JP2008012916A - 複合シート、複合シートの加工方法、及びレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理工程が少なく、製品単価を低減させることができるようにする。
【解決手段】パルス状のレーザを周波数ｆで出力するレーザ発振器８、レーザの外形を三角形、四角形又は六角形のいずれかに整形するマスク１３、レーザを時間分岐して周波数がｆ／ＮであるＮ個のレーザとするＮ個の時間分岐手段１０、時間分岐されたレーザを位置決めするＮ対の位置決め手段２９，３０、レーザを集光する１個の集光レンズ３２、ワークを移動させる回転ドラム１８、時間分岐手段１０、Ｎ対の位置決め手段２９，３０及び台座１９の移動装置を制御する制御手段を設け、Ｎ対の位置決め手段２９，３０をレーザが予め定める位置に照射されるように位置決めした後、台座１９を移動させ、この状態で時間分岐手段１０を予め定める順序で動作させ、複合シートＡに、外形がマスク１３で定まる穴を隣接する穴の各辺間の距離が互いに等しくなるよう加工する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラズマＴＶに使用される金属導体層と有機化合物層とを厚さ方向に重ねた電磁波シートや、液晶ＴＶに使用される透明なガラス層の表面にチタン又はカーボンの粉末をアクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂に混入したものを塗布したガラスシート（薄板ガラス）などの複合シート、複合シートの加工方法、及び複合シートを加工するためのレーザ加工装置に関する。

プラズマＴＶに使用される複合シートとしては、金属導体層に四角形等の穴を明けたものが使用されている。また、液晶ＴＶに使用される複合シートとしては、ガラスの表面に塗布された塗布層に長方形の穴を明けたものが使用されている。従来、このような穴を加工する加工方法として、露光法あるいは転写法が採用されていた。近年、プラズマＴＶや液晶ＴＶの大画面化か進み、画面サイズが６００ｍｍ×１０００ｍｍに近いものが要求されるようになっている。

しかし、露光法の場合、露光するためのマスクとしてプラズマＴＶ等画面の大きさに合わせたものを準備しなければならない。また、多くの処理工程が必要とされるため、加工時に時間が掛かった。また、取り扱い上、シートの大きさを大きくしたり、板厚を薄くすることができなかった。このため、製品単価を低減させることが難しかった。さらに、穴の開口率（ただし、開口率＝穴の面積／（穴の外形に隣接する穴までの距離の１／２を加えた図形の面積）を９０％以上としたり、隣接する穴までの距離を短くすることが困難であった。転写法の場合も、露光法の場合と同様に、製品単価を低減させることや穴の開口率を９０％以上としたり、隣接する穴までの距離を短くすることが困難であった。

本発明の目的は、処理工程が少なく、製品単価を低減させることができると共に、穴の開口率を９０％以上とし、隣接する穴までの距離を短くした複合シート及び複合シートの加工方法並びに複合シートを加工するのに好適なレーザ加工装置を提供するにある。

上記課題を解決するため、本発明の第１の手段は、ベースとなる第１層に第２層を厚さ方向に重ねた複合シートにおいて、前記第２層に、外形が三角形、四角形及び六角形のいずれか１つの形状であって、同じ大きさの穴を、隣接する穴の各辺間の距離が互いに等しくなるようにして配置したことを特徴とする。

また、第２の手段は、ベースとなる第１層に第２層を厚さ方向に重ねた複合シートの加工方法として、前記第２層に、レーザにより、外形が三角形、四角形及び六角形のいずれか１つの形状であって、同じ大きさの穴を、隣接する穴の各辺間の距離が互いに等しくなるようにして加工することを特徴とする。

また、第３の手段は、レーザ加工装置が、パルス状のレーザを周波数ｆで出力するレーザ発振器と、前記レーザの外形を三角形、四角形及び六角形のいずれか１つに整形するマスクと、前記レーザを時間分岐して周波数がｆ／ＮであるＮ個のレーザとするＮ個の時間分岐手段と、時間分岐された前記レーザを位置決めするＮ対の位置決め手段と、前記レーザを集光する１個の集光レンズと、前記レーザの位置決め手段と前記集光レンズが配置されたレーザ照射部又はワークを移動させる移動装置と、前記時間分岐手段、位置決め手段及び移動装置を制御する制御手段と、からなり、前記制御手段は、前記Ｎ対の位置決め手段を前記レーザが予め定める位置に照射されるように位置決めした後、前記移動装置を動作させ、この状態で前記時間分岐手段を予め定める順序で動作させ、前記ワークに、外形が前記マスクで定まる穴を隣接する穴の各辺との距離が互いに等しくなるよう加工することを特徴とする。

