(57)【要約】セル組が行われた表示パネルの表示ムラを無くし、且つ後工程を不要又は簡易化できる表示装置用ガラス基板、液晶表示パネル、並びに液晶表示装置を提供する。液晶パネル３０は、互いに対向するガラス１０，３２と、２枚のガラス１０，３２の間に注入された液晶層３４と、２枚のガラス１０，３２の対向する面のそれぞれに当接するように配置された球状のスペーサ３３ａ，３３ｂとを備える。ガラス１０は、厚みが１．１ｍｍであって、カットオフ値０．８〜８ｍｍの測定条件において、ろ波うねり曲線のスペクトル解析による空間周波数２〜５００本／ｍｍ間の周期Ｄが２０ｍｍより大きいとき、その振幅Ａが２μｍ以下であって、且つ、周期Ｄが２０ｍｍ以下のとき、振幅Ａが１８ｎｍ以上である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の溶融ガラスに対し、当該溶融ガラスの表面と同平面で且つ互いに垂直な２方向に引張応力を付与することで作成された厚みがｔｍｍの表示装置用ガラス基板であって、
カットオフ値０．８〜８ｍｍの測定条件において、ろ波うねり曲線のスペクトル解析による空間周波数２〜５００本／ｍｍ間における周期Ｄが２０ｍｍより大きいとき、その振幅Ａが２×（１．１／ｔ）３μｍ以下であって、且つ、前記周期Ｄが２０ｍｍ以下であってｔが１．１ｍｍのときの前記振幅Ａが１８ｎｍ以上であることを特徴とする表示装置用ガラス基板。
【請求項２】
前記周期Ｄが２０ｍｍ以下のとき、前記振幅Ａが１２ｎｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の表示装置用ガラス基板。
【請求項３】
表面研磨することにより、前記周期が２０ｍｍ以下のときの前記振幅を１２ｎｍ以下とすることを特徴とする請求の範囲第１項記載の表示装置用ガラス基板。
【請求項４】
フロート法により製造されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の表示装置用ガラス基板。
【請求項５】
液晶表示用ガラス基板であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載の表示装置用ガラス基板。
【請求項６】
前記請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の表示装置用ガラス基板を用いたことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項７】
前記請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の表示装置用ガラス基板を用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置用ガラス基板、液晶表示パネル、並びに液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な液晶表示装置に用いられる基板として、板厚３〜５ｍｍのフロートガラス板が用いられる。このフロートガラス板にはフロートの流れ方向に対して垂直な方向にうねりがあり、このうねりはフロートの流れ方向に連続している。即ち、フロートガラス板にはフロートの流れ方向に対して平行な方向に筋状の模様が形成されている。このうねりは表面反射の光学的な均一性に影響を与えるため、これが多数形成されている場合、ガラス基板の液晶パネルへの組み込み（以下、「セル組」という。）を行うと、表示ムラが形成されることがあった。
このようなうねりを除去して上記表示ムラをなくす方法としては、少なくともガラス基板の一方の表面を所定の表面粗さ（カットオフ値０．８ｍｍ〜８ｍｍの測定条件で、０．０５μｍ以下）になるように研磨する従来技術や（例えば、特開２００１−２３５７９８号公報参照。）、熱処理によりガラス基板の表面を平坦化する従来技術や（例えば、特開平１１−１９９２５５号公報参照。）、コーティングを行うことによりガラス基板の表面を平坦化する従来技術（例えば、特開２００５−２６３５９３号公報参照。）が知られている。
