JP4885675B2

JP4885675B2 - 貼合せガラス板の切断分離方法

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Publication number: JP4885675B2
Application number: JP2006262713A
Authority: JP
Inventors: 智弘西山
Original assignee: NSC Co Ltd
Current assignee: NSC Co Ltd
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: HK1117818A1; CN101152972B; KR20080028766A; JP2008081353A; US20080171209A1; TWI439432B; KR101455383B1; SG141320A1; TW200815298A; CN101152972A

Description

本発明は、ガラス板の切断分離方法に関し、特に、一対のガラス板が貼り合わされた貼合せガラス板の切断分離方法に関するものである。

ガラス板の表面にスクライブラインを形成した後、このスクライブラインに応力を加えることにより、ガラス板を切断分離することが行なわれている。出願人は、ガラス板の切断分離方法の一例を特許文献1に開示している。
特開２００４−３０７３１８号公報

特許文献１に開示されている切断分離方法は、複数の液晶セルを有する液晶ディスプレイ用貼合せガラス板を切断分離可能なものである。図５は、複数の液晶セル領域を備えた貼合せガラス板であり、図５（ａ）は、平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ概略断面図である。図示の貼合せガラス板１は、ガラス板Ｇ１およびＧ２との間に、複数の液晶セル領域２を有しており、各液晶セル領域２は、区画樹脂３により区画されている。そして、全ての液晶セル領域２は、ガラス板Ｇ１，Ｇ２の対向間隔への液浸入を防止するために、外周樹脂７で一括して囲まれている。なお、液晶セル領域２には、この段階で液晶が注入されている場合と、その後に、液晶が注入される場合とがある。

図６は、特許文献１に開示されている貼合せガラス板の切断分離を説明するための図である。図６（ａ）は、ガラス板表面にスクライブラインを形成する工程を表す図であり、図６（ｂ）は、ガラス板表面をエッチングする工程を表す図であり、図６（ｃ）は、貼合せガラス板を切断分離する工程を表す図である。

この図６に表された工程順により、貼合せガラス板８の切断分離が行なわれる。先ず、図６（ａ）に表されている通り、ガラス板Ｇ１，Ｇ２の表面に、スクライブライン１２ａ，１２ｂをダイヤモンドや超硬合金製のホールカッター１１で形成する。次に、図６（ｂ）に表されている通り、貼合せガラス板をエッチング液に浸漬し、スクライブライン１２ａ，１２ｂを含めたガラス板Ｇ１，Ｇ２の表面がエッチングされる。その後、スクライブライン１２ａ，１２ｂに荷重や引っ張りによる機械的応力を加えて、スクライブライン１２ａ，１２ｂに沿った貼合せガラス板の切断分離が行なわれる。

この特許文献１に記載の発明によれば、貼合せガラス板にエッチング液を接触させて、スクライブライン形成時に生じたガラスのひび割れを除去しているので、その後、貼合せガラス板を円滑に切断分離できるという効果がある。

ところで、近年では、ガラス板を薄板化することにより液晶ディスプレイの薄型化が進められている。しかし、特許文献１に開示されている切断分離方法では、図６（ｃ）の切断分離工程に至るまでに、貼合せガラス板に割れが生じる可能性があった。特に、貼合せガラス板をエッチング液に浸漬している間、貼合せガラス板が液流に煽られて撓むと、スクライブライン１２ａ，１２ｂを起点としてガラス板Ｇ１，Ｇ２に割れが生じるおそれがあった。また、貼合せガラス板をエッチング液から取り出す際にも、スクライブライン１２ａ，１２ｂを起点とした割れが生じる可能性があった。

このような割れの問題は、様々な工程を経て製造された貼合せガラス板を無駄にすることになる。そして、製造工程の効率化や表示画面の大画面化のために貼合せガラス板のサイズが大型化してきている今日では、この問題が更に深刻化している。

