分にも形成する（以下では「凹部１４２」、「凹部２４２」とも表記する）。凹部１４２，２４２は、スクライブラインとも呼ばれる。上記において、背面側表面１３、観察側表面２３が、それぞれ本発明の「第１の面」、「第２の面」に対応する。また、凹部１４（１４１，１４２）が、本発明の「第１の凹部」に対応し、凹部２４（２４１，２４２）が、本発明の「第２の凹部」に対応する。

ここで、ガラス基板２１上に形成される凹部２４１，２４２は、それぞれガラス基板１１上の凹部１４１，１４２に対応した部位に形成される。より詳細には、凹部１４１，１４２が形成された位置におけるガラス基板１１の法線と交差する位置に形成される。ただし、素子基板１０と対向基板２０の外形が異なる部位における凹部２４２（スクライブライン）についてはこの限りでない。

凹部１４１，２４１は、表示領域３２の中心の一点に形成され、例えばビッカース硬度計の四角錐のダイヤモンド圧子で形成することができる。凹部１４２，２４２は、公知のガラススクライバ等によって形成することができる。これらの凹部１４，２４の深さは、一般に行われているガラススクライブにおける深さ、すなわちガラス基板の１０％〜１５％程度の深さと同等か、これより深いことが好ましい。凹部１４，２４を深く形成することによって、後述するエッチングにおいて当該凹部１４，２４形成部位をより容易に薄くすることができる。

続く工程Ｐ３３では、複合基板１００の表面をエッチングする。ここではまず、工程Ｐ３３においてエッチングを行うための化学加工装置９０について、図９の断面図を用いて説明する。化学加工装置９０は、エッチング液貯溜槽９１を備えている。エッチング液貯溜槽９１には、フッ酸を主成分としたエッチング液９９が投入される。エッチング液貯溜槽９１の底部には、ガスを導入するとともに、多孔質からなる気泡吐出部９２ａからこのガスを吐出する気泡発生装置９２が配置されている。気泡発生装置９２の上側には、複合基板１００を縦方向に挿入して保持するための基板収納治具９８が配置されている。この基板収納治具９８は、基板収納治具用保持具９７の中に配置されている。

エッチング液貯溜槽９１の周縁部には、エッチング液貯溜槽９１から溢出させたエッチング液９９を受ける溢出液受け槽９３が設けられており、溢出液受け槽９３には、エッチングにより生じた反応生成物を除去するためのフィルター９４、およびこのフィルター９４により濾過されたエッチング液９９を再度エッチング液貯溜槽９１に送るためのポンプ９５が連結されている。そして、エッチング液９９は、エッチング液吐出装置９６により、再度エッチング液貯溜槽９１に供給される。ここで、エッチング液吐出装置９６は、気泡発生装置９２の下側に配され、ポンプ９５により送り出されたエッチング液９９をエッチング液貯溜槽９１の底部に向けて吐出するためのエッチング液吐出部９６ａを備えた装置である。

また、化学加工装置９０には、超音波振動子又は揺動攪拌翼を備えてもよい（不図示）。これは、エッチング液貯溜槽９１の全体に渡って気泡を拡散させるために用いるものである。

上記の構成の化学加工装置９０により、複合基板１００の表面はエッチング液９９と反応してエッチングされる。ここで、エッチングレートは１００μｍ／ｈ程度か、またはこれより遅いことが好ましい。エッチングレートが速いと、ガラス基板１１，２１の表面に形成された凹部１４，２４が消滅してしまうことがある。

ここで、エッチングの際のエッチング液の挙動について、図１０を用いて説明する。図１０は、複合基板１００の表面の凹部１４または凹部２４の位置における拡大断面図である。エッチングの際、エッチング液９９は、図１０中の矢印に示すように、複合基板１００の表面に平行な速度成分を有して移動する。これは、気泡発生装置９２によって発生した気泡の上昇移動にともなってエッチング液９９も同時に上昇移動するためである。ここで、エッチング液９９は、凹部１４，２４から離れた場所では複合基板１００の表面にほぼ平行に移動するが、凹部１４，２４の近傍では、これらによって形作られた凹部に引き入れられるように流れが乱れる。このため、凹部１４，２４が形成された部位では、エッチング液９９との反応が他の部位に比べて速く進む。

