JPWO2009157378A1 - Etching method and display device of alkali-free glass substrate - Google Patents

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Abstract

本発明は、Ca、Sr、Ba及びMgからなる群から選ばれる1種以上の金属を含有する無アルカリガラス基板の表面をエッチングする方法であって、HFとHClが、式(A)HF:5質量%以上〜20質量%未満、かつ、HCl:9質量%以上、式(B)HF:20質量%以上〜30質量%未満、かつ、HCl:5質量%以上または式(C)HF:30質量%以上、かつ、HCl:2質量%以上、の条件を満足し、かつ、NH4Fを含有しないエッチング液を用いて、前記無アルカリガラス基板の表面をエッチングするエッチング方法に関する。The present invention is a method for etching the surface of an alkali-free glass substrate containing one or more metals selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba and Mg, wherein HF and HCl are represented by the formula (A) HF: 5% by mass to less than 20% by mass, HCl: 9% by mass or more, formula (B) HF: 20% by mass to less than 30% by mass, and HCl: 5% by mass or more or formula (C) HF: The present invention relates to an etching method for etching the surface of the alkali-free glass substrate using an etching solution that satisfies the conditions of 30% by mass or more and HCl: 2% by mass or more and does not contain NH4F.

Description

本発明は、無アルカリガラス基板のエッチング方法に関する。より具体的には、液晶表示デバイス(LCD)、有機EL表示デバイス(OELD)等の表示デバイスの基板に用いられている、無アルカリガラス基板の薄板化のためのエッチング方法に関する。   The present invention relates to a method for etching an alkali-free glass substrate. More specifically, the present invention relates to an etching method for thinning an alkali-free glass substrate used for a substrate of a display device such as a liquid crystal display device (LCD) or an organic EL display device (OELD).

画面サイズが中小型のLCDやOLED、特にモバイル、デジタルカメラや携帯電話等の携帯型表示デバイスの分野では、表示デバイスの軽量化、薄型化が重要な課題となっている。表示デバイスを構成するガラス基板の薄板化を実現するために、アレイ基板とカラーフィルタ基板との貼合わせ工程後に、それぞれのガラス基板の外表面をエッチングし、板厚を薄くする方法が広く採用されている。例えば、もともとの板厚が0.4〜0.7mmのガラス基板をエッチングし、板厚が0.1〜0.4mmのガラス基板とすることが行われている。   In the field of portable display devices such as LCDs and OLEDs with small and medium screen sizes, especially mobile, digital cameras and mobile phones, it is important to reduce the weight and thickness of display devices. In order to reduce the thickness of the glass substrate that constitutes the display device, a method of reducing the plate thickness by etching the outer surface of each glass substrate after the bonding process between the array substrate and the color filter substrate is widely adopted. ing. For example, a glass substrate having an original plate thickness of 0.4 to 0.7 mm is etched to form a glass substrate having a plate thickness of 0.1 to 0.4 mm.

現在平板型ディスプレイ(FPD)用途には、無アルカリガラス基板が多く採用されている。その無アルカリガラス基板のエッチングには、ガラスのエッチング作用に優れることから、フッ酸(HF)を含有するエッチング液が一般に使用される(特許文献1参照)。また、ハードディスクドライブのような情報記録媒体用ガラスディスクの表面を、微小突起を有する所望の表面にする目的で行われるエッチング処理にも、フッ酸を含有するエッチング液が用いられている(特許文献2参照)。   Currently, many alkali-free glass substrates are used for flat panel display (FPD) applications. In the etching of the alkali-free glass substrate, an etching solution containing hydrofluoric acid (HF) is generally used because of its excellent glass etching action (see Patent Document 1). An etching solution containing hydrofluoric acid is also used in an etching process performed for the purpose of making the surface of a glass disk for information recording media such as a hard disk drive into a desired surface having fine protrusions (Patent Document). 2).

また、ガラス物質をエッチングするエッチング液として、フッ酸と塩酸の混合液が適用可能であり、両者の組成を変更することでエッチングの状態を制御することが知られている(非特許文献1)。非特許文献1においてはシリカガラス(アモルファスSiO)及びクォーツ(結晶性SiO)を対象としており、本発明における対象(無アルカリガラス)とは異なる。また非特許文献1は主に試料のエッチング液への溶解速度(エッチングレートとほぼ同意である)の精査に関し、板状ガラスを薄板化する目的は持たない。ゆえにエッチング後の表面形状については重視しておらず、むしろ直径50μm程度のピットが表面に多数生成するとの記載がある(Fig.8)。この事は、ガラス表面に微細な凹凸が発生し、ガラスが白濁するヘイズの発生を招き、問題となる事は明らかである。さらに非特許文献1ではエッチング時に生成する残渣に対し全く注目していない。これは、シリカガラス(アモルファスSiO)及びクォーツ(結晶性SiO)に対するHFによるエッチングは、下記式
SiO + 6HF → HSiF + 2H
に示されるように進み、ここで生成するHSiFは酸性溶液中で電離し、
SiF → 2H + SiF 2−
というイオンの形で安定に存在し、残渣を生成しないためと考えられる。ゆえに残渣(以後、懸濁物質または不要生成物質ともいう。)が発生する事が知られる無アルカリガラスのエッチングとは全く異なる系である事が分かる。
Further, it is known that a mixed solution of hydrofluoric acid and hydrochloric acid is applicable as an etchant for etching a glass substance, and the etching state is controlled by changing the composition of both (Non-patent Document 1). . Non-Patent Document 1 targets silica glass (amorphous SiO 2 ) and quartz (crystalline SiO 2 ), and is different from the object (non-alkali glass) in the present invention. Non-Patent Document 1 mainly relates to the examination of the dissolution rate of the sample in the etching solution (which is almost the same as the etching rate) and does not have the purpose of thinning the glass sheet. Therefore, there is a description that the surface shape after etching is not regarded as important, but rather a large number of pits having a diameter of about 50 μm are generated on the surface (FIG. 8). This is clearly a problem because fine irregularities are generated on the glass surface, causing haze in which the glass becomes cloudy. Further, Non-Patent Document 1 does not pay attention to the residue generated during etching. This is because the etching with HF for silica glass (amorphous SiO 2 ) and quartz (crystalline SiO 2 ) has the following formula:
SiO 2 + 6HF → H 2 SiF 6 + 2H 2 O
The H 2 SiF 6 produced here is ionized in an acidic solution,
H 2 SiF 6 → 2H + + SiF 6 2-
It is thought that it exists stably in the form of ions and does not produce a residue. Therefore, it can be seen that the system is completely different from the etching of alkali-free glass, which is known to generate residues (hereinafter also referred to as suspended substances or unnecessary generated substances).

また、従来、FPD用途の大型ガラス基板を薄板化するエッチング工程においては、ガラスとエッチング液が反応し、懸濁物質が発生し、エッチング液の性能低下を招くことが知られている。そこで、エッチング工程において、懸濁物質をフィルタし、清浄にしたエッチング液を循環させることで、エッチング槽内のエッチング液の性能を保ち、エッチング液を長期間、連続使用できるようにする方法がとられている(特許文献3参照)。   Conventionally, in an etching process for thinning a large glass substrate for FPD use, it is known that glass and an etching solution react to generate a suspended substance, resulting in a reduction in performance of the etching solution. Therefore, in the etching process, the suspended substance is filtered and the cleaned etching solution is circulated so that the performance of the etching solution in the etching tank is maintained and the etching solution can be used continuously for a long time. (See Patent Document 3).

また、FPD用のガラス基板においては、画像を表示する特性上、平坦性が強く要求されている。特に、ガラス表面に微細な凹凸が発生し、ガラスが白濁するヘイズの発生は最も問題である。ガラス基板の表面の平坦性を確保するため、例えば10〜30質量%のHF、20〜50質量%のH2SO4等の強酸で前研磨した後、後研磨工程を行う方法(特許文献4参照)が知られている。Further, in the glass substrate for FPD, flatness is strongly demanded from the viewpoint of displaying an image. In particular, generation of haze in which fine irregularities are generated on the glass surface and the glass becomes cloudy is the most problematic. In order to ensure the flatness of the surface of the glass substrate, for example, a method of performing a post-polishing step after pre-polishing with a strong acid such as 10 to 30% by mass of HF or 20 to 50% by mass of H 2 SO 4 (Patent Document 4) See).

また、40〜90質量%のH2SO4、0.4〜4質量%のHFにて表面研磨を行った後、2〜30質量%のHFにて後研磨を行う方法が知られている(特許文献5参照)。Further, a method is known in which surface polishing is performed with 40 to 90% by mass of H 2 SO 4 and 0.4 to 4 % by mass of HF, followed by post polishing with 2 to 30% by mass of HF. (See Patent Document 5).

上記したような前研磨と後研磨の2段階の工程を用いる方法は、前研磨工程では極めて短時間のみガラスと接することから、ガラスを均一に深くエッチングすることは不可能である。さらに多数の工程を経る必要がある。以上のことから、全般に生産性が悪く、また設備を更新する必要もあることから、コストの面で極めて不利である。   In the method using the two steps of pre-polishing and post-polishing as described above, it is impossible to etch the glass uniformly and deeply because the pre-polishing step contacts the glass only for a very short time. Furthermore, it is necessary to go through many steps. From the above, productivity is generally poor, and it is necessary to renew the equipment, which is extremely disadvantageous in terms of cost.