なお、第１及び第２の手段において、複合シートとしては金属導体層と有機化合物層とを厚さ方向に重ねた電磁波シート、あるいは透明なガラス層の表面にチタン又はカーボンの粉末をアクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂に混入させたものを塗布したガラスシートが使用される。

製造工程が大幅に減り、また、複合シートとしての板厚を薄くできるので、プラズマＴＶ用の複合シートの場合は、巻き取り可能な長尺シートとすることができる。さらに、材料の歩留まりが向上するので、製品単価を低減させることができる。加えて、液晶ＴＶの場合も、加工工程数を減らすことが可能となるので、製品単価を低減させることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る複合シートの断面図である。

複合シートＡは金属導体層１（以下、「導体層」という。）と、透明な有機化合物層２（ここでは、ＰＥＴ）とから構成されており、幅（紙面に垂直な方向）は１０００ｍｍ程度、長さ（図の左右方向）１０００ｍ程度である。導体層１の材質は銅であり、スパッタリングにより有機化合物層２の一方の面に略均一に積層されている。導体層１の厚さは１μｍであり、有機化合物層の厚さは１００μｍ以下である。

導体層１には、穴３（以下、「開口」という。）が後述する配列で配置されている。以下、導体層１から開口３を除いた部分を導体ライン４という。なお、詳細は後述するが、開口３は外形が三角形、四角形又は六角形のいずれか１種類であり、隣り合う開口間３の距離が同じになるように配置されている。

図２及び図３は、開口３の配置例を示す図である。図２において、（ａ）は開口３が正六角形である場合の配置を、（ｂ）は開口３が円に内接し、辺の長さが異なる六角形である場合の配置を、（ｃ）は開口３が楕円に内接する六角形である場合の配置を、それぞれ示している。また、図３において、（ａ）は開口３が正方形である場合の配置を、（ｂ）は開口３が楕円に内接する平行四辺形である場合の配置を、（ｃ）は（ｂ）における配置の変型例を、（ｄ）は開口３が長方形である場合の配置を、（ｅ）は開口３が円に内接する台形である場合の配置を、それぞれ示している。

図２及び図３から明らかなように、いずれの場合も隣接する開口３の各辺間の距離が一定になるように配置することができる。なお、通常、レーザの光軸に直角な断面は円になるように調整されているので、円に内接する三角形、四角形又は六角形とすると、レーザのエネルギを有効に利用することができる。

すなわち、後述するマスクに入射するレーザの半径をＲとすると、ビーム有効利用率はビーム面積（πＲ^２）に対するマスク開口面積の比率である。半径Ｒのビームに内接する正六角形のマスク面積は約１．５√３Ｒ^２、また正方形のマスク面積は２Ｒ^２であるから、正六角形マスクのビーム有効利用率は約８３％になる。また、正方形マスクのビーム有効利用率は約６４％になる。したがって、正六角形のビーム有効利用率は正方形のビーム有効利用率に対して約３０％高く、加工速度を約３０％向上させることができる。

また、図２及び図３における左右Ｘ方向がプラズマＴＶの左右Ｘ方向であるとすると、開口３のいずれかの辺がＸ方向と交差するように配置すれば、モアレ縞の発生を予防することができる。

ここで、開口３を配置するピッチを３００μｍ以下、導体ライン幅を１５μｍ以下、かつ開口率（ただし、開口率＝［開口３の面積／（開口３の面積＋開口３の外形に隣接する開口３までの距離の１／２を加えた図形の面積）］）を９０％以上に保つようすると、開口３を通過する光の透過率を高め画像の品質を維持し、かつ導体ライン４により有害な光を遮蔽して電磁波シールド効果を持たせることができる。

特に、図２（ａ）の場合、開口３が正六角形（あるいは１組の対辺が他の２組の対辺よりも長い、あるいは短い六角形の場合を含む。）であり、座標軸に格子状に配置された発光体に対して、２組の対辺がＸ軸に対して±３０度傾くので、モアレ縞の発生を低減できる。同様に、図３（ａ）の場合、開口３が正方形であり、対辺が±４５度傾くので、モアレ縞の発生を低減できる。

