レーザー加工方法
【課題】フォトリソグラフィー法による廃液の発生を回避しながらオンデマンド型の生産要求に柔軟に対応し、しかも、気泡や輝点等の発生による光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができる光透過性部材加工方法を提供する。
【解決手段】光透過性部材たる透明基板１００を次のようにしてレーザー加工装置にて加工するようにした。即ち、透明基板１００の加工対象領域に対し、変形させない程度に弱い弱レーザー光を照射した後に、これよりも強い強レーザー光の照射によってその表面の導電層を部分的に除去するようにした。このようにすると、導電層の下側部分の基材層に発生する気泡や、導電層と基材層の間にある層に発生する輝点を有効に抑えることができた。
【解決手段】光透過性部材たる透明基板１００を次のようにしてレーザー加工装置にて加工するようにした。即ち、透明基板１００の加工対象領域に対し、変形させない程度に弱い弱レーザー光を照射した後に、これよりも強い強レーザー光の照射によってその表面の導電層を部分的に除去するようにした。このようにすると、導電層の下側部分の基材層に発生する気泡や、導電層と基材層の間にある層に発生する輝点を有効に抑えることができた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイやタッチパネルに用いられる透明基板などの加工対象物をレーザー光の照射によって加工するレーザー加工方法及びレーザー加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイやタッチパネルに用いられる透明基板は、次のような方法によって製造されるのが一般的であった。即ち、ガラスや透明樹脂等からなる透明基材上にＩＴＯ（インジウム酸化スズ）等からなる透明導電層を形成した後、これをフォトリソグラフィー法によって部分的に除去して透明電極パターンを形成するのである。しかしながら、かかる方法では、フォトレジストの現像液やエッチング液が廃液となって発生するので、環境保護の観点から好ましくない。また、フォトリソグラフィー法において、透明基板の種類に応じて異なったパターンの遮光マスクを用いる必要があるため、多品種少量受注というオンデマンド型の生産要求に十分に対応することができなかった。
【０００３】
そこで、本発明者らは、ＹＡＧレーザー等のレーザー光の照射によって表面層たる上記透明導電層を部分的に除去して透明電極パターンを形成するレーザー加工方法を開発中である。かかる方法においては、フォトリソグラフィー法によらずに透明電極パターンを形成するので、現像液やエッチング液などによる環境汚染を回避することができる。また、透明基板等のワークに対するレーザー光走査をコンピュータ制御するための電子データを書き換えるだけで様々な種類の透明電極パターンを形成することができる。よって、オンデマンド型の生産要求にも柔軟に対応することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、このようなレーザー光を用いるレーザー加工方法においては、気泡や輝点の発生によって透明基板の光透過性を低下させる場合があることがわかってきた。図１、図２は、それぞれ気泡が発生した透明基板を示す拡大平面図、拡大断面図である。これらの図において、透明基板１００は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の透明樹脂からなる基材層１００ａを有している。基材層１００ａの材質としてはガラス材を用いるのが一般的であったが、最近では、薄型化や軽量化を図るべく透明樹脂を用いることが多くなっている。基材層１００ａの裏面には、Ｓｉ（ケイ素）系の樹脂からなるハードコート層１００ｇが被覆されている。また、基材層１００ａのおもて面には、ハードコート層１００ｂ、固着層１００ｃ、第２反射防止層１００ｄ、第１反射防止層１００ｅ、導電層１００ｆが順次積層されている。導電層１００ｆは、導電性のＩＴＯやＳｎＯ２（酸化スズ）等からなる。図示しないレーザー光は、透明基板１００に対して表面層たる導電層１００ｆ側から照射され、透明基板１００の少なくとも導電層１００ｆを円形状に除去する。除去後にレーザー光の照射が停止されると、透明基板１００を載せている図示しないＸ−Ｙテーブルが水平方向に高速移動して次のレーザー照射位置が決定される。このようにしてレーザー光の照射と、Ｘ−Ｙテーブルの移動とが繰り返されると、図１、図２に示したように、導電層１００ｆの円形状除去部分が複数連なった溝状の凹部が形成され、残った導電層部分が透明電極パターンとなる。透明基板１００の各層はそれぞれ透明な材料から構成されている。このため、レーザー光は表面層としての導電層１００ｆで遮光されることなく、各層を順次透過してハードコート層１００ｇから基板外に至る。上述の気泡は、図中の符号Ａｐで示され、レーザー光が透過した基材層１００ａ部分に無数に発生している。このような気泡Ａｐが発生してしまうと、透明基板１００の光透過性を著しく低下させて、商品価値を損ねてしまう。なお、図２においては、便宜上、レーザー光の照射によって導電層１００ｆだけが除去された透明基板１００を示した。しかし、基材層１００ａの１つ上側のハードコート層１００ｂまでを限度として、複数の層が除去される場合もあり得る。なお、図１や図２を用いて、レーザー光としてスポット形状が円形状のものを透明基板１００に照射して、導電層１００ｆを部分的に円形状に除去する例について説明した。しかしながら、スポット形状が多角形状などといった他の形状のレーザー光を照射しも、同様の気泡が発生すると思われる。また、例えば上述の円形状除去部分のようなレーザー光１スポットあたりの導電層除去部分を複数連ねて溝状の凹部を形成しなくても、１スポットあたりの導電層除去部分単独でも、同様の気泡が発生することは言うまでもない。
【０００５】
図３は、上記輝点が発生した透明基板を示す平面図である。この図において、輝点は符号Ｂｐで示されており、先に図示した上記気泡Ａｐよりも遙かに大きい。同じ材質の透明基板であっても、レーザー照射位置によってはビームスポット径の１／５〜５倍程度を占めることもある。光を反射することで輝いて見えることが、「輝点」と呼ばれる所以である。この輝点Ｂｐを電子顕微鏡にて観察したところ、図４や図５に示すような構造になっていることがわかった。具体的には、基材層１００ａよりも上側の第１反射防止層１００ｅ〜ハードコート層１００ｂの何れか１層又は複数層が部分的に除去され、残った部分が捲れたり、盛り上がったりして輝点Ｂｐを形成していることがわかった。このような輝点Ｂｐが形成された場合にも、透明基板１００の光透過性が著しく低下して、商品価値が失われてしまう。
【０００６】
以上は液晶ディスプレイ等に用いられる透明基板１００を加工する際に発生する問題である。しかしながら、透明基板１００に限らず、光透過性を発揮する基材層と、これに積層された表層とを有する光透過性部材であれば、同様の問題が生じ得る。
【０００７】
一方、レーザー光の照射によるレーザー加工方法においては、レーザー光の発生に多大なエネルギーを消費してしまうという問題もある。この問題については、加工対象物として光透過性部材を用いる場合に限らず、光透過性を発揮しない部材を用いる場合にも生じている。
【０００８】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その第１の目的とするところは、次のようなレーザー加工方法及びレーザー加工装置を提供することである。即ち、フォトリソグラフィー法による廃液の発生を回避しながらオンデマンド型の生産要求に柔軟に対応し、しかも、気泡や輝点等の発生による光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができるレーザー加工方法等である。また、その第２の目的とするところは、レーザー光発生用のエネルギー消費を従来よりも低減することができるレーザー加工方法及びレーザー加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、光透過性の低下の原因となる上記気泡Ａｐが透明樹脂からなる基材層１００ａに生じていることに着目した。基材層１００ａの材質によっては、上記気泡Ａｐを発生させ難くすることが可能になるかもしれないと考えたわけである。そこで、基材層１００ａの材料として互いに異なる透明樹脂を用いた複数の上記透明基板１００に対し、それぞれ同じ条件でレーザー加工を施してみた。すると、驚いたことに、同じＰＥＴであっても、滑剤が混練されていないものを上記基材層１００ａに用いた場合には、上記気泡Ａｐの発生を有効に抑えることができた。この滑剤とは、ＰＥＴ等の樹脂をフィルム状に延伸成型する際の加圧ローラとの摩擦を低減するために用いる物質であり、樹脂に混練したり、延伸前の樹脂表面に塗布したりして用いるものである。滑剤が混練されたＰＥＴフィルムでは無数の上記気泡Ａｐが発生したのに対し、滑剤が表面塗布されたＰＥＴフィルムでは上記気泡Ａｐの数が大幅に低減されたのである。
【００１０】
そこで、上記第１の目的を達成するために、請求項１の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、上記基材層として滑剤が混練されていないものを有する光透過性部材を用いることを特徴とするものである。
このレーザー加工方法においては、フォトリソグラフィー法によらずに光透過性部材を加工するので、現像液やエッチング液などによる環境汚染を回避することができる。また、フォトリソグラフィーのための遮光マスクを必要とせず、光透過性部材に対するレーザー光走査のパターンを異ならせるだけで様々なパターンの加工を施すことができるので、オンデマンド型の生産要求にも柔軟に対応することができる。しかも、滑剤が混練されていない基材層を有する光透過性部材を用いて、該基材層に発生する気泡を大幅に低減することで、該気泡による光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができる。
【００１１】
一方、本発明者らは、更なる研究により、光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対して予め加熱処理を施しておくことで、上記気泡Ａｐや上記輝点Ｂｐを有効に抑え得ることを見出した。具体的には、レーザー光の照射に先立って、例えば、上記透明基板１００の少なくとも加工対象領域を予め加熱しておくのである。予めの加熱によって上記気泡Ａｐや輝点Ｂｐが抑えられるのは、次に説明する理由による。即ち、本発明者らは、上記気泡Ａｐや輝点Ｂｐの発生度合いと、レーザー光のエネルギー強度とに相関関係があることを見出した。レーザー光のエネルギー強度を高めるほど、上記気泡Ａｐや輝点Ｂｐがより顕著に出現するのである。そこで、レーザー光のエネルギー強度をできるだけ低くするのであるが、導電層１００ｆを除去し得る最低の値まで低くしてもなお、上記気泡Ａｐや輝点Ｂｐが発生してしまう。更には、導電層１００ｆを除去し得ないレベルまでエネルギー強度を下げてもなお、上記気泡Ａｐや輝点Ｂｐが発生する場合もある。ところが、上記透明基板１００を予め加熱しておくと、加熱しない場合に比べてより低いエネルギー強度で導電層１００ｆを除去し得ることがわかった。上記導電層１００ｆを除去し得る最低のエネルギー強度をより低くすることができるのである。この結果、上記気泡Ａｐや輝点Ｂｐの発生を抑えることができた。
【００１２】
そこで、上記第１の目的を達成するために、請求項２の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対してレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、上記光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対して、加熱処理を施した後にレーザー光の照射によって上記除去処理を施すことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対してレーザー光を照射するレーザー光照射手段を備え、該レーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工装置において、上記光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対して加熱処理を施す加熱手段を設けたことを特徴とするものである。
これらの発明においても、フォトリソグラフィー法のための現像液やエッチング液などによる環境汚染を回避し、且つオンデマンド型の生産要求にも柔軟に対応することができる。しかも、レーザー光の照射に先立って光透過性部材の少なくとも加工対象領域を加熱しておくことで、後の表面層の除去処理に必要なレーザー光のエネルギー強度をより低く抑えることが可能になる。そして、このことにより、気泡や輝点の発生を抑えることができる。請求項１の発明とは異なり、気泡だけでなく輝点も抑えるのである。よって、請求項１の発明よりも光透過性部材の光透過性の低下を確実に抑えることができる。
【００１３】
また一方、本発明者らは、弱レーザー照射による上記透明基板１００の前処理を行うことによっても、上記気泡Ａｐや上記輝点Ｂｐを更に有効に抑え得ることを見出した。具体的には、上記透明基板１００の加工対象領域に対し、これを変形させない程度の弱レーザー光を前もって照射して前処理を施してから、弱レーザー光よりも強い強レーザー光を照射して上記導電層１００ｆを部分的に除去するのである。そうすると、原因は不明であるが、レーザー光の照射に先立って上記透明基板１００を加熱する場合よりも、更に低いエネルギー強度で導電層１００ｆを除去することができた。なお、「変形させない程度の弱レーザー光」とは、具体的には、基材層１００ａに積層された導電層１００ｆなどの各層に亀裂（層の局所的な消失による）を生じない程度に弱いレーザー光である。
【００１４】
そこで、上記第１の目的を達成するために、請求項４の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、上記光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対し、変形させない程度に弱い弱レーザー光を照射する前処理を施した後に、該弱レーザー光よりも強い強レーザー光の照射によって上記除去処理を施すことを特徴とするものである。
この発明においても、フォトリソグラフィー法のための現像液やエッチング液などによる環境汚染を回避することができる。また、フォトリソグラフィー法のための遮光マスクを必要としないので、オンデマンド型の生産要求にも柔軟に対応することができる。しかも、光透過性部材の加工対象領域に対し、これを変形させない程度の弱レーザー光の照射による前処理を施すことで、後の表面層の除去処理に必要な強レーザー光のエネルギー強度を更に低く抑えることが可能になる。そして、このことにより、請求項２や３の発明よりも更に確実に、光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができる。
【００１５】
また一方、本発明者らは、光を反射する光反射部材を光透過性部材の下に配設した条件下でレーザー加工を行うことによっても、上記気泡Ａｐや上記輝点Ｂｐを有効に抑え得ることを見出した。具体的には、上記透明基板１００を白金板等の光反射部材上に載置してレーザー加工を行ってみた。すると、レーザー光の照射に先立って上記透明基板１００を加熱する場合よりも、更に低いエネルギー強度で導電層１００ｆを除去することができた。そして、このことにより、上記気泡Ａｐや上記輝点Ｂｐを有効に抑えることができたのである。更に低いエネルギー強度での加工が可能になった理由は、次のように考えられる。即ち、まず、第１の要因として、反射に伴って弱エネルギー化した反射光による前処理が挙げられる。具体的には、透明基板１００を透過した後に光反射部材で反射した反射光の一部は、反射に伴って弱エネルギー化しながら透明基板１００の未光透過領域に進入する。この進入により、透明基板１００のレーザースポット領域の周辺に前処理が行われ、次のレーザー照射での加工性が向上したためと考えられる。また、第２の要因として、反射に伴って弱エネルギー化した反射光による後処理が挙げられる。具体的には、反射光の一部は上述のように透明基板１００の未光透過領域に進入するが、他の一部は透明基板１００の既光透過領域に戻ることになる。そして、透明基板１００のレーザースポット領域に対して弱エネルギー化した反射光による後処理が施される。このように反射光が後処理を行うことによっても、更に低いエネルギー強度での加工を可能にしていると考えられる。
【００１６】
このようにして光反射部材を用いるにあたり、透明基板１００を光反射部材上に直接接触させて配設した場合には、両者を離間させて配設する場合に比べ、低いエネルギー強度で且つより輪郭のはっきりしたレーザー加工が可能になることもわかった。両者を接触させてその距離を近づけたことにより、反射光をより集中的に透明基板１００に再進入させたためと考えられる。
【００１７】
また、光反射部材の光反射面の研磨加工方向に沿って透明基板１００に対するレーザー光の照射箇所を移動させながら、上述の溝状の凹部を形成すると、より確実に低いエネルギー化を実現し得ることもわかった。具体的には、光反射部材については、本来ならば、その光反射面にナノメートルオーダーでの傷がないものを用いることが望ましい。しかしながら、４００〜５００ｍｍ四方の大きさの光反射部材について、その全域を傷の無いレベルまで研磨するには非常に手間を要し、コストの面などの観点から現実性がない。そこで、研磨傷がある程度残っている光反射部材を使用するのであるが、その傷の方向をレーザー加工方向に沿わせるように光反射部材を配設すると、より低エネルギーでのレーザー加工を確実に実現することができた。ところが、両者の方向を全く異ならせると、エネルギー不足によって加工形状をぼやけさせるなどといった不具合が発生した。
【００１８】
更に、上記光反射部材として多孔質のものを用いることで、加工コストを低減し得ることもわかった。具体的には、透明基板１００として可撓性に優れたものを用いる場合、それを加工テーブル上に吸引してしっかりと密着させないと、部分的に加工テーブル上から浮き上がらせて加工精度を悪化させてしまうことがある。このような加工精度の悪化を回避するためには、透明基板１００を保持する保持台に設けられた複数の吸引孔を通して、透明基板１００を保持台に向けて吸引する吸引手段を用いる必要がある。そして、光反射部材を保持台の保持面として機能させるべくそれに複数の吸引孔を設けなければならないが、吸引孔を設けた箇所でレーザー反射が行われなくなってしまう。このため、光反射部材の複数の吸引孔を、透明基板１００に対するレーザー加工パターンから外して形成しなければならない。すると、レーザー加工パターンが変わる毎に、それ専用の吸引孔パターンの光反射部材を用意する必要が生じ、このことによってコストアップを引き起こすおそれがあるのである。そこで、本発明者らは多孔質材料の極めて微細な多孔構造に着目した。これを吸引孔として利用できないかと考えたのである。そして、光反射部材として多孔質アルミナからなるものを用いてＹＡＧレーザー加工を試みたところ、その多孔構造を吸引孔として十分に利用でき、しかも、所望の光反射性が得られることを見出した。このように、光反射部材として多孔質のものを用いれば、レーザー加工パターン毎に異なった吸引孔パターンの光反射部材を用意する必要が無くなり、加工コストを低減することができるのである。
