JP2017200863A - 結像用光学パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】結像用光学パネルを構成するガラス積層体を歩留まり良く製造することができ、かつ、大型の高精細な結像光学パネルの製造にも対応可能な結像用光学パネルの製造方法の提供。【解決手段】薄型化ステップ、光反射膜形成ステップ、分断ステップおよび一体化ステップを含み、薄型化ステップは、ガラス基板５０をエッチングすることで薄型化するように構成され、光反射膜形成ステップはガラス基板５０の第１の主面に光反射膜１２を形成するように構成され、分断ステップは、光反射膜１２が形成されたガラス基板５０を短冊形状の小片１４に分断するように構成され、一体化ステップは、複数の小片１４を積層させ一体化するように構成される、結像用光学パネル１０の製造方法。【選択図】図３

Description

本発明は、結像用光学パネルの製造方法に関し、特にガラス積層体を歩留まり良く製造することが可能な結像用光学パネルの製造方法に関する。

従来から、空中に映像を映し出すことができるような空中ディスプレイの研究が盛んに行われている。空中に映像を映し出し、街中での宣伝広告や遊園地等のアトラクションに使用することが考えられている。空中に映像を映し出す方法として、水蒸気や煙にプロジェクタ投影させる方法で擬似的に空中に浮いているように見せるといった技術が存在するが、水蒸気や煙を使用することなく空中に映像を映し出す技術が切望されていた。

近年、ガラスや樹脂を金属等の反射膜と積層させた光学パネルを使用し、被写体からの光を一方側から入射することで反対側に被写体の立体映像を空中に結像させる技術が提案されている。この光学パネルは、金属膜が形成されたガラス基板を積層させ、ワイヤーソー等で切断することで製造されている。しかし、このような製造方法では、積層体を切断する際にガラス基板にクラックが発生してしまったり、蛇行状に切断してしまったりする不具合が生じてしまうことが多くあった。

従来技術には、切断箇所をレーザ照射し変質化させたガラス基板を積層させ、その変質化した箇所にワイヤーソーを案内させるようにすることで、積層体が蛇行状に切断されたり、クラックが入ってしまったりすることを防止できる技術が存在する（例えば、特許文献１参照。）。このように切断箇所のガラス基板を変質化させることで、切断しやすくなるので大型基板にも対応できるとされている。

特開２０１３−２２０９８１号公報

しかしながら、上述のような従来技術においては、ガラス基板を変質化させることで積層体を切断しやすくなるがワイヤーソーのような切断部材が必須である。ワイヤーソーのような切断部材で切断すると積層体のガラス基板と接触する時間が長くなるため光学パネルとなるエリアにクラックが入ってしまう恐れは解消されないことが考えられる。さらに、ガラス基板が大型化するにつれて接触する面積が増加するため、破損するリスクが高くなることが想定される。

また、ガラス基板を変質化させることで、光透過率が低下してしまうことが考えられる。ガラス基板をレーザによって変質化するとガラス内部に微小な気泡を発生させてしまう。この変質化した位置を切断したとしても気泡が発生していたガラス基板の端面は光透過率が低下しているため光学パネルとして使用するには不適切であることが考えられる。

本発明の目的は、結像用光学パネルを構成するガラス積層体を歩留まり良く製造することができ、かつ、大型の高精細な結像光学パネルの製造にも対応可能な結像用光学パネルの製造方法を提供することである。

本発明に係る結像用光学パネルの製造方法は、薄型化ステップ、光反射膜形成ステップ、分断ステップおよび一体化ステップを少なくとも含む。薄型化ステップは、ガラス基板にフッ酸等を含むエッチング液と接触させることでガラス基板を薄型化するように構成される。この薄型化ステップでは、エッチング液が収容されたエッチング槽にガラス基板を浸漬する浸漬式エッチング装置や搬送ローラ等で搬送されるガラス基板１００の主面に対しノズル等によってエッチング液を噴射する枚葉式エッチング装置を使用することによって薄型化される。

