JP6264885B2 - ガラス基板及びガラス基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明はガラス基板及びガラス基板の製造方法に関する。
近年、例えば、液晶ディスプレイ(LCD)、有機ELディスプレイ(OLED)等のフラットパネルディスプレイ(FPD)の開発が進められている。また、携帯電話機やスマートフォンにおいては、薄型化、軽量化の促進が重要になっており、特にガラス基板の薄型化の重要性が高まっている。そのため、上記フラットパネルディスプレイ(FPD)で使用されるガラス基板を使用したディスプレイパネルの製造工程では、エッチング処理により厚さを薄くするスリミングが行われる(例えば、特許文献1参照)。
また、エッチング処理を行うエッチング装置としては、例えば、ガラス基板を垂直状態に保持し、側方からガラス基板の主表面に対してエッチング液をスプレイにより吹き付けるように構成された装置が用いられている。
ガラス基板の製造方法においては、上記ガラス基板の端面を研削する工程がある。また、前記ガラス基板を用いたディスプレイ用パネル製造工程では、例えば主表面をエッチングする工程と、主表面をエッチングされたガラス基板の反対側の主表面に貼着されたフィルムを、当該ガラス基板の周縁部に沿ってカッタにより切断する工程とを有する。
図1はガラス基板のエッチング処理を説明するための図(ガラス基板G下端部の図)である。図1(A)に示すように、ガラス基板のエッチング処理では、ガラス基板Gを垂直状態に保持し、側方からエッチング液Eをスプレイしてガラス基板Gの左側面(スリミング面)に吹き付ける。このように、エッチング液Eが吹き付けられたガラス基板Gは、エッチング液Eにより左側面が溶解され、厚さが薄くなる。そして、ガラス基板Gの左側面に吹き付けられたエッチング液Eは、垂直状態に保持されたガラス基板Gの左側面に沿って下方へ滴下される。また、ガラス基板Gの端部G1は、所定の半径を有するR形状(曲面形状)に形成されている。
さらに、エッチング処理を行う際、ガラス基板Gの右側面(マスク面)には、フィルムFが貼り付けられている。図2に示されるように、フィルムFは、周縁部がガラス基板Gの端部G1よりも外側にはみ出すことになり、製造工程によっては、スリミング後はみ出した部分を切断する場合がある。
国際公開WO2009/066624号公報
上記エッチング処理において、垂直状態のガラス基板Gに対して側方からガラス基板Gに吹き付けられたエッチング液が下方に流れるため、エッチング液がガラス基板Gの端部G1の付近に表面張力により液だまりとなった後、重力により下方に落下する。その際、ガラス基板Gの端部G1の付近では、図1(B)に示されるように、左側方から吹き付けられたエッチング液が右側面に回り込むことができずに左側面に溜まったエッチング液により左側面側(スリミング側)のみが溶解されて尖った形状となる。すなわち、端部G1の曲率半径が小さくなるほど尖った形状となってエッチング液が端部G1から落下する。
図2は、ガラス基板Gに貼着されたフィルムFのはみ出し部分を切断する工程を示す図である。図2に示されるように、ステージSに支持されたガラス基板Gの端部G1が尖った形状であると、端部G1からはみ出したフィルムFをカッタCで切断する際に、カッタCの刃先が端部G1に接触し、端部G1の尖った部分が欠けるおそれがある。また、上記フィルムF切断後に端部G1が他の部材と接触した場合、尖った部分が欠けやすくなるという問題があった。
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決したガラス基板及びガラス基板の製造方法の提供を目的とする。
一つの案では、主表面と端部とを有し、前記端部が研削されたガラス基板であって、
前記端部の端面形状は曲面であり、
前記ガラス基板の断面視において、
前記端部の最先端から前記主表面に対して平行方向に25μmの距離における前記端部の前記主表面に対して直交方向の幅W1が160μm以上であり、
