JP7264449B2 - Glass structure and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、微細溝が形成される溝形成領域と、この溝形成領域の外側に連続する周縁領域と、からなる微細溝付きガラス基板を少なくとも1つ有するガラス構造体に関し、特に、空中ディスプレイやマイクロ流路の用途に適用可能なガラス構造体に関する。 The present invention relates to a glass structure having at least one finely-grooved glass substrate comprising a groove-forming region in which fine grooves are formed and a peripheral region continuous to the outside of the groove-forming region. The present invention relates to a glass structure applicable to microchannel applications.

近年、ガラス部材と金属等の光反射膜と交互に積層させてなる空中結像用の光学ガラスパネルが使用されることがあった。空中結像用の光学ガラスパネルでは、被写体からの光を一方の主面側から入射することによって、反対の主面側の空中に被写体の立体映像を結像させることが可能になる。このような光学ガラスパネルは、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ることが一般的であった。 2. Description of the Related Art In recent years, an optical glass panel for aerial imaging, in which a glass member and a light reflecting film such as a metal film are alternately laminated, has been used. In the optical glass panel for aerial image formation, it is possible to form a stereoscopic image of the subject in the air on the opposite principal surface side by allowing light from the subject to enter from one principal surface side. Such an optical glass panel was generally manufactured by laminating glass substrates on which metal films were formed and cutting the laminated glass substrates with a wire saw or the like.

ところが、上述した従来の製造方法では、積層体を切断する際にガラスにクラックが発生してしまったり、切断面が蛇行してしまったりする不具合が生じてしまうことがあった。 However, in the above-described conventional manufacturing method, when the laminate is cut, cracks may occur in the glass, or the cut surface may meander.

そこで、従来技術の中には、ワイヤーソーによって切断すべき箇所をレーザビームによって変質化させる技術を採用するものがあった(例えば、特許文献1参照。)。この技術によれば、レーザビームによって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、とされていた。 Therefore, some conventional techniques employ a technique of changing the quality of a portion to be cut by a wire saw with a laser beam (see, for example, Patent Document 1). According to this technology, by guiding a wire saw to a location that has been altered by a laser beam, it is possible to prevent the laminated body from being cut in a meandering manner or cracking. rice field.

特開2013-220981号公報JP 2013-220981 A

しかしながら、上述のような従来技術においては、切断によって得られる微細ガラス片の微細化に限界がある。微細ガラス片の微細化は、例えば、空中ディスプレイの高精細化には不可欠なものであるが、従来技術においては、空中ディスプレイの高精細化に限界が生じていた。 However, in the prior art as described above, there is a limit to miniaturization of fine glass pieces obtained by cutting. Refinement of the fine glass pieces is indispensable, for example, for achieving high definition in the air display, but in the prior art, there is a limit to high definition in the air display.

また、従来技術において加工されるガラス部材は、空中ディスプレイ以外の用途に応用することが困難である。好ましくは、高精細の空中ディスプレイに適用可能で、かつ、それ以外の用途にも容易に適用可能な多用途のガラス構造体が望まれるところである。 Moreover, it is difficult to apply the glass member processed by the conventional technology to uses other than the floating display. Preferably, a versatile glass structure that can be applied to high-definition aerial displays and that can be easily applied to other uses is desired.

本発明の目的は、空中ディスプレイの高精細化に対応可能であり、かつ、空中ディスプレイ以外の用途にも適用可能なガラス構造体およびその製造方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a glass structure and a method of manufacturing the same, which are applicable to high-definition aerial displays and applicable to uses other than aerial displays.

この発明に係るガラス構造体は、微細溝が形成される溝形成領域と、この溝形成領域の外側に連続する周縁領域と、からなる微細溝付きガラス基板を少なくとも1つ有する。このガラス構造体における微細溝付きガラス基板は、溝形成領域に幅200μm以下の微細溝であって、その側面が平滑面によって構成された微細溝を備えている。ここで幅とは、溝の長手方向に直交する短手方向の大きさ(深さ方向において大きさが変化する場合には、それらのうちの最大値)を意味する。 A glass structure according to the present invention has at least one finely-grooved glass substrate comprising a groove-forming region in which fine grooves are formed and a peripheral region continuous outside the groove-forming region. The glass substrate with fine grooves in this glass structure is provided with fine grooves having a width of 200 μm or less in the groove forming region and having smooth side surfaces. Here, the width means the size of the groove in the transverse direction perpendicular to the longitudinal direction (when the size changes in the depth direction, the maximum value among them).

