JPH0836151A

JPH0836151A - 平面基板の貼り合わせ方法

Info

Publication number: JPH0836151A
Application number: JP17052894A
Authority: JP
Inventors: Atsunori Matsuda; 厚範松田; Satoshi Taniguchi; 敏谷口; Takashi Kishimoto; 隆岸本; Kenjiro Hamanaka; 賢二郎浜中; Kenji Morio; 健二森尾
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1996-02-06

Abstract

(57)【要約】【目的】平面基板どうしを貼り合わせる方法におい
て、樹脂のはみ出しによるトラブルを生じることなく貼
り合わせることができる平面基板の貼り合わせ方法を提
供する。【構成】２枚の平面基板どうし貼り合わせる方法であ
って、前記２枚の平面基板の一方あるいは両方の接着面
となる面の周辺部には、前記基板からはみ出した樹脂を
溜めるための溝を設け、前記２枚の基板の接着面となる
少なくとも一方の面に接着性樹脂を供給し、前記２枚の
基板を前記樹脂供給面を対向するように配置し、加圧手
段により前記樹脂を展開し硬化させて、前記平面基板を
貼り合わせる平面基板の貼り合わせ方法

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平面基板と薄肉ガラス
基板を、接着性樹脂で貼り合わせる方法に関し、特に、
液晶表示素子を構成するための、平板マイクロレンズア
レイとそれを用いた液晶表示素子を作製する際に、有効
な平面基板の貼り合わせ方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、平面基板どうしを接着性樹脂によ
り貼り合わせる方法においては、用いる基板の大きさ
は、それぞれ同じであることが一般的であった。また、
その大きさが異なる場合でも、基板表面上には特別な処
理・加工等は施さず、そのまま貼り合わせることが一般
的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の貼り合わせ
方法においては、基板の貼り合わせの際に展開された樹
脂は基板外周部からはみ出し、加圧定盤装置の定盤表面
にも付着してしまうことがあった。加圧定盤により加圧
密着した状態で、例えば平面基板と薄肉ガラスの樹脂硬
化による貼り合わせを行う場合は、硬化後基板外周部に
はみ出した樹脂（バリ）を機械的に除去し、さらに有機
溶剤で拭き取り、洗浄する必要があった。また、加圧定
盤表面に付着した樹脂も同様にして除去する必要があ
り、生産性が上がらない等の重大な問題点があった。

【０００４】また、貼り合わせを行う平面基板の大きさ
が同じである場合、貼り合わせ時に基板同士の中心のず
れ（偏芯）が生じると、それぞれ一方の基板がはみ出し
た部分ができる。前記基板の一方が薄肉ガラス基板であ
ると、薄肉ガラス基板のはみ出し部分は、洗浄，成膜等
の後工程の取扱い時に、欠けや割れを生じ易く、その結
果、歩留りをおとすといった問題点があった。本発明で
は、平面基板どうしを貼り合わせる方法において、樹脂
のはみ出しによるトラブルを生じることなく貼り合わせ
ることができ、また、平面基板の一方が薄肉ガラス基板
の場合、貼り合わせ後の薄肉ガラス基板の外周部の欠
け，割れを低減することのできる平面基板の貼り合わせ
方法の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決する
ために、本発明では、２枚の平面基板どうし貼り合わせ
る方法であって、前記２枚の平面基板の一方あるいは両
方の接着面となる面の周辺部には、前記基板からはみ出
した樹脂を溜めるための溝を設け、前記２枚の基板の接
着面となる少なくとも一方の面に接着性樹脂を供給し、
前記２枚の基板を前記樹脂供給面を対向するように配置
し、加圧手段により前記樹脂を展開し硬化させて、前記
平面基板を貼り合わせることを特徴とする平面基板の貼
り合わせ方法を提供する。

【０００６】また、前記薄肉基板がガラス基板である場
合においては、前記貼り合わせ基板の後工程の取扱い時
における薄肉ガラス基板の欠けや割れの発生を低減する
ために、薄肉ガラス基板の平面部分の面積を平面基板の
平面部の面積よりも小さくすることが好ましい。

【０００７】さらに、液晶表示素子用平板型マイクロレ
ンズアレイとして使用する用途には、前記２枚の低膨張
ガラス基板はともに石英ガラス基板であり、前記基板少
なくとも一方の貼り合わせ面側の表面は、微細な凹凸パ
ターンを有しており、前記接着性樹脂が前記微細凹凸パ
ターンを埋めて、前記２枚の基板を接着することが望ま
しい。

