(57)【要約】【課題】  ガラス板表面の凹部に樹脂を充填してガラス基板の平坦性を向上させると共に使用する樹脂使用量の低減を図ったガラス板の平坦化方法、この方法を使用して平坦化したフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、及び、このガラス基板を使用したフラットパネルディスプレイ。【解決手段】  ガラス板の平坦化方法は、ガラス板表面の凹部に樹脂を注入した後に、この樹脂を不完全硬化し、この不完全硬化させることによって収縮した不完全硬化樹脂の上に更に樹脂を注入して、凹部に注入した樹脂を全て硬化させることによって行なう。不完全硬化させる樹脂の注入量は、凹部を満たさない量であることが好ましく、硬化した樹脂がガラス表面上から突出している場合には、スクレーパーで除去すると良い。この平坦化方法で平坦化したガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板として使用することができ、このガラス基板を使用してフラットパネルディスプレイが製造される。【選択図】  図１
2006045014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板表面の凹部分に硬化性樹脂を注入した後に前記樹脂を不完全硬化させる第一の樹脂充填工程と、
第一の樹脂充填工程後に前記凹部を満たす量の硬化性樹脂を注入して前記樹脂を硬化させる第二の樹脂充填工程と
を備えることを特徴とするガラス板表面の平坦化方法。
【請求項２】
前記第一の樹脂充填工程において、樹脂の注入量が前記凹部を満たさない量である請求項１に記載の平坦化方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の平坦化方法を使用して平坦化したフラットパネルディスプレイ用ガラス基板。
【請求項４】
請求項３に記載のガラス基板を使用して製造したフラットパネルディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傷等によって表面に凹部分が存在しているガラス板表面の平坦化方法であって、フラットパネルディスプレイ（以下、「ＦＰＤ」）に使用されるガラス基板表面の平坦性を高めることについても好適に使用することができるガラス板表面の平坦化方法、この方法を使用して平坦性を高めたＦＰＤ用ガラス基板、及び、このガラス基板を使用して製造したＦＰＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置として薄型化された液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ等のＦＰＤにおける画像表示部となるパネルは、ガラス基板表面上に複数の部材を積層した層構造をとっている。図２は、ＦＰＤである液晶ディスプレイのパネル断面の模式図である。図示の液晶ディスプレイパネルは、一対のガラス基板の間に液晶を保持した貼り合せ構造をとっている。
【０００３】
図示の液晶ディスプレイパネルを構成し画像表示面となる一方のガラス基板６には、貼り合せ後に外表面となる面に偏光膜１７が積層され、その反対面には、カラーフィルター８がブラックマトリックス７に区分けされつつ形成され、オーバーコート９、透明電極１０及び配向膜１１が順次積層されている。他方のガラス基板１３には、貼り合せガラス基板の外表面側に偏光膜１８が積層され、反対面には、薄膜トランジスタ１４及び透明電極１５が形成され、更に配向膜１６が積層されている。これらガラス基板６、１３の貼り合せは、両ガラス基板間に液晶封入領域を確保させるためのスペーサー１２を介在させ、両ガラス基板の配向膜を形成した面を対向させて行われている。
【０００４】
液晶ディスプレイ以外のＦＰＤにおいてもガラス基板上に部材を積層させた構造がとられている。このＦＰＤには更なる薄型化が要求されており、この要求に対してガラス基板表面を化学的又は機械的に研磨することで応えている。
【０００５】
