製品紹介

第８世代液晶基板用レーザカッタ
梶克広 *Katsuhiro Kaji

1.

IHI グループが米国 P 社と協力して，世界で始めはじめにて液晶基板の画素単位欠陥を非接触で検出可能とIHI グループは，1990 年代初めから液晶ディスした装置である。ここで紹介するレーザカッタは，プレイに対するニーズの高まりと市場規模拡大をこの液晶基板検査に不可欠な前処理を行う装置と見越して，液晶基板検査装置および製造装置等，して開発されたのもので，液晶基板検査装置とと液晶関連装置を開発・製品化し，液晶業界の発展もにアレイ製造工程におけるインライン装置としに貢献している。当社は，液晶製造ライン検査工て運用されている。

程で使用されるレーザカッタを，液晶業界の大型液晶業界は，平成 11 年（西暦 1999 年）頃から化路線に対応して開発・製品化し，製造・販売か液晶ディスプレイ市場の拡大，生産性向上を狙っらカスタマサポートまでを一貫して行っている。て液晶基板の大型化を加速，その結果，液晶関連

ここでは，レーザカッタの開発経緯，納入実績お装置は大幅なコストダウンと更なる信頼性向上をよび第 8 世代液晶基板用レーザカッタについて紹迫られた。しかし，レーザカッタは当時，IHI が介する。

インプロセス液晶基板検査システムの一構成要素2.

として開発したもので，外部のメーカに製作を依レーザカッタ開発の経緯頼し，購入していたため，これらの要求に応える

IHI グループは，液晶ディスプレイ市場拡大ののが難しい状況にあった。さらに，IHI グループ

原動力となった表示性能に優れたアクティブマトが販売していたインプロセス液晶基板検査装置とリックス型液晶ディスプレイの歩留改善に貢献す異なる検査手段による電気的検査装置も製品化さべく，アレイ（基板上の画素配列）製造工程におれ，採用されるようになった。その結果，IHI のけるインライン検査装置，即ち，インプロセス液インプロセス液晶基板検査装置だけでなく，他の晶基板検査装置を開発した。

検査装置との組合せも必要となり，レーザカッタ

その結果，アレイ製造工程の後工程に不良品がの位置づけが検査システムの一構成要素から独立流れることが避けられ，かつ前工程への問題点したインライン装置となった。レーザカッタは検フィードバックが可能となり，生産性向上に貢献査装置とのインターフェースを考慮することなできた。このインプロセス液晶基板検査装置は，く，単独でシステム開発が可能となった。

＊総合技術監理部門）

システム事業部

設計開発部

部長

技術士（機械部門̶ 63

̶IIC REVIEW/2007/10. No.38

当社は既に IHI から平成 10 年に IHI が展開し設計技術を結集し，目標を達成することができた。ていた電子機器事業の機能分担会社として液晶基その成果で平成 11 年から 12 年に第 4.5 世代基板製造装置や検査システムを扱う電子機器事業部

板用レーザカッタを受注，納入した。以来，継続を発足させており，レーザカッタ装置の外部調達的にレーザカッタを受注し，納入している。平成ではコストダウン実現に限界があること，および14 年に，当社電子機器事業部は IHI との機能分担

レーザカッタ単独でシステム開発が可能となったを解消したが，レーザカッタは当社が独自開発しことから，当社がレーザカッタを自主開発によりた製品であることから，その後も製造販売を続け，商品化することで，コストダウンに加えて，ユー海外に向けてもレーザカッタを納入している。既ザのニーズにタイムリーに応える体制を構築できに第 8 世代用基板レーザカッタも納入し，インラると判断し，自社開発することを決定した。そしインで順調に運用されている。参考に液晶基板サて，当時のシステム事業部と電子機器事業部がそイズの変遷を図 1 に示し，表 1 に納入実績を示す。

れぞれ得意とする制御技術，画像処理技術，光学現在，当社は液晶業界で計画が進められている第液晶基板サイズの変遷
5000
4500

第 10 世代 2800x3000 以上

4000
3500

対角線長(mm)

第 8 世代 約 2200x2500

3000
2500

第 6 世代 1500x1850

2000
第 5 世代 1200x1300

1500

第 1 から第 4 世代

550x6501000
360x465

第 4.5 世代 680x880

500
300x400

400x500

01991

1994

1999

西暦図1

液晶基板サイズの変遷

̶ 64 ̶

2004

2006

表１ レーザカッタ納入実績向上を追及，同時にコストダウン実現というチャレーザカッタモデル

実績レンジを続け、検査に支障を与えない高精度の第 4.5 世代用

6台レーザカット機能を実現している。以下に第 8 世

第 6 世代用

5台

代レーザカッタについて述べる。

第 8 世代用

進行中（1）システム概要
第８世代液晶基板は，そのサイズが約 2,500 ×10 世代基板用レーザカッタに対応中である。

2，200mm である。レーザカッタは，シャッタの開閉動作，液晶基板の位置決め，基板アレイカッ3. 第 8 世代レーザカッタ

トに要する時間（TACT）を最小限にするため，液晶アレイ製造工程の液晶基板には，液晶アレレーザを搭載した光学ヘッドを 2 台有するダブルイパターンの静電破壊を防止するためにショートヘッド構造を採用している。レーザカッタのシスリングが施工されている。レーザカッタは，基板テム構成を図 2 に示す。各光学ヘッドは，各々検査の前に，このショートリングをカットする装がカットファイルで指定されたカットを最短の時置である。このパターン分離の結果，液晶アレイ間で，液晶基板のカットエリアを二分して効率よ製造工程で良否判定を行う液晶基板検査装置は，くカットできる。また，同軸上を 2 台のヘッドがゲートライン及びデータラインから各々駆動信号往復するため，安全対策上，両者が衝突しないよを印加でき，各液晶画素に設けられた薄膜トラン

