CN101633563A - 一种光学玻璃蚀刻装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学玻璃蚀刻装置及方法，应用于将大尺寸玻璃予以蚀刻及/或薄化的情况下，使用具斜度的传动线方式而减少光学玻璃应力，并采取扫描式瀑布层流酸液涂布型式，自光学玻璃上方以前后及/或左右来回扫描的移动方式，均匀地释出蚀刻溶液，以均匀地蚀刻及/或薄化光学玻璃。利用本发明的光学玻璃蚀刻装置进行光学玻璃蚀刻方法时，由于光学玻璃呈现倾斜状态，因而减少了于输送传动时玻璃本身的机械强度及物性限制，避免了采用直立式垂直输送传动时所产生的问题，且，由于对光学玻璃采取扫描式瀑布层流酸液涂布，因而可提升蚀刻速率、以及光学玻璃蚀刻均匀性。

Description

一种光学玻璃蚀刻装置及方法

技术领域

本发明涉及一种蚀刻装置及方法，尤其涉及一种用于将大尺寸玻璃予以蚀刻及/或薄化的光学玻璃蚀刻装置及方法。

背景技术

在液晶显示器轻量化、薄型化及广视角、高亮度的趋势下，液晶制造商纷纷针对不同的零组件提出了薄型化手段，特别是占了较大体积的玻璃基板，更是厂商们主要的目标。

为了薄化玻璃基板，各家厂商已提出了几种方法，此些方法大致上可分为多片直立式浸泡、单片水平喷洒、以及单片直立式喷洒。而不论是那种方法，主要都是以化学溶液，例如，氟化氢溶液，来对玻璃基板进行等向性蚀刻，利用蚀刻时间等控制手段来逐渐薄化玻璃基板，再配合物理性蚀刻，而进一步薄化玻璃基板。因此，采用以上的技术，使玻璃基板的厚度从1995年的1.2mm薄化至目前的0.1mm，然而，上述手段本身的缺陷，已导致于薄化过程中产生出其它问题。

当采用多片直立式浸泡手段时，为将数片玻璃基板同时浸泡于蚀刻溶液储槽中，利用蚀刻溶液对玻璃基板所产生的化学反应，带走蚀刻后所产生的氟化硅而逐渐蚀刻薄化玻璃基板。然而，为了带走氟化硅，必须使用气泡装置，但是，气泡装置不易控制，使得薄化制造困难度提高不少。在制程中，由于玻璃表面承受力道不均，很容易造成玻璃表面粗糙。于此制程中，因，原蚀刻溶液与蚀刻反应生成物仍都留于化学槽内，致使，仍浸泡于蚀刻溶液中的玻璃基板，其表面容易再次反应附着。若要加速反应，则须提高温度，然而，化学槽体积庞大，导致化学液内无法有效温控，而造成反应速率不一，又，根据流体力学原理，两端蚀刻速率会加快，而造成玻璃均匀性变差，因此，在薄化完成后，还需再次研磨，以得到均匀平坦的表面。原有的蚀刻溶液和反应生成物都留于化学槽内，使得重复使用的化学液造成增生物过多，而无法予以有效回收利用，致使成本相对提高。而且，由于玻璃基板被浸泡在蚀刻溶液中，玻璃基板的两面会被相同效率予以蚀刻，使得若其两面有不同的蚀刻要求时，将难以达成。而当玻璃基板厚度减薄时，于玻璃置放载体的玻璃将形成弧度而造成平坦度偏差，致使液晶营幕色彩失真显示器亮度不均。储液槽大小不变，所以加工小尺寸成本无法下降；而为了使成本降低，则必须重复使用化学液，然而，玻璃已溶解于化学溶液中，致使化学溶液浓度、密度已改变，因此，每一批次的蚀刻率将有所不同，而需要对每一批次进行程序调整，以达成相同的蚀刻率，并增高了研磨加工风险以及机械应力问题。

缘于以上的缺失，因而，目前业界大多采用非浸泡的单片水平喷洒、单片直立式喷洒，然而，此两种蚀刻方式仍有其缺点。以单片水平喷洒而言，还是利用玻璃与化学液产生化学反应，对着水平摆放的玻璃基板上端喷洒蚀刻溶液，由喷洒力道来加速蚀刻反应，并将玻璃基板表面上的化学反应生成物，例如，氟化硅，予以带走，以避免降低蚀刻溶液浓度而有较佳的回收使用条件，且免除了生成物附着于玻璃基板上的问题。另，因为每次蚀刻玻璃基板时，可仅针对单一玻璃表面作蚀刻处理，因此，可处理两面不同蚀刻的需求。

