(57)【要約】【課題】エッチング量とヘイズを容易にコントロール可能にしたガラス基板の製造方法を提供する。【解決手段】  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、エッチング塗布ステップと、洗浄ステップとを含む。ブラスト処理ステップでは、ガラス基板の表面にブラスト材を噴射することによって、ガラス基板の表面に凹凸を形成する。エッチング塗布ステップでは、凹凸が形成されたガラス基板の主表面に粘性を有するエッチングペーストを塗布する。洗浄工程では、ガラス基板に塗布されたエッチングペーストを除去する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラスト材を噴射することによってガラス基板の主表面に凹凸を形成するブラスト処理ステップと、
凹凸が形成された前記ガラス基板の主表面にエッチングペーストを塗布するエッチング塗布ステップと、
前記エッチングステップにて塗布されたエッチングペーストを除去する洗浄ステップと、
を含むガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記エッチングペーストの粘度が５０００〜１００００ｃｐｓであ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】
前記エッチング塗布ステップでは、前記ガラス基板を水平方向に搬送しながらエッチングペーストを塗布し、かつ、
前記洗浄ステップでは、前記エッチング塗布ステップの後段においてエッチングペーストを除去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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板の製造方法に関し、特にエッチングペーストを塗布することにより容易にヘイズのコントロールを可能にしたガラス基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板は、その意匠性の高さや高級感から様々な機器で使用されているが、使用目的に応じてガラス基板を加工することによって所望の光学特性を付与させることがある。例えば、ディスプレイやタッチパネル等では、外光や背景の映りこみ防止のために防眩処理が施されたガラス基板が使用される。また、光学部品には、透過光を均一に拡散するように加工されたガラス基板が使用されることがある。
【０００３】
このような場合、ガラス基板の表面に所望サイズの微小な凹凸を付与して、所望の防眩性能を得ることが一般的である。凹凸を付与する方法としては、ガラス基板に樹脂フィルムを貼り付けたり、コーティング材を塗布したりする方法がある。フィルムやコーティング材の表面には微小な凹凸が形成されており、この凹凸によって外光を反射することが可能になる。
【０００４】
しかしながら、ガラス基板にフィルムを貼り付けると、ガラス基板の意匠性が損なわれたり、フィルムが傷ついた場合などは所望の性能が発揮できなかったりするおそれがある。そこで、従来ではブラスト処理とエッチング処理のコンビネーションによってガラス基板の表面に凹凸を形成し、防眩性を付与する技術があった。（例えば特許文献１。）。この技術によれば、ブラスト処理によってガラス基板の表面に直接凹凸を形成した後に、エッチング液中にガラス基板を浸漬することで凹凸の形状を制御することが可能になるとされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２３７５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方で、光学部品等に使用されるガラス基板は、ディスプレイ関連に使用されるガラス基板よりもヘイズが高いものが求められることがある。ヘイズとは、ガラス基板の光学特性を示す指標の一つであり、全透過光に対する拡散光の割合を示しており、ヘイズが高いほど、より多くの光を拡散することができる。ヘイズは、主にガラス基板の算術平均荒さ（Ｒａ）によって影響を受けるが、エッチング処理によってガラス基板表面の凹凸をコントロールためには精密な加工技術が要求される。
【０００７】
特に、ヘイズが８０％を超えるガラス基板を製造する場合、エッチング量のコントロールが重要になってくる。出願人の実験によると、ブラスト処理等により主表面に凹凸が形成されたガラス基板をわずかにエッチングすることにより、ヘイズが急上昇することが確認されている。しかしながら、エッチングによるヘイズの向上は、微小域でのエッチング量のコントロールが要求されるため、通常のエッチング処理においてそのようにエッチング量をコントロールすることは困難であった。また、過剰にエッチングしてしまった場合は、ヘイズが徐々に低下するため、所望のヘイズ値を得ることができないおそれがあった。
