JP2009014841A

JP2009014841A - 液晶パネル用のガラス基板、該ガラス基板の処理方法、及び液晶パネル

Info

Publication number: JP2009014841A
Application number: JP2007174198A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Ota; 昭彦太田
Original assignee: Nanox Corp
Current assignee: Nanox Corp
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2009-01-22

Abstract

【課題】生産タクトを低下させることなく、設備も導入することなく、且つ液晶パネルの歩留まりを低下させることなく、輝点不良が生じるのを防止できる液晶パネル用のガラス基板を提供する。
【解決手段】化学研磨が表面１１ｂに施されたＴＦＴ用ガラス基板１１において、表面１１ｂにＴＦＴ用ガラス基板１１の屈折率±５．３％以内である屈折率を有する硬化性の透明樹脂１７が平坦に塗布され、切断機によって切断された際に生じる切断面１１ｃにも透明樹脂１７が塗布される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネル用のガラス基板、該ガラス基板の処理方法、及び液晶パネルに関し、特に、化学研磨が施された液晶パネル用のガラス基板に関する。

液晶パネル、特に、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）パネルは、図３に示すように、互いに対向して配されたＴＦＴ用ガラス基板３１及びＣＦ（Color Filter）用ガラス基板３２と、ＴＦＴ用ガラス基板３１及びＣＦ用ガラス基板３２の間に狭持されたスペーサ３３と、ＴＦＴ用ガラス基板３１及びＣＦ用ガラス基板３２の間に充填された液晶（図示しない）とを備える。

近年、液晶パネルは薄型化が求められている。これに対応して、薄型の液晶パネルを製造するには、極薄ガラス基板を用いるのが好ましいが、極薄ガラス基板は剛性が低く、撓み易く且つ割れやすいため、取り扱いが非常に困難である。

そこで、先にスペーサ３３を介してＴＦＴ用ガラス基板３１及びＣＦ用ガラス基板３２を対向させて接合して剛性を確保し、その後、各ガラス基板を研磨することによって液晶パネルの厚さを小さくすることが行われている。ガラス基板の研磨方法としては、薬液によってガラス基板をエッチングする化学研磨がよく用いられる。

ところが、化学研磨によってガラス基板の表面にピットと呼ばれる窪みが生じることがある。該ピットは液晶パネルにおける輝点不良の要因の１つであると推察している。すなわち、ピットが生じたガラス基板を用いて液晶パネルを製造すると、ピットが凹レンズとして機能してバックライトからの照射光３４を屈折させ、液晶パネルにおいて輝点不良が生じると推察している。

これに対応して、ピットを除去するために、化学研磨後に砥粒を用いた機械研磨をガラス基板に施すことが知られている（例えば、特許文献１参照。）。機械研磨ではガラス基板の表面が平坦化されるため、ピットも除去される。

また、接合されたＴＦＴ用ガラス基板３１及びＣＦ用ガラス基板３２をスクライバ等の切断機で切断してＴＦＴパネルを製造するが、図４に示すように、各ガラス基板の切断面４１には、図中矢印方向に進行する切断工具としてのカッターホイールチップ４２による圧縮切断によって微細な凸状部であるリブマーク４３が多数生じ、また、微細な多数のクラック（図示しない）が生じる。リブマーク４３やクラックはガラス基板の剛性を低下させるため、ピットと同様に、機械研磨で除去する必要がある。
特開２００４−２１０１６号公報

しかしながら、機械研磨はパッド等でガラス基板の表面を研削する処理であり、ガラス基板やパッドのセットに手間を要し、特に枚葉研削ではその手間が膨大なものとなるために生産タクトが低下する。また、機械研磨用の設備を導入する必要があるだけでなく、機械研磨では化学研磨によって厚さが小さくなったガラス基板に機械的に荷重を負荷することになるため、ガラス基板が破損しやすく、結果として、液晶パネルの歩留まりが低下するという問題がある。

