TWI479012B - 液晶顯示裝置用玻璃基板的清洗及蝕刻組成物以及利用它的玻璃基板的蝕刻方法 - Google Patents

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Description

液晶顯示裝置用玻璃基板的清洗及蝕刻組成物以及利用它的玻璃基板的蝕刻方法 發明領域
本發明涉及可以同時清洗及蝕刻液晶顯示裝置用玻璃基板的組成物，具體地涉及包含氟化物鹽、無機酸、表面活性劑及水的蝕刻液組成物。
 發明背景
液晶顯示裝置(liquid crystal display device，LCD device)由於提供基於卓越的解析度的鮮明的影像、耗電少、可較薄地製作顯示畫面的特性，在平板顯示裝置中最受到關注。
液晶顯示裝置使用於包括手機、筆記本型PC的移動用設備及電視，隨著上述設備的薄型、輕量的要求，在構成LCD裝置的構成因素中減輕重量最大的玻璃基板的重量的技術變得重要，隨之玻璃基板的蝕刻成為重要的問題。
現有的玻璃基板蝕刻方法(韓國專利登記第815856號)是利用強毒性、發煙性的氫氟酸(HF)的方法，由此生成了氫氟矽酸(H2 SiF6 )。現在，以中國和臺灣為首的各國通過環境規制逐漸禁止氫氟酸的使用。另外，如過去利用氫氟酸蝕刻玻璃基板時，蝕刻速度過快，或難以維持玻璃基板的膜均勻度、光透射性及色再現性等。
作為氧化劑，也有對使用過硫酸鹽的玻璃基板蝕刻液(韓國專利登記第248113號、第415261號)的研究，但是過硫酸鹽的情況下，由於具有自己分解的性質，所以蝕刻液保管安全性降低，存在需要進行低溫保管的問題。
另外，作為黏度調節劑，也有對磷酸、乙二醇、甘醇等的玻璃基板蝕刻液(韓國專利登記第677052號)的研究，但是黏度調節劑的添加導致蝕刻液的黏度上升，蝕刻大型玻璃時，存在產生由斑點引起的不良的問題。
 發明概要
本發明的目的在於，提供一種保管安全性優秀的玻璃基板的清洗及蝕刻組成物及蝕刻方法，為了廢水處理及工序上的安全性，不使用氫氟酸，並且容易地調節蝕刻速度，從而沒有不良地調節玻璃厚度，並維持玻璃基板的膜均勻度、光透射性及色再現性。
本發明提供一種蝕刻液組成物，相對於整體蝕刻液組成物重量包含0.1～30重量%的氟化物鹽、10～60重量%的無機酸、0.001～3重量%的表面活性劑、及使組成物總重量成為100重量%的量的水。
另外，提供一種在液晶顯示裝置製造中包括利用上述蝕刻液組成物同時清洗及蝕刻玻璃基板的步驟的液晶顯示裝置用玻璃基板蝕刻方法。
若使用根據本發明的一實施例的蝕刻液，則保管安全性優秀，可以同時進行清洗和蝕刻，容易調節蝕刻速度，可以製造希望厚度的玻璃基板，可以確保玻璃基板的膜均勻度、光透射性及色再現性。另外，通過不使用氫氟酸，可以確保廢水處理及工序上的安全性。
圖式簡單說明
第1圖是用使用氫氟酸的現有的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第2圖是本發明人用根據設想的比較例2的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第3圖是本發明人用根據設想的比較例3的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第4圖是本發明人用根據設想的比較例4的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第5圖是本發明人用根據設想的比較例5的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第6圖是本發明人用根據設想的比較例6的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第7圖是用根據本發明的實施例1的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第8圖是用根據本發明的實施例2的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
 較佳實施例之詳細說明
以下，對本發明進行更詳細的說明。
