JP2021067596A - ガラス基板選別装置およびガラス基板の選別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルタ製造工程に投入するガラス基板の端部だけでなく全面で局所的な撓みを生じさせる変形付与手段を備えたガラス基板の検査装置により選別する。【解決手段】ガラス基板を選別するための検査条件を格納した製造条件データベースの情報に基づく制御部からの指示により、複数本の支持ピンおよび基板リフタにより矩形のガラス基板を支持して搭載する支持高さを個別に制御することで、搭載されるガラス基板を変位させて撓ませる応力負荷手段を試験部に備える検査装置。【選択図】図２

Description

本発明は、カラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタ製造工程で要求される品質基準に満たない不良品のガラス基板を排除し、正常品のガラス基板を選別してカラーフィルタ製造工程に投入するためのガラス基板選別する装置およびにその方法に関する。

カラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタ用基板に利用されるガラス基板は公知の方法により成形された大型のガラス板を所定寸法の矩形をなすように切断された上で供給されている。

切断された状態のままのガラス基板の端面には、傷（クラック）や欠けなどの欠陥が多数存在し、その後の搬送工程や熱処理工程で板ガラスに機械的あるいは熱的な応力が作用した際に、これら欠陥を起点として破損が生じ得る。そのため、通常はガラス基板の端面に対して研磨加工や面取り加工などの仕上げ加工が施されるが、これら加工を施しても端面に形成された微細な傷や欠けを全て取り除くことは極めて困難であり、破損の原因となり得る有害な欠陥が残存し得る。

カメラを用いたガラス基板端部の撮像による検査での欠陥の抽出では、実際に搬送工程や熱処理工程などでガラス基板に作用する機械的又は熱的な応力に耐えることが出来ず、それを起点としてガラス基板が破損に至る様な「有害な欠陥」であるか否かを判別することは難しい。そのため、ガラス基板の検査対象となる辺の端面が湾曲するように、前記端面を含む端部に曲げ変形を生じさせることにより、ガラス基板の中から有害な欠陥を有するもののみを破損させて選別するという検査手法に係る提案がある。（特許文献１参照）
一方、ガラス基板をカラーフィルタ製造工程に投入後、工程毎に欠陥を検出する検査装置により、製造されるカラーフィルタ（中間製品）を検査して、欠陥の検出結果に応じて良品／不良品の判定を行ない、不良品を不良の程度に応じて修正した上で製造工程に再投入し再使用することを目的とする提案もある。（特許文献２参照）

特開２０１１−２０２９９１号公報 特開２０１１−１２８２０７号公報

近年、表示装置が大型化し、カラーフィルタの製造工程に投入されたガラス基板は１枚のガラス基板に複数枚分のカラーフィルタを面付するためガラス基板はさらに大きなものとなっている。こうしたガラス基板が製造装置内で破損すると、その破片を装置内から排除するまでに多大な時間を要し、生産効率を著しく低下させていた。このため、ガラス基板が工程内で割れないようにすることも必要ではあるが、割れる可能性のあるものは投入しないという考えがあり、従来はガラスの周辺部の欠陥を見つけるようにしていた。しかし、大型の表示装置用カラーフィルタ用ガラス基板で工程中に割れたものを調べてみると、破損の発端がガラス基板の端部ではなく、ガラス基板の中央部にあるものが少なくなかった。

このため、大型カラーフィルタ用ガラス基板の破損の原因となる欠陥を検出しようと、大型カラーフィルタ用ガラス基板の中央付近を曲げ変形させる様にローラー配置すると装
置が大型化し、その設置面積が大きくなるという問題があった。

これに対し、カメラで大型カラーフィルタ用ガラス基板の表面を撮像して画像データとした後、画像データから欠陥を検出する検査装置では、大型カラーフィルタ用ガラス基板の全面について微細な欠陥を検査しようとすると検査時間が増えてしまい、トータルの大型カラーフィルタ基板の製造に要する時間を増大させることになる。

