JP2009155136A - ガラス基板およびこれを用いたフラットディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス基板の任意の点から板厚差を計測する方向性を的確なものとし、且つ板厚測定範囲の最小単位の適正化をも図ることにより、従来は困難或いは不可能とされていた用途に対しても、十分に対処可能な平坦度を有するガラス基板を提供する。
【解決手段】縦方向寸法ａが３００ｍｍ以上であり且つ横方向寸法ｂが３００ｍｍ以上であって、その板厚の平均値が０．３〜４．０ｍｍの範囲内にあり、面内における任意の位置を基準点Ｏとして、直交する二つの辺２、３にそれぞれ沿う方向をＸ方向およびＹ方向とした場合に、基準点ＯからＸ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れたＡ点およびＢ点と、基準点ＯからＹ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れたＣ点およびＤ点と、基準点ＯからＸ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れ且つ基準点ＯからＹ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れたＥ点、Ｆ点、Ｇ点およびＨ点との計八点のそれぞれの板厚と、基準点Ｏの板厚との差の絶対値を３μｍ以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フラットディスプレイパネルに用いられるガラス基板に係り、特に縦方向寸法が３００ｍｍ以上であり且つ横方向寸法が３００ｍｍ以上であってその板厚の平均値が０．３〜４．０ｍｍの範囲内にあるガラス基板の板厚の特性もしくは表面の平坦度に関する。

周知のように、プラズマディスプレイパネル｛ＰＤＰ｝、フィールドエミッションディスプレイパネル｛ＦＥＤ［サーフェイスエミッションディスプレイ（ＳＥＤ）を含む：以下同様］｝、更には、液晶ディスプレイ｛ＬＣＤ｝やエレクトロルミネッセンスディスプレイ｛ＥＬＤ｝等のフラットディスプレイパネルは、表面に微細な電極や隔壁等の素子或いは構造体を形成した二枚のガラス基板を対向させて製作される。

この種のガラス基板は、フロート法、フュージョン法（オーバーフローダウンドロー法）、またはスロットダウンドロー法に代表される公知の方法により成形された大型の元ガラス基板を、四辺が所定寸法の矩形をなすように切断して得られる。これらの成形方法のうち、例えばフロート法は、大型のガラス基板を安定して低廉に量産できるという利点を有していることから、ＰＤＰ用やＬＣＤ用等のガラス基板の製造方法として多用されるに至っている。

このフロート法は、具体的には、溶融炉で溶融された溶融ガラスを、溶融錫が貯留されたフロートバスに供給し、その溶融ガラスをフロートバスの溶融錫上に浮かせて自然に広がらせると共に、フロートバスの直下流側に配設されたレヤー（搬送路）に引き出すことにより、帯状のガラスリボンを経て大型の元ガラス基板が得られるように構成したものである。

そして、このような大型の元ガラス基板の四辺を切断して得られた上述のフラットディスプレイパネル用のガラス基板に対しては、その表面に各種の膜を均一に塗布した後に、フォトプロセスの手法を用いて露光・現像することにより、素子や構造体を当該ガラス基板上に形成していくのが通例とされている。したがって、この種のガラス基板における素子等の形成面である表面には、高度な平坦度が要求され、その要求を満たすためには、当該ガラス基板の板厚の特性が重要な要因となる。

このようなフラットディスプレイパネル用のガラス基板の板厚特性に着目したものとして、特許文献１によれば、短辺寸法が３００〜３０００ｍｍであって長辺寸法が３００〜３０００ｍｍであり且つ平均板厚が１．５〜３．０ｍｍのガラス基板について、最大板厚と最小板厚との板厚差を２０μｍ以下とすること、及び長さ１００ｍｍ単位間に亘る板厚測定範囲における最大板厚と最小板厚との板厚差を１０μｍ以下（更には５μｍ以下）とすることが開示されている。

特開２００４−８７３８２号公報

ところで、上記例示の特許文献１に開示されたガラス基板は、同文献の段落［００２４］及び図１に記載されているように、レーザー式厚み計で一辺に沿う方向の全幅に亘って走査することで、ガラス基板の全幅や１００ｍｍ単位間における最大及び最小の板厚差を求めるものである。すなわち、同文献に開示のガラス基板は、単一の方向性を持つ断面においてのみ板厚の最大及び最小の板厚差を求めるものであり、しかもその板厚測定範囲の最小単位は１００ｍｍとされている。

