JP2020056958A

JP2020056958A - 液晶パネル

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Publication number: JP2020056958A
Application number: JP2018188731A
Authority: JP
Inventors: 達彦田村; Tatsuhiko Tamura
Original assignee: NSC Co Ltd
Current assignee: NSC Co Ltd
Priority date: 2018-10-04
Filing date: 2018-10-04
Publication date: 2020-04-09
Anticipated expiration: 2038-10-04
Also published as: JP7287637B2

Abstract

【課題】液晶パネルと外部回路を接続するケーブル等が不要な液晶パネルを提供する。【解決手段】本発明に係る液晶パネルは、アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４を備えている。アレイ基板１２は、電極端子部１２２を有しており、カラーフィルタ基板１４は、液晶層１６を挟んでアレイ基板１２と対向するように配置される。電極端子部１２２は、端面に沿って厚み方向に形成される溝部２４を有しており、溝部２４において端面電極２２が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、一対のガラス基板が貼り合せられた液晶パネルに関し、特に、配線の簡略化や省スペース化を図ることが可能な液晶パネルに関する。

一対のガラス基板が貼り合せられた液晶パネルは、それ自体では駆動しないため、駆動制御回路等の外部回路と接続され、動作が制御される。一般的に、液晶パネルと外部回路は、フレキシブルケーブルによって接続されている。液晶パネルへのフレキシブルケーブルの接続は、ＣＯＧ（チップオングラス）等の方式があり、より効率的な接続方法が開発されてきている。

しかし、依然としてフレキシブルケーブルが存在することによって薄型化および小型化を阻害することがあった。また、スマートフォン等の携帯用電子機器では、ディスプレイの狭額縁化も求められており、狭額縁化においてもフレキシブルケーブルや外部回路が問題になることがあった。

そこで、表示領域から延出して設けられる端子部に貫通孔を形成することによって、表示パネルの端子と外部回路等を接続する表示パネルがあった（例えば、特許文献１参照）。貫通孔に導電性部材を充填することにより、フレキシブルケーブルを用いることなく、外部回路との接続が可能になるとされていた。

特開２００３−０７５８５９号公報

特許文献１における貫通孔の形成は、ドリルが使用されている。液晶パネルに使用されるガラス基板に対して、ドリルによる孔あけは、基板の破損につながるおそれが高い。特に、液晶パネルは、０．１〜０．５ｍｍ程度に薄型化された基板が使用されており、このような基板に対して、ドリルで貫通孔を形成することは困難である。

また、薄型ガラス基板に対してレーザ照射により貫通孔を形成する方法も考えられるが、レーザの熱影響により貫通孔の周辺に悪影響を及ぼすおそれがある。つまり、レーザの照射領域の周辺部に形成されたメタル回路がレーザからの熱により溶融することで電極が破壊されたり、レーザアブレーションによるデブリが発生したりする。このような不具合が発生するため、基板に対して貫通孔を形成することは極めて困難である。

本発明の目的は、液晶パネルと外部回路をフレキシブルケーブル等の配線を使用せずに接続することが可能な液晶パネルを提供することである。

本発明に係る液晶パネルは、端子部を有するアレイ基板および液晶層を挟んでアレイ基板と対向するように配置されたカラーフィルタ基板を少なくとも備える。端子部は、端面に沿って厚み方向に形成される溝部を有しており、溝部に沿って導電性部材が充填されている。

端子部に形成された導電性部材は、液晶パネルの回路に接続することで配線ケーブルと同様の機能を有することになる。また、溝部に導電性部材が充填されることにより、液晶パネルの寸法への影響も小さくなるので、狭額縁の液晶パネルを提供することが可能になる。さらに、溝部内に導電部が設けられることにより、導電部が欠損するといったおそれが軽減される。

また、本発明に係る液晶パネルは、端子部以外にも表示部に隣接する領域において溝部が形成されていても良い。この場合、溝部は、アレイ基板およびカラーフィルタ基板の少なくとも一方の端面で厚み方向に沿って形成されており、溝部に沿って導電性部材が充填される。通常、液晶パネルには、複数の制御回路が必要であるため、表示部の隣接領域にも溝部を形成することで、回路の配置をよりコンパクトにすることが可能になる。

また、アレイ基板の表面に回路部が配置されており、回路部が導電性部材と電気的に接続されていることが好ましい。回路部をアレイ基板側に設けることにより、液晶パネルの更なる小型化を実現することが可能になる。

