JPWO2009154012A1 - マザー基板の基板加工方法 - Google Patents

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Abstract

端材領域が端子カット面側に付着する不良品が発生しなくなる基板加工方法の提供。マザー基板に対し、第一基板と第二基板との両側からカッターホイールでスクライブ加工を行うことによりマザー基板を単位表示パネルごとに分割すると共に各単位表示パネルの前記端子領域を露出させる端子加工を行うマザー基板の基板加工方法であって、マザー基板のジャストカット面Caと端子カット面Cbとに挟まれた端子領域Tに対してスクライブ加工を行う際に、(a)先に、第一基板G1の端子カット面の位置に第一カッターホイールを圧接すると共に、第二基板G2のジャストカット面の位置に第二カッターホイールを圧接して両側同時にスクライブ加工を行い、(b)後に、第一基板G1のジャストカット面に第一カッターホイールを圧接すると共に、第二基板のジャストカット面近傍に刃先のないバックアップローラを圧接して片面にスクライブ加工を行う。

Description

本発明は、ガラス等の脆性材料基板を2枚貼り合わせたマザー基板(貼り合せ基板、貼り合せマザー基板ともいう)を分割して、加工品となる複数の単位基板を形成するマザー基板の基板加工方法に関し、さらに詳細には、マザー基板から単位基板を形成する際に、単位基板の周縁に外部接続用の端子領域を形成する基板加工方法に関する。
本発明の基板加工方法は、具体的には液晶表示パネルの単位表示パネル等の加工に利用される。
液晶表示パネルでは、2枚の大面積ガラス基板を使用し、一方の基板上にカラーフィルタを形成し、他方の基板上に液晶を駆動するTFT(Thin film Transistor)および外部接続のための端子領域を形成する。そして、これら2枚の基板を貼り合わせるとともに液晶を封入したマザー基板を形成し、次いで、1つ1つの単位表示パネル(液晶表示パネル用の単位基板)に分割する工程を経ることにより、液晶表示パネルが製造される。
液晶表示パネルのマザー基板では、カラーフィルタが形成された側の第一基板(CF側基板ともいう)と、TFTおよび端子領域が形成された側の第二基板(TFT側基板ともいう)とをシール材を挟んで貼り合わせてある。このとき、第二基板はTFTや端子領域が形成された基板面が第一基板との接合面となるように貼り合わせてある。
この場合、端子領域は、TFTと外部機器との間で信号線が接続される領域であることから、端子領域を露出させる必要がある。そのため、マザー基板を単位表示パネルごとに分割する際に、端子領域に対向する第一基板(CF側基板)の部位に対し、TFTが接続される側とは逆側になる端子領域の外側端(すなわち単位表示パネルの周縁)に沿って分断するとともに、端子領域の外側端から信号線を取り付けために必要な幅(端子幅)を、端材として切除するようにしている。
一般に、マザー基板から単位表示パネルを分割する工程では、カッターホイールを用いた分断方法が利用されている。その場合、マザー基板を構成する2枚の基板(CF側基板とTFT側基板)のそれぞれに対し、分断予定位置にカッターホイールを圧接して相対移動させることにより各基板にスクライブ溝を刻む。次いでスクライブ溝に沿って、力を加えてブレイクしたり(メカニカルブレイク)、加熱蒸気を加えてブレイクしたり(スチームブレイク)することにより、マザー基板を単位表示パネルごとに完全分断する。そして分離された1つ1つの単位表示パネルを、搬送ロボットにより後工程に移送する。
これら一連の基板加工を上下二面に対し同時に行うようにして効率よく加工するための基板加工システム(基板分断システム)や基板加工方法が既に開示されている(特許文献1、特許文献2参照)。これらの文献によれば、上下一対のカッターホイールでマザー基板を上下方向から2枚同時にスクライブする。次いでスチームブレイク機構やローラブレイク機構により二面同時にブレイクを行い、単位表示パネルごとに分割する。そして形成された単位表示パネルを1つずつ取り出して後工程に送るようにしている。
液晶表示パネルでは、近年ますます大画面化が求められ、そのために単位表示パネルについても大面積化が求められている。また、1つのマザー基板を分割して複数の単位表示パネルを形成する際に、基板の一部が端材として廃棄されるが、廃棄される端材量を減らしてマザー基板を有効利用することが求められている。そのため、マザー基板上にカラーフィルタ(CF)、TFT、端子領域を形成する際に、隣接する単位表示パネル間に形成される端材領域が最小となるように基板レイアウトを考慮している。
図15、図16は端材発生量を抑えた液晶表示パネル用マザー基板の基板レイアウト例を示す図(平面図、正面図、右側面図)である。マザー基板はCF側基板G1とTFT側基板G2とを貼り合わせた構造をしている。これらの例では、マザー基板上に合計8個の単位表示パネルUが配置してある。このうち図15(a)のマザー基板は端子領域Tが二辺に形成された二端子パネルの単位表示パネルが配置してある。図15(b)のマザー基板は端子領域Tが三辺に形成された三端子パネルが配置してある。図15(c)のマザー基板は端子領域Tが一辺に形成された一端子パネルが配置してある。また、図16のマザー基板は端子領域Tが四辺に形成された四端子パネルが配置してある。端子領域が形成される辺の数は、単位表示パネルUに含まれる画素数に応じて選択される。
上述した基板レイアウトでは、第二基板G2(TFT側基板)は、隣接する単位表示パネルUとの間で端材が発生しないように、直接、各単位表示パネルUどうしが接するように配置してある。したがって第二基板G2については、マザー基板の外周部分だけが端材として発生する。一方、第一基板(CF側基板)は、マザー基板Uの外周部分とともに、第二基板G2の端子領域Tに対向する領域が端材として発生する。図15、図16において端材となる部分をハッチングで示す。
ここで図15に示した一端子パネル、二端子パネル、三端子パネルに着目する。図17は隣接する単位表示パネルの断面の一部を示す図である。これらの基板レイアウトでは、少なくとも一対の隣接する単位表示パネルU1、U2間で、一方の単位表示パネルU1における端子領域Tの外側端面L1(第二基板G2のみの端面)と、他方の単位表示パネルU2において端子領域Tではない端面L2(第一基板G1と第二基板G2の端面)とが接するように単位表示パネルU1、U2が配置されることになる。なお、そのような関係になる単位表示パネルの境界の具体例を、図15において「○」印で示しておく。
マザー基板を分割する際に、上記の単位表示パネルU1と単位表示パネルU2との境界近傍では、2種類のカット面が形成されることになる。
その一つは、第二基板G2と第一基板G1との端面が揃うように両方の基板が分断(フルカット)されるカット面である。これをジャストカット面Caという。ジャストカット面Caは単位表示パネルU1と単位表示パネルU2とを完全分離する面である。
他の一つは、ジャストカット面Caから端子幅Wa(図15)だけ離れた位置でCF側基板G1だけが分断(ハーフカット)されるカット面である。これを端子カット面Cbという。端子カット面Cbは端子領域Tの端子面を露出するために分断されるカット面である。そしてジャストカット面Caと端子カット面Cbとの間の第一基板G1に、端材領域Eが発生するようになる。
図18は、図17で示した単位表示パネルU1、単位表示パネルU2、端材領域Eについて、スクライブ加工とブレイク処理とが行われた後の3種類の分離状態を示す図である。図18(a)では、端材領域Eが単位表示パネルU1、U2から完全分離しており、いずれの単位表示パネルU1、U2もそのまま良品とされる最も望ましい分離状態である。この状態に分離された単位表示パネルU1、U2は、そのまま後工程に移送される。
図18(b)は、端材領域Eが単位表示パネルU2から分離できておらず、ジャストカット面Ca側に付着し、単位表示パネルU1だけが完全分離した状態である。このときは単位表示パネルU1については良品としてそのまま後工程に移送されるが、単位表示パネルU2については、不良品として廃棄するか、端材領域Eを分離する追加のブレイク処理を行って良品化してから後工程に移送することになる。
図18(c)は、端材領域Eが単位表示パネルU1から分離できておらず、端子カット面Cb側に付着し、単位表示パネルU2だけが完全分離した状態である。このときは単位表示パネルU2については良品としてそのまま後工程に移送されるが、単位表示パネルU1については、不良品として廃棄するか、端材領域Eを分離する追加のブレイク処理を行って良品化してから後工程に移送することになる。
実際の製造工程では、できるだけ端材領域Eが完全分離した状態(図18(a))に加工されるように基板分断システムを調整しているが、それでも不定期に、端材領域Eがジャストカット面Caに付着した状態(図18(b))、あるいは端子カット面Cbに付着した状態(図18(c))になる場合が発生する。その場合、端材領域Eがジャストカット面Caに付着した状態であっても端子カット面Cbに付着した状態であっても、追加のブレイク処理を行って良品化する必要がある。そこで、それぞれの状態に対応した二種類のブレイク機構を用意し、2種類の付着状態のいずれであるかを判定し、端材領域Eの付着状態に応じてブレイク機構を選択し、追加のブレイク処理を行っていた。
一方、常に端材領域Eをジャストカット面(図18(b))に付着させるか、あるいは端子カット面(図18(c))に付着させるようにブレイク処理を行うようにして、次の工程で、単一種のブレイク機構を用いて確実に端材領域Eを分離するようにする分割方法が開示されている(特許文献3参照)。
この文献に記載された分割方法によれば、レーザビームやカッターホイールでスクライブ加工する際に、まず第一基板G1(CF側基板)について加工し、次いで上下反転して第二基板G2(TFT側基板)について加工を行う。その際、例えば図19に示すように、第一基板G1の端子カット面Cbに対するカッターホイールによるスクライブを強い押圧力P1で行う。そして第一基板G1のジャストカット面Caに対するスクライブをP1より弱い押圧力P2で行う。さらに第二基板G2のジャストカット面Caに対するスクライブを強い押圧力P1で行う。このようにしてスクライブに強弱を与えることにより、スクライブ溝の深さが調整され、端材領域Eを常にジャストカット面Ca側に付着させた状態でブレイクされるようにすることができる。その結果、一種類のブレイク機構を用意するだけで効率よく端材を除去できるようになる。
同様に、端材領域Eを常に端子カット面Cb側に付着させた状態でブレイクされるようにする場合は、例えば図20に示すように、第一基板G1のジャストカット面Caに対するスクライブを強い押圧力P1で行う一方、第一基板G1の端子カット面Cbに対するスクライブ加工をP1より弱い押圧力P2で行う。また、第二基板G2のジャストカット面Caに対するスクライブを強い押圧力P1で行う。この場合も一種類のブレイク機構を用意するだけで効率よく端材を除去できるようになる。
WO2005/087458号公報 WO2002/057192号公報 特開2008−56507号公報
マザー基板が大面積化するにつれて、スクライブ加工の途中で、マザー基板を上下反転することが困難になる。特に各基板の板厚Wt(図15参照)が1mm以下まで薄くなると(例えば0.05〜0.7mm)、基板が割れやすくなるため、基板反転は避けたい。したがって、第一基板(CF側基板)と第二基板(TFT側基板)とを、加工途中に反転して両側基板を加工する特許文献3に記載されるような方法は困難となる。それゆえ、基板を反転する必要がない特許文献1、特許文献2に記載されたような上下方向から基板の加工を行う上下基板加工システムを採用することが必要になる。
また、単位表示パネルの大面積化に伴い、端子領域として露出させる部分の幅である端子幅Wa(図15参照)を従来よりもさらに小さくすることが求められている。具体的にはこれまで端子幅Waは10mm程度であったが、1mm〜3mm程度にまで小さくすることが求められている。このような基板レイアウトになった場合でも、端材領域を確実に分離するために、図19および図20に示した特許文献3に記載の分割方法を採用して、後から不要の端材領域を除去することが考えられる。しかし、この分割方法を採用しても良品化できない場合がある。