このように、単一の方向性を持つ断面のみで板厚差を求める手法では、ガラス基板の面内における二次元（Ｘ座標とこれに直交するＹ座標との双方）での板厚差を把握することができず、例えば面内の任意の点からＸ方向における板厚差は判明するものの、Ｙ方向における板厚差は判明しなくなる等の事態を招く。そのため、面内の任意の点を基準としてＸ方向の測定単位での板厚差の最大値が許容範囲内にあるために良質部であると判断されても、Ｙ方向の測定単位での板厚差が許容範囲を逸脱していたならば、その良質部であるとの判断は誤ったものとなる。なお、仮に二つの方向性を持つ断面により板厚差を求めるようにしたとしても、別々の断面でそれぞれ個別に板厚差を求めていたのでは、任意の点を基準としてその周囲との間での板厚差の最大値を把握することはできず、そのため局部的に生じている本来の不当な板厚変化を認識することはできない。しかも、同公報に開示のように、板厚測定範囲の最小単位が１００ｍｍであれば、その最小単位が大き過ぎることにより局部的に生じている不当な板厚変化を緻密に認識することができず、またそのような不当な板厚変化が存在している箇所を見落とすことも生じ得る。

以上のように、ガラス基板の面内における任意の点を基準としてその周囲に対する板厚差を正確に把握できなければ、上述の素子や構造体をガラス基板上に形成するためのフォトプロセスにおける露光等を的確に行うことが困難となる。すなわち、このフォトプロセスで露光・現像する場合には、形成する素子等が微細であるために焦点深度の浅い露光を必要とする露光機を使用せねばならならないとの要請が多々有る。特に、そのような場合に、上述のように一つの方向性を持つ断面での板厚差の計測、並びに板厚測定範囲の最小単位を１００ｍｍとする板厚差の計測を行っただけでは、ガラス基板の表面に対する露光機の焦点距離の適正化つまり露光ズレ抑止の観点から、そのガラス基板の表面の平坦度がそれに見合うに十分な高度性を有することが困難或いは不可能となる。

本発明は、上記事情に鑑み、ガラス基板の任意の点から板厚差を計測する方向性を的確なものとし、且つ板厚測定範囲の最小単位の適正化をも図ることにより、従来は困難或いは不可能とされていた用途に対しても、十分に対処可能な平坦度を有するガラス基板を提供することを技術的課題とする。

上記技術的課題を解決するために創案された本発明は、縦方向寸法が３００ｍｍ以上であり且つ横方向寸法が３００ｍｍ以上であって、その板厚の平均値が０．３〜４．０ｍｍの範囲内にあるガラス基板において、面内における任意の位置を基準点として、直交する二辺にそれぞれ沿う方向をＸ方向およびＹ方向とした場合に、前記基準点からＸ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れたＡ点およびＢ点と、前記基準点からＹ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れたＣ点およびＤ点と、前記基準点からＸ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れ且つ前記基準点からＹ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れたＥ点、Ｆ点、Ｇ点およびＨ点との計八点のそれぞれの板厚と、前記基準点の板厚との差の絶対値が、３μｍ以下であることに特徴づけられる。上記のガラス基板としては、ＰＤＰ、ＦＥＤ、ＬＣＤ、またはＥＬＤ等のフラットディスプレイパネル用のガラス基板を挙げることができる。

このような構成によれば、ガラス基板における面内の任意の位置を基準点として、その周囲の４５°間隔おきの八方向における単位長さ離隔したそれぞれの点の板厚と、基準点の板厚との差の絶対値が、３μｍ以下に設定されているので、一方向においてのみ板厚差を求めていた場合と比較して、ガラス基板の局部に不当な板厚変化が存在しているか否かが、見落とされることなく確実に検出されていることになる。しかも、基準点からその周囲の八点までの離隔長さは、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点およびＤ点については、２０ｍｍであり、Ｅ点、Ｆ点、Ｇ点およびＨ点については、√２×２０ｍｍであって、何れも適切に短くされているので、ガラス基板に局部的に生じ得る不当な板厚変化が緻密に検出されていることになる。換言すれば、ガラス基板の全域における板厚差の検出が、２０×２０ｍｍ（２０ｍｍ角）を一要素として四つの要素からなるエリア毎になされていることになる。以上のように、任意の基準点から等角度で周囲八方向に妥当な短距離を隔ててなる八点に対する板厚差（絶対値）が３μｍ以下とされているので、ガラス基板の面が高度な平坦度を有することになり、従来は困難或いは不可能とされていた例えば後述する当該ガラス基板の面に対するフォトプロセスにおける露光ズレの抑止対策用途に代表されるように、多種の用途に対応することが可能となる。すなわち、上記の八点に対する板厚差（絶対値）が３μｍを超えると、ガラス基板に不当な板厚変化が生じている部分が存在することになり、当該ガラス基板の表面に膜形成や素子形成処理等を施す際に支障を来たすなどして、当該ガラス基板の用途が限定されることになるが、３μｍ以下であれば、そのような不具合が回避され得ることになる。

