JP2004348046A

JP2004348046A - ガラス基板

Info

Publication number: JP2004348046A
Application number: JP2003147664A
Authority: JP
Inventors: Shunji Wada; 俊司和田; Toshiyuki Sato; 俊行佐藤; Mitsuru Oizumi; 充大泉
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】ヤケが生じにくく、液晶表示パネルに好的なガラス基板を提供する。
【解決手段】液晶表示パネル１００は、フロート法ソーダガラスから成る前面板ガラス１１１と、前面板ガラス１１１との間に液晶部１０４を封入すべく前面板ガラス１１１から例えば０．１〜０．２ｍｍの間隔を隔てて配設された背面板ガラス１１２と、前面板ガラス１１１の内面上にパターン形成された表示電極１１３とを備える。前面板ガラス１１１は、そのボトム面の表面からの深さが深くなるほど酸化錫の濃度が小さくなり、且つボトム面からの深さが３μｍより浅い範囲における酸化錫の濃度が１質量％以上である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基板に関し、特に、液晶表示パネルに用いられるガラス基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示パネルに用いられるガラス基板としてフロート法で製造されたソーダライムガラスが多く用いられている。
【０００３】
液晶表示パネルは、２枚のガラス基板と、その間に封入される液晶とから構成される。この液晶表示パネルに用いられる２枚のガラス基板の間隔（以下「セルギャップ」という。）は２〜６μｍ程度であるため、ガラス基板表面に「うねり」などの表面凹凸があるとセルギャップがばらつき、液晶表示面に濃淡のムラが生じる。
【０００４】
この液晶表示面に生じる濃淡のムラを防ぐため、液晶表示パネルに用いられるガラス基板は、その内面のうねり量が０．２μｍ以下である必要がある。また、通常、このような表面平坦性を満たすガラス基板を得るためには、機械的な研磨処理がガラス基板表面には施される（たとえば、特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−７２９２２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のソーダライムガラスから成るガラス基板を空気中に放置しておくと、いわゆるヤケが発生するという問題がある。
【０００７】
ヤケとは、ガラス基板の組成中に含まれるイオン（例えば、ナトリウムイオンやカルシウムイオン）がガラス表面において空気中の水蒸気及び炭酸ガスと反応して形成された炭酸ナトリウムや炭酸カルシウムなどの化合物がガラス表面に固着し、ガラスの外観が徐々に白く曇る現象をいう。
【０００８】
特に、ソーダライムガラスは、表面の組成より内部（バルク）の組成の方がヤケが発生し易いため、機械的な研磨の施された液晶表示パネル用のガラス基板は短期間の保管でもヤケが生じて、液晶表示面が曇るという問題がある。
【０００９】
また、板厚が薄いガラス基板である程、その表面に生じた静電気がもたらす基板の厚み方向の電界強度が大きくなり、ガラス基板中のアルカリイオンがガラス基板の表面へ誘発されやすくなる結果、ヤケがさらに発生し易くなる。このため、表示される画像がぼやける、暗い等、不鮮明となることを抑制でき、画像を鮮明とすることができる液晶表示素子用のガラス基板として近年注目されている（板厚が０．４５ｍｍに満たないような）超薄板ガラス基板においてはヤケの発生による液晶表示面の曇りはさらに生じやすくなっている問題がある。
【００１０】
さらに、ＩＴＯがパターンニングされた部分にヤケが発生すると、ＩＴＯ膜特性に異常が発生したり、密着性が悪化して膜ハガレを生じる結果、断線や短絡という問題が生じるという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、ヤケが生じにくく、液晶表示パネルに好的なガラス基板を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のガラス基板は、フロート法ソーダガラスから成るガラス基板において、前記ガラス基板は、そのボトム面の表面からの深さが深くなるほど酸化錫の濃度が小さくなり、且つ前記ボトム面からの深さが３μｍより浅い範囲における酸化錫の濃度が１質量％以上であることを特徴とする。
【００１３】
