JP4378314B2

JP4378314B2 - 表示装置及び表示装置の製造方法

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Publication number: JP4378314B2
Application number: JP2005128664A
Authority: JP
Inventors: 健治宮本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2025-04-26
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Description

本発明は、一対の基板の間に表示媒体層が設けられた表示装置、及びその表示装置の製造方法に関するものである。

近年、例えば携帯電話やデジタルビデオカメラ等のモバイル機器の需要が高まっており、これらモバイル機器等には、液晶表示パネル等の表示装置が設けられている。これらの機器には、比較的小さい中小型の液晶表示パネルが適用される。例えば図９に示すように、液晶表示パネル１００は、一対のガラス基板１０１，１０２と、その間に封入された液晶層１０３とを備えている。

特に、完成品である最終商品が全体として小型化が要求される場合、その構成部品である液晶表示パネル１００の薄型化は、非常に重要な問題となる。すなわち、液晶表示パネル１００は、例えばモバイル機器等の構成部品の中でも比較的大きい部類に入るため、仮に他の構成部品を小型化したとしても液晶表示パネル１００が大きいままでは、飛躍的な小型化は望めない。一方、液晶表示パネル１００は、視認性の観点から、表示面積を所定の大きさに維持することが必要である。したがって、液晶表示パネル１００を小型化するためには、その薄型化を図ることが必要となる。

そこで、液晶表示パネル１００を構成するガラス基板１０１，１０２を、エッチングすることによって薄型化を図ることが知られている（例えば、特許文献１等参照）。すなわち、互いに貼り合わされた一対のガラス基板を、フッ酸等のエッチング液中に浸漬する。そして、最終的に得ようとする基板厚さに応じて設定された時間の間エッチングを行う。このことにより、液晶表示パネル１００のガラス基板１０１，１０２は薄型化される。

典型的には、上記エッチングにより、当初の厚みが１．１ｍｍ〜０．７ｍｍである２枚のガラス基板が貼り合わされた一対の基板（総厚さは２．２ｍｍ〜１．４ｍｍとなる）を、総厚さ１.０ｍｍ（すなわち、各ガラス基板の厚みａ，ｂがそれぞれ０．５ｍｍ）に薄型化することが行われている。

しかし、近年では総厚さが０.８ｍｍ或いは０．６ｍｍへとさらなる薄型化が望まれている。総厚さが０．８ｍｍであるものは上記従来の技術の延長として対応することが可能であったが、総厚さが０．６ｍｍになると、例えば図７に示すように、各ガラス基板１０１，１０２の厚みａ，ｂがそれぞれ０．３ｍｍとなるため、ガラス基板１０１，１０２の強度の観点から液晶表示装置の信頼性（振動や落下等に対する信頼性）が低下することが避けられない。

また、ガラス基板１０１，１０２の厚みａ，ｂが０．３ｍｍ程度にまで薄型化されると、液晶表示装置の製造工程におけるそのガラス基板１０１，１０２の取り扱いが困難になり、コストや歩留りの点でも問題がある。

そこで、ガラス基板の強度確保と液晶表示パネルの薄型化とを両立する手段として、上記一対のガラス基板のうち、比較的大きな強度を必要とする方のガラス基板を厚めに設定する一方、比較的大きな強度を要しない方のガラス基板を薄くすることが考えられる（例えば、特許文献２及び３等参照）。

具体的には、図７を参照して説明すると、複数の薄膜トランジスタ（以降、ＴＦＴと略称する）が形成されると共に、フレキシブル基板１０４が接合されるＴＦＴ基板を構成するガラス基板１０１について、その厚みａを例えば０．４ｍｍ程度に厚めに形成する。一方、上記ＴＦＴ基板に対向する対向基板を構成するガラス基板１０２について、その厚みｂを例えば０．２ｍｍ程度に薄く形成することが望ましい。尚、フレキシブル基板１０４には、上記各ＴＦＴを駆動するためのドライバＩＣ１０５が設けられている。
特開平４−１１６６１９号公報特開平５−２４９４２２号公報特開平５−２４９４２３号公報

