JP6920242B2

JP6920242B2 - 基板および基板の製造方法

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Publication number: JP6920242B2
Application number: JP2018069148A
Authority: JP
Inventors: 神野　優志; 優志神野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: JP2019179175A

Description

本発明は、ガラス等の基板をレーザー光によって切断する基板およびその製造方法に関し、さらに基板に形成された有機層のダメージを緩和させる基板の製造方法に関するものである。

ガラス基板を用いる表示装置の一種として、基板の表面に、ＬＥＤ等の発光素子を用いたＬＥＤ表示装置がある。ＬＥＤ表示装置は、バックライト装置が不要で、自発光型であるため、今後の表示装置の主流となると期待されている。そのような表示装置の基本構成のブロック回路図を図７に示す。表示装置は、ガラス基板等から成る基板５１上に、発光素子７３（LD11，LD12，LD13，LD21，LD22，LD23，LD31，LD32，LD33〜）のそれぞれに発光信号を入力するためのスイッチ素子としての薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）７１と、発光制御信号（画像信号線SLを伝達する信号）のレベル（電圧）に応じた、正電圧（アノード電圧：３〜５Ｖ程度）と負電圧（カソード電圧：−３Ｖ〜０Ｖ程度）の電位差（発光信号）から発光素子７３を電流駆動するための駆動素子としてのＴＦＴ７２と、を含む発光部（画素部ともいう）７４（P11，P12，P13，P21，P22，P23，P31，P32，P33〜）が多数配置されている。

ＴＦＴ７１，７２はｐチャネル型ＴＦＴであり、それらのゲート電極にロー信号（Ｌ信号）が入力されることによって、ソース−ドレイン間が導通しオン状態となり電流が流れる。そして、ＴＦＴ７２は、そのゲート電極に発光制御信号が入力されており、その発光制御信号のレベルに応じた電位差により生じた電流（発光信号）が発光素子７３の正電極（アノード電極）と負電極（カソード電極）の間に流れる。発光素子７３の正電極には正電圧入力線７５を介して正電圧が入力され、発光素子７３の負電極には負電圧入力線７６を介して負電圧が入力される。またＴＦＴ７２は、ゲート電極にロー信号が入力されている間オン状態となり、発光素子７３に電流を流す。また、ＴＦＴ７２のゲート電極とソース電極とを接続する接続線上には容量素子が配置されており、容量素子はＴＦＴ７２ゲート電極に入力された発光制御信号の電圧を次の書き換えまでの期間（１フレームの期間）保持する保持容量として機能する。

また、基板５１上には、第１の方向（例えば、行方向）に形成された複数本のゲート信号線５２（GL1，GL2，GL3〜）と、第１の方向と交差する第２の方向（例えば、列方向）にゲート信号線５２と交差させて形成された複数本の画像信号線（ソース信号線）５３（SL1，SL2，SL3〜）と、ゲート信号線５２と画像信号線５３の各交差部に対応して形成された画素部７４と、を有する構成である。また、図７において、７０は表示部である。なお、図示していないが駆動素子は、例えば、基板５１の裏面にＣＯＧ（Chip On Glass）方式等の手段によって搭載される。また、他に駆動素子との間で引き出し線を介して駆動信号、制御信号等を入出力するための回路基板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）が設置されている場合がある。

ＴＦＴ７１，７２は、例えば、アモルファスシリコン(a-Si)、低温多結晶シリコン（Low-Temperature Poly Silicon：ＬＴＰＳ）等から成る半導体膜を有し、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極の３端子を有する構成であり、また双方ともｎチャネル型ＴＦＴである構成、双方ともｐチャネル型ＴＦＴである構成、一方がｎチャネル型ＴＦＴで他方がｐチャネル型ＴＦＴである構成を採用できる。そして、ゲート電極に所定電位の電圧を印加することにより、ソース電極とドレイン電極の間の半導体膜（チャンネル）に電流を流す、スイッチング素子(ゲートトランスファ素子)として機能する。基板５１がガラス基板から成り、駆動素子は、ＬＴＰＳから成る半導体膜を有するＴＦＴを用いて構成された駆動回路である場合、基板５１上にＴＦＴをＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の薄膜形成法によって直接的に形成することができる。

