(57)【要約】【課題】ガラス等の板状被処理基板に対して精度良くエッチング量を調整可能なエッチング装置を提供する。【解決手段】エッチング装置１０は、第１の水洗部１２、エッチング処理部１４、第２の水洗部１６および乾燥部１８を少なくとも備え、搬送ローラ２０によってガラス基板１００を順次搬送する。第１の水洗部１２で前洗浄されたガラス基板１００はエッチング処理部１４にてエッチングされ第２の水洗部１６で洗浄された後乾燥部１８で乾燥される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被処理基板に対しエッチング処理を行うように構成されたエッチング装置であって、
前記被処理基板を下から支持しつつ搬送する搬走路を構成する搬送手段であって、搬送速度が多段階に調整可能に構成された搬送手段と、
前記搬送路を搬送される前記被処理基板の搬送方向における一部のエリアに対して少なくとも下方からエッチング液を噴射するように構成されたエッチング処理部と、
少なくとも前記搬送手段の搬送速度を制御可能な制御手段と、
前記搬送路を搬送される前記被処理基板の搬送状態を検出するように構成された検出手段と
を少なくとも備え、
前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて前記被処理基板における複数の被エッチングエリアごとに異なる搬送速度で前記エッチング処理部を通過するように、前記搬送手段を制御することを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
前記搬送手段は、搬送方向に直交する幅方向の全域にわたって形成された間隙を挟んで配置される複数の搬送部材を有しており、前記エッチング処理部は前記間隙に対応する範囲内に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項３】
前記エッチング処理部の前段および後段には前記被処理基板を洗浄できるような水洗部が備えられ、前記エッチング処理部から前記水洗部へのエッチング液の持ち出しおよび前記水洗部から前記エッチング処理部への水の持ち込みを防止するような液切り手段を備えることを特徴とする請求項１または２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、導光板に用いられるようなガラス基板等の板状被処理基板をエッチングするように構成されたエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンやタブレット等で用いられる液晶ディスプレイは、自ら光を発光しないので背面にバックライトを配置することで表示画面を明るくし、見やすくするという工夫がなされている。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照らし出す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ことで注目されている。
【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、光出射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ことで出射光量が均一化するように工夫されてきた。従来、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、熱膨張し内部を圧迫したり、曲げ剛性や耐候性が不足したりする傾向があるため、ガラス基板が採用されることが多くなっている。
【０００４】
ガラス基板を用いる場合、ガラス基板の光出射面と反対側の面に光源との距離が遠いほど光出射面から光が出射しやすいように凹凸のパターンを印刷加工する方法が考えられるが、印刷精度の問題や凹凸パターンの欠損等の問題がある。さらには薄型化したガラス基板に凹凸パターンを印刷加工すると光出射面から凹凸パターンが見えてしまい、均一に光を出射できないため、ガラス基板を厚くさせ凹凸パターンを見えないようにする必要があり、薄型化が望まれている現代の機器に用いるには不向きである。
【０００５】
そこで、ガラス基板に直接凹凸パターンを形成する方法が考えられる。ガラス基板の表面をブラスト等で粗面化した後にエッチング処理することで凹凸加工が可能である。またエッチング量を可変させることで凹凸の大きさや稠密性をコントロールすることができる。このようにして付与した凹凸は、凹凸パターンを印刷するよりも細かくすることができるため薄型化しても光出射面から凹凸パターンが見えることはない。特許文献１および特許文献２では、ガラス基板の表面をエッチング処理する技術が記載されている。
【０００６】
