JP2011157234A

JP2011157234A - 無アルカリガラス基板、並びにその製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP2011157234A
Application number: JP2010020750A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Tatsukoshi; 健太郎龍腰
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2011-08-18
Also published as: CN102190446A

Abstract

【課題】製品である液晶パネルの歩留まりを向上することができる無アルカリガラス基板を提供すること。
【解決手段】液晶パネル用の無アルカリガラス基板において、フッ酸（ＨＦ）：５．３質量％、フッ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ）：３５．８質量％、残部：水からなるバッファードフッ酸の溶液中に２５℃、２０分間浸漬した後のヘイズ値が７．０％以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、液晶パネルに用いられる無アルカリガラス基板、並びにその製造方法及び製造装置に関する。

液晶パネル用のガラス基板には、通常、アルカリ金属酸化物を実質的に含まない無アルカリガラス基板が用いられる。ガラス基板上には、フォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いて種々のパターンが形成される。例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やカラーフィルター（ＣＦ）が形成される。

このような液晶パネルの製造工程において、ガラス基板をバッファードフッ酸（ＢＨＦ）でエッチング処理することがある。その際、溶液中のアンモニウムイオンがガラスと反応して、ガラス表面を白濁化することがある。

そこで、近年、ガラス表面の白濁化を防止するため、マグネシウム酸化物を実質的に含まない無アルカリガラス基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特公平４−５８４２１号公報

しかしながら、上記特許文献１では、無アルカリガラス基板のガラス組成について言及があるが、無アルカリガラス基板の製造方法について説明がない。

無アルカリガラス基板の製造方法としては、例えばフロート法が知られている。フロート法は、フロートバス内の溶融錫上に溶融ガラスを流出して帯板状のガラスリボンに成形し、成形したガラスリボンを徐冷炉内に搬送し、徐冷した後に切断して所定の大きさのガラス基板を製造する方法である。

フロートバス内には、通常、溶融錫の酸化を防止するため、窒素及び水素を含む還元性ガスが供給される。水素は、フロートバス内に混入した酸素と反応して水になる性質があるので、フロートバス内の雰囲気中の酸素濃度を低下させる役割を果たす。

フロートバス内に供給された還元性ガスは、ガラスリボン搬入口を介して、徐冷炉内に流入する。また、徐冷炉内には、ガラスリボン搬出口の他、意図しない炉内と炉外を連通する隙間（例えば、炉壁に設けられる開口部の内周と該開口部に挿通されるロールの外周との間の隙間）を介して外部から空気が流入する。これらの空気の流入量と還元性ガスの流入量とのバランスによって、徐冷炉内の雰囲気中の酸素濃度が決まる。

徐冷炉内の雰囲気中の酸素濃度がガラスリボン搬入口付近で高過ぎると、液晶パネルの製造工程でのバッファードフッ酸によるエッチング処理時に、ガラス表面が白濁化する傾向がある。ガラス基板が白濁化すると、製品である液晶パネルの歩留まりが低下する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、製品である液晶パネルの歩留まりを向上することができる無アルカリガラス基板を提供することを目的とする。

上記目的を解決するため、本発明の無アルカリガラス基板は、
液晶パネルに用いられる無アルカリガラス基板において、
フッ酸（ＨＦ）：５．３質量％、フッ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ）：３５．８質量％、残部：水からなるバッファードフッ酸の溶液中に２５℃、２０分間浸漬した後のヘイズ値が７．０％以下である。

また、本発明の無アルカリガラス基板の製造方法は、
溶融ガラスを帯板状のガラスリボンに成形する成形工程と、
成形した前記ガラスリボンを徐冷炉内に搬送し、徐冷する徐冷工程とを有し、
前記徐冷工程では、前記徐冷炉内にて７５０〜５００℃の前記ガラスリボンが曝される雰囲気中の酸素濃度を３.０体積％以下とする。

また、本発明の無アルカリガラス基板の製造装置は、
溶融ガラスを帯板状のガラスリボンに成形する成形炉と、
成形した前記ガラスリボンを徐冷する徐冷炉とを備え、
前記徐冷炉内にて７５０〜５００℃の前記ガラスリボンが曝される雰囲気中の酸素濃度が３．０体積％以下である。