化学的研磨には、フッ酸等を溶解させた水溶液をガラス基板表面に接触させて、ガラス基板表面を溶解させることによってガラス基板を薄型化することが一方法として使用されている。一方の機械的研磨は、ガラス基板と研磨パッドの間に酸化セリウムを含有したスラリーを介在させた条件で、ガラス基板を研磨パッドに当接させて移動させることによってガラス基板表面を研磨することが機械的研磨の一方法として使用されている。この酸化セリウムを含有したスラリーを使用して機械的に研磨する方法は、平坦性の高い精密な研磨を行うことができる方法として知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、研磨前のガラス基板には、通常、傷が存在しており、表面に傷が存在するガラス基板を化学的に研磨すると、一部の傷を除去することが可能なものの、大きさが拡大する傷もある。さらに、化学的研磨によって傷を除去した後であっても、ガラス基板表面が外部接触することによって、そのガラス基板表面に新たな傷が発生することがある。
【０００７】
一方、酸化セリウムを含有したスラリーを使用して機械的に研磨する方法で平坦性の高い表面研磨を行った場合、化学的研磨に比べてガラス基板表面傷の除去率が高く、傷の拡大の問題は生じ難いものの、化学的研磨と同様、研磨後にガラス基板表面が外部接触することによってその表面に傷が生じることがある。
【０００８】
ガラス基板表面の傷が存在するとガラス表面の光屈折のバラつきを生じさせ、ＦＰＤに表示される画像の歪みを生じさせる結果となる。ガラス基板表面に目視で確認することができる傷が存在する場合、ＦＰＤが表示する画像の歪みを目視で確認することができ、この歪みは傷の大きさが大きくなるほど顕著になるので、画像表示品位の低下をもたらす。また、目視で確認することができない傷であっても、傷が隣接する場合には、表示される画像の歪みを生じさせる問題が生じることになる。
【０００９】
表示画像の歪みを抑制するために再度の研磨を行うとすると、研磨する必要のないガラス基板表面を研磨することを伴う煩雑な作業となると共に、研磨によって再度の薄型化を図ることになってしまうため、各ガラス基板の厚みの均一性が損なわれることになる。また、化学的研磨を行うとすると、更に大きさが拡大する傷があり、機械的研磨を行うとすると、薄型化しているガラス基板に機械的応力が加わることによって割れが発生するガラス基板がある。
【００１０】
他方、ガラス基板表面の傷に透明樹脂を注入して硬化すれば、ガラス基板の平坦性は向上する。このとき、注入時にガラス表面が平坦になっていても硬化時に樹脂が収縮するため、樹脂硬化後のガラス基板は平坦性の不十分なガラス基板となる。この不十分な平坦性を向上させるには、傷から溢れ出る程度の樹脂を注入後硬化して、ガラス基板の平坦性向上に不要な硬化樹脂をガラス基板から除去する方法がとられる。しかし、この除去においては、次の問題が生じることになる。
【００１１】
図３は、ガラス基板表面傷から溢出している硬化樹脂部分を除去する状況を説明するための図であり、図３（ａ）は、ガラス基板１９表面傷に過充填された硬化樹脂２０が溢出している状態を表した断面模式図であり、傷を充填する樹脂２０表面はガラス基板１９表面から突出した状態となっている。図３（ｂ）は、硬化樹脂２０のガラス基板１９表面から突出した部分が除去された状態を表した図である。図に示した硬化樹脂２０の除去は、先端鋭角形状薄板であるスクレーパー２１の先端をガラス基板１９表面に沿って這わせることによって行われている。このスクレーパー２１をガラス基板１９表面に沿って這わせることによって、ガラス基板１９表面から突出している硬化樹脂２０を除去することが可能なものの、傷内部に充填されるべき硬化樹脂がガラス基板１９表面から突出している樹脂と一体となった硬化樹脂２０ａが除去されることがあり、硬化樹脂２０ａが除去された部分に再度樹脂を注入する無用な樹脂使用量の増加をもたらす問題がある。