また、貼合せガラス板を極限的に薄板化するべくエッチング量を増やすと、元々は鋭く形成されていた切断切込線（スクライブライン）も、これがエッチングにより深く化学研磨される過程で、切断切込溝が完全に滑面化されてしまい、その後の切断分離が困難になることもあった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ガラス板を更に薄板化しても、薄板化の過程で割れることがなく、また、薄板化された後も円滑に切断分離できる切断分離方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、第一ガラス板と第二ガラス板とで構成された貼合せガラス板の切断分離方法であって、前記第一ガラス板の表面に第一スクライブラインを形成する第一工程と、前記第一スクライブラインにエッチング液を接触させる第二工程と、前記第二工程を経た前記貼合せガラス板の第二ガラス板の表面に、第一スクライブラインに対応する第二スクライブラインを形成する第三工程と、前記貼合せガラス板に応力を加えて、前記２つのスクライブラインに沿って前記貼合せガラス板を切断分離する第四工程と、をこの順番に実行している。

この切断分離方法は、フラットパネルディスプレイパネルの製造工程やフラットパネルディスプレイの製造工程に取り入れることが可能である。なお、第四工程では、機械的応力又は熱的応力によってガラスを切断分離するのが好ましい。

本発明は、好ましくは、前記第一工程に先立って、貼合せガラス板にエッチング液を接触させて全体を薄板化する前工程が設けられる。このような前工程を設けることにより、第二工程におけるエッチング量を、第一ガラス板、第二ガラス板とも１０〜６０μｍ程度に制限することができ、第二工程において、スクライブラインによる切込溝が、必要以上に滑らかになることがない。何れにしても、第二工程における研磨量は、各ガラス板当り、１００μｍ未満、好ましくは１０〜６０μｍ、更に好ましくは１０〜４０μｍである。

本発明の方法を使用して製造されるフラットパネルディスプレイは、使用者に露出する第二ガラス板と、使用者に露出しない第一ガラス板とを貼り合わせて構成され、前記第二ガラス板の周縁は、その側面全体が、物理的に切断分離されている一方、前記第一ガラス板の周縁は、その側面の少なくとも外表面側の一部が、物理的に形成された切断切込線が更にエッチング処理されて滑面化されている。

本発明では、少なくとも、使用者に露出しない第一ガラス板の外表面側の周縁ラインが滑らかであり、スクライブライン形成時に生じたガラスのひび割れが完全に除去されている。そのため、完成したフラットパネルディスプレイの使用時に、使用者に露出する第二ガラス板Ｇ２から第一ガラス板Ｇ１に向けて圧力が加わっても、フラットパネルディスプレイが割れにくい（図１（ｂ）参照）。すなわち、圧力を受けて最も伸びる第一ガラス板Ｇ１の外表面側の周縁ラインＬ１が滑らかであるため、ガラスが割れる際の起点が存在せず、優れた破壊耐力を発揮する。

なお、極限的に破壊耐力を高めるには、請求項４に規定する後工程を経たフラットパネルディスプレイとすれば良い。この場合には、第一ガラス板Ｇ１と第二ガラス板Ｇ２の周縁は、その全側面を滑らかにすることができる。但し、通常の使用態様では、この工程を経なくても、十分な破壊耐力を発揮する。

また、破壊耐力を高めるには、請求項５に記載された構成を採るのも好ましい。請求項５に係る発明は、第一ガラス板と第二ガラス板とで構成された貼合せガラス板の切断分離方法であって、前記貼合せガラス板全体にエッチング液を接触させて、目標板厚の直近まで薄板化する第一エッチング工程と、第一エッチング工程を経た前記第一ガラス板と前記第二ガラス板の各表面に、対応する一対のスクライブラインを、その時の貼合わせガラス板の板厚の１０〜１５％の深さに始点から終点まで形成するスクライブ工程と、その後、前記貼合せガラス板全体にエッチング液を接触させて、目標板厚まで薄板化する第二エッチング工程と、第二エッチング工程を経た前記貼合せガラス板に応力を加えて、前記一対のスクライブラインに沿って前記貼合せガラス板を切断分離する分離工程と、を有し、前記第二エッチング工程でのエッチング量が、各ガラス板とも１０〜４０μｍに制限されている。

上記した本発明によれば、ガラス板を更に薄板化しても、薄板化の過程で割れることがない。また、薄板化された後も円滑に貼合せガラス板を切断分離できる。

以下、実施形態に基づき本発明に係るガラス板の切断分離方法を説明する。図１（ａ）は、第１実施形態の貼合せガラス板の切断分離方法の工程フロー図である。ここでは、使用者に露出する第二ガラス板Ｇ２と、使用者に露出しない第一ガラス板Ｇ１とで構成された貼合せガラス板を、目標の板厚値Ｔまで薄板化すると共に、適宜な深さの切断切込溝を形成している。

