JP2009256151A - ガラス基板の分断方法及び表示パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分断精度の優れたガラス基板の分断方法及びガラス基板の分断方法を用いた表示パネルの製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス基板を分断予定線に沿って分断するガラス基板の分断方法において、ガラス基板に、分断予定線に沿ってクラックを形成する。クラックが形成されたガラス基板を分断予定線に沿って加熱する。加熱されたガラス基板を分断予定線に沿って急冷し、クラックを進展させガラス基板を分断する。
【選択図】 図９

Description

この発明は、ガラス基板の分断方法及び表示パネルの製造方法に関する。

一般に、ガラス基板を分断して形成する製品が種々知られているが、例えば、表示パネルとして液晶表示パネルが知られている。液晶表示パネルは、アレイ基板と、このアレイ基板に隙間を保持して対向配置された対向基板と、これら両基板の間に挟持された液晶層と、を備えている。

液晶表示パネルを製造する場合、まず、アレイ基板より寸法の大きいマザーガラス上にアレイパターンを形成し、対向基板より寸法の大きい他のマザーガラス上に所定パターンを形成した後、これらマザーガラスおよび他のマザーガラスを貼り合せる。そして、アレイ基板の周縁に沿ってマザーガラスを分断し、対向基板の周縁に沿って他のマザーガラスを分断し、アレイ基板及び対向基板を有した液晶表示パネルを切出すことで製造される。 マザーガラスを分断する場合は、マザーガラスの分断予定線にレーザ光を照射してマザーガラスを加熱し、加熱した直後にマザーガラスを冷却することにより行われる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−７６９３０号公報

ところで、上記レーザ光による加熱がマザーガラスの分断予定線に対してゼロの幅を持つのが理想だが、実際、数ｍｍ程度の幅を持つ。レーザ光による加熱と、急冷によって得られる熱応力は、マザーガラスの熱処理履歴による分布、レーザ光出力密度分布の影響を受けてマザーガラスに加えられる。このため、マザーガラスは分断予定線からズレて分断される。特に、マザーガラスの端部近傍においては、分断予定線から２００μｍ程度ズレてマザーガラスが分断される。

この原因は、マザーガラスに働く応力が分断予定線に対して左右非対称であるためである。より詳しくは、マザーガラスの外側に引っ張り応力が働くためである。このため、上記した分断方法では、分断予定線に沿ってマザーガラスを分断することは困難である。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、分断精度の優れたガラス基板の分断方法及びガラス基板の分断方法を用いた表示パネルの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係るガラス基板の分断方法は、
ガラス基板を分断予定線に沿って分断するガラス基板の分断方法において、
前記ガラス基板に、前記分断予定線に沿ってクラックを形成し、
前記クラックが形成された前記ガラス基板を前記分断予定線に沿って加熱し、
前記加熱された前記ガラス基板を前記分断予定線に沿って急冷し、前記クラックを進展させ前記ガラス基板を分断する。

また、本発明の他の態様に係る表示パネルの製造方法は、
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、を備えた表示パネルの製造方法において、
第１分断予定線を有し、前記アレイ基板を形成する第１マザーガラスと、第２分断予定線を有し、前記対向基板を形成する第２マザーガラスと、を用意し、
前記第１マザーガラス及び第２マザーガラスを接合し、
接合された前記第１マザーガラスに、前記第１分断予定線に沿ってクラックを形成し、
前記クラックが形成された前記第１マザーガラスを前記第１分断予定線に沿って加熱し、
前記加熱された前記第１マザーガラスを前記第１分断予定線に沿って急冷し、前記クラックを進展させ前記第１マザーガラスを分断し、
接合された前記第２マザーガラスに、前記第２分断予定線に沿ってクラックを形成し、
前記クラックが形成された前記第２マザーガラスを前記第２分断予定線に沿って加熱し、
前記加熱された前記第２マザーガラスを前記第２分断予定線に沿って急冷し、前記クラックを進展させ前記第２マザーガラスを分断し、
分断された前記第１マザーガラス及び第２マザーガラスから、前記表示パネル又は前記表示パネルを複数有した表示パネル群を取出す。

この発明によれば、分断精度の優れたガラス基板の分断方法及びガラス基板の分断方法を用いた表示パネルの製造方法を提供することができる。

以下、図面を参照しながらこの発明のガラス基板の分断方法及び表示パネルの製造方法をマザーガラスの分断方法及び液晶表示パネルの製造方法に適用した実施の形態について詳細に説明する。
始めに、この製造方法によって製造される液晶表示パネルの構成を説明する。

