玻璃基板及其制造方法

摘要

本发明提供一种能低成本、高良率地制造出液晶等FPD的玻璃基板及其制造方法。该玻璃基板的制造方法采用熔融法，是在熔融管导入熔融状态玻璃，使熔融状态玻璃从熔融管向下流、经渐冷固化而制造出玻璃基板；将从熔融管向下流的玻璃两面用一对转印用辊子挟持，藉此在玻璃厚度方向施加压力，而使玻璃基板表面形成起伏。

权利要求

1.一种玻璃基板的制造方法，采用熔融法来制造玻璃基板，先在熔融管导入熔融状态玻璃，使从熔融管往两方向溢流出的熔融状态玻璃顺沿熔融管的两侧面流动，在熔融管下端的刀刃状部分合流后，边向下流边使熔融状态玻璃渐冷固化而制造出玻璃基板；其特征在于，使熔融管的两侧面间的温度差产生周期性变化，而在刀刃状部分合流并流下的板状玻璃形成起伏，以在玻璃基板表面形成起伏。

2.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法，其特征在于其中所述的起伏高度为

10-20nm、周期为0.1-1mm。

3.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法，其特征在于其中所述的起伏高度为

15-20nm、周期为0.1-0.6mm。

4.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法，其特征在于其中所述的玻璃基板的纵、横方向长度均大于1000mm、且厚度小于1.2mm。

5.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法，其特征在于其中所述的玻璃基板由无碱玻璃构成。

说明书

玻璃基板及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种液晶面板等的平面显示装置(FPD)所使用的玻璃基板及其制造方法，特别是涉及一种电视、电脑用显示器等大型FPD用的玻璃基板。

背景技术

[0002] 近年来，液晶方式及电浆方式等的FPD普及化的速度极快，特别是最近，已推出新一代FPD的场发射显示器(Field Emission Display)，而促使相关研发变得更热门。

[0003] 为了制造这些FPD，必须在平板状玻璃基板表面形成高精度的微细图案。举TFT型液晶元件为例作说明。TFT液晶元件，在玻璃基板表面，以分别对应于各像素的方式高精度地配置多数个薄膜电晶体(TFT)。为了高精度地配置TFT必须用到光微影(Photo Lithography)技术。

[0004] 亦即，在第1玻璃基板表面形成金属层后，在其上方涂布光阻。然后，将TFT图案(供形成复数个面板的份量)进行曝光显影后，实施蚀刻。藉此，使第1玻璃基板的金属层形成TFT图案的形状。在此将其称为TFT基板。

[0005] 第2玻璃基板，先形成遮光材料层后，再在其上方涂布光阻。然后，将对应于TFT图案的滤色器(CF)图案(供形成复数个面板的份量)进行曝光后，实施蚀刻。藉此，使第2玻璃基板上的遮光材料层形成CF图案的形状。接着，利用在形成TFT图案时所使用的光微影技术，形成对应于遮光层图案的CF。藉由反复进行3次CF形成步骤，即形成红滤色器、绿滤色器、蓝滤色器。在此将其称为CF基板。

[0006] 在TFT基板、CF基板均涂上配向膜后，以配向膜侧在内侧的方式透过玻璃珠构成之间隔物将两者贴合，然后将图案区域的外侧部分用密封剂予以粘着。

[0007] 接着，将各面板切割后，从预先设置的液晶供给用孔将液晶材料注入TFT基板与CF基板之间，再将液晶供给孔密封。最后在两面贴合偏光板，而完成TFT型液晶面板的制造。

[0008] TFT图案的各像素，必须与相对应的CF图案的各区域高精度地对应。此乃基于，当两者间有偏差时，将无法生成高精度的影像。因此，TFT图案与CF图案必须分别以高尺寸精度来形成。

[0009] 为了评估TFT图案及CF图案是否以既定尺寸精度来形成，其采用的指标是在TFT图案与CF图案的外侧设置复数个测定用图案。亦即，将TFT图案与CF图案分别曝光、显影后，分别测定其测定用图案间距离，而算出其与设计值间的误差，藉此来评估图案的精度。

[0010] 然而，大多数的FPD用玻璃基板是采用熔融法来制造。所谓熔融法，是使熔融玻璃材料流入熔融管(一种容器)，使熔融玻璃从熔融管的两侧溢流后、边向下流边固化，藉此来制造出板状玻璃材。由于不须经由研磨加工，故能以低成本制造出玻璃基板。

