JP2006151761A

JP2006151761A - ガラス基板切断装置

Info

Publication number: JP2006151761A
Application number: JP2004345786A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Eguchi; 朋孝江口
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】キャスタ角が付けられたホイールカッタを有するガラス基板切断装置において、被切断ガラス基板を直線状のみならず、曲線部を含む種々の異形形状に正確に切り出すことができるようにする。
【解決手段】被切断ガラス基板をほぼ水平に支持するワークテーブル上の所定高さ位置に配置され、被切断ガラス基板と平行な平面内でＸ−Ｙ方向に移動可能な移動台２１と、移動台２１に垂直回転軸線Ｐを有する回転支軸２２を介して回転可能に支持されるカッターホルダ２３とを含み、カッターホルダ２３に被切断ガラス基板にスクライブ溝を形成するホイールカッタ２５が設けられているガラス基板切断装置において、ホイールカッタ２５のキャスタ角を可変とするキャスタ角調整手段（レバー２４，アクチュエータ２６）を備えた構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明はガラス基板の切断装置に関し、さらに詳しく言えば、例えば液晶表示パネルに含まれるガラス基板を直線状のみならず曲線状にも切断するのに好適なガラス基板の切断装置に関するものである。

液晶表示パネルは、一方の面に透明電極が形成された観察面側と反観察面側のガラス基板の一対を、それら透明電極形成面同士を対向させて周辺シール材を介して圧着した後、そのガラス基板間の空セル内に液晶物質を封入することにより構成される。

これを実際に製造するにあたっては、生産性を考慮して、観察面側のガラス基板と反観察面側のガラス基板とを別々に大判サイズのマザー基板で多面取りし、そのマザー基板の貼り合わせ体から列方向もしくは行方向に沿って多連基板を切り出すと同時に液晶注入口出しを行い、その液晶注入口から多連基板に含まれる各空セル内に一括して液晶物質を注入して封口したのち、多連基板から個々の液晶表示パネルを切り出すようにしている。

このマザー基板から列方向もしくは行方向に沿っての多連基板の切り出し、多連基板から個々の液晶表示パネルの切り出しは、例えば特許文献１に示されているように、ホイールカッタ（回転刃）を用いてのスクライブ切断法によるのが一般的である。

スクライブ切断法とは、ホイールカッタにてガラス基板の一方の面に所定深さのスクライブ溝を形成したのち、ガラス基板の他方の面からスクライブ溝に目がけて曲げ応力を加えることにより、そのスクライブ溝に沿ってガラス基板を分断する方法である。

通常、液晶表示パネルは矩形状であるため、そのガラス基板をホイールカッタによってスクライブ切断する際、その矩形状の各辺に沿ってホイールカッタをまっすぐに直進させる必要がある。この直進の安定性を確保するため、ホイールカッタにはキャスタ角が付けられるが、その切断ユニットの一例を図３に示す。

これによると、この切断ユニットは、図示しない被切断ガラス基板上をＸ−Ｙ方向に移動自在な移動台１と、移動体１に垂直回転軸線Ｐを有する回転支軸２を介して支持されたカッターホルダ３とを備え、カッターホルダ３の下端に超硬ホイールなどのホイールカッタ４が設けられるが、この例では、ホイールカッタ４の回転中心軸Ｏを回転支軸２の垂直回転軸線Ｐからずらすことにより、ホイールカッタ４に所定のキャスタ角θを付与し、移動台１が矢印Ａ方向に移動する際の直進安定性を確保するようにしている。

ところで、最近の液晶表示パネルの分野では、矩形パネルのみでなく例えば楕円形などの曲線部を有する異形パネルが求められることがある。この種の異形パネルの切り出しもスクライブ切断法によって行われるが、図３に示す従来の切断ユニットでは、これに対応できない場合がある。

すなわち、上記従来の切断ユニットにおいては、被切断ガラス基板にスクライブ溝を形成するにあたって、回転支軸２の垂直回転軸線Ｐが液晶表示パネルの切断すべき外形線上をトレースするように移動台１が動かされるが、ホイールカッタ４の回転中心軸Ｏが回転支軸２の垂直回転軸線Ｐからずれているため、特にスクライブ溝を入れる部分の円弧曲率が小さい場合には、垂直回転軸線Ｐのトレース軌跡からホイールカッタ４がずれてしまい、異形パネルを設計どおり正確に切り出せないことがある。