なお、発光部としての画素部７４は、それぞれが赤色発光用の副画素、緑色発光用の副画素、青色発光用の副画素から成る場合がある。赤色発光用の副画素は赤色ＬＥＤ等から成る赤色発光素子を有し、緑色発光用の副画素は緑色ＬＥＤ等から成る緑色発光素子を有し、青色発光用の副画素は青色ＬＥＤ等から成る青色発光素子を有している。例えば、これらの副画素は、列方向に並んでいる。

上記の表示装置の構成であるガラス基板の切断方法として、ホイールカッター等で罫書き、罫書き部分に応力をかけた罫書きスクライブ方式がひろく採用されてきた。また、別の方法としてＣＯ2レーザーやＹＡＧレーザー等でガラス基板を切断する方式も採用されている。図６を参照して、レーザー光切断においては、個々のＬＥＤ表示装置が整列しているマザー基板から仮想切断線Ｃに沿ってスクライブしてＬＥＤを搭載する基板５１を製造する。

特許第４９１６３１２号

上記のように、ＴＦＴが形成されたような積層膜を有するマザー基板をレーザー光で切断する場合、レーザー光の影響で基板の構成膜が劣化することがある。特に、レーザー光を吸収しやすい有機膜や暗色系の膜が顕著にダメージを受けやすいという問題があった。

レーザー光の影響を極力避けようと、ダメージを受けやすい有機膜等を仮想切断線Ｃから距離を取ることも検討したが、表示に寄与しない表示不能領域が大きくなり、表示装置としての魅力が低下することとなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、表示領域を縮小することなく、さらにレーザー光のダメージを無くした基板および基板の切断方法を提供するものである。

本発明の基板の製造方法は、２つの主面と、前記２つの主面のうち一方の主面側に配置された有機層と、他方の主面側に設けられる仮想切断線とを有する基板をレーザー光にて切断する基板の製造方法であって、前記有機層は前記仮想切断線位置から離間して配置されており、前記他方の主面側、あるいは前記有機層と前記他方の主面との間にレーザー遮光層を設け、前記他方の主面側からレーザー光を前記仮想切断線に向けて照射させ、前記レーザー遮光層によって前記有機層への熱ダメージを緩和させる構成である。

本発明の基板の製造方法は、前記有機層が暗色系の光吸収層であることが好ましい。

また本発明の基板の製造方法は、前記レーザー遮光層が金属層であることが好ましい。

また本発明の基板の製造方法は、前記他方の主面側から見た平面視において、前記レーザー遮光層が前記有機層を覆うように、前記レーザー遮光層の外側端部は前記有機層の外側端部よりも外側に配置されていることが好ましい。

また本発明の基板は、仮想切断線に対応してレーザー光で切断された端面と、一方の主面側に配置された有機層と、他方の主面側に配置、あるいは他方の主面と前記有機層との間に配置されたレーザー遮光層と、を有する基板であって、前記端面と前記有機層の端部との距離は、前記端面と前記レーザー遮光層の端部との距離よりも長く、前記レーザー遮光層は金属層であり、前記有機層は暗色系の光吸収層である構成である。

また本発明の基板は、前記レーザー遮光層は、前記一方の主面と前記有機層との間にあり、レーザー光を反射する前記金属層またはレーザー光を吸収し減衰する前記金属層であることが好ましい。

また本発明の基板は、前記レーザー遮光層がレーザー光を反射する前記金属層である場合、前記レーザー遮光層のレーザー光照射側に透明な絶縁層があることが好ましい。

本発明の基板の製造方法は、２つの主面と、前記２つの主面のうち一方の主面側に配置された有機層と、他方の主面側に設けられる仮想切断線とを有する基板をレーザー光にて切断する基板の製造方法であって、前記有機層は前記仮想切断線位置から離間して配置されており、前記他方の主面側、あるいは前記有機層と前記他方の主面との間にレーザー遮光層を設け、前記他方の主面側からレーザー光を前記仮想切断線に向けて照射させ、前記レーザー遮光層によって前記有機層への熱ダメージを緩和させる構成であることから、熱ダメージをおそれて、非有効エリアの範囲を大きくすることなく、有機膜を適切な位置に配することができる。

