JP4215170B2 - ガラスパネル削減平坦化方法及びガラスパネル削減平坦化装置 - Google Patents

Description

本願の発明は、フラットパネルディスプレイやタッチパネルの製造において好適に使用されるガラスパネル削減平坦化方法及び装置に関する。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（以下、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。

一方、ディスプレイにタッチすることで情報の入力が行えるタッチパネルにおいても、耐久性の向上により普及が進んでいるが、やはり携帯電話のような小型の電子機器に搭載する関係から、薄型化が要請されている。
ＦＰＤやタッチパネルの厚さを大きな部分を占めているのは、ガラスパネルである。従って、ガラスパネルを薄くすることが製品の薄型化にとって最も効果的である。このようなことから、特開平５−２４９４２２号公報に開示されているように、製造工程の過程でガラスパネルの表面をエッチングすることでガラスパネルを薄くし、これによって製品全体の厚みを薄くする技術が開発されている。
特開平５−２４９４２２号公報

しかしながら、ＦＰＤやタッチパネルに使用されるガラスパネルについては、表面の平坦性を高く保持する必要がある。表面の平坦性が悪くて凹凸があると、凹凸の部分で光が微妙に散乱されるため、表示ムラが生じる等、視認性が悪くなる。
また、ガラスパネルを削減して厚さを薄くする工程は、製品の組み立てには本来的には不必要な工程であり、短時間に済ませる必要があるが、前記公報のような技術では、均一に削減を行うには非常に時間がかかってしまう欠点がある。
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、ガラスパネルの表面を均一に且つ高速に削減できる実用的な技術を提供し、ＦＰＤやタッチパネルの薄型化に貢献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、ガラスパネルの表面を均一に削減して削減後のガラスパネルの表面を最大粗さ０．５μｍ以下の平坦面とするガラスパネル削減平坦化方法であって、
ガラスパネルの表面の材料を溶出させることが可能な溶出液を噴射する噴射孔を有するノズルをガラスパネルの表面に平行な回転軸の周りに回転させ、噴射孔がガラスパネルの表面に対向した際、噴射された溶出液がガラスパネルの表面を衝撃し、この衝撃によりガラスパネルの表面を流出させることで削減及び平坦化を行う方法であり、
噴射孔はノズルの長さ方向に沿って複数等間隔に設けられているとともに各噴射孔は同じ大きさであって、前記回転軸はノズルの長さ方向に沿っており、
ノズルが回転した際、各噴射孔がガラスパネルの表面と正対した時点でのその各噴射孔の回転の向きと逆向きにガラスパネルを移動させながら行う方法であり、
前記ガラスパネルの移動は、ガラスパネルの表面に沿った方向であって前記回転軸に対して垂直な方向への直線移動であり、
ガラスパネルの表面と正対した時点でのすべての噴射孔の回転の向きが、ガラスパネルの直線移動の方向と逆向きになるようにして削減及び平坦化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、前記ノズルの回転の回転軸は水平な方向であり、前記ガラスパネルの移動は、ガラスパネルを水平な姿勢にしつつガラスパネルを水平な方向に直線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３記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記ノズルの回転の回転軸は垂直な方向であり、前記ガラスパネルの移動は、ガラスパネルを垂直な姿勢にしつつガラスパネルを水平な方向に直線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４記載の発明は、ガラスパネルの表面を均一に削減して削減後のガラスパネルの表面を最大粗さ０．５μｍ以下の平坦面とするガラスパネル削減平坦化装置であって、
ガラスパネルの表面の材料を溶出することが可能な溶出液をガラスパネルの表面に向けて噴射するノズルと、
ノズルに溶出液を供給する溶出液供給系と、
ノズルをガラスパネルの表面に平行な方向の回転軸の周りに回転させる回転機構とを備えており、
噴射孔はノズルの長さ方向に沿って複数等間隔に設けられているとともに各噴射孔は同じ大きさであって、前記回転軸はノズルの長さ方向に沿っており、
回転機構によりノズルが回転した際、溶出液を噴射するノズルの各噴射孔がガラスパネルの表面に対向した際、噴射された溶出液がガラスパネルの表面を衝撃し、この衝撃によりガラスパネルの表面を流出させることで削減及び平坦化が行われる装置であり、
さらに、
ノズルに対してガラスパネルを移動させる移動機構が設けられており、この移動機構は、前記回転機構によりノズルが回転した際、各噴射孔がガラスパネルの表面と正対した時点での回転の向きと逆向きにガラスパネルを移動させるものであり、
前記移動機構は、ガラスパネルの表面に沿った方向であって前記回転軸に対して垂直な方向にガラスパネルを直線移動させるものであり、
ガラスパネルの表面と正対した時点でのすべての噴射孔の回転の向きが、ガラスパネルの直線移動の方向と逆向きになるようにガラスパネル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５記載の発明は、前記請求項４の構成において、前記ノズルの回転の回転軸は水平な方向であり、前記移動機構は、ガラスパネルを水平な姿勢にしつつガラスパネルを水平な方向に直線移動させる機構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６記載の発明は、前記請求項４の構成において、前記ノズルの回転の回転軸は垂直な方向であり、前記移動機構は、ガラスパネルを垂直な姿勢にしつつガラスパネルを水平な方向に直線移動させる機構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４乃至６いずれかの構成において、前記噴射孔は、前記回転軸を取り囲む周面に沿って複数均等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８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、前記溶出液による前記ガラスパネルの表面の衝撃の際の圧力は、０．５ｋｇ／ｃｍ^２〜３．５ｋｇ／ｃｍ^２の範囲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４乃至７いずれかの構成において、前記ノズルは、前記溶出液による前記ガラスパネルの表面の衝撃の際の圧力は、０．５ｋｇ／ｃｍ^２〜３．５ｋｇ／ｃｍ^２の範囲となるよう前記溶出液を噴射するものであるという構成を有する。