ここで平滑面とは、スピンドルやカッタ等を用いた機械加工やレーザを用いたアブレーション加工等で発生するような傷(クラック)が存在しない面のことを意味している。より具体的には、平滑面とは、エッチング処理によって形成される面全域の表面粗さSaが1.0μm以下のケミカル処理面を意味している。 Here, the smooth surface means a surface free from flaws (cracks) such as those generated by mechanical processing using a spindle, a cutter, or the like, abrasion processing using a laser, or the like. More specifically, the smooth surface means a chemically treated surface having a surface roughness Sa of 1.0 μm or less over the entire surface formed by etching.

上述の構成においては、ガラス基板が幅200μm以下の微細溝を有していることから、例えば、この溝幅の2倍程度のピッチ(400μm程度)で複数の微細溝を配置することが可能になる。つまり、微細溝のピッチの微細化は、従来のような切断された複数の微細ガラス片の微細化に比較して、より一層容易に実現する。このため、空中ディスプレイやマイクロ流路等の精細化にも対応し易くなる。 In the above configuration, since the glass substrate has fine grooves with a width of 200 μm or less, for example, it is possible to arrange a plurality of fine grooves at a pitch (about 400 μm) that is about twice the groove width. Become. In other words, miniaturization of the pitch of the fine grooves can be achieved more easily than miniaturization of a plurality of fine glass pieces cut as in the prior art. For this reason, it becomes easy to respond to finer details such as an aerial display and a micro flow channel.

上述のガラス構造体が、微細溝付きガラス基板を少なくとも2つ以上備え、各微細溝付きガラス基板が、互いの微細溝が直交する状態で周縁領域を介して接着されるように構成されることが好ましい。このような構成を採用することによって、高精細の空中ディスプレイ用の空中結像用の光学ガラスパネルが実現する。なお、接着は、透明接着材やOCA(Optical Clear Adhesive)フィルム等によって行うことが好ましい。 The glass structure described above comprises at least two glass substrates with fine grooves, and the glass substrates with fine grooves are bonded to each other through the peripheral edge regions in a state where the fine grooves are perpendicular to each other. is preferred. By adopting such a configuration, an optical glass panel for aerial imaging for a high-definition aerial display is realized. In addition, it is preferable to perform adhesion by a transparent adhesive, an OCA (Optical Clear Adhesive) film, or the like.

一方で、上述のガラス構造体が、微細溝付きガラス基板を積層し、微細溝付きガラス基板と透明支持基板とを接着するように構成されることが好ましい。このような構成を採用することによって、高精細の流路を有するマイクロ流路形成部材が実現する。 On the other hand, it is preferable that the glass structure described above is constructed by laminating finely grooved glass substrates and bonding the finely grooved glass substrate and the transparent support substrate. By adopting such a configuration, a microchannel-forming member having high-definition channels can be realized.

また、本発明に係るガラス構造体製造方法は、上述のガラス構造体を製造するためのものである。このガラス構造体製造方法は、微細溝が形成されるべき位置をレーザビームによって走査することによって、この位置にエッチングされやすい性質の改質ラインを形成するレーザ加工ステップと、改質ラインをエッチングすることによって微細溝を貫通させるエッチング処理ステップとを少なくとも有する。 Moreover, the glass structure manufacturing method which concerns on this invention is for manufacturing the above-mentioned glass structure. This glass structure manufacturing method includes a laser processing step of forming a modified line having a property of being easily etched at a position where a fine groove is to be formed by scanning with a laser beam, and etching the modified line. and an etching step of penetrating the fine grooves.