一方、セル組を行うと、液晶の表面張力で上記うねりが矯正されることが知られている。このため、例えば、板厚が０．２〜１．１ｍｍ（±０．１）ｍｍであって、上記うねりをサインカーブで近似したときの周期が少なくとも３．０×１０−２ｍ以上のガラス基板を使ってセル組を行うと、上記表示ムラは観測されないことも知られている（例えば、特開公開第２００８／００１９５４号パンフレット参照。）。
しかし、上記従来技術はいずれも、上記表示ムラを除去すべく素板製造後に研磨等の後工程を行う必要があり、コスト高となってしまっていた。
また、上記液晶の表面張力による矯正がされる度合いは、微小な波状の凹凸の周期が小さくなるほど低くなり、セル組を行った後の表示ムラも観測されやすくなる。従って、かかる周期の小さい凹凸により生じる表示ムラは、従来技術の方法では解消することができなかった。
本発明の目的は、セル組が行われた表示パネルの表示ムラを無くし、且つ後工程を不要又は簡易化できる表示装置用ガラス基板、液晶表示パネル、並びに液晶表示装置を提供することにある。
【発明の開示】
【０００３】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、板状の溶融ガラスに対し、当該溶融ガラスの表面と同平面で且つ互いに垂直な２方向に引張応力を付与することで作成された厚みがｔｍｍの表示装置用ガラス基板であって、カットオフ値０．８〜８ｍｍの測定条件において、ろ波うねり曲線のスペクトル解析による空間周波数２〜５００本／ｍｍ間の周期Ｄが２０ｍｍより大きいとき、その振幅Ａが２×（１．１／ｔ）３μｍ以下であって、且つ、前記周期Ｄが２０ｍｍ以下であってｔが１．１ｍｍのときの前記振幅Ａが１８ｎｍ以上である表示装置用ガラス基板が提供される。
これにより、板状の溶融ガラスに対し、その溶融ガラスの表面と同平面で且つ互いに垂直な２方向に引張応力を付与することで作成された厚みがｔｍｍの表示装置用ガラス基板であって、カットオフ値０．８〜８ｍｍの測定条件において、ろ波うねり曲線のスペクトル解析による空間周波数２〜５００本／ｍｍ間の周期Ｄが２０ｍｍより大きいとき、その振幅Ａが２×（１．１／ｔ）３μｍ以下であって、且つ、周期Ｄが２０ｍｍ以下以下であってｔが１．１ｍｍのときの振幅Ａが１８ｎｍ以上であると、周期が２０ｍｍ以下のときの振幅を２０ｎｍ以下に抑えることができ、セル組が行われた表示パネルの表示ムラを無くし、且つ後工程を不要又は簡易化できる。
本第１の態様において、前記周期Ｄが２０ｍｍ以下のとき、前記振幅Ａが１２ｎｍ以下であることことが好ましい。
これにより、周期Ｄが２０ｍｍ以下のとき、振幅Ａが１２ｎｍ以下であるので、後工程としての表面研磨をせずなくとも、これを用いて表示ムラのない表示パネルを作成することができる。
本第１の態様において、表面研磨することにより、前記周期が２０ｍｍ以下のときの前記振幅を１２ｎｍ以下とすることが好ましい。
これにより、表面研磨することにより、周期が２０ｍｍ以下のときの振幅を１２ｎｍ以下とするので、後工程としての表面研磨を通常より短くしても、これを用いて表示ムラのない表示パネルを作成することができる。
本第１の態様において、前記表示装置用ガラス基板は、フロート法により製造されることが好ましい。
これにより、フロート法により製造されるので、上記表示装置用ガラス基板を確実に作成することができる。
本第１の態様において、前記表示装置用ガラス基板は、液晶表示用ガラス基板であることが好ましい。
上記目的を達成するために、本発明の第２の態様によれば、上記表示装置用ガラス基板を用いた液晶表示パネルが提供される。
