JP2006239743A

JP2006239743A - レーザ加工方法

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Publication number: JP2006239743A
Application number: JP2005059173A
Authority: JP
Inventors: Michinobu Mizumura; 通伸水村; Masami Takimoto; 政美滝本
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2025-03-03
Also published as: JP4663354B2

Abstract

【課題】レーザ光のビーム形状を多様に迅速に変更可能とし、ビーム形状の変更されたレーザ光を繰り返しワークに照射して所定の加工個所を能率よく、正確に加工する。
【解決手段】加工エリア４０に内接する矩形の初期加工エリア４０Ａに対応させて各スリット板Ａ〜Ｄを開閉移動して形成した合成スリット１６を通してレーザ光Ｌ_１をワークに照射することにより、初期加工エリア４０Ａを整形加工した後に、対向する一対のスリット板Ａ，Ｃを円弧部４０ａの半径ｒにもとづく単位開閉量の整数倍だけ閉じ、スリット板Ｂ，Ｄを単位開閉量の整数倍だけ開いて形成した合成スリット１６を通してワークにレーザ光Ｌ_１を照射する操作を繰り返すことにより、初期加工エリア４０Ａの外側の円弧部４０ａを含む後続加工エリア４０Ｂを、該円弧部４０ａを段階的に輪郭形成しながら整形加工する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、液晶パネル用カラーフィルタ等の欠陥部を修正するに際して該欠陥部を含む領域をレーザ光の照射によって整形加工する場合等に適するレーザ加工方法に関するものである。

従来、液晶パネル用カラーフィルタの各着色層に生じた白欠陥や黒欠陥等の欠陥部を修正する場合に、レーザ加工装置のスリット機構により前記欠陥部がある着色層の画素形状と相似の形状にレーザ光のビーム形状を整形し、このビーム形状を整形したレーザ光を着色層に照射して該着色層の画素全体を一度に除去加工することにより、修正用インクを塗布すべき領域の整形加工を行うレーザ加工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、着色層の欠陥領域の全体を覆う加工領域を設定し、該加工領域をレーザ光の照射による最小加工矩形で分割して、最小加工矩形の縦横に整数倍した最大加工矩形から最小加工矩形までの加工矩形をサイズの大きいものを優先して順次分割部分に当てはめて行き、前記加工領域の全体にわたってレーザ光の照射による欠陥部を囲む着色層の除去加工を行うようにしたレーザ加工方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−７１９３９号公報特開平９−５７３２号公報

しかし、前記レーザ加工方法の前者においては、前記スリット機構に着色層の画素形状と相似形状の固定スリットを用いるようになっているので、着色層の画素形状の大きさ、形状が異なるものに適用する場合には、その都度、固定スリットを交換しなければならず操作が煩雑となるばかりでなく、また、種々の固定スリットを用意しておかねばならず、スリット機構によるレーザ光のビーム形状の整形における自由度が劣る問題がある。
また、前記レーザ加工方法の後者においては、レーザ光の照射による加工矩形を加工領域の分割部分に当てはめて行く際に、レーザ加工装置とカラーフィルタを取り付けたＸＹテーブルをＸＹ方向に相対的に移動させねばならないので、レーザ光の加工領域における所定の加工位置への移動、位置決めを迅速、高精度に行えず、レーザ加工を能率よく正確に行うことができない問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、レーザ光のビーム形状を多様に迅速に変更可能とし、ビーム形状の変更されたレーザ光を繰り返しワークに照射して所定の加工エリアを能率よく、正確に整形加工することができるレーザ加工方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係るレーザ加工方法は、個別に設けた駆動手段によって対向方向に独立して移動される一対のスリット板を、それらの対向縁間に形成されるスリットを直交させて二対設けたアパーチャー機構を備え、レーザ発振器から出力され前記二対のスリット板によって開閉可能に形成された合成スリットを通過してビーム形状を整形されたレーザ光を照射してワークを加工するようにしたレーザ加工装置を使用してワークの所定の加工エリアを整形加工するレーザ加工方法において、
前記加工エリアに内接する矩形の初期加工エリアに対応させて各スリット板を開閉移動させて形成した合成スリットを通してレーザ光をワークに照射することにより、前記初期加工エリアを整形加工した後に、直交する少なくとも一対のスリット板の一方を単位開閉量の整数倍だけ開き、他方を単位開閉量の整数倍だけ閉じて形成した合成スリットを通してワークにレーザ光を照射する操作を繰り返すことにより、前記初期加工エリアの外側の円弧部を含む後続加工エリアを、該円弧部を段階的に輪郭形成しながら整形加工することを特徴としている。

請求項２に係るレーザ加工方法は、請求項１に係るレーザ加工方法において、前記各スリット板の単位開閉量を前記円弧部の半径の整数分の１に設定することを特徴としている。

請求項３に係るレーザ加工方法は、請求項１に係るレーザ加工方法において、前記駆動手段がパルスモータを備え、前記各スリット板の単位開閉量を前記パルスモータの最小単位移動量の整数倍にもとづいて設定することを特徴としている。

本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係るレーザ加工方法によれば、レーザ加工装置のアパーチャー機構における二対のスリット板の開閉移動を段階的に行うことにより、各スリット板によって形成される合成スリットを段階的に多様に変化させることができるので、レーザ光をそのビーム形状を円弧部を含む種々の形状、大きさの加工エリアに合わせて段階的に調節しながらワークに照射して整形加工を行うことができる。そのため、アパーチャー機構によるレーザ光のビーム形状の整形における自由度が増し、アパーチャー機構に対して多種の固定スリットを用意して、加工エリアの寸法、形状が変わる毎に固定スリットを交換するといった煩雑な操作が不要となる。
また、初期加工エリアの整形加工から後続加工エリアの整形加工に向けて加工領域を拡大していく際に、レーザ加工装置とワークを取り付けたワークテーブルをＸＹ方向に相対的に移動させる必要がなく、単に、各スリット板の移動だけで済むので、レーザ光の加工エリアにおける所定の加工位置への移動、位置決めを迅速、高精度に行うことができ、レーザ加工を能率よく正確に行うことができる。

