JP2008175856A - 基板構造、基板の分割方法、電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ加工によりスクライブが可能な光学素子を有する基板構造、基板の分割方法、電気光学装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の基板構造は、マザー基板Ｗ２の表面に形成された複数のマイクロレンズ３を区画するように切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿って格子状に形成された構造体１５を有している。構造体１５はマイクロレンズ３を形成する工程において、マイクロレンズ３と同じ材料でレンチキュラー状に形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、レーザ加工を適用する基板構造、基板の分割方法、当該基板を備えた電気光学装置の製造方法に関する。

基板の分割方法として、加工対象物の表面に溶融や切断予定ラインから外れた割れが生じることなく、加工対象物を切断することができるレーザ加工方法が知られている（特許文献１）。

上記レーザ加工方法では、加工対象物の内部に焦点を合わせてレーザ光を照射し、加工対象物の切断予定ラインに沿ってその内部に多光子吸収による改質領域を形成する。この改質領域を起点として切断予定ラインに沿って加工対象物を割る。

レーザ光を透過する基板を備えた電気光学装置としては、光源と、光源から入射した光を集光するマイクロレンズアレイとを備えた表示装置が知られている（特許文献２）。また、マイクロレンズを備えたデバイスとしての有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の製造方法が知られている（特許文献３）。

特開２００２−１９２３７０号公報 特開２０００−７５１０６号公報 特開２００６−２３６８３号公報

上記特許文献２あるいは特許文献３に記載のマイクロレンズを備えた基板の分割方法として、上記レーザ加工方法を適用することが考えられる。しかしながら、マイクロレンズが形成された基板にレーザ光を照射すると、マイクロレンズによってレーザ光が屈折して集光点の位置が基板内部において定まらず、切断予定ラインに沿って加工対象物としての基板を割ることができないという課題があった。

本発明は、上記課題を考慮してなされたものであり、レーザ加工によりスクライブが可能な光学素子を有する基板構造、基板の分割方法、電気光学装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の基板構造は、レーザ光を透過可能な基板構造であって、基板の表面に配置された複数の光学素子と、基板の切断予定ラインに沿って形成され、基板の表面に平行する少なくとも１面を有する構造体とを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、複数の光学素子を有していても、構造体の上記１面側からレーザ光を入射させ基板の内部に集光点を位置させ、切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射する走査を行うことにより、集光点の位置が変動せず切断予定ラインに沿って基板を分割することができる。すなわち、レーザ加工によりスクライブが可能な光学素子を有する基板構造を提供することができる。

上記構造体が直方体状、台形状、レンチキュラー状、二つの斜面を有するプリズム状のいずれかの形状で形成されていることを特徴とする。これによれば、レーザ光が入射する面が平面、円弧状、斜面のいずれでも切断予定ラインに沿った基板の表面に対して平行となっているので、構造体の内部においてレーザ光の集光点の位置が安定する。

また、上記構造体が光学素子と同一の材料からなるとしてもよい。これによれば、基板の表面に光学素子を形成する同一の工程において、構造体を形成することができる。

また、上記基板の表面からの構造体の高さが光学素子と同じであるとしてもよい。これによれば、複数の光学素子と構造体とを備えた基板を他の基板と接着剤等を介して接合する場合に、両基板の接合間隔をほぼ均一にすることが容易となる。

本発明の基板の分割方法は、レーザ光を透過可能な基板の表面に配置された複数の光学素子と、基板の切断予定ラインに沿って形成され、基板の表面に平行する少なくとも１面を有する構造体とを備えた基板の分割方法であって、レーザ光を上記１面側から入射させ構造体に沿って相対的に移動させる走査を基板の内部においてレーザ光の集光点の位置を変えて複数回行うと共に、集光点において多光子吸収が発生するように照射する照射工程と、レーザ光が照射された基板を分割する分割工程と、を備えたことを特徴とする。

この方法によれば、照射工程では、レーザ光を基板の表面に平行する上記１面側から入射させるので、切断予定ラインに沿った構造体の内部において安定した位置にレーザ光を集光させることができる。すなわち、構造体の内部において安定した位置に多光子吸収による改質層が形成され、分割工程では改質層を起点として切断予定ラインに沿って精度よく基板を分割することができる。

上記基板に参照光を照射して、基板の表面からの構造体の高さを少なくとも計測する計測工程と、計測結果に基づいて、基板の表面からの集光点の位置を演算する演算工程と、をさらに備えることが好ましい。この方法によれば、計測工程において実際の構造体の少なくとも高さが計測される。したがって、演算工程では構造体の高さに応じたレーザ光の集光点の位置を演算することができる。ゆえに、集光点において多光子吸収により形成される上記改質層の大きさを考慮して、切断予定ラインに沿ってレーザ光を照射する走査を無駄なく行うことができる。すなわち、効率よくレーザ加工を行うことができる。