本發明的蝕刻液組成物相對於整體蝕刻液組成物重量包含0.1～30重量%的氟化物鹽(Fluoride salt)、10～60重量%的無機酸(Inorganic acid)、0.001～3重量%的表面活性劑、及使組成物總重量成為100重量%的量的水。本發明的蝕刻液組成物相對於整體蝕刻液組成物重量還可以包含0.001～5重量%的蝕刻抑制劑。
氟化物鹽是蝕刻玻璃基板膜的主成分，可以使用具有半導體工序用純度的材料。作為氟化物鹽，是包含氟陰離子F- 的化合物，可以使用氟化銨NH4 F、氟化氫銨NH4 HF2 、氟化鉀KF、或氟化鋰LiF等，不特別限定。在本發明的一實施例中，氟化物鹽相對於整體蝕刻液組成物重量可以包含0.1～30重量%，若氟化物鹽的含量不到0.1重量%，則蝕刻速度降低，若超過30重量%，則由過度蝕刻引起玻璃基板表面的均勻度降低。
無機酸具有促進玻璃基板的清洗和蝕刻的功能，可以使用具有半導體功序用純度的材料。作為無機酸可以使用硝酸(Nitric acid)或硫酸(Sulfuric acid)等。在本發明的一實施例中，無機酸相對於整體蝕刻液組成物重量包含10～60重量%，若無機酸的含量不到10重量%，則蝕刻速度降低，若超過60重量%，則由過度蝕刻引起玻璃基板表面的均勻度(uniformity)降低。
蝕刻抑制劑為了抑制蝕刻主成分的氟化物的性能來調節蝕刻速度，具有在強酸條件下降低氟化物的蝕刻能力的功能。蝕刻抑制劑可以使用磷酸鹽(Phosphate)及硼酸鹽(Boric salt)等，作為磷酸鹽可以使用[M]H2 PO4 、[M]2 HPO4 或(NH4 )3 PO4 (M=NH4 、K或Na)，作為硼酸鹽可以仍使用硼酸(Boric acid)。上述蝕刻抑制劑可以單獨或混合使用，不特別限定。在本發明的一實施例中，不包含蝕刻抑制劑，或相對於整體蝕刻液組成物重量包含0.001～5重量%，若以超過5重量%的量使用蝕刻抑制劑，則蝕刻速度過度降低而工序時間變長，從而生產性降低。優選的蝕刻抑制劑的含量相對於整體蝕刻液組成物重量為0.5～2重量%。
表面活性劑降低蝕刻液的表面張力(Surface tension)和接觸角(Contact angle)，具有在蝕刻玻璃基板時去除顆粒，提高膜均勻度的功能。根據本發明的一實施例的表面活性劑可以由碳原子數為4個以上22個以下構成，優選構成為碳原子數12個以上18個以下，但不特別限定。
根據本發明的一實施例的表面活性劑使用單獨的陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑、或者陰離子表面活性劑/非離子表面活性劑的組合。陰離子表面活性劑可以使用氟代烷基或烴系列。氟代烷基可以使用氟代烷基磺醯胺、氟代烷基磺酸鹽、全氟烷基磺酸鹽、氟代烷基磷酸鹽系列，不特別限定。作為烴系列可以使用烷基磺醯胺、或烷基磺酸鹽、烷基磷酸鹽系列，不特別限定。作為非離子表面活性劑可以使用氟代氧化乙烯(fluoro oxyethylene)衍生物系列或聚環氧乙烷(Poly oxyethylene)衍生物系列。
在本發明的一實施例中，表面活性劑相對於整體蝕刻液組成物重量可以包含0.001~3重量%，若以不到0.001重量%使用表面活性劑，則不能降低蝕刻液的表面張力和接觸角，若以超過3重量%的量使用，則泡沫發生加重，玻璃基板蝕刻時以障礙要素作用來增加不良發生率。
並且，根據本發明的一實施例的蝕刻液是水溶液，必須包含對上述必需成分的重量比之和的殘餘的水，使整體重量比成為100%。這時使用的水可以是超純水。
以下舉出本實施例更詳細地說明本發明。預先明示下面實施例所示的構成最終是為了幫助理解發明，在任何情況下都不是將本發明的技術範圍限制為實施例所示的方式。
[實施例、比較例]
根據下述表1所示的組成(重量%)製造了蝕刻液組成物。作為氟化鹽使用氟化氫銨，無機酸1使用硫酸，2使用硝酸。作為蝕刻抑制劑使用了硼酸。
[試驗例]
為了對上述製造的實施例及本發明人設想的比較例的蝕刻液確認性能，以噴塗方式進行了蝕刻。在0.5mm玻璃基板上噴塗上述蝕刻液20分鐘蝕刻之後，利用超純水進行水洗大約1分鐘，使用氮氣使其乾燥。
在結束蝕刻之後，玻璃基板的厚度和表面由掃描電子顯微鏡測量，其結果照片示於第1至8圖。表面張力用張力計(Tension meter)測量，接觸角由接觸角測量儀測量，泡沫消滅時間是用氮氣產生泡沫1分鐘之後測量了所產生的泡沫全部消滅的時間。上述測量結果示於下述表2。
根據上述表2的結果，使用包含氫氟酸的比較例1的蝕刻液來蝕刻時出現了玻璃基板的缺陷。
