JP3995146B2 - Manufacturing method of glass substrate for liquid crystal display - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基板を研磨液で化学研磨して得られる液晶ディスプレイ用ガラス基板製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、液晶ディスプレイ(以下、「LCD」という)用ガラス基板は、素ガラス及び成膜後の貼合わせたガラス(以下、「ガラス基板」という)の表面を機械的または化学的に表面処理して製造される。
例えば、機械的な表面処理方法としては、研磨剤として砥粒を使用してガラス基板の表面を研磨することが行なわれていた。しかし、この方法では研磨剤を用いて研磨するため、ガラス基板の表面の平坦性が悪くなる問題点があった。そこで、このような問題点を解消するため、従来から細かく軟らかい砥粒が使用されているが、このような表面処理方法では、ガラス基板の表面の研磨速度が遅く、処理時間が長くなるという問題点があった。
【0003】
さらに、研磨装置1台につき表面処理可能なガラス基板は1枚だけであり、荒削りから仕上げまでの段階的な研磨処理を行なうには、数段階の研磨工程が必要となり、当該装置とその付帯設備も大規模になるため、設備費用及び設置面積ともに大きくなるという問題点もあった。
【0004】
また、化学的な表面処理方法としては、従来から数%のフッ酸からなる化学研磨液を満たした槽の中にガラス基板を浸漬しつつ平坦化処理が行なわれている。この方法では、例えば面積1m2(縦1m×横1m)、厚み1mmのガラス基板を1バッチ50枚として表面処理する場合、研磨液は少なくとも5.0m3必要となり、この研磨液はフッ酸濃度及び温度等の浸漬条件を十分管理した上で何回も繰り返して用いられる。
しかし、従来の方法では、ガラス基板の処理回数が増加するにつれて、製造されるLCD用ガラス基板の平坦性が徐々に悪化して、製品の歩留まりが低下する問題点があった。
【0005】
本発明者はこの原因を解析し、その結果歩留まりの低下は平坦化処理に伴い生成する反応生成物に起因することが分かった。
すなわち、化学研磨液を繰り返し使用した場合、フッ化物等の反応生成物が化学研磨液中に徐々に増加する。そして、この反応生成物はガラス基板上に付着ないし吸着しやすい性質を有する。このため、同一のフッ酸濃度、温度条件でガラス基板を浸漬した場合、反応生成物がガラス基板に付着し、研磨液中のフッ酸濃度は初期使用時と変わりなく一定であるにもかかわらず、研磨速度が徐々に悪化し、さらには基板表面にうねりやピットが生じやすくなる。したがって、製造されるLCD用ガラス基板の平坦性が徐々に悪化して歩留まりが悪くなる。
【0006】
ガラス基板表面のピットについては、例えば、表面処理前から基板表面に存在する直径10μmレベルのピットやキズが、直径10μm以上に拡大し、ひどい場合には直径100μm以上にまで拡大してしまい、結果として平坦性に優れたLCD用ガラス基板を製造することができないという問題点があった。ここで、本明細書において、「ピット」とは、ガラス基板を真上から観察した場合に、ある幅を有する不定形の凹部をいう。また、「ピットの直径」とは、ピット幅の最大値をいい、例えばピットの形状が楕円形の場合、長軸の長さに相当する。また、本明細書において、「キズ」とは、ガラス基板を真上から観察した場合に、ほとんど幅を有さない線状の凹部をいう。また、「キズの直径」とは、線状部の長さをいう。
【0007】
また、製造されるLCD用ガラス基板の歩留まりが悪くなってきた場合、液槽中の化学研磨液全体を廃棄して新しい化学研磨液と交換する必要があり、化学研磨液の無駄も多かった。
さらに、化学研磨液を廃棄処分する場合、反応生成物はスラッジを形成しているため、フッ酸からなる研磨成分と上記スラッジを分別処理した上で廃棄処分する必要があり、分別処理設備等のコスト負担も大きかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の化学的な表面処理方法において生ずる種々の問題点に鑑みてなされたものであり、従来よりもガラス基板表面の平坦性に優れたLCD用ガラス基板、および連続生産しても歩留まり良く、かつ化学研磨液の廃棄処分が不要なLCD用ガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のLCD用ガラス基板の製造方法は、ガラス基板を化学研磨する作用を有する研磨成分と溶液粘度を増加させる作用を有する増粘剤を共に一定濃度含有し、かつ粘度が5×10 −1 〜5×10 Pa・sの範囲にある研磨液を、ガラス基板上に所定量だけ塗布してガラス基板の平坦化反応を進行させ、所定時間経過後に、平坦化反応に供した研磨液を洗浄することを特徴とする。
本発明によれば、100cm当りにおける直径100μm以上のピットが存在せず、直径100μm未満のピットが50個以下であるLCD用ガラス基板を製造できる。また、照度1×10ルクスにおける目視可能なピットが存在しないLCD用ガラス基板を製造できる
【0011】
上記の研磨液としては、フッ酸、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸から選ばれる1種または2種以上の研磨成分を含有することが好ましく、さらに、1〜55重量%の研磨成分を含有することが好ましい。また、上記の研磨液は、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、クエン酸マグネシウム、酢酸マグネシウムマグネシウム化合物、エステル系、フェノール系、アミド系、脂肪酸エステル系、リン酸エステル系、スルホン酸系、ノニオン系、アミン系、エーテル系、高分子アルコール界面活性剤、アニオン系凝集剤、合成または天然の吸水ポリマー、ポリグリコール系の消泡剤、尿素、天然の糖類、接着剤から選ばれる1種または2種以上の増粘剤を含有することが好ましい。
【0012】
また、上記の研磨液は、研磨成分としてフッ酸を含有し、増粘剤として硫酸マグネシウム及びアミン系界面活性剤を含有することが更に好ましい。また、上記の研磨液は、前記平坦化反応により生成するフッ化物反応生成物が実質的に含有されていないことが好ましい。また、ガラス基板上に研磨液を塗布する工程においては、ガラス基板を水平または垂直にした状態で、ガラス基板上に研磨液を塗布することが好ましい。
【0013】
また、ガラス基板上に研磨液を塗布する工程においては、スプレーによる吹き付け塗布、ローラーによる回転塗布、スキージによる平面塗布、あるいは研磨液を含有する液槽中にガラス基板を浸漬する浸漬塗布から選ばれる1種または2種以上の塗布手段を用いることが好ましい。
また、平坦化反応に供した研磨液を洗浄する工程においては、シャワー洗浄、ジェット洗浄、ローラー洗浄、スクレーパ洗浄から選ばれる1種または2種以上の洗浄手段を用いることが好ましい。
【0014】
また、本発明のLCD用ガラス基板の製造方法においては、ガラス基板上に研磨液を所定量だけ塗布してガラス基板の平坦化反応を進行させる工程と、所定時間経過後に平坦化反応に供した研磨液を洗浄する工程を複数回繰り返すことが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の平坦性に優れたLCD用ガラス基板は、研磨成分と増粘剤を一定濃度含有し、かつ所定の粘度範囲からなる研磨液を、ガラス基板上に所定量均一に塗布する塗布工程と、所定時間平坦化反応を進行させる平坦化処理工程と、平坦化反応に用いた研磨液を洗浄する洗浄工程を経て製造される。
以下では、まず本発明に用いるガラス基板、研磨液などの原材料について説明し、次いで塗布工程、平坦化処理工程及び洗浄工程について順次説明する。
【0016】
[原材料]
本発明で用いるガラス基板は、通常液晶ディスプレイ用に用いられるガラス基板であれば、その成分、および成分組成について特に制限されるものではない。例えば、本発明においては、重量%換算でSiO2が56〜60%、Al23が16〜18%、B23が7〜10%の範囲で含まれるガラス基板が好ましく用いられる。
【0017】
本発明で用いる研磨液は、研磨成分と増粘剤を溶媒に溶解させ、研磨成分と増粘剤を共に一定濃度含有するものが好ましい。ここで、本発明において「研磨成分」とは、ガラス基板表面を化学的作用によって研磨することができる物質をいう。研磨成分としては、フッ酸、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸無機酸が好ましく用いられる。また研磨速度を調節したい場合には、これらの研磨成分を2種類以上併用して用いることもできる。
【0018】
また、研磨成分濃度は、1〜55重量%の範囲にあるものが好ましく、10〜50重量%の範囲にあるものが更に好ましく、20〜40重量%の範囲にあるものが特に好ましい。研磨成分濃度が55重量%を上回ると研磨速度が大きくなりすぎて、研磨量が処理時間に鋭敏に反映されることになるため、ガラス基板の厚みを制御することが困難になる。一方、研磨成分濃度が1重量%を下回ると研磨速度が遅くなりすぎて、製造速度が遅くなる。
【0019】