このような製造方法を採用することにより、例えば、エッチング処理によって一度に多量の微細溝の形成が可能になる等、生産性の向上、特に量産性の向上が図られる。また、エッチング処理を採用することにより、加工時に傷等が発生しないためガラス構造体の強度が強くなり、また、超薄化にも対応し易くなる。 By adopting such a manufacturing method, for example, it becomes possible to form a large number of fine grooves at one time by etching, thereby improving productivity, particularly mass productivity. In addition, by employing the etching process, scratches or the like do not occur during processing, so that the strength of the glass structure increases, and it becomes easy to cope with ultra-thinness.

レーザのビーム径は一般的に1~100μm程度であり、ガラス基板の板厚が薄い場合には、レーザのビーム径とほとんど同じ幅の微細溝を形成することが可能になる。ただし、処理すべきガラス基板の板厚が増すにつれて、エッチング処理時に微細溝の幅が微増する傾向がある。このため、必要な溝幅に応じて、適宜、用いるガラス基板の板厚を選択したり、サイドエッチングが発生しにくいエッチング手法を選択したりすることが好ましい。 The diameter of the laser beam is generally about 1 to 100 μm, and if the thickness of the glass substrate is thin, it is possible to form fine grooves with a width almost equal to the diameter of the laser beam. However, as the thickness of the glass substrate to be processed increases, the width of the fine groove tends to slightly increase during the etching process. Therefore, it is preferable to appropriately select the plate thickness of the glass substrate to be used or to select an etching method that makes it difficult for side etching to occur, depending on the required groove width.

この発明によれば、空中ディスプレイの高精細化に対応可能であり、かつ、空中ディスプレイ以外の用途にも適用可能なガラス構造体が実現する。 According to the present invention, it is possible to realize a glass structure that is compatible with high-definition aerial displays and that can be applied to uses other than aerial displays.

本発明の一実施形態に係る結像用光学ガラスパネルの概略を示す図である。It is a figure showing the outline of the optical glass panel for imaging concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る結像用光学ガラスパネルの製造方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing method of the optical glass panel for imaging which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る結像用光学ガラスパネルの製造方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing method of the optical glass panel for imaging which concerns on one Embodiment of this invention. 結像用光学ガラスパネルの製造に用いるエッチング装置の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an etching apparatus used for manufacturing an optical glass panel for imaging; 微細溝の側面の平坦化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of planarization of the side surface of a fine groove. 本発明の一実施形態に係る結像用光学ガラスパネルの製造方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing method of the optical glass panel for imaging which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るマイクロ流路形成部材の概略を示す図である。1 is a diagram showing an outline of a microchannel-forming member according to one embodiment of the present invention; FIG.

以下、図を用いて、本発明に係るガラス構造体の一実施形態を説明する。ガラス構造体は、医療用のマイクロ流路形成部材、産業用のマイクロ流路形成部材(インクジェット装置のマニホールド等)、および結像用光学ガラスパネル等の用途に利用可能である。ここでは、ガラス構造体を空中ディスプレイ分野の結像用光学ガラスパネル10に用いる例を説明する。 An embodiment of the glass structure according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The glass structure can be used for applications such as medical microchannel-forming members, industrial microchannel-forming members (such as manifolds of inkjet devices), and optical glass panels for imaging. Here, an example of using the glass structure for an imaging optical glass panel 10 in the field of aerial displays will be described.

図1(A)および図1(B)に示すように、結像用光学ガラスパネル10は、それぞれ複数の微細溝12を有する第1のガラス基板102および第2のガラス基板104を備えている。第1のガラス基板102および第2のガラス基板104は中央部に溝形成領域20が配置されており、この溝形成領域の外側に連続するように周縁領域22が配置されている。 As shown in FIGS. 1A and 1B, the imaging optical glass panel 10 comprises a first glass substrate 102 and a second glass substrate 104 each having a plurality of fine grooves 12. . The first glass substrate 102 and the second glass substrate 104 have a groove forming region 20 arranged in the central portion thereof, and a peripheral region 22 arranged so as to be continuous with the outside of this groove forming region.