すなわち、端材領域Eが端子カット面Cb側に付着した状態(図20参照)では、端材領域Eは単位表示パネルと一体となって、全体で直方体をなした状態に切り出されることになり、端材領域Eだけを把持するための突出部分がなくなる。また、端子幅Waが1mm〜3mmになると、端材領域Eだけを吸着パッドで引き離す(特許文献2参照)ことも困難になる。そのため、一旦、端子カット面Cb側に付着してしまうと、端子カット面Cbから端材領域Eを分離することが困難であり、不良品として廃棄せざるを得なくなる。
一方、端材領域Eがジャストカット面Ca側に付着した状態(図19参照)では、端子幅Waが小さくなった場合であっても、端材領域Eの一部が1mmだけでも突き出していることから、この部分だけを把持することができる。また端材領域Eのみに対して分離に必要なせん断力や曲げモーメントを加えることができるので、後から追加のブレイク処理を行うことにより、ジャストカット面Caから端材領域Eを分離することができる。
以上のことから、大面積のマザー基板から、端子領域の端子幅Waを狭くした単位表示パネルを加工しようとすれば、基板を反転する必要がない上下基板加工システムを用いるとともに、常に端材領域Eが端子カット面Cb側に付着されない(付着する場合でもジャストカット面Ca側に付着する)基板加工方法(図19参照)を採用することが必要になる。
ところで、上下一対のカッターホイールを搭載した上下基板加工システムで、第一基板および第二基板をスクライブする場合、いずれか片側のカッターホイールだけに押圧力を加えると、基板が一方に大きく撓んでしまう。そのため、通常、上下一対のカッターホイールで上下方向から同時にスクライブすることが必要になる。片側のみのスクライブを行わなければならないときは、他方側に刃先のないバックアップローラを押圧するようにしてスクライブすることが必要になる。
したがって、上下基板加工システムにおいて、端材領域Eが常に端子カット面Cb側に付着されない基板加工方法(図19参照)を採用するには、ジャストカット面Caに上下両側からカッターホイールを対向させ、基板を同時にスクライブする。その際、TFT側基板のカッターホイールの押圧力P1を強くし、CF側基板のカッターホイールの押圧力P2を弱くして、上下両側から同時に押圧するようにする。また、端子カット面Cbに対してスクライブするときは、CF側基板にカッターホイールを押圧し、TFT側基板にはバックアップローラを対向させて押圧する。
しかしながら、この方法で基板加工を行っても、実際には、溝深さを制御することができず、所望の形状に分割できない場合が生じることが見出された。具体的には、端子カット面Cb側に端材領域Eが付着したり、スクライブ溝が十分深く形成できず、単位表示パネルごとに分離できなかったりすることとなった。
この原因を検討した結果、端子加工のためにジャストカット面Caの加工と端子カット面Cbの加工との2回のスクライブ加工を行うが、端子領域を挟んで存在するシール材の影響で、2回目のスクライブ加工のときにクラックが入りにくくなることによることが出願人らの分析でわかった。この現象について説明する。
図21および図22は、ジャストカット面Caと端子カット面Cbとに挟まれた1mm〜3mmの間隔を有する端子領域Tを、カッターホイールで上下同時にスクライブ加工する方法を示す図である。このうち図21は、先にジャストカット面Caに対しスクライブ加工を行い、後から端子カット面Cbに対しスクライブ加工を行う加工方法である。また、図22は、先に端子カット面Cbを加工し、後からジャストカット面Caのスクライブ加工を行う加工方法である。
まず、ジャストカット面Caから先に加工する場合の現象について説明する。図21(a)に示すように、端子領域Tを挟んで、両側にはシール材S1,S2があり、これらによって第一基板G1と第二基板G2とが貼り付けてある。
図21(b)に示すように、第一基板G1側のジャストカット面Caの位置にカッターホイールW1を圧接し、第二基板G2側のジャストカット面の位置にカッターホイールW2を圧接し、第一回目のスクライブ加工を行う。このときは第二基板G2側の溝を深く、第一基板G1側の溝を浅く形成したいため、第二基板G2側に加える圧接力より第一基板G1側の圧接力を小さくしておく。第一回目のスクライブ加工を行う時点では、ジャストカット面Caの近傍には応力が存在していないため、第一基板G1、第二基板G2の両側基板とも、問題なくスクライブ溝が形成され、圧接力に応じた溝深さが形成できる。
次いで、図21(c)に示すように第一基板G1の端子カット面Cbの位置にカッターホイールW1を圧接し、第二基板G2の端子カット面Cbの延長線上にバックアップローラW3(刃先がないローラ)を圧接し、第二回目のスクライブ加工を行う。このとき第一基板G1側の端子カット面Cbの溝を深く形成するため、カッターホイールW1に加える圧接力およびバックアップローラに加える圧接力を強くする。
しかしながら、第二回目のスクライブ加工を行う時点では、第一回目のスクライブ加工の結果形成されたスクライブ溝が開いており、これとシール材S1との影響により、端子カット面Cbの近傍は圧縮応力が加わった状態になる。すなわち、第一基板G1のジャストカット面Caが端子カット面方向Cb側に開こうとするが、シール材Sが開こうとする力を阻止するため、ジャストカット面Caから1mm〜3mm離れた位置の端子カット面Cbに圧縮応力が生じるようになり、端子カット面でのクラックの深さ方向への伸展を妨げようとする。
その結果、第二回目のスクライブ加工によっては、第一基板G1の端子カット面Cbに深いスクライブ溝を形成することができなくなり、第一基板G1のジャストカット面Caに形成されるスクライブ溝の方が端子カット面Cbの溝より深く形成されてしまう場合が生じることなる。そのため、図21(d)に示すように、第一基板G1が端子カット面Cbではなく、ジャストカット面Caで分割された単位表示パネルが形成されてしまうことになる。
次に、端子カット面Cbから先に加工する場合の現象について説明する。図22(a)に示すように、端子領域Tを挟んで、両側にはシール材S1,S2があり、これらによって第一基板G1と第二基板G2とが貼り付けてある。
図22(b)に示すように、第一基板G1側の端子カット面Cbの位置にカッターホイールW1を圧接し、第二基板G2の端子カット面の位置にバックアップローラW3を圧接し、第一回目のスクライブ加工を行う。このときは第一基板G1側の溝が完全分断するまで深く形成したいため、第一基板G1の圧接力とともにバックアップローラの圧接力を強くしておく。
第一回目のスクライブ加工を行う時点では、端子カット面Cbの近傍には応力が存在していないため、問題なくスクライブ溝が形成され、圧接力に応じた深さの溝を形成できる。
次いで、図22(c)に示すように、第一基板G1側のジャストカット面Caの位置にカッターホイールW1を圧接し、第二基板G2側のジャストカット面Caの位置にカッターホイールW2を圧接し、第二回目のスクライブ加工を行う。このときは第二基板G2側の溝を深く、第一基板G1側の溝を浅く形成したいため、第二基板G2側に加える圧接力より第一基板G1側の圧接力を小さくしておく。
第二回目のスクライブ加工を行う時点では、第一回目のスクライブ加工で端子カット面Cbにスクライブ溝が開いており、これとシール材S2との影響により、第一基板G1側のジャストカット面Caの近傍は圧縮応力が加わった状態になる。すなわち、第一基板G1の端子カット面Cbがジャストカット面Ca側に開こうとするが、シール材S2が開こうとする力を阻止するため、ジャストカット面Caに圧縮応力が生じており、第一基板G1のジャストカット面Caでのクラックの深さ方向への伸展を妨げようとする。その結果、第二回目のスクライブ加工では、第一基板G1のジャストカット面Caには浅いスクライブ溝が形成される。第一基板G1側についてはこれでも問題がないが、同時に加工される第二基板側で問題が生じる。
すなわち、第二基板G2側については、第一回目のスクライブ加工で第一基板G1の端子カット面Cbが開こうとするが、シール材S1、S2が開こうとする力を阻止するため、曲げモーメントが加わり、第二基板G2のジャストカット面Caの近傍に圧縮応力が加わった状態になっている。そのため、第二基板G2のジャストカット面Caは浅いスクライブ溝しか形成されにくい状態になっている。そのような状態で、さらに、第二回目のスクライブ加工が行われると、第一基板側のカッターホイールW1が第二基板側のカッターホイールW2よりわずかでも先にスクライブが始まると、さらに強い曲げモーメントが加わり、第二基板のジャストカット面Ca近傍に強い圧縮応力が加わるようになり、第二基板G2のジャストカット面Caはほとんどスクライブ加工ができなくなる。このとき、押圧力を大きくしてスクライブ加工をするとカレットが発生してしまう。
このように、上下基板加工システムでは、第二回目のスクライブ加工が行われる端子カット面Cbとジャストカット面Caのいずれかに、所望のスクライブ溝を形成することが困難になることが判明した。
そこで、本発明は第一に、基板を反転して加工することが困難な大面積のマザー基板であっても、安定かつ確実に所望の溝深さのスクライブ加工を行うことができる上下基板加工システムによるマザー基板の基板加工方法を提供することを目的とする。
また、第二に、一対のカッターホイールを用いた上下基板加工システムによるマザー基板の基板加工方法において、端子領域の加工の際に、スクライブ溝の深さに所望の強弱を付けることができる基板加工方法を提供することを目的とする。
また、第三に、一対のカッターホイールを用いた上下基板加工システムによるマザー基板の基板加工方法において、加工品(単位表示パネル)の端子領域の端子幅が狭くなっても、端子領域を覆う部分の端材領域が端子カット面側に付着する不良品が全く発生せず、端材領域が完全に分離するか、万一、完全分離できなかった場合でも、後から確実に端材領域を除去して良品化できる基板加工方法を提供することを目的とする。
本発明は、上下基板加工システムによって、マザー基板を分割して単位表示パネルを作成する。その際に、単位表示パネルから端材領域が完全に分離することができなかったとしても、追加のブレイク処理で端材領域が確実に分離できるように加工しておくことで、良品化することを前提とした基板加工方法である。
本発明の加工対象となるマザー基板は、第一基板(CF側基板)と第二基板(TFT側基板)とを貼り合わせた基板構造(貼り合せ基板)を有している。そして、この基板構造内に、複数の方形の単位表示パネルが互いに隣接した状態で並べて形成されている。各単位表示パネルの第二基板側は、4つの周縁のうち少なくとも1つの周縁に外部接続用の端子領域が形成されている。各単位表示パネルが有する端子領域のうち、少なくとも一つは、その端子領域の外側端が両側基板にわたり分断されるジャストカット面になるとともに、その端子領域の内側端は対向する第一基板だけが分断される端子カット面となるように構成されている。具体的には図15に示した一端子パネル、二端子パネル、三端子パネルが該当し、その中で○印で示した領域が、ここでいうジャストカット面と端子カット面とに挟まれた端子領域を構成する。このようなマザー基板を対象とするのは、上述した〇印の端子領域で、追加のブレイク処理によっても端材領域の分離が困難になる不具合が生じるからである。
そして、上記課題を解決するために、マザー基板の第一基板に向けた第一カッターホイールと、第二基板に向けた第二カッターホイールとを用いて、第一基板と第二基板との両側からスクライブ加工を行うことにより、マザー基板を単位表示パネルごとに分割するとともに各単位表示パネルの端子領域を露出させる端子加工を行う。その際に、マザー基板のジャストカット面と端子カット面とに挟まれた端子領域に対してスクライブ加工を行うが、(a)先に、第一基板の端子カット面の位置に第一カッターホイールを圧接するとともに、第二基板のジャストカット面の位置に第二カッターホイールを圧接して両側同時にスクライブ加工を行い、(b)後から、第一基板のジャストカット面に第一カッターホイールを圧接するとともに、第二基板のジャストカット面近傍に刃先のないバックアップローラを圧接して片面にスクライブ加工を行う。
本発明によれば、一対のカッターホイール、又は、カッターホイールとバックアップローラとを用いて、第一基板と第二基板とを両側から同時に圧接し、合計2回の加工動作でジャストカット面と端子カット面とにスクライブ加工を行うが、第一回目のスクライブ加工で第一基板の端子カット面の位置と第二基板のジャストカット面の位置とをスクライブする。そして第二回目のスクライブ加工で、第一基板の端子カット面の位置より弱くスクライブする第一基板のジャストカット面の位置をスクライブする。
