JP2010037140A

JP2010037140A - ガラス板の切断方法及び装置

Info

Publication number: JP2010037140A
Application number: JP2008201710A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Nakamura; 強中村
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2010-02-18

Abstract

【課題】貼り合わせガラスを構成する２枚のガラス板を簡単な工程で切断することができ、しかも切断に際してパーティクルが発生、飛散したり、切断面にマイクロクラックが発生することがない、ガラス板の切断方法及び装置を提供すること。
【解決手段】出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する第１のレーザビームの照射により、第１のガラス板と第２のガラス板との間に介在された層間物質を帯状に蒸散除去して帯状空隙を形成し、出力形態が連続発振であり、かつ８００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する第２のレーザビームを帯状空隙に照射することにより、それら２枚のガラス板の双方を同時に分断する。
【選択図】図２

Description

この発明は、レーザビームを使用したガラス板の切断方法及び装置に係り、特に、貼り合わせガラスの切断に好適なガラス板の切断方法及び装置に関する。

従来、一般的なガラス板の切断方法としては、図８に示されるように、ダイヤモンド刃あるいは超硬刃等のホイールカッタ２０２によりガラス板２０１の表面にスクライブ線（切り込み線）２０３を刻み入れ、その後、ガラス板２０１にブレイク力２０４を加えてこれを撓ませることにより、スクライブ線２０３に沿ってガラス板２０１をブレイクすると言った方法がとられてきた。ダイヤモンド刃又は超硬合金刃等からなるホイールについては、切断に適した形状が工夫されている（例えば、特許文献１参照）。

また、図９に示されるように、ガラス板３０１を透過しないＣＯ₂レーザ等の赤外線レーザ３０２をガラス板３０１の表面に照射しつつこれを走査し、レーザ照射部の後方近傍を純水などの冷却剤３０３によって急冷することで、ガラス板３０１の表面に熱応力を発生させてスクライブ線３０４を形成し、その後、ガラス３０１にブレイク力３０５を加えてこれを撓ませることにより、スクライブ線３０４に沿ってガラス板３０１をブレイクすると言った方法が考案され一部で実用化されてきた。
特許第３０７４１４３号公報

ダイヤモンド刃あるいは超硬刃等のホイールカッタ２０２による切断方法は、刃をガラスに接触させて、その圧力で亀裂（スクライブ線２０３）を生じさせ、このスクライブ線２０３に力を加えて撓ませることで、ガラス板２０１を完全分断（ブレイク）させるものであるが、その際に、刃がガラス板２０１に接触した切断部にマイクロクラックが発生してガラス強度を低下させる欠点や、ブレイク時にパーティクルが発生、飛散する等の欠点があった。

また、ＣＯ₂などの赤外線レーザ３０２による切断は、レーザによるガラス表面の温度上昇と直後の冷却による温度差で生じる熱応力で、ガラス板３０１の表面にスクライブ線３０４を生成後、このスクライブ線３０４に力を加えて撓ませ、これをブレイクさせるものであるが、やはり、このブレイク時にパーティクルが発生、飛散する欠点があった。

加えて、上述のホイールカッタ２０２による切断やび赤外線レーザ３０２による切断は、ブレイク力を加えるに先立って、ガラス板の表面にスクライブ線を形成することを必須とするものであるから、貼り合わされた２枚のガラス板を切断するためには、表のガラス板と裏のガラス板のそれぞれに別々にスクライブ線を刻み入れる必要があり、スクライブ線形成→ガラス反転→ブレイク→スクライブ線形成→ガラス反転→ブレイクといった手順を踏まなくてはならず、工程が煩雑であった。

この発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、貼り合わせガラスを構成する２枚のガラス板を簡単な工程で切断することができ、しかも切断に際してパーティクルが発生、飛散したり、切断面にマイクロクラックが発生することがない、ガラス板の切断方法及び装置を提供することにある。

上述の技術的課題は、以下の構成を有するガラス板の切断方法及装置により解決することができる。

すなわち、この発明のガラス板の切断方法は、例えば、液晶ディスプレイパネル等のフラットディスプレイパネルに使用されるガラス板のように、第１のガラス板と第２のガラス板との間に、導電性の薄膜、電極等の金属、あるいは、接着剤等の有機物と言った層間物質が介在された貼り合わせガラスを切断するための方法である。

