JP5821155B2 - 光学表示デバイスの生産方法及び光学表示デバイスの生産システム - Google Patents

光学表示デバイスの生産方法及び光学表示デバイスの生産システム Download PDF

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Description

本発明は、光学表示パネルに光学フィルムが貼合された光学表示デバイスの生産方法及び光学表示デバイスの生産システムに関する。
本願は、2012年12月18日に出願された特願2012−276171号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
例えば、液晶パネルや有機ELパネルなどの光学表示パネルには、偏光フィルム(偏光板)や位相差フィルム(位相差板)などの光学フィルムが貼り付けられている。一般に、これらの光学フィルムには、原反ロールから長尺のフィルムを巻き出し、この巻き出したフィルムを光学表示パネルに対応する幅や長さにカットしたものが用いられている。
光学フィルムの切断加工には、従来より刃物が用いられている。しかしながら、刃物による切断加工の場合、切断時にフィルム屑等の異物が生じ易い。そして、このような異物が付着した光学フィルムは、光学表示パネルに貼り付けられた際に、光学表示パネルに表示欠陥等を発生させることがある。
そこで、近年では、レーザー光を用いて光学フィルムをカット(切断加工)することが行われている(例えば、特許文献1,2を参照。)。このレーザー光を用いた切断加工では、従来の刃物を用いてカットする場合に比べて、フィルム屑等の異物の発生が少ないために、製品歩留まりの向上を図ることが可能である。
日本国特開2009−22978号公報 日本国特開2008−302376号公報
ところで、光学表示パネルに光学フィルムが貼合された光学表示デバイスの製造では、光学表示パネルよりも大きい光学フィルムを光学表示パネルに貼合した後に、上述したレーザー光を用いて、光学表示パネルに貼合された光学フィルムの貼合部分と、この貼合部分から外側にはみ出した光学フィルムの余剰部分との間の切断ラインに沿って光学フィルムを切断することが行われている。
ここで、光学表示デバイスの性能を確保するためには、光学表示パネルに貼合された光学フィルムを切断ラインに沿って精度良く切断する必要がある。特に、近年では光学表示デバイスにおける表示領域の狭額縁化によって、光学表示デバイスの端縁部において光学フィルムを精度良く切断することが求められている。
しかしながら、このような光学表示デバイスにおいて、上述したレーザー光を用いて光学フィルムを切断すると、この光学フィルムの切断された端部付近(切断面)に歪みが生じることがあった。
例えば、偏光フィルムは、上側の保護層となるトリアセチルセルロース(TAC:TriAcetyl Cellulose)と、下側の保護層となるシクロオレフィンポリマー(COP:CycloOlefin Polymer)との間に、偏光子層となるポリビニルアルコール(PVA:Poly Vinyl Alcohol)が挟み込まれた積層構造を有している。このような偏光フィルムをレーザー光を用いて切断すると、COPが比較的切断しにくい層(レーザー光の平均吸収率が低い層)であり、且つ、その上に設けられたPVAが比較的切断しやすい層(レーザー光の平均吸収率が高い層)であるため、このPVAの切断された端部付近(切断面)に歪みが生じやすい。
また、レーザー光の1回の走査で光学フィルムを切断しようとした場合、光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を高めるため、レーザー光の出力を上げたり、レーザー光の走査速度を遅くしたりする必要がある。しかしながら、光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量が高くなり過ぎると、光学フィルムの切断面に欠陥等が生じ易くなる。一方、光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量が低くなり過ぎると、光学フィルムに未切断部分が生じ易くなる。
さらに、光学表示パネルにレーザー光が近づき過ぎたり、接触したりすると、このレーザー光に起因した割れや欠けなどのダメージを光学表示パネルに与える可能性がある。
本発明の態様は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、光学表示パネルに貼合された光学フィルムを切断ラインに沿って精度良く切断することを可能とした光学表示デバイスの生産方法及び光学表示デバイスの生産システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、光学表示パネルに光学フィルムが貼合された光学表示デバイスの生産方法であって、前記光学表示パネルよりも大きい光学フィルムを前記光学表示パネルに貼合する貼合工程と、前記光学表示パネルに貼合された前記光学フィルムの貼合部分と、前記貼合部分から外側にはみ出した前記光学フィルムの余剰部分との間の切断ラインに沿って前記光学フィルムを切断する切断工程とを含み、前記切断工程において、前記光学フィルムを切断する際にレーザー光を用い、前記光学フィルムの切断ラインを複数回に亘ってレーザー光で走査することによって、前記光学フィルムを切断すると共に、少なくとも前記切断ラインに対する1回目のレーザー光の走査において、前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を前記光学フィルムが未切断となる第1エネルギー量に設定し、前記切断ラインに対する2回目以降のレーザー光の走査において、少なくとも前記光学フィルムが切断される際に前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を前記第1エネルギー量よりも小さい第2エネルギー量に設定することを特徴とする。
上記の態様では、前記切断工程において、前記レーザー光の出力を可変に調整することによって、前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を走査回毎に設定してもよい。
