(57)【要約】【課題】エッチング処理に伴うサイドエッチングの影響を最小限に抑制することが可能な透明性薄膜付ガラスパネル製造方法および透明性薄膜付液晶パネル製造方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る液晶パネル製造方法は、レーザ照射ステップ、およびスクライブ溝形成ステップを少なくとも含む。レーザ照射ステップでは、多面取り用ガラス母材５０における液晶パネルの形状に対応する形状切断予定線に沿ってレーザ光を照射することによって、形状切断予定線に沿って多面取り用ガラス母材５０にエッチングされ易い性質の改質ライン２０が形成される。レーザ照射ステップは、電極端子部１２２に隣接しない位置にレーザ光を照射するときの通常動作モードと、電極端子部１２２に隣接する位置にレーザ光を照射するときの集光領域調整モードとを含む。集光領域調整モードにおいては、集光領域が中間層に到達しないように集光領域が調整される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間層を挟んでアレイ基板およびカラーフィルタ基板を対向配置してなる液晶パネルを多面取りするための多面取り用ガラス母材から所定形状の液晶パネルを複数得るための液晶パネル製造方法であって、
前記多面取り用ガラス母材における液晶パネルの形状に対応する形状切断予定線に沿ってレーザ光を照射することによって、前記形状切断予定線に沿って前記多面取り用ガラス母材にエッチングされ易い性質の改質ラインを形成するレーザ照射ステップと、
前記カラーフィルタ基板に対して、このカラーフィルタ基板におけるアレイ基板の電極端子部に対向する領域を取り除くための端子部領域切断予定線に沿ってスクライブ溝を形成するスクライブ溝形成ステップと、
を少なくとも含み、
前記レーザ照射ステップは、前記電極端子部に隣接しない位置にレーザ光を照射するときの通常動作モードと、前記電極端子部に隣接する位置にレーザ光を照射するときの集光領域調整モードとを含み、
前記集光領域調整モードにおいては、集光領域が前記中間層に到達しないように集光領域が調整されることを特徴とする液晶パネル製造方法。
【請求項２】
前記多面取り用ガラス母材をエッチング液に接触させることによって前記改質ラインをエッチングするエッチングステップをさらに含むことを特徴する請求項１に記載の液晶パネル製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多面取り用ガラス母材から所望形状の液晶パネルを複数得るための液晶パネル製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、液晶パネルやカバーガラス等のガラスパネルの製造時には、多面取り用ガラス母材から所望形状の複数のガラスパネルを得るような処理が行われる。例えば、液晶パネルの製造においては、１組のガラス母材で同時に複数の液晶パネルを製造し、その後にガラス母材を単個の液晶パネルに分断するという手法（いわゆる多面取り）が広く採用されてきた。そして、ガラス母材を分断する際には、スクライブブレーク、レーザアブレーション加工、エッチング処理といった手法が用いられることが多かった。
【０００３】
ところが、スクライブブレークを採用した場合には、丸みを持った輪郭を有するガラスパネルを形成することが困難であった。また、レーザアブレーション加工では、加工速度が遅かったり、アブレーションデブリによる汚損が生じたりするといった不具合が発生し易かった。
【０００４】
そこで、従来、多面取り用ガラス母材をエッチング処理によって分断することによって複数のガラスパネルを得る技術が注目されるようになってきた。エッチング処理は、所望形状のカバーガラスを得るために利用されるようになり、最近では、アレイ基板およびカラーフィルタ基板を貼り合せてなる液晶パネルを多面取りするための多面取り用ガラス母材から所定形状の液晶パネルを複数得る際にもエッチング処理が用いられるようになってきている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２２４２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、エッチング処理においては、ガラスパネルの厚み方向にエッチングが進行することに加えて、これに直交する方向にもエッチングが進行するサイドエッチングが発生する。このため、エッチング処理においては、ガラスパネルの切断面を主面とほぼ直角になるように形成することが困難になる。例えば、液晶パネルをエッチング処理によって多面取りする場合には、ガラス母材の厚み方向に直交する方向に進行するサイドエッチングの影響を考慮して、ガラス母材において各液晶パネル間にスペースを設ける必要があるため、多面取り効率が悪くなることがあった。
【０００７】
本発明の目的は、エッチング処理に伴うサイドエッチングの影響を最小限に抑制することが可能な液晶パネル製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、中間層を挟んでアレイ基板およびカラーフィルタ基板を対向配置してなる液晶パネルを多面取りするための多面取り用ガラス母材から所定形状の液晶パネルを複数得るための液晶パネル製造方法である。中間層の代表例としては液晶層が挙げられるが、液晶が充填されていない空隙領域も中間層に含まれる。
【０００９】
この液晶パネル製造方法は、レーザ照射ステップ、およびスクライブ溝形成ステップを少なくとも含む。レーザ照射ステップでは、多面取り用ガラス母材における液晶パネルの形状に対応する形状切断予定線に沿ってレーザ光を照射することによって、形状切断予定線に沿って多面取り用ガラス母材にエッチングされ易い性質の改質ラインが形成される。
