JP2007238438A - レーザ切断方法、電気光学装置の製造方法、電気光学装置、電子機器およびレーザ切断装置 - Google Patents

レーザ切断方法、電気光学装置の製造方法、電気光学装置、電子機器およびレーザ切断装置 Download PDF

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Abstract

【課題】クラックなどの不具合を発生させることなく、ガラス基板、あるいはガラス基板を貼り合わせたパネルを効率よく切断することのできるレーザ切断方法、電気光学装置の製造方法、電気光学装置、電子機器、およびレーザ切断装置を提案すること。
【解決手段】電気光学装置の製造方法において、大型パネル300などに対する切断開始位置付近ではレーザ光L1、L2のパワーを逓増させた後、レーザ光L1、L2のパワーをハイ状態に維持し、切断終了位置付近ではレーザ光L1、L2のパワーを逓減させていく。また、切断開始位置付近では大型パネル300の移動速度を逓増させた後、移動速度をハイ状態に維持し、しかる後、切断終了位置付近では大型パネル300の移動速度を逓減させる。
【選択図】図7

Description

本発明は、液晶パネルなどに用いるガラス基板を切断するためのレーザ切断方法、このレーザ切断方法を利用した電気光学装置の製造方法、電気光学装置、電子機器、および切断装置に関するものである。
近年、携帯電機、携帯型コンピュータ、ビデオカメラ等といった電子機器の表示部として、液晶装置などといった電気光学装置が広く用いられている。液晶装置では、2枚のガラス基板をシール材によって重ねて貼り合わせて空セルと称せられる空のパネルを構成した後、シール材で区画された領域内に電気光学物質としての液晶が封入される。
このような液晶装置に用いるガラス基板は、個々のパネルに対応した大きさに切断した後、2枚の基板を重ねて貼り合わせる場合もあるが、小型の液晶装置を製造する場合には特に、複数のパネルを形成できる大きな元基板(大型のガラス基板)に対して複数の液晶装置分の配線パターンを形成するなど、製造工程の途中までは、大型の元基板のままで処理を行い、その後、元基板を個々の基板に切断、分割することが多い。
これらいずれの製造方法においても、従来は、ガラス基板の表面にダイヤモンドチップなどによりスクライブラインを形成した後、ガラス基板の裏面側からブレーク用の冶具(例えば、ゴムローラ)により曲げ応力を加え、この応力によって切断する。
しかしながら、この切断方法では、スクライブによって生じた基板断面のマイクロクラックの制御ができない為、切断が不安定となる。また、マイクロクラックからの多数のチッピングが基板断面から発生する。このようなチッピングが多数、発生すると、ガラス基板の強度を弱めるとともに、その破片を除去するための洗浄を行わなければならないという問題点がある。また、接触式であるため、ゴムローラに異物が付着していると、ガラス基板に傷を付けてしまうおそれがある。
一方、特開平11−104869号公報などにおいては、ガラス基板を切断する方法としてレーザ光を利用する方法が提案されている。
しかしながら、特開平11−104869号に開示の切断方法でガラス基板を切断すると、切断開始箇所でガラス基板が過度に過熱されてクラックが入るなどの不具合が発生しやすい。そこで、クラックが発生しないようにレーザ光のパワーを低下させる代わりに、ガラス基板上におけるレーザ光の照射位置の移動速度を遅くして、ガラス基板をゆっくり加熱しながら切断するなどの対策が検討されているが、このような条件では、切断速度が遅すぎて生産性が低下してしまう。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、クラックなどの不具合を発生させることなく、ガラス基板、あるいはガラス基板を貼り合わせたパネルを効率よく切断することのできるレーザ切断方法、電気光学装置の製造方法、電気光学装置、電子機器、およびレーザ切断装置を提案することにある。
上記課題を解決するため、本発明では、ガラス基板の切断予定線に沿ってレーザ光を照射して当該パネルを切断するレーザ切断方法において、前記ガラス基板に対する切断開始位置から切断終了位置までの間で前記レーザ光による切断条件を変更することを特徴とする。
本願明細書において、ガラス基板とは、無アルカリガラス基板に限らず、耐熱ガラス基板や石英ガラス基板なども含む意味である。
本発明において、ガラス基板にレーザ光を照射すると、レーザ光が照射された領域が温度上昇し、その温度勾配に起因して発生する熱応力が増大する結果、ガラス基板の厚さ方向に亀裂が発生するとともに、レーザ光の照射位置の移動にともなって亀裂が伝播していくので、ガラス基板は、切断予定線に沿って高い精度で割れる。このため、切断精度が高く、かつ、再現性に優れている。また、非接触で切断を行うので、基板に傷を付けるおそれがない。
ここで、ガラス基板の切断開始時には、ガラス基板は冷えた状態から急激に加熱される一方、ガラス基板の切断終了時には、すでに熱が切断終了位置に伝わって加熱された状態にあるなど、ガラス基板では、切断開始箇所から切断終了箇所までの間で温度状態が異なる。従って、切断開始から切断終了まで一定の条件で切断すると、ガラス基板が急速に加熱されすぎてクラックが入ってしまう一方、ガラス基板をゆっくり加熱しながら切断する方法では生産性が低下してしまう。しかるに本発明では、ガラス基板に対する切断開始から切断終了までの間、ガラス基板の温度状態に合わせて切断条件を変更するため、クラックなどの不具合を発生させることなく、一枚のガラス基板、あるいはパネル状に貼り合わされたガラス基板を効率よく切断することができる。
本発明では、前記ガラス基板に対する切断結果を検査し、その検査結果を、それ以降に行うガラス基板に対する切断条件にフィードバックすることが好ましい。
本発明では、例えば、前記ガラス基板に対する切断開始位置から切断終了位置までの間で前記レーザ光のパワーを変化させる。
この場合、前記ガラス基板に対する切断開始位置付近では前記レーザ光のパワーを逓増させていくことが好ましい。このように構成すると、切断開始位置において、ガラス基板は冷えた状態から徐々に加熱されるので、クラックが発生しない。また、切断が進むにつれてパワーを上げていくため、切断開始位置付近を過ぎた後は、ガラス基板上におけるレーザ光の照射位置の移動速度を高めることができるので、一枚のガラス基板、あるいはパネル状に重ねて貼り合わされたガラス基板を貼り合わせたパネルを効率よく切断することができる。
