(57)【要約】      （修正有）【課題】インクの塗布等をすることなく、簡易に精度の高い光拡散グラデーションが形成されたガラス基板の製造方法及びエッチング装置を提供する。【解決手段】ガラス基板１０のブラスト処理ステップとエッチング処理ステップとを含み、ブラスト処理ステップでは、ガラス基板１０の少なくとも一方の光拡散層を形成すべき主面に対してブラスト材を噴射することによって粗面化し、エッチング処理ステップでは、ブラスト処理ステップで粗面化された主面をエッチングし、光拡散層が形成された主面を下向きの状態にし、搬送ローラ２２で搬送しつつ、少なくともガラス基板１０の下方からフッ酸を含むエッチング液を噴射ノズル３２により噴射し、かつ、ガラス基板１０の長さ方向または幅方向において、光拡散層のヘイズが変化するように当該方向におけるエッチング量を変化させるようにエッチングする導光板用のガラス基板１０の製造方法及びエッチング装置。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の少なくとも一方の光拡散層を形成すべき主面に対してブラスト材を噴射することによって粗面化するブラスト処理ステップと、
前記ブラスト処理ステップで粗面化された主面をエッチングするエッチング処理ステップと、
を含み、
前記エッチング処理ステップでは、前記光拡散層が形成された主面を下向きの状態で水平方向に搬送しつつ、少なくとも前記ガラス基板の下方からフッ酸を含むエッチング液をスプレーにより噴射し、かつ、
前記ガラス基板の長さ方向または幅方向において、前記光拡散層のヘイズが変化するように当該方向におけるエッチング量を変化させることを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記エッチング処理ステップにおいて、前記ガラス基板とエッチング液の接触時間が長さ方向または幅方向において変化するようにエッチングすることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記エッチング処理ステップにおいて、前記ガラス基板に噴射されるエッチング液の圧力が長さ方向または幅方向において変化するようにエッチングすることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項４】
ガラス基板を水平方向に搬送する搬送部と、
前記ガラス基板に少なくともフッ酸を含むエッチング液を噴射するスプレー部と、
を少なくとも備え、
前記スプレー部は、前記搬送部の下方に搬送方向に沿って配置され、前記ガラス基板の下方から幅方向に対してエッチング量が異なるようにエッチング液を噴射することを特徴とするエッチング装置。
【請求項５】
前記搬送部と前記スプレー部との間にエッチング液を選択的に遮蔽する遮蔽部材をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば導光板等のような一方の主面に光拡散層を有するガラス基板の製造方法およびこの方法の実施に適したエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、自発光式のディスプレイではないため、背面にバックライト等を配置することで画像を表示するように構成されている。バックライトには、直下型方式とエッジライト方式とがあり、液晶パネルの背面に直接光源を配置する直下型方式に比べ、液晶パネルの側面に配置された光源を導光板によって反射する構成であるエッジライト方式はコストや消費電力の削減、さらに製品の薄型化が可能である。
【０００３】
エッジライト方式の導光板は、光源からの距離に応じて光量が減衰する問題があるため、光射出面となる主面に凹凸パターンのような光拡散部を形成する際に射出量が均一化するように様々な工夫がされてきた。これまで射出成形や加熱プレス等で傾斜および凹凸パターンが形成可能なアクリル板が用いられてきたが、熱膨張により内部を圧迫したり、曲げ剛性や耐候性が不足したりする傾向があり、特に屋外で使用する場合に劣化が顕著になるという欠点があった。
【０００４】
以上のようなアクリル板での問題を解決するために、近年では、導光板にガラス基板を採用されることが多くなった。ガラス基板においては、光射出面となる主面に光源との距離が遠いほど光が射出しやすくなるように光拡散層を印刷加工する技術が存在する。（例えば特許文献１。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−５２１６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光拡散層を印刷加工する場合その精度が十分ではなく、稠密な凹凸を形成することが困難であった。また、塗布したインクの分だけガラス基板全体の厚みが増加するため、液晶ディスプレイの薄型化を阻害してしまうおそれがある。しかもマスク等を製作する必要があり、費用および時間がかかったり、インク部分が傷つきやすく、凹凸パターンの欠損により輝度ムラが発生したりするという不具合もある。
