JP6224900B2 - スクライビングホイール、スクライブ装置、スクライブ方法及び表示用パネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、脆性材料基板の表面にスクライブラインを形成する際のスクライビングホイール、スクライブ装置、脆性材料基板のスクライブ方法及び表示用パネルの製造方法に関し、特にスクライビングホイールの稜線部に複数の溝が形成されたスクライビングホイール、このような溝が形成されたスクライビングホイールを用いたスクライブ装置、スクライブ方法及び表示用パネルの製造方法に関する。

液晶パネル等の製造においてガラス基板を分断する際には、一般的にスクライブ装置が用いられ、このスクライブ装置のスクライビングホイールによって、基板平面に対して直角な方向にクラックが形成される。

このようなスクライビングホイールとして、超硬合金製或いは焼結ダイヤモンド製の円板を外周面に沿って両面から研磨することで、外周縁に断面略Ｖ字状となる刃を形成し、刃先となる稜線が形成されたものが一般的に知られている。

一方、特許文献１に記載されているように、刃先となる稜線に一定間隔で溝を形成することで、より深いクラックを形成することが可能な溝付きのスクライビングホイールも知られている。

この溝付きのスクライビングホイールは、突起状の刃先部分と溝部分とが基板上に交互に接近することにより、刃先部分が間欠的に基板に当たるようになる。その結果、基板に打点衝撃を与えつつ基板表面にスクライブラインが形成されるので、スクライブラインに沿って伸展する垂直クラックの深さが、上述した溝のないスクライビングホイールにより形成されるクラックの深さよりもはるかに深くなる。なお、スクライブラインとは脆性材料基板の表面に形成されたスクライブの痕のことであり、スクライビングホイールが脆性材料基板に与える塑性変形部分や、基板表面に水平方向へ生じる微小なクラックを含むものである。

また、溝付きのスクライビングホイールによれば、刃先部分に集中的に圧接の荷重が加わるようになり、これによっても垂直クラックの深さがより深くなるので、溝のないスクライビングホイールよりも高い浸透性を備えている。

特許第３０７４１４３号公報

上記のような高い浸透性を備えた溝付きのスクライビングホイールについて、この溝の深さと溝の幅（稜線の延在方向における長さ）が様々なものを用いて、ガラス基板の分断を行ったところ、ガラス基板等の脆性材料基板を分断する上で、溝の深さと溝の幅との関係が重要であることが判明した。

つまり、溝の深さに対して溝の幅があまり大きいと、溝と溝との間の刃先部分のエッジ角度が鈍角になり過ぎてしまい、脆性材料基板に対する食いつき（掛かり）が悪くなる。また、溝付きのスクライビングホイールを用いてスクライブすると、スクライブ後に時間経過によって溝部分の形状に対応したガラス片がガラス基板から剥離し、比較的大きいカレットとなる。溝の形状及びスクライビングホイールのサイズによっては、脆性材料基板に垂直クラックを形成した際にガラス片が剥離してカレットが生じやすく、しかも生じるカレットが大きくなってしまい、脆性材料基板で発生した大きなカレットが分断工程や分断工程以降の工程で悪影響を与えてしまう。

また、溝付きのスクライビングホイールは、打点衝撃によって、深い垂直クラックを形成することが可能である反面、水平方向への微小なクラックも発生するため、溝のないスクライビングホイールに比べ、スクライブラインのライン幅が広くなってしまう傾向にある。

そして、スクライビングホイールによって形成されるスクライブラインは、通常、脆性材料基板を分断した後も、基板の端部表面に残ってしまうものであるため、スクライブラインのライン幅が広くなってしまうと、様々な問題が発生するおそれがある。

例えば、表示装置に用いられる液晶パネル等の表示用パネルは、小型化、デザイン性向上、複数のパネルをつないだ超大型パネルの実現等の目的のために、狭額縁化が望まれている。スクライブラインが額縁領域に残っていても、額縁領域の幅に十分な余裕があれば問題はないが、狭額縁化が進んで額縁領域の幅に余裕がなくなると、表示用パネルを用いて表示装置を組み立てた後、表示装置の外枠からスクライブラインが見えてしまう、という問題がある。

また、基板の表面に残っているスクライブラインからガラス小片が剥がれ落ち、このガラス小片が基板表面に付着したり、表示用パネルの配線を傷つけたりする等の問題が生じる。

そして、高い浸透性を備えた溝付きのスクライビングホイールについて、この溝の深さと溝の幅（稜線の延在方向における溝の長さ）が様々なものを用いて、ガラス基板の分断を行ったところ、スクライブラインのライン幅に関しても、溝の深さと溝の幅との関係が重要であることが判明した。

つまり、溝の深さに対して溝の幅が大きすぎると、垂直クラックが伸展するだけでなく、水平方向にもクラックが大きく伸展してしまい、スクライブラインのライン幅が広がってしまうことがわかった。

そこで、本発明者はこの問題を解消すべく種々検討を重ねた結果、稜線に溝が複数形成されたスクライビングホイールにおいて、溝の深さに対して溝の幅が所定の範囲となるようにすることで、この問題を解消し得ることに想到し、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は、上記問題を解消することを課題とし、脆性材料基板を分断するのに最適な高い浸透性を備えた溝付きのスクライビングホイール、スクライブ装置、スクライブ方法及び表示用パネルの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一つの態様に係るスクライビングホイールは、円板の円周部に沿って、稜線と、前記稜線の両側の傾斜面からなる刃と、を有し、前記稜線に複数の溝が形成されたスクライビングホイールであって、前記溝は深さが２μｍ以上であり、側面視の方向における前記溝の幅が３５μｍ以下であって、前記溝の深さの３．２倍以下であり、前記稜線の幅の１．０〜３．２倍であることを特徴とする。

