JP2009103855A - 積層構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業性と信頼性の向上が図れる積層構造体の製造方法を提供すること。
【解決手段】可撓性基板の積層構造体の製造方法において、表面と裏面を有し少なくとも裏面に引き出し電極１６が形成された他方の基板１２と、表面と裏面を有する一方の基板１１とを裏面同士を対向させて積層し接着する工程と、一方の基板１１の引き出し電極１６と対向しない部分に表面から裏面に達する所定幅の溝１３を複数形成する工程と、一方の基板の複数の溝１３に渡り表面と裏面の中間位置まで達するハーフカット線１４を形成する工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、プラスチックなど可撓性のある複数の基板を積層した積層構造体の製造方法に関し、さらに詳しくは対向しあう基板面に電極を有し、この電極と外部回路との接続をとるための引き出し電極が一方の基板の凹部から露出した積層構造体の基板加工法に関する。

プラスチック液晶表示素子のように可撓性のある基板を積層した装置は、軽量で薄く割れにくい上、曲げられる、平面形状の自由度が高い、という特徴があり、様々な応用製品が提案されるようになった。例えば、エレクトロルミネッセンスを使った照明装置、太陽電池、プラスチック液晶表示素子、電気泳動型表示素子、抵抗膜方式のタッチパネルなどが実用化されており、最近ではプラスチック基板上にトランジスタを配置したアクティブマトリクス型の液晶表示素子や有機ＬＥＤ表示素子も発表されている。

これらの装置は、二枚の基板が対向する面内に複数の電極が形成され、この電極に外部回路から駆動信号を供給しなけらばならないことが共通している。そこで一方の基板から他方の基板を延出させ、この延出部に外部回路との接続用の電極（以下引き出し電極と称する）を形成していた。この様子を液晶表示素子を例にして図６を用いて説明する。

図６は従来からある液晶表示素子（従来例１）の斜視図（ａ）とその断面図（ｂ）である。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。縮尺は適宜変更している。

図６（ａ）において、一方の基板６１から延出した他方の基板６２の延出部の表面には、引き出し電極６３が形成され、薄く柔軟性のある回路基板６４（以下ＦＰＣと称する）が接着されている。表示領域では、下側から下側の偏光板６９、他方の基板６２、一方の基板６１、上側の偏光板６５が積層している。

図６（ｂ）によりさらに詳しく部材の積層状態を説明する。延出部においてＦＰＣ６４と他方の基板６２は異方性導電シート６８で接着している。この異方性導電シート６８（ＡＣＦ（アニソトロピック・コンダクティブ・フィルム）とも呼ばれる）は接着剤中に導電粒子を混錬し、シート面と垂直な方向の電気的接続がとれるようにしたものである。この異方性導電シート６８によりＦＰＣ６４の下面に形成された配線（図示せず）と引き出し電極６３（図示せず）が接続する。図の左側では、下側の偏光板６９、他方の基板６２、一方の基板６１、上側の偏光板６５が積層している。この積層部が平面的には表示領域であり、表示領域の周辺にはシール６６が形成されている。一方と他方の基板６１、６２とシール６６からなる空間には液晶６７が充填されている。

ここで工程の進行にともなって製品の様態が変化するのにあたり製品の呼び方を整理するため、マザー基板と液晶表示素子という用語についてその指し示す範囲を定義しておく。各々の液晶表示素子に対応する複数の区画を有する一方と他方の基板をそれぞれ一方と他方のマザー基板と称し、さらに一方と他方のマザー基板を貼り合わせた基板もマザー基板と称する。重ね合わせが済んだマザー基板を切断し単個に分離した構成物から、この構成物に液晶を注入し偏光板や外部回路を実装した完成体までを液晶表示素子と総称する。つまり概観的には単個に分離する前をマザー基板と称し、分離後のそれぞれの製品を液晶表示素子と呼ぶことにした。

図６に戻り、プラスチック基板を使った液晶表示素子の製造上の問題の一つを説明する。それは引き出し電極を覆っている一方の基板の基板片の除去方法である。ガラス基板を使った液晶表示素子の一般的な製造工程であれば、マザー基板から分離した直後、表示部と延出部の境界線（実際にはシールの外側、以下けがき線と称する）で一方のガラス基板をけがき（キズを入れ）、一方の基板を割り取り、延出部を形成することができる。これに対しプラスチック基板は柔軟性があるので電極取り出し部を覆う一方の基板を割り取ることができない。この対応策として、マザー基板上の各液晶表示素子領域の電極取り出し部に対向して予め開口を形成しておく方法（以後プレカット法と称する）と、けがき線に相当する位置に基板厚以下の切り込み溝を入れ延出部と対向する一方の基板をちぎり取る方法（以後ハーフカット法と呼ぶ）とが代表的である。