しかし、実際には、薄いガラス基板を一般的な製造ラインで製造処理することは強度的に難しい。したがって、ガラス基板のエッチングが行われる前である製造工程の初期においては、各ガラス基板の厚みは０．７ｍｍ以上であることが望ましい。

そこで、上述のような、一方のガラス基板を厚くして総厚さが０．６ｍｍ程度の構造を実現するためには、厚みが０．７ｍｍの一対のガラス基板に対し、一方の基板を０．３ｍｍだけ薄くして０．４ｍｍ厚にする一方、他方の基板を０．５ｍｍだけ薄くして０．２ｍｍ厚にする必要がある。

そのために、第１の方法では、例えば上記特許文献２に示されるように、一方のガラス基板をレジストマスクで覆った状態でエッチング液中に所定時間浸漬する。このことにより、一方のガラス基板のみをエッチングする。その後、上記レジストマスクを除去して再びエッチング液中に浸漬することにより、双方のガラス基板をエッチングすることが考えられる。このことにより、エッチング量に差を生じさせて、上述の構造を実現することが可能となる。

また、第２の方法では、エッチング液中に浸漬して双方のガラス基板とも０．４ｍｍ厚にエッチングした後に、一方のガラス基板のみを例えばブラスト加工等の機械研磨処理等を施して０．２ｍｍまで薄くすることが考えられる。このことによっても、上述の構造を実現することが可能となる。

ところが、上記第１の方法では、レジストマスクの形成工程、第１のエッチング工程、レジストマスクの除去工程、及び第２のエッチング工程の４つの工程が必要となってしまう。また、上記第２の方法では、エッチング工程と機械研磨工程との２つの工程が必要となってしまう。すなわち、上記各方法によると、複数の工程が必要となって、製造コストや歩留まりの点で問題となる。

本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、表示装置の薄型化を図りつつ、製造工程を簡単にして製造コストの低減や歩留まりの向上を図ることにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る表示装置の製造方法は、ガラス基板とプラスチック基板とを貼り合わせると共に、上記ガラス基板及びプラスチック基板の間に表示媒体層を設ける工程と、互いに貼り合わされた上記ガラス基板及び上記プラスチック基板を、エッチング溶液に浸漬することにより上記ガラス基板の厚みのみを薄くする工程とを備えている。

エッチングされた上記ガラス基板は、プラスチック基板よりも厚いことが好ましい。

上記表示媒体層は、液晶層であることが好ましい。

また、本発明に係る表示装置は、ガラス基板と、上記ガラス基板に対向して設けられ、上記ガラス基板よりも薄いプラスチック基板と、上記ガラス基板と上記プラスチック基板との間に設けられた表示媒体層とを備え、上記ガラス基板及び上記プラスチック基板は、互いに貼り合わされた状態でエッチング溶液に浸漬されることにより、上記ガラス基板の厚みのみが薄型化されている。

−作用−
次に、本発明の作用について説明する。

一対の基板の一方をガラス基板により構成し、他方をプラスチック基板によって構成することにより、ガラス基板のみをエッチングしてプラスチック基板をエッチングさせないことが可能となる。上記プラスチック基板は、製造ラインにおいて要求される強度があまり問題とならないため、当初から薄く形成しておくことが可能である。

本発明によれば、表示装置を構成する一対の基板のうち、ガラス基板のみをエッチングしてプラスチック基板をエッチングさせないことができる。プラスチック基板は、製造ラインにおいて要求される強度があまり問題とならないため、当初から薄く形成しておくことができる。その結果、表示装置を容易に薄型化することができる。

そのことに加え、エッチング溶液への１回の浸漬により上記薄型化を行うことができるため、製造工程を簡単にして製造コストの低減や歩留まりの向上を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《発明の参考例１》
図１〜図５は、本発明の参考例１を示している。

図１は、本発明に係る表示装置である液晶表示装置１を概略的に示す断面図である。液晶表示装置１は、図１に示すように、第１の基板であるアクティブマトリクス基板２と、このアクティブマトリクス基板２に対向して設けられた第２の基板である対向基板３と、これらの基板２，３の間に設けられた表示媒体層である液晶層４とを備えている。

