JP2018016518A - Production method of thin glass substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フラットパネルディスプレイに適用される薄型ガラス基板の製造方法に関し、特に薄型化処理を安定して行うことが可能なガラス基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a thin glass substrate applied to a flat panel display, and more particularly to a method for manufacturing a glass substrate capable of stably performing a thinning process.
ガラス基板を使用した液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイは、テレビやパソコン等の電子機器だけではなく、スマートフォンやタブレットの携帯用電子機器等の分野で利用されている。これらの分野においては製品の更なる小型化が求められており、フラットパネルディスプレイにも薄型化の要請がある。 Flat panel displays such as liquid crystal displays using glass substrates are used not only in electronic devices such as televisions and personal computers, but also in the fields of portable electronic devices such as smartphones and tablets. In these fields, further downsizing of products is required, and flat panel displays are also required to be thin.
薄型のディスプレイを製造する方法としては、あらかじめ所望の薄さに形成されたガラス基板を用いてディスプレイを製造する方法と、半製品の状態までディスプレイを製造し、後工程において所望の厚さまでガラス基板を薄型化する方法とがある。しかし、前者の方法では、100μm程度まで薄型化されたガラス基板を形成することが可能であるが、製造工程においてガラス基板を加工する場合に不都合が生じることがある。例えば、フラットパネルディスプレイの製造工程では、ガラス基板の主表面に機能膜等を形成する工程においてガラス基板に応力が加わる処理が必要であるため、薄型ガラス基板では強度が不足する場合がある。 As a method of manufacturing a thin display, a display is manufactured using a glass substrate formed in a desired thickness in advance, and a display is manufactured up to a semi-finished product, and the glass substrate is processed to a desired thickness in a later process. There is a method of reducing the thickness. However, in the former method, it is possible to form a glass substrate thinned to about 100 μm, but there may be inconveniences when processing the glass substrate in the manufacturing process. For example, in a flat panel display manufacturing process, a process of applying a stress to the glass substrate in a process of forming a functional film or the like on the main surface of the glass substrate is required, so that a thin glass substrate may have insufficient strength.
また、後者の方法では主にフッ酸を利用した薬液を使用したウェットエッチング処理が採用されている。ウェットエッチング処理としては、主にディップ方式と枚葉方式に大別することができる。ディップ方式のエッチングは、ガラス基板をエッチング液の中に浸漬してエッチング処理を行う方式である。枚葉方式のエッチングは、一定方向に搬送されているガラス基板に対してスプレーノズル等を用いてエッチング液を噴射する方式である。 In the latter method, a wet etching process using a chemical solution mainly using hydrofluoric acid is employed. The wet etching process can be roughly divided into a dip method and a single wafer method. The dipping method is a method in which a glass substrate is immersed in an etching solution to perform an etching process. Single-wafer etching is a method in which an etching solution is sprayed onto a glass substrate conveyed in a certain direction using a spray nozzle or the like.
いずれの方法においてもガラス基板を薄型化することは可能であるが、100μm程度まで薄型化されたガラス基板は強度が低下してしまいエッチング処理中に割れてしまったり、エッチング後の工程においても非常に取扱いが難しくなってしまったりしていた。特に、近年では生産効率向上のために、大型のガラス基板を使用することが多く、大型のガラス基板になればなるほどエッチング処理時にガラス基板が破損するおそれが高くなっていた。 Although it is possible to reduce the thickness of the glass substrate by any of the methods, the glass substrate that has been reduced to about 100 μm is reduced in strength and cracked during the etching process. It was difficult to handle. In particular, in recent years, a large glass substrate is often used to improve production efficiency, and the larger the glass substrate, the higher the risk that the glass substrate will be damaged during the etching process.
