JP2010127954A - 電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】母基板から電気光学素子を多面取りして形成する際に、ガラス基板薄肉化のエッチング処理時に、電気光学素子が損傷を受けるのを防止する。
【解決手段】本発明の電気光学装置の製造方法は、母基板１の複数の電気光学装置形成領域Ａに、電気光学装置を構成する構成要素を形成する工程と、母基板１の内面周縁部に互いに離間して配置された複数の壁部３を形成する工程と、構成要素および壁部３を間に挟んで一対の母基板を貼り合わせて母基板貼合体を作成する工程と、母基板貼合体の端辺から樹脂を充填し、母基板貼合体の壁部よりも外側の領域を覆うとともに隣り合う壁部間の間隙から壁部よりも内側まで入り込むように樹脂層を形成する工程と、母基板貼合体をエッチング処理して一対の基板の各々を薄肉化する工程と、薄肉化された母基板貼合体から電気光学装置を各々に分離する工程と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば液晶表示装置等の電気光学装置の製造方法に関する。

電気光学材料に電圧、電流等を印加して画像を表示する電気光学装置は、様々な分野で利用されている。電気光学材料として液晶を用いた液晶表示装置は、その表面に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）が形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタ（Color Filter, 以下、ＣＦと略記する）が形成されたＣＦ基板とを対向配置し、これら基板間にシール材を配設し、その内側に液晶層を封止して構成される。このような液晶表示装置の製造には、表示装置複数個分の大面積を有する母基板からの多面取りが採用されている。一対の母基板を用意し、それぞれの母基板に表示装置複数個分のＴＦＴとＣＦとを形成して、ＴＦＴ母基板とＣＦ母基板とする。次いで、一方の母基板の液晶注入領域を囲むようにシール材を配設して複数個分の液晶セルを区画形成するとともに、母基板同士を貼り合わせて母基板貼合体とする。この母基板貼合体から各液晶表示装置を個々に分断して個々の液晶表示装置とする。

近年、液晶表示装置には、軽量化と薄型化とが要求されており、基板を薄くすることが求められている。このような要求に対して、上記多面取りの製法において、外部接続端子を囲むように樹脂製の保護壁を形成した後に、エッチングを行って母基板を薄型化した後、各セルに分断する方法が提案されている(例えば、特許文献１参照)。この方法によれば、エッチングを行う際に保護壁によって外部接続端子がエッチング液から保護されるため、外部接続端子の腐食を抑制することができる。
特開２００８−１３９５７４号公報

しかし、上記特許文献１に記載の方法では、外部接続端子はエッチング液から保護されるものの、他の領域、例えばシール材の内側の表示領域にはエッチング液が浸透する虞がある。そこで、一対の母基板の外周部を樹脂で封止し、母基板間の間隙にエッチング液が入らないようにした上でエッチング処理を行う方法が考えられている。一方、表示装置の薄型化に伴って、基板間距離が３〜６μｍ程度の小さなものとなり、それを保持することが困難になっている。その理由は、一般的にエッチング前の母基板の厚みは例えば０．５ｍｍ程度と基板間距離に対してはるかに大きく、また、基板の反りや表面のうねりがあるためである。このように、基板間距離を一定に保持できないと、母基板の外周部に樹脂を充填する際にムラが生じ、その結果、樹脂の充填が薄い箇所からエッチング液が浸入し、表示装置の製造歩留まりが悪くなるという問題があった。

また、基板間距離を保持するためのギャップ材を含有した樹脂を基板周縁部に塗布する方法も考えられるが、塗布時間が長くかかる、塗布レベルのバラツキ等により局所的に基板間距離が不均一になる、等の問題があり、有効な方法ではない。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、薄肉化された基板を有する電気光学装置を高い歩留まりで製造する方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の電気光学装置の製造方法は、一対の基板が対向配置されてなる電気光学装置を一対の母基板から製造する電気光学装置の製造方法であって、前記一対の母基板のうち少なくとも一方の母基板の電気光学装置形成領域に、電気光学装置を構成する構成要素を形成する工程と、少なくとも一方の母基板の周縁部に、互いに離間して配置され、前記電気光学装置形成領域を囲む複数の壁部を形成する工程と、前記構成要素および前記壁部を間に挟んで前記一対の母基板を貼り合わせることにより母基板貼合体を作成する工程と、前記母基板貼合体の端辺から樹脂を充填し、前記壁部よりも外側の領域を覆うとともに隣り合う前記壁部間の間隙から前記壁部よりも内側まで入り込むように樹脂層を形成する工程と、前記母基板貼合体をエッチング処理して前記一対の母基板の各々を薄肉化する工程と、を有することを特徴とする。

