CN108549168A - 显示器用玻璃基板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示器用玻璃基板。本发明提供抑制了摩擦不均的产生的显示器用玻璃基板。液晶装置(1)为如下构成：使两块包含硅酸盐玻璃的玻璃基板(2)相对，并将液晶(30)密封在相对的面之间。玻璃基板(2)经过如下工序制造：研磨工序S1，在供给氧化铈浆料的同时用研磨垫对玻璃基板(2)的表面进行研磨；清洗1工序S2，在供给浆料的同时用圆盘刷对玻璃基板(2)的表面进行刷净；以及清洗2工序S3，使用清洗剂进行清洗。通过上述工序，能够将玻璃基板(2)的第一主面(11)、(21)中的Ce的量减少到0.1原子％以下，从而能够实现摩擦不均的抑制和亮点不良的抑制。

Description

显示器用玻璃基板
技术领域
本发明涉及显示器用玻璃基板。
背景技术
液晶装置通过将两块玻璃基板重叠并将液晶封入在玻璃基板间而制作。例如，通过在一个玻璃基板上以矩阵状配置薄膜晶体管，在另一个玻璃基板上配置滤色片，从而使密封在两块玻璃基板间的液晶层的光学特性根据图像信号而变化，由此能够进行图像显示。已知，在各工序中各自制造的玻璃基板彼此的相反面中与液晶层接触的面上，在使摩擦辊旋转的同时粘贴取向膜，但是此时发生摩擦不均(ラビングムラ)(参见专利文献1)。
专利文献1公开了一种摩擦装置，该摩擦装置具有：摩擦布；摩擦辊，该摩擦辊卷绕有摩擦布；驱动单元，该驱动单元用于驱动摩擦辊；以及由陶瓷等多孔材料形成的再生辊，该再生辊的与摩擦布的接触面粗糙、用于擦掉附着于摩擦布上的异物并且理顺摩擦布的毛(毛並みを揃える)，该摩擦装置用于除去附着于摩擦布上的异物，清洁频率低且寿命长。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-86669号公报
发明内容
发明所要解决的问题
专利文献1着眼于附着于摩擦布上的异物，通过除去异物而消除摩擦不均。在摩擦工序中，由于某些原因，产生如下摩擦不均：在实际用作液晶显示器时进行显示的结果是，由于仅某部分亮或暗等而观察到几毫米的条纹状等的不均。专利文献1认为其原因主要是摩擦时的毛的接触(当たり)、强度的不均或异物。但是，根据本发明人的研究发现，通过改良玻璃基板的表面性状，能够抑制摩擦不均。
本发明提供抑制了摩擦不均的产生的显示器用玻璃基板。
用于解决问题的手段
本发明的显示器用玻璃基板为包含硅酸盐玻璃的显示器用玻璃基板，其中，该显示器用玻璃基板具有第一主面和与所述第一主面相反的第二主面，所述第一主面中，Ce的量为0.1原子％以下。
发明效果
根据本发明，能够实现显示器用玻璃基板的第一主面的摩擦不均的抑制和亮点不良的抑制。
附图说明
图1是表示使用了本发明的显示器用玻璃基板的液晶装置的一例的剖视图。
图2是表示本发明的显示器用玻璃基板的制造工序的流程图。
图3表示本发明的显示器用玻璃基板的XPS分析结果，图3(a)是针对Ce的量进行的摩擦不均评价的表，图3(b)是C/Si的值与ET-AT不良发生率的相关性的图。
图4表示本发明的显示器用玻璃基板的TXRF分析的结果，图4(a)是针对(Ce+La)/Si的值进行的摩擦不均评价的表，图4(b)是(Ce+La)/Si的值与亮点不良发生率的相关性的图。
图5是本发明的显示器用玻璃基板的O/Si的值与纳米压痕仪压痕硬度的相关性的图。
图6是本发明的显示器用玻璃基板的O/Si的值和纳米压痕仪压痕硬度的值、以及摩擦不均评价和亮点不良率评价的表。
附图标记
1 液晶装置
2 玻璃基板
10 第一玻璃基板
11 第一主面
12 第二主面
20 第二玻璃基板
21 第一主面
22 第二主面