また、本発明において「増粘剤」とは、研磨液の粘度を増加させる作用を有する物質をいう。増粘剤としては、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、クエン酸マグネシウム、酢酸マグネシウムマグネシウム化合物、エステル系、フェノール系、アミド系、脂肪酸エステル系、リン酸エステル系、スルホン酸系、ノニオン系、アミン系、エーテル系、高分子アルコール界面活性剤、アニオン系凝集剤、合成または天然の吸水ポリマー、ポリグリコール系の消泡剤、尿素、天然の糖類、接着剤が好ましく用いられる。また、研磨液の粘度を調節したい場合には、これらの増粘剤を2種類以上併用して用いることもできる。
【0020】
また、本発明において「溶媒」とは、上述した研磨成分と増粘剤を溶解させる媒体となる物質をいう。本発明においては、溶媒として水その他の水溶性物質が好ましく用いられる。具体的には、通常は水のみを使用すれば足りるが、水に対する溶解度の小さい増粘剤を用いる場合は、水とエタノールなどの水溶性物質の混合溶媒を用いることもできる。
【0021】
続いて、本発明のLCD用ガラス基板の製造方法について図面を参照しつつ説明する。図1は、ガラス基板を水平にした状態でLCD用ガラス基板を製造する場合の製造工程の1実施例を示したものである。
【0022】
複数のガラス送り用ローラー8が製造ライン上に設置され、このガラス送り用ローラー8の上に表面処理を行なうガラス基板1が載置される。このガラス基板1の上方には、研磨液4をガラス基板上に吹き付ける噴射ノズル3、ガラス基板1上に吹き付けられた研磨液4を均一な厚みになるように調整する塗布厚調整ローラー2、前記平坦化処理反応に供されたガラス基板1上の研磨液4を洗浄水を用いて洗浄する洗浄ノズル5、ガラス基板1上に残った洗浄水を水切りするための水切りワイパー6、及び水切りされずに残った洗浄水を完全に吹き飛ばすエアーノズル7が、上下動可能なようにあらかじめ所定位置に配置されている。
【0023】
[塗布工程]
まず、ガラス送り用ローラー8が反時計回りに一定速度で回転することにより、ガラス基板1が左方向に一定速度で移動する。この際噴射ノズル3がガラス基板1の上面付近まで下降して、研磨液4が一定速度でガラス基板1上の左端から右端まで噴射される。
本発明では、ガラス基板1の上面に噴射される研磨液4の噴射量は、最終的な目標塗布厚よりも少し厚くなるようにすればよく特に制限されない。
続いて、噴射ノズル3が上方に移動して所定位置まで戻されるとともに、ガラス送り用ローラー8が時計回りに回転することにより、ガラス基板1が右方向に移動して出発位置まで戻される。
【0024】
次に、ガラス送り用ローラー8が反時計回りに一定速度で回転することにより、ガラス基板1が左方向に一定速度で移動する。この際塗布厚調整ローラー2がガラス基板1の上面近くまで下降して、ガラス基板1と一定間隔を維持しつつ、ガラス基板1の送り速度と同期して一定位置で時計回りに回転することにより、研磨液4の塗布厚がガラス基板1上の左端から右端まで均一化される。
続いて、塗布厚調整ローラー2が上方に移動して所定位置まで戻されるとともに、ガラス送り用ローラー8が時計回りに回転することにより、ガラス基板1が右方向に移動して出発位置まで戻され、これにより研磨液4の塗布工程が完了する。
【0025】
本発明において、塗布厚調整ローラー2とガラス基板1の間隔は、最終的な目標塗布厚に相当する間隔に設計することが好ましい。最終塗布厚は、必要とする研磨量、用いる研磨液4の研磨速度等により適宜設計することができるが、一般的には0.1〜3.0mmの範囲になるように塗布厚調整ローラー2とガラス基板1の間隔を設計すればよい。
【0026】
ここで、ガラス基板1の上面に塗布される研磨液4は、上述した如く所定量の研磨成分と増粘剤を溶媒に溶解させたものであるが、本発明においては、温度10〜40℃における粘度が5×10-1〜5×105Pa・sの範囲にあるものが好ましく、5〜5×104Pa・sの範囲にあるものが更に好ましく、5×101〜5×103Pa・sの範囲にあるものが特に好ましい。粘度が5×105Pa・sを上回ると、塗布手段(本実施例では、噴射ノズル3)による研磨液4の噴射量の調整が難しくなり、さらに塗布手段(本実施例では、塗布厚調整ローラー2)による研磨液4の塗布厚の均一化が妨げられる点で問題がある。一方、粘度が5×10-1Pa・sを下回ると、塗布手段(本実施例では、塗布厚調整ローラー2)による研磨液の塗布厚の均一化が妨げられる点で問題がある。
【0027】
本発明では、上述した塗布工程において、ガラス基板1に対する研磨液4の塗布厚を一定にすることが非常に重要である。これは、ガラス基板1の外表面の研磨量あるいは研磨速度が、ガラス基板1の上面と接触する研磨成分の絶対量と研磨時の温度に比例するからである。本発明では、上述した特定の粘度範囲を有する研磨液4を用いることにより、LCD用ガラス基板を連続生産した場合でも、塗布量を一定レベルに制御することが可能になる。
【0028】
[平坦化処理工程]
塗布工程終了後は、所定時間ガラス基板1を放置することにより平坦化反応を進行させる。この平坦化反応に要する時間は、必要とする研磨量、用いた研磨液4の研磨速度、反応温度等により適宜設計することができ、一般的には1分〜数十分の反応時間で平坦化処理が行なわれる。
【0029】
なお、本発明においては、研磨液4の研磨速度は、0.5〜1.2μm/sの範囲にあるものが好ましく、1.0〜1.2μm/sの範囲にあるものが更に好ましい。研磨速度が1.2μm/sを上回ると研磨速度が大きくなりすぎて、研磨量が処理時間に鋭敏に反映されることになるため、ガラス基板の厚みを制御することが困難になる。一方、研磨速度が0.5μm/sを下回ると研磨速度が遅くなりすぎて、表面処理前からガラス基板の表面に存在する直径10μmレベルのピットやキズが、直径100μm以上に拡大して、ガラス基板表面の平坦化が妨げられる問題が生ずる。
【0030】
また、上記の平坦化処理においては、研磨反応が進行するに伴って、フッ化物等の反応生成物が徐々に増加する。この反応生成物は、ガラス基板1との親和性が大きいため、ガラス基板上に付着ないし吸着しやすい性質を有する。このため、一般的に研磨液4に含まれる研磨成分のガラス基板1表面への接触が妨げられ、研磨速度は徐々に遅くなる。
しかしながら、本発明においては、研磨液4に含まれる増粘剤の上記の反応生成物に対する親和性が大きいため、反応生成物がガラス基板1の表面に付着することを防止することができ、結果としてガラス基板上のピットの発生または拡大やキズの発生または拡大を抑制することができる。
【0031】
[洗浄工程]
平坦化処理が終了すると、ガラス送り用ローラー8が反時計回りに一定速度で回転することにより、平坦化処理工程に供したガラス基板1が左方向に一定速度で移動する。この際洗浄ノズル5、水きりワイパー6、エアーノズル7がガラス基板1の上面付近まで降下して、まず洗浄ノズル5から洗浄水がガラス基板1の上面に散布されることにより、平坦化処理に供した研磨液4が完全に洗浄される。次いで水きりワイパー6が一定位置でガラス基板1の上面に接触しつつ、ガラス基板1が左方向に移動することにより、ガラス基板1の上面に残った洗浄水が水切りされる。続いてエアーノズル7からエアーがガラス基板1の上面に噴射されることにより、ガラス基板1の上面に残った洗浄水が完全に除去されるとともにガラス基板1の上面が乾燥される。上記の操作をガラス基板1の左端から右端まで行なうことにより、洗浄工程が完了する。
【0032】
本発明では、上記の塗布工程、平坦化処理工程、洗浄工程を1サイクルとして、多数のガラス基板1が連続的に化学研磨されることにより、LCD用ガラス基板が製造される。
本発明の塗布工程によれば、常にフレッシュな研磨液4がガラス基板1に供給される。このため平坦化処理に伴い生成するフッ化物等の反応生成物が実質的に研磨液4に含有されないため、従来よりも平坦性に優れたLCD用ガラス基板を連続して、かつ歩留まり良く製造することができる。
【0033】
また、研磨量が多い場合、上記のサイクルを複数回繰り返すこともできる。一般的には、繰り返し回数が多くなるほど平坦度は悪化するが、本発明においては、繰り返し回数が増えても平坦度は悪化しない。
【0034】
なお本実施例では、塗布厚調整ローラー2による回転塗布手段を用いているが、本発明の塗布手段はこれに限定されるものではなく、例えばスプレーによる吹き付け塗布、スキージによる平面塗布、あるいは研磨液を含有する液槽中にガラス基板を浸漬する浸漬塗布等の塗布手段も必要に応じて用いることもできる。
また、本実施例では、洗浄ノズル5によるシャワー洗浄と水きりワイパー6によるスクレーパ洗浄を用いているが、本発明の洗浄手段はこれに限定されるものではなく、例えばジェット洗浄、ローラー洗浄等の洗浄手段も必要に応じて用いることができる。
【0035】
また、本実施例は、ガラス基板1を水平にした状態で、LCD用ガラス基板を製造する場合の製造工程を示すものであるが、本発明においてはガラス基板1を垂直にして製造することもできる(図2参照)。図2の実施例では、ガラス基板1が図示しない支持材によって固定されて上下方向に移動し、その際にガラス基板1の左右両方向から研磨液4が噴射等されて、塗布工程、平坦化処理工程、洗浄工程が行なわれる。図2に示した製造方法を採用した場合には、ガラス基板1の左右両面を平坦化処理したLCD用ガラス基板を製造することができる。
【0036】