上記アクティブマトリクス基板２は、ガラス基板６と、ガラス基板６の液晶層４側に形成された複数の薄膜トランジスタ（図示を省略し、以下、ＴＦＴと略称する）とを備えている。また、アクティブマトリクス基板２は、マトリクス状に配置された複数の画素を有し、各画素毎に上記ＴＦＴが設けられている。

ガラス基板６の厚みは、例えば０．４ｍｍに形成されている。ガラス基板６における液晶層４側の表面は、上記ＴＦＴを覆うように配向膜（図示省略）が設けられている。一方、ガラス基板６における液晶層４とは反対側の表面には、偏光板（図示省略）が積層されている。

また、ガラス基板６には、上記各ＴＦＴを駆動制御するためのドライバ（図示省略）が形成されている。各ＴＦＴは、図示省略の信号配線及び走査配線を介して、上記ドライバに接続されている。上記ＴＦＴ及びドライバを構成する半導体素子には、例えば低温ポリシリコンが適用されている。

上記アクティブマトリクス基板２には、図１に示すように、フレキシブルプリント基板８が実装されている。フレキシブルプリント基板８は、上記ドライバに接続され、そのドライバに駆動信号を供給するようになっている。

上記対向基板３は、ガラス基板７と、ガラス基板７の液晶層４側に形成されたカラーフィルタやＩＴＯからなる共通電極等（図示省略）とを備えている。ガラス基板７の厚みは、例えば０．２ｍｍに形成され、上記アクティブマトリクス基板２のガラス基板６よりも薄くなっている。ガラス基板７における液晶層４側の表面には、上記カラーフィルタや共通電極等を覆うように配向膜（図示省略）が設けられている。一方、ガラス基板７における液晶層４と反対側の表面には、偏光板（図示省略）が積層されている。

上記アクティブマトリクス基板２と対向基板３とは、スペーサ（図示省略）及びシール部材９を介して貼り合わされている。アクティブマトリクス基板２と対向基板３との間には、所定の隙間が形成され、その隙間に液晶材料が封入されることによって上記液晶層が形成されている。こうして、液晶表示装置１は、ドライバ及びＴＦＴにより、液晶層４における液晶分子の配向状態を画素毎に制御して、所望の表示を行うようになっている。

本発明の特徴として、上記アクティブマトリクス基板２のガラス基板６は、例えばフッ酸を含むエッチング溶液によりエッチングされる速度が、上記対向基板３のガラス基板７よりも小さい。また、ガラス基板６は、ガラス基板７よりも厚く形成されて機械強度が大きくなっている。

−製造方法−
次に、上記液晶表示装置１の製造方法について説明する。本参考例の製造方法には、基板貼り合わせ工程と、エッチング工程と、フレキシブルプリント基板実装工程とが含まれる。

基板貼り合わせ工程では、まず、アクティブマトリクス基板２を構成するガラス基板６に対し、図示を省略するが、ＴＦＴ、画素電極、信号配線及び走査配線、ドライバ等を形成し、その表面に配向膜を形成する。上記ＴＦＴ及びドライバは低温ポリシリコンを構成要素として有している。

一方、対向基板３を構成するガラス基板７に対し、図示を省略するが、カラーフィルタや共通電極等を形成した後に、その表面を配向膜によって覆う。続いて、上記ガラス基板６及びガラス基板７を、スペーサ及びシール部材９を介して貼り合わせて、各ガラス基板６，７の間の隙間に液晶材料を導入して封止することによって液晶層４を設ける。このとき、図２に示すように、エッチングされる前の各ガラス基板６，７は互いに同じ厚みに形成され、それぞれ０．７ｍｍの厚みになっている。各ガラス基板６，７の当初の厚みを０．７ｍｍとするのは、製造ラインにおいて一般的に使用される厚みであって、その取り扱いが容易であるためである。

