(57)【要約】【課題】ガラス基板の表面を粗面化する表面処理方法であって、粗面化された表面上に微細パターンをアライメントマークを基準として正確に形成できるガラス基板の粗面化表面処理方法を提供する。【解決手段】アライメントマークが形成される両側部にマスクシート２をそれぞれ貼着した複数枚のマザーガラス基板１を、フッ酸にフッ化アンモニウムを混合した粗面化処理液５中に平行に立てて浸漬し、粗面化処理槽４の底部に配設された散気管６から気泡を吐出させて粗面化処理液５を流動させ、マザーガラス基板１の露出面に粗面化処理液５を流動接触させて凹凸を形成させる。これにより、アライメントマークが形成される両側部の表面が平坦で個々の液晶表示素子のガラス基板を採取するエリアに凹凸が形成されたマザーガラス基板１が得られる。【選択図】図３
2005187274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の微細パターンがアライメントマークを基準として積層形成されるガラス基板の表面処理方法であって、
ガラス基板を酸性溶液中に浸漬して前記微細パターンが形成される主面に凹凸を形成する粗面化工程と、
前記粗面化工程の前に、前記微細パターンが形成される主面における前記アライメントマークが形成されるエリアに、前記酸性溶液によって溶解され難い材質からなるマスクシートを被着するマスキング工程とを、
有することを特徴とするガラス基板の表面処理方法。
【請求項２】
前記粗面化工程を終えたガラス基板を前記マスクシートを除去した後に前記酸性溶液よりもガラスに対する反応性の強い酸性溶液中に浸漬し、前記微細パターンが形成される主面の全面を均一に研磨する、化学研磨工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の表面処理方法。
【請求項３】
前記粗面化工程と前記化学研磨工程との間に前記粗面化工程を終えたガラス基板に付着した酸性溶液を洗浄する洗浄工程を更に有することを特徴とする請求項２に記載のガラス基板の表面処理方法。
【請求項４】
前記粗面化工程において用いる酸性溶液はフッ酸を主成分としフッ化アンモニウムを混合してなり、前記マスクシートはポリエチレンからなり、前記化学研磨工程において用いる酸性溶液はフッ酸からなることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のガラス基板の表面処理方法。
【請求項５】
前記ガラス基板は、反射型液晶表示素子用のガラス基板であり、前記粗面化工程を経て得られる凹凸面には金属膜が被着されて光拡散反射膜が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれかに記載されたガラス基板の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板の表面に選択的に凹凸面を形成するガラス基板の表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、外光を反射させて表示を行う反射型液晶表示素子では、ガラス基板の厚さに起因する視差を軽減するために、拡散反射面を基板内面側（液晶封入側）に形成した内面反射方式が多く採用されている。
【０００３】
上述した内面反射方式の液晶表示素子は、一対の基板を接合して液晶セルを形成する前に光拡散反射膜を基板内面に積層しなければならないために製造が難しく、工数が嵩むとともに歩留りが低下して液晶表示素子が割高なものとなる。
【０００４】
そこで、液晶表示素子に用いるガラス基板自体の表面に凹凸を形成し、この凹凸面に金属膜を被着して拡散反射膜とした反射型液晶表示素子が提案されている（特許文献１参照）。この場合、ガラス基板自体に凹凸面を形成するから拡散反射膜の形成が極めて容易となり、製造工数は低減される。
【０００５】
しかるに、上記方法による場合、ガラス基板の内面、つまりカラーフィルタ層や電極パターン或いは配向膜等の各種微細パターン膜が形成される面、の全面が凹凸面となるために、各種微細パターンを形成する際の位置基準となるアライメントマークもその凹凸面に形成される。
【０００６】
アライメントマークを凹凸面に形成する場合、印刷等によりアライメントマークを正確に形成することが難しく、且つ、アライメントマークをカメラ等で認識する際には凹凸面で光が拡散反射されてアライメントマークの認識誤差が発生し、不良品発生の原因となる。
