JP6166587B2 - Cutting method of resin plate attached to glass substrate - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス基板上に貼り付けられた樹脂板を、レーザビームの照射により切断する切断方法に関する。例えば、本発明は、ガラス基板上に樹脂製の偏光板が貼り付けられた液晶表示パネル(LCD)において、偏光板をレーザビームで切断する際の切断方法として利用される。 The present invention relates to a cutting method for cutting a resin plate attached on a glass substrate by laser beam irradiation. For example, the present invention is used as a cutting method when a polarizing plate is cut with a laser beam in a liquid crystal display panel (LCD) in which a resin polarizing plate is attached to a glass substrate.
ガラス基板の片面あるいは両面にPET樹脂などからなる偏光板(偏光フイルム)を貼り付けた液晶表示パネルは従来から知られている。このような液晶表示パネルを製造する方法が、例えば特許文献1に開示されている。この特許文献1で示された方法では、まず、複数の単位パネルがパターン形成された大面積の液晶マザー基板から個々の単位パネルを切り出し、この単位パネルに、別途作成された偏光板が一枚ずつ貼り付けられている。
Conventionally, a liquid crystal display panel in which a polarizing plate (polarizing film) made of PET resin or the like is attached to one side or both sides of a glass substrate is known. A method for manufacturing such a liquid crystal display panel is disclosed in
上記の方法では、単位パネル毎に偏光板を貼り付けなければならないので、その工程に時間がかかる。また、ガラス基板に対して、それと同サイズの偏光板を正確に位置決めして貼り付けなければならず、時間を要するとともに位置決めの精度が要求され、位置ズレによる不具合が発生しやすい。 In the above method, since a polarizing plate must be attached to each unit panel, the process takes time. In addition, a polarizing plate of the same size as that of the glass substrate must be accurately positioned and affixed, which requires time and positioning accuracy is required, and problems due to misalignment are likely to occur.
そこで出願人は、大面積の液晶マザー基板の全面に偏光板を先に貼り付けておき、その後、切断予定ラインに沿ってレーザビームで偏光板を切断するようにした方法を特許文献2で開示している。これによれば、偏光板を単位パネルのガラス基板に合わせて精度よく、かつ、一挙に複数の単位パネルに貼り付けることができる。また、ガラス基板と偏光板との間にITO膜を介在させることで、ビーム照射時にはITO膜でビームが反射され、ガラス基板への熱ダメージを抑えることができる。 Therefore, the applicant discloses in Patent Document 2 a method in which a polarizing plate is first pasted on the entire surface of a large-area liquid crystal mother substrate, and then the polarizing plate is cut with a laser beam along a planned cutting line. doing. According to this, the polarizing plate can be attached to a plurality of unit panels at once with high accuracy in accordance with the glass substrate of the unit panel. Further, by interposing the ITO film between the glass substrate and the polarizing plate, the beam is reflected by the ITO film at the time of beam irradiation, and thermal damage to the glass substrate can be suppressed.
一般に、レーザビームを走査して偏光板を切断する場合、レーザビームは、所定の強度分布で走査するようにしている。照射ビームの光強度分布は、図5(a)に示すように、光軸中心部が強く、その外側が弱くなる山状の分布(ガウシアン分布)になる。レーザビームは、円形状ビームスポットを形成していてもよく、また、所定の長軸径、短軸径を有する楕円状のビームスポットを形成していてもよい。
したがって、レーザビームの焦点をガラス基板11に貼り付けられた偏光板12の表面に合わせて照射した場合、図5(b)に示すように、溶融やアブレーションにより形成される溝13は、略上記の光強度分布(照射面の熱強度分布と同様)の反転形状となる。この後、基板を次工程に送り、溝13の中心に沿ってガラス基板11を単位パネルに分断すると、図5(c)に示すように、偏光板12の切断面は傾斜面となる。その結果、ガラス基板11の端面近傍には、偏光板12の板厚が徐々に薄くなる傾斜領域が所定の幅L1で形成されることになる。
しかしながら、分断された単位パネルを製品としてみた場合には、傾斜領域の幅L1はできるだけ小さい方が望ましい。すなわち、偏光板12の端はできるだけガラス基板11の端に近い位置で分断できることが望ましい。
傾斜領域の幅L1を小さくするための方法として、偏光板12表面におけるビームスポットの小径化がある。レーザビームは、より小さく集光させることで急峻な光強度分布へと変化する。前述のように、溝13は、光強度分布に応じた反転形状となるため、結果的により狭い傾斜領域L1を得ることができる。しかし、その一方で、ビームスポット内は強い光強度で集中的に照射されることになるため、偏光板12直下のガラス基板11にも熱的ダメージを与えてしまうことになる。ガラス基板11への熱的ダメージは、ガラス基板11自体の強度低下を招いて製品価値を大きく損なうため、極力避けねばならない。
高品質の単位パネルを得るためには、ガラス基板に熱的ダメージをもたらすことなく、上記傾斜領域の幅L1をできるだけ小さく、具体的にはL1を50μm以下にすることが望ましい。
In general, when a polarizing plate is cut by scanning a laser beam, the laser beam is scanned with a predetermined intensity distribution. As shown in FIG. 5A, the light intensity distribution of the irradiation beam is a mountain-shaped distribution (Gaussian distribution) in which the central portion of the optical axis is strong and the outside thereof is weak. The laser beam may form a circular beam spot, or may form an elliptical beam spot having a predetermined major axis diameter and minor axis diameter.
