JP2005152966A - Laser beam machining method, and blank transfer method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザービームを照射することにより加工対象を加熱して加工するレーザー加工方法及び、転写素材を加熱して転写対象へ転写する素材転写方法に関する。 The present invention relates to a laser processing method in which a processing target is heated and processed by irradiating a laser beam, and a material transfer method in which a transfer material is heated and transferred to a transfer target.
カラーフィルタのセパレーションリブ(所謂仕切りパターン)や液晶表示装置のブラックマトリックスは、受像要素と、受像要素に転写する画像成分(転写素材)を含む転写層を基材上に設けたドナーシートと、を重ねた状態で加圧すると共に、転写層を加熱して溶融させることにより、転写層を基材から剥離させて受像要素に転写する方法を用いて形成される。 The separation rib (so-called partition pattern) of the color filter and the black matrix of the liquid crystal display device include an image receiving element and a donor sheet provided on a base material with a transfer layer containing an image component (transfer material) transferred to the image receiving element. It is formed using a method in which the transfer layer is peeled off from the base material and transferred to the image receiving element by applying pressure in the overlapped state and heating and melting the transfer layer.
また、フルカラーディスプレイ、バックライト、照明光源等の面光源やプリンタ等の光源アレイとして、有機EL素子等の有機発光素子が用いられることがある。有機発光素子は、発光層及び発光層を挟んで対で配置された電極によって形成されており、一対の電極間に電界を生じさせることにより、発光層が発光する。 In addition, organic light-emitting elements such as organic EL elements are sometimes used as surface light sources such as full-color displays, backlights, and illumination light sources, and light source arrays such as printers. The organic light emitting element is formed by a light emitting layer and electrodes arranged in pairs with the light emitting layer interposed therebetween, and the light emitting layer emits light by generating an electric field between the pair of electrodes.
このような有機発光素子は、有機薄膜が設けられたドナーシートを用いて、転写対象(受像要素)とドナーシートを重ねて加圧しながら加熱することにより、有機薄膜を受像要素へ転写して形成される。 Such an organic light-emitting device is formed by using a donor sheet provided with an organic thin film, and transferring the organic thin film to the image receiving element by heating while applying pressure to the transfer target (image receiving element) and the donor sheet. Is done.
ところで、このような有機発光素子等を製造するときに、光熱変換層を設けたドナーシートを用い、ドナーシートにレーザービームを照射して光熱変換層を発熱させることにより、有機薄膜を加熱して、受像要素に転写するサーマルイメージプロセスが用いられる。 By the way, when manufacturing such an organic light-emitting element, a donor sheet provided with a photothermal conversion layer is used, and the organic thin film is heated by irradiating the donor sheet with a laser beam to generate heat. A thermal image process is used to transfer to the image receiving element.
このサーマルイメージプロセスを用いたカラー有機ディスプレイの製造方法としては、ドナーソートの基材として薄肉の金属シートを用い、この金属シートに内部が中空の突起部を形成し、この突起形成面に有機EL発光層を蒸着し、透明誘電膜上に形成された正孔輸送層に圧着する。この状態で突起内部にレーザー光を選択的に照射することにより、有機EL発光層を正孔輸送層上に転写する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 As a manufacturing method of a color organic display using this thermal image process, a thin metal sheet is used as a base material for donor sorting, a hollow protrusion is formed on the metal sheet, and an organic EL is formed on the protrusion forming surface. A light emitting layer is deposited and pressure-bonded to a hole transport layer formed on the transparent dielectric film. In this state, a method of transferring the organic EL light emitting layer onto the hole transport layer by selectively irradiating the inside of the protrusion with laser light has been proposed (for example, refer to Patent Document 1).
しかし、上記提案では、正孔輸送層に転写する有機EL発光層の形状、すなわち、転写画素の形状と、転写位置は、突起部の形状及び位置によって決まる。また、レーザービームの強度分布は、ビームの中心部の光強度が高く、周縁部の光強度が低い。このために、単に突起部へレーザービームを照射しただけでは、突起部は、中央部の温度が高いが、周縁部の温度が低くなってしまう。 However, in the above proposal, the shape of the organic EL light emitting layer transferred to the hole transport layer, that is, the shape of the transfer pixel and the transfer position are determined by the shape and position of the protrusion. Further, in the intensity distribution of the laser beam, the light intensity at the center of the beam is high and the light intensity at the periphery is low. For this reason, by simply irradiating the protrusion with the laser beam, the protrusion has a high temperature at the center but a low temperature at the peripheral edge.
