(57)【要約】【課題】研磨部材を用いることなく、また面取り工程に伴う洗浄工程を必要とせず、狭い空間でも作業可能な面取り方法を提供する。【解決手段】脆性材料基板表面の、縁端から、脆性材料基板の厚さの５０％以下の距離の領域内に、前記縁端に沿ってスクライブを行い、基板表面から側端面に向かう傾斜したクラックを形成した後、スクライブを行ったライン近傍を加熱及び／又は冷却し、前記脆性材料基板の縁端の角部を分断して、前記脆性材料基板の面取りを行う。前記脆性材料基板のスクライブは、刃先となる円周稜線に、カッタホイールの軸芯方向に対して所定角度傾斜した複数の傾斜溝が形成されたカッタホイールを用いて行うのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料基板表面の、縁端から、脆性材料基板の厚さの５０％以下の距離の領域内に、前記縁端に沿ってスクライブを行い、基板表面から側端面に向かう傾斜したクラックを形成した後、スクライブを行ったライン近傍を加熱及び／又は冷却して、前記脆性材料基板の縁端の角部を分断することによって前記脆性材料基板の面取りを行うことを特徴とする脆性材料基板の面取り方法。
【請求項２】
回転軸を共有する２つの円錐又は円錐台の底部が交わって刃先となる円周稜線を形成する２つの外周辺部と、前記円周稜線に沿って形成された、前記円周稜線から一方の外周辺部側に向かって傾斜する複数の傾斜溝とを有するカッタホイールを用いて、前記脆性材料基板をスクライブする請求項１記載の面取り方法。
【請求項３】
前記複数の傾斜溝が、前記円周稜線において互いに等しい形状である請求項２記載の面取り方法。
【請求項４】
前記複数の傾斜溝の幅及び深さの大きい側が、前記脆性材料基板における縁端側となるように、前記カッタホイールのスクライブ進行方向を設定する請求項２又は３記載の面取り方法。
【請求項５】
回転軸を共有する２つの円錐又は円錐台の底部が交わって刃先となる円周稜線を形成する２つの外周辺部を有し、前記２つの外周辺部の、前記円周稜線に対する角度が互いに異なるカッタホイールを用いて、前記脆性材料基板をスクライブする請求項１記載の面取り方法。
【請求項６】
前記カッタホイールとして、その外周辺部が二段に研磨されてなるものを用いる請求項２〜５のいずれかに記載の面取り方法。
【請求項７】
前記脆性材料基板のスクライブを行ったラインが、直線、開曲線、閉曲線の少なくとも１つである請求項１〜６のいずれかに記載の面取り方法。
【請求項８】
前記脆性材料基板が、フラット表示パネル用のガラス基板であって、このガラス基板の縁部にショートリングが形成されており、縁端の角部を分断することによって、前記ショートリングを同時に分断する請求項１〜７のいずれかに記載の面取り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板などの脆性材料基板の面取り方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
脆性材料基板の一つであるガラス基板は、液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等に広く使用されている。このＦＰＤでは、大寸法の一対のマザーガラスが貼り合わされた後、所定寸法に分断されて一対のガラス基板とされる。マザーガラスを所定寸法のガラス基板に分断するには、スクライブ・ブレーク法が一般に用いられる。スクライブ・ブレーク法は、例えば、カッタホイールをガラス基板上に圧接転動させて基板表面にスクライブを行い、これによって基板表面から垂直方向のクラックを生じさせ（スクライブ工程）、次いでガラス基板に外力を加えてその垂直クラックを基板の裏面まで成長させて（ブレイク工程）、基板を切断する方法である。【０００３】
スクライブ・ブレーク法でガラス基板を分断すると、分断によって形成されたガラス基板の縁端に、チッピングやマイクロクラックなどが発生することがある。チッピングによって生じたガラス破片は、ＦＤＰの基板表面に傷を付ける等の不具合を生じさせるおそれがある。このため、通常は、切断後に、ガラス基板の縁端を砥石などの研磨部材によって研磨する面取り加工が行われていた。【０００４】
図１０にその一例を示す。同図（ａ）は、製造段階のＬＣＤの正面図及び右側面図であって、ＬＣＤは、不図示の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が設けられたＴＦＴ基板１と、不図示のカラーフィルタ（ＣＦ）が設けられたＣＦ基板２とが微小間隙を保持してその周囲を不図示のシール部材で貼着されてなる。そして、ＴＦＴ基板１の表面の外縁部には、ゲート配線１１やソース配線１２、ＴＦＴが静電気の放電などにより破壊されるのを防止するために、ゲート配線１１とソース配線１２とを電気的に短絡するショートリング１３が形成されている。このショートリング１３は、ＬＣＤの最終試験前に、スクライブ・ブレーク法によって切断・除去される（同図（ｂ））。そして、切断されたＴＦＴ基板１の端面は砥石７によって面取り加工される（同図（ｃ））。【０００５】
