玻璃基板材料的切断方法

专利名称：玻璃基板材料的切断方法
技术领域：
本发明涉及切断玻璃基板材料的方法。
背景技术：
例如液晶显示器是通过以密封材料覆盖薄薄的两片玻璃基板的周围，并在玻璃基板之间注入液晶而大致构成的。并且有机EL显示器是通过蒸镀等，将电极、发光层等薄膜堆积到薄薄的玻璃基板上而大致构成的。
对于在这样的显示器中所使用的玻璃基板来说，要求平滑、没有波动，并且要薄。通常作为玻璃的制造方法，例如有使玻璃流入到熔融的锡上而形成板状的浮式法；和将熔融的玻璃从炉中引出，并从辊的细狭缝之间向下拉出的下拉法。
玻璃在上述制造工序中被称为素玻璃，在被制造成某一定厚度及大小的玻璃基板材料后，就出厂了。越是使用大尺寸的素玻璃，就越可以切取出很多的显示面板。各个显示面板的切取从原理上来说有如下方法，即按照各个显示面板的尺寸在素玻璃上划出伤痕，施加压力来进行分割。这种划出伤痕的装置被称为“划线器(scriber)”，施加压力来进行分割的被称为“离解器(breaker)”(例如参照专利文献1、第二页)。“离解器”拍打玻璃基板材料的背面，使得在表面上划出的伤痕向表面的垂直方向扩展，最终使其到达背面。
作为不使用“划线器”及“离解器”这两种装置来切断玻璃基板材料的方法，有利用切片或者激光来进行切断的方法。但是，在不能使用水的情况下无法采用切片，且如果热影响出现在薄膜中还无法采用激光。因此，通常使用在素玻璃上划出伤痕，施加压力来进行分割的切断方法。
专利文献1日本专利文献特开2002-37638号公报但是，在素玻璃上划出伤痕，施加压力来分割的切断方法中，需要“划线器”及“离解器”这两种装置。并且在该切断方法中，当以“离解器”来进行割断时，会在玻璃基板材料的背面上产生碎片(即そげ)，所以另外需要研磨碎掉部分的倒角工序。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种玻璃基板材料的切断方法，其可以用“划线器”形成分划线并切断玻璃基板材料，并且可获得难以产生碎片而品质良好的切断面。
熔液冷却而变为玻璃后，在玻璃基板材料的表面附近产生压缩应力，而在内部产生拉伸应力。在所述表面附近产生压缩层，在内部产生拉伸层是玻璃基板材料中所特有的现象。本发明人预见到，虽然在压缩层中裂缝难以扩展，但注意到在拉伸层中裂缝一下子扩展开，并在将裂缝难以突破的玻璃基板材料的背面侧的压缩层预先除去之后，在玻璃基板材料的表面上形成产生直到玻璃基板材料的背面为止的裂缝的分划线，则可以获得难以产生碎片等而且品质良好的切断面。
即第一方案的发明通过如下的玻璃基板材料的切断方法来解决上述问题，所述玻璃材料的切断方法的特征在于，包括将玻璃基板材料的背面的一部分或者全体除去的除去工序；和在所述玻璃基板材料的表面上形成分划线的划线工序，所述分划线使直到所述玻璃基板材料的背面为止的裂缝得以产生。
作为除去玻璃基板材料的背面的一部分或者全部的方法，可举出蚀刻或者化学抛光等化学处理。
作为在玻璃基板材料的表面上形成分划线的方法，可举出一边使与所述玻璃基板材料相接触的工具在与玻璃基板材料的表面交叉的方向上振动，一边使其在所述玻璃基板材料的表面上移动的方法。如此形成分划线的话，则会沿着分划线，很容易在玻璃基板材料的表面上产生垂直裂缝。
在所述划线工序中，可以使得平行的多条分划线横竖交叉地形成，此外，也可以使分划线形成为闭合曲线。
在所述除去工序中，可以仅仅除去与所述分划线相对应的一部分，使得可以尽可能地残留背面的压缩层，并能够提高切断的玻璃基板的强度。
此外，本发明还可以作为玻璃基板材料的切断方法而构成，所述玻璃基板材料的切断方法的特征在于，包括将两块玻璃基板材料各自背面的一部分或者全体除去的除去工序；使所述两块玻璃基板材料的背面彼此相对地堆叠所述两块玻璃基板材料的工序；和在所堆叠的所述两块玻璃基板材料各自的表面上形成分划线的划线工序，所述分划线产生直到所述玻璃基板材料的背面为止的裂缝。
本发明特别适于液晶显示器或者有机EL显示器用的很薄的玻璃基板材料的切断。


图1是表示作用在玻璃基板材料上的压缩应力及拉伸应力的模式图。