有機EL発光層などは、温度が低いと基材から剥離し難く、このため、突起部の周縁部の温度が低いと、この周縁部に対向する有機EL発光層が基材から剥離しにくくなり、有機EL発光層が千切れるようにして基材から剥離してしまうことになる。このために、必ずしも突起部に応じた形状で有機EL発光層などが転写されるとは限らず、周縁部の切れが良好な転写画素が得られない。 When the temperature is low, the organic EL light emitting layer is difficult to peel off from the substrate. For this reason, when the temperature of the peripheral portion of the protrusion is low, the organic EL light emitting layer facing the peripheral portion is difficult to peel off from the base material. Then, the organic EL light emitting layer is peeled off from the base material in such a way that it is broken. For this reason, the organic EL light-emitting layer or the like is not necessarily transferred in a shape corresponding to the protruding portion, and a transfer pixel with a favorable peripheral edge cannot be obtained.
このような問題を解決する方法の一つとして、レーザービームの周縁部の光強度を中心部と同じにするか、中心部よりも高くすることが考えられる。このようなレーザー強度分布を得る方法として、非球面レンズ、ホログラム素子、フライアイレンズなどのビーム強度分布変換光学素子を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、転写対象へ転写する転写素材は、丸状に限らず矩形状であることが多く、例えば矩形状のレーザービームを形成するときに、非球面レンズ、ホログラム素子、フライアイレンズ等のビーム強度分布変換光学素子を用いて、エネルギー強度をレーザービームの周縁部に偏らせるようにすることは、ビーム強度分布変換光学素子の設計が複雑となると共に、高価な光学部品となってしまうという問題がある。 However, the transfer material to be transferred to the transfer object is not limited to a round shape and is often rectangular. For example, when forming a rectangular laser beam, the beam intensity of an aspheric lens, hologram element, fly-eye lens, etc. Using the distribution conversion optical element to bias the energy intensity toward the periphery of the laser beam has the problem that the design of the beam intensity distribution conversion optical element becomes complicated and the optical component becomes expensive. is there.
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、簡単な光学部品を用い、レーザービームによる低コストで高品質の素材加工が可能となるレーザー加工方法及び、素材転写が可能となる素材転写方法を提案することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and uses a simple optical component, a laser processing method capable of processing a high-quality material at low cost with a laser beam, and a material transfer method capable of material transfer The purpose is to propose.
上記目的を達成するための本発明のレーザー加工方法は、発振手段によって発振したレーザー光を、加工対象へ照射して、加工対象を加熱することにより加工するレーザー加工方法であって、前記レーザー光の反射材によって所定厚さで形成され、レーザー光のビーム径よりも小さく開口したマスク孔が設けられたマスクを、前記加工対象へ照射する前記レーザー光の光路上に配置し、該マスク孔を通過したレーザー光を前記加工対象へ照射することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the laser processing method of the present invention is a laser processing method for processing by irradiating a processing target with laser light oscillated by an oscillating means and heating the processing target. A mask provided with a mask hole formed with a predetermined thickness by a reflective material and having an opening smaller than the beam diameter of the laser beam is disposed on the optical path of the laser beam to irradiate the workpiece, and the mask hole is The laser beam that has passed is irradiated onto the object to be processed.
また、本発明の素材転写方法は、転写素材転写対象に重ねられて加圧された転写素材上に、レーザー光を吸収して発熱して前記転写素材を加熱する光熱変換層を重ねて配置し、発振手段によって発振した前記レーザー光を照射することにより、前記転写素材を加熱して、転写対象へ転写する素材転写方法であって、前記レーザー光の反射材によって所定厚さで形成され、レーザー光のビーム径よりも小さく開口したマスク孔が設けられたマスクを、前記加工対象へ照射する前記レーザー光の光路上に配置し、該マスク孔を通過したレーザー光を前記転写素材上の前記光熱変換層へ照射することにより前記転写素材層を加熱して、前記転写対象へ転写することを特徴とする。 In the material transfer method of the present invention, a light-to-heat conversion layer that absorbs laser light and generates heat by heating the transfer material is disposed on the transfer material that is pressed onto the transfer material transfer target. A material transfer method for heating the transfer material by irradiating the laser beam oscillated by an oscillating means and transferring the material to a transfer object, wherein the laser beam is formed with a predetermined thickness by a reflecting material of the laser beam, A mask provided with a mask hole having an opening smaller than the beam diameter of the light is disposed on the optical path of the laser light that irradiates the object to be processed, and the laser light that has passed through the mask hole is transferred to the photothermal heat on the transfer material. The transfer material layer is heated by irradiating the conversion layer, and transferred to the transfer target.