【０００７】
本発明の目的は、上記の問題点を解決し、インクの塗布等をすることなく、簡易に精度の高い光拡散グラデーションを形成することが可能なガラス基板の製造方法およびエッチング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るガラス基板の製造方法は、ブラスト処理ステップとエッチング処理ステップとを含む。ブラスト処理ステップでは、ガラス基板の少なくとも一方の光拡散層を形成すべき主面に対してブラスト材を噴射することによって粗面化する。エッチング処理ステップでは、ブラスト処理ステップで粗面化された主面をエッチングする。エッチング処理ステップでは、光拡散層が形成された主面を下向きの状態で搬送しつつ、少なくともガラス基板の下方からフッ酸を含むエッチング液をスプレーにより噴射し、かつ、ガラス基板の長さ方向または幅方向において、光拡散層のヘイズが変化するように当該方向におけるエッチング量を変化させるようにエッチングする。
【０００９】
前述のように、導光板は光源からの距離に応じて光量が減衰するため、光が均一に拡散するように光拡散層を形成なければならない。本発明では、光の拡散量はヘイズによって定義され、ヘイズの値が大きくなるほど、光の拡散量が多くなる。つまり、光源からの距離に応じて、ヘイズの値が大きくなるように光拡散層を形成することで、均一な光の射出が可能になる。
【００１０】
ガラス基板において、ヘイズを決定する主要因の一つに算術表面粗さ（Ｒａ）があり、算術平均粗さが大きくなるほど、ヘイズが大きくなる。ブラスト処理を施した光拡散層へのエッチング量が多くなるほど、ブラスト処理において形成された凹凸がエッチングされるため、算術平均粗さは小さくなる。また、もう一つの主要因として、凹凸の平均間隔（Ｓｍ）があり、凹凸の平均間隔が大きくなるほど、ヘイズが小さくなる。ブラスト処理を施した光拡散層へのエッチング量が多くなるほど、ブラスト処理において形成された凹凸がエッチングされるため、平均間隔は大きくなる。本発明におけるエッチング処理ステップでは、光源からの距離に応じて、ガラス基板の算術平均粗さが大きくなり、かつ、凹凸の平均間隔が小さくなるようにエッチング量を変化させることによりヘイズを調整することを特徴としている。
【００１１】
エッチング量を変化させる手段として、エッチング処理ステップにおいて、ガラス基板とエッチング液の接触時間が変化するようエッチングすることが好ましい。ガラス基板の長さ方向または幅方向において、エッチング液との接触時間が長くなるほど、エッチング量が多くなるため、ガラス基板の算術平均粗さおよび凹凸の平均間隔を変化させることができ、光拡散層にグラデーションをつけることが可能になる。なお、本発明において、グラデーションとは、光拡散層に形成された凹凸の算術平均粗さと平均間隔が一方から他方に向けて段階的に大きくなる又は小さくなることを示す。
【００１２】
また、エッチング処理ステップにおいて、スプレーから噴射されるエッチング液の圧力が変化するようにエッチングすることが好ましい。エッチング液の噴射の圧力が高くなるほどエッチング量が多くなるため、ガラス基板の長さ方向または幅方向において、エッチング液の噴射圧を変化させることで、ガラス基板の表面粗さと凹凸の平均間隔を変化させることができ、光拡散層にグラデーションをつけることが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、インクの塗布等をすることなく、簡易に精度の高い光拡散グラデーションを形成することができるガラス基板の製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る導光板ユニットを示す図である。
【図２】エッチング装置の概略側面図である。
【図３】エッチングチャンバを示す図である。
【図４】エッチングチャンバの概略側面図である。
【図５】ガラス基板のエッチング領域について示す図である。
【図６】エッチングチャンバのもう１つの実施形態を示す図である。