このようなスクライビングホイールは、少ない切断荷重で脆性材料基板に深いクラックを形成でき、スクライビングホイールの溝に起因するカレットの発生を抑制することができる。また、このようなスクライビングホイールは、脆性材料基板の表面に形成されたスクライブラインのライン幅の広がりを抑えことができる。

本発明の他の態様に係るスクライブ装置は、円板の円周部に沿って、稜線と、前記稜線の両側の傾斜面からなる刃と、を有し、前記稜線に複数の溝が形成されたスクライビングホイールであって、前記溝は深さが２μｍ以上であり、側面視の方向における前記溝の幅が３５μｍ以下であって、前記溝の深さの３．２倍以下であり、前記稜線の幅の１．０〜３．２倍であるスクライビングホイールと、スクライビングホイールを回転自在に保持するホルダーと、前記ホルダーが取り付けられたスクライブヘッドと、を有することを特徴とする。

このようなスクライブ装置は、少ない切断荷重で脆性材料基板に深いクラックを形成でき、スクライビングホイールの溝に起因するカレットの発生を抑制することができるため、脆性材料基板を分断するのに最適な高い浸透性を備えたものとなる。また、このようなスクライブ装置は、脆性材料基板の表面に形成されたスクライブラインのライン幅の広がりを抑えことができる。

本発明の他の態様に係るスクライブ方法は、スクライビングホイールを用いて脆性材料基板にスクライブラインを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、スクライビングホイールとして、円板の円周部に沿って、稜線と、前記稜線の両側の傾斜面からなる刃と、を有し、前記稜線に複数の溝が形成され、前記溝は、深さが２μｍ以上であり、側面視の方向における前記溝の幅が３５μｍ以下であって前記溝の深さの３．２倍以下であり、前記稜線の幅の１．０〜３．２倍であるものを用い、前記スクライビングホイールに荷重を加え前記脆性材料基板の表面上を回転させながらスクライブラインを形成することを特徴とする。

このようなスクライブ方法は、少ない切断荷重で脆性材料基板に深いクラックを形成でき、スクライビングホイールの溝に起因するカレットの発生を抑制することができる。また、このような脆性材料基板のスクライブ方法は、脆性材料基板の表面に形成されたスクライブラインのライン幅の広がりを抑えことができる。

本発明の他の態様に係る表示用パネルの製造方法は、スクライビングホイールを用いた表示用パネルの製造方法であって、スクライビングホイールとして、円板の円周部に沿って、稜線と、前記稜線の両側の傾斜面からなる刃と、を有し、前記稜線に複数の溝が形成され、前記溝は、深さが２μｍ以上であり、側面視の方向における前記溝の幅が３５μｍ以下であって前記溝の深さの３．２倍以下であり、前記稜線の幅の１．０〜３．２倍であるものを用い、前記スクライビングホイールに荷重を加えてマザー基板の表面上を回転させながらスクライブラインを形成し、前記マザー基板を分断して前記表示用パネルを得ることを特徴とする。

このような表示用パネルの製造方法によって、スクライブラインのライン幅の広がりを抑え、基板端部に残るスクライブラインの幅を小さくすることができる。

実施形態におけるスクライブ装置の概略図である。 実施形態におけるスクライブ装置が有するホルダージョイントの正面図である。 実施形態におけるホルダーの斜視図である。 実施形態におけるホルダーの一部拡大図である。 図５（ａ）は実施形態におけるスクライビングホイールの側面図であり、図５（ｂ）はスクライビングホイールの正面図であり、図５（ｃ）はスクライビングホイールの一部拡大図である。 図６（ａ）はマザー基板の平面図と拡大図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＣ−Ｃの断面図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）におけるマザー基板を分断した断面図である。 表示装置の断面図である。 実験例１〜８のスクライビングホイールに関する表である。 実験例１〜８のスクライビングホイールのスクライブ結果に関する表である。 実験例１〜８のスクライビングホイールによって形成したスクライブラインのライン幅に関するグラフである。 実験例１、実験例４、実験例６のスクライビングホイールを用いて形成したスクライブラインの写真である。 実験例１〜８のスクライビングホイールによって形成したスクライブラインのクラックの長さに関するグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための一例を示すものであって、本発明をこの実施形態に特定することを意図するものではない。本発明は特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも適応し得るものである。

実施形態に係るスクライブ装置１０の概略図を図１に示す。スクライブ装置１０は、移動台１１を備えている。そして、この移動台１１は、ボールネジ１３と螺合されており、モータ１４の駆動によりこのボールネジ１３が回転することで、一対の案内レール１２ａ、１２ｂに沿ってｙ軸方向に移動できるようになっている。

移動台１１の上面には、モータ１５が設置されている。このモータ１５は、上部に位置するテーブル１６をｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするためのものである。脆性材料基板１７は、このテーブル１６上に載置され、図示しない真空吸引手段などによって保持される。なお、スクライブの対象となる脆性材料基板１７は、ガラス基板、セラミック基板、サファイア基板、シリコン基板等の脆性材料基板である。

スクライブ装置１０は、脆性材料基板１７の上方に、脆性材料基板１７の表面に形成されたアライメントマークを撮像する２台のＣＣＤカメラ１８を備えている。そして、スクライブ装置１０には、移動台１１とその上部のテーブル１６を跨ぐように、ｘ軸方向に沿ってブリッジ１９が、支柱２０ａ、２０ｂによって架設されている。

このブリッジ１９には、ガイド２２が取り付けられており、スクライブヘッド２１がガイド２２に沿ってｘ軸方向に移動可能に設置されている。そして、スクライブヘッド２１には、ホルダージョイント２３を介して、ホルダー３０が取り付けられている。

図２はホルダー３０が取り付けられたホルダージョイント２３の正面図である。また、図３はホルダー３０の斜視図である。また、図４は図３のＡ方向から観察したホルダー３０の側面の一部を拡大した図である。

