JP5217976B2

JP5217976B2 - 液晶表示素子の製造方法

Info

Publication number: JP5217976B2
Application number: JP2008306975A
Authority: JP
Inventors: 毅沢津橋
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-12-02
Also published as: JP2010133992A

Description

本発明は、液晶表示素子の製造方法に関する。

近年、液晶表示素子は、より薄型化される傾向にあるが、液晶表示素子を薄型化するためには、その一対のガラス基板の厚さを薄くすることが必要である。

ところで、液晶表示素子は、一般にマルチ製法と呼ばれる製法で製造されている。このマルチ製法は、液晶表示素子複数個分の面積をもつ一対のガラス基板の各素子区画にそれぞれ表示用の透明電極および配向膜等を形成し、この一対のガラス基板を、一方のガラス基板にその各素子区画の液晶封入領域をそれぞれ囲んで印刷したシール材を介して接着して、複数個の液晶表示素子が並んだ素子集合体を組立て、この後、この素子集合体の両ガラス基板を素子区画ごとに分断して個々の液晶表示素子に分離する方法であり、分離された各液晶表示素子は、この後、前記シール材の一部にあらかじめ設けておいた液晶注入口から液晶を注入し、次いでこの液晶注入口を封止して完成される。しかし、このマルチ製法では、液晶表示素子複数個分の面積をもつ大面積のガラス基板を用いるため、薄型液晶表示素子の製造において最初から薄いガラス基板を使用すると、一対の基板の接着工程等においてガラス基板に割れが発生してしまう。このため、マルチ製法で液晶表示素子を製造する場合は、使用できるガラス基板の厚さに制約があり、したがってガラス基板の薄型化は０．３ｍｍ程度が限界であつた。

このため、従来は、０．３ｍｍ〜１．１ｍｍ程度の厚さのガラス基板を用いて素子集合体を組立て、この素子集合体を個々の液晶表示素子に分離して液晶を注入した後に、各液晶表示素子の両ガラス基板の外面を機械的に研磨して、ガラス基板の厚さを薄くしている（特許文献１）。

特開２００４−２１０１６号公報

分断後における各液晶表示素子は、外部回路と電気的に接続するための端子部が一方の基板から突出した他方の基板の突出部上に露出されている。このため、機械的に研磨を行なう際には、この端子部を機械的研磨から保護するための保護部材を別途用意して端子部を覆い、研磨後に、保護部材を端子部から除去することが行なわれている。

しかし、このような場合には、別途保護部材が必要になったり、機械研磨後にこの別途用意された保護部材を除去する工程が必要になり、製造に必要な部材が増加してしまう、または、製造工程数が増加して液晶表示素子の製造効率が低下してしまうという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、機械研磨時に液晶表示素子の端子部を保護する保護部材を別途用意する必要がなく、かつ、効率よく液晶表示素子を製造可能な液晶表示素子の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１の基板と第２の基板とが対向配置され、前記第２の基板が前記第１の基板から突出した突出部を有し、前記突出部に接続端子が形成されている液晶表示素子の製造方法であって、前記第１の基板の親基板であり少なくとも前記第２の基板以上の面積を有する第１の親基板に、前記第２の基板の親基板であり前記第１の親基板よりも基板厚が薄い第２の親基板を貼り合わせて、複数の前記液晶表示素子を切り出し可能な液晶表示素子構成体を形成する工程と、前記液晶表示素子構成体を分断するとともに前記液晶表示素子毎に前記突出部を形成する工程と、互いの前記接続端子形成面が対向するように、且つ、互いの前記突出部が重畳するように、２つの前記液晶表示素子を配置し、２つの前記液晶表示素子の前記第１の基板または前記第２の基板を研磨する工程と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法において、前記接続端子は、前記突出部の前記第１の基板との対向面側に形成されていることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の液晶表示素子の製造方法において、前記研磨する工程では、前記２つの液晶表示素子の前記第１の基板と前記第２の基板をそれぞれ同時に研磨することを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法において、前記研磨する工程では、互いの前記接続端子形成面が対向するように、且つ、互いの前記突出部が重畳するように配置された、２つの前記液晶表示素子を周囲の４方向から押さえ込みながら研磨することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法において、前記研磨は機械研磨であり、研磨剤としてＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｃを用いることを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法において、前記研磨は機械化学研磨であり、研磨剤としてＣｅＯ₂を用いることを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の液晶表示素子の製造方法において、前記研磨する工程は荒削り工程を含み、当該荒削り工程は前記機械研磨により行なうことを特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の液晶表示素子の製造方法において、前記研磨する工程は荒削り工程を含み、当該荒削り工程は前記機械研磨により行なうことを特徴とする。

