JP2019156651A - ガラス基板切断装置およびこれを用いた液晶パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切断溝において割れや欠けが発生しにくく、かつ、面取り数の増加にも容易に対応することが可能なガラス基板切断装置および液晶パネルの製造方法を提供する。【解決手段】ガラス基板切断装置６０は、処理ステージ６４、吸引機構６６、およびウレタンゴムシート７０を少なくとも備える。処理ステージ６４は、吸引孔６２を有するとともに、切断されるべき多面取り用ガラス母材５０が載置される。吸引機構６６は、吸引孔６２を介して処理されるべき多面取り用ガラス母材５０を吸引するように構成される。ウレタンゴムシート７０は、処理ステージ６４と多面取り用ガラス母材５０とに挟まれるように配置されるとともに、少なくとも吸引孔６２に対応する位置に開口部７２が形成されている。吸引機構６６が多面取り用ガラス母材５０を吸引することによって多面取り用ガラス母材５０が切断溝に沿って切断される。【選択図】図６

Description

本発明は、ガラス基板における切断すべき位置に形成された切断溝を貫通させることによってガラス基板を切断するように構成されたガラス基板切断装置、およびこのガラス基板切断装置を用いた液晶パネル製造方法に関する。

一般的に、液晶パネルの製造時には、複数の液晶パネルを含有する多面取り用ガラス母材を製造し、その後に多面取り用ガラス母材を単個の液晶パネルに分断するという手法（いわゆる多面取り）が広く採用されてきた。この多面取り用ガラス母材を分断する際の手法の例としては、スクライブブレーク、レーザアブレーション加工、エッチング処理といった手法が挙げられる。とりわけ、スクライブブレークは古くから現在に至るまで広く用いられてきた。

ところが、スクライブブレークを採用した場合には、ガラス母材を切断する際に切断面側に傷や欠けが発生することがあった。このような傷や欠けが発生すると、切断によって得られるガラス基板の強度が低下してしまうといった不都合があった。

そこで、従来技術の中には、吸着機構によってガラス母材を固定しつつ、押圧部材を切断溝に押し当てることによって、ガラス母材を切断する際の傷や欠けの発生を抑制しようとするものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−０２４５７４号公報

しかしながら、上述の従来技術においては、切断されるべきガラス基板ごとに押圧部材を切断溝に押し当てる必要があるため、多面取りの面取り数が増加するにつれて作業性が悪くなるという不都合があった。また、切断溝の全域に均一に押圧部材を押し当てることが困難であるため、切断溝において部分的に割れや欠けが発生してしまうリスクがあった。

この発明の目的は、切断溝において割れや欠けが発生しにくく、かつ、面取り数の増加にも容易に対応することが可能なガラス基板切断装置および液晶パネルの製造方法を提供することである。

この発明に係るガラス基板切断装置は、ガラス基板における切断すべき位置に形成された切断溝を貫通させることによってガラス基板を切断するように構成されている。この基板切断装置は、処理ステージ、吸引機構、および柔軟性支持部材を少なくとも備える。

処理ステージは、吸引孔を有するとともに、切断されるべきガラス基板が載置される。吸引機構は、吸引孔を介して処理されるべきガラス基板を吸引するように構成される。

柔軟性支持部材は、処理ステージとガラス基板とに挟まれるように配置されるとともに、少なくとも吸引孔に対応する位置に開口部が形成されている。柔軟性支持部材の例としては、ウレタンゴム、ゲルシート、多孔質部材（スポンジ等）、ゴムスポンジ等、ゴム硬度（shore c）が０〜３０程度の柔軟性を有する部材が挙げられる。開口部は、吸引機構の吸引力を切断されるべきガラス基板に伝えるために設けられる。この開口部の大きさは、ガラス基板の切断後に使用される領域（例えば、多面取り用ガラス母材における液晶パネル領域等）に対応する位置に、この領域よりも少し小さくなるように形成することが好ましい。そして、吸引機構がガラス基板を吸引することによってガラス基板が切断溝に沿って切断されるように構成されている。

この構成においては、処理ステージ上の柔軟性支持部材に下から支持されたガラス基板が吸引機構によって処理ステージの方向に引き寄せられる。吸引機構の吸引力によって柔軟性支持部材は収縮変形を生じ、切断溝にはせん断応力（場合によっては曲げ応力）が加えられる。この応力は、切断溝の全域にほぼ均等に、かつ、ほぼ同時に作用することになるため、切断溝において割れや欠けが発生しにくく、かつ、面取り数の増加にも容易に対応することが可能になる。