本発明の電気光学装置の製造方法は、レーザ光を透過可能な基板と、基板の表面に配置された複数の光学素子と、基板の外形位置に沿って形成され、基板の表面に平行する少なくとも１面を有する構造体とを備えた電気光学装置の製造方法であって、上記発明の基板の分割方法を用い、マザー基板の構造体に沿ってレーザ光を照射して、マザー基板から基板を分割することを特徴とする。

この方法によれば、上記マザー基板はレーザ加工によりスクライブが可能な基板構造を有しているので、上記発明の基板の分割方法を適用し精度よくマザー基板を分割することができる。すなわち、上記基板の外形不良の発生を低減して歩留りよく電気光学装置を製造することができる。

本実施形態は、電子機器としての投射型表示装置に備えられた電気光学装置としての液晶表示装置の製造方法を例に説明する。

まず、投射型表示装置について簡単に説明する。図１は、投射型表示装置の構成を示す概略図である。

図１に示すように、投射型表示装置２００は、光源２１０と、２つのダイクロイックミラー２１３，２１４と、３つの反射ミラー２１５，２１６，２１７と、入射レンズ２１８と、リレーレンズ２１９と、出射レンズ２２０と、３つの液晶光変調装置２２２，２２３，２２４と、クロスダイクロイックプリズム２２５と、投射レンズ２２６とを備えている。光源２１０はメタルハライド等のランプ２１１と、ランプ２１１の光を反射するリフレクタ２１２とを有する。ダイクロイックミラー２１３は、光源２１０からの光束のうちの赤色光を透過させ、青色光と緑色光を反射する。透過した赤色光は反射ミラー２１７で反射されて、赤色光用の液晶光変調装置２２２に入射する。一方、ダイクロイックミラー２１３で反射された光のうち緑色光はダイクロイックミラー２１４によって反射され、緑色光用の液晶光変調装置２２３に入射する。ダイクロイックミラー２１３で反射された光のうち青色光はダイクロイックミラー２１４も透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ２１８、リレーレンズ２１９、出射レンズ２２０を含むリレーレンズ系からなる導光機構２２１が設けられ、これを介して青色光が青色光用の液晶光変調装置２２４に入射する。各液晶光変調装置２２２，２２３，２２４により変調された３つの色光はクロスダイクロイックプリズム２２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム２２５は、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成される。そして、合成された光からなるカラー画像が投射光学系である投射レンズ２２６によってスクリーン２２７上に投射され拡大して表示される。

各液晶光変調装置２２２，２２３，２２４はライトバルブと呼ばれ、後述する液晶表示装置と、液晶表示装置の光の入射側と出射側とにそれぞれ配設された偏光素子としての偏光板（図示省略）とを備えたものである。

次に、液晶表示装置について説明する。図２は、液晶表示装置の構造を示す概略断面図である。

図２に示すように、液晶表示装置２０は、一対の基板としての対向基板１および素子基板７と、対向基板１と素子基板７とによって挟持されシール材１４によって密封された液晶９とを備えている。

対向基板１は、透明な石英ガラスを用いたガラス基板２と、ガラス基板２の表面に形成された複数の光学素子としての半球状のマイクロレンズ３を備えている。また、ガラス基板２の外形位置に沿って設けられた構造体１５と、複数のマイクロレンズ３と構造体１５とを覆って積層された透明樹脂層４とを備えている。透明樹脂層４の表面には液晶９に面する所定の範囲に対向電極５および配向膜６が形成されている。なお、ガラス基板２は光を透過する材料であれば石英ガラスに限らず、透明な樹脂基板でもよい。

複数のマイクロレンズ３は、ガラス基板２の表面に所定の間隔で配置されている。また、配置されたマイクロレンズ３の間を埋めるように遮光膜１３が形成されている。遮光膜１３は、例えば、Ｃｒなどの金属薄膜や、遮光性の顔料などを含む樹脂膜でもよい。マイクロレンズ３の群をＭＬＡ（マイクロレンズアレイ）と呼ぶ。

