CN102489470A - 玻璃基板的清洗装置及清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种玻璃基板的清洗装置以及清洗方法。本发明的玻璃基板的清洗装置包括清洗槽以及设置在清洗槽两侧的用于发出第一频率的超声波的第一频率发生器和用于发出第二频率的超声波的第二频率发生器，本发明通过同时利用不同频率的超声波清洗玻璃基板，可使成本降低，并达到良好的清洗效果。

Description

玻璃基板的清洗装置及清洗方法
技术领域
本发明涉及基板清洗领域，特别是涉及一种高效、低成本的玻璃基板的清洗装置及清洗方法。
背景技术
在当前液晶显示领域中，用于制作液晶显示面板的玻璃基板的清洗方面，对于不同粒径的颗粒是采用不同的清洗技术，一般采用等离子体清洗(Plasma)来清除玻璃基板上的有机物残留，采用毛刷喷淋(brush+shower)来清除玻璃基板上粒径为10微米以上的颗粒，采用压力喷射来清除玻璃基板上粒径为1-10微米的颗粒，采用双流体喷射来清除玻璃基板上粒径为1-5微米的颗粒。
但是随着液晶显示面板的大尺寸、高开口率以及低线宽的发展要求，为了避免断线、短路等缺陷的产生，对玻璃基板的清洗技术的要求越来越高。而目前的玻璃基板的清洗装置存在以下的不足：
1、针对不同粒径的颗粒采用不同的清洗机台，造成了机台的高成本投入，并在各种机台的转换过程中会浪费较多的工时且易引入新的颗粒；
2、目前清洗机台的清洗原理主要为物理冲击，对于尺寸较小并顽固附着的颗粒的清洗效果并不明显，且对清洗需要使用的蒸馏水和添加溶剂消耗较大。
针对以上清洗装置的不足，又开发了采用超声波清洗技术来清除玻璃基板表面的颗粒，也即是在清洗液中使用超声波对玻璃基板进行清洗。相对于原有清洗装置的物理冲击的清洗原理，超声波清洗技术利用了空蚀作用，空蚀作用是指利用清洗液中的微型气泡的内爆裂进行玻璃基板表面的清洗。其中微型气泡的内爆裂是由于清洗液中的液体的压力变化导致的，当液体处于负压状态时，液体的沸点会降低，从而产生许多小气泡；当液体处于正压状态时，小气泡就会发生猛烈的内爆裂，因此空蚀现象使清洗液产生了搅拌和洗涤作用，这样可以较好的清洗玻璃基板的表面。但采用超声波对玻璃基板表面进行清洗时，超声波频率发生器的振子发出的超声波容易在清洗液中产生驻波等相干效应而影响超声波对玻璃基板表面的清洗。
故，有必要提供一种高效、低成本的玻璃基板的清洗装置及清洗方法，以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效、低成本的玻璃基板的超声波清洗装置及清洗方法，以解决现有的玻璃基板的清洗装置及清洗方法成本较高、清洗效果差的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明涉及一种玻璃基板的清洗装置，包括清洗槽，其中所述清洗装置包括用于发出第一频率的超声波的第一频率发生器和用于发出第二频率的超声波的第二频率发生器；所述第一频率发生器与所述第二频率发生器设置在所述清洗槽的两侧。
在本发明所述的玻璃基板的清洗装置中，所述第一频率的范围为40-70千赫兹，所述第二频率的范围为120-170千赫兹。
在本发明所述的玻璃基板的清洗装置中，所述第一频率发生器与所述第二频率发生器均具有振子，所述振子露出于所述清洗槽的内壁，且所述第一频率发生器的振子和所述第二频率发生器的振子成行间隔分布。
在本发明所述的玻璃基板的清洗装置中，所述第一频率发生器与所述第二频率发生器的相邻振子的间隔为15-50厘米。
在本发明所述的玻璃基板的清洗装置中，所述玻璃基板的清洗装置还包括基板放置支架，所述基板放置支架置于所述清洗槽中，用于放置待清洗基板，使所述待清洗基板与所述清洗槽的底部平面的夹角为30-45度。
在本发明所述的玻璃基板的清洗装置中，所述基板放置支架包括用于与所述清洗槽的底部接触的底部支撑架以及至少一个用于倾斜放置所述待清洗基板的倾斜支撑架，所述底部支撑架所在平面与所述倾斜支撑架所在平面之间的夹角为30-45度。
本发明还涉及一种玻璃基板的清洗方法，其中包括步骤：A、将待清洗基板放置到清洗槽中的基板放置支架上；B、在所述清洗槽中注入清洗液并使所述清洗液覆盖所述待清洗基板；C、在所述清洗槽中同时发出第一频率的超声波和第二频率的超声波对所述待清洗基板进行超声波清洗。
