JP4551580B2

JP4551580B2 - 複数の液晶セル領域を有する大型の樹脂基板液晶セルとその製造方法、およびこれらに基づく樹脂基板液晶セルの製造方法

Info

Publication number: JP4551580B2
Application number: JP2001086710A
Authority: JP
Inventors: 康保坂
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2021-03-26
Also published as: JP2002287120A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２枚の透明な樹脂基板を重ね合わせ、これを切断して複数個の液晶セルを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２枚の透明な樹脂基板を重ね合わせ、これを切断して複数個の液晶セルを製造する方法について、以下に図２及び図３を用いて極簡単に述べる。
【０００３】
液晶表示装置には、モノクローム、カラー、アクティブ型、パッシブ型、ＴＮ型、ＳＴＮ型、強誘電型、反強誘電型等々方式の違いにより構造が異なる。以下の説明は、ＳＴＮパッシブ型モノクローム液晶表示装置を代表例として行う。図２は樹脂基板の上面からみた平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面における断面図である。なお図２及び図３では、シール材２１以外は省略してある。樹脂基板は通常、一度に複数個の液晶セルを取り出すため、図２に示すように、大きな基板に、独立した画素の表示パターンを複数個パターニングしたものを使用する。つまり、図２の基板からは、最終的に４台の液晶セルが製造できる事になる。
【０００４】
まず、第１の基板１７上にスパッタリング法または真空蒸着法等により透明電極となる酸化インジュウム錫膜を形成し、フォトエッチング法により所定の表示パターン部１６にパターンを形成する。次に、透明電極の上に、液晶の配向方向を決定するための配向膜として、ポリイミド等の透明樹脂を、印刷法により形成する。また、第２の基板１８上にもスパッタリング法または真空蒸着法等により透明電極となる酸化インジュウム錫膜を形成し、フォトエッチング法により所定のパターンを形成し、透明電極の上に、配向膜としてポリイミド等の透明樹脂を印刷法により形成する。さらに、ラビングにより、第１の基板１７及び第２の基板１８上に形成した配向膜の配向方向を決定する。
【０００５】
そして、第２の基板１８上に、第１の基板１７と第２の基板１８のギャップを均一に保つための内部スペーサを、散布機によって一様に散布する。なお、内部スペーサには、球形のシリカビーズや球形のプラスチックビーズを使用する。
【０００６】
また、第１の基板１７の表示パターン１６周辺部に、第１の基板１７と第２の基板１８とを接着し密閉するための熱硬化型のシール材２１を、一部に液晶注入孔部１２となる途切れ箇所を残して印刷法により設ける。なお、シール材２１には、第１の基板１７と第２の基板１８のギャップを均一に保つためのシール内スペーサが混入されている。シール内スペーサには、シリカビーズやグラスファイバーを使用する。
【０００７】
次に、第１の基板１７と第２の基板１８を、両基板の対向に設けたパターンが有効な画素を形成できるように、両基板に設けられたアライメントマークを使って、アライメントして重ね合わせる。その後、セルギャップ形成工程において、この重ね合わせた基板を所定組数積層して加圧焼成し、所定の均一なギャップにシール材を硬化させ、複数個の液晶セルが一体化した一対の基板を作成する。
【０００８】
次に、一対の基板内における個々の複数の液晶セルパターン境界を、スクライブマシンによって分離切断し、複数個の液晶セルを取り出す。取り出した単個の液晶セルに、液晶注入孔部１２から液晶を注入する。そして、紫外線硬化樹脂により液晶を封止し、単個の液晶セルが完成する。
【０００９】
その後、単個の液晶セルは、偏光フィルムの張り付け、ＩＣの実装、バックライトの実装等によりモジュール化され、液晶表示装置として機能するようになる。
【００１０】
