JP2001192238A - ディスプレイ用ガラス基板 - Google Patents

ディスプレイ用ガラス基板

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JP2001192238A
JP2001192238A JP2000001001A JP2000001001A JP2001192238A JP 2001192238 A JP2001192238 A JP 2001192238A JP 2000001001 A JP2000001001 A JP 2000001001A JP 2000001001 A JP2000001001 A JP 2000001001A JP 2001192238 A JP2001192238 A JP 2001192238A
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glass substrate
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Takuji Aida
拓司 合田
Masahiro Hirata
昌宏 平田
Masato Hyodo
正人 兵藤
Koichiro Kiyohara
康一郎 清原
Kiyotaka Ichiki
聖敬 市来
Toshiaki Mizuno
俊明 水野
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パターニングされた電極膜の付着力が強く、
電極膜の剥離の問題のないディスプレイ用ガラス基板を
提供する。 【解決手段】 表面が平滑な基板ガラス1上に、凹凸を
付与するための結晶性を有する金属酸化物の下地膜2
と、該下地膜2の凹凸を反映する膜厚の非晶質の絶縁性
連続膜3と、パターニングされた電極膜4とがこの順序
で成膜されたディスプレイ用ガラス基板。パターニング
された電極膜4は、その付着力がJIS R3255−
1997「ガラスを基板とした薄膜の付着性試験」で規
定される15mN以上である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はディスプレイ用ガラ
ス基板に関し、詳しくは、表面が平滑な基板ガラスと非
晶質の絶縁性連続膜との間に凹凸を付与するための結晶
性を有する金属酸化物の下地膜を設けることにより、こ
れらの上層に形成した電極膜の剥離を防止したディスプ
レイ用ガラス基板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プラズマディスプレイ(PDP)やフィ
ールドエミッションディスプレイ(FBD)、液晶ディ
スプレイ(LCD)、エレクトロルミネッセンスディス
プレイ(ELD)等の平面型ディスプレイでは、通常2
枚の基板ガラス上に電極等の部材を形成した後、貼り合
わせて使用されるが、前面ガラスにはITO、SiO
等の透明電極が使用されている。また、特に大型のディ
スプレイでは電極の配線抵抗を下げるために、Ag、C
r/Cu/Cr等の金属が補助電極として使用されてい
る。また、背面ガラスにはAg、Cr/Cu/Cr等の
金属が単独で電極として使用されている。
【0003】電極としてAg電極を形成する場合、一般
に、Ag粒子を分散させた、有機バインダー、ガラスフ
リット、及び溶剤等を含んだ塗布液(Agペースト)が
使用される。このAgペーストにおいて、ガラスフリッ
トは、該Agペーストを基板ガラスに塗布して焼成する
ことにより融着させた際、Ag電極膜の剥離を防止する
役割を持っている。また、Cr/Cu/Cr電極では、
下地Cr膜が密着層としての機能を果たしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ガラスフリ
ットを含むAgペーストを使用したAg電極やCr/C
u/Cr電極を用いたときでも、基板ガラスのわずかな
汚れやパターニング時のエッチング工程条件の変動等に
よって、電極の剥離が生じることがある。
【0005】本発明の目的は、パターニングされた電極
膜の付着力が強く、電極膜の剥離の問題のないディスプ
レイ用ガラス基板を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のディスプレイ用
ガラス基板は、表面が平滑な基板ガラス上に凹凸を付与
するための結晶性を有する金属酸化物の下地膜と、該下
地膜の凹凸を反映する膜厚の非晶質の絶縁性連続膜と、
パターニングされた電極膜とがこの順序で成膜されたデ
ィスプレイ用ガラス基板であって、前記パターニングさ
れた電極膜は、その付着力がJIS R3255−19
97「ガラスを基板とした薄膜の付着性試験」で規定さ
れる15mN以上であることを特徴とする。
【0007】一般に、基板ガラス上に膜を形成すると、
膜の面内方向に圧縮応力や引っ張り応力が生じる。これ