ホルダージョイント２３は略円柱状をしており、回転軸部２３ａと、ジョイント部２３ｂを備えている。スクライブヘッド２１にホルダージョイント２３が装着された状態で、この回転軸部２３ａには、ホルダージョイント２３を回動自在に保持するための二つのベアリング２４ａ、２４ｂが、円筒形のスペーサ２４ｃを介して取り付けられている。なお、図２には、ホルダージョイント２３の正面図が示されるとともに、回転軸部２３ａに取り付けられたベアリング２４ａ、２４ｂとスペーサ２４ｃの断面図が併せて示されている。

円柱形のジョイント部２３ｂには、下端側に円形の開口２５を備えた内部空間２６が設けられている。この内部空間２６の上部にマグネット２７が埋設されている。そして、マグネット２７によって着脱自在なホルダー３０が、この内部空間２６に挿入されて取り付けられている。

このホルダー３０は、図３に示すように略円柱形をしており、磁性体金属で形成されている。そして、ホルダー３０の上部には、位置決め用の取付部３１が設けられている。この取付部３１は、ホルダー３０の上部を切り欠いて形成されており、傾斜部３１ａと平坦部３１ｂを備えている。

そして、ホルダー３０の取付部３１側を、開口２５を介して内部空間２６へ挿入する。その際、ホルダー３０の上端側がマグネット２７によって引き寄せられ、取付部３１の傾斜部３１ａが内部空間２６を通る平行ピン２８と接触することで、ホルダージョイント２３に対するホルダー３０の位置決めと固定が行われる。また、ホルダージョイント２３からホルダー３０を取り外す際には、ホルダー３０を下方へ引くことで、容易に外すことができる。

ホルダー３０の下部には、ホルダー３０を切り欠いて形成された保持溝３２が設けられている。そして、保持溝３２を設けるために切り欠いたホルダー３０の下部に、保持溝３１を挟んで支持部３３ａ、３３ｂが位置している。この保持溝３２には、スクライビングホイール４０が回転自在に配置されている。また、支持部３３ａ、３３ｂには、スクライビングホイール４０を回転時自在に保持するためのピン５０を支持しておく支持孔３４ａ、３４ｂがそれぞれ形成されている。

そして、図４に示すように、スクライビングホイール４０のピン孔４５にピン５０を貫通させるとともに、支持孔３４ａ、３４ｂにピン５０の両端を設置することにより、スクライビングホイール４０は、ホルダー３０に対して回転自在に取り付けられることになる。なお、支持孔３４ａは、内部に段部を有しており、保持溝３２側の開口の孔径が、他方側の開口の孔径よりも大きくなっている。

次に、スクライビングホイール４０の詳細について説明を行う。図５（ａ）はスクライビングホイール４０の側面図であり、図５（ｂ）はスクライビングホイール４０の正面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）の円Ｂで示した部分の拡大図である。

スクライビングホイール４０は、主として、本体部４１と、刃４２と、刃先４３と、溝４４と、を有している。

本体部４１は円板状をしている。本体部４１の中心付近には、回転軸に沿って本体部４１を貫通する貫通孔４５が設けられている。この貫通孔４５にピン５０が挿入されており、スクライビングホイール４０は、このピン５０を介してホルダー３０に回転自在に保持されている。そして、この本体部４１の外周には、円環状の刃４２が形成されている。

刃４２は、回転軸を中心とした同心円状の内周及び外周により形成される円環状体である。また、刃４２は正面視で略Ｖ字状となっており、回転軸に沿った刃４２の厚さは稜線部となる刃先４３に向かうに従って徐々に小さくなっている。つまり、刃４２は、刃先４３となる稜線の両側の傾斜面で構成されている。

刃先４３は刃４２の最外周部に沿って設けられている。そして刃４２の最外周部には、刃先４３と溝４４が交互に形成されている。なお、この溝４４に関しては詳細を後述する。

このスクライビングホイール４０は、超硬合金や焼結ダイヤモンドから形成される。また、スクライビングホイール４０は、超硬合金等の基材にダイヤモンド等の硬質材料の膜をコーティングしたものを用いても良い。

例えば、この焼結ダイヤモンド製のスクライビングホイール４０は主としてダイヤモンド粒子と、残部の添加剤及び結合材からなる結合相と、から作られている。このダイヤモンド粒子の平均粒子径は１．５μｍ以下のものが用いられている。そして、焼結ダイヤモンド中におけるダイヤモンドの含有量は７５．０〜９０．０ｖｏｌ％の範囲である。

添加剤としては例えば、タングステン、チタン、ニオブ、タンタルより選ばれる少なくとも１種以上の元素の超微粒子炭化物が好適に使用される。焼結ダイヤモンド中における超微粒子炭化物の含有量は３．０〜１０．０ｖｏｌ％の範囲であり、この超微粒子炭化物は１．０〜４．０ｖｏｌ％の炭化チタンと、残部の炭化タングステンと、を含む。

結合材としては、通常、鉄族元素が好適に使用される。鉄族元素としては、例えばコバルト、ニッケル、鉄等が挙げられ、この中でもコバルトが好適である。また、焼結ダイヤモンド中における結合材の含有量は好ましくはダイヤモンド及び超微粒子炭化物の残部であり、更に好ましくは３．０〜２０．５ｖｏｌ％の範囲である。

次に、このスクライビングホイール４０の製造方法について説明する。まず、上述のダイヤモンド粒子、添加剤、結合材を混合し、ダイヤモンドが熱力学的に安定となる高温及び超高圧下において、これら混合物を焼結させる。これにより焼結ダイヤモンドが製造される。この焼結時において、超高圧発生装置の金型内の圧力は５．０〜８．０ＧＰａの範囲であり、金型内の温度は１５００〜１９００℃の範囲である。

次に、製造された焼結ダイヤモンドから所望の半径となる円板が切り取られる。そして、この円板の周縁部において、両面側それぞれを削ることで傾斜面を形成し、断面Ｖ字状の刃４２を有するスクライビングホイール４０ができる。

