JP5322480B2 - フラットパネルディスプレイガラス基板エッチング装置 - Google Patents

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の薄型化のためのエッチング装置に関し、さらに詳細には、同時に多数のガラス基板をエッチングすることで、フラットパネル用ガラス基板をエッチングして薄型化する時間を短縮できるフラットパネルディスプレイガラス基板エッチング装置に関する。

ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＥＬＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）のようなフラットパネルディスプレイを携帯電話やノートパソコンなどのポータブル機器に使用するためには軽量化が要求される。従って、ポータブル機器にこのようなフラットパネルディスプレイを使用しようとするニーズが増加することによって、軽薄短小なフラットパネルディスプレイの製造が要求されている。

フラットパネルディスプレイの重量を減らすために様々な方法が適用できるが、必須構成要素を減らすには限界がある。一方、フラットパネルディスプレイを構成する要素のうちガラス基板は、フラットパネルディスプレイにおいて占める重量がかなり大きいながらも、重量を低減できる余地が残っており、それに対する研究が続いている。

フラットパネルディスプレイに使用されるガラス基板の重量を減らす方法の一つとして、薄いガラス基板を利用する方法がある。しかしながら、薄いガラス基板は、その大きさが増加するほど曲がったり割れたりしやすいので、取り扱いが難しい。また、小さなガラス基板を利用してフラットパネルディスプレイを一つずつ組立てる場合には、取り扱いが容易である一方、製造原価が高くなるという短所がある。

製造原価を低下させるために、フラットパネルディスプレイの製造工程では、大きい一対のガラス基板に、複数のフラットパネルディスプレイを組立てた後、各区域別に切断する工程を利用する。しかし、薄いガラス基板を利用する場合は、ガラス基板の損傷の可能性が大きいので、取り扱いを容易にするために、多少厚いガラス基板を利用してフラットパネルディスプレイを組立てた後、ガラス基板を所望の厚さにエッチングして薄型化するエッチング装置が利用されている。

従来のエッチング装置は、ガラス基板を支持具に入れてエッチング装置の中に搬送する構造を有するため、一度に２つ以上のガラス基板をエッチングすることができず、さらに、一つの搬送ラインだけで構成されて、生産性が低いという問題点があった。

また、不均一なエッチング面を持つガラス基板の場合、フラットパネルディスプレイの画質に重大な欠陷をもたらす。従来のエッチング方法は、ガラス基板に与えられる打力をエッチングに利用するために、噴射装置とガラス基板との距離を近くしている。しかし、ノズルのすぐ前に位置するガラス基板は、ガラス基板に与えられるエッチング液の打力が強く、ノズルとノズルの間に位置するガラス基板は、与えられる打力が弱いため、ガラス基板の位置によってエッチング程度が異なり、ガラス基板の均一度が低下するという問題点があった。さらに、エッチング液の噴射圧力を０．５ｋｇ／ｃｍ^２以上になると、エッチング液の流速が速すぎてエッチングが十分に行われないため、不均一なエッチングがよく発生するという問題点があった。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、同時に多数のガラス基板をエッチングできることで、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板をエッチングして薄型化する時間を短縮でき、エッチングされる間、噴射手段をスイングするか噴射手段とガラス基板の全体を左右に揺すって、エッチング液がガラス基板の全体に均一に届くようにして、エッチングされたガラス基板の均一性を向上させ、噴射圧力を０．５ｋｇ／ｃｍ^２未満に維持し、ガラス基板と噴射手段との距離を１００ｍｍ超過１５０ｍｍ以下に維持することで、均一性の高いガラス基板を生産できるエッチング装置を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明によるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板のエッチング装置は、多数のガラス基板が付着するジグと、前記ジグに具備されたガラス基板固定手段と、前記ジグをエッチング装置の中に移送する進行ラインと、前記ガラス基板に向けて両側からエッチング液を噴射する噴射手段と、を含み、ガラス基板に与えられるエッチング液の圧力は、０．１ｋｇ／ｃｍ^２以上０．５ｋｇ／ｃｍ^２未満であることを特徴とする。

