JP3925092B2 - 基板割断方法、基板割断装置および液晶パネルの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板割断方法および装置に係わり、特に、液晶表示パネルを構成する２枚の基板をレーザ光によって同時に割断する基板割断方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶装置を構成する液晶パネルは、ガラス等から成る２枚の基板をシール材によって貼り合わせ、シール材の内側に液晶を封入することによって形成されている。比較的小型の液晶パネルは、液晶パネルに相当する部分を複数包含する大型の母基板をシール材によって貼り合わせて大判パネルを構成し、この大判パネルを分割することによって個々の液晶パネルを形成する多数個取りの製造工程によって製造される。大判パネルを分割する方法は、従来から様々な方法が知られているが、最近では、レーザ光を用いてガラス基板等を割断する方法も提案されている。
【０００３】
図９は、レーザ光を用いた基板の割断によって液晶パネルを製造する工程の一部を概略的に示している。図９の（ａ）は、大型の母基板１０１，１０２をシール材１０３によって貼り合わせて成る大判パネル１００を示している。各母基板１０１，１０２の表面には、公知のスクライブ・ブレイク法等によって、予めスクライブ溝１０５が形成されている。そして、このスクライブ溝１０５に沿って応力を加えることによって母基板１０１，１０２が破断される。
【０００４】
具体的には、大判パネル（一般には、１次ブレーク工程によって割断された短冊状パネル）１００の表裏の両側から別々のレーザ発振器により各母基板１０１，１０２の表面にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射し、スクライブ溝１０５に沿ってレーザ光Ｌ１，Ｌ２を走査（紙面と直交する方向に走査）することによって母基板１０１，１０２を割断する。この場合、領域Ａでは、表裏のレーザスポットが同一直線上に位置するように割断され、領域Ｂでは、表裏のレーザスポットがスクライブ溝１０５に対して直交する方向に所定距離ずれるように割断される。これによって、図９の（ｂ）に示されるような複数のパネル１２０を得ることができる。
【０００５】
以上のようにして形成されたパネル１２０は、母基板１０１から切り出された基板１０１’と母基板１０２から切り出された基板１０２’とがシール材１０３によって貼り合わされた形態を成している。なお、シール材３の内側には、別工程によって図示しない液晶が封入されている。
【０００６】
基板１０２’は、基板１０１’の端面から外側に張り出す基板張出部１０２ａを有している。この基板張出部１０２ａは、表裏のレーザスポットをずらして割断した領域Ｂによって形成されたものである。基板１０１’，１０２’の内面上には、図示しない電極が形成され、これらの電極には図示しない配線が電気的に接続されている。また、前記配線は、基板張出部１０２ａの表面上に引き出されるように形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したように、大判パネル１００の表裏の両側から別々のレーザ発振器により各母基板１０１，１０２の表面にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射して母基板１０１，１０２を割断する製造方法においては、表裏のレーザスポットが同一直線上に位置するように割断する領域Ａで１つの問題が生じる。すなわち、表裏のレーザスポットを同一直線上に位置させて割断する場合、表裏両方のレーザ光Ｌ１，Ｌ２が各母基板１０１，１０２の表面に対して垂直に入射すると（あるいは、レーザ光Ｌ１，Ｌ２が互いに同一直線上に位置すると）、各レーザ光Ｌ１，Ｌ２が発振源と異なる他方側のレーザ発振器に到達してしまい（表裏両方のレーザ光が干渉して、反対側の光学系に入射した光や反対側の光学系によって反射された光がレーザ発振器に到達してしまい）、それによって、レーザ発振器が故障してしまう虞がある。
【０００８】
本発明は前記事情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、基板の表裏両方に照射されるレーザ光の干渉を防止して、レーザ発振器の故障を未然に防止することができる基板割断方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の基板割断方法は、貼り合わされた２枚の基板の両方の面にレーザ光を同時に照射して基板を割断する基板割断方法において、各基板に照射されるレーザ光の少なくとも一方を、基板の面と直交する垂線に対して所定の角度を成すように、基板の面に入射させることを特徴とする。また、本発明は、貼り合わされた２枚の基板の両方の面にレーザ光を同時に照射して基板を割断する基板割断装置において、各基板に照射されるレーザ光の少なくとも一方を、基板の面と直交する垂線に対して所定の角度を成すように、基板の面に入射させる光学系を備えていることを特徴とする。また、本発明は、互いに貼り合わされる２枚の基板間に液晶を封入して液晶パネルを製造する方法において、２つの母基板をシール材によって貼り合わて大判パネルを形成する工程と、前記大判パネルを割断して、短冊状のパネルを形成する１次ブレーク工程と、前記シール材に設けられた液晶注入口を通じて、前記短冊状パネルのセル内に液晶を注入した後、前記液晶注入口を封止する工程と、液晶が注入された前記短冊状パネルを割断して、所望の大きさのパネルを形成する２次ブレーク工程とを具備し、前記１次ブレーク工程および２次ブレーク工程の少なくとも一方の工程では、パネルを形成する２枚の貼り合わせ基板の両方の面にレーザ光を同時に照射して基板を割断するとともに、各基板に照射されるレーザ光の少なくとも一方を、基板の面と直交する垂線に対して所定の角度を成すように、基板の面に入射させることを特徴とする。
【００１０】
これらの発明によれば、各基板に照射されるレーザ光同士が干渉しないため、レーザ光が発振源と異なる他方側のレーザ発振器に到達して（表裏両方のレーザ光が干渉して、反対側の光学系に入射した光や反対側の光学系によって反射された光がレーザ発振器に到達して）しまうことがない。 そのため、レーザ発振器の故障を未然に防止することができる。
【００１１】
なお、これらの構成においては、一方の基板の面上の所定のスポット位置にレーザ光を集光する第１の集光レンズと、他方の基板の面上の所定のスポット位置にレーザ光を集光する第２の集光レンズとを備え、レーザ光の前記スポット位置を通る法線からこの法線と直交するように延び且つ第１の集光レンズを通る線をＬとし、また、前記法線と直交するように延び且つ第２の集光レンズを通る線をＬ'とすると、ＬとＬ'とが成す角度Φが０°〜９０°の範囲内に設定されていることが望ましい。また、前記角度Φが０°であり、一方の基板に照射されるレーザ光の入射角と他方の基板に照射されるレーザ光の入射角とが共に等しい場合、基板と集光レンズとの間の距離をＳ、基板面上におけるレーザスポットの最大径をＤ、レーザ光が集光レンズに入射する時のレーザスポット径をｄ、集光レンズの直径をＬ、一方の基板面上のスポット位置と他方の基板面上のスポット位置との間の水平距離の最大値をｙとすると、基板に照射されるレーザ光の入射角θ（°）は、θ＞ビーム広がり角＋集光レンズの角度＋Ｙ移動分の角度＝１８０（Ｄ−ｄ）／２Ｓπ＋９０Ｌ／Ｓπ＋９０ｙ／Ｓπであることが望ましい。これにより、上記作用効果の達成を確実ならしめることができる。
【００１２】
また、本発明は、一方の基板に照射されるレーザ光の入射角と他方の基板に照射されるレーザ光の入射角とが共に等しいことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、レーザスポットの形状が両方の基板で一致するため、基板に作用する熱応力を同一にして効率的に割断することが可能になるとともに、両方の基板にレーザ光を照射する２つの光学系を共用できる利点がある。
【００１４】