このようなエッチング工程を経て、複合基板１００は、図８（ｂ）に示すような形状にエッチングされる。すなわち、凹部１４からａの深さエッチングされるとともに、背面側表面１３からｂの深さエッチングされる。また、凹部２４からｃの深さエッチングされるとともに、観察側表面２３からｄの深さエッチングされる。ここで、ガラス基板１１，２１の厚さは、エッチング工程前において０．７ｍｍであり、エッチング後は０．３ｍｍとなる。すなわち、上記ｂ，ｄは、それぞれ０．４ｍｍである。そして、上記ａ，ｃは、上述したように凹部１４，２４形成部においてエッチング反応が速く進むことに起因して、ともに０．４ｍｍより大きくなる。以上の内容から分かるように、工程Ｐ３３を経た複合基板１００は、これを構成するガラス基板１１，２１が全体に薄くなっているとともに、凹部１４，２４が形成された部位においてはこれよりさらに薄くなっている。

続く工程Ｐ３４では、複合基板１００に対して１次ブレイクを行う。１次ブレイクは、図７中に横方向の直線で示された、ガラス基板２１における凹部２４２形成部、およびこれに対応したガラス基板１１における凹部１４２形成部に対応する位置に外力を印加して分割することによって行われる（図８（ｃ））。このとき、当該外力の印加位置は、工程Ｐ３３でのエッチングによって周囲より薄くなっているため、容易に分割することができる。この工程を経て、液晶表示装置１に対応する構成要素が一行に並んだ短冊状の複合基板が得られる。この短冊状の複合基板の一つの端面には、各液晶表示装置１に対応する液晶注入口（不図示）が露出している。

次に、工程Ｐ３５では、工程Ｐ３４で得られた短冊状の複合基板に注入口から液晶８０を注入し、注入口を封止する。液晶の注入は、真空下で注入口に液晶８０を浸し、素子基板１１、対向基板２１、シール剤３５，３６によって囲まれた領域に毛細管現象によって液晶８０を導入して行う。封止は、注入口に紫外線硬化性樹脂を塗布した後に紫外線を照射し、当該樹脂を硬化させて行う。なお、封止工程の後には基板の洗浄が行われるが、図示を省略した。

次に、工程Ｐ３６では、液晶注入および封止が完了した短冊状の複合基板に対して２次ブレイクを行う。２次ブレイクは、液晶表示装置１の外形に沿って形成された凹部１４２，２４２に対応する部位に外力を印加して分割することによって行われる。このとき、当該外力の印加位置は、工程Ｐ３３でのエッチングによって周囲より薄くなっているため、外形が曲線を含んでいるにも関わらず、容易に分割することができる。この工程を経て、単一の素子基板１１および対向基板２１を備えた、液晶表示装置１に対応する液晶パネルが得られる。

続く工程Ｐ３７では、工程Ｐ３５で得られた液晶パネルに孔３０をあける（図８（ｄ））。この工程は、ガラス基板１１，２１のうち、凹部１４１，２４１に対応する位置にドリル等で外力を印加することによって行われる。このとき、当該外力の印加位置は、工程Ｐ３３でのエッチングによって周囲より薄くなっているため、液晶表示装置１を構成する液晶パネルに荷重等の大きなストレスをかけることなく穿孔することができる。

最後に、工程Ｐ３８において素子基板１０上にドライバ３９を実装して、液晶表示装置１が完成する（図８（ｅ））。

以上のように、液晶表示装置１の製造にあたり、ガラス基板１１，２１の表面にあらかじめ凹部１４，２４を形成した後にエッチングすることによって、穿孔および分割する部位を周囲より薄くすることができるので、当該部位において荷重等の大きなストレスをかけることなく容易に穿孔または分割することができる。

上記第１の実施形態は、ガラス基板１１のみに着目した場合は、本発明における「ガラス基板の加工方法」の実施形態にも相当する。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態は、エッチングによってガラス基板の穿孔箇所または分割箇所を薄くし、その後穿孔または分割を行うが、これに代えて、エッチングのみによって穿孔または分割を行うこともできる。以下では、こうした方式の第２の実施形態について説明する。

図１１は、本実施形態に係る液晶表示装置２の製造方法を示す工程図である。第１の実施形態との差は、工程Ｐ３３におけるエッチングにより、１次ブレイク、２次ブレイク、穿孔に相当する工程が同時に行われる点である。上記の点を除けば、本実施形態の製造方法、および製造される液晶表示装置２は、第１の実施形態と基本的に同じである。