ところが、近年、ＬＣＤ表示画面の大型化と共に表示画面の外周部を狭くする傾向にあり、ＣＦ基板２から突出しているＴＦＴ基板１の外周部分Ｌが狭くなってきている。ＴＦＴ基板１の外周部分Ｌが狭くなると、ＴＦＴ基板１の切断端面を砥石７で研磨するのに十分な空間を確保できなくなる。【０００６】
また、研磨部材によるガラス基板の面取り加工では、研磨部材によって研削除去された微小なガラス粉が作業環境を汚染するおそれがある。さらには、ガラス基板に付着した微小なガラス粉を除去するため、面取り加工後にガラス基板を洗浄する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平8-6069
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、研磨部材を用いることなく、また面取り工程に伴う洗浄工程を必要とせず、狭い空間でも作業可能な面取り方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、脆性材料基板表面の、縁端から、脆性材料基板の厚さの５０％以下の距離の領域内に、前記縁端に沿ってスクライブを行い、基板表面から側端面に向かう傾斜したクラックを形成した後、スクライブを行ったライン近傍を加熱及び／又は冷却して、前記脆性材料基板の縁端の角部を分断することによって前記脆性材料基板の面取りを行うことを特徴とする脆性材料基板の面取り方法が提供される。【００１０】
ここで、傾斜クラックを一層確実に形成するために、回転軸を共有する２つの円錐又は円錐台の底部が交わって刃先となる円周稜線を形成する２つの外周辺部と、前記円周稜線に沿って形成された、前記円周稜線から一方の外周辺部側に向かって傾斜する複数の傾斜溝とを有するカッタホイールを用いて、前記脆性材料基板をスクライブしてもよい。前記複数の傾斜溝は、前記円周稜線において互いに等しい形状であるのがよい。また、前記複数の傾斜溝の幅及び深さの大きい側が、前記脆性材料基板における縁端側となるように、前記カッタホイールのスクライブ進行方向を設定する。【００１１】
あるいはまた、傾斜クラックを一層確実に形成するために、回転軸を共有する２つの円錐又は円錐台の底部が交わって刃先となる円周稜線を形成する２つの外周辺部を有し、前記２つの外周辺部の、前記円周稜線に対する角度が互いに異なるカッタホイールを用いて、前記脆性材料基板をスクライブしてもよい。【００１２】
前記カッタホイールとして、その外周辺部が二段に研磨されてなるものを用いてもよい。【００１３】
また、前記脆性材料基板のスクライブを行ったラインが、直線、開曲線、閉曲線の少なくとも１つであってもよい。【００１４】
前記脆性材料基板が、ショートリングが縁部に形成された、フラット表示パネル用のガラス基板である場合、前述の面取り方法によって、縁端の角部と共にショートリングをも分断するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の面取り方法では、研磨部材を用いることなく脆性材料基板の面取りが可能となるので、従来のような面取り工程に伴う洗浄工程が不要となる。また、研磨部材を用いないので、狭い作業空間でも面取り加工ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る面取り方法の一例を示す工程図である。
【図２】スクライブ工程の模式図である。
【図３】他のカッタホイールを用いたスクライブ工程の模式図である。
【図４】カッタホイールの刃先の形成を説明するための拡大図である。
【図５】傾斜溝を形成したカッタホイールの刃先の拡大図である。
【図６】２つの外周辺部の、円周稜線に対する角度が異なるカッタホイールの刃先の拡大図である。
【図７】本発明に係る面取り方法の他の例を示す工程図である。
【図８】実施例１における面取り加工の状態図である。
【図９】比較例１における面取り加工の状態図である。
【図１０】ＬＣＤの従来の製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【００１７】
１    ＴＦＴ基板（脆性材料基板）
２    ＣＦ基板（脆性材料基板）
４    カッタホイール
Ｃ    クラック
ａ    基板の厚み
ｂ１，ｂ２    基板の縁端からの距離
１１    ガラス基板
４２    傾斜溝