【００１９】
そこで、上記第１の目的を達成するために、請求項５の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、上記光透過性部材の加工対象領域に対する上記レーザー光の照射によって上記基材層を透過したレーザー光を光反射部材で反射させ、該光透過性部材の少なくとも既透過領域とは異なる領域に再進入させることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５のレーザー加工方法において、上記光透過性部材を上記光反射部材の上記表面層とは反対側の面に直接接触させながらレーザー加工することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項５又は６のレーザー加工方法において、上記光反射部材の光反射面の研磨加工方向に沿って上記光透過性部材に対するレーザー光の照射箇所を移動させることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項６のレーザー加工方法において、上記光反射部材として、多孔質のものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８のレーザー加工方法において、多孔質の上記光反射部材として、多孔質アルミナからなるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対してレーザー光を照射するレーザー光照射手段を備え、該レーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工装置において、上記レーザー光照射手段から発せられて上記表面層側から上記基材層側に透過した上記レーザー光を反射して上記光透過性部材の少なくとも既透過領域とは異なる領域に再進入させる光反射部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０のレーザー加工装置であって、上記光反射部材が上記光透過性部材の上記表面層とは反対側の面に直接接触するように配設されることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１０又は１１のレーザー加工装置であって、上記光反射部材と上記光透過性部材とのうち、該光反射部材だけをその配置方向が変化するように移動させる光反射部材移動手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１１のレーザー加工装置において、上記光反射部材として、多孔質のものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１３のレーザー加工装置において、多孔質の上記光反射部材として、多孔質アルミナからなるものを用いることを特徴とするものである。
これらの発明においても、フォトリソグラフィー法のための現像液やエッチング液などによる環境汚染を回避し、且つオンデマンド型の生産要求にも柔軟に対応することができる。しかも、光透過性部材を透過したレーザー光を光反射部材で反射させて光透過性部材の未光透過領域に再進入させることで、表面層の除去処理に必要なレーザー光のエネルギー強度を更に低く抑えることが可能になる。そして、このことにより、請求項２や３の発明よりも更に確実に、光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができる。また、請求項４の発明とは異なり、弱レーザー光と強レーザー光とを用いてレーザー光を２度打ちすることなく低エネルギー強度化を実現するので、２度打ちによる生産性の低下を回避することもできる。
特に、請求項６や１１の発明においては、光透過性部材を光反射部材の表面層とは反対側の面に直接接触させながらレーザー加工することで、両者を離間させて配設する場合に比べ、更に低いエネルギー強度で且つより輪郭のはっきりしたレーザー加工を行うことができる。
また特に、請求項７の発明においては、光反射部材の光反射面の研磨加工方向に沿って光透過性部材に対するレーザー光の照射箇所を移動させることで、より低エネルギーでのレーザー加工を確実に実現することができる。
また特に、請求項１２の発明においては、加工形状に合わせて光反射部材を光反射部材移動手段によって適宜移動させながらレーザー加工を行うことで、加工形状にかかわらず、光反射性部材に対するレーザー光の照射箇所を光反射部材の光反射面の研磨加工方向に沿って移動させることができる。よって、請求項７の発明と同様に、より低エネルギーでのレーザー加工を確実に実現することができる。
また特に、請求項８、９、１３又は１４の発明においては、レーザー加工パターン毎に異なった吸引孔パターンの光反射部材を用意する必要が無くなるので、加工コストを低減することができる。
また特に、請求項９又は１４の発明においては、多孔質アルミナからなる光反射部材を用いることで、その多孔構造を吸引孔として確実に機能させながら、それにＹＡＧレーザーを良好に反射させることができる。
【００２０】
上記第１の目的を達成するために、請求項１５の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有し、レーザー光の照射による該表面層の除去処理が施されるためのレーザー加工用光透過性部材であって、上記表面層と上記基材層との間に、レーザー光の透過を阻害するレーザー透過阻害層を有することを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１５のレーザー加工用光透過性部材であって、上記レーザー透過阻害層が、誘電体多層膜からなることを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１５のレーザー加工用光透過性部材であって、上記レーザー透過阻害層が、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及び亜鉛（Ｚｎ）の群から選ばれる少なくとも１つの材料を主成分とすることを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、上記光透過性部材として、請求項１５、１６又は１７のレーザー加工用光透過性部材を用いることを特徴とするものである。
これらの発明においても、フォトリソグラフィー法のための現像液やエッチング液などによる環境汚染を回避し、且つオンデマンド型の生産要求にも柔軟に対応することができる。また、これらの発明においては、光透過性部材の表面層を除去した後のレーザー光を、レーザー透過阻害層に透過させて減衰させてから基材層に到達させることにより、基材層に発生する輝点や気泡を抑える。そして、このことにより、光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができる。また、請求項４の発明とは異なり、弱レーザー光と強レーザー光とを用いてレーザー光を２度打ちすることなく低エネルギー強度化を実現するので、２度打ちによる生産性の低下を回避することもできる。
特に、請求項１６の発明においては、誘電体多層膜からなるレーザー透過阻害層が、光成分のうち、ＹＡＧレーザー光を選択的に反射せしめたり吸収せしめたりして輝点や気泡の発生を抑えつつ、可視光についてはそれを良好に透過せしめる。よって、光透過性部材にレーザー透過阻害層を設けていても、可視光については良好に透過させて所望の光透過性を得ることができる。
また特に、請求項１７の発明においては、チタン、タンタル及び亜鉛の群から選ばれる少なくとも１つの材料を主成分とするレーザー透過阻害層が、光成分のうち、ＹＡＧレーザー光を選択的に反射せしめて輝点や気泡の発生を抑えつつ、可視光についてはそれを良好に透過せしめる。よって、光透過性部材にレーザー透過阻害層を設けていても、可視光については良好に透過させて所望の光透過性を得ることができる。
【００２１】
上記第２の目的を達成するために、請求項１９の発明は、加工対象物をレーザー光の照射によって加工するレーザー加工方法において、上記加工対象物の少なくとも加工対象領域に対して、加熱処理を施した後にレーザー光の照射による加工を施すことを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、加工対象物に対してレーザー光を照射するレーザー光照射手段を備え、該加工対象物を該レーザー光の照射によって加工するレーザー加工装置において、上記加工対象物の少なくとも加工対象領域に対して加熱処理を施す加熱手段を設けたことを特徴とするものである。
これらの発明においては、レーザー光の照射に先立って加工対象物を加熱処理することで、レーザー光発生用のエネルギー消費を従来よりも低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１乃至１８の発明によれば、フォトリソグラフィー法による廃液の発生を回避しながらオンデマンド型の生産要求に柔軟に対応することができる。しかも、気泡や輝点の発生による光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができるという優れた効果がある。
【００２３】
特に、請求項２又は３の発明によれば、請求項１の発明よりも光透過性部材の光透過性の低下を確実に抑えることができるという優れた効果がある。
【００２４】
また特に、請求項４乃至１４の発明によれば、請求項２や３の発明よりも更に確実に、光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができるという優れた効果がある。
【００２５】
また特に、請求項５乃至１８発明によれば、弱レーザー光と強レーザー光とを用いてレーザー光を２度打ちすることなく低エネルギー強度化を実現するので、２度打ちによる生産性の低下を回避することができるという優れた効果がある。
【００２６】
また特に、請求項６又は１１の発明によれば、透過性部材と光反射部材とを離間させて配設する場合に比べ、更に低いエネルギー強度で且つより輪郭のはっきりしたレーザー加工を行うことができるという優れた効果がある。
【００２７】
また特に、請求項７又は１２の発明によれば、低エネルギーでのレーザー加工を確実に実現することができるという優れた効果がある。
【００２８】
また特に、請求項８、９、１３又は１４の発明によれば、レーザー加工パターン毎に異なった吸引孔パターンの光反射部材を用意することによる加工コストアップを回避することができるという優れた効果がある。
【００２９】
また特に、請求項９又は１４の発明によれば、多孔質アルミナの多孔構造を吸引孔として確実に機能させながら、それにＹＡＧレーザーを良好に反射させることができるという優れた効果がある。
【００３０】
また特に、請求項１５乃至１８の発明によれば、光透過性部材の表面層を除去した後のレーザー光を、レーザー透過阻害層に透過させて減衰させてから基材層に到達させることで基材層に発生する輝点や気泡を抑えることができるという優れた効果がある。
【００３１】
また特に、請求項１６又は１７の発明によれば、光透過性部材にレーザー透過阻害層を設けていても、可視光については良好に透過させて所望の光透過性を得ることができるという優れた効果がある。
【００３２】
請求項１９又２０の発明によれば、レーザー光の照射に先立って加工対象物を加熱処理することで、レーザー光発生用のエネルギー消費を従来よりも低減することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の第１実施形態として、ハイブリッド型のタッチパネルの絶縁性透明基板上に形成された透明導電層の一部を、スリット状に除去して透明電極を形成する透明基板加工方法に本発明を適用した例ついて説明する。
【００３４】
まず、透明基板の加工に用いるレーザー加工装置について説明する。図６は、このレーザー加工装置の概略構成図である。図において、Ｑスイッチ１０ａで制御されるＹＡＧレーザー光源部１０からは、波長λ＝１０６４［ｎｍ］の近赤外光からなるＹＡＧレーザー光（以下、単にレーザー光という）が出射される。そして、ステップインデックス型の光ファイバ２によって加工ヘッド３に導かれる。この加工ヘッド３は、複数のレンズから構成されたレンズ群３ａ、これらを収容するヘッドケース３ｂ、レーザー出口３ｃなどを有している。加工ヘッド３に進入したレーザー光Ｌは、レンズ群３ａによって集光せしめられながら、レーザー出口３ｃからレーザー加工対象物１００に向けて出射される。
【００３５】
レーザー加工対象物は、タッチパネルに用いられる透明基板１００である。図７は、この透明基板１００を示す拡大断面図である。透明基板１００は、多層構造となっている。具体的には、基材層１００ａの裏面（図中下側面）にハードコート層１００ｇが被覆されている。また、基材層１００ａのおもて面に、ハードコート層１００ｂ、固着層１００ｃ、第２反射防止層１００ｄ、第１反射防止層１００ｅ、導電層１００ｆが順次積層されている。各層の材質や厚みは、次の表１に示す通りである。
【表１】
【００３６】
先に示した図６において、上記レーザー出口３ｃから出射されたレーザー光Ｌは、透明基板１００を表面層たる導電層１００ｆ側から照射して、照射領域における少なくとも導電層１００ｆを円形状に加熱・蒸発させる。透明基板１００はＸ−Ｙテーブル４の移動台５上に固定されている。この移動台５は駆動部６内に配設されたリニアモータ６ａで駆動されることで図中水平方向に２次元的に移動可能となっている。レーザー光Ｌの１照射あたりの時間は極めて短い。レーザー光Ｌの照射が停止されると、移動台５がＸ−Ｙ方向に高速移動して次のレーザー照射位置が決定される。このようにしてレーザー光Ｌの照射と、移動台５の移動とが繰り返されると、導電層１００ｆの円形状除去部分が複数連なった溝状の凹部が形成され、残った導電層部分が透明電極パターンとなる。本レーザー加工装置では、加工ヘッド３内において、レンズ群３ａによってレーザー光Ｌを集光せしめて透明基板１００に対する照射面積を小さくするので、そのエネルギー密度を高めて加工効率を向上させることができる。しかも、寸法の小さな加工パターンまで加工できるため、加工パターンの微細化も可能となる。
【００３７】
上記ＹＡＧレーザー光源部１０やリニアモータ６ａは、パーソナルコンピュータ１１ａ、シーケンサ１１ｂ、同期連動型運転用の制御回路基板１１ｃ等からなる制御部１１で制御される。例えば、制御部１１はＹＡＧレーザー光源部１０の駆動部を制御し、これによってレーザー光の繰り返し周期が変更される。また、ＹＡＧレーザー光源部１０からのレーザー光の出力に応じてリニアモータ４ａを駆動制御して透明基板１００を移動させる。また、移動台５の移動状態に応じてＹＡＧレーザー光源部１０からのレーザー光の出力を変化させる。また、次に説明する目的などのために、レーザー光の繰り返し周期を移動台５の移動速度に応じてリアルタイムに変化させる。即ち、移動台５の移動開始や移動終了の際における加減速時に、導電層１００ｆ上のレーザー光のエネルギー密度を一定にして均一な加工形状（テーパ形状）を形成できるようにする目的などである。これらの制御が行われることにより、移動台５の加速及び減速時に必要な助走距離が大幅に短縮される。そして、このことにより、従来のエッチング加工と同等もしくはそれ以上の加工速度（例えば１基板あたり３５秒〜１５秒程度）でスリット加工が可能となる。また、寸法精度の向上によって焦げ付きや未加工部分の発生が防止される。なお、本実施形態に係るレーザー加工装置には上記移動台５の移動距離を検知するセンサを設けており、このセンサの出力に基づいてリニアモータ６ａをフィードバック制御させるようにしている。
【００３８】
図８は、本透明基板加工方法によって電極パターンが形成されたタッチパネルの断面図である。また、図９（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、同タッチパネルの分解斜視図及び平面図である。図８に示すように、タッチパネルには、導電層１００ｆからなる複数の透明電極がレーザー加工によって形成されている。これら透明電極をそれぞれ通常状態で接触させないように、１組の上下タッチパネル基板１０１、１０２が所定の高さ（例えば９〜１２μm）のスペーサー１０３を介して対向した構造になっている。このタッチパネルを図８中の上方から押圧すると、上タッチパネル基板１０１が２点鎖線で示すように変形し、上下のタッチパネル基板１０１、１０２の透明電極同士が接触する。この接触による上下透明電極間の抵抗の変化から、押圧されたか否か及び押圧された位置を知ることができる。また、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、上下のタッチパネル基板１０１、１０２のそれぞれには、互いに直交するスリット１０４、１０５が各導電層１００ｆに形成されている。
【００３９】
これらスリット１０４、１０５は、図６に示したレーザー加工装置によって導電層１００ｆが部分的に除去されて形成されたものである。具体的には、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等によって表面に導電層１００ｆが形成された透明基板１００は、導電層１００ｆを上方に向けてＸ−Ｙテーブル４上にセットされる。セットされた透明基板１００の導電層１００ｆは、所定のスポット径に絞られたレーザー光が照射されながら移動台５とともにＸ−Ｙ方向に移動せしめられる。この移動の過程で、約数［μｍ］〜１０００［μｍ］の幅のレーザー光Ｌの照射によって発生した熱によってレーザー照射部分が蒸発して導電層１００ｆから除去される。これによって各電極領域を絶縁するスリット１０４、１０５が形成され、上タッチパネル基板１０１、あるいは下タッチパネル基板１０２になるのである。
【００４０】
このようにしてスリット１０４、１０５を得る本透明基板加工方法では、エッチング処理を伴うフォトリソグラフィー法を用いることなく、透明基板１００に複数の透明電極を形成することができる。このため、フォトレジストの現像液やエッチング液の廃液によって環境を汚すことなく、上下のタッチパネル基板１０１、１０２を製造することができる。また、透明電極のパターン形状を変える場合でも、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを用いることなくＣＡＤデータに基づいた導電層１００ｆの加工を施してパターンに応じた複数の透明電極を形成することができる。このため、異なった電極パターンのタッチパネル用基板１０１、１０２についてそれぞれ専用の遮光パターンの遮光マスクを用意しなければならないためにリードタイムを長くしてしまうといった事態が起こらない。よって、他品種少量生産といういわゆるオンデマンドの要求に対しても十分に対応することができる。