本発明の目的は、生産タクトを低下させることなく、設備も導入することなく、且つ液晶パネルの歩留まりを低下させることなく、輝点不良が生じるのを防止できる液晶パネル用のガラス基板、該ガラス基板の処理方法、及び液晶パネルを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の液晶パネル用のガラス基板は、化学研磨が表面に施された液晶パネル用のガラス基板において、前記化学研磨が施された表面に、屈折率が前記ガラス基板の屈折率の±５．３％以内である硬化性の透明樹脂が塗布されたことを特徴とする。

請求項２記載の液晶パネル用のガラス基板は、請求項１記載のガラス基板において、切断機によって切断された際に生じる切断面を有し、該切断面に前記透明樹脂が塗布されたことを特徴とする。

請求項３記載の液晶パネル用のガラス基板は、請求項１又は２記載のガラス基板において、前記透明樹脂の屈折率は前記ガラス基板の屈折率の±２．６％以内であることを特徴とする。

請求項４記載の液晶パネル用のガラス基板は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガラス基板において、前記透明樹脂は、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂であることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項５記載の液晶パネル用のガラス基板の処理方法は、化学研磨を液晶パネル用のガラス基板の表面に施す化学研磨ステップと、前記化学研磨が施された表面に、前記ガラス基板の屈折率に近い屈折率を有する硬化性の透明樹脂を塗布する透明樹脂塗布ステップとを有することを特徴とする。

請求項６記載の液晶パネル用のガラス基板の処理方法は、請求項５記載の処理方法において、前記透明樹脂塗布ステップに先立って前記ガラス基板を切断機によって切断する基板切断ステップをさらに有し、前記透明樹脂塗布ステップでは、前記切断機によって切断された際に生じる切断面に前記透明樹脂を塗布することを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項７記載の液晶パネルは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶パネル用のガラス基板を備えることを特徴とする。

請求項１記載の液晶パネル用のガラス基板、請求項５記載の液晶パネル用のガラス基板の処理方法、及び請求項７記載の液晶パネルによれば、化学研磨が施されたガラス基板の表面に、屈折率がガラス基板の屈折率の±５．３％以内である硬化性の透明樹脂が塗布される。ガラス基板の表面に化学研磨が施されると該表面にピットが生じることがあるが、該表面に塗布された透明樹脂はピットを充填する。透明樹脂の屈折率はガラス基板の屈折率の±５．３％以内であり、ガラス基板の屈折率に近いため、透明樹脂が充填されたピットは光学的に存在しなくなり、凹レンズとして機能しない。したがって、機械研磨を施すことなく、すなわち、生産タクトを低下させることなく、設備も導入することなく、且つ液晶パネルの歩留まりを低下させることなく、輝点不良が生じるのを防止できる。

請求項２記載の液晶パネル用のガラス基板及び請求項６記載の液晶パネル用のガラス基板の処理方法によれば、切断機によって切断された際に生じる切断面に透明樹脂が塗布される。切断機によって切断面には多数のリブマークやクラックが生じるが、塗布された透明樹脂はリブマークを埋め、クラックを充填するため、機械研磨を施すことなく、ガラス基板の剛性を向上することができる。

請求項３記載の液晶パネル用のガラス基板によれば、透明樹脂の屈折率はガラス基板の屈折率の±２．６％以内であるため、ガラス基板と、ピットに充填された透明樹脂との境界を光学的に消去することができ、その結果、ピットを確実に視認不可にすることができる。

請求項４記載の液晶パネル用のガラス基板によれば、透明樹脂は、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂であるので、ガラス基板の表面に塗布後、容易に硬化させることができ、もって、タクトタイムを短くすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の実施の形態に係る液晶パネルについて説明する。