図４は、本実施形態における光学系の基本構成を示す図である。

同図において、レーザ発振器８は発振媒体がＹＶＯ４、ＹＡＧ、ＹＬＦであり、波長が１０００ｎｍ〜１２００ｎｍのレーザ９をパルス状に出力する。なお、レーザ９の波長としては、上記の波長に限られず、基本波からＢＢＯ（β・ＢａＢ_２Ｏ_４）、ＬＢＯ（ＬｉＢ_３Ｏ_５）、ＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ_６Ｏ_１０）などの波長変換結晶により、波長変換して得られる第２高調波、又は第３高調波、又は第４高調波、又は第５高調波であってもよい。

レーザ９は音響光学式のビーム分配器１０によりエネルギ（出力）が調節されてビーム１４’となり、ビームモード整形器１１によりエネルギ分布が平坦（いわゆる、トップハットビーム）にされ、ビーム径調整用のコリメータ１２により外径が調節される。さらに、マスク１３により外形が整形（すなわち、例えば正六角形）されてビーム１４になる。以下、ビーム分配器１０、ビームモード整形器１１及びコリメータ１２及びマスク１３をまとめて変換光学系Ｂという。ビーム１４は加工ヘッドＣの固定の反射ミラー１５に導かれ、集光レンズ１６によりマスク１３の形状が複合シートＡの表面１７に縮小投影されて、複合シートＡの金属導体層１に開口３を形成する。

図５はワーク移動装置の構成を示す斜視図である。

回転自在の回転ドラム１８は表面にバキューム方式のシート吸着機構（図示せず）を備え、複合シートＡを移動させる。回転自在の送り出し装置２２はコイル状に巻かれた未加工の複合シートＡを保持している。回転自在の巻き取り装置２３は加工が終了した複合シートＡを保持している。回転ドラム１８の表面及び送り出し装置２２及び巻き取り装置２３に巻かれた複合シートＡの最上層の回転方向の位置決め精度は２μｍである。

回転ドラム１８、送り出し装置２２及び巻き取り装置２３は台座１９に保持され、図のＸ方向に移動自在である。台座１９は、スケール２０及びセンサ２１によりその位置が制御される。台座１９の位置決め精度は２μｍ以下である。３台のカメラ２４は、開口形状、開口状況及びシートの状況を監視する。

次に、加工手順を説明する。

図６は六角形の開口を加工する場合の動作説明図であり、上段は開口の配置を示す図、下段は台座１９の速度線図となっている。

（１）まず、複合シートＡが吸着機構により固定された回転ドラム１８を予め定める位置に固定する。また、台座１９をスタート位置Ｚ０に位置決めする。

（２）加工開始指令を出す。すると、台座１９が移動を開始すると共に、レーザ発振器８がオンされる。

（３）台座１９が位置Ｚ１に達したらレーザを照射する。なお、この時、パルスエネルギが安定するパルス周波数領域に達している。すなわち、位置Ｚ１を基準にして、パルスエネルギが安定するパルス周波数領域に達するまでに要する時間に合わせて、スタート位置Ｚ０が定められている。なお、台座１９は位置Ｚ０１に達すると、定速になる。

（４）以後、台座１９が（√３ｒ＋ｗ）移動する毎にレーザを照射する。ここで、ｒは開口が内接する円の半径であり、ｗは開口間（隣接する開口の各辺間）の距離である。（図２参照）
（５）位置Ｚ０２で台座１９に制動をかける。

（６）位置Ｚ２で第１行目の加工を終了する。上記の動作により、図６における１行目の開口（図中の符号２５）が加工される。

（７）回転ドラム１８、送り出し装置２２及び巻き取り装置２３を動作（回転）させ、複合シートＡをＹ方向（図６における上下方向）に（１．５ｒ＋ａ）移動させる。ここで、ａ＝ｗ／ｃｏｓ３０°である。（図２参照）
（８）台座１９をスタート位置Ｚ３に位置決めする。

（９）加工開始指令を出す。すると、台座１９が移動を開始すると共に、レーザ発振器８がオンされる。

（１０）台座１９が位置Ｚ４に達したらレーザを照射する。なお、この時、パルスエネルギが安定するパルス周波数領域に達している。すなわち、位置Ｚ４を基準にして、パルスエネルギが安定するパルス周波数領域に達するまでに要する時間に合わせて、スタート位置Ｚ３が定められている。なお、台座１９は位置Ｚ０２に達すると、定速になる。

