JP2007160811A - 平面表示パネルの製造方法およびガラス板の分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラスのレーザー切断時における切断部の亀裂が拘束されることなく伸展し、またレーザー光量を最適に調整でき、切断位置のずれを簡単に補正できる平面表示パネルの製造方法を提供する。
【解決手段】表面に構造物が形成された一枚のガラス３に対してレーザー照射手段が所定方向へ相対移動しながらレーザー光８をガラス３に照射し、レーザー光８のガラス上の軌跡に沿ってガラス３を分割し、この分割されたガラス３の夫々が平面表示パネルの基板５，６となる平面表示パネルの製造方法であって、基板５，６の少なくとも一枚がレーザー照射手段の相対移動中に所定方向に対して側方へ離れる方向に移動可能とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、平面表示パネルの製造方法およびガラス板の分割方法に関する。

平面型の表示パネルを備えたディスプレイパネル装置として、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称する）やフィールドエミッションディスプレイが知られている。前記ＰＤＰなどにおいては、一対のガラス基板間に形成された気密空間内に複数の発光セルを形成して、これらの発光セルを選択的に発光させることにより、画像表示を行う。

前記ＰＤＰや液晶等、ディスプレイ装置の平面パネルの製造工程において、従来から一枚の大きなガラスに複数セット分のパターンをまとめて形成し、このパターン形成後に前記ガラスを必要な大きさに分割して複数のガラス基板を得る方法、いわゆる多面取りと呼ばれる製法が用いられている。

例えば図１に示すように、片面に２セット分の発光セル等のパターンを形成した大形のガラス基板３を中央で分割線４に沿って二分割し、所定の大きさの二枚のガラス基板５，６を得る。多面取りはこのような２面取り以外に３分割、４分割等任意の個数に分割する場合がある。

ガラス板を切断する手段としては従来から、ダイヤモンドカッターやノミ等による機械カッター方式があるが、機械カッターの寿命や切断部のエッジの欠け発生等の点で生産性が悪いため、近年は主としてレーザー照射方式が採用されている（特許文献１，２）。
レーザー照射方式はガラスの分割線に沿ってレーザー走査し、このときのレーザー照射による加熱と冷却（自然冷却または強制冷却）に基づく局所的な熱膨張と収縮によって前記分割線に沿った亀裂を発生させ、この亀裂開口を発達、伸展させて切断していく。

図１は従来から行われているレーザー照射方式によるガラス切断方法を示す概略斜視図である。前述のように複数のパターンが形成された切断すべき一枚のガラス基板３を二枚の離隔されたプレートＡ，Ｂ上に載置し、レーザーヘッド７をガラス基板３の片側部から分割線４に沿って他側部へと移動させ、そのときのレーザー光８で局部的に加熱した後、急速冷却してクラックを発生させる。この場合、レーザー光８の走査に伴って局所的なクラックがこれに追従するような形態で亀裂開口が分割線に沿って伸展し、切断され、二枚のガラス基板５，６が得られる。

ガラス基板３はプレートＡ，Ｂ上に自重摩擦による拘束形態で載置されるか、あるいは真空吸着や機械ストッパー等の手段でプレートＡ，Ｂ上に固定される。またプレートＡ，Ｂも所定の基台（図示省略）上に固定されている。

レーザー照射方式の場合、従来は試験切断を行ってその時の作業者の目視による判断で良好切断か不良切断かの判別を行うか、あるいは加工中の切断状態をレーザー光の出力状態から検出して適切な加工条件に合うように出力を変更している。
後者、即ちレーザー照射手段内のレーザー光源から照射されるレーザー光の出力状態を検出する手法としては、例えば特許文献２に示すように、レーザー光源であるレーザー発振器からレーザーヘッドである集光レンズに至る光路間に、ビームスプリッターと称する半透過分岐板を設け、このビームスプリッターから反射されたレーザー光の一部をモニターにて検出し、その検出結果から所望のレンズ出力が得られるように前記レーザー発振器へフィードバックする制御方法が知られている。

特開２００５−２５９４９号特許公報 特開２００１−１３８０８２号特許公報

一般に、ガラス材のようにレーザー照射部分の熱吸収が低く、延性の小さい材料では、高いレーザーパワーと急速冷却の組み合わせで局所的な熱膨張、収縮を発生させる必要があるが、この場合、局所的な熱膨張、収縮がガラスおよびプレートの設置、固定による拘束に打ち勝つことが有効な亀裂開口、伸展の条件となる。