【０００８】
本発明の目的は、ブラスト処理後のガラス基板に対するエッチング量を精度良くコントロールすることによりに、ヘイズを容易にコントロール可能にしたガラス基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、エッチング塗布ステップと、洗浄ステップとを含む。ブラスト処理ステップでは、ガラス基板の表面にブラスト材を噴射することによって、ガラス基板の表面に凹凸を形成する。エッチング塗布ステップでは、凹凸が形成されたガラス基板の主表面に所定範囲の粘性を有するエッチングペーストを塗布する。洗浄工程では、エッチング塗布ステップにおいて塗布されたエッチングペーストをガラス基板から除去する。
【００１０】
本発明において、エッチングペーストとは増粘剤が添加され、所定範囲の粘性を有するエッチング溶液のことを示す。エッチングペーストは流動性が低く、通常のエッチング溶液と比較してエッチング量が少ないという特徴がある。本発明では、このようなエッチングペーストの特性を利用してガラス基板のエッチング量をコントロールすることを可能にしている。
【００１１】
つまり、エッチングペーストは流動性が低いため、ガラス基板に塗布された段階でガラス基板の表面付近に存在するフッ素イオンしか反応せず、新たにフッ素イオンが供給されてエッチングが進行することがない。また、エッチングペーストによるエッチングは一定時間経過することにより自動的に完了し、塗布された状態で一定時間放置されたとしても、ガラス基板の主面に悪影響を及ぼすおそれもない。さらに、エッチング液を用いた通常のエッチングと比較して、使用する薬液量や薬液を洗浄水の使用量も削減できるため、処理コストの削減や環境への負荷を軽減することも可能なる。
【００１２】
また、本発明におけるエッチングペーストの粘度は、５０００〜１００００ｃｐｓであることが好ましい。エッチングペーストの粘度が５０００ｃｐｓ未満になると、エッチングペースト中においてフッ素イオンが流動するため、所望のエッチング量以上にエッチングしてしまうおそれがある。また、粘度が１００００ｃｐｓを超えると、エッチングのムラが生じてしまい、ガラス基板を均一にエッチングすることが困難になる。
【００１３】
また、エッチング塗布ステップにおいては、ガラス基板を水平方向に搬送しながら、エッチングペーストを塗布し、後段においてエッチングペーストを除去するように構成されることが好ましい。この構成において、搬送されているガラス基板に対してエッチング塗布ステップと洗浄ステップを一連の流れで行うことができるため、効率的に生産することが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、塗布型エッチングによりエッチング量とヘイズのコントロールを容易にしたガラス基板の製造方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るエッチング装置を示した図である。
【図２】エッチングペースト塗布手段の一例について示した図である。
【図３】エッチング量とヘイズの関係性を示したグラフである。
【図４】凹凸面へのエッチングについて示した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る複合装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本実施形態では、光学部品向けの高ヘイズのガラス基板の製造方法について説明する。本実施形態によるガラス基板の製造方法は、ブラスト処理ステップと、エッチング塗布ステップと、洗浄ステップとを含む。ブラスト処理ステップでは、ガラス基板に対してブラスト材を噴射して、ガラス基板の主表面に凹凸を形成する。本発明において、ブラスト処理の方法は特に限定されないが、所望の光学特性を得ることを目的としてガラス基板の主表面に凹凸を均一に形成するためにはウェットブラスト装置を使用することが好ましい。
【００１７】
