マーキング方法及びマーキング装置
【課題】たわみや反りがある基板への適切なマーキング
【解決手段】このマーキング方法は、まず、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬを、基板２００にマーキングが施されない程度に減衰させた状態で、レーザーヘッド１０４から基板２００にレーザーＬを照射する。これにより、マーキングを施す位置Ｐ２において、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を測定する（第１工程）。次に、第１工程で測定された距離ｄ１に基づいてレーザーヘッド１０４と基板２００との距離を適切な距離ｄ２に調整し、レーザーＬの減衰を解除した状態で、レーザーヘッド１０４から基板２００にレーザーＬを照射してマーキングを行う（第２工程）。
【解決手段】このマーキング方法は、まず、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬを、基板２００にマーキングが施されない程度に減衰させた状態で、レーザーヘッド１０４から基板２００にレーザーＬを照射する。これにより、マーキングを施す位置Ｐ２において、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を測定する（第１工程）。次に、第１工程で測定された距離ｄ１に基づいてレーザーヘッド１０４と基板２００との距離を適切な距離ｄ２に調整し、レーザーＬの減衰を解除した状態で、レーザーヘッド１０４から基板２００にレーザーＬを照射してマーキングを行う（第２工程）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーを照射して基板にマーキングを行うマーキング方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルは、液晶層を挟む一対の基板を貼り合わせることによって形成される。当該一対の基板は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がマトリクス状に形成されているアレイ基板（ＴＦＴ基板）と、カラーフィルターを備えているカラーフィルター基板（ＣＦ基板）とから構成されている。これらの基板は、電極形成処理、配向膜形成処理などの種々の処理がなされる。
【０００３】
特開平９−６８６８２号公報（特許文献１）には、液晶パネル製造工程において、ガラス基板の種類や実施された処理工程を管理する方法が記載されている。詳しくは、同公報には、処理工程前にガラス基板にレーザーを照射して印を付け、処理を終えた後に当該印を消去することによって、当該印を基に、ガラス基板の種類や施された処理内容を把握する技術が開示されている。また、特開２００３−２１７９９４号公報（特許文献２）には、レーザー照射装置がガラス基板に対して１ピッチを移動する間に、複数列の識別コードをマーキングする識別コードのマーキング方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−６８６８２号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、液晶パネルを製造する際に用いられるガラス基板は、複数の液晶パネルの大きさに相当するマザーガラス基板と呼ばれる大型の基板が用いられる。かかるマザーガラス基板は、例えば、第８世代と呼ばれるマザーガラス基板では、２１６０×２４００〜２３００×２６００の大きさがある。また、将来、さらに大型化が進むものと予想されている。また、かかるマザーガラス基板は、軽量化のために、１．１ｍｍ厚、０．７ｍｍ厚、０．５ｍｍ厚などの薄いものが使用されている。このように、液晶パネルを製造する際に用いられるガラス基板は、極めて薄く大きなガラス基板が用いられる傾向にある。このようなガラス基板は、極めて薄く基板サイズが大きいため、例えば、重力の作用によってたわむことがある。また、極めて薄く基板サイズが大きいマザーガラス基板は、完全に平らに成形することが難しい場合もあり、成形段階で少し反りがでることもある。
【０００６】
このようなマザーガラス基板にレーザーマーキングを施す場合に、ステージ上でマザーガラス基板がたわんでいたり反っていたりすると、レーザー照射装置がガラス基板に対して相対移動した場合にレーザー照射装置とガラス基板との距離が変化する。レーザー照射装置とガラス基板との距離が大きく変化すると、ガラス基板上でレーザーの焦点がずれて、印を上手く形成できない事象が生じる。そこで、本発明は、ガラス基板に上手くマーキングを施すことができる装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るマーキング方法は、レーザーヘッドから照射されるレーザーを、基板にマーキングが施されない程度に減衰させた状態で、レーザーヘッドから基板にレーザーを照射する。これにより、マーキングを施す位置において、レーザーヘッドと基板との距離を測定する（第１工程）。次に、第１工程で測定された距離に基づいてレーザーヘッドと基板との距離を調整し、レーザーの減衰を解除した状態で、レーザーヘッドから基板にレーザーを照射してマーキングを行う（第２工程）。
【０００８】
このマーキング方法によれば、第１工程では、レーザーヘッドから照射されるレーザーに基づいて、レーザーヘッドと基板との距離を測定しているので、レーザーヘッドと基板との距離を正確に測定できる。このため、第２工程において、レーザーヘッドと基板とを適切な距離に調整してマーキングを行うことが可能である。これにより、基板にたわみや反りが生じている場合でも、基板に適切なマーキングを施すことができる。
【０００９】
また、マーキング装置は、基板配置部と、レーザーヘッドと、レーザーヘッド移動機構と、レーザー減衰部と、減衰部移動機構と、測距部と、第１制御部と、第２制御部とを備えている。基板配置部は、基板が配置される部位である。レーザーヘッドは、レーザーを照射する装置である。レーザーヘッド移動機構は、基板配置部に対してレーザーヘッドを移動させる機構である。レーザー減衰部は、レーザーを減衰させる部材である。減衰部移動機構は、レーザーの経路上の第１位置とレーザーの経路から外れた第２位置との間で、レーザー減衰部を移動させる機構である。また、測距部は、基板配置部に配置された基板に反射したレーザーに基づいて、レーザーヘッドと基板との距離を測定する。第１制御部は、減衰部移動機構によってレーザー減衰部を第１位置に移動させた状態で、測距部によってレーザーヘッドと基板との距離を測定する制御を行う。また、第２制御部は、第１制御部によって測定されたレーザーヘッドと基板との距離に基づいて、レーザーヘッド移動機構によってレーザーヘッドと基板との距離を調整する。さらに、第２制御部は、減衰部移動機構によってレーザー減衰部を第２位置に移動させた状態で、レーザーヘッドから基板にレーザーを照射してマーキングを行う。
