JP2005227765A - 液晶ガラス基板の異物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶ガラス基板の表面に付着したカレット等の異物を確実にかつ効率良く除去することができ、異物除去時に基板表面を傷付けることがなく、しかも、構造が比較的簡単な異物除去装置を提供する。
【解決手段】異物除去装置は、ガラス基板１ａ（１ｂ）の表面１ａ１（１ｂ１）に対して平行な回転軸２ａを有する円筒状の研磨ホイール２と、ガラス基板１ａ（１ｂ）と研磨ホイール２との間に相対的な送り運動を与えるコンベア３とを備えている。コンベア３上に移送された液晶セル１は、コンベア３によって所定方向Ｘに送られ、一方の押さえロール６を通過して研磨ホイール２に供給される。回転する研磨ホイール２の研磨面２ｂの砥粒によって、ガラス基板１ａ（１ｂ）の表面１ａ１（１ｂ１）に付着したカレットＣを研磨除去された後、他方の押さえロール６を通過し、さらにコンベア３によって搬送されて異物除去装置から排出される。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶ガラス基板の表面に付着したカレット等の異物を除去する装置に関する。

一般に、液晶表示装置の製造の基本工程は、基板作製工程、セル作製工程、モジュール作製工程に大別できる。基板作製工程は、ガラス基板の一面に機能膜（能動マトリクス液晶ディスプレイのトランジスタやダイオード、画素電極、単純マトリクス液晶ディスプレイやカラーフィルタ基板の透明電極等）を形成する工程である。セル作製工程は、液晶セルを形成する工程であり、基板作製工程で電極パターンが形成されたガラス基板の一面にポリイミド等の有機高分子樹脂からなる配向膜を形成する工程、これら機能膜が形成された一対のガラス基板の一面同士を互いに対向させ、両者の間にセル厚を制御するためのスペーサを介装し、両者を所定のギャップを介してシール剤で貼り合わせる工程、ガラス基板を所定のサイズに切断してセル容器を形成する工程、セル容器に液晶材料を封入して液晶セルを形成する工程、液晶セルを構成するガラス基板の表面（他面）に偏光板を貼り付ける工程を含んでいる。モジュール作製工程は、液晶セルと、液晶セルを駆動するためのドライバＬＳＩや電源回路を配置した実装基板、液晶セルの電極とドライバＬＳＩとの電気的な接続と部品を支持する筐体を組立てる工程である（透過型ディスプレイの場合には背面照明ユニットを設ける。）。

上記のような液晶表示装置の製造工程において、液晶セルを構成するガラス基板の表面に偏光板を貼り付ける際（偏光板貼り付け工程）、ガラス基板の表面に異物が付着したまま偏光板を貼り付けると、異物の部分で表示品位の不良が発生する。そこで、偏光板貼り付け工程に入る前に、ガラス基板の表面に付着した異物を除去するようにしている。ここでの異物としては、ガラス基板の切断工程や端面研磨工程等で発生したガラス粉（このようなガラス粉を「カレット」という。）や、液晶の封止工程等で基板表面に付着したシール剤（接着剤）が代表的なものである。特に、カレットは、その平面部分がガラス基板の表面に密着した場合、密着面が真空状態となり、基板表面に強固に付着して簡単には剥がれないことがある。

従来、ガラス基板の表面に付着した異物、特にカレットを除去する手段として、ブラシを用いる手段（例えば特許文献１）、ナイフブレードの摺動によって基板表面から異物を掻き取る手段（例えば特許文献２〜７）、下面に布状素材や研磨シート材を貼着した回転体に自転と公転運動を与えながら基板表面から異物を除去する手段（特許文献８）、走行しかつ回転する研磨テープを基板表面に押し付けて異物を除去する手段（特許文献９）などが知られている。
特開２０００―１８０８０８号公報 特開２００２―２８７１２３号公報 特開２００２―２４４１１５号公報 特開２０００―３４７１６９号公報 特開２０００―１８０８０６号公報 特開２０００―１５１８８号公報 特開平１０―３９２８２号公報 特許３１４８８０８号公報 特開平１１―１９８５９号公報

ブラシを用いる手段では、基板表面に強固に付着した異物を除去することはできない。ナイフブレードを用いる手段は、ナイフブレードの刃先を基板表面に押し付けた状態で摺動させて異物を掻き取り除去するため、異物除去時に基板表面に傷が入り易く、不良率が高くなる。自転及び公転運動を行なう回転体を用いる手段は、回転体の駆動に複雑な機構が必要になる。同様に、走行しかつ回転する研磨テープを用いる手段も、研磨テープの駆動に複雑な機構が必要になる。