すなわち、第一回目のスクライブ加工で、強くスクライブする必要がある第一基板の加工面(端子カット面)および第二基板の加工面(ジャストカット面)どうしを、先にスクライブする。第一回目のスクライブでは、基板に応力が発生していないので、第一基板、第二基板のいずれのスクライブ溝も深く形成することができる。なお、この場合は、一対のカッターホイールを、端子幅の長さだけ離れた位置で圧接することになるが、距離が短いので影響はほとんどない。続いて、第二回目のスクライブ加工で、弱くスクライブする加工面(第一基板のジャストカット面)をスクライブする。第二回目のスクライブ加工では、加工面に圧縮応力が加わることにより、深いスクライブ溝を形成することは困難であるが、元々浅くスクライブすることを予定しているので、問題ない。
このように、上下両側から同時にスクライブする際に、カッターホイールの圧接位置をずらし、深いスクライブ溝を形成する位置について先に加工する。
本発明によれば、端子カット面とジャストカット面とに挟まれた端子領域について一対のカッターホイールで上下両側から同時にスクライブ加工する場合であっても、この部分を覆う端材領域を、単位表示パネルから完全に分断するか、分断できない場合でも、確実に、単位表示パネルのジャストカット面側に付着させて分断することができ、端材領域が分断できなかった場合であっても、追加のブレイク処理を行うことで、確実に良品化することができる。
(その他の課題を解決するための手段及び効果)
上記発明においてバックアップローラは、第二基板のジャストカット面に先に形成されたスクライブ溝の隣接位置を圧接するようにしてもよい。
これによれば、第一基板のジャストカット面を第一カッターホイールでスクライブする際に、バックアップローラは第二基板のジャストカット面に形成したスクライブ溝を避けて基板を圧接するようにしたので、スクライブ溝を傷つけることがなくなる。
上記発明において、ジャストカット面と端子カット面とに挟まれた端子領域の1つに対してスクライブ加工を行う際に、(a)のスクライブ加工工程の後に、加工中の端子領域とは別の端子領域の加工を行い、その後に、最初の端子領域について(b)のスクライブ加工を行うようにしてもよい。
これによれば、一対のカッターホイールで加工する加工部分を先に加工してから、1つのカッターホイールとバックアップローとで加工する加工部分を加工することができるので、バランスよく加工でき、また、カッターホイールとバックアップローラとを交換することにともなう調整時間や待機時間を短縮することができる。
また、上記発明において、ジャストカット面と端子カット面との幅(端子幅)が1mm〜3mmであるようにしてもよい。端子幅を小さくすることで、単位表示パネルとして利用できるマザー基板の面積を大きくすることができる。その場合であっても、端子領域を覆う端材領域がジャストカット面側にしか付着しないので、確実に除去することができる。
上記発明において、マザー基板は、直交するXY方向に沿って縦横に単位表示パネルが形成された構成を有し、マザー基板をX方向に分離しないよう基板のY方向の最後尾をクランプしつつY方向前方に移動しながら、Y方向とX方向とにスクライブ加工を行うことで単位表示パネルごとに分割する場合に、マザー基板をX方向に分離しないようクランプしつつY方向に移動しながら、Y方向とX方向とにスクライブ加工を行うことで単位表示パネルごとに分割する場合に、先にY方向に対してスクライブ加工を行うとともに、前記ジャストカット面と前記端子カット面とに挟まれた端子領域の1つに対して、(a)のスクライブ加工と、(b)のスクライブ加工とをこの順で行い、X方向についてはY方向のスクライブ加工の後にスクライブ加工を行うようにしてもよい。
これによれば、マザー基板上に単位表示パネルがXY方向に二次元的に形成されているときは、基板をX方向に分離しないようクランプした状態でY方向に移動する。そしてY方向に対し、(a)のスクライブ加工、(b)のスクライブ加工をこの順で行い、その後で、X方向のスクライブ加工を行う。このように加工順を定めることにより、確実に単位表示パネルごとに分断することができ、追加のブレイク処理を行えば、確実に良品化させることができる。
本発明の基板加工方法で用いる基板加工システムの全体構成を示す斜視図。 図1の基板加工システムのA視斜視図。 図1の基板加工システムの平面図。 図3のB−B’断面図。 図3のC−C’断面図。 図3のD−D’断面図。 図3のE−E’断面図。 図3のF−F’断面図。 基板搬出ロボットによる動作を示す図。 本発明の基板加工方法に用いたスクライブ加工の手順を示す図。 マザー基板をY方向にスクライブするときの加工順の一例を示す図。 マザー基板をX方向にスクライブするときの加工順の一例を示す図。 搬出ロボットによりマザー基板から単位表示パネルの取り出す順の一例を示す図。 マザー基板から取り出される単位表示パネルに付着する端材の状態を示す図。 マザー基板の基板レイアウトを示す図(一端子パネル、二端子パネル、三端子パネル)。 マザー基板の基板レイアウトを示す図(四端子パネル)。 隣接する単位表示パネル間の断面の一部を示す図。 隣接する単位表示パネル間の3種類の分離状態を示す図。 従来のマザー基板の端子加工を示す図。 従来のマザー基板の端子加工を示す図。 上下基板加工システムによる従来の端子加工を示す図。 上下基板加工システムによる従来の端子加工を示す図。
符号の説明
1 基板加工システム
20 基板支持装置
30 基板分断機構
50 クランプ装置
60 上部スクライブ機構
70 下部スクライブ機構
80 搬出ロボット
87 フック
88 プッシャ
90 マザー基板
100 スチームブレイク装置
110 ローラブレイク装置
120 基板搬出装置
Ca ジャストカット面
Cb 端子カット面
G1 第一基板(CF側基板)
G2 第二基板(TFT側基板)
E 端材領域
T 端子領域
U1 単位表示パネル(端子カット面が境界に面する)
U2 単位表示パネル(ジャストカット面が境界に面する)
W1 第一カッターホイール
W2 第二カッターホイール
W3 バックアップホイール
本発明の基板加工方法の実施形態を図面に基づいて説明する。以下に説明する基板加工方法は、液晶表示パネルの製造工程で利用される方法であり、具体的には液晶表示パネルとなる単位表示パネルを、マザー基板から分割して、1つずつ取り出す基板加工システムにおいて使用される。
(基板加工システム)
最初に本発明の基板加工方法の実施する際に使用する基板加工システムの全体構成について説明する。
図1は本発明の基板加工方法が利用される基板加工システム1の全体構成を示す斜視図である。図2は図1のA視斜視図(後述する架台10を除く)である。図3は基板加工システム1の平面図(後述するフレーム11、支柱14を除く)である。図4は図3のB−B’断面図、図5は図3のC−C’断面図、図6は図3のD−D’断面図、図7は図3のE−E’断面図、図8は図3のF−F’断面図である。
ここでは、単位表示パネルがX方向に2列、Y方向に4列並んだマザー基板90を加工する場合を説明する。なお、説明で用いるXYZ方向については図中に示す。
まず、システムの全体構造について説明する。
基板加工システム1は、基板搬入側1Lから基板搬出側1Rに向けて、Y方向にマザー基板90が搬送されていき、その途中でスクライブ加工やブレイク処理が行われるようにしてある。
マザー基板90(貼り合せ基板)は上側が第二基板G2(TFT側基板)、下側が第一基板G1(CF側基板)となるように載置される。
基板加工システム1は、中空の架台10、メインフレーム11、支柱14により骨組構造が形成される。架台10の上方には、マザー基板90を支持するための基板支持装置20が配置される。基板支持装置は、第一基板支持部20Aと第二基板支持部20Bとからなる。第一基板支持部20Aと第二基板支持部20Bとの中間位置に、基板分断機構30が配置される。
図4(図3のB−B’断面)に示すように、第一基板支持部20Aと第二基板支持部20Bとのそれぞれが、X方向に並んだ5台の支持ユニット21で構成される。各支持ユニット21は、基板分断機構30に近い側で、架台10に固定される。各支持ユニット21の上面にはタイミングベルトが周回移動するようにしてあり、後述するクランプ装置50と連動してマザー基板90を送る。
基板分断機構30は、上部ガイドレール31および下部ガイドレールが設けられ、上部ガイドレール31にはX方向に移動可能に取り付けられる上部スクライブ機構60、下部ガイドレール32にはX方向に移動可能に取り付けられる下部スクライブ機構70がそれぞれ取り付けてある。
図5(図3のC−C’断面)に示すように、スクライブ機構60は、第二カッターホイールW2が取り付けられるとともに、第二カッターホイールW2を昇降させる昇降機構61、第二カッターホイールW2の刃先方向をY方向とX方向とに切り換える回転機構62、X軸駆動機構63からなる。
スクライブ機構70は、第一カッターホイールW1とバックアップローラW3とがY方向に並べて取り付けられるとともに、第一カッターホイールW1とバックアップホイールW3を昇降させる昇降機構71、第一カッターホイールの刃先方向およびバックアップホイールの回転方向をY方向とX方向とに切り換える回転機構72、X軸駆動機構73からなる。昇降機構71および回転機構72は、第一カッターホイールW1またはバックアップホイールW3のいずれかを選択して基板に圧接することができ、また、圧接させたホイールの移動方向をY方向またはX方向に向けることができるようにしてある。
基板支持装置20の基板搬入側1L側には、図1または図2に示すように、マザー基板90の基板搬入側の端部(マザー基板90の後端)をクランプするクランプ装置50が配置される。クランプ装置50は、一対のクランプ具51(51L、51R)、クランプ具51を昇降させる昇降機構55(55L、55R)、移動ベース57からなり、マザー基板90をクランプした状態でY方向に移動させる。このクランプ装置50はリニアモータ機構58により駆動される。そして支持ユニット21の間隙および下方を移動して、マザー基板90をクランプした状態のまま、マザー基板90の後端まで基板分断機構30を通過できるようにしてある。クランプ具51Lおよびクランプ具51Rは、それぞれマザー基板90に形成された単位表示パネルの左側の列、右側の列をクランプするようにしてあり、基板中央の位置でY方向に沿って分断した場合でも左右に分割されたマザー基板90を各列ごとに支持でき、Y方向に送ることができるようにしてある。
基板支持装置20の基板搬出側1Rには、図6(図3のD−D’断面)に示すように、送られてくるマザー基板90に対し、加熱蒸気を上から吹き付ける上部スチームユニット101、下から吹き付ける下部スチームユニット102を備えたスチームブレイク装置100が配置される。スチームブレイク装置100から吹き付ける加熱蒸気の間を、スクライブ加工されたマザー基板90が通過することにより、マザー基板90は膨張し、主としてマザー基板のX方向に対する積極的なブレイク処理が行われる。スチームブレイク装置100は、リニアモータ機構130によりY方向に移動できるようにしてある。
スチームユニット100の基板搬出側1Rの位置には、図7(図3のE−E’断面)に示すように、送られてくるマザー基板90に対し、基板上に形成されたY方向のスクライブ溝の隣接位置(スクライブ溝の横)に沿ってブレイクローラ111〜113を押圧し、基板のY方向に対するブレイク圧を与えて積極的にブレイクするローラブレイク装置110が配置される。ローラブレイク装置110は、リニアモータ130によりY方向に移動できるようにしてある。
ローラブレイク110の基板搬出側1Rの位置には、図8(図3のF−F’断面)に示すように、マザー基板90から単位表示パネルを1つずつ取り出して後工程に送る基板搬出装置120が配置される。基板搬出装置120には、上部ガイドレール121が設けられ、上部ガイドレール121にはX方向に移動可能な搬出ロボット80が取り付けてある。基板搬出装置120は、リニアモータ130によりY方向に移動できるようにしてある。
