JP2009006334A - レーザ加工方法およびレーザ照射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】接着剤と基板との間に気泡が発生することを防止可能なレーザ加工方法およびレーザ照射装置を提供する。
【解決手段】シール剤(接着剤)3に対してレーザ光照射方向先方側直近の層に改質領域を形成するとき、つまり、TFT基板1の最上層に第3の改質領域cを形成するときには、他の層に改質領域(第1、2、4および5の改質領域a,b,d,e)を形成するときよりも、レーザ光のパワーを小さくするようにした。そのため、シール剤3を透過するレーザ光のエネルギー密度を低下することができ、レーザ光によるシール剤3の熱膨張によってシール剤3とTFT基板1および対向基板2との間に隙間が生じること防止でき、シール剤3とTFT基板1および対向基板2との間の気泡発生を防止することができる。
【選択図】図2
【解決手段】シール剤(接着剤)3に対してレーザ光照射方向先方側直近の層に改質領域を形成するとき、つまり、TFT基板1の最上層に第3の改質領域cを形成するときには、他の層に改質領域(第1、2、4および5の改質領域a,b,d,e)を形成するときよりも、レーザ光のパワーを小さくするようにした。そのため、シール剤3を透過するレーザ光のエネルギー密度を低下することができ、レーザ光によるシール剤3の熱膨張によってシール剤3とTFT基板1および対向基板2との間に隙間が生じること防止でき、シール剤3とTFT基板1および対向基板2との間の気泡発生を防止することができる。
【選択図】図2
Description
本発明は、レーザ光を集光して基板に照射し、当該基板の分割予定位置に沿って改質領域を当該基板の厚み方向に複数層形成するレーザ加工方法およびレーザ照射装置に関する。
従来、この種の技術としては、例えば、レーザ光を集光して基板に照射し、基板の分割予定線に沿って改質領域を当該基板の厚み方向に複数層形成することで、基板を容易に分割できるようにする方法がある(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−205180号公報
しかしながら、この従来技術にあっては、加工対象物として、液晶表示パネルが区画形成されたマザー基板のように、接着剤によって貼り合わせられた基板に対してレーザ光を照射すると、レーザ光が接着剤を透過することで、接着剤がレーザ光の熱で膨張し、接着剤と基板との間に隙間が生じて、接着剤と基板との間に液晶表示パネルの画素領域まで達する気泡が発生してしまい、液晶表示パネルに表示不良を生じさせる可能性がある。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、接着剤と基板との間に気泡が発生することを防止可能なレーザ加工方法およびレーザ照射装置を提供することを課題とする。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、接着剤と基板との間に気泡が発生することを防止可能なレーザ加工方法およびレーザ照射装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るレーザ加工方法にあっては、接着剤で接着された基板にレーザ光を集光して照射し、当該基板の分割予定位置に沿って改質領域を当該基板の厚み方向に複数層形成するレーザ加工方法であって、接着剤に対してレーザ光照射方向先方側直近の層に改質領域を形成するときには、他の層に改質領域を形成するときよりも、レーザ光のパワーを小さくすることを特徴とする。
また、レーザ光に逆収差補正を行うことによって、レーザ光のパワーを小さくするようにしてもよい。
さらに、接着剤に対してレーザ光照射方向直近の層に改質領域を形成するときには、改質領域のレーザ光照射方向手前側端部が接着剤の近傍に位置するように当該改質領域形成するようにしてもよい。
また、レーザ光は、フェムト秒レーザまたはピコ秒パルスレーザであってもよい。
さらに、基板は、石英または硼珪酸ガラスであってもよい。
さらに、接着剤に対してレーザ光照射方向直近の層に改質領域を形成するときには、改質領域のレーザ光照射方向手前側端部が接着剤の近傍に位置するように当該改質領域形成するようにしてもよい。
