JP6519182B2 - 積層光学フィルム切断装置及びこの切断装置を用いる積層光学フィルム切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層光学フィルムに切込みを入れてハーフカットを行う積層光学フィルム切断装置に関する。また、この切断装置を利用して積層光学フィルムをハーフカットする積層光学フィルム切断方法に関する。

近年、ディスプレイとして、ガラス基板に光学フィルムを貼合せた液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の画像表示装置が流通している。
その中でも、液晶表示パネルは表示装置の主流となってきている。液晶セルの表示機能を実現するために、その両面に偏光フィルムを貼り合わせることが必要となる。液晶セルに貼る前の偏光フィルムは、一面に保護フィルムが貼り合せられ、他面に離型フィルムが貼り合せられた積層構造となっている。液晶セルに貼るために、偏光フィルムから離型フィルムを剥離して液晶セルに貼る必要がある。

具体的に述べると、ロール状に巻かれた上述の積層構造である偏光フィルムを所定の寸法となったシート状に切出し、切り出された偏光フィルムシートから離型フィルムを剥離して、偏光フィルムシートを液晶セルに貼る。

この製造方法では、シート状に切出した偏光フィルムの貯蔵や搬送には時間がかかり、生産効率が低くなり、生産コストも高騰する。また、パッケージによる生じた生産ウェストが多く、環境に悪い影響を及ぼす。

この問題を解消するため、近年、ロール・ツー・パネル（Ｒｏｌｌ ｔｏ ｐａｎｅｌ、ＲＴＰ）と呼ばれた斬新な生産方法が開発されてきた。このＲＴＰ貼り合せ装置においては、キャリアフィルム（離型フィルム）を残して偏光フィルムと粘着剤層を切り込む方法（ハーフカット）が必要となる。この方法においては、キャリアフィルム上に偏光子フィルムを積層した偏光フィルム積層体のロールから、該偏光フィルム積層体を繰り出して供給し、所定の切込み位置で、そのキャリアフィルムを残して偏光フィルムと粘着剤層をカットする。その後、剥離機構によりキャリアフィルムを剥離しながらキャリアフィルムの剥離された偏光フィルムを貼合せ機構に送り込み、そこで搬送して来た液晶セルに貼合わせる（特許文献１）。

切り込み手段としては、近年、円形刃やレーザーによる切断が採用されているが、いずれにせよ、偏光フィルムを含み厚みが約１００〜３００μｍの光学フィルムから、約４０μｍのキャリアフィルムを残して切断する必要があり、キャリアフィルムへの切り込みが深過ぎる場合にはキャリアフィルムが破断し、逆に、粘着剤層への切り込みが浅いと、偏光フィルムがきれいに剥離できず液晶セルへの貼付不良が発生する。特にキャリアフィルムの破断は、ＲＴＰ設備が長時間停止することになり、生産性に大きく影響を与える。よって、切り込み深さの制御が重要となる。

円形刃を用いたハーフカットの場合には、切り込み深さの制御は、刃先の位置を制御することで実現できる。特許文献２には、図１に示すように、切断台２０の長さ方向におけるダイヤルゲージ１２と切断受台２０との距離情報に基づき、積層体フィルムに対する切断刃７の切断方向と切断受台２０とが平行となるように切断刃調整部を制御する方法が開示されている。本方法は、円形刃を回転自在もしくは自転させながら切断する場合、円形刃の真円度のバラつきにより光学フィルムへの切り込み深さがバラつき、前述のキャリアフィルム破断や液晶セルへの貼付不良を引き起こす可能性が高い。また、変位センサと切断受台との距離情報に基づき切断刃の位置を調整するため、変位センサと切断刃との組立誤差による刃先位置のバラつきも生じやすい。

また、この特許文献２に開示された方法は、切断受台の起伏によるハーフカット精度への影響のみを考慮するもので、長時間の切断による切断刃の磨耗などのため高精度にハーフカットができないことが考慮されていない。

日本特開２００９−０６１４９８ 日本特開２０１１−２４５６０７

本発明は、磨耗や切断刃の真円度の影響で刃先と積層光学フィルムとの間の距離が変化し、高精度なハーフカットができない従来の問題点を解消するため、切断刃の刃先検出機構を利用して高精度に積層光学フィルムをハーフカットする積層光学フィルム切断装置を提供する。

