JP2000506829A - 機械的に処理された基材をポストエッチングする方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 例えばプラズマアドレスド液晶ディスプレイのガラスダクトプレート内の孔、及び／又は空所のパターンを設ける方法であり、まず（例えば粉末ブラストによって）機械的処理を行い、次に湿式化学エッチング処理を行い、ガラスダクトの壁の顕微鏡的粗さを減少させ、光学的攪乱を減少させ、ガラスを再び一層透明にする。

Description

【発明の詳細な説明】 機械的に処理された基材をポストエッチングする方法 本発明は機械的処理を使用して、基材の表面に孔、及び／又は空所のパターン を設ける方法に関するものである。 このようなパターンは通常、粉末ブラスト、研削、ラッピング、鋸引き、孔明 け、又はその他の機械的処理によって設けられる。 この方法を使用して、PALCディスプレイ（例えば、国際公開ＷＯ96/29689号、 その他米国特許出願から既知）のダクトプレート（一般にガラス製）に空所（ダ クト）を設けると、機械的処理を行った後の表面の処理された部分（ダクトの内 側）の顕微鏡的粗さが粗くなり、このプレートを組み込んだディスプレイを使用 している時、発生する影像が十分に満足なコントラストを有しないと言う問題を 生ずる。 本発明の目的は機械的処理によって得られる孔、及び空所の壁を処理後の表面 の顕微鏡的粗さが小さくなるように処理し得る方法を得るにある。この目的のた め、本発明方法は、機械的処理を行った後、湿式化学エッチングプロセスを行っ て、孔、及び空所の壁の顕微鏡的粗さを減少させることを特徴とする。また特に 、機械的に処理されたダクトプレートをこの湿式化学エッチングプロセスによっ て顕微鏡的に十分平滑にし、ダクトプレートがPALCディスプレイ（プラズマアド レスド液晶ディスプレイ）内で満足に機能を発揮し得るようにするにある。 この方法はプラズマディスプレイ(PDP)、例えば高解像度プラズマディスプレ イのダクトプレートのダクト、又はセルプレートのセルを構成する空所を造るた めに有利に使用することができる。セル、又はダクトの底部、及び／又は壁は顕 微鏡的に平滑であるのが好適であり、これは、例えばこれ等の壁に層、例えば電 極を設けるのが容易になるからである。 本発明の一実施例では、この機械的処理は粉末ブラスト抵抗マスクを使用する 粉末ブラストプロセスである。このプロセスは非常に微細なパターンを造ること ができる利点がある。 本発明の他の実施例では、機械的処理を行う前に、腐食抵抗層、例えばクロム 層を基材にコーティングする。この方法は、機械的に処理されない表面の一部が エッチング液に接触しないようにする必要がある場合に使用することができる利 点がある。機械的処理を行う前にこの腐食抵抗層を設けるから、造られた孔、又 は空所の壁はコーティングされない。 本発明の他の実施例では、湿式化学エッチング剤としてＨＦ（弗化水素）を含 有するエッチング剤を使用する。これは、例えば、純粋のＨＦ、及びＨＮＯ₃の ような酸を有するＨＦ、及びＮＨ₄Ｆを有するＨＦである。エッチング剤濃度を 変化させた非常に多くのエッチング剤を使用することができる。他の可能性があ るエッチング剤はＨＢＦ₄を含有するエッチング剤である。また、この場合も、 種々の濃度が可能である。ＨＦの利点は迅速にエッチングが行われることである 。ＨＢＦ₄の利点は析出が少ないことである。他の利点は、余りにも早くエッチ ングが進行することが少ないので、プロセスを一層良好に制御し得ることである 。ＨＦとＨＢＦ₄との組合せも例えば１対１０の割合で使用することができ、こ の場合、両エッチング剤の利点を組み合わせることができる。代案として、エッ チング剤として濃縮したアルカリ溶液を使用することができる。その欠点はエッ チング速度が遅いことである。エッチングする基材（例えば所定の形式のガラス ）に応じて、所定の濃度の所定のエッチング剤が最も適する。 