【００１０】
このマーキング装置によれば、基板にたわみや反りが生じている場合でも、基板に適切なマーキングを施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るマーキング装置を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係るマーキング装置を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係るマーキング装置のレーザーヘッドの構造を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係るマーキング装置のレーザーヘッドの構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係るマーキング方法及びマーキング装置を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、同一の作用を奏する部材・部位については同じ符号を付して説明する。
【００１３】
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るマーキング方法を具現化したマーキング装置を模式的に示す図である。
図１に示すように、基板２００にたわみや反りが生じている場合、レーザーヘッド１０４を走査すると、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄは変化する。例えば、図１では、レーザーヘッド１０４が位置Ｐ１からマーキングを施す位置Ｐ２に移動する間で、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄは変化する。なお、図１及び図２は、位置Ｐ１では、マーキング装置１００について、図示の便宜上、レーザーヘッド１０４のみを図示し、他の構造は図示を省略している。
【００１４】
この実施形態に係るマーキング方法は、まず、図１に示すように、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬを、基板２００にマーキングが施されない程度に減衰させた状態で基板２００に向けて照射する。そして、当該レーザーＬの反射光に基づいて、マーキングを施す位置Ｐ２におけるレーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を測定する（第１工程）。次に、第１工程で測定された距離ｄ１に基づいて、図２に示すように、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離を適切な距離ｄ２に調整し、レーザーＬの減衰を解除した状態で、レーザーヘッド１０４から基板２００にレーザーＬを照射してマーキングを行う（第２工程）。
【００１５】
このマーキング方法によれば、第１工程では、図１に示すように、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーに基づいて、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を測定しているので、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を正確に測定できる。このため、第２工程において、図２に示すように、マーキングを施す位置Ｐ２において、レーザーヘッド１０４と基板２００とを適切な距離ｄ２に調整してマーキングを行うことが可能である。これにより、図２に示すように、基板２００にたわみや反りが生じている場合でも、基板２００に適切にマーキングを施すことができる。この場合、第２工程において、マーキングを施す位置Ｐ２でのレーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ２は、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬの焦点距離に調整するとよい。
【００１６】
以下、かかるマーキング方法を具現化するマーキング装置を説明する。
このマーキング装置１００は、図１に示すように、基板配置部１０２と、レーザーヘッド１０４と、レーザーヘッド移動機構１０６と、レーザー減衰部１０８と、減衰部移動機構１１０と、測距部１１２と、第１制御部１１４と、第２制御部１１６とを備えている。
【００１７】
基板配置部１０２は、図１に示すように、基板２００が配置される部位である。この実施形態では、基板配置部１０２は、基板２００を支持する複数の支持ピンから構成されているが、他の構成のものを採用することも可能である。本実施形態の基板配置部１０２を構成する支持ピンは、可動式の構造を有している。可動式の支持ピンを用いると、多面付けの大型基板に対応することが容易となる。なお、面付けにおける支持ピンの配置によって、基板２００のたわみ量は変化する。また、本実施形態の基板配置部１０２の下方には、マーキング確認用光源１０３が配置されている。マーキング確認用光源１０３を用いると、下方から基板２００へ透過光を照射して、マーキングが確実に実施されているかを確認することができる。この実施形態では、基板２００は、液晶パネルの基板となるマザーガラス基板である。レーザーヘッド１０４はレーザーＬを照射する。なお、レーザーヘッド１０４の構造は後で述べる。
【００１８】
レーザーヘッド移動機構１０６は、基板配置部１０２に対するレーザーヘッド１０４を移動させる機構である。図示は省略するが、レーザーヘッド移動機構１０６は、例えば、レーザーヘッド１０４を支持する支持部を移動させる機構と、当該機構を操作する駆動装置とで構成するとよい。
【００１９】
レーザー減衰部１０８はレーザーＬを減衰させる部材である。この実施形態では、レーザー減衰部１０８は、透過するレーザーＬを減衰させる。かかるレーザー減衰部１０８は、例えば、石英レンズにカットフィルタが設けられた部材、または、減衰器（アッテネータ）で構成するとよい。レーザー減衰部１０８は、レーザーヘッド１０４から出力されるレーザーＬのエネルギを、マーキングが施されない程度に低下させる。この実施形態では、レーザー減衰部１０８は、レーザーヘッド１０４から出力されるレーザーＬのエネルギを８０％程度低下させる。