本発明の課題は、液晶ガラス基板の表面に付着したカレット等の異物を確実にかつ効率良く除去することができ、異物除去時の基板表面の傷付きによる不良発生を防止又は抑制することができ、しかも、構造が比較的簡単な異物除去装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は、液晶ガラス基板の表面に対して平行な回転軸を有する円筒状の研磨ホイールと、液晶ガラス基板と研磨ホイールとの間に相対的な送り運動を与える送り機構とを備え、液晶ガラス基板の表面に付着した異物を回転する研磨ホイールによって研磨除去する液晶ガラス基板の異物除去装置を提供する。

上記構成において、研磨ホイールの研磨面の長さＬが、液晶ガラス基板の送り方向と直交する方向の幅Ｗに対してＬ≧Ｗであることが好ましい。

また、以上の構成において、研磨ホイールを、並列配置された第１研磨ホイールと第２研磨ホイールとで構成すると共に、第１研磨ホイールと第２研磨ホイールとの間に液晶セルを反転させる反転機構を配置し、液晶セルを構成する一方の液晶ガラス基板の表面に付着した異物を第１研磨ホイールにより研磨除去し、該液晶セルを反転機構により反転させて、他方の液晶ガラス基板の表面に付着した異物を第２研磨ホイールにより研磨除去する構成としても良い。

さらに、上記構成において、送り機構は、第１研磨ホイールに対する液晶セルの送り運動と、第２研磨ホイールに対するセルの送り運動とを同時並行して行なう構成とすることができる。すなわち、第１研磨ホイールによる異物の研磨除去および反転機構による反転が行なわれた液晶セルを第２研磨ホイールに対して送る動作と、次の液晶セルを第１研磨ホイールに対して送る動作とを、送り機構により同時並行して行なう構成とすることができる。

液晶ガラス基板の表面に付着したカレット等の異物を、回転する研磨ホイールによって研磨除去するので、従来のナイフブレードを用いる手段に比べて、基板表面に傷が入る心配がなく、あるいは、基板表面が研磨ホイールとの接触によって研磨されたとしても、不良となるような表面性状の劣化はなく、不良率を大幅に低減することができる。また、従来の自転及び公転運動を行なう回転体を用いる手段や、走行しかつ回転する研磨テープを用いる手段に比べて、装置の機構や構造を簡略化することができる。

また、研磨ホイールの研磨面の長さＬを、液晶ガラス基板の送り方向と直交する方向の幅Ｗに対してＬ≧Ｗとすることにより、液晶ガラス基板の表面に付着したカレット等の異物を１回の所定方向送り動作で全て除去することでき、作業効率を大幅に向上させることが可能となる。

さらに、第１研磨ホイールと第２研磨ホイールとを並列配置すると共に、第１研磨ホイールと第２研磨ホイールとの間に液晶セルを反転させる反転機構を配置した構成とすることにより、液晶セルを構成する一対の液晶ガラス基板の表面に付着した異物を効率よく除去することができる。特に、この効果は、送り機構を、第１研磨ホイールに対する液晶セルの送り運動と、第２研磨ホイールに対する液晶セルの送り運動とを同時並行して行なう構成とすることにより顕著になる。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

図１は、第１の実施形態に係る異物除去装置の全体構成を概念的に示し、図２は、その要部を概念的に示している。この異物除去装置は、液晶セル１を構成するガラス基板１ａ、１ｂの表面１ａ１、１ｂ１に付着した異物、特にカレットＣを除去するためのものである。液晶セル１は、前述のように、一面に機能膜が形成された一対のガラス基板１ａ、１ｂ同士を所定のギャップを介して貼り合わせ、所定のサイズに切断した後、内部に液晶材料を封入したものである。液晶セル１は、異物除去装置により、ガラス基板１ａ、１ｂの表面１ａ１、１ｂ１に付着したカレットＣを除去された後、洗浄工程を経て、偏光板貼り付け工程に移送される。

異物除去装置は、ガラス基板１ａ（１ｂ）の表面１ａ１（１ｂ１）に対して平行な回転軸２ａを有する円筒状の研磨ホイール２と、ガラス基板１ａ（１ｂ）と研磨ホイール２との間に相対的な送り運動を与える送り機構、例えばコンベア（ベルトコンベア等）３と、図示されていない研磨ホイール２の回転駆動機構および上下位置調整機構、並びにコンベア３の駆動機構とを主要な要素として備えている。