上記の態様では、前記切断工程において、前記レーザー光の走査速度を可変に調整することによって、前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を走査回毎に設定してもよい。
上記の態様では、前記切断ラインに対する1回目のレーザー光の走査において、前記レーザー光の焦点位置を前記光学フィルムの厚み方向の中途部に位置させることによって、前記光学フィルムに前記切断ラインに沿った切断溝を形成し、前記切断ラインに対する2回目以降のレーザー光の走査において、前記レーザー光の焦点位置を走査回毎に前記切断溝の深さ方向にずらしていってもよい。
上記の態様では、前記光学フィルムが、少なくも厚み方向の中途部に偏光子層を含む積層構造を有する場合は、前記切断ラインに対する1回目のレーザー光の走査において、前記レーザー光の焦点位置を前記偏光子層よりも深い位置に設定することによって、少なくとも前記偏光子層を分断する切断溝を形成してもよい。
上記の態様では、前記切断ラインに対する2回目以降のレーザー光の走査において、前記レーザー光を前記切断溝の内側に位置させた状態のまま、走査回毎に前記レーザー光の焦点位置を前記切断溝の最深部よりも外側にずらしていってもよい。
上記の態様では、前記切断工程の後に、前記光学フィルムの切断面に対してレーザー光を照射することによって、前記切断面の形状を整える整形工程を含んでもよい。
本発明の他の態様は、光学表示パネルに光学フィルムが貼合された光学表示デバイスの生産システムであって、前記光学表示パネルよりも大きい光学フィルムを前記光学表示パネルに貼合する貼合装置と、前記光学表示パネルに貼合された前記光学フィルムの貼合部分と、前記貼合部分から外側にはみ出した前記光学フィルムの余剰部分との間の切断ラインに沿って前記光学フィルムを切断する切断装置とを備え、前記切断装置は、前記光学フィルムにレーザー光を照射する照射部と、前記光学フィルムの切断ラインに沿って前記レーザー光を走査する走査部とを有し、前記走査部が、前記光学フィルムの切断ラインを複数回に亘ってレーザー光で走査することによって、前記光学フィルムが切断されると共に、前記照射部が、少なくとも前記切断ラインに対する1回目のレーザー光の走査において、前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を前記光学フィルムが未切断となる第1エネルギー量に設定し、前記切断ラインに対する2回目以降のレーザー光の走査において、少なくとも前記光学フィルムが切断される際に前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を前記第1エネルギー量よりも小さい第2エネルギー量に設定することを特徴とする。
上記の態様では、前記照射部が、前記レーザー光の出力を可変に調整することによって、前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量が走査回毎に設定されてもよい。
上記の態様では、前記走査部が、前記レーザー光の走査速度を可変に調整することによって、前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量が走査回毎に設定されてもよい。
上記の態様では、前記照射部が、前記切断ラインに対する1回目のレーザー光の走査において、前記レーザー光の焦点位置を前記光学フィルムの厚み方向の中途部に位置させることによって、前記光学フィルムに前記切断ラインに沿った切断溝が形成され、前記照射部が、前記切断ラインに対する2回目以降のレーザー光の走査において、前記レーザー光の焦点位置を走査回毎に前記切断溝の深さ方向にずらしていってもよい。
上記の態様では、前記光学フィルムが、少なくも厚み方向の中途部に偏光子層を含む積層構造を有する場合は、前記照射部が、前記切断ラインに対する1回目のレーザー光の走査において、前記レーザー光の焦点位置を前記偏光子層よりも深い位置に設定することによって、少なくとも前記偏光子層を分断する切断溝が形成されてもよい。
上記の態様では、前記走査部が、前記切断ラインに対する2回目以降のレーザー光の走査において、前記レーザー光を前記切断溝の内側に位置させた状態のまま、走査回毎に前記レーザー光の焦点位置を前記切断溝の最深部よりも外側にずらしていってもよい。
上記の態様では、前記照射部が、前記光学フィルムの切断面に対してレーザー光を照射することによって、前記切断面の形状が整えられてもよい。
以上のように、本発明の態様によれば、光学表示パネルに貼合された光学フィルムを切断ラインに沿って精度良く切断することを可能とした光学表示デバイスの生産方法及び光学表示デバイスの生産システムを提供することができる。
フィルム貼合システムの概略構成を示す模式図である。 光学表示デバイスの断面構造を示す模式図である。 第2の切断装置が液晶パネルの一面に貼合された第1及び第2の光学フィルムを切断する状態を示す模式図である。 第3の切断装置が液晶パネルの他面に貼合された第3の光学フィルムを切断する状態を示す模式図である。 液晶パネルの一面に貼合された偏光フィルムの積層構造を示す模式図である。 レーザー加工装置の一例を示す斜視図である。 レーザー照射装置の具体的な構成を示す斜視図である。 切断工程を順に示す模式図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
本実施形態では、光学表示デバイスの生産システムとして、その一部を構成するフィルム貼合システムについて説明する。なお、以下に示す図面では、XYZ直交座標系を設定し、X軸方向を光学表示パネル(液晶パネル)の幅方向、Y軸方向を光学表示パネルの搬送方向、Z軸方向をX方向及びY方向と直交する方向として、それぞれ示す。
図1は、本実施形態のフィルム貼合システム1の概略構成を示す模式図である。
図1に示すフィルム貼合システム1は、例えば、液晶パネルや有機ELパネルといった光学表示パネルに、偏光フィルムや位相差フィルム、輝度上昇フィルムといった光学フィルムを貼合する。このようなフィルム貼合システム1を用いて、光学表示パネルに光学フィルムが貼合された光学表示デバイスを製造する。
