JP2019178018A - 薄型ガラス基板製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】第１の主面に機能膜を有する薄型ガラス基板の製造方法を提供する。【解決手段】 本発明に係る薄型ガラス基板製造方法は、第１の保護ステップ、第２の保護ステップおよびエッチングステップを含んでいる。第１の保護ステップは、薄型化すべきガラス基板１２の第１の主面１８１を耐エッチング性の保護フィルム２２によって覆う工程である。この際、少なくとも表示層１４および封止層１６と対向する領域において、保護フィルム２２が非粘着状態にされるように覆われる。第２の保護ステップは、ガラス基板１２の端面を耐エッチング性の保護樹脂２４で覆う工程である。 エッチングステップは、露出した第２の主面１８２をエッチング液に接触させることによってエッチングする工程である。【選択図】図５

Description

本発明は、一方の主面に機能膜を有する薄型ガラス基板の製造方法に関する。

従来から液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイを使用した表示装置は様々な用途において使用されている。特に、近年ではデザイン性の観点からフレキシブルディスプレイが注目されている。フレキシブルディスプレイを製造する際は、湾曲化に対応しやすい有機ＥＬディスプレイが有利とされてきた。

そこで、液晶ディスプレイにおいても湾曲化に対応するための研究が行われており、フレキシブル液晶ディスプレイも開発されている。フレキシブル液晶ディスプレイは、従来の液晶ディスプレイで使用されていたガラス基板の代わりに、樹脂基板やフィルムを使用することによって湾曲化に対応している。

しかし、液晶ディスプレイの製造工程の中には高温で処理が必要な工程が多く、熱膨張等の影響を受けるため、樹脂基板では位置合わせの精度が低下するといった不具合が生じることがあった。また、ディスプレイを湾曲させるために非常に板厚の薄い樹脂基板を使用しているため生産プロセスにおける取り扱いが難しかった。

そこで、ガラス基板上に表示素子層等を形成したうえで、表示素子を樹脂基板やフィルムによって封止する構成の液晶パネルがあった（例えば、特許文献１参照）。この液晶パネルは、ガラス基板を使用することにより、液晶パネルの信頼性を向上させるとともに、表示素子等の機能膜を精度良く形成することができるとされている。

国際公開第２００７/０３７０２１号

しかし、上述の液晶パネルに使用されるガラス基板として、０．５ｍｍの板厚の無アルカリガラスが開示されているが、ガラス基板の板厚が０．５ｍｍでは、液晶パネルの湾曲は非常に困難である。たとえ、湾曲することができたとしても、湾曲範囲が限定的であるため、ディスプレイのデザインも限定されてしまう。

この場合、板厚が０．５ｍｍ以下のガラス基板を使用することも考えられるが、ガラス基板の板厚を薄くすると、薄膜トランジスタ等の形成工程において、不具合が生じるため、素子の形成精度が低下してしまう。このため、薄型のガラス基板を用いて液晶パネルを製造することは、非常に困難であった。

本発明の目的は、ガラス基板上に機能膜が形成された薄型ガラス基板の製造方法を提供することである。

本発明は、第１の主面に機能膜を有する薄型ガラス基板を製造するための薄型ガラス基板製造方法であり、第１の保護ステップ、第２の保護ステップおよびエッチングステップを少なくとも含む。第１の保護ステップは、薄型化すべきガラス基板の第１の主面を耐エッチング性の保護部材によって覆う工程である。この際、少なくとも機能膜と対向する領域において、保護部材が非粘着状態にされるように覆われる。第２の保護ステップは、ガラス基板の端面を耐エッチング性の保護剤で覆う工程である。 エッチングステップは、露出した第２の主面をエッチング液に接触させることによってエッチングする工程である。

