(57)【要約】【課題】非接触で、生産性よく、装置構成がコンパクトな低出力のレーザを用いた基板割断方法及び基板割断装置を提供することにある。【解決手段】割断予定線で基板を割断する基板割断方法であって、前記割断予定線に沿って、前記基板の表面上に線状の膜を形成する線描工程と、レーザ光を前記膜に照射して、前記膜を介して前記基板表面を加熱する加熱工程と、前記加熱工程に起因する前記基板の変形によって、前記割断予定線において前記基板を割断する割断工程とを備える。【選択図】  図３
2016050159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
割断予定線で基板を割断する基板割断方法であって、
前記割断予定線に沿って、前記基板の表面上に線状の膜を形成する線描工程と、
レーザ光を前記膜に照射して、前記膜を介して前記基板表面を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程に起因する前記基板の変形によって、前記割断予定線において前記基板を割断する割断工程と、
を備えることを特徴とする基板割断方法。
【請求項２】
断続する切断部を前記割断予定線に形成する切断部形成工程をさらに備え、
前記切断部形成工程の後、前記線描工程を行うことを特徴とする請求項１記載の基板割断方法。
【請求項３】
断続する切断部を前記割断予定線に形成する切断部形成工程をさらに備え、
前記線描工程の後、前記切断部形成工程を行うことを特徴とする請求項１記載の基板割断方法。
【請求項４】
前記基板は、複数層の積層体を含み、
前記割断予定線に沿ってレーザ光を前記基板に照射して、前記基板の内部における前記割断予定線に対応した前記積層体中の中間層に線状の欠損部を形成する欠損部形成工程と、
断続する切断部を前記割断予定線に形成する切断部形成工程と、
をさらに備え、
前記線描工程の前に前記欠損部形成工程と前記切断部形成工程とを行うことを特徴とする請求項１記載の基板割断方法。
【請求項５】
割断予定線で、複数層の積層体を含む基板を割断する基板割断方法であって、
前記割断予定線に沿ってレーザ光を前記基板に照射して、前記基板の内部における前記割断予定線に対応した前記積層体中の中間層に線状の欠損部を形成する欠損部形成工程と、
レーザ光を前記欠損部およびその周辺部に照射して、前記中間層を介して前記中間層に隣接する少なくとも一層を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程に起因する前記基板の変形によって、前記割断予定線において前記基板を割断する割断工程と、
を備えることを特徴とする基板割断方法。
【請求項６】
前記基板は液晶パネルであり、前記中間層はシール部材を含むことを特徴とする請求項５記載の基板割断方法。
【請求項７】
断続する切断部を前記割断予定線に形成する切断部形成工程をさらに備え、
前記欠損部形成工程の後、前記切断部形成工程を行うことを特徴とする請求項５または６記載の基板割断方法。
【請求項８】
前記基板はガラス基板を含み、前記レーザ光は、可視領域から近赤外領域の波長域の光であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の基板割断方法。
【請求項９】
前記レーザ光は、半導体レーザの発振光であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の基板割断方法。
【請求項１０】
前記膜は、前記基板における余剰部分の、前記基板表面上に形成されることを特徴とする請求項１から４、８、９のいずれか一項記載の基板割断方法。
【請求項１１】
前記線描工程は、前記膜の材料を前記基板に塗布することによって行うことを特徴とする請求項１から４、８から１０のいずれか一項記載の基板割断方法。
【請求項１２】
前記加熱工程で前記膜が加熱気化されることで発生する気体を吸引する吸引工程をさらに備えることを特徴とする１から４、８から１１のいずれか一項記載の基板割断方法。
【請求項１３】
断続する切断部を含む割断予定線で基板を割断する基板割断装置であって、
前記基板の表面上に線状の膜を形成する成膜ヘッドを有する成膜ユニットと、
レーザ光を照射するレーザヘッドを有するレーザユニットと、
前記成膜ヘッドと前記レーザヘッドとを前記割断予定線に沿って移動させる移動機構と、
前記成膜ヘッドによる前記膜の塗布、前記移動機構による前記成膜ヘッド及び前記レーザヘッドの移動、及び前記レーザヘッドによる前記レーザ光の照射を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする基板割断装置。
【請求項１４】
前記レーザユニットは、半導体レーザを発振させるレーザ発振器を備えることを特徴とする請求項１３記載の基板割断装置。
