JP2006243754A - フラットパネルディスプレイの製造方法、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の外面機械研磨装置及びフラットパネルディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＰＤの薄型化を可能にする実用的な技術を提供する。
【解決手段】一対のガラス基板１の一方に電極１１を形成してガラス基板１をシール材１２を介して貼り合わせ、内部を封止した後、ガラス基板１の外面を機械研磨して厚さを薄くする。ノズル４に対して相対的に機械的に移動させながら、フッ酸より成る溶出液Ｌをノズル４からガラス基板１の外面に向けて噴射し、自重による加速度より大きな加速度を付けて０．５ｋｇ／ｃｍ^２〜３．５ｋｇ／ｃｍ^２の範囲で圧力で外面に吹き付ける。外面は溶出液Ｌにより溶出され、溶出液の衝撃による物理的作用を利用して外面が研磨される。
【選択図】図１

Description

本願の発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（以下、ＦＰＤ）及びその製造に関する。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのＦＰＤは、コンピュータの表示デバイス用やＴＶ受像器用、携帯電話の表示部用など、各種電子機器に多用されている。最近では、自発光のためバックライトが不要で高速応答性に優れた有機ＥＬディスプレイの開発が進められており、将来が有望視されている。
このようなＦＰＤに求められている課題の一つに、薄型化がある。薄型化は、搭載される電子機器の薄型化や小型化、軽量化に伴って要求されている。例えば、ノートパソコンや携帯電話では、さらなる薄型化や軽量化が求められており、これに伴いＦＰＤも薄く軽量なものが求められている。

ＦＰＤの薄型化や軽量化にとって重要な要素は、ガラス基板である。液晶ディスプレイにしろ、プラズマディスプレイにしろ、有機ＥＬディスプレイにしろ、一対のガラス基板を貼り合わせ、その内側面に素子電極を配した構造を採る。ガラスは比重が重く、また機械的強度を確保する必要性からある程度の厚さが必要となる。従って、ガラス基板の存在がＦＰＤの薄型化や軽量化にとって障害となっている。

多くのＦＰＤの製造工程では、大きな一対のガラス基板から多数のＦＰＤを産出する工法が採られている。一対のガラス基板は、産出する各ＦＰＤ用に区分けがされており、各区域にそれぞれ素子電極が形成される。貼り合わせ等の工程が終了した後、一対のガラス基板は各区域に切断され、仕上げの工程に回される。

このように一対のガラス基板から多数のＦＰＤを産出する工法は、工程の集約化が行えるため製造コストが安くできるメリットがあるものの、ガラス基板が大きくなる傾向がある。例えば、液晶ディスプレイの製造プロセスでは、２２００ｍｍ×１８００ｍｍ程度の大きなガラス基板が使用される。このように大きなガラス基板を取り扱う場合、ガラス基板をあまり薄くすると、割れやすくなったり、自重で撓んだりすることがある。従って、ある程度の厚さが必要になる。

一方、各区域に切断された後のもの（半製品）や製品となったものの場合、ガラス基板がある程度薄くても、大きさが小さいため問題はない。このようなことから、特開平５−２４９４２２号公報の発明では、一対のガラス基板の貼り合わせを行った後、一方のガラス基板の外面をエッチングして薄くし、その後、各区域に切断する工法が採用されている。
特開平５−２４９４２２号公報

上記公報では、外面を薄くする際のエッチングについては、具体的内容は殆ど開示されていない。即ち、エッチングは浸漬法によるとの説明はあるものの、どのようなエッチング液を使用し、どの程度の時間浸漬するのか、具体的説明は一切無い。従って、上記公報の開示内容では、当業者の実施能力を持ってしても当該発明を実施することは困難であり、また実施できたとしても、ＦＰＤによって非常に重要な要素である平坦性の点で充分な品質が確保できないと判断される。
本願の発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、ＦＰＤの薄型化を可能にする実用的な技術を提供する技術的意義を有するものである。