30 液晶
31 薄膜晶体管
32 滤色片
33 取向膜
34 偏振板
具体实施方式
以下使用附图对本发明的显示器用玻璃基板的具体实施方式进行详细说明。
＜显示器用玻璃基板＞
图1是表示使用了本实施方式的显示器用玻璃基板(以下，简称为玻璃基板)的液晶装置的一例的剖视图。需要说明的是，纸面下侧为显示器的正面侧。
液晶装置1为如下构成：使两块包含硅酸盐玻璃的玻璃基板2相对，并将液晶30密封在相对的面之间。将两块玻璃基板2分别定义为第一玻璃基板10和第二玻璃基板20，并将相对的面定义为第一主面11、21，将与第一主面11、21相反的面定义为第二主面12、22。
在第一玻璃基板10的第一主面11上例如以矩阵状配置薄膜晶体管(Thin FilmTransistor，以下称为TFT)31，在第二玻璃基板20的第一主面21上配置滤色片32。即，第一主面11、21各自也是用于形成布线层的器件形成面。
接着，在第一主面11、21一侧各自形成取向膜33，并实施用于确定未施加电压时的液晶分子的排列的摩擦处理。对于摩擦处理而言，通过在取向膜33表面上形成细槽而制成取向各向异性的膜，可以通过对取向膜33实施固定方向的摩擦处理从而规定液晶分子的排列。
然后，使用密封部将第一主面11、21各自彼此贴合，在进行对准的同时使其压接固化，并从密封部的缺口部分封入液晶30。另外，在第二主面12、22各自上配置偏振板34，从而制成液晶装置1。
本实施方式的玻璃基板2为硅酸盐玻璃。尤其是，本实施方式的玻璃基板2用于TFT，因此优选为如下的无碱玻璃：以氧化物基准的质量百分率表示，碱金属氧化物为0.1％以下，并且具有二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化硼(B2O3)、氧化钙(CaO)、氧化钡(BaO)等碱土金属氧化物作为主要成分。另外，对于无碱玻璃而言，作为玻璃组成的一例，以氧化物基准的质量百分率表示，含有55％～70％的SiO2、10％～20％的Al2O3、0～5％的B2O3、0～5％的MgO、3％～15％的CaO、0.5％～7％的SrO、5％～15％的BaO。
另外，本实施方式的玻璃基板2的第一主面中，Ce的量为0.1原子％以下。由此，能够抑制摩擦不均的产生。认为其理由在于，可能成为摩擦不均的产生原因的含Ce的凝胶状二氧化硅层和/或研磨、清洗时的浆料残留物(Ce)在第一主面中少。通过XPS分析求出第一主面中的Ce的量。
此处，“含Ce的凝胶状二氧化硅层”是在作为玻璃基板2的制造过程的研磨工序(后述S1)、清洗工序(后述S2或S3)中使用氧化铈时产生的层。该“含Ce的凝胶状二氧化硅层”是指：Ce与玻璃基板2中的二氧化硅(Si)进行置换，二氧化硅从玻璃基板2中溶出，溶出的二氧化硅在玻璃基板2的表面形成Si-O，且将H2O保留在该Si-O骨架中的层。
另外，“浆料残留物”是在作为玻璃基板2的制造过程的研磨工序、清洗工序中使用氧化铈时产生的残留物。该“浆料残留物”是指有时氧化铈与玻璃成分发生反应而以颗粒的形式原样残留在主面上的残留物。
在本说明书中，以下有时将含Ce的凝胶状二氧化硅层以及研磨或清洗时的浆料残留物统称为无机残渣。在玻璃表面存在无机残渣时，空气中的水分容易聚集在该无机残渣的周围，由此取向膜表面性状产生紊乱(乱れ)，容易引起摩擦不均等。
另外，本实施方式的玻璃基板2的第一主面中，(Ce+La)/Si的值优选为0.10以下。由此，能够进一步抑制摩擦不均的产生。认为其理由在于，可能成为摩擦不均的产生原因的含Ce的凝胶状二氧化硅层和/或研磨、清洗时的浆料残留物(CeO2和/或LaOF)在玻璃第一主面中少。通过TXRF分析求出第一主面中的(Ce+La)/Si的值。
