JP2001220682A - 二酸化珪素被膜の形成方法 - Google Patents

二酸化珪素被膜の形成方法

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JP2001220682A
JP2001220682A JP2000030787A JP2000030787A JP2001220682A JP 2001220682 A JP2001220682 A JP 2001220682A JP 2000030787 A JP2000030787 A JP 2000030787A JP 2000030787 A JP2000030787 A JP 2000030787A JP 2001220682 A JP2001220682 A JP 2001220682A
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silicon dioxide
dioxide film
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Yasuto Sakai
康人 阪井
Yukihiro Katou
之啓 加藤
Toru Yamamoto
透 山本
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/22Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
    • C03C17/23Oxides
    • C03C17/25Oxides by deposition from the liquid phase

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  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面平滑、平坦性に優れ、樹脂BMとの密着
性の高い二酸化珪素被膜被覆ガラス基板を製造する。 【解決手段】 珪弗化水素酸を含む処理液に基板を接触
させて該基板表面に二酸化珪素被膜を形成する方法にお
いて、二酸化珪素被膜が形成された基板をカルシウム塩
を含む水溶液と接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は二酸化珪素被膜の形
成方法に係り、特に珪弗化水素酸を含む処理液に基板を
接触させて該基板表面に二酸化珪素被膜を形成させる方
法(以下「液相析出法」と称す場合がある。)におい
て、形成された二酸化珪素被膜の表面平滑性、平坦性を
改良する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】カラーSTN−LCD用基板としては、
ガラスからのアルカリの溶出を防止するために、表面に
二酸化珪素被膜が形成されたソーダライムガラス基板が
一般的に用いられている。
【0003】従来、このようなガラス基板への二酸化珪
素被膜の形成方法としては、珪弗化水素酸の二酸化珪素
過飽和水溶液にガラス基板を浸漬させて基板表面に二酸
化珪素被膜を析出させる液相析出法が一般に採用されて
おり、この液相析出法としては、例えば以下の反応式に
示すように、珪弗化水素酸溶液に二酸化珪素を飽和させ
た後、アルミニウムを溶解させることにより、液相から
二酸化珪素を析出させる所謂アルミニウム溶解法がある
(特公平6−27347号公報)。
【0004】 HSiF+2HO→6HF+SiO Al3++6HF→HAlF+3H このアルミニウム溶解法によれば、低温で緻密な二酸化
珪素被膜の成膜が可能であり、また、あらゆる形状の基
板の表面に全面的に膜形成が可能である。
【0005】カラーSTN−LCDにおいては、このよ
うにして形成された二酸化珪素被膜上に、カラーフィル
ター(CF)及びブラックマトリックス(BM)がパタ
ーン形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】カラーSTN−LCD
用基板にあっては、昨今の高精細化により、カラーフィ
ルター(CF)及びブラックマトリックス(BM)の線
幅は非常に小さくなっている。特にBMにおいては微細
なパターニングが必要とされるので、最近では樹脂製の
BMを用いてフォトリソ法でパターニング処理がなされ
ている。しかし、この場合において、ガラス基板上の二
酸化珪素被膜と樹脂BMとの密着性が悪いと、微細なパ
