KR20200089268A - 플라스틱 필름의 레이저 가공 방법 및 플라스틱 필름 - Google Patents
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Abstract
플라스틱 필름 표면의 오염을 용이하게 저감 가능하고 또한 플라스틱 필름을 자유 형상으로 절단 가능한 레이저 가공 방법을 제공한다.
본 발명에 관한 레이저 가공 방법은, 적외 영역의 파장을 갖는 레이저광(L)을 레이저 광원(1)으로부터 펄스 발진하여 플라스틱 필름(F)에 조사함으로써 플라스틱 필름을 절단하는 공정을 포함하고, 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 피크 에너지 밀도가 70J/㎠ 이상 270J/㎠ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 레이저 가공 방법은, 적외 영역의 파장을 갖는 레이저광(L)을 레이저 광원(1)으로부터 펄스 발진하여 플라스틱 필름(F)에 조사함으로써 플라스틱 필름을 절단하는 공정을 포함하고, 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 피크 에너지 밀도가 70J/㎠ 이상 270J/㎠ 이하인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 광학 필름 등의 플라스틱 필름을 레이저광을 사용하여 절단 가공하는 레이저 가공 방법 및 이 레이저 가공 방법을 사용하여 얻어지는 플라스틱 필름에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 플라스틱 필름을 레이저 가공할 때에 발생하는 비산물이 플라스틱 필름 표면에 부착되는 것에 기인한 플라스틱 필름 표면의 오염을 용이하게 저감 가능하고 또한 플라스틱 필름을 자유 형상으로 절단 가능한 레이저 가공 방법 및 이 레이저 가공 방법을 사용하여 얻어지는 플라스틱 필름에 관한 것이다.
근년, 편광 필름 등의 광학 필름은, 텔레비전이나 퍼스널 컴퓨터에 사용될 뿐만 아니라, 스마트폰, 스마트워치, 차량 탑재 디스플레이 등, 다종다양의 디스플레이 용도에 사용되고 있다.
이 때문에, 광학 필름에 요구되는 형상은, 복잡화, 자유 형상화되고 있고, 높은 치수 정밀도도 필요해지고 있다.
직사각형 이외의 각종 형상으로 절단 가공하는 이형 가공의 방법으로서, 엔드밀 가공, 펀칭 가공, 모방 가공, 레이저 가공 등이 알려져 있다.
이들 각종 이형 가공 방법 중, 레이저 가공 방법은, 형상의 복잡화·자유 형상화에 대응하기 쉬운 데다가, 높은 치수 정밀도를 얻기 쉽고, 가공 품질도 우수하다고 하는 우수한 이점을 갖는다.
그러나, 레이저 가공 방법의 경우, 절단 개소에 있어서 피가공물이 용융화 및 가스화되어 발생하는 비산물이, 광학 필름 표면에 부착되어, 광학 필름 표면을 오염시킨다는 문제가 있다. 이것은, 광학 필름을 포함하는 플라스틱 필름 전반에 공통되는 문제이다.
상기와 같은 문제를 해결하는 방법으로서, 집진기에 의해 비산물을 흡인하여 회수하는 방법을 생각할 수 있다. 그러나, 이 방법에서는, 플라스틱 필름의 절단 개소 근방에 위치하는 비산물을 효과적으로 흡인할 수 없다.
또한, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 1에 기재된 방법이 제안되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 방법은, 플라스틱 필름 등의 피가공물에 특정한 특성을 갖는 레이저 가공용 보호 시트를 첩부하여 레이저 가공을 행한 후에, 이 보호 시트를 박리하는 방법이다(특허문헌 1의 청구항 1 등).
특허문헌 1에 기재된 방법에 의하면, 피가공물 표면의 오염을 저감 가능하기는 하지만, 레이저 가공용 보호 시트를 첩부·박리하는 수고가 드는 것 외에, 보호 시트를 사용함으로써 제조 비용이 증가한다.
또한, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 2에 기재된 방법이 제안되어 있다.
특허문헌 2에 기재된 방법은, 레이저광의 광축을, 플라스틱 필름 등의 피가공물의 표면에 수직인 방향에 대하여 소정 각도에서 가공의 진행 방향으로 경사지게 한 상태에서, 레이저광을 피가공물에 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법이다(특허문헌 2의 청구항 1 등).