搬出ロボット80は、吸着パッド82が取り付けられたプレート83と、プレート83を回転させる回転機構84と、プレート83を昇降させる昇降機構85と、X軸駆動機構86とを有する。そして搬出ロボット80は、マザー基板90から分断された単位表示パネルの1つを吸着して上方に引き離す。さらに引き離された単位表示パネルを回転しながらX軸方向に移動し、さらにリニアモータ130によりY方向に移動し、1つずつ搬出する動作を行う。搬出された単位表示パネルは図示しない後工程に受け渡され、次の加工が行われる。
搬出ロボット80のプレート83には、さらに、搬出中の単位表示パネルに端材が付着している場合に、これを除去するための追加のブレイク処理機構であるフック87およびプッシャ88を備えている。
図9は、フック87およびプッシャ88による追加のブレイク処理動作を示す図である。フック87は、プレート83に固定された支軸を中心にして回動できるようにしてある。図9(a)に示すように、フック87およびプッシャ88を上方に回避させた状態で、単位表示パネルの第二基板G2(TFT側基板)を吸着パッド82で吸着する。次いで、図9(b)に示すように、フック87を作動して、吸着面とは逆側である第一基板G1の端にある端材に接触させ、端材を下方から支持する。そして図9(c)に示すように、プッシャ88を作動して第二基板G2の端に付着する端材を上方から押圧する。このようにして、端材に曲げモーメントを加えることで、端材が確実に分断されるようにする。
(スクライブ加工)
次に、上記基板加工システム1を用いたマザー基板90のスクライブ加工の動作手順について説明する。スクライブ加工は、基板分断機構30(図5)において行われる。
本発明は、主としてスクライブ加工で単位表示パネルの端子加工を行う際に用いられる。
図10は、本発明により端子加工を行う際の基本的な加工手順を示す図である。図10(a)に示すように、マザー基板90上の隣接する2つの単位表示パネルU1、U2の境界部分に、ジャストカット面Caと端子カット面Cbとに挟まれた端子領域Tが形成されている。端子領域の幅は1mm〜3mm程度である。この部分にカッターホイールで上下同時にスクライブ加工し、端子領域Tの貼り合せ面(第一基板G1と第二基板G2との接合面)を露出させる加工を行う。
マザー基板90から単位表示パネルU1を取り出す際に、搬送ロボット80は上側の基板面に吸着することから(図9)、第二基板G2(TFT側基板)を上側、第一基板(CF側基板)を下側に配置する。これは、単位表示パネルU1に吸着させて単位表示パネルU2から引き離すときに、端子領域T(第二基板G2側)が端材領域E(第一基板G1側)の上側にくるようにして、端材領域Eが単位表示パネルU2のジャストカット面Caに付着し、端子カット面Cbから分離しやすくするためである。
なお、上記基板加工システム1では、マザー基板90から単位表示パネルを1つずつ取り出す際に、隣接する2つの単位表示パネルのうち、端子カット面Cbが境界部分となる単位表示パネルを、ジャストカット面Caが境界部分となる単位表示パネルより先に取り出すことにより、端材領域Eがジャストカット面Caが境界部分となる単位表示パネルの側に付着しやすくしている。この点については後述する。
図10(b)に示すように、まず、スクライブ機構60の第二カッターホイールW2を、第二基板G2のジャストカット面Caの位置に合わせる。また、スクライブ機構70の第一カッターホイールW1を、第一基板G1の端子カット面Cbの位置に合わせる。そして、強い圧接力で両方同時に第一回目のスクライブを行う。このときは、端子領域Tの近傍に応力が発生していないので、スクライブ溝を深く伸展することができる。
スクライブ溝が形成された端子領域Tは、両側がシール材S1、S2で固定された領域であることから、スクライブ溝が広がる結果、端子カット面Cbの近傍に圧縮応力が加わるようになる。
続いて、図10(c)に示すように、スクライブ機構70の第一カッターホイールW1を、ジャストカット面Caの位置に合わせる。また、スクライブ機構60のバックアップホイールW3を,第二基板G2に合わせる。このときバックアップホイールW3は、先にスクライブ溝が形成されたジャストカット面Caの位置から外れるように横に移動させて、スクライブ溝が傷つかないようにする。そして、第一回目よりは弱い圧接力で第二回目のスクライブ加工を行う。
このとき、第一基板G1のジャストカット面は、応力に抗しながらスクライブ加工が行われるので、深く伸展させることが難しく、スクライブ溝は浅くなる。この部分は元々、端子カット面Cbよりも浅くスクライブ溝を形成する方が望ましいことから、好ましいスクライブ溝が形成されるようになる。
そして、深いスクライブ溝と浅いスクライブ溝が形成される結果、その後のスチームブレイク(図6)およびローラブレイク(図7)によるブレイク処理を行うことにより、図10(d)に示すように、確実に、端材領域Eが第一基板G1のジャストカット面Ca側に付着した状態で分離されることとなる。
そして、ジャストカット面Caに付着した端材領域Eは、フック87およびプッシャ88による追加のブレイク処理動作(図9)によって、ジャストカット面Caから確実に分離されることとなる。
以上の処理により、マザー基板から単位表示パネルを取り外し、後工程に移動するまでに、端材領域Eが完全に分離できる。
以上は、1つの単位表示パネルの1つの端子領域に対して、単独で端子加工を行う場合について説明した。実際のマザー基板90では、複数の単位表示パネルが縦横に並んでいる。各単位表示パネルの周囲には、端子カット面Cbとジャストカット面Caとに挟まれた端子領域Tだけではなく、その他の形状の境界も含まれる。
そのような場合、1つの境界ごとに加工するのではなく、複数の境界間で交互に加工するようにしてバランスよく加工することもできる。このような場合について具体例で説明する。
図11は、二端子パネルとなる単位表示パネルがX方向に2列、Y方向に4列並んだマザー基板90について、Y方向にスクライブする例である。また、図12はX方向にスクライブする例である。
まず、先に行うY方向のスクライブについて説明する。Y方向のスクライブでは、マザー基板90の後端がクランプ装置50にてクランプされることで、スクライブ加工後に、X方向に分離されないようにしてある。
Y方向については、図11に示すように、マザー基板90の中央部分に沿った端子領域Tと、左端近傍の端子領域Tと、右端近傍のジャストカット面Tとの3つの境界について、スクライブ加工が行われる。このうち、中央の端子領域Tだけが、端子カット面とジャストカット面とに挟まれた端子領域(端材領域が端子カット面から取れない不具合が生じる可能性のある端子領域)となる。
この場合、第一回目の強いスクライブ(Y1とする)を、中央の端子領域Tに対して行う。すなわち、第一基板G1の端子カット面と第二基板G2のジャストカット面とに強いスクライブを行う。続いて、第二回目の強いスクライブ(Y2とする)を、左端近傍の端子領域Tに対して行う。続いて、第三回目の強いスクライブ(Y3とする)を、右端近傍のジャストカット面Tに対して行う。そして、最後に第四回目の弱いスクライブ(Y4とする)を、中央の端子領域Tの第一基板のジャストカット面に対して弱いスクライブで行う。このとき第二基板G2のジャストカット面の横に、バックアップローラで押圧しながらスクライブを行う。
すなわち、中央の端子領域Tに対する強いスクライブ加工の後に、左端近傍の端子領域Tと右端近傍のジャストカット面Tとのスクライブを先に行い、その後で、再び中央の端子領域Tに対する弱いスクライブ加工を行うようにして、交互に加工を行うようにする。
以上の手順によって、Y方向のスクライブを終えると、続いてX方向のスクライブを行う。
X方向については、図12に示すように、マザー基板90の前端近傍にあるジャストカット面Tと、基板中央にありジャストカット面と端子カット面とに挟まれた3箇所の端子領域Tと、後端近傍にある端子領域Tとがスクライブ加工される。
この場合、X方向の3つの端子領域Tについても、これまでと同様に、第一基板G1の端子カット面と第二基板G2のジャストカット面を先に強くスクライブし、後から第一基板G1のジャストカット面を弱くスクライブすれば、確実に単位表示パネルを取り出すことができる。具体的には図12に示すように、X2(第一基板G1の端子カット面と第二基板G2のジャストカット面)、X3(第一基板G1のジャストカット面)、X4(第一基板G1の端子カット面と第二基板G2のジャストカット面)、X5(第一基板G1のジャストカット面)、X6(第一基板G1の端子カット面と第二基板G2のジャストカット面)、X7(第一基板G1のジャストカット面)の順で加工を行うようにする。なお、X3、X5、X7の加工の際には、第二基板G2のジャストカット面の横をバックアップローラで押圧しながらスクライブが行われる。
(単位表示パネルの取り出し順序)
次に、マザー基板にスクライブ加工を行って分割された単位表示パネルを取り出すときの取り出し順序について説明する。
例えば図10に示したように、端子カット面Cbとジャストカット面Caとに挟まれた端子領域Tを有するマザー基板から、単位表示パネルを1つずつ取り出す際に、隣接する2つの単位表示パネルのうち、端子カット面Cbが境界部分となる単位表示パネルU1を、ジャストカット面Caが境界部分となる単位表示パネルU2より先に取り出すようにして、端材領域Eを、ジャストカット面Caが境界部分となる単位表示パネルU2の側に付着しやすくすることが重要になる。この順を変えると、端材領域Eは端子カット面Cb側に付着して残ることになる。そのため、マザー基板から単位表示パネルを取り出す際に、取り出し順が重要になる。
図13は、単位表示パネルがX方向に2列、Y方向に4列並んだ2端子パネルについて、単位表示パネルの取り出し順を示す図である。
単位表示パネル(1)は、隣接する単位表示パネル(2)(3)との境界(図中に〇印で示す)に対し、単位表示パネル(1)の端子カット面Cbが境界部分となる。したがって、最初に単位表示パネル(1)を取り出すことが必要になる。
単位表示パネル(1)が取り出された状態では、単位表示パネル(2)が、隣接する単位表示パネル(4)との境界で、端子カット面Cbが境界となる。また、単位表示パネル(3)は隣接する単位表示パネル(4)(5)との境界に対し、端子カット面Cbが境界となる。このときは単位表示パネル(2)(3)のいずれかを取り出せばよいが、マザー基板の前端に近い側から取り出す方が一方向の搬送にすることができるため、先に単位表示パネル(2)を取り出す。
単位表示パネル(1)(2)が取り出された状態では、単位表示パネル(3)が、隣接する単位表示パネル(4)(5)との境界で、端子カット面Cbが境界となる。したがって、次に単位表示パネル(3)を取り出す。以下同様に、図13において各単位表示パネルに付した番号の若い順(1)、(2)・・・(8)に、単位表示パネルを取り出すようにする。
図14は、取り出された各単位基板(1)〜(8)についての端材領域のつき方を示す図である。
いずれの単位表示パネルについても端子カット面Cbに端材が付着することなく取り出すことができる。したがって、単位表示パネルに端材が付着していても、フック87およびプッシャ88を用いた後の追加のブレイク処理で、確実に端材を除去することができる。
以上は二端子パネルについてであるが、一端子パネルや三端子パネル(図15)についても同様である。なお、四端子パネル(図16)については、取り出し順は問題にならない。
本発明の基板加工方法は、液晶パネル用のマザー基板のスクライブ加工に利用することができる。
本発明は、ガラス等の脆性材料基板を2枚貼り合わせたマザー基板(貼り合せ基板、貼り合せマザー基板ともいう)を分割して、加工品となる複数の単位基板を形成するマザー基板の基板加工方法に関し、さらに詳細には、マザー基板から単位基板を形成する際に、単位基板の周縁に外部接続用の端子領域を形成する基板加工方法に関する。
本発明の基板加工方法は、具体的には液晶表示パネルの単位表示パネル等の加工に利用される。
液晶表示パネルでは、2枚の大面積ガラス基板を使用し、一方の基板上にカラーフィルタを形成し、他方の基板上に液晶を駆動するTFT(Thin film Transistor)および外部接続のための端子領域を形成する。そして、これら2枚の基板を貼り合わせるとともに液晶を封入したマザー基板を形成し、次いで、1つ1つの単位表示パネル(液晶表示パネル用の単位基板)に分割する工程を経ることにより、液晶表示パネルが製造される。