このような問題点に鑑み、本発明は、カラーフィルタの製造工程に投入する大型のカラーフィルタ用ガラス基板について、工程投入前にガラス基板の中央部に破損を生じさせる欠陥の有無を調べてガラス基板の選別を行う装置を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、カラーフィルタ製造工程に投入するガラス基板を選別する装置であって、少なくとも、ガラス基板を搬送する搬送部と、ガラス基板の選別試験を行うため、ガラス基板を保持するピンとガラス基板を保持する高さを変えるための昇降機構とピンにかかる荷重を計測する荷重センサを有する支持ピンと、ガラス基板の外周部を把持する把持部とガラス基板を保持する高さを変えるための昇降機構を有する基板リフタとを有する試験部と、ガラス基板の選別のための試験を行う試験部を制御するため、前記支持ピンと前記基板リフタの高さの情報の送信と前記荷重センサの測定値の受信と前記搬送部に試験を行ったガラス基板の搬送情報を送信する指示手段と、前記荷重センサの測定値からガラス基板が正常品であるか不良品であるかを判定する判定手段とを有する制御部と、を備えることを特徴とするガラス基板選別装置である。

そして、請求項２に記載の発明は、前記ガラス基板の品種情報と、ガラス基板を選別するための試験条件を備える製造条件データベース、および試験を行ったガラス基板ごとの試験結果を格納する検査結果データベースと接続され、前記制御部とデータの送受信をすることを特徴とする請求項１記載のガラス基板選別装置である。

そして、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のガラス基板選別装置を用いるガラス基板の選別方法であって、前記制御部が少なくとも以下の手順の指示、判定を行うことを特徴とするガラス基板の選別方法。
（１）支持ピンの先端、基板リフタの把持部の高さを予め決められた最初の位置とする。（２）ガラス基板を前記支持ピン、前記基板リフタ上に載置し、荷重センサが重量を測定し、前記制御部に送信する。
（３）前記ガラス基板の外周部を基板リフタの把持部で把持する。
（４）前記把持部の高さを前記支持ピンの先端よりも高くする。
（５）前記把持部の高さを最初の位置に戻す。
（６）全ての荷重センサの測定値が（２）で測定した値と同じであった場合、正常品と判定する。

そして、請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載のガラス基板選別装置を用いるガラス基板の選別方法であって、前記制御部が少なくとも以下の手順の指示、判定を行うことを特徴とするガラス基板の選別方法。
（１）支持ピンの先端、基板リフタの把持部の高さを予め決められた最初の位置とする。（２）ガラス基板を前記支持ピン、前記基板リフタ上に載置し、荷重センサが重量を測定し、前記制御部に送信する。
（３）前記ガラス基板の外周部を前記把持部で把持する。
（４）前記支持ピンの先端を前記把持部よりも高くする。
（５）前記支持ピンの先端の高さを最初の位置に戻す。
（６）全ての荷重センサの測定値が（２）で測定した値と同じであった場合、正常品と判
定する。

本発明のガラス基板の端部を保持し、中央部を変形させる動作により、大型カラーフィルタ用ガラス基板をカラーフィルタの製造工程中に搬入する前に、破損の可能性のあるものを排除できるので、製造工程中でガラス基板破損が少なくなるので、カラーフィルタの製造工程が中断されることが少なくなり、さらには破損ガラスを回収するダウンタイムがなくなるため、生産効率が大幅に向上するという効果が得られる。

本発明によるガラス基板選別装置の概略構成を示すブロック図。 ガラス基板選別装置においてガラス基板を保持するリフトピンおよび支持ピンを示す説明図。 ガラス基板選別装置の主要部である試験部の概要を示す説明図。 本発明のガラス基板選別装置で行うガラス基板の選別動作の一例の説明図。 本発明のガラス基板選別装置で行うガラス基板の選別動作の別の一例の説明図。 ガラス基板選別のフローを示した図。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。

