JP2017170757A

JP2017170757A - 分断装置

Info

Publication number: JP2017170757A
Application number: JP2016059342A
Authority: JP
Inventors: 西尾　仁孝; Jinko Nishio; 仁孝西尾; 生芳高松; Ikuyoshi Takamatsu
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2017-09-28

Abstract

【課題】貼り合わせ基板の両面に形成されたスクライブラインを、基板を反転させずに分断するとともに、素材の有効利用を可能にする分断装置を提供する。
【解決手段】第一スクライブラインＳ１を形成した第一基板１と第二スクライブラインＳ２を形成した第二基板２からなる貼り合わせ基板Ｍを、２つのスクライブラインＳ１、Ｓ２を境界として一方の領域を第一領域、他方の領域を第二領域としたときに、第一領域を支持する第一支持部材５と、第二領域を支持する第二支持部材６とを設け、各支持部材５、６が相対的に上下移動することにより、第二支持部材６が第二領域に対して変位するように構成し、基板分断時には、第二支持部材６が第二領域を支持しない状態で、第二領域に対し上方からインパクト部材８を衝突させて基板Ｍを分断するとともに、第一支持部材５の基板載置面５ａが第二支持部材６に向かって下向きに傾斜した姿勢となるように形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、脆性材料からなる第一基板と第二基板を貼り合わせた貼り合わせ基板を分断する分断装置に関する。本発明の分断装置は、例えば液晶表示パネルの単位表示パネル（以下単位基板という）の加工に利用される。

液晶表示パネルの製造時には、２枚の大面積ガラス基板、すなわち、液晶を駆動する薄膜トランジスタＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の電子デバイスが形成されたガラス基板と、対向電極が形成されたガラス基板とを、シール材を介して複数の液晶注入領域を形成するように貼り合わせて貼り合わせ基板を形成する。貼り合わせ基板は次の工程でそれぞれ液晶注入領域を含む単位基板に分断される（特許文献１参照）。
なお、本発明において、上記貼り合わせ基板の一方のガラス基板を第一基板といい、他方のガラス基板を第二基板という。

図１６〜１８は、後記特許文献１等で開示された従来の液晶表示パネルの分断方法を説明するための図であって、図１６は平面図であり、図１７は図１６におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
液晶表示パネルを構成する貼り合わせ基板Ｍ’の上側の第一基板２１と下側の第二基板２２はシール材２３を介して複数の液晶注入領域２４を形成するように貼り合わされている。液晶注入領域２４は格子状に配列されており、それぞれ液晶注入口２４ａを残した状態でシール材２３により取り囲まれている。各液晶注入領域２４の間には一定幅の間隔Ｈ１、Ｈ２がＸ−Ｙ方向に沿って形成されている。この間隔Ｈ１、Ｈ２の中間に、第一基板２１の表面に形成された第一スクライブラインＳ１と第二基板２２の表面に形成された第二スクライブラインＳ２が平面視において同じ位置に形成されている。シール材２３を有しない間隔Ｈ１、Ｈ２内でスクライブラインＳ１、Ｓ２を形成するのは、スクライブラインＳ１、Ｓ２の間にシール材２３が存在すると、基板Ｍ’を撓ませて第一基板２１ならびに第二基板２２のスクライブラインＳ１、Ｓ２をブレイクしても、シール材２３が弾力性を有するため、シール材２３の部分で精度よく分断することができず、個々の基板同士を完全に分離できないからである。なお、シール材２３は多くの場合、エポキシ系樹脂により作製される。

スクライブ工程では、カッターホイール（またはレーザ光）を用いて第一基板２１と第二基板２２の外面側となる表面に分断予定ラインに沿ってスクライブラインＳ１、Ｓ２を形成する。次いで、ブレイク工程では、第一基板２１および第二基板２２のいずれか一方、例えば第一基板２１を下側にして上方からブレイクバー等を押し付けることにより基板Ｍ’を撓ませて、第一基板２１の第一スクライブラインＳ１の亀裂を厚み方向に浸透させてブレイクする。次いで、基板Ｍ’を反転させて第二基板２２を下側にした状態で、上記同様に基板Ｍ’を撓ませて第二基板２２の第二スクライブラインＳ２をブレイクする。これにより、貼り合わせ基板Ｍ’を単位基板Ｍ２’（図１８参照）ごとに完全分離する。