液晶表示パネルのマザー基板では、カラーフィルタが形成された側の第一基板(CF側基板ともいう)と、TFTおよび端子領域が形成された側の第二基板(TFT側基板ともいう)とをシール材を挟んで貼り合わせてある。このとき、第二基板はTFTや端子領域が形成された基板面が第一基板との接合面となるように貼り合わせてある。
この場合、端子領域は、TFTと外部機器との間で信号線が接続される領域であることから、端子領域を露出させる必要がある。そのため、マザー基板を単位表示パネルごとに分割する際に、端子領域に対向する第一基板(CF側基板)の部位に対し、TFTが接続される側とは逆側になる端子領域の外側端(すなわち単位表示パネルの周縁)に沿って分断するとともに、端子領域の外側端から信号線を取り付けために必要な幅(端子幅)を、端材として切除するようにしている。
一般に、マザー基板から単位表示パネルを分割する工程では、カッターホイールを用いた分断方法が利用されている。その場合、マザー基板を構成する2枚の基板(CF側基板とTFT側基板)のそれぞれに対し、分断予定位置にカッターホイールを圧接して相対移動させることにより各基板にスクライブ溝を刻む。次いでスクライブ溝に沿って、力を加えてブレイクしたり(メカニカルブレイク)、加熱蒸気を加えてブレイクしたり(スチームブレイク)することにより、マザー基板を単位表示パネルごとに完全分断する。そして分離された1つ1つの単位表示パネルを、搬送ロボットにより後工程に移送する。
これら一連の基板加工を上下二面に対し同時に行うようにして効率よく加工するための基板加工システム(基板分断システム)や基板加工方法が既に開示されている(特許文献1、特許文献2参照)。これらの文献によれば、上下一対のカッターホイールでマザー基板を上下方向から2枚同時にスクライブする。次いでスチームブレイク機構やローラブレイク機構により二面同時にブレイクを行い、単位表示パネルごとに分割する。そして形成された単位表示パネルを1つずつ取り出して後工程に送るようにしている。
液晶表示パネルでは、近年ますます大画面化が求められ、そのために単位表示パネルについても大面積化が求められている。また、1つのマザー基板を分割して複数の単位表示パネルを形成する際に、基板の一部が端材として廃棄されるが、廃棄される端材量を減らしてマザー基板を有効利用することが求められている。そのため、マザー基板上にカラーフィルタ(CF)、TFT、端子領域を形成する際に、隣接する単位表示パネル間に形成される端材領域が最小となるように基板レイアウトを考慮している。
図15、図16は端材発生量を抑えた液晶表示パネル用マザー基板の基板レイアウト例を示す図(平面図、正面図、右側面図)である。マザー基板はCF側基板G1とTFT側基板G2とを貼り合わせた構造をしている。これらの例では、マザー基板上に合計8個の単位表示パネルUが配置してある。このうち図15(a)のマザー基板は端子領域Tが二辺に形成された二端子パネルの単位表示パネルが配置してある。図15(b)のマザー基板は端子領域Tが三辺に形成された三端子パネルが配置してある。図15(c)のマザー基板は端子領域Tが一辺に形成された一端子パネルが配置してある。また、図16のマザー基板は端子領域Tが四辺に形成された四端子パネルが配置してある。端子領域が形成される辺の数は、単位表示パネルUに含まれる画素数に応じて選択される。
上述した基板レイアウトでは、第二基板G2(TFT側基板)は、隣接する単位表示パネルUとの間で端材が発生しないように、直接、各単位表示パネルUどうしが接するように配置してある。したがって第二基板G2については、マザー基板の外周部分だけが端材として発生する。一方、第一基板(CF側基板)は、マザー基板Uの外周部分とともに、第二基板G2の端子領域Tに対向する領域が端材として発生する。図15、図16において端材となる部分をハッチングで示す。
ここで図15に示した一端子パネル、二端子パネル、三端子パネルに着目する。図17は隣接する単位表示パネルの断面の一部を示す図である。これらの基板レイアウトでは、少なくとも一対の隣接する単位表示パネルU1、U2間で、一方の単位表示パネルU1における端子領域Tの外側端面L1(第二基板G2のみの端面)と、他方の単位表示パネルU2において端子領域Tではない端面L2(第一基板G1と第二基板G2の端面)とが接するように単位表示パネルU1、U2が配置されることになる。なお、そのような関係になる単位表示パネルの境界の具体例を、図15において「○」印で示しておく。
マザー基板を分割する際に、上記の単位表示パネルU1と単位表示パネルU2との境界近傍では、2種類のカット面が形成されることになる。
その一つは、第二基板G2と第一基板G1との端面が揃うように両方の基板が分断(フルカット)されるカット面である。これをジャストカット面Caという。ジャストカット面Caは単位表示パネルU1と単位表示パネルU2とを完全分離する面である。
他の一つは、ジャストカット面Caから端子幅Wa(図15)だけ離れた位置でCF側基板G1だけが分断(ハーフカット)されるカット面である。これを端子カット面Cbという。端子カット面Cbは端子領域Tの端子面を露出するために分断されるカット面である。そしてジャストカット面Caと端子カット面Cbとの間の第一基板G1に、端材領域Eが発生するようになる。
図18は、図17で示した単位表示パネルU1、単位表示パネルU2、端材領域Eについて、スクライブ加工とブレイク処理とが行われた後の3種類の分離状態を示す図である。図18(a)では、端材領域Eが単位表示パネルU1、U2から完全分離しており、いずれの単位表示パネルU1、U2もそのまま良品とされる最も望ましい分離状態である。この状態に分離された単位表示パネルU1、U2は、そのまま後工程に移送される。
図18(b)は、端材領域Eが単位表示パネルU2から分離できておらず、ジャストカット面Ca側に付着し、単位表示パネルU1だけが完全分離した状態である。このときは単位表示パネルU1については良品としてそのまま後工程に移送されるが、単位表示パネルU2については、不良品として廃棄するか、端材領域Eを分離する追加のブレイク処理を行って良品化してから後工程に移送することになる。
図18(c)は、端材領域Eが単位表示パネルU1から分離できておらず、端子カット面Cb側に付着し、単位表示パネルU2だけが完全分離した状態である。このときは単位表示パネルU2については良品としてそのまま後工程に移送されるが、単位表示パネルU1については、不良品として廃棄するか、端材領域Eを分離する追加のブレイク処理を行って良品化してから後工程に移送することになる。
実際の製造工程では、できるだけ端材領域Eが完全分離した状態(図18(a))に加工されるように基板分断システムを調整しているが、それでも不定期に、端材領域Eがジャストカット面Caに付着した状態(図18(b))、あるいは端子カット面Cbに付着した状態(図18(c))になる場合が発生する。その場合、端材領域Eがジャストカット面Caに付着した状態であっても端子カット面Cbに付着した状態であっても、追加のブレイク処理を行って良品化する必要がある。そこで、それぞれの状態に対応した二種類のブレイク機構を用意し、2種類の付着状態のいずれであるかを判定し、端材領域Eの付着状態に応じてブレイク機構を選択し、追加のブレイク処理を行っていた。
一方、常に端材領域Eをジャストカット面(図18(b))に付着させるか、あるいは端子カット面(図18(c))に付着させるようにブレイク処理を行うようにして、次の工程で、単一種のブレイク機構を用いて確実に端材領域Eを分離するようにする分割方法が開示されている(特許文献3参照)。
この文献に記載された分割方法によれば、レーザビームやカッターホイールでスクライブ加工する際に、まず第一基板G1(CF側基板)について加工し、次いで上下反転して第二基板G2(TFT側基板)について加工を行う。その際、例えば図19に示すように、第一基板G1の端子カット面Cbに対するカッターホイールによるスクライブを強い押圧力P1で行う。そして第一基板G1のジャストカット面Caに対するスクライブをP1より弱い押圧力P2で行う。さらに第二基板G2のジャストカット面Caに対するスクライブを強い押圧力P1で行う。このようにしてスクライブに強弱を与えることにより、スクライブ溝の深さが調整され、端材領域Eを常にジャストカット面Ca側に付着させた状態でブレイクされるようにすることができる。その結果、一種類のブレイク機構を用意するだけで効率よく端材を除去できるようになる。
同様に、端材領域Eを常に端子カット面Cb側に付着させた状態でブレイクされるようにする場合は、例えば図20に示すように、第一基板G1のジャストカット面Caに対するスクライブを強い押圧力P1で行う一方、第一基板G1の端子カット面Cbに対するスクライブ加工をP1より弱い押圧力P2で行う。また、第二基板G2のジャストカット面Caに対するスクライブを強い押圧力P1で行う。この場合も一種類のブレイク機構を用意するだけで効率よく端材を除去できるようになる。
WO2005/087458号公報 WO2002/057192号公報 特開2008−56507号公報
マザー基板が大面積化するにつれて、スクライブ加工の途中で、マザー基板を上下反転することが困難になる。特に各基板の板厚Wt(図15参照)が1mm以下まで薄くなると(例えば0.05〜0.7mm)、基板が割れやすくなるため、基板反転は避けたい。したがって、第一基板(CF側基板)と第二基板(TFT側基板)とを、加工途中に反転して両側基板を加工する特許文献3に記載されるような方法は困難となる。それゆえ、基板を反転する必要がない特許文献1、特許文献2に記載されたような上下方向から基板の加工を行う上下基板加工システムを採用することが必要になる。
また、単位表示パネルの大面積化に伴い、端子領域として露出させる部分の幅である端子幅Wa(図15参照)を従来よりもさらに小さくすることが求められている。具体的にはこれまで端子幅Waは10mm程度であったが、1mm〜3mm程度にまで小さくすることが求められている。このような基板レイアウトになった場合でも、端材領域を確実に分離するために、図19および図20に示した特許文献3に記載の分割方法を採用して、後から不要の端材領域を除去することが考えられる。しかし、この分割方法を採用しても良品化できない場合がある。
すなわち、端材領域Eが端子カット面Cb側に付着した状態(図20参照)では、端材領域Eは単位表示パネルと一体となって、全体で直方体をなした状態に切り出されることになり、端材領域Eだけを把持するための突出部分がなくなる。また、端子幅Waが1mm〜3mmになると、端材領域Eだけを吸着パッドで引き離す(特許文献2参照)ことも困難になる。そのため、一旦、端子カット面Cb側に付着してしまうと、端子カット面Cbから端材領域Eを分離することが困難であり、不良品として廃棄せざるを得なくなる。
一方、端材領域Eがジャストカット面Ca側に付着した状態(図19参照)では、端子幅Waが小さくなった場合であっても、端材領域Eの一部が1mmだけでも突き出していることから、この部分だけを把持することができる。また端材領域Eのみに対して分離に必要なせん断力や曲げモーメントを加えることができるので、後から追加のブレイク処理を行うことにより、ジャストカット面Caから端材領域Eを分離することができる。
以上のことから、大面積のマザー基板から、端子領域の端子幅Waを狭くした単位表示パネルを加工しようとすれば、基板を反転する必要がない上下基板加工システムを用いるとともに、常に端材領域Eが端子カット面Cb側に付着されない(付着する場合でもジャストカット面Ca側に付着する)基板加工方法(図19参照)を採用することが必要になる。
ところで、上下一対のカッターホイールを搭載した上下基板加工システムで、第一基板および第二基板をスクライブする場合、いずれか片側のカッターホイールだけに押圧力を加えると、基板が一方に大きく撓んでしまう。そのため、通常、上下一対のカッターホイールで上下方向から同時にスクライブすることが必要になる。片側のみのスクライブを行わなければならないときは、他方側に刃先のないバックアップローラを押圧するようにしてスクライブすることが必要になる。
したがって、上下基板加工システムにおいて、端材領域Eが常に端子カット面Cb側に付着されない基板加工方法(図19参照)を採用するには、ジャストカット面Caに上下両側からカッターホイールを対向させ、基板を同時にスクライブする。その際、TFT側基板のカッターホイールの押圧力P1を強くし、CF側基板のカッターホイールの押圧力P2を弱くして、上下両側から同時に押圧するようにする。また、端子カット面Cbに対してスクライブするときは、CF側基板にカッターホイールを押圧し、TFT側基板にはバックアップローラを対向させて押圧する。