（１１）以後、台座１９が（√３ｒ＋ｗ）移動する毎にレーザを照射する。（図２参照）（１２）位置Ｚ０１で台座１９に制動をかける。

（１３）位置Ｚ５で第２行目の加工を終了する。上記の動作により、図６における２行目の開口（図中の符号２６）が加工される。

（１４）以下、複合シートＡの長手方向の加工終了点に達するまで、（１）〜（１３）の動作を繰り返す。

なお、１行目と２行目の開口シフト量は（√３ｒ＋ｗ）／２である。

また、図３に示したように、上記と同様の手順により１辺が√２ｒの正方形である開口行列を加工することができる。この場合、開口間の距離をｗ、ｂ＝ｗ／ｃｏｓ４５°とすると、Ｘ方向ピッチは（２ｒ＋ｗ）、Ｙ方向ピッチは（ｒ＋ｂ）である。

ここで、１つの開口を１パルスで形成する場合における導体層の厚さと開口の大きさとの関係について、具体的に説明する。

波長３５５ｎｍ、パルス周波数３０ＫＨｚ、加工部平均出力２．７５ＷのＵＶレーザで、外接円径が同じ六角マスクを適用して、導体層に穴あけしたところ、導体層厚０．５μｍの場合、対辺距離が約１５５μｍ、対角距離が約１７５μｍの六角開口が得られた。

また、導体層厚０．３μｍ及び０．１μｍの場合、対辺距離が約１６０μｍ、対角距離が約１８０μｍの六角開口が得られた。

同様に、外接円径が同じである正方形マスクを適用したところ、導体層厚０．５μｍの場合、対辺距離が約１４７μｍの正方形開口が得られた。

また、導体層厚０．３μｍ、０．１μｍの場合、対辺距離が約１５０μｍの正方形開口が得られた。

すなわち、導体層が厚いほど開口が小さくなる。したがって、厚い導体層に大きな開口を形成する場合には、小さな部分開口加工ビームによる複数パルス加工が必要になる。

なお、上記における適正なエネルギ密度は、０．２〜０．４Ｊ／ｃｍ^２であった。すなわち、０．２Ｊ／ｃｍ^２未満の場合は有機化合物層の表面に金属導体層が部分的に残る場合があり、０．４Ｊ／ｃｍ^２を越える場合は有機化合物層の表面が損傷する場合があった。

また、表面に厚さが１μｍのチタン粉末をアクリル系樹脂に混入させて塗布した液晶用複合シート（ガラスシート）の場合、１００μｍ×１５０μｍの開口を形成するのに必要なエネルギ密度は、約１Ｊ／ｃｍ^２であり、１穴当たりに必要なパルス数は１０パルスであった。また、表面に厚さが１μｍのチタン粉末をエポキシ系樹脂に混入させて塗布した液晶用複合シート（ガラスシート）の場合も、１００μｍ×１５０μｍの開口を形成するのに必要なエネルギ密度は、約１Ｊ／ｃｍ^２であり、１穴当たりに必要なパルス数は１０パルスであった。

図７は１つの正方形開口を複数パルスで加工する場合の動作説明図であり、上段は開口の配置を示す図、下段は台座１９の速度線図となっている。

以下、１つのパルスで加工可能な開口を「部分開口」と呼ぶ。また、部分開口と部分開口をｓ（＝３μｍ）重ねるとする。

この場合も、図６で説明した手順で加工をすることができるが、偶数行目は奇数行目の２倍加工する必要がある。そこで、同図に示すように、１行目の開口（図中の符号２５）を加工した後、２行目の右行は２行目の一方の側の開口（図中の符号２６）を加工し、左端まで行ったら行変更を行わず、その位置から右行して２行目の他方の開口（図中の符号２７）を加工するようにする。なお、部分開口の間隔等は、図７の図中に示す通りである。すなわち、開口間の距離をｗ、ｂ＝ｗ／ｃｏｓ４５°とすると、最終的に、Ｘ、Ｙ方向のピッチがそれぞれ２（２ｒ−ｓ）＋ｂである開口を形成することができる。

次に、ビームの数を増やした場合について説明する。

図８は、本発明における光学系の応用構成を示す図であり、上記図４におけるビーム分配器を４個にすると共に変換光学系Ｂを４個にしたものである。なお、構成要素にはそれぞれ図４における符号に１〜４を付して示して３桁にしてある。ビーム１４１，１４２，１４３，１４４はそれぞれ、例えば後述する光路偏向装置（１対のガルバノスキャナ）により位置決めされ、１個の集光レンズ１６に入射するように構成されている。この光学系の場合、ビーム分配器１０１，１０２，１０３，１０４を制御することにより、例えば、ビーム１４１、１４２，１４３，１４４の順に集光レンズ１６に入射させることができる。