【００４１】
一方、フォトリソグラフィー法を用いた電極加工では、フォトレジストの現像液やエッチング液等の廃液が発生して環境を汚してしまうという不具合がある。また、透明電極のパターンを変える場合は、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを新規に作成しなければならないため、加工効率が悪く、他品種少量生産への対応及び低コスト化が難しかった。特に、ハイブリッド方式のタッチパネルのように導電層１００ｆに数本のスリットを形成するような場合でも、数百本のスリットを形成するデジタル方式のタッチパネルの場合と同じフォトリソグラフィー工程が必要になってくるため、加工部分が少ないにもかかわらず廃液の低減及び低コスト化を図ることが難しかった。
【００４２】
次に、従来の透明基板加工方法について説明する。本発明者らは、従来、図７に示した透明基板１００の基材層１００ａとして、滑剤が混練されたＰＥＴ樹脂の延伸成型によって得られたＰＥＴフィルムを使用していた。かかる構成の基材層１００ａを用いた透明基板１００にレーザー加工を施したものの一例を平面図として図１０に示す。図において、透明基板１００には複数の円形凹部が連なったスリット１０４，１０５が形成されている。個々の円形凹部は、それぞれレーザー光Ｌの１スポットによって形成されたものである。円形凹部の円形状輪郭の内側は、レーザー照射によって少なくとも上記導電層（１００ｆ）が除去されて窪んでいるが、上記基材層（１００ａ）は確実に残されている。残された基材層には無数の気泡Ａｐが形成され、これによってスリット１０４，１０５部分の光透過性が著しく悪化していることがわかる。これに対し、円形状輪郭の外側は、レーザー照射を受けておらず上記導電層が残っている。上記導電層（１００ｆ）だけでなく、基材層を含む全ての層が残されており、気泡Ａｐが全く生じていないことがわかる。レーザー照射によって上記基材層に何らかの変化を生じせしめて、無数の気泡Ａｐを形成してしまったことが明白である。
【００４３】
次に、本第１実施形態に係る透明基板加工方法の特徴について説明する。本透明基板加工方法においては、図７に示した透明基板１００の基材層１００ａとして、延伸成型のための滑剤が混練されておらず、樹脂剤表面に塗布されたＰＥＴフィルムからなるものを用いる。かかる構成の基材層１００ａを有する透明基板１００にレーザー加工を施したものの一例を平面図である図１１に示す。図示のように、レーザー加工後の透明基板１００であるにもかかわらず、スリット１０４，１０５（円形状輪郭）内に、気泡Ａｐが殆ど発生していないことがわかる。このように気泡Ａｐが有効に抑えられた理由は、次のように考えられる。即ち、一般に、滑剤には視認し得ないほど微小の金属微粒子が含まれている。金属微粒子は、ＹＡＧレーザー光等のレーザー光に破壊され易い。基材層１００ａ内部に含まれる無数の金属微粒子がレーザー光によって破壊されたことで、基材層１００ａ内に無数の気泡が発生したと考えられる。これに対し、本透明基板加工方法で使用する透明基板１００の基材層１００ａでは、内部に滑剤由来の金属微粒子を含んでいない。おもて面（図７の上側面）に金属微粒子を付着させている可能性はあるが、それが破壊されたとしても、破壊の際に生ずるエネルギーが上側の層を突き破って外気に逃げる。あるいは、既に上側の層が除去されているために外気に直接逃げる。このため、気泡Ａｐが形成されないばかりでなく、基材層１００ａの傷つきも起こらないと考えられる。また、基材層１００ａの裏面に金属微粒子が付着している可能性もあるが、この裏面の位置ではレーザー光Ｌの焦点から比較的離れていることでエネルギー減衰したレーザー光Ｌが金属微粒子に照射される。このため、裏面では、レーザー光Ｌが金属微粒子に当たってもこれをほとんど破壊しないと考えられる。
【００４４】
以上、本第１実施形態に係る透明基板加工方法においては、上記基材１００ａとして、滑剤が混練されていないＰＥＴフィルムを用いることで、基材１００ａに生ずる気泡Ａｐを大幅に低減することができる。そして、このことにより、気泡Ａｐに起因する透明基板１００の光透過性の低下を抑えることができる。なお、基材１００ａの材質については、ＰＥＴに限らず、滑剤が混練されていないアクリル等の他の透明樹脂を用いることが可能である。また、本第１実施形態に係る透明基板加工方法にて加工された透明基板１００は、上述のように気泡Ａｐの発生が大幅に低減されたが、輝点を生ずる場合があった。
【００４５】
次に、ハイブリッド型のタッチパネル用の透明基板に透明電極を形成する透明基板加工方法に本発明を適用した第２実施形態にいて説明する。本第２実施形態に係る透明基板加工方法においても、第１実施形態と同じレーザー加工装置を用いる。また、加工対象物として、上記第１実施形態と同じ透明基板（１００）を用いる。但し、上記透明基板１００に対して、このレーザー加工装置にてレーザー加工を施すのに先立ち、加熱処理を施しておく。加熱温度は、上記透明基板１００を変形させない程度の温度である。そうすると、後のレーザー加工において、レーザー光の強度を少なくとも１０［％］程度弱めても、上記導電層（１００ｆ）を十分に除去することができた。そして、上記基材層１００ａとして滑剤が混練されたものを用いているにもかかわらず、それに発生する上記気泡Ａｐを大幅に低減することができた。しかも、気泡Ａｐばかりでなく、輝点Ｂｐの発生も大幅に低減することができた。よって、上記第１実施形態の透明基板加工方法よりも、透明基板１００の光透過性の低下を抑えることができた。
【００４６】
なお、本第２実施形態において、加工対象物として光透過性部材たる上記透明基板１００を用いた例について説明したが、非光透過性の部材を用いることもできる。この場合、加工対象物の光透過性の低下という不具合は関係なくなるが、予めの加熱処理によってレーザー加工強度を低減することができる。加工対象物として上記透明基板１００を用いた場合のレーザー強度の減少率は１０［％］程度であったが、非透過性部材を用いる場合、その材質によっては減少率を４０［％］まで向上させることができた。
【００４７】
本第２実施形態に係る透明基板加工方法に用いるレーザー加工装置としては、加工対象物を加熱する加熱手段を備えるものを用いることが望ましい。かかる構成のレーザー加工装置を用いれば、上記Ｘ−Ｙテーブル４上の加工対象物に対し、レーザー加工前の加熱処理を容易に施すことができるからである。加熱手段としては、加熱処理のために加工対象物に接触させた加熱部材をレーザー加工に先立って加工対象物から取り外す手間を省くという観点から、ハロゲンランプ等の非接触加熱方式のものを用いることが望ましい。
【００４８】
次に、ハイブリッド型のタッチパネル用の透明基板に透明電極を形成する透明基板加工方法に本発明を適用した第３実施形態にいて説明する。本第３実施形態に係る透明基板加工方法においても、第１実施形態と同じレーザー加工装置を用いる。また、上記透明基板１００を用いる点も同様である。但し、レーザー加工装置にて、上記透明基板１００に対してレーザー照射を２回施す。１回目は前処理用の照射であり、２回目は加工用の照射である。具体的には、まず１回目の照射では、透明基板１００に対し、基材層１００ａ上に積層された各層の何れも変形させない程度にエネルギーの弱い弱レーザー光を用いる。そのエネルギー強度は、具体的には、基材層１００ａ上に積層された何れの層にも亀裂（部分的な除去による）を生じない程度に弱くなっている。かかる弱レーザー光にて、上記透明基板１００のスリット形成対象領域を一通り照射するのである。弱レーザー光の強度は、従来の加工用レーザー光の強度を「１００」とすると、「３５」程度の値である。次の２回目の照射では、強レーザー光を用いて少なくとも導電層１００ｆを部分的に除去して上記スリット１０４，１０５を形成するのである。このときの強レーザー光の強度は、従来の加工用レーザー光の強度を「１００」とすると、「８０」程度の値である。前処理を行ったことにより、エネルギー強度を約２割も低減することができるのである。そして、このことにより、上記第２実施形態の透明基板加工方法よりも更に、透明基板１００の光透過性の低下を抑えることができた。
【００４９】
次に、本発明の第４実施形態として、本発明をレーザー加工装置に適用した例について説明する。なお、本第４実施形態に係るレーザー加工装置の基本的な構成については、第１実施形態に係る透明基板加工方法で用いたレーザー加工装置と同様であるので、その説明を省略する。
図１２は、本レーザー加工装置のＸ−Ｙテーブルを示す拡大構成図である。図において、Ｘ−Ｙテーブル４の上に設けられた移動台５は、透明基板等のワーク（光透過性部材）が載置されるガラス板５ａと、これを支持する支持部５ｂとを備えている。支持部５ｂは、ポリアセタール樹脂などのＹＡＧレーザー光に侵され難い材料で構成され、天板の無い箱状に形成されている。４つの側壁と、底盤とを有しているのである。そして、矩形状のガラス板５ａの縁部付近を４つの側壁で支持している。支持部５ｂ内には、その箱状の形状によって空隙Ｇが形成されている。また、支持部５ｂの底盤上には、白金等の光反射性材料からなる光反射部材としての反射板５ｃが固定されている。透明基板１００は、図示しない固定機構により、上記導電層を上方に向けた状態で移動台５のガラス板５ａ上に固定された状態で、導電層側からレーザー光Ｌが照射される。
【００５０】
図１３は、透明基板１００に向けて照射されたレーザー光の軌跡を示す模式図である。図示のように、レーザー光Ｌは、透明基板１００を次のような順序で透過する。即ち、導電層１００ｆ、第１反射防止層１００ｅ、第２反射防止層１００ｄ、固着層１００ｃ、ハードコート層１００ｂ、基材層１００ａ、ハードコート層１００ｇという順である。レーザー光Ｌは、少なくとも導電層１００ｆを除去し得る程度のエネルギーを発揮する強レーザー光である。よって、透過に伴って少なくとも導電層１００ｆを除去する。そして、移動台５の上記空隙Ｇに抜けた後、空隙Ｇ内を進んで反射板５ｃに到達する。このとき、到達面が光の焦点（導電層１００ｆの表面か、あるいはその近傍）から比較的離れた位置にあるため、反射板５ｃ面での反射角度が垂直方向からやや斜めになる。よって、反射したレーザー光Ｌは、導電層１００ｆ表面でのビームスポット径Ｌ１よりも広がりながら、透明基板１００に向けて進むことになる。そして、やがて透明基板１００の裏面のハードコート層１００ｇに到達する。この時点で、レーザー光Ｌのエネルギーは、光拡散に伴って導電層到達時よりも大幅に減衰している。本レーザー加工装置では、この時点のレーザー光Ｌを、透明基板１００の全ての層を変形させない程度までエネルギー減衰させ得る値に、空隙Ｇの高さを設定している。よって、反射板５ｃで反射した後、再び透明基板１００に到達したレーザー光Ｌは、弱レーザー光となっている。この弱レーザー光の一部は、当初の導電層１００ｆ表面でのビームスポット径Ｌ１よりも外側領域を透過する。この外側領域は、未だ加工のための強レーザー光が照射されていない領域である。図１３では、便宜上、この領域を斜線でハッチングしている。
【００５１】
透明基板１００に対するレーザー光Ｌの１スポットが終わると、移動台５が水平方向に高速移動して、次のレーザー照射領域が先のレーザー照射領域の隣設部分に設定される。この隣設部分は、先のレーザー照射に伴う光反射によって、既に弱レーザー光が照射されている部分である。上記第２実施形態に係る透明基板加工方法における１回目のレーザー照射処理が施された部分なのである。よって、次の強レーザー光によるレーザー照射は、既に弱レーザー光によって前処理のなされた領域に対してなされる。
【００５２】
本レーザー加工装置における強レーザー光の強度は、従来の加工用レーザー光の強度を「１００」とすると、「３５〜７５」程度の値である。反射光を弱レーザー光と利用したことにより、エネルギー強度を約２．５割〜６．５割も低減することができたのである。なお、「３５〜７５」と広範囲の値になったのは、ＩＴＯの種類によって除去可能なエネルギー強度が異なってきたためである。
【００５３】
以上の構成の本レーザー加工装置においては、透明基板１００を透過したレーザー光を反射板５ｃで反射させて透明基板１００の未光透過領域に再進入させる。そして、このことにより、導電層１００ｆの除去処理に必要なレーザー光のエネルギー強度を低く抑えて、輝点や気泡の発生を抑えることができる。しかも、上記第２実施形態に係る透明基板加工方法とは異なり、弱レーザー光の照射による前処理と、強レーザー光の照射による加工処理とを透明基板１００に対して並行して施すことができる。よって、時間を分けて両処理を別々に施すことによる生産性の低下を回避することができる。
【００５４】
なお、本レーザー加工装置において、弱レーザー光の照射による前処理を施し得る領域は、その弱レーザー光の元となった強レーザー光のビームスポット径の隣設領域に限られる。このため、次のレーザー照射領域が先のレーザー照射領域から比較的離れている場合には、次のレーザー照射領域に対する前処理を施すことができない。このような場合には、次のレーザー照射において、弱レーザー光による照射と、強レーザー光による照射とを連続して施すことが望ましい。このようにすれば、次のレーザー照射領域においても前処理後の加工処理を行うことができる。また、透明基板１００に対する初のレーザー照射でも、当然ながら前処理が行われていないので、弱レーザー光と、強レーザー光との連続照射を行うことが望ましい。
【００５５】
図１４は、本第４実施形態に係るレーザー加工装置の第１変形例装置の一部を示す拡大構成図である。この第１変形例装置は、Ｘ−Ｙテーブル４を３６０°回転可能に支持するターンテーブル１３を備えている。また、移動台５の上面には、その全面に反射板５ｃが固定されている。透明基板１００は、この反射板５ｃ上に直接接触するように載置されて、図示しない自動固定機構によって固定されている。移動台５の上方には、透明基板１００の四隅のそれぞれに対応する４つの吸引ノズル１２が、図示しない支柱に上下移動可能に固定されている。
【００５６】
かかる構成の第１変形例装置では、透明基板１００の導電層側とは反対側の面に反射板５ｃを直接接触させながら、透明基板１００をレーザー加工する。すると、図１３に示したように透明基板１００を反射板５ｃから離間させながらレーザー加工する場合に比べ、更に低いエネルギー強度で且つより輪郭のはっきりしたレーザー加工を行うことができる。なお、エネルギー強度が適切であれば、図１４に示したように透明基板１００と反射板５ｃとをピッタリと密着させながらレーザー加工を行っても、透明基板１００にダメージを与えるようなことはない。
【００５７】
図１５は、反射板５ｃとこれの上に載置された透明基板とを示す平面模式図である。反射板５ｃとしては、その反射面がナノメートルオーダーでの傷のないものを用いることが理想であるが、コストや処理時間の観点からすると現実的ではない。そこで、反射面に研磨傷の残ったものを使用するのが一般的である。本発明者らは、このような研磨傷の残った反射板５ｃを使用すると、反射光を主にその研磨加工方向に反射させることを見出した。具体的には、図示の例では、図中Ｘ方向に延びる無数の研磨傷を有する反射板５ｃを使用している。すると、レーザースポット領域Ｓに対してそのＸ方向に隣接する領域Ｒに向けて反射する光量が、Ｙ方向に隣接する領域に向けて反射する光量よりも多くなる。よって、反射板５ｃの研磨加工方向に沿ってレーザー光の照射箇所を移動させるように移動台５を制御して透明基板１００をレーザー加工することが望ましい。なお、移動台５の移動方向を研磨加工方向に厳密に沿わせることは非常に困難である。本発明者らの試験によれば、レーザー加工方向と研磨加工方向とのずれを±３０°以内に収めれば、レーザー光を研磨加工方向に向けて良好に反射させることができた。しかしながら、ずれ角が３０°を超えると研磨加工方向への反射光量が急激に低下し始め、４５°を超えると加工パワー不足となって良好なレーザー加工を行うことができなくなった。
【００５８】
そこで、本第１変形例装置は、透明基板１００と反射板５ｃとのうち、反射板５ｃだけをその配置方向が変化するように移動させる光反射部材移動手段たる反射板ターン装置を備えている。この反射板ターン装置は、図１４に示したターンテーブル１３や４つの吸引ノズル１２などによって構成されている。
【００５９】
図１６は、反射板５ｃをこれに載置された加工前の透明基板１００とともに示す平面模式図である。図において、透明基板１００は、無数の研磨傷を図中Ｘ方向に延在させている反射板５ｃ上に固定されている。このように固定される透明基板１００に対し、第１変形例装置は図１７に示すように図中Ｘ方向に延在するスリット１０４だけを加工する。図中Ｘ方向に延在するスリット１０４を全て加工し終わると、次に、図１８に示すように４つの吸引ノズル１２によって透明基板１００を吸引して反射板５ｃから持ち上げる。そして、ターンテーブル１２を９０°回転させた後、透明基板１００を再び反射板５ｃ上に戻して固定する。すると、図１９に示すように、透明基板１００は、無数の研磨傷を図中Ｙ方向に延在させている反射板５ｃ上に固定されることになる。このように固定される透明基板に対し、第１変形例装置は図２０に示すように図中Ｙ方向に延在するスリット１０５を加工する。
【００６０】
本第１変形例装置では、加工形状に合わせてターンテーブル１３を適宜回転させながらレーザー加工を行うことで、加工形状にかかわらず、透明基板１００に対するレーザー光の照射箇所を研磨加工方向に沿って移動させることができる。よって、より低エネルギーでのレーザー加工を確実に実現することができる。
【００６１】
反射板５ｃとしては、ＹＡＧレーザー光を６４［％］以上の反射率で反射させるものを用いることが望ましい。これは次に説明する理由による。即ち、本発明者らは、互いに材質の異なる複数の反射板５ｃを用意して、それぞれについて、レーザー強度の加工閾値低下度合いと、ＹＡＧレーザー（１０６４ｎｍ）の反射率と、輝点や気泡の抑制度合いとの関係を調べてみた。この結果を次の表２に示す。
【表２】
【００６２】
表２において、加工閾値低下度合いとは、反射板５ｃを用いない場合に比べて、どれだけレーザー強度を弱めることができたかを示している。そして、「×」は反射板５ｃを用いない場合とそれほど変わらないことを示しているのに対し、「○」はレーザー強度が良好に弱められたことを示している。「◎」は更に弱められたことを示している。また、輝点や気泡の抑制度合いとは、反射板５ｃを用いない場合に比べて、どれだけ輝点や気泡の発生を抑えることができたかを示している。そして、「×」は反射板５ｃを用いない場合とそれほど変わらないことを示しているのに対し、「○」は輝点や気泡が良好に抑えられたことを示している。「◎」は更に良好な抑制効果が得られたことを示している。ＹＡＧレーザーの光反射率と、加工閾値低下度合いと、輝点や気泡の抑制度合いとには、良好な相関関係が成立している。反射板５ｃのＹＡＧレーザー反射率が高くなるほど、加工閾値低下度合いや輝点等の抑制度合いが向上するのである。レーザー強度の加工閾値の低下によって輝点や気泡を良好に抑えるためには、反射板５ｃとしてＹＡＧレーザーの反射率が６４［％］以上のものを用いなければならないことがわかる。材質としては、白金や金などが挙げられる。