上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、一方又は双方がガラス基板である一対の基板の少なくとも一方に電極を形成する電極形成工程と、電極形成工程の後に一対の基板をシール材を介して貼り合わせ内部を封止する封止工程と、封止工程の後に、ガラス基板である一方又は双方の基板の外面を機械的に研磨して厚さを薄くする外面機械研磨工程とを含むフラットパネルディスプレイの製造方法であって、
前記外面機械研磨工程は、前記ガラス基板の外面の材料を溶出させる溶出液を前記外面に向けて噴射することで自重による加速度より大きな加速度を付けて溶出液を前記外面に吹き付けて前記外面を衝撃し、前記一方又は双方の基板を、溶出液を噴射するノズルの複数の噴射孔に対して相対的に機械的に移動させながら、溶出液により前記外面を溶かし出し溶出液による衝撃の物理的作用を利用して研磨する工程であり、
前記外面機械研磨工程では、前記複数の噴射孔から噴射されて広がった溶出液のその広がりが前記ガラス基板の外面上で重ならないようにし、前記相対的な移動の結果、隣接するノズルから噴射された溶出液の広がりの端部において前記ガラス基板が重複して溶出液の供給を受けるようにすることで、前記ガラス基板の外面の各点に均一に溶出液を供給して研磨を行うという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記溶出液の広がりは、前記ガラス基板の外面と平行な面で見た際、第一の方向に長いものであり、前記相対的な移動は、前記ガラス基板の外面と平行な面上の方向であって第一の方向とは異なる第二の方向の移動であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記溶出液は、フッ酸であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１乃至３いずれかの構成において、前記貼り合わせられた一対のガラス基板の両方の外面を同時に機械的に研磨して全体の厚さを薄くするという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記溶出液の噴射は、噴射孔を有するノズルによって行われるものであり、研磨を始める際のノズルの噴射孔から前記基板の外面までの距離は、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下となっているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板の外面を機械的に研磨して厚さを薄くする外面機械研磨装置であって、
内部で外面機械研磨処理が行われる処理チャンバーと、
処理チャンバー内の所定位置に前記ガラス基板を垂直に保持する基板保持具と、
前記外面の材料を溶出させる溶出液を前記基板保持具に保持された前記ガラス基板の当該外面に向けて噴射する複数の噴射孔を有するノズルと、
ノズルに溶出液を供給する溶出液供給系と
を備えており、
前記溶出液供給系は、自重による加速度より大きな加速度を付けて溶出液を前記外面に吹き付けて前記外面を衝撃し、衝撃による物理的作用を利用して前記外面を研磨できる圧力で溶出液を前記ノズルに供給するものであり、
前記ノズルの各噴射孔の形状及び配置位置は、各噴射孔から噴射されて広がった溶出液の広がりが前記ガラス基板の外面上で重ならないようにしたものとなっており、
前記ノズル又は前記ガラス基板を相対的に移動させる移動機構が設けられており、この移動機構は、移動の結果、隣接するノズルから噴射された溶出液の広がりの端部において前記ガラス基板が重複して溶出液の供給を受けるようにすることで、前記ガラス基板の外面の各点に均一に溶出液が供給されるようにするものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項６の構成において、前記噴射孔は、噴射される溶出液の広がりが前記ガラス基板の外面と平行な面で見た際に第一の方向に長くなるよう第一の方向に長いものであり、
前記移動機構は、前記ガラス基板の外面と平行な面上の方向であって第一の方向とは異なる第二の方向に前記ノズル又は前記ガラス基板を移動させるものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項６又は７の構成において、前記溶出液は、フッ酸であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項６乃至８いずれかの構成において、貼り合わされた一対のガラス基板の両方の外面を同時に機械的に研磨できるよう、前記ノズルは、基板保持具に保持された一対のガラス基板の両側に設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１０記載の発明は、前記請求項６乃至９いずれかの構成において、研磨を始める際の前記ノズルの噴射孔から前記ガラス基板の外面までの距離は、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下となっているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１１記載の発明は、前記請求項１乃至５いずれかの構成において、前記溶出液により衝撃して研磨を行うことにより、前記ガラス基板の外面の最大粗さを０．１μｍ以下とするという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１２記載の発明は、前記請求項６乃至１０いずれかの構成において、前記ノズルの各噴射孔の形状及び配置位置は、前記溶出液により衝撃して研磨を行うことにより前記ガラス基板の外面の最大粗さを０．１μｍ以下とする形状及び配置位置であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１３記載の発明は、一方又は双方がガラス基板である一対の基板の少なくとも一方に電極を形成する電極形成工程と、電極形成工程の後に一対の基板をシール材を介して貼り合わせ内部を封止する封止工程と、封止工程の後に、ガラス基板である一方又は双方の基板の外面を機械的に研磨して厚さを薄くする外面機械研磨工程とを含むフラットパネルディスプレイの製造方法であって、
前記外面機械研磨工程は、前記ガラス基板の外面の材料を溶出させる溶出液を前記外面に向けて噴射することで自重による加速度より大きな加速度を付けて溶出液を前記外面に吹き付けて前記外面を衝撃し、前記一方又は双方の基板を、溶出液を噴射するノズルの複数の噴射孔に対して相対的に機械的に移動させながら、溶出液により前記外面を溶かし出し溶出液による衝撃の物理的作用を利用して研磨する工程であり、
前記外面機械研磨工程では、前記複数の噴射孔から噴射されて広がった溶出液のその広がりが前記ガラス基板の外面上で重なるようにして前記ガラス基板の外面を衝撃し、前記相対的な移動の結果、隣接するノズルから噴射された溶出液の広がりの端部において前記ガラス基板が重複して溶出液による衝撃を受けるようにすることで、前記ガラス基板の外面の各点を均一に溶出液により衝撃して研磨を行うという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１４記載の発明は、前記請求項１３の構成において、前記溶出液により衝撃して研磨を行うことにより、前記ガラス基板の外面の最大粗さを０．１μｍ以下とするという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１５記載の発明は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板の外面を機械的に研磨して厚さを薄くする外面機械研磨装置であって、
内部で外面機械研磨処理が行われる処理チャンバーと、
処理チャンバー内の所定位置に前記ガラス基板を垂直に保持する基板保持具と、
前記外面の材料を溶出させる溶出液を前記基板保持具に保持された前記ガラス基板の当該外面に向けて噴射する複数の噴射孔を有するノズルと、
ノズルに溶出液を供給する溶出液供給系と
を備えており、
前記溶出液供給系は、自重による加速度より大きな加速度を付けて溶出液を前記外面に吹き付けて前記外面を衝撃し、衝撃による物理的作用を利用して前記外面を研磨できる圧力で溶出液を前記ノズルに供給するものであり、
前記ノズルの各噴射孔の形状及び配置位置は、各噴射孔から噴射されて広がった溶出液の広がりが前記ガラス基板の外面上で重なるようにして前記ガラス基板の外面を衝撃するものとなっており、
前記ノズル又は前記ガラス基板を相対的に移動させる移動機構が設けられており、この移動機構は、移動の結果、隣接するノズルから噴射された溶出液の広がりの端部において前記ガラス基板が重複して溶出液による衝撃を受けるようにすることで、前記ガラス基板の外面の各点が均一に溶出液により衝撃されるものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１６記載の発明は、前記請求項１５の構成において、前記ノズルの各噴射孔の形状及び配置位置は、前記溶出液により衝撃して研磨を行うことにより前記ガラス基板の外面の最大粗さを０．１μｍ以下とする形状及び配置位置であるという構成を有する。

