TWI329551B - Double face plane polishing machine and method for polishing rectangular workpiece - Google Patents

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1329551 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種同時研磨玻璃基板、石英基板、藍寶 石基板、GaAs基板、矽基板等方形基板之兩面而將基板平 坦化，並使其厚度減少的兩面研磨裝置以及方形基板之兩 面平坦化方法。該方形基板之兩面研磨裝置尤其被用於研 磨玻璃板間注入液晶的液晶顯示裝置用玻璃板、平板顯示 器用玻璃積層板、或在玻璃板内面設置電極且在其玻璃板 間注入液晶的顯示裝置用玻璃基板之兩面時。 【先前技術】 在玻璃板間注入液晶的液晶顯示裝置用破璃板、或在玻 璃板内面設置電極且在其玻璃板間注入液晶的顯示裝置用 玻璃基板已為人知’並被應用於液晶顯示板。（例如參照 專利文獻1、專利文獻2以及專利文獻3。） 通常，用於此液晶顯示板的方形玻璃板要將表面磨削或 抛光加工而減少厚度，再蝕刻其磨削面或抛光面，或者同 時研磨加工每一單面或兩面，以使之平扫化。

作為如此薄#之方开$诂據4c从丄.. 同時研磨方 法（b)。作為 成齒輪部， 玻璃板之大 述方形玻璃： 台本體部之： 112674-960725.doc 以外的周部之間配置的太犯Ift ϊΑ _1 1 直的方形玻璃板支撐部件；藉由高強度 材料形成前述承載台本體部，使用藉由即使與前述方形玻 璃板t接也不易産生前述方形玻璃板破損的軟性材料至少 形成前述方形玻璃板支持部件同前述方形玻璃板之接觸部 位的承載台，在使承載台支撐起方形玻璃板之後，藉由兩 面研磨裝置之驅動裝置經由承載台本體部之齒輪部使承載 台旋轉’同時使以研磨塾之軸心為同軸上而設置的一對圓 形研磨塾在方形玻璃板之正反面滑擦，進行方形玻璃板之 兩面研磨（例如參照專利文獻4)。 此外，還提出一種液晶顯示裝置之製造方法（例如參照 專利文獻5):在將具備一對方形玻璃基板之液晶單元的縱 検尺寸加工成製品尺寸之後，令以研磨頭之軸心為同軸上 而設置的一對圓形研磨墊在液晶單元（方形玻璃版）之正反 面滑擦而將液晶單元研磨成薄型的液晶顯示裝置之研磨方 法中，其特徵在於：在一方裝有液晶驅動用驅動器之玻璃 基板上設置隔離部件’以研磨液晶單元。 作爲使用研磨墊對後者（b)之大型方形玻璃板進行逐個 單面研磨之方法，例如提出一種方形玻璃板之研磨方法， 其特徵在於具有：在已敷設可貼著方形玻璃板之膜體的臈 框内貼著方形玻璃板’並將該膜框安裝於承載台上之工 序，或者將已敷設可貼著方形玻璃板之膜體的膜框安裝於 承載台上’並在該膜框内貼著方形玻璃板之工序；相對接 近安裝有該膜框之承載台和研磨墊（平板），將貼著在前述 膜體上之方形玻璃板的研磨面擠靠在前述研磨墊上進行研 112674-960725.doc 磨之工序；及在方形玻璃板研磨完了後，從前述承載台上 卩下剛述膜框，並從該膜框上卸下前述方形玻璃板之工 序，或者在方形玻璃板研磨完了後，從前述膜框上卸下前 述方形玻璃板，從前述承載台上卸下前述膜框之工序（例 如參照專利文獻6)。 [專利文獻1]曰本特開2003-255291號公報 [專利文獻2]日本特開2004-21016號公報 [專利文獻3]日本特開2005-3 845號公報 [專利文獻4]日本特開平6_218667號公報 [專利文獻5]日本特開2003-255291號公報 [專利文獻6]日本特開2004-122351號公報 【發明内容】 [發明欲解決之問題] 逐個單面研磨方形玻璃板之正反面的方法（b)，雖然具 有幾乎全無方形玻璃板在研磨中飛到研磨裝置外之優點， 但因其逐個單面研磨，故必須多設定研磨加工階段，並在 研磨當中需要使方形玻璃板之正反面反轉之工序，所以和 同時研磨方形玻璃板之正反面的兩面研磨裝置比較，存在 研磨裝置設備大型化、軌跡大的缺點。與逐個單面研磨之 方法比較，兩面研磨裝置雖然具有研磨時間短之優點，但 是如果研磨厚度在1 mm以下薄的方形玻璃板時，會擔心方 形玻璃板在研磨中從承载台内飛到研磨裝置外。 本發明人等著眼於用兩手掌握住飯寿立’將其造型成飯糊 形時之形成飯糰形狀的動作原理，理解手掌之轉動方向為 JI2674-960725.doc ff年9月㈤修(更)正替换頁 1329551^ 095129〇42號專利申請案 中文說明書替換頁(99年7月） 上下相反方向、上下手掌之旋轉軸為偏移的以及手掌做左 右若干搖動對不會使飯粒從兩手掌之内側向外飛散，而被 撙成飯糰狀給予很大的影響，而且藉由將手掌之動作應用 於方形玻璃板之兩面研磨裝置的研磨墊上，並將飯粒之動 作應用於承載台上，從而實現了本發明。 [解決問題之方法] 申印項1之發明提供一種方形基板之兩面研磨裝置，其 包含： ^ 在中央部設置基板收納凹部之承載台； 該承載台之左右直線移動機構； 使奴轉軸心偏移研磨墊之中心點的一對偏心方形研磨 墊，以使該一對偏心方形研磨墊之研磨面平行且以不同軸 ’ ^方疋轉之方式配置的一對偏心方形研磨墊； 則述偏心方形研磨墊之升降機搆及旋轉驅動機構；及 向被前述基板收納凹部收納之基板與偏心方形研磨墊相 接的面供給研磨液之研磨液供給機構。 申請項2之發明提供一種方形基板之研磨方法，其係在 承載台之基扳收納凹部内保持方形基板，使該基板通過相 互反向旋轉之一對偏心方形研磨墊之間，同時研磨前述方 形基板之兩面的方形基板之研磨方法，其特徵在於：將前 述-對偏4形研磨墊配置成使其研磨面平行且以不同之轴 心旋轉’使前述方形基板在前述偏心、方形研聽之間停留一 定時間，並藉由在前述方形基板之研磨中間歇性地左右往 復搖動前述直線移動承載台，研磨前述方形基板之兩面。 112674-990712.doc 1329551 [發明效果] 由於一邊使方形基板向左右方向 你姑 勃—邊以相互反向 靛轉之偏心方形研磨墊研磨加工方形 ^ 双〈两表面’故可 獲付破研磨之方形基板的四角厚 月序度與其它部位的厚度差 :、厚度分佈良好之方形基板。此外，由於相互之偏心方 形研磨塾的旋轉轴心分離的-對偏心方形研磨墊之旋轉方 向彼此為反方向’㈣的方形基衫會在研磨加卫當中從 承載台之凹部飛出。 【實施方式】 以下用圖式進一步詳細説明本發明。 圖！係切掉方形基板之兩面研磨裝置之—部分的立體 圖，圖2係切掉兩面研磨裝置之研磨頭部一部分的斷面 圖’圖3係顯示兩面研磨加工方形基板時之方形基板和偏 〜方形研磨塾之動作的平面Η，圖4係承载台的平面圖及 圖5係夾持玻璃板之承載台的斷面圖。 