(57)【要約】【課題】レーザパワーを抑制しつつもタクト時間を短縮して生産性を高めることが可能なレーザ加工装置を提供する。【解決手段】  レーザ光Ｌをパルス発振させて樹脂フィルム２に間欠的に照射し、該樹脂フィルム２を切断するレーザ加工装置１であって、上記レーザ光Ｌを予め定められた間隔で複数射出するマルチレーザ射出部３と、上記マルチレーザ射出部３から複数射出されたレーザ光Ｌを予め定められたビーム形状に各々集束させて、上記樹脂フィルム２上に導く光学系４と、同一平面内で直交する２方向に対して、何れか一方の方向に上記樹脂フィルムを予め定められた移動速度で移動させる搬送装置５と、上記樹脂フィルム２を切断するためのラインを該樹脂フィルム２に設定し、各々集束させた上記ビーム形状のレーザ光Ｌを上記ラインに合致させて順次照射するように、上記ビーム形状のレーザ光Ｌの照射位置と上記移動速度とを制御する制御部６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光をパルス発振させて樹脂フィルムに間欠的に照射し、該樹脂フィルムを切断するレーザ加工装置であって、
前記レーザ光を予め定められた間隔で複数射出するマルチレーザ射出部と、
前記マルチレーザ射出部から複数射出されたレーザ光を予め定められたビーム形状に各々集束させて、前記樹脂フィルム上に導く光学系と、
同一平面内で直交する２方向に対して、何れか一方の方向に前記樹脂フィルムを予め定められた移動速度で移動させる搬送装置と、
前記樹脂フィルムを切断するためのラインを該樹脂フィルムに設定し、各々集束させた前記ビーム形状のレーザ光を前記ラインに合致させて順次照射するように、前記ビーム形状のレーザ光の照射位置と前記移動速度とを制御する制御部と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記光学系は、複数個のマイクロレンズを等間隔に直線状に配置し、前記複数射出されたレーザ光を前記ビーム形状に各々集束させるマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記光学系は、前記マルチレーザ射出部から複数射出されたレーザ光を各々伝送する複数の光ファイバと、
各々の前記光ファイバの出力端部に伝送されてきたレーザ光を前記ビーム形状に集束させる光学レンズを含む光学装置と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
レーザ光をパルス発振させて樹脂フィルムに間欠的に照射し、該樹脂フィルムを切断するレーザ加工方法であって、
前記レーザ光を予め定められた間隔で複数射出する処理と、
複数射出されたレーザ光を予め定められたビーム形状に各々集束させて、前記樹脂フィルム上に導く処理と、
前記樹脂フィルムを切断するためのラインを該樹脂フィルムに設定し、同一平面内で直交する２方向に対して、何れか一方の方向に前記樹脂フィルムを予め定められた移動速度で移動させながら、各々集束させた前記ビーム形状のレーザ光を前記ラインに合致させて順次照射するように、前記ビーム形状のレーザ光の照射位置と前記移動速度とを制御する処理と、
を実行することを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置に関し、特に樹脂フィルムを効率良くレーザ光で切断して加工するレーザ加工装置及びそのレーザ加工装置で実施するレーザ加工方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、有機ＥＬ（Electroluminescence）等の表示パネルに用いられるポリイミドの樹脂フィルムをレーザ光で切断する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この開示された技術では、レーザアブレーションにより樹脂フィルムを切断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０４８６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、表示パネル用の樹脂フィルムは、表示パネル用のガラス基板に比べて、耐熱性が低いため、レーザパワーを高めると樹脂フィルムの切断したい箇所以外の領域が溶解したり、切断面が炭化したりして、不具合が生じることがあり良好な切断面を得ることが困難であった。そのため、良好な切断面を得るためには、レーザパワーを抑制して照射する必要が生じる。そうすると、例えば、樹脂フィルムを移動させて、その樹脂フィルムを切断するためのラインの先端から後端までレーザ照射する処理（以下、単に「走査」という）をしても、１度の走査では切断できず、膜厚に応じて何度も走査をしなければならないことが起こり得る。そのため、走査回数に比例して、切断開始から終了までのタクト時間が長くなり、生産性が低下するという問題が生じる。
【０００５】
そこで、このような問題点に対処し、本発明が解決しようとする課題は、樹脂フィルムの耐熱性に鑑み、樹脂フィルムを切断する場合、レーザパワーを抑制しつつもタクト時間を短縮して生産性を高めることが可能なレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明によるレーザ加工装置は、レーザ光をパルス発振させて樹脂フィルムに間欠的に照射し、該樹脂フィルムを切断するレーザ加工装置であって、上記レーザ光を予め定められた間隔で複数射出するマルチレーザ射出部と、上記マルチレーザ射出部から複数射出されたレーザ光を予め定められたビーム形状に各々集束させて、上記樹脂フィルム上に導く光学系と、同一平面内で直交する２方向に対して、何れか一方の方向に上記樹脂フィルムを予め定められた移動速度で移動させる搬送装置と、上記樹脂フィルムを切断するためのラインを該樹脂フィルムに設定し、各々集束させた上記ビーム形状のレーザ光を上記ラインに合致させて順次照射するように、上記ビーム形状のレーザ光の照射位置と上記移動速度とを制御する制御部と、を備える。
【０００７】
また、本発明によるレーザ加工方法は、レーザ光をパルス発振させて樹脂フィルムに間欠的に照射し、該樹脂フィルムを切断するレーザ加工方法であって、上記レーザ光を予め定められた間隔で複数射出する処理と、複数射出されたレーザ光を予め定められたビーム形状に各々集束させて、上記樹脂フィルム上に導く処理と、上記樹脂フィルムを切断するためのラインを該樹脂フィルムに設定し、同一平面内で直交する２方向に対して、何れか一方の方向に上記樹脂フィルムを予め定められた移動速度で移動させながら、各々集束させた上記ビーム形状のレーザ光を上記ラインに合致させて順次照射するように、上記ビーム形状のレーザ光の照射位置と上記移動速度とを制御する処理と、を実行する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のレーザ加工装置及びレーザ加工方法によれば、各々集束させた上記ビーム形状のレーザ光を上記ラインに合致させて順次照射して樹脂フィルムを効率良く切断するので、レーザパワーを抑制しつつもタクト時間を短縮して生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明によるレーザ加工装置の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示す樹脂フィルムの側面図である。
【図３】図１に示す樹脂フィルムの平面図である。
【図４】本発明によるレーザ加工装置で使用するマルチビーム光学系の一構成例を示す平面図である。
【図５】図４に示すマルチビーム光学系のＯ−Ｏ線断面図である。
【図６】樹脂フィルムを切断するためのラインにレーザ光を合致させて切断する順序の一例を示す説明図である。
【図７】樹脂フィルムを切断するためのラインにレーザ光を合致させて切断する順序の他の例を示す説明図である。
【図８】本発明によるレーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明によるレーザ加工方法の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明によるレーザ加工装置の変形例の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明によるレーザ加工装置の一例を示す構成図である。図２は、図１に示す樹脂フィルムの側面図であり、図３は、図１に示す樹脂フィルムの平面図である。図１に示すレーザ加工装置１は、例えば、有機ＥＬ表示パネル用の樹脂フィルム２を切断するものであって、構成例として、マルチレーザ射出部３と、マルチビーム光学系４と、搬送装置５と、制御部６とを備える。なお、マルチレーザ射出部３、マルチビーム光学系４、搬送装置５、及び制御部６は、それぞれ、本発明による、マルチレーザ射出部、光学系、搬送装置及び制御部の一例である。また、有機ＥＬ表示パネル用の樹脂フィルム２は、レーザ加工装置１で切断される樹脂フィルムの一例である。
【００１１】
ここで、図２に示す樹脂フィルム２は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルム２１、ポリイミドのフィルム２２の順番に積層されることにより形成されている。樹脂フィルム２の膜厚は、一例として、ＰＥＴのフィルム２１が５０μｍであり、ポリイミドのフィルム２２が１０μｍであり、合わせて６０μｍである。また、図３に示す樹脂フィルム２のサイズは、一例として、液晶表示パネル用として切り出す前のガラス基板のサイズＧ４．５と同じであって、７３０×９２０ｍｍである。なお、樹脂フィルム２のサイズは、Ｇ４．５に限られず、Ｇ６（１５００×１８５０ｍｍ）等、用途に応じて、適宜変更してよい。
【００１２】
また、図３において、樹脂フィルム２に示す破線２３は、樹脂フィルム２を切断するためのラインである。但し、ラインは、一例として樹脂フィルム２に実際に付されているのではなく、レーザ加工装置１が樹脂フィルム２を切断するために設定するラインであって、本実施形態では、説明の便宜上、ラインを仮想的に樹脂フィルム２に付している。本実施形態において、ラインは、樹脂フィルム２をブロック（矩形）状に切断するために区画されており、説明をわかりやすくするため、ｘｙ座標で（０，０）〜（１２，１２）で、４つの座標点で囲まれた領域が切り出されることを表している。
【００１３】
そして、本実施形態では、例えば、長手方向のラインとして、ｘｙ座標で（１，０）〜（１，１２）のラインを第１ライン、（２，０）〜（２，１２）のラインを第２ライン、（３，０）〜（３，１２）のラインを第３ライン、（４，０）〜（４，１２）のラインを第４ラインとする。また、本実施形態では、例えば、横手方向のラインとして、ｘｙ座標で（０，１）〜（５，１）のラインを第５ライン、（０，２）〜（５，２）のラインを第６ライン、・・・（０，１０）〜（５，１０）を第１４ライン、（０，１１）〜（５，１１）を第１５ラインとする。ここで、レーザ加工装置１は、図３に示す樹脂フィルム２について、例えば、第１〜第１５ラインを切断することでスマートフォン等の電子機器の表示パネル用フィルムとして６０枚分を加工処理する。詳細は、図８のフローチャート等を用いて説明する。
【００１４】
図１に戻り、搬送装置５は、同一平面内で直交する２方向に対して、何れか一方の方向に樹脂フィルム２を予め定められた移動速度で移動させるものである。具体的には、搬送装置５は、ステージ７上に樹脂フィルム２を載置し、制御部６の指示により、図１に示すｘ方向又はｙ方向にステージ７を移動させる。したがって、ステージ７の移動速度がそのまま樹脂フィルム２の移動速度となる。また、搬送装置５は、さらに、樹脂フィルム２の全体の向きを変えるために回転駆動機構も備え、制御部６の指示によりステージ７を例えば９０度回転させる。
【００１５】
本実施形態では、樹脂フィルム２の切断を開始する場合、搬送装置５は、一例として、図３に示す第１ラインから切断を開始するために、ステージ７を移動させて第１ラインの（１，０）の座標位置を最初の照射位置になるように樹脂フィルム２を搬送して位置決めする（以下、「照射開始の位置」という）。この場合、第１ラインが走査方向（矢印Ａ方向）と平行となるように位置決めされている。なお、搬送装置５は、１回の走査で樹脂フィルム２の切断する場合には、矢印Ａで示す走査方向を往路としてステージ７を移動させ、２回の走査で樹脂フィルム２の切断する場合には、矢印Ｂで示す走査方向を復路としてステージ７を移動させる。
【００１６】
また、搬送装置５の上方にはマルチビーム光学系４が配設され、マルチビーム光学系４の上方にはマルチレーザ射出部３が配設されている。但し、マルチレーザ射出部３は、例えば反射ミラー等を用いてレーザの光路を変更する構成にすれば、必ずしも、マルチビーム光学系４の上方に配設されなくてもよい。
【００１７】
マルチレーザ射出部３は、レーザ光Ｌをパルス発振させ、予め定められた間隔で複数射出するものである。具体的には、マルチレーザ射出部３は、例えば複数の同一のレーザ発振器を備え、各々のレーザ発振器からは、紫外線のレーザ光Ｌを各々の射出口から射出する。これらの射出口は直線状に等間隔に並んでいる。この場合、マルチレーザ射出部３は、例えば、波長が３５５ｎｍ（第三高調波）のＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザを各々射出する。本実施形態では、説明の便宜上、マルチレーザ射出部３は、７つの射出口から各々レーザ光Ｌを出力することができる構成になっている。なお、使用するレーザは、ＹＡＧレーザに限定されず、例えば、波長が３０８ｎｍのエキシマレーザ等、他の波長のパルスレーザを採用してもよい。但し、レーザ照射に起因する熱蓄積等の影響を避けるために連続発振（ＣＷ：Continuous Wave）の方式を採用しないことが好ましい。したがって、本実施形態では、パルスレーザの方式を採用している。
【００１８】
マルチビーム光学系４は、マルチレーザ射出部３から複数射出されたレーザ光Ｌを予め定められたビーム形状に各々集束させて、樹脂フィルム２上に導くものである。本実施形態では、マルチビーム光学系４は、例えば、マイクロレンズアレイで構成されている。
【００１９】
図４は、本発明によるレーザ加工装置で使用するマルチビーム光学系の一構成例を示す平面図である。図５は、図４に示すマルチビーム光学系のＯ−Ｏ線断面図である。ここで、マルチビーム光学系４は、マルチレーザ射出部３が複数射出するレーザ光Ｌの射出口の配列ピッチに応じて、マイクロレンズを等間隔に直線状に配置し、複数射出されたレーザ光Ｌをビーム形状に各々集束させるマイクロレンズアレイを備える。
【００２０】
一例として、マルチレーザ射出部３が７つの射出口を有する構成の場合には、マルチビーム光学系４は、これに合わせて７個のマイクロレンズ４ａ〜４ｇが設けられている。そして、マルチビーム光学系４は、マルチレーザ射出部３から複数射出されたレーザ光Ｌを７個のマイクロレンズ４ａ〜４ｇで予め定められたビーム形状に各々集束させて、樹脂フィルム２上に導く。この場合、樹脂フィルム２のライン上に照射されるレーザ光Ｌのビーム間隔は、一例として５ｍｍである。
【００２１】
制御部６は、樹脂フィルム２を切断するためのラインをその樹脂フィルム２に設定し、各々集束させたビーム形状のレーザ光Ｌをラインに合致させて順次照射するように、ビーム形状のレーザ光Ｌの照射位置と移動速度とを制御する。制御部６は、マルチレーザ射出部３や搬送装置５と通信ケーブルを介して接続され、制御用のコマンドの指示等を行える。
【００２２】
図６は、本発明によるレーザ加工装置の制御部の構成例を示すブロック図である。制御部６は、プロセッサとメモリとを備える。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であって、マルチレーザ射出部３や搬送装置５に対して統括的な制御処理を実行する。メモリには、例えば、外部からの入力手段を介して作業者からのユーザ入力のデータが記憶される。このユーザ入力には、例えば、樹脂フィルム２のサイズ、膜厚、切断により加工される１ブロックのサイズ等のパラメータが含まれる。
【００２３】
また、制御部６は、ユーザ入力のパラメータに基づいて、上述したように樹脂フィルム２に仮想的に座標を設定し、その内でラインの座標を演算により求める。これにより、制御部６は、樹脂フィルム２を切断するためのラインを設定する。さらに、制御部６は、ユーザ入力のパラメータに基づいて、レーザパワー、焦点サイズ（スポット径等）、樹脂フィルム２の移動速度、走査回数、走査順序を含む制御パラメータを設定する。但し、作業者がユーザ入力したデータを設定するようにしてもよい。
【００２４】
次に、このように構成されたレーザ加工装置１の動作の一例について説明する。
先ず、図１に示すレーザ加工装置１の制御部６は、一例として、樹脂フィルム２のサイズ（７３０×９２０ｍｍ）、膜厚（６６μｍ）、切断により加工される１ブロックのサイズ（７７×１４６ｍｍ）等のパラメータをメモリから読み出す。そして、制御部６は、上記の制御パラメータを設定する。この場合、制御部６は、一例として、各々のレーザパワー（約１Ｗ（ワット））、スポット径（２０μｍ）、樹脂フィルム２の移動速度（１００ｍｍ／ｓｅｃ）、各ラインの走査回数（２回）、走査順序（図６、７参照）を含む制御パラメータを設定する。
【００２５】
詳細には、本実施形態では、パルスレーザの繰り返し周波数を８０ｋＨｚとし、１回の照射当たりのレーザパワーを１２μＪとし、１秒当たりのレーザパワーを、８０ｋＨｚ×１２μＪ＝０．９６Ｗ（約１Ｗ）としている。
【００２６】
図６は、樹脂フィルムを切断するためのラインにレーザ光を合致させて切断する順序の一例を示す説明図である。図７は、樹脂フィルムを切断するためのラインにレーザ光を合致させて切断する順序の他の例を示す説明図である。本実施形態では、樹脂フィルム２を移動させて切断するため、レーザ加工装置１は、先ず、長手方向の第１〜第４ラインの順番で樹脂フィルム２を切断する（図６参照）。続いて、レーザ加工装置１は、ステージ７を９０度回転させた後、横手方向の第５〜第１５ラインの順番で樹脂フィルム２を切断する（図７参照）。
【００２７】
なお、図６、７では、各ラインにつき、１回の走査で切断される場合について例示している。但し、膜厚によっては、レーザパワー等の制御パラメータとの関係で同一のラインを１回走査しただけでは、切断できない場合も起こり得る。そのため、レーザ加工装置１では、必要に応じて同一のラインについてＮ回（例えば、Ｎ=２）走査することにより、樹脂フィルム２を切断する手段を導入している。したがって、２回の走査の場合には、レーザ加工装置１は、樹脂フィルム２の同一のラインを往復させることで切断するようにしている。
【００２８】
ここで、図１に示すレーザ加工装置１のマルチレーザ射出部３がレーザ照射可能なレディ状態になっており、マルチレーザ射出部３に設けられている各々の射出口のシャッタ（図示省略）が開かれると、レーザ照射が開始される。制御部６は、例えば、作業者からの切断開始の指示入力を受け付けると、レーザ加工装置１は、図８に示すフローチャートの処理を開始し、樹脂フィルム２の切断を実行する。但し、本実施形態では、ステージ７と樹脂フィルム２の間にガラス基板（図示省略）を設けて、このガラス基板に樹脂フィルム２の片面を吸着させておく手段を採用している。これにより、本実施形態では、樹脂フィルム２の各ラインが切断されても、樹脂フィルム２の各ブロックが離散しないようにしている。なお、本実施形態では、上記手段に限られず、各ブロックが離散しない他の手段を採用してもよい。
【００２９】
図８は、本発明によるレーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１では、レーザ光Ｌを予め定められた間隔で複数射出する処理を実行する。具体的には、制御部６は、マルチレーザ射出部３のシャッタを開ける指示を出し、レーザ光Ｌを射出させてマルチレーザ射出部３を制御する。
【００３０】
ステップＳ１０２では、予め定められたビーム形状に各々集束させて、樹脂フィルム２上に導く処理を実行する。具体的には、マルチビーム光学系４は、マルチレーザ射出部３から射出された各々のレーザ光Ｌを、一例としてスポット径２０μｍのレーザビームに集束させる。
【００３１】
ステップＳ１０３では、マルチレーザ照射により、樹脂フィルム２の当該切断対象の第ｎラインを切断する処理を実行する。具体的には、制御部６は、ライン番号ｎ（例えばｎ＝１から１５までの自然数）として、第ｎラインのうちでｎ＝１を設定し、先ず、第１ラインについて、図３に示すｘｙ座標で（１，０）〜（１，１２）の方向に時系列に切断するため、第１ラインに合致させて、各々集束させたビーム形状のレーザ光Ｌを順次照射するように、樹脂フィルム２へのレーザ光Ｌの照射位置及び移動速度を制御する。
【００３２】
詳細には、制御部６は、搬送装置５に指示を出すことにより、搬送装置５は、先ず、図３に示すｘｙ座標で（１，０）の位置から（１，１２）の方向にレーザ光Ｌが照射するようにして、樹脂フィルム２を移動させる。これにより、第１ラインはレーザアブレーションにより削られる。制御部６は、第１ラインの１回目の走査について完了を検知すると、ステップＳ１０４の処理に移行する。なお、完了を検知する仕方等の搬送装置５の種々の制御については、公知技術を適宜採用すればよいので説明を省略する。
【００３３】
ステップＳ１０４では、ライン毎に、走査回数に達したか否かを判定する。制御部６は、例えば走査回数が２回の場合には、第１ラインが走査回数に達していないため（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、再度ステップＳ１０３に戻る。そして、制御部６は、搬送装置５に指示を出し、復路として図１に示すＢ方向に樹脂フィルム２を移動させてマルチレーザ照射により第１ラインを切断する処理を実行する。そして、制御部６は、第１ラインの２回目の走査について完了を検知すると、ステップＳ１０４の処理に移行する。この場合、第１ラインが走査回数に達しているため（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５の処理に移行する。
【００３４】
ステップＳ１０５では、全てのラインを切断したか否かを判定する。全てのラインを切断した場合には（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、制御部６は、このフローチャートの処理を終了する。一方、全てのラインを切断していない場合には（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、制御部６は、ステップＳ１０６の処理に移行する。
【００３５】
ステップＳ１０６では、レーザ光Ｌの照射位置を次のラインに移動させる処理を実行する。この場合、制御部６は、ライン番号をインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）して、次に切断する第ｎラインを決定する。つまり、制御部６は、第１ラインを切断した場合には、次に切断するラインとして第２ラインを決定し、搬送装置５に第２ラインがマルチビーム光学系４のマイクロレンズ４ａ〜４ｇと対向させるようにステージ７の移動の指示を出す。これにより、搬送装置５は、第２ラインの（２，０）の座標位置を照射開始の位置に移動させる。つまり、搬送装置５は、図３においてレーザ照射開示時の第１ラインの（１，０）の座標位置に第２ラインの（２，０）の座標位置が来るようにステージ７を移動させる。そして、制御部６は、ステップＳ１０３の処理に戻り、第２ラインに向けて、各々集束させたビーム形状のレーザ光Ｌを切断する箇所に順次照射するように、樹脂フィルム２へのレーザ光Ｌの照射位置及び移動速度を制御する。
【００３６】
以下、同様にして、第３〜第４ラインを切断する。第４ラインが切断され第５ラインを切断する場合には、搬送装置５は、ステージ７を９０度回転させて、さらに第５ラインの照射位置に樹脂フィルム２を移動させる。つまり、搬送装置５は、例えば、第５ラインの（５，１）の座標位置を照射開始の位置に移動させる。以下、第１〜第４ラインを切断したのと同様にして、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６をループする毎に、第５〜第１５ラインを順番に切断する。
【００３７】
なお、レーザ光Ｌの照射位置を次のラインに移動させる処理の実行中については、樹脂フィルム２にレーザ光Ｌを照射しないように、制御部６は、マルチレーザ射出部３のシャッタを閉じる指示を出し、マルチレーザ射出部３は、その指示を受信した後にシャッタを閉じる。これにより、ライン以外にレーザ光Ｌが照射されることを防ぐことができる。
【００３８】
以上より、本実施形態では、一例として、１００ｍｍ／ｓｅｃの移動速度にて、８０ｋＨｚの繰り返し周波数で約１Ｗのマルチレーザを５ｍｍのビーム間隔で順次照射しているが、このような、移動速度、レーザパワー、繰り返し周波数、ビーム間隔等を含む制御パラメータの組み合わせを最適化することで、マルチレーザの照射位置に間隔があっても、樹脂フィルム２をラインに従って連続的に切断することが可能となる。
図９は、本発明によるレーザ加工方法の一例を示す説明図である。図９（ａ）〜（ｇ）は、最初に切断される第１ラインのブロック座標（１，０）の切断箇所がどのようにして切断されていくかを定点観察した場合を例示している。但し、説明をわかりやすくするため、各ラインについて、レーザ加工装置１が１回の走査で樹脂フィルム２を切断することとする。そのため、樹脂フィルム２の膜厚は、一例として、ＰＥＴのフィルム２１を２５μｍとし、ポリイミドのフィルム２２を５μｍとする。また、マルチレーザ射出部３の７個の射出口からレーザ光Ｌ１〜Ｌ７が各々照射されることとする。なお、図９では、説明の便宜上、レーザ光Ｌをレーザ光Ｌ１〜Ｌ７として、各々区別している。
【００３９】
図９（ａ）において、樹脂フィルム２は、マルチビーム光学系４のマイクロレンズ４ａからレーザ光Ｌ１の照射を受け、レーザアブレーションにより、一定の深さだけ削られる。ここで、一定の深さは、樹脂フィルム２の膜厚／マルチレーザ射出部３の射出口の数（又は、マイクロレンズの数）に相当することが好ましく、本実施形態でも採用している。
【００４０】
次に、図９（ｂ）において、樹脂フィルム２は、マイクロレンズ４ｂからレーザ光Ｌ２の照射を受けて一定の深さだけ削られる。続いて、図９（ｃ）において、樹脂フィルム２は、マイクロレンズ４ｃからレーザ光Ｌ３の照射を受けて一定の深さだけ削られる。続いて、図９（ｄ）において、樹脂フィルム２は、マイクロレンズ４ｄからレーザ光Ｌ４の照射を受けて一定の深さだけ削られる。続いて、図９（ｅ）において、樹脂フィルム２は、マイクロレンズ４ｅからレーザ光Ｌ５の照射を受けて一定の深さだけ削られる。
【００４１】
さらに、図９（ｆ）において、樹脂フィルム２は、マイクロレンズ４ｆからレーザ光Ｌ６の照射を受けて一定の深さだけ削られる。続いて、図９（ｇ）において、樹脂フィルム２は、マイクロレンズ４ｇからレーザ光Ｌ７の照射を受けて一定の深さだけ削られ、最終的に切断されることになる。
【００４２】
ここで、本実施形態において、樹脂フィルム２の膜厚を、上述した６０μｍとすると、各ラインの走査回数は、各ラインを往復させてレーザ照射を実行したため、２回となった。つまり、１つのライン当たり２回走査することで、樹脂フィルム２を切断することができた。タクト時間は、２９２ｓｅｃ（４．９分）となり、１時間当たりのスループットは、１２．２枚／ｈｏｕｒであった。
【００４３】
次に、比較例について説明する。比較例では、マルチレーザではなく、単一のレーザ照射で切断を実行した。この場合、レーザ加工装置１では、マルチレーザ射出部３のレーザのうち１つのみを射出させることで、比較することができる。他の条件は同じとする。すなわち、他の条件として、同じサイズ（７３０×９２０ｍｍ）、同じ膜厚（６０μｍ）の樹脂フィルム２とし、パルスレーザの波長（３５５ｎｍ）、ビームのスポット径（２０μｍ）、走査条件として、移動速度（１００ｍｍ／ｓｅｃ）、レーザのパワー（１Ｗ）等である。
【００４４】
その結果、比較例では、切断可能な走査回数が１４回となった。つまり、比較例では１つのライン当たり１４回走査することで樹脂フィルム２を切断することができた。タクト時間は、２０４４ｓｅｃ（３４．１分）となり、１時間当たりのスループットは、１．８枚／ｈｏｕｒであった。
【００４５】
したがって、本実施形態で実行した場合、比較例よりもスループットで約６．８倍生産性が向上した。また、比較例において、仮にレーザパワーを例えば１４Ｗにすれば、全てのラインを１回の走査で切断できるが、上述した通り、不具合が生じることになる。そのため、１Ｗのレーザパワーにすると、各ラインに対して１４回の走査が必要になった。これに対し、本実施形態では、各ラインに対して２回の走査で済むので、この点からも優位性を保っている。
【００４６】
以上より、本実施形態によれば、フレキシブルディスプレイ等の有機ＥＬ表示パネルに適用される樹脂フィルムを良好に切断することができるだけではなく、走査回数を低減することができ、生産性を向上させる顕著な効果が得られる。
【００４７】
次に変形例について説明する。
図１０は、本発明によるレーザ加工装置の変形例の一例を示す構成図である。なお、上記実施形態と、同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略し、相違点について主に詳述する。上記実施形態では、本発明の光学系として、マルチビーム光学系４を採用したが、本発明は、これに限定されない。図１０に示すレーザ加工装置１０は、図１に示すマルチビーム光学系４に代えて、マルチレーザ射出部３から複数射出されたレーザ光を各々伝送する複数の光ファイバ９と、各々の光ファイバ９の出力端部に伝送されてきたレーザ光を予め定められたビーム形状に集束させる光学レンズを含む光学装置８と、を備える。光ファイバ９及び光学装置８は、本発明による光学系の一例である。
なお、ＹＡＧレーザ等から光ファイバでレーザ光を伝送して集束させる技術は、公知技術であるので、光学装置８の詳細な説明は省略する。図１０に示すレーザ加工装置１０においても、図１に示すレーザ加工装置１と同様の効果を得ることができる。また、図１０では、光ファイバ９、光学装置８が各々３つ描かれているが、実際には、レーザ加工装置１０は、光ファイバ９、光学装置８を各々７つ備えていることとする。
【００４８】
上記実施形態では、マルチレーザ射出部３は、複数のレーザ発振器を備える構成にしたが、ハーフミラーと全反射ミラーとを組み合わせることにより、１つの発振器から射出された１つのレーザ光を複数のレーザ光に分光するようにして、各々光ファイバ９に導く構成にしてもよい。説明をわかりやすくするため、一例を挙げると、１つのレーザ光から３つのレーザ光に分光して生成させる場合には、第１のハーフミラー、第２のハーフミラー、全反射ミラーを直線状に予め定められた距離間隔で配置する。これにより、１つの発振器から射出された１つのレーザ光が、第１のハーフミラーに入射することにより、反射するレーザ光と透過するレーザ光とに分光される。そして、第１のハーフミラーを透過したレーザ光が、第２のハーフミラーに入射することにより、反射するレーザ光と透過するレーザ光とに分光される。さらに、第２のハーフミラーを透過したレーザ光が、全反射ミラーで反射される。以上の構成により、マルチレーザ射出部３は、１つの発振器から３つのマルチレーザを射出することができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、レーザ光Ｌをマイクロレンズアレイで２０μｍのスポット径に集束させたが、レーザビームの形状は、これに限定されない。例えば、シリンドリカルレンズを配置し、複数射出されたレーザ光Ｌを、シリンドリカルレンズを介して走査方向に対してライン状に集束させるビーム形状にしてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１、１０…レーザ加工装置
２…樹脂フィルム
３…マルチレーザ射出部
４…マルチビーム光学系
５…搬送装置
６…制御部
７…ステージ
８…光学装置
９…光ファイバ
Ｌ…レーザ光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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