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑み、ガラス表面傷に樹脂を充填してガラス基板表面の平坦性を向上させ、かつ、無用な樹脂使用量の低減を実現するガラス板表面の平坦化方法、この方法を使用して平坦化されたＦＰＤ用ガラス基板、及び、このガラス基板を使用して製造されたＦＰＤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ガラス基板表面の凹部に透明樹脂を充填することによってガラス板表面の平坦性を向上させる方法であり、本発明は、ガラス基板表面の凹部分に硬化性樹脂を注入した後に前記樹脂を不完全硬化させる第一の樹脂充填工程と、第一の樹脂充填工程後に前記凹部を満たす量の硬化性樹脂を注入して前記樹脂を硬化させる第二の樹脂充填工程とを備えることを特徴とするガラス板表面の平坦化方法である。この方法によれば、第一の樹脂充填工程で充填された不完全硬化樹脂は、不完全硬化によって収縮が進行しており、その後に不完全硬化樹脂を硬化させることに伴う不完全硬化樹脂の収縮は、小さな収縮となる。また、第二の樹脂充填工程における樹脂硬化によって、第一の樹脂充填工程で充填された不完全硬化樹脂は、第二の樹脂充填工程で注入された樹脂よりも、硬化が進行した状態となる。
【００１４】
また、本発明は、前記平坦化方法を使用して平坦化したＦＰＤ用ガラス基板、及び、このガラス基板を使用して製造したＦＰＤである。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように構成されたガラス板表面の平坦化方法によれば、第二の樹脂充填工程で第一の樹脂充填工程で充填した不完全硬化樹脂の上に未硬化樹脂を注入してガラス基板表面上の凹部内部を満たした後に樹脂硬化を行なう方法をとっているので、不完全硬化樹脂の収縮率が小さくなり、また、注入量の少ない未硬化樹脂の収縮は平坦性を損なわせる影響が小さいので、充填後のガラス板の平坦性が高く、使用する樹脂量を低減したガラス板の平坦化方法を実現することになる。また、不完全硬化樹脂上に注入する樹脂量がガラス板表面の凹部を溢れる量であって、樹脂硬化後にガラス基板表面から突出している溢出樹脂の除去を行なったときに傷内部の樹脂が同時に除去される事態が生じても、不完全硬化樹脂上に注入された樹脂よりも不完全硬化樹脂の硬化が進行しているので、除去される硬化樹脂は、未硬化樹脂上に注入した樹脂が硬化したものに留まることで、再度注入する樹脂の使用量を低減することができる。
【００１６】
また、上記のように構成されたＦＰＤ用ガラス基板は、上記平坦化方法を使用したものであるので、平坦性が高いＦＰＤ用ガラス基板となり、このガラス基板を画像表示面に使用したＦＰＤは、画像の歪みが抑えられた表示品位の高いＦＰＤとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、実施形態に基づき本発明を説明する。本実施形態において平坦化されるガラス基板は、一対の矩形ガラス基板を貼り合せたものであり、一対のガラス基板の間には、液晶が封入された液晶セル領域が設けられたものである。
【００１８】
貼り合せたガラス基板のうちの一方のガラス基板表面には、液晶セル領域となる面にブラックマトリックス、カラーフィルターが所定のパターンで積層された後に、オーバーコート、透明電極、配向膜が液晶セル領域となるガラス基板表面上を覆うように順次積層され、更に、二枚のガラス基板の間に液晶セル空間を確保させるためのスペーサーが配向膜上に散布されている。他方のガラス基板表面には、薄膜トランジスタ及び透明電極が所定のパターンで形成された後に、その上に配向膜層が液晶セル領域となるガラス基板表面上を覆うように積層されている。ブラックマトリックス等が形成された一方のガラス基板と薄膜トランジスタが形成された他方のガラス基板の貼り合せは、両ガラス基板の配向膜形成面を対向させ、両ガラス基板の間にシール剤を介在させることによって行われている。シール剤によって液晶セル領域が区画され、そして、この液晶セル領域を区画するシール剤を囲うシール剤が、２枚のガラス基板間に介在される。液晶セル領域を区画するシール剤を囲うシール剤は、貼り合せたガラス基板に存在する液晶セル内に研磨液が侵入することを防止する役割を果たす。
【００１９】