ところが、図１のような形態では、ガラスおよびプレートとも拘束状態にあるため、拘束力の大きさやバラツキ等により亀裂開口、伸展が不安定となり、エッジ部のカレット（切断粉）発生や亀裂伸展の停止といった事態が発生し易いという問題点がある。特に、大形のガラス基板のレーザー切断では、切断端部と中央部で亀裂開口、伸展条件が異なり、一定の切断条件（レーザーパワー一定、レーザー走査速度一定）で切断することが難しい。

また、ガラス切断のような加工用レーザーシステムの場合、大出力のため、レーザー照射による加熱でガラスからアウトガスが発生し、ガラスに対面するレンズ、フィルター等の最終光学系が汚染され、レーザービームの出力が低下してしまう。
ところが、特許文献２のように光路途中でレーザービームをサンプリング検出する方法では、サンプリング以降の光学系の汚れ、劣化等による出力低下を正しくモニタリングすることができず、安定したレーザー加工出力を得ることが難しいという問題点がある。

本発明が解決しようとする課題としては、レーザー照射に伴う熱膨張、収縮が有効になされず、分割切断されるガラス基板の状態が不安定になるという問題点や、安定なレーザー加工出力が得られ難いという問題点の解決が一例として挙げられる。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の平面表示パネルの製造方法は、表面に構造物が形成された一枚のガラスに対してレーザー照射手段が所定方向へ相対移動しながらレーザー光を前記ガラスに照射し、前記レーザー光の前記ガラス上の軌跡に沿って前記ガラスを分割し、この分割された前記ガラスの夫々が平面表示パネルの基板となる平面表示パネルの製造方法であって、前記基板の少なくとも一つが前記レーザー照射手段の前記相対移動中に他の基板に対して離間方向に移動可能とすることを特徴とする。

また、請求項７に記載のガラス板の分割方法は、一枚のガラス板に対してレーザー照射手段が所定方向へ相対移動しながらレーザー光を前記ガラス板に照射し、前記レーザー光の前記ガラス板上の軌跡に沿って前記ガラス板を分割する方法であって、この分割される前記ガラス板の少なくとも一つが前記レーザー照射手段の前記相対移動中に他のガラス板に対して離間方向に移動可能とすることを特徴とする。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本発明の実施の形態は、表面に複数セット分のパターンが形成された一枚の大形のガラスに分割線に沿ってレーザー走査し、このレーザー光による熱膨張と冷却によって亀裂を生じさせ、この亀裂の伸展でガラスを切断、分割し、分割された前記ガラスの夫々を平面表示パネルのガラス基板とする平面表示パネルの製造方法において、前記ガラス基板の少なくとも一つがレーザー照射手段の移動軌跡から側方へ離れる方向に移動可能となっている。したがってレーザー照射時における切断部の局所的なガラスの熱膨張に対しても、分割される基板同士が互いに離れる方向へ移動できる状態となり、局所的な膨張が拘束されることなく切断部の方へ拡がり、安定的に亀裂伸展が進み、有効な切断がなされる。

図２は、本発明の実施の形態に係る平面表示パネルのガラス基板をレーザー切断するときの状態を示した概略的な斜視図である。切断前のガラス基板３には、複数セット分のパターン、この実施の形態では２セット分のパターンが形成されており、これを中央で二分割し、二つのガラス基板５，６を得る例である。

ガラス基板３は載置手段となる二枚のプレートＡ，Ｂに載せられ、適当な固定手段でプレートＡ，Ｂに固定されている。なお、この固定手段としては、真空吸着の他、ストッパーあるいは爪等による機械式固定、ガラスの自重による摩擦固定手段等任意の形態が採用可能である。

プレートＡ，Ｂは、切断すべきガラス基板３の中央の分割線４を挟んでその両側に互いに離隔して配置され、かつ夫々分割線４に対して離れる方向、例えば分割線４に対して垂直な外側方向へ移動可能な状態で図示しない基台上に設置されている。なお、プレートＡ，Ｂの移動可能方向は分割線４に垂直な方向に限定されるものではなく、ガラス基板３が搭載されている面内全方向であってもよい。

レーザー照射手段のレーザーヘッド７は分割線４の位置でガラス基板３の片端から他端へと移動し、レーザー光８によって分割線４に沿って加熱して基板３を局部的に熱膨張させ、その後の冷却で亀裂を生じさせ、その亀裂開口の伸展で切断する。レーザー照射でガラス基板３が分割線４の部分で熱膨張するとき、ガラス基板３を載せたプレートＡ，Ｂは従来のように拘束されていないので、ガラス基板３の切断部を亀裂開口させようとする力を逃がすように移動し、その結果、切断部の開口がレーザー走査方向に沿って伸展し、安定した切断がなされる。