ここで、本実施形態の特徴であるエッチング工程Ｐ３３について、図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は、工程Ｐ３２において凹部１４，２４が形成された後の複合基板１００を示すものであり、図７中のＢ−Ｂ線における断面図である。工程Ｐ３３では、この複合基板１００を上述した化学加工装置９０を用いてエッチングする。

このとき、凹部１４の深さと上述のａとの和、および凹部２４の深さと上述のｃとの和が、それぞれガラス基板１１，２１の厚さより大きくなるまでエッチングを行う。こうすることによって、ガラス基板１１，２１の凹部１４１，２４１に対応する部位においては、図１２（ｂ）に示すようにガラス基板１１，２１を貫通する孔３０があけられる。また、同じく凹部１４２，２４２に対応する部位においてもガラス基板１１，２１を貫通する孔があけられ、すなわちスクライブライン全体にわたってガラス基板１１，２１が分断され、ガラス基板１１，２１が分割される。このように、工程Ｐ３３では、エッチングを行うことによって、１次ブレイク、２次ブレイク、穿孔に相当する工程も同時に行われ、液晶表示装置２に対応する液晶パネルが得られる。

ここで、エッチングのみによってガラス基板１１，２１を分割する場合、図１３の断面図に示すように、分割後のガラス基板１１，２１の外形（図１３中の破線４１に相当）は、凹部１４，２４の形成された位置（図１３中の破線４２に相当）よりも内側にずれる。これは、ガラス基板１１，２１がエッチングによって厚さ方向に薄くなるとともに、表面に平行な方向にも浸食されるためである。よって、凹部１４，２４は、あらかじめ所望の外形の位置（破線４１）より所定の距離だけ外側に離れた位置（破線４２）に形成することが好ましい。こうすることによって、エッチング時に所望の外形をもってガラス基板１１，２１を分割することができる。

この後、工程Ｐ３５において液晶８０の注入、および封止を行い、工程Ｐ３８においてドライバ３９を実装すれば、液晶表示装置２が得られる。

以上のように、液晶表示装置２の製造にあたり、ガラス基板１１，２１の表面にあらかじめ凹部１４，２４を形成した後に、当該凹部１４，２４の形成された部位においてガラス基板１１，２１を貫通する孔があくまでエッチングすることによって、荷重等のストレスをかけることなく穿孔および分割することができる。

上記第２の実施形態は、ガラス基板１１のみに着目した場合は、本発明における「ガラス基板の加工方法」の実施形態にも相当する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。

（変形例１）
上記各実施形態の工程Ｐ３２においては、１次ブレイクおよび２次ブレイクを行う位置に、スクライバ等による線状の凹部１４２，２４２を形成するが、これに代えて、上記ブレイク位置に沿って連続した点状の凹部１４２，２４２を形成してもよい。この後の工程Ｐ３３において、当該凹部１４２，２４２の形成された部位においてガラス基板１１，２１を貫通する孔があくまでエッチングすることによって、各点状の凹部１４２，２４２が形成された部位に孔があき、かつこれらの孔が相互に繋がる。以上のように、本変形例によっても容易にガラス基板１１，２１を分割することができる。

上記点状の凹部１４２，２４２は、例えばビッカース硬度計の四角錐のダイヤモンド圧子で形成することができる。一般に、スクライバ等で曲線状の凹部を形成するのは難しく、本変形例は、特に外形に曲線を含むような液晶表示装置を製造する際に好適に適用される。

（変形例２）
上記各実施形態では、孔３０を表示領域３２の中央の一点に形成するが、本発明の適用に際してこれに限定する趣旨ではなく、複数の孔を形成してもよい。その一例として、対向基板２０に２つ、素子基板１０に１つの孔が形成された液晶表示装置３を図１４および図１５に示す。図１４は、液晶表示装置３の平面図であり、図１５は、図１４中のＣ−Ｃ線における断面図である。これらの図に示すように、液晶表示装置３は、表示領域３２の中央部に横に長い楕円環状のシール剤３６を備えており、その内側の領域に２つの孔３０が形成されている。この２つの孔３０は、対向基板２０にのみあけられており、素子基板１０にはこれらを含むような大きな孔があけられている。これらの点を除くと、液晶表示装置３の構造は、液晶表示装置１，２と同様である。

