JPH11320134A - レーザトリミング加工装置および加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一地点の加工を１パルスだけで行なって一地
点での加工時間を大幅に短縮し、加工中に加工点のＸ方
向の無停止連続移動を行うことにより、また、１回の加
工範囲形状を移動と直交するＹ方向に長くして、Ｙ方向
の停止・発進回数も減らすことにより、移動時間の大幅
短縮を図ったレーザトリミング加工装置および加工方法
を提供する。 【解決手段】 マスクを含む照明光学系にレーザビーム
を、加工面のＸ方向に縮小すると共に、ＹＸ方向に拡大
する光学系を含み、加工物テーブルをＸ、Ｙ方向に移動
する手段と、テーブル位置を測定する手段と、加工位置
に同期してレーザ発振トリガー信号を発する手段を有す
る装置を用いて、加工位置を測定しつつ加工面をＸ方向
に連続無停止で移動し、加工位置に同期したトリガー信
号により、１つの位置ごとに１回のレーザショット加工
をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大型で薄型のディ
スプレイの電子源パネルの枢要部である電子放出素子を
高速度で行う、レーザトリミング加工装置および加工方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明の対象とする面発光型ディスプレ
イは特許出願平６−３０５８２１に詳述されているが、
電子源からの放出電子により前面のパネルが発光するも
ので、当然ながらその発光量は素子ごとに均一性が要求
される。発光量は放出電子量により決まり、放出電子量
は電子源の面積により決まる。

【０００３】素子形成工程を簡単に説明する。先ず、第
１の工程で、素子部にある２つの電極は、印刷法により
ガラス基板上に電極ポートとして塗布される。電極間の
距離は数１０ミクロンで、印刷方法や条件を適正に選
び、正確な電極間距離が形成される。第２の工程で電極
間にＰｄＯなどの電子源材料を塗布する。第３の工程は
フォーミングと称し、電子放出部において存在する微細
亀裂を電極間に平行に形成する。亀裂の長さは、電極間
に塗布された電子源材料の長さで決まり、例えば、長さ
約１７０μｍに対し数ミクロンの誤差しか許容されな
い。それ以上の誤差は電子源毎の放出電子量の差とな
り、素子毎の輝度むらの原因になる。通常の印刷法で電
極間にそれだけの精度で電子源材料を塗布することは困
難である。

【０００４】そこで前述の第２の工程において電極間に
大きめの面積に印刷塗布された電子源材料の不要部分を
除去し、素子毎の電子源塗布長を一定にするレーザート
リミング工程の実施が必要である。本発明は本工程に関
するものである。

【０００５】レーザトリミングの方法には、集光された
ビームのスポットを塗布膜上を除去走査して寸法を決め
る方法と、マスク結像したパターンにおいて或る面積を
一括除去して寸法を決める方法がある。本発明は後者の
マスクパターン法に属する。

【０００６】マスクパターン法で大面積のディスプレイ
パネルを効率よくトリミング加工するには、一括加工面
積を大きくとることが有効であるが、拡大光学系で一律
に相次形状に面積を広げると当然光量の低下を伴う。除
去エネルギー閾値から一度に加工できる面積に上限があ
り、加工すべき全面積が広い場合には、一回に加工でき
る範囲ごとに逐次移動する方法により全範囲を加工す
る。逐次移動する場合は、移動の高速化が加工の高能率
化にとって重要であるが、従来は次の課題の欄で述べる
ように、移動の高速化が困難であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】エキシマレーザはパル
ス発振レーザであり、発振周波数は高々２００Ｈｚであ
る。このため同一箇所で複数ショットの加工が必要な場
合は一個所の加工が終了するまでに、加工時間がｍｓｅ
ｃのオーダでかかる。この間加工物は加工位置ずれを防
ぐために静止していなければならない。加工終了後、次
の加工点へ移動する。レーザのパルス時間は数ナノ秒程
度であるので、加工時間に比べ加工点の移動時間の方が
大幅に大きい。同一箇所で複数ショットの加工をする場
合、加工点を移動しようとしてもほんの僅かの速度でし
か移動できない。例えば、同一箇所で２ショット（＝５
ｍｓｅｃ）の加工で無停止連続移動で全範囲を加工する
時に、加工中の加工点の移動量が１μｍしか許容できな
いとすると、移動速度は１μｍ／５ｍｓｅｃ＝０、２ｍ
ｍ／ｓｅｃ以下でなければならない。

