JPH09150286A

JPH09150286A - 脆弱性材料切断方法および装置

Info

Publication number: JPH09150286A
Application number: JP8166137A
Authority: JP
Inventors: James A Ariglio; アンドリューアリグリオジェームズ; Roger A Allaire; アルフィーアレイルロジャー; Harry Menegus; メネガスハリー; Bruce H Raeder; ハーバートリーダーブルース; Harrie J Stevens; ジェイスティーブンスハリー
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1997-06-10
Also published as: JP5352696B2; JP2012126642A

Abstract

(57)【要約】【課題】大きなガラスシートを小さく分割するガラス
切断システムにおいて、切断速度を向上する。【解決手段】少なくとも２０ｍｍ、より好ましくは少
なくとも３０ｍｍ、さらには少なくとも４０ｍｍの最大
寸法を有する細長いビームスポット形状を有するレーザ
ビームを、部分的なクラック切り込みラインを生成する
ためガラスシートを横断して移送させる。そのガラスシ
ートはその後、部分的なクラックの領域に曲げモーメン
トを付加することにより切り込みラインに沿って分割さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明に属する技術分野】本発明は、ガラスシートや他
の脆弱性材料の切断方法に関するものであり、特にフラ
ットパネルディスプレイ用ガラス基板作製のプロセスに
用いる際に効果的なレーザカッティングプロセスの速度
を増加させる方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラス板を分割する際にレーザが
使用されてきた。ＫｏｎｄｒａｔｅｎｋｏのＰＣＴ特許
第ＷＯ９３／２００１５号には、ガラスシートを２分割
するために、いわゆるブラインドクラックをガラスシー
トにわたって広げる際にレーザ光を使用することが述べ
られている。この部分的なクラックは、ガラスシートの
深さの途中まで広がっており、実質的には切り込みライ
ンとして作用する。シートはその後、切り込みラインに
沿って機械的に二分割される。

【０００３】一つの具体的形態としては、小さな切り目
や切り込み目をガラスシートの片側につけ、その後レー
ザ光を使用して部分的なクラックを形成して、ガラスシ
ートを通じてこの切り目や切り込み目を広げる。その
後、レーザ光を切り目や切り込み目の領域内においてガ
ラスシートに接触させて、レーザとガラスシートを相対
的に動かし、切り込みラインの所望行路においてレーザ
光を伝搬させる。レーザより下流のガラスの加熱した表
面部分に流体冷却剤の流れを向けることが望ましく、そ
れによりレーザ光がガラスシートのある領域を加熱した
後に、その加熱領域はすばやく冷却される。このように
レーザによるガラスシートの加熱と水性冷却剤によるガ
ラスシートの冷却により、ガラスシートを歪ませ、レー
ザ光と冷却剤が通った方向にクラックを広げる。

【０００４】Ｋｏｎｄｒａｔｅｎｋｏによれば、ガラス
シート上におけるビームの形状は楕円形であり、楕円形
状の短軸および長軸は以下の関係を満足する。

【０００５】ａ＝０．２ｔｏ２．０ｈｂ＝１．０ｔｏ１０．０ｈここで、ａとｂはそれぞれ楕円形状スポットの短軸およ
び長軸であり、ｈはレーザ光が切り込む材料の厚みであ
る。Ｋｏｎｄｒａｔｅｎｋｏによれば、ｂが１０．０ｈ
よりも大きいときは、カッティングの精度が低減する。
よって、厚み０．７ｍｍのガラス基板では、Ｋｏｎｄｒ
ａｔｅｎｋｏによれば、ビームスポットの長軸は７ｍｍ
以上にはなり得ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなレーザ光に
よる切り込みの技術の発達により、切断面の質において
はいくらかよい結果が得られており、その切断面の質が
非常に高いものが望まれる液晶や他のフラットパネルデ
ィスプレイのパネル基板を製造するためには、それらは
有効な手段ではある。しかしながら、そのプロセスの発
達に過去数年間かなりの努力が払われたにもかかわら
ず、現在に至るまで、フラットパネルディスプレイ（Ｌ
ＣＤのような）基板の製造の際に使用するにあたって実
用的に十分な切り込み速度は達成されていない。実際、
Ｋｏｎｄｒａｔｅｎｋｏの特許の例で報告されている最
高切り込み速度は１２０ｍｍ／ｓｅｃであり、また他の
大半の例においても、この平凡な切り込み速度よりもず
っと劣るものである。

【０００７】最近、１９９５年７月１９−２３日にドイ
ツのミュンヘンで行われた貿易展においてＪｅｎｏｐｔ
ｉｋが発行した文献には、３０−１５０ｍｍ／ｓｅｃの
速度でレーザ切り込みをすることができたことが述べら
れている。Ｊｅｎｏｐｔｉｋは、Ｋｏｎｄｒａｔｅｎｋ
ｏの特許に述べられているものと同じレーザ切り込みプ
ロセスを用いている。