[0011] 以下说明采用熔融法的玻璃基板制造方法。图8显示采用熔融法制造玻璃基板时所使用的熔融管。如图8(a)所示，熔融管4具备：上方开口的槽(trough)状部分41，以及位于槽状部分41两侧且比槽状部分高的堤(bank)状部分42。该熔融管4的下部形成楔(wedge)状，其下端部刀刃(blade)状部分43。在熔融管4内部设有加热器(未图示)，以将熔融管4表面保温成能使玻璃维持熔融状态。图8(b)显示熔融管4的A-A截面形状。

[0012] 图9显示采用熔融法的玻璃基板的制造过程。使熔融状态玻璃G连续地流入维持于高温状态的熔融管4的槽状部分41。熔融状态玻璃G从堤状部分42向两侧溢流后，到达下端的刀刃状部分43。在刀刃状部分43，顺沿熔融管4的两侧面流下的熔融状态玻璃G会合流而变成板状的玻璃GP，且随着往下降而逐渐被冷却。在此过程板状玻璃GP逐渐固化，且藉由辊子45的旋转而被向下拉。之后，切割成既定大小而完成玻璃基板的制造。

[0013] 又，专利文献1、2中揭示出采用熔融法的玻璃基板制造方法。

[0014] 〔专利文献1〕美国专利第3338696号说明书

[0015] 〔专利文献2〕美国专利第3682609号说明书

[0016] 为了加大FPD的尺寸并提升生产效率，FPD用玻璃基板也不断朝大型化发展。举液晶用基板为例，已开始实用化的第7代玻璃基板的尺寸大到1870mm×2200mm，且第8代面板正在开发中。

[0017] 然而，在大尺寸的玻璃基板上形成图案时，实际上形成的图案尺寸与设计值的误差可能会超出容许范围。

[0018] 关于此问题，由于图案曝光用的曝光装置的投影光学系统已调整至极高精度，经确认的结果，所投影的图案实质上不会产生变形。亦即，并非投影光学系统的精度上的问题。又，由于曝光装置的载台被施以极高精密度的平面加工，经确认的结果，吸附于载台上的玻璃基板表面会位在曝光装置所装载的投影光学系统的焦点深度内。亦即可知，玻璃基板上的曝光后的测定用图案的尺寸，至少在吸附于曝光装置的载台的期间会在容许范围内。

[0019] 然而，尽管如此，将图案曝光、显影后，当测定其测定用图案间的距离时，仍可能会超出容许范围。

[0020] 另一个问题，当在涂上光阻的玻璃基板进行TFT图案、CF图案的曝光后，在将玻璃基板自载台卸下时，会产生静电，进而在光阻面发生放电现象，而造成TFT图案、CF图案发生缺陷。

[0021] 本案发明人等发现，藉由减少载台吸附部分与玻璃基板的接触面积，能针对上述问题发挥效果。为了减少载台吸附部分与玻璃基板的接触面积，可在载台的吸附部分及玻璃基板中至少一方的表面形成适度的起伏(凹凸)。经本案发明人等确认的结果，若在载台吸附部分的表面以磨削加工来形成微小起伏，在刚经磨削加工后虽有效果，但随着时间经过其效果慢慢减少，若在载台吸附部分的表面再度施以磨削加工，其静电抑制效果会再度增加。其原因在于，在反复支撑玻璃基板的期间，载台吸附部分的表面会被玻璃基板磨损而造成起伏变小，结果使静电抑制效果变差。

[0022] 于是，若在玻璃表面形成适度的起伏(凹凸)，可减少载台吸附部分与玻璃基板的接触面积而解决上述问题。玻璃基板表面所形成的起伏，必须达成吸附稳定化及抑制静电产生的要求。且必须使FPD图案以既定精度曝光。

[0023] 为了形成起伏，可在制造出玻璃基板后，重新实施加工以形成适度的起伏，但这种制程会造成玻璃基板的成本上升。因此，为降低成本，令人期待的制造方法，是在制造玻璃基板的阶段就能在其表面形成适度的起伏。

发明内容

[0024] 本发明的主要目的在于，克服现有的玻璃基板存在的缺陷，而提供一种新型的玻璃基板，所要解决的技术问题是使其能降低不良率并以高效率制造FPD，从而更加适于实用。

