(57)【要約】【課題】液晶表示装置用ガラス基板の薄板化を目的とした化学研磨工程において、ガラス表面の傷などが拡大され、平坦性が劣化する課題があった。【解決手段】フッ酸３〜９％、硫酸５０〜７０％、溶媒に水を用いた化学研磨液によりガラス基板表面を研磨することにより傷の拡大を抑制し、表面品位が優れた液晶表示素子を効率よく、低コストに製造する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガラス基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、第２のガラス基板上にカラーフィルタを形成する工程と、前記第１のガラス基板の薄膜トランジスタが形成された面と前記第２のガラス基板のカラーフィルタが形成された面とが対向するようにシール材を介して貼り合わせる工程と、貼り合わせた一対のガラス基板を薄板化研磨する工程と、前記一対のガラス基板を個別の表示パネル基板に切断する工程と、前記表示パネル基板の前記シール材で囲まれた領域に液晶を封入した後、封入口を封止する工程と、前記表示パネル基板の表面に偏光板を貼る工程とを順次行う液晶表示装置の製造方法であって、
前記薄板化研磨工程が、フッ酸３〜９重量％及び硫酸５０〜７０重量％を含む研磨液を供給して前記ガラス基板の表面を研磨する工程であることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
第１のガラス基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、第２のガラス基板上にカラーフィルタを形成する工程と、前記第１のガラス基板の薄膜トランジスタが形成された面と前記第２のガラス基板のカラーフィルタが形成された面とが対向するようにシール材を介して貼り合わせる工程と、前記一対のガラス基板を個別の表示パネル基板に切断する工程と、前記表示パネル基板の前記シール材で囲まれた領域に液晶を封入した後、封入口を封止する工程と、前記表示パネル基板を薄板化研磨する工程と、前記表示パネルの表面に偏光板を貼る工程とを順次行う液晶表示装置の製造方法であって、
前記薄板化研磨工程が、フッ酸３〜９重量％及び硫酸５０〜７０重量％を含む研磨液を供給して前記表示パネル基板の表面を研磨する工程であることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
第１のガラス基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、第２のガラス基板上にカラーフィルタを形成する工程と、前記第１のガラス基板の薄膜トランジスタが形成された面と前記第２のガラス基板のカラーフィルタが形成された面の少なくとも一方の面にシール材を塗布した後、前記シール材に囲まれた領域に液晶を滴下し、前記第１のガラス基板の薄膜トランジスタが形成された面と前記第２のガラス基板のカラーフィルタが形成された面とが対向するように貼り合わせる工程と、貼り合わせた一対のガラス基板を薄板化研磨する工程と、前記一対のガラス基板を個別の表示パネル基板に切断する工程と、前記表示パネル基板の表面に偏光板を貼る工程とを順次行う液晶表示装置の製造方法であって、
前記薄板化研磨工程が、フッ酸３〜９重量％及び硫酸５０〜７０重量％を含む研磨液を供給して前記ガラス基板の表面を研磨する工程であることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記薄板化研磨工程が、フッ酸を主成分として、硫酸、塩酸もしくは硝酸の中から選ばれた少なくとも１種類の無機酸を含む研磨液を用いて前記ガラス基板の表面を更に研磨する工程を備えたことを特徴とする請求項１または３に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記薄板化研磨工程が、フッ酸を主成分として、硫酸、塩酸もしくは硝酸の中から選ばれた少なくとも１種類の無機酸を含む研磨液を用いて前記表示パネル基板の表面を更に研磨する工程を備えたことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