請求項２に係るレーザ加工方法によれば、各スリット板が加工エリアの円弧部の半径の整数分の１に設定された最小単位移動量にもとづいて段階的に移動して、前記円弧部に輪郭形状に正確に近似した合成スリットを形成することができるので、前記円弧部を有する加工エリアを高精度に整形加工することができる。
請求項３に係るレーザ加工方法によれば、パルスモータによって各スリット板を最小移動単位にもとづき高い位置決め精度で移動させて合成スリットを形成することができるので、加工エリアの円弧部を円弧に沿った輪郭形状に確実に整形加工することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係るレーザ加工方法を実施するレーザ加工装置について、図１、図２を参照して説明する。
図１，２において、１は本発明の一実施の形態に係るレーザ加工方法を実施するレーザ加工装置を示す。このレーザ加工装置１は、レーザ電源２に接続されたレーザ発振器３と、該レーザ発振器３に内蔵され、該レーザ発振器３から出力されるレーザ光Ｌ_１と同軸にレーザの照射位置を示すガイド用の光Ｌ_２（以下、単に「ガイド光」という）を出力するガイド光投光器（投光手段）３ａと、該レーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２のビーム形状を整形するアパーチャー機構４と、結像レンズ５と対物レンズ６を有し前記アパーチャー機構４を通過して整形されたレーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２をワークＷ上に結像させる光学系７とを備えている。
前記アパーチャー機構４は、前記レーザ光Ｌ_１の光軸Ｓの方向（図１，２で上下方向）に位置をずらして設けた一対のスリット機構４Ａ，４Ｂからなり、該各スリット機構４Ａ，４Ｂは、前記光軸Ｓに交差する（図示の例では直交する）平面において互いに先端縁８ａ，８ｂおよび先端縁８ｃ，８ｄをそれぞれ平行にして対向された一対のスリット板Ａ，Ｂおよび一対のスリット板Ｃ，Ｄと、各スリット板Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを互いに独立して対向方向ａ，ｂに進退移動させる一対の駆動手段１０ａ，１０ｂ、１０ｃ，１０ｄとを備えている。

前記レーザ光Ｌ_１の上流側（レーザ発振器３側、図１で上側）に位置するスリット機構４Ａの各スリット板Ａ，Ｃは、図２に示すように、先端縁８ａ，８ｃが上記レーザ光Ｌ_１の下流側（対物レンズ６側、図１で下側）の面を切り欠いて先端に行くにしたがって薄くなるようにした傾斜面によってナイフエッジとして形成され、また、前記レーザ光Ｌ_１の下流側に位置するスリット機構４Ｂの各スリット板Ｂ，Ｄは、先端縁８ｂ，８ｄが上記下流側の面を切り欠いて先端に行くにしたがって薄くなるようにした傾斜面によってナイフエッジとして形成されている。
また、前記各スリット機構４Ａ，４Ｂは、それぞれ、中心部にレーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２が通過する開口部を有し前記光軸Ｓの回りに左右に４５°ずつ旋回可能に設けた上下の環状の旋回テーブル１１ａ，１１ｂと、該各旋回テーブル１１ａ，１１ｂを独立して旋回させる回転手段１２ａ，１２ｂとを備えている。そして、前記回転手段１２ａ，１２ｂは、例えば、前記旋回テーブル１１ａ，１１ｂの外周に環状ギヤ、ウォームホイール等（図示せず）を設け、これらにパルスモータ１３ａ，１３ｂで回転されるピニオンギヤ、ウォームギヤ等（図示せず）を噛み合わせたものとされている。これに限らず、他の任意の構造を採用することもでき、パルスモータ１３ａ，１３ｂもサーボモータに代えてもよい。

そして、上流位置のスリット機構４Ａの各スリット板Ａ，Ｃは、前記上側の旋回テーブル１１ａに設けた案内部材（図示せず）によって支持され、上側の旋回テーブル１１ａに取り付けたパルスモータ（ステップモータ、ステッピングモータとも呼ばれている）１４ａ，１４ｃと、これらに連結したねじ軸を各スリット板Ａ，Ｃに固定したナット（図示せず）に螺合させたねじ機構とからなる前記駆動手段１０ａ，１０ｃを介して、互いに対向方向ａに移動して先端縁８ａ，８ｃ間（対向縁間）に任意の幅（間隔）のスリット１５ａを形成するようになっている。
また、下流位置のスリット機構４Ｂの各スリット板Ｂ，Ｄは、前記下側の旋回テーブル１１ｂに設けた案内部材（図示せず）によって支持され、下側の旋回テーブル１１ｂに取り付けたパルスモータ１４ｂ，１４ｄと、これらに連結したねじ軸（図示せず）を各スリット板Ｂ，Ｄに固定したナット（図示せず）に螺合させたねじ機構とからなる前記駆動手段１０ｂ，１０ｄを介して、互いに対向方向ｂに移動して先端縁８ｂ，８ｄ間（対向縁間）に任意の幅（間隔）のスリット１５ｂを形成するようになっている。これにより、各スリット機構４Ａ，４Ｂにおける各スリット板Ａ，Ｃ間と各スリット板Ｂ，Ｄ間に形成された各スリット１５ａ，１５ｂによって、レーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２のビーム形状を整形して通過させる合成スリット１６が形成されるようになっている。