在本发明所述的玻璃基板的清洗方法中，所述步骤A之前还包括步骤：在所述清洗槽的两侧设置用于发出第一频率的超声波的第一频率发生器以及用于发出第二频率的超声波的第二频率发生器，所述第一频率发生器的振子和所述第二频率发生器的振子成行间隔分布，所述第一频率发生器与所述第二频率发生器的相邻振子的间隔为15-50厘米。
在本发明所述的玻璃基板的清洗方法中，所述步骤A具体为：将基板放置支架置于所述清洗槽中，随后将所述待清洗基板放置到所述清洗槽中的所述基板放置支架上使所述待清洗基板与所述清洗槽的底部平面的夹角为30-45度。
在本发明所述的玻璃基板的清洗方法中，所述步骤C的清洗时间为200-280秒。
实施本发明的玻璃基板的清洗装置及清洗方法，具有以下有益效果：清洗装置的成本低、清洗效果好，解决了现有的玻璃基板的清洗装置及清洗方法成本较高、清洗效果差的技术问题。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1为本发明的玻璃基板的清洗装置的优选实施例的结构示意图；
图2为图1的A-A截面的结构示意图；
图3为图1的B-B截面的结构示意图；
图4为本发明的玻璃基板的清洗装置的优选实施例的超声波频率发生器的振子间隔与粒径为2.0微米和2.5微米的剩余颗粒的数量的关系曲线图；
图5为本发明的玻璃基板的清洗装置的优选实施例的超声波频率发生器的振子间隔与粒径为1.2微米和2.2微米的剩余颗粒的数量的关系曲线图；
图6为本发明的玻璃基板的清洗装置的优选实施例的待清洗基板与清洗槽底部平面夹角与粒径为2.0微米和2.5微米的剩余颗粒的数量的关系曲线图；
图7为本发明的玻璃基板的清洗装置的优选实施例的待清洗基板与清洗槽底部平面夹角与粒径为1.2微米和2.2微米的剩余颗粒的数量的关系曲线图；
图8为本发明的玻璃基板的清洗方法的优选实施例的流程图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。
图1为本发明的玻璃基板的清洗装置的优选实施例的结构示意图，图2为图1的A-A截面的结构示意图，图3为图1的B-B截面的结构示意图。本发明涉及一种玻璃基板的清洗装置100，该玻璃基板的清洗装置100包括清洗槽110以及设置在清洗槽110两侧的第一频率发生器121和第二频率发生器122，其中第一频率发生器121用于发出第一频率的超声波，第二频率发生器122用于发出第二频率的超声波。
清洗时，将待清洗基板130放置到清洗槽110中，并在所述清洗槽110中注入清洗液并使所述清洗液覆盖所述待清洗基板130，通过设置在所述清洗槽110两侧的第一频率发生器121与第二频率发生器122同时发出第一频率的超声波和第二频率的超声波从而对所述待清洗基板130进行超声波清洗。
在本实施例中，第一频率发生器121发出的超声波的第一频率的范围优选为40-70千赫兹，第二频率发生器122发出的超声波的第二频率的范围优选为120-170千赫兹。40-70千赫兹的第一频率发生器121主要用于清除粒径2.0-2.5微米的颗粒，120-170千赫兹的第二频率发生器122主要用于清除粒径1.0-1.8微米的颗粒。
每一个第一频率发生器121和第二频率发生器122均包括超声波产生装置以及露出于所述清洗槽110内壁的振子，第一频率发生器121的振子和第二频率发生器122的振子成行间隔分布，如图2所述，其中第一频率发生器121和第二频率发生器122各以露出于清洗槽110内壁的振子表示。
优选的，频率发生器的任两个相邻振子的间隔为15-50厘米。双频率超声波的清洗效果与超声波频率发生器的振子间隔也有很大的联系，经试验证明，当第一频率发生器121的振子和第二频率发生器122的振子成行间隔分布，频率发生器的相邻振子的间隔为15-50厘米时可以达到最佳的清洗效果，具体可参见下述的实验数据。