特開２００６−１３７６４１号公報

このようにして切り出された単位基板Ｍ２’では、図１８に示すように、単位基板Ｍ２’の周辺にシール材２３より外側に延びる額縁領域２５が残されることになる。額縁領域２５は液晶表示パネルとして機能する部分ではないので無駄であり、またその部分だけ単位基板Ｍ２’が大きくなる。
近年、液晶表示パネル、特にモバイル用液晶表示パネルにおいて、素材の有効利用や小型化の観点から額縁領域２５を極限まで小さくすることが要求されているが、上記のシール材２３を有しない間隔Ｈ１、Ｈ２内でスクライブラインを形成する方法では、額縁領域２５の削減にも限界があった。
また、上記した従来技術では、第一基板２１の第一スクライブラインＳ１をブレイクした後、第二基板２２の第二スクライブラインＳ２をブレイクするときには、貼り合わせ基板Ｍ’を反転させる必要がある。このような基板の反転操作は、基板を反転させるための機構が必要であって装置が大型化するとともに装置コストも高くなる。加えて、反転操作に時間がかかるとともに、反転操作中に基板が傷付くリスクも有しているため生産性が低下するといった問題点があった。

そこで本発明は、上記した課題に鑑み、貼り合わせ基板を反転させることなく、第一基板ならびに第二基板をスクライブラインに沿って一挙かつ確実に分断することができるとともに、素材の無駄をなくして有効利用を図ることのできる貼り合わせ基板の分断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち本発明の分断装置は、上側となる第一基板と下側となる第二基板が貼り合わされてなる貼り合わせ基板を、前記第一基板の表面に形成された第一スクライブラインと、前記第二基板の表面における前記第一スクライブラインと平面視において同じ位置に形成された第二スクライブラインとに沿って分断する分断装置であって、前記第一スクライブラインおよび前記第二スクライブラインを境界とする前記貼り合わせ基板の一方の領域を第一領域、他方の領域を第二領域としたときに、前記第一領域を支持する第一支持部材と、前記第二領域を支持する第二支持部材とを有し、前記第一支持部材と前記第二支持部材とが相対的に上下に移動することにより、前記第二支持部材が前記第二領域を支持する位置と支持しない位置とに変位するように構成されており、前記第二支持部材が前記第二領域を支持しない状態において、前記第二領域に対し上方から衝突させて前記第一スクライブラインおよび前記第二スクライブラインに沿って前記第二領域を前記第一領域から分断するインパクト部材を備えており、少なくとも前記インパクト部材による基板分断時に、前記第一支持部材の基板載置面が前記第二支持部材に向かって下向きに傾斜した姿勢となるように形成されている構成とした。

本発明によれば、貼り合わせ基板の第一基板および第二基板に形成した第一スクライブラインと第二スクライブラインの両方を、インパクト部材の衝突によって一挙に分断することができるので、一方の基板のスクライブラインをブレイク後に基板を反転させて、他方の基板のスクライブラインをブレイクするといった煩雑な反転操作を省略することができ、これにより作業時間の短縮と作業効率を高めることができるとともに、基板の反転機構を省略して装置のコンパクト化を図ることができる。また、反転操作中に基板を傷付けるリスクも解消することができる。

また、本発明では、基板分断時にインパクト部材が傾斜姿勢の第二領域の表面に当接することにより、第二領域が傾斜下位側に押し流される応力を受けて分断後の分断端面同士の間隔が離隔し、互いに接触することが阻止されるため、分断端面の傷の発生を防止して端面強度に優れた単位製品を得ることができる。

上記発明において、前記インパクト部材による衝突は、当該インパクト部材の自由落下によって行うようにするのがよい。
これにより、複雑な機構を用いることなく、貼り合わせ基板の分断に必要な剪断力をインパクト部材の自重によって容易に得ることができる。

また、上記発明において、前記インパクト部材による基板分断時に、前記第一領域を上方から押さえて当該第一領域の浮き上がりを阻止する押さえ部材を備えている構成とするのがよい。
これにより、インパクト部材による基板分断時に第一領域部分の浮き上がりを阻止して精度よく分断することができる。

また、上記発明において、前記インパクト部材による貼り合わせ基板の分断に先立って、前記第二基板の第二スクライブラインの亀裂を板厚全部に浸透させるためのブレイク機構を備えている構成とするのがよい。
これにより、インパクト部材による貼り合わせ基板の分断を、より確実に精度よく行うことができる。

また、上記発明において、前記第一スクライブラインと前記第二スクライブラインが、前記第一基板と前記第二基板を接着するシール材の直上および直下に形成されている構成としてもよい。
これにより、液晶表示パネルのようにシール材を境界として複数の液晶注入領域が形成されている貼り合わせ基板を、各スクライブラインに沿って分断して単位基板を取り出したときに、従来のようなシール部材からはみ出た額縁領域をなくして小型化することができるとともに、素材の無駄をなくして有効利用を図ることができるといった効果がある。