然而，单片水平喷洒在带走玻璃基板表面反应物时，其喷洒面积及力道不易控制，使得玻璃基板表面的承受力道不均，而容易造成涡型。另外，由于外围喷洒下来的化学液，也会往玻璃内部延伸，因此，玻璃中心的化学液不易流动，而使得中心面积与外围的反应速率不一，致使玻璃均匀性变差，而通量慢，且于蚀刻薄化后，仍须再次研磨。

为了解决化学液不易流动的问题，在单片直立式喷洒中，仍利用蚀刻溶液对玻璃基板产生化学反应，但是仅对着垂直摆放的玻璃基板喷洒蚀刻溶液，使得蚀刻溶液以及生成物自然落下，而没有不流动的问题，并由其喷洒力道来加速反应，而把玻璃基板表面上的化学反应生成物，例如，氟化硅，带走，并且喷洒后的氢氟酸及反应后的氟化硅可直接过滤回收，而有较佳的回收使用条件，不像多片直立浸泡方式会在反应后的生成物与氢氟酸在长时间反应后，因化学键结会更固定，而不易过滤、分解，而单片水平喷洒、单片直立式喷洒则没有生成物附着于玻璃基板上的问题，同时，因每次蚀刻玻璃基板时，仅针对单一面作蚀刻处理，所以可处理玻璃基板两面不同蚀刻的需求。

然而，采用单片直立式喷洒方法，虽能使蚀刻溶液与生成物自然落下，但是在带走玻璃基板表面反应物时，仅在玻璃基板左右两侧装有喷洒装置，使得玻璃基板表面的承受力道不均而容易造成涡型，当薄化后，玻璃不易完全直立固定，且若玻璃未完全直立并形成弧度将造成容易摔片及蚀刻不均。

从而，如何寻求一种光学玻璃蚀刻装置及方法，可解决多片直立式浸泡的薄化制造困难度、玻璃基板表面容易再次反应附着、原蚀刻溶液与反应生成物均留于化学槽内、以及玻璃基板两端蚀刻速率加快等所造成的问题；可解决单片水平喷洒的喷洒面积及力道控制不易所造成的玻璃基板表面涡型、玻璃均匀性变差、通量慢、以及于蚀刻薄化后仍须再次研磨等所造成的问题；以及，可解决单片直立式喷洒的玻璃基板表面承受力道不均而造成的涡型、玻璃不易完全直立固定而造成容易摔片、以及蚀刻不均等的问题；诸如以上种种所述，均是有待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光学玻璃蚀刻装置及方法，以解决多片直立式浸泡的薄化制造困难度、玻璃基板表面容易再次反应附着、原蚀刻溶液与反应生成物均留于化学槽内、以及玻璃基板两端蚀刻速率加快等所造成的问题；并解决单片水平喷洒的喷洒面积及力道控制不易所造成的玻璃基板表面涡型、玻璃均匀性变差、通量慢、以及于蚀刻薄化后仍须再次研磨等所造成的问题；还解决单片直立式喷洒的玻璃基板表面承受力道不均而造成的涡型、玻璃不易完全直立固定而造成容易摔片、以及蚀刻不均等的问题。

根据以上所述的目的，本发明提供一种光学玻璃蚀刻方法，该光学玻璃蚀刻方法包含以下步骤：

以倾斜方式摆放一光学玻璃；以及

采取扫描式瀑布溢流酸液涂布型式，从光学玻璃上方以扫描移动方式，均匀地释出蚀刻溶液，使该光学玻璃被均匀地蚀刻；

其中，基于以倾斜方式摆放光学玻璃，蚀刻该光学玻璃所产生的生成物，将随着剩余的该蚀刻溶液顺着该光学玻璃的倾斜方向流下，致使该生成物不会残留在该光学玻璃上。

在所述方法中，以倾斜方式摆放的该光学玻璃与水平面的角度介于0度与90度之间，该扫描方式为前后来回扫描移动及/或左右来回扫描移动，于该光学玻璃表面上的一边的层流的酸液浓度与流速相等于另一边的该层流的酸液浓度与流速。