Therefore, when the focus of the laser beam is applied to the surface of the polarizing
However, when the divided unit panel is viewed as a product, it is desirable that the width L1 of the inclined region is as small as possible. That is, it is desirable that the end of the polarizing
As a method for reducing the width L1 of the inclined region, there is a reduction in the diameter of the beam spot on the surface of the polarizing
In order to obtain a high-quality unit panel, it is desirable to make the width L1 of the inclined region as small as possible without causing thermal damage to the glass substrate, specifically, to set L1 to 50 μm or less.
このような課題に鑑み、上記した特許文献2では、ガラス基板と偏光板との間にITO膜を介在させておいて、レーザビーム照射時にITO膜で反射させてレーザビームによるガラス基板への熱的ダメージを抑えるようにしている。
しかし、ITO膜を組み入れることになれば、液晶パネルの構成が複雑になるとともに、ITO蒸着等の製造工程も増えてコスト高になるといった問題点があった。
In view of such a problem, in
However, if an ITO film is incorporated, the configuration of the liquid crystal panel becomes complicated, and the manufacturing process such as ITO deposition increases, resulting in high costs.
本発明者は、偏光板下にあるガラス基板に熱ダメージを与えないように、焦点から離れた位置のデフォーカスで加工するにあたって、レーザビームの周辺部分(スクライブラインの両脇または片側)を遮蔽し、偏光板への照射を防ぐことによって、偏光板の切断面の傾斜が緩やかになることを見出し、本発明を完成した。
本発明は、ITO膜による反射層を形成する工程を省略するものでありながら、ガラス基板へのレーザビームによる熱的ダメージを抑制することができ、しかも、ガラス基板の表面に貼り付けられた偏光板等の樹脂板の傾斜領域の幅L1が急峻になるようにすることができるレーザビームによる樹脂板の切断方法を提供することを目的とする。
The present inventor shields the peripheral portion of the laser beam (on both sides or one side of the scribe line) when processing with defocus at a position away from the focus so as not to cause thermal damage to the glass substrate under the polarizing plate. In addition, the inventors found that the inclination of the cut surface of the polarizing plate becomes gentle by preventing the irradiation to the polarizing plate, and the present invention has been completed.
Although the present invention omits the step of forming a reflective layer with an ITO film, it can suppress thermal damage to the glass substrate due to the laser beam, and is also attached to the surface of the glass substrate. It is an object of the present invention to provide a method of cutting a resin plate with a laser beam that can make the width L1 of the inclined region of the resin plate such as a plate steep.
上記課題を解決するために本発明では次のような技術的手段を講じた。
すなわち、本発明の切断方法は、ガラス等の下地基板に貼り付けた樹脂板に対してレーザビームを切断予定ラインに沿って相対的に移動させながら照射して当該下地基板を切断することなく前記樹脂板を切断する方法である。
そして、前記樹脂板に照射されるレーザビームの光強度分布がビームの光軸中心付近の略一定強度のピーク部分とその外側で緩やかに減衰するテール部分とで照射されるように、前記レーザビームの焦点が前記樹脂板の表面から高さ方向にデフォーカスさせた状態で照射する。
さらに、前記樹脂板に照射されたレーザビームを遮蔽する遮蔽部材を、前記切断予定ラインを露出させた状態で該切断予定ラインに沿って隣接するように配置し、前記レーザビームのうち、前記ピーク部分のレーザビームを前記切断予定ラインに照射するとともに、前記テール部分のレーザビームを前記遮蔽部材でカットするようにした。
In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
That is, in the cutting method of the present invention, the resin substrate attached to the base substrate such as glass is irradiated while moving the laser beam relatively along the planned cutting line without cutting the base substrate. This is a method of cutting a resin plate.