また、フッ酸、フッ化アンモニウム及び塩酸を主成分とするエッチング液を用いて、多成分系のFPD用のガラス基板をエッチングする方法も知られている(特許文献6参照)。フッ化アンモニウムを含有するエッチング液はバッファードフッ酸として良く知られており、半導体製造プロセスで常用されてきている。なお、ガラス基板を薄板化することは、昔から試みられており、その一手法として化学研磨、すなわち所定の組成条件のエッチング液でガラス基板の表面をエッチングすることが知られていた(特許文献7参照)。また、LCD等の製造工程で、レジストの塗布前の表面処理として、ガラス基板を特定の組成のエッチング液でエッチングすることも知られていた(特許文献8、第1表参照)。   Also known is a method of etching a multi-component FPD glass substrate using an etchant mainly composed of hydrofluoric acid, ammonium fluoride and hydrochloric acid (see Patent Document 6). Etching solutions containing ammonium fluoride are well known as buffered hydrofluoric acid and have been routinely used in semiconductor manufacturing processes. In addition, it has been tried for a long time to thin a glass substrate, and as one of the methods, it has been known that chemical polishing, that is, etching the surface of a glass substrate with an etching solution having a predetermined composition condition (Patent Document). 7). It has also been known that a glass substrate is etched with an etching solution having a specific composition as a surface treatment before resist application in a manufacturing process of LCD or the like (see Patent Document 8, Table 1).

しかし、アルカリ土類金属、すなわち、Ca、Sr、BaまたはMgを所定の量以上含有する多成分系の無アルカリガラス基板について、その薄板化を目的とするエッチング方法であって、不要な懸濁物質の発生を抑制し、また既存のエッチング装置を活用でき、一つのエッチング工程で、薄板化のためのエッチングを完了できるエッチング方法は従来知られていなかった。   However, it is an etching method for thinning a multicomponent non-alkali glass substrate containing a predetermined amount or more of an alkaline earth metal, that is, Ca, Sr, Ba or Mg, which is an unnecessary suspension. An etching method that can suppress the generation of substances, can utilize an existing etching apparatus, and can complete etching for thinning in one etching process has not been known.

日本国特開2003−313049号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-313049 日本国特開2002−237030号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-237030 日本国特開2008−127585号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-127585 日本国特開2005−343742号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-343742 日本国特開2007−297228号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-297228 日本国特開2003−63842号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-63842 日本国特開昭50−29620号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 50-29620 日本国特開昭52−144020号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 52-144020

J.Am.Ceramics Soc.,70[8]570−77(1987)J. et al. Am. Ceramics Soc. , 70 [8] 570-77 (1987)

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するため、無アルカリガラス基板の薄板化を目的とするエッチング方法であって、エッチング液が不要生成物質で懸濁せず、すなわち沈殿物の体積割合が少なく(以降、体積沈殿率と定義する)、エッチングレートが早く、かつ、ガラス基板の表面でのヘイズの発生を抑制することができるエッチング方法を提供することを目的とする。   The present invention is an etching method for reducing the thickness of a non-alkali glass substrate in order to solve the above-described problems of the prior art, in which the etching solution is not suspended by unnecessary products, that is, the volume of the precipitate. An object of the present invention is to provide an etching method that has a small ratio (hereinafter, referred to as volume precipitation rate), has a high etching rate, and can suppress the occurrence of haze on the surface of a glass substrate.

従来から、ガラス基板のエッチングに、フッ酸(HF)と塩酸もしくは、他の酸との混酸をエッチング液として用いることは行われていた。しかし、無アルカリガラス基板の薄板化を目的とするエッチングのように、エッチング量が1〜1000μmと大きく、かつ、ガラス基板表面のヘイズが発生しやすい条件において、良好なエッチング条件は具体的に示されていなかった。   Conventionally, hydrofluoric acid (HF) and hydrochloric acid or a mixed acid of other acids has been used as an etchant for etching a glass substrate. However, good etching conditions are specifically shown under conditions where the etching amount is as large as 1 to 1000 μm and haze on the surface of the glass substrate is likely to occur, as in etching for thinning an alkali-free glass substrate. Was not.

また、FPDの量産に適したエッチング特性が求められている。また、通常入手しやすい材料を用いて、高いエッチングレートで、かつ面内で均一なエッチング処理を安定して行うことができる手法は知られていなかった。   In addition, etching characteristics suitable for mass production of FPDs are required. In addition, there has been no known method that can stably perform uniform etching treatment in a plane at a high etching rate using a material that is usually easily available.

特許文献1には、エッチング液として、フッ酸と他の酸、例えば、塩酸、硫酸、リン酸などとの混酸を含むエッチング液を用いることは記載されている。しかし、フッ酸を含むエッチング液を用いてガラス基板表面をエッチング処理した際に、ガラス基板表面にヘイズが発生することは記載されていない。また、ヘイズの発生を抑制するために、エッチング液を特定の組成にする必要性があることは全く認識されてない。   Patent Document 1 describes that an etchant containing a mixed acid of hydrofluoric acid and another acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, or the like is used as an etchant. However, it is not described that haze is generated on the glass substrate surface when the glass substrate surface is etched using an etchant containing hydrofluoric acid. Further, it has not been recognized at all that the etching solution needs to have a specific composition in order to suppress the generation of haze.

さらに言えば、特許文献1は、主としてエッチング液の再生方法を開示しているため、エッチング処理後のガラスの表面性状については記載されておらず、エッチング処理時のエッチングレートに関する記載もない。   Furthermore, since Patent Document 1 mainly discloses a method for regenerating an etching solution, it does not describe the surface properties of the glass after the etching process, and does not describe the etching rate during the etching process.

また、特許文献3は、エッチング液をフィルタリングし、エッチング槽に対して循環させることによりエッチングの効率向上を狙ったものである。しかし、ガラス基板のヘイズの発生の有無、エッチング液によるエッチングレート等の記載はない。またエッチング液の組成による体積沈殿率の変化等の記載は一切ない。   Patent Document 3 aims to improve etching efficiency by filtering an etching solution and circulating it through an etching tank. However, there is no description of the presence or absence of haze generation on the glass substrate, the etching rate by the etching solution, and the like. Further, there is no description of changes in the volume precipitation rate depending on the composition of the etching solution.

特許文献4,5の場合、多段階工程を経る必要があり、エッチング液の循環についての記載はあるものの、エッチング時に発生する沈殿物への対策の記載はなく、また後工程でのヘイズの発生への対策は記載がない。また、特許文献6において、特定の組成を有する無アルカリガラス基板のエッチングについての開示はない。   In the case of Patent Documents 4 and 5, it is necessary to go through a multi-step process, and although there is a description of the circulation of the etching solution, there is no description of measures against the precipitate generated during etching, and the occurrence of haze in the subsequent process There is no mention of countermeasures. In Patent Document 6, there is no disclosure about etching of an alkali-free glass substrate having a specific composition.

本願発明者らは、鋭意検討した結果、エッチング液の新しい組成を見出し、無アルカリガラス基板の表面をエッチングした場合に、不要生成物質の体積沈殿率を低減でき、さらにガラス基板表面にヘイズを発生することなく、高いエッチングレートでエッチングできることを確認するに至ったのである。   As a result of diligent studies, the inventors of the present invention have found a new composition of an etching solution, and when the surface of an alkali-free glass substrate is etched, the volume precipitation rate of unnecessary products can be reduced and further haze is generated on the surface of the glass substrate. Thus, it has been confirmed that etching can be performed at a high etching rate.

すなわち、本発明の態様1は、Ca、Sr、Ba及びMgからなる群から選ばれる少なくとも1種以上の金属を含有する無アルカリガラス基板の表面をエッチングする方法であって、
HFとHClが式(A)、式(B)または式(C)の条件を満足し、かつ、NH4Fを含有しないエッチング液を用いて、前記無アルカリガラス基板の表面をエッチングするエッチング方法を提供する。
HF:5質量%以上〜20質量%未満、かつ、HCl:9質量%以上 ・・・ (A)
HF:20質量%以上〜30質量%未満、かつ、HCl:5質量%以上 ・・・ (B)
HF:30質量%以上、かつ、HCl:2質量%以上 ・・・ (C)
上記のような方法においては、HF水溶液とHCl水溶液を混合し、必要に応じて水に希釈して用いられる。HFは、沸点(19.54℃)以下で水と任意に混和するが、試薬としては45〜100質量%程度の水溶液が販売・使用されている。ここでは原子吸光用HF(濃度:49.5〜50.5質量%)を用いた。HClは通常飽和水溶液が試薬として販売・使用されおり、その濃度は35〜37質量%である。ここでは原子吸光用HCl(濃度:35.5〜36.5質量%)を用いた。
That is, aspect 1 of the present invention is a method for etching the surface of an alkali-free glass substrate containing at least one metal selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba and Mg,
An etching method in which the surface of the alkali-free glass substrate is etched using an etchant in which HF and HCl satisfy the conditions of formula (A), formula (B), or formula (C) and do not contain NH 4 F. I will provide a.
HF: 5% by mass to less than 20% by mass, and HCl: 9% by mass or more (A)
HF: 20% by mass to less than 30% by mass, and HCl: 5% by mass or more (B)
HF: 30% by mass or more and HCl: 2% by mass or more (C)
In the method as described above, an aqueous HF solution and an aqueous HCl solution are mixed and diluted with water as necessary. HF is arbitrarily mixed with water at a boiling point (19.54 ° C.) or lower, and an aqueous solution of about 45 to 100% by mass is sold and used as a reagent. Here, HF for atomic absorption (concentration: 49.5 to 50.5% by mass) was used. HCl is usually sold and used as a reagent as a saturated aqueous solution, and its concentration is 35 to 37% by mass. Here, HCl for atomic absorption (concentration: 35.5 to 36.5% by mass) was used.