なお、本実施例では、ガラス基板1の表面に塗布される研磨液4は垂直に保持された状態で平坦化処理されるため、重力の影響により下方への液ダレが生じやすくなる。そこで、このような液ダレを防止するため、5×101〜5×103Pa・sの粘度範囲にある研磨液4を用いることが好ましい。
【0037】
また、図3は、研磨液4を含有する液槽9の中にガラス基板1を浸漬する塗布手段を用いる場合の表面処理装置の形態を示す模式図である。本実施例では、液槽9の内部に温度調節用ヒーター11を投入して研磨液4の液温を一定温度に調節することが好ましい。また、液槽内の温度分布を均一にするため、攪拌機を併用してもよい。
【0038】
本実施例では、ガラス固定用カセット10にガラス基板1が数枚固定されて、これらが液槽9に溜めてある研磨液4の中に浸漬される。浸漬後5秒以内にガラス基板1を引き上げて、ガラス基板1を一定に保持した状態で平坦化反応を進行させる。この平坦化反応に要する時間は、上述した如く、必要とする研磨量、用いた研磨液4の研磨速度、反応温度等により適宜設計することができ、一般的には数秒〜数分の反応時間で平坦化処理が行なわれる。平坦化処理終了後、平坦化処理に供した研磨液4を上述した洗浄手段を用いて完全に洗浄することにより、本発明のLCD用ガラス基板が製造される。
【0039】
本実施例においては、ガラス基板1を研磨液4に浸漬して直ぐにガラス基板1を引き上げる。このような簡単な処理操作でも、上述した如く研磨液4の粘度を適宜設計することにより、ガラス基板1に対する研磨液4の塗布量を一定厚みに制御することができる。
また、本実施例においては、従来法と同様に研磨液4を何回も使用することになるが、ガラス基板1の浸漬時間が極めて短いため、上述したフッ化物等の反応生成物が研磨液中にほとんど生成しない。
したがって、研磨液4には上記反応生成物が実質的に含有されていないので、かかる研磨液4を用いてLCD用ガラス基板の連続生産を行なった場合、従来よりもガラス基板表面の平坦性に優れたLCD用ガラス基板を歩留まり良く製造することができる。
【0040】
また、本実施例においては、研磨液中に反応生成物が実質的に含まれないので、研磨液4の廃棄処分が不要になる利点も有する。
さらに、本実施例の他の利点としては、ガラス基板1の両面を平坦化処理できることに加えて、複数枚のガラス基板を一度に浸漬処理できるため、本発明のLCD用ガラス基板の製造速度を上げることができる点を挙げることができる。
【0041】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において「%」は、重量%を意味する。
【0042】
(実施例1)
下記に示す研磨液を1L調製して、全量を30℃に設定した恒温槽の中に入れた。次いで下記に示すガラス基板を研磨液の中に3秒浸漬して、塗布量が0.5mmになるように均一に塗布した。
その後室温(25℃)で平坦化処理を2分行ない、続いて水で研磨液を完全に洗浄してLCD用ガラス基板を作成した。本実施例におけるガラス基板の研磨量は100μmだった。
作成したLCD用ガラス基板の表面状態を下記に示す評価法に基づいて評価した。表1に検体数10枚の平均値を示した。
【0043】
[ガラス基板]
ガラス成分として、SiO257%、Al2317%、B237%を含むガラス基板(10cm×10cm角、厚み1100μm)を使用した。
[研磨液]
研磨成分としてフッ酸を、増粘剤として硫酸マグネシウムを、溶媒として水を使用して、フッ酸濃度30%、硫酸マグネシウム濃度30%の研磨液を調製した。
[研磨液の粘度]
B型粘度計を用いて、ローターNo.4、回転数0.3rpm、液温20℃の条件で研磨液の粘度を測定した。結果は、5×102Pa・sだった。
[ガラス基板の表面状態の評価]
光学顕微鏡を用いて、基板100cm2当りにおける直径100μm以上のピット数およびキズの数と直径100μm未満のピット数およびキズの数を観察した。また、作成したガラス基板に接着剤を介して偏光板を貼り付け、これを蛍光灯下(照度1×103ルクス)で目視観察を行ない、ピットの有無を観察した。
【0044】
(比較例1)
下記に示す研磨液を用いた以外は、実施例1と同一研磨量になるようにLCD用ガラス基板を作成した。表1に作成したLCD用ガラス基板の評価結果を示した。
[研磨液]
研磨成分としてフッ酸を、溶媒として水を使用して、フッ酸濃度4%の研磨液を調製した。
[研磨液の粘度]
B型粘度計を用いて、ローターNo.1、回転数60rpm、液温20℃の条件で研磨液の粘度を測定した。結果は、1×10-1Pa・sだった。
【0045】
【表1】

Figure 0003995146
【0046】
100μm未満のピット・キズの個数は、比較例1では160個であるのに対し、実施例1では50個だった。したがって、実施例1における100μm以下のピット・キズの個数は、比較例1におけるそれの3分の1以下に減少していることが確認された。また、100μm以上のピット・キズの個数は、比較例1では10個であるのに対し、実施例1では0個であり、完全にピット・キズの拡大が抑制されていることが確認された。
さらに、両方のガラス基板に偏光板を貼り付け、これを蛍光灯下(照度1×103ルクス)で目視観察を行なったところ、本実施例のガラス基板では、ピットの存在が確認されなかったのに対して、比較例1のガラス基板では、数多くのピットが確認された。接着剤はピット径が小さいほどピット中に埋まりやすくなるので、本実験結果から、実施例1のガラス基板は、比較例1のガラス基板に比べて表面の平坦性に優れることが定性的に確認された。
【0047】
(実施例2)
下記に示す研磨液を1L調製して、全量を30℃に設定した恒温槽の中に入れた。次いで下記に示すガラス基板を研磨液の中に3秒浸漬して、研磨液をガラス基板表面に塗布した。その後30℃で平坦化処理を10分行ない、続いて水で研磨液を完全に洗浄した。
上記操作を1サイクルとして10サイクル繰り返した。本実施例におけるガラス基板の研磨量は400μmだった。
このようにして作成したLCD用ガラス基板の表面状態を下記に示す評価法に基づいて評価した。表2に検体数5枚の平均値を示した。
【0048】
[ガラス基板]
ガラス成分として、SiO257%、Al2317%、B237%を含むガラス基板(10cm×10cm角、厚み1100μm)を使用した。
[研磨液]
研磨成分としてフッ酸を、増粘剤として硫酸マグネシウム及びアミン系界面活性剤を、溶媒として水を使用して、フッ酸濃度40%、硫酸マグネシウム濃度30%、アミン系界面活性剤濃度1%の研磨液を調製した。
[研磨液の粘度]
B型粘度計を用いて、ローターNo.4、回転数0.6rpm、液温20℃の条件で研磨液の粘度を測定した。結果は、1×103Pa・sだった。
[ガラス基板の表面状態の評価]
表面粗度計を用いて、表面粗さを測定した。また、マイクロメーターを用いて板厚ばらつきを測定した。また、ピット、キズの有無とうねりの有無を目視により観察した。
【0049】
(比較例1)
下記に示す研磨液を用いた以外は、実施例1と同一研磨量になるように、LCD用ガラス基板を作成した。表2に検体数5枚の平均値を示した。
[研磨液]
研磨成分としてフッ酸を、溶媒として水を使用して、フッ酸濃度4%の研磨液を調製した。
[研磨液の粘度]
B型粘度計を用いて、ローターNo.1、回転数60rpm、液温20℃の条件で研磨液の粘度を測定した。結果は、1×10-1Pa・sだった。
【0050】
【表2】
Figure 0003995146
【0051】
実施例2の表面粗さは最大0.007μmであるのに対し、比較例2の表面粗さは最大0.011μmであった。また、実施例2の板厚ばらつきは最大5μmであるのに対し、比較例2の板厚ばらつきは最大15μmであった。この結果より、塗布・平坦化・洗浄のサイクルを複数回繰り返して同一研磨量のLCD用ガラス基板を製造する場合、本発明は、従来技術に比べて、ガラス表面の平坦性が格段に優れることが確認された。また、ピット、キズの有無、うねりの有無についても定性的ではあるが、本発明の方が従来技術よりも優れていることが確認された。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のLCD用ガラス基板は、従来よりもガラス基板表面の平坦性に優れたものである。また本発明の製造方法によれば、連続生産しても歩留まり良く、かつ化学研磨液の廃棄処分が不要なLCD用ガラス基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガラス基板を水平にした状態でLCD用ガラス基板を製造する場合の製造工程の1実施例を示す正面図である。
【図2】ガラス基板を垂直にした状態でLCD用ガラス基板を製造する場合の製造工程の1実施例を示す正面図である。
【図3】研磨液を含有する液槽の中にガラス基板を浸漬する塗布手段を用いる場合の表面処理装置の形態を示す模式図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板
2 塗布厚調整ローラー
3 噴射ノズル
4 研磨液
5 洗浄ノズル
6 水切りワイパー
7 エアーノズル
8 ガラス送り用ローラー
9 液槽
10 ガラス固定用カセット