本発明のガラス基板選別装置１はカラーフィルタ製造に先駆けて、調達されたガラス基板を製造工程に投入する前に選別を行うものである。

本発明のガラス基板選別装置１で選別を行うガラス基板１０については、予め、カラーフィルタ基板の製造工程と同様、予め、全面の洗浄を行った後、ガラス基板ごとに特定ができるように適宜の装置にてガラス基板１０上にバーコードのパターンを直接形成した。

このバーコードには図示しない生産管理システムで生成したガラス基板１０に対して固有な番号が含まれている。また、本発明においては、バーコードを用いたが、ＱＲコード（登録商標）等を用いてもよい。また、ガラス基板上に直接コードを形成したが、バーコードやＱＲコード（登録商標）が印字されたラベルを取り付けてもよい。

図１は本発明によるガラス基板選別装置の概略構成を示すブロック図である。

ガラス基板選別装置１は、制御部１００、試験部２００、搬送部３００、製造条件データベースＤＢ１、検査結果データベースＤＢ２を備える。

制御部１００は、さらにガラス基板１０の選別動作を制御するため、少なくとも指示手段１１０、判定手段１２０を有する。

この制御部１００の指示手段１１０が選別試験を行うガラス基板１０の情報を上記した生産管理システムの一部である製造条件データベースＤＢ１に送信すると、製造条件データベースＤＢ１に予め製品ごとに決められ、格納されている試験条件が制御部１００に送られ、さらには試験部２００、搬送部３００に送られる。

そして、制御部１００の指示手段１１０は試験結果を検査結果データベースＤＢ２に送信し、検査結果データベースＤＢ２は試験結果を格納する。

試験部２００は、ガラス基板１０を支持するため基板リフタ２１及び支持ピン２２を有
する。本発明のガラス基板選別装置１では、ガラス基板の検査時に、この基板リフタ２１及び支持ピン２２の昇降機構２１ａ、２２ａのそれぞれを上昇、下降することによりガラス基板１０に曲げ応力を負荷している。本実施例では、試験部２００にてガラス基板１０の外周部を持ち上げることで、ガラス基板１０の自重により、曲げ応力を負荷した。

この支持ピン動作部、リフトピン動作部の動作に必要な支持ピン、リフトピンの昇降する高さが検査条件データとなっており、この検査条件データは、予め製品ごとに決められていて、製造条件データベースＤＢ１に格納されている。

搬送部３００は、選別対象となるガラス基板１０を試験部に搬入、搬出をする機構を有する。
図２は基板リフタ２１および保持ピン２２の構造を示したものである。基板リフタ２１および保持ピン２２は昇降することで、ガラス基板選別装置１の試験部２００においてガラス基板１０の保持、またはガラス基板１０に曲げ応力を負荷することができる。

図２（ａ）に示す基板リフタ２１はガラス基板選別装置の試験部２００のベース２５に配置、固定されている。そして、基板リフタ２１はガラス基板１０を把持する把持部２１ｂと、その把持部２１ｂを上下方向に移動させる昇降機構２１ａを備える。

図２（ｂ）に示す支持ピン２２も試験部２００のベース２５に配置、固定されている。そして、支持ピン２２は、その先端でガラス基板を支持するためのピン２２ｃとピン２２ｃにかかる荷重を測定し、デジタル出力する荷重センサ２２ｂを備え、ピン２２ｃと荷重センサ２２ｂを上下方向に移動させる昇降機構２２ａを備える。

図３はガラス基板選別装置１の主要部である試験部２０の概略図を、図３（ａ）は側面図を、図３（ｂ）は平面図を、それぞれ示している。
図３（ａ）に示す試験部２００は、ガラス基板１０を支持するため、基板リフタ２１はガラス基板１０の外周部となる位置に、また、支持ピン２２はガラス基板１０の外周部より内側となる位置に配置されている。 ここで、外周部と呼ばれる部分としては、概ねガラス基板１０のガラス基板の端面から数センチ程度の範囲としている。