ターニング処理の際にBMが部分的に剥離する等の欠陥
を招く。
【0007】一般的に二酸化珪素被膜被覆ガラス基板表
面と樹脂BMとの密着性は、基板表面の平坦性に大きく
影響され、基板の平滑性ないし平坦性が悪いと樹脂BM
の密着性は非常に悪くなる。
【0008】一方で、カラーSTN−LCD用のソーダ
ライムガラス基板は、通常、表面のうねりを除去するた
めに研磨処理が施されるが、この研磨処理により、ガラ
ス基板の表面には微細な傷が形成される。そして、この
ように微細な傷が形成されたガラス基板の表面に前述の
液相析出法で二酸化珪素被膜を形成すると、液相析出法
では、基板の表面形状に倣う二酸化珪素被膜が形成され
ることから、二酸化珪素被膜形成後の基板表面も二酸化
珪素被膜形成前の基板と同様、基板の表面の傷に由来す
る微細な凹凸のある非平滑面となる。
【0009】そして、このような表面非平滑な二酸化珪
素被膜被覆ガラス基板に樹脂BMのパターニング処理を
行うと、エッチングの際に基板上の微細な凹凸と樹脂B
Mとの境界からエッチャントが侵入し、パターニング不
良を生じる結果となる。
【0010】本発明は上記従来の問題点を解決し、表面
平滑、平坦性に優れ、樹脂BMとの密着性の高い二酸化
珪素被膜被覆ガラス基板を製造することができる二酸化
珪素被膜の形成方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の二酸化珪素被膜
の形成方法は、珪弗化水素酸を含む処理液に基板を接触
させて該基板表面に二酸化珪素被膜を形成する方法にお
いて、二酸化珪素被膜が形成された基板をカルシウム塩
を含む水溶液と接触させることを特徴とする。
【0012】本発明に従って液相析出法で形成した二酸
化珪素被膜をカルシウム塩を含む水溶液と接触させるこ
とにより、二酸化珪素被膜の表面形状が変化し、表面の
平滑化、平坦化が図れる。カルシウム塩を含む水溶液に
よるこの表面平滑、平坦化の作用機構の詳細は明らかで
はないが、液相析出法により形成された二酸化珪素被膜
の表面、特に基板の傷に由来する凹部のエッジ部分や、
鋭い突起部がカルシウム塩と反応して、エッジ部が丸み
を帯びるとともに表面が平滑になることによるものと推
定される。
【0013】本発明によれば、表面の平滑性、平坦性に
優れた二酸化珪素被膜被覆基板を得ることができるた
め、この基板上の樹脂BMのパターニングを行った際、
パターニング不良を引き起こすことなく、良好なBMパ
ターンを形成することができる。
【0014】本発明において、水溶液中のカルシウムイ
オン濃度は0.01mol/L以上であることが好まし
い。また、この水溶液の温度は30〜80℃であること
が好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の二酸化珪素被膜の
形成方法の実施の形態を詳細に説明する。
【0016】本発明の二酸化珪素被膜の形成方法におい
て、二酸化珪素被膜を成膜する方法自体は、従来のアル
ミニウム溶解法等の液相析出法と同様に実施することが
でき、例えば二酸化珪素を飽和状態とした珪弗化水素酸
溶液にアルミニウムの粉末又は板材等を添加して二酸化
珪素の過飽和溶液とし、この溶液に基板を浸漬する方法
を採用することができる。なお、アルミニウムの代りに
鉄やマグネシウムを用いても良い。
【0017】ここで珪弗化水素酸溶液の珪弗化水素酸濃
度はアルミニウム添加前において、1.0〜4.0mo
l/L程度であることが好ましい。また、この珪弗化水
素酸溶液に添加するアルミニウム量は、添加前の珪弗化
水素酸溶液中の珪弗化水素酸に対して0.01〜1mo
l倍であることが好ましい。また、この溶液の温度は3
0〜60℃であることが好ましい。
【0018】前記カラーSTN−LCD用の二酸化珪素
被膜被覆ガラス基板を製造する場合、形成する二酸化珪
素被膜の厚さは30〜100nm程度とするのが好まし
い。
【0019】本発明では、このような処理液中に基板を
浸漬して二酸化珪素被膜を成膜させた後、これを引き上
げ、基板を水洗し、必要に応じて乾燥させた後、カルシ
ウム塩を含む水溶液に浸漬する。
【0020】このカルシウム塩としては、塩化カルシウ
ム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、硝酸カルシウ
ム、酢酸カルシウムなどが挙げられるが、汎用性、取り
扱い易さ、水溶性などの観点から、塩化カルシウムが最