第1のガラス基板102および第2のガラス基板104は、ガラスと同等の屈折率の透明接着剤または透明両面粘着性フィルム等を用いて互いに接着または粘着されている。第1のガラス基板102および第2のガラス基板104の接着または粘着は、上述の周縁領域22を介して行われる。 The first glass substrate 102 and the second glass substrate 104 are adhered or adhered to each other using a transparent adhesive having a refractive index equivalent to that of glass, a transparent double-sided adhesive film, or the like. Bonding or sticking of the first glass substrate 102 and the second glass substrate 104 is performed through the peripheral edge region 22 described above.

第1のガラス基板102の微細溝12および第2のガラス基板104の微細溝12は、図1(B)に示すように、互いに直交するように配置されている。ただし、第1のガラス基板102および第2のガラス基板104の基本的構成は同一であるため、以下において、原則として、第1のガラス基板102についてのみ説明を行い、第2のガラス基板104についてはその説明を省略する。 The fine grooves 12 of the first glass substrate 102 and the fine grooves 12 of the second glass substrate 104 are arranged perpendicular to each other, as shown in FIG. 1(B). However, since the basic configurations of the first glass substrate 102 and the second glass substrate 104 are the same, in principle, only the first glass substrate 102 will be described below, and the second glass substrate 104 will be described. omit the explanation.

第1のガラス基板102の微細溝12の側面には、光反射膜14が設けられている。光反射膜14の例として、Al薄膜およびAg薄膜等の反射率の良い金属薄膜が挙げられる。ここでは、光反射膜14としてAl薄膜が採用されているが、これには限定されない。また、第1のガラス基板102の微細溝12の幅を極限まで小さくする場合には、光反射膜14を用いなくても、光反射効果を得ることが可能になる。 A light reflecting film 14 is provided on the side surface of the fine groove 12 of the first glass substrate 102 . Examples of the light reflecting film 14 include metal thin films with good reflectance such as Al thin films and Ag thin films. Here, an Al thin film is used as the light reflecting film 14, but it is not limited to this. Further, when the width of the fine grooves 12 of the first glass substrate 102 is made as small as possible, a light reflecting effect can be obtained without using the light reflecting film 14 .

この実施形態においては、微細溝12には、第1のガラス基板102と同等の屈折率の樹脂材(図示省略)が充填されている。ただし、この構成はあくまで任意のものであり、このような構成に限定されるものではない。 In this embodiment, the fine grooves 12 are filled with a resin material (not shown) having the same refractive index as the first glass substrate 102 . However, this configuration is an arbitrary one, and is not limited to such a configuration.

上述の結像用光学ガラスパネル10の一方の主面に対して、被写体からの光が入射すると、入射側とは反対側の主面から光が出射し、その近傍の空中に被写体の結像映像を映し出すことが可能となる。この結像映像は、微細溝12の配置ピッチ、すなわち光反射膜14の配置ピッチを短くすることによって、より高精細化させることが可能である。 When light from a subject enters one main surface of the imaging optical glass panel 10 described above, the light is emitted from the main surface on the side opposite to the incident side, and an image of the subject is formed in the air in the vicinity thereof. Images can be displayed. By shortening the arrangement pitch of the fine grooves 12, that is, the arrangement pitch of the light reflection film 14, the imaged image can be made higher in definition.

続いて、図2(A)~図2(C)および図3(A)~図3(C)を用いて、結像用光学パネル10の製造方法の一例を説明する。まず、図2(A)および図3(A)に示すように、第1のガラス基板102における微細溝12の形成予定位置にレーザビームを走査させて、微細溝形成用の改質ライン122が形成される。 Next, an example of a method for manufacturing the imaging optical panel 10 will be described with reference to FIGS. 2(A) to 2(C) and FIGS. 3(A) to 3(C). First, as shown in FIGS. 2(A) and 3(A), a laser beam is scanned at the position where the fine groove 12 is to be formed on the first glass substrate 102, so that the modified line 122 for forming the fine groove is formed. It is formed.