【図７】エッチング装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここから、本発明に係るガラス基板を用いた導光板ついて、図１を用いて説明する。図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、本発明に係る導光板用のガラス基板１０を用いたエッジライト方式の導光板ユニット１００である。図１（Ａ）に示す導光板ユニット１００は、一方の側面に配置された第１の光源１２１から導光板用ガラス基板１０に光を供給している。図１（Ｂ）の導光板ユニット１００には、第１の光源１２１および第２の光源１２２がガラス基板１０の対向する側面に備えられており、それぞれの光源から光が供給される。このような構成において、光源から遠い領域では光が好適に反射されず、光源に近い位置では過剰な光が反射されるため、本発明ではガラス基板の少なくとも一方の面に光拡散層である凹凸を備えており、かつ、凹凸の大きさや密度等を調節することにより、光を均一に射出することを可能にする。
【００１６】
ここから、図２〜図６を用いてガラス基板１０の製造方法を説明していく。ガラス基板１０の製造方法は、少なくともブラスト処理ステップとエッチング処理ステップとを含んでいる。ブラスト処理ステップでは、ガラス基板１０における光拡散層を形成すべき領域に対してブラスト材を噴射することによって粗面化する。ガラス基板１０の表面は均一に粗面化しても、ある程度のグラデーションがつくように粗面化しても良い。粗面化されることによって、ガラス基板１０に入射する光を反射する光拡散層として凹凸が形成される。ブラスト処理ステップでは、サンドブラストやウェットブラスト等で行うことが好ましいが、ガラス基板１０の表面を粗面化できるものであれば、これに限定されない。
【００１７】
ブラスト処理ステップによって光拡散層が形成されたガラス基板１０に対して、エッチング処理を行う。前述のように、導光板として使用する際に光が均一に射出されるように、ブラスト処理ステップにて形成された凹凸にエッチング処理によって所望のグラデーションをつけるようにエッチングされる。
【００１８】
ここから、図２に記載のエッチング装置２０を用いたエッチング処理ステップについて説明していく。図２は、本実施形態に使用されるエッチング装置２０の概略側面図である。エッチング装置２０は、複数の搬送ローラ２２およびスプレー部２４を少なくとも備えている。このエッチング装置２０は、搬送ローラ２２によって水平方向にガラス基板１０を搬送ながら、スプレー部２４から噴射されるエッチング液によってガラス基板１０をエッチングするように構成される。
【００１９】
まず、搬入部２６よりガラス基板１０が投入される。この際、光拡散層が形成された主面を下向きにして投入しなければならない。エッチング装置２０において、上向きの主面側は、噴射されたエッチング液が滞留しやすく、このようなエッチング液の滞留はエッチング量のコントロールを困難にしている。このため、エッチングすべき主面は、下向きにし、ガラス基板１０の下方からエッチングする必要がある。下向きの面は、噴射されたエッチング液がそのまま落下していくので、エッチング液の滞留が生じず、エッチング量のコントロールが容易である。本実施形態では、上向きの主面はエッチングしないため、耐酸性フィルムや耐酸性マスク等を使用して、あらかじめガラス基板１０を保護しておくことが好ましい。
【００２０】
搬送ローラ２２によって搬送されるガラス基板１０は、前水洗部２８にて簡易洗浄された後に、エッチングチャンバ３０に搬送される。エッチングチャンバ３０では、少なくともフッ酸を含むエッチング液をガラス基板１０に噴射することによってエッチングするように構成される。本実施形態に係るエッチング装置２０は、第１のエッチングチャンバ３０１および第２のエッチングチャンバ３０２を有している。第１のエッチングチャンバ３０１および第２のエッチングチャンバ３０２は、実質的に同一の構成のため、ここでは第１のエッチングチャンバ３０１について、図３および図４を用いて説明する。
【００２１】
図３は、第１のエッチングチャンバ３０１の概略図である。第１のエッチングチャンバ３０１内には、搬送ローラ２２の下部にエッチングスプレー部２４が配置されている。エッチングスプレー部２４は、噴射ノズル３２および供給パイプ３４を備えている。供給パイプ３４は、エッチング装置２０の長さ方向に沿って、第１のエッチングチャンバ３０１を貫通するように配置されており、不図示のエッチング液収容タンクからエッチング液が供給されるように構成される。噴射ノズル３２は、供給パイプ３４上に等間隔に配置されており、図４に示すように、順次搬送されてくるガラス基板１０に対して下方からエッチング液を噴射するように構成される。なお、スプレー部２４は、揺動させることも可能であるが、揺動させる場合はエッチング液の接触領域をコントロール可能なように、揺動角度やスプレー部２４とガラス基板１０の位置等を適宜調整することが好ましい。
【００２２】