また本発明の基板の製造方法は、前記有機層が暗色系の光吸収層であることより、光の漏れや外光の反射を抑えることができる。ＬＥＤ発光装置に採用する基板の場合、基板に光吸収層例えば、ブラックマスクを全面にするが、暗色系の有機層は、レーザー光を吸収しやすく、配置位置を検討する上で、自由度がなく、基板の製造方法も複雑なものとしなければならなかったが、本発明の効果によって、平易に暗色系の光吸収層を採用することができるようになる。

本発明の基板の製造方法は、前記レーザー遮光層を金属層とする構成であることより、レーザー光を効果的に遮光、反射させることができ、レーザー光に対して下流側にある有機層のダメージを抑制することができる。

また本発明の基板の製造方法は、前記他方の主面側から見た平面視において、前記レーザー遮光層が前記有機層を覆うように、前記レーザー遮光層の外側端部は前記有機層の外側端部よりも外側に配置されている構成であることより、レーザー光のダメージをさらに緩和することができる。

本発明の基板は、仮想切断線に対応してレーザー光で切断された端面と、一方の主面側に配置された有機層と、他方の主面側に配置、あるいは他方の主面と前記有機層との間に配置されたレーザー遮光層と、を有する基板であって、前記端面と前記有機層の端部との距離は、前記端面と前記レーザー遮光層の端部との距離よりも長くする構成であることにより、有機層のレーザー光ダメージを効果的に防ぐことができる。前記レーザー遮光層は金属層であり、前記有機層は暗色系の光吸収層とする構成であることにより、レーザー光を反射させて、有機層に影響を与えないようにすることができる。

また本発明の基板は、前記レーザー遮光層は、前記有機層と前記一方の主面との間に配置され、レーザー光を反射する前記金属層またはレーザー光を吸収し減衰する前記金属層である構成としていることより、レーザー光の上流側にレーザー遮光層を存在させることにより、有機層のダメージを確実に防ぐことができる。

また本発明の基板は、前記レーザー遮光層がレーザー光を反射する前記金属層である場合、前記レーザー遮光層のレーザー光照射側に透明な絶縁層がある構成であることより、レーザー光を反射させて、有機層に影響を与えないようにすることができる。

図１は、本発明の基板について実施の形態を示す図であり、基板の部分断面図である。図２は、本発明の基板の部分断面図である。図３は、本発明の他の例を示す図であり、基板の部分断面図である。図４は、本発明の概念的部分段面図である。図５は、本発明のマザー基板を示す平面図である。図６は、従来のマザー基板を示す平面図である。図７は、表示装置の基本構成を示すブロック回路図である。

以下、本発明の基板およびその製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、本発明の基板およびその製造方法の実施の形態における構成部材のうち、本発明の基板、製造方法を説明するための主要部を示している。従って、本発明に係る基板は、図に示されていない回路基板、配線導体、制御ＩＣ，ＬＳＩ等の周知の構成部材を備えていてもよい。なお、本発明の基板およびその製造方法の実施の形態を示す図１〜図５において、図６、図７と同じ部位には同じ符号を付しており、それらの詳細な説明は省く。

図１〜図５は、本発明の基板について実施の形態の各種例を示す図である。特に図１に示すように、本発明の基板は、基板としてのガラス基板１と、ガラス基板１の一方の主面１１側に形成された有機層２を有している。図示していないが、一方の主面１１側にＬＥＤ等の発光素子や発光素子に信号を供給するためのスイッチとしてのＴＦＴが形成されている。

一方の主面１１の反対側である主面１２側からレーザー光Ｌを照射させる。以下、主面１２をレーザー照射面１２ということもある。レーザー光Ｌは図示しないレーザー管からビーム形成部をとおして所定のビーム径のレーザー光が照射されるものである。また、レーザー光としてはＣＯ２レーザーやＹＡＧレーザー等を採用することができる。

レーザー光Ｌは仮想切断線Ｃに向かって照射され、レーザー光Ｌを走査してガラス基板を分断するものであり、レーザー光Ｌのビーム径は５μｍ〜５ｍｍ程度である。また、レーザー光Ｌはレーザー照射面１２から基板の厚み方向の一方の主面１１まで到達するように照射される。なお、レーザー光Ｌの基板の平面方向への走査は間欠照射とされ、線状に切断線が形成される。