特許文献１の枚葉式エッチング装置ではエッチングチャンバの入退室の搬送速度を調整することでガラス基板の先頭と後端でエッチング量に差がつき凹凸がグラデーション化することが考えられる。特許文献２の浸漬式エッチング装置では、ガラス基板をエッチング液に浸漬する際もしくは引き上げる際の速度を調整することで凹凸がグラデーション化することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許４２１５１７０号公報
【特許文献２】特開２００６−３３２４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の方法であれば、エッチングチャンバにガラス基板がすべて入ってしまうために、ガラス基板の主面上でエッチング量に差をつけるには効率が悪いと考えられる。さらに搬送速度を落としてエッチングチャンバの入退室を行うと、ガラス基板と搬送ローラと接触している部分にエッチング液が当たらない時間が長くなるためにガラス基板の表面にエッチングムラ等の異常が出るなどの不良の原因になってしまうことが懸念される。
【０００９】
また、特許文献２では、ガラス基板を収容するキャリア等に入れてエッチング処理を行うが、キャリアに接触する部分がエッチングされないために段差になってしまうデメリットがある。導光板に用いられるガラス基板に段差がついていると均一な光出射が行えない。さらにエッチング液に浸漬させる時間を調整している際にエッチング液面から外部に露出したガラス基板を水で洗浄する必要がある。調整している時間が長ければ長いほど、洗浄する時間も長くなり、エッチング液の濃度が低下してしまい、エッチングの効率が下がるとともに廃液量が増えてしまうことが考えられる。
【００１０】
この発明の目的は、ガラス等の板状被処理基板に対して精度良くエッチング量を調整可能なエッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るエッチング装置は、例えば、ガラス基板のような板状被処理基板に対しエッチング処理を行うように構成される。このエッチング装置は、搬送手段、エッチング処理部、制御部および検出手段を備える。搬送手段は、ガラス基板を下から支持しつつ搬送する搬送路を構成し、ガラス基板をエッチング装置の最上流位置から最下流位置まで搬送するように構成される。搬送手段は、搬送速度を多段階に調整することができるように構成されている。搬送手段の例として、複数の回転するローラ、無端ベルトを有するコンベア、およびウォーキングビーム等が挙げられる。
【００１２】
エッチング処理部は、搬送路を搬送されるガラス基板に対し搬送方向における一部のエリアに対して少なくとも下方からエッチング液を噴射するように構成される。エッチング処理部の下方にはスプレーノズルが配置され、スプレーノズルはガラス基板の搬送方向と直交する方向（幅方向）に複数配列し、ガラス基板の幅方向において均等にエッチング液を噴射できるようになっている。
【００１３】
制御手段は、搬送ローラ等の搬送手段の搬送速度を制御できるように構成される。検出手段は、搬送されるガラス基板の位置を検出できるように構成される。制御手段は、検出手段によって検出されるガラス基板の位置情報に基づいて搬送速度を調整するようになっている。エッチング処理部を通過するガラス基板の複数のエッチングエリアごとに異なる搬送速度になるように制御することでガラス基板の表面が搬送方向にエッチング量をグラデーション化することができる。例えば、ガラス基板の前端が通過する時から後端が通過する時にかけて徐々に搬送速度を減速したり、逆に加速したりすることでエッチング量のグラデーション化が実現される。
【００１４】
搬送手段は、搬送方向に直交する方向の幅方向の全域にわたって形成された間隙を挟んで配置された複数の搬送部材から構成されることが好ましい。さらに、搬走路の間隙部分にエッチング処理部が形成されることが好ましい。例えば、搬送ローラと搬送ローラの間隙、コンベアとコンベアの間隙に位置する場所にエッチング処理部が形成される。このような構成をとることで、搬送ローラによってエッチング液の噴射が妨げられることがないため、ガラス基板の下面を好適にエッチング処理することができる。
【００１５】
エッチング処理部の前段および後段にはガラス基板を洗浄できるような水洗部が備えられ、ガラス基板を洗浄するような構成をとることが好ましい。また、水洗部の水およびエッチング処理部のエッチング液を持ち出しおよび持ち込みを防止するための液切り防止手段を備えることが好ましい。液切り防止手段を備えることでエッチング液のエッチングレートの維持や水洗部の水の汚染が防止される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ガラス等の板状被処理基板に対して精度良くエッチング量を調整可能なエッチング装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るエッチング装置の外観を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す図である。
【図３】エッチング装置の概略を示すブロック図である。