また、前記ガラス基板に対する切断終了位置付近では前記レーザ光のパワーを逓減させていくことが好ましい。このように構成すると、切断終了位置では、それまでのレーザ照射によって発生した熱が伝わってきても熱の逃げる場所がないためガラス基板の温度がすでに上昇していたとしても、レーザ光のパワーを徐々に低下させるため、ガラス基板が過熱状態とならないので、クラックが発生しない。また、切断終了位置まではパワーが大きいので、ガラス基板上におけるレーザ光の照射位置の移動速度を高めることができるので、一枚のガラス基板、あるいはパネル状に貼り合わされたガラス基板を効率よく切断することができる。
本発明においては、前記ガラス基板に対する切断開始位置から切断終了位置までの間で前記ガラス基板上における前記レーザ光の照射位置の移動速度を変化させてもよい。
例えば、前記ガラス基板に対する切断開始位置付近では前記ガラス基板上における前記レーザ光の照射位置の移動速度を逓増させていく。ガラス基板に対する切断開始位置付近においてレーザ光のパワーを下げると熱量が不足する場合でも、この部分を切断している間、ガラス基板上におけるレーザ光の照射位置の移動速度が遅いので、熱量が不足することがない。また、切断開始位置付近を過ぎた後は、ガラス基板上におけるレーザ光の照射位置の移動速度を早めるので、一枚のガラス基板、あるいはパネル状に重ねて貼り合わされたガラス基板を効率よく切断することができる。
また、前記ガラス基板に対する切断終了位置付近では前記ガラス基板上における前記レーザ光の照射位置の移動速度を逓減させてもよい。ガラス基板に対する切断終了位置付近においてレーザ光のパワーを下げると熱量が不足する場合でも、この部分を切断している間、ガラス基板上におけるレーザ光の照射位置の移動速度が遅いので、熱量が不足することがない。また、切断終了位置付近までは、ガラス基板上におけるレーザ光の照射位置の移動速度が早いので、一枚のガラス基板、あるいはパネル状に重ねて貼り合わされたガラス基板を効率よく切断することができる。
本発明において、前記ガラス基板は、2枚が重ねて貼り合わされてパネルを構成している場合があり、この場合には、当該パネルの表面側および裏面側の双方に対して前記切断予定線に沿って前記レーザ光をそれぞれ照射して当該パネルを切断する。
パネル状に貼り合わされたガラス基板をレーザ光によって切断する場合、一方の基板の側からのみレーザ光を照射しても適正な状態に2枚のガラス基板を切断できないが、パネルの表面側および裏面側の双方に対してレーザ光を照射すれば、2枚のガラス基板を適正な状態に切断することができる。すなわち、ガラス基板は、比較的、光吸収率が高いため、レーザ光を上側のガラス基板の側からのみ照射したとき、上側のガラス基板は加熱されるが、下側のガラス基板は加熱されない。それ故、熱応力は、上側のガラス基板のみに働き、下側のガラス基板に働かないが、本発明を適用すれば、2枚のガラス基板の双方に熱応力を働かせることができる。また、シール材により貼り合わされている2枚のガラス基板を、シール材によって挟まれた領域で切断する場合、レーザ光を上側のガラス基板の側からのみ照射しただけでは、2枚のガラス基板が割れようとしても、下側のガラス基板は、割れを抑えるように働いて、1枚の基板と同一条件で切断を行えないが、このような問題も、本発明を適用すれば回避することができる。さらに、レーザ光を上側のガラス基板の側からのみ照射する場合、熱エネルギーを増大させれば、上側のガラス基板が割れようとする力が増大するが、下側のガラス基板は、その力をシール材を介して受けるだけである。従って、このような力によって、下側のガラス基板が割れるとしても、その力は、パネルの構造やシール材の接着状態等に依存し、再現性に乏しいという問題点があるが、このような問題も本発明を適用すれば回避することができる。
本発明において、前記ガラス基板は、液晶などの電気光学物質を保持するための基板である。
本発明に係るレーザ切断方法は、電気光学装置の製造方法において、電気光学物質を保持するためのガラス基板を切断する際に用いられる。このようにして製造した電気光学装置については、携帯電話機、モバイルコンピュータなどの電子機器の表示部として用いられる。
本発明に係るレーザ切断方法を実施するためのレーザ切断装置は、レーザ光源部と、該レーザ光源部から出射されたレーザ光の前記ガラス基板に対する照射位置を移動させる駆動手段と、該駆動手段および前記レーザ光源部を制御して、前記ガラス基板に対する切断開始位置から切断終了位置までの間で前記レーザ光による切断条件を変更する制御手段とを有することを特徴とする。
本発明では、前記ガラス基板に対する切断結果を検査し、その検査結果を、それ以降に行うガラス基板に対する切断条件にフィードバックするための検査手段を有していることが好ましい。
本発明において、前記制御手段は、例えば、前記ガラス基板に対する切断開始位置から切断終了位置までの間で前記レーザ光のパワーを変化させる。この場合、前記制御手段は、前記ガラス基板に対する切断開始位置付近では前記レーザ光のパワーを逓増させていくことが好ましい。また、前記制御手段は、前記ガラス基板に対する切断終了位置付近では前記レーザ光のパワーを逓減させていくことが好ましい。
本発明において、前記制御手段は、前記ガラス基板に対する切断開始位置から切断終了位置までの間で前記ガラス基板上における前記レーザ光の照射位置の移動速度を変化させてもよい。例えば、前記制御手段は、前記ガラス基板に対する切断開始位置付近では前記ガラス基板上における前記レーザ光の照射位置の移動速度を逓増させていく。また、前記制御手段は、前記ガラス基板に対する切断終了位置付近では前記ガラス基板上における前記レーザ光の照射位置の移動速度を逓減させてもよい。
本発明において、2枚のガラス基板が重ねて貼り合わされたパネルを切断する場合には、前記レーザ照射手段は、前記パネルの表面側および裏面側の双方に対して前記レーザ光を照射する。
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明では、本発明に係るレーザ切断方法を、パッシブマトリクス型の電気光学装置の製造方法に適用した例を説明する。
(全体構成)
