JP2018145019A - ディスプレイ用ガラス基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】ラビングムラの発生を抑制したディスプレイ用ガラス基板を提供する。【解決手段】液晶装置１は、ケイ酸塩ガラスからなるガラス基板２を２つ対面させ、対面した面間に液晶３０を封止した構成である。ガラス基板２は、酸化セリウムのスラリーを供給しながら、研磨パッドでガラス基板２の表面を研磨する研磨工程Ｓ１、スラリーを供給しながら、ディスクブラシでガラス基板２の表面をブラシ掛けする洗浄１工程Ｓ２及び洗剤を使って洗う洗浄２工程Ｓ３を経て製造される。上記の工程により、ガラス基板２の第１主面１１、２１においてＣｅの量が０．１ａｔｍ％以下に押さえることができ、ラビングムラの抑制と輝点不良の抑制を実現できる。【選択図】図１
Description
本発明は、ディスプレイ用ガラス基板に関する。
液晶装置は、ガラス基板を２枚重ね、ガラス基板間に液晶を封入して製作される。一方のガラス基板に、例えば薄膜トランジスタをマトリックス状に配置し、他方のガラス基板にカラーフィルタを配置して、両ガラス基板間に封止した液晶層の光学特性を画像信号に応じて変化させることで、画像表示を可能とする。各工程において各々製造されたガラス基板同士の対向面において、液晶層と接する面上にラビングローラを回転させながら配向膜を貼るが、その際、ラビングムラが発生することが知られている（特許文献１参照）。
特許文献１は、ラビング布と、ラビング布を巻き付けたラビングローラと、ラビングローラを駆動する駆動手段と、ラビング布との接触面が粗く、ラビング布に付着した異物を拭き取るとともに、ラビング布の毛並みを揃えるセラミック等の多孔質な材料からなる再生ローラとを備えるラビング装置であって、ラビング布に付着した異物を除去し、清掃頻度が少なく長寿命のラビング装置であることが開示されている。
特許文献１は、ラビング布に付着した異物に着目し、異物を除去することによりラビングムラを除去している。ラビング工程において、何らかの原因によって、実際に液晶ディスプレイとして使う際に表示してみると、ある部分だけが明るい／暗いなどで数ｍｍの筋状などのムラが見えるラビングムラが発生する。その原因としてラビング時の毛の当たり、強さのムラや異物が主であるとの考え方が特許文献１である。しかしながら、本発明者の検討によれば、ガラス基板の表面性状を改良することで、ラビングムラを抑制できることを見出した。
本発明は、ラビングムラの発生を抑制したディスプレイ用ガラス基板を提供する。
本発明のディスプレイ用ガラス基板は、ケイ酸塩ガラスからなるディスプレイ用ガラス基板であって、第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面と、を備え、前記第１主面において、Ｃｅの量が０．１ａｔｍ％以下である。
本発明によれば、ディスプレイ用ガラス基板の第１主面のラビングムラの抑制と輝点不良の抑制を実現できる。
以下、図面を用いて、本発明に係るディスプレイ用ガラス基板の具体的な実施の形態について詳述する。
＜ディスプレイ用ガラス基板＞
図１は、本実施形態のディスプレイ用ガラス基板（以下、単にガラス基板と述べる）を使用した液晶装置の一例を示す断面図である。なお、紙面下側がディスプレイの正面側である。
図１は、本実施形態のディスプレイ用ガラス基板（以下、単にガラス基板と述べる）を使用した液晶装置の一例を示す断面図である。なお、紙面下側がディスプレイの正面側である。
