KR20240066243A - 레이저 가공 방법, 광학 시트의 제조 방법 및 레이저 가공 장치 - Google Patents
레이저 가공 방법, 광학 시트의 제조 방법 및 레이저 가공 장치 Download PDFInfo
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Abstract
레이저 가공 방법은 장척상의 시트재(10)를 길이 방향인 제 1 방향으로 반송시키면서, 폴리곤 스캐너(40)를 사용하여 레이저 광(LB)을 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향을 따라 주사함으로써, 시트재(10)에 2차원 패턴을 형성하는 공정을 포함한다.
Description
본 발명은 레이저 가공 방법, 광학 시트의 제조 방법 및 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
최근, 장척상의 시트재(예를 들면, 필름, 종이 또는 천)을 반송시키면서 효율적으로 가공하는 방법으로서, 레이저 가공 방법이 주목받고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 시트재의 롤을 권출하고, 권취하는 이른바 롤to롤 방식에 의해 시트재를 반송시키면서, 갈바노 스캐너를 사용하여 레이저 광을 2차원적으로 주사함으로써, 시트재를 가공하는 레이저 가공 방법이 개시되어 있다. 갈바노 스캐너는, 서로 비평행의 회전축을 갖는 2개의 판상의 갈바노 미러에 의해 레이저 광을 편향하여, 레이저 광을 2차원적으로 주사할 수 있다.
갈바노 스캐너는 2차원 스캔이 가능하여, 가공 자유도가 높다. 한편으로, 갈바노 스캐너의 스캔 속도는 그다지 높지 않아, 겨우 10m/s 정도이다. 갈바노 스캐너의 스캔 범위는 그다지 넓지 않아, 100mm 미만이다. 장척상의 시트재를 반송시키면서 효율적으로 가공한다고 하는 관점에서는, 스캔 속도가 낮고, 스캔 범위가 좁은 갈바노 스캐너를 대신할 레이저 가공 방법이 요망된다.
본 발명은 장척상의 시트재를 반송시키면서 효율적으로 레이저 가공하는 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치 및 상기 레이저 가공 방법을 사용하는 광학 시트의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 이하의 항목에 기재된 해결 수단이 제공된다.
[항목 1]
장척상의 시트재를 길이 방향인 제 1 방향으로 반송시키면서, 폴리곤 스캐너를 사용하여 레이저 광을 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향을 따라 주사함으로써, 상기 시트재에 2차원 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 레이저 가공 방법.
[항목 2]
상기 시트재에 상기 2차원 패턴을 형성하는 공정은 상기 폴리곤 스캐너의 1초간당의 주사 라인 수와, 상기 시트재에 형성할 예정인 2차원 패턴의 상기 제 1 방향에 인접하는 주사 라인간의 거리에 근거하여, 상기 시트재의 반송 속도를 결정하는 항목 1에 기재된 레이저 가공 방법.
[항목 3]
상기 시트재는 소정 부분과, 상기 소정 부분과 함께 상기 제 2 방향을 따라 위치하는 적어도 1개의 다른 부분을 갖고,
상기 시트재에 상기 2차원 패턴을 형성하는 공정은,
상기 폴리곤 스캐너를 사용하여, 상기 레이저 광을 상기 소정 부분에 편향하여, 상기 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사하는 것과,
상기 폴리곤 스캐너와 함께 상기 제 2 방향을 따라 위치하는 적어도 1개의 다른 폴리곤 스캐너를 사용하여, 적어도 1개의 다른 레이저 광을 상기 적어도 1개의 다른 부분에 편향하고, 상기 적어도 1개의 다른 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사하는 것에 의해, 상기 시트재에 상기 2차원 패턴을 형성하는 것을 포함하는 항목 1 또는 2에 기재된 레이저 가공 방법.
[항목 4]
상기 시트재에 상기 2차원 패턴을 형성하는 공정은 상기 레이저 광을 단속적으로 출사하고, 상기 폴리곤 스캐너를 사용하여 상기 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사함으로써, 상기 시트재에 도트 형상으로 분포하는 복수의 가공 영역을 형성하는 것을 포함하고,
상기 복수의 가공 영역의 각각의 평균 지름은 10㎛ 이상 500㎛ 이하이고,
상기 복수의 가공 영역 중, 최근접의 2개의 가공 영역의 중심간 거리는 10㎛ 이상 500㎛ 이하인 항목 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 방법.
[항목 5]
상기 시트재의 이동 속도는 0.5m/min 이상 10m/min 이하인 항목 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 방법.
[항목 6]
상기 시트재의 상기 제 2 방향에 있어서의 길이는 100mm 이상인 항목 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 방법.
[항목 7]
광 조사에 의해 굴절률이 주위의 굴절률과는 상이한 부분을 형성하는 것이 가능한 장척상의 시트재를 길이 방향인 제 1 방향으로 반송시키면서, 폴리곤 스캐너를 사용하여, 단속적으로 출사되는 레이저 광을 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향을 따라 주사함으로써, 상기 시트재에 제 1 영역과, 각각이 상기 제 1 영역에 둘러싸이는, 도트 형상으로 분포하는 복수의 제 2 영역을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 복수의 제 2 영역의 각각의 굴절률은 상기 제 1 영역의 굴절률과는 상이한 광학 시트의 제조 방법.
[항목 8]
상기 복수의 제 2 영역의 각각의 평균 지름은 10㎛ 이상 500㎛ 이하이고,
상기 복수의 제 2 영역 중, 최근접의 2개의 제 2 영역의 중심간 거리는 10㎛ 이상 500㎛ 이하인 항목 7에 기재된 광학 시트의 제조 방법.
[항목 9]
상기 시트재의 이동 속도는 0.5m/min 이상 10m/min 이하인 항목 7 또는 8에 기재된 광학 시트의 제조 방법.
[항목 10]
상기 시트재는, 다공질 구조를 갖는 다공질층과, 상기 다공질층에 적층되고, 상기 레이저 광의 조사에 의해 용융되는 수지 조성물을 포함하는 수지 조성물층을 갖는 광학 적층 시트이고, 상기 수지 조성물층은 상기 다공질층보다 상기 폴리곤 스캐너의 가까이에 위치하고,
상기 시트재에 상기 제 1 영역 및 상기 복수의 제 2 영역을 형성하는 공정은 상기 폴리곤 스캐너를 사용하여, 상기 레이저 광을 상기 광학 적층 시트의 상기 수지 조성물층에 편향하여, 상기 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사하는 것을 포함하고,
상기 제 1 영역은 상기 광학 적층 시트의 상기 다공질층에 상기 다공질 구조를 갖는 영역이고,
상기 복수의 제 2 영역의 각각은 상기 다공질 구조가 갖는 공극에, 상기 레이저 광의 조사에 의해 용융된 상기 수지 조성물이 적어도 부분적으로 충전된 영역인 항목 7 또는 8에 기재된 광학 시트의 제조 방법.
[항목 11]
반송기, 레이저 광원, 폴리곤 스캐너 및 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는,
상기 반송기에 장척상의 시트재를 길이 방향인 제 1 방향으로 반송시키고,
상기 레이저 광원에 레이저 광을 출사시키고,
상기 폴리곤 스캐너에 상기 레이저 광을 상기 시트재를 향하여 편향시켜, 상기 레이저 광을 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향을 따라 주사시킴으로써,
상기 시트재에 2차원 패턴을 형성하는 레이저 가공 장치.
[항목 12]
상기 제어 장치는 상기 폴리곤 스캐너의 1초간당의 주사 라인 수와, 상기 시트재에 형성할 예정인 2차원 패턴의 상기 제 1 방향에 인접하는 주사 라인간의 거리에 근거하여, 상기 시트재의 반송 속도를 결정하는 항목 11에 기재된 레이저 가공 장치.
[항목 13]
적어도 1개의 다른 레이저 광원과, 상기 폴리곤 스캐너와 함께 상기 제 2 방향을 따라 위치하는 적어도 1개의 다른 폴리곤 스캐너를 더 구비하고,
상기 시트재는 소정 부분과, 상기 소정 부분과 함께 상기 제 2 방향을 따라 위치하는 적어도 1개의 다른 부분을 갖고,
상기 제어 장치는,
상기 폴리곤 스캐너에 상기 레이저 광을 상기 시트재의 상기 소정 부분을 향하여 편향시켜, 상기 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사시키고,
상기 적어도 1개의 다른 레이저 광원에 적어도 1개의 다른 레이저 광을 출사시키고,
상기 적어도 1개의 다른 폴리곤 스캐너에, 상기 적어도 1개의 다른 레이저 광을 상기 시트재의 상기 적어도 1개의 다른 부분을 향하여 편향시켜, 상기 적어도 1개의 다른 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사시킴으로써,
상기 시트재에 상기 2차원 패턴을 형성하는 항목 11 또는 12에 기재된 레이저 가공 장치.
[항목 14]
상기 제어 장치는,
상기 레이저 광원에 상기 레이저 광을 단속적으로 출사시키고,
상기 폴리곤 스캐너에 상기 레이저 광을 상기 시트재를 향하여 편향시켜, 상기 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사시킴으로써,
상기 시트재에 도트 형상으로 분포하는 복수의 가공 영역을 형성하고,
상기 복수의 가공 영역의 각각의 평균 지름은 10㎛ 이상 500㎛ 이하이고,
상기 복수의 가공 영역 중, 최근접의 2개의 가공 영역의 중심간 거리는 10㎛ 이상 500㎛ 이하인 항목 11 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 장치.
[항목 15]
상기 시트재의 이동 속도는 0.5m/min 이상 50m/s 이하인 항목 11 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 장치.
본 발명의 실시형태에 의하면, 장척상의 시트재를 반송시키면서 효율적으로 레이저 가공하는 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치 및 상기 레이저 가공 방법을 사용하는 광학 시트의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 가공 장치의 모식적인 사시도이다.
도 2a는 폴리곤 스캐너가 레이저 광을 시트재를 향하여 편향하는 모습을 나타내는 모식적인 정면도를 나타낸다.
도 2b는 폴리곤 스캐너가 레이저 광을 시트재를 향하여 편향하는 모습을 나타내는 모식적인 정면도를 나타낸다.
도 2c는 폴리곤 스캐너가 레이저 광을 시트재를 향하여 편향하는 모습을 나타내는 모식적인 정면도를 나타낸다.
도 3a는 시트재의 일부에 형성될 예정인 2차원 패턴의 예의 비트맵 화상을 나타낸다.
도 3b는 시트재의 일부에 실제로 형성되는 2차원 패턴의 예의 모식적인 평면도를 나타낸다.
도 4a는 시트재의 일부에 형성될 예정인 2차원 패턴의 다른 예의 비트맵 화상을 나타낸다.
도 4b는 시트재의 일부에 실제로 형성되는 2차원 패턴의 다른 예의 모식적인 평면도를 나타낸다.
도 5는 레이저 광에 의해 층의 일부를 제거하는 모습을 나타내는 모식도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 레이저 가공 장치의 모식적인 사시도를 나타낸다.
도 7은 광학 적층 시트의 모식적인 단면도를 나타낸다.
도 8a는 광학 적층 시트를 레이저 광으로 조사하여 제조되는 광학 시트의 모식적인 단면도이다.
도 8b는 도 8a에 나타내는 다공질층의 모식적인 평면도를 나타낸다.
도 9a는 제 1 배광 소자의 모식적인 단면도를 나타낸다.
도 9b는 제 2 배광 소자의 모식적인 단면도를 나타낸다.