上述の構成において、柔軟性支持部材は、ウレタンゴムシートであることが好ましい。ウレタンゴムシートは、ゴム硬度（shore c）は０〜３０程度のものが好適に用いられる。

また、本発明に係る液晶パネル製造方法は、上述のガラス基板切断装置を用いて液晶パネルを製造するものである。この液晶パネルの製造方法は、改質ライン形成ステップ、エッチングステップ、および切断ステップを少なくとも含んでいる。

改質ライン形成ステップでは、アレイ基板およびカラーフィルタ基板を貼り合せてなるとともに複数の液晶パネルを含む多面取り用ガラス母材に対して、液晶パネルの形状に対応する切断予定線に沿って形成される改質ラインであって、他の箇所よりもエッチングされ易い性質を有する改質ラインを形成する。

エッチングステップでは、アレイ基板およびカラーフィルタ基板において切断予定線が切断されないようにしつつ、エッチング処理を行う。切断ステップでは、ガラス基板切断装置の吸引機構が多面取り用ガラス母材を吸引することによって、アレイ基板およびカラーフィルタ基板における切断予定線を貫通させる。

本発明によれば、切断溝において割れや欠けが発生しにくく、かつ、面取り数の増加にも容易に対応することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る多面取り用ガラス母材の概略構成を示す図である。 多面取り用ガラス母材に切断溝を形成する手法の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るガラス基板切断装置の概略構成を示す図である。 ガラス基板切断装置の使用例を示す図である。 ガラス基板切断装置によるブレーク処理の概略を示す図である。 ガラス基板切断装置によるブレーク処理の概略を示す図である。 機能膜が形成された多面取り用ガラス母材に対する処理の一例を示す図である。 電極端子部に対する処理の一例を示す図である。

図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係る多面取り用ガラス母材５０の概略構成を示している。同図に示すように、多面取り用ガラス母材５０は、液晶パネル１０として分断されるべき複数の領域を有している。この実施形態では、液晶パネル１０は、ウェアラブル端末（例えば、スマートウォッチ）に用いられるものであり、円形状を呈している。多面取り用ガラス母材５０は、アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４が液晶層を挟んで貼り合わされるように構成されている。アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４の構成は、公知の構成が採用可能であるため、ここでは説明を省略する。

続いて、液晶パネル１０を製造する方法の一例について説明する。一般的に、液晶パネル１０は、これを複数含んだ多面取り用ガラス母材５０として製造することによって、単個の液晶パネル１０を別々に製造する場合に比較して製造効率の向上が図られている。そして、必要な加工が施された多面取り用ガラス母材５０を分断することによって、単個の液晶パネル１０が得られる。

この実施形態では、便宜上、２５個の液晶パネル１０が５行５列のマトリクス状に配置された多面取り用ガラス母材５０に対する処理について説明するが、多面取り用ガラス母材５０に含まれる液晶パネル１０の数は適宜増減することが可能である。各液晶パネル１０は、それぞれ一定の間隔を空けて配置されており、液晶パネル１０が配置されている使用領域以外は、最終製品としては使用されない非使用領域となる。

続いて、多面取り用ガラス母材５０から複数の液晶パネル１０を分断する手法の一例を説明する。まず、多面取り用ガラス母材５０には、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示すように、液晶パネル１０の形状に対応する切断予定線２０がレーザによって形成される。この切断予定線２０は、例えば、ピコ秒レーザまたはフェムト秒レーザ等のパルスレーザから照射される光ビームパルス（ビーム径は１〜５μｍ程度）に、多面取り用ガラス母材５０の厚み方向に所定範囲の焦点領域（焦線）を持たせることによって形成される。光ビームパルスの焦点領域において、多面取り用ガラス母材５０は、エッチングが進行し易くなるように改質される。

ピコレーザからの光ビームは、通常、少なくともアレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４の両方の基板を含む範囲よりも深い焦点深度を備えている。このため、アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４の両方の基板において液晶パネル１０を分断するための切断予定線２０を同時に形成することが可能である。ただし、光ビームパルスの焦点領域は、液晶層、およびアレイ基板１２とカラーフィルタ基板１４とを貼り合わせているシール材等に熱影響を与えない範囲で設定することが好ましい。シール材等に熱による悪影響が発生する場合には、アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４のそれぞれについて別々に切断予定線２０を形成すると良い。