エッチング液にガラス基板を噴射する際に、エッチング液の圧力が０．１ｋｇ／ｃｍ^２未満である場合には、新鮮なエッチング液が供給されないのでエッチングが十分に行われず、エッチング液の圧力が０．５ｋｇ／ｃｍ^２以上である場合には、エッチング液の流速が早すぎて、エッチング反応が十分に起こらない。従って、エッチング液の圧力を０．１ｋｇ／ｃｍ^２以上０．５ｋｇ／ｃｍ^２未満にすれば、エッチング液の流れを静的な状態に維持しながらも新鮮なエッチング液の供給が可能となり、ガラス基板を十分にエッチングし、且つ、エッチング均一度を向上させることができる。また、本発明によるエッチング装置は、ジグに多数のガラス基板を付着させるように構成することで、ジグに付着した多数のガラス基板を一度で全てエッチングすることができ、フラットパネルディスプレイの生産速度が向上する。

生産性を上げ、装置を短くするために、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板のエッチング装置は、ガラス基板を装着できるジグと、前記ジグに具備されるガラス基板固定手段と、前記ジグをエッチング装置の中に移送する多数の進行ラインと、前記ガラス基板の両側にエッチング液を噴射する噴射手段と、を含み、ガラス基板に与えられるエッチング液の圧力は、０．１ｋｇ／ｃｍ^２以上０．５ｋｇ／ｃｍ^２未満であることを特徴とする。

進行ラインは、二つ以上のラインで構成でき、２列以上の搬送ラインを具備する場合、一つの進行ラインを有する装備を二つ以上設ける場合より、装備の面積を減らすことができる。すなわち、一つの進行ラインを有する場合、エッチング液を噴射するために噴射手段を基板の両側に配置するので、二つの装備を設ける場合は四つの噴射手段が位置する面積を必要とする。一方、二つの進行ラインを有する場合、三つの噴射手段を具備すれば済むので、装備の面積を減らすことができ、装置を短くすることもできる。進行ラインの個数は、エッチング装置が設けられる空間の面積によって、２列だけでなく、３列、４列などで構成できる。

また、本発明は、ジグと噴射手段とが配置されるチャンバをさらに含むことが好ましい。ガラス基板を装着したジグと噴射手段とが、別途に具備された駆動部と連結されたチャンバの中に位置し、駆動部が左右に一定角度でチャンバを揺することにより、エッチングする間、基板表面でエッチング液の流れを促進して、エッチング速度及び品質を上げることができる。

また、本発明の前記噴射手段は、前記ガラス基板に対してスイングするノズルであることが好ましい。噴射手段が固定されずスイングすることで、エッチング液がガラス基板に与える衝撃力を均一化し、ノズルとノズルの間のエッチング液が届き難い死角地点にも均一にエッチング液を供給することができるので、ガラス基板の均一度を向上させる。前記スイングするノズルは、２０〜６０゜の角度で反復運動することが好ましい。

また、本発明に使用される前記エッチング液は、フッ酸、燐酸及び硝酸の混合液であることが好ましい。

また、前記噴射手段とガラス基板との距離は、１００ｍｍ超過１５０ｍｍ以下であることが好ましい。１００ｍｍ以下に設ける場合、エッチング液がガラス基板に与える打力が強くて、不均一にエッチングされ易いので、均一なエッチングのためには、１００ｍｍ超過１５０ｍｍ以下の距離を有する必要がある。特に、前記噴射手段とガラス基板との距離が１２０ｍｍであるとき、最も良い品質のエッチングされた基板を製造することができる。

また、本発明によるジグの固定手段には、ガラス基板の後面に、動かない後面固定ピンが設けられる。基板を搬入するとき、ガラス基板の前面に設けられる前面固定ピンが回転して、基板が設置される場所から離脱した状態にあり、基板を搬入した後には、再び元の場所に戻り、後面固定ピンと共に基板を固定することが好ましい。このとき、後面固定ピン及び前面固定ピンは、磁石により脱付着可能であることが好ましい。

本発明によれば、同時に多数のガラス基板をエッチングできるので、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板をエッチングして薄型化する時間を短縮できる。

また、エッチングが行われる間、噴射手段をスイングしたり、噴射手段とガラス基板全体を左右に揺すって、エッチング液がガラス基板全体に均一に届くようにして、エッチングされたガラス基板の均一性を向上させることができる。

さらに、噴射圧力を０．５ｋｇ／ｃｍ^２未満に維持し、ガラス基板と噴射手段との距離を１００ｍｍ超過１５０ｍｍ以下に維持することで、均一性の高いガラス基板を製造することができる。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態の構成及び作用を詳細に説明する。