図1および図2はそれぞれ、本発明を適用した電気光学装置の斜視図、および分解斜視図である。図3は、本発明を適用した電気光学装置を図1のI−I'線で切断したときのI側の端部の断面図である。なお、図1および図2には、電極パターンおよび端子などを模式的に示してあるだけであり、実際の電気光学装置では、より多数の電極パターンや端子が形成されている。
図1および図2において、本形態の電気光学装置1は、携帯電話などの電子機器に搭載されているパッシブマトリクスタイプの液晶表示装置であり、所定の間隙を介してシール材30によって貼り合わされた矩形の無アルカリガラス、耐熱ガラス、石英ガラスなどのガラス基板からなる一対の透明基板10、20間にシール材30によって液晶封入領域35が区画されているとともに、この液晶封入領域35内に電気光学物質としての液晶が封入されている。
ここに示す電気光学装置1は透過型の例であり、第2の透明基板20の外側表面に偏光板61が貼られ、第1の透明基板10の外側表面にも偏光板62が貼られている。また、第2の透明基板20の外側にはバックライト装置9が配置されている。
第1の透明基板10には、図3に示すように、第1の電極パターン40と第2の電極パターン50との交点に相当する領域に赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタ7R、7G、7Bが形成され、これらのカラーフィルタ7R、7G、7Bの表面側に絶縁性の平坦化膜13、第1の電極パターン40および配向膜12がこの順に形成されている。これに対して、第2の透明基板20には、第2の電極パターン50、オーバーコート膜29、および配向膜22がこの順に形成されている。
本形態において、電気光学装置1において、第1の電極パターン40および第2の電極パターン50はいずれも、ITO膜(Indium Tin Oxide)に代表される透明導電膜によって形成されている。なお、第2の電極パターン50の下に絶縁膜を介しパターニングされたアルミ等の膜を形成すれば、半透過・半反射型の電気光学装置1を構成できる。また、外部表面の偏向板61の外部に半透過反射板をラミネートすることでも可能である。また、第2の電極パターン50の下に形成された反射層を反射性の膜で形成すれば、反射型の電気光学装置1を構成でき、この場合には、第2の透明基板20の裏面側からバックライト装置9を省略すればよい。
(電極パターンおよび端子の構成)
再び図1および図2において、本形態の電気光学装置1では、外部からの信号入力および基板間の導通のいずれを行うにも、第1の透明基板10および第2の透明基板20の同一方向に位置する各基板辺101、201付近において第1の透明基板10および第2の透明基板20のそれぞれに形成されている第1の端子形成領域11および第2の端子形成領域21が用いられる。従って、第2の透明基板20としては、第1の透明基板10よりも大きな基板が用いられ、第1の透明基板10と第2の透明基板20とを貼り合わせたときに第1の透明基板10の基板辺101から第2の透明基板20が張り出す部分25を利用して、駆動用IC7をCOF実装したフレキシブル基板90の接続などが行われる。
このため、第2の透明基板20において、第2の端子形成領域21は、基板辺201に近い部分が第1の透明基板10から張り出した部分25に形成され、この基板辺201に近い端子形成領域部分の表面は開放状態にある。これに対して、第2の透明基板20において、第2の端子形成領域21の液晶封入領域35の側に位置する部分は、第1の透明基板10の側との基板間導通用に用いられるので、この第2の端子形成領域21のうち、液晶封入領域35の側に位置する部分は、第1の透明基板10との重なり部分に形成されている。
また、第1の透明基板10において、第1の端子形成領域11は、第2の透明基板20の側との基板間導通に用いられるので、第2の透明基板20との重なり部分に形成されている。
このような接続構造を構成するにあたって、本形態では、第1の透明基板10において、第1の端子形成領域11は第1の透明基板10の基板辺101の中央部分に沿って形成され、この第1の端子形成領域11では、基板辺101に沿って複数の第1の基板間導通用端子60が所定の間隔をもって並んでいる。また、第1の透明基板10では、第1の基板間導通用端子60から対向する基板辺102に向かって複数列の液晶駆動用の第1の電極パターン40が両側に斜めに延びた後、液晶封入領域35内で基板辺101、102に直交する方向に延びている。
第2の透明基板20において、第2の端子形成領域21も基板辺201に沿って形成されているが、この第2の端子形成領域21は、基板辺201の両端を除く比較的広い範囲にわたって形成されている。第2の端子形成領域21には、その中央領域で基板辺201に沿って所定の間隔をもって並ぶ複数の第1の外部入力用端子81、およびこれらの第1の外部入力用端子81が形成されている領域の両側2箇所で基板辺201に沿って所定の間隔をもって並ぶ複数の第2の外部入力用端子82が形成されている。
また、第1の外部入力用端子81からは、第1の透明基板10と第2の透明基板20とを貼り合わせたときに第1の基板間導通用端子60と重なる複数の第2の基板間導通用端子70が基板辺202に向かって直線的に延びている。
さらに、第2の透明基板20において、第2の外部入力用端子82からは、第1の透明基板10と第2の透明基板20とを貼り合わせたときに第1の電極パターン40の形成領域の両側に相当する領域を回り込むように複数列の液晶駆動用の第2の電極パターン50が形成され、これらの第2の電極パターン50は、液晶封入領域35内において第1の電極パターン40と交差するように延びている。
このように構成した第1の透明基板10および第2の透明基板20を用いて電気光学装置1を構成するにあたって、本形態では、第1の透明基板10と第2の透明基板20とをシール材30を介して貼り合わせる際に、シール材30にギャップ材および導通材を配合しておくとともに、シール材30を第1の基板間導通用端子60および第2の基板間導通用端子70が重なる領域に形成する。ここで、シール材30に含まれる導電材は、たとえば、弾性変形可能なプラスチックビーズの表面にめっきを施した粒子であり、その粒径は、シール材30に含まれるギャップ材の粒径よりもわずかに大きい。それ故、第1の透明基板10と第2の透明基板20とを重ねた状態でその間隙を狭めるような力を加えながらシール材30を溶融、硬化させると、導電材は、第1の透明基板10と第2の透明基板20との間で押し潰された状態で第1の基板間導通用端子60と第2の基板間導通用端子70とを導通させる。