また、本発明は、レーザ光を基板の面に導く光学系を移動させることによって、基板の面に対するレーザ光のスポット位置を変化させることを特徴とする。また、本発明は、基板の面に形成されてレーザ光によって走査されるスクライブ溝の長手方向及びこの長手方向に対して直交する方向で前記光学系を移動することによって、レーザ光のスポット位置を変化させることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、両方の基板のスクライブ溝に対して各レーザ光のレーザスポットを正確に一致させるスポット調整を行なうことができるとともに、スクライブ溝の位置が両基板で一致する領域からスクライブ溝の位置が両基板でズレている領域への割断作業の移行時においてもスポット調整を容易且つ迅速に行なうことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
【００１７】
図４および図５は、本発明の一実施形態に係る方法によって基板を分割する様子を示している。図５の（ａ）は、ガラスから成る母基板１０と母基板１２とがシール材１３（図４参照）によって貼り合わされて成る１枚の大判パネル１５を示している。母基板１０，１２の内面には、図示しない電極や配線を所定のパターン形状にて形成した導電パターンが形成されている。この大判パネル１５は、１次ブレーク工程として割断され、短冊状のパネル１５Ａに形成される（図５の（ｂ）参照）。このような割断は、各母基板１０，１２の表面の切断箇所にスクライブ溝５をそれぞれ形成し、レーザ光をスクライブ溝５に照射することによって実現される。その後、短冊状パネル１５Ａのセル内に液晶を注入して封止した後、２次ブレーク工程として短冊状パネル１５Ａを更に割断して、１パネル分（製品）の大きさに相当するパネル１５Ｂを形成する（図５の（ｃ）参照）。この２次ブレーク工程での割断方法が図４に詳しく示されている。
【００１８】
図４に示されるように、短冊状パネル１５Ａを構成する母基板１０，１２上においては、それぞれ基板１となる部分と基板２となる部分とが交互に配列されており、当該部分毎に前記導電体パターンが形成されている。母基板１０と母基板１２とは、一方の母基板１０における基板１となる部分と、他方の母基板１２における基板２となる部分とが相互に対向するように貼り合わされている。
【００１９】
また、短冊状パネル１５Ａにおいて、母基板１０にはスクライブ溝５ａ，５ｂが形成され、母基板１２にはスクライブ溝５Ａ，５Ｂが形成される。これらのスクライブ溝５ａ，５ｂ，５Ａ，５Ｂは図示しない公知のスクライブ装置によって形成される。そして、レーザ光Ｌ１，Ｌ２をスクライブ溝５ａ，５ｂ，５Ａ，５Ｂに照射することによって、短冊状パネル１５Ａが割断され、１パネル分（製品）の大きさに相当するパネル１５Ｂが形成される。この場合、レーザ光Ｌ１，Ｌ２は、図中に一点鎖線で示されるように、基板１０，１２の表面と直交する垂線７に対して所定の角度θを成すように斜め方向から入射される。また、スクライブ溝５ａ，５ｂ，５Ａ，５Ｂの形成配置に伴って、領域Ａでは、表裏のレーザスポットが同一直線上に位置するように割断され、領域Ｂでは、表裏のレーザスポットがスクライブ溝に対して直交する方向に所定距離ずれるように割断される。
【００２０】
以上のようにして形成されたパネル１５Ｂの詳細な平面図が図６に示されている。図示のように、パネル１５Ｂは、母基板１２から切り出された基板２と母基板１０から切り出された基板１とが貼り合わされて形成された液晶表示部１７を有している。この液晶表示部１７は、基板１，２とシール材１３とによって囲まれた空間内に液晶が液晶注入口２１を介して注入されることによって形成され、液晶注入口２１は封止材２２によって封止されている。また、基板２は、基板１の端面１ａから外側に張り出す基板張出部（実装部）１９を有している。この基板張出部１９は、表裏のレーザスポットをずらして割断した領域Ｂによって形成されたものである。また、この基板張出部１９の表面上には、液晶表示部１０を駆動するために基板１，２の内面上に形成された導電パターンが引き出されているとともに、ＩＣ１６が実装されている。
【００２１】
図４に示されるように基板１０，１２の表面に対してレーザ光を斜めに照射する（基板１０，１２の表面と直交する垂線７に対して所定の角度θを成すように照射する）ことができるレーザ割断装置３０が図１に示されている。このレーザ割断装置３０は、図５の（ａ）〜（ｂ）で示した一次ブレーク工程および（ｂ）〜（ｃ）で示した２次ブレーク工程で使用することができる。
【００２２】
図１に示されるように、レーザ割断装置３０は、一対のレーザ発振器３１，３２と、このレーザ発振器３１，３２から放出されるレーザ光４２，４３を加工対象（本実施形態では、例えば大判パネル１５や短冊状パネル１５Ａ）に導いて集光するための照明光学系３３，３４と、加工対象１５Ａ（１５）を保持するための保持板３５と、保持板３５を支持する支持体３６と、支持体３６を駆動して加工対象１５Ａ（１５）の位置および姿勢を調整するための駆動機構３７と、レーザ発振器３１，３２、照明光学系３３，３４、駆動機構３７を制御するための制御部３８とを備えている。
【００２３】
照明光学系３３は、第１の反射ミラー３３Ｃと、第２の反射ミラー３３Ａと、集光レンズ３３Ｂとを有している。また、照明光学系３４は、反射ミラー３４Ａと集光レンズ３４Ｂとを備えている。これらの照明光学系３３，３４は、その導光経路および照射スポット径（集光特性）が制御部３８によって制御できるようになっている。本実施形態において、反射ミラー３３Ａ，３４Ａは、加工対象１５Ａ（１５）の表面と直交する垂線７に対してレーザ光Ｌ２が所定の角度θ（例えば約６°）を成して入射するように（ただし、レーザ光Ｌ１，Ｌ２が垂線７に対して同じ側でθの角度を成すように）、その位置と傾きとが設定されている。
【００２４】
レーザ発振器３１，３２としては、ＣＯ２レーザ等の気体レーザ、ＹＡＧレーザ等の固体レーザ、あるいは、半導体レーザその他の各種レーザ発振器を使用することができるが、加工対象の光吸収特性を考慮して、加工対象が有効に吸収し得る帯域の発振波長を備えたものを選定する必要がある。例えば、液晶パネルの基板材料として一般に用いられるソーダガラス、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス等のガラス材料を加工対象とする場合には、ＣＯ２レーザを用いることができる。このレーザ発振器３１，３２は、制御部３８によって、その発振出力（光パワー）を制御できるようになっている。
【００２５】
保持板３５は、加工対象１５Ａ（１５）を載置または固定可能に構成されている。また、保持板３５は、加工対象１５Ａ（１５）が載置または固定される面とは反対側から（図示の下方から）光を照射できるように、例えばスクライブ溝５（５ａ，５ｂ，５Ａ，５Ｂ）に沿ってスリット状に形成された光学窓３５ａを有している。この光学窓３５ａは、開口部であっても、あるいは、レーザ光を透過可能な素材で構成されていても良い。また、保持板３５ａは、加工対象の大きさ、スクライブ溝の位置や方向によって取り付け姿勢を変えることができるように構成されている。なお、支持体３６は、保持板３５に接続されているとともに、駆動機構３７によって水平Ｘ−Ｙ方向に移動可能に構成されている。
【００２６】
レーザ割断装置３０の機械的な構成が図２および図３に示されている。図示のように、レーザ割断装置３０は、加工対象１５Ａ（１５）に対して下側からレーザ光を照射する一方の照明光学系３４とレーザ発信器３２とを装置本体４０の下側（例えば内部）に備え、加工対象１５Ａ（１５）に対して上側からレーザ光を照射する他方の照明光学系３３とレーザ発信器３１とを装置本体４０の上側（例えば外部）に備えている。
【００２７】