【特許文献１】特開平１−１８２８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、ガラス基板の表面を粗面化する表面処理方法であって、粗面化された表面上に微細パターンをアライメントマークを基準として正確に形成できるガラス基板の表面処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のガラス基板の表面処理方法は、複数の微細パターンがアライメントマークを基準として積層形成されるガラス基板の表面処理方法であって、ガラス基板を酸性溶液中に浸漬して前記微細パターンが形成される主面に凹凸を形成する粗面化工程と、この粗面化工程の前に、前記微細パターンが形成される主面における前記アライメントマークが形成されるエリアに前記酸性溶液によって溶解され難い材質からなるマスクシートを被着するマスキング工程とを、有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のガラス基板の表面処理方法によれば、ガラス基板を酸性溶液に浸漬させて表面を粗面化する前にアライメントマークを形成するエリアにその酸性溶液に溶解され難い材質からなるマスクシートを被着するから、アライメントマークが配設されるエリアは粗面化されることはなく、従ってアライメントマークがそのエリアの平坦な面に正確に形成され、その結果、粗面化された表面上に微細パターンを視認性の良いアライメントマークを基準として常に正確に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のガラス基板の表面処理方法においては、粗面化工程を終えたガラス基板をマスクシートを除去した後に酸性溶液よりもガラスに対する反応性の強い酸性溶液中に浸漬し、微細パターンが形成される主面の全面を均一に研磨する、化学研磨工程を更に加えることが好ましく、これにより、粗面化処理により形成された凹凸を滑らかにすると共に、凹凸面の高さ位置とアライメントマークが形成されるエリアの表面位置を略同じ位置に揃えることができる。その結果、以降の微細パターンやアライメントマークの形成が極めて容易となり、それらをより正確に形成することができる。また、化学研磨処理時間を制御することにより凹凸の滑らかさを調節することができ、従って、その凹凸面に金属膜を被着して光拡散反射膜を形成する場合にその光拡散性を調整することが可能となる。
【００１１】
上述のように粗面化工程に化学研磨工程を加える場合には、粗面化工程を終えたガラス基板に付着した酸性溶液を洗浄する洗浄工程をそれら工程間に設けることが好ましく、これにより、粗面化工程おいて使用した酸性溶液が化学研磨液中に混入しアライメントマークを設けるエリアの表面の平坦性が損なわれる不具合を防止することができる。
【００１２】
またその場合、粗面化工程においてはフッ酸を主成分としフッ化アンモニウムを混合してなる酸性溶液を用い、マスクシートをポリエチレン製とし、化学研磨工程においてはフッ酸からなる酸性溶液を用いることが好ましく、これにより、より短時間で効率良く、粗面化処理により形成された凹凸を滑らかにすると共に、凹凸面の高さ位置とアライメントマークが形成されるエリアの表面位置を略同じ位置に揃えることができる。
【００１３】
加えて、本発明のガラス基板の表面処理方法は、反射型液晶表示素子における反射膜を形成する側のガラス基板に適用することが好ましく、これにより、光拡散反射膜がガラス基板の内面（液晶封入側表面）に直接形成されて視差が軽減されるとともに、カラーフィルタ層や電極膜或いは配向膜等の微細パターン膜が所定位置に正確に形成されたガラス基板を、少ない工数で歩留り良く製造することができる。
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態としての液晶表示素子用ガラス基板の表面処理プロセスにおいて粗面化処理に供される前のガラス基板を示す平面図とそのＢ−Ｂ断面図であり、図２（ａ）〜（ｃ）は本表面処理プロセスを構成する各工程を示す各模式的断面図、図３はそのうちの粗面化工程を示す斜視図である。
【００１５】
図１（ａ）に示される矩形をなすガラス基板１は、１個の液晶表示素子を構成する矩形状単位ガラス基板１ａを複数個採取できるマザーガラス基板であり、本マザーガラス基板１からは、４行×４列に区画設定された計１６枚の単位ガラス基板１ａが採取される。この矩形マザーガラス基板１には、その１コーナー部に面取りを施して、マザーガラス基板１の向きを示すためのオリフラ１ｂが形成されている。
【００１６】