【請求項１５】
前記成膜ヘッドは、前記基板における余剰部分の、前記基板表面上に、前記膜を形成することを特徴とする請求項１３または１４記載の基板割断装置。
【請求項１６】
前記移動機構は、前記成膜ヘッドと前記レーザヘッドとを共に移動させる一つの移動ユニットを備えることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか一項記載の基板割断装置。
【請求項１７】
前記移動機構は、前記成膜ヘッドと前記レーザヘッドとをそれぞれ別々に移動させる二つの移動ユニットを備えることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか一項記載の基板割断装置。
【請求項１８】
前記レーザ光を前記膜に照射して、前記膜が加熱気化されることで発生する気体を吸引する吸引部を有する吸引機構をさらに備えることを特徴とする請求項１３から１７のいずれか一項記載の基板割断装置。
【請求項１９】
前記吸引部は、前記移動機構による前記レーザヘッドの移動に追従させるべく、前記レーザヘッドと一体に設けられることを特徴とする請求項１８記載の基板割断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板割断方法及び基板割断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
強化ガラス等の基板の割断方法として、特許文献１には、クラックが形成されたスクライブラインに沿って基板にローラで振動を加えて、基板を割断する技術が記載されている。また、特許文献２には、ＣＯ２レーザ等の炭酸ガスレーザを基板上に描画された線に沿って照射することで、基板を割断する技術が記載されている。特許文献３には、基板の割断に用いられるレーザ光として、半導体レーザを用いる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４４０５０号公報
【特許文献２】特開平０９−２５３８７９号公報
【特許文献３】特開２００７−３０１６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術では、クラックに振動を加えるローラの移動速度に限界があり、基板を割断するスピードが向上できず、生産性の向上に限界がある。また、基板とローラとが直接接触するため、基板の表面品質においてあまり好ましくない。特許文献２に記載された技術では、レーザの照射エネルギのみで基板を割断するため、高出力のレーザを使用しなければならず、装置が大型化してしまう。特許文献３に記載された技術では、使用された半導体レーザは、低出力のため、割断箇所の内部温度の調整に用いられるのであり、基板の割断に直接寄与することがない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、非接触で、生産性よく、装置構成がコンパクトな低出力のレーザを用いた基板割断方法及び基板割断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、割断予定線で基板を割断する基板割断方法であって、前記割断予定線に沿って、前記基板の表面上に線状の膜を形成する線描工程と、レーザ光を前記膜に照射して、前記膜を介して前記基板表面を加熱する加熱工程と、前記加熱工程に起因する前記基板の変形によって、前記割断予定線において前記基板を割断する割断工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、割断予定線で、複数層の積層体を含む基板を割断する基板割断方法であって、前記割断予定線に沿ってレーザ光を前記基板に照射して、前記基板の内部における前記割断予定線に対応した前記積層体中の中間層に線状の欠損部を形成する欠損部形成工程と、レーザ光を前記欠損部およびその周辺部に照射して、前記中間層を介して前記中間層に隣接する少なくとも一層を加熱する加熱工程と、前記加熱工程に起因する前記基板の変形によって、前記割断予定線において前記基板を割断する割断工程とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、断続する切断部を含む割断予定線で基板を割断する基板割断装置であって、前記基板の表面上に線状の膜を形成する成膜ヘッドを有する成膜ユニットと、レーザ光を照射するレーザヘッドを有するレーザユニットと、前記成膜ヘッドと前記レーザヘッドとを前記割断予定線に沿って移動させる移動機構と、前記成膜ヘッドによる前記膜の塗布、前記移動機構による前記成膜ヘッド及び前記レーザヘッドの移動、及び前記レーザヘッドによる前記レーザ光の照射を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、非接触で、生産性よく、装置構成がコンパクトな低出力のレーザを用いた基板割断方法及び基板割断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板割断装置の斜視図。