また、この積層光学フィルム切断装置を利用して、高精度に積層光学フィルムをハーフカットする積層光学フィルム切断方法を提供する。

本発明の第一の態様によれば、積層光学フィルムを載置する切断受台と、積層光学フィルム対して切込みを入れる切断ユニットと、前記切断ユニットを所定の切断方向に沿って移動させる切断ユニット移動機構と、前記切断ユニットに備えられた円形刃の刃先位置を検出する刃先位置検出機構と、を備える積層光学フィルム切断装置であって、前記刃先位置検出機構は、前記円形刃を挟むように対向して設けられたレーザー照射部と受光部とを備え、前記レーザー照射部より発するレーザー光を前記円形刃に当たるように前記受光部に向けて照射し、前記受光部で前記円形刃の刃先の境界線を検出することにより、前記刃先の位置を確定することを特徴とする積層光学フィルム切断装置が提供される。

この積層光学フィルム切断装置によれば、レーザー光を刃先に向けて照射し、受光部で刃先の境界線を検出することにより、刃先の位置を確定できる。刃先の位置が受光部で確認できるため、積層光学フィルムの厚さによって例えば最適な切込み深さの設定もできる。

前記切断ユニットは、積層光学フィルムを切断する円形刃と、この円形刃の積層光学フィルムに対する高さ方向の位置を調整する高さ調整機構とを備える。

この構成によれば、高さ調整機構により切断ユニットの積層光学フィルムに対する厚さ方向の距離が調整でき、刃先を最適な切り込む位置に調整できる。

前記切断ユニット移動機構は、前記切断ユニットの切断方向の移動を案内するガイドレールと、前記切断ユニットの移動を駆動するボールネジ機構とを含む。

これにより、切断ユニットを安定して所定の切断方向に移動でき、積層光学フィルムに均一に切込み線を入れることができる。

刃先の切込み状態を制御する制御部と、刃先位置は切込み許容範囲を外れる場合警報を発する警報部とをさらに備える。

また、本発明の第二の態様によれば、キャリアフィルムを含む積層光学フィルムに対して本発明の切断装置により切込みを入れる積層光学フィルムの切断方法であって、前記レーザー照射部より発するレーザー光を前記円形刃に当たるように前記受光部に向けて照射し、円形刃を回転させながら前記受光部で前記円形刃の刃先の境界線を検出することにより、円形刃の真円度を測定するステップと、キャリアフィルムの表面まで切込みを入れるように切込みテストを行うステップと、切込みテストにより決められた切断ユニットの位置を基準として設定され、この基準位置と先に測定した真円度から最深切込み深さ位置を設定するステップと、前記最深切込み深さ位置に基づき切込み許容範囲を決めるステップと、を備えることを特徴とする積層光学フィルムの切断方法が提供される。

この本発明の切断方法によれば、設定された最深切込み位置に基づいて切込み深さの許容範囲が決められる。そのため、積層光学フィルムの切断前に、刃先位置の確認ができ、磨耗により刃物の直径変化や刃先の欠けが把握でき、所望な深さのハーフカットが確保できる。

また、本発明の切断方法は、刃先位置検出機構により検出された円形刃の刃先は、前記切込み許容範囲を超えた場合、警報を出して前記切断装置を停止させるステップをさらに備えることを特徴とする。

この切断方法によれば、刃先の位置が切込み許容範囲を超えた場合、警報を出して切断装置を停止させる。そのため、磨耗などにより刃物の直径が変化すると、その変化が許容できる範囲を超えれば切断装置が停止され、ハーフカットの成功率を向上できる。

従来技術を示す図面である。 積層光学フィルムの切込み状態を示す模式図である。 本発明の積層光学フィルム切断装置の構成を示す側面図である。 本発明の積層光学フィルム切断装置の構成を示す平面図である。 本発明の刃先位置検出機構の動作を示す模式図である。 受光部で確定された切込み許容範囲を示す模式図である。 本発明の積層光学フィルム切断装置により切込み深さ管理を行うフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明はこれらの実施形態に限られたものではない。なお、各図面において、説明を進めるために、必要によって部品を省略し、又は透視して、又は形状を誇張的に示すことがある。