う衝突防止センサーを取付け，さらにダイナミッジスター（TFT）の動作・応答性を含めた画素のクブレーキ機能とショックアブソーバにより，ス良否判別が可能となる。当社は，液晶基板の大型テージおよび光学ヘッドを保護している。また一化に対応し，装置安定稼動，高速処理，品質維持方のヘッドだけでも液晶基板全エリアをカットでユーザインターフェース
オペレーション および カットライン表示
メイン

制御プログラム制御ルーチン
TCP ／I P

ステージ

I/O 動作&駆動・制御

インターロック

ビデオ

TTL

画面
RS232C

オート
フォーカス

X-Y
ステージ

ローダ
アンローダ

レーザ制御

CCD カラーカメラ
制御

チャック・吸引排気・イオナイザ・E MO・シャッタ

図2レーザカッタシステム構成

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きる構造としている。上記，ダブルヘッド構造以（2）液晶基板レーザカット処理
レーザカッタの全体構造を図 3 に示す。図 4外の特徴をまとめると，
m あ①大型液晶基板のたわみが 400 〜 800mmに 2 台の光学ヘッドの写真を示す。液晶基板はるが，オートフォーカス機能（当社の独ローダアンローダによりシャッタを通して挿入，自システムで特殊なスポットレーザを利用

図 3 のパッド上に置かれる。液晶基板はパッドし，その反射光から液晶基板の表面に対物上でエアー浮上している状態でプリアライメントレンズの焦点をリアルタイムで合わせるこ機構により精密に位置決めされる。第 8 世代の大とができるオートフォーカス分散処理シス型液晶基板をカットする場合，2 台の光学ヘッドテム）を搭載し，レーザカット精度改善にをカット位置に精密に位置制御し，最適化経路で加え TACT 時間を大幅（20％程度）向上

液晶アレイパターンをカットしていく。ステージ②超大型ステージでは，3m を超える長スト動作を最適化した結果，大面積に亘って精密なロークの真直性を精密制御技術で保証，精カットを可能にし，レーザ照射ポイントにおける密レーザ加工制御技術で液晶アレイの損傷

カットラインぶれの再現性は± 30 μ m 以下であを回避る。インラインでは，ローダアンローダ側から送③容 易 に 活 用 で き る ア ラ イ メ ン ト マ ー ク，信されてくる液晶基板の機種番号を判別すること

カット座標などのティーチングツールを装で自動的にカットファイルをロードし，レーザ備カットを開始する。カット完了後，液晶基板はロー④イオン化空気導入とカットダスト吸引ノズダアンローダにより取り出される。

ルによるレーザカット中の発生ダスト除去
4.

システム搭載⑤レーザ光学系対物レンズ保護マスクと自動（1）光学ヘッド

レーザパワー測定機能装備，等々がある。

図3

レーザカッタ主要構成要素と安全対策

光学ヘッドは，高性能レーザ，ビーム形状を制レーザカッタの全体構造

̶ 66 ̶

図4ダブル光学ヘッド搭載時の外観御する光学系，オートフォーカス分散処理システ（2）レーザム，カット状況モニタおよび高感度ＣＣＤカメラ，レーザの仕様は以下のとおりである。

カットダスト吸引ノズル等を含んでいる。この光①レーザ種類：半導体レーザ励起固体レーザm
出力：Max 150mJ

学ヘッドによるレーザカット事例を図 5 に示す。

波長：1,064nm

カット性能は，オートフォーカス機能により，基繰り返し周波数：30KHz 〜 100kHz②カット形状（図 5 参照）

板と対物レンズ間の距離を把握・調整し，リアルm 以下
レーザスポット径：約 50mm

タイムで基板表面をトレースすることで精密なカットを実現しており，第 6 世代のレーザカッタ（3）安全対策例で実証済みである。

①動作機構部は全て外装板で保護し，人が直カット幅 約 25um

カットライン

パネルショートリングをカット（旧ＱＤＩ社 掲載許可取得済）（例）液晶基板の面取り図（パネル 9 面取り）
図5レーザカット例

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̶

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接触れることのできない構造
5.

②ローダアンローダのアクセス時を含め，装置にアクセスする場合に動作機構部，レーザ照射を停止するインターロック

まとめ

当社のレーザカッタは，アレイ検査工程において，ショートリングを精密にカットする装置とし③シャッタ部挟まれ事故防止インターロックて，液晶基板の生産性向上に寄与している。既に④装置の運転状態を示すシグナルタワーとし液晶基板の大型化は第 8 世代から第 10 世代へとて三色灯およびブザーを装備展開しようとしている。当社は今後も液晶業界の⑤瞬停時にコンピュータのデータを保護する無停電電源を装備

大型化展開に協力し，その生産性向上に少しでも寄与すべく努力したいと考えている。

⑥固定の非常停止ボタン，作業中に携帯できるポータブルの非常停止ボタンを装備

システム事業部
設計開発部 部長
技術士（機械部門総合技術監理部門）

梶 克広
TEL. 0299-80-4011
FAX. 0299-80-4040

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