また、第1の透明基板10と第2の透明基板20とをシール材30を介して貼り合わせると、第1の電極パターン40と第2の電極パターン50との交差部分によって画素がマトリクス状に形成される。このため、第2の透明基板20の第2の端子形成領域21の基板辺201側の端部に対してフレキシブル基板90を異方性導電材などを用いて実装した後、このフレキシブル基板90を介して第2の透明基板20の第1の外部入力用端子81および第2の外部入力用端子82に信号入力すると、第2の透明基板20に形成されている第2の電極パターン50には第2の外部入力用端子82を介して走査信号を直接、印加することができ、かつ、第1の透明基板10に形成されている第1の電極パターン40には、第1の外部入力用端子81、第2の基板間導通用端子70、導通材および第1の基板間導通用端子60を介して画像データを信号入力することができる。よって、これらの画像データおよび走査信号によって、各画素5において第1の電極パターン40と第2の電極パターン50との間に位置する液晶の配向状態を制御することができるので、所定の画像を表示することができる。
(電気光学装置1の製造方法)
図4および図5は、それぞれ電気光学装置の製造方法を示す工程図、および説明図である。図6(A)、(B)はそれぞれ、大型パネルを切断する位置を示す断面図、および短冊状パネルを単品のパネルに切断した後、基板の余剰な部分を除去した様子を示す断面図である。
本形態の電気光学装置1を製造するにあたって、第1の透明基板10および第2の透明基板20はいずれも、図4および図5に示す工程(A)において、これらの基板10、20を各々、多数枚取りできる大型基板100、200の状態で電極パターン40、50などの形成工程が行われる。
そして、各大型基板100、200の各々に対して、図4および図5に示す工程(B)において、配向膜12、22の形成およびラビング工程を行った後、例えば、図4および図5に示す工程(C)において、第1の大型基板100にシール材30を塗布する一方、第2の大型基板200にギャップ材28を散布する。
次に、図4および図5に示す工程(D)において、大型基板100、200を所定の位置関係をもって貼り合わせて大型パネル300を形成する。
次に、図4および図5に示す工程(E)において、大型パネル300に対する切断工程(1次ブレイク工程)として、大型パネル300を短冊状パネルに切断するためのスクライブライン301を大型パネル300の表面および裏面のそれぞれに形成した後、大型パネル300の表面および裏面に対して、スクライブライン301に沿ってレーザ光L1、L2を照射し、大型パネル300を短冊状パネル400に切断する。
この際には、図6(A)に示すように、シール材30の塗布領域に沿って大型パネル300を切断する。すなわち、本形態によれば、シール材30の塗布領域で切断することも可能であるため、例えば、シール材30の塗布領域と重なる位置で大型パネル300を切断すれば、短冊状パネル400の切断面では、液晶注入口31を除いて基板間がシール材30で塞がれた状態となる。従って、後工程において、切断したパネルを洗浄した際、シール30の塗布領域の外側で基板間に洗浄液が溜まるなどといった事象が発生しない。
この状態で短冊状パネル400の切断部分には、液晶注入口31(図2を参照)が開口しているので、図4および図5に示す工程(F)において、液晶注入口31から液晶を注入した後、液晶注入口31を封止材32(図2を参照)で封止する。
次に、図4および図5に示す工程(G)において、短冊状パネル400に対する切断工程(2次ブレイク工程)として、短冊状パネル400を各電気光学毎の単品のパネルに切断するためのスクライブライン401を短冊状パネル400の表面および裏面のそれぞれに形成した後、短冊状パネル400の両面に対して、スクライブライン401に沿ってレーザ光L1、L2を照射し、短冊状パネル100を単品のパネル1'に切断する。
なお、単品のパネル1'については、図1および図2に示すように、第1の透明基板10を第2の透明基板20よりも小さ目に仕上げて、各端子領域を露出させる必要があるが、この場合には、単品のパネルに対して、スクライブライン403を形成し、それにレーザ光Lを照射して、第2の透明基板20から端子領域を露出させればよい(短冊からの除材工程)。この際にも、図6(B)に示すように、シール材30の塗布領域に沿って大型パネル300を切断する。
しかる後には、図4および図5に示す工程(G)において、フレキシブル基板90などの実装を行う。
(レーザ切断装置の構成)
このように、電気光学装置1を製造するには、2枚の基板を重ねて貼り合わせた大型パネル300、あるいは短冊状パネル400を切断する必要があり、このような切断を行うにあたって、本形態では、以下に説明する切断装置を用いる。
図7は、本発明を適用したレーザ切断装置のレーザ照射装置の要部の構成を示す説明図である。図8は、本発明を適用したレーザ切断装置に用いたパネル支持具、およびその駆動機構の説明図である。
図7に示すように、本形態の切断装置500は、大型パネル300あるいは短冊状パネル400に向けて表面側および裏面側の双方にレーザ光L1、L2を照射するレーザ照射装置501と、大型パネル300あるいは短冊状パネル400を移動させることにより、レーザ照射装置501から出射されたレーザ光L1、L2の大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する照射位置を調整するとともに、その照射位置を移動させるロボット部550(駆動手段)と、このロボット部550およびレーザ照射装置501を制御するとともに、大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断開始位置から切断終了位置までの間でレーザ光L1、L2による切断条件を変更するコントローラ541(制御手段)とを有している。また、切断終了後の短冊状パネル400あるいは単品のパネルを撮像、検査し、その撮像、検査結果をコントローラに出力して、それ以降に行う大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断条件にフィードバックするための検査用撮像装置560(検査手段)を有している。
