TWI566144B - 透明基板與二次離子交換之基板製作方法 - Google Patents

Description

透明基板與二次離子交換之基板製作方法

本發明涉及一種透明基板與二次離子交換之基板製作方法，特別是透過基材強化與弱化等兩次離子交換的步驟，輔以保護膜的使用，能一次製作多個基板。

從觸控面板的結構來看，通常可以一種銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)製作於此強化玻璃上，形成導電玻璃，其中玻璃面板的強化步驟在一個面板製程可參考圖1顯示的流程所描述的面板玻璃之製作步驟。

一般如步驟S101，製程將先備置一大面積玻璃，上方如步驟S103，將規劃有複數個區域，各區域即為一個觸控面板中的導電玻璃。接著如步驟S105，根據規劃的區域切割形成多個面板玻璃，再經一化學強化製程(步驟S107)。

強化後的玻璃強度可提高耐撞程度，習知的化學強化製程先將整片玻璃基材放置於一架上，再浸泡在裝填有化學強化處理液的處理槽中，根據需求，透過一段時間的反覆加溫、冷卻步驟後，完成化學強化製程。其中原理在於，所採用的化學強化處理液中具有之離子與玻璃表面的離子進行交互作用，利用熱膨脹率差的方法，以半徑小的離子取代半徑大的離子，在玻璃表面產生質變， 達成強化的目的。強化後的玻璃將再經清洗機清洗乾淨送出，強化的範圍包括各個面板玻璃的上下表面與邊緣四周。

圖1之製程接著如步驟S109，在各個由大面積玻璃基材上所分割並經強化的小面積面板玻璃上進行佈局設計(layout design)，包括導電線路的設計或是其他印刷內容，完成各個面板玻璃的製作(步驟S111)。

另有前案則為了降低上述製程產生的成本，先對整個玻璃基材執行一次佈局整個大面積面板，而此先行強化、再於佈局設計後進行切割的問題使得各個面板單元的周圍材料沒有被強化，而損失各個面板單元周圍的結構的強度。

有鑑於習知技術製作各面板玻璃的方式雖能有效強化各面板玻璃整體結構，但是後續佈局設計卻是耗時又消耗成本，本發明即提出一種透過強化與弱化基材的步驟，可以一次產生複數個基板，且能降低結構強度損失的情況，並兼顧大面積面板佈局設計的優點。

根據本發明實施例，所揭露的二次離子交換之基板製作方法係應用於規劃有多個基板區域的基材上，基材上所規劃的基板區域經最後切割可以形成多個基板。

步驟先對基材進行第一次離子交換的強化程序，比如將基材整個浸泡於化學液中，使得基材材料與溶液中材料反應，達到強化基材的目的。

接著於多個基板區域上形成第一保護膜，目的是避免保護這些覆蓋的區域，步驟繼續對基材進行第二次離子交換的弱化程序，因此被第一保護膜覆蓋的區域並未被弱化，而未被第一保護膜覆蓋的區域則相對強度較弱，因此利於切割。

步驟繼續即沿著基材上多個基板區域周圍經弱化的邊緣進行 切割，於去除第一保護膜後，形成多個獨立的基板。

在上述實施例中，保護膜可為貼附於基材上的膜，或是利用塗佈方式形成的保護材料，而之後去除塗佈的保護材料的方式則是使用不與基材材料產生化學反應的化學溶液蝕去保護膜。

在一實施例中，基材可為一素玻璃，且由素玻璃所產生的基板可應用為觸控面板內的導電玻璃基板，若為此應用，可於上述弱化基材的步驟後，於各基板區域上形成電路元件，並再於形成電路元件的各基板區域上形成另一第二保護層，之後才沿著多個基板區域周圍經弱化的邊緣進行切割，當於去除第二保護膜後，形成多個獨立的基板。其中，當於切割基板區域周圍時，可對切割的邊緣進行一平滑化步驟。