らの応力は、膜が平滑な面上に形成されたときには膜と
基板と界面に対して平行な方向を持っており、パターニ
ング時に膜に加わる応力が、膜の付着力より大きい場合
には膜剥離が発生する。
【0008】本発明では、下地膜により微細な凹凸を付
与した面上に膜を形成するため、膜応力の方向が微視的
には膜/基板界面と平行ではなくなるため、上記のよう
な剥離防止に効果があると考えられる。即ち、絶縁性連
続膜は非晶性であり単独で成膜しても表面に凹凸を形成
することはできないため、本発明では、絶縁性連続膜の
下地層として結晶性の下地膜を成膜して剥離防止のため
の凹凸を形成する。
【0009】なお、サンドブラスト法や化学エッチング
法などにより平滑な基板ガラスの表面を機械的に凹凸面
に加工することも考えられるが、基板ガラスが大面積で
あることを考慮すると、それらの方法は量産には不向き
であり、好ましくない。
【0010】本発明において、下地膜が、CVD法で成
膜されたSnO膜、In膜、TiO膜又はZ
nO膜であることが好ましく、その膜厚は15〜200
nmであることが好ましい。
【0011】また、絶縁性連続膜としては膜厚25〜1
00nmのSiO膜が好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明のデ
ィスプレイ用ガラス基板の実施の形態について説明す
る。
【0013】図1(a)は本発明の実施の形態に係るデ
ィスプレイ用ガラス基板の表面部分の断面図であり、図
1(b)は図1(a)のA部の拡大図である。
【0014】この実施の形態では、基板ガラス1上に下
地膜2が形成され、この下地膜2上に絶縁性連続膜3が
形成され、更に絶縁性連続膜3上にパターニングされた
電極膜4が形成されている。
【0015】基板ガラス1には任意のものを使用するこ
とができるが、本発明では絶縁性連続膜3よりなるアル
カリバリア連続膜を形成することから、アルカリ含有ガ
ラスであって良く、ソーダライムガラスや高歪み点ガラ
スを使用できる。特に、ソーダライムガラスのように、
生産性が高いフロート法で製造可能なガラスが好まし
い。
【0016】結晶性を有する金属酸化物の下地膜2とし
ては、SnO膜、In膜、TiO膜又はZn
O膜が好適である。この下地膜2の膜厚は電極膜4に十
分な付着力を与え得る表面粗さを実現する膜厚であれば
任意であるが、15nm未満では凹凸が不十分で付着力
の向上効果が乏しく、200nm程度を超えると表面の
凹凸が粗大化し、付着力は緩やかに低下する傾向にあ
る。特に、この凹凸のサイズが極端に大きくなると、剥
離防止効果がかえって小さくなるばかりでなく、透過光
が散乱され解像度が落ちて表示が見にくくなることか
ら、ディスプレイ用基板として好ましくない。経済性、
製品品質と付着力のバランスから、この下地膜2の膜厚
は、一般的には15〜200nm、特に15〜50nm
とするのが微細な凹凸面を形成して十分な剥離防止効果
を得る上で好ましい。
【0017】この下地膜2は熱CVD法で成膜すること
が望ましい。即ち、熱CVD法では結晶性の良い膜が形
成され易く、表面に適度な凹凸が付与されるため、十分
な付着力を得ることができる。
【0018】この下地膜2上に形成する絶縁性連続膜3
は、SiO膜であることが好ましく、その膜厚は、下
地膜2の凹凸を十分に反映することができるような薄さ
であり、かつ、パターニングされた電極膜4内でのリー
ク電流を防止するために、高絶縁性の連続膜を形成し得
ることが必要とされる。このような条件を満たすため
に、絶縁性連続膜3の膜厚は25〜100nmであるこ
とが望ましい。この膜厚が25nm未満では絶縁性が不
足し、100nmを超えると膜厚が厚過ぎて下地膜2の
凹凸を十分に反映し得なくなる。
【0019】この絶縁性連続膜3上に形成する電極膜4
としては、ITO、SnO等の透明電極膜や、Agや
Cu等の電気伝導度の高い金属電極膜が用いられ、その
厚さは通常の場合、0.1〜15μm程度である。この
ような電極膜4のパターニングは常法に従って行われ
る。
【0020】本発明において各膜を作製する方法は、真
空蒸着法、スパッタリング法、ゾルゲル法、液相析出
法、焼き付き法、スプレー法、CVD法など任意である
が、高温のガラス上に原料を供給し、ガラスのもつ熱を
利用して成膜させる熱分解スプレー法又はCVD法が有
効である。
【0021】この場合、予め成形された基板ガラスを加
熱して高温にしてもよいが、フロートガラス製造時のフ
ロートバスやフロートバスから出てきた高温ガラス表面
に原料を供給して成膜させる、所謂オンライン成膜法を
利用すると、加熱装置を別に設ける必要が無く、また大
面積への成膜が可能となるため、より好ましい。
【0022】以下に、図2を参照して、オンライン成膜
法を説明する。図2は、本発明のディスプレイ用ガラス
基板をオンラインCVD法で成膜する際に好適な成膜装