液晶装置１は、ケイ酸塩ガラスからなるガラス基板２を２つ対面させ、対面した面間に液晶３０を封止した構成である。２つのガラス基板２をそれぞれ第１ガラス基板１０及び第２ガラス基板２０と定義し、対面する面を第１主面１１、２１、第１主面１１、２１に対向する面を第２主面１２、２２と定義する。
第１ガラス基板１０の第１主面１１に、例えば薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、ＴＦＴと称す）３１をマトリクス状に配置し、第２ガラス基板２０の第１主面２１に、カラーフィルタ３２を配置する。即ち、それぞれの第１主面１１、２１は、配線層を形成するデバイス形成面でもある。
次に、それぞれの第１主面１１、２１側に配向膜３３を形成して電圧無印加時の液晶分子の配列を決定するラビング処理を施す。ラビング処理は、配向膜３３表面に細かい溝を形成して配向異方性の膜にするものであり、配向膜３３に一定方向のラビング処理を施すことで、液晶分子の配列を規定することができる。
そして、それぞれの第１主面１１、２１同士にシール部を用いて貼り合わせ、アライメントを施しながら圧着硬化させ、シール部の切り欠き部分から液晶３０を封入する。また、それぞれの第２主面１２、２２には偏光板３４が施され、液晶装置１が製造される。
本実施形態のガラス基板２はケイ酸塩ガラスである。特に、本実施形態のガラス基板２は、ＴＦＴ用であるため、アルカリ酸化物が０．１％以下で、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ホウ素（ＢａＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化バリウム（Ｂ２Ｏ３）などのアルカリ土類金属酸化物を主成分にもつ無アルカリガラスであることが好ましい。また、無アルカリガラスは、ガラス組成の一例としてとして、質量％で、ＳｉＯ２：５５〜７０％、Ａｌ２Ｏ３：１０〜２０％、Ｂ２Ｏ３：０〜５％、ＭｇＯ：０〜５％、ＣａＯ：３〜１５％、ＳｒＯ：０．５〜７％、ＢａＯ：５〜１５％を含有している。
また、本実施形態のガラス基板２は、第１主面において、Ｃｅの量が０．１ａｔｍ％以下である。これにより、ラビングムラの発生を抑制できる。この理由は、ラビングムラの発生原因となり得るＣｅ含有ゲル状シリカ層、及び／又は研磨や洗浄時のスラリー残り（Ｃｅ）が、第１主面において少ないためと考えられる。第１主面におけるＣｅの量とはＸＰＳ分析により求める。
ここで、「Ｃｅ含有ゲル状シリカ層」とは、ガラス基板２の製造過程である研磨工程（後述するＳ１）や洗浄工程（後述するＳ２又はＳ３）で、酸化セリウムを使用した場合に生じるものである。Ｃｅとガラス基板２中のシリカ（Ｓｉ）が置き換わり、シリカがガラス基板２から溶出し、溶出したシリカがガラス基板２の表面でＳｉ−Ｏを形成し、そのＳｉ−Ｏ骨格の中にＨ２Ｏを留めている層を指す。
また、「スラリー残り」とは、ガラス基板２の製造過程である研磨工程や洗浄工程で、酸化セリウムを使用すると生じるものである。酸化セリウムがガラス成分と反応することがあり、パーティクルとしてそのまま主面上に残ったものを指す。
本明細書において、以下、Ｃｅ含有ゲル状シリカ層と、研磨や洗浄時のスラリー残りとをまとめて、無機残渣と呼ぶ場合がある。ガラス表面に無機残渣があると、その無機残渣の周りに空気中の水分が集合しやすく、それに起因して配向膜表面性状に乱れが生じ、ラビングムラ等が起こりやすくなる。
また、本実施形態のガラス基板２は、第１主面において（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉの値が０．１０以下であることが好ましい。これにより、ラビングムラの発生をさらに抑制できる。この理由は、ラビングムラの発生原因となり得るＣｅ含有ゲル状シリカ層、及び／又は研磨や洗浄時のスラリー残り（ＣｅＯ２及び／又はＬａＯＦ）が、ガラス第１主面において少ないためと考えられる。第１主面における（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉの値とはＴＸＲＦ分析により求める。