図３（ｂ）は、基板リフタ２１と支持ピン２２の配置を示したもので、外周部に８箇所の基板リフタ２１（四角形で図示）が配置され、面内には６箇所の支持ピン２２（円形で図示）が配置されている。
これらの基板リフタ２１、支持ピン２２は基板１０のサイズに合わせて配置箇所、個数は図示に限られず適宜に設定可能である。

さらには、基板１０のサイズに合わせて配置する位置を変えられるようにしてもよい。また、基板リフタ２１、支持ピン２２はガラス基板１０が基板リフタ２１、支持ピン２２上から落下しない範囲で、一部の高さを調整することでガラス基板１０したにスペースを設けて、搬入搬出に用いる搬送用機材が入れられる様にすることもできる。

図４はガラス基板１０を試験部２００にて行う、選別試験の手順を示したものである。

図４（ａ）は試験部２００にガラス基板１０の搬入した状態を示す。

ガラス基板を搬入する前に、ガラス基板１０を水平に保持することができるように、制御部１００から送信される設定値に合わせて基板リフタ２１、支持ピン２２の昇降機構２１ａ、２２ａを動作させて、ガラス基板把持部２１ｂ、ピン２２ｃの先端の高さを初期値となるように昇降する。

図４（ｂ）は選別試験として、図４（ａ）の状態から把持部２１ｂでガラス基板１０の外周部を把持した後、昇降機構２１ａにより把持部２１ｂを上方に持ち上げ、ガラス基板１０が支持ピン２２から離れた状態にしたことを示したものである。この時、支持ピン２２は動かさなかったが、把持部を上げるストロークが足りない場合は、支持ピン２２を下方に下げるようにしてもよい。この昇降動作は、ガラス基板１０の寸法、厚みや基板リフタ２１の昇降機構２１ａ、支持ピンの昇降機構２２ａの稼働範囲などから予め決めておけばよい。

図４（ｃ）はガラス基板１０の外周部を持ち上げたことにより、ガラス基板１０が割れた場合であって、さらに基板リフタ２１を図４（ａ）と同じ位置まで戻し、ガラス基板把持部２１ｂの把持状態を解除した状態を示している。

図５は別のガラス基板１０の試験の形態を示したもので、ガラス基板の中央部の方を高くして曲げ応力を負荷する試験の一例を示したものである
図５（ａ）は図４（ａ）と同様にガラス基板１０を搬入し、水平に保持したものであるが、図４（ａ）に比べてガラス基板１０を保持する位置の設定を高くしている。

次に図５（ｂ）はガラス基板１０の中央部を外周部よりも高くするように、基板リフタ２１を下げ、支持ピン２２の高さを配置された位置により、適宜に調整するものである。こうすることで中央部を高くした状態でガラス基板１０を曲げることができる。

ガラス基板選別のフローの一例を図６に示す。

制御装置１００に選別作業開始の指示があると、選別する際に行う試験の試験条件を製造条件データベースＤＢ１から呼び出す（Ｓ０１）。この時、選別作業開始の指示にガラス基板１０の情報が含まれているものとする。