置の一例を示し、溶融窯11から供給されるガラス10
は、フロートガラス作製のためのフロートバス12内に
導入される。フロートバス12内には複数(ここでは2
台)の熱分解CVD成膜装置16(16a,16b)が
組み込まれており、フロートバス12内で成膜処理され
たガラスはローラ17より徐冷炉13へ導かれる。
【0023】この装置では、ガラス10がフロートバス
12内で所定の厚さに成形された後、即ちガラス温度が
600〜750℃の範囲で、熱分解CVD法により成膜
を行う。凹凸を付与するための下地膜、例えばSnO
膜は、成膜装置16aにて、窒素で希釈されたジメチル
錫ジクロライド、酸素、及び水をガラス10表面に供給
して形成される。絶縁性連続膜、例えばSiO膜は、
成膜装置16bにて、窒素で希釈されたモノシラン、エ
チレン及び酸素をガラス10表面に供給して形成され
る。
【0024】成膜後、ガラスは徐冷炉13で徐冷され、
洗浄・切断工程を経て所定の大きさのガラス基板とさ
れ、更に電極膜の形成及びパターニングが行われる。
【0025】なお、各膜の成膜には、前記熱分解法と他
の製法を組み合わせて作製する方法、例えばSnO
熱分解法にて作製し、SiO膜をスパッタリング法や
ゾルゲル法で作製するような方法でもよい。
【0026】熱分解法によって下地膜2のSnO膜を
形成する場合に使用する原料としては、例えば四塩化錫
などの無機化合物、モノメチル錫トリクロライド、モノ
ブチル錫トリクロライド、ジメチル錫ジクロライド、ジ
ブチル錫ジクロライド、テトラメチル錫、テトラブチル
錫、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジアセテー
トなどがあり、SnOを得るための酸素源としては、
乾燥空気、酸素、水蒸気、オゾンなどが挙げられる。
【0027】また、下地膜2のIn膜を形成する
ための原料としては、三酸化インジウムなどがあり、ま
たZnO膜を形成するための原料としては、ジメチル亜
鉛などがある。更にTiO膜を形成するための原料と
しては、四塩化チタン、チタンイソプロポキシドなどが
ある。
【0028】一方、熱分解法により、絶縁性連続膜3の
SiO膜を形成する場合に使用するケイ素原料として
は、例えばモノシランガスやジシランガスなどのシラン
ガス、ジクロロシラン、四塩化ケイ素などの無機化合
物、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、ジ
ブトキシジアセトキシシランなどの有機化合物が挙げら
れる。また酸素源としては、酸素、オゾン、アセトン、
二酸化炭素などがある。シランガスを使用する場合、エ
チレン、アセチレン、トルエン、エタン等を添加すると
SiO膜を安定して成膜できる。
【0029】電極膜4として透明導電膜例えばSnO
膜を形成する場合、SnOの導電性を高めるためにド
ーピング材を添加するが、ドーピング材としては、フッ
化水素、トリフルオロ酢酸、ブロモトリフルオロメタ
ン、クロルジフルオロメタンなどによるフッ素の添加、
あるいは五塩化アンチモン、三塩化アンチモンなどによ
るアンチモンの添加が行われる。
【0030】このように、基板ガラス上に凹凸を付与す
るための結晶性を有する金属酸化物の下地膜を介して、
この下地膜の凹凸を反映する膜厚の非晶質の絶縁性連続
膜を形成し、この絶縁性連続膜上に電極膜を形成した本
発明のディスプレイ用ガラス基板であれば、電極膜の付
着力として、JIS R3255−1997「ガラスを
基板とした薄膜の付着性試験」で規定される15mN以
上、好ましくは20mN以上を達成することができ、パ
ターニングによる電極膜の剥離は防止される。
【0031】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0032】実施例1〜7、比較例1,2 図2に示すオンライン成膜装置を用い、上記の方法で、
下地膜及び絶縁性連続膜の種類及び膜厚を表1に示すよ
うに変えて成膜を行い、絶縁性連続膜上に更にAgペー
ストを印刷し、550℃で1時間焼成して厚さ10μm
のAg電極を形成して数種類の試料を作製した。なお、
下地膜及び絶縁性連続膜の膜厚の変更は、供給する原料
の濃度を変更することで調整した。
【0033】得られた各試料について、電極膜の付着力
を調べ、結果を表1に示した。なお、電極膜の付着力
は、JIS R3255−1997「ガラスを基板とし
た薄膜の付着性試験方法」に基づく測定値であり、測定
装置としては、レスカ社製スクラッチ試験機(CSR−
02)にダイヤモンド製の直径5μmの測定端子を取り
付けたものを使用した。光学顕微鏡写真より、膜表面に
何らかの変化(剥離開始と推定される変化)が生じたと
きの測定端子にかかっている荷重が付着力である。
【0034】また、JIS C2141−1994に従
って、各試料の表面抵抗を測定し、結果を表1に示し