光反射膜形成ステップは、ガラス基板の第１の主面に光反射膜を形成するように構成される。光反射膜の例として、金属膜を使用することが好ましく、さらに、ＡｌやＡｇを使用することが好適である。光反射膜を形成する方法として、真空蒸着、スパッタリング、無電解めっき等の方法が挙げられる。分断ステップは、光反射膜を形成したガラス基板を複数の小片に分断するように構成される。この複数の小片は、短冊形状を有し、第１の主面に光反射膜が形成され、第２の主面には何も形成されていない状態になっている。一体化ステップは、分断ステップで分断した複数の小片を積層させることで一体化させるように構成される。各小片の第１の主面がＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）フィルム等を挟んで他の小片の第２の主面に対向するように積層させることで、ガラスと光反射膜とが交互に積層するように構成することが可能である。

また、薄型化ステップおよび光反射膜形成ステップは順不同で実施され、その後、分断ステップおよび一体化ステップが実施されることを特徴とする。例えば、ガラス基板を薄型化したために光反射膜が均一に形成できない場合は、光反射膜形成ステップにて、ガラス基板の第１の主面に光反射膜を形成してから、薄型化ステップで第２の主面をエッチングし薄型化するようにしても良い。ガラス基板を薄型化しても均一に光反射膜を形成できる場合であれば、薄型化ステップを行ってから光反射膜形成ステップを行うようすれば良い。

薄型化ステップにおいて、光反射膜が形成された第１の主面を保護膜で保護しつつ第２の主面側をエッチングすることによって、ガラス基板の板厚が５００μｍ以下となるようにエッチングすることが好ましい。結像用光学パネルは積層して構成されるガラス基板と光反射膜との距離が短くなるほど高精細に結像を映し出すことが可能になる。

分断ステップにおいて、ガラス基板の強度が高いものに関しては、スクライブブレーク法によって分断することが好ましい。スクライブブレーク法による分断は、効率良く分断することが可能である。例えば、ガラス基板の板厚が厚いものに関しては、スクライブブレーク法のような物理的に分断する方法で分断してもクラック等が入りにくいので、好適に分断することが可能である。

分断ステップにおいて、ガラス基板の強度が低いものに関しては、エッチングすることによってガラス基板を分断することが好ましい。例えば、ガラス基板の板厚が薄く物理的な分断方法では破損するおそれがあるものに関しては、エッチングによって分断することでクラック等入ることなく好適に分断することが可能である。

上記のように、結像用光学パネルを製造することで、積層したガラス基板をまとめて切断することがなくなるため、ガラス基板が破損するリスクが低減することが可能である。また、ガラス基板を変質化させることもないためガラス基板の透過度の高いガラス基板を使用することが可能となる。また、積層体をまとめて切断しないので、大型基板を製造しても歩留まり高く製造することが可能となる。

この発明によれば、結像用光学パネルを構成するガラス積層体を歩留まり良く製造することができ、かつ、大型の高精細な結像光学パネルの製造にも対応可能になる。

本発明の一実施形態に係る薄型化ステップおよび光反射膜形成ステップでのガラス基板を表した図である。 本発明の一実施形態に係る分断ステップの様子を表した図である。 本発明の一実施形態に係る一体化ステップの様子を表した図である。 本発明の一実施形態に係る結像用光学パネルの構成を表した図である。

以下、本発明に係る結像用光学パネルの製造方法の一実施形態を説明する。結像用光学パネルの製造方法は、薄型化ステップ、光反射膜形成ステップ、分断ステップおよび一体化ステップを含んでいる。この実施形態で製造される結像用光学パネル１０は、複数のガラス５０と光反射膜１２を交互に積層するような積層体１８から構成されている（図３および図４参照。）。

薄型化ステップは、ガラス基板１００にフッ酸等のエッチング液に接触させることによってガラス基板１００をエッチングするように構成されている。薄型化ステップは、エッチング液が収容されるエッチング槽にガラス基板１００を浸漬させる浸漬式エッチング装置や搬送ローラ等によって搬送されるガラス基板１００の主面に対しノズル等によってエッチング液を噴射する枚葉式エッチング装置を使用することが可能である。特に、枚葉式エッチング装置は、大型ガラス基板を処理することができ、かつ、ガラス基板の板厚を１００μｍ程度までエッチングすることが可能なため好適である。