【０００８】フラットパネルディスプレイ基板の製造に
おいて、これらのプロセスを実用的にする速い切り込み
速度、例えば少なくとも３００ｍｍ／ｓｅｃ程度の、さ
らには少なくとも５００ｍｍ／ｓｅｃ、さらには１００
０ｍｍ／ｓｅｃの速度を可能にするレーザ切り込みプロ
セスを実施することが望ましい。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラスシート
（または他の脆弱性材料）の切断方法に関するものであ
り、レーザビームの行路に沿ってクラックを誘導するた
めに、ガラスシートを横断する所望の行路において極度
に細長いレーザビーム（および冷却剤は任意）を移動さ
せる。これにより生じた熱勾配により、ガラスの表面層
に引っ張り応力を発生させ、この応力がガラスの引っ張
り強さを超えると、ガラスはブラインドクラックや切り
込みラインが圧縮状態の領域へと下降して材料に入り込
むようになる。その後レーザ光がガラスを横断すると、
クラックがレーザ光に追従する。そのクラックの深さ、
形状、方向は、応力の分布により決定され、ビームスポ
ットのパワー密度、寸法、形状や、ビームスポットと材
料の相対速度、加熱領域へ供給される冷却剤の性質や特
性、クラックが入れられる材料の熱物理および機械的特
性やその厚みなど、複数の要素に依存する。ガラス上に
おいて極度に細長いビームスポットを有するレーザビー
ムを使用し、ガラスシート上の所望分割ラインの伝搬方
向にこの細長いビームスポットを配置することにより、
公知の技術による方法を使用するよりも速いレーザ切り
込み速度が達成できることがわかった。

【００１０】このように本発明においては、レーザスポ
ットは極度に細長い形状、例えば楕円形状を有する。こ
の細長い形状の長軸は、２０ｍｍ以上、より好ましくは
３０ｍｍ以上、さらには４０ｍｍ以上であることが望ま
しい。

【００１１】そのビームの短軸は、直線切断面を形成す
る際に切断面の質を害しない程度に狭いことが望ましい
と思われる。

【００１２】本発明において、レーザ光は非ガウシアン
の強度分布を有することが望ましい。一つの具体的形態
において、レーザビームの強度は２ピークモード、すな
わち一つ以上のレベルを含む、例えばＴＥＭ_01*モード
とＴＥＭ₀₀モードの両方を含んで動作するレーザのよう
なものが望ましい。切断ラインに沿って表面層の非常に
局所的な冷却を引き起こすために、ビームスポットの進
行方向に沿って適当な冷却剤の流れを材料の領域に向け
ることが望ましい。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、約０．４ｍｍから３．
０ｍｍの厚みのガラスにおいて、切断精度やガラスの切
断面を損なうことなく、３００−７００ｍｍ／ｓｅｃも
しくはそれ以上の切り込み速度が達成できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、レーザ切断技術を使用
して所望切断ラインに沿ってガラスシートを切断するシ
ステムに関するものである。図１に示すように、本発明
のガラス切断システムにおいて、ガラスシート１０は上
面および下面の主面１１を有する。ガラスシート１０は
まず、ガラスシート１０の一端にクラック開始点１９を
形成するため、ガラスシートの一端に沿って切り目や切
り込み目がいれられる。このクラック開始点１９はその
後、所望切断ラインの行路でガラスシートを横切ってレ
ーザビーム１６を移動してクラック２０を形成するため
に用いられる。レーザ光は、所望切断ラインに沿った局
所領域においてガラスシートを効果的に熱する。その結
果生じた温度勾配が材料の表面層に引っ張り応力を引き
起こし、この応力が材料の引っ張り強さを超えると、そ
の材料においてブラインドクラックが圧縮状態の領域へ
と下降して材料に入り込む。応力分布を高めそれにより
クラックの伝搬を促進するため、水ジェット２２により
水冷却剤を付加する。レーザビームがガラスを横切るに
つれ、クラックはレーザビームが伝搬する行路に追従す
るようになる。

【００１５】ガラス１０の表面温度はレーザビームにさ
らされる時間に直接依存するので、円形断面の代わりに
楕円形状のビームを使用することにより、同じ相対速度
においては、切断ラインに沿ったガラス表面の各点の加
熱時間を広げられる。このように、レーザビーム１６の
規定のパワー密度で、ガラス１０を熱するために必要な
深さを維持するために重要であるレーザビームスポット
から冷却スポットの前面端部までの距離が同じでありな
がら、レーザビームスポットがより移動方向に広がり、
そしてまたレーザビームスポットと材料との相対速度を
より許容可能なものとするであろう。

【００１６】図２に図示するように、本発明において
は、レーザスポットは極度に細長い、例えば楕円形状
で、２０ｍｍ以上の、より好ましくは３０ｍｍ以上の、
さらには４０−１００ｍｍ以上の長軸を有することが望
ましい。レーザビームスポットの長軸は、ガラスシート
を横切る所望切断ラインの伝搬方向にする。ガラスが薄
いシート（１．１ｍｍもしくはもっと薄い）に対して
は、レーザビームスポットの長軸の最適長が所望伝搬速
度に関係し、長軸ｂは一秒あたりの所望レーザ切り込み
速度の１０％より大きいことが望ましい。このように、
０．７ｍｍの厚みのガラスで所望レーザ切り込み速度５
００ｍｍでは、レーザの長軸は少なくとも５０ｍｍの長
さであることが望ましい。