【００２０】
レーザー減衰部１０８は、図１及び図２に示すように、レーザーヘッド１０４内において、レーザーＬの経路上の第１位置Ａ１（図１参照）と、レーザーＬの経路から外れた第２位置Ａ２（図２参照）との間で移動可能に設けられている。減衰部移動機構１１０は、かかる第１位置Ａ１と第２位置Ａ２との間で、レーザー減衰部１０８を移動させる機構である。なお、この実施形態では、レーザー減衰部１０８は、レーザーヘッド１０４内に設けられているが、かかる形態に限定されず、レーザーヘッド１０４の外部に設けられていてもよい。
【００２１】
測距部１１２は、基板配置部１０２に配置された基板２００に反射したレーザーＬに基づいて、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄを測定する。この実施形態では、測距部１１２は、レーザーヘッド１０４に設けられた受光部１１２ａによって、基板２００に反射したレーザーＬを受光する。そして、かかる受光部１１２ａで受光したレーザーＬに基づいて、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄを測定する。なお、測距部１１２は、実質的に、基板２００に反射したレーザーＬに基づいて、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄを測定できる構造を有しているとよい。
【００２２】
このマーキング装置１００は、図１に示すように、制御部１００Ａを備えている。制御部１００Ａは、ＣＰＵなどの電気的な演算装置と、不揮発性メモリーなどの電気的な記憶部を備えており、予め設定されたプログラムに沿って、マーキング装置１００を制御する。この制御部１００Ａは、第１制御部１１４と、第２制御部１１６を備えている。
【００２３】
第１制御部１１４は、図１に示すように、減衰部移動機構１１０によってレーザー減衰部１０８を第１位置Ａ１に移動させた状態で、測距部１１２によってレーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を測定する。この際、予め設定されたマーキングを施す位置Ｐ２において、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を測定するとよい。
【００２４】
また、第２制御部１１６は、第１制御部１１４によって測定されたレーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１（図１参照）に基づいて、レーザーヘッド移動機構１０６によってレーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ２（図２参照）を調整する。さらに、減衰部移動機構１１０によってレーザー減衰部１０８を第２位置Ａ２に移動させる。この状態で、レーザーヘッド１０４から基板２００にレーザーＬを照射してマーキングを行う。この際、予め設定されたマーキングを施す位置Ｐ２において、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離を、適切な距離ｄ２に調整するとよい。この場合、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬの適切な焦点距離を予め定めておき、第２制御部１１６において、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ２を当該焦点距離に調整するとよい。
【００２５】
すなわち、上記の第１制御部１１４による制御によれば、図１に示すように、レーザー減衰部１０８をレーザーＬの経路上の第１位置Ａ１に移動させた状態で、マーキングを施す位置Ｐ２において、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を測定する。この際、レーザー減衰部１０８がレーザーＬの経路上の第１位置Ａ１に位置するので、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬは、基板２００にマーキングが施されない程度に減衰される。また、実際にレーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬに基づいて、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１が測定されるので、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を正確に測定できる。
【００２６】
次に、第２制御部１１６による制御によれば、第１制御部１１４によって測定されたレーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１に基づいて、図２に示すように、レーザーヘッド１０４と基板２００とを適切な距離ｄ２に調整してマーキングを行うことが可能である。したがって、このマーキング装置１００では、マーキングを施す位置Ｐ２にレーザーヘッド１０４を移動させ、かかる第２制御部１１６による制御によって、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離を適切な距離ｄ２に調整してマーキングを行うとよい。これにより、基板２００にたわみや反りが生じている場合でも、基板２００に適切なマーキングを施すことができる。
【００２７】
この場合、第２制御部１１６による制御において、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ２は、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬの焦点距離に調整するとよい。すなわち、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬは、所定の距離で焦点を形成する。例えば、レーザーヘッド１０４は、レーザーヘッド１０４から５０ｍｍの距離でレーザーＬの焦点を形成するとする。また、この場合、マーキングに適するのはレーザーヘッド１０４からの距離が５０ｍｍ±０．２ｍｍ程度であるとする。この場合、第２制御部１１６では、５０ｍｍ±０．２ｍｍ程度の距離に維持されるようにレーザーヘッド１０４と基板２００との距離を制御するとよい。このような焦点距離は、第２制御部１１６を既定するプログラムにおいて予め定めておくとよい。
【００２８】
以下に、レーザーヘッド１０４の構造を説明する。図３及び図４は、本発明の一実施形態に係るマーキング装置のレーザーヘッドを模式的に示す図である。