도 10a는 실시예 1에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다.
도 10b는 실시예 2에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다.
도 10c는 실시예 3에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다.
도 10d는 비교예 1에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다.
도 10e는 비교예 2에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다.
도 10f는 비교예 3에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다.
도 11은 실시예 1에서 얻어진 광학 시트의 단면 SEM 상을 나타낸다.
도 12는 광 취출 효과의 평가에 사용한 배광 소자 샘플의 구성을 모식적으로 나타낸다.
도 13a는 제조된 요철 부형 필름의 일부에 대하여 요철면측으로부터 본 평면도를 나타낸다.
도 13b는 도 13a에 나타내는 요철 부형 필름의 13B-13B' 단면도를 나타낸다.
도 2a는 폴리곤 스캐너가 레이저 광을 시트재를 향하여 편향하는 모습을 나타내는 모식적인 정면도를 나타낸다.
도 2b는 폴리곤 스캐너가 레이저 광을 시트재를 향하여 편향하는 모습을 나타내는 모식적인 정면도를 나타낸다.
도 2c는 폴리곤 스캐너가 레이저 광을 시트재를 향하여 편향하는 모습을 나타내는 모식적인 정면도를 나타낸다.
도 3a는 시트재의 일부에 형성될 예정인 2차원 패턴의 예의 비트맵 화상을 나타낸다.
도 3b는 시트재의 일부에 실제로 형성되는 2차원 패턴의 예의 모식적인 평면도를 나타낸다.
도 4a는 시트재의 일부에 형성될 예정인 2차원 패턴의 다른 예의 비트맵 화상을 나타낸다.
도 4b는 시트재의 일부에 실제로 형성되는 2차원 패턴의 다른 예의 모식적인 평면도를 나타낸다.
도 5는 레이저 광에 의해 층의 일부를 제거하는 모습을 나타내는 모식도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 레이저 가공 장치의 모식적인 사시도를 나타낸다.
도 7은 광학 적층 시트의 모식적인 단면도를 나타낸다.
도 8a는 광학 적층 시트를 레이저 광으로 조사하여 제조되는 광학 시트의 모식적인 단면도이다.
도 8b는 도 8a에 나타내는 다공질층의 모식적인 평면도를 나타낸다.
도 9a는 제 1 배광 소자의 모식적인 단면도를 나타낸다.
도 9b는 제 2 배광 소자의 모식적인 단면도를 나타낸다.
도 10a는 실시예 1에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다.
도 10b는 실시예 2에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다.
도 10c는 실시예 3에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다.
도 10d는 비교예 1에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다.
도 10e는 비교예 2에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다.
도 10f는 비교예 3에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다.
도 11은 실시예 1에서 얻어진 광학 시트의 단면 SEM 상을 나타낸다.
도 12는 광 취출 효과의 평가에 사용한 배광 소자 샘플의 구성을 모식적으로 나타낸다.
도 13a는 제조된 요철 부형 필름의 일부에 대하여 요철면측으로부터 본 평면도를 나타낸다.
도 13b는 도 13a에 나타내는 요철 부형 필름의 13B-13B' 단면도를 나타낸다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 가공 방법, 레이저 가공 장치 및 광학 시트의 제조 방법을 설명한다. 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 가공 장치는 이하에서 예시하는 것에 한정되지 않는다.
(실시형태)
[레이저 가공 장치]
우선, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 가공 장치의 구성예를 설명한다. 도 1에, 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 가공 장치(100)의 모식적인 사시도를 나타낸다. 도면에서는, 참고를 위해, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축이 모식적으로 나타나 있다. X축의 화살표 방향을 +X 방향이라고 칭하고, 그 반대의 방향을 -X 방향이라고 칭한다. ±X 방향을 구별하지 않을 경우, 간단히 X 방향이라고 칭한다. Y축 및 Z축에 대해서도 마찬가지이다.
도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(100)는 장척상의 시트재(10)를 길이 방향인 +X 방향으로 반송하는 반송기(20)와, 레이저 광(LB)을 출사하는 레이저 광원(30)과, 레이저 광(LB)을 편향하고, 레이저 광(LB)을 +Y에 따라 주사하는 폴리곤 스캐너(40)와, 반송기(20), 레이저 광원(30) 및 폴리곤 스캐너(40)의 동작을 제어하는 제어 장치(50)를 구비한다. 도 1에 나타내는 흰색의 화살표(D1 및 D2)는 각각 시트재(10)의 이동 방향 및 폴리곤 스캐너(40)의 스캔 방향을 나타낸다. 도 1에 나타내는 점선은 제어 장치(50)로부터 보내지는 제어 신호를 나타낸다.
본 실시형태에 의한 레이저 가공 장치(100)에 의하면, 시트재(10)를 +X 방향으로 반송시키면서, 고속 스캔이 가능한 폴리곤 스캐너(40)를 사용하여 레이저 광(LB)을 +Y 방향으로 주사함으로써, 시트재(10)에 2차원 패턴을 효율적으로 형성할 수 있다. 이하, 각 구성 요소를 설명한다.
<시트재(10)>
시트재(10)는 예를 들면, 필름, 종이 또는 천일 수 있다. 필름은 예를 들면 단층 필름 또는 복수의 필름을 갖는 적층 필름일 수 있다. 적층 필름은 복수의 필름에 더하여, 최근접의 2개의 플라스틱을 접착하는 접착층을 갖고 있어도 되고, 예를 들면 ITO, Ag, Au 및 Cu로부터 선택되는 적어도 1개의 도전성의 무기막을 표면에 갖고 있어도 된다. 필름은 예를 들면 디스플레이에 사용되는 편광 필름 또는 위상차 필름일 수 있다. 시트재(10)의 Y 방향에 있어서의 사이즈는 예를 들면 100mm 이상 300mm 이하일 수 있다. 폴리곤 스캐너(40)를 사용할 경우, 갈바노 스캐너와는 달리, 시트재(10)의 Y 방향에 있어서의 사이즈를 100mm 이상으로 할 수 있다.
<반송기(20)>
반송기(20)는 권출 롤러(22a) 및 권취 롤러(22b)와, 2개의 반송 롤러(24)와, 권출 모터(26a) 및 권취 모터(26b)를 구비한다. 권출 모터(26a) 및 권취 모터(26b)는 권출 롤러(22a) 및 권취 롤러(22b)를 같은 회전 방향으로 각각 회전시킨다. 권출 롤러(22a)는 롤로부터 가공 전의 시트재(10)를 권출하고, 권취 롤러(22b)는 가공 후의 시트재(10)를 권취한다. 2개의 반송 롤러(24)는 X 방향으로 떨어져 위치하고, 이동 중인 시트재(10)를 지지한다. 2개의 반송 롤러(24)를 통해 시트재(10)를 권출하고, 권취함으로써, 시트재(10)를 XY 평면에 대하여 평행하게 유지하면서, 시트재(10)를 +X 방향으로 반송할 수 있다. 권취 롤러(22b)의 회전 속도를 권출 롤러(22a)의 회전 속도보다 조금 높게 설정함으로써, 시트재(10)에 장력이 작용하여, 시트재(10)의 처짐을 억제할 수 있다.
권출 롤러(22a) 및 권취 롤러(22b)를 계속 회전시킴으로써, 시트재(10)를 연속적으로 반송할 수 있다. 시트재(10)의 연속 반송에 의해, 가공때마다 시트재의 반송을 정지하고, 가공 후에 반송을 재개하는 간헐 반송 및 매엽상의 시트재를 1매씩 반송하는 매엽 반송과 비교하여, 시트재(10)를 효율적으로 레이저 가공할 수 있다. 간헐 반송에는, 가공 전의 시트재를 스테이지에 진공 흡착하고, 가공 후에 진공 흡착을 해제하는 공정도 포함된다. 매엽 반송에는, 매엽상의 시트재의 1개를 스테이지에 적재하여 진공 흡착하고, 가공 후에 진공 흡착을 해제하여 회수하는 공정도 포함된다. 연속 반송에 있어서의 시트재(10)의 반송 속도는 예를 들면, 0.5m/min 이상 10m/min 이하일 수 있다. 폴리곤 스캐너(40)의 고속 스캔에 수반하여 시트재(10)의 반송 속도를 높게 할 수 있다. 단, 본 실시형태에서는, 레이저 가공 중에 시트재(10)가 반송되고 있으면 되기 때문에, 레이저 가공 전 및/또는 후에 있어서 시트재(10)의 반송이 일단 정지되어도 된다.
도 1에 나타내는 예에서는, 시트재(10)를 롤to롤 방식에 의해 반송하지만, 롤 형상이 아닌 장척의 시트재(10)를 스테이지 상에 적재하고, 상기 스테이지를 +X 방향으로 이동시킴으로써, 시트재(10)를 반송해도 된다.
<레이저 광원(30)>
레이저 광원(30)은 자외선, 가시광 또는 적외선의 레이저 광(LB)을 연속적 또는 단속적으로 출사하는 것이 가능한 레이저 광원이다. 도 1에 나타내는 예에 있어서, 레이저 광원(30)은 폴리곤 스캐너(40)의 외측에 배치되어 있지만, 폴리곤 스캐너(40)에 내장되어 있어도 된다. 레이저 광(LB)의 파장은 시트재(10)의 가공에 적합한 파장이다. 레이저 광(LB)은 예를 들면 150nm 이상 11000nm 이하이고, 바람직하게는 250nm 이상 2000nm 이하일 수 있다. 시트재(10)가 적외선을 흡수하는 재료를 포함할 경우, 레이저 광(LB)의 파장은 예를 들면 900nm 이상 1500nm 이하이고, 바람직하게는 900nm 이상 1200nm 이하일 수 있다.
레이저 광(LB)의 공간 강도 분포는 가우시안 분포 또는 톱 해트 분포를 갖는 것이 바람직하지만 이에 한정되지 않는다. 빔 형상은 원형이어도 되고 직사각형이어도 된다. 대물 렌즈 등의 집광 광학계를 사용하여 집광해도 된다. 빔 형상이 원형일 경우, 초점 지름(스폿 지름)은 예를 들면, 10㎛ 이상 150㎛ 이하의 범위가 바람직하고, 30㎛ 이상 100㎛ 이하의 범위가 더욱 바람직하다. 초점 지름을 10㎛ 이상으로 함으로써 충분한 초점 심도를 얻어, 프로세스의 안정화를 도모할 수 있다. 또한, 초점 지름을 150㎛ 이하로 함으로써, 에너지 밀도의 저하를 억제하여, 원하는 패턴 형성을 촉진할 수 있다. 또한, 펄스 레이저 광의 경우, 단위 시간당으로 출사 가능한 펄스수가 늘어남으로써, 단위 시간당 형성할 수 있는 패턴의 수가 증가하기 때문에, 생산성의 향상으로 연결된다.
단시간에 패턴 형성을 행하는 관점에서, 레이저 광(LB)은 단속적으로 출사되는 펄스 레이저 광인 것이 바람직하고, 나노초 내지 마이크로초 오더의 펄스 폭을 갖는 레이저 광인 것이 바람직하다. 펄스 폭이 지나치게 짧으면 발열을 수반하지 않는 경우가 있지만, 상기 범위의 펄스 폭이면 발열을 수반하는 광화학 반응이 되기 때문에, 충분한 에너지 주입 시간이 되어 원하는 패턴 형성을 도모할 수 있다. 또한 이 펄스 폭의 범위이면, 1개의 패턴의 형성이 단시간에 끝나, 생산성의 관점에서 바람직하다.