た。平面ディスプレイでは種々の電極が使用されるが、
ガラス基板の表面抵抗が低すぎると電極間にリーク電流
が流れて、消費電力の増大、表面品位の劣化、電極の破
壊などの不都合が起るため、表面抵抗を10Ω/□程
度以上にするのが一般的である。従って、表面抵抗が1
Ω/□よりも大きいものであれば、品質特性に優れ
ていると判断される。
【0035】更に、電極膜をフォトレジストを用いたエ
ッチングにより幅/間隙=110μm/230μmにパ
ターニングし、このパターニング後の電極膜の剥離の有
無を調べ、結果を表1に示した。
【0036】
【表1】
【0037】表1より、下地膜の凹凸を反映する膜厚の
非晶質の絶縁性連続膜を介して電極膜を形成することに
より、電極膜の付着力が強く、パターニングによる電極
膜の剥離の問題がなく、また品質特性にも優れたディス
プレイ用ガラス基板が得られることが明らかである。
【0038】なお、比較例1では、絶縁性連続膜のSi
膜の膜厚が厚過ぎるために下地膜の凹凸が反映され
ないことから、電極膜の付着力が弱く、電極膜の剥離が
起こる。逆に、比較例2では、絶縁性連続膜のSiO
膜の膜厚が薄過ぎて、絶縁性が不足するために、表面抵
抗が低く、品質特性に劣る。
【0039】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のディスプレ
イ用ガラス基板によれば、表面が平滑な基板ガラスと非
晶質の絶縁性連続膜との間に、凹凸を付与するための結
晶性を有する金属酸化物の下地膜を設けることにより、
これらの上層に位置する電極膜の剥離を有効に防止する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は、本発明の実施の形態に係るディ
スプレイ用ガラス基板の表面部分の断面図であり、図1
(b)は図1(a)のA部の拡大図である。
【図2】オンラインCVD法による成膜に好適な成膜装
置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】 1 基板ガラス 2 下地膜 3 絶縁性連続膜 4 電極膜 10 ガラス 11 溶融窯 12 フロートバス 13 徐冷炉 16 熱分解CVD成膜装置 17 ローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兵藤 正人 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 清原 康一郎 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 市来 聖敬 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 水野 俊明 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 Fターム(参考) 4G059 AA08 AC01 EA01 EA02 EA03 EA04 EB02 GA01 GA02 GA04 GA05 GA12 4K030 BA11 BA42 BA45 BA46 BA47 BB02 BB12 CA06 LA18 5C094 AA32 AA36 AA42 AA43 AA54 DA13 DB01 EB02 FA02 FB02 FB12 FB15 GB10 JA20

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面が平滑な基板ガラス上に、凹凸を付
    与するための結晶性を有する金属酸化物の下地膜と、該
    下地膜の凹凸を反映する膜厚の非晶質の絶縁性連続膜
    と、パターニングされた電極膜とがこの順序で成膜され
    たディスプレイ用ガラス基板であって、前記パターニン
    グされた電極膜は、その付着力がJISR3255−1
    997「ガラスを基板とした薄膜の付着性試験」で規定
    される15mN以上であることを特徴とするディスプレ
    イ用ガラス基板。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該下地膜が、CVD
    法で成膜されたSnO膜、In膜、TiO
    又はZnO膜であることを特徴とするディスプレイ用ガ
    ラス基板。
  3. 【請求項3】 請求項2において、該下地膜の膜厚が1
    5〜200nmであることを特徴とするディスプレイ用
    ガラス基板。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
    て、該絶縁性連続膜が、膜厚25〜100nmのSiO
    膜であることを特徴とするディスプレイ用ガラス基
    板。
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