この実施形態では、レーザーヘッド１０４は、図３に示すように、光ファイバー２１１と、光共振器２１２と、ビームエキスパンダ２１３と、Ｘ偏向ミラー２１４と、Ｘ方向スキャナ２１５と、Ｙ偏向ミラー２１６と、Ｙ方向スキャナ２１７と、ｆθレンズ２１８とを備えている。
【００２９】
この実施形態では、光ファイバー２１１から光共振器２１２に光Ｌ０が導入される。光共振器２１２は、ＨＲミラー２１２ａ（全反射ミラー）と、光学結晶２１２ｂと、Ｑスイッチ２１２ｃと、シャッター２１２ｄと、出力ミラー２１２ｅ（部分反射ミラー）とを備えている。光学結晶２１２ｂとして、この実施形態では、Ｎｄ：ＹＶＯ４（ネオジウム・ドープド・イットリウム・オルトバナデイト、Neodymium Doped Yttrium Orthovanadate）が用いられている。光ファイバー２１１から光共振器２１２に導入された光は、ＨＲミラー２１２ａと、出力ミラー２１２ｅとの間を往復することによって増幅される。増幅された光は、Ｑスイッチ２１２ｃ及びシャッター２１２ｄによって、ある程度のエネルギになったところで、出力ミラー２１２ｅを透過してレーザーＬとして出力される。
【００３０】
光共振器２１２から出力されたレーザーＬはビームエキスパンダ２１３に導入される。ビームエキスパンダ２１３に導入されたレーザーＬは、一定の倍率の平行光束に広げられる。この実施形態では、ビームエキスパンダ２１３から出力されるレーザーＬは、さらにＸ偏向ミラー２１４と、Ｙ偏向ミラー２１６とによって、順に方向を変えられて、ｆθレンズ２１８を透過して出力される。ｆθレンズ２１８は、集光レンズであり、通過したレーザーＬを集光させる。
【００３１】
この実施形態では、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬは、ｆθレンズ２１８で集光させられ、焦点が形成される所定の距離において、基板２００にマーキングを施すのに要する所要のエネルギを有する。Ｘ偏向ミラー２１４とＹ偏向ミラー２１６は、それぞれＸ、Ｙで規定される所定の方向に光の方向を変える鏡である。Ｘ方向スキャナ２１５とＹ方向スキャナ２１７は、それぞれＸ偏向ミラー２１４とＹ偏向ミラー２１６を操作するアクチュエータである。ｆθレンズ２１８で集光させられる光は、さらにＸ偏向ミラー２１４と、Ｙ偏向ミラー２１６とによって、順に方向を変えられる。このため、マーキングを施す際に、レーザーＬの焦点の位置が適切に移動し、適切なマークを形成することができる。
【００３２】
また、この実施形態では、レーザー減衰部１０８及び減衰部移動機構１１０は、レーザーヘッド１０４に配設されている。すなわち、この実施形態では、レーザー減衰部１０８は、ビームエキスパンダ２１３とＸ偏向ミラー２１４との間において、レーザーＬの経路上の第１位置Ａ１（図１及び図４参照）と、レーザーＬの経路から外れた第２位置Ａ２（図２及び図３参照）との間で移動可能に設けられている。
【００３３】
なお、レーザーヘッド１０４の構造を上記のように例示したが、本発明において、レーザーヘッド１０４は上記の形態に限定されない。例えば、光学結晶２１２ｂの種類、レーザーヘッド１０４の各部材の配置など種々の変更が可能である。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態に係るマーキング方法及びマーキング装置を例示したが、マーキング装置１００についても、上記の形態に限定されない。
【００３５】
例えば、マーキング装置によるマーキングの原理は、種々の方法を採用することができる。マーキングの原理としては、例えば、基板に照射されるレーザーの熱を利用して、基板表面を変質させるものでもよい。
【００３６】
上記の実施形態では、基板として、液晶パネルの製造に用いられる大型のマザーガラス基板を例示した。この場合、例えば、マザーガラス基板に金属などの薄膜を形成しておき、かかる基板に照射されるレーザーの熱を利用して、かかる薄膜を部分的に除去して、所要のマークを形成してもよい。また、上記では、基板として、液晶パネルの製造に用いられる大型のマザーガラス基板を例示したが、基板の種類は問わない。また、基板の用途についても、液晶パネル用に限定されず、例えば、太陽光発電用のパネルの基板でもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１００ マーキング装置
１００Ａ 制御部
１０２ 基板配置部
１０３ マーキング確認用光源
１０４ レーザーヘッド
１０６ レーザーヘッド移動機構
１０８ レーザー減衰部
１１０ 減衰部移動機構
１１２ 測距部
１１２ａ 受光部
１１４ 第１制御部
１１６ 第２制御部
２００ 基板
２１１ 光ファイバー
２１２ 光共振器
２１２ａ ＨＲミラー
２１２ｂ 光学結晶
２１２ｃ Ｑスイッチ
２１２ｄ シャッター
２１２ｅ 出力ミラー
２１３ ビームエキスパンダ
２１４ Ｘ偏向ミラー
２１５ Ｘ方向スキャナ
２１６ Ｙ偏向ミラー
２１７ Ｙ方向スキャナ
２１８ ｆθレンズ
Ａ１ 第１位置
Ａ２ 第２位置
Ｌ レーザー
Ｌ０ 光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーを照射して基板にマーキングを行うマーキング方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルは、液晶層を挟む一対の基板を貼り合わせることによって形成される。当該一対の基板は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がマトリクス状に形成されているアレイ基板（ＴＦＴ基板）と、カラーフィルターを備えているカラーフィルター基板（ＣＦ基板）とから構成されている。これらの基板は、電極形成処理、配向膜形成処理などの種々の処理がなされる。
【０００３】