本実施形態における貼り合せガラス基板は、化学的に表面を研磨する処理がなされている。この化学研磨は、フッ酸を溶解した水溶液を研磨液として使用し、この研磨液に貼り合せガラス基板を浸漬してガラス基板表面を溶解させることでガラス基板を薄型化するものである。ガラス基板を研磨液に浸漬した後には、研磨液をガラス基板表面から除去する洗浄処理がなされている。化学研磨後のガラス表面には、研磨前から存在するガラス基板表面傷が拡大した傷や、研磨終了に至るまでにガラス基板表面が外部接触することによって生じた傷によって、凹部分が存在している。
【００２０】
図１は、本実施形態における平坦化方法を説明するための図である。この平坦化方法は、複数回に分けてガラス基板表面上に存在する傷が形成するガラス基板表面の凹部分に樹脂を充填するものであり、硬化性樹脂を充填した後にこの充填した樹脂を不完全硬化させる第一の樹脂充填と、第一の樹脂充填工程の後に、傷が形成している凹部分に硬化性樹脂を充填させる第二の樹脂充填工程と、第二の樹脂充填工程の後にガラス基板表面から突出する硬化樹脂を除去する工程を備えている。なお、本実施形態では、第一の樹脂充填工程を一回行なうが、この第一の樹脂充填工程を繰り返して行なった後に第二の樹脂充填工程を行っても良い。第一の樹脂充填工程を繰り返すと樹脂を少量ずつ硬化させることになり、紫外線硬化性樹脂を使用した場合には、樹脂硬化のために照射される紫外線照射エネルギーが小さいため、液晶等が変質することが防止されることになる。
【００２１】
図１（ａ）は、表面に傷２が存在するガラス基板１の断面模式図である。このガラス基板１は、化学研磨を行った後の貼り合せガラス基板のガラス板部分のみを表したものである。ガラス基板１表面には、液晶ディスプレイ表示画像の歪みの原因となる目視で確認することができる程度の大きさの傷２が存在している。ガラス基板表面に存在する傷は、傷ごとに外部観察可能な傷の上方から見た平面形状及び内部形状共に不定形の形状となっており、平面形状の直径が５０μｍ以上のものであり、本明細書における平面形状の傷の直径とは、平面視した場合の傷の最大直径を指す。
【００２２】
図１（ｂ）は、第一の樹脂充填工程おいてガラス基板１表面に存在する傷に樹脂３を注入した状態を表した断面模式図である。傷に注入される樹脂には、硬化性樹脂が使用される。この硬化性樹脂には、表示画像の歪みの発生を防止するため、硬化後の屈折率がガラスと同程度のメタクリル酸樹脂やアクリル酸樹脂等が選択して使用される。また、硬化性樹脂は、熱硬化樹脂、光硬化樹脂等の硬化樹脂を使用することができ、本実施形態においては、嫌気性条件および紫外線照射条件の両条件が揃ったときに硬化する嫌気性紫外線硬化樹脂が選択使用される。
【００２３】
傷内部への樹脂の注入は、マイクロシリンジ等の注入器を使用して行われる。このとき、傷内部への樹脂注入量は、傷内部を満たさない量であることが好ましい。なお、傷の大きさが小さく、注入器による傷内部への樹脂注入が困難な場合には、樹脂をガラス基板表面に塗布し、この塗布した樹脂を傷内部に浸透させることによって傷への樹脂注入処理が行われ、傷への樹脂注入を完全にさせるためには、例えば、塗布した樹脂の表面にフィルムを覆ってフィルムを押圧することで塗布した樹脂を傷内部に圧入浸透させる。
【００２４】
図１（ｃ）は、傷に注入した樹脂３が不完全硬化した状態を表したガラス基板１の断面模式図である。樹脂３の不完全硬化は、図示されていない樹脂３を硬化する紫外線波長を透過するフィルムを樹脂に密着させつつ傷表面上に覆い、これによって樹脂表面を外気から遮断した後に樹脂３を硬化させる波長の紫外線を照射することによって行われる。この紫外線照射は、樹脂３が完全に硬化しないように行なわれ、本実施形態では、樹脂３が不完全硬化してゼリー状の硬度となるまで行われる。樹脂がゼリー状の硬度となる紫外線の照射時間は、樹脂３の種類によって適宜設定される。紫外線を照射することによって、不完全硬化した樹脂は、硬化開始前に比して収縮した状態となっている。
【００２５】
なお、傷内に収まっていない不完全硬化樹脂がある場合、完全に硬化した樹脂ではないので、ガラス基板に沿ってスクレーパーを這わせると、傷内に収まっていない樹脂を容易に削りとることができる。