マザーガラス基板１の一方の主面（以下、表面という）で、単位ガラス基板１ａの採取区域が設定配列されたエリアａ外の両側部エリアｂ、ｂには、第１マスクシート２、２がそれぞれ貼着されている。また、図１（ｂ）に示されるように、それとは反対側の他方の主面（以下、裏面という）には、その全面に第２マスクシート３が貼着されている。そして、これら第１、第２マスクシート２、３は、共に、例えばポリエチレン等のフッ酸等の酸性溶液に溶解され難い耐薬品性を備えた材料からなる。
【００１７】
上記両側部エリアｂ、ｂには、このマザーガラス基板１の表面に積層形成されるカラーフィルタ層や電極膜或いは配向膜等の微細パターン膜を形成する際の位置基準となるアライメントマークが形成される。この場合のアライメントマークは、カラーフィルタ層を積層するガラス基板には、ブラックマスク形成時にそれと同時に同材料の樹脂ブラックで形成され、カラーフィルタを形成しないガラス基板には、電極膜パターン形成時にそれと同時に同じ材料の透明導電膜で形成されることが多い。そして、これらアライメントマークをカメラで画像認識し、この認識データに基づき微細パターンの形成位置を決める。従って、正確に微細パターンを形成するには、それらアライメントマークの画像認識において誤差を生じさせないようにアライメントマークが形成される面は平坦であることが要求される。
【００１８】
次に、上述のようにマスクシート２、３を貼着したマザーガラス基板１を粗面化工程に供する。本実施形態においては、図２（ａ）や図３に示すように、マスクシート２、３が貼着されたマザーガラス基板１を１０枚まとめて粗面化処理する。この場合、１０枚のマザーガラス基板１を図示しない例えば網籠状の治具に適長間隔を保って平行に立てた状態で収納し、それらを治具ごと粗面化処理槽４に貯溜されている粗面化処理液５中に浸漬させる。粗面化処理槽４の底部には、複数本の散気管６がマザーガラス基板１の並列方向に沿って平行に延在させて配設されている。これら散気管６は、底面から槽璧に沿わせて敷設された導気管７に連結され、この導気管７を通じて外部からエアーが導入される。
【００１９】
粗面化処理液５は、フッ酸を主成分とし、これにフッ化アンモニウムを混合した酸性溶液である。なお、それらフッ酸とフッ化アンモニウムに加えて、硫酸を混合させてもよい。また、フッ化アンモニウムに代えて、硫酸アンモニウムや塩化アンモニウムを用いてもよいが、フッ化アンモニウムの場合に比べてより高い反応熱が発生するので、液温管理を周到に行う必要がある。
【００２０】
本粗面化工程においては、導気管７を介してエアーを導入することにより、散気管６から微細な気泡が発生し、これら気泡が上昇するのに伴い粗面化処理液５も上昇し、マザーガラス基板１のマスクシート２、３が貼られていない露出面に流動接触する。これにより、反応式（１）、（２）で示される化学反応が起こる。
ＳｉＯ2＋４ＨＦ→ＳｉＦ4＋２Ｈ2Ｏ        （１）
２ＮＨ4Ｆ＋ＳｉＦ4→（ＮＨ4）2ＳｉＦ6    （２）
【００２１】
ガラスの主成分であるＳｉＯ2とフッ酸（ＨＦ）及びフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）とが反応し、不溶性のケイフッ化アンモニウム（（ＮＨ4）2ＳｉＦ6）が生成し、これがマザーガラス基板１の露出面に部分的に沈着する。このケイフッ化アンモニウムの沈着部分はその後フッ酸等により浸食されず、非沈着部分においてのみ更に（１）、（２）の化学反応が進行し、凹凸が形成される。
【００２２】
ここで、フッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）の混合濃度を調節することにより凹部の形成密度を調整することができ、また、マザーガラス基板１の浸漬時間を制御することにより凹部の深さを調整することができる。本実施形態では、１０枚のマザーガラス基板１を粗面化処理液５中に１〜２分間浸漬する。なお、気泡は可及的に細かい気泡を液面が波立たない程度に吐出させ、粗面化処理液５を生成したケイフッ化アンモニウム（（ＮＨ4）2ＳｉＦ6）がマザーガラス基板１に沈着するのを妨げない程度に緩やかに流動させる。
【００２３】
このような散気式粗面化工程を経ることにより、マザーガラス基板１には、図４（ａ）、（ｂ）に示されるような凹凸が、マスクシート２、３が貼着されていない露出エリアａ全体にわたり略一様に比較的短時間で効率良く形成される。この場合、図４（ｂ）の拡大詳細図に示されるように、マスクシート２を被着した側部エリアｂの表面レベルよりも各凸部の頂点が突出している。なお、マザーガラス基板１の裏面にはマスクシート３が全面に被着されているから、凹凸は形成されない。