図９は図８に示した光学系に好適な加工ヘッドの光路偏向装置の構成を示す図である。

ビーム１４１〜１４４は個別に加工ヘッドに導かれる。そして、ビーム１４１はミラーを回転自在に位置決めするガルバノスキャナ２９１とガルバノスキャナ３０１及び反射ミラー３１１と反射ミラー１５を経て、ひとみ径Ｄが５０ｍｍのｆθレンズ３２に導かれ、複合シートＡの表面１７に、個別に縮小投影される。ビーム１４２〜１４４も同様に、それぞれガルバノスキャナ２９２〜２９４とガルバノスキャナ３０２〜３０４及び反射ミラー３１２〜３１４と反射ミラー１５を経て、ひとみ径Ｄが５０ｍｍのｆθレンズ３２に導かれ、複合シートＡの表面１７に、個別に縮小投影される。なお、反射ミラー３１１，３１２，３１３，３１４は反射ミラー１５の反射面の中心に対してそれぞれ対称に配置されている。

ｆθレンズ３２の焦点距離をｆ、ビーム１４１〜１４４がｆθレンズ３２に入射する入射角をθとすると、ビーム１４１〜１４４は焦点面においてｆθレンズ３２の中心軸からｆθの位置に出射する。したがって、入射角θが小さい場合、４つのビームの入射側でのオフセット量Ｌが大きくても、ビーム径ｄを含めてビームがひとみ内に納まれば、すなわちＤ＞２Ｌ＋ｄであればｆθレンズの中心軸付近に集光される。すなわち、例えばｆ＝１５０ｍｍとすると、Ｌ＝１５ｍｍの場合はｄ＜１５、またＬ＝２０の場合はｄ＜１０であれば、ガルバノスキャナ２９１，２９２，２９３，２９４とガルバノスキャナ３０１，３０２，３０３，３０４を制御することにより、各ビームをｆθレンズの中心軸を中心とするＸＹ方向に５×５ｍｍの範囲内の任意の位置に位置決めすることができる。

図１０は図８に示した光学系に好適な加工ヘッドの光路偏向装置の他の構成を示す図である。

この実施形態では、ビーム１４２，１４３は、図示を省略する偏光手段により偏光ビームスプリッタ３３１，３３２に入射する手前でＰ波に変換されて加工ヘッドに導かれ、ガルバノスキャナ２９２，３０２，２９３，３０３を経て、図９における反射ミラー３１１〜３１４が配置された位置に配置された偏光ビームスプリッタ３３１，３３２を透過し、反射ミラー１５を経てｆθレンズ３２に導かれる。

一方、ビーム１４１，１４４は光路途中でＳ波に変換されて加工ヘッドに導かれ、ガルバノスキャナ２９１，３０１、２９４，３０４を経て、ビームスプリッタ３３１，３３２により反射され、反射ミラー１５を経て、ｆθレンズ３２に導かれる。

図１１は、図８の光学系を採用した場合の開口の配置例を示す図であり、正六角形の開口を加工する場合である。

この光学系の場合、レーザ１４１〜１４４をそれぞれ異なる位置に位置決めできるので、例えば、ビーム１４１で開口２５を、ビーム１４２で開口２６を、ビーム１４３で開口２７を、ビーム１４４で開口２８を、それぞれ加工できるようにレーザの光軸をＹ方向に位置決めする。また、照射時間がずれるので、例えば１行目を基準にして２行目〜４行目に対応するレーザの光軸をＸ方向に（√３ｒ＋ｗ）／４ずつずらせて位置決めしておく。そして、図示を省略する制御装置により、台座１９が（√３ｒ＋ｗ）／４移動する毎にビーム１４１〜１４４のいずれかを照射させると、台座１９を１回移動させる毎にＹ方向の幅が４（１．５ｒ＋ａ）の開口を加工することができる。レーザ発振器８のパルス発振周波数及びビーム分配器１０１〜１０４の動作周波数は台座１９の移動速度（加工パルス周波数×レーザ照射ピッチ）に比べて十分大きいので、加工時間を短縮することができる。なお、具体的な動作は上記図６の場合から容易に理解できるので、重複する説明を省略する。