本発明によれば、製品である液晶パネルの歩留まりを向上することができる無アルカリガラス基板を提供することができる。

本発明の一実施形態における無アルカリガラス基板の製造方法の工程図である。本発明の一実施形態における無アルカリガラス基板の製造装置の要部断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

液晶パネル用のガラス基板には、通常、アルカリ金属酸化物を実質的に含まない無アルカリガラス基板が用いられる。ガラス基板上には、フォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いて種々のパターンが形成される。例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やカラーフィルター（ＣＦ）が形成される。このような液晶パネルの製造工程において、ガラス基板をバッファードフッ酸（ＢＨＦ）でエッチング処理することがある。

本実施形態の無アルカリガラス基板は、フッ酸（ＨＦ）：５．３質量％、フッ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ）：３５．８質量％、残部：水からなるバッファードフッ酸の溶液中に２５℃、２０分間浸漬した後のヘイズ値が７．０％以下（好ましくは５．０％以下、より好ましくは１．０％以下）である。

ここで、ヘイズ値とは濁度を表す値であり、ランプにより照射され、試料中を透過した全透過率Ｔと、試料中で散乱された光の透過率Ｓにより、ヘイズ値Ｈ＝Ｓ／Ｔ×１００として求められる。これらはＪＩＳＫ７１３６に規定されており、市販のヘイズメータにより測定可能である。

本実施形態の無アルカリガラス基板は、液晶パネルの製造工程でのバッファードフッ酸によるエッチング処理時に白濁化し難いので、製品である液晶パネルの歩留まりを向上することができる。

無アルカリガラス基板のガラス組成は、一般的なものであって良い。例えば、ガラス組成は、ＳｉＯ_２：５０〜６６質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：１０．５〜２２質量％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜１２質量％、ＭｇＯ：０〜８質量％、ＣａＯ：０〜１４．５質量％、ＳｒＯ：０〜２４質量％、ＢａＯ：０〜１３．５質量％であって、且つ、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜２９．５質量％であって良い。

無アルカリガラス基板の厚さは、薄型化及び／又は軽量化の観点から、通常、０．８ｍｍ以下であり、好ましくは０．３ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．１５ｍｍ以下である。０．８ｍｍを超える場合、薄型化及び／又は軽量化の要求を満たせない。０．３ｍｍ以下の場合、無アルカリガラス基板に良好なフレキシブル性を与えることが可能である。０．１５ｍｍ以下の場合、無アルカリガラス基板をロール状に巻き取ることが可能である。また、無アルカリガラス基板の厚さは、無アルカリガラス基板の製造が容易であること、無アルカリガラス基板の取り扱いが容易であること等の理由から、０．０４ｍｍ以上であることが好ましい。

図１に、本実施形態の無アルカリガラス基板の製造方法の工程図を示す。

図１に示すように、本実施形態の無アルカリガラス基板の製造方法は、溶融ガラスを帯板状のガラスリボンに成形する成形工程（ステップＳ１０）と、成形したガラスリボンを徐冷炉内に搬送し徐冷する徐冷工程（ステップＳ１２）とを備える。

成形工程（ステップＳ１０）では、溶融ガラスをフロートバス内の溶融錫上に流出して帯板状のガラスリボンに成形する。また、成形工程では、溶融錫の酸化を防止するため、フロートバス内に窒素及び水素を含む還元性ガスを供給する。

徐冷工程（ステップＳ１２）では、徐冷炉内にて７５０〜５００℃のガラスリボンが曝される雰囲気中の酸素濃度Ｄを３．０体積％以下（好ましくは２．０体積％以下、より好ましくは１．０体積％以下）とする。なお、酸素濃度Ｄの調節方法については、後述する。

