KR20090073109A

KR20090073109A - 광학 필름의 절단 방법 및 광학 필름

Info

Publication number: KR20090073109A
Application number: KR1020097005698A
Authority: KR
Inventors: 간지 니시다; 아쯔시 히노; 다까이찌 아마노; 가즈오 기따다
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-07-02
Also published as: TW200827080A; EP2065119A1; EP2065119A4; CN101516564A; JP2008073742A; WO2008035591A1; TWI387501B; US20100028606A1

Abstract

본 발명은, 레이저 빔의 파형 정형을 행하여 구형 파형을 갖는 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 생성 공정과, 상기 레이저 빔 생성 공정에 의해 얻어진 구형 파형의 레이저 빔을 조사하여 광학 필름의 절단을 행하는 절단 공정을 포함하는 광학 필름의 절단 방법; 및 상기 절단 방법에 의해 절단되며, 그 절단면에 발생하는 고조부의 사이즈가 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광학 필름에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광학 필름의 절단 방법에 따르면, 가우시안 빔을 사용하는 일 없이, 파형을 구형 파형으로 정형한 레이저 빔을 사용하여 편광 필름 등의 광학 필름을 절단함으로써 광학 필름의 절단면에 있어서의 고조 사이즈를 가급적 작게 하는 것이 가능하며, 따라서 각종 광학 패널에 내장했을 때에 접착 불량이나 광학적 문제점이 발생하는 것이 방지 가능하다.

광학 필름, 절단 공정, 레이저 빔, 가우시안 빔, 편광 필름

Description

광학 필름의 절단 방법 및 광학 필름{OPTICAL FILM CUTTING METHOD, AND OPTICAL FILM}

본 발명은, 레이저 빔을 사용하여 광학 필름을 절단하는 방법 및 그 절단 방법에 의해 얻어지는 광학 필름에 관한 것으로, 특히 파형을 구형 파형으로 정형한 레이저 빔을 사용하여 편광 필름 등의 광학 필름의 절단을 행하는 광학 필름의 절단 방법 및 그 절단 방법에 의해 절단된 광학 필름에 관한 것이다.

종래부터 편광 필름 등의 각종 광학 필름을 절단하는 것에 관해서는, 금형이나 절단날을 사용하여 절단하는 기계식 절단 방법이나 광학 필름에 레이저 빔을 조사하여 절단하는 레이저 절단 방법이 존재한다.

여기에, 기계식 절단 방법은 광학 필름을 절단할 때에 절단면으로부터 미세한 절단 부스러기가 발생하며, 이러한 절단 부스러기는 광학 필름을 액정 패널 등에 실장할 때에 액정 패널 내부에 혼입되어 버리는 경우가 있다. 이렇게 액정 패널 내부에 절단 부스러기가 혼입되어 버리면 액정 패널에 의한 표시상 문제가 발생하기 때문에, 결과적으로 액정 패널의 제조상 수율이 저하된다는 문제가 있다.

이에 대해, 레이저 절단 방법의 경우에는, 광학 필름의 절단 시에 절단 부스러기가 발생하기 어렵기 때문에 상기한 기계식 절단 방법에 비해 액정 패널 등의 제조 시에 수율이 그다지 저하되어 버리는 일은 없어, 기계식 절단 방법보다도 우수한 절단 방법이다.

예를 들어, 일본 특허 출원 공개2005-189530에는 편광판과 광 투과율이 80％ 이상이며 동시에 글래스 전이 온도가 100℃ 이상인 수지 필름을 적층하여 적층체를 형성하고, 이러한 적층체의 수지 필름측에 레이저를 조사함으로써 적층체를 절단하는 적층형 편광판의 제조 방법이 기재되어 있다.

상기 적층형 편광판의 제조 방법에 따르면, 편광판과 수지 필름의 적층체에 있어서의 수지 필름측에 레이저를 조사함으로써 편광판의 절단면에 있어서 돌기물이나 융기의 발생을 방지할 수 있는 것이다.

특허 문헌1 : 일본 특허 출원 공개2005-189530 공보

그러나, 상기 적층형 편광판의 제조 방법에 있어서 사용되는 레이저는, 일반적으로 가우시안 빔(빔 강도가 가우스 분포되어 있는 빔)이다. 이러한 가우시안 빔은, 빔 강도가 가우스 분포되어 있기 때문에 빔 스폿의 중심부에 있어서의 빔 강도는 크나, 중심부로부터 외측으로 감에 따라 서서히 빔 강도가 작아져 가는 특성을 갖고 있다.

따라서, 상기한 가우시안 빔을 사용하여 광학 필름을 절단하면, 우선 빔 스폿의 중심부에서 광학 필름 성분의 분해 기화가 발생되어 절단되어 가기는 하나, 빔 스폿의 중심부의 외측으로 감에 따라 빔 강도가 작아져 가기 때문에 광학 필름 성분의 분해는 서서히 용융, 분해되어 가게 된다.