コンベア３は基台４上に設置され、研磨ホイール２およびコンベア３を挟んで基台４の両側にそれぞれボックス５が配置されている。研磨ホイール２の回転駆動機構および上下位置調整機構はボックス５の内部に収容されている。上下位置調整機構は、研磨ホイール２の上下方向位置を手動又は自動で調整することができるものである。

また、研磨ホイール２を挟んで送り方向の前後に、それぞれ、押さえロール（フリーロール）６とシャワーパイプ７が配置されている。押さえロール６は、液晶セル１の送り時にガラス基板１ａ（１ｂ）の表面１ａ１（１ｂ１）を押さえて姿勢を安定させるためのものである。シャワーパイプ７は、研磨ホイール２による研磨部位に水、その他の液体を散布して、研磨部位で発生する粉塵の飛散を防止するためのものである（研磨部位を潤滑、冷却等する効果もある。）。

図２（ａ）に示すように、研磨ホイール２は、所定粒度の砥粒が保持された研磨面２ｂを有し（同図では砥粒の図示を省略している。）、回転軸２ａを中心として回転する。また、研磨ホイール２は、上下位置調整機構により、ガラス基板１ａ（１ｂ）の表面１ａ１（１ｂ１）に付着したカレットＣを研磨によって除去することができる位置に調整される。研磨ホイール２の研磨面２ｂとガラス基板１ａ（１ｂ）の表面１ａ１（１ｂ１）との間のギャップδは、δ＝０｛研磨面２ｂが表面１ａ１（１ｂ１）に対して接触圧を持たないで接触している状態｝となるのが理想的であるが、実際の調整作業では、δが僅かにマイナス｛研磨面２ｂが表面１ａ１（１ｂ１）に対して軽く接触する状態｝となるように研磨ホイール２の位置を調整することが好ましい。あるいは、カレットＣを研磨除去するという目的の範囲内で、δが僅かにプラス｛研磨面２ｂが表面１ａ１（１ｂ１）に対して非接触となる状態｝となるように研磨ホイール２の位置を調整しても良い。

図２（ｂ）に示すように、研磨ホイール２の研磨面２ｂの長さＬは、ガラス基板１ａ（１ｂ）の表面１ａ１（１ｂ１）の幅Ｗ｛基板１ａ（１ｂ）の角部に面取りが施されている場合は、面取り部を除いた部分の寸法である。｝と同じか（Ｌ＝Ｗ）、それよりも大きい（Ｌ＞Ｗ）。従って、研磨ホイール２に対する液晶セル１の１回の所定方向送り動作によって、ガラス基板１ａ（１ｂ）の表面１ａ１（１ｂ１）に付着したカレットＣを全て除去することが可能である。

研磨ホイール２の研磨面２ｂの粗さ（粒度、番手）、材質などは、諸条件に応じて適宜決定すれば良いが、一例を挙げれば、セラミックＣＰ＃３０００・２・３Ｂである。また、装置仕様の一例を挙げれば、研磨ホイール２の回転速度：可変式、オシュレーション：ストローク ５ｍｍ 速度可変式、コンベア３の速度：２．０ｍ／ｍｉｎである。尚、研磨ホイール２の研磨面２ｂをドレッシングするための機構を設けても良い。

図１に示すように、コンベア３上に移送された液晶セル１は、コンベア３によって同図に示す矢印方向Ｘに送られ、一方の押さえロール６を通過して研磨ホイール２に供給される。そして、図２（ａ）に示すように、回転する研磨ホイール２の研磨面２ｂの砥粒によって、一方のガラス基板１ａの表面１ａ１に付着したカレットＣを研磨除去された後、他方の押さえロール６を通過し、さらにコンベア３によって搬送されて異物除去装置から排出される。排出された液晶セル１は、表裏反転されて再び異物除去装置に供給され、他方のガラス基板１ｂの表面１ｂ１に付着したカレットＣを上記と同様の態様で除去される。その後、液晶セル１は洗浄工程に移送され、洗浄後、偏光板貼り付け工程に移送される。

上記の実施形態では、研磨ホイール２と液晶セル１｛ガラス基板１ａ（１ｂ）｝との間に相対的な送り運動を与える手段として、液晶セル１｛ガラス基板１ａ（１ｂ）｝をコンベア３によって所定方向Ｘに搬送する手段を採用しているが、研磨ホイール２を液晶セル１｛ガラス基板１ａ（１ｂ）｝に対して所定方向に移動させる構成としても良い。