【図２】本発明の基板割断方法の説明図。
【図３】本発明の基板割断方法の説明図。
【図４】基板割断装置の要部の実施形態を示す側面図。
【図５】他の実施形態における基板割断方法の説明図。
【図６】他の実施形態における基板割断方法の説明図。
【図７】他の実施形態における基板割断方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜基板割断装置＞
図１は、本発明の一実施形態に係る基板割断装置１を示す斜視図である。図中、矢印Ｘ及びＹは水平方向であって互いに直交する２方向を示し、矢印Ｚは垂直方向を示す。基板割断装置１は、基板となるワークＷを後述する割断予定線Ｔ（図２（Ａ）〜図２（Ｃ）を参照）に沿って割断する装置である。基板割断装置１は、作業台１０の上面に、複数の浮上ユニット１１を備えている。複数の浮上ユニット１１は、それぞれその上面に複数の開口部（図中黒い点）が形成されており、この開口部から図示しない圧縮空気供給装置を介して、圧縮空気を排出することで、浮上ユニット１１の上部に配置されたワークＷを浮上させる。こうすることで、ワークＷと浮上ユニット１１とを接触させずに作業台１０上でワークＷを搬送することが可能である。
【００１２】
また作業台１０には、Ｘ軸案内部材１２と、移動体１３と、Ｙ軸案内部材１４と、割断ユニット１５とが配置されている。Ｘ軸案内部材１２は、Ｘ方向である作業台１０の長手方向に延びる長尺部材で、作業台１０のＹ方向の両端部に一対設けられている。それぞれのＸ軸案内部材１２には、移動体１３が、図示しないボールねじ機構、ラックピニオン機構、リニアモータ機構等のリニアスライダ駆動機構を介して、摺動可能に設けられている。一対の移動体１３、１３の間には、Ｙ方向へ延びる長尺部材であるＹ軸案内部材１４が架け渡されている。後述するレーザヘッド３０ａ等を備えた割断ユニット１５は、図示しないボールねじ機構、ラックピニオン機構、リニアモータ機構等のリニアスライダ駆動機構を介して、Ｙ軸案内部材１４に摺動可能に設けられている。したがって、割断ユニット１５は、作業台１０上を、移動体１３を介してＸ軸案内部材１２に沿ってＸ方向へ移動可能で、Ｙ軸案内部材１４に沿ってＹ方向へ移動可能である。
【００１３】
ワークＷ、すなわち基板は、本実施形態において、例えば、化学強化ガラス、サファイヤガラス等の難削ガラス材のガラス基板や、複数層の積層体を含む液晶パネル等を例示するがこれに限定されるものではない。また、図１には、基板割断装置１に隣接して、基板割断装置１を制御する制御装置Ｃが配置されている。制御装置Ｃに搭載された制御部となる制御ユニットによって、割断ユニット１５の移動と、割断ユニット１５に搭載された後述する成膜ユニット２０及びレーザユニット３０の駆動制御をしている。
【００１４】
＜ワークＷと割断予定線Ｔとの配置＞
図２及び図３を参照して、本発明の基板割断方法について説明する。図２（Ａ）には、一枚のワークＷから、九枚の最終ワークｗ１−ｗ９を切り出すため、九か所に破線で示す割断予定線Ｔを配置する様子を示している。割断予定線Ｔは、最終ワークｗ１−ｗ９の外縁となる部分から１００μｍ以下の範囲において、外縁の直上又は外側に形成される。すなわち、割断予定線Ｔで囲まれた部分の内側が、最終ワークｗ１−ｗ９及びその周縁部となる。割断予定線Ｔを最終ワークの外縁から僅かにずらすのは、最終ワークｗ１−ｗ９の割断後、最終ワークｗ１−ｗ９の端面を研磨する研磨しろとするためである。もちろん、最終ワークｗ１−ｗ９の端面の研磨を行う必要が無いのであれば、割断予定線Ｔは最終ワークの外縁と重なっていても、または同一であっても良い。なお、本実施形態では、一枚のワークＷから３行３列の合計九枚の最終ワークｗ１−ｗ９を切り出すことを想定している。なお、最終ワークｗ１−ｗ９の数や、外縁からの割断予定線Ｔまでの距離は、上記のものに限定されるものではなく、最終ワークｗ１−ｗ９の大きさ等に応じて、適宜設定されるものである。
【００１５】