本発明では、切断対象となる積層光学フィルムＦ１は、偏光フィルムＦ１１を粘着剤層Ｆ１２を介してキャリアフィルムＦ１３上にラミネートした積層状態となる。ＲＴＰ方法により偏光フィルムを液晶セルに貼り付けるため、この積層状態にある積層光学フィルムＦ１に偏光フィルムＦ１１と粘着剤層Ｆ１２を光学フィルムの搬送方向に液晶セルに対応した長さになるように切断し、キャリアフィルムＦ１３を切断しないように切込みを入れる必要がある。このような切断方法は、ハーフカットと呼ばれる。

本発明の積層光学フィルム切断装置１０１は、ＲＴＰ方法により、例えば液晶パネルを製造する製造ラインに適用され、切断対象となる積層光学フィルムＦ１をハーフカットするように切込みを入るためのものである。

ハーフカットを行うとき、精密に切込みの深さを制御する必要がある。図２は、積層光学フィルムに対する各種切込みの状態を示す図面である。図２に示すように、切込みが深すぎると、キャリアフィルムＦ１３まで切断しまい、切込みが浅すぎると、粘着剤層Ｆ１２が切断できない。この二つの状況は、いずれもＲＴＰ方法に適用できず、失敗したハーフカットとみなされる。一方、最も理想的な切込み状態は、図２にも示すように、切込みは、丁度キャリアフィルムの表面に終止する。実際に、キャリアフィルムの表面に目視できる浅い切込み跡が入れる程度であれば、理想的な切込み状態とみなされる。

また、コストと効率を考慮して、実際のＲＴＰ製造ラインには、いつでも理想的な状態でハーフカットを行う必要がない。切込みは粘着剤層Ｆ１２を切断し、キャリアフィルムＦ１３を貫通しないようであれば良い。すなわち、切込みはキャリアフィルムＦ１３内の所定範囲に進入しても許容できる。

図３は、本発明の積層光学フィルム切断装置１０１の構成を示す側面図であり、図４は、この切断装置１０１の構成を示す平面図である。この切断装置１０１は、積層光学フィルムＦ１を載置する切断受台１と、この積層光学フィルムＦ１に切込みを入れる切断ユニット２と、この切断ユニット２を切断受台１の幅方向（切断方向）に往復移動させる切断ユニット移動機構３と、この切断ユニットにおける刃物の刃先位置を検出する刃先位置検出機構４とを備える。

切断ユニット２は、円形刃２１とこの円形刃２１の積層光学フィルムＦ１に対する高さ方向の位置を調整する高さ調整手段２２を含む。円形刃２１は、回転自在に刃物取付部２３に取付けられ、高さ調整手段２２により、積層光学フィルム即ち切断受台１の表面に対して上下移動できるように設けられる。

また、切断ユニット２は、切断ユニット移動機構３により所定の切断方向に移動することができる。この切断ユニット移動機構３は、切断受台１の幅方向両側に立設される二本の支持部材５，５の間に取り付けられる。切断ユニット移動機構３は、ガイドレール３１とボールネジ機構３２とを含む。切断ユニット２は、この移動機構３に取付けられ、ボールネジ機構３２の作動により、ガイドレール３１を沿って切断受台１を横断するようにその幅方向に往復移動できる。

また、切断受台１の幅方向の一端には、切断ユニット２における円形刃の刃先位置を検出する刃先位置検出機構４が設けられる。刃先位置検出機構４は、図４に示すように、円形刃２１を挟むよう対向して設けられるレーザー光照射部４１と受光部４２とを備える。

この刃先位置検出機構４により、切断ユニット２の刃先位置も確定できるし、切込み許容範囲も確定できる。

以下、この積層光学フィルム切断装置１０１の動作を図面を参照しながら説明する。まず、円形刃２１に対して真円度を測定する手順を説明する。
（真円度の測定）

円形刃２１にとって、理想的な形状は、輪郭上における各点から円心までの距離、いわゆる半径がいずれも同じものであるが、実際に、このような理想的な円形状を有する円形刃を製造しにくく、円形刃の半径にある程度のばらつきが存在する。この半径上のバラつきが円形刃の真円度により示される。真円度は、円形刃の同じ円心に対して最大半径と最小半径との差分で表記する。

