(57)【要約】【課題】  ＴＦＴ−ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤのようなディスプレイモジュールのガラス切断時、上・下板の同時切断または上板だけの切断など選択的な基板切断が可能な非金属材基板の切断装置及び切断方法を提供する。【解決手段】本発明は、紫外線領域の短波長レーザービームを発生させるレーザービーム発生装置と、前記短波長レーザービームを、切断しようとする非金属材基板上の所望の位置に照射する照射具と、前記基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を可変させる焦点移動手段と、前記基板と前記レーザービームとが相対運動するようにして、前記基板の切断作業が行われるようにする相対物移動手段と、を備えてなることを特徴【選択図】図３とする。【その他】原文では、「図面の簡単な説明」が、段落【００２３】として【発明の効果】の次に記載されていますが、特許庁の出願形式に合わせるため、段落番号【００２４】以下の番号を繰り上げ、【図面の簡単な説明】を段落番号【００９０】として最後部に移行しました。
2007537124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線領域の短波長レーザービームを発生させるレーザービーム発生装置と、
前記短波長レーザービームを、切断しようとする非金属材基板上の所望の位置に照射する照射具と、
前記基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を可変させる焦点移動手段と、
前記基板と前記レーザービームとが相対運動するようにして、前記基板の切断作業が行われるようにする相対物移動手段と、
を備えてなることを特徴とする非金属材基板の切断装置。
【請求項２】
前記レーザービーム発生装置は、
Ｎｄ−ＹＡＧ媒質のレーザー発振器と、
前記レーザー発振器に励起用光源を提供するレーザーダイオードと、
前記レーザー発振器から発生したレーザービームの波長を短波長に変換させる波長変換器と、
を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の非金属材基板の切断装置。
【請求項３】
前記波長変換器は、クリスタルであることを特徴とする請求項２に記載の非金属材  基板の切断装置。
【請求項４】
前記照射具を介して照射される前記レーザービームの波長帯は、２００乃至４００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の非金属材基板の切断装置。
【請求項５】
前記レーザービームの周波数は、数ＫＨｚ乃至数十ＫＨｚ以内の範囲帯であることを特徴とする請求項４に記載の非金属材基板の切断装置。
【請求項６】
前記レーザービームが高エネルギーを有するように前記レーザービームを光学的にＱ−スイッチングさせて超短パルス化する光共振器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の非金属材基板の切断装置。
【請求項７】
前記焦点移動手段は、
駆動源であるステップモーターと、
前記ステップモーターに結合されるボールスクリュー軸と、
前記ボールスクリュー軸に結合され、前記照射具が装着されるボールスクリューブロックと、
を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の非金属材基板の切断装置。
【請求項８】
前記焦点移動手段は、
リニアモーターと、
前記リニアモーターに結合されて昇降し、前記照射具が装着される移動子と、
を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の非金属材基板の切断装置。
【請求項９】
前記焦点移動手段は、
所定の電圧が印加されることによって機械的に変形され、前記照射具の位置を移動させるように前記照射具に結合された圧電素子であることを特徴とする請求項１に記載の非金属材基板の切断装置。
【請求項１０】
前記焦点移動手段は、
前記照射具の内部に設置される可変焦点レンズであることを特徴とする請求項１に記載の非金属材基板の切断装置。
【請求項１１】
前記照射具から前記基板までの距離を計測する計測手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の非金属材基板の切断装置。
【請求項１２】
前記計測手段は、
前記照射具の前方に距離測定用レーザービームを照射するように設置されるレーザー変位センサーであることを特徴とする請求項１１に記載の非金属材基板の切断装置。
【請求項１３】
前記照射具は、前記レーザービームの焦点距離が異なる少なくとも二つ以上の照射具であることを特徴とする請求項１１に記載の非金属材基板の切断装置。
【請求項１４】
紫外線領域の短波長レーザービームを発生させるレーザービーム発生装置と、
前記短波長レーザービームを、切断しようとする非金属材基板上の所望の位置に照射する照射具と、
前記照射具から前記基板までの距離及び前記基板と前記レーザービームとの相対距離を計測するレーザー変位センサーと、
前記基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を可変させると共に、切断時、切断深さを一定に維持するために、計測された相対距離に対応するように前記基板から前記照射具までの高さを可変させる焦点移動手段と、