態様2は、前記無アルカリガラス基板が、ガラス基板の片面上に透明電極、カラーフィルタが備えられたカラーフィルタ基板である態様1に記載のエッチング方法を提供する。   Aspect 2 provides the etching method according to aspect 1, wherein the alkali-free glass substrate is a color filter substrate in which a transparent electrode and a color filter are provided on one surface of the glass substrate.

態様3は、前記無アルカリガラス基板が、ガラス基板の片面上に透明電極、能動素子が備えられた能動素子基板である態様1に記載のエッチング方法を提供する。   Aspect 3 provides the etching method according to aspect 1, wherein the alkali-free glass substrate is an active element substrate in which a transparent electrode and an active element are provided on one surface of the glass substrate.

態様4は、前記無アルカリガラス基板と、他のガラス基板とが対向して組み合わされ、内部回路が密閉された表示セルとした後に、エッチングを行う態様1、2または3に記載のエッチング方法を提供する。   Aspect 4 is the etching method according to aspects 1, 2, or 3, wherein the non-alkali glass substrate and another glass substrate are combined to face each other to form a display cell in which an internal circuit is sealed, and then etching is performed. provide.

態様5は、他のガラス基板も、前記無アルカリガラス基板である態様4に記載のエッチング方法を提供する。   Aspect 5 provides the etching method according to aspect 4, wherein the other glass substrate is also the alkali-free glass substrate.

態様6は、表示セルの両側のガラス基板がそれぞれ前記無アルカリガラス基板であり、その外表面を同時にエッチングする態様4に記載のエッチング方法を提供する。   Aspect 6 provides the etching method according to aspect 4, wherein the glass substrates on both sides of the display cell are the non-alkali glass substrates, respectively, and the outer surfaces thereof are etched simultaneously.

態様7は、前記無アルカリガラス基板が、酸化物基準の質量百分率表示で、下記組成(1)の条件を満たす態様1、2、3、4、5または6に記載のエッチング方法を提供する。
SiO:50〜66質量%、Al:10.5〜22質量%、B:1〜12質量%、MgO:0〜8質量%、CaO:0〜14.5質量%、SrO:0〜24質量%、BaO:0〜13.5質量%、MgO+CaO+SrO+BaO:9〜29.5質量%・・・(1)
Aspect 7 provides the etching method according to Aspect 1, 2, 3, 4, 5 or 6 in which the alkali-free glass substrate satisfies the following composition (1) in terms of an oxide-based mass percentage.
SiO 2: 50-66 wt%, Al 2 O 3: 10.5~22 wt%, B 2 O 3: 1~12 wt%, MgO: 0 to 8 mass%, CaO: from 0 to 14.5% by weight , SrO: 0 to 24% by mass, BaO: 0 to 13.5% by mass, MgO + CaO + SrO + BaO: 9 to 29.5% by mass (1)

態様8は、前記無アルカリガラス基板が、酸化物基準の質量百分率表示で、下記組成(2)の条件を満たす態様1、2、3、4、5または6に記載のエッチング方法を提供する。
SiO:58〜66質量%、Al:15〜22質量%、B:5〜12質量%、MgO:0〜8質量%、CaO:0〜9質量%、SrO:0.5〜12.5質量%、BaO:0〜2質量%、MgO+CaO+SrO+BaO:9〜18質量%・・・(2)
Aspect 8 provides the etching method according to Aspect 1, 2, 3, 4, 5 or 6 in which the alkali-free glass substrate satisfies the following composition (2) in terms of an oxide-based mass percentage.
SiO 2: 58 to 66 wt%, Al 2 O 3: 15~22 wt%, B 2 O 3: 5~12 wt%, MgO: 0 to 8 mass%, CaO: 0 to 9 wt%, SrO: 0 .5 to 12.5% by mass, BaO: 0 to 2% by mass, MgO + CaO + SrO + BaO: 9 to 18% by mass (2)

態様9は、前記無アルカリガラス基板が、酸化物基準の質量百分率表示で、下記組成(3)の条件を満たす態様1、2、3、4、5または6に記載のエッチング方法を提供する。
SiO:50〜61.5質量%、Al:10.5〜18質量%、B:7〜10質量%、MgO:2〜5質量%、CaO:0〜14.5質量%、SrO:0〜24質量%、BaO:0〜13.5質量%、MgO+CaO+SrO+BaO:14.5〜29.5質量%・・・(3)
Aspect 9 provides the etching method according to Aspects 1, 2, 3, 4, 5 or 6 in which the alkali-free glass substrate satisfies the following composition (3) in terms of oxide-based mass percentage.
SiO 2: 50 to 61.5 wt%, Al 2 O 3: 10.5~18 wt%, B 2 O 3: 7~10 wt%, MgO: 2 to 5 wt%, CaO: 0 to 14.5 Mass%, SrO: 0 to 24 mass%, BaO: 0 to 13.5 mass%, MgO + CaO + SrO + BaO: 14.5 to 29.5 mass% (3)

態様10は、エッチング液の温度を20〜60℃に保持しながらエッチングを行う態様1〜9のいずれかに記載のエッチング方法を提供する。エッチング時の温度が高い場合は、ガラス基板のエッチングレートを高くすることができる。   Aspect 10 provides the etching method according to any one of aspects 1 to 9, wherein the etching is performed while maintaining the temperature of the etching solution at 20 to 60 ° C. When the temperature at the time of etching is high, the etching rate of the glass substrate can be increased.

態様11は、エッチングする際に、ガラス基板を浸漬しているエッチング液中へのバブリング、ガラス基板の表面に対するエッチング液の噴射、ガラス基板を浸漬しているエッチング液の攪拌、及び、浸漬しているエッチング液中でのガラス基板の揺動もしくは回転からなる群から選ばれる1種以上の操作を行う態様1〜10のいずれかに記載のエッチング方法を提供する。
上記の操作のなかで、エッチング液の噴射は、ガラス基板を浸漬しているエッチング液中でも空気中のいずれでもよいが、ガラス基板を浸漬しているエッチング液中で噴射する方が、ガラス基板を均一にエッチングしやすく制御しやすいので、好ましい。
In aspect 11, when etching, bubbling into the etching solution in which the glass substrate is immersed, spraying of the etching solution onto the surface of the glass substrate, stirring of the etching solution in which the glass substrate is immersed, and immersion The etching method in any one of the aspects 1-10 which perform 1 or more types of operation chosen from the group which consists of rocking | fluctuation or rotation of the glass substrate in the etching liquid which is being provided is provided.
In the above operation, the etching solution may be injected either in the etching solution in which the glass substrate is immersed or in the air. However, it is preferable to spray the glass substrate in the etching solution in which the glass substrate is immersed. It is preferable because it can be easily etched and controlled uniformly.

態様12は、ガラス基板のエッチングレートを1.3μm/分以上で行う態様1〜11のいずれかに記載のエッチング方法を提供する。   Aspect 12 provides the etching method according to any one of Aspects 1 to 11, wherein the etching rate of the glass substrate is 1.3 μm / min or more.

態様13は、前記無アルカリガラス基板のエッチングを行いつつ、HFとHClの含有率をほぼ一定に保持するように、組成調整用のエッチング液を補充する態様1〜12のいずれかに記載のエッチング方法を提供する。   Aspect 13 is the etching according to any one of aspects 1 to 12, wherein the etching liquid for composition adjustment is replenished so as to keep the content ratio of HF and HCl substantially constant while etching the alkali-free glass substrate. Provide a method.

態様14は、態様1〜13のいずれかのエッチング方法で処理されたガラス基板を備えた表示デバイスを提供する。この表示デバイスとして、OLED、LCDが挙げられる。   Aspect 14 provides a display device including a glass substrate treated by the etching method according to any one of aspects 1 to 13. Examples of the display device include OLED and LCD.

