JP6237623B2

JP6237623B2 - ガラスフィルム積層体

Info

Publication number: JP6237623B2
Application number: JP2014521872A
Authority: JP
Inventors: 保弘松本; 隆雄岡
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2034-05-07
Also published as: KR20160005000A; CN105143136B; KR102156555B1; WO2014181790A1; JPWO2014181790A1; CN105143136A; TWI594881B; TW201509649A

Description

本発明は、厚みが２００μｍ以下の可撓性を有するガラスフィルムと、当該ガラスフィルムを支持する支持ガラスとを重ね合わせたガラスフィルム積層体に関する。

周知のように、液晶パネルは、薄膜トランジスタや透明電極がパターン形成されたＴＦＴ基板と、ＢＭ、ＲＧＢ、フォトスペーサがパターン形成されたカラーフィルター基板との二枚のガラス基板を備えている。両基板は、これらの周縁部に沿って塗布されたシール材を挟んで貼り合わされており、基板間においてシール材で囲まれる領域には、液晶材料が封入されている。

ここで、基板間の間隔であるセルギャップは、所定の寸法で均一に保持されることが要求される。しかしながら、基板中に泡や異物が混入している場合には、基板の表面に凸状に膨らんだ突起が形成され、セルギャップが局所的に不均一な状態となる。この突起の突出寸法は、その許容値が概ね０．３μｍ未満とされており、これを超えると、液晶パネルを点灯した際に、画像にシミや黒点等の表示ムラが発生してしまう。また、ガラスの表面に、ガラス粉等の異物が付着して突起が形成された場合には、ガラス基板の表面に回路を形成すること事態が困難となり、不良となる。そのため、許容値を超える突起が形成された不良な基板は、製品用のガラス基板として採用することができない。

そこで、この不良な基板を、製品用のガラス基板としてではなく、ガラスフィルム積層体の支持ガラスとして利用することが検討されている。ガラスフィルム積層体は、薄肉化（例えば、板厚が２００μｍ）された可撓性を有するガラスフィルムと、これを支持する支持ガラスとの各々について、相互に接触する側の面となる合わせ面の表面粗さＲａを２．０ｎｍ以下とし、両合わせ面を面接触させることで、ガラスフィルムと支持ガラスとを重ね合わせたものである（特許文献１を参照）。

このガラスフィルム積層体によれば、支持ガラスと重ね合わせたことで、ガラスフィルムの撓みやすい性質が一時的に排除されると共に、両ガラスが適度に密着し、一体なものとして振舞うようになる。このため、板ガラス製品の製造工程におけるガラスフィルムの取り扱いが極めて簡便となる。さらに、両ガラスを密着させるために接着剤等の結合剤を使用する必要がなく、所望のタイミングでガラスフィルムと支持ガラスとを容易に剥離させることが可能である。

特開２０１１−１８３７９２号公報

ここで、不良な基板を支持ガラスとしたガラスフィルム積層体を用いて、板ガラス製品を製造する態様の一つとしては、以下のようなものが挙げられる。すなわち、液晶パネルの製造において、突起を有する不良なガラス基板を支持ガラスとしたガラスフィルム積層体を二体準備し、一方をＴＦＴ工程、他方をカラーフィルター工程に流動して、両積層体におけるガラスフィルム上に回路を形成し、それぞれＴＦＴ基板、カラーフィルター基板とする。そして、セル工程にて、シール材を塗布し、液晶材料を滴下した後、ＴＦＴ基板とカラーフィルター基板とが対向するように、両積層体を貼り合せる。その後、両積層体の各々において、不良な基板を剥離させ、ＴＦＴ基板とカラーフィルター基板との二枚のガラス基板のみが貼り合わされた状態とする。

このようにすれば、製品用としては採用できない不良な基板を、支持ガラスとして有効に活用できるものと想定された。しかしながら、このような態様によって製造された液晶パネルの一部は、不良な基板に形成された許容値を超える突起に起因して、当該基板から剥離させた後のＴＦＴ基板、或いは、カラーフィルター基板において、突起と重なっていた部位に凸部が残存してしまう場合がある。その結果、セルギャップが局所的に不均一な状態となり、完成した液晶パネルの品質の低下を招いたり、製品として使用できなくなったりする問題があった。

なお、このような問題は、液晶パネル用として不良なガラス基板を、ガラスフィルム積層体の支持ガラスとして利用する場合のみならず、許容値を超える突起が形成されていることで、各種ディスプレイ用、センサー用、カバー用等として採用できないガラス基板を、支持ガラスとして利用した場合にも、同様に発生している問題である。