本発明の構成によれば、少なくとも一方の母基板に設けた壁部が基板間距離を保持するスペーサとして機能するので、壁部によって基板間距離を一定に保持でき、一対の母基板間の間隙に樹脂を均一に充填することができる。
また、壁部を連続した一体のものとするのではなく、複数個に分割した壁部を離間して配置することで、一対の母基板間に任意の位置から樹脂を順次充填していく際に樹脂を充填していない位置にある壁部の間隙から母基板間の空気が抜け易く、樹脂が壁部の内側に達するまで均一に充填することができる。このようにして、複数個の壁部を樹脂で覆うようにして一体の保護壁とすることで、一対の母基板中の電気光学装置を包囲して保護することができる。これにより、エッチング工程で電気光学装置がエッチング液による侵食を受けることが抑えられ、製造歩留まりが向上する。

本発明において、前記電気光学装置は、前記一対の基板間に電気光学材料が封入されてなり、前記基板貼合体を作成する工程において、前記電気光学装置の電気光学材料封入領域をそれぞれ囲むように、少なくとも一方の母基板の内面に封止材を配設し、前記封止材を間に挟んで前記一対の母基板を貼り合わせることが望ましい。

この構成によれば、電気光学材料を封入するための封止材を用いて一対の母基板を貼り合わせることができるため、母基板の貼り合わせのための接着剤等を別途用意する必要がない。

本発明においては、前記構成要素を形成する工程において、前記複数の壁部をフォトリソグラフィー法によって形成することにより、前記構成要素を形成する工程が前記複数の壁部を形成する工程を兼ねることが好ましい。

フォトリソグラフィー法を用いると、複数個の壁部を高精度で一括形成できるので、薄型、軽量の電気光学装置の製造に好適である。また、電気光学装置のＴＦＴ、ＣＦ、樹脂スペーサ等を形成する工程中で壁部を形成すれば、製造工程を増加させることなく、フォトマスクの変更だけで本発明の製造方法を実施することができ、製造コストが増大することがない。

本発明においては、前記一対の母基板がともに矩形であり、前記矩形の長辺の長さａと短辺との長さｂとの比ａ：ｂと、前記長辺に沿って形成された各前記壁部間の距離の合計値ｍと前記短辺に沿って形成された各前記壁部間の距離の合計値ｎとの比ｍ：ｎとが、ａ：ｂ＝ｍ±２０％：ｎ±２０％であることが好ましい。

このように設定することで、母基板貼合体の端辺に樹脂を充填する際に、母基板貼合体の間の空気が各壁部の間隙から均等に抜け易くなる。よって、壁部と樹脂とによって形成された一体の保護壁に封止不良が発生し難く、耐エッチング性の高いものとなる。

また、本発明の製造方法においては、前記壁部が前記樹脂と同一種類の樹脂からなることが好ましい。

この構成によれば、壁部と樹脂層との材料のなじみが良く、保護壁が強固なものとなり、耐エッチング性をより高めることができる。樹脂材料としてはアクリル系樹脂を用いることが望ましい。アクリル系樹脂はケミカルエッチング、特にガラス基板をエッチングする際に使用するフッ素系エッチング液に対する耐久性が高い。そのため、母基板間にエッチング液が浸入するのを防止でき、各電気光学装置がエッチング液による侵食を受けることが抑えられ、高い歩留まりで電気光学装置を製造することができる。