そこで、従来技術のなかにはガラス基板の周縁をマスキングされたリブを設けることによってガラス基板の強度を確保したうえでエッチングを行うことで、ガラス基板を100μm以下まで薄型化する技術があった(例えば特許文献1。)。この技術を用いれば、ガラス基板全体が薄型化されたとしても、リブに厚みがあることでガラス基板の全体の強度を保つことが可能になり、エッチング処理中や後工程におけるガラス基板の取扱いの際にもガラス基板が割れるおそれが少なくなるとされていた。 Therefore, among the prior arts, there is a technique for reducing the thickness of the glass substrate to 100 μm or less by performing etching after securing the strength of the glass substrate by providing a rib whose masking edge is masked (for example, patents). Literature 1.). If this technology is used, the overall strength of the glass substrate can be maintained due to the thickness of the ribs even if the entire glass substrate is thinned, and the glass substrate can be handled during and after the etching process. In some cases, the glass substrate is less likely to break.
上記の方法はガラス基板の薄型化については開示されているが、後工程についてはあまり言及がない。特に、リブは製品としては使用できない領域あるため、薄型化された領域から分離しなければならない。しかし、100μm程度の板厚のガラス基板を分離することは容易ではない。レーザによる分離は、レーザからの熱衝撃によりガラス基板が破損してしまうおそれがある。また、スクライブブレークもガラス基板に応力がかかりすぎて、割れてしまうおそれがある。さらに、リブを分離した際に薄型化された領域が落下してしまうため、薄型化された領域を支持するための治具等を用意する必要がある。特に大型のガラス基板になると、分断の際にガラス基板が破損するおそれが高くなり、薄型化処理後の分離作業に問題が生じることがあった。 Although the above method is disclosed for reducing the thickness of the glass substrate, there is little mention of the post-process. In particular, since the rib is a region that cannot be used as a product, it must be separated from the thinned region. However, it is not easy to separate a glass substrate having a thickness of about 100 μm. The separation by the laser may damage the glass substrate due to the thermal shock from the laser. In addition, the scribe break may cause the glass substrate to be stressed too much and break. Furthermore, since the thinned region falls when the rib is separated, it is necessary to prepare a jig or the like for supporting the thinned region. In particular, when a large glass substrate is used, there is a high possibility that the glass substrate will be broken during the cutting, and there may be a problem in the separation work after the thinning process.
本発明の目的は、上記の問題点を解決し、薄型化処理を安定して行うことができるガラス基板の製造方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the glass substrate which solves said problem and can perform a thinning process stably.
本発明に係る薄型ガラス基板の製造方法は、フラットパネルディスプレイに応用可能な薄型ガラス基板を製造する方法であり、少なくともマスキングステップ、薄型化ステップ、充填ステップ、および分離ステップを含んでいる。マスキングステップは、中央部に位置する使用領域と、使用領域の周囲の非使用領域とを有するガラス基板の非使用領域をマスキングする工程である。使用領域とは、ディスプレイモジュールが半製品の状態で形成されている領域であり、非使用領域とは使用領域よりも外側のディスプレイとして使用されない領域である。マスキング処理は、少なくとも耐エッチング性を有する保護部材によって非使用領域を被覆する。エッチングステップは、非使用領域をマスキングした状態でガラス基板をエッチングすることによって使用領域を薄型化する工程である。充填ステップは、エッチングされた使用領域に充填材を充填する工程である。分離ステップは、充填材が使用領域に充填された状態で、非使用領域を使用領域から分離する工程である。 The method for producing a thin glass substrate according to the present invention is a method for producing a thin glass substrate applicable to a flat panel display, and includes at least a masking step, a thinning step, a filling step, and a separation step. The masking step is a process of masking a non-use area of the glass substrate having a use area located in the center and a non-use area around the use area. The use area is an area where the display module is formed as a semi-finished product, and the non-use area is an area that is not used as a display outside the use area. In the masking process, the unused area is covered with a protective member having at least etching resistance. The etching step is a process of thinning the use region by etching the glass substrate in a state where the non-use region is masked. The filling step is a step of filling the etched use area with a filler. The separation step is a process of separating the non-use area from the use area in a state where the filler is filled in the use area.