펄스 레이저 광의 반복 주파수는 특별히 한정되지 않지만, 생산성의 관점에서 높을수록 바람직하고, 10kHz∼5,000kHz의 범위에서 적절히 조정 가능하다.
상기의 여러 요건을 만족하는 레이저 발진기의 종류로서는, YAG 레이저 장치, YLF 레이저 장치, YVO4 레이저 장치, 파이버 레이저 장치, 반도체 레이저 장치 등을 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
레이저 광(LB)의 조사 조건은 임의의 적절한 조건으로 설정될 수 있지만, 에너지 밀도가 1J/cm2 이상 20J/cm2 이하인 것이 바람직하다. 이 범위 내의 에너지 밀도이면, 원하는 패턴을 형성하기 위하여 충분한 에너지이고, 또한 피조사물의 증산이나 열분해를 억제할 수도 있다. 에너지 밀도는 이하의 식으로부터 계산된다.
에너지 밀도[J/cm2]=펄스 에너지[J]/집광 스폿 면적[cm2](또한, 펄스 에너지 [J]=파워[W]/반복 주파수[kHz]이다.)
<폴리곤 스캐너(40)>
폴리곤 스캐너(40)는 회전 가능한 폴리곤 미러(42)와, 볼록거울(44a)과, 오목거울(44b)과, 이들 구성 요소를 수용하는 하우징(46)을 구비한다. 도 1에서는, 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 하우징(46)은 투명한 것으로 하여 파선에 의해 나타나 있다. 볼록거울(44a)은 폴리곤 미러(42)보다 -Z 방향측에 위치한다. 오목거울(44b)은 폴리곤 미러(42) 및 볼록거울(44a)보다 +X 방향측에 위치하고, 폴리곤 미러(42)보다 낮은 위치에 있고, 볼록거울(44a)보다 높은 위치에 있다. 하우징(46)은 +X 방향측에 위치하는 정면, -X 방향측에 위치하는 배면, ±Y 방향측에 위치하는 2개의 측면 및 +Z방향측에 위치하는 상면을 갖지만, -Z방향측에 위치하는 하면을 갖지 않는다. 하우징(46)은 +Y 방향측의 측면에, 레이저 광원(30)으로부터 출사되는 레이저 광(LB)을 통과시키는 개구부(46o)를 갖는다. 측면이 아니라, 정면, 배면, 또는 상면에 개구부가 형성되어 있어도 된다. 그 경우, 개구부를 통과하는 레이저 광(LB)은 폴리곤 스캐너(40)의 내부에 설치되는 예를 들면 판상의 미러에 의해 폴리곤 미러(42)를 향하여 편향된다.
폴리곤 스캐너(40)는 레이저 광(LB)을 폴리곤 미러(42), 볼록거울(44a) 및 오목거울(44b)의 순으로 반사시켜 레이저 광(LB)을 시트재(10)를 향하여 편향하고, 레이저 광(LB)을 +Y 방향을 따라 반복 주사한다. 도 1에 나타내는 예에 있어서, 폴리곤 스캐너(40)의 스캔 방향(D2)은 시트재(10)의 이동 방향(D1)에 직교하고 있지만, 양자는 서로 직교하고 있을 필요는 없고, 교차하고 있으면 된다. 본 명세서에 있어서, 시트재(10)의 이동 방향(D1)을 「제 1 방향」이라고도 칭하고, 폴리곤 스캐너(40)의 스캔 방향(D2)을 「제 2 방향」이라고도 칭한다. 폴리곤 스캐너(40)의 스캔 동작의 상세에 대해서는 후술한다.
폴리곤 스캐너(40)가 시트재(10)의 표면 상에서 레이저 광(LB)을 +Y 방향을 따라 주사하는 스캔 속도는 예를 들면 25m/s 이상 200m/s일 수 있다. 폴리곤 스캐너(40)의 스캔 범위는 예를 들면 10mm 이상 500mm 이하일 수 있다.
갈바노 스캐너의 스캔 속도는 겨우 10m/s 정도이고, 갈바노 스캐너의 스캔 범위는 100mm 미만이다. 따라서, 폴리곤 스캐너(40)는 갈바노 스캐너보다 시트재(10)를 반송시키면서 효율적으로 레이저 가공할 수 있다.
<제어 장치(50)>
제어 장치(50)가 반송기(20), 레이저 광원(30) 및 폴리곤 스캐너(40)를 제어하는 제어 동작은 이하와 같다.
(1) 반송기(20)에 시트재(10)를 +X 방향으로 반송시킨다.
(2) 레이저 광원(30)에 레이저 광(LB)을 출사시킨다.
(3) 폴리곤 스캐너(40)에 레이저 광(LB)을 편향시키고, 레이저 광(LB)을 +Y를 따라 주사시킨다.
제어 장치(50)는 제어 동작 (1) 내지 (3)에 의해 시트재(10)에 2차원 패턴을 형성한다.
제어 동작 (1)에 있어서, 제어 장치(50)는 반송기(20)에 있어서의 권출 모터(26a) 및 권취 모터(26b)의 회전을 제어하여, 시트재(10)의 반송 속도를 조정한다. 2개의 반송 롤러(24) 중 1개에는 도시하지 않은 로터리 인코더가 부착되어 있다. 로터리 인코더는 반송 롤러(24)의 회전 수, 회전 위치 및 회전 각도를 계측하고, 계측 결과의 신호를 제어 장치(50)에 보낸다. 제어 장치(50)는 로터리 인코더로부터 보내진 신호에 근거하여 시트재(10)의 반송 속도를 산출한다. 제어 동작 (2)에 있어서, 제어 장치(50)는 레이저 광원(30)을 제어하여, 레이저 광(LB)을 연속적 또는 단속적으로 출사하는 출사 타이밍 및 레이저 광(LB)의 출력을 조정한다. 제어 동작 (3)에 있어서, 제어 장치(50)는 폴리곤 미러(42)의 회전을 제어하여, 폴리곤 스캐너(40)의 스캔 속도를 조정한다.
도 1에 나타내는 예에 있어서, 제어 장치(50)는 랩탑형의 퍼스널 컴퓨터이지만, 데스크톱형의 퍼스널 컴퓨터여도 된다. 제어 장치(50)는 단일의 제어 장치일 필요는 없다. 제어 장치(50)는 반송기(20), 레이저 광원(30) 및 폴리곤 스캐너(40) 중 2개의 동작을 제어하는 제어 장치와, 나머지의 동작을 제어하는 제어 장치로 나뉘어져 있어도 된다. 또는, 제어 장치(50)는 반송기(20)의 동작을 제어하는 제어 장치와, 레이저 광원(30)의 동작을 제어하는 제어 장치와, 폴리곤 스캐너(40)의 동작을 제어하는 제어 장치로 나뉘어져 있어도 된다. 제어 장치(50)는 반송기(20), 레이저 광원(30) 및 폴리곤 스캐너(40)로부터 떨어진 원격지에 배치되어 있고, 통신 네트워크를 통하여 반송기(20), 레이저 광원(30) 및 폴리곤 스캐너(40)에 제어 신호를 보내도 된다.
그 다음에, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여, 폴리곤 스캐너(40)의 스캔 동작을 설명한다. 도 2a 내지 도 2c에, 폴리곤 스캐너(40)가 레이저 광(LB)을 시트재(10)를 향하여 편향하는 모습을 나타내는 모식적인 정면도를 나타낸다. 단, 도 2a 내지 도 2c에 있어서, 하우징(46)은 생략되어 있다. 도 2a 내지 도 2c에 나타내는 예의 순서로 시간이 경과하고 있다. 폴리곤 미러(42)는 측면에 반사면을 갖는 정팔각 기둥이다. 폴리곤 미러(42)는 정팔각 기둥에 한정되지 않고, 임의의 다각형을 저면으로 하는 기둥체일 수 있다. 폴리곤 미러(42)는 X 방향에 평행한 축을 회전축으로 하여, +X 방향측에서 보아 반시계 방향으로 회전한다. 폴리곤 미러(42)는 소정 반사면(42s)에서 레이저 광(LB)을 볼록거울(44a)을 향하여 반사한다. 볼록거울(44a)은 폴리곤 미러(42)에서 반사된 레이저 광(LB)을 받아 오목거울(44b)을 향하여 반사하는 위치에 배치되어 있다. 오목거울(44b)은 볼록거울(44a)에서 반사된 레이저 광(LB)을 받아 시트재(10)를 향하여 반사하는 위치에 배치되어 있다.
도 2a 내지 도 2c에 나타낸 바와 같이, 폴리곤 미러(42)는 자신의 회전에 의해 레이저 광(LB)을 상이한 방향으로 반사한다. 볼록거울(44a) 및 오목거울(44b)은 폴리곤 미러(42)에 의해 반사되는 레이저 광(LB)의 방향에 관계없이, 레이저 광(LB)을 시트재(10)에 대하여 수직으로 입사시킬 수 있다. 그 결과, 레이저 광(LB)이 시트재(10)에 대하여 비스듬히 입사하는 것을 억제하여, 시트재(10)를 레이저 광(LB)에 의해 양호한 정밀도로 가공할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c에 나타낸 바와 같이, 폴리곤 스캐너(40)는 레이저 광(LB)을 +Y 방향을 따라 주사한다. 도 2c에 나타내는 예로부터 더 시간이 경과하면, 폴리곤 미러(42)는 반사면(42s)에 인접하는 역회전 방향측의 반사면에서 레이저 광(LB)을 도 2a 내지 도 2c에 나타낸 바와 같이 다시 반사한다. 이와 같이 하여, 폴리곤 스캐너(40)는 레이저 광(LB)을 +Y 방향을 따라 반복 주사한다.
폴리곤 스캐너(40)에서는, 폴리곤 미러(42)를 같은 회전 방향으로 계속 회전시키는 것 만으로, 1차원 스캔이 가능하다. 이에 반하여, 갈바노 스캐너에서는, 2개의 갈바노 미러의 회전각을 각각 조정하여 2차원 스캔을 행할 필요가 있다. 폴리곤 스캐너(40)에서는, 갈바노 스캔보다 간이한 구성으로 고속 스캔을 실현할 수 있다.
그 다음에, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 본 실시형태에 의한 레이저 가공 장치(100)에 의해 시트재(10)에 형성되는 2차원 패턴의 예를 설명한다. 시트재(10)에 형성될 예정인 2차원 패턴은 예를 들면 비트맵 화상으로서 나타내어진다. 도 3a에, 시트재(10)의 일부에 형성될 예정인 2차원 패턴의 예의 비트맵 화상을 나타낸다. 도 3a에 나타내는 예에 있어서, 형성될 예정인 2차원 패턴은 12행 12열로 구분된 영역 중, 복수의 해칭 영역에 의해 나타내어진다. 각 해칭 영역은 레이저 광(LB)으로 조사되는 조사 영역이다. 레이저 광(LB)은 펄스 레이저 광이다.
도 3b에, 시트재(10)의 일부에 실제로 형성되는 2차원 패턴의 예의 모식적인 평면도를 나타낸다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 시트재(10)에 형성되는 2차원 패턴은 레이저 광(LB)의 조사에 의해 형성되는 도트상의 복수의 가공 영역(10a)을 갖는다. 가공 영역(10a)은 예를 들면, 굴절률이 주위의 굴절률과는 상이한 부분, 오목부 또는 관통 구멍일 수 있다. 시트재(10)에 형성되는 2차원 패턴의 형상은 도트상의 복수의 가공 영역(10a)의 분포에 의해 결정된다. 도 3b에 나타내는 예에 있어서, 정방형은 4행 4열의 16개의 가공 영역(10a)의 분포에 의해 결정되고, 삼각형은 10개의 가공 영역(10a)의 분포에 의해 결정된다.
