JP2018116235A

JP2018116235A - 液晶パネル製造方法

Info

Publication number: JP2018116235A
Application number: JP2017008725A
Authority: JP
Inventors: 真吾茅野; Shingo Kayano; 哲孝堂園; Tetsutaka Dozono; 寛之山内; Hiroyuki Yamauchi; 康宏柏原; Yasuhiro Kashiwabara
Original assignee: NSC Co Ltd
Current assignee: NSC Co Ltd
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: JP6519044B2

Abstract

【課題】エッチング処理に伴うマスキング処理を不要にし、サイドエッチングの影響を最小限に抑制することが可能な液晶パネル製造方法を提供する。【解決手段】液晶パネル製造方法は、改質ライン形成ステップ、溝形成ステップ、エッチングステップ、および切断ステップを少なくとも含む。改質ライン形成ステップでは、アレイ基板およびカラーフィルタ基板に対して、液晶パネルの形状に対応する形状切断予定線に沿って形成される改質ラインであって、他の箇所よりもエッチングされ易い性質を有する改質ラインを形成する。溝形成ステップでは、カラーフィルタ基板に対して、このカラーフィルタ基板におけるアレイ基板の電極端子部に対向する領域を取り除くための端子部切断予定線に沿って溝を形成する。【選択図】図４

Description

本発明は、アレイ基板およびカラーフィルタ基板を貼り合せてなる液晶パネルを多面取りするための多面取り用ガラス母材から所定形状の液晶パネルを複数得るための液晶パネル製造方法に関する。

一般的に、液晶パネルの製造時には、１組のガラス母材で同時に複数の液晶パネルを製造し、その後にガラス母材を単個の液晶パネルに分断するという手法（いわゆる多面取り）が広く採用されてきた。そして、ガラス母材を分断する際には、スクライブブレーク、レーザアブレーション加工、エッチング処理といった手法が用いられることが多かった。

ところが、スクライブブレークを採用した場合には、丸みを持った輪郭を有するパネルを形成することが困難であった。また、レーザアブレーション加工では、加工速度が遅かったり、アブレーションデブリによる汚損が生じたりするといった不具合が発生し易かった。さらに、エッチング処理では、アレイ基板の電極端子部をエッチング液から保護するために適切なマスキング処理を別途行う必要があるため、生産効率を向上させることが困難になることがあった。

そこで、従来技術の中には、カラーフィルタ基板に対する耐エッチング剤の塗布の際に電極端子部も同時にマスキングされるように工夫したエッチング処理を採用するものがあった（例えば、特許文献１参照。）。このような構成を採用することにより、電極端子部の保護のために別途工程が必要になることがなく、また、電極端子部の保護が確実に行われる、とされていた。

特開２０１６−２２４２０１号公報

しかしながら、上述の従来技術においては、電極端子部の保護のための工程を独立して行う必要はなくなっているが、依然としてエッチング処理においてガラス母材に対するマスキング処理を行う必要があり、エッチング処理後にはこれを剥離する必要があった。また、ガラス母材の厚み方向に直交する方向に進行するサイドエッチングの影響を考慮して、ガラス母材において各液晶パネル間にスペースを設ける必要があるため、多面取り効率が悪くなることがあった。

本発明の目的は、エッチング処理に伴うマスキング処理を不要にし、サイドエッチングの影響を最小限に抑制することが可能な液晶パネル製造方法を提供することである。

本発明に係る液晶パネル製造方法は、アレイ基板およびカラーフィルタ基板を貼り合せてなる液晶パネルを多面取りするための多面取り用ガラス母材から所定形状の液晶パネルを複数得るものである。この液晶パネル製造方法は、改質ライン形成ステップ、溝形成ステップ、エッチングステップ、および切断ステップを少なくとも含む。

改質ライン形成ステップでは、アレイ基板およびカラーフィルタ基板に対して、液晶パネルの形状に対応する形状切断予定線に沿って形成される改質ラインであって、他の箇所よりもエッチングされ易い性質を有する改質ラインを形成する。改質ラインを形成する手法の代表例としては、ピコ秒レーザまたはフェムト秒レーザによるフィラメント加工が挙げられる。改質ラインの幅は、概ね１０μｍ以下に設定することが好ましい。