装置本体４０の上側には、レーザ発信器３１が設置されるベースプレート４２が取り付け固定されている。ベースプレート４２には、レーザ光の走査方向（スクライブ溝の長手方向）であるＸ方向に沿って延びる第１のレール４４が設けられている。また、この第１のレール４４には、レーザ発信器３１からのレーザ光を受けて反射する第１の反射ミラー３３Ｃが固定されたＸテーブル４６が移動可能に取り付けられている。すなわち、Ｘテーブル４６は、レーザ光の走査方向（スクライブ溝の長手方向）であるＸ方向に沿って移動することができる。なお、第１の反射ミラー３３Ｃは支持台４９によって支持されている。
【００２８】
また、ベースプレート４２上には、Ｘテーブル４６を初期位置からＸ方向の任意の位置へ移動させる１軸アクチュエータ７４が設けられている。なお、１軸アクチュエータ７４は制御部３８によってその駆動が制御される。
【００２９】
また、Ｘテーブル４６には、スクライブ溝の長手方向に対して直交する方向（Ｂ領域でのスクライブ溝のズレ方向）であるＹ方向に沿って延びる第２のレール４８が設けられている。また、この第２のレール４８には、第１の反射ミラー３３Ｃからの反射光を受けて集光レンズ３３Ｂに反射する第２の反射ミラー３３Ａが固定されたＹテーブル５０が移動可能に取り付けられている。すなわち、Ｙテーブル５０は、スクライブ溝の長手方向に対して直交する方向（Ｂ領域でのスクライブ溝のズレ方向）であるＹ方向に沿って移動することができる。なお、第２の反射ミラー３３Ａは、加工対象１５Ａ（１５）への入射角θを変えるために、支持５１を中心に回動することができる。支軸５１は、制御部３８によって制御される図示しない駆動機構を介して回転駆動される。また、Ｘテーブル４６には１軸アクチュエータ７２があり、Ｙテーブル５０をＹ方向の任意の位置へ移動させることができる。なお、１軸アクチュエータ７２は制御部３８によってその駆動が制御される。
【００３０】
次に、上記構成のレーザ割断装置３０を使用して短冊状パネル１５Ａを割断する方法について説明する。なお、ここでは、領域Ａの割断作業を行なった後に領域Ｂの割断作業を行なう場合について説明する。
【００３１】
まず、図４の（ａ）に示されるようにスクライブ溝５ａ，５ｂ，５Ａ，５Ｂ…が形成された短冊状パネル１５Ａを保持板３５にセットする。次に、駆動機構３７により支持体３６を動作させて、下側のレーザ発信器３２および照明光学系３４からのレーザ光Ｌ２のレーザスポットが下側のスクライブ溝５Ｂに当たるように、短冊状パネル１５Ａを位置決めする。この時、上側のレーザ発信器３１および照明光学系３３からのレーザ光Ｌ１のレーザスポットに対して上側のスクライブ溝５ｂがズレている場合には、Ｙテーブル５０をＹ方向に移動させて（必要な場合には、Ｘテーブル４６も移動させて）、レーザ光Ｌ１のレーザスポットを上側のスクライブ溝５ｂに一致させる。
【００３２】
このようにして各スクライブ溝５ｂ，５Ｂに対して各レーザ光Ｌ１，Ｌ２のレーザスポットを一致させたら、各レーザ発振器３１，３２からレーザ光を出射させる。この場合、下側のレーザ光Ｌ２は、反射ミラー３４Ａによって反射されるとともに、集光レンズ３４Ｂを介して短冊状パネル１５Ａの裏面（母基板１２の表面）のスクライブ溝５Ｂに入射角θで照射される。一方、上側のレーザ光Ｌ１は、反射ミラー３３Ｃ，３３Ａによって反射されるとともに、集光レンズ３３Ｂを介して短冊状パネル１５Ａの表面（母基板１０の表面）のスクライブ溝５ｂに入射角θで照射される。この時、表裏両方のレーザ光Ｌ１，Ｌ２は、垂線７に対して角度θを成すとともに互いに同一直線上にないため、発振源と異なる他方側のレーザ発振器に到達して（表裏両方のレーザ光が干渉して、反対側の光学系に入射した光や反対側の光学系によって反射された光がレーザ発振器に到達して）しまうことがない。すなわち、表裏両方のレーザ光Ｌ１，Ｌ２は互いに干渉しない。この照射状態で、支持体３６を介して短冊状パネル１５ＡをＸ方向に移動させて、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を基板１０，１２上で走査させれば、スクライブ溝５Ｂ，５ｂに沿って基板１０，１２が同時に割断される。
【００３３】
なお、このようにスクライブ溝が形成されている場合には、レーザ光を照射することによって基板の照射領域が加熱され、膨張することによって一時的に圧縮応力が生じるが、その後、照射領域の温度が低下するとともに基板素材が収縮し、スクライブ溝の両側へ基板素材を引き離そうとする引張応力が生じることにより、スクライブ溝に沿って基板が割断される。したがって、レーザ光をスクライブ溝に沿って走査していくことにより、レーザ光の照射スポットが通過した後の部位に引張応力が生じるので、レーザ光照射にやや遅れてスクライブ溝に沿った破断が進行していく。このように、本実施形態では、スクライブ溝５Ｂとスクライブ溝５ｂとに同時にレーザ光を照射し、スクライブ溝５Ｂ，５ｂに沿ってレーザ光の照射スポットを走査していくことにより、スクライブ溝５Ｂ，５ｂに沿って母基板１０，１２を破断していく。このようなレーザ割断による基板の分割は、基板素材の局所的な膨張および収縮に起因して生じる内部応力によってもたらされるものであり、当該分割部位の直下に配置されたシール材１３に外部応力を及ぼす必要がないので、シール材１３の変形やシール材１３と基板１０，１２との密着性の悪化をもたらすことが殆どない。
【００３４】
以上のようにしてＡ領域での割断作業が終了したら、今度は、Ｂ領域での割断作業を行なうために、支持体３６を介して短冊状パネル１５ＡをＹ方向に移動させて、下側のレーザ光Ｌ２のレーザスポットが下側のスクライブ溝５Ａに当たるようにする。また、この領域Ｂでは、上側のスクライブ溝５ａが下側のスクライブ溝５Ａに対してＹ方向にズレているため、Ｙテーブル５０をＹ方向に移動させて（必要な場合には、Ｘテーブル４６も移動させて）、上側のレーザ光Ｌ１のレーザスポットを上側のスクライブ溝５ａに一致させる。このようにして各スクライブ溝５ａ，５Ａに対して各レーザ光Ｌ１，Ｌ２のレーザスポットを一致させたら、各レーザ発振器３１，３２からレーザ光を出射させて、前述したと同様にレーザ光の走査を行ない、割断作業を進行させる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態では、加工対象の表面と直交する垂線７に対して角度θを成し且つ互いに同一直線上とならないように、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を加工対象の表面および裏面に照射しているため、レーザ光Ｌ１，Ｌ２同士が干渉せず、したがって、レーザ光Ｌ１，Ｌ２が発振源と異なる他方側のレーザ発振器に到達して（表裏両方のレーザ光が干渉して、反対側の光学系に入射した光や反対側の光学系によって反射された光がレーザ発振器に到達して）しまうことがない。 そのため、レーザ発振器３１，３２の故障を未然に防止することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、上側のレーザ光Ｌ１を角度θで入射させる反射ミラー３３ＡをＸ，Ｙ方向に移動させる調整機構（ＸＹ機構）が設けられているため、上下の各スクライブ溝に対して上下の各レーザ光Ｌ１，Ｌ２のレーザスポットを正確に一致させるスポット調整を行なうことができるとともに、スクライブ溝が上下で一致するＡ領域からスクライブ溝が上下でズレているＢ領域への割断作業の移行時においてもスポット調整を容易且つ迅速に行なうことができる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、レーザ光の上側の入射角度と下側の入射角度とが等しく設定されているが、上下のレーザ光同士が干渉しなければ、上側の入射角度と下側の入射角度とが互いに異なっていても良い。例えば、上下の一方のレーザ光が垂線７に対して角度θを成すとともに、他方のレーザ光が垂線７と平行（加工対象の表面に対して垂直に入射する）であっても良い。ただし、上下のレーザ光の入射角を一致させると、レーザスポットの形状が上下で一致するため、基板に作用する熱応力を同一にして効率的に割断することが可能になるとともに、上下の光学系３３，３４を共用できる利点がある。また、スクライブ溝が上下でズレているＢ領域では、上下のレーザ光を共に加工対象の表面に対して垂直に入射させても干渉することはないため、角度θを成して入射させる必要はない。