も好ましい。
【0021】また、このようなカルシウム塩を含む水溶
液のカルシウムイオン濃度が過度に低いと十分な効果が
得られないため、カルシウムイオン濃度は0.01mo
l/L以上であることが好ましい。特に、取り扱い性、
経済性と、表面平滑化効果とを考慮した場合、このカル
シウムイオン濃度は0.05〜1.0mol/Lである
ことが好ましい。
【0022】また、この水溶液の温度は低過ぎると処理
効果が小さく、高過ぎると水の蒸発が激しく取り扱い上
好ましくないことから、30〜80℃の範囲とするのが
好ましい。
【0023】このようなカルシウム塩を含む水溶液によ
る処理時間は、そのカルシウムイオン濃度や温度に応じ
て、十分な平滑化効果が得られるように適宜決定される
が、一般的には15〜60分程度で十分である。カルシ
ウム塩を含む水溶液に浸漬して所定時間処理した後は基
板を引き上げ、水洗、乾燥して次工程に送給される。
【0024】カラーSTN−LCD用の二酸化珪素被膜
被覆ガラス基板を製造する場合、本発明では、このよう
なカルシウム塩を含む水溶液による表面平滑化処理によ
り、表面粗さ(Ra)が9nm以下の平滑面に仕上げる
ことが、樹脂BMの密着性、パターニング性の向上の面
で好ましい。
【0025】このような本発明の方法は、カラーSTN
−LCD用基板としての研磨処理されたソーダライムガ
ラス基板の表面に二酸化珪素被膜を形成する場合に特に
有効であるが、何らこの場合に限定されず、表面の平滑
性、平坦性が要求される二酸化珪素被膜の形成であれ
ば、様々な用途の基板に適用可能である。
【0026】
【実施例】以下に実施例、比較例及び参考例を挙げて本
発明をより具体的に説明する。
【0027】実施例1 2mol/Lの濃度の珪弗化水素酸溶液に二酸化珪素
(工業用シリカゲル)を溶解させ、酸化珪素の飽和状態
とした。この溶液300mlの中に長さ50mm、幅2
5mm、厚さ3mmのアルミニウム板(約0.38mo
l)を添加した。アルミニウム板の添加の際には水素の
発生が起こるため、換気には十分注意をはらいながら反
応を行わせた。溶液はアルミニウム板の添加によって二
酸化珪素の過飽和状態の珪弗化水素酸溶液となった。こ
の溶液を35℃の水浴上に移してこの温度に保持し、こ
の液中に予め研磨処理を施した後、十分に洗浄乾燥した
5cm角、厚さ1mmのソーダライムガラスを浸漬し
た。この状態で16時間保った後、浸漬したガラス板を
引き上げ洗浄乾燥を行って、厚さ50nmの二酸化珪素
被膜が形成されたガラス基板を得た。
【0028】なお、ソーダライムガラスの研磨処理は、
下記の研磨剤を用いて、下記の研磨量で行った。 研磨剤 :重量平均粒径約1.2μmの酸化セリ
ウムを主成分とするもの 研磨量(取代):片面(BM形成面)のみの研磨で約7
μm研磨 次いで、この二酸化珪素被膜被覆ガラス基板を0.5m
ol/Lの塩化カルシウム水溶液(温度50℃)に15
分間浸漬した後引き上げ、水洗、乾燥した。
【0029】得られたガラス基板の表面粗さ(Ra)は
表1に示す通りであった。
【0030】このガラス基板にフォトリソ法により常法
に従ってアクリル系樹脂BMをL:S=30μm:70
μmのストライプ状にパターニング処理して形成し、図
1に示す如く、ガラス基板1上の二酸化珪素被膜2上に
ストライプ状のBM3(幅30μm)が形成された基板
を得た。
【0031】このパターニングされたBM3を目視観察
し、パターニング状況を下記基準で判定し、結果を表1
に示した。 〔判定基準〕 ○:基板の全面にわたり、図2(a)に示す如く、直線
状のストライプが形成され、パターニング性は良好であ
った。 △:図2(b)に示す如く、ストライプが直線状ではな
く、基板の一部に、ストライプの細りないし欠けが発生
しており、パターニング性が若干不良であった。 ×:基板の全面にストライプの細りないし欠けが発生
し、図2(c)に示す如く、途切れた部分もありパター
ニングは不良であった。
【0032】実施例2〜4 塩化カルシウム水溶液の濃度、温度又は浸漬時間を表1
に示す通りに変えたこと以外は実施例1と同様にして処
理を行い、同様に表面粗さと樹脂BMのパターニング性
を評価して結果を表1に示した。
【0033】実施例5,6 塩化カルシウム水溶液の代りに、表1に示す濃度、温度
の硝酸カルシウム水溶液を用い、表1に示す浸漬時間で
処理したこと以外は実施例1と同様にして処理を行い、
同様に表面粗さと樹脂BMのパターニング性を評価して