しかしながら、この方法で基板加工を行っても、実際には、溝深さを制御することができず、所望の形状に分割できない場合が生じることが見出された。具体的には、端子カット面Cb側に端材領域Eが付着したり、スクライブ溝が十分深く形成できず、単位表示パネルごとに分離できなかったりすることとなった。
この原因を検討した結果、端子加工のためにジャストカット面Caの加工と端子カット面Cbの加工との2回のスクライブ加工を行うが、端子領域を挟んで存在するシール材の影響で、2回目のスクライブ加工のときにクラックが入りにくくなることによることが出願人らの分析でわかった。この現象について説明する。
図21および図22は、ジャストカット面Caと端子カット面Cbとに挟まれた1mm〜3mmの間隔を有する端子領域Tを、カッターホイールで上下同時にスクライブ加工する方法を示す図である。このうち図21は、先にジャストカット面Caに対しスクライブ加工を行い、後から端子カット面Cbに対しスクライブ加工を行う加工方法である。また、図22は、先に端子カット面Cbを加工し、後からジャストカット面Caのスクライブ加工を行う加工方法である。
まず、ジャストカット面Caから先に加工する場合の現象について説明する。図21(a)に示すように、端子領域Tを挟んで、両側にはシール材S1、S2があり、これらによって第一基板G1と第二基板G2とが貼り付けてある。
図21(b)に示すように、第一基板G1側のジャストカット面Caの位置にカッターホイールW1を圧接し、第二基板G2側のジャストカット面の位置にカッターホイールW2を圧接し、第一回目のスクライブ加工を行う。このときは第二基板G2側の溝を深く、第一基板G1側の溝を浅く形成したいため、第二基板G2側に加える圧接力より第一基板G1側の圧接力を小さくしておく。第一回目のスクライブ加工を行う時点では、ジャストカット面Caの近傍には応力が存在していないため、第一基板G1、第二基板G2の両側基板とも、問題なくスクライブ溝が形成され、圧接力に応じた溝深さが形成できる。
次いで、図21(c)に示すように第一基板G1の端子カット面Cbの位置にカッターホイールW1を圧接し、第二基板G2の端子カット面Cbの延長線上にバックアップローラW3(刃先がないローラ)を圧接し、第二回目のスクライブ加工を行う。このとき第一基板G1側の端子カット面Cbの溝を深く形成するため、カッターホイールW1に加える圧接力およびバックアップローラに加える圧接力を強くする。
しかしながら、第二回目のスクライブ加工を行う時点では、第一回目のスクライブ加工の結果形成されたスクライブ溝が開いており、これとシール材S1との影響により、端子カット面Cbの近傍は圧縮応力が加わった状態になる。すなわち、第一基板G1のジャストカット面Caが端子カット面方向Cb側に開こうとするが、シール材Sが開こうとする力を阻止するため、ジャストカット面Caから1mm〜3mm離れた位置の端子カット面Cbに圧縮応力が生じるようになり、端子カット面でのクラックの深さ方向への伸展を妨げようとする。
その結果、第二回目のスクライブ加工によっては、第一基板G1の端子カット面Cbに深いスクライブ溝を形成することができなくなり、第一基板G1のジャストカット面Caに形成されるスクライブ溝の方が端子カット面Cbの溝より深く形成されてしまう場合が生じることなる。そのため、図21(d)に示すように、第一基板G1が端子カット面Cbではなく、ジャストカット面Caで分割された単位表示パネルが形成されてしまうことになる。
次に、端子カット面Cbから先に加工する場合の現象について説明する。図22(a)に示すように、端子領域Tを挟んで、両側にはシール材S1、S2があり、これらによって第一基板G1と第二基板G2とが貼り付けてある。
図22(b)に示すように、第一基板G1側の端子カット面Cbの位置にカッターホイールW1を圧接し、第二基板G2の端子カット面の位置にバックアップローラW3を圧接し、第一回目のスクライブ加工を行う。このときは第一基板G1側の溝が完全分断するまで深く形成したいため、第一基板G1の圧接力とともにバックアップローラの圧接力を強くしておく。
第一回目のスクライブ加工を行う時点では、端子カット面Cbの近傍には応力が存在していないため、問題なくスクライブ溝が形成され、圧接力に応じた深さの溝を形成できる。
次いで、図22(c)に示すように、第一基板G1側のジャストカット面Caの位置にカッターホイールW1を圧接し、第二基板G2側のジャストカット面Caの位置にカッターホイールW2を圧接し、第二回目のスクライブ加工を行う。このときは第二基板G2側の溝を深く、第一基板G1側の溝を浅く形成したいため、第二基板G2側に加える圧接力より第一基板G1側の圧接力を小さくしておく。
第二回目のスクライブ加工を行う時点では、第一回目のスクライブ加工で端子カット面Cbにスクライブ溝が開いており、これとシール材S2との影響により、第一基板G1側のジャストカット面Caの近傍は圧縮応力が加わった状態になる。すなわち、第一基板G1の端子カット面Cbがジャストカット面Ca側に開こうとするが、シール材S2が開こうとする力を阻止するため、ジャストカット面Caに圧縮応力が生じており、第一基板G1のジャストカット面Caでのクラックの深さ方向への伸展を妨げようとする。その結果、第二回目のスクライブ加工では、第一基板G1のジャストカット面Caには浅いスクライブ溝が形成される。第一基板G1側についてはこれでも問題がないが、同時に加工される第二基板側で問題が生じる。
すなわち、第二基板G2側については、第一回目のスクライブ加工で第一基板G1の端子カット面Cbが開こうとするが、シール材S1、S2が開こうとする力を阻止するため、曲げモーメントが加わり、第二基板G2のジャストカット面Caの近傍に圧縮応力が加わった状態になっている。そのため、第二基板G2のジャストカット面Caは浅いスクライブ溝しか形成されにくい状態になっている。そのような状態で、さらに、第二回目のスクライブ加工が行われると、第一基板側のカッターホイールW1が第二基板側のカッターホイールW2よりわずかでも先にスクライブが始まると、さらに強い曲げモーメントが加わり、第二基板のジャストカット面Ca近傍に強い圧縮応力が加わるようになり、第二基板G2のジャストカット面Caはほとんどスクライブ加工ができなくなる。このとき、押圧力を大きくしてスクライブ加工をするとカレットが発生してしまう。
このように、上下基板加工システムでは、第二回目のスクライブ加工が行われる端子カット面Cbとジャストカット面Caのいずれかに、所望のスクライブ溝を形成することが困難になることが判明した。
そこで、本発明は第一に、基板を反転して加工することが困難な大面積のマザー基板であっても、安定かつ確実に所望の溝深さのスクライブ加工を行うことができる上下基板加工システムによるマザー基板の基板加工方法を提供することを目的とする。
また、第二に、一対のカッターホイールを用いた上下基板加工システムによるマザー基板の基板加工方法において、端子領域の加工の際に、スクライブ溝の深さに所望の強弱を付けることができる基板加工方法を提供することを目的とする。
また、第三に、一対のカッターホイールを用いた上下基板加工システムによるマザー基板の基板加工方法において、加工品(単位表示パネル)の端子領域の端子幅が狭くなっても、端子領域を覆う部分の端材領域が端子カット面側に付着する不良品が全く発生せず、端材領域が完全に分離するか、万一、完全分離できなかった場合でも、後から確実に端材領域を除去して良品化できる基板加工方法を提供することを目的とする。
本発明は、上下基板加工システムによって、マザー基板を分割して単位表示パネルを作成する。その際に、単位表示パネルから端材領域が完全に分離することができなかったとしても、追加のブレイク処理で端材領域が確実に分離できるように加工しておくことで、良品化することを前提とした基板加工方法である。
本発明の加工対象となるマザー基板は、第一基板(CF側基板)と第二基板(TFT側基板)とを貼り合わせた基板構造(貼り合せ基板)を有している。そして、この基板構造内に、複数の方形の単位表示パネルが互いに隣接した状態で並べて形成されている。各単位表示パネルの第二基板側は、4つの周縁のうち少なくとも1つの周縁に外部接続用の端子領域が形成されている。各単位表示パネルが有する端子領域のうち、少なくとも一つは、その端子領域の外側端が両側基板にわたり分断されるジャストカット面になるとともに、その端子領域の内側端は対向する第一基板だけが分断される端子カット面となるように構成されている。具体的には図15に示した一端子パネル、二端子パネル、三端子パネルが該当し、その中で○印で示した領域が、ここでいうジャストカット面と端子カット面とに挟まれた端子領域を構成する。このようなマザー基板を対象とするのは、上述した〇印の端子領域で、追加のブレイク処理によっても端材領域の分離が困難になる不具合が生じるからである。
そして、上記課題を解決するために、マザー基板の第一基板に向けた第一カッターホイールと、第二基板に向けた第二カッターホイールとを用いて、第一基板と第二基板との両側からスクライブ加工を行うことにより、マザー基板を単位表示パネルごとに分割するとともに各単位表示パネルの端子領域を露出させる端子加工を行う。その際に、マザー基板のジャストカット面と端子カット面とに挟まれた端子領域に対してスクライブ加工を行うが、(a)先に、第一基板の端子カット面の位置に第一カッターホイールを圧接するとともに、第二基板のジャストカット面の位置に第二カッターホイールを圧接して両側同時にスクライブ加工を行い、(b)後から、第一基板のジャストカット面に第一カッターホイールを圧接するとともに、第二基板のジャストカット面近傍に刃先のないバックアップローラを圧接して片面にスクライブ加工を行う。
本発明によれば、一対のカッターホイール、又は、カッターホイールとバックアップローラとを用いて、第一基板と第二基板とを両側から同時に圧接し、合計2回の加工動作でジャストカット面と端子カット面とにスクライブ加工を行うが、第一回目のスクライブ加工で第一基板の端子カット面の位置と第二基板のジャストカット面の位置とをスクライブする。そして第二回目のスクライブ加工で、第一基板の端子カット面の位置より弱くスクライブする第一基板のジャストカット面の位置をスクライブする。
すなわち、第一回目のスクライブ加工で、強くスクライブする必要がある第一基板の加工面(端子カット面)および第二基板の加工面(ジャストカット面)どうしを、先にスクライブする。第一回目のスクライブでは、基板に応力が発生していないので、第一基板、第二基板のいずれのスクライブ溝も深く形成することができる。なお、この場合は、一対のカッターホイールを、端子幅の長さだけ離れた位置で圧接することになるが、距離が短いので影響はほとんどない。続いて、第二回目のスクライブ加工で、弱くスクライブする加工面(第一基板のジャストカット面)をスクライブする。第二回目のスクライブ加工では、加工面に圧縮応力が加わることにより、深いスクライブ溝を形成することは困難であるが、元々浅くスクライブすることを予定しているので、問題ない。
このように、上下両側から同時にスクライブする際に、カッターホイールの圧接位置をずらし、深いスクライブ溝を形成する位置について先に加工する。
本発明によれば、端子カット面とジャストカット面とに挟まれた端子領域について一対のカッターホイールで上下両側から同時にスクライブ加工する場合であっても、この部分を覆う端材領域を、単位表示パネルから完全に分断するか、分断できない場合でも、確実に、単位表示パネルのジャストカット面側に付着させて分断することができ、端材領域が分断できなかった場合であっても、追加のブレイク処理を行うことで、確実に良品化することができる。
(その他の課題を解決するための手段及び効果)
上記発明においてバックアップローラは、第二基板のジャストカット面に先に形成されたスクライブ溝の隣接位置を圧接するようにしてもよい。
これによれば、第一基板のジャストカット面を第一カッターホイールでスクライブする際に、バックアップローラは第二基板のジャストカット面に形成したスクライブ溝を避けて基板を圧接するようにしたので、スクライブ溝を傷つけることがなくなる。