また、本実施形態のガラス基板２は、（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉの値は、好ましくは０．０４以下である。これにより、ラビングムラの抑制に加えて、輝点不良も抑制することができる。
ここで、「輝点不良」とは、ガラス基板２の周辺領域に出やすく、実際に液晶装置１として使う際に、表示してみると、液晶が制御できずに白色で常に明るく光っている点となる不良を指す。
なお、（Ｃｅ＋Ｌａ）／ＳｉのようにＳｉで除する理由は以下による。すなわち、ＴＸＲＦは非常に高感度なため、定量基準となる標準試料の作製及び濃度規定が困難である。そのため、ガラス表面分析ではガラスの主成分であるＳｉで規格化した半定量値を採用するのが一般的であり、本願もそれに則った。
また、本実施形態のガラス基板２は、第１主面においてＯ／Ｓｉの値が、２．５以下であることが好ましい。ガラス表面へのシリカリッチ脆弱層の形成が抑制されることで、ラビングムラ及び／又は輝点不良を低減できる。
ここで、「シリカリッチ脆弱層」とは、ガラス基板２の製造過程である研磨工程（後述するＳ１）や洗浄工程（後述するＳ２又はＳ３）で、酸化セリウムや酸洗剤を使うことで形成されるものである。当該層は、ガラス板の表層が変質されたものであり、ポロポロと崩れやすい傾向があるため、一部が脱離することによって、配向膜や配線等の形成が適切になされず、ラビングムラ及び／又は輝点不良が引き起こされやすい。Ｏ／Ｓｉの値が、２．５以下であれば、Ｃｅ等とガラス基板２中のシリカ（Ｓｉ）との置換の程度が過剰でなく、シリカリッチ脆弱層の形成が抑制されていることを指す。
また、本実施形態のガラス基板２は、第１主面においてナノインデンター押込み硬さが、４３００Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。Ｃｅ含有ゲル状シリカ層、及び／又はシリカリッチ脆弱層の形成が抑制されることで、ラビングムラ及び／又は輝点不良を低減できる。ナノインデンター押込み硬さが４３００Ｎ／ｍｍ２以上であれば、例えばシリカリッチ脆弱層が形成されていたとしても、その一部が脱離しにくいため好ましい。
また、本実施形態のガラス基板２は、第１主面においてＣ／Ｓｉの値が１．０以下であることが好ましい。さらに有機残渣由来の不良（ＥＴ−ＡＴ不良）を低減することができる。
ここで、「有機残渣由来の不良（ＥＴ−ＡＴ不良）」とは、ラビングムラや輝点不良以外のその他の不良を指す。具体例としてはスパーク、ショート、層間リークなどの性能上の不良を指している。
また、本実施形態のガラス基板２は、第１主面においてＣｅを有する。Ｃｅを有するとは、ＸＰＳ等の表面分析において、Ｃｅ成分が検出されることを指す。これは、ガラス基板２が、研磨工程（後述するＳ１）や洗浄工程（後述するＳ２又はＳ３）において、酸化セリウムを用いた処理が行われたことを示す。第１主面がＣｅを有していても、前述したＣｅの値が０．１ａｔｍ％以下であれば、ラビングムラの発生を抑制できる。
また、本実施形態のガラス基板２は、第１主面においてＣｅを有する。Ｃｅを有するとは、ＸＰＳ等の表面分析において、Ｃｅ成分が検出されることを指す。これは、ガラス基板２が、研磨工程（後述するＳ１）や洗浄工程（後述するＳ２又はＳ３）において、酸化セリウムを用いた処理が行われたことを示す。第１主面がＣｅを有していても、前述したＣｅの値が０．１ａｔｍ％以下であれば、ラビングムラの発生を抑制できる。