本発明によれば、薄型化された領域に充填材を充填することにより、フラットパネルディスプレイ製品として使用しない非使用領域を使用領域から分離する際に、充填材により薄型化された領域が保護されるため安全に分離作業を行うことが可能になる。 According to the present invention, by filling the thinned area with the filler, the thinned area is protected by the filler when the unused area that is not used as a flat panel display product is separated from the used area. Therefore, it becomes possible to perform separation work safely.
また、充填材は非使用領域と同じ高さになるまで充填されることが好ましい。充填材を非使用領域と同じ高さまで充填することによって、使用領域を非使用領域から分離する際に使用領域が落下することを防止したり、分離の際に使用領域を支持する治具を使用したりしなくてもよい。 Moreover, it is preferable that a filler is filled until it becomes the same height as a non-use area | region. By filling the filler to the same height as the non-use area, the use area is prevented from falling when the use area is separated from the non-use area, or a jig that supports the use area is used during separation. You don't have to.
また、非使用領域の分離はエッチング処理によって行われることが好ましい。この際、充填材は耐エッチング性を備えており、かつ、エッチング処理の前に充填材の周縁部に充填材を通貫するように溝部を形成する必要がある。エッチング処理で分離することにより、ガラス基板にほとんど応力をかけることなく分離することが可能になる。また、エッチング処理の際、使用領域は充填材によって保護されているため、エッチングによる使用領域への悪影響もない。さらに、分断された端面もエッチングにより微小な傷が消失するので、ガラス基板の強度も向上する。 Moreover, it is preferable that the non-use area is separated by an etching process. At this time, the filler has etching resistance, and it is necessary to form a groove so that the filler penetrates the peripheral edge of the filler before the etching process. By separating by the etching process, the glass substrate can be separated with almost no stress. In addition, since the use area is protected by the filler during the etching process, there is no adverse effect on the use area due to the etching. Furthermore, since minute scratches disappear from the divided end surfaces by etching, the strength of the glass substrate is also improved.
この発明によれば、薄型化処理を安定して行うことができるガラス基板の製造方法を提供することが可能になる。 According to this invention, it becomes possible to provide the manufacturing method of the glass substrate which can perform a thinning process stably.
図1(A)および図1(B)は、本発明の一実施形態において処理される液晶パネル10である。液晶パネル10は、複数の液晶素子形成領域101が所定の間隔で形成された液晶ディスプレイの半製品である。液晶素子形成領域101は、最終的に液晶ディスプレイとなる製品領域である。液晶ディスプレイの製造工程では、大型のガラス基板に複数の液晶素子形成領域を面取りして生産効率を向上させている。液晶パネル10は、第1のガラス基板12、第2のガラス基板14、機能層16、液晶シール材18および外周シール材20を有している。第1のガラス12および第2のガラス14は無アルカリガラスであり、互いに対向して配置されている。第1のガラス基板12および第2のガラス基板14の板厚は、0.5mmであり、同一寸法のガラス基板を使用している。
1A and 1B are a