【００２６】
図１（ｄ）は、第二の樹脂充填工程を経たガラス基板の断面模式図である。第二の樹脂充填工程で使用される樹脂４は、第一の樹脂充填工程で使用可能な樹脂３と同じ樹脂が使用され、傷内部への樹脂注入方法および注入した樹脂の硬化方法は、第一の樹脂充填工程と同じ方法がとられる。第二の樹脂充填工程において、樹脂４の注入量は、傷を満たす量の樹脂が注入され、樹脂硬化は、樹脂４を硬化させるまで行われる。このとき、第一の樹脂充填工程で不完全硬化した樹脂３がこの不完全硬化によって既に収縮しているため、樹脂３の更なる収縮は微小であり、傷全体の内部容量からみて少量な第二の樹脂充填工程で注入された樹脂が収縮しても傷内部に充填されている樹脂３、４全体の体積変化が微小となる。従って、樹脂３、４の収縮によってガラス基板の平坦性が損なわれることが抑制されることになる。また、第二の樹脂充填工程における樹脂硬化に伴って第一の樹脂充填工程で充填された樹脂３の硬化が進行するので、第一の樹脂充填工程で充填された樹脂３は、第二の樹脂充填工程で充填された樹脂４よりも高硬度の樹脂となる。
【００２７】
図１（ｅ）は、第二の樹脂充填工程を経たガラス基板から突出する硬化樹脂を除去する状態を表した模式図である。この硬化樹脂の除去は、ガラス基板１の平坦性を損なう不要な樹脂４ｂを除去するために行われるものであり、この不要な樹脂４ｂは、ガラス基板１表面の傷に過剰に充填されてガラス基板１表面から突出してガラス基板１の平坦性を損なわせる樹脂が対象となる。不要な樹脂４ｂの除去は、スクレーパー５をガラス基板１表面に沿って這わせ、樹脂を削り取ることによって行われる。不要な樹脂４ｂの除去後、第二の樹脂充填工程で傷に充填された樹脂４は、ガラス基板１表面傷を満たして平坦性を向上させるために必要な樹脂４ａのみが傷に充填されたまま残存し、ガラス基板１の平坦性に不要な樹脂４ｂは、スクレーパー６によって削り取られることとなる。スクレーパー８による樹脂４ｂの除去時に樹脂４ａが共に除去されることが生じても、この樹脂４ａの下方に充填されている樹脂３は、樹脂４ａよりも硬度の高い硬化樹脂となっているので、樹脂４ａと共に除去されることが防止される。従って、樹脂４ａが除去された場合に、傷内部に樹脂３の充填量を含めた再度の樹脂充填を行う必要が無く、樹脂の使用量を低減することができる。
【００２８】
上記平坦化方法を経たガラス基板の表面には、偏光膜が貼り付けられ、この偏光膜を貼り付けたガラス基板を使用して液晶ディスプレイが製造される。
【００２９】
上記実施形態においては、一対のガラス基板を貼り合せた液晶ディスプレイ用ガラス基板について説明したが、本発明において平坦化する対象となるガラス基板は、貼り合せ前の一枚のガラス基板であっても良く、また、液晶ディスプレイ以外のＦＰＤに使用されるガラス基板であっても良い。また、本発明において平坦化する対象となるガラス基板は、表面を研磨したガラス基板に限定されるものではない。
【００３０】
上記実施形態における平坦化方法は、ガラス表面傷に直接樹脂を充填して硬化させる方法としたが、樹脂の充填前の傷表面に樹脂とガラスとの密着性を高めるための下塗り処理を行っても良い。
【００３１】
また、上記実施形態における第一の樹脂充填工程で使用する樹脂には、ガラス基板と同じ屈折率、光透過率を有するガラス粉及び／又は樹脂粉を混合したものを使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る平坦化方法の実施形態を説明するための図である。
【図２】液晶ディスプレイのパネル断面の模式図である。
【図３】ガラス基板表面傷から溢出している硬化樹脂部分を除去する状況を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ガラス基板
２  傷
３、４、４ａ、４ｂ  樹脂
５  スクレーパー
【図１】
2006045014.tif 000003
【図２】
2006045014.tif 000004
【図３】
2006045014.tif 000005