また、レーザ光は、フェムト秒レーザまたはピコ秒パルスレーザであってもよい。
さらに、基板は、石英または硼珪酸ガラスであってもよい。
また、本発明に係るレーザ照射装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を集光する集光手段と、集光手段で集光されたレーザ光が接着剤で接着された基板の分割予定位置に沿って改質領域を当該基板の厚み方向に複数層形成するように、集光手段と基板との相対位置を制御する位置制御手段と、レーザ光に逆収差補正を行う逆収差補正手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、接着剤を透過するレーザ光のエネルギー密度を低下することができ、レーザ光による接着剤の熱膨張によって接着剤と基板との間に隙間が生じることを防止でき、接着剤と基板との間に気泡が発生することを防止することができる。
本発明によれば、接着剤を透過するレーザ光のエネルギー密度を低下することができ、レーザ光による接着剤の熱膨張によって接着剤と基板との間に隙間が生じることを防止でき、接着剤と基板との間に気泡が発生することを防止することができる。
以下、本発明を、液晶表示パネルを製造する際に、液晶表示パネルが区画形成されたマザー基板を分割するための改質領域の形成工程に適用した実施形態を説明する。
<第1実施形態>
<構成>
本実施形態のレーザ照射装置の構成について説明する。
図1は、レーザ照射装置100の構成を示す概略図である。
レーザ照射装置100は、図1に示すように、パルスレーザ光を出射するレーザ光源101と、出射されたパルスレーザ光を反射するダイクロイックミラー102と、反射したパルスレーザ光を集光する集光レンズ103と、を備えている。また、加工対象物であるマザー基板Wを載置するステージ104と、ステージ104を集光レンズ103に対して水平面直交2軸方向、すなわち図1に記載のXおよびY軸方向に移動させるX軸スライド部105およびY軸スライド部106と、を備えている。また、ステージ104上に載置されたマザー基板Wに対して集光レンズ103の高さ方向、すなわち図1に記載のZ軸方向の位置を変えてパルスレーザ光の集光点の位置を調整するZ軸スライド機構107を備えている。
ここで、レーザ光源101は、チタンサファイアを固体光源とするレーザ光をフェムト秒のパルス幅で出射する、いわゆるフェムト秒レーザである。
<第1実施形態>
<構成>
本実施形態のレーザ照射装置の構成について説明する。
図1は、レーザ照射装置100の構成を示す概略図である。
レーザ照射装置100は、図1に示すように、パルスレーザ光を出射するレーザ光源101と、出射されたパルスレーザ光を反射するダイクロイックミラー102と、反射したパルスレーザ光を集光する集光レンズ103と、を備えている。また、加工対象物であるマザー基板Wを載置するステージ104と、ステージ104を集光レンズ103に対して水平面直交2軸方向、すなわち図1に記載のXおよびY軸方向に移動させるX軸スライド部105およびY軸スライド部106と、を備えている。また、ステージ104上に載置されたマザー基板Wに対して集光レンズ103の高さ方向、すなわち図1に記載のZ軸方向の位置を変えてパルスレーザ光の集光点の位置を調整するZ軸スライド機構107を備えている。
ここで、レーザ光源101は、チタンサファイアを固体光源とするレーザ光をフェムト秒のパルス幅で出射する、いわゆるフェムト秒レーザである。
図2は、マザー基板Wの構成を示す断面図である。
液晶表示パネルのマザー基板Wは、図2に示すように、TFT(Thin Film Transistor)素子を有する石英製のTFT基板1と、対向電極を有する石英製の対向基板2と、シール剤(接着剤)3によって接着された両基板1,2の.隙間に充填された液晶と、を備えており、対向基板2側を集光レンズ103側に向けてステージ104上に載置される。
液晶表示パネルのマザー基板Wは、図2に示すように、TFT(Thin Film Transistor)素子を有する石英製のTFT基板1と、対向電極を有する石英製の対向基板2と、シール剤(接着剤)3によって接着された両基板1,2の.隙間に充填された液晶と、を備えており、対向基板2側を集光レンズ103側に向けてステージ104上に載置される。
