(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料にレーザ光を照射しながら移動させて、脆性材料に熱応力に起因する亀裂を発生させ、前記脆性材料を十分な厚さにわたって割断する脆性材料の割断方法であって、前記脆性材料に前記脆性材料の厚さをＬ（ｃｍ）、吸収係数をα（ｃｍ−１）としたとき、不等式０．１０５／Ｌ＜α＜１８．４２／Ｌを満足するように選択された希土類原子からなるレーザ光吸収不純物を添加してレーザ光吸収を制御し、この時に生じるフォノンによって熱応力を発生させて割断を行うことを特徴とする脆性材料の割断方法。
【請求項２】
レーザ光吸収不純物である希土類原子のイオン中の４ｆ電子を半導体レーザ光で励起し、前記励起された４ｆ電子を基底状態に緩和させてフォノンを発生させることを特徴とする請求項１に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項３】
希土類原子がＹｂ、半導体レーザがＩｎＧａＡｓレーザであることを特徴とする請求項２に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項４】
希土類原子がＮｄ、ＨｏおよびＥｒから選択されたいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の脆性材料の割断方法。
【請求項５】
レーザ光吸収不純物の濃度を重量比ｘと脆性材料の厚さＬの積が一定値であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の脆性材料の割断方法。
【請求項６】
レーザ光吸収不純物濃度を、材料の深さ方向に対して指数関数的に増大させたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の脆性材料の割断方法。
【請求項７】
脆性材料にレーザ光を照射後冷却する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の脆性材料の割断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示用のフラットパネルディスプレイなどに使用されるガラスなどの脆性材料の割断方法、当該割断方法に使用される割断装置および当該割断方法に好適な脆性材料に関する。本願明細書では主として表示器用無アルカリガラスを対象とした説明を行っているが、ガラスの他にも石英、セラミック、半導体などの脆性材料一般に適用が可能である。
【背景技術】
【０００２】
ガラス板材料は、従来はダイアモンドチップなどの超硬バイトを使用した機械的方法で割断してきた。ガラスに対するこの方法の適用は、過去１世紀以上の長期間にわたって使用されてきた方法である。
【０００３】
ところが、こうした機械的方法には次に述べるような欠点が存在する。第一は、割断時にカレットと呼ばれる小破片が発生し、ワーク表面を汚すことである。第二は、割断面付近にマイクロクラックが発生し、それを起点としてワークが割れる危険があることである。第三は、最小でも数百μm程度の切り代が存在し、ワークサイズが際限なく微小化していく現在、この切り代の存在が無視できなくなることである。この他にも、加工速度の限界、消耗品である工具コストなど、産業上無視できない欠点がある。
【０００４】
窓ガラスの割断などは従来技術の使用で問題ないが、液晶表示器やプラズマ表示器などに使用するファイン・ガラス割断の場合、マイクロクラック対策のために割断面を研磨し、その後洗浄を行うなどの後工程が必要とされている。
【０００５】
それに対して、最近将来性が期待されてきたレーザ割断方法には次に述べるような長所があり、ダイアモンドチップ法の欠点を消去する可能性がある。第一に、質量損失がゼロ（カレット発生なし）で、洗浄などの後工程が不要である。第二に、割断面付近にマイクロクラックなどの破壊欠陥が発生せず高強度断面が得られるので、研磨などの後工程が不要である。第三に、面粗さが１μｍ以下の鏡面が得られる。第四に、製品外形寸法精度が±２５μｍ以下である。第五に、ガラス板厚０．２ｍｍまでの薄さに使用でき、今後の液晶ＴＶ用ガラスに使用できる。
【０００６】