具体的には、この切断分離方法は、貼合せガラス板を目標の板厚値の直近まで化学研磨するエッチング工程（ＳＴ１）と、使用者に露出しない第一ガラス板Ｇ１の表面に、切断切込線たる第一スクライブラインを形成する第一スクライブ工程（ＳＴ２）と、第一スクライブラインにエッチング液を接触させる追加エッチング工程（ＳＴ３）と、第二ガラス板Ｇ２表面に、所定の第二スクライブラインを形成する第二スクライブ工程（ＳＴ４）と、第一ガラス板および第二ガラス板の表面に形成されているスクライブラインに応力を加えて貼合せガラス板を切断分離する切断分離工程（ＳＴ５）と、を順に経ることにより行なわれる。

図５は、各実施形態において切断分離対象となる貼合せガラス板１を表す図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ概略断面図である。図示の貼合せガラス板１は、厚みが１．４ｍｍ以下、大きさが４００ｍｍ×５００ｍｍで、液晶ディスプレイパネルに使用される。この貼合せガラス板１は、使用者に露出して液晶ディスプレイの画像表示面となる第二ガラス板Ｇ２と、画像表示面の背面板となる第一ガラス板Ｇ１と、を貼り合せたものである。

第一ガラス板Ｇ１における、第二ガラス板Ｇ２との対向面には、薄膜トランジスタ及び透明電極が形成され、更に配向膜が積層されている（不図示）。一方、画像表示面となる第二ガラス板Ｇ２における、第一ガラス板Ｇ１との対向面には、カラーフィルターがブラックマトリックスに区分けされて形成され、オーバーコート、透明電極及び配向膜が順次積層されている（不図示）。これらガラス板Ｇ１，Ｇ２の貼り合せは、両ガラス板Ｇ１，Ｇ２の間に図示されていないスペーサ、並びに区画樹脂３および外周樹脂７を介在させて行なわれている。なお、貼合せガラス板１の外表面には、本実施形態の切断分離工程（ＳＴ５）の後に偏光板が貼り付けられる。

ガラス板Ｇ１，Ｇ２の間には、液晶封入領域である液晶セル領域２が介在している。この液晶セル領域２は、ガラス板Ｇ１，Ｇ２の貼り合せ時に、区画樹脂３を設けることで区画形成される。なお、全ての液晶セル領域２を囲う外周樹脂７が設けられて、エッチング液の浸入を阻止する密閉空間が形成されている。

次に、図を参照しつつ本実施形態の切断分離方法について説明する。図２は、図１の各工程を説明するための図面である。それぞれ、図２（ａ）は、第一スクライブ工程（ＳＴ２）、図２（ｂ）は、追加エッチング工程（ＳＴ３）、図２（ｃ）は、第二スクライブ工程（ＳＴ４）、図２（ｄ）は、切断分離工程（ＳＴ５）を示している。

第一スクライブ工程（ＳＴ２）に先立って、エッチング工程（ＳＴ１）が設けられ、貼合せガラス板１は、目標値Ｔの直近までエッチングされてＴ＋δの板厚となる。ここで、エッチング不足値δは、貼合せガラス板１全体として、２００μｍ未満、好ましくは２０〜１２０μｍ、更に好ましくは２０〜８０μｍである。したがって、エッチング不足値は、各ガラス板Ｇ１，Ｇ２当りに換算すると、ガラス板Ｇ１，Ｇ２間の隙間を無視して、１００μｍ未満、好ましくは１０〜６０μｍ、更に好ましくは１０〜４０μｍとなる。

その後、第一スクライブ工程（ＳＴ２）では、図２（ａ）に示すように、第一ガラス板Ｇ１の表面に、その板厚の１０〜１５％程度の深さのスクライブライン５ａが形成される。スクライブライン５ａは、ダイヤモンドや超硬合金製であって周面が尖突状の円板状ホールカッター４の周面で形成される。スクライブライン５ａは、各液晶セル領域２を分割するためのものであり、隣り合う液晶セル領域２の間に形成される。このスクライブライン（切込切断線）５ａは、エッチング処理で切断切込溝に成長し、切断分離工程ＳＴ５におけるガラス板Ｇ１の切断線となる。