上記事情に鑑みなされた本発明は、不良なガラス基板を支持ガラスとしたガラスフィルム積層体を用いて、液晶パネルを製造する場合に、当該液晶パネルの製造に適したガラスフィルム積層体を提供することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、厚みが２００μｍ以下の可撓性を有するガラスフィルムと、該ガラスフィルムを支持する支持ガラスとの各々について、相互に接触する側の面となる合わせ面の表面粗さＲａを２．０ｎｍ以下とし、その両合わせ面を面接触させることで、前記ガラスフィルムと前記支持ガラスとを重ね合わせたガラスフィルム積層体において、前記支持ガラスの合わせ面に突起が形成され、且つ該突起の合わせ面からの突出寸法が、０．３〜５μｍであることに特徴付けられる。ここで、支持ガラスについて、「合わせ面の表面粗さＲａ」とは、合わせ面において、突起が形成された部位を除外して表面粗さを測定した場合におけるＲａの値をいう。また、「突出寸法」とは、合わせ面に複数の突起が形成されている場合には、各突起の突出寸法のうち、最大のものをいう。

このような構成によれば、ガラスフィルムと支持ガラスとを剥離させた際に、ガラスフィルムにおいて突起と重なっていた部位に、凸部が残存することを回避でき、当該ガラスフィルムを備えた液晶パネルについて、その品質の低下を防止することが可能であった。このような効果が得られるのは、以下のような理由によるものと想定されている。すなわち、突起が形成された支持ガラス上に、ガラスフィルムを重ね合わせた場合、突起と重なった部位には、突起自体や、突起の近傍においてガラスフィルムと支持ガラスとの間に入り込んだ気泡によって凸部が形成される。しかしながら、ガラスフィルムと支持ガラスとを剥離させた後においては、可撓性を有するガラスフィルムの表面に大気圧が均一に負荷されることにより、凸部が平坦、或いは、略平坦な状態へと復元されているものと想定される。そして、凸部をこのような状態へと復元できる条件として、突起の合わせ面からの突出寸法が、５μｍ以下であることが条件となっているものと考えられる。以上のことから、このガラスフィルム積層体によれば、好適に液晶パネルの製造を実施することが可能となる。

上記の構成において、前記支持ガラスは、リサイクル使用品であることが好ましい。

このようにすれば、この支持ガラスをリサイクル使用する限り、液晶パネルの製造に好適なガラスフィルム積層体を、繰り返し作製することが可能となる。また、リサイクル使用することにより、製造コストの高騰を回避することができる。

以上のように、本発明に係るガラスフィルム積層体によれば、好適に液晶パネルの製造を実施することが可能となる。

本発明の実施形態に係るガラスフィルム積層体を示す縦断側面図である。図１ａにおけるＡ部を拡大した拡大図であって、支持ガラスに形成された突起の近傍を示す図である。図１ｂにおけるＺ１−Ｚ１断面を示す図である。支持ガラスに形成された突起の近傍を示す図である。図２ａにおけるＺ２−Ｚ２断面を示す図である。本発明の実施形態に係るガラスフィルム積層体を用いた液晶パネルの製造工程を示す縦断側面図である。本発明の実施形態に係るガラスフィルム積層体を用いた液晶パネルの製造工程を示す縦断側面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態においては、ガラスフィルム積層体の支持ガラスとして、液晶パネル用のガラス基板としては採用できない不良なガラス基板を用いている。しかしながら、後述するように、本発明に係るガラスフィルム積層体は、このような構成に限定されるものではない。

図１ａは、本発明の実施形態に係るガラスフィルム積層体を示す縦断側面図である。同図に示すように、ガラスフィルム積層体１は、ガラスフィルム３と、当該ガラスフィルム３を支持する支持ガラス２との各々について、相互に接触する側の面となる合わせ面３ａ，２ａの表面粗さＲａを２．０ｎｍ以下とし、両合わせ面３ａ，２ａを面接触させることで、支持ガラス２とガラスフィルム３とを重ね合わせたものである。なお、支持ガラス２、及びガラスフィルム３の材質としては、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等の様々な材質のものを使用可能であるが、強度や耐久性の観点から無アルカリガラスを使用することが好ましい。