図３は、第２の実施形態に係る異物除去装置の全体構成を概念的に示している。この実施形態の異物除去装置では、液晶セル１の進行方向Ｘに沿って第１研磨ホイール２１と第２研磨ホイール２２とが並列配置され、第１研磨ホイール２１と第２研磨ホイール２２との間に液晶セル１を反転させる反転機構１０が配置されている。

第１研磨ホイール２１と第２研磨ホイール２２は、第１の実施形態の研磨ホイール２と同様に、所定粒度の砥粒が保持された研磨面を有し、図示されていない回転駆動機構により回転軸を中心として回転駆動され、また、上下位置調整機構により、液晶セル１のガラス基板１ａ、１ｂの表面１ａ１、１ｂ１に付着したカレット等の異物を研磨によって除去することができる位置に調整される。また、第１研磨ホイール２１と第２研磨ホイール２２の研磨面の長さＬは、ガラス基板１ａ（１ｂ）の表面１ａ１（１ｂ１）の幅Ｗ｛基板１ａ（１ｂ）の角部に面取りが施されている場合は、面取り部を除いた部分の寸法である。｝と同じか（Ｌ＝Ｗ）、それよりも大きい（Ｌ＞Ｗ）。ただし、第１の実施形態の研磨ホイール２は、いわゆる両持ち式（両端支持）であるのに対し、この実施形態の第１研磨ホイール２１と第２研磨ホイール２２は、それぞれ片持ち式（一端支持）になっている。もちろん、第１の実施形態と同様に、第１研磨ホイール２１と第２研磨ホイール２２を両持ち式にしても良い。

この実施形態において、送り機構３１は、例えば負圧吸引により液晶セル１をテーブル面３２ａ、３３ａに保持する一対の送りテーブル３２、３３と、送りテーブル３２、３３を一体的にスライド駆動させるスライド駆動手段３４とを備えている。送りテーブル３２のテーブル面３２ａに吸引保持された液晶セル１と、送りテーブル３３のテーブル面３３ａに吸引保持された液晶セル１は、スライド駆動手段３４の作動により、第１研磨ホイール２１と第２研磨ホイール２２に同時並行して送られる。

例えば、異物除去装置の供給部３５において、液晶セル１は負圧吸引によりテーブル上に吸引保持され、スライド駆動手段によって所定位置まで搬送される。そして、供給部３５により所定位置に搬送された液晶セル１は、第１搬送ユニット３６により送りテーブル３２に搬送される。尚、この実施形態において、第１搬送ユニット３６は、真空パッド３６ａ１が設けられた吸引ヘッド３６ａと、吸引ヘッド３６ａの上下駆動手段（図示省略）と、吸引ヘッド３６ａのスライド駆動手段３６ｂとを備えている。

送りテーブル３２のテーブル面３２ａ上に吸引保持された液晶セル１は、スライド駆動手段３４の作動により第１研磨ホイール２１に送られ、回転する第１研磨ホイール２１により、一方のガラス基板１ａの表面１ａ１に付着したカレットを研磨除去される。その後、液晶セル１は、反転機構１０により表裏反転され、第２搬送ユニット３７により送りテーブル３３に搬送される。尚、この実施形態において、第２搬送ユニット３７は、真空パッド３７ａ１が設けられた吸引ヘッド３７ａと、吸引ヘッド３７ａの上下駆動手段（図示省略）と、吸引ヘッド３７ａのスライド駆動手段３７ｂとを備えている。

送りテーブル３３のテーブル面３３ａ上に吸引保持された液晶セル１は、スライド駆動手段３４の作動により第２研磨ホイール２２に送られ、回転する第２研磨ホイール２２により、他方のガラス基板１ｂの表面１ｂ１に付着したカレットを研磨除去される。その後、液晶セル１は、第３搬送ユニット３８により洗浄工程に搬送される。尚、この実施形態において、第３搬送ユニット３８は、真空パッド３８ａ１が設けられた吸引ヘッド３８ａと、吸引ヘッド３８ａの上下駆動手段（図示省略）と、吸引ヘッド３８ａのスライド駆動手段３８ｂとを備えている。

図４は、反転機構１０の一構成例を示している。真空パッド１０ａ１が設けられた吸引ヘッド１０ａが旋回アーム１０ｂに支持され、旋回アーム１０ｂが基台１０ｃに旋回自在に支持されている。吸引ヘッド１０ａはエアーシリンダ１０ｄにより上下駆動され、旋回アーム１０ｂはエアーロータリアクチュエータ１０ｅにより旋回中心Ｙ回りに旋回駆動される。第１研磨ホイール２１により一方のガラス基板１ａの表面１ａ１のカレット除去が行なわれた送りテーブル３２上の液晶セル１は、反転機構１０の吸引ヘッド１０ａにより吸引保持され、さらに旋回アーム１０ｂの旋回により、他方のガラス基板１ｂの表面１ｂ１が上に向いた状態に表裏反転される。そして、この状態で第２搬送ユニット３７に受け渡される。