The laser beam is irradiated so that the light intensity distribution of the laser beam irradiated on the resin plate is irradiated with a peak portion having a substantially constant intensity near the center of the optical axis of the beam and a tail portion that gently attenuates outside the laser beam. Is irradiated in a state where the focal point is defocused in the height direction from the surface of the resin plate.
Further, a shielding member that shields the laser beam applied to the resin plate is disposed adjacent to the planned cutting line in a state where the planned cutting line is exposed. The laser beam of the portion was irradiated to the cutting planned line, and the laser beam of the tail portion was cut by the shielding member .
ここで、レーザビームはCO2レーザとするのが好ましい。 Here, the laser beam is preferably a CO 2 laser.
本発明によれば、樹脂板(偏光板)に照射されるレーザビームは、デフォーカス状態にしてあるので、最もビームが集光される位置に比べて相対的に光強度分布のピークは低くなる。そのため、偏光板を切断した際にガラス基板へ与える熱的ダメージを、最もビームが集光された位置での加工に比べて抑えることができる。一方、レーザビーム照射時に、レーザビームの光強度分布におけるテール部分が遮蔽板によってカットされるので、遮蔽板端部に沿って切り出された偏光板の切断端面が急激な傾斜面になり、垂直に近い切断端面をもった高品質の製品を得ることができるようになる。 According to the present invention, since the laser beam irradiated to the resin plate (polarizing plate) is in a defocused state, the peak of the light intensity distribution is relatively lower than the position where the beam is most focused. . Therefore, the thermal damage given to the glass substrate when the polarizing plate is cut can be suppressed as compared with the processing at the position where the beam is most condensed. On the other hand, when the laser beam is irradiated, the tail portion in the light intensity distribution of the laser beam is cut by the shielding plate, so that the cut end surface of the polarizing plate cut out along the edge of the shielding plate becomes an abruptly inclined surface and becomes vertical. It becomes possible to obtain a high-quality product having a close cut end face.
以下において、本発明の切断方法を図に基づいて詳細に説明する。
図1(a)は、単位パネルに切り出す前の液晶マザー基板Aにおけるガラス基板1と、その上面に貼り付けられた偏光板2の断面図を示すもので、この液晶マザー基板AをレーザビームBにより切断予定ラインSから左右の単位パネルA1、A1に分断する場合を例にして説明する。
Below, the cutting method of this invention is demonstrated in detail based on figures.
FIG. 1A shows a cross-sectional view of a
図1(a)に示すように、ガラス基板1への熱的ダメージを抑えるべくレーザビームBの焦点Pを液晶マザー基板Aの上方(あるいは下方)にずらしたデフォーカス状態となるよう、レーザ光学系(図示外)を切断予定ラインSの上方に配置する。本実施例の場合、偏光板2はPET樹脂などで形成されており、ガラス基板1の厚みが0.7mm程度、偏光板2の厚みが0.2mm程度で形成されている。また、デフォーカスされるレーザビームBの焦点Pの位置、すなわち、焦点Pと偏光板2の上面との距離Hは約2mmに設定される。
使用されるレーザビームBとしては、偏光板2に対して吸収効率のよい波長、例えば9.4μmや10.6μmの波長を有するCO2レーザを用いるのがよい。
そして、図1(b)に示すように、切断予定ラインSの近傍部分を露出させた状態で、切断予定ラインSに沿ってその両脇、または片側にレーザビームBを遮蔽する遮蔽板(遮蔽部材)3を配置する。遮蔽板3には、ガラス板やシムテープなどCO2レーザが透過しない材質を用いる。
As shown in FIG. 1A, the laser optical system is set so that the focal point P of the laser beam B is shifted above (or below) the liquid crystal mother substrate A so as to suppress thermal damage to the
As the laser beam B to be used, it is preferable to use a CO 2 laser having a wavelength with good absorption efficiency with respect to the polarizing
