CN101781091A - 透明导电膜玻璃单面减薄承载装置及其减薄方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及透明导电膜玻璃单面减薄承载装置及其减薄方法，所述装置包括密封并全面覆盖平板玻璃4导电膜面并将平板玻璃4吸附住的真空吸盘1；在真空吸盘1内部设有密闭的抽气孔道1c以及与所述抽气孔道相通的真空缓冲腔体1f，通过抽气孔道1c与真空缓冲腔体1f形成的密闭腔室，在与外接真空泵源断开情况下维持真空吸盘1与平板玻璃4之间的真空度在整个减薄蚀刻流程中始终吸附住平板玻璃4。利用本发明装置承载的平板玻璃在其减薄过程中，其一面没有任何遮挡便于减薄处理而被密闭的另一面可保证透明导电膜免受化学溶液侵蚀，使透明导电膜玻璃的单面减薄过程大大简化，也降低了成本。

Description

透明导电膜玻璃单面减薄承载装置及其减薄方法

技术领域

本发明涉及玻璃基板承载装置及其减薄方法，更具体地说，涉及一种透明导电膜玻璃单面减薄用承载装置及利用这种装置承载导电膜玻璃进行单面减薄的方法。

背景技术

透明导电膜玻璃是制造平板显示器(FPD)的主要材料，广泛应用于液晶显示器(LCD)、等离子显示屏(PDP)、触摸屏(TP)、有机发光显示器(OLED)等领域。随着当今世界高新技术产品飞速发展，对FPD面板的轻薄化要求越来越高，因而透明导电膜玻璃的减薄工艺成为了终端显示产品能否实现薄型化的核心问题之一。

所谓减薄就是用化学药液将透明导电膜玻璃基板均匀蚀刻到目标厚度，从减薄方式来讲分单面减薄和双面减薄两种。单面减薄即对玻璃基板的其中一面采取保护措施，对另一面进行减薄；双面减薄即对玻璃基板的两面同时进行减薄。从减薄工艺来讲，目前流行的减薄工艺有浸泡减薄工艺和喷淋减薄工艺，浸泡减薄工艺是把玻璃基板浸泡在化学药液中，然后辅助以鼓泡或抛动等机械手段，其玻璃夹具通常是带有卡槽的蚀刻篮，通过将玻璃基板两端卡在相邻的卡条间实现夹持固定(如专利CN101234853A描述)；喷淋减薄工艺是用水平传输辊作为支撑部件，通过从玻璃输送方向的左右支撑玻璃板两端来实现夹持固定，然后向其表面均匀喷射化学药液，(如专利CN1669967A描述)。浸泡减薄工艺和喷淋减薄工艺相比，后者蚀刻速率快，药液利用率高，得到的玻璃基板厚度均匀，表观缺陷少，因而代表了减薄工艺的主流方向。

采用上述喷淋蚀刻工艺进行透明导电膜玻璃单面减薄时，其夹持治具是该方法实施的关键。一方面要保护镀导电膜面使其免受化学药液侵蚀；另一方面要实现另一面没有任何遮挡物体的夹持状态以保证减薄的均匀性。现有技术的做法是在玻璃基板进行化学减薄前在无需被蚀刻的表面涂覆掩模作为保护层，然后通过从玻璃输送方向的左右支撑玻璃基板两端的输送辊实现玻璃基板的夹持以便完成减薄工艺(如专利CN1669967A描述)。现有技术的缺点如下：

1.增加了保护层涂覆、烘干、去除工序，增加了原材料成本和制作工序，增加了品质控制难度，降低了生产效率。

2.增加了涂布机、烘干机、脱膜机等相应配套设备的投资，增加了生产成本。

3.对导电膜面的保护以及对整个玻璃的夹持是通过两个相互独立的装置来实现的，从而增加了整体制作成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术无法实现在固定玻璃基板的同时实现对玻璃镀膜面的有效区域进行保护的缺陷，提供一种透明导电膜玻璃单面减薄承载装置及采用本装置的减薄方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种透明导电膜玻璃单面减薄承载装置，包括密封并全面覆盖平板玻璃导电膜面并将平板玻璃吸附住的真空吸盘；在真空吸盘内部设有密闭的抽气孔道以及与所述抽气孔道相通的真空缓冲腔体，通过抽气孔道与真空缓冲腔体形成的密闭腔室，在与外接真空泵源断开情况下维持真空吸盘与平板玻璃之间的真空度在整个减薄蚀刻流程中吸附住平板玻璃。

