JP4773291B2 - 平板表示装置製造用の基板スクライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置などの平板表示装置の基板をスクライブする装置に係り、より詳細には、平板表示装置の基板を個別単位基板でスクライブする平板表示装置製造用の基板スクライブ装置に関する。

液晶表示装置のような平板表示装置を製造する過程において基板スクライブ装置は、パターンの形成された一つのガラス基板を、製品の大きさに合わせて数個にスクライブする作業を行う。
このような従来の液晶表示装置製造用の基板スクライブ装置を、図１に示す。図１に示すように、従来の基板スクライブ装置は、上下に昇降運動する昇降ブロック１と、この昇降ブロック１の下部に旋回可能に設置されたスクライブホイールホルダー２と、このスクライブホイールホルダー２に回転可能に設置されたスクライブホイール３と、で構成される。

昇降ブロック１は、基板スクライブ装置のスクライブヘッドベース（図示せず）に上下に移動可能なように設置される。図示してはいないが、該スクライブヘッドベースには昇降ブロック１を上下に移動させるサーボモーター及びボールスクリュが設置される。
また、昇降ブロック１内側には、空圧によって下降してスクライブホイールホルダー２を下側に加圧するピストン４が設置される。

昇降ブロック１の下端部には、第１接地端子部５が設置され、スクライブホイールホルダー２の一側には、スクライブホイールホルダー２の昇降運動によって第１接地端子部５と接続及び短絡する第２接地端子部６が設置される。したがって、昇降ブロック１が下降しスクライブホイール３が基板（図示せず）に接すると、スクライブホイールホルダー２が上側に移動し、第２接地端子部６は第１接地端子部５から離れる。この際、基板スクライブ装置の制御部（図示せず）は、スクライブホイール３が基板（図示せず）に接したことを感知する。

このようにスクライブホイール３が基板に接すると、昇降ブロック１内部に空圧が供給されながらピストン４が下降しスクライブホイールホルダー２を下側に加圧する。続いて、スクライブヘッドベースが移動すると、スクライブホイール３が基板を所定の圧力で押下しながらスクライブするようになる。
特開２００５−２１３１１６号公報

しかしながら、このような従来の基板スクライブ装置は、次のような問題があった。
前述の如く、基板スクライブ装置は、スクライブホイール３が基板を所定の圧力で押下しながらスクライブ作業を行う。この際、スクライブホイール３が基板を押下する力が大きすぎると、ガラスからなる基板が破損する等の損傷が生じる。逆に、スクライブホイール３が基板を押下する力が小さすぎると、基板がスクライブされないという問題につながる。
したがって、従来は、スクライブホイールの装着されたスクライブホイールホルダーに対して空圧またはベベルギアなどで圧力制御を行い、基板を所定圧力で加圧していた。

また、基板スクライブ装置で基板スクライブ作業を行うに当って、スクライブホイールが基板面に正確に位置しなければならず、従来は、サーボモーターを制御して昇降ブロック１の下降運動を制御し、第１及び第２接地端子部５，６にてスクライブホイール３が基板に触れることを感知することで、基板に対するスクライブホイールの位置を制御していた。
すなわち、従来はサーボモーターと接地端子部等を用いて昇降ブロック１の下降運動を制御しスクライブホイールの位置を制御した後、空圧、ベベルギアまたはカムなどでスクライブホイールホルダーの加圧力を制御して基板のスクライブ作業を行った。

このように従来の基板スクライブ装置は、スクライブホイールの位置制御及び荷重制御を個別の装置を用いて行うため、基板スクライブ装置の構造が複雑で、大きさが増加し、保守管理が困難であるという問題があった。
特に、スクライブホイールを基板表面に正確に位置させるためには、サーボモーターの回転トルクを正確に制御しなければならないが、サーボモーターの回転エンコーダにより位置を制御する方式は実際位置と検出位置に多少の違いが発生することがあり、正確度が低いという問題があった。
また、スクライブホイールの位置制御のために接地端子部などの構成要素をさらに備える必要があり、機構の複雑化及び正確度の低下を招くという問題もあった。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、構成が簡単で、基板をスクライブするスクライブホイールの位置制御及び荷重制御を正確に行うことができる平板表示装置製造用の基板スクライブ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、スクライブヘッドベースと、前記スクライブヘッドベースに設置され、外部の制御部から印加される電流によって磁力を生成し上下方向に動力を発生させるボイスコイルモーター（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）と、前記ボイスコイルモーターに固定され、磁力形成体の動力によって上下に移動する昇降ブロックと、前記昇降ブロックに設置され、基板をスクライブするスクライブホイール（４０）と、前記スクライブヘッドベースに対する昇降ブロックの相対距離を感知するリニアスケールとリニアエンコーダとからなることを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、前記ボイスコイルモーターは、前記スクライブヘッドベースに固定設置され、内部に永久磁石が取り付けられた固定子と、その外面に前記固定子の永久磁石と対応して磁力を生成させるコイルが所定回数で巻回され、前記コイルに印加される電流によって上下に移動する可動子と、からなることを特徴とする。