具体的に、フィルム貼合システム1は、例えばローラコンベヤ(搬送手段、搬送部)10を用いて、液晶パネル(光学表示パネル)Pを貼合工程の始発位置から終着位置まで搬送する間に、液晶パネルPの両面に対して、長尺帯状の第1の光学シートF1、第2の光学シートF2、及び第3の光学シートF3(図1において図示せず。)から切り出された第1の光学フィルムF11、第2の光学フィルムF12、及び第3の光学フィルムF13を貼合する。
図1の左側は、液晶パネルPの搬送方向における上流側(以下、パネル搬送上流側という。)を示す。図1の右側は、液晶パネルPの搬送方向における下流側(以下、パネル搬送下流側という)を示す。
光学表示デバイスの断面構造を図2に示す。
光学表示デバイスは、図2に示すように、TFT基板からなる第1の基板P1と、第1の基板P1に対向して配置された対向基板からなる第2の基板P2と、第1の基板P1と第2の基板P2との間に封入される液晶層P3とを有する液晶パネルPを備えている。
液晶パネルPは、平面視で長方形状を有する。液晶パネルPの外周縁には額縁部が設けられる。液晶パネルPは、額縁部よりも所定幅だけ内側に、表示領域P4を有している。表示領域P4は、平面視で長方形状を有する。第1の基板P1は、第2の基板P2の1辺よりも外側に張り出した部品取付部P5を有している。換言すれば、第1の基板P1の外周縁の1辺は、第2の基板P2の外周縁の1辺より外方に配置される。部品取付部P5は、電子部品等が取り付けられる領域である。
液晶パネルPの両面に、偏光フィルムがそれぞれ貼合される。液晶パネルPのバックライト側の面には、偏光フィルムとして第1の光学フィルムF11が貼合される。液晶パネルPの表示面側の面には、偏光フィルムとして第3の光学フィルムF13が貼合される。液晶パネルPのバックライト側の面には、第1の光学フィルムF11に重ねて輝度向上フィルムとしての第2の光学フィルムF12が貼合されることによって、図2に示す光学表示デバイスが構成される。
フィルム貼合システム1は、図1に示すように、ローラコンベヤ10上で液晶パネルPが搬送される搬送路中に、その搬送方向に向かって、第1のアライメント装置11と、第1の貼合装置12と、第1の切断装置13と、第2のアライメント装置14と、第2の貼合装置15と、第2の切断装置16と、第3のアライメント装置17と、第3の貼合装置18と、第3の切断装置19とを順に備えている。また、フィルム貼合システム1は、各部の装置を統括制御する制御装置(制御手段、制御部)20を備えている。
液晶パネルPは、その表裏面を水平にした状態でローラコンベヤ10上で搬送される。
また、液晶パネルPは、第2のアライメント装置14よりもパネル搬送上流側では、表示領域P4の短辺を実質的に搬送方向に沿わせた向きで搬送される。液晶パネルPは、第2のアライメント装置14よりもパネル搬送下流側では、表示領域P4の長辺を実質的に搬送方向に沿わせた向きで搬送される。
第1のアライメント装置11は、液晶パネルPを保持して垂直方向及び水平方向で自在に搬送する間に、例えばカメラ(図示せず。)を用いて液晶パネルPのパネル搬送上流側の端部及び液晶パネルPのパネル搬送下流側の端部を撮像する。
そして、カメラの撮像データは制御装置20に送られる。制御装置20は、この撮像データと予め記憶した光学軸方向の検査データとに基づき、第1のアライメント装置11を作動させる。なお、後述する第2のアライメント装置14及び第3のアライメント装置17も同様にカメラを有している。第2のアライメント装置14及び第3のアライメント装置17は、カメラの撮像データを制御装置20に送ることで、液晶パネルPのアライメントを行う。
第1のアライメント装置11は、制御装置20からの制御信号に基づいて、第1の貼合装置12に対する液晶パネルPのアライメントを行う。このとき、液晶パネルPに対して、搬送方向と直交する水平方向(以下、パネル幅方向という。)での位置決めと、垂直軸回りの回転方向での位置決めとが行われる。そして、このアライメントが行われた液晶パネルPは、第1の貼合装置12の貼合位置に導入される。
第1の貼合装置12は、第1の光学シートF1を巻回した第1の原反ロールR1から第1の光学シートF1を巻き出しつつ、第1の光学シートF1の長手方向に沿って第1の光学シートF1を送給する第1の送給装置12aと、第1の送給装置12aが送給する第1の光学シートF1の下面に、ローラコンベヤ10が搬送する液晶パネルPの上面を貼合する第1の貼合ロール12bとを備えている。
第1の送給装置12aは、第1の原反ロールR1を保持する第1のロール保持部12cと、第1の原反ロールR1から第1の光学シートF1の上面に重なった状態で、この第1の光学シートF1と共に繰り出されたプロテクションフィルムpfを第1の貼合装置12のパネル搬送下流側で回収する第1の回収部12dとを有している。
第1の貼合ロール12bは、互いに軸方向を平行にして配置された一対のローラからなる。その一対のローラの間には、所定の間隙が形成されており、この間隙が第1の貼合装置12の貼合位置となっている。すなわち、この間隙に液晶パネルP及び第1の光学シートF1が重なり合った状態で導入されることによって、液晶パネルP及び第1の光学シートF1が、一対のローラ間で圧着されながら、パネル搬送下流側へと送り出される。
このとき、貼合位置に導入された長尺の第1の光学シートF1の下面に対して、その下方で搬送される液晶パネルPの上面(バックライト側)が貼合される。これにより、複数の液晶パネルPが所定の間隔を空けつつ、長尺の第1の光学シートF1の下面に連続的に貼合された第1の貼合体F21が形成される。
第1の切断装置13は、図1に示すように、第1の回収部12dよりもパネル搬送下流側に位置し、第1の貼合体F21の第1の光学シートF1を所定箇所(搬送方向で並ぶ液晶パネルPの間)でパネル幅方向の全幅に亘って切断する。なお、第1の光学シートF1を切断する際は、切断刃を用いたり、レーザーカッターを用いたりすることが可能である。これにより、液晶パネルPのバックライト側の面に、液晶パネルPよりも大きい第1の光学フィルムF1S(偏光フィルム)が貼合された第1の貼合パネルP11が形成される。
第2のアライメント装置14は、表示領域P4の短辺と実質的に平行に搬送されていた第1の貼合パネルP11を、表示領域P4の長辺と実質的に平行に搬送されるように方向転換する。なお、この方向転換は、第1の光学シートF1の光軸方向に対して、液晶パネルPに貼合する他の光学シートの光学軸方向が直角に配置される場合に行われる。