本発明に係る分断装置を概略的に示す側面図。図１の分断装置の要部を示す斜視図。図１の分断装置による分断工程の第一段階を示す説明図。図１の分断装置による分断工程の第二段階を示す説明図。図１の分断装置による分断工程の第三段階を示す説明図。図１の分断装置による分断工程の第四段階を示す説明図。図１の分断装置による分断工程の第五段階を示す説明図。貼り合わせ基板を水平姿勢で分断したときの分断端面の説明図。貼り合わせ基板を傾斜姿勢で分断したときの分断端面の説明図。分断対象となる貼り合わせ基板を示す平面図。図１０におけるＡ−Ａ線断面図。分断後の短冊状基板を示す平面図。分断後の単位基板を示す断面図。本発明の別実施例を示す説明図。図１４におけるブレイクバーの動作を示す説明図。従来の貼り合わせ基板を示す平面図。図１６におけるＢ−Ｂ線断面図。図１６の基板の単位基板分断後の状態を示す断面図。

本発明に係る分断装置の実施例を、図１〜１３に基づいて説明する。
本実施例では、液晶表示パネルを構成する貼り合わせ基板Ｍを分断対象とする。貼り合わせ基板Ｍは、図１０、１１に示すように、上側の第一基板１と下側の第二基板２とがシール材３を介して複数の液晶注入領域４を形成するように貼り合わされて構成されている。液晶注入領域４は格子状に配列されており、それぞれＸ−Ｙ方向のシール材３により取り囲まれている。第一基板１の表面には第一スクライブラインＳ１が、第二基板２の表面には第二スクライブラインＳ２が形成されている。これら両方のスクライブラインＳ１、Ｓ２は、隣り合う液晶注入領域４を区分けするＸ−Ｙ方向のシール材３の中間位置の直上および直下に形成されている。なお、シール材３の形状は、Ｙ方向のスクライブラインに沿って基板Ｍを分断したときに、液晶注入領域４の液晶注入口４ａが開口するように予め設計されている。

本発明に係る分断装置Ｃは、相対的に上下に移動する第一支持部材５と第二支持部材６とを備えている。本実施例では、第一支持部材５ならびに第二支持部材６がベルトコンベアで構成され、第一支持部材５が上流側、第二支持部材６が下流側となり、上流側の第一支持部材５から下流側の第二支持部材６に向かって分断すべき貼り合わせ基板Ｍが搬送されるようになっている。

第一支持部材５と第二支持部材６は、水平状態において互いに近接した位置に配置されており、この位置から第二支持部材６がシリンダ７等の昇降機構により下方に移動できるようになっている。

また、第一支持部材５は、貼り合わせ基板Ｍを載置して搬送する基板載置面５ａが、図１（ａ）の水平姿勢から、図１（ｂ）のように第二支持部材６に向かって下向きに傾斜できるように形成されている。本実施例では、水平姿勢からベルト５ｂを支持する後部輪体５ｃを上動させると同時にベルト５ｂの張りを調整する調整用輪体５ｄを下動させることにより、基板載置面５ａを傾斜姿勢に変更できるようにしている。基板載置面５ａの傾斜角度αは０．５°〜２°、好ましくは１°とするのがよい。

第二支持部材６の上方には、第一支持部材５寄りの位置にインパクト部材８が設けられている。インパクト部材８はベルト幅方向に長く形成され、索引紐９で吊り上げられた位置からガイド１０に沿って自重により垂直に自由落下できるように形成されている。また、第一支持部材５の上方には、第二支持部材６寄りの位置に、分断時の基板Ｍの浮き上がりを阻止する押さえ部材１１が設けられている。この押さえ部材１１およびインパクト部材８の下面には、基板Ｍの表面へ接触したときに傷が付くことを防止するためのウレタン等の弾性シート１１ａ、８ａが貼り付けられている。

次に、分断装置Ｃの動作について説明する。
先行するスクライブ工程で第一、第二スクライブラインＳ１、Ｓ２が予め加工された貼り合わせ基板Ｍを、いずれか一方のスクライブライン、例えばＸ方向のスクライブラインがベルト幅方向に沿うようにして第一支持部材５に載置し、下流側の第二支持部材６に向かって搬送する（図３参照）。そして、図４に示すように、最初のスクライブラインＳ１、Ｓ２が第一支持部材５から少し離れた位置まで移動したときに貼り合わせ基板Ｍの搬送を停止させる。このとき、貼り合わせ基板ＭのスクライブラインＳ１、Ｓ２を境界として、第一支持部材５によって支持されている領域を第一領域といい、第二支持部材６によって支持されている領域を第二領域という。