請求項１記載のガラス基板によれば、フロート法ソーダガラスから成るガラス基板は、そのボトム面の表面からの深さが深くなるほど酸化錫の濃度が小さくなり、且つボトム面からの深さが３μｍより浅い範囲における酸化錫の濃度が１質量％以上であるので、ガラス基板にヤケを生じにくくすることができ、液晶表示パネルに好的なものとすることができる。
【００１４】
請求項２記載のガラス基板は、請求項１記載のガラス基板において、前記ボトム面の表面のうねりが０．１３μｍ未満となるようにボトム面に研磨処理を施したとき、前記ボトム面の表面の酸化錫の濃度が０．６質量％以上であることを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載のガラス基板によれば、ボトム面の表面のうねりが０．１３μｍ未満となるようにボトム面に研磨処理を施したとき、ボトム面のの表面の酸化錫の濃度が０．６質量％以上であるので、ガラス基板表面のうねりを原因としてセルギャップにばらつきがあったとしても液晶表示面に濃淡のムラが生じるのを防止し、且つヤケの発生により液晶表示面に曇りが生じるのを防止することができる。
【００１６】
請求項３記載のガラス基板は、請求項１又は２記載のガラス基板において、前記ガラス基板の板厚が０．４５ｍｍ未満であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載のガラス基板によれば、ガラス基板の板厚が０．４５ｍｍ未満であっても、ヤケの発生により液晶表示面に曇りが生じるのを防止することができ、液晶表示パネルに好的な超薄板ガラス基板を提供することができる。
【００１８】
請求項４記載のガラス基板は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガラス基板において、液晶表示パネルに用いられることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、フロート法ソーダガラスから成るガラス基板において、ガラス基板は、そのボトム面の表面からの深さが深くなるほど酸化錫の濃度が小さくなり、且つボトム面からの深さが３μｍより浅い範囲における酸化錫の濃度が１質量％以上であると、ガラス基板にヤケを生じにくくすることができ、液晶表示パネルに好的なものとすることができることを見い出した。また、表面のうねりが０．１３μｍ未満となるようにボトム面に研磨処理を施したとき、そ表面の酸化錫の濃度が０．６質量％以上であると、ガラス基板表面のうねりを原因としてセルギャップにばらつきがあったとしても液晶表示面に濃淡のムラが生じるのを防止し、且つヤケの発生により液晶表示面に曇りが生じるのを防止することができ、さらには、ガラス基板の板厚が０．４５ｍｍ未満であっても、ヤケの発生により液晶表示面に曇りが生じるのを防止することができ、液晶表示パネルに好的な超薄板ガラス基板を提供することができることを見い出した。
【００２０】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係るガラス基板を図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係るガラス基板を備える液晶表示パネルの要部の概略構造を示す断面図である。
【００２３】
図１において、液晶表示パネル１００は、本発明の実施の形態に係るガラス基板である前面板ガラス１１１と、前面板ガラス１１１に対して、例えば０．１〜０．２ｍｍの間隔（以下「セルギャップ」という。）を隔てて配設された背面板ガラス１１２と、前記前面板ガラス１１１と前記背面板ガラス１１２の間に封入された液晶部１０４と、前面板ガラス１１１の内面（以下「ボトム面」という。）上にパターン形成されたＩＴＯ導電膜から成る配線電極１１３とを備える。前面板ガラス１１１と背面板ガラス１１２とは、液晶部１０４を封入すべく、その外周縁においてエポキシ樹脂などの封止剤１０３（外周密閉部）により封着されている。
【００２４】
前面板ガラス１１１は、フロート法によるソーダライムガラスからなるガラス基板であり、そのボトム面のうねりによるセルギャップのばらつきから生じる液晶表示面の濃淡のムラをなくすべく機械研磨が施されている。また、表示される画像がぼやける、暗い等、不鮮明となることを抑制でき、画像を鮮明とすべく、前面板ガラス１１１の板厚が薄く形成されている。
【００２５】
具体的には、前面板ガラス１１１は、表面のうねりが０．１３μｍ未満となるようにボトム面に研磨処理が施され、また、その板厚は０．４５ｍｍ未満である。
【００２６】
一般に、フロート法によるソーダライムガラスは、ガラス基板の組成中に含まれるイオン（例えば、ナトリウムイオンやカルシウムイオン）がガラス表面において空気中の水蒸気及び炭酸ガスと反応して形成された炭酸ナトリウムや炭酸カルシウムなどの化合物がガラス表面に固着し、ガラスの外観が徐々に白く曇る現象（以下「ヤケ」という。）が発生し易い。