복수의 가공 영역(10a)의 각각의 평균 지름은 예를 들면 10㎛ 이상 500㎛ 이하일 수 있다. 복수의 가공 영역(10a) 중, 최근접의 2개의 가공 영역의 중심간 거리는 예를 들면 10㎛ 이상 500㎛ 이하일 수 있다. 그러한 복수의 가공 영역(10a)의 분포에 의해 고정세의 2차원 패턴을 형성할 수 있다.
레이저 가공의 다른 예로서, 모든 가공 영역(10a)이 이산적으로 분포할 필요는 없고, 적어도 일부의 가공 영역(10a)이 부분적으로 겹쳐 있어도 된다. 다음으로, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 그러한 가공 영역(10a)의 예를 설명한다. 도 4a에 시트재(10)의 일부에 형성될 예정인 2차원 패턴의 다른 예의 비트맵 화상을 나타낸다. 도 4a에 나타내는 예에 있어서, 형성될 예정인 2차원 패턴은 폐로를 형성한다. 도 4b에, 시트재(10)의 일부에 실제로 형성되는 2차원 패턴의 다른 예의 모식적인 평면도를 나타낸다. 도 4b에 나타내는 각 가공 영역(10a)은 관통 구멍이다. 도 4b에 나타내는 각 가공 영역(10a)의 상하 좌우의 부분은 도 4a에 나타내는 대응하는 조사 영역으로부터 돌출되어 있다. 인접하는 가공 영역(10a)의 각각의 도트 사이즈는, 인접하는 가공 영역(10a)의 중심간 거리보다 크기 때문에, 인접하는 가공 영역(10a)은 서로 부분적으로 겹친다. 도 4b에 나타내는 시트재(10)는 복수의 가공 영역(10a)에 의해 둘러싸이는 절단 부분(10A)과, 복수의 가공 영역(10a)의 주위에 위치하는 주연 부분(10B)을 갖는다. 폐로를 형성하는 복수의 가공 영역(10a)에 의해, 절단 부분(10A)과 주연 부분(10B)을 서로 분리할 수 있다. 절단 부분(10A)의 형상은 복수의 가공 영역(10a)의 분포에 의해 결정된다. 이상과 같이 하여, 시트재(10)로부터 임의의 형상의 부분을 잘라낼 수 있다.
본 명세서에 있어서, 「도트 형상으로 분포하는 복수의 가공 영역(10a)」은, 도트 형상의 복수의 가공 영역(10a)이 서로 겹치지 않고 이산적으로 분포하는 경우뿐만 아니라, 도트 형상의 복수의 가공 영역(10a) 중, 적어도 일부(일부 또는 전부)가 부분적으로 서로 겹쳐서 분포하는 경우도 의미한다.
레이저 가공의 또 다른 예로서, 적층 구조의 층의 일부를 레이저 광(LB)에 의해 제거해도 된다. 다음으로, 도 5를 참조하여, 그러한 레이저 가공의 예를 설명한다. 도 5에, 레이저 광(LB)에 의해 층의 일부를 제거하는 모습을 나타내는 모식도를 나타낸다. 상측, 중앙 및 하측의 도면에 나타내는 예의 순서로 시간이 경과하고 있다. 도 5에 나타내는 시트재(10)는 하부층(10C1)과 상부층(10C2)의 적층 구조를 갖는다. 폴리곤 스캐너(40)에 의해 레이저 광(LB)을 +Y 방향을 따라 반복 주사함으로써, 상부층(10C2)의 일부가 선 형상으로 반복 제거된다. 그 결과, 상부층(10C2)에는, X 방향으로 간격을 두고 위치하는 복수의 홈이 형성된다. 홈의 형성에 있어서, 레이저 광(LB)은 단속적 또는 연속적으로 출사될 수 있다. 예를 들면, 레이저 광(LB)을 상부층(10C2)을 향하여 단속적으로 출사하고, 또한 레이저 광(LB)을 +Y 방향으로 주사함으로써, 상부층(10C2)에 서로 부분적으로 겹치는 도트 형상의 복수의 가공 영역을 형성해도 된다. 또는, 레이저 광(LB)을 상부층(10C2)을 향하여 연속적으로 출사하고, 또한 레이저 광(LB)을 +Y 방향으로 주사함으로써, 상부층(10C2)에 선 형상의 가공 영역을 형성해도 된다.
상부층(10C2)은 예를 들면 Cr, Cu, Ti, Ag, Ni-Cr 합금, SUS, Cu-Zn 합금, ITO, SiO2, TiO2 및 ZnO로부터 선택되는 적어도 1개의 재료로 형성될 수 있다. 하부층(10C1)은 그러한 재료를 상면에 형성하는 것이 가능한 재료로 형성될 수 있다.
시트재(10)에 2차원 패턴을 형성하는 제어 장치(50)는 상기 제어 동작 (1) 내지 (3) 전에, 이하의 순서 (A) 내지 (D)를 실행한다.
(A) 폴리곤 스캐너(40)의 1초간당의 주사 라인 수를 결정한다.
(B) 형성할 예정인 2차원 패턴을 결정한다.
(C) 형성할 예정인 2차원 패턴에 근거하여, 레이저 광(LB)의 출사 타이밍을 결정한다.
(D) 1초간당의 주사 라인 수와, 형성할 예정인 2차원 패턴의 X 방향에 인접하는 주사 라인간의 거리에 근거하여, 시트재(10)의 반송 속도를 결정한다.
예를 들면, 1초간당의 주사 라인의 개수가 224line/s이고, X 방향에 인접하는 주사 라인간의 거리가 150㎛/line일 경우, 시트재(10)의 반송 속도는 224line/s×150㎛/line=0.034m/s=2.04m/min이다.
제어 장치(50)는 순서 (D)에 의해 결정된 시트재(10)의 반송 속도로 상기 제어 동작 (1)을 실행하고, 순서 (C)에 의해 결정된 출사 타이밍으로 상기 제어 동작 (2)을 실행하고, 순서 (A)에 의해 결정된 1초간당의 주사 라인 수로 상기 제어 동작 (3)을 실행한다.
그 다음에, 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 레이저 가공 장치의 구성예를 설명한다. 여기서는, 상기 실시형태에 의한 레이저 가공 장치와는 상이한 점을 중심으로 설명한다. 시트재(10)의 Y 방향에 있어서의 사이즈의 상한은 복수의 폴리곤 스캐너(40)를 Y 방향으로 병렬로 배치함으로써 더욱 크게 할 수 있다. 도 6에, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 레이저 가공 장치(110)의 모식적인 사시도를 나타낸다. 도 6에서는, 제어 장치(50)가 보내는 제어 신호는 생략되어 있다. 도 6에 나타내는 레이저 가공 장치(110)가 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(100)와 상이한 점은 시트재(10) 및 반송기(20)의 Y 방향에 있어서의 사이즈가 보다 크고, 레이저 가공 장치(110)가 2개의 레이저 광원(30-1, 30-2) 및 2개의 폴리곤 스캐너(40-1, 40-2)를 구비하는 것이다. 레이저 광원(30-2)은 레이저 광원(30-1)과 함께 +Y 방향을 따라 위치하고, 폴리곤 스캐너(40-2)는 폴리곤 스캐너(40-1)와 함께 +Y 방향을 따라 위치한다.
레이저 가공 장치(110)는 레이저 광원(30-1)과 같은 소정 레이저 광원에 더하여, 레이저 광원(30-2)과 같은 적어도 1개의 다른 레이저 광원을 구비하고, 폴리곤 스캐너(40-1)와 같은 소정 폴리곤 스캐너에 더하여, 폴리곤 스캐너(40-2)와 같은 적어도 1개의 다른 폴리곤 스캐너를 구비할 수 있다. 레이저 광원의 수 및 폴리곤 스캐너의 수는 각각 3 이상이어도 된다. 본 명세서에서는, 상기 소정 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저 광을 「소정 레이저 광」이라고도 칭하고, 상기의 적어도 1개의 다른 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저 광을 「적어도 1개의 다른 레이저 광」이라고도 칭한다.
도 6에 나타내는 시트재(10)는 제 1 부분(10-1)과, 제 1 부분(10-1)과 함께 +Y 방향을 따라 위치하는 제 2 부분(10-2)을 갖는다. 도 6에 나타내는 일점 쇄선은 제 1 부분(10-1)과 제 2 부분(10-2)의 경계를 나타낸다. 도 6에 나타내는 예에 있어서, 제 1 부분(10-1) 및 제 2 부분(10-2)은 Y 방향에 있어서 같은 폭을 갖지만, 제 1 부분(10-1) 및 제 2 부분(10-2) 중, 일방의 폭이 타방의 폭보다 넓어도 된다. 시트재(10)는 제 1 부분(10-1)과 같은 소정 부분과, 제 2 부분(10-2)과 같은 적어도 1개의 다른 부분을 가질 수 있다. 시트재(10)에 있어서 +Y 방향을 따라 위치하는 복수의 부분의 수는 3 이상이어도 된다.
도 6에 나타내는 2개의 레이저 광원(30-1, 30-2)의 각각은 도 1에 나타내는 레이저 광원(30)과 같은 구성을 구비한다. 도 6에 나타내는 폴리곤 스캐너(40-1)는 미러(46-1)를 구비하고, 도 6에 나타내는 폴리곤 스캐너(40-2)는 미러(46-2)를 구비한다. 2개의 미러(46-1, 46-2) 이외의 구성에 대해, 도 6에 나타내는 2개의 폴리곤 스캐너(40-1, 40-2)의 각각은 도 1에 나타내는 폴리곤 스캐너(40)와 같은 구성을 구비한다. 도 6에 나타내는 예에 있어서, 2개의 레이저 광원(30-1, 30-2)은 2개의 폴리곤 스캐너(40-1, 40-2)의 배면측에 각각 배치되어 있다. 레이저 광원(30-1, 30-2)으로부터 출사된 레이저 광(LB1, LB2)은 도시하지 않은 개구부를 통과하여, 미러(46-1, 46-2)에 의해 폴리곤 미러를 향하여 편향된다. 또한, 1개의 레이저 광원으로부터 출사되는 고출력의 레이저 광을 분기하여 2개의 폴리곤 스캐너(40-1, 40-2)에 입사시켜도 된다.
시트재(10)를 반송시키면서 2개의 레이저 광원(30-1, 30-2) 및 2개의 폴리곤 스캐너(40-1, 40-2)에 의해 레이저 가공하는 제어 장치(50)의 제어 동작은 이하와 같다.
(1) 반송기(20)에 시트재(10)를 +X 방향으로 반송시킨다.
(2) 레이저 광원(30-1)에 레이저 광(LB1)을 출사시킨다.
(3) 폴리곤 스캐너(40-1)에, 레이저 광(LB1)을 제 1 부분(10-1)을 향하여 편향시키고, 레이저 광(LB1)을 +Y 방향을 따라 주사시킨다
(4) 레이저 광원(30-2)에 레이저 광(LB2)을 출사시킨다.
(5) 폴리곤 스캐너(40-2)에 레이저 광(LB2)을 제 2 부분(10-2)을 향하여 편향시키고, 레이저 광(LB2)을 +Y 방향을 따라 주사시킨다.