另外，本实施方式的玻璃基板2的(Ce+La)/Si的值优选为0.04以下。由此，不仅能够抑制摩擦不均，还能够抑制亮点不良。
此处，“亮点不良”是指成为如下的点的不良：容易出现在玻璃基板2的周边区域、并且在实际用作液晶装置1时进行显示的结果是液晶无法控制地以白色始终明亮地发光的点。
需要说明的是，像(Ce+La)/Si这样除以Si的理由如下所述。即，由于TXRF的灵敏度非常高，因此难以制作作为定量基准的标准试样并规定浓度。因此，通常在玻璃表面分析中采用以作为玻璃的主要成分的Si进行标准化而得到的半定量值，本申请也按照该方式。
另外，本实施方式的玻璃基板2的第一主面中，O/Si的值优选为2.5以下。通过抑制玻璃表面中的富二氧化硅脆弱层的形成，能够减少摩擦不均和/或亮点不良。
此处，“富二氧化硅脆弱层”是指：在作为玻璃基板2的制造过程的研磨工序(后述S1)、清洗工序(后述S2或S3)中使用氧化铈、酸性清洗剂而形成的层。该层是玻璃板的表层发生改性而得到的层，存在容易以散落状崩塌(ポロポロと崩れ)的倾向，因此一部分发生脱落，从而不能适当地进行取向膜、布线等的形成，容易引起摩擦不均和/或亮点不良。如果O/Si的值为2.5以下，则Ce等与玻璃基板2中的二氧化硅(Si)的置换的程度不会过高，能够抑制富二氧化硅脆弱层的形成。
另外，本实施方式的玻璃基板2的第一主面中，纳米压痕仪压痕硬度优选为4300N/mm2以上。通过抑制含Ce的凝胶状二氧化硅层和/或富二氧化硅脆弱层的形成，能够减少摩擦不均和/或亮点不良。如果纳米压痕仪压痕硬度为4300N/mm2以上，则即使形成例如富二氧化硅脆弱层，其也不易部分脱落，因此优选。
另外，本实施方式的玻璃基板2的第一主面中，C/Si的值优选为1.0以下。能够进一步减少由有机残渣引起的不良(ET-AT不良)。
此处，“由有机残渣引起的不良(ET-AT不良)”是指：除了摩擦不均、亮点不良以外的其它不良。作为具体例，是指火花、短路、层间泄漏等性能上的不良。
另外，本实施方式的玻璃基板2的第一主面中具有Ce。具有Ce是指在XPS等表面分析中检测出Ce成分。这表示在研磨工序(后述S1)、清洗工序(后述S2或S3)中玻璃基板2进行了使用氧化铈的处理。即使第一主面具有Ce，如果前述的Ce的值为0.1原子％以下，则也能够抑制摩擦不均的产生。
＜制造方法＞
以下示出用于制造本实施方式的玻璃基板2的制造方法的一例。在本实施方式中，工序大体分为研磨工序S1、清洗1工序S2、清洗2工序S3这三个工序。工序流程图参照图2。
研磨工序S1：在供给浆料的同时用研磨垫对玻璃基板2的表面进行研磨。
在研磨工序S1中使用的浆料是以氧化铈(CeO2)作为主体的稀土氧化物，还包含La(LaOF)、Pr、Nd等。在研磨材料中，氧化铈具有作为玻璃成分的O与作为氧化铈的成分的Ce能够发生化学反应的性质，除了进行物理研磨以外还同时进行化学研磨(化学机械研磨)，从而有效地使玻璃基板2的表面变得平滑。需要说明的是，在所有磨粒中，氧化铈的研磨效率最高，在电子/光学领域中被广泛采用。
此处，在研磨工序S1中，优选在进行使用氧化铈作为浆料的研磨之后，进行使用碳酸钙作为浆料的研磨。利用氧化铈，能够削去在玻璃基板表面上形成的含Ce的凝胶状二氧化硅层、浆料残留物、富二氧化硅脆弱层。另外，也可以不使用浆料而进行使玻璃与研磨垫直接接触的水研磨等。
清洗1工序S2：在供给浆料的同时用圆盘刷对玻璃基板2的表面进行刷净。
清洗1工序(也称为浆料清洗工序)S2中使用的浆料是碳酸钙。能够削去在玻璃基板表面上形成的含Ce的凝胶状二氧化硅层、浆料残留物、富二氧化硅脆弱层。通过适当地调节碳酸钙浆料的浓度、浆料粒度、圆盘刷的按压力、圆盘刷的个数等，能够适当地除去含Ce的凝胶状二氧化硅层、浆料残留物、富二氧化硅脆弱层。