次に、レーザ割断方法の原理を説明する。ガラスに高エネルギー密度のＣＯ２レーザビームを照射すると、一般的には照射スポットにおいてレーザビームの吸収が起こり、急激な加熱の結果放射状にクラックが発生してしまい、進行方向のみに割断を進行させることは出来ない。しかしながら、レーザビームのエネルギー密度をこうしたクラックを発生させるものより十分低いものに設定すると、ガラスは加熱されるだけで、溶融もクラック発生も起こらない。この時ガラスは熱膨張しようとするが、局所加熱なので膨張ができず、照射点を中心にその周辺には圧縮応力が発生する。この局所加熱源を割断したい方向に移動させるのである。加熱後に冷却液を噴射して冷却を行うと、今度は逆に引っ張り張力が発生する。
この様子を図１に示す。図１に示すようにレーザビーム１の断面形状を適当なものに成形すると、レーザビーム１の移動方向と直交する方向のみに、引っ張り張力４が発生する。この引っ張り張力の作用で割断亀裂５が生じる。図１において、２はガラス内部の圧縮応力、３は冷却液、６はガラス板である。なお、レーザビーム１による加熱後に冷却液３を噴射せずに、ガラス板６を自然冷却させても引っ張り張力４は発生し、この引っ張り張力４の作用で割断亀裂５を生じさせることができる。
図２に示すガラス板６において、始点に機械的方法によるトリガークラック８をつけておくと、割断亀裂５はこのトリガークラック８から発生し、レーザビーム１の移動方向７に沿って進行させることができる。こうした現象が理想的に発生するためには、照射レーザビームのエネルギー分布が、引っ張り張力４を生じさせるために最適である必要がある。種々のガラスの割断において、こうした最適分布が研究されている。図１および図２に示す加熱レーザビーム１は、この最適化がなされたものである。
【０００７】
こうした最適分布の実現方法については、発明者の一人によって下記の特許出願がなされている。
【特許文献１】特願２００３−３６３８５５
【特許文献２】特願２００４−１５６８９１このガラス割断へのレーザ応用は、これから需要が急増するファイン・ガラス全般の加工において、必要不可欠のものであるといえる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＣＯ２レーザビーム照射によるガラスの熱応力割断においては、図３に示すようにＣＯ２レーザビームはガラス板６の表面層だけで吸収され、ガラス板６の全厚さにわたって透過しない。これは、ＣＯ２レーザ波長（１０．６μ）におけるガラスの光吸収係数αが著しく大きいことによる。レーザによる割断（レーザスクライブと称する）深さは通常１００μｍ程度である。図３において、９はレーザスクライブ面、１０はレーザスクライブ後のブレーク面である。レーザスクライブ面９をこれより深くすることは、ＣＯ２レーザビームを使用する限り、たとえレーザ出力を増大させても不可能である。ただし、レーザ出力を増大させれば、熱伝導によって熱源がガラス内部に浸透し、多少スクライブ深さを増大させ得ることが実証されている。しかしながら、図４に示すように、機械的スクライブ面も通常は同程度の深さであり、ガラスは脆性が強くこのスクライブ線にあわせて応力を印加し、機械的に割断することが容易であるので、スクライブ深さの増大は従来あまり求められてこなかった。この機械的応力の印加によって割断するプロセスをブレークと称する。
【０００９】
このように、従来は、機械スクライブとブレークの組み合わせでガラス割断を行っている。機械スクライブの場合、図４に示すようにスクライブ線付近にはマイクロクラックが多量存在するので、ブレークは比較的容易である。ただし、図４において機械スクライブ後のブレーク面１２は必ずしもガラス表面に直交する一平面を構成しない。機械スクライブの場合には、ブレーク後に割断面を研磨洗浄するので、ブレーク自体には高品質は要求されなかった。
【００１０】
レーザスクライブの場合も、従来方法同様ブレークの併用が必要であった。そのために、前記した折角の長所がありながら、生産現場への普及が制約されている。比較的その長所が評価される液晶テレビ用ファインガラスの場合でも、実際の製造ラインではまだ実用になっていない。実用化のためには、ブレーク面位置精度、角度精度、清浄さが要求される。当然、カレットが付着していることは許されない。これらの諸問題を解決したブレーク技術は、残念ながらまだ完成していない。特に、マイクロワーク、曲線、複層構造ガラス、厚板ガラス、強化ガラス割断などの場合、レーザ割断技術の適用が強く望まれているのに、解決策が提供されるには至っていない。