폴리곤 스캐너(40-1, 40-2)의 1초간당의 주사 라인 수, 레이저 광(LB1, LB2)의 출사 타이밍 및 시트재(10)의 반송 속도에 대해서는, 상기 순서 (A) 내지 (D)에 설명한 바와 같다.
제어 장치(50)는 그러한 제어 동작에 의해 시트재(10)에 2차원 패턴을 형성한다. 시트재(10)에 예정대로의 2차원 패턴을 형성할 수 있도록, 제어 동작 (2) 및 (3)과, 제어 동작 (4) 및 (5)는 동기되어 있다. 본 실시형태에 의한 레이저 가공 장치(110)에 의하면, 시트재(10)의 Y 방향에 있어서의 사이즈의 상한을 보다 크게 할 수 있다. 2개의 폴리곤 스캐너(40-1, 40-2)를 사용할 경우, 시트재(10)의 Y 방향에 있어서의 사이즈의 상한은 예를 들면 600mm일 수 있다. 시트재(10)의 Y 방향에 있어서의 사이즈의 상한은 Y 방향으로 병렬 배치되는 폴리곤 스캐너의 수를 늘림으로써 더욱 크게 할 수 있다. 복수의 폴리곤 스캐너의 병렬 배치에 의해 보다 폭넓은 시트재(10)를 한번에 레이저 가공할 수 있기 때문에, 생산성을 향상시킬 수 있다.
[레이저 가공 방법]
상술한 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 가공 장치(100)에 의해, 이하의 레이저 가공 방법을 실현할 수 있다. 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 가공 방법은 시트재(10)를 +X 방향으로 반송시키면서, 폴리곤 스캐너(40)를 사용하여 레이저 광(LB)을 +Y 방향을 따라 주사함으로써, 시트재(10)에 2차원 패턴을 형성하는 공정을 포함한다. 2차원 패턴이 도트 형상의 복수의 가공 영역(10a)의 분포에 의해 결정될 경우, 시트재(10)에 2차원 패턴을 형성하는 공정은 레이저 광(LB)을 단속적으로 출사하고, 레이저 광(LB)을 +Y 방향을 따라 주사함으로써, 시트재(10)에 도트 형상으로 분포하는 복수의 가공 영역을 형성하는 것을 포함한다.
또한, 상술한 본 발명의 다른 실시형태에 의한 레이저 가공 장치(110)에 의해, 이하의 레이저 가공 방법을 실현할 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에 의한 레이저 가공 방법은 시트재(10)를 +X 방향으로 반송시키면서, 폴리곤 스캐너(40-1)를 사용하여, 레이저 광(LB1)을 시트재(10)의 제 1 부분(10-1)에 편향하고, 레이저 광(LB1)을 +Y 방향을 따라 주사하고, 폴리곤 스캐너(40-2)를 사용하여, 레이저 광(LB2)을 시트재(10)의 제 2 부분(10-2)에 편향하고, 레이저 광(LB2)을 +Y 방향을 따라 주사함으로써, 시트재(10)에 2차원 패턴을 형성하는 공정을 포함한다.
[광학 시트의 제조 방법]
이하에, 상기의 레이저 가공 방법을 이용하여 광학 시트를 제조하는 방법을 설명한다. 시트재(10)는 광 조사에 의해 굴절률이 주위의 굴절률과는 상이한 부분을 형성하는 것이 가능한 시트재인 것으로 한다. 광학 시트의 제조 방법은 시트재(10)를 +X 방향으로 반송시키면서, 폴리곤 스캐너(40)를 사용하여, 단속적으로 출사되는 레이저 광(LB)을 +Y 방향을 따라 주사함으로써, 시트재(10)에, 제 1 영역과, 각각이 제 1 영역에 의해 둘러싸이는 도트 형상으로 분포하는 복수의 제 2 영역을 형성하는 공정을 포함한다. 복수의 제 2 영역의 각각의 굴절률은 제 1 영역의 굴절률과는 상이하다. 복수의 제 2 영역의 각각의 평균 지름은 10㎛ 이상 500㎛ 이하이고, 복수의 제 2 영역 중, 최근접의 2개의 제 2 영역의 중심간 거리는 10㎛ 이상 500㎛ 이하이다. 그러한 광학 시트의 제조 방법에 의해, 예를 들면, 도광층 내를 전파하는 광을 외부로 효율적으로 취출하거나, 광학 시트에 입사하는 광을 효율적으로 확산시키는 것과 같은 기능성을 갖는 광학 시트를 제조할 수 있다.
시트재(10)는 예를 들면 포토크로믹 재료를 포함할 수 있다. 혹은, 시트재(10)는 이하에 설명하는 바와 같은 광 조사에 의해 굴절률이 주위의 굴절률과는 상이한 부분을 형성하는 것이 가능한 광학 적층 시트여도 된다. 다음으로, 도 7을 참조하여, 그러한 광학 적층 시트의 구성예를 설명한다. 도 7에, 광학 적층 시트(10SS)의 모식적인 단면도를 나타낸다. 도 7에 나타내는 광학 적층 시트(10SS)는, 다공질 구조를 갖는 다공질층(12)과, 다공질층(12)에 적층되고, 레이저 광(LB)의 조사에 의해 용융되는 수지 조성물을 포함하는 수지 조성물층(14)을 갖는다. 수지 조성물층(14)은 다공질층(12)보다 폴리곤 스캐너(40)의 가까이에 위치한다. 레이저 광(LB)의 파장이 800nm 초과 2000nm 이하일 경우, 수지 조성물층(14)의 레이저 광(LB)에 대한 투과율은 5% 이상 85% 이하이다. 광학 적층 시트(10SS)는 다공질층(12)을 지지하는 기재층(16)과, 수지 조성물층(14)의, 다공질층(12)과는 반대측에 배치되는 박리 시트(세퍼레이터)(18)를 더 갖는다. 기재층(16) 및/또는 박리 시트(18)는 생략해도 된다.
다공질층(12)은 예를 들면 실리카 다공체로 형성될 수 있다. 실리카 다공체의 공극률은 0% 초과 100% 미만이다. 공극률은 낮은 굴절률을 얻기 위해서, 40% 이상이 바람직하고, 50% 이상이 더욱 바람직하고, 55% 이상이 보다 바람직하다. 공극률의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 강도의 관점에서 95% 이하가 바람직하고, 85% 이하가 더욱 바람직하다.
실리카(실리카 다공체의 매트릭스 부분)의 굴절률은 예를 들면, 1.41 이상 1.43 이하인 것이 바람직하다. 수지 조성물층(14)은 다양한 수지 조성물로 형성될 수 있다. 일반적인 수지의 굴절률은 대략 1.45 이상 1.70 이하이다. 수지 조성물은 광경화성 수지를 포함해도 된다.
수지 조성물층(14)은 레이저 광(LB)을 흡수하기 때문에, 레이저 광(LB)의 조사에 의해 효율적으로 가열될 수 있다. 그 결과, 수지 조성물층(14) 중, 레이저 광(LB)이 조사된 영역의 수지 조성물이 용융되어, 다공질층(12)이 갖는 다공질 구조의 공극에 선택적으로 수지 조성물이 충전된다. 다공질 구조가 갖는 공극에 수지 조성물이 충전되는 영역의 굴절률은 그 주위에 위치하는 다공질 구조를 갖는 영역의 굴절률보다 높아진다.
수지 조성물층(14)을 레이저 광(LB)으로 조사하여 레이저 광(LB)의 흡수에 의해 가열하는 방법은 종래의 방법보다 비교적 고정세의 패턴을 효율적으로 형성하는 것이 가능하다. 수지 조성물층(14)의 레이저 광(LB)에 대한 투과율은 70% 이하인 것이 더욱 바람직하고, 65% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 일반적으로, 유기물은 그 동정에 적외 분광법이 사용되도록 적외선을 흡수한다. 유기물의 동정에 사용되는 적외선의 파장 범위(지문 영역)는 파수로 400cm-1∼4000cm-1, 파장으로 2.5㎛∼25㎛이고, 일반적인 유기물은 파장 2㎛(20000nm) 이하의 적외선을 거의 흡수하지 않는다. 또한, 적외선을 흡수하는 유기물은 적외선 흡수 색소라고 불리는 경우가 있다.
수지 조성물층(14)이 갖는 수지 조성물은 예를 들면, 레이저 광(LB)을 거의 흡수하지 않는 수지 조성물과, 레이저 광(LB)을 흡수하는 착색재를 포함한다. 착색재는 색소(또는 염료)를 포함해도 되고, 착색재는 안료를 포함해도 된다. 한편, 색소(또는 염료)는 용제(예를 들면 물, 알코올)에 가용인 착색재(coloring material)을 말하고, 안료는 용제에 불용 또는 난용인 착색재를 말한다. 또한, 수지 조성물에 포함되는 수지 자체에 제 1 광을 흡수하는 원자단을 화학적으로(즉, 화학 결합에 의해) 도입해도 된다.
그 다음에, 도 8a 및 도 8b를 참조하여, 본 실시형태에 의한 레이저 가공 방법을 이용하여 제조되는 광학 시트의 예를 설명한다. 광학 시트의 제조 방법 중, 시트재(10)에 제 1 영역 및 복수의 제 2 영역을 형성하는 공정은 폴리곤 스캐너(40)를 사용하여, 레이저 광(LB)을 광학 적층 시트(10SS)의 수지 조성물층(14)에 편향하고, 레이저 광(LB)을 +Y 방향을 따라 주사하는 것을 포함한다.
도 8a에, 광학 적층 시트(10SS)를 레이저 광(LB)으로 조사하여 제조되는 광학 시트(10S)의 모식적인 단면도를 나타낸다. 도 8b에, 도 8a에 나타내는 다공질층(12)의 모식적인 평면도를 나타낸다. 도 8a에 나타내는 광학 시트(10S)가 도 7에 나타내는 광학 적층 시트(10SS)와 상이한 점은, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 다공질층(12)에, 제 1 영역(12a)과, 각각이 제 1 영역(12a)에 의해 둘러싸이는 도트 형상으로 분포하는 복수의 제 2 영역(12b)이 형성되는 것이다. 제 1 영역(12a)은 다공질층(12)에 다공질 구조를 갖는 영역이다. 복수의 제 2 영역(12b)의 각각은 다공질 구조가 갖는 공극에, 레이저 광(LB)의 조사에 의해 용융된 수지 조성물이 적어도 부분적으로 충전된 영역이다. 제 2 영역(12b)의 굴절률은 제 1 영역(12a)의 굴절률보다 높아진다.
제 1 영역(12a)의 굴절률을 n1, 제 2 영역(12b)의 굴절률을 n2, 수지 조성물층(14)의 굴절률을 n3이라고 하면, n1<n2이고, 또한 n1<n3이 된다. 이 때, 예를 들면, n2<n3의 관계를 만족한다. n1은 예를 들면 1.30 이하이고, n2는 예를 들면 1.43 이상이고, n3은 예를 들면 1.45 이상일 수 있다. 다공질층(12)에 포함되는 다공질 구조의 공극률 및 수지 조성물층(14)에 포함되는 수지 조성물의 굴절률 n3을 조정함으로써, 제 2 영역(12b)의 굴절률 n2를 제어할 수 있다. |n2-n3|은 0.1 이하인 것이 바람직하다. 수지 조성물층(14)과 다공질층(12)의 제 2 영역(12b)의 계면에서 내부 전반사가 일어나는 것을 억제할 수 있다.