図２（Ａ）に示すような切断予定線２０が形成された多面取り用ガラス母材５０は、図２（Ｂ）に示すエッチング装置３０に導入され、フッ酸および塩酸等を含むエッチング液によってエッチング処理が施される。エッチング装置３０では、搬送ローラによって多面取り用ガラス母材５０を搬送しつつ、エッチングチャンバ内で多面取り用ガラス母材５０の片面または両面にエッチング液を接触させることによって、多面取り用ガラス母材５０に対するエッチング処理が行われる。なお、エッチング装置３０におけるエッチングチャンバの後段には、多面取り用ガラス母材５０に付着したエッチング液を洗い流すための洗浄チャンバが設けられているため、多面取り用ガラス母材５０はエッチング液が取り除かれた状態でエッチング装置３０から排出される。

エッチング処理中において、アレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４が薄型化される。さらに、改質された切断予定線２０においては、他の箇所よりも速くエッチング処理が進行する。この結果、切断予定線２０において切断溝が形成される。ただし、この切断溝が厚み方向に貫通して、多面取り用ガラス母材５０がエッチング処理によって複数の液晶パネル１０に分断してしまわないようにすることが重要である。その理由は、アレイ基板１２に設けられた電極端子部やその他の構成要素がエッチング液によって汚損されることを防止するためである。切断予定線２０に対応する位置に形成される切断溝は、後述のブレークによって容易に分断される程度の厚み（通常は、２０〜１００μｍ程度）が残ることが好ましい。

続いて、図３を用いて、本実施形態において多面取り用ガラス母材５０の分断に用いるガラス基板切断装置６０について説明する。ガラス基板切断装置６０は、多面取り用ガラス母材５０における切断すべき位置を示す切断予定線２０に沿って、多面取り用ガラス母材５０を切断するように構成される。より具体的には、多面取り用ガラス母材５０に形成された切断溝を貫通させることによって多面取り用ガラス母材５０を複数の液晶パネル１０に分断するように構成される。

ガラス基板切断装置６０は、多数の吸引孔６２が形成された処理ステージ６４と、吸引孔６２を介して処理ステージ上の多面取り用ガラス母材５０を吸引するように構成された吸引機構６６とを備えている。処理ステージ６４には、分断されるべき多面取り用ガラス母材５０が置かれる。吸引機構６６は、吸引孔６２を介して処理ステージ６４に置かれた多面取り用ガラス母材５０を吸引する。

吸引機構６６の吸引力によって多面取り用ガラス母材５０を分断する際には、図４に示すように、処理ステージ６４上にウレタンゴムシート７０を敷くことによって、処理ステージ６４と多面取り用ガラス母材５０との間にウレタンゴムシート７０が介在するようにされる。ウレタンゴムシート７０は、ゴム硬度０〜３０程度の柔軟性を備えている。この実施形態においては、ウレタンゴムシート７０が本発明の柔軟性支持部材に対応する。

ウレタンゴムシート７０は、分断されるべき複数の液晶パネル１０の位置にそれぞれ対応する複数の開口部７２が形成されている。ウレタンゴムシート７０上に切断溝が形成された多面取り用ガラス母材５０を置き、吸引機構６６が多面取り用ガラス母材５０を吸引することによって、この多面取りガラス母材５０が切断溝に沿って切断される。吸引機構６６は、好適な吸引力（この実施形態では、３０ｋＰａ〜１００ｋＰａ程度）が多面取り用ガラス母材５０に作用するように適宜その吸引力が調整されるようにすることが好ましい。

ここで、図５（Ａ）および図５（Ｂ）を用いて、多面取り用ガラス母材５０の分断について説明する。図５（Ａ）に示すように、ウレタンゴムシート７０は液晶パネル１０に対応する位置に開口部７２が形成されている。この開口部７２は、液晶パネル１０よりも少し小さめに形成されているため、ウレタンゴムシート７０が液晶パネル１０の縁部を下から支持することになる。この状態において、多面取り用ガラス母材５０に対して吸引機構６６からの吸引力が加えられると、液晶パネル１０に対応する箇所がそれぞれ沈みこむ。その結果、切断予定線２０に相当する位置に切断溝を貫通させる力が加えられることになり、図５（Ｂ）に示すように切断溝が貫通する。