在所述方法中，由调整该光学玻璃与水平面的角度及/或由调整该扫描方式的来回酸液涂布速率，改变该蚀刻溶液停留在该光学玻璃上的时间，而控制该光学玻璃的蚀刻速率。

在所述方法中，蚀刻该光学玻璃的该蚀刻溶液为氟化氢溶液，而蚀刻该光学玻璃所产生的该生成物为氟化硅。

在所述方法中，溢出该蚀刻溶液至该光学玻璃的一面作蚀刻及/或薄化时，并将对该光学玻璃的另一面喷洒清洁液体。

本发明进一步提供一种光学玻璃蚀刻装置，该光学玻璃蚀刻装置包含：

一载台，该载台提供一倾斜面，使摆放于该倾斜面上的一光学玻璃呈现倾斜状态；以及

一扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器，该扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器采取扫描式瀑布溢流酸液涂布型式，从该光学玻璃上方以来回扫描的移动方式，均匀地释出一蚀刻溶液，使该光学玻璃被均匀地蚀刻及/或薄化；

其中，基于以倾斜方式摆放光学玻璃，蚀刻该光学玻璃所产生的生成物，将随着剩余的该蚀刻溶液顺着该光学玻璃的倾斜方向流下，致使该生成物不会残留在该光学玻璃上。

所述的光学玻璃蚀刻装置，进一步包含：

嵌入式治具，该嵌入式治具用以固定住摆放于该倾斜面上的该光学玻璃。

所述的光学玻璃蚀刻装置，进一步包含：

清洁器，该清洁器于该光学玻璃完成蚀刻后，以喷洒式清洗方式将该光学玻璃予以清洁。

对该光学玻璃的一面作蚀刻及/或薄化时，该清洁器对该光学玻璃的另一面喷洒清洁液体作清洁。

蚀刻该光学玻璃的该蚀刻溶液为氟化氢溶液，而蚀刻该光学玻璃所产生的该生成物为氟化硅。

本发明所述的光学玻璃蚀刻装置及方法，应用于将大尺寸玻璃予以蚀刻及/或薄化的情况下，使用具斜度的传动线方式而减少光学玻璃应力，并采取扫描式瀑布溢流酸液涂布型式，从光学玻璃上方以前后及/或左右来回扫描的移动方式，均匀地释出蚀刻溶液，用以均匀地蚀刻及/或薄化光学玻璃。利用本发明的光学玻璃蚀刻装置进行光学玻璃蚀刻方法时，由于光学玻璃呈现倾斜状态，因而减少了于输送传动时玻璃本身的机械强度及物性限制，避免了采用直立式垂直输送传动时所产生的问题，且，由于对光学玻璃采取扫描式瀑布溢流酸液涂布，因而可提升蚀刻速率、以及光学玻璃蚀刻均匀性。

附图说明

图1为本发明实施例中的利用光学玻璃蚀刻装置以进行光学玻璃蚀刻的示意图；

图2为本发明实施例中的光学玻璃蚀刻装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中的对光学玻璃进行蚀刻及/或薄化处理的流程示意图。

具体实施方式

图1为一示意图，用以显示说明利用本发明的光学玻璃蚀刻装置以进行光学玻璃蚀刻方法的情形。如图1中所示，本发明的光学玻璃蚀刻装置1主要包含一载台2、以及一扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器3。

利用本发明的光学玻璃蚀刻装置1以进行光学玻璃蚀刻方法时，首先，利用倾斜式传动载台，以倾斜方式将光学玻璃10置于载台2的倾斜面2a上，使光学玻璃10与载台2水平面间的角度为介于0度与90度之间；接着，利用扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器3，采取扫描式瀑布溢流酸液涂布型式，从光学玻璃10上方以前后及/或左右来回扫描的移动方式，均匀地释出蚀刻溶液。

另，如图1中所示，扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器3所溢出的瀑布流31加上介于0度与90度之间的斜角θ，于光学玻璃10的表面上可产生层流32，当一边的层流32酸液浓度C1及流速V1等于另一边的层流32酸液浓度C2及流速V2时，光学玻璃10可被十分均匀地予以蚀刻。

更况，由于以倾斜方式摆放光学玻璃10、且扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器3采用扫描式的瀑布流蚀刻方式，致使，蚀刻光学玻璃10所产生的生成物能随着剩余的蚀刻溶液一起顺着光学玻璃10的倾斜方向流下，而使生成物不会残留在光学玻璃10上，提升生成物的排出速率，避免了生成物附着于光学玻璃10上的问题，同时蚀刻溶液在倾斜的光学玻璃10上具有较佳的流动性，也能得到较平均的蚀刻表面，因而，能均匀地蚀刻及/或薄化光学玻璃，并提升蚀刻速率、以及光学玻璃蚀刻均匀性，在此，若蚀刻光学玻璃10的蚀刻溶液为氢氟酸溶液时，则蚀刻光学玻璃10所产生的生成物则为氟化硅。

调整蚀刻速率的时候，必须改变蚀刻溶液停留在光学玻璃10上的时间长短而控制蚀刻速率，可由调整光学玻璃10与载台2水平面间的角度、及/或调整扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器3的前后及/或左右来回酸液涂布速率而予以达成。