そして、この方法は、出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する第１のレーザビームを用意する第１のステップと、出力形態が連続発振であり、かつ８００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する第２のレーザビームを用意する第２のステップと、前記貼り合わせガラスに対して、第１のガラス板側の面から、前記第１のレーザビームを照射しつつ、第１のレーザビームと貼り合わせガラスとを所定の切断予定線に沿って相対的に移動させることにより、第１のガラス板と第２のガラス板との間に介在された層間物質を前記移動軌跡に沿って帯状に蒸散させて、その跡に帯状空隙を残す第３のステップと、前記貼り合わせガラスに対して、第１のガラス板側の面から、又は第２のガラス板側の面から、第２のレーザビームを照射しつつ、第２のレーザビームと貼り合わせガラスとをレーザビームの照射点が前記帯状空隙に追従するように相対的に移動させることにより、第１のガラス板と第２のガラス板との双方を前記帯状空隙を介して透過する第２のレーザビームによって急加熱、直後放熱させ、その際の熱応力により生ずる亀裂によって、それら２枚のガラス板の双方を前記移動軌跡に沿って同時に分断する第４のステップとを包含する、ことを特徴とするものである。

フラットパネルディスプレイに使用されるガラス板に対して、３００〜１１００ｎｍ程度の波長を有するレーザを照射すると、その９０％程度は透過し、数％程度は反射し、数％程度は吸収される。同様に、フラットパネルディスプレイに使用されるガラス板に対して、８００〜２５００ｎｍの波長を有するレーザを照射すると、その９０〜５０%程度は透過し、数％〜５０%程度は吸収される。

ガラスがレーザを吸収すると、その吸収部位では発熱が起こり、温度の低い周辺部位との熱膨張差から応力（以下、これを「熱応力」と言う）が発生する。レーザビームの走査により熱源が移動すると、移動方向に対して対称的に熱応力が発生し、ある部位では引張応力が発生する。この引張応力がガラスの強度を超えると、その部位で亀裂が生成される。レーザの波長がガラスを透過するものであれば、ガラス内部でも熱応力が発生するため、ガラス板の厚みに関係なく、ガラス板の厚み方向全域に亘って亀裂が進行し、ブレイク力を加えずとも、ガラス板は完全に分断される。

液晶ディスプレイパネル等のフラットディスプレイパネルに使用されるガラス板のように、第１のガラス板と第２のガラス板との間に、導電性の薄膜、電極等の金属、あるいは、接着剤等の有機物と言った層間物質が介在された貼り合わせガラスを、上述のレーザ照射の発熱による亀裂発生作用を利用して分断するためには、ガラスに吸収され易いと言う性質を有する８００〜２５００ｎｍの波長を有するレーザを、第１のガラス板と第２のガラス板との双方に吸収させねばならない。

しかし、第１のガラス板を透過した８００〜２５００ｎｍの波長を有するレーザは、層間物質に吸収され易いため、第２のガラス板には殆ど届かない。第２のガラス板まで届かせようとして、レーザのパワーを上げると、層間物質は炎を出して燃え上がり、周囲の回路を損傷させ、或いは多量の煤の発生によりガラス板を汚損してしまう。

ここにおいて、本発明者は、出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する短パルスかつ高ピークパワーのレーザであれば、これを貼り合わせガラスに照射した場合、第１のガラス板を透過したレーザは、層間物質に吸収されるものの、これを燃焼させることなく蒸散させて、レーザ照射部位の周辺に押し退け堆積させ、これによりガラス板間に層間物質の存在しない空隙を形成できるとの知見を得た。

上述の本発明の切断方法によれば、ガラスに吸収され易いと言う性質を有する、出力形態が連続発振であり、かつ８００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する第２のレーザビームの照射に先立って、出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する、短パルスかつ高ピークパワーの第１のレーザビームの照射が行われて、層間物質は炎を上げて燃焼することなく瞬時に蒸散除去されることから、第１のガラス板を透過する第２のレーザビームは、層間物質に阻止されることなく、そのまま第２のガラス板をも透過することとなるため、上述の熱応力による亀裂発生作用を利用して、第１のガラス板と第２のガラス板とを同時に分断することにより、ブレイク力による割断処理を使用することのない貼り合わせガラスの切断が可能となるのである。

そして、このガラスの切断方法によれば、ブレイク力による割断処理を使用することが不要であることから、マイクロクラックやカレットの発生の虞がなくなり、また切断されたガラスの端面強度は、無欠陥のガラスのそれとほぼ同等にまで強化される。

また、第１のレーザビームと第２のレーザビームとを同じ方向から照射するようにすれば、ガラス板を反転することが不要となるため、スクライブ線形成→ガラス板反転→ブレイク→スクライブ線形成→ガラス板反転→ブレイクと言った煩雑な作業が必要であった従来方法に比べて、処理工程を簡素化して、切断処理に要する時間を大幅に短縮することができる。

しかも、Qスイッチパルスレーザである短パルスかつ高ピークパワーの第１のレーザビームの照射により除去された薄膜等の層間物質は、レーザ照射部位の周囲に堆積はするものの、その堆積厚さは十分に薄いため、液晶ディスプレイパネルに適用した場合にも、駆動素子等を含む回路領域に悪影響を与えることもない。