切断溝の貫通が完了した後には、図５（Ｂ）に示すように、分断された複数の液晶パネル１０が回収される。この回収作業においては、多面取り用ガラス母材５０の液晶パネル１０が配置されている使用領域をピックアップしても良いし、最終製品としては使用されない非使用領域をピックアップしても良い。

柔軟性を有するウレタンシート７０が多面取り用ガラス母材５０の下に敷かれることにより、吸引力を加えた時における多面取り用ガラス母材５０の撓み量（変位量）が増加する。吸引力は、切断溝の全域にわたって分散して均一に作用するため、切断溝を貫通させるブレーク処理において、バリや欠け等のブレーク不良が発生しにくくなる。

特に、切断溝を貫通させる前のエッチング処理において、多面取り用ガラス母材５０における角部が取れているため、吸引力を利用したブレーク処理のような物理的破壊を採用した場合でも、液晶パネル１０における強度に影響のある箇所に傷等が発生しない。この結果、エッチング処理のみで多面取り用ガラス母材５０を分断したときの強度に比較しても遜色のない強度結果が得られる。

上述の実施形態においては、液晶パネル１０にＩＴＯ膜等の機能膜が形成されていない例を説明したが、機能膜が形成されている場合にはエッチング処理によって機能膜が汚損しないようにすることが好ましい。具体的には図２（Ａ）に示すように切断予定線２０上に切断溝を形成した後に、図７（Ａ）に示すような耐エッチング性フィルム５２を多面取り用ガラス母材５０の両主面に貼付すると良い。

この耐エッチング性フィルム５２の切断予定線２０に対応する位置に対してレーザビームを照射することによって切断予定線２０に対応したパターン溝５４が形成される。この状態でエッチング処理を行うことによって、液晶パネル１０上に形成された機能膜を保護しつつ、多面取り用ガラス母材５０の切断予定線２０に対するエッチング処理を好適に行うことが可能になる。

また、場合によっては、アレイ基板１２に形成された電極端子部を露出するために、カラーフィルタ基板１４における電極端子部に対向する箇所（図８（Ｂ）の除去領域１４２）を取り除く必要が生じることがある。このような場合には、エッチング処理後において、ガラス基板切断装置６０によるブレーク処理の前に、図８（Ａ）に示すように、カラーフィルタ基板１４の該当箇所にスクライブラインを形成しておくことが好ましい。このようなスクライブラインも、図８（Ｂ）に示すように、ガラス基板切断装置６０からの吸引力の作用によって貫通させることが可能である。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０−液晶パネル
１２−アレイ基板
１４−カラーフィルタ基板
２０−切断予定線
３０−エッチング装置
５０−多面取り用ガラス母材
６０−ガラス基板切断装置
７０−ウレタンゴムシート

Claims (3)

1. ガラス基板における切断すべき位置に形成された切断溝を貫通させることによってガラス基板を切断するように構成されたガラス基板切断装置であって、
   吸引孔を有するとともに、切断されるべきガラス基板が載置される処理ステージと、
   前記吸引孔を介して処理されるべきガラス基板を吸引するように構成された吸引機構と、
   前記処理ステージと前記ガラス基板とに挟まれるように配置されるとともに、少なくとも前記吸引孔に対応する位置に開口部が形成された柔軟性支持部材と、
   を少なくとも備え、
   前記吸引機構が前記ガラス基板を吸引することによって前記ガラス基板が切断溝に沿って切断されるように構成されたことを特徴とするガラス基板切断装置。
2. 前記柔軟性支持部材は、ウレタンゴムシートであ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。
3. 請求項１または２に記載のガラス基板切断装置を用いて液晶パネルを製造するための液晶パネルの製造方法であって、
   アレイ基板およびカラーフィルタ基板を貼り合せてなるとともに複数の液晶パネルを含む多面取り用ガラス母材に対して、前記液晶パネルの形状に対応する切断予定線に沿って形成される改質ラインであって、他の箇所よりもエッチングされ易い性質を有する改質ラインを形成する改質ライン形成ステップと、
   前記アレイ基板および前記カラーフィルタ基板において前記切断予定線が切断されないようにしつつ、エッチング処理を行うエッチングステップと、
   前記ガラス基板切断装置の前記吸引機構が前記多面取り用ガラス母材を吸引することによって、前記アレイ基板および前記カラーフィルタ基板における前記切断予定線を貫通させる切断ステップと、
   を少なくとも含む液晶パネルの製造方法。

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