以下に説明する通り、本願の各請求項記載の発明によれば、新鮮な（外面の材料が溶け込んでいない）溶出液が次々に供給される他、外面の材料が溶け込んだ溶出液が衝撃により次々に流出していくので、効率良く且つ均一性良く研磨が行える。外面のガラスの組成や結晶状態に不均一な箇所があっても、物理的作用を併用しているため、充分均一に研磨が行える。
また、請求項４又は９記載の発明によれば、上記効果に加え、貼り合わせられた一対のガラス基板の両方の外面を同時に機械的に研磨して全体の厚さを薄くするので、貼り合わせパネルの薄型化により貢献できる他、プロセスの生産性も高い。
また、請求項５又は１０記載の発明によれば、上記効果に加え、研磨を始める際のノズルの噴射孔から基板の外面までの距離は、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下となっているので、衝撃の均一性（即ち、研磨の平坦性）を確保しつつ実用的なプロセスとすることが可能となる。

以下、本願発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）について説明する。
以下の説明では、ＦＰＤの一例として、液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤ）を採り上げる。
図１は、実施形態に係るＦＰＤの製造方法の概略を示した図である。図１に方法は、例えば携帯電話用のＬＣＤの製造方法である。図１に示す方法では、双方がガラス基板である一対の基板１の一方に電極１１を形成する電極形成工程と、電極形成工程の後に、一対の基板１をシール材１２を介して貼り合わせて内部に液晶１３を注入した上で封止する封止工程と、封止工程の後に、双方のガラス基板１の外面を機械的に研磨して厚さを薄くする外面機械研磨工程とを含んでいる。

図１に示す製造方法では、ほぼ同じ形状大きさの一対のガラス基板１から多数のＬＣＤが産出される。一対のガラス基板１は、産出する各ＬＣＤ用に区分けがされており、電極形成等の工程は、それぞれの区域について行われる。
電極形成工程は、ＩＴＯのような透明導電膜による透明電極の形成工程、プラズマＣＶＤ法により作成した低温ポリシリコン膜等による駆動電極やコモン電極の形成工程が含まれる。各工程には、露光、現像、エッチング等から成るフォトリソグラフィ工程が含まれる。

他方のガラス基板１については、カラーフィルタ形成工程が行われる。カラーフィルタ形成工程は、ガラス基板１上に着色層やブラックマトリックス、透明電極等を形成していく工程である。着色層は、カラー画像のための顔料を所定のパターンで形成する工程であり、フォトリソグラフィ法、印刷法又は電着法などにより行われる。ブラックマトリックスは、コントラスト向上や混色防止のために画素の境界部分に沿って形成される遮光膜であり、多くの場合スパッタリングにより形成される。透明電極は、多くの場合ＩＴＯ膜でありスパッタリングにより形成される。

シール工程では、一方のガラス基板１の表面にシール材１２が塗布される。シール材１２は、産出される各ＬＣＤの輪郭に沿って周状に塗布される。シール材１２で囲まれた内側に液晶１３を所定量滴下する。その後、必要に応じてスペーサを散布し、他方の基板１を位置合わせしながら被せて所定の位置関係で貼り合わせる。

次に、本実施形態の大きな特徴点を成す外面機械研磨工程が行われる。本実施形態の外面機械研磨工程は、ガラス基板１の外面の材料を溶出させる溶出液Ｌを外面に向けて噴射することで自重による加速度より大きな加速度を付けて溶出液Ｌを外面に吹き付けることで行われる。溶出液Ｌが吹き付けられる結果、吹き付けによる物理的作用を利用して外面が研磨される。尚、溶出液Ｌを単に散布しただけでは自重による加速度しか溶出液Ｌには付かないので、これとは異なる。
尚、本明細書では、一対の基板の互いに向かい合う面を「内面」とし、それとは反対側の面を「外面」としている。本実施形態の外面機械研磨工程は、貼り合わせた一対のガラス基板（以下、貼り合わせパネル１０）の両方の外面を機械研磨する工程となっている。「機械研磨」とは、吹き付け圧力という溶出液の物理的な作用を利用した研磨であるという意味と、研磨の際にガラス基板１が機械的に移動するという意味とを併せ持つ。「機械的に移動する」とは、「機械を利用して移動する」との意味である。尚、「削減」即ち「削って厚さを減らす」という用語と比較すると、研磨を行うと、必ず表面が削られて厚さが減るので、「研磨」は「削減」の下位概念であり、そのことは自明である。

図１に示すように、本実施形態では、貼り合わせパネル１０を垂直に立てて保持し、その両側に配したノズル４から溶出液Ｌを噴射させる。溶出液Ｌとしては、フッ酸のような強酸が使用される。フッ酸の場合、例えば水１００に対して１０〜５０％程度（体積百分率）に希釈して使用される。衝撃圧力は、貼り合わせパネル１０の外面上で０．５ｋｇ／ｃｍ^２〜３．５ｋｇ／ｃｍ^２である。
ノズル４から噴射された溶出液Ｌにより衝撃された外面は、溶出液Ｌに溶かし出され、かつ溶出液Ｌの衝撃により流出していく。これにより外面が機械研磨され、ガラス基板１の厚さ（ひいては貼り合わせパネル１０全体の厚さ）が薄くなる。

機械研磨の際、溶出液Ｌが触れないようにすべき箇所がある場合、マスキングテープを貼り付けしてして保護しておく。マスキングテープとしては、溶出液Ｌが強酸である場合、ポリプロピレン（ＰＰ）やテフロン（デュポン社の登録商標）等のフッ素樹脂系の耐酸性のシートで、裏面に粘着剤が数十μｍの厚さで塗布されたものが使用できる。例えば、日東電工株式会社製のＳＰＶ−３６２Ｍ等である。
上記のような外面機械研磨工程の後、外面を洗浄する工程が必要に応じて行われた後、分断工程が行われる。分断工程は、産出される各ＬＣＤの輪郭に沿って、貼り合わせパネル１０を切断していく工程である。