溝形成ステップでは、カラーフィルタ基板に対して、このカラーフィルタ基板におけるアレイ基板の電極端子部に対向する領域を取り除くための端子部切断予定線に沿って溝を形成する。溝を形成する手法の例としては、ホイールカッタによるスクライブ処理や、カラーフィルタ基板のみを切断するように焦点が設定されたレーザ加工処理が挙げられる。

エッチングステップでは、アレイ基板およびカラーフィルタ基板に対して、形状切断予定線および端子部切断予定線において切断されないようにしつつ、エッチング処理を行う。エッチング処理が進行するにつれて、形状切断予定線および端子部切断予定線において切断溝等が厚み方向に貫通してしまうことがあるため、３μｍ／分以下の遅いエッチングレートにて形状切断予定線および端子部切断予定線の状態を確認しつつエッチング処理を行うことが好ましい。

切断ステップでは、エッチング処理の後に、形状切断予定線および端子部切断予定線において切断を行う。エッチング処理後には、形状切断予定線および端子部切断予定線において実質的にほぼ切断された状態になっているため、わずかな機械的圧力や熱的応力を加えることによって完全な切断を実現することが可能である。微小な押圧力を加えたり、微小な超音波振動を与えたり、加熱をしたりすることによって、多面取り用ガラス母材を汚損することなく、完全な切断を実現することが可能である。

本発明においては、形状切断予定線および端子部切断予定線を予め切断し易くした上でエッチング処理を行うため、形状切断予定線および端子部切断予定線のみを選択的にエッチング処理するためのマスキング処理が不要になる。また、形状切断予定線および端子部切断予定線を予め切断し易くなっているため、厚み方向全体をエッチング処理する場合に比較してエッチング量が著しく少なくて済むため、サイドエッチングの影響を最小限に抑制することが可能になる。この結果、液晶パネルを近接配置した状態の多面取り用ガラス母材を用いることが可能となり面取り効率が向上する。

上述の液晶パネル製造方法において、改質ラインが、パルスレーザのビームによって形成された複数の貫通孔または複数の改質孔を有するミシン目状を呈することが好ましい。液晶パネルの形状切断予定線をパルスレーザによって加工するため、液晶パネルの輪郭に複雑や曲線や微小な曲線部分が含まれていたり、液晶パネルに開口部を形成されていたりする場合であっても、適切な加工を実現することが可能になる。

この発明によれば、液晶パネルの製造において、エッチング処理に伴うマスキング処理を不要にし、サイドエッチングの影響を最小限に抑制することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る液晶パネルの概略構成を示す図である。複数の液晶パネルを含む多面取り用ガラス母材の概略構成を示す図である。多面取り用ガラス母材に対するレーザ加工の概略を示す図である。多面取り用ガラス母材に対するスクライブブレーク加工の概略を示す図である。本発明に適用されるエッチング装置の一例を示す図である。本発明に適用されるエッチング処理のバリエーションを示す図である。分断された状態の多面取り用ガラス母材の概略を示す図である。液晶パネルの構成の特徴を示す図である。

図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る液晶パネル１０の概略構成を示している。を説明する。同図に示すように、液晶パネル１０は、アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４が液晶層を挟んで貼り合わされるように構成されている。アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４の構成は、公知の構成と同様の構成が採用可能であるため、ここでは説明を省略する。

アレイ基板１２は、カラーフィルタ基板１４と貼り合わされる領域から延び出すように設けられた電極端子部１２２を有している。この電極端子部１２２には、複数の電気回路が接続され、液晶パネル１０と、それらの電気回路とが筐体に収納されることによって、例えば、図１（Ｂ）に示すようなスマートフォン１００が構成される。

続いて、液晶パネル１０を製造する方法の一例について説明する。図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、一般的に、液晶パネル１０は、これを複数含んだ多面取り用ガラス母材５０として製造され、多面取り用ガラス母材５０を分断することによって、単個の液晶パネル１０が得られる。この実施形態では、便宜上、６つの液晶パネル１０が３行２列のマトリクス状に配置された多面取り用ガラス母材５０に対する処理について説明するが、多面取り用ガラス母材５０に含まれる液晶パネル１０の数は適宜増減することが可能である。

