CN101565271B - 贴合玻璃基板的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可制作能够维持优异的端面质量、端面强度，且板厚较薄的贴合玻璃基板的加工方法。该加工方法进行如下步骤：a)针对贴合前的两片玻璃基板各自的单侧面，通过镭射划线加工而在分割预定位置形成所需深度的划线；b)以形成有划线的单侧面彼此为内侧将两片玻璃基板加以贴合；以及c)对经贴合的两片玻璃基板的外侧面进行蚀刻，使各基板薄化至该划线的深度为止，藉此以划线为端面分割各基板。

Description

贴合玻璃基板的加工方法

技术领域

本发明涉及一种利用镭射划线加工的贴合玻璃基板的加工方法。

此处，所谓镭射划线加工指如下加工：使通过照射激光束而形成于基板上的光束点相对移动，以软化温度以下的温度对基板进行局部加热，其后使其冷却(自然冷却或强制冷却)，藉此使基板产生深度方向的温度差，利用由该温度差引起的应力梯度而形成划线。

所谓划线，指形成于基板面上的线状的裂缝。此外，在以下的说明中，划线指裂缝的下端于基板内停止的深度有限的裂缝，贯通基板的裂缝(完全切断基板的裂缝)不属于划线。

背景技术

液晶显示器、电浆显示器等的平板显示器(以下称作FPD(Flat PanelDisplay))是在大面积的贴合玻璃基板上，预先形成多个逐一作为FPD的单位显示基板，其后分割每个单位显示基板，以此方式进行量产。

例如，在液晶显示器中，使用两片大面积玻璃基板(母基板)，在其中一个基板上图案化形成彩色滤光片(CF，Color Filter)，在另一个基板上图案化形成驱动液晶的TFT(Thin film Transistor，薄膜晶体管)以及用于外部连接的端子部。接着，将上述两片基板以各自的图案形成面为内侧彼此贴合，藉此形成大面积的贴合基板。其后，经由将大面积的贴合基板分割为各个单位显示基板的步骤，藉此制造液晶显示器。

自大面积贴合基板切出单位显示基板的分割步骤，至今为止，已可藉由各种加工方法来实施。

例如，可利用以特定顺序进行如下步骤的分割方法：一面将刀轮压接于大面积贴合基板，一面使该刀轮移动，以于贴合基板上刻画出划线；以及沿着已形成的划线施加弯曲力矩，以使上述大面积贴合基板机械性断裂(参照专利文献1)。

对于组合有刀轮的压接步骤及藉由施加弯曲力矩而进行的断裂步骤的分割方法而言，当欲分割的基板的板厚较薄或较厚的情形时，均可藉由对刀轮的刀尖形状及压接负载进行调整而确实地进行分割。

又，作为其它方法，已揭示有包括以下步骤的分割方法：(1)在贴合前，藉由镭射划线加工而分别在FPD用的一对CF基板用母玻璃及TFT基板用母玻璃上形成划线；(2)继而，将形成有划线的CF基板用母玻璃及TFT基板用母玻璃相互贴合(此时，可以形成有划线的面处于内侧的方式进行贴合，也可以上述面处于外侧的方式进行贴合)；(3)其后，依序分别对CF基板用母玻璃及TFT基板用母玻璃进行分割(参照专利文献2)。

根据该方法，由于无需在母玻璃彼此贴合的状态下形成划线，因此不易受到黏住两片母玻璃的密封材料的影响，从而可稳定且准确地形成划线。

又，根据该方法，由于藉由不会产生玻璃屑的镭射划线加工来形成划线，故即使于贴合步骤之前的步骤中形成划线，在贴合面上也不会产生由于产生玻璃屑而引起的问题。

进而，与其它加工方法相比，藉由镭射划线加工而形成的划线的端面质量、端面强度非常优异，故可提高分割面的端面品质。

又，作为其它方法，已揭示有利用蚀刻步骤的切断分离方法(参照专利文献3)。根据该方法，进行将镭射汇聚于玻璃内部而使玻璃内部变质的步骤，其后进行蚀刻步骤。进行蚀刻步骤时，因蚀刻液会渗入至变质区域(微裂缝区域)，故可提高变质区域的蚀刻速度。藉此，无需进行长时间的蚀刻，即可将玻璃切断分离。