なお、上述の切断方法において、層間物質の蒸散除去をは殆ど瞬時に行われるものであるから、第３のステップである第１のレーザビーム照射と第４のステップである第２のレーザービームの照射とは、両ビームを同軸配置してビーム径を異ならせる（第１のビーム径を大径、第２のビーム径を小径）ことにより、時間的にほぼ同時に行なわれるようにしてもよい。

また、第１のレーザビームの照射点におけるビーム幅を、第２のレーザビームの照射点におけるビーム幅よりもやや幅広とすれば、第１のレーザビームの照射により生じた空所を第２のレーザビームが通り抜けやすくなり、第２のレーザビームによる２枚のガラス板の切断処理をより一層確実なものとすることができる。

別の一面から見た本発明は、貼り合わせガラスの切断に好適な幾つかの態様を有するガラス板の切断装置として把握することもできる。

すなわち、第１の態様によるガラス板の切断装置は、出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する短パルスかつ高ピークパワーの第１のレーザビームを発生する第１のレーザ発振器と、出力形態が連続発振であり、かつ８００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する第２のレーザビームを発生する第２のレーザ発振器と、前記第１のレーザ発振器から発せられる第１のレーザビームと前記第２のレーザ発振器から発せられる第２のレーザビームとを、互いに異なる光軸をもって、切断対象となるガラス板にそれぞれ所定の照射角度で照射させるための異軸照射光学系と、切断対象となるガラス板の切断予定線上において、前記第２のレーザビームの照射点が前記第１のレーザビームの照射点を追尾するように、前記異軸照射光学系と前記ガラス板とを相対的に移動させるための相対移動機構とを有する、ことを特徴とするものである。

このような構成によれば、両レーザビームの光軸は異なるものではあるものの、切断対象となるガラス板の切断予定線上においては、第１のレーザビームの照射点を第２のレーザビームの照射点が距離をおいて追尾することとなることから、第１のレーザビームの照射により層間物質が蒸散除去されて生じた空所を第２のレーザビームが通り抜けることにより、第２のレーザビームによる２枚のガラス板の同時分断が行われ、これにより貼り合わせガラスの切断が可能となる他、この装置によれば、両レーザビームの光学系を独立に設計できるため、設計自由度が高いと言う利点もある。

このとき、第１のレーザビームの照射点におけるビーム径を、第２のレーザビームの照射点におけるビーム径よりもやや大径とすれば、第１のレーザビームの照射により生じた空所を第２のレーザビームが通り抜けやすくなり、第２のレーザビームによる２枚のガラス板の切断処理をより一層確実なものとすることができる。

第２の態様によるガラス板の切断装置は、出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する短パルスかつ高ピークパワーの第１のレーザビームを発生する第１のレーザ発振器と、出力形態が連続発振であり、かつ８００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する第２のレーザビームを発生する第２のレーザ発振器と、前記第１のレーザ発振器から発せられる第１のレーザビームと前記第２のレーザ発振器から発せられる第２のレーザビームとを、同一の光軸かつ第１のビーム径の方が第２のビーム径よりも大径をもって、切断対象となるガラス板にそれぞれ所定の照射角度で照射させるための同軸照射光学系と、前記第１のレーザビームと前記第２のレーザビームとの共通照射点が、切断対象となるガラス板の切断予定線上を移動するように、前記同軸照射光学系と前記ガラス板とを相対的に移動させるための相対移動機構とを有する、ことを特徴とするものである。

このような構成によれば、両レーザビームの光軸が同軸であることから、切断対象となるガラス板の切断予定線上においては、第１のレーザビームの照射点を第２のレーザビームの照射点が独りでに追尾することとなって、追尾のための特別な構成が不要となるほか、第１のビーム径の方が第２のビーム径よりも大径であるから、第１のレーザビームの照射により層間物質が蒸散除去されて生じた空所を第２のレーザビームはより一層確実に通り抜けることができ、第２のレーザビームによる２枚のガラス板の同時分断の信頼性が高いという利点がある。

本発明によれば、貼り合わせガラスを構成する２枚のガラス板を簡単な工程で切断することができ、しかも切断に際してパーティクルが発生、飛散したり、切断面にマイクロクラックが発生することがない、ガラス板の切断方法及び装置を提供することができる。

以下に、この発明に係るガラス板の切断方法、及び装置の好適な実施の一形態を添付図面にしたがって詳細に説明する。

先に説明したように、本発明に係るガラス板の切断方法は、図１に示されるように、第１のガラス板１ａと第２のガラス板１ｂとの間に、導電性の薄膜、電極等の金属、あるいは、接着剤等の有機物と言った層間物質１ｃが介在された貼り合わせガラス１を切断するためのものである。