フラットパネルディスプレイの製造において、一対のガラス基板のうち一つの基板には、ＩＴＯのような透明導電膜による透明電極の形成工程、プラズマＣＶＤ法により形成された低温ポリシリコン膜などによる駆動電極と共通電極の形成工程が行われる。各工程には、露光、現像、エッチングなどからなるフォトリソグラフィ工程を含む電極形成工程が含まれる。他の基板には、カラーフィルタ形成工程が行われる。

以後、一つのガラス基板の表面には、シール剤が塗布され、シール剤に取り囲まれた内部に液晶を注入した後、必要によってスペーサを散布し、他の基板を組立てる。

次に、組立てられた一対のガラス基板の外面に対してエッチング工程が行われる。本発明は、かかるエッチング工程に使用されるエッチング装置に関する。ガラス基板はジグに固定手段により固定された後、垂直に立った状態でエッチング装置内部へ進行ラインに沿って搬入され、エッチング装置の中で垂直に立ったガラス基板の外面に向けてエッチング液が噴射されて、ガラス基板が薄型化される。

エッチング装置は、入口ユニット、エッチングユニット、水洗ユニット、乾燥ユニット、出口ユニットで構成されることができ、ユニットの数量は設備によって変更可能である。

図１Ａ及び図１Ｂは、本発明によるエッチング装置を示す図である。前記エッチング装置は、ガラス基板２０を固定する固定手段が具備されるジグ１０と、ガラス基板２０にエッチング液を噴射する噴射手段１３と、ジグをエッチング装置の中に移送する進行ライン１２とで構成される。

図１Ｂに示すように、垂直に立った状態でジグに固定されたガラス基板２０にエッチング液を噴射し、これによりガラス基板２０はエッチングされる。

図２を参照すれば、本発明によるジグ１０は、多数のガラス基板２０を一つのジグ１０に同時に装着できるように固定手段１１を具備する。ここで、図２のように、４個のガラス基板２０だけではなく、２個、３個、８個など、ガラス基板の大きさによって様々な個数のガラス基板２０を装着するジグを構成することができる。このように一つのジグ１０に多数のガラス基板２０を装着する場合、一度に多数のガラス基板２０をエッチングすることができるので、生産性を向上させる効果がある。

本発明は、多数の進行ラインを具備することができるが、図３は、二つの進行ライン３２を具備するエッチング装置を示している。多数の進行ライン３２を具備すると、一つの進行ライン３２を有する場合より装置が短くなり、限定された空間に、もっと多くのガラス基板２０をエッチングできるエッチング装置を提供できるようになる。また、一つのエッチング液の供給ライン３４を用いて、それの両側に進行する二つのガラス基板２０に向かう噴射手段３３の全てにエッチング液を供給できるので、エッチング装置の製造費用を節減できる。

図４は、ジグと噴射手段とを含む別途のチャンバ４０をさらに具備する実施の形態を示し、（Ａ）は、チャンバが揺れた際、（Ｂ）は、チャンバが中央に位置する際を示している。すなわち、ジグと噴射手段を含む一つのチャンバ４０を設け、チャンバ４０と連結される中心軸４１に駆動部４２を連結して、チャンバ４０を左右（本実施形態では、ガラス基板２０の面に交差する方向であるが、この方向に限定されない。）に揺すりながらエッチングを行う。それにより、ガラス基板２０の表面におけるエッチング液の流れが均一になり、ノズルとノズルの間の死角地帯にもエッチング液が良好に届くので、均一なエッチングが行われ、エッチング液がガラス基板の表面で流れを形成するようにして、エッチング速度を増加させる。

図５は、噴射手段が時計方向または反時方向に交互にスイング（揺動）するノズル５４である場合を示し、（Ａ）は、ノズルが斜めに吐出する際、（Ｂ）は、ノズルが正面に吐出する際を示している。ノズルが固定されている場合５０には、図５の左側に示すように、ノズル５４とノズル５４の間に位置するガラス基板２０は、ノズル５４のすぐ前に位置するガラス基板２０に比べてエッチング液の到逹する面積が小さいので、エッチングがよく行われない。したがって、ガラス基板２０の側端側から見て時計方向または反時計方向となるように、ノズル５４をガラス基板２０に対してスイングさせると、ノズル５４とノズル５４の間のガラス基板２０に対しても、ノズル５４のすぐ前に位置するガラス基板２０と同一な程度でエッチング液が十分に届くようになるので、均一にガラス基板２０を薄型化できるようになる。なお、スイングさせる方向は、本実施形態のよういガラス基板２０の側端側から見て時計方向または反時計方向に限定されず、様々に設定できる。