次に、エッチング工程では、互いに貼り合わされた上記各ガラス基板６，７を、フッ酸を含むエッチング溶液に浸漬する。すなわち、各ガラス基板６，７は同じ時間だけエッチングされる。このことにより、上記各ガラス基板６，７の厚みをそれぞれ薄くする。各ガラス基板６，７は、エッチング溶液によりエッチングされる速度が互いに異なっており、ガラス基板６が、ガラス基板７よりも遅くエッチングされる。したがって、図３に示すように、ガラス基板６は、エッチング量が少なくて０．４ｍｍの厚みに形成される一方、ガラス基板７は、エッチング量が多くて０．２ｍｍの厚みに形成される。その結果、ガラス基板６の機械強度は、ガラス基板７よりも大きくなる。その後、上記各ガラス基板６，７の外側に偏光板を積層する。

次に、フレキシブル基板実装工程では、ガラス基板６がエッチングされたアクティブマトリクス基板２に対し、フレキシブルプリント基板８を実装する。以上の各工程を行うことにより、液晶表示装置１を製造する。

−参考例１の効果−
すなわち、アクティブマトリクス基板２には、フレキシブルプリント基板８が圧着して実装されるので、その実装に耐え得る程度の機械強度が必要となる。一方、対向基板３にはそのような機械強度が必要でない。したがって、本参考例によると、エッチング前において各ガラス基板６，７が互いに同じ厚みに形成されていても、エッチングにより、ある程度の機械強度が必要なアクティブマトリクス基板２を比較的厚く形成する一方、そのような機械強度が不要である対向基板３を比較的薄く形成することができるため、これら２つの基板２，３の厚みを全体としてさらに薄くできる。その結果、液晶表示装置１の全体として、さらなる薄型化を図ることができる。また、エッチング前における各ガラス基板６，７の厚みが互いに同じであるため、製造ラインにおける取り扱いを容易でき、既存の製造設備を用いて製造することが可能となる。

そのことに加え、上記各ガラス基板６，７のエッチング溶液への１回の浸漬により上記薄型化を行うことができるため、製造工程を簡単にして製造コストの低減や歩留まりの向上を図ることができる。

また、仮に、ＴＦＴやドライバにアモルファスシリコンを適用した場合には、ドライバをフレキシブルプリント基板８に実装しなければならないため、そのドライバを含むフレキシブルプリント基板８の厚みが大きくなることが避けられない。そのため、各ガラス基板６，７を薄型化したとしても、厚みの大きいフレキシブルプリント基板８のために装置全体を薄型化することが難しくなる。これに対し、本参考例では、ＴＦＴやドライバに低温ポリシリコンを適用したので、ドライバをガラス基板６上に薄く形成できる結果、装置全体を効果的に薄型化することができる。

尚、図４に示すように、アクティブマトリクス基板２におけるガラス基板６の厚みを０．５ｍｍ規定する一方、対向基板３におけるガラス基板７の厚みを０．１ｍｍに規定するようにしてもよい。このことにより、装置全体の厚みを約０．６ｍｍに維持しつつ、ガラス基板６の機械強度を高めることができる。

また、エッチングされる速度だけで最終的なガラス基板６，７の厚みを調整することが難しい場合には、エッチング前におけるガラス基板６，７の厚みを調整するようにしてもよい。

＜参考例＞
次に、参考例について説明する。

アクティブマトリクス基板２のガラス基板６には、ガラス基板Ａ（旭硝子社製、ＡＮ１００）を適用し、対向基板３のガラス基板７には、ガラス基板Ｂ（コーニング社製、１７３７）を適用した。あるエッチング条件において、ガラス基板Ａのエッチング速度は４．４μｍ／ｍｉｎであり、ガラス基板Ｂのエッチング速度は５．２μｍ／ｍｉｎである。

ガラス基板ＡにはＴＦＴ等の素子や配線等を形成し、ガラス基板Ｂにはカラーフィルタ等を形成した後に、これら各ガラス基板Ａ，Ｂを互いに貼り合わせた。これらを上記の条件においてフッ酸を含むエッチング溶液に浸漬することにより、約４２分間エッチングを行った。このとき、表１に示すように、ガラス基板Ａの厚みは０．５２ｍｍであり、ガラス基板Ｂの厚みは０．４８ｍｍであった。