また、溝部は、厚み方向の全域にわたって貫通するように形成されていることが好ましい。厚み方向の全域に沿って溝部が形成されることにより、導電性部材の充填がより容易になる。

この発明によれば、配線を使用せずに液晶パネルと外部回路を接続することが可能な液晶パネルを提供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。本発明の他の実施形態に係る液晶パネルの概略図である。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形成される改質ラインの概略を示す図である。多面取り用ガラス母材への保護フィルムの貼付けとレーザ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。多面取り用ガラス母材に形成される切断溝の概略を示す図である。保護フィルムの剥離工程と液晶パネルの分断工程の概略を示す図である。溝部が形成された端面の概略を示す図である。

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の概略構成を示している。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１６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は、無アルカリガラス等のガラス基板が使用されている。アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４に形成される電極等の構成と同様の構成であるため、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よりも延出した領域である電極端子部１２２を有している。電極端子部１２２は、カラーフィルタ基板１４側の主面にメタル配線が形成されている。メタル配線は、液晶層１６に対応する電極等と電気的に接続されている。

アレイ基板１２の主面には、回路部１９が設けられている。回路部１９は、外部からの信号を制御し、液晶パネル１０に伝達するように構成される。回路部１９は、公知の集積回路基板であり、端面電極２２によって電極端子部１２２のメタル配線と電気的に接続されている。

端面電極２２は、電極端子部１２２の端面において、板厚方向に形成される導電性部材である。端面電極２２の一例としては、銅ペーストを用いて形成することができる。端面電極２２は、回路部１９と接続するために、図１（Ｂ）に示すように、アレイ基板１２の主面側にも一部形成されている。

電極端子部１２２の端面において、端面電極２２を形成するために、溝部２４が形成される。溝部２４は、アレイ基板１２の端面において、板厚方向に沿って形成される。溝部２４は、アレイ基板１２の板厚方向の全域に形成された断面視半円状の凹部であり、凹部内に端面電極２２となる銅ペーストが充填される。なお、銅ペーストの充填は、シリンジ等の塗布装置を使用することができる。溝部２４の幅寸法は、表示部の解像度等によって決定されるが、１０μｍ以下であれば良い。端面電極２２は、溝部２４の幅よりも広がることがないため、端面電極２２のピッチが小さくなっても、隣接する端面電極２２と接触することなく形成することができる。

続いて、図２を用いて、本発明に係る液晶パネルの他の実施形態を説明する。図２は、本実施形態に係る液晶パネル１００の構成を示す図である。液晶パネル１００の構成は、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示す液晶パネル１０の構成と実質的に同一であるが、カラーフィルタ基板１４の主面には、透明導電膜１８が形成されている。透明性薄膜１８は、公知のＩＴＯ膜、金属ナノワイヤまたは有機導電膜等を使用することが可能である。透明性薄膜１８は、例えばタッチ操作の検知や静電気放電（ＥＳＤ）等の用途において形成される。

アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４の端部において、板厚方向に溝部２４が形成されている。溝部２４は、液晶層１６が配置される画像表示部の周縁領域に形成され、アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４において、垂直方向に形成される。なお、本実施形態では、説明の便宜上、内部に端面電極２２が形成されていない溝部２４を記載している。

溝部２４内には、端面電極２２が形成されている。端面電極２２は、透明性薄膜１８およびアレイ基板１２の主面に設けられた回路部１９を電気的に接続するように構成される。端面電極２２は、上述のように溝部２４に対して、銅ペーストを充填することによって形成することが可能である。

端面電極２２を形成することにより、フレキシブルケーブル等を使用することなく、液晶パネルの電極回路等と外部回路を接続することが可能になるため、ケーブルの取り回し等を考慮する必要がなくなり、液晶パネルの小型化および狭額縁化を図ることが可能になる。

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３（Ａ）および図３（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。また、多面取り用ガラス母材５０の主面には、透明性薄膜１８が形成されている。

多面取り用ガラス母材５０から液晶パネル１０を取り出すためには、まず、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、多面取り用ガラス母材５０に対してレーザ光線を照射することで改質ライン２０を形成する。この実施形態では、液晶パネル１０の輪郭形状に対応する形状切断予定線において、透明性薄膜１８が除去されつつ、改質ライン２０が形成される。