記薄板化研磨工程におけるエッチング速度が１０〜１２μｍ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１乃至３に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至３に記載した製造方法によって作製されたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板に傷などの欠陥が少ない表示特性品位に優れた液晶表示装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイをはじめとする様々なフラットパネルディスプレイが製造されている。この製造工程ではガラス基板寸法が概ね１２００（横幅）×１０００（縦幅）×０．４（厚さ）ｍｍをマザーガラス基板として使用され、この中に複数の表示パネル基板を形成する。しかしながら、モバイル用の液晶ディスプレイでは小形・軽量化の進展が著しく、製品として要求される表示パネルの厚さが一般に０．２ｍｍ以下と言われており、そのためには製品に組み込む前にマザーガラス基板あるいは表示パネル基板を研磨により所望の厚さに薄形化することが必要である。
【０００３】
ガラス基板の研磨方法は化学研磨と機械研磨に大別され、前者は一般にフッ酸を主成分とするエッチング液を用いてガラス基板を研磨し、後者は酸化セリウム系の研磨液を用いてガラス基板を研磨する方法が知られている。しかしながら、特に化学研磨によるガラス基板の薄板化においては研磨前のガラス基板表面に傷が存在すると、エッチング液がその傷を更に拡大させるように作用し、その結果としてガラス基板の平坦性が損なわれてしまう。
【０００４】
このような傷が拡大される点に対して、特許文献１に化学研磨の後に機械研磨で微小欠陥を除去する方法が提案されている。また、特許文献２に研磨速度が１μｍ／ｓｅｃ以上の３０〜６０重量％フッ化水素水溶液を使用してガラス基板表面を研磨することにより傷の拡大を抑制する方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５１１１号公報
【特許文献２】特開２００３−２２６５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されている方法は、液晶ディスプレイ用ガラス基板を薄板化するため、傷発生要因層を機械研磨で除去した後に化学研磨を実施する。また、化学研磨の後で、拡大した傷を機械研磨で除去する方法が開示されている。したがって、必ず二回の研磨工程が必要であるため、高コストである課題があった。
【０００７】
一方、特許文献２に記載されている方法は傷の拡大は抑制されるものの、研磨速度が大きいためにガラス表面でのエッチング量の不均一が生じやすく、その結果としてガラス表面のうねりが顕著になる問題点を有していた。また、ガラス基板表面に大きな傷が存在する場合、例えば直径が４０μｍ以上の傷が存在する場合、エッチングによって傷が抑制されずに直径１００μｍ以上に拡大するという欠点を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。なお、化学研磨液の組成は全て重量％で表記した。
（１）本発明の液晶表示装置の製造方法は、第１のガラス基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、第２のガラス基板上にカラーフィルタが形成された面とが対向するようにシール材を介して貼り合わせる工程と、貼り合わせた一対のガラス基板を薄板化研磨する工程と、前記一対のガラス基板を個別の表示パネル基板に切断する工程と、前記表示パネル基板の前記シール材で囲まれた領域に液晶を封入した後、封入口を封止する工程と、前記表示パネル基板の表面に偏光板を貼る工程とを順次行う液晶表示装置の製造方法である。
このとき、上記した薄板化研磨工程において、フッ酸３〜９重量％及び硫酸５０〜７０重量％を含む研磨液を供給して前記ガラス基板の表面を研磨する工程を具備するものである。
【０００９】
（２）また、本発明の液晶表示装置の製造方法は、貼り合わせた一対のガラス基板を個別の表示パネル基板に切断した後、表示パネル基板の少なくとも一方の表面を薄板化研磨する工程を具備するものである。