需要说明的是，只要进行研磨工序S1中的使用碳酸钙浆料的研磨和清洗1工序S2中的至少任一个即可。能够抑制玻璃基板2的摩擦不均的产生。另外，根据其程度还能够进一步消除亮点不良。需要说明的是，在本实施方式中，将以氧化铈作为浆料的研磨设想为在玻璃基板表面上形成的含Ce的凝胶状二氧化硅层、浆料残留物、富二氧化硅脆弱层的产生原因，但是并不限定于此。例如，还包括在玻璃基板表面的清洗等中使用氧化铈的情况等。
清洗2工序S3：使用酸等清洗剂进行清洗。
在清洗2工序S3中或者在清洗2工序S3结束后，在所使用的清洗剂的排液(液切り)中使用气刀(喷吹空气)。作为排液的构件，与使用旋转的橡胶或树脂等的辊(海绵)相比，气刀更能够抑制由有机物残渣引起的不良(ET-AT不良)的产生。认为这是由于，辊的成分不会脱落并附着于玻璃上。另外，通过改变清洗剂浓度也能够抑制由有机残渣引起的不良的产生。
对于本实施方式的玻璃基板2而言，通过上述方法，能够抑制以往的问题、即由无机残渣、富二氧化硅脆弱层、有机物残渣引起的不良。
[实施例]
为了证实本实施方式所产生的效果，使用XPS(X-ray PhotoelectronSpectrometer；X射线光电子能谱仪)、TXRF(Total reflection X-Ray FluorescenceSpectrometer；全反射X射线荧光光谱仪)以及纳米压痕仪(Nanoindentation Tester；纳米压痕硬度测试仪)进行样品试验。以下基于试验结果对于本实施方式的玻璃基板2基于图3～图5来说明适当的数值范围。
对于实施例而言，在研磨工序S1中进行使用氧化铈作为浆料的研磨之后，经过使用碳酸钙作为浆料的研磨和/或清洗1工序S2，并进行清洗2工序S3。通过适当调节浆料的浓度、粒度、圆盘刷的按压力、圆盘刷的个数等，制作了多个利用XPS、TXRF得到的各数值不同的样品。
对于比较例而言，在研磨工序S1中进行使用氧化铈作为浆料的研磨之后，未经过使用碳酸钙作为浆料的研磨和/或清洗1工序S2，也未进行清洗2工序S3。
＜XPS(X-ray Photoelectron Spectrometer；X射线光电子能谱仪)＞
利用XPS对所得到的实施例和比较例的玻璃基板的表面组成进行分析，并求出C/Si、O/Si比、Ce定量值(原子％)(以下称为“Ce的量”)。C/Si、O/Si比的分母和分子的单位各自为质量％。
在XPS分析中使用日本电子公司制造的光电子能谱仪JPS-9010MC。分析条件如下所述。
X射线源：Mg-Kα，加速电压12kV-发射电流25mA
中和枪(FLG(泛射式电子枪(Flood Gun)))：加速电压4.0V-发射电流8.0mA
检测角(试样表面与检测器所成的角度)：15°
检测区域：6mmΦ
试样尺寸：10mm×10mm
分析软件：SpecSurf
＜Ce的量＞
图3(a)的表示出了基于实施例和比较例，针对通过XPS分析得到的Ce的量0.02原子％、0.07原子％、0.11原子％进行的摩擦不均评价。Ce的量的各值是在各个样品中玻璃基板2的对角的角部附近和中央部的3个点处的测定值的平均值。需要说明的是，到图5为止示出的表和图的值也同样是玻璃基板2的对角的角部附近和中央部的3个点处的测定值的平均值。
对于摩擦不均评价而言，在Ce的量为0.02原子％的情况下，“未观察到不均(评价◎)”，在Ce的量为0.07原子％的情况下，是“稍微观察到不均(评价○)”，在Ce的量为0.11原子％的情况下，是“观察到不均(评价×)”。