機能層16は、液晶素子形成領域101において絶縁層、透明電極層、薄膜トランジスタ、液晶素子やカラーフィルタ等の公知の画像形成素子が積層された層である。機能層16は、第1のガラス基板12および第2のガラス基板14によって挟持されている。液晶シール材18は、機能層16を封止して液晶素子形成領域101の区画を区切っている。また、液晶シール材18は第1のガラス基板12と第2のガラス基板14とを接合している。液晶シール材18としては、公知の紫外線硬化型樹脂を使用することが好ましい。外周シール材20は、液晶パネル10の周縁部において第1のガラス基板12および第2のガラス基板14を接合するように構成される。外周シール材20は、ガスや水分が液晶表示素子領域101内に浸入しないように第1のガラス基板12および第2のガラス基板14に挟持されており、液晶パネル10の周縁部に形成される。外周シール材20としては、液晶シール材18と同様に紫外線硬化型樹脂を使用することが好ましい。なお、外周シール材20は液晶パネル10の設計によっては省略することも可能である。
The
ここから、図2〜図6を用いて液晶パネル10の薄型化処理および分断処理について説明する。本実施形態は、パターニングステップ、エッチングステップ、充填ステップ、溝形成ステップおよび分離ステップを含む。図2(A)および図2(B)を用いて、パターニングステップについて説明する。パターニングステップでは、液晶パネル10の周面および端面に耐酸性を有する保護フィルム30を被覆する。保護フィルム30としては少なくともフッ酸に対する耐性を有しているものを使用する。例えば、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルからなる層を含むフィルムを使用することが好ましい。保護フィルム30の被覆は、ラミネート装置等の貼り付け装置を用いて液晶パネル10の主面に保護フィルム30を被覆した後に、パターニングを行い中央領域から保護フィルム30を除去すればよい。もしくは、帯状に形成した保護フィルム30(ポリメチルペンテンが好ましい。)を、液晶パネル10の両主面の辺縁部および端面を覆うようにコ字状に貼り付けるようにしても良い。また、保護フィルム30以外にも耐酸性樹脂等を塗布して保護もよい。
From here, the thinning process and the dividing process of the
液晶パネル10の端面については、第1のガラス基板12および第2のガラス基板14の間隙に端面封止材32を塗布して保護してもよい。本実施形態では、保護フィルム30および端面封止材32を用いて端面を保護している。端面封止材32としては、紫外線硬化型樹脂や熱硬化性樹脂を使用することができる。端面の保護は、外周シール材20がフッ酸等の酸性溶液に侵食されるのを防止するためのものであり、エッチング処理の時間やエッチング液の組成等に応じて、適切な保護を行う。端面封止材32は、ディスペンサ等の塗布装置を用いて塗布することができる。
The end surface of the
保護フィルム30は、少なくとも最外部に配置されている液晶シール材18よりも外側に被覆される。また、外周シール材20よりも中心側に被覆されることが好ましい。保護フィルム30によって被覆されている領域は、最終的には液晶ディスプレイの構成部品として使用されない領域であり、特許請求の範囲の非使用領域に相当し、保護フィルム30に被覆されていない領域が特許請求の範囲の使用領域に相当する。液晶シール材18および外周シール材20の間隔は、液晶パネル10の設計によって適宜調節することが可能である。
The
エッチングステップでは、液晶パネル10にエッチング処理を行うことによって使用領域の薄型化を行う。エッチング処理は、液晶パネル10を少なくともフッ酸を含むエッチング液と接触させることによって第1のガラス基板12および第2のガラス基板14の薄型化を行う。エッチング手段としては、ディップ方式または枚葉方式を適宜選択することができる。エッチング液は少なくともフッ酸を使用し、塩酸等の無機酸や界面活性剤を使用することが好ましい。エッチングステップの一実施形態しては、図3(A)に示すように搬送ローラ40によって図示の矢印方向に搬送されている液晶パネル10に対して上下方向に配置された複数のスプレーノズル42によりエッチング液を噴射する枚葉方式のエッチングが挙げられる。
In the etching step, the use area is thinned by performing an etching process on the
エッチングステップで処理された液晶パネル10は、図4(A)に示すように、液晶パネル10の中央部のみが薄型化された状態となる。中央部の板厚は150μm以下まで薄型化されることが好ましく、100μm以下まで薄型化されることがさらに好ましい。通常、液晶パネル10が100μm以下までエッチングされると、ガラス基板の自重とエッチング液の噴射により、搬送中に液晶パネル10がばたついたり、撓んだりしてしまうおそれがある。搬送中に不具合が生じると、液晶パネル10が破損したり、搬送ローラ40の間から落下したりすることがある。しかし、本実施形態によれば保護フィルム30によって保護された領域が薄型化されていないため、エッチング処理中も安定して処理することが可能になる。によれば
As shown in FIG. 4A, the
また、図3(B)に示すように、液晶パネル10の各辺が搬送ローラ40に対して斜め方向になるように載置されることが好ましい。このように載置することによって、エッチング処理中も液晶パネル10の四辺が常に搬送ローラ40によって下から支持された状態になるので、薄型化された液晶パネル10が撓んで、搬送ローラ40の間に落下するのをさらに防止することが可能になる。
Further, as shown in FIG. 3B, it is preferable that each side of the
