TWI320031B - Method of cutting a glass substrate - Google Patents

Description

1320031 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於玻璃基板材料之切斷方法。 【先前技術】 例如，液晶顯示器大致係由密封材料包覆2片薄玻璃基 板的周圍，將液晶注入玻璃基板間而構成。另外，有機EL 顯示器大致係藉由在薄玻璃基板上進行蒸鍍、沉積電極、 發光層等的薄膜而構成。 對用於如此之顯示器的玻璃基板而言，要求其平滑無起 伏且薄》—般之玻璃製造方法例如有：在溶化的錫上流入 玻璃而形成為板狀的流動法，及從鐺爐引出溶化的玻璃， 並從滾筒的細縫間向下引出的下拉法。 玻璃在上述製造步驟中，係在被製造為稱作母玻璃的具 有一定厚度及大小的玻璃基材後再進行供貨。使用越大尺 寸的母玻璃，便可切割成更多的顯示器面板。每一顯示器 面板的切割，從原理上講，是依照每一顯示器面板的尺寸， 於母玻璃上劃上傷口 ，並施加壓力以使其斷開的方法。如 此之劃上傷口的裝置被稱為「劃線器（s c r i b e r )」，而施加 壓力使其斷開的裝置被稱為「破碎器（breaker)」（例如， 參照專利文獻1第2頁）。「破碎器」係敲打玻璃基板材料 的背面，使劃在表面的傷口向表面的垂直方向擴散，最终 到達背面。 作為不使用「劃線器j及「破碎器」2種類的裝置而切 斷玻璃基板材料的方法，具有切割（d i c i n g )或以雷射切斷 5 312/發明說明書(補件)/93-02/92132389 1320031 的方法。但是，在無法使用水的情況便無法採用切割的方 法，另外，若有熱影響出現於薄膜的情況時，則無法採用 雷射切斷。因此，一般使用於母玻璃上劃上傷口，並施加 壓力以使其斷開的切斷方法。 (專利文獻1 ) 日本專利特開2 0 0 2 - 3 7 6 3 8號公報 【發明内容】 但是，於母玻璃上劃上傷口 ，並施加壓力以使其斷開的 切斷方法，必須要有「劃線器」及「破碎器」2種類的裝 置。另外，在該切斷方法中，在由「破碎器」進行分斷時， 有在玻璃基板材料的背面產生缺口（亦即、碎裂）的情況， 故有另外施以研磨缺口部分的面加工步驟之必要。 在此，本發明之目的在於提供一種玻璃基板材料之切斷 方法，其可邊由「劃線器」形成劃線邊切斷玻璃基板材料， 而且可獲得不易產生缺口等品質良好的切斷面。 當溶化液冷卻而形成玻璃時，在玻璃基板材料之表面附 近，壓縮應力將在玻璃内部產生拉伸應力。如此之在表面 附近產生壓縮層，而在内部產生拉伸層之現象，係為玻璃 基板材料所特有的現象。本發明者著眼於在壓縮層不易使 裂縫擴散，但在拉伸層的裂縫卻迅速擴散的情況，發現在 預先除去裂縫較難突破的玻璃基板材料之背面側的壓縮層 後，只要在玻璃基板材料之表面形成產生到達玻璃基板材 料背面的裂縫之劃線，即可獲得不易產生缺口等品質良好 的切斷面。 6 312/發明說明書(補件)/93-〇2/92丨3刀89 1320031 也就是說，為解決上述課題，申請專利範圍第 明之特徵為具備：除去玻璃基板材料背面的一部 的除去步驟；及在上述玻璃基板材料之表面形成 上述玻璃基板材料背面的裂縫之劃線的劃線步驟 除去玻璃基板材料背面的一部份或全體的方法 使用蝕刻或化學拋光的化學處理。 在玻璃基板材料之表面形成劃線的方法，可舉 上述玻璃基板材料表面交叉的方向使接觸於上述 材料的工具振動，邊在上述玻璃基板材料表面上 法。若如此般形成劃線的話，沿著劃線容易在玻 料之表面產生垂直的裂縫。 