另外，如比較例2，若無機酸的含量少，則蝕刻速度慢。在無機酸為50重量%以上時，溫度高為35℃左右(比較例4及5)時，蝕刻速度加快，但是表面張力也升高，所以在玻璃基板產生了缺陷。
這時，通過表面活性劑添加來降低表面張力(實施例1及2)，則在相同的蝕刻速度下也沒有玻璃基板的缺陷，所以可以縮短工序時間。
根據實施例1及2的結果，特別是混合使用陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑時，可知表面張力和接觸角更加減小。
在添加表面活性劑的實施例1及2的情況下，泡沫消滅時間示出20秒以下，可知沒有由泡沫產生引起的玻璃基板蝕刻障礙。
第1圖是用使用氫氟酸的現有的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第2圖是本發明人用根據設想的比較例2的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第3圖是本發明人用根據設想的比較例3的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第4圖是本發明人用根據設想的比較例4的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第5圖是本發明人用根據設想的比較例5的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第6圖是本發明人用根據設想的比較例6的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第7圖是用根據本發明的實施例1的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。
第8圖是用根據本發明的實施例2的蝕刻液蝕刻玻璃基板之後由掃描電子顯微鏡對玻璃基板的厚度和表面進行測量、拍攝的照片。

Claims (5)

  1. 一種蝕刻液組成物，以該蝕刻液組成物之總重量為基準計，實質上係由下述物質組成：0.1~30重量%之至少一種選自氟化銨(NH4 F)、氟化氫銨(NH4 HF2 )、氟化鉀(KF)及氟化鋰(LiF)的氟化物鹽，10~60重量%之至少一種選自硝酸及硫酸的無機酸，0.001~3重量%的表面活性劑，及其餘以水平衡；其中，該表面活性劑是陰離子表面活性劑以及/或者非離子表面活性劑、其可單獨使用或組合使用，該陰離子表面活性劑是氟代烷基磺醯胺、氟代烷基磺酸鹽、全氟烷基磺酸鹽、氟代烷基磷酸酯、烷基磺醯胺、烷基磺酸鹽、或烷基磷酸酯，且該非離子表面活性劑是氟代氧化乙烯(fluoro oxyethylene)衍生物或聚環氧乙烷(polyoxyethylene)衍生物。
  2. 如申請專利範圍第1項之蝕刻液組成物，其中，上述蝕刻液組成物還包含0.001~5重量%的蝕刻抑制劑。
  3. 如申請專利範圍第2項之蝕刻液組成物，其中，上述蝕刻抑制劑是選自由磷酸鹽及硼酸鹽構成的組中的一個以上，上述磷酸鹽為MH2 PO4 、M2 HPO4 或(NH4 )3 PO4 ，其中，M=NH4 、K或Na。
  4. 一種液晶顯示裝置用玻璃基板的蝕刻方法，其包含：利用一蝕刻液組成物同時清洗及蝕刻玻璃基板的步驟，其 中該蝕刻液組成物以該蝕刻液組成物之總重量為基準計，實質上係由下述物質組成：0.1~30重量%之至少一種選自氟化銨(NH4 F)、氟化氫銨(NH4 HF2 )、氟化鉀(KF)及氟化鋰(LiF)的氟化物鹽，10~60重量%之至少一種選自硝酸及硫酸的無機酸，0.001~3重量%的表面活性劑，及使組成物總重量成為100重量%的量的水；其中，該表面活性劑為陰離子表面活性劑以及/或者非離子表面活性劑，其等單獨使用或組合使用，該陰離子表面活性劑是氟代烷基磺醯胺、氟代烷基磺酸鹽、全氟烷基磺酸鹽、氟代烷基磷酸酯、烷基磺醯胺、烷基磺酸鹽、或烷基磷酸酯，且該非離子表面活性劑是氟代氧化乙烯(fluoro oxyethylene)衍生物或聚環氧乙烷(polyoxyethylene)衍生物。
  5. 如申請專利範圍第4項之液晶顯示裝置用玻璃基板蝕刻方法，其中，上述蝕刻液組成物還包含0.001~5重量%的蝕刻抑制劑。
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