相较于单片直立式喷洒方法，于本发明的光学玻璃蚀刻方法中，以倾斜摆放方式使光学玻璃10与载台2水平面间的角度为介于0度与90度之间，故，可采取扫描式瀑布溢流酸液涂布型式，扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器3将蚀刻溶液从光学玻璃10上方，以前后及/或左右来回扫描的方式均匀地予以释出，而并非如单片直立式喷洒方法只能从侧边喷洒，不会因受力不均而使光学玻璃10产生弯曲变形。

相较于单片水平喷洒方法，本发明的光学玻璃蚀刻方法中，由于光学玻璃10与载台2水平面间的角度为介于0度与90度之间，即，光学玻璃10承现倾斜状况，因而，蚀刻溶液不会聚集于光学玻璃10上，使蚀刻溶液有较佳的流动性，而光学玻璃10可得到较佳的蚀刻均匀性、并可提高蚀刻速率。

另，相较于单纯的瀑布式层流蚀刻方法，于本发明的光学玻璃蚀刻方法中，由于扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器3采取前后及/或左右来回移动扫描喷洒的方式，从光学玻璃10上方均匀地释出蚀刻溶液，而并非如单纯的瀑布式层流蚀刻方法所采取的将蚀刻溶液释放器予以固定并于光学玻璃顶端溢出蚀刻溶液的方式，因而，缘于扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器3的前后及/或左右来回扫描喷洒的移动方式，致使本发明的光学玻璃蚀刻方法可得到更高的蚀刻速率、以及蚀刻均匀性。

图2为一示意图，用以显示说明本发明的光学玻璃蚀刻装置的结构组成。如图2中所示，本发明的光学玻璃蚀刻装置1主要包含一载台2、以及一扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器3，并可选择性增加嵌入式治具4、以及清洁器(未描绘出)。

载台2可提供倾斜面2a，而使摆放于倾斜面2a上的光学玻璃10与水平面间的角度为介于0度与90度之间。

扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器3采取扫描式瀑布溢流酸液涂布型式，自光学玻璃10上方以前后及/或左右来回扫描的移动方式，均匀地释出蚀刻溶液，且，由于以倾斜方式摆放光学玻璃10，致使，蚀刻光学玻璃10所产生的生成物能随着剩余的蚀刻溶液一起顺着光学玻璃10的倾斜方向流下，而使生成物不会残留在光学玻璃10上，避免了生成物附着于光学玻璃10上的问题，同时蚀刻溶液在倾斜的光学玻璃10上具有较佳的流动性，也能得到较平均的蚀刻表面，因而，能均匀地蚀刻及/或薄化光学玻璃，并可提升蚀刻速率、以及光学玻璃蚀刻均匀性，在此，若蚀刻光学玻璃10的蚀刻溶液为氢氟酸溶液时，则蚀刻光学玻璃10所产生的生成物则为氟化硅。

嵌入式治具4用以固定住摆放于倾斜面2a上的光学玻璃10，而为了避免在光学玻璃蚀刻程序中，蚀刻溶液流到另一面上，避免光学玻璃10上面的反应生成物、以及蚀刻溶液污染到背面，将于嵌入式治具4周围以防酸胶带封住，可彻底避免酸液渗入所造成的光学玻璃10的侧边及背面的蚀刻问题。

学玻璃10完成蚀刻后，清洁器(未绘出)可用喷洒式清洗方式或其它清洗方式，将光学玻璃10予以清洁。

图3为一示意图，用以显示说明对光学玻璃进行蚀刻及/或薄化处理的流程，其中，利用了本发明的光学玻璃蚀刻装置及方法。

如图3中所示，使用具斜度的传动线方式而减少光学玻璃10的应力，进行光学玻璃蚀刻方法流程时，首先，在载台2的倾斜面2a上的光学玻璃10以倾斜角度从左方投入。

接着，扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器3采取扫描式瀑布溢流酸液涂布型式，从光学玻璃10上方以前后及/或左右来回扫描的移动方式，均匀地释出蚀刻溶液，以能均匀地蚀刻及/或薄化光学玻璃，在此，嵌入式治具4用以固定住摆放于倾斜面2a上的光学玻璃10，而为了避免在光学玻璃蚀刻程序中，蚀刻溶液流到另一面上，避免光学玻璃10上面的反应生成物、以及蚀刻溶液污染到背面，将于嵌入式治具4周围以防酸胶带封住，可彻底避免酸液渗入所造成的光学玻璃10的侧边及背面的蚀刻问题，若蚀刻光学玻璃10的蚀刻溶液为氢氟酸溶液时，则蚀刻光学玻璃10所产生的生成物则为氟化硅。