이때, 빔 스폿의 중심부에서 광학 필름 성분이 분해 기화될 때에 외측을 향하는 응력이 발생하여, 이러한 응력에 기인하여 빔 스폿의 중심부의 외측에서는 아직 분해 기화되지 않고 용융된 상태의 광학 필름 성분이 외측으로 밀린다. 그 결과, 광학 필름의 절단면에는 그 용융 성분의 돌기부(고조부)가 발생되어 버린다.

상기와 같이 발생한 광학 필름 절단면에 고조부가 발생하면 광학 필름을 액정 패널 등에 내장할 때에 액정 패널의 단부 모서리부에서 접착 불량 등이 발생하거나, 또한 광학적으로도 각종 문제가 발생되어 버리는 문제가 있다.

본 발명은 상기 종래에 있어서의 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것으로, 가우시안 빔을 사용하는 일 없이 파형을 구형 파형으로 정형한 레이저 빔을 사용하여 편광 필름 등의 광학 필름을 절단함으로써 광학 필름의 절단면에 있어서의 고조 사이즈를 가급적 작게 하는 것이 가능하며, 따라서 각종 광학 패널에 내장했을 때에 접착 불량이나 광학적 문제가 발생하는 것을 방지 가능한 광학 필름의 절단 방법 및 그 절단 방법에 의해 절단된 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 이하의 (1) 내지 (9)에 관한 것이다.

(1) 레이저 빔의 파형 정형을 행하여 구형 파형을 갖는 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 생성 공정과,

상기 레이저 빔 생성 공정에 의해 얻어진 구형 파형의 레이저 빔을 조사하여 광학 필름의 절단을 행하는 절단 공정을 포함하는 광학 필름의 절단 방법.

(2) 상기 레이저 빔은, 그 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도가 60° 이상이 되도록 파형 정형되어 있는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 광학 필름의 절단 방법.

(3) 상기 레이저 빔은, 그 구형 파형의 반값폭 내에서, 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포σ가 0.13 이하로 되도록 파형 정형되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 광학 필름의 절단 방법.

(4) 상기 레이저 빔에 의해 광학 필름을 절단할 때에 필름 절단면에 발생하는 고조부의 사이즈가 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 (2) 또는 (3)에 기재된 광학 필름의 절단 방법.

(5) 상기 레이저가 CO₂ 레이저인 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 광학 필름의 절단 방법.

(6) (1)에 기재된 절단 방법에 의해 절단되어, 그 절단면에 발생하는 고조부의 사이즈가 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광학 필름.

(7) 상기 레이저 빔은, 그 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도가 60° 이상이 되도록 파형 정형되어 있는 것을 특징으로 하는 (6)에 기재된 광학 필름.

(8) 상기 레이저 빔은, 그 구형 파형의 반값폭 내에서 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포σ가 0.13 이하로 되도록 파형 정형되어 있는 것을 특징으로 하는 (6) 또는 (7)에 기재된 광학 필름.

(9) 상기 레이저가 CO₂ 레이저인 것을 특징으로 하는 (6)에 기재된 광학 필름.

상기 (1)의 광학 필름의 절단 방법에 따르면, 레이저 빔의 파형 정형을 행하여 구형 파형을 갖는 레이저 빔을 생성하는 동시에, 그 구형 파형의 레이저 빔을 조사하여 광학 필름의 절단을 행하므로 광학 필름의 절단면에 있어서의 고조 사이즈를 가급적 작게 하는 것이 가능하며, 이것으로부터 각종 광학 패널에 내장했을 때에 접착 불량이나 광학적 문제가 발생하는 것이 방지 가능해진다.

여기에, 레이저 빔은 그 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도가 60° 이상이 되도록 파형 정형되어 있는 것이 바람직하며, 또한 그 구형 파형의 반값폭 내에서 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포σ가 0.13 이하로 되도록 파형 정형되어 있는 것이 바람직하다.

상기한 레이저 빔을 사용하는 절단 방법에 따르면, 절단면에 발생하는 고조부를 30㎛ 이하로 한 광학 필름을 얻을 수 있다.

도 1은 광학 필름의 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다.

도 2는 레이저 빔에 의해 광학 필름을 절단할 때에 레이저 빔의 조사 시간에 수반하는 광학 필름의 절단 상태의 변화를 모식적으로 도시하는 설명도로서, 도 2의 (A)는 가우시안 빔을 사용하여 광학 필름의 절단을 행할 경우에 있어서의 레이저 빔의 조사 시간에 수반하는 광학 필름의 절단 상태의 변화를 모식적으로 도시하는 설명도이며, 도 2의 (B)는 가우시안 빔을 구형 파형으로 정형한 레이저 빔을 사용하여 광학 필름의 절단을 행할 경우에 있어서의 레이저 빔의 조사 시간에 수반하 는 광학 필름의 절단 상태의 변화를 모식적으로 도시하는 설명도이다.

<부호의 설명>

1 : 광학 필름

2 : 편광판

3 : 표면 보호 필름

4 : 점착제층

5 : 세퍼레이터

6 : 필름 용융층

이하, 본 발명에 따른 광학 필름의 절단 방법에 대해, 실시 형태에 기초하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

우선, 본 실시 형태에 관한 광학 필름의 구성에 대하여 도 1에 기초하여 설명한다. 도 1은 광학 필름의 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다.