本揭露書並揭示利用上述二次離子交換之基板製作方法製作的透明基板。

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

5‧‧‧基材

501‧‧‧基板單元

503‧‧‧保護膜

505‧‧‧弱化的區域

601‧‧‧設有電路元件的區域

601’‧‧‧設有電路元件的基板

603‧‧‧保護膜

步驟S101~S111‧‧‧習知技術面板玻璃製作流程

步驟S201~S213‧‧‧基板製作流程之一

步驟S301~S319‧‧‧基板製作流程之二

步驟S401~S405‧‧‧邊緣處理流程

圖1顯示之流程描述習知技術面板玻璃之製作步驟；圖2顯示為本發明基板製作方法之實施例流程之一；圖3顯示為本發明基板製作方法之實施例流程之二；圖4顯示為本發明基板製作方法中各單元邊緣處理之實施例流程；圖5A,5B,5C顯示本發明基材製程示意圖之一；圖6A,6B,6C顯示本發明基材製程示意圖之二。

在製作特定電子元件(如面板)內各元件時，基材本身，特別是玻璃材料，可能會因為製程中需要磨邊、鑽孔、挖槽等動作而造成基材損傷，或影響玻璃的強度，因此可藉由化學強化增加玻璃強度。

以面板製作為例，在面板製作的習知技術中，會先經切割好各個面板需用的玻璃尺寸後，再進行強化製程，如此可以確保每個面板單元，特別是導電玻璃，表面與四周邊緣都有很好的強化結構，但是再於之後的製程，比如佈局(layout)，但習知技術將僅能針對各片導電玻璃進行佈局設計，在製程上較為複雜而且耗費時間。

為了改善習知技術在切割基材後進行強化而再進行佈局設計所產生成本，本發明揭露一透明基板與製造基板的一種二次離子交換之基板製作方法，其主要特徵在於利用不同階段的強化與弱化程序，並搭配保護膜的使用，能在一個大面積基材上一次製作多個子區域基板。

本發明實施例之一可參閱圖2所示之基板製作方法流程，此基板製作方法可應用於製作在顯示/觸控面板中的玻璃基板上。

開始如步驟S201，製程先備置規劃有複數個基板區域的基材，其中基材可為一未經任何表面強化處理的大面積素玻璃(mother glass)，上方根據顯示/觸控面板的尺寸規劃出多個基板區域，可參閱圖5A所示基材(5)上的多個基板單元(501)，各個基板設計實施例可為一觸控面板內的導電玻璃基板，如導電玻璃。

接著如步驟S203，上述備置之基材經一強化處理，也就是對規劃有多個基板區域的基材進行第一次離子交換的強化程序。特別是利用浸泡化學溶液的方式進行基材強化處理，將整個基材浸泡在裝填有化學強化處理液的處理槽中，因此基材表面直接接觸到化學強化處理液，之後根據需求設定浸泡時間、各階段溫度與 次數。經過一段時間的反覆加溫、冷卻步驟後，完成化學強化製程。化學強化處理液中具有之離子與玻璃表面的離子進行交互作用，利用熱膨脹率差的方法，以半徑小的離子取代半徑大的離子，在玻璃表面產生質變，達成強化的目的。

若以玻璃基材為例，上述高溫之化學強化處理液可如硝酸鉀溶液，根據半徑小的離子取代半徑大的離子的原理，硝酸鉀溶液(融鹽)中之鉀離子將取代玻璃中之鈉離子，於玻璃基材的表層形成壓縮應力層。於本發明實施例中，強化的面積即為整個基材接觸到化學強化處理液的區域。在不同溫度下浸泡於硝酸鉀溶液(融鹽)中，透過一或多次不同時間與溫度的浸泡，可以進行一或多次的離子交換處理，浸泡時間依據不同硬度需求而有不同的設計，時間可由數十分鐘到幾個小時皆可能，溫度則可依據需求在攝氏300度至500度皆可能。之後冷卻得到強化後的玻璃基材。在其他實施例中，若玻璃中含鋰成份，化學強化處理液則可使用硝酸鈉，或硝酸鈉與硝酸鉀之混合鹽。

之後，在上述強化步驟後的基材上已規劃的基板區域上形成一保護膜(第一保護膜)(步驟S205)，保護膜形成的方式包括直接將保護膜貼附於各個基板區域上，或是利用塗佈(coating)保護材料的方式在各基板區域上形成覆蓋的保護膜。