レーザビームは、第1のガラス基板102における微細溝形成予定位置をエッチングされ易い性質に改質できる限り、その種類および照射条件は限られない。この実施形態では、レーザヘッドから、短パルスレーザ(例えばピコ秒レーザ、フェムト秒レーザ)から発振されるレーザビームが照射されているが、例えば、CO2レーザ、ナノ秒レーザ等を用いても良い。この実施形態では、レーザビームの平均レーザエネルギが、約30μJ~300μJ程度になるように出力制御が行われている。 The type and irradiation conditions of the laser beam are not limited, as long as the position on the first glass substrate 102 where the fine groove is to be formed can be modified to be easily etched. In this embodiment, the laser head irradiates a laser beam oscillated from a short pulse laser (e.g. picosecond laser, femtosecond laser), but for example, a CO 2 laser, nanosecond laser, etc. may be used. . In this embodiment, the output is controlled so that the average laser energy of the laser beam is approximately 30 μJ to 300 μJ.

微細溝形成予定位置に形成される改質ライン122は、ピコ秒レーザまたはフェムト秒レーザ等のパルスレーザから照射されるレーザビームパルス(ビーム径は1~10μm程度)によって形成される複数のフィラメント層を配列したフィラメントアレイの形状を呈し、例えば、複数の貫通孔または改質層を有するミシン目状を呈している。改質ライン122は、第1のガラス基板102における他の箇所よりもエッチングされ易い性質を有している。もちろん、改質ライン122の形状は、この形状には限定されるものではなく、これ以外の形状を呈するものであっても良い。 The modified lines 122 formed at the positions where fine grooves are to be formed are a plurality of filament layers formed by a laser beam pulse (with a beam diameter of about 1 to 10 μm) emitted from a pulse laser such as a picosecond laser or a femtosecond laser. are arranged, for example, a perforated pattern having a plurality of through-holes or modified layers. The modified line 122 has a property of being etched more easily than other portions of the first glass substrate 102 . Of course, the shape of the reforming line 122 is not limited to this shape, and may have a shape other than this.

レーザビームは、適宜、その集光領域が調整されることが好ましい。ここでは、レーザビームの集光領域が第1のガラス基板102の厚み方向の全域にわたるように調整することによって、微細溝12が容易に形成されやすくなる。 It is preferable that the condensing area of the laser beam is appropriately adjusted. Here, the fine grooves 12 can be easily formed by adjusting the laser beam condensing region so as to cover the entire thickness direction of the first glass substrate 102 .

上述のレーザ加工処理に続いて、図4に示すように、多面取り用ガラス母材10は、エッチング装置50に導入され、フッ酸および塩酸等を含むエッチング液によるエッチング処理が施される。通常、フッ酸1~10重量%、塩酸5~20重量%程度を含むエッチング液が用いられ、必要に応じて適宜、界面活性剤等が併用される。 Following the above-described laser processing, as shown in FIG. 4, the multi-panel glass base material 10 is introduced into an etching apparatus 50 and subjected to an etching process using an etchant containing hydrofluoric acid, hydrochloric acid, or the like. Usually, an etchant containing about 1 to 10% by weight of hydrofluoric acid and about 5 to 20% by weight of hydrochloric acid is used, and if necessary, a surfactant or the like is used in combination.

エッチング装置50では、搬送ローラによって第1のガラス基板102を搬送しつつ、エッチングチャンバ内で第1のガラス基板102の主面にエッチング液を接触させることによって、第1のガラス基板102に対するエッチング処理が行われる。なお、エッチング装置50におけるエッチングチャンバの後段には、第1のガラス基板102に付着したエッチング液を洗い流すための洗浄チャンバが設けられているため、第1のガラス基板102はエッチング液が取り除かれた状態でエッチング装置50から排出される。 In the etching apparatus 50, while conveying the first glass substrate 102 by the conveying rollers, the main surface of the first glass substrate 102 is brought into contact with the etchant in the etching chamber, thereby etching the first glass substrate 102. is done. In addition, since a cleaning chamber for washing away the etchant adhering to the first glass substrate 102 is provided in the subsequent stage of the etching chamber in the etching apparatus 50, the etchant is removed from the first glass substrate 102. It is discharged from the etching apparatus 50 in this state.