本発明では、ガラス基板上に所望の機能膜を形成した後に、エッチング処理を行うため、ガラス基板を所定の板厚に調整することが可能である。本発明における機能膜としては、液晶パネルや有機ＥＬパネルに使用される画素形成膜等が含まれ、例えば、薄膜トランジスタ層、液晶層、カラーフィルタ層、電極、有機ＥＬ層または封止層等が含まれる。さらに、ディスプレイ用途以外にも、ガラス基板上に半導体層が形成されたものも含まれる。機能膜が形成された主面およびガラス基板の端面は、耐エッチング性を有する保護材により覆われているため、エッチング処理では、機能膜を汚損することなく、ガラス基板の第２の主面のみがエッチングされる。

機能膜は、スパッタリング処理等により形成されるので、物理的な力が加わると、ガラス基板から剥がれてしまうおそれがある。このため、機能膜を保護するための保護部材をエッチング処理後に剥離する際に、誤って機能膜が剥がれてしまうおそれがある。このため、保護部材は、機能膜に対して非粘着状態で被覆される。保護部材としては、機能膜に対応する領域の粘着剤が取り除かれた自己粘着型保護フィルムや板状部材を使用することができる。保護部材は、例えば、ガラス基板に貼り付けることによって保持される。

また、第１の保護ステップにおいて、機能膜の保護部材と対向する領域に非粘着性の保護層を配置することが好ましい。保護層としては、合紙等の非粘着性の薄型部材が好ましい。また、合紙以外にもフィルム、シート部材、不織布を保護層として配置することが可能である。保護層を配置することにより、保護層と保護部材が接着するので、保護部材と機能膜は実質的に非粘着状態となる。このため、保護部材の剥離時に、機能膜を傷つけるおそれがなくなる。

また、保護剤は、保護部材とガラス基板を接着することが好ましい。これにより、エッチング処理において保護部材とガラス基板の隙間からエッチング液が侵入するといった不具合を防止することが可能になる。保護剤の一例としては、ホットメルトや封止剤等の樹脂剤が挙げられる。

また、エッチングステップの後に、保護部材を切断することによって、保護部材をガラス基板から取り除く剥離ステップをさらに含むことが好ましい。これにより、保護部材がガラス基板と接着されている領域を分離することができるので、より確実に保護部材をガラス基板から剥離することが可能になる。

本発明によれば、一方の主面に機能膜を有する薄型ガラス基板を製造することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る液晶表示パネルの構成を示す図である。 多面取り用ガラス母材の構成を示す図である。 多面取り用ガラス母材への合紙の配置について示す図である。 多面取り用ガラス母材への保護フィルムの貼り付けについて示す図である。 多面取り用ガラス母材の端面の保護について示す図である。 本発明に適用されるエッチング装置について示す図である。 本発明に適用されるエッチング装置のバリエーションを示す図である。 エッチング処理後の多面取り用ガラス母材の処理について示す図である。 保護シートを使用した多面取り用ガラス母材の処理方法について示す図である。 保護シートを使用した多面取り用ガラス母材の他の処理方法について示す図である。

ここから、図面を用いて本発明の一実施形態に係る液晶パネルの製造方法ついて説明する。図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る液晶パネル１０の構成を示す図である。液晶パネル１０は、ガラス基板１２、表示層１４および封止層１６を備えている。

ガラス基板１２は、公知のディスプレイ用ガラス基板であり、無アルカリガラスを使用することが好ましい。また、ガラス基板１２の第１の主面１８１には、薄膜トランジスタ層等の機能層や端子電極等が形成される。

ガラス基板１２の板厚は、液晶パネル１０にフレキシブル性を確保するために、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。なお、ガラス基板１２は、薄膜トランジスタ層等の形成時には、ガラス基板１２の板厚が０．５ｍｍ以上であることが好ましく、所定の製造プロセスを経た後に、後述のエッチング処理により薄型化処理を行う。

表示層１４は、ガラス基板１２の第１の主面１８１に形成された画像形成のための表示素子を含む層である。表示層１４は、薄膜トランジスタ、電極層、液晶層等の機能層を含むものである。表示層１４は、ガラス基板１２または封止層１６上に形成される層およびガラス基板１２および封止層１６によって挟持される層を含むものと解釈される。