【００１７】クラック２０はガラスシート１０の深さ方
向のみに拡がることが望ましく（距離ｄ）、それにより
切り込みラインとして作用する。ガラスシートをさらに
小さいシートに最終的に分割するには、クラック２０に
曲げモーメントを付与することによりなされる。その曲
げは、従来の機械的表面切り込み方法を使用する工程に
おいてガラスを切断するために使用されるような従来の
曲げ装置（図示していない）や技術により達成できる。
クラック２０は機械的切り込みではなくレーザによる切
断技術を使用しているので、機械的切断工程中に生じる
ガラスのチップの形成を、従来の技術と比較して最小限
にできる。

【００１８】ガラス切断工程に使用されるレーザビーム
はカットするガラス表面を熱しなければならない。結果
的に、レーザの放射光はガラスが吸収する波長であるこ
とが望ましい。このことが生じるためには、放射光は２
μｍ以上の波長の赤外線であることが望ましく、例えば
波長９−１１μｍのＣＯ₂レーザ、波長５−６μｍのＣ
Ｏレーザ、波長２．６−３．０μｍのＨＦレーザ、波長
約２．９μｍのエルビウムＹＡＧレーザなどのビームが
望ましい。本実験の大半においては、１５０〜３００ワ
ットのパワーのＣＯ₂レーザを使用したが、より高いパ
ワーのレーザを使用すればより成功したと思われる。

【００１９】クラック２０は、最大熱勾配の領域である
加熱および冷却領域の界面に向かってガラス中に形成さ
れる。クラックの深さ、形状、方向は、熱弾性応力の分
布により決定され、主に以下の複数の要素に基づく。

【００２０】−ビームスポットのパワー密度、寸法、形
状； −ビームスポットと材料の相対速度； −熱物理特性、質、加熱領域に対する冷却剤を供給する
条件； −クラックが入る材料の熱物理的および機械的特性、そ
の厚み、表面状態異なる材料に対してカットサイクルを最適化するために
は、主なパラメータとカット工程の変数間の適当な関係
を確立することが必要である。国際特許第ＷＯ９３／２
００１５号に説明されているように、図２を再び参照し
て、ビームスポット１８の寸法と冷却水が流れる領域か
らの間隔ｌに依存して、ガラス１０を横切るビームスポ
ット１８の相対変位の速度Ｖとクラック２０の深さｄは
次式で表される。

【００２１】Ｖ＝ｋａ（ｂ＋ｌ）／ｄここで、Ｖはビームスポットと材料との相対速度で、ｋ
は材料の熱物理特性とビームのパワー密度に依存する比
例係数であり、ａはビームスポットの幅、ｂはビームス
ポットの長さ、ｌはビームスポットの近接端から冷却ゾ
ーンの前端までの距離、ｄはブラインドクラック４の深
さである。

【００２２】レーザは各端部のミラーにより規定される
共振器内で生じるレーザ発振により動作する。安定な共
振器の概念は、共振器を通る光線の光路を追跡すること
により最も明確化することができる。安定性の閾値に
は、レーザ共振器の軸に平行な光線が二つのミラー間を
前後に永久にその間を損失なく反射した場合に達する。

【００２３】安定基準に達しない共振器は光線が軸から
それるため不安定共振器と呼ばれる。不安定共振器には
多くの種類がある。一つの簡単な例としては平面ミラー
に対する凸面球面ミラーがある。異なる直径の凹面ミラ
ー（大きなミラーからの反射光が小さなミラーの端部周
辺から逃げてしまう）や、対の凸面ミラーなどが他に含
まれる。

【００２４】共振器のその二つのタイプは異なる利点と
異なるモードパターンを有する。安定な共振器はレーザ
軸に沿って光を集中させ、その領域から効率よくエネル
ギーを抽出するが、軸から離れた外周領域からは抽出さ
れない。それにより生じるビームは中心に強度ピークを
有し、軸から離れるにつれ強度がガウシアン的に減衰す
る。これは低利得の持続波レーザとともに使用される標
準的なタイプである。

【００２５】不安定共振器は、より大きな体積にわたっ
てレーザ共振器の内部の光を広げようとしてしまう。例
えば、出力ビームは、軸周りにリング状の強度ピークを
有する環状の形状を有したりする。

【００２６】レーザの共振器には、横モードと縦モード
の二つのタイプの異なるモードがある。ビームの断面形
状すなわち強度パターンにおいて、横モードが存在す
る。縦モードは、レーザの利得帯域内の異なる周波数も
しくは波長で生じるレーザ共振器長による異なる共振モ
ードに相当する。単一縦モードで発振する単一横モード
レーザは単一周波数で発振し、二つの縦モードで発振す
るものは二つの独立した波長で（通常近接した間隔で）
同時に発振する。