この場合、前記ガラス基板における板厚の平均値は１．３〜４．０ｍｍの範囲内であってもよい。

このようにすれば、ＬＣＤを除く上記例示したフラットディスプレイパネル用のガラス基板について、上述の事項と同様の作用効果を的確に得ることができる。

また、前記計八点のそれぞれの板厚と、前記基準点の板厚との差の絶対値が、３μｍ以下である当該ガラス基板は、その表面に膜が形成され且つフォトプロセスにより露光・現像されて素子または構造体が形成されるものとすることができる。

このようにすれば、ガラス基板の面内における任意の位置を基準点としてその周囲の八方向に対する板厚差（絶対値）が３μｍ以下とされているので、素子や構造体をガラス基板上に形成するためのフォトプロセスにおける露光等を的確に行うことが可能となる。すなわち、このフォトプロセスで露光・現像する場合には、形成する素子等が微細であることに起因して、焦点深度の浅い露光を必要とする露光機の使用を余儀なくされる場合がある。特に、そのような場合に、任意の基準点から八つの方向性を有する板厚差の計測、並びに板厚測定範囲の最小単位を２０ｍｍ（または√２×２０ｍｍ）とする板厚差の計測を行っており、その計測結果が３μｍ以下とされているので、ガラス基板の表面に対する露光機の焦点距離の適正化つまり露光ズレ抑止に着目すれば、そのガラス基板の表面の平坦度がそれに見合うに十分な高度性を有することになる。

以上の構成を備えたガラス基板は、フロート法により成形することができる。

このフロート法によれば、溶融ガラスをフロートバスの溶融錫上に浮かせることにより、溶融ガラスが自然に広がって安定した厚みのガラスリボンが得られるという利点を本来的に有しているため、上述の如く板厚特性が良好なガラス基板を得る上で極めて有利となる。

また、以上の構成を備えたガラス基板は、プラズマディスプレイまたはフィールドエミッションディスプレイもしくは液晶ディスプレイに用いられることにより、その効果を最大限に発揮できると共に、このガラス基板を用いて、フラットディスプレイパネルを製作すれば、品質の優れたパネルを得ることができる。

以上のように本発明によれば、ガラス基板の板厚特性として、その面内における任意の基準点から等角度で周囲八方向に短い距離を隔てた各点に対する板厚差（絶対値）が３μｍ以下とされているので、ガラス基板の面が高度な平坦度を有することになり、従来は困難或いは不可能とされていた当該ガラス基板の面に対するフォトプロセスでの露光ズレの抑止対策に代表されるように、多種の用途に対応することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係るガラス基板を図面を参照しつつ説明する。なお、当該ガラス基板は、ＰＤＰ、ＦＥＤ、ＬＣＤ、或いはＥＬＤに使用されるものである。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るガラス基板１は、縦方向寸法ａが３００ｍｍ以上（具体的には、４００ｍｍ）であり且つ横方向寸法ｂが３００ｍｍ以上（具体的には、５００ｍｍ）であって、その板厚の平均値が０．３〜４．０ｍｍ（好ましくは１．３〜４．０ｍｍ）の範囲内にある。

このガラス基板１の特徴は、面内における任意の位置を基準点Ｏとして、直交する二つの辺２、３にそれぞれ沿う方向をＸ方向およびＹ方向とした場合に、基準点ＯからＸ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れたＡ点およびＢ点と、基準点ＯからＹ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れたＣ点およびＤ点と、基準点ＯからＸ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れ且つ基準点ＯからＹ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れたＥ点、Ｆ点、Ｇ点およびＨ点との計八点のそれぞれの板厚と、基準点Ｏの板厚との差の絶対値が、３μｍ以下とされているところにある。

詳述すると、上記の基準点Ｏの板厚とＡ点の板厚との差、基準点Ｏの板厚とＢ点の板厚との差、基準点Ｏの板厚とＣ点の板厚との差、基準点Ｏの板厚とＤ点の板厚との差、基準点Ｏの板厚とＤ点の板厚との差、基準点Ｏの板厚とＥ点の板厚との差、基準点Ｏの板厚とＦ点の板厚との差、基準点Ｏの板厚とＧ点の板厚との差、基準点Ｏの板厚とＨ点の板厚との差、すなわちこれら八つの差の絶対値が、全て３μｍ以下とされている。