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る面取り方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１９】
本発明に係る面取り方法の一実施形態を図１に示す。図１は、ＴＦＴ基板１とＣＦ基板２とが微小間隙を保持してその周囲をシール部材３で貼着されてなるＬＣＤの、ＴＦＴ基板１の外周部を面取りする場合の工程図であって、まず、脆性材料基板のＴＦＴ基板１の縁端から所定範囲の領域に、縁端に沿って、カッタホイール４によってスクライブがなされる（同図（ａ））。ここで重要なことは、カッタホイール４によってスクライブを行う位置を、縁端から、ＴＦＴ基板１の厚さａの５０％以下の距離の領域内とすることである。これによって、ＴＦＴ基板１の表面から側端面に向かって傾斜したクラックＣが形成される。スクライブを行う位置が、縁端から、ＴＦＴ基板１の厚さの５０％を超える位置であると、スクライブによって形成されるクラックＣが側端面の方向に傾斜せず略垂直方向に形成され、面取りができなくなる。スクライブを行うより好適な位置は、縁端から、ＴＦＴ基板１の厚さの１０％〜５０％の範囲である。
【００２０】
カッタホイール４を用いたスクライブ方法について具体的に説明する。図２に、カッタホイール４を取り付けたカッタヘッド５の概説図を示す。このカッタヘッド５には、回転軸を共有する２つの円錐台の底部が交わって、刃先となる円周稜線が形成されたカッタホイール４が、軸５１によって支持枠体５２に回転自在に支持されている。このカッタヘッド５を、スクライブ装置に装着し、カッタホイール４をＴＦＴ基板１に圧接させながら、基板１の表面上転動させる。これにより、基板１上にスクライブラインＳＬが形成され、傾斜クラックＣが発生する。このときのカッタホイール４にかける荷重及びスクライブ速度は、基板１の種類や厚みなどから適宜決定されるが、通常、カッタホイール４にかける荷重は０．０５〜０．４ＭＰａの範囲、スクライブ速度は１０〜５００ｍｍ／ｓｅｃの範囲である。
【００２１】
図２のカッタヘッド５に取り付けるカッタホイール４としては、その他、例えば図３に示すような、回転軸を共有する２つの円錐の底部が交わって、刃先となる円周稜線が形成されたカッタホイール４’など、従来公知のものが使用できる。カッタホイールの外径は１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲が好ましい。ホイールの外径が１ｍｍよりも小さいと、取り扱い性及び耐久性が低下することがあり、外径が１０ｍｍより大きいと、スクライブの際に傾斜クラックが深く形成されないことがある。より好ましいホイール外径は１ｍｍ〜５ｍｍの範囲である。
【００２２】
カッタホイールの刃先の形成は、次のようにして形成すればよい。例えば、図４に示すように、カッタホイールの刃先をまず刃先角度θ１に粗研磨する。そして、刃先角度θ１のカッタホイールが必要な場合は、さらに仕上げ研磨した後、必要により後述する傾斜溝を形成する。一方、刃先角度θ２のカッタホイールが必要な場合は、刃先角度θ１に粗研磨したカッタホイールに仕上げ研磨を施して刃先角度θ２のカッタホイールを得る（図４の破線）。そして、前記と同様に、必要により後述する傾斜溝を形成する。このような二段研磨方式によって刃先を形成するようにすると、刃先角度θ１に予め仕上げられたカッタホイールを標準品として複数備えておけば、わずかな仕上げ研磨を施すだけで多様な刃先角度のカッタホイールを短時間で製造でき、納期短縮が図れるとともに、多品種少量生産にも適応できるようになる。なお、上記二段研磨方式は、図３及び後述する図６のカッタホイールにも適用可能である。
【００２３】
基板表面に対して傾斜したクラックＣを形成するには、図５に示すような、ホイール本体４１の刃先に、カッタホイール４の軸心方向に対して所定角度傾斜した傾斜溝４２が形成されたものが好ましい。傾斜溝４２のピッチとしては、２０〜２００μｍの範囲が好ましい。傾斜溝４２の両端での深さは、深さｄ１が２〜２５００μｍの範囲、深さｄ２が１〜２０μｍの範囲が好ましい。なお、傾斜溝４２を側面から見たときの形状は、Ｕ字状やＶ字状、鋸刃状、凹形状などいずれの形状であっても構わない。なお、このカッタホイール４を用いてスクライブを行うと、図の下方に向かって左方向に傾斜したクラックＣが形成される。
【００２４】
あるいは、図６に示すような、２つの外周辺部の刃先の稜線に対する刃先角度が異なるものを用いても、基板表面に対して傾斜したクラックＣを形成することができる。図６に示すカッタホイール４３を用いてスクライブを行うと、図５のカッタホイールと同様に、図の下方に向かって左方向に傾斜したクラックＣが形成される。なお、クラックＣの傾斜は、通常は、刃先の稜線に対する左右の刃先角度の差に比例し、左右の刃先角度の差が大きくなるほどクラックＣの傾斜は大きくなる。