11 温度調節用ヒーター[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a glass substrate for a liquid crystal display obtained by chemically polishing a glass substrate with a polishing liquid.ofIt relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a glass substrate for a liquid crystal display (hereinafter referred to as “LCD”) has been mechanically or chemically surface-treated on the surfaces of the base glass and the laminated glass (hereinafter referred to as “glass substrate”) after film formation. Manufactured.
For example, as a mechanical surface treatment method, the surface of a glass substrate has been polished using abrasive grains as an abrasive. However, in this method, since polishing is performed using an abrasive, there is a problem that the flatness of the surface of the glass substrate is deteriorated. Therefore, in order to solve such problems, fine and soft abrasive grains have been conventionally used. However, in such a surface treatment method, the polishing rate of the surface of the glass substrate is slow and the treatment time is long. There was a point.
[0003]
Furthermore, only one glass substrate can be surface-treated per polishing apparatus, and several stages of polishing processes are required to perform stepwise polishing from roughing to finishing. However, there is also a problem that both the equipment cost and the installation area become large.
[0004]
Further, as a chemical surface treatment method, a planarization treatment has been conventionally performed while immersing a glass substrate in a tank filled with a chemical polishing solution made of several percent hydrofluoric acid. In this method, for example, an area of 1 m2When surface treatment is performed on 50 batches of glass substrates having a length of 1 m × width 1 m and a thickness of 1 mm, the polishing liquid is at least 5.0 m.ThreeThis polishing liquid is used repeatedly many times after sufficiently controlling immersion conditions such as hydrofluoric acid concentration and temperature.
However, according to the conventional method, as the number of times of processing the glass substrate increases, the flatness of the manufactured glass substrate for LCD gradually deteriorates, and there is a problem that the yield of the product decreases.
[0005]
The present inventor has analyzed this cause, and as a result, it has been found that the decrease in yield is caused by the reaction product generated with the flattening treatment.
That is, when the chemical polishing liquid is used repeatedly, reaction products such as fluoride gradually increase in the chemical polishing liquid. And this reaction product has a property which is easy to adhere or adsorb | suck on a glass substrate. For this reason, when a glass substrate is immersed under the same hydrofluoric acid concentration and temperature conditions, the reaction product adheres to the glass substrate, and the hydrofluoric acid concentration in the polishing liquid remains constant as it is during initial use. The polishing rate gradually deteriorates, and undulations and pits are likely to occur on the substrate surface. Therefore, the flatness of the manufactured glass substrate for LCD is gradually deteriorated and the yield is deteriorated.
[0006]
As for pits on the surface of the glass substrate, for example, pits and scratches with a diameter of 10 μm existing on the substrate surface before the surface treatment expand to a diameter of 10 μm or more, and in severe cases expand to a diameter of 100 μm or more. However, there is a problem that a glass substrate for LCD having excellent flatness cannot be produced. Here, in this specification, the “pit” refers to an irregular recess having a certain width when the glass substrate is observed from directly above. The “pit diameter” means the maximum value of the pit width. For example, when the pit shape is an ellipse, it corresponds to the length of the long axis. In the present specification, “scratch” refers to a linear recess having almost no width when the glass substrate is observed from directly above. The “scratch diameter” refers to the length of the linear portion.