특허문헌 2에 기재된 방법에 의하면, 피가공물 표면의 오염을 저감 가능하기는 하지만, 레이저광과 피가공물을 상대적으로 일방향으로만 주사하는 경우밖에 적용할 수 없기 때문에, 플라스틱 필름을 자유 형상으로 절단할 수 없다.
본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이고, 플라스틱 필름을 레이저 가공할 때에 발생하는 비산물이 플라스틱 필름 표면에 부착되는 것에 기인한 플라스틱 필름 표면의 오염을 용이하게 저감 가능하고 또한 플라스틱 필름을 자유 형상으로 절단 가능한 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자는 예의 검토한 결과, 적외 영역의 파장을 갖는 레이저광을 펄스 발진하여 플라스틱 필름에 조사함으로써 플라스틱 필름을 절단하는 경우에, 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 피크 에너지 밀도를 소정 범위로 설정함으로써, 플라스틱 필름 표면의 오염을 용이하게 저감 가능한 것을 발견하여, 본 발명을 완성했다.
즉, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 수단은, 적외 영역의 파장을 갖는 레이저광을 펄스 발진하여 플라스틱 필름에 조사함으로써 해당 플라스틱 필름을 절단하는 공정을 포함하고, 상기 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 피크 에너지 밀도가 70J/㎠ 이상 270J/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 레이저 가공 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 수단에 있어서의 「피크 에너지 밀도」는, 플라스틱 필름에 조사되는 레이저광의 펄스 에너지를 플라스틱 필름에 조사되는 레이저광(레이저 스폿)의 면적으로 제산하여 2배로 한 값을 의미한다. 레이저광의 면적은, 레이저광을 플라스틱 표면에 수직인 방향에서 조사하는 경우, 원주율×(스폿 직경/2)2으로 산출된다. 레이저광의 스폿 직경은, 레이저광의 피크 강도의 1/e2배(약 13.5％)의 강도로 되는 위치 사이의 거리를 의미한다. 「펄스 에너지」는, 플라스틱 필름에 조사되는 레이저광의 파워를 반복 주파수(단위 시간당에 발진되는 레이저광의 펄스수에 상당)로 제산한 값이고, 1펄스의 레이저광이 갖는 에너지를 의미한다.
플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 피크 에너지 밀도가 지나치게 낮은, 구체적으로는, 70J/㎠ 미만이면, 플라스틱 필름의 적외광 흡수에 수반하는 온도 상승이 충분하지 않게 된다. 이 때문에, 절단 개소에 있어서, 용융 성분이 많이 포함되는 비산물이 발생한다. 용융 성분이 많이 포함되는 비산물의 운동 에너지는 작기 때문에, 절단 개소 근방의 플라스틱 필름 표면에 부착되어 오염원으로 되어 버린다고 생각된다.
본 발명의 제1 수단에 의하면, 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 피크 에너지 밀도가 70J/㎠ 이상이기 때문에, 플라스틱 필름의 적외광 흡수에 수반하는 온도 상승이 활발화된다. 이로써, 플라스틱 필름이 용융화 및 가스화되어 발생하는 비산물의 운동 에너지가 증대되어, 절단 개소 근방의 플라스틱 필름 표면에 부착되는 비산물을 저감 가능하다. 이 결과, 플라스틱 필름 표면의 오염을 저감 가능하다. 또한, 운동 에너지가 증대된 비산물은, 흄으로 되어 멀리까지 날려지기 때문, 예를 들어 집진기에 의해 흡인함으로써 효과적으로 회수 가능하다.
한편, 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 피크 에너지 밀도가 너무 높은, 구체적으로는, 270J/㎠를 초과하면, 특히 플라스틱 필름이 복수의 층으로 이루어지는 적층 필름인 경우에는 층간 박리가 발생하여, 절단 개소에 있어서의 플라스틱 필름 단부면의 품질 저하를 초래할 우려가 있다.
본 발명의 제1 수단에 의하면, 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 피크 에너지 밀도가 270J/㎠ 이하이기 때문에, 절단 개소에 있어서의 플라스틱 필름 단부면의 품질 저하를 초래할 우려가 없다.