図２（Ｂ）には、図２（Ａ）における図中左上の最終ワークｗ１の拡大図を例示している。最終ワークｗ１に対して、ワークＷにおける割断予定線Ｔよりも外側の部分を余剰部分Ｓとしている。余剰部分Ｓとは、一枚のワークＷから、複数の最終ワークｗ１−ｗ９を切り出した際に残る不要となる部分のことを示す。基板表面上となる余剰部分Ｓの表面上には、割断予定線Ｔから所定距離離間した外周に後述する膜Ｃが形成されている。また、図２（Ｂ）には、二点鎖線で割断ユニット１５を示している。割断ユニット１５はワークＷの上方で、後述する割断ユニット１５の成膜ユニット２０及びレーザユニット３０が、割断予定線Ｔと平行になるように並んで配置されている。後述する基板割断方法において、割断ユニット１５は、成膜ユニット２０で膜Ｃを形成するとともに、レーザヘッド３０ａで膜Ｃにレーザ光を照射するため、膜Ｃに沿って配置されると共に、図２（Ｂ）において矢印Ａ１で示す方向へ移動して、割断予定線Ｔに沿って移動することができる。なお、Ｙ軸案内部材１４に、割断ユニット１５に代えて、図示しない短パルスレーザ発振器を取り付けることで、基板割断装置１において後述する切断部Ｐを形成することができる。
【００１６】
＜割断ユニット１５＞
図２（Ｃ）に、割断ユニット１５の詳細を示す。図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図で、図２（Ｂ）の割断予定線ＴでワークＷを切断した状態を示しており、ワークＷには、割断予定線Ｔに沿って断続する切断部Ｐが形成されている。切断部Ｐは、ワークＷの厚さ方向（図中上下方向）にわたって形成され、割断予定線Ｔに沿った方向（図中左右方向）に断続して複数形成されている。言い換えると、切断部Ｐは、上下方向に複数非連続で連なる長穴の集合体である。図２（Ｃ）には、移動機構となる割断ユニット１５が、成膜ユニット２０とレーザユニット３０とを割断予定線Ｔに沿って、矢印Ａ１方向へ移動させる構成が示されている。また、割断ユニット１５は、ワークＷの表面上に線状の膜Ｃを形成する成膜ヘッド２０ａを有する成膜ユニット２０と、レーザ光を照射するレーザヘッド３０ａを有するレーザユニット３０とを備えている。図２（Ｃ）においては、上面から下面近傍までの範囲に切断部Ｐが形成されている場合、“下面残し”を例に挙げており、ワークＷの下面及びその近傍には切断部Ｐは形成されていない。すなわち、ワークＷの下面及びその近傍は、通常のワークＷと全く同じ領域である。
【００１７】
割断ユニット１５の移動方向（矢印Ａ１方向）に対して、成膜ヘッド２０ａは、レーザヘッド３０ａよりも前方に配置されている。こうすることで、成膜ヘッド２０ａがワークＷ表面上に形成した膜Ｃに対して、即座にレーザヘッド３０ａが膜Ｃにレーザ光を照射することができる。成膜ヘッド２０ａとレーザヘッド３０ａとは、上記した制御装置Ｃに搭載された制御ユニットによって制御され、具体的には、成膜ユニット２０の成膜ヘッド２０ａによる膜Ｃの塗布、移動機構である割断ユニット１５による成膜ヘッド２０ａ及びレーザヘッド３０ａの移動、及びレーザヘッド３０ａによるレーザ光の照射を制御している。図２（Ｃ）には、成膜ヘッド２０ａによって形成された膜Ｃと、レーザヘッド３０ａによってレーザ光を照射された後の膜Ｃ１を示している。なお、レーザヘッド３０ａによってレーザ光を照射された後の膜Ｃ１は、後述するようにレーザ光により加熱気化されるため、ワークＷ表面上に膜Ｃの痕跡は残らないが、図２（Ｃ）では説明の便宜上、膜Ｃ１の痕跡を示している。
【００１８】
＜基板割断方法＞
図３を参照して、基板割断方法の工程について説明する。図３に示す図は、いずれも図２（Ｂ）のＩＩＩ-ＩＩＩ断面の位置における様子を示しており、割断予定線Ｔに対して直交する平面でワークＷを切断した図である。また、図３（Ｃ）、図３（Ｅ）、図３（Ｆ）、図３（Ｇ）、図３（Ｈ）には、割断予定線Ｔ付近の拡大図を示す。
【００１９】
図３（Ａ）に、割断予定線Ｔを形成する工程を示す。割断予定線Ｔには、スクライブカッタにより垂直クラックを形成するメカニカルスクライブ加工を採用してもよいが、本実施形態では、改質層として、短パルスレーザＳＰＬにより断続する切断部Ｐを形成する加工を採用する。短パルスレーザＳＰＬとしては、例えば、固体レーザや、ＣＯ２レーザ等が採用可能であるがこれらに限定されるものではない。切断部Ｐは、ワークＷに対して複数の最終ワークｗ１−ｗ９の配置を設定したＣＡＤ図面等に基づき、短パルスレーザＳＰＬをワークＷに照射して、短パルスレーザＳＰＬで切断部Ｐとなる切れ目をワークＷの平面視で割断予定線Ｔに沿って断続して形成している。
【００２０】
短パルスレーザＳＰＬは、図２（Ｂ）で示す最終ワークｗ１の形状である矩形状となるように、ワークＷに対して照射される。切断部Ｐは、縦断面視でミシン目のように、ワークＷの厚さ方向に断続した空間を形成した形状（図２（Ｃ）参照）となっているが、図３、図５、図６では、説明を簡略にするため三角形の形状で示している。切断部Ｐの深さは、ワークＷの強度や、割断までの時間により、ワークＷの厚さ方向の全部に入れることもあるが、上下面の一部にのみ入れてもよい。例えば、化学強化ガラスの場合、上下両面の化学強化層を残して、厚さ方向の内部に切断部Ｐを形成する場合や、上面または下面の化学強化層のみを残して、厚さ方向に切断部Ｐを形成してもよい。また、上記した断続する切断部Ｐを形成する切断部形成工程は、後述する線描工程の後に実施してもよい。