以下に説明する通り、本願の各請求項の発明によれば、ガラスパネルの表面を均一に且つ高速に削減できる。

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。
まず、第一の実施形態について説明する。図１は、第一の実施形態に係るガラスパネル削減平坦化方法の概略図である。この方法は、ガラスパネル１の表面を溶出させることが可能な溶出液Ｌをガラスパネル１の表面に向けて噴射して表面を衝撃して行う方法である。この方法は、溶出液Ｌによる溶出という化学的な作用と、衝撃という物理的な作用とを併用するものであり、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。尚、溶出液Ｌは、大きな圧力で噴射されるので、自重よるものより大きな加速度がついた状態でガラスパネル１の表面に衝突することになる。

本実施形態の方法では、噴射孔２０を有するノズル２が使用され、且つそのノズル２を回転させながら削減及び平坦化（以下、単に削減という）が行われる。ノズル２は円筒形のパイプ状であり、図１に示すように回転軸Ａはノズル２の中心軸に一致させる。噴射孔２０は、ノズル２の周面（中心軸を取り囲む周状の面）に沿って複数設けられている。
一方、ガラスパネル１は、削減の際、水平な姿勢を維持するようになっている。また、ガラスパネル１は、削減の際、水平方向に直線移動するようになっている。本実施形態では、ガラスパネル１は、搬送コロ３の上に載せられ、水平な姿勢を保ちながら、直線移動する。

ノズル２の長さ方向は、ガラスパネル１の幅方向（移動方向に対して垂直な方向とする）に一致している。ノズル２の長さは、ガラスパネル１の幅より少し長い。
また、ノズル２は、ガラスパネル１の移動方向に沿って等間隔に複数設けられているとともに、ガラスパネル１が移動するラインを挟んで、両側に設けられている。この実施形態では、ガラスパネル１は水平な姿勢を保ち水平なラインに沿って移動するので、ノズル２は上下に設けられている。

図１に示すように、ノズル２を回転させながら溶出液Ｌを噴射孔から噴射させ、両側のノズル２の中間の位置をガラスパネル１が通過するよう直線移動させる。この際、回転の向きと直線移動の向きとは逆にする。より正確に言えば、図１に示すように、噴射孔２０がガラスパネル１の表面と正対した時点でのその噴射孔の回転の向きと、直線移動の向きとが、互いに逆向きである。
上下のノズル２から噴射された溶出液Ｌにより衝撃されたガラスパネル１の表面は、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。これによりガラスパネル１の上下両面が同時に削減され、ガラスパネル１の厚さが薄くなる。

溶出液Ｌとしては、例えばフッ酸が使用され、適宜希釈して用いられる。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。ノズル２の噴射孔２０がガラスパネル１と正対した際の噴射孔２０とガラスパネル１の表面との距離を５ｍｍ〜１５０ｍｍ、ガラスパネル１の表面での溶出液Ｌによる衝撃圧力を０．５ｋｇ／ｃｍ^２〜３．５ｋｇ／ｃｍ^２、回転軸からの噴射孔２０までの回転半径を５０ｍｍ〜１００ｍｍとすると、ノズル２の回転速度は１〜２０ｒｐｍでよく、ガラスパネル１の移動速度は、１００ｍｍ／分〜１０００ｍｍ／分程度でよい。このような条件で削減を行うと、毎秒０．０８〜０．８μｍ程度の厚さで削減が可能である。そして、ノズル２を均等な位置に配置することで、削減後のガラスパネル１の表面の最大粗さを０．５μｍ以下にすることができ、平坦性に優れた削減が行える。
尚、ガラスパネル１の両側で同じ速度で削減を行う必要がある場合、下側のノズル２での噴射圧力を上側のノズル２での噴射圧力より強くし、ガラスパネル１の両側で同じ衝撃圧力にすることもある。

次に、上記実施形態の方法を実施する際に用いられるガラスパネル削減平坦化装置の第一の実施形態について説明する。図２は、第一の実施形態に係るガラスパネル削減平坦化装置の正面断面概略図、図３は図２に示すガラスパネル削減平坦化装置の側面断面概略図である。
図２及び図３に示すガラスパネル削減平坦化装置は、ガラスパネル１の表面の材料を溶出することが可能な溶出液Ｌをガラスパネル１の表面に向けて噴射するノズル２と、ノズル２に溶出液Ｌを供給する溶出液供給系２１と、ノズル２をガラスパネル１の表面に平行な方向の回転軸の周りに回転させる回転機構５とを備えている。

このガラスパネル削減平坦化装置は、フッ酸のような強酸を溶出液Ｌとして使用するため、削減処理を密閉した容器内で行うべく、処理チャンバー４を備えている。ノズル２は、処理チャンバー４内に設けられている。ノズル２には、溶出液Ｌを供給する溶出液供給系２１が設けられている。
処理チャンバー４は、ガラスパネル１を搬入する搬入口４１と、削減後にガラスパネル１を搬出する搬出口４２とを備えている。搬入口４１及び搬出口４２は、封鎖ゲート４３で開閉されるようになっている。尚、開閉は、封鎖ゲート４３を上下方向に移動させることで行われる。

また、図２及び図３に示す装置は、ガラスパネル１を水平な姿勢にしつつ水平方向に搬送する搬送機構３０を備えている。搬送機構３０は、水平な搬送ラインに沿って配置された多数の搬送コロ３によって構成されている。搬送ラインは、搬入口４１及び搬出口４２を通して設定されており、ガラスパネル１は、搬入口４１から搬入されて削減が行われた後、搬出口４２から搬出されるようになっている。この説明から明らかなように、搬送機構３０は、削減の際にガラスパネル１を水平な姿勢に保持する機構、及びガラスパネル１を水平に直線移動させる機構に兼用されている。