本発明によれば、下記の効果が得られる。
第一に、ボイスコイルモーターのような磁力形成体が、位置制御及び荷重制御を同時に行うため、基板スクライブ装置の構成及び作動を単純化させることができる。また、動力を直線運動に変換させる変換機構が不要なため、基板スクライブ装置の構成及び作動をより単純化させることが可能になる。
第二に、リニアスケールとリニアエンコーダを用いて基板の位置を正確に検出可能である。
第三に、ボイスコイルモーターで基板に加えられるスクライブホイールの荷重を制御する場合、ボイスコイルモーターが基板を押下する際にボイスコイルモーターの電流値が変化しながら基板に荷重を加えるため、荷重制御をより精密に行うことができ、基板スクライブ性能をより向上させることが可能になる。

以下、本発明に係る平板表示装置製造用の基板スクライブ装置の好適な実施例を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

図２乃至図４は、本発明による基板スクライブ装置の一実施例の構造を示すもので、基板スクライブ装置は、動力を発生させるボイスコイルモーター１０（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）と、ボイスコイルモーター１０の作動によって上下に昇降する昇降ブロック２０と、昇降ブロック２０の下端部に形成されたスクライブホイールホルダー３０と、スクライブホイールホルダー３０に装着され基板をスクライブするスクライブホイール４０と、で構成される。

ボイスコイルモーター１０は、基板Ｇが置かれるステージ（図示せず）の上側に設置されるスクライブヘッドベース１００に設置される。ボイスコイルモーター１０は、スクライブヘッドベース１００に固定される固定子１１と、固定子１１の内側に上下に移動自在に設置される可動子１２と、で構成される。固定子１１は、下部が開放された中空の円筒形ボディーを有しており、このボディーの内面に磁力形成のための永久磁石（図示せず）が取り付けられている。可動子１２の外面には、永久磁石と相互作用して磁力を形成するコイル（図示せず）が、所定回数で巻回されている。該コイルは、外部の制御部（図示せず）から電流が印加されて磁力を形成する。可動子１２は、ばね（図示せず）のような弾性部材によって固定子１１の内側に弾支されることが好ましい。符号１５は、ボイスコイルモーター１０をスクライブヘッドベース１００に固定させるブラケットである。

このようなボイスコイルモーター１０は、可動子１２のコイルに印加される電流量によって可動子１２にかかる推力が可変する特性、及び速い応答特性を有している。
スクライブヘッドベース１００は、図示しない別の線形運動装置によって基板の上側においてＸ−Ｙ方向に水平移動しつつ基板スクライブ装置を所望の方向に移動させる。

昇降ブロック２０は、可動子１２の下部に固定され、可動子１２の上下移動によって上下に移動する。昇降ブロック２０の一側には、リニアスケール（ｌｉｎｅａｒ ｓｃａｌｅ）５１が固定され、スクライブヘッドベース１００には、昇降ブロック２０の昇降運動によるリニアスケール５１の上下変位を感知するリニアエンコーダ５２（ｌｉｎｅａｒ ｅｎｃｏｄｅｒ）が取り付けられる。
リニアエンコーダ５２は、リニアスケール５１の距離を感知し、該感知された距離情報を、ボイスコイルモーター１０を制御する制御部（図示せず）に伝達する。

上記のように構成された基板スクライブ装置は、次のように作動する。
基板スクライブ装置が基板スクライブ作業を開始するには、スクライブホイール４０を基板Ｇの表面に正確に載置し、この状態で基板Ｇにスクライブホイール４０が荷重を加え基板スクライブを行わねばならない。
したがって、基板スクライブ作業初期にスクライブホイール４０が基板Ｇの表面に正確に触れる瞬間の位置値を検出する作業が先行されることが好ましい。

このような基板Ｇの位置値を検出する過程を、図５及び図６に示す。同図において、基板スクライブ装置が稼働すると、基板スクライブ装置の制御部（図示せず）を介してボイスコイルモーター１０に所定値の電流が印加される。このような電流の印加によってボイスコイルモーター１０のコイルと永久磁石間に所定の磁力が生成されつつ可動子１２が下側に徐々に下降する。
この可動子１２の下降と共に昇降ブロック２０及びスクライブホイール４０も下降する。この際、リニアエンコーダ５２は、昇降ブロック２０の下降によるリニアスケール５１の下降距離を感知し、それをリアルタイムで制御部に伝達する。

図６に示すように、スクライブホイール４０が下降して基板Ｇの表面に触れると、スクライブホイール４０は基板の存在によってそれ以上前進できず、ボイスコイルモーター１０に印加される電流値が変わる。この際、制御部（図示せず）は、スクライブホイール４０が基板Ｇに到達したことを認識し、リニアエンコーダ５２により感知されたリニアスケール５１の位置値を保存する。