このような貼り合わせガラス１としては、例えば、液晶テレビ用、携帯電話用、ゲーム機用等々のディスプレイパネルを挙げることができる。このようなディスプレイパネルには、製造段階で複数台分のディスプレイ領域が一括して作り込まれており、製造の最終段階において、個々のディスプレイ領域毎に分断する作業が必要とされる。

個々のディスプレイ領域の外周縁部には、回路領域の存在しない切り取り代部分が額縁状に残されており、ここに切断予定線を位置決めすることで、本発明方法及び装置による切断処理が施される。

そして、先に説明したように、本発明のガラス板の切断方法は、図２に示される２種レーザの異軸照射による貼り合わせガラスの切断方法、あるいは、図３に示される２種レーザの同軸照射による貼り合わせガラスの切断方法として具現化することができ、それぞれの方法は、複数のステップから構成されている。

第１のステップにおいては、出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する短パルスかつ高ピークパワー（例えば、パルス幅数１０ナノ秒でピーク出力数１０ｋＷであり、短時間で高パワー出力のレーザ）の第１のレーザビーム２を用意する（図２及び図３参照）。第２のステップにおいては、出力形態が連続発振であり、かつ８００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する第２のレーザビーム３を用意する（図２及び図３参照）。ここで、第１、第２とは、単にステップを識別するための便宜上の命名であって、処理の時間的な前後関係を意味するものではない。

図２及び図３に示されるように、異軸照射又は同軸照射のいずれにあっても、レーザビームの照射点におけるビーム径は、第１のレーザビーム２の方が第２のレーザビーム３よりも大径とされている。また、図３に示されるように、同軸照射の場合には、第１のレーザビーム２の中心部分に第２のレーザビーム３が重ねて存在するように配置されている。

もちろん、第１のレーザビーム２を筒状ビームとして、中心部分は空所として、この空所部分に第２のレーザビーム３が存在するようにすれば、第１のレーザビーム２のパワーを節減できる。

第３のステップにおいては、前記貼り合わせガラス１に対して、第１のガラス板１ａ側の面から、前記第１のレーザビーム２を照射しつつ、第１のレーザビーム２と貼り合わせガラス１とを所定の切断予定線に沿って相対的に移動させることにより、第１のガラス板１ａと第２のガラス板１ｂとの間に介在された層間物質１ｃを前記移動軌跡に沿って帯状に蒸散させて、その跡に帯状空隙を残す（図２及び図３参照）。

第４のステップにおいては、前記貼り合わせガラス１に対して、第１のガラス板１ａ側の面から、又は第２のガラス板１ｂ側の面から（図２及び図３では、第１のガラス板１ａ側の面から）、第２のレーザビーム３を照射しつつ、第２のレーザビーム３と貼り合わせガラス１とをレーザビームの照射点が帯状空隙１ｄに追従するように相対的に移動させることにより、第１のガラス板１ａと第２のガラス板１ｂとの双方を前記帯状空隙１ｄを介して透過する第２のレーザビーム３によって急加熱、直後放熱させ、その際の熱応力により生ずる亀裂によって、それら２枚のガラス板１ａ，１ｂの双方を前記移動軌跡に沿って同時に分断する（図２及び図３参照）。

ところで、フラットパネルディスプレイに使用されるガラス板に対して、３００〜１１００ｎｍ程度の波長を有するレーザを照射すると、その９０％程度は透過し、数％程度は反射し、数％程度は吸収される。同様に、フラットパネルディスプレイに使用されるガラス板に対して、８００〜２５００ｎｍの波長を有するレーザを照射すると、その９０〜５０%程度は透過し、数％〜５０%程度は吸収される。

液晶ディスプレイパネル等のフラットディスプレイパネルのように、第１のガラス板１ａと第２のガラス板１ｂとの間に、導電性の薄膜、電極等の金属、あるいは、接着剤等の有機物と言った層間物質１ｃが介在された貼り合わせガラス１を、上述の発熱による亀裂発生作用を利用して分断するためには、ガラスに吸収され易いと言う性質を有する８００〜２５００ｎｍの波長を有するレーザを、第１のガラス板と第２のガラス板との双方に十分に吸収させねばならない。

しかし、第１のガラス板１ａを透過した８００〜２５００ｎｍの波長を有するレーザは、層間物質に吸収され易いため、第２のガラス板１ｂには殆ど届かない。第２のガラス板１ｂまで届かせようとして、レーザのパワーを上げると、層間物質は炎を出して燃え上がり、周囲の回路を損傷させ、或いは多量の煤の発生によりガラス板を汚損してしまう。