コントローラ541は、まず、レーザ照射装置501において、炭酸ガスレーザ541、542を制御し、炭酸ガスレーザ542、543は、それぞれレーザ光L1、L2を出射する。炭酸ガスレーザ542からのレーザ光L1は、全反射ミラー544により反射されて、集光レンズ546を介して、前記した大型パネル300あるいは短冊状パネル400の表面に照射される。また、炭酸ガスレーザ543からのレーザ光L2も、レーザ光L1と同様、全反射ミラー545で反射された後、集光レンズ547を介して、大型パネル300あるいは短冊状パネル400の裏面に照射される。
その結果、レーザ光L1、L2が照射された領域が温度上昇し、その温度勾配に起因して発生する熱応力が増大し、大型パネル300および短冊状パネル400を構成する2枚の基板の各々に亀裂が厚さ方向に発生して、2枚の基板が各々割れる。このため、切断精度が高く、かつ、再現性に優れている。また、非接触で切断を行うので、大型パネル300および短冊状パネル400に傷を付けるおそれがない。
なお、全反射ミラー544、545は、その反射角度および取り付け位置が任意に調整できるように支持されており、レーザ光L1が炭酸ガスレーザ543に到達しないよう、かつ、レーザ光L2が炭酸ガスレーザ542に到達しないよう、レーザ光L1、L2が大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対して所定の傾きをもって斜めに入射するようになっている。
ここで、大型パネル300および短冊状パネル400は、パネル支持具600により支持され、このパネル支持具600は、コントローラ541の制御の下で動作するロボット部550によりその位置が制御される。ロボット部550は、X方向スライド機構551およびY方向スライド機構552から構成されている。
図8において、X方向スライド機構551には、Xステージ553と、パルスモータ554と、このパルスモータ554により駆動されるシャフト(図示せず)とが装備されている。このシャフトの外表面にはネジが切られており、パネル支持具600に連結されている連結部材549と螺合して、シャフトを回転させることにより、連結部材549を移動させて、パネル支持具600をX方向に移動させる。また、Y方向スライド機構552には、Yステージ556と、パルスモータ557と、このパルスモータにより駆動されるシャフト(図示せず)とが装備されている。このシャフトの外表面にもネジが切られており、Xステージ553の裏側に形成されている連結部材(図示せず)と螺合して、シャフトをさせることにより、連結部材を移動させる。その結果、Xステージ553がY方向に移動し、パネル支持具600がY方向に移動する。
このように構成したレーザ切断装置500では、まず、せん断予定箇所にスクライブラインが形成された大型パネル300あるいは短冊状パネル400をパネル支持具600に保持させる。
そして、コントローラ541により、炭酸ガスレーザ542、543を制御して、レーザ光L1、L2を出射する。炭酸ガスレーザ542、543からのレーザ光L1、L2は、全反射ミラー544、545により反射され、集光レンズ546、547を介して、大型パネル300あるいは短冊状パネル400の表面側および裏面側の各々に照射される。
このようにしてレーザ光L1、L2を照射するとともに、ロボット部550は、コントローラ541の制御の下、パネル支持具600をX方向およびY方向に移動させることにより、レーザ光L1、L2を大型パネル300あるいは短冊状パネル400上の所定位置に照射させるとともに、その照射位置を切断予定線に沿って移動させる。その結果、レーザ光L1、L2の照射位置の移動にともって亀裂が伝播していくので、切断箇所の直線性などといった精度が高い。
なお、パネル300、400については固定しておき、レーザ光L1、L2の方を移動させてもよい。
ここで、パネル支持具600は、大型パネル300、および複数枚の短冊状パネル400を保持する矩形の開口601を有するとともに、この矩形の開口601の内側には、大型パネル300および短冊状パネル400を載せる段差部分602が形成されている。従って、開口601の内側に大型パネル300あるいは短冊状パネル400を載せた状態において、大型パネル300あるいは短冊状パネル400の表面側および裏面側のいずれもが、完全に開放状態にある。それ故、大型パネル300あるいは短冊状パネル400の表面側および裏面側にレーザ光L1、L2を同時に照射するのに支障がない。それ故、複雑な機構を採用しなても簡単な構成でレーザ切断装置500を構成でき、このレーザ切断装置500によれば、大型パネル300あるいは短冊状パネル400を効率よく切断することができる。
[別のパネル支持具の構成]
図9(A)、(B)、(C)はそれぞれ、本発明を適用した別のレーザ切断装置において大型パネルを支持するためのパネル支持具の平面図、そのII−II'断面図、およびIII−III'断面図である。図10(A)、(B)、(C)はそれぞれ、本発明を適用した別のレーザ切断装置において短冊状パネルを支持するためのパネル支持具の平面図、そのIV−IV'断面図、およびV−V'断面図である。
パネル300、400の表面側および裏面側にレーザ光L1、L2を照射してパネル300、400を切断するにあたって、図9(A)、(B)、(C)、および図10(A)、(B)、(C)に示すような吸着ヘッドからなるパネル支持具650を用いてもよい。図9(A)、(B)、(C)、および図10(A)、(B)、(C)に示すパネル支持具650は、いずれも中空のブロック651の上面に多数の孔652が形成されており、このブロック651の表面にパネル300、400を載置した状態で、ブロック651内を真空引きすると、上面で開口する多数の孔652からパネル300、400が真空吸着される。また、ブロック651の表面には、パネル300、400の縁に当接して、これらのパネル300、400をブロック651上の所定の位置に位置決めするためのノックピン653が所定位置に形成されている。さらに、ブロック651の側面には、ブロック内を真空引きするための管を接続するためのジョイント654が形成されている。
ここで、ブロック651には、吸着、保持したパネル300、400の切断予定線301、401に相当する位置に長孔からなる開口655が形成されている。