次に、ノズル２の構成について説明する。
図３に示すように、ノズル２は、ガラスパネル１の幅方向の長いものとなっている。そして、ノズル２は、全体としては円管状（断面が円形の管状）である。ノズル２は、噴射孔２０を設けた位置に突起を有している。突起の先端は開口となっており、この開口が噴射孔２０となっている。
図２に示すように、噴射孔２０は、中心軸の周りの周方向に均等に複数設けられている。本実施形態では、噴射孔２０の寸法及び形状は皆同じであり、周方向では四つの噴射孔２０が９０度間隔で設けられている。

また、図３に示すように、噴射孔２０は、ノズル２の長さ方向（中心軸方向）においても複数均等に設けられている。長さ方向においても、噴射孔２０の寸法及び形状は皆同じであり、均等間隔をおいて設けられている。
また、周方向に並んだ四つの噴射孔２０の組みは、長さ方向において隣り合う別の噴射孔２０の組みに対して４５度ずれた位置に設けられている。即ち、四つの噴射孔２０の組みは、長さ方向において４５度ずつずれた位置（互い違いの位置）に設けられた構造となっている。従って、ある噴射孔２０の組みから一組おいた隣りの噴射孔２０（隣りの隣り噴射孔２０）は、周方向における位置が同じとなっている。

上記構造は一例であって、他の構造もあり得る。例えば、隣り合う噴射孔２０の組みが３０度ずつずれた位置とすることもできる。この場合には、ある噴射孔２０の組みから二組おいた隣りの噴射孔２０が周方向で同じ位置となる。また、周方向における噴射孔２０の数を三つとして１２０度間隔とし、隣り合う噴射孔２０の組みが６０度ずつずれた位置になるようにしたり、４０度ずつずれた位置にしたり、３０度ずつずれた位置にしたりすることもできる。
各噴射孔２０は、ノズル２の長さ方向に対して斜めの方向に長いものとなっている。斜めの方向とは、ノズル２の長さ方向に対して例えば４５度の方向である。

このようなノズル２は、図２に示すように、搬送方向（ガラスパネル１の長さ方向）に沿って均等間隔をおいて複数設けられている。また、ガラスパネル１の両側の表面を同時に削減できるよう、ノズル２は搬送ラインを挟んで上下に設けられている。図２に示すように、各ノズル２の配置位置は上下方向で同じ位置である。
溶出液供給系２１は溶出液Ｌを供給する配管２１１を含んでおり、この配管２１１は処理チャンバー４の器壁を液密に貫通している。配管２１１の先端は、ロータリージョイント２１２を介して各ノズル２の一端に接続されている。溶出液Ｌは、ロータリージョイント２１２を通して配管からノズル２内部に流入するようになっている。

また、ノズル２の他方の端部は閉じられており、この端部には回転機構５のシャフト５１が固定されている。回転機構５の詳細は図示されていないが、例えば、各シャフト５１に固定されたギヤとモータの出力軸に固定されたギヤとをチェーンで連結し、モータを駆動することで、各シャフト５１を回転させる機構が採用できる。
溶出液供給系２１は、溶出液Ｌを溜めた液溜め２１３と、液溜め２１３と各ノズル２とをつなぐ上記配管２１１と、配管２１１上に設けられたバルブ２１４や送液ポンプ２１５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。

尚、図２に示すように、処理チャンバー４の底部は漏斗状になっており、最下部には、排出孔４４が設けられている。排出孔４４には、使用済みの溶出液Ｌを排出する排出管４５が接続されている。上記のようにガラスパネル１の表面の材料が溶け込んだ溶出液Ｌは、処理チャンバー４の底部に落下し、排出孔４４及び排出管４５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４の内壁面や、処理チャンバー４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４１や搬出口４２を開閉する封鎖ゲート４３は、溶出液ＬＬが漏出しないよう液密に封鎖を行うようになっている。

次に、上記装置の動作について説明する。
ガラスパネル１は、搬送機構３０によって搬入口４１を通して処理チャンバー４内に搬入される。ガラスパネル１は、処理チャンバー４内において、ノズル２が配置された位置より手前の搬送ライン上の待機位置に位置する。そして、封鎖ゲート４３が閉じられた後、溶出液供給系２１が動作し、送液ポンプ２１５により溶出液Ｌが各ノズル２に供給され、送液ポンプ２１５の送液圧力により溶出液Ｌは噴射孔２０から噴射される。そして、回転機構５が動作して各ノズル２が回転する。各ノズル２の回転の向きは同じであり、回転速度も同じである。
この状態で、搬送機構３０が再び動作してガラスパネルが移動を開始し、ガラスパネル１は水平に移動する。移動の過程で、ガラスパネル１は、回転する上下のノズル２の間を通過する。この際、ノズル２から噴射された溶出液Ｌがガラスパネル１の上下の表面を衝撃し、前述したように表面が削減される。

ガラスパネル１は、搬送方向に並んだ上下のノズル２の間を通過し、この過程で削減が進む。全てのノズル２の間を通過すると、削減が終了する。その後、搬送機構３０は、ガラスパネル１を搬出口４２の手前の待機位置で停止させる。溶出液Ｌの噴射が停止し、ノズル２の回転が停止した後、搬出口４２の封鎖ゲート４３が開けられ、搬送機構３０が再び動作してガラスパネル１は搬出口４２から搬出される。その後、ガラスパネル１は、表面に残留した溶出液Ｌを洗い流す洗浄処理が行われる。
上記実施形態の装置は、ノズル２の形状及び配置に工夫を凝らすことで、均一な削減処理を高速で行えるようになっている。この点について、図４を使用して説明する。図４は、ノズル２における噴射孔２０の配置とその作用について示した平面概略図である。