第1のガラス基板102にエッチング液を接触させる手法の一例として、図4(A)に示すように、エッチング装置50の各エッチングチャンバ52において、第1のガラス基板102に対してエッチング液をスプレイするスプレイエッチングが挙げられる。また、スプレイエッチングに代えて、図4(B)に示すように、オーバーフロー型のエッチングチャンバ54において、オーバーフローしたエッチング液に接触しながら第1のガラス基板102が搬送される構成を採用することも可能である。 As an example of a method of bringing an etchant into contact with the first glass substrate 102, as shown in FIG. and spray etching. Alternatively, instead of spray etching, as shown in FIG. 4B, a configuration may be employed in which the first glass substrate 102 is transported while being in contact with the overflowing etchant in an overflow type etching chamber 54. It is possible.

さらには、図4(C)に示すように、エッチング液が収納されたエッチング槽56に、キャリアに収納された単数または複数の第1のガラス基板102を浸漬されるディップ式のエッチングを採用することも可能である。 Furthermore, as shown in FIG. 4C, dip etching is employed in which one or more first glass substrates 102 housed in a carrier are immersed in an etching tank 56 containing an etchant. is also possible.

上述のエッチング処理によって、第1のガラス基板102の改質ライン122が貫通し微細溝12が形成される。上述の手法によって幅が極限まで最小化された微細溝12を形成することが可能である。微細溝12の幅は、5μm~500μm程度の範囲で適宜調整することが可能である。この実施形態では、空中ディスプレイの高精細化のために微細溝12の幅が200μm以下になるようにしている。微細溝12の配置ピッチは、溝幅の2倍程度になるため、例えば、微細溝12の幅を5μm程度にまで極小化すれば、微細溝12の配置ピッチを10~20μm程度にまで極小化することが可能になる。 By the etching process described above, the modification line 122 of the first glass substrate 102 penetrates and the fine groove 12 is formed. It is possible to form the fine grooves 12 whose width is minimized by the above-described technique. The width of the fine groove 12 can be appropriately adjusted within a range of approximately 5 μm to 500 μm. In this embodiment, the width of the fine grooves 12 is set to 200 μm or less in order to increase the definition of the floating display. Since the arrangement pitch of the fine grooves 12 is about twice the groove width, for example, if the width of the fine grooves 12 is minimized to about 5 μm, the arrangement pitch of the fine grooves 12 can be minimized to about 10 to 20 μm. it becomes possible to

原則として、第1のガラス基板102の板厚が薄ければ、微細溝12の溝幅を小さくし易くなる。その理由は、エッチング処理において、微細溝12の溝幅がレーザビーム径よりも微増するからである。この微増化に対する対策として、エッチング処理において、酸化チタン等のフッ素錯化剤を添加することにより、エッチング処理における微細溝12の溝幅の微増化が抑制されることが出願人の実験によって明らかになっている。このため、必要に応じて、エッチング液にフッ素錯化剤を適量添加することによって、微細溝12の溝幅の調整が可能になる。 In principle, if the thickness of the first glass substrate 102 is thin, the groove width of the fine grooves 12 can be easily reduced. The reason is that the groove width of the fine groove 12 is slightly increased from the laser beam diameter in the etching process. As a countermeasure against this slight increase, the addition of a fluorine-complexing agent such as titanium oxide in the etching process has revealed that the slight increase in the groove width of the fine groove 12 in the etching process can be suppressed. It's becoming Therefore, the groove width of the fine groove 12 can be adjusted by adding an appropriate amount of a fluorine complexing agent to the etchant as necessary.

続いて、図2(C)および図3(C)に示すように、微細溝の一側面に光反射膜14が形成される。光反射膜14を形成するための手法として、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、その他の手法を採用することも可能である。 Subsequently, as shown in FIGS. 2C and 3C, a light reflecting film 14 is formed on one side surface of the fine groove. Techniques for forming the light reflecting film 14 include vacuum deposition, sputtering, electroless plating, and the like, but other techniques can also be employed.