前記端部の最先端から25μmの距離における前記端部の厚さ方向の幅W1と、前記ガラス基板の厚さW2との比(W1/W2)が49%以上90%以下であることを特徴とするガラス基板が提供される。

一態様によれば、エッチング液が吹き付けられた側から端部の反対側にまで流れてエッチング処理後の端部の断面形状を湾曲した形状に形成することができ、これにより端部の剛性が向上して端部が欠けることを防止できる。
ガラス基板のエッチング処理例を説明するための図である。 ガラス基板に貼着されたフィルムのはみ出し部分を切断する工程を示す図である。 本発明の第1の実施形態におけるガラス基板端部の加工流れを示す工程図である。 研削されるガラス基板の端部形状を拡大して示す縦断面図である。 本発明によるガラス基板のエッチング処理を説明するための図である。
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
〔第1の実施形態〕
本実施形態では、先ず本発明に係るガラス基板の加工工程(手順)の一例について説明する。図3は本発明の第1の実施形態におけるガラス基板端部の加工の流れを示す工程図である。
工程S11では、ガラス基板の端部を研削する。ガラス基板は、例えば、フラットパネルディスプレイに用いられるガラス基板であり、長形状に形成されており、厚さが0.2mm〜1.1mmに形成されている。
ここで、ガラス基板の材料、製造方法、厚さについては特に限定されるものではなく、各種ガラス基板を用いることができる。例えば、ガラス基板の材料(材質)としては、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や、ソーダライムガラス、石英ガラスなどを用いることができる。
工程S12では、ガラス基板の右側面側の主表面にフィルムを貼着する。尚、フィルムは、ガラス基板を保護する樹脂フィルムであり、スリミング加工される主表面と反対側の主表面に貼着される。
工程S13では、ガラス基板の主表面をエッチング処理する。ガラス基板は、垂直状態に保持され、側方からエッチング液をスプレイされる。このガラス基板にエッチング液を吹き付ける工程では、ガラス基板を垂直状態に保持して側方からエッチング液を吹き付ける方法、あるいはガラス基板を垂直面より所定角度傾斜させた傾斜状態に保持して斜め上方からエッチング液を吹き付ける方法で行っても良い。
また、ガラス基板のエッチング処理されるスリミング面は、上記フィルムが貼着された保護面側と反対側の主表面である。
工程S14では、ガラス基板の周縁部よりはみ出されたフィルムの縁部をカットする。
工程S15では、エッチング処理によりスリミング加工されたガラス基板の主表面及び端部を洗浄する。
〔端部研削方法について〕
ガラス基板の端部を研削する際の研削方法としては、例えば以下の方法がある。
(1)研削形状に対応した研削溝を有する総型砥石を用いた研削方法
(2)カップ状に形成されたカップ砥石を用いた研削方法
(3)円盤形状に形成されたマルチ砥石を用いた研削方法
(4)テープの表面に遊離砥粒が塗布されたテープを用いたテープ研磨方法
ここで、上記方法の何れかにより研削されるガラス基板Gの端部の形状について説明する。図4は、研削されるガラス基板Gの端部形状を拡大して示す縦断面図である。図4に示されるように、砥石等により研削されるガラス基板Gの端部形状は、顕微鏡により拡大されたガラス基板Gの画像に計測用の規準線を重ねてガラス基板Gの各寸法を計測する計測装置を用いて以下の手順により規定される。
手順1Aでは、顕微鏡により拡大されたガラス基板Gの端部の頂点(最先端)に接する位置に第1基準線K1をセットする。ガラス基板Gの端部は、その端面形状が曲面に形成されている。また、第1基準線K1は、ガラス基板Gの主表面に対して直交する方向(図4では水平方向)に延在する直線である。
手順2Aでは、上記第1基準線K1から下方に距離L(=25μm)の位置に第1基準線K1と平行な第2基準線K2をセットする。