【図４】エッチング処理部の側面図である。
【図５】本実施形態に係るエッチング装置で製造可能な導光板を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図を用いて本発明の一実施形態に係るエッチング装置１０について説明する。図１および図２はエッチング装置１０の外観および概略構成を表した図である。エッチング装置１０は、ガラス基板１００にエッチング処理を実行するように構成される。エッチング装置１０は、第１の水洗部１２、エッチング処理部１４、第２の水洗部１６および乾燥部１８を備える。第１の水洗部１２、エッチング処理部１４、第２の水洗部１６および乾燥部１８にはそれぞれ、隔壁の一部にガラス基板１００が通過可能なスリット状の開口部３０（図４参照。）が形成されている。
【００１９】
エッチング装置１０は、ガラス基板１００を搬送することが可能な複数の搬送ローラ２０を備える。ガラス基板１００は複数の搬送ローラ２０によってエッチング装置１０の最上流位置から最下流位置まで搬送される。搬送ローラ２０は一定の間隔で配置されるが、エッチング処理部１４内には搬送ローラ２０が広めの間隔が空いた間隙部２６を有するように構成される。間隙部２６は、ガラス基板１００の幅方向（図２の紙面に直行する方向）の全域にわたって形成されており、ガラス基板１００が搬送路から落下しない程度の間隔を有している。
【００２０】
第１の水洗部１２は、エッチング処理部１４の前段に配置され、ガラス基板１００がエッチング処理部１４でエッチング処理される前に表面を洗浄するように構成される。前洗浄することで、ガラス基板１００に付着した異物等を取り除いたり、表面を濡らしておいたりすることで、後段に構えるエッチング処理部１４で異物やガスによる表面異常が出ないようにしている。また、第１の水洗部１２には、センサ２４Ａが設置されており、ガラス基板１００の位置情報がわかるようになっている。第１の水洗部１２の出口の手前に絞りローラ２２が取り付けられる。
【００２１】
エッチング処理部１４は、第１の水洗部１２で表面を洗浄したガラス基板１００に対してエッチング処理するように構成される。エッチング処理部１４は、間隙部２６と同じもしくは短い長さで構成される。エッチング処理部１４は、下方に複数並べられたノズル２１からエッチング液を噴射するように構成される。ここで用いられるノズル２１は、フルコーンスプレーのような全面的に拡散するようなものや、フラットスプレーのようなスプレー幅が均一に広がるようなものを用いても良い。本実施形態では下方からの例を示すが、エッチング処理部１４の上部にノズルを取り付けてエッチング処理するようにしても良い。
【００２２】
第２の水洗部１６は、エッチング処理部１４でエッチング処理されたガラス基板１００を洗浄するように構成される。ガラス基板１００はエッチング液が付着したままになると表面に異常が出てしまうおそれがあるので適切に洗浄される。また、第２の水洗部１６にはセンサ２４Ｂが設置されており、ガラス基板１００の位置情報がわかるようになっている。第２の水洗部１６の入り口に絞りローラ２２が取り付けられる。乾燥部１８は、洗浄部１６で洗浄されたガラス基板１００をエアナイフ等で乾燥するように構成される。乾燥し終わったガラス基板１００は、最下流位置まで搬送されエッチング装置１０から取り出される。
【００２３】
第１の水洗部１２および第２の水洗部１６で使用される洗浄水はガラス基板１００を洗浄した後、水洗用タンクに収容され再び第１の水洗部１２および第２の水洗部１６で使用される。また、エッチング処理部で使用されるエッチング液はガラス基板１００をエッチングした後、エッチング液用タンクに収容されエッチングによって生成したスラッジ等を濾過処理し、再びエッチング処理部１４で使用される。第１の水洗部１２、エッチング処理部１４および第２の水洗部１６の詳しい説明は後述する。
【００２４】
図３は、エッチング装置１０の概略を示すブロック図である。エッチング装置１０は制御部４０、センサ２４Ａ，２４Ｂおよび搬送速度調整部４２を備える。制御部４０は、ＣＰＵ４４およびメモリ４６を備え、センサ２４Ａ，２４Ｂと搬送速度調整部４２とにそれぞれ接続される。ＣＰＵ４４は、メモリ４６に格納されたプログラムを読み込みつつ、センサ２４Ａ，２４Ｂのガラス基板１００の位置検出結果に基づきながら搬送速度調整部４２を制御している。
【００２５】
搬送速度調整部４２は、エッチング装置１０の最上流位置から最下流位置にかけて複数本並べられる搬送ローラ２０の搬送速度を調整（加速または減速）できるように構成される。搬送速度調整部４２は、第１の水洗部１２に設置されたセンサ２４Ａがエッチング処理部１４にガラス基板１００が入ったことを検知すると搬送速度を調整するようになっている。また、第２の水洗部１６に設置されたセンサ２４Ｂがエッチング処理部１４からガラス基板１００が出たことを検知すると搬送速度を調整するようになっている。また、センサ２４Ａ，２４Ｂはガラス基板１００の検出だけではなく、ガラス基板１００の板厚を測定できるようにすることが好ましい。エッチング処理部１４でエッチングされた量を制御部４０にフィードバックすることでエッチングしたい量の搬送速度を正確に割り出し、エッチング量をコントロールすることができる。