基于表的结果，推导出如下结论：如果在玻璃基板2的第一主面11、21中，Ce的量为0.1原子％以下，则能够抑制摩擦不均。另外，Ce的量优选为0.08原子％以下，更优选为0.06原子％以下，进一步优选为0.04原子％以下，进一步优选为0.02原子％以下。而且，如果Ce的量为0.06原子％以下，则不仅能够抑制摩擦不均，还能够抑制亮点不良。
虽然将Ce的量设定为0.1原子％以下，但是下限并非为0，有时在玻璃基板2的第一主面11、21中残留有微量的Ce。这表示在研磨工序(后述S1)、清洗工序(后述S2或S3)中玻璃基板2进行了使用氧化铈的处理。
＜C/Si值＞
图3(b)是求出C/Si的值与ET-AT不良发生率的相关性的图。由该图可以知晓，在第一主面11、21中，C/Si的值为1.0以下时，能够减少由有机物残渣引起的不良。
＜TXRF(Total reflection X-Ray Fluorescence Spectrometer；全反射X射线荧光光谱仪)＞
利用TXRF对所得到的实施例和比较例的玻璃基板的表面组成进行分析，并求出(Ce+La)/Si的值。该式的分母和分子的单位各自为质量％。
TXRF使用NANOHUNTER(理学电机工业公司制造，台式)。分析条件如下所述。
X射线管：靶Cu-Kα，管电压/管电流：50kV/0.8mA
激发X射线分光元件：人工累积膜(人工累積膜)
激发X射线照射角：0.1°，分析气氛：大气(He气流)
检测区域：10mmΦ
试样尺寸：30mm×50mm
＜(Ce+La)/Si的值＞
图4(a)的表示出了基于实施例和比较例，针对通过TXRF分析得到的(Ce+La)/Si的值0.03、0.04、0.11进行的摩擦不均评价。
对于摩擦不均评价而言，在(Ce+La)/Si的值为0.03的情况下，“未观察到不均(评价◎)”，在(Ce+La)/Si的值为0.04的情况下，“稍微观察到不均(评价○)”，在(Ce+La)/Si的值为0.11的情况下，“观察到不均(评价×)”。
图4(b)是表示(Ce+La)/Si值与亮点不良率的相关性的图。
由图4(a)的摩擦不均评价以及图4(b)的图可以知晓，在玻璃基板2的第一主面11、21中，(Ce+La)/Si的值为0.10以下时，能够抑制摩擦不均，并且能够抑制无机残渣和/或富二氧化硅脆弱层。
对于上述值而言，作为研磨剂的氧化铈(CeO2)有时含有LaOF，因此通过将La的值也考虑在内，能够更准确地理解含Ce的凝胶状二氧化硅层和/或研磨、清洗时的浆料残留物(Ce和/或LaOF)的程度。
另外，(Ce+La)/Si值优选为0.08以下，更优选为0.06以下，进一步优选为0.04以下，进一步优选为0.03以下。而且，由图4(b)可知，如果(Ce+La)/Si值为0.04以下，则不仅能够抑制摩擦不均，还能够显著抑制亮点不良。
＜纳米压痕仪(Nanoindentation Tester；纳米压痕硬度测试仪(超微小押込み硬さ試験機)＞
利用纳米压痕仪对所得到的实施例和比较例的玻璃基板的表面脆弱性进行评价，并求出压痕硬度HIT值(N/mm2)。在图5中，左边八个为实施例，右边一个为比较例。
在纳米压痕仪评价中使用Elionix公司制造的ESF-5000Plus。
试验条件如下所述。
气氛：真空(50Pa～300Pa)，压头：Berkovich压头
设定载荷：10μN，加荷/卸荷时间：10秒，载荷保持时间：1秒
测定点数：5个点×5个点，测定间隔：X10μm，Y10μm
试样固定方法：Aron Alpha胶粘
试样尺寸：10mm×10mm
图5是表示纳米压痕仪压痕硬度HIT值与O/Si的相关性的图。如果纳米压痕仪压痕硬度大，则成为不存在(或者少量存在)含Ce的凝胶状二氧化硅层、富二氧化硅脆弱层的证据。即，O/Si与纳米压痕仪压痕硬度存在相关性，因此成为间接表示不存在(或者少量存在)凝胶状二氧化硅层、富二氧化硅脆弱层的指标。
