(57)【要約】【課題】  スクライブ・アンド・ブレーク法とレーザ切断法を組み合わせることで、微小クラックに起因するガラス基板の割れを低減した表示装置とその製造方法を提供する。【解決手段】  一対の基板のうち、一方の基板を機械的にスクライブ加工し、他方の基板をレーザで切断する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の基板で構成される表示装置であって、
前記一対の基板は当該表示装置として最終的に得られるサイズよりも大きなサイズの母基板から分割されて得られたものであり、
前記一対の基板の一方の基板の分割縁には機械的にスクライブ加工された痕跡を有し、他方の基板の分割縁にはレーザにより切断された痕跡を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記一方の基板の外側表面に膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記一方の基板の外側表面に形成されている膜は透明導電膜であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記一方の基板が観察者側の基板であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記他方の基板が薄膜トランジスタ基板であり、前記一方の基板が対向基板であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の表示装置。
【請求項６】
対向する一対の基板で構成される表示装置であって、
前記一対の基板は当該表示装置として最終的に得られるサイズよりも大きなサイズの母基板から分割されて得られたものであり、
前記一対の基板の一方の基板は、外側表面に透明導電膜を有する対向基板であるとともに、その分割縁には機械的にスクライブ加工された痕跡を有し、他方の基板は薄膜トランジスタ基板であるとともに、その分割縁にはレーザにより切断された痕跡を有することを特徴とする表示装置。
【請求項７】
前記一方の基板が観察者側の基板であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
対向する一対の基板で構成される表示装置の製造方法であって、
前記一対の基板は当該表示装置として最終的に得られるサイズよりも大きなサイズの母基板から分割されて得られたものであり、
前記一対の基板の一方の基板は機械的にスクライブ加工を施してからブレークし、他方の基板はレーザにより切断することで個々の表示装置サイズに分割することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記一方の基板への機械的なスクライブ加工、および前記他方の基板へのレーザによる切断を前記一対の基板を表裏反転することなく行うことを特徴とする請求項８に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記一方の基板を機械的にブレークすることを特徴とする請求項８又は９に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記一方の基板をレーザでブレークすることを特徴とする請求項８又は９に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記一方の基板の外側表面に膜を有した状態で該一方の基板に機械的にスクライブ加工を施すことを特徴とする請求項８乃至１１の何れかに記載の表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記膜は透明導電膜であることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記レーザはＣＯ2レーザ、又はＹＡＧレーザであることを特徴とする請求項８乃至１３の何れかに記載の表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記他方の基板が薄膜トランジスタ基板であり、前記一方の基板が対向基板であることを特徴とする請求項８乃至１４の何れかに記載の表示装置の製造方法。
【請求項１６】