【０００８】本発明に用いることができる平面基板とし
ては、ガラス，セラミック，金属，樹脂等の材質の基板
を挙げることができる。特に、液晶表示素子を作製する
ときには、平面基板としてガラス基板が用いられ、さら
に、低膨張ガラスが好ましい。そのガラス基板の具体例
としては、ソーダライムガラス、アルカリアルミノシリ
ケートガラス、アルカリボロシリケートガラス、無アル
カリガラス、結晶化ガラスおよび石英ガラス等任意のガ
ラス基板が挙げられる。板厚については特に制限はな
く、板自体の剛性が大きな厚みを有する基板でも、板自
体の剛性が小さい薄肉ガラス基板でもよい。

【０００９】一方、薄肉基板にも、上述した材質の基板
や、具体例として挙げた種類のガラス基板を用いること
ができる。また、本発明の貼り合わせ基板を、液晶表示
素子用平板型マイクロレンズアレイとして使用する用途
には、薄肉ガラスの板厚を０．５ｍｍ以下にすることが
多い。

【００１０】平面基板および／または薄肉ガラス基板の
外周部に設ける樹脂はみ出し防止用溜まり溝の形状は、
はみ出す樹脂の体積に対して十分な容量となるよう決定
する。基板表面上の溝は、種々の手法により形成するこ
とができる。例えば、ガラス基板に対しては、ＨＦを含
有するエッチャントによる化学エッチング、ＣＦ₄ のプ
ラズマを用いるドライエッチング、および研削加工によ
って形成することができる。

【００１１】また、貼り合わせ基板の後工程の取扱い時
における薄肉ガラス基板の欠けや割れの発生を低減する
ために、薄肉ガラス基板の大きさを平面基板の平面部の
大きさよりも小さくする場合、面積を小さくする程度に
特に制限はない。平面基板の有効利用を考えると、薄肉
ガラス基板は、平面基板と相似形になるようにし、外周
部で１〜３ｍｍ程度小さくすればよい。この場合、平面
基板表面に設ける溝は、前記薄肉ガラス基板の貼り合わ
せ位置の外周付近に設けることとする。

【００１２】本発明で使用する接着性樹脂としては、ポ
リエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹
脂、フォスファゼン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド
系樹脂等光硬化性および熱硬化性の任意の樹脂が使用で
きる。なかでも、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹
脂、シリコーン系樹脂等の光硬化性樹脂は、短時間で硬
化するため生産性の面から好ましい。

【００１３】使用する樹脂は、０．１ポアズから１００
ポアズ程度までの幅広い粘性の範囲のものが使用でき
る。樹脂の粘性が低い場合には、樹脂の展開に要する時
間が短く、また加圧に高い圧力を必要としない。一方、
樹脂の粘性が高い場合には、樹脂展開に要する時間が長
くなりやすく、比較的高い圧力での加圧が必要になる。
実作業を考慮すると、１ポアズから５０ポアズ程度の粘
性を有する樹脂が好ましい。

【００１４】以上の説明では、それぞれ単板の平面基板
の貼り合わせについて述べたが、もちろん一方の基板が
貼り合わせ基板であってもよい。

【００１５】

【作用】本発明によれば、平面基板の貼り合わせの際
に、基板からはみ出した樹脂は溝に溜まるため、樹脂が
基板外周部にはみ出すことがない。したがって、樹脂が
基板の貼り合わせ面の反対側に回り込んだり、上下加圧
盤表面にも付着することがない。

【００１６】また、薄肉ガラス基板の大きさを、平面基
板の平面部の大きさよりも小さくしているため、貼り合
わせ時に多少偏芯が生じても、薄肉基板が平面基板より
も外にはみ出した部分ができない。したがって、後工程
の取扱い時に、欠けや割れを生じることがない。