在上述劃線步驟中，平行的複數條劃線可形成 又狀，另外，複數條劃線也可形成為封閉曲線。 在上述除去步驟中，也可以盡量地殘留背面的 以提高所切斷的玻璃基板之強度的方式，僅除去 劃線的一部分。 另外，本發明之玻璃基板材料之切斷方法，其 備：除去2片玻璃基板材料各自背面的一部分或 去步驟；以上述2片玻璃基板材料背面相互面對 疊上述2片玻璃基板材料的步驟；及在疊層的上 璃基板材料之各自表面，形成產生一直到達上述 材料的背面的裂縫的劃線之劃線步驟。 本發明尤其適合於液晶顯示器或有機EL顯示I 玻璃基板材料的切斷。 312/發明說明書(補件)/93-02/92132389 1項之發 份或全體 產生到達 〇 ，例如可 出邊在與 玻璃基板 移動的方 璃基板材 為縱橫交 壓縮層， 對應上述 特徵為具 全體的除 的方式重 述2片玻 玻璃基板 ;用的薄 7 1320031 【實施方式】 以下，說明玻璃基板材料（亦即、母玻璃）的壓縮層及拉 伸層。玻璃基板材料係藉由流動法、下拉法等，將在高溫 加熱下所溶化的液體冷卻而製造。隨著液體溫度的下降而 漸漸成為玻璃的過程中，玻璃表面及背面附近的溫度較内 部快速下降。雖在玻璃表面及背面附近使之固化，但其内 部還具有流動性，因此内部的物質將向著表面及背面方向 移動。其結果可實現玻璃表面及背面附近的密度較内部密 度高的狀態。於是，如圖1模式所示，在玻璃表面及背面 附近產生壓縮應力，而在内部產生拉伸應力。在此，稱產 生壓縮應力的部份為壓縮層，產生拉伸應力的部份為拉伸 層。壓縮層的厚度係隨冷卻方法及材質等之不同而各異， 但成為全體厚度之如7〜15%的程度。 以下，說明本發明之一實施形態的玻璃基板材料之切斷 方法。圖2為顯示玻璃基板材料之切斷方法的概念圖。首 先，準備藉由上述的流動法、下拉法等所製造玻璃基板材 料1。玻璃基板材料1的材質並無特別的限定，依用途可 使用如鈉.石灰·玻璃、硼矽酸·玻璃、低鹼.玻璃、無 鹼·玻璃、矽·玻璃等的各種材料。例如，在液晶顯示器 或有機EL顯示器用的玻璃基板材料1，在將TFT(薄膜電晶 體）形成於玻璃基板材料1的表面時，為使含於玻璃内的鈉 不被作為雜質溶入，係使用鈉或鉀的含有量為零的無鹼· 玻璃。玻璃基板材料1的厚度也無特別的限定，依用途可 使用各式各樣的厚度，例如，在液晶顯示器用時使用0. 7 8 312/發明說明書(補件)/93-02/92132389 1320031 〜1.1111111左右的厚度，在？1)?(電漿顯示器）用時使用2.8〜 3mm左右的厚度，在螢光顯示管用時使用2. 8〜3mm左右的 厚度。又，最近作為液晶顯示器用者，已可使用0.3mm厚 度的超薄玻璃基板材料。但即便玻璃基板材料變薄，上述 的壓縮層及拉伸層仍存在，而且，變得越薄，該壓縮層越 會成為造成切斷性變壞的原因。 其次，除去玻璃基板材料1背面的一部分1 a。在此，例 如藉由使用蝕刻或化學拋光的化學處理，溶化玻璃基板材 料1，以除去背面側的壓縮層。作為溶化玻璃基板材料1 的溶劑，例如使用氟酸系的溶劑。可除去玻璃基板材料1 背面的全體，但也可如圖1所示般部分地除去，如圖3所 示，可以在所切斷而得到的玻璃基板的背面側殘留壓縮層 的方式，藉由將抗蝕層作為遮罩的蝕刻而僅將對應劃線3 的一部分la除去成為溝狀。另外，如圖4所示，在切出圓 環狀的玻璃基板4的情況，也可除去較玻璃基板4的内周 靠内側的部分1 b。若所切出的玻璃基板2、4僅成為壓縮 層及拉伸層時會有魅曲的擔憂，故利用在玻璃基板2、4 的背面側殘留壓縮層，可防止翹曲，同時還可確保玻璃基 板2、4的強度。 