本発明は、こうした全ての課題を解決するためになされたもので、レーザスクライブを全板厚にわたって実現（このようなスクライブを、以下フルカットと呼称する。）するための脆性材料の割断方法、当該割断方法に使用される割断装置および当該割断方法に好適な脆性材料を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、脆性材料へのレーザビーム透過を十分な深さまで、多くの場合表面から裏面に至るまでの全板厚において実現する。そのため、従来のレーザ割断熱源が表面のみに存在する線状熱源であり、材料深さ方向には熱伝導で浸透していったのに対して、本発明では最初から表面から裏面に達する面熱源を使用するのである。この差異を、図５に示す。図５（ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来熱源と本発明による熱源を示す。図５（ａ）の従来熱源においては、レーザビーム１による熱伝導１３は材料深さ方向に浸透するが裏面にまで到達はしない。一方、本発明においては、照射レーザ光の波長に対する脆性材料に不純物を添加することにより脆性材料の光吸収係数αが、脆性材料の厚さＬに対して０．１０５／Ｌ＜α＜１８．４２／Ｌを満足するように設定されているので、図５（ｂ）に示すように、レーザビーム１が脆性材料の内部に吸収されて透過レーザビーム吸収による面熱源１４により加熱される。このためスクライブ深さも全板厚に及ぶので、ブレーク工程が不必要になるのである。
【００１２】
こうしたレーザビーム１の透過は、脆性材料のレーザビームに対する吸収係数αを最適化しておこなうことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レーザスクライブとブレークの両工程からなる従来のレーザ・ガラス割断をスクライブだけの一工程にすることができる。レーザによるガラス割断は、多くのすばらしい技術上の利点がありながら、いまだに過去１世紀にわたって使用されてきたダイアモンドカッター方式を置換できないできた。本発明はそうした事態を変革する。その直接の効果として、液晶テレビの生産工程だけにおいても次に挙げるものがある。
１）割断位置精度が高い。
２）割断面が鏡面で、面粗さが良好である。
３）割断面がガラス表面に対して、十分に垂直である。
４）割断面にカレットの付着がなく、清浄である。
５）割断の自動化ができる。
６）割断が高速度で行える。
７）研磨、洗浄などの後工程が大幅に省略できる。
【００１４】
上記のメリット以外にも、次に上げる一般的なメリットがある。
１）曲線割断が可能である。これはレーザによる金属加工にも匹敵する。
２）複層構造板の割断が可能である。液晶ディスプレィやプラズマディスプレィガラスに適用できる。
３）マイクロワークの割断が可能である。ＩＣタッグに適用できる。
４）強化ガラスの割断が可能である。建築用ガラスに適用できる。
５）曲面ガラスの割断が可能である。自動車用ガラスに適用できる。
このように、レーザによるガラス割断が産業界の各分野に普及すれば、加工速度、加工品質、経済性、難易度の克服などにおいて、その効果にははかり知れないものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
一般的に光が材料中をどの程度透過していくかは材料による吸収に依存する。材料の吸収係数をα（ｃｍ−１）、伝播距離をｘ（ｃｍ）、距離ｘを伝播する前後の光強度をそれぞれＩ、Ｉ０とすると、次の関係式が成立する。
Ｉ＝ Ｉ０×exp(―αｘ)                        （１）
（１）式から、透過距離の所要値が分かれば必要な吸収係数αを求めることができる。次に、吸収係数αの上限値、最適値、下限値を求めることにする。
【００１６】
下限値としては、ガラス板厚Ｌをレーザビーム１が９０％透過してしまう場合を考える。この時、エネルギーの一部は無駄に消費されるが、十分にフルカットが実現できる。（１）式においてＩ／Ｉ０＝０．９とおくと、α＝0．105／Ｌとなる。これが吸収係数αの下限値である。