また、第2のアライメント装置14は、上記第1のアライメント装置11と同様のアライメントを行う。すなわち、第2のアライメント装置14は、上記制御装置20に記憶された光学軸方向の検査データ及びカメラの撮像データに基づき、第2の貼合装置15に対する第1の貼合パネルP11のパネル幅方向での位置決め及び回転方向での位置決めを行う。そして、このアライメントが行われた第1の貼合パネルP11は、第2の貼合装置15の貼合位置に導入される。
第2の貼合装置15は、第2の光学シートF2を巻回した第2の原反ロールR2から第2の光学シートF2を巻き出しつつ、第2の光学シートF2をその長手方向に沿って送給する第2の送給装置15aと、第2の送給装置15aが送給する第2の光学シートF2の下面に、ローラコンベヤ10が搬送する第1の貼合パネルP11の上面を貼合する第2の貼合ロール15bとを備えている。
第2の送給装置15aは、第2の原反ロールR2を保持する第2のロール保持部15cと、第2の貼合ロール15bよりもパネル搬送下流側に位置し、後述する第2の切断装置16で切り離された第2の光学シートF2及び第1の光学フィルムF1Sの余剰部分Y,Y’を回収する第2の回収部15dとを有している。
第2の貼合ロール15bは、互いに軸方向を平行にして配置された一対のローラからなる。その一対のローラの間には、所定の間隙が形成されており、この間隙が第2の貼合装置15の貼合位置となっている。すなわち、この間隙に第1の貼合パネルP11及び第2の光学シートF2が重なり合った状態で導入されることによって、第1の貼合パネルP11及び第2の光学シートF2が、一対のローラ間で圧着されながら、パネル搬送下流側に送り出される。
このとき、貼合位置に導入された長尺の第2の光学シートF2の下面に対して、その下方で搬送される第1の貼合パネルP11の上面(液晶パネルPのバックライト側)が貼合される。これにより、複数の第1の貼合パネルP11が所定の間隔を空けつつ、長尺の第2の光学シートF2の下面に連続的に貼合された第2の貼合体F22が形成される。
第2の切断装置16は、例えば、レーザー加工装置である。第2の切断装置16は、図3に示すように、液晶パネルPの外周縁をカメラ16a等の検出手段(検出部)で検出しつつ、第2の光学シートF2及び第1の光学フィルムF1Sにレーザー光Lを照射することによって、第2の光学シートF2及び第1の光学フィルムF1Sを液晶パネルPの外周縁に沿って無端状に切断する。換言すれば、第2の切断装置16は、第2の光学シートF2の外周縁及び第1の光学フィルムF1Sの外周縁が液晶パネルPの外周縁に実質的に一致するように、第2の光学シートF2及び第1の光学フィルムF1Sを切断する。これにより、図1に示すように、液晶パネルPの上面に第1の光学フィルムF11及び第2の光学フィルムF12が重ねて貼合された第2の貼合パネルP12が形成される。
一方、第2の回収部15dでは、第2の光学シートF2から第2の貼合パネルP12が切り離されることによって、第2の光学シートF2の余剰部分Y’が第1の光学フィルムF1Sの余剰部分Yと共に巻き取られて回収される。
第3のアライメント装置17は、液晶パネルPのバックライト側を上面にした第2の貼合パネルP12を表裏反転させて液晶パネルPの表示面側を上面にすると共に、上記第1のアライメント装置11及び第2のアライメント装置14と同様のアライメントを行う。すなわち、第3のアライメント装置17は、制御装置20に記憶された光学軸方向の検査データ及びカメラの撮像データに基づき、第3の貼合装置18に対する第2の貼合パネルP12のパネル幅方向での位置決め及び回転方向での位置決めを行う。そして、このアライメントが行われた第2の貼合パネルP12は、第3の貼合装置18の貼合位置に導入される。
第3の貼合装置18は、第3の光学シートF3を巻回した第3の原反ロールR3から第3の光学シートF3を巻き出しつつ、第3の光学シートF3の長手方向に沿って第3の光学シートF3を搬送する第3の搬送装置18aと、第3の搬送装置18aが搬送する第3の光学シートF3の下面に、ローラコンベヤ10が搬送する第2の貼合パネルP12の上面を貼合する第2の貼合ロール18bとを備える。
第3の搬送装置18aは、第3の原反ロールR3を保持する第3のロール保持部18cと、第3の貼合ロール18bよりもパネル搬送下流側に位置し、後述する第3の切断装置19で切り離された第3の光学シートF3の余剰部分Y''を回収する第3の回収部18dとを有する。
第3の貼合ロール18bは、互いに軸方向を平行にして配置された一対のローラからなる。その一対のローラの間には、所定の間隙が形成されており、この間隙が第3の貼合装置18の貼合位置となっている。すなわち、この間隙に第2の貼合パネルP12及び第3の光学シートF3が重なり合った状態で導入されることによって、第2の貼合パネルP12及び第3の光学シートF3が、一対のローラ間で圧着されながら、パネル搬送下流側に送り出される。
このとき、貼合位置に導入された長尺の第3の光学シートF3の下面に対して、その下方で搬送される第2の貼合パネルP12の上面(液晶パネルPの表示面側)が貼合される。
これにより、複数の第2の貼合パネルP12が所定の間隔を空けつつ長尺の第3の光学シートF3の下面に連続的に貼合された第3の貼合体F23が形成される。
本実施形態では、第3の切断装置19は、上記第2の切断装置16と同様のレーザー加工装置である。第3の切断装置19は、図4に示すように、液晶パネルPの外周縁をカメラ19a等の検出手段で検出しつつ、第3の光学シートF3にレーザー光Lを照射することによって、この第3の光学シートF3を液晶パネルPの外周縁に沿って無端状に切断する。換言すれば、第3の切断装置19は、第3の光学シートF3の外周縁が液晶パネルPの外周縁に実質的に一致するように、第3の光学シートF3を切断する。これにより、図1に示すように、第2の貼合パネルP12の上面に第3の光学フィルムF13が貼合された両面貼合パネルP13が形成される。
一方、第3の回収部18dでは、第3の光学シートF3から両面貼合パネルP13が切り離されることによって、この第3の光学シートF3の余剰部分Y''が巻き取られて回収される。
その後、両面貼合パネルP13は、図示を省略する欠陥検査装置を経て欠陥(貼合不良等)の有無が検査された後、下流工程に搬送されて他の処理が施されて、最終的に図2に示す光学表示デバイスが製造される。