在上述承载装置中，所述真空吸盘包括：用作支撑骨架的刚性平板、分别设置在刚性平板上用于贴合平板玻璃边缘的密闭围墙以及用于控制真空吸盘抽气和/或进气操作的常闭阀门；所述抽气孔道连通密闭围墙内部区域与阀门。

在上述承载装置中，所述刚性平板由两块同质平板贴合而成，其中一块平板的一面钻有充当抽气孔道的通孔，另一面铣有充当真空缓冲腔体的多个沟槽，所述通孔与沟槽相通。

在上述承载装置中，所述真空缓冲腔体的体积与平板玻璃面积成正比，并且其比例范围优选介于200cm³∶1000cm²至600cm³∶1000cm²之间。

在上述承载装置中，所述刚性平板上还设置有用于嵌入所述密闭围墙的环形开口沟槽，所述环形开口沟槽的轮廓形状与密闭围墙边框轮廓形状相适，并且二者的平面轮廓形状与平板玻璃的轮廓形状相适。

在上述承载装置中，还包括：固定在真空吸盘底部的传输辊，以及固定在真空吸盘顶部的导向滑轮。

在上述承载装置中，密闭围墙为弹性变形材料，并且其外轮廓尺寸比平板玻璃大2毫米至5毫米。

在上述承载装置中，所述环形开口沟槽槽宽比密闭围墙边框宽度大0.5毫米至1.5毫米，其深度比密闭围墙边框厚度小0.1毫米至0.6毫米。

在上述承载装置中，所述真空吸盘至少吸住和密封所述平板玻璃导电膜面距离边缘1毫米以内的部分。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：提供一种利用上述装置承载透明导电膜玻璃进行单面减薄方法，包括如下步骤：

A：将平板玻璃的镀膜面与真空吸盘的密闭围墙区域进行对位贴合；

B：连接真空泵源，打开真空吸盘阀门对真空吸盘抽真空；

C：将贴合了平板玻璃的承载装置传送入减薄工作区，对暴露在外的平板玻璃的另一面，以利用化学液体喷淋方式完成单面减薄；

D：卸下平板玻璃。

在上述减薄方法中，所述步骤B进一步包括：在真空吸盘与平板玻璃之间达到足够吸附平板玻璃的真空度后，关闭阀门，切断真空泵源。

在上述减薄方法中，所述步骤C中对平板玻璃的传送是通过分别设置在承载装置上、下的导向滑轮及传输辊实现的。

在所述减薄方法中，所述步骤D进一步包括：打开阀门，待真空吸盘内、外部的气压平衡后，卸下平板玻璃。

实施本发明提供的承载装置，使得其真空吸盘吸附的平板玻璃，其一面没有任何遮挡便于化学液体减薄，而另一面的透明导电膜被完全密封而免受化学溶液侵蚀，在保护透明导电膜前提下，用化学溶液蚀刻玻璃另一面全部面积的制作过程被大大简化，也降低了加工成本。此外，所述刚性平板内的真空缓冲腔体在保证刚性平板刚性支撑作用的前提下，其总体积与平板玻璃面积成正比，并且比例范围介于200cm³∶1000cm²至600cm³∶1000cm²之间，以保证足够的容积来维持玻璃减薄蚀刻过程中不致掉落所需的真空度，即关闭阀门、切断真空泵源后所述真空吸盘能够保证在所有减薄蚀刻工序完成之前玻璃基板稳定夹持在吸盘上而不致掉落，所述减薄工序整个过程所用时间至少为1小时。