本実施形態では、ガラス基板のヘイズ値が５５〜６０％になるようにブラスト処理を行った。ブラスト処理をしたガラス基板にエッチングをした場合、ヘイズ値は最大で２０〜３０％上昇することが出願人の実験により確認されている。エッチングによるヘイズの向上を考慮して、所望のヘイズ値を達成することができる程度にブラスト処理においてヘイズ値をコントロールしておく必要がある。また、ブラスト処理のみによって所望のヘイズを達成することも可能であるが、エッチング処理をすることによって均一に凹凸を形成することが可能になるというメリットがある。さらに、ブラスト処理のみによってヘイズを７０％以上に加工することは難しい。また、たとえ７０％以上のヘイズが達成できたとしても、ブラスト処理において形成された凹凸の大きさにばらつきが生じることがあるため、ディスプレイ関連においては使用者にぎらつきと認識されたり、光学部品においては光を均一に反射できなかったりするといった問題点がある。このため、本発明ではエッチング処理を組み合わせることによって、ヘイズの向上と均一な凹凸の形成を可能にしている。
【００１８】
ここから図１〜図２を用いて、エッチング塗布ステップおよび洗浄ステップについて説明する。エッチング塗布ステップでは、ブラスト処理により凹凸が形成されたガラス基板の主表面にエッチングペースト塗布する。洗浄ステップでは、ガラス基板上に塗布されたエッチングペーストを除去する。本実施形態では、図１に記載のエッチング装置１０を用いて、エッチング塗布ステップと洗浄ステップを実行する。図１は、エッチング装置１０の側面図であり、エッチング装置１０は、搬送路１２、前洗浄部１４、エッチングペースト塗布手段１６、エッチングペースト洗浄手段１８、搬入部２０および搬出部２２を備えている。エッチング装置１０は、搬送部１２によってガラス基板１００を水平方向に搬送しながら、エッチングペーストを塗布し、さらに洗浄するように構成される。
【００１９】
搬入部２０は、ガラス基板１００をエッチング装置１０に導入するように構成される。搬入部２０において搬送部１２にガラス基板１００を載せることによって投入される。その際、ガラス基板１００はエッチングペーストが塗布される主面を上向きにして投入される。搬送部１２は、ガラス基板１００を水平方向に搬送するように構成される。本実施形態では、複数の搬送ローラによって、図面左方向から右方向にガラス基板１００を搬送されるように構成される。また、搬送部１２はローラのみに限定されず、ベルトコンベヤやウォーキングビーム等を使用することも可能である。
【００２０】
前洗浄部１４は、エッチングペースト塗布手段１６の前段に配置されており、ガラス基板１００を簡易洗浄するように構成される。ガラス基板１００を洗浄することにより、ガラス基板１００の表面から異物等が除去され、均一なエッチング処理が可能となる。本実施形態では、前洗浄部１４は、搬送部１２の上部に配置されており、複数のシャワーノズルから水を噴射するように構成される。また、洗浄後は必要に応じて、スポンジロールやエアナイフによって、ガラス基板１００の表面から水分を取り除くことが好ましい。
【００２１】
エッチングペースト塗布手段１６は、搬送部１２の上部に配置されており、ガラス基板１００の主表面にエッチングペーストを塗布するように構成される（図２参照。）。エッチングペースト塗布手段１６は、所定の位置で固定されており、センサ等でガラス基板１００が搬送されてきたことを感知すると、ガラス基板１００上にエッチングペーストを塗布するように構成される。また、本実施形態では、エッチングペースト塗布手段１６としてスリットコーターを用いてエッチングペーストを塗布しているが、エッチングペーストの粘度に応じて、ロールコーターやスプレーコーターを使用することも可能である。
【００２２】
エッチングペーストは、エッチング成分、溶媒としての水および増粘剤を少なくとも含んでおり、必要に応じて界面活性剤等を添加することも可能である。エッチング成分としては、少なくもガラスをエッチング可能な薬品であれば特に制限はなく、フッ酸、フッ化アンモニウムまたはバッファードフッ酸等を使用することができる。エッチング成分は、必要な研磨量に応じて適宜濃度を調整することが好ましく、フッ酸であれば、５〜２０重量％に調節することで良好なエッチングを行うことができる。増粘剤は、エッチングペーストの粘度を調整するために使用される。増粘剤としてはエッチングを阻害しないような成分で、適度に粘度をコントロール可能であれば、特に制限はない。本発明では増粘剤として、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、クエン酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酢酸マグネシウム等のマグネシウム化合物、エステル系、ノニオン系、アミン系、エーテル系、高分子アルコールの界面活性剤、アニオン系凝集剤、合成または天然の吸水ポリマー、ポリグリコール系の消泡剤、尿素、天然の糖類、接着剤から選ばれる増粘剤を使用することが可能である。