도 1에 있어서, 광학 필름(1)은 기본적으로 편광판(2), 편광판(2)의 상면에 접착된 표면 보호 필름(3), 편광판(2)의 하면에 점착제층(4)을 개재하여 접착된 세퍼레이터(5)로 구성된다.

여기에, 편광판(2)으로서는 종래 공지의 것을 사용할 수 있으며, 일반적으로 편광 필름의 편면 또는 양면에 투명 보호층이 형성된 것을 들 수 있다. 상기 편광 필름으로서는 특별히 제한되지 않고, 종래 공지의 편광 필름을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 종래 공지의 방법에 의해 각종 필름에 옥소나 2색성 염료 등의 2색성 물질을 흡착시켜 염색하고, 가교, 연신, 건조함으로써 조제한 것 등을 사용할 수 있다. 이 중에서도 자연광을 입사시키면 직선 편광을 투과하는 필름이 바람직하고, 광투과율이나 편광도가 우수한 것이 바람직하다. 상기 2색성 물질을 흡착시키는 각종 필름으로서는, 예를 들어 PVA계 필름, 부분 포르말화 PVA계 필름, 에틸렌·아세트산 비닐 공중합체계 부분 비누화 필름, 셀룰로스계 필름 등의 친수성 고분자 필름 등을 들 수 있으며, 이들 외에도, 예를 들어 PVA의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등의 폴리엔 배향 필름 등도 사용할 수 있다. 이들 중에서도 바람직하게는 PVA계 필름이다. 또한, 상기 편광 필름의 두께는, 통상 200㎛ 정도이나, 이것에는 한정되지 않는다.

상기 투명 보호층으로서는, 특별히 제한되지 않고, 종래 공지의 투명 필름을 사용할 수 있으나, 예를 들어 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차단성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하다. 이러한 투명 보호층의 재질의 구체예로서는 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 폴리머, 디아세틸셀룰로스나 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로스계 폴리머, 폴리메틸(메타)아크릴레이트의 아크릴계 폴리머, 폴리스틸렌이나 아크릴니트릴·스틸렌 공중합체(AS 수지) 등의 스틸렌계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌·프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 폴리머, 염화비닐 폴리머, 나일론이나 방향족 폴리아미드계 폴리머, 이미드계 폴리머, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 폴리머, 폴리에테르에테르케톤계 폴리머, 염화 비닐리덴계 폴리머, 비닐알코올 계 폴리머, 비닐부티랄계 폴리머, 아릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 상기 각종 폴리머의 브랜드물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 셀룰로스계 폴리머가 바람직하다. 투명 보호 필름의 두께는 특별히 한정은 없다.

상기 편광 필름과 투명 보호층의 접착은, 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 이소시아네이트계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계, 수계 프로에스테르 등을 사용할 수 있다.

상기 편광판(2)의 표면에는, 예를 들어 하드 코팅 처리, 반사 방지 처리, 스티킹 방지 처리, 확산 처리, 안티글레어 처리, 반사 방지된 안티글레어 처리, 대전 방지 처리, 오염 방지 처리 등의 다양한 처리를 목적에 따라 실시해도 된다.

상기 하드 코팅 처리는, 편광판 표면의 상해 방지 등을 목적으로 하고, 예를 들어 아크릴계, 실리콘계 등의 자외선 경화형 수지에 의해 경도나 미끄럼 특성이 우수한 경화 피막을 필름의 표면에 형성하는 방법에 의해 행할 수 있다. 상기 반사 방지 처리는 광학 필름 표면에서의 외광의 반사 방지를 목적으로 하여 종래 공지의 반사 방지막(물리 광학 박막, 도공 박막) 등의 형성에 의해 행할 수 있다.

또한, 안티글레어 처리는 광학 필름 표면에서 외광이 반사되어 편광판 투과광의 시인성을 저해하는 것의 방지 등을 목적으로 한다. 예를 들어, 샌드블라스트 방식, 엠보싱 가공 방식 등에 의한 필름의 조면화(粗面化)나, 필름 형성 재료에 투명 미립자를 배합하는 성막 방법 등에 의해, 필름 표면에 미세 요철 구조를 부여하면 된다. 상기 표면 미세 요철의 형성에 함유시키는 미립자로서는 평균 입경이, 예를 들어 0.5 내지 50㎛이며, 실리카, 알루미나, 티타니어, 지르코니아, 산화주 석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등의 유기계 재료로 구성된 투명 미립자 등을 사용할 수 있다. 표면 미세 요철 구조를 형성하는 경우, 미립자의 사용량은 수지 100중량부에 대하여, 일반적으로 2 내지 50중량부 정도이며, 바람직하게는 5 내지 25중량부이다. 안티글레어층은 편광판 투과광을 확산시켜 시각 등을 확대시키기 위한 확산층(시각 확대 기능 등)을 겸하는 것이어도 된다.

상기 편광 필름과 투명 보호층의 적층 방법은 특별히 제한되지 않고, 종래 공지의 방법에 의해 행할 수 있으며, 예를 들어 이소시아네이트계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계 접착제, 수계 폴리에스테르 등을 사용할 수 있다. 이들 종류는, 상기 편광자나 투명 보호층의 재질 등에 의해 적절하게 결정할 수 있다.