互いに対向する一方の基板と他方の基板とを有する表示装置の製造方法であって、
前記一方の基板は、前記他方の基板に対向する面とは反対側の面である外側表面に膜が形成されており、
前記一方の基板に対して前記外側表面の膜の上から機械的なスクライブ加工を施し、
前記他方の基板に対してレーザによる切断を施すことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１７】
前記一方の基板の外側表面に形成された膜は透明導電膜であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１８】
前記レーザはＣＯ2レーザであることを特徴とする請求項１６又は１７の何れかに記載の表示装置の製造方法。
【請求項１９】
前記一方の基板の外側表面に形成されている膜は前記レーザを反射する膜であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置とその製造方法に係り、特にガラス等の絶縁材からなる一対の基板を貼り合わせ、表示装置として最終的に得られるサイズよりも大きなサイズの母基板から分割して得られる表示装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機用等の小型の表示装置は、薄型化と共に強度の確保が要求される。基板としてはガラス基板が多く用いられる。ここではガラス基板を例として以下説明する。薄型化ではガラス基板の板厚が０．５mmから０．２mm等と薄くなる傾向にある。例えば液晶表示装置は、このような薄板ガラスを母基板として用い、複数個の表示装置を配列したサイズの二枚貼り合わせした基板を製作し、これを機械的切断手段、あるいはレーザを用いて個々の表示装置に分離する。
【０００３】
機械的切断は、車輪状の切り刃（スクライブホイール）でガラス基板の一方の面に線状の溝（スクライブライン）を入れ、他方の面に線状の切断刃を押し当てることでスクライブラインに沿って分割する方法であり、一般的にスクライブ・アンド・ブレークと称する。その従来例として、特許文献１を挙げることができる。
【０００４】
また、レーザを用いる切断では、ガラス基板を相対的に移動させながらレーザを照射すると共に、レーザの直後に冷風あるいはミストを吹き付けることで母基板を切断する方法である。この方法は、スクライブホイールを用いた場合とは異なり、ガラス基板の端面（分割縁）に微小クラックは発生しない。レーザを用いたガラス基板の分割に関しては特許文献２を挙げることができる。
【特許文献１】特開２００３−１３１１８５号公報
【特許文献２】特開２００２−１７２４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶表示装置を構成するＴＦＴ基板を下基板、対向基板を上基板とし、対向基板側から荷重がかかると仮定したとき、下基板の方が大きく撓むので引張り応力が大きくなり割れ易い。機械的スクライブではガラス基板の端面にクラックが発生し易いので、ガラス基板が撓んだとき、引張り応力で基板が割れ易く、基板を薄型化したとき強度を確保できない。レーザを用いたものでは、ガラス基板の端面（分割縁）にクラックが発生し難いので強度を確保できるが、レーザ設備は機械的スクライブ装置に比べて設備コストが高い。
【０００６】
また、機械的スクライブ装置を用いた場合にはガラス基板を反転する必要がある。基板の反転はガラス基板が薄くなる程、また基板サイズが大型になる程難しくなる。なお、ガラス基板の反転をしない場合は表裏にそれぞれレーザ装置が必要である。さらに、レーザを用いる切断では、基板の外側表面にＩＴＯなどの膜があると切断が困難である。
【０００７】
本発明は、スクライブ・アンド・ブレーク法とレーザ切断法を組み合わせることで、微小クラックに起因するガラス基板の割れを低減した表示装置とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、一方の基板をレーザで切断し、他方の基板を機械的なスクライブ・アンド・ブレークで切断するのを基本とする。分離された個々の液晶表示装置の基板の端面にはレーザにより切断されたものか、あるいは機械的手段で分離されたものかが分かる痕跡が残る。
【０００９】
本発明の代表的な構成を記述すれば以下のとおりである。まず、表示装置については、