この試験条件としては、ガラス基板１０の重量情報、試験に用いるセンサの指定、試験条件である基板リフトの昇降量、速度である。

製造条件データベースＤＢ１から呼び出された試験条件のうち、ガラス基板１０を載置するため、基板リフタ２１及び支持ピン２２の先端を同一の支持高さとする指示値を制御部１００から試験部２００に送り、さらに試験部２００から昇降機構２１ａ、昇降機構２２ｂのそれぞれに送られる。そして昇降機構２１ａ、昇降機構２２ｂは指示値に基づいて、ガラス基板１０を水平状態で支持する初期値の高さとするよう動作する。また、この時、ガラス基板１０は試験部２００には搬入されていないので、荷重センサ２２ｂの計測値がゼロであることを確認して、次の段階に進める（Ｓ０２）。
次に、搬送部３００によりガラス基板１０が、試験部２００内の基板リフタ２１、支持ピン２２上に載置される（Ｓ０３）。ガラス基板１０には個別に識別可能とするような固有な番号を付与してあるので、ガラス基板選別装置１に搬入直前に図示しないコードの読み取り装置で．前記固有な番号を読み取った後、試験部２００に搬入される。また、読み取ったガラス基板１０に設けたコードの情報は制御装置１００に送られる。

ガラス基板１０が載置されると、支持ピン２２の荷重センサ２２ｂで感知した重量値が、制御部１００に送られ、制御部１００で基板が正常に載置されたことを確認すると試験部２００に指示が送られ、ガラス基板把持部２１ｂがガラス基板１０の外周部を把持する（Ｓ０４）。

一方で、ガラス基板１０が正常に載置されたことが確認できない場合、搬送部でガラス
基板１０を取り出し、再度載置を行う。また、この載置を数回続けて失敗した場合は、不良基板として、後述するように払い出す。

次にガラス基板に曲げ応力を負荷するため、（Ｓ０１）で製造条件データベースＤＢ１から呼び出した試験条件の昇降量、速度にて、基板リフタ２１、または支持ピン２２を昇降させて試験を実行する（Ｓ０５）。

基板リフタ２１、支持ピン２２（の先端部の高さ）を初期値の位置に戻す（Ｓ０６）。

各支持ピン２２に設けた荷重センサ２２ｂで検知した重量の数値データが制御部１００に送信され、判定手段１２０は送られてきた数値データから、試験を行ったガラス基板１０が正常であったか、異常（割れたか）を判定する（Ｓ０７）。

図４（ｃ）に示した様にガラス基板１０が割れると、割れたガラス基板１０’は支持ピン２２上から落下するので、その部分の荷重センサ２２ｂの出力値はゼロになるので、割れたことは判定手段１２０にて容易に検出可能である。また、出力値がゼロになった荷重センサ２２ｂの分布を調べれば、その程度まで判断可能である。さらにはガラス基板１０が、ひび割れるだけでも各荷重センサ２２ｂの出力値が試験前と変化するため、支持ピン２２から落ちなくとも割れたと判定手段１２０にて判断することが可能である。

また、ガラス基板１０が割れなかった場合は、荷重センサ２２ｂの出力が試験開始前（図４（ａ））と同じ状態となるので、制御部１００に送信される荷重センサ２２ｂの出力により判定手段１２０にてガラス基板１０が割れなかったと判断される
上記した試験の結果、割れることなく正常と判断されたガラス基板１０は、搬送部３００によりガラス基板１０をカラーフィルタの製造工程に投入するガラス基板受け取り場所（図示しない）に搬送される（Ｓ０８）。

一方で、割れた基板の搬出に関しては、搬送部３００で行ってもよいが、割れて小片となったガラス基板１０‘の回収は対応できない場合もある。 その場合は、複数の支持ピン２２上に割れたガラス基板１０’が残っている場合は、一部の支持ピン２２の先端高さを変えることで、割れたガラス基板１０’を支持ピン２２上から落とすような支持ピン２２昇降させてもよい。

また、これとは別にベース２５に落下した、割れて小片となったガラス基板１０’は支持ピンから落下した勢いで、１つの場所に集まるような構造とすること、または試験を行っていない時間に割れて小片となったガラス基板１０’を回収するような機材を設けておいてもよい。

また、Ｓ０３で載置不良と判断された基板は、搬送部３００で搬送可能のため、基板が収納されていた場所に戻す、または、別途確認するための基板を集める別の場所に移動する。

