JP2017171535A - 分断装置 - Google Patents

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Jinko Nishio
仁孝 西尾
生芳 高松
Ikuyoshi Takamatsu
生芳 高松
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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し、第二支持部材6が第二領域を支持しない状態で、クランプ部材12により基板Mを引っ張った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、スクライブラインS1、S2に沿って基板Mを分断する。【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15〜17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15は平面図であり、図16は図15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17参照)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17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、さらに、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、クランプ部材で前記第二領域を前記スクライブラインと直交する方向に引っ張った状態で、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、貼り合わせ基板の第二領域が、クランプ部材によってスクライブラインと直交する方向に引っ張られた状態でインパクト部材により分断されるので、第二領域が第一領域から分離したときに、相対する分離端面の端面同士が接触して傷付くことがなくなり、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、前記クランプ部材は、前記インパクト部材が前記貼り合わせ基板の表面に接触する位置から当該インパクト部材と同調して降下するように形成するのがよい。
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とともに、前記クランプ部材による引っ張り力に抗して前記貼り合わせ基板を分断位置に保持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効率よく分断できるとともに、張力を加えたまま貼り合わせ基板を分断位置に停止させることができる。
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の分断装置を概略的に示す平面図。 図1の分断装置の要部を示す斜視図。 本発明に係るクランプ部材の一例を示す説明図。 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。 分断対象となる貼り合わせ基板を示す平面図。 図9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13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15におけるB−B線断面図。 図15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1〜12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9、10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は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。第二支持部材6は、間隔をあけて平行に配置された左右一対のベルト6a、6bで形成され、このベルト6a、6bとの間に後述するクランプ部材12が配置されている。
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。
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、分断時の貼り合わせ基板Mの浮き上がりを阻止するとともに、ベルトとの間で貼り合わせ基板Mを挟んで当該基板Mを停止した位置に保持する押さえ部材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、貼り合わせ基板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軟質シート11a、8aが貼り付けられている。
さらに、第二支持部材6側には、貼り合わせ基板Mの分断時に、基板Mの送り方向先端側を掴んで第一領域と第二領域との間のスクライブラインS1、S2を引き裂く方向に引っ張るクランプ部材12が配置されている。
クランプ部材12のクランプ機構は、例えば図4に示すように、シリンダ12a内に導入されるエアやオイル等の流体圧力によって前進し、圧力を開放したときに復帰スプリング12bによって後退するピストン軸12cと、このピストン軸12cの先端に設けられたクランプ爪12dとで構成することができる。クランプ爪12dは上側の固定爪と下側の可動爪で形成され、任意の機構(図示略)により可動爪を開閉することで貼り合わせ基板Mの先端を掴んだり、離したりすることができるようにしてある。
また、クランプ部材12は、上記インパクト部材8と同じように索引紐13で吊り下げられており、貼り合わせ基板Mを掴んだ位置からガイド14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。なお、クランプ部材12は、貼り合わせ基板Mを分断するときに、インパクト部材8が貼り合わせ基板Mの表面まで落下した位置から当該インパクト部材8と同調して自由落下するようにしてある。
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1参照)。そして、図5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6に示すように、クランプ部材12のクランプ爪12dを前進させて貼り合わせ基板Mの先端を掴み、同時に、押さえ部材11を下降させて貼り合わせ基板Mをベルトとの間で挟んで保持する。この状態で、シリンダ12a内の流体圧力を開放する。これにより、復帰スプリング12bの復元力によって貼り合わせ基板Mに引っ張り力が加えられる。このとき、復帰スプリング12bによる引っ張り力が押さえ部材11による基板保持力よりも弱く設定しておくことにより、貼り合わせ基板Mに引っ張り力を加えたまま基板Mを分断位置に停止させることができる。なお、図示は省略するが、上記引っ張り力に抗して貼り合わせ基板Mを停止させる保持機構を別途設けるようにしてもよい。
次いで、図7に示すように、第二支持部材6を下方に移動させた後、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。また、クランプ部材12も、インパクト部材8が貼り合わせ基板Mの第二領域の表面まで落下した位置から、インパクト部材8と同調して自由落下させる。このインパクト部材8の自由落下による衝突で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が同時に分断される。このとき、貼り合わせ基板Mの先端がクランプ部材12によって引っ張られた状態で分断されるので、貼り合わせ基板Mの第二領域が第一領域から分離したときに相対する分離端面が離れて端面に傷が付くようなことがなくなり、端面強度を高めることができる。
クランプ部材12のクランプ爪12dは、落下の途中で第二領域を離すことにより、図8に示すように第二領域は下方の第二支持部材6上に落下する。この一連の動作により、貼り合わせ基板Mの第二領域が第一領域から分離されて図11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12に示す単位基板M2を切り出す。
分断対象となる貼り合わせ基板Mの素材や厚みにより、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ならびにクランプ部材12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12に示す通り、従来の単位基板M2’(図17参照)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。また、同様に、クランプ部材12もプレス機のような機械的手段で下降させることができる。
本発明の別の実施例を図13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15が設けられている。ブレイク機構15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15aを備えている。ブレイクバー15a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14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、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
6 第二支持部材
8 インパクト部材
11 押さえ部材
12 クランプ部材
15 ブレイク機構

Claims (6)

  1. 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、
    さらに、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、クランプ部材で前記第二領域を前記スクライブラインと直交する方向に引っ張った状態で、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いることを特徴とする分断装置。
  2. 前記クランプ部材は、前記インパクト部材が前記貼り合わせ基板の表面に接触する位置から当該インパクト部材と同調して降下するように形成されている請求項1に記載の分断装置。
  3. 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または請求項2に記載の分断装置。
  4. 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とともに、前記クランプ部材による引っ張り力に抗して前記貼り合わせ基板を分断位置に保持する押さえ部材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。
  5. 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4のいずれかに記載の分断装置。
  6. 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5のいずれかに記載の分断装置。
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