図１は、本実施の形態に係る液晶パネルの構成を概略的に示す断面図である。

図１において、液晶パネルとしてのＴＦＴパネル１０は互いに対向して配されたＴＦＴ用ガラス基板１１（液晶パネル用のガラス基板）及びＣＦ用ガラス基板１２と、ＴＦＴ用ガラス基板１１及びＣＦ用ガラス基板１２の間に狭持されたスペーサ１３と、ＴＦＴ用ガラス基板１１、ＣＦ用ガラス基板１２及びスペーサ１３で形成された空間Ｓに注入された液晶（図示しない）とを備える。

ＣＦ用ガラス基板１２におけるＴＦＴ用ガラス基板１１側の表面１２ａにはカラーフィルタ１４が形成され、表面１２ａと反対側の表面１２ｂには偏光板１５が貼り付けられている。

また、ＴＦＴ用ガラス基板１１及びＣＦ用ガラス基板１２が対向して接合された後、ＣＦ用ガラス基板１２における表面１２ｂ、及びＴＦＴ用ガラス基板１１における表面１１ｂに、弗酸をベースとしたエッチング液（薬液）によって化学研磨を施してＣＦ用ガラス基板１２及びＴＦＴ用ガラス基板１１の厚さを小さくするが、このとき、表面１１ｂにピット１６が生じる。なお、表面１２ｂにもピットが生じる可能性があるが、該ピットは輝点不良の要因にならないと推察されるので、以下、本実施の形態では言及しない。

本実施の形態では、表面１１ｂに硬化性の透明樹脂１７が平坦に塗布されて硬化され、表面１１ｂを覆う透明樹脂層を形成する。このとき、透明樹脂１７がピット１６を充填する。また、透明樹脂１７はＴＦＴ用ガラス基板１１の屈折率と近い屈折率を有する。その結果、ピット１６は光学的に存在しなくなり、凹レンズとして機能することがない。ここで、透明樹脂１７は平坦に塗布されるので、ＴＦＴ用ガラス基板１１及び透明樹脂１７は恰も１枚のガラス基板のように機能する。

なお、ＴＦＴパネル１０では、硬化した透明樹脂１７の表面１７ａに偏光板１８が貼り付けられている。

ＴＦＴパネル１０には、バックライト（図示しない）から照射光１９が照射されるが、ピット１６が凹レンズとして機能せず且つＴＦＴ用ガラス基板１１及び透明樹脂１７は恰も１枚のガラス基板のように機能するため、ＴＦＴ用ガラス基板１１や透明樹脂１７を透過する照射光１９が屈折することがない。

また、ＴＦＴ用ガラス基板１１における切断面１１ｃには、切断工具としてのカッターホイールチップによる圧縮切断によって多数のリブマークやクラック（共に図示しない）が生じるが、本実施の形態では、切断面１１ｃに透明樹脂１７が塗布されて透明樹脂層を形成する。このとき、該透明樹脂１７がリブマークを埋め、クラックを充填する。

次に、本実施の形態に係る液晶パネル用のガラス基板の処理方法が適用される液晶パネル（ＴＦＴパネル１０）製造処理について説明する。

図２は、液晶パネル製造処理のフローチャートである。

図２において、まず、ＴＦＴ用ガラス基板１１及びＣＦ用ガラス基板１２をスペーサ１３を介して対向させて接合して（ステップＳ２１）ガラス基板アッセンブリを形成し、エッチング液によって化学研磨をＴＦＴ用ガラス基板１１における表面１１ｂに施し、ＴＦＴ用ガラス基板１１を所定の厚さまで薄くする（ステップＳ２２）（化学研磨ステップ）。

次いで、ガラス基板アッセンブリをスクライバ等の切断機で切断し、液晶パネルに対応する大きさの液晶セルを切り出し（ステップＳ２３）（基板切断ステップ）、ＴＦＴ用ガラス基板１１、ＣＦ用ガラス基板１２及びスペーサ１３で形成される空間Ｓへ液晶を注入し、さらに空間Ｓへ液晶を封止する（ステップＳ２４）。