図１及び図２に示すように、液晶表示パネル１０は、アレイ基板１１及び対向基板１３を備えている。アレイ基板１１は、透明な絶縁基板として、例えばガラスからなる第１基板１２を備えている。対向基板１３は、透明な絶縁基板として、例えばガラスからなる第２基板１４を備えている。アレイ基板１１及び対向基板１３は、これら基板間に設けられた複数本の柱状スペーサ１５により所定の隙間を置いて対向配置されている。

第１基板１２上には、図示しない複数の走査線、複数の信号線、複数のスイッチング素子、複数の画素電極及び配向膜等のアレイパターンが形成され、アレイ基板１１を構成している。また、第２基板１４には、図示しない共通電極及び配向膜等の特定パターンが形成され、対向基板１３を構成している。

アレイ基板１１及び対向基板１３は、これらの基板これらの周縁部に設けられた枠状の製品シール材１６により接合されている。製品シール材１６には液晶注入口１８が形成されている。アレイ基板１１、対向基板１３及び製品シール材１６によって囲まれた領域には、液晶が注入され、液晶層１７を形成している。なお、液晶注入口１８は、封止材１９によって封止されている。アレイ基板１１及び対向基板１３の外面には、図示しない偏光板がそれぞれ配設されている。

アレイ基板１１及び対向基板１３は、矩形状に形成されている。アレイ基板１１及び対向基板１３は、各々の３辺がほぼ重なるように配置されている。アレイ基板１１の残る一辺において、アレイ基板１１は、対向基板１３よりも外側へ延出している。対向基板１３から外れたアレイ基板１１上に、ＩＣ（集積回路）３が実装されている。

次に、上記形成された液晶表示パネルの製造方法について詳述する。
図１乃至図１０に示すように、まず、アレイ基板１１より大きな寸法の透明な絶縁基板としてガラス基板である第１マザーガラス２を用意する。第１マザーガラス２は、無アルカリケイ酸ガラスで形成されている。第１マザーガラス２は、矩形状に形成されている。第１マザーガラス２の板厚は、０．４ｍｍである。

この実施の形態において、第１マザーガラス２は、２枚のアレイ基板１１を形成するための２つの有効領域Ｒ１と、これら有効領域の周囲に位置した非有効領域Ｒ２とを有している。続いて、第１マザーガラス２上の各有効領域Ｒ１に、アレイパターンおよび複数本の柱状スペーサ１５（図１）を形成する。これにより、２枚分のアレイ基板１１が第１マザーガラス２を用いて形成される。

また、対向基板１３より大きな寸法の透明な絶縁基板としてガラス基板である第２マザーガラス４を用意する。第２マザーガラス４は、矩形状に形成されている。第２マザーガラス４の板厚は、０．４ｍｍである。第２マザーガラス４は、第１マザーガラス２と同一のガラス材で形成されている。

第２マザーガラス４は、有効領域Ｒ１にそれぞれ対応した２つの有効領域Ｒ３と、有効領域Ｒ３の周囲に位置した非有効領域Ｒ４とを有している。第２マザーガラス４の各有効領域Ｒ３に、共通電極および配向膜等の特定パターンを形成する。これにより、２枚分の対向基板１３が第２マザーガラス４を用いて形成される。

次に、第１マザーガラス２の各有効領域Ｒ１の周縁部に液晶注入口１８を有した製品シール材１６を塗布する。その後、有効領域Ｒ１、Ｒ３の表示領域同士が対向するように第１マザーガラス２及び第２マザーガラス４を配置する。

続いて、第１マザーガラス２及び第２マザーガラス４を加圧して、両マザーガラスを製品シール材１６により貼り合わせる。次いで、製品シール材１６を硬化する。上記した工程により、２枚の第１、第２マザーガラス２、４が固着され、２組の空の液晶表示パネルを有した液晶表示セル１が完成する。

次に、製造装置２０を用いて空の液晶表示パネルを取出す。
製造装置２０は、メカニカル初期クラック形成機構３０と、スクライブレーザ４０と、冷却機構５０とを有している。

メカニカル初期クラック形成機構３０は、ガラス基板にクラックを形成するためのホイール３１を有している。メカニカル初期クラック形成機構３０は、ガラスカッター用の刃から成るホイール３１により、ガラス基板に、ガラス基板を分断するための起点となる初期クラックを形成する。また、メカニカル初期クラック形成機構３０は、ホイール３１により、ガラス基板に、分断予定線に沿ってクラックを形成しても良い。これにより、ガラス基板の表層に切込みが形成される。但し、分断予定線に沿ってクラックを形成する場合、ホイール３１以外のホイールを用いても良い。