【００１０】
スクライブ溝形成ステップでは、カラーフィルタ基板に対して、このカラーフィルタ基板におけるアレイ基板の電極端子部に対向する領域を取り除くための端子部領域切断予定線に沿ってスクライブ溝が形成される。
【００１１】
レーザ照射ステップは、電極端子部に隣接しない位置にレーザ光を照射するときの通常動作モードと、電極端子部に隣接する位置にレーザ光を照射するときの集光領域調整モードとを含む。集光領域調整モードにおいては、集光領域が中間層に到達しないように集光領域が調整される。集光領域調整モードにおいては、例えば、集光領域が短くなるようにレンズ等の光学系を調整したり、集光領域が中間層から遠ざかるように変位させたりすると良い。
【００１２】
上述のような方法を採用することによって、例えば、改質ラインに沿ってエッチング液が浸透し易くなっており、エッチング処理の進行が容易で短時間化されるため、サイドエッチングの影響を最小化することが可能になる。
【００１３】
さらに、電極端子部に隣接する位置にレーザ光を照射するときにはレーザ光の集光領域が中間層まで到達しなくなるため、中間層にレーザ光のエネルギが伝達しなくなる。その結果、電極端子部に配置される端子配線パターンがレーザのエネルギによって溶けて飛散したり、電極端子部のその他の箇所に熱による不具合が発生したりすることが防止される。
【００１４】
上述の液晶パネル製造方法において、多面取り用ガラス母材をエッチング液に接触させることによって改質ラインをエッチングするエッチングステップをさらに含むことが好ましい。改質ラインをエッチングすることによって、形状切断予定線に沿って切断溝を形成することが可能になる。この切断溝に対して、例えば、物理的応力や熱的応力を加えることにより形状切断予定線に沿って液晶パネルを分断し、液晶パネルの多面取りが可能になる。
【００１５】
特に、電極端子部に隣接する位置においてはレーザ光の集光領域が中間層まで到達していないため、電極端子部の近傍においてエッチング液の過浸透によって電極端子部の端子配線等が腐食するといった不具合の発生が抑制される。
【００１６】
なお、アレイ基板またはカラーフィルタ基板にエッチングによって腐食され得る機能膜が形成されている場合には、この機能膜を耐エッチング性のある保護フィルムや耐エッチング層で覆った上で、この保護フィルムをパターニングすることによって形状切断予定線等のエッチングが必要な箇所が露出するような開口を設けるステップを加えると良い。
【００１７】
耐エッチングフィルムまたは耐エッチング層における形状切断予定線に対応する箇所に開口部を形成することによって、機能膜（例えば、オーバーコート等の保護膜やＩＴＯや有機導電膜等の透明性導電膜）を保護しつつ多面取り用ガラス母材における改質ラインをエッチングすることが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、液晶パネル製造方法においてエッチング処理に伴うサイドエッチングの影響を最小限に抑制することが可能になる。さらに、電極端子部近傍において端子配線パターンが飛び散ったり、エッチング液の過浸透によって端子配線が腐食するといった不具合の発生を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】液晶パネル製造方法の一実施形態に含まれる工程を示す図である。
【図４】ガラスパネル製造方法の一実施形態に含まれる工程を示す図である。
【図５】レーザ照射時における通常動作モードおよび集光領域調整モードの説明図である。
【図６】液晶パネル製造方法の一実施形態に含まれる工程を示す図である。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】多面取り用ガラス母材に対するスクライブブレーク加工の概略を示す図である。
【図１０】分断された状態の多面取り用ガラス母材の概略を示す図である。
【図１１】液晶パネルの構成の特徴を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図を用いて、本発明に係る液晶パネルの製造方法の一実施形態を説明する。図１（Ａ）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が液晶層等の中間層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の構成は、公知の構成と同様の構成が採用可能であるため、ここでは説明を省略する。
【００２１】
アレイ基板１２は、カラーフィルタ基板１４と貼り合わされる領域から延び出すように設けられた電極端子部１２２を有している。この電極端子部１２２には、複数の電気回路が接続され、液晶パネル１０と、それらの電気回路とが筐体に収納されることによって、例えば、図１（Ｂ）に示すようなスマートフォン１００が構成される。
【００２２】
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２（Ａ）および図２（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として製造される。そして、この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。
【００２３】