特開平９−６８６８２号公報（特許文献１）には、液晶パネル製造工程において、ガラス基板の種類や実施された処理工程を管理する方法が記載されている。詳しくは、同公報には、処理工程前にガラス基板にレーザーを照射して印を付け、処理を終えた後に当該印を消去することによって、当該印を基に、ガラス基板の種類や施された処理内容を把握する技術が開示されている。また、特開２００３−２１７９９４号公報（特許文献２）には、レーザー照射装置がガラス基板に対して１ピッチを移動する間に、複数列の識別コードをマーキングする識別コードのマーキング方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−６８６８２号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、液晶パネルを製造する際に用いられるガラス基板は、複数の液晶パネルの大きさに相当するマザーガラス基板と呼ばれる大型の基板が用いられる。かかるマザーガラス基板は、例えば、第８世代と呼ばれるマザーガラス基板では、２１６０×２４００〜２３００×２６００の大きさがある。また、将来、さらに大型化が進むものと予想されている。また、かかるマザーガラス基板は、軽量化のために、１．１ｍｍ厚、０．７ｍｍ厚、０．５ｍｍ厚などの薄いものが使用されている。このように、液晶パネルを製造する際に用いられるガラス基板は、極めて薄く大きなガラス基板が用いられる傾向にある。このようなガラス基板は、極めて薄く基板サイズが大きいため、例えば、重力の作用によってたわむことがある。また、極めて薄く基板サイズが大きいマザーガラス基板は、完全に平らに成形することが難しい場合もあり、成形段階で少し反りがでることもある。
【０００６】
このようなマザーガラス基板にレーザーマーキングを施す場合に、ステージ上でマザーガラス基板がたわんでいたり反っていたりすると、レーザー照射装置がガラス基板に対して相対移動した場合にレーザー照射装置とガラス基板との距離が変化する。レーザー照射装置とガラス基板との距離が大きく変化すると、ガラス基板上でレーザーの焦点がずれて、印を上手く形成できない事象が生じる。そこで、本発明は、ガラス基板に上手くマーキングを施すことができる装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るマーキング方法は、レーザーヘッドから照射されるレーザーを、基板にマーキングが施されない程度に減衰させた状態で、レーザーヘッドから基板にレーザーを照射する。これにより、マーキングを施す位置において、レーザーヘッドと基板との距離を測定する（第１工程）。次に、第１工程で測定された距離に基づいてレーザーヘッドと基板との距離を調整し、レーザーの減衰を解除した状態で、レーザーヘッドから基板にレーザーを照射してマーキングを行う（第２工程）。
【０００８】
このマーキング方法によれば、第１工程では、レーザーヘッドから照射されるレーザーに基づいて、レーザーヘッドと基板との距離を測定しているので、レーザーヘッドと基板との距離を正確に測定できる。このため、第２工程において、レーザーヘッドと基板とを適切な距離に調整してマーキングを行うことが可能である。これにより、基板にたわみや反りが生じている場合でも、基板に適切なマーキングを施すことができる。
【０００９】
また、マーキング装置は、基板配置部と、レーザーヘッドと、レーザーヘッド移動機構と、レーザー減衰部と、減衰部移動機構と、測距部と、第１制御部と、第２制御部とを備えている。基板配置部は、基板が配置される部位である。レーザーヘッドは、レーザーを照射する装置である。レーザーヘッド移動機構は、基板配置部に対してレーザーヘッドを移動させる機構である。レーザー減衰部は、レーザーを減衰させる部材である。減衰部移動機構は、レーザーの経路上の第１位置とレーザーの経路から外れた第２位置との間で、レーザー減衰部を移動させる機構である。また、測距部は、基板配置部に配置された基板に反射したレーザーに基づいて、レーザーヘッドと基板との距離を測定する。第１制御部は、減衰部移動機構によってレーザー減衰部を第１位置に移動させた状態で、測距部によってレーザーヘッドと基板との距離を測定する制御を行う。また、第２制御部は、第１制御部によって測定されたレーザーヘッドと基板との距離に基づいて、レーザーヘッド移動機構によってレーザーヘッドと基板との距離を調整する。さらに、第２制御部は、減衰部移動機構によってレーザー減衰部を第２位置に移動させた状態で、レーザーヘッドから基板にレーザーを照射してマーキングを行う。
【００１０】
このマーキング装置によれば、基板にたわみや反りが生じている場合でも、基板に適切なマーキングを施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るマーキング装置を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係るマーキング装置を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係るマーキング装置のレーザーヘッドの構造を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係るマーキング装置のレーザーヘッドの構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係るマーキング方法及びマーキング装置を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、同一の作用を奏する部材・部位については同じ符号を付して説明する。
【００１３】
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るマーキング方法を具現化したマーキング装置を模式的に示す図である。
図１に示すように、基板２００にたわみや反りが生じている場合、レーザーヘッド１０４を走査すると、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄは変化する。例えば、図１では、レーザーヘッド１０４が位置Ｐ１からマーキングを施す位置Ｐ２に移動する間で、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄは変化する。なお、図１及び図２は、位置Ｐ１では、マーキング装置１００について、図示の便宜上、レーザーヘッド１０４のみを図示し、他の構造は図示を省略している。
【００１４】
この実施形態に係るマーキング方法は、まず、図１に示すように、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬを、基板２００にマーキングが施されない程度に減衰させた状態で基板２００に向けて照射する。そして、当該レーザーＬの反射光に基づいて、マーキングを施す位置Ｐ２におけるレーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を測定する（第１工程）。次に、第１工程で測定された距離ｄ１に基づいて、図２に示すように、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離を適切な距離ｄ２に調整し、レーザーＬの減衰を解除した状態で、レーザーヘッド１０４から基板２００にレーザーＬを照射してマーキングを行う（第２工程）。