このように、ガラス基板１０の下側からエッチングすることによって、ガラス基板１０と接触したエッチング液はすぐに落下するため、前述のようにエッチング液が滞留することがない。また、ガラス基板をエッチングすると反応性生物である不溶性のスラッジが発生し、ガラス基板の表面が均一にエッチングされないという不具合が起こることもある。しかし、本発明では、ガラス基板１０の下側からエッチングすることによって、そういった不具合も起こりにくくなる。落下したエッチング液は、フィルタ等によって適宜処理されて、スラッジ等を除去した後に再びエッチング液収容槽に返送されるため、エッチングすべき主面には常に新鮮なエッチング液が供給される。
【００２３】
さらに、本実施形態では、幅方向に沿って５本のエッチング液供給パイプ３４が配置されており、幅方向に対して内側の供給パイプ３４ほど、噴射ノズル３２の配置数が減少するように構成される。そして、図３に示すように、中央に配置された供給パイプ３４を中心に左右の領域のノズルの数が対称になるように噴射ノズル３２の配置数は調整される。図５は、第１のエッチングチャンバ３０１において、噴射ノズル３２から噴射されるエッチング液の噴射領域を示す平面図である。図５に示すように、エッチング装置２０の幅方向の両端側において噴射ノズル３２の配置数が多いため、第１のエッチングチャンバ３０１にガラス基板１００が搬送されると外側からエッチングが始まる。ガラス基板１００が図面右方向から左方向に搬送されていくにつれて、内側に配置されている噴射ノズル３２から噴射されるエッチング液と徐々に接触し始め、ガラス基板１０の中央部のエッチングが始まる。ガラス基板１０が図面左方向に更に搬送されると、中央部に配置された供給パイプ３４には噴射ノズル３２の配置されていないため、外側領域よりも先にエッチングが終了する。
【００２４】
このように、ガラス基板１０が第１のエッチングチャンバ３０１を通過することで、外側領域の方がエッチング液との接触時間が長くなる。このため、幅方向の内側と外側でエッチング量に差がつき、導光板として利用した際に、均一な光を射出することが可能になる。また、噴射ノズル３２の配置は、これに限定されず、幅方向においてガラス基板１０とエッチング液との接触時間が異なるようにエッチングが可能であれば、適宜変更することができる。さらに、供給パイプ３４は、本実施形態では長さ方向に沿って配置されているが、エッチング装置の幅方向に沿って配置することも可能である。
【００２５】
第１のエッチングチャンバ３０１を通過したガラス基板１０は、連結チャンバ３６を通過した後に第２のエッチングチャンバ３０２まで搬送される。連結チャンバ３２は、第１のエッチングチャンバ３０１と第２のエッチングチャンバ３０２を連結するように構成され、第１のエッチングチャンバ３０１および第２のエッチングチャンバ３０２と同一組成のエッチング液が噴射されている。本実施形態におけるエッチング装置２０は、２つのエッチングチャンバを有しているが、本発明はこれに限定されない。ガラス基板１０のエッチング量に応じて、エッチングチャンバの数は変更することが可能である。また、本実施形態では、搬送ローラ２２の下側のみにスプレー部が配置されているが、搬送ローラ２２の上側に配置することも可能である。
【００２６】
第２のエッチングチャンバ３０２を通過したガラス基板１０は最終水洗部３８にて水洗される。水洗されたガラス基板１０は、適宜エアナイフやスポンジローラ等によって水切りをした後に、搬出部４０から取り出される。取り出し作業は、オペレータやロボットアーム等によって行うことが可能である。
【００２７】
このようなエッチングは、図１（Ｂ）に示すような、導光板ユニット１００を製造する際に有効である。図１（Ｂ）に示す導光板ユニット１００は、ガラス基板１０の対向する２つの側面に光源１２が配置されているため、ガラス基板１０の中央部の算術平均粗さが大きくなり、かつ、凹凸の平均間隔が小さくなるようにグラデーションをつける必要がある。本実施形態では、搬送されるガラス基板１０の中央部においてエッチング液との接触時間が短くなる構成のため、図１（Ｂ）のような導光板ユニット１００に利用される。
【００２８】
本実施形態では、ガラス基板１０の中央部における算術平均粗さが大きくなり、かつ、凹凸の平均間隔が小さくなるようにエッチングするが、本発明はこれに限定されない。図１（Ａ）のように一方の側面にしか光源が配置されない場合、光源から遠ざかるにつれてガラス基板１０の算術平均粗さが大きくなるようにグラデーションをつける必要がある。このような場合、図５（Ｂ）に示すように、エッチング装置２０の幅方向において、一端から他端に向けて徐々にエッチング液の噴射面積が徐々に減少するように構成されたエッチング装置を利用することができる。
【００２９】