レーザー走査が終った後、有効に切断されたことを確認する必要があるが、その方法としては、レーザーヘッドの切断後端側に光電式または機械式のセンサーを設置して確認するか、あるいはレーザーヘッドの走査移動終了後、プレートＡ，Ｂに夫々のガラス基板を固定し、プレートＡ，Ｂが互いに離れたことを位置検出器あるいは負荷検出器で検出して切断完了を確認する。確認後は、切断されたガラス基板の固定を解き、別々にプレートＡ，Ｂから取り出す。

次に、本発明の実施の形態に係る平面表示パターンの製造方法におけるガラス載置プレートの可動形態につき具体的な実施例を挙げて詳細に説明する。

図３は実施例１によるプレートの可動支持形態を示す斜視図である。切断すべきガラス基板を載せる二枚のプレートＡ，Ｂは、それぞれ基板分割線４（レーザー走査方向）に対して垂直な方向に設置された一対のガイドレール９，１０上に支持され、各プレートＡ，Ｂはこのガイドレール９，１０に案内されて前記分割線４に対して離れる方向に移動可能に支持されている。

ガイドレール９，１０によるプレートＡ，Ｂの支持形態は、例えばプレートＡ，Ｂの裏面にガイドレール９，１０と係合するガイド溝（図示せず）を形成するか、あるいはプレート裏面にガイドレール９，１０上を転動するローラ（図示せず）を設けてもよい。ガイドレール９，１０あるいはプレートＡ，Ｂにはオン、オフ可能な機械的なストッパー手段（図示せず）が設けられ、レーザー照射しないときにオン操作でプレートＡ，Ｂがガイドレール９，１０上に固定され、レーザー照射時にオフ操作することにより、プレートＡ，Ｂの拘束が解除され、自由にガイドレール９，１０上を移動できるようにする。

上述のようにプレートＡ，Ｂはガイドレール９，１０上に非拘束状態で支持される形態の他に、各プレートＡ，Ｂを適当なばね手段によって互いに離れる方向に付勢されるようにするか、あるいはモータやシリンダ等による駆動手段でレーザー照射時に切断部の開口力を生じさせるようにしてもよい。

図４は本発明の実施例２によるプレートの可動支持形態を示した斜視図である。各プレートＡ，Ｂはエアー浮上状態で基台１１上に載置されるようになっており、エアーオン操作でプレートＡ，Ｂが基台１１の上面から僅かに浮上して互いに離れる方向に移動可能となり、エアーオフ操作でプレートＡ，Ｂが基台１１の上面に密着して固定される形態となっている。

プレートＡ，Ｂのエアー浮上手段としては、基台１１を微細孔をもつ多孔板構造とし、この微細孔からエアーが噴出する構造が採用可能である。また基台１１上のプレートＡ，Ｂは図示のように平面内を２次元的に基台上面に対して移動できるようにすることの他に、プレートＡ，Ｂを適当なガイドで規制してガラス基板３の亀裂の開口伸展を阻害しない方向に移動できるようにしてもよい。

上述の各実施例では、ガラス基板３を水平なプレートＡ，Ｂ上に支持するようにしたが、プレートＡ，Ｂを鉛直方向あるいは鉛直と水平の中間的な姿勢に保持するように構成してもよい。この場合、切断後のガラス基板およびプレートの脱落防止手段を設けることは勿論である。なお、この構成をとる場合は、上側のプレートを固定とし、下側のプレートを自重による重力で移動可能に保持するようにしてもよい。

また、上述の実施例１，２では、切断すべきガラス基板を載置するプレート側を移動自由、拘束低減、亀裂開口力付与構造としたが、ガラス基板自体を開口力付与方向へ移動可能となるようにしてもよい。例えば、ガラス基板をエアー浮上状態で支持し、ガラス基板のみを直接移動可能とする構造や、ガラス基板をプレートあるいは基台にクランプ手段で固定し、このクランプ手段をプレートあるいは基台に対してガラス基板と共に移動可能とする構造を採用してもよい。

さらに、上述の実施例１，２ではプレートＡ，Ｂ（又は分割される両ガラス基板）ともに移動可能状態とした例を示したが、ガラス基板を載置するプレートの一方を固定とし、他方のプレートを移動可能状態とするか、ガラス基板の一方を固定、他方の基板を可動状態としてもよい。双方を移動可能にした場合には、より円滑に分割作業が実施できる一方、片方のみ移動可能な場合には、機構の簡素化が図れる。