（１）表示装置を構成する一対の基板は当該表示装置として最終的に得られるサイズよりも大きなサイズの母基板から分割されて得られたものであり、
前記一対の基板の一方の基板の分割縁には機械的にスクライブ加工された痕跡を有し、他方の基板の分割縁にはレーザにより切断された痕跡を有する。
（２）上記一方の基板の外側表面（例えば、観察者側）に、透明導電膜等の膜が形成されており、一方の基板の分割縁には機械的にスクライブ加工された痕跡を有し、他方の基板の分割縁にはレーザにより切断された痕跡を有することが好ましい。
【００１０】
また、表示装置の製造方法については、
（３）上記一対の基板の一方の基板は機械的にスクライブ加工を施してからブレークし、他方の基板はレーザにより切断することで個々の表示装置サイズに分割する。このとき、他方の基板へのレーザによる切断を当該一対の基板を表裏反転無し、あるいは表裏反転ありの何れかで行うことができる。尚、前記一方の基板ブレークは機械的、又はレーザで行う。
【００１１】
また、表示装置の製造方法の他の例としては、
（４）互いに対向する一方の基板と他方の基板とを有する表示装置の製造方法であって、
前記一方の基板は、前記他方の基板に対向する面とは反対側の面である外側表面に膜が形成されており、
前記一方の基板に対して前記外側表面の膜の上から機械的なスクライブ加工を施し、
前記他方の基板に対してレーザによる切断を施す。
【００１２】
（１）〜（４）において、表示装置を構成する一対の貼り合せ基板のうちの一方がＴＦＴ基板で、他方が対向基板である表示装置の場合、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴとも称する）基板を下基板、対向基板を上基板とし、下基板をレーザで切断し、上基板をスクライブ・アンド・ブレークで切断することが好ましい。対向基板側に強度が必要な場合は、対向基板をレーザで切断することが好ましい。基板の外側表面にＩＴＯ等の膜がある場合は、当該膜をエッチング等でパターニングし、切断部分の膜を除去してからレーザで切断してもよい。あるいは、膜の除去に当該膜に吸収される波長の第１のレーザを用い、切断には基板に吸収される波長の第２のレーザを用いてもよい。なお、下基板と上基板の切断あるいは分離は同時でも、どちらかが先でもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、強度が要求される側の基板の切断にレーザを用いることで表示装置全体としての強度を保持できる。基板の反転作業が必ずしも必要としないので、設備が簡単化される。基板外側表面に膜が形成されていてレーザによる切断が困難な場合でも切断が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明するが、先ず表示装置の基板構成とその分割について説明する。なお、ここでは、表示装置として液晶表示装置を例として説明するが、他の同様な表示装置についても本発明は同様に適用できるものである。
【００１５】
図１は、表示部に液晶表示装置を用いた携帯電話機の一例を示す外観図である。この携帯電話機は本体部ＢＤと表示部ＤＳとを有し、表示部ＤＳが本体部ＢＤに折り畳まれるようになっている。表示部ＤＳには液晶表示装置ＰＮＬが実装されている。このように実装された液晶表示装置には、使用中に図示した方向に荷重Wが加わる場合が多い。
【００１６】
図２は、液晶表示装置に荷重がかかった場合の応力を説明する模式図である。液晶表示装置ＰＮＬは、通常、薄膜トランジスタなどを有する画素が形成されたガラス基板（ＴＦＴ基板）ＳＵＢ１とこれに対向する対向基板ＳＵＢ２を対として貼り合わせて構成される。そして、通常は対向基板ＳＵＢ２側が観察面として表に面して実装される。
【００１７】
図１に示した荷重Wが対向基板ＳＵＢ２側に加わったとき、荷重Wの印加点を中心にして、対向基板ＳＵＢ２では圧縮応力Ｆｃが生じ、ＴＦＴ基板ＳＵＢ１には引張り応力Ｆｓが発生する。ガラス基板は引張り応力に弱いので、荷重Wの印加点の裏側にクラックが発生し易い。特に、液晶表示装置ＰＮＬが矩形の場合には長辺の端面に応力は最も集中し、クラックし易い。
【００１８】
