JP6217245B2 - 分断機構 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネル用の貼り合わせガラス基板その他の脆性材料基板を分断する機構に関し、特に脆性材料基板の端縁部を分断する機構に関する。

液晶パネルは、概略、２枚の矩形状のガラス基板の間に液晶を封入した構成の大面積の貼り合わせ基板（母基板）を所定のサイズに分断することにより作製される。液晶パネルの一方のガラス基板上には、それぞれが液晶素子を構成する複数のトランジスタがあらかじめ形成されてなる。ただし、それらのトランジスタは、静電気での絶縁破壊を防止すべく、母基板の段階では、外部接続用に該トランジスタより引き出した電極端子を介して、母基板の側端部（突き出し部）に設けられた短絡電極によって相互に短絡されてなる。液晶パネルの製造プロセスにおいて短絡電極が備わる母基板の側端部を分断除去する技術がすでに公知である（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、特許文献１には、矩形状の母基板の一のエッジから所定距離の分断位置に該エッジに平行にスクライブラインを形成した後、形成したスクライブラインに沿った分断を行うことで短絡電極が設けられていた側端部を除去し、さらに、分断後の母基板の端面を研磨するというプロセスが開示されている。

また、セラミック基板を挟持した挟持手段を回転軸周りで回転させることで、セラミック基板を分割する装置も既に公知である（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−１９７４０２号公報 特開平９−１９９１８号公報

特許文献１に開示されている態様の場合、分断除去される部分に所定のトルクを与えることで分断を実現することとなる。ただし、分断除去される部分は、長手方向がスクライブラインの延在方向である一方、短手方向がスクライブラインの長さに比して幅狭である短冊状をなしているため、つまりは、スクライブラインと母基板のエッジとの間の距離がスクライブラインの長さに比して相対的に短いものであるため、分断に際しては距離でトルクを稼ぐことができない。それゆえ、分断を実現するには、スクライブラインとエッジの距離の短さをカバーするに十分な大きさの力を作用させる必要が生じる。しかしながら、作用させる力が大きいほど、分断位置において母基板の割れや欠け（ハマ欠けなど）が生じやすいという問題がある。また、そのような力を分断位置全般にわたって均一にかつ瞬時に与えることは難しいことから、作用する力の大きさに局所的な不均一があることが原因となって、母基板に割れやカケが生じる可能性もある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、脆性材料基板の側端部を良好に分断することができる分断機構を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、あらかじめスクライブラインが形成されてなる基板の端縁部を前記スクライブラインに沿って分断する機構であって、前記端縁部を挟持する１対の挟持体と、前記１対の挟持体の姿勢を変更する姿勢変更機構と、を備え、前記姿勢変更機構が前記端縁部を挟持してなる前記１対の挟持体の姿勢を変更することによって前記端縁部の分断が行えるようになっており、かつ、前記１対の挟持体の一方が、前記端縁部に沿った長手方向の中央部分に突起部を有してなり、前記分断のために前記１対の挟持体が前記端縁部を挟持する際に、前記突起部を前記端縁部に接触させる、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の分断機構であって、前記１対の挟持体によって前記端縁部を挟持する際には、前記突起部を、前記端縁部のうち、前記スクライブラインが設けられてなる側の面に接触させる、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の分断機構であって、前記突起部は、平面視において前記スクライブラインに近い位置ほど先細な台形状に設けられる、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の分断機構であって、前記姿勢変更機構においては、前記１対の挟持体を保持する保持部が所定の回動軸周りで回動自在とされてなり、所定の昇降手段に昇降動作をさせることによって前記回動軸を円弧状の軌跡に沿って移動させることにより、前記１対の挟持体の姿勢を変更する、ことを特徴とする。

請求項１ないし請求項４の発明によれば、突起部が備わる側の挟持体において、分断すべき基板の端縁部に作用させる力を該突起部に集中させるようにすることで、割れやハマ欠けなどの生じない端縁部の分断を、安定的かつ確実に実現することが出来る。