前記基板と前記レーザービームとが相対運動するようにして、前記基板の切断作業が行われるようにする相対物移動手段と、
を備えてなることを特徴とする非金属材の切断装置。
【請求項１５】
非金属材基板の切断方法において、
紫外線領域の短波長レーザービームが提供される段階と、
前記基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を設定する段階と、
レーザービームの照射具から前記基板の主面までの距離を計測する段階と、  
前記基板の主面までの距離及び設定された焦点位置データに基づいて前記レーザービームの焦点位置を、設定された位置に移動させる段階と、
を備えてなることを特徴とする非金属材基板の切断方法。
【請求項１６】
前記レーザービームの焦点位置の制御は、前記照射具を移動させることによって行われることを特徴とする請求項１５に記載の非金属材基板の切断方法。
【請求項１７】
前記レーザービームの焦点位置の制御は、前記基板を移動させることによって行われることを特徴とする請求項１５に記載の非金属材基板の切断方法。
【請求項１８】
前記照射具から前記基板の主面までの距離計測は、非接触式で行われることを特徴とする請求項１５に記載の非金属材基板の切断方法。
【請求項１９】
非金属材基板の切断方法において、
紫外線領域の短波長レーザービームが提供される段階と、
前記レーザービームの焦点可変が可能にする可変焦点レンズが提供される段階と、
前記基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を設定する段階と、
照射具から前記基板の主面までの距離を計測する段階と、
前記基板の主面までの距離及び設定された焦点位置データに基づく前記可変焦点レンズの調節により前記レーザービームの焦点位置を、設定された位置に移動させる段階と、
を備えてなることを特徴とする非金属材基板の切断方法。
【請求項２０】
前記照射具から前記基板の主面までの距離計測は、非接触式で行われることを特徴とする請求項１９に記載の非金属材基板の切断方法。
【請求項２１】
前記照射具から前記基板の主面との距離計測は、距離測定用ビームの照射により行われることを特徴とする請求項２０に記載の非金属材基板の切断方法。
【請求項２２】
非金属材基板をテーブルに安着及び固定させる段階と、
紫外線領域の短波長レーザービームが提供される段階と、
前記基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を所望の値に設定する段階と、
前記照射具から前記基板の主面までの距離を計測する段階と、
前記基板の主面までの距離及び設定された焦点位置データに基づいて前記レーザービームの実際焦点位置を、既設定された焦点位置と一致できるように移動させて、前記基板と前記レーザービームとの相対位置を補正する段階と、
紫外線短波長領域のレーザービームが前記照射具を介して前記基板の所定の位置に照射される段階と、
前記基板と前記レーザービームとを相対運動させて前記基板を所望の形状に切断する段階と、
を備えてなることを特徴とする非金属材基板の切断方法。
【請求項２３】
前記レーザービームの焦点位置の制御は、前記照射具又は／及び前記基板の上昇及び下降により行われることを特徴とする請求項２２に記載の非金属材基板の切断方法。
【請求項２４】
前記レーザービームの焦点位置の制御は、前記基板に対する切断が行われる間に持続的に行われることを特徴とする請求項２３に記載の非金属材基板の切断方法。
【請求項２５】
前記レーザービームは、Ｎｄ−ＹＡＧを媒質とするレーザー発振器で生成され、光学系を介して前記レーザービームの集光部である前記照射具に提供されることを特徴とする請求項２２に記載の非金属材基板の切断方法。
【請求項２６】
前記レーザービームの照射位置の確認は、
ダミー用ガラスにテストレーザービームを照射する段階と、
前記ダミー用ガラス上のレーザービーム痕を画像認識装置を用いて認識することによって、その位置を把握する段階と、
を備えてなることを特徴とする請求項２５に記載の非金属材基板の切断方法。
【請求項２７】
前記レーザービームの照射位置の確認は、
ダミー用ガラスにテストレーザービームを照射する段階と、
前記レーザービームが照射される照射具の位置を、その下部に設置された画像認識装置を用いて認識することによって把握する段階と、
を備えてなることを特徴とする請求項２５に記載の非金属材基板の切断方法。
【請求項２８】
前記非金属材基板は、上板及び下板からなるラミネートパネルであることを特徴とする請求項２０に記載の非金属材基板の切断方法。
【請求項２９】
前記非金属材基板に対する切断深さは、前記ラミネートパネルの上板又は下板のうちいずれか一方の板だけを切断する単層切断（ｏｎｅ  ｌａｙｅｒ  ｃｕｔｔｉｎｇ）が行われるように制御されることを特徴とする請求項２８に記載の非金属材基板の切断方法。
【請求項３０】