レーザー光Ｌの一方の主面１１側への影響を抑制するために、図１に示す本実施の形態では有機膜２とガラス基板１との間にレーザー遮光層３が配設されている。レーザー遮光層としては、金属あるいは合金等を例示でき、アルミニウム、クロム、モリブデン、あるいはこれら金属の合金や積層膜であってもよい。また、黒色を呈する酸化クロムであってもよい。すなわち、レーザー光Ｌを反射する層、レーザー光Ｌを吸収して減衰する層であれば良い。

反射率の高いアルミニウムをレーザー遮光層３として採用する場合、アルミニウムのレーザー光Ｌ照射側に、透明な絶縁層を設けることが好ましい。透明な絶縁層配置によってレーザー光の反射率が低下することなく反射され、熱吸収が低減され、有機層２のダメージ低減効果が大きくなる。なお、図1においては、ガラス基板１のレーザー照射面とは反対側の主面１１側に、アルミニウムからなる反射層を配置しているが、レーザー照射面１２側にアルミニウムを配置しても良い。

図２を参照して、有機層２とレーザー遮光層３との位置関係を示す。図２は、レーザー切断後の個別基板１の断面図であり、レーザー光で切断された端面１３を有しており、この端面１３を基準に位置関係を説明する。

レーザー照射面１２の対向面側には有機層２が形成されており、有機層２の外側である基板１の端面１３側に有機層２の端部１４が配置されている。また、レーザー遮光層３の外側にレーザー遮光層３の端部１５が配置されている。ガラス基板の端面１３から有機層２の端部１４までの距離をＨ１とし、ガラス基板の端面１３からレーザー遮光層３の端部１５までの距離をＨ２とすると、Ｈ１の長さが長く、Ｈ１＞Ｈ２の関係となっている。すなわち、有機層２はレーザー遮光層３によってレーザー光から防御される位置関係にある。

図３は、本発明の別の実施の形態を示す断面図であり、有機層２へのレーザー光Ｌのダメージを緩和するためのレーザー遮光層３が、ガラス基板１のレーザー照射面１２側に形成されている。レーザー遮光層３はレーザー光Ｌと有機層２との間に配設されていればよい。

レーザー遮光層として、図３に示すように、有機層２と異なる主面側にモリブデンなどの金属層であっても反射率が高くない層を設けるが好ましい。モリブデンはレーザー光を吸収するため、逆側の有機層２が設けられた面からの反射光を捉えることができ、温度上昇を抑えることができる、すなわち、２次反射による熱ダメージの低減効果大きくなる。このとき、有機層２と反射率の高くない金属層とがガラス基板等で離間していることが好ましい。

また、単層のアルミニウム金属層と単層のモリブデン金属層とを組み合わせて配置しても良い。このとき、配置順としては、レーザー照射側から、アルミニウム、モリブデン、有機層２とすることが良い。なお、ガラス基板１の配置位置はどの位置であっても良い。例えば、図１のようにレーザー照射面がガラス基板としても良いし、アルミニウムとモリブデンとの間にあっても良いし、図３に示すようにモリブデン金属層の下流側にガラス基板１、有機層２を配置しても良い。さらに、有機層２とレーザー光Ｌとレーザー遮光層３との位置関係であるが、有機層２の形成側からレーザー光Ｌを照射しても良い。その場合、レーザー光Ｌと有機層２との間にレーザー遮光層３を配置すればよい。

図４を参照して、レーザー遮光層３の機能を示す概念的断面図を説明する。レーザー光をガラス基板１に照射すると、ガラス基板１は熱ダメージＥを生じるが、レーザー遮光層３がガラス基板１に配設されているため、有機層２に影響を与える領域に進行することができない。よって、熱に弱い有機膜、特に暗色系の光吸収層、例えば樹脂中に暗色系の顔料やカーボンを添加した樹脂ブラックマスクをレーザー照射面の対向側に配置したのにもかかわらず熱ダメージを受けにくくなる。

図５を参照して、レーザー遮光層３の配設位置を説明する。レーザー遮光層３は仮想切断線Ｃに沿って配置されている。レーザー遮光層を配置することで、熱ダメージ緩和することができるため、仮想切断線Ｃに近接して有機層２を配置することができ、設計の自由度が上がると共に、非有効領域を狭め、有効領域の拡充実現することができる。

