JP4894060B2 - フラットディスプレイ用ガラス基板 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶ディスプレイ用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、フィールドエミッションディスプレイ用ガラス基板等のフラットディスプレイ用ガラス基板（以下、ガラス基板ともいう）に関する。
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）等のフラットディスプレイは、種々の処理が施された２枚のガラス基板が対向配置されて構成されている。
例えば、プラズマディスプレイの場合には、前面ガラス基板の基板表面にＩＴＯ膜やネサ膜等からなる透明電極が成膜され、その上に誘電体材料が塗布焼成されることにより誘電体層が形成される。一方で、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ等からなる電極が形成された背面ガラス基板に背面誘電体材料が塗布焼成されることにより誘電体層が形成され、その上に隔壁材料が塗布焼成されることにより隔壁が形成されて回路が形成される。そして、これらの前面ガラス基板と背面ガラス基板とを対向させて電極等の位置合わせを行い、周囲を５００〜６００℃程度の温度でフリットシールすることによりプラズマディスプレイが作製される。
このようにフラットディスプレイにおいては、対向配置されたガラス基板にそれぞれ電極が成膜されており、該電極に電荷を印加することにより画像が表示される。
フラットディスプレイの普及に伴い、ガラス基板の表面の平坦性に対する品質要求は一層厳しくなってきており、例えば特許文献１には、化学研磨により基板表面のピットやキズといった欠陥を除去した上で、その表面粗さを０．００８μｍ以下にしたガラス基板が開示されている。
特開２００３−２２６５５３号公報
しかしながら、特許文献１に開示された従来のフラットディスプレイ用ガラス基板においては、ガラス基板の基板表面に成膜された透明電極が剥離し易いという問題がある。
フラットディスプレイ用ガラス基板の透明電極は、例えばＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＩＴＯ膜をガラス基板の表面全体に被着形成した上で、レジスト膜を用いてパターニングを行い、エッチング処理により不要部の透明導電膜を除去した後、前記レジスト膜を剥離液を用いて剥離することにより形成される。レジスト膜を剥離した後は、剥離液とレジスト膜の残渣を基板表面から完全に除去する必要があるため、基板表面には水洗によるブラシ洗浄が施されるが、従来のガラス基板にあっては、この洗浄工程において、基板表面に成膜された透明電極が剥離し易いという問題がある。透明電極が一部でも剥離して欠損すると、かかる欠損部位はもとより、その周辺に位置する画素が欠落し、ディスプレイ用ガラス基板として実用に供しないものとなる。
また、電極の剥離欠損の問題に対して、洗浄工程での基板表面に対するブラッシング圧を弱めることも考えられるが、かかる対応は基板表面に付着している剥離液及び残渣を完全に除去できないばかりでなく、洗浄効率、ひいては生産効率の低下をもたらす原因ともなる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ガラス基板の基板表面に成膜される透明電極を基板表面に堅固に接着させることができ、透明電極の剥離欠損の発生を抑制できるフラットディスプレイ用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なされた本発明のフラットディスプレイ用ガラス基板は、少なくとも透明電極が成膜される基板表面の算術平均粗さＲａとその平均長さＲＳｍが、０．４≦Ｒａ／ＲＳｍ≦１．２であることを特徴とする。
本発明において、上記Ｒａと上記ＲＳｍはデジタルインスツルメンツ社製のＮａｎｏｓｃｏｐｅ▲３▼のタッピングモード（スキャンサイズ：１０μｍ、スキャン速度：０．８〜１．０Ｈｚ、画像構成ライン数：５１２本）を用いて測定した値である。
