JP2005215050A - 液晶表示装置の製法 - Google Patents

Abstract

【課題】 シール材で囲まれると共に２つの基板を対向配置することで形成される密封空間に液晶が封入されていて、この液晶封入領域の外側の基板上に液晶の駆動部の回路が露出した構成の液晶表示装置について、超薄型の液晶表示装置を材料を無駄にすることなく、容易に加工することができる技術を提供すること。
【解決手段】 基板の表面を機械加工により薄型化するに際し、予め駆動部の回路５に保護膜材６を塗布して覆い、薄型化加工後に保護膜材６を除去する。
【選択図】図２

Description

本発明は、研磨、研削、サンドブラストなどの薄型化加工を経てつくられる液晶表示装置の製法に関する。

パソコンやテレビ等およびその他の各種業務用ディスプレイ等、表示端末として用いられる液晶表示装置において、カラーフィルタ（以下、ＣＦという。）とアレイ基板（以下、ＴＦＴという。）を組み込んだ部品は、セルとも称される。図７は液晶表示装置の一例を簡略化して示したもので、矩形をした２枚のガラス板からなる基板１、２がシール材３を間にして面同士が向きあうように対向配置されていて、これら基板の対向間（厚さ３〜５μｍのギャップ）であって、かつ、シール材３で囲まれて形成されるごく薄い密封空間に液晶４が封入されている。

シール材３は、線状体が枠状に形成された状態をしていて、このシール材３で囲まれた矩形の内部に液晶が封入されている。よって、このシール材３の内側が液晶封入領域となる。液晶封入領域内であって駆動用の基板２の内表面には、液晶４の状態を制御する配線パターン（図示されず）がマトリクス状に配列されていて、この配線パターンはスイッチング素子からなる駆動部（ドライバ）の回路５と接続されている。

基板２は通常４辺のうちのＬ字状の２つの縁部が基板１よりも外方に出ていてひとまわり大きく形成されており、この段状に出た部位の内表面部に駆動部の回路５が露出して設けられている。駆動部の回路５に設けられた端子を介して画像信号発生部が接続され、画像信号発生部からの画像信号が入力されると、配線パターンは、画素レベルで液晶を、光を通す状態と光を通さない状態とに切り換える作用をする。

カラー液晶表示装置の場合には、基板１はＣＦと称され、また、基板２はＴＦＴと称される。このような液晶装置について、図示しないバックライトの光を、基板２の背後に設けられる板状をした偏向板を介して基板２側から当てつつ駆動部５を表示信号で駆動することで、前記した液晶４が画素レベルでバックライトの光を通したり通さなかったりするので、基板１側から見ると画像信号に従うカラー画像を認識できる（例えば、特許文献２参照）。

セルは製品重量を軽くするため薄型化の傾向にあり、初期の頃は基板の厚さが１．１ｍｍ程度だったのに比べ、近年は０．７ｍｍ、さらに、０．５ｍｍと次第に極薄型化する傾向にある。

セルの極薄化には、基板１、２の薄型化が必須であり、薄く形成する加工方法として、化学エッチングと、機械加工がある。機械加工としては、機械研磨と機械研削が主に採用される。化学エッチング法では主に、弗酸を使用して基板１、２の表面を溶解させて薄型化させる。機械研磨では、セル両面または片面を遊離砥粒を用いて加工し、薄型化する。機械研削では固定砥石でセルの片面毎に薄型化する。機械加工で薄型化した場合、厚み精度の高いものが得られ、環境対策や安全面においても有利なことから普及が進んでいる。

液晶表示装置の製造に際しては、基板２上の液晶封入領域に基板配線パターンを形成し、かつ、液晶封入領域外に駆動部の回路５を設けておくことが必要である。

セルの薄型化加工は、上記液晶封入領域に液晶４を注入する前の状態で行う場合と、液晶４を注入した後、行う場合とがある。化学エッチング法では、基板１、２がエッチング液に漬かるため、エッチング液に含まれる弗酸が駆動部の回路５の端子を腐食してしまう。このため、液晶注入前の状態でしか行うことができない。

これに対して、機械加工は液晶注入の前後を問わず可能であるが、液晶注入後の状態で行うことは、マザーガラスの有効利用、セル工程のプロセスの簡略化、プロセスの導入投資額の観点から有利である。