이상과 같이, 본 발명의 제1 수단에 의하면, 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 피크 에너지 밀도가 70J/㎠ 이상이고 270J/㎠ 이하이기 때문에, 절단 개소 근방의 플라스틱 필름 표면에 부착되는 비산물이 저감되고, 플라스틱 필름 표면의 오염을 저감 가능함과 함께, 절단 개소에 있어서의 플라스틱 필름 단부면의 품질 저하를 초래할 우려도 없다.
본 발명의 제1 수단에 의하면, 특허문헌 1에 기재된 방법과 같이, 레이저 가공용 보호 시트를 첩부·박리하는 수고가 들지 않기 때문에, 플라스틱 필름 표면의 오염을 용이하게 저감 가능하다.
또한, 본 발명의 제1 수단에 의하면, 특허문헌 2에 기재된 방법과 같이, 레이저광의 광축을, 플라스틱 필름의 표면에 수직인 방향에 대하여 소정 각도에서 가공의 진행 방향으로 경사지게 한 상태로 하는 제약이 없기 때문에, 필요에 따라 플라스틱 필름을 자유 형상으로 절단 가능하다.
본 발명의 제1 수단에 있어서, 플라스틱 필름을 절단하기 위해서는, 조사하는 레이저광을 소정의 스폿 직경 이하(예를 들어, φ200㎛ 이하)의 레이저 스폿에 집광할 필요가 있다. 본 발명의 제1 수단에 있어서, 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 피크 에너지 밀도가 70J/㎠ 이상 270J/㎠ 이하인 것을 만족시키고, 또한 조사하는 레이저광을 소정의 스폿 직경 이하의 레이저 스폿에 집광하는 경우, 상기 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 펄스 에너지가 3.4mJ/pulse 이상 8mJ/pulse 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자는 예의 검토한 결과, 적어도 보호 필름과 점착제와 기재가 이 순으로 적층된 플라스틱 필름에 대하여, 보호 필름측으로부터 적외 영역의 파장을 갖는 레이저광을 펄스 발진하여 플라스틱 필름에 조사함으로써 플라스틱 필름을 절단하는 경우, 보호 필름 표면을 오염시키는 비산물이 점착제에 유래하는 것을 알아냈다. 구체적으로는, 점착제가 아크릴 점착제인 경우에, 푸리에 변환 적외 분광법(FT-IR)에 의해, 보호 필름 표면에 부착된 비산물을 분석한바, 아크릴 점착제에 유래하는 카르복실산에 대응하는 파장에서 흡광도가 피크를 갖는 것을 알아냈다. 이와 같이, 보호 필름 표면에 부착된 비산물이 점착제에 유래하는 점에서, 점착제의 두께를 얇게 하면, 플라스틱 필름 표면의 오염을 용이하게 저감 가능한 것을 발견하여, 본 발명을 완성했다.
즉, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제2 수단은, 적어도 보호 필름과 점착제와 기재가 이 순으로 적층된 플라스틱 필름에 대하여, 해당 보호 필름측으로부터 적외 영역의 파장을 갖는 레이저광을 펄스 발진하여 해당 플라스틱 필름에 조사함으로써 해당 플라스틱 필름을 절단하는 공정을 포함하고, 상기 점착제의 두께가 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 레이저 가공 방법을 제공한다.
본 발명의 제2 수단에 의하면, 레이저광 조사측의 최표면에 부착된 비산물의 요인으로 되는 점착제의 두께가 20㎛ 이하로 얇기 때문에, 플라스틱 필름 표면의 오염을 저감 가능하다. 바람직하게는, 점착제의 두께는, 15㎛ 이하로 된다.
또한, 본 발명의 제2 수단에 있어서도, 제1 수단과 마찬가지로, 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 피크 에너지 밀도가 70J/㎠ 이상 270J/㎠ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 펄스 에너지가 3.4mJ/pulse 이상 8mJ/pulse 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 수단 및 제2 수단에 있어서, 상기 레이저광의 파장이 5㎛ 이상 11㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기와 같은 파장의 레이저광을 펄스 발진하는 레이저 광원으로서는, 예를 들어 CO 레이저 광원(발진 파장: 5㎛)이나, CO2 레이저 광원(발진 파장: 9.3 내지 10.6㎛)을 사용하는 것이 가능하다.