＜製造方法＞
以下、本実施形態のガラス基板２を製造するための製造方法の一例を示す。本実施形態において、工程は大きく分けて、研磨工程Ｓ１、洗浄１工程Ｓ２、洗浄２工程Ｓ３の３工程である。工程フローチャート図は、図２を参照する。
以下、本実施形態のガラス基板２を製造するための製造方法の一例を示す。本実施形態において、工程は大きく分けて、研磨工程Ｓ１、洗浄１工程Ｓ２、洗浄２工程Ｓ３の３工程である。工程フローチャート図は、図２を参照する。
研磨工程Ｓ１：スラリーを供給しながら、研磨パッドでガラス基板２の表面を研磨する。
研磨工程Ｓ１で使用するスラリーは酸化セリウム（ＣｅＯ２）を主体とする希土類酸化合物であり、Ｌａ（ＬａＯＦ）、Ｐｒ、Ｎｄなども含まれている。酸化セリウムは、研磨材の中でも、ガラス成分であるＯと酸化セリウムの成分であるＣｅとが、化学反応し得る性質を有しており、物理的な研磨に加えて、化学的な研磨も同時に行う（ケミカルメカニカル研磨）ことで、ガラス基板２の表面を効率的に平滑化する。なお、酸化セリウムはあらゆる研磨砥粒の中で最高級に研磨効率が高く、電子／光学分野で幅広く採用されている。
ここで、研磨工程Ｓ１では、スラリーとして酸化セリウムを用いた研磨を行った後に、スラリーとして炭酸カルシウムを用いた研磨を行うことが好ましい。酸化セリウムによって、ガラス基板表面に形成されたＣｅ含有ゲル状シリカ層や、スラリー残り、シリカリッチ脆弱層を削り取ることができる。また、スラリーを用いずに研磨パッドとガラスを直接当てる水研磨等を行ってもよい。
洗浄１工程Ｓ２：スラリーを供給しながら、ディスクブラシでガラス基板２の表面をブラシ掛けする。
洗浄１工程（スラリー洗浄工程とも言う）Ｓ２で使用するスラリーは炭酸カルシウムである。ガラス基板表面に形成されたＣｅ含有ゲル状シリカ層や、スラリー残り、シリカリッチ脆弱層を削り取ることができる。炭酸カルシウムスラリーの濃度、スラリー粒度、ディスクブラシの押圧力、ディスクブラシの本数などを適宜調整することで、Ｃｅ含有ゲル状シリカ層や、スラリー残り、シリカリッチ脆弱層を適切に除去できる。
なお、研磨工程Ｓ１における炭酸カルシウムスラリーを用いた研磨と、洗浄１工程Ｓ２とは、少なくともいずれか一方を有すればよい。ガラス基板２のラビングムラの発生を抑制できる。またその程度により、さらに輝点不良を解消することも可能となる。なお、本実施形態では、ガラス基板表面に形成されたＣｅ含有ゲル状シリカ層や、スラリー残り、シリカリッチ脆弱層の発生原因として、酸化セリウムをスラリーとした研磨を想定したが、これに限定されない。例えば、ガラス基板表面の洗浄などで酸化セリウムを用いた場合なども含まれる。
洗浄２工程Ｓ３：酸などの洗剤を使って洗う。
洗浄２工程Ｓ３中に又は洗浄２工程Ｓ３終了後、使用した洗剤の液切りにエアナイフ（空気の吹付け）を使用する。液切りの部材として、回転するゴム又は樹脂などのロール（スポンジ）を用いるよりも有機物残渣由来の不良（ＥＴ−ＡＴ不良）の発生を抑制することができる。これは、ロールの成分がガラスに脱離して付着することがないためと考えられる。また、洗剤濃度を変えることでも有機残渣由来の不良の発生を抑制することが可能である。
本実施形態のガラス基板２は、上述の方法により従来の問題点である、無機残渣、シリカリッチ脆弱層、有機物残渣由来の不良を抑制することができる。