図３は、母基板から個々の液晶表示装置を分割するためのスクライブラインをスクライブホイールを用いて機械的に形成する様子を説明する図である。また、図４は、スクライブラインを入れた後にブレーク刃で分割する様子を説明する図である。ここでは、母基板ＭＧＬはＴＦＴ基板と対向基板とが貼り合わされた状態となっている。機械的な分割では、母基板ＭＧＬであるガラス基板にスクライブラインを入れ、その後に図４に示した様に、母基板ＭＧＬを裏返し、スクライブラインを入れた面とは反対の面に、当該スクライブラインに沿ってブレーク刃ＣＢを押し当てて分離する（スクライブ・アンド・ブレーク）。
【００１９】
図３は、母基板ＭＧＬを第１方向Yに移動させながらスクライブホイールＳＷで第１方向のスクライブラインＳＣＹを入れた後、母基板ＭＧＬを９０度回転して第２方向Xに沿って第２方向のスクライブラインＳＣＸを入れている途中の状態を示す。
【００２０】
このとき、スクライブホイールＳＷによって個々の液晶表示装置ごとに分離されたときの基板の端面に微小クラックＸＬが発生する。微小クラックXLがあると、引張り応力に弱くなるので、このような微小クラックＸＬが発生すると、ブレーク時に基板が割れたり、図１で説明したような製品に実装した状態で加えられる荷重Ｗで基板が割れてしまう恐れがある。
【００２１】
また、図５は、レーザを用いて母基板から個々の液晶表示装置を分割する様子を説明する図である。レーザを用いた切断では、図３と同様に、母基板ＭＧＬを相対移動させながらレーザＬＬを照射する。このレーザＬＬの直後に冷風ＣＡあるいはミストを吹き付けることで母基板ＭＧＬを切断線ＣＬに沿って切断できる。この方法では、基板の端面にスクライブホイールを用いた場合のような微小クラックＸＬは発生しない。したがって、荷重Ｗに対して強くなる。
【００２２】
尚、図５ではスクライブラインのない状態で１本のレーザＬＬを照射して基板を切断する例を示している。すなわち、スクライブとブレークを兼ねた例である。レーザ切断の変形例として、スクライブとブレークを別々に行っても良い。この場合、図５のレーザＬＬに先行する図示しないもう１つのレーザによって図示しないスクライブラインを形成し、このスクライブラインにレーザＬＬを照射し、その直後に冷風ＣＡあるいはミストを吹き付けるようにしても良い。
【実施例１】
【００２３】
本発明は、前記した機械的切断（スクライブ・アンド・ブレーク）法とレーザ切断法を併用して、互いに対向して貼り合せた一対のガラス基板を分割するもので、これをハイブリッド切断と称する。図６に液晶表示装置（ＬＣＤ）を構成する一対のガラス基板の切断に、従来のスクライブ・アンド・ブレーク法、レーザのみによる切断（分割）、本発明のハイブリッド切断のそれぞれを適用した場合における基板強度、基板の薄型化対応（具体的には、０．５mm以下のガラス基板への対応可能性）、基板の外側表面に膜を有する場合の対応可能性、分割設備コスト、および総合的特質について比較した結果を示す。図６中、丸は良好、三角は普通、×は不良を示す。
【００２４】
図６に示されたように、本発明のハイブリッド切断は特に基板の薄型化に適しており、基板の外側表面にＩＴＯ等の膜を有するものに対しても良好な切断加工が可能で、総合的にも良好な方法であることがわかる。
【００２５】
本発明のハイブリッド切断は、基本的には基板の反転を必要としない「ハイブリッド切断１」であるが、この変形例として、「ハイブリッド切断２」、「ハイブリッド切断３」「ハイブリッド切断４」がある。
【００２６】
図７には、本発明の「ハイブリッド切断１」、「ハイブリッド切断２」、「ハイブリッド切断３」、「ハイブリッド切断４」の詳細を示す。
【００２７】
図７において、切断方式の欄はハイブリッド切断１からハイブリッド切断４の４種類がある。工程の欄は、工程の欄の名称を示している。装置の欄は、加工に用いる装置を示している。上面の欄は、加工の際に、ＴＦＴ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２とのうち、何れの基板が上側にあるかを示している。加工方向の欄は、上側または下側の何れの方向から加工を行っているかを示している。通常は、装置の欄に記載した装置が母基板ＭＧＬに対して加工方向の欄に記載した側に配置されている。状態の欄は、上面の欄に示した母基板ＭＧＬの状態を図示したものであり、矢印は母基板ＭＧＬの反転を示している。尚、図７では視覚的な分かりやすさを優先して個々の表示装置に分離された後の状態（ＴＦＴ基板ＳＵＢ１が対向基板ＳＵＢ２よりも突き出た構造）を図示している。したがって、実際に加工されるのは個々の表示装置に分離される前の母基板ＭＧＬであり、それぞれほぼ同じ大きさのＴＦＴ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２とが互いに貼り合わされたものとなっている。