본 발명의 제1 수단 및 제2 수단에 있어서, 상기 플라스틱 필름의 절단 형태로서는, 풀컷에 한정하는 것은 아니고, 하프컷으로 하는 것도 가능하다.
본 발명의 제1 수단 및 제2 수단에 있어서, 상기 레이저광과 상기 플라스틱 필름을 상대적으로 2차원 주사함으로써, 상기 플라스틱 필름을 자유 형상으로 절단하는 것이 바람직하다.
레이저광과 플라스틱 필름을 상대적으로 2차원 주사하는 양태로서는, 예를 들어 매엽상의 플라스틱 필름을 XY 2축 스테이지에 적재하여 고정(예를 들어, 흡착 고정)하고, XY 2축 스테이지를 구동함으로써, 레이저광에 대한 플라스틱 필름의 XY 2차원 평면상에서의 상대적인 위치를 변경하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 플라스틱 필름의 위치를 고정하여, 갈바노 미러나 폴리곤 미러를 사용하여 레이저 광원으로부터 발진한 레이저광을 편향시킴으로써, 플라스틱 필름에 조사되는 레이저광의 XY 2차원 평면상에서의 위치를 변경하는 것도 생각할 수 있다. 나아가, 상기한 XY 2축 스테이지를 사용한 플라스틱 필름의 주사와, 갈바노 미러 등을 사용한 레이저광의 주사의 양쪽을 병용하는 것도 가능하다.
또한, 플라스틱 필름이 롤상으로 권회된 원단 필름이고, 소위 롤투롤 방식에 의해 연속적으로 플라스틱 필름을 절단하는 경우, 레이저광과 플라스틱 필름을 상대적으로 2차원 주사하는 양태로서는, 예를 들어 레이저 광원을 XY 2축 스테이지에 적재하여 고정하고, XY 2축 스테이지를 구동함으로써, 플라스틱 필름에 조사되는 레이저광의 XY 2차원 평면상에서의 위치를 변경하는 것을 생각할 수 있다. 또한, XY 2축 스테이지를 사용한 레이저 광원의 주사와, 갈바노 미러 등을 사용한 레이저광의 주사의 양쪽을 병용하는 것도 가능하다.
본 발명의 제1 수단 및 제2 수단에 의하면, 적어도 보호 필름과 점착제와 기재가 이 순으로 적층된 플라스틱 필름이며, 상기 보호 필름 표면에 부착된 상기 점착제에 유래하는 성분에 의한 오염 폭이 0.3㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름을 얻는 것이 가능하다.
이 플라스틱 필름에 있어서, 상기 점착제의 두께가 20㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 플라스틱 필름으로서, 편광 필름을 예시할 수 있다.
본 발명에 따르면, 플라스틱 필름을 레이저 가공할 때에 발생하는 비산물이 플라스틱 필름 표면에 부착되는 것에 기인한 플라스틱 필름 표면의 오염을 용이하게 저감 가능하고 또한 플라스틱 필름을 자유 형상으로 절단 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 사용하는 레이저 가공 장치의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 실시예 및 비교예에 관한 시험에 사용한 플라스틱 필름의 단면을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 플라스틱 필름 표면의 오염을 평가하는 방법을 설명하는 설명도이다.
도 4는 실시예 및 비교예에 관한 레이저 가공 방법의 각종 조건과, 평가한 오염 폭 W를 도시하는 도면이다.
도 2는 실시예 및 비교예에 관한 시험에 사용한 플라스틱 필름의 단면을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 플라스틱 필름 표면의 오염을 평가하는 방법을 설명하는 설명도이다.
도 4는 실시예 및 비교예에 관한 레이저 가공 방법의 각종 조건과, 평가한 오염 폭 W를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 적절히 참조하면서, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 플라스틱 필름의 레이저 가공 방법에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 사용하는 레이저 가공 장치의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(100)는, 레이저 광원(1)과, 광학 소자(2)와, 반사 미러(3, 4)와, 갈바노 미러(5)와, 텔레센트릭 fθ 렌즈(6)와, XY 2축 스테이지(7)와, 제어 장치(8)를 구비하고 있다.