また、レーザ照射装置100は、上記各構成を制御するメインコンピュータ110を備えており、メインコンピュータ110は、レーザ光源101の出力パワーやパルス幅、パルス周期を制御し、Z軸スライド機構107を駆動して集光レンズ103のZ軸方向の位置を制御する。さらに、X軸スライド部105とY軸スライド部106とをそれぞれレールに沿って移動させるサーボモータ(図示省略)を駆動する。
そして、メインコンピュータ110は、レーザ加工処理を実行し、レーザ照射装置100の各構成を制御し、図2に示すように、マザー基板Wの分割予定位置に沿って厚み方向に5層(TFT基板1の3層、対向基板2の2層)の改質領域a〜eを形成する。
そして、メインコンピュータ110は、レーザ加工処理を実行し、レーザ照射装置100の各構成を制御し、図2に示すように、マザー基板Wの分割予定位置に沿って厚み方向に5層(TFT基板1の3層、対向基板2の2層)の改質領域a〜eを形成する。
具体的には、まず、サーボモータを駆動して、パルスレーザ光の光軸がマザー基板Wの分割予定位置の線上に位置するように集光レンズ103とマザー基板Wとを相対的に位置決めする。次に、Z軸スライド機構107を駆動して、パルスレーザ光の集光領域がマザー基板Wの厚み方向(Z軸方向)の最下層に位置するように、つまり、パルスレーザ光が対向基板2およびシール剤3を透過してTFT基板1の最下層に集光するように集光レンズ103のZ軸方向の位置を調整する。次に、レーザ光源101およびサーボモータを駆動して、集光レンズ103に対してマザー基板Wを相対移動させながら分割予定位置に沿ってパルスレーザ光を照射し、TFT基板1の最下層に第1の改質領域aを形成する。
そして、上記フローを繰り返し、パルスレーザ光の集光領域がTFT基板1の中間層、最上層、対向基板2の下層、上層に位置するように集光レンズ103のZ軸方向の位置を調整し、パルスレーザ光をTFT基板1の中間層、最上層、対向基板2の下層、上層に集光させて、各層それぞれに第2〜5の改質領域b〜eを形成する。
そして、上記フローを繰り返し、パルスレーザ光の集光領域がTFT基板1の中間層、最上層、対向基板2の下層、上層に位置するように集光レンズ103のZ軸方向の位置を調整し、パルスレーザ光をTFT基板1の中間層、最上層、対向基板2の下層、上層に集光させて、各層それぞれに第2〜5の改質領域b〜eを形成する。
なお、その際、TFT基板1の最上層、つまり、シール剤3に対してレーザ光照射方向先方側直近の層に第3の改質領域cを形成するときには、レーザ光源101を制御して、他の層に第1、2、4および5の改質領域a,b,d,eを形成するときよりもパルスレーザ光のパワーを小さい値に切り替え、当該パワーを改質層が形成できる閾値を僅かに超える付近まで低下させる。また、Z軸スライド機構107を駆動して、第3改質領域cの上端、つまり、第3改質領域cのレーザ光照射方向手前側端部がシール剤3内部に位置せず、当該シール剤3の下端に接するように第3の改質領域cを形成する。
そして、マザー基板Wの分割予定位置に沿って、TFT基板1および対向基板2の厚み方向の各層に改質領域を形成し、その後、外力を加えて改質領域で分割する。
そして、マザー基板Wの分割予定位置に沿って、TFT基板1および対向基板2の厚み方向の各層に改質領域を形成し、その後、外力を加えて改質領域で分割する。
図3は、実験により求めた、集光レンズ103のZ軸方向の位置とパルスレーザ光の集光領域との関係を示す図である。
この図3によれば、集光レンズ103のZ軸方向の位置と改質領域が形成されるマザー基板Wの厚み方向の位置とは比例関係にあり、集光レンズ103のZ軸方向の位置を調整することで、改質領域の形成位置を制御できることがわかる。
以上、本実施形態では、図1のレーザ光源101が特許請求の範囲に記載のレーザ光源を構成し、以下同様に、図1の集光レンズ103が集光手段を構成し、図1のZ軸スライド機構107、メインコンピュータ110が位置制御手段を構成する。
この図3によれば、集光レンズ103のZ軸方向の位置と改質領域が形成されるマザー基板Wの厚み方向の位置とは比例関係にあり、集光レンズ103のZ軸方向の位置を調整することで、改質領域の形成位置を制御できることがわかる。