また、前記光軸Ｓ上に配置された前記光学系７には、前記下流位置のスリット機構４Ｂと前記結像レンズ５との間、および結像レンズ５と対物レンズ６との間に位置して、それぞれハーフミラー１７，１８が設けられており、ＣＣＤカメラ（撮像手段）１９が前記光学系７と前記ハーフミラー１７に対向して設けた反射鏡２０とを通してワークＷの表面を撮像するようになっている。また、前記ＣＣＤカメラ１９は、前記ハーフミラー１７からのレーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２の反射光を前記反射鏡２０を通して撮像すると共に、参照用投光器２１から投光され、前記ハーフミラー１８に対向して設けた反射鏡２２とそれらの間に設けたレンズ２３を経て前記光学系７に入射された後、前記ハーフミラー１８でレーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２の上流側に反射された参照用光ビームを、前記ハーフミラー１７と反射鏡２０を通して受光できるようになっている。

前記レーザ発振器３，アパーチャー機構４、光学系７，ＣＣＤカメラ１９、参照用投光器２１等は、レーザ加工ヘッド２４として組み付けられて適宜の支持体に支持され、Ｚ軸駆動手段（図示せず）によりＺ軸方向ｚ（光軸Ｓの方向）に移動可能に設けられており、また、前記ワークＷはワークテーブル２５に載置されており、前記レーザ加工ヘッド２４とワークテーブル２５とが、図示しないサーボモータと伝動機構等とからなるＸ軸駆動手段とＹ軸駆動手段とによって、Ｚ軸方向ｚに垂直なＸ軸方向ｘとＹ軸方向ｙに相対的に移動されることにより、ワークＷに対するレーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２のＸ，Ｙ軸方向ｘ，ｙへの相対移動が可能となっている。
なお、前記対物レンズ６は、複数の倍率の異なるレンズを光軸Ｓの回りに配置し、必要に応じて適宜倍率のレンズを光軸Ｓの位置へ直線移動して倍率の変換を可能とすることができる。

さらに、レーザ加工装置１は、前記各パルスモータ１３ａ，１３ｂ、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄや図示しない前記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸駆動手段を個別に作動させると共に、前記レーザ電源２、レーザ発振器３を作動させるモータコントロール部２７と、前記モータコントロール部２７、ＣＣＤカメラ１９および前記参照用投光器２１の動作を制御する制御コンピュータ（制御装置）２８とを備えている。該制御コンピュータ２８は、前記モータコントロール部２７に接続されたレーザ／スリット制御部２８ａと、前記ＣＣＤカメラ１９に接続され、該ＣＣＤカメラ１９によって撮像されたレーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２のビームの形状、ワークＷの表面における欠陥部の形状等の画像を演算処理して所要の画像データを得る画像処理部２８ｂと、該画像処理部２８ｂで得られた画像データ等を表示する表示器２８ｃと、画像処理部２８ｂから得られた画像データにもとづいて所要の演算をして、その演算結果によりレーザ／スリット制御部２８ａに指令して前記モータコントロール部２７を動作させたり、前記画像処理部２８ｂから得られた画像データをメモリ（図示せず）に記憶させたり、前記表示器２８ｃに画像を表示させる主制御部２８ｄと、必要な指令を設定入力するキーボード等の入力手段２８ｅと、レーザ加工装置１の動作プログラム、前記入力手段２８ｅで入力された各種設定数値や前記主制御部２８ｄで得られたデータ等が登録される主メモリ等（図示せず）とを備えている。
前記モータコントロール部２７は、前記レーザ／スリット制御部２８ａからの指令を受けて生成した指令パルスを前記各パルスモータ１３ａ，１３ｂ、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに送って所要の動作を行わせると共に、前記レーザ発振器３にレーザ照射を指令するようになっている。

次に、前記構成のレーザ加工装置１によって実施するレーザ加工方法について、液晶パネル用カラーフィルタの着色層に生じた欠陥部を修正するに際して、該欠陥部を有する着色層をレーザ光の照射によって整形加工する場合を例にして、図３〜図１７を参照しながら説明する。
先ず、整形加工の基本的な方法について説明する。例えば、図３（ａ）に示すように、四角形の四隅を円弧部等の切欠部３０Ｒを有する加工すべき所定の加工エリア３０がワークにある場合、該加工エリア３０を最も近接して囲む仮想エリア３１を、前記スリット機構４の駆動手段１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄによる前記ステップ板Ａ〜Ｄの単位開閉量としての最小単位移動量（例えば、パルスモータのステップ角にもとづく前記スリット板Ａ〜Ｄの移動量の整数倍の移動量）ｕで縦方向、横方向に分割し、前記加工エリア３０に含まれる加工矩形（レーザ照射矩形）３０ａとそれから外れた非加工矩形（レーザ非照射矩形）３０ｂとを区分する。前記仮想エリア３１の分割、区分は、前記ＣＣＤカメラ１９で加工エリア３０を撮像して画像処理部２８ｂで得た画像データにもとづいて前記主制御部２８ｄが設定する。

そして、図３（ｂ）に示すように、前記駆動手段１０ｂ，１０ｄを作動させてスリット機構４Ｂのスリット板Ｂ，Ｄを、その先端縁８ｂ，８ｄが前記仮想エリア３１の横方向（図３の左右方向）における最も外側の両縦方向分割線ｋ_０，ｋ_０の位置となるまで移動させると共に、前記駆動手段１０ａ，１０ｃを作動させてスリット機構４Ａのスリット板Ａ，Ｃを、その先端縁８ａ，８ｃが前記非加工矩形３０ｂを閉じる両横方向分割線ｈ_２，ｈ_２の位置となるまで移動させる。この後、前記レーザ発振器３を作動させてレーザ光Ｌ_１をワークに向けて照射すると、レーザ光Ｌ_１は、各スリット板Ａ〜Ｄによって形成された合成スリット１６を通してビーム形が整形され、前記加工エリア３０に内接された最大矩形の初期レーザ照射エリア（初期加工エリア）３０Ａに照射され、これによりワークの初期加工（第１整形加工）が行われる。