以下、本発明の実施形態について、電気光学装置の一例である液晶表示装置を例にとり、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明で用いる図では、各層や各部材を図面上で確認可能な程度の大きさとするため、これらの縮尺等を実際のものとは異なるように表している。

図１（ａ）〜図１（ｅ）は、本発明の一実施形態の液晶表示装置の製造方法の各工程を説明する工程断面図である。図２は、図１（ｂ）の工程におけるＴＦＴ母基板の平面図である。
図１（ａ）は、ＴＦＴ母基板１の端部の拡大断面図である。ＴＦＴ母基板１は、各種の表示装置に広く用いられるガラスからなり、その初期厚さは０．５ｍｍ程度で、液晶表示装置の複数個分の面積を有する。ＴＦＴ母基板１の中央部は、複数個の液晶表示装置がセル単位で形成される液晶表示装置形成領域Ａとなっており、ＴＦＴ（図示せず）を構成する各種の導電層、絶縁層や各種配線（構成要素）を形成するとともに、液晶表示装置の基板間距離を保持するための樹脂スペーサ２を複数個、形成する。樹脂スペーサ２の高さは液晶表示装置の基板間距離に設定されており、例えば３〜６μｍ程度である。

また、樹脂スペーサ２の形成と同時に、液晶表示装置形成領域Ａを囲むＴＦＴ母基板１の周縁部Ｂに、樹脂スペーサ２と同じ高さを有する壁部３を複数個形成する。この樹脂スペーサ２と壁部３とは、ともにアクリル系樹脂から形成されている。これらは、いずれもＴＦＴ母基板１をディッピングして感光性のアクリル樹脂膜を形成した後に、フォトリソグラフィー法によってパターニングして形成する。壁部３の形状および個数は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、図２に示すように、直線状の壁部３の延在方向（長手方向）とＴＦＴ母基板１の長辺および短辺とが平行になるように断続的に形成する。また、壁部３の幅（短手方向の寸法）も特に限定されるものではないが、充分な機械的強度とエッチングに対する耐久性等を考慮して１ｍｍ程度が好適である。

隣り合う壁部３間の間隔は１０〜３０ｍｍとする。１０ｍｍ未満であると、後の工程で樹脂７の流動抵抗が大きくなり、壁部３の内側の領域に封止に充分な量の樹脂７を充填できなくなり、３０ｍｍを超えると、ＴＦＴ母基板１とＣＦ母基板５とが撓んで基板間距離を一定に保持できなくなるためである。

ただし、上記範囲内であっても、壁部間の間隔はＴＦＴ母基板１の形状によって適宜規定される。後述するように、壁部３の周囲を樹脂７で覆って一体の保護壁とする際に、この部分を空気抜き用の開口として利用するためである。一般にＴＦＴ母基板１は矩形であるが、この長辺の長さａと短辺との長さｂとの比の値ａ：ｂによって壁部３の配設間隔が規定される。ＴＦＴ母基板１の長辺に沿って配設された壁部３ａ間の間隔の合計値ｍと、短辺に沿って配設された壁部３ｂ間の距離の合計値ｎとの比ｍ：ｎが、ａ：ｂ＝ｍ：ｎとなるようにする。具体的には、例えば、図２に示したように、ＴＦＴ母基板１が矩形であり、その長辺の長さａと短辺の長さｂとの比ａ：ｂ＝５：４であり、長辺側のｐ個の壁部３ａと短辺側のｑ個の壁部３ｂとを、全て同形状、同サイズ、同間隔ｃで配設するには、ｃ×（ｐ−１）：ｃ×（ｑ−１）＝ｍ：ｎ＝５：４とするわけである。なお、母基板１の長辺の長さａ、短辺の長さｂ、長辺側に配設する壁部３ａの個数ｐ、短辺側に配設する壁部３ａの個数ｑは、空気抜き用の開口としての機能を損なわない範囲である、ａ：ｂ＝ｍ±２０％：ｎ±２０％とすると、壁部３ａの配設の自由度が増し、好ましい。