在圖1巾’ 100係方形基板之兩面研磨裝1，^係上側之 偏心方形研磨塾’ 2係下侧之偏心方形研磨塾，㈣方形基 板(工件）’ 4係承載台’ 5係研磨頭，6係主軸，7係氣缸，8 係承載台移動機構，9係支撐平臺’ 1〇係導執，u係小型 伺服馬達，12係基座，13係壁材。係方形基板之定位 裝置，201係輥式輸送機，2〇2係滾筒形刷子，係定位 機構，203&係推桿' 2〇3b、2〇3c係定位堰。3〇〇係方形基 板之搬運機器人，3〇1係懸臂，302係真空吸附機器手。 兩面已被研磨加工的方形基板3在定位裝置2〇〇之輥式輸 112674-960725.doc I32955L Λ ^ 〇95丨29〇42號專利申請案 中文說明書替換頁(99年7月） 送機201上滑行，通過滾筒形刷子2〇2間，右端部觸到定位 機構203之定位堰203b、203c，接著使推桿2〇3a前進，推 壓方形基板3之後端部，使右端角部抵接定位堰2〇补，藉 此决疋對搬運機器人300之方形基板3的座標位置。在藉由 搬運機器人300之真空吸附機器手3〇2吸附方形基板3之 前，推桿203a後退。 在圖2所示之兩面研磨裝置1〇〇的研磨頭5&、讣中將研 磨布貼著在圓盤形支撐體之表面的偏心方形研磨墊（平 板）1、2夾持使其研磨布la、2a之研磨面相互平行保持在承 载台4上的方形基板3，並錯開各個偏心方形研磨墊之旋轉軸 心lc、2c(圖3參照），被上下配置。偏心方形研磨墊丨、2由空 心軸（旋轉軸）6a、6b支承。藉由泵p通過配管62、旋轉接頭 63，向設置於空心軸6a ' 6b内之管64供應研磨劑，從而潤 濕前述研磨墊1、2之研磨布ia、2a »研磨墊由安裝框7〇支 撐，設置於該安裝框下部的滑塊71係可以沿前後方向在設置 於立柱80的導軌72上移動，能夠使研磨墊【向對承載台4左 右進給方向正交之方向前進後退之構造。 空心軸6a、6b可藉由具有原動機Ml、傳動輪82、齒輪 81、83等之旋轉驅動裝置，以規定之轉數，例如1〇〜18〇 cm'1彼此向相反方向旋轉。 在空心轴6a、6b的内腔與管64之間的空間65，經過與旋 轉接頭63連接之管66，由未圖示之壓縮機供應加壓空氣。 此外’藉由未圖示之真空泵排放空間65内的氣體。 加工前的偏心方形研磨墊1、2之間隔（原位置）係由被加 112674-990712.doc 2 ^095129042號專利申請案 "中文說明書替換頁(99年7月） 之方形基板3的厚度所調整。希ί^Γ方形研磨墊, 之大小相似於被研磨物之方形基板之尺寸的i3〜2〇倍。 、、作為研磨布U、2a之材料，使用將含金剛石粉之聚氨醋 末布3金剛石粉之聚醯胺纖維加工成不織布狀，再用 聚氨3曰預聚物將其加固之片狀杨等。 作為研磨劑，可使用水、二氧㈣、氧隸、金剛石、 石夕石類之研磨劑漿液。研磨劑因被研磨物之基板的種類而 異’但希望玻璃基板採用二氧化飾類研磨劑漿液、石夕基板 私用膠，切石類漿液、藍f石基板採用氧化紹類漿液和金 剛石類漿液。 偏。方形研磨墊}、2以從其對角線交點（中心點）起偏移 10 80 mm的位置成為旋轉軸心lc、2c之方式支承在前述空 、軸6a、6b上。以使其研磨布u、2&之研磨面平行且對承載 台4成為點對稱之方式設置此等—對偏心方形研磨塾卜2。 