JP2531920B2 - Laser marking device using transmissive liquid crystal display - Google Patents

Laser marking device using transmissive liquid crystal display

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JP2531920B2
JP2531920B2 JP6158693A JP6158693A JP2531920B2 JP 2531920 B2 JP2531920 B2 JP 2531920B2 JP 6158693 A JP6158693 A JP 6158693A JP 6158693 A JP6158693 A JP 6158693A JP 2531920 B2 JP2531920 B2 JP 2531920B2
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liquid crystal
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建興 宮内
克郎 水越
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は透過形液晶表示装置によ
り試料上にパターンを転写刻印する透過形液晶表示装置
を用いたレーザ刻印装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来技術として、特開昭50−3527
5号公報に記載されたレーザ加工装置が知られていた。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、レーザ発振器から出射されたレーザ光をパターンを
切り抜いたマスク上に照射し、上記パターンを結像レン
ズで被加工物上に結像させて穴あけまたは刻印等の加工
を行うレーザ加工装置であり、パターンを変更する場
合、その都度上記マスクを交換しなければならないとい
う課題を有するものである。また、上記従来技術におい
ては、被加工物上に加工したいと思う拡大パターンをマ
スクに作って、該拡大パターンを大巾に縮小投影して加
工することについても考慮されていないものである。 【0004】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、透過形液晶表示装置に対して原画の入れ替え
を即時に可能にし、しかもレーザ光を透過させる際透過
形液晶表示装置を損傷させることなく透過形液晶表示装
置に入れ替えられて駆動表示された所望の原画を透過レ
ーザ光として試料上に縮小投影して所望のパターンを試
料上に高速で転写刻印することができるようにした透過
形液晶表示装置を用いたレーザ刻印装置を提供するもの
である。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、入力部よりの複数の原画情報を記憶する
記憶部と、第1制御信号により上記記憶部に記憶された
複数の原画情報から所望の原画情報を選択読出して駆動
表示する透過形液晶表示装置と、第2制御信号によりレ
ーザ光を射するレーザ発振器と、該レーザ発振器から
射されるレーザ光束の径を拡大する拡大光学系及び該
拡大光学系で径が拡大されたレーザ光束をほぼ平行なレ
ーザ光束に変換して前記透過形液晶表示装置の面に対し
てほぼ垂直に入射させるコリメート光学系を有し、前記
レーザ発振器から出射されたレーザ光を前記透過形液晶
表示装置に表示された所望の原画全域に亘って透過形液
晶表示装置が損傷しないようなパワー密度で入射させる
レーザ光照射光学系と、前記透過形液晶表示装置に表示
された所望の原画を試料上に縮小投影して除去加工して
刻印する投影レンズと、前記第1制御信号による前記透
過形液晶表示装置への駆動表示と前記第2制御信号によ
レーザ発振器からのレーザ光の出射とを制御する制御
手段とを備えたことを特徴とする透過形液晶表示装置を
用いたレーザ刻印装置である。 【0006】 【0007】 【0008】 【0009】 【作用】一方、プリント基板、高密度モジュール用配線
パターン、フォトマスク等の各種パターンの形成におい
て、発明者が試みられていた例を図1に示す。図に於い
て、レーザ発振器1から発生したレーザ光又は凹レンズ
3によって拡大され、コリメートレンズ4によって平行
光にされて拡大原画5に照射される。拡大原画5を通過
したレーザ光は投影レンズ6を経て試料7の表面に集光
照射される。この際、投影レンズ6は拡大原画5の像を
試料7の表面に縮小投影されるように配置されており、
試料面には、拡大原画5の縮少像が瞬時にして焼付けら
れる。しかしながら、試料上に加工したいと思う像の拡
大像を一旦原画に作り、これを光路中にセットしてやる
必要があり、像が変るたびに拡大原画を交換してやらな
ければならないという課題を有するものであった。 【0010】しかし、上記構成により、原画パターンそ
のものを交換することなく、透過形液晶表示装置に対し
て原画の入れ替えを即時に可能にし、しかも透過形液晶
表示装置を損傷させることなく、透過形液晶表示装置に
入れ替えられて駆動表示された所望の原画を透過レーザ
光として試料上に刻印を行うのに十分なパワー密度にな
るように縮小投影することにより、所望のパターンを
去加工して試料上に鮮明で、且つ正確に高速で転写刻印
することができる。 【0011】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。即ち図2は本発明の実施例を示す図である。図に
於いて新しく設けたものは、透過形液晶表示装置10、
信号制御部11、撮像管12、撮像レンズ14、原画1
3である。透過形液晶表示装置10は、信号制御部11
によって制御を受ける。この際の制御は、透過形液晶表
示装置に対してどの画像パターンを表示させるかという
こと、及びその表示時期の設定である。信号制御部11
によって制御をうけた表示装置10に対してコリメータ
レンズ4を介して送出されてきた平行レーザ光から入射
する。この表示装置10に入射したレーザ光は上記画像
パターンに対応する位置を介して該表示装置10の投影
レンズ6側に出力する。この出力したレーザ光は投影レ
ンズ6を介して試料7に照射し、試料面上に画像パター
ンを形成する。 【0012】透過形液晶表示装置10は、従来からよく
知られているように、レーザ光の入射面に対して、偏向
板−ガラス−透明電極−液晶本体部−透明電極−ガラス
とを一体化させて形成させた構造となっている。上記2
つの透明電極は相互にマトリックスになるように配置さ
れている。このマトリックス構成の電極によって表示位
置の設定が行われる。マトリックス電極の選択制御が信
号制御部11によってなされる。 【0013】信号制御部11への表示画像パターンは撮
像管12で撮像された原画13である。信号制御部11
