JP7396653B2 - ガラスの表面処理方法及び表面処理装置 - Google Patents
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Description
アルカリ金属イオンを含むガラスの表面に凹凸を有する微細構造が形成された誘電体薄膜を形成する工程と、
コロナ放電を発生させないようにしつつ、前記ガラス内部のアルカリ金属イオンが移動するように、前記ガラス及び前記誘電体薄膜に対して前記ガラス及び前記誘電体薄膜が重ねられた方向に所定電圧値の直流電圧を印加する工程と、
前記直流電圧を印加する工程で前記直流電圧が印加された前記ガラスから前記誘電体薄膜を除去する工程と、
を含む。
アルカリ金属イオンを含むガラスの表面に凹凸を有する微細構造が形成された誘電体薄膜を形成する工程と、
前記ガラス内部のアルカリ金属イオンが移動するように、前記ガラス及び前記誘電体薄膜に対して前記ガラス及び前記誘電体薄膜が重ねられた方向に所定電圧値の直流電圧を印加する工程と、
前記直流電圧を印加する工程で前記直流電圧が印加された前記ガラスから前記誘電体薄膜を除去する工程と、を含み、
前記直流電圧を印加する工程では、前記誘電体薄膜と接触する表面に凹凸形状のパターンが形成された陽極電極と前記ガラスに接触する陰極電極との間で前記直流電圧を印加する。
アルカリ金属イオンを含むガラスの表面に凹凸を有する微細構造が形成された誘電体薄膜を形成する工程と、
前記ガラス内部のアルカリ金属イオンが移動するように、前記ガラス及び前記誘電体薄膜に対して前記ガラス及び前記誘電体薄膜が重ねられた方向に所定電圧値の直流電圧を印加する工程と、
前記直流電圧を印加する工程で前記直流電圧が印加された前記ガラスから前記誘電体薄膜を除去する工程と、を含み、
前記所定電圧値は、約100V~約3kVの範囲内である。
前記微細構造の凹凸の深さは、約10nm以上であって前記誘電体薄膜の厚さ以下であってもよい。
前記所定温度は、前記ポリマーのガラス転移温度以下であってもよい。
誘電体薄膜の表面に形成された微細構造のパターンを前記誘電体薄膜が成膜されたガラスの表面に転写するガラスの表面処理装置であって、
前記誘電体薄膜に接触する陽極電極と、
前記陽極電極に対向して配置され、前記ガラスと接触し、前記陽極電極と共に前記ガラス及び前記誘電体薄膜を挟み込む陰極電極と、
前記陽極電極と前記陰極電極とに電気的に接続され、前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電圧を印加する直流電源と、
前記陽極電極と前記陰極電極との間に挟み込まれた前記ガラスを加熱するヒータと、
を備える。
上記実施の形態では、ソーダライムガラスにアゾポリマーの薄膜を形成していたが、本発明はこれに限られない。アルカリ金属イオンを含むガラスであれば、いかなるガラスを対象としてもよい。また、ガラスに形成される薄膜のポリマーは、凹凸を有する微細構造を表面に形成可能なポリマーであればよく、例えば、ポリスチレン、アクリル等であってもよい。
図3~図6を参照して、2μm周期程度のホログラムをポリマー薄膜の表面に形成し、当該ホログラムをガラス板に対して500μm周期のライン状に転写する実験とその結果を示す。
次に、テンプレートを構成するポリマーがガラスに転写される微細構造パターンに与える影響について検討した。まず、スピンコートによりガラス板へアゾポリマー薄膜を形成した後、150℃で10分間のベーキングを実施した。アゾポリマーをベーキングすることで、アゾポリマーを溶解していた溶剤を気化させると共に、アゾポリマー薄膜をいくらか硬化させることができる。その他の条件は実施例1の場合と同様にしてサンプルを作成した。その結果、アゾポリマー薄膜をベーキングしたサンプルの方が、ガラス板から得られる回折効率が高くなることが確認できた。
次に、電圧の印加条件の違いがガラスに転写される微細構造パターンに与える影響について検討した。まず、実施例1の場合と同様の条件でサンプルに1回目の電圧を印加し、次に、パターン電極を直交する向きに回転させた状態で、その他の条件は実施例1の場合と同様の条件でサンプルに2回目の電圧を印加した。
次に、微細構造が転写されたガラスに対してコロナ放電選択堆積法による表面処理を重畳的に適用可能かどうか検討した。微細構造が転写されたガラスでは、ガラス表面のアルカリ金属イオンが移動した結果として、ガラス表面にイオン伝導度の異なる領域が形成されるため、コロナ放電選択堆積法によるSiO2の選択的な堆積が可能であると考えられる。