なお、レーザを列方向（Ｘ方向）に順番に照射させるようにすると、隣り合う開口の加工周期が４／Ｆ秒（ただし、Ｆはレーザの発振周波数）に下がり、かつ連続して加工することがないので、熱影響や飛散物による導体層の劣化を緩和することができる。

図１２は、図７で説明した正方形の開口をビーム１４１〜１４４で加工する場合のビームの配置を示す図である。

この図の場合、ビーム１４１で部分開口２５を、ビーム１４２で部分開口２６を、ビーム１４３で部分開口２７を、ビーム１４４で部分開口２８を加工できるように、レーザの光軸をＹ方向に位置決めする。また、照射時間がずれるので、例えば１行目を基準にして２行目、３、４行目に対応するレーザの光軸をＸ方向に（２ｒ−ｓ）／４ずつずらせて位置決めしておく。そして、図示を省略する制御装置により、台座１９が（２ｒ−ｓ）／４移動する毎にビーム１４１〜１４４のいずれかを照射させると、台座１９を１回移動させる毎にＹ方向の幅が２（２ｒ−ｓ）＋ｂの範囲内で略１／２の面積に開口を加工することができる。レーザ発振器８のパルス発振周波数及びビーム分配器１０１〜１０４の動作周波数は台座１９の移動速度に比べて十分大きいので、加工時間を短縮することができる。なお、具体的な動作は上記図６の場合から容易に理解できるので、重複する説明を省略する。

ところで、上記の説明から明らかなように、異なる位置に位置決めすることができるビームの数を増せば増すほど加工速度を向上させることができる。

図１３は図８で説明した構成を拡張させたもので、レーザ発振器と図９の変換光学系を新たに１セット設け、８ビームを加工ヘッドの反射ミラー１５の反射面に入射させるようにしたものである。

また、図１４は、図１３における反射ミラー１５に換えて、反射面を２つ設けたプリズム状反射ミラー３４を採用した例である。

なお、具体的な動作は上記図６の場合から容易に理解できるので、重複する説明を省略する。

図１５は、図１３及び図１４で示したレーザ加工機により加工した場合の正六角形の開口を加工した場合のビームの配置例である。

同図に示すように、ビーム数を８にすると、台座１９の１回の移動で、ビーム数４の場合の２倍の領域を一度に加工することができるので、さらに加工能率を向上させることができる。

図１６は、本発明に係るさらに他の光学系の構成図である。

この構成では、レーザ発振器と図９に示した変換光学系を新たに２セット追加することにより実現できる。

図１７は図１６の光学系で加工した正六角形の開口の配置例である。

なお、具体的な動作は上記図６の場合から容易に理解できるので、重複する説明を省略する。

また、図示を省略するが、加工ヘッドを面数Ｐのポリゴンミラーとかまぼこ形のｆθレンズによるＸ方向走査光学系に置き換え、ポリゴンミラーのＸ方向走査とＹ方向のドラム回転を同期させて、ｆθレンズ加工部に集光させるようにしてもよい。この場合、開口寸法、開口形状、導体ライン幅の精度が低下するため、開口率変化やモアレ縞の発生頻度がやや増える。

ところで、Ｎ個のレーザの照射域が直線上に配置されるようにしておき、ワークをこの照射領域に対して移動させる場合、一般的に以下の（１）、（２）が言える。すなわち、
（１）ワークが一定距離移動する毎にレーザを照射する場合、定速度で走行する距離が長ければ長いほど、１回の走行時間における加速期間と減速期間の比率が相対的に小さくなるので、一定時間内における加工能率を向上させることができる。

（２）レーザ発振器の能力が十分大きく、かつワークの移動速度を同じにする場合、レーザを照射する間隔を短くすればするほど、加工能率を向上させることができる。

なお、ワークを固定しておき、レーザの照射域をワークに対して移動させる場合も同じことが言える。

したがって、開口が正六角形の場合、図１１に示したように、一組の対辺が複合シートの走行方向に対して直角になるように配置すればよい（なお、開口が正六角形の場合、１個おきに対辺の距離の１／２だけずれるが、実質的に直線上に配置してあると見なすことができる）。

一方、開口が正方形の場合、以下のようにすると、上記（１）、（２）を満足させることができ、加工能率を向上させることができる。

図１８は、開口が正方形である場合に加工能率を向上させることができるレーザ加工装置の構成図であり、図４と同じものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、図１９は、ワークの拡大図であり、（ａ）は全体図を、（ｂ）は製品としての開口配置それぞれを示している。