次に、図３（ｃ）に示すように、前記駆動手段１０ａ，１０ｃを作動させてスリット板Ａ，Ｃを、その先端縁８ａ，８ｃが両横方向分割線ｈ_１，ｈ_１の位置となるまで矢印方向（スリット１５ａを開く方向）に最小単位移動量ｕだけ移動させると共に、前記駆動手段１０ｂ，１０ｄを作動させてスリット板Ｂ，Ｄを、その先端縁８ｂ，８ｄが両縦方向分割線ｋ_１，ｋ_１の位置となるまで矢印方向（スリット１５ｂを閉じる方向）に最小単位移動量ｕだけ移動させると、前記初期加工でレーザ光Ｌ_１が照射されなかった前記加工エリア３０の加工矩形列３０ａ１，３０ａ１を含む矩形の合成スリット１６が形成される。ここでレーザ光Ｌ_１をワークに向けて照射すると、図３（ｄ）に示すように、第２のレーザ照射エリア（後続加工エリア）３０Ｂに合成スリット１６でビーム形状を整形されたレーザ光Ｌ_１が照射され、これによりワークの第２整形加工が行われる。

この後、図３（ｅ）に示すように、前記スリット板Ａ，Ｃを、その先端縁８ａ，８ｃが縦方向における最も外側の両横方向分割線ｈ_０，ｈ_０の位置となるまで矢印方向（スリット１５ａを開く方向）に最小単位移動量ｕだけ移動させると共に、前記スリット板Ｂ，Ｄを、その先端縁８ｂ，８ｄが両縦方向分割線ｋ_２，ｋ_２の位置となるまで矢印方向（スリット１５ｂを閉じる方向）に最小単位移動量ｕだけ移動させると、前記第２整形加工でレーザ光Ｌ_１が照射されなかった加工エリア３０の加工矩形列３０ａ２，３０ａ２を含む矩形の合成スリット１６が形成される。ここでレーザ光Ｌ_１をワークに向けて照射すると、図３（ｆ）に示すように、第３のレーザ照射エリア（後続加工エリア）３０Ｃに合成スリット１６でビーム形状を整形されたレーザ光Ｌ_１が照射され、これによりワークの第３整形加工（最終整形加工）が行われ、前記ワークにおける加工エリア３０の整形加工が完了する。

前記ワークにおける加工エリア３０の整形加工は、図３に示す工程と逆の工程によって行うこともできる。
すなわち、図４（ａ）に示すように、前記スリット板Ａ，Ｃを、その先端縁８ａ，８ｃが前記仮想エリア３１の縦方向における最も外側の両横方向分割線ｈ_０，ｈ_０の位置となるまで移動させると共に、前記スリット板Ｂ，Ｄをその先端縁８ｂ，８ｄが前記非加工矩形３０ｂを閉じる両縦方向分割線ｋ_２，ｋ_２の位置となるまで移動させた後に、これにより形成された合成スリット１６を通して前記レーザ光Ｌ_１をワークに向けて照射して、前記加工エリア３０に内接された最大矩形の初期レーザ照射エリア（初期加工エリア）３０Ｃに初期加工（第１整形加工）を行う。

そして、図４（ｂ）に示すように、前記スリット板Ａ，Ｃを、その先端縁８ａ，８ｃが両横方向分割線ｈ_１，ｈ_１の位置となるまで矢印方向（スリット１５ａを閉じる方向）に最小単位移動量ｕだけ移動させると共に、前記スリット板Ｂ，Ｄを、その先端縁８ｂ，８ｄが両縦方向分割線ｋ_１，ｋ_１の位置となるまで矢印方向（スリット１５ｂを開く方向）に最小単位移動量ｕだけ移動させて、前記初期加工でレーザ光Ｌ_１が照射されなかった加工エリア３０の縦加工矩形列３０ａ３，３０ａ３を含む矩形の合成スリット１６を形成させた後に、図４（ｃ）に示すように、レーザ光Ｌ_１をワークに向けて照射して、第２のレーザ照射エリア（後続加工エリア）３０Ｂに第２整形加工を行う。

この後、図４（ｄ）に示すように、前記スリット板Ａ，Ｃを、その先端縁８ａ，８ｃが両横方向分割線ｈ_２，ｈ_２の位置となるまで矢印方向（スリット１５ａを閉じる方向）に最小単位移動量ｕだけ移動させると共に、前記スリット板Ｂ，Ｄを、その先端縁８ｂ，８ｄが横方向における最も外側の両縦方向分割線ｋ_０，ｋ_０の位置となるまで矢印方向（スリット１５ｂを開く方向）に最小単位移動量ｕだけ移動させて、前記第２整形加工でレーザ光Ｌ_１が照射されなかった加工エリア３０の縦加工矩形列３０ａ４，３０ａ４を含む矩形の合成スリット１６を形成させた後に、図４（ｅ）に示すように、レーザ光Ｌ_１をワークに向けて照射して、第３のレーザ照射エリア（後続加工エリア）３０Ａに第３整形加工（最終整形加工）を行うことにより、記ワークにおける加工エリア３０の整形加工を完了する。