希望此等-對偏心方形研磨墊i、2之旋轉軸心ic、間的距 離為20〜160 希望此等一對偏心方形研磨墊i、2之旋轉 軸6a、6b的紅轉方向為反方向，偏心方形研磨墊i2之轉數 為10〜200 min·1 ’偏心方形研磨墊對方形基板3的加壓力為 20〜100 g/cm2。在研磨方形基板時，承載台4左右間歇搖 動。希望承載台4之搖動速度為8〇〜2〇〇 cm/分，搖動幅度為 25〜1〇〇 mm，搖動周期為2〜2〇次/分。方形基板3之研磨留 量根據基板材料、用途而定，但希望為2〜1〇〇 μιη。 承載台4如圖4及圖5所示，在切開長方形之形狀的金屬 製承載台框體4a之内側，配置有在中央部設置方形基板收 112674-990712.doc -12- 内凹。p 4b之樹月日m保持材4e，在該樹脂製挽性保持材 ^方形基板3接觸之方形基板收納凹部的四角為了不與方 形基板之角部碰撞’設置避讓空間4d、4e、4f、4g，並在 t基板之u人Π密封材、液晶吸人口密封材4k之 附近位置設置避讓空間4h、4i。當方形基板寬為㈣ _、長為256.6mm時，角部避讓空間一、竹、4§以 方形基板角部為中心，開設半㈣3 5咖的避讓孔，液晶 注入口密封材附近位置的避讓空間4h、4i之尺寸設置成^ 及寬30 mm產生3 mm之間隙。 金屬製承載台框體㈣不錄鋼、銘、鑄鐵、黃銅等為材 料。樹脂製撓性保持材4c以玻璃纖維補強環氧樹脂、玻璃 纖維補強㈣聚醯胺樹脂、玻璃纖維補強聚酿亞胺樹脂等 為材料。 載η 4被承載Q移動機構8挾持前後端，受小型伺服馬 達11之驅動的滾珠螺桿（未圖示）旋轉驅動該承載台移動機 構8 ’並藉由承載台移動機構8在導軌10上滑行而進行。在 4載口 4上’在其寬度方向中央部，且於長度方向形成 複數個保持規定之間隔0.5〜1職、比方形基板3之外形還 要大夕許的凹部4a。在凹部4&之内側設置撓性橡膠板^為 宜。當將方形基板3嵌入凹部牦時，為了基板3之兩面能夠 自承载台4之兩面超出研磨留量分而突出，承載台4之厚度 要比方形基板3之厚度薄。 如圖3所不，因為一邊間歇性地使承載台4向左右方向搖 動邊使以方疋轉轴心lc、2c旋轉之偏心方形研磨墊j、2 112674-960725.doc -13· 1329551 第095129042號專利申請案 ——t 中文說明書替換頁(99年7月) )网月邮修(更)正赖》1 #互反向旋轉，同時研磨方形基板3之兩面，故可抑制偏 心方形研磨塾之研磨布1a、2a的局部性磨耗，謀求提高方 形研磨墊之壽命，並可抑制由偏心方形研磨墊之磨耗導致 的表面平滑狀態受損，課求提高方形基板3之平滑度，提 高厚度之均勻度。 研磨開始點以偏心方形研磨塾1與偏心方形研磨塾2之間 隔設定得比保持於承載台4上的方形基板3之厚度還要大 〇.〇5 mm〜(M mm左右為好。藉由氣缸7之升降調整向方 形基板3的研磨切深°方形基板3被研磨規定量後，便將偏 心方形研磨墊1、2從承載台4退離。 為有效研磨加工方形其刼 _ - 板了如圖1所不’複數並排設 f兩面研磨裝置⑽。兩面研磨裝置⑽為進行諸如粗研 磨、精研磨、或粗研磨、中精研磨、精研磨而分別改變研 磨塾、研磨條件進行。在各研磨步驟所用的偏心方形研磨 t之研磨布的彈性率、金剛砂粒型號及含量當然不一樣， @且研磨時間、偏心方形研磨墊之旋轉速度也不—樣。