第１研磨ホイール２１によるカレット除去と反転機構１０による表裏反転が行なわれた液晶セル１は、第２搬送ユニット３７により送りテーブル３３に搬送され、同時に（又は前後して）、供給部３５から新たに供給された液晶セル１が第１搬送ユニット３６により送りテーブル３２に搬送される。このとき、送り機構３１の送りテーブル３２、３３は第１図に示す供給位置に待機しており、送りテーブル３２には一方のガラス基板１ａの表面１ａ１が上に向いた状態で液晶セル１が供給され、送りテーブル３３には他方のガラス基板１ｂの表面１ｂ１が上に向いた状態で液晶セル１が供給される。そして、送り機構１０は、第１搬送ユニット３６と第２搬送ユニット３７からそれぞれ供給された液晶セル１を送りテーブル３２、３３に吸引保持した後、スライド駆動手段３４の作動により送りテーブル３２、３３を第１図の右側に同時並行して送り移動させる。これにより、２つの液晶セル１について、第１研磨ホイール２１による一方のガラス基板１ａの表面１ａ１のカレット除去と、第２研磨ホイール２２による他方のガラス基板１ｂの表面１ｂ１のカレット除去とが同時並行して行なわれる。

第１研磨ホイール２１と第２研磨ホイール２２によるカレット除去が終了し、送りテーブル３２上の液晶セル１が反転機構１０（さらには第２搬送ユニット３７）に受け渡され、また、送りテーブル３３上の液晶セル１が第３搬送ユニット３８に受け渡された後、送り機構３１のスライド駆動手段３４により送りテーブル３２、３３が供給位置に戻され、以上に説明した動作が繰り返される。

第１の実施形態に係る異物除去装置の全体構成を概念的に示す斜視図である。 第１の実施形態における研磨ホイールの周辺部を示す一部側面図｛図２（ａ）｝、研磨ホイールの長さＬとガラス基板の幅との関係を示す平面図｛図２（ｂ）｝である。 第２の実施形態に係る異物除去装置の全体構成を概念的に示す斜視図である。 第２の実施形態における反転機構の一構成例を示す断面図である。

符号の説明

１ 液晶セル
１ａ ガラス基板
１ａ１ 表面
１ｂ ガラス基板
１ｂ１ 表面
２ 研磨ホイール
２ａ 回転軸
２ｂ 研磨面
３ コンベア（送り機構）
Ｌ 研磨面の長さ
Ｗ ガラス基板の幅
２１ 第１研磨ホイール
２２ 第２研磨ホイール
１０ 反転機構
３１ 送り機構
３２ 送りテーブル
３３ 送りテーブル

Claims (4)

1. 液晶ガラス基板の表面に対して平行な回転軸を有する円筒状の研磨ホイールと、前記液晶ガラス基板と研磨ホイールとの間に相対的な送り運動を与える送り機構とを備え、前記液晶ガラス基板の表面に付着した異物を前記回転する研磨ホイールによって研磨除去する液晶ガラス基板の異物除去装置。
2. 前記研磨ホイールの研磨面の長さＬが、前記液晶ガラス基板の送り方向と直交する方向の幅Ｗに対してＬ≧Ｗである請求項１に記載の液晶ガラス基板の異物除去装置。
3. 前記研磨ホイールは、並列配置された第１研磨ホイールと第２研磨ホイールとで構成され、
   前記第１研磨ホイールと第２研磨ホイールとの間に液晶セルを反転させる反転機構が配置され、
   前記液晶セルを構成する一方の液晶ガラス基板の表面に付着した異物を前記第１研磨ホイールにより研磨除去し、該液晶セルを前記反転機構により反転させて、他方の液晶ガラス基板の表面に付着した異物を前記第２研磨ホイールにより研磨除去する請求項１又は２に記載の液晶ガラス基板の異物除去装置。
4. 前記送り機構は、前記第１研磨ホイールに対する前記液晶セルの送り運動と、前記第２研磨ホイールに対する前記液晶セルの送り運動とを同時並行して行なう請求項３に記載の液晶ガラス基板の異物除去装置。

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