また、液晶パネル１０の形状切断予定線だけでなく、溝部２４に対応する位置にも形成される凹状改質部２０１が形成される。凹状改質部２０１は、改質ライン２０と同様にレーザ光線の照射で形成することが可能であり、形状切断予定線と連続するように、透明性薄膜１８が除去されつつ、アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４において形成される。なお、本実施形態では、表示部に隣接する領域に溝部２４を形成するために、アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４に凹状改質部２０１を形成しているが、電極端子部１２２の端面に溝部２４を形成する場合は、アレイ基板１２のみに凹状改質部２０１を形成すれば良い。

改質ライン２０（以下、特に記載がなければ、改質ライン２０に凹状改質部２０１も含むものとする）は、例えば、ピコ秒レーザまたはフェムト秒レーザ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。この実施形態では、改質ライン２０は、図５（Ａ）に示すような、複数の貫通孔または亀裂が板厚方向に形成される。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、このような形状には限定されるものではなく、エッチングされ易い性状を有するものであれば良い。

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１６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を形成した後に、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れば良い（図５（Ｂ）および図５（Ｃ）参照）。このような処理を行うことで、レーザの走査工数が増加してしまうが、液晶層１６における不具合の発生を抑制し易くなる。また、アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４の板厚方向の全域に沿って改質ライン２０を形成した方が分割処理を容易に行うことができるが、液晶パネル１０に不具合が生じる場合は、改質ライン２０の形成領域を適宜調整することも可能である。

図６（Ａ）に示すように、改質ライン２０を形成した後に、多面取り用ガラス母材５０の両主面を保護フィルム２６で被覆する。保護フィルム２６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おり、多面取り用ガラス母材５０および透明性薄膜１８を保護する役割を果たす。ここでは、保護フィルム２６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２６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２６の貼付が完了すると、続いて、図６（Ｂ）に示すように、改質ライン２０が形成された領域に沿って保護フィルム２６に対するレーザビームの走査が行われる。このレーザビームの走査によって、改質ライン２０が形成された領域において保護フィルム２６が除去される。そして、保護フィルム２６の開口部が形成されることになり、その結果、図６（Ｃ）に示すように、多面取り用ガラス母材５０の改質ライン２０の形成位置が外部に露出することになる。

なお、本実施形態では、改質ライン２０を形成した後に、保護フィルム２６の貼付とパターニングを行っているが、本発明は、この順序に限定されるものではない。例えば、保護フィルム２６を多面取り用ガラス母材５０に貼り付けた後に、保護フィルム２６のパターニングを改質ライン２０の形成と同時に行っても良い。この場合、保護フィルム２６を除去しつつ、曲線領域においてガラス基板を十分に改質できるように、レーザビームの出力や焦点距離等を調整する必要がある。

保護フィルム２６へのレーザ走査が終わると、図７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８（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８（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８（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を浸漬させ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、改質ライン２０が形成された領域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。エッチング処理中において改質ライン２０の一部がアレイ基板１２またはカラーフィルタ基板１４を貫通してしまうと、エッチング液が液晶パネル１０の内部に侵入してしまう。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、１０μｍ／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１〜１０重量％程度の範囲内で順次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がエッチングされるため、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。また、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するため、幅方向よりもガラス基板の深さ方向においてエッチング量が多くなる。図９は、エッチング処理によって形成された切断溝２８の断面を示している。切断溝２８は、改質ライン２０が形成された領域がエッチング処理されることによって形成される。

切断溝２８は、通常のエッチング処理で形成される溝とは異なり、幅方向に対して深さ方向のアスペクト比が大きくなる。このため、各液晶パネルが隣接するような多面取り用ガラス母材５０であっても液晶パネル１０に影響を与えることなく切断溝２８を形成することができる。切断溝２８は、アレイ基板１２またはカラーフィルタ基板１４において、板厚方向に完全に貫通してしまわないように形成される。この際、切断溝２８の下部の板厚は、１００μｍ以下になるように調整することが好ましい。エッチング未処理部の板厚が１００μｍを超えると、後述の分断処理における液晶パネル１０の分断が困難になることがある。

エッチング処理された多面取り用ガラス母材５０は、両主面から保護フィルム２６が除去される。保護フィルム２６を除去する際は、多面取り用ガラス母材５０の四隅の１つにおいて、保護フィルム２６を物理的な力を用いて浮き上がらせた後に、保護フィルム２６を多面取り用ガラス母材５０の対角方向に向かって引っ張ることによって容易に剥離することができる（図１０（Ａ）参照）。