この光反射膜14の形成に先立って、第1のガラス基板102の微細溝12の側面の表面粗さが平滑であることが好ましい。上述の手法によって、通常は、図5(A)に示すように、微細溝12の側面全域の表面粗さSaが数十ナノメートル~数百ナノメートルになることが多い。 Prior to the formation of the light reflecting film 14, it is preferable that the surface roughness of the side surfaces of the fine grooves 12 of the first glass substrate 102 is smooth. By the above-described method, the surface roughness Sa of the entire side surface of the fine groove 12 is often several tens of nanometers to several hundred nanometers, as shown in FIG. 5(A).

微細溝12の側面全域の表面粗さSaをさらに小さくするためには、例えば、40~42℃程度に温度管理された、硫酸35~95重量%、フッ酸1~10重量%程度の通常のエッチング処理とは異なるエッチング液を用いて追加的にエッチング処理を用いると良い。これにより、図5(B)に示すように、第1のガラス基板102の微細溝12の側面全体の表面粗さSaを数ナノメートル程度にまで平滑化させることが可能である。 In order to further reduce the surface roughness Sa of the entire side surface of the fine groove 12, for example, a normal temperature controlled at about 40 to 42° C. containing 35 to 95% by weight of sulfuric acid and 1 to 10% by weight of hydrofluoric acid is used. An additional etching process using an etchant different from the etching process may be used. As a result, as shown in FIG. 5B, the surface roughness Sa of the entire side surface of the fine groove 12 of the first glass substrate 102 can be smoothed to about several nanometers.

また、上述した、第1のガラス基板102の生産効率をさらに高めるために、図6(A)および図6(B)に示すように、第1のガラス基板102を多面取りするためのガラス母材100に対してレーザ加工、エッチング、成膜等を行い、その後に分断する手法を採用することが好ましい。 Further, in order to further improve the production efficiency of the first glass substrate 102, as shown in FIGS. It is preferable to employ a method of performing laser processing, etching, film formation, etc. on the material 100 and then dividing the material 100 .

例えば、図6(A)に示すような第1のガラス基板102を4行×4列のマトリックス状に配置したガラス母材100は、スクライブブレーク法によって、16枚の第1のガラス基板102に分断することが可能である。スクライブブレーク法以外では、エッチング処理によって分断することも可能である。エッチング処理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、保護膜における切断箇所に対応する箇所を除去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。 For example, a glass base material 100 in which first glass substrates 102 are arranged in a matrix of 4 rows×4 columns as shown in FIG. It is possible to divide. Apart from the scribe-break method, it is also possible to divide by an etching process. When dividing by etching, after covering the first main surface and the second main surface with a protective film, it is possible to divide by removing the portions corresponding to the cut portions in the protective film and etching. is.

これまで、複数の微細溝付きガラス基板を有するガラス構造体を空中ディスプレイの結像用光学ガラスパネル10に使用する例を示したが、本発明に係るガラス構造体をこれ以外の用途に適用することが可能である。 So far, an example of using a glass structure having a plurality of finely grooved glass substrates in the imaging optical glass panel 10 of an aerial display has been shown, but the glass structure according to the present invention can be applied to other uses. Is possible.

図7(A)および図7(B)は、ガラス構造体の他の適用例としてのマイクロ流路形成部材の概略を示している。図7(A)は、5枚の第1のガラス基板102を積層することによって、連続する微細溝12をマイクロ流路として活用する例を示している。それぞれの第1のガラス基板102は、例えば、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いが、これには限定されない。 FIGS. 7A and 7B schematically show a microchannel-forming member as another application example of the glass structure. FIG. 7(A) shows an example in which five first glass substrates 102 are laminated to utilize continuous fine grooves 12 as microchannels. For each first glass substrate 102, it is preferable to use a highly transparent adhesive such as an OCA (Optical Clear Adhesive) film, but the adhesive is not limited to this.