本発明方法の特定の実施例は次の工程から成る。 即ち、ガラスの表面にクロム層を設け、 このクロム層の上にブラスト抵抗マスクを設け、 砥粒粉末粒子の少なくともジェットを生ぜしめ、 処理すべき表面上に存在しているマスクの表面にこのジェットを指向させ、 ジェットとマスクを有する表面との間を相対的に移動させ、 ブラスト抵抗マスクを除去し、 下にある表面を保護するクロム層をガラス溶解剤によって湿式化学エッチング し、 クロム層を除去する目的でクロムエッチングを行う。 本発明の他の特殊な実施例では、プレートをエッチング浴に完全に浸漬する。 これによりこの方法を著しく簡単化することができる。強力なエッチング処理を 行う必要がない場合、又は処理しない表面が平滑である必要がない場合、他の手 段を使用することなく、エッチング浴へのこの浸漬処理を使用することができる 。処理しない表面に一層厳密な要求を課す場合には、このプレートをエッチング 浴に浸漬する前に、この処理しない面に腐食抵抗層を設けることができる。 基材をガラスで造るのが好適であり、その表面から２〜２００ミクロンをエッ チング除去する。その場合、処理されたガラスは再び完全に透明になり、非常に 良好なコントラストを生ずる。また特に、５〜１００ミクロンをエッチング除去 する。その場合、ガラスはディスプレイに使用するには十分に透明である。 本発明は空所のパターン、特に平行なダクト、又はセルを造るのに特に役に立 つ。また本発明は実際上フェライトのような脆い材料を処理するのに適用可能で あり、特に脆い材料に粉末ブラストによってパターンを設ける時に適用すること ができる。特に、ビデオ記録装置の磁気ヘッドにフェライトが使用されている。 実際上、本発明は珪素、又はその他の半導体材料を処理するのに適用することが でき、特に、材料の顕微鏡的粗さが十分平滑であることが重要である電子工学の 用途に希望される小さな寸法の材料に適用することができる。 次に説明する実施例を参照すれば本発明のこれ等の要旨、及びその他の要旨は 明らかになるであろう。図面中、同一部分を同一符号にて示す。 図面中、図１はPALCディスプレイ用のダクトプレートを具えるプレートシステ ムの線図的断面図である。 図２は本発明方法の数工程後のガラス表面の一部の線図的断面図である。 図３はマスクを使用しない本発明方法の一実施例の順次の工程中の基材の一部 の線図的断面図である。 図４はマスクを使用する本発明方法の一実施例の順次の工程中の層を設けた基 材の一部の線図的断面図である。 図５は保護層、及びマスクを使用する本発明方法の一実施例の順次の工程中の 層を設けた基材の一部の線図的断面図である。 図６はマスク、及び保護層を使用する本発明方法の一実施例の順次の工程中の 層を設けたプレートの一部の線図的断面図である。 図１はPALCディスプレイの一実施例のプレートシステムの線図的断面図である 。ダクト（３）をダクトプレート（１）の壁（２）の間に位置させる。この場合 、これ等ダクトはほぼ三角形の横断面を有する。しかし、代りに、ダクトが円形 の横断面を有するようにしてもよい。この実施例では、ダクトは比較的深い。し かし比較的浅くしてもよい。LCD液体（６）を囲む２個の透明閉鎖プレート（４ 、５）をダクトプレートの上に位置させる。影像を得るため、このプレートシス テムを通じて光を送る。二重矢印は光の通路の方向を示す。ダクトをブラストし て、ほぼ平坦なプレートにすることにより、このダクトプレートを造るのが好適 である。しかし、代わりに、他の機械的処理によりダクトを造ってもよい。 図２は本発明方法の第１工程(I)、及び第２工程(II)の後の、ガラスの表面の 線図的断面図である。図面を簡単化するため、距離ｄとｂとの間の比は実際の場 合と同一でない。 I.粉末をブラストすると、ガラスの表面は粗くなっている。それは曇った状態 である。乱された層はテーパの小孔（１２）を有し、この小孔は基材と方法とに よるが、２ミクロンと５０ミクロンとの間、特に５ミクロンと２０ミクロンとの 間で変化する代表的最大厚さ（Ｄ）を有するクラックで終わっている。