封止層１６は、外部の衝撃から表示素子１４を保護するように構成される層である。また、封止層１６は、表示層１４を水密的および気密的に保持するように構成される。封止層１６には、カラーフィルタ等の機能膜や表示層１４を保持するためのシール材等を含んでいても良い。さらに、封止層１６は、多層膜で構成されていても良く、例えば、無機膜と有機膜を交互に積層することによって、表示層１４の密閉性を向上させることができる。封止層１６における無機膜としては、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化炭素、窒化炭素、酸化アルミニウム等を使用することができる。有機膜としては、ポリエステル、メタクリル、ポリスチレン、透明フッ素樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、シクロオレフィルンコポリマー、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等を使用することができる。なお、これらの封止層は、表示装置の視認性を確保するために全光透過率が９０％以上であることが好ましい。

特許請求の範囲に記載の機能膜とは、基本的に表示層１４を示すものであるが、封止層１６のように表示層１４を保護するための膜を備える場合、表示層１４と封止層１６を含んだものとして解釈され得る。

ここから、液晶パネル１０の製造方法について説明する。一般的に、液晶パネル１０は、図２に示すように、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。液晶パネル１０は、上述の構成と同一であり、ガラス基板１２の第１の主面１８１上に、表示層１４および封止層１６が形成されている。

ガラス基板１２は、板厚が０．５ｍｍの無アルカリガラスが使用される。板厚が０．５ｍｍ以上あることによって、表示層１４に含まれる薄膜トランジスタ層や電極等を精度良く形成することが可能になる。なお、ガラス基板１２は、エッチング処理によって所望の板厚に薄型化されるため、板厚には特に限定はなく、表示素子の形成に支障がない範囲で選択することが可能である。

最初に、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、多面取り用ガラス母材５０上に形成される各液晶パネル１０の封止層１６上に合紙２０を載置する。合紙２０は、非粘着性の紙片であり、液晶パネル１０に対応する形状である。なお、合紙２０以外にも非粘着性のシート状のものであれば、フィルムや不織布等を使用することも可能である。また、合紙２０の厚さは、後述の保護フィルムの貼り付けにおいて支障がでなければ、特に制限はない。

続いて、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、ガラス基板１２の第１の主面１８１側に保護フィルム２２を貼り付ける。保護フィルム２２は、少なくとも後述のエッチング液に対する耐性を有している。ここでは、保護フィルム２２として、厚みが５０〜７５μｍのポリエチレンを採用している。ただし、保護フィルム２２の構成はこれには限定されない。例えば、ポリプロピレンやポリ塩化ビニルやオレフィン系樹脂等のように、ガラスをエッチングするエッチング液に対する耐性を備えたものであれば適宜選択して採用することも可能である。

保護フィルム２２は、ガラス基板１２と対向する面に粘着層を有する自己粘着型フィルムである。液晶パネル１０が形成されている領域には、合紙２０が載置されているため、保護フィルム２２は、液晶パネル１０が形成されていない領域においてガラス基板１２に貼り付けられる。このため、表示層１４および封止層１６は、保護フィルム２２に被覆されるが、保護フィルム２２とは、実質的に接触していない。

さらに、耐エッチング性を有する保護樹脂２４をガラス基板１２の端面に塗布する。本実施形態では、保護樹脂２４としてホットメルトを使用した。ホットメルトは、エッチング処理後に温水により剥離が可能であり、剥離性が優れている。ホットメルト以外にも、耐エッチング性を有していれば、紫外線硬化樹脂剤等を使用することも可能である。

保護樹脂２４は、例えば、図５（Ａ）に示すように、塗布ノズルがコの字状を呈する塗布装置３０を用いて塗布することができる。塗布装置３０は、ガラス基板１２の外周部に沿って移動させることにより保護樹脂２４が塗布される。保護樹脂２４は、少なくともガラス基板１２の端面が被覆されるように塗布される。