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、かつ、表面に透明性薄膜（ＩＴＯ膜や有機導電膜等の透明性導電膜、または透明保護膜等）１７が形成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。ただし、多面取り用ガラス母材５０に含まれる液晶パネル１０の数はこれに限定されるものではなく、適宜増減することが可能である。
【００２４】
多面取り用ガラス母材５０は、まず、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、液晶パネル１０の形状（輪郭）に対応する形状切断予定線に沿って改質ライン２０が形成される。この改質ライン２０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（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照。）。改質ライン２０は、例えば、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、複数の貫通孔または改質層を有するミシン目状を呈している。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、この形状には限定されるものではなく、これ以外の形状を呈するものであっても良い。
【００２５】
アレイ基板１２、カラーフィルタ基板１４、および透明性薄膜１７を同時に１つのレーザビームによって処理すると液晶層に不具合が生じる可能性がある。このため、本実施形態においては、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）に示すようなレーザ加工を採用することにより、このような不具合の発生を抑制することが可能となる。すなわち、図３（Ｃ）に示すように、アレイ基板１２側からアレイ基板１２のみに改質ライン２０が形成されるように焦点調整および強度調整をした上でレーザを照射し、液晶層近傍にエネルギが伝達しにくくすると良い。この状態で、物理的作用または熱的作用を加えることによって多面取り用ガラス母材５０の分断が可能であれば、レーザ加工はここで終了する。
【００２６】
一方で、この状態では多面取り用ガラス母材５０の分断が困難な場合には、図３（Ｄ）に示すように、今度は反対側となる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を形成するように焦点調整および強度調整をした上でレーザを照射すると良い。図３（Ｄ）に示す処理を行うことにより、レーザ加工の工程数が増加するものの、液晶層における不具合の発生を抑制しつつ、多面取り用ガラス母材５０の分断を容易に行うことが可能になる。
【００２７】
ピコレーザからの光ビームは、その動作モードによって集光領域が異なるように制御される。例えば、この実施形態においては、電極端子部１２２に隣接しない位置にレーザ光を照射するときには通常動作モードが採用される一方で、電極端子部１２２に隣接する位置にレーザ光を照射するときには集光領域調整モードが採用される。
【００２８】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、通常動作モードにおけるレーザ光照射状態を示しており、図５（Ｃ）および図５（Ｄ）は、集光領域調整モードにおけるレーザ光照射状態を示している。通常動作モードは、電極端子部１２２に隣接しない位置にレーザ光を照射するときに採用される動作モードである。一方で、集光領域調整モードは、電極端子部１２２に隣接する位置にレーザ光を照射するときに採用される動作モードである。
【００２９】
通常動作モードおよび集光領域調整モードのいずれにおいても、レーザ光の焦点がアレイ基板１２またはカラーフィルタ基板１４のうちの処理中の基板の厚み方向の中央部に位置しており、その集光領域が処理中の基板の厚みの範囲内に収まるように制御されている。ただし、レーザ光の焦点がアレイ基板１２またはカラーフィルタ基板１４のうちの処理中の基板の厚み方向の中央部に位置している場合であっても、レーザ光の集光領域が処理中の基板の厚みの範囲を超えて中間層や他方の基板まで及ぶことがある。
【００３０】
このため、図５（Ｃ）および図５（Ｄ）に示すように、集光領域調整モードにおいては、集光領域が中間層に到達しないように、集光領域が特別に調整される。集光領域を調整する手法としては、レーザヘッドまたは対物レンズ等の光学系の少なくともいずれか一方を多面取り用ガラス母材５０が離れる方向に移動させたり、集光領域を狭くするための光学系を選択的にレーザ光の光路上に配置させたりすることが挙げられる。
【００３１】
電極端子部１２２に隣接する位置にレーザ光を照射するときに、集光領域が中間層に到達しないように集光領域が特別に調整されることによって、電極端子部１２２の周囲において端子配線パターンが溶けて飛び散るようなことが防止される。また、エッチングを行ったときにおけるエッチング液の過浸透によって端子配線が腐食するようなことも防止される。
【００３２】
多面取り用ガラス母材５０において形状切断予定線に沿って改質ライン２０が形成された後には、多面取り用ガラス母材５０は、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、両方の主面に耐エッチング性を備えた耐エッチングフィルム１６が貼付される。ここでは、耐エッチングフィルム１６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、耐エッチングフィルム１６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。
【００３３】