そして、このスクライビングホイール４０の稜線となる刃先４３に対し、直交するようにして円板状の砥石を当接させることで、刃先４３に図５（Ｃ）に示すようなＵ字状の溝４４が形成される。この時、一つの溝４４を形成するごとに、砥石は退避させる。そして、スクライビングホイール４０を所定のピッチに相当する回転角だけ回転させた後、また砥石を当接させることで、次の溝４４が形成される。このようにしてスクライビングホイール４０の刃４２の先端には、刃先４３と溝４４とが交互に等ピッチで設けられる。

次に、このスクライビングホイール４０の寸法について説明する。スクライビングホイール４０の外径Ｄｍは、１．０〜１０．０ｍｍであり、好ましくは１．０〜７．０ｍｍ、特に好ましくは１．０〜５．０ｍｍの範囲である。スクライビングホイール４０の外径Ｄｍが１．０ｍｍより小さい場合には、スクライビングホイール４０の取り扱い性が低下する。一方、スクライビングホイール４０の外径Ｄｍが１０．０ｍｍより大きい場合には、スクライブ時の垂直クラックが脆性材料基板１７に対して深く形成されないことがある。

また、スクライビングホイール４０の厚さＴｈは、０．４〜１．２ｍｍ、好ましくは０．４〜１．１ｍｍの範囲である。スクライビングホイール４０の厚さＴｈが０．４ｍｍより小さい場合には、加工性及び取り扱い性が低下することがある。一方、スクライビングホイール４０の厚さＴｈが１．２ｍｍより大きい場合には、スクライビングホイール４０の材料及び製造のためのコストが高くなる。

また、刃４２の刃先角θ１は、通常鈍角であり、９０≦θ１≦１６０（ｄｅｇ）、好ましくは９０≦θ１≦１４０（ｄｅｇ）の範囲である。なお、刃先角θ１の具体的角度は、切断する脆性材料基板１７の材質、厚さ等から適宜設定される。

また、溝４４は、溝の深さＨに対して溝の幅Ｌが、２．０〜３．２倍の長さとなるように形成されている。なお、図５（ｃ）において破線で示されているのは、スクライビングホイール４０に溝４４を形成する前の刃先４３を示した線である。そして、溝の深さＨはこの仮想の線から最も深くなった距離である。また、溝の幅Ｌは溝の端部つなぐ仮想の直線の長さのことである。また、稜線の幅Ｗは刃先４３の長さのことである。

ここで、溝の深さＨは、スクライビングホイール４０の外径及び切断される脆性材料基板１７の材質、厚さ等に応じて設定される。そして溝の深さＨは、２．０〜１４μｍの範囲で設定されており、好ましくは３．０〜１１．０μｍの範囲であり、さらに好ましくは５．０〜１１．０μｍの範囲である。溝の深さＨが２．０μｍより小さい場合には、脆性材料基板に深い垂直クラックを形成することが困難になる。また、溝の深さＨが１４μｍより大きい場合には、溝の体積が大きくなるため、垂直方向のクラックだけでなく、水平方向へもクラックが伸展して、スクライブによるライン幅が広くなってしまう。また、水平方向のクラックは時間の経過によりさらに伸展し、複数の水平クラックが結合することで、比較的大きなカレットの発生が避けられなくなってしまう。また、水平方向のクラックの長さは、溝の体積に依存することから、溝の幅Ｌを溝の深さＨに対して２．０〜３．２倍とすることの効果は、溝の深さＨが５．０μｍ以上の場合に特に大きくなる。

また、溝の幅Ｌは、５．０〜３５μｍの範囲で設定されており、好ましくは７．０〜３０μｍの範囲である。溝の幅が３５μｍを超える場合には、同様に溝の体積が大きくなるため、スクライブラインの幅が広くなるとともに大きなカレットの発生が避けられなくなってしまう。

また、稜線の幅Ｗは１０〜３０μｍであることが好ましい。稜線の幅が１０μｍより小さい場合には荷重を十分に基板へ伝えることができず、垂直クラックが十分に浸透しない。一方、稜線の幅が３０μｍより大きい場合には水平クラックが生じやすくなる。

さらに、溝の幅Ｌは稜線の幅Ｗに対して１．０〜３．２倍の長さであることが好ましく、特に１．０〜１．８倍であることが好ましい。１．０倍よりも小さい場合には垂直クラック十分伸展せず、一方、３．２倍よりも大きい場合スクライブラインの幅が広く、またカレットが大きくなってしまう。

なお、溝の形状は上記の溝の深さ及び溝の幅の大きさを満たすものであれば、Ｕ字状、Ｖ字状、台形状など種々の形状をとることができる。

また、図５（ｃ）のθ２で示された、溝４４と刃先４３の交点ｘを通過する溝側からの接線と刃先側からの接線の交差角で表される、刃先４３のエッジ角度θ２は１１５≦θ２≦１３５（ｄｅｇ）の範囲であることが好ましい。これは、エッジ角度が大きくなりすぎると、脆性材料基板に対する食いつき（掛かり）が悪くなってしまうためである。また、溝４４における、溝４４と刃先４３の交点ｘを通過する二つの接線が交差する角（接線交差角）θ３は、６０≦θ３≦９０（ｄｅｇ）の範囲であることが好ましい。

ここで、スクライビングホイールを用いて脆性材料基板を分断する際、脆性材料基板の表面に形成されたスクライブラインのライン幅ＬＷによる影響について具体例を用いて説明する。図６（ａ）は脆性材料基板であるマザー基板の平面図と拡大図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＣ−Ｃの断面図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）におけるマザー基板を分断した断面図である。また、図７は表示装置の断面図である。

スクライビングホイールによって基板表面にスクライブラインが形成される脆性材料基板は、液晶パネル等の表示用パネル６０を製造するための大型のガラス基板である。このガラス基板はマザー基板７０とも呼ばれている。通常このマザー基板７０を用いて複数の表示用パネル６０が一度に製造される。なお、図６の（ａ）に示すマザー基板の平面図は、マザー基板全体ではなく一部のみである。