実施例5では、北海道の形状を模したパターン電極を用いて電圧を印加し、ガラス板に対してポリマーの微細構造パターンを転写した。パターン電極は、図9に示すように北海道を左右反転させた形状の平面状の底面部を有する鉄製電極である。パターン電極の側面部は、底面部から上方に延びており、底面部に対して垂直な向きに形成されている。ポリマーには、波長532nmのDPSSレーザ(0532-04-01-0300-T、Cobolt)を光源として用いて、微細構造パターンとして2μm周期の回折格子を形成した。そして、電圧を印加した時間(電圧印加時間)が10分、30分、60分、120分、180分の時点でガラス板の外観を撮影した。その他の条件については実施例1の場合と同一である。
実施例6では、パターン電極と平板電極との間に印加される電圧とガラス板に転写される微細構造パターンとの関係を調べるために、ポリマーに接触する底面部の一部に斜面が形成された電極(斜面電極)をパターン電極として用い、ガラス板に表面処理を施す実験を行った。パターン電極と平板電極との間に印加される印加電圧は、1.7kV、2kV、2.5kVの3つのパターンであり、それぞれの場合についてガラス板の外観を撮影した。その他の条件については実施例5の場合と同一である。
11 パターン電極
12 平板電極
13 直流電源
14 ヒータ
Claims (8)
- アルカリ金属イオンを含むガラスの表面に凹凸を有する微細構造が形成された誘電体薄膜を形成する工程と、
コロナ放電を発生させないようにしつつ、前記ガラス内部のアルカリ金属イオンが移動するように、前記ガラス及び前記誘電体薄膜に対して前記ガラス及び前記誘電体薄膜が重ねられた方向に所定電圧値の直流電圧を印加する工程と、
前記直流電圧を印加する工程で前記直流電圧が印加された前記ガラスから前記誘電体薄膜を除去する工程と、
を含むガラスの表面処理方法。 - アルカリ金属イオンを含むガラスの表面に凹凸を有する微細構造が形成された誘電体薄膜を形成する工程と、
前記ガラス内部のアルカリ金属イオンが移動するように、前記ガラス及び前記誘電体薄膜に対して前記ガラス及び前記誘電体薄膜が重ねられた方向に所定電圧値の直流電圧を印加する工程と、
前記直流電圧を印加する工程で前記直流電圧が印加された前記ガラスから前記誘電体薄膜を除去する工程と、を含み、
前記直流電圧を印加する工程では、前記誘電体薄膜と接触する表面に凹凸形状のパターンが形成された陽極電極と前記ガラスに接触する陰極電極との間で前記直流電圧を印加する、
ガラスの表面処理方法。 - アルカリ金属イオンを含むガラスの表面に凹凸を有する微細構造が形成された誘電体薄膜を形成する工程と、
前記ガラス内部のアルカリ金属イオンが移動するように、前記ガラス及び前記誘電体薄膜に対して前記ガラス及び前記誘電体薄膜が重ねられた方向に所定電圧値の直流電圧を印加する工程と、
前記直流電圧を印加する工程で前記直流電圧が印加された前記ガラスから前記誘電体薄膜を除去する工程と、を含み、
前記所定電圧値は、約100V~約3kVの範囲内である、
ガラスの表面処理方法。 - 前記誘電体薄膜の厚さは、約100nm~約1000nmの範囲内であり、
前記微細構造の凹凸の深さは、約10nm以上であって前記誘電体薄膜の厚さ以下である、
請求項1から3のいずれか1項に記載のガラスの表面処理方法。 - 前記直流電圧を印加する工程は、前記ガラス及び前記誘電体薄膜を所定温度に加熱した状態で行われる、
請求項1から4のいずれか1項に記載のガラスの表面処理方法。 - 前記誘電体薄膜は、ポリマーで形成され、
前記所定温度は、前記ポリマーのガラス転移温度以下である、
請求項5に記載のガラスの表面処理方法。 - 誘電体薄膜の表面に形成された微細構造のパターンを前記誘電体薄膜が成膜されたガラスの表面に転写するガラスの表面処理装置であって、
前記誘電体薄膜に接触する陽極電極と、
前記陽極電極に対向して配置され、前記ガラスと接触し、前記陽極電極と共に前記ガラス及び前記誘電体薄膜を挟み込む陰極電極と、
前記陽極電極と前記陰極電極とに電気的に接続され、前記陽極電極と前記陰極電極との間に直流電圧を印加する直流電源と、
前記陽極電極と前記陰極電極との間に挟み込まれた前記ガラスを加熱するヒータと、
を備えるガラスの表面処理装置。 - 前記陽極電極は、前記誘電体薄膜と接触する表面に凹凸形状のパターンが形成されたパターン電極である、
請求項7に記載のガラスの表面処理装置。
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