【００２６】
図４は、第１の水洗部１２、エッチング処理部１４および第２の水洗部１６を詳しく表した側面図である。第１の水洗部１２とエッチング処理部１４の隔壁およびエッチング処理部１４と第２の水洗部１６の隔壁の一部にスリット状の開口部３０を有し、搬送ローラ２０によって搬送されるガラス基板１００はこの開口部３０を潜り抜けることで後段へと搬送される。
【００２７】
第１の水洗部１２の出口および第２の水洗部１６の入口の前には絞りローラ２２が設置されている。この絞りローラ２２は、第１の水洗部１２および第２の水洗部１６で洗浄されたガラス基板１００の上面に滞留した水をエッチング処理部１４に持ち込まないように水が切れる構成になっている。水の持ち込みが多いとエッチング処理部１４のエッチング液が薄くなってしまいエッチングレートが下がってしまうおそれがあるが、絞りローラ２２を設置することでそのおそれがなくなる。ここでの構成は、絞りローラ２２だけではなくエアナイフ等の水切り手段を用いることも可能である。
【００２８】
第１の水洗部１２および第２の水洗部１６にはセンサ２４Ａ，２４Ｂがそれぞれ配置されているが、エッチング処理部１４に近い位置に配置してあるためエッチング液により劣化してしまうことが懸念される。そのため、センサ２４Ａ，２４Ｂの上部に水洗ノズルを配置して常に新鮮な水を噴射してやることが好ましい。また、絞りローラ２２および搬送ローラ２０に常に水を噴射し、ガラス基板１００に接触する部分にエッチング液を残留させることなく洗い流すようにしてやると表面に異常等なく好適にエッチング処理することが可能である。
【００２９】
エッチング処理部１４は、搬送ローラ２０の間隙部２６に配置してあるため、搬送ローラ２０が配置されていない。そのため、下方からのエッチング液を搬送ローラ２０にさえぎられることなくガラス基板１００の下面に直接接触させることができ、エッチングの効率が上がる。また、ガラス基板１００の下面をエッチングすることでガラス基板１００の下面に接触した使用済みのエッチング液が残留することなく流れ落ちるためエッチング効率が高い。
【００３０】
エッチング処理部１４の上部にノズルを配置してガラス基板１００の上面をエッチング処理するようにしても良いが、その場合、ガラス基板１００の上面にエッチング液が滞留し、エッチング処理の阻害をしてしまう可能性があるため、ノズルに左右に流れ落ちるような角度をつけたり、揺動機構をつけたりすることが好適である。また、ガラス基板１００上面に液が滞留してしまうと重量が増加するので間隙部２６の間隔を狭く構成するようにすることが好ましい。
【００３１】
また、本実施形態のように下面のみをエッチング処理したい場合、ガラス基板１００の上面には、マスキング等の保護材でカバーしてやることが好ましい。さらには、エッチング処理部１４にガラス基板１００の上面にエッチング液が回りこまないような仕切り部材を配置したり、上部からダウンフロー機構を配置しガラス基板１００の上面にエッチング液が回りこまないように送風したりすることが好ましい。
【００３２】
ガラス基板１００を数μｍ単位で正確にエッチングを行おうとした時、エッチングレートが低いエッチング液を用い、搬送速度を低速にしてエッチングを行わなければならない。エッチングレートが高いエッチング液を使用すると数十〜数百μｍ単位のエッチングを素早く行うことが可能であるが、数μｍ単位のエッチング量をコントロールすることは困難である。
【００３３】
従来のエッチング装置では、搬送速度を低速にしてエッチング処理を行うと、搬送ローラ２０と下面の接触している部分がエッチングされにくくムラやうねりといったガラス基板１００の表面に異常が出るおそれがあった。本発明のエッチング装置１０は、上記のようにエッチング処理部１４に搬送ローラ２０を有さないので、搬送ローラ２０によるエッチングの阻害がない。そのため、搬送速度を低速にしてもガラス基板１００の下面に均等に接触させることができるため、数μｍ単位の細かなエッチング量をコントロールすることが可能になる。またエッチング処理部１４が搬送する方向に短く構成されているためエッチング処理部にガラス基板１００の全体が入り切ることはなくガラス基板１００の区画ごとに、搬送速度を可変させることでガラス基板１００の主面上のエッチング量を調整することが可能である。
【００３４】
ここで本発明のエッチング装置１０で製造可能な導光板用ガラス基板１００について説明する。図５は、エッジライト方式の導光板２００の外観を表した図である。エッジライト方式の導光板２００は、ガラス基板１００の側面に光源５０を配置し、側面より光を供給する。供給された光を導光板２００全体から均一に出射するためにガラス基板１００の表面に光拡散層である凹凸を付与している。しかし、側面より供給された光は、距離に応じて光量が減衰してしまうので光拡散層である凹凸を距離が遠くなるほど凹凸が稠密になるように付与し光拡散能を大きくすることで導光板から均一に光を出射することが可能になる。
