JP2017154906A - ガラス表面処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連続生産が可能であり、簡易な方法でガラス基板の表面処理することが可能なガラス表面処理装置を提供する。【解決手段】 本発明に係るガラス表面処理装置１０は、少なくとも搬送ローラ１２、マイクロクラック形成部１４、エッチング部１８、を有する。搬送ローラ１２はガラス基板１００を入り口から出口まで搬送するように構成される。マイクロクラック形成部１４は、研磨材と接触させることでガラス基板の主面にマイクロクラックを形成するように構成される。エッチング部１８は、ガラス基板１００の主面に形成されたマイクロクラックをエッチングするように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス基板の表面を粗面化するように構成されたガラス基板表面処理装置に関する。

従来から、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの画像表示装置は、表示面での外光の反射や写り込みを防止するために、反射防止特性を有するフィルムが用いられてきた。このようなフィルムには、表面に凹凸が形成されており、反射光を拡散できるようになっている。近年では、光透過率の向上のため、フィルムを使用することなくガラス基板に直接加工する要望が増えてきている。ガラス基板に直接加工したものは、画像表示装置だけではなく、太陽光パネルなどにも用いられている。

ガラス基板を直接加工する方法は、物理的な力によって表面に凹凸をつける方法や、エッチングすることによって表面のヘイズを調節する方法などが挙げられる。従来技術の中には、サンドブラストによって表面を粗面化し、フッ酸等のエッチング液でエッチングすることによって、凹凸を形成するものが存在する（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−８２２８５号公報

しかしながら、特許文献１のようにサンドブラストによって処理する方法は、大型基板に対応することが難しいと考えられる。ガラス基板を均一に加工するためには、ブラスト材を噴射するノズルをガラス基板上で順次スキャンさせつつガラス基板の全域に均一な処理が施されるように制御する必要がある。基板サイズが大きくなるにつれて、処理時間が長くなってしまうという不都合があった。

また、サンドブラスト装置は、連続処理するような装置と組み合わせて使用することが難しいと考えられる。搬送ローラやベルトコンベア等の搬送機構の搬送ギア部にブラスト材等の粉塵が入り込むと搬送トラブルを起こしてしまう可能性が高くなることが考えられる。さらに、粉塵が後工程に影響出さないような、大掛かりな洗浄工程を設ける必要があることが考えられる。

本発明の目的は、連続生産が可能であり、簡易な方法でガラス基板の表面処理することが可能なガラス表面処理装置を提供することである。

本発明にかかるガラス表面処理装置は、板状を呈するガラス基板の主面に対して表面処理を行うように構成された装置であって、搬送手段、マイクロクラック形成手段およびエッチング手段を少なくとも備えている。搬送手段は、表面処理が施されるガラス基板をガラス基板処理装置の最上流から最下流まで搬送するように構成されている。搬送手段の例として、ローラやコンベアが挙げられるが、これらに限定されない。

マイクロクラック形成手段は、研磨材を少なくとも有し、搬送手段によって搬送されるガラス基板の主面に接触させることによって接触した主面の一部または全部にマイクロクラックを形成するように構成される。マイクロクラック形成手段の例として、研磨材で構成された、ローラ状部材やコンベア状部材などと搬送手段を構成する部材とでガラス基板を挟み込むようにガラスを搬送するような構成が挙げられるが、シート状の研磨剤をガラス基板に押し付けるような構成にしても良い。研磨材の例として、サンドペーパや金属粒子を圧着したシートなどが挙げられる。研磨材の表面粗さは３〜１０μｍ程度（サンドペーパーの２５００番手相当）が好ましい。研磨材が少なくともガラス基板の幅方向の全域に同時に接触するように構成すれば、研磨材を幅方向においてスキャン（往復移動）させる必要がなくなり、処理の高速化が図られる。

エッチング手段は、マイクロ形成手段によってマイクロクラックが形成されたガラス基板をエッチング液に接触させるように構成されている。エッチング手段の例として、スプレーによってエッチング液が吹き付けられるスプレー式やエッチング槽に収容されたエッチング液に浸漬する浸漬法などが挙げられる。エッチング手段は、マイクロクラックをエッチングするように構成されている。エッチング処理することで、マイクロクラック形成手段で、形成された不必要な微細なキズを消滅させることが可能である。