上述した本実施形態の製造方法によれば、ガラス基板１の外面の材料を溶出させる溶出液Ｌを外面に向けて噴射することで自重による加速度より大きな加速度を付けて溶出液Ｌを外面に吹き付けて外面を衝撃し、溶出液Ｌによる衝撃という物理的作用を利用して外面を機械研磨しているので、新鮮な溶出液Ｌが次々に供給される他、外面の材料が溶け込んだ溶出液Ｌが衝撃により次々に流出していくので、効率よく且つ均一性よく機械研磨が行える。外面のガラスの組成や結晶状態に不均一な箇所があっても、物理的作用を併用しているため、充分均一に機械研磨が行える。このため、機械研磨後の外面の平坦性を高くでき、産出されるの表示性能も高いものとなる。

次に、上記製造方法に好適に用いられる外面機械研磨装置について説明する。以下の説明は、実施形態に係る外面機械研磨装置の説明でもある。
図２は、実施形態の外面機械研磨装置の正面断面概略図、図３は図２に示す装置の側面断面概略図である。図２及び図３に示す外面機械研磨装置は、内部で外面機械研磨処理が行われる処理チャンバー２と、処理チャンバー２内の所定位置にガラス基板１を保持する基板保持具３と、基板保持具３に保持されたガラス基板１の外面に向けて溶出液Ｌを噴射する位置に設けられたノズル４と、ノズル４に溶出液Ｌを供給する溶出液供給系５とを備えている。本実施形態では、貼り合わせ後に外面エッチングを行うため、基板保持具３は、貼り合わせパネル１０を保持する部材となっている。

処理チャンバー２には、貼り合わせパネル１０を搬入する搬入口２１と、外面機械研磨処理後に貼り合わせパネル１０を搬出する搬出口２２とを備えている。搬入口２１及び搬出口２２は、封鎖ゲート２３で開閉されるようになっている。尚、開閉は、封鎖ゲート２３を搬送方向に垂直な水平方向（図２の紙面垂直方向）に移動させることで行わせる。

この装置は、溶出液が噴射されるガラス基板１を、ノズル４の噴射孔に対して相対的に機械的に移動させる移動機構を備えている。この移動機構に兼用されるものとして、搬入口２１及び搬出口２２を通して貼り合わせパネル１０を搬送する搬送機構３０が設けられている。基板保持具３は、搬送機構３０を構成する部材として設けられている。図４は、図２及び図３に示す装置における基板保持具３の斜視概略図である。
図４に示すように、基板保持具３は、貼り合わせパネル１０をほぼ垂直に立てて保持する部材である。基板保持具３は、は、水平な姿勢のベース板３１と、ベース板３１に立設された支柱３２と、支柱３２に取り付けられた緩衝具３３とから主に構成されている。

支柱３２は、細長い長方形のベース板３１の角の部分にそれぞれ設けられており、計４本設けられている。ベース板３１の長辺方向に沿って延びる梁部材３４が設けられており、各支柱３２の上端をつないで基板保持具３を補強している。各支柱３２は、立てられた貼り合わせパネル１０より少し高さが高い。ベース板３１の短辺における二本の支柱３２の間隔は、貼り合わせパネル１０の厚さより少し大きい。ベース板３１の長辺方向における二本の支柱３２の間隔は、貼り合わせパネル１０の長さより少し長い。貼り合わせパネル１０は、これらの支柱３２で出来た空間に挿入されるようにして保持される。

緩衝具３３は、貼り合わせパネル１０に直接接触する部材であり、貼り合わせパネル１０がぐらつかないようにするものである。緩衝具３３は、溶出液Ｌに対して腐食されない（耐薬品性のある）材料で形成されており、例えばテフロン（デュポン社の登録商標）のようなフッ素樹脂で形成されている。
図４に示すように、緩衝具３３は、ベース板３１の長辺方向の両端において各支柱３２の下端をつなぐよう設けられたものと、同じく長辺方向の両端において支柱３２の上端をつなぐよう設けられたものからなる。保持された貼り合わせパネル１０は、これらの緩衝具３３に各角部が接触する。貼り合わせパネル１０の下端角部に接触する下側の緩衝具３３は、短辺方向の断面形状が凹状で、長辺方向の断面形状がＬ字状である。貼り合わせパネル１０の上端角部に当接する緩衝具３３は、短辺方向の断面形状が横にした凹状である。図４に示すように、貼り合わせパネル１０を装着する場合、上から挿入し、各緩衝具３３の凹部に落とし込むようにする。

搬送機構３０としては、例えばラックアンドピニオン機構によるものとされる。ベース板３１をラックとし、これに噛み合うピニオン３０１で搬送機構３０は構成される。ピニオンは、搬送ラインに沿って所定間隔で多数設けられる。ピニオン３０１は、処理チャンバー２内外に配置される。尚、移動する基板保持具３を全体にガイドするガイド部材が適宜設けられる。

図３に示すように、ノズル４は、基板保持具３に保持された貼り合わせパネル１０の両側に位置するよう設けられており、貼り合わせパネル１０の両側の外面に向けて同時に溶出液Ｌを噴射させることができるようになっている。図５は、図３に示すノズル４の形状を示した斜視概略図である。
図５に示すように、ノズル４は、噴射孔４１を有する管状の部材である。図５に示すように、ノズル４は、垂直な方向に延びるよう配置されており、貼り合わせパネル１０の長さ方向（搬送方向）に均等間隔をおいて複数並んで設けられている。噴射孔４１は、ノズル４のうち貼り合わせパネル１０を臨む部分に設けられており、管の延びる方向（垂直方向）に均等間隔をおいて設けられている。尚、ノズル４の構成としては、図５に示すよりもさらに多くの（又は少ない）ものを並べる場合もあるし、水平方向又は斜め方向に沿って複数のノズルを並べる場合もある。また、ノズル４が管状である必要はなく、板状や他の形状であってもよい。