クラック のこの代表的深さは粉末粒子の寸法、及びブラスト速度によって定まる。（５〜 ２５ミクロン程度の）小さいクラックの場合には、小孔の全深さ（ｄ）はクラッ クの深さのほぼ２倍である。表面での小孔の幅（ｂ）は一般に１ミクロンよりは るかに小さい。この幅は可視光線の波長の程度か、又はそれより小さいことがあ る。処理に起因し、ガラス内に機械的な張力が発生することがある。プレートを 通じて光を送った時、これ等の張力により光の拡散、従って光の偏向解消を生ず る。PALCディスプレイ用のプレートに粉末ブラストを行うことによってダクトを 設けた時は、ガラスの曇りを生じ、及び発生する偏向解消を生ずるが、これ等は プレートを使用する時、問題となる。このプレートは透明性に乏しく、最大コン トラスト、及び最高黒を減少させる。PALCディスプレイの２個の偏向フィルタを 交差させた時でも、光はなおディスプレイを通過する。 II．ポストエッチング後は、乱された層、即ち小孔が存在している層は１０〜 ４０ミクロンの深さまでエッチング除去される。クラックの最大深さ（Ｄ）は依 然としてほぼ５〜２０ミクロンである。これはピークの部分の１０〜４０ミクロ ンをエッチングするだけでなく、くぼみの部分もエッチングするからである。全 最大深さ（ｄ）は小さくなる。長期間のエッチング後は、クラックの深さ（Ｄ） も小さくなる。しかし、エッチングは等方性であるから、例え、短い期間のエッ チング処理が行われた場合でも、非常に鋭いピークの部分は完全にエッチング除 去され、小孔は一層大きくなる。このピークの部分の鋭さは少ない。その場合の 顕微鏡的粗さは一層小さく、従ってガラスの無光沢度は小さく、光の拡散は小さ く、従って偏光解消は少ない。これ等のプレートは良好な品質を有する。この質 は一層長くエッチングして、例えば１００ミクロン、又はそれ以上を除去すれば 一層向上させることができる。２００ミクロンを除去すれば、プレートは殆ど完 全に透明になる。また、この場合、巨視的粗さに相当する小孔の最大深さ（ｄ） は非常に小さくなっている。しかし、この処理に必要な時間は対応して一層長く 、生産時間が増大する。エッチング処理を余りにも長く継続すると、その場合に 生じた一層大きな小孔を有する表面が処理を受け、一層小さな小孔になる。 一層強力なエッチング剤を使用する時は、エッチング速度が一層早くなるから 、同じ深さにエッチングするためには必要なエッチング時間は一層短くなる。エ ッチング時間が短くなると、希望するエッチング深さに対する実際のエッチング 深さの偏差が増大する。弱いエッチング剤でエッチングする場合に比較し、一層 強いエッチング剤でエッチングする場合には、エッチング処理を継続する時間を 数秒間長くし過ぎ、又は数秒間短くし過ぎただけで、希望するエッチング深さに 対する偏差がミクロンで測って一層大きくなる。従って、小さな寸法公差が必要 なパターンに対しては、エッチング速度があまり高くないのが好ましい。 コントラストテストの多数の測定結果を例として示す。一実験では、粒子直径 がほぼ20〜25ミクロンのＡｌ₂Ｏ₃粉末により、約１００ｍ／秒の速度で、バリウ ム含有珪硼酸ガラスのプレートに粉末ブラストを加えて、平行ダクトのパターン を形成した。このような高いブラスト速度では、ガラスは非常に無光沢となる。 次に、これ等のプレートに種々の状態下でポストエッチングを加えた。最後に、 最大コントラストを測定した。この測定はプレートを平行偏光子と交差偏光子と の間に順次設置することにより、また両方の場合に、この組立体を通して光を送 ることにより、更に測定された光電流を分割（最大光電流が最小光電流によって 分割される）することによって行った。ここに光電流とは透過された光に露出さ れた感光セルを通過した電流（マイクロアンペア）を意味するものと解すべきで ある。。最大光電流をImaxとし、最小光電流をIminとすると、最大コントラスト はImax/Iminで与えられる。若干の結果を次に示す。 