この発明によれば、レーザー光の光路上にマスクを配置し、このマスクに形成しているマスク孔を通過したレーザー光を、加工対象又は、転写素材を加熱する光熱変換層へ照射する。 According to the present invention, a mask is disposed on the optical path of the laser beam, and the laser beam that has passed through the mask hole formed in the mask is irradiated to the object to be processed or the photothermal conversion layer that heats the transfer material.
このときに、マスクを所定の厚さで形成することにより、マスク孔の内壁面でレーザー光の反射が生じる。これにより、マスク孔を通過したレーザー光は、ビーム周縁部のエネルギー強度が高くなる。すなわち、高価な光学部品を用いることなく、簡単にレーザー光のビーム周縁部のエネルギー強度を高くすることができる。 At this time, by forming the mask with a predetermined thickness, reflection of the laser beam occurs on the inner wall surface of the mask hole. Thereby, the laser beam that has passed through the mask hole has a high energy intensity at the beam periphery. That is, it is possible to easily increase the energy intensity of the laser beam edge without using expensive optical components.
このような本発明に適用されるマスクは、ステンレス、銅、チタン、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム等の各種の金属素材を用いることができる。また、マスクは、石英ガラスなどのレーザー光を透過する部材を用い、この部材に、前記各種の金属を蒸着して薄膜を形成することにより、マスク孔の内壁でレーザー光の反射が生じるようにしたものであっても良い。 For such a mask applied to the present invention, various metal materials such as stainless steel, copper, titanium, iron, nickel, chromium, and aluminum can be used. Also, the mask uses a member that transmits laser light, such as quartz glass, and the various metals are vapor-deposited on this member to form a thin film so that reflection of the laser light occurs on the inner wall of the mask hole. It may be what you did.
また、本発明のレーザー加工方法は、前記マスクの厚さを、0.05mm以上、好ましくは、0.1mm以上とすることが好ましく、本発明の素材転写方法は、前記マスクの厚さを、少なくとも0.2mm以上、好ましくは0.3mm以上とすることが好ましい。 In the laser processing method of the present invention, the thickness of the mask is set to 0.05 mm or more, preferably 0.1 mm or more. The material transfer method of the present invention includes the mask thickness of At least 0.2 mm or more, preferably 0.3 mm or more is preferable.
本発明においては、マスクの厚さを厚くすることより、レーザー光の反射面積が大きくなるので、レーザー光のビーム周縁部のエネルギー強度を高くすることができる。 In the present invention, since the reflection area of the laser beam is increased by increasing the thickness of the mask, the energy intensity of the laser beam edge can be increased.
ここで、マスクの厚さを0.05mm以上、好ましくは、0.1mm以上とすることにより、少なくともビーム中心の強度とビーム周縁部の強度を同等以上とすることができ、レーザー光を用いて加工対象を加工するときに好ましい。 Here, by setting the thickness of the mask to 0.05 mm or more, and preferably 0.1 mm or more, at least the intensity at the center of the beam and the intensity at the periphery of the beam can be made equal to or greater, and laser light is used. It is preferable when processing a processing target.
また、マスクの厚さを0.2mm以上、好ましくは0.3mm以上とすることにより、ビーム中心よりもビーム周縁部の強度を高くすることができるので、転写対象へ転写素材を転写するときに、転写する転写素材の周縁部を確実に溶融させることができる。 Further, by setting the mask thickness to 0.2 mm or more, preferably 0.3 mm or more, the strength of the beam peripheral portion can be made higher than the center of the beam. The peripheral edge of the transfer material to be transferred can be reliably melted.
また、本発明の素材転写方法は、前記マスク孔が前記転写対象へ転写する前記転写素材の最小形状に合わせた形状で形成されていることを特徴とする。 The material transfer method of the present invention is characterized in that the mask hole is formed in a shape matching the minimum shape of the transfer material to be transferred to the transfer target.
この発明によれば、転写対象へ転写する転写素材に応じた形状でレーザー光を照射できるので、転写素材を所望の形状で確実に転写対象へ転写することができる。 According to the present invention, the laser beam can be irradiated in a shape corresponding to the transfer material to be transferred to the transfer target, so that the transfer material can be reliably transferred to the transfer target in a desired shape.