亦即，根据专利文献3，如图2(a)所示，若使利用密封剂26而经贴合之玻璃板21、22与蚀刻液接触，则玻璃板21、22受到蚀刻。不久之后，当蚀刻到达玻璃板21、22内部的变质区域23时，会于变质区域23形成微裂缝，蚀刻液渗入至该微裂缝中，藉此，变质区域23的蚀刻速度会快于非变质区域，与其它区域相较，该变质区域23会更快地受到蚀刻。并且，如图2(b)所示，藉由蚀刻而将变质区域23完全地切断分离。

根据专利文献3，进而如图2(c)所示，若藉由轮式切割机或镭射照射而预先于单片的玻璃板27形成划线28，则在其后的蚀刻步骤中，划线28的下端受到蚀刻(即蚀刻划线内受到蚀刻)，不久之后，当上述蚀刻液到达变质区域29时，蚀刻速度加快。并且，如图2(d)所示，变质区域29与划线28一并受到蚀刻而完全分离。

[专利文献1]日本特开平6-48755号公报

[专利文献2]日本特开2004-157145号公报

[专利文献3]日本特开2005-219960号公报

发明内容

平板显示器(FPD)中，显示器的薄型化为市场的需求。并且，在实现FPD的薄型化的基础上，要求FPD用贴合玻璃基板的薄板化。

一般而言，玻璃基板有随着基板的板厚越薄对基板进行分割的难度则越高的倾向。当在制造步骤中包含自大面积贴合玻璃基板切出单位显示基板(小面积贴合玻璃基板)的分割步骤时，为了实现贴合玻璃基板的薄板化，必需同时考虑分割步骤。

上述专利文献1中揭示的组合有利用刀轮的压接步骤及藉由施加弯曲力矩而进行的断裂步骤的分割方法具有如下优点：根据基板的板厚而对刀轮的刀尖形状或压接负载进行调整，藉此，在板厚较薄或较厚的情形时，均能够可靠地进行分割。

然而，有时会因刀轮的压接而产生切屑，且切断端面会产生裂纹，若与藉由镭射划线加工所形成的端面相比较，则端面强度、端面质量会产生差异。又，在形成划线后的断裂步骤时，必需利用切断条等机械式地施加力，此情形下有时会产生玻璃屑。

另一方面，根据专利文献2所揭示的方法，即通过镭射划线加工而形成划线，继而使基板用玻璃相互贴合，其后将基板用玻璃切断，不仅可形成稳定且准确的划线，且与利用刀轮而形成的端面相比较，端面强度、端面质量也格外优异。

然而，若基板的板厚变薄，则难以进行该镭射划线加工。即，为了利用镭射划线加工而在玻璃基板形成划线，原理上必需使基板内部产生深度方向的温度差，从而形成基于温度差的应力梯度。对于板厚为1mm以上的玻璃基板而言，容易通过光束点使基板内部产生温度差，可容易地于基板内部形成应力梯度，故可形成划线，但随着板厚变薄，难以产生深度方向的温度差。具体而言，若板厚为1mm以下，则可形成划线的镭射照射条件逐步受到限制，进而若板厚变薄至0.4mm以下，则非常难以通过镭射照射而产生深度方向的温度差，其结果为，可利用镭射划线加工来形成划线的条件极其苛刻，不适于实际使用。

关于基板的板厚变薄则难以形成划线的理由，通过与板厚较厚的情形进行比较来说明。首先，对板厚较厚的玻璃基板GA的情形加以说明。图3(a)用以说明镭射照射时(加热时)的示意图，图3(b)用以说明加热后喷射冷媒而进行冷却时的示意图，图3(c)用以说明产生划线(裂缝)时的基板剖面上的温度分布的示意图。

在厚基板GA中，通过光束点的经过而进行加热，藉此如图3(a)所示，在基板内部形成加热部位HR，加热部位HR局部膨胀，从而产生压缩应力(图中以虚线箭头表示)。此外，图中为了便于说明，夸大地表示了基板GA产生的变形。

继而，稍后通过冷却点(被喷射冷媒的区域)的经过而产生冷热，藉此，如图3(b)所示，在表面附近形成冷却部位CR，冷却部位CR局部收缩，从而产生拉伸应力(图中以实线箭头表示)。

在厚基板GA的情形时，由于基板较厚，故形成冷却部位CR时，加热部位HR不会达到背面，成为加热部位HR停留于基板内部的状态。

并且，如图3(c)所示，冷却部位CR存在在基板上面附近，加热部位HR存在于该冷却部位CR的下方。由于该加热部位HR已产生压缩应力，故成为在基板内部存在内部压缩应力场Hin的状态。