また、上記の基準点Ｏから、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点までの離隔長さは、全て２０ｍｍとされると共に、基準点Ｏから、Ｅ点、Ｆ点、Ｇ点、Ｈ点までの離隔長さは、全て√２×２０ｍｍとされている。更に、基準点Ｏを中心として、上記の八つの点は、４５°の等角度で配設されている。

したがって、このガラス基板１における２０×２０ｍｍ（２０ｍｍ角）を一要素として、四つの要素からなる一群の集合部分が、一の板厚良質エリアとされている。そして、基準点Ｏを、ガラス基板１の如何なる位置に設定しても、この基準点ＯとＡ点〜Ｈ点とは、上記の関係を満たしている。

また、このガラス基板１の表面は、膜が形成され且つフォトプロセスにより露光・現像されて素子または構造体が形成される面である。そして、このガラス基板１の表面は、形成する素子等が微細で焦点深度の浅い露光が必要とされるような場合であっても、露光ズレ等の生じない平坦な面とされている。

このような板厚特性を備えたガラス基板１によれば、面内の任意の位置を基準点Ｏとして、その周囲の４５°間隔おきの八方向における単位長さ離隔したそれぞれの点の板厚と、基準点Ｏの板厚との差の絶対値が、３μｍ以下とされているので、ガラス基板１の局部に不当な板厚変化が存在していないことが、板厚差計測の方向性の多数化によって、見落とされることなく確実に検査されていることになる。しかも、基準点Ｏからその周囲の八点までの離隔長さは、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点およびＤ点については、２０ｍｍであり、Ｅ点、Ｆ点、Ｇ点およびＨ点については、√２×２０ｍｍであって、何れも適切に短くされているので、ガラス基板１に局部的に生じ得る不当な板厚変化が緻密に検査されていることになる。したがって、ガラス基板１の表面は、高度な平坦度を有することになり、このガラス基板１の表面に対するフォトプロセスにおける露光ズレの発生等が抑止される。

本発明の実施例１〜５として、縦方向寸法が４００ｍｍであり且つ横方向寸法が５００ｍｍであって板厚（板厚の平均値）が１．８ｍｍのＰＤＰ用のガラス基板を、フロート法を用いて製作した。なお、ガラス材質は、日本電気硝子株式会社製のＰＰ−８Ｃである。これら実施例１〜５に係るガラス基板のフロート法による成形に際しては、｛第１に、フロートバス内におけるガラス流れ方向の温度分布、第２に、フロートバス内におけるガラス流れ方向と直交する方向の温度分布、第３に、フロートバス内に流入する溶融ガラス生地の温度、第４に、フロートバスの直下流側のレヤー（搬送路）における幅方向の温度分布、第５に、上記レヤーの搬送ロールの真円度、第６に、上記レヤーの搬送ロールの回転速度ムラ｝の六つの成形条件について、本発明者等が、各条件を個別に調整するのみならず、各条件を相互の関連性を考慮して緻密に調整した。そして、これにより得られた実施例１〜５に係るガラス基板について、既に図１に基づいて説明した基準点Ｏの板厚と、Ａ点〜Ｈ点の板厚との差を、２０ｍｍ角を一要素として四つの要素からなるエリア毎に、各ガラス基板の全域に亘って超音波方式の板厚測定機により測定し、その最大値の絶対値を、下記の表１に示した。また、比較例１、２として、上記の六つの成形条件を従来通りのまま（各条件を相互の関連性を考慮して緻密に調整しないまま）で上記と同様の縦横寸法及び板厚のガラス基板を製造し、上記と同様の方法で各ガラス基板について得られた最大値の絶対値を、下記の表１に示した。

更に、図２（ａ）は、実施例１について、２０ｍｍ角を一単位としてガラス基板の全域に亘る板厚の変化を模式的に表わした概略斜視図であり、図２（ｂ）は、同じく実施例１について、２０ｍｍ角を一単位としてガラス基板の全域に亘る板厚の差の変化を模式的に表わした概略斜視図である。また、図３（ａ）は、比較例１について、２０ｍｍ角を一単位としてガラス基板の全域に亘る板厚の変化を模式的に表わした概略斜視図であり、図３（ｂ）は、同じく比較例１について、２０ｍｍ角を一単位としてガラス基板の全域に亘る板厚の差の変化を模式的に表わした概略斜視図である。