그 다음에, 도 9a 및 도 9b를 참조하여, 광학 시트(10S)에 포함되는 다공질층(12) 및 수지 조성물층(14)의 응용예를 설명한다. 광학 시트(10S)를 유전체층에 적층하고, 박리 시트(18)를 박리하여, 수지 조성물층(14) 상에 기재층을 형성함으로써, 배광 소자를 제조할 수 있다. 유전체층의 굴절률은 광학 시트(10S)에 있어서의 기재층(16)의 굴절률과 대략 동등하다. 유전체층 및 기재층(16)은 도광층(11)으로서 기능한다. 도 9a 및 도 9b에, 제 1 배광 소자(10D1) 및 제 2 배광 소자(10D2)의 모식적인 단면도를 각각 나타낸다.
도 9a에 나타내는 제 1 배광 소자(10D1)는 도광층(11)과, 다공질층(12)과, 수지 조성물층(14)과, 기재층(13)이 이 순서로 적층된 적층 구조를 갖는다. 도 9a에 나타내는 다공질층(12) 및 수지 조성물층(14)을 총칭하여 「광학층(10Sa)」이라고도 칭한다. 도광층(11)의 수광 끝면(도시하지 않음)으로부터 입사하는 광은 도광층(11)과 다공질층(12)의 제 1 영역(12a)의 계면 및 도광층(11)과 공기의 계면에서 내부 전반사되어, 도광층(11)을 X 방향으로 전파한다(도파광(LP)). 도광층(11) 내에 입사하는 광의 일부는 도광층(11)과 다공질층(12)의 제 2 영역(12b)의 계면에 입사하여, 내부 전반사되지 않고, 수지 조성물층(14) 및 기재층(13)을 통과하여, 제 1 배광 소자(10D1)로부터 출사된다(출사광(LE)). 다시 말하면, 도광층(11) 내에 입사하는 광의 일부는, 광학층(10Sa)에 의해 기재층(13)에 광학적으로 결합되어(취출되어) Z 방향으로 출사된다. 물론, 광의 전파 방향은 X 방향으로부터 편차(분포)를 갖고, 광의 출사 방향도 Z방향으로부터 편차(분포)를 갖고 있다.
도 9b에 나타내는 제 2 배광 소자(10D2)가 도 9a에 나타내는 제 1 배광 소자(10D1)와 상이한 점은 다공질층(12) 및 수지 조성물층(14)의 배치가 역전되어 있는 것이다. 도 9b에 나타내는 다공질층(12) 및 수지 조성물층(14)을 총칭하여 「광학층(10Sb)」이라고도 칭한다. 도광층(11)의 수광 끝면(도시하지 않음)으로부터 입사하는 광은 수지 조성물층(14)과 다공질층(12)의 제 1 영역(12a)의 계면 및 도광층(11)과 공기의 계면에서 내부 전반사되고, 도광층(11)을 X 방향으로 전파한다(도파광(LP)). 도광층(11) 내에 입사하는 광의 일부는 수지 조성물층(14)과 다공질층(12)의 제 2 영역(12b)의 계면에 입사하여, 내부 전반사되지 않고, 수지 조성물층(14) 및 기재층(13)을 통과하여, 제 2 배광 소자(10D2)로부터 출사된다(출사광(LE)). 다시 말하면, 도광층(11) 내에 입사하는 광의 일부는, 광학층(10Sb)에 의해 기재층(13)에 광학적으로 결합되어 Z 방향으로 출사된다.
다공질층(12)의 제 1 영역(12a) 및 제 2 영역(12b)의 층면 내(XY면에 평행)에 있어서의 배치를 조정함으로써, 다공질층(12)에 의해 도광층(11)으로부터 취출되는(기재층(13)과 광 결합되는) 광의 배광 분포(출사 강도 분포, 출사 각도 분포 등)를 제어할 수 있다. 다공질층(12)에 있어서의 제 1 영역(12a)과 제 2 영역(12b)의 배치는 요구되는 배광 분포에 따라 적절히 설계된다.
광학 적층 시트(10SS), 광학 시트(10S) 및 배광 소자(10D1, D2)의 상세한 것은 예를 들면, 본원 출원인에 의한 일본 특허 출원 2020-163478호(출원일: 2020년09월 29일)에 기재되어 있다. 일본 특허 출원 2020-163478호의 개시 내용 모두를 참조에 의해 본 명세서에 인용한다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명에 의한 실시형태를 구체적으로 설명하지만, 본 발명에 의한 실시형태는 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
이하에 설명하는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서는, 도 7에 나타내는 광학 적층 시트(10SS)와 마찬가지의 구성을 갖는 광학 적층 시트를 레이저 가공하여, 도 8a에 나타내는 광학 시트(10S)와 같은 구성을 갖는 광학 시트를 제조했다. 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서는, 광학 적층 시트의 레이저 가공 방법이 상이하다.
실시예 1에서는, 롤to롤 방식에 의해 연속 반송되는 광학 적층 시트를, 단일의 폴리곤 스캐너를 사용하여 레이저 가공했다. 실시예 2에서는, 롤to롤 방식에 의해 정지를 사이에 두면서 반송되는 광학 적층 시트를, 단일의 폴리곤 스캐너를 사용하여 레이저 가공했다. 실시예 3에서는, 롤to롤 방식에 의해 연속 반송되는 광학 적층 시트를, 병렬로 배치된 2개의 폴리곤 스캐너를 사용하여 레이저 가공했다. 비교예 1에서는, 롤to롤 방식에 의해 간헐 반송되는 광학 적층 시트를, 단일의 갈바노 스캐너를 사용하여 레이저 가공했다. 비교예 2에서는, 롤to롤 방식에 의해 연속 반송되는 광학 적층 시트를, 단일의 갈바노 스캐너를 사용하여 레이저 가공했다. 비교예 3에서는, 매엽 반송되는 광학 적층 시트를, 단일의 폴리곤을 사용하여 레이저 가공했다. 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 의한 광학 시트의 제조 방법의 플로우차트에 대해서는, 각각, 후술하는 도 10a 내지 도 10f를 참조하여 설명한다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 있어서 이하의 동작을 1 사이클로 하여 사이클 타임을 산출하여 광학 시트의 생산성을 평가했다. 광학 시트의 생산성은 1분당 제조되는 광학 시트의 길이에 의해 정의되었다. 실시예 1 및 2 그리고 비교예 3에서는, X 방향에 있어서의 사이즈가 50mm이고, Y 방향에 있어서의 사이즈가 310mm인 영역을, 단일의 폴리곤 스캐너를 사용하여 레이저 가공하는 동작을 1 사이클로 했다. 실시예 3에서는, X 방향에 있어서의 사이즈가 50mm이고, Y 방향에 있어서의 사이즈가 600mm인 영역을, 2개의 폴리곤 스캐너를 사용하여 레이저 가공하는 동작을 1 사이클로 했다. 비교예 1 및 2에서는, X 방향에 있어서의 사이즈가 50mm이고, Y 방향에 있어서의 사이즈가 50mm인 영역을, 단일의 갈바노 스캐너를 사용하여 레이저 가공하는 동작을 1 사이클로 했다.
[실시예 1]
도 10a에, 실시예 1에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다. 도 10a에 나타낸 바와 같이, 1 사이클에 있어서, 광학 적층 시트를 롤to롤 방식에 의해 연속 반송하면서 단일의 폴리곤 스캐너에 의해 레이저 가공했다.
다공질층의 제작 방법에 대해서는 후술한다.
수지 조성물층으로서, 색소를 포함하지 않는 점착층(수지 조성물층)과, 점착층 상에 형성한 색소층의 적층 구조를 사용했다. 용매 100질량부(MIBK)에 대하여, 니혼 칼릿(주)사제 염료계 색소 CIR-RL(페닐렌디아민계 디이모늄 화합물)을 0.52질량부 첨가하여 색소 용액을 조제했다.
후술하는 방법으로 제작한 양면 점착제 A(PET 세퍼레이터/아크릴계 점착제 A/PET 세퍼레이터, 두께 38㎛/10㎛/38㎛)의 일방의 세퍼레이터를 박리하여, 노출된 아크릴계 점착제의 표면에 상기 색소 용액을 부여하여 색소층을 얻었다. 광학 점착층과 색소층의 적층체의 파장 1060nm의 레이저 광에 대한 투과율은 28%였다.
실시예 2 및 비교예 1 내지 3에서는, 실시예 1과 동종류의 다공질층 및 수지 조성물층을 사용했다.
이하의 여러 조건하, 근적외선 나노초 펄스 파이버 레이저광으로 광학 적층 시트를 조사하여 광학 시트를 제조했다.
레이저 발진기: SPI사제 redENERGY G4
대물 렌즈: f350mm
폴리곤 스캐너: Next Scan Technology사제 LSE310
빔 강도 분포: 가우시안
스폿 사이즈: φ55㎛
반복 주파수: 500kHz
스캔 속도: 50m/초
패턴 피치: 150㎛
파워: 55W
펄스 에너지: 110μJ
에너지 밀도: 4.6J/cm2
얻어진 광학 시트의 정면 화상을 광학 현미경으로 관찰한 결과, 150㎛ 피치로, 직경이 30㎛인 대략 원형의 제 2 영역이 비교적 고절세로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 제 2 영역이 형성되어 있는 것은 광학 시트의 단면 SEM 상으로부터도 확인할 수 있었다. 도 11에, 실시예 1에서 얻어진 광학 시트의 단면 SEM 상을 나타낸다. 도 11에 나타내는 단면 SEM 상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 다공질층 중, 레이저 조사에 의해 형성된 제 2 영역에는 공극은 거의 보이지 않았다. 이에 반하여, 다공질층 중, 제 1 영역에는 많은 미세한 공극(세공)이 보였다. 또한, 광 취출 효과도 확인할 수 있었다. 단면 SEM 상에 의한 광학 시트의 형태 평가 및 광 취출 효과의 확인 방법에 대해서는 후술한다.
실시예 1에서는, 1 사이클에 있어서 가공의 공정밖에 없기 때문에, 사이클 타임은 가공 시간과 동일하다. 사이클 타임은 가공 시간인 1.5초였다. 생산성은 2.02m/min이었다.
[실시예 2]
도 10b에, 실시예 2에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다. 도 10b에 나타낸 바와 같이, 1 사이클에 있어서, 반송 정지 중인 광학 적층 시트를 진공 흡착에 의해 스테이지에 고정하고, 광학 적층 시트를 롤to롤 방식에 의해 반송시키고, 또한 스테이지를 같은 타이밍 및 같은 반송 속도로 이동시키면서 단일의 폴리곤 스캐너에 의해 레이저 가공하고, 가공 후에 스테이지의 이동 및 광학 적층 시트의 반송을 정지하여, 흡착 고정을 해제하고, 스테이지를 흡착 고정 전의 초기 위치로 이동시켰다. 1 사이클에 있어서의 스테이지의 이동 거리는 50mm였다. 스테이지에의 흡착 고정에 의해, 레이저 가공 중에 광학 적층 시트가 스테이지로부터 들뜨거나, 어긋나거나 하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과 레이저 가공의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이하의 여러 조건 하, 근적외선 나노초 펄스 파이버 레이저광으로 광학 적층 시트를 조사하여 광학 시트를 제조했다.