プレカット法を、これまでに使った用語で言い換えると、「一方のマザー基板に対し予め延出部と対向する領域に開口を設けておき、一方と他方のマザー基板を重ね合わせた時点で他方の基板の延出部を露出させておく」、というようになる（例えば文献１。文献１はプレカット法において開口サイズと外形線との関係を規定している。）しかしながらプレカット法は、シール焼成など途中の工程で加わる熱や圧力により開口部に向かって歪みが集中したため、開口部周辺の平面性が確保できていなかった。

ハーフカット法にも様々な様態があり、例えば平面性や作業性を兼ね備えたものとして予めマザー基板にハーフカット線を切り込んでおくというものがある（文献２）。これは、ハーフカットされた切り込み面同士が加熱・加圧時に押し合うようにして釣り合うのでプレカット法に比べ平面性が確保しやすい。

これまでのプレカット法もハーフカット法も電極取り出し部として延出部をもつ液晶表示素子の製造方法として扱われてきた。しかしながら外形形状の自由度の大きいプラスチックなど可撓性を有する基板からなる液晶表示素子では、デザイン上の理由などで引き出し電極部が延出しない構造が提案されるようになった。

この平面構造をもつ液晶表示素子を図７で説明する。図７は従来例２の液晶表示素子の断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。

図７（ｂ）において、一方の基板７２に凹部７９（切り欠き）があり、この凹部７９から他方の基板７６が露出する。この露出部の表面に取り出し電極が形成されているので、この凹部７９から露出した他方の基板７６の表面にＦＰＣ７７を貼り付けてある。なお（ｂ）では偏光板は図示していない。

図７（ａ）によりさらに詳しく部材の積層状態を説明する。（ａ）は（ｂ）のＡ−Ｂ断面を示している。（ａ）において、凹部７９では、引き出し電極（図示せず）とＦＰＣ７７の下面の配線電極（図示せず）が異方性導電シート７８を介して電気的に接続している。また一方と他方の基板７２、７６とシール７５から形成される空間に液晶７３が充填されている。液晶７３が充填されている領域が平面的には表示部となる。この表示部の上下には偏光板７１、７４が貼り付けられている。

前述のプレカット法は図７の凹部７９を形成するのにも適用できるが、前述のように平面性が劣化してしまうという課題がある。前述のハーフカット法は電極取り出し部が延出部である液晶表示素子に限定されるので、この構造の液晶表示装置には使えない。

そこで我々は、図７のような構造を実現するため、一方のマザー基板に対し凹部に沿うようにコの字形状をしたスリットを予め形成しておく方法（文献３）や、引き出し電極と平面的に交差する一方の基板の凹部の辺をハーフカットし、引き出し電極と平面的に交差
しない一方の基板の凹部の辺をフルカットする方法（文献４）を提案した。

文献４の方法（従来例３）を図８で説明する。図８は従来例３の液晶表示素子の凹部（電極引き出し部）周りの斜視図である。図７と同じ部材は同じ番号で示している。なお偏光板は図示していない。（ａ）は、初期状態として液晶表示素子がマザー基板から単個に分離された直後の情況を示している。（ｂ）は一方の基板７２に対する切り込み情況を示している。フルカットの切り込み溝８１（以後フルカット線と称する）は手前側の外形辺と直交するように入れられる。ハーフカットの切り込み溝８２（以後ハーフカット線と称する）は、この外形辺と平行に入れられる。なお取り出し電極は手前側の外形辺と直交するように形成されているので、フルカット線８１と引き出し電極が交差しないからフルカット線８１が多少他方の基板７６に達しても問題は生じない。（ｃ）は、最終的に凹部から引き出し電極を露出させた状態を示している。ハーフカット線８２に沿って引きちぎるようにしてフルカット線８１とハーフカット線８２で囲まれた領域の一方の基板の基板片を取り去る。