光反射膜形成ステップは、ガラス基板１００の少なくとも一方の主面に対して金属等の光反射膜１２を形成するように構成される。光反射膜１２の形成方法として、真空蒸着、スパッタリングおよび無電解めっき等が挙げられるが、その他の形成方法で形成しても良い。光反射膜１２の例として、反射率の良い金属膜を選択して使用することができるが、ＡｌおよびＡｇを使用することが好ましい。

分断ステップは、薄型化ステップおよび光反射膜形成ステップによって薄型化され光反射膜１２が形成されたガラス基板１００を短冊状の小片１４に分断するように構成される。この短冊状の小片１４は、第１の主面に光反射膜１２を有し、もう一方の第２の主面には何も有さないガラスの表面になっている。分断する方法として、スクライブブレーク法およびエッチング等の手段が挙げられるが好適に分断できるものであればこれらに限定されない。

一体化ステップは、分断ステップで分断した小片１４を積層させ一体化するように構成される。この一体化ステップでは、小片１４の第１の主面に形成されている光反射膜１２が他の小片１４の何も形成されていないガラス表面の第２の主面に重なるように積層することを特徴としている。このように積層することでガラス５０と光反射膜１２が交互に積層するように構成されるようになる。また、積層する小片１４は透明性を有する接着剤で接着することで一体化するようにすることが好ましい。

以下、図を用いて本発明に係る結像用光学パネル１０の製造方法を詳しく説明する。図１（Ａ）は薄型化ステップによって、薄型化したガラス基板１００を示している。ガラス基板１００のサイズは、光学パネルのサイズによって変更することが可能である。このガラス基板１００は、エッチング装置によって５００μｍ以下に薄型化することが好ましい。５００μｍ以下にすることで、結像用光学パネル１０によって表示される映像が高画質に映し出すことが可能である。

図１（Ｂ）は、光反射膜形成ステップによって第１の主面に光反射膜１２を形成したガラス基板１００を示す図であり、薄型化したガラス基板１００に対して光反射膜１２を形成している。光反射膜１２は、ガラス基板１００の第１の主面の全域に形成するようになっている。この実施形態では、ガラス基板１００を薄型化してから光反射膜１２を形成するように構成されるが、ガラス基板１００を薄型化したために光反射膜１２が均一に形成することができない場合は、ガラス基板１００を薄型化する前に第１の主面に光反射膜１２を形成した後、第２の主面からガラス基板１００を薄型化するようにすれば良い。このとき第１の主面を保護剤等で保護することで第２の主面のみをエッチングすることができ、好適に薄型化することが可能になる。

図２は、分断ステップの様子を示しており、スクライブカッタ２０でガラス基板１００を分断している様子を表している。この実施形態ではスクライブブレーク法によって、ガラス基板１００を分断しているが、エッチングによって分断することも可能である。エッチングによって分断する場合は、第１の主面および第２の主面を保護膜で被覆した後、切断箇所に対応する保護剤をパターニングしてエッチング処理することで分断することが可能である。分断ステップで得られた小片１４は、第１の主面に光反射膜１２を有した短冊状になっている。この分断ステップで分断する小片１４の幅が結像用光学パネル１０の板厚となるため、結像用光学パネル１０に最適な板厚となるように調整してガラス基板１００を分断すると良い。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、一体化ステップの様子を示す図である。小片１４は光反射膜１２を有する第１の主面と他の小片１４の何も有さない第２の主面とが対向し一体化するように積層し、保護フィルム１６の表面に沿って並べられる。また、複数の小片１４は、保護フィルム１６にガラス５０および光反射膜１２が垂直となるように積層し一体化させることが好ましい。この一体化ステップでは、ＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）フィルム等の透明性の高い接着剤を使用することが好ましく、小片１４と隣接する小片１４および保護フィルム１６とを接着するようにすることが好ましい。このように小片１４を配列し一体化させることで、ガラス５０と光反射膜１２が交互に積層した積層体１８を得ることができる。また、強度が高く一体化可能な接着剤等を使用することで、保護フィルム１６を使用することなく積層体１８を得ることも可能である。保護フィルム１６を使用しないことで透過度が上がり、より一層鮮明な結像を映し出すことが可能になる。