スクライブレーザ４０は、レーザ光を出射させる出射口４１を有している。ここで、スクライブレーザ４０は、ＣＯ_２レーザである。スクライブレーザ４０は、クラックが形成されたガラス基板の前記分断予定線に沿ってレーザ光を照射し、レーザ光が照射された個所のガラス基板を加熱する。

冷却機構５０は、加熱されたガラス基板を分断予定線に沿って急冷するためのものである。このため、冷却機構５０は、例えば、加熱されたガラス基板の分断予定線に沿って冷却液をかけ、加熱された個所のガラス基板を急冷する。このガラス基板の急冷は、レーザ光の照射に追従して行われる。これにより、分断予定線に沿ってガラス基板に熱応力が加わるため、ガラス基板に形成されたクラックを進展させ、ガラス基板を分断することができる。

次に、製造装置２０を用いて空の液晶表示パネルを取出すため、上記したように構成された製造装置２０によって第１、第２マザーガラス２、４を分断するマザーガラスの分断方法について詳述する。
まず、前述した工程により製造された液晶表示セル１を用意する。なお、図６乃至図１０に示した液晶表示セル１は、便宜上、第１、第２マザーガラス２、４のみ示している。第１マザーガラス２は、有効領域Ｒ１の周縁に沿っているとともに第１マザーガラス２の周縁に延出した第１分断予定線ｅ１と、第１マザーガラス２周縁に位置した初期クラック形成予定部ａ１とを有している。第２マザーガラス４は、有効領域Ｒ３の周縁に沿っているとともに第２マザーガラス４の周縁に延出した第２分断予定線ｅ２と、第２マザーガラス４周縁に位置した初期クラック形成予定部ａ２とを有している。

図６及び図７に示すように、メカニカル初期クラック形成機構３０を用い、ホイール３１で第２マザーガラス４周縁の初期クラック形成予定部ａ２に第２マザーガラス４の側縁から切込みを形成する。これにより、第２マザーガラス４の周縁に初期クラックｆ２が形成される。初期クラックｆ２を形成する際、ホイール３１により、第２マザーガラス４に１乃至１０Ｎ程度の範囲内で適宜調整された圧力を加えて行う。ここでは、初期クラック形成予定部ａ２は、第２分断予定線ｅ２に繋がっている。

次いで、メカニカル初期クラック形成機構３０を用い、ホイール３１で、第２分断予定線ｅ２に沿って、第２マザーガラス４の表層に切込みを形成する。この際、初期クラックｆ２から続けて第２分断予定線ｅ２に沿って切込みを形成する。これにより、第２分断予定線ｅ２に沿って、第２マザーガラス４にクラックｃ２が形成される。ここで、第２マザーガラス４に形成されるクラックｃ２の深さが１０μｍ程度となるよう、ホイール３１により第２マザーガラス４に加えられる圧力は適宜調整される。この実施の形態において、クラックｃ２は、初期クラックｆ２に繋げて形成されている。

図８及び図９に示すように、初期クラックｆ２及びクラックｃ２を形成した後、スクライブレーザ４０を用い、初期クラックｆ２が形成された第２マザーガラス４と、この初期クラックに続けて第２分断予定線ｅ２に沿った第２マザーガラス４と、にレーザ光を照射する。この実施の形態において、第２マザーガラス４に照射するレーザ光の強度は１５０Ｗ程度である。これにより、第２マザーガラス４は、初期クラックｆ２及び第２分断予定線ｅ２に沿って加熱される。

その後、冷却機構５０を用い、初期クラックｆ２が形成された第２マザーガラス４と、この初期クラックに続けて第２分断予定線ｅ２に沿った第２マザーガラス４と、に冷却液をかける。これにより、第２マザーガラス４は、初期クラックｆ２及び第２分断予定線ｅ２に沿って急冷される。

すなわち、初期クラックｆ２が形成された第２マザーガラス４と、第２分断予定線ｅ２に沿った第２マザーガラス４とに、加熱及び急冷を連続的に行うことにより、第２マザーガラス４に熱応力が加わる。これにより、第２マザーガラス４に形成された初期クラックｆ２及びクラックｃ２は、第２マザーガラス４の厚み方向に進展するため、第２マザーガラス４は第２分断予定線ｅ２に沿って分断される。