耐エッチングフィルム１６の貼付が完了すると、続いて、図６（Ｃ）に示すように、取り出すべき液晶パネル１０の形状に対応する形状切断予定線に沿って耐エッチングフィルム１６に対するレーザビームの照射が行われる。このレーザビームの照射によって、耐エッチングフィルム１６が形状切断予定線に沿って除去される。そして、形状切断予定線に沿って耐エッチングフィルム１６の開口部が形成されることになり、その結果、図３（Ｃ）に示した構成と同様に、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。
【００３４】
上述のレーザ加工が終わると、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
いずれの場合であっても、エッチング処理中に、形状切断予定線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。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、３μｍ／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。
【００３８】
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低下させるような構成を採用すると良い。
【００３９】
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。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し、このラインに沿ってガラスが溶解されることによって、改質ライン２０によってカラーフィルタ基板を切断し易くなる。また、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。
【００４０】
エッチング処理が終了すると、貼付されていた耐エッチングフィルム１６が剥離される。続いて、多面取り用ガラス母材５０に対して、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すように、カラーフィルタ基板１４におけるアレイ基板１２の電極端子部１２２に対向する領域を取り除くための端子部切断溝３０を形成する処理が行われる。この実施形態では、スクライブホイール（ホイールカッタ）２５０によって、カラーフィルタ基板１４におけるアレイ基板１２の電極端子部１２２に対向する領域の内側に端子部切断溝３０が形成される。端子部切断溝３０は、カラーフィルタ基板１４におけるアレイ基板１２の電極端子部１２２に対向する領域を取り除くため端子部切断予定線に沿って形成される。
【００４１】
スクライブホイール２５０による端子部切断溝３０の形成が終わると、多面取り用ガラス母材５０の分断および電極端子部１２２に対向する領域の除去に移行する。多面取り用ガラス母材５０において、レーザのフィラメント加工によって改質ライン２０が形成され、この改質ラインをさらにエッチングすることにより、わずかな機械的圧力のみで、多面取り用ガラス母材５０を改質ライン２０において分割することができる。例えば、多面取り用ガラス母材５０に微小な押圧力や引っ張り力を加えたり、微小な超音波振動を与えたりすることによって、図１０に示すように、多面取り用ガラス母材５０を汚損することなく、分断することが可能である。
【００４２】
あえて、エッチング処理によって完全には切断してしまわないため、エッチング中に分離された液晶パネル１０端面どうしが衝突して破損するといった不具合の発生が防止される。また、エッチング処理後の不完全に切断された状態の多面取り用ガラス母材５０のまま（大判の状態のまま）、運搬することも可能になる。さらに、エッチング液が電極端子部に到達することがないため、耐エッチング性を備えたマスキング剤によって電極端子部を保護することが不要になる。また、液晶パネル１０の端面における少なくとも中央部以外はエッチング処理が施されているため、レーザ加工のみで切断を行った場合に比較して液晶パネルの強度（例えば、曲げ強度）が高くなる。
【００４３】
図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、分断後の液晶パネル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の端面は主面に対してほぼ直角になっている。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（Ｃ）におけるＬ１〜Ｌ４）を、５０μｍ以下（多くは２０〜３５μｍ）に抑えることが可能である。
【００４４】
このように、液晶パネル１０を製造するにあたって、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。
【００４５】
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。
【符号の説明】
【００４６】
１０−液晶パネル
１２−アレイ基板
１４−カラーフィルタ基板
１６−耐エッチングフィルム
１７−透明性薄膜
２０−改質ライン
３０−端子部切断溝
５０−多面取り用ガラス母材
１００−スマートフォン
１２２−電極端子部
２５０−スクライブホイール
３００−エッチング装置
３０２，３０４−エッチングチャンバ
３０６−エッチング槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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