【００２５】
さらにまた、刃先の稜線に対する左右の刃先角度が同じカッタホイールを用いても、カッタホイールの稜線を基板に対して傾斜させてスクライブを行うことによって、基板表面に対して傾斜したクラックを形成することができる。
【００２６】
次に、図１（ｂ）に示すように、本発明に係る面取り方法では、スクライブラインＳＬ及びその近傍を加熱及び／又は冷却する。ＴＦＴ基板１を加熱及び／又は冷却することによって、ＴＦＴ基板１の厚み方向に膨張差又は収縮差が生じ、クラックＣが基板１の側端面まで進展し、ＴＦＴ基板１の縁端の角部が切断される。なお、クラックＣを確実に基板の側端面まで進展させるには、加熱した後、冷却するのが望ましい。
【００２７】
加熱及び冷却の手段としては、従来公知のものが使用でき、例えば、加熱手段としては、レーザ加熱やスチーム加熱、ハロゲンヒータ等による赤外線加熱が挙げられる。冷却手段としては、例えば、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、水等の気体状又は液体状の冷却媒体の噴霧による冷却が挙げられる。
【００２８】
そして、図１（ｃ）に示すように、ＴＦＴ基板１から縁端の角部が分断され、カレット６１として吸引除去される。前行程の加熱及び／又は冷却によって、ＴＦＴ基板１の縁端の角部は切断され、その自重によってＴＦＴ基板から分離するが、縁端の角部の分離が不十分な場合等、外力を加えて縁端の角部を分離させても構わない。
【００２９】
以上、ＬＣＤのＴＦＴ基板を例に本発明の面取り方法を説明したが、ＰＤＰ用などＦＰＤのガラス基板等の脆性材料基板の面取りに本発明の面取り方法は適用できる。また、本発明の面取り方法の対象となる脆性材料基板としては、ガラス基板の他、例えばセラミック、シリコン、サファイヤ等の各基板が挙げられる。
【００３０】
また、製品の縁端が閉曲線からなる場合についても、本発明に係る面取り方法を適用できる。図７にその一例を示す。同図（ａ）に示すように、ガラス基板７に、閉曲線からなる製品６のパターンに沿ってスクライブラインを形成し、次いで、カッタホイール４を用いて面取りのためのスクライブを行う。そして、製品６のパターンのスクライブラインから伸展したクラックＣ０によって製品６をガラス基板７から取り出す。次に、同図（ｂ）に示すように、製品６の縁端を加熱及び／又は冷却して、縁端の角部がクラックＣに沿って分断し、カレット６１として吸引除去する。なお、ガラス基板７から製品６を取り出した後に、面取りのためのスクライブを製品６に行い、次いで縁端を加熱及び／又は冷却して縁端の角部を分断してもよい。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。【００３２】
実施例１
表１に示す仕様のカッタホイールを用いて、図８に示すように、厚さａ：０．７ｍｍのガラス基板１１の縁端からｂ１：０．３ｍｍ（ガラス基板の厚さに対して４３％）の所を、縁端に沿ってスクライブを行った。スクライブ条件は、刃先荷重が０．１４ＭＰａ、スクライブ速度が３００ｍｍ／ｓｅｃであった。そして、スクライブラインに、１００℃前後のスチームを５ｓｅｃ間噴射して加熱し、ガラス基板１１の面取りを行った。その結果、図８に示すように、ガラス基板１１の縁端の角部が斜めに切断され面取りがなされた。【００３３】
【表１】
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【００３４】
比較例１
図９に示すように、スクライブを行う位置を、ガラス基板１１の縁端からｂ２：０．５ｍｍ（ガラス基板の厚さに対して７１％）の所とした以外は、実施例１と同様にしてガラス基板１１をスクライブした後、スクライブラインを加熱した。その結果、図９に示すように、ガラス基板１１の縁端の角部は略垂直に切断された。【００３５】
比較例２
スクライブを行う位置を、ガラス基板の縁端から０．７ｍｍ（ガラス基板の厚さに対して１００％）の所とした以外は、実施例１と同様にしてガラス基板をスクライブした後、スクライブラインを加熱した。その結果、比較例１と同様に、ガラス基板の縁端の角部は垂直に切断された。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の面取り方法では、研磨部材を用いることなく脆性材料基板の面取りが可能となり有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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