上記のように構成することで、ガラス表面処理装置によって処理されたガラス基板は、マイクロクラック形成手段でマイクロクラックが形成され、エッチング手段で不必要なキズを消滅させることができる。ガラス基板表面に光透過性に優れた微細な凹凸が形成することが可能になる。また、ガラス表面処理装置は、連続処理することが可能であるため、効率良くガラス基板を処理することが可能である。

また、マイクロ形成手段は、圧力調整手段を有し、ガラス基板の主面に研磨剤の粗面を接触させる圧力を調整するように構成しても良い。このような圧力調整手段を設けることで、ガラス基板の主面に形成されるマイクロクラックの大きさを調整することが可能になる。

この発明によれば、連続生産が可能であり、簡易な方法でガラス基板の表面処理することが可能になる。

本発明の一実施形態に係るガラス表面処理装置の外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係るガラス表面処理装置の概略構成を示す図である。 マイクロクラック形成部の構成の一例を示す図である。 マイクロクラック形成部の構成の一例を示す図である。 マイクロクラック形成部の構成の一例を示す図である。 マイクロクラック形成部の構成の一例を示す図である。 マイクロクラック形成部の構成の一例を示す図である。

以下、図を用いて本発明に係る連続式のガラス表面処理装置の一実施形態を説明する。図１および図２は、ガラス表面処理装置１０の外観および概略構成を示す図である。ガラス表面処理装置１０は、搬送ローラ１２、マイクロクラック形成部１４、エッチング前処理部１６、エッチング部１８、水洗部２０および乾燥部２２を備える。マイクロクラック形成部１４、エッチング前処理部１６、エッチング部１８、水洗部２０および乾燥部２２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が形成されている。ガラス表面処理装置１０は、ガラス基板１００の主面に対して光透過率の高い粗面を効率良く形成できるような処理をするように構成されている。

搬送ローラ１２は、ガラス表面処理装置１０内に複数配置されており、ガラス基板１００をガラス表面処理装置１０の最上流位置から最下流位置へと搬送可能に構成されている。ガラス基板１００は、各チャンバに形成されたスリット状の開口部を通過することで搬送される。ガラス表面処理装置１０の最上流位置と最下流位置とには、搬送ローラ１２が装置の外部に対して開放した状態で配置され、ガラス基板１００を投入および取り出しができるように構成されている。この搬送ローラ１２は本発明に係る搬送手段に対応しており、他の搬送機構で構成することも可能である。例えば、無端ベルトのようなコンベアを採用することも可能であるし、複数の搬送機構から構成することも可能である。

マイクロクラック形成部１４は、搬送ローラ１２によって搬送されるガラス基板１００の主面に対して処理するように構成される。マイクロクラック形成部１４は、研磨材によって構成されたローラ状部材やコンベア状部材をガラス基板１００の主面に接触させることで、マイクロクラックを形成できるように構成される。研磨材の例として、サンドペーパや金属粒子を圧着したシートなどが挙げられる。また、マイクロクラック形成部１４は、圧力調整部２４を備える。この圧力調整部２４は、研磨材をガラス基板１００主面に接触させる圧力を調整できるように構成され、マイクロクラックの大きさを調整できるようになっている。マイクロクラック形成部１４の詳しい説明は後述する。

エッチング前処理部１６は、マイクロクラック形成部１４で処理されたガラス基板１００を受け入れ、洗浄するように構成されている。この実施形態では、ガラス基板１００に対して上方および下方に設置されたノズルから水を噴射することによって、洗浄するように構成されている。このようにエッチングが行われる前にガラス基板１００を洗浄することで、マイクロクラック形成部１４で発生したガラスの粉や異物等を除去できるようになっている。エッチング部１８で処理される前にガラスの粉や異物を取り除くことで、ガラス基板１００の主面をムラ等無く処理することが可能になる。また、乾いたガラス基板１００に対し、直接エッチング液やエッチング液から発生したガスが触れてしまうとムラが発生する可能性があるため、ガラス基板１００の表面を予め濡らしておくことで、好適にエッチング処理することが可能になる。