[0007]
Further, when the yield of the LCD glass substrate to be manufactured has deteriorated, it is necessary to discard the entire chemical polishing liquid in the liquid tank and replace it with a new chemical polishing liquid, and the chemical polishing liquid is wasteful.
Furthermore, when the chemical polishing liquid is discarded, the reaction product forms sludge. Therefore, it is necessary to dispose of the polishing component made of hydrofluoric acid and the sludge after separating them. The cost burden was large.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of various problems that occur in the conventional chemical surface treatment method, and has a glass substrate for an LCD that is superior in flatness of the surface of the glass substrate as compared with the conventional method, and even if it is continuously produced. An object of the present invention is to provide a method for producing a glass substrate for LCD which has a high yield and does not require disposal of a chemical polishing liquid.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  Of the present inventionThe method for producing a glass substrate for LCD includes a polishing component having a function of chemically polishing a glass substrate and a thickening agent having a function of increasing the viscosity of the solution, and a viscosity of 5 × 10. -1 ~ 5x10 5 A polishing liquid in the range of Pa · s is applied on a glass substrate by a predetermined amount to advance a flattening reaction of the glass substrate, and after a predetermined time has elapsed, the polishing liquid used for the flattening reaction is washed. And
  According to the present invention, 100 cm2There are no pits with a diameter of 100 μm or more per hit, and there are 50 or less pits with a diameter of less than 100 μm.Can produce glass substrates for LCD. Illuminance 1 × 103There are no visible pits in LuxCan produce glass substrates for LCD.
[0011]
  As the above polishing liquid, hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acidFromIt is preferable to contain one or two or more selected polishing components, and it is preferable to contain 1 to 55% by weight of the polishing component. In addition, the above polishing liquid is magnesium chloride, magnesium sulfate, magnesium nitrate, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, magnesium citrate, magnesium acetate.ofMagnesium compound, ester, phenol, amide, fatty acid ester, phosphate ester, sulfonic acid, nonion, amine, ether, polymer alcoholofSurfactant, anionicofFlocculants, synthetic or natural water-absorbing polymers, polyglycol-based antifoam agents, urea, natural sugars, adhesivesFromIt is preferable to contain one or more selected thickeners.
[0012]
  The polishing liquid preferably contains hydrofluoric acid as a polishing component, and more preferably contains magnesium sulfate and an amine surfactant as a thickener. Further, the above polishing liquid is a fluoride produced by the planarization reaction.ofIt is preferable that the reaction product is substantially not contained. Further, in the step of applying the polishing liquid on the glass substrate, it is preferable to apply the polishing liquid on the glass substrate in a state where the glass substrate is horizontal or vertical.
[0013]
Further, in the step of applying the polishing liquid on the glass substrate, spray coating by spraying, spin coating by a roller, flat coating by a squeegee, or dip coating in which the glass substrate is immersed in a liquid bath containing the polishing liquid is selected. It is preferable to use one type or two or more types of coating means.
In the step of cleaning the polishing liquid subjected to the planarization reaction, it is preferable to use one or more cleaning means selected from shower cleaning, jet cleaning, roller cleaning, and scraper cleaning.
[0014]
Further, in the method for producing a glass substrate for LCD of the present invention, a step of applying a predetermined amount of a polishing liquid on the glass substrate to advance a flattening reaction of the glass substrate, and a flattening reaction after a predetermined time has elapsed. It is preferable to repeat the step of cleaning the polishing liquid a plurality of times.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An LCD glass substrate with excellent flatness according to the present invention comprises a coating step of uniformly applying a predetermined amount of a polishing liquid containing a polishing component and a thickening agent and having a predetermined viscosity range on a glass substrate. In addition, a flattening treatment process for causing the flattening reaction to proceed for a predetermined time and a cleaning process for cleaning the polishing liquid used in the flattening reaction are manufactured.
In the following, first, raw materials such as a glass substrate and a polishing liquid used in the present invention will be described, and then a coating process, a planarization process, and a cleaning process will be sequentially described.
[0016]
[raw materials]
If the glass substrate used by this invention is a glass substrate normally used for liquid crystal displays, it will not restrict | limit in particular about the component and component composition. For example, in the present invention, SiO in terms of weight%.256-60%, Al2OThree16-18%, B2OThreeIs preferably used in the range of 7 to 10%.
[0017]
  The polishing liquid used in the present invention is preferably one in which a polishing component and a thickening agent are dissolved in a solvent and both the polishing component and the thickening agent are contained at a constant concentration. Here, the “polishing component” in the present invention refers to a substance capable of polishing the glass substrate surface by a chemical action. As polishing components, hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acidofInorganic acids are preferably used. When it is desired to adjust the polishing rate, two or more of these polishing components can be used in combination.
[0018]
The polishing component concentration is preferably in the range of 1 to 55% by weight, more preferably in the range of 10 to 50% by weight, and particularly preferably in the range of 20 to 40% by weight. If the polishing component concentration exceeds 55% by weight, the polishing rate becomes too high, and the polishing amount is reflected sharply in the processing time, making it difficult to control the thickness of the glass substrate. On the other hand, when the polishing component concentration is less than 1% by weight, the polishing rate becomes too slow and the production rate becomes slow.
[0019]
  In the present invention, the “thickening agent” refers to a substance having an action of increasing the viscosity of the polishing liquid. Thickeners include magnesium chloride, magnesium sulfate, magnesium nitrate, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, magnesium citrate, magnesium acetateofMagnesium compound, ester, phenol, amide, fatty acid ester, phosphate ester, sulfonic acid, nonion, amine, ether, polymer alcoholofSurfactant, anionicofFlocculants, synthetic or natural water-absorbing polymers, polyglycol-based antifoaming agents, urea, natural sugars, and adhesives are preferably used. In addition, when it is desired to adjust the viscosity of the polishing liquid, two or more of these thickeners can be used in combination.
[0020]
In the present invention, the “solvent” refers to a substance that serves as a medium for dissolving the above-described polishing component and thickener. In the present invention, water or other water-soluble substances are preferably used as the solvent. Specifically, it is usually sufficient to use only water, but when using a thickener having low solubility in water, a mixed solvent of water and a water-soluble substance such as ethanol can also be used.
[0021]
Next, a method for producing an LCD glass substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows one embodiment of a manufacturing process in the case of manufacturing a glass substrate for LCD in a state where the glass substrate is horizontal.
[0022]
A plurality of glass feeding rollers 8 are installed on the production line, and the glass substrate 1 that performs surface treatment is placed on the glass feeding rollers 8. Above the glass substrate 1, an injection nozzle 3 for spraying the polishing liquid 4 onto the glass substrate, a coating thickness adjusting roller 2 for adjusting the polishing liquid 4 sprayed onto the glass substrate 1 to have a uniform thickness, A cleaning nozzle 5 for cleaning the polishing liquid 4 on the glass substrate 1 subjected to the flattening treatment reaction with cleaning water, a draining wiper 6 for draining the cleaning water remaining on the glass substrate 1, and the draining water is not drained. An air nozzle 7 that completely blows away the remaining cleaning water is disposed at a predetermined position so as to be movable up and down.
[0023]
[Coating process]
First, when the glass feed roller 8 rotates counterclockwise at a constant speed, the glass substrate 1 moves leftward at a constant speed. At this time, the spray nozzle 3 descends to the vicinity of the upper surface of the glass substrate 1, and the polishing liquid 4 is sprayed from the left end to the right end on the glass substrate 1 at a constant speed.
In the present invention, the amount of the polishing liquid 4 sprayed onto the upper surface of the glass substrate 1 is not particularly limited as long as it is a little thicker than the final target coating thickness.