前述したように、ガラスパネル１の表面の各点は、回転するノズル２の噴射孔２０がガラスパネル１の表面に対向した際、溶出液Ｌの衝撃を受け、削減される。図４には、一つのノズル２から噴射された溶出液Ｌを示す。溶出液Ｌは、噴射孔２０から錐状（ないしはラッパ状）に広がる。各噴射孔２０は、前述したようにノズル２の長さ方向に対して斜めの方向に長いので、溶出液Ｌもこの方向に長く広がる。従って、ガラスパネル１の表面を衝撃した際の溶出液Ｌの広がりの輪郭（以下、衝撃パターンといい、図４に点線Ｌ１〜Ｌ３で示す）も、噴射孔２０の輪郭と相似形を成す。尚、図４では、説明の都合上、噴射孔２０がガラスパネル１の表面と正対した際の衝撃パターンを描いている。

前述したように、本実施形態では、ノズル２の長さ方向で隣り合うノズル２の組みは、周方向の位置が４５度異なっている。説明の都合上、周方向の位置関係が同じである噴射孔２０の組みを第一の噴射孔組み群２０ａとし、これに対して周方向の位置関係が４５度異なる噴射孔２０の組みを第二の噴射孔組み群２０ｂとする。また、各組み群の噴射孔２０において、周方向の一つの位置の噴射孔２０を０度位置とし、順次、９０度位置、１８０度位置、２７０度とする。

図４において、第一の噴射孔組み群２０ａの０度位置の噴射孔２０がガラスパネル１の表面に正対し、溶出が行われたとする。この際の衝撃パターンをＬ１とする。この状態から、ノズル２が４５度回転すると、今度は、第二の噴射孔組み群２０ｂの０度位置の噴射孔２０がガラスパネル１の正面に正対し、これによりガラスパネル１の表面が削減される。この際の衝撃パターンをＬ２とする。さらにノズル２が４５度回転すると、今度は、第一の噴射孔組み群２０ａの９０度位置の噴射孔２０がガラスパネル１の表面に正対し、これにより溶出が行われる。この際の衝撃パターンをＬ３とする。このような動作を繰り返し、第一第二の噴射孔組み群２０ａ，２０ｂの噴射孔２０が交互にガラスパネル１の表面に正対して溶出が行われる。

ガラスパネル１の表面への溶出液Ｌの総供給量について説明するため、便宜上、ガラスパネル１が静止しているものとする。ガラスパネル１が静止している場合、各組み群の噴射孔２０から噴射された溶出液Ｌは同じ箇所を衝撃することになるが、説明の都合上、時間単位を縦軸にし（横軸はガラスパネルの幅方向の位置）、図４では平面に変換した状態に描かれている。また、衝撃パターンによる溶出液Ｌの総供給量の分布Ｌａを、図４中に併せて示す。この分布Ｌａは、ガラスパネル１の幅方向（ノズル２の長さ方向）で見た図である。

図４に示す各衝撃パターンから解るように、ガラスパネル１の表面の各点のうち、噴射孔２０が正対した際にその正面に位置する（噴射孔２０の直下に位置する）点Ｐ１は、その噴射孔２０からのみ溶出液Ｌの供給を受けるが、そこから少し外れた位置の点Ｐ２では、隣接する二つの組み群の噴射孔２０から溶出液Ｌの供給を受ける。上記説明から解るように、これは同時に受けるということではなくて、ある時点で第一の噴射孔組み群２０ａの噴射孔２０から供給を受けた後、４５度回転が進んだ際に第二の噴射孔組み群２０ｂの噴射孔２０から供給を受けるという意味である。

二つの組み群２０ａ，２０ｂの噴射孔２０から溶出液Ｌの供給を受ける点Ｐ２は、溶出液Ｌの広がりのうちの周辺部に相当する。この点Ｐ２では、噴射孔２０の正面に位置する点Ｐ１に比べて一つの噴射孔２０から供給される溶出液Ｌの量は少ない。しかしながら、回転に伴って、隣接する噴射孔２０からの溶出液Ｌの供給を受けるので、時間積分した溶出液Ｌの総供給量は、正面に位置する点Ｐ１とほぼ等しくなる。この状態が、図４のグラフで示されている。尚、Ｌｉは、一つの噴射孔２０の組みから供給された溶出液Ｌの総量の分布を示す。

前述したように、実際にはガラスパネル１は水平方向に移動しているから、図４に示す溶出液Ｌの総供給量は、移動方向で配分されることになる。従って、ノズル２の回転速度に対して適切な一定の速度でガラスパネル１を移動させることによって、ガラスパネル１の表面の各点は、均等な溶出液Ｌの供給を受ける。これにより、均一な削減が行える。
また、各噴射孔２０がガラスパネル１の移動方向に対して斜めの方向に長い点は、削減を均一にするのに貢献している。以下、この点を説明する。

本願発明は、各噴射孔２０が単純な円形や方形であっても実施可能である。しかし、この場合、上記ガラスパネル１の表面のうち噴射孔２０の正面に位置しない点においても均一に削減がされるためには、溶出液Ｌの広がりの周辺部において溶出液Ｌが重なった状態にして衝撃が行われるようにする必要がある。つまり、ノズル２の回転の結果、隣り合う噴射孔２０からの溶出液Ｌが重複して一つの点に供給されるのではなく、ノズル２の回転によらず常に溶出液Ｌが重なった状態にする必要がある。

しかしながら、発明者の研究によると、溶出液Ｌの広がりが重なると、重なりの部分で溶出液Ｌが衝突し、溶出液Ｌの散乱や飛散、不規則な流れが生ずる。この結果、溶出液Ｌによるガラスパネル１の表面の衝撃が不均一になり、均一な削減ができない。一方、本実施形態のようにノズル２の斜めの方向に長くしておくと、溶出液Ｌの広がりが重ならないようにしつつ、ノズル２の回転によって重複して溶出液Ｌの供給を受けるようにすることが可能で、時間積分した溶出液Ｌの総供給量をガラスパネル１の表面の各点で均一にすることができる。