上記発明において、ジャストカット面と端子カット面とに挟まれた端子領域の1つに対してスクライブ加工を行う際に、(a)のスクライブ加工工程の後に、加工中の端子領域とは別の端子領域の加工を行い、その後に、最初の端子領域について(b)のスクライブ加工を行うようにしてもよい。
これによれば、一対のカッターホイールで加工する加工部分を先に加工してから、1つのカッターホイールとバックアップローとで加工する加工部分を加工することができるので、バランスよく加工でき、また、カッターホイールとバックアップローラとを交換することにともなう調整時間や待機時間を短縮することができる。
また、上記発明において、ジャストカット面と端子カット面との幅(端子幅)が1mm〜3mmであるようにしてもよい。端子幅を小さくすることで、単位表示パネルとして利用できるマザー基板の面積を大きくすることができる。その場合であっても、端子領域を覆う端材領域がジャストカット面側にしか付着しないので、確実に除去することができる。
上記発明において、マザー基板は、直交するXY方向に沿って縦横に単位表示パネルが形成された構成を有し、マザー基板をX方向に分離しないよう基板のY方向の最後尾をクランプしつつY方向前方に移動しながら、Y方向とX方向とにスクライブ加工を行うことで単位表示パネルごとに分割する場合に、マザー基板をX方向に分離しないようクランプしつつY方向に移動しながら、Y方向とX方向とにスクライブ加工を行うことで単位表示パネルごとに分割する場合に、先にY方向に対してスクライブ加工を行うとともに、前記ジャストカット面と前記端子カット面とに挟まれた端子領域の1つに対して、(a)のスクライブ加工と、(b)のスクライブ加工とをこの順で行い、X方向についてはY方向のスクライブ加工の後にスクライブ加工を行うようにしてもよい。
これによれば、マザー基板上に単位表示パネルがXY方向に二次元的に形成されているときは、基板をX方向に分離しないようクランプした状態でY方向に移動する。そしてY方向に対し、(a)のスクライブ加工、(b)のスクライブ加工をこの順で行い、その後で、X方向のスクライブ加工を行う。このように加工順を定めることにより、確実に単位表示パネルごとに分断することができ、追加のブレイク処理を行えば、確実に良品化させることができる。
本発明の基板加工方法で用いる基板加工システムの全体構成を示す斜視図。 図1の基板加工システムのA視斜視図。 図1の基板加工システムの平面図。 図3のB−B’断面図。 図3のC−C’断面図。 図3のD−D’断面図。 図3のE−E’断面図。 図3のF−F’断面図。 基板搬出ロボットによる動作を示す図。 本発明の基板加工方法に用いたスクライブ加工の手順を示す図。 マザー基板をY方向にスクライブするときの加工順の一例を示す図。 マザー基板をX方向にスクライブするときの加工順の一例を示す図。 搬出ロボットによりマザー基板から単位表示パネルの取り出す順の一例を示す図。 マザー基板から取り出される単位表示パネルに付着する端材の状態を示す図。 マザー基板の基板レイアウトを示す図(一端子パネル、二端子パネル、三端子パネル)。 マザー基板の基板レイアウトを示す図(四端子パネル)。 隣接する単位表示パネル間の断面の一部を示す図。 隣接する単位表示パネル間の3種類の分離状態を示す図。 従来のマザー基板の端子加工を示す図。 従来のマザー基板の端子加工を示す図。 上下基板加工システムによる従来の端子加工を示す図。 上下基板加工システムによる従来の端子加工を示す図。
本発明の基板加工方法の実施形態を図面に基づいて説明する。以下に説明する基板加工方法は、液晶表示パネルの製造工程で利用される方法であり、具体的には液晶表示パネルとなる単位表示パネルを、マザー基板から分割して、1つずつ取り出す基板加工システムにおいて使用される。
(基板加工システム)
最初に本発明の基板加工方法の実施する際に使用する基板加工システムの全体構成について説明する。
図1は本発明の基板加工方法が利用される基板加工システム1の全体構成を示す斜視図である。図2は図1のA視斜視図(後述する架台10を除く)である。図3は基板加工システム1の平面図(後述するフレーム11、支柱14を除く)である。図4は図3のB−B’断面図、図5は図3のC−C’断面図、図6は図3のD−D’断面図、図7は図3のE−E’断面図、図8は図3のF−F’断面図である。
ここでは、単位表示パネルがX方向に2列、Y方向に4列並んだマザー基板90を加工する場合を説明する。なお、説明で用いるXYZ方向については図中に示す。
まず、システムの全体構造について説明する。
基板加工システム1は、基板搬入側1Lから基板搬出側1Rに向けて、Y方向にマザー基板90が搬送されていき、その途中でスクライブ加工やブレイク処理が行われるようにしてある。
マザー基板90(貼り合せ基板)は上側が第二基板G2(TFT側基板)、下側が第一基板G1(CF側基板)となるように載置される。
基板加工システム1は、中空の架台10、メインフレーム11、支柱14により骨組構造が形成される。架台10の上方には、マザー基板90を支持するための基板支持装置20が配置される。基板支持装置は、第一基板支持部20Aと第二基板支持部20Bとからなる。第一基板支持部20Aと第二基板支持部20Bとの中間位置に、基板分断機構30が配置される。
図4(図3のB−B’断面)に示すように、第一基板支持部20Aと第二基板支持部20Bとのそれぞれが、X方向に並んだ5台の支持ユニット21で構成される。各支持ユニット21は、基板分断機構30に近い側で、架台10に固定される。各支持ユニット21の上面にはタイミングベルトが周回移動するようにしてあり、後述するクランプ装置50と連動してマザー基板90を送る。
基板分断機構30は、上部ガイドレール31および下部ガイドレール32が設けられ、上部ガイドレール31にはX方向に移動可能に取り付けられる上部スクライブ機構60、下部ガイドレール32にはX方向に移動可能に取り付けられる下部スクライブ機構70がそれぞれ取り付けてある。
図5(図3のC−C’断面)に示すように、上部スクライブ機構60は、第二カッターホイールW2が取り付けられるとともに、第二カッターホイールW2を昇降させる昇降機構61、第二カッターホイールW2の刃先方向をY方向とX方向とに切り換える回転機構62、X軸駆動機構63からなる。
下部スクライブ機構70は、第一カッターホイールW1とバックアップローラW3(不図示)とがY方向に並べて取り付けられるとともに、第一カッターホイールW1とバックアップローラW3を昇降させる昇降機構71、第一カッターホイールW1の刃先方向およびバックアップローラW3の回転方向をY方向とX方向とに切り換える回転機構72、X軸駆動機構73からなる。昇降機構71および回転機構72は、第一カッターホイールW1またはバックアップローラW3のいずれかを選択して基板に圧接することができ、また、圧接させたホイールおよびローラの移動方向をY方向またはX方向に向けることができるようにしてある。
基板支持装置20の基板搬入側1L側には、図1または図2に示すように、マザー基板90の基板搬入側の端部(マザー基板90の後端)をクランプするクランプ装置50が配置される。クランプ装置50は、一対のクランプ具51(51L、51R)、クランプ具51を昇降させる昇降機構55(55L、55R)、移動ベース57からなり、マザー基板90をクランプした状態でY方向に移動させる。このクランプ装置50はリニアモータ機構58により駆動される。そして支持ユニット21の間隙および下方を移動して、マザー基板90をクランプした状態のまま、マザー基板90の後端まで基板分断機構30を通過できるようにしてある。クランプ具51Lおよびクランプ具51Rは、それぞれマザー基板90に形成された単位表示パネルの左側の列、右側の列をクランプするようにしてあり、基板中央の位置でY方向に沿って分断した場合でも左右に分割されたマザー基板90を各列ごとに支持でき、Y方向に送ることができるようにしてある。
基板支持装置20の基板搬出側1Rには、図6(図3のD−D’断面)に示すように、送られてくるマザー基板90に対し、加熱蒸気を上から吹き付ける上部スチームユニット101、下から吹き付ける下部スチームユニット102を備えたスチームブレイク装置100が配置される。スチームブレイク装置100から吹き付ける加熱蒸気の間を、スクライブ加工されたマザー基板90が通過することにより、マザー基板90は膨張し、主としてマザー基板のX方向に対する積極的なブレイク処理が行われる。スチームブレイク装置100は、リニアモータ機構130(図1)によりY方向に移動できるようにしてある。
スチームブレイク装置100の基板搬出側1Rの位置には、図7(図3のE−E’断面)に示すように、送られてくるマザー基板90に対し、基板上に形成されたY方向のスクライブ溝の隣接位置(スクライブ溝の横)に沿ってブレイクローラ111〜113を押圧し、基板のY方向に対するブレイク圧を与えて積極的にブレイクするローラブレイク装置110が配置される。ローラブレイク装置110は、リニアモータ機構130によりY方向に移動できるようにしてある。
ローラブレイク装置110の基板搬出側1Rの位置には、図8(図3のF−F’断面)に示すように、マザー基板90から単位表示パネルを1つずつ取り出して後工程に送る基板搬出装置120が配置される。基板搬出装置120には、上部ガイドレール121が設けられ、上部ガイドレール121にはX方向に移動可能な搬出ロボット80が取り付けてある。基板搬出装置120は、リニアモータ機構130によりY方向に移動できるようにしてある。
搬出ロボット80は、吸着パッド82が取り付けられたプレート83と、プレート83を回転させる回転機構84と、プレート83を昇降させる昇降機構85と、X軸駆動機構86とを有する。そして搬出ロボット80は、マザー基板90から分断された単位表示パネルの1つを吸着して上方に引き離す。さらに引き離された単位表示パネルを回転しながらX軸方向に移動し、さらにリニアモータ機構130によりY方向に移動し、1つずつ搬出する動作を行う。搬出された単位表示パネルは図示しない後工程に受け渡され、次の加工が行われる。
搬出ロボット80のプレート83には、さらに、搬出中の単位表示パネルに端材領域Eが付着している場合に、これを除去するための追加のブレイク処理機構であるフック87およびプッシャ88を備えている。
図9は、フック87およびプッシャ88による追加のブレイク処理動作を示す図である。フック87は、プレート83に固定された支軸を中心にして回動できるようにしてある。図9(a)に示すように、フック87およびプッシャ88を上方に回避させた状態で、単位表示パネルの第二基板G2(TFT側基板)を吸着パッド82で吸着する。次いで、図9(b)に示すように、フック87を作動して、吸着面とは逆側である第一基板G1の端にある端材領域Eに接触させ、端材領域Eを下方から支持する。そして図9(c)に示すように、プッシャ88を作動して第二基板G2の端に付着する端材領域Eを上方から押圧する。このようにして、端材領域Eに曲げモーメントを加えることで、端材領域Eが確実に分断されるようにする。
(スクライブ加工)
次に、上記基板加工システム1を用いたマザー基板90のスクライブ加工の動作手順について説明する。スクライブ加工は、基板分断機構30(図5)において行われる。
本発明は、主としてスクライブ加工で単位表示パネルの端子加工を行う際に用いられる。
図10は、本発明により端子加工を行う際の基本的な加工手順を示す図である。図10(a)に示すように、マザー基板90上の隣接する2つの単位表示パネルU1、U2の境界部分に、ジャストカット面Caと端子カット面Cbとに挟まれた端子領域Tが形成されている。端子領域の幅は1mm〜3mm程度である。この部分にカッターホイールで上下同時にスクライブ加工し、端子領域Tの貼り合せ面(第一基板G1と第二基板G2との接合面)を露出させる加工を行う。
マザー基板90から単位表示パネルU1を取り出す際に、搬送ロボット80は上側の基板面に吸着することから(図9)、第二基板G2(TFT側基板)を上側、第一基板G1(CF側基板)を下側に配置する。これは、単位表示パネルU1に吸着させて単位表示パネルU2から引き離すときに、端子領域T(第二基板G2側)が端材領域E(第一基板G1側)の上側にくるようにして、端材領域Eが単位表示パネルU2のジャストカット面Caに付着し、端子カット面Cbから分離しやすくするためである。