图2是表示本发明一个实施方式中的玻璃基板材料的切断方法的概念图。
图3是玻璃基板材料的剖视图(仅除去了背面的一部分的时候)。
图4是玻璃基板材料的剖视图(切出圆环形的玻璃基板的时候)。
图5是玻璃基板材料的俯视图(形成了圆的闭合曲线的分划线的时候)。
图6是玻璃基板材料的俯视图(形成了横竖交叉的分划线的时候)。
图7是没有除去压缩层，而在表面上形成了分划线的比较例的剖视图。
图8是液晶显示器的概略剖视图。
图9是有机EL显示器的概略剖视图。
图10是叠放了两块玻璃基板材料时的切断方法的概念图。
图11是表示通过本实施方式的切断方法而切断的玻璃基板材料的切断面的放大图。
图12是在划线工序中产生的裂缝没有到达玻璃基板材料的背面侧的比较例。
图13是使用现有的“划线器”及“离解器”来切断圆环形的玻璃基板材料的比较例。
图14是玻璃Weibull(威布尔)强度分布的曲线图。
具体实施例方式
下面对玻璃基板材料(即素玻璃)的压缩层及拉伸层进行说明。玻璃基板材料是通过浮式法、下拉法等，对被加热到高温而熔化的液体进行冷却来制造的。在液体的温度下降而变为玻璃时，表面及背面附近与内部相比温度下降得快。由于表面及背面附近都要凝固了，但内部还具有流动性，因而内部的物质向表面及背面方向移动。其结果是，出现了表面及背面附近比内部密度高的状态。如此，如图1概略所示，在表面及背面附近产生压缩应力，而在内部产生拉伸应力。产生压缩应力的部分被称为压缩层，产生拉伸应力的部分被称为拉伸层。压缩层的厚度根据冷却方法、材质等的不同而不同，为整体厚度的例如7～15％左右。
接着对本发明一个实施方式中的玻璃基板材料的切断方法进行说明。图2示出了玻璃基板材料的切断方法的概念图。首先准备由上述浮式法、下拉法等制造的玻璃基板材料1。玻璃基板材料1的材质没有特别限定，可以是碱石灰玻璃、硼硅酸盐玻璃、低碱玻璃、无碱玻璃、石英玻璃等，可按照用途的不同而使用各种材质。例如对于液晶显示器或者有机EL显示器用的玻璃基板材料1来说，当在玻璃基板材料1的表面上形成TFT(薄膜晶体管)时，为了使玻璃中含有的钠不会作为杂质而熔入，使用了钠或钾的含量为零的无碱玻璃。玻璃基板材料1的厚度也没有特别限定，可根据用途的不同而使用各种厚度，例如用于液晶显示器时使用0.7～1.1mm左右的厚度，用于PDP(等离子体显示器)时使用2.8～3mm左右的厚度，用于荧光显示管时使用2.8～3mm左右的厚度。另外最近，作为液晶显示器用时也使用0.3mm的超薄玻璃基板材料。即使玻璃基板材料很薄，但上述压缩层及拉伸层仍然存在，而且越薄越是由于压缩层而使得切断性状恶化。
接着将玻璃基板材料1背面的一部分1a除去。在这里，例如通过蚀刻或者化学抛光等化学处理，溶化玻璃基板材料1而除去背面侧的压缩层。作为溶化玻璃基板材料1的溶剂，例如可以使用氟酸类的溶剂。可以除去玻璃基板材料1的整个背面，但也可以如图1所示那样部分地除去，还可以如图3所示，通过将抗蚀剂作为掩模的蚀刻，仅将与分划线(mark-off line)3相对应的一部分1a除去而形成槽形，使得能够在切断所得的玻璃基板的背面侧残留压缩层，此外，还可以如图4所示，当切出圆环形的玻璃基板4时，除去比玻璃基板4的内周更靠内侧的部分1b。如果切出的玻璃基板2、4仅为压缩层及拉伸层，则恐怕会发生挠曲，但由于在玻璃基板2、4的背面侧残留有压缩层，因而可以防止挠曲，并可以确保玻璃基板2、4的强度。
除去玻璃基板材料1的深度最好为能够除去压缩层厚度方向的全长的那种程度，但也可以是厚度方向的一部分。具体来说，蚀刻的宽度被设定在诸如100μm以内，深度被设定为宽度的1.5～2倍左右。
在不要求玻璃基板2、4的强度等的时候，不仅除去玻璃基板材料1的背面侧的压缩层，还可除去表面侧的压缩层，但如果考虑到在采用后述使工具振动的划线方法时，几乎不会在表面上产生碎片，并且在移动工具时，所除去的部分有落差等情况的话，则最好仅除去背面侧的压缩层。