分断機構１の概略構成を示す一側面図である。 分断機構１の上面図である。 分断機構１をＹ軸方向正側からみた側面図である。 第１挟持体２をＺ軸方向負側からみた平面図である。 基板Ｗを挟持した状態の分断機構１をＹ軸方向正側からみた側面図である。 分断機構１による基板Ｗの分断開始時の様子を示す透過平面図である。 分断機構１による基板Ｗの分断途中の様子を示す透過平面図である。 姿勢変更機構４の一の例示的態様と、当該態様における挟持部４ａの回動動作を説明するための概要図である。 姿勢変更機構４の一の例示的態様と、当該態様における挟持部４ａの回動動作を説明するための概要図である。 分断処理装置１００の要部を示す斜視図である。 分断処理装置１００の要部を示す側面図である。

＜分断機構の概要＞
図１は、本発明の実施の形態に係る分断機構１の概略構成を示す一側面図である。図２は、分断機構１の上面図である。本発明の実施の形態に係る分断機構１は、矩形状の（脆性材料基板（以下、単に基板）Ｗの端縁部を分断除去するものである。基板Ｗは、例えばガラス基板であり、液晶パネルの母基板である、２枚の矩形状のガラス基板の間に液晶を封入した構成の大面積の貼り合わせ基板などであってもよい。

分断機構１は、１対の挟持体をなすともに短冊状の第１挟持体２と第２挟持体３と、第１挟持体２と第２挟持体３とによる基板Ｗの挟持動作を実現する挟持部４ａと、挟持部４ａが回動動作する際の回動軸４ｂを主として備える。挟持部４ａと回動軸４ｂとは、基板Ｗを挟持してなる状態の第１挟持体２と第２挟持体３の姿勢を一体的に変更する姿勢変更機構４を構成する。

分断機構１においては、概略、図示しない保持手段によって基板Ｗを保持した状態で、該基板Ｗの端縁部が、ともに平面視で短冊状であり、かつ水平姿勢である第１挟持体２と第２挟持体３との間で挟持される。そして、係る挟持状態において姿勢変更機構４が駆動されることによって第１挟持体２と第２挟持体３の姿勢が変更されることで、該端縁部に対しトルクが与えられる。係るトルクが作用した結果として、該端縁部が基板Ｗから分断されるようになっている。

なお、図１および図２においては、水平面内における第１挟持体２および第２挟持体３の延在方向（つまりは除去対象たる基板Ｗの端縁部の延在方向）をＸ軸方向とし、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とし、垂直方向をＺ軸方向とする右手系のＸＹＺ座標を付している（以降の図においても同様）。ちなみに、図１は、分断機構１をＸ軸方向正側からみた側面図ということになる。また、図２においては、姿勢変更機構４が３箇所で第１挟持体２と第２挟持体３と接続された態様が示されているが、これはあくまで例示であって、姿勢変更機構４による第１挟持体２と第２挟持体３の支持態様はこれに限られない。

＜分断機構の詳細および分断態様＞
続いて、本実施の形態に係る分断機構１の詳細構成および分断機構１による基板Ｗの分断態様について説明する。

図３は、分断機構１をＹ軸方向正側からみた側面図である。図４は、第１挟持体２をＺ軸方向負側からみた平面図である。図５は、基板Ｗを挟持した状態の分断機構１をＹ軸方向正側からみた側面図である。図６は、分断機構１による基板Ｗの分断開始時の様子を示す透過平面図である。図７は、分断機構１による基板Ｗの分断途中の様子を示す透過平面図である。

まず、図１および図６に示すように、基板Ｗの除去対象たる端縁部には、分断に先立ってあらかじめ、エッジより所定距離の位置にスクライブラインＳＬが形成されてなる。係るスクライブラインＳＬの形成は、ダイヤモンドポイントやカッターホイール等の公知のスクライブライン形成手段によって実現される。