本発明によれば、機械研磨時に液晶表示素子の端子部を保護する保護部材を別途用意する必要がなく、かつ、効率よく液晶表示素子を製造することができる。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。

本発明の一実施形態としての製造方法により製造される液晶表示素子１の一例の平面図を図１（ａ）に、そのＡ−Ａ’線に沿う断面図を図１（ｂ）に示す。液晶表示素子１は、一方のガラス基板２と他方のガラス基板３とが大凡方形状のシールパターン４としてのシール材を介して貼り合わされている。そして、この一方のガラス基板２と他方のガラス基板３との間に配置されたシールパターン４により囲われた領域、即ち、表示領域１０ａに液晶ＬＣが封入されている。なお、液晶ＬＣは、シールパターン４に形成された液晶注入口５からこれら２枚のガラス基板２、３間に注入される。そして、液晶注入口５は、液晶ＬＣが注入された後、封止材６により封止されている。

一方のガラス基板２には、表示領域１０ａにおける他方のガラス基板３との対向面側に、表示画素毎に画素電極や、当該画素電極を介して液晶ＬＣの配向状態を電気的に制御する薄膜トランジスタ等のアクティブ素子が形成されている。また、一方のガラス基板２は、他方のガラス基板３から突出した突出部２ａを有し、当該突出部２ａにおける他方のガラス基板３との対向面側には、表示領域１０ａに設けられたアクティブ素子を外部回路と電気的に接続するための接続端子が形成されている。

他方のガラス基板３には、表示領域１０ａにおける一方のガラス基板２との対向面側に、各表示画素間で共通の電位に設定される共通電極が形成されている。

図２はこのような液晶表示素子１の製造方法の工程フローである。まず、完成された液晶表示素子１を複数個（例えば、４×４＝１６個）形成することが可能な面積を有する親基板としての２枚のガラス基板２、３を用意する（ステップＳ１）。

ここで、一方のガラス基板２には、図３に示すように、個々の液晶表素子１に対応する液晶表素子領域１０に、表示画素毎に液晶を電気的に配向制御するためのアクティブ素子が形成された表示領域１０ａとこのアクティブ素子を外部回路に電気的に接続するための接続端子が形成された接続端子領域１０ｂとが形成されているものとする。ここで接続端子領域１０ｂは上述した突出部２ａに大凡対応している。

また、他方のガラス基板３には、一方のガラス基板２と対向するように貼り合わされた際に一方のガラス基板２の表示領域１０ａと対向する領域に、各表示画素で共通の電位に設定される共通電極１１が形成されているものとする。

そして、他方のガラス基板３は、一方のガラス基板２よりも、その厚さが厚くなるように形成されている。例えば、一方のガラス基板２の厚みを０．５ｍｍとし、他方のガラス基板３の厚みを０．７ｍｍとすることができるが、当該厚みに限定するものではない。

次に、図４に示すように、他方のガラス基板３における共通電極１１が形成されている側の表面に、例えば、スクリーン印刷法やディスペンサーによる描画法により、それぞれがほぼ方形枠状の形状になるようにエポキシ系樹脂等からなるシールパターン４を複数形成する（ステップＳ２）。各シールパターン４は、それぞれに対応する共通電極１１を囲うように、即ち、それぞれに対応する液晶表示素子領域１０における表示領域１０ａを囲うように形成する。また、各シールパターン４には、その少なくとも一部に液晶注入口５が形成されている。

次に、シールパターン４が形成された他方のガラス基板３を、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、シールパターン４が形成されている側の面が一方のガラス基板２におけるアクティブ素子が形成されている側の面と対向するように、一方のガラス基板２に貼り合わせて、液晶表示素子構成体７を形成する（ステップＳ３）。このとき、シールパターン４としてのエポキシ系樹脂等のシール材は、加熱または紫外線照射により硬化される。なお、シール材には、予め所定の大きさの球形または円柱状のスペーサを混入させておくことが好ましく、当該スペーサにより一方のガラス基板２と他方のガラス基板３との間に、液晶を注入可能な所定の間隔を確保しやすくなる。

次に、液晶表示素子構成体７として貼りあわされた２枚のガラス基板２、３を、図５（ａ）、図５（ｂ）に示す二点鎖線に沿って分断する（ステップＳ４）。即ち、各液晶表示素子におけるシールパターン４の液晶注入口が基板端面から露出するように、液晶表示素子構成体７を図６（ａ）、図６（ｂ）に示すような複数の短冊状の液晶表示素子構成体７ａに分断する。