具体地说，实施本发明的承载装置以及采用该承载装置进行的减薄方法，具有以下有益效果：

1.在被减薄玻璃的竖直承载状态下，实现被减薄玻璃面垂直方向上无任何遮挡物；

2.竖直承载的玻璃在传送过程中不会掉落、不会倾覆，蚀刻面受较大垂直方向的喷淋液压力时不会破损；

3.不用化学掩蔽膜覆盖需要保护的一面，而是采用可反复使用的结构件保护透明导电膜玻璃的膜面；

4.将上述承载和保护的措施集成于一套装置中。

本发明的各种优点、各个方面和创新特征，以及其中所示例的实施例的细节，将在以下的描述和附图中进行详细介绍。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为现有技术进行减薄工艺的流程图；

图2为采用本发明的承载装置进行单面减薄的流程示意图；

图3为本发明透明导电膜玻璃单面减薄承载装置一较优实施例的结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为本发明提供的对透明导电膜玻璃进行单面减薄的方法的流程示意图；

图6为采用本发明所述承载装置的结构示意图；

图7为发明所述承载装置一实施例的示意图；

图8为发明所述承载装置另一实施例的示意图。附图标记统一说明如下：

1-真空吸盘；2-传输辊；3-导向滑轮；4-平板玻璃；7-喷淋设备；1a-刚性平板；1b-密闭围墙；1c-抽气孔道；1d-阀门；1e-开口沟槽；1f-真空缓冲腔体

具体实施方式

图1为现有技术进行玻璃减薄工艺的流程图。如图所示，现有技术的做法是在玻璃基板进行化学减薄蚀刻前，在无需被蚀刻的表面涂覆掩膜做为保护层，然后通过从玻璃输送方向的左右支撑玻璃基板两端的输送辊实现玻璃基板的夹持以便完成减薄处理(如专利号为CN1669967A的专利所述)，其制作工序如图1所示，该技术的不足之处在于增加了很多减薄之外的额外操作，从而导致了成本的增加，比如：增加了保护层涂覆、烘干、去除工序，增加了原材料成本和制作工序，增加了良品率的控制难度，降低了生产效率；增加了涂布机、烘干机、脱膜机等相应配套设备的投资，增加了生产成本。此外，现有技术无法实现在夹持玻璃基板的同时实现对玻璃无需蚀刻的有效区域进行保护。

图2为采用本发明的承载装置进行减薄工艺的流程图。如图所示，在采用本发明承载装置后，减薄工艺流程得到了明显简化，主要表现在：省去了对镀膜面进行保护层涂覆以及相关保护层的制作工序，此外，在减薄操作完成之后，亦省去了相应的去除保护层的工序，从而在整体上简化了工艺流程，降低了整体成本。

图3是本发明透明导电膜玻璃单面减薄承载装置一较优实施例的结构示意图，图4为图3的侧视图。本实施例所述承载装置包括夹持平板玻璃的真空吸盘1，该真空吸盘1包括刚性平板1a、设置在刚性平板1a上的阀门1d以及密闭围墙1b。刚性平板1a比平板玻璃4尺寸大至少20毫米，以作为该真空吸盘1的支撑骨架，刚性平板1a的材料可以是PVC、有机玻璃等材料，刚性平板1a表面距离边缘至少5毫米的区域内设置有环形开口沟槽1e，其深度优选为0.4毫米至0.9毫米，宽度优选为3毫米至7毫米，其轮廓尺寸优选比待夹持平板玻璃大2毫米至5毫米。

在开口沟槽1e上紧密地贴附有弹性变形材料(如橡胶、柔性塑料等)制成的密闭围墙1b，该弹性变形材料厚度优选比开口沟槽1e的深度大0.2毫米至0.6毫米，其轮廓形状与平板玻璃4平面轮廓形状相适，所述弹性变形材料密闭地贴附在开口沟槽1e上，刚性平板1a内部设置密闭抽气孔道1c，并延伸到真空吸盘边缘之外同侧出口至少5毫米处的的阀门1d，此外，抽气孔道1c一端与真空缓冲腔体1f相通，另一端则与密闭围墙1b所围空间的内部相通，如图4所示。阀门1d是垂直于刚性平板1a的开孔，通过此阀门1d的开关来控制抽气和/或进气从而实现装卸平板玻璃片。当平板玻璃镀有透明导电膜的一面与密闭围墙1b轮廓对应贴附、密闭空腔抽成真空时玻璃基板牢固地夹持在真空吸盘1上。在具体制作中，刚性平板1a由两块同质平板贴合而成，其中一块平板的一面钻有充当抽气孔道1c的通孔，另一面铣有充当真空缓冲腔体1f的多个沟槽，该通孔与沟槽相通。