[0025] 本发明的另一目的在于，提供一种玻璃基板的制造方法，所要解决的技术问题是使其提高制造效率，从而更加适于实用。

[0026] 第1、本发明提供一玻璃基板，其表面具有高度10-20nm、周期0.1-1mm的起伏。

[0027] 依据此构成，能达成吸附稳定化并抑制静电产生。

[0028] 第2、本发明提供一玻璃基板，其表面具有高度15-20nm、周期0.1-0.6mm的起伏。

[0029] 依据此构成，能达成吸附稳定化并抑制静电产生。

[0030] 第3、本发明提供一种采用熔融法的玻璃基板的制造方法，在熔融管1导入熔融状态玻璃G，使熔融状态玻璃G从熔融管1向下流、经渐冷固化而制造出玻璃基板；其特征在于，使熔融状态玻璃G表面附着粒子GB，以在玻璃基板表面形成起伏。

[0031] 依据此构成，所制造出的玻璃基板能达成吸附稳定化并抑制静电产生。

[0032] 第4、本发明提供一种采用熔融法的玻璃基板的制造方法，在熔融管1导入熔融状态玻璃G，使熔融状态玻璃G从熔融管1向下流、经渐冷固化而制造出玻璃基板；其特征在于，对从熔融管1向下流的玻璃GP，使粒子自侧方冲击，藉此使玻璃基板表面变形而形成起伏。

[0033] 依据此构成，所制造出的玻璃基板能达成吸附稳定化并抑制静电产生。

[0034] 第5、本发明提供一种采用熔融法的玻璃基板的制造方法，在熔融管1导入熔融状态玻璃G，使熔融状态玻璃G从熔融管1向下流、经渐冷固化而制造出玻璃基板；其特征在于，将从熔融管1向下流的玻璃GP两面用一对转印用辊子16A、16B挟持，藉此在玻璃厚度方向施加压力，而使玻璃基板表面形成起伏。

[0035] 依据此构成，所制造出的玻璃基板能达成吸附稳定化并抑制静电产生。

[0036] 第6、本发明提供一种采用熔融法的玻璃基板的制造方法，在熔融管3导入熔融状态玻璃G，使从熔融管3往两方向溢流出的熔融状态玻璃GB顺沿熔融管3的两侧面36、37流动，在熔融管3下端的刀刃状部分33合流后，边向下流边使熔融状态玻璃渐冷固化而制造出玻璃基板；其特征在于，使熔融管3的两侧面36、37间的温度差产生周期性变化，以在玻璃基板表面形成起伏。

[0037] 依据此构成，所制造出的玻璃基板能达成吸附稳定化并抑制静电产生。

[0038] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

[0039] 图1显示本发明第1实施形态的利用熔融法制造玻璃基板的概念图。

[0040] 图2显示本发明第1实施形态的利用熔融法制造玻璃基板的概念图。

[0041] 图3显示本发明第2实施形态的利用熔融法制造玻璃基板的概念图。

[0042] 图4显示本发明第3实施形态的利用熔融法制造玻璃基板的概念图。

[0043] 图5显示本发明第3实施形态的利用熔融法制造玻璃基板时所使用的转印用辊子的概念图。

[0044] 图6显示本发明第4实施形态的利用熔融法制造玻璃基板的概念图。

[0045] 图7显示本发明第4实施形态的利用熔融法制造玻璃基板时所使用的熔融管的概念图。

[0046] 图8(a)、(b)显示现有技术中利用熔融法制造玻璃基板时所使用的熔融管的概念图。

[0047] 图9显示现有技术中利用熔融法制造玻璃基板的概念图。

[0048] 1、3、4：熔融管 11、31、41：槽状部分

[0049] 12、32、42：堤状部分 13、33、43：刀刃状部分

[0050] 14：喷嘴 15：辊子

[0051] 16A、16B：转印用辊子 34、35：加热器

[0052] 36、37：熔融管的两侧面 G：玻璃

[0053] GB：粒子 GP：板状玻璃

[0054] P：玻璃粒子

具体实施方式

[0055] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的玻璃基板及其制造方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

[0056] <第1实施形态>

[0057] 图1显示第1实施形态的玻璃制造方法的概略构成图。图1中，1代表熔融管，该熔融管1具备上方开口的槽状部分11，在其两侧配置堤状部分12。在下端部设有刀刃状部分13。在熔融管1内部组装有加热器(未图示)，用该加热器将熔融管1加热，而使其表面保温成能维持玻璃熔融状态的温度。

[0058] 在熔融管1的槽状部分11导入熔融状态的无碱玻璃G。所谓无碱玻璃是指不含钠(Na)、钾(K)等碱金属的玻璃。熔融状态的无碱玻璃G充满槽状部分11。

[0059] 在熔融管1上方配置喷嘴14。由喷嘴14前端喷出与熔融状态玻璃G相同材质的玻璃粒子GB。玻璃粒子GB，落至充满槽状部分11的熔融状态玻璃G表面而附着于熔融玻璃G表面。在此状态下，熔融状态玻璃G从堤状部分12溢流出而顺沿熔融管1侧面流下。