以上説明したように本発明によれば、レーザー光の光路上にマスクを配置し、このマスクのマスク孔を通過したレーザー光を加工対象や転写素材を加熱する光熱変換層へ照射する。これにより、ビーム周縁部のエネルギー強度を高くしたレーザー光を加工対象や光熱変換層を照射して、所望の加工や素材転写を行うことができると言う優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, the mask is arranged on the optical path of the laser beam, and the photothermal conversion layer that heats the workpiece or the transfer material is irradiated with the laser beam that has passed through the mask hole of the mask. As a result, an excellent effect is obtained that desired processing and material transfer can be performed by irradiating the processing target and the photothermal conversion layer with laser light having increased energy intensity at the beam peripheral portion.
以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図1には、本発明を適用した試験装置10の概略構成を示している。この試験装置10は、転写素材が設けられたドナーシートと転写対象とを重ね合わせ、加圧しながら転写素材を加熱することにより、転写素材の加熱部分を、転写対象へ転写する素材転写装置として適用可能となっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
この試験装置10には、加工テーブル12及び、所定波長のレーザービームLBを発するレーザー発振器14が備えられている。加工テーブル12は、移動部16上に設けられており、移動部16は、加工テーブル12を水平移動する。すなわち、加工テーブル12は、移動部16によってX方向(例えば図1の紙面表裏方向)及びY方向(例えば図1の紙面左右方向)に沿って移動するX−Yテーブルとなっている。
The
この加工テーブル12上には、転写対象である基板18と、ドナーシートとなるドナー基板20が重ねて載置される。また、試験装置10では、ドナー基板20上に、光熱変換基板22が重ねて載せられる。すなわち、試験装置10では、基板18、ドナー基板20及び光熱変換基板22を順に重ねて加工テーブル12上に載置する。
On the processing table 12, a
なお、試験装置10では、レーザービームLBを用いたハーフカット等の加工も可能となっており、このときには、基板18、ドナー基板20及び光熱変換基板22に換えて、加工テーブル12上に加工対象となる基板24を基板18の位置に載置するようにしている。
Note that the
試験装置10では、転写対象として用いる基板18を、例えばPETなどの樹脂材料、青板ガラス等によって形成している。また、図1及び図2に示すように、ドナーシートとして用いるドナー基板20は、PET、石英ガラス、青板ガラス等によってシート状に形成した基材26の一方の面に、転写素材層28を形成している。この転写素材層28は、例えば、転写素材として有機EL発光素材を用いて形成しており、加熱されることにより溶融し、溶融部分が剥離しやすくなる。
In the
このドナー基板20は、転写素材層28が、基板18に対向するように配置されて基板18に重ねられる。これにより、ドナー基板20の転写素材層28を形成する転写素材30が、基板18に転写可能となっている。
The
レーザー発振器14(図1参照)は、所定波長のレーザービームLBを発する。図1に示すように、このレーザービームLBは、反射ミラー32等によって反射されて、加工テーブル12に載置されている最上層の光熱変換基板22に照射される。
The laser oscillator 14 (see FIG. 1) emits a laser beam LB having a predetermined wavelength. As shown in FIG. 1, the laser beam LB is reflected by the
本実施の形態に適用したレーザー発振器14は、一例として波長が238nmのエキシマレーザーを発するようになっている。エキシマレーザーは、アルゴンとフッ素を反応させたときに紫外光を元に作られるもので、高いエネルギーをもつレーザービームとなっている。
The
図1及び図2に示すように、光熱変換基板22は、透明基材34の一方の面に光熱変換層36が形成されている。透明基材34は、レーザー発振器14で発振されたレーザービームLBに対して透過性の高い例えば、石英ガラス、青板ガラス等を用いてシート状又は薄肉の板状に形成されいている。光熱変換層36は、この透明基材34の一方の面に、例えば、ニッケル、クロム、アルミなどの、レーザー発振器14が照射するレーザービームLBに対して吸収性の高い材料を、透明基材34に蒸着させるなどして形成した薄肉の蒸着膜となっている。すなわち、光熱変換基板22では、ニッケル蒸着層、クロム蒸着層、アルミ蒸着層等を光熱変換層36として用いている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
この光熱変換基板22は、光熱変換層36をドナー基板20に対向させて、ドナー基板20に重ねられる。
The
これにより、レーザー発振器14から発せられたレーザービームLBが、光熱変換基板22に照射されることにより、このレーザービームLBが、透明基材34を透過して光熱変換層36に達することにより、レーザービームLBのエネルギーが光熱変換層36に吸収される。
As a result, the laser beam LB emitted from the