結果を表1に示した。
【0034】比較例1 塩化カルシウム水溶液による処理を行わなかったこと以
外は実施例1と同様にして処理を行い、同様に表面粗さ
と樹脂BMのパターニング性を評価して結果を表1に示
した。
【0035】比較例2 塩化カルシウム水溶液の代りに表1に示す温度の温水を
用い、表1に示す浸漬時間で処理したこと以外は実施例
1と同様にして処理を行い、同様に表面粗さと樹脂BM
のパターニング性を評価して結果を表1に示した。
【0036】なお、表1には、参考例1,2として研磨
処理前後のソーダライムガラス板の表面粗さと、各々に
ついて、二酸化珪素被膜を形成することなく直接実施例
1と同様にして樹脂BMのパターニングを行った場合の
パターニング性の評価結果を併記した。
【0037】
【表1】
【0038】表1より次のことが明らかである。
【0039】即ち、ソーダライムガラス基板は研磨前は
表面平滑でパターニング性も良好であるが、研磨により
表面に微細な傷が発生して表面平滑性が損なわれパター
ニング性が悪くなる。
【0040】この表面平滑性の悪さは、二酸化珪素被膜
を形成しても改善されず、また二酸化珪素被膜形成後温
水に浸漬したのみでも改善されない(比較例1,2)。
【0041】これに対して、本発明の方法に従って、カ
ルシウム塩の水溶液に浸漬することにより、表面の平滑
性が改善され、パターニング性が良好となる。
【0042】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の二酸化珪素
被膜の形成方法によれば、表面の平滑性、平坦性に優れ
た二酸化珪素被膜被覆基板が製造され、この基板によ
り、樹脂BM等の有機物の微細なパターニングを精度良
く行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例でパターニングした基板を示す断面図で
ある。
【図2】実施例におけるパターニング性の評価基準を示
す模式図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 二酸化珪素被膜 3 BM
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 透 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 Fターム(参考) 2H090 JA07 JC07 JD10 KA08 LA15 4G059 AA08 AB11 AC03 EA05 EB05 4K022 AA03 AA43 BA15 BA20 BA33 DA07 DA09 DB01 EA04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 珪弗化水素酸を含む処理液に基板を接触
    させて該基板表面に二酸化珪素被膜を形成する方法にお
    いて、二酸化珪素被膜が形成された基板をカルシウム塩
    を含む水溶液と接触させることを特徴とする二酸化珪素
    被膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該カルシウム塩を含
    む水溶液中のカルシウムイオン濃度が0.01mol/
    L以上であることを特徴とする二酸化珪素被膜の形成方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、該カルシウム
    塩を含む水溶液の温度が30〜80℃であることを特徴
    とする二酸化珪素被膜の形成方法。
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JP2007113047A (ja) * 2005-10-19 2007-05-10 Nippon Steel Corp 表面処理反応性に優れた処理溶液

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JP2007113047A (ja) * 2005-10-19 2007-05-10 Nippon Steel Corp 表面処理反応性に優れた処理溶液
JP4685586B2 (ja) * 2005-10-19 2011-05-18 新日本製鐵株式会社 表面処理反応性に優れた処理溶液

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