以上、本実施形態では、図1のレーザ光源101が特許請求の範囲に記載のレーザ光源を構成し、以下同様に、図1の集光レンズ103が集光手段を構成し、図1のZ軸スライド機構107、メインコンピュータ110が位置制御手段を構成する。
<作用・効果>
(1)このように、本実施形態では、シール剤(接着剤)3に対してレーザ光照射方向先方側直近の層に改質領域を形成するとき、つまり、TFT基板1の最上層に第3の改質領域cを形成するときには、他の層に改質領域(第1、2、4および5の改質領域a,b,d,e)を形成するときよりも、レーザ光のパワーを小さくするようにした。そのため、シール剤3を透過するレーザ光のエネルギー密度を低下することができ、レーザ光によるシール剤3の熱膨張によってシール剤3とTFT基板1および対向基板2との間に隙間が生じることを防止でき、シール剤3とTFT基板1および対向基板2との間に気泡が発生することを防止することができる。
(1)このように、本実施形態では、シール剤(接着剤)3に対してレーザ光照射方向先方側直近の層に改質領域を形成するとき、つまり、TFT基板1の最上層に第3の改質領域cを形成するときには、他の層に改質領域(第1、2、4および5の改質領域a,b,d,e)を形成するときよりも、レーザ光のパワーを小さくするようにした。そのため、シール剤3を透過するレーザ光のエネルギー密度を低下することができ、レーザ光によるシール剤3の熱膨張によってシール剤3とTFT基板1および対向基板2との間に隙間が生じることを防止でき、シール剤3とTFT基板1および対向基板2との間に気泡が発生することを防止することができる。
また、他の層に改質領域(第1、2、4および5の改質領域a,b,d,e)を形成するときには、レーザ光のパワーを増大し、改質領域a,b,d,eを基板厚さ方向に長い形状とすることで、全体として改質領域の形成に要する時間を短縮できる。
ちなみに、TFT基板1の最上層に第3の改質領域cを形成するときに、他の層に第1、2、4および5の改質領域a,b,d,eを形成するときとレーザ光のパワーを等しくする方法にあっては、レーザ光がシール剤3を透過することで、シール剤3がレーザ光の熱で膨張し、シール剤3とTFT基板1および対向基板2との間に隙間が生じて、マザー基板Wの平面図を拡大して示す図6に示すように、シール剤3とTFT基板1および対向基板2との間に液晶表示パネルの画素領域まで達する気泡が発生してしまい、完成した液晶表示パネルに表示不良を生じさせる可能性がある。
ちなみに、TFT基板1の最上層に第3の改質領域cを形成するときに、他の層に第1、2、4および5の改質領域a,b,d,eを形成するときとレーザ光のパワーを等しくする方法にあっては、レーザ光がシール剤3を透過することで、シール剤3がレーザ光の熱で膨張し、シール剤3とTFT基板1および対向基板2との間に隙間が生じて、マザー基板Wの平面図を拡大して示す図6に示すように、シール剤3とTFT基板1および対向基板2との間に液晶表示パネルの画素領域まで達する気泡が発生してしまい、完成した液晶表示パネルに表示不良を生じさせる可能性がある。
(2)さらに、シール剤3に対してレーザ光照射方向先方側直近の層に改質領域を形成するとき、つまり、TFT基板1の最上層に第3の改質領域cを形成するときには、当該第3の改質領域cの上端、つまり、レーザ光照射方向手前側端部がシール剤3の近傍に位置するように当該第3改質領域cを形成するようにした。すなわち、第4の改質領域dの下端とシール剤3の上端との間の距離よりも、第3の改質領域cの上端とシール剤3の下端との間の距離を短くした。そのため、形成された改質領域に対して、マザー基板Wの上方向から下方向へ分割が進むように外部応力が作用されたときに、第3の改質領域cがシール剤3の下側に位置するTFT基板1の分割のきっかけとなり、マザー基板Wをより容易に分割することができる。
(3)さらに、レーザ光としてフェムト秒レーザを用いる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば、ピコ秒パルスレーザを用いることもできる。
(4)さらに、TFT基板1および対向基板2として石英製のものを用いる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば、硼珪酸ガラスを用いることもできる。