前記非金属材基板に対する切断深さは、前記ラミネートパネルの上板及び下板を同時に切断する同時切断（ｔｗｏ  ｌａｙｅｒ  ｃｕｔｔｉｎｇ）が行われるように制御されることを特徴とする請求項２８に記載の非金属材基板の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、  非金属材基板の切断装置及び切断方法に係り、より詳細には、  ＴＦＴ−ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤなどの平板表示装置製造用ガラス基板など、各種の非金属材基板を切断する時、短波長レーザービームの焦点位置を通じて切断深さを制御することによって、上・下板の同時切断または上板だけの切断など選択的な基板切断が可能なようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＴＦＴ−ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤのような平板表示装置を製造する過程で、セル（Ｃｅｌｌ）工程のラミネート工程後に、原板のガラスを各モジュールの大きさに合わせて切断する必要がある。また、ラミネート基板において選択的に上板のガラスだけを切断する必要がある。
【０００３】
このような切断の既存方式には、ダイヤモンドホイールのような機械的手段を用いる切断方法が挙げられるが、この場合は、ホイールによる直接的な衝撃により発生する１次クラックと、１次クラックの追加進展により発生する２次クラックによりガラスの切断深さが決定されるが、この際、発生する１次、２次クラックの発生程度が各々異なって現れ、その切断深さが均一でなく、基板の切断面が正確にできないという問題点があった。
【０００４】
他の切断方法には、ＣＯ２レーザーを用いた切断方法が使われるが、スクライブラインが始まる位置に機械的手段であるホイールを用いて機械的に１次マイクロクラックを形成し、２次にＣＯ２レーザーを用いて加熱ビームをガラスに照射して加熱した後、３次に冷却装置（Ｑｕｅｎｃｈｅｒ）を用いて加熱されたガラス部分を急速冷却して、瞬間的な熱変形による２次クラックを誘発して切断するレーザー切断方法があった。
【０００５】
しかし、前述のような切断方法においても、ガラスの切断深さを正確に制御できる方法がないので、その切断面が正確にならないという問題点があった。
【０００６】
前述のような二つの切断方法のうち、ＣＯ２レーザーを用いた切断装置の構成は次の通りである。
【０００７】
従来のレーザー切断装置は、切断しようとするガラス基板を支持する支持台（あるいはテーブル）と、前記基板に切断方向と一致する補助クラックを形成する補助クラッカーと、切断予定線に沿って加熱ビームを照射して前記基板を加熱する加熱光学機構と、前記加熱光学機構によって加熱された部分にクエンチング（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）をしてクラックを発生させる冷却装置とから構成される。
【０００８】
このような既存のレーザー切断装置によるガラス切断は、ホイールによる補助クラック形成過程と、補助クラックに沿う加熱過程と、冷却装置が同方向に移動しながらＨｅのような冷媒を噴射する急速冷却を通じた切断クラックの形成過程と、スクライブ用レーザービームの再照射及び再冷却過程とを経て行われる。
【０００９】
そして、このような既存のレーザーを用いた切断装置のより詳細な構成及び動作については、大韓民国特許公開２００２−８８２５８号公報に記載されているので、ここでは具体的な説明は省略する。
【００１０】
しかし、前述のような従来の切断方式においては、単板だけを切断できるので、ラミネートパネルの上・下板を同時に切断するためには、基板の上・下部の両方に切断装置を構成しなければならない。
【００１１】
すなわち、ダイヤモンドホイールのような機械的手段を用いた既存の切断方式の場合、一つのホイールでは一つの単板しか切断できないので、ラミネートパネルの上・下板を同時に切断するためには、上・下部に各々専用のホイールを設けなければならない。そして、専用のホイールをラミネートパネルの上・下面で各々支持する支持ローラを設けなければならず、切断面の分離のためにブレーク装置をも設けなければならないなど、構成が複雑になるため、これを活用することが容易でなかった。
【００１２】
特に、ホイールがラミネートパネルの上・下部側に各々設けられる既存の機械式切断装置は、上・下部側の専用のホイールを正確に一致させて切断作業を行わなければならないので、上・下部側の専用のホイールを一致させるための補正作業が求められ、補正不良が発生する場合には、切断面がずれて製品の品質に悪影響を及ぼすようになる。
【００１３】
そして、他の切断方法であるＣＯ２レーザーを用いた切断方式の場合にも、ＣＯ２レーザーと補助クラッカー及び冷却装置などがラミネートパネルの上・下部側に各々設けられなければならないので、装置構成が複雑になり、製品生産力が低下する。
【００１４】
そして、この切断方法も、ラミネートパネルの上・下部側に各々設けられたＣＯ２レーザーを正確に一致させて切断作業を行わなければならないので、上・下部側の専用ホイールを一致させるための補正作業が求められ、補正不良が発生する場合には、切断面がずれて製品の品質に悪影響を及ぼすようになる。
【００１５】
特に、このような切断方法は、前述したように、ガラスの切断深さを正確に制御できないので、その切断面の正確度が顕著に低下するという問題点があった。
【特許文献１】大韓民国特許公開２００２−８８２５８号公報号公報
【特許文献２】特開２００２−２９３５６０号公報