手順3Aでは、上記第2基準線K2と交差するガラス基板Gの端部の輪郭線Jとの交点P1、P2間の幅(距離)W1を計測する。
手順4Aでは、ガラス基板Gの主表面間の幅(厚さ)W2を計測する。
手順5Aでは、上記幅W1とガラス基板Gの幅W2(=t)との比(W1/W2)を演算する。そして、上記幅W1、W2の比(W1/W2)が40%〜90%となることを確認する。この後、曲面により形成されたガラス基板Gの端部の曲率半径は、160μm以上で研削されることを確認するとさらに良い。
すなわち、図4に示すガラス基板Gの断面視において、端部の最先端(図4では、上端)から主表面に対して平行方向にL=25μmの距離における端部の主表面に対して直交方向(図4中、左右方向)の幅W1が160μm以上であると良い。
このように、第1、第2基準線K1、K2を所定距離L(=25μm)にセットすることで、ガラス基板Gの端部の輪郭線Jとの交点P1、P2間の幅W1を容易にかつ正確に計測することが可能になる。また、ガラス基板Gの端面の曲率半径を計測する際は、研削時に砥石に対して端面の位置がずれると、曲率半径を正確に計測することが難しい。しかしながら、上記のようにガラス基板Gの端部の輪郭線Jとの交点P1、P2間の幅W1と、ガラス基板Gの幅W2(=t)との比(W1/W2)を求めることで、砥石との位置ずれがあっても端部の尖り具合を定量的に規定することが可能になる。
次に、第1、第2基準線K1、K2間の距離をL=50μmに設定した場合の手順について説明する。
手順1Bは、上記25μmの場合と同様に、顕微鏡により拡大されたガラス基板Gの端部の最先端に接する位置に第1基準線K1をセットする。
手順2Bでは、上記第1基準線K1から下方に距離L(=50μm)の位置に第1基準線K1と平行な第2基準線K2をセットする。
手順3Bでは、上記25μmの場合と同様に、上記第2基準線K2と交差するガラス基板Gの端部の輪郭線Jとの交点P1、P2間の幅W1を計測する。
手順4Bでは、ガラス基板Gの主表面間の幅W2を計測する。
手順5Bでは、上記幅W1とガラス基板Gの幅W2(=t)との比(W1/W2)を演算する。そして、上記幅W1、W2の比(W1/W2)が50%〜100%未満となることを確認する。この後、曲面により形成されたガラス基板Gの端面(最先端を含む)の曲率半径は、160μm以上で研削されることを確認するとさらに良い。
すなわち、図4に示すガラス基板Gの断面視において、端部の最先端(図4では、上端)から主表面に対して平行方向にL=50μmの距離における端部の主表面に対して直交方向(図4中、左右方向)の幅W1が230μm以上であると良い。
このように、第1、第2基準線K1、K2を所定距離L(=50μm)にセットすることで、ガラス基板Gの端部の輪郭線Jとの交点P1、P2間の幅W1を正確に計測することが可能になる。また、上記のようにガラス基板Gの端部の輪郭線Jとの交点P1、P2間の幅W1と、ガラス基板Gの幅W2(=t)との比(W1/W2)を求めることで、砥石との位置ずれがあっても端面の尖り具合を定量的に規定することが可能になる。
上記S11〜S15手順1A〜5Aにより規定されたL=25μmにおけるW1とW1/W2及び上記手順1B〜5Bにより規定されたL=50μmにおけるW1とW1/W2は、それぞれ何れか一方の方法で規定しても良いし、あるいは両方を併せ持つように規定しても良い。
次に、第1、第2基準線K1、K2間の距離をL=25μmに設定し、上記幅W1、W2の比(W1/W2)が50%〜100%未満となるように端部を研削されたガラス基板Gをエッチング処理する際のエッチング液の流れについて図5を参照して説明する。尚、このエッチング処理では、例えば、ガラス基板Gの厚さを0.5mmから0.3mm、あるいは0.4mmから0.3mmにエッチングする場合について説明する。