继而，光学玻璃10完成蚀刻后，清洁器(未绘出)可用喷洒式清洗方式或其它清洗方式，将光学玻璃10予以清洁；以风刀20将已蚀刻后的光学玻璃10予以吹干。

最后，将经蚀刻及/或薄化完成后的光学玻璃10自右方取出。

本发明的光学玻璃蚀刻装置及方法，也可应用于对光学玻璃的一面作蚀刻及/或薄化、对其另一面喷洒清洁液体作清洁，然后再对经蚀刻后的光学玻璃的该面作清洁、干燥，并利用反转机构将光学玻璃反转之后，对未经蚀刻的光学玻璃的该另一面进行蚀刻及/或薄化、清洁、干燥，并对光学玻璃相反面作清洁的处理过程。于此些处理过程中，对光学玻璃面进行蚀刻及/或薄化时，均可利用本发明的光学玻璃蚀刻装置及方法，其原理相同、类似于以上所述，因此，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的专利范围内。

Claims (10)

1.一种光学玻璃蚀刻方法，其特征在于，该光学玻璃蚀刻方法包含以下步骤：

以倾斜方式摆放一光学玻璃；以及

采取扫描式瀑布溢流酸液涂布型式，从光学玻璃上方以扫描移动方式，均匀地释出蚀刻溶液，使该光学玻璃被均匀地蚀刻；

其中，基于以倾斜方式摆放光学玻璃，蚀刻该光学玻璃所产生的生成物，将随着剩余的该蚀刻溶液顺着该光学玻璃的倾斜方向流下，致使该生成物不会残留在该光学玻璃上。

2.如权利要求1所述的光学玻璃蚀刻方法，其特征在于，以倾斜方式摆放的该光学玻璃与水平面的角度介于0度与90度之间，该扫描方式为前后来回扫描移动及/或左右来回扫描移动，于该光学玻璃表面上的一边的层流的酸液浓度与流速相等于另一边的该层流的酸液浓度与流速。

3.如权利要求1或2所述的光学玻璃蚀刻方法，其特征在于，由调整该光学玻璃与水平面的角度及/或由调整该扫描方式的来回酸液涂布速率，改变该蚀刻溶液停留在该光学玻璃上的时间，而控制该光学玻璃的蚀刻速率。

4.如权利要求1或2所述的光学玻璃蚀刻方法，其特征在于，蚀刻该光学玻璃的该蚀刻溶液为氟化氢溶液，而蚀刻该光学玻璃所产生的该生成物为氟化硅。

5.如权利要求1或2所述的光学玻璃蚀刻方法，其特征在于，溢出该蚀刻溶液至该光学玻璃的一面作蚀刻及/或薄化时，并将对该光学玻璃的另一面喷洒清洁液体。

6.一种光学玻璃蚀刻装置，其特征在于，该光学玻璃蚀刻装置包含：

一载台，该载台提供一倾斜面，使摆放于该倾斜面上的一光学玻璃呈现倾斜状态；以及

一扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器，该扫描式瀑布溢流蚀刻喷洒器采取扫描式瀑布溢流酸液涂布型式，从该光学玻璃上方以来回扫描的移动方式，均匀地释出一蚀刻溶液，使该光学玻璃被均匀地蚀刻及/或薄化；

其中，基于以倾斜方式摆放光学玻璃，蚀刻该光学玻璃所产生的生成物，将随着剩余的该蚀刻溶液顺着该光学玻璃的倾斜方向流下，致使该生成物不会残留在该光学玻璃上。

7.如权利要求6所述的光学玻璃蚀刻装置，其特征在于，进一步包含：

嵌入式治具，该嵌入式治具用以固定住摆放于该倾斜面上的该光学玻璃。

8.如权利要求7所述的光学玻璃蚀刻装置，其特征在于，进一步包含：

清洁器，该清洁器于该光学玻璃完成蚀刻后，以喷洒式清洗方式将该光学玻璃予以清洁。

9.如权利要求8所述的光学玻璃蚀刻装置，其特征在于，对该光学玻璃的一面作蚀刻及/或薄化时，该清洁器对该光学玻璃的另一面喷洒清洁液体作清洁。

10.如权利要求6或7或8或9所述的光学玻璃蚀刻装置，其特征在于，蚀刻该光学玻璃的该蚀刻溶液为氟化氢溶液，而蚀刻该光学玻璃所产生的该生成物为氟化硅。

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