次いで、図５に示すように、第一支持部材５の基板載置面５ａを傾斜姿勢に変位させるとともに押さえ部材１１を下降させて貼り合わせ基板Ｍの第一領域の表面に軽く接触させ、第二支持部材６を下方に移動させる。これにより、貼り合わせ基板Ｍの第二領域は、第一支持部材５の傾斜に合わせて斜めに傾斜した姿勢で第一支持部材５から突き出た状態となる。この状態で、図６に示すように、インパクト部材８を上方の待機位置から自由落下させると、インパクト部材８が衝突したときに生じる剪断力によって、貼り合わせ基板Ｍの上下のスクライブラインＳ１、Ｓ２およびその間に介在するシール材３が同時に分断され、第二領域が第一領域から分離されて図１２の短冊状基板Ｍ１となる。

このようにして順次Ｘ方向のスクライブラインに沿って貼り合わせ基板Ｍを短冊状基板Ｍ１に分断した後、この短冊状基板Ｍ１のＹ方向のスクライブラインがベルト幅方向に沿うようにして第一支持部材５に載置し、上記同様に、インパクト部材８によって短冊状基板Ｍ１をスクライブラインに沿って順次分断して、図１３に示す単位基板Ｍ２を切り出す。

貼り合わせ基板Ｍを傾斜させた状態で、インパクト部材８を用いて分断することの効果について、図８、９を用いて説明する。図８は貼り合わせ基板Ｍを水平な姿勢で分断した場合を示す説明図であり、図９は傾斜姿勢で分断した場合を示す説明図である。なお、インパクト部材８については落下方向を示す矢印で表している。
貼り合わせ基板Ｍを水平姿勢で分断すると、図８（ｂ）のようにインパクト部材８によって分断された第二領域が略垂直に落下するため、分断端面Ｍａ、Ｍｂが接触して傷付くことがある。また、基板分断時のインパクト部材８の衝突によって、分断後の第二領域が図８（ｃ）のように分断ラインを軸にしてへの字状に傾斜した姿勢に曲がることがある。この場合には、分断端面Ｍａ、Ｍｂの下縁部分がぶつかって重大な傷の発生するおそれがある。
これに対し、貼り合わせ基板Ｍを傾斜姿勢で分断すると、分断後の第二領域は、図９（ｂ）に示すように、略垂直に落下しても分断端面Ｍａ、Ｍｂが接触しないため分断端面Ｍａ、Ｍｂは傷付かない。加えて、基板分断時には、インパクト部材８が傾斜姿勢の第二領域の表面に当接することにより、第二領域が傾斜下位側に押し流される応力を受けるため、分断後の分断端面Ｍａ、Ｍｂの間隔が離隔し、互いに接触することが阻止される。また、分断後の第二領域が分断ラインを軸にしてへの字状に曲がった場合でも、上記した傾斜下位方向への応力によって、図９（ｃ）のように分断端面Ｍａ、Ｍｂは離隔していくため、接触による傷の発生を防止することができる。

分断対象となる貼り合わせ基板Ｍの素材や厚みにより、図７に示す分断時における第二支持部材６の下降ストロークＬ１、ならびに、インパクト部材８の自重および落下ストロークＬ２が好ましい値に設定される。例えば、貼り合わせ基板Ｍの第一基板１および第二基板２が、０．２〜０．４ｍｍの厚さのガラス板である場合、第二支持部材６の下降ストロークＬ１は４〜１０ｍｍ、インパクト部材８の下降ストロークＬ２は３〜９ｍｍとするのがよい。また、インパクト部材８の下降ストロークＬ２は、インパクト部材８が最下端まで落下したときに、第二支持部材６上に落下した第二領域の表面に接触しない位置で停止するように予め設定しておくのがよい。

このようにして分断された単位基板Ｍ２は、図１３に示す通り、従来の単位基板Ｍ２’（図１８参照）のようにシール部材２３からはみ出た額縁領域２５をなくして小型化することができるとともに、素材の無駄をなくして有効利用を図ることができる。
また、第一基板１と第二基板２の両方に形成したスクライブラインＳ１、Ｓ２、および隣り合う液晶注入領域４を区分けするシール材３の中間をインパクト部材８の１回の落下で一挙に分断するため、一方の基板のスクライブラインをブレイク後に基板を反転させて他方の基板のスクライブラインをブレイクするといった煩雑な基板反転操作を省略して、分断作業の効率化を図ることができる。
また、インパクト部材８により切り出されて短冊状基板Ｍ１や単位基板Ｍ２となる第二領域は、第二支持部材６上へ落下後に第二支持部材６で順次下流側へ搬送することにより、貼り合わせ基板Ｍの分断工程を流れ作業で連続的に行うことができる。