上記目的を達成するために、本発明の第３の態様によれば、上記表示装置用ガラス基板を用いた液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置用ガラス基板の連続成型方法を説明するのに用いられる図である。
図２は、図１のガラスでセル組が行われた液晶パネルの構成を概略的に示す断面図である。
図３は、隣接するスペーサ間のガラスが梁と仮定されたときの力学モデルを概略的に示す図である。
図４Ａ，図４Ｂは、実施例１の測定結果を示す図であり、図４Ａは実施例１の厚み差測定の結果であり、図４Ｂは実施例１の周波数解析の結果である。
図５Ａ，図５Ｂは、比較例１の測定結果を示す図であり、図５Ａは比較例１の厚み差測定の結果であり、図５Ｂは比較例１の周波数解析の結果である。
図６Ａ，図６Ｂは、実施例２の測定結果を示す図であり、図６Ａは実施例２の厚み差測定の結果であり、図６Ｂは実施例２の周波数解析の結果である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、平衡厚さを有する板状のガラスに対し、当該ガラスの表面と同平面で且つ互いに垂直な２方向に引張応力を付与することで作成された厚みがｔｍｍの表示装置用ガラス基板であって、カットオフ値０．８〜８ｍｍの測定条件において、ろ波うねり曲線のスペクトル解析による空間周波数２〜５００本／ｍｍ間の周期Ｄが２０ｍｍより大きいとき、その振幅Ａが２×（１．１／ｔ）３μｍ以下であって、且つ、周期Ｄが２０ｍｍ以下以下であってｔが１．１ｍｍのときの振幅Ａが１８ｎｍ以上であると、ガラス基板の液晶パネルへの組み込み（以下、「セル組」という。）を行った後の表示ムラを無くし、且つ後工程を不要又は簡易化できることを見出した。
本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。
図１は、本発明の実施の形態に係る表示装置用ガラス基板の連続成型方法を説明するのに用いられる図である。
本発明の実施の形態に係る表示装置用ガラス基板は、ガラスを板状にしてから引張応力にて薄くしていく連続成形方法のうち、フロート法を用いて作成される。尚、本実施の形態においては、ガラス１０をフロート法を用いて作成したが、連続成形で薄板ガラスの作成する方法であればこれに限定されるものでなく、例えば、ダウンドロー法を用いてもよい。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る表示装置用ガラス基板であるガラス１０を成形する装置１は、窯２から流入された溶融ガラス５が板状となって浮かぶスズ浴３と、スズ浴３上の溶融ガラス５をドロー方向に引っ張ることで、厚み１．１ｍｍのガラス１０を成形・搬送する搬送ロール６と、スズ浴３上の溶融ガラス５の端部に引っかける複数の歯車状のトップローラ７とを備える。
窯２からスズ浴３に流入された溶融ガラス５は、何ら引張応力が加わっていない状態においては、平衡厚みである６〜７ｍｍの厚みとなってスズ浴３上に広がる。また、溶融ガラス５の薄板化は、スズ浴３上を広がっていった溶融ガラス５の先端を搬送ロール６によりドロー方向に引っ張ることより行われる。かかる方法で薄板化される溶融ガラス５の厚みは、搬送ロール６の回転速度を大きくし、溶融ガラス５へのドロー方向の引張応力を大きくするほど薄くなる。
しかし、ガラスの連続成型の特性上、窯２側が半固定の状態で、搬送ロール６によりドロー方向に溶融ガラス５への引張応力が付与される。この際、溶融ガラス５の幅方向、つまり溶融ガラス５の表面と同平面で且つドロー方向と垂直な方向にも引張応力が与えられないと、得られたガラス１０には樹脂フィルムやゴムが延びるがごとくドロー方向と平行に折れ曲がりの筋が絞り変形として発生する。幅方向の断面を見るとこれは厚みの均一な波状のうねりとなる。一方、トップローラ１１を溶融ガラス５の端部に引っかけることで、溶融ガラス５の幅方向にも十分な引張応力が与えられている場合、ガラス１０に生じる上記波状のうねりを解消することはできる。しかし、この場合、得られたガラス１０の強度的に脆弱な部分はクリープ変形し、強度的に強い部分は弾性変形する。この結果、ガラス１０には、上記波状のうねりの代わりに細かな厚み差を伴う凹凸が発生する。