機械加工法では、ワークに対して水や研磨液をかけて行われる。一方、駆動部の回路５は外部に露出しており、端子には、水や研磨液に腐食されやすい金属が使用されている。このため、機械加工に際しても駆動部５を何らかの保護材で保護しないと駆動部の金属部が腐食されてしまう。

そこで、液晶封入領域に液晶を注入した後における機械加工では、加工する前に駆動部の回路５を物理的、化学的ダメージから守るための対策が必要となる。駆動部の回路５を物理的、化学的ダメージから守るための対策としては、レジスト塗布、テープ貼り付け、等が考えられるが、レジスト塗布では、装置コストが高く、かつ、剥離に要する時間が長くなるし、テープ貼り付けでは、テープ材が高価で装置コストが高くなるなど作業コスト、歩留まり、品質、のそれぞれの観点から問題がある。

駆動部の回路５を物理的、化学的ダメージから守るための別の対策として、図１０に示すように、予め本来の基板１、２よりも面積を大きめに形成した基板１０、２０を用いて液晶表示装置の基本構成を組み立てておき、その際、本シール３の外側にもう一つの保護シール３０を予め駆動部の回路５を包囲するようにして形成しておき、加工後に切断除去する方法が行われている。

つまり、液晶用の駆動部の回路５の外側を囲むようにして、シール材３の外側にもうひと回り大きく、保護シール３０を設けることで、駆動部の回路５をシール材３と保護シール３０の間に封じる。

結果として、液晶４はシール材３と保護シール３０により二重に保護された形となる。その上で、かかる液晶表示装置を、機械（研磨機等）にかけて所望の厚さに加工する。このようにすれば、水や研磨液を浴びても、駆動部の回路５は保護シール３０で保護されているから腐食されず、かつ、不純物が液晶４内に入り込むことがない。

こうして、基板１０、２０を所定の厚さに機械加工した後に、図１０に示すように、駆動部の回路５を残しつつ保護シール３０を除去可能な位置を通るカットラインＡ―ＡおよびカットラインＢ―Ｂに沿って基板１０の端部を切断することで、図７に示すような液晶表示装置を得ることができる。

しかし、この方法にも問題がある。それは、保護シール３０を設けたり、基板を切断するための工程が必要であることから、時間ロスが生じる点、かつ、切断された基板の一部は製品に直接反映されるわけでないので、材料が無駄になることなどである。

なお、配線の切断を行う部分の周辺を囲い込むパターンを配設し、このパターンで囲まれた副シール内でレーザーによる切断を行う技術が開示されている（特許文献３）。しかし、この方法における副シール内の配線部はドライバーとは無関係であり、外部に露出したドライバー端子として使用することはできない。

特開平５−２４９４２２号公報 特開平５−２４９４２３号公報 特開２００３−５２０５号公報 特開平７−５６１８５号公報

本発明の課題は、超薄型の液晶表示装置を材料を無駄にすることなく、容易に加工することができる技術を提供することである。

本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）． シール材で囲まれると共に２つの基板を対向配置することで形成される液晶封入領域に液晶が封入されていて、この液晶封入領域の外側の基板上に液晶の駆動部の回路が露出した構成の液晶表示装置の製法において、前記基板の表面を機械加工により薄型化するに際し、予め前記駆動部に保護膜材を塗布して覆い、前記薄型化加工後に前記保護膜材を除去することとした（請求項１）。
（２） （１）記載の液晶表示装置の製法において、前記保護膜材は、少なくとも、スチレン系熱可塑性エラストマーを１０〜３０vol％および水素テルペン樹脂１〜１０パーセントvol％を主成分として含むものを用いた（請求項２）。
（３） （１）記載の液晶表示装置の製法において、前記保護膜材は、少なくとも、スチレン系熱可塑性エラストマーを１０〜３０vol％および水素テルペン樹脂１〜１０パーセントvol％を主成分として含み、残りが混合溶剤及び染料からなることとした（請求項３）。
（４） （１）乃至（３）のいずれかに記載の液晶表示装置の製法において、保護膜材は、一方の基板の内側であって前記液晶封入領域の外側に設けた液晶の駆動部の回路を覆いかつ、対向するもう一方の基板の端縁に達するようにすることで略三角柱状に形成されることとした（請求項４）。