[0060] 到达熔融管1下端的刀刃状部分13的熔融状态玻璃G变成板状玻璃GP，边固化边往下降，藉由辊子15的旋转而被向下拉。之后，切割成既定大小而完成玻璃基板的制造。

[0061] 如此般制造出的玻璃基板表面附着有玻璃粒子GB。一个个玻璃粒子呈突出玻璃基板表面的状态。亦即，在玻璃基板表面对应于该突出而形成起伏(凹凸)。

[0062] 要在这种玻璃基板上形成TFT图案、CF图案而制造FPD时，将起伏形成侧吸附于载台。藉此，能达成吸附稳定化及抑制静电产生，且能稳定地抑制不良品产生。又，利用表面的起伏能使光适度地散射，故同时还具有抗反射(抗映射)效果。

[0063] 在本实施形态，玻璃粒子GB大小较佳为直径15-40nm。又，从喷嘴喷出的玻璃粒子GB量，可依熔融状态玻璃G的流量、玻璃粒子GB大小等而适当地决定。

[0064] 图1显示出，熔融状态玻璃G沿熔融管1两侧的侧面流下后在刀刃状部分13合流，但熔融状态玻璃G也能沿熔融管1的任一侧面流下后从刀刃状部分往下降。

[0065] 喷嘴14不一定要设在熔融管1上方，也能在熔融状态玻璃送往熔融管1的流路上方设置喷嘴，或设置在熔融管1的侧方。图2显示在熔融管1侧方设置喷嘴14的状态。

[0066] 在本实施形态，藉由使玻璃粒子GB附着于熔融状态玻璃G上，以在完成品的玻璃基板表面形成凹凸起伏。然而，亦可将一旦附着于熔融状态玻璃G的玻璃粒子GB用超音波洗净等从玻璃基板上除去，藉此来在玻璃基板表面形成起伏。这时，也能使用无碱玻璃以外的其他种玻璃粒子，或使用玻璃以外的材质的粒子。这时，较佳为采用熔点比无碱玻璃高的材质。

[0067] <第2实施形态>

[0068] 图3显示第2实施形态的玻璃制造方法的概略构成图。图3中，熔融管的构造与第1实施形态所使用者相同，且采用共通的符号。

[0069] 本实施形态中，喷嘴14配置于熔融管1的斜下方，从喷嘴14喷出直径约0.1μm的玻璃粒子P。

[0070] 导入熔融管1的槽状部分11的熔融状态无碱玻璃G，充满槽状部分11，经溢流后顺沿熔融管1侧面流下。

[0071] 到达熔融管1下端的刀刃状部分13的熔融状态玻璃G变成板状玻璃GP，边固化边往下降，藉由辊子15的旋转而被向下拉。

[0072] 在板状玻璃G的固化终了前，以喷嘴14喷出的玻璃粒子冲击板状玻璃GP表面。藉此使板状玻璃GP表面产生塑性变形而形成起伏(凹凸)。然后切割成既定大小而完成玻璃基板的制造。

[0073] 要在这种玻璃基板上形成TFT图案、CF图案而制造FPD时，将起伏形成侧吸附于载台。藉此，能达成吸附稳定化及抑制静电产生，且能稳定地抑制不良品产生。又，利用表面的起伏能使光适度地散射，故同时还具有抗反射(抗映射)效果。

[0074] 本实施形态中，玻璃粒子P的大小不限于直径约0.1μm，可依喷嘴位置、玻璃粒子的喷出速度条件来适当地决定。

[0075] 本实施形态中，虽是使用玻璃粒子，但粒子材料不限于玻璃，也能仲用陶瓷、金属等。

[0076] 又，在本实施形态，导入熔融管的熔融状态玻璃经溢流后顺沿熔融管1侧面流下。但也能不使其溢流，而在熔融管下部设置狭缝，透过该狭缝使熔融状态玻璃流下。

[0077] <第3实施形态>

[0078] 图4显示第3实施形态的玻璃制造方法的概略构成图。图4中，熔融管的构造与第1实施形态所使用者相同，且采用共通的符号。

[0079] 本实施形态中，在熔融管11下方配置一对转印用辊子16A、16B。在一转印用辊子(16A或16B)表面形成起伏(凹凸)。将这一对转印用辊子16A、16B配置成，在固化终了前的阶段能夹持板状玻璃GP的两侧表面而在其厚度方向施加压力。