このようなＭＬＡの形成方法は、例えば、特開２０００−７５１０６号公報に開示されているように、開口部を有する遮光膜１３上にフォトポリマーを含む感光性樹脂をコーティングしてフォトリソグラフィにより画素部１０を形成する。その後に、加熱工程を経ることにより、画素部１０を溶融（軟化）して表面が凸状となったマイクロレンズ３とする。あるいは、遮光膜１３の開口部に向けてフォトポリマーを含む紫外線硬化型樹脂を液滴として吐出する。そして、表面張力により盛り上がった状態で紫外線を照射して硬化させマイクロレンズ３とする方法が挙げられる。

この場合、マイクロレンズ３は、マトリクス状に配置され画素部１０を構成している。その大きさは、直径がおよそ１００μｍ、高さがおよそ５０μｍである。

構造体１５は、マイクロレンズ３を形成する工程において、マイクロレンズ３と同じ材料を用いほぼ同等の高さとなるように形成されている。

ＭＬＡを覆う透明樹脂層４は、例えば、紫外線硬化型のアクリル系樹脂を用いることができる。透明樹脂層４を形成する方法としては、スピンコート、ロールコートなどが挙げられる。厚みはおよそ５０〜１００μｍである。

対向電極５は、例えば、スパッタ等の方法で成膜されたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる透明電極を用いることができる。

素子基板７は、対向基板１と同様に石英ガラス基板を用い、その表面に対向基板１の画素部１０に対向して設けられた画素電極１１と、画素電極１１ごとに設けられたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１２とを有している。また、これらの画素電極１１および薄膜トランジスタ１２を覆うように配向膜８が設けられている。素子基板７も光を透過する材料であれば石英ガラスに限らず、透明な樹脂基板でもよい。

図１の光源２１０から射出した光は、前述の光学系を介してガラス基板２側から入射し、マイクロレンズ３により集光され、対向する画素電極１１を透過する。これにより入射光を効率よく利用して明るい画面を表示することができる液晶表示装置２０を実現している。

＜液晶表示装置の製造方法＞
次に本実施形態の電気光学装置としての液晶表示装置の製造方法について説明する。図３（ａ）および（ｂ）は、マザー基板を示す概略図である。同図（ａ）は概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線で切った概略断面図である。

図３（ａ）および（ｂ）に示すように、液晶表示装置２０の製造方法は、まず１つの液晶表示装置２０に対応する素子基板７の各構成がマトリクス状に複数形成されたマザー基板Ｗ１に、各液晶表示装置２０に対応した所定の位置でシール材１４（図２参照）を塗布する。塗布方法としては印刷法、転写法、ディスペンス法などが挙げられる。シール材で囲われた内側に液晶９（図２参照）を充填して減圧下で、各液晶表示装置２０に対応した位置に対向基板１を接着する。そして、Ｘ軸およびＹ軸方向の切断シロＳｘ，Ｓｙをダイシングやスクライブ等の方法で切断して複数の液晶表示装置２０を取り出している。

図４（ａ）および（ｂ）は、対向基板側のマザー基板を示す概略平面図である。図４（ａ）に示すように、マザー基板Ｗ２には、対向基板１の各構成がマトリクス状に複数形成されている。マザー基板Ｗ２の切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿ってレーザ光を照射することにより、個々の対向基板１を分割した。

また、図４（ｂ）に示すように、切断予定ラインＤｘ，Ｄｙ上には、マイクロレンズ３を形成する際に、同一の材料で形成された構造体１５が存在する。構造体１５はレンチキュラー状（かまぼこ型）であり、切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿って格子状に形成されている。マイクロレンズ３は構造体１５によってマトリクス状に区画された領域においてほぼ全面に渡って形成されている。

＜基板の分割方法＞
次に本実施形態の基板としてのマザー基板Ｗ２の分割方法について図５〜図１０に基づいて説明する。まず、本実施形態で用いたレーザ照射装置とそのレーザ加工の原理について説明する。

図５は、レーザ照射装置の構成を示す概略図である。図５に示すように、レーザ照射装置１００は、レーザ光を出射するレーザ光源１０１と、出射されたレーザ光を反射するダイクロイックミラー１０２と、反射したレーザ光を集光する集光手段としての集光レンズ１０３とを備えている。また、加工対象物としての基板Ｗを載置するステージ１０５と、集光レンズ１０３に対してステージ１０５をレーザ光の光軸１０１ａと略直交する平面内で相対的に移動可能な移動手段としてのＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６とを備えている。また、ステージ１０５に載置された基板Ｗに対して集光レンズ１０３を相対的に移動させてレーザ光の集光点の位置を基板Ｗの厚み方向（Ｚ軸方向）で可変可能な移動手段としてのＺ軸スライド機構１０４を備えている。さらには、ダイクロイックミラー１０２を挟んで集光レンズ１０３の反対側に位置する撮像機構１１０を備えている。