【特許文献３】特開２００２−１６０９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、前述のような諸問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ＴＦＴ−ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤのようなディスプレイモジュールの製作に際してのガラス切断時、短波長レーザービームの基板深さ方向への焦点位置を通じて切断深さを所望の通りに正確に制御することによって、上・下板の同時切断または上板だけの切断など選択的な基板切断が可能な非金属材基板の切断装置及び切断方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１様態は、紫外線領域の短波長レーザービームを発生させるレーザービーム発生装置と、前記短波長レーザービームを、切断しようとする非金属材基板上の所望の位置に照射する照射具と、前記基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を可変させる焦点移動手段と、前記基板と前記レーザービームとが相対運動するようにして、前記基板の切断作業が行われるようにする相対物移動手段と、を備えてなることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第２様態は、紫外線領域の短波長レーザービームを発生させるレーザービーム発生装置と、前記短波長レーザービームを、切断しようとする非金属材基板上の所望の位置に照射する照射具と、前記照射具から前記基板までの距離及び前記基板と前記レーザービームとの相対距離を計測するレーザー変位センサーと、前記基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を可変させると共に、切断時、切断深さを一定に維持するために、計測された相対距離に対応するように前記基板から前記照射具までの高さを可変させる焦点移動手段と、前記基板と前記レーザービームとが相対運動するようにして、前記基板の切断作業が行われるようにする相対物移動手段と、を備えてなることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の第３様態は、非金属材基板の切断方法において、紫外線領域の短波長レーザービームが提供される段階と、前記基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を設定する段階と、前記レーザービームの照射具から前記基板の主面までの距離を計測する段階と、前記基板の主面までの距離及び設定された焦点位置データに基づいて前記レーザービームの焦点位置を、設定された位置に移動させる段階と、を備えてなることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の第４様態は、非金属材基板の切断方法において、紫外線領域の短波長レーザービームが提供される段階と、前記レーザービームの焦点可変が可能なようにする可変焦点レンズが提供される段階と、前記基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を設定する段階と、前記レーザービームの照射具から前記基板の主面までの距離を計測する段階と、前記基板の主面までの距離及び設定された焦点位置データに基づく前記可変焦点レンズの調節により前記レーザービームの焦点位置を、設定された位置に移動させる段階と、を備えてなることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第５様態は、非金属材基板をテーブルに装着及び固定させる段階と、紫外線領域の短波長レーザービームが提供される段階と、前記基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を所望の値に設定する段階と、前記レーザービームの照射具から前記基板の主面までの距離を計測する段階と、前記基板の主面までの距離及び設定された焦点位置データに基づいて前記レーザービームの実際焦点位置を、既設定された焦点位置と一致できるように移動させて、前記基板と前記レーザービームとの相対位置を補正する段階と、紫外線短波長領域のレーザービームが前記照射具を介して前記基板の所定の位置に照射される段階と、前記基板と前記レーザービームとを相対運動させて前記基板を所望の形状に切断する段階と、を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ＴＦＴ−ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤのようなディスプレイモジュールの製作に際してのガラス切断時、短波長レーザービームの焦点位置を制御することによって、切断深さを所望の通りに正確に制御することができるという効果がある。具体的には、ディスプレイモジュールの製作の際、ラミネートパネルＰの上・下板の同時切断または上板だけの切断など選択的な基板切断が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明に係る平板表示装置製造用基板の切断装置及び切断方法の好適な実施形態を詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明の非金属材基板の切断装置が適用された平板表示装置製造用ガラス基板の切断装置の構成を示す図である。ベース１の中央部にガラス基板（図示せず）を支持するテーブル２が設けられ、テーブル２の両側には、前後方向案内カラム４が設けられ、前後方向案内カラム４の上には、リニアモーター及び移動子（Ｍｏｖｅｒ）５が各々設けられる。
