製品紹介

第 6 世代液晶基板用レーザカッタ
梶Katsuhiro

克広 *Kaji

分離することで、印加するデータライン、ゲート１．はじめにライン信号が相互に混合しないようにして検査段

液晶業界は、液晶ディスプレイ市場のニーズに階での誤判定を防止するためである。当社のレー対応するために生産性向上を狙った液晶基板の大ザカッタは、アレイ工程で完成している精密な液型化を進めている。液晶基板のサイズは液晶ディ晶パターンのカットを可能とするために、以下のスプレイの市場拡大とともに大型化が進み、2003特徴を有している。①液晶基板の大型化に対応し年には、いわゆる畳サイズといわれる第 6 世代て基板の変形に追従して焦点あわせができるオー

1,500 × 1,850 mm の液晶基板に対応した製造装置

トフォーカス機能を装備している。②液晶アレイが実用化されている。ちなみに 2004 年頃から、第パターンに損傷を与えない精密なレーザ加工が可7 世代、第 8 世代の超大型液晶基板に対する液晶能である。③ユーザが指定するカット個所を自動業界の設備投資も行われており、各装置メーカは的にカットできる。④カット中に発生するカットこれらの基板に対応した超大型装置開発にしのぎダストは特殊な吸引ノズルで排気して液晶基板のを削っている。当社は、第 8 世代用レーザカッタクリーン度を保持する機能を有する。完成した第にも対応中であるが、ここでは当社が液晶業界の6 世代のレーザカッタの外観写真を写真 1 に示す。

大型化路線に対応して開発・納入した第 6 世代用
レーザカッタについて紹介する。
２．装置概要及び特徴
液晶ディスプレイ製造ラインでは、液晶基板上に画素を形成するアレイ工程が完了した時点で液晶基板の良否判定を行っている。しかし、液晶アレイ基板を静電気による破損から守るため、アレイパターンがショートリングにより電気的にショートされている。カットする目的はショートリン
グによりショートされている液晶基板のアレイパ
写真１

ターンのデータラインとゲートラインを電気的に＊システム事業部

設計開発部

部長

第 6 世代レーザカッタの外観

技術士（機械部門）―61―

IIC REVIEW/2005/10. No.34

３．システム構成
レーザカッタのシステム構成を図 1 に示す。液晶基板は、ロボットハンドにより真空チャック面上に置かれる。次に液晶基板を精密位置決めするが、大型基板を破損しないようにエアー浮上させて基板プ

写真２

基板プッシャッシャにより位置決めする機構を採用している。基板プッシャと液晶基板が真空チャック面上に位置決めされた状況をそれぞれ写真 2及び写真 3に示す。
液晶基板を固定した後、予めカットファイルに登録している基板上のポイント間を XY ステージにより、X 軸ガントリーに搭載したレーザヘッドを移動させて液晶パターンをカットしていく。カットファイルは、液晶基板の機種毎にパターン変更に合わせて、アライメントマーク、カット位置等

写真３

真空チャック上のガラス基板を予め登録したものであり、ローダアンローダ側から送信されてくる液晶基板の機種番号から自動ンの一例を示し、図 2 の左図はゲートラインとデ的にカットファイルがロードされ、レーザカットータラインを分離するカット例を説明したものでが開始されることになる。カット完了後は、カッある。このような大面積に渡って精密なカットをト結果をローダ側に送信した後、基板はロボット可能としているのは、精密ステージの走り真直度ハンドにより取り出される。図 2 の右図は、第 6 世の制御技術によるもので、動作制御の最適化を行代の液晶基板上に 24 枚の液晶パネルがパターンさった結果である。当社装置では、レーザ照射ポイれているケースを仮定したもので、カットパター