レーザービームLBが照射された光熱変換層36は、このレーザービームLBのエネルギーを吸収することにより発熱する。これにより、レーザービームLBが照射された光熱変換層36に対向する部位の転写素材層28が加熱されて溶融し、基材26から剥離しやすくなる。
The
このとき、加工テーブル12が移動部16によって水平移動可能となっていることにより、試験装置10では、加工テーブル12上の任意の位置の転写素材層28を加熱できるようになっている。
At this time, since the processing table 12 can be moved horizontally by the moving unit 16, the
一方、試験装置10には、クランプ38が設けられている。クランプ38は、エアシリンダ40及び、光熱変換基板22の周縁部に対向して設けられて、エアシリンダ40のロッド40Aに取り付けられた抑え板42によって形成されている。
On the other hand, the
試験装置10では、加工テーブル12上に基板18、ドナー基板20及び光熱変換基板22を重ねた状態で、ロッド40Aを伸長することにより、光熱変換基板22を加工テーブル12へ向けて押圧する。
In the
これにより、加工テーブル12と光熱変換基板22の間に配置されている基板18と転写素材層28の間が所定圧力で加圧される。なお、クランプ38は、移動部16の作動によって加工テーブル12と一体で移動するようになっている。
Thereby, the space between the
転写素材層28は、加圧された状態で加熱されて溶融することにより、溶融部分が基材26から剥離して、基板18上に転写する。これにより、基板18上には、転写素材層28を形成する転写素材30が転写された転写画素が形成される(図1及び図2では図示省略)。
When the
なお、加圧手段は、クランプ38に限らず任意の構成を適用することができる。また、試験装置10には、例えば加工テーブル12に冷却手段を設け、基板18、ドナー基板20及び光熱変換基板22の冷却を図ると共に、光熱変換層36の熱が不必要に広がるのを抑えるようにしてもよい。
ところで、図1及び図2に示すように、試験装置10には、レーザービームLBの光路上にマスク44が設けられている。このマスク44は、ステンレス、銅、チタン、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウムなどのレーザービームLBを反射する金属材料を用い、所定の厚さTの薄板状に形成されている。
図1に示すように、このマスク40には、マスク孔46が形成されている。このマスク孔46は、基板18に転写する転写素材30の形状に合わせて開口されている。なお、マスク44としては、例えば石英ガラスなどのレーザービームLBを透過する素材を用いて形成することができる。このときには、レーザービームLBを反射する素材を蒸着するなどして、少なくともレーザービームLBが照射されるマスク孔46の周囲及びマスク孔46の内壁46Aで、レーザービームLBが反射されるように形成すればよい。
The pressurizing means is not limited to the
By the way, as shown in FIGS. 1 and 2, the
As shown in FIG. 1, a
試験装置10では、レーザー発振器14が、光熱変換基板22の光熱変換層36上で集光するようにレーザービームLBを射出する。
In the
図3に示すように、マスク孔46の開口幅Dは、このレーザービームLBのマスク40の近傍でのビーム径dよりも小さくなっている。
As shown in FIG. 3, the opening width D of the
これにより、レーザー発振器14から射出されたレーザービームLBは、ビームの周縁部がカットされて光熱変換基板22の光熱変換層32上に照射される(図2参照)。
As a result, the laser beam LB emitted from the
また、レーザービームLBには、マスク44のマスク孔46を通過するときに、このマスク孔46の内壁46Aで反射したり、マスク孔46の縁のエッジ部分で回折が生じる。
Further, when the laser beam LB passes through the
これにより、試験装置10では、光熱変換層36に照射されるレーザービームLBの強度が高くなるようにしている。すなわち、図3に示すように、マスク孔46を通過したレーザービームLBは、ビーム中心Cの強度は変化しないが、マスク孔46の周縁部に対応するビーム周縁部の強度が大きくなる。
Thereby, in the
なお、試験装置10では、マスク孔46の内壁46AでのレーザービームLBの反射量を大きくするようにマスク44の厚さTを設定している。
In the
このように構成している試験装置10では、加工テーブル12上に、基板18、ドナー基板20及び光熱変換基板22を順に重ねて載置したとき、クランプ38によって基板18、ドナー基板22及び光熱変換基板22を一体で加工テーブル12上に固定する。このときに、ドナー基板20に設けている転写素材層28と基板18の間が、所定の圧力で加圧されるようにする。
In the
この状態で、レーザー発振器14から射出するレーザービームLBを、最上層の光熱変換基板22へ照射する。
In this state, the uppermost
光熱変換基板22は、透明基材34と、光熱変換層36によって形成されており、レーザービームLBは、透明基材34を透過して光熱変換層36に吸収される。これにより、光熱変換層36は、レーザービームLBの照射部位が発熱して、この部位に対向する転写素材層28を加熱する。
The
転写素材層28は、加熱されることにより溶融し、基材26から剥離しやすくなる。このとき、基板18と転写素材層28の間が加圧されていることにより、加熱されて溶融した転写素材層28の転写素材30が、基材26から剥離して基板18に転写する。
The
また、試験装置10では、移動部16によって加工テーブル12を移動することにより、光熱変換基板22へのレーザービームLBの照射位置を移動することができる。これにより、基板18上の所望の位置へ転写素材30を転写することができる。