다음에, 표면 보호 필름(3)으로서는, 전술한 바와 같이 투명성이나 내충격성, 내열성이 우수한 것이 바람직한데, 예를 들어 에폭시계 수지, 폴리에스테르계 수지, 메타아크릴계 수지, 폴리카보네이트(PC)계 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)계 수지, 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET)계 수지, 트리아세틸셀룰로스(TAC), 폴리노보넨계 수지[예를 들어, 상품명 아톤(ARTON) 수지;JSR사 제품], 폴리이미드계 수지, 폴리에테르이미드계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리페닐렌 설파이드계 수지, 폴리에테르술폰계 수지 등을 들 수 있으며, 이 중에서도 에폭시 수지가 바람직하다. 이들은 1종류라도 되고, 2종류 이상을 병용해도 된다. 또한, 표면 보호 필름(3)의 두께는 60㎛ 정도가 바람직하다.

상기 에폭시 수지로서는, 얻어지는 수지 시트의 유연성이나 강도 등의 물성 등의 점으로부터, 에폭시당량 100 내지 1000, 연화점 120℃ 이하인 것이 바람직하다. 또한 도공성이나 시트 형상으로의 전개성 등이 우수한 에폭시 수지 함유액을 얻는 것 등으로부터, 예를 들어 도공 시의 온도 이하, 특히 상온에 있어서 액체 상태를 나타내는 2액 혼합형의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 에폭시 수지로서는, 예를 들어 비스페놀A형, 비스페놀F형, 비스페놀S형, 그들에 물을 첨가한 비스페놀형;페놀노볼락형이나 크레졸노볼락형 등의 노볼락형;트리글리시딜이소시아뉴레이트형이나 하이단토인(Hydantoin)형 등의 질소 함유 환형;지환식형;지방족형;나프탈렌형 등의 방향족형;글리시딜에테르형, 비페닐형 등의 저흡수율 타입;디시클로형, 에스테르형, 에테르에스테르형이나, 이들의 변성형 등을 들 수 있다. 이 중에서도 변색 방지성 등의 면에서 비스페놀A형 에폭시 수지, 지환식에폭시 수지, 트리글리시딜이소시아뉴레이트형이 바람직하고, 특히 지환식 에폭시 수지가 바람직하다. 이들은, 1종류이어도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.

또한, 상기 에폭시 수지는 광학적 등방성이 우수하기 때문에, 위상차가 5㎚ 이하인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 1㎚이다.

또한, 편광판(2)의 하면에 점착제층(4)을 개재하여 접착되는 세퍼레이터(5)로서는, 예를 들어 기계적 강도가 우수하고, 내열성이 우수한 수지를 포함하는 시트가 바람직하고, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 폴리머, 디아세틸셀룰로스나 트리아세틸셀룰로스 등의 셀룰로스계 폴리머, 폴리메틸(메타)아크릴레이트의 아크릴계 폴리머, 폴리스틸렌이나 아크릴로니트 릴·스틸렌 공중합체(AS 수지) 등의 스틸렌계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머를 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌·폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀·에틸렌, 프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 폴리머, 염화비닐폴리머, 나일론이나 방향족 폴리아미드계 폴리머, 이미드계 폴리머, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 폴리머, 폴리에테르에테르케톤계 폴리머, 염화비닐리덴계 폴리머, 비닐알코올계 폴리머, 비닐부티랄계 폴리머, 아릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머, 에폭시계 폴리머 또는 상기 폴리머의 브랜드물 등도 들 수 있다. 그 중에서도 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계가 바람직하다. 또한, 세퍼레이터(5)의 두께는 38㎛ 정도인 것이 바람직하다.

또한, 점착제층(4)을 구성하는 점착제로서는, 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 아크릴계, 비닐알코올계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리에테르계 등의 폴리머제 접착제, 고무계 접착제 등을 들 수 있다. 또한, 글루타르알데히드, 멜라민, 옥살산 등의 비닐 알코올계 폴리머의 수용성 가교제 등으로 구성되는 접착제 등도 사용할 수 있다. 상기 접착제는, 예를 들어 습도나 열의 영향에 의해서도 박리되기 어렵고, 광투과율이나 편광도도 우수하다. 이 중에서도 투명성이나 내구성면에서 아크릴계 접착제가 가장 바람직하게 사용된다. 또한, 접착제는, 예를 들어 열가교 타입, 광(자외선, 전자선)가교 타입 등 그 종류에는 한정되지 않는다.

상기 아크릴계 접착제는, 투명성 및 상기한 동적 저장 탄성률을 갖는 아크릴계 중합체를 주제(主劑)로 하고, 필요에 따라 적절하게 첨가제를 더한 것이어도 되 고, 무기 필러 등으로 복합화한 것이어도 된다. 상기 아크릴계 중합체는 (메타)아크릴산 알킬에스테르를 주성분으로 하고, 하도층을 개재하여 편광판의 보호 필름과의 밀착성을 올리기 위해 OH기, COOH기, 아미노기, 아미드기, 술폰산기, 인산기 등의 극성기를 갖는 상기 주성분과 공중합이 가능한 개질용 단량체를 더하고, 이들을 상법에 의해 중합 처리함으로써 얻어지는 것이며, 내열성의 조정을 목적으로 하여 필요에 따라 적절하게 가교 처리가 실시된다.