【００２１】
図３（Ｂ）は、成膜ユニット２０により、割断予定線Ｔに沿って、ワークＷの表面上に線状の膜Ｃを塗布して形成する線描工程を示す。膜Ｃは、ワークＷの余剰部分Ｓの表面上に、割断予定線Ｔと所定距離間隔をあけて塗布形成される線状の薄膜である。本実施形態では、膜Ｃの塗布方法として、ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット機構を備えた成膜ヘッド２０ａを採用し、これを割断予定線Ｔに沿って、ワークＷの表面上を移動させて、割断予定線Ｔの外周に矩形状の輪郭を含んだ線状の膜Ｃを描いている（図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）参照）。
【００２２】
なお、膜Ｃの塗布方法としては、上記インクジェット機構を採用した成膜ヘッド２０ａに限定されるものではなく、例えば、ワークＷ表面に多関節ロボットに保持させた線描装置(例えばインクノズルやペン等)を用いて膜Ｃを直接塗布する方法や、ワークＷが液晶パネル等の場合には、パネルの製造工程におけるフォトリソグラフィ工程の際に膜Ｃを形成しておくようにしてもよい。
【００２３】
図３（Ｃ）は、割断予定線Ｔと線状の膜Ｃとの配置を詳細に示す拡大図である。本実施形態においては、例えば、０．５５ｍｍの板厚の強化ガラスを割断するものを例示している。割断予定線Ｔと膜Ｃとの所定距離の間隔Ｄは、例えば、０．２ｍｍから１ｍｍとし、膜Ｃの幅ＷＣは例えば、０．３ｍｍから０．５ｍｍとしているが、これに限定されるものではなく、最終ワークの大きさ、ワークＷの強度、割断までの時間により、適宜設定されるものである。また、レーザ発振器の電流値やワークＷとの相対速度も適宜設定される。なお、図３（Ｃ）及び図３（Ｅ）では、説明の便宜上本実施形態の作用の理解を容易にするために膜Ｃの幅を強調して示している。
【００２４】
図３（Ｄ）は、レーザ光を膜Ｃに照射して、膜Ｃを介してワークＷの表面を加熱する加熱工程を示す。ここで、レーザ光としては、ワークＷ、例えばガラス基板に吸収されにくい波長域のレーザ光が挙げられ、好ましくは、可視領域から近赤外領域の波長域のレーザ光を例示でき、例えば、半導体レーザＳＬの発振光である。なお、本実施形態においては、半導体レーザＳＬの発振光を採用したが、これに限定されず、同様の傾向、特性を示すレーザ光であればいずれの形態のレーザ光を採用してもよい。なおこのとき、図２（Ｃ）に示すレーザユニット３０は、半導体レーザＳＬを発振させるレーザ発振器を備える。
【００２５】
半導体レーザＳＬを膜Ｃの中央に照射すると、膜Ｃの塗料と反応し、膜Ｃは瞬時に１００度から８００度の温度に加熱され、瞬時に気化する。この膜Ｃの加熱及び気化の際、膜Ｃからの熱伝導により膜Ｃが接した部分のガラス表面が加熱される。ここで、膜Ｃの気化と同時にワークＷのガラス面が現れるが、上記したように半導体レーザＳＬのレーザ光はガラスに吸収されにくいので、膜Ｃの気化後にワークＷであるガラスがレーザ光で直接加熱されることはない。したがって、膜Ｃが気化するのと同時に、ガラス面が現れるため、高精度に、かつ、瞬間的に、膜Ｃが接した部分のガラス表面のみを加熱することができる。
【００２６】
ここで、膜Ｃの材料としては、半導体レーザＳＬに対して高い吸光性を有し、レーザ光による加熱温度（例えば、１００度から８００度）の温度で瞬時に蒸発、気化する材料であれば特に限定するものではないが、ビーム照射熱によってすべての成分、または略すべての成分が蒸発する材料が好ましい。これらの材料を用いることにより、ワークＷの表面に膜Ｃの材料が残存、残留するおそれがなくなることから、ワークＷの表面品質の観点でより好ましい。
【００２７】
図３（Ｅ）に、膜Ｃの気化によるガラス表面の発熱する様子を示す。説明のため、気化する膜Ｃ１を図中点線で示し、その下部のガラス表面に膜Ｃ１によって加熱された箇所Ｈを示す。
【００２８】
図３（Ｆ）、図３（Ｇ）、図３（Ｈ）に、加熱工程に起因するワークＷの変形によって、割断予定線ＴにおいてワークＷを割断する割断工程を示す。図３（Ｆ）は加熱工程直後、図３（Ｇ）は割断工程中、図３（Ｈ）は、割断工程が終了した状態を示している。なお、いずれの図においても理解を容易にするため便宜的にワークＷの変形を強調して描いている。
【００２９】
図３（Ｆ）には、加熱工程直後の様子を示している。加熱工程直後には、ワークＷの余剰部分Ｓのガラス表面の一部（図中Ｈ）だけが加熱され、余剰部分Ｓにおける加熱領域Ｈの両側部に外側（図３（Ｆ）中では左右両側）に向かって熱膨張が生じる。この熱膨張によって、切断部Ｐの上部において圧縮応力による“割れ”や“歪み”が生じ、割断がスタートする（又は割断の“起点”となる）。このとき、余剰部分Ｓにおける加熱領域Ｈと反対側の面（図中下側）は加熱されず、また熱伝導もないことから、温度が上がる等の変化をすることがなく、熱膨張が生じることはない。