本発明において、無アルカリガラス基板に含有されるアルカリ土類金属の総含有量は、酸化物基準の質量百分率表示で、少なくとも9質量%以上である。より本発明のエッチング液の効果が発揮されるのは、アルカリ土類金属の総含有量が14.5質量%以上の無アルカリガラスに対して本発明のエッチング液を用いた場合である。   In the present invention, the total content of alkaline earth metals contained in the alkali-free glass substrate is at least 9% by mass or more in terms of oxide based mass percentage. The effect of the etching solution of the present invention is more exhibited when the etching solution of the present invention is used for alkali-free glass having a total alkaline earth metal content of 14.5% by mass or more.

さらには、ガラス中にCa、Sr、BaまたはMgを酸化物基準の質量百分率表示で、15質量%以上含有する無アルカリガラス基板に対して本発明のエッチング液を用いることが好適である。   Furthermore, it is preferable to use the etching solution of the present invention for an alkali-free glass substrate containing Ca, Sr, Ba, or Mg in a glass in an oxide-based mass percentage display of 15% by mass or more.

また、アルカリ土類金属のなかでも、Srを酸化物基準の質量百分率表示で、0質量%以上、好ましくは2質量%以上、さらに好ましくは4質量%以上含有する無アルカリガラス基板に対して本発明のエッチング液を用いることが好適である。   In addition, among alkaline earth metals, Sr is present on an alkali-free glass substrate containing 0% by mass or more, preferably 2% by mass or more, and more preferably 4% by mass or more in terms of mass percentage based on oxide. It is preferable to use the etching solution of the invention.

本発明によれば、エッチング液と無アルカリガラス基板の反応により生成する沈殿物の体積沈殿率を低減できる(35体積%以下)。さらに、ガラス基板面のヘイズを低減し(ヘイズ値で1以下)、ガラス基板の表面を高いエッチングレートでエッチング処理できる(1.3μm/分以上)。   According to the present invention, it is possible to reduce the volume sedimentation rate of the precipitate generated by the reaction between the etching solution and the alkali-free glass substrate (35% by volume or less). Furthermore, the haze of the glass substrate surface can be reduced (haze value is 1 or less), and the surface of the glass substrate can be etched at a high etching rate (1.3 μm / min or more).

そのため、ガラス基板の薄板化を目的とするエッチング処理、例えば、表示デバイスの薄板化用のガラス基板のエッチング処理に適している。特に、モバイル、デジタルカメラや携帯電話等の携帯型表示デバイスに代表される、中小型のLCDやOLED用のガラス基板のエッチング処理に好適である。   Therefore, it is suitable for the etching process aiming at thinning of a glass substrate, for example, the etching process of the glass substrate for thinning a display device. In particular, it is suitable for etching processing of glass substrates for small and medium-sized LCDs and OLEDs typified by portable display devices such as mobiles, digital cameras and mobile phones.

さらに、ガラス基板の薄板化を目的としたエッチング作業を行っている現状の設備について、エッチング液を交換するだけで、上記の効果が得られるため、新たな設備投資を必要としない。さらに、エッチング工程については多段階工程を経る必要がないこと、またエッチングレートが早いことから、生産性の向上に大いに役立つと考えられる。
また、上記の式(A)、(B)または(C)の条件を満たす場合であれば、エッチングレートが1.3μm/分以上、ヘイズ値が1以下、体積沈殿率が35体積%以下を達成することができる。
Furthermore, since the above-mentioned effect can be obtained only by exchanging the etching solution for the current equipment that is performing the etching operation for the purpose of reducing the thickness of the glass substrate, no new equipment investment is required. Furthermore, the etching process does not need to go through a multi-step process, and since the etching rate is high, it is considered that it is very useful for improving productivity.
Further, if the condition of the above formula (A), (B) or (C) is satisfied, the etching rate is 1.3 μm / min or more, the haze value is 1 or less, and the volume precipitation rate is 35% by volume or less. Can be achieved.

図1は本発明のエッチング法を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing an etching method of the present invention. 図2はLCDの断面構造を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of the LCD.

本発明は、無アルカリガラス基板の薄型化等を目的とし、ガラス基板の表面を、エッチング量で1〜1000μmエッチングするものである。本発明は、ガラス基板の表面の片側に関し、エッチング量で10〜650μmエッチングするのに好ましく用いることができる。さらには、エッチング量で150〜600μmエッチング処理するのに好適である。   The present invention aims to reduce the thickness of an alkali-free glass substrate and the like, and etches the surface of a glass substrate in an etching amount of 1 to 1000 μm. The present invention relates to one side of the surface of the glass substrate and can be preferably used for etching by an etching amount of 10 to 650 μm. Furthermore, it is suitable for performing an etching process with an etching amount of 150 to 600 μm.

本発明のエッチング方法では、エッチング液として、HFの濃度とHClの濃度を所定の条件で組み合わせ、混酸としてガラス基板の表面をエッチングする。この際、フッ化アンモニウムを含有しないことを条件とする。フッ化アンモニウムを含有すると、アンモニウムイオン(NH )とAlイオン(Al3+)がエッチング液中のFと結合し生成したAl−Fイオンと結合し、不要生成物を生じて、エッチングが不安定な傾向を示すからである。ただし、不要生成物が生じない程度、つまり、極めて微量のフッ化アンモニウムをエッチング液に含有することは可能である。In the etching method of the present invention, the surface of the glass substrate is etched as a mixed acid by combining HF concentration and HCl concentration under a predetermined condition as an etchant. In this case, the condition is that no ammonium fluoride is contained. When ammonium fluoride is contained, ammonium ions (NH 4 + ) and Al ions (Al 3+ ) are combined with F in the etching solution to form Al—F ions, thereby generating unnecessary products and etching. This is because it shows an unstable tendency. However, it is possible to include an extremely small amount of ammonium fluoride in the etching solution to such an extent that unnecessary products are not generated.

本発明における、被エッチング物である無アルカリガラス基板へのエッチング液の接触の手法としては、浸漬法、スプレー法、シャワーリング法等、公知の方法から幅広く選択が可能である。よって、既存の設備を利用することに大きな障壁がなく、好適である。なお、浸漬法により、無アルカリガラス基板をエッチングする場合、ガラス基板の表面でのヘイズの発生を抑制し、かつ、エッチング液中の沈殿物の発生を防止するという点から、エッチング液を攪拌しながらエッチング処理することが好ましい。撹拌作用についてはバブリング、超音波処理等の撹拌能力を持つ他の方法によっても代用することができる。   In the present invention, the method of contacting the etching solution with the non-alkali glass substrate, which is an object to be etched, can be selected widely from known methods such as an immersion method, a spray method, and a showering method. Therefore, there is no big barrier to using existing facilities, which is preferable. In the case of etching an alkali-free glass substrate by the dipping method, the etching solution is stirred from the viewpoint of suppressing the generation of haze on the surface of the glass substrate and preventing the generation of precipitates in the etching solution. However, it is preferable to perform the etching treatment. The stirring action can be substituted by other methods having stirring ability such as bubbling and ultrasonic treatment.

本発明では、エッチング液として、HF濃度とHCl濃度を上記の式(A)、式(B)または式(C)を満足するように設定することにより、体積沈殿率を低減し、ヘイズを発生することなく、ガラス基板表面を高いエッチングレート、好ましくは、1.3μm/分以上、より好ましくは、2.5μm/分以上、さらに好ましくは5μm/分以上、特に好ましくは10μm/分以上、最も好ましくは15μm/分以上のエッチングレートでエッチングすることができる。   In the present invention, as the etching solution, the HF concentration and the HCl concentration are set so as to satisfy the above formula (A), formula (B), or formula (C), thereby reducing the volume precipitation rate and generating haze. Without etching, the glass substrate surface has a high etching rate, preferably 1.3 μm / min or more, more preferably 2.5 μm / min or more, further preferably 5 μm / min or more, particularly preferably 10 μm / min or more, most Preferably, the etching can be performed at an etching rate of 15 μm / min or more.

エッチング液におけるHF濃度が5質量%未満だと、エッチングレートが低くなり、所望のエッチング量を達成するために、ガラス基板をエッチング液で処理する時間が長くなり好ましくない。例えば、浸漬法の場合、エッチング液にガラス基板を浸漬する時間が長くなるため、生産性が悪化し、好ましくない。なお、HF濃度を上昇させるとエッチングレートが向上することは一般的に知られている。   When the HF concentration in the etching solution is less than 5% by mass, the etching rate is lowered, and in order to achieve a desired etching amount, it takes a long time to treat the glass substrate with the etching solution. For example, in the case of the dipping method, since the time for dipping the glass substrate in the etching solution becomes long, the productivity deteriorates, which is not preferable. It is generally known that the etching rate is improved when the HF concentration is increased.

また、エッチング時間が長時間になるとガラス表面に析出物が発生し、ヘイズの原因となる。さらに本発明において、HFの濃度を高くすることにより体積沈殿率を低減できることが明らかとなった。より高いエッチングレートを得ることができるため、エッチング後のガラス基板のヘイズの発生を抑制できる。さらに、体積沈殿率を低減するためには、HF濃度は10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることが最も好ましい。   Moreover, when etching time becomes long, precipitate will generate | occur | produce on the glass surface and will cause a haze. Furthermore, in the present invention, it was revealed that the volume precipitation rate can be reduced by increasing the concentration of HF. Since a higher etching rate can be obtained, generation of haze of the glass substrate after etching can be suppressed. Furthermore, in order to reduce the volume precipitation rate, the HF concentration is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and most preferably 30% by mass or more.