【００２４】
次に、粗面化工程を経て凹凸が形成されたマザーガラス基板１の表面側に貼り付けてあるマスクシート２を剥がし再度同じ収納治具（不図示）に同様に平行に立てて収納しなおす。そして、この凹凸面が形成された１０枚のマザーガラス基板１を治具に収納したまま、図２（ｂ）に示す水洗槽８の水中に浸漬させる。本水洗槽８にも、凹凸処理槽４と同様に散気管９が底部に配設されている。
【００２５】
本水洗工程においても、散気管９に導気管１０を通じてエアーを送給し、気泡を吐出させる。気泡の吐出により水が流動して、マザーガラス基板１の表裏両面が洗浄される。これにより、マザーガラス基板１全体が隈なく洗浄され、前工程で付着した粗面化処理液のフッ酸やフッ化アンモニウムが確実に洗浄される。
【００２６】
次に、水洗工程を終えた１０枚のマザーガラス基板１を化学研磨工程に供する。この場合、１０枚のマザーガラス基板１を収納治具（不図示）毎、図２（ｃ）に示す化学研磨槽１１に貯溜されている化学研磨液１２中に浸漬させる。化学研磨液１２としては、フッ化アンモニウムを含まないフッ酸を主成分とする酸性溶液を用いる。この化学研磨液１２は、前述した粗面化処理液５に比べて酸化珪素等のガラス成分に対する化学反応性が強い。
【００２７】
化学研磨槽１１の内部には対流筒１１ａを全体が化学研磨液１２中に没した状態で設置してあり、この対流筒の内側に１０枚のマザーガラス基板１がを治具に収納されたまま配置される。対流筒１１ａの下部には、その内側と外側を連通させる連通口１１ｂが設けられている。
【００２８】
対流筒１１ａの内側領域における化学研磨槽１１の底部には、前述した粗面化処理槽４等と同様に散気管１３が複数本配設されている。それら散気管１３は、一端がそれぞれ導気管１４から延出された枝管１４ａに接合されている。このように配管することにより、外部から導気管１４を通じて送給されたエアーは、各枝管１４ａを介して各散気管１３から対流筒１１ａの内側領域だけで吐出される。
【００２９】
上述のように構成された化学研磨工程においては、導気管１４を通じてエアーを導入すると、各散気管１３から気泡が吐出され、これら気泡が上昇するのに伴い対流筒１１ａ内の化学研磨液１２が上昇し、対流筒１１ａの上端からその外側領域へ流動するとともに、対流筒１１ａの外側領域に貯溜されていた化学研磨液１２は連通口１１ｂを通じて対流筒１１ａの内側領域に流動する。すなわち、化学研磨液１２が化学研磨槽１１内を整然と対流し、マザーガラス基板１のマスクシート３が貼られていない側の露出された表面に流動接触する。従って、マザーガラス基板１が沈められている領域では、化学研磨液１２が均一に上昇し、この上昇液流によりマザーガラス基板１の露出された表面に化学研磨液１２を均等に接触させることができる。これにより、各マザーガラス基板１の凹凸面とその両側部の平坦面（マスクシートが貼られていた面）、つまり露出側表面の全体が均等に化学研磨される。
【００３０】
また、その化学研磨作用により生じたフッ化物等の反応生成物は、化学研磨液１２と共に対流筒１１ａを超えてその外側領域に流動し下降する。ここで、下降した化学研磨液１２は、その対流作用により対流筒１１ａの内側領域に還流するが、化学研磨液１２よりも比重の大きい反応生成物の大部分はその流れに乗って移動できず、対流筒外側領域の底部に沈積する。従って、内側領域に還流された化学研磨液１２中に混入している反応生成物は僅かであり、マザーガラス基板１の露出面には常に反応生成物が略混入していない清浄な化学研磨液１２が流動接触するから、反応生成物の化学研磨面への再付着が防止される。なお、沈積した反応生成物は、その底部に適切な搬出機構を設けておいて定期的に槽外へ取り出せばよい。また、対流筒１１ａの連通口１１ｂに反応生成物を濾別できるフィルタを設置しておけば、沈積反応生成物の搬出が遅れても化学研磨作用に支障を及ぼすことはない。
【００３１】
上述した化学研磨工程を終えたマザーガラス基板１は、図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、二点鎖線で示す化学研磨に供する前の状態に比べて、両側部ｂは表面が平坦なまま厚さが薄くなり、凹凸部ａでは、角が丸められるとともに凹部が拡大され、凸部の高さが両側部平坦面と略同じで凹凸の大きさが化学研磨前と略同一の凹凸面が形成される。このようにして得られたマザーガラス基板１では、両側部ｂの表面が凹凸部ａと同じ高さの平坦面であるから、カメラ視認性のよいアライメントマークを印刷法等により容易に形成することができる。また、凹凸部ａでは凹凸が滑らかになっているから、この上に金属膜を被着して形成される拡散反射膜の光拡散性が高められる。なお、得られるマザーガラス基板１の厚さ及び被着する拡散反射膜の光拡散性を決める凹凸面の滑らかさや大きさは、本工程の化学研磨処理時間を制御することにより調整することができる。