【００１５】
このマーキング方法によれば、第１工程では、図１に示すように、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーに基づいて、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を測定しているので、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を正確に測定できる。このため、第２工程において、図２に示すように、マーキングを施す位置Ｐ２において、レーザーヘッド１０４と基板２００とを適切な距離ｄ２に調整してマーキングを行うことが可能である。これにより、図２に示すように、基板２００にたわみや反りが生じている場合でも、基板２００に適切にマーキングを施すことができる。この場合、第２工程において、マーキングを施す位置Ｐ２でのレーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ２は、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬの焦点距離に調整するとよい。
【００１６】
以下、かかるマーキング方法を具現化するマーキング装置を説明する。
このマーキング装置１００は、図１に示すように、基板配置部１０２と、レーザーヘッド１０４と、レーザーヘッド移動機構１０６と、レーザー減衰部１０８と、減衰部移動機構１１０と、測距部１１２と、第１制御部１１４と、第２制御部１１６とを備えている。
【００１７】
基板配置部１０２は、図１に示すように、基板２００が配置される部位である。この実施形態では、基板配置部１０２は、基板２００を支持する複数の支持ピンから構成されているが、他の構成のものを採用することも可能である。本実施形態の基板配置部１０２を構成する支持ピンは、可動式の構造を有している。可動式の支持ピンを用いると、多面付けの大型基板に対応することが容易となる。なお、面付けにおける支持ピンの配置によって、基板２００のたわみ量は変化する。また、本実施形態の基板配置部１０２の下方には、マーキング確認用光源１０３が配置されている。マーキング確認用光源１０３を用いると、下方から基板２００へ透過光を照射して、マーキングが確実に実施されているかを確認することができる。この実施形態では、基板２００は、液晶パネルの基板となるマザーガラス基板である。レーザーヘッド１０４はレーザーＬを照射する。なお、レーザーヘッド１０４の構造は後で述べる。
【００１８】
レーザーヘッド移動機構１０６は、基板配置部１０２に対するレーザーヘッド１０４を移動させる機構である。図示は省略するが、レーザーヘッド移動機構１０６は、例えば、レーザーヘッド１０４を支持する支持部を移動させる機構と、当該機構を操作する駆動装置とで構成するとよい。
【００１９】
レーザー減衰部１０８はレーザーＬを減衰させる部材である。この実施形態では、レーザー減衰部１０８は、透過するレーザーＬを減衰させる。かかるレーザー減衰部１０８は、例えば、石英レンズにカットフィルタが設けられた部材、または、減衰器（アッテネータ）で構成するとよい。レーザー減衰部１０８は、レーザーヘッド１０４から出力されるレーザーＬのエネルギを、マーキングが施されない程度に低下させる。この実施形態では、レーザー減衰部１０８は、レーザーヘッド１０４から出力されるレーザーＬのエネルギを８０％程度低下させる。
【００２０】
レーザー減衰部１０８は、図１及び図２に示すように、レーザーヘッド１０４内において、レーザーＬの経路上の第１位置Ａ１（図１参照）と、レーザーＬの経路から外れた第２位置Ａ２（図２参照）との間で移動可能に設けられている。減衰部移動機構１１０は、かかる第１位置Ａ１と第２位置Ａ２との間で、レーザー減衰部１０８を移動させる機構である。なお、この実施形態では、レーザー減衰部１０８は、レーザーヘッド１０４内に設けられているが、かかる形態に限定されず、レーザーヘッド１０４の外部に設けられていてもよい。
【００２１】
測距部１１２は、基板配置部１０２に配置された基板２００に反射したレーザーＬに基づいて、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄを測定する。この実施形態では、測距部１１２は、レーザーヘッド１０４に設けられた受光部１１２ａによって、基板２００に反射したレーザーＬを受光する。そして、かかる受光部１１２ａで受光したレーザーＬに基づいて、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄを測定する。なお、測距部１１２は、実質的に、基板２００に反射したレーザーＬに基づいて、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄを測定できる構造を有しているとよい。
【００２２】
このマーキング装置１００は、図１に示すように、制御部１００Ａを備えている。制御部１００Ａは、ＣＰＵなどの電気的な演算装置と、不揮発性メモリーなどの電気的な記憶部を備えており、予め設定されたプログラムに沿って、マーキング装置１００を制御する。この制御部１００Ａは、第１制御部１１４と、第２制御部１１６を備えている。
【００２３】
第１制御部１１４は、図１に示すように、減衰部移動機構１１０によってレーザー減衰部１０８を第１位置Ａ１に移動させた状態で、測距部１１２によってレーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を測定する。この際、予め設定されたマーキングを施す位置Ｐ２において、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を測定するとよい。
【００２４】
また、第２制御部１１６は、第１制御部１１４によって測定されたレーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１（図１参照）に基づいて、レーザーヘッド移動機構１０６によってレーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ２（図２参照）を調整する。さらに、減衰部移動機構１１０によってレーザー減衰部１０８を第２位置Ａ２に移動させる。この状態で、レーザーヘッド１０４から基板２００にレーザーＬを照射してマーキングを行う。この際、予め設定されたマーキングを施す位置Ｐ２において、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離を、適切な距離ｄ２に調整するとよい。この場合、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬの適切な焦点距離を予め定めておき、第２制御部１１６において、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ２を当該焦点距離に調整するとよい。