測定シリーズ１ ・エッチング剤：２５％ＨＢＦ₄ ・温度:４０℃ エッチング時間（分） 最大コントラスト（ディメンション無し） ０ ４０ １５ １３０ ３０ ２４０ ６０ ６６０ １２０ ＞１０００ 測定シリーズ２ ・エッチング剤：１２．５％ＨＦ ・温度:２５℃ エッチング時間（分） 最大コントラスト（ディメンション無し） ０ ３０ ４ ２００ ８ ６００ １５ ＞１０００ 測定シリーズ３ ・エッチング剤：２０％ＨＦ ・温度：２５℃ エッチング時間（分） 最大コントラスト（ディメンション無し） ０ ３０ ２ ３００ ４ ７００ ８ ＞１０００ １５ ＞１０００ 測定シリーズ４ ・エッチング剤：５０％ＨＦ ・温度:２５℃ エッチング時間（分） 最大コントラスト（ディメンション無し） ０ ３５ ０．５ ９００ １ ＞１０００ ４ ＞１０００ 図３は本発明方法の一実施例の順次の工程中の基材（６）の一部の線図的断面 を示す。この場合はマスクを使用しない。 図面は基材（６）を順次示す。 Ｉ・・・プロセスの出発点を示す。 II・・・図面にｌ個のみを示す空所（７）を形成した機械的処理後を示す。 III ・・・空所（７）の部分の粗さを少なくして、空所（７’）を得た湿式 化学エッチング後を示す。 機械的処理は例えば、鋸引き、ラッピング、孔明け、やすり仕上げ、研削、特 に粉末ブラストである。基材は機械的に後処理でき、化学的にエッチングされ得 る任意の材料でよい。種々の特定のダメージパターン、及び小孔深さは種々の機 械的処理で得られる。エッチング剤、及びエッチング速度はそのパターン、及び 小孔深さに適合させる。例えば、一層深い小孔の場合、一層長いエッチング時間 を使用するのが好適である。一層狭いパターンの場合には、エッチング処理のた め、余り強力でないエッチング剤を使用するのが好適である。 図４はマスクを使用する本発明方法の一実施例の順次の工程中のブラストマス ク（８）を設けた基材（６）の一部の線図的断面を示す。図面は各工程の基材を 示す。 Ｉ・・・コーティングが無い状態でのプロセスの出発点を示す。 II・・・孔（９）を有するブラストマスク（８）を基材の上に設けた状態を示 す。 III ・・・空所（７）を得るための粉末ブラストを行った後を示す。 IV・・・空所（７）から粗さを減少させた空所（７’）を得るための湿式化学 エッチングを行った後を示す。 ブラストマスクは例えば金属マスク、又はポリウレタンマスクである。 図５は本発明方法の一実施例の順次の工程中における腐食抵抗保護コーティン グ（１０）と可能なブラストマスク（８）とを設けた基材（６）の一部の線図的 断面を示す。この場合、マスク、及び腐食抵抗保護コーティングを使用する。こ の図面は各工程の基材（６）を示す。 Ｉ・・・コーティングを使用しないプロセスの出発点を示す。 II・・・基材に腐食抵抗保護コーティング（１０）を設けた状態を示す。 III ・・・ブラストマスク（８）を設けた状態を示す。 IV・・・空所（７）を得るための粉末ブラストを行った後を示す。 Ｖ・・・ブラストマスクを除去した後の状態を示す。 VI・・・空所（７）から粗さを減少させた空所（７’）を得るため湿式化学エ ッチングを行った後を示す。 VII ・・・保護コーティングを除去した後を示す。 保護コーティング（１０）はコーティングした表面の一部を化学エッチング剤 の作用に対して保護する。それは例えばクロムコーティングのような金属コーテ ィングである。この場合、保護コーティングの必要がなくなった時、例えばクロ ムエッチングによって、このコーティングを除去することができる。代案として 保護コーティングは他の形式の材料、例えば重合体であってもよい。 図６は本発明方法の一実施例の順次の工程中における層を設けたガラスプレー ト（１１）の一部の断面を線図的に示す。 図面は順次の工程のプレートを示す。 Ｉ・・・ コーティングを使用せず、プロセスの出発点を示す。 II・・・このプロセス中に機械的処理を行わない側に腐食抵抗保護コーティン グを設けた状態を示す。 