ここにおいて、本発明者は、出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する短パルスかつ高ピークパワーのレーザであれば、これを貼り合わせガラスに照射した場合、第１のガラス板１ａを透過したレーザは、層間物質１ｃに吸収されるものの、これを燃焼させることなく蒸散させて、レーザ照射部位の周辺に押し退け堆積させ、これによりガラス板１ａ，１ｂ間に層間物質１ｃの存在しない空隙１ｄを形成できるとの知見を得た。

上述の本発明の切断方法によれば、ガラスに吸収され易いと言う性質を有する、出力形態が連続発振であり、かつ８００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する第２のレーザビーム３の照射に先立って、出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する、短パルスかつ高ピークパワーの第１のレーザビーム２の照射が行われて、層間物質１ｃは炎を上げて燃焼することなく瞬時に蒸散除去されることから、第１のガラス板１ａを透過する第２のレーザビーム３は、層間物質１ｃに阻止されることなく、そのまま第２のガラス板１ｂをも透過することとなるため、上述の熱応力による亀裂発生作用を利用して、第１のガラス板１ａと第２のガラス板１ｂとを同時に分断することにより、ブレイク力による割断処理を使用することのない貼り合わせガラス１の切断が可能となるのである。

また、第１のレーザビーム２と第２のレーザビーム３とを、図２及び図３に示されるように、同じ方向から照射するようにすれば、ガラス板１を反転することが不要となるため、スクライブ線形成→ガラス板反転→ブレイク→スクライブ線形成→ガラス板反転→ブレイクと言った煩雑な作業が必要であった従来方法に比べて、処理工程を簡素化して、切断処理に要する時間を大幅に短縮することができる。

しかも、Qスイッチパルスレーザである短パルスかつ高ピークパワーの第１のレーザビーム２の照射により除去された薄膜等の層間物質１ｃは、レーザ照射部位の周囲に堆積はするものの、その堆積厚さは十分に薄いため、液晶ディスプレイパネルに適用した場合にも、駆動素子等を含む回路領域に悪影響を与えることもない。

なお、上述の切断方法において、層間物質１ｃの蒸散除去は殆ど瞬時に行われるものであるから、図３に示されるように、第３のステップである第１のレーザビーム２の照射と第４のステップである第２のレーザービーム３の照射とは、両ビーム２，３を同軸配置してビーム径を異ならせる（第１のビーム径を大径、第２のビーム径を小径）ことにより、時間的にほぼ同時に行なうようにしても何ら問題は生じない。

また、図２及び図３に示されるように、第１のレーザビーム２の照射点におけるビーム径を、第２のレーザビーム３の照射点におけるビーム径よりもやや大径とすれば、第１のレーザビーム２の照射により生じた空所１ｄを第２のレーザビーム３が通り抜けやすくなり、第２のレーザビーム３による２枚のガラス板１ａ，１ｂの切断処理をより一層確実なものとすることができる。

次に、貼り合わせガラスの切断に好適な幾つかの態様を有するガラス板の切断装置について、図４〜図７を参照して詳述する。

第１の態様（２種レーザの異軸照射）によるガラス板の切断装置の第１の例が、図４に示されている。同図に示されるように、このガラス板の切断装置１００は、出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する短パルスかつ高ピークパワーの第１のレーザビーム２を発生する第１のレーザ発振器（図中、Ｑスイッチパルスレーザ発振器と記す）４と、出力形態が連続発振であり、かつ８００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する第２のレーザビーム（例えば、パルス幅数１０ナノ秒でピーク出力数１０ｋＷであり、短時間で高パワー出力のレーザ）３を発生する第２のレーザ発振器（図中、ＩＲレーザ発振器と記す）５と、第１のレーザ発振器４から発せられる第１のレーザビーム２と第２のレーザ発振器５から発せられる第２のレーザビーム３とを、互いに異なる光軸をもって、切断対象となるガラス板１にそれぞれ所定の照射角度（この例では、垂直入射）で照射させるための異軸照射光学系（この例では、反射ミラー７，８と集束レンズ１４，１５で構成される）と、切断対象となる貼り合わせガラス１の切断予定線上において、第２のレーザビーム３の照射点が第１のレーザビーム２の照射点を追尾するように、異軸照射光学系と貼り合わせガラス板１とを相対的に移動させるための相対移動機構（この例では、ＸＹテーブル１１で構成される）とを有する。

より具体的には、ＩＲレーザ発振器５から出射されたレーザビーム３は誘電体多層膜が施された反射ミラー８によって被加工物である貼り合わせガラス１の方向に反射される。反射ミラー８によって反射されたレーザビーム３はＩＲ集束レンズ１０によって貼り合わせガラス１上に集束される。一方、Ｑスイッチパルスレーザ発振器４から出射されたレーザビーム２は、誘電体多層膜が施された反射ミラー７によって被加工物である貼り合わせガラス１の方向に反射される。