図２に、本実施形態の無アルカリガラス基板の製造装置の要部断面図を示す。

図２に示すように、本実施形態の無アルカリガラス基板の製造装置は、溶融ガラス１０を帯板状のガラスリボン１０Ａに成形する成形炉（フロートバス）２０と、成形したガラスリボン１０Ａを徐冷する徐冷炉３０とを備える。フロートバス２０と徐冷炉３０とは接続されており、接続部分にてフロートバス２０内と徐冷炉３０内とが連通している。徐冷炉３０内は、ガラスリボン搬出口３４にて大気に開放されている。

フロートバス２０は、フロートバス２０内の溶融錫２２上に溶融ガラス１０を流出して帯板状のガラスリボン１０Ａに成形する。フロートバス２０内には、溶融錫２２の酸化を防止するため、窒素及び水素を含む還元性ガスが供給される。水素は、フロートバス２０内に混入した酸素と反応して水になる性質があるので、フロートバス２０内の雰囲気中の酸素濃度を低下させる役割を果たす。

徐冷炉３０は、成形したガラスリボン１０Ａを徐冷炉３０内に搬送する搬送手段４０を備える。

搬送手段４０は、徐冷炉３０内に搬送したガラスリボン１０Ａをガラスリボン搬入口３２からガラスリボン搬出口３４に搬送する。搬送手段４０は、例えば図２に示すように、電動モータ等により回転駆動されるロール４２等により構成されて良い。この場合、ガラスリボン１０Ａは、ロール４２上を搬送される。ロール４２は、徐冷炉３０の炉壁３６に設けられた開口部３８から炉内に挿入され、ガラスリボン１０Ａの搬送方向（図２中、矢印Ａ方向）に沿って配列されている。尚、複数のロール４２の一部は、従動的に回転するロールであっても良い。

本実施形態では、徐冷炉３０内にて７５０〜５００℃のガラスリボン１０Ａが曝される雰囲気中の酸素濃度Ｄを３．０体積％以下（好ましくは２．０体積％以下、より好ましくは１．０体積％以下）とする。酸素濃度Ｄの調節は、意図しない炉外と炉内とを連通する隙間を変化させることにより実現される。意図しない炉外と炉内とを連通する隙間としては、例えば、炉壁３６に設けられる開口部３８の内周と該開口部３８に挿通されるロール４２の外周との間の隙間、炉壁３６を構成する煉瓦ブロック同士の隙間などがある。

ところで、徐冷炉３０内の雰囲気中の酸素濃度がガラスリボン搬入口３２付近で高過ぎると、液晶パネルの製造工程でのバッファードフッ酸によるエッチング処理時に、ガラス表面が白濁化する傾向がある。ガラス基板が白濁化すると、製品である液晶パネルの歩留まりが低下する。

本実施形態では、徐冷炉３０内にて７５０〜５００℃のガラスリボン１０Ａが曝される雰囲気中の酸素濃度Ｄを３．０体積％以下とするので、バッファードフッ酸によるエッチング処理時にガラス表面が白濁化し難い無アルカリガラス基板を得ることができる。なお、徐冷炉３０内にてガラスリボン１０Ａが７５０〜５００℃となる領域は、徐冷炉３０内のガラスリボン搬入口３２付近の領域である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施形態において、フロート法による無アルカリガラス基板の製造方法及び製造装置について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明をフュージョン法による無アルカリガラス基板の製造方法及び製造装置に適用しても良い。この場合、成形炉は、断面くさび状の成形体の両側面に沿って溶融ガラスを流下し成形体の下縁部直下で合流して一体化し、下方に引き延ばして帯板状のガラスリボンに成形する。

以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。

（試験例１〜８）
試験例１〜８では、図２に示す製造装置を用いてガラスリボンを徐冷した後、ガラスリボンの幅方向中央部から試験片を切り出した。これらの試験片の形状は、いずれも、長さ１００ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍとした。また、これらの試験片のガラス組成は、いずれも、市販の無アルカリガラス基板（旭硝子社製、ＡＮ１００）と同一組成とした。