具体参见图4和图5，其中图4为频率发生器的振子间隔与粒径为2.0微米和2.5微米的剩余颗粒的数量的关系曲线图，图5为频率发生器的振子间隔与粒径为1.2微米和2.2微米的剩余颗粒的数量的关系曲线图，其中X0为振子间隔，Y0为粒径为2.0微米的剩余颗粒的数量，Y1为粒径为2.5微米的剩余颗粒的数量，Y2为粒径为2.2微米的剩余颗粒的数量，Y3为粒径为1.2微米的剩余颗粒的数量。采用液体粒子计数仪(LPC，Liquid particlecount)对液体中不同粒径的颗粒数量进行统计来表征玻璃基板样品表面的洁净程度，从图4中可以看出，在其它的实验参数均相同的情况下，当振子的间隔大于50厘米或小于20厘米时，2.0微米的剩余颗粒和2.5微米的剩余颗粒的数量都有较大程度的增加。从图5中也可以看出当振子的间隔大于50厘米或小于15厘米时，1.2微米的剩余颗粒和2.2微米的剩余颗粒的数量也有较大程度的增加。因此可以得出当频率发生器的相邻振子的间隔为15-50厘米时可以达到双频率超声波清洗的最佳清洗效果。
玻璃基板的清洗装置100还包括用于放置待清洗基板130的基板放置支架140，该基板放置支架140包括底部支撑架141和至少一个倾斜支撑架142，底部支撑架141用于与清洗槽110的底部接触，倾斜支撑架142用于倾斜放置待清洗基板130，底部支撑架141所在平面与清洗支撑架142所在平面之间形成一预定的夹角，使得放置在清洗支撑架142上的待清洗基板130与清洗槽110底部平面之间也形成一相应的夹角。优选的，底部支撑架141所在平面与清洗支撑架142所在平面之间为30-45度，使得待清洗基板130与清洗槽110底部平面之间亦为30-45度。双频率超声波的清洗效果与待清洗基板130与清洗槽110底部平面夹角也有很大的联系，经实验证明，当待清洗基板130与清洗槽110底部平面之间的夹角为30-45度时可以达到最佳的清洗效果，具体可参见下述的实验数据。
下面通过实验数据说明当待清洗基板130与清洗槽110底部平面之间的夹角为30-45度时可以达到最佳的清洗效果。具体参见图6和图7，其中图6为待清洗基板130与清洗槽110底部平面的夹角与粒径为2.0微米和2.5微米的剩余颗粒的数量的关系曲线图，图7为待清洗基板130与清洗槽110底部平面的夹角与粒径为1.2微米和2.2微米的剩余颗粒的数量的关系曲线图，其中X1为待清洗基板130与清洗槽110底部平面的夹角，Y0为粒径为2.0微米的剩余颗粒的数量，Y1为粒径为2.5微米的剩余颗粒的数量，Y2为粒径为2.2微米的剩余颗粒的数量，Y3为粒径为1.2微米的剩余颗粒的数量。采用液体粒子计数仪对液体中不同粒径的颗粒数量进行统计来表征玻璃基板样品表面的洁净程度，从图6中可以看出，在其它的实验参数均相同的情况下，当待清洗基板130与清洗槽110底部平面之间的夹角大于45度或小于30度时，2.0微米的剩余颗粒和2.5微米的剩余颗粒的数量都有较大程度的增加。从图7中也可以看出当待清洗基板130与清洗槽110底部平面之间的夹角大于45度或小于30度时，1.2微米的剩余颗粒和2.2微米的剩余颗粒的数量也有较大程度的增加，而其他的实验参数均相同。因此可以得出当待清洗基板130与清洗槽110底部平面之间的夹角为30-45度时可以达到双频率超声波清洗的最佳清洗效果。
本发明还涉及一种玻璃基板的清洗方法，具体请参加图8，图8为本发明的玻璃基板的清洗方法的优选实施例的流程图。该玻璃基板的清洗方法开始于：
步骤801，将待清洗基板130放置到清洗槽110中的基板放置支架140上，
步骤802，在所述清洗槽110中注入清洗液并使所述清洗液覆盖所述待清洗基板130，
步骤803，在清洗槽110中同时发出第一频率的超声波和第二频率的超声波对所述待清洗基板130进行超声波清洗。
步骤801具体为：
步骤8011，在清洗槽110的两侧设置用于发出第一频率的超声波的第一频率发生器121以及用于发出第二频率的超声波的第二频率发生器122，所述第一频率发生器121的振子和所述第二频率发生器122的振子成行间隔分布，频率发生器(第一频率发生器121与第二频率发生器122)的相邻振子的间隔为15-50厘米，其中第一频率的范围优选为40-70千赫兹，第二频率的范围优选为120-170千赫兹。
步骤8012，将基板放置支架140放到清洗槽110中，其中基板放置支架140的底部支撑架141所在平面和倾斜支撑架142所在平面之间的夹角为30-45度，然后将待清洗基板130放置到倾斜支撑架142上使得待清洗基板130与清洗槽110的底部平面之间的夹角为30-45度。