上限値としては、発明者達の経験によれば、ガラス板厚の1／4までスクライブするとフルカットになってしまうことがよくあるので、ガラス板厚の1／4までスクライブする条件を上限値と設定する。（１）式に、Ｉ／Ｉ０＝０．９９、ｘ＝Ｌ／４を代入すると、α＝１８．４２／Ｌとなる。これが吸収係数αの上限値である。
最適値としてはガラス板６によってレーザビーム１の５０％が吸収される場合であって（１）式から同様にα＝０．６９３／Ｌとなる。この結果、ガラス板６における光吸収係数αが０．１０５／Ｌ＜α＜１８．４２／Ｌを満足するような光を照射すればガラス板６はフルカットされることがわかる。
【００１７】
３種類の代表的なガラス板厚０．０２ｃｍ（将来の液晶ＴＶ）、０．０７ｃｍ（現在の液晶ＴＶ）、０．２８ｃｍ（現在のプラズマＴＶ）に対して、この吸収係数αの上限値、下限値ならびに最適値を表示すると下表のようになる。
α下限値（ｃｍ−１）  最適値（ｃｍ−１）  α上限値（ｃｍ−１）
板厚０．０２ｃｍ         ５．２５           ３４．６５           ９２１
板厚０．０７ｃｍ         １．５０           ９．９０             ２６３
板厚０．２８ｃｍ         ０．３８           ２．４８             ６５．８
以下の実施例に、これらの数値を実現するための光吸収係数αの制御技術について説明する。
【実施例】
【００１８】
図６に、石英ガラスの吸収特性を波長の関数として示す。縦軸は減衰定数κであって、吸収係数αとはλを波長として、α＝４πκ／λの関係にある。図６から、波長１０．６μｍのＣＯ２レーザビームに対する石英ガラスの吸収係数αは１２６００ｃｍ−１程度である。この場合（１）式によると、ガラス板の表面から３．７μｍの深さまで伝播すると、レーザビーム強度の９９％が吸収されてしまう。これでは表面層にしか透過しない。それでも実際には約１００μｍのスクライブ深さが可能であり、それには熱伝導が役立っていることが分かる。      
【００１９】
ガラスは組成と構造が決まっている結晶と異なって、メーカによって組成が異なる。しかしながら、おおよその吸収特性は図６のものを参考にすることができる。図６では、波長λの関数として吸収係数αが決まってしまっている。それによれば、前記したようにＣＯ２レーザ波長１０．６μｍでは吸収係数αが過大であった。吸収係数αを変えるために、本発明は、ガラス内に不純物を添加する。ただし、この不純物は可視域の透過特性に影響せず、フラットパネルディスプレイ用ガラスの表示特性を悪化させないものを選ぶ必要がある。
この目的のために本発明の一実施例では、不純物として希土類原子のひとつであるＹｂを用いる。Ｙｂ原子のエネルギー準位はそれぞれ多重のサブ準位からなる基底準位と一個の上位準位からなるためにガラスにＹｂをドープすると波長域９００〜１０５０ｎｍの赤外線で吸収のいくつかのピークを示し、これ以外の波長域では可視光を含めて吸収がない。このためＹｂをドープしたガラスは着色することがなくこのガラスを表示用に使用する場合に表示特性を劣化することがない。また、Ｙｂ原子はＮ殻中のｆ電子が外殻であるO殻の電子群に囲まれているために安定した元素であるからガラスの物性値を永年にわたって損なうことがない。
【００２０】
Ｙｂをドープしたゲルマノシリケイトガラスに生じる吸収は波長975nmでピークを示し、この吸収断面積は約2.7×10-20cm2であることをRudigerらが“Ytterbium-doped fiber amplifiers”と題する論文をIEEE Journal of quantum electronics の第33巻（1997年）7号の1049ページから1056ページに発表して示した。図７は放出断面積（点線）とこの吸収断面積（実線）１５の波長特性を示す。本発明の１実施例ではガラスにドープしたＹｂの波長域900〜1050nmで生じる吸収のうち、任意の厚さのガラスに厚さ方向にほぼ均一に吸収が生じるような吸収断面積とこのときの波長、さらにＹｂ濃度を実験と計算で求め、この波長で発振するように成分比を調整したInGaAs半導体レーザ光をＹｂをドープしたガラスに照射して前述の吸収を得て、厚さ方向にほぼ均一な引張応力を生じさせてフルカットするものである。