레이저 발진기: SPI사제 redENERGY G4
대물 렌즈: f350mm
폴리곤 스캐너: Next Scan Technology사제 LSE310
빔 강도 분포: 가우시안
스폿 사이즈: φ55㎛
반복 주파수: 500kHz
스캔 속도: 100m/초
패턴 피치: 150㎛
파워: 86W
펄스 에너지: 172μJ
에너지 밀도: 7.2J/cm2
얻어진 광학 시트의 정면 화상을 광학 현미경으로 관찰한 결과, 150㎛ 피치로, 직경이 42㎛인 대략 원형의 제 2 영역이 비교적 고정세로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 광 취출 효과도 확인할 수 있었다.
실시예 2에서는, 1 사이클에 있어서 가공, 흡착 고정 및 해제 그리고 스테이지의 초기 위치로의 이동의 공정이 있기 때문에, 사이클 타임은 그것들 공정의 합계 시간과 동일하게 된다. 가공 시간은 1.5초이고, 흡착 고정 및 해제의 시간은 0.6초이고, 스테이지의 초기 위치로의 이동 시간은 1초이고, 사이클 타임은 그것들의 합계인 3.1초였다. 생산성은 0.97m/min이었다.
[실시예 3]
도 10c에, 실시예 3에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다. 실시예 3은 Y 방향에 있어서의 사이즈가 보다 큰 광학 적층 시트를 2개의 폴리곤 스캐너에 의해 레이저 가공한 점 이외에는, 실시예 1과 같았다.
얻어진 광학 시트의 정면 화상을 광학 현미경으로 관찰한 결과, 150㎛ 피치로, 직경이 30㎛인 대략 원형의 제 2 영역이 비교적 고정세로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 광 취출 효과도 확인할 수 있었다.
실시예 3에서는, 1 사이클에 있어서 가공의 공정밖에 없기 때문에, 사이클 타임은 가공 시간과 동일하다. 사이클 타임은 가공 시간인 1.5초였다. 생산성은 2.02m/min이었다. Y 방향에 있어서의 사이즈가 보다 큰 광학 적층 시트여도, 생산성은 실시예 1 및 3에 있어서 동일했다.
[비교예 1]
도 10d에, 비교예 1에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다. 도 10d에 나타낸 바와 같이, 1 사이클에 있어서, 롤to롤 방식에 의한 광학 적층 시트의 반송을 정지하고, 광학 적층 시트를 스테이지에 진공 흡착에 의해 고정하여, 단일의 갈바노 스캐너에 의해 레이저 가공하고, 가공 후에 진공 흡착을 해제하여, 롤to롤 방식에 의한 광학 적층 시트의 반송을 재개했다.
이하의 여러 조건 하, 근적외선 나노초 펄스 파이버 레이저광으로 광학 적층 시트를 조사하여 광학 시트를 제조했다.
레이저 발진기: Jenoptik사제 JenLas fiber ns 20
파장: 1064nm
대물 렌즈: fθ 렌즈(f82mm)
갈바노 스캐너: ScanLab사제 intelliScan14
빔 강도 분포: 가우시안
스폿 사이즈: φ60㎛
반복 주파수: 12.5kHz
스캔 속도: 2500mm/초
패턴 피치: 150㎛
파워: 5.6W
펄스 에너지: 448μJ
얻어진 광학 시트의 정면 화상을 광학 현미경으로 관찰한 결과, 150㎛ 피치로, 직경이 50㎛인 대략 원형의 제 2 영역이 비교적 고정세로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 광 취출 효과도 확인할 수 있었다.
비교예 1에서는, 1 사이클에 있어서 가공, 흡착 고정 및 해제 및 반송의 공정이 있기 때문에, 사이클 타임은 그것들 공정의 합계 시간과 동일하다. 가공 시간은 60.0초이고, 흡착 고정 및 해제의 시간은 0.6초이고, 반송 시간은 1초이고, 사이클 타임은 그것들의 합계인 61.6초였다. 생산성은 0.05m/min이었다.
[비교예 2]
도 10e에, 비교예 2에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다. 도 10e에 나타낸 바와 같이, 1 사이클에 있어서, 광학 적층 시트를 롤to롤 방식에 의해 연속 반송하면서 단일의 갈바노 스캐너에 의해 레이저 가공했다.
이하의 여러 조건 하, 근적외선 나노초 펄스 파이버 레이저광으로 광학 적층 시트를 조사하여 광학 시트를 제조했다.
레이저 발진기: Jenoptik사제 JenLas fiber ns 20
파장: 1064nm
대물 렌즈: fθ 렌즈(f82mm)
갈바노 스캐너: ScanLab사제 intelliScan14
빔 강도 분포: 가우시안
스폿 사이즈: φ60㎛
반복 주파수: 12.5kHz
스캔 속도: 2500mm/초
패턴 피치: 150㎛
파워: 4.5W
펄스 에너지: 360μJ
얻어진 광학 시트의 정면 화상을 광학 현미경으로 관찰한 결과, 150㎛ 피치로, 직경이 70㎛인 대략 원형의 제 2 영역이 비교적 고정세로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 광 취출 효과도 확인할 수 있었다.
비교예 2에서는, 1 사이클에 있어서 가공의 공정밖에 없기 때문에, 사이클 타임은 가공 시간과 동일하다. 사이클 타임은 가공 시간인 60.0초였다. 생산성은 0.05m/min이었다.
[비교예 3]
도 10f에, 비교예 3에 의한 광학 시트의 제조 방법에 있어서의 1 사이클의 공정의 플로우차트를 나타낸다. 도 10f에 나타낸 바와 같이, 1 사이클에 있어서, 매엽상의 광학 적층 시트의 1개를 스테이지에 적재하고, 진공 흡착에 의해 고정하여, 단일의 폴리곤 스캐너에 의해 레이저 가공하고, 가공 후에 흡착 고정을 해제하여, 가공 후의 광학 적층 시트를 회수했다.
실시예 1에 있어서 설명한 여러 조건 하, 근적외선 나노초 펄스 파이버 레이저광으로 광학 적층 시트를 조사하여 광학 시트를 제조했다.
얻어진 광학 시트의 정면 화상을 광학 현미경으로 관찰한 결과, 150㎛ 피치로, 직경이 30㎛인 대략 원형의 제 2 영역이 비교적 고정세로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 광 취출 효과도 확인할 수 있었다.
비교예 3에서는, 1 사이클에 있어서 가공, 흡착 고정 및 해제 및 적재 회수의 공정이 있기 때문에, 사이클 타임은 그것들 공정의 합계 시간과 동일하다. 가공 시간은 1.5초이고, 흡착 고정 및 해제의 시간은 0.6초이고, 적재 회수의 시간은 60초이고, 사이클 타임은 그것들의 합계인 62.1초였다. 생산성은 0.05m/min이었다.
상기의 실시예 및 비교예에 의한 광학 시트의 제조 방법의 1 사이클의 플로우, 사이클 타임 및 생산성을 표 1에 정리하여 나타낸다.
가장 생산성이 높았던 것은 실시예 1 및 3에 의한 광학 시트의 제조 방법이었다. 이 생산성의 높이는, 롤to롤 방식에 의한 연속 반송 및 폴리곤 스캐너에 의한 고속 스캔에서 기인하고 있다. 다음으로 생산성이 높았던 것은 실시예 2에 의한 광학 시트의 제조 방법이었다. 광학 적층 시트의 흡착 고정 및 흡착 고정의 해제 및 스테이지의 초기 위치로의 이동 공정이 있어도, 폴리곤 스캐너에 의한 고속 스캔에 의해 생산성은 비교적 높았다.
이에 반하여, 비교예 1 및 2에 의한 광학 시트의 제조 방법에서는, 갈바노 스캐너에 의한 가공 시간이 긴 것이 원인으로 생산성은 낮았다. 비교예 3에 의한 광학 시트의 제조 방법에서는, 폴리곤 스캐너에 의한 고속 스캔이어도, 매엽 반송에 의한 광학 적층 시트의 진공 흡착에 의한 고정, 흡착 고정의 해제, 및 적재 횟수의 공정이 원인으로 생산성은 낮았다.
이상으로부터, 롤to롤 방식에 의한 연속 반송 또는 정지를 사이에 둔 반송, 및 폴리곤 스캐너에 의한 고속 스캔에 의해 광학 시트의 생산성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
실시예 및 비교예에 사용한 다공질층의 제작 방법은 이하와 같다.
[다공질층의 제작]
(1) 규소 화합물의 겔화
2.2g의 디메틸술폭시드(DMSO)에, 겔상 규소 화합물의 전구체인 메틸트리메톡시실란(MTMS)을 0.95g 용해시켜 혼합액 A를 조제했다. 이 혼합액 A에, 0.01mol/L의 옥살산 수용액을 0.5g 첨가하고, 실온에서 30분 교반을 행함으로써 MTMS를 가수 분해하여, 트리스(히드록시)메틸실란을 포함하는 혼합액 B를 생성했다.
5.5g의 DMSO에, 28질량%의 암모니아수 0.38g, 및 순수 0.2g을 첨가한 후, 또한, 상기 혼합액 B를 추가로 첨가하고, 실온에서 15분 교반함으로써, 트리스(히드록시)메틸실란의 겔화를 행하여, 겔상 규소 화합물(폴리메틸실세스퀴옥산)을 포함하는 혼합액 C를 얻었다.
(2) 숙성 처리
상기한 바와 같이 조제한 겔상 규소 화합물을 포함하는 혼합액 C를, 그대로 40℃에서 20시간 인큐베이트하여 숙성 처리를 행했다.
(3) 분쇄 처리
그 다음에, 상기한 바와 같이 숙성 처리한 겔상 규소 화합물을, 스패튤러를 사용하여 수mm∼수cm 사이즈의 과립상으로 분쇄했다. 그 다음에, 혼합액 C에 이소프로필알코올(IPA)을 40g 첨가하고, 가볍게 교반한 후, 실온에서 6시간 정치하여, 겔 중의 용매 및 촉매를 데칸테이션했다. 마찬가지의 데칸테이션 처리를 3회 행함으로써, 용매 치환하여 혼합액 D를 얻었다. 그 다음에, 혼합액 D 중의 겔상 규소 화합물을 분쇄 처리(고압 미디어리스 분쇄)했다. 분쇄 처리(고압 미디어리스 분쇄)는 호모지나이저(에스엠티사제, 상품명 「UH-50」)를 사용하여, 5cc의 스크루병에, 혼합액 D 중의 겔상 화합물 1.85g 및 IPA를 1.15g 칭량한 후, 50W, 20kHz의 조건으로 2분간의 분쇄를 행하였다.
이 분쇄 처리에 의해, 상기 혼합액 D 중의 겔상 규소 화합물이 분쇄된 것에 의해, 상기 혼합액 D'는 분쇄물의 졸액이 되었다. 혼합액 D'에 포함되는 분쇄물의 입도 편차를 나타내는 체적 평균 입자 지름을, 동적 광산란식 나노 트랙 입도 분석계(니키소사제, UPA-EX150형)로 확인한 결과, 0.50∼0.70이었다. 또한, 이 졸액(혼합액 C') 0.75g에 대하여, 광염기 발생제(와코 쥰야쿠 코교 가부시키가이샤: 상품명 WPBG266)의 1.5질량% 농도 MEK(메틸에틸케톤) 용액을 0.062g, 비스(트리메톡시실릴)에탄의 5% 농도 MEK 용액을 0.036g의 비율로 첨가하여, 다공질층 형성용 도포액(미세 구멍 입자 함유액)을 얻었다. 다공질층 형성용 도포액은 실세스퀴옥산을 기본 구조로서 포함하는 실리카 다공체를 함유하고 있다.