步骤802具体为在清洗槽110中注入清洗液(例如去离子水)使清洗液覆盖整个待清洗基板130。
步骤803具体为启动频率发生器发出超声波对待清洗基板130进行清洗，其中第一频率发生器121的振子发出第一频率的超声波对待清洗基板130进行超声波清洗，第二频率发生器122的振子同时发出第二频率的超声波对待清洗基板130进行超声波清洗。
步骤803的清洗时间优选为200-280秒，可以一次性清洗200-280秒，这样可以节省操作工序。或者也可以分多次清洗，例如清洗3次，每次90秒，这样可以达到更佳的清洗效果。使用者可以根据需要选择适当的方式。
本发明的玻璃基板的清洗装置及清洗方法使用设置有两种频率的频率发生器，不同频率的超声波可以有效的去除不同粒径尺寸的颗粒。并且采用两种频率的超声波同时进行玻璃基板表面的清洗可以使得不同频率的超声波进行相互叠加，有效的消除了单频率超声波清洗时产生的驻波等相干效应。同时频率发生器的功率可调，使用者可以根据玻璃基板表面的脏污程度控制超声波的输出功率。
这里优选采用两种差异较大的频率的超声波同时进行玻璃基板的清洗不仅可以有效的去除多种不同粒径尺寸的颗粒，而且两种超声波的频率差异较大可以较好的消除超声波清洗时产生的驻波等相干效应。本发明的超声波频率范围较广，因此可清除的颗粒的粒径范围也较大，从而可节省清洗装置的费用投入以及所消耗的制程时间，节约的生产成本。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种玻璃基板的清洗装置，包括清洗槽，其特征在于，所述清洗装置包括：
用于发出第一频率的超声波的第一频率发生器；以及
用于发出第二频率的超声波的第二频率发生器；
所述第一频率发生器与所述第二频率发生器设置在所述清洗槽的两侧。
2.根据权利要求1所述的玻璃基板的清洗装置，其特征在于，所述第一频率的范围为40-70千赫兹，所述第二频率的范围为120-170千赫兹。
3.根据权利要求1所述的玻璃基板的清洗装置，其特征在于，所述第一频率发生器与所述第二频率发生器均具有振子，所述振子露出于所述清洗槽的内壁，且所述第一频率发生器的振子和所述第二频率发生器的振子成行间隔分布。
4.根据权利要求3所述的玻璃基板的清洗装置，其特征在于，所述第一频率发生器与所述第二频率发生器的相邻振子的间隔为15-50厘米。
5.根据权利要求1所述的玻璃基板的清洗装置，其特征在于，所述玻璃基板的清洗装置还包括基板放置支架，所述基板放置支架置于所述清洗槽中，用于放置待清洗基板，使所述待清洗基板与所述清洗槽的底部平面的夹角为30-45度。
6.根据权利要求5所述的玻璃基板的清洗装置，其特征在于，所述基板放置支架包括用于与所述清洗槽的底部接触的底部支撑架以及至少一个用于倾斜放置所述待清洗基板的倾斜支撑架，所述底部支撑架所在平面与所述倾斜支撑架所在平面之间的夹角为30-45度。
7.一种玻璃基板的清洗方法，其特征在于，包括步骤：
A、将待清洗基板放置到清洗槽中；
B、在所述清洗槽中注入清洗液并使所述清洗液覆盖所述待清洗基板；
C、在所述清洗槽中同时发出第一频率的超声波和第二频率的超声波对所述待清洗基板进行超声波清洗。
8.根据权利要求7所述的玻璃基板的清洗方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括步骤：
在所述清洗槽的两侧设置用于发出第一频率的超声波的第一频率发生器以及用于发出第二频率的超声波的第二频率发生器，所述第一频率发生器的振子和所述第二频率发生器的振子成行间隔分布，所述第一频率发生器与所述第二频率发生器的相邻振子的间隔为15-50厘米。
9.根据权利要求7所述的玻璃基板的清洗方法，其特征在于，所述步骤A具体为：将基板放置支架置于所述清洗槽中，随后将所述待清洗基板放置到所述清洗槽中的所述基板放置支架上使所述待清洗基板与所述清洗槽的底部平面的夹角为30-45度。
10.根据权利要求7所述的玻璃基板的清洗方法，其特征在于，所述步骤C的清洗时间为200-280秒。
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