エッチング液へHClを添加することにより、エッチングレートが向上し、ヘイズの発生が抑制され、さらに沈殿物の体積沈殿率が低減される。HClを添加しない場合、上記の3点の全てが悪化方向となる。エッチングレート、ヘイズの発生、沈殿物の体積沈殿率の観点から、本発明においては、エッチング液にHClを添加することを必須条件とする。   By adding HCl to the etching solution, the etching rate is improved, the generation of haze is suppressed, and the volume precipitation rate of the precipitate is further reduced. When HCl is not added, all of the above three points become worse. In view of the etching rate, the generation of haze, and the volumetric precipitation rate of the precipitate, in the present invention, it is essential to add HCl to the etching solution.

また、本発明のエッチング液における最も好ましい形態は、所望のHF濃度になるように、任意の濃度のHF水溶液(無水HFを含む)と飽和HCl水溶液とを混合することである。その際、HF水溶液の濃度が高いほどより好ましい。本発明においては、上記のようにHFとHClとを組み合わせて混酸として用いる。HClは、ガラス基板の表面の均一なエッチングに好適であり、また、他の酸性物質に比較して、不要生成物の溶解性の点でも優れていると考えられる。   Moreover, the most preferable form in the etching liquid of this invention is mixing HF aqueous solution (including anhydrous HF) of arbitrary density | concentration and saturated HCl aqueous solution so that it may become a desired HF density | concentration. At that time, the higher the concentration of the HF aqueous solution, the more preferable. In the present invention, HF and HCl are combined and used as a mixed acid as described above. HCl is suitable for uniform etching of the surface of the glass substrate, and is considered to be superior in terms of solubility of unnecessary products as compared with other acidic substances.

アルカリ土類金属を含有する無アルカリガラス基板を、HFを含有するエッチング液を用いてエッチングした場合、エッチング液中に多量の沈殿物が発生する場合がある。これは、エッチング処理時にガラス基板から溶出したAlイオン(Al3+)がエッチング液中のF-と結合してAlF6 3-イオンを生じ、このイオンがさらにガラス基板から溶出した金属イオン(Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+)と結合して、不溶性または難溶性の塩(M3[AlF62 MはCa2+、Mg2+、Sr2+またはBa2+)を生じるのが原因であると考えられる。したがって、Ca、Mg、SrまたはBaを多く含有することが、ガラス基板のエッチングの際に、不要生成物の発生の一因になっているものと考えられる。When an alkali-free glass substrate containing an alkaline earth metal is etched using an etchant containing HF, a large amount of precipitates may be generated in the etchant. This is because Al ions (Al 3+ ) eluted from the glass substrate during the etching process combine with F in the etching solution to generate AlF 6 3- ions, which are further metal ions (Ca 2+ , Mg 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ ) and insoluble or poorly soluble salts (M 3 [AlF 6 ] 2 M is Ca 2+ , Mg 2+ , Sr 2+ or Ba 2 + ) Is considered to be the cause. Therefore, it is considered that containing a large amount of Ca, Mg, Sr, or Ba contributes to the generation of unnecessary products during the etching of the glass substrate.

不溶性または難溶性の塩(M3[AlF62)の中でも、Sr3[AlF62は沈降しにくく、エッチング液中に浮遊した状態で存在するため、エッチング液を繰り返し使用する際に問題となることがある。
この不溶性または難溶性の塩(M3[AlF62)の原因となるAlF6 3-イオンは、pH1〜6の酸性条件下で生成しやすい。HFのみを含有するエッチング液は、pH1〜3の酸性条件となり、AlF6 3-イオンの生成が起こりやすい。この結果、不溶性または難溶性の塩(M3[AlF62)の生成が増加し、エッチング液中の沈殿物が増加する。
Among insoluble or hardly soluble salts (M 3 [AlF 6 ] 2 ), Sr 3 [AlF 6 ] 2 is difficult to settle and exists in a floating state in the etching solution. May be a problem.
AlF 6 3− ions that cause this insoluble or hardly soluble salt (M 3 [AlF 6 ] 2 ) are likely to be generated under acidic conditions of pH 1-6. An etching solution containing only HF has an acidic condition of pH 1 to 3 , and AlF 6 3− ions are likely to be generated. As a result, the generation of insoluble or hardly soluble salt (M 3 [AlF 6 ] 2 ) increases, and the precipitate in the etching solution increases.

一方、本発明のエッチング方法では、エッチング液として、HF濃度5質量%以上、HCl濃度2質量%以上のエッチング液の混酸を用いるため、エッチング液がpH1以下の強酸条件となる。よって、AlF6 3-イオンの生成が起こりにくい。この結果、不溶性または難溶性の塩(M3[AlF62)の生成が減少し、エッチング処理液中に生じる沈殿物の量が大幅に減少する。On the other hand, in the etching method of the present invention, a mixed acid of an etching solution having an HF concentration of 5% by mass or more and an HCl concentration of 2% by mass or more is used as an etching solution, so that the etching solution has a strong acid condition of pH 1 or less. Therefore, generation of AlF 6 3− ions hardly occurs. As a result, the production of insoluble or hardly soluble salts (M 3 [AlF 6 ] 2 ) is reduced, and the amount of precipitates generated in the etching processing solution is greatly reduced.

これは、エッチング液を繰り返し使用するのに好ましい特性である。さらに本発明においては、HF濃度を高く設定することにより、不要生成物の体積沈殿率を低減することができる。その原理・機構は明らかではないが、多量に存在するF-イオンとガラス基板から溶出した金属イオン(Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+)が直接結合し、結晶質で体積沈殿率の小さい沈殿物を生成したためであると考えられる。This is a preferable characteristic for repeatedly using the etching solution. Furthermore, in this invention, the volume precipitation rate of an unnecessary product can be reduced by setting HF density | concentration high. The principle / mechanism is not clear, but a large amount of F ions and metal ions (Ca 2+ , Mg 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ ) eluted from the glass substrate are directly bonded to form crystalline This is probably because a precipitate with a small volumetric precipitation rate was produced.

本発明により、エッチングされる無アルカリガラス基板の組成は特に限定されない。無アルカリガラスの条件を満足する中で、幅広い組成の無アルカリガラスに適用可能である。なかでも、ガラス組成中にCa2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+を含有する無アルカリガラス基板、特にSr2+を含有する無アルカリガラス基板に対して、エッチング処理時の沈殿物を大いに減少させることができる点で、本発明のエッチング液は好適である。なお、Al3+はガラス組成中に通常含有される成分である。According to the present invention, the composition of the alkali-free glass substrate to be etched is not particularly limited. While satisfying the conditions of alkali-free glass, it can be applied to alkali-free glass having a wide range of compositions. Among these, precipitation during etching treatment is performed on an alkali-free glass substrate containing Ca 2+ , Mg 2+ , Sr 2+ , and Ba 2+ in the glass composition, particularly an alkali-free glass substrate containing Sr 2+. The etching solution of the present invention is preferable in that the amount of the material can be greatly reduced. Al 3+ is a component usually contained in the glass composition.

本発明は、酸化物基準の質量百分率表示で下記組成(1)を有する無アルカリガラス基板のエッチング処理に好適である。
無アルカリガラス(100質量%)のうち、SiO2:50〜66質量%、Al23:10.5〜22質量%、B23:1〜12質量%、MgO:0〜8質量%、CaO:0〜14.5質量%、SrO:0〜24質量%、BaO:0〜13.5質量%、MgO+CaO+SrO+BaO:9〜29.5質量%・・・(1)。
The present invention is suitable for etching treatment of an alkali-free glass substrate having the following composition (1) in terms of oxide-based mass percentage.
Of alkali-free glass (100% by mass), SiO 2 : 50 to 66% by mass, Al 2 O 3 : 10.5 to 22% by mass, B 2 O 3 : 1 to 12% by mass, MgO: 0 to 8% by mass %, CaO: 0 to 14.5 mass%, SrO: 0 to 24 mass%, BaO: 0 to 13.5 mass%, MgO + CaO + SrO + BaO: 9 to 29.5 mass% (1).

また、酸化物基準の質量百分率表示で下記組成(2)、(3)を有する無アルカリガラス基板のエッチング処理に特に好適である。
無アルカリガラス(100質量%)のうち、SiO2:58〜66質量%、Al23:15〜22質量%、B23:5〜12質量%、MgO:0〜8質量%、CaO:0〜9質量%、SrO:0.5〜12.5質量%、BaO:0〜2質量%、MgO+CaO+SrO+BaO:9〜18質量%・・・(2)。
Further, it is particularly suitable for etching treatment of an alkali-free glass substrate having the following compositions (2) and (3) in terms of oxide-based mass percentage.
Of alkali-free glass (100% by mass), SiO 2 : 58 to 66% by mass, Al 2 O 3 : 15 to 22% by mass, B 2 O 3 : 5 to 12% by mass, MgO: 0 to 8% by mass, CaO: 0-9 mass%, SrO: 0.5-12.5 mass%, BaO: 0-2 mass%, MgO + CaO + SrO + BaO: 9-18 mass% (2).