切り込み溝８１、８２は予めマザー基板に形成しておいても良い。切り込み溝８１、８２に相当するコの字の線分（フルカットの切り込み）を予めマザー基板に形成しておくと文献３の方法となる。
特開平３−３３８２５号公報 特開昭６０−３５７１３号公報 特願２００７−６７６７８号（未公開） 特願２００７−６７６７９号（未公開）

文献３の方法は予め凹部に沿ってスリットを入れておくため、マザー基板から単個に分離したとたん基板片が離脱し引き出し電極が露出してしまう。このため液晶注入や偏光板貼付けなど単個分離工程以降の工程で引き出し電極部が汚染される危険が高い。これに対し製造工程の最終段階でハーフカットするようにした文献４の方法は、単個に分離してからＦＰＣ貼付けの直前まで引き出し電極を隠しておけるので電極の汚染対策としては好ましい。しかし一方と他方の基板７２、７６はそれぞれ１００μｍ程度の厚さしかないため、ピンセット等を使って引き出し電極を覆っている基板片を除去する工程の作業性の悪さが指摘されていた。さらに切り込み溝８１と８２の端部を正確に一致させることも難しく、切り込み溝８１、８２同士の交差や切り残しが生じた。この交差や切り残しは、基板端面に施さなくてはならない防湿処理等の障害となるので信頼性を劣化させる原因となる。

以上、プラスチック液晶表示素子を例として課題を述べたが、可撓性を有する基板を積層し、対向面に駆動電極がある積層構造体は作業性と信頼性において共通の課題となっている。

本発明は、上記従来技術の有する問題に鑑みてなされたものであり、作業性と信頼性の向上が図れる積層構造体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、可撓性基板の積層構造体の製造方法において、表面と裏面を有し少なくとも裏面に引き出し電極が形成された第１の可撓性基板と、表面と裏面を有する第２の可撓性基板とを裏面同士を対向させて積層し接着する工程と、第２の可撓性基板の引き出し電極と対向しない部分に表面から裏面に達する所定幅の溝を複数形成する工程と、第２の可撓性基板の複数の溝に渡り表面と裏面の中間位置まで達する切込みを形成する工程と、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、第２の可撓性基板に所定幅の溝を複数形成し、この複数の溝に渡り表面と裏面の中間位置まで達する切込みを形成することにより、切込み部で引きちぎる際に溝を使って一方の基板をつまめるので作業性が向上する。また、切込み部を、溝の内側の辺と交差させ、溝の外側の辺とは交差させないようにすることにより、切込みの切り過ぎや切り残しがなくなる。このためハ切込み部の位置出し精度が軽減されるから作業性が向上し、さらに切り過ぎや切り残しがないため切断面の保護が容易になり信頼性も向上する。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。

（実施形態１）
図１から図３を用いて本発明の第１の実施形態を説明する。実施形態１の積層構造体は液晶表示素子であり、図１は単個に分離した直後から、引き出し電極を覆っていた基板片を除去するところまでの代表的な工程における凹部周りの斜視図である。図２は要部断面図、図３は工程図である。

図１（ａ）に示されるように、一方の基板１１と他方の基板１２は同じ形で積層し接着されている。一方の基板１１と他方の基板１２は、厚さが０．１ｍｍのポリカーボネートフィルムからなり、対向し合う面にはＩＴＯからなる電極（図示せず）が形成され、その間隙に液晶が挟み込まれている（図示せず）。

図１（ｂ）に示されるようにまず一方の基板１１にＵ字型の切り込み溝１３をいれる。切り込み溝１３は２カ所あり、切り込み量は他方の基板１２まで達している。切り込みにはＵ字型のトムソン刃を使用する。切り込んだ後、Ｕ字型の切断片は重力（液晶表示素子を立てる）などで除去しておく。

次に図１（ｃ）に示されるように２つのＵ字型溝の頂点を結ぶように切込み（以下、ハーフカットという）線１４を入れる。ハーフカット線１４の切り込み予定位置は、位置公差を考慮して頂点よりも外側（図では手前側）に寄せておく。ハーフカット線１４の予定の長さは概ね２つのＵ字型溝の頂点間距離とする。このことで、ハーフカット線１４とＵ字型溝の内側の辺が確実に交差する。ハーフカット線１４の深さは一方の基板１１厚み（０．１ｍｍ）の６０から８０％程度で、ナイフで切り込む。最後に引き出し電極を覆っている一方の基板片１５の角部をピンセットでつまみ、基板片１５ちぎり取ってしまう。