次に、図５に示すように、基板上に赤Ｒ、緑Ｇ、青ＢＬ、ブラックマトリックスＢＭの各着色層のパターン（画素）を形成してなるカラーフィルタ（ワーク）Ｗにおいて、例えば、緑Ｇに白欠陥（欠陥部）Ｅ１，青ＢＬとブラックマトリックスＢＭと赤Ｒとに跨って白欠陥（欠陥部）Ｅ２がある場合に、前記白欠陥Ｅ１，Ｅ２を修正する方法とその際の欠陥部の整形加工方法について図６、図７を参照して説明する。
前記緑Ｇのパターンにおける白欠陥Ｅ１を修正する場合は、先ず、レーザ加工装置１の制御コンピュータ２８を動作させると、モータコントロール部２７によって図示しない前記Ｘ，Ｙ軸駆動手段が作動して、前記ワークテーブル２５上のワークＷとレーザ加工ヘッド２４とが相対的にＸ，Ｙ軸方向ｘ，ｙへ移動されて、レーザ加工ヘッド２４の対物レンズ６の光軸（光軸Ｓ）の位置が、ワークＷの赤Ｒのパターンの位置まで移動する。そして、図示しない前記Ｚ軸駆動手段によってレーザ加工ヘッド２４がＺ軸方向ｚに微速で移動され、該レーザ加工ヘッド２４に付設されたＣＣＤカメラ１９によって参照用投光器２１からの光によって照明されているワークＷを撮像して得られた画像データにもとづいて、前記画像処理部２８ｂが赤Ｒのパターン３２の形状、寸法データを取得する（図６（ａ）参照）（ステップＳ１）。

続いて、前記Ｘ，Ｙ軸駆動手段が作動して前記ワークＷとレーザ加工ヘッド２４とが相対的にＸ，Ｙ軸方向ｘ，ｙへ移動されて、レーザ加工ヘッド２４の対物レンズ６の光軸（光軸Ｒ）の位置が、白欠陥Ｅ１のある緑Ｇのパターンの位置まで移動する（（図６（ｂ）参照））（ステップＳ２）。そして、前記画像処理部２８ｂが取得した赤Ｒのパターン３２の形状、寸法データは緑Ｇのパターン３３でも共通であるため、前記主制御部２８ｄが前記形状、寸法データに従って、前記緑Ｇのパターン３３を前記駆動手段１０ａ〜１０ｄによる最小単位移動量ｕで縦、横方向分割線ｋ，ｈで分割した加工矩形の集合形状とした加工エリア３３ａに係る制御データを求める。そして、前記制御データにもとづいて前記レーザ／スリット制御部２８ａが動作して、前記モータコントロール部２７を介して前記各パルスモータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの作動を制御すると共にレーザ発振器３の動作を制御する。これにより、図３、図４のいずれかに示した方法と同様にして、各スリット板Ａ〜Ｄの移動による合成スリット１６の形成とレーザ光Ｌ_１のワークＷへの照射とを繰り返して、パターン３３に内接した矩形の初期レーザ照射エリア（初期加工エリア）３３Ａを除去する初期整形加工から、該初期レーザ照射エリア３３Ａの外側のレーザ照射エリア（後続加工エリア）３３Ｂにおける最も外側の部分を除去する最終整形加工に至るまでの加工を順次段階的に行ってパターン（加工エリア）３３の整形加工部分３３ａの整形加工を完了する（図６（ｃ）参照）（ステップＳ３）。この後、前記レーザ加工装置１に付設された溶液塗布装置（図示せず）によって、前記パターン３３の整形加工部分３３ａに修正したいインク（緑Ｇ）３４を注入して硬化させることにより、緑Ｇのパターン３３の欠陥部Ｅ１の修正を完了する（図６（ｄ）参照）（ステップＳ４）。

次に、青ＢＬとブラックマトリックスＢＭと赤Ｒとに跨った白欠陥（欠陥部）Ｅ２を修正する場合について図８、図９を参照して説明する。
先ず、前記Ｘ，Ｙ軸駆動手段を作動して前記ワークＷとレーザ加工ヘッド２４とが相対的にＸ，Ｙ軸方向ｘ，ｙへ移動されて、レーザ加工ヘッド２４の対物レンズ６の光軸（光軸Ｓ）の位置を、白欠陥Ｅ２の位置まで移動する（（図８（ａ）参照））（ステップＳ１）。そして、予め前記画像処理部２８ｂが取得した白欠陥Ｅ２の形状、寸法データに従って、前記主制御部２８ｄと前記レーザ／スリット制御部２８ａが動作して前記パルスモータ１４ａ〜１４ｄとレーザ発振器３を作動させることにより、前記スリットＡ〜Ｄによる合成スリット１６を通してレーザ光Ｌ_１照射することにより、前記白欠陥Ｅ２を囲む青ＢＬ、ブラックマトリックスＢＭ、赤Ｒに跨ったワークＷの矩形領域３５を除去する整形加工を行う（図８（ｂ）参照）（ステップＳ２）。この後に、前記矩形領域３５に溶液塗布装置によってブラックインク３６を注入して硬化させる（図８（ｃ）参照）（ステップＳ３）。

続いて、予め前記画像処理部２８ｂが取得した赤Ｒのパターン（青ＢＬのパターンも共通）の形状、寸法データに従って、前記主制御部２８ｄと前記レーザ／スリット制御部２８ａが動作して前記パルスモータ１４ａ〜１４ｄとレーザ発振器３を作動させることにより、前記スリットＡ〜Ｄによる合成スリット１６を通してレーザ光Ｌ_１を照射することにより、前記矩形領域３５における青ＢＬのパターンに相当する矩形部分３５ａのブラックインク３６を除去する整形加工を行う（図８（ｄ）参照）（ステップＳ４）。そして、前記矩形部分３５ａに溶液塗布装置によってブルーインク３７を注入して硬化させる（図８（ｅ）参照）（ステップＳ５）。また、予め前記画像処理部２８ｂが取得した赤Ｒのパターンの形状、寸法データに従って、前記主制御部２８ｄと前記レーザ／スリット制御部２８ａが動作して前記パルスモータ１４ａ〜１４ｄとレーザ発振器３を作動させることにより、前記スリットＡ〜Ｄによる合成スリット１６を通してレーザ光Ｌ_１を照射することにより、赤Ｒのパターンに相当する矩形部分３５ｂのブラックインク３６を除去する整形加工を行う（図８（ｆ）参照）（ステップＳ６）。この後に、前記矩形領域３５ｂに溶液塗布装置によってレッドインク３８を注入して硬化させる（図８（ｇ）参照）（ステップＳ７）ことによって、白欠陥Ｅ２の修正が終了する。