【００２７】レーザ共振器内の電磁界「形状」は、ミラ
ーの曲率、間隔、放電管の空洞直径に依存する。ミラー
の配列や間隔および波長がわずかに変化しても、レーザ
ビームの「形状」（電磁界）は大きく変化してしまう。
その「形状」やビームの空間エネルギー分布を述べる際
に特別な術語が展開されてきたが、ここでは横モードは
二方向のビーム断面に表れる極小値の数に従って分類さ
れる。最も低次モードすなわち基本モードは中心に強度
のピークがあり、ＴＥＭ₀₀モードとして知られる。これ
は図４に示されるようなガウシアン強度分布を有する従
来使用されてきたレーザである。一軸に沿っては極小値
が一つで、その垂直方向の軸に沿っては極小値のないモ
ードは、ＴＥＭ_01*またはＴＥＭ₁₀であり、それらはそ
の方位によって決定される。ＴＥＭ_01*モードの強度分
布の例が図３に図示されている（ビームを横切る距離ｄ
に対するビーム強度Ｉ）。ほとんどのレーザのアプリケ
ーションでは、ＴＥＭ₀₀モードが最も望ましいと考えら
れている。しかしながら非ガウシアンモード例えばＴＥ
Ｍ_01*モードやＴＥＭ₁₀モードのビームが、ガラス表面
へより均一にレーザエネルギーを送り込むために使用で
きることがわかった。結果的に、レーザがガウシアン強
度分布を有する場合よりも低いパワーでより高いレーザ
切り込み速度が達成できることがわかった。さらに、レ
ーザ切り込み工程を拡大したその動作範囲により、レー
ザパワーをより広い範囲で使用することができる。これ
は非ガウシアンレーザビームにより、ビーム全体にわた
ってエネルギー分布の均一性をより向上することができ
るためだと思われる。

【００２８】図３に示されるレーザビームはリング状か
らなる。このように、図３に示されるパワー分布はリン
グ状のレーザビームのパワー分布の断面である。少なく
とも一対の強度ピークが、それより低いパワー分布であ
る中心領域の外周部に位置するような非ガウシアンビー
ムが本発明において望ましい。このように、レーザビー
ムの中心がレーザビームの少なくとも複数の外周領域の
パワー強度よりも低いパワー強度を有することが望まし
い。この低いパワー中心領域は、０パワーレベルに完全
になってもよく、その場合レーザビームは１００％のＴ
ＥＭ_01*パワー分布となる。しかしながら、レーザビー
ムは２ピークモード、すなわち図３に示されるように、
中心領域のパワー分布が単に外周領域のパワー分布以下
に低下しているＴＥＭ_01*モードとＴＥＭ₀₀モードの組
み合わせといった一つ以上のモードのレベルを組み合わ
せたものでもよい。ビームが２ピークモードの場合、そ
のビームは、５０％以上がＴＥＭ_01*モード、さらに好
ましくは７０％以上がＴＥＭ_01*モードで、その残りが
ＴＥＭ₀₀モードとする組み合わせが望ましい。

【００２９】本発明の好ましい具体的実施の形態とし
て、デジタルコンピュータのようなシステム制御装置
（図示していない）を、レーザやガラスシート、システ
ム上の他の可動部品などの移動を制御するシステムに接
続する。そのシステム制御装置はシステムの様々な部品
の移動を制御するために従来の機械制御技術を用いてい
る。システム制御装置はそのメモリ内に蓄積された様々
な製造作動プログラムを使用し、各プログラムは、特定
サイズのガラスシート用にレーザやガラスシート（さら
には必要ならば他の可動部品）の移動を適切に制御する
よう設計されることが望ましい。

【００３０】以下の例では、本発明による方法を実証し
ている。

【００３１】例１この例では、ガウシアンパワー分布を有するＣＯ₂レー
ザの動作を示している。

【００３２】レーザ１６はＰＲＣコーポレーションが製
造したモデル１２００の軸流２ビームＣＯ₂レーザであ
った。ビームはＴＥＭ₀₀モードで動作し、約１２ｍｍの
スポットサイズ（レーザの放出点でのレーザビームの直
径）でガラス表面から約２メートルの場所に配置した。
一対のシリンドリカルレンズを、レーザとガラス表面と
の間のレーザの光路内に配置し、レーザスポットを変形
した。これによりレーザをガラスにあてるレーザスポッ
トを、長さ約４５−５０ｍｍで、その中間点で幅約０．
１−０．１５ｃｍの細長く楕円形のビームとした。この
レーザの共振器の基本モードはＴＥＭ₀₀である。これが
共振器が発振可能な唯一のモードであるとき、共振する
００モードレーザは可能な限り小さな発散で伝搬し、最
も小さなスポットサイズで集光されるであろう。この例
では、レーザのパワー分布は、小さな内部開口とともに
レーザ前端面で「平面」光カップラを利用することでガ
ウシアン（ＴＥＭ₀₀モードで動作する）となった。

