JP6955469B2 - ガラス基板および基板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー光によって切断するガラス基板および基板の製造方法に関し、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。
，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。
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。
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８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。
ている。図８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。
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、図９に示すようにレーザー光プロファイルの局所的に強い熱ダメージが発生することがある。この熱ダメージは仮想切断線Ｃから離れた場所に生じるために熱ダメージの制御が非常に難しいという問題があった。さらに、熱ダメージは、熱を吸収しやすい有機膜や暗色系の膜が顕著に発生しやすいという問題があった。
図９を参照して従来の問題点を説明すると、レーザー光は、特定のスポット径で図９の下から上方に向けて矢印のように走査しながら照射される。このとき、レーザー光を照射する箇所は、レーザー光が吸収されないように、積層膜を除去した除去領域３をあらかじめ形成しておく。この除去領域３はレーザー光のスポット径よりも大きく形成し、レーザー光の影響が無いように形成しているが、局所的にダメージが入る場合がある。これは、光の回折等によるものと推測しているが、ダメージ範囲の管理等が難しい。さらに、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ガラス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、少なくとも一方の主面側に配設された有機層と前記有機層が形成されていない除去領域と前記除去領域に示される仮想切断線とを有する基板に対し、前記仮想切断線に向けて特定スポット径のレーザー光を照射して切断する基板の製造方法であって、前記レーザー光と前記有機層との間に透過拡散層を配設して、前記有機層に
対するダメージを緩和する構成である。
対するダメージを緩和する構成である。
本発明の基板の製造方法は、前記特定スポット径の幅が前記除去領域の幅に対して１／２以下であることが好ましい。
また本発明の基板の製造方法は、前記透過拡散層が、透明体中に反射粒体を分散させて形成させた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、前記透過拡散層が、屈折率の高い高屈折率層と前記高屈折率層よりも屈折率の低い低屈折率層とを積層した積層体であることが好ましい。
また本発明のガラス基板は、少なくとも一方の主面側に配設された有機層と、前記有機層が形成されていない除去領域と、前記除去領域に示される仮想切断線に沿ってレーザー光で溶断された端面とを有するガラス基板であって、前記有機層のレーザー照射面側に透過拡散層が配設されている構成である。
また本発明のガラス基板は、前記透過拡散層は前記有機層を被覆するように配設されていることが好ましい。
また本発明のガラス基板は、前記透過拡散層が、透明体中に反射粒体を分散させて形成させた層であることが好ましい。別の態様のガラス基板は、前記透過拡散層が、屈折率の高い高屈折率層と前記高屈折率層よりも屈折率の低い低屈折率層とを積層した積層体であることが好ましい。
本発明の基板の製造方法は、本発明の基板の製造方法は、少なくとも一方の主面側に配設された有機層と前記有機層が形成されていない除去領域と前記除去領域に示される仮想切断線とを有する基板に対し、前記仮想切断線に向けて特定スポット径のレーザー光を照射して切断する基板の製造方法であって、前記レーザー光と前記有機層との間に透過拡散層を配設して、前記有機層に対するダメージを緩和す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、前記特定スポット径の幅が前記除去領域の幅に対して１／２以下であることより、除去領域の幅を管理しながら熱ダメージの発生を効果的に抑えることができる。
本発明の基板の製造方法は、前記透過拡散層が、透明体中に反射粒体を分散させて形成させた層とする構成であることより、大規模なレーザー光照射装置の改造が不要となり、安易な基板の製造方法を提供することができる。