無アルカリガラス(100質量%)のうち、SiO2:50〜61.5質量%、Al23:10.5〜18質量%、B23:7〜10質量%、MgO:2〜5質量%、CaO:0〜14.5質量%、SrO:0〜24質量%、BaO:0〜13.5質量%、MgO+CaO+SrO+BaO:14.5〜29.5質量%・・・(3)。Of alkali-free glass (100% by mass), SiO 2 : 50 to 61.5% by mass, Al 2 O 3 : 10.5 to 18% by mass, B 2 O 3 : 7 to 10% by mass, MgO: 2 to 2 5 mass%, CaO: 0-14.5 mass%, SrO: 0-24 mass%, BaO: 0-13.5 mass%, MgO + CaO + SrO + BaO: 14.5-29.5 mass% (3).

本発明は、表示デバイス用のガラス基板、特に、モバイル、デジタルカメラや携帯電話等の携帯型表示デバイスに代表される中小型LCD用のガラス基板やOLED用のガラス基板、及び、ノートPC向けLCD用のガラス基板を薄板化する目的でエッチング処理するのに好適である。但し、本発明はこれらの用途に限定されず、他のガラス基板を薄板化する目的、例えば、モニターやテレビ向け大型LCD用のガラス基板、大型OLED用のガラス基板、PDP用のガラス基板を薄板化する目的のエッチング処理にも好ましく用いることができる。   The present invention relates to a glass substrate for a display device, in particular, a glass substrate for a small-to-medium-sized LCD represented by a portable display device such as a mobile, a digital camera or a mobile phone, a glass substrate for an OLED, and an LCD for a notebook PC It is suitable for performing an etching process for the purpose of thinning a glass substrate. However, the present invention is not limited to these applications. For the purpose of thinning other glass substrates, for example, a glass substrate for large LCDs for monitors and televisions, a glass substrate for large OLEDs, and a glass substrate for PDPs are thin plates. It can be preferably used also for the etching treatment for the purpose of making it.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。実施例では、下記表1に示すタイプ1とタイプ2のガラス基板について、以下のような実験を行った。表中、NAは実験を行っていないことを示す。表中の×は本実験で用いた試薬を混合した際に、理論上得られない濃度であるため、エッチング液を作製することができなかったことを示している。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In the examples, the following experiments were conducted on the type 1 and type 2 glass substrates shown in Table 1 below. In the table, NA indicates that no experiment was conducted. X in the table indicates that the etching solution could not be produced because the concentration was not theoretically obtained when the reagents used in this experiment were mixed.

(エッチングレート)
25℃に保った恒温槽に、下記表2に示す組成のエッチング液を満たし、4×4cmのガラス基板を冶具を用いて浸漬した。所定の時間のエッチング後、ガラス基板を取り出し、洗浄後、ガラス基板の質量を測定した。各ガラス基板の質量の差分、面積、比重からエッチング量を見積もった。この操作を繰り返し、エッチング時間に対するエッチング量の関係を求め、近似直線の傾きをエッチングレートとした。なお、エッチング液は適宜交換した。
(Etching rate)
An etching solution having the composition shown in Table 2 below was filled in a thermostat kept at 25 ° C., and a 4 × 4 cm glass substrate was immersed using a jig. After etching for a predetermined time, the glass substrate was taken out, washed, and the mass of the glass substrate was measured. The etching amount was estimated from the difference in mass, area, and specific gravity of each glass substrate. This operation was repeated, the relationship of the etching amount with respect to the etching time was determined, and the slope of the approximate line was taken as the etching rate. Note that the etching solution was changed as appropriate.

(ヘイズ値)
下記表3に示す組成のエッチング液に、2×2cmのガラス基板を冶具を用いて浸漬した。上記の方法で調べたエッチングレートを用いて、ガラス基板の片面のエッチング量が150μmとなる時間だけ、ガラス基板の表面をエッチングした。なお、エッチング液は適宜交換した。洗浄後、スガ試験機株式会社製タッチパネル式ヘイズコンピューターにて、ガラス基板面のヘイズ値を測定した。なお、ガラス基板表面のヘイズ値が1以下であれば、実質的にヘイズが発生しなかったということができ、ヘイズ値が0.5以下であることがさらに好ましい。なお、表中の<は、測定精度上、比較する数値よりも小さな値を示していることを意味する。
(Haze value)
A 2 × 2 cm glass substrate was immersed in an etching solution having the composition shown in Table 3 below using a jig. Using the etching rate investigated by the above method, the surface of the glass substrate was etched for a time during which the etching amount on one side of the glass substrate was 150 μm. Note that the etching solution was changed as appropriate. After washing, the haze value of the glass substrate surface was measured with a touch panel type haze computer manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. In addition, if the haze value of the glass substrate surface is 1 or less, it can be said that substantially no haze was generated, and the haze value is more preferably 0.5 or less. In addition, <in the table | surface means that the value smaller than the numerical value to compare is shown on measurement precision.

(体積沈殿率)
ポリエチレン製試験管に、ガラス基板を粉砕して得たガラス0.25gを加え、下記表4に示すエッチング液10mlを添加した。10分間の超音波処理後、静置し、24時間後の沈殿量を、エッチング液量で割った体積沈殿率を算出した。これらの実験において、エッチング液の温度を常温で行うことができるが、好ましくは30〜60℃に保持して行うこともできる。体積沈殿率は35体積%以下が好ましく、20体積%以下であることがより好ましく、10体積%以下であることが特に好ましい。体積沈殿率の表中の<は、測定精度上、比較する数値よりも小さな値を示していることを意味する。
なお、エッチングレート、ヘイズ値及び体積沈殿率はエッチングを実行する場合、単独に調整することは難しく、相互に関係するパラメータとなるので、これら三つの要素を勘案し、いずれか一つまたは二つのパラメータを重視した条件でエッチングをすることもできる。
(Volume sedimentation rate)
To a polyethylene test tube, 0.25 g of glass obtained by pulverizing a glass substrate was added, and 10 ml of an etching solution shown in Table 4 below was added. After ultrasonic treatment for 10 minutes, the mixture was allowed to stand, and the volume precipitation rate obtained by dividing the precipitation amount after 24 hours by the etching solution amount was calculated. In these experiments, the temperature of the etching solution can be performed at room temperature, but it can also be preferably maintained at 30 to 60 ° C. The volume precipitation rate is preferably 35% by volume or less, more preferably 20% by volume or less, and particularly preferably 10% by volume or less. <In the table of volumetric precipitation rate means that the value is smaller than the numerical value to be compared in terms of measurement accuracy.
It should be noted that the etching rate, haze value, and volumetric precipitation rate are difficult to adjust independently when performing etching and are parameters that are related to each other. Therefore, considering these three factors, either one or two Etching can also be performed under conditions that emphasize parameters.

Figure 2009157378
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上記の表2〜5から明らかなように、HFとHClの濃度が式(A)、式(B)または式(C)の条件を満たす場合、ヘイズを発生することなく、ガラス基板の表面を1.3μm/分以上のエッチングレートでエッチングすることができた。   As apparent from Tables 2 to 5 above, when the HF and HCl concentrations satisfy the conditions of the formula (A), the formula (B), or the formula (C), the surface of the glass substrate is formed without generating haze. It was possible to etch at an etching rate of 1.3 μm / min or more.

上記の表6及び7から明らかなように、エッチング液中のHF濃度及びHCl濃度が増加するにつれて、不要生成物の体積沈殿率が低減することが確認できた。本実験条件においては、体積沈殿率はエッチング液の寿命の点から35体積%以下が好ましく、20体積%以下であることがより好ましく、10体積%以下であることが最も好ましい。   As apparent from Tables 6 and 7 above, it was confirmed that the volume precipitation rate of unnecessary products decreased as the HF concentration and the HCl concentration in the etching solution increased. Under the present experimental conditions, the volume precipitation rate is preferably 35% by volume or less, more preferably 20% by volume or less, and most preferably 10% by volume or less from the viewpoint of the etching solution life.

したがって、上記の式(A)、式(B)または式(C)の条件を満たすようにしてエッチングを行う。ただし、特定の表示デバイスのガラス基板をエッチングする際に、エッチングレートとして、1.3μm/分以上、ヘイズ値が1以下、または、体積沈殿率が35体積%以下の条件を個々に評価し、一つまたは二つのパラメータを重視して、その基準値を満足するようにして、HFとHClの組成条件を選択して、エッチングを行うこともできる。ガラス基板のガラス組成や、基板サイズなどによって、許容される範囲があるからである。   Therefore, etching is performed so as to satisfy the conditions of the above formula (A), formula (B), or formula (C). However, when etching a glass substrate of a specific display device, as an etching rate, 1.3 μm / min or more, haze value is 1 or less, or volume precipitation rate is 35% by volume or less individually evaluated, It is also possible to perform etching by selecting one or two parameters and satisfying the reference value and selecting composition conditions of HF and HCl. This is because there is an allowable range depending on the glass composition of the glass substrate and the substrate size.