まず、図６（ａ）に示すように、マザー基板７０上には、表示用パネル６０毎に画素等が形成される。具体的には、表示用パネル６０は、表示領域６１と、表示領域６１周辺の額縁領域６２とで構成され、この表示領域６１にはスイッチング素子やカラーフィルタ等で構成される画素が複数形成され、額縁領域６２には表示領域６１の各画素に各種の信号を送るための配線や外部接続端子等が形成される。

つぎに、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、表示用パネル６０毎に画素等が形成されたマザー基板７０において、表示用パネル６０の境界に沿って、荷重を加えたスクライビングホイール４０を回転移動させる。これにより、マザー基板７０の表面にスクライブライン７１が形成される。なお、このスクライブライン７１は、マザー基板７０の表面におけるスクライビングホイール４０の荷重による塑性変形領域及び水平方向のクラックからなるものである。

そして、図６（ｂ）に示すように、このスクライブライン７１を形成することによって、スクライブライン７１に沿って、スクライブライン７１の略中央からマザー基板７０の垂直方向に垂直クラック７２が伸展する。

つぎに、スクライブライン７１と垂直クラック７２が形成されたマザー基板７０に応力を加えることによって、図６（ｃ）に示すように、マザー基板７０はパネルごとに分断され、表示用パネル６０が完成する。

そして、図７に示すように、表示用パネル６０の額縁領域６２を額縁状の外枠７３で覆い、図示していない制御用基板等を表示用パネル６０へ接続することによって、表示装置７４が製造される。

ここで、マザー基板７０に形成されたスクライブライン７１のライン幅ＬＷが広くなってしまうと、次のような問題が生じるおそれがある。

まず、図６（ｃ）に示すように、スクライブライン７１は、表示用パネル６０に分断された後も、ライン幅ＬＷの半分程度の割合で、表示用パネル６０の基板端部表面にスクライブ痕７１ａとして残存してしまう。額縁領域６２の額縁幅ａが十分に広ければ問題はないが、狭額縁化により額縁幅ａが狭くなってくると、額縁幅ａの中でスクライブ痕７１ａの占める割合が増すことになる。このため、正面方向からは外枠７３によってスクライブ痕７１ａが完全に覆われていたとしても、斜め方向から表示装置７４を観察すると、スクライブ痕７１ａが直接見えたり、スクライブ痕７１ａで乱反射が生じ、スクライブ痕７１ａが目立ってしまったりする、という問題が生じることがある。

また、スクライブ痕７１ａが観察されてしまうことを防ぐため、額縁幅ａを広くすると、マザー基板７０により製造される表示パネル６０の数が減ってしまう等の問題が生じる。また、外枠７３の幅を広くしたりすると、コストの増加や、外枠７３が表示領域６１に重なってしまう等の問題が生じる。

また、表示装置７４となった後にも、表示用パネル６０の基板端部表面にスクライブライン７１からなるスクライブ痕７１ａが多く残っていると、やがて振動等で水平クラック同士が接続し、小片のカレットが発生し、このカレットによって配線等が傷つくおそれがある。そのため、表示用パネル６０に残存するスクライブ痕７１ａを完全に取り除こうとすると、研磨等の別の工程が必要になり、コストの増加を招いてしまう。

また、表示用パネル６０が、液晶パネルのように二枚のマザー基板７０を貼り合わせて作られるものであれば、スクライブライン７１が形成される面と同一の面に配線等が形成されることは少ないため、スクライブライン７１の形成によって、配線等が切断されるおそれも少ない。しかしながら、用いるマザー基板７０が一枚で、スクライブライン７１が形成されるマザー基板７０の表面と同一の面に配線等が直接形成されるような構成の表示用パネル６０であれば、スクライブライン７１の形成によって、配線等が切断されてしまうおそれもある。

以上のような問題は、マザー基板７０の表面に形成されるスクライブライン７１のライン幅ＬＷの広がりを抑制し、ライン幅ＬＷをできるだけ狭くすることによって、解決することが可能になる。そこで、スクライブラインのライン幅の広がりを抑制するスクライブ方法として、本実施形態では、溝４４の深さＨが２μｍ以上であり、溝４４の幅Ｌが３５μｍ以下であって深さＨの３．２倍以下となるようなスクライビングホイール４０を用い、このスクライビングホイール４０に荷重を加えて脆性材料基板１７の表面上を回転させてスクライブラインを形成するスクライブ方法を行った。そして、このスクライブ方法によって、スクライブラインのライン幅の広がりを抑制でき、ライン幅の狭いスクライブラインを実現することができた。

本実施形態のスクライブ方法によって脆性材料基板１７の分断を行った具体的な結果について説明する。まず、本実施形態のスクライブ方法における溝４４の深さＨが２μｍ以上であり、溝４４の幅Ｌが３５μｍ以下であって深さＨの３．２倍以下となるようなスクライビングホイール４０として、実施例１、２、３の３つのスクライビングホイールを用いた。

具体的には、実施例１のスクライビングホイールは、
外径Ｄｍ ２．０ｍｍ
厚さＴｈ ０．６５ｍｍ
刃先角θ１ １１５°
溝の深さＨ １０．７μｍ
溝の幅Ｌ ２８．０μｍ
Ｌ／Ｈ ２．６
突起数 １７０個
である。

また、実施例２のスクライビングホイールは、
外径Ｄｍ ２．０ｍｍ
厚さＴｈ ０．６５ｍｍ
刃先角θ１ １１５°
溝の深さＨ ９．３μｍ
溝の幅Ｌ ２６．０μｍ
Ｌ／Ｈ ２．８
突起数 １８０個
である。

また、実施例３のスクライビングホイールは、
外径Ｄｍ ２．０ｍｍ
厚さＴｈ ０．６５ｍｍ
刃先角θ１ １１５°
溝の深さＨ ７．７μｍ
溝の幅Ｌ ２４．０μｍ
Ｌ／Ｈ ３．１
突起数 １９０個
である。