레이저 광원(1)은, 적외 영역의 파장을 갖는 레이저광(L)을 펄스 발진하는 레이저 광원이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 레이저 광원(1)으로부터 펄스 발진하는 레이저광(L)의 파장이 5㎛ 이상 11㎛ 이하이고, 구체적으로는, CO 레이저 광원(발진 파장: 5㎛)이나, CO2 레이저 광원(발진 파장: 9.3 내지 10.6㎛)이 사용된다. CO 레이저 광원을 사용하는 경우에는, 레이저광(L)의 광로를 질소 등의 불활성 가스로 퍼지해도 된다.
광학 소자(2)는, 레이저광(L)의 파워(강도)를 제어하기 위한 음향 광학 소자(AOM), 레이저광(L)을 집광하기 위한 익스팬더나 집광 렌즈나 애퍼쳐, 레이저광(L)의 공간 빔 프로파일을 평탄화하기 위한 호모지나이저 등, 다양한 광학 부품으로 구성되어 있다.
레이저 광원(1)으로부터 발진되어, 광학 소자(2)를 통과한 레이저광(L)은, 반사 미러(3, 4)에서 각각 반사하여 편향되고, 갈바노 미러(5)에 입사한다.
갈바노 미러(5)에 입사한 레이저광(L)은, 갈바노 미러(5)에서 반사하여 편향되고, 텔레센트릭 fθ 렌즈(6)에 입사한다. 갈바노 미러(5)는, 요동함으로써, 반사하는 레이저광(L)의 편향 방향을 변경하는 것이 가능하다. 도 1에 도시하는 예에서는, 갈바노 미러(5)에 의해, 레이저광(L)의 편향 방향은 XY 2차원 평면의 X방향으로 변경된다(도 1에 실선의 화살표로 나타내는 레이저광(L)의 편향 방향이, 점선의 화살표로 나타내는 편향 방향으로 순차 변화됨). 즉, 레이저광(L)은 X방향으로 주사된다.
갈바노 미러(5)로부터 입사하고, 텔레센트릭 fθ 렌즈(6)로부터 출사한 레이저광(L)은, X방향의 어느 주사 위치에 있어서도, 플라스틱 필름(F) 표면에 수직인 방향으로부터 플라스틱 필름(F) 상에 조사됨과 함께, 어느 주사 위치에 있어서도, 균일한 스폿 직경으로 조사되게 된다.
XY 2축 스테이지(7)에는, 플라스틱 필름(F)이 적재되어 고정(흡착 고정)되고, 플라스틱 필름(F)의 XY 2차원 평면상에서의 위치를 변경한다.
본 실시 형태의 제어 장치(8)는, 갈바노 미러(5) 및 XY 2축 스테이지(7)를 협조시켜 제어한다. 구체적으로는, 제어 장치(8)에는, 원하는 플라스틱 필름(F)의 절단 형상이 미리 입력된다. 제어 장치(8)는, 이 입력된 절단 형상을 따라 플라스틱 필름(F)을 절단하기(원하는 절단 형상을 따른 절단 개소에 레이저광(L)을 주사하기) 위한 제어 신호를 갈바노 미러(5) 및 XY 2축 스테이지(7)에 출력한다. 갈바노 미러(5) 및 XY 2축 스테이지(7)는, 입력된 제어 신호에 따라 각각 동작하고, 갈바노 미러(5) 및 XY 2축 스테이지(7)가 협동함으로써, 원하는 절단 형상을 따른 플라스틱 필름(F)의 절단 개소에, 순차 레이저광(L)이 주사되게 된다.
또한, 제어 장치(8)는, 레이저 광원(1)에 대하여 제어 신호를 출력하고, 레이저 광원(1)으로부터 발진되는 레이저광(L)의 온/오프의 타이밍, 반복 주파수 및 파워의 설정을 제어한다.