特開平９−２９５８２２号公報

したがって、本発明の課題は、キャスタ角が付けられたホイールカッタによるガラス基板切断装置において、被切断ガラス基板を直線状のみならず、曲線部を含む種々の異形形状に正確に切り出すことができるようにすることにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、被切断ガラス基板をほぼ水平に支持するワークテーブルと、上記ワークテーブル上の所定高さ位置に配置され上記被切断ガラス基板と平行な平面内でＸ−Ｙ方向に移動可能な移動台と、上記移動台に垂直回転軸線を有する回転支軸を介して回転可能に支持されるカッターホルダとを含み、上記カッターホルダに上記被切断ガラス基板にスクライブ溝を形成するホイールカッタが設けられているガラス基板切断装置において、上記ホイールカッタのキャスタ角を可変とするキャスタ角調整手段を備えていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記キャスタ角調整手段が、上記カッターホルダに回動可能に軸支され下端側の一端に上記ホイールカッタを有するレバーと、上記レバーを駆動するアクチュエータと、上記アクチュエータを制御する制御部とを備えていることを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明は、上記請求項２において、上記制御部は、上記移動台の移動方向情報に基づいて形成すべき上記スクライブ溝が直線状であるか曲線状であるかを判断し、直線状である場合には上記アクチュエータに上記キャスタ角を大きする信号を与え、曲線状である場合には上記アクチュエータに上記キャスタ角を小さくする信号を与えることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、上記キャスタ角調整手段にてホイールカッタのキャスタ角を任意に設定することができるため、キャスタ角を大きくすることにより、ホイールカッタの直進安定性が高められ、まっすぐなスクライブ溝を形成することができる。これに対して、キャスタ角を小さくすることにより、ホイールカッタの曲線追従性が高められ、曲線に沿って正確にスクライブ溝を形成することができる。

請求項２に記載の発明によれば、アクチュエータによってレバーを回動させるという簡単な構成にてホイールカッタのキャスタ角を任意に変更することができる。また、請求項３に記載の発明によれば、例えばＣＡＤ図面などの設計データに基づいてホイールカッタのキャスタ角を自動的に設定することができる。

次に、本発明の実施形態を図１および図２を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１（ａ）は本発明によるガラス基板切断装置を示す概略的な平面図，図１（ｂ）はその正面図，図２（ａ）（ｂ）はスクライブヘッドユニットの異なる作動状態を示す側面図である。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、このガラス基板切断装置は、基本的な構成として、基台３３上においてＹ軸方向（図１において上下方向）に往復動可能な装置本体１０と、装置本体１０にＸ軸方向（図１において左右方向）に往復動可能に支持されるスクライブヘッドユニット（切断ユニット）２０とを備えている。

基台３３の上面は水平面として形成されており、その上面には装置本体１０の移動を案内するための一対のガイドレール３１，３１がＹ軸方向に沿って互いに平行に配置されている。装置本体１０側にはガイドレール３１，３１に対する走行体１２，１２が設けられている。

ガイドレール３１，３１間にはワークテーブル３２が配置されており、このワークテーブル３２上に被切断ガラス基板Ｇが水平状態で載置される。ワークテーブル３２上での被切断ガラス基板Ｇのずれを防止するため、ワークテーブル３２は負圧吸着手段などの固定手段を備えていることが好ましい。

この実施形態の説明において、被切断ガラス基板Ｇは先の従来例で説明したように液晶表示パネルを構成するため周辺シール材を介して圧着された２枚のガラス基板の積層体を想定しているが、これ以外のガラス基板単体であってもよい。

図１（ｂ）に示すように、装置本体１０の側面にはスクライブヘッドユニット２０の移動を案内するための１対のガイドレール１１，１１がＸ軸方向に沿って互いに平行に設けられており、スクライブヘッドユニット２０側にはガイドレール１１，１１に摺動自在に係合する図示しないガイド溝が形成されている。