Subsequently, the spray nozzle 3 moves upward and returns to a predetermined position, and the glass feeding roller 8 rotates clockwise, whereby the glass substrate 1 moves rightward and returns to the starting position.
[0024]
Next, when the glass feed roller 8 rotates counterclockwise at a constant speed, the glass substrate 1 moves leftward at a constant speed. At this time, the coating thickness adjusting roller 2 descends to near the upper surface of the glass substrate 1 and rotates clockwise at a fixed position in synchronization with the feeding speed of the glass substrate 1 while maintaining a constant distance from the glass substrate 1. The coating thickness of the polishing liquid 4 is made uniform from the left end to the right end on the glass substrate 1.
Subsequently, the coating thickness adjusting roller 2 moves upward and returns to a predetermined position, and the glass feeding roller 8 rotates clockwise, whereby the glass substrate 1 moves rightward and returns to the starting position. Thereby, the coating process of the polishing liquid 4 is completed.
[0025]
In the present invention, the distance between the coating thickness adjusting roller 2 and the glass substrate 1 is preferably designed to be a distance corresponding to the final target coating thickness. The final coating thickness can be appropriately designed depending on the required polishing amount, the polishing rate of the polishing liquid 4 to be used, etc., but generally the coating thickness adjusting roller 2 is in the range of 0.1 to 3.0 mm. And the distance between the glass substrate 1 may be designed.
[0026]
Here, the polishing liquid 4 applied to the upper surface of the glass substrate 1 is obtained by dissolving a predetermined amount of polishing components and a thickener in a solvent as described above. In the present invention, the temperature is 10 to 40 ° C. The viscosity at 5 × 10-1~ 5x10FiveThose within the range of Pa · s are preferred, and 5 to 5 × 10.FourThose within the range of Pa · s are more preferred, 5 × 101~ 5x10ThreeThose in the range of Pa · s are particularly preferred. Viscosity 5 × 10FiveIf it exceeds Pa · s, it becomes difficult to adjust the injection amount of the polishing liquid 4 by the application means (in this embodiment, the injection nozzle 3), and further, the polishing liquid by the application means (in this embodiment, the application thickness adjusting roller 2). There is a problem in that the uniformization of the coating thickness 4 is hindered. On the other hand, the viscosity is 5 × 10-1If it is less than Pa · s, there is a problem in that the uniform coating thickness of the polishing liquid by the coating means (in this embodiment, the coating thickness adjusting roller 2) is hindered.
[0027]
In the present invention, it is very important to keep the coating thickness of the polishing liquid 4 on the glass substrate 1 constant in the above-described coating process. This is because the polishing amount or polishing rate of the outer surface of the glass substrate 1 is proportional to the absolute amount of the polishing component in contact with the upper surface of the glass substrate 1 and the temperature during polishing. In the present invention, by using the polishing liquid 4 having the specific viscosity range described above, the coating amount can be controlled to a certain level even when the glass substrate for LCD is continuously produced.
[0028]
[Planarization process]
After completion of the coating process, the flattening reaction is advanced by leaving the glass substrate 1 for a predetermined time. The time required for this flattening reaction can be appropriately designed according to the required polishing amount, the polishing rate of the polishing liquid 4 used, the reaction temperature, etc., and in general, it is flattened within a reaction time of 1 minute to several tens of minutes. Processing is performed.
[0029]
In the present invention, the polishing rate of the polishing liquid 4 is preferably in the range of 0.5 to 1.2 μm / s, and more preferably in the range of 1.0 to 1.2 μm / s. If the polishing rate exceeds 1.2 μm / s, the polishing rate becomes too high and the polishing amount is reflected sharply in the processing time, making it difficult to control the thickness of the glass substrate. On the other hand, if the polishing rate is less than 0.5 μm / s, the polishing rate becomes too slow, and pits and scratches on the surface of the glass substrate existing on the surface of the glass substrate before the surface treatment are expanded to a diameter of 100 μm or more. There arises a problem that the flattening of the substrate surface is hindered.
[0030]
Further, in the above planarization treatment, reaction products such as fluoride gradually increase as the polishing reaction proceeds. Since this reaction product has a high affinity with the glass substrate 1, it has a property of being easily attached or adsorbed on the glass substrate. For this reason, the contact of the polishing component contained in the polishing liquid 4 with the surface of the glass substrate 1 is generally hindered, and the polishing rate gradually decreases.
However, in the present invention, since the thickener contained in the polishing liquid 4 has a high affinity for the above reaction product, the reaction product can be prevented from adhering to the surface of the glass substrate 1, and the result As a result, generation or expansion of pits on the glass substrate and generation or expansion of scratches can be suppressed.
[0031]
[Washing process]
When the flattening process is completed, the glass feeding roller 8 rotates counterclockwise at a constant speed, so that the glass substrate 1 subjected to the flattening process moves leftward at a constant speed. At this time, the cleaning nozzle 5, the water wiper 6, and the air nozzle 7 are lowered to the vicinity of the upper surface of the glass substrate 1, and the cleaning water is first sprayed from the cleaning nozzle 5 onto the upper surface of the glass substrate 1. The polished polishing liquid 4 is completely cleaned. Next, while the draining wiper 6 is in contact with the upper surface of the glass substrate 1 at a fixed position, the glass substrate 1 is moved leftward, whereby the cleaning water remaining on the upper surface of the glass substrate 1 is drained. Subsequently, air is sprayed from the air nozzle 7 onto the upper surface of the glass substrate 1, whereby the cleaning water remaining on the upper surface of the glass substrate 1 is completely removed and the upper surface of the glass substrate 1 is dried. By performing the above operation from the left end to the right end of the glass substrate 1, the cleaning process is completed.
[0032]
In the present invention, a glass substrate for LCD is manufactured by continuously chemically polishing a large number of glass substrates 1 with the above coating process, planarization process, and cleaning process as one cycle.
According to the coating process of the present invention, the fresh polishing liquid 4 is always supplied to the glass substrate 1. For this reason, reaction products such as fluoride produced by the flattening treatment are substantially not contained in the polishing liquid 4, so that an LCD glass substrate having better flatness than the conventional one is manufactured continuously and with a high yield. be able to.
[0033]
Moreover, when there is much grinding | polishing amount, said cycle can also be repeated in multiple times. In general, the flatness deteriorates as the number of repetitions increases. However, in the present invention, the flatness does not deteriorate even when the number of repetitions increases.
[0034]
In this embodiment, the rotary application means using the application thickness adjusting roller 2 is used. However, the application means of the present invention is not limited to this. For example, spray application by spray, flat application by squeegee, or polishing liquid. A coating means such as dip coating in which a glass substrate is immersed in a liquid tank containing a slag can also be used as necessary.
In this embodiment, shower cleaning by the cleaning nozzle 5 and scraper cleaning by the water wiper 6 are used. However, the cleaning means of the present invention is not limited to this, for example, cleaning such as jet cleaning or roller cleaning. Means can also be used as needed.
[0035]
In addition, the present embodiment shows a manufacturing process in the case where a glass substrate for LCD is manufactured in a state where the glass substrate 1 is horizontal, but in the present invention, the glass substrate 1 may be manufactured vertically. Yes (see FIG. 2). In the embodiment of FIG. 2, the glass substrate 1 is fixed by a support material (not shown) and moved in the vertical direction. At that time, the polishing liquid 4 is sprayed from both the left and right directions of the glass substrate 1, so A process and a cleaning process are performed. When the manufacturing method shown in FIG. 2 is employed, an LCD glass substrate in which the left and right surfaces of the glass substrate 1 are flattened can be manufactured.