このように保存された位置値は、後で基板スクライブ装置が他の新しい基板をスクライブする作業を行う際に基板Ｇとスクライブホイール４０間の位置情報として活用される。そうすると、制御部は、基板表面の位置値を既に知っているため、前述したような基板Ｇの位置値検出作業を再び行う必要がなく、保存しておいた位置値でスクライブホイール４０を基板Ｇの表面に正確に位置させることが可能になる。

上述のように、スクライブホイール４０が基板Ｇの表面に到達すると、基板Ｇはスクライブホイール４０の下降を阻止する物体として作用することから、ボイスコイルモーター１０に加えられる電流値が次第に増加することになる。
この電流値が、制御部にあらかじめ入力された設定電流値に達すると、スクライブヘッドベース１００が線形運動装置の作動によってＸ及びＹ方向に移動し始め、図７に示すように、スクライブホイール４０は移動方向に沿って基板Ｇの表面を所定深さにスクライブしながらスクライブライン（ｓｃｒｉｂｅ ｌｉｎｅ）を形成する。

このような基板のスクライブ作業が始まる設定電流値は、基板の厚さによって変わる。例えば、基板の厚さが薄い場合は設定電流値が小さく、基板の厚さが厚い場合は設定電流値が相対的に大きくなる。
また、ボイスコイルモーター１０がスクライブホイール４０を介して基板Ｇに過度な荷重を加えると、基板Ｇが割れる可能性がある。したがって、制御部には、基板の厚さに応じてボイスコイルモーター１０に提供される電流値の上限値があらかじめ保存される。

このように、本発明の基板スクライブ装置は、ボイスコイルモーター１０に一定値の電流を提供し、スクライブホイール４０が基板Ｇに到達する瞬間の電流値変化をもって基板Ｇ表面の位置値を検出する位置制御を行った後、次第に電流値を増加させながらスクライブホイール４０の基板Ｇへの荷重を漸増させる荷重制御を行う。
すなわち、本発明の基板スクライブ装置は、ボイスコイルモーター１０で位置制御及び荷重制御を同時に行い基板スクライブ作業を行う。

前述の実施例では、スクライブホイール４０が基板Ｇの表面に着く瞬間の位置値が、ボイスコイルモーター１０に印加される電流値の変化によって検出されるものとした。しかし、これに限定されず、リニアスケール５１とリニアエンコーダ５２によって検出される位置値の変化を用いて基板Ｇ表面の位置値を検出することも可能である。
なお、前述の実施例では、ボイスコイルモーター１０が昇降ブロック２０及びスクライブホイール４０に直接動力を伝達しこれらを昇降させるものとしたが、このボイスコイルモーターに限定されず、外部から印加される電流によって磁力を生成し上下方向に動力を生成できる他の種類のモーターを使用しても良い。

従来の平板表示装置製造用の基板スクライブ装置の一例を示す要部断面図である。 本発明による平板表示装置製造用の基板スクライブ装置の一実施例を示す斜視図である。 図２の基板スクライブ装置の正面図である。 図２の基板スクライブ装置の側面図である。 図２の基板スクライブ装置の作動を概略的に示す図である。 図２の基板スクライブ装置の作動を概略的に示す図である。 図２の基板スクライブ装置の作動を概略的に示す図である。

符号の説明

１０ ボイスコイルモーター（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）
１１ 固定子
１２ 可動子
２０ 昇降ブロック
３０ スクライブホイールホルダー
４０ スクライブホイール
５１ リニアスケール
５２ リニアエンコーダ
Ｇ 基板

Claims (3)

1. スクライブヘッドベースと、
   前記スクライブヘッドベースに設置され、外部の制御部から印加される電流によって磁力を生成し上下方向に動力を発生させるボイスコイルモーター（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）と、
   前記ボイスコイルモーターに固定され、磁力形成体の動力によって上下に移動する昇降ブロックと、
   前記昇降ブロックに設置され、基板をスクライブするスクライブホイール（４０）と、
   前記スクライブヘッドベースに対する昇降ブロックの相対距離を感知するリニアスケールとリニアエンコーダとからなることを特徴とする平板表示装置製造用の基板スクライブ装置。
2. 前記ボイスコイルモーター（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）は、前記スクライブヘッドベースに固定設置され、内部に永久磁石が取り付けられた固定子と、
   その外面に前記固定子の永久磁石と対応して磁力を生成させるコイルが所定回数で券回され、前記コイルに印加される電流によって上下に移動する可動子と、
   からなることを特徴とする請求項１に記載の平板表示装置製造用の基板スクライブ装置。
3. 前記リニアスケールは前記昇降ブロックに固定され、前記リニアエンコーダは前記スクライブヘッドベースに固定され前記リニアスケールの距離をセンシングすることを特徴とする請求項１に記載の平板表示装置製造用の基板スクライブ装置。
   

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