また本発明の基板の製造方法は、前記透過拡散層が、屈折率の高い高屈折率層と前記高屈折率層よりも屈折率の低い低屈折率層とを積層した積層体とする構成であることより、大規模なレーザー光照射装置の改造が不要となり、安易な基板の製造方法を提供することができる。
本発明のガラス基板は、少なくとも一方の主面側に配設された有機層と、前記有機層が形成されていない除去領域と、前記除去領域に示される仮想切断線に沿ってレーザー光で溶断された端面とを有するガラス基板であって、前記有機層のレーザー照射面側に透過拡散層が配設されている構成であることより、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。
ことができる。
また本発明のガラス基板は、前記透過拡散層は前記有機層を被覆するように配設する構成としていることより、有機層のダメージを確実に防ぐことができる。
また本発明のガラス基板は、前記透過拡散層が透明体中に反射粒体を分散させて形成させた層である構成であること、あるいは、前記透過拡散層が屈折率の高い高屈折率層と前記高屈折率層よりも屈折率の低い低屈折率層とを積層した積層体である構成であることより、有機層に影響を与えないようにすることができる。
以下、本発明のガラス基板および基板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、本発明のガラス基板および基板の製造方法の実施の形態における構成部材のうち、本発明のガラス基板、製造方法を説明するための主要部を示している。従って、本発明に係るガラス基板は、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、本発明のガラス基板および基板の製造方法の実施の形態を示す図１〜図６において、図７〜図９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６は、本発明のガラス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、本発明のガラス基板は、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。
図１を参照する実施の形態１の例においては、一方の主面１１側からレーザー光Ｌを照射させる。以下、主面１１をレーザー照射面１１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スポット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のスポット径は５０μｍ〜５００μｍ程度である。また、レーザー光Ｌはレーザー照射面１１から基板の厚み方向の他方の主面１２まで到達するように照射される。なお、レーザー光Ｌのガラス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。このときレーザー光の照射効率を上げるためにガラス基板１のレーザー照射面には有機層２等の層を除去した除去領域１０を所定の幅で形成している。除去領域１０の幅としては、レーザー光の影響の無い大きさにすればよいが、
表示等に無関係な領域が大きくなりすぎるので、レーザー光Ｌのスポット径の２倍〜４倍の幅とすることが好ましい。
表示等に無関係な領域が大きくなりすぎるので、レーザー光Ｌのスポット径の２倍〜４倍の幅とすることが好ましい。
また、レーザー光Ｌの一方の主面１１側に形成された有機層２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とレーザー光Ｌとの間に透過拡散層３を配設している。透過拡散層３を配設することによって、レーザー光Ｌの回折光の局所的な集中を防ぐ、すなわち、レーザー光Ｌの拡散、分散を引き起こすことができ、有機膜２へのダメージ発生を防止することができる。
透過拡散層３の配設位置は、有機層２の外側端部を覆うように配設することが好ましい。有機層２は感光性樹脂を一般に採用し、フォトリソグラフィで除去領域や図示しないスルーホールを形成する。このフォトリソグラフィ方式による層の端部はテーパー状に形成されることが多く、端部の層厚が薄くなる。有機層２の層厚が薄い部分はレーザー光Ｌの吸収がよく、ダメージが大きくなる傾向があり、この層厚の薄い端部を透過拡散層３で覆うことでダメージの発生を確実に抑えることができる。
図２を参照して、透過拡散層３の配置位置をさらに説明する。透過拡散層３は有機層２の端部を被覆するように形成される。すなわち、ガラス基板１の除去領域１０を形成した後、透過拡散層３を有機層３と無機層４の端部に接し、被覆するように透過拡散層３を形成する。ガラス基板１に透過拡散層３を形成することで、レーザー照射装置の改造等を必要とせずに、製造方法としては簡易に製造することができる。