ところで、本発明を適用した光学表示デバイスの生産方法は、光学フィルムを切断する際にレーザー光を用い、光学フィルムの切断ラインを複数回に亘ってレーザー光で走査することによって、光学フィルムを切断すると共に、少なくとも切断ラインに対する1回目のレーザー光の走査において、光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を光学フィルムが未切断となる第1エネルギー量に設定し、切断ラインに対する2回目以降のレーザー光の走査において、少なくとも光学フィルムが切断される際に光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を第1エネルギー量よりも小さい第2エネルギー量に設定することを特徴とする。
具体的に、上記図1に示すフィルム貼合システム1では、上記第2の切断装置16を用いて、液晶パネルPのバックライト側の面に貼合された第1の光学フィルムF11及び第2の光学フィルムF12を切断する切断工程と、上記第3の切断装置19を用いて、液晶パネルPの表示面側の面に貼合された第3の光学フィルムF13を切断する切断工程とにおいて、本発明を適用することが可能である。
そこで、本実施形態では、本発明を適用した光学表示デバイスの生産方法及び光学表示デバイスの生産システムの一具体例として、例えば図5に示す液晶パネル(光学表示パネル)PXの一面に貼合された偏光フィルム(光学フィルム)FXを切断する場合を例に挙げて説明する。
この偏光フィルムFXは、図5に示すように、液晶パネルPXを構成する一方のガラス基板G(上記第1の基板P1又は第2の基板P2に相当する。)の上に、接着層S1を介して貼合されている。偏光フィルムFXの最上層は、表面保護フィルムS2(上記プロテクションフィルムpfに相当する。)により保護されている。なお、この表面保護フィルムS2は、切断工程の前に偏光フィルムFXから剥離除去される。
偏光フィルムFXは、一対の保護層である第1の保護層S3及び第2の保護層S4との間に偏光子層S5が挟み込まれた積層構造を有している。例えば、本実施形態の偏光フィルムFXでは、偏光子層S5としてポリビニルアルコール(PVA)フィルム、下層側の保護層である第1の保護層S3としてシクロオレフィンポリマー(COP)フィルム、上層側の保護層である第2の保護層S4としてトリアセチルセルロース(TAC)フィルムが用いられている。なお、この図5に示す偏光フィルムFXの積層構造は、ほんの一例であり、このような積層構造に必ずしも限定されるものではなく、各層に用いる材料や厚み等を適宜変更して実施することが可能である。
本発明を適用した光学表示デバイスの生産方法及び光学表示デバイスの生産システムでは、液晶パネルPXよりも大きい偏光フィルムFXを液晶パネルPXに貼合する貼合工程の後に、この液晶パネルPXに貼合された偏光フィルムFXの貼合部分と、この貼合部分から外側にはみ出した偏光フィルムFXの余剰部分との間の切断ラインに沿って偏光フィルムFXを切断する切断工程を行う。
図6は、この切断工程で用いられるレーザー加工装置30(上記第2の切断装置16及び第3の切断装置19に相当する。)の一例を示す斜視図である。
このレーザー加工装置30は、図6に示すように、ローラコンベヤ10上で搬送される液晶パネルPXの偏光フィルムFXに対して、レーザー光Lを照射するレーザー照射装置(照射手段、照射部)31と、偏光フィルムFXの切断ラインCに沿ってレーザー光Lを走査するレーザー走査装置(走査手段、走査部)32と、各部の駆動を制御する駆動制御装置(駆動制御手段、駆動部)33とを概略備えている。
図7は、レーザー照射装置31の具体的な構成を示す斜視図である。
このレーザー照射装置31は、図7に示すように、レーザー光Lを出射するレーザー光源(光源)34と、レーザー光Lを偏光フィルムFXに向かって集光させる集光レンズ(集光光学系)35と、レーザー光源34と集光レンズ35との間の光路中に配置されて、偏光フィルムFXに照射されるレーザー光Lの照射位置を調整する第1の位置調整機構36A(位置調整手段、位置調整部)及び第2の位置調整機構36B(位置調整手段、位置調整部)とを概略備えている。
レーザー光源34は、パルス発振状態のレーザー光Lを出射する。本実施形態では、レーザー光源34として、例えば炭酸ガス(CO)レーザー発振機を用いることができる。また、レーザー光源34としては、それ以外にも、UVレーザー発振機、半導体レーザー発振機、YAGレーザー発振機、エキシマレーザー光発振機等を挙げることができるが、これらに特に限定されるものではない。
集光レンズ35は、例えばfθレンズからなり、このfθレンズは、レーザー光Lの走査速度を一定に補正する機能を有する。
第1の位置調整機構36A及び第2の位置調整機構36Bは、例えばガルバノミラーからなり、レーザー光Lを偏光フィルムFXと平行な平面内で二軸走査することが可能なスキャナー(走査手段、走査部)としての機能を有している。
具体的に、第1の位置調整機構36Aは、レーザー光源34から出射されたレーザー光Lを第2の位置調整機構36Bに向かって反射するミラー37aと、このミラー37aの角度を調整するアクチュエータ38aとを有し、このアクチュエータ38aのZ軸回りに回転可能な回転軸39aにミラー37aが取り付けられた構造を有している。
一方、第2の位置調整機構36Bは、第1の位置調整機構36Aのミラー37aで反射されたレーザー光Lを集光レンズ35に向かって反射するミラー37bと、このミラー37bの角度を調整するアクチュエータ38bとを有し、このアクチュエータ38bのY軸回りに回転可能な回転軸39bにミラー37bが取り付けられた構造を有している。
そして、第1の位置調整機構36A及び第2の位置調整装置36Bでは、後述する駆動制御装置33によりアクチュエータ38a及びアクチュエータ38bの駆動を制御しながら、ミラー37a及びミラー37bの角度を調整し、偏光フィルムFXに照射されるレーザー光Lの照射位置を二軸走査で調整することが可能となっている。
例えば、第1の位置調整機構36A及び第2の位置調整機構36Bでは、偏光フィルムFXに照射されるレーザー光Lの照射位置を調整することによって、図7中の実線で示すレーザー光Lを偏光フィルムFX上の集光点Qaに集光させたり、図7中の一点鎖線で示すレーザー光Lを偏光フィルムFX上の集光点Qbに集光させたり、図7の二点鎖線で示すレーザー光Lを偏光フィルムFX上の集光点Qcに集光させたりすることが可能である。