【００３３】約５００ｍｍ幅×５００ｍｍ長×約１．１
ｍｍ厚のアルミノ珪酸塩のガラスシート１０に、クラッ
クの開始点１９を形成するため、ガラスシートの端部に
手動で切り込みをいれた。これにより、ガラスの上面の
一端に約８ｍｍ長で約０．１ｍｍの深さの小さな切り込
みラインを形成してクラック開始点１９をつくった。ガ
ラスシート１０は、レーザ１６がクラック開始点１９に
接触するように配置され、ガラスシート１０を、以下の
表１に記載されたパワーと速度で、レーザ１６の行路が
ガラスシートを横切る直線行路に沿うように移動させ
た。

【００３４】表１レーザ速度ピークパワー（Ｗ）成功確率（％）４００ｍｍ／ｓｅｃ１２０１００４２０ｍｍ／ｓｅｃ１２０−１６５１００４６５ｍｍ／ｓｅｃ１６５−１７５１００４７５ｍｍ／ｓｅｃ１６５−１７９１００４８０ｍｍ／ｓｅｃ１６８−１７９６６５００ｍｍ／ｓｅｃ１８３−１８８３３成功確率の欄は、それに対応するパワー範囲において達
成された最もよいパフォーマンスを表す。１００％の成
功率は、記述されたパワー範囲において、レーザがガラ
スシートを実質的に時間中１００％成功した動作パラメ
ータがあったことを示している。

【００３５】例２例１に述べたものと同じ方法、装置およびレーザを使用
し、共振器をより高次のモードパワー分布でレーザを動
作するようにした。特に、レーザは２ピークモードで、
複数のサブビームからなり、その各々が強度分布を有す
る。これらのビームは独立であるので、その正味の分布
は個々の形状の代数和であり、各モードのパワーの率に
より重みづけされる。例として、ＴＥＭ₀₀モードの量は
光カップラの曲率を変えたり、開口部の直径を大きくす
ることにより低減できる。本例では、レーザのパワー分
布は約６０対４０のＴＥＭ_01*モードとＴＥＭ₀₀モード
の混合比に変化させ（約１４ｍｍのスポットサイズにな
る）、約５０−６０ｍｍのビーム長にした。これは、２
０メートルの曲率半径の凹面光カップラを「平面」光カ
ップラに置き換え、より大きな開口部にすることにより
達成された。そのレーザのパワーと速度は表２に記載さ
れるように変化した。

【００３６】表２レーザ速度ピークパワー（Ｗ）成功確率（％）３００ｍｍ／ｓｅｃ９０−１４５Ｗ１００５００ｍｍ／ｓｅｃ１５５−１９５Ｗ１００６００ｍｍ／ｓｅｃ２００Ｗ１００６５０ｍｍ／ｓｅｃ２００−２２０Ｗ１００７００ｍｍ／ｓｅｃ２５０Ｗ５０例１に使用したレーザがＴＥＭ_01*モードを有した非ガ
ウシアンレーザへと変換されたとき、より低いレーザパ
ワーでより高いカット速度が達成された。さらにレーザ
パワーのより広い範囲が満足する切り込み端部をなすよ
う許容された。例１と例２の結果を比較するとわかるよ
うに、ガウシアンレーザは４７５ｍｍ／ｓｅｃまでのカ
ット速度で１００％の切断（ほぼ全てのサンプルを刻む
ことに成功した）が達成できた。これらの速度以上で、
堅実に満足した結果を得ることは困難であった。しかし
ながら、１０００または２０００ｍｍ／ｓｅｃの速度が
本発明のビーム長を長くする方法を用いて達成されるこ
とが期待できる。

【００３７】例３この例では、レーザビームを生じるレーザは軸流ＣＯ₂
レーザで、ＰＲＣコーポレーションが製造した、一管あ
たり６００Ｗの２ビームレーザのモデルＳＳ／２００／
２である。そのビームはＴＥＭ₀₀モードの約１２ｍｍの
スポットサイズであった。このレーザをガラス表面から
約２メートルに配置した。一対のシリンドリカルレンズ
をレーザとガラス表面との間のレーザビームの行路に配
置し、レーザスポットを変形した。これによりレーザス
ポットは、ガラスにあてたとき約４０−５０ｍｍ長でそ
の中間点において約１〜１．５ｍｍ幅の細長い楕円形に
なった。レーザのパワー分布はＴＥＭ_01*モードおよび
ＴＥＭ₀₀モードの６０対４０の混合で、それはレーザ前
端面に２０メートル曲率半径の凹面光カップラを使用す
ることにより達成された。レーザパワーは１６０−２０
０Ｗの間を変化させ、ガラスシートを横切るレーザ速度
は約５００ｍｍ／ｓｅｃであった。

【００３８】ガラスシート１０は約５００ｍｍ幅×５０
０ｍｍ長×約１．１ｍｍ厚のアルミナ珪酸塩ガラスシー
トで、第１の方向にシートの片側上を３回、第１のレー
ザ切り込みラインの方向に直交する第２の方向にシート
のもう片側上を３回の９回のレーザ切り込みをした。こ
のタイプの切り込み方法により、ＬＣＤ基板ガラスの作
製において製造作業効率を２倍にでき、ここで最も外部
の切り込みラインはガラスシートの外端部を除去し、シ
ートの各側の中間の切り込みラインはガラスの残りを４
つの使用部材に連係して分離するものである。ガラスシ
ートの各側の３つの切り込みラインを使用することによ
り、シートの片側の切り込みラインの行路がシートのも
う片側の切り込みラインを交差する９つの交点を生じ
た。