支持ガラス２は、図１ｂ（図１ａのＡ部を拡大した拡大図）、及び図１ｃ（図１ｂにおけるＺ１−Ｚ１断面）に示すように、ガラスフィルム３と接触する側の面となる合わせ面２ａに、当該合わせ面２ａからの突出寸法Ｈが、０．３〜５μｍである、許容値を超えた突起２ｂが形成されており、液晶パネル用のガラス基板としては採用できない不良なガラス基板（ＴＦＴ基板、或いは、カラーフィルター基板）である。この突起２ｂは、支持ガラス２中に混入した気泡Ｂにより、合わせ面２ａが凸状に膨らむことで形成されている。ここで、合わせ面２ａにおける表面粗さＲａは、突起２ｂが形成された部位を除外して、表面粗さ（算術平均粗さ）を測定した場合におけるＲａの値である。また、この支持ガラス２は、リサイクル使用品となっており、ガラスフィルム積層体１の作製に繰り返し使用される。さらに、本実施形態においては、支持ガラス２として、その厚みが０．３〜０．７ｍｍのものを使用している。

また、本実施形態においては、支持ガラス２中に混入した気泡Ｂに起因して、突起２ｂが形成されているが、この他、支持ガラス２中に混入した異物や、図２ａ、及び図２ｂ（図２ａにおけるＺ２−Ｚ２断面）に示すように、合わせ面２ａに付着した付着物８（例えば、ガラス粉等）に起因して、突起２ｂが形成される場合もある。さらに、図１ａにおいては、説明の簡便のため、突起２ｂを一つのみ図示しているが、実際には、合わせ面２ａに多数の突起２ｂが形成されるのが通常である。

ここで、支持ガラス２の合わせ面２ａについて、１０ｃｍ²あたりに形成される突起２ｂの個数としては、二個以下であることが好ましく、一個であることが最も好ましい。また、突起２ｂの最大幅としては、１０μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。さらに、支持ガラス２と重ね合わせるガラスフィルム３の厚みが１００μｍを超える場合には、突起２ｂの合わせ面２ａからの突出寸法Ｈが、０．３μｍ〜２．５μｍの範囲内であることが好ましい。

ガラスフィルム３は、その板厚が２００μｍ以下とされており、可撓性を有している。そして、支持ガラス２上に重ね合わされたガラスフィルム３には、（１）支持ガラス２の合わせ面２ａに形成された突起２ｂと、（２）図１ｂ、及び図１ｃに示す、突起２ｂの近傍において、両合わせ面２ａ，３ａの間に入り込んだ気泡（図示省略）との、（１）、（２）双方により、凸部３ｂが形成されている。

ここで、ガラスフィルム積層体１において、ガラスフィルム３と支持ガラス２との各々について、相互に接触する側の面となる合わせ面３ａ，２ａの表面粗さＲａが２．０ｎｍ以下とされていることにより、両ガラス２，３の間には、適度な密着力が発生する。この密着力は、水素結合に起因して発生しているものと想定されている。また、両ガラス２，３を密着させるために接着剤等の結合剤を使用する必要がなく、所望のタイミングでガラスフィルム３と支持ガラス２とを容易に剥離させることが可能である。

以下、上記のガラスフィルム積層体１を用いて、液晶パネルを製造する場合の製造工程、及び作用について、添付の図面を参照して説明する。なお、以下に説明する液晶パネルの製造工程において、上記のガラスフィルム積層体１に備えられたガラスフィルム３は、ＴＦＴ基板である。

まず、上記のガラスフィルム積層体１に加えて、新たに、図３ａに示すような、支持ガラス６と、ガラスフィルムとしてのカラーフィルター基板７とを重ね合わせたガラスフィルム積層体５が作製される。支持ガラス６とカラーフィルター基板７との各々は、ガラスフィルム積層体１における支持ガラス２とＴＦＴ基板３と同様に、相互に接触する側の面となる合わせ面６ａ，７ａの表面粗さＲａが、２．０ｎｍ以下とされており、支持ガラス６とカラーフィルター基板７とが適度に密着している。なお、本実施形態においては、支持ガラス６は、支持ガラス１と同様に、液晶パネルの製品用としては採用できない不良なガラス基板であり、支持ガラス６の合わせ面６ａに形成された突起６ｂの突出寸法は、０．３〜５μｍとなっている。また、この支持ガラス６は、リサイクル使用品である。

そして、二体のガラスフィルム積層体１，５を、ＴＦＴ基板３とカラーフィルター基板７とが対向するように、シール材４（例えば、紫外線硬化樹脂）を挟んで貼り合わせる。このシール材４は、両基板３，７の周縁部に沿って塗布されており、ＴＦＴ基板３とカラーフィルター基板７との間において、シール材４で囲まれる領域には、液晶材料Ｌが封入される。