エッチング部１８は、ガラス基板１００の主面に対し、エッチング処理できるように構成されている。マイクロクラック形成部１４で形成されたマイクロクラックを有するガラス基板１００の主面に対し、上方および下方に設置されたノズルからエッチング液を噴射することでエッチング処理が行われる。マイクロクラック形成部１４で形成されたガラス基板１００の主面は無数のキズが入っているために光透過率が減少している。また、キズが入っているためガラス基板１００の強度が低下している。このガラス基板１００の主面をエッチング処理し、キズを消滅させることで、表面に凹凸を有しながら光透過率の高い且つ、強度の高いガラス基板１００を製造することが可能である。また、本実施形態では、ノズルからエッチング液を噴射するスプレー式を採用しているが、エッチング液が収容されたエッチング槽に浸漬しながら搬送できるような浸漬式を採用することも可能である。

水洗部２０はエッチング処理されたガラス基板１００を受け入れ水洗処理されるように構成される。エッチング処理されたガラス基板１００はエッチング液が付着した状態で水洗部２０に搬送されるため、ガラス基板１００に対し水を上方および下方から噴射することで洗浄できるようになっている。また、水洗部２０の最上流位置にはガラス基板１００の上に滞留したエッチング液を水洗部２０に持ち込まないようにエアナイフが設置される。エアナイフを取り付けることで、水洗部２０の汚染を防ぎ適切な洗浄を行うことが可能になる。エアナイフはエッチング部１８の最下流位置に設置しても良い。

乾燥部２２は、水洗部２０によって水洗処理されたガラス基板１００を乾燥できるようになっている。乾燥部２０にもエアナイフが設置されており、ガラス基板１００に付着した水分を完全に乾燥できるようになっている。この実施形態では、エアナイフを採用しているが、ロール状の吸収シートのようなものを用いても良いし、吸収材と温風を組み合わせたものなどを用いても良い。乾燥したガラス基板１００はガラス表面処理装置１０の最下流位置まで搬送され取り出される。

図３〜図７は、マイクロクラック形成部１４の構成例を示す図である。マイクロクラック形成部１４は、ガラス基板１００の主面に対し、マイクロクラックを形成することが可能な粗面部材２６を有する。この粗面部材２６は、研磨材が表面に取り付けられるように構成されている。マイクロクラック形成部１４は、この粗面部材２６と搬送ローラ１２でガラス基板１００を狭持し搬送できるように構成されている。粗面部材２６は、通過するガラス基板１００に接触することが可能な高さに設置されている。この実施形態では、粗面部材２６が本発明の研磨材に対応する。

図３は、ローラ状の粗面部材２６で構成されているマイクロクラック形成部１４を示す図である。この図では、３本の粗面部材２６でガラス基板１００の主面に対しマイクロクラックを形成できるように構成されている。この粗面部材２６は、搬送ローラ１２と同じ搬送速度となるように回転させても良いし、搬送するガラス基板１００に接触する摩擦で回転するように構成されていても良い。また、この３本の粗面部材２６は、粗さが同じ番手のものから構成しても良いし、それぞれ違う番手からなるように構成しても良い。それぞれ違う番手になるように構成することで、ガラス基板１００の主面に様々なキズを形成することが可能になる。また、この図では、３本の粗面部材２６で構成されているが、本数はこの限りではない。

マイクロクラック形成部１４は、粗面部材２６とガラス基板１００とが接触する圧力を調整するような圧力調整部２４を有していても良い。図４は、図３に示したマイクロクラック形成部１４において、圧力調整部２４を設置した一例を示す図である。この図で示す圧力調整部２４は、ローラ状の粗面部材２６の両端を押圧することでガラス基板１００への圧力を調整できるようになっている。圧力調整部２４と粗面部材２６が接触する部分には軸受等を配置し、粗面部材２６の回転を阻害しないようにすることが好ましい。圧力調整部２４は、粗面部材２６がガラス基板１００に加える圧力を調整できるものであれば形状や手段は選択されない。

また、圧力調整部２４は、ガラス基板１００が粗面部材２６に接触し始めてから圧力を調整するようになっている。はじめから圧力を加えてしまうと、搬送ローラ１２と粗面部材２６の間にガラス基板１００が通過しにくくなり、搬送トラブルの原因になってしまう。ガラス基板１００が搬送ローラ１２と粗面部材２６に狭持されれば搬送ローラ１２および粗面部材２６の回転によって圧力を加えつつも、後段へとガラス基板を搬送することが可能である。このような構成は、搬送ローラ１２の上方および下方にセンサを配置することで容易に制御することが可能である。