이하, 상기한 구성을 갖는 레이저 가공 장치(100)를 사용한 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법은, 레이저 광원(1)으로부터 레이저광(L)을 펄스 발진하여 플라스틱 필름(F)에 조사함으로써 플라스틱 필름(F)을 절단하는 공정을 포함하고 있다. 이때, 제어 장치(8)가 갈바노 미러(5) 및 XY 2축 스테이지(7)를 제어함으로써, 레이저광(L)과 플라스틱 필름(F)이 상대적으로 2차원 주사되어, 플라스틱 필름(F)을 원하는 자유 형상으로 절단한다. 플라스틱 필름(F)의 절단 형태로서는, 풀컷에 한정하는 것은 아니고, 하프컷으로 하는 것도 가능하다.
본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법으로 절단 대상으로 되는 플라스틱 필름(F)으로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴 수지, 환상 올레핀 폴리머(COP), 환상 올레핀 코폴리머(COC), 폴리카르보네이트(PC), 우레탄 수지, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리이미드(PI), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리염화비닐(PVC), 폴리스티렌(PS), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 에틸렌-아세트산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 실리콘 수지, 에폭시 수지, 액정 폴리머, 각종 수지제 발포체 등의 플라스틱 재료로 형성된 단층 필름, 또는 복수의 층으로 이루어지는 적층 필름을 예시할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법으로 절단 대상으로 하는 플라스틱 필름(F)은, 조사되는 레이저광(L)의 파장에 대하여 15％ 이상의 흡수율을 갖는 것이 바람직하다.
플라스틱 필름(F)이 복수의 층으로 이루어지는 적층 필름인 경우, 층 사이에, 아크릴 점착제, 우레탄 점착제, 실리콘 점착제 등의 각종 점착제나, 접착제가 개재되어도 된다.
또한, 표면에, 산화인듐주석(ITO), Ag, Au, Cu 등의 도전성의 무기막이 형성되어 있어도 된다.
본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법은, 특히 디스플레이에 사용되는 편광 필름이나 위상차 필름 등의 각종 광학 필름에 적합하게 사용된다.
플라스틱 필름(F)의 두께는, 바람직하게는 20 내지 500㎛로 된다. 플라스틱 필름(F)의 형태는, 본 실시 형태와 같이 매엽상이어도 되고, 롤상으로 권회된 원단 필름이어도 된다.
본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 있어서, 레이저 광원(1)으로부터 발진되어, 플라스틱 필름(F)에 조사하는 레이저광(L)의 피크 에너지 밀도(필름(F)에 조사되는 위치에서의 피크 에너지 밀도)는, 70J/㎠ 이상 270J/㎠ 이하로 설정되어 있다. 또한, 플라스틱 필름(F)에 조사하는 레이저광(L)의 펄스 에너지(필름(F)에 조사되는 위치에서의 펄스 에너지)는, 3.4mJ/pulse 이상 8mJ/pulse 이하로 설정되어 있다. 상기한 피크 에너지 밀도나 펄스 에너지가 얻어지도록, 광학 소자(2)를 구성하는 AOM 등의 광학 부품이 조정되어 있다.
본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 있어서, 제어 장치(8)는, 레이저광(L)의 플라스틱 필름(F) 상에서의 스폿 직경보다도 레이저광(L)의 샷 피치가 작아지도록, 갈바노 미러(5) 및 XY 2축 스테이지(7)를 제어한다. 샷 피치는, 레이저광(L)의 주사 속도(레이저광(L)과 플라스틱 필름(F)의 상대적인 이동 속도)를 반복 주파수(단위 시간당에 발진되는 레이저광(L)의 펄스수에 상당)로 제산한 값이고, 어느 펄스 발진으로 조사된 레이저광(L)과 다음의 펄스 발진으로 조사된 레이저광(L)의 간격을 의미한다.
이하, 본 실시 형태(실시예) 및 비교예에 관한 레이저 가공 방법을 사용하여 플라스틱 필름(F)을 절단하는 시험 결과의 일례에 대하여 설명한다.
도 2는, 실시예 및 비교예에 관한 시험에 사용한 플라스틱 필름(F)의 단면을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 2의 (a)는, 실시예 1 내지 13 및 비교예 1, 2에 관한 레이저 가공 방법을 적용한 플라스틱 필름(F)의 단면을 도시한다. 도 2의 (b)는, 실시예 14, 15에 관한 레이저 가공 방법을 적용한 플라스틱 필름(F)의 단면을 도시한다. 도 2의 (c)는, 실시예 16, 17에 관한 레이저 가공 방법을 적용한 플라스틱 필름(F)의 단면을 도시한다.