【００１０】
（３）更にまた、本発明の液晶表示装置の製造方法は、薄膜トランジスタを形成した第１のガラス基板の表示領域の周辺であって、シール材に囲まれた領域に液晶を滴下した後、カラーフィルタを形成した第２のガラス基板とを、形成面がお互いに対面するように貼り合わせた後、一対のガラス基板の表面の少なくとも一面を薄板化研磨する工程を具備するものである。
【００１１】
そして、上記した液晶表示装置の製造方法において、ガラス基板または表示パネル基板の表面に対する薄板化研磨は、フッ酸を主成分として、硫酸、塩酸もしくは硝酸の中から選ばれた少なくとも１種類の無機酸を含む研磨液を用いて行われる。そのときのエッチング速度は１０〜１２μｍ／ｍｉｎとした。
【００１２】
液晶表示装置は上記した方法によって薄膜トランジスタまたはカラーフィルタが形成されたガラス基板の少なくとも一方の基板表面が研磨によって薄板化されている。
【発明の効果】
【００１３】
上記したフッ酸３〜９重量％及び硫酸５０〜７０重量％なる成分を有する研磨液を用いてガラス表面を研磨することにより、ガラス基板表面に傷などの欠陥が少なく、しかも携帯電話やモバイル機器の製品に要求される極めて薄いガラス基板を提供することが出来る。その結果として、表示特性品位に優れた液晶表示装置を効率良く、低コストに生産することが実現した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その同一の説明は省略する。また、化学研磨液の組成は、重量％で表記した。
【００１５】
（実施例１）
図１は、液晶表示素子の製造工程を示す。先ず、第１のガラス基板上に複数の薄膜トランジスタのアレイを形成する工程では、透明導電膜による電極の形成工程や低温ポリシリコンなどによる駆動電極やコモン電極の形成が行われる。これらの各工程では、露光、現像、エッチングなどから成るフォトリソグラフィ工程が繰り返し行われる。その後、形成した薄膜トランジスタアレイの上に配向膜が形成され、更にこの配向膜上にラビング処理が施される。
【００１６】
一方、カラーフィルタ形成工程では、第２のガラス基板上に着色層やブラックマトリクス、透明電極を順次積層してＲＧＢからなるカラーフィルタ素子を構成する。
【００１７】
次に、第１のガラス基板もしくは第２のガラス基板の少なくとも一方のガラス基板上に各素子区画の液晶封入領域を含む部分に製品シールを、ガラス基板の周辺には外周シールをディスペンサによる塗布法やスクリーン印刷法などで同時に印刷する。ここでは、ディスペンサによる塗布法を用いた。上記した一対のガラス基板を素子形成面が対向するように貼り合わせる工程と、貼り合わせた一対のガラス基板を薄板化に研磨する工程と、上記した一対のガラス基板を個別のパネル基板に切断するため、カッターホイールを用いたスクライブと分断するためのブレークの組合せによる切断工程と、上記表示パネルの製品シールで囲まれた領域に液晶を封入した後、封入口をエポキシ樹脂などで封止する工程と、上記した表示パネル基板の表面に偏光板を貼る工程を順次行うことにより液晶表示素子が完成する。
【００１８】
図２は、薄板化研磨工程におけるエッチング液の組成についての検討結果の一例を示す。図２において、横軸は硫酸の濃度、縦軸はガラス表面に発生する傷の深さ及びエッチング速度を示す。なお、フッ酸の濃度は５％として、溶媒に水を用いて化学研磨液を調合した。化学研磨液の温度は、４０℃の条件で液晶セル基板を化学研磨液に浸漬して、片側でのエッチング量が３０μｍとなるように所定の時間エッチングを行った。エッチング後は、従来の洗浄方法で化学研磨液を完全に除去した。
【００１９】
先ず、ガラス表面に発生する傷の深さは、硫酸の濃度に反比例して小さくなる傾向を示す。一方、エッチング速度は硫酸濃度に比例して大きくなる傾向を示す。ここで、傷の深さを１０μｍ以下に制御するためには、硫酸の濃度を５０〜７０％に調合すればよいことが分かった。また、この時のエッチング速度は概ね１０〜１２μｍ／ｍｉｎであった。
【００２０】