계속해서, 본 실시 형태에서 사용되는 레이저 빔에 대하여 설명한다. 레이저로서는, 예를 들어 CO₂ 레이저, YAG 레이저, UV 레이저 등을 들 수 있으며, 이 중에서도 두께 범위에 적용성이 높아, 균열 및 절결이 일어나지 않는다는 점에서 CO₂ 레이저가 바람직하다.

상기 레이저 조사에 있어서, 출력 및 속도는 제한되지 않고, 1회의 조사로 절단해도 되고, 복수의 조사로 절단해도 된다. 상기 레이저 조사의 출력은, 예를 들어 10W 내지 800W이며, 1회의 조사로 절단할 경우 100W 내지 350W가 바람직하고, 2회의 조사로 절단할 경우에는, 예를 들어 50W 내지 200W가 바람직하다.

상기한 각종 레이저로부터 발생되는 레이저 빔은, 기본적으로 레이저 스폿의 중심부에 빔 강도의 최대값을 갖는 가우시안 빔이며, 빔 강도가 가우스 분포하고 있기 때문에 빔 스폿의 중심부에 있어서의 빔 강도는 크나, 중심부로부터 외측으로 감에 따라 서서히 빔 강도가 작아져 가는 특성을 갖고 있다.

따라서, 이러한 가우시안 빔을 광학 필름(1)의 절단에 사용하면 종래 기술에 서 설명한 바와 같이, 우선 빔 스폿의 중심부에서 광학 필름 성분의 분해 기화가 발생하여 절단되어 가기는 하나, 빔 스폿의 중심부의 외측으로 감에 따라 빔 강도가 작아져 가기 때문에 광학 필름 성분의 분해는 서서히 용융, 분해되어 가게 된다. 이때, 빔 스폿의 중심부에서 광학 필름 성분이 분해 기화될 때에 외측을 향하는 응력이 발생해, 이러한 응력에 기인하여 빔 스폿의 중심부의 외측에서는 아직 분해 기화되지 않고 용융된 상태의 광학 필름 성분이 외측으로 밀린다. 그 결과, 광학 필름의 절단면에는 그 용융 성분의 고조부가 발생되어 버리므로 광학 필름(1)을 액정 패널 등에 내장할 때에 액정 패널의 단부 모서리부에서 접착 불량 등이 발생하거나, 또한 광학적으로도 각종 문제가 발생되어 버리게 된다.

따라서, 본 실시 형태에서는 상기와 같은 가우시안 빔의 파형을 구형 파형으로 정형한다. 이와 같은 파형 정형은, 예를 들어 레이저 발생 장치에 회절 광학 소자(Diffraction 0ptical Element)를 설치함으로써 행할 수 있다. 또한, 회절 광학 소자를 제어함으로써 레이저 빔의 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도를 임의로 설정할 수 있다.

여기서, 본 발명에 있어서는, 레이저 빔은 그 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도가 61°이상이 되도록 파형 정형되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 파형 정형된 레이저 빔에 있어서의 구형 파형의 상태는, 그 구형 파형의 반값폭 내에서 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포를 σ값으로 나타낼 수 있다. 이러한 σ값은 작을 수록 상승이 예리한 구형파가 되고, 한편 클수 록 구형파가 완만해져 가우시안 빔에 근접해 간다.

여기서, 본 발명에 있어서는, 그 구형 파형의 반값폭 내에서, 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포σ가 0.13 이하로 되도록 파형 정형되어 있는 것이 바람직하다.

계속해서, 가우시안 빔을 사용하여 광학 필름의 절단을 행할 경우 및 가우시안 빔을 구형 파형으로 정형한 레이저 빔을 사용하여 광학 필름의 절단을 행하는 경우에 대해, 레이저 빔의 조사 시간에 수반하는 광학 필름의 절단 상태의 변화를, 하기 시뮬레이션 조건에 따라 시뮬레이션했다.

[시뮬레이션 조건]

시뮬레이션 조건은, 이하와 같다. 또한, 광학 필름으로서는, 그 일례로서 PET 필름을 절단할 경우를 상정하고 시뮬레이션은 유한 요소법에 의해 행하였다.