その後、さらに約４２分間エッチングを行ったところ、表１に示すように、ガラス基板Ａの厚みは０．３４ｍｍとなり、ガラス基板Ｂの厚みは０．２６ｍｍとなった。このガラス基板Ａ，Ｂの厚みの変化を示すグラフを図５に示す。図５に示されるように、ガラス基板Ａ，Ｂの厚みは、時間の経過と共に直線的に薄くなっていくことがわかった。そして、これらの結果により、エッチング前のガラス基板Ａ，Ｂとして、それぞれ１．１ｍｍの厚みのものを適用し、１６６分間エッチングを行うことにより、総厚さが約０．６ｍｍであって、ガラス基板Ａの厚みを０．３７ｍｍとする一方、ガラス基板Ｂの厚みを０．２３ｍｍとする所望の構成を得ることができることがわかった。

《発明の実施形態１》
図６は、本発明の実施形態１を示している。尚、以降の各実施形態では、図１〜図４と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施形態の液晶表示装置１は、図６に示すように、アクティブマトリクス基板２と、対向基板３と、液晶層４とを備えている。アクティブマトリクス基板２は、０．５ｍｍの厚みのガラス基板６を有している。一方、対向基板３は、０．１ｍｍの厚みのプラスチック基板１０を有している。言い換えれば、液晶表示装置１は、ガラス基板６と、ガラス基板６に対向して設けられ、ガラス基板６よりも薄いプラスチック基板１０とを備えている。

上記液晶表示装置１を製造する場合には、まず、基板貼り合わせ工程において、アクティブマトリクス基板２を構成するガラス基板６に対し、図示省略のカラーフィルタ（着色層）、ＴＦＴ、画素電極、信号配線及び走査配線、ドライバ等を形成し、その表面に配向膜を形成する。上記ＴＦＴ及びドライバは低温ポリシリコンを構成要素として有している。エッチングされる前におけるガラス基板６の厚みは、例えば０．７ｍｍとする。

一方、対向基板３を構成するプラスチック基板１０には、図示省略共通電極等を形成する。このプラスチック基板１０の厚みは、例えば０．１ｍｍとする。その後、これらガラス基板６とプラスチック基板１０とを貼り合わせると共に、上記参考例１と同様に、液晶層４を形成する。

ここで、カラーフィルタを対向基板３ではなく、アクティブマトリクス基板２に形成するようにしたので、ガラスとプラスチックとにおける熱膨張率の違いに拘わらず、液晶表示装置を精度良く製造することが可能となる。

続いて、エッチング工程では、互いに貼り合わされた上記ガラス基板６及びプラスチック基板１０を、フッ酸を含むエッチング溶液に浸漬してエッチングする。このとき、プラスチック基板１０は、エッチングされず、ガラス基板６のみがエッチングされる。そのことにより、ガラス基板６の厚みを例えば０．５ｍｍに形成する。このように、エッチングされたガラス基板６は、プラスチック基板１０よりも厚くする。その後、上記参考例１と同様の工程を経ることにより、液晶表示装置１を製造する。

−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、一対の基板６，１０の一方をガラス基板６により構成し、他方をプラスチック基板１０によって構成することにより、ガラス基板６のみをエッチングしてプラスチック基板１０をエッチングさせないことが可能となる。上記プラスチック基板１０は、製造ラインにおいて要求される強度があまり問題とならないため、当初から薄く形成しておくことが可能である。そのため、液晶表示装置１を容易に薄型化することができる。

《発明の参考例２》
図７は、本発明の参考例２を示している。

本参考例におけるアクティブマトリクス基板２のガラス基板６は、エッチング溶液によりエッチングされる速度が、対向基板３のガラス基板７と同じになっている。つまり、各ガラス基板６，７は、互いに同じ材質のガラスによって構成されている。

一方、エッチングされる前におけるガラス基板６の厚みは、０．９ｍｍである一方、エッチングされる前におけるガラス基板７の厚みは、０．７ｍｍになっている。これら各ガラス基板６，７を、基板貼り合わせ工程において、互いに貼り合わせると共に、その間に液晶層４を形成する。その後に、エッチング工程において、フッ酸を含むエッチング溶液に浸漬する。そのことにより、各ガラス基板６，７において０．５ｍｍずつエッチングにより除去し、最終的に、ガラス基板６の厚みを０．４ｍｍとする一方、ガラス基板７の厚みを０．２ｍｍとする。