請求項１記載の発明では、液晶の駆動部が予め保護部材で覆われているので、加工時における駆動部の侵食、汚染物質から防御され、かつ、加工が研磨、研削、サンドブラストなど機械加工によるものでは、高速、高精度加工が可能である。

請求項２記載の発明では、請求項２所定の成分比率による保護材について、加工時の外力に対して強く、加工後の剥離性が良好な材料特性を得ることができる。

請求項３記載の発明では、混合溶剤により、塗布作業性を向上させ、染料の含有により、塗布箇所を明瞭に識別することを可能にして塗り残しを防止できる。

請求項４記載の発明では、保護部材を駆動部から基板の端縁に至る略三角形状に構成することで、接着面積を広げて保護部材による強度を増し、加工時の外力に抗することができる。

本発明の実施に際しては、以下の手順に従う。
第１工程
図１、図４に示されるように、基板１、２およびシール材３により形成された液晶封入領域に配線パターンの付設がなされていて、かつ、駆動部の回路５の設置もなされ、液晶封入領域に液晶４が封入された状態の液晶表示装置を用意する。

第２工程
図５に示すように、保護膜材６を入れたディスペンス容器７を用い、ディスペンス方式、或いはスプレー方式によって駆動部５が位置している箇所に保護膜材６を塗布し、駆動部の回路５を保護膜材６で覆う（請求項１）。駆動部の回路５が保護膜材６で覆われた状態を図２に示す。スプレー方式で塗布する場合には、ディスペンス方式の場合に比べて混合溶剤の比率を多くして粘度を低くする。

ディスペンス方式の場合、通常のディスペンス装置を用いてセルの額縁部に沿って駆動部の回路５を覆うようにして塗布する。塗布量は塗布圧力、塗布速度（ノズル移動速度）、ノズル径を適正化して決定されるが、額縁幅、基板１（カラーフィルタＣＦ）の厚さによっても微調整する。保護膜剤６が基板１（カラーフィルタＣＦ）の上面にあふれ出ないこと、および、基板２（ＴＦＴ）の端面から垂れないように注意することが重要である。ディスペンス方式の場合外形サイズの異なる各種セルに対しても、ディスペンスの塗布プログラムを変更するだけで対応可能となる。

基板１（カラーフィルタＣＦ）が極めて薄い場合には、塗布厚みをより薄く制御する必要があり、この場合には溶剤濃度を適正化し、スプレー塗布することで対処する。

こうして塗布すれば、液晶の駆動部の回路５が予め保護部材６で覆われているので、基板に対する薄型加工時における駆動部の回路５の侵食、汚染物質から防御される。

薄型加工として、機械研磨、機械研削、サンドブラストを行う場合には、ワークに注がれる液体が駆動部５に触れると、該液体中のＣｌ、Ｎａにより駆動部の回路５のＡｌ、Ｍｏなどの金属が腐食されるが、保護部材６で覆うことによりかかる腐食が生じない。かつ、加工が機械加工によるものでは、保護部材５により強度が増すので高速、高精度加工が可能である。

保護膜材６は、少なくとも、スチレン系熱可塑性エラストマーを１０〜３０vol％および水素テルペン樹脂１〜１０パーセントvol％を主成分として含むものとする（請求項２）。かかる成分比率による保護材は、加工時の圧縮外力、せん断外力等に対して強く、加工後に剥離する際には容易に剥がれるという材料特性を有しているので、高精度の加工精度を得つつ、加工後の処理も容易である。

さらに、機械加工中での保護膜剤６の剥がれ及び吸水がなく、保護膜剤６と駆動部の回路５における端子の界面への水分侵入で駆動部の回路５が腐食することもない。

より具体的には、少なくとも、スチレン系熱可塑性エラストマーを１０〜３０vol％および水素テルペン樹脂１〜１０パーセントvol％を主成分として含み、残りが混合溶剤及び染料からなる保護膜材を塗布する（請求項３）。
かかる保護膜材によれば、混合溶剤により適正な塗布粘度を得ることができるので、塗布作業性が向上する。