図１０に示すように、第１マザーガラス２を、第２マザーガラス４と同様、分断する。簡単に説明すると、上記メカニカル初期クラック形成機構３０を用い、初期クラック形成予定部ａ１に初期クラックｆ１を形成し、第１分断予定線ｅ１に沿って第１マザーガラス２にクラックｃ１を形成する。その後、上記スクライブレーザ４０を用い、初期クラックｆ２及び第２分断予定線ｅ２に沿って第１マザーガラス２を加熱する。続いて、上記冷却機構５０を用い、初期クラックｆ２及び第２分断予定線ｅ２に沿って第１マザーガラス２を急冷する。

これにより、第１マザーガラス２に形成された初期クラックｆ１及びクラックｃ１は、第１マザーガラス２の厚み方向に進展するため、第１マザーガラス２は第１分断予定線ｅ１に沿って分断される。

図１乃至図１０に示すように、これにより、分断された第１マザーガラス２及び第２マザーガラス４から、空の液晶表示パネルを取出すことができる。この実施の形態において、液晶表示セル１から２組の空の液晶表示パネルが得られる。その後、真空注入により、液晶表示パネルの液晶注入口１８から液晶を注入し、液晶注入口１８を封止材１９によって封止する。これにより、アレイ基板１１および対向基板１３の間に液晶が封入され液晶層１７が形成される。

続いて、アレイ基板１１および対向基板１３の外面に、それぞれ偏光板を配置することにより、液晶表示パネル１０が完成する。完成した液晶表示パネル１０のアレイ基板１１上にはＩＣ３が実装される。

以上のように構成された液晶表示パネルの製造方法によれば、第１、第２マザーガラス２、４をそれぞれ分断する場合、第１、第２マザーガラスに単に熱応力を加えて分断するのではなく、クラックｃ１、ｃ２を形成した後、第１、第２マザーガラスに熱応力を加えている。

第１、第２マザーガラス２、４に加えられる熱応力は、クラックｃ１、ｃ２を進展させる。このため、熱応力を加える第１、第２マザーガラス２、４に予めクラックｃ１、ｃ２を形成した場合、形成しない場合に比べ、第１、第２マザーガラスを、第１、第２分断予定線ｅ１、ｅ２に沿って精度良く分断することができる。

これにより、液晶表示パネル１０の周縁部に図示しないベゼルを設ける場合、ベゼルに対する液晶表示パネル１０の位置ずれを防止することができる等、優れた効果を得ることができる。
上記実施の形態から、分断精度の優れたマザーガラスの分断方法を用いた液晶表示パネルの製造方法を得ることができる。

なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

例えば、図１１に示すように、液晶表示セル１から、短冊、すなわち、空の液晶表示パネルを複数有した液晶表示パネル群Ｇを取出す場合に、上述したマザーガラスの分断方法を用いても良い。第１、第２マザーガラス２、４は、液晶表示パネル群Ｇの周縁に沿っているとともに第１、第２マザーガラスの周縁に延出した第３分断予定線ｅ３と、第１、第２マザーガラス周縁に位置した初期クラック形成予定部ａ３とをそれぞれ有している。第１マザーガラス２及び第２マザーガラス４は、液晶表示パネル群Ｇの周縁部に位置し空気抜き口８を有した外周シール材６と、製品シール材１６とにより接合されている。

液晶表示セル１から液晶表示パネル群Ｇを取出す場合、上述した手法を用い、第３分断予定線ｅ３に沿って第１マザーガラス２及び第２マザーガラス４をそれぞれ分断すれば良い。例えば、分断した液晶表示パネル群Ｇのガラス基板（切出された第１、第２マザーガラス２、４）を化学的研磨する場合、メインシール材としての封止材により空気抜き口８を封止して行えば良い。

上述した実施の形態において、マザーガラス（ガラス基板）の板厚が、０．４ｍｍの場合について説明したが、これに限らず、ガラス基板の板厚が０．１乃至１．４ｍｍであれば、この発明のガラス基板の分断方法を適用することができる。

この発明は、液晶表示パネルの製造方法に限らず、有機ＥＬ表示パネルの製造方法等、他の表示パネルの製造方法にも適用することができる。また、マザーガラスの分断方法に限らず、ガラス基板の分断であれば適用することができる。