【００３８】
なお、入射角θは、上下のレーザ光同士が干渉しない範囲に設定されていれば良い。例えば、上下の入射角が等しく、上下の集光レンズ３３Ｂ，３４Ｂがスポット位置の基板垂線７と同一平面上にある場合（上下のレーザ光の光軸が互いに同一平面（垂線７を含む平面）上で延びている場合）、加工対象と集光レンズ３３Ｂ，３４Ｂとの間の距離をＳ、加工対象面での最大スポット径（直径）をＤ、集光レンズ入射時（レーザ光が集光レンズに入射する時）のレーザ光のスポット径（直径）をｄ、集光レンズの直径をＬ、上側のスポットのＹ方向最大移動量（加工対象の下面のスポット位置と上面のスポット位置との間の水平距離の最大値）をｙとすると、θ（°）は、
θ＞ビーム広がり角＋集光レンズの角度＋Ｙ移動分の角度
＝１８０（Ｄ−ｄ）／２Ｓπ＋９０Ｌ／Ｓπ＋９０ｙ／Ｓπ
であれば良い。
【００３９】
また、上下のレーザ光の入射方向は必ずしも同じである必要はない。すなわち、前述したように、上下のレーザ光の入射方向が同じであっても良い（上下の集光レンズ３３Ｂ，３４Ｂがスポット位置の基板垂線７と同一平面上にあっても良い）が、上下のレーザ光同士が干渉しない範囲で上下のレーザ光の入射方向が異なっていても良い（上下の集光レンズ３３Ｂ，３４Ｂがスポット位置の基板垂線７と同一平面上になくても良い）。
【００４０】
図７は、本発明における上下のレーザ光の入射方向の関係を示したものである。図示のように、加工対象１５Ａ（１５）に対する上下のレーザ光の入射角がそれぞれθ，θ’（θ＝θ’であっても良い）である場合、上下の集光レンズ３３Ｂ，３４Ｂは、概ね、垂線７と角度θ，θ’を成す線の集合である円錐面Ｇ，Ｇ’の母線の延長線上に位置する。なお、図中Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、互いに周方向に９０°離れた上側の集光レンズ３３Ｂの特定の位置を示しており、また、図中Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’は、互いに周方向に９０°離れた下側の集光レンズ３４Ｂの特定の位置であって、加工対象１５Ａ（１５）に対してＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとそれぞれ対称な位置を示している。
【００４１】
このような入射関係において、上下のレーザ光同士が干渉しないようにするためには、上側の集光レンズ３３Ｂが例えば図中のＡの位置に配置されている場合、下側の集光レンズ３４Ｂを位置Ａ’（上側の集光レンズ３３Ｂと同一平面上の位置）もしくはＡ’〜Ｂ’，Ａ’〜Ｄ’の範囲に配置すれば良い。同様に、上側の集光レンズ３３ＢがＢの位置に配置されている場合には、下側の集光レンズ３４Ｂを位置Ｂ’もしくはＢ’〜Ａ’，Ｂ’〜Ｃ’の範囲に配置し、上側の集光レンズ３３ＢがＣの位置に配置されている場合には、下側の集光レンズ３４Ｂを位置Ｃ’もしくはＣ’〜Ｂ’，Ｃ’〜Ｄ’の範囲に配置し、上側の集光レンズ３３ＢがＤの位置に配置されている場合には、下側の集光レンズ３４Ｂを位置Ｄ’もしくはＤ’〜Ａ’，Ｄ’〜Ｃ’の範囲に配置すれば良い。
【００４２】
すなわち、加工対象１５Ａ（１５）の表面上の照射スポットＰを通る垂線（法線）７からこの垂線７と直交するように延び且つ上側の集光レンズ３３Ｂを通る線をＬとし、また、垂線７と直交するように延び且つ下側の集光レンズ３４Ｂを通る線をＬ’とすると、ＬとＬ’とが成す角度Φが、０°≦Φ≦９０°または−９０°≦Φ≦０°（時計周りを正）であれば、上下のレーザ光同士の干渉を確実に防止できる。
【００４３】
また、本実施形態では、装置本体４０の下側（例えば内部）の光学系３４ではなく、装置本体４０の上側（例えば外部）の光学系３３にＸＹ調整機構が設けられているため、作業者による調整が容易であるという利点がある。無論、光学系３４にも光学系３３と同様のＸＹ調整機構を設けても良い。
【００４４】
また、本実施形態では、支軸５１を回転駆動させることによって反射ミラー３３Ａの傾き（入射角θ）を変化させることができるが、反射ミラー３３Ａの傾きを変化させることによって、レーザスポットの位置を変化させる前記ＸＹ機構と同様なスポット調整を行なうことも可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、ベースプレート４２をＸＹ方向に移動させるようにしてもレーザスポットの位置を調整することができる。そのような構成の一例が図８に示されている。この構成では、装置本体４０に設けられたレール６２に沿ってＸ方向に移動できるＸテーブル６１上で、ベースプレート４２がレール６０に沿ってＹ方向に移動できる。また、このようなベースプレート４２のＸＹ機構を下側の光学系３４にも設ければ、加工対象を支持体３６によって移動しなくても、レーザ光をスクライブ溝上で走査することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板割断装置の概念図である。
【図２】図１の基板割断装置の機械的な構成を示す概略図である。
【図３】図２のＡ方向矢視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る方法によって基板を分割する様子を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る方法によって基板を分割する様子を示す斜視図である。
【図６】液晶パネルの平面図である。
【図７】上下のレーザ光の入射方向の関係を示す斜視図である。
【図８】図２の構成の変形例を示す概略図である。
【図９】従来の方法によって基板を分割する様子を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２…基板
７…垂線
１０，１２…母基板
１５Ａ，１５Ｂ…パネル
３３，３４…光学系
４６…Ｘテーブル
５０…Ｙテーブル
Ｌ１，Ｌ２…レーザ光
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板割断方法および装置に係わり、特に、液晶表示パネルを構成する２枚の基板をレーザ光によって同時に割断する基板割断方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶装置を構成する液晶パネルは、ガラス等から成る２枚の基板をシール材によって貼り合わせ、シール材の内側に液晶を封入することによって形成されている。比較的小型の液晶パネルは、液晶パネルに相当する部分を複数包含する大型の母基板をシール材によって貼り合わせて大判パネルを構成し、この大判パネルを分割することによって個々の液晶パネルを形成する多数個取りの製造工程によって製造される。大判パネルを分割する方法は、従来から様々な方法が知られているが、最近では、レーザ光を用いてガラス基板等を割断する方法も提案されている。
【０００３】
図９は、レーザ光を用いた基板の割断によって液晶パネルを製造する工程の一部を概略的に示している。図９の（ａ）は、大型の母基板１０１，１０２をシール材１０３によって貼り合わせて成る大判パネル１００を示している。各母基板１０１，１０２の表面には、公知のスクライブ・ブレイク法等によって、予めスクライブ溝１０５が形成されている。そして、このスクライブ溝１０５に沿って応力を加えることによって母基板１０１，１０２が破断される。
【０００４】
具体的には、大判パネル（一般には、１次ブレーク工程によって割断された短冊状パネル）１００の表裏の両側から別々のレーザ発振器により各母基板１０１，１０２の表面にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射し、スクライブ溝１０５に沿ってレーザ光Ｌ１，Ｌ２を走査（紙面と直交する方向に走査）することによって母基板１０１，１０２を割断する。この場合、領域Ａでは、表裏のレーザスポットが同一直線上に位置するように割断され、領域Ｂでは、表裏のレーザスポットがスクライブ溝１０５に対して直交する方向に所定距離ずれるように割断される。これによって、図９の（ｂ）に示されるような複数のパネル１２０を得ることができる。