仮想切断線Ｃが交差する部位、すなわちコーナー部位はレーザー光による熱ダメージが大きくなるところであり、このコーナー部位に対応するレーザー遮光層は、層厚を厚くすることやレーザー遮光層の形成面積を広くすることが好ましい。レーザー遮光膜の形成面積としてはレーザー光Ｌのビーム径よりも大きく形成することがさらに好ましい。図５においては、マザー基板上に配設された各基板間に切り落とされるダミー領域が存在している個所が存在する。ダミー領域部に有機膜を必ずしも存在させる必要は無く、存在しない場合は熱ダメージを防止するために遮光膜を設ける必要もない。ただし、有機膜を設ける事で基板の凸凹（高さ）を均一にしたり、抜き領域の両側のパターンのばらつきを無くしレーザー分断時における両側の不均一性を無くするため、意図してダミー領域にまで有機膜を設ける場合がある。その場合は、ダミー領域にも同様に遮光膜を設ける事で熱ダメージの低減と上記利点の両立を図ることが可能となる。

なお、本発明の基板や基板の製造方法は、上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜の変更、改良を含んでいてもよい。例えば、ガラス基板１は透明なガラス基板であってもよいが、不透明なものであってもよい。ガラス基板１が不透明なものである場合、ガラス基板１は着色されたガラス基板、摺りガラスから成るガラス基板、あるいはガラスとセラミックの複合基板であってもよい。

本発明の基板は、ＬＥＤ表示装置、有機ＥＬ表示装置等の発光表示装置や液晶表示の表示装置として構成し得る。また本発明の表示装置は、各種の電子機器に適用できる。その電子機器としては、複合型かつ大型の表示装置（マルチディスプレイ）、自動車経路誘導システム（カーナビゲーションシステム）、船舶経路誘導システム、航空機経路誘導システム、スマートフォン端末、携帯電話、タブレット端末、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電子手帳、電子書籍、電子辞書、パーソナルコンピュータ、複写機、ゲーム機器の端末装置、テレビジョン、商品表示タグ、価格表示タグ、産業用のプログラマブル表示装置、カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー、ファクシミリ、プリンター、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、デジタル表示式腕時計、スマートウォッチなどがある。

１基板
２有機層
３レーザー遮光層
１１主面
１２主面（レーザー照射面）

Claims

２つの主面と、前記２つの主面のうち一方の主面側に配置された有機層と、他方の主面側に設けられる仮想切断線とを有する基板をレーザー光にて切断する基板の製造方法であって、
前記有機層は前記仮想切断線位置から離間して配置されており、
前記他方の主面側、あるいは前記有機層と前記他方の主面との間にレーザー遮光層を設け、
前記他方の主面側からレーザー光を前記仮想切断線に向けて照射させ、
前記レーザー遮光層によって前記有機層への熱ダメージを緩和させることを特徴とする基板の製造方法。
前記有機層が暗色系の光吸収層である請求項１に記載の基板の製造方法。
前記レーザー遮光層が金属層である請求項１または２に記載の基板の製造方法。
前記他方の主面側から見た平面視において、前記レーザー遮光層が前記有機層を覆うように、前記レーザー遮光層の外側端部は前記有機層の外側端部よりも外側に配置されている請求項１〜３いずれか１項に記載の基板の製造方法。
仮想切断線に対応してレーザー光で切断された端面と、
一方の主面側に配置された有機層と、
他方の主面側に配置、あるいは他方の主面と前記有機層との間に配置されたレーザー遮光層と、を有する基板であって、
前記端面と前記有機層の端部との距離は、前記端面と前記レーザー遮光層の端部との距離よりも長く、
前記レーザー遮光層は金属層であり、前記有機層は暗色系の光吸収層であることを特徴とする基板。
前記レーザー遮光層は、前記一方の主面と前記有機層との間にあり、レーザー光を反射する前記金属層またはレーザー光を吸収し減衰する前記金属層である請求項５に記載の基板。
前記レーザー遮光層がレーザー光を反射する前記金属層である場合、前記レーザー遮光層のレーザー光照射側に透明な絶縁層がある請求項６に記載の基板。