本实施例中的真空吸盘呈竖立状态，其底部固定有传输辊2，传输辊2前后端部优选为锥形并且其轴线与真空吸盘上的刚性平板底部边缘平行且在同一平面；真空吸盘1顶部位置固定有多组导向滑轮3，导向滑轮3的转动平面为水平面并且其轴线与真空吸盘1上的刚性平板底部边缘垂直于且在同一平面。在传送过程中，传输辊2落在***设备的凹型滚轮上，导向滑轮3进入相应设备的导向槽内，通过凹槽滚轮的旋转带动装置进行移动，导向滑轮3可保证承载装置在垂直状态下移动并减小阻力。

使用本发明的承载装置对透明导电膜玻璃4进行单面减薄时，其具体操作工序如图5所示。为进行平板玻璃固定，首先在步骤501中进行平板玻璃4的对位贴合，具体操作是将平板玻璃4镀有透明导电膜的一面朝向刚性平板1a上密闭围墙1b围成的区域，沿密闭围墙1b至少离其边缘1mm区域范围内进行对位贴合；在步骤502中，打开阀门1d，连接外接真空泵源以使平板玻璃4和刚性平板之间的密闭空腔达到所需真空度，在此过程中平板玻璃4与真空吸盘1的刚性平板1a相压紧，同时密闭围墙1b与平板玻璃4的侧壁紧密接触从而使得整个真空吸盘1内部构成一密闭整体；在步骤503中，关闭阀门、切断真空泵源；在步骤504中，承载装置通过底部的传输辊2和顶部的导向滑轮3在特定减薄设备传输轨道内开始稳定传输，并将平板玻璃4传送入减薄工作区，在本实施例中，承载装置将平板玻璃4传送进入到喷淋隧道中以便对平板玻璃进行喷淋减薄；在步骤505中，平板玻璃在喷淋隧道中完成喷淋蚀刻减薄操作，示意图如图7所示；在步骤506中，待整个减薄工艺完成之后，打开阀门，待刚性平板内外气压平衡后即可进行卸片。

本发明的承载装置能方便地进行透明导电膜玻璃单面减薄工艺过程的装卸片，保证工作过程中整个装置不漏气、不渗液，并且在对透明导电膜玻璃固定的同时实现对镀膜面的密闭保护，无需增加额外的镀膜面保护层制作和去除工序，一方面简化了单面减薄透明导电玻璃的制造工序，减少原材料和设备投资，降低了生产成本。另一方面，本发明的承载装置实现了透明导电膜玻璃非镀膜面无任何遮挡的夹持状态。从而使化学药液与玻璃非镀膜面全面均匀的接触，减薄后的透明导电膜玻璃厚度均匀一致。

此外，本发明的承载装置上的真空吸盘在达到所需真空度后，即与真空泵源断开，在整个减薄蚀刻过程中依靠所述真空吸盘上刚性平板内设置的足够容积的真空缓冲腔体，实现对透明导电膜玻璃的牢固吸附固定，此方法既降低了减薄过程中能源的消耗，又大大简化了承载装置的结构。其基本原理利用理想气体状态方程，详述如下：

标准状况下，1mol理想气体的体积约为22.4L。理想气体状态方程为：PV＝nRT，其中P表示压强、V表示气体体积、n表示物质的量、T表示绝对温度、R为普适气体常量。