溶出液供給系５は、溶出液Ｌを溜めた液溜め５１と、液溜め５１と各ノズル４とをつなぐ配管５２と、配管５２上に設けられたバルブ５３や送液ポンプ５４などから構成されている。供給する溶出液Ｌから不純物やゴミ等を除去するフィルタや調圧用のバルブなどが、必要に応じて設けられる。
溶出液供給系５により各ノズル４に溶出液Ｌは、各噴射孔４１から、基板保持具３に保持された貼り合わせパネル１０の外面に向けて噴射される。噴射された溶出液Ｌは、外面を衝撃して溶出し、外面を研磨する。

尚、図２に示すように、処理チャンバー２の底部は漏斗状になっており、最下部には、排出孔２４が設けられている。排出孔２４には、使用済みの溶出液Ｌを排出する排出管２５が接続されている。上記のように貼り合わせパネル１０の材料が溶け込んだ溶出液Ｌは、処理チャンバー２の底部に落下し、排出孔２４及び排出管２５を通って排出されるようになっている。

また、処理チャンバー２の内壁面や、処理チャンバー２内の各部材の表面は、溶出液Ｌに対して耐薬品性の構成となっている。例えば溶出液Ｌがフッ酸である場合、内壁面や各部材の表面はテフロン（デュポン社の登録商標）のようなフッ素樹脂をコーティングして覆った構成とされる。尚、搬入口２１や搬出口２２を開閉する封鎖ゲート２３は、溶出液Ｌが漏出しないよう液密に封鎖を行うようになっている。

本実施形態の装置は、機械研磨後の外面の平坦性をさらに高めるため、ノズル４の構成に特別の工夫を凝らしている。以下、この点について、図５及び図６を使用して説明する。図６は、各噴射孔４１から貼り合わせパネル１０の外面に対して溶出液Ｌが均一に噴射される点を示した概略図である。
図５に示すように、各噴射孔４１は、貼り合わせパネル１０の外面に平行な面で見た際、ノズル４の管の延びる方向（垂直方向）に対して斜めの４５度の方向（以下、第一の方向）に細長い。従って、各噴射孔４１から噴射される溶出液Ｌは、図５に示すように、この第一の方向に長い錐状（ないしはラッパ状）に広がるようになっている。尚、搬送機構３０による貼り合わせパネル１０の移動は、図５中に矢印で示すように、貼り合わせパネル１０の外面に平行な面上の方向（以下、第二の方向）である。

図６の中ほどに、一つのノズル４の各噴射孔４１から噴射される溶出液Ｌを示す。図６の右側には、貼り合わせパネル１０の高さ方向で見た各噴射孔４１からの溶出液Ｌの噴射量の分布を示す。搬送機構３０による第二の方向への移動により両側のノズル４の間を貼り合わせパネル１０が通過する際、貼り合わせパネル１０の外面の各点は、いずれかの噴射孔４１から噴射された溶出液Ｌの供給を受けて衝撃される。この際、上下に隣り合う二つの噴射孔４１の丁度中間の位置を臨むようにして通過する外面上の点Ｐは、その隣り合う二つの噴射孔４１から溶出液Ｌの供給を受けて衝撃されることになる。この場合、この点Ｐは、錐状の溶出液Ｌの広がりの端部に位置するので、図６の右側に示すように、一つの噴射孔４１から受け取る溶出液Ｌの量は、他の点の１／２程度であり、上下両隣の噴射孔４１で一つの噴射孔４１分の溶出液Ｌの供給による衝撃を受ける。従って、貼り合わせパネル１０の高さ方向において、外面の各点での溶出液Ｌの供給による衝撃量は均一である。尚、図５に示すような断面形状に溶出液Ｌが広がる場合だけではなく、楕円状、円状、方形状（正方形、長方形）、菱形状、平行四辺形状等の断面形状で溶出液Ｌが広がる場合もあり得る。

次に、上記装置の動作について説明する。
上述したようなシール工程が行われて出来上がった貼り合わせパネル１０は、処理チャンバー２外にて基板保持具３に搭載される。搭載動作は、ロボットにより行われる場合もあるし、作業員の手により行われる場合もある。基板保持具３への搭載に先立ち、マスキングテープによるマスキングが行われる場合もある。

搬送機構３０が動作し、搬入口２１の封鎖ゲート２３が開けられて、基板保持具３が搬入口２１を通って処理チャンバー２内に移動する。基板保持具３は、両側のノズル４の間の所定の位置に貼り合わせパネル１０が位置した時点で停止する。搬入口２１の封鎖ゲート２３は閉じられる。この状態で、溶出液供給系５のバルブ５３が開けられ、送液ポンプ５４が所定の圧力で溶出液Ｌを各ノズル４に送る。この結果、各ノズル４の各噴射孔４１から送出液が噴射され、所定の圧力で貼り合わせパネル１０の外面を衝撃する。これにより、貼り合わせパネル１０の外面が削減される。外面の材料が溶け込んだ溶出液Ｌは、落下して排出孔２４から排出される。

溶出液Ｌの噴射を所定時間行った後、送液ポンプ５４を止め、バルブ５３を閉める。そして、搬送機構３０が動作し、基板保持具３を移動させ、搬出口２２の封鎖ゲート２３を開けて貼り合わせパネル１０を処理チャンバー２外に搬出する。搬出された貼り合わせパネル１０は、純水等の洗浄液による洗浄やマスキングテープの除去などの作業が行われる。その後、次の分断工程などに回される。