【０００５】
以上のようにして形成されたパネル１２０は、母基板１０１から切り出された基板１０１’と母基板１０２から切り出された基板１０２’とがシール材１０３によって貼り合わされた形態を成している。なお、シール材３の内側には、別工程によって図示しない液晶が封入されている。
【０００６】
基板１０２’は、基板１０１’の端面から外側に張り出す基板張出部１０２ａを有している。この基板張出部１０２ａは、表裏のレーザスポットをずらして割断した領域Ｂによって形成されたものである。基板１０１’，１０２’の内面上には、図示しない電極が形成され、これらの電極には図示しない配線が電気的に接続されている。また、前記配線は、基板張出部１０２ａの表面上に引き出されるように形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したように、大判パネル１００の表裏の両側から別々のレーザ発振器により各母基板１０１，１０２の表面にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射して母基板１０１，１０２を割断する製造方法においては、表裏のレーザスポットが同一直線上に位置するように割断する領域Ａで１つの問題が生じる。すなわち、表裏のレーザスポットを同一直線上に位置させて割断する場合、表裏両方のレーザ光Ｌ１，Ｌ２が各母基板１０１，１０２の表面に対して垂直に入射すると（あるいは、レーザ光Ｌ１，Ｌ２が互いに同一直線上に位置すると）、各レーザ光Ｌ１，Ｌ２が発振源と異なる他方側のレーザ発振器に到達してしまい（表裏両方のレーザ光が干渉して、反対側の光学系に入射した光や反対側の光学系によって反射された光がレーザ発振器に到達してしまい）、それによって、レーザ発振器が故障してしまう虞がある。
【０００８】
本発明は前記事情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、基板の表裏両方に照射されるレーザ光の干渉を防止して、レーザ発振器の故障を未然に防止することができる基板割断方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の基板割断方法は、貼り合わされた２枚の基板の両方の面にレーザ光を同時に照射して基板を割断する基板割断方法において、各基板に照射されるレーザ光の少なくとも一方を、基板の面と直交する垂線に対して所定の角度を成すように、基板の面に入射させることを特徴とする。また、本発明は、貼り合わされた２枚の基板の両方の面にレーザ光を同時に照射して基板を割断する基板割断装置において、各基板に照射されるレーザ光の少なくとも一方を、基板の面と直交する垂線に対して所定の角度を成すように、基板の面に入射させる光学系を備えていることを特徴とする。また、本発明は、互いに貼り合わされる２枚の基板間に液晶を封入して液晶パネルを製造する方法において、２つの母基板をシール材によって貼り合わて大判パネルを形成する工程と、前記大判パネルを割断して、短冊状のパネルを形成する１次ブレーク工程と、前記シール材に設けられた液晶注入口を通じて、前記短冊状パネルのセル内に液晶を注入した後、前記液晶注入口を封止する工程と、液晶が注入された前記短冊状パネルを割断して、所望の大きさのパネルを形成する２次ブレーク工程とを具備し、前記１次ブレーク工程および２次ブレーク工程の少なくとも一方の工程では、パネルを形成する２枚の貼り合わせ基板の両方の面にレーザ光を同時に照射して基板を割断するとともに、各基板に照射されるレーザ光の少なくとも一方を、基板の面と直交する垂線に対して所定の角度を成すように、基板の面に入射させることを特徴とする。
【００１０】
これらの発明によれば、各基板に照射されるレーザ光同士が干渉しないため、レーザ光が発振源と異なる他方側のレーザ発振器に到達して（表裏両方のレーザ光が干渉して、反対側の光学系に入射した光や反対側の光学系によって反射された光がレーザ発振器に到達して）しまうことがない。 そのため、レーザ発振器の故障を未然に防止することができる。
【００１１】
なお、これらの構成においては、一方の基板の面上の所定のスポット位置にレーザ光を集光する第１の集光レンズと、他方の基板の面上の所定のスポット位置にレーザ光を集光する第２の集光レンズとを備え、レーザ光の前記スポット位置を通る法線からこの法線と直交するように延び且つ第１の集光レンズを通る線をＬとし、また、前記法線と直交するように延び且つ第２の集光レンズを通る線をＬ'とすると、ＬとＬ'とが成す角度Φが０°〜９０°の範囲内に設定されていることが望ましい。また、前記角度Φが０°であり、一方の基板に照射されるレーザ光の入射角と他方の基板に照射されるレーザ光の入射角とが共に等しい場合、基板と集光レンズとの間の距離をＳ、基板面上におけるレーザスポットの最大径をＤ、レーザ光が集光レンズに入射する時のレーザスポット径をｄ、集光レンズの直径をＬ、一方の基板面上のスポット位置と他方の基板面上のスポット位置との間の水平距離の最大値をｙとすると、基板に照射されるレーザ光の入射角θ（°）は、θ＞ビーム広がり角＋集光レンズの角度＋Ｙ移動分の角度＝１８０（Ｄ−ｄ）／２Ｓπ＋９０Ｌ／Ｓπ＋９０ｙ／Ｓπであることが望ましい。これにより、上記作用効果の達成を確実ならしめることができる。
【００１２】
また、本発明は、一方の基板に照射されるレーザ光の入射角と他方の基板に照射されるレーザ光の入射角とが共に等しいことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、レーザスポットの形状が両方の基板で一致するため、基板に作用する熱応力を同一にして効率的に割断することが可能になるとともに、両方の基板にレーザ光を照射する２つの光学系を共用できる利点がある。
【００１４】
また、本発明は、レーザ光を基板の面に導く光学系を移動させることによって、基板の面に対するレーザ光のスポット位置を変化させることを特徴とする。また、本発明は、基板の面に形成されてレーザ光によって走査されるスクライブ溝の長手方向及びこの長手方向に対して直交する方向で前記光学系を移動することによって、レーザ光のスポット位置を変化させることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、両方の基板のスクライブ溝に対して各レーザ光のレーザスポットを正確に一致させるスポット調整を行なうことができるとともに、スクライブ溝の位置が両基板で一致する領域からスクライブ溝の位置が両基板でズレている領域への割断作業の移行時においてもスポット調整を容易且つ迅速に行なうことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
【００１７】
図４および図５は、本発明の一実施形態に係る方法によって基板を分割する様子を示している。図５の（ａ）は、ガラスから成る母基板１０と母基板１２とがシール材１３（図４参照）によって貼り合わされて成る１枚の大判パネル１５を示している。母基板１０，１２の内面には、図示しない電極や配線を所定のパターン形状にて形成した導電パターンが形成されている。この大判パネル１５は、１次ブレーク工程として割断され、短冊状のパネル１５Ａに形成される（図５の（ｂ）参照）。このような割断は、各母基板１０，１２の表面の切断箇所にスクライブ溝５をそれぞれ形成し、レーザ光をスクライブ溝５に照射することによって実現される。その後、短冊状パネル１５Ａのセル内に液晶を注入して封止した後、２次ブレーク工程として短冊状パネル１５Ａを更に割断して、１パネル分（製品）の大きさに相当するパネル１５Ｂを形成する（図５の（ｃ）参照）。この２次ブレーク工程での割断方法が図４に詳しく示されている。
【００１８】
図４に示されるように、短冊状パネル１５Ａを構成する母基板１０，１２上においては、それぞれ基板１となる部分と基板２となる部分とが交互に配列されており、当該部分毎に前記導電体パターンが形成されている。母基板１０と母基板１２とは、一方の母基板１０における基板１となる部分と、他方の母基板１２における基板２となる部分とが相互に対向するように貼り合わされている。