なお、HF20質量%以上の場合は、HCl濃度0質量%でも上記特性を満たす事が分かる。特に体積沈殿率の値が小さいのは、多量に存在するF-イオンとガラス基板から溶出した金属イオン(Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+)が直接結合し、結晶質な沈殿を生成する機構に起因していると考えられる。しかし、HCl濃度0質量%の場合は、エッチングレートの経時的変化が大きく、実際の工程管理が困難になると予測される。以降に理由を示す。HFは弱酸であり、水溶液中で以下のように弱く電離している。
HF ⇔ H + F-
エッチング液がHFのみの場合、エッチングにより消費されたF及び遊離のF-は、SiF6 2-、AlF6 3-のイオンとなるほか、CaF2、MgF2、SrF2、BaFなどの沈殿となり、以降エッチングに寄与しなくなる。ゆえにエッチングレートが低下する。
一方HClは強酸であり、水溶液中で大部分は以下のように電離している。
HCl ⇒ H+ + Cl-
エッチング液がHFとHClの混酸の場合、HClの電離によりH+が十分量存在する事で、HF ⇔ H+ + F-の平衡が左辺寄りとなる。すなわち、遊離のF-量が少なくなる。さらにCl-がCa2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+のカウンターイオンとして働くため、CaF2、MgF2、SrF2、BaFなどの沈殿が生成しにくくなると考えられる。以上の効果により、エッチングに寄与しなくなるF量が減少するため、エッチングレートが低下しにくくなる。ゆえに工程管理にとって好適である。そのため本発明においてはHClを含有する事を必須条件とする。
In addition, in the case of HF 20 mass% or more, it turns out that the said characteristic is satisfy | filled even if HCl concentration is 0 mass%. Particularly, the volume precipitation rate is small because the F ions present in large quantities and the metal ions (Ca 2+ , Mg 2+ , Sr 2+, Ba 2+ ) eluted from the glass substrate are directly bonded, This is thought to be due to the mechanism that forms a rough precipitate. However, when the HCl concentration is 0% by mass, the change in the etching rate with time is large, and it is predicted that actual process management will be difficult. The reason is shown below. HF is a weak acid and is weakly ionized in an aqueous solution as follows.
HF ⇔ H + + F -
When the etching solution is only HF, F consumed by etching and free F become ions of SiF 6 2− and AlF 6 3− , and precipitates of CaF 2 , MgF 2 , SrF 2 , BaF 2 and the like. And no longer contributes to etching. Therefore, the etching rate is lowered.
On the other hand, HCl is a strong acid and is mostly ionized in the aqueous solution as follows.
HCl ⇒ H + + Cl -
In the case where the etching solution is a mixed acid of HF and HCl, a sufficient amount of H + is present due to the ionization of HCl, so that the balance of HF ⇔ H + + F is closer to the left side. That is, the amount of free F is reduced. Furthermore, since Cl acts as a counter ion for Ca 2+ , Mg 2+ , Sr 2+, and Ba 2+ , it is considered that precipitates such as CaF 2 , MgF 2 , SrF 2 , and BaF 2 are less likely to be generated. Due to the above effects, the amount of F that does not contribute to etching decreases, and the etching rate is unlikely to decrease. Therefore, it is suitable for process management. Therefore, in the present invention, it is essential to contain HCl.

上記のエッチング法を用いて、TFT−LCDやOLEDの超薄型表示デバイスを形成することができる。図2に液晶セル2の模式的断面図を示す。それぞれ無アルカリガラス基板を有するTFTアレイ基板21(能動素子基板)と、カラーフィルタ(CF)基板20とを備える液晶セル12である。TFTには、TN(Twisted Nematic)、VA(Virtical Alignment)方式、IPS(In-Place-Switching)などの種別がある。   Using the etching method described above, an ultra-thin display device such as a TFT-LCD or an OLED can be formed. FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the liquid crystal cell 2. The liquid crystal cell 12 includes a TFT array substrate 21 (active element substrate) each having an alkali-free glass substrate and a color filter (CF) substrate 20. There are types of TFT, such as TN (Twisted Nematic), VA (Virtical Alignment), and IPS (In-Place-Switching).

図1に示すエッチング装置10のように、エッチング槽14に、上記の組成を有するエッチング液11を満たし、支持装置13に被エッチング物である液晶セル12を支持し、エッチング液11に浸漬する。エッチング液を攪拌装置15によって、不要生成物がガラス基板面に付着しないように、十分エッチング液を攪拌しながらエッチングを行なうようにする。所望のエッチング量に応じた時間経過後、液晶セルを引き上げ、その全体を洗浄後、必要な検査を行う。このようにして、超薄型の表示デバイスを安定して製造することができる。また、本発明によるエッチングを行う際に、HFとHClの含有率をほぼ一定に保持するように、エッチング液の状態をモニターしつつ、あらかじめ準備した組成調整用のエッチング液をエッチング槽に補充することが好ましい。   As in the etching apparatus 10 shown in FIG. 1, the etching tank 14 is filled with the etching solution 11 having the above composition, the liquid crystal cell 12 to be etched is supported on the support device 13, and immersed in the etching solution 11. Etching is performed while the etching solution is sufficiently stirred by the stirring device 15 so that unnecessary products do not adhere to the glass substrate surface. After a lapse of time according to the desired etching amount, the liquid crystal cell is pulled up, the whole is cleaned, and then necessary inspection is performed. In this way, an ultra-thin display device can be stably manufactured. In addition, when performing etching according to the present invention, the etching tank is replenished with an etching solution for composition adjustment prepared in advance while monitoring the state of the etching solution so that the HF and HCl contents are kept substantially constant. It is preferable.

本発明において、エッチングはエッチング槽内での浸漬を基本とする。その際に、浸漬しているエッチング液中へのバブリングや攪拌を行うことが好ましい。あるいは、不要生成物をガラス基板面に付着しないようにするため、ガラス基板面に対するエッチング液の噴射を行うことが好ましい。または、ガラス基板を浸漬しているエッチング液中で、そのガラス基板を揺動もしくは回転させることが好ましい。   In the present invention, etching is based on immersion in an etching bath. At that time, it is preferable to perform bubbling and stirring in the etching solution being immersed. Alternatively, in order to prevent unnecessary products from adhering to the glass substrate surface, it is preferable to spray an etching solution onto the glass substrate surface. Alternatively, it is preferable to swing or rotate the glass substrate in an etching solution in which the glass substrate is immersed.

本発明によって、ガラス基板の両側表面をエッチングによって薄化する前後の状態を図2に模式的に示す。本図において、液晶セルの細部構造は省略している。ガラス基板の周辺はシール剤によってシールされ、セルの内側に駆動素子やカラーフィルタが形成され、液晶物質が充填されている。液晶セルの内部空間は密閉され、外部と分離された状態になっている。   FIG. 2 schematically shows a state before and after thinning the both surfaces of the glass substrate by etching according to the present invention. In the figure, the detailed structure of the liquid crystal cell is omitted. The periphery of the glass substrate is sealed with a sealant, and driving elements and color filters are formed inside the cell and filled with a liquid crystal substance. The interior space of the liquid crystal cell is sealed and separated from the outside.

一般的に、大型のマザーガラス基板に多数の液晶セルを形成するマルチ取りの手法が採用されているので、本発明のエッチング法を実施する際も、マザーガラス基板または一部を分割したマルチ基板の状態で行えば、生産工程上有利である。あるいは、一つの液晶セルを単位として、エッチングを行うこともできる。エッチングを行う際に、液晶セルの周辺部がエッチング液に侵されないように保護部材を設けるようにする。   In general, since a multi-mapping method for forming a large number of liquid crystal cells on a large mother glass substrate is adopted, the mother glass substrate or a multi-substrate obtained by dividing a part of the mother glass substrate is also used when performing the etching method of the present invention. This is advantageous in terms of production process. Alternatively, etching can be performed in units of one liquid crystal cell. When performing the etching, a protective member is provided so that the peripheral portion of the liquid crystal cell is not affected by the etching solution.

図2の例では、本発明によるエッチングを行った後のガラス表面を、エッチング終了面30、31として示す。同種類の無アルカリガラス基板を備える場合であって、エッチング槽内でのエッチング条件をほぼ均一にしてエッチングを行えば、両側のガラス基板において、同じエッチング量が得られることになる。   In the example of FIG. 2, the glass surfaces after the etching according to the present invention are shown as etching end surfaces 30 and 31. If the same kind of non-alkali glass substrate is provided and etching is performed with the etching conditions in the etching tank being substantially uniform, the same etching amount can be obtained on the glass substrates on both sides.

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、2008年6月25日出願の日本特許出願2008−166537に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Although the invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
This application is based on Japanese Patent Application No. 2008-166537 filed on June 25, 2008, the contents of which are incorporated herein by reference.