上記装置の動作において、溶出液Ｌの噴射中に必要に応じて貼り合わせパネル１０を変位させることがある。貼り合わせパネル１０の外面上の各点のうち、各ノズル４の各噴射孔４１に対して最短距離にある点において衝撃圧力が高くなり過ぎる場合、溶出液Ｌの噴射中に貼り合わせパネル１０を前後に移動させることで、時間平均した各点での衝撃圧力を均一にできる。これにより、機械研磨後の外面の平坦性をさらに高めることができる。貼り合わせパネル１０の移動は、上下方向に行うこともある。
装置は、全体を制御する不図示の制御部を備える。制御部は、各部をシーケンス制御する機能を含んでおり、上記動作の制御や、衝撃均一化のための基板保持具３の移動等の制御は、制御部が行うシーケンス制御で達成される。

また、上記装置の構成において、送液ポンプ５４による送液圧力は、外面の溶出液Ｌによる衝撃圧力が０．５ｋｇ／ｃｍ^２〜３．５ｋｇ／ｃｍ^２の範囲になるように設定される。この際、各ノズル４の各噴射孔４１と外面との距離（図３にｄで示す）は重要な要素である。距離ｄがあまり大きくなると、送液ポンプ５４による送液圧力をかなり高くしなければ、上記範囲内の圧力で外面を衝撃することができなくなってしまい、実用的に難しくなる。また、距離ｄが小さい場合、衝撃圧力を最適値に保つことは容易となるが、噴射孔４１への最短点での衝撃圧力が高くなり過ぎ、均一性の点で問題が生じてくる。衝撃の均一性（即ち、研磨の平坦性）を確保しつつ実用的な構成とするためには、距離ｄは、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることが好ましい。尚、溶出液Ｌによる研磨が進む過程で噴射孔４１から外面までの距離は僅かに長くなるが、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下は、研磨を始める際の距離ということである。

また、衝撃圧力が０．５ｋｇ／ｃｍ^２より小さいと、新鮮な溶出液Ｌの供給が少なくなるので充分な研磨が行えない他、物理的な作用も充分で無くなるので、ガラスの組成や結晶状態に不均一な箇所が充分研磨できず、平坦性が低下する問題がある。また、衝撃圧力が３．５ｋｇ／ｃｍ^２より大きいと、ノズル４の噴射孔４１から最短点のみが多く研磨されてしまい、この点で平坦性が悪化する。よって、０．５ｋｇ／ｃｍ^２〜３．５ｋｇ／ｃｍ^２の範囲の衝撃圧力とすることが好ましい。

上記装置によれば、溶出液Ｌの化学的な作用に加え衝撃という物理的な作用も利用して外面の研磨が行われるので平坦性の高い研磨が行える上、ガラス基板１の搬送と機械研磨処理が自動化されているので、生産性も高い。
また、ノズル４の各噴射孔４１が均等間隔をおいて設けられており、各噴射孔４１から外面までの距離は一定であるので、噴射される溶出液Ｌによる衝撃圧力を均一させることが容易で、この点で平坦性の高い研磨処理に貢献できる。

また、貼り合わせパネル１０が垂直に保持された状態で溶出が行われる点は、外面での溶出液Ｌの置換を促進させる効果があり、外面機械研磨が充分に効率的に行えるようにする技術的意義がある。
さらに、ノズル４が貼り合わせパネル１０の両側に設けられていて、両方の外面を同時に機械研磨できるので、貼り合わせパネル１０の薄型化により貢献できる他、生産性も高い。
上記各実施形態の構成において、溶出液Ｌによる外面の研磨は、溶出液による衝撃の物理的作用を利用するものであって、エッチング液に浸漬したりエッチング液を散布したりするだけのエッチングとは本質的に異なる。

また、上記実施形態では、一対のガラス基板１を貼り合わせた後に外面機械研磨処理を行ったが、貼り合わせる前に外面機械研磨処理を行う場合もあり得る。この場合、電極形成工程等を行う前に外面機械研磨を行ったり、カラーフィルタを形成する前に外面機械研磨を行ったりである。この場合、基板保持具３は、一枚のガラス基板１のみを保持するよう構成されることもある。ガラス基板１を薄くすると強度的に問題を生ずるが、フッ酸等の強酸で機械研磨すると、強酸の作用でガラスが強化される副次的効果があり、薄くなっても問題が無いこともある。さらに、分断工程後に外面機械研磨が行われることもある。また、複数の貼り合わせパネル１０を同時に保持して同時に外面機械研磨処理を行う場合もあり得る。

また、上記実施形態の装置では、搬送機構３０が移動機構に兼用されたが、搬送機構３０とは別に移動機構を設けても良い。例えば、基板保持具３を移動機構の一部として設け、搬送機構３０で搬送された貼り合わせパネル１０を基板保持具に移載して移動させるようにする場合もある。尚、「相対的に移動」とは、ガラス基板１とノズル４の噴射孔４１の位置関係が変化するよう移動するとの趣旨であり、上記実施形態のように静止したノズル４の噴射孔４１に対してガラス基板１が移動してもよく、静止したガラス基板４１に対して噴射孔４１が移動しても良く、また両者が移動する場合もあり得る。
上記実施形態の説明ではＬＣＤを採り上げたが、プラズマディスプレイや有機ＥＬディスプレイの場合でも同様に実施できる。これらのＦＰＤはバックライトを必要としないので、出射側とは反対側の基板はガラス基板ではないことがある。つまり一方のみがガラス基板であることもある。また、本願発明のおいては、一対のガラス基板のうちの一方に対して外面機械研磨処理を行ってもよく、この場合でも本願発明の効果は得られる。

次に、ＦＰＤの発明の実施形態について説明する。
図７は、実施形態に係るＦＰＤの断面概略図である。図７に示すＦＰＤは、一対のガラス基板１を貼り合わせて形成されている。図７に示すものは、前述の実施形態と同様、ＦＰＤの一例としての液晶ディプスレイである。一対のガラス基板の内部には、光透過制御部を構成するものとして、一方のガラス基板１の内面に形成された電極（素子電極、コモン電極等）１１と、封入された液晶１３とを有している。他方のガラス基板１の内面には、カラーフィルタ１４が形成されている。光制透過制御部の構成自体は、通常の液晶ディスプレイと同様である。