多面取り用ガラス母材５０は、まず、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すように、液晶パネル１０の形状（輪郭）に対応する形状切断予定線に沿って改質ライン２０が形成される。この改質ライン２０は、例えば、ピコ秒レーザ（波長５１５ｎｍ）またはフェムト秒レーザ（１０３０ｎｍ）等のパルスレーザから照射される光ビームパルス（ビーム径は１〜５μｍ程度）によって形成される複数のフィラメント層を配列したフィラメントアレイである。ピコレーザからの光ビームは、少なくともアレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４の両方の基板を含む範囲よりも深い焦点深度を備えている。このため、アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４の両方の基板において液晶パネル１０を分断するための改質ライン２０が同時に形成される。

原則として、アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４の両方の基板を同時に１つのレーザによって処理することが可能であるが、これによって液晶層に不具合が生じる場合には、アレイ基板１２側からアレイ基板１２のみに改質ライン２０を形成し、カラーフィルタ基板１４側からカラーフィルタ基板１４のみに改質ライン２０を形成するようにすることで、液晶層における不具合の発生を抑制し易くなる。

この実施形態では、改質ライン２０は、図３（Ｃ）に示すような、複数の貫通孔または改質層を有するミシン目状を呈している。改質ライン２０は、多面取り用ガラス母材５０における他の箇所よりもエッチングされ易い性質を有している。もちろん、改質ライン２０の形状は、図３（Ｃ）に示すような形状には限定されるものではなく、これ以外の形状を呈するものであっても良い。

続いて、多面取り用ガラス母材５０に対して、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、カラーフィルタ基板１４におけるアレイ基板１２の電極端子部１２２に対向する領域を取り除くための端子部切断溝３０を形成する処理が行われる。この実施形態では、スクライブホイール（ホイールカッタ）２５０によって、カラーフィルタ基板１４におけるアレイ基板１２の電極端子部１２２に対向する領域の内側に端子部切断溝３０が形成される。端子部切断溝３０は、カラーフィルタ基板１４におけるアレイ基板１２の電極端子部１２２に対向する領域を取り除くため端子部切断予定線に沿って形成される。

スクライブホイール２５０による端子部切断溝３０の形成が終わると、図５に示すように、多面取り用ガラス母材５０は、エッチング装置３００に導入され、フッ酸および塩酸等を含むエッチング液によってエッチング処理が施される。エッチング装置３００では、搬送ローラによって多面取り用ガラス母材５０を搬送しつつ、エッチングチャンバ内で多面取り用ガラス母材５０の片面または両面にエッチング液を接触させることによって、多面取り用ガラス母材５０に対するエッチング処理が行われる。なお、エッチング装置３００におけるエッチングチャンバの後段には、多面取り用ガラス母材５０に付着したエッチング液を洗い流すための洗浄チャンバが設けられているため、多面取り用ガラス母材５０はエッチング液が取り除かれた状態でエッチング装置３００から排出される。

多面取り用ガラス母材５０にエッチング液を接触させる手法の一例として、図６（Ａ）に示すように、エッチング装置３００の各エッチングチャンバ３０２において、多面取り用ガラス母材５０に対してエッチング液をスプレイするスプレイエッチングが挙げられる。また、スプレイエッチングに代えて、図６（Ｂ）に示すように、オーバーフロー型のエッチングチャンバ３０４において、オーバーフローしたエッチング液に接触しながら多面取り用ガラス母材５０が搬送される構成を採用することも可能である。

さらには、図６（Ｃ）に示すように、エッチング液が収納されたエッチング槽３０６に、キャリアに収納された単数または複数の多面取り用ガラス母材５０を浸漬されるディップ式のエッチングを採用することも可能である。

いずれの場合であっても、エッチング処理中に、形状切断予定線および端子部切断予定溝が厚み方向に貫通して、多面取り用ガラス母材５０が分断してしまわないようにすることが重要である。このため、エッチング処理中（特にエッチング処理の後半部分）においては、エッチングレートを遅くして、エッチング量を正確に制御する必要がある。この実施形態では、２重量％以下の薄いフッ酸によって、３μｍ／分以下の遅い速度にてエッチング処理が進行するようにしているが、この手法に限定されるものではない。