反射ミラー７によって反射されたレーザ１はＱスイッチパルスレーザ集束レンズ９によって貼り合わせガラス１上に集束される。これによりＱスイッチパルスレーザビーム２とＩＲレーザビーム３はオフセットされた位置に照射される。貼り合わせガラス１はＸＹテーブル１１に搭載されており、ＸＹテーブル１１の移動により貼り合わせガラスの切断処理が可能となる。

第１の態様（２種レーザの異軸照射）によるガラス板の切断装置の第２の例が、図５に示されている。なお、図において、図４と同一構成部分については、同符号を付するものとする。

同図に示されるように、この例にあっては、第１のレーザ発振器４から発せられる第１のレーザビーム２と第２のレーザ発振器５から発せられる第２のレーザビーム３とを、互いに異なる光軸をもって、切断対象となるガラス板１にそれぞれ所定の照射角度（この例では、垂直入射）で照射させるための異軸照射光学系として、反射ミラー７，８の替わりに、光ファイバ１２，１３が採用されており、その他の構成は、図４に示されるものと同一である。

より具体的には、ＩＲレーザ発振器５から出射されたレーザビーム３は、光ファイバ１３で導かれ、ＩＲ集束レンズ１０によって貼り合わせガラス１上に集束される。Ｑスイッチパルスレーザ発振器４から出射されたレーザ２は、光ファイバ１２で導かれ、Ｑスイッチパルスレーザ集束レンズ９によって貼り合わせガラス１上に集束される。

そして、図４及び図５に示される第１の態様（２種レーザの異軸照射）によるガラス板の切断装置によれば、両レーザビーム２，３の光軸は異なるものではあるものの、切断対象となるガラス板１の切断予定線上においては、第１のレーザビーム２の照射点を第２のレーザビーム３の照射点が距離をおいて追尾することとなることから、第１のレーザビーム２の照射により層間物質１ｃ（図１参照）が蒸散除去されて生じた空所１ｄ（図１参照）を第２のレーザビーム３が通り抜けることにより、第２のレーザビーム３による２枚のガラス板１ａ，１ｂの同時分断が行われ、これにより貼り合わせガラス１の切断が可能となる他、この装置１００によれば、両レーザビーム２，３の光学系を独立に設計できるため、設計自由度が高いと言う利点もある。

このとき、第１のレーザビーム２の照射点におけるビーム径を、第２のレーザビーム３の照射点におけるビーム径よりもやや大径とすれば、第１のレーザビーム２の照射により生じた空所１ｄを第２のレーザビーム３が通り抜けやすくなり、第２のレーザビーム３による２枚のガラス板１ａ，１ｂの切断処理をより一層確実なものとすることができる。

次に、第２の態様（２種レーザの同軸照射）によるガラス板の切断装置の第１の例が、図６に示されている。同図に示されるように、このガラス板の切断装置１００は、出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する短パルスかつ高ピークパワーの第１のレーザビームを発生する第１のレーザ発振器４と、出力形態が連続発振であり、かつ８００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する第２のレーザビームを発生する第２のレーザ発振器５と、第１のレーザ発振器４から発せられる第１のレーザビーム２と第２のレーザ発振器５から発せられる第２のレーザビーム３とを、同一の光軸かつ第１のビーム径の方が第２のビーム径よりも大径をもって、切断対象となるガラス板１にそれぞれ所定の照射角度（この例では垂直入射）で照射させるための同軸照射光学系（この例では、反射ミラー１４，１５及び収束レンズ１６で構成される）と、第１のレーザビーム２と第２のレーザビーム３との共通照射点が、切断対象となるガラス板１の切断予定線上を移動するように、同軸照射光学系とガラス板１とを相対的に移動させるための相対移動機構（この例では、ＸＹテーブル１１で構成される）とを有する。

より具体的には、８００ｎｍ〜２５００ｎｍ程度の波長のレーザ（通称「ＩＲレーザ」）の発振器５から出射されたレーザビーム３とＱスイッチパルス動作の高ピークパワー発振する３００ｎｍ〜１１００ｎｍ程度の波長のレーザ（通称「Ｑスイッチパルスレーザ」）の発振器４から出射されたレーザビーム２は、それぞれ誘電体多層膜が施された反射ミラー１４，１５によって被加工物である貼り合わせガラス１の方向に反射される。反射ミラー１４はQスイッチパルスレーザ２を全反射させながら、裏面から進入してくるＩＲレーザ３は透過するように、誘電体多層膜が施されている。

これによりＩＲレーザ３とＱスイッチパルスレーザ２は合成される。なお、反射ミラー１４，１５の位置の調整により、Ｑスイッチパルスレーザ４とＩＲレーザ３は同軸あるいはオフセットした位置に調整可能である。Qスイッチパルスレーザ１とIRレーザ２はレンズ１６によりガラス１上に集束できる。