【００６３】
図２１は、本第４実施形態に係るレーザー加工装置の第２変形例装置の一部を示す拡大構成図である。同図において、Ｘ−Ｙテーブル４の上に設けられた移動台５は、透明基板等のワークが載置される反射板５ｄと、これを支持する支持部５ｂとを備えている。支持部５ｂは、ポリアセタール樹脂などのＹＡＧレーザー光に侵され難い材料で構成され、天板の無い箱状に形成されている。４つの側壁と、底盤とを有しているのである。そして、矩形状の反射板５ｄを４つの側壁で支持している。支持部５ｂ内には、その箱状の形状によって空隙Ｇが形成されている。この空隙Ｇ内は、図示しない吸引手段で吸引されることによって減圧せしめられる。
【００６４】
上記反射板５ｄには、多孔質アルミナからなるものが用いられている。上記吸引手段によって空隙Ｇ内が減圧せしめられると、反射板５ｄ上に載置された透明基板１００が、多孔質アルミナの多孔を通じて反射板５ｄに向けて吸引されて密着せしめられる。かかる構成では、透明基板１００を反射板５ｄに対して吸引によって密着させることで、反射板５ｄ表面から部分的に浮かせた状態で透明基板１００をレーザー加工することによる加工精度の低下を回避することができる。
【００６５】
本発明者らは、互いに多孔質素材の異なる４種類の反射板５ｄを用意して、それぞれについてＹＡＧレーザー光による加工閾値と、輝点や気泡の抑制度合いとを調べてみた。この結果を次の表３に示す。なお、反射板５ｄを用いない場合の加工閾値は２８［Ａ：アンペア］であり、４［ＫＨｚ］の繰り返し周波数で４６．８［Ｗ］に相当する。
【表３】
【００６６】
表３に示すように、多孔質ジルコニアからなる反射板５ｄでは、加工閾値を低下させることができなかったために、輝点や気泡を抑えることができなかった。これに対し、多孔質アルミナプレートからなる反射板５ｄでは、加工閾値を２．０〜３．０［Ａ］低下させて、輝点や気泡を良好に抑えることができた。加工閾値の低下度合いの差は、アルミナの純度の差によるもので、純度が高くなるほど加工閾値を低下させることができる。このように、反射板５ｄとして多孔質アルミナからなるものを用いることで、輝点や気泡を良好に抑え得ることが実験によって確かめられた。なお、純度９９．５［％］の多孔質アルミナプレー度は、三井鉱山マテリアル社製のもので、その製品番号はＦＡ−２２０である。また、２．０〜３．０［Ａ］は、４［ＫＨｚ］の繰り返し周波数で８．４〜１２．７［Ｗ］に相当する。
【００６７】
図２２は、非多孔質素材で構成した反射板５ｄを用いて透明基板１００を吸引する例を示している。図示のように、非多孔質素材を用いる場合には、反射板５ａに吸引用の複数の吸引孔Ｈ（直径１〜２ｍｍ）を設ける必要がある。これら吸引孔ＨをＹＡＧレーザー光Ｌの照射対象領域に位置させてしまうと、図示のように、位置させてしまった箇所でＹＡＧレーザー光Ｌを反射させることができなくなる。よって、透明基板１００に対するレーザー加工パターンに合わせて、吸引孔Ｈをレーザー照射領域に位置させないようにパターンニングした反射板５ｄを用いる必要がでてくる。そうすると、レーザー加工パターンが変わる毎に、それ専用の孔パターンニングを施した反射板５ｄを用意する必要が生じ、製造コストを増加させてしまう。一方、本第２変形例装置のように、反射板５ｄとして多孔質素材からなるものを用いれば、それに吸引孔Ｈを設ける必要がないので、かかるコストアップを回避することができる。
【００６８】
次に、本発明の第５実施形態として、本発明をレーザー加工用光透過性部材であるレーザー加工用透明導電膜（以下、単に透明導電膜という）に適用した例について説明する。
図２３は、本透明導電膜の一例を示す拡大断面図である。同図において、透明導電膜１１０は、ポリカーボネイト（ＰＣ）やＰＥＴ等からなる基材層１１０ａと、ＩＴＯ等からなる表面層としての導電層１１０ｃと、両層の間に設けられたレーザー透過阻害層１１０ｂとを有している。図示しないＹＡＧレーザー光等のレーザー光は図中上側から透明導電膜１１０に向けて照射される。そして、導電層１１０ｃを除去した後、レーザー透過阻害層１１０ｂに進入する。このレーザー透過阻害層１１０ｂは、レーザー光を吸収あるいは反射してその透過を阻害する。よって、レーザー光はレーザー透過阻害層１１０ｂによって大幅に減衰せしめられてから、基材層１１０ａに到達することになる。これにより、基材層１１０ａに生ずる輝点や気泡を抑えることができる。
【００６９】
上記レーザー透過阻害層１１０ｂについては、レーザー光の透過を阻害する
一方で、一般的な可視光を良好に透過させる材料で構成することが望ましい。このようにすることで、レーザー透過阻害層１１０ｂを設けることによる透明導電膜１１０の光透過性の悪化を抑えることができ、例えばタッチパネル基板や液晶ディスプレイ用基板として十分に機能させ得るようになるからである。
【００７０】
ＹＡＧレーザー光を良好に反射させてその透過を阻害する一方で、可視光を良好に透過させる材料としては、誘電体多層膜が挙げられる。高屈折率透明材料からなる層と、低屈折率透明材料からなる層とを交互に重ね合わせた多層膜である。例えば、Ｔａ２Ｏ５透明層と、Ｓｉ透明層とを交互に重ね合わせた２、４、６層構造の誘電体多層膜では、それぞれ、ＹＡＧレーザー光に対して６５．３％、８６．４％、９５．１％の反射率を発揮することが知られている。また、これらの透明層は、一般的にタッチパネル基板や液晶ディスプレイ基板に用いられる材質である。
【００７１】
ＹＡＧレーザー光を良好に反射させる一方で、可視光を良好に透過させる材料として、チタン、タンタル、亜鉛の少なくとも何れかを含む透明層も有効であると考えられる。これは次に説明する理由による。即ち、本発明者らは、帝人株式会社から市販されている３種類の透明導電膜に対して、ＹＡＧレーザー加工を施してみた。これら透明導電膜は、何れも図２４に示すような構造になっている。即ち、ポリカーボネイトからなる基材層１２０ａのおもて面側に、保護層１２０ｂと、耐エッチング層１２０ｃと、表面層たるＩＴＯからなる導電層１２０ｄとが順次積層されている。また、基材層１２０ａの裏面側には、保護層１２０ｂと、耐エッチング層１２０ｃとが順次積層されている。保護層１２０ｂは、ポリカーボネイトからなる基材層１２０ａを外気と遮断してその吸湿を防止する役割を担っている。また、耐エッチング層１２０ｃは、ＩＴＯからなる導電層１２０ｄの部分的な除強による電極パターンを形成するためのエッチング処理時において、基材層１２０ａをエッチング液から守る役割を担っている。レーザー加工ではなく、フォトリソグラフィー法による電極パターンの形成を前提とした透明導電膜なのである。
【００７２】
かかる構造の３種類の透明導電膜１２０に対し、通常の方法（反射板の付設や加熱前処理を行わない）でＹＡＧレーザー加工による電極パターンを形成してみたところ、輝点や気泡の発生度合いが異なった。著しく発生したもの、僅かに発生したもの、殆ど発生しなかったものに分かれたのである。そこで、これらの透明導電膜１２０について、それぞれＸ線プローブマイクロアナライザによる表面元素分析を実施してみた。その結果と、輝点や気泡の発生度合いとの関係を次の表４に示す。
【表４】
【００７３】
輝点や気泡が著しく発生した膜Ａでは、チタン、タンタル、亜鉛をそれぞれ表面元素として全く含んでいない。これに対し、輝点や気泡が僅かであったか、あるいは殆ど発生しなかった膜Ｂ、Ｃは、これら３つの元素を含んでいた。このことから、これら３つの元素が、おもて面側の保護層１２０ｂ又は耐エッチング層１２０ｃ中においてＹＡＧレーザー光を反射したために、輝点や気泡が抑えられたと考えられる。なお、膜Ａは、膜Ｂや膜Ｃの約１００倍量のＳｉを含有しているが、ＳｉはＹＡＧレーザー光を良好に透過させるので、これによる影響であるとは考え難い。また、チタンはＹＡＧレーザーに対して良好な吸収性を発揮することが知られているので、反射だけではなく、吸収によるエネルギー減衰効果をもたらしていると思われる。
【００７４】
以上、各実施形態において、光透過性部材としてタッチパネル用の透明基板を加工する例について説明したが、他の光透過性部材を加工する方法や装置についても、本発明の適用が可能である。また、各実施形態において、レーザー光としてスポット形状が円形状のものを透明基板１００に照射して、導電層１００ｆなどの表層を部分的に円形状に除去する例について説明した。しかしながら、スポット形状が多角形状などといった他の形状のレーザー光を照射する場合にも、本発明の適用が可能である。また、移動台５を移動させることで透明基板１００に対するレーザー照射位置を変化させるレーザー加工装置について説明したが、加工ヘッド３を移動させてレーザー照射位置を変化させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】気泡が発生した透明基板を示す拡大平面図。
【図２】同透明基板を示す拡大断面図。
【図３】輝点が発生した透明基板を示す拡大平面図。
【図４】捲れによる輝点が発生した透明基板を示す拡大断面図。
【図５】盛り上がりによる輝点が発生した透明基板を示す拡大断面図。
【図６】第１実施形態に係る透明基板加工方法に用いるレーザー加工装置を示す概略構成図。
【図７】タッチパネル用の透明基板を示す拡大断面図。
【図８】同透明基板加工方法によって電極パターンが形成されたダッチパネルを示す断面図。
【図９】（ａ）は同パッチパネルの分解斜視図。 （ｂ）は同タッチパネルの平面図。
【図１０】従来の透明基板加工方法によってレーザー加工された透明基板の一例を示す平面図。
【図１１】第１実施形態に係る透明基板加工方法によってレーザー加工された透明基板の一例を示す平面図。
【図１２】第４実施形態に係るレーザー加工装置のＸ−Ｙテーブルを示す拡大構成図。
【図１３】透明基板に向けて照射されたレーザー光の軌跡を示す模式図。
【図１４】第１変形例装置の一部を示す拡大構成図。
【図１５】同第１変形例装置の反射板とこれの上に載置された透明基板とを示す平面模式図。
【図１６】同反射板をこれに載置された加工前の透明基板とともに示す平面模式図。
【図１７】同反射板を、Ｘ方向に延在するスリットがレーザー加工された透明基板とともに示す平面模式図。
【図１８】吸引ノズルによって透明基板を吸引した状態の同第１変形例装置の一部を示す拡大構成図。
【図１９】９０°回転移動した同反射板を、Ｘ方向に延在するスリットがレーザー加工された透明基板とともに示す平面模式図。
【図２０】同反射板を、Ｘ方向に延在するスリットとＹ方向に延在するスリットとがレーザー加工された透明基板とともに示す平面模式図。
【図２１】第２変形例装置の一部を示す拡大構成図。
【図２２】非多孔質素材で構成した反射板を用いて透明基板を吸引する例を示す模式図。
【図２３】第５実施形態に係る透明導電膜の一例を示す拡大断面図。
【図２４】市販の透明導電膜を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００７６】
１ レーザー発生部
２ 光ファイバ
３ 加工ヘッド
３ａ レンズ群
３ｂ ヘッドケース
３ｃ レーザー出口
４ Ｘ−Ｙテーブル
５ 移動台（載置台）
５ａ ガラス板
５ｂ 支持部
５ｃ 反射板（光反射部材）
５ｄ 反射板（光反射部材）
１０ ＹＡＧレーザー光源
１１ 制御部
１００ 透明基板（光透過性部材）
１００ａ 基材層（基材）
１００ｂ ハードコート層
１００ｃ 固着層
１００ｄ 第２反射防止層
１００ｅ 第１反射防止層
１００ｆ 導電層（表面層）
１００ｇ ハードコート層
１０１ 上タッチパネル基板
１０２ 下タッチパネル基板
１０３ スペーサー
１０４ スリット
１０５ スリット
１１０ 透明導電膜（レーザー加工用光透過性部材）
Ａｐ 気泡
Ｂｐ 輝点
Ｇ 空隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイやタッチパネルに用いられる透明基板などの加工対象物をレーザー光の照射によって加工するレーザー加工方法及びレーザー加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイやタッチパネルに用いられる透明基板は、次のような方法によって製造されるのが一般的であった。即ち、ガラスや透明樹脂等からなる透明基材上にＩＴＯ（インジウム酸化スズ）等からなる透明導電層を形成した後、これをフォトリソグラフィー法によって部分的に除去して透明電極パターンを形成するのである。しかしながら、かかる方法では、フォトレジストの現像液やエッチング液が廃液となって発生するので、環境保護の観点から好ましくない。また、フォトリソグラフィー法において、透明基板の種類に応じて異なったパターンの遮光マスクを用いる必要があるため、多品種少量受注というオンデマンド型の生産要求に十分に対応することができなかった。
【０００３】
そこで、本発明者らは、ＹＡＧレーザー等のレーザー光の照射によって表面層たる上記透明導電層を部分的に除去して透明電極パターンを形成するレーザー加工方法を開発中である。かかる方法においては、フォトリソグラフィー法によらずに透明電極パターンを形成するので、現像液やエッチング液などによる環境汚染を回避することができる。また、透明基板等のワークに対するレーザー光走査をコンピュータ制御するための電子データを書き換えるだけで様々な種類の透明電極パターンを形成することができる。よって、オンデマンド型の生産要求にも柔軟に対応することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、このようなレーザー光を用いるレーザー加工方法においては、気泡や輝点の発生によって透明基板の光透過性を低下させる場合があることがわかってきた。図１、図２は、それぞれ気泡が発生した透明基板を示す拡大平面図、拡大断面図である。これらの図において、透明基板１００は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の透明樹脂からなる基材層１００ａを有している。基材層１００ａの材質としてはガラス材を用いるのが一般的であったが、最近では、薄型化や軽量化を図るべく透明樹脂を用いることが多くなっている。基材層１００ａの裏面には、Ｓｉ（ケイ素）系の樹脂からなるハードコート層１００ｇが被覆されている。また、基材層１００ａのおもて面には、ハードコート層１００ｂ、固着層１００ｃ、第２反射防止層１００ｄ、第１反射防止層１００ｅ、導電層１００ｆが順次積層されている。導電層１００ｆは、導電性のＩＴＯやＳｎＯ２（酸化スズ）等からなる。図示しないレーザー光は、透明基板１００に対して表面層たる導電層１００ｆ側から照射され、透明基板１００の少なくとも導電層１００ｆを円形状に除去する。除去後にレーザー光の照射が停止されると、透明基板１００を載せている図示しないＸ−Ｙテーブルが水平方向に高速移動して次のレーザー照射位置が決定される。このようにしてレーザー光の照射と、Ｘ−Ｙテーブルの移動とが繰り返されると、図１、図２に示したように、導電層１００ｆの円形状除去部分が複数連なった溝状の凹部が形成され、残った導電層部分が透明電極パターンとなる。透明基板１００の各層はそれぞれ透明な材料から構成されている。このため、レーザー光は表面層としての導電層１００ｆで遮光されることなく、各層を順次透過してハードコート層１００ｇから基板外に至る。上述の気泡は、図中の符号Ａｐで示され、レーザー光が透過した基材層１００ａ部分に無数に発生している。このような気泡Ａｐが発生してしまうと、透明基板１００の光透過性を著しく低下させて、商品価値を損ねてしまう。なお、図２においては、便宜上、レーザー光の照射によって導電層１００ｆだけが除去された透明基板１００を示した。しかし、基材層１００ａの１つ上側のハードコート層１００ｂまでを限度として、複数の層が除去される場合もあり得る。なお、図１や図２を用いて、レーザー光としてスポット形状が円形状のものを透明基板１００に照射して、導電層１００ｆを部分的に円形状に除去する例について説明した。しかしながら、スポット形状が多角形状などといった他の形状のレーザー光を照射しも、同様の気泡が発生すると思われる。また、例えば上述の円形状除去部分のようなレーザー光１スポットあたりの導電層除去部分を複数連ねて溝状の凹部を形成しなくても、１スポットあたりの導電層除去部分単独でも、同様の気泡が発生することは言うまでもない。
【０００５】
図３は、上記輝点が発生した透明基板を示す平面図である。この図において、輝点は符号Ｂｐで示されており、先に図示した上記気泡Ａｐよりも遙かに大きい。同じ材質の透明基板であっても、レーザー照射位置によってはビームスポット径の１／５〜５倍程度を占めることもある。光を反射することで輝いて見えることが、「輝点」と呼ばれる所以である。この輝点Ｂｐを電子顕微鏡にて観察したところ、図４や図５に示すような構造になっていることがわかった。具体的には、基材層１００ａよりも上側の第１反射防止層１００ｅ〜ハードコート層１００ｂの何れか１層又は複数層が部分的に除去され、残った部分が捲れたり、盛り上がったりして輝点Ｂｐを形成していることがわかった。このような輝点Ｂｐが形成された場合にも、透明基板１００の光透過性が著しく低下して、商品価値が失われてしまう。
【０００６】
以上は液晶ディスプレイ等に用いられる透明基板１００を加工する際に発生する問題である。しかしながら、透明基板１００に限らず、光透過性を発揮する基材層と、これに積層された表層とを有する光透過性部材であれば、同様の問題が生じ得る。
【０００７】
一方、レーザー光の照射によるレーザー加工方法においては、レーザー光の発生に多大なエネルギーを消費してしまうという問題もある。この問題については、加工対象物として光透過性部材を用いる場合に限らず、光透過性を発揮しない部材を用いる場合にも生じている。
【０００８】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その第１の目的とするところは、次のようなレーザー加工方法及びレーザー加工装置を提供することである。即ち、フォトリソグラフィー法による廃液の発生を回避しながらオンデマンド型の生産要求に柔軟に対応し、しかも、気泡や輝点等の発生による光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができるレーザー加工方法等である。また、その第２の目的とするところは、レーザー光発生用のエネルギー消費を従来よりも低減することができるレーザー加工方法及びレーザー加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、光透過性の低下の原因となる上記気泡Ａｐが透明樹脂からなる基材層１００ａに生じていることに着目した。基材層１００ａの材質によっては、上記気泡Ａｐを発生させ難くすることが可能になるかもしれないと考えたわけである。そこで、基材層１００ａの材料として互いに異なる透明樹脂を用いた複数の上記透明基板１００に対し、それぞれ同じ条件でレーザー加工を施してみた。すると、驚いたことに、同じＰＥＴであっても、滑剤が混練されていないものを上記基材層１００ａに用いた場合には、上記気泡Ａｐの発生を有効に抑えることができた。この滑剤とは、ＰＥＴ等の樹脂をフィルム状に延伸成型する際の加圧ローラとの摩擦を低減するために用いる物質であり、樹脂に混練したり、延伸前の樹脂表面に塗布したりして用いるものである。滑剤が混練されたＰＥＴフィルムでは無数の上記気泡Ａｐが発生したのに対し、滑剤が表面塗布されたＰＥＴフィルムでは上記気泡Ａｐの数が大幅に低減されたのである。