【００２１】
つぎに無アルカリガラス中にYb2O3の形でＹｂを混入した場合に、与えられたガラスの厚みLに対する前述の最適な吸収係数αを与える式を導入する。無アルカリガラス中に重量比1%でYb2O3を添加したとし、このガラスの成分比と密度を以下のように仮定する。
成分比：SiO2:60%、 Al2O3:20%、 B2O3:19%、 Yb2O3:1%
密度 ：ρ＝2.51g/cm3
この成分比の場合の1molg=0.6×(28＋16×2)＋0.2×(27×2＋16×3)＋0.19×(10.8×2＋16×3)＋0.01×(173×2＋16×3)＝85gであるから無アルカリガラス中のＹｂ原子の濃度は以下のように計算される。
Ｙｂ濃度[個/cm3]＝１モルg中のＹｂの数×アボガドロ数×密度/1モルg
＝3.56×1020個/cm3                                               （２）
無アルカリガラス中のＹｂ原子の吸収断面積のデータは見当たらないので上記のRudigerらの波長975nmでのデータを採用すれば1%重量比のYb2O3を混入した場合の吸収係数αはα＝3.56×1020（cm-3）×2.7×10-20（cm2）＝9.6（cm-1）となる。1〜4％の低い重量比のYb2O3を無アルカリガラスに混入した場合は、この範囲では前記成分比が大きく変わらないとして1モルgが変わらないと仮定しても大きな誤差を生じないから、厚さL（ｃｍ)のガラスの場合の透過率が50%となる最適吸収係数αが得られる重量比をｘ％とするとα＝0.693/L=9.6×ｘが得られ、これから厚さＬ（ｃｍ）の無アルカリガラスをフルカットするために混入するYb2O3の最適重量比ｘ（％）の間の関係式として次式を得る。
ｘ×Ｌ＝0.072                                                   （３）
【００２２】
（３）式から前に述べた各板厚の無アルカリガラスをフルカットするための最適な吸収係数が得られる混入Yb2O3の重量比ｘ（％）は以下のように計算される。
フルカットのための混入Yb2O3の最適重量比ｘ（％）
板厚 ０．０２ｃｍ                       3.6
板厚 ０．０７ｃｍ                       1.0
板厚 ０．２８ｃｍ                       0.26
【００２３】
以上は無アルカリガラスに混入したＹｂイオンによるInGaAs半導体レーザの吸収係数をゲルマシリケイトガラス中の文献で与えられた吸収断面積を用いて、与えられたガラスの厚さL(cm)に対して透過率が50%となるようなYb2O3の重量比x(%)を求めたが、このプロセスを以下の手順で一般化すれば半導体レーザを用いた割断装置を構成することができる。すなわち、（Ａ）任意のガラスの厚さL（ｃｍ）の場合に希望の割断ができる透過率と吸収のための不純物Yb2O3の該ガラス中の波長域900〜1050nmにおける吸収断面積を実験で求める。つぎに、（Ｂ）この透過率が達成できる吸収係数を不純物Yb2O3の混入重量比ｘ%と吸収断面積から求めるが、前者の混入重量比は以下で述べるように濃度消光されるための下限の濃度がある。Ｙｂ原子は稀少で高価であるから表示用のガラスのコストを考慮するとこの下限の濃度あたりに決めるのがよい。したがって、（Ｃ）この濃度で上述の吸収係数が得られる吸収断面積の波長を波長対吸収断面積の実験データから選び、この波長で発振するようにInGaAsの成分比を決めて割断用半導体レーザ発振器とするのである。以上を要約すれば、割断すべきガラスの厚さL(cm)に対して混入すべきYb2O3の濃度x(%)は（４）式で決定され、（４）式の右辺の定数は割断のための透過率、吸収断面積の波長依存データから求めた下限の濃度としてYb2O3の重量比1%の場合の吸収係数から上記の手順で決められる。
ｘ×Ｌ＝一定                                           （４）
【００２４】