In the
したがって、例えば、一つの転写素材30を転写画素とするなどして、基板18への転写素材30の転写パターンに基づいたビットマップデータなどの画像データを用いて、レーザー発振器14及び移動部16の作動を制御することにより、転写パターンに応じて転写素材30を転写することができる。
Therefore, for example, by using one
ところで、レーザービームLBの強度は、ビーム中心が高く、ビーム周縁部が低いガウス分布となっている。また、転写素材層28は、加熱温度が低いと基材26から剥離しにくくなると共に、転写素材30の間で千切れが生じ難くなる。
Incidentally, the intensity of the laser beam LB has a Gaussian distribution in which the beam center is high and the beam periphery is low. Further, when the heating temperature is low, the
したがって、通常のガウス分布のレーザービームLBでは、ビーム周縁部に対向する転写素材層28の加熱が不十分となって、所望の大きさで転写素材30が転写されなかったり、転写素材30が薄くなった切れの悪い転写画素が形成されてしまう。
Therefore, in the normal Gaussian-distributed laser beam LB, the
ここで、試験装置10では、マスク孔46を形成した所定の厚さTのマスク44をレーザービームLBの光路上に配置し、このマスク44のマスク孔46を通過したレーザービームLBを、光熱変換基板22へ照射するようにしている。
Here, in the
このときのマスク孔46は、基板18に転写する転写素材30(転写画素)の形状に応じた開口となっており、レーザービームLBのビーム径dは、このマスク孔42の開口幅Dよりも僅かに大きくなっている。
The
これにより、レーザービームLBは、ビーム周縁部がカットされ、また、光熱変換層36は、基板18に転写する転写素材30の形状に合わせた領域が加熱される。
As a result, the laser beam LB is cut at the periphery of the beam, and the
また、マスク44は、所定の厚さTで形成しており、この厚さTに応じたマスク孔46の内壁46Aで、レーザービームLBの反射が生じる。
The
これにより、図3に示すように、マスク孔46を通過したレーザービームLBは、ビーム周縁部の強度が高くなり、基板18に転写する転写素材層28の周縁部を十分に加熱して溶融させることができる。
As a result, as shown in FIG. 3, the laser beam LB that has passed through the
ここで、図4(A)及び図4(B)には、加工テーブル12上に、PET等によって形成したレーザー加工用の基板24を配置し、この基板24にマスク44を通過したレーザービームLBを照射し、ハーフカットを施したときの試験結果を示している。なお、マスク孔46は、マスク44を矩形形状に開口して形成している。
Here, in FIGS. 4A and 4B, a
基板24は、レーザービームLBが照射されることによりこのレーザービームLBのエネルギーによって加熱されて溶融蒸散が生じる。このとき、レーザービームLBのエネルギー量に応じた深さで凹部50が形成される。
The
一般に、ビーム強度がガウス分布のレーザービームを用いると、基板24には、中央部が深く、周縁部の浅い凹部が生じる(図示省略)。また、レーザービームが円状のスポットを形成するので、基板24に形成される凹部も円状となってしまう。
In general, when a laser beam having a Gaussian beam intensity is used, a concave portion having a deep central portion and a shallow peripheral portion is formed on the substrate 24 (not shown). Further, since the laser beam forms a circular spot, the concave portion formed in the
これに対して、試験装置10では、図4(A)に示すように、基板24に、マスク44のマスク孔46(図示省略)に応じた矩形形状の凹部50が生じる。また、図4(B)に示すように、基板24では、凹部50の周縁部においても、中央部と同等の深さで加工される。
On the other hand, in the
このように、マスク孔46を形成した所定の厚さTのマスク44を用いることにより、レーザービームLBを所望の強度分布にすることができ、これにより、基板24等のハーフカットを行うときの加工精度の向上を図ることができる。
As described above, by using the
一方、レーザービームLBのビーム形状及び強度分布を変更することにより、転写素材層28を所望の形状で基板18に転写して、基板18上に転写素材30による転写画素を形成することができる。このときに、転写素材30の切れがよく、高品質の転写が可能となる。
On the other hand, by changing the beam shape and intensity distribution of the laser beam LB, the
マスク44のマスク孔46を通過して光熱変換基板22(光熱変換層28)に照射されるレーザービームLBのビーム周縁部の強度は、マスク44の厚さTに応じて変化する。
The intensity of the peripheral portion of the laser beam LB that passes through the