(4)さらに、TFT基板1および対向基板2として石英製のものを用いる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば、硼珪酸ガラスを用いることもできる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
この第2実施形態では、シール剤3の真下の層に改質領域を形成するとき、つまり、TFT基板1の最上層に第3の改質領域cを形成するときにレーザ光に逆収差補正を行う点が前記第1実施形態と異なる。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
この第2実施形態では、シール剤3の真下の層に改質領域を形成するとき、つまり、TFT基板1の最上層に第3の改質領域cを形成するときにレーザ光に逆収差補正を行う点が前記第1実施形態と異なる。
<構成>
すなわち、この実施形態では、図1において、集光レンズ103は、複数のレンズから構成され、一部のレンズを上下方向に移動させることで集光レンズ103全体としての収差を調整する収差調整機構(図示略)を備えている。
そして、メインコンピュータ110は、前記レーザ加工処理において、TFT基板1の最上層に第3の改質領域cを形成するときには、パルスレーザ光のパワーは第1、2、4および5の改質領域a,b,d,eを形成するときと等しくし、収差調整機構を駆動して、集光レンズ103の集光性のみが低下するように集光レンズ103の収差を大きくする。つまり、集光レンズ103に逆収差補正を行う。また、Z軸スライド機構107を駆動して、図4に示すように、改質領域の上端がシール剤3内部に位置せず、当該シール剤3の下端に接するように第3の改質領域cを形成する。
すなわち、この実施形態では、図1において、集光レンズ103は、複数のレンズから構成され、一部のレンズを上下方向に移動させることで集光レンズ103全体としての収差を調整する収差調整機構(図示略)を備えている。
そして、メインコンピュータ110は、前記レーザ加工処理において、TFT基板1の最上層に第3の改質領域cを形成するときには、パルスレーザ光のパワーは第1、2、4および5の改質領域a,b,d,eを形成するときと等しくし、収差調整機構を駆動して、集光レンズ103の集光性のみが低下するように集光レンズ103の収差を大きくする。つまり、集光レンズ103に逆収差補正を行う。また、Z軸スライド機構107を駆動して、図4に示すように、改質領域の上端がシール剤3内部に位置せず、当該シール剤3の下端に接するように第3の改質領域cを形成する。
図5は、実験により求めた、マザー基板Wの厚み方向に1mmの位置にシール剤3が配置されているときに、厚み方向に3mmの位置で最も集光性が高くなるように集光レンズ103の収差を大きくした場合における、集光レンズ103のZ軸方向の位置とパルスレーザ光の集光領域との関係を示す図である。
この図5によれば、シール剤3の配置位置では集光領域が拡大して集光性が低下しており、集光レンズ103の収差を大きくすることで、集光性を制御できることがわかる。
以上、本実施形態では、図1のレーザ光源101が特許請求の範囲に記載のレーザ光源を構成し、以下同様に、図1の集光レンズ103が集光手段及び逆収差補正手段を構成し、図1のZ軸スライド機構107、メインコンピュータ110が位置制御手段を構成する。
この図5によれば、シール剤3の配置位置では集光領域が拡大して集光性が低下しており、集光レンズ103の収差を大きくすることで、集光性を制御できることがわかる。
以上、本実施形態では、図1のレーザ光源101が特許請求の範囲に記載のレーザ光源を構成し、以下同様に、図1の集光レンズ103が集光手段及び逆収差補正手段を構成し、図1のZ軸スライド機構107、メインコンピュータ110が位置制御手段を構成する。
<作用・効果>
このように、本実施形態では、シール剤(接着剤)3に対してレーザ光照射方向先方側直近の層に改質領域を形成するとき、つまり、TFT基板1の最上層に第3の改質領域cを形成するときには、レーザ光に逆収差補正を行うようにした。そのため、シール剤3を透過するレーザ光のエネルギー密度を低下することができ、レーザ光によるシール剤3の熱膨張によってシール剤3とTFT基板1および対向基板2との間に隙間が生じることを防止でき、シール剤3とTFT基板1および対向基板2との間の気泡が発生することを防止することができる。