また、実施例１、２、３のスクライビングホイールと比較するため、比較例１、２の二つのスクライビングホイールを用いて脆性材料基板１７の分断も行った。
比較例１のスクライビングホイールは、
外径Ｄｍ ２．０ｍｍ
厚さＴｈ ０．６５ｍｍ
刃先角θ１ １１５°
溝の深さＨ １０．７μｍ
溝の幅Ｌ ３８．０μｍ
Ｌ／Ｈ ３．６
突起数 １３５個
である。

また、比較例２のスクライビングホイールは、
外径Ｄｍ ２．０ｍｍ
厚さＴｈ ０．６５ｍｍ
刃先角θ１ １１５°
溝の深さＨ ７．７μｍ
溝の幅Ｌ ３７．０μｍ
Ｌ／Ｈ ４．８
突起数 １４０個
である。

このように、５つのスクライビングホイールを用いて、０．７ｍｍ厚のガラス基板の分断を行った。そして、形成されたスクライブラインのライン幅を観察したところ、溝の深さＨに対する溝の幅Ｌが大きな比較例１、２に比べて、実施例１、２、３のライン幅が狭くなっていた。これは、例えば、同じ溝の深さＨである実施例１と比較例１の場合、溝の幅が広い比較例１は、スクライブの際に、水平方向（ガラス基板面と平行な方向）にもクラックが発生し、このクラックが時間経過とともに伸展したためと思われる。その結果、比較例１のスクライビングホイール１はライン幅が広がり、反対に実施例１のスクライビングホイールはライン幅の広がりが抑制されていた。さらに、水平方向へのクラックの伸展に伴い、溝の体積程度の比較的大きなガラス片（カレット）が発生していた。また、同じ溝の深さＨである実施例３と比較例２の場合も同様の結果であった。

また、同じ溝の深さＨである実施例１と比較例１の場合、溝の幅Ｌが広い比較例１の方はスクライブの際に、溝と対応した形状のガラス片（カレット）が多量に発生してしまった。つまり、水平方向へのクラックの伸展に伴い、溝の体積程度の比較的大きなカレットが発生していた。溝の体積程度の比較的大きなカレットは、ガラス基板に付着すると取り除くことが困難であり、分断工程やその後の工程で悪影響（例えばガラス基板表面への傷の形成）を与えてしまう可能性が高く、このようなカレットの発生は好ましくない。一方、溝の幅Ｌが小さい実施例１ではスクライブ後もガラス片が剥離し難い。これは、溝の幅Ｌが小さいことにより、突起に相当する稜線に対応してガラス基板表面に形成され、スクライブラインを構成する破線が長くなり、溝に対応する破線の破断部分の割合が小さくなることにより、小さいスクライブ荷重でのスクライブラインの形成が可能となり、結果として、ガラス表面から溝に対応する形状のガラス片を剥離させるような応力の発生を抑制することができるためと考えられる。また溝の幅Ｌが小さいため、生じたカレットの大きさも比較例１に比べ小さなものであり、カレットによる影響は比較例１に比べ非常に低い。このような結果は、溝の深さが同じ実施例３と比較例２においても同様である。

また、実施例１、２、３に比べ、溝の深さＨに対する溝の幅Ｌが大きな比較例１、２の場合は、垂直クラックが浸透するのに必要な荷重が大きくなる傾向があった。例えば、０．７ｍｍ厚のガラス基板を分断する場合、垂直クラックの深さである浸透量として４００μｍ以上の垂直クラックが形成された時の切断荷重を比べてみたところ、実施例１、２、３では切断荷重が７．５ｋｇｆ（⇒７３．５Ｎ）で４００μｍ以上の垂直クラックが生じたのに対し、比較例１、２では切断荷重１０ｋｇｆ（⇒９８．０Ｎ）で４００μｍ以上の垂直クラックが生じた。

この理由として、溝の深さＨに対して溝の幅Ｌが大きくなり過ぎてしまうと、図５（ｃ）のθ２で示された刃先４３のエッジ角度が大きくなってしまい、脆性材料基板に対する食いつき（掛かり）が悪くなってしまったためと思われる。上記の結果のように、溝の深さＨに対して溝の幅Ｌが３．２倍以下となるように溝４４を形成しておくことで、脆性材料基板１７に対して同じ量の垂直クラックを形成しようとした場合に、切断荷重が小さくできる。したがって、少ない切断荷重で効率的に垂直クラックを発生させることができるので、さらにカレットの発生が低減できる。

次に、実施例１、２、３とは異なるスクライビングホイールを用いて本実施形態のスクライブ方法による脆性材料基板１７の分断を行った結果について説明する。用いたスクライビングホイールは、実験例１〜８のものであった。実験例１〜８のスクライビングホイールは、何れも外径Ｄｍが２．０ｍｍ、厚さＴｈが０．６５ｍｍ、刃先角θ１が１００°であった。また、図８は、実験例１〜８の他の要素について記載した表である。図８には、実験例１〜８の溝の深さＨ、溝の幅Ｌ、稜線の幅Ｗ、突起数、Ｌ／Ｈ、Ｌ／Ｗ、を示している。

図８に示すように、溝の深さＨに対して溝の幅Ｌが２．０〜３．２倍の長さとなるスクライビングホイールは実験例２〜８のスクライビングホイールであり、実験例１のスクライビングホイールはＬ／Ｈが３．８になっている。

そして、実験例１〜８のスクライビングホイールを用いて、これらスクライビングホイールに荷重を加え脆性材料基板の表面上を回転させながらスクライブラインを形成するようにスクライブを行った。図９は、実験例１〜８のスクライビングホイールを用いたスクライブ結果の表である。図９には、実験例１〜８のスクライビングホイールの切断領域と、脆性材料基板にできたスクライブラインのライン幅ＬＷと、クラックの長さ、を示している。