本発明の実施の形態に係る液晶表示パネルの製造方法により製造された液晶表示パネルを示す概略断面図。 図１に示した液晶表示パネルの斜視図。 上記液晶表示パネルの製造方法において、２つの有効領域を有した第１マザーガラス上に製品シール材を形成した状態を示す平面図。 上記液晶表示パネルの製造方法において、２つの有効領域を有した第２マザーガラスを示す平面図。 上記液晶表示パネルの製造方法において、第１マザーガラス及び第２マザーガラスが貼り合わされた状態の液晶表示セルを示す平面図。 上記液晶表示セルを示す図であり、特に、初期クラック形成予定部及び第２分断予定線を有した第２マザーガラスを示す図。 上記液晶表示パネルの製造方法において、メカニカル初期クラック形成機構を用いて、上記第２マザーガラスに、初期クラック及びクラックを形成した状態を示す断面図。 上記液晶表示パネルの製造方法において、スクライブレーザ及び冷却機構を用いて、上記第２マザーガラスにレーザ光を照射しているとともに冷却液をかけている状態を示す斜視図。 図８と同様、上記液晶表示パネルの製造方法において、スクライブレーザ及び冷却機構を用いて、上記第２マザーガラスにレーザ光を照射しているとともに冷却液をかけている状態を示す断面図。 上記液晶表示セルを示す図であり、特に、初期クラック形成予定部及び第１分断予定線を有した第１マザーガラスを示す図。 本発明の実施の形態に係る液晶表示パネルの製造方法により製造された液晶表示セルの変形例を示す平面図であり、特に、複数の空の液晶表示パネルを有した複数の液晶表示パネル群Ｇが形成された状態を示す図。

符号の説明

１…液晶表示セル、２…第１マザーガラス、４…第２マザーガラス、６…外周シール材、８…空気抜き口、１０…液晶表示パネル、１１…アレイ基板、１２…第１基板、１３…対向基板、１４…第２基板、１５…柱状スペーサ、１６…製品シール材、１７…液晶層、１８…液晶注入口、１９…封止材、２０…製造装置、３０…メカニカル初期クラック形成機構、３１…ホイール、４０…スクライブレーザ、４１…出射口、５０…冷却機構、ａ１，ａ２，ａ３…初期クラック形成予定部、ｃ１，ｃ２…クラック、ｅ１…第１分断予定線、ｅ２…第２分断予定線、ｅ３…第３分断予定線、ｆ１，ｆ２…初期クラック、Ｇ…液晶表示パネル群、Ｒ１，Ｒ３…有効領域、Ｒ２，Ｒ４…非有効領域。

Claims (6)

1. ガラス基板を分断予定線に沿って分断するガラス基板の分断方法において、
   前記ガラス基板に、前記分断予定線に沿ってクラックを形成し、
   前記クラックが形成された前記ガラス基板を前記分断予定線に沿って加熱し、
   前記加熱された前記ガラス基板を前記分断予定線に沿って急冷し、前記クラックを進展させ前記ガラス基板を分断するガラス基板の分断方法。
2. 前記ガラス基板を加熱する前、前記ガラス基板に、前記ガラス基板を分断するための起点となる初期クラックを形成し、
   前記ガラス基板を加熱する際、前記初期クラックが形成された個所の前記ガラス基板を加熱し、連続して前記ガラス基板を前記分断予定線に沿って加熱し、
   前記ガラス基板を急冷する際、前記初期クラックが形成された個所の前記ガラス基板を急冷し、連続して前記ガラス基板を前記分断予定線に沿って急冷する請求項１に記載のガラス基板の分断方法。
3. 前記クラック及び初期クラックを互いに繋げて形成する請求項１に記載のガラス基板の分断方法。
4. 前記ガラス基板を加熱する際、前記ガラス基板に、前記分断予定線に沿ってレーザ光を照射する請求項１に記載のガラス基板の分断方法。
5. 前記ガラス基板を急冷する際、前記ガラス基板に、前記分断予定線に沿って冷却液をかける請求項１に記載のガラス基板の分断方法。
6. アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、を備えた表示パネルの製造方法において、
   第１分断予定線を有し、前記アレイ基板を形成する第１マザーガラスと、第２分断予定線を有し、前記対向基板を形成する第２マザーガラスと、を用意し、
   前記第１マザーガラス及び第２マザーガラスを接合し、
   接合された前記第１マザーガラスに、前記第１分断予定線に沿ってクラックを形成し、
   前記クラックが形成された前記第１マザーガラスを前記第１分断予定線に沿って加熱し、
   前記加熱された前記第１マザーガラスを前記第１分断予定線に沿って急冷し、前記クラックを進展させ前記第１マザーガラスを分断し、
   接合された前記第２マザーガラスに、前記第２分断予定線に沿ってクラックを形成し、
   前記クラックが形成された前記第２マザーガラスを前記第２分断予定線に沿って加熱し、
   前記加熱された前記第２マザーガラスを前記第２分断予定線に沿って急冷し、前記クラックを進展させ前記第２マザーガラスを分断し、
   分断された前記第１マザーガラス及び第２マザーガラスから、前記表示パネル又は前記表示パネルを複数有した表示パネル群を取出す表示パネルの製造方法。

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