在基板GA形成内部压缩应力场Hin，且在基板GA的上面附近形成拉伸应力，藉此在厚板基板GA上局部地产生上凸的应变，在基板上面产生使基板往与拉伸应力相同的方向弯曲的力(图中以一点锁线箭头表示)。

其结果为，在基板GA的上面，通过拉伸应力、以及使基板以上凸的方式弯曲的力，在始于基板上表面的厚度方向(深度方向)上形成垂直的划线C(裂缝)。

此外，如上所述，在基板GA的内部形成有内部压缩应力场Hin，因此当划线C(裂缝)的前端到达该内部压缩应力场时，由于该内部压缩应力场而阻碍划线C(裂缝)的前端朝更深处进展，故划线C(裂缝)停止。

藉此，在基板GA的镭射划线加工中，形成深度有限的划线C(裂缝)。以如此的方式所形成的划线C(裂缝)的端面质量优异，以切剖面而言为理想状态。

其次，对板厚较薄的玻璃基板GB加以说明。图4(a)用以说明镭射照射时(加热时)的示意图，图4(b)用以说明加热后喷射冷媒而进行冷却时的示意图，图4(c)用以说明图4(b)之后的基板剖面上的温度分布的示意图。

在基板GB中，通过光束点的经过而进行加热，藉此，如图4(a)所示，虽会在基板内部形成加热部位HR并产生压缩应力(图中以虚线箭头表示)，但由于板厚较薄，故加热部位HR立刻到达背面。到达背面后的加热部位HR的一部分与下面脱离，所产生的压缩应力变弱。

继而，通过冷却点CS的经过而产生冷热，藉此，如图4(b)所示，在表面附近形成冷却部位CR，冷却部位CR立刻会到达基板GB的中央。此时，加热部位HR变弱，或者几乎消失。

进而若冷热继续传递，则如图4(c)所示，冷却部位CR会到达基板GB的下表面。如此，在薄基板GB中，温热及冷热会迅速地自薄基板GB的上面传递至下面，因此难以形成基板的深度方向的温度梯度，从而难以产生由温度梯度所引起的应力梯度。又，即使可形成基板的厚度方向的应力梯度，由于板厚较薄，故温热及冷热的范围分别较窄，因此，各自的压缩应力及拉伸应力的大小也受到限定。因此，在薄基板GB的情形时，难以形成划线。

进而，在专利文献2所揭示的方法的情形时，即使可通过镭射划线加工形成划线，在形成划线之后，与专利文献1的方法相同地，必需进行断裂步骤。此时若机械式地施加弯曲力矩，则仍然存在产生玻璃屑的情形。

相对于此，在专利文献3中所揭示的方法中，即在进行将镭射汇聚于玻璃内部而使玻璃内部变质的步骤，其后进行玻璃蚀刻的步骤的方法中，可抑制玻璃屑的产生。又，也可通过蚀刻而实现玻璃基板的薄板化。

然而，如图2所示，在玻璃内部形成因照射强镭射而受损的变质区域23(微裂缝区域)。继而，蚀刻液渗入至该变质区域23内，通过蚀刻而进行分割，因此存在变质区域23作为加工端面而残留的情形，在该情形下，端面强度、端面质量均逊色于由镭射切割产生的端面。

若持续地蚀刻直至变质区域23被完全除去，则可消除变质区域23的影响，因此，即便对玻璃基板进行分割之后，仍必需对玻璃基板进行蚀刻直至已切实地除去了腐蚀变质区域23为止。

因此，本发明的目的在于提供如下的加工方法：当进行自形成有作为单位显示基板(小面积贴合基板)的多个区域的大面积贴合玻璃基板上，分割出作为单位显示基板的各个区域的加工时，可形成端面质量、端面强度优异的分割面，且可作为经薄板化的单位显示基板。

又，本发明的目的在于提供如下的加工方法：可制作能够维持优异的端面质量、端面强度且无先例的板厚较薄的贴合玻璃基板。

用以解决上述问题的本发明的加工方法巧妙地利用了如下两点：在将两片玻璃基板隔着狭小间隙彼此贴合的状态下进行加工；通过镭射划线加工所形成的划线处于切割面彼此密着(在多数情形下，施加压缩应力而成为封闭裂缝状态)，且液体等不易渗入至内部的状态。