接着，如图2所示，在玻璃基板材料1的表面上形成直到所述玻璃基板材料背面的、产生裂缝的分划线。在本划线工序中，使与玻璃基板材料1相接触的工具6在与玻璃基板材料1的表面相交、例如正交的方向上振动，同时使其在玻璃基板材料1的表面上移动。由此，在玻璃基板材料1的表面侧上沿着分划线产生比工具6的切口更深的垂直裂缝7。工具6例如可以使用形成为四方锥形的金刚石工具，也可以使用形成为算盘珠形的打孔工具。为了使工具振动，例如可以使用在施加了外部电场后产生形变的压电元件(压电致动器)。为了形成很深的垂直裂缝，最好使工具6振动，但也可以不使工具6振动。
图5及图6示出了玻璃基板材料1的俯视图。分划线3、3a、3b与切出的玻璃基板的形状相应而分别设定。具体来说，可以如图5所示那样形成圆或者椭圆等闭合曲线，也可以如图6所示那样使平行的多条分划线3a、3b横竖交叉而形成。
另外，在用以往的“划线器”及“离解器”来切断玻璃基板材料的情况下，如使多条分划线交叉，则在交叉的角部上，垂直裂缝会比没有交叉的部分要深。该垂直裂缝的深度的差异是以“离解器”进行割断时在角部上产生碎片的一个原因。并且如果使分划线形成为闭合曲线，则需要通过“离解器”从玻璃基板材料来拉拔闭合曲线的内周侧的工序，但在该工序中容易在玻璃基板材料的背面侧产生碎片。
如图2所示，在玻璃基板材料1上形成分划线3的同时，沿着分划线3产生垂直裂缝7。一旦表面侧的压缩层得以突破，垂直裂缝7一下子经过内部的拉伸层。虽然垂直裂缝7突破背面侧的压缩层非常困难，但由于预先除去了玻璃基板材料1的背面侧的压缩层，因而垂直裂缝7很容易到达玻璃基板材料1的背面，并可以不另外使用“离解器”来切断(或者割断)玻璃基板材料1。并通过除去背面侧的压缩层，从而提高了垂直裂缝7相对于玻璃基板材料1的表面及背面的直进性，并可以防止碎片等。因而在后面的工序中不必进行以研磨除去碎片的倒角等。另外与仅通过划线工序来切断玻璃基板材料的场合相比，由于可以减小在玻璃基板材料的表面上形成分划线时的、工具的加工压力，因而可以减少玻璃基板材料的表面的伤害、例如水平裂缝，从而进一步提高了品质，减轻了在后的清洗工序的负担。
图7示出了不除去玻璃基板材料1的背面的压缩层，在表面上形成分划线的比较例。如果在玻璃基板材料1的背面侧上残留压缩层，则沿着分划线而产生的垂直裂缝7分叉地停止在背面侧的压缩层之前，或者即使进入到压缩层的中间也变成了分散的、没有垂直性的裂缝。因而如果另外通过“离解器”来分割的话，则背面的表面侧碎开而产生歪切边(图中斜线部分)。此外，如果仅以划线工序来切断玻璃基板材料1，则不仅需要很大的力，还会产生切断的面不平的问题。
如图8所示，液晶显示器大致如下构成在很薄的两块玻璃基板11、11上成膜形成例如TFT(薄膜晶体管)12、12，并在叠放的两块玻璃基板11、11的周围帖满密封材料13，在玻璃基板11、11之间注入液晶14。此外，如图9所示，有机EL显示器大致如下构成通过蒸镀等在薄薄的玻璃基板15上堆积电极、发光层等薄膜16，并封入干燥剂17后，用其他的覆盖用玻璃基板18覆盖住堆积了薄膜的玻璃基板15。如此堆叠两块玻璃基板时的切断方法将在下面说明。
图10示出了堆叠两块玻璃基板材料21、22时的切断方法的概念图。与上述切断方法相同，首先将两块玻璃基板材料21、22各自背面的一部分21a、22a除去。接着使两块玻璃基板材料21、22的背面相互面对面地来堆叠两块玻璃基板材料21、22。该堆叠工序是根据液晶显示器、有机EL显示器等玻璃基板材料的用途来适当确定的。另外，在层叠时，两块玻璃基板材料21、22的背面可以相互接触，也可以不接触。接着在层叠的两块玻璃基板材料21、22各自的表面上形成分划线24、25。通过使在该划线工序中沿着分划线24、25产生的裂缝25、26到达玻璃基板材料21、22的背面，从而切断玻璃基板材料21、22。
另外，在上述实施方式中，主要对液晶显示器及有机EL显示器用的玻璃基板材料的切断方法进行了说明，但本发明的玻璃基板材料的切断方法不局限于切断液晶显示器及有机EL显示器用的玻璃基板材料，其可适用于切断具有压缩层及拉伸层的各种玻璃基板材料。