【００１９】
また、短冊状パネル１５Ａにおいて、母基板１０にはスクライブ溝５ａ，５ｂが形成され、母基板１２にはスクライブ溝５Ａ，５Ｂが形成される。これらのスクライブ溝５ａ，５ｂ，５Ａ，５Ｂは図示しない公知のスクライブ装置によって形成される。そして、レーザ光Ｌ１，Ｌ２をスクライブ溝５ａ，５ｂ，５Ａ，５Ｂに照射することによって、短冊状パネル１５Ａが割断され、１パネル分（製品）の大きさに相当するパネル１５Ｂが形成される。この場合、レーザ光Ｌ１，Ｌ２は、図中に一点鎖線で示されるように、基板１０，１２の表面と直交する垂線７に対して所定の角度θを成すように斜め方向から入射される。また、スクライブ溝５ａ，５ｂ，５Ａ，５Ｂの形成配置に伴って、領域Ａでは、表裏のレーザスポットが同一直線上に位置するように割断され、領域Ｂでは、表裏のレーザスポットがスクライブ溝に対して直交する方向に所定距離ずれるように割断される。
【００２０】
以上のようにして形成されたパネル１５Ｂの詳細な平面図が図６に示されている。図示のように、パネル１５Ｂは、母基板１２から切り出された基板２と母基板１０から切り出された基板１とが貼り合わされて形成された液晶表示部１７を有している。この液晶表示部１７は、基板１，２とシール材１３とによって囲まれた空間内に液晶が液晶注入口２１を介して注入されることによって形成され、液晶注入口２１は封止材２２によって封止されている。また、基板２は、基板１の端面１ａから外側に張り出す基板張出部（実装部）１９を有している。この基板張出部１９は、表裏のレーザスポットをずらして割断した領域Ｂによって形成されたものである。また、この基板張出部１９の表面上には、液晶表示部１０を駆動するために基板１，２の内面上に形成された導電パターンが引き出されているとともに、ＩＣ１６が実装されている。
【００２１】
図４に示されるように基板１０，１２の表面に対してレーザ光を斜めに照射する（基板１０，１２の表面と直交する垂線７に対して所定の角度θを成すように照射する）ことができるレーザ割断装置３０が図１に示されている。このレーザ割断装置３０は、図５の（ａ）〜（ｂ）で示した一次ブレーク工程および（ｂ）〜（ｃ）で示した２次ブレーク工程で使用することができる。
【００２２】
図１に示されるように、レーザ割断装置３０は、一対のレーザ発振器３１，３２と、このレーザ発振器３１，３２から放出されるレーザ光４２，４３を加工対象（本実施形態では、例えば大判パネル１５や短冊状パネル１５Ａ）に導いて集光するための照明光学系３３，３４と、加工対象１５Ａ（１５）を保持するための保持板３５と、保持板３５を支持する支持体３６と、支持体３６を駆動して加工対象１５Ａ（１５）の位置および姿勢を調整するための駆動機構３７と、レーザ発振器３１，３２、照明光学系３３，３４、駆動機構３７を制御するための制御部３８とを備えている。
【００２３】
照明光学系３３は、第１の反射ミラー３３Ｃと、第２の反射ミラー３３Ａと、集光レンズ３３Ｂとを有している。また、照明光学系３４は、反射ミラー３４Ａと集光レンズ３４Ｂとを備えている。これらの照明光学系３３，３４は、その導光経路および照射スポット径（集光特性）が制御部３８によって制御できるようになっている。本実施形態において、反射ミラー３３Ａ，３４Ａは、加工対象１５Ａ（１５）の表面と直交する垂線７に対してレーザ光Ｌ２が所定の角度θ（例えば約６°）を成して入射するように（ただし、レーザ光Ｌ１，Ｌ２が垂線７に対して同じ側でθの角度を成すように）、その位置と傾きとが設定されている。
【００２４】
レーザ発振器３１，３２としては、ＣＯ２レーザ等の気体レーザ、ＹＡＧレーザ等の固体レーザ、あるいは、半導体レーザその他の各種レーザ発振器を使用することができるが、加工対象の光吸収特性を考慮して、加工対象が有効に吸収し得る帯域の発振波長を備えたものを選定する必要がある。例えば、液晶パネルの基板材料として一般に用いられるソーダガラス、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス等のガラス材料を加工対象とする場合には、ＣＯ２レーザを用いることができる。このレーザ発振器３１，３２は、制御部３８によって、その発振出力（光パワー）を制御できるようになっている。
【００２５】
保持板３５は、加工対象１５Ａ（１５）を載置または固定可能に構成されている。また、保持板３５は、加工対象１５Ａ（１５）が載置または固定される面とは反対側から（図示の下方から）光を照射できるように、例えばスクライブ溝５（５ａ，５ｂ，５Ａ，５Ｂ）に沿ってスリット状に形成された光学窓３５ａを有している。この光学窓３５ａは、開口部であっても、あるいは、レーザ光を透過可能な素材で構成されていても良い。また、保持板３５ａは、加工対象の大きさ、スクライブ溝の位置や方向によって取り付け姿勢を変えることができるように構成されている。なお、支持体３６は、保持板３５に接続されているとともに、駆動機構３７によって水平Ｘ−Ｙ方向に移動可能に構成されている。
【００２６】
レーザ割断装置３０の機械的な構成が図２および図３に示されている。図示のように、レーザ割断装置３０は、加工対象１５Ａ（１５）に対して下側からレーザ光を照射する一方の照明光学系３４とレーザ発信器３２とを装置本体４０の下側（例えば内部）に備え、加工対象１５Ａ（１５）に対して上側からレーザ光を照射する他方の照明光学系３３とレーザ発信器３１とを装置本体４０の上側（例えば外部）に備えている。
【００２７】
装置本体４０の上側には、レーザ発信器３１が設置されるベースプレート４２が取り付け固定されている。ベースプレート４２には、レーザ光の走査方向（スクライブ溝の長手方向）であるＸ方向に沿って延びる第１のレール４４が設けられている。また、この第１のレール４４には、レーザ発信器３１からのレーザ光を受けて反射する第１の反射ミラー３３Ｃが固定されたＸテーブル４６が移動可能に取り付けられている。すなわち、Ｘテーブル４６は、レーザ光の走査方向（スクライブ溝の長手方向）であるＸ方向に沿って移動することができる。なお、第１の反射ミラー３３Ｃは支持台４９によって支持されている。
【００２８】
また、ベースプレート４２上には、Ｘテーブル４６を初期位置からＸ方向の任意の位置へ移動させる１軸アクチュエータ７４が設けられている。なお、１軸アクチュエータ７４は制御部３８によってその駆動が制御される。
【００２９】
また、Ｘテーブル４６には、スクライブ溝の長手方向に対して直交する方向（Ｂ領域でのスクライブ溝のズレ方向）であるＹ方向に沿って延びる第２のレール４８が設けられている。また、この第２のレール４８には、第１の反射ミラー３３Ｃからの反射光を受けて集光レンズ３３Ｂに反射する第２の反射ミラー３３Ａが固定されたＹテーブル５０が移動可能に取り付けられている。すなわち、Ｙテーブル５０は、スクライブ溝の長手方向に対して直交する方向（Ｂ領域でのスクライブ溝のズレ方向）であるＹ方向に沿って移動することができる。なお、第２の反射ミラー３３Ａは、加工対象１５Ａ（１５）への入射角θを変えるために、支持５１を中心に回動することができる。支軸５１は、制御部３８によって制御される図示しない駆動機構を介して回転駆動される。また、Ｘテーブル４６には１軸アクチュエータ７２があり、Ｙテーブル５０をＹ方向の任意の位置へ移動させることができる。なお、１軸アクチュエータ７２は制御部３８によってその駆動が制御される。
【００３０】
次に、上記構成のレーザ割断装置３０を使用して短冊状パネル１５Ａを割断する方法について説明する。なお、ここでは、領域Ａの割断作業を行なった後に領域Ｂの割断作業を行なう場合について説明する。
【００３１】