【０００８】以上のように、加工時に移動を一時停止し
たり減速したりすると、合計加工時間が長くなる。短時
間で加工を終了するには、加工基板の移動を速くするこ
とが重要であるが、高速移動ができなかった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、一地点の加工を
１パルスだけで行なって一地点での加工時間を大幅に短
縮し、加工中に加工点のＸ方向の無停止連続移動を行う
ことにより、また、１回の加工範囲形状を移動と直交す
るＹ方向に長くして、Ｙ方向の停止・発進回数も減らす
ことにより、移動時間の大幅短縮を図ったレーザトリミ
ング加工装置および加工方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザトリミン
グ加工装置は、平面矩形形状内に１辺Ｘ方向に一定ピッ
チで２次元状に多数配置された発光素子と、エキシマレ
ーザで照明したマスクとを、光学レンズで加工面に投影
・結像して、トリミングする加工装置において、マスク
を含む照明光学系にレーザビームを、加工面のＸ方向に
縮小すると共に、ＹＸ方向に拡大する光学系を含み、加
工物テーブルをＸ、Ｙ方向に相対的に移動する手段と、
テーブル位置を測定する手段と、加工位置に同期してレ
ーザ発振トリガー信号を発する手段を有する装置であ
る。

【００１１】本発明のレーザトリミング加工方法は、上
述のレーザトリミング加工装置を用いて、レーザトリミ
ング加工する方法であって、加工位置を測定しつつ加工
面をＸ方向に連続無停止で移動し、加工位置に同期した
トリガー信号により、１つの位置ごとに１回のレーザシ
ョット加工をする方法である。

【００１２】なお、この加工方法は、１回に加工される
Ｘ方向の発光素子数が、加工に必要なショット数に等し
くなるように調節される加工方法であることが好まし
い。

【００１３】エキシマレーザの１パルスの発振時間（パ
ルス幅）は５ｎｓｅｃ程度である。したがって１地点で
１パルスの加工だけで次の加工点に移動すれば、加工点
のずれの許容値が前述の例と同様に１μｍとして、加工
中の移動速度は１μｍ／５ｎｓｅｃ＝２００ｍｍ／ｓｅ
ｃへと１０００倍に増速することが可能になる。

【００１４】一地点の加工を１ショットで終らせるに
は、レーザ本体の出力を上げるのが簡便であるが限度が
あり、高出力にした上で、照射エネルギーを光学レンズ
で高めるのが有効である。Ｘ方向にシリンドリカルレン
ズで縮小すれば、Ｙ方向の１回での加工素子数を減らす
ことなくエネルギー密度が高まる。

【００１５】一回の加工範囲をＹ方向に長くするには、
２組の直交したシリンドリカルレンズでビームをＹ方向
に拡大し、更にエネルギー密度を下げないために、Ｘ方
向に縮小する。

【００１６】また同一箇所で複数ショットの加工が必要
な場合、例えばレーザの１ショットのエネルギーが不安
定のため、必要エネルギーを分割し、複数ショットの合
計で加工してエネルギーの安定性を高める場合には、一
度に照射されるＸ方向素子数が、必要ショット数になる
ように光学レンズの縮小率で照射面積を調整し、１ショ
ット加工毎に１素子ピッチだけ加工点をずらせば合計で
必要ショット数の加工ができる。この場合もＸ方向の加
工点の移動は停止することなく、連続一定速度で行う。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態例につ
いて図面を参照して説明する。

【００１８】図１（ａ）は、本発明のレーザトリミング
加工装置の一実施形態例の概略構成図、（ｂ）は、
（ａ）の３つの地点Ａ、Ｂ、Ｃにおけるレーザビームの
断面形状の推移を示す図、図２は、本発明のレーザトリ
ミング加工方法の一実施形態例を説明する図、図３は、
同じく加工方法の第２の実施形態例を説明する図であ
る。

【００１９】図１（ａ）は、本発明による加工装置を示
すもので、ＫｒＦエキシマレーザ発振機１からでたレー
ザ光２はＸ、Ｙ２つの方向のシリンドリカルレンズを組
み合わせたシリンドリカルコリメーターレンズ３に入
り、２つの方向に縮小と拡大をし、所望の断面形状に変
形した後、平行な光に変換される。図１（ｂ）に示すよ
うに、Ａ地点におけるビームの元断面形状は、第１のシ
リンドリカルレンズでＸ方向に縮小され（Ｂ地点）、第
２のシリンドリカルレンズでＹ方向に拡大される（Ｃ地
点）。その後、所望のトリミング形状の金属マスク４を
通過し、反射ミラー５を経て、投影レンズ６により加工
基板７の面上にマスク像が結像される。

【００２０】加工基板７上のトリミング加工位置はあら
かじめ基板７上に印刷された原点マークで位置出しをし
て置く。基板７を置いたテーブル８をスケール９で位置
を正確に測定し、ＮＣモータ１０で連続移動しながらス
ケールに同期してレーザを発振すれば素子位置に合致し
てトリミングが行われる。