係るスクライブラインＳＬ形成済みの基板Ｗは、スクライブラインＳＬの形成された側を上面側（Ｚ軸方向正側）とした状態で、姿勢変更機構４と反対の側から（Ｙ軸方向正側から）第１挟持体２と第２挟持体３の間に介挿される。基板Ｗが介挿されると、姿勢変更機構４の挟持部４ａは、係る基板ＷのエッジとスクライブラインＳＬの形成位置との間の部分を、第１挟持体２と第２挟持体３とによって挟持させる。係る挟持状態においては、第１挟持体２と第２挟持体３のそれぞれから、基板Ｗに対し所定の大きさの力（押圧力）が作用する。

なお、挟持部４ａにおける挟持動作、すなわち、第１挟持体２と第２挟持体３の接近および離隔は、双方が同時に変位することで実現されていてもよいし、例えばＺ軸方向正側に位置する一方のみ（図１の場合であれば第１挟持体２）が動作可能とされてなり、他方（図１の場合であれば第２挟持体３）は挟持部４ａに対して固定的に設けられる構成によって実現されていてもよい。換言すれば、挟持部４ａは、第１挟持体２と第２挟持体３とを、両者の間隙部分を開閉可能に保持する部位であるともいえる。

ただし、図３および図４に示すように、あるいはさらに図１および図２においても破線にて示すように、第１挟持体２においては、第２挟持体３との対向面であって、Ｘ軸方向（長手方向）の中央部分かつＹ軸方向の正側の端縁部に、突起部５が設けられてなる。突起部５は、例えばゴムなどの弾性体によって形成されてなる。また、その厚み（Ｚ軸方向のサイズ）は一様であればよいが、その平面形状（水平姿勢において平面視した場合の形状）は、矩形状であるよりはむしろ、Ｙ軸方向の正側に向かう先端部が、スクライブラインＳＬに近い位置ほど先細となる台形状に設けられてなるのが好ましい。

一方、第２挟持体３においては、図１および図３に示すように、第１挟持体２との対向面の略全面に、樹脂シート６が付設されてなる。

それゆえ、厳密にいえば、本実施の形態に係る分断機構１における基板Ｗの挟持は、図５に示すように、第１挟持体２に設けられた突起部５と、第２挟持体３に設けられた樹脂シート６との間でなされている。

このとき、第２挟持体３の側から基板Ｗに作用する力、具体的には、樹脂シート６から基板Ｗに作用する押圧力は、樹脂シート６がＸ軸方向において一様に設けられてなることから、Ｘ軸方向において均一である。これに対して、第１挟持体２の側においては、基板Ｗに接触しているのは突起部５のみであるので、基板Ｗに対しては、突起部５のみから押圧力が作用することになる。このとき、第１挟持体２の側から基板Ｗに作用する押圧力は、突起部５のところに集中するので、図６に示すように、基板Ｗの、突起部５の先端側に近い領域ＲＥに、応力が集中した状態となっている。

分断機構１においては、係る態様にて押圧力が加えられた状態で基板Ｗを分断する。具体的には、姿勢変更機構４においては挟持部４ａが回動軸４ｂの周りを回動可能に設けられてなり、図１に示す場合であれば矢印ＡＲ１にて示す方向に回動軸４ｂを移動させることによって挟持部４ａを回動軸４ｂ周りで回動させ、第１挟持体２および第２挟持体３の姿勢を水平姿勢から挟持部４ａの存在するＹ軸方向負側ほど低くなる姿勢へと変化させる。これにより、基板Ｗの端縁部に対し、矢印ＡＲ１の向きにトルクが作用する。すると、該回動動作の開始とともに、応力が集中している領域ＲＥに存在する、スクライブラインＳＬの長手方向中央部分を起点に、スクライブラインＳＬに沿って亀裂が伸展し始める。同時に、当該起点部分から順次に、厚み方向に対しても亀裂が伸展する。これにより、図７に示すように、Ｘ軸正負両方向に向けて、スクライブラインＳＬに沿った基板Ｗの分断が進行する。

また、上述のように突起部５のＹ軸方向正側の先端部分が台形状であるのが好ましいのは、領域ＲＥに作用する応力をより強め、かつ、スクライブラインＳＬに沿った亀裂の進展を、より生じやすくさせるためである。