【００２５】
そして、各移動子５には、照射具６の左右方向への移動を案内し、基板に対する相対運動を誘発する左右方向案内カラム３が装着され、左右方向案内カラム３の上には、前後方向案内カラム４に設けられたリニアモーター及び移動子５とは別途のリニアモーター及び移動子が各々設けられる。
【００２６】
また、左右方向案内カラム３の上の移動子には、照射具６を装着するための照射具マウントブロック７が装着され、照射具マウントブロック７には、紫外線領域の短波長レーザービームを集光し、ガラス基板の所定位置に照射する照射具（ｔｏｒｃｈ）６が装着される。
【００２７】
一方、本実施形態の基板切断装置は、照射具６側にレーザービームを案内する光学系１１と、紫外線領域の短波長レーザービームを発生させるレーザービーム発生装置１０とを備える。
【００２８】
一方、本発明の基板切断装置は、基板とレーザービームの焦点との相対距離及び照射具６から基板の主面（すなわち基板の上面）までの距離を計測する計測手段９を備える。
【００２９】
この際、計測手段９には、非接触式変位センサが設置され、より具体的には、切断用レーザービームの前端に設置され、レーザービームを照射するレーザー変位センサ（図示せず）が適用されることが好ましい。
【００３０】
そして、非接触式変位センサとしては、レーザー変位センサの代わりに、光センサーであるＬＥＤセンサやその他の超音波センサを適用することもできる。
【００３１】
一方、本発明の基板切断装置には、切断に先立って焦点を基板の切断深さに位置させるために調整する際、基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を可変させて、焦点位置と切断深さとを一致させるための焦点移動手段８が設けられる。
【００３２】
この際、焦点移動手段８は、基板の切断時には、切断深さを一定に維持するために、計測されたレーザービームの焦点と基板の主面との相対距離に対応するように、基板から照射具６までの高さを可変させる作用をも兼ねる。
【００３３】
そして、レーザービーム焦点移動手段８は、駆動源であるステップモーターと、ステップモーターに結合されるボールスクリュー軸（不図示）と、ボールスクリュー軸に結合され、照射具６が装着されるボールスクリューブロックと、を備えて構成される。
【００３４】
レーザービーム焦点移動手段８の他の例としては、リニアモーターと、リニアモーターに結合されて昇降し、照射具６が装着される移動子と、を備えて構成される場合を挙げることができる。
【００３５】
これに加えて、レーザービーム焦点移動手段８のさらに他の例としては、所定の電圧が印加されることによって機械的に変形され、照射具６の位置を移動させるように照射具に結合された圧電素子を挙げることができる。
【００３６】
一方、レーザービーム焦点移動は、機械的な位置調節でなく、光学的調節を通じて具現されることができるところ、レーザービーム焦点移動手段が照射具６の内部に設置される可変焦点レンズ８ａにより達成され得ることはもちろんである。
【００３７】
このような場合には、焦点距離の変化なく、照射具６と基板との距離を変化させて、焦点位置を制御する場合とは異なって、可変焦点レンズ８ａを構成するレンズとレンズとの間の距離調節を通じて焦点距離を可変させることによって、照射具６と基板との距離を変えなくても、切断深さを制御できる。
【００３８】
一方、照射具６は、切断速度を向上させるために、少なくとも二つ以上設けられることが好ましい。したがって、レーザー発振装置を二つ設置して各々の照射具に入光させて使用する方式と、一つのレーザー発振装置から生成されるレーザービームを各々の照射具に必要に応じて選択的に入光させることができるように、レーザービーム経路変換装置（例えば、ミラー）を設置して、二つの照射具を使用する方法が適用できる。
【００３９】
そして、一つのレーザー発振装置から生成されるレーザービームを分光器を介して分割して、二つの照射具に入光して切断する方法が適用できるが、この場合は、レーザービームを分割する際、そのエネルギーも相対的に低下するおそれがある。しかし、最初に出力されるエネルギーが充分に大きくて、ビームが分割されても、切断に要求される大きさのエネルギーが確保できれば、この方法も適用可能である。
【００４０】
また、前述のような構成によれば、テーブル２上に載置された基板は、そのままにした状態で、モーターとボールスクリューなどの駆動装置及びガイド装置により、これに結合された照射具６の相対運動及びこの際に照射される紫外線領域の短波長レーザービームで基板の切断が行われるが、基板とレーザービームが相対運動するようにして、基板の切断作業が行われるようにする相対物移動手段の構成は、前述した例に限定されない。
【００４１】
すなわち、照射具６を移動させる前述した構成とは異なり、照射具６は、そのままにした状態で、基板を載置したテーブル２がモーターの駆動により前後及び左右方向に移動する際、照射具より紫外線領域の短波長レーザービームが照射され、ガラス基板の切断作業を行うことができるのは勿論であり、基板及び照射具６を共に移動して、切断作業を行うこともできる。