また、他の層に改質領域(第1、2、4および5の改質領域a,b,d,e)を形成するときには、レーザ光に収差補正を行い、改質領域a,b,d,eの形成に要する時間を短縮することで、全体として改質領域の形成に要する時間を短縮できる。
このように、本実施形態では、シール剤(接着剤)3に対してレーザ光照射方向先方側直近の層に改質領域を形成するとき、つまり、TFT基板1の最上層に第3の改質領域cを形成するときには、レーザ光に逆収差補正を行うようにした。そのため、シール剤3を透過するレーザ光のエネルギー密度を低下することができ、レーザ光によるシール剤3の熱膨張によってシール剤3とTFT基板1および対向基板2との間に隙間が生じることを防止でき、シール剤3とTFT基板1および対向基板2との間の気泡が発生することを防止することができる。
また、他の層に改質領域(第1、2、4および5の改質領域a,b,d,e)を形成するときには、レーザ光に収差補正を行い、改質領域a,b,d,eの形成に要する時間を短縮することで、全体として改質領域の形成に要する時間を短縮できる。
1 TFT基板、2 対向基板、3 シール剤、100 レーザ照射装置、101 レーザ光源、102 ダイクロイックミラー、103 集光レンズ、104 ステージ、105 X軸スライド部、106 Y軸スライド部、107 Z軸スライド機構。
Claims (6)
- 接着剤で接着された基板にレーザ光を集光して照射し、当該基板の分割予定位置に沿って改質領域を当該基板の厚み方向に複数層形成するレーザ加工方法であって、
前記接着剤に対してレーザ光照射方向先方側直近の層に前記改質領域を形成するときには、他の層に前記改質領域を形成するときよりも、前記レーザ光のパワーを小さくすることを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記レーザ光に逆収差補正を行うことによって、前記レーザ光のパワーを小さくすることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工方法。
- 前記接着剤に対してレーザ光照射方向先方側直近の層に前記改質領域を形成するときには、前記改質領域のレーザ光照射方向手前側端部が前記接着剤の近傍に位置するように当該改質領域を形成することを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ加工方法。
- 前記レーザ光は、フェムト秒レーザまたはピコ秒パルスレーザであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のレーザ加工方法。
- 前記基板は、石英または硼珪酸ガラスであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のレーザ加工方法。
- レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を集光する集光手段と、前記集光手段で集光されたレーザ光が接着剤で接着された基板の分割予定位置に沿って改質領域を当該基板の厚み方向に複数層形成するように、前記集光手段と前記基板との相対位置を制御する位置制御手段と、前記レーザ光に逆収差補正を行う逆収差補正手段と、を備えることを特徴とするレーザ照射装置。
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JP2016074583A (ja) * | 2014-10-06 | 2016-05-12 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | 接合基板の切断方法 |
WO2019131525A1 (ja) * | 2017-12-27 | 2019-07-04 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | スクライブ加工方法及びスクライブ加工装置 |
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