まず、図４の（ａ）に示されるようにスクライブ溝５ａ，５ｂ，５Ａ，５Ｂ…が形成された短冊状パネル１５Ａを保持板３５にセットする。次に、駆動機構３７により支持体３６を動作させて、下側のレーザ発信器３２および照明光学系３４からのレーザ光Ｌ２のレーザスポットが下側のスクライブ溝５Ｂに当たるように、短冊状パネル１５Ａを位置決めする。この時、上側のレーザ発信器３１および照明光学系３３からのレーザ光Ｌ１のレーザスポットに対して上側のスクライブ溝５ｂがズレている場合には、Ｙテーブル５０をＹ方向に移動させて（必要な場合には、Ｘテーブル４６も移動させて）、レーザ光Ｌ１のレーザスポットを上側のスクライブ溝５ｂに一致させる。
【００３２】
このようにして各スクライブ溝５ｂ，５Ｂに対して各レーザ光Ｌ１，Ｌ２のレーザスポットを一致させたら、各レーザ発振器３１，３２からレーザ光を出射させる。この場合、下側のレーザ光Ｌ２は、反射ミラー３４Ａによって反射されるとともに、集光レンズ３４Ｂを介して短冊状パネル１５Ａの裏面（母基板１２の表面）のスクライブ溝５Ｂに入射角θで照射される。一方、上側のレーザ光Ｌ１は、反射ミラー３３Ｃ，３３Ａによって反射されるとともに、集光レンズ３３Ｂを介して短冊状パネル１５Ａの表面（母基板１０の表面）のスクライブ溝５ｂに入射角θで照射される。この時、表裏両方のレーザ光Ｌ１，Ｌ２は、垂線７に対して角度θを成すとともに互いに同一直線上にないため、発振源と異なる他方側のレーザ発振器に到達して（表裏両方のレーザ光が干渉して、反対側の光学系に入射した光や反対側の光学系によって反射された光がレーザ発振器に到達して）しまうことがない。すなわち、表裏両方のレーザ光Ｌ１，Ｌ２は互いに干渉しない。この照射状態で、支持体３６を介して短冊状パネル１５ＡをＸ方向に移動させて、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を基板１０，１２上で走査させれば、スクライブ溝５Ｂ，５ｂに沿って基板１０，１２が同時に割断される。
【００３３】
なお、このようにスクライブ溝が形成されている場合には、レーザ光を照射することによって基板の照射領域が加熱され、膨張することによって一時的に圧縮応力が生じるが、その後、照射領域の温度が低下するとともに基板素材が収縮し、スクライブ溝の両側へ基板素材を引き離そうとする引張応力が生じることにより、スクライブ溝に沿って基板が割断される。したがって、レーザ光をスクライブ溝に沿って走査していくことにより、レーザ光の照射スポットが通過した後の部位に引張応力が生じるので、レーザ光照射にやや遅れてスクライブ溝に沿った破断が進行していく。このように、本実施形態では、スクライブ溝５Ｂとスクライブ溝５ｂとに同時にレーザ光を照射し、スクライブ溝５Ｂ，５ｂに沿ってレーザ光の照射スポットを走査していくことにより、スクライブ溝５Ｂ，５ｂに沿って母基板１０，１２を破断していく。このようなレーザ割断による基板の分割は、基板素材の局所的な膨張および収縮に起因して生じる内部応力によってもたらされるものであり、当該分割部位の直下に配置されたシール材１３に外部応力を及ぼす必要がないので、シール材１３の変形やシール材１３と基板１０，１２との密着性の悪化をもたらすことが殆どない。
【００３４】
以上のようにしてＡ領域での割断作業が終了したら、今度は、Ｂ領域での割断作業を行なうために、支持体３６を介して短冊状パネル１５ＡをＹ方向に移動させて、下側のレーザ光Ｌ２のレーザスポットが下側のスクライブ溝５Ａに当たるようにする。また、この領域Ｂでは、上側のスクライブ溝５ａが下側のスクライブ溝５Ａに対してＹ方向にズレているため、Ｙテーブル５０をＹ方向に移動させて（必要な場合には、Ｘテーブル４６も移動させて）、上側のレーザ光Ｌ１のレーザスポットを上側のスクライブ溝５ａに一致させる。このようにして各スクライブ溝５ａ，５Ａに対して各レーザ光Ｌ１，Ｌ２のレーザスポットを一致させたら、各レーザ発振器３１，３２からレーザ光を出射させて、前述したと同様にレーザ光の走査を行ない、割断作業を進行させる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態では、加工対象の表面と直交する垂線７に対して角度θを成し且つ互いに同一直線上とならないように、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を加工対象の表面および裏面に照射しているため、レーザ光Ｌ１，Ｌ２同士が干渉せず、したがって、レーザ光Ｌ１，Ｌ２が発振源と異なる他方側のレーザ発振器に到達して（表裏両方のレーザ光が干渉して、反対側の光学系に入射した光や反対側の光学系によって反射された光がレーザ発振器に到達して）しまうことがない。 そのため、レーザ発振器３１，３２の故障を未然に防止することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、上側のレーザ光Ｌ１を角度θで入射させる反射ミラー３３ＡをＸ，Ｙ方向に移動させる調整機構（ＸＹ機構）が設けられているため、上下の各スクライブ溝に対して上下の各レーザ光Ｌ１，Ｌ２のレーザスポットを正確に一致させるスポット調整を行なうことができるとともに、スクライブ溝が上下で一致するＡ領域からスクライブ溝が上下でズレているＢ領域への割断作業の移行時においてもスポット調整を容易且つ迅速に行なうことができる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、レーザ光の上側の入射角度と下側の入射角度とが等しく設定されているが、上下のレーザ光同士が干渉しなければ、上側の入射角度と下側の入射角度とが互いに異なっていても良い。例えば、上下の一方のレーザ光が垂線７に対して角度θを成すとともに、他方のレーザ光が垂線７と平行（加工対象の表面に対して垂直に入射する）であっても良い。ただし、上下のレーザ光の入射角を一致させると、レーザスポットの形状が上下で一致するため、基板に作用する熱応力を同一にして効率的に割断することが可能になるとともに、上下の光学系３３，３４を共用できる利点がある。また、スクライブ溝が上下でズレているＢ領域では、上下のレーザ光を共に加工対象の表面に対して垂直に入射させても干渉することはないため、角度θを成して入射させる必要はない。
【００３８】
なお、入射角θは、上下のレーザ光同士が干渉しない範囲に設定されていれば良い。例えば、上下の入射角が等しく、上下の集光レンズ３３Ｂ，３４Ｂがスポット位置の基板垂線７と同一平面上にある場合（上下のレーザ光の光軸が互いに同一平面（垂線７を含む平面）上で延びている場合）、加工対象と集光レンズ３３Ｂ，３４Ｂとの間の距離をＳ、加工対象面での最大スポット径（直径）をＤ、集光レンズ入射時（レーザ光が集光レンズに入射する時）のレーザ光のスポット径（直径）をｄ、集光レンズの直径をＬ、上側のスポットのＹ方向最大移動量（加工対象の下面のスポット位置と上面のスポット位置との間の水平距離の最大値）をｙとすると、θ（°）は、
θ＞ビーム広がり角＋集光レンズの角度＋Ｙ移動分の角度
＝１８０（Ｄ−ｄ）／２Ｓπ＋９０Ｌ／Ｓπ＋９０ｙ／Ｓπ
であれば良い。
【００３９】
また、上下のレーザ光の入射方向は必ずしも同じである必要はない。すなわち、前述したように、上下のレーザ光の入射方向が同じであっても良い（上下の集光レンズ３３Ｂ，３４Ｂがスポット位置の基板垂線７と同一平面上にあっても良い）が、上下のレーザ光同士が干渉しない範囲で上下のレーザ光の入射方向が異なっていても良い（上下の集光レンズ３３Ｂ，３４Ｂがスポット位置の基板垂線７と同一平面上になくても良い）。
【００４０】
図７は、本発明における上下のレーザ光の入射方向の関係を示したものである。図示のように、加工対象１５Ａ（１５）に対する上下のレーザ光の入射角がそれぞれθ，θ’（θ＝θ’であっても良い）である場合、上下の集光レンズ３３Ｂ，３４Ｂは、概ね、垂線７と角度θ，θ’を成す線の集合である円錐面Ｇ，Ｇ’の母線の延長線上に位置する。なお、図中Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、互いに周方向に９０°離れた上側の集光レンズ３３Ｂの特定の位置を示しており、また、図中Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’は、互いに周方向に９０°離れた下側の集光レンズ３４Ｂの特定の位置であって、加工対象１５Ａ（１５）に対してＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとそれぞれ対称な位置を示している。