図３は、マザー基板から個片に分断されたガラス基板１の部分拡大段面図である。仮想切断線に応じてガラス基板１の端面５が形成されている。図２と同様に、有機層２と無機層４の端部を被覆するように透過拡散層３が配設されている。透過拡散層３の外側端部、有機層２の外側端部の関係は、ガラス基板１の端面５から順に透過拡散層３の外側端部、有機層の外側端部となり、透過拡散層３の内側端部は有機層２の上に位置している。すなわち、透過拡散層３は局所的に配置されており、平面的な配置で言えば、有機層２の端部を覆う枠状に形成されている。
図４は、本発明の透過拡散層の第１態様を示す部分拡大段面図である。透過拡散層３は透明樹脂体３０の中にアルミニウムや銀等の反射性金属粒体３１を分散させた形状である。レーザー光Ｌを矢印で示すが、反射性金属粒体３１によって、レーザー光が反射、拡散してレーザー光の局所集中を効果的に防ぐことができる。
図５は、本発明の透過拡散層の第２態様を示す部分拡大断面図である。屈折率の違う複数の層からなり、層界面によってレーザー光の入射角度が変わり、レーザー光の局所集中を防ぐことができる。なお、図２では屈折率の異なる２つの層３５、３６で示しているが、３層以上の積層体としても良い。
屈折率の異なる透明層として、屈折率１．３５のフッ素樹脂、屈折率１．４３のシリコーン樹脂、屈折率１．５３のアクリル樹脂、屈折率１．６のポリカーボネート樹脂、屈折率１．７４のポリメタクリル酸メチル樹脂等が挙げられ、屈折率の異なる樹脂を複数組み合わせて積層体とすることができる。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。
また、樹脂積層体ではなく、無機積層体、例えば、屈折率１．４６の酸化ケイ素、屈折率２．０の窒化珪素、屈折率２．２のジルコニア、屈折率２．５の酸化チタン等を複数積層することでも良い。積層体としては樹脂積層体よりも薄くなる樹脂積層体のほうが好ましい。
図６は、本発明の第３の実施形態を示しており、レーザー光Ｌはガラス基板１の他方の主面１２側から照射される。それに対し、ガラス基板１の一方の主面１１側に形成されている有機層２を保護するために、透過拡散層３をガラス基板１と有機層２との間、すなわち有機層２のレーザー光入射側に透過拡散層３を配設する。この場合においても有機層の外側端部を被覆するように透過拡散層３を位置させることが好ましい。透過拡散層３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透過拡散層３は、層厚を厚くすることや透過拡散層の形成面積を広くすることが好ましい。
なお、本発明のガラス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。
本発明のガラス基板は、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 ガラス基板
２ 有機層
３ 透過拡散層
１０ 除去領域
２ 有機層
３ 透過拡散層
１０ 除去領域
Claims (8)
- 少なくとも一方の主面側に配設された有機層と前記有機層が形成されていない除去領域と前記除去領域に示される仮想切断線とを有する基板に対し、前記仮想切断線に向けて特定スポット径のレーザー光を照射して切断する基板の製造方法であって、
前記レーザー光と前記有機層との間に透過拡散層を配設して、前記有機層に対するダメージを緩和することを特徴とする基板の製造方法。 - 前記特定スポット径の幅が前記除去領域の幅に対して１／２以下である請求項１に記載の基板の製造方法。
- 前記透過拡散層が、透明体中に反射粒体を分散させて形成させた層である請求項１または２に記載の基板の製造方法。
- 前記透過拡散層が、屈折率の高い高屈折率層と前記高屈折率層よりも屈折率の低い低屈折率層とを積層した積層体である請求項１または２に記載の基板の製造方法。
- 少なくとも一方の主面側に配設された有機層と、前記有機層が形成されていない除去領域と、前記除去領域に示される仮想切断線に沿ってレーザー光で溶断された端面とを有するガラス基板であって、
前記有機層のレーザー照射面側に透過拡散層が配設されていることを特徴とするガラス基板。 - 前記透過拡散層は前記有機層を被覆するように配設されている請求項５に記載のガラス基板。
- 前記透過拡散層が、透明体中に反射粒体を分散させて形成させた層である請求項５または６に記載のガラス基板。
- 前記透過拡散層が、屈折率の高い高屈折率層と前記高屈折率層よりも屈折率の低い低屈折率層とを積層した積層体である請求項５または６に記載のガラス基板。
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