また、ノズル２の回転の向きと直線移動の向きが逆である点は、削減処理を高速化するのに貢献している。この点について、図５を使用して説明する。図５は、回転の向きと直線移動の向きが逆向きにすることを効果について示した概略図である。
前述したように、本実施形態では、ノズル２が回転し、噴射孔２０がガラスパネル１の表面と対向した際に溶出液Ｌがガラスパネル１の表面を衝撃する。この場合、噴射孔２０も回転しながらガラスパネル１の表面に対向した状態になるので、噴射孔２０から噴射されている溶出液Ｌの広がりも回転しながら、ガラスパネル１の表面に衝突する状態になる。従って、理論的には、ガラスパネル１を衝撃する溶出液Ｌの衝撃圧力は、噴射孔２０からの噴射による圧力と、回転モーメントによる圧力との合算になる。

そして、回転と直線移動が同じ向きの場合、図５（１）に示すように、ガラスパネル１は、溶出液Ｌの回転モーメントに沿って（厳密に言えば、回転モーメントのうちガラスパネル１の表面に平行な成分がガラスパネル１の移動に対して同じ向きになって）進んでいくことになり、ガラスパネル１は回転モーメントによる衝撃圧力に抗さずに進んでいくことになる。従って、ガラスパネル１の移動が回転モーメントによる衝撃圧力を減じた状態となり、全体の衝撃圧力が低下してしまう。一方、回転と直線移動が逆向きの場合、図５（２）に示すように、ガラスパネル１は、衝撃する溶出液Ｌの回転モーメントに抗した状態で進んでいくことになり、全体の衝撃圧力は、ガラスパネル１の移動によるものを加えた圧力となる。一方、従って、本実施形態の構成によれば、ノズル２の回転を活かして高速で削減処理ができることになる。

また、直線移動は相対的なものであるから、ガラスパネル１を静止させておき、これに対してノズル２を直線移動させた場合でも、上述した効果は、同様に得られる。上記説明から解るように、この場合は、噴射孔２０がガラスパネル１の表面と正対した時点でのその噴射孔２０の回転の向きと、ノズル２の直線移動の向きが同じ向きになるようにする。場合によっては、ガラスパネル１の直線移動とノズル２の直線移動の両方を行ってもよい。噴射孔２０がガラスパネル１の表面と正対した時点でのその噴射孔２０の回転の向きと逆向きにガラスパネル１を直線移動させながら、ノズル２をその回転の向きと同じ向きに直線移動させる。この構成では、さらに衝撃圧力が高くなる。

上述したように、本実施形態の方法及び装置によれば、削減後のガラスパネル１の表面の最大粗さ０．５μｍ以下とすることが可能であり、ノズル２の配置や形状、噴射圧力などを適宜選定することで、最大粗さ０．１μｍ以下とすることも可能である。従って、実施形態の方法及び装置は、ＦＰＤやタッチパネルの製造において好適に用いられる。このような実施形態の方法及び装置は、削減後の表面が高い平坦性を有するため、「研磨」を行っているとすることもできる。
尚、上記実施形態の装置は、搬送ラインを挟んで上下にノズル２が設けられており、水平な姿勢のガラスパネル１の両面（上下の面）を同時に削減処理したが、上側のみにノズル２が設けられるか、下側のみにノズル２が設けられる場合があり、片側のみを削減処理する場合もある。また、ノズル２は搬送方向に沿って必ずしも複数設けられている必要はなく、一つのノズル２のみであっても実施は可能である。

次に、第二の実施形態に係るガラスパネル削減平坦化方法について説明する。図６は、第二の実施形態に係るガラスパネル削減平坦化方法の概略図である。
前述した第一の実施形態では、ガラスパネル１を水平な姿勢にして削減処理をしたが、図６に示すように、この第二の実施形態では、ガラスパネル１を垂直な（鉛直な）姿勢にして削減処理を行うものとなっている。ガラスパネル１は、垂直な姿勢のまま、搬送機構３０により水平方向に移動するようになっている。

そして、ノズル２もその長さ方向を垂直にして配置され、水平方向に向けて溶出液を噴射する構成とされる。ノズル２は、ガラスパネル１の両側（左右）に配置される。
この実施形態においても、各ノズル２は長さ方向に沿った回転軸の周りに回転するが、長さ方向が垂直方向なので、回転軸も垂直方向になる。そして、各ノズルの回転の向きは、噴射孔２０がガラスパネル１の表面と正対した時点でのその噴射孔２０の回転の向きがガラスパネル１の水平移動の向きと逆向きとなる向きとされる。

このような構成によっても、前述した第一の実施形態の方法と同様の効果を得ることができる。この第二の実施形態の場合、ガラスパネル１の両側の面に対して溶出液を同じ圧力で衝撃することが容易である。従って、ガラスパネル１の両側の面を同時に同じ速度で削減する場合に特に好適な構成となる。

図７は、第二の実施形態に係るガラスパネル削減平坦化装置の正面断面概略図、図８は図７に示すガラスパネル削減平坦化装置の側面断面概略図、図９は図７に示すガラスパネル削減平坦化装置を上から見た平面概略図である。
図７〜図９に示すように、この実施形態においても、処理チャンバー２内で削減処理が行われるようになっている。そして、ガラスパネル１は、削減処理の際に水平な姿勢を保ちながら、搬送機構３０によって搬送され、搬送の途中において処理チャンバー２内に位置して削減処理が行われるようになっている。

また、この実施形態では、ガラスパネル１は、パネル保持具６内に保持された状態で搬送されるようになっている。図１０は、図７に示すパネル保持具６の斜視概略図である。図１０に示すように、パネル保持具６は、ガラスパネル１をほぼ垂直に立てて保持する部材である。パネル保持具６は、水平な姿勢のベース板６１と、ベース板６１に立設された支柱６２と、支柱６２に取り付けられた緩衝具６３とから主に構成されている。