本発明のフラットディスプレイ用ガラス基板によれば、基板表面の粗面を構成する微小凹凸とその間隔が上記の数値範囲内にあることにより、前記微小凹凸が、基板表面に透明電極を安定接着する上で最適な平均傾斜を呈することができる。即ち、基板表面においては、微小凹凸の存在により、透明電極を形成するための透明導電膜と基板表面との接着面積が増大し、而も透明導電膜が前記微小凹凸の凹部内に充分に成膜されることによる所謂アンカー効果を得ることができために、透明導電膜は基板表面に堅固に接着される。
Ｒａ／ＲＳｍ＜０．４では、基板表面の微小凹凸に関して、凹凸深さに対する凹凸間隔が広くなり過ぎるために、微小凹凸の平均傾斜が過度に緩やかになり、基板表面と透明導電膜と間で所期のアンカー効果を得るだけの充分な接着面積が確保されないことから、基板表面に対する透明導電膜の接着力が著しく低下する。
また、１．２＜Ｒａ／ＲＳｍでは、ガラス基板の微小凹凸に関して、凹凸深さに対する凹凸間隔が狭くなり過ぎるために、透明導電膜、或いはその他の機能性薄膜が基板表面に成膜される際に凹部内への充分な成膜が困難になることから、画像欠陥等の不具合を引き起こす虞がある。また、仮に成膜条件等を変更することにより凹部内への成膜が完全に行われた場合でも微小凹凸の間隔が狭過ぎることを原因として、先記したパターニング時のエッチング処理による導電膜の除去が良好に行われないという虞がある。
また、本発明において、基板表面の算術平均粗さＲａを０．３０μｍ以上にすることにより、微小凹凸の深さを深くして、より強固なアンカー効果を得ることが可能となる。
また、本発明において、平均長さＲＳｍを０．４５μｍ以上にすることにより、基板表面の算術平均粗さＲａが３０μｍ以上の粗さを呈する場合においても微小凹凸の間隔に対する深さが深くなり過ぎず、凹部内への充分な成膜が可能になると共に、透明電極のパターニング時におけるより良好なエッチング処理が可能になる。
また、本発明は、縦８００ｍｍ×横４００ｍｍ以上で、その厚みが０．２〜３ｍｍのフラットディスプレイ用ガラス基板として特に好適である。
以上のように本発明にかかるフラットディスプレイ用ガラス基板によれば、基板表面に透明電極を安定接着する上で最適な粗面を呈していることにより、基板表面に透明導電膜が堅固に接着され、フラットディスプレイの製造工程における透明電極の剥離欠損を抑制でき、良好なディスプレイ用基板として実用に供することができる。
また、本発明においては、基板表面の算術平均粗さＲａを０．３０μｍ以上にすることにより、より強固なアンカー効果を得ることが可能となる。
更に、本発明においては、平均長さＲＳｍを０．４５μｍ以上にすることにより、基板表面の算術平均粗さＲａが３０μｍ以上の粗さを呈する場合においても凹部内への充分な成膜が可能になると共に、透明電極のパターニング時におけるより良好なエッチング処理が可能になる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施例として各々５種類の表面粗さを基板表面に付与したガラス基板と、比較例として各々２種類の表面粗さを基板表面に付与したガラス基板を各１０００枚ずつ用意し、透明電極を成膜した後の洗浄工程における剥離欠陥の発生率を確認した。
ガラス基板としては、質量％で、ＳｉＯ２５５．５％、Ａｌ２Ｏ３ ７．０％、ＭｇＯ ２．０％、ＣａＯ ２．０％、ＳｒＯ ９．０％、ＢａＯ ８．５％、Ｎａ２Ｏ ４．５％、Ｋ２Ｏ ７．０％、ＺｒＯ２ ４．５％の組成からなるガラスをフロート成型法により板引き成形し、切断することにより得られた縦１０００ｍｍ×横５００ｍｍ×厚み１．８ｍｍのプラズマディスプレイ用ガラス基板を用いた。かかるガラス基板の基板表面に平均粒子径１０〜３０μｍのアルミナ研磨材で機械研磨を施した後、平均粒子径１〜３μｍの酸化セリウムで機械研磨を施すことにより所望の表面粗さを付与した。
（実施例１〜３）
基板表面が、０．４≦Ｒａ／ＲＳｍ≦１．２、Ｒａ≧０．３０μｍ、ＲＳｍ≧０．４５μｍとなる表面粗さを有するガラス基板を作製した。