【００３５】
続いて、導光板用のガラス基板１００の製造方法について説明する。ガラス基板１００に凹凸を付与するためにまずガラス基板１００の表面にブラスト処理することで粗面化する。ガラス基板１００の表面は均一に粗面化しても、ある程度グラデーションがつくように粗面化しても良い。ブラスト処理の方法は、ガラス基板１００の表面を粗面化できるものであれば、手段は限定されない。
【００３６】
ブラスト処理にて粗面化されたガラス基板１００は、エッチング装置１０によってエッチング処理されることで凹凸の稠密性を調整するとともにブラスト処理でついた微細な傷をエッチングし、透過度を向上させることが可能である。導光板用のガラス基板１００は、光源に近い面の凹凸は稠密性を低くし光拡散能を低くさせ、光源に遠い面の凹凸は稠密性を高くし光拡散能を高くなるようにすると均一に出射することができるので、光源５０に近い面のエッチング量を多くし、光源５０から離れた面のエッチング量を少なくなるように調整すれば良い。
【００３７】
エッチング装置１０は、ガラス基板１００がエッチング処理部１４を通過したときの搬送速度を調整することが可能であるので、エッチング液のエッチングレートから搬送速度を調整することでガラス基板１００のエッチング量を制御することが容易である。このとき用いられるエッチング液はエッチングレートが高いものより低いエッチング液のほうが精度良くエッチングできる。処理時間とエッチング精度から勘案してエッチング液のエッチングレートを調整するようにすれば良い。
【００３８】
エッチング装置１０は、徐々に搬送速度を上げるもしくは下げるように制御することでガラス基板１００の表面に搬送する方向にエッチング量に差をつけることができ、グラデーション化させることができる。すなわち、光源５０に近いところに位置する面はエッチング量を多くするために搬送速度を低速にし、光源５０から遠いところに位置する面はエッチング量を少なくするために搬送速度を高速にしてやれば良い。搬送速度は、最初にエッチング量を多くするために低速に制御してから徐々に高速にしていくようにしても良いし、最初にエッチング量を少なくするために高速に制御してから徐々に低速にしていくようにしても良い。また、ガラス基板１００を複数のある程度の区画に分けてその区画ごとに搬送速度を変えるように制御しても良い。
【００３９】
ここで、本実施形態に係るエッチング装置を使用して導光板用のガラス基板を製造する一例を説明する。
ガラス基板は縦×横のサイズが６００ｍｍ×４００ｍｍのものを使用した。ガラス基板の主面にはブラスト装置で均一に粗面化している。ガラス基板は縦方向が搬送方向になるように搬送される。エッチング処理部は搬送方向に１０ｍｍのエッチングエリアを有するように構成されたものを使用した。また、エッチング処理部で使用されるエッチング液はエッチングレートが３．０μｍ/ｍｉｎとなるように調整されたものを使用した。制御部はガラス基板を縦方向に２０ｍｍ間隔の３０区画に分割して１区画ごとに２ｍｉｎずつ増加させ最終的に３０区画目を６０ｍｉｎ処理できるように搬送速度を可変するように制御した。
以上のような条件でガラス基板を処理すると、１区画目であるガラス基板の先端は３μｍエッチングされ、さらに区画ごとに３μｍずつ増加し、３０区画目であるガラス基板の後端は９０μｍエッチングされた。ガラス基板の主面の粗面部分は区画ごとに凹凸の稠密性に差がつきグラデーション化した。
【００４０】
以上のようにエッチング装置１０で処理することで導光板用のガラス基板１００の作成が可能である。このガラス基板１００は直接表面に加工しているので透光性が良く効率良く光源からの光を導光することが可能である。また、表面に加工した凹凸は非常に微小かつ稠密性にグラデーションを有しているためにムラなく光源からの光を均一に出射することができる。
【００４１】
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】
【００４２】
１０−エッチング装置
１２−前処理部
１４−エッチング処理部
１６−水洗部
１８−乾燥部
２０−搬送ローラ
２１−ノズル
２２−絞りローラ
２４Ａ，２４Ｂ−センサ
２６−間隙部
３０−開口部
４０−制御部
４２−搬送速度調整部
４４−ＣＰＵ
４６−メモリ
５０−光源
１００−ガラス基板
２００−導光板
【図１】
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【図２】
2017092123.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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