ここで、図5〜図9には、マスク44の厚さTを変化されたときに、光熱変換層28に照射されるレーザービームLBの強度の分布(ビームプロファイル)と、基板18に転写される転写素材30の形状(以下では、転写画素52とする)の測定結果を示している。また、表1には、転写素材30を基板18に転写するときのドナー基板20における基材26からの転写素材層28(転写素材30)の剥離性及び、基板18上に転写する転写素材30の転写素材層28からの千切れ性の判定結果を示している。
Here, in FIGS. 5 to 9, when the thickness T of the
なお、マスク40の厚さTを、0.0004mm(0.4μm:図5)、0.1mm(図6)、0.3mm(図7)、0.5mm(図8)及び、1.0mm(図9)としている。
The thickness T of the
また、剥離性、千切れ性の判定基準(判定結果)は、
◎:95%以上の試料で剥離、千切れが可能
○:80%以上の試料で剥離、千切れが可能
△:50%以上の試料で剥離、千切れが可能
×:90%以上の試料で剥離、千切れが不可能
としている。
In addition, the judgment criteria (determination results) for peelability and tearing are:
◎: Peeling and cutting is possible with 95% or more sample ○: Peeling and cutting is possible with 80% or more sample △: Peeling and cutting is possible with 50% or more sample ×: With 90% or more sample Peeling and cutting is impossible.
さらに、図5乃至図9では、レーザービームLBの強度及び転写画素52の厚みを相対値で示し、ビーム中心(ビームセンター)Cの強度p及び厚みtに対するマスク孔42の開口周縁位置の強度及び厚みの比を示している。
Further, in FIGS. 5 to 9, the intensity of the laser beam LB and the thickness of the
図5及び表1に示すように、マスク44の厚さTを、0.0001mm(0.1μm)としたときには、レーザービームLBの周縁部のビーム強度が僅かながら大きくなっているが、ビーム中心に比べて低い。このために、基板18に転写された転写素材30によって形成された転写画素52は、ビーム中心に比べて、マスク孔46の周縁部に対向する部位の厚みtが小さく、剥離性及び千切れ性も低い。
As shown in FIG. 5 and Table 1, when the thickness T of the
これに対して、図6及び表1に示すように、マスク44の厚さTを、0.1mmとしたときには、ビームLBの周縁部のビーム強度が、ビーム中心と略同じ程度まで大きくなる。これにより、マスク孔46の周縁位置に対向する転写画素52の厚みも大きくなり、転写素材30の剥離性及び千切れ性も向上する。
On the other hand, as shown in FIG. 6 and Table 1, when the thickness T of the
また、図7及び表1に示すように、マスク40の厚さTを、0.3mmとしたときには、レーザービームLBの周縁部の強度が、ビーム中心Cの強度よりも大きくなり、レーザービームLBの周縁部に対する転写画素52の厚みも大きくなり、良好な剥離性及び千切れ性が得られる。
Further, as shown in FIG. 7 and Table 1, when the thickness T of the
さらに、図8及び表1に示すように、マスク44の厚さTを、0.5mmとしたときには、レーザービームLBのビーム周縁部の強度が、ビーム中心Cの強度よりもさらに大きくなり、レーザービームLBのビーム周縁部に対する転写画素52の厚みも大きくなる。これにより、極めて良好な剥離性が得られる。
Further, as shown in FIG. 8 and Table 1, when the thickness T of the
また、図9及び表1に示すように、マスク44の厚さTを、1.0mmとしたときには、レーザービームLBの周縁部の強度が、ビーム中心Cの強度の約2倍となり、レーザービームLBのビーム周縁部に対する転写画素52の厚みが、ビーム中心Cの厚みと略同じになる。すなわち、極めて良好な剥離性及び千切れ性が得られると共に、エッジの切れのよい転写画素52が形成される。
Further, as shown in FIG. 9 and Table 1, when the thickness T of the
このように、厚さTが、0.0004mmのマスク44であっても、このマスク44を用いることにより、少なくともレーザービームLBのビーム周縁部の強度を上げることができる。また、厚さTが、0.05mm以上のマスク44を用いることにより、ビーム中心Cからビーム周縁部の間で強度を略フラットにすることができる。これにより、レーザービームLBを用いてハーフカット等の加工を行うときの加工性、加工品質の向上を図ることができる。
As described above, even if the
さらに、厚さTが0.2mm以上のマスク44を用いることにより、基板18へ転写素材30を転写するときに良好な転写性が得られ、また、厚さTが0.7mm以上のマスク44を用いることにより基板18上にエッジの切れの良い転写画素52を形成することができる。すなわち、マスク44の厚さTを0.7mm以上とすることにより、高品質の画像転写が可能となる。
Further, by using the
なお、マスク44の厚さTは、上記範囲に限るものではなく、任意の厚さのマスク44を用いることができる。ただ、レーザービームLBは、内壁46Aで反射するときにエネルギーの減衰が生じることがある。ここから、加工対象や光熱変換層上で所望の強度及び強度分布(ビームプロファイル)が得られるように、レーザー発振器の出力と合わせてマスク44の厚さTを設定することがより好ましい。
The thickness T of the