【００３２】
設定された化学研磨処理時間が経過したら、マザーガラス基板１を化学研磨液１２中から収納治具毎引き上げ、裏面に貼着されているマスクシート３を除去する。これにより、所望の凹凸面が形成されるとともに、両側部にアライメントマークを形成するのに好適な平坦面が確保されたマザーガラス基板が得られる。
【００３３】
以上のように、本実施形態のガラス基板の表面処理方法によれば、ガラス基板を粗面化処理液に浸漬させて表面を凹凸化する前にアライメントマークを形成するエリアにその処理液に溶解され難いマスクシートを被着するから、アライメントマークが配設されるエリアの表面は凹凸のない平坦面である。また、粗面化処理の後にマスクシートを除去してガラス基板の露出面全体を均一に化学研磨処理するから、凹凸の大きさを維持したまま角が丸められると共に平坦面と凹凸面の高さが同じレベルのガラス基板が得られる。更に、粗面化工程と化学研磨工程の間に水洗工程を設けたから、粗面化処理液が化学研磨液中に混入する不具合が防止され、化学研磨処理を経ても平坦面が確保される。その結果、粗面化された表面上に微細パターンを視認性の良いアライメントマークを基準として常に正確に形成することができるガラス基板を安定して製造することができる。加えて、粗面化工程、水洗工程、化学研磨工程の３工程全てにおいて各処理液を流動させるためにエアーを散気させたから、短時間で効率良く各処理を進行させることができ、製造工数が低減される。
【００３４】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、マスクシートは水洗工程の前に除去せずに、水洗工程の後に除去してもよく、また、材質が水溶性で且つ粗面化処理液に溶解され難いマスクシートを用い、水洗工程中にマスクシートが溶解除去されるようにしてもよい。
【００３５】
また、ガラス基板の一方の主面だけでなく他方の主面にも凹凸を形成する場合にも、本発明を有効に適用できる。この場合、他方の主面に微細パターンを形成しないならば、その主面にはマスクシートを貼らずに粗面化処理を行えばよい。
【００３６】
さらに、本発明は、反射型液晶表示素子のガラス基板の粗面化表面処理方法に限らず、ガラス基板上に凹凸面を形成してその上に微細パターンを積層形成する必要のある種々の製品の製造工程に広く適用できることは、勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態としてのガラス基板の表面処理方法において、粗面化工程に供される前のマザーガラス基板を示す平面図で、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図２】本発明の一実施形態としてのガラス基板の表面処理方法を各工程別に示す模式的断面図で、（ａ）は粗面化工程を、（ｂ）は水洗工程を、（ｃ）は化学研磨工程を、それぞれ示している。
【図３】上記粗面化工程を示す部分破断斜視図である。
【図４】（ａ）は上記粗面化工程を終えた時点でのガラス基板を示す側面図で、（ｂ）はそのＱ部を拡大して示す部分拡大側面図である。
【図５】（ａ）は上記化学研磨工程を終えた時点でのガラス基板を示す側面図で、（ｂ）はそのＱ部を拡大して示す部分拡大側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１              マザーガラス基板
１ａ            単位ガラス基板
２、３          マスクシート
４              粗面化処理槽
５              粗面化処理液
６、９、１３    散気管
７、１０、１４  導気管
８              水洗槽
１１            化学研磨槽
１２            化学研磨液
【図１】
2005187274.tif 000003
【図２】
2005187274.tif 000004
【図３】
2005187274.tif 000005
【図４】
2005187274.tif 000006
【図５】
2005187274.tif 000007