ガラス１はＸＹテーブル１１に搭載されており、ＸＹテーブル１１の移動によりガラス１へのレーザ照射位置を調整でき、直線あるいは任意曲線の加工が可能となる。なお、発振器からレンズまでを移動させガラスを移動させない方法（図省略）、折返しミラー１４あるいは１５を使用せず、レーザを直進させる方法（図省略）も可能である。

第２の態様（２種レーザの同軸照射）によるガラス板の切断装置の第２の例が、図７に示されている。なお、図において、図６と同一構成部分については、同符号を付するものとする。

同図に示されるように、この例にあっては、第１のレーザ発振器４から発せられる第１のレーザビーム２と第２のレーザ発振器５から発せられる第２のレーザビーム３とを、同一の光軸かつ第１のビーム径の方が第２のビーム径よりも大径をもって、切断対象となるガラス板１にそれぞれ所定の照射角度（この例では、垂直入射）で照射させるための同軸照射光学系として、反射ミラー１４，１５の替わりに、光ファイバ１７，１８及び集束レンズ１９，２０が採用されており、その他の構成は、図６に示されるものと同一である。

より具体的には、第１のレーザ発振器であるＱスイッチパルスレーザ発振器４および第２のレーザ発振器であるＩＲレーザ発振器５から出射されたレーザ２およびレーザ３をそれぞれファイバ１７およびファイバ１８に導入し、所望の場所にファイバ出口を設置する。ファイバ１８から出射されたＩＲレーザ３はコリメートレンズ２０でコリメートされ、反射ミラー１４の裏面から進入する。ファイバ１７から出射されたＱスイッチパルスレーザ２はコリメートレンズ１９でコリメートされ、反射ミラー１４の反射面に照射される。反射ミラー１４はＱスイッチパルスレーザ２を全反射させながら、裏面から進入してくるＩＲレーザ３は透過するように誘電体多層膜が施されている。これによりＩＲレーザ３とＱスイッチパルスレーザ２は合成される。

そして、図６及び図７に示される第２の態様（２種レーザの同軸照射）によるガラス板の切断装置によれば、両レーザビーム２，３の光軸が同軸であることから、切断対象となるガラス板１の切断予定線上においては、第１のレーザビーム２の照射点を第２のレーザビーム３の照射点が独りでに追尾することとなって、追尾のための特別な構成が不要となるほか、第１のビームの径の方が第２のビームの径よりも大径であるから、第１のレーザビーム２の照射により層間物質４が蒸散除去されて生じた空所１ｄを第２のレーザビーム３はより一層確実に通り抜けることができ、第２のレーザビーム３による２枚のガラス板１ａ，１ｂの同時分断の信頼性が高いという利点がある。

なお、以上の各実施形態にあっては、第１のレーザビーム２と第２のレーザビーム３とを貼り合わせガラス１の同一面側（具体的には、第１のガラス板側）から照射したが、第１のレーザビーム２と第２のレーザビーム３とを互いに反対側の面から照射することもできることは言うまでもない。

また、以上の実施形態では、照射光学系側における光軸は固定されていたが、例えばガルバノメータ等の走査手段を使用することにより、光軸それ自体を首振り制御することでも、光軸とガラス板との相対的な移動を行い得ることは勿論である。

また、以上の実施形態では、貼り合わせガラスの貼り合わせ枚数は２枚であったが、第１のビームの照射を一方の面から又は双方の面から繰り返すことにより、３枚以上の貼り合わせガラスにも適用できることは勿論である。

また、以上の実施形態では、貼り合わせガラスは全て平面ガラスとされたが、本発明はスクライブ線の刻み入れ、ブレイク力の付与が不要であるから、表面が多少湾曲するような曲面貼り合わせガラスであっても、何ら問題なくこれを切断することができる。

本発明は、プラズマディスプレイパネルや液晶ディプレイパネル等のフラットディスプレイパネル等のガラス基板分断工程において、ガラス分断品質の向上と高精度化及び分断工程の簡略化に有益である。

切断対象となる貼り合わせガラスの断面図である。２種レーザの異軸照射による貼り合わせガラスの切断方法の説明図である。２種レーザの同軸照射による貼り合わせガラスの切断方法の説明図である。２種レーザの異軸照射による貼り合わせガラスの切断装置の説明図（その１）である。２種レーザの異軸照射による貼り合わせガラスの切断装置の説明図（その２）である。２種レーザの同軸照射による貼り合わせガラスの切断装置の説明図（その１）である。２種レーザの同軸照射による貼り合わせガラスの切断装置の説明図（その２）である。ホイールカッタを使用したガラス板の切断方法の説明図である。ＣＯ₂レーザを使用したガラス板の切断方法の説明図である。