なお、ここで記載した一対の基板とは、２枚１組の透光性基板で、２枚の基板の対向面には液晶表示装置を実現するための画素パターンや、２枚の基板を接着し液晶を封止するための熱硬化型シール材を有しているもので、さらには、まだ熱硬化型シール材が硬化しておらず、所定の均一なギャップを実現していない状態のものを指す。さらに、液晶セルとは、液晶基板をギャップ出し工程において、所定の均一なギャップでシール材を硬化させたものを指す。
【００１１】
本発明の液晶セル製造方法は、以上述べた工程の中で、液晶セルの独立した複数のパターン境界を分離切断する工程に関するものである。即ち、大版の基板から作成した大版の一対の基板から、複数個の単個液晶セルを取り出すために、また、それらの単個液晶セルに入力電極端子を作成するために、大版の一対の基板の切断工程が必要になる。
【００１２】
前述した液晶セルの製造方法は、基板にガラス基板を使用しても、樹脂基板を使用しても、工程にさほど差はない。ただし、透明な基板としてガラスを用いて作成した液晶セルの場合、切断工程には、スクライブ・ブレイク工程による分離切断が行われる。スクライブ・ブレイク工程とは、超硬鋼刃やダイヤモンドカッター等によりガラスの所定の場所に線状に切り込みを入れ、その後、切り込みを入れた部位の裏面側から切り込みに沿って、ガラス表面に傷を付けない様な弾性部材等で衝撃を与え、ガラスの厚み方向に切り込みを伝播させて所定の形状にガラスを破断させる工程である。
【００１３】
ところで、樹脂基板は切り込み後の衝撃印加による傷の伝播がほとんどないため、ガラス基板の切断に普通に使用される、スクライブ・ブレイク工程が利用できない。そこで、樹脂基板の切断ではダイシングや超音波カッターまたはＣＯ2レーザを用いて板厚分を完全に切断するか、または、ある所定の深さまで切り込みを入れた後、板を撓ませる曲げ応力の負荷により基板を切断する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
樹脂基板の切断にダイシングや超音波カッターまたはＣＯ2レーザを利用した場合、切断の際に膨大な発塵や溶融物を発生する。ここで、図２及び図４から図６を用いて、ＣＯ2レーザを利用した場合を一例として、樹脂基板の切断の際に課題となる現象を説明する。図４から図６では、樹脂基板の切断方法として、基板にある所定の深さｄまで切り込みを入れた後、板を撓ませる曲げ応力の負荷により基板を切断する方法で示してある。なお、図４から図６は、図２で示したＢ−Ｂ断面を示すものである。
【００１５】
図４は樹脂基板の切断線をＣＯ2レーザで切断した直後の液晶注入孔部１２の断面を示し、図５は溶融物４１洗浄直後の液晶注入孔部１２の断面を示し、さらに図６は曲げ応力により液晶セルを完全に切断した直後の液晶注入孔部１２の断面を示す。
【００１６】
まず図４に示すように、ＣＯ2レーザで第１の基板の切断線１３に沿って所定の深さｄまで切り込みを入れる。なお、所定の深さｄとは、樹脂基板の種類により異なるが、樹脂基板に曲げ応力を負荷した時に、切断線に沿って樹脂基板を容易に切断できるのに十分な深さである。このようにＣＯ2レーザで樹脂基板に切り込みを入れると、切断面とその周辺に樹脂基板の溶融物４１が付着残留する。
【００１７】
付着残留した溶融物４１が液晶注入孔部１２に残っていると、液晶を樹脂基板液晶セルに注入する行程で溶融物が液晶とともに樹脂基板液晶セル内に浸入してしまい、液晶ディスプレイとしての表示品質に大幅な欠陥が発生する。
【００１８】
そこで、ＣＯ2レーザで樹脂基板を切断した直後は、特に液晶注入孔部１２に付着残留した溶融物４１を溶剤や表面活性剤などの洗浄液を用いて洗浄処理する。しかしながら、溶融物４１の洗浄処理において樹脂基板液晶セルを溶剤や表面活性剤などの洗浄液で超音波などを利用した自動洗浄を行うと、溶剤や表面活性剤などの洗浄液が樹脂基板液晶セルの端部から樹脂基板液晶セル内に浸入してしまい、その結果、樹脂基板液晶セルは最終的に液晶ディスプレイとして機能しなくなる。
【００１９】
また、切断線及びその周辺を溶剤や表面活性剤などの洗浄液を含ませた布などを利用して溶融物４１を拭うように洗浄しても、所定の深さｄまで切り込んだ溝に付着した溶融物４１の洗浄は難しく、完全には溝から除去する事ができない。
さらに、溶剤や表面活性剤などの洗浄液を含んだ布などを利用した切断線及びその周辺を拭うような洗浄処理では、切断線を拭う際の圧力により切断線の切り込みが少なからず伝搬して、所々に小さな貫通孔が開いてしまう。その小さな貫通孔が液晶注入孔部１２で開いてしまうと、溶剤や表面活性剤などの洗浄液が樹脂基板液晶セル内に浸入してしまい、その結果として樹脂基板液晶セルが最終的に液晶ディスプレイとして機能しなくなる。