本実施形態による効果を立証するために、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectrometer；Ｘ線光電子分光装置）、ＴＸＲＦ（Total reflection X-Ray Fluorescence Spectrometer；全反射蛍光Ｘ線分析）及びナノインデンター（Nanoindentation Tester；超微小押込み硬さ試験機）を用いて、サンプルによる試験を行った。試験結果に基づき本実施形態のガラス基板２に対して、適切な数値範囲を図３〜図５に基づいて以下説明する。
実施例については、研磨工程Ｓ１のうち、スラリーとして酸化セリウムを用いた研磨を行った後、スラリーとして炭酸カルシウム用いた研磨及び／又は洗浄１工程Ｓ２を経て、洗浄２工程Ｓ３を行った。スラリーの濃度、粒度、ディスクブラシの押す圧力、ディスクブラシの本数などを適宜調整することで、ＸＰＳやＴＸＲＦで得られる各数値が異なるサンプルを複数作成した。
比較例については、研磨工程Ｓ１のうち、スラリーとして酸化セリウムを用いた研磨を行った後、スラリーとして炭酸カルシウム用いた研磨及び／又は洗浄１工程Ｓ２を経ず、洗浄２工程Ｓ３も行わなかった。
＜ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectrometer；Ｘ線光電子分光装置）＞
得られた実施例及び比較例のガラス基板の表面組成を、ＸＰＳにより分析し、Ｃ／Ｓｉ、Ａｌ／Ｓｉ、Ｏ／Ｓｉ比、Ｃｅ定量値（ａｔｍ％）（以下「Ｃｅの量」と述べる）を求めた。
得られた実施例及び比較例のガラス基板の表面組成を、ＸＰＳにより分析し、Ｃ／Ｓｉ、Ａｌ／Ｓｉ、Ｏ／Ｓｉ比、Ｃｅ定量値（ａｔｍ％）（以下「Ｃｅの量」と述べる）を求めた。
ＸＰＳ分析には、日本電子社製の光電子分光装置ＪＰＳ−９０１０ＭＣを使用した。分析条件は、以下の通りである。
Ｘ線源：Ｍｇ−Ｋα、加速電圧１２ｋＶ−エミッション電流２５ｍＡ
中和銃（ＦＬＧ（Flood Gun））：加速電圧４．０Ｖ−エミッション電流８．０ｍＡ
検出角（試料表面と検出器のなす角度）：１５°
検出領域：６ｍｍΦ
試料サイズ：１０×１０ｍｍ
解析ソフト：ＳｐｅｃＳｕｒｆ
Ｘ線源：Ｍｇ−Ｋα、加速電圧１２ｋＶ−エミッション電流２５ｍＡ
中和銃（ＦＬＧ（Flood Gun））：加速電圧４．０Ｖ−エミッション電流８．０ｍＡ
検出角（試料表面と検出器のなす角度）：１５°
検出領域：６ｍｍΦ
試料サイズ：１０×１０ｍｍ
解析ソフト：ＳｐｅｃＳｕｒｆ
＜Ｃｅの量＞
図３（ａ）の表は、実施例及び比較例に基づいて、ＸＰＳ分析により得られたＣｅの量、０．０２ａｔｍ％、０．０７ａｔｍ％、０．１１ａｔｍ％に対するラビングムラ評価を示す。Ｃｅの量の各値は、それぞれのサンプルにおいてガラス基板２の対角の角部近傍と中央部の３点における測定値の平均値である。なお、図５迄に示される表及びグラフの値も同様に、ガラス基板２の対角の角部近傍と中央部の３点における測定値の平均値である。
図３（ａ）の表は、実施例及び比較例に基づいて、ＸＰＳ分析により得られたＣｅの量、０．０２ａｔｍ％、０．０７ａｔｍ％、０．１１ａｔｍ％に対するラビングムラ評価を示す。Ｃｅの量の各値は、それぞれのサンプルにおいてガラス基板２の対角の角部近傍と中央部の３点における測定値の平均値である。なお、図５迄に示される表及びグラフの値も同様に、ガラス基板２の対角の角部近傍と中央部の３点における測定値の平均値である。
ラビングムラ評価は、Ｃｅの量が０．０２ａｔｍ％の場合は「ムラが見えない（評価◎）」、Ｃｅの量が０．０７ａｔｍ％の場合は「ムラがやや見える（評価○）」、Ｃｅの量が０．１１ａｔｍ％の場合は「ムラが見える（評価×）」である。