図７に示すＦＰＤの特徴点は、一対のガラス基板１の両方の外面１００が、外面機械研磨処理により研磨されている点である。外面機械研磨処理は、上述した各実施形態の場合と同様にできるので、説明は省略する。この実施形態のＦＰＤの大きな特徴点は、上述したような外面機械研磨処理を行うことにより、外面１００が０．１μｍ以下の平坦性を有している点である。

平坦性について説明すると、図７に拡大して示すように、外面１００のうち、最頂部１０１と最低部１０２との距離を平坦性としている。この値は、表面粗さの測定において最大粗さ（Ｒmax）を測定する場合に相当している。幾つかの会社から最大粗さを測定可能な表面粗さ計が市販されており、その中から適宜選んで上記外面１００の平坦性を測定することができる。本願の発明者の研究によると、上述した外面機械研磨処理を行うことで、一枚のガラス基板１の厚さｔを０．５ｍｍ以下とした上で、平坦性（Ｒmax）を０．１μｍ以下にすることができ、薄型化、軽量化を達成しつつ表示ムラの無い高性能のＦＰＤを提供することができる。尚、このような平坦性は、外面機械研磨処理が行われる前のガラス基板１の外面の平坦性と同程度の場合があり、この場合には、外面機械研磨処理によって平坦性が損なわれない、と表現することもあり得る。

上記の例では、最大粗さを平坦性としたが、中心線平均粗さ（Ｒａ）を平坦性とすることもできる。この場合は、外面１００の凹凸について平均の高さを求め、その高さを基準にして各凹凸の高さの差異の絶対値の平均を求める。この場合も、中心線平均粗さ（Ｒａ）を測定できる表面粗さ計が市販されているので、それを用いる。ちなみに、中心線平均粗さの場合、０．０３ｍｍ以下とすると表示ムラの無いＦＰＤが提供でき、そのような平坦性も上記外面機械研磨処理によって達成できる。
尚、上記構成は、液晶ディプスレイ以外のＦＰＤであっても同様に適用できる。有機ＥＬディプスレイのような自発光のＦＰＤの場合、光透過制御部の代わりに発光部が設けられる。

実施形態に係るＦＰＤの製造方法の概略を示した図である。 実施形態の外面機械研磨装置の正面概略図である。 図２に示す装置の側面断面概略図である。 図２及び図３に示す装置における基板保持具３の斜視概略図である。 図３に示すノズル４の形状を示した斜視概略図である。 各噴射孔４１から貼り合わせパネル１０の外面に対して溶出液Ｌが均一に噴射される点を示した概略図である。 実施形態に係るＦＰＤの断面概略図である。

符号の説明

１ ガラス基板
１１ 電極
１２ シール部
１３ 液晶
１４ カラーフィルタ
２ 処理チャンバー
２１ 搬入口
２２ 搬出口
２３ 封鎖ゲート
２４ 排出孔
３ 基板保持具
３０ 搬送機構
３１ ベース板
３２ 支柱
３３ 緩衝具
３０１ ピニオン
４ ノズル
４１ 噴射孔
５ 溶出液供給系
５１ 液溜め
５２ 配管
５３ バルブ
５４ 送液ポンプ
Ｌ 溶出液

Claims (16)