1. 메쉬 사이즈

1㎛×1㎛(PET 필름의 두께는 38㎛)

레이저 조사부로부터 부등 간격 그리드(계수 1.1)

2. 레이저

파장 : 10.6㎛

발진 타입 : 펄스 발진

스폿 사이즈 : 100㎛φ(가우시안 분포로 1/e)

반복 주파수 : 5㎑

펄스 폭 : 2ms(가우시안 분포로 1/e)

3. 절단 재료(PET 필름)

두께 : 38㎛

비중 : 1.4g/cc

분자량 : 8.73

분해 온도 : 679K

융점 : 533K

열 전도율 : 0.18J/m/s/K

영률 : 4000Mpa

항복 응력 : 215Mpa

광 흡수율 : 26.0％

상기 시뮬레이션의 결과가 도 2에 도시되어 있다. 도 2는 레이저 빔에 의해 PET 필름을 절단할 때에 레이저 빔의 조사 시간에 수반하는 PET 필름의 절단 상태의 변화를 모식적으로 도시하는 설명도이며, 도 2의 (A)는 가우시안 빔을 사용하여 PET 필름의 절단을 행할 경우에 있어서의 레이저 빔의 조사 시간에 수반하는 PET 필름의 절단 상태의 변화를 모식적으로 도시하는 설명도이며, 도 2의 (B)는 가우시안 빔을 구형 파형으로 정형한 레이저 빔을 사용하여 PET 필름의 절단을 행하는 경우에 있어서의 레이저 빔의 조사 시간에 수반하는 PET 필름의 절단 상태의 변화를 모식적으로 도시하는 설명도이다.

또한, 도 2의 (A), (B)에 있어서 레이저 빔은 PET 필름의 좌측으로부터 조사되고 있다.

도 2의 (A)에 있어서, PET 필름(1)에 대하여 가우시안 빔을 0.6μsec 조사한 상태에서는 가우시안 빔으로 빔 강도가 빔의 중심부로부터 외측을 향하여 가우스 분포되어 있는 것에 기인하여, 광학 필름(1)에 있어서의 빔 조사부에서 필름 성분의 용융이 원호 형상으로 개시되어 있다.

또한, 레이저 빔의 조사 시간이 0.8μsec로 되면 필름 성분의 용융, 분해가 급격하게 발생하고 있다. 이때, PET 필름(1)의 절단면은 빔 강도가 빔의 중심부로부터 외측을 향하여 가우스 분포하고 있는 것에 기인하여 테이퍼 형상으로 형성되어 있으며, 양 테이퍼 형상 절단면 사이에는 필름 성분의 분해에 수반하는 기화 성분이 충만되어 있다.

또한, 각 테이퍼 형상 절단면의 내측에는 두꺼운 필름 용융층(6)이 잔존하고 있다.

그리고, 레이저 빔의 조사 시간이 1.5μsec 경과한 시점에서는 PET 필름(1)의 양 절단면에 있어서의 테이퍼부도 용융, 분해되어 PET 필름(1)은 완전하게 절단되어 있다. 이 상태에 있어서는, 양 절단면은 레이저 빔의 조사 방향과 대략 평행한 면으로 되어 있으나, 각 절단면에 있어서의 레이저 빔의 입사측, 절단 단부면 및 레이저 빔 출사측에 걸쳐 두꺼운 필름 용융층(6)이 잔존하고 있으며, 이러한 필름 용융층(6)은 PET 필름(1)이 시간 경과에 따라 냉각되는 것에 기인하여 각 절단면에서 고조부(돌기부)를 형성하는 것으로 생각된다.

이에 대해, 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, PET 필름(1)에 대하여 구형파 레이저 빔을 0.6μsec 조사한 상태에서는 그 빔 강도는 빔의 파형(구형파)에 기초 하여 빔의 중심부로부터 외측을 향하여 대략 균일하게 분포되어 있기 때문에 PET 필름(1)에 있어서의 빔 조사부에서 필름 성분의 용융이 균일하게 개시되어 있다.

또한, 레이저 빔의 조사 시간이 0.8μsec로 되면 필름 성분의 용융, 분해가 급격하게 발생하여, 이때 PET 필름(1)의 절단면은 빔 강도가 빔의 중심부로부터 외측을 향하여 대략 균일하게 분포되어 있는 것에 기초하여 레이저 빔의 조사 방향과 평행하게 형성되어 있다. 또한, 양 절단면 사이에는 필름 성분의 분해에 수반하는 기화 성분이 충만되어 있다.

또한, 각 테이퍼 형상 절단면의 내측에는 매우 얇은 필름 용융층(6)이 잔존하고 있다.

그리고, 레이저 빔의 조사 시간이 1.5μsec 경과한 시점에서는 PET 필름(1)은 레이저 빔의 조사 방향과 평행한 양 절단면을 통하여 완전하게 절단되어 있다. 이 상태에 있어서는, 양 절단면은 레이저 빔의 조사 방향과 평행한 면으로 되어 있으며, 또한 각 절단면의 내측에 잔존하는 필름 용융층(6)은 매우 얇은 것이다. 따라서, PET 필름(1)이 시간 경과에 따라 냉각된 경우에 있어서도 필름 용융층(6)에 기인하여 고조부(돌기부)가 각 절단면에 형성되는 일은 거의 없다.

상기에 있어서는, 광학 필름으로서 PET 필름을 사용하여 구형파 레이저 빔을 조사함으로써 PET 필름의 절단을 행하는 경우에 대해 시뮬레이션한 결과를 설명했으나, 이러한 시뮬레이션 결과는 PET 필름에 한하지 않고 다른 각종 광학 필름에 대해서도 마찬가지로 얻어지는 것이라고 생각된다.

이하, 실시예 및 비교예를 사용하여 본 발명을 더 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 절단 후에 있어서의 광학 필름의 절단면에 발생한 고조부의 사이즈는 레이저 현미경 또는 광학 현미경을 사용하여 측정했다.