すなわち、図9(A)、(B)、(C)に示すパネル支持具650のブロック651では、大型パネル300を短冊状パネル400に切断するための切断予定線301に沿って8列の開口655が形成され、これらの開口655の間に吸着用の孔652が並んでいる。このため、ブロック651上に大型パネル300を載せ、この状態で大型パネル300をブロック651が吸着すると、大型パネル300は、ブロック651上に保持されるが、パネル表面側は完全開放状態にある一方、その裏面側は、少なくとも切断予定線301に相当する部分が開口655を介して開放状態にある。従って、大型パネル300をパネル支持具650のブロック651上に保持した状態のまま、大型パネル300の表面側および裏面側の双方にレーザ光L1、L2を同時に照射することができる。
また、図10(A)、(B)、(C)に示すパネル支持具650のブロック651では、短冊状パネル400を単品のパネル1'に切断するための切断予定線401に沿って4列の開口655が形成され、これらの開口655の間に吸着用の孔652が並んでいる。このため、ブロック651上に短冊状パネル400を載せ、この状態で短冊状パネル400をブロック651が吸着すると、短冊状パネル400は、ブロック651上に保持されるが、パネル表面側は完全開放状態にある一方、その裏面側は、少なくとも切断予定線401に相当する部分が開口655を介して開放状態にある。従って、短冊状パネル400をパネル支持具650のブロック651上に保持した状態のまま、短冊状パネル400の表面側および裏面側の双方にレーザ光L1、L2を同時に照射することができる。
(レーザ切断条件の詳細)
図11(A)、(B)はそれぞれ、本発明を適用したレーザ切断方法におけるレーザ光L1、L2のパワー、およびレーザ光L1、L2の照射位置の移動速度を示す説明図である。
図7から図10を参照して説明したレーザ切断装置500において、本形態では、コントローラ541は、2枚の基板を重ねて貼り合わせた大型パネル300、あるいは短冊状パネル400に対する切断開始位置から切断終了位置までの間でレーザ光による切断条件(レーザ光のパワー、大型パネル300あるいは短冊状パネル400におけるレーザ光の照射位置の移動速度)を、図11(A)、(B)に示すように変更する。
すなわち、図11(A)に示すように、コントローラ541は、レーザ照射装置501を制御して、大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断開始位置付近(期間T1)ではレーザ光L1、L2のパワーを逓増させた後、定常状態になっている期間T2では、レーザ光L1、L2のパワーをハイ状態に維持し、しかる後、大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断終了位置付近(期間T3)ではレーザ光L1、L2のパワーを逓減させていく。
また、図11(B)に示すように、コントローラ541は、ロボット部550を制御して、大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断開始位置付近(期間T1)では大型パネル300あるいは短冊状パネル400の移動速度(大型パネル300あるいは短冊状パネル400上におけるレーザ光L1、L2の照射位置の移動速度)を逓増させた後、定常状態になっている期間T2では、大型パネル300あるいは短冊状パネル400の移動速度をハイ状態に維持し、しかる後、大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断終了位置付近(期間T3)では大型パネル300あるいは短冊状パネル400の移動速度を逓減させていく。
また、本形態では、切断終了後の短冊状パネル400や単品のパネルを検査用撮像装置560によって撮像、検査し、その撮像、検査結果をコントローラに出力して、それ以降に行う大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断条件にフィードバックする。
このように、本形態では、大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断開始位置付近(期間T1)ではレーザ光L1、L2のパワーを逓増させるため、大型パネル300あるいは短冊状パネル400において、各ガラス基板は冷えた状態から徐々に加熱されるので、クラックが発生しない。また、切断が進むにつれてパワーを上げていくため、後は、大型パネル300あるいは短冊状パネル400上におけるレーザ光L1、L2の照射位置の移動速度を高めることができるので、大型パネル300あるいは短冊状パネル400を効率よく切断することができる。
また、大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断開始位置付近(期間T1)では大型パネル300あるいは短冊状パネル400の移動速度を逓増させるため、大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断開始位置付近において、レーザ光のパワーを下げた場合に熱量が不足する場合でも、この部分を切断している間、大型パネル300あるいは短冊状パネル400上におけるレーザ光L1、L2の照射位置の移動速度が遅いので、熱量が不足することがない。また、切断開始位置付近を過ぎた後は、大型パネル300あるいは短冊状パネル400の移動速度を早めるので、大型パネル300あるいは短冊状パネル400を効率よく切断することができる。
さらに、本形態では、大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断終了位置付近(期間T3)ではレーザ光L1、L2のパワーを逓減させていくため、それまでのレーザ照射によって発生した熱が伝わってきても熱の逃げる場所がない切断終了位置付近で大型パネル300あるいは短冊状パネル400のガラス基板の温度がすでに上昇していたとしても、ガラス基板が過熱状態とならないので、クラックが発生しない。
さらにまた、大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断終了位置付近(期間T3)では大型パネル300あるいは短冊状パネル400の移動速度を逓減させているので、大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断終了位置付近において、レーザ光L1、L2のパワーを下げた場合に熱量が不足する場合でも、この部分を切断している間、大型パネル300あるいは短冊状パネル400の移動速度が遅いので、熱量が不足することがない。また、切断終了位置付近までは、大型パネル300あるいは短冊状パネル400の移動速度を早めるので、大型パネル300あるいは短冊状パネル400を効率よく切断することができる。