【００２３】
本実施形態では、エッチング成分としてはフッ酸を使用し、増粘剤として硫酸マグネシウムを使用した。フッ酸濃度は１０重量％に調整し、硫酸マグネシウムはエッチングペーストの粘度が６０００ｃｐｓになるように添加した。また、本発明における粘度の測定は、ＪＩＳ Ｚ ８８０３に規定された方法を用いて測定する。エッチングペーストの調合は、エッチング装置１０の外部で、エッチングペースト塗布手段１６に供給される前に行うことが好ましい。また、エッチングペーストは、ガラス基板１００に塗布される前に２０〜３０℃程度に温度調整されていることが好ましい。エッチングペーストの温度を２０〜３０℃に調整することによって、エッチング速度が安定して、凹凸の均一性を保つことができる。
【００２４】
ここから、エッチングペーストを用いたエッチングの効果について説明する。ガラス基板の薄型化や切断等の処理を行う際のエッチングは、増粘剤が添加されることは少なく、水、フッ酸、その他の酸、界面活性剤等を適宜混合したエッチング溶液が使用される。しかし、このようなエッチング処理においてエッチング量のコントロールは非常に難しい。例えば、複数のガラス基板をカセットにセットしてエッチング溶液中に浸漬する場合では、エッチング液の液流等の関係でガラス基板の上部と下部においてもエッチング量が異なることがある。また、多量のガラス基板をエッチングする場合、徐々にエッチング速度が低下し、フッ酸の追加等の煩雑な作業をしなければ、エッチング量を均一に保つことは困難である。
【００２５】
エッチングペーストは、通常のエッチング溶液と比較してエッチング量が少なくなり、効率の良い生産が難しいため、あまり使用されることがない。しかしながら、本発明では増粘剤が添加されたエッチングペーストを敢えて使用することで、エッチング量のコントロールが容易にしている。その理由は、エッチングペーストは、増粘剤が添加されていないエッチング溶液に比べて、ガラスをエッチングするための有効成分であるフッ素イオンの循環が少なくなるからである。ガラス基板のエッチングは、ガラス基板とエッチング溶液中のフッ素イオンとの反応によって起こるが、通常のエッチング溶液を用いたエッチング処理では、フッ素イオンがガラスと反応したとしても、エッチング溶液中の新たなフッ素イオンが供給されることによってエッチング反応が進行する。しかし、エッチングペーストは溶液中の流動性が低いため、ガラス基板に新たなフッ素イオンが供給されずに、塗布された段階でガラス基板の近くに存在するフッ素イオンがガラス基板と反応すると、それ以上はエッチング反応が進行しない。このため、エッチング量が微小になり、かつ、フッ素イオン濃度を調整することにより容易にエッチング量の制御が可能になる。
【００２６】
ここで、図３および図４を用いて凹凸面へのエッチングの影響について説明していく。図３は、ブラスト処理にてヘイズを５５％に調節したガラス基板をエッチングした際のエッチング量とヘイズの関係を示したグラフである。なお、このグラフでは、増粘剤を添加していないエッチング溶液を用いたエッチング処理の結果を示している。グラフに示す通り、ヘイズ値はエッチング開始から急激に上昇し始めるが、エッチング量が１．５μmを超えるとヘイズが低下し始める。このようなヘイズの変化は、ブラスト処理により凹凸が形成されたガラス基板１００（図４（Ａ）参照）は、エッチングの初期段階でエッチング溶液３０を用いてエッチングすることにより凹凸が拡大される（図４（Ｂ）参照）ためヘイズは上昇するが、徐々に凹凸が平坦化される（図４（Ｃ）参照）ことにより、ヘイズが低下するためだと考えられる。このように、ミクロン単位のエッチング量の変化によってヘイズは大きく変化するが、通常のエッチング溶液を用いたエッチングではこのようなエッチング処理は難しい。本発明ではエッチングペーストを用いることによって、微小領域でのエッチング量のコントロールを実現している。
【００２７】
エッチングペースト塗布手段１６にてエッチングペーストが塗布されたガラス基板１００は、搬送部１２によって後段のエッチングペースト洗浄手段１８まで搬送される。前述のように本発明におけるエッチング量は、あらかじめ調合しておいたフッ酸濃度によって決まるため、エッチング装置１０の長さやガラス基板１００の搬送速度等を細かく調整する必要はなく、エッチングペーストの塗布後に所定時間経過されば良い。本実施形態では、エッチングペースト塗布手段１６からエッチングペースト洗浄手段１８までのガラス基板１００の搬送時間が５分になるように搬送部１２の搬送速度の調節を行った。また、エッチングペーストの塗布量も厳密にコントロールする必要はなく、ガラス基板１００上に塗りむらが生じない程度に塗布すれば良い。