【００２７】
さらに、ソーダライムガラスは、その表面の組成より内部（バルク）の組成の方が反応性が高く、ヤケが発生し易い。また、板厚が薄いガラス基板である程、その表面に生じた静電気がもたらす基板の厚み方向の電界強度が大きくなり、ガラス基板中のアルカリイオンがガラス基板の表面へ誘発されやすくなる結果、ヤケがさらに発生し易くなる。
【００２８】
ヤケの生じる反応は酸化反応であるため、還元剤である酸化錫の濃度がこの反応が起こる前面板ガラス１１１のボトム面に一定量以上あるようにすると、ガラス基板にヤケを生じにくくすることができる。また、錫の存在が、前面板ガラス１１１中のアルカリ金属やアルカリ土類金属イオンが拡散する道筋を塞ぎ、前面板ガラス１１１のボトム面の表面への拡散を抑制することができる。
【００２９】
図２に示すように、機械研磨により前面板ガラス１１１が作成されるガラス基板１１０は、ボトム面の表面からの深さが深くなるほど酸化錫の濃度が小さくなるが、ボトム面の表面からの深さが３μｍより浅い範囲における酸化錫の濃度が１質量％以上であるとき、ガラス基板１００にヤケを生じにくくすることができる。
【００３０】
また、ガラス基板１１０のボトム面の表面のうねりが０．１３μｍ未満となるようにボトム面に研磨処理を施し前面板ガラス１１１を形成したとき、ボトム面の表面の酸化錫の濃度が０．６質量％以上であるとき、ガラス基板１１０の表面のうねりを原因とするセルギャップのばらつきがあったとしても、液晶表示面に濃淡のムラが生じるのを防止し、且つヤケの発生により液晶表示面に曇りが生じるのを防止することができる。
【００３１】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００３２】
１．未研磨サンプルによる測定
未研磨サンプルとして、板厚０．４０ｍｍの日本板硝子社製ＵＦＦ（登録商標）基板を実施例１として、板厚０．４０ｍｍの日本板硝子社製以外の市販のフロート板ガラスを比較例１として準備し、これらに対して酸化錫濃度測定と使用可能保管時間測定を行った。
【００３３】
酸化錫濃度測定は、まず、サンプルを切断し、その切断面に導電処理として炭素蒸着を行い、その後、炭素蒸着が行われた切断面においてサンプルのボトム面から深さ方向に１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２μｍの位置で、日本電子社製の波長分散型（ＷＤＸ）検出器を用いて行った。
【００３４】
波長分散型（ＷＤＸ）検出器は、加速電圧を１５ＫＶ、試料電流を２．５×１０^−７Ａ、ビーム径を１μｍ、スキャン速度を８．４μΩ／分として設定した。
測定結果を図２に示す。図２において、■印は実施例１を示し、□印は比較例１を示す。
【００３５】
図２から、実施例１及び比較例１は共に、ボトム面からの位置が浅い程酸化錫の濃度が高く、深くなる程低、ボトム面から３μｍの位置までの酸化錫の濃度は、実施例１については１．０質量％以上であり、比較例１については１．０質量％未満となること、さらに、実施例１は比較例１に比べ、ボトム面の表面近傍の酸化錫の濃度が高いことがわかった。
【００３６】
使用可能保管時間測定は、未研磨サンプルのボトム面に形成された配線電極としてのＩＴＯ導電膜に対して外部から信号を送信しつつ、この信号をＩＴＯ導電膜から外部に送信し、このＩＴＯ導電膜から外部への信号送信開始の時刻から、ＩＴＯ導電膜が断線してこの送信が途絶えるまでの時間（以下「使用可能保管時間」という。）を測定する。この測定は、温度３０度、湿度８０％で行った。尚、この断線や短絡は、ＩＴＯがパターンニングされた部分にヤケが発生し、ＩＴＯ膜特性に異常が発生したり、密着性が悪化して膜ハガレを生じる結果生じる。
【００３７】
この測定の結果、使用可能保管時間は、実施例１は３２０日であり、比較例１は７０日であった。
【００３８】
このことから、実施例１は比較例１に比べてかなり長く液晶表示用の基板として使用することができることがわかった。
【００３９】
２．研磨サンプルによる測定
研磨サンプルとして、ボトム面のうねりを原因とするセルギャップのばらつきから液晶表示面に濃淡のムラが生じるのを防止すべく、ボトム面のうねりを０．１３μｍ以下となるようにボトム面に後述する機械研磨を施した実施例２及び比較例２を準備し、上記と同様に酸化錫濃度測定と使用可能保管時間時間測定を行った。
【００４０】
実施例２及び比較例２のボトム面の研磨は、具体的には、実施例２は、実施例１のボトム面を６μｍ程度研磨し、比較例２は、比較例１のボトム面を６μｍ研磨した。この機械研磨方法は、両面ラッピングマシンにより、自公転する樹脂製キャリアのホール内に収容されたガラス基板の面を鋳鉄製の一対の定盤で粒度♯１０００のアルミナ砥粒研磨剤を用いて表面粗さ（Ｒｍａｘ）２μｍ程度にラッピングするものである。