【００１０】
そこで、上記第１の目的を達成するために、請求項１の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、上記基材層として滑剤が混練されていないものを有する光透過性部材を用いることを特徴とするものである。
このレーザー加工方法においては、フォトリソグラフィー法によらずに光透過性部材を加工するので、現像液やエッチング液などによる環境汚染を回避することができる。また、フォトリソグラフィーのための遮光マスクを必要とせず、光透過性部材に対するレーザー光走査のパターンを異ならせるだけで様々なパターンの加工を施すことができるので、オンデマンド型の生産要求にも柔軟に対応することができる。しかも、滑剤が混練されていない基材層を有する光透過性部材を用いて、該基材層に発生する気泡を大幅に低減することで、該気泡による光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができる。
【００１１】
一方、本発明者らは、更なる研究により、光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対して予め加熱処理を施しておくことで、上記気泡Ａｐや上記輝点Ｂｐを有効に抑え得ることを見出した。具体的には、レーザー光の照射に先立って、例えば、上記透明基板１００の少なくとも加工対象領域を予め加熱しておくのである。予めの加熱によって上記気泡Ａｐや輝点Ｂｐが抑えられるのは、次に説明する理由による。即ち、本発明者らは、上記気泡Ａｐや輝点Ｂｐの発生度合いと、レーザー光のエネルギー強度とに相関関係があることを見出した。レーザー光のエネルギー強度を高めるほど、上記気泡Ａｐや輝点Ｂｐがより顕著に出現するのである。そこで、レーザー光のエネルギー強度をできるだけ低くするのであるが、導電層１００ｆを除去し得る最低の値まで低くしてもなお、上記気泡Ａｐや輝点Ｂｐが発生してしまう。更には、導電層１００ｆを除去し得ないレベルまでエネルギー強度を下げてもなお、上記気泡Ａｐや輝点Ｂｐが発生する場合もある。ところが、上記透明基板１００を予め加熱しておくと、加熱しない場合に比べてより低いエネルギー強度で導電層１００ｆを除去し得ることがわかった。上記導電層１００ｆを除去し得る最低のエネルギー強度をより低くすることができるのである。この結果、上記気泡Ａｐや輝点Ｂｐの発生を抑えることができた。
【００１２】
そこで、上記第１の目的を達成するために、請求項２の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対してレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、上記光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対して、加熱処理を施した後にレーザー光の照射によって上記除去処理を施すことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対してレーザー光を照射するレーザー光照射手段を備え、該レーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工装置において、上記光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対して加熱処理を施す加熱手段を設けたことを特徴とするものである。
これらの発明においても、フォトリソグラフィー法のための現像液やエッチング液などによる環境汚染を回避し、且つオンデマンド型の生産要求にも柔軟に対応することができる。しかも、レーザー光の照射に先立って光透過性部材の少なくとも加工対象領域を加熱しておくことで、後の表面層の除去処理に必要なレーザー光のエネルギー強度をより低く抑えることが可能になる。そして、このことにより、気泡や輝点の発生を抑えることができる。請求項１の発明とは異なり、気泡だけでなく輝点も抑えるのである。よって、請求項１の発明よりも光透過性部材の光透過性の低下を確実に抑えることができる。
【００１３】
また一方、本発明者らは、弱レーザー照射による上記透明基板１００の前処理を行うことによっても、上記気泡Ａｐや上記輝点Ｂｐを更に有効に抑え得ることを見出した。具体的には、上記透明基板１００の加工対象領域に対し、これを変形させない程度の弱レーザー光を前もって照射して前処理を施してから、弱レーザー光よりも強い強レーザー光を照射して上記導電層１００ｆを部分的に除去するのである。そうすると、原因は不明であるが、レーザー光の照射に先立って上記透明基板１００を加熱する場合よりも、更に低いエネルギー強度で導電層１００ｆを除去することができた。なお、「変形させない程度の弱レーザー光」とは、具体的には、基材層１００ａに積層された導電層１００ｆなどの各層に亀裂（層の局所的な消失による）を生じない程度に弱いレーザー光である。
【００１４】
そこで、上記第１の目的を達成するために、請求項４の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、上記光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対し、変形させない程度に弱い弱レーザー光を照射する前処理を施した後に、該弱レーザー光よりも強い強レーザー光の照射によって上記除去処理を施すことを特徴とするものである。
この発明においても、フォトリソグラフィー法のための現像液やエッチング液などによる環境汚染を回避することができる。また、フォトリソグラフィー法のための遮光マスクを必要としないので、オンデマンド型の生産要求にも柔軟に対応することができる。しかも、光透過性部材の加工対象領域に対し、これを変形させない程度の弱レーザー光の照射による前処理を施すことで、後の表面層の除去処理に必要な強レーザー光のエネルギー強度を更に低く抑えることが可能になる。そして、このことにより、請求項２や３の発明よりも更に確実に、光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができる。
【００１５】
また一方、本発明者らは、光を反射する光反射部材を光透過性部材の下に配設した条件下でレーザー加工を行うことによっても、上記気泡Ａｐや上記輝点Ｂｐを有効に抑え得ることを見出した。具体的には、上記透明基板１００を白金板等の光反射部材上に載置してレーザー加工を行ってみた。すると、レーザー光の照射に先立って上記透明基板１００を加熱する場合よりも、更に低いエネルギー強度で導電層１００ｆを除去することができた。そして、このことにより、上記気泡Ａｐや上記輝点Ｂｐを有効に抑えることができたのである。更に低いエネルギー強度での加工が可能になった理由は、次のように考えられる。即ち、まず、第１の要因として、反射に伴って弱エネルギー化した反射光による前処理が挙げられる。具体的には、透明基板１００を透過した後に光反射部材で反射した反射光の一部は、反射に伴って弱エネルギー化しながら透明基板１００の未光透過領域に進入する。この進入により、透明基板１００のレーザースポット領域の周辺に前処理が行われ、次のレーザー照射での加工性が向上したためと考えられる。また、第２の要因として、反射に伴って弱エネルギー化した反射光による後処理が挙げられる。具体的には、反射光の一部は上述のように透明基板１００の未光透過領域に進入するが、他の一部は透明基板１００の既光透過領域に戻ることになる。そして、透明基板１００のレーザースポット領域に対して弱エネルギー化した反射光による後処理が施される。このように反射光が後処理を行うことによっても、更に低いエネルギー強度での加工を可能にしていると考えられる。
【００１６】
このようにして光反射部材を用いるにあたり、透明基板１００を光反射部材上に直接接触させて配設した場合には、両者を離間させて配設する場合に比べ、低いエネルギー強度で且つより輪郭のはっきりしたレーザー加工が可能になることもわかった。両者を接触させてその距離を近づけたことにより、反射光をより集中的に透明基板１００に再進入させたためと考えられる。
【００１７】
また、光反射部材の光反射面の研磨加工方向に沿って透明基板１００に対するレーザー光の照射箇所を移動させながら、上述の溝状の凹部を形成すると、より確実に低いエネルギー化を実現し得ることもわかった。具体的には、光反射部材については、本来ならば、その光反射面にナノメートルオーダーでの傷がないものを用いることが望ましい。しかしながら、４００〜５００ｍｍ四方の大きさの光反射部材について、その全域を傷の無いレベルまで研磨するには非常に手間を要し、コストの面などの観点から現実性がない。そこで、研磨傷がある程度残っている光反射部材を使用するのであるが、その傷の方向をレーザー加工方向に沿わせるように光反射部材を配設すると、より低エネルギーでのレーザー加工を確実に実現することができた。ところが、両者の方向を全く異ならせると、エネルギー不足によって加工形状をぼやけさせるなどといった不具合が発生した。
【００１８】
更に、上記光反射部材として多孔質のものを用いることで、加工コストを低減し得ることもわかった。具体的には、透明基板１００として可撓性に優れたものを用いる場合、それを加工テーブル上に吸引してしっかりと密着させないと、部分的に加工テーブル上から浮き上がらせて加工精度を悪化させてしまうことがある。このような加工精度の悪化を回避するためには、透明基板１００を保持する保持台に設けられた複数の吸引孔を通して、透明基板１００を保持台に向けて吸引する吸引手段を用いる必要がある。そして、光反射部材を保持台の保持面として機能させるべくそれに複数の吸引孔を設けなければならないが、吸引孔を設けた箇所でレーザー反射が行われなくなってしまう。このため、光反射部材の複数の吸引孔を、透明基板１００に対するレーザー加工パターンから外して形成しなければならない。すると、レーザー加工パターンが変わる毎に、それ専用の吸引孔パターンの光反射部材を用意する必要が生じ、このことによってコストアップを引き起こすおそれがあるのである。そこで、本発明者らは多孔質材料の極めて微細な多孔構造に着目した。これを吸引孔として利用できないかと考えたのである。そして、光反射部材として多孔質アルミナからなるものを用いてＹＡＧレーザー加工を試みたところ、その多孔構造を吸引孔として十分に利用でき、しかも、所望の光反射性が得られることを見出した。このように、光反射部材として多孔質のものを用いれば、レーザー加工パターン毎に異なった吸引孔パターンの光反射部材を用意する必要が無くなり、加工コストを低減することができるのである。
【００１９】
そこで、上記第１の目的を達成するために、請求項５の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、上記光透過性部材の加工対象領域に対する上記レーザー光の照射によって上記基材層を透過したレーザー光を光反射部材で反射させ、該光透過性部材の少なくとも既透過領域とは異なる領域に再進入させることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５のレーザー加工方法において、上記光透過性部材を上記光反射部材の上記表面層とは反対側の面に直接接触させながらレーザー加工することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項５又は６のレーザー加工方法において、上記光反射部材の光反射面の研磨加工方向に沿って上記光透過性部材に対するレーザー光の照射箇所を移動させることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項６のレーザー加工方法において、上記光反射部材として、多孔質のものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８のレーザー加工方法において、多孔質の上記光反射部材として、多孔質アルミナからなるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対してレーザー光を照射するレーザー光照射手段を備え、該レーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工装置において、上記レーザー光照射手段から発せられて上記表面層側から上記基材層側に透過した上記レーザー光を反射して上記光透過性部材の少なくとも既透過領域とは異なる領域に再進入させる光反射部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０のレーザー加工装置であって、上記光反射部材が上記光透過性部材の上記表面層とは反対側の面に直接接触するように配設されることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１０又は１１のレーザー加工装置であって、上記光反射部材と上記光透過性部材とのうち、該光反射部材だけをその配置方向が変化するように移動させる光反射部材移動手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１１のレーザー加工装置において、上記光反射部材として、多孔質のものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１３のレーザー加工装置において、多孔質の上記光反射部材として、多孔質アルミナからなるものを用いることを特徴とするものである。
これらの発明においても、フォトリソグラフィー法のための現像液やエッチング液などによる環境汚染を回避し、且つオンデマンド型の生産要求にも柔軟に対応することができる。しかも、光透過性部材を透過したレーザー光を光反射部材で反射させて光透過性部材の未光透過領域に再進入させることで、表面層の除去処理に必要なレーザー光のエネルギー強度を更に低く抑えることが可能になる。そして、このことにより、請求項２や３の発明よりも更に確実に、光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができる。また、請求項４の発明とは異なり、弱レーザー光と強レーザー光とを用いてレーザー光を２度打ちすることなく低エネルギー強度化を実現するので、２度打ちによる生産性の低下を回避することもできる。
特に、請求項６や１１の発明においては、光透過性部材を光反射部材の表面層とは反対側の面に直接接触させながらレーザー加工することで、両者を離間させて配設する場合に比べ、更に低いエネルギー強度で且つより輪郭のはっきりしたレーザー加工を行うことができる。
また特に、請求項７の発明においては、光反射部材の光反射面の研磨加工方向に沿って光透過性部材に対するレーザー光の照射箇所を移動させることで、より低エネルギーでのレーザー加工を確実に実現することができる。
また特に、請求項１２の発明においては、加工形状に合わせて光反射部材を光反射部材移動手段によって適宜移動させながらレーザー加工を行うことで、加工形状にかかわらず、光反射性部材に対するレーザー光の照射箇所を光反射部材の光反射面の研磨加工方向に沿って移動させることができる。よって、請求項７の発明と同様に、より低エネルギーでのレーザー加工を確実に実現することができる。
また特に、請求項８、９、１３又は１４の発明においては、レーザー加工パターン毎に異なった吸引孔パターンの光反射部材を用意する必要が無くなるので、加工コストを低減することができる。
また特に、請求項９又は１４の発明においては、多孔質アルミナからなる光反射部材を用いることで、その多孔構造を吸引孔として確実に機能させながら、それにＹＡＧレーザーを良好に反射させることができる。
【００２０】
上記第１の目的を達成するために、請求項１５の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有し、レーザー光の照射による該表面層の除去処理が施されるためのレーザー加工用光透過性部材であって、上記表面層と上記基材層との間に、レーザー光の透過を阻害するレーザー透過阻害層を有することを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１５のレーザー加工用光透過性部材であって、上記レーザー透過阻害層が、誘電体多層膜からなることを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１５のレーザー加工用光透過性部材であって、上記レーザー透過阻害層が、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及び亜鉛（Ｚｎ）の群から選ばれる少なくとも１つの材料を主成分とすることを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、上記光透過性部材として、請求項１５、１６又は１７のレーザー加工用光透過性部材を用いることを特徴とするものである。
これらの発明においても、フォトリソグラフィー法のための現像液やエッチング液などによる環境汚染を回避し、且つオンデマンド型の生産要求にも柔軟に対応することができる。また、これらの発明においては、光透過性部材の表面層を除去した後のレーザー光を、レーザー透過阻害層に透過させて減衰させてから基材層に到達させることにより、基材層に発生する輝点や気泡を抑える。そして、このことにより、光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができる。また、請求項４の発明とは異なり、弱レーザー光と強レーザー光とを用いてレーザー光を２度打ちすることなく低エネルギー強度化を実現するので、２度打ちによる生産性の低下を回避することもできる。
特に、請求項１６の発明においては、誘電体多層膜からなるレーザー透過阻害層が、光成分のうち、ＹＡＧレーザー光を選択的に反射せしめたり吸収せしめたりして輝点や気泡の発生を抑えつつ、可視光についてはそれを良好に透過せしめる。よって、光透過性部材にレーザー透過阻害層を設けていても、可視光については良好に透過させて所望の光透過性を得ることができる。
また特に、請求項１７の発明においては、チタン、タンタル及び亜鉛の群から選ばれる少なくとも１つの材料を主成分とするレーザー透過阻害層が、光成分のうち、ＹＡＧレーザー光を選択的に反射せしめて輝点や気泡の発生を抑えつつ、可視光についてはそれを良好に透過せしめる。よって、光透過性部材にレーザー透過阻害層を設けていても、可視光については良好に透過させて所望の光透過性を得ることができる。