は、撮像管12から得られる映像信号を一時的にメモリ
に記憶させ、表示モード時に該メモリから読出し表示装
置10に表示させている。信号制御部11の具体的構成
図を図3に示す。先ず、撮像管12からの映像信号を信
号変換部110に入力し、メモリ112に記憶可能なデ
ータ、例えば2値信号に変換する。この変換された映像
信号を書込み読出し回路111を介してメモリ112に
送り、アドレスに従ってメモリ112に記憶させる。メ
モリ112は、1つの表示パターン分の容量を持つもの
であっても、複数の表示パターン分の容量を持つもので
あってもよい。表示に際しては、書込み読出し回路11
1を読出しモードとしてメモリ112を駆動し信号変換
部113に必要なデータを読出す。この信号変換部11
3は、メモリ112から読出された2値信号を液晶表示
装置10を駆動するに必要な信号、即ちX,Y信号に変
換する。このX,Y信号を表示装置10に送り、必要な
表示を行う。信号変換部110,113、読出し書込み
回路111は制御回路114の制御をうける。この制御
回路114での制御は、第1にモード指定、第2にその
タイミング指定である。制御回路114は、更に、レー
ザ発振器1の制御も行っている。図3では図2に示すモ
ニタ用テレビ15への制御については省略している。 【0014】次に具体的数値事例に基づく説明を行う。
レーザ光のパワー密度は液晶を損傷しない程度に選ぶ。
例えば、104W/cm2以下になるようにビーム径を約
300mmとし、レーザ出力は7MWを用いた。透過形
液晶表示装置10を通過したレーザ光は約1/100に
縮少投影するための投影レンズ6に入り、液晶表示され
た平面像を試料7の表面に1/100の寸法で焼付け
た。この時の試料面上の最大パワー密度は約108W/
cm2に達した。試料7は、ガラス基板上に約100Å
の金属膜を蒸着したものを使用し、レーザ光が照射する
と、金属膜が除去され、液晶パターンが1/100の寸
法でそのまま瞬時に転写刻印できた。 【0015】以上の実施例に於いて、表示パターンの種
類を光路以外で設定できるため極めて汎用性の高いパタ
ーン形成が可能になった。更に、パターンの拡大、縮少
もメモリのデータそのものを拡大、縮少可能なため、汎
用性が高まった。 【0016】次に、他の実施例を説明する。上記実施例
では、信号制御部11への入力情報を撮像管12から与
えたが、この他に図4、図5の如きやり方もある。図4
は、ビデオ信号記録部16を設け、該ビデオ信号記録部
16からの情報を原画情報として与えてなるものであ
る。図5は、ビデオ信号を無線方式によって伝達してな
るものであって、ビデオ信号送信器18から無線により
ビデオ信号をビデオ信号受信器17に送り、更に信号制
御部11に原画情報として入力せしめている。但し、こ
の2つの実施例ではメモリ112は必ずしも必要としな
い。前者の実施例によれば、パターン情報をビデオ記録
部にストックしておくことにより、必要なパターンを必
要な時に形成することができる利点を持つ。後者の実施
例によれば、パターン形成を行う部所とそのパターン供
給部所とが離れている場合の遠隔操作に好適である。 【0017】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
気信号として大きな原画(製品名、製造番号、製造年月
日等)を扱うことができ、原画の入れ換えを容易にし、
しかも透過形液晶表示装置を損傷させることなく、透過
形液晶表示装置に入れ替えられて駆動表示された所望の
原画を透過レーザ光として試料上に刻印を行うのに十分
なパワー密度になるように縮小投影することにより、所
望のパターンを除去加工して試料上に鮮明で、且つ正確
に高速で転写刻印することができる効果を奏する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser marking device using a transmission type liquid crystal display device for transferring and marking a pattern on a sample by the transmission type liquid crystal display device. As a conventional technique, Japanese Patent Laid-Open No. 50-3527 is known.
The laser processing device described in Japanese Patent No. 5 has been known. In the above prior art, a laser beam emitted from a laser oscillator is irradiated onto a mask having a pattern cut out, and the pattern is formed on an object to be processed by an imaging lens. This is a laser processing apparatus that performs image processing such as drilling or engraving, and has the problem that the mask must be replaced each time the pattern is changed. Further, in the above-mentioned conventional technique, there is no consideration in forming an enlarged pattern which is desired to be processed on a workpiece using a mask, and reducing and projecting the enlarged pattern in a large width. An object of the present invention is to replace the original image in a transmissive liquid crystal display device in order to solve the above-mentioned problems of the prior art.
Is possible immediately, and is transparent when transmitting laser light
Type liquid crystal display device without damaging the transmission type liquid crystal display device