厚み方向における亀裂の進展が、スクライブラインＳＬの長手方向中央部分から両端部分までの全ての範囲でなされると、第１挟持体２と第２挟持体３とによって挟持された基板Ｗの端縁部が完全に基板Ｗから分断されたことになる。

係る態様による分断の場合、基板Ｗの端縁部に加えられたトルクが、突起部５に集中して作用することにより、スクライブラインＳＬからの亀裂伸展が、該突起部の近傍から順次に生じる。それゆえ、突起部５を設けず第１挟持体２の側にも第２挟持体３と同様に樹脂シートを均一に付設し、第１挟持体２の側からも端縁部全体にわたって均等に力を作用させる場合では分断が実現されないような、小さなトルクを作用させるのみであっても、基板Ｗに割れやハマ欠け等の生じることのない、確実な分断が実現される。これは、挟持に際して与える力の大きさが同じであれば、突起部５を設ける場合の方が、力が作用している箇所における圧力が大きくなるので、逆に、突起部５が備わっていれば、与える力が小さくとも、分断の実現に十分な圧力を作用させることができるからである。

また、中央部分から順次に亀裂を伸展させれば良いことから、基板Ｗの端縁部全体にわたって一度に強いエネルギーを作用させる必要がないので、上述の樹脂シートを設ける場合に比して、挟持部４ａを回動軸４ｂ周りで回動させる速度を遅くしたとしても、基板Ｗに割れやハマ欠け等の生じることのない、確実な分断が実現される。

なお、ここまでの説明は、スクライブラインＳＬの形成面を上面側とし、第１挟持体２が上方から基板Ｗに接近し、第２挟持体３が下方から基板Ｗに接近する態様にて、基板Ｗを挟持することを前提としているが、これは必須の態様ではない。本実施の形態においては、突起部５が備わる第１挟持体２が、スクライブラインＳＬの形成面の側に配置されていればよい。それゆえ、図１などとは反対に、分断機構１を、第１挟持体２を下側に、第２挟持体３を上側に有するように構成し、基板Ｗを、スクライブラインＳＬの形成面を下面側とした状態で、第１挟持体２と第２挟持体３の間に介挿して、分断を行う態様であってもよい。係る場合は、図１において矢印ＡＲ２にて示す方向に、回動軸４ｂを移動させるようにすればよい。

なお、図１等においては、第１挟持体２の、第２挟持体３との対向面であって、突起部５以外の部分にも、樹脂シート７が付設されてなる。これは、第１挟持体２の突起部５以外の箇所が基板Ｗと接触するなどして基板Ｗを傷つけることなどを避けるためであり、上述した態様での分断にとって必須の態様ではない。ただし、係る態様にて樹脂シート７を設ける場合は、突起部５の構成材料よりも軟らかい材料を使用し、突起部５よりも小さな厚みで設けるようにする。これは、突起部５の厚みが弾性によって小さくなり、結果として樹脂シート７もが基板Ｗと接触し得る状態となったとしても、基板Ｗを分断する際に基板Ｗに第１挟持体２の側から基板Ｗに加わる力を、突起部５に集中させるためである。

＜姿勢変更機構＞
上述した第１挟持体２と第２挟持体３の姿勢変更を担う姿勢変更機構４の具体的構成には、種々のものが考えられる。図８および図９は、姿勢変更機構４の一の例示的態様と、当該態様における挟持部４ａの回動動作を説明するための概要図である。なお、図８および図９においては、第１挟持体２と第２挟持体３、挟持部４ａなどの形状を図１等とは適宜変更しているが、これらの部位の機能はすべてこれまで説明したものと同様である。また、突起部５や樹脂シート６、７については、姿勢変更機構４の動作そのものとは無関係であるので、図示は省略している。

図８（ａ）に示す姿勢変更機構４は、上述した挟持部４ａと回動軸４ｂとに加えて、動作変換部４ｃと、昇降部４ｄとを備える。昇降部４ｄは、たとえばエアシリンダーなど、鉛直方向（Ｚ軸方向）において昇降自在とされた構成要素であり、動作変換部４ｃは、回動軸４ｂと昇降部４ｄの間を連結する構成要素であって、回動軸４ｂと昇降部４ｄに備わる図示しない回動軸のそれぞれに対して回動可能に設けられてなる。