本発明によれば、エッチング液と無アルカリガラス基板の反応により生成する沈殿物の体積沈殿率を低減できる(35体積%以下)。さらに、ガラス基板面のヘイズを低減し(ヘイズ値で1以下)、ガラス基板の表面を高いエッチングレートでエッチング処理できる(1.3μm/分以上)。そのため、ガラス基板の薄板化を目的とするエッチング処理、例えば、表示デバイスの薄板化用のガラス基板のエッチング処理に適している。特に、モバイル、デジタルカメラや携帯電話等の携帯型表示デバイスに代表される、中小型のLCDやOLED用のガラス基板のエッチング処理に好適である。   According to the present invention, it is possible to reduce the volume sedimentation rate of the precipitate generated by the reaction between the etching solution and the alkali-free glass substrate (35% by volume or less). Furthermore, the haze of the glass substrate surface can be reduced (haze value is 1 or less), and the surface of the glass substrate can be etched at a high etching rate (1.3 μm / min or more). Therefore, it is suitable for the etching process aiming at thinning of a glass substrate, for example, the etching process of the glass substrate for thinning a display device. In particular, it is suitable for etching processing of glass substrates for small and medium-sized LCDs and OLEDs typified by portable display devices such as mobiles, digital cameras and mobile phones.

10:エッチング装置
11:エッチング液
12:液晶セル
13:支持装置
14:エッチング槽
15:攪拌装置
20:CF基板
21:TFTアレイ基板(能動素子基板)
30:エッチング終了面
31:エッチング終了面
10: Etching device 11: Etching solution 12: Liquid crystal cell 13: Support device 14: Etching tank 15: Stirring device 20: CF substrate 21: TFT array substrate (active element substrate)
30: End surface of etching 31: End surface of etching

Claims (14)

Ca、Sr、Ba及びMgからなる群から選ばれる1種以上の金属を含有する無アルカリガラス基板の表面をエッチングする方法であって、
HFとHClが式(A)、式(B)または式(C)の条件を満足し、かつ、NH4Fを含有しないエッチング液を用いて、前記無アルカリガラス基板の表面をエッチングするエッチング方法。
HF:5質量%以上〜20質量%未満、かつ、HCl:9質量%以上 ・・・ (A)
HF:20質量%以上〜30質量%未満、かつ、HCl:5質量%以上 ・・・ (B)
HF:30質量%以上、かつ、HCl:2質量%以上 ・・・ (C)
A method of etching the surface of an alkali-free glass substrate containing one or more metals selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba and Mg,
An etching method in which the surface of the alkali-free glass substrate is etched using an etchant in which HF and HCl satisfy the conditions of formula (A), formula (B), or formula (C) and do not contain NH 4 F. .
HF: 5% by mass to less than 20% by mass, and HCl: 9% by mass or more (A)
HF: 20% by mass to less than 30% by mass, and HCl: 5% by mass or more (B)
HF: 30% by mass or more and HCl: 2% by mass or more (C)
前記無アルカリガラス基板が、ガラス基板の片面上に透明電極、カラーフィルタが備えられたカラーフィルタ基板である請求項1に記載のエッチング方法。   The etching method according to claim 1, wherein the alkali-free glass substrate is a color filter substrate in which a transparent electrode and a color filter are provided on one surface of the glass substrate. 前記無アルカリガラス基板が、ガラス基板の片面上に透明電極、能動素子が備えられた能動素子基板である請求項1に記載のエッチング方法。   The etching method according to claim 1, wherein the alkali-free glass substrate is an active element substrate in which a transparent electrode and an active element are provided on one surface of the glass substrate. 前記無アルカリガラス基板と、他のガラス基板とが対向して組み合わされ、内部回路が密閉された表示セルとした後に、エッチングを行う請求項1〜3のいずれか1項に記載のエッチング方法。   The etching method according to claim 1, wherein etching is performed after the non-alkali glass substrate and another glass substrate are combined to face each other to form a display cell in which an internal circuit is sealed. 前記他のガラス基板が、無アルカリガラス基板である請求項4に記載のエッチング方法。   The etching method according to claim 4, wherein the other glass substrate is an alkali-free glass substrate. 表示セルの両側のガラス基板がそれぞれ前記無アルカリガラス基板であり、その外表面を同時にエッチングする請求項4に記載のエッチング方法。   The etching method according to claim 4, wherein the glass substrates on both sides of the display cell are the alkali-free glass substrates, and the outer surfaces thereof are etched simultaneously. 前記無アルカリガラス基板が、酸化物基準の質量百分率表示で、下記組成(1)の条件を満たす請求項1〜6のいずれか1項に記載のエッチング方法。
SiO:50〜66質量%、Al:10.5〜22質量%、B:1〜12質量%、MgO:0〜8質量%、CaO:0〜14.5質量%、SrO:0〜24質量%、BaO:0〜13.5質量%、MgO+CaO+SrO+BaO:9〜29.5質量%・・・(1)
The etching method according to any one of claims 1 to 6, wherein the alkali-free glass substrate satisfies a condition of the following composition (1) in terms of an oxide-based mass percentage.
SiO 2: 50-66 wt%, Al 2 O 3: 10.5~22 wt%, B 2 O 3: 1~12 wt%, MgO: 0 to 8 mass%, CaO: from 0 to 14.5% by weight , SrO: 0 to 24% by mass, BaO: 0 to 13.5% by mass, MgO + CaO + SrO + BaO: 9 to 29.5% by mass (1)
前記無アルカリガラス基板が、酸化物基準の質量百分率表示で、下記組成(2)の条件を満たす請求項1〜6のいずれか1項に記載のエッチング方法。
SiO:58〜66質量%、Al:15〜22質量%、B:5〜12質量%、MgO:0〜8質量%、CaO:0〜9質量%、SrO:0.5〜12.5質量%、BaO:0〜2質量%、MgO+CaO+SrO+BaO:9〜18質量%・・・(2)
The etching method according to any one of claims 1 to 6, wherein the alkali-free glass substrate satisfies a condition of the following composition (2) in terms of an oxide-based mass percentage.
SiO 2: 58 to 66 wt%, Al 2 O 3: 15~22 wt%, B 2 O 3: 5~12 wt%, MgO: 0 to 8 mass%, CaO: 0 to 9 wt%, SrO: 0 .5 to 12.5% by mass, BaO: 0 to 2% by mass, MgO + CaO + SrO + BaO: 9 to 18% by mass (2)
前記無アルカリガラス基板が、酸化物基準の質量百分率表示で、下記組成(3)の条件を満たす請求項1〜6のいずれか1項に記載のエッチング方法。
SiO:50〜61.5質量%、Al:10.5〜18質量%、B:7〜10質量%、MgO:2〜5質量%、CaO:0〜14.5質量%、SrO:0〜24質量%、BaO:0〜13.5質量%、MgO+CaO+SrO+BaO:14.5〜29.5質量%・・・(3)
The etching method according to any one of claims 1 to 6, wherein the alkali-free glass substrate satisfies a condition of the following composition (3) in terms of an oxide-based mass percentage.
SiO 2: 50 to 61.5 wt%, Al 2 O 3: 10.5~18 wt%, B 2 O 3: 7~10 wt%, MgO: 2 to 5 wt%, CaO: 0 to 14.5 Mass%, SrO: 0 to 24 mass%, BaO: 0 to 13.5 mass%, MgO + CaO + SrO + BaO: 14.5 to 29.5 mass% (3)
エッチング液の温度を20〜60℃に保持しながらエッチングを行う請求項1〜9のいずれか1項に記載のエッチング方法。   The etching method according to claim 1, wherein etching is performed while maintaining the temperature of the etching solution at 20 to 60 ° C. エッチングする際に、ガラス基板を浸漬しているエッチング液中へのバブリング、ガラス基板の表面に対するエッチング液の噴射、ガラス基板を浸漬しているエッチング液の攪拌、及び、浸漬しているエッチング液中でのガラス基板の揺動もしくは回転からなる群から選ばれる1種以上の操作を行う請求項1〜10のいずれか1項に記載のエッチング方法。   When etching, bubbling into the etchant dipping the glass substrate, spraying the etchant on the surface of the glass substrate, stirring the etchant dipping the glass substrate, and in the dipped etchant The etching method according to claim 1, wherein at least one operation selected from the group consisting of rocking or rotating the glass substrate is performed. ガラス基板のエッチングレートを1.3μm/分以上で行う請求項1〜11のいずれか1項に記載のエッチング方法。   The etching method according to claim 1, wherein the glass substrate is etched at an etching rate of 1.3 μm / min or more. 前記無アルカリガラス基板のエッチングを行いつつ、HFとHClの含有率をほぼ一定に保持するように、組成調整用のエッチング液を補充する請求項1〜12のいずれか1項に記載のエッチング方法。   The etching method according to any one of claims 1 to 12, wherein an etching solution for composition adjustment is replenished so as to keep the HF and HCl contents substantially constant while etching the alkali-free glass substrate. . 請求項1〜13のいずれか1項に記載のエッチング方法で処理されたガラス基板を備えた表示デバイス。   The display device provided with the glass substrate processed with the etching method of any one of Claims 1-13.
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