【００３９】これを達成するために、ガラスシート１０
は、レーザ切り込みラインが所望される位置に３つのク
ラック開始点１９を形成するため、ガラスシートの端部
に沿って各側に手動で切り込みをいれた。これにより、
ガラスの上面の一端に、約１−８ｍｍ長で約０．１ｍｍ
の深さの小さな切り込みラインの形で３つのクラック開
始点１９を形成した。クラックは４−８ｍｍである必要
はなく、むしろレーザが広げられるようなクラックであ
ればクラック開始点として作用するに十分なものであ
る。ガラスシート１０はレーザ１６がクラック開始点１
９の一つに接するように配置され、図１のように、レー
ザ１６の行路が切り込みライン２０を形成するガラスシ
ートを横断する直線行路に沿うようにガラスシート１０
を動かした。ガラスシートの第１の片側の３つの切り込
みライン２０の各々を形成するためにこの工程を繰り返
した。

【００４０】その後、ガラスシート１０の逆側をさらす
ためにガラスシート１０をひっくり返した。シート１０
は３つの他のクラック開始点１０を形成するためガラス
シートの端部に沿って手動で切り込みをいれ、再び、レ
ーザ１６の行路が３つの切り込みライン２０を形成する
ためガラスシートを横断する直線行路に沿うようにガラ
スシート１０を動かした。シートの第２の側に作られた
３つの切り込みラインはガラスシート１０の第１の側に
形成した３つの切り込みラインの逆側で直交し、直角に
３つの各切り込みラインの行路と直交して形成した。

【００４１】その後、各切り込みライン２０に沿ってガ
ラスシート１０を分離するため切り込みライン２０に曲
げモーメントを付加した。この結果生じたシートはその
後ひっくり返し、これらのシートにそれぞれの切り込み
ライン２０の領域に曲げモーメントを付加し、それによ
りそれらをさらに小さなシートに分割した。この工程を
１００以上のガラスシートで繰り返し、それにより、切
り込みライン２０の行路がガラスシートの逆側に位置す
る切り込みライン２０の行路と交わる交点を９００点以
上形成した。全ての場合、分割した端部は一貫して非常
に高品質なものであった。

【００４２】例４本例では、保護プラスチック層の部分を除去しガラスシ
ート１０を小さなシートに分割するために、単一ＣＯ₂
レーザ１６を使用した。ガラスシートは約４００ｍｍ幅
×４００ｍｍ長×１．１ｍｍ厚で、ＭａｉｎＴａｐｅ
Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが作製したＬＦＣ−３マスク
フィルムの保護層をコーティングしたものであった。Ｌ
ＦＣ−３はポリエチレンフィルム材料で、約０．００２
インチ厚であり、ロール状で保存され、アクリル接着剤
が片側に施されている。そのフィルムを、接着剤がガラ
スシートの接するようにガラスに付加し、コートされた
ガラスはその後、ガラスとフィルムとの接着を促進する
ため一対のローラー間で圧迫した。

【００４３】この例においては、レーザ１６はＰＲＣコ
ーポレーションが製造したモデル１２００の軸流２ビー
ムＣＯ₂レーザであった。レーザビームはレーザの出射
端で約７ｍｍの直径であり、したがってレーザから放出
されるスポットサイズは約３８．５ｍｍ²であり、約７
０Ｗで動作し、ビームのパワー密度は約１．８２Ｗ／ｍ
ｍ²となった。レーザをガラス表面の保護層から約２メ
ートルの位置に配置した。レーザスポットを形成するた
めレーザとガラス表面との間のレーザ光路に一対のシリ
ンドリカルレンズを配置した。これにより、保護層上の
レーザスポット形状は約３３ｍｍ長でその中間で２ｍｍ
幅の細長い楕円状の形状となり、約１．３５Ｗ／ｍｍ²
のパワー密度となった。ガラスシートをレーザ１６の下
を約２５０ｍｍ／ｍｉｎ．の速度で動かした。レーザ１
６はレーザが接する保護層を全て蒸発させ、それにより
選択的に保護層を除去し、除去したストライプ１４の幅
は約２ｍｍ幅であった。保護層を除去した領域には残留
物はなく、完全に保護層の残留物を除去した。