このとき、ガラスフィルム積層体１におけるＴＦＴ基板３には、支持ガラス２（不良なガラス基板）の合わせ面２ａに形成された突起２ｂに起因して、凸部３ｂが形成されている。同様に、ガラスフィルム積層体５におけるカラーフィルター基板７にも、支持ガラス６（不良な基板）の合わせ面６ａに形成された突起６ｂに起因して、凸部７ｂが形成されている。これらのことから、ＴＦＴ基板３とカラーフィルター基板７との間隔であるセルギャップＳは、局所的に不均一な状態となっている。

しかしながら、図３ｂに示すように、二体のガラスフィルム積層体１，５の各々において、支持ガラス２，６を剥離させ、ＴＦＴ基板３とカラーフィルター基板７との二枚の基板のみが貼り合わされた状態とすると、同図に二点鎖線で示すように、凸部３ｂ、及び凸部７ｂが平坦、或いは、略平坦な状態へと復元され、両基板３，７に凸部３ｂ，７ｂが残存することを回避できる。

このような効果が得られるのは、以下のような理由によるものと想定されている。すなわち、両基板３，７と支持ガラス２，６とを剥離させた後においては、可撓性を有するガラスフィルムである両基板３，７の表面に、大気圧Ｐが均一に負荷され、凸部３ｂ，７ｂが変形するためと想定される。そして、凸部３ｂ，７ｂをこのような状態へと復元できる条件として、突起２ｂ，６ｂの合わせ面２ａ，６ａからの突出寸法Ｈが、５μｍ以下であることが条件となっているものと考えられる。

以上のことから、ガラスフィルム積層体１，５を用いて、液晶パネルを製造した場合には、完成した液晶パネルを点灯した際に、画像にシミや黒点等の表示ムラが発生することが回避され、当該液晶パネルの品質の低下を防止することができるため、好適に液晶パネルの製造を実施することが可能となる。

なお、突起２ｂがガラス粉の付着によって形成されている場合には、突起２ｂの先端（頂部）が尖った形状となりやすいことから、突起２ｂとＴＦＴ基板３とが点接触した状態になりやすい。また、合わせ面２ａについて、１０ｃｍ²あたりに形成された突起２ｂの個数が、二個以下である場合には、ＴＦＴ基板３に形成される凸部３ｂの数が少なく抑制される。さらに、突起２ｂの最大幅が１０μｍ〜１００μｍの範囲内である場合には、突起２ｂとＴＦＴ基板３との接触面積が十分に小さくなる。そのため、これらの場合には、支持ガラス２から剥離させた後のＴＦＴ基板３において、凸部３ｂの残存をさらに好適に防止することが可能である。

また、ガラスフィルム３の厚みと、突起２ｂの合わせ面２ａからの突出寸法Ｈとの関係について、上述のように、ガラスフィルム３の厚みが１００μｍを超える場合に、突出寸法Ｈが０．３μｍ〜２．５μｍの範囲内であれば、凸部３ｂの残存をより効果的に回避することができる。ガラスフィルム３の厚みが１００μｍを超える場合、支持ガラス２から剥離させた後のＴＦＴ基板３において凸部３ｂが残存するおそれがある。そのため、ガラスフィルム３の厚みが１００μｍ以下である場合と比較して、突出寸法Ｈが小さいものを支持ガラス２として採用し、突起２ｂと重なった凸部３ｂの突出を小さく抑制しておくことが好ましい。

また、支持ガラス２，６（不良なガラス基板）が、リサイクル使用品であるため、これらの支持ガラス２，６をリサイクル使用する限り、液晶パネルの製造に好適なガラスフィルム積層体１，５を、繰り返し作製することが可能となる。また、リサイクル使用することにより、製造コストの高騰を回避することもできる。

ここで、本発明に係るガラスフィルム積層体は、上記の実施形態で説明した構成に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態においては、シール材を挟んで貼り合わされる二体のガラスフィルム積層体の双方に、許容値を超える突起（突出寸法が０．３〜５μｍ）が形成された支持ガラスを使用している。しかしながら、この限りではなく、ＴＦＴ基板側のガラスフィルム積層体と、カラーフィルター基板側のガラスフィルム積層体とのいずれか一方のみに、支持ガラスとして、許容値を超える突起（ただし、合わせ面からの突出寸法が、０．３〜５μｍのものに限る）が形成されたものを使用してもよい。