ここで、ガラス基板表面上の傷の深さを１０μｍ以下に制御しなければならないのは、次の理由による。即ち、ガラス表面には最終的には偏光板が貼られるため、偏光板の粘着層の厚み（１０〜２０μｍ）が傷の深さをカバーするため、光学的に傷の部分での光の散乱や屈折が緩和される。特に傷の深さが１０μｍ以下であれば、光学的な緩和効果が顕著であることを実験的に確認している。また、硫酸の濃度を７０％以上にしても傷の深さは殆ど変化しないことが判明した。
【００２１】
図３は、フッ酸の濃度とガラス基板表面の傷の深さ及びうねりの関係を示す。ここで、硫酸の濃度は６０％とした。また、うねりの定義は、測定長さ５０ｍｍにおけるうねりのプロファイルの最大高さと最小高さの差とした。図３において、傷の深さはフッ酸の濃度に反比例して小さくなる傾向を示す。特に、フッ酸の濃度が１８％以上では、傷の深さが−５μｍ、すなわち凹形状から凸形状に反転することが判明した。
【００２２】
一方、ガラス基板表面のうねりは、フッ酸濃度に比例して大きくなる傾向を示す。ここで、傷の深さが１０μｍ以下で、かつ表示特性に悪影響をしないうねりの大きさ０.５μｍ以下に制御するためには、フッ酸の濃度は３〜９％に調合すればよいことが分かった。
【００２３】
次に、上記した図１のフロー及び研磨条件を用いて作製した表示パネル基板をモバイル機器に適用し、その表示・動作特性試験、環境試験及び機械的強度試験を実施した結果、全ての試験項目で液晶表示装置として要求される表示特性に問題のないことを確認した。
【００２４】
（実施例２）
実施例１と同様に図１に示したフローで第１のガラス基板と第２のガラス基板の一対のガラス基板を貼り合わせ工程まで行う。次に、ガラス基板を薄板化研磨する前に個別の表示パネル基板に切断する。切断方法は、実施例１と同様に行う。次に、実施例１と同様に液晶の封入と封入口の封止を行った後、パネル基板の配線端子部がエッチング工程で腐食することを防止するために保護膜を形成する。ここでは、アクリル系粘着材付きの保護テープを端子部に貼り付けた。
【００２５】
次に、個々に分割された表示パネル基板の薄板化研磨を行う。研磨液の組成は、フッ酸の濃度５％、硫酸の濃度６０％として、溶媒に水を用いた化学研磨液を調合した。ここで、表示パネル基板は、単品での処理もしくは複数個まとめたバッチ処理の何れの方法でも実施可能である。研磨後は、従来の洗浄方法で化学研磨液を完全に除去した後、端子部の保護テープを剥離し、表示パネル表面に偏光板を貼ることで液晶表示素子が完成する。
【００２６】
本実施例において、表示パネル基板の表面に発生した傷の深さを計測した結果、傷の深さはいずれも１０μｍ以下であった。また、ガラス基板のうねりも０.５μｍ以下であった。
【００２７】
また、実施例１の場合と同様に表示パネル基板をモバイル機器に適用し、その表示・動作特性試験、環境試験及び機械的強度試験を実施した結果、全ての試験項目で液晶表示装置として要求される表示特性に問題のないことを確認した。
【００２８】
なお、機械的強度試験において、実施例１に示した表示パネルの強度に比較して１.５〜２倍程度強度が向上する新たな効果を見出すことができた。この理由は、実施例１と異なり、薄板化研磨工程では表示パネル基板の表面のみならず、その基板周辺も研磨液に晒され、そのときのエッチング作用が基板端部の切断時に発生したマイクロクラック等の傷を緩和していると考えられる。
【００２９】
（実施例３）
図４は、本発明の他の実施例を示す液晶表示素子の製造工程である。第１のガラス基板に薄膜トランジスタを形成し、第２のガラス基板にカラーフィルタを形成した一対のガラス基板の少なくとも一方のガラス基板に製品シールと外周シール形成した後、製品シールで囲まれた領域に液晶を滴下し、素子形成面同士が対向するように貼り合わせる。その後の製造工程は実施例１と同様であり、一対のガラス基板の薄板化研磨工程、個別の表示パネル基板
に切断する工程、表示パネル基板の表面に偏光板を貼る工程を順次行うことで表示パネルが完成する。
【００３０】
ここで、薄板化研磨工程において、フッ酸の濃度を５％、硫酸の濃度を６０％として、溶媒に水を用いた化学研磨液を調合した。化学研磨液の温度は、４０℃の条件で液晶セル基板を化学研磨液に浸漬して、所定の時間エッチングを行った。なお、表示パネル基板を従来の洗浄方法で化学研磨液を完全に除去した後、表示パネル基板の表面に発生した傷の深さを計測した結果、傷の深さはいずれも１０μｍ以下であった。