The desired original image that has been switched to the display and driven and displayed is reduced and projected as a transmitted laser beam onto the sample to test the desired pattern.
A laser marking device using a transmissive liquid crystal display device capable of high-speed transfer marking on a material. The present invention has achieved the above objects.
To store multiple pieces of original image information from the input section
The storage unit and the first control signal stored in the storage unit.
Select and read desired original image information from multiple original image information
A transmission type liquid crystal display device for displaying a laser oscillator for morphism exiting the laser light by the second control signal, from the laser oscillator
Magnifying optical system and said enlarging the diameter of the laser beam to be emitted Isa
A laser beam whose diameter has been expanded by a magnifying optical system
Laser beam to the surface of the transmissive liquid crystal display device
Has a collimating optical system that makes the light incident almost vertically.
Laser light emitted from a laser oscillator is transmitted through the transparent liquid crystal.
The transmission liquid over the entire desired original image displayed on the display device.
Incidence with a power density that does not damage the crystal display
The laser light irradiation optical system and the desired original image displayed on the transmission type liquid crystal display device are reduced and projected on the sample to be removed.
A projection lens for marking , drive display on the transmissive liquid crystal display device by the first control signal, and the second control signal.
That is a laser marking device using a transmission type liquid crystal display device comprising a kite and a control means for controlling the emission of the laser beam from the laser oscillator. On the other hand, FIG. 1 shows an example in which the inventor has tried in forming various patterns such as a printed circuit board, a wiring pattern for a high-density module, and a photomask. . In the figure, a laser beam generated from a laser oscillator 1 or enlarged by a concave lens 3 is collimated by a collimator lens 4 and irradiated on an enlarged original image 5. The laser light that has passed through the magnified original image 5 passes through the projection lens 6 and is focused and irradiated onto the surface of the sample 7. At this time, the projection lens 6 is arranged so that the image of the enlarged original image 5 is reduced and projected onto the surface of the sample 7.
A reduced image of the enlarged original image 5 is instantly printed on the sample surface. However, it is necessary to make an enlarged image of the image to be processed on the sample once in the original image and set it in the optical path, and there is a problem that the enlarged original image must be exchanged each time the image changes. It was However, with the above structure, the transmissive liquid crystal display device can be used without exchanging the original image pattern itself.