一般に、連続成形されたガラスについて、カットオフ値０．８〜８ｍｍの測定条件においてろ波うねり曲線のスペクトル解析を行った場合、その空間周波数２〜５００本／ｍｍ間の周期Ｄのうち、上記波状のうねりによるものは最大でも２０ｍｍ、平均的には数ミリ程度となる。一方、周期Ｄのうち、上記細かな厚み差を伴う凹凸によるものは２０ｍｍより大きくなる。なお、カットオフ値はＪＩＳ  Ｂ  ０６０１で規定されており、ろ波うねり曲線はＪＩＳ  Ｂ  ０６５１で規定されているものである。
図２は、図１のガラス１０でセル組が行われた液晶パネルの構成を概略的に示す断面図である。ここで、本実施の形態に係る液晶パネルはＴＦＴ方式によるものである。
図２において、液晶パネル３０は、互いに対向するガラス１０，３２と、２枚のガラス１０，３２の間に注入された液晶層３４と、２枚のガラス１０，３２の対向する面のそれぞれに当接するように配置された球状のスペーサ３３ａ，３３ｂとを備える。
この液晶パネル３０において、ガラス１０には、該ガラス１０の製法（フロート法）に起因して、上述の波状のうねりが生じているため、ガラス１０に当接するスペーサ３３ａと、当接しないスペーサ３３ｂとが存在することになる。
つまり、この波状のうねりの山と谷の高さの差は、上述の振幅Ａに相当し、或る谷から隣接する谷までの１周期の長さは上述の周期Ｄに相当しており、周期Ｄの両端の谷と２つのスペーサ３３ａが当接する場合、両端の谷の間に存在する山の部分に配置されたスペーサ３３ｂは、ガラス１０から振幅Ａだけ離れた位置に配置される。
しかし、実際には、ガラス１０，３２の間には液晶層３４が注入されており、液晶層３４は表面張力を有していることから、該表面張力によってガラス１０は液晶層３４に引きつけられ、振幅Ａが矯正されてスペーサ３３ｂとガラス１０との距離は、実際にはΔＡとなると想定される。
そこで、本発明者等は、上述の現象について、隣接するスペーサ３３ａ間のガラス１０を梁と仮定して、以下の力学モデルを適用した。
図３は、隣接するスペーサ３３ａ間のガラス１０が梁と仮定されたときの力学モデルを概略的に示す図である。
図３において、幅Ｗ、板厚ｔの梁は、梁長がＤとなるように三角柱で支えられる。この場合、梁の上部から垂直に荷重Ｆをかけると、梁がδだけ撓む。このとき、梁の断面二次モーメントＩは下記式（１）で示され、
Ｉ＝ｔ３×Ｗ／１２    ・・・（１）
また、撓みδは断面二次モーメントＩを用いると、下記式（２）で示される。
δ＝Ｆ×Ｄ３／（４８×Ｅ×Ｉ）  ・・・（２）（但し、Ｅはヤング率である。）
上記式（１）、（２）より、撓みδは下記式（３）に示す通りとなる。
δ＝Ｆ×Ｄ３／（４×Ｅ×Ｗ×ｔ３）  ・・・（３）
図３の力学モデルを図２の液晶パネルに適用すると、図３における荷重Ｆが図２における表面張力に該当する。ここで、表面張力によるガラス１０の引き付け量（撓みδ）が振幅Ａ以上である場合には、表面張力によってガラス１０の波状のうねりは矯正・緩和され、表示ムラの問題を生じない。
しかし、１．１ｍｍの厚みとなるように成形されたガラス１０において、上記波状のうねりの周期（波長）の振幅が２μｍより大きいと、セル組みを行った後もその振幅を緩和出来なくなる。この結果、表示ムラの問題が生じたり、また、貼り合わせができなくなるといったセル組そのものへの不具合が生じる。また、式（３）から明らかなように、撓みδは、ガラス１０の厚みｔの３乗に反比例する。よって、厚みｔの表示用ガラス基板に生じる波状のうねりの周期（波長）の振幅Ａとして許容される最大値ＡｍａｘはＡｍａｘ≦２×（１．１／ｔ）３μｍとなる。
一方、撓みδは、ガラス１０の周期Ｄの３乗に正比例する。よって、周期Ｄが２０ｍｍより大きい上記波状のうねりはセル組によって緩和されるのに対して、周期Ｄが２０ｍｍ未満である上記細かな厚み差を伴う凹凸はセル組によっては緩和することはできない。