レーザー走査装置32は、例えばリニアモータ等を用いたスライダ機構(図示せず。)からなり、後述する駆動制御装置33の制御により、上記レーザー照射装置31を偏光フィルムFXの幅方向(X軸方向)V1と、偏光フィルムFXの長さ方向(Y軸方向)V2と、偏光フィルムFXの厚み方向(Z軸方向)V3との各方向に移動操作することが可能となっている。
なお、レーザー走査装置32は、上記レーザー照射装置31を移動操作するものに必ずしも限定されるものではなく、偏光フィルムFXが貼合された液晶パネルPXを移動操作するものであってもよい。この場合も、上記レーザー照射装置31からのレーザー光Lを偏光フィルムFXの切断ラインCに沿って走査(トレース)することが可能である。また、レーザー走査装置32は、レーザー照射装置31及び液晶パネルPXの両方を移動操作するものであってもよい。
駆動制御装置33は、図6に示すように、上記レーザー照射装置31が備えるレーザー光源34と電気的に接続されて、このレーザー光源34から出射されるレーザー光Lの出力やパルス発振数を制御する。これにより、偏光フィルムFXに照射されるレーザー光Lの単位面積当たりのエネルギー量を可変に調整することが可能となっている。
また、駆動制御装置33は、上記レーザー走査装置32と電気的に接続されて、このレーザー走査装置32の移動速度を制御する。これにより、レーザー光Lの走査速度を可変に調整しながら、偏光フィルムFXに照射されるレーザー光Lの単位面積当たりのエネルギー量を可変に調整することが可能となっている。
また、駆動制御装置33は、上記レーザー照射装置31が備える第1の位置調整機構36A及び第2の位置調整機構36Bと電気的に接続されて、第1の位置調整機構36A及び第2の位置調整機構36Bの駆動を制御する。これにより、偏光フィルムFXに照射されるレーザー光Lの照射位置を二軸走査で調整することが可能となっている。
切断工程では、このようなレーザー加工装置30を用いて、偏光フィルムFXに対してレーザー光Lを照射しながら、偏光フィルムFXの切断ラインCを複数回に亘ってレーザー光Lで走査することによって、偏光フィルムFXを切断する。
具体的に、上記レーザー加工装置30を用いて偏光フィルムFXを切断する際は、図8に示すように、液晶パネルPXに貼合された偏光フィルムFXの貼合部分fxと、この貼合部分fxから外側にはみ出した偏光フィルムFXの余剰部分fyとの間の切断ラインCを複数回に亘ってレーザー光Lで走査する。
このとき、少なくとも切断ラインCに対する1回目のレーザー光Lの走査においては、偏光フィルムFXに照射されるレーザー光Lの単位面積当たりのエネルギー量を偏光フィルムFXが未切断となる範囲に設定する。
また、切断ラインCに対する1回目のレーザー光Lの走査においては、レーザー光Lの焦点位置を偏光フィルムFXの厚み方向の中途部に位置させる。具体的には、図8(a)に示すように、偏光フィルムFXの厚み方向の中途部に位置する偏光子層S5よりも深い位置にレーザー光Lの焦点位置Uを設定する。これにより、偏光フィルムFXには、切断ラインCに沿った切断溝Vが形成される。また、この切断溝Vは、偏光子層S5を分断する深さで形成される。
上記偏光フィルムFXを構成する各層のうち、下側の保護層である第1の保護層(COPフィルム)S3は、他の層よりも切断しにくい層である。例えば、この第1の保護層S3にレーザー光Lの焦点位置Uを設定することができる。
また、偏光フィルムFXに照射されるレーザー光Lの単位面積当たりのエネルギー量については、第1の保護層S3が未切断となる範囲で、レーザー光Lの出力及び走査速度が設定されている。
これにより、切断ラインCに対する1回目のレーザー光Lの走査で第1の保護層S3の中途部まで分断された切断溝Vを精度良く形成することが可能である。
その後、切断ラインCに対する2回目以降のレーザー光Lの走査においては、図8(b),8(c)に示すように、偏光フィルムFXが切断される際の偏光フィルムFXに照射されるレーザー光Lの単位面積当たりのエネルギー量を1回目のレーザー光Lの走査時よりも小さい範囲に設定する。
なお、本実施形態では、偏光フィルムFXを切断するまでに、偏光フィルムFXの切断ラインCを3回に亘ってレーザー光Lで走査する場合を例示しているが、切断ラインCに対するレーザー光Lの走査は、少なくとも2回以上であればよい。一方、偏光フィルムFXの材質や厚み、積層数等によっては、レーザー光Lの走査回数を増やすことも可能である。
そして、切断ラインCに対する2回目以降のレーザー光Lの走査においては、レーザー光Lの焦点位置Uを走査回毎に切断溝Vの深さ方向にずらしていく。具体的には、例えば、2回目のレーザー光の焦点位置よりも深い位置に、3回目のレーザー光の焦点位置を設定する。これにより、偏光フィルムFXを切断ラインCに沿って切断することができる。
ここで、従来のように、偏光フィルムFXの切断ラインCをレーザー光Lの1回の走査で切断した場合は、上述した下側の保護層である第1の保護層(COPフィルム)S3が比較的切断しにくい層(レーザー光の平均吸収率が低い層)であり、且つ、その上に設けられた偏光子層(PVAフィルム)S5が比較的切断しやすい層(レーザー光の平均吸収率が高い層)であるため、この偏光子層(PVAフィルム)S5の切断された端部付近(切断面)に歪みが生じやすい。このため、偏光フィルムFXの切断面の仕上がりが悪くなる。
これに対して、本発明の実施形態のように、偏光フィルムFXの切断ラインCを複数回に亘ってレーザー光Lで走査する場合は、少なくとも切断ラインCに対する1回目のレーザー光Lの走査において、偏光フィルムFXに照射されるレーザー光Lの単位面積当たりのエネルギー量を偏光フィルムFXが未切断となる第1エネルギー量に設定する。また、切断ラインCに対する2回目以降のレーザー光Cの走査においては、少なくとも偏光フィルムFXが切断される際に偏光フィルムFXに照射されるレーザー光Lの単位面積当たりのエネルギー量を第1エネルギー量よりも小さい第2エネルギー量に設定する。