２つの孔３０を有する液晶表示装置３は、例えば図１６のように用いることができる。すなわち、孔３０のそれぞれに、回転可能な針３１を取り付けるとともに、表示領域３２においては、各針３１に対応する温度目盛および燃料目盛を表示させる。このような液晶表示装置３は、温度計と燃料計とを兼ね備えた計器として機能する。針３１は、外部回転機構（不図示）に接続されており、液晶表示装置３が搭載された自動車等のコンディションに応じた角度に回転する。

この液晶表示装置３は、２つの針３１にそれぞれ対応した孔３０があいているので、針３１の間から対向基板２０の孔が視認されず、高品位なデザインを実現することができる。

（変形例３）
上記各実施形態においては、１次ブレイクおよび２次ブレイクの後に穿孔を行うが、穿孔は、エッチング工程の後であれば任意のタイミングで行うことができる。

（変形例４）
上記各実施形態においては、孔３０を形成する位置、およびブレイク位置の両方に凹部１４，２４を形成してエッチングを行うが、これに代えて、孔３０を形成する位置にのみ凹部１４，２４を形成してエッチングを行ってもよい。本変形例を適用する場合の工程は、凹部１４，２４の形成およびエッチング工程の後に穿孔を行い、その後スクライブ、１次ブレイク、液晶注入、封止、２次ブレイク、実装の順に実施される。上記スクライブ以降の工程は、公知の液晶表示装置の製造方法に含まれる工程である。本変形例は、矩形の外形を有する液晶表示装置に孔をあける場合等に好適に適用できる。

また、スクライブ位置にのみ凹部１４，２４を形成してエッチングを行ってもよい。この場合の工程は、上記第１の実施形態の工程から穿孔工程（工程Ｐ３７）を除いたものとなる。

（変形例５）
上記各実施形態のエッチング工程は、複合基板１００が静止しエッチング液９９が流動する構成であるが、これに代えて、静止したエッチング液９９中で複合基板１００を移動させる構成としてもよい。このような構成によっても、複合基板１００とエッチング液９９とが複合基板１００の面に平行な速度成分を有して相対的に移動するので、上記各実施形態と同様の効果を奏する。

（変形例６）
上記実施形態および各変形例は、ＴＦＴをスイッチング素子とするアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置に関するものであるが、これに代えて、ＴＦＤ（Thin Film Diode）をスイッチング素子とするもの、パッシブマトリクス駆動方式のもの、液晶モードがＴＮ（Twisted Nematic）モードのもの、またはＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードのもの等のいずれにも適用することができる。この他にも、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、およびＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等のガラス基板を有する種々の電気光学装置に適用することが可能である。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の平面図。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の断面図。 図１に示す液晶表示装置のスピードメータへの適用例を示す平面図。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の画素における断面図。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の画素おける各種素子、配線等の等価回路を示した模式図。 本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造工程を示す図。 複合基板の平面図。 （ａ）から（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造工程を説明するための断面図。 化学加工装置の断面図。 エッチング液の流れを説明するための複合基板の断面図。 本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造工程を示す図。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造工程を説明するための断面図。 本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造工程を説明するための断面図。 本発明の変形例に係る液晶表示装置の平面図。 本発明の変形例に係る液晶表示装置の断面図。 図１４に示す液晶表示装置の温度計および燃料計への適用例を示す平面図。

符号の説明

１，２…「電気光学装置」としての液晶表示装置、１０…素子基板、１１…「第１のガラス基板」としてのガラス基板、１３…「第１の面」としての背面側表面、１４，１４１，１４２…「第１の凹部」としての凹部、２０…対向基板、２１…「第２のガラス基板」としてのガラス基板、２３…「第２の面」としての観察側表面、２４，２４１，２４２…「第２の凹部」としての凹部、３０…孔、３５，３６…シール剤、９０…化学加工装置、９９…エッチング液、１００…複合基板。

Claims (14)