【００４２】
一方、上記において、レーザービーム発生装置１０は、Ｎｄ−ＹＡＧ媒質のレーザー発振器と、前記レーザー発振器に励起用光源を提供するレーザーダイオードと、前記レーザー発振器から発生したレーザービームの波長を短波長に変換させる波長変換器と、を備えて構成される。
【００４３】
そして、Ｎｄ−ＹＡＧ媒質を介して出た長波長のレーザービームは、波長変換機能を行うクリスタルを介して２００ｎｍ乃至４００ｎｍ（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ）の紫外線領域の短波長に変換される。
【００４４】
一方、そして、前記レーザービームの周波数は、数ＫＨｚ乃至数十ＫＨｚ以内の範囲帯に属することを特徴とする。
【００４５】
特に、前記レーザービームの周波数は、１０ＫＨｚ以上であることが好ましく、１０ＫＨｚ乃至３０ＫＨｚ以内の範囲帯であることがより好ましい。もちろん、前記レーザービームの周波数は、その状況に応じて３０ＫＨｚ以上であってもよい。
【００４６】
参考として、ＹＡＧは、レーザービームの発生のための発振器を製作する際、イットリウム（Ｙｔｔｒｉｕｍ）、アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｕｍ）、ガーネット（Ｇａｒｎｅｔ）を使用する方法であり、これにネオジム（Ｎｄ：ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ、原子番号６０、原子量１４４．２）を添加したものがＮｄ−ＹＡＧである。
【００４７】
前述のように構成された本発明の基板切断装置を用いた平板表示装置のガラス基板の切断過程は、次の通りである。
【００４８】
ＴＦＴ−ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤのようなディスプレイ装置を製造する工程において、基板をラミネートした後に、ラミネートされた基板（以下、「ラミネートパネル」という  ）を切断する基板切断工程が行われる。
【００４９】
基板は、ガラスの原板である基板上に多数のディスプレイ単位セルで形成されており、このような多数のセルを個々に切断する必要がある。
【００５０】
また、基板のディスプレイ情報を制御するために、基板の特定面にＴＡＢを取り付けるが、この面では、２枚でラミネートされたパネルＰの単板だけを切断する必要がある。
【００５１】
このために、まず、外部からガラス基板が搬送ロボットなどにより搬入されてテーブル２上に載置される。
【００５２】
この際、テーブル２に載置される基板は、テーブル２内に設置された支持ピン（不図示）あるいはテーブル２に形成された多数の真空ホール（不図示）によりテーブル２上に水平状態に固定され、安定した状態に支持される。
【００５３】
次に、前述のように、テーブル２上に固定された基板が所望の形態に切断されるように、照射されるレーザービームと基板との相対位置を補正する。
【００５４】
このような補正は、基板上に形成された位置補正用マークを画像認識装置（例えば、ビジョンカメラ）が認識してその位置を確認し、基板を搭載しているテーブル２に対してレーザービームが照射される照射具６を相対的に移動させることによって行われる。
【００５５】
そして、レーザービームの位置確認は、ダミー用ガラスにテストレーザービームを照射し、これにより形成されたガラス上のレーザービーム痕をビジョンカメラなどの画像認識装置を用いて認識することによってその位置を把握するか、またはレーザービームが照射される照射具６の位置をその下部に設置された画像認識装置を用いて認識することによって把握することができる。
【００５６】
一方、前述のように、基板とレーザービームとの相対位置を補正した後には、基板とレーザービームとを相対運動させて、基板を所望の形状に切断する。
【００５７】
すなわち、Ｎｄ−ＹＡＧを媒質とするレーザー発振器で生成されたレーザービームは、設置された光学系１１を介してレーザービームの集光部である照射具６に提供され、かつ基板上の所定位置に照射されるが、この際、本実施形態では、前記基板を搭載したテーブル２は、移動せずに、固定されていて、照射具６が移動するようになっており、レーザービームの移動により基板が切断される。
【００５８】
ここで、レーザー発振器で生成されたレーザービームは、レーザーダイオードを光源とし、生成されたレーザービームは、多数のミラーなどからなる光学系１１を経由しつつ、その経路を変えながらレーザービーム集光部である照射具６に提供される。照射具６と、照射具６側にレーザービームを送る光学系１１上のミラーとは、同時に平行移動するため照射具６の位置変化に関係なく基板上に紫外線領域の短波長レーザービームを照射し、所望の形状に基板を切断することができる。
【００５９】
この際、光源であるダイオードから発生する光がＮｄ−ＹＡＧ媒質で励起させて、１０００ｎｍ帯のレーザービームを発振させる。このように発振したレーザービームを波長変換用クリスタルに通過させて、２００ｎｍ乃至４００ｎｍ帯の短波長に発振させて使用する。
【００６０】
このようにレーザービームを短波長に変換して使用する理由は、紫外線領域帯の短波長を使用することによって、切断しようとするガラス基板などの非金属材質にレーザービームが照射される際、長波長から誘発される熱変形による製品損傷を最小にできるからである。