図４は、本実施形態の製造方法で製造された結像用光学パネル１０の斜視図を示す図である。結像用光学パネル１０は積層体１８が２つ積層した構造になっており、この２つの積層体１８はガラス５０および光反射膜１２が直交するように配置され、また、保護フィルム１６が外側になるように配置される。この結像用光学パネル１０の一方の主面に被写体からの光が入射することでもう一方の面側の空中に映像を映し出すことが可能となっている。

結像用光学パネルは、使用するガラス基板の板厚が薄くなるほど高精細に結像を映し出すことが可能であるが、その反面ガラス基板を切断することが難しくなる。従来のような、ガラス基板と光反射膜を積層してからワイヤーソー等で切断する方法であれば、積層しているため切断するのに時間がかかり、各ガラス基板に負担が大きく破損するリスクが高かった。このような方法で薄型化したガラス基板を積層し切断すると薄型化した各ガラス基板の強度は低下しているので破損するリスクはさらに高くなるので、高精細な結像用光学パネルを製造することは困難であった。

本発明の結像用光学パネルの製造方法では、薄型化したガラス基板を積層して分断することなく、ガラス基板１枚ずつ分断を行う。そのため、ガラス基板とホイールやカッタ等の切断具と接触する時間が短時間となるため、ガラス基板が破損するリスクが低減する。ガラス基板の板厚が２００μｍ以上の強度の比較的高いものはスクライブブレーク法によって分断することで効率良く分断することが可能であるが、２００μｍ以下の強度の低いガラス基板は、スクライブブレーク法のような物理的な分断では、クラックが発生してしまう可能性がある。スクライブブレーク法で分断すると破損してしまうおそれがあるガラス基板はエッチングによって分断することが好ましい。エッチングによって分断することでクラックを発生させることなく分断することが可能である。

また、従来の製造方法で大型の結像用光学パネルを製造しようとした場合、ガラス基板を多く積層させなければならなく、かつ、ガラス基板を大きくするほどワイヤーソーと接触する面積が増えるので破損するリスクが高くなってしまっていた。本発明の結像用光学パネルの製造方法では、ガラス基板を大きくしても破損するリスクが少なく、また必要な分だけ小片を重ねることで結像用光学パネルを大型化させることが可能であるので、大型化するにつれて破損リスクが高くなってしまうおそれはない。

以上のような製造方法で結像用光学パネルを製造することで、高精細かつ大型化を実現可能な結像用光学パネルを得ることが可能である。積層体を切断する過程を含まないため、ガラス基板が破損するリスクが低減し、また、レーザでガラスを変質化させて切断することもないため、ガラス基板の透過度の高い結像用光学パネルを製造することが可能となる。

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−結像用光学パネル
１２−光反射膜
１４−小片
１６−保護フィルム
１８−積層体
２０−スクライブカッタ
５０−ガラス
１００−ガラス基板

Claims (4)

1. ガラス基板にエッチングすることで前記ガラス基板を薄型化する薄型化ステップと、
   前記ガラス基板の第１の主面に光反射膜を形成する光反射膜形成ステップと、
   を順不同で含み、さらに、
   光反射膜が形成された前記ガラス基板を複数の小片に分断する分断ステップと、
   前記複数の小片を、各小片の第１の主面が他の小片の光反射膜が形成されていない第２の主面に対向するように積層させることによって一体化する一体化ステップと、
   を含む結像用光学パネルの製造方法。
2. 前記光反射膜形成ステップおよび前記薄型化ステップがこの順に実行され、かつ、
   前記薄型化ステップにおいて、光反射膜が形成された第１の主面を保護膜で保護しつつ第２の主面側をエッチングすることによって、ガラス基板の板厚が５００μｍ以下となるようにエッチングすることを特徴とする請求項１に記載の結像用光学パネルの製造方法。
3. 前記分断ステップにおいて、スクライブブレーク法によってガラス基板を分断することを特徴とする請求項１または２に記載の結像用光学パネルの製造方法。
4. 前記分断ステップにおいて、エッチングすることによってガラス基板を分断することを特徴とする請求項１または２に記載の結像用光学パネルの製造方法。

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