符号の説明

１貼り合わせガラス
１ａ第１のガラス板
１ｂ第２のガラス板
１ｃ層間物質
１ｄ帯状空隙
２第１のレーザビーム
３第２のレーザビーム
４Ｑスイッチパルスレーザ発振器（第１のレーザ発振器）
５ＩＲレーザ発振器（第２のレーザ発振器）
６
７反射ミラー
８反射ミラー
９収束レンズ
１０集束レンズ
１１ＸＹテーブル（相対移動機構）
１２光ファイバ
１３光ファイバ
１４ハーフミラー
１５反射ミラー
１６収束レンズ
１７光ファイバ
１８光ファイバ
１９コリメートレンズ
２０コリメートレンズ
１００ガラス板の切断装置
２０１ガラス板
２０２ホイールカッタ
２０３スクライブ線
２０４ブレイク力
３０１ガラス板
３０２赤外線レーザ
３０３冷却剤
３０４スクライブ線
３０５ブレイク力

Claims

第１のガラス板と第２のガラス板との間に、導電性の薄膜、電極等の金属、あるいは、接着剤等の有機物と言った層間物質が介在された貼り合わせガラスを切断するための方法であって、
出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する第１のレーザビームを用意する第１のステップと、
出力形態が連続発振であり、かつ８００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する第２のレーザビームを用意する第２のステップと、
前記貼り合わせガラスに対して、第１のガラス板側の面から、前記第１のレーザビームを照射しつつ、第１のレーザビームと貼り合わせガラスとを所定の切断予定線に沿って相対的に移動させることにより、第１のガラス板と第２のガラス板との間に介在された層間物質を前記移動軌跡に沿って帯状に蒸散させて、その跡に帯状空隙を残す第３のステップと、
前記貼り合わせガラスに対して、第１のガラス板側の面から、又は第２のガラス板側の面から、第２のレーザビームを照射しつつ、第２のレーザビームと貼り合わせガラスとをレーザビームの照射点が前記帯状空隙に追従するように相対的に移動させることにより、第１のガラス板と第２のガラス板との双方を前記帯状空隙を介して透過する第２のレーザビームによって急加熱、直後放熱させ、その際の熱応力により生ずる亀裂によって、それら２枚のガラス板の双方を前記移動軌跡に沿って同時に分断する第４のステップとを包含する、ことを特徴とするガラス板の切断方法。
前記第３のステップと前記第４のステップとは、時間的にほぼ同時に行われる、ことを特徴とする請求項１に記載のガラス板の切断方法。
前記第１のレーザビームの照射点におけるビーム幅は、前記第２のレーザビームの照射点におけるビーム幅よりも幅広とされている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス板の切断方法。
出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する第１のレーザビームを発生する第１のレーザ発振器と、
出力形態が連続発振であり、かつ８００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する第２のレーザビームを発生する第２のレーザ発振器と、
前記第１のレーザ発振器から発せられる第１のレーザビームと前記第２のレーザ発振器から発せられる第２のレーザビームとを、互いに異なる光軸をもって、切断対象となるガラス板にそれぞれ所定の照射角度で照射させるための異軸照射光学系と、
切断対象となるガラス板の切断予定線上において、前記第２のレーザビームの照射点が前記第１のレーザビームの照射点を追尾するように、前記異軸照射光学系と前記ガラス板とを相対的に移動させるための相対移動機構とを有する、ことを特徴とするガラス板の切断装置。
出力形態がＱスイッチパルス発振であり、かつ３００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長を有する第１のレーザビームを発生する第１のレーザ発振器と、
出力形態が連続発振であり、かつ８００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する第２のレーザビームを発生する第２のレーザ発振器と、
前記第１のレーザ発振器から発せられる第１のレーザビームと前記第２のレーザ発振器から発せられる第２のレーザビームとを、同一の光軸かつ第１のビーム径の方が第２のビーム径よりも大径をもって、切断対象となるガラス板にそれぞれ所定の照射角度で照射させるための同軸照射光学系と、
前記第１のレーザビームと前記第２のレーザビームとの共通照射点が、切断対象となるガラス板の切断予定線上を移動するように、前記同軸照射光学系と前記ガラス板とを相対的に移動させるための相対移動機構とを有する、ことを特徴とするガラス板の切断装置。
前記第１のレーザビームの照射点におけるビーム幅は、前記第２のレーザビームの照射点におけるビーム幅よりも幅広とされている、ことを特徴とする請求項４に記載のガラス板の切断装置。
前記ガラス板が、第１のガラス板と第２のガラス板との間に、導電性の薄膜、電極等の金属、あるいは、接着剤等の有機物と言った層間物質が介在された貼り合わせガラスである、ことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のガラス板の切断装置。