The original image can be replaced instantly and the transmission type liquid crystal
Transmissive liquid crystal display device without damaging the display device
Transmissive laser for the desired original image that is swapped and driven
It has a power density sufficient to imprint on the sample as light.
By reduction projection so that, sharp on the specimen by dividing <br/> processed a desired pattern, and accurately can be transferred engraving at high speed. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. That is, FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention. What is newly provided in the figure is a transmission type liquid crystal display device 10,
Signal control unit 11, image pickup tube 12, image pickup lens 14, original image 1
It is 3. The transmissive liquid crystal display device 10 includes a signal control unit 11
Controlled by. The control at this time is to set which image pattern is to be displayed on the transmissive liquid crystal display device and the display timing. Signal controller 11
The parallel laser light emitted from the collimator lens 4 is incident on the display device 10 controlled by. The laser light incident on the display device 10 is output to the projection lens 6 side of the display device 10 via the position corresponding to the image pattern. The output laser light is applied to the sample 7 via the projection lens 6 to form an image pattern on the sample surface. As is well known, the transmissive liquid crystal display device 10 integrates a deflecting plate-glass-transparent electrode-liquid crystal main body-transparent electrode-glass with respect to the laser light incident surface. It has a structure that is formed. 2 above
The two transparent electrodes are arranged so as to form a matrix with each other. The display position is set by the electrodes having the matrix structure. The signal control unit 11 controls the selection of the matrix electrodes. The display image pattern on the signal control unit 11 is the original image 13 imaged by the image pickup tube 12. Signal controller 11
The image signal obtained from the image pickup tube 12 is temporarily stored in the memory, and is read from the memory in the display mode and displayed on the display device 10. FIG. 3 shows a specific configuration diagram of the signal control unit 11. First, the video signal from the image pickup tube 12 is input to the signal conversion unit 110 and converted into data that can be stored in the memory 112, for example, a binary signal. The converted video signal is sent to the memory 112 via the writing / reading circuit 111 and stored in the memory 112 according to the address. The memory 112 may have a capacity for one display pattern or a capacity for a plurality of display patterns. At the time of display, the writing / reading circuit 11
The memory 112 is driven by setting 1 as a read mode to read necessary data to the signal conversion unit 113. This signal converter 11
Reference numeral 3 converts the binary signal read from the memory 112 into a signal necessary for driving the liquid crystal display device 10, that is, an X, Y signal. The X and Y signals are sent to the display device 10 to perform the necessary display. The signal conversion units 110 and 113 and the read / write circuit 111 are controlled by the control circuit 114. The control by the control circuit 114 is firstly mode designation and secondly its timing designation. The control circuit 114 also controls the laser oscillator 1. In FIG. 3, control of the monitor TV 15 shown in FIG. 2 is omitted. Next, a description will be given based on specific numerical examples.
The power density of the laser light is selected so as not to damage the liquid crystal.
For example, the beam diameter was set to about 300 mm so as to be 10 4 W / cm 2 or less, and the laser output was 7 MW. The laser beam that passed through the transmission type liquid crystal display device 10 entered a projection lens 6 for projecting a reduction of about 1/100, and a plane image displayed on the liquid crystal was printed on the surface of a sample 7 with a size of 1/100. The maximum power density on the sample surface at this time is about 10 8 W /
reached cm 2 . Sample 7 is about 100Å on the glass substrate
The metal film was removed by irradiation with laser light, and the liquid crystal pattern could be instantly imprinted as it was with a dimension of 1/100. In the above embodiment, since the type of display pattern can be set in a manner other than the optical path, it is possible to form a pattern with extremely high versatility. Furthermore, since the data itself in the memory can be expanded or reduced even when the pattern is expanded or reduced, versatility is enhanced. Next, another embodiment will be described. In the above embodiment, the input information to the signal control unit 11 is given from the image pickup tube 12, but other methods such as those shown in FIGS. 4 and 5 are also available. FIG.