【００２８】
ハイブリッド切断１では、ＴＦＴ基板の切断をレーザ装置で行い、対向基板の切断を機械的なスクライブ・アンド・ブレークで行っている。具体的には、ＴＦＴ基板の切断の際には、ＴＦＴ基板を上側にした状態で上側からレーザを照射して切断を行う。そして、対向基板の切断の際には、下側からメカホイールで機械的にスクライブ加工を行い、上側からブレーク刃で機械的にブレークを行う。
【００２９】
尚、レーザによる切断と機械的な切断は同時に行っても良いし、何れか一方を先に行っても良い。また、ＴＦＴ基板を上側にするのではなく対向基板を上側としても良い。また、対向基板をレーザで切断し、ＴＦＴ基板を機械的に切断しても良い。
【００３０】
本実施例では、基板の反転を行う必要がないので、反転機が不要である。反転を行うことなく両方の基板をレーザで切断しようとすると、レーザ装置が２台必要になり、設備コストが高くなるという問題があるが、ハイブリッド切断１によれば、一方の基板を機械的に切断しているため、反転不用にしているにもかかわらず、レーザ装置が１台で済むため、設備コストを抑えられる。
【００３１】
また、両方とも機械的な切断で行う場合は、反転機が必要になるため、基板が薄型化されたり、母基板が大型化されたりした場合には、反転が困難となり、最悪の場合は反転の際に基板が割れてしまうという問題が生じるが、ハイブリッド切断１によればそのような問題を解決することができる。
【００３２】
尚、個々に分離された表示装置において、機械的なスクライブ加工を施した基板の端面に微小クラックＸＬが発生する可能性がある。しかしながら、前述した通り、レーザで切断した基板の端面には微小クラックＸＬは発生しにくい。ここで、観察者側から荷重Ｗが加わった場合、微小クラックＸＬによって基板が割れやすいのは引っ張り応力Ｆｓが加わる方の基板、すなわち、観察者側とは反対側の基板である。したがって、機械的なスクライブ加工を施した基板を観察者側に配置し、レーザで切断した基板を観察者とは反対側に配置することで、観察者側から荷重Ｗが加わった場合でも基板が割れにくくなり、基板強度を確保することができる。このことは、後述するハイブリッド切断２、３、４でも同様である。
【００３３】
尚、ハイブリッド切断１からハイブリッド切断４を説明している図７において、レーザ装置を用いた切断は、便宜上、それぞれスクライブとブレークとを別工程として記載しているが、前述した通り、スクライブとブレークの２つの工程を兼ねて１つのレーザで同時に行っても良いし、スクライブ用のレーザとブレーク用のレーザを用意して別々に行っても良い。
【００３４】
基板の切断に用いるレーザはＣＯ2レーザが好ましいが、ＹＡＧレーザを用いても良い。尚、基板の外側表面に膜が形成されている場合、膜がレーザを反射してしまい基板の加工が困難となる可能性がある。例えば、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の場合、対向基板ＳＵＢ２の外側表面にはＩＴＯなどの透明導電膜を形成することで、静電気に対する対策を行っている。しかし、ＩＴＯなどの透明導電膜はＣＯ2レーザを反射してしまう。
【００３５】
そこで、基板の外側表面に膜が形成されている場合には、その膜が形成されている方向から機械的にスクライブ加工を施すことにより、問題を解決することができる。尚、機械的にスクライブ加工を施した後は、ハイブリッド切断１のように機械的にブレークしても良いし、後述するハイブリッド切断２、３のようにレーザでブレークしても良い。そして、基板の外側表面に膜が形成され、機械的にスクライブ加工された対向基板を観察者側に配置することで、前述した通り基板強度の確保も行える。
【００３６】
尚、基板の外側表面の膜は透明導電膜に限られず、反射防止膜などでもよい。また、対向基板に形成されたものに限られず、ＴＦＴ基板に形成されたものであっても良い。