ここから、エッチング装置２０のもう１つの実施形態について図６を用いて説明する。図６は、もう１つの実施形態におけるエッチング装置２０の第１のエッチングチャンバ３０１を示した図である。本実施形態では、搬送ローラ２２と供給パイプ３４との間に板状の遮蔽部材４２が配置されている。遮蔽部材４２は、三角形状を呈しており、第１のエッチングチャンバ３０１の壁面に適宜支持されたり、下部から支持部材４４で支持されたりするように構成される。また、遮蔽部材４２には、少なくともフッ酸に対する耐酸性を有する素材または耐酸性フィルムや耐酸性マスク等で被膜された部材が使用される。
【００３０】
遮蔽部材４２は、噴射ノズル３２によって下方から噴射されるエッチング液がガラス基板１０に接触するのを選択的に遮蔽するように構成される。本実施形態では、遮蔽部材４２は、エッチング装置２０の幅方向の中心部に一つの頂点を有しており、そこから壁面に向かい２辺が延びている。このような構成により、ガラス基板１０は遮蔽部材４２が配置されている領域から搬出される際に、外側から徐々にエッチング液と接触するようになり、ガラス基板１０にグラデーションをつけることが可能になる。また、遮蔽部材４２の形状は、三角形状に限定されず、エッチングチャンバをガラス基板が通過する間にガラス基板の幅方向または長さ方向においてエッチング液との接触時間に差がつくように構成される形状であれば、特に限定はない。また、遮蔽部材４２は、上面や壁面と接触している箇所にエッチング液が滞留しないように傾斜をつけて配置することが好ましい。
【００３１】
また、この様な遮蔽部材４２を備えた構成においても、図１（Ａ）のような導光板ユニット１００を製造することは可能である。その場合、図６（Ｂ）に示すような遮蔽部材４２が配置されたエッチング装置２０を使用する。図６（Ｂ）においては、直角三角形状を呈した遮蔽部材４２が配置されている。遮蔽部材４２は、適宜、壁面で支持されており、一端から他端に向かい斜辺が延びるように構成される。遮蔽部材４２により、幅方向おいて徐々にエッチング量が変化するため、光拡散層にグラデーションをつけることが可能になる。
【００３２】
ここから、ガラス基板１０にグラデーションをつけるもう一つのエッチング処理ステップとして、ガラス基板１０に噴射されるエッチング液の圧力を変化させる構成について説明する。エッチング装置２０の構成において、ガラス基板１０に噴射されるエッチング液の圧力が大きくなるにつれ、エッチング量は多くなる。このため、ガラス基板１０の幅方向または長さ方向においてエッチング液の噴射圧力を変化させることにより、光拡散層の算術平均粗さを調節することが可能になる。このためには、エッチング液収容タンクから供給パイプ３２にエッチング液を供給する際に所望の圧力にてエッチング液を供給可能なように、送液ポンプ等の圧力を調整する等の手段が挙げられる。エッチング量を多くしたい領域に対応する供給パイプ３４に送液するための送液ポンプの圧力を高めることで、所望のグラデーションを形成することが可能になる。この場合、噴射ノズル３２の配置数は特に限定されず、図３のように敢えて配置数を変更する必要はない。
【００３３】
また、ガラス基板１０とスプレー部２４の距離を調節することによって、エッチング液の圧力を変化させることも可能である。同じ圧力で噴射したエッチング液でも、ガラス基板１０とスプレー部２４との距離が近くなるほど、ガラス基板とエッチング液の衝撃が強くなるため、エッチング量が多くなる。一例として、図７に示すように、幅方向の中央部に配置された噴射ノズル３２は、外側に配置された噴射ノズル３２より遠い位置からガラス基板１０に対してエッチング液を噴射するに構成される。このような構成により、同じ圧力で噴射されたとしても、中央部のエッチング液はガラス基板１０との衝撃力が弱まり、エッチング量が少なくなるため、エッチング液を噴射する圧力を変化させる構成と同等の効果が得られる。
【００３４】
また、上記のエッチング時間の調整と圧力の調節は、同時に行うことも可能である。その場合、光拡散層のグラデーションが好適に形成されるようにエッチング時間およびガラス基板に噴射するエッチング液の圧力を適宜変更することでより簡易にグラデーションを作成することが可能である。
【００３５】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３６】
１０‐ガラス基板
１００‐導光板ユニット
１２‐光源
２０‐エッチング装置
２２‐搬送ローラ
２４‐スプレー部
２６‐搬入部
２８‐前水洗部
３０‐エッチングチャンバ
３２‐噴射ノズル
３４‐供給パイプ
３６‐連結チャンバ
３８‐最終水洗部
４０‐搬出部
４２‐遮蔽部材
４４‐支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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