(实施例)图11是表示由本实施方式的切断方法而切断的玻璃基板材料的切断面的放大图。通过化学抛光来除去玻璃基板材料的背面侧的压缩层，形成从表面侧起使用振动工具使裂缝到达背面的分划线。在切断面上不会产生碎片或者微小的裂纹，可获得品质良好的切断面。
(比较例)图12示出了在划线工序中产生的裂缝没有到达玻璃基板材料的背面侧的比较例。如果通过以往的“离解器”来进行割断，则可知会在玻璃基板材料的背面侧产生大量微小的裂纹。
图13示出了使用以往的“划线器”及“离解器”来切断圆环形的玻璃基板材料的比较例。通过“划线器”形成内周侧的圆和外周侧的圆，并通过“离解器”拔出圆环形的玻璃基板。四个具体图示出了各个部位(表面内周部整个周长、背面内周部、表面外周部、表面内周部)的碎片的放大图。从该图可知与玻璃基板的表面侧相比，在背面侧会产生大的碎片。
图14示出了玻璃强度Weibull分布的图表。横轴表示破坏负载，纵轴表示累积。在使用以往的“划线器”及“离解器”来切断玻璃基板材料之后，将倒角了切断面的情况和没有倒角的情况的玻璃强度进行比较。图中的实线表示没有倒角的情况，单点划线及双点划线表示倒角了的情况。单点划线与双点划线两者研磨的精度不同。
从该图表可知，倒角后虽然整体上强度稍许降低了，但强度的偏差也减小了。在没有倒角的情况下强度的偏差变大的原因在于，在玻璃基板的背面上产生了微小的裂缝。倒角后强度降低的原因在于由于研磨而产生了新的微小的裂缝。
与此相对，根据本实施方式的切断方法，由于不需要倒角工序因而强度不会降低，并且也不会产生微小的裂缝，所以，强度的偏差也变小了。
如上所述，根据本发明，在预先除去玻璃基板材料的背面侧的压缩层之后，由于在玻璃基板材料的表面上形成的分划线产生了直到玻璃基板材料的背面为止的裂缝，所以可获得难以产生碎片的品质良好的切断面。
权利要求
1.一种玻璃材料的切断方法，其特征在于，包括将玻璃基板材料的背面的一部分或者全体除去的除去工序；和在所述玻璃基板材料的表面上形成分划线的划线工序，所述分划线使直到所述玻璃基板材料的背面为止的裂缝得以产生。
2.如权利要求1所述的玻璃基板材料的切断方法，其特征在于，在所述除去工序中，通过蚀刻或者化学抛光的化学处理来除去所述玻璃基板材料的背面。
3.如权利要求1或2所述的玻璃基板材料的切断方法，其特征在于，在所述划线工序中，一边使与所述玻璃基板材料相接触的工具在与所述玻璃基板材料的表面相交叉的方向上振动，一边使其在所述玻璃基板材料的表面上移动。
4.如权利要求3所述的玻璃基板材料的切断方法，其特征在于，在所述划线工序中，平行的多条所述分划线横竖交叉地形成。
5.如权利要求3所述的玻璃基板材料的切断方法，其特征在于，在所述划线工序中，分划线形成为闭合曲线。
6.如权利要求1至5中任一项所述的玻璃基板材料的切断方法，其特征在于，在所述除去工序中，仅除去与所述分划线相对应的一部分。
7.一种玻璃基板材料的切断方法，其特征在于，包括除去两块玻璃基板材料各自的背面的一部分或者全体的除去工序；使所述两块玻璃基板材料的背面彼此相对地堆叠所述两块玻璃基板材料的堆叠工序；和在堆叠的所述两块玻璃基板材料各自的表面上形成分划线的划线工序，所述分划线使直到所述玻璃基板材料的背面为止的裂缝得以产生。
8.如权利要求1至7中任一项所述的玻璃基板材料的切断方法，其特征在于，所述玻璃基板材料是液晶显示器或者有机EL显示器用的玻璃基板材料。
全文摘要
本发明提供了一种可以一边用“划线器”来形成分划线一边切断玻璃基板材料，并且可获得难以产生碎片等的品质良好的切断面的玻璃基板材料的切断方法。本发明的玻璃基板材料的切断方法包括除去玻璃基板材料的背面的一部分或者全体的除去工序；和在所述玻璃基板材料的表面上形成分划线的划线工序，其中所述分划线使直到所述玻璃基板材料的背面为止的裂缝得以产生。
文档编号G02F1/1333GK1714055SQ200380103539
公开日2005年12月28日 申请日期2003年11月17日 优先权日2002年11月19日
发明者石川裕一, 林俊夫 申请人:Thk株式会社, 株式会社貝尔德克斯