除去玻璃基板材料1的深度，最好為可除去壓縮層之厚 度方向的全長之程度，但也可為厚度方向的一部分。具體 而言，蝕刻的橫寬係設定為如1 0 0 y m以内，深度係設定為 橫寬的1.5〜2倍的程度。 在未要求玻璃基板2、4的強度時等，不僅除去玻璃基 9 3 ] 2/發明說明書(補件)/93-02/92132389 1320031 板材料1的背面側，還可除去表面側的壓縮層，但考慮到 採用使後述之工具振動的劃線法時幾乎不在表面產生缺 口 ，以及在工具移動時所除去的部分變為高度差之情況 等，最好僅除去背面側的壓縮層。 再者，如圖2所示，在玻璃基板材料1的表面形成產生 一直到達上述玻璃基板材料背面的裂縫之劃線。在該劃線 步驟中，邊在與玻璃基板材料1之表面交叉的方向、例如 垂直的方向，使接觸於玻璃基板材料1的工具6振動，邊 在玻璃基板材料1的表面上移動。藉此，在玻璃基板材料 1的表面側沿著劃線而藉由工具6的切入較深地產生垂直 的裂縫7。工具6例如可使用形成為四角錐形狀的鑽石工 具，也可使用形成為算盤珠狀的輪工具。為使工具振動， 例如使用若施加外部電場時將產生歪斜的壓電元件（壓電 驅動器）。為形成深的垂直裂縫，最好使工具6振動，但也 可不使工具6振動。 圖5及圖6為顯示玻璃基板材料1之俯視圖。劃線3、 3a、3b可依所切出的玻璃基板之形狀作各種各樣的設定。 具體而言，可如圖5所示，形成為圓或橢圓狀等的封閉曲 線，也可如圖6所示，縱橫交叉狀地形成平行的複數條劃 線 3a、 3b。 又，在由習知之「劃線器」及「破碎器」來切斷玻璃基 板材料的情況，若使複數條劃線交又，在交叉的角部形成 較未交叉的部分深之垂直裂縫。該垂直裂縫的深度上之差 異即為在由「破碎器」分斷時在角部產生缺口等的原因之 10 312/發明說明書(補件)/93-02/92132389 1320031 一。另外，當將劃線形成為封閉曲線時，有必要進行藉由 「劃線器」從玻璃基板材料除去封閉曲線的内周側之步 驟，但在該步驟中容易在玻璃基板材料的背面側產生缺口。 如圖2所示，在玻璃基板材料1上形成劃線3之同時， 沿著劃線3產生垂直裂縫7。一旦突破玻璃表面側的壓縮 層，則垂直裂縫7在玻璃内部的拉伸層迅速進行。要使垂 直裂縫7突破玻璃背面側的壓縮層非常困難，但是因為玻 璃基板材料1的背面側之壓縮層係預先被除去，因此垂直 裂縫7容易到達玻璃基板材料1的背面，而無須另外使用 「破碎器」，即可進行玻璃基板材料1的切斷（或分斷）。另 外，利用除去玻璃背面側的壓縮層，可提升垂直裂縫7之 相對玻璃基板材料1的表面及背面的垂直性，可防止缺口 等的產生。因此，在後步驟中研磨缺口等以進行表面加工 的步驟變得沒有必要。又，與僅以劃線步驟切斷玻璃基板 材料的情況比較，可減低在玻璃基板材料表面形成劃線時 的工具之加工壓力，因此可減低玻璃基板材料表面的損 傷、例如可減低水平裂縫，連帶提升製品品質，可減輕後 續之洗淨步驟的負擔。 圖7為顯示不去除玻璃基板材料1背面的壓縮層，而於 表面形成劃線的比較例。若於玻璃基板材料1的背面側殘 留壓縮層，沿著劃線所產生的垂直裂縫7，如頸部殘留的 外皮般地在靠近背面側的壓縮層前停止，或即便到達壓縮 層中也變成為分散的不具垂直性之裂縫。為此，若另外藉 由「破碎器」進行分斷的話，便有在玻璃背面的表面側缺 11 312/發明說明書(補件)/93-02/92132389 1320031 口而產生碎裂的情況（圖中的斜線部分）。另外，若僅在劃 線步驟切斷玻璃基板材料1，不僅需要大的外力，同時還 有被切斷的面不平整之問題產生。 