次に、制御部１００は、基板の情報、判定結果、及び各荷重センサから得られたデータを検査結果データベースＤＢ２に格納する（Ｓ０９）。

次に、制御部１００にて次に選別作業をするガラス基板１０が残っているか判断する。（Ｓ０１０）選別作業をするガラス基板１０が残っていると判断された場合は、次のガラス基板１０をガラス基板選別装置１に投入し、Ｓ０２〜Ｓ０９の処理を繰り返す。

また、制御部１００にて選別作業をするガラス基板１０の残り枚数を確認した結果がゼ
ロの場合は、ガラス基板の選別作業を終了する（Ｓ０１１）。

１ ガラス基板選別装置
１０ ガラス基板
２１ 基板リフタ
２１ａ 昇降機構
２１ｂ ガラス基板把持部
２２ 支持ピン
２２ａ 昇降機構
２２ｂ 荷重センサ
２２ｃ ピン
２５ ベース
１００ 制御部
１１０ 指示手段
１２０ 判定手段
２００ 試験部
３００ 搬送部
ＤＢ１ 製造条件データベース
ＤＢ２ 試験結果データベース

Claims (4)

1. カラーフィルタ製造工程に投入するガラス基板を選別する装置であって、
   少なくとも、
   ガラス基板を搬送する搬送部と、
   ガラス基板の選別試験を行うため、ガラス基板を保持するピンとガラス基板を保持する高さを変えるための昇降機構とピンにかかる荷重を計測する荷重センサを有する支持ピンと、ガラス基板の外周部を把持する把持部とガラス基板を保持する高さを変えるための昇降機構を有する基板リフタとを有する試験部と、
   ガラス基板の選別のための試験を行う試験部を制御するため、前記支持ピンと前記基板リフタの高さの情報の送信と前記荷重センサの測定値の受信と前記搬送部に試験を行ったガラス基板の搬送情報を送信する指示手段と、前記荷重センサの測定値からガラス基板が正常品であるか不良品であるかを判定する判定手段とを有する制御部と、
   を備えることを特徴とするガラス基板選別装置。
2. 前記ガラス基板の品種情報と、ガラス基板を選別するための試験条件を備える製造条件データベース、および試験を行ったガラス基板ごとの試験結果を格納する検査結果データベースと接続され、前記制御部とデータの送受信をすることを特徴とする請求項１記載のガラス基板選別装置。
3. 請求項１または２に記載のガラス基板選別装置を用いるガラス基板の選別方法であって、前記制御部が少なくとも以下の手順の指示、判定を行うことを特徴とするガラス基板の選別方法。
   （１）支持ピンの先端、基板リフタの把持部の高さを予め決められた最初の位置とする。（２）ガラス基板を前記支持ピン、前記基板リフタ上に載置し、荷重センサが重量を測定し、前記制御部に送信する。
   （３）前記ガラス基板の外周部を基板リフタの把持部で把持する。
   （４）前記把持部の高さを前記支持ピンの先端よりも高くする。
   （５）前記把持部の高さを最初の位置に戻す。
   （６）全ての荷重センサの測定値が（２）で測定した値と同じであった場合、正常品と判定する。
4. 請求項１または２に記載のガラス基板選別装置を用いるガラス基板の選別方法であって、前記制御部が少なくとも以下の手順の指示、判定を行うことを特徴とするガラス基板の選別方法。
   （１）支持ピンの先端、基板リフタの把持部の高さを予め決められた最初の位置とする。（２）ガラス基板を前記支持ピン、前記基板リフタ上に載置し、荷重センサが重量を測定し、前記制御部に送信する。
   （３）前記ガラス基板の外周部を前記把持部で把持する。
   （４）前記支持ピンの先端を前記把持部よりも高くする。
   （５）前記支持ピンの先端の高さを最初の位置に戻す。
   （６）全ての荷重センサの測定値が（２）で測定した値と同じであった場合、正常品と判定する。

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