外界大气压为1个标准大气压，即P₁＝10⁵Pa，假设：所需进行单面减薄的透明导电膜玻璃尺寸为14英寸×16英寸，即S＝35.56×40.64＝1445cm²。按照不可压缩的真空缓冲腔体1f的体积和平板玻璃4面积的比为200cm³∶1000cm²来计算，一片14英寸×16英寸的平板玻璃4区域内，刚性平板内设置的密闭真空缓冲腔体体积V₀为：1445×20％＝289cm³。在1个标准大气压下，该体积内空气的物质的量为：n₁＝V₀/22.4＝289×10^-3/22.4＝1.29×10^-2mol。若装片时本发明承载装置上真空吸盘内的真空度为P₂＝10³Pa，则利用理想气体状态方程可知，此时密闭空腔内空气的物质的量为

n₂＝P₂n₁/P₁＝10³×1.29×10^-2/10⁵＝1.29×10^-4mol，此时一片14英寸×16英寸的透明导电膜玻璃上承受的大气压力为：

N_初＝(P₁-P₂)*S＝(10⁵-10³)×35.56×40.64×10^-4＝14307N，即相当于用1460kg的重物压在了玻璃表面(按g＝9.8N/kg计算)。

若减薄工艺过程中本发明的承载装置不间断的漏气，不断有空气进入刚性平板内的真空缓冲腔体，假设每分钟进入真空缓冲腔体空气量为3cm³/min、压强为一个标准大气压即10⁵Pa，减薄工艺耗时按60min计算。则整个减薄过程中总泄漏空气量为：n_泄=3×60×10^-3/22.4＝8.0×10^-3mol，则卸片时真空吸盘内真空缓冲腔体中气体总物质的量为：n₃＝n₂+n_泄＝1.29×10^-4+8.0×10^-3mol＝8.13×10^-3mol，利用理想气体状态方程可得，此时压强为：

P₃＝P₂ n₃/n₂＝10³×8.13×10^-3/1.29×10^-4mol＝6.3×10⁴Pa，此时一片14英寸×16英寸的透明导电膜玻璃上承受的大气压力为：N_末＝(P₁-P₃)*S＝(10⁵-6.3×10⁴)×35.56×40.64×10^-4＝5347N，即相当于用546kg的重物压在了玻璃表面(按g＝9.8N/kg计算)。即切断真空泵，减薄工艺进行1小时后仍有相当于546kg重物的力作用于镀膜玻璃表面，由此可见，本发明的承载装置上设置的真空缓冲腔体1f至少能保证切断真空泵后在减薄工艺进行的1小时时间内对平板玻璃4的牢固吸附而不致掉落。

显然，平板玻璃能否实现减薄工艺过程中的密封固定，主要看最终真空吸盘内的压力P₃与外界大气压P₁之间的气压差产生的压力N_末是否足够将平板玻璃密闭固定在承载夹具的真空吸盘上，而真空吸盘内外的压力差N_末主要取决于承载装置内设置的真空缓冲腔体容积和空气的泄漏量，关系式如下：

N_末＝P₁S(1-22.4n_泄/V₀)-P₂S

其中，P₁为常数；当平板玻璃尺寸一定时，S也为常数；因此要想提高N_末，则要减小空气的泄漏量n_泄或增大真空缓冲腔体容积V₀，n_泄可通过尽量控制承载装置上各部分连接处的气密性来减小，而V₀则通过承载装置刚性平板上的真空缓冲腔体图案的设计来实现。但并非V₀越大越好，还要考虑到刚性平板本身的刚性支撑作用，因此本发明优选的所述刚性平板上不可压缩的真空缓冲腔体的体积和平板玻璃面积的比例范围是200cm³∶1000cm²至600cm³∶1000cm²。

图6所示的是使用本发明承载装置进行喷淋减薄的示意图。其中，平板玻璃4位于真空吸盘1上接受喷淋设备7对其进行的喷淋减薄操作。本发明的承载装置，在实现透明导电膜玻璃镀膜面密闭固定的同时，可借助承载装置底部的传输辊2和顶部的导向滑轮3在特定减薄设备传输轨道内稳定传输，此方法使得透明导电膜玻璃的减薄面在运动过程中与减薄设备喷射出的化学药液均匀接触，通过药液的冲刷作用及时清除掉玻璃表面化学反应产生的反应产物，避免产物的附着和堆积，从而提高了透明导电膜玻璃减薄面的表观质量和厚度均匀性。