図５は、シート状の粗面部材２６で構成されているマイクロクラック形成部１４を示す図である。このように構成することで、使用されたシート状の粗面部材２６を巻き取っていけるようになっている。この構成は、脆くなりやすい粗面部材２６を使用する場合に効率良くマイクロクラックを継続的に形成することが可能である。図６はコンベア状の粗面部材２６で構成されたマイクロクラック形成部１４を示す図である。ローラ状やロールトゥロール状に構成しにくい粗面部材を使用する場合は、図６のようなコンベア状に構成するように使用すれば良い。また、搬送部材もコンベア１３を使用することで細かな板状物を処理することが可能になる。

図７は、圧力調整部２４に直接粗面部材２６を取り付けるように構成されたマイクロクラック形成部２６を示す図である。この構成は、搬送されてきたガラス基板１００に直接粗面形成部２６が取り付けられた圧力調整部２４がプレスすることでガラス基板１００の主面にマイクロクラックが形成できるようになっている。この場合、搬送中のガラス基板１００に直接プレスしてしまうと、コンベア１３およびガラス基板１００に負荷がかかってしまい搬送トラブルになってしまう可能性がある。プレスする際、搬送を一旦停止するように構成することで、コンベア１３およびガラス基板１００に負荷がかからずにガラス基板の主面にマイクロクラックを形成することが可能である。また、プレスを行うコンベア１３の中に平面状の圧力に耐久可能な台等を設置しておくことでガラス基板１００の主面に均一にマイクロクラックを形成することが可能になる。

図３〜図７で挙げたマイクロクラック形成部１４の構成例は、ガラス基板１００の主面に対してマイクロクラックを形成するように構成されており、ガラス基板１００の主面の反対側の主面は処理が行われない。搬送ローラ１２やコンベア１３等の搬送部材も粗面部材２６で構成することで、ガラス基板１００の主面および反対側の主面に対してもマイクロクラックを形成することが可能である。例えば、図３で両主面に対してマイクロクラックを形成する場合、粗面部材２６の下に配置される搬送ローラ１２を粗面部材２６で構成するようにすれば良い。

上記したような方法で形成されたマイクロクラックは後段に配置されるエッチング部１８によってエッチングされ、表面粗さや凹凸の形状が適宜調整される。エッチング部１８では、フッ酸を含有したエッチング液をガラス基板１００に噴射することで処理されるが、エッチング液のフッ酸の濃度、噴射圧力および処理時間等を調整することでガラス基板１００の主面に形成されたマイクロクラックの形状をコントロールすることが可能である。また、細かなマイクロクラックは、エッチング処理することで消滅するし、光透過率が向上する。

上記のようなガラス表面処理装置１０を使用すれば、大型のガラス基板であっても連続して処理することができ、効率良く粗面化されたガラス基板を得ることが可能である。また、エッチング処理もされているので、光透過率の高い粗面を有するガラス基板を得ることが可能である。

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。

１０−ガラス表面処理装置
１２−搬送ローラ
１３−コンベア
１４−マイクロクラック形成部
１６−エッチング前処理部
１８−エッチング部
２０−水洗部
２２−乾燥部
２４−圧力調整部
２６−粗面部材
１００−ガラス基板

Claims (2)

1. 板状を呈するガラス基板の主面に対して表面処理を行うように構成されたガラス表面処理装置であって、
   表面処理が施されるガラス基板を搬送するための搬送手段と、
   研磨材を少なくとも有し、前記搬送手段によって搬送されるガラス基板の主面を前記研磨材の粗面に接触させることによって接触した主面の一部または全部にマイクロクラックを形成するマイクロクラック形成手段と、
   前記マイクロクラック形成手段によってマイクロクラックが形成されたガラス基板をエッチング液に接触させるように構成されたエッチング手段と、
   を少なくとも備えたガラス表面処理装置。
2. 前記マイクロクラック形成手段は、圧力調整手段を有し、前記ガラス基板の主面に前記研磨剤の粗面を接触させる圧力を調整するように構成された請求項１に記載のガラス表面処理装置。

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