ントでカット再現性が± 30 µm 以下となっている。
４．レーザカッタの構成機器と性能

レーザーヘッド

4. 1

CC
Dカメラ

レーザヘッド主要構成機器であるレーザヘッドは、高性能レ照明Ｘガントリーーザ、ビーム形状を制御する光学系、リアルタイ

ガラス基板投入

対物レンズ

ムオートフォーカス、カット状況モニター用高感液晶基板

度 CCD カメラ、及びカットにより発生するカットローダ
Yステージ

ダスト吸引ノズル等から構成されている。光学ヘ

真空チャックコンピュータッドの外観図を図 3 に示す。

画像処理
精密ステージベース
制御ユニット4. 2

オートフフォーカス機能

大型液晶基板では、大面積に渡って均一なカッ
図１

レーザカッタのシステム構成

トを実現するためには、液晶基板の撓みに追従して―62―図２

液晶基板のカットパターン例（当社推測したもの）

焦点合せが可能なシステムが不可欠である。当社はオートフォーカスシステムを開発し搭載している。
これは、当社独自の技術で開発したリアルタイムで基板表面トレースが可能であり、レーザヘッド先端と基板との距離を一定にして精密なカットを保証している。図 4 にオートフォーカスによる焦点検出時のパターンを示す。図に示すように、実際の運用では、焦点が合っている場合、レーザポインタの反射光がほぼ中央にピークをつくる。このピークが指定レンジ内にくるようにリアルタイムで基板と対物レンズ間の距離を調整している。このオートフォーカ
ス機能は、第 6 世代のレーザカッタで液晶基板のたわみに追従でき、カット状態も良好であることが実証された。カット例を写真 4に示す。
4. 3

レーザ

レーザの仕様は以下のとおりである。
図３①レーザ種類：半導体レーザ励起固体レーザ

光学ヘッド外観図

波長： 1,064 nm

出力： Max 150 µ J

繰り返し周波数： 30 kHz 〜 100 kHz―

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③カット位置繰り返し再現性精度：± 30 µm 以下
4. 6

ユーザインタフェース①装置操作タッチパネル及びカット状況モニター
用 LCD を装備
②レーザヘッドをマニュアルで任意の位置に移動するためのツールとしてジョイスティックを装備③レーザの波長を遮光して目視観察できるレーザカーテンを装備
図４

オートファーカス系焦点検出パターン

等々、運転操作性を向上させている。
4. 7

安全対策

①動作機構部は全て外装板で保護し、人が直接触れることのできない構造②外装板を外した際、或いはロボットアクセス時、動作機構部およびレーザ照射を停止③緊急時の装置非常停止用スイッチを装備④装置の運転状態をシグナルタワーの 3 色灯及びブザーで運転員に伝達⑤配線端子類にカバーを取り付け、感電を防止
写真４⑥瞬停時にコンピュータのデータを無停電電源にレーザによりカットされたカット断面写真て保護
５．まとめ②カット形状（写真 4 参照）
レーザスポット径は短辺約 50 µm 以下、長辺約

当社の開発した超大型液晶基板に対応できるレ60 µm 以下の楕円形
4. 4ーザカッタは、リアルタイムオートフォーカスにカットダスト吸引ノズルよる自動焦点合せ機能を有し、基板のたわみに追レーザカットによりカットダストが発生するた

従して均一なレーザ加工が可能で、液晶パターンめ、吸引するノズルを装備し、カット中はカットを精密にレーザカットする装置として、液晶基板ダストを常に吸引している。またダストが対物レの生産性向上に寄与している。カットダストは吸ンズ表面に付着するのを防止するために対物レン引ノズルにより排気し、ダストによる基板の不良ズ保護ガラスプレートを装備している。このガラ化という問題を解消できるようになった。現在、スプレートは、週一回程度のメンテナンスを行う

液晶基板の大型化はさらに進み、第 8 世代へと展ため簡単に取り外しができる構造である。

開しているが、当社は今後も液晶業界の大型化展

4. 5開に協力し、その生産性向上に少しでも寄与すべ

大型精密ステージ①レーザカット時のステージ速度： 200 mm/sec

く努力したいと考えている。

②レーザヘッド移動速度： 300 mm/sec（Max）―

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