装置本体１０およびスクライブヘッドユニット２０の移動手段は、図示しないサーボモータにより駆動される送りねじ軸や無端ベルトなどが適用されてよい。装置本体１０がＹ軸方向に移動可能、その装置本体１０に対してスクライブヘッドユニット２０がＸ軸方向に移動可能であることから、スクライブヘッドユニット２０は被切断ガラス基板Ｇと平行なＸ−Ｙ平面内において任意の方向に移動可能である。

したがって、図１（ａ）に示すように、例えば矩形状の被切断ガラス基板Ｇから楕円状のガラス基板Ｇ１を切り出す際、スクライブヘッドユニット２０のＸ軸方向およびＹ軸方向の移動量を制御することにより、スクライブヘッドユニット２０を楕円状のガラス基板Ｇ１の外形線に沿って移動させることができる。

本発明においては、このようにスクライブヘッドユニット２０が被切断ガラス基板Ｇと平行なＸ−Ｙ平面内において任意の方向に移動可能であればよく、図１に示すＸ−Ｙ移動手段の構成はその一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。

次に、図２により本発明の要部であるスクライブヘッドユニット２０の構成について説明する。このスクライブヘッドユニット２０は、上記装置本体１０のガイドレール１１に沿ってＸ軸方向に往復的に移動可能な移動台２１を備えている。

この移動台２１の底面側（被切断ガラス基板Ｇと対向する側の面）には、垂直回転軸線（作動軸）Ｐを有する回転支軸２２を介してカッターホルダ２３が、その作動軸Ｐを中心として自由に回転し得るように支持されている。回転支軸２２は、図示しない昇降駆動手段に連結されており、カッターホルダ２３をＺ軸方向（垂直方向）に昇降可能に支持している。

カッターホルダ２３には、レバー２４が軸支されている。この例において、レバー２４は、そのほぼ中央部分にカッターホルダ２３に対する軸支点２４ａを有し、下端側でホイールカッタ２５を支持している。カッターホルダ２３はアクチュエータ２６を備え、レバー２４の上端にはアクチュエータ２６の駆動アーム２６１が連結されている。

このガラス基板切断装置によれば、アクチュエータ２６によってホイールカッタ２５のキャスタ角が任意に設定される。ここで、キャスタ角とは、ホイールカッタ２５の回転中心軸Ｏとレバー２４の軸支点２４ａとを結ぶ直線と垂直線との交角である。アクチュエータ２６にはソレノイドやモータなどが用いられるが、微動調整が可能であることからすればモータが好ましく、その中でもギャードモータが特に好ましい。

このガラス基板切断装置は、アクチュエータ２６を駆動制御する制御部３０を備えている。制御部３０にはＣＰＵやマイクロコンピュータなどが用いられ、この例において、制御部３０は図１（ａ）に示すように装置本体１０に搭載されている。

制御部３０は、図示しない外部制御装置から移動台２１の移動方向情報（例えば、切り出すべきガラス基板のＣＡＤデータや移動台２１のＸ−Ｙ座標データ）を得てアクチュエータ２６にキャスタ角変更信号を出力する。

また、制御部３０は、被切断ガラス基板Ｇにスクライブ溝を形成する際、回転支軸２２に連結されている図示しない上記昇降駆動手段にＺ軸下降信号を与えて、ホイールカッタ２５を被切断ガラス基板Ｇに所定の圧力で押し付ける。

被切断ガラス基板Ｇにスクライブ溝を形成する際、移動台２１は、図１に示すＸ−Ｙ移動手段にて回転支軸２２の作動軸Ｐが仮想の切断線上をなぞるように、その移動方向が制御される。

その際、切断線が直線である場合には、制御部３０はアクチュエータ２６に対してキャスタ角を大きくする信号を与える。これにより、図２（ａ）に示すように、ホイールカッタ２５に大きなキャスタ角θ１が付与され、直進の安定性が高められる。

これに対して、切断線が曲線である場合には、制御部３０はアクチュエータ２６に対してキャスタ角を小さくする信号を与える。これにより、図２（ｂ）に示すように、ホイールカッタ２５に小さなキャスタ角θ２が付与され、曲線に対する追従性が高められる。