As shown in FIG. 1B, a shielding plate (shielding) that shields the laser beam B on both sides or one side along the planned cutting line S in a state where the vicinity of the planned cutting line S is exposed. Member) 3 is arranged. The shielding
説明の便宜上、遮蔽板3を用いないときの加工状態について簡単に説明する。図2はデフォーカス状態で照射されたレーザビームBを、遮蔽板3を用いることなく直接偏光板2に照射したときの加工状態を示す図である。
偏光板2の上面に照射されるレーザビームBは、焦点Pの位置よりも下側、つまりデフォーカスの状態であり、焦点Pよりもビーム径は広い。そのため、偏光板2上面における光強度分布は、図2(b)のようにレーザビームBの光軸中心をピーク部分とし、焦点Pに比べ(図5(a)参照)、外側周辺に向けて緩やかに減衰するテールを引いた山状の形態(緩やかなガウシアン分布)となる。このレーザビームBを偏光板2に照射すると、偏光板2に形成される溝C1は、図2(a)に示すように、光強度分布を反転させた形状となる。したがって、切断予定ラインSに沿って分断された後の偏光板2の切断面は、緩やかな傾斜面が形成されることになり偏光板2の分断品質としては好ましい状態ではない。分断後の製品形状にもよるが、一般にこの傾斜面は、限りなく垂直に近いほど高品位であるとされる。
For convenience of explanation, a processing state when the shielding
The laser beam B irradiated on the upper surface of the
本発明では、図3(a)に示すように、遮蔽板3(遮蔽部材)を、切断予定ラインSの近傍部分を露出させた状態で切断予定ラインSに沿って配置し、光強度分布における光軸中心近傍のピーク部分B1の光のみを切断予定ラインSに照射するようにして、他のテール部分B2を遮蔽板3でカットするようにした。遮蔽板3の端面と切断予定ラインSとの間隔Lは、10〜200μm程度、好ましくは20〜100μm程度とするのがよい。
In this invention, as shown to Fig.3 (a), the shielding board 3 (shielding member) is arrange | positioned along the scheduled cutting line S in the state which exposed the vicinity part of the scheduled cutting line S, and in light intensity distribution Only the light of the peak portion B1 near the center of the optical axis is irradiated to the cutting planned line S, and the other tail portion B2 is cut by the shielding
上記のようにしてレーザビームを切断予定ラインSに沿って移動させることにより、図3(b)に示すような溝Cを偏光板2に形成する。レーザビームは光強度分布におけるピーク部分B1のみが左右の遮蔽板3、3の間の切断予定ラインS部分に照射され、テール部分B2が遮蔽板3によってカットされる。切断予定ラインSに照射されたレーザビームは、デフォーカス状態で照射されているので、焦点を偏光板2の上面に合わせて照射したときのように、集光された光強度のピークが高いレーザビームに比べて光強度が弱められているとともに略一定強度であり、ガラス基板1への熱的ダメージを抑えることができる。切断予定ラインSではこのピーク部分B1のレーザビームが照射され、溝Cを溶融あるいはアブレーションによって形成することができる。
また、照射面では、レーザビームの光強度分布のテール部分B2が遮蔽板3によってカットされており、光強度が略一定であるピーク部分B1の光が偏光板2に照射されるので、照射部分は略均一な光エネルギーによる均一な加工(アブレーションまたは溶融)がなされるようになり、加工後の溝Cは図3(c)に示すように左右側壁が切り立った急峻な傾斜面が形成される。したがって、次工程で切断予定ラインSに沿ってガラス基板1を単位パネルA1、A1に分断したときに、偏光板2の端面は急峻な傾斜面が形成され、斜面領域の幅L1を小さくすることができる。すなわち、本発明によれば、ガラス基板に対する熱的ダメージを抑え、偏光板には急峻な傾斜面を形成することができる。従来、これらは相反する条件(デフォーカスまたは集光)でしか達成することができなかったが、本発明によれば、両立できなかった加工結果を一度の走査で達成できるようになる。
By moving the laser beam along the planned cutting line S as described above, a groove C as shown in FIG. In the laser beam, only the peak portion B1 in the light intensity distribution is irradiated to the cutting planned line S portion between the left and
On the irradiation surface, the tail portion B2 of the light intensity distribution of the laser beam is cut by the shielding
ここで、本発明を用いた具体的な加工例について説明する。ガラス基板1の板厚が0.7mm、樹脂製の偏光板2の板厚が0.2mmの液晶マザー基板に、板厚が0.5mmの遮蔽板3を取り付け、遮蔽板3の端面と切断予定ラインSとの間隔Lを50μmとし、レーザの焦点Pと偏光板2の上面とのデフォーカスの距離Hを2mmに設定し、CO2レーザで偏光板2をカットした。
その結果、傾斜領域の幅L1を目標の50μmよりも小さい38μmまで改善することができた。
なお、比較のため、遮蔽板3を取り付けずに同様のレーザ照射を行った結果、傾斜領域の幅L1は80μm以上であった。
Here, a specific processing example using the present invention will be described. A shielding
As a result, the width L1 of the inclined region could be improved to 38 μm, which is smaller than the target 50 μm.