도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 실시예 1 내지 13 및 비교예 1, 2의 플라스틱 필름(F)으로서는, 위로부터 순서대로(레이저광(L)이 조사되는 측으로부터 순서대로), 보호 필름, 기재 및 박리 라이너가 적층된 적층 필름을 사용했다. 이 적층 필름(F)의 하면에 반송용 캐리어 테이프를 첩부하고, 캐리어 테이프 이외의 적층 필름(F)을 절단하는 하프컷 가공을 행하였다.
보호 필름의 형성 재료로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용하여, 보호 필름의 하면에 아크릴 점착제(도시하지 않음)를 도포했다. 기재로서는, 편광 필름을 사용했다. 편광 필름으로서는, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 및 폴리비닐알코올(PVA)의 적층 필름을 사용하여, 편광 필름의 하면에 아크릴 점착제(도시하지 않음)를 도포했다. 박리 라이너의 형성 재료로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용하여, 박리 라이너의 상면에 아크릴 점착제(도시하지 않음)를 도포했다. 캐리어 테이프의 형성 재료로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용하여, 캐리어 테이프의 상면에 아크릴 점착제(도시하지 않음)를 도포했다.
도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 실시예 14, 15의 플라스틱 필름(F)으로서는, 기재만으로 이루어지는 단층 필름을 사용하여, 이 단층 필름을 절단하는 풀컷 가공을 행하였다. 실시예 14의 플라스틱 필름(F)으로서는, 폴리이미드(PI)로 형성된 단층 필름을 사용했다. 실시예 15의 플라스틱 필름(F)으로서는, 폴리프로필렌(PP)으로 형성된 단층 필름을 사용했다.
도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 실시예 16, 17의 플라스틱 필름(F)으로서는, 위로부터 순서대로(레이저광(L)이 조사되는 측으로부터 순서대로), 보호 필름, 점착제 및 기재가 적층된 적층 필름을 사용했다. 이 적층 필름(F)의 보호 필름 및 점착제를 절단하는 하프컷 가공을 행하였다. 보호 필름에 대해서는, 실시예 1 내지 13 및 비교예 1, 2와 동일한 것을 사용했다. 실시예 16, 17의 기재의 형성 재료로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용했다. 실시예 16의 점착제로서는, 실시예 1 내지 13 및 비교예 1, 2의 아크릴 점착제 대신에, 우레탄 점착제를 사용했다. 실시예 17의 점착제로서는, 실시예 1 내지 13 및 비교예 1, 2의 아크릴 점착제 대신에, 실리콘 점착제를 사용했다.
이상에 설명한 각 플라스틱 필름(F)에 대하여, 레이저 광원(1)으로서 CO2 레이저 광원(발진 파장: 9.4㎛)을 사용하여, 각 플라스틱 필름(F)에 조사하는 레이저광(L)의 피크 에너지 밀도를 다양한 값으로 변경한 조건에서, 플라스틱 필름(F)을 50㎜×50㎜의 직사각 형상으로 절단 가공했다.
그리고, 절단 후의 각 플라스틱 필름(F) 표면의 오염을 평가했다.
도 3은, 플라스틱 필름(F) 표면의 오염을 평가하는 방법을 설명하는 설명도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 플라스틱 필름(F)의 표면(레이저광(L)이 조사되는 측의 표면)을 광학 현미경을 사용하여 관찰하고, 절단 개소의 에지로부터의 비산물의 부착 길이(최대 길이)를 측정하여 오염 폭 W로 했다.
도 3은, 도 2의 (a)에 도시하는 플라스틱 필름(F)을 도시하고 있지만, 도 2의 (b) 및 도 2의 (c)에 도시하는 플라스틱 필름(F)에 대해서도 동일한 방법으로 오염 폭 W를 측정했다.