新しい刃物により積層光学フィルムＦ１のハーフカットを行う前に、この新しい刃物の真円度を測定する必要がある。真円度を測定するため、切断ユニット２の待機位置にて切断ユニット２に新しい円形刃２１をセットする。待機位置は、切断受台１の幅方向の一端側であって、光学フィルム切断装置１０１の切断が始まる前に切断ユニット２の所在位置である。

さらに、切断ユニットの刃先位置検出機構４に対する位置を調整し、切断ユニットの両側にそれぞれ設置されているレーザー照射手段４１から受光部４２に向けてレーザーを照射する。円形刃２１の刃先がレーザーの照射範囲に入りレーザー光に当たるよう円形刃２１を緩く回転させながら下降する。図６に示すように、レーザーを受けた受光部で刃先によって遮られた部分の境界線を検出し、円形刃の中心点から刃先までの距離、即ち半径を測る。

円形刃２１が緩く回転しながら半径の測定を行うため、半径の変化が測定でき、最大半径と最小半径との差、いわゆる真円度の測定ができる。具体的には、真円度が２０μｍとは、直径１００ｍｍの円形刃の場合、最大半径が５０．０１ｍｍ、最小半径が４９．９９ｍｍとなる。

（切断ユニット基準位置の設定）
次に、刃先位置検出機構４により切断ユニット２の基準位置の設定を説明する。まず、切断ユニット２は、円形刃２１を組み込んだ状態で円形刃２の刃先が切断受け台１の上面から積層光学フィルムＦ１の厚み分を開けた高さに調整される。

次に、積層光学フィルムＦ１への切り込みテストを行い、キャリアフィルムの切り込み状態をみながら、切断ユニット２の基準位置を決める。

具体的に、図２に示すように、キャリアフィルム全面に浅く切り込みがあれば、理想的な切込み状態とみなされる。この理想的な切込み状態になるように、切り込みが深いもしくは貫通したとすれば、切断ユニット２を上げてもう一度切込みを入れ、キャリアフィルムに切り込みがないとすれば、切断ユニット２を下げてもう一度切込みを入れる。このように理想的な切込みになるまで繰り返す。

理想的な切込みが入った場合、そのときの切断ユニット２の位置を切断ユニットの基準位置として記録する。

（最深切込み位置の設定）
基準位置にある切断ユニット２に対して、刃先位置検出機構４によりその最深切込み位置を設定する。

前述のように、円形刃２１の真円度は理想的な状態ではなく、積層光学フィルムＦ１の表面全体に浅く切込みを入れる場合、刃先の最深位置は、積層光学フィルムＦ１の表面から真円度の分深く入り込むことになる。そのため、先に測定した真円度により最深切込み深さ位置Ｂを設定する。

この最深切込み位置Ｂが受光部の中心に位置するように受光部の画像を調整する。

（切込み深さ許容範囲の設定）
続いて、設定された最深切込み位置に基づき、積層光学フィルムＦ１の厚さや円形刃の規格などを考慮し、図６に示すように、最深切込み位置より上方である上方切込み許容位置と最深切込み位置より下である下方切込み許容位置をそれぞれ設定し、その間は切込み深さ許容範囲として設定する。

一例として、例えば、キャリアフィルムＦ１３ の厚さは４０μｍ である場合、真円度２０μｍの円形刃である場合、最深設定位置Ｂ は、キャリアフィルムＦ１３ の表面から２０μｍ 下に設定し、ハーフカットを行うため、切込み深さの切込み許容範囲は、この最深設定位置Ｂ より上方が１０μｍ であり、下方が１０μｍ に設定することができる。

刃先検出機構により検出された円形刃の刃先はこの切込み深さ許容範囲内であれば、キャリアフィルムに切込みを入れるものの切断しない、いわゆるハーフカットできるとみなされる。そして、検出された刃先位置と切込み深さ許容範囲を比較すれば、円形刃は真円度の影響により直径にバラつきがあったり、磨耗により直径が短くなったりするときでも、きれいなハーフカットができるかどうかが直接に判断できる。