図１８において、ｆθレンズ３２を含むレーザ照射部は、ベース６１に配置された直線案内装置６２上を図の上下方向に移動のテーブル６０に載置されており、図の上下方向に移動自在である。一方、複合シートＡは表面にバキューム方式のシート吸着機構（図示せず）を備えた平板なシートバックアップ５０の一端に配置された主位置決め駆動ロール５１とシートバックアップ５０の他端に配置された副位置決め駆動ローラ５２により巻き取りに位置決めされている（以下、位置決め駆動ロール５１とシートバックアップ５０と副位置決め駆動ローラ５２を合わせてテーブルＴという）。

レーザビーム（図示の場合、４ビーム）はテーブル６０の移動方向に対して４５度である直線Ｋ上に並ぶように位置決めされている。また、テーブルＴは複合シートＡの巻き取り方向が直線Ｋとなる方向に位置決めされている。そして、テーブル６０は加工幅（レーザビームを照射する領域に加速と減速に要する距離を加えた距離）だけ往復移動する。

レーザ発振器の発振周波数は通常２０ｋＨＺ以上であるので、このようにすると、複合シートＡの巻き取り方向とテーブル６０の移動方向を直角にする場合に比べて加工速度を１．４倍とすることができる。また、テーブル６０の質量はテーブルＴの質量よりも小さくすることができるので、テーブル６０を図の上下方向に移動させる場合に比べて移動速度を高速にすることが可能となる。その結果、テーブルＴを移動させる場合に比べて加工能率を向上させることができる。

なお、テーブルＴを図の上下方向に移動させるように構成してもよいし、テーブルＴを回転位置決め機構に載置してテーブル６０に対する角度を変更できるように構成してもよい。

また、図１８に示すレーザ加工機の場合、レーザ発振器８とｆθレンズ３２との距離が加工幅だけ変化するので、各ビーム分配器１０と各ビームモード整形器１１との間にリレーレンズを配置するようにすると、レーザビームの直径及びビームモード（レーザの強度分布）を一定にすることができる。これにより、加工品質を均一にすることが可能となる。

ここで、図２０に示すように、実用上支障のない範囲であれば、上下の列において開口の位置が行方向にずれてもよい（図示の場合ｇ）。
また、ビーム数をさらに増すようにしてもよい。
また、１パルスで穴を加工できない場合は、例えば図１８において、テーブル６０の往復回数を増して複数のパルスで加工するようにすればよい。

さらに、例えば回折形や非球面形のビーム整形器等を用いることによりレーザビームの外形を例えば照射しようとするビーム形状よりも僅かに大きい相似形に整形し、整形したビームをマスクにより最終的に整形するようにすると、ビームの利用効率を向上させることができる。

また、以上では複合シートを加工する場合について説明したが、液晶ＴＶ用の板状の複合シートを加工する場合は、送り出し装置２２と巻き取り装置２３あるいは位置決め駆動ロール５１と副位置決め駆動ローラ５２は不要であるので、例えば、図６のテーブルＴに代えて平板なテーブルとすればよい。

また、液晶ＴＶ用の複合シートを加工する場合は、レーザ発振器として波長が９μｍ程度のＣＯ_２レーザ発振器を用いることができる。

なお、上記においては複合シートに開口を形成する場合について説明したが、本発明に係るレーザ加工機は、例えば、フラットパネルにおける有機トランジスタの形成工程で加熱する場合のようにシート上に規則的に点在する個所を加熱する場合にも適用することができる。

本発明の実施形態に係る複合シートの断面図である。 開口が六角形である場合の配置例を示す図である。 開口の四角形である場合の配置例を示す図である。 実施形態における光学系の基本構成を示す図である。 実施形態に係るワーク移動装置の構成を示す斜視図である。 実施形態において六角形の開口を加工する場合の動作説明図である。 実施形態において１つの正方形開口を複数パルスで加工する場合の動作説明図である。 本発明における光学系の応用構成を示す図である。 図８に示した光学系に好適な加工ヘッドの光路偏向装置の構成を示す図である。 図８に示した光学系に好適な加工ヘッドの光路偏向装置の他の構成を示す図である。 図８の光学系を採用した場合の正六角形の開口を加工する場合の動作説明図である。 図７における正方形の開口を加工する場合のビームの配置を示す図である。 図８に示した構成を拡張し、レーザ発振器と図９の変換光学系を新たに１セット設けた例を示す図である。 図１３における反射ミラーに代えて反射面を２つ設けたプリズム状反射ミラー３４を採用した例を示す図である。 図１３及び図１４で示したレーザ加工機により正六角形の開口を加工した場合のビームの配置例を示す図である。 レーザ発振器と図９に示した変換光学系を新たに２セット追加したさらに他の光学系の構成を示す図である。 図１６の光学系で加工した正六角形の開口の配置例を示す図である。 開口が正方形である場合に加工能率を向上させることができるレーザ加工装置の構成を示す図である。 実施形態におけるワークの拡大図である。 図１９の変形例を示す図である。