なお、上記基板加工システム1では、マザー基板90から単位表示パネルを1つずつ取り出す際に、隣接する2つの単位表示パネルのうち、端子カット面Cbが境界部分となる単位表示パネルを、ジャストカット面Caが境界部分となる単位表示パネルより先に取り出すことにより、端材領域Eがジャストカット面Caが境界部分となる単位表示パネルの側に付着しやすくしている。この点については後述する。
図10(b)に示すように、まず、上部スクライブ機構60の第二カッターホイールW2を、第二基板G2のジャストカット面Caの位置に合わせる。また、下部スクライブ機構70の第一カッターホイールW1を、第一基板G1の端子カット面Cbの位置に合わせる。そして、強い圧接力で両方同時に第一回目のスクライブを行う。このときは、端子領域Tの近傍に応力が発生していないので、スクライブ溝を深く伸展することができる。
スクライブ溝が形成された端子領域Tは、両側がシール材S1、S2で固定された領域であることから、スクライブ溝が広がる結果、端子カット面Cbの近傍に圧縮応力が加わるようになる。
続いて、図10(c)に示すように、下部スクライブ機構70の第一カッターホイールW1を、ジャストカット面Caの位置に合わせる。また、上部スクライブ機構60のバックアップローラW3を、第二基板G2に合わせる。このときバックアップローラW3は、先にスクライブ溝が形成されたジャストカット面Caの位置から外れるように横に移動させて、スクライブ溝が傷つかないようにする。そして、第一回目よりは弱い圧接力で第二回目のスクライブ加工を行う。
このとき、第一基板G1のジャストカット面Caは、応力に抗しながらスクライブ加工が行われるので、深く伸展させることが難しく、スクライブ溝は浅くなる。この部分は元々、端子カット面Cbよりも浅くスクライブ溝を形成する方が望ましいことから、好ましいスクライブ溝が形成されるようになる。
そして、深いスクライブ溝と浅いスクライブ溝が形成される結果、その後のスチームブレイク(図6)およびローラブレイク(図7)によるブレイク処理を行うことにより、図10(d)に示すように、確実に、端材領域Eが第一基板G1のジャストカット面Ca側に付着した状態で分離されることとなる。
そして、ジャストカット面Caに付着した端材領域Eは、フック87およびプッシャ88による追加のブレイク処理動作(図9)によって、ジャストカット面Caから確実に分離されることとなる。
以上の処理により、マザー基板から単位表示パネルを取り外し、後工程に移動するまでに、端材領域Eが完全に分離できる。
以上は、1つの単位表示パネルの1つの端子領域に対して、単独で端子加工を行う場合について説明した。実際のマザー基板90では、複数の単位表示パネルが縦横に並んでいる。各単位表示パネルの周囲には、端子カット面Cbとジャストカット面Caとに挟まれた端子領域Tだけではなく、その他の形状の境界も含まれる。
そのような場合、1つの境界ごとに加工するのではなく、複数の境界間で交互に加工するようにしてバランスよく加工することもできる。このような場合について具体例で説明する。
図11は、二端子パネルとなる単位表示パネルがX方向に2列、Y方向に4列並んだマザー基板90について、Y方向にスクライブする例である。また、図12はX方向にスクライブする例である。
まず、先に行うY方向のスクライブについて説明する。Y方向のスクライブでは、マザー基板90の後端がクランプ装置50にてクランプされることで、スクライブ加工後に、X方向に分離されないようにしてある。
Y方向については、図11に示すように、マザー基板90の中央部分に沿った端子領域Tと、左端近傍の端子領域Tと、右端近傍のジャストカット面Tとの3つの境界について、スクライブ加工が行われる。このうち、中央の端子領域Tだけが、端子カット面とジャストカット面とに挟まれた端子領域(端材領域が端子カット面から取れない不具合が生じる可能性のある端子領域)となる。
この場合、第一回目の強いスクライブ(Y1とする)を、中央の端子領域Tに対して行う。すなわち、第一基板G1の端子カット面と第二基板G2のジャストカット面とに強いスクライブを行う。続いて、第二回目の強いスクライブ(Y2とする)を、左端近傍の端子領域Tに対して行う。続いて、第三回目の強いスクライブ(Y3とする)を、右端近傍のジャストカット面Tに対して行う。そして、最後に第四回目の弱いスクライブ(Y4とする)を、中央の端子領域Tの第一基板のジャストカット面に対して弱いスクライブで行う。このとき第二基板G2のジャストカット面の横、バックアップローラW3(図10)で押圧しながらスクライブを行う。
すなわち、中央の端子領域Tに対する強いスクライブ加工の後に、左端近傍の端子領域Tと右端近傍のジャストカット面Tとのスクライブを先に行い、その後で、再び中央の端子領域Tに対する弱いスクライブ加工を行うようにして、交互に加工を行うようにする。
以上の手順によって、Y方向のスクライブを終えると、続いてX方向のスクライブを行う。
X方向については、図12に示すように、マザー基板90の前端近傍にあるジャストカット面Tと、基板中央にありジャストカット面と端子カット面とに挟まれた3箇所の端子領域Tと、後端近傍にある端子領域Tとがスクライブ加工される。
この場合、X方向の3つの端子領域Tについても、これまでと同様に、第一基板G1の端子カット面と第二基板G2のジャストカット面を先に強くスクライブし、後から第一基板G1のジャストカット面を弱くスクライブすれば、確実に単位表示パネルを取り出すことができる。
具体的には図12に示すように、X2(第一基板G1の端子カット面と第二基板G2のジャストカット面)、X3(第一基板G1のジャストカット面)、X4(第一基板G1の端子カット面と第二基板G2のジャストカット面)、X5(第一基板G1のジャストカット面)、X6(第一基板G1の端子カット面と第二基板G2のジャストカット面)、X7(第一基板G1のジャストカット面)の順で加工を行うようにする。なお、X3、X5、X7の加工の際には、第二基板G2のジャストカット面の横をバックアップローラで押圧しながらスクライブが行われる。
(単位表示パネルの取り出し順序)
次に、マザー基板にスクライブ加工を行って分割された単位表示パネルを取り出すときの取り出し順序について説明する。
例えば図10に示したように、端子カット面Cbとジャストカット面Caとに挟まれた端子領域Tを有するマザー基板から、単位表示パネルを1つずつ取り出す際に、隣接する2つの単位表示パネルのうち、端子カット面Cbが境界部分となる単位表示パネルU1を、ジャストカット面Caが境界部分となる単位表示パネルU2より先に取り出すようにして、端材領域Eを、ジャストカット面Caが境界部分となる単位表示パネルU2の側に付着しやすくすることが重要になる。この順を変えると、端材領域Eは端子カット面Cb側に付着して残ることになる。そのため、マザー基板から単位表示パネルを取り出す際に、取り出し順が重要になる。
図13は、単位表示パネルがX方向に2列、Y方向に4列並んだ2端子パネルについて、単位表示パネルの取り出し順を示す図である。
単位表示パネル(1)は、隣接する単位表示パネル(2)(3)との境界(図中に〇印で示す)に対し、単位表示パネル(1)の端子カット面Cbが境界部分となる。したがって、最初に単位表示パネル(1)を取り出すことが必要になる。
単位表示パネル(1)が取り出された状態では、単位表示パネル(2)が、隣接する単位表示パネル(4)との境界で、端子カット面Cbが境界となる。また、単位表示パネル(3)は隣接する単位表示パネル(4)(5)との境界に対し、端子カット面Cbが境界となる。このときは単位表示パネル(2)(3)のいずれかを取り出せばよいが、マザー基板の前端に近い側から取り出す方が一方向の搬送にすることができるため、先に単位表示パネル(2)を取り出す。
単位表示パネル(1)(2)が取り出された状態では、単位表示パネル(3)が、隣接する単位表示パネル(4)(5)との境界で、端子カット面Cbが境界となる。したがって、次に単位表示パネル(3)を取り出す。以下同様に、図13において各単位表示パネルに付した番号の若い順(1)、(2)・・・(8)に、単位表示パネルを取り出すようにする。
図14は、取り出された各単位基板(1)〜(8)についての端材領域のつき方を示す図である。
いずれの単位表示パネルについても端子カット面Cbに端材が付着することなく取り出すことができる。したがって、単位表示パネルに端材が付着していても、フック87およびプッシャ88を用いた後の追加のブレイク処理で、確実に端材を除去することができる。
以上は二端子パネルについてであるが、一端子パネルや三端子パネル(図15)についても同様である。なお、四端子パネル(図16)については、取り出し順は問題にならない。
本発明の基板加工方法は、液晶パネル用のマザー基板のスクライブ加工に利用することができる。
1 基板加工システム
20 基板支持装置
30 基板分断機構
50 クランプ装置
60 上部スクライブ機構
70 下部スクライブ機構
80 搬出ロボット
87 フック
88 プッシャ
90 マザー基板
100 スチームブレイク装置
110 ローラブレイク装置
120 基板搬出装置
Ca ジャストカット面
Cb 端子カット面
G1 第一基板(CF側基板)
G2 第二基板(TFT側基板)
E 端材領域
T 端子領域
U1 単位表示パネル(端子カット面が境界に面する)
U2 単位表示パネル(ジャストカット面が境界に面する)
W1 第一カッターホイール
W2 第二カッターホイール
W3 バックアップローラ

Claims (5)

  1. 加工対象となるマザー基板が、第一基板と第二基板とを貼り合わせた基板構造を有し、前記基板構造内に複数の方形の単位表示パネルが互いに隣接した状態で並べて形成され、各単位表示パネルの第二基板側の少なくとも1つの周縁に外部接続用の端子領域が形成され、各単位表示パネルにおける前記端子領域の少なくとも一つは端子領域の外側端が両側基板にわたり分断されるジャストカット面になるとともに端子領域の内側端は対向する第一基板だけが分断される端子カット面となるように構成され、
    前記マザー基板に対し、第一基板に向けた第一カッターホイールと第二基板に向けた第二カッターホイールとを用いて第一基板と第二基板との両側からスクライブ加工を行うことにより前記マザー基板を単位表示パネルごとに分割するとともに各単位表示パネルの前記端子領域を露出させる端子加工を行うマザー基板の基板加工方法であって、
    前記マザー基板のジャストカット面と端子カット面とに挟まれた端子領域の1つに対してスクライブ加工を行う際に、
    (a)先に、第一基板の端子カット面の位置に第一カッターホイールを圧接するとともに、第二基板のジャストカット面の位置に第二カッターホイールを圧接して両側同時にスクライブ加工を行い、
    (b)後から、第一基板のジャストカット面に第一カッターホイールを圧接するとともに、第二基板のジャストカット面近傍に刃先のないバックアップローラを圧接して片面にスクライブ加工を行うことを特徴とするマザー基板の基板加工方法。
  2. 前記バックアップローラは、第一基板のジャストカット面に先に形成されたスクライブ溝の隣接位置を圧接する請求項1に記載のマザー基板の基板加工方法。
  3. 前記ジャストカット面と前記端子カット面とに挟まれた端子領域の1つに対してスクライブ加工を行う際に、
    前記(a)のスクライブ加工工程の後に、
    加工中の端子領域とは別の端子領域の加工を行い、
    その後に、最初の端子領域について(b)のスクライブ加工工程を行う請求項1または請求項2に記載のマザー基板の基板加工方法。
  4. 前記ジャストカット面と前記端子カット面との幅が1mm〜3mmである請求項1〜請求項3のいずれかに記載のマザー基板の基板加工方法。
  5. 前記マザー基板は、直交するXY方向に沿って縦横に単位表示パネルが形成された構成を有し、マザー基板をX方向に分離しないよう基板のY方向の最後尾をクランプしつつY方向前方に移動しながら、Y方向とX方向とにスクライブ加工を行うことで単位表示パネルごとに分割する場合に、
    先にY方向に対してスクライブ加工を行うとともに、前記ジャストカット面と前記端子カット面とに挟まれた端子領域の1つに対して、前記(a)のスクライブ加工と、前記(b)のスクライブ加工とをこの順で行い、
    X方向についてはY方向のスクライブ加工の後にスクライブ加工を行う請求項1に記載のマザー基板の加工方法。
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