係る構成を有する姿勢変更機構４においては、昇降部４ｄの鉛直方向における移動に伴い、動作変換部４ｃの姿勢が変化することで、回動軸４ｂが図８（ｂ）に示す円弧Ａ１上を移動するようになっている。すなわち、動作変換部４ｃは、昇降部４ｄの昇降動作を回動軸４ｂの円弧上の移動動作へと変換する役割を果たしている。上述のように、回動軸４ｂの移動はそのまま、挟持部４ａと第１挟持体２および第２挟持体３の姿勢変化につながる。

そして、姿勢変更機構４における基板Ｗの分断は、姿勢変更機構４を図８（ａ）および図８（ｂ）において実線にて示す状態から図８（ｂ）において一点鎖線で示す状態へと変化させることで実現される。すなわち、第１挟持体２と第２挟持体３とによって基板Ｗを挟持した状態で昇降部４ｄを矢印ＡＲ３に示すように下降させると、動作変換部４ｃの姿勢変化とこれに伴う回動軸４ｂの円弧Ａ１上における移動が生じ、第１挟持体２と第２挟持体３が、水平姿勢から挟持部４ａの存在する側ほど低くなる姿勢へと変化する。これにより第１挟持体２と第２挟持体３とによって挟持されていた部分が分断される。

なお、姿勢変更機構４の各部の配置関係は、図８に示すものに限られない。例えば、図８（ｂ）においては動作変換部４ｃが水平姿勢となっているが、これは必須の態様ではなく、回動軸４ｂが所定の円弧Ａ１上を移動する構成であれば、必ずしも、第１挟持体２と第２挟持体３の姿勢変化の範囲内において動作変換部４ｃが水平姿勢を取らなくともよい。

また、図９は、図８に示す場合とは第１挟持体２と第２挟持体３との配置位置が逆転している場合の様子を示している。係る場合も、昇降部４ｄが昇降することで、回動軸４ｂは円弧Ａ２上を移動可能となっている点は同様である。そして、姿勢変更機構４における基板Ｗの分断は、姿勢変更機構４を図９（ａ）および図９（ｂ）において実線にて示す状態から図９（ｂ）において一点鎖線で示す状態へと変化させることで実現される。すなわち、第１挟持体２と第２挟持体３とによって基板Ｗを挟持した状態で昇降部４ｄを矢印ＡＲ４に示すように上昇させると、動作変換部４ｃの姿勢変化とこれに伴う回動軸４ｂの円弧Ａ２上における移動が生じ、第１挟持体２と第２挟持体３が、水平姿勢から挟持部４ａの存在する側ほど高くなる姿勢へと変化する。これにより第１挟持体２と第２挟持体３とによって挟持されていた部分が分断される。

＜分断処理装置の構成例＞
図１０および図１１はそれぞれ、上述のような原理で基板Ｗの端縁部の分断を行う分断機構１を備えた分断処理装置１００の要部を示す斜視図と側面図である。図１０および図１１においては、第１挟持体２が下側に、第２挟持体３が上側に備わるように構成された分断機構１を有する分断処理装置１００を例示している。特に、図１１は、姿勢変更機構４が分断実行時の状態にあるときの様子を例示している（ただし、基板Ｗは省略している）。

分断処理装置１００は、分断機構１に加えて、基板Ｗを保持する基板保持部１０と、分断された基板Ｗの端縁部を排出するための排出経路１１とを備える。基板保持部１０と排出経路１１とはいずれも、分断機構１の延在方向に沿って設けられてなる。また、排出経路１１は、分断後、第１挟持体２と第２挟持体３の間に挟持されたままの基板Ｗの端縁部が、係る挟持状態を解除されて排出される際に、使用される経路である。