【００４４】ガラスシートの端部にクラック開始点１９
を形成するため手動でガラスシート１０に切り込みを入
れた。保護層を選択的に除去した領域１４においてガラ
スに切り込みをいれた。これにより、ガラスの上面の一
端に、約８ｍｍ長で約０．１ｍｍ深さの小さな切り込み
ラインの形でクラック開始点１９を形成した。ガラスシ
ート１０はレーザ１６がクラック開始点１９に接するよ
うに配置され、レーザ１６の行路がレーザ１６の第１の
走査と同じ行路に沿うようにガラスシート１０を動かし
た。結果的に、レーザ１６は保護層の選択除去部１４内
を伝搬した。約２５０ｍｍ／ｍｉｎ．の速度でガラスシ
ート１０を動かした。レーザによりレーザをガラス表面
にあてた領域においてガラスを効果的に熱した。レーザ
により局所的に熱することにより、クラックがガラス表
面を横切って伝搬し、クラック開始点１９から始まり、
レーザ１６が進む行路に沿ってクラックは伝搬した。こ
のクラックは約０．１ｍｍの深さであった。レーザによ
り生じたクラックに曲げモーメントを付加するためガラ
スシートに手動で圧力を加え、それによりガラスシート
を二つのシートに分割した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガラス切断方法工程の斜視図。

【図２】図１で示した工程におけるガラス表面上のレー
ザビームスポットの拡大図。

【図３】図１および図２に示したレーザの所望強度形状
を示したグラフ図。

【図４】標準的なガウシアンレーザのパワー分布を示し
たグラフ図。

【符号の説明】

１０ガラスシート１１ガラスシート主面１６レーザビーム１８レーザスポット１９クラック開始点２０クラック２２水ジェット

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【手続補正書】

【提出日】平成８年７月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】ガラスシートの端部にクラック開始点１９
を形成するため手動でガラスシート１０に切り込みを入
れた。保護層を選択的に除去した領域１４においてガラ
スに切り込みをいれた。これにより、ガラスの上面の一
端に、約８ｍｍ長で約０．１ｍｍ深さの小さな切り込み
ラインの形でクラック開始点１９を形成した。ガラスシ
ート１０はレーザ１６がクラック開始点１９に接するよ
うに配置され、レーザ１６の行路がレーザ１６の第１の
走査と同じ行路に沿うようにガラスシート１０を動かし
た。結果的に、レーザ１６は保護層の選択除去部１４内
を伝搬した。約２５０ｍｍ／ｍｉｎ．の速度でガラスシ
ート１０を動かした。レーザによりレーザをガラス表面
にあてた領域においてガラスを効果的に熱した。レーザ
により局所的に熱することにより、クラックがガラス表
面を横切って伝搬し、クラック開始点１９から始まり、
レーザ１６が進む行路に沿ってクラックは伝搬した。こ
のクラックは約０．１ｍｍの深さであった。レーザによ
り生じたクラックに曲げモーメントを付加するためガラ
スシートに手動で圧力を加え、それによりガラスシート
を二つのシートに分割した。以下、本発明の好ましい実
施の形態を記載する。（実施の形態１）ガラスシートを横断するクラックを
形成するためガラスシートを横断するレーザビームの移
動工程からなる平面ガラスシート製造方法において、該
レーザビームが該ガラスシート上において細長いビーム
スポットを有し、該ビームスポットが２０ｍｍ以上の最
長寸法を有することを特徴とする平面ガラスシート製造
方法。（実施の形態２）前記移動工程が、約３０ｍｍ以上の
最長寸法を有するビームスポットを有するレーザビーム
を移動する工程からなることを特徴とする実施の形態１
記載の方法。（実施の形態３）前記移動工程が、約４０ｍｍ以上の
最長寸法を有するビームスポットを有するレーザビーム
を移動する工程からなることを特徴とする実施の形態１
記載の方法。（実施の形態４）前記移動工程が、前記ガラスシート
に対し、少なくとも３００ｍｍ／ｓｅｃの速度で前記レ
ーザビームを移動する工程からなることを特徴とする実
施の形態１記載の方法。（実施の形態５）前記移動工程が、前記ガラスシート
に対し、少なくとも４００ｍｍ／ｓｅｃの速度で前記レ
ーザビームを移動する工程からなることを特徴とする実
施の形態１記載の方法。（実施の形態６）前記移動工程が、前記ガラスシート
に対し、少なくとも５００ｍｍ／ｓｅｃの速度で前記レ
ーザビームを移動する工程からなることを特徴とする実
施の形態１記載の方法。（実施の形態７）前記移動工程が、少なくとも３００
ｍｍ／ｓｅｃの速度で、最長軸が該速度の約１０％以上
の長さであるビームスポットを有する前記レーザビーム
を移動する工程からなることを特徴とする実施の形態１
記載の方法。（実施の形態８）前記移動工程におけるレーザビーム
が、非ガウシアン成分からなることを特徴とする実施の
形態１記載の方法。（実施の形態９）前記移動工程におけるレーザビーム
が、非ガウシアン成分からなることを特徴とする実施の
形態２記載の方法。（実施の形態１０）前記移動工程におけるレーザビー
ムが、ＴＥＭ₀₁モードとＴＥＭ₀₀モードの組合せからな
ることを特徴とする実施の形態９の方法。（実施の形態１１）前記移動工程におけるレーザビーム
が、少なくとも５０％のＴＥＭ₀₁モード成分からなり、
その残りがＴＥＭ₀₀モードであることを特徴とする実施
の形態１０の方法。（実施の形態１２）フラットパネルディスプレイに使
用される、０．４ｍｍから３．０ｍｍの厚みを有するガ
ラス基板分割方法において、該方法が、約０．４ｍｍか
ら３．０ｍｍの厚みの平面ガラスシートを用いる工程
と、少なくとも３００ｍｍ／ｓｅｃの速度で前記ガラス
シート上においてレーザビームを移動させる移動工程か
らなり、該レーザビームが該ガラスシート上において細
長いビームスポットを有し、該ビームスポットが２０ｍ
ｍ以上の最長寸法を有し、前記移動工程により該ガラス
シートを横断するクラックを十分に形成することを特徴
とするガラス基板分割方法。（実施の形態１３）前記移動工程が、約３０ｍｍ以上
の最長寸法のビームスポットを有するレーザビームを移
動させる工程からなることを特徴とする実施の形態１２
記載の方法。（実施の形態１４）前記移動工程が、約４０ｍｍ以上
の最長寸法を有するビームスポットを有するレーザビー
ムを移動する工程からなることを特徴とする実施の形態
１２記載の方法。（実施の形態１５）前記移動工程が、前記ガラスシー
トに対し、少なくとも４００ｍｍ／ｓｅｃの速度で前記
レーザビームを移動する工程からなることを特徴とする
実施の形態１２記載の方法。（実施の形態１６）前記移動工程が、前記ガラスシー
トに対し、少なくとも５００ｍｍ／ｓｅｃの速度で前記
レーザビームを移動する工程からなることを特徴とする
実施の形態１２記載の方法。（実施の形態１７）前記移動工程が、最長軸が前記速
度の約１０％以上の長さであるビームスポットを有する
前記レーザビームを移動する工程からなることを特徴と
する実施の形態１２記載の方法。（実施の形態１８）前記移動工程におけるレーザビー
ムが非ガウシアン成分からなることを特徴とする実施の
形態１２記載の方法。（実施の形態１９）前記移動工程におけるレーザビー
ムが非ガウシアン成分からなることを特徴とする実施の
形態１３記載の方法。（実施の形態２０）前記移動工程におけるレーザビー
ムが、ＴＥＭ₀₁モードとＴＥＭ₀₀モードの組合せからな
ることを特徴とする実施の形態１３の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロジャーアルフィーアレイルアメリカ合衆国ニューヨーク州 14814 ビッグフラッツオーウェンハロウロード 3886 (72)発明者ハリーメネガスアメリカ合衆国ニューヨーク州 14812 ビーバーダムズホーンビーロード 1014 (72)発明者ブルースハーバートリーダーアメリカ合衆国ニューヨーク州 14845 ホースヘッズフリントロード 3187 (72)発明者ハリージェイスティーブンスアメリカ合衆国ニューヨーク州 14830 コーニングマーチンヒルロード 1512