上述步驟中形成的保護膜主要功能是將不需要之後弱化程序處理的部份遮蓋起來，也就是除了被覆蓋的基板區域之外，都會經過如步驟S207所述程序進行表面弱化，也就是進行第二次離子交換的弱化程序，使之相對於保護膜所覆蓋區域結構更弱，這些未經強化的部份可利切割。

根據實施例，上述步驟S207的弱化程序可為步驟S203所述強化程序相反的化學反應，也就是未被保護膜覆蓋的區域接觸到化學弱化處理液，其中可以半徑大的離子取代半徑小的離子，如將溶液中鈉離子取代經強化基材的鉀離子，以此反向化學反應進 行區域性弱化。

接著如步驟S209，可沿著基板區域經弱化的邊緣(周圍)的部份進行切割，之後將上述步驟S205形成的保護膜(第一保護膜)去除(步驟S211)，而形成多個獨立的單元基板(步驟S213)。

此例中，若保護膜(第一保護膜)的形成方式為塗佈保護材料的方式，因此之後去除保護膜的方式應以使用一不與基材材料(經強化)產生化學反應的化學溶液蝕去此保護膜。

根據本發明基板製作方法之實施例，可參閱圖3所示之流程，此例中在形成各個單元基板之前在基板上製作電路元件。

先如步驟S301，製程備置規劃有多個基板區域的基材，基材特別是未經強化的素玻璃，接著如步驟S303，利用化學方法強化基材，相對於之後的弱化程序，此為第一次離子交換。接著在規劃的多個基板區域上形成保護膜(第一保護膜)(步驟S305)，同樣可以貼附或是塗佈方式形成保護膜，並接著將整個基板進行一弱化程序(步驟S307)，弱化的區域即為未被保護膜所覆蓋的區域，相對於之前進行的強化程序，此為第二次離子交換。

經弱化程序後，基材上的基板區域以外將被弱化，之後將基板區域上的第一保護膜去除(步驟S309)，可以繼續如步驟S311，在各個基板區域上形成必要的電路元件，如在製作導電玻璃時，可依照佈局設計以印刷、光罩與蝕刻、濺鍍(sputtering coating)等方式形成金屬電極、導線，或是其他電路元件。舉例來說，上述濺鍍方法係將銦錫氧化物(ITO)製作於強化區域上，經濺鍍銦錫氧化物後，可再利用光阻(photo resist)曝光顯影的方式在導電玻璃上製作圖案(patterning)，形成玻璃上的導線或是電極結構。

步驟繼續如S313，在已經完成製作電路元件的各基板區域上貼上另一保護膜(第二保護膜)，包括用貼附的方式，或是以不會破壞上方電路元件的保護材料塗佈於各基板區域形成的第二保護膜，第二保護膜為保護這些電路元件，以免之後製程的破壞。

再沿著各基板區域之邊緣或周圍經弱化的區域進行切割(步驟S315)，形成多個被切割的基板，並執行脫膜，將第二保護膜去除(步驟S317)，包括撕去第二保護膜，或是使用不與電路元件材料產生化學反應的化學溶液蝕去保護膜，以形成多個獨立的單元基板(步驟S319)。比如為應用於顯示/觸控面板中的導電玻璃面板，特別是一種透明玻璃。

在上述圖2與圖3所描述的製程中，最後切割基材的步驟係對於未被強化的區域(各基板區域之周圍)以磨蝕的工具進行切割，可如圖4所示之流程，根據實施例之一，於切割後(步驟S401)，對各基板進行邊緣處理，比如步驟S403，將切割時產生的不平滑的邊緣進行平滑化步驟，如去裂角，之後才將保護膜去除(步驟S405)。

圖5A,5B,5C顯示本發明基材製程示意圖。

圖5A顯示有一基材5上依據需求的尺寸規劃的多個基板單元501的基板區域，本發明目的即能夠在這個大尺寸基材5在製程最後能一次切割產生多個基板單元501，而非先進行切割再對各個單元基板進行強化與電路佈局。

圖5B顯示進行第一次離子交換對整個基材5強化程序後，在多個基板單元501上形成圖中斜線所示的保護膜503(第一保護膜)，包括利用貼附或是直接塗佈保護材料，以外露出需要進行第二次離子交換的區域，此例即外露出需要弱化的區域505。