支柱６２は、細長い長方形のベース板６１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６１の長辺方向に沿って延びる梁部材６４が設けられており、各支柱６２の上端をつないでパネル保持具６を補強している。各支柱６２は、立てられたガラスパネル１より少し高さが高い。ベース板６１の短辺における二本の支柱６２の間隔は、ガラスパネル１の厚さより少し大きい。ベース板６１の長辺方向における二本の支柱６２の間隔は、ガラスパネル１の長さより少し長い。ガラスパネル１は、これらの支柱６２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６６は、ガラスパネル１に直接接触する部材であり、ガラスパネル１がぐらつかないようにするものである。緩衝具６６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１０に示すように、緩衝具６６は、ベース板６１の長辺方向の両端において各支柱６２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６２の上端をつなぐよう設けられたものからなる。保持されたガラスパネル１は、これらの緩衝具６６に各角部が接触する。ガラスパネル１の下端角部に接触する下側の緩衝具６６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。ガラスパネル１の上端角部に当接する緩衝具６６は、短辺方向の断面形状が横にした凹状である。図１０に示すように、ガラスパネル１を装着する場合、上から挿入し、各緩衝具６６の凹部に落とし込むようにする。

このようなパネル保持具６を搬送する搬送機構３０として、本実施形態においても、図７に示すように、搬送コロ３によるものが採用されている。この他、ラックアンドピニオン機構によるものであっても良い。即ち、パネル保持具６の下面にラックを固定し、各搬送コロ３の代わりにピニオンを配置しても良い。

図７及び図９ではノズルの図示が省略されているが、図８に示すように、処理チャンバー４内にはノズル２が配置されている。本実施形態では、図８及び図９に示すように、搬送方向に垂直な水平方向に沿って複数の搬送ラインが設定されている。ノズル２は、各搬送ライン上のガラスパネル１の両側を同時に削減できるよう、各搬送ラインの両側に設けられている。本実施形態では、三つの搬送ラインが処理チャンバー４内に設定されており、その両側にノズル２が設けられている。各搬送ラインの間に位置するノズル２は、両側のガラスパネル１に対する削減処理に兼用されるから、搬送ラインに対して垂直な方向では、図８に示すように四つのノズル２が設けられた構成となっている。

各搬送ラインに沿ってガラスパネルを搬送する構成について説明する。説明の都合上、図８において左側の搬送ライン上で搬送されるガラスパネルをガラスパネル１ａ、中央の搬送ライン上で搬送されるガラスパネルをガラスパネル１ｂ、右側の搬送ライン上で搬送されるガラスパネルをガラスパネル１ｃとする。また、左側の搬送ライン上でガラスパネル１ａを搬送する搬送コロを左搬送コロ３ａ、中央の搬送ライン上でガラスパネル１ｂを搬送する搬送コロを中央搬送コロ３ｂ、右側の搬送ライン上でガラスパネル１ｃを搬送する搬送コロを左搬送コロ３ｃとする。

図８に示すように、各搬送コロ３ａ，３ｂ，３ｃは、ガラスパネル１ａ，１ｂ，１ｃを上下で挟みながら回転し、所定の向きに回転させるよう構成されている。尚、各搬送コロ３ａ，３ｂ，３ｃは、ホイール部が軸部から突出していて段差が設けられている。パネル保持具６がこの段差に落とし込まれた状態となり、この状態でガラスパネル１ａ，１ｂ，１ｃが搬送されるようになっている。
各ノズル２の形状や構造は、前述した第一の実施形態と同様であるが、各ノズル２の回転の向きは、噴射孔２０がガラスパネル１の表面と正対した時点でのその噴射孔２０の回転の向きがガラスパネル１の直線移動の向きと逆向きになるよう工夫を凝らしている。以下、この点について説明する。説明の都合上、四つのノズルを左から順に、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとする。

まず、上記搬送コロ３ａ，３ｂ，３ｃによる搬送の向きについて説明する。三つの群の搬送コロ３ａ，３ｂ，３ｃのうち、左搬送コロ３ａと右搬送コロ３ｃは、同じ向きにガラスパネル１ａ，１ｃを搬送させ、中央搬送コロ３ｂはガラスパネル１ｂを異なる向きに搬送させるようになっている。例えば、図８に示すように、左搬送コロ３ａ及び右搬送コロ３ｃは、ガラスパネル１ａ，１ｃを図８の紙面を垂直に貫く方向に上から下に搬送し、中央搬送コロ３ｂはガラスパネル１ｂを図８の紙面を垂直に貫く方向に下から上に搬送する。図９に示す平面図では、ガラスパネル１ａ，１ｃは左から右に搬送され、ガラスパネル１ｂは右から左へ搬送される。尚、図８に示す搬送コロ３ａ，３ｂ，３ｃの各群において、上下で見ると、上側の搬送コロと下側の搬送コロは、互いに逆向きに回転する。

そして、図８及び図９に示すように、四つのノズル２ａ〜２ｄのうち、ノズル２ａとノズル２ｃは同じ向きであり、ノズル２ｂとノズル２ｄは、これとは逆向きに回転するようになっている。ガラスパネル１ａ〜１ｃが上記の向きに搬送される場合、図９に示すように、ノズル２ａとノズル２ｃが時計回りに回転し、ノズル２ｂとノズル２ｄが反時計回りに回転するよう構成する。