【００２０】
以上述べた事柄は、樹脂基板の切断にダイシングや超音波カッター等を利用した場合も同様に問題となる。
【００２１】
［発明の目的］
本発明の目的は、上記課題を解決し、一対の樹脂基板を単個の樹脂基板液晶セルに切断する際、残留する溶融物４１や切り屑などの異物を液晶注入孔部１２から完全に除去し、液晶注入処理で液晶以外の異物が液晶とともに樹脂基板液晶セル内に浸入する事のない樹脂基板液晶セルの製造方法を提供する事である。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の樹脂基板液晶セルの製造方法は、下記記載の構成を採用する。
【００２３】
透明な樹脂基板を用いた液晶セル製造工程であって、パターン形成工程で基板に表示パターンを形成し、配向処理工程で配向処理を施して液晶基板を製造し、基板重ね合わせ工程で液晶基板を重ね合わせて接着した後、基板を切断して１個または複数個の液晶セルを製造する方法であって、基板のパターン形成直後に液晶注入孔想定部に予め基板切断線に沿って所定の寸法の刳り貫きを設け、さらに、刳り貫き部形成直後に刳り貫き部の切断面と、その周辺に残留する切り屑あるいは溶融物を洗浄処理により、完全に除去する事を特徴とする。
【００２４】
［作用］
樹脂基板のパターニング処理直後に第１の基板１７及び第２の基板１８それぞれの液晶注入孔想定部位に、ダイシングや超音波カッターまたはＣＯ2レーザなどを利用して樹脂基板の切断線に沿って所定の寸法の刳り貫き部を設ける。
【００２５】
次に、刳り貫き部を設けた樹脂基板を溶剤や表面活性剤などの洗浄液を用いて洗浄処理する。洗浄処理には、樹脂基板がまだ一対の樹脂基板体ではないため、超音波などを利用した自動洗浄処理が容易に行え、さらに、異物は、完全に切断された樹脂基板の断面に付着しているものであるため、樹脂基板から完全に除去できる。溶融物４１や切り屑などの異物を樹脂基板から完全に除去した後、表示パターン形成処理後の組立工程に樹脂基板を投入する。
【００２６】
そして、樹脂基板を重ね合わせ、ギャップ出し工程を経て樹脂基板を液晶セルとした後、単個セルを複数個取り出すために再度樹脂基板を切断処理するが、その際には液晶注入孔部１２は既に刳り貫き部として切断しているため、液晶注入孔部１２を切断する必要がない。その結果、樹脂基板液晶セルから単個セルを取り出すために切断処理をしても、液晶注入孔部１２に溶融物４１や切り屑などの異物が付着する事がない。
【００２７】
従って、液晶注入処理で、注入孔部１２から液晶以外の異物が樹脂液晶セル内に浸入する事を防ぎ、最終的に液晶ディスプレイとして完全に機能する樹脂基板液晶セルを製造する事が可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下図１を用いて本発明の実施形態における樹脂基板液晶セルの製造方法を説明する。なお、本明細書の発明の実施の形態では、樹脂基板の例として、板厚が０．４ｍｍのアクリル系樹脂製基板の場合について説明する。また、樹脂基板の切断には、ＣＯ2レーザを利用した場合について述べる。
【００２９】
透明な樹脂基板を用意し、樹脂基板液晶セルの表示パターンとなるパターンを形成するを表示パターン形成工程を行い、その後刳り貫き部形成工程として、第１の基板１７及び第２の基板１８それぞれのシール材想定位置１５に対応した液晶注入孔部１２側に、第１の基板の切断線１３及び第２の基板の切断線１４それぞれに沿って、幅Ｗ高さＨの刳り貫き部１１をＣＯ2レーザによって設ける。なお、刳り貫き部１１の幅Ｗは、最終的に樹脂基板液晶セルから取り出す単個セルの、液晶注入孔部１２側のセル幅と同じである。さらに、刳り貫き部１１の高さは３〜５ｍｍで十分である。本実施の形態では、１つの樹脂基板から４個の樹脂基板液晶セルをとるため、刳り貫き部は４個形成した。
【００３０】
次に、樹脂基板洗浄工程として、樹脂基板の刳り貫き部１１の切断面に付着残留した溶融物４１を除去するために、第１の基板１７と第２の基板１８を溶剤や界面活性剤などの洗浄液と超音波を利用した基板洗浄機に掛けて完全に除去する工程を行う。この時、樹脂基板はこの時点でまだセル体でないため、自動洗浄処理が容易に行え、さらに、溶融物４１は樹脂基板の完全に切断された切断面に付着残留しているものであるため、この洗浄処理により樹脂基板から容易に除去できる。
【００３１】