如图7所示本实施例中，还可以在刚性平板1a的两侧独立地设置密闭围墙1b和阀门1d，用于同时装载两片相对的透明导电膜玻璃4，真空缓冲腔体1f在两片玻璃4之间的刚性平板1a中，真空缓冲腔体1f通过抽气孔道1c与密闭围墙1b内的区域相同，刚性平板1a的真空吸盘1的顶部有导向滑轮3，底部有传输辊3，从而实现一个承载装置承载两块透明导电玻璃，同时进行单面减薄。

进一步地，如图8所示，还可以在刚性平板1a两侧独立地设置4组密闭围墙1b和阀门1d，实现同时装载4片透明导电膜玻璃4，同时对4片玻璃的单面进行减薄而另一导电膜得以完美保护。同样的，真空吸盘1的顶部有导向滑轮3，底部有传输辊3。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种透明导电膜玻璃单面减薄承载装置，其特征在于，所述装置包括密封并全面覆盖平板玻璃(4)导电膜面并将平板玻璃(4)吸附住的真空吸盘(1)；在真空吸盘(1)内部设有密闭的抽气孔道(1c)以及与所述抽气孔道相通的真空缓冲腔体(1f)，通过抽气孔道(1c)与真空缓冲腔体(1f)形成的密闭腔室，在与外接真空泵源断开情况下维持真空吸盘(1)与平板玻璃(4)之间的真空度在整个减薄蚀刻流程中吸附住平板玻璃(4)。

2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述真空吸盘(1)包括：用作支撑骨架的刚性平板(1a)、分别设置在刚性平板(1a)上用于贴合平板玻璃(4)边缘的密闭围墙(1b)以及用于控制真空吸盘(1)抽气和/或进气操作的常闭阀门(1d)；所述抽气孔道(1c)连通密闭围墙(1b)内部区域与阀门(1d)。

3.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，所述刚性平板(1a)由两块同质平板贴合而成，其中一块平板的一面钻有充当抽气孔道(1c)的通孔，另一面铣有充当真空缓冲腔体(1f)的多个沟槽，所述通孔与沟槽相通。

4.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述真空缓冲腔体(1f)的体积与平板玻璃面积成正比，并且其比例范围优选介于200cm³∶1000cm²至600cm³∶1000cm²之间。

5.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述刚性平板(1a)上还设置有用于嵌入所述密闭围墙(1b)的环形开口沟槽(1e)，所述环形开口沟槽(1e)的轮廓形状与密闭围墙(1b)边框轮廓形状相适，并且二者的平面轮廓形状与平板玻璃(4)的轮廓形状相适。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的承载装置，其特征在于，还包括：固定在真空吸盘(1)底部的传输辊(2)，以及固定在真空吸盘(1)顶部的导向滑轮(3)。

7.一种利用如权利要求1所述装置承载透明导电膜玻璃进行单面减薄方法，其特征在于，包括如下步骤：

A：将平板玻璃(4)的镀膜面与真空吸盘(1)的密闭围墙(1b)区域进行对位贴合；

B：连接真空泵源，打开真空吸盘阀门(1d)对真空吸盘(1)抽真空；

C：将贴合了平板玻璃(4)的承载装置传送入减薄工作区，对暴露在外的平板玻璃(4)的另一面，以利用化学液体喷淋方式完成单面减薄；

D：卸下平板玻璃(4)。

8.根据权利要求7所述的减薄方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：在真空吸盘(1)与平板玻璃(4)之间达到足够吸附平板玻璃(4)的真空度后，关闭阀门(1d)，切断真空泵源。

9.根据权利要求7所述的减薄方法，其特征在于，所述步骤C中对平板玻璃(4)的传送是通过分别设置在承载装置上、下的导向滑轮(3)及传输辊(2)实现的。

10.根据权利要求7所述的减薄方法，其特征在于，所述步骤D进一步包括：打开阀门(1d)，待真空吸盘(1)内、外部的气压平衡后，卸下平板玻璃(4)。

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