実施例１のガラス基板の基板表面には、Ｒａ＝０．３０μｍ、ＲＳｍ＝０．７５μｍ、Ｒａ／ＲＳｍ＝０．４０の表面粗さを付与し、実施例２のガラス基板の基板表面には、Ｒａ＝０．３０μｍ、ＲＳｍ＝０．４５μｍ、Ｒａ／ＲＳｍ＝０．６７の表面粗さを付与し、実施例３のガラス基板の基板表面には、Ｒａ＝０．５４μｍ、ＲＳｍ＝０．４５μｍ、Ｒａ／ＲＳｍ＝１．２０の表面粗さを付与した。
（実施例４）
基板表面が、０．４≦Ｒａ／ＲＳｍ≦１．２、Ｒａ≧０．３０μｍ、ＲＳｍ＜０．４５μｍとなる表面粗さを有するガラス基板を作製した。
実施例４のガラス基板の基板表面には、Ｒａ＝０．３２μｍ、ＲＳｍ＝０．３８μｍ、Ｒａ／ＲＳｍ＝０．８４の表面粗さを付与した。
（実施例５）
基板表面が、０．４≦Ｒａ／ＲＳｍ≦１．２、Ｒａ≧０．３０μｍ、ＲＳｍ＜０．４５μｍとなる表面粗さを有するガラス基板を作製した。
実施例５のガラス基板の基板表面には、Ｒａ＝０．１３μｍ、ＲＳｍ＝０．１１μｍ、Ｒａ／ＲＳｍ＝１．１８の表面粗さを付与した。
（比較例１）
基板表面が、Ｒａ／ＲＳｍ＜０．４、Ｒａ≧０．３０μｍ、ＲＳｍ≧０．４５μｍとなる表面粗さを有するガラス基板を作製した。
比較例１のガラス基板の基板表面には、Ｒａ＝０．３０μｍ、ＲＳｍ＝０．７８μｍ、Ｒａ／ＲＳｍ＝０．３８の表面粗さを付与した。
（比較例２）
基板表面が、Ｒａ／ＲＳｍ＞１．２、Ｒａ≧０．３０μｍ、ＲＳｍ≧０．４５μｍとなる表面粗さを有するガラス基板を作製した。
比較例２のガラス基板の基板表面には、Ｒａ＝０．５６μｍ、ＲＳｍ＝０．４５μｍ、Ｒａ／ＲＳｍ＝１．２４の表面粗さを付与した。
上記の各実施例及び比較例のガラス基板の基板表面に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＩＴＯ膜を０．２μｍの厚みで被着形成し、レジスト膜によるパターニング及びエッチング処理による不要部の透明導電膜の除去を行った後、剥離液を用いてレジスト膜を剥離し、ナイロン製のブラシによる洗浄を基板表面に施した。
上記の洗浄工程を経た各実施例及び比較例のガラス基板について、基板表面の透明電極に２０μｍ以上の剥離欠陥を生じたガラス基板の発生率を表１に示す。
なお、表１中の各実施例及び比較例のガラス基板において、基板表面の粗面を構成する微小凹凸の深さＲａ及び間隔ＲＳｍの値については、デジタルインスツルメンツ社製のＮａｎｏｓｃｏｐｅ▲３▼のタッピングモードを用いて測定した値であり、基板表面と透明電極との接着強度については、マイクロスクラッチ法により測定した値である。通常、透明電極と基板表面の接着強度は６８．６ｍＮ（７ｇｆ）以上あれば良いことが知られている。
Figure 0004894060
上記の表１に示すように、本発明にかかる実施例１〜５のガラス基板は、基板表面の算術平均粗さＲａとその平均長さＲＳｍが、０．４≦Ｒａ／ＲＳｍ≦１．２にあることにより、透明電極の剥離欠損による欠陥発生率は比較例１及び２のガラス基板のそれに比べて半減し、特に実施例１〜３のガラス基板にあっては、その欠陥発生率を１％未満に抑えることができた。
このように本発明にかかるガラス基板は、基板表面に透明導電膜が堅固に接着され、フラットディスプレイの製造工程における透明電極の剥離欠損を抑制でき、良好なディスプレイ用基板として実用に供することができる。

Claims (3)

  1. 少なくとも透明電極が成膜される基板表面の算術平均粗さＲａとその平均長さＲＳｍが、０．４≦Ｒａ／ＲＳｍ≦１．２であることを特徴とするフラットディスプレイ用ガラス基板。
  2. 前記算術平均粗さＲａが、０．３０μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のフラットディスプレイ用ガラス基板。
  3. 前記平均長さＲＳｍが、０．４５μｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載のフラットディスプレイ用ガラス基板。
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