保護樹脂２４を端面に塗布することにより、ガラス基板１２の端面がエッチングされず、エッチング処理によってガラス基板１２の寸法が変化することがない。また、保護フィルム２２とガラス基板１２の接着面が保護樹脂２４によって被覆されるように、保護樹脂２４を塗布しても良い。ガラス基板１２と保護フィルム２２の接着面からエッチング液が侵入した場合、封止層１６および表示層１４が汚損してしまう。保護樹脂２４を保護フィルム２２の端部領域に塗布することで、エッチング処理中にガラス基板１２との密着面から保護フィルム２２が剥がれることを防止することが可能になる。

保護フィルム２２および保護樹脂２４によって多面取り用ガラス母材５０を保護した後に、図６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４００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４００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のガラス基板１２の第２の主面１８２をエッチング液に接触させることによって、エッチング処理が行われる。なお、エッチング装置４００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４００から排出される。

多面取り用ガラス母材５０にエッチングする手法の一例として、図７（Ａ）に示すように、エッチング装置４００の各エッチングチャンバ４０２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７（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４０４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７（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４０６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。

エッチング処理が行われた多面取り用ガラス母材５０は、図８（Ａ）に示すように、ガラス基板１２が所望の板厚まで薄型化される。エッチング処理後のガラス基板１２の板厚としては、０．３ｍｍ以下が好ましく、０．２ｍｍ以下がさらに好ましい。ガラス基板１２の板厚を０．３ｍｍ以下にすることによって、液晶パネル１０にフレキシブル性を持たせることが可能になり、曲面状のディスプレイを構成することが可能になる。

エッチング処理が行われた多面取り用ガラス母材５０は、保護樹脂２４および保護フィルム２２が除去される。保護樹脂２４は、前述のように温水で除去することが可能であるため、多面取り用ガラス母材５０を所定時間温水に浸漬し、除去すれば良い。

保護フィルム２２は、物理的な力を加えることでガラス基板１２から剥離することが可能である。また、図８（Ｂ）に示すようにレーザ装置３２を用いて、保護フィルム２２がガラス基板１２と接着している領域と非粘着領域を分離することにより、さらに容易に保護フィルム２２を剥離することが可能になる。レーザ装置３２は、表示層１４や封止層１６に影響の出ないものであれば特に制限はなく、本実施形態では、ピコ秒パルスレーザを使用した。

いずれの場合においても、封止層１６と保護フィルム２２の間に、合紙２０が配置されることにより、保護フィルム２２の剥離時に、表示層１４や封止層１６がガラス基板１２から剥がれるといった不具合を防止することが可能になる。表示層１４および封止層１６は、ガラス基板１２への密着力が比較的弱く、保護フィルム２２を剥離する際に、保護フィルム２２と同時に剥がれてしまうことがある。しかし、封止層１６上に合紙２０を配置することにより、封止層１６と保護フィルム２２は、実質的に触れていないため、保護フィルム２２の剥離作業で、封止層１６および表示素子１４が剥がれるおそれがない。なお、封止層１６と保護フィルム２２は、完全に非粘着状態である必要はなく、保護フィルム２２の剥離時に、表示層１４または封止層１６に影響がない範囲であれば、封止層１６と保護フィルム２２が接着されていても良い。

保護フィルム２２および保護樹脂２４を剥離した多面取り用ガラス母材５０は、図８（Ｃ）に示すように、液晶パネル１０の形状切断予定線（図示点線）に沿って多面取り用ガラス母材５０を分断する。多面取り用ガラス母材５０の分断は、スクライブブレークやレーザ装置により切断することが可能である。本実施形態では、ガラス基板１２のみを切断しているが、表示層１４または封止層１６が形状切断予定線上に存在する場合は、表示層１４または封止層１６を切断しても良い。なお、液晶パネル１０の形状は、矩形状には限定されず、所望の形状に分断することが可能である。

また、本発明は、液晶パネルへの適用されるのみに限定されず、ガラス基板上にエッチング液から保護すべき機能膜が形成されているものであれば、適用することが可能である。機能膜の一例としては、有機ＥＬパネルに使用される画像形成素子や、半導体素子等が挙げられる。