このようにすると、各ガラスパネル１ａ〜１ｃが搬送コロ３ａ〜３ｃで搬送される際、噴射孔２０がガラスパネル１ａ〜１ｃの表面と正対した時点でのその噴射孔２０の回転の向きがガラスパネル１ａ〜１ｃの直線移動の向きと逆向きになる。
溶出液供給系２１や処理チャンバー４の構成など、他の部分の構成は第一の実施形態と同様である。この第二の実施形態においても、第一の実施形態と同様、削減後のガラスパネル１の表面の最大粗さ０．５μｍ以下とすることが可能であり、ノズル２の配置や形状、噴射圧力などを適宜選定することで、最大粗さ０．１μｍ以下とすることも可能である。従って、実施形態の方法及び装置は、ＦＰＤやタッチパネルの製造において好適に用いられる。

上記実施形態では、搬送方向に垂直な水平方向に三つの搬送ラインが設定されたが、四つもしくはそれ以上であっても良い。搬送の向きが互い違いになるようにし、それに合わせてノズル２を回転が交互に逆向きになるよう設けていけば、いくらでも搬送ラインは増設できる。尚、一つのノズル２が両側の搬送ライン上のガラスパネル１の削減処理に兼用される点は、構造の簡略化や部品点数の削減等により装置のコストを安くするメリットがある。但し、両側の搬送ライン上のガラスパネル１の削減処理に一つのノズルを兼用せず、それぞれ専用のノズルを設けても良い。

尚、第二の実施形態において、三つの搬送ラインについては、処理チャンバー４内に方向転換機構を設けて連続した搬送ラインとしても良い。この場合は、一つのガラスパネル１が処理チャンバー４内で三回削減処理されることになる。方向転換機構を処理チャンバー４の外に設け、処理チャンバー４の外で搬送ラインが連結されるようにする場合もある。

各実施形態の削減処理は、ＦＰＤやタッチパネルを組み立てる前の素材としてのガラスパネル１（即ち、ガラス板）に対して適用することが可能であるばかりでなく、組み立ての過程においても適用することが可能である。
即ち、ＦＰＤやタッチパネルでは、大きなガラス板を使用して複数の製品を同時に製作することが盛んに行われている。例えば、液晶ディスプレイの製造では、一対の大きなガラス基板を使用し、個々の領域に製品としての液晶ディスプレイの構造（ＩＴＯ電極、カラーフィルタ等）を作り込んでいく。そして、ガラス基板を貼り合わせた後、個々の領域に切断して最終的に個々の製品を得る。

この場合、本実施形態の削減処理は、切断する前の大きなガラス基板の状態で行うことが好適である。大きなガラス基板に対して行うことで、個々の製品の製造のために一括して削減処理が行えるので、生産性が高くなるからである。この場合、一対のガラス基板を貼り合わせた後の削減処理を行うため、溶出液Ｌが噴射される対象は、貼り合わせたガラス基板の外側の面になる。
素材としてのガラス板ではなく、製造工程の過程や製造の最終工程で削減処理を行う場合、溶出液Ｌが触れることで問題が生ずるような箇所は、マスキングテープで覆うことが好ましい。

また、上記実施形態において、ノズル２の噴射孔２０は、等間隔をおいて設けられている。本願発明に属するものではないが、噴射孔２０に大小をつけて異なる大きさとすることも可能であり、その場合には、それに応じて間隔も適宜変更する。ノズル２の噴射孔２０は、噴射される溶出液Ｌによるガラスパネル１の表面の衝撃圧力が均等になるように複数設けられる。

また、上記実施形態では、ガラスパネル又はノズルの移動は直線移動であったが、直線移動でない場合もあり得る。例えば、静止したノズルに対してガラスパネルを水平な姿勢にしつつ水平面内で垂直な回転軸の周りに回転させながら削減を行う場合もあり得る。
尚、第二の実施形態のようにガラスパネル１を垂直な姿勢にして削減処理をする場合、ガラスパネル１が大型化すると、ガラスパネル１の保持のための構成や移動機構の構成が大がかりになり、技術的な困難性が増すが、第一の実施形態のようにガラスパネル１を水平な姿勢にして削減処理をする場合、保持や移動のための機構は容易である。

次に、ＦＰＤの発明の実施形態について説明する。
図１１は、実施形態に係るＦＰＤの断面概略図である。図１１に示すものは、ＦＰＤの一例としての液晶ディプスレイである。図１１に示すＦＰＤは、一対のガラスパネル１が封止部１２で貼り合わされている。一対のガラスパネル１の内部には、光透過制御部を構成するものとして、一方のガラスパネル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。他方のガラスパネル１の内面には、カラーフィルタ１４が形成されている。光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１１に示すＦＰＤの特徴点は、一対のガラスパネル１の両方の外面１００が、研磨処理により研磨されている点である。研磨処理は、上述した各実施形態の装置を使用して行えるので、説明は省略する。この実施形態のＦＰＤの大きな特徴点は、上述したような研磨処理を行うことにより、外面１００が０．５μｍ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１１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０．５μｍ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。上述した削減装置を使用した場合、ノズル２の形状等をさらに最適化することで０．１μｍ以下の平坦性を実現することも可能であり、さらに好適である。
尚、このような平坦性は、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、厚さを削減しても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、０．３μｍ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、上記説明では、液晶ディスプレイを採り上げたが、液晶ディプスレイ以外のＦＰＤ、例えばプラズマディスプレイや有機ＥＬディプスレイ、表面電界ディスプレイ等でも同様に実施できる。全てのＦＰＤは、表示部に相当する大きさを有する少なくとも一枚のガラスパネルを備えており、本願発明の適用が可能である。
また、従来の技術の説明においては、ＦＰＤとタッチパネルとを分けて説明したが、タッチパネルも情報表示を行うものであり、一種のＦＰＤと捉えることができる。従って、本願の特許請求の範囲においては、フラットパネルディスプレイは、タッチパネルを含むものである。