表の結果に基づき、ガラス基板２の第１主面１１、２１において、Ｃｅの量が０．１ａｔｍ％以下であればラビングムラが抑制できているとの結論が導き出せる。また、Ｃｅの量が、好ましくは０．０８ａｔｍ％以下であり、より好ましくは０．０６ａｔｍ％以下、さらに好ましくは０．０４ａｔｍ％以下であり、さらに好ましくは０．０２ａｔｍ％以下である。そして、Ｃｅの量が０．０６ａｔｍ％以下であれば、ラビングムラの抑制に加えて、輝点不良も抑制できる。
Ｃｅの量を０．１ａｔｍ％以下としたが、下限は０ではなく、ガラス基板２の第１主面１１、２１には僅かながらＣｅが残留している場合がある。これは、ガラス基板２が、研磨工程（後述するＳ１）や洗浄工程（後述するＳ２又はＳ３）において、酸化セリウムを用いた処理が行われたことを示す。
＜Ｃ／Ｓｉ値＞
図３（ｂ）は、Ｃ／Ｓｉの値とＥＴ−ＡＴ不良発生率の相関を求めたグラフである。このグラフから、第１主面１１、２１において、Ｃ／Ｓｉの値が１．０以下であると、有機物残渣由来の不良を低減できることが理解される。
図３（ｂ）は、Ｃ／Ｓｉの値とＥＴ−ＡＴ不良発生率の相関を求めたグラフである。このグラフから、第１主面１１、２１において、Ｃ／Ｓｉの値が１．０以下であると、有機物残渣由来の不良を低減できることが理解される。
＜ＴＸＲＦ（Totalreflection X-Ray Fluorescence Spectrometer；全反射蛍光Ｘ線分析）＞
得られた実施例及び比較例のガラス基板の表面組成を、ＴＸＲＦにより分析し、（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉの値を求めた。当該式の分母と分子の単位は、それぞれ質量％である。
ＴＸＲＦは、ＮＡＮＯＨＵＮＴＥＲ（理学電機工業社製、卓上型）を使用した。分析条件は、以下の通りである。
Ｘ線管：ターゲットＣｕ−Ｋα、管電圧/管電流：５０ｋＶ/０．８ｍＡ
励起Ｘ線分光素子：人工累積膜
励起Ｘ線照射角：０．１°、分析雰囲気：大気（Ｈｅガスフロー）
検出領域：１０ｍｍΦ
試料サイズ：３０×５０ｍｍ
Ｘ線管：ターゲットＣｕ−Ｋα、管電圧/管電流：５０ｋＶ/０．８ｍＡ
励起Ｘ線分光素子：人工累積膜
励起Ｘ線照射角：０．１°、分析雰囲気：大気（Ｈｅガスフロー）
検出領域：１０ｍｍΦ
試料サイズ：３０×５０ｍｍ
＜（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉの値＞
図４（ａ）の表は、実施例及び比較例に基づいて、ＴＸＲＦ分析により得られた（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉの値、０．０３、０．０４、０．１１に対するラビングムラ評価を示す。
図４（ａ）の表は、実施例及び比較例に基づいて、ＴＸＲＦ分析により得られた（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉの値、０．０３、０．０４、０．１１に対するラビングムラ評価を示す。
ラビングムラ評価は、（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉの値が０．０３の場合は「ムラが見えない（評価◎）」、（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉの値が０．０４の場合は「ムラがやや見える（評価○）」、（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉの値が０．１１の場合は「ムラが見える（評価×）」である。
図４（ｂ）は、（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉ値と輝点不良率の相関を示すグラフである。