【００３０】
次いで、図３（Ｇ）に示すように、図３（Ｆ）に示した加熱領域Ｈが放熱により徐々に温度が下がることで、余剰部分Ｓにおける加熱領域Ｈの両側部が内側に収縮していく。この熱収縮によって、切断部Ｐの上部において生じていた“割れ”に引っ張り応力が加わり、“割れ”が切断部Ｐの下方に向かって進行していく。
【００３１】
“割れ”の進行がワークＷの下面まで達すると、図３（Ｈ）に示すように、ワークＷが完全に割断され、最終ワークと余剰部分Ｓとが得られる。本実施形態によれば、レーザ光を利用することで割断速度は１０００ｍｍ/ｓｅｃ以上となり、迅速に割断を行うことができる。すなわち、最終ワークＷの生産性を向上することができる。また、膜Ｃを加熱気化させることにより高精度に特定箇所を加熱することができるから、従来の割断方法よりもワークＷの余剰部分Ｓの面積を小さくすることができ、１枚のワークＷから切り出される最終ワークＷの数を多くすることができる。すなわち、従来と比較して最終ワークＷの更なる多面取りが可能となり、歩留まりが向上する。また、割断予定線Ｔ等の割断箇所を直接レーザ光によって加熱することがないので、例えばＴＦＴ基板等に適用した際にパターン破損や装飾部への熱影響を少なくすることができる。さらに、低価格で、光ファイバで送ることができる半導体レーザＳＬを使用することで、装置を小型化できると共に、ミラー、ガス、レンズ等を用いることが少ないので、メンテナンスを行う回数も低減できる。また、加熱工程で膜Ｃが加熱気化されることで発生する気体を吸引する吸引工程をさらに備えてもよい。
【００３２】
＜割断ヘッドの他の実施形態＞
図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に、それぞれ異なる実施形態の割断ユニット１５を示す。図４（Ａ）には、成膜ヘッド２０ａとレーザヘッド３０ａとをそれぞれ別々に移動させるため、成膜ユニット２０とレーザユニット３０とに、それぞれ別々の移動ユニットを備える構成が示されている。こうすることで、成膜ヘッド２０ａによる線状の膜Ｃの描画から、レーザヘッド３０ａによる膜Ｃの加熱までの時間等を成膜ユニット２０とレーザユニット３０との移動速度を制御することにより調整することができる。また、成膜ユニット２０とレーザユニット３０とをそれぞれ別々の最終ワークに対して作業させることができる。
【００３３】
図４（Ｂ）には、図２（Ｃ）に示した割断ユニット１５に、レーザ光を膜Ｃに照射して、膜Ｃが加熱気化されることで発生する気体を吸引する吸引機構４０をさらに備える構成が示されている。吸引機構４０は、割断ユニット１５を覆う下方が開口した二重の箱形状の筐体４１、４２を備える。外側の筐体４１の下面は、成膜ヘッド２０ａ及びレーザヘッド３０ａがワークＷに臨む部分に開口４３を有する。また、内側の筐体４２は割断ユニット１５の全体を覆う有蓋無底の箱形状である。筐体４２は、その下縁部が筐体４１の底面に対して所定の隙間を有するように吊設されており、この隙間が気体を吸引する吸引部４０ａを構成する。箱体４１の上部には、図示しない吸引機構に接続された排出部４０ｂが設けられる。吸引部４０ａから吸引された気体は、図４（Ｂ）中矢印で示すように、筐体４１，４２間の空間、排出部４０ｂを介して排気される。本実施形態においては、加熱気化された膜Ｃの気体がワークＷの表面に再付着することが防止され、最終ワークの表面を良好な状態に保つことができる。
【００３４】
図４（Ｃ）には、吸引機構４０の他の実施形態を示している。図４（Ｃ）に示した実施形態は、レーザユニット３０に隣接したノズル４０ｃを採用した吸引機構４０である。本実施形態においては、吸引機構４０が成膜ヘッド２０ａ及びレーザヘッド３０ａと一体に設けられている。吸引部４０ｃの先端部は、レーザヘッド３０ａの下方領域におけるワークＷの表面に臨む位置に配置される。吸引部４０ｃの他端部は、成膜ヘッド２０ａ及びレーザヘッド３０ａを束ねる筐体１５１に対して一体に設けられており、図示しない吸引機構に接続される。本実施の形態においても、図４（Ｂ）に示す前実施の形態と同様に、膜Ｃの気化ガスを迅速に吸引することができる。また、吸引機構４０を成膜ヘッド２０ａ及びレーザヘッド３０ａと一体に設けることで、成膜ヘッド２０ａ及びレーザヘッド３０ａの移動に追従させることができると共に、割断ユニット１５の構成を簡略化することができる。また、膜Ｃの気化ガスをピンポイントに吸引することができるため、吸引ポンプ等の付属装置として、小型、低出力のものを使用することができる。本実施形態におけるノズル４０ｃを採用した吸引機構４０を図４（Ａ）に示す駆動機構を備えたレーザユニット３０に装着してもよい。