第一の実施形態に係るガラスパネル削減平坦化方法の概略図である。 第一の実施形態に係るガラスパネル削減平坦化装置の正面断面概略図である。 図２に示すガラスパネル削減平坦化装置の側面断面概略図である。 ノズル２における噴射孔２０の配置とその作用について示した平面概略図である。 回転の向きと直線移動の向きが逆向きにすることを効果について示した概略図である。 第二の実施形態に係るガラスパネル削減平坦化方法の概略図である。 第二の実施形態に係るガラスパネル削減平坦化装置の正面断面概略図である。 図７に示すガラスパネル削減平坦化装置の側面断面概略図である。 図７に示すガラスパネル削減平坦化装置を上から見た平面概略図である。 図７に示すパネル保持具６の斜視概略図である。 実施形態に係るＦＰＤの断面概略図である。

符号の説明

１ ガラスパネル
２ ノズル
２０ 噴射孔
２１ 溶出液供給系
３ 搬送コロ
３０ 搬送機構
４ 処理チャンバー
５ 回転機構
Ａ 回転軸
Ｌ 溶出液

Claims (9)

1. ガラスパネルの表面を均一に削減して削減後のガラスパネルの表面を最大粗さ０．５μｍ以下の平坦面とするガラスパネル削減平坦化方法であって、
   ガラスパネルの表面の材料を溶出させることが可能な溶出液を噴射する噴射孔を有するノズルをガラスパネルの表面に平行な回転軸の周りに回転させ、噴射孔がガラスパネルの表面に対向した際、噴射された溶出液がガラスパネルの表面を衝撃し、この衝撃によりガラスパネルの表面を流出させることで削減及び平坦化を行う方法であり、
   噴射孔はノズルの長さ方向に沿って複数等間隔に設けられているとともに各噴射孔は同じ大きさであって、前記回転軸はノズルの長さ方向に沿っており、
   ノズルが回転した際、各噴射孔がガラスパネルの表面と正対した時点でのその各噴射孔の回転の向きと逆向きにガラスパネルを移動させながら行う方法であり、
   前記ガラスパネルの移動は、ガラスパネルの表面に沿った方向であって前記回転軸に対して垂直な方向への直線移動であり、
   ガラスパネルの表面と正対した時点でのすべての噴射孔の回転の向きが、ガラスパネルの直線移動の方向と逆向きになるようにして削減及び平坦化を行うことを特徴とするガラスパネル削減平坦化方法。
2. 前記ノズルの回転の回転軸は水平な方向であり、前記ガラスパネルの移動は、ガラスパネルを水平な姿勢にしつつガラスパネルを水平な方向に直線移動させるものであることを特徴とする請求項１記載のガラスパネル削減平坦化方法。
3. 前記ノズルの回転の回転軸は垂直な方向であり、前記ガラスパネルの移動は、ガラスパネルを垂直な姿勢にしつつガラスパネルを水平な方向に直線移動させるものであることを特徴とする請求項１記載のガラスパネル削減平坦化方法。
4. ガラスパネルの表面を均一に削減して削減後のガラスパネルの表面を最大粗さ０．５μｍ以下の平坦面とするガラスパネル削減平坦化装置であって、
   ガラスパネルの表面の材料を溶出することが可能な溶出液をガラスパネルの表面に向けて噴射するノズルと、
   ノズルに溶出液を供給する溶出液供給系と、
   ノズルをガラスパネルの表面に平行な方向の回転軸の周りに回転させる回転機構とを備えており、
   噴射孔はノズルの長さ方向に沿って複数等間隔に設けられているとともに各噴射孔は同じ大きさであって、前記回転軸はノズルの長さ方向に沿っており、
   回転機構によりノズルが回転した際、溶出液を噴射するノズルの各噴射孔がガラスパネルの表面に対向した際、噴射された溶出液がガラスパネルの表面を衝撃し、この衝撃によりガラスパネルの表面を流出させることで削減及び平坦化が行われる装置であり、
   さらに、
   ノズルに対してガラスパネルを移動させる移動機構が設けられており、この移動機構は、前記回転機構によりノズルが回転した際、各噴射孔がガラスパネルの表面と正対した時点での回転の向きと逆向きにガラスパネルを移動させるものであり、
   前記移動機構は、ガラスパネルの表面に沿った方向であって前記回転軸に対して垂直な方向にガラスパネルを直線移動させるものであり、
   ガラスパネルの表面と正対した時点でのすべての噴射孔の回転の向きが、ガラスパネルの直線移動の方向と逆向きになるようにガラスパネルを移動させるものであることを特徴とするガラスパネル削減平坦化装置。
5. 前記ノズルの回転の回転軸は水平な方向であり、前記移動機構は、ガラスパネルを水平な姿勢にしつつガラスパネルを水平な方向に直線移動させる機構であることを特徴とする請求項４記載のガラスパネル削減平坦化装置。
6. 前記ノズルの回転の回転軸は垂直な方向であり、前記移動機構は、ガラスパネルを垂直な姿勢にしつつガラスパネルを水平な方向に直線移動させる機構であることを特徴とする請求項４記載のガラスパネル削減平坦化装置。
7. 前記噴射孔は、前記回転軸を取り囲む周面に沿って複数均等に設けられていることを特徴とする請求項４乃至６いずれかに記載のガラスパネル削減平坦化装置。
8. 前記溶出液による前記ガラスパネルの表面の衝撃の際の圧力は、０．５ｋｇ／ｃｍ^２〜３．５ｋｇ／ｃｍ^２の範囲であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のガラスパネル削減平坦化方法。
9. 前記ノズルは、前記溶出液による前記ガラスパネルの表面の衝撃の際の圧力は、０．５ｋｇ／ｃｍ^２〜３．５ｋｇ／ｃｍ^２の範囲となるよう前記溶出液を噴射するものであることを特徴とする請求項４乃至７いずれかに記載のガラスパネル削減平坦化装置。

Images