以上の測定に加えて、実施例１〜５及び比較例１、２に係るガラス基板を、露光機の定盤に吸着保持させた状態で、図１に示す基準点Ｏと、Ａ点〜Ｈ点との高低差を、２０ｍｍ角を一要素として四つの要素からなるエリア毎に、各ガラス基板の全域に亘って触針式の表面粗さ測定機により測定し、その最大値の絶対値を、下記の表１に示した。このような測定を行ったのは、下記の理由による。すなわち、ガラス基板の素子形成面の平坦度は、フォトプロセスにおける露光の際に、ガラス基板が露光機の定盤上にほぼ理想吸着しているとみなされ、ガラス基板の反りの要因を除去することができるため、実質的に、ガラス基板の板厚の差（偏肉）で決まることになる。したがって、既述の露光機の焦点深度からくる要求に対しては、部分的なエリアに限定して求められた偏肉が小さいガラス基板である必要性が生じる。

上記の表１（図２（ａ）、（ｂ）をも参照）によれば、実施例１〜５の何れについても、２０ｍｍ角を一要素として四つの要素からなるエリアの板厚差（部分偏肉）が、ガラス基板の全域において３．０μｍ以下であって良好なものと判定することができ、且つ露光機の定盤で吸着したガラス基板の平坦度を示す高低差の最大値も３．０μｍ以下であり、焦点深度の浅い露光機であっても露光ズレが生じないことを確認した。

一方、上記の表１（図３（ａ）、（ｂ）をも参照）によれば、比較例１、２は何れも、ガラス基板の部分偏肉が３μｍ超（更には４μｍ以上）であって不適切なものと判定することができ、且つ露光機の定盤で吸着したガラス基板の平坦度を示す高低差の最大値も４．５μｍ以上であり、焦点深度の浅い露光機を使用した場合に露光ズレの発生確率が高くなることを確認した。

本発明の実施形態に係るガラス基板の板厚測定エリアを示す要部概略平面図である。 図２（ａ）は、本発明の実施例１に係るガラス基板について、２０ｍｍ角を一単位としてガラス基板の全域に亘る板厚の変化を模式的に表わした概略斜視図、図２（ｂ）は、同じく実施例１に係るガラス基板について、２０ｍｍ角を一単位としてガラス基板の全域に亘る板厚の差の変化を模式的に表わした概略斜視図である。 図３（ａ）は、比較例１に係るガラス基板について、２０ｍｍ角を一単位としてガラス基板の全域に亘る板厚の変化を模式的に表わした概略斜視図、図３（ｂ）は、同じく比較例１に係るガラス基板について、２０ｍｍ角を一単位としてガラス基板の全域に亘る板厚の差の変化を模式的に表わした概略斜視図である。

符号の説明

１ ガラス基板
２ 辺
３ 辺
Ａ 板厚差の測定点
Ｂ 板厚差の測定点
Ｃ 板厚差の測定点
Ｄ 板厚差の測定点
Ｅ 板厚差の測定点
Ｆ 板厚差の測定点
Ｇ 板厚差の測定点
Ｈ 板厚差の測定点
Ｏ 基準点
ａ 縦方向寸法
ｂ 横方向寸法

Claims (6)

1. 縦方向寸法が３００ｍｍ以上であり且つ横方向寸法が３００ｍｍ以上であって、その板厚の平均値が０．３〜４．０ｍｍの範囲内にあるガラス基板において、
   面内における任意の位置を基準点として、直交する二辺にそれぞれ沿う方向をＸ方向およびＹ方向とした場合に、前記基準点からＸ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れたＡ点およびＢ点と、前記基準点からＹ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れたＣ点およびＤ点と、前記基準点からＸ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れ且つ前記基準点からＹ方向の両側にそれぞれ２０ｍｍ離れたＥ点、Ｆ点、Ｇ点およびＨ点との計八点のそれぞれの板厚と、前記基準点の板厚との差の絶対値が、３μｍ以下であることを特徴とするガラス基板。
2. 前記板厚の平均値が１．３〜４．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板。
3. 前記計八点のそれぞれの板厚と、前記基準点の板厚との差の絶対値が、３μｍ以下である当該ガラス基板は、その表面に膜が形成され且つフォトプロセスにより露光・現像されて素子または構造体が形成されるものであることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス基板。
4. フロート法により成形されたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のガラス基板。
5. プラズマディスプレイまたはフィールドエミッションディスプレイもしくは液晶ディスプレイに用いられることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のガラス基板。
6. 請求項１〜４の何れかに記載のガラス基板を用いて製作したことを特徴とするフラットディスプレイパネル。

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