【００４１】
このような入射関係において、上下のレーザ光同士が干渉しないようにするためには、上側の集光レンズ３３Ｂが例えば図中のＡの位置に配置されている場合、下側の集光レンズ３４Ｂを位置Ａ’（上側の集光レンズ３３Ｂと同一平面上の位置）もしくはＡ’〜Ｂ’，Ａ’〜Ｄ’の範囲に配置すれば良い。同様に、上側の集光レンズ３３ＢがＢの位置に配置されている場合には、下側の集光レンズ３４Ｂを位置Ｂ’もしくはＢ’〜Ａ’，Ｂ’〜Ｃ’の範囲に配置し、上側の集光レンズ３３ＢがＣの位置に配置されている場合には、下側の集光レンズ３４Ｂを位置Ｃ’もしくはＣ’〜Ｂ’，Ｃ’〜Ｄ’の範囲に配置し、上側の集光レンズ３３ＢがＤの位置に配置されている場合には、下側の集光レンズ３４Ｂを位置Ｄ’もしくはＤ’〜Ａ’，Ｄ’〜Ｃ’の範囲に配置すれば良い。
【００４２】
すなわち、加工対象１５Ａ（１５）の表面上の照射スポットＰを通る垂線（法線）７からこの垂線７と直交するように延び且つ上側の集光レンズ３３Ｂを通る線をＬとし、また、垂線７と直交するように延び且つ下側の集光レンズ３４Ｂを通る線をＬ’とすると、ＬとＬ’とが成す角度Φが、０°≦Φ≦９０°または−９０°≦Φ≦０°（時計周りを正）であれば、上下のレーザ光同士の干渉を確実に防止できる。
【００４３】
また、本実施形態では、装置本体４０の下側（例えば内部）の光学系３４ではなく、装置本体４０の上側（例えば外部）の光学系３３にＸＹ調整機構が設けられているため、作業者による調整が容易であるという利点がある。無論、光学系３４にも光学系３３と同様のＸＹ調整機構を設けても良い。
【００４４】
また、本実施形態では、支軸５１を回転駆動させることによって反射ミラー３３Ａの傾き（入射角θ）を変化させることができるが、反射ミラー３３Ａの傾きを変化させることによって、レーザスポットの位置を変化させる前記ＸＹ機構と同様なスポット調整を行なうことも可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、ベースプレート４２をＸＹ方向に移動させるようにしてもレーザスポットの位置を調整することができる。そのような構成の一例が図８に示されている。この構成では、装置本体４０に設けられたレール６２に沿ってＸ方向に移動できるＸテーブル６１上で、ベースプレート４２がレール６０に沿ってＹ方向に移動できる。また、このようなベースプレート４２のＸＹ機構を下側の光学系３４にも設ければ、加工対象を支持体３６によって移動しなくても、レーザ光をスクライブ溝上で走査することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板割断装置の概念図である。
【図２】図１の基板割断装置の機械的な構成を示す概略図である。
【図３】図２のＡ方向矢視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る方法によって基板を分割する様子を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る方法によって基板を分割する様子を示す斜視図である。
【図６】液晶パネルの平面図である。
【図７】上下のレーザ光の入射方向の関係を示す斜視図である。
【図８】図２の構成の変形例を示す概略図である。
【図９】従来の方法によって基板を分割する様子を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２…基板
７…垂線
１０，１２…母基板
１５Ａ，１５Ｂ…パネル
３３，３４…光学系
４６…Ｘテーブル
５０…Ｙテーブル
Ｌ１，Ｌ２…レーザ光
Claims (11)
- 貼り合わされた２枚の基板の両方の面にレーザ光を同時に照射して基板を割断する基板割断方法において、
各基板に照射されるレーザ光の少なくとも一方を、基板の面と直交する垂線に対して所定の角度を成すように、基板の面に入射させることを特徴とする基板割断方法。 - 一方の基板に照射されるレーザ光の入射角と他方の基板に照射されるレーザ光の入射角とが共に等しいことを特徴とする請求項１に記載の基板割断方法。
- レーザ光を基板の面に導く光学系を移動させることによって、基板の面に対するレーザ光のスポット位置を変化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板割断方法。
- 基板の面に形成されてレーザ光によって走査されるスクライブ溝の長手方向及びこの長手方向に対して直交する方向で前記光学系を移動することによって、レーザ光のスポット位置を変化させることを特徴とする請求項３に記載の基板割断方法。
- 一方の基板の面上の所定のスポット位置にレーザ光を集光する第１の集光レンズと、他方の基板の面上の所定のスポット位置にレーザ光を集光する第２の集光レンズとを備え、
レーザ光の前記スポット位置を通る法線からこの法線と直交するように延び且つ第１の集光レンズを通る線をＬとし、また、前記法線と直交するように延び且つ第２の集光レンズを通る線をＬ'とすると、ＬとＬ'とが成す角度Φが０°〜９０°の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の基板割断方法。 - 貼り合わされた２枚の基板の両方の面にレーザ光を同時に照射して基板を割断する基板割断装置において、
各基板に照射されるレーザ光の少なくとも一方を、基板の面と直交する垂線に対して所定の角度を成すように、基板の面に入射させる光学系を備えていることを特徴とする基板割断装置。 - 一方の基板の面上の所定のスポット位置にレーザ光を集光する第１の集光レンズと、他方の基板の面上の所定のスポット位置にレーザ光を集光する第２の集光レンズとを備え、
レーザ光の前記スポット位置を通る法線からこの法線と直交するように延び且つ第１の集光レンズを通る線をＬとし、また、前記法線と直交するように延び且つ第２の集光レンズを通る線をＬ'とすると、ＬとＬ'とが成す角度Φが０°〜９０°の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の基板割断装置。 - 互いに貼り合わされる２枚の基板間に液晶を封入して液晶パネルを製造する方法において、
２つの母基板をシール材によって貼り合わせて大判パネルを形成する工程と、
前記大判パネルを割断して、短冊状のパネルを形成する１次ブレーク工程と、
前記シール材に設けられた液晶注入口を通じて、前記短冊状パネルのセル内に液晶を注入した後、前記液晶注入口を封止する工程と、
液晶が注入された前記短冊状パネルを割断して、所望の大きさのパネルを形成する２次ブレーク工程と、
を具備し、
前記１次ブレーク工程および２次ブレーク工程の少なくとも一方の工程では、パネルを形成する２枚の貼り合わせ基板の両方の面にレーザ光を同時に照射して基板を割断するとともに、各基板に照射されるレーザ光の少なくとも一方を、基板の面と直交する垂線に対して所定の角度を成すように、基板の面に入射させることを特徴とする液晶パネルの製造方法。 - 一方の基板に照射されるレーザ光の入射角と他方の基板に照射されるレーザ光の入射角とが共に等しいことを特徴とする請求項８に記載の液晶パネルの製造方法。
- レーザ光を基板の面に導く光学系を移動させることによって、基板の面に対するレーザ光のスポット位置を変化させることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の液晶パネルの製造方法。
- 基板の面に形成されてレーザ光によって走査されるスクライブ溝の長手方向及びこの長手方向に対して直交する方向で前記光学系を移動することによって、レーザ光のスポット位置を変化させることを特徴とする請求項１０に記載の液晶パネルの製造方法。
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