次に、図１（ｂ）および図２に示したように、ＴＦＴ母基板１にシール材４（封止材）を描画する。図２は、本工程終了後のＴＦＴ母基板１を平面視したものであり、図２中のＸ−Ｙ線断面が図１（ｂ）に相当する。シール材４は、液晶層を封止するとともに、ＴＦＴ母基板１とＣＦ母基板５とを貼り合わせるためのものであって、エポキシ樹脂等の接着剤からなる。シール材４は、液晶表示装置形成領域Ａ内において液晶層を区画する位置に枠状に描画される。この枠の一部には開口が残されており、これを液晶注入口４ａ…とする。シール材４の描画は、スクリーン印刷等の印刷手段の他、ディスペンサーによって行うこともできる。

上記とは別にＣＦ母基板５を用意する。ＣＦ母基板５はＴＦＴ母基板１と同素材、同サイズの母基板であり、液晶表示素子のカラー表示が可能なように各種の色材を有するカラーフィルタ、遮蔽層、各種配線（構成要素、いずれも図示せず）等が液晶表示装置形成領域Ａに形成されている。このＣＦ母基板５を、図１（ｃ）に示したように、ＴＦＴ母基板１と対向させて配置し、シール材４を接着剤としてＴＦＴ母基板１に貼り合わせて母基板貼合体６とする。

図１（ｄ）に示したように、母基板貼合体６の各辺の端部とその周縁部とに樹脂７を充填することで、各壁部３を樹脂７で繋ぎ合わせて一体の保護壁８として、全ての液晶表示装置形成領域Ａを含む空間を封止する。この樹脂７にも壁部３と同様、アクリル系樹脂を用いると、壁部３と樹脂７との材料のなじみが良く、保護壁が強固なものとなり、耐エッチング性をより高めることができる。さらに、アクリル系樹脂はケミカルエッチング、特にガラス基板をエッチングする際に使用するフッ素系エッチング液に対する耐久性が高いため、好適である。もしくは、シール材４と同様に、ケミカルエッチングに対する耐久性の高いエポキシ樹脂系の接着剤であっても、母基板貼合体６の端部を確実に封止できて好適である。樹脂７の充填にはモールドディスペンサー等を使用する。

樹脂７を充填する際に、ＴＦＴ母基板１とＣＦ母基板５との間の空間は隣り合う壁部３間の間隙によって外部空間と連通しており、この間隙から空間内の空気が排出されるので、一対の母基板１、５間の空気圧が高くなることなく、壁部３よりも内側の領域にも樹脂７が円滑に入り込む。なお、樹脂７を充填する際にはモールドディスペンサーを一対の母基板１、５の端面に沿って移動させるが、４辺の中での樹脂７を充填する順番は特に限定されない。このようにして、母基板貼合体６の全端面と内面側の全周縁部とに亙って充分な量の樹脂７を均一に充填することができる。よって、樹脂７と壁部３とからなる保護壁８で、素子形成領域Ａが完全に封止され、後のエッチング工程でエッチング液による侵食を受けることが抑制される。

このようにして、封止された母基板貼合体６の外表面をエッチング処理することで、図１（ｅ）に示したように、ＴＦＴ母基板１とＣＦ母基板５とを、当初の板厚の約半分程度の０．２ｍｍにまで薄肉化する。エッチング処理は、フッ酸を主成分としたエッチング液中に母基板貼合体６を浸漬するウエットエッチングが好適である。この処理において、母基板貼合体６の全端面とその周縁部とは保護壁８によって密封状態とされているために、エッチング液が母基板貼合体６の内部空間に浸入することがなく、液晶表示装置形成領域Ａが腐食を受けることがない。

最後に、所望の厚さになるまでエッチング処理を施した後に、エッチング処理された母基板貼合体１を洗浄、乾燥し、分断して各々の液晶表示素子とする。

以上、説明したように、本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、ＴＦＴ母基板１の周縁部に壁部３を配設することで、両母基板１、５の基板間距離を一定に保持できる。また、壁部３を複数個に分割して形成するとともに、これら壁部３間の間隔を母基板１，５の形状、寸法に合わせて規定することにより、母基板貼合体６の端部と周縁部とに充分な量の樹脂７を均一に充填して、一体化した保護壁８を構成することができる。この保護壁８により、両基板の薄肉化のためのエッチング処理の際に、エッチング液が液晶表示装置形成領域Ａに浸入するのを防止できる。よって、エッチング処理で液晶表示素子が損傷を受けることが抑えられ、製造歩留まりを向上できる。