符号の説明

８ レーザ発振器
１０ 時間分岐手段
１３ マスク
１８ 回転ドラム
１９ 台座
２９ 位置決め手段
３０ 位置決め手段
３２ 集光レンズ
Ｓ 複合シート

Claims (16)

1. ベースとなる第１層に第２層を厚さ方向に重ねた複合シートにおいて、
   前記第２層に、外形が三角形、四角形及び六角形のいずれか１つの形状であって、同じ大きさの穴を、隣接する穴の各辺間の距離が互いに等しくなるようにして配置したことを特徴とする複合シート。
2. 前記第１層が有機化合物層からなり、前記第２層が金属導体層からなることを特徴とする請求項１記載の複合シート。
3. 前記第１層がガラス層からなり、前記第２層がチタンまたはカーボンの粉末をアクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂に混入して塗布したものであることを特徴とする請求項１記載の複合シート。
4. 前記１つの形状の穴は各辺及び各内角が等しい形状であることを特徴とする請求項１に記載の複合シート。
5. 前記穴の開口率（ただし、開口率＝穴の面積／（穴の外形に隣接する穴までの距離の１／２を加えた図形の面積）が９０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の複合シート。
6. 前記穴のピッチが３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の複合シート。
7. 前記金属導体層の厚さは３μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の複合シート。
8. 前記有機化合物層の材質はＰＥＴであり、厚さが１００μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の複合シート。
9. ベースとなる第１層に第２層を厚さ方向に重ねた複合シートの前記第２層に、レーザにより、外形が三角形、四角形及び六角形のいずれか１つの形状であって、同じ大きさの穴を、隣接する穴の各辺間の距離が互いに等しくなるように配置して加工することを特徴とする複合シートの加工方法。
10. 前記第１層が有機化合物層からなり、前記第２層が金属導体層からなることを特徴とする請求項９記載の複合シートの加工方法。
11. 前記第１層がガラス層からなり、前記第２層がチタンまたはカーボンの粉末をアクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂に混入したものであることを特徴とする請求項９記載の複合シートの加工方法。
12. 前記第２層に照射するレーザのエネルギ密度を、０．４Ｊ／ｃｍ^２以下とすることを特徴とする請求項９に記載の複合シートの加工方法。
13. パルス状のレーザを周波数ｆで出力するレーザ発振器と、
    前記レーザの外形を三角形、四角形及び六角形のいずれか１つに整形するマスクと、
    前記レーザを時間分岐して周波数がｆ／ＮであるＮ個のレーザとするＮ個の時間分岐手段と、
    時間分岐された前記レーザを位置決めするＮ対の位置決め手段と、
    前記レーザを集光する１個の集光レンズと、
    前記レーザの位置決め手段と前記集光レンズが配置されたレーザ照射部又はワークを移動させる移動装置と、
    前記時間分岐手段、位置決め手段及び移動装置を制御する制御手段と、
    からなり、
    前記制御手段は、
    前記Ｎ対の位置決め手段を前記レーザが予め定める位置に照射されるように位置決めした後、前記移動装置を動作させ、
    この状態で前記時間分岐手段を予め定める順序で動作させ、
    前記ワークに、外形が前記マスクで定まる穴を隣接する穴の各辺との距離が互いに等しくなるよう加工することを特徴とするレーザ加工装置。
14. 前記Ｎ個のレーザが直線上に配置されるように位置決めしておき、前記直線に対して前記穴のピッチが最短になるように、前記ワークを位置決めすることを特徴とする請求項１３に記載のレーザ加工装置。
15. 前記ワーク移動装置が回転ドラムであることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のレーザ加工装置。
16. 前記移動装置は前記ワークに対して前記レーザ照射部を移動させることを特徴とする請求項１３記載のレーザ加工装置。

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