【００６１】
これに加えて、前記レーザービームのエネルギーを高めるために、光学的には光共振器を用いたＱ−スイッチングが行われ、Ｑ−スイッチングにより数ｎｓ（ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ）乃至数十ｎｓ以下の超短パルスが発生する。
【００６２】
また、切断速度を高めるために、数十ＫＨｚ以上の周波数を生成させてレーザービームを照射するが、このようにすれば、照射具６の移動速度が速くても、またテーブル２の移動速度が速くても、きれいな切断が行われる。
【００６３】
一方、実際ガラス基板の切断時、前後方向に基板上の単位セルに対する切断が行われる時には、リニアモーターの作用により左右方向案内カラム３が前後方向案内カラム４の案内を受けて前後方向に移動する間に、照射具６を介してレーザービームが照射され、前後方向への基板切断が行われる。
【００６４】
そして、左右方向の基板切断が行われる時には、左右方向案内カラム３上に設けられたリニアモーターの作用により照射具マウントブロック７及びこれに装着された照射具６が左右方向案内カラム３の案内を受けて左右方向へ移動する間に、照射具６を介してレーザービームが照射され、前後方向への基板切断が行われる。
【００６５】
このように、紫外線領域の短波長レーザービームが前後方向移動及び左右方向移動を交互に反復することによって、ガラス基板上の各セルは、完全に個々に分離（ｓｉｎｇｕｌａｔｉｏｎ）される。
【００６６】
一方、前述のように、紫外線領域の短波長レーザービームを用いたガラス基板の切断時、実質的な切断作業に先立って基板上の切断深さを正確に設定しなければならない。
【００６７】
このためには、レーザービームの焦点を合わせる位置を、切断しようとする基板の切断深さと一致するように制御しなければならないが、その過程は、次の通りである。
【００６８】
図３及び図５に示す通り、基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を所望の値に設定し、次に、照射具６から基板の主面までの距離を計測する。
【００６９】
次に、基板の主面までの距離及び設定された焦点位置データに基づいてレーザービームの実際焦点位置を、既設定された焦点位置と一致するように移動させる。
【００７０】
この際、前記レーザービームの焦点位置の制御は、図２及び図３に示すように、照射具６の上昇及び下降により行われるか、あるいは、図４及び図５に示すように、基板の上昇及び下降により行われる。
【００７１】
すなわち、レーザービームの焦点位置の制御により切断深さが決められるところ、焦点距離（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３；Ｂ１＝Ｂ２＝Ｂ３）を変更することなく、照射具６から基板の主面までの距離が変更されることによって、切断深さ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３；Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３）の可変が可能になる。
【００７２】
一方、図６及び図７に示す通り、焦点距離を可変させることによって、照射具６と基板との距離を変化することなく、切断深さを制御することができる。
【００７３】
この場合、まず、基板深さ方向へのレーザービームの焦点位置を設定し、次に、照射具６から基板の主面までの距離を計測する。
【００７４】
その後、基板の主面までの距離及び設定された焦点位置データに基づいてレーザービームの焦点位置を設定された位置に移動させるが、この際、本実施形態によれば、照射具６の内部に設置された可変焦点レンズ８ａの調節によりレーザービームの焦点距離が変わる（図６のＢ１、Ｂ２、Ｂ３参照；ここで、Ｂ１＜Ｂ２＜Ｂ３）。
【００７５】
すなわち、レーザービームの焦点距離を増したり減らしたりすることによって、照射具６と基板との距離を変化させることなく、焦点位置を制御することができる。
【００７６】
この際、照射具６から基板の主面までの距離計測は、非接触式で行われ、切断用である紫外線領域の短波長レーザービームとは別途の距離測定用ビーム（ｂｅａｍ）や超音波などの照射により行われる。
【００７７】
前述のように、本発明の非金属材基板の切断装置は、非金属材基板に対する精密切断が可能になるにしたがって、平板表示装置などのラミネートパネルＰに対する単層切断（上板または下板のうちいずれか一方の板だけを切断する切断形態）またはラミネートパネルＰに対する上・下板の同時切断が選択的に可能になる。
【００７８】
上記において、ラミネートパネルＰは、上板（Ｕｐｐｅｒ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）及び下板（Ｌｏｗｅｒ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）と、それらの間に注入された液晶Ｃ、及び液晶Ｃの漏洩を防止するために塗布されるシーラント（ｓｅａｌａｎｔ）からなる。
【００７９】
すなわち、ラミネートパネルＰの上・下板を同時に切断して単位セルに分離させるためには、図８に示すように、レーザービームの焦点をラミネートパネルＰの全体厚さに合わせて下板の底面と一致させた後、切断を行えばよい。
【００８０】