これにより、偏光フィルムFXを切断ラインCに沿って精度良く切断することが可能である。また、上述した偏光子層S5の切断された端部付近に発生する歪みを抑制することによって、切断後の偏光フィルムFXにおいて、仕上がりの良い切断面を得ることが可能である。
さらに、液晶パネルPXのガラス基板Gに近づくほどレーザー光Lの単位面積当たりのエネルギー量が小さくなることから、このレーザー光Lによる液晶パネルPXへのダメージを回避することが可能である。
すなわち、少なくとも切断ラインCに対する最終回のレーザー光Lの走査においては、偏光フィルムFXに照射されるレーザー光Lの単位面積当たりのエネルギー量を液晶パネルPXのガラス基板Gにダメージを与えない範囲で、第1の保護層(COPフィルム)S3を切断するのに十分なレーザー光Lの出力及び走査速度に設定すればよい。これにより、レーザー光Lによる液晶パネルPXへのダメージを確実に回避することが可能である。
また、切断ラインCに対する2回目以降のレーザー光Lの走査においては、レーザー光Lを切断溝Vの内側に位置させた状態のまま、走査回毎にレーザー光Lの焦点位置Uを切断溝Vの最深部よりも外側にずらしていくことができる。具体的には、例えば、3回目のレーザー光Lの焦点位置よりも外側の位置に、4回目のレーザー光の焦点位置を設定する。
この場合、切断溝Vを挟んで形成される偏光フィルムFXの貼合部分fx側の切断面と、余剰部分fy側の切断面とのうち、貼合部分fx側の切断面にレーザー光Lが集中することが無いため、この貼合部分fx側の切断面に過剰な熱が加わることによる溶融、変形等のダメージを回避することが可能である。
なお、このようなレーザー光Lの走査は、上述したレーザー光Lを偏光フィルムFXと平行な平面内で二軸走査することが可能な第1の位置調整機構36A及び第2の位置調整機構36Bを用いることによって精度良く行わせることが可能である。
また、上記切断工程の後は、図8(d)に示す整形工程として、偏光フィルムFXの切断面に対してレーザー光Lを照射することによって、この切断面の形状を整えることも可能である。これにより、切断後の偏光フィルムFXにおいて、更に仕上がりの良い切断面を得ることが可能である。
以上のように、本発明を適用した光学表示デバイスの生産方法及び生産装置では、液晶パネルPX(光学表示パネル)に貼合された偏光フィルムFX(光学フィルム)を切断ラインCに沿って精度良く切断することを可能である。また、液晶パネルPXや偏光フィルムFXにダメージを与えることなく、偏光フィルムFXの切断面の仕上がりも良好なことから、光学表示デバイスにおける表示領域の更なる狭額縁化にも対応可能である。
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本発明を適用して製造される光学表示デバイスについては、上述した液晶パネルPX(光学表示パネル)に偏光フィルムFX(光学フィルム)を貼合したものに限らず、液晶パネルに貼合される光学フィルムとしては、偏光フィルム以外にも、例えば位相差フィルムや輝度向上フィルム等であってもよく、これらの光学フィルムを積層して貼合したものであってもよい。また、光学表示パネルは、液晶パネル以外にも、例えば有機ELパネル等であってもよい。
また、本発明では、偏光フィルムFXに照射されるレーザー光Lの単位面積当たりのエネルギー量を設定する際は、上述したレーザー光Lの出力を調整したり、レーザー光Lの走査速度を調整したり、これらの調整を組み合わせたりすることが可能である。
また、切断ラインCに対するレーザー光Lの走査方法としては、この切断ラインCに沿ってレーザー光Lを繰り返し一方向に周回させる方法や、この切断ラインCの始点と終点との間でレーザー光Lを繰り返し往復周回させる方法などを挙げることができる。さらに、複数のレーザー加工装置30を用いて、複数のレーザー光Lを同時に切断ラインCに沿って走査させる方法などを挙げることができる。
10…ローラコンベヤ(搬送手段) 11…第1のアライメント装置 12…第1の貼合装置 13…第1の切断装置 14…第2のアライメント装置 15…第2の貼合装置 16…第2の切断装置 17…第3のアライメント装置 18…第3の貼合装置 19…第3の切断装置 20…制御装置(制御手段) 30…レーザー加工装置 31…レーザー照射装置(照射手段、照射部) 32…レーザー走査装置(走査手段、走査部) 33…駆動制御装置(駆動制御手段、駆動部) 34…レーザー光源(光源) 35…集光レンズ(集光光学系) 36A…第1の位置調整機構 36B…第2の位置調整機構 FX…偏光フィルム fx…貼合部分 fy…余剰部分 S1…接着層 S2…表面保護フィルム S3…第1の保護層 S4…第2の保護層 S5…偏光子層 L…レーザー光 G…ガラス基板 C…切断ライン U…焦点位置 V…切断溝 F1…第1の光学シート F2…第2の光学シート F3…第3の光学シート F11,F1S…第1の光学フィルム(偏光フィルム) F12…第2の光学フィルム(輝度向上フィルム) F13…第3の光学フィルム(偏光フィルム) F21…第1の貼合体 F22…第2の貼合体 F23…第3の貼合体 R1…第1の原反ロール R2…第2の原反ロール R3…第3の原反ロール pf…プロテクションフィルム Y,Y’,Y''…余剰部分 P,PX…液晶パネル P1…第1の基板 P2…第2の基板 P3…液晶層 P4…表示領域 P5…部品取付部 P11…第1の貼合パネル P12…第2の貼合パネル P13…両面貼合パネル。

Claims (14)

  1. 光学表示パネルに光学フィルムが貼合された光学表示デバイスの生産方法であって、
    前記光学表示パネルよりも大きい光学フィルムを前記光学表示パネルに貼合する貼合工程と、
    前記光学表示パネルに貼合された前記光学フィルムの貼合部分と、前記貼合部分から外側にはみ出した前記光学フィルムの余剰部分との間の切断ラインに沿って前記光学フィルムを切断する切断工程とを含み、
    前記切断工程において、前記光学フィルムを切断する際にレーザー光を用い、前記光学フィルムの切断ラインを複数回に亘ってレーザー光で走査することによって、前記光学フィルムを切断すると共に、
    少なくとも前記切断ラインに対する1回目のレーザー光の走査において、前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を前記光学フィルムが未切断となる第1エネルギー量に設定し、