[0036]
In this embodiment, the polishing liquid 4 applied to the surface of the glass substrate 1 is flattened in a state where it is held vertically, so that liquid dripping tends to occur due to the influence of gravity. Therefore, in order to prevent such dripping, 5 × 101~ 5x10ThreeIt is preferable to use the polishing liquid 4 in the viscosity range of Pa · s.
[0037]
FIG. 3 is a schematic view showing a form of the surface treatment apparatus in the case of using a coating means for immersing the glass substrate 1 in the liquid tank 9 containing the polishing liquid 4. In the present embodiment, it is preferable to introduce a temperature adjusting heater 11 into the liquid tank 9 to adjust the temperature of the polishing liquid 4 to a constant temperature. In order to make the temperature distribution in the liquid tank uniform, a stirrer may be used in combination.
[0038]
In this embodiment, several glass substrates 1 are fixed to the glass fixing cassette 10, and these are immersed in the polishing liquid 4 stored in the liquid tank 9. The glass substrate 1 is pulled up within 5 seconds after the immersion, and the planarization reaction proceeds with the glass substrate 1 held constant. As described above, the time required for the flattening reaction can be appropriately designed according to the required polishing amount, the polishing rate of the polishing liquid 4 used, the reaction temperature, and the like. Generally, the reaction time is several seconds to several minutes. A flattening process is performed. After the planarization process is completed, the polishing liquid 4 subjected to the planarization process is completely cleaned using the above-described cleaning means, whereby the LCD glass substrate of the present invention is manufactured.
[0039]
In this embodiment, the glass substrate 1 is pulled up immediately after the glass substrate 1 is immersed in the polishing liquid 4. Even in such a simple processing operation, the coating amount of the polishing liquid 4 on the glass substrate 1 can be controlled to a constant thickness by appropriately designing the viscosity of the polishing liquid 4 as described above.
Further, in this embodiment, the polishing liquid 4 is used many times as in the conventional method. However, since the immersion time of the glass substrate 1 is extremely short, the reaction product such as fluoride described above is used as the polishing liquid. Hardly generate in.
Therefore, since the reaction product is not substantially contained in the polishing liquid 4, when the LCD glass substrate is continuously produced using the polishing liquid 4, the flatness of the glass substrate surface is improved as compared with the conventional case. An excellent LCD glass substrate can be manufactured with a high yield.
[0040]
Further, in this embodiment, since the reaction product is substantially not contained in the polishing liquid, there is an advantage that the disposal of the polishing liquid 4 is not required.
Furthermore, as another advantage of this embodiment, in addition to being able to planarize both surfaces of the glass substrate 1, a plurality of glass substrates can be dipped at a time, so that the production rate of the LCD glass substrate of the present invention can be increased. The points that can be raised can be mentioned.
[0041]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in more detail, this invention is not limited at all by these Examples. In the following examples and comparative examples, “%” means% by weight.
[0042]
Example 1
1 L of the polishing liquid shown below was prepared and put in a thermostatic bath whose total amount was set to 30 ° C. Next, the glass substrate shown below was immersed in a polishing solution for 3 seconds, and uniformly coated so that the coating amount was 0.5 mm.
Thereafter, a flattening treatment was performed at room temperature (25 ° C.) for 2 minutes, and then the polishing liquid was completely washed with water to prepare a glass substrate for LCD. The polishing amount of the glass substrate in this example was 100 μm.
The surface state of the prepared glass substrate for LCD was evaluated based on the evaluation method shown below. Table 1 shows the average value of 10 specimens.
[0043]
[Glass substrate]
As a glass component, SiO257%, Al2OThree17%, B2OThreeA glass substrate containing 7% (10 cm × 10 cm square, thickness 1100 μm) was used.
[Polishing liquid]
A polishing liquid having a hydrofluoric acid concentration of 30% and a magnesium sulfate concentration of 30% was prepared using hydrofluoric acid as a polishing component, magnesium sulfate as a thickener, and water as a solvent.
[Viscosity of polishing liquid]
Using a B-type viscometer, rotor No. 4. The viscosity of the polishing liquid was measured under the conditions of a rotation speed of 0.3 rpm and a liquid temperature of 20 ° C. The result is 5 × 102It was Pa · s.
[Evaluation of surface condition of glass substrate]
Using an optical microscope, the substrate 100 cm2The number of pits and scratches with a diameter of 100 μm or more and the number of pits and scratches with a diameter of less than 100 μm were observed. In addition, a polarizing plate is attached to the prepared glass substrate via an adhesive, and this is placed under a fluorescent lamp (illuminance 1 × 10ThreeLux) was visually observed to observe the presence or absence of pits.
[0044]
(Comparative Example 1)
A glass substrate for LCD was prepared so as to have the same polishing amount as in Example 1 except that the polishing liquid shown below was used. Table 1 shows the evaluation results of the LCD glass substrate prepared.
[Polishing liquid]
A polishing solution having a hydrofluoric acid concentration of 4% was prepared using hydrofluoric acid as a polishing component and water as a solvent.
[Viscosity of polishing liquid]
Using a B-type viscometer, rotor No. 1. The viscosity of the polishing liquid was measured under the conditions of a rotation speed of 60 rpm and a liquid temperature of 20 ° C. The result is 1 × 10-1It was Pa · s.
[0045]
[Table 1]
Figure 0003995146
[0046]
The number of pits and scratches of less than 100 μm was 160 in Comparative Example 1, whereas it was 50 in Example 1. Therefore, it was confirmed that the number of pits and scratches of 100 μm or less in Example 1 was reduced to one third or less of that in Comparative Example 1. The number of pits and scratches of 100 μm or more was 10 in Comparative Example 1 but 0 in Example 1, and it was confirmed that the expansion of pits and scratches was completely suppressed. .
Furthermore, a polarizing plate is attached to both glass substrates, and this is placed under a fluorescent lamp (illuminance 1 × 10ThreeIn the glass substrate of this example, the presence of pits was not confirmed, whereas in the glass substrate of Comparative Example 1, many pits were confirmed. The smaller the pit diameter, the easier it is for the adhesive to be embedded in the pit. From this experimental result, it is qualitatively confirmed that the glass substrate of Example 1 is superior in surface flatness to the glass substrate of Comparative Example 1. It was done.
[0047]
(Example 2)
1 L of the polishing liquid shown below was prepared and put in a thermostatic bath whose total amount was set to 30 ° C. Next, the glass substrate shown below was immersed in a polishing liquid for 3 seconds, and the polishing liquid was applied to the surface of the glass substrate. Thereafter, a flattening treatment was performed at 30 ° C. for 10 minutes, and then the polishing liquid was completely washed with water.
The above operation was repeated 10 cycles as 1 cycle. The polishing amount of the glass substrate in this example was 400 μm.
The surface state of the LCD glass substrate thus prepared was evaluated based on the following evaluation method. Table 2 shows the average value of 5 specimens.
[0048]
[Glass substrate]
As a glass component, SiO257%, Al2OThree17%, B2OThreeA glass substrate containing 7% (10 cm × 10 cm square, thickness 1100 μm) was used.
[Polishing liquid]
Using hydrofluoric acid as the polishing component, magnesium sulfate and amine surfactant as the thickener, and water as the solvent, the hydrofluoric acid concentration is 40%, the magnesium sulfate concentration is 30%, and the amine surfactant concentration is 1%. A polishing liquid was prepared.
[Viscosity of polishing liquid]
Using a B-type viscometer, rotor No. 4. The viscosity of the polishing liquid was measured under the conditions of a rotation speed of 0.6 rpm and a liquid temperature of 20 ° C. The result is 1 × 10ThreeIt was Pa · s.
[Evaluation of surface condition of glass substrate]
The surface roughness was measured using a surface roughness meter. Moreover, the plate | board thickness dispersion | variation was measured using the micrometer. In addition, the presence or absence of pits and scratches and the presence or absence of undulation were visually observed.