제1 실시예

(편광판 제작)

우선, 폴리비닐알코올 필름(두께 80㎛)을 옥소 수용액 중에서 5배로 연신하여, 건조시켜 편광자를 제작했다. 계속해서, 트리아세틸셀로스 필픔(TAC 필름)의 편면에 반사율이 1％ 이하의 UV 우레탄 하드 코팅층과, 물리 광학 박막(AR층)을 이 순서로 형성했다. 그리고, 이 처리 완료된 TAC 필름을 상기 편광자의 편면에, 미처리의 TAC 필름을 상기 편광자의 다른 쪽의 면에, 각각 접착제를 개재하여 적층하여 편광판을 조제하였다(두께 200㎛, 광투과율 45％).

(표면 보호 필름 제작)

3,4-에폭시시클로헥실메틸―3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트 100중량부에, 경화제로서 메틸테트라히드로 무수프탈산 120중량부, 경화 촉진제로서 테트라-n-부틸포스포늄 O,O-디에틸포스포로디티오에이트 2중량부를 각각 첨가하여 교반 혼합하고, 유연법을 사용하여 프리 필름(두께 600㎛)을 형성했다. 또한, 상기 프리 필름을 180℃로 30분간 열경화시켜 에폭시 필름을 제작하였다(두께 700㎛, 380㎜×280㎜). 계속해서, 상기 에폭시 필름의 편면에 아크릴우레탄 UV 수지를 도공하고, 보호층(두께 3㎛)을 형성함으로써 수지 필름을 얻었다. 이 수지 필름의 광투과율은 91.7％이고, 글래스 전이 온도는 180℃이었다.

(점착제 제작)

부틸아크릴레이트 100중량부와, 아크릴산 5.0중량부와, 2-히드록시에틸아크릴레이트 0.075중량부와, 아조비스이소니트릴 0.3중량부와, 아세트산에틸 250중량부를 혼합하여 교반하면서 약 60℃에서 6시간 반응시켜 중량 평균 분자량 163만의 아크릴계 폴리머 용액을 얻었다. 상기 아크릴계 폴리머 용액에 그 폴리머 고형분 100중량부에 대하여, 이소시아네이트계 다관능성 화합물(상품명 콜로네이트L ; 일본 폴리우레탄 공업 제품) 0.6중량부와, 실란커플링제(상품명 KBM403 ; 신에쓰가가쿠 제품) 0.08중량부를 첨가하여 점착제 용액을 조제했다. 또한, 얻어진 점착제 용액의 90° 필(peel) 박리 강도는 10N/25㎜이었다.

(세퍼레이터 제작)

PET 필름(두께 50㎛) 상에 상기 점착제를 두께 10㎛로 되도록 도공하여 건조시켜, 표면 보호 시트를 얻었다.

(광학 필름 제작)

상기 편광판의 미처리 TAC 필름측을, 상기 점착제(두께 23㎛)를 개재하여 상기 표면 보호 필름의 에폭시 필름측과 접합했다. 이러한 적층체의 방면에 상기 세퍼레이터를 상기 점착제에 의해 접합하였다.

(절단 방법)

정밀 가공 CO₂ 레이저[상품명 SILAS-SAM(SPL2305형) ; 시부야 공업 제품, 파장 10.6㎛]를 사용하여 빔 스폿 직경 100㎛, 출력 190W, 반송 속도 250㎜/s, 공기 어시스트 가스압 0.1MPa의 조건으로 상기 광학 필름의 표면 보호 필름측으로부터 레이저를 조사하여 절단했다.

이때, 제1 실시예에서는 회절 광학 소자를 사용하여 레이저 빔의 파형 정형을 행하여 구형 파형을 갖는 레이저 빔을 생성했다. 레이저 빔은, 표1에 나타낸 바와 같이 그 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도가 60°가 되도록 파형 정형되고, 또한 그 구형 파형의 반값폭 내에서 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포σ가 0.130이 되도록 파형 정형되었다.

상기 제1 실시예에 따라 광학 필름을 절단했을 때에, 필름 절단면에 발생한 고조부를 측정한 결과가 표2에 나타나 있다.

제2 실시예

제2 실시예에서는 광학 필름의 절단에 사용된 구형 파형을 갖는 레이저 빔이, 표1에 나타낸 바와 같이 그 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도가 75°가 되도록 파형 정형되고, 또한 그 구형 파형의 반값폭 내에서 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포σ가 0.100이 되도록 파형 정형되었다. 이들 이외의 조건에 대해서는, 상기 제1 실시예의 경우와 동일 조건으로 행하였다.

상기 제2 실시예에 따라 광학 필름을 절단했을 때에, 필름 절단면에 발생한 고조부를 측정한 결과가 표2에 나타나 있다.

제3 실시예

제3 실시예에서는, 광학 필름의 절단에 사용된 구형 파형을 갖는 레이저 빔 이, 표1에 나타낸 바와 같이 그 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도가 90°가 되도록 파형 정형되고, 또한 그 구형 파형의 반값폭 내에서 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포σ가 0.040이 되도록 파형 정형되었다. 이들 이외의 조건에 대해서는 상기 제1 실시예의 경우와 동일 조건으로 행하였다.