さらにまた、本形態では、切断終了後の短冊状パネル400や単品のパネルを検査用撮像装置560によって撮像、検査し、その撮像、検査結果をコントローラに出力して、それ以降に行う大型パネル300あるいは短冊状パネル400に対する切断条件にフィードバックするため、歩留まりを向上することができる。
(その他の実施の形態)
上記形態では、工程(G)において、短冊状パネ400から単品の液晶パネル1'を切り出し、その後、第2の透明基板20から端子領域を露出させたが、図12に示す構造の場合において、前記の工程(G)では、短冊状パネル400の状態で第2の透明基板20の端子領域に相当する部分を露出させるようにして単品の液晶パネル1'を切り出すとともに、端材を除去するのに本発明を適用しても良い。すなわち、図12に示すように、図4に示した工程(G)では、短冊状パネル400において、第1の透明基板10の切断予定線403、および第2の透明基板20の切断予定線402に沿ってレーザ光を照射する。これにより、短冊状パネル400は張り出し領域25が露出した状態で個々の液晶パネルに分割される。この場合、個々の液晶パネルには端材60が残るので、切断予定線401に沿ってレーザ光を照射することにより、分割と端材60の除去を同時に行ってもよい。
また、上記形態では、2枚のガラス基板を貼り合わせたパネルをレーザ光によって切断する際に本発明を適用したが、1枚のガラス基板をレーザ光によって切断する際に本発明を適用してもよい。
さらに、上記実施形態では、パッシブマトリクス型の電気光学装置1の製造に本発明を適用した例を説明したが、能動素子としてTFD素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置1、あるいは能動素子として薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置等々、各種の電気光学装置の製造に本発明を適用してもよい。
(電子機器の実施形態)
図13は、本発明に係る電気光学装置(液晶装置)を各種の電子機器の表示装置として用いる場合の一実施形態を示している。ここに示す電子機器は、表示情報出力源70、表示情報処理回路71、電源回路72、タイミングジェネレータ73、そして液晶装置74を有する。また、液晶装置74は、液晶表示パネル75及び駆動回路76を有する。液晶装置74および液晶パネル75としては、前述した電気光学装置1、および単品のパネル1'を用いることができる。
表示情報出力源70は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等といったメモリ、各種ディスク等といったストレージユニット、デジタル画像信号を同調出力する同調回路等を備え、タイミングジェネレータ73によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等といった表示情報を表示情報処理回路71に供給する。
表示情報処理回路71は、シリアル−パラレル変換回路や、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等といった周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像信号をクロック信号CLKと共に駆動回路76へ供給する。駆動回路76は、図1における走査線駆動回路57やデータ線駆動回路58、検査回路等を総称したものである。また、電源回路72は、各構成要素に所定の電圧を供給する。
図14は、本発明に係る電子機器の一実施形態であるモバイル型のパーソナルコンピュータを示している。ここに示すパーソナルコンピュータ80は、キーボード86を備えた本体部87と、液晶表示ユニット88とを有する。液晶表示ユニット88は、前述した電気光学装置1を含んで構成される。
図15は、本発明に係る電子機器の他の実施形態である携帯電話機を示している。ここに示す携帯電話機90は、複数の操作ボタン91と、液晶装置からなる電気光学装置1を有している。
以上説明したように、本発明では、ガラス基板にレーザ光を照射すると、レーザ光が照射された領域が温度上昇し、その温度勾配に起因して発生する熱応力が増大する結果、ガラス基板の厚さ方向に亀裂が発生するとともに、レーザ光の照射位置の移動にともなって亀裂が伝播していくので、ガラス基板は、切断予定線に沿って高い精度で割れる。このため、切断精度が高く、かつ、再現性に優れている。また、非接触で切断を行うので、基板に傷を付けるおそれがない。また、ガラス基板の切断開始時には、ガラス基板は冷えた状態から急激に加熱される一方、ガラス基板の切断終了時には、すでに熱が切断終了位置に伝わって加熱された状態にあるなど、ガラス基板では、切断開始箇所から切断終了箇所までの間で温度状態が異なる。従って、切断開始から切断終了まで一定の条件で切断すると、ガラス基板が急速に加熱されすぎてクラックが入ってしまうなどの不具合が発生するが、本発明では、ガラス基板に対する切断開始から切断終了までの間、ガラス基板の温度状態に合わせて切断条件を変更するため、クラックなどの不具合を発生させることなく、一枚のガラス基板、あるいはパネル状に重ねて貼り合わされたガラス基板を貼り合わせたパネルを効率よく切断することができる。
本発明を適用した電気光学装置の斜視図である。 図1に示す電気光学装置の分解斜視図である。 図1に示す電気光学装置を図1のI−I'線で切断したときのI側の端部の断面図である。 図1に示す電気光学装置の製造方法を示す工程図である。 図1に示す電気光学装置の製造方法を示す説明図である。 (A)、(B)はそれぞれ、大型パネルを切断する位置を示す断面図、および短冊状パネルを単品のパネルに切断した後、基板の余剰な部分を除去した様子を示す断面図である。 本発明を適用したレーザ切断装置のレーザ照射装置の要部の構成を示す説明図である。 本発明を適用したレーザ切断装置のパネル支持具およびその駆動機構の説明図である。 (A)、(B)、(C)はそれぞれ、本発明を適用した別のレーザ切断装置において大型パネルを支持するためのパネル支持具の平面図、そのII−II'断面図、およびIII−III'断面図である。 (A)、(B)、(C)はそれぞれ、本発明を適用した別のレーザ切断装置において短冊状パネルを支持するためのパネル支持具の平面図、そのIV−IV'断面図、およびV−V'断面図である。 (A)、(B)はそれぞれ、本発明を適用したレーザ切断方法におけるレーザ光のパワー、およびレーザ光の照射位置の移動速度を示す説明図である。 本発明において、別構造の短冊状パネルを単品のパネルに切断する様子を示す説明図である。 本発明に係る液晶装置を用いた各種電子機器の構成を示すブロック図である。 本発明に係る液晶装置を用いた電子機器の一実施形態としてのモバイル型のパーソナルコンピュータを示す説明図である。 本発明に係る液晶装置を用いた電子機器の一実施形態としての携帯電話機の説明図である。