【００１７】

【実施例】図１に、本発明による樹脂はみ出し防止用溜
まり溝を形成した平面基板と前記平面基板より外径を小
さくした薄肉ガラス基板の貼り合わせ工程の概略を示
す。（１）まず、樹脂溜まり溝１１Ａを基板外周付近に形成
した平面基板１１を加圧装置の下部加圧定盤３１の上に
設置し、平面基板１１上に接着性樹脂２１を滴下する。（２）つぎに、平面ガラス基板１１よりもひとまわり小
さい薄肉ガラス１２を気泡が入らないように、薄肉ガラ
ス１２の中心部より接着性樹脂２１に接合する。（３）続いて、静かに平面基板１１と薄肉ガラス１２を
接着性樹脂２１により接合し、これを上部加圧定盤３２
により加圧する。（４）さらに、加圧により接着性樹脂２１が平面基板１
１と薄肉ガラス１２の間に均一に展開し、余分な樹脂が
樹脂溜まり溝に流入したのち、貼り合わせた薄肉ガラス
基板１０に、加圧装置に組み込まれた紫外線照射装置に
よって紫外線を照射するか、あるいは同じく加圧装置に
組み込まれた加熱装置（図示せず）によって加熱処理を
行うことにより、接着性樹脂の硬化を行う。

【００１８】なお、前記紫外線照射装置は、加圧装置の
上部加圧定盤，下部加圧定盤のいずれか一方、あるいは
両方に組み込まれていることが望ましい。

【００１９】以上の説明では、基板１１には平面基板以
外に特に制限はなかったが、本発明による貼り合わせ基
板に平板型マイクロレンズの機能を具備させ、液晶表示
素子等の対向基板として使用する場合には、基板１１は
石英ガラスなどの低膨張ガラス基板であることが望まし
い。以下に、具体的実施例について説明する。（実施例１）石英ガラス基板（外径１２５ｍｍ、板厚
０．５±０．０１ｍｍ）の中心から半径６１．７５ｍｍ
の位置に幅１ｍｍ深さ０．０５ｍｍの矩形溝を化学エッ
チング法により形成した。該外周溝付き石英ガラス基板
をを平面基板として、表面研磨されたガラス製下部加圧
定盤の上に設置した。次に、エポキシ系光硬化性樹脂
（粘度１４００ｃＰ）０．５ｍｌをシリンダより滴下し
た。続いて、石英ガラス基板（外径１２４ｍｍ、板厚
０．２ｍｍ±０．０１ｍｍ）を薄肉基板として、気泡が
入らないように前記光硬化性樹脂と中心部より接合し
た。これを表面研磨されたガラス製上部部加圧台によ
り、圧力５ｋｇｆ／ｃｍ² で加圧した。なお、この加圧
機には、日化エンジニアリング（株）製２Ｐ成形機を用
いた。

【００２０】これにより、２枚の石英基板に挟み込まれ
た光硬化性樹脂は、基板面内に展開し、余分の樹脂は平
面基板に形成した外周溝の内部へ流入した。樹脂の展開
および溝への流入が終了した後、紫外線照射を行った。
紫外線の照射条件は、５３ｍＷ／ｃｍ² で１５０秒とし
た。硬化後の樹脂厚みは、約３８μｍであった。また今
回の硬化条件において、光硬化性樹脂のショアＤ硬度は
８７程度、ガラス基板に対する接着強度は約８０ｋｇｆ
／ｃｍ² になっていた。

【００２１】上述の実施例１により得られた貼り合わせ
基板には樹脂のはみ出しは、接合面と反対の面への樹脂
の回り込みは観察されなかった。また平面基板と薄肉ガ
ラス基板の偏芯に起因した薄肉ガラス基板のはみだしも
なく、よって後工程における薄肉ガラスの欠け、割れは
発生しなかった。

【００２２】（実施例２）実施例１で示した方法を用い
て、平板型レンズアレイを製造する方法の例を示す。

【００２３】まず、石英ガラス基板（外径１２５ｍｍ、
板厚０．５±０．０１ｍｍ）の表面に、スパッタリング
法により耐フッ酸性保護膜として、Ｃｒ膜を形成した。
次に、フォトレジストを塗布、露光、現像をおこなうフ
ォトリソグラフィによって、Ｃｒ膜に所定のレンズ配列
パターンで小開口を形成した。形成した小開口配列は、
六方格子配列であり、これによりハニカム型レンズアレ
イが得られる。この小開口の直径は、最終的に得ようと
するレンズの径よりも十分小さいことが望ましい。また
同時に前記基板の中心から半径６１．７５ｍｍの位置に
幅１ｍｍの線開口を形成した。