1. 一方又は双方がガラス基板である一対の基板の少なくとも一方に電極を形成する電極形成工程と、電極形成工程の後に一対の基板をシール材を介して貼り合わせ内部を封止する封止工程と、封止工程の後に、ガラス基板である一方又は双方の基板の外面を機械的に研磨して厚さを薄くする外面機械研磨工程とを含むフラットパネルディスプレイの製造方法であって、
   前記外面機械研磨工程は、前記ガラス基板の外面の材料を溶出させる溶出液を前記外面に向けて噴射することで自重による加速度より大きな加速度を付けて溶出液を前記外面に吹き付けて前記外面を衝撃し、前記一方又は双方の基板を、溶出液を噴射するノズルの複数の噴射孔に対して相対的に機械的に移動させながら、溶出液により前記外面を溶かし出し溶出液による衝撃の物理的作用を利用して研磨する工程であり、
   前記外面機械研磨工程では、前記複数の噴射孔から噴射されて広がった溶出液のその広がりが前記ガラス基板の外面上で重ならないようにして前記ガラス基板の外面を衝撃し、前記相対的な移動の結果、隣接するノズルから噴射された溶出液の広がりの端部において前記ガラス基板が重複して溶出液による衝撃を受けるようにすることで、前記ガラス基板の外面の各点を均一に溶出液により衝撃して研磨を行うことを特徴とするフラットパネルディスプレイの製造方法。
2. 前記溶出液の広がりは、前記ガラス基板の外面と平行な面で見た際、第一の方向に長いものであり、前記相対的な移動は、前記ガラス基板の外面と平行な面上の方向であって第一の方向とは異なる第二の方向の移動であることを特徴とする請求項１記載のフラットパネルディスプレイの製造方法。
3. 前記溶出液は、フッ酸であることを特徴とする請求項１又は２記載のフラットパネルディスプレイの製造方法。
4. 前記貼り合わせられた一対のガラス基板の両方の外面を同時に機械的に研磨して全体の厚さを薄くすることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のフラットパネルディスプレイの製造方法。
5. 研磨を始める際の前記ノズルの噴射孔から前記基板の外面までの距離は、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下となっていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のフラットパネルディスプレイの製造方法。
6. フラットパネルディスプレイ用のガラス基板の外面を機械的に研磨して厚さを薄くする外面機械研磨装置であって、
   内部で外面機械研磨処理が行われる処理チャンバーと、
   処理チャンバー内の所定位置に前記ガラス基板を垂直に保持する基板保持具と、
   前記外面の材料を溶出させる溶出液を前記基板保持具に保持された前記ガラス基板の当該外面に向けて噴射する複数の噴射孔を有するノズルと、
   ノズルに溶出液を供給する溶出液供給系と
   を備えており、
   前記溶出液供給系は、自重による加速度より大きな加速度を付けて溶出液を前記外面に吹き付けて前記外面を衝撃し、衝撃による物理的作用を利用して前記外面を研磨できる圧力で溶出液を前記ノズルに供給するものであり、
   前記ノズルの各噴射孔の形状及び配置位置は、各噴射孔から噴射されて広がった溶出液の広がりが前記ガラス基板の外面上で重ならないようにして前記ガラス基板の外面を衝撃するものとなっており、
   前記ノズル又は前記ガラス基板を相対的に移動させる移動機構が設けられており、この移動機構は、移動の結果、隣接するノズルから噴射された溶出液の広がりの端部において前記ガラス基板が重複して溶出液による衝撃を受けるようにすることで、前記ガラス基板の外面の各点が均一に溶出液により衝撃されるものであることを特徴とする外面機械研磨装置。
7. 前記噴射孔は、噴射される溶出液の広がりが前記ガラス基板の外面と平行な面で見た際に第一の方向に長くなるよう第一の方向に長いものであり、
   前記移動機構は、前記ガラス基板の外面と平行な面上の方向であって第一の方向とは異なる第二の方向に前記ノズル又は前記ガラス基板を移動させるものであることを特徴とする請求項７記載の外面機械研磨装置。
8. 前記溶出液は、フッ酸であることを特徴とする請求項６又は７記載の外面機械研磨装置。
9. 貼り合わされた一対のガラス基板の両方の外面を同時に機械的に研磨できるよう、前記ノズルは、基板保持具に保持された一対のガラス基板の両側に設けられていることを特徴とする請求項６乃至８いずれかに記載の外面機械研磨装置。
10. 研磨を始める際の前記ノズルの噴射孔から前記ガラス基板の外面までの距離は、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下となっていることを特徴とする請求項６乃至９いずれかに記載の外面機械研磨装置。
11. 前記溶出液により衝撃して研磨を行うことにより、前記ガラス基板の外面の最大粗さを０．１μｍ以下とすることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のフラットパネルディスプレイの製造方法。
12. 前記ノズルの各噴射孔の形状及び配置位置は、前記溶出液により衝撃して研磨を行うことにより前記ガラス基板の外面の最大粗さを０．１μｍ以下とする形状及び配置位置である請求項６乃至１０いずれかに記載の外面機械研磨装置。
13. 一方又は双方がガラス基板である一対の基板の少なくとも一方に電極を形成する電極形成工程と、電極形成工程の後に一対の基板をシール材を介して貼り合わせ内部を封止する封止工程と、封止工程の後に、ガラス基板である一方又は双方の基板の外面を機械的に研磨して厚さを薄くする外面機械研磨工程とを含むフラットパネルディスプレイの製造方法であって、
    前記外面機械研磨工程は、前記ガラス基板の外面の材料を溶出させる溶出液を前記外面に向けて噴射することで自重による加速度より大きな加速度を付けて溶出液を前記外面に吹き付けて前記外面を衝撃し、前記一方又は双方の基板を、溶出液を噴射するノズルの複数の噴射孔に対して相対的に機械的に移動させながら、溶出液により前記外面を溶かし出し溶出液による衝撃の物理的作用を利用して研磨する工程であり、
    前記外面機械研磨工程では、前記複数の噴射孔から噴射されて広がった溶出液のその広がりが前記ガラス基板の外面上で重なるようにして前記ガラス基板の外面を衝撃し、前記相対的な移動の結果、隣接するノズルから噴射された溶出液の広がりの端部において前記ガラス基板が重複して溶出液による衝撃を受けるようにすることで、前記ガラス基板の外面の各点を均一に溶出液により衝撃して研磨を行うことを特徴とするフラットパネルディスプレイの製造方法。
14. 前記溶出液により衝撃して研磨を行うことにより、前記ガラス基板の外面の最大粗さを０．１μｍ以下とすることを特徴とする請求項１３記載のフラットパネルディスプレイの製造方法。
15. フラットパネルディスプレイ用のガラス基板の外面を機械的に研磨して厚さを薄くする外面機械研磨装置であって、
    内部で外面機械研磨処理が行われる処理チャンバーと、
    処理チャンバー内の所定位置に前記ガラス基板を垂直に保持する基板保持具と、
    前記外面の材料を溶出させる溶出液を前記基板保持具に保持された前記ガラス基板の当該外面に向けて噴射する複数の噴射孔を有するノズルと、
    ノズルに溶出液を供給する溶出液供給系と
    を備えており、
    前記溶出液供給系は、自重による加速度より大きな加速度を付けて溶出液を前記外面に吹き付けて前記外面を衝撃し、衝撃による物理的作用を利用して前記外面を研磨できる圧力で溶出液を前記ノズルに供給するものであり、
    前記ノズルの各噴射孔の形状及び配置位置は、各噴射孔から噴射されて広がった溶出液の広がりが前記ガラス基板の外面上で重なるようにして前記ガラス基板の外面を衝撃するものとなっており、
    前記ノズル又は前記ガラス基板を相対的に移動させる移動機構が設けられており、この移動機構は、移動の結果、隣接するノズルから噴射された溶出液の広がりの端部において前記ガラス基板が重複して溶出液による衝撃を受けるようにすることで、前記ガラス基板の外面の各点が均一に溶出液により衝撃されるものであることを特徴とする外面機械研磨装置。
16. 前記ノズルの各噴射孔の形状及び配置位置は、前記溶出液により衝撃して研磨を行うことにより前記ガラス基板の外面の最大粗さを０．１μｍ以下とする形状及び配置位置である請求項１５記載の外面機械研磨装置。

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