また、本発明の製造方法においては、壁部３をフォトリソグラフィーでパターニングして形成するので、樹脂スペーサを形成する際のフォトリソグラフィー工程中で同時に行うことができる。よって、製造工程を増加させることなく、本発明の製造方法を実施でき、製造コストが増大することがない。なお、樹脂スペーサの他、例えばＣＦ母基板５側のカラーフィルタ、ＴＦＴ母基板１側の層間絶縁膜、平坦化膜等の他のフォトリソグラフィー工程中でも壁部３の形成を同時に行うことができる。

なお、本実施形態においては、壁部３をＴＦＴ母基板１に形成したが、壁部３の形成はこれに限定されるものではなく、ＣＦ母基板５に形成してもよい。あるいは、ＴＦＴ母基板１とＣＦ母基板５の双方の互いに異なる位置に形成しても良い。また、本実施形態においては、一対の母基板から複数の液晶表示装置を製造する方法を例示したが、一対の母基板から一つの液晶表示装置を製造する場合に適用することも可能である。この場合においても、シール材の内側の表示領域にはエッチング液が浸透する虞がないため、製造歩留まり良く製造することが可能となる。また、本発明の製造方法は、上述の実施形態で説明した液晶表示装置以外にも、有機ＥＬ装置、電気泳動装置等の電気光学装置にも適用可能である。

本発明の一実施形態の液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図である。 図１（ｂ）の工程におけるＴＦＴ母基板の概略平面図である。

符号の説明

１…ＴＦＴ母基板、３…壁部、４…シール材、５…ＣＦ母基板、６…母基板貼合体、７…樹脂、Ａ…液晶表示装置形成領域、Ｂ…周縁部。

Claims (5)

1. 一対の基板が対向配置されてなる電気光学装置を一対の母基板から製造する電気光学装置の製造方法であって、
   前記一対の母基板のうち少なくとも一方の母基板の電気光学装置形成領域に、電気光学装置を構成する構成要素を形成する工程と、
   少なくとも一方の母基板の周縁部に、互いに離間して配置され、前記電気光学装置形成領域を囲む複数の壁部を形成する工程と、
   前記構成要素および前記壁部を間に挟んで前記一対の母基板を貼り合わせることにより母基板貼合体を作成する工程と、
   前記母基板貼合体の端辺から樹脂を充填し、前記壁部よりも外側の領域を覆うとともに隣り合う前記壁部間の間隙から前記壁部よりも内側まで入り込むように樹脂層を形成する工程と、
   前記母基板貼合体をエッチング処理して前記一対の母基板の各々を薄肉化する工程と、を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
2. 前記電気光学装置は、前記一対の基板間に電気光学材料が封入されてなり、前記基板貼合体を作成する工程において、前記電気光学装置の電気光学材料封入領域をそれぞれ囲むように、少なくとも一方の母基板に封止材を配設し、前記封止材を間に挟んで前記一対の母基板を貼り合わせることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の製造方法。
3. 前記構成要素を形成する工程において、前記複数の壁部をフォトリソグラフィー法によって形成することにより、前記構成要素を形成する工程が前記複数の壁部を形成する工程を兼ねることを特徴とする請求項１または２記載の電気光学装置の製造方法。
4. 前記一対の母基板がともに矩形であり、前記矩形の長辺の長さａと短辺との長さｂとの比ａ：ｂと、前記長辺に沿って形成された各前記壁部間の距離の合計値ｍと前記短辺に沿って形成された各前記壁部間の距離の合計値ｎとの比ｍ：ｎとが、ａ：ｂ＝ｍ±２０％：ｎ±２０％であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 前記壁部が前記樹脂と同一種類の樹脂からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電気光学装置の製造方法。

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