III ・・・孔（９）を設けたブラストマスク（８）を設けた状態を示す。 IV・・・空所（７）を得るための粉末ブラストを行った状態を示す。 Ｖ・・・空所（７）から粗さを減らし空所（７’）を得るための湿式化学エッ チングを行った後の状態を示す。 VI・・・保護コーティングを除去した後の状態を示す。 保護コーティング（１０）は例えばクロムの金属コーティング、又はポリウレ タンのような他の材料のコーティングでもよい。プレートの一側を保護すること は必ずしも常に必要でない。或る場合には、保護は必要でない。例えば、エッチ ング浴内にプレートを浸漬することによりプレートをポストエッチングすること ができる。 要約すれば、本発明は例えばプラズマアドレスド液晶ディスプレイのガラスダ クトプレートに孔、及び／又は空所のパターンを設ける方法に関するもので、ま ず（例えば、粉末ブラストにより）機械的処理を行い、次に湿式化学エッチング 処理を行い、ダクトの壁の顕微鏡的粗さを減少させ、光学的攪乱を減少し、ガラ スを再び一層透明にする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファン デル ピュッテン イアン バプ ティスト ペトルス ヘンリクス オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 ブシオ ヨハネス マリア マルクス オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 イン フェルト フレデリク ヘンドリク オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 ポストマ ランベルタス オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．機械的処理を行った後、湿式化学エッチングプロセスを行って、孔、及び空 所の壁の顕微鏡的粗さを減少させることを特徴とし、機械的処理を使用して基 材の表面に孔、及び／又は空所のパターンを設ける方法。 ２．前記機械的処理が粉末ブラスト抵抗マスクを使用する粉末ブラストプロセス であることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．エッチングプロセスのエッチング剤がＨＦ（弗化水素）を含有していること を特徴とする請求項１に記載の方法。 ４．エッチングプロセスのエッチング剤がＨＮＯ₃を含有していることを特徴と する請求項１に記載の方法。 ５．前記機械的処理を行う前に、前記湿式化学エッチングプロセス中でも存在し たままである腐食抵抗層を前記表面にコーティングすることを特徴とする請求 項１に記載の方法。 ６．前記基材は前記機械的処理後、エッチング浴内に浸漬されるプレートである ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ７．前記プレートをエッチング浴に浸漬する前に、このプレートの一方の面に保 護コーティングを設けることを特徴とする請求項６に記載の方法。 ８．前記基材をガラスで造り、２〜２００ミクロンの層をエッチングで除去する ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ９．前記基材をガラスで造り、５〜１００ミクロンの層をエッチングで除去する ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 １０．前記空所がダクトであることを特徴とする請求項１に記載の方法。 １１．前記基材がディスプレイ用のプレートであることを特徴とする請求項１０ に記載の方法。 １２．前記プレートがプラズマアドレスド液晶ディスプレイ用のダクトプレート であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。 １３．前記プレートがプラズマディスプレイ用のプレートであることを特徴とす る請求項１１に記載の方法。