【００３１】
また、表示パネル基板のうねりも０.５μｍ以下であった。次に、表示パネル基板をモバイル機器に適用し、その表示・動作特性試験、環境試験及び機械的強度試験を実施した結果、全ての試験項目で液晶表示装置として要求される表示特性に問題のないことを確認した。  
（実施例４）
図５（ａ）〜（ｅ）は、本発明の他の実施例を示す液晶表示素子の製造工程である。図５（ａ）に示すように、実施例１と同様に第１のガラス基板２に薄膜トランジスタを形成し、第２のガラス基板３にカラーフィルタを形成した一対のガラス基板１に、図５（ｂ）に示すように製品シール４と外周シール５形成した後、素子形成面が対向するように貼り合わせる。次に、図５（ｃ）に示すようにガラス基板１を第１のエッチング槽６に浸漬する。
【００３２】
第１のエッチング槽６に用いた第１のエッチング液７は、フッ酸の濃度５％、硫酸の濃度６０％として、溶媒に水を用いた化学研磨液を調合した。第１のエッチング液７の温度は４０℃として、所定の時間エッチングを行った。
【００３３】
次に、図５（ｄ）に示す第２のエッチング層８にガラス基板１を浸漬させる。第２のエッチング槽８に用いた第２のエッチング液９は、フッ酸濃度９％、硫酸濃度５％として、溶媒に水を用いた化学研磨液を調合した。なお、硫酸以外の無機酸として塩酸や硝酸などの中からを少なくとも１種類を使用してもよい。第２のエッチング液９の温度は４０℃として、所定の時間エッチングを行った。次に、液晶セル基板を従来の洗浄方法で化学研磨液を完全に除去した後、図５（ｅ）に示すように薄板化されたガラス基板１が完成した。
このとき、ガラス基板１の表面に発生した傷の深さを計測した結果、傷の深さはいずれも１０μｍ以下であった。また、ガラス基板１のうねりも０.５μｍ以下であった。
【００３４】
次に、実施例１と同様に個別の表示パネル基板に切断する工程と、液晶の封入と封入口の封止の工程と、偏光板を貼る工程を行うことで液晶表示素子が完成する。そして、完成した表示パネル基板をモバイル機器に適用し、その表示・動作特性試験、環境試験及び機械的強度試験を実施した結果、全ての試験項目で液晶表示装置として要求される表示特性に問題のないことを確認した。
【００３５】
なお、本実施例では具体的な記述は省略するが、薄板化研磨工程で２回のエッチング研磨処理を施すことを上記した第１の実施例から第３の実施例に適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ガラス基板に傷などの欠陥が少ない表面品位に優れた液晶表示素子とその製造方法に関わり、特に液晶パネルの品質、歩留り向上や低コスト化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態を説明する液晶表示素子の製造工程を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態を説明する硫酸の濃度とガラス基板表面の傷の深さおよびエッチング速度との関係を示すグラフ図である。
【図３】本発明の実施の形態を説明するフッ酸の濃度とガラス基板表面の傷の深さ及びうねりとの関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明の実施の形態を説明する液晶表示素子の製造工程を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態を説明する液晶パネルの製造工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ガラス基板、２…薄膜トランジスタ用ガラス基板（第１のガラス基板）、３…カラーフィルタ用ガラス基板（第２のガラス基板）、４…製品シール、
５…外周シール、６…第１のエッチング槽、７…第１のエッチング液、８…第２のエッチング槽、９…第２のエッチング液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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