本発明の１実施例の構成では無アルカリガラス中のＹｂイオンの4f電子がInGaAs半導体レーザ光を吸収して励起されるが、励起された電子が蛍光を発することなく無放射遷移で熱的に緩和しなければガラスに熱応力を発生できず、割断できない。R.Paschotta らは“Lifetime quenching in Yb-doped
fibers”と題する論文を Optics Communications の第136巻（1997）375ページから378ページに発表し、ガラス中にドープされて励起されたＹｂイオンの電子はＹｂ濃度が1%重量比以上になるとＹｂイオン間の急速なエネルギー移動によって欠陥（捕獲）濃度が低い場合でも消光（quenching）されて無放射遷移となることを述べている。したがって、上記の板厚の無アルカリガラスをフルカットするために混入されたYb2O3の重量比ｘ（％）では励起されたＹｂイオンの電子は蛍光を発することなく、おおよそ無放射遷移で緩和しガラスの温度を上げて割断に寄与する。逆にこれ以上の濃度でYb2O3を混入することは希少で高価な希土類のYb原子を無駄に使うことになり、最終表示デバイスのコストを上げることになって好ましくない。無放射遷移が得られる最小限の不純物濃度で望みの割断ができる不純物とこれに吸収されるレーザの組み合わせ例が、Ｙｂ原子とInGaAs半導体レーザである。なお、Ｙｂ原子の添加は、Yb2O3以外にＹｂを含むミッシュメタルを使用することもできる。
【００２５】
上記したように最適の組み合わせはYb原子とInGaAs半導体であるが、本発明の精神はNd,Ho,Ebなどの希土類原子と半導体レーザの組み合わせでも実現できる。
【００２６】
本発明を実現するフルカット割断装置の一例を図８に示す。図８において１６は多数個の半導体レーザエレメントからなるレーザスタックであり、１７はそれぞれのエレメントからのレーザビームを導光するファイバーを1本に束ねたファイバーバンドルである。このファイバーバンドル１７の入射端１８はコネクターとして脱着可能になっている。出射端１９ではファイバーバンドル１７はレーザ光断面形状が種々の形状を取れるように配列されている。図８では直線状の割断に最適な直線状断面形状２０用になっている。異なった直径の円形割断のためには図９に示すようにファイバー出射端は円弧状配列２１にするが、直径制御のために射出端とガラス表面の間に図１０のような拡大、縮小光学系２２を設置する。直線や円弧以外の任意形状の割断のためにはそれに最適のファイバー配列を行えばよい。
【００２７】
図１１に別の実施例を示す。図１１では半導体レーザスタック１６から結合光学系２３を用いて1本のファイバーにレーザ光を導光する。前記ファイバーを通過した1本のレーザ光は断面形状制御用光学系２４によって割断に最適の断面形状に変換される。このような断面形状制御用光学系２４としては、特許文献1あるいは特許文献２に記載されたものを使用することができる。
【００２８】
レーザビームがガラス内部を吸収されつつ透過して行く時、（１）式から明らかな通り、発熱量はガラスの深さ方向に逆指数関数的に減少する。このままでもフルカットは可能であろうが、高品位加工のためには、発熱量が深さに関係なく一定値であることが望ましい。そのためには、不純物濃度を表面から裏面にかけて指数関数的に増大させて分布させ、発熱を深さ方向に一様にするとよい。不純物濃度を表面から裏面にかけて指数関数的に増大させるには、半導体技術で周知なように、不純物のドーピング時に不純物を含有したドーピングガスの濃度をドーピング時間に対して指数関数的に増大させればよい。（たとえば、特開平１０−４１５４９号公報参照。）
【００２９】
本発明の場合のように、レーザビームが材料内の十分な深さまで浸透する場合には、熱源は薄い面熱源であり更なる熱伝導は不要である。できるだけ低レーザ出力であることが望ましいので、照射ビームの断面構造は幅が狭い線状のものが望ましい。この場合、レーザ発振器としてはビーム特性に優れたレーザの使用が望ましい。
【００３０】
面吸収が強いＣＯ２レーザビームでも、或る程度高出力にすれば熱伝導によって熱源が材料の深さ方向に浸透していく。特に、材料厚さが薄い場合にはこの方法でもスクライブは深くなるであろう。この場合には、熱伝導は深さ方向と同時に、材料の表面方向にも伝達してしまう。望むらくは、熱伝導は材料深さ方向に集中して欲しい。極端な例として照射レーザビームの断面が材料全表面に等しい場合には、深さ方向のみに熱伝導が発生する。勿論、これではスクライブ位置の特定ができないから、このようなことは選択できない。それにしてもなるべく深さ方向の比率が増すように、照射レーザビームは幅広の断面形状を持つことが望ましい。