図５はこの実施例３に係るレーザー光検出形態を示した斜視図である。
プレートＡ，Ｂ上の切断すべきガラス基板３が亀裂開口を促がす方向に移動可能になっている点は実施例１，２と同様である。実施例３では、これに加えてガラス基板３の切断開始位置の前方に出力検出器１２が設けられ、この出力検出器１２によってレーザーヘッド７から照射されるレーザー光８をモニターする。そして、このモニター出力が所定値となるように、レーザー光源の出力を調整する。あるいは、光路途中に設けたアッテネーターで減衰量を調整する。あるいは、偏光ビームスプリッターの前に１／２波長板を設け、この波長板を回転調整して、偏光ビームスプリッターからのレーザー射出光量を調整する。これらの調整により、常に最適の加工出力が得られるようにしている。

図６は、ガラス基板の前方に設けた出力検出器１２によって加工出力を調整する場合の系統図を示した図である。出力検出器１２によって検出され、光電変換された光量データは増幅器１３を介してパワーコントローラ１４に伝送される。パワーコントローラ１４では、予め設定された所定値に対して光量が小さいか否かを判断し、小さい場合は光量を所定値まで上げるように、レーザー本体部１５へ指示を出す。レーザー本体部１５のレーザー光源はこの指示に基づき所定光量のレーザー光８をレーザーヘッド７より出力する。

そして、実際のレーザー出力と出力検出器１２で得たモニター出力を比較することにより、途中の光学系の汚れや劣化等の不具合をレーザー照射中に検出することが可能となる。このような不具合、劣化の早期発見により、加工不良を未然に防ぎ、光学系のクリーニングや部品交換等のメンテナンスのタイミングを適切に行うことができる。

図７は実施例４に係るレーザーヘッドの位置ずれ検出を行う形態を示した斜視図であり、図８はレーザーヘッドの走査軌跡および走査予定軌跡と実際の走査軌跡とのずれを示した図である。

図７に示すように、プレートＡ，Ｂ上の切断すべきガラス基板３の切断開始位置の前方に位置検出器１６が設けられる。この位置検出器１６には、レーザーヘッド７から出力されたレーザー光８がガラス基板３上を走査すべき線を延長したライン１７（図８の点線）がデフォルトとして記憶されている。そしてガラス切断前にレーザーヘッド７が位置検出器１６上を走査する。

位置検出器１６はレーザーヘッド７が走査したレーザー光８の軌跡を検出し、このレーザー光８の実際の軌跡１８が一点鎖線のように前記点線に対してずれているか、あるいは、ずれの傾向を示したときに、そのずれ量に相当する分に対して、レーザーヘッド７の走査方向を補正する。
これにより、レーザーヘッド７の送り機構部の不良や、ビームの光軸ずれといったトラブルの早期発見が可能となり、常に正確な位置に沿った切断ができる。
なお、実施例４ではレーザービームの出力検出器１２と、ビーム位置の位置検出器１６を別体に並べて設置したが、ビーム出力の検出と位置検出を１つの検出器素子で検出するようにしてもよい。

以上に述べた本発明の実施の形態における各実施例は、切断前のガラス基板３に２セット分のパターンを形成しておき、これを二分割して、二つのガラス基板５，６を得る例を説明したが、ガラス基板５，６の一方のみにパターンが形成されていて、その一方のガラス基板５または６が平面表示パネルの基板となる場合でもよい。
また、本発明の実施の形態における各実施例は、平面表示パネルのガラス基板を分割する場合だけではなく、一般的なガラスを複数に分割する場合、すなわち、ガラス板の分割方法においても、適用が可能である。

以上、詳述したように本実施の形態における平面表示パネルの製造方法は、表面に発光セル等の構造物パターンが形成された一枚のガラス基板３に対してレーザー照射手段のレーザーヘッド７が所定方向へ相対移動しながらレーザー光８をガラス基板３に照射し、レーザー光８のガラス基板３上の軌跡に沿ってガラス基板３を分割し、この分割されたガラス基板３の夫々が平面表示パネルの基板５，６となる平面表示パネルの製造方法において、ガラス基板３の分割された少なくとも一枚の基板５がレーザー照射手段のレーザーヘッド７の相対移動中に分割された他の基板６に対して離間方向に移動可能にしたものである。

このように、分割すべきガラスをレーザーヘッドの走査方向から側方へ離れるように移動可能としたことにより、レーザー照射時の加熱による切断部の局所的なガラスの膨張及びその後の冷却によるクラックが切断部の方へ伸展していくので、安定した切断がもたらされる。