For comparison, as a result of performing the same laser irradiation without attaching the
次に、第二の実施形態について説明する。図4は、ガラス基板1の端面からオーバーハングさせた状態で貼り付けられた偏光板2を切断する場合を示す。
この場合は、図4(a)に示すように、偏光板2から切断される端材部分2aは破棄されるものであるから、遮蔽板3は、ガラス基板1の端面に沿った切断予定ラインSのガラス基板1側のみに配置する。そして上記実施例と同様に、デフォーカス状態でレーザビームBを切断予定ラインSに沿って偏光板2上に照射する。すると、偏光板2に形成される溝C’の側壁は、図4(b)に示すように、遮蔽板3を載置した側では、先の実施例と同様に熱強度分布における裾野部分B2が遮蔽板3でカットされるので急峻な傾斜面となり、反対側は緩やかな傾斜面となる。この緩やかな傾斜面の側の偏光板2は端材2aとして破棄される。
これにより、図4(c)に示すように、ガラス基板1に貼り付けられた偏光板2の切断端面を、ガラス基板1の端面と一致させた状態で切断でき、かつ、偏光板2の切断端面の傾斜領域の幅L1を小さくすることができる。
Next, a second embodiment will be described. FIG. 4 shows a case where the
In this case, as shown in FIG. 4 (a), the end material portion 2 a cut from the
As a result, as shown in FIG. 4C, the cut end face of the
以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでない。例えば、切断すべき樹脂板として、液晶表示パネルのガラス基板に貼り付けられた偏光板を示したが、下地となる基板がガラス以外の基板であっても、レーザビームが照射されたときに熱的なダメージを受けるものについては本発明が利用できる。その他、本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。 As mentioned above, although the typical Example of this invention was described, this invention is not necessarily specified to said embodiment. For example, a polarizing plate attached to a glass substrate of a liquid crystal display panel is shown as a resin plate to be cut. However, even if the underlying substrate is a substrate other than glass, it is heated when irradiated with a laser beam. The present invention can be used for those that are subject to undue damage. In addition, in the present invention, the object can be achieved and modified and changed as appropriate without departing from the scope of the claims.
本発明は、液晶表示パネルの偏光板のようなガラス基板に貼り付けられた樹脂板を切断する際に利用される。 The present invention is used when cutting a resin plate attached to a glass substrate such as a polarizing plate of a liquid crystal display panel.
A 液晶マザー基板
A1 単位パネル
B レーザビーム
C 溝
P レーザビームの焦点
1 ガラス基板
2 偏光板(樹脂板)
3 遮蔽板
A Liquid crystal mother substrate A1 Unit panel B Laser beam C Groove P Focus of
3 Shield plate
Claims (3)
前記樹脂板に照射されるレーザビームの光強度分布がビームの光軸中心付近の略一定強度のピーク部分とその外側で緩やかに減衰するテール部分とで照射されるように、前記レーザビームの焦点が前記樹脂板の表面から高さ方向にデフォーカスさせた状態で照射し、
前記樹脂板に照射されたレーザビームを遮蔽する遮蔽部材を、前記切断予定ラインを露出させた状態で当該切断予定ラインに沿って隣接するように配置し、
前記レーザビームのうち、前記ピーク部分のレーザビームを前記切断予定ラインに照射するとともに、前記テール部分のレーザビームを前記遮蔽部材でカットするようにしたことを特徴とする樹脂板の切断方法。 A method of cutting the resin plate without cutting the base substrate by irradiating the resin plate affixed to the base substrate while moving the laser beam relatively along the planned cutting line,
The focus of the laser beam is such that the light intensity distribution of the laser beam irradiated on the resin plate is irradiated with a peak portion having a substantially constant intensity near the center of the optical axis of the beam and a tail portion that gently attenuates outside the beam portion. Is irradiated in a state defocused in the height direction from the surface of the resin plate,
A shielding member that shields the laser beam applied to the resin plate is disposed so as to be adjacent along the planned cutting line in a state where the planned cutting line is exposed,
A method for cutting a resin plate, comprising: irradiating the laser beam of the peak portion of the laser beam onto the planned cutting line, and cutting the laser beam of the tail portion with the shielding member .
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