도 4는, 실시예 및 비교예에 관한 레이저 가공 방법의 각종 조건과, 평가한 오염 폭 W를 도시하는 도면이다. 또한, 도 4에 도시하는 「점착제 두께」의 란에 기재된 수치는, 보호 필름의 하면에 도포한(보호 필름과 기재 사이에 개재하는) 아크릴 점착제의 두께를 의미한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 실시예 1 내지 17에서는, 플라스틱 필름(F)에 조사하는 레이저광(L)의 피크 에너지 밀도를 70J/㎠ 이상 270J/㎠ 이하로 설정함으로써, 오염 폭 W가 규격의 상한값인 0.3㎜ 이하로 저감되어 있다. 또한, 실시예 8 내지 13에서는, 보호 필름과 기재 사이에 개재하는 점착제(아크릴 점착제)의 두께가 20㎛ 이하인 것에 의해, 오염 폭 W가 0.3㎜ 이하로 저감되어 있다. 그리고, 점착제의 두께를 얇게 할수록, 오염 폭 W가 작게 되어 있다.
이에 비해, 비교예 1에서는, 피크 에너지 밀도가 70J/㎠ 미만이기 때문에, 오염 폭 W가 0.3㎜를 초과했다. 또한, 비교예 2에서는, 피크 에너지 밀도가 270J/㎠를 초과하고 있기 때문에, 보호 필름이 기재의 편광 필름으로부터 박리되는 상태로 되었다.
이상에 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 의하면, 플라스틱 필름(F)에 조사하는 레이저광(L)의 피크 에너지 밀도가 70J/㎠ 이상이기 때문에, 플라스틱 필름(F)의 적외광 흡수에 수반하는 온도 상승이 활발화된다. 이로써, 플라스틱 필름(F)이 용융화 및 가스화되어 발생하는 비산물의 운동 에너지가 증대되어, 절단 개소 근방의 플라스틱 필름(F) 표면에 부착되는 비산물을 저감 가능하다. 이 결과, 플라스틱 필름(F) 표면의 오염을 저감 가능하다.
또한, 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 의하면, 플라스틱 필름(F)에 조사하는 레이저광(L)의 피크 에너지 밀도가 270J/㎠ 이하이기 때문에, 절단 개소에 있어서의 플라스틱 필름(F) 단부면의 품질 저하를 초래할 우려가 없다.
1: 레이저 광원
2: 광학 소자
3, 4: 반사 미러
5: 갈바노 미러
6: 텔레센트릭 fθ 렌즈
7: XY 2축 스테이지
8: 제어 장치
100: 레이저 가공 장치
F: 플라스틱 필름
L: 레이저광
2: 광학 소자
3, 4: 반사 미러
5: 갈바노 미러
6: 텔레센트릭 fθ 렌즈
7: XY 2축 스테이지
8: 제어 장치
100: 레이저 가공 장치
F: 플라스틱 필름
L: 레이저광
Claims (9)
- 적외 영역의 파장을 갖는 레이저광을 펄스 발진하여 플라스틱 필름에 조사함으로써 해당 플라스틱 필름을 절단하는 공정을 포함하고,
상기 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 피크 에너지 밀도가 70J/㎠ 이상 270J/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 레이저 가공 방법. - 제1항에 있어서, 상기 플라스틱 필름에 조사하는 레이저광의 펄스 에너지가 3.4mJ/pulse 이상 8mJ/pulse 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 레이저 가공 방법.
- 적어도 보호 필름과 점착제와 기재가 이 순으로 적층된 플라스틱 필름에 대하여, 해당 보호 필름측으로부터 적외 영역의 파장을 갖는 레이저광을 펄스 발진하여 해당 플라스틱 필름에 조사함으로써 해당 플라스틱 필름을 절단하는 공정을 포함하고,
상기 점착제의 두께가 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 레이저 가공 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저광의 파장이 5㎛ 이상 11㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 레이저 가공 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라스틱 필름의 절단 형태가 풀컷 또는 하프컷인 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 레이저 가공 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저광과 상기 플라스틱 필름을 상대적으로 2차원 주사함으로써, 상기 플라스틱 필름을 자유 형상으로 절단하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 레이저 가공 방법.
- 적어도 보호 필름과 점착제와 기재가 이 순으로 적층된 플라스틱 필름이며,
상기 보호 필름 표면에 부착된 상기 점착제에 유래하는 성분에 의한 오염 폭이 0.3㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름. - 제7항에 있어서, 상기 점착제의 두께가 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 플라스틱 필름이 편광 필름인 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름.
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