符号の説明
1…電気光学装置、10…第1の透明基板、20…第2の透明基板、30…シール材、35…液晶封入領域(画像表示領域)、40…第1の電極パターン、50…第2の電極パターン、100,200…大型基板、300…大型パネル、301,401…スクライブライン、400…短冊状パネル、500…レーザ切断装置、501…レーザ照射装置(レーザ照射手段)、541…コントローラ(制御手段)、550…ロボット部(駆動手段)、560…検査用撮像装置(検査手段)、600,650…パネル支持具、L1,L2…レーザ光。

Claims (23)

  1. ガラス基板の切断予定線に沿ってレーザ光を照射して当該パネルを切断するレーザ切断方法であって、
    前記ガラス基板に対する切断開始位置から切断終了位置までの間で前記レーザ光による切断条件を変更することを特徴とするレーザ切断方法。
  2. 請求項1において、前記ガラス基板に対する切断結果を検査し、その検査結果を、それ以降に行うガラス基板に対する切断条件にフィードバックすることを特徴とするレーザ切断方法。
  3. 請求項1または2において、前記ガラス基板に対する切断開始位置から切断終了位置までの間で前記レーザ光のパワーを変化させることを特徴とするレーザ切断方法。
  4. 請求項3において、前記ガラス基板に対する切断開始位置付近では前記レーザ光のパワーを逓増することを特徴とするレーザ切断方法。
  5. 請求項3または4において、前記ガラス基板に対する切断終了位置付近では前記レーザ光のパワーを逓減することを特徴とするレーザ切断方法。
  6. 請求項1ないし5のいずれかにおいて、前記ガラス基板に対する切断開始位置から切断終了位置までの間で前記ガラス基板上における前記レーザ光の照射位置の移動速度を変化させることを特徴とするレーザ切断方法。
  7. 請求項6において、前記ガラス基板に対する切断開始位置付近では前記ガラス基板上における前記レーザ光の照射位置の移動速度を逓増することを特徴とするレーザ切断方法。
  8. 請求項6または7において、前記ガラス基板に対する切断終了位置付近では前記ガラス基板上における前記レーザ光の照射位置の移動速度を逓減することを特徴とするレーザ切断方法。
  9. 請求項1ないし8のいずれかにおいて、2枚の前記ガラス基板を重ねて貼り合わせることでパネルが構成され、
    当該パネルの表面側および裏面側の双方に対して前記切断予定線に沿って前記レーザ光をそれぞれ照射して当該パネルを切断することを特徴とするレーザ切断方法。
  10. 請求項1ないし9のいずれかにおいて、前記ガラス基板は、電気光学物質を保持するための基板であることを特徴とするレーザ切断方法。
  11. 請求項10において、前記電気光学物質は、液晶であることを特徴とするレーザ切断方法。
  12. 請求項10または11に規定するレーザ切断方法を用いて、電気光学物質を保持するためのガラス基板を切断することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
  13. 請求項12に規定する方法により製造されたことを特徴とする電気光学装置。
  14. 請求項13に規定する電気光学装置を表示部として備えていることを特徴とする電子機器。
  15. ガラス基板の切断予定線に沿ってレーザ光を照射して当該ガラス基板を切断するレーザ切断装置であって、
    レーザ照射手段と、該レーザ照射手段から出射されたレーザ光の前記ガラス基板に対する照射位置を移動させる駆動手段と、該駆動手段および前記レーザ照射手段を制御して、前記ガラス基板に対する切断開始位置から切断終了位置までの間で前記レーザ光による切断条件を変更する制御手段とを有していることを特徴とするレーザ切断装置。
  16. 請求項15において、前記ガラス基板に対する切断結果を検査し、その検査結果を、それ以降に行うガラス基板に対する切断条件にフィードバックするための検査手段を有していることを特徴とするレーザ切断装置。
  17. 請求項15または16において、前記制御手段は、前記ガラス基板に対する切断開始位置から切断終了位置までの間で前記レーザ光のパワーを変化させることを特徴とするレーザ切断装置。
  18. 請求項17において、前記制御手段は、前記ガラス基板に対する切断開始位置付近では前記レーザ光のパワーを逓増することを特徴とするレーザ切断装置。
  19. 請求項17または18において、前記制御手段は、前記ガラス基板に対する切断終了位置付近では前記レーザ光のパワーを逓減することを特徴とするレーザ切断装置。
  20. 請求項15ないし19のいずれかにおいて、前記制御手段は、前記ガラス基板に対する切断開始位置から切断終了位置までの間で前記ガラス基板上における前記レーザ光の照射位置の移動速度を変化させることを特徴とするレーザ切断装置。
  21. 請求項20において、前記制御手段は、前記ガラス基板に対する切断開始位置付近では前記ガラス基板上における前記レーザ光の照射位置の移動速度を逓増することを特徴とするレーザ切断装置。
  22. 請求項20または21において、前記制御手段は、前記ガラス基板に対する切断終了位置付近では前記ガラス基板上における前記レーザ光の照射位置の移動速度を逓減することを特徴とするレーザ切断装置。
  23. 請求項15ないし22のいずれかにおいて、2枚の前記ガラス基板を重ねて貼り合わされることでパネルが構成され、
    前記レーザ照射手段は、前記パネルの表面側および裏面側の双方に対して前記レーザ光を照射することを特徴とするレーザ切断装置。
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