【００４１】
各サンプルの研磨面のうねり量は、Ｗ_ＣＡ（ろ波中心線うねり）測定（ＪＩＳＢ０６１０）により測定した。
【００４２】
一般に、ガラス基板の表面は、微視的に見ると凹凸状態であり、波長が数ｍｍ程度の短い「粗さ」成分と、波長が数〜数十ｍｍの「うねり」成分と、さらに波長が数十〜数百ｍｍの「反り」成分とに分けて考えることができる。これらの成分のうち、セルギャップのばらつきに対して「うねり」成分が最も影響を与える。
【００４３】
Ｗ_ＣＡ（ろ波中心線うねり）値は、表面を十分に洗浄して乾燥させたサンプルを東京精密社製の触針式表面粗さ測定器（商品名：サーフコム５７９Ａ）の測定台に載せ、測定台を速度を３．０ｍｍ／秒で移動させながら、低域フィルタのカットオフ値を０．８ｍｍ、高域フィルタのカットオフ値を２５ｍｍとする測定器内蔵の位相補償２ＲＣ帯域フィルタを用いてろ波中心線うねり曲線を求め、ろ波中心線うねり曲線と測定長さから、測定器内蔵の算出装置によって算出される。
【００４４】
このＷ_ＣＡ（ろ波中心線うねり）測定の結果、実施例２のＷ_ＣＡは０．１０μｍ、比較例２のＷ_ＣＡは０．１１μｍであった。
【００４５】
測定結果を図３に示す。図３において、■印は実施例１を示し、□印は比較例１を示す。
【００４６】
図３から、実施例２、比較例２共に、ボトム面からの位置が浅い程酸化錫の濃度が高く、深くなる程低くなること、また、ボトム面から１μｍの位置までの酸化錫の濃度は、実施例２については０．６質量％以上であり、比較例２については０．５質量％未満となること、さらに、実施例２は比較例２に比べ、ボトム面の表面近傍の酸化錫の濃度が高いことがわかった。
【００４７】
使用可能保管時間測定の結果、使用可能保管時間は、実施例２については９０日であり、比較例２については５０日であることがわかった。
【００４８】
以上の結果より、実施例２は比較例２に比べてかなり長く液晶表示用の基板として使用することができることがわかった。
【００４９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、請求項１記載のガラス基板によれば、フロート法ソーダガラスから成るガラス基板は、そのボトム面の表面からの深さが深くなるほど酸化錫の濃度が小さくなり、且つボトム面からの深さが３μｍより浅い範囲における酸化錫の濃度が１質量％以上であるので、ガラス基板にヤケを生じにくくすることができ、液晶表示パネルに好的なものとすることができる。
【００５０】
請求項２記載のガラス基板によれば、ボトム面の表面のうねりが０．１３μｍ未満となるようにボトム面に研磨処理を施したとき、ボトム面のの表面の酸化錫の濃度が０．６質量％以上であるので、ガラス基板表面のうねりを原因としてセルギャップにばらつきがあったとしても液晶表示面に濃淡のムラが生じるのを防止し、且つヤケの発生により液晶表示面に曇りが生じるのを防止することができる。
【００５１】
請求項３記載のガラス基板によれば、ガラス基板の板厚が０．４５ｍｍ未満であっても、ヤケの発生により液晶表示面に曇りが生じるのを防止することができ、液晶表示パネルに好的な超薄板ガラス基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るガラス基板を備える液晶表示パネルの要部の概略構造を示す断面図である。
【図２】非研磨サンプルの酸化錫の濃度測定結果を示すグラフである。
【図３】研磨サンプルの酸化錫の濃度測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１００液晶表示パネル
１０３封止剤
１０４液晶部
１１０ガラス基板
１１１前面板ガラス
１１２背面板ガラス
１１３表示電極

Claims

フロート法ソーダガラスから成るガラス基板において、
前記ガラス基板は、そのボトム面の表面からの深さが深くなるほど酸化錫の濃度が小さくなり、且つ前記ボトム面からの深さが３μｍより浅い範囲における酸化錫の濃度が１質量％以上であることを特徴とするガラス基板。
前記ボトム面の表面のうねりが０．１３μｍ未満となるように前記ボトム面に研磨処理を施したとき、前記ボトム面の表面の酸化錫の濃度が０．６質量％以上であることを特徴とする請求項１記載のガラス基板。
前記ガラス基板の板厚が０．４５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１又は２記載のガラス基板。
液晶表示パネルに用いられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガラス基板。