エッチング処理の全体においてエッチングレートを遅くするのではなく、当初は速めのエッチングレートを採用しつつ段階的に遅くしていくようにすれば、エッチング処理の時間を短縮することが可能である。例えば、エッチング装置３００の後段に進むにつれてエッチング液におけるフッ酸濃度を低下させるような構成を採用すると良い。

多面取り用ガラス母材５０がエッチング装置３００を通過すると、改質ライン２０および端子部切断溝３０がエッチングされる。改質ライン２０では、他の箇所よりも速くエッチング液が浸透し、このラインに沿ってガラスが溶解されることによって、改質ライン２０によってカラーフィルタ基板を切断し易くなる。また、レーザ照射時においてキズ等が発生していた場合であっても、このキズが消失し易くなる。

多面取り用ガラス母材５０において、レーザのフィラメント加工によって改質ライン２０が形成され、この改質ラインをさらにエッチングすることにより、わずかな機械的圧力のみで、多面取り用ガラス母材５０を改質ライン２０において分割することができる。例えば、多面取り用ガラス母材５０に微小な押圧力を加えたり、微小な超音波振動を与えたりすることによって、図７に示すように、多面取り用ガラス母材５０を汚損することなく、分断することが可能である。

あえて、エッチング処理によって完全には切断してしまわないため、エッチング中に分離された液晶パネル１０端面どうしが衝突して破損するといった不具合の発生が防止される。また、エッチング処理後の不完全に切断された状態の多面取り用ガラス母材５０のまま（大判の状態のまま）、運搬することも可能になる。さらに、エッチング液が電極端子部に到達することがないため、耐エッチング性を備えたマスキング剤によって電極端子部を保護することが不要になる。また、液晶パネル１０の端面における少なくとも中央部以外はエッチング処理が施されているため、レーザ加工のみで切断を行った場合に比較して液晶パネルの強度（例えば、曲げ強度）が高くなる。

図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、分断後の液晶パネル１０の概略構成を示している。同図に示すように、液晶パネル１０の端面は主面に対してほぼ直角になっている。例えば、それぞれが０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度の板厚のアレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４の各端面に発生するテーパ幅（図８（Ｃ）におけるＬ１〜Ｌ４）を、５０μｍ以下（多くは２０〜３５μｍ）に抑えることが可能である。

このように、液晶パネル１０を製造するにあたって、サイドエッチングの影響がほとんど発生しないため、液晶パネル１０どうしを近接配置した多面取り用ガラス母材５０の設計することができる。例えば、レーザ幅２μｍ＋αで合計１０μｍ程度の隙間があれば、多面取り用ガラス母材５０を適正に単個の液晶パネル１０に分離することが可能である。

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。

１０−液晶パネル
１２−アレイ基板
１４−カラーフィルタ基板
２０−改質ライン
３０−端子部切断溝
５０−多面取り用ガラス母材
１００−スマートフォン
１２２−電極端子部
２５０−スクライブホイール
３００−エッチング装置
３０２，３０４−エッチングチャンバ
３０６−エッチング槽

Claims

アレイ基板およびカラーフィルタ基板を貼り合せてなる液晶パネルを多面取りするための多面取り用ガラス母材から所定形状の液晶パネルを複数得るための液晶パネル製造方法であって、
前記アレイ基板および前記カラーフィルタ基板に対して、液晶パネルの形状に対応する形状切断予定線に沿って形成される改質ラインであって、他の箇所よりもエッチングされ易い性質を有する改質ラインを形成する改質ライン形成ステップと、
前記カラーフィルタ基板に対して、このカラーフィルタ基板におけるアレイ基板の電極端子部に対向する領域を取り除くための端子部切断予定線に沿って溝を形成する溝形成ステップと、
前記アレイ基板および前記カラーフィルタ基板に対して、前記形状切断予定線および前記端子部切断予定線において切断されないようにしつつ、エッチング処理を行うエッチングステップと、
エッチング処理の後に、前記形状切断予定線および前記端子部切断予定線において切断を行う切断ステップと、
を少なくとも含む液晶パネル製造方法。
前記改質ラインは、パルスレーザのビームによって形成された複数の貫通孔または複数の改質孔を有するミシン目状を呈することを特徴とする請求項１に記載の液晶パネル製造方法。