図5(A)に示されるように、エッチング処理においては、上記研削方法の何れかにより研削されるガラス基板Gの端部の最先端が下端に位置するようにガラス基板Gを垂直状態に保持する。ガラス基板Gの一方の側面(図5(A)では右側面)には、フィルムFが貼着されている。また、エッチング液は、ガラス基板Gの他方の側面(図5(B)では左側面)に対向する位置からスプレイされる。従って、ガラス基板GのフィルムFにマスクされたマスク側と反対側の主表面がエッチング処理される。
エッチング処理では、例えばフッ酸(HF)及び塩酸(HCl)を所定の割合で含有するエッチング液などを用いてガラス基板Gの主表面をエッチングする。また、ガラス基板Gをエッチング処理する際は、フッ化水素酸、ケイフッ化水素酸などのフッ酸系酸を含み、フッ酸系液と他の酸(例えば、塩酸、硫酸、リン酸、又は硝酸など)との混酸であることが望ましい。
ガラス基板Gの端部形状が前述した研削方法により研削されると、図4に示す幅W1、W2の比(W1/W2)が50%〜100%未満となるガラス基板Gが得られる。また、ガラス基板Gの端面(最先端を含む)の曲率半径Rは、160μm以上で研削されており、この端面形状におけるエッチング液の流れを検証する。また、ガラス基板Gの端部を研削する際、図4に示すガラス基板Gの断面視において、端部の最先端(図4では、上端)から主表面に対して平行方向にL=25μmの距離における端部の主表面に対して直交方向(図4中、左右方向)の幅W1が160μm以上であることが研削加工の条件となる。さらには、ガラス基板Gの端部を研削する際、図4に示すガラス基板Gの断面視において、端部の最先端(図4では、上端)から主表面に対して平行方向にL=50μmの距離における端部の主表面に対して直交方向(図4中、左右方向)の幅W1が230μm以上であることが研削加工の別の条件となる。
上記手順1A〜5A、手順1B〜5Bエッチング処理において、エッチング液が左側方からガラス基板Gの左側面に吹き付けられると、ガラス基板Gの左側(マスク側と反対側)の主表面がエッチングされる。その際、エッチング液は、重力によりガラス基板の主表面を伝わって下方に流れる。そして、ガラス基板Gの最先端(図5(A)ではガラス基板Gの端部G1)においては、エッチング液は表面張力と粘性との作用(ティーポット現象とも言う。)によりガラス基板Gの左側面(左側の主表面)から所定の曲率半径Rに研削された曲面に沿ってガラス基板Gの右側面(右側の主表面)に向かう流れとなる。
また、ガラス基板Gの右側面(右側の主表面)に貼着されたフィルムFの下端がガラス基板Gの端部G1の最先端より下方に突出している。そのため、ガラス基板Gの端部G1より右側面(右側の主表面)に回り込んだエッチング液は、ガラス基板Gの右側面(右側の主表面)より下方にはみ出したフィルムFにより流れが堰き止められる。その結果、ガラス基板Gの端部G1に流れたエッチング液は、ガラス基板Gの幅方向(厚さ方向)の略中心から下方に落下する。
図5(B)に示されるように、ガラス基板Gの端部G1におけるエッチング液の流れがガラス基板Gの端部G1の全体に生じることにより、曲面形状に研削された端面は、全体的にほぼ同じエッチング量でスリミング加工される。そのため、スリミング加工されたガラス基板Gの端部G1は、エッチング液が吹き付けられた左側面のみがエッチングされて端面が尖った形状(図1(B)参照)にならず、端部G1全体が均等にエッチングされて曲面形状となる。
このように、エッチング処理が終了した後のガラス基板Gの端部G1の形状が曲面形状になるため、ガラス基板Gの端部G1の剛性が高まり、フィルムFのはみ出し部分を切断する工程では、ガラス基板Gの端部G1が欠けにくくなる。
ここで、ガラス基板Gの端部形状によるエッチング処理の試験結果について表1〜表3を参照して説明する。
Figure 0006264885
表1は、第1、第2基準線K1、K2間の距離をL=25μm(図4参照)に設定した場合の比較例1及び実施例1〜9の各サンプルNo.1〜8についてエッチング処理後の工程でガラス基板Gの端部G1が欠けるか否かを試験した結果を示す。尚、実施例1〜9は、それぞれ研削条件(例えば、砥石の圧力、砥石の回転数、砥石の材質など)が異なる場合の一例であり、任意の研削条件に基づいて加工される。