1. ガラス基板の表面に凹部を形成する工程と、
   前記ガラス基板をエッチング液に浸漬させて、前記ガラス基板の前記凹部が設けられた領域をａの深さエッチングするとともに、前記ガラス基板の前記凹部が設けられていない領域をｂの深さエッチングするエッチング工程と、
   を有し、
   前記ａおよび前記ｂは、関係式ａ＞ｂを満たすことを特徴とするガラス基板の加工方法。
2. 請求項１に記載のガラス基板の加工方法であって、
   前記ｂの深さエッチングされる領域は、前記凹部から前記ａ以上の距離離れた領域であることを特徴とするガラス基板の加工方法。
3. 請求項１または２に記載のガラス基板の加工方法であって、
   前記エッチング工程の後に、前記ガラス基板の前記凹部に対応する位置に外力を印加して前記ガラス基板に孔をあける工程を有することを特徴とするガラス基板の加工方法。
4. 請求項１または２に記載のガラス基板の加工方法であって、
   前記エッチング工程の後に、前記ガラス基板の前記凹部に対応する位置に外力を印加して前記ガラス基板を分割する工程を有することを特徴とするガラス基板の加工方法。
5. 請求項１または２に記載のガラス基板の加工方法であって、
   前記凹部の深さと前記ａの深さとの和は、前記ガラス基板の厚さと同じか又は当該厚さより大きく、
   前記ｂの深さは、前記ガラス基板の厚さより小さいことを特徴とするガラス基板の加工方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のガラス基板の加工方法であって、
   前記エッチング液は、前記表面に平行な速度成分を有して前記ガラス基板に対し相対的に移動していることを特徴とするガラス基板の加工方法。
7. 第１のガラス基板および第２のガラス基板を互いに対向した状態に貼り合わせる工程と、
   前記第１のガラス基板の、前記第２のガラス基板と対向していない第１の面に第１の凹部を形成する工程と、
   前記第２のガラス基板の、前記第１のガラス基板と対向していない第２の面に第２の凹部を形成する工程と、
   前記第１のガラス基板および前記第２のガラス基板をエッチング液に浸漬させて、前記第１のガラス基板の前記第１の凹部が設けられた領域をａの深さエッチングするとともに、前記第１のガラス基板の前記第１の凹部が設けられていない領域をｂの深さエッチングし、前記第２のガラス基板の前記第２の凹部が設けられた領域をｃの深さエッチングするとともに、前記第２のガラス基板の前記第２の凹部が設けられていない領域をｄの深さエッチングするエッチング工程と、
   を有し、
   前記ａ、前記ｂ、前記ｃおよび前記ｄは、関係式ａ＞ｂおよび関係式ｃ＞ｄを満たすことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
8. 請求項７に記載の電気光学装置の製造方法であって、
   前記ｂの深さエッチングされる領域は、前記第１の凹部から前記ａ以上の距離離れた領域であり、前記ｄの深さエッチングされる領域は、前記第２の凹部から前記ｃ以上の距離離れた領域であることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
9. 請求項７または８に記載の電気光学装置の製造方法であって、
   前記エッチング工程の後に、前記第１のガラス基板の前記第１の凹部に対応する位置、および前記第２のガラス基板の前記第２の凹部に対応する位置に外力を印加して、前記第１のガラス基板および前記第２のガラス基板に孔をあける工程を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
10. 請求項７または８に記載の電気光学装置の製造方法であって、
    前記エッチング工程の後に、前記第１のガラス基板の前記第１の凹部に対応する位置、および前記第２のガラス基板の前記第２の凹部に対応する位置に外力を印加して、前記第１のガラス基板および前記第２のガラス基板を分割する工程を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
11. 請求項７または８に記載の電気光学装置の製造方法であって、
    前記第１の凹部の深さと前記ａの深さとの和は、前記第１のガラス基板の厚さと同じか又は当該厚さより大きく、
    前記ｂの深さは、前記第１のガラス基板の厚さより小さく、
    前記第２の凹部の深さと前記ｃの深さとの和は、前記第２のガラス基板の厚さと同じか又は当該厚さより大きく、
    前記ｄの深さは、前記第２のガラス基板の厚さより小さいことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
12. 請求項１１に記載の電気光学装置の製造方法であって、
    前記第１の凹部を形成する工程および前記第２の凹部を形成する工程は、前記第１の凹部および前記第２の凹部を、前記電気光学装置の外形を規定する位置から所定の距離だけ外側に離れた位置に形成する工程を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
13. 請求項７から１２のいずれか一項に記載の電気光学装置の製造方法であって、
    前記第２の凹部を形成する工程は、前記第２の凹部を、前記第２の面のうち、前記第１の面の前記第１の凹部の形成された位置における法線と交差する位置に形成する工程を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
14. 請求項７から１３のいずれか一項に記載の電気光学装置の製造方法であって、
    前記エッチング液は、前記第１の面および前記第２の面に平行な速度成分を有して前記第１のガラス基板および前記第２のガラス基板に対し相対的に移動していることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
    

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