次に、前記青ＢＬとブラックマトリックスＢＭと赤Ｒとに跨った白欠陥Ｅ２を修正する場合の他の例について図１０、図１１を参照して説明する。
先ず、前記Ｘ，Ｙ軸駆動手段を作動して前記ワークＷとレーザ加工ヘッド２４とが相対的にＸ，Ｙ軸方向ｘ，ｙへ移動されて、レーザ加工ヘッド２４の対物レンズ６の光軸（光軸Ｒ）の位置を、白欠陥Ｅ２の位置まで移動する（（図１０（ａ）参照））（ステップＳ１）。そして、予め前記画像処理部２８ｂが取得した白欠陥Ｅ２の形状、寸法データに従って、前記主制御部２８ｄと前記レーザ／スリット制御部２８ａが動作して前記パルスモータ１４ａ〜１４ｄとレーザ発振器３を作動させることにより、前記スリットＡ〜Ｄによる合成スリット１６を通してレーザ光Ｌ_１を照射することにより、前記白欠陥Ｅ２における青ＢＬ、ブラックマトリックスＢＭ、赤Ｒに跨がり四隅が円弧部３９Ｒに形成されたワークＷの矩形状領域（加工エリア）３９を除去する整形加工を行う（図１０（ｂ）参照）（ステップＳ２）。この後に、前記矩形状領域３９に溶液塗布装置によってブルーインク３７を注入して硬化させる（図１０（ｃ）参照）（ステップＳ３）。

続いて、予め前記画像処理部２８ｂが取得した赤Ｇのパターンの形状、寸法データに従って、前記主制御部２８ｄと前記レーザ／スリット制御部２８ａが動作して前記パルスモータ１４ａ〜１４ｄとレーザ発振器３を作動させることにより、前記スリットＡ〜Ｄによる合成スリット１６を通してレーザ光Ｌ_１を照射することにより、前記矩形状領域３９における赤Ｒのパターンに相当する矩形状部分３９ａのブルーインク３７を除去する整形加工を行う（図１０（ｄ）参照）（ステップＳ４）。そして、前記矩形状部分３９ａに溶液塗布装置によってレッドインク３８を注入して硬化させる（図１０（ｅ）参照）（ステップＳ５）。さらに、前パルスモータ１４ａ〜１４ｄとレーザ発振器３を作動させることにより、前記スリットＡ〜Ｄによる合成スリット１６を通してレーザ光Ｌ_１を照射することにより、前記矩形状領域３９におけるブラックマトリックスＢＭのパターンに相当する矩形状部分３９ｂのブルーインク３７を除去する整形加工を行う（図１０（ｆ）参照）（ステップＳ６）。そして、前記矩形状部分３９ｂに溶液塗布装置によってブラックインク３６を注入して硬化させる（図１０（ｇ）参照）（ステップＳ７）ことにより、白欠陥Ｅ２の修正が終了する。

次に、図１２〜図１７は、前記ワークＷ上の白欠陥Ｅ１，Ｅ２を修正するに際して、着色層Ｇのパターン３３等や前記矩形状領域３９のように外周部に円弧部３３Ｒ，３９Ｒを有する加工エリアを整形加工する方法を示す。
すなわち、図１３（ａ）に示すように、四隅部が半径ｒの円弧部４０ａを有する矩形状の整形加工すべき加工エリア４０がある場合には、先ず、前記ＣＣＤカメラ１９によってワークＷを撮像して得られた画像データにもとづいて、前記画像処理部２８ｂがワークＷの加工エリア４０の縦、横の寸法（スリットＡ〜Ｄによる合成スリット１６の開口部のサイズ）と、前記円弧部４０ａの半径ｒを取得し、または予め作業者が設定する（ステップＳ１）。そして、前記駆動手段１０ｂ，１０ｄのパルスモータ１４ａ〜１４ｂを作動させることにより、スリット板Ｂ，Ｄを半径ｒだけ閉じて初期レーザ照射エリア（初期加工エリア）４０Ａに相当する矩形の合成スリットを形成した（ステップＳ２）（図１３（ｂ）参照）後に、レーザ発振器３を作動させて前記合成スリットを通してワークの前記初期レーザ照射エリア４０Ａにレーザ光Ｌ_１を照射して初期加工（第１整形加工）をする（ステップＳ３）（図１３（ｃ）参照）。

続いて、前記初期レーザ照射エリア４０Ａの両側の円弧部４０ａを有するレーザ照射エリア４０Ｂに相当する部分（後続加工エリア）にレー光Ｌ_１を照射して整形加工をする場合について、１つ（左上方）の円弧部４０ａのみを図示して説明する（加工エリア４０は左右、上下対称であるから、他の円弧部４０ａの整形加工も同様に行われる）。図１４〜図１７は前記１つの円弧部４０ａを拡大して示している。
前記スリットＢ，Ｄを図１４（ａ）に図示の状態から、ｒ／８だけ開けて（ステップＳ４）（図１４（ｂ）参照）、拡大レーザ照射エリア（後続加工エリア）４０Ｂ１を通してレーザ光Ｌ_１をワークＷに照射する（ステップＳ５）（図１４（ｃ）参照）。次に、スリットＡ，Ｃをｒ／８だけ閉じると共に、スリットＢ，Ｄを４ｒ／８まで開いて（ステップＳ６）（図１５（ａ）参照）、拡大レーザ照射エリア（後続加工エリア）４０Ｂ２を通してレーザ光Ｌ_１をワークＷに照射する（ステップＳ７）（図１５（ｂ）参照）。次に、スリットＡ，Ｃを２ｒ／８まで閉じると共に、スリットＢ，Ｄを６ｒ／８まで開いて（ステップＳ８）（図１５（ｃ）参照）、拡大レーザ照射エリア（後続加工エリア）４０Ｂ３を通してレーザ光Ｌ_１をワークＷに照射する（ステップＳ９）（図１６（ａ）参照）。