このように、エッチング前における各ガラス基板６，７の厚みを異ならせると共に、エッチングされる速度が同じであるようにすることによっても、一方のガラス基板６の厚みを、他方のガラス基板７よりも大きくすることが可能となる。但し、一般的な製造ラインにおいては、エッチング前における上記各ガラス基板６，７の厚みを同じにした方が、その取り扱い易さの点で好ましい。

《その他の実施形態》
上記参考例及び実施形態では、ＴＦＴ及びドライバが低温ポリシリコンを構成要素として有するようにしたが、その他に、ＴＦＴ及びドライバがＣＧシリコンを構成要素として有するようにしてもよい。そのことによっても、ドライバをガラス基板６にＴＦＴと共に形成することができるため、装置全体の薄型化を図ることができる。この場合にも、低温ポリシリコンの場合と同様に、上記基板貼り合わせ工程において、ドライバを形成することができる。

また、図８に示すような参考例も可能である。すなわち、反射型の液晶表示装置においては、コストの観点から反射層１１をガラス基板６の外側に貼り付けて設けることが有利である。ところが、この場合、図８に矢印で示すように、ガラス基板６に入射した光は、反射層１１で反射された後に、再びガラス基板６を通過するので、視差が大きくなるという問題がある。したがって、ガラス基板６は薄い方が好ましい。一方、ガラス基板７についても同様に薄くすると、全体としての強度が小さくなってしまうため、このガラス基板７は、ガラス基板６よりも厚く形成することが望ましい。

そこで、各ガラス基板６，７のエッチングされる速度を異ならせると共に、エッチング前の厚みを同じにすることが可能である。このことにより、容易に、ガラス基板６を比較的薄く形成する一方、ガラス基板７を比較的厚く形成することができる。

以上説明したように、本発明は、表示装置及び表示装置の製造方法について有用であり、特に、表示装置の薄型化を図りつつ、製造工程を簡単にして製造コストの低減や歩留まりの向上を図る場合に適している。

参考例１の液晶表示装置を概略的に示す断面図である。エッチング前のガラス基板を拡大して示す断面図である。エッチング後のガラス基板を拡大して示す断面図である。参考例１の変形例である液晶表示装置を概略的に示す断面図である。エッチングされるガラス基板の厚みと時間との関係を示すグラフ図である。実施形態１の液晶表示装置を概略的に示す断面図である。参考例２におけるエッチング前の液晶表示装置を概略的に示す断面図である。他の実施形態の液晶表示装置を概略的に示す断面図である。従来の液晶表示装置を概略的に示す断面図である。

１液晶表示装置
２アクティブマトリクス基板（第１の基板）
３対向基板（第２の基板）
４液晶層
６ガラス基板
７ガラス基板
８フレキシブルプリント基板
１０プラスチック基板

Claims

ガラス基板とプラスチック基板とを貼り合わせると共に、上記ガラス基板及びプラスチック基板の間に表示媒体層を設ける工程と、
互いに貼り合わされた上記ガラス基板及び上記プラスチック基板を、エッチング溶液に浸漬することにより上記ガラス基板の厚みのみを薄くする工程とを備えている
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
請求項１記載された表示装置の製造方法において、
エッチングされた上記ガラス基板は、プラスチック基板よりも厚い
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
請求項１又は２に記載された表示装置の製造方法において、
上記表示媒体層は、液晶層である
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
ガラス基板と、
上記ガラス基板に対向して設けられ、上記ガラス基板よりも薄いプラスチック基板と、
上記ガラス基板と上記プラスチック基板との間に設けられた表示媒体層とを備え、
上記ガラス基板及び上記プラスチック基板は、互いに貼り合わされた状態でエッチング溶液に浸漬されることにより、上記ガラス基板の厚みのみが薄型化されている
ことを特徴とする表示装置。