由图6可知，在纳米压痕仪压痕硬度小于4300N/mm2的比较例中，摩擦不均等不良率高，在纳米压痕仪压痕硬度为4300N/mm2以上时，能够降低不良率。
此外，如果纳米压痕仪压痕硬度为4700N/mm2以上，则还能够降低亮点不良率。为了改善亮点不良率，特别优选纳米压痕仪压痕硬度为5500N/mm2以上。
由图5和图6可以知晓，如果在玻璃基板2的第一主面11、21中，纳米压痕仪压痕硬度为4300N/mm2以上，则抑制了无机残渣(包括凝胶状二氧化硅层)和/或富二氧化硅脆弱层。另外，纳米压痕仪压痕硬度优选为4500N/mm2以上，更优选为4700N/mm2以上，进一步优选为5000N/mm2以上，进一步优选为5200N/mm2以上，进一步优选为5500N/mm2以上。通过抑制凝胶状二氧化硅层和/或富二氧化硅脆弱层的形成，能够减少摩擦不均和亮点不良。
＜O/Si值＞
另外，由图5和图6可以知晓，在第一主面11、21中，O/Si的值为2.5以下时，能够抑制无机残渣(包括凝胶状二氧化硅层)和/或富二氧化硅脆弱层的形成，并且能够减少摩擦不均和亮点不良。
此外，如果O/Si的值小于2.47，则还能够降低亮点不良率。为了改善亮点不良率，特别优选O/Si的值为2.25以下。
O/Si的值只要为2.5以下即可，优选小于2.47，更优选为2.4以下，进一步优选为2.3以下，进一步优选为2.25以下。
需要说明的是，本发明并不限于上述实施方式，可以适当进行变形、改良等。此外，上述实施方式中的各构成要素的材质、形状、尺寸、数值、形态、数量、配置位置等只要能够实现本发明就可以是任意的，并不限定于此。
产业实用性
本发明的显示器用玻璃基板适合用于要求抑制摩擦不均和亮点不良的液晶装置等领域中。
详细地并参照特定的实施方式对本发明进行了说明，但是可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种变更、修改，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。
本申请基于2017年3月1日提出申请的日本专利申请2017-038388，其内容作为参考并入本申请中。

Claims (7)

1.一种显示器用玻璃基板，其为包含硅酸盐玻璃的显示器用玻璃基板，其中，
所述显示器用玻璃基板具有第一主面和与所述第一主面相反的第二主面，
所述第一主面中，Ce的量为0.1原子％以下。
2.根据权利要求1所述的显示器用玻璃基板，其中，
所述第一主面中，(Ce+La)/Si的值为0.10以下。
3.根据权利要求1或2所述的显示器用玻璃基板，其中，
所述第一主面中，O/Si的值为2.5以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的显示器用玻璃基板，其中，
所述第一主面中，纳米压痕仪压痕硬度为4300N/mm2以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的显示器用玻璃基板，其中，
所述第一主面中，C/Si的值为1.0以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的显示器用玻璃基板，其中，
所述第一主面为器件形成面。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的显示器用玻璃基板，其中，
所述显示器用玻璃基板的所述第一主面中具有Ce。
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