如圖8所示，液晶顯示器係在2片薄玻璃基板1 1、1 1 上製成如TFT(薄膜電晶體）12、12的薄膜，並繞著重疊的 2片玻璃基板11、11的周圍張貼密封材料13,在玻璃基板 1 1、1 1之間注入液晶1 4而大致構成。另外，如圖9所示， 有機E L顯示器係於薄玻璃基板1 5上藉由蒸鍍、沉積電極、 發光層等的薄膜16，在封入乾燥劑17之後，由其他的覆 蓋用的玻璃基板18來覆蓋沉積著薄膜的玻璃基板15而大 致構成。以下，說明如此般重疊2片玻璃基板情況之切斷 方法。 圖10為顯示重疊2片玻璃基板材料21、22情況之切斷 方法的概念圖。與上述切斷方法相同，首先，除去2片玻 璃基板材料21、22各自背面的一部分21a、22a。接著， 以2片玻璃基板材料2 1、2 2的背面相互面對之方式重疊2 片玻璃基板材料2 1、2 2。該重疊步驟係依液晶顯示器、有 機EL顯示器等玻璃基板材料的用途而適宜決定。又，在疊 層時可使2片玻璃基板材料21、22的背面相互接觸，也可 不接觸。接著，在疊層的2片玻璃基板材料21、22各自表 面形成劃線2 4、2 5。該劃線步驟係藉由沿著劃線2 4、2 5 所產生的裂縫2 6、2 7 —直到達玻璃基板材料2 1、2 2的背 面，以切斷玻璃基板材料21、22。

又，上述實施形態中，主要說明了液晶顯示器及有機EL 12 312/發明說明書(補件)/93-02/92132389 1320031 顯示器用的玻璃基板材料之切斷方法，但是本發明之玻璃 基板材料之切斷方法，並不限於切斷液晶顯示器及有機EL 顯示器用的玻璃基板材料，也可應用於具有壓縮層及拉伸 層之各式各樣的玻璃基板材料之切斷 (實施例） 圖1 1為顯示由本實施形態之切斷方法所切斷的玻璃基 板材料之切斷面的放大圖。藉由化學拋光處理去除玻璃基 板材料之背面側的壓縮層，使用振動工具從表面側形成裂 縫到達背面的劃線。可獲得在切斷面不產生缺口及微小裂 縫的品質良好之切斷面。 (比較例） 圖1 2為顯示在劃線步驟中所產生的裂縫未到達玻璃基 板材料之背面側的比較例。若藉由習知的「破碎器」進行 分斷，可知在玻璃基板材料之背面側產生大量的微小裂縫。 圖13為顯示使用習知之「劃線器」及「破碎器」以切 斷圓環狀之玻璃基板材料的比較例。由「劃線器」形成内 周側的圓與外周側的圓，由「劃線器」去除圓環狀的玻璃 基板。4個詳細圖顯示各自的部位（表面内周部全周、背面 内周部、表面外周部、表面内周部）之缺口的放大圖。從該 圖可知與玻璃基板的表面側比較，在背面側產生大的缺口。 圖14為顯示玻璃強度威伯爾（weibull)分布的圖表。其 橫軸表示破壞荷重，縱軸表示累積。比較在使用習知之「劃 線器」及「破碎器」切斷玻璃基板材料後，面加工切斷面 的情況與未面加工切斷面的情況之玻璃強度。圖中的實線 13 312/發明說明書(補件)/93-02/92丨32389 1320031 顯示未面加工的情況，一點鎖線及二點鎖線顯示面加工的 情況。在一點鎖線及二點鎖線中研磨的粗糙度係相異。 從該圖表可知，若進行面加工，雖然強度略有下降，但 強度的誤差小。據此，可以認為在未進行面加工的情況， 強度的誤差大是因為在玻璃基板的背面產生微小裂縫之緣 故。若進行面加工，則強度下降，是因為利用研磨產生有 新的微小裂縫之緣故。 相對於此，根據本實施形態之切斷方法，因為不需要面 加工的步驟，而無強度下降或產生微小裂縫的情況，因此 可以說強度的誤差也小。 根據如上述說明的本發明，在預先除去玻璃基板材料之 背面側的壓縮層後，在玻璃基板材料的表面，形成產生一 直到達玻璃基板材料背面的裂縫之劃線，因此可獲得不易 產生缺口等的品質良好的切斷面。 