エッチングステップ後に液晶パネル10は分断されるが、非使用領域を分断する前に第1のガラス基板12または第2のガラス基板14上に機能層を形成してもよい。携帯用電子機器等では、タッチパネルを使用したインタフェースが使用されているが、薄型化の要請のためにフラットパネルディスプレイにタッチパネル機能を付与するインセル方式やオンセル方式が採用されている。このようにフラットパネルディスプレイに表示機能以外を付与する際に透明導電膜等の機能層を分断処理前に形成してもよい。非使用領域の分離後に機能膜を形成することも可能であるが、薄型化された液晶パネル10は強度が低下しているおそれもあるため、非使用領域の分離前に機能膜を形成することにより、液晶パネル10が破損するおそれを低減することができる。
Although the
保護フィルム30は、エッチング処理後に剥離する。保護フィルム30を剥離する際は、物理的な力を加えることによって剥離することが可能である。なお、後工程において影響が少ないようであれば、保護フィルム30が被覆されたまま後工程の処理をすることも可能である。端面封止材32を除去するのは非常に困難であるため、除去せずに流動することが好ましい。
The
ここから、薄型化されていない周縁領域を中心領域から分断する分断工程について説明する。分離工程は、充填ステップ、溝形成ステップおよび分離ステップによって構成される。充填ステップは、エッチング処理によって薄型化された領域に充填材44を充填する。本実施形態では充填材44としては、耐酸性(耐エッチング性)を有するパラフィンを使用している。パラフィンは分離処理後に剥離溶液に浸漬して除去することができるので、液晶パネル10に応力が加えることなく剥離処理を行うことができる。また、パラフィン以外にも耐酸性を有する感光性樹脂も充填材44として使用することが可能である。感光性樹脂も分断工程後の剥離時に液晶パネル10に応力を加えることなく剥離することが可能である。
From here, the cutting process which divides the peripheral area | region which is not thinned from a center area | region is demonstrated. The separation process includes a filling step, a groove forming step, and a separation step. In the filling step, the filling
充填材44は、液晶パネル10の両主面に、第1のガラス基板12および第2のガラス基板14の周縁部と同じ高さになるまで充填される。充填材44を周縁部と同じ高さまで充填することによって、薄型領域の分離時に落下することもなく、また、薄型領域を支持する治具等も必要がない。充填剤44はディスペンサ、スピンコータやスリットコータ等の塗布装置を用いて注入することができる。また、塗布領域は薄型化されて凹状となっているため、充填材44を容易に塗布することが可能である。パラフィンは、塗布後に室温環境において一定時間放置することで硬化処理が行われる。
The filling
充填材44を硬化させた後に、図5(B)のように充填材44の周縁部に溝部46を形成する。溝部46は図5(A)のように充填材44を通貫し、第1のガラス基板12および第2のガラス基板14が露出するように形成された領域である。溝部46を形成する手段としてはレーザを利用することが好ましい。特にピコレーザ等のパルスレーザを使用することで、ガラス基板にダメージを与えることなく溝部46を形成することができる。溝部46を形成する位置は、最外部に配置された液晶シール材18よりも外側の領域に形成される。溝部46は、エッチング液がガラス基板と接触する程度の幅があればよい。また、感光性樹脂を利用する場合では、フォトリソグラフィにより溝部46を形成することが可能である。
After the
溝部46を形成した後に、液晶パネル10をエッチングすることによって、非使用領域を使用領域から分離する。エッチング処理は、前述のエッチングステップと同様に、枚葉式のエッチング装置を使用することが可能である。溝部46によって第1のガラス基板12および第2のガラス基板14が露出しているため、エッチング液と接触し、液晶パネル10の周縁領域を分離する。エッチング処理による分離作業は応力がほとんどかからないため、液晶パネル10が破損するおそれが少ない。また、使用領域は充填材44によって保護されているため、分離時に使用領域が落下したりするおそれもない。エッチングにより分断面の細かな傷を除去することが可能になるため、液晶パネル10の強度が向上する。
After forming the
また、レーザやスクライブ等によって分離処理を行うことも可能である。溝部46に沿ってレーザやスクライブを走査することによって、液晶パネル10を分離することも可能である。この際、チッピング等が発生しても液晶パネル10の主面は充填材44で保護されているため、安定して分断処理を行うことができる。また、分断後にエッチング処理を行うことによって、分断面の微小な傷を除去することが好ましい。
In addition, the separation process can be performed by laser, scribe, or the like. It is also possible to separate the
分離処理後に充填材44を除去する。充填材44は70℃以上の熱湯やエーテルまたは高温アルコール等に浸漬することによって剥離することが可能である。剥離時も液晶パネル10にほとんど応力が加わらないため、破損等のおそれも少ない。また、エッチング後の断面もエッチングにより微小な傷が除去されているため、強度の低下を抑制することが可能になる。充填材44が除去された液晶パネル10は、適宜後工程において処理される。
The