レーザ照射装置１００は、上記各構成を制御する制御部としてのメインコンピュータ１２０を備えている。メインコンピュータ１２０には、ＣＰＵや各種メモリーの他に撮像機構１１０が撮像した画像情報を処理する画像処理部１２４を有している。撮像機構１１０は、同軸落射型光源とＣＣＤ（固体撮像素子）が組み込まれたものである。同軸落射型光源から出射した参照光としての可視光は、集光レンズ１０３を透過して焦点を結ぶ。同軸落射型光源としては、レーザ光源１０１から射出されるレーザ光とほぼ同じ波長を有する例えば半導体レーザを用いることができる。これにより、実際のレーザ照射に近い条件で、照射位置を設定することが可能となる。

また、メインコンピュータ１２０には、レーザ加工の際に用いられる各種加工条件のデータを入力する入力部１２５とレーザ加工時の各種情報を表示する表示部１２６が接続されている。そして、レーザ光源１０１の出力やレーザ光のパルス幅、パルス周期を制御するレーザ制御部１２１と、Ｚ軸スライド機構１０４を駆動して集光レンズ１０３のＺ軸方向の位置を制御するレンズ制御部１２２とが接続されている。さらに、Ｘ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６をそれぞれレール１０７，１０９に沿って移動させるサーボモータ（図示省略）を駆動するステージ制御部１２３が接続されている。

集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させるＺ軸スライド機構１０４には、移動距離を検出可能な位置センサが内蔵されており、レンズ制御部１２２は、この位置センサの出力を検出して集光レンズ１０３のＺ軸方向の位置を制御可能となっている。したがって、撮像機構１１０の同軸落射型光源から出射した可視光の焦点が基板Ｗの表面と合うように集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させれば、基板Ｗの厚みを計測することが可能である。言い換えれば、可視光の焦点をＺ軸方向に移動させた場合の移動距離を検出することができる。

レーザ光源１０１は、例えばチタンサファイアを固体光源とするレーザ光をフェムト秒のパルス幅で出射するいわゆるフェムト秒レーザである。この場合、レーザ光は、波長分散特性を有しており、中心波長が８００ｎｍであり、その半値幅はおよそ１０ｎｍである。またパルス幅はおよそ３００ｆｓ（フェムト秒）、出力はおよそ７００ｍＷであり、繰り返し率としてのパルス周期は１〜１０ｋＨｚまで可変することができる。

集光レンズ１０３は、この場合、倍率が１００倍、開口数（ＮＡ）が０．８、ＷＤ（Working Distance）が３ｍｍの対物レンズである。集光レンズ１０３はＺ軸スライド機構１０４から延びたスライドアーム１０４ａによって支持されている。

尚、本実施形態では、ステージ１０５は、Ｙ軸スライド部１０６に支持されているが、Ｘ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６との位置関係を逆転させてＸ軸スライド部１０８に支持される形態としてもよい。また、ステージ１０５をθテーブルを介してＹ軸スライド部１０６に支持することが好ましい。これによれば、基板Ｗを光軸１０１ａに対してより垂直な状態とすることが可能である。

図６（ａ）および（ｂ）は、レーザ光の集光領域の位置を加工対象物の厚み方向で可変した状態を示す概略断面図である。同図（ａ）はレーザ光の集光領域の端部がレーザ光の入射面Ｗａと反対側の表面Ｗｂに掛かるように位置決めされた状態を示す概略断面図、同図（ｂ）はレーザ光の集光領域が入射面Ｗａに徐々に近づいた状態を示す概略断面図である。

図６（ａ）に示すように、集光レンズ１０３により集光されたレーザ光１１３は、波長分散特性を有しているため、屈折率がおよそ１．４６の基板Ｗ（石英ガラスの部分を指す）に入射すると、短波長側のレーザ光１１４から長波長側のレーザ光１１５までその集光点が光軸１０１ａ上でずれた集光領域１１６に集光される。集光領域１１６は、いわゆる軸上色収差を有している。この場合、集光領域１１６の長波長側のレーザ光１１５の集光点が表面Ｗｂに近接しているので、短波長側のレーザ光１１４と長波長側のレーザ光１１５との光路差が最も大きくなっている。すなわち、基板Ｗの厚み方向における集光領域１１６の幅が最大となっている。