次に、短冊状の液晶表示素子構成体７ａに対して、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す二点鎖線に沿って、他方のガラス基板３を分断することにより、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、一方のガラス基板２の接続端子領域１０ｂを覆っている他方のガラス基板部分を除去する（ステップＳ５）。このとき、他方のガラス基板３から一方のガラス基板２が突出する突出部２ａが液晶表示素子領域１０毎に接続端子領域１０ｂに対応して形成される。これにより、接続端子が露出される。

次に、接続端子が露出された短冊状の液晶表示素子構成体７ａにおける各表示領域１０ａに液晶注入口５を介して液晶を注入し、その後、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、液晶注入口５を封止材６により封止する（ステップＳ６）。液晶の注入は、例えば真空注入法を適用することができる。

次に、各表示領域１０ａに液晶が注入された液晶表示素子構成体７ａを図８（ａ）、図８（ｂ）に示す二点鎖線に沿って分断する（ステップＳ７）。即ち、液晶表示素子領域１０に対応させて分断することにより個々の液晶表示素子１を切り出す。

次に、個々に切り出された液晶表示素子１を２つ１組とし、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、互いの突出部２ａが重畳するように且つ互いの接続端子形成面が対向するように組み立てる。このとき、突出部２ａを有する一方のガラス基板２が他方のガラス基板３よりも薄いため、２つの液晶表示素子１が互いの接続端子形成面を接触させることなく、互いの突出部２ａを重畳させることができる。そして、このように組み立てた２つの液晶表示素子１に対して、例えばその周囲の４方向から押さえ込みながら、図９（ａ）、図９（ｂ）において二点鎖線で示す厚さ、例えば、総厚が２ｍｍになるまでその両面に機械研磨を施す（ステップＳ８）。これにより、図１（ａ）、図１（ｂ）に示したようなより薄型化された液晶表示素子１を得ることができる。

以下、機械研磨について詳述する。機械研磨は、例えば図１０、図１１に示す研磨装置３１を用いることができる。なお、図１１は、図１０のＧ−Ｇ’線に沿う断面図である。この研磨装置３１は、遊星歯車機構を利用した立て形２面研磨装置であり、固定配置された下研磨テーブルユニット３２を備えている。

下研磨テーブルユニット３２は、円筒軸部３３の上部外周面に平面円形状で中空の下研磨テーブル３４が設けられ、下研磨テーブル３４の側面に流入パイプ３５が設けられ、下研磨テーブル３４の上面に複数の流出孔３６が設けられた構造となっている。流入パイプ３５には供給パイプ（図示せず）が接続されている。そして、研磨材を含む純水が供給パイプおよび流入パイプ３５を介して下研磨テーブル３４の内部に供給されると、この供給された研磨材を含む純水が流出孔３６を介して下研磨テーブル３４の上面側に流出されるようになっている。

下研磨テーブルユニット３２の中心部には回転軸３７が回転可能に挿通されて設けられている。下研磨テーブルユニット３２の上側における回転軸３７には太陽歯車３８が設けられている。太陽歯車３８の周囲には内歯歯車３９が固定配置されている。太陽歯車３８と内歯歯車３９との間には４個の遊星歯車４０が取り外し可能に配置されている。遊星歯車４０の中央部には、上述したように組み立てた２つの液晶表示素子１を収容するための開口部４１が設けられている。遊星歯車４０の厚さは機械研磨前の液晶表示素子１の厚さよりも薄くなっており、開口部４１内に収容された２つの液晶表示素子１の上面および下面が遊星歯車４０の上側および下側にそれぞれ突出されるようになっている。

太陽歯車３８の上側における回転軸３７には上研磨テーブルユニット４２が取り外し可能に且つ回転不能に設けられている。上研磨テーブルユニット４２は、円筒軸部４３の下部外周面に平面円形状で中空の上研磨テーブル４４が設けられ、上研磨テーブル４４の側面に流入パイプ４５が設けられ、上研磨テーブル４４の下面に複数の流出孔４６が設けられた構造となっている。流入パイプ４５には供給パイプ（図示せず）が接続されている。そして、研磨材を含む純水が供給パイプおよび流入パイプ４５を介して上研磨テーブル４４の内部に供給されると、この供給された研磨材を含む純水が流出孔４６を介して上研磨テーブル４４の下面側に流出されるようになっている。

次に、この研磨装置３１の動作について説明する。まず、遊星歯車４０の開口部４１内に収容された２つの液晶表示素子１の上面および下面は、遊星歯車４０の上側および下側にそれぞれ突出され、上研磨テーブル４４の下面および下研磨テーブル３４の上面に当接されている。この状態において、図１１において矢印ａ〜ｃで示すように、回転軸３７が太陽歯車３８と共に時計方向に回転すると（矢印ａ）、遊星歯車４０が２つの液晶表示素子１と共に反時計方向に自転しながら（矢印ｂ）時計方向に公転する（矢印ｃ）。