（徐冷炉内の雰囲気中の酸素濃度）
試験例１〜８では、徐冷炉の炉壁に設けられる開口部の内周と該開口部に挿通されるロールの外周との間の隙間をスペーサによって徐々に狭くする手法を用いて、徐冷炉内にて７５０〜５００℃のガラスリボンが曝される雰囲気中の酸素濃度Ｄを調節した。該酸素濃度Ｄとして、７５０〜５００℃のガラスリボンの上方１０ｍｍの位置の酸素濃度を酸素濃度計（ＨＯＲＩＢＡ社製、NZ３０００）により測定した。測定点のピッチは、ガラスリボンの幅方向に平行な方向について１００ｍｍとし、ガラスリボンの長手方向に平行な方向についてガラスリボンの幅方向中央温度が５０℃変わる距離とした。尚、ガラスリボンの温度分布は、赤外線温度計（ＮＥＣ／ＡＶＩＯ社製、ＴＨ９１００）により測定した。

（ヘイズ値）
試験片をフッ酸（ＨＦ）：５．３質量％、フッ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ）：３５．８質量％、残部：水からなるバッファードフッ酸の溶液中に２５℃、２０分間浸漬し、洗浄した後、ヘイズ値Ｈをヘイズメータ（スガ試験機社製、ＨＺ−２）により評価した。

酸素濃度Ｄの測定結果及びヘイズ値Ｈの評価結果を、表１及び表２に示す。なお、表１及び表２には、各試験例１〜８における酸素濃度Ｄの測定値のうち最大値のみを示す。試験例１〜３は、本発明の実施例であり、試験例４〜８は、本発明の比較例である。

表１〜表２から、酸素濃度Ｄが３．０体積％以下の場合、ヘイズ値Ｈが７．０％以下になることが分かる。また、酸素濃度Ｄが２．０体積％以下の場合、ヘイズ値Ｈが５．０％以下になることが分かる。さらに、酸素濃度Ｄが１．０体積％以下の場合、ヘイズ値Ｈが１．０％以下になることが分かる。

１０溶融ガラス
１０Ａガラスリボン
２０成形炉（フロートバス）
２２溶融錫
３０徐冷炉
３６炉壁
３８開口部
４０搬送手段
４２ロール

Claims

液晶パネルに用いられる無アルカリガラス基板において、
フッ酸（ＨＦ）：５．３質量％、フッ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ）：３５．８質量％、残部：水からなるバッファードフッ酸の溶液中に２５℃、２０分間浸漬した後のヘイズ値が７．０％以下である無アルカリガラス基板。
溶融ガラスを帯板状のガラスリボンに成形し、成形した前記ガラスリボンを徐冷炉内に搬送し、徐冷してなるものであって、
前記徐冷炉内にて７５０〜５００℃の前記ガラスリボンが曝される雰囲気中の酸素濃度を３．０体積％以下とした請求項１に記載の無アルカリガラス基板。
請求項１に記載の無アルカリガラス基板の製造方法であって、
溶融ガラスを帯板状のガラスリボンに成形する成形工程と、
成形した前記ガラスリボンを徐冷炉内に搬送し、徐冷する徐冷工程とを有し、
前記徐冷工程では、前記徐冷炉内にて７５０〜５００℃の前記ガラスリボンが曝される雰囲気中の酸素濃度を３.０体積％以下とする無アルカリガラス基板の製造方法。
前記成形工程では、前記溶融ガラスをフロートバス内の溶融錫上に流出して帯板状の前記ガラスリボンに成形すると共に、前記フロートバス内に窒素及び水素を含む還元性ガスを供給し、
前記徐冷工程では、前記徐冷炉の炉壁に設けられる開口部の内周と該開口部に挿通されるロールの外周との間の隙間を調節することにより、前記酸素濃度を３．０体積％以下とする請求項３に記載の無アルカリガラス基板の製造方法。
請求項１に記載の無アルカリガラス基板の製造装置であって、
溶融ガラスを帯板状のガラスリボンに成形する成形炉と、
成形した前記ガラスリボンを徐冷する徐冷炉とを備え、
前記徐冷炉内にて７５０〜５００℃の前記ガラスリボンが曝される雰囲気中の酸素濃度が３．０体積％以下である無アルカリガラス基板の製造装置。