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスシートを横断するクラックを形成
するためガラスシートを横断するレーザビームの移動工
程からなる平面ガラスシート製造方法において、該レーザビームが該ガラスシート上において細長いビー
ムスポットを有し、該ビームスポットが２０ｍｍ以上の
最長寸法を有することを特徴とする平面ガラスシート製
造方法。
【請求項２】前記移動工程が、前記ガラスシートに対
し、少なくとも３００ｍｍ／ｓｅｃの速度で前記レーザ
ビームを移動する工程からなることを特徴とする請求項
１記載の平面ガラスシート製造方法。
【請求項３】前記移動工程が、少なくとも３００ｍｍ
／ｓｅｃの速度で、最長軸が該速度の約１０％以上の長
さであるビームスポットを有する前記レーザビームを移
動する工程からなることを特徴とする請求項１記載の平
面ガラスシート製造方法。
【請求項４】前記移動工程におけるレーザビームが、
非ガウシアン成分からなることを特徴とする請求項１記
載の平面ガラスシート製造方法。
【請求項５】フラットパネルディスプレイに使用され
る、０．４ｍｍから３．０ｍｍの厚みを有するガラス基
板分割方法において、該方法が、約０．４ｍｍから３．０ｍｍの厚みの平面ガ
ラスシートを用いる工程と、少なくとも３００ｍｍ／ｓｅｃの速度で前記ガラスシー
ト上においてレーザビームを移動させる移動工程からな
り、該レーザビームが該ガラスシート上において細長いビー
ムスポットを有し、該ビームスポットが２０ｍｍ以上の最長寸法を有し、前記移動工程により該ガラスシートを横断するクラック
を十分に形成することを特徴とするガラス基板分割方
法。
【請求項６】前記移動工程が、約３０ｍｍ以上の最長
寸法のビームスポットを有するレーザビームを移動させ
る工程からなることを特徴とする請求項５記載のガラス
基板分割方法。
【請求項７】前記移動工程が、最長軸が前記速度の約
１０％以上の長さであるビームスポットを有する前記レ
ーザビームを移動する工程からなることを特徴とする請
求項５記載のガラス基板分割方法。
【請求項８】前記移動工程におけるレーザビームが非
ガウシアン成分からなることを特徴とする請求項５記載
のガラス基板分割方法。