以上より、連続成形の際の幅方向の引張応力を通常より減らし、且つドロー方向の引張応力を通常より増やすようにし、ガラス１０に生じる周期Ｄが２０ｍｍより大きい波状のうねりをセル組により緩和できる範囲で残存させれば、周期Ｄが２０ｍｍ未満である上記細かな厚み差を伴う凹凸を最小限に抑えることができると推察された。
本発明者は、連続成形時の幅方向及びドロー方向の２方向の引張応力を調整した結果、厚みが１．１ｍｍであって、周期Ｄが２０ｍｍより大きい範囲での振幅Ａが１８ｎｍ以上であるガラスを作成すると、作成されたガラス１０の振幅Ａは、周期Ｄが２０ｍｍ以下の範囲で２０ｎｍ以下に抑えることができるという知見を得た。
図４Ａ，図４Ｂ及び図５Ａ，図５Ｂは、上記２方向の引張応力を調整して作成されたガラスの測定結果である。
まず、作成された各ガラスの厚み差を、図４Ａ，図５Ａに示すように、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１，Ｂ  ０６５１に準拠する、カットオフ値０．８〜８ｍｍの測定条件で測定した。
次に、図４Ｂ，図５Ｂに示すように、上記得られた各ガラスの厚み差を周波数解析（フーリエ変換）した。この結果、いずれのガラスも周期Ｄが２０ｍｍ以下の範囲で、振幅Ａを２０ｎｍ以下となることがわかった。
以下、図４Ｂに示すように、作成されたガラスのうち、振幅Ａの最大値が、周期Ｄが２０ｍｍ以下のとき１２ｎｍであったガラスを実施例１という。一方、図５Ｂに示すように、作成されたガラスのうち、振幅Ａの最大値が、周期Ｄが２０ｍｍ以下のとき１６ｎｍであったガラスを比較例１という。
その後、実施例１及び比較例１のガラスを用いてセル組を行い、目視で液晶パネルの表示ムラの有無を確認した。この結果、実施例１を用いてセル組を行なった液晶パネルには表示ムラが発生しなかったのに対して、比較例１を用いてセル組を行なった液晶パネルには表示ムラが発生した。
以上の結果から、上記作成されたガラスのうち、周期Ｄが２０ｍｍ以下の範囲で振幅Ａが１２ｎｍ以下のものを使用してセル組を行なえば、液晶パネルへの表示ムラを無くし、且つ後工程を不要できることがわかった。
次に、連続成形時の幅方向及びドロー方向の２方向の引張応力を上述のように調整することなく、通常の設定で作成したガラスを研磨レート１μｍ／分で表面研磨し、得られたガラスの振幅Ａが、周期Ｄが２０ｍｍ以下の範囲で１２ｎｍ以下とするまでにかかる時間を測定した。この結果、研磨時間は３分間であった。以下、この表面研磨後のガラスを比較例２という。
一方、上記比較例１のガラスを研磨レート１μｍ／分で表面研磨し、得られたガラスの振幅Ａが、周期Ｄが２０ｍｍ以下の範囲で１２ｎｍ以下とするまでにかかる時間を測定した。この結果、図６Ａ，図６Ｂで示される形状となるまでにかかった研磨時間は１分間であった。以下、この表面研磨後のガラスを実施例２という。
その後、実施例２及び比較例２のガラスを用いてセル組を行い、目視で液晶パネルの表示ムラの有無を確認した。この結果、実施例２、比較例２のいずれのガラスを用いてセル組を行なった液晶パネルにも表示ムラが発生しなかった。
以上の結果から、上記作成されたガラスのうち、比較例１のように、周期Ｄが２０ｍｍ以下の範囲で振幅Ａが１２ｎｍより大きいものであっても、セル組後の液晶パネルに表示ムラが生じない程度にまで研磨するのにかかる時間は、通常より短かくできることがわかった。これは、比較例１の表面研磨前の状態に比べて、実施例２の表面研磨前の状態は、周期Ｄが２０ｍｍ以下の範囲での振幅Ａの値が小さいからであると推察される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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