図６（ｂ）に示すように、集光領域１１６の位置を入射面Ｗａ側に近づくように、Ｚ軸スライド機構１０４を駆動して集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させてゆくと、短波長側のレーザ光１１４と長波長側のレーザ光１１５との光路差が次第に小さくなってゆく。したがって、基板Ｗの厚み方向における幅が徐々に小さくなった集光領域１１７から集光領域１１８へと変化する。当然ながら、集光領域が入射面Ｗａの近傍から表面Ｗｂに近づくようにＺ軸スライド機構１０４を駆動して集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させてゆくと、集光領域１１８から集光領域１１６へと基板Ｗの厚み方向における幅が徐々に大きくなる。

尚、レーザ光源１０１として波長分散特性が小さい、すなわち半値幅が非常に狭く、且つ集光レンズ１０３の色収差が小さいあるいは補正されたものを用いれば、基板Ｗの厚み方向における集光点の位置によって集光領域の幅が変化する変化量を抑えることは可能である。

ここで多光子吸収による改質領域の形成について説明する。加工対象物が透明な材料であっても、材料の吸収のバンドギャップＥｇよりも光子のエネルギーｈνが非常に大きいと吸収が生じる。これを多光子吸収と言い、レーザ光のパルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさせると、多光子吸収のエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、イオン価数変化、結晶化または分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。本実施形態では、この屈折率変化領域を改質領域と呼ぶ。

図７は、基板の分割方法を示すフローチャートである。図７に示すように、本実施形態の基板の分割方法は、構造体１５の少なくとも高さを計測する計測工程（ステップＳ１）と、計測結果に基づいて少なくとも構造体１５に照射するレーザ光１１３の集光点の位置を演算する演算工程（ステップＳ２）と、演算結果に基づいてマザー基板Ｗ２にレーザ光１１３を照射する照射工程（ステップＳ３）と、レーザ光１１３が照射されたマザー基板Ｗ２を分割する分割工程（ステップＳ４）とを備えている。以下、各工程について図８〜図１０を参照して説明する。図８（ａ）〜（ｄ）は基板の分割方法を示す概略断面図、図９は改質領域の形成状態の一例を示す概略断面図、図１０（ａ）および（ｂ）は分割工程を示す概略断面図である。

図７のステップＳ１は、計測工程である。ステップＳ１では、図８（ａ）に示すように、ガラス基板２側を下方にしてマザー基板Ｗ２をステージ１０５に載置する。ステージ制御部１２３は、光軸１０１ａとマザー基板Ｗ２の切断予定ラインＤｘとが合致するようにサーボモータを駆動してステージ１０５を移動させる。マザー基板Ｗ２に対して撮像機構１１０から可視光１１０ａを照射する。その際に、まずガラス基板２の表面２ｂに焦点を合わせ、これを基準位置とする。Ｚ軸スライド機構１０４を駆動して集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させる。そして構造体１５の最上部１５ａに焦点を合わせる。これにより、構造体１５の高さを計測する。さらに、透明樹脂層４の表面４ａに焦点を合わせる。これにより透明樹脂層４の膜厚を計測する。ガラス基板２の厚み、構造体１５の高さ、透明樹脂層４の膜厚にそれぞれバラツキを有しているので、上記の計測動作は、切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿った位置で複数回行う。そして、ステップＳ２へ進む。

図７のステップＳ２は、演算工程である。ステップＳ２の演算工程では、計測工程での計測結果に基づいて、構造体１５および透明樹脂層４におけるＺ軸方向の集光点の位置を演算する。図６に示したように、レーザ光１１３の集光領域では多光子吸収が発生する。これにより形成される改質領域の大きさは、集光領域が掛かる部位の材質、屈折率、軸上色収差などの条件により異なる。この場合、石英ガラスからなるガラス基板２と透明樹脂層４および構造体１５とでは材質が異なり、同じエネルギーのレーザ光１１３を照射しても改質領域はガラス基板２の方が大きい。したがって、各照射部位に確実に改質領域を形成するための集光領域の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を求める。演算の方法としては、予めレーザ光１１３の試験的な照射を行い、Ｚ軸方向における改質領域の大きさを求めておく。このデータと計測工程で得られた計測結果とを対比して、改質領域を厚み方向に連続して形成可能な集光点（集光領域）の位置を求める。前述したように、ガラス基板２の厚み、構造体１５の高さ、透明樹脂層４の膜厚にそれぞれバラツキを有している。ゆえに、レーザ光１１３を切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿って複数回走査して形成される各改質領域が、互いにＺ軸方向において重なり合うように各走査における集光点の位置を求める。そして、ステップＳ３へ進む。