また、図１０においては図示の都合、分断機構１とその付随物である基板保持部１０および排出経路１１について、１組のみ示しているが、実際の分断処理装置１００においては、２組（１対）の分断機構１が所定の間隔で対向配置されてなる。すなわち、分断処理装置１００においては、互いに離間する２つの基板保持部１０において基板Ｗを２箇所で支持した状態で、基板Ｗの対向する２箇所の端縁部を同時並行的に分断することが可能となっている。あるいはさらに、分断処理装置１００は、水平面内で基板Ｗを９０°回転させる機構を備え、矩形状の基板Ｗに２組存在する、対向する端縁部の組について順次に、分断する態様とされていてもよい。

分断処理装置１００にはさらに、姿勢変更機構４の長手方向の端部近傍に、分断動作の際に姿勢変更機構４を案内するためのガイド板８が設けられてなる（ただし、図１１においては図示省略）。より詳細には、ガイド板８には、円弧状の貫通孔が設けられてなる一方、姿勢変更機構４の長手方向端部には、２つのガイド体９が、該貫通孔から突出する態様にて設けられてなる。ガイド体９は、姿勢変更機構４が分断動作を行う際に、図１１に矢印ＡＲ５にて示す円弧状の軌跡を描いて移動する。ガイド板８の貫通孔は、係るガイド体９の軌跡に合致するように形成されている。それゆえ、分断の際の姿勢変更機構４の動作範囲は、貫通孔におけるガイド体９の移動可能範囲に制限されてなる。これにより、分断処理装置１００においては、安定的かつ再現性のある分断動作が実現される。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、あらかじめスクライブラインが形成されてなる基板の、スクライブラインよりもエッジ側の端縁部を挟持した状態で、該端縁部にトルクを作用させることによって該端縁部をスクライブラインに沿って基板から分断する機構において、１対の挟持体の一方の基板との接触部分に平面視台形状の突起部を設け、当該挟持体の側から基板に作用させる力を該突起部に集中させるようにすることで、割れやハマ欠けなどの生じない分断を、安定的かつ確実に実現することが出来る。

１ 分断機構
２ 第１挟持体
３ 第２挟持体
４ 姿勢変更機構
４ａ 挟持部
４ｂ 回動軸
４ｃ 動作変換部
４ｄ 昇降部
５ 突起部
６、７ 樹脂シート
８ ガイド板
９ ガイド体
１０ 基板保持部
１１ 排出経路
１００ 分断処理装置
ＳＬ スクライブライン
Ｗ 基板

Claims (4)

1. あらかじめスクライブラインが形成されてなる基板の端縁部を前記スクライブラインに沿って分断する機構であって、
   前記端縁部を挟持する１対の挟持体と、
   前記１対の挟持体の姿勢を変更する姿勢変更機構と、
   を備え、
   前記姿勢変更機構が前記端縁部を挟持してなる前記１対の挟持体の姿勢を変更することによって前記端縁部にトルクを作用させることにより前記端縁部の分断が行えるようになっており、
   かつ、
   前記１対の挟持体の一方が、前記端縁部に沿った長手方向の中央部分に突起部を有してなり、
   前記分断のために前記１対の挟持体が前記端縁部を挟持する際に、前記突起部を前記端縁部に接触させる、
   ことを特徴とする分断機構。
2. 請求項１に記載の分断機構であって、
   前記１対の挟持体によって前記端縁部を挟持する際には、前記突起部を、前記端縁部のうち、前記スクライブラインが設けられてなる側の面に接触させる、
   ことを特徴とする分断機構。
3. 請求項１または請求項２に記載の分断機構であって、
   前記突起部は、平面視において前記スクライブラインに近い位置ほど先細な台形状に設けられる、
   ことを特徴とする分断機構。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の分断機構であって、
   前記姿勢変更機構においては、前記１対の挟持体を保持する保持部が所定の回動軸周りで回動自在とされてなり、所定の昇降手段に昇降動作をさせることによって前記回動軸を円弧状の軌跡に沿って移動させることにより、前記１対の挟持体の姿勢を変更する、
   ことを特徴とする分断機構。