當圖5B經形成保護膜503的基材經過第二次離子交換的弱化程序後，形成弱化的區域505，而保留強化的部份上的保護膜503將被去除，可參考圖5C。

根據本發明實施例，後續可於切割基材前在每個基板區域上製作電路元件，可以使之形成面板中的電極或是線路，可參閱圖6A,6B,6C所示本發明基材製程示意圖。

圖6A示意顯示基材5上所規劃的多個基板單元(501，可參 閱圖5A)上製作電路元件，形成設有電路元件的區域601。

進行之後的切割製程前，設有電路元件的區域601需要另外的保護膜603(圖中斜線的部份，第二保護膜)保護，以免切割程序的破壞，如圖6B所示，在保護膜603以外即為經過第二次離子交換後弱化的區域505。

接著如圖6C，沿著基材5上弱化的區域505進行切割程序後，形成各個獨立的單元基板，保護膜603也將被去除，產生各個獨立的設有電路元件的基板601’。

綜上所述，根據本發明實施例所述的透明基板與利用二次離子交換的基板製作方法，製作方法主要是利用前後不同兩次離子交換的程序分別執行強化與弱化基材的動作，弱化程序利於基板切割，可以在製作電路元件之後一次製作出多個基板，特別是應用顯示面板中的透明基板。

惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示內容所為之等效結構變化，均同理包含於本發明之範圍內，合予陳明。

S201‧‧‧備置規劃有基板區域的基材

S203‧‧‧第一次離子交換(強化)

S205‧‧‧利用保護膜覆蓋基板區域

S207‧‧‧第二次離子交換(弱化)

S209‧‧‧切割

S211‧‧‧脫膜

S213‧‧‧產生單元基板

Claims (9)

1. 一種二次離子交換之基板製作方法，包括：備置一規劃有多個基板區域的基材；對該規劃有多個基板區域的基材進行一第一次離子交換的強化程序；於該多個基板區域上形成一第一保護膜；對該基材進行一第二次離子交換的弱化程序；沿著該基材上該多個基板區域周圍經弱化的邊緣進行切割；以及去除該第一保護膜，以形成多個獨立的基板。
2. 如申請專利範圍第1項所述之二次離子交換之基板製作方法，其中該基材為一素玻璃，且由該素玻璃所產生的該基板為一觸控面板內的導電玻璃基板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之二次離子交換之基板製作方法，其中形成該第一保護膜的步驟為於規劃之該多個基板區域上塗佈一保護材料。
4. 如申請專利範圍第3項所述之二次離子交換之基板製作方法，其中經塗佈該保護材料後，去除該第一保護膜係以使用一不與該基材材料產生化學反應的化學溶液蝕去該第一保護膜。
5. 一種二次離子交換之基板製作方法，包括：備置一規劃有多個基板區域的基材；對該規劃有多個基板區域的基材進行一第一次離子交換的強化程序；於該多個基板區域上形成一第一保護膜；對該基材進行一第二次離子交換的弱化程序；去除該第一保護膜；於各基板區域上形成電路元件；於該形成電路元件的各基板區域上形成一第二保護層； 沿著該基材上該多個基板區域周圍經弱化的邊緣進行切割；以及去除該第二保護膜，以形成多個獨立的基板。
6. 如申請專利範圍第5項所述之二次離子交換之基板製作方法，其中該基材為一素玻璃，且由該素玻璃所產生的該基板為一觸控面板內的導電玻璃基板。
7. 如申請專利範圍第5項所述之二次離子交換之基板製作方法，其中形成該第一保護膜或該第二保護膜的步驟為於規劃之該多個基板區域上塗佈一保護材料。
8. 如申請專利範圍第7項所述之二次離子交換之基板製作方法，其中經塗佈該保護材料後，去除該第一保護膜係以使用不與該基材材料產生化學反應的化學溶液蝕去該第一保護膜；去除該第二保護膜係以使用不與電路元件材料產生化學反應的化學溶液蝕去該第二保護膜。
9. 如申請專利範圍第5項所述之二次離子交換之基板製作方法，其中於該沿著該多個基板區域之周圍進行切割的步驟之後，對於切割的邊緣進行一平滑化步驟。