The video signal recording section 16 is provided and the information from the video signal recording section 16 is given as original image information. In FIG. 5, a video signal is transmitted by a wireless system, and the video signal transmitter 18 wirelessly transmits the video signal to the video signal receiver 17, and the signal control unit 11 further inputs it as original image information. There is. However, the memory 112 is not always necessary in these two embodiments. According to the former embodiment, by storing the pattern information in the video recording portion, it is possible to form a required pattern at a required time. The latter embodiment is suitable for remote operation when the pattern forming part and the pattern supply part are separated. As described above, according to the present invention, a large original picture (product name, serial number, manufacturing date, etc.) can be handled as an electric signal, and the original picture can be easily replaced.
Moreover, the desired display image is displayed after being replaced with the transmissive liquid crystal display device without damaging the transmissive liquid crystal display device .
Enough to make an original image as a transmitted laser beam on a sample
By reducing the projection so that the power density is
Clear and accurate on the sample by removing the desired pattern
It is possible to transfer and stamp at high speed .

【図面の簡単な説明】 【図1】従来例を示す図である。 【図2】本発明の実施例を示す図である。 【図3】本発明の他の実施例を示す図である。 【図4】本発明の他の実施例を示す図である。 【図5】本発明の他の実施例を示す図である。 【符号の説明】 1…レーザ発振器、 7…試料、 10…透過形液晶表
示装置 11…信号制御部、 12…撮像管。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a conventional example. FIG. 2 is a diagram showing an example of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention. [Explanation of Codes] 1 ... Laser oscillator, 7 ... Sample, 10 ... Transmission type liquid crystal display device 11 ... Signal control unit, 12 ... Image pickup tube.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.入力部よりの複数の原画情報を記憶する記憶部と、
第1制御信号により上記記憶部に記憶された複数の原画
情報から所望の原画情報を選択読出して駆動表示する
過形液晶表示装置と、第2制御信号によりレーザ光を
射するレーザ発振器と、該レーザ発振器から射される
レーザ光束の径を拡大する拡大光学系及び該拡大光学系
で径が拡大されたレーザ光束をほぼ平行なレーザ光束に
変換して前記透過形液晶表示装置の面に対してほぼ垂直
に入射させるコリメート光学系を有し、前記レーザ発振
器から出射されたレーザ光を前記透過形液晶表示装置に
表示された所望の原画全域に亘って透過形液晶表示装置
が損傷しないようなパワー密度で入射させるレーザ光照
射光学系と、前記透過形液晶表示装置に表示された所望
の原画を試料上に縮小投影して除去加工して刻印する
影レンズと、前記第1制御信号による前記透過形液晶表
示装置への駆動表示と前記第2制御信号によるレーザ発
振器からのレーザ光の出射とを制御する制御手段とを備
たことを特徴とする透過形液晶表示装置を用いたレー
ザ刻印装置。
(57) [Claims] 1. A storage unit that stores a plurality of original image information from the input unit,
A plurality of original images stored in the storage unit by the first control signal
And Toru <br/> over form a liquid crystal display device for driving display selection reads Te desired original information from the information, a laser oscillator to output <br/> morphism laser light by the second control signal, I De from the laser oscillator Magnifying optical system for magnifying the diameter of a laser beam to be generated and the magnifying optical system
To convert a laser beam whose diameter has been expanded to a nearly parallel laser beam.
Converted to be almost perpendicular to the plane of the transmissive LCD
Laser oscillation having a collimating optical system
Laser light emitted from the device to the transmissive liquid crystal display device
Transmissive liquid crystal display device over the entire desired original image displayed
Laser light irradiation with a power density that does not damage the laser
A projection optical system, a projection lens for reducing and projecting a desired original image displayed on the transmissive liquid crystal display device onto a sample for removal processing and marking, and the transmissive type according to the first control signal. the laser marking apparatus using a transmission type liquid crystal display device comprising a kite and a control means for controlling the emission of the laser beam from the laser oscillator according to drive display and the second control signal to the liquid crystal display device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02307A (en) * 1989-04-07 1990-01-05 Hitachi Ltd Pattern forming equipment and its method

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JPH02307A (en) * 1989-04-07 1990-01-05 Hitachi Ltd Pattern forming equipment and its method

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