図７のステップＳ３は、照射工程である。ステップＳ３では図８（ｂ）に示すように、まず、透明樹脂層４の表面４ａからレーザ光１１３を入射させ構造体１５の内部に集光点を位置させて、切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿ってレーザ光１１３を照射する走査を行う。この場合、集光点の位置を変えて２回の走査を実施した。これにより、図８（ｃ）に示すように、構造体１５の厚み（高さ）方向に連続した改質領域２１，２２を形成した。なお、このような走査は、構造体１５の高さと改質領域の大きさを考慮して行う。よって、改質領域の大きさが構造体１５の高さよりも大きければ、１回の走査で済ませることも可能である。

次に、構造体１５の最上部１５ａを過ぎた透明樹脂層４の内部に集光点を位置させて同様にレーザ光１１３を照射する走査を行う。この場合も、集光点の位置を変えて２回の走査を行った。これにより、図８（ｄ）に示すように、透明樹脂層４の厚み方向に連続した改質領域２３，２４を形成した。

続いて、マザー基板Ｗ２を表裏反転させてステージ１０５に載置する。そして、図８（ｄ）に示すように、ガラス基板２の表面２ａからレーザ光１１３を入射させ、ガラス基板２の内部に集光点を位置させて切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿ってレーザ光１１３を照射する走査を行う。この場合も、集光点の位置を変えて２回の走査を行った。これにより、図９に示すように、ガラス基板２の厚み方向に連続した改質領域２５，２６を形成した。そして、ステップＳ４へ進む。

図７のステップＳ４は、分割工程である。前段の照射工程において、切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿ったマザー基板Ｗ２の内部では、構造体１５、透明樹脂層４、ガラス基板２のＺ軸方向と切断予定ラインＤｘ，Ｄｙの方向とに連続した改質領域２１，２２，２３，２４，２５，２６が形成される。図１０（ａ）に示すように、これらの改質領域２１〜２６を切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿った方向（Ｘ軸またはＹ軸方向）から見ると、マザー基板Ｗ２の厚み方向（Ｚ軸方向）に連続した改質層Ｒｃが形成されている。ステップＳ４では、この改質層Ｒｃを分断するようにマザー基板Ｗ２に矢印方向の力を加える。そうすると、図１０（ｂ）に示すように、改質層Ｒｃを起点としてマザー基板Ｗ２を容易に分割することができる。このようにして各切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿ってマザー基板Ｗ２を分割し、個々の対向基板１を取り出す。

このようなマザー基板Ｗ２の分割方法によれば、マイクロレンズ３が周期的に形成されていても、構造体１５に対してレーザ光１１３を照射するので、その内部において集光点の位置が安定し、所定の切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿って改質層Ｒｃが形成され精度よく分割することが可能である。

なお、構造体１５にレーザ光１１３を入射させる方向は、透明樹脂層４の表面４ａ（図８（ｂ）参照）からでも、ガラス基板２の表面２ａ（図８（ｄ）参照）からでもよい。好ましくは、屈折率が構造体１５に比べて低い材質の表面から入射させる。その方が、レーザ光１１３が構造体１５の内部で集光し易い。

また、本実施形態では、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、切断予定ラインＤｘ，Ｄｙ上に対向電極５と配向膜６が掛からないように、それぞれを必要な領域においてマザー基板Ｗ２に形成している。この方がマザー基板Ｗ２の全面に渡って対向電極５および配向膜６を成膜する場合に比べて、レーザ光１１３が対向電極５と配向膜６によって吸収され、そのエネルギーが損失することを低減できる。

本実施形態の効果は、以下の通りである。
（１）上記実施形態のマザー基板Ｗ２の分割方法によれば、石英ガラス基板上に構造体１５が切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿って格子状に形成されている。照射工程では、構造体１５に対して一定の入射角でレーザ光１１３が入射する。したがって、構造体１５の切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿った内部に改質領域２１，２２を安定した位置で形成することができる。ゆえに、複数のマイクロレンズ３を有するマザー基板Ｗ２を所定の位置で精度よく分割することができる。

（２）上記実施形態のマザー基板Ｗ２の分割方法において、計測工程（ステップＳ１）では、レーザ光１１３の波長とほぼ同じ波長の可視光を照射して、構造体１５の高さおよび透明樹脂層４の膜厚を計測するので、実際にレーザ光１１３を構造体１５や透明樹脂層４に照射する条件に近づけて計測ができる。したがって、より適正な構造体１５の高さや透明樹脂層４の膜厚の情報を入手することができる。