即，本发明的贴合玻璃基板的加工方法进行以下的步骤。

首先，a)针对贴合前的两片玻璃基板各自的单侧面，通过镭射划线加工而于分割预定位置形成所需深度的划线。当于玻璃基板上形成有功能组件等(例如液晶显示器中的TFT膜或彩色滤光片(CF))时，预先将进行镭射划线加工的单侧面设为形成功能组件等的面。藉此，在后续步骤中，不会使功能组件等受到蚀刻。又，利用镭射划线加工所形成的划线的深度成为在后续步骤中进行薄板化及分割时的板厚的值，因此，预先将该深度设为所需的值。继而，b)以形成有划线的单侧面彼此为内侧将该两片玻璃基板加以贴合。可使用密封剂进行贴合。继而，c)对经贴合的两片玻璃基板的外侧面(贴合面的相反侧面)进行蚀刻。蚀刻可为湿式蚀刻也可为干式蚀刻。

当对贴合玻璃基板进行蚀刻的情形时，在贴合玻璃基板的外侧面附近存在较多蚀刻能力高的新鲜蚀刻液或蚀刻气体，而在贴合面侧(形成有划线之面)，面间的间隙狭窄，即使蚀刻液或蚀刻气体渗入至贴合面之间，也容易滞留于此。因此，与外侧面相比较，几乎无法进行蚀刻。而且，通过镭射划线加工所形成的划线的裂缝内处于切割面彼此密着且蚀刻液等不易渗入至内部的状态，故难以受到蚀刻。因此，对于贴合玻璃基板而言，实质上自外侧面单向地受到蚀刻，从而推进基板的薄板化。并且，若蚀刻进展，薄板化至到达划线的深度为止，则划线成为端面而被分割。藉此，可获得由镭射划线加工所形成的划线成为端面的经薄板化的贴合玻璃基板。此外，即便预先形成较深的划线，使贴合玻璃基板薄板化并对其进行分割之后，也可继续进行蚀刻直至两片玻璃基板达到所欲的板厚为止。

根据本发明，被分割为小面积的贴合玻璃基板(单位显示基板)的端面通过镭射划线加工时的端面而形成，因此可制造具有端面质量、端面强度优异的加工面的薄板化贴合玻璃基板。

在a)步骤中，也可将形成划线的之前的各玻璃基板的板厚设为0.4mm～2mm。如上所述，为了能够通过镭射划线加工而形成划线，必需具有一定以上的板厚，可通过使用该数值范围的板厚的玻璃基板而实施镭射划线加工，且能够以适当的蚀刻时间分割贴合玻璃基板。

又，在a)步骤中，也可将所要形成的划线的深度设为0.01mm～0.2mm。

藉此，由于根据划线的深度来决定经薄板化及分割的玻璃基板的板厚，因此藉由将划线的深度设定于该范围内，可制作先前难以分割的较薄的贴合玻璃基板。

又，在b)步骤中，也可将玻璃基板间之间隙宽度设为10μm以下。

藉此，由于玻璃基板间之间隙宽度非常狭小，故而进入至该间隙内的蚀刻液或蚀刻气体不会被更换而容易滞留，可抑制贴合面侧的腐蚀，从而可单向地自外侧面进行蚀刻。

又，在上述发明中，贴合前的两片玻璃基板也可分别于基板周缘具有端材区域，在b)步骤中，在与各基板之端材区域的边界处形成划线。

藉此，由于在基板周缘存在端材区域，故而渗入至贴合后的玻璃基板之间隙内的蚀刻液等更容易滞留，始于内侧的蚀刻受到抑制，从而确切地自外侧面进行蚀刻。

附图说明

图1表示本发明之一实施形态即贴合玻璃基板的加工方法的图；

图2表示现有利用蚀刻的加工方法的图；

图3表示厚基板的镭射划线加工的图；

图4表示薄基板的镭射划线加工的图。

主要组件符号说明

1    CF用母玻璃基板

2    TFT用母玻璃基板

3    划线

4    划线

5    端材区域

6    密封剂

7    蚀刻液

8    单位显示基板

CF   彩色滤光片

TFT  薄膜晶体管

具体实施方式

以下，根据图式来对本发明的实施形态加以说明。图1表示本发明之一实施形态即贴合玻璃基板的加工方法的顺序的图。此处，以液晶显示器的制造步骤为例进行说明。

如图1(a)所示，准备形成有矩阵状的图案的彩色滤光片(CF)的CF用母玻璃基板1、以及形成有矩阵状的图案的薄膜晶体管(TFT)的TFT用母玻璃基板2。CF用母玻璃基板1上除了设置有彩色滤光片(CF)之外，也设置有对向电极、定位用对准标记等，又，TFT用母玻璃基板2上除了设置有薄膜晶体管(TFT)之外，也设置有像素电极、定位用对准标记等。