【００２１】
上記第２の目的を達成するために、請求項１９の発明は、加工対象物をレーザー光の照射によって加工するレーザー加工方法において、上記加工対象物の少なくとも加工対象領域に対して、加熱処理を施した後にレーザー光の照射による加工を施すことを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、加工対象物に対してレーザー光を照射するレーザー光照射手段を備え、該加工対象物を該レーザー光の照射によって加工するレーザー加工装置において、上記加工対象物の少なくとも加工対象領域に対して加熱処理を施す加熱手段を設けたことを特徴とするものである。
これらの発明においては、レーザー光の照射に先立って加工対象物を加熱処理することで、レーザー光発生用のエネルギー消費を従来よりも低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１乃至１８の発明によれば、フォトリソグラフィー法による廃液の発生を回避しながらオンデマンド型の生産要求に柔軟に対応することができる。しかも、気泡や輝点の発生による光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができるという優れた効果がある。
【００２３】
特に、請求項２又は３の発明によれば、請求項１の発明よりも光透過性部材の光透過性の低下を確実に抑えることができるという優れた効果がある。
【００２４】
また特に、請求項４乃至１４の発明によれば、請求項２や３の発明よりも更に確実に、光透過性部材の光透過性の低下を抑えることができるという優れた効果がある。
【００２５】
また特に、請求項５乃至１８発明によれば、弱レーザー光と強レーザー光とを用いてレーザー光を２度打ちすることなく低エネルギー強度化を実現するので、２度打ちによる生産性の低下を回避することができるという優れた効果がある。
【００２６】
また特に、請求項６又は１１の発明によれば、透過性部材と光反射部材とを離間させて配設する場合に比べ、更に低いエネルギー強度で且つより輪郭のはっきりしたレーザー加工を行うことができるという優れた効果がある。
【００２７】
また特に、請求項７又は１２の発明によれば、低エネルギーでのレーザー加工を確実に実現することができるという優れた効果がある。
【００２８】
また特に、請求項８、９、１３又は１４の発明によれば、レーザー加工パターン毎に異なった吸引孔パターンの光反射部材を用意することによる加工コストアップを回避することができるという優れた効果がある。
【００２９】
また特に、請求項９又は１４の発明によれば、多孔質アルミナの多孔構造を吸引孔として確実に機能させながら、それにＹＡＧレーザーを良好に反射させることができるという優れた効果がある。
【００３０】
また特に、請求項１５乃至１８の発明によれば、光透過性部材の表面層を除去した後のレーザー光を、レーザー透過阻害層に透過させて減衰させてから基材層に到達させることで基材層に発生する輝点や気泡を抑えることができるという優れた効果がある。
【００３１】
また特に、請求項１６又は１７の発明によれば、光透過性部材にレーザー透過阻害層を設けていても、可視光については良好に透過させて所望の光透過性を得ることができるという優れた効果がある。
【００３２】
請求項１９又２０の発明によれば、レーザー光の照射に先立って加工対象物を加熱処理することで、レーザー光発生用のエネルギー消費を従来よりも低減することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の第１実施形態として、ハイブリッド型のタッチパネルの絶縁性透明基板上に形成された透明導電層の一部を、スリット状に除去して透明電極を形成する透明基板加工方法に本発明を適用した例ついて説明する。
【００３４】
まず、透明基板の加工に用いるレーザー加工装置について説明する。図６は、このレーザー加工装置の概略構成図である。図において、Ｑスイッチ１０ａで制御されるＹＡＧレーザー光源部１０からは、波長λ＝１０６４［ｎｍ］の近赤外光からなるＹＡＧレーザー光（以下、単にレーザー光という）が出射される。そして、ステップインデックス型の光ファイバ２によって加工ヘッド３に導かれる。この加工ヘッド３は、複数のレンズから構成されたレンズ群３ａ、これらを収容するヘッドケース３ｂ、レーザー出口３ｃなどを有している。加工ヘッド３に進入したレーザー光Ｌは、レンズ群３ａによって集光せしめられながら、レーザー出口３ｃからレーザー加工対象物１００に向けて出射される。
【００３５】
レーザー加工対象物は、タッチパネルに用いられる透明基板１００である。図７は、この透明基板１００を示す拡大断面図である。透明基板１００は、多層構造となっている。具体的には、基材層１００ａの裏面（図中下側面）にハードコート層１００ｇが被覆されている。また、基材層１００ａのおもて面に、ハードコート層１００ｂ、固着層１００ｃ、第２反射防止層１００ｄ、第１反射防止層１００ｅ、導電層１００ｆが順次積層されている。各層の材質や厚みは、次の表１に示す通りである。
【表１】
【００３６】
先に示した図６において、上記レーザー出口３ｃから出射されたレーザー光Ｌは、透明基板１００を表面層たる導電層１００ｆ側から照射して、照射領域における少なくとも導電層１００ｆを円形状に加熱・蒸発させる。透明基板１００はＸ−Ｙテーブル４の移動台５上に固定されている。この移動台５は駆動部６内に配設されたリニアモータ６ａで駆動されることで図中水平方向に２次元的に移動可能となっている。レーザー光Ｌの１照射あたりの時間は極めて短い。レーザー光Ｌの照射が停止されると、移動台５がＸ−Ｙ方向に高速移動して次のレーザー照射位置が決定される。このようにしてレーザー光Ｌの照射と、移動台５の移動とが繰り返されると、導電層１００ｆの円形状除去部分が複数連なった溝状の凹部が形成され、残った導電層部分が透明電極パターンとなる。本レーザー加工装置では、加工ヘッド３内において、レンズ群３ａによってレーザー光Ｌを集光せしめて透明基板１００に対する照射面積を小さくするので、そのエネルギー密度を高めて加工効率を向上させることができる。しかも、寸法の小さな加工パターンまで加工できるため、加工パターンの微細化も可能となる。
【００３７】
上記ＹＡＧレーザー光源部１０やリニアモータ６ａは、パーソナルコンピュータ１１ａ、シーケンサ１１ｂ、同期連動型運転用の制御回路基板１１ｃ等からなる制御部１１で制御される。例えば、制御部１１はＹＡＧレーザー光源部１０の駆動部を制御し、これによってレーザー光の繰り返し周期が変更される。また、ＹＡＧレーザー光源部１０からのレーザー光の出力に応じてリニアモータ４ａを駆動制御して透明基板１００を移動させる。また、移動台５の移動状態に応じてＹＡＧレーザー光源部１０からのレーザー光の出力を変化させる。また、次に説明する目的などのために、レーザー光の繰り返し周期を移動台５の移動速度に応じてリアルタイムに変化させる。即ち、移動台５の移動開始や移動終了の際における加減速時に、導電層１００ｆ上のレーザー光のエネルギー密度を一定にして均一な加工形状（テーパ形状）を形成できるようにする目的などである。これらの制御が行われることにより、移動台５の加速及び減速時に必要な助走距離が大幅に短縮される。そして、このことにより、従来のエッチング加工と同等もしくはそれ以上の加工速度（例えば１基板あたり３５秒〜１５秒程度）でスリット加工が可能となる。また、寸法精度の向上によって焦げ付きや未加工部分の発生が防止される。なお、本実施形態に係るレーザー加工装置には上記移動台５の移動距離を検知するセンサを設けており、このセンサの出力に基づいてリニアモータ６ａをフィードバック制御させるようにしている。
【００３８】
図８は、本透明基板加工方法によって電極パターンが形成されたタッチパネルの断面図である。また、図９（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、同タッチパネルの分解斜視図及び平面図である。図８に示すように、タッチパネルには、導電層１００ｆからなる複数の透明電極がレーザー加工によって形成されている。これら透明電極をそれぞれ通常状態で接触させないように、１組の上下タッチパネル基板１０１、１０２が所定の高さ（例えば９〜１２μm）のスペーサー１０３を介して対向した構造になっている。このタッチパネルを図８中の上方から押圧すると、上タッチパネル基板１０１が２点鎖線で示すように変形し、上下のタッチパネル基板１０１、１０２の透明電極同士が接触する。この接触による上下透明電極間の抵抗の変化から、押圧されたか否か及び押圧された位置を知ることができる。また、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、上下のタッチパネル基板１０１、１０２のそれぞれには、互いに直交するスリット１０４、１０５が各導電層１００ｆに形成されている。
【００３９】
これらスリット１０４、１０５は、図６に示したレーザー加工装置によって導電層１００ｆが部分的に除去されて形成されたものである。具体的には、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等によって表面に導電層１００ｆが形成された透明基板１００は、導電層１００ｆを上方に向けてＸ−Ｙテーブル４上にセットされる。セットされた透明基板１００の導電層１００ｆは、所定のスポット径に絞られたレーザー光が照射されながら移動台５とともにＸ−Ｙ方向に移動せしめられる。この移動の過程で、約数［μｍ］〜１０００［μｍ］の幅のレーザー光Ｌの照射によって発生した熱によってレーザー照射部分が蒸発して導電層１００ｆから除去される。これによって各電極領域を絶縁するスリット１０４、１０５が形成され、上タッチパネル基板１０１、あるいは下タッチパネル基板１０２になるのである。
【００４０】
このようにしてスリット１０４、１０５を得る本透明基板加工方法では、エッチング処理を伴うフォトリソグラフィー法を用いることなく、透明基板１００に複数の透明電極を形成することができる。このため、フォトレジストの現像液やエッチング液の廃液によって環境を汚すことなく、上下のタッチパネル基板１０１、１０２を製造することができる。また、透明電極のパターン形状を変える場合でも、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを用いることなくＣＡＤデータに基づいた導電層１００ｆの加工を施してパターンに応じた複数の透明電極を形成することができる。このため、異なった電極パターンのタッチパネル用基板１０１、１０２についてそれぞれ専用の遮光パターンの遮光マスクを用意しなければならないためにリードタイムを長くしてしまうといった事態が起こらない。よって、他品種少量生産といういわゆるオンデマンドの要求に対しても十分に対応することができる。
【００４１】
一方、フォトリソグラフィー法を用いた電極加工では、フォトレジストの現像液やエッチング液等の廃液が発生して環境を汚してしまうという不具合がある。また、透明電極のパターンを変える場合は、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを新規に作成しなければならないため、加工効率が悪く、他品種少量生産への対応及び低コスト化が難しかった。特に、ハイブリッド方式のタッチパネルのように導電層１００ｆに数本のスリットを形成するような場合でも、数百本のスリットを形成するデジタル方式のタッチパネルの場合と同じフォトリソグラフィー工程が必要になってくるため、加工部分が少ないにもかかわらず廃液の低減及び低コスト化を図ることが難しかった。
【００４２】
次に、従来の透明基板加工方法について説明する。本発明者らは、従来、図７に示した透明基板１００の基材層１００ａとして、滑剤が混練されたＰＥＴ樹脂の延伸成型によって得られたＰＥＴフィルムを使用していた。かかる構成の基材層１００ａを用いた透明基板１００にレーザー加工を施したものの一例を平面図として図１０に示す。図において、透明基板１００には複数の円形凹部が連なったスリット１０４，１０５が形成されている。個々の円形凹部は、それぞれレーザー光Ｌの１スポットによって形成されたものである。円形凹部の円形状輪郭の内側は、レーザー照射によって少なくとも上記導電層（１００ｆ）が除去されて窪んでいるが、上記基材層（１００ａ）は確実に残されている。残された基材層には無数の気泡Ａｐが形成され、これによってスリット１０４，１０５部分の光透過性が著しく悪化していることがわかる。これに対し、円形状輪郭の外側は、レーザー照射を受けておらず上記導電層が残っている。上記導電層（１００ｆ）だけでなく、基材層を含む全ての層が残されており、気泡Ａｐが全く生じていないことがわかる。レーザー照射によって上記基材層に何らかの変化を生じせしめて、無数の気泡Ａｐを形成してしまったことが明白である。
【００４３】
次に、本第１実施形態に係る透明基板加工方法の特徴について説明する。本透明基板加工方法においては、図７に示した透明基板１００の基材層１００ａとして、延伸成型のための滑剤が混練されておらず、樹脂剤表面に塗布されたＰＥＴフィルムからなるものを用いる。かかる構成の基材層１００ａを有する透明基板１００にレーザー加工を施したものの一例を平面図である図１１に示す。図示のように、レーザー加工後の透明基板１００であるにもかかわらず、スリット１０４，１０５（円形状輪郭）内に、気泡Ａｐが殆ど発生していないことがわかる。このように気泡Ａｐが有効に抑えられた理由は、次のように考えられる。即ち、一般に、滑剤には視認し得ないほど微小の金属微粒子が含まれている。金属微粒子は、ＹＡＧレーザー光等のレーザー光に破壊され易い。基材層１００ａ内部に含まれる無数の金属微粒子がレーザー光によって破壊されたことで、基材層１００ａ内に無数の気泡が発生したと考えられる。これに対し、本透明基板加工方法で使用する透明基板１００の基材層１００ａでは、内部に滑剤由来の金属微粒子を含んでいない。おもて面（図７の上側面）に金属微粒子を付着させている可能性はあるが、それが破壊されたとしても、破壊の際に生ずるエネルギーが上側の層を突き破って外気に逃げる。あるいは、既に上側の層が除去されているために外気に直接逃げる。このため、気泡Ａｐが形成されないばかりでなく、基材層１００ａの傷つきも起こらないと考えられる。また、基材層１００ａの裏面に金属微粒子が付着している可能性もあるが、この裏面の位置ではレーザー光Ｌの焦点から比較的離れていることでエネルギー減衰したレーザー光Ｌが金属微粒子に照射される。このため、裏面では、レーザー光Ｌが金属微粒子に当たってもこれをほとんど破壊しないと考えられる。
【００４４】
以上、本第１実施形態に係る透明基板加工方法においては、上記基材１００ａとして、滑剤が混練されていないＰＥＴフィルムを用いることで、基材１００ａに生ずる気泡Ａｐを大幅に低減することができる。そして、このことにより、気泡Ａｐに起因する透明基板１００の光透過性の低下を抑えることができる。なお、基材１００ａの材質については、ＰＥＴに限らず、滑剤が混練されていないアクリル等の他の透明樹脂を用いることが可能である。また、本第１実施形態に係る透明基板加工方法にて加工された透明基板１００は、上述のように気泡Ａｐの発生が大幅に低減されたが、輝点を生ずる場合があった。
【００４５】
次に、ハイブリッド型のタッチパネル用の透明基板に透明電極を形成する透明基板加工方法に本発明を適用した第２実施形態にいて説明する。本第２実施形態に係る透明基板加工方法においても、第１実施形態と同じレーザー加工装置を用いる。また、加工対象物として、上記第１実施形態と同じ透明基板（１００）を用いる。但し、上記透明基板１００に対して、このレーザー加工装置にてレーザー加工を施すのに先立ち、加熱処理を施しておく。加熱温度は、上記透明基板１００を変形させない程度の温度である。そうすると、後のレーザー加工において、レーザー光の強度を少なくとも１０［％］程度弱めても、上記導電層（１００ｆ）を十分に除去することができた。そして、上記基材層１００ａとして滑剤が混練されたものを用いているにもかかわらず、それに発生する上記気泡Ａｐを大幅に低減することができた。しかも、気泡Ａｐばかりでなく、輝点Ｂｐの発生も大幅に低減することができた。よって、上記第１実施形態の透明基板加工方法よりも、透明基板１００の光透過性の低下を抑えることができた。
【００４６】
なお、本第２実施形態において、加工対象物として光透過性部材たる上記透明基板１００を用いた例について説明したが、非光透過性の部材を用いることもできる。この場合、加工対象物の光透過性の低下という不具合は関係なくなるが、予めの加熱処理によってレーザー加工強度を低減することができる。加工対象物として上記透明基板１００を用いた場合のレーザー強度の減少率は１０［％］程度であったが、非透過性部材を用いる場合、その材質によっては減少率を４０［％］まで向上させることができた。
【００４７】
本第２実施形態に係る透明基板加工方法に用いるレーザー加工装置としては、加工対象物を加熱する加熱手段を備えるものを用いることが望ましい。かかる構成のレーザー加工装置を用いれば、上記Ｘ−Ｙテーブル４上の加工対象物に対し、レーザー加工前の加熱処理を容易に施すことができるからである。加熱手段としては、加熱処理のために加工対象物に接触させた加熱部材をレーザー加工に先立って加工対象物から取り外す手間を省くという観点から、ハロゲンランプ等の非接触加熱方式のものを用いることが望ましい。
【００４８】
次に、ハイブリッド型のタッチパネル用の透明基板に透明電極を形成する透明基板加工方法に本発明を適用した第３実施形態にいて説明する。本第３実施形態に係る透明基板加工方法においても、第１実施形態と同じレーザー加工装置を用いる。また、上記透明基板１００を用いる点も同様である。但し、レーザー加工装置にて、上記透明基板１００に対してレーザー照射を２回施す。１回目は前処理用の照射であり、２回目は加工用の照射である。具体的には、まず１回目の照射では、透明基板１００に対し、基材層１００ａ上に積層された各層の何れも変形させない程度にエネルギーの弱い弱レーザー光を用いる。そのエネルギー強度は、具体的には、基材層１００ａ上に積層された何れの層にも亀裂（部分的な除去による）を生じない程度に弱くなっている。かかる弱レーザー光にて、上記透明基板１００のスリット形成対象領域を一通り照射するのである。弱レーザー光の強度は、従来の加工用レーザー光の強度を「１００」とすると、「３５」程度の値である。次の２回目の照射では、強レーザー光を用いて少なくとも導電層１００ｆを部分的に除去して上記スリット１０４，１０５を形成するのである。このときの強レーザー光の強度は、従来の加工用レーザー光の強度を「１００」とすると、「８０」程度の値である。前処理を行ったことにより、エネルギー強度を約２割も低減することができるのである。そして、このことにより、上記第２実施形態の透明基板加工方法よりも更に、透明基板１００の光透過性の低下を抑えることができた。