（３）上記実施形態のマザー基板Ｗ２の分割方法において、照射工程（ステップＳ３）では、レーザ光１１３をマザー基板Ｗ２の内部に集光させ切断予定ラインＤｘ，Ｄｙに沿って相対的に移動させる走査を集光点の位置を変えて複数回行う。したがって、マザー基板Ｗ２の厚み方向に連続した改質層Ｒｃが形成される。ゆえに、この改質層Ｒｃを起点としてマザー基板Ｗ２を容易に分割することができる。

（４）上記実施形態の電気光学装置としての液晶表示装置２０の製造方法は、上記マザー基板Ｗ２の分割方法を用いているので、対向基板１の外形不良の発生を低減し、歩留りよく液晶表示装置２０を製造することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。例えば上記実施形態以外の変形例は、以下の通りである。

（変形例１）上記実施形態の液晶表示装置２０の製造方法において、液晶表示装置２０の構成は、これに限定されない。図１１は変形例の液晶表示装置を示す概略断面図である。例えば、図１１に示すように、液晶表示装置３００は、一対の基板としての対向基板３０１および素子基板３０９と、対向基板３０１と素子基板３０９とにより挟持されシール材３１３により密封された液晶３１２とを備えている。素子基板３０９は、マトリクス状に配置された画素電極３１０と、画素電極３１０に接続したスイッチング素子としての薄膜トランジスタ３１１とを有する。対向基板３０１は、ガラス基板３０２と、ガラス基板３０２の凹部３０６にフォトポリマーを含む樹脂を充填して形成されたマイクロレンズ３０３および構造体３１５と、上記樹脂部分を覆ったカバーガラス３０４とを有する。カバーガラス３０４の液晶３１２に面する表面には、画素部３０５を区画する遮光膜３０７と、各遮光膜３０７を覆うように成膜された対向電極３０８が設けられている。構造体３１５は複数のマイクロレンズ３０３を区画するようにガラス基板３０２の外形位置に沿って設けられている。このように、マイクロレンズ３０３や構造体３１５が凹状に設けられていても、上記実施形態の基板の分割方法を適用することができる。

（変形例２）上記実施形態において、電気光学装置および光学素子の形態は、これに限定されない。図１２（ａ）および（ｂ）は、有機ＥＬ発光素子を備えた有機ＥＬ装置を示す概略断面図である。図１２（ａ）に示すように、有機ＥＬ装置４００は、一方の基板としてガラス基板４０１上に有機発光層を含む機能層４０２と、各機能層４０２を覆うように形成されたプリズム層４０３とを少なくとも有する。プリズム層４０３には、二つの斜面からなるプリズム４０４が複数形成されている。機能層４０２の幅ｄに対してプリズム４０４の幅４０４ｄが狭くなっており、１つの機能層４０２に複数のプリズム４０４が対向している。したがって、機能層４０２に電流を印加して励起された発光は、プリズム４０４を介して所定の方向に射出する。すなわち、一定の方向から見たときに非常に明るい射出光が得られる。

この場合、図１２（ｂ）に示すようにプリズム４０４は切断予定ラインＤｙに沿った方向に並列して形成されている。切断予定ラインＤｙをプリズム４０４の稜４０４ａと合致させ光軸１０１ａが稜４０４ａと直交した状態でレーザ光１１３が照射されるように集光レンズ１０３の位置を制御すれば、切断予定ラインＤｙに沿ったプリズム層４０３の内部に改質領域を形成することができる。また、切断予定ラインＤｙに直交する切断予定ラインＤｘに沿ってレーザ光１１３を照射する場合には、各プリズム４０４の頂点と光軸１０１ａが交差するように、幅４０４ｄの照射間隔を置いてレーザ光１１３を照射する。このようにすれば、レーザ光１１３のプリズム４０４に対する入射角が一定する。ゆえに、プリズム層４０３の内部においてプリズム４０４の形成間隔に対応して改質領域を形成することができる。

したがって、光学素子としてのプリズム４０４を有するガラス基板４０１であっても、上記実施形態の基板の分割方法を適用することができる。すなわち、ガラス基板４０１を有する有機ＥＬ装置の製造方法に適用することができる。光学素子としては、マイクロレンズやプリズムの他にもフレネルレンズ、回折格子、偏光素子などが考えられる。

（変形例３）上記実施形態のマザー基板Ｗ２の分割方法において、構造体１５の形状は、レンチキュラー状に限定されない。例えば、図１２に示したように二つの斜面を有するプリズム４０４状でもよいし、直方体状、台形状などレーザ光１１３の入射角が一定となる面を有していればよい。

（変形例４）上記実施形態のマザー基板Ｗ２の分割方法において、計測工程（ステップＳ１）と演算工程（ステップＳ３）は必須ではない。マザー基板Ｗ２における構造体１５の設計情報を基にして集光点の位置を演算してもよい。