（切込み深さの管理）
切断ユニット２の最深切込み位置Ｂが切断ユニット２の原点位置として設定される。積層光学フィルムＦ１に対してハーフカットを行う時に、本発明の切断装置１０１により、図７に示す流れに従い、切込み深さの管理を行う。

ステップＳ１には、切断ユニット２は、積層光学フィルムＦ１の切断毎に切断ユニット原点位置に戻る。

そして、ステップＳ２には、切断ユニット２が切断ユニット原点位置に戻ると、レーザー照射部４１が受光部４２に向けてレーザーを照射し、図６に示すように、受光部４２はレーザー通過部分と刃先によって遮られた部分の境界線を検出する。

次に、Ｓ３には、制御装置は、前記境界線の位置が予め設定された切込み深さの切込み許容範囲内に収まっているか判定する。切込み許容範囲内であれば（ＹＥＳの場合）、ステップＳ４に移行し、次の切断を行うが、切込み許容範囲から外れていた場合は（Ｎｏの場合）、ステップＳ５に移行し、警報を出して切断装置１０１を停止させる。

円形刃２１の直径が磨耗などにより変動し切込み許容範囲から外れた場合、前述のようにもう一度刃先位置検出装置４により刃先の位置を検出し、刃先位置は切込み許容範囲内になるように調整する。

また、円形刃２１を交換するとき、新たな円形刃２１に対して前述のようにその基準位置を検出し、その基準位置に基づいて最深切込み位置が設定され、切込み深さの許容範囲が設定される。

この切断装置１０１によれば、切断ユニット２は、長期使用により刃先が磨耗されたり欠けたりによって刃先の位置が変動しても、その刃先は切込み許容範囲にあるかどうかを常に判断し、高精度なハーフカットが実現できる。

図面を簡単に参照できるように、各構造に符号をつけたが、本発明はこれらの符号によって図面に示す構造に限られたものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲内に様々な形態で実施できる。また、前記説明では液晶表示装置の製造に適用する場合を例示したが、本発明は例えば、ディスプレイとして、有機ＥＬ表示装置等の画像表示装置の製造にも適用することができる。

Ｆ１ 積層光学フィルム
１０１ 積層光学フィルム切断装置
１ 切断受台
２ 切断ユニット
２１ 円形刃
２２ 円形刃高さ調整機構
３ 切断ユニット移動機構
３１ ガイドレール
３２ ボールネジ機構
４ 刃先位置検出機構
４１ レーザ照射部
４２ 受光部

Claims (2)

1. 積層光学フィルムを載置する切断受台と、
   積層光学フィルム対して切込みを入れる切断ユニットと、
   前記切断ユニットを所定の切断方向に沿って移動させる切断ユニット移動機構と、
   前記切断ユニットに備えられた円形刃の刃先位置を検出する刃先位置検出機構と、
   を備え、
   前記刃先位置検出機構は、前記円形刃を挟むように対向して設けられたレーザー照射部と受光部とを備え、前記レーザー照射部より発するレーザー光を前記円形刃に当たるように前記受光部に向けて照射し、前記受光部で前記円形刃の刃先の境界線を検出することにより、前記刃先の位置を検出するように構成された積層光学フィルム切断装置を使用して、キャリアフィルムを含む積層光学フィルムに対して切込みを入れる積層光学フィルムの切断方法であって、
   前記レーザー照射部より発するレーザー光を前記円形刃に当たるように前記受光部に向けて照射し、円形刃を回転させながら前記受光部で前記円形刃の刃先の境界線を検出することにより、円形刃の真円度を測定するステップと、
   キャリアフィルムの表面まで切込みを入れるように切込みテストを行うステップと、
   切込みテストにより決められた切断ユニットの位置を基準として設定され、この基準位置と先に測定した真円度から最深切込み深さ位置を設定するステップと、
   前記最深切込み深さ位置に基づき切込み許容範囲を決めるステップと、
   を備えることを特徴とする積層光学フィルムの切断方法。
2. 前記積層光学フィルム切断装置には、前記境界線の位置が予め決められた切込み深さの切込み許容範囲内かどうかを判定する制御装置が備えられており、刃先位置検出機構により検出された円形刃の刃先が前記切込み許容範囲を超えたと判定された場合、警報を出して前記切断装置を停止されるステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の積層光学フィルムの切断方法。