また、上記の実施形態においては、液晶パネル用として採用できない不良なガラス基板を、支持ガラスとして用いているが、この限りではなく、突起が形成されていることで、各種ディスプレイ用、センサー用、カバー用等として採用できないガラス基板を、支持ガラスとして用いてもよい。

本発明の実施例として、不良なガラス基板を支持ガラスとして利用したガラスフィルム積層体を用いて、４つの条件下（実施例３つ、及び比較例１つ）で、上記の実施形態で説明した製造工程と同様にして液晶パネルを作製すると共に、作製された液晶パネルについて、品質の良否を検証した。以下に検証の実施条件を示す。

各条件下で使用したガラスフィルム（本検証においては、ＴＦＴ基板）、及び支持ガラス（不良なガラス基板）は、日本電気硝子株式会社製の無アルカリガラス（製品名：ＯＡ−１０Ｇ）であり、そのサイズ（横寸法、縦寸法、厚み寸法）、及び支持ガラスの合わせ面に形成された突起の合わせ面からの突出寸法は、下記の表１のとおりである。

ガラスフィルム、及び支持ガラスの合わせ面における表面粗さＲａは、オーバーフローダウンドロー法によって成形したガラスを未研磨で使用するか、若しくは、研磨、及びケミカルエッチングを実施するにあたって、エッチング液の濃度、液温度、処理時間を調整することで制御した。

表面粗さＲａの測定には、ＳＩＩ社製、走査型プローブ顕微鏡（ＮａｎｏＮａｖｉＩＩ／Ｓ−ｉｍａｇｅ）を使用し、走査エリア：２０００ｎｍ、走査周波数：０．９５Ｈｚ、走査データ数Ｘ（横方向）：２５６、Ｙ（縦方向）：２５６の条件で測定を行った。そして、支持ガラスとガラスフィルムとの各々において、中央部一点と角部一点との計二点で表面粗さＲａを測定し、その平均値を表面粗さＲａとした。

そして、ガラスフィルムと支持ガラスとを洗浄、乾燥させた後、上記の実施形態で説明した製造工程と同様にして、液晶パネルを４つの条件毎に１００枚作製した。その後、作製された１００枚の液晶パネルのうち、点灯時に表示ムラが発生した液晶パネルの枚数をカウントし、表示ムラの発生率を割り出すことにより、品質の良否を判定した。下記の表１に検証の結果を示す。

表１から明らかなように、比較例１では、１００％の発生率で液晶パネルに表示ムラが発生した。一方、実施例１〜３では、表示ムラの発生率が２０％、若しくは、０％となっており、比較例に対して、高品質な液晶パネルを作製することができた。これは、実施例１〜３では、上記の実施形態で説明したように、ガラスフィルム（ＴＦＴ基板）を支持ガラス（不良なガラス基板）から剥離させた後において、突起と重なっていた部位に形成された凸部が、大気圧によって平坦、或いは、略平坦な状態へと復元しているためと想定される。また、比較例１と実施例１〜３とにおける突起の突出寸法の比較から、凸部がこのような状態へと復元する条件として、支持ガラスにおいて、突起の合わせ面からの突出寸法が、５μｍ以下であることが条件となっているものと考えられる。

以上のことから、本発明に係るガラスフィルム積層体によれば、好適に液晶パネルの製造を実施することが可能となるものと推認される。

１ガラスフィルム積層体
２支持ガラス（不良なガラス基板）
２ａ合わせ面
２ｂ突起
３ガラスフィルム（ＴＦＴ基板）
３ａ合わせ面
３ｂ凸部
４シール材
５ガラスフィルム積層体
６支持ガラス
６ａ合わせ面
６ｂ突起
７ガラスフィルム（カラーフィルター基板）
７ａ合わせ面
７ｂ凸部
８付着物
Ｓセルギャップ
Ｈ突起の合わせ面からの突出寸法
Ｌ液晶材料
Ｂ気泡
Ｐ大気圧

Claims

厚みが２００μｍ以下の可撓性を有するガラスフィルムと、該ガラスフィルムを支持する支持ガラスとの各々について、相互に接触する側の面となる合わせ面の表面粗さＲａを２．０ｎｍ以下とし、その両合わせ面を面接触させることで、前記ガラスフィルムと前記支持ガラスとを重ね合わせたガラスフィルム積層体において、
前記支持ガラスの合わせ面に突起が形成され、且つ該突起の合わせ面からの突出寸法が、０．３〜５μｍであり、且つ合わせ面１０ｃｍ ^２あたりに形成される該突起の個数が二個以下であることを特徴とするガラスフィルム積層体。