また、本実施形態では分離ステップの前段として溝形成ステップにて充填材44に溝部46を形成しているが、溝形成ステップを省略すること可能である。その場合、スクライブ装置やレーザ装置を用いて液晶パネル10を充填材44と共に分断する。充填材44が分断時の衝撃を吸収したり、分断時に飛散したガラス片が液晶パネル10の主面を傷つけるのを防止することが可能になる。また、分断後にエッチング処理にて端面の微小な傷を除去する場合も充填材44が液晶パネル10の保護材として構成される。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では液晶パネルの薄型化および分断処理について説明したが、本発明はガラス基板を利用した有機ELディスプレイやカバーガラス等の製造にも適用することが可能である。 Further, in the present embodiment, the thinning and dividing process of the liquid crystal panel has been described, but the present invention can also be applied to the manufacture of an organic EL display, a cover glass, and the like using a glass substrate.
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above description of the embodiment is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
10‐液晶パネル
12‐第1のガラス基板
14‐第2のガラス基板
16‐機能層
18‐液晶シール材
20‐外周シール材
30‐保護フィルム
32‐端面封止材
40‐搬送ローラ
42‐スプレーノズル
44‐充填材
46‐溝部
10-liquid crystal panel 12-first glass substrate 14-second glass substrate 16-functional layer 18-liquid crystal sealing material 20-periphery sealing material 30-protective film 32-end face sealing material 40-conveying roller 42-spray nozzle 44-Filler 46-Groove
Claims (3)
中央部に位置する使用領域と、前記使用領域の周囲の非使用領域とを有するガラス基板の前記非使用領域の全部または一部をマスキングするステップと、
前記非使用領域をマスキングした状態で前記ガラス基板をエッチングすることによって前記使用領域を薄型化するステップと、
エッチングされた前記使用領域に充填材を充填するステップと、
前記充填材が前記使用領域に充填された状態で、前記非使用領域を前記使用領域から分離するステップと、
を少なくとも含む薄型ガラス基板の製造方法。 A method of manufacturing a thin glass substrate applicable to a flat panel display,
Masking all or part of the non-use area of the glass substrate having a use area located in the center and a non-use area around the use area;
Thinning the used area by etching the glass substrate with the non-used area masked;
Filling the etched area of use with a filler;
Separating the non-use area from the use area with the filler filled in the use area;
A method for producing a thin glass substrate containing at least
エッチングによって前記非使用領域を前記使用領域から分離することを特徴とする請求項1または2に記載の薄型ガラス基板の製造方法。 The filler further comprises etching resistance, and further includes a step of forming a groove so as to penetrate the filler through a peripheral edge of the filler;
The method for producing a thin glass substrate according to claim 1, wherein the non-use area is separated from the use area by etching.
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Cited By (1)
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CN111952207A (en) * | 2019-05-17 | 2020-11-17 | 夏普株式会社 | Method for manufacturing display panel |
-
2016
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CN111952207A (en) * | 2019-05-17 | 2020-11-17 | 夏普株式会社 | Method for manufacturing display panel |
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