本発明の他の実施形態として、保護フィルム２２の代わりに、保護シート２６を使用することが可能である。保護シート２６は、図９（Ａ）に示すように、多面取り用ガラス母材５０を載置するための板状部材であり、少なくとも多面取り用ガラス母材５０よりも寸法が大きいものである。保護シート２６は、耐エッチング性を有する樹脂基板であり、ここでは、ポリエチレン基板を採用している。ただし、保護シート２６の構成はこれには限定されず、エッチング液に対する耐性を備えたものであれば適宜選択して採用することが可能である。また、保護フィルム２２で表面を被覆した基板を使用しても良い。

多面取り用ガラス母材５０は、ガラス基板１２の第２の主面１８２側が露出するように保護シート２６に載置される。さらに、保護樹脂２４をガラス基板１２の端面に塗布するとともに保護シート２６にも連続して塗布することにより、多面取り用ガラス母材５０が保護シート２６に固定される。

保護シート２６に載置された状態でエッチング装置４００に多面取り用ガラス母材５０を投入することで、ガラス基板１２の第２の主面１８２が所望の板厚までエッチングされる。この際、保護シート２６がエッチング装置４００の搬送ローラに載置されるように投入される。エッチング処理が行われた多面取り用ガラス母材５０は、図９（Ｂ）に示すように、表示層１４および封止層１６が形成されている領域に対応するガラス基板１２が薄型化される。多面取り用ガラス母材５０は、温水に浸漬され、保護樹脂２４を剥離した後に、液晶パネル１０の形状切断予定線に沿って切断される。

また、多面取り用ガラス母材５０を保護シート２６に固定する方法として、保護フィルム２２を使用しても良い。この場合、図１０（Ａ）に示すように、保護フィルム２２でガラス基板１２の第２の主面１８２を覆いつつ、保護シート２６に保護フィルム２２を貼り付ける。そして、エッチングすべき領域に沿って、レーザを照射し、保護フィルム２２を切断する。その後、切断領域より内部に位置する保護フィルム２２を剥離することで、第２の主面１８２の一部が露出する。保護フィルム２２は、ガラス基板１２の端面を保護しつつ、多面取り用ガラス母材５０を保護シート２６に固定するように構成される。

保護シート２６および保護フィルム２２により保護された多面取り用ガラス母材５０をエッチング装置４００に投入することで、ガラス基板１２をエッチングする。所望の板厚までガラス基板１２をエッチングした後に、エッチング装置４００から多面取り用ガラス母材５０を取り出す。そして、ガラス基板１２から保護フィルム２２を剥離し、保護シート２６と多面取り用ガラス母材５０を分離する。多面取り用ガラス母材５０は、液晶パネル１０の形状切断予定線に沿ってガラス基板１２が切断される。

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- ガラス基板
１４‐表示層
１６- 封止層
２０‐合紙
２２‐保護フィルム
２４‐保護樹脂
２６‐保護シート
５０‐多面取り用ガラス母材

Claims (4)

1. 第１の主面に機能膜を有する薄型ガラス基板を製造するための薄型ガラス基板製造方法であって、
   薄型化すべきガラス基板の第１の主面を耐エッチング性の保護部材によって覆う第１の保護ステップと、
   前記ガラス基板の端面を耐エッチング性の保護剤で覆う第２の保護ステップと、
   露出した第２の主面をエッチング液に接触させることによってエッチングするエッチングステップと、
   を少なくとも含み、
   前記第１の保護ステップにおいて、前記保護部材の少なくとも前記機能膜と対向する領域が非粘着状態にされることを特徴とする薄型ガラス基板製造方法。
2. 前記第１の保護ステップにおいて、前記機能膜の前記保護部材と対向する領域に非粘着性の保護層を配置することを特徴とする請求項１に記載の薄型ガラス基板製造方法。
3. 前記保護剤は、前記保護部材と前記ガラス基板を接着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製造方法。
4. 前記エッチングステップの後に、前記保護部材を切断することによって、前記保護部材を前記ガラス基板から取り除く剥離ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄型ガラス基板製造方法。

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