次いで、バーコータによってＴＦＴ用ガラス基板１１の表面１１ｂに透明樹脂１７を平坦に塗布し、さらに、切断面１１ｃにも綿棒によって透明樹脂１７を塗布する（ステップＳ２５）（透明樹脂塗布ステップ）。

次いで、透明樹脂１７を硬化させる（ステップＳ２６）。これにより、表面１１ｂや切断面１１ｃを覆う透明樹脂層が形成される。

次いで、ＴＦＴ用ガラス基板１１やＣＦ用ガラス基板１２に偏光板１５，１８を貼り付け（ステップＳ２７）、本処理を終了する。

図２の処理によれば、化学研磨が施された表面１１ｂに透明樹脂１７が塗布されるので、表面１１ｂに生じたピット１６が充填され、該ピット１６は凹レンズとして機能することがない。したがって、機械研磨を施すことなく、すなわち、生産タクトを低下させることなく、設備も導入することなく、且つ液晶パネルの歩留まりを低下させることなく、ＴＦＴパネル１０において輝点不良が生じるのを防止できる。

上述した図２の処理では、切断面１１ｃに透明樹脂１７が塗布されるため、透明樹脂１７がリブマークを埋め、クラックを充填する。その結果、機械研磨を施すことなく、ＴＦＴ用ガラス基板１１の剛性を向上することができる。

上述した図２の処理では、透明樹脂１７の塗布にバーコータを用いたが、スピナーを用いてもよい。また、塗布される透明樹脂１７の量は少なくとも表面１１ｂに生じるピット１６を充填可能な量以上であればよい。

透明樹脂１７及びＴＦＴ用ガラス基板１１の接着性は大きいほどよく、碁盤目テープ剥離試験（ＪＩＳ規格Ｋ５４００）において９０／１００、より好ましくは１００／１００であればよい。

また、上述した図２の処理では、透明樹脂１７は硬化性樹脂からなるが、該硬化性樹脂は熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂であればよい。透明樹脂１７が熱硬化性樹脂からなる場合、該透明樹脂１７を表面１１ｂや切断面１１ｃに塗布後、液晶セルをオーブンに搬入して透明樹脂１７を加熱・乾燥させることによって容易に硬化させることができ、もって、タクトタイムを短くすることができる。なお、このときの硬化温度は１３０℃程度が好ましく、さらには１００℃程度がより好ましい。また、透明樹脂１７が光硬化性樹脂からなる場合も、紫外線照射等によって透明樹脂１７を容易に硬化させることができ、これによってもタクトタイムを短くすることができる。

切断面１１ｃへの透明樹脂１７の塗布には綿棒を用いたが、スキージを用いてもよく、これにより、塗布効率を向上させることができる。また、表面１１ｂと切断面１１ｃに同時に透明樹脂１７を塗布してもよく、若しくは、表面１１ｂと切断面１１ｃへ個別に透明樹脂１７を塗布してもよい。さらに、ＴＦＴパネル１０及びバックライトをアッセンブリしてモジュール化した後に、切断面１１ｃへ透明樹脂１７を塗布してもよい。

なお、透明樹脂１７はピット１６だけでなく、表面１１ｂに生じたうねりやクラックを充填することができ、うねり等がバックライトからの照射光の進行方向を乱すのを防止できる。

また、透明樹脂１７の塗布に先立って、後工程でＬＳＩ等を実装する部分にマスキングを施すのが好ましい。これにより、透明樹脂１７が絶縁障害を引き起こす可能性を低減することができる。

なお、図２の処理では、液晶セルを切り出した後に空間Ｓへ液晶を注入・封止したが、液晶注入・封止のタイミングはこれに限られず、例えば、ＴＦＴ用ガラス基板１１及びＣＦ用ガラス基板１２の接合の際に空間Ｓへ液晶を注入・封止してもよい。

次に、本発明の実施例を具体的に説明する。

実施例１
まず、図２の処理におけるステップＳ２１において形成されたガラス基板アッセンブリのＴＦＴ用ガラス基板１１における表面１１ｂに化学研磨を施し、該表面１１ｂにピット１６を生じさせた。

次いで、ガラス基板アッセンブリを切断し、液晶を注入・封止したセルを切り出し、バーコータを用いて液体の透明樹脂１７、例えば、シラン変性エポキシ樹脂（主剤（コンポセランＥ１０３ＡＨ）及び硬化剤（Ｃ２）を１０対２の比率で混合した混合液、主剤、硬化剤共に荒川化学工業株式会社製）を表面１１ｂに塗布し、表面１１ｂから溢れた透明樹脂１７を綿棒を使用して切断面１１ｃの全てを覆うように塗布した。このとき、表面１１ｂに塗布される透明樹脂１７の厚さは１５μｍであった。

なお、シラン変性エポキシ樹脂のＴＦＴ用ガラス基板１１に対する接着性は高く、例えば、碁盤目テープ剥離試験（ＪＩＳ規格Ｋ５４００）において１００／１００であり、また、シラン変性エポキシ樹脂の屈折率は、ＴＦＴ用ガラス基板１１の屈折率（１．５２）に近い１．５３５であった。

次いで、液晶セルをオーブンに搬入して１３０℃の雰囲気中に１時間放置して透明樹脂１７を硬化させた。

その後、液晶セルに偏光板１５，１８を貼り付けてＴＦＴパネル１０を作成し、ＴＦＴパネル１０に通電して全面黒表示とし、さらに、バックライト付きの表示器を用いてピット１６に起因する輝点不良の有無を確認した。

上記確認の結果、輝点不良が無く、これにより、透明樹脂１７の塗布によって輝点不良が生じるのを防止できることが分かった。

実施例２
板厚が０．２ｍｍのＴＦＴ用ガラス基板１１及びＣＦ用ガラス基板１２を用いて実施例１と同様の手順によって液晶セルを作成した。該液晶セルの表示部サイズは２インチであった。その後、４点曲げ試験方法において液晶セルに荷重を負荷し、該液晶セルが破壊されたときの平均荷重を計測した。このとき計測された平均荷重は６１．４Ｎであった。

実施例３
実施例２と同様の液晶セルを作成した。但し、透明樹脂１７を表面１１ｂに塗布せず、切断面１１ｃにのみ塗布した。その後、実施例２と同様に、該液晶セルが破壊されたときの平均荷重を計測した。このとき計測された平均荷重は５４．５Ｎであった。

比較例１
実施例２と同様の液晶セルを作成した。但し、透明樹脂１７を表面１１ｂ及び切断面１１ｃのいずれにも塗布しなかった。その後、実施例２と同様に、該液晶セルが破壊されたときの平均荷重を計測した。このとき計測された平均荷重は４４．１Ｎであった。

実施例３と比較例１の比較の結果、切断面１１ｃに透明樹脂１７が塗布されるとＴＦＴ用ガラス基板１１、引いては液晶セルの剛性が向上するのが分かった。また、実施例３に係る液晶セルの切断面１１ｃを観察したところ、リブマークやクラックが透明樹脂１７に埋もれているのが観測された。このことから、クラック等が透明樹脂１７によって充填されてクラックの成長が抑制され、その結果、剛性が向上したものと推察された。

また、実施例２と実施例３の比較の結果、表面１１ｂに透明樹脂１７が塗布されるとＴＦＴ用ガラス基板１１、引いては液晶セルの剛性が向上するのが分かった。これは、透明樹脂１７が表面１１ｂにおける形状変化（うねりや傷）を吸収して応力集中を抑制し、その結果、剛性が向上したものと推察された。

実施例４
屈折率が１．５２のＴＦＴ用ガラス基板１１及びＣＦ用ガラス基板１２を用いて実施例１と同様の手順によって液晶セルを作成した。但し、透明樹脂１７として屈折率が１．４８の樹脂（マッチングオイル）を用いた。その後、ＴＦＴ用ガラス基板１１のピット１６近傍を顕微鏡で観測し、該ピット１６が視認できるか否かを確認した。

実施例５，６，７
実施例４と同様の液晶セルを作成した。但し、透明樹脂１７として屈折率が１．５２，１．５６又は１．６の樹脂（マッチングオイル）を用いた。その後、実施例４と同様に、ＴＦＴ用ガラス基板１１のピット１６が視認できるか否かを確認した。

比較例２，３
実施例４と同様の液晶セルを作成した。但し、透明樹脂１７として屈折率が１．６４又は１．６８の樹脂（マッチングオイル）を用いた。その後、実施例４と同様に、ＴＦＴ用ガラス基板１１のピット１６が視認できるか否かを確認した。

実施例４〜７及び比較例２，３の確認結果を下記表１に示した。表１における「Ａ」は透明樹脂１７の屈折率であり、「Ｂ」は下記式（１）で示される、ＴＦＴ用ガラス基板１１の屈折率に対する透明樹脂１７の屈折率及びＴＦＴ用ガラス基板１１の屈折率の差の絶対値の割合のパーセンテージである。
Ｂ＝｜透明樹脂１７の屈折率 − ＴＦＴ用ガラス基板１１の屈折率｜／ＴＦＴ用ガラス基板１１の屈折率 × １００ … （１）

表１からＢが５．３％以内、すなわち、透明樹脂１７の屈折率がＴＦＴ用ガラス基板１１の屈折率の±５．３％以内であれば、ＴＦＴ用ガラス基板１１と、ピット１６に充填された透明樹脂１７との境界を光学的に消去することができ、その結果、ピット１６をほぼ視認不可にすることができることが分かり、特に、透明樹脂１７の屈折率がＴＦＴ用ガラス基板１１の屈折率の±２．６％以内であれば、ピット１６を確実に視認不可にすることができることが分かった。

本発明の実施の形態に係る液晶パネルの構成を概略的に示す断面図である。本実施の形態に係る液晶パネル用のガラス基板の処理方法が適用される液晶パネル製造処理のフローチャートである。従来の液晶パネルの構成を概略的に示す断面図である。従来の液晶パネル用のガラス基板における切断面に発生するリブマークを示す図である。

符号の説明

１０ＴＦＴパネル
１１ＴＦＴ用ガラス基板
１１ｂ表面
１１ｃ切断面
１２ＣＦ用ガラス基板
１６ピット
１７透明樹脂

Claims

化学研磨が表面に施された液晶パネル用のガラス基板において、
前記化学研磨が施された表面に、屈折率が前記ガラス基板の屈折率の±５．３％以内である硬化性の透明樹脂が塗布されたことを特徴とする液晶パネル用のガラス基板。
切断機によって切断された際に生じる切断面を有し、該切断面に前記透明樹脂が塗布されたことを特徴とする請求項１記載の液晶パネル用のガラス基板。
前記透明樹脂の屈折率は前記ガラス基板の屈折率の±２．６％以内であることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶パネル用のガラス基板。
前記透明樹脂は、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶パネル用のガラス基板。
化学研磨を液晶パネル用のガラス基板の表面に施す化学研磨ステップと、
前記化学研磨が施された表面に、前記ガラス基板の屈折率に近い屈折率を有する硬化性の透明樹脂を塗布する透明樹脂塗布ステップとを有することを特徴とする液晶パネル用のガラス基板の処理方法。
前記透明樹脂塗布ステップに先立って前記ガラス基板を切断機によって切断する基板切断ステップをさらに有し、
前記透明樹脂塗布ステップでは、前記切断機によって切断された際に生じる切断面に前記透明樹脂を塗布することを特徴とする請求項５記載の液晶パネル用のガラス基板の処理方法。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶パネル用のガラス基板を備えることを特徴とする液晶パネル。