保護フィルム２６が剥離された多面取り用ガラス母材５０は、電極端子部１２２と対向する領域のカラーフィルタ基板１４を取り除くために、端子切断用溝を形成する。端子切断用溝は、公知のスクライブホイールをカラーフィルタ基板１４に沿って走査することによって形成される。

端子切断用溝を形成した後に、多面取り用ガラス母材５０から液晶パネル１０を分離する。切断溝２８および端子切断用溝に対して機械的応力を加えることによって、切断溝２８の下部から垂直方向に亀裂が進行し、液晶パネル１０が形状切断予定線に沿って分断される。また、液晶パネル１０の分断と同様に、端子切断用溝に対しても応力を加えることにより、電極端子部１２２と対向する領域のカラーフィルタ基板１２の一部を取り除くことができる。分断時に予期せぬ領域に亀裂が進行するおそれがある場合は、超音波切断具を用いて、液晶パネル１０の分断を行ってもよい。

図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、分断後の液晶パネル１０の端面の概略構成を示している。図１１（Ａ）は、液晶パネル１０の分断後の端面を示している。液晶パネル１０の端面は、傾斜部８０と垂直部８２を有している。傾斜部８０は、アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４の主面から外側に向かって傾斜する端面領域である。傾斜部８０は、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１１（Ａ）における、Ｌ１およびＬ２）を、５０μｍ以下（多くは２０〜３５μｍ）に抑えるように形成されることが好ましい。このようなテーパ幅に制御することで、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。

図１１（Ｂ）に示すように、液晶パネル１０の端面は、凹状改質部２０１がエッチングされたことにより、溝部２４が形成される。溝部２４は、エッチングされたことにより、表面部から中央部に向かって先細りするように形成される。また、エッチングは、板厚方向の全域にわたって行われていないため、溝部２４も板厚方向の中心部においては形成されていない。この状態においても溝部２４の形成方向に沿って銅ペーストを充填することで端面電極２２を形成することが可能である。

必要に応じて、分断後の液晶パネル１０の溝部２４に対してレーザを照射することにより、中央部に残ったガラス基板を除去し、溝部２４を板厚方向に貫通させることが可能である。このレーザ照射で除去するガラス基板のごくわずかであるため、周辺部に熱影響が生じるおそれはほとんどない。また、ガラス基板を除去すべき中央部は、傾斜部８０より突出した垂直部８２であるため、レーザの照射も容易である。液晶パネル１０の板厚方向の全域にわたって溝部２４が形成されることにより、端面電極２２の形成がさらに容易になる。

回路部１９は、後工程における所望のタイミングで配置することが可能である。回路部１９を設けた後に、端面電極２２と電気的に接続し、さらに液晶パネル１０の引出配線等と接続することにより液晶パネルが製造される。

上述の実施形態においては、透明性薄膜１８を保護するために、保護フィルム２６を用いたが、透明性薄膜１８が形成されていない態様においては、必ずしも保護フィルム２６を貼り付ける必要はない。その場合は、改質ライン２０を所望の領域に形成した後に、多面取り用ガラス母材５０をエッチングすれば良い。多面取り用ガラス母材５０は、全体的に薄型化されることになるが、液晶パネル１０において特段の不具合は生じないため、上述の方法で液晶パネル１０を分断することで、液晶パネル１０が製造される。

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−アレイ基板
１４−カラーフィルタ基板
１６−液晶層
１８−透明性薄膜
２０−改質ライン
２２−端面電極
２４−溝部
１２２−電極端子部

Claims

端子部を有するアレイ基板と、
液晶層を挟んで前記アレイ基板と対向するように配置されたカラーフィルタ基板と、
を少なくとも備える液晶パネルであって、
前記端子部は、端面に沿って厚み方向に形成される溝部を有しており、
前記溝部に沿って導電性部材が充填されていることを特徴とする液晶パネル。
端子部を有するアレイ基板と、
液晶層を挟んで前記アレイ基板と対向するように配置されたカラーフィルタ基板と、
を少なくとも備える液晶パネルであって、前記アレイ基板または前記カラーフィルタ基板の少なくとも一方の端面であって表示領域に隣接する箇所に厚み方向に沿って溝部が形成されており、
前記溝部に沿って導電性部材が充填されることを特徴とする液晶パネル。
前記アレイ基板の表面に回路部が配置されており、
前記回路部は、前記導電性部材と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶パネル。
前記溝部は、厚み方向の全域にわたって貫通するように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶パネル。