(57)【要約】【課題】  絶縁層リペアの際のマスク開口部形状は、配線リペアの際のマスク開口部形状と異なるため、両方のリペアに対応した加工装置を安価に提供する。【解決手段】  被加工物にレーザー光を照射するレーザー光源と、レーザー光源から被加工物に至る光路中に設置されるマスクとを備え、前記マスクは、大きさが可変である四角形状の第１開口部を有する板状の第１マスクと、第１マスクと平行で四角形状の第２開口部を有する板状の第２マスクからなり、第１および第２マスクは、レーザー光源の光軸に直交し、第１および第２開口部の中心がレーザー光源の光軸に一致し、かつ、第１開口部の一辺とその辺に対向する第２開口部の一辺とが４５度の角度をなすように配置されていることを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物にレーザー光を照射するレーザー光源と、レーザー光源から被加工物に至る光路中に設置されるマスクとを備え、前記マスクは、大きさが可変である四角形状の第１開口部を有する板状の第１マスクと、第１マスクと平行で四角形状の第２開口部を有する板状の第２マスクからなり、第１および第２マスクは、レーザー光源の光軸に直交し、第１および第２開口部の中心がレーザー光源の光軸に一致し、かつ、第１開口部の一辺とその辺に対向する第２開口部の一辺とが４５度の角度をなすように配置されていることを特徴とする液晶パネル用レーザー加工装置。
【請求項２】
第２開口部が正四角形であることを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル用レーザー加工装置。
【請求項３】
第１開口部は、最大開口時における大きさが、第２開口部より大きいことを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル用レーザー加工装置。
【請求項４】
第２開口部はその大きさが可変であることを特徴とする請求項1に記載のレーザーによる液晶パネル加工装置。
【請求項５】
レーザー光源は、その発振波長が800nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル用レーザー加工装置。
【請求項６】
請求項１記載のレーザー加工装置を使用し、金属と非金属の２種類の被加工物について加工を行うことを特徴とする液晶パネル加工方法。
【請求項７】
被加工物の材料に応じて、第１および第２開口部の大きさを変化させることを特徴とする請求項６に記載の液晶パネル加工方法。
【請求項８】
被加工物の材料に応じて、レーザー光の波長が異なることを特徴とする請求項６に記載の液晶パネル加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザーを用いた液晶パネル加工装置および液晶パネル加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、液晶パネルの品質に対する要求が高くなっており、従来許容されてきたパネル内の数画素の欠陥についても、より減少させることが求められている。その一方で液晶ディスプレイの高精細化、パネルの大型化が進展しており、パネルあたりの画素数は大幅に増加している。そのため、パネル基板あたりの欠陥率は一段と低く抑えることが必要となっている。
【０００３】
この必要性に応えるため、従来より例えば特許文献１に示されているような、欠陥のリペア方法が提案されている。すなわち、配線同士がショートしている部分をレーザーにより除去することで欠陥のリペア（補修）を行うものである。
この場合、加工する部分の大きさはショートしている部分の幅や長さに応じて適宜定める必要があり、加工部分の大きさを定めるためのレーザーのマスクは、大きさが可変である四角形状であるのが望ましい。
【０００４】
一方でパネルに生じる欠陥としては、配線同士のショートのみならず、絶縁層の剥がれによるショートも発生している。この欠陥の修正方法として、例えば、剥がれ部分をレーザーで整形し、その箇所に新たに絶縁層を形成する液滴を入れることで、絶縁層を再形成する方法が考えられている。この場合、液滴の形状は球状であるため、整形後の形状は円形であることが望ましい。
【特許文献１】特開平３−２０９４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら円形に整形するためにはレーザーのマスクの開口部は円形である必要がある。また、円形で任意の大きさの開口部を形成するためには、可変寸法の孔を形成する虹彩状マスクを用いるか、複数の孔を選択して用いることが必要となる。
このように絶縁層のリペアの際のマスク開口部形状は、配線リペアの際のマスク開口部形状と大幅に異なることとなり、１つのマスクにて両方のリペアを満足するような加工を行うことは困難である。このため両方のリペアを行うためには、複数のマスクを切り替えて使用する、あるいはレーザー照射装置そのものを個別に用意する必要があるため、装置が複雑になり、大型で高価なものとなる。
【０００６】
そこで本発明では、絶縁層リペアと、配線リペアとの両方に適用可能な容易で安価な液晶パネル用レーザー加工装置と加工方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、被加工物にレーザー光を照射するレーザー光源と、レーザー光源から被加工物に至る光路中に設置されるマスクとを備え、前記マスクは、大きさが可変である四角形状の第１開口部を有する板状の第１マスクと、第１マスクと平行で四角形状の第２開口部を有する板状の第２マスクからなり、第１および第２マスクは、レーザー光源の光軸に直交し、第１および第２開口部の中心がレーザー光源の光軸に一致し、かつ、第１開口部の一辺とその辺に対向する第２開口部の一辺とが４５度の角度をなすように配置されていることを特徴とする液晶パネル用レーザー加工装置を提供するものである。
なお、この発明におけるレーザー光源としては、ＹＡＧレーザーが好適に用いられる。
【０００８】
第２開口部が正四角形であってもよい。
第１開口部は、最大開口時における大きさが、第２開口部より大きくてもよい。
第２開口部は第１開口部と同様にその大きさが可変であってもよい。
レーザー光源は、その発振波長が800nm以下であることが好ましい。
【０００９】
この発明は、上記のレーザー加工装置を使用し、金属と非金属の２種類の被加工物について加工を行うことを特徴とする液晶パネル加工方法を提供するものである。
ここで、金属の被加工物とは、例えば、アルミニウム又は銅合金製の配線導体であり、非金属の被加工物とは、例えばアクリル樹脂製の絶縁体である。
被加工物の材料に応じて、第１および第２開口部の大きさを変化させるようにしてもよい。また、被加工物の材料に応じて、レーザー光の波長が異なるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
大きさが可変である四角形状の第１開口部を有する第１マスクと、第１マスクと平行で四角形状の第２開口部を有する第２マスクを備え、第１開口部の一辺とその辺に対向する第２開口部の一辺とが４５度の角度をなすように各マスクを配置することにより、さまざまな形の八角形状の開口の形成が可能となる。その結果、被加工物において、配線層のリペアおよび絶縁層のリペアのそれぞれに適した形状の穴を加工することが可能となる。
【００１１】
また、第２開口部の形状を正四角形とすることにより、被加工物に正八角形状の穴を形成することが可能となる。その結果、絶縁層のリペアの際の液滴を正八角形状の穴に滴下することが可能となる。穴形状が液滴の丸型形状に近くなるため、良好な絶縁層のリペアが可能となる。
また、第１開口部の最大開口時の大きさが第２開口部より大きいことにより、第１開口部を最大開口にした際には開口大きさを第２開口部のみで規定することが可能となる。その結果、完全な四角形状の穴加工が可能となり、配線層の加工において従来と全く同様の加工を実現することが可能となる。
【００１２】
また、第２開口部の大きを可変にすることにより、第１開口部との組み合わせにおいて、任意の大きさの四角形状および八角形状の穴加工が可能となる。その結果、配線層のリペアにおいては任意大きさの四角形状の加工を行い、絶縁層のリペアにおいては任意大きさの八角形状の加工を行うことが可能となり、どちらの場合においても最適な形状の穴加工が可能となる。
また、レーザーの発振波長が800nm以下とすることにより、金属のみでなく非金属（有機物）における吸収率が高くなる。その結果、金属である配線の加工に限らず、有機物である絶縁層の加工に対しても1つのレーザーにて対応が可能となる。
【００１３】
また、金属と非金属との２種類の被加工物について加工を行うことにより、１つの装置にて２種類の欠陥に対応することが可能となる。その結果、より安価なリペアが可能となる。
また、非金属の加工の際と金属の加工の際とでマスクの開口部の大きさを変化させることにより、それぞれの被加工物において求められる最適な形状の加工が可能となる。
【００１４】
また、被加工物の材料に吸収される波長のレーザー光が好ましい。従って、非金属の加工の際と、金属の加工の際とで、レーザーの波長を変えることにより、それぞれの加工において最適な波長を用いることが出来る。その結果、それぞれの加工においてより精密で効率的な加工を行うことが可能となる。
なお、波長を変える手段としては、例えば、公知の波長変換素子を用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の液晶パネル用レーザー加工装置の一実施形態を示す概略斜視図である。図１において１はレーザー光源としてのレーザー発振装置、２はレーザー発振装置１より発せられたレーザー光、３は板状の第１マスク、３ａは第１開口部、４は板状の第２マスク、４ａは第２開口部、５は観察装置、６は液滴滴下装置、７は被加工物、８は加工領域である。
レーザー発振装置１、観察装置５、および液滴滴下装置６はそれぞれ独立に、ないし同時に矢印ＸＹ方向に移動することが出来る。
【００１６】
図２は第１マスク３を示す平面図である。第１マスク３は、互いに矢印Ａ又はＢ方向にスライドして動く第１マスク板３１と第２マスク板３２の２枚のマスク板によって構成されている。これにより第１マスク３の第１開口部３ａは、任意の幅をもった四角形状を形成することが可能となる。
【００１７】
図３は第１マスク３と第２マスク４とによる、レーザーによる加工領域の定め方を示した斜視図である。レーザー発振装置１より照射されたレーザー光２は、まず第２マスク４の開口部４ａにて断面が四角形状に整形され、次の第１マスク３の開口部３ａにてさらに断面が整形される。その後に被加工物７に照射され、照射領域についての加工を行う。
【００１８】
ここで第１および第２マスク３，４は、レーザー光２の光軸に直交し、第１および第２開口部３ａ，４ａの中心がレーザー光２の光軸に一致し、かつ、第１開口部３ａの一つの辺の方向と、その辺に対向する第２開口部４ａの一辺とが互いに４５度の角度をなすように設置される。従って、２つのマスク３，４を通したレーザー光の断面は八角形の形状となる。その結果、加工領域８は八角形状となり、被加工物７を八角形の形状に加工を行うことが可能となる。
【００１９】
図４は第１および第２開口部３ａ，４ａと加工領域８との関係を示した図である。図４（ａ）に示すように、第１開口部３ａの大きさを細長くすると、加工領域８は細長い形状となる。また図４（ｂ）に示すように、第１マスク３の第１開口部３ａの大きさを第２マスク４の第２開口部４ａの大きさと等しくすると、加工領域８は正八角形状となる。このようにマスクの形状を制御することで、加工領域８の大きさと形状を柔軟に制御することが可能となる。
次に、本発明の液晶パネル用レーザー加工装置を用いたリペア方法について説明する。まず、図１の観察装置５にて被加工物７の不良箇所について観察を行い、観察の結果に応じて配線不良であるか、絶縁層不良であるかを判断する。
【００２０】
図５は配線のリペアの様子を順に示した図である。配線不良の場合には、ショートしている箇所を切断して絶縁を回復することにより、リペアを行う。以後、図５に基づいて配線リペアの手順を示す。
まず、観察により、図５（ａ）で示すような、金属配線９と金属配線９との間のショートしている箇所１０の形状を割り出す。そして、その形状に基づいて、ショート箇所を十分に切断できるように、加工形状と寸法を決定する。
【００２１】
次に、加工領域が所定の大きさとなるようにマスクを調整する。例えば、ショートしている箇所の典型的な大きさとしては、配線の間隔が４０μｍの箇所で長さが７０μｍである。この場合、第１マスク３の第１開口部３ａの大きさを幅が４０μｍとなるように調整する。長さは第２マスク４の第２開口部４ａの大きさで決まるが、例えば、８０μｍとなるように予め第２マスク４の第２開口部４ａの大きさを設計しておく。これにより、幅が４０μｍで長さが８０μｍの長方形状に加工を行えるようになる。
【００２２】
その後に、図５（ｂ）に示すようにレーザー光２を照射して加工を行い、配線のショートしている箇所の切断除去を行う。このときのレーザー光２の波長は８００ｎｍ以下であれば良い。例えば、アルミニウムの配線であれば５３２ｎｍの波長を用いることが可能であり、この場合、ショートしている箇所以外へのダメージを最小限に抑えることが可能となる。
【００２３】
図５（ｃ）のようにショートしている箇所を切断除去することよりリペアが行なわれる。配線以外の箇所については、第１マスク３の第１開口部３ａの形状を変形できるため、ショートしている箇所１０の形状に応じた加工領域を定めることが可能となる。また、第１マスク３の最大開口時には第２マスク４より大きくなるため、そのときの加工領域は第２マスク４のみで決まるため、四角形状の加工を行うことが可能である。また使用している材料に最適な波長を選ぶことにより、最高の効率でリペアを行うことが可能となる。
【００２４】
図６は絶縁層のリペアの様子を順に示した図である。絶縁層不良の場合には、不良箇所の整形後、液滴を滴下することで絶縁層のリペアを行う。以後、図６に基づいて配線リペアの手順を示す。
まず、観察により、図６（ａ）で示すような、絶縁層７の不良箇所１１の形状を割り出す。そしてその形状を元に、不良箇所を十分除去できるように、加工形状を決定する。このとき加工形状はできるだけ真円に近くなるように八角形状とする。
【００２５】
次に、加工領域が所定の大きさとなるように開口部３ａ，４ａを調整する。例えば、絶縁層の不良箇所の典型的な形状は、直径が６０μｍ程度の円形状である。この場合、第１開口部３ａの幅が８０μｍとなるように調整する。また第２開口部４ａの一辺が８０μｍとなるように設計しておく。これにより、対辺の距離が８０μｍの正八角形状の加工を行えるようになる。
【００２６】
その後に図６（ｂ）に示すようにレーザー光２を照射して加工を行い、これによって、図６（ｃ）に示すように絶縁層７に穴８が穿孔される。このときのレーザー光２の波長は８００ｎｍ以下であれば良い。例えばアクリル樹脂であれば２６６ｎｍの波長を用いることが可能であり、この場合、非常に高速に加工を行うことが可能となる。
穿孔された穴８に図６（ｄ）のように絶縁層を再生する液を滴下することでリペアを行う。絶縁層のリペア後は図６（ｅ）のようになる。
【００２７】
加工形状が八角形であるため、絶縁層においてはより丸に近い形状の穴に穿孔することが可能となり、液滴を入れた際に均一に穴内に広がることが可能となり、リペア後の形状が良好になる。また、第２開口部４ａの形状を正四角形とすれば、第１開口部３ａの形状を第２開口部４ａと同じにすることで、正八角形状の加工を行うことが可能となり、液滴の広がりはより均一となる。また、８００ｎｍ以下の波長のレーザーを用いることで絶縁層を効率よく穿孔することが可能となるが、さらに使用している材料に最適な波長を選ぶことにより、最高の効率で絶縁層の穿孔を行うことが可能となる。
以上の説明では、レーザー光は、まず、第２マスク４によりマスクされるが、第１マスク３により先にマスクされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明による液晶パネル加工装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】この発明における第１マスクの構造を示す上面図である。
【図３】この発明においてレーザーによる加工領域の定め方を示す斜視図である。
【図４】この発明のマスクの開口部と加工領域との関係を示す説明図である。
【図５】この発明における配線のリペアの様子を順に示す説明図である。
【図６】この発明における絶縁層のリペアの様子を順に示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    レーザー発振装置
２    レーザー光
３    第１マスク
３ａ  第１開口部
４    第２マスク
４ａ  第２開口部
５    観察装置
６    液滴滴下装置
７    被加工物
３１    第１マスクを構成する第１マスク板
３２    第２マスクを構成する第２マスク板
【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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