一方で、図7(B)は、第1のガラス基板102とサポートガラス110とを接合し、溝形成領域20の外側を切断することによって、微細溝12をマイクロ流路として活用する例を示している。ガラスは、流路形成用耐薬液部材として広く用いられているPEEK材等と比較しても、同等以上の耐薬品性を備えているため、さまざまな薬液を導入するための流路として活用することが可能である。また、ガラスの透明性により、マイクロ流路の視認性が著しく向上するため、マイクロ流路において不具合が発生した場合でも対処し易くなる。 On the other hand, FIG. 7B shows an example in which the first glass substrate 102 and the support glass 110 are bonded together and the outer side of the groove forming region 20 is cut to utilize the fine grooves 12 as microchannels. ing. Glass has chemical resistance equal to or greater than that of PEEK, which is widely used as a chemical-resistant member for forming channels, so it can be used as a channel for introducing various chemical solutions. Is possible. In addition, since the visibility of the microchannel is significantly improved due to the transparency of the glass, even if a problem occurs in the microchannel, it can be easily dealt with.

以上のように、ワイヤーソー等による切断によってガラス微細片を作成する手法に比較して、微細溝12の溝幅の縮小化や溝配置ピッチの縮小化は容易である。このため、本発明に係るガラス構造体を用いることによって、光学パネルやマイクロ流路等の精細化等の好適な作用効果を実現することが可能になる。 As described above, it is easier to reduce the groove width of the microgrooves 12 and the pitch of the grooves compared to the technique of forming fine glass pieces by cutting with a wire saw or the like. Therefore, by using the glass structure according to the present invention, it is possible to achieve favorable effects such as refinement of optical panels, micro-channels, and the like.

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。 The description of the above-described embodiments should be considered illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the invention is indicated by the claims rather than by the embodiments described above. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and range of equivalents of the claims.

10-結像用光学ガラスパネル
12-微細溝
14-光反射膜
20-溝形成領域
22-周縁領域
50-エッチング装置
100-ガラス母材
102-第1のガラス基板
104-第2のガラス基板
110-サポートガラス基板
122-改質ライン
10-optical glass panel for imaging 12-fine groove 14-light reflecting film 20-groove forming region 22-peripheral region 50-etching device 100-glass base material 102-first glass substrate 104-second glass substrate 110 -Support glass substrate 122-Modification line

Claims (3)

微細溝が形成される溝形成領域と、この溝形成領域の外側に連続する周縁領域と、からなる微細溝付きガラス基板を少なくとも1つ有するガラス構造体であって、
前記微細溝付きガラス基板は、前記溝形成領域に幅200μm以下の微細溝であって、その側面が平滑面によって構成された微細溝を備え、かつ、
前記微細溝付きガラス基板を少なくとも2つ以上備え、
各微細溝付きガラス基板が、互いの微細溝が直交する状態で前記周縁領域を介して接着または粘着されるように構成されたガラス構造体。
A glass structure having at least one finely-grooved glass substrate comprising a groove-forming region in which fine grooves are formed and a peripheral region continuous to the outside of the groove-forming region,
The glass substrate with fine grooves includes fine grooves having a width of 200 μm or less in the groove-forming region, the fine grooves having smooth side surfaces , and
At least two glass substrates with fine grooves are provided,
A glass structure in which glass substrates with microgrooves are adhered or adhered via the peripheral edge region in a state where the microgrooves are perpendicular to each other.
前記微細溝付きガラス基板を積層し、または前記微細溝付きガラス基板と透明支持基板とを接着または粘着してなる請求項1に記載のガラス構造体。 2. The glass structure according to claim 1, wherein said glass substrate with fine grooves is laminated, or said glass substrate with fine grooves and a transparent supporting substrate are adhered or adhered. 請求項1または2に記載のガラス構造体を製造するためのガラス構造体製造方法であって、
前記微細溝が形成されるべき位置をレーザビームによって走査することによって、この位置にエッチングされやすい性質の改質ラインを形成するレーザ加工ステップと、
前記改質ラインをエッチングすることによって微細溝を貫通させるエッチング処理ステップと、
を少なくとも含むガラス構造体製造方法。
A glass structure manufacturing method for manufacturing the glass structure according to claim 1 or 2 , comprising:
A laser processing step of forming a modified line having a property of being easily etched at this position by scanning the position where the fine groove is to be formed with a laser beam;
an etching step of penetrating a fine groove by etching the modified line;
A glass structure manufacturing method comprising at least:
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