【００２１】図２は、本発明による基板７上の素子電極
の第１の加工方法を示すもので、１素子の電極対２０と
１回の加工範囲２２が明治されている。加工範囲２２が
Ｘ方向に移動し、Ｘ方向の素子ピッチＰ１毎にレーザを
照射・除去する。

【００２２】図３は、本発明による基板７上の素子電極
の第２の加工方法を示すもので、１回の加工範囲５４は
前述図２の第１の方法の場合と比べて形状がかなり異な
る。図２とはＸＹ方向の拡大縮小率が異なる場合で、加
工ピッチＰ２を素子電極のＸ方向のピッチＰ１と同じに
すると、１素子に２回の加工が重ねられることになる。

【００２３】さらに、具体的に数字を用いて実施例を説
明する。

【００２４】基板上Ｘ方向４８０個（ピッチＰ１＝０．
４６ｍｍ、全長Ｌ１＝２２１．２６ｍｍ）、Ｙ方向２４
０個（ピッチＰ２＝０．６９ｍｍ、全長Ｌ２＝１６６．
２９ｍｍ）の素子を、１回にＸ方向２素子、Ｙ方向３０
素子の素子数ずつ加工を行う。Ｘ方向に速度１０ｍｍ／
ｓｅｃで移動し、素子ピッチの０．４６ｍｍ毎にレーザ
を発振照射する。Ｘ方向の加工の移動に２２秒かかり、
次の加工に移るＹ方向の移動に２秒かかった。全面を加
工するのに、（２２＋２）秒×（２４０素子÷３０素
子）回＝１７６秒を要した。

【００２５】従来の加工中に停止する方法ではＸ方向に
４８０回×（２４０素子÷３０素子）＝３８４０回の停
止発進を繰り返さなければならず、１回の停止発進に
０．５秒としても１９２０秒を要することとなる。

【００２６】本発明の方法と従来の方法とを上述の結果
に基づいて比較すれば、 １７６秒／１９２０秒＝０、０９ すなわち、本発明の方法は、従来方に比し、時間が１／
１０以下に大幅に短縮される。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明したように本発明は、マスク
を含む照明光学系にレーザビームを、加工面のＸ方向に
縮小すると共に、ＹＸ方向に拡大する光学系を含み、加
工物テーブルをＸ、Ｙ方向に移動する手段と、テーブル
位置を測定する手段と、加工位置に同期してレーザ発振
トリガー信号を発する手段を有する装置を用いて、加工
位置を測定しつつ加工面をＸ方向に連続無停止で移動
し、加工位置に同期したトリガー信号により、１つの位
置ごとに１回のレーザショット加工をする方法を採るこ
とにより、加工時間を大幅に低減することが可能なレー
ザトリミング加工装置および加工方法を提供できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明のレーザトリミング加工装置
の一実施形態例の概略構成図、（ｂ）は、（ａ）の３つ
の地点Ａ、Ｂ、Ｃにおけるレーザビームの断面形状の推
移を示す図である。

【図２】本発明のレーザトリミング加工方法の一実施形
態例を説明する図である。

【図３】本発明のレーザトリミング加工方法の第２の実
施形態例を説明する図である。

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ２ レーザ ３ シリンドリカルコリメーターレンズ ４ マスク ５ 反射ミラー ６ 投影レンズ（光学レンズ） ７ 加工基板 ８ テーブル ９ 位置スケール １０ ＮＣモータ １１ ＣＰＵ １２ ＮＣ ２０ 素子電極 ２２，２４ レーザによる一回の加工範囲 Ａ，Ｂ，Ｃ 地点 Ｘ，Ｙ 方向 Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２ １回の素子加工範囲長さ Ｐ１，Ｐ２ 素子ピッチ Ｐ３ 加工ピッチ Ｌ１，Ｌ２ 素子範囲全長

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面矩形形状内に１辺Ｘ方向に一定ピッ
   チで２次元状に多数配置された発光素子と、エキシマレ
   ーザで照明したマスクとを、光学レンズで加工面に投影
   ・結像して、トリミングする加工装置において、 マスクを含む照明光学系にレーザビームを、加工面のＸ
   方向に縮小すると共に、Ｙ方向に拡大する光学系を含
   み、加工物テーブルをＸ、Ｙ方向に相対的に移動する手
   段と、テーブル位置を測定する手段と、加工位置に同期
   してレーザ発振トリガー信号を発する手段を有するレー
   ザトリミング加工装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のレーザトリミング加工装
   置を用いて、レーザトリミング加工する方法であって、 加工位置を測定しつつ加工面をＸ方向に連続無停止で移
   動し、加工位置に同期したトリガー信号により、１つの
   位置ごとに１回のレーザショット加工をする、レーザト
   リミング加工方法。
3. 【請求項３】 １回に加工されるＸ方向の発光素子数
   が、加工に必要なショット数に等しくなるように調節さ
   れる、請求項２記載のレーザトリミング加工方法。