상기 제3 실시예에 따라 광학 필름을 절단했을 때에, 필름 절단면에 발생한 고조부를 측정한 결과가 표2에 나타나 있다.

(비교예)

비교예에서는, 광학 필름의 절단에 사용된 구형 파형을 갖는 레이저 빔이 표1에 나타낸 바와 같이 그 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도가 45°가 되도록 파형 정형되고, 또한 그 구형 파형의 반값폭 내에서 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포σ가 0.300이 되도록 파형 정형되었다. 이들 이외의 조건에 대해서는 상기 제1 실시예의 경우와 동일 조건으로 행하였다.

상기 비교예에 따라 광학 필름을 절단했을 때에, 필름 절단면에 발생한 고조부를 측정한 결과가 표2에 나타나 있다.

상술한 바와 같이, 하기의 표1은, 제1 실시예 내지 제3 실시예 및 비교예에서, 레이저 빔의 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도와, 구형 파형의 반값폭 내에서 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포를 나타내는 σ값의 관계를 나타낸다.

또한, 하기의 표2는 제1 실시예 내지 제3 실시예 및 비교예에 있어서 측정된 고조부의 사이즈를 나타낸다.

표2에 있어서, 제1 실시예에 따라 절단된 광학 필름의 절단면에 발생한 고조부의 사이즈는 29㎛이며, 제2 실시예에 따라 절단된 광학 필름의 절단면에 발생한 고조부의 사이즈는 18㎛이며, 또한 제3 실시예에 따라 절단된 광학 필름의 절단면에 발생한 고조부의 사이즈는 12㎛이었다. 이것으로부터, 어느 실시예에 있어서도 고조부의 사이즈를 30㎛ 이하로 억제할 수 있다.

여기에, 레이저 빔의 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도가 60°로부터 90°로 커져 파형이 보다 구형 형상에 근접할수록, 또한 구형 파형의 반값폭 내에서 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포σ가 0.130로부터 0.040으로 작아질수록 고조부의 사이즈는 작아지는 것을 알았다.

이에 대해, 비교예에서는, 레이저 빔의 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도가 45°로 작아 가우시안 빔에 근접하게 되고, 또한 구형 파형의 반값폭 내에서 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포σ가 0.300으로 크게 되어 있기 때문에 비교예에 따라 절단된 광학 필름의 절단면에 발생한 고조부의 사이즈는 45㎛로 커져 버리는 것을 알았다.

본 발명을 특정한 형태를 참조하여 상세하게 설명했으나, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나는 일 없이 다양한 변경 및 수정이 가능한 것은 당업자에 있어서 명백한다.

또한, 본 출원은, 2006년 9월 22일자로 출원된 일본 특허 출원(출원2006-257459)에 기초하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

또한, 여기에 인용되는 모든 참조는 전체적으로 포함된다.

본 발명에 따른 광학 필름의 절단 방법에 따르면 가우시안 빔을 사용하는 일 없이 파형을 구형 파형으로 정형한 레이저 빔을 사용하여 편광 필름 등의 광학 필름을 절단함으로써 광학 필름의 절단면에 있어서의 고조 사이즈를 가급적 작게 하는 것이 가능하며, 따라서 각종 광학 패널에 내장했을 때에 접착 불량이나 광학적 문제가 발생하는 것을 방지 가능한 광학 필름의 절단 방법 및 그 절단 방법에 의해 절단된 광학 필름을 제공할 수 있다.

Claims

레이저 빔의 파형 정형을 행하여 구형 파형을 갖는 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 생성 공정과,

상기 레이저 빔 생성 공정에 의해 얻어진 구형 파형의 레이저 빔을 조사하여 광학 필름의 절단을 행하는 절단 공정을 포함하는, 광학 필름의 절단 방법.
제1항에 있어서, 상기 레이저 빔은, 그 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도가 60° 이상이 되도록 파형 정형되어 있는 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 절단 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레이저 빔은, 그 구형 파형의 반값폭 내에서, 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포σ가 0.13 이하로 되도록 파형 정형되어 있는 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 절단 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 레이저 빔에 의해 광학 필름을 절단할 때에 필름 절단면에 발생하는 고조부의 사이즈가 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 절단 방법.
제1항에 있어서, 상기 레이저가 CO₂ 레이저인 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 절단 방법.
제1항에 기재된 절단 방법에 의해 절단되고, 그 절단면에 발생하는 고조부의 사이즈가 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
제6항에 있어서, 상기 레이저 빔은, 그 구형 파형에 있어서의 빔 엣지로부터의 빔 강도 분포를 나타내는 상승 각도가 60° 이상이 되도록 파형 정형되어 있는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 레이저 빔은, 그 구형 파형의 반값폭 내에서, 레이저 빔 중심의 강도를 1로 하여 빔 강도 분포σ가 0.13 이하로 되도록 파형 정형되어 있는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
제6항에 있어서, 상기 레이저가 CO₂ 레이저인 것을 특징으로 하는, 광학 필름.