図１（ｄ）に最終的な状況を示した。一方の基板１１に形成された凹部から露出した他方の基板１２の表面には引き出し電極１６が形成されている。（ｄ）と（ｂ）、（ｃ）を比べると、Ｕ字型の切り込み溝１３は引き出し電極１６と交差せず、ハーフカット線１４は引き出し電極１６と直交していることが分かる。

図２によりさらに詳しく実施形態１の部材の積層状態を説明する。図１では一方と他方の基板１１，１２と引き出し電極１６のみの構成要素で説明したが、図２では完成状態として他の部材も備えており、凹部と表示部が含まれるように断面を描いた。回路基板２７から上方に向かって下側の偏光板２６、他方の基板１２、液晶２３、一方の基板１１、上側の偏光板２１が積層している。凹部２８においてＦＰＣ２４と他方の基板１２が異方性導電シート２５で接着している。このＦＰＣ２４は回路基板２７とも異方性導電シート２５を介して接続しており、回路基板２７から引き出し電極（図示せず）に駆動信号を伝達している。一方と他方の基板１１、１２とシール２２からなる空間は液晶２３が充填され
ており、この領域が平面的には表示部となる。なお下側の偏光板２６は他方の基板１２と同じ形状をしており、凹部２８における他方の基板１２を補強している。

図３においてマザー基板から液晶表示素子を完成させるまでの工程を説明する。まず一方と他方のマザー基板に対し、電極パターン形成、配向膜塗布、ラビングからなる前工程を施しておく。次に一方のマザー基板に対しスペーサ散布を行い、他方のマザー基板に対しシール印刷を行う。次に一方と他方のマザー基板を貼り合わせ、加圧焼成によりシールを硬化させる。次にマザー基板から単個の液晶表示素子を分離する。次に真空注入法で液晶を液晶表示素子に注入する。次に曲線部等の外形を加工する。次に凹部の左右にＵ字の切り込み溝を入れ、Ｕ字溝を形成する。次にハーフカット線を切り込む。次に基板片を除去し凹部を形成する。次に引き出し電極とＦＰＣの配線が接続するようにＦＰＣを貼付け、ＦＰＣ端部および基板端部に防湿樹脂を塗布する。最後に偏光板を貼り付ける。

なおＵ字型の切り込み溝またはハーフカット線はマザー基板に対し予め形成しておいても良い。またハーフカット線を形成してからＵ字型の切り込み溝を形成しても良い。いずれの場合でも、Ｕ字型切り込み溝とハーフカット線との公差は緩いものとなり作業性、信頼性の向上につながる。またＵ字形切り込み溝もハーフカットで形成してもよい。この場合、Ｕ字形切り込み溝がフルカットである場合に比べて基板片除去に対する作業性は低下するが他の効果は同様である。

（実施形態２）
図４と図５を用いて本発明の第２の実施形態を説明する。実施形態２は液晶表示素子であり、平面的にみて一方の基板の凹部の内側に他方の基板の凹部がある。図４は主要工程における凹部周りの斜視図であり、図５は要部断面図である。

図４（ａ）に示されるように、一方の基板４１と他方の基板４２は同じ形で積層している。一方の基板４１と他方の基板４２には凹部４３がある。その他は実施形態１と同様である。この液晶表示素子に対して点線で示したＵ字型の切り込み溝４４をいれる。この切り込み溝の切り込み量は他方の基板４２まで達している。切り込みにはＵ字型のトムソン刃を使用する。切り込んだ後、Ｕ字型の切断片は重力（液晶表示素子を立てる）などで除去しておく。

次に図４（ｂ）に示されるように２つのＵ字型溝の頂点を結ぶようにハーフカット線４５を入れる。ハーフカット線４５の切り込み予定位置と長さ、および一方の基板の除去方法は実施形態１と同様である。

図４（ｃ）にあるように、一方の基板４１の凹部から露出した他方の基板４２の表面には引き出し電極４６が形成されている。最終的に他方の基板４２は凹部４３を有する形状となる。