【００２４】前記小開口および外周線開口を有するＣｒ
膜付き基板を、フッ酸（ＨＦ）および界面活性剤として
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＤＢＳ）を含
むエッチャントに浸漬して、化学エッチングを行った。
ここで、フッ酸およびドデシルベンゼンスルホン酸ナト
リウムの濃度は、それぞれ１０重量％および０．１重量
％とした。これにより、円開口においてはＣｒ膜の円開
口を始点として、石英ガラス基板の表面が等方的にエッ
チングされ、ほぼ球体の一部分である凹部が得られる。
また線開口においてはＣｒ膜の線開口を始点として、等
方的にエッチングが進み、半円状の断面を有する溝が形
成される。この第１段階のエッチングは、隣接する凹部
間に若干の幅をもった平坦な境界部を残した状態で止め
る。

【００２５】次いで、石英ガラス基板表面からＣｒ膜を
除去した後、先のエッチャントに再び浸漬して基板表面
全体をエッチングした。この２段階エッチングにより、
凹部周辺部でのエッチングが進行して、隣接凹部間の境
界部は、上端が先鋭な稜線となった。すなわち、平面視
でそれぞれが同一の６角形をなし、隣接する凹部同士が
密接した稠密充填配列となった。半円状の断面を有する
溝は、前記２段目エッチングによって溝深さがわずかに
浅くなった。

【００２６】上述のマイクロレンズパターンおよび外周
溝を有する石英ガラス基板を、表面研磨されたガラス製
下部加圧定盤の上に設置した。次に、エポキシ系光硬化
性樹脂（粘度１４００ｃＰ）０．５ｍｌをシリンダより
滴下した。続いて、石英ガラス基板（外径１２４ｍｍ、
板厚０．２ｍｍ±０．０１ｍｍ）を薄肉基板として、気
泡が入らないように前記光硬化性樹脂と中心部より接合
した。これを表面研磨されたガラス製上部部加圧台によ
り、圧力５ｋｇｆ／ｃｍ² で加圧した。

【００２７】これにより、２枚の石英基板に挟み込まれ
た光硬化性樹脂は、基板面内に展開し、余分の樹脂は平
面基板の外周部溝に流入した。外周溝への樹脂の流入が
終了した後、紫外線照射を行った。紫外線の照射条件
は、５３ｍＷ／ｃｍ² で１５０秒とした。硬化後の樹脂
厚みは、約３８μｍであった。

【００２８】以上、実施例２により得られたマイクロレ
ンズ機能を有する貼り合わせ基板では、外周部での樹脂
のはみ出しは認められなかった。

【００２９】今回作製したマイクロレンズアレイのレン
ズ凸部の曲率半径は２４．３μｍであり、外周溝の深さ
は２０μmであった。石英ガラスの屈折率は１．４６で
あり、充填した前記エポキシ系樹脂の屈折率は１．５９
５であった。Ｈｅ−Ｎｅレーザを用いて平行光線を照射
し、この前記レンズの焦点距離を測定したところ、１８
０μｍ（空気中）であることが分かった。さらに、焦点
位置付近におけるスポット径は５．３μｍであり、回折
限界程度の優れた集光特性を有していることが分かっ
た。

【００３０】さらに、得られたマイクロレンズ機能を有
する貼り合わせ基板を用いて、液晶表示素子を構成する
ことができる。

【００３１】以上の実施例２の例では、石英ガラス基板
にエッチング法により凹部を形成したが、同じく基板上
にゾルゲル溶液を供給し、これにスタンパーの形状を転
写する方法でも、マイクロレンズと外周溝の凹部を形成
することができる。

【００３２】（比較例１）まず、外周溝を形成していな
い石英ガラス基板（外径１２５ｍｍ、板厚０．５±０．
０１ｍｍ）を、表面研磨されたガラス製下部加圧定盤の
上に設置した。次に、エポキシ系光硬化性樹脂（粘度１
４００ｃＰ）０．５ｍｌをシリンダより滴下した。続い
て、石英ガラス基板（外径１２５ｍｍ、板厚０．２ｍｍ
±０．０１ｍｍ）を、気泡が入らないように光硬化性樹
脂と中心部より接合し、これを表面研磨されたガラス製
上部部加圧台により、圧力５ｋｇｆ／ｃｍ² で加圧し
た。