【００４９】
次に、本発明の第４実施形態として、本発明をレーザー加工装置に適用した例について説明する。なお、本第４実施形態に係るレーザー加工装置の基本的な構成については、第１実施形態に係る透明基板加工方法で用いたレーザー加工装置と同様であるので、その説明を省略する。
図１２は、本レーザー加工装置のＸ−Ｙテーブルを示す拡大構成図である。図において、Ｘ−Ｙテーブル４の上に設けられた移動台５は、透明基板等のワーク（光透過性部材）が載置されるガラス板５ａと、これを支持する支持部５ｂとを備えている。支持部５ｂは、ポリアセタール樹脂などのＹＡＧレーザー光に侵され難い材料で構成され、天板の無い箱状に形成されている。４つの側壁と、底盤とを有しているのである。そして、矩形状のガラス板５ａの縁部付近を４つの側壁で支持している。支持部５ｂ内には、その箱状の形状によって空隙Ｇが形成されている。また、支持部５ｂの底盤上には、白金等の光反射性材料からなる光反射部材としての反射板５ｃが固定されている。透明基板１００は、図示しない固定機構により、上記導電層を上方に向けた状態で移動台５のガラス板５ａ上に固定された状態で、導電層側からレーザー光Ｌが照射される。
【００５０】
図１３は、透明基板１００に向けて照射されたレーザー光の軌跡を示す模式図である。図示のように、レーザー光Ｌは、透明基板１００を次のような順序で透過する。即ち、導電層１００ｆ、第１反射防止層１００ｅ、第２反射防止層１００ｄ、固着層１００ｃ、ハードコート層１００ｂ、基材層１００ａ、ハードコート層１００ｇという順である。レーザー光Ｌは、少なくとも導電層１００ｆを除去し得る程度のエネルギーを発揮する強レーザー光である。よって、透過に伴って少なくとも導電層１００ｆを除去する。そして、移動台５の上記空隙Ｇに抜けた後、空隙Ｇ内を進んで反射板５ｃに到達する。このとき、到達面が光の焦点（導電層１００ｆの表面か、あるいはその近傍）から比較的離れた位置にあるため、反射板５ｃ面での反射角度が垂直方向からやや斜めになる。よって、反射したレーザー光Ｌは、導電層１００ｆ表面でのビームスポット径Ｌ１よりも広がりながら、透明基板１００に向けて進むことになる。そして、やがて透明基板１００の裏面のハードコート層１００ｇに到達する。この時点で、レーザー光Ｌのエネルギーは、光拡散に伴って導電層到達時よりも大幅に減衰している。本レーザー加工装置では、この時点のレーザー光Ｌを、透明基板１００の全ての層を変形させない程度までエネルギー減衰させ得る値に、空隙Ｇの高さを設定している。よって、反射板５ｃで反射した後、再び透明基板１００に到達したレーザー光Ｌは、弱レーザー光となっている。この弱レーザー光の一部は、当初の導電層１００ｆ表面でのビームスポット径Ｌ１よりも外側領域を透過する。この外側領域は、未だ加工のための強レーザー光が照射されていない領域である。図１３では、便宜上、この領域を斜線でハッチングしている。
【００５１】
透明基板１００に対するレーザー光Ｌの１スポットが終わると、移動台５が水平方向に高速移動して、次のレーザー照射領域が先のレーザー照射領域の隣設部分に設定される。この隣設部分は、先のレーザー照射に伴う光反射によって、既に弱レーザー光が照射されている部分である。上記第２実施形態に係る透明基板加工方法における１回目のレーザー照射処理が施された部分なのである。よって、次の強レーザー光によるレーザー照射は、既に弱レーザー光によって前処理のなされた領域に対してなされる。
【００５２】
本レーザー加工装置における強レーザー光の強度は、従来の加工用レーザー光の強度を「１００」とすると、「３５〜７５」程度の値である。反射光を弱レーザー光と利用したことにより、エネルギー強度を約２．５割〜６．５割も低減することができたのである。なお、「３５〜７５」と広範囲の値になったのは、ＩＴＯの種類によって除去可能なエネルギー強度が異なってきたためである。
【００５３】
以上の構成の本レーザー加工装置においては、透明基板１００を透過したレーザー光を反射板５ｃで反射させて透明基板１００の未光透過領域に再進入させる。そして、このことにより、導電層１００ｆの除去処理に必要なレーザー光のエネルギー強度を低く抑えて、輝点や気泡の発生を抑えることができる。しかも、上記第２実施形態に係る透明基板加工方法とは異なり、弱レーザー光の照射による前処理と、強レーザー光の照射による加工処理とを透明基板１００に対して並行して施すことができる。よって、時間を分けて両処理を別々に施すことによる生産性の低下を回避することができる。
【００５４】
なお、本レーザー加工装置において、弱レーザー光の照射による前処理を施し得る領域は、その弱レーザー光の元となった強レーザー光のビームスポット径の隣設領域に限られる。このため、次のレーザー照射領域が先のレーザー照射領域から比較的離れている場合には、次のレーザー照射領域に対する前処理を施すことができない。このような場合には、次のレーザー照射において、弱レーザー光による照射と、強レーザー光による照射とを連続して施すことが望ましい。このようにすれば、次のレーザー照射領域においても前処理後の加工処理を行うことができる。また、透明基板１００に対する初のレーザー照射でも、当然ながら前処理が行われていないので、弱レーザー光と、強レーザー光との連続照射を行うことが望ましい。
【００５５】
図１４は、本第４実施形態に係るレーザー加工装置の第１変形例装置の一部を示す拡大構成図である。この第１変形例装置は、Ｘ−Ｙテーブル４を３６０°回転可能に支持するターンテーブル１３を備えている。また、移動台５の上面には、その全面に反射板５ｃが固定されている。透明基板１００は、この反射板５ｃ上に直接接触するように載置されて、図示しない自動固定機構によって固定されている。移動台５の上方には、透明基板１００の四隅のそれぞれに対応する４つの吸引ノズル１２が、図示しない支柱に上下移動可能に固定されている。
【００５６】
かかる構成の第１変形例装置では、透明基板１００の導電層側とは反対側の面に反射板５ｃを直接接触させながら、透明基板１００をレーザー加工する。すると、図１３に示したように透明基板１００を反射板５ｃから離間させながらレーザー加工する場合に比べ、更に低いエネルギー強度で且つより輪郭のはっきりしたレーザー加工を行うことができる。なお、エネルギー強度が適切であれば、図１４に示したように透明基板１００と反射板５ｃとをピッタリと密着させながらレーザー加工を行っても、透明基板１００にダメージを与えるようなことはない。
【００５７】
図１５は、反射板５ｃとこれの上に載置された透明基板とを示す平面模式図である。反射板５ｃとしては、その反射面がナノメートルオーダーでの傷のないものを用いることが理想であるが、コストや処理時間の観点からすると現実的ではない。そこで、反射面に研磨傷の残ったものを使用するのが一般的である。本発明者らは、このような研磨傷の残った反射板５ｃを使用すると、反射光を主にその研磨加工方向に反射させることを見出した。具体的には、図示の例では、図中Ｘ方向に延びる無数の研磨傷を有する反射板５ｃを使用している。すると、レーザースポット領域Ｓに対してそのＸ方向に隣接する領域Ｒに向けて反射する光量が、Ｙ方向に隣接する領域に向けて反射する光量よりも多くなる。よって、反射板５ｃの研磨加工方向に沿ってレーザー光の照射箇所を移動させるように移動台５を制御して透明基板１００をレーザー加工することが望ましい。なお、移動台５の移動方向を研磨加工方向に厳密に沿わせることは非常に困難である。本発明者らの試験によれば、レーザー加工方向と研磨加工方向とのずれを±３０°以内に収めれば、レーザー光を研磨加工方向に向けて良好に反射させることができた。しかしながら、ずれ角が３０°を超えると研磨加工方向への反射光量が急激に低下し始め、４５°を超えると加工パワー不足となって良好なレーザー加工を行うことができなくなった。
【００５８】
そこで、本第１変形例装置は、透明基板１００と反射板５ｃとのうち、反射板５ｃだけをその配置方向が変化するように移動させる光反射部材移動手段たる反射板ターン装置を備えている。この反射板ターン装置は、図１４に示したターンテーブル１３や４つの吸引ノズル１２などによって構成されている。
【００５９】
図１６は、反射板５ｃをこれに載置された加工前の透明基板１００とともに示す平面模式図である。図において、透明基板１００は、無数の研磨傷を図中Ｘ方向に延在させている反射板５ｃ上に固定されている。このように固定される透明基板１００に対し、第１変形例装置は図１７に示すように図中Ｘ方向に延在するスリット１０４だけを加工する。図中Ｘ方向に延在するスリット１０４を全て加工し終わると、次に、図１８に示すように４つの吸引ノズル１２によって透明基板１００を吸引して反射板５ｃから持ち上げる。そして、ターンテーブル１２を９０°回転させた後、透明基板１００を再び反射板５ｃ上に戻して固定する。すると、図１９に示すように、透明基板１００は、無数の研磨傷を図中Ｙ方向に延在させている反射板５ｃ上に固定されることになる。このように固定される透明基板に対し、第１変形例装置は図２０に示すように図中Ｙ方向に延在するスリット１０５を加工する。
【００６０】
本第１変形例装置では、加工形状に合わせてターンテーブル１３を適宜回転させながらレーザー加工を行うことで、加工形状にかかわらず、透明基板１００に対するレーザー光の照射箇所を研磨加工方向に沿って移動させることができる。よって、より低エネルギーでのレーザー加工を確実に実現することができる。
【００６１】
反射板５ｃとしては、ＹＡＧレーザー光を６４［％］以上の反射率で反射させるものを用いることが望ましい。これは次に説明する理由による。即ち、本発明者らは、互いに材質の異なる複数の反射板５ｃを用意して、それぞれについて、レーザー強度の加工閾値低下度合いと、ＹＡＧレーザー（１０６４ｎｍ）の反射率と、輝点や気泡の抑制度合いとの関係を調べてみた。この結果を次の表２に示す。
【表２】
【００６２】
表２において、加工閾値低下度合いとは、反射板５ｃを用いない場合に比べて、どれだけレーザー強度を弱めることができたかを示している。そして、「×」は反射板５ｃを用いない場合とそれほど変わらないことを示しているのに対し、「○」はレーザー強度が良好に弱められたことを示している。「◎」は更に弱められたことを示している。また、輝点や気泡の抑制度合いとは、反射板５ｃを用いない場合に比べて、どれだけ輝点や気泡の発生を抑えることができたかを示している。そして、「×」は反射板５ｃを用いない場合とそれほど変わらないことを示しているのに対し、「○」は輝点や気泡が良好に抑えられたことを示している。「◎」は更に良好な抑制効果が得られたことを示している。ＹＡＧレーザーの光反射率と、加工閾値低下度合いと、輝点や気泡の抑制度合いとには、良好な相関関係が成立している。反射板５ｃのＹＡＧレーザー反射率が高くなるほど、加工閾値低下度合いや輝点等の抑制度合いが向上するのである。レーザー強度の加工閾値の低下によって輝点や気泡を良好に抑えるためには、反射板５ｃとしてＹＡＧレーザーの反射率が６４［％］以上のものを用いなければならないことがわかる。材質としては、白金や金などが挙げられる。
【００６３】
図２１は、本第４実施形態に係るレーザー加工装置の第２変形例装置の一部を示す拡大構成図である。同図において、Ｘ−Ｙテーブル４の上に設けられた移動台５は、透明基板等のワークが載置される反射板５ｄと、これを支持する支持部５ｂとを備えている。支持部５ｂは、ポリアセタール樹脂などのＹＡＧレーザー光に侵され難い材料で構成され、天板の無い箱状に形成されている。４つの側壁と、底盤とを有しているのである。そして、矩形状の反射板５ｄを４つの側壁で支持している。支持部５ｂ内には、その箱状の形状によって空隙Ｇが形成されている。この空隙Ｇ内は、図示しない吸引手段で吸引されることによって減圧せしめられる。
【００６４】
上記反射板５ｄには、多孔質アルミナからなるものが用いられている。上記吸引手段によって空隙Ｇ内が減圧せしめられると、反射板５ｄ上に載置された透明基板１００が、多孔質アルミナの多孔を通じて反射板５ｄに向けて吸引されて密着せしめられる。かかる構成では、透明基板１００を反射板５ｄに対して吸引によって密着させることで、反射板５ｄ表面から部分的に浮かせた状態で透明基板１００をレーザー加工することによる加工精度の低下を回避することができる。
【００６５】
本発明者らは、互いに多孔質素材の異なる４種類の反射板５ｄを用意して、それぞれについてＹＡＧレーザー光による加工閾値と、輝点や気泡の抑制度合いとを調べてみた。この結果を次の表３に示す。なお、反射板５ｄを用いない場合の加工閾値は２８［Ａ：アンペア］であり、４［ＫＨｚ］の繰り返し周波数で４６．８［Ｗ］に相当する。
【表３】
【００６６】
表３に示すように、多孔質ジルコニアからなる反射板５ｄでは、加工閾値を低下させることができなかったために、輝点や気泡を抑えることができなかった。これに対し、多孔質アルミナプレートからなる反射板５ｄでは、加工閾値を２．０〜３．０［Ａ］低下させて、輝点や気泡を良好に抑えることができた。加工閾値の低下度合いの差は、アルミナの純度の差によるもので、純度が高くなるほど加工閾値を低下させることができる。このように、反射板５ｄとして多孔質アルミナからなるものを用いることで、輝点や気泡を良好に抑え得ることが実験によって確かめられた。なお、純度９９．５［％］の多孔質アルミナプレー度は、三井鉱山マテリアル社製のもので、その製品番号はＦＡ−２２０である。また、２．０〜３．０［Ａ］は、４［ＫＨｚ］の繰り返し周波数で８．４〜１２．７［Ｗ］に相当する。
【００６７】
図２２は、非多孔質素材で構成した反射板５ｄを用いて透明基板１００を吸引する例を示している。図示のように、非多孔質素材を用いる場合には、反射板５ａに吸引用の複数の吸引孔Ｈ（直径１〜２ｍｍ）を設ける必要がある。これら吸引孔ＨをＹＡＧレーザー光Ｌの照射対象領域に位置させてしまうと、図示のように、位置させてしまった箇所でＹＡＧレーザー光Ｌを反射させることができなくなる。よって、透明基板１００に対するレーザー加工パターンに合わせて、吸引孔Ｈをレーザー照射領域に位置させないようにパターンニングした反射板５ｄを用いる必要がでてくる。そうすると、レーザー加工パターンが変わる毎に、それ専用の孔パターンニングを施した反射板５ｄを用意する必要が生じ、製造コストを増加させてしまう。一方、本第２変形例装置のように、反射板５ｄとして多孔質素材からなるものを用いれば、それに吸引孔Ｈを設ける必要がないので、かかるコストアップを回避することができる。
【００６８】
次に、本発明の第５実施形態として、本発明をレーザー加工用光透過性部材であるレーザー加工用透明導電膜（以下、単に透明導電膜という）に適用した例について説明する。
図２３は、本透明導電膜の一例を示す拡大断面図である。同図において、透明導電膜１１０は、ポリカーボネイト（ＰＣ）やＰＥＴ等からなる基材層１１０ａと、ＩＴＯ等からなる表面層としての導電層１１０ｃと、両層の間に設けられたレーザー透過阻害層１１０ｂとを有している。図示しないＹＡＧレーザー光等のレーザー光は図中上側から透明導電膜１１０に向けて照射される。そして、導電層１１０ｃを除去した後、レーザー透過阻害層１１０ｂに進入する。このレーザー透過阻害層１１０ｂは、レーザー光を吸収あるいは反射してその透過を阻害する。よって、レーザー光はレーザー透過阻害層１１０ｂによって大幅に減衰せしめられてから、基材層１１０ａに到達することになる。これにより、基材層１１０ａに生ずる輝点や気泡を抑えることができる。
【００６９】
上記レーザー透過阻害層１１０ｂについては、レーザー光の透過を阻害する
一方で、一般的な可視光を良好に透過させる材料で構成することが望ましい。このようにすることで、レーザー透過阻害層１１０ｂを設けることによる透明導電膜１１０の光透過性の悪化を抑えることができ、例えばタッチパネル基板や液晶ディスプレイ用基板として十分に機能させ得るようになるからである。
【００７０】
ＹＡＧレーザー光を良好に反射させてその透過を阻害する一方で、可視光を良好に透過させる材料としては、誘電体多層膜が挙げられる。高屈折率透明材料からなる層と、低屈折率透明材料からなる層とを交互に重ね合わせた多層膜である。例えば、Ｔａ２Ｏ５透明層と、Ｓｉ透明層とを交互に重ね合わせた２、４、６層構造の誘電体多層膜では、それぞれ、ＹＡＧレーザー光に対して６５．３％、８６．４％、９５．１％の反射率を発揮することが知られている。また、これらの透明層は、一般的にタッチパネル基板や液晶ディスプレイ基板に用いられる材質である。
【００７１】
ＹＡＧレーザー光を良好に反射させる一方で、可視光を良好に透過させる材料として、チタン、タンタル、亜鉛の少なくとも何れかを含む透明層も有効であると考えられる。これは次に説明する理由による。即ち、本発明者らは、帝人株式会社から市販されている３種類の透明導電膜に対して、ＹＡＧレーザー加工を施してみた。これら透明導電膜は、何れも図２４に示すような構造になっている。即ち、ポリカーボネイトからなる基材層１２０ａのおもて面側に、保護層１２０ｂと、耐エッチング層１２０ｃと、表面層たるＩＴＯからなる導電層１２０ｄとが順次積層されている。また、基材層１２０ａの裏面側には、保護層１２０ｂと、耐エッチング層１２０ｃとが順次積層されている。保護層１２０ｂは、ポリカーボネイトからなる基材層１２０ａを外気と遮断してその吸湿を防止する役割を担っている。また、耐エッチング層１２０ｃは、ＩＴＯからなる導電層１２０ｄの部分的な除強による電極パターンを形成するためのエッチング処理時において、基材層１２０ａをエッチング液から守る役割を担っている。レーザー加工ではなく、フォトリソグラフィー法による電極パターンの形成を前提とした透明導電膜なのである。
【００７２】
かかる構造の３種類の透明導電膜１２０に対し、通常の方法（反射板の付設や加熱前処理を行わない）でＹＡＧレーザー加工による電極パターンを形成してみたところ、輝点や気泡の発生度合いが異なった。著しく発生したもの、僅かに発生したもの、殆ど発生しなかったものに分かれたのである。そこで、これらの透明導電膜１２０について、それぞれＸ線プローブマイクロアナライザによる表面元素分析を実施してみた。その結果と、輝点や気泡の発生度合いとの関係を次の表４に示す。
【表４】
【００７３】
輝点や気泡が著しく発生した膜Ａでは、チタン、タンタル、亜鉛をそれぞれ表面元素として全く含んでいない。これに対し、輝点や気泡が僅かであったか、あるいは殆ど発生しなかった膜Ｂ、Ｃは、これら３つの元素を含んでいた。このことから、これら３つの元素が、おもて面側の保護層１２０ｂ又は耐エッチング層１２０ｃ中においてＹＡＧレーザー光を反射したために、輝点や気泡が抑えられたと考えられる。なお、膜Ａは、膜Ｂや膜Ｃの約１００倍量のＳｉを含有しているが、ＳｉはＹＡＧレーザー光を良好に透過させるので、これによる影響であるとは考え難い。また、チタンはＹＡＧレーザーに対して良好な吸収性を発揮することが知られているので、反射だけではなく、吸収によるエネルギー減衰効果をもたらしていると思われる。
【００７４】