このとき、下研磨テーブル３４および上研磨テーブル４４の流出孔３６、４６から研磨材を含む純水が流出されると、遊星歯車４０と共に自転しながら公転する２つの液晶表示素子１のそれぞれ上下２枚のガラス基板２、３の各表面が研磨される。この場合、遊星歯車４０は４つであるから、２つの液晶表示素子１を４組同時に研磨するバッチ処理が行なわれる。

ここで、研磨材として、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｃを用いた場合には、機械研磨が行なわれ、ＣｅＯ₂を用いた場合には、機械化学研磨が行なわれる。機械化学研磨の場合には、ＣｅＯ₂が水と反応して、ガラス基板のＳｉとＯとの結合を切れやすくし、ガラス基板の表面が機械研磨の場合よりもきれいに研磨される。また、この研磨工程は、機械研磨および機械化学研磨のいずれであっても、研磨材の大きさにより、荒削り工程後に仕上げ工程を行なうようにしてもよい。また、荒削り工程は機械研磨により行ない、仕上げ工程は機械化学研磨により行なうようにしてもよい。

本実施の形態では、このように、２つの液晶表示素子１（液晶表示素子１０）が互いの接続端子形成面を互いに保護しながら機械研磨されるため、機械研磨時に液晶表示素子１の接続端子部を保護する保護部材を別途用意することなく、効率よくより薄型化された液晶表示素子１を形成することができる。

なお、上述の実施の形態では、接続端子部を露出させた後に液晶を注入する場合について説明したが、液晶を注入した後に接続端子部を露出させてもよい。

また、上述の実施の形態では、機械研磨する際に２つの液晶表示素子の一方のガラス基板と他方のガラス基板とをそれぞれ同時に研磨する場合について説明したが、一方のガラス基板と他方のガラス基板とを、異なるタイミングに研磨する構成としてもよい。

また、上述の実施の形態では、真空注入法により液晶を注入する場合について説明したが、２枚のガラス基板を貼り合わせるのと同時に、２枚のガラス基板間に液晶を滴下する滴下注入法を適用する構成としてもよい。このような場合には、シールパターンに液晶注入口を形成する必要がなくなり好ましい。

液晶表示素子の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。液晶表示素子の製造方法を説明するためのフローチャート。ガラス基板の説明図。シールパターンの説明図。液晶表示素子構成体の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。短冊状の液晶表示素子構成体の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。端子部が露出された短冊状の液晶表示素子構成体の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。液晶注入口を封止した短冊状の液晶表示素子構成体の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。２つの液晶表示素子領域（液晶表示素子）を組み合わせた状態の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。機械研磨装置の説明図。機械研磨装置の説明図。

符号の説明

１：液晶表示素子
２、３：ガラス基板
２ａ：突出部
４：シールパターン
５：液晶注入口
６：封止材
７：液晶表示素子構成体
１０：液晶表示素子領域
１０ａ：表示領域
１０ｂ：接続端子領域

Claims

第１の基板と第２の基板とが対向配置され、
前記第２の基板が前記第１の基板から突出した突出部を有し、
前記突出部に接続端子が形成されている液晶表示素子の製造方法であって、
前記第１の基板の親基板であり少なくとも前記第２の基板以上の面積を有する第１の親基板に、前記第２の基板の親基板であり前記第１の親基板よりも基板厚が薄い第２の親基板を貼り合わせて、複数の前記液晶表示素子を切り出し可能な液晶表示素子構成体を形成する工程と、
前記液晶表示素子構成体を分断するとともに前記液晶表示素子毎に前記突出部を形成する工程と、
互いの前記接続端子形成面が対向するように、且つ、互いの前記突出部が重畳するように、２つの前記液晶表示素子を配置し、２つの前記液晶表示素子の前記第１の基板または前記第２の基板を研磨する工程と、
を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
前記接続端子は、前記突出部の前記第１の基板との対向面側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
前記研磨する工程では、前記２つの液晶表示素子の前記第１の基板と前記第２の基板をそれぞれ同時に研磨することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示素子の製造方法。
前記研磨する工程では、互いの前記接続端子形成面が対向するように、且つ、互いの前記突出部が重畳するように配置された、２つの前記液晶表示素子を周囲の４方向から押さえ込みながら研磨することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。
前記研磨は機械研磨であり、研磨剤としてＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｃを用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。
前記研磨は機械化学研磨であり、研磨剤としてＣｅＯ₂を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。
前記研磨する工程は荒削り工程を含み、当該荒削り工程は前記機械研磨により行なうことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示素子の製造方法。
前記研磨する工程は仕上げ工程を含み、当該仕上げ工程は前記機械化学研磨により行なうことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示素子の製造方法。