【００３５】
＜複数の積層体を備える基板の割断方法＞
図５から図７を参照して、他の実施形態として、複数層の積層体を含む基板の割断方法を説明する。本実施形態では、基板として液晶パネルＬＣＰに本発明の基板割断方法を適用した例を説明する。液晶パネルＬＣＰは、カラーフィルタ基板ＣＦ、ブラックマトリックスＢＭ、液晶層ＬＣＬ（図７（Ａ）から図７（Ｄ）を参照）、液晶層ＬＣＬを封止するシール部材であるシールＳＭ、アレイ基板となるＴＦＴ基板ＴＦＴを含む。液晶パネルＬＣＰは、最外層にカラーフィルタ基板ＣＦとＴＦＴ基板ＴＦＴとを配置し、これらの間にブラックマトリックスＢＭ、液晶層ＬＣＬ、シールＳＭを配置し、ブラックマトリックスＢＭはカラーフィルタ基板ＣＦの内側面に取り付けられ、ブラックマトリックスＢＭとＴＦＴ基板ＴＦＴとの間に液晶層ＬＣＬが配置されている。シールＳＭは、液晶層ＬＣＬを封止する封止材であり、液晶層ＬＣＬに隣接して、ブラックマトリックスＢＭとＴＦＴ基板ＴＦＴとの間に配置されている。
【００３６】
図５及び図６では、シールＳＭに隣接した箇所を割断予定線Ｔとして基板を割断する方法を例示する。図５（Ａ）では、液晶パネルＬＣＰの内部のシールＳＭに隣接した箇所に半導体レーザＳＬを照射して、ブラックマトリックスＢＭとシールＳＭの一部を加熱焼失させ、欠損部ＬＰを形成する工程である欠損部形成工程を示す。上記したように半導体レーザＳＬは、ガラスに吸収されにくいので、液晶パネルＬＣＰ内部のブラックマトリックスＢＭとシールＳＭとを集中的に加熱することができる。この工程では、割断予定線Ｔに沿って半導体レーザＳＬのレーザ光を液晶パネルＬＣＰに照射して、液晶パネルＬＣＰの内部に照射範囲ＡＩ１で示す箇所にレーザ光を集光する。すると、液晶パネルＬＣＰの積層体中の中間層となるブラックマトリックスＢＭとシールＳＭとに線状の欠損部ＬＰが形成される（図５（Ｂ）参照）。なお、本実施形態においては、図示するシールＳＭに隣接するブラックマトリックスＢＭとＴＦＴ基板ＴＦＴとの間に液晶層ＬＣＬ（図示せず）は含まれないものとする。
【００３７】
図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）では、上記欠損部ＬＰが形成された後、カラーフィルタ基板ＣＦとＴＦＴ基板ＴＦＴに短パルスレーザＳＰＬを照射して、断続する切断部Ｐを形成する切断部形成工程を示す。図５（Ｂ）では、ＴＦＴ基板ＴＦＴに切断部Ｐを形成する様子を示し、図５（Ｃ）では、カラーフィルタ基板ＣＦに切断部Ｐを形成する様子を示す。なお、本実施形態においては、カラーフィルタ基板ＣＦとＴＦＴ基板ＴＦＴとに対して別々に短パルスレーザＳＰＬを照射して切断部Ｐを形成したが、カラーフィルタ基板ＣＦとＴＦＴ基板ＴＦＴとの両方に対して一度の短パルスレーザＳＰＬの照射で切断部Ｐを形成してもよい。
【００３８】
図５（Ｄ）では、切断部Ｐが形成されたカラーフィルタ基板ＣＦとＴＦＴ基板ＴＦＴとの表面に上記した成膜ユニット２０によって膜Ｃを形成する描画工程を示す。本実施形態では、切断部Ｐの直上、つまり割断予定線Ｔ上に膜Ｃを形成する。本実施形態においては、カラーフィルタ基板ＣＦとＴＦＴ基板ＴＦＴとの外側表面に膜Ｃを形成するため、ＴＦＴ基板ＴＦＴに対しては、図中下側から成膜ユニット２０をＴＦＴ基板ＴＦＴに近づけて膜Ｃを形成している。
【００３９】
図６（Ｅ）では、カラーフィルタ基板ＣＦ側の膜Ｃに半導体レーザＳＬを照射して、膜Ｃを加熱気化させる様子を示す。図６（Ｆ）では、図６（Ｅ）に示す膜Ｃの加熱気化により、カラーフィルタ基板ＣＦが上記した熱応力に伴う熱膨張及び熱収縮による作用で、割断予定線Ｔに沿って割断される様子を示す。本実施形態においては、割断予定線Ｔ上に膜Ｃを形成し、この膜Ｃを加熱気化させている。このとき、シールＳＭによってＴＦＴ基板ＴＦＴと一体とされ、シールＳＭが配置されている側のカラーフィルタ基板ＣＦ（図中右側）における上記熱による作用は、シールＳＭが配置されていない側のカラーフィルタ基板ＣＦ（図中左側）における上記熱による作用よりも小さい。したがって、図６（Ｆ）に示すように、シールＳＭが配置されていない側のカラーフィルタ基板ＣＦ（図中左側）が熱膨張及び熱収縮に伴って変形し、カラーフィルタ基板ＣＦは割断予定線Ｔに沿って割断される。
【００４０】
図６（Ｇ）及び図６（Ｈ）には、ＴＦＴ基板ＴＦＴ側の膜Ｃに半導体レーザＳＬを照射して、膜Ｃを加熱気化させ、割断する様子を示す。詳細については、上記した図６（Ｅ）及び図６（Ｆ）で説明した作用と同様である。こうして、図６（Ｈ）で示すように複数の積層体を備える液晶パネルＬＣＰに、本実施形態の基板割断方法を適用して、液晶パネルＬＣＰが割断されることになる。なお、本実施形態においては、カラーフィルタ基板ＣＦとＴＦＴ基板ＴＦＴとに対して別々に半導体レーザＳＬを照射して熱応力による割断を実施したが、カラーフィルタ基板ＣＦとＴＦＴ基板ＴＦＴとの両方に対して一度に半導体レーザＳＬを照射して、カラーフィルタ基板ＣＦとＴＦＴ基板ＴＦＴとの両方の膜Ｃを加熱気化することで、割断予定線Ｔでの割断を実施してもよい。このとき、半導体レーザＳＬは、カラーフィルタ基板ＣＦまたはＴＦＴ基板ＴＦＴのどちらか一方側からのみ照射されることで、膜Ｃを加熱気化させることができる。