[0049]
(Comparative Example 1)
A glass substrate for LCD was prepared so as to have the same polishing amount as in Example 1 except that the polishing liquid shown below was used. Table 2 shows the average value of 5 specimens.
[Polishing liquid]
A polishing solution having a hydrofluoric acid concentration of 4% was prepared using hydrofluoric acid as a polishing component and water as a solvent.
[Viscosity of polishing liquid]
Using a B-type viscometer, rotor No. 1. The viscosity of the polishing liquid was measured under the conditions of a rotation speed of 60 rpm and a liquid temperature of 20 ° C. The result is 1 × 10-1It was Pa · s.
[0050]
[Table 2]
Figure 0003995146
[0051]
The surface roughness of Example 2 was a maximum of 0.007 μm, while the surface roughness of Comparative Example 2 was a maximum of 0.011 μm. Further, the plate thickness variation of Example 2 was 5 μm at maximum, whereas the plate thickness variation of Comparative Example 2 was 15 μm at maximum. From this result, when manufacturing a glass substrate for LCD with the same polishing amount by repeating the coating, flattening, and cleaning cycles a plurality of times, the present invention has a remarkably superior flatness of the glass surface compared to the prior art. Was confirmed. Moreover, although it was qualitative also about the presence or absence of a pit and a crack, and the presence or absence of a wave | undulation, it was confirmed that the direction of this invention is superior to a prior art.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, the glass substrate for LCD of the present invention is superior in the flatness of the surface of the glass substrate than before. Further, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a glass substrate for LCD which has a high yield even in continuous production and does not require disposal of the chemical polishing liquid.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing one embodiment of a manufacturing process for manufacturing a glass substrate for LCD with the glass substrate being horizontal.
FIG. 2 is a front view showing one embodiment of a manufacturing process in the case of manufacturing a glass substrate for LCD in a state where the glass substrate is vertical.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the form of a surface treatment apparatus when using a coating means for immersing a glass substrate in a liquid tank containing a polishing liquid.
[Explanation of symbols]
1 Glass substrate
2 Coating thickness adjustment roller
3 Injection nozzle
4 Polishing liquid
5 Cleaning nozzle
6 Drainer wiper
7 Air nozzle
8 Glass feed roller
9 Liquid tank
10 Glass fixing cassette
11 Heater for temperature control

Claims (10)

ガラス基板を化学研磨する作用を有する研磨成分と溶液粘度を増加させる作用を有する増粘剤を共に一定濃度含有し、かつ粘度が5×10−1〜5×10Pa・sの範囲にある研磨液を、ガラス基板上に所定量だけ塗布してガラス基板の平坦化反応を進行させ、所定時間経過後に、平坦化反応に供した研磨液を洗浄することを特徴とする液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造方法。Both a polishing component having an action of chemically polishing a glass substrate and a thickener having an action of increasing the viscosity of the solution are contained at a constant concentration, and the viscosity is in the range of 5 × 10 −1 to 5 × 10 5 Pa · s. A glass substrate for a liquid crystal display, wherein a predetermined amount of a polishing liquid is applied onto a glass substrate to cause a flattening reaction of the glass substrate, and the polishing liquid used for the flattening reaction is washed after a predetermined time has elapsed. Manufacturing method. 研磨液は、フッ酸、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸から選ばれる1種または2種以上の研磨成分を含有することを特徴とする請求項に記載の液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造方法。The method for producing a glass substrate for a liquid crystal display according to claim 1 , wherein the polishing liquid contains one or more polishing components selected from hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid. 研磨液は、1〜55重量%の研磨成分を含有することを特徴とする請求項または請求項に記載の液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造方法。The method for producing a glass substrate for a liquid crystal display according to claim 1 or 2 , wherein the polishing liquid contains 1 to 55% by weight of a polishing component. 研磨液は、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、クエン酸マグネシウム、酢酸マグネシウムマグネシウム化合物、エステル系、フェノール系、アミド系、脂肪酸エステル系、リン酸エステル系、スルホン酸系、ノニオン系、アミン系、エーテル系、高分子アルコール界面活性剤、アニオン系凝集剤、合成または天然の吸水ポリマー、ポリグリコール系の消泡剤、尿素、天然の糖類、接着剤から選ばれる1種または2種以上の増粘剤を含有することを特徴とする請求項から請求項のいずれかに記載の液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造方法。The polishing solution, magnesium chloride, magnesium sulfate, magnesium nitrate, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, magnesium citrate, magnesium acetate magnesium compound, ester, phenolic, amide, fatty acid esters, phosphoric acid esters, sulfonic acid selected systems, nonionic, amine, ether, surfactant polymeric alcohol, anionic flocculants, synthetic or natural water-absorbing polymers, polyglycol-based defoaming agents, urea, natural sugars, from the adhesive one or process for producing a glass substrate for a liquid crystal display according to any of claims 1 to 3, characterized in that it contains two or more thickeners. 研磨液は、研磨成分としてフッ酸を含有し、増粘剤として硫酸マグネシウム及びアミン系界面活性剤を含有することを特徴とする請求項から請求項のいずれかに記載の液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造方法。Polishing solution contains hydrofluoric acid as a polishing component, a glass for liquid crystal display according to claims 1, characterized in that it contains magnesium sulfate and amine based surfactant as thickeners to claim 4 A method for manufacturing a substrate. 研磨液は、前記平坦化反応により生成するフッ化物反応生成物が実質的に含有されていないことを特徴とする請求項から請求項のいずれかに記載の液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造方法。Polishing liquid, production of a glass substrate for a liquid crystal display according to any of the preceding claims 1, wherein the reaction product of the fluoride produced by flattening the reaction is equal to or not substantially containing Method. ガラス基板を水平または垂直にした状態で、ガラス基板上に研磨液を塗布することを特徴とする請求項から請求項のいずれかに記載の液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造方法。In a state where the glass substrate in a horizontal or vertical, method of manufacturing a glass substrate for a liquid crystal display according to claim 1, claim 6, characterized in applying a polishing liquid onto a glass substrate. スプレーによる吹き付け塗布、ローラーによる回転塗布、スキージによる平面塗布、あるいは研磨液を含有する液槽中にガラス基板を浸漬する浸漬塗布から選ばれる1種または2種以上の塗布手段を用いることにより、ガラス基板上に研磨液を塗布することを特徴とする請求項から請求項のいずれかに記載の液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造方法。By using one or two or more coating means selected from spray coating by spraying, rotational coating by a roller, planar coating by a squeegee, or dip coating in which a glass substrate is immersed in a liquid bath containing a polishing liquid, method of manufacturing a glass substrate for a liquid crystal display according to any one of claims 1 to claim 7, wherein applying a polishing liquid onto the substrate. シャワー洗浄、ジェット洗浄、ローラー洗浄、スクレーパ洗浄から選ばれる1種または2種以上の洗浄手段を用いることにより、平坦化反応に供した研磨液を洗浄することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造方法。  The polishing liquid subjected to the planarization reaction is cleaned by using one or more cleaning means selected from shower cleaning, jet cleaning, roller cleaning, and scraper cleaning. The manufacturing method of the glass substrate for liquid crystal displays in any one of 8. ガラス基板上に研磨液を所定量だけ塗布してガラス基板の平坦化反応を進行させる工程と、所定時間経過後に平坦化反応に供した研磨液を洗浄する工程を複数回繰り返すことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造方法。  A step of applying a predetermined amount of polishing liquid on a glass substrate to advance a planarization reaction of the glass substrate and a step of cleaning the polishing liquid subjected to the flattening reaction after a predetermined time have been repeated a plurality of times The manufacturing method of the glass substrate for liquid crystal displays in any one of Claims 1-9.
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