次に、樹脂基板洗浄後、配向膜を形成して、配向処理を行う配向処理工程をとるため組立工程に樹脂基板を投入する。そして、樹脂基板を重ね合わせる重ね合わせ工程としてギャップ出し工程を経て、樹脂基板を一対の樹脂基板とした後、単個の樹脂基板液晶セルを複数個取り出すために、切断工程としてＣＯ2レーザで第１の基板の切断線１３及び第２の基板の切断線１４それぞれに沿って切断処理を施す。その際、液晶注入孔部１２は既に刳り貫き部１１として予め切断しているため、液晶注入孔部１２をここで切断する必要がない。
【００３２】
その結果、樹脂基板液晶セルから単個セルを取り出すためにＣＯ2レーザにより切断処理を施しても、単個セルの液晶注入孔部１２に溶融物４１が付着残留する事を防ぐ事ができる。従って、液晶注入工程で、液晶注入孔部１２から液晶以外の異物が樹脂基板液晶セル内に浸入する事を防ぐ事ができ、最終的に液晶ディスプレイとして完全に機能する樹脂基板液晶セルを製造する事が可能となる。
【００３３】
また、本実施の形態では刳り貫き部形成工程及び切断工程にＣＯ2レーザを用いたが、ＣＯ2レーザの変わりに超音波カッターを用いても、ダイシングを用いても、同様の効果が得られる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかな様に、本発明の樹脂基板液晶セル製造方法により、樹脂基板液晶セルから１個または複数個の単個セルをＣＯ2レーザやダイシングあるいは超音波カッターで切断して取り出す際に、液晶注入孔部１２を溶融物や切り屑で汚す事なく、液晶注入処理において、樹脂基板液晶セル内に液晶以外の異物を浸入させる事なく、完全に機能する樹脂基板液晶ディスプレイを得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における樹脂基板の刳り貫き部を示す平面図である。
【図２】従来技術における樹脂基板液晶セルを示す平面図である。
【図３】従来技術における樹脂基板液晶セルを示す断面図である。
【図４】従来技術における樹脂基板液晶セルをＣＯ2レーザで所定の深さまで切断した直後の液晶注入孔部の断面を示す模式図である。
【図５】従来技術における樹脂基板液晶セルを切断後、洗浄処理した直後の液晶注入孔部の断面を示す模式図である。
【図６】従来技術における樹脂基板液晶セルを所定の深さまで切断した後、曲げ応力で完全に切断した直後の液晶注入孔部の断面を示す模式図である。
【符号の説明】
１１刳り貫き部
１２液晶注入孔部
１３第１の基板の切断線
１４第２の基板の切断線
１５シール材想定位置
１６表示パターン部
１７第１の基板
１８第２の基板
２１シール材
４１溶融物

Claims

透明な樹脂基板液晶セルを複数個作成するため、いずれも複数個の液晶セル領域を有する２枚の大型の樹脂基板を、各液晶セル領域の外周部を取り巻いて設けたシール材で接合した大型の樹脂基板液晶セルであって、
前記２枚の大型の樹脂基板は各液晶セル領域の辺に沿って刳り貫き部を設け、前記シール材は一部に途切れた開口箇所を設けて液晶注入孔部とし、該液晶注入孔部は前記刳り貫き部より幅が狭く、前記刳り貫き部に面して配置してある大型の樹脂基板液晶セル。
請求項１に記載の大型の樹脂基板液晶セルに用いる大型の樹脂基板の製造方法であって、
透明な大型の樹脂基板を用意し、これに画素の表示パターンを形成するパターン形成工程と、
前記各液晶セル領域の液晶注入孔を設ける辺に沿って刳り貫き部を形成する刳り貫き部形成工程と、
該刳り貫き部形成工程に続いて前記大型の樹脂基板を洗浄する樹脂基板洗浄工程とを有する大型の樹脂基板液晶セル用の大型の樹脂基板の製造方法。
請求項１に記載の大型の樹脂基板液晶セルを用いて、液晶を充填した個別の樹脂基板液晶セルを製造する方法であって、
請求項２に記載の製造方法により、刳り貫き部を形成した透明な大型の樹脂基板を製作する工程の後、
該大型の樹脂基板に配向処理を施す配向処理工程と、
前記大型の樹脂基板を２枚重ね合わせ、前記刳り貫き部に面する液晶注入孔部を設けたシール材により接着する基板重ね合わせ工程と、
重ね合わせた大型の樹脂基板を切断して、複数個の樹脂基板液晶セルとする切断工程と、
該樹脂基板液晶セルに液晶を注入する注入工程を有する、液晶を充填した樹脂基板液晶セルの製造方法。
請求項２に記載の刳り貫き部形成工程または請求項３に記載の切断工程で、
大型の樹脂基板の刳り貫きまたは重ね合わせた大型の樹脂基板の切断に、ＣＯ2 レーザ、または超音波カッター、またはダイシングを利用することを特徴とする大型の樹脂基板または樹脂基板液晶セルの製造方法。