噴射手段（ノズル５４）とガラス基板２０との距離が１００ｍｍ以下である場合、ガラス基板２０に与えられるエッチング液の打力が強く作用して、エッチング液がすぐ届く部分とそうではない部分との間にエッチングが不均一になる。また、噴射手段とガラス基板２０との距離が１５０ｍｍを超える場合、ガラス基板２０に与えられるエッチング液の打力が弱くなりすぎ、十分なエッチングが行われない。従って、噴射手段とガラス基板２０との距離は、１００ｍｍ超過１５０ｍｍ以下にする。特に、上記の噴射手段とガラス基板２０との距離が１２０ｍｍであるとき、最も良い品質のエッチングされた基板を製造することができる。

また、噴射圧力が０．５ｋｇ／ｃｍ^２以上である場合、エッチング液の流速が速すぎてエッチング反応が十分に起こらなくなる。一方、噴射圧力が０．１ｋｇ／ｃｍ^２未満である場合、エッチング液の流速が低すぎて新鮮なエッチング液が供給されず、エッチングがよく行われないので、エッチングが適切する流速を維持するように、噴射圧力は０．１ｋｇ／ｃｍ^２以上０．５ｋｇ／ｃｍ^２未満にする。

また、本発明によるジグの固定手段１１には、ガラス基板２０のエッチング液を噴射される側の反対面である後面に、動かない後面固定ピン（図示せず）が設けられる。また、ガラス基板２０のエッチング液を噴射される側である前面には、後面固定ピンに対して回転可能な前面固定ピン１５が設けられている。図２に示すように、基板を搬入する時、前面固定ピン１５は点線で示したように回転して、基板が設置される場所から離脱した状態にあり、基板を搬入した後には、実線で示すように再び元の場所に戻り、後面固定ピンと共に基板を固定することが好ましい。このとき、後面固定ピンと前面固定ピン１５の間は、磁石により脱付着可能であることが好ましい。

上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に記載された特許発明の技術的範囲に属するものである。

本発明によるエッチング装置を示す図である。 本発明によるエッチング装置の断面図である。 本発明によるジグと固定手段を示す図である。 本発明の他の実施の形態を示す図である。 本発明の他の実施の形態を示す図である。 本発明の他の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１０ ジグ、
２０ ガラス基板、
１１ ガラス基板固定手段、
１２ 進行ライン、
１３ 噴射手段、
１５ 前面固定ピン
３２ 進行ライン、
５４ ノズル。

Claims (5)

1. フラットパネルディスプレイ用ガラス基板が多数付着するジグと、
   前記ジグに具備されたガラス基板固定手段と、
   前記ジグをエッチング装置の中に移送する少なくとも一つの進行ラインと、
   前記ガラス基板の両側にエッチング液を噴射する噴射手段と、
   前記ガラス基板を装着した前記ジグと前記噴射手段とが配置されるチャンバと、
   前記チャンバに連結され、当該チャンバを揺する駆動部と、を含み、
   前記ガラス基板に与えられる前記エッチング液の圧力は、０．１ｋｇ／ｃｍ²以上０．５ｋｇ／ｃｍ²未満であり、
   前記噴射手段と前記ガラス基板との距離は、１００ｍｍ超過１５０ｍｍ以下であることを特徴とするフラットパネルディスプレイ用ガラス基板のエッチング装置。
2. 前記噴射手段は、前記ガラス基板に対してスイングするノズルであることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板のエッチング装置。
3. 前記エッチング液は、フッ酸、燐酸及び硝酸の混合液であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板のエッチング装置。
4. 前記ガラス基板固定手段は、基板のエッチング液を噴射される側の反対面である後面に設けられる後面固定ピンと、
   基板のエッチング液を噴射される側である前面に設けられる回転可能な前面固定ピンと、を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板のエッチング装置。
5. 前記前面固定ピンおよび前記後面固定ピンの間は、両側に設けられた磁石により脱付着可能であることを特徴とする請求項４に記載のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板のエッチング装置。

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