[0080] 导入熔融管1的槽状部分11的熔融状态无碱玻璃G，充满槽状部分11，经溢流后顺沿熔融管1侧面流下。

[0081] 到达熔融管1下端的刀刃状部分13的熔融状态玻璃G变成板状玻璃GP，边固化边往下降，首先被一对转印用辊子16A、16B在厚度方向施加压力后，藉由辊子15的旋转而被向下拉。

[0082] 这时，板状玻璃GP的表面，因一对转印用辊子16A、16B所施加的压力而发生塑性变形，而在其表面形成起伏(凹凸)。图5显示图4中A部分放大的状态。然后，切割成所期望大小而完成玻璃基板的制造。

[0083] 要在这种玻璃基板上形成TFT图案、CF图案而制造FPD时，将起伏形成侧吸附于载台。藉此，能达成吸附稳定化及抑制静电产生，且能稳定地抑制不良品产生。又，利用表面的起伏能使光适度地散射，故同时还具有抗反射(抗映射)效果。

[0084] 本实施形态中，转印用辊子16A、16B表面上形成的起伏，较佳为高度10-40nm、周期0.1-1.2mm；这些数值能按照转印用辊子16A、16B所施加的压力、玻璃的硬化程度等而适当地决定。又，也能在转印用辊子16A、16B双方的表面均形成起伏。这时，藉由在玻璃两面形成起伏，就不需要特别控制成使起伏形成侧吸附于载台。

[0085] 又，在本实施形态，导入熔融管的熔融状态玻璃经溢流后顺沿熔融管1侧面流下。但也能不使其溢流，而在熔融管下部设置狭缝，透过该狭缝使熔融状态玻璃流下。

[0086] <第4实施形态>

[0087] 图6显示第4实施形态的玻璃制造方法的概略构成图。图4中，熔融管与第1实施形态所使用者类似，但进行与第1实施形态不同的温度控制。使用图7来说明该熔融管。

[0088] 该熔融管3具备上方开口的槽状部分31，在其两侧配置堤状部分32。在下端部设有刀刃状部分33。在熔融管3内部组装有加热器34、35，利用该等加热器，使熔融管3表面保温成能维持玻璃熔融状态的温度，同时控制成，使熔融管的两侧面36、37的温度差随着时间经过发生周期性变化。

[0089] 在熔融管3的槽状部分31导入熔融状态的无碱玻璃G，使熔融状态的无碱玻璃G充满槽状部分31。充满槽状部分31的无碱玻璃G越过堤状部分32后向两侧溢流，接着顺沿熔融管3的侧面36、37流下。

[0090] 到达熔融管3下端的刀刃状部分33的熔融状态玻璃G变成板状玻璃GP，边渐冷固化边往下降。

[0091] 这时，熔融管的两侧面36、37，如同上述说明，控制成使温度差随着时间经过发生周期性改变。在此，将加热器35输出控制成一定，将加热器34输出控制成周期性增减，藉此使侧面37形成一定温度，使侧面36的温度上升、下降。

[0092] 其结果，流过侧面37的熔融状态玻璃的流速一定，另一方面，流过侧面36的熔融状态玻璃的流速会随着时间而增减，因此在刀刃状部分33合流后流下的板状玻璃GP的一侧会形成凹凸状起伏。

[0093] 板状玻璃GP边固化边向下降，藉由辊子15的旋转而被向下拉。之后，切割成所期望大小而完成玻璃基板的制造。藉此在玻璃基板表面形成起伏。

[0094] 要在这种玻璃基板上形成TFT图案、CF图案而制造FPD时，将起伏形成侧吸附于载台。藉此，能达成吸附稳定化及抑制静电产生，且能稳定地抑制不良品产生。又，利用表面的起伏能使光适度地散射，故同时还具有抗反射(抗映射)效果。

[0095] 本实施形态中，将加热器35的输出控制成一定，将加热器34的输出控制成周期性增减。然而，本发明中，只要使熔融管的两侧面36、37的温度差随着时间经过发生周期性变化即可。因此，也能将加热器34的输出控制成一定，将加热器35的输出控制成周期性增减。或是将加热器34、35的输出均控制成发生周期性增减。这时，可制得在两面均形成有起伏的玻璃基板，就不需要特别控制成使起伏形成侧吸附于载台。

[0096] 本实施形态中，藉由控制对加热器34、35供应的电力，即可形成具有各种高度与周期的起伏。

[0097] 本发明可提供一能高良率地制造FPD(特别是TFT型液晶)等要求高精细度图案的显示元件的大型玻璃基板及其制造方法。

[0098] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。