この切断領域は、脆性材料基板を切断する上で良好なスクライブラインを形成できる荷重域のことである。この荷重域は、リブマークと呼ばれる肋骨状のスジの発生を基準に最低荷重を測定し、この最低荷重から、水平クラックの増加や基板の割れ等により良好なスクライブラインが形成できなくなる最大荷重までを測定した値である。図９に示すように、切断領域は実験例１〜８のスクライビングホイールによって異なっており、また、実験例２〜８のスクライビングホイールは実験例１に比べて切断領域における最低荷重が低かった。

なお、図９に示すように、ライン幅ＬＷ測定のためにスクライブラインを形成した荷重は、切断領域の最低荷重（Ｍｉｎ）に１Ｎを加えた荷重（したがって、スクライビングホイール毎で荷重は異なる）、１０Ｎの荷重、１５Ｎの荷重、の３パターンであった。

ライン幅ＬＷは、脆性材料基板表面にできた水平方向のクラックの最大値である。そして、３つの荷重それぞれで、ライン幅ＬＷを測定した。なお、図１０は測定したライン幅ＬＷをグラフにしたものである。また、図１１は、実験例１、実験例４、実験例６のスクライビングホイールを用いて形成したスクライブラインの実際の写真である。

クラックの長さは、脆性材料基板にできた垂直方向のクラックの最大値である。クラックの長さについても、３つの荷重それぞれで測定を行った。なお、図１２は測定したクラックの長さをグラフにしたものである。

なお、実験例１〜８のスクライビングホイールを用いてスクライブを行った時のその他の条件は以下である。
脆性材料基板：０．７ｍｍのガラス基板（単板、素ガラス）
スクライブ装置：三星ダイヤモンド工業株式会社製スクライブ装置（ＭＳタイプ）
スクライブ速度：３００ｍｍ／ｓｅｃ

図８〜図１２に示すように、Ｌ／Ｈが３．２以下ではない実験例１のスクライビングホイール（Ｌ／Ｈ ３．８）を用いてスクライブを行った場合、Ｌ／Ｈが３．２以下の実験例２〜８のスクライビングホイールに比べ、ライン幅が広くなっている。

特に、パネル用のガラス基板を分断する場合、スクライブラインのライン幅ＬＷは、３０μｍ程度までが好ましい。これは、ライン幅ＬＷが３０μｍであれば、図７で示したスクライブライン７１によるスクライブ痕７１ａが１５μｍ程度になり、この程度のスクライブ痕７１ａであれば、狭額縁化においても、スクライブ痕７１ａが視認される等の問題も生じにくいからである。そして、実験例２〜８のスクライビングホイールでは、切断領域の中でも実際の切断荷重として設定されることの多い低荷重（図９の、Ｍｉｎ＋１Ｎの荷重や、１０Ｎの荷重）において、ライン幅ＬＷが略３０μｍであったり、３０μｍよりも大幅に狭くなっている。

また、図１２に示すように、実験例２〜８のスクライビングホイールについては、基板の厚みに対して７０〜８０％程度の浸透量があり、特に１０Ｎの荷重においては何れも６００μｍ以上というクラックが生じ、高い浸透性も備えていることがわかる。また、実験例２、３については、ライン幅の広がりを抑えながら、実験例１と変わらない浸透性を備えている。

また、図８に示すように、溝の幅Ｌと稜線の幅Ｗの関係について、実験例１のスクライビングホイールのＬ／Ｗは３．３であるのに対し、実験例２〜８のスクライビングホイールは、Ｌ／Ｗが何れも３．２以下になっている。また、図８や図１０に示すように、スクライビングホイールのＬ／Ｗは、ライン幅の広がりを抑制する上で１．８以下がより好ましい。

このように、溝の深さＨが２μｍ以上であり、溝の幅Ｌが３５μｍ以下であってＬ／Ｈが３．２以下となるような実験例２〜８のスクライビングホイールを用い、このスクライビングホイールに荷重を加えて脆性材料基板の表面上を回転させてスクライブラインを形成することによって、実施例１、２、３のスクライビングホイールと同様、少ない切断荷重で効率的に垂直クラックを発生させることができるので、さらにカレットの発生が低減できる。また、溝の深さＨが２μｍ以上であり、溝の幅Ｌが３５μｍ以下であってＬ／Ｈが３．２以下となるような実験例２〜８のスクライビングホイールを用い、このスクライビングホイールに荷重を加えて脆性材料基板の表面上を回転させてスクライブラインを形成することによって、実施例１、２、３のスクライビングホイールと同様、高い浸透性を備えたまま、スクライブラインのライン幅ＬＷの広がりを抑制することができ、ライン幅の狭いスクライブラインを実現することができる。

これは、溝の深さＨに対して溝の幅Ｌが大きくなり過ぎてしまうと、図５（ｃ）のθ２で示された刃先４３のエッジ角度が大きくなってしまい、脆性材料基板に対する食いつき（掛かり）が悪くなってしまうからである。したがって、上記のように、溝の深さＨに対して溝の幅Ｌが３．２倍以下となるようにすることで、脆性材料基板に対する掛かりがよくなり、水平方向へのクラックの伸展を抑え、垂直方向へ効率よくクラックを伸展させることになった。

また、溝の幅Ｌが大きくなり過ぎてしまうと、先に基板に食い込んだ刃先４３と次に基板に食い込んだ刃先４３との間隔が広くなり、打点衝撃によって、溝の位置に大きなカレットが発生してしまう。したがって、この時水平方向のクラックが大きく伸展してしまうことになる。一方、上記のように、溝の深さＨに対して溝の幅Ｌが３．２倍以下となるようにすることで、刃先４３と刃先４３の間隔も狭くなり、そこに発生するカレットも小さくなって、水平方向へのクラックの伸展を抑えながら、垂直方向のクラックを伸展させることができる。