そして、ラミネートパネルＰの上・下板のうちいずれか一方の板（例えば、上板）だけを切断する単層切断時には、レーザービームの焦点を、図９に示すように、上板の厚さに合わせて上板の底面と一致させた後、切断を行えばよい。
【００８１】
以下、レーザービームのエネルギーを高めるために光学的に行うＱ−スイッチング及びこれに適用される光共振器などについて説明する。
【００８２】
正常な発振状態においてレーザー媒質の利得は、出力抽出分を含む損失をやっと超える程度の小さい値になる。この際、反転分布量を閾値以上に大きくして、より強力なレーザービームを得ることができる。
【００８３】
反転分布量を発振閾値以上に大きくするために、光共振器（ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）の損失を大きくする。すなわち、Ｑ値は小さくなる。
【００８４】
このように人為的にＱ値を小さくした後、反転分布量がある程度大きい値を有する際、Ｑ値をさらに大きくすれば、利得係数が発振閾値より非常に大きくなり、強力なレーザービームを発振することができる。このような技術をＱ−スイッチングという。
【００８５】
一方、前記光共振器について説明すれば、誘導放出によるビームの増幅だけでは、効率的なレーザービームを形成することができないので、ビームを共振（ｒｅｓｏｎａｔｅ）させることができる平行ミラーを使用する。
【００８６】
そして、反転分布が続く状態で、誘導放出が起こり、反射ミラーによりビームがレーザー媒質区間に戻れば、ビームが増幅されるが、ビームの２枚のミラー間往復時間が光波の振動周期の整数倍になれば、定在波（ｓｔａｎｄｉｎｇ  ｗａｖｅ）が生じ、誘導放出が急激に増加する。このような構造を有するものを光共振器（ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）と言い、はじめてレーザービームが出るようになる。
【００８７】
本発明によれば、ＴＦＴ−ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤのようなディスプレイモジュールの製作に際してのガラス切断時、短波長レーザービームの焦点位置を制御することによって、切断深さを所望の通りに正確に制御することができるという効果がある。
【００８８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、平板表示装置用ガラス基板の切断にのみ適用可能なものでなく、当然に他の如何なる非金属材基板の切断にも適用可能であるため、産業的に利用可能性が極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る非金属材基板の切断装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の非金属材基板の切断装置におけるレーザービーム焦点位置制御装置及び方法の第１実施形態を説明する参考図である。
【図３】本発明の非金属材基板の切断装置におけるレーザービーム焦点位置制御装置及び方法の第１実施形態を説明する流れ図である。
【図４】本発明の非金属材基板の切断装置におけるレーザービーム焦点位置制御装置及び方法の第２実施形態を説明する参考図である。
【図５】本発明の非金属材基板の切断装置におけるレーザービーム焦点位置制御装置及び方法の第２実施形態を説明する流れ図である。
【図６】本発明の非金属材基板の切断装置におけるレーザービーム焦点位置制御装置及び方法の第３実施形態を説明する参考図である。
【図７】本発明の非金属材基板の切断装置におけるレーザービーム焦点位置制御装置及び方法の第３実施形態を説明する流れ図である。
【図８】本発明の非金属材基板の切断装置の実際適用例を説明する図であって、ラミネートパネルの上・下面を同時に切断する場合を示す参考図である。
【図９】本発明の非金属材基板の切断装置の実際適用例を説明する図であって、ラミネートパネルの上・下面のうち一方の面だけを切断する単層切断の場合を示す参考図である
【符号の説明】
【００９１】
１  ベース
２  テーブル
３  左右方向案内カラム
４  前後方向カラム  
５  移動子
６  照射具
７  照射具マウントブロック
８  焦点移動手段
９  計測手段
１０  レーザービーム発生装置
１１  光学系
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３  焦点距離
Ｃ  液晶
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  切断深さ
Ｐ  ラミネートパネル
【図１】
2007537124.tif 000003
【図２】
2007537124.tif 000004
【図３】
2007537124.tif 000005
【図４】
2007537124.tif 000006
【図５】
2007537124.tif 000007
【図６】
2007537124.tif 000008
【図７】
2007537124.tif 000009
【図８】
2007537124.tif 000010
【図９】
2007537124.tif 000011
【国際調査報告】
2007537124.tif 000012
2007537124.tif 000013
2007537124.tif 000014