ハイブリッド切断２は、ハイブリッド切断１において、対向基板のブレークをレーザで行っている点で相違する。ハイブリッド切断２でも、基板の反転は不要である。但し、対向基板のブレークのためのレーザは下側から照射する必要があるので、レーザ装置が２台必要となり、設備コストは高くなってしまう。しかし、機械的なブレークを行う場合に比べれば、基板の端面に傷が少ないので、基板強度を確保することができる。また、機械的にスクライブ加工を施すため、基板表面に膜が形成されていても加工できる。
【００３７】
ハイブリッド切断３は、反転機が必要である点でハイブリッド切断１とは異なる。そして、対向基板のスクライブを上側からメカホイールを用いて機械的に行っている。したがって、対向基板の外側表面に膜がある場合でも加工が可能である。対向基板のブレークは、上側からレーザを用いて行っている。したがって、基板強度の確保が可能である。また、ＴＦＴ基板の切断に用いるレーザと兼用することができるため、レーザ装置は１台で済み、設備コストは抑えられる。
【００３８】
ハイブリッド切断４は、ＴＦＴ基板を機械的にスクライブ加工し、レーザでブレークする。また、対向基板をレーザで切断する。両方とも同じ側から行っているので、基板の反転が必要であるが、レーザ装置は１台で済むため、設備コストは抑えられる。ハイブリッド切断４は、対向基板の基板強度を重視した方式である。
【実施例２】
【００３９】
実施例２は、基板の外側表面に膜が形成されている場合に、基板をレーザで切断する方法に関する実施例である。尚、実施例２は実施例１のハイブリッド切断１〜４と組み合わせても良いし、ハイブリッド切断を用いない従来のレーザ切断と組み合わせても良い。
【００４０】
基板の外側表面に形成された膜（例えばＩＴＯ膜）がレーザ（例えばＣＯ2レーザ）を反射する場合には、レーザで切断することが困難であるという問題があるので、次のような解決方法が考えられる。
【００４１】
（Ａ）基板外側表面の膜をパターニングしてから、レーザで基板を切断する。
【００４２】
（Ｂ）基板外側表面の膜を第１のレーザ（例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ）で切断（除去）したあと、第２のレーザ（例えばＣＯ2レーザ）で基板を切断する。これは、（Ａ）のバリエーションの１つである。
【００４３】
（Ｃ）基板外側表面の膜をエッチングでパターニングしてから、レーザで基板を切断する。これは、（Ａ）のバリエーションの１つである。
【００４４】
（Ｄ）基板外側表面の膜を印刷やマスクスパッタなどによりパターニングされた状態で形成してから、レーザで基板を切断する。これは、（Ａ）のバリエーションの１つである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】表示部に液晶表示装置を用いた携帯電話機の一例を示す外観図である。
【図２】液晶表示装置に荷重がかかった場合の応力を説明する模式図である。
【図３】母基板から個々の液晶表示装置を分割するためのスクライブラインをスクライブホイールを用いて機械的に形成する様子を説明する図である。
【図４】スクライブラインを入れた後にブレーク刃で分割する様子を説明する図である。
【図５】レーザを用いて母基板から個々の液晶表示装置を分割する様子を説明する図である。
【図６】本発明のハイブリッド切断と、従来のスクライブ・アンド・ブレーク法、レーザのみによる切断とを比較したものである。
【図７】本発明のハイブリッド切断の詳細をまとめたものである。
【符号の説明】
【００４６】
ＢＤ・・・本体部、ＤＳ・・・表示部、ＰＮＬ・・・液晶表示装置、W・・・加重、ＳＵＢ１・・・ＴＦＴ基板、ＳＵＢ２・・・対向基板。
【図１】
2006259566.tif 000003
【図２】
2006259566.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006259566.tif 000007
【図６】
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【図７】
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