例 又研磨加工％，在偏心方形粗研磨墊之金剛砂粒中 使用测〜#325之金剛砂’在中精研磨塾之金剛砂粒中使 用_〇〜#2_之金剛砂，在精研磨塾之金剛砂中使用 #3000〜#8000之金剛砂。 在兩段之研磨步驟中，粗研磨之研磨留量取總研磨留量 的60〜95〇/〇，在確保研磨速度的平衡，而且不發生玻璃表 面之裂紋等表面缺陷而以短時間完成整體研磨加工方面很 好’ 75〜85%則更好。在三段研磨步驟中，希望將總研磨 112674-990712.doc 1329551 厚度量之分配定為粗研磨6〇 唧遛60 85 /0、中精研磨35〜13〇/。、精 研磨5~2%。例如，當從厚声. 旱度為0_60 mm的方形液晶顯示用 玻璃板之兩面去掉50叫，製成厚度為〇5 _的方形液晶 顯不用玻璃基板時，在兩段研磨步料，粗研磨加工取厚 度0.52 mm。在三段研磨 /鄉吟粗研磨加工取厚度053 mm、中精研磨加工取厚廑 * •502 mm、精研磨加工取厚度 0.500 mm 〇

作爲方形基板3’除了_㈣璃、财魏玻璃、紹 石夕酸垣玻璃、_酸塩玻璃、無驗低膨脹玻璃、高變形點 高膨脹㈣玻璃、結晶化玻璃等玻璃基板之外，石英基 板 '藍寶^基板、GaAs基板' ⑪基板等方形基板成為被研 磨加工物。 使用本發明之—對偏心方形研磨塾，—邊向左右方向搖 動液晶顯示板用玻璃積層體一邊進行兩面研磨之方法，可 乂獲得厚度分佈均勻之液晶顯示板用玻璃積層體。 【圖式簡單說明】 圖1係切去方形基板之兩面研磨裝置之局部的立體圖。 圖2係切去兩面研磨裝置之研磨頭部之局部的斷面圖。 圖3係顯示兩面研磨加工基板時之基板與偏心方形研磨 塾之移動的平面圖。 圖4係承載台之平面圖。 圖5係保持方形基板之承载台的斷面圖。 【主要元件符號說明】 1 ' 2 偏心方形研磨墊 112674-960725.doc 15 1329551 1 c ' 2c 偏心方形研磨墊之旋轉軸心 3 方形玻璃基板 4 承載台 5 研磨頭 6a、6b 空心軸 100 兩面研磨裝置 200 基板定位裝置 • 300 基板搬運機器人 112674-960725.doc -16 -

Claims (1)

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第095129042號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(99年7月） 十、申請專利範圍： 一種方形基板之兩面研磨裝置，其包含· 在中央部設置有基板收納凹部之承載么 該承载台之左右直線移動機構； 旋轉軸心離開研磨墊之中心點的一對偏心方形研磨 墊’且該一對偏心方形研磨墊係以使該_對方形研磨墊 之研磨面平行且以不同軸心旋轉之方式配置； 前述偏心方形研磨墊之升降機構及旋轉驅動機構；及 向收納於前述基板收納凹部之基板與偏心方形研磨墊 相接的面供給研磨液之研磨液供給機構。 2. -種方形基板之研磨方法，其係在承載台之基板收納凹 部内保持方形基板，使該基板通過相互反向旋轉之一對 偏心方形研磨墊之間而同時研磨前述方形基板之兩面 者該方法之特徵在於：將前述一對偏心方形研磨塾配 置成使其研磨面平行且以不同軸心旋轉，使前述方形基 板在前述偏心方形研磨墊之間停留一定時間，並且藉由 在别述方形基板之研磨中使前述承載台間歇性地左右往 復搖動’研磨前述方形基板之兩面。 112674-990712.doc