以上、各実施形態において、光透過性部材としてタッチパネル用の透明基板を加工する例について説明したが、他の光透過性部材を加工する方法や装置についても、本発明の適用が可能である。また、各実施形態において、レーザー光としてスポット形状が円形状のものを透明基板１００に照射して、導電層１００ｆなどの表層を部分的に円形状に除去する例について説明した。しかしながら、スポット形状が多角形状などといった他の形状のレーザー光を照射する場合にも、本発明の適用が可能である。また、移動台５を移動させることで透明基板１００に対するレーザー照射位置を変化させるレーザー加工装置について説明したが、加工ヘッド３を移動させてレーザー照射位置を変化させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】気泡が発生した透明基板を示す拡大平面図。
【図２】同透明基板を示す拡大断面図。
【図３】輝点が発生した透明基板を示す拡大平面図。
【図４】捲れによる輝点が発生した透明基板を示す拡大断面図。
【図５】盛り上がりによる輝点が発生した透明基板を示す拡大断面図。
【図６】第１実施形態に係る透明基板加工方法に用いるレーザー加工装置を示す概略構成図。
【図７】タッチパネル用の透明基板を示す拡大断面図。
【図８】同透明基板加工方法によって電極パターンが形成されたダッチパネルを示す断面図。
【図９】（ａ）は同パッチパネルの分解斜視図。 （ｂ）は同タッチパネルの平面図。
【図１０】従来の透明基板加工方法によってレーザー加工された透明基板の一例を示す平面図。
【図１１】第１実施形態に係る透明基板加工方法によってレーザー加工された透明基板の一例を示す平面図。
【図１２】第４実施形態に係るレーザー加工装置のＸ−Ｙテーブルを示す拡大構成図。
【図１３】透明基板に向けて照射されたレーザー光の軌跡を示す模式図。
【図１４】第１変形例装置の一部を示す拡大構成図。
【図１５】同第１変形例装置の反射板とこれの上に載置された透明基板とを示す平面模式図。
【図１６】同反射板をこれに載置された加工前の透明基板とともに示す平面模式図。
【図１７】同反射板を、Ｘ方向に延在するスリットがレーザー加工された透明基板とともに示す平面模式図。
【図１８】吸引ノズルによって透明基板を吸引した状態の同第１変形例装置の一部を示す拡大構成図。
【図１９】９０°回転移動した同反射板を、Ｘ方向に延在するスリットがレーザー加工された透明基板とともに示す平面模式図。
【図２０】同反射板を、Ｘ方向に延在するスリットとＹ方向に延在するスリットとがレーザー加工された透明基板とともに示す平面模式図。
【図２１】第２変形例装置の一部を示す拡大構成図。
【図２２】非多孔質素材で構成した反射板を用いて透明基板を吸引する例を示す模式図。
【図２３】第５実施形態に係る透明導電膜の一例を示す拡大断面図。
【図２４】市販の透明導電膜を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００７６】
１ レーザー発生部
２ 光ファイバ
３ 加工ヘッド
３ａ レンズ群
３ｂ ヘッドケース
３ｃ レーザー出口
４ Ｘ−Ｙテーブル
５ 移動台（載置台）
５ａ ガラス板
５ｂ 支持部
５ｃ 反射板（光反射部材）
５ｄ 反射板（光反射部材）
１０ ＹＡＧレーザー光源
１１ 制御部
１００ 透明基板（光透過性部材）
１００ａ 基材層（基材）
１００ｂ ハードコート層
１００ｃ 固着層
１００ｄ 第２反射防止層
１００ｅ 第１反射防止層
１００ｆ 導電層（表面層）
１００ｇ ハードコート層
１０１ 上タッチパネル基板
１０２ 下タッチパネル基板
１０３ スペーサー
１０４ スリット
１０５ スリット
１１０ 透明導電膜（レーザー加工用光透過性部材）
Ａｐ 気泡
Ｂｐ 輝点
Ｇ 空隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、
上記基材層として滑剤が混練されていないものを有する光透過性部材を用いることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対してレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、
上記光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対して、加熱処理を施した後にレーザー光の照射によって上記除去処理を施すことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項３】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対してレーザー光を照射するレーザー光照射手段を備え、該レーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工装置において、
上記光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対して加熱処理を施す加熱手段を設けたことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項４】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、
上記光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対し、変形させない程度に弱い弱レーザー光を照射する前処理を施した後に、該弱レーザー光よりも強い強レーザー光の照射によって上記除去処理を施すことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項５】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、
上記光透過性部材の加工対象領域に対する上記レーザー光の照射によって上記基材層を透過したレーザー光を光反射部材で反射させ、該光透過性部材の少なくとも既透過領域とは異なる領域に再進入させることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項６】
請求項５のレーザー加工方法において、
上記光透過性部材を上記光反射部材の上記表面層とは反対側の面に直接接触させながらレーザー加工することを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項７】
請求項５又は６のレーザー加工方法において、
上記光反射部材の光反射面の研磨加工方向に沿って上記光透過性部材に対するレーザー光の照射箇所を移動させることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項８】
請求項６のレーザー加工方法において、
上記光反射部材として、多孔質のものを用いることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項９】
請求項８のレーザー加工方法において、
多孔質の上記光反射部材として、多孔質アルミナからなるものを用いることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項１０】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対してレーザー光を照射するレーザー光照射手段を備え、該レーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工装置において、
上記レーザー光照射手段から発せられて上記表面層側から上記基材層側に透過した上記レーザー光を反射して上記光透過性部材の少なくとも既透過領域とは異なる領域に再進入させる光反射部材を設けたことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１１】
請求項１０のレーザー加工装置であって、
上記光反射部材が上記光透過性部材の上記表面層とは反対側の面に直接接触するように配設されることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１のレーザー加工装置であって、
上記光反射部材と上記光透過性部材とのうち、該光反射部材だけをその配置方向が変化するように移動させる光反射部材移動手段を設けたことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１３】
請求項１１のレーザー加工装置において、
上記光反射部材として、多孔質のものを用いることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１４】
請求項１３のレーザー加工装置において、
多孔質の上記光反射部材として、多孔質アルミナからなるものを用いることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１５】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有し、レーザー光の照射による該表面層の除去処理が施されるためのレーザー加工用光透過性部材であって、
上記表面層と上記基材層との間に、レーザー光の透過を阻害するレーザー透過阻害層を有することを特徴とするレーザー加工用光透過性部材。
【請求項１６】
請求項１５のレーザー加工用光透過性部材であって、
上記レーザー透過阻害層が、誘電体多層膜からなることを特徴とするレーザー加工用光透過性部材。
【請求項１７】
請求項１５のレーザー加工用光透過性部材であって、
上記レーザー透過阻害層が、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及び亜鉛（Ｚｎ）の群から選ばれる少なくとも１つの材料を主成分とすることを特徴とするレーザー加工用光透過性部材。
【請求項１８】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、
上記光透過性部材として、請求項１５、１６又は１７のレーザー加工用光透過性部材を用いることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項１９】
加工対象物をレーザー光の照射によって加工するレーザー加工方法において、
上記加工対象物の少なくとも加工対象領域に対して、加熱処理を施した後にレーザー光の照射による加工を施すことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２０】
加工対象物に対してレーザー光を照射するレーザー光照射手段を備え、該加工対象物を該レーザー光の照射によって加工するレーザー加工装置において、
上記加工対象物の少なくとも加工対象領域に対して加熱処理を施す加熱手段を設けたことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、
上記基材層として滑剤が混練されていないものを有する光透過性部材を用いることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対してレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、
上記光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対して、加熱処理を施した後にレーザー光の照射によって上記除去処理を施すことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項３】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対してレーザー光を照射するレーザー光照射手段を備え、該レーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工装置において、
上記光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対して加熱処理を施す加熱手段を設けたことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項４】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、
上記光透過性部材の少なくとも加工対象領域に対し、変形させない程度に弱い弱レーザー光を照射する前処理を施した後に、該弱レーザー光よりも強い強レーザー光の照射によって上記除去処理を施すことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項５】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、
上記光透過性部材の加工対象領域に対する上記レーザー光の照射によって上記基材層を透過したレーザー光を光反射部材で反射させ、該光透過性部材の少なくとも既透過領域とは異なる領域に再進入させることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項６】
請求項５のレーザー加工方法において、
上記光透過性部材を上記光反射部材の上記表面層とは反対側の面に直接接触させながらレーザー加工することを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項７】
請求項５又は６のレーザー加工方法において、
上記光反射部材の光反射面の研磨加工方向に沿って上記光透過性部材に対するレーザー光の照射箇所を移動させることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項８】
請求項６のレーザー加工方法において、
上記光反射部材として、多孔質のものを用いることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項９】
請求項８のレーザー加工方法において、
多孔質の上記光反射部材として、多孔質アルミナからなるものを用いることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項１０】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対してレーザー光を照射するレーザー光照射手段を備え、該レーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工装置において、
上記レーザー光照射手段から発せられて上記表面層側から上記基材層側に透過した上記レーザー光を反射して上記光透過性部材の少なくとも既透過領域とは異なる領域に再進入させる光反射部材を設けたことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１１】
請求項１０のレーザー加工装置であって、
上記光反射部材が上記光透過性部材の上記表面層とは反対側の面に直接接触するように配設されることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１のレーザー加工装置であって、
上記光反射部材と上記光透過性部材とのうち、該光反射部材だけをその配置方向が変化するように移動させる光反射部材移動手段を設けたことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１３】
請求項１１のレーザー加工装置において、
上記光反射部材として、多孔質のものを用いることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１４】
請求項１３のレーザー加工装置において、
多孔質の上記光反射部材として、多孔質アルミナからなるものを用いることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１５】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有し、レーザー光の照射による該表面層の除去処理が施されるためのレーザー加工用光透過性部材であって、
上記表面層と上記基材層との間に、レーザー光の透過を阻害するレーザー透過阻害層を有することを特徴とするレーザー加工用光透過性部材。
【請求項１６】
請求項１５のレーザー加工用光透過性部材であって、
上記レーザー透過阻害層が、誘電体多層膜からなることを特徴とするレーザー加工用光透過性部材。
【請求項１７】
請求項１５のレーザー加工用光透過性部材であって、
上記レーザー透過阻害層が、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及び亜鉛（Ｚｎ）の群から選ばれる少なくとも１つの材料を主成分とすることを特徴とするレーザー加工用光透過性部材。
【請求項１８】
光透過性を発揮する基材層と、これの上に形成された表面層とを有する光透過性部材に対しレーザー光の照射による該表面層の除去処理を施して該光透過性部材を加工するレーザー加工方法において、
上記光透過性部材として、請求項１５、１６又は１７のレーザー加工用光透過性部材を用いることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項１９】
加工対象物をレーザー光の照射によって加工するレーザー加工方法において、
上記加工対象物の少なくとも加工対象領域に対して、加熱処理を施した後にレーザー光の照射による加工を施すことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２０】
加工対象物に対してレーザー光を照射するレーザー光照射手段を備え、該加工対象物を該レーザー光の照射によって加工するレーザー加工装置において、
上記加工対象物の少なくとも加工対象領域に対して加熱処理を施す加熱手段を設けたことを特徴とするレーザー加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００７−５４８９３（Ｐ２００７−５４８９３Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７６００１（Ｐ２００６−２７６００１）
【出願日】平成１８年１０月１０日（２００６．１０．１０）
【分割の表示】特願２００３−９１８８６（Ｐ２００３−９１８８６）の分割
【原出願日】平成１５年３月２８日（２００３．３．２８）
【出願人】（５９３１２８１７２）リコーマイクロエレクトロニクス株式会社 (52)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１０日（２００６．１０．１０）
【分割の表示】特願２００３−９１８８６（Ｐ２００３−９１８８６）の分割
【原出願日】平成１５年３月２８日（２００３．３．２８）
【出願人】（５９３１２８１７２）リコーマイクロエレクトロニクス株式会社 (52)
【Ｆターム（参考）】
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