図２（ｂ）に示す追加エッチング工程（ＳＴ３）では、貼合せガラス板１の外表面にエッチング液を接触させた後に、エッチング液を貼合せガラス板１の表面から除去する水洗を行なう。エッチング液の接触は、スクライブライン５ａを含んだガラス板Ｇ１，Ｇ２の表面をエッチングすることにより行なわれる。本工程におけるエッチングは、貼合せガラス板１をエッチング液に浸漬することにより行なわれる。エッチング液は、ガラス溶解性の液体であれば特に限定されるものではないが、フッ化水素を５５％以下の濃度で含有させた水溶液が本実施形態で使用されている。

この追加エッチング工程では、エッチング不足値δ（換言すると追加エッチング分）だけ、両ガラス板Ｇ１，Ｇ２をエッチングして薄板化する。そのため、この追加エッチングによって、スクライブライン５ａの形成時に生じたガラス板Ｇ１の表面上のクラックが確実に除去される。但し、エッチング量が制限されているので、スクライブライン５ａから成長した切断切込溝が完全に滑面化されてしまうことはない。

追加エッチング工程（ＳＴ３）に続く第二スクライブ工程（ＳＴ４）では、図２（ｃ）に示すように、第二ガラス板Ｇ２の表面に、切断分離工程（ＳＴ５）におけるガラス板Ｇ２の切断線となる第二スクライブライン５ｂが形成される。この第二スクライブライン５ｂは、第一スクライブライン５ａに対応した位置に形成され、ホイールカッター４で隣り合う表示領域２の間に形成される。

このように、この切断分離方法では、第二スクライブ工程（ＳＴ４）で初めて、第二ガラス板Ｇ２にスクライブライン５ｂが形成されることになる。つまり、ガラス割れの起点となるスクライブライン５ｂが、この段階までは第二ガラス板Ｇ２には形成されていないので、第二スクライブ工程（ＳＴ４）に至るまでのエッチング工程（ＳＴ３）や、貼合せガラス板１の運搬工程において、第二ガラス板Ｇ２が第一ガラス板Ｇ１の機械的補強板として機能する。

切断分離工程（ＳＴ５）では、図２（ｄ）に示すように、スクライブライン５ａ，５ｂを切断線とした貼合せガラス板１の切断分離が行なわれる。本工程では、荷重によってスクライブライン５ａ，５ｂに応力を加え、この応力によって、スクライブライン５ａ，５ｂに沿った貼合せガラス板１の切断分離が行なわれる。スクライブライン５ａは、エッチング処理によってクラックの除去された切込切断溝に成長しているので、切断分離後のガラス板Ｇ１の切断面は、ガラス板Ｇ２の切断面よりも滑らかである。

以上の各工程を経て切断された貼合せガラス板１は、ディスプレイパネルとして使用される。このディスプレイパネルは、第一ガラス板Ｇ１の切断面が平滑面となっているので、パネル外部からの荷重によっても、貼合せガラス板１の破損が確実に抑制される。

図３は、第２実施形態の切断分離方法を示すフロー図である。第２実施形態の切断分離方法は、貼合せガラス板１を目標の板厚値Ｔの直近まで化学研磨するエッチング工程（ＳＴ１０）と、第一ガラス板Ｇ１と第２ガラス板Ｇ２の各表面に、切断切込線たるスクライブライン５ａ，５ｂをまとめて形成するスクライブ工程（ＳＴ１１）と、貼合せガラス板１をエッチング液に浸漬して目標の板厚Ｔまで薄板化する追加エッチング工程（ＳＴ１２）と、第一ガラス板Ｇ１および第二ガラス板Ｇ２の表面に形成されているスクライブライン５ａ，５ｂに応力を加えて貼合せガラス板を切断分離する切断分離工程（ＳＴ１３）と、を順に経ることにより行なわれる。

第１実施形態の場合と同じく、エッチング工程（ＳＴ１０）では、貼合せガラス板が、目標の板厚Ｔよりやや厚いＴ＋δまで薄板化される。δは、２００μｍ未満、好ましくは２０〜１２０μｍ、更に好ましくは２０〜８０μｍである。