図４（ａ）のラビングムラ評価及び図４（ｂ）のグラフから、ガラス基板２の第１主面１１、２１において、（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉの値が０．１０以下であると、ラビングムラが抑制され、無機残渣及び／又はシリカリッチ脆弱層が抑制できることが理解される。
上述の値は、研磨剤としての酸化セリウム（ＣｅＯ２）は、ＬａＯＦを含有する場合があるため、Ｌａの値も加味することで、Ｃｅ含有ゲル状シリカ層、及び／又は研磨や洗浄時のスラリー残り（Ｃｅ及び／又はＬａＯＦ）の程度について、より正確に理解できる。
また、（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉ値は、好ましくは０．０８以下であり、より好ましくは０．０６以下、さらに好ましくは０．０４以下であり、さらに好ましくは０．０３以下である。そして、図４（ｂ）より（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉ値が０．０４以下であれば、ラビングムラの抑制に加えて、輝点不良も大きく抑制することも可能である。
＜ナノインデンター（Nanoindentation Tester；超微小押込み硬さ試験機）＞
得られた実施例及び比較例のガラス基板の表面脆弱性を、ナノインデンターにより評価し、押込み硬さＨＩＴ値（Ｎ／ｍｍ２）を求めた。図５のうち、左三つが実施例、右の一つが比較例である。
ナノインデンター評価には、エリオニクス社製のＥＳＦ−５０００Ｐｌｕｓを使用した。
試験条件は、以下の通りである。
雰囲気：真空（５０〜３００Ｐａ）、圧子：バーコビッチ圧子
設定荷重：１０μＮ、負荷／除荷時間：１０ｓｅｃ．、荷重保持時間：１ｓｅｃ．
測定点数：５点×５点、測定間隔：Ｘ１０μｍ、Ｙ１０μｍ
試料固定方法：アロンアルファ接着
試料サイズ：１０×１０ｍｍ
試験条件は、以下の通りである。
雰囲気：真空（５０〜３００Ｐａ）、圧子：バーコビッチ圧子
設定荷重：１０μＮ、負荷／除荷時間：１０ｓｅｃ．、荷重保持時間：１ｓｅｃ．
測定点数：５点×５点、測定間隔：Ｘ１０μｍ、Ｙ１０μｍ
試料固定方法：アロンアルファ接着
試料サイズ：１０×１０ｍｍ
図５は、ナノインデンター押込み硬さＨＩＴ値とＯ／Ｓｉの相関を示すグラフである。ナノインデンター押込み硬さが大きければ、Ｃｅ含有ゲル状シリカ層やシリカリッチ脆弱層が無い（又は少ない）ことの証拠になる。即ち、Ｏ／Ｓｉはナノインデンター押込み硬さとの相関があるため、ゲル状シリカ層やシリカ立地脆弱層が無い（又は少ない）ことを間接的に示す指標となる。
図６より、ナノインデンター押込み硬さが４３００Ｎ／ｍｍ２未満である比較例では、ラビングムラ等の不良率が高く、４３００Ｎ／ｍｍ２以上のものでは、不良率は低減できた。
さらに、ナノインデンター押込み硬さが４７００Ｎ／ｍｍ２以上であれば、輝点不良率も低下できた。輝点不良率の改善には、特に５５００Ｎ／ｍｍ２以上が好ましかった。
図６より、ナノインデンター押込み硬さが４３００Ｎ／ｍｍ２未満である比較例では、ラビングムラ等の不良率が高く、４３００Ｎ／ｍｍ２以上のものでは、不良率は低減できた。
さらに、ナノインデンター押込み硬さが４７００Ｎ／ｍｍ２以上であれば、輝点不良率も低下できた。輝点不良率の改善には、特に５５００Ｎ／ｍｍ２以上が好ましかった。