【００３３】これにより、２枚の石英基板に挟み込れた
光硬化性樹脂は、外径１２５ｍｍの基板面内に展開し
た。ガラス製上部加圧定盤により加圧された状態で、紫
外線照射による樹脂硬化を行った。紫外線の照射条件
は、５３ｍＷ／ｃｍ² で１５０秒とした。

【００３４】この比較例１により得られた貼り合わせ基
板においては、余分の樹脂がガラス基板からはみ出し、
接合した面の反対側に回り込んでしまった。機械的に貼
り合わせ基板をガラス製上部加圧定盤から剥離し、薄肉
貼り合わせ基板の外周端面の樹脂のはみ出し（バリ）を
機械的に取り、アセトン等の有機溶剤で貼り合わせ基板
およびガラス製上下部加圧定盤をクリーニングする必要
があった。

【００３５】さらに外周の一部において、薄肉ガラス基
板が平面基板からはみ出しており、ハンドリング等によ
って欠け、割れが生じやすい状態になっていた。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、平面基板および／また
は薄肉ガラス基板の外周部に展開された樹脂の基板から
のはみ出し防止用溜まり溝を設けているため、樹脂が基
板外周部にはみ出すことがない。したがって、樹脂が基
板の接着面とは反対の表面に回り込んだり、上下加圧盤
表面にも付着することがない。

【００３７】また、薄肉ガラス基板の平面部分の面積を
平面基板の平面部の面積よりも小さくしているため、貼
り合わせ時に多少偏芯が生じても、薄肉基板が平面基板
よりも外にはみ出した部分ができない。したがって、後
工程の取扱い時に欠け、割れを生じることがない。

【００３８】さらに、得られた薄肉ガラスの貼り合わせ
基板に平板型マイクロレンズの機能を具備させ、液晶表
示素子等の対向基板として使用する場合には、表面が清
浄なレンズ表面と外周欠陥の少ない平板型マイクロレン
ズアレイとして使用することができ、液晶表示素子の品
質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による樹脂はみ出し防止用溜まり溝を形
成した平面基板と薄肉ガラス基板の貼り合わせ工程の概
略。

【符号の説明】

１０貼り合わせた平面基板１１平面基板１１Ａ平面基板外周に形成した樹脂溜まり溝１２薄肉ガラス２１（透明）接着性樹脂３１下部加圧定盤３２上部加圧定盤４１ＵＶ線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜中賢二郎大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号日本板硝子株式会社内 (72)発明者森尾健二大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号日本板硝子株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の平面基板どうし貼り合わせる方法で
あって、前記２枚の平面基板の一方あるいは両方の接着
面となる面の周辺部には、前記基板からはみ出した樹脂
を溜めるための溝を設け、前記２枚の基板の接着面とな
る少なくとも一方の面に接着性樹脂を供給し、前記２枚
の基板を前記樹脂供給面を対向するように配置し、加圧
手段により前記樹脂を展開し硬化させて、前記平面基板
を貼り合わせることを特徴とする平面基板の貼り合わせ
方法
【請求項２】請求項１記載の平面基板の貼り合わせ方法
において、前記２枚の平面基板の一方は薄肉基板であ
り、かつ該基板の大きさは他方の平面基板の大きさより
も小さく、かつ他方の平面基板に設けた前記溝は前記基
板の貼り合わせ位置の外周付近に設けた平面基板の貼り
合わせ方法
【請求項３】請求項１ないし２に記載の平面基板の貼り
合わせ方法において、前記２枚の平面基板はともに低膨
張ガラス基板であり、前記低膨張ガラス基板の一方の貼
り合わせ面側の表面は微細な凹凸パターンを有してお
り、前記接着性樹脂が前記微細凹凸パターンを埋めて、
前記２枚の基板を接着する平面基板の貼り合わせ方法。
【請求項４】請求項３に記載の平面基板の貼り合わせ方
法において、前記低膨張ガラス基板は石英ガラス基板で
あり、前記ガラス基板の一方の板厚が０．５ｍｍ以下で
ある平面基板の貼り合わせ方法。
【請求項５】請求項１ないし４記載の平面基板の貼り合
わせ方法において、前記接着性樹脂は光硬化性樹脂また
は熱硬化性樹脂であり、かつその粘性が１から５０ポア
ズである平面基板の貼り合わせ方法。