【圖式簡單說明】 圖1為顯示作用於玻璃基板材料上的壓縮應力及拉伸應 力的模式圖。 圖2為顯示本發明之一實施形態的玻璃基板材料之切斷 方法的概念圖。 圖3為顯示玻璃基板材料之剖面圖（為僅除去背面的一 部分之情況）。 圖4為顯示玻璃基板材料之剖面圖（為切出圓環狀的玻 璃基板之情況）。 圖5為顯示玻璃基板材料之俯視圖（為形成有圓的封閉 14 312/發明說明書(補件)/93-02/92132389 1320031 曲線的劃線之情況）。 圖6為顯示玻璃基板材料之俯視圖（為形成有縱橫交又 的劃線之情況）。 圖7為不去除壓縮層而於表面形成劃線之比較例的剖面 圖。 圖8為液晶顯示器的概略剖面圖。 圖9為有機EL顯示器的概略剖面圖。 圖1 0為重疊2片玻璃基板材料的情況之切斷方法的概 念圖。 圖1 1為顯示由本實施形態之切斷方法所切斷的玻璃基 板材料之切斷面的放大圖。 圖1 2為在劃線步驟中所產生的裂縫未傳遞到玻璃基板 材料之背面側的比較例。 圖1 3為使用習知之「劃線器」及「破碎器」以切斷圓 環狀的玻璃基板材料。 圖14為玻璃強度威伯爾（weibull)分布的圖表。 (元件’符號說明） 1 玻璃基板材料 la 玻璃基板材料1背面的一部分（圖2) la 對應劃線3的一部分（圖3 ) lb 玻璃基板4的内周靠内側的部分 2 玻璃基板 3 劃線 3 a 劃線 15 312/發明說明書(補件)/93-02/92132389 1320031 3b 劃線 4 玻璃基板 6 工具 7 裂縫 11 玻璃基板 12 TFT(薄膜電晶體） 13 密封材料 14 液晶 15 玻璃基板 16 薄膜 17 乾燥劑 18 玻璃基板 21 玻璃基板材料 21a 玻璃基板材料2 1的一部分 22 玻璃基板材料 22a 玻璃基板材料2 2的一部分 24 劃線 25 劃線 26 裂縫 27 裂縫 16

312/發明說明書(補件)/93-02/92132389

Claims (1)

1. J320031拾 -___ - imn in ιι---1 月ί β修(更.)正替換頁n f|? 申請專利範圍： JUN - 6 2009 爾 替换本· 1. 一種玻璃基板材料之切斷方法，其特徵為具備： 藉由蝕刻或化學拋光的化學處理來除去玻璃基板材料 背面之一部份或全體的除去步驟；及 在上述玻璃基板材料之表面，形成產生到達上述玻璃基 板材料背面的裂缝之劃線的劃線步驟。 2 .如申請專利範圍第1項之玻璃基板材料之切斷方法， 其中，在上述劃線步驟中，邊在與上述玻璃基板材料表面 交叉的方向使接觸於上述玻璃基板材料的工具振動，邊在 上述玻璃基板材料的表面上移動。 3. 如申請專利範圍第2項之玻璃基板材料之切斷方法， 其中，在上述劃線步驟中，平行的複數條上述劃線係形成 為縱橫交叉狀。 4. 如申請專利範圍第2項之玻璃基板材料之切斷方法， 其中，在上述劃線步驟中，劃線係形成為封閉曲線。 5 .如申請專利範圍第1項之玻璃基板材料之切斷方法， 其中，在上述除去步驟中，僅除去對應上述劃線的一部分。 6 .如申請專利範圍第1項之玻璃基板材料之切斷方法， 其中，上述玻璃基板材料係為液晶顯示器或有機EL顯示器 用的玻璃基板材料。 7. —種玻璃基板材料之切斷方法，其特徵為具備： 藉由蝕刻或化學拋光的化學處理來除去2片玻璃基板材 料各自背面的一部分或全體的除去步驟； 以上述2片玻璃基板材料背面相互面對的方式重疊上述 17

   92132389 1320031 ( 2片玻璃基板材料的步驟；及 在疊層的上述2片玻璃基板材料各自表面，形成產生 直到達上述玻璃基板材料背面的裂縫之劃線的劃線步驟 92132389