図５及び６から、ガラス基板２の第１主面１１、２１において、ナノインデンター押込み硬さが、４３００Ｎ／ｍｍ２以上であれば、無機残渣（ゲル状シリカ層含む）及び／又はシリカリッチ脆弱層が抑制されていることが理解される。また、ナノインデンター押込み硬さは、好ましくは４５００Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは４７００Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは５０００Ｎ／ｍｍ２以上であり、さらに好ましくは５２００Ｎ／ｍｍ２以上であり、さらに好ましくは５５００Ｎ／ｍｍ２以上である。ゲル状シリカ層及び／又はシリカリッチ脆弱層の形成が抑制されることで、ラビングムラ及び輝点不良の低減が可能となる。
＜Ｏ／Ｓｉ値＞
また、図５及び図６から、第１主面１１、２１において、Ｏ／Ｓｉの値が、２．５以下であると、無機残渣（ゲル状シリカ層含む）及び／又はシリカリッチ脆弱層の形成が抑制され、ラビングムラ及び輝点不良の低減が可能となることも理解できる。
さらに、Ｏ／Ｓｉの値が２．４７未満であれば、輝点不良率も低下できた。輝点不良率の改善には、特に２．２５以下が好ましかった。
Ｏ／Ｓｉの値は、２．５以下であればよく、好ましくは２．４７未満、より好ましくは、２．４以下、さらに好ましくは２．３以下、さらに好ましくは２．２５以下である。
また、図５及び図６から、第１主面１１、２１において、Ｏ／Ｓｉの値が、２．５以下であると、無機残渣（ゲル状シリカ層含む）及び／又はシリカリッチ脆弱層の形成が抑制され、ラビングムラ及び輝点不良の低減が可能となることも理解できる。
さらに、Ｏ／Ｓｉの値が２．４７未満であれば、輝点不良率も低下できた。輝点不良率の改善には、特に２．２５以下が好ましかった。
Ｏ／Ｓｉの値は、２．５以下であればよく、好ましくは２．４７未満、より好ましくは、２．４以下、さらに好ましくは２．３以下、さらに好ましくは２．２５以下である。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
本発明のディスプレイ用ガラス基板は、ラビングムラ及び輝点不良を抑制することを要求する液晶装置などの分野に好適に用いられる。
１ 液晶装置
２ ガラス基板
１０ 第１ガラス基板
１１ 第１主面
１２ 第２主面
２０ 第２ガラス基板
２１ 第１主面
２２ 第２主面
３０ 液晶
３１ 薄膜トランジスタ
３２ カラーフィルタ
３３ 配向膜
３４ 偏光板
２ ガラス基板
１０ 第１ガラス基板
１１ 第１主面
１２ 第２主面
２０ 第２ガラス基板
２１ 第１主面
２２ 第２主面
３０ 液晶
３１ 薄膜トランジスタ
３２ カラーフィルタ
３３ 配向膜
３４ 偏光板
Claims (7)
- ケイ酸塩ガラスからなるディスプレイ用ガラス基板であって、
第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面と、を備え、
前記第１主面において、Ｃｅの量が０．１ａｔｍ％以下である、ディスプレイ用ガラス基板。 - 前記第１主面において、（Ｃｅ＋Ｌａ）／Ｓｉの値が０．１０以下である請求項１に記載のディスプレイ用ガラス基板。
- 前記第１主面において、Ｏ／Ｓｉの値が、２．５以下である請求項１又は２に記載のディスプレイ用ガラス基板。
- 前記第１主面において、ナノインデンター押込み硬さが、４３００Ｎ／ｍｍ２以上である請求項１から３のいずれか１項に記載のディスプレイ用ガラス基板。
- 前記第１主面において、Ｃ／Ｓｉの値が１．０以下である請求項１から４のいずれか１項に記載のディスプレイ用ガラス基板。
- 前記第１主面は、デバイス形成面である請求項１から５のいずれか１項に記載のディスプレイ用ガラス基板。
- 前記ディスプレイ用ガラス基板は、前記第１主面に、Ｃｅを有する請求項１から６のいずれか１項に記載のディスプレイ用ガラス基板。
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