一方、実施例１、２、３や実験例２〜８に比べ、溝の深さＨに対する溝の幅Ｌが更に小さくなってしまう場合、特に具体的な比較例を記載していないが、例えばＬ／Ｈが１．９になってしまうと、スクライブの際に生じたより微細なガラス粒子からなるカレットが溝に入り込んでしまい、分断を行う度に溝内にカレットが溜まってしまうため、徐々に浸透量が低下してしまって好ましくない。

そこで、本実施形態のように、溝４４の深さに対して溝４４の幅が２．０〜３．２倍の範囲となるようにスクライビングホイール４０の溝４４を形成することによって、脆性材料基板１７を分断するのに最適で浸透性の高く、スクライブラインのライン幅の広がりを抑制することができるスクライビングホイール４０を実現することができる。また、このようなスクライビングホイール４０をスクライブ装置１０に用いることで、上述の効果を奏するスクライブ装置１０となる。

なお、本実施形態においては、スクライビングホイール４０の刃４２に溝４４を形成する方法として、円板状の砥石を使った研磨による方法について説明したが、例えばレーザ加工による方法等他の方法で溝が形成されたスクライビングホイールでも構わない。

また、本実施形態においてスクライブ装置１０はスクライビングホイール４０を保持す
るホルダー３０をスクライブヘッド２１に取り付ける際に、ホルダージョイント２３を介して取り付ける構成となっている。しかしながら、スクライブ装置１０はスクライブヘッド２１に直接ホルダー３０を取り付ける構成であっても構わない。

また、本実施形態においては、スクライブ装置１０として、スクライブヘッド２１を移動させためのガイド２２やブリッジ１９が設けられていたり、脆性材料基板１７が載置されるテーブル１６を回転させる移動台１１が備わっていたりするものを示したが、このようなスクライブ装置１０に限定されるものではない。例えば、ホルダー３０が取り付けられたスクライブヘッド２１をユーザーが握れるようにするために、スクライブヘッド２１の一部形状が柄の形状をしており、ユーザーがこの柄を持って移動させることで脆性材料基板１７の分断を行うような、所謂手動式のスクライブ装置であっても適用可能である。

１０・・・スクライブ装置
１１・・・移動台
１２ａ、１２ｂ・・・案内レール
１３・・・ホールネジ
１４、１５・・・モータ
１６・・・テーブル
１７・・・脆性材料基板
１８・・・ＣＣＤカメラ
１９・・・ブリッジ
２０ａ、２０ｂ・・・支柱
２１・・・スクライブヘッド
２２・・・ガイド
２３・・・ホルダージョイント
２３ａ・・・回転軸部
２３ｂ・・・ジョイント部
２４ａ、２４ｂ・・・ベアリング
２４ｃ・・・スペーサ
２５・・・開口
２６・・・内部空間
２７・・・マグネット
２８・・・平行ピン
３０・・・ホルダー
３１・・・取付部
３１ａ・・・傾斜部
３１ｂ・・・平坦部
３２・・・保持溝
３３ａ、３３ｂ・・・支持部
３４ａ、３４ｂ・・・支持孔
４０・・・スクライビングホイール
４１、４１ａ・・・基材
４１・・・本体部
４２・・・刃
４３・・・刃先
４４・・・溝
４５・・・貫通孔
５０・・・ピン
６０・・・表示用パネル
６１・・・表示領域
６２・・・額縁領域
７０・・・マザー基板
７１・・・スクライブライン
７１ａ・・・スクライブ痕
７２・・・垂直クラック
７３・・・外枠
７４・・・表示装置

Claims (7)

1. 円板の円周部に沿って、稜線と、前記稜線の両側の傾斜面からなる刃と、を有し、前記稜線に複数の溝が形成されたスクライビングホイールであって、
   前記溝は深さが２μｍ以上であり、側面視の方向における前記溝の幅が３５μｍ以下であって、前記溝の深さの３．２倍以下であり、前記稜線の幅の１．０〜３．２倍であることを特徴とするスクライビングホイール。
2. 前記溝は前記溝の幅が前記溝の深さの２．０倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のスクライビングホイール。
3. 請求項１または２に記載のスクライビングホイールを回転自在に保持するホルダーと、
   前記ホルダーが取り付けられたスクライブヘッドと、を有することを特徴とするスクライブ装置。
4. スクライビングホイールを用いて脆性材料基板にスクライブラインを形成する脆性材料基板のスクライブ方法であって、
   スクライビングホイールとして、
   円板の円周部に沿って、稜線と、前記稜線の両側の傾斜面からなる刃と、を有し、前記稜線に複数の溝が形成され、
   前記溝は、深さが２μｍ以上であり、側面視の方向における前記溝の幅が３５μｍ以下であって前記溝の深さの３．２倍以下であり、前記稜線の幅の１．０〜３．２倍であるものを用い、
   前記スクライビングホイールに荷重を加え前記脆性材料基板の表面上を回転させながらスクライブラインを形成することを特徴とする脆性材料基板のスクライブ方法。
5. 前記スクライビングホイールとして、前記溝の幅が前記溝の深さの２．０倍以上のものを用いることを特徴とする請求項４に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
6. 前記脆性材料基板を用いた表示用パネルの製造において行われる請求項４または５に記載の脆性材料基板のスクライブ方法。
7. スクライビングホイールを用いた表示用パネルの製造方法であって、
   スクライビングホイールとして、
   円板の円周部に沿って、稜線と、前記稜線の両側の傾斜面からなる刃と、を有し、前記稜線に複数の溝が形成され、
   前記溝は、深さが２μｍ以上であり、側面視の方向における前記溝の幅が３５μｍ以下であって前記溝の深さの３．２倍以下であり、前記稜線の幅の１．０〜３．２倍であるものを用い、
   前記スクライビングホイールに荷重を加えてマザー基板の表面上を回転させながらスクライブラインを形成し、
   前記マザー基板を分断して前記表示用パネルを得ることを特徴とする表示用パネルの製造方法。