混合溶剤として、揮発性の溶剤、本例ではキシレンとトルエンを使用したが、現状の規制には合格するものであり、かつ、塗布後における乾燥も短時間で済む。通常の２０°Ｃ、５０％ＲＨの作業環境のもとで３時間で硬化が完了する。染料の色を適宜に選択することで、塗布箇所を明瞭に識別することを可能にして塗り残しを防止できる。

図２に示すように、一方の基板２の内側（基板１に対向する面の延長上の側）であってシール材３が画している液晶封入領域の外側に設けた液晶の駆動部の回路５を覆いかつ、該基板２に対向するもう一方の基板１の端縁に達するようにすることで略三角柱状に保護膜材６を形成する（請求項４）。保護部材６を駆動部の回路５から基板１の端縁に至る略三角形状に構成することで、接着面積を広げて保護部材５による強度を増し、加工時の外力に抗することができる。よって、ワイドなガラス基板でも、薄型加工できる。

第３工程
基板の薄型加工を終えたのち、保護膜材６を除去する（請求項１）。保護膜剤６は、前記した成分比の材料を用いているため剥離性に富んでおり、ピンセットを用いて図３に示すように、容易に剥離することができる。剥離後の保護膜剤６は環境にやさしく安全である。

上記例では、基板１，２のＬ字形の２辺に相当する部位に駆動部の回路５が設置されていて、該Ｌ字形の２辺に相当する部位に保護膜６を形成するケースで説明した。

本発明は、これに限らず、例えば、図８に示すように、基板１、２の１辺に相当する部位にのみ駆動部の回路５が設置されていて、かかる１辺の部位に相当する部位に保護膜６を形成する。

その他、図９に示すように、基板１、２の４辺に相当する部位に駆動部の回路５が設置されている場合には、かかる４辺の部位に相当する部位に保護膜６を形成するし、図示しないが、かかる４辺の中の３辺に相当する部位に工藤部の回路５が設置されている場合には、かかる３辺に保護膜６を形成する。

本発明の実施に適する液晶画像形成装置の構成を説明した断面図である。 駆動部の回路に保護膜材を塗布した状態の断面図である。 駆動部の回路から保護膜材を剥離した状態の断面図である。 本発明の実施に適する液晶画像形成装置の構成を説明した斜視図である。 駆動部の回路に保護膜材を塗布している様子を説明した斜視図である。 駆動部の回路に保護膜材を塗布した状態の斜視図である。 液晶表示装置の断面図である。 本発明の実施に適する液晶画像形成装置の構成を説明した斜視図である。 本発明の実施に適する液晶画像形成装置の構成を説明した斜視図である。 従来技術にかかる液晶表示装置の断面図である。

符号の説明

１、２ 基板
３ シール材
４ 液晶
５ 駆動部の回路
６ 保護膜材
７ ディスペンス容器

Claims (4)

1. シール材で囲まれると共に２つの基板を対向配置することで形成される液晶封入領域に液晶が封入されていて、この液晶封入領域の外側の基板上に液晶の駆動部の回路が露出した構成の液晶表示装置の製法において、
   前記基板の表面を機械加工により薄型化するに際し、予め前記駆動部の回路に保護膜材を塗布して覆い、前記薄型化加工後に前記保護膜材を除去することを特徴とする液晶表示装置の製法。
2. 請求項１記載の液晶表示装置の製法において、
   前記保護膜材は、少なくとも、スチレン系熱可塑性エラストマーを１０〜３０vol％および水素テルペン樹脂１〜１０パーセントvol％を主成分として含むものであることを特徴とする液晶表示装置の製法。
3. 請求項１記載の液晶表示装置の製法において、
   前記保護膜材は、少なくとも、スチレン系熱可塑性エラストマーを１０〜３０vol％および水素テルペン樹脂１〜１０パーセントvol％を主成分として含み、残りが混合溶剤及び染料からなることを特徴とする液晶表示装置の製法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置の製法において、
   保護膜材は、一方の基板の内側であって前記液晶封入領域の外側に設けた液晶の駆動部の回路を覆いかつ、対向するもう一方の基板の端縁に達するようにすることで略三角柱状に形成されることを特徴とする液晶表示装置の製法。
   

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