なお、図１（ａ）に示すように、被切断ガラス基板Ｇから楕円状のガラス基板Ｇ１を切り出す場合、全体が曲線であるため、そのキャスタ角は直線のときに与えられるキャスタ角よりも小さくされるが、長軸方向の曲線部分は曲率が大きく、短軸方向の曲線部分は曲率が小さいため、短軸方向の曲線部分では長軸方向の曲線部分よりもキャスタ角がより小さくされる。

上記の例では、ホイールカッタ２５を支持するレバー２４の軸支点２４ａをレバーの中央部分に設けているが、その軸支点をレバー２４の上端に設けてレバー２４を片持のカンチレバーとしてもよい。その場合、アクチュエータ２６の駆動アーム２６１はレバー２４の中間部分に連結されることになる。

また、上記の例では、レバー２４の軸支点２４ａを回転支軸２２の作動軸Ｐから若干ずらしているが、レバー２４の軸支点２４ａを回転支軸２２の作動軸Ｐの真下に配置してもよい。この場合、キャスタ角を０とするとホイールカッタ２５の回転中心軸Ｏは回転支軸２２の作動軸Ｐと一致することになる。

さらには、レバー２４を用いることなくホイールカッタ２５のキャスタ角を変更することもできる。例えば、アクチュエータ２６をカッターホルダ２３の下端側に配置し、その駆動アーム２６１にてホイールカッタ２５を水平方向に移動可能に支持し、回転支軸２２の作動軸Ｐとホイールカッタ２５の回転中心軸Ｏとの距離を調節可能とする。

これによれば、その距離を広げることにより大きなキャスタ角が得られ、距離を狭めることによりキャスタ角を小さくすることができ、ホイールカッタ２５の回転中心軸Ｏを回転支軸２２の作動軸Ｐと一致させたときキャスタ角は０になる。

上記実施形態では、液晶表示パネルを構成する積層された２枚のガラス基板を切断対象としているが、本発明のガラス基板装置の切断対象はこれに限られるものでなく、他のガラス基板の切断にも適用可能である。

（ａ）本発明のガラス基板切断装置を示す概略的な平面図，（ｂ）同ガラス基板切断装置を示す概略的な正面図。本発明のガラス基板切断装置が備えるスクライブヘッドユニットを模式的に示す側面図で、（ａ）キャスタ角を大きくした状態を示す側面図，（ｂ）キャスタ角を小さくした状態を示す側面図。スクライブ切断に用いられる従来の切断ユニットを示す模式的な側面図。

符号の説明

１０装置本体
１１ガイドレール
１２走行体
２０スクライブヘッドユニット
２１移動台
２２回転支軸
２３カッターホルダ
２４レバー
２５ホイールカッタ
２６アクチュエータ
３０制御部
３３基台
３１ガイドレール
３２ワークテーブル
θ１，θ２スクライブ角

Claims

被切断ガラス基板をほぼ水平に支持するワークテーブルと、上記ワークテーブル上の所定高さ位置に配置され上記被切断ガラス基板と平行な平面内でＸ−Ｙ方向に移動可能な移動台と、上記移動台に垂直回転軸線を有する回転支軸を介して回転可能に支持されるカッターホルダとを含み、上記カッターホルダに上記被切断ガラス基板にスクライブ溝を形成するホイールカッタが設けられているガラス基板切断装置において、
上記ホイールカッタのキャスタ角を可変とするキャスタ角調整手段を備えていることを特徴とするガラス基板切断装置。
上記キャスタ角調整手段が、上記カッターホルダに回動可能に軸支され下端側の一端に上記ホイールカッタを有するレバーと、上記レバーを駆動するアクチュエータと、上記アクチュエータを制御する制御部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板切断装置。
上記制御部は、上記移動台の移動方向情報に基づいて形成すべき上記スクライブ溝が直線状であるか曲線状であるかを判断し、直線状である場合には上記アクチュエータに上記キャスタ角を大きする信号を与え、曲線状である場合には上記アクチュエータに上記キャスタ角を小さくする信号を与えることを特徴とする請求項２に記載のガラス基板切断装置。