【００２８】
エッチングペースト洗浄手段１８は、ガラス基板１００上に塗布されたエッチングペーストを除去するように構成される。本実施形態では、搬送部１２上に配置された複数のシャワーノズルから噴射される水を用いてエッチングペーストを除去している。また、エッチングペーストの粘度等によっては、必要に応じて不織布等による拭き取り処理を組み合わせることも可能である。なお、上述のようにエッチングペーストの塗布後は所定時間経過させることでエッチング処理は完成するため、エッチングペーストの洗浄手段１８の配置位置は適宜設計することができる。エッチングペーストが除去されたガラス基板１００、エアナイフやスポンジローラ等（図示省略）を用いて主表面の水分を除去した後に、搬出部２２から取り出される。
【００２９】
本実施形態では、エッチング装置１０を使用することによりエッチングペーストの塗布と除去を同時に行うことが可能になり、効率的な生産を行うことができる。さらに、エッチングペーストは、塗布度に所定量のエッチングを行ってから自動的にエッチングの反応が停止する。このため、ガラス基板とエッチングペーストとの接触時間を厳密に調整する必要がないことから、ガラス基板の搬送距離や搬送速度等を厳密に設計する必要がなく、エッチング装置１０も比較的に自由に設計できる。
【００３０】
ここから、本発明のもう１つの実施形態について、図５を用いて説明する。図５は、ブラスト処理ステップ、エッチング塗布ステップおよび洗浄ステップを順次行うことが可能な複合装置１０１である。複合装置１０１は、上述のエッチング装置１０の前段にブラスト処理チャンバ４０を備えるように構成されており、ブラスト処理チャンバ４０は少なくともブラスト処理部４２およびブラスト材洗浄部４４を有している。ここから、複合装置１０１を使用したガラス基板の製造方法について説明する。
【００３１】
ガラス基板１００は、搬入部２０から投入されると搬送部１２によって水平方向に搬送される。ブラスト処理部４２は、搬送部１２の上部に配置されており、センサ等（不図示）でガラス基板を感知すると、搬送されてくるガラス基板１００に対してブラスト材を噴射するように構成される。ブラスト処理方法は、前述のように特に制限はなく、所望のヘイズ値が達成できるように、適宜ブラスト材の噴射圧力や搬送速度を設定することが可能である。ブラスト処理されたガラス基板１００は、ブラスト材洗浄部４４にてブラスト処理面に残っているブラスト材を取り除く。また、必要に応じて、ブラスト材を除去するためのエアナイフ４６等を追加で設置しても良い。ブラスト処理されたガラス基板１００は、後段にて上述のエッチング装置１０を用いたエッチング塗布ステップおよび洗浄ステップと同様に処理され、所望のヘイズまで調整される。このような構成において、ブラスト処理ステップ、エッチング塗布ステップおよび洗浄ステップを連続的に行うことが可能になるため、ヘイズがコントロールされたガラス基板を効率的に生産することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、エッチング装置１０を用いたエッチングについて説明したが、本発明はこれに限定されず、既存スリットコーターやロールコーター等の装置を利用してエッチングペーストを塗布することも可能である。これらの装置を利用して塗布されたガラス基板は、枚葉式の洗浄機等を利用して洗浄することでエッチングペーストを除去することができる。もちろん、装置を用いることなく作業者が刷毛等を用いてエッチングペーストを塗布する場合であっても本発明が好適に実施できることは言うまでもない。
【００３３】
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】
【００３４】
１０‐エッチング装置
１００‐ガラス基板
１２‐搬送部
１４‐前洗浄部
１６‐エッチングペースト塗布手段
１８‐エッチングペースト洗浄手段
２０‐搬入部
２２‐搬出部
３０‐エッチング溶液
４０‐ブラスト処理チャンバ
４２‐ブラスト処理部
４４‐ブラスト材洗浄部
４６‐エアナイフ
１０１‐複合装置
【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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