次に、前記スリットＡ，Ｃを４ｒ／８まで閉じると共に、スリットＢ，Ｄを７ｒ／８まで開いて（ステップＳ１０）（図１６（ｂ）参照）、拡大レーザ照射エリア（後続加工エリア）４０Ｂ４を通してレーザ光Ｌ_１をワークＷに照射する（ステップＳ１１）（図１６（ｃ）参照）。次に、スリットＡ，Ｃを７ｒ／８まで閉じると共に、スリットＢ，Ｄをｒまで開いて（ステップＳ１２）（図１７（ａ）参照）、拡大レーザ照射エリア（後続加工エリア）４０Ｂ５を通してレーザ光Ｌ_１をワークＷに照射する（ステップＳ１３）（図１７（ｂ）参照）。これにより、加工エリア４０における全ての部分へのレーザ光Ｌ_１の照射が終了してワークＷの加工エリア４０の整形加工が完了する。
この場合、ワークＷの加工エリア４０の円弧部４０ａは、該円弧の半径ｒの１／８を最小単位移動量（スリット板Ａ〜Ｄの単位開閉量）とするスリット板Ａ〜Ｄの段階的な移動により、前記円弧に階段状に倣った形状４０Ｂ’に整形加工されるが、前記最小単位移動量は極めて小さいので、前記円弧部４０ａの輪郭形状はほぼ円弧と見なすことができる。
なお、前記のように、カラーフィルタＷの欠陥部Ｅ１，Ｅ２の修正にあたり、整形加工する加工エリア３３の角部を円弧部３３Ｒとして形成すると、溶液塗布装置によって修正インクを前記加工エリアに塗布した際に、修正インクのぬれ性（液体を固体表面に滴下した場合、該液体が気体を押しのけながら広がる性質）によって、修正インクが角部の内角に入り込み易くなり、修正インクが前記加工エリア３３内の隅々まで均等に広がって前記欠陥部Ｅ１，Ｅ２をピンホール等が生じることなく良好に修正することができる。

以上説明したように、実施の形態に係るレーザ加工方法は、個別に設けた駆動手段１０ａ〜１０ｄのパルスモータ１４ａ〜１４ｄによって対向方向に独立して移動される一対のスリット板Ａ，Ｃまたは他の対のスリットＢ，Ｄを、それらの対向縁間に形成されるスリット１５ａ，１５ｂを直交させて二対設けたアパーチャー機構４を備え、レーザ発振器３から出力され前記二対のスリット板（Ａ，Ｃ）、（Ｂ，Ｄ）によって開閉可能に形成された合成スリット１６を通過して整形されたレーザ光Ｌ_１をワークＷに照射するようにしたレーザ加工装置１を使用してワークＷの加工すべき所定の加工エリア３０，３３，４０を整形加工するレーザ加工方法において、前記加工エリア３０，３３，４０に内接する矩形の初期加工エリア３０Ａ，３３Ａ，４０Ａに対応させて各スリット板Ａ〜Ｄを開閉移動させて形成した合成スリット１６を通してレーザ光Ｌ_１をワークＷに照射することにより、前記初期加工エリア３０Ａ，３３Ａ，４０Ａを整形加工した後に、直交する一対のスリット板（Ａ，Ｂ）、（Ｃ，Ｄ）の一方を単位開閉量の整数倍だけ開き、他方を単位開閉量の整数倍だけ閉じて形成した合成スリット１６を通してワークＷにレーザ光Ｌ_１を照射する操作を繰り返すことにより、前記初期加工エリア３０Ａ，３３Ａ，４０Ａの外側の円弧部３０Ｒ，３３Ｒ，４０ａを含む後続加工エリア３０Ｂ，３０Ｂ、３３Ｂ，４０Ｂ１〜４０Ｂ５を、該円弧部３０Ｒ，３３Ｒ，４０ａを段階的に輪郭形成しながら整形加工する構成とされている。

したがって、前記実施の形態に係るレーザ加工方法によれば、レーザ加工装置１のアパーチャー機構４における二対のスリット板（Ａ，Ｃ）、（Ｂ，Ｄ）の開閉移動を段階的に行うことにより、各スリット板Ａ〜Ｄによって形成される合成スリット１６を段階的に多様に変化させることができるので、レーザ光Ｌ_１をそのビーム形状を円弧部３０Ｒ，３３Ｒ，４０ａを含む種々の形状、大きさの加工エリア３０，３３，４０に合わせて段階的に調節しながらワークＷに照射して整形加工を行うことができる。そのため、アパーチャー機構４によるレーザ光Ｌ_１の整形における自由度が増し、アパーチャー機構４に対して多種の固定スリットを用意して、加工エリア３０，３３，４０の寸法、形状が変わる毎に固定スリットを交換するといった煩雑な操作が不要となる。
また、初期加工エリア３０Ａ，３３Ａ，４０Ａの整形加工から後続加工エリア３０Ｂ，３０Ｂ、３３Ｂ，４０Ｂ１〜４０Ｂ５の整形加工に向けて加工領域を拡大していく際に、レーザ加工装置１とワークＷを取り付けたワークテーブル２５をＸＹ方向に相対的に移動させる必要がなく、単に、各スリット板Ａ〜Ｄの移動だけで済むので、レーザ光Ｌ_１の加工エリア３０，３３，４０における所定の加工位置への移動、位置決めを迅速、高精度に行うことができ、レーザ加工を能率よく正確に行うことができる。