继而，如图1(b)所示，通过镭射划线加工，而在CF用母玻璃基板1以及TFT用母玻璃基板2上形成用以分割各彩色滤光片(CF)、各薄膜晶体管(TFT)的划线3、4。此外，划线3、4最好形成于彩色滤光片(CF)及薄膜晶体管(TFT)的各图案的整个周围，在靠近基板端的侧边也形成划线3、4。并且，最好在母基板1、2的周缘部分设置端材区域5，使得彩色滤光片(CF)或薄膜晶体管(TFT)的图案形成位置不会过于靠近基板端。

只要可形成划线，则用于加工的镭射种类并无特别限定，例如可使用CO₂镭射。

若加工前的基板的板厚过薄，则无法进行镭射划线加工。又，若基板的板厚过厚，则虽可形成划线，但由于在下述蚀刻步骤中进行薄板化时需要较长时间，故将上述板厚设为0.4mm～2mm，更佳设为0.4mm～1mm左右。

加工时的镭射照射条件设为一定，将各划线的深度设为一定。除了配合需薄板化的板厚而对镭射功率、光束点形状进行调整之外，也根据加工前的基板的板厚而对划线的深度进行调整。若加工前的基板板厚处于0.4mm～2mm的范围，则通过由选择照射条件而将划线的深度设为0.01mm～0.2mm。

继而，如图1(c)所示，在CF用母玻璃基板1或TFT用母玻璃基板2中的任一方的形成有划线侧面上涂布密封剂6，将形成有划线3、4的侧面彼此贴合。

所贴合的母基板1、2间之间隙宽度设为适合于注入液晶的值。具体而言，设为1μm～10μm左右，较佳设为3μm～7μm。若间隙宽度为10μm以下则并无特别的问题，间隙宽度越小，则于后续步骤中渗入至间隙内的蚀刻液的渗入量越少，又，渗入至间隙内的蚀刻液不易被更换，因此可进一步抑制形成有划线的侧面的蚀刻。

继而，如图1(d)所示，将已贴合的基板1、2浸渍于蚀刻液7中。蚀刻液7可使用氟化物溶液(氟化氢、氟化铵、氟化钾、氟化钠等)等的玻璃蚀刻用的市售品。

基板1、2的外侧面1a、2a(贴合面的相反侧面)均受到蚀刻，而内侧面1b、2b的蚀刻被抑制。进而，由于切割面密着，蚀刻液不易渗入至内部，故而通过镭射划线加工而形成的划线3、4几乎不会被腐蚀而残留。

接着，蚀刻继续进行，除去外侧面侧直至划线3、4的深度为止，藉此如图1(e)所示，分割为各个单位显示基板8。在进行分割的同时将单位显示基板8自蚀刻液7中取出，藉此如图1(f)所示，划线3、4的端面大体上保留原状地残留，形成端面质量、端面强度优异的单位显示基板8。而且，可使单位显示基板8的板厚薄至划线3、4的深度(例如0.01mm～0.2mm)为止。

上述实施形态中并未设置端子区域，但与图2所示的先前例相同地，也可通过使两片基板之间的划线的位置不同而形成端子区域。

本发明的加工方法可用于贴合玻璃基板的薄膜化。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种贴合玻璃基板的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：a)针对贴合前的两片玻璃基板各自的单侧面，通过镭射划线加工而在分割预定位置形成所需深度的划线；

b)以形成有划线的单侧面彼此为内侧将该两片玻璃基板加以贴合；以及

c)对经贴合的两片玻璃基板的外侧面进行蚀刻，使各基板薄化至该划线的深度为止，以该划线为端面分割各基板。

2.如权利要求1所述的贴合玻璃基板的加工方法，其特征在于，在该a)步骤中，形成划线之前的各玻璃基板的板厚为0.4mm～2mm。

3.如权利要求1所述的贴合玻璃基板的加工方法，其特征在于，在该a)步骤中，所要形成的划线的深度为0.01mm～0.2mm。

4.如权利要求1所述的贴合玻璃基板的加工方法，其特征在于，在该b)步骤中，玻璃基板间之间隙宽度为10μm以下。

5.如权利要求1所述的贴合玻璃基板的加工方法，其特征在于，贴合前的两片玻璃基板分别于基板周缘具有端材区域，且在该a)步骤中，在各基板的与端材区域的边界处形成划线。

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