本発明において、上記実施例では貼り合わせ基板Ｍに対し、インパクト部材８を自重による自由落下で衝突させることにより基板Ｍへの剪断力が生じるようにしたが、これと同等の剪断力が生じるのであれば、例えばプレス機のような機械的手段でインパクト部材８を下降させるようにしてもよい。

本発明の別の実施例を図１４に示す。
この実施例では、インパクト部材８による分断に先立って、貼り合わせ基板Ｍの第二基板２の第二スクライブラインＳ２をブレイクするブレイク機構１２が設けられている。ブレイク機構１２は、インパクト部材８と押さえ部材１１との間で、搬送されてくる貼り合わせ基板Ｍの上方に配置された昇降可能なブレイクバー１２ａを備えている。ブレイクバー１２ａは、貼り合わせ基板ＭのスクライブラインＳ１、Ｓ２がインパクト部材８による分断位置まで搬送されて停止したときに、貼り合わせ基板Ｍに向かって下降して第一基板１の表面に押し付けられる。これにより、図１５に示すように、貼り合わせ基板Ｍが下方に撓んで第二基板２の第二スクライブラインＳ２の亀裂がシール材３に達する深さまで、すなわち、第二基板２の板厚全部に浸透して第二スクライブラインＳ２を完全にブレイクする。
このように、インパクト部材８による分断に先立って貼り合わせ基板Ｍの片側の第二基板２の第二スクライブラインＳ２をブレイクしておくことにより、インパクト部材８による貼り合わせ基板Ｍの分断を、先の実施例より小さな剪断力で精度よく行うことができる。この実施例は、第一基板１ならびに第二基板２の板厚が０．２ｍｍ以上の厚いものである場合に特に効果的である。

以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものではない。例えば、上記実施例では、基板分断時に第一支持部材５の基板載置面５ａを傾斜させるようにしたが、これに代えて、基板載置面５ａを傾斜させた姿勢のまま定置するようにしてもよい。また、本発明は、第一基板と第二基板との間にシール材が介在しない貼り合わせ基板の分断にも使用することが可能である。

本発明の分断装置は、液晶表示パネル等の貼り合わせ基板を分断して単位基板を切り出すときに利用することができる。

Ｃ分断装置
Ｍ貼り合わせ基板
Ｓ１第一スクライブライン
Ｓ２第二スクライブライン
１第一基板
２第二基板
３シール材
４液晶注入領域
５第一支持部材
５ａ基板載置面
６第二支持部材
８インパクト部材
１１押さえ部材
１２ブレイク機構

Claims

上側となる第一基板と下側となる第二基板が貼り合わされてなる貼り合わせ基板を、前記第一基板の表面に形成された第一スクライブラインと、前記第二基板の表面における前記第一スクライブラインと平面視において同じ位置に形成された第二スクライブラインとに沿って分断する分断装置であって、
前記第一スクライブラインおよび前記第二スクライブラインを境界とする前記貼り合わせ基板の一方の領域を第一領域、他方の領域を第二領域としたときに、
前記第一領域を支持する第一支持部材と、前記第二領域を支持する第二支持部材とを有し、
前記第一支持部材と前記第二支持部材とが相対的に上下に移動することにより、前記第二支持部材が前記第二領域を支持する位置と支持しない位置とに変位するように構成されており、
前記第二支持部材が前記第二領域を支持しない状態において、前記第二領域に対し上方から衝突させて前記第一スクライブラインおよび前記第二スクライブラインに沿って前記第二領域を前記第一領域から分断するインパクト部材を備えており、
少なくとも前記インパクト部材による基板分断時に、前記第一支持部材の基板載置面が前記第二支持部材に向かって下向きに傾斜した姿勢となるように形成されていることを特徴とする分断装置。
前記インパクト部材による衝突は、当該インパクト部材の自由落下によってなされるようにした請求項１に記載の分断装置。
前記インパクト部材による基板分断時に、前記第一領域を上方から押さえて当該第一領域の浮き上がりを阻止する押さえ部材を備えている請求項１または請求項２に記載の分断装置。
前記インパクト部材による貼り合わせ基板の分断に先立って、前記第二基板の第二スクライブラインの亀裂を板厚全部に浸透させるためのブレイク機構を備えている請求項１〜請求項３のいずれかに記載の分断装置。
前記第一スクライブラインと前記第二スクライブラインが、前記第一基板と前記第二基板を接着するシール材の直上および直下に形成されている請求項１〜請求項４のいずれかに記載の分断装置。