【００４１】
図７では、シールＳＭが配置された箇所を割断予定線Ｔとして基板である液晶パネルＬＣＰを割断する方法を例示する。図７（Ａ）では、割断予定線Ｔに沿った照射範囲ＡＩ１に半導体レーザＳＬを液晶パネルＬＣＰに照射する様子を示す。これは、半導体レーザＳＬによって、液晶パネルＬＣＰの内部における割断予定線Ｔに対応した液晶パネルＬＣＰ中の中間層となるブラックマトリックスＢＭ及びシールＳＭに線状の欠損部ＬＰを形成する欠損部形成工程となる。上記図５（Ａ）で説明した作用と同様に、液晶パネルＬＣＰ中のブラックマトリックスＢＭとシールＳＭとに線状の欠損部ＬＰが形成される。なお、本実施形態においては、シールＳＭに隣接して、液晶層ＬＣＬが含まれているものとする。
【００４２】
図７（Ｂ）では、上記欠損部ＬＰが形成された後、カラーフィルタ基板ＣＦとＴＦＴ基板ＴＦＴとに短パルスレーザＳＰＬを用いて、断続する切断部Ｐを形成する切断部形成工程を示す。本実施形態においては、カラーフィルタ基板ＣＦとＴＦＴ基板ＴＦＴとの両方に対して一度の短パルスレーザＳＰＬの照射で切断部Ｐを形成している。
【００４３】
図７（Ｃ）では、ブラックマトリックスＢＭとシールＳＭとに半導体レーザＳＬを照射して、これらを加熱気化させる加熱工程を示す。本実施形態では、カラーフィルタ基板ＣＦとＴＦＴ基板ＴＦＴ上に成膜ユニット２０によって膜Ｃを形成していない点で、上記図５及び図６で示した基板割断方法と異なっている。つまり、本実施形態においては、ブラックマトリックスＢＭ及びシールＳＭの一部を上記膜Ｃとして用いている。したがって、半導体レーザＳＬを欠損部ＬＰおよびその周辺部の照射範囲ＡＩ２に照射して、ブラックマトリックスＢＭ及びシールＳＭを介してこれらに隣接するカラーフィルタ基板ＣＦ及びＴＦＴ基板ＴＦＴを加熱する。また、このとき、半導体レーザＳＬを適宜調整して、ブラックマトリックスＢＭ及びシールＳＭの少なくともいずれか一層に半導体レーザＳＬを照射するようにしてもよい。
【００４４】
本実施形態では、半導体レーザＳＬの焦点距離を調整することで、カラーフィルタ基板ＣＦの割断及びＴＦＴ基板ＴＦＴの割断を行うことができる。具体的には、カラーフィルタ基板ＣＦ側の割断の際は、ブラックマトリックスＢＭを加熱気化することでカラーフィルタ基板ＣＦの内側面が加熱され、これによってカラーフィルタ基板ＣＦの割断がなされる。一方、ＴＦＴ基板ＴＦＴ側の割断の際は、ＴＦＴ基板ＴＦＴに隣接するシールＳＭの一部を加熱することでＴＦＴ基板ＴＦＴの内側面が加熱され、これによってＴＦＴ基板ＴＦＴの割断がなされる。つまり、図７（Ｃ）で照射範囲ＡＩ２として示す箇所に、半導体レーザＳＬを照射することで、カラーフィルタ基板ＣＦとシールＳＭの一部を加熱気化させている。カラーフィルタ基板ＣＦ及びシールＳＭの内側がブラックマトリックスＢＭ及びシールＳＭの加熱気化によって加熱される。この加熱に起因するカラーフィルタ基板ＣＦ及びＴＦＴ基板ＴＦＴの熱応力による熱膨張及び熱収縮による変形が生じる。なお、この変形は上記した作用と同様である。こうして、図７（Ｄ）で示すように、シールＳＭに対応する位置を割断予定線Ｔとした、液晶パネルＬＣＰの割断が完了する。
【００４５】
また、本実施形態においては、膜Ｃをカラーフィルタ基板ＣＦ及びＴＦＴ基板ＴＦＴに塗布せずに割断する方法を例示したが、これに限定するものではない。例えば、上記図５及び図６に示した方法のようにカラーフィルタ基板ＣＦ及びＴＦＴ基板ＴＦＴの表面上に膜Ｃを形成して、この膜Ｃを半導体レーザＳＬによって加熱することで、基板を割断するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
２０ａ  成膜ヘッド、３０ａ  レーザヘッド、４０ａ  吸引部、４０  吸引機構、Ｔ  割断予定線、Ｗ  ワーク、Ｐ  切断部、ＬＰ  欠損部、ＬＣＰ  液晶パネル、ＳＭ  シール、ＳＬ  半導体レーザ、Ｓ  余剰部分、Ｃ  膜
【図１】
2016050159.tif 000003
【図２】
2016050159.tif 000004
【図３】
2016050159.tif 000005
【図４】
2016050159.tif 000006
【図５】
2016050159.tif 000007
【図６】
2016050159.tif 000008
【図７】
2016050159.tif 000009