また、スクライブ工程（ＳＴ１１）で形成されるスクライブラインは、その時の板厚Ｔ＋δの１０〜１５％程度の所定の深さに形成される。このとき、各スクライブラインの始点から終点までを、均一な深さに管理すると共に、複数本のスクライブラインのそれぞれについても均一な深さに管理することによって、その後の各作業におけるガラス基板の破損を有効に防止できる。

スクライブ工程の後、追加エッチング工程（ＳＴ１２）では、前記の数値範囲の板厚δだけエッチングされるが、貼合せガラス板が液流に煽られることがないよう、液流を完全に静止した状態、又は緩やかな液流の状態でエッチングされる。

この第２実施形態の切断分離方法によれば、切断分離後の個々の貼合せガラス板は、第一ガラス板Ｇ１と第二ガラス板Ｇ２の周縁とも、その側面の外表面側の一部が、エッチングによって滑面化されているので、外部からの応力に対して極めて優れた破壊耐力を発揮する。

以上、２つの実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図１〜図５では、液晶ディスプレイ用の貼合せガラス板について説明したが、一対のガラス板が貼り合わされているものであれば、液晶ディスプレイ用の貼合せガラス板であるか否かが問われるものではない。

また、切断分離された後の貼合せガラス板１の機械的強度を更に高めるためには、分離された個々の貼合せガラス板毎に、第一ガラス板Ｇ１と第二ガラス板Ｇ２の周縁の側面について、その全部又は一部に対して最終エッチングを行うのも好適である。

第１実施形態の貼合せガラス板の切断分離方法の工程フロー図である。図１の各工程を説明するための図である。第２実施形態の貼合せガラス板の切断分離方法の工程フロー図である。図３の各工程を説明するための図である。複数の表示領域を備えた貼合せガラス板を表す図である。貼合せガラス板の切断分離法の従来例を説明するための図である。

符号の説明

１貼合せガラス板
５ａ，５ｂスクライブライン

Claims

第一ガラス板と第二ガラス板とで構成された貼合せガラス板の切断分離方法であって、
前記第一ガラス板の表面に第一スクライブラインを形成する第一工程と、
前記第一スクライブラインにエッチング液を接触させる第二工程と、
前記第二工程を経た前記貼合せガラス板の第二ガラス板の表面に、第一スクライブラインに対応する第二スクライブラインを形成する第三工程と、
前記貼合せガラス板に応力を加えて、前記２つのスクライブラインに沿って前記貼合せガラス板を切断分離する第四工程と、
をこの順番に実行する貼合せガラス板の切断分離方法。
前記第一工程に先立って、貼合せガラス板にエッチング液を接触させて全体を薄板化する前工程を設けた請求項１に記載の切断分離方法。
前記第二工程では、前記貼合せガラス板全体をエッチング液に接触させることで、第一ガラス板と第二ガラス板を共に薄板化している請求項１又は２に記載の切断分離方法。
前記第四工程の後、切断分離された個々の貼合せガラス板の周縁に、エッチング液を接触させる後工程を設けた請求項１〜３の何れかに記載の切断分離方法。
第一ガラス板と第二ガラス板とで構成された貼合せガラス板の切断分離方法であって、
前記貼合せガラス板全体にエッチング液を接触させて、目標板厚の直近まで薄板化する第一エッチング工程と、
第一エッチング工程を経た前記第一ガラス板と前記第二ガラス板の各表面に、対応する一対のスクライブラインを、その時の貼合わせガラス板の板厚の１０〜１５％の深さに始点から終点まで形成するスクライブ工程と、
その後、前記貼合せガラス板全体にエッチング液を接触させて、目標板厚まで薄板化する第二エッチング工程と、
第二エッチング工程を経た前記貼合せガラス板に応力を加えて、前記一対のスクライブラインに沿って前記貼合せガラス板を切断分離する分離工程と、を有し、
前記第二エッチング工程でのエッチング量が、各ガラス板とも１０〜４０μｍに制限されている貼合せガラス板の切断分離方法。
製造工程中に、請求項１〜５の何れかに記載の切断分離方法を実施するフラットパネルディスプレイパネルの製造方法。
製造工程中に、請求項１〜５の何れかに記載の切断分離方法を実施するフラットパネルディスプレイの製造方法。