そして、前記各スリット板Ａ〜Ｄの単位開閉量が前記円弧部３０Ｒ，３３Ｒ，４０ａの半径ｒの整数分の１に設定された場合には、各スリット板Ａ〜Ｄがその設定された最小単位移動量にもとづいて段階的に移動して、円弧部３０Ｒ，３３Ｒ，４０ａに輪郭形状に正確に近似した合成スリット１６を形成することができるので、前記円弧部３０Ｒ，３３Ｒ，４０ａを有する加工エリア３０，３３，４０を高精度に整形加工することができる。
また、前記駆動手段１０ａ〜１０ｄがパルスモータ１４ａ〜１４ｄを備え、前記各スリット板Ａ〜Ｄの単位開閉量が前記パルスモータ１４ａ〜１４ｄの最小単位移動量の整数倍にもとづいて設定された場合には、パルスモータ１４ａ〜１４ｄによって各スリット板Ａ〜Ｄを最小移動単位にもとづき高い位置決め精度で移動させて合成スリット１６を形成することができるので、加工エリア３０，３３，４０の円弧部３０Ｒ，３３Ｒ，４０ａを円弧に沿った輪郭形状に確実に整形加工することができる。

なお、前記実施の形態に係るレーザ加工方法においては、前記各駆動手段１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄをパルスモータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄとねじ機構とで構成したものに限らず、サーボモータ、リニアモータによる駆動機構、その他の駆動機構による構造のものであってもよい。
また、カラーフィルタの着色層の欠陥部を整形加工する場合に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、ワークＷとしての電子回路基板に形成された配線パターンにおける配線の短絡部を加熱して除去する加工を行う場合や、その他の加工品の微細部分を所定形状に合わせ加熱、除去する加工を行う場合にも適用することができる。

本発明の一実施の形態に係るレーザ加工方法を実施するためのレーザ加工装置の一例を示す系統図である。同じくレーザ加工装置におけるアパーチャー機構のスリット板の構成とその駆動系統を示す図である。本発明の一実施の形態に係るレーザ加工方法における基本的工程の一例を示す説明図である。同じく基本的工程の他の例を示す説明図である。本発明の一実施の形態に係るレーザ加工方法を適用するカラーフィルタを示す平面図である。本発明の一実施の形態に係るレーザ加工方法を適用するカラーフィルタのパターンの欠陥部を修正する工程（その１）の説明図である。同じくカラーフィルタのパターンの欠陥部を修正する工程（その１）のフロー図である。本発明の一実施の形態に係るレーザ加工方法を適用するカラーフィルタのパターンの欠陥部を修正する工程（その２）の説明図である。同じくカラーフィルタのパターンの欠陥部を修正する工程（その２）のフロー図である。本発明の一実施の形態に係るレーザ加工方法を適用するカラーフィルタのパターンの欠陥部を修正する工程（その３）の説明図である。同じくカラーフィルタのパターンの欠陥部を修正する工程（その３）のフロー図である。本発明の一実施の形態に係るレーザ加工方法を説明するフロー図である。同じくレーザ加工方法における矩形部の加工エリアの整形加工工程を示す説明図である。同じくレーザ加工方法における円弧部の加工エリアの整形加工工程を示す説明図である。同じくレーザ加工方法における円弧部（つづき）の加工エリアの整形加工工程を示す説明図である。同じくレーザ加工方法における円弧部（つづき）の加工エリアの整形加工工程を示す説明図である。同じくレーザ加工方法における円弧部（つづき）の加工エリアの整形加工工程を示す説明図である。

符号の説明

１レーザ加工装置
３レーザ発振器
３ａガイド光投光器（投光手段）
４アパーチャー機構
４Ａ，４Ｂスリット機構
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ先端縁
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ駆動手段
１１ａ，１１ｂ旋回テーブル
１２ａ，１２ｂ回転手段
１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄパルスモータ
１５ａ，１５ｂスリット
１６合成スリット
１９ＣＣＤカメラ（撮像手段）
２４レーザ加工ヘッド
２５ワークテーブル
２７モータコントロール部
２８制御コンピュータ（制御装置）
２８ａレーザ／スリット制御部
２８ｂ画像処理部
２８ｃ表示器
２８ｄ主制御部
３０，３３，４０加工エリア
３０Ａ，３３Ａ，４０Ａ初期レーザ照射エリア（初期加工エリア）
３０Ｂ，３０Ｃ，３３Ｂレーザ照射エリア（後続加工エリア）
４０Ｂ，４０Ｂ１〜４０Ｂ５拡大レーザ照射エリア（後続加工エリア）
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄスリット板
Ｅ１，Ｅ２白欠陥（欠陥部）
Ｌ_１レーザ光
Ｗカラーフィルタ（ワーク）

Claims

個別に設けた駆動手段によって対向方向に独立して移動される一対のスリット板を、それらの対向縁間に形成されるスリットを直交させて二対設けたアパーチャー機構を備え、レーザ発振器から出力され前記二対のスリット板によって開閉可能に形成された合成スリットを通過してビーム形状を整形されたレーザ光を照射してワークを加工するようにしたレーザ加工装置を使用してワークの所定の加工エリアを整形加工するレーザ加工方法において、
前記加工エリアに内接する矩形の初期加工エリアに対応させて各スリット板を開閉移動して形成した合成スリットを通してレーザ光をワークに照射することにより、前記初期加工エリアを整形加工した後に、直交する少なくとも一対のスリット板の一方を単位開閉量の整数倍だけ開き、他方を単位開閉量の整数倍だけ閉じて形成した合成スリットを通してワークにレーザ光を照射する操作を繰り返すことにより、前記初期加工エリアの外側の円弧部を含む後続加工エリアを、該円弧部を段階的に輪郭形成しながら整形加工することを特徴とするレーザ加工方法。
前記各スリット板の単位開閉量を前記円弧部の半径の整数分の１に設定することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
前記駆動手段はパルスモータを備え、前記各スリット板の単位開閉量を前記パルスモータの最小単位移動量の整数倍にもとづいて設定することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。