（変形例５）上記実施形態のマザー基板Ｗ２の分割方法において、照射工程（ステップＳ３）におけるレーザ光１１３の照射方法はこれに限定されない。例えば、ガラス基板２の表面２ａから先にレーザ光１１３を照射して、ガラス基板２と構造体１５とをレーザ加工（改質領域の形成）してから、マザー基板Ｗ２を表裏反転させて、透明樹脂層４のレーザ加工を行ってもよい。

（変形例６）上記実施形態のマザー基板Ｗ２の分割方法において、レーザ光１１３は、フェムト秒レーザなどのパルスレーザに限定されない。例えば、ＹＡＧレーザやガスレーザなどの連続光（ＣＷ光）を用いることもできる。

（変形例７）上記実施形態の液晶表示装置２０の製造方法は、これに限定されない。例えば、マザー基板Ｗ１と同様にマザー基板Ｗ２をウェハ状として、二つのマザー基板Ｗ１，Ｗ２を接合した後に、上記実施形態の基板の分割方法を用い切断予定ラインに沿ってレーザ光１１３を照射し分割して、個々の液晶表示装置２０を取り出すことも可能である。

投射型表示装置の構成を示す概略図。 液晶表示装置の構造を示す概略断面図。 （ａ）はマザー基板を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線で切った概略断面図。 （ａ）および（ｂ）は対向基板側のマザー基板を示す概略平面図。 レーザ照射装置の構成を示す概略図。 （ａ）および（ｂ）はレーザ光の集光領域の位置を加工対象物の厚み方向で可変した状態を示す概略断面図。 基板の分割方法を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｄ）は基板の分割方法を示す概略断面図。 改質領域の形成状態の一例を示す概略断面図。 （ａ）および（ｂ）は分割工程を示す概略断面図。 変形例の液晶表示装置を示す概略断面図。 （ａ）および（ｂ）は変形例の有機ＥＬ発光素子を備えた有機ＥＬ装置を示す概略断面図。

符号の説明

１…基板としての対向基板、２ｂ…基板の表面としてのガラス基板の表面、３…光学素子としてのマイクロレンズ、１５…構造体、１１３…レーザ光、３０１…基板としての対向基板、３０３…光学素子としてのマイクロレンズ、３０６…基板の表面としてのガラス基板の凹部、３１５…構造体、４０１…基板としてのガラス基板、４０４…光学素子としてのプリズム、Ｄｘ，Ｄｙ…切断予定ライン、Ｗ２…マザー基板。

Claims (7)

1. レーザ光を透過可能な基板構造であって、
   基板の表面に配置された複数の光学素子と、
   前記基板の切断予定ラインに沿って形成され、前記基板の前記表面に平行する少なくとも１面を有する構造体とを備えたことを特徴とする基板構造。
2. 前記構造体が直方体状、台形状、レンチキュラー状、二つの斜面を有するプリズム状のいずれかの形状で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板構造。
3. 前記構造体が前記光学素子と同一の材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の基板構造。
4. 前記基板の表面からの前記構造体の高さが前記光学素子と同じであることを特徴とする請求項３に記載の基板構造。
5. レーザ光を透過可能な基板の表面に配置された複数の光学素子と、前記基板の切断予定ラインに沿って形成され、前記基板の前記表面に平行する少なくとも１面を有する構造体とを備えた基板の分割方法であって、
   前記レーザ光を前記１面側から入射させ前記構造体に沿って相対的に移動させる走査を前記基板の内部において前記レーザ光の集光点の位置を変えて複数回行うと共に、前記集光点において多光子吸収が発生するように照射する照射工程と、
   前記レーザ光が照射された前記基板を分割する分割工程と、を備えたことを特徴とする基板の分割方法。
6. 前記基板に参照光を照射して、前記基板の表面からの前記構造体の高さを少なくとも計測する計測工程と、
   計測結果に基づいて、前記基板の表面からの前記集光点の位置を演算する演算工程と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の基板の分割方法。
7. レーザ光を透過可能な基板と、前記基板の表面に配置された複数の光学素子と、前記基板の外形位置に沿って形成され、前記基板の前記表面に平行する少なくとも１面を有する構造体とを備えた電気光学装置の製造方法であって、
   請求項５または６に記載の基板の分割方法を用い、マザー基板の前記構造体に沿って前記レーザ光を照射して、前記マザー基板から前記基板を分割することを特徴とする電気光学装置の製造方法。

Images