上記表1において、実施例1〜9は、図4に示した幅W1、W2の比(W1/W2)が40%〜90%であり、且つ、ガラス基板Gの端面(最先端を含む)の曲率半径Rが160μm以上で研削されたガラス基板Gについて試験したものである。また、表1に示す比較例1は、幅W1、W2の比(W1/W2)が34%以下であり、且つ、曲率半径Rが130μm以下のものである。エッチング処理後の試験結果は、比較例1はガラス基板Gの端部が欠けるなどしてNG(不良)であった。これに対し、実施例1〜9はガラス基板Gの端部が欠けことがなく、OK(合格)であった。
上記表1において、比較例1と実施例1〜9の各サンプルNo.1〜8の端面曲率半径Rを計測した結果から、ガラス基板Gのエッチング処理後OKとなる曲率半径Rの最小値は160μmであり、多くはW1=194μm以上であった。この結果より、エッチング処理前のガラス基板Gの端面形状は、曲率半径Rの最小値が、160μm以上あることが好ましく、さらには、190μm以上あることが望ましいことがわかる。また、エッチング処理前のガラス基板Gの端部形状は、曲率半径Rの最大値が443μm以下の実績となっている。
Figure 0006264885
表2は、第1、第2基準線K1、K2間の距離をL=25μm(図4参照)に設定した場合の比較例1及び実施例1〜9の各サンプルNo.1〜8についてエッチング処理後の工程で幅W1及び幅W1、W2の比W1/W2との関係からガラス基板Gの端部が欠けるか否かを試験した結果を示す。上記表2において、比較例1と実施例1〜9の各サンプルNo.1〜8のガラス基板Gの頂点(最先端)からL=25μmの位置における幅W1を計測した結果から、エッチング処理後の工程でNG(不良)となった比較例1の幅W1の最大値は136μmで、エッチング処理後の工程でOK(合格)となった実施例1〜9の幅W1の最小値は158μmであった。また、表2において、比較例1と実施例1〜9の各サンプルNo.1〜8のガラス基板Gの幅W1、W2の比(W1/W2)は、エッチング処理後の工程でNG(不良)となった比較例1の最大値が34%、エッチング処理後の工程でOK(合格)となった最小値が38%であった。これらの結果から、幅W1、W2の比(W1/W2)は、少なくとも38%以上必要で、好ましくは40%以上が好ましいことがわかる。
またガラス基板Gの幅W1、W2の比(W1/W2)の上限は、ハンドリングなどによる端部エッジの欠けなどの問題から、曲率半径Rが50μm程度以上に研削加工されることが望ましく、ガラス基板Gの幅W1、W2の比(W1/W2)が90%以下であることが望ましいと判断できる。
よって、図4に示した幅W1、W2の比(W1/W2)が40%〜90%であり、且つ、ガラス基板Gの幅W1が160μm以上で研削されたガラス基板Gであれば、エッチング処理後の工程で端部が欠けることがない。
Figure 0006264885
表3は、第1、第2基準線K1、K2間の距離をL=50μm(図4参照)に設定した場合の比較例1及び実施例1〜9の各サンプルNo.1〜8についてエッチング処理後の工程で幅W1及び幅W1、W2の比W1/W2との関係からガラス基板Gの端部が欠けるか否かを試験した結果を示す。
上記表3において、比較例1と実施例1〜9の各サンプルNo.1〜8のガラス基板Gの頂点(最先端)からL=50μmの位置における幅W1を計測した結果から、エッチング処理後の工程でNG(不良)となった比較例1の距離(幅)W1の最大値は186μmで、エッチング処理後の工程でOK(合格)となった実施例1〜9の幅W1の最小値は227μmであった。また、表3において、比較例1と実施例1〜9の各サンプルNo.1〜8のガラス基板Gの幅W1、W2の比(W1/W2)は、エッチング処理後の工程でNG(不良)となった最大値が46%、エッチング処理後の工程でOK(合格)となった最小値が55%であった。これらの結果から、ガラス基板Gの幅W1、W2の比(W1/W2)は、少なくとも46%以上必要で、好ましくは55%以上が好ましいことがわかる。