【００２５】
すなわち、上記の第１制御部１１４による制御によれば、図１に示すように、レーザー減衰部１０８をレーザーＬの経路上の第１位置Ａ１に移動させた状態で、マーキングを施す位置Ｐ２において、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を測定する。この際、レーザー減衰部１０８がレーザーＬの経路上の第１位置Ａ１に位置するので、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬは、基板２００にマーキングが施されない程度に減衰される。また、実際にレーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬに基づいて、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１が測定されるので、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１を正確に測定できる。
【００２６】
次に、第２制御部１１６による制御によれば、第１制御部１１４によって測定されたレーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ１に基づいて、図２に示すように、レーザーヘッド１０４と基板２００とを適切な距離ｄ２に調整してマーキングを行うことが可能である。したがって、このマーキング装置１００では、マーキングを施す位置Ｐ２にレーザーヘッド１０４を移動させ、かかる第２制御部１１６による制御によって、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離を適切な距離ｄ２に調整してマーキングを行うとよい。これにより、基板２００にたわみや反りが生じている場合でも、基板２００に適切なマーキングを施すことができる。
【００２７】
この場合、第２制御部１１６による制御において、レーザーヘッド１０４と基板２００との距離ｄ２は、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬの焦点距離に調整するとよい。すなわち、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬは、所定の距離で焦点を形成する。例えば、レーザーヘッド１０４は、レーザーヘッド１０４から５０ｍｍの距離でレーザーＬの焦点を形成するとする。また、この場合、マーキングに適するのはレーザーヘッド１０４からの距離が５０ｍｍ±０．２ｍｍ程度であるとする。この場合、第２制御部１１６では、５０ｍｍ±０．２ｍｍ程度の距離に維持されるようにレーザーヘッド１０４と基板２００との距離を制御するとよい。このような焦点距離は、第２制御部１１６を既定するプログラムにおいて予め定めておくとよい。
【００２８】
以下に、レーザーヘッド１０４の構造を説明する。図３及び図４は、本発明の一実施形態に係るマーキング装置のレーザーヘッドを模式的に示す図である。
この実施形態では、レーザーヘッド１０４は、図３に示すように、光ファイバー２１１と、光共振器２１２と、ビームエキスパンダ２１３と、Ｘ偏向ミラー２１４と、Ｘ方向スキャナ２１５と、Ｙ偏向ミラー２１６と、Ｙ方向スキャナ２１７と、ｆθレンズ２１８とを備えている。
【００２９】
この実施形態では、光ファイバー２１１から光共振器２１２に光Ｌ０が導入される。光共振器２１２は、ＨＲミラー２１２ａ（全反射ミラー）と、光学結晶２１２ｂと、Ｑスイッチ２１２ｃと、シャッター２１２ｄと、出力ミラー２１２ｅ（部分反射ミラー）とを備えている。光学結晶２１２ｂとして、この実施形態では、Ｎｄ：ＹＶＯ４（ネオジウム・ドープド・イットリウム・オルトバナデイト、Neodymium Doped Yttrium Orthovanadate）が用いられている。光ファイバー２１１から光共振器２１２に導入された光は、ＨＲミラー２１２ａと、出力ミラー２１２ｅとの間を往復することによって増幅される。増幅された光は、Ｑスイッチ２１２ｃ及びシャッター２１２ｄによって、ある程度のエネルギになったところで、出力ミラー２１２ｅを透過してレーザーＬとして出力される。
【００３０】
光共振器２１２から出力されたレーザーＬはビームエキスパンダ２１３に導入される。ビームエキスパンダ２１３に導入されたレーザーＬは、一定の倍率の平行光束に広げられる。この実施形態では、ビームエキスパンダ２１３から出力されるレーザーＬは、さらにＸ偏向ミラー２１４と、Ｙ偏向ミラー２１６とによって、順に方向を変えられて、ｆθレンズ２１８を透過して出力される。ｆθレンズ２１８は、集光レンズであり、通過したレーザーＬを集光させる。
【００３１】
この実施形態では、レーザーヘッド１０４から照射されるレーザーＬは、ｆθレンズ２１８で集光させられ、焦点が形成される所定の距離において、基板２００にマーキングを施すのに要する所要のエネルギを有する。Ｘ偏向ミラー２１４とＹ偏向ミラー２１６は、それぞれＸ、Ｙで規定される所定の方向に光の方向を変える鏡である。Ｘ方向スキャナ２１５とＹ方向スキャナ２１７は、それぞれＸ偏向ミラー２１４とＹ偏向ミラー２１６を操作するアクチュエータである。ｆθレンズ２１８で集光させられる光は、さらにＸ偏向ミラー２１４と、Ｙ偏向ミラー２１６とによって、順に方向を変えられる。このため、マーキングを施す際に、レーザーＬの焦点の位置が適切に移動し、適切なマークを形成することができる。
【００３２】
また、この実施形態では、レーザー減衰部１０８及び減衰部移動機構１１０は、レーザーヘッド１０４に配設されている。すなわち、この実施形態では、レーザー減衰部１０８は、ビームエキスパンダ２１３とＸ偏向ミラー２１４との間において、レーザーＬの経路上の第１位置Ａ１（図１及び図４参照）と、レーザーＬの経路から外れた第２位置Ａ２（図２及び図３参照）との間で移動可能に設けられている。
【００３３】
なお、レーザーヘッド１０４の構造を上記のように例示したが、本発明において、レーザーヘッド１０４は上記の形態に限定されない。例えば、光学結晶２１２ｂの種類、レーザーヘッド１０４の各部材の配置など種々の変更が可能である。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態に係るマーキング方法及びマーキング装置を例示したが、マーキング装置１００についても、上記の形態に限定されない。