【００３１】
以上は、加熱方法について説明を行った。高速かつ効率的なフルカット実現のためには、図１で説明したように、冷却を併用し、この冷却を板厚方向に効率的に行う必要がある。そのためには冷却をガラス表面のみで行うのでなく、表裏面の双方で行う方が効果的である。
【００３２】
以上説明したのは本発明の機能を実現する若干の実施例であって、本発明の精神はその他の多くの方法で実現可能であることは言を俟たない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
液晶ディスプレィ、プラズマディスプレィなどのフラットパネルデスプレィ、モバイルやカーナビ用表示器、光学装置用ＩＲフィルターなどに用いる平面ガラスの切断が、現在はダイアモンドカッターで行われており、切断後の洗浄工程の必要性や、マイクロクラックの存在などの問題を呈している。本発明によるレーザ割断で、こうした問題を解決することができる。ICチップカバーガラスやＩＣダグなど微小チップの加工にも、本発明は応用できる。大型ワークの場合よりも切断長が大きいので、本発明の効果は大きい。
【００３４】
自動車用のガラス部品は曲線加工が多いので、現在は機械的に直線切断の後、研磨を施している。このために、ガラス割断だけですませられるレーザ加工への期待は大きい。
【００３５】
さらに、建築資材としての強化ガラスの加工で、犯罪防止という現代社会に求められている課題解決に貢献できる。強化ガラスの切断は機械的方法では困難であり、レーザの使用が期待されているのである。
【００３６】
このように、ガラス割断を改善するレーザ技術の出現は、現代社会に要求されている種々の課題への解決である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に使用されるレーザ光加熱および冷却によるガラス内の圧縮応力および引っ張り張力の発生原理を説明する概念図
【図２】本発明に使用されるレーザによるガラス割断原理を説明する概念的斜視図
【図３】従来のガラスのレーザスクライブを説明する概念的斜視図
【図４】従来のガラスの機械スクライブを説明する概念的斜視図
【図５】ガラス内部の熱発生の状態を説明する概念的斜視図で、（ａ）は従来方法、（ｂ）は本発明による図
【図６】本発明による脆性材料のフルカット割断方法を説明するための、石英ガラスの光吸収スペクトル図
【図７】本発明による脆性材料のフルカット割断方法を説明するための、ゲルマノシリケイトガラス中のＹｂイオンの吸収と放出断面積の波長特性図
【図８】本発明による脆性材料のフルカット割断装置の第１の実施例を示す概念的斜視図
【図９】本発明による脆性材料のフルカット割断装置の第２の実施例を示す概念的斜視図
【図１０】本発明による脆性材料のフルカット割断装置の第３の実施例を示す概念的斜視図
【図１１】本発明による脆性材料のフルカット割断装置の第４の実施例を示す概念的斜視図
【符号の説明】
【００３８】
１ レーザビーム 
２ ガラス内部の圧縮応力
３ 冷却液
４ ガラス内部の引っ張り張力
５ ガラスに生じる割断亀裂
６ ガラス板
７ レーザビームの移動方向
８ トリガークラック
９ レーザスクライブ面
１０ レーザスクライブ後のブレーク面 
１１ 機械スクライブ面
１２ 機械スクライブ後のブレーク面
１３ 熱伝導による熱源 
１４ 透過レーザビーム吸収による熱源
１５ ゲルマノシリケイトガラス中のＹｂイオンの吸収断面積
１６ 半導体レーザスタック
１７ ファイバーバンドル
１８ ファイバーバンドル入射端
１９ ファイバーバンドル出射端
２０ 直線配列ファイバー出射端からの照射レーザ光
２１ 円弧配列ファイバー出射端からの照射レーザ光
２２ 拡大・縮小光学系
２３ ファイバー結合用光学系
２４ 断面形状制御用光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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