なお、以上説明した本実施の形態は、本発明の構成を限定するものではない。例えば、本実施の形態では、マスク44としてステンレス、銅、チタン、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウムなどのレーザービームLBを反射する金属材料を用いたが、例えば石英ガラスなどのレーザービームLBを透過する素材を用いて形成することができる。このときには、レーザービームLBを反射する素材を蒸着するなどして、少なくともレーザービームLBが照射されるマスク孔46の周囲及びマスク孔46の内壁46Aで、レーザービームLBが反射されるように形成すればよい。
In addition, this Embodiment demonstrated above does not limit the structure of this invention. For example, in the present embodiment, a metal material that reflects the laser beam LB such as stainless steel, copper, titanium, iron, nickel, chromium, and aluminum is used as the
また、実施の形態では、238nmの波長のエキシマレーザーを発するレーザー発振器14を用いて説明したが、本発明はこれに限らず、任意の波長の各種のレーザー光を用いた加工及び素材転写に適用することができる。
In the embodiment, the
10 試験装置
12 加工テーブル
14 レーザー発振器
18 基板(転写対象)
20 ドナー基板
22 光熱変換基板
24 基板(加工対象)
28 転写素材層
30 転写素材
34 透明基材
36 光熱変換層
38 クランプ
44 マスク
46 マスク孔
46A 内壁
50 凹部
52 転写画素
10 Test Equipment 12 Processing Table 14
20
28
Claims (5)
前記レーザー光の反射材によって所定厚さで形成され、レーザー光のビーム径よりも小さく開口したマスク孔が設けられたマスクを、前記加工対象へ照射する前記レーザー光の光路上に配置し、該マスク孔を通過したレーザー光を前記加工対象へ照射することを特徴とするレーザー加工方法。 A laser processing method of processing by irradiating a processing target with laser light oscillated by an oscillation means and heating the processing target,
A mask provided with a mask hole formed with a predetermined thickness by the laser beam reflecting material and having an opening smaller than the beam diameter of the laser beam is disposed on the optical path of the laser beam that irradiates the workpiece, A laser processing method characterized by irradiating the processing target with laser light that has passed through a mask hole.
前記レーザー光の反射材によって所定厚さで形成され、レーザー光のビーム径よりも小さく開口したマスク孔が設けられたマスクを、前記加工対象へ照射する前記レーザー光の光路上に配置し、該マスク孔を通過したレーザー光を前記転写素材上の前記光熱変換層へ照射することにより前記転写素材層を加熱して、前記転写対象へ転写することを特徴とする素材転写方法。 A photothermal conversion layer that absorbs laser light and generates heat to heat the transfer material is placed on the transfer material that is superimposed and pressed on the transfer material transfer target, and the laser light oscillated by the oscillation means is placed on the transfer material. A material transfer method for heating the transfer material by irradiating and transferring it to a transfer target,
A mask provided with a mask hole formed with a predetermined thickness by the laser beam reflecting material and having an opening smaller than the beam diameter of the laser beam is disposed on the optical path of the laser beam that irradiates the workpiece, A material transfer method comprising heating the transfer material layer by irradiating the light-to-heat conversion layer on the transfer material with laser light that has passed through a mask hole, and transferring the transferred material layer to the transfer target.
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