    前記切断ラインに対する2回目以降のレーザー光の走査において、少なくとも前記光学フィルムが切断される際に前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を前記第1エネルギー量よりも小さい第2エネルギー量に設定することを特徴とする光学表示デバイスの生産方法。
  2. 前記切断工程において、前記レーザー光の出力を可変に調整することによって、前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を走査回毎に設定することを特徴とする請求項1に記載の光学表示デバイスの生産方法。
  3. 前記切断工程において、前記レーザー光の走査速度を可変に調整することによって、前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を走査回毎に設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学表示デバイスの生産方法。
  4. 前記切断ラインに対する1回目のレーザー光の走査において、前記レーザー光の焦点位置を前記光学フィルムの厚み方向の中途部に位置させることによって、前記光学フィルムに前記切断ラインに沿った切断溝を形成し、
    前記切断ラインに対する2回目以降のレーザー光の走査において、前記レーザー光の焦点位置を走査回毎に前記切断溝の深さ方向にずらしていくことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の光学表示デバイスの生産方法。
  5. 前記光学フィルムは、少なくも厚み方向の中途部に偏光子層を含む積層構造を有し、
    前記切断ラインに対する1回目のレーザー光の走査において、前記レーザー光の焦点位置を前記偏光子層よりも深い位置に設定することによって、少なくとも前記偏光子層を分断する切断溝を形成することを特徴とする請求項4に記載の光学表示デバイスの生産方法。
  6. 前記切断ラインに対する2回目以降のレーザー光の走査において、前記レーザー光を前記切断溝の内側に位置させた状態のまま、走査回毎に前記レーザー光の焦点位置を前記切断溝の最深部よりも外側にずらしていくことを特徴とする請求項4又は5に記載の光学表示デバイスの生産方法。
  7. 前記切断工程の後に、前記光学フィルムの切断面に対してレーザー光を照射することによって、前記切断面の形状を整える整形工程を含むことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の光学表示デバイスの生産方法。
  8. 光学表示パネルに光学フィルムが貼合された光学表示デバイスの生産システムであって、
    前記光学表示パネルよりも大きい光学フィルムを前記光学表示パネルに貼合する貼合装置と、
    前記光学表示パネルに貼合された前記光学フィルムの貼合部分と、前記貼合部分から外側にはみ出した前記光学フィルムの余剰部分との間の切断ラインに沿って前記光学フィルムを切断する切断装置とを備え、
    前記切断装置は、前記光学フィルムにレーザー光を照射する照射部と、
    前記光学フィルムの切断ラインに沿って前記レーザー光を走査する走査部とを有し、
    前記走査部が、前記光学フィルムの切断ラインを複数回に亘ってレーザー光で走査することによって、前記光学フィルムが切断されると共に、
    前記照射部が、少なくとも前記切断ラインに対する1回目のレーザー光の走査において、前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を前記光学フィルムが未切断となる第1エネルギー量に設定し、前記切断ラインに対する2回目以降のレーザー光の走査において、少なくとも前記光学フィルムが切断される際に前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量を前記第1エネルギー量よりも小さい第2エネルギー量に設定することを特徴とする光学表示デバイスの生産システム。
  9. 前記照射部が、前記レーザー光の出力を可変に調整することによって、前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量が走査回毎に設定されることを特徴とする請求項8に記載の光学表示デバイスの生産システム。
  10. 前記走査部が、前記レーザー光の走査速度を可変に調整することによって、前記光学フィルムに照射されるレーザー光の単位面積当たりのエネルギー量が走査回毎に設定されることを特徴とする請求項8又は9に記載の光学表示デバイスの生産システム。
  11. 前記照射部が、前記切断ラインに対する1回目のレーザー光の走査において、前記レーザー光の焦点位置を前記光学フィルムの厚み方向の中途部に位置させることによって、前記光学フィルムに前記切断ラインに沿った切断溝が形成され、
    前記照射部が、前記切断ラインに対する2回目以降のレーザー光の走査において、前記レーザー光の焦点位置を走査回毎に前記切断溝の深さ方向にずらしていくことを特徴とする請求項8〜10の何れか一項に記載の光学表示デバイスの生産システム。
  12. 前記光学フィルムは、少なくも厚み方向の中途部に偏光子層を含む積層構造を有し、
    前記照射部が、前記切断ラインに対する1回目のレーザー光の走査において、前記レーザー光の焦点位置を前記偏光子層よりも深い位置に設定することによって、少なくとも前記偏光子層を分断する切断溝が形成されることを特徴とする請求項11に記載の光学表示デバイスの生産システム。
  13. 前記走査部が、前記切断ラインに対する2回目以降のレーザー光の走査において、前記レーザー光を前記切断溝の内側に位置させた状態のまま、走査回毎に前記レーザー光の焦点位置を前記切断溝の最深部よりも外側にずらしていくことを特徴とする請求項11又は12に記載の光学表示デバイスの生産システム。
  14. 前記照射部が、前記光学フィルムの切断面に対してレーザー光を照射することによって、前記切断面の形状が整えられることを特徴とする請求項8〜13の何れか一項に記載の光学表示デバイスの生産システム。
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