【００３５】
例えば、マーキング装置によるマーキングの原理は、種々の方法を採用することができる。マーキングの原理としては、例えば、基板に照射されるレーザーの熱を利用して、基板表面を変質させるものでもよい。
【００３６】
上記の実施形態では、基板として、液晶パネルの製造に用いられる大型のマザーガラス基板を例示した。この場合、例えば、マザーガラス基板に金属などの薄膜を形成しておき、かかる基板に照射されるレーザーの熱を利用して、かかる薄膜を部分的に除去して、所要のマークを形成してもよい。また、上記では、基板として、液晶パネルの製造に用いられる大型のマザーガラス基板を例示したが、基板の種類は問わない。また、基板の用途についても、液晶パネル用に限定されず、例えば、太陽光発電用のパネルの基板でもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１００ マーキング装置
１００Ａ 制御部
１０２ 基板配置部
１０３ マーキング確認用光源
１０４ レーザーヘッド
１０６ レーザーヘッド移動機構
１０８ レーザー減衰部
１１０ 減衰部移動機構
１１２ 測距部
１１２ａ 受光部
１１４ 第１制御部
１１６ 第２制御部
２００ 基板
２１１ 光ファイバー
２１２ 光共振器
２１２ａ ＨＲミラー
２１２ｂ 光学結晶
２１２ｃ Ｑスイッチ
２１２ｄ シャッター
２１２ｅ 出力ミラー
２１３ ビームエキスパンダ
２１４ Ｘ偏向ミラー
２１５ Ｘ方向スキャナ
２１６ Ｙ偏向ミラー
２１７ Ｙ方向スキャナ
２１８ ｆθレンズ
Ａ１ 第１位置
Ａ２ 第２位置
Ｌ レーザー
Ｌ０ 光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーヘッドからレーザーを照射して基板にマーキングを行うマーキング方法であって、
前記レーザーヘッドから照射されるレーザーを、前記基板にマーキングが施されない程度に減衰させた状態で前記基板に向けて照射して、当該レーザーの反射光に基づいて、マーキングを施す位置における前記レーザーヘッドと前記基板との距離を測定する第１工程と、
前記第１工程で測定された距離に基づいて前記レーザーヘッドと前記基板との距離を調整し、かつ、前記レーザーの減衰を解除した状態で、前記レーザーヘッドから前記基板に前記レーザーを照射して前記マーキングを施す位置にマーキングを行う第２工程と、
を備えたマーキング方法。
【請求項２】
前記第２工程において、前記レーザーヘッドと前記基板との距離は、前記レーザーヘッドから照射されるレーザーの焦点距離に調整される、請求項１に記載のマーキング方法。
【請求項３】
レーザーを照射して基板にマーキングを行うマーキング装置であって、
前記基板が配置される基板配置部と、
前記レーザーを照射するレーザーヘッドと、
前記基板配置部に対して前記レーザーヘッドを移動させるレーザーヘッド移動機構と、
前記レーザーを減衰させるレーザー減衰部と、
前記レーザーの経路上の第１位置とレーザーの経路から外れた第２位置との間で、前記レーザー減衰部を移動させる減衰部移動機構と、
前記基板配置部に配置された前記基板に反射したレーザーに基づいて、前記レーザーヘッドと前記基板との距離を測定する測距部と、
前記減衰部移動機構によって前記レーザー減衰部を前記第１位置に移動させた状態で、前記測距部によって前記レーザーヘッドと前記基板との距離を測定する第１制御部と、
前記第１制御部によって測定された前記レーザーヘッドと前記基板との距離に基づいて、前記レーザーヘッド移動機構によって前記レーザーヘッドと前記基板との距離を調整し、かつ、前記減衰部移動機構によって前記レーザー減衰部を前記第２位置に移動させた状態で、前記レーザーヘッドから前記基板に前記レーザーを照射してマーキングを行う第２制御部と、
を備えたマーキング装置。
【請求項１】
レーザーヘッドからレーザーを照射して基板にマーキングを行うマーキング方法であって、
前記レーザーヘッドから照射されるレーザーを、前記基板にマーキングが施されない程度に減衰させた状態で前記基板に向けて照射して、当該レーザーの反射光に基づいて、マーキングを施す位置における前記レーザーヘッドと前記基板との距離を測定する第１工程と、
前記第１工程で測定された距離に基づいて前記レーザーヘッドと前記基板との距離を調整し、かつ、前記レーザーの減衰を解除した状態で、前記レーザーヘッドから前記基板に前記レーザーを照射して前記マーキングを施す位置にマーキングを行う第２工程と、
を備えたマーキング方法。
【請求項２】
前記第２工程において、前記レーザーヘッドと前記基板との距離は、前記レーザーヘッドから照射されるレーザーの焦点距離に調整される、請求項１に記載のマーキング方法。
【請求項３】
レーザーを照射して基板にマーキングを行うマーキング装置であって、
前記基板が配置される基板配置部と、
前記レーザーを照射するレーザーヘッドと、
前記基板配置部に対して前記レーザーヘッドを移動させるレーザーヘッド移動機構と、
前記レーザーを減衰させるレーザー減衰部と、
前記レーザーの経路上の第１位置とレーザーの経路から外れた第２位置との間で、前記レーザー減衰部を移動させる減衰部移動機構と、
前記基板配置部に配置された前記基板に反射したレーザーに基づいて、前記レーザーヘッドと前記基板との距離を測定する測距部と、
前記減衰部移動機構によって前記レーザー減衰部を前記第１位置に移動させた状態で、前記測距部によって前記レーザーヘッドと前記基板との距離を測定する第１制御部と、
前記第１制御部によって測定された前記レーザーヘッドと前記基板との距離に基づいて、前記レーザーヘッド移動機構によって前記レーザーヘッドと前記基板との距離を調整し、かつ、前記減衰部移動機構によって前記レーザー減衰部を前記第２位置に移動させた状態で、前記レーザーヘッドから前記基板に前記レーザーを照射してマーキングを行う第２制御部と、
を備えたマーキング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１９４５９４（Ｐ２０１０−１９４５９４Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４４２１９（Ｐ２００９−４４２１９）
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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