またガラス基板Gの幅W1、W2の比(W1/W2)の上限は、ハンドリングなどによる端部エッジの欠けなどの問題から、曲率半径Rが50μm程度以上に研削加工されることが望ましく、ガラス基板Gの幅W1、W2の比(W1/W2)が70%以下であることが望ましいと判断できる。
よって、図4に示した幅W1、W2の比(W1/W2)が55%〜70%であり、且つ、ガラス基板Gの幅W1が259μm以上で研削されたガラス基板Gであれば、エッチング処理後の工程で端部が欠けることがない。
このような計測結果に基づいて、第1、第2基準線K1、K2間の距離をL=50μm(図4参照)に設定した場合の上記幅W1、W2の比(W1/W2)が55%〜70%となることが好ましい。また、ガラス基板Gの端部の距離(幅)W1は、230μm〜280μmに研削されることが好ましい。
尚、エッチング処理における、エッチング液の吹き付け時間、あるいはエッチング液の供給量などの条件は、ガラス基板Gの基材から削減されるエッチング量に応じて適宜選択されるものである。
F フィルム
G ガラス基板
K1 第1基準線
K2 第2基準線
J 輪郭線
L 距離
R 曲率半径
W1 幅(距離)
W2 幅(厚さ)

Claims (6)

  1. 主表面と端部とを有し、前記端部が研削されたガラス基板であって、
    前記端部の端面形状は曲面であり、
    前記ガラス基板の断面視において、
    前記端部の最先端から前記主表面に対して平行方向に25μmの距離における前記端部の前記主表面に対して直交方向の幅W1が160μm以上であり、
    前記端部の最先端から25μmの距離における前記端部の厚さ方向の幅W1と、前記ガラス基板の厚さW2との比(W1/W2)が49%以上90%以下であることを特徴とするガラス基板。
  2. 主表面と端部とを有し、前記端部が研削されたガラス基板であって、
    前記端部の端面形状は曲面であり、
    前記ガラス基板の断面視において、
    前記端部の最先端から前記主表面に対して平行方向に50μmの距離における前記端部の前記主表面に対して直交方向の幅W1が230μm以上であり、
    前記端部の最先端から50μmの距離における前記端部の厚さ方向の幅W1と、前記主表面の厚さW2との比(W1/W2)が67%以上100%未満であることを特徴とするガラス基板。
  3. 主表面と端部とを有し、前記端部が研削されたガラス基板であって、
    前記端部の端面形状は曲面であり、
    前記ガラス基板の断面視において、
    前記端部の最先端から前記主表面に対して平行方向に25μmの距離における前記端部の前記主表面に対して直交方向の幅W1が160μm以上であり、前記端部の最先端から25μmの距離における前記端部の厚さ方向の幅W1と、前記ガラス基板の厚さW2との比(W1/W2)が49%以上90%以下であり、且つ、
    前記端部の最先端から前記主表面に対して平行方向に50μmの距離における前記端部の前記主表面に対して直交方向の幅W1が230μm以上であり、前記端部の最先端から50μmの距離における前記端部の厚さ方向の幅W1と、前記主表面の厚さW2との比(W1/W2)が67%以上100%未満であることを特徴とするガラス基板。
  4. 記最先端を含む端面の曲率半径は、160μm以上であることを特徴とする請求項1〜の何れかに記載のガラス基板。
  5. ガラス基板の端部を請求項1〜の何れかに記載されたガラス基板の端部形状に研削する工程と、
    前記ガラス基板の主表面をエッチング処理によりスリミング加工する工程と、
    を有するガラス基板の製造方法。
  6. 前記エッチング処理は、前記ガラス基板を垂直状態又は所定角度傾斜させた傾斜状態に保持し、前記ガラス基板の前記主表面に対し側方からエッチング液を吹き付ける請求項に記載のガラス基板の製造方法。
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