図５によりさらに詳しく実施形態２の部材の積層状態を説明する。図４では一方と他方の基板４１、４２と引き出し電極のみの構成要素で説明したが、図５では完成体として他の部材も備えた状態で凹部と表示部が含まれるように断面を描いた。回路基板５７から上方に向かって下側の偏光板５６、他方の基板４２、液晶５３、一方の基板４１、上側の偏光板５１が積層している。一方の基板４１の凹部５８においてＦＰＣ５４と他方の基板４２が異方性導電シート５５で接着している。このＦＰＣ５４は回路基板５７とも異方性導電シート５５を介して接続しており、回路基板５７から引き出し電極（図示せず）に駆動信号を伝達している。一方と他方の基板４１、４２とシール５２からなる空間は液晶が充填されており、この領域が平面的には表示部となる。なお下側の偏光板５６は他方の基板４２と同じ形状をしており、凹部５８における他方の基板４２を補強している。なお図中
、他方の基板４２、下側の偏光板５６、回路基板５７の最大外形を点線で示した。

実施形態１との主たる違いは、ＦＰＣ５４が他方の基板４２の凹部５９を通っていることである。この結果、実施形態２は、平面的にＦＰＣ５４が液晶表示素子の外形からはみ出さないので、液晶表示素子を保持するケースの形状が簡単にできるという特徴がある。

なお本発明の方法はマザー基板から単個の素子を分離する間に存在する中間的な工程で適用することも可能である。マザー基板上には複数の素子領域が行列状に配列されていることが多く、先ずマザー基板から素子領域を一列分だけ分離するがある。この基板は一辺が直交する他辺に対して著しく長い長方形をしているので短冊と呼ばれることがある。この短冊の一辺に各素子領域の液晶注入孔を配置し、この一辺を液晶槽に浸すことで複数の素子領域に一気に液晶注入を行っている。同様に外部回路との接続領域となる液晶表示素子の凹部も短冊の一辺に配置しておけば、短冊状態で各表示素子領域の凹部となる領域を一気に形成できる。基板片はその直後からＦＰＣ実装までの間に除去する。

実施形態として液晶表示素子で説明してきたが、凹部を形成し引き出し電極を露出させる本発明の方法は他の積層構造体も有効である。なお高分子分散型液晶を使った液晶表示素子、エレクトロルミネッセンスを使った照明装置、太陽電池、電気泳動型の表示素子、抵抗膜方式のタッチパネルは偏光板を必要としない。複屈折を使う液晶表示素子や有機ＬＥＤ表示素子は基板に位相差板を積層することがある。

また、上述した実施形態ではＵ字型の切り込み溝が２本の場合を示しているが、３本以上形成してもよい。

本発明の実施形態１の凹部回りの斜視図である。 本発明の実施形態１の要部断面図である。 本発明の実施形態１の工程図である。 本発明の実施形態２の凹部回りの斜視図である。 本発明の実施形態２の要部断面図である。 従来例１の液晶表示素子を示す図である。 従来例２の液晶表示素子を示す図である。 従来例３の凹部回りの斜視図である。

符号の説明

１１、４１、６１、７２ 一方の基板（第２の可撓性基板）
１２、４２、６２、７６ 他方の基板（第１の可撓性基板）
１３、４４ Ｕ字型の切り込み溝
１４、４５、８２ ハーフカット線（切込み）
１５ 基板片
１６、４６、６３、８３ 引き出し電極
２１、５１、６５、７１ 上側の偏光板
２２、５２、６６、７５ シール
２３、５３、６７、７３ 液晶
２４、５４、６４、７７ ＦＰＣ
２５、５５、６８、７８ 異方性導電シート
２６、５６、６９、７４ 下側の偏光板
２７、５７ 回路基板
２８、５８、７９ 一方の基板の凹部
４３，５９ 他方の基板の凹部
８１ フルカット線

Claims (1)

1. 可撓性基板の積層構造体の製造方法において、
   表面と裏面を有し少なくとも前記裏面に引き出し電極が形成された第１の可撓性基板と、表面と裏面を有する第２の可撓性基板とを前記裏面同士を対向させて積層し接着する工程と、
   前記第２の可撓性基板の前記引き出し電極と対向しない部分に表面から裏面に達する所定幅の溝を複数形成する工程と、
   前記第２の可撓性基板の前記複数の溝に渡り表面と裏面の中間位置まで達する切込みを形成する工程と、を有することを特徴とする積層構造体の製造方法。

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