さらに、本実施の形態におけるガラス板の分割方法は、一枚のガラス板に対してレーザー照射手段が所定方向へ相対移動しながらレーザー光をガラス板に照射し、レーザー光のガラス板上の軌跡に沿ってガラス板を分割する場合に、この分割されるガラス板の少なくとも一枚がレーザー照射手段の相対移動中に他のガラス板に対して離間方向に移動可能としたので、レーザー照射時の加熱による切断部の局所的なガラスの膨張及びその後の冷却によるクラックが切断部の方へ伸展していき、安定したガラス切断がもたらされる。

従来のレーザー照射方式によるガラス切断方法を示す概略斜視図である。 本発明の実施の形態に係る平面表示パネルのガラス基板をレーザー切断するときの状態を示した概略的な斜視図である。 実施例１によるプレートの可動支持形態を示す斜視図である。 実施例２によるプレートの可動支持形態を示した斜視図である。 実施例３に係るレーザー光検出形態を示した斜視図である。 ガラス基板の前方に設けた出力検出器によって加工出力を調整する場合の系統図を示した図である。 実施例４に係るレーザーヘッドの位置ずれ検出を行う形態を示した斜視図である。 レーザーヘッドの走査軌跡および走査予定軌跡と実際の走査軌跡とのずれを示した図である。

符号の説明

３ ガラス基板
４ 分割線
５，６ 分割されたガラス基板
７ レーザーヘッド
８ レーザー光
９，１０ ガイドレール
１１ 基台
１２ 出力検出器
１６ 位置検出器
Ａ，Ｂ プレート

Claims (12)

1. 表面に構造物が形成された一枚のガラスに対してレーザー照射手段が所定方向へ相対移動しながらレーザー光を前記ガラスに照射し、前記レーザー光の前記ガラス上の軌跡に沿って前記ガラスを分割し、この分割された前記ガラスの夫々が平面表示パネルの基板となる平面表示パネルの製造方法であって、前記基板の少なくとも一つが前記レーザー照射手段の前記相対移動中に他の基板に対して離間方向に移動可能とすることを特徴とする平面表示パネルの製造方法。
2. 分割された前記基板の双方が、相手の基板に対して離間方向に移動可能とすることを特徴とする請求項１に記載の平面表示パネルの製造方法。
3. 前記移動の方向は前記所定方向に対して略垂直方向であることを特徴とする請求項１に記載の平面表示パネルの製造方法。
4. 前記ガラスは少なくとも二つの載置手段に固定載置され、前記レーザー照射手段の前記相対移動中に前記載置手段の少なくとも一つが移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の平面表示パネルの製造方法。
5. 前記ガラスへのレーザー照射前に前記レーザー照射手段から照射される前記レーザー光を出力検出手段に照射して前記レーザー光の出力を検出し、この検出結果に基づいて前記レーザー光の出力を制御することを特徴とする請求項１に記載の平面表示パネルの製造方法。
6. 前記ガラスへのレーザー照射前に前記レーザー照射手段から照射される前記レーザー光を位置検出手段に照射して前記相対移動の方向の前記所定方向に対するずれを検出し、この検出結果に基づいて前記レーザー照射手段の前記相対移動の方向を補正することを特徴とする請求項１に記載の平面表示パネルの製造方法。
7. 一枚のガラス板に対してレーザー照射手段が所定方向へ相対移動しながらレーザー光を前記ガラス板に照射し、前記レーザー光の前記ガラス板上の軌跡に沿って前記ガラス板を分割する方法であって、この分割される前記ガラス板の少なくとも一つが前記レーザー照射手段の前記相対移動中に他のガラス板に対して離間方向に移動可能とすることを特徴とするガラス板の分割方法。
8. 分割された前記ガラス板の双方が、相手のガラス板に対して離間方向に移動可能とすることを特徴とする請求項７に記載のガラス板の分割方法。
9. 前記移動の方向は前記所定方向に対して略垂直方向であることを特徴とする請求項７に記載のガラス板の分割方法。
10. 前記ガラスは少なくとも二つの載置手段に固定載置され、前記レーザー照射手段の前記相対移動中に前記載置手段の少なくとも一つが移動可能であることを特徴とする請求項７に記載のガラス板の分割方法。
11. 前記ガラスへのレーザー照射前に前記レーザー照射手段から照射される前記レーザー光を出力検出手段に照射して前記レーザー光の出力を検出し、この検出結果に基づいて前記レーザー光の出力を制御することを特徴とする請求項７に記載のガラス板の分割方法。
12. 前記ガラスへのレーザー照射前に前記レーザー照射手段から照射される前記レーザー光を位置検出手段に照射して前記相対移動の方向の前記所定方向に対するずれを検出し、この検出結果に基づいて前記レーザー照射手段の前記相対移動の方向を補正することを特徴とする請求項７に記載のガラス板の分割方法。

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