일본 특허공개 2012-234163호 공보의 제조예 1에 따라 준비한 아크릴계 수지 필름(두께: 40㎛)의 표면에 상기 도포액을 도포(도공)하여 도포막을 형성했다. 상기 도포막을, 온도 100℃에서 1분 처리하여 건조하고, 또한, 건조 후의 도포막에 파장 360nm의 광을 사용하여 300mJ/cm2의 광 조사량(에너지)으로 UV 조사하여, 상기 아크릴계 수지 필름 상에 다공질층(실리카 미세 구멍 입자끼리의 화학적 결합에 의한 실리카 다공체)이 형성된 적층체(실리카 다공질층 형성 아크릴 필름)을 얻었다. 상기 다공질층의 굴절률은 1.15였다.
실시예 및 비교예에 사용한 아크릴계 점착제 및 양면 점착 테이프의 제작 방법은 이하와 같다.
[아크릴계 점착제 용액 A의 조제 및 양면 점착 테이프 A의 제작]
교반 날개, 온도계, 질소 가스 도입관, 냉각기를 구비한 4구 플라스크에, 부틸아크릴레이트 91질량부, N-아크릴로일모르폴린 7질량부, 아크릴산 3질량부, 2-히드록시부틸아크릴레이트 0.3질량부, 중합 개시제로서 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 0.1질량부, 아세트산에틸 200질량부를 투입하고, 천천히 교반하면서 질소 가스를 도입하여 질소 치환한 후, 플라스크 내의 액 온도를 55℃ 부근으로 유지하여 8시간 중합 반응을 행하여, 아크릴계 폴리머 용액을 조제했다. 상기 아크릴계 폴리머의 질량 평균 분자량은 220만이었다.
얻어진 아크릴계 폴리머 용액의 고형분 100질량부에 대하여, 가교제로서 디벤조일퍼옥시드(1분간 반감기: 130℃) 0.25질량부, 및 톨릴렌디이소시아네이트의 트리메티롤프로판 부가물로 이루어지는 폴리이소시아네이트계 가교제(토소사제, 콜로네이트 L) 0.15부, 실란 커플링제로서 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(신에츠 실리콘사제, KBM403) 0.1질량부를 배합한 아크릴계 점착제 용액 A를 조제했다.
그 다음에, 상기 아크릴계 점착제 용액 A를, 실리콘 처리를 실시한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(미쓰비시 케미컬사제, 두께: 38㎛)의 편면에, 건조 후의 점착제층의 두께가 10㎛가 되도록 도포하고, 150℃에서 3분간 건조를 행하여 점착제층을 형성했다. 상기 점착제층을 상기 PET 필름의 실리콘 처리면을 점착층측을 향해 접합하여 양면 점착 테이프를 제작했다.
[굴절률의 측정]
아크릴 필름에 다공질층을 형성한 후에, 50mm×50mm의 사이즈로 커팅하고, 감압 접착제층을 개재하여, 다공질층을 유리판(두께: 3mm)의 표면에 접합했다. 상기 유리판의 이면 중앙부(직경 20mm 정도)를 흑색 매직으로 색칠하여, 상기 유리판의 이면에서 반사하지 않는 샘플로 했다. 엘립소미터(J．A．Woollam Japan사제: VASE)에 상기 샘플을 세팅하고, 500nm의 파장, 입사각 50도 이상 80도 이하의 조건으로 굴절률을 측정했다.
[광 취출 효과의 측정]
하기 실시예에서 얻어진 광학 부재의 세퍼레이터를 박리하여, 두께 2mm의 수지판(미쓰비시 케미컬사제 아크릴라이트 「EX001」)에 접합하고, 나아가 그 위에, 물(굴절률1.33)을 개재하여 요철 부형 필름을 적층하여, 수지판의 단부로부터 LED 광을 입사시켜 광 취출의 효과를 육안으로 평가했다. 도 12에, 광 취출 효과의 평가에 사용한 배광 소자 샘플의 구성을 모식적으로 나타낸다. 수지판 도광층(11) 상에 광학층(10Sb)이 배치되고, 광학층(10Sb) 상에는 기재층(13)이 배치되어 있다. 물을 개재하여, 기재층(13) 상에 요철 부형 필름(15)을 배치하고, 출사광(LE)의 분포를 육안으로 평가했다.
[요철 부형 필름의 제조]
일본 특허 공표 2013-524288호 공보에 기재된 방법에 따라 요철 부형 필름을 제조했다. 구체적으로는, 폴리메타크릴산메틸(PMMA) 필름의 표면을 래커(산요 카세이 코교사제 파인큐어 RM-64)로 코팅하고, 상기 래커를 포함하는 필름 표면 상에 광학 패턴을 엠보스 가공하고, 그 후 래커를 경화시킴으로써 목적으로 하는 요철 부형 필름을 제조했다. 요철 부형 필름의 총두께는 130㎛이고, 헤이즈는 0.8%였다.
도 13a에, 제조된 요철 부형 필름(15)의 일부에 대하여 요철면측으로부터 본 평면도를 나타낸다. 또한, 도 13b에, 도 13a에 나타내는 요철 부형 필름의 13B-13B' 단면도를 나타낸다. 길이(L)가 80㎛, 폭(W)이 14㎛, 깊이(H)가 10㎛인, 단면이 삼각형인 복수의 오목부(15a)가 X축 방향으로 폭(E)(155㎛)의 간격을 두고 배치되었다. 또한 이러한 오목부의 패턴이 Y축 방향으로 폭(D)(100㎛)의 간격을 두고 배치되었다. 요철 부형 필름 표면에 있어서의 오목부(15a)의 밀도는 3612개/cm2였다. 도 13b에 있어서의 θa 및 θb는 모두 41°이고, 필름을 요철면측으로부터 평면시했을 때의 오목부(15a)의 점유 면적율은 4.05%였다.
[광학 시트의 형태 평가]
실시예에서 얻어진 광학 시트는, 광학 현미경에 의한 정면 화상의 관찰에 더하여, 이하와 같이 하여 단면 SEM 상을 취득했다.
구체적인 순서로서는, 세퍼레이터를 박리하여 색소 점착제면을 노출한 상태로 하여, 히타치 하이테크놀로지즈사제 마그네트론 스퍼터(E-1030)로 점착제 표면에 10초간 Pt-Pd를 코팅했다. 그 다음에, 니혼 FEI사제 FIB-SEM(Helios G4 UX)으로, 상온에서 FIB 가공용의 보호막(카본 데포지션으로 형성)을 점착제 표면에 형성했다. 또한, 동장치 중에서 시료를 -160℃까지 냉각하고, -160℃로 냉각한 상태에서, 광학 시트의 주면을 수속 이온 빔에 대하여 52°경사시킨 상태에서 FIB 가공하여, FIB 가공에 의해 형성된 단면의 SEM 관찰을 행했다.
FIB-SEM 설정 조건
가속 전압: FIB 30kV, SEM 2kV
관찰 상: 반사 전자상
설정 온도: -160℃
[색소 점착제의 근적외선 투과율 측정]
편방의 주면에 PET 세퍼레이터(두께 38㎛, 굴절률 1.57)를 배치한 상태에서, 측정 광을 색소 점착제면으로부터 입사시켜, 사용하는 레이저 광의 파장에 대한 투과율을 측정했다. 근적외선 투과율의 측정에는 히타치 분광 광도계 U-4100을 사용했다.
(산업상 이용가능성)
본 발명의 실시형태에 의한 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치는, 예를 들면 롤to롤 방식에 의해 반송되는 시트재의 레이저 가공에 이용할 수 있다. 본 발명의 실시형태에 의한 광학 시트의 제조 방법은 광 결합성과 같은 기능성을 갖는 광학 시트의 제조에 이용할 수 있다.
10: 시트재
10-1: 제 1 부분
10-2: 제 2 부분
10a: 가공 영역
10A: 절단 부분
10B: 주연 부분
10C1: 하부층
10C2: 상부층
10D: 배광 소자
10S: 광학 시트
10Sa, 10Sb: 광학층
10SS: 광학 적층 시트
11: 도광층
12: 다공질층
12a: 제 1 영역
12b: 제 2 영역
13: 기재층
14: 수지 조성물층
15: 요철 부형 필름
16: 기재층
18: 박리 시트
20: 반송기
22a: 권출 롤러
22b: 권취 롤러
24: 반송 롤러
26a: 권출 모터
26b: 권취 모터
30, 30-1, 30-2: 레이저 광원
40, 40-1, 40-2: 폴리곤 스캐너
42: 폴리곤 미러
44a: 볼록 거울
44b: 오목 거울
46: 하우징
46o: 개구
50: 제어 장치
100, 110: 레이저 가공 장치
D1: 시트재의 이동 방향
D2: 폴리곤 스캐너의 스캔 방향
LB, LB1, LB2: 광
10-1: 제 1 부분
10-2: 제 2 부분
10a: 가공 영역
10A: 절단 부분
10B: 주연 부분
10C1: 하부층
10C2: 상부층
10D: 배광 소자
10S: 광학 시트
10Sa, 10Sb: 광학층
10SS: 광학 적층 시트
11: 도광층
12: 다공질층
12a: 제 1 영역
12b: 제 2 영역
13: 기재층
14: 수지 조성물층
15: 요철 부형 필름
16: 기재층
18: 박리 시트
20: 반송기
22a: 권출 롤러
22b: 권취 롤러
24: 반송 롤러
26a: 권출 모터
26b: 권취 모터
30, 30-1, 30-2: 레이저 광원
40, 40-1, 40-2: 폴리곤 스캐너
42: 폴리곤 미러
44a: 볼록 거울
44b: 오목 거울
46: 하우징
46o: 개구
50: 제어 장치
100, 110: 레이저 가공 장치
D1: 시트재의 이동 방향
D2: 폴리곤 스캐너의 스캔 방향
LB, LB1, LB2: 광
Claims (15)
- 장척상의 시트재를 길이 방향인 제 1 방향으로 반송시키면서, 폴리곤 스캐너를 사용하여 레이저 광을 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향을 따라 주사함으로써, 상기 시트재에 2차원 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 레이저 가공 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 시트재에 상기 2차원 패턴을 형성하는 공정은, 상기 폴리곤 스캐너의 1초간당의 주사 라인 수와, 상기 시트재에 형성할 예정인 2차원 패턴의 상기 제 1 방향에 인접하는 주사 라인간의 거리에 근거하여, 상기 시트재의 반송 속도를 결정하는 레이저 가공 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 시트재는 소정 부분과, 상기 소정 부분과 함께 상기 제 2 방향을 따라 위치하는 적어도 1개의 다른 부분을 갖고,
상기 시트재에 상기 2차원 패턴을 형성하는 공정은,
상기 폴리곤 스캐너를 사용하여, 상기 레이저 광을 상기 소정 부분에 편향하고, 상기 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사하는 것과,
상기 폴리곤 스캐너와 함께 상기 제 2 방향을 따라 위치하는 적어도 1개의 다른 폴리곤 스캐너를 사용하여, 적어도 1개의 다른 레이저 광을 상기 적어도 1개의 다른 부분에 편향하고, 상기 적어도 1개의 다른 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사하는 것에 의해, 상기 시트재에 상기 2차원 패턴을 형성하는 것을 포함하는 레이저 가공 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트재에 상기 2차원 패턴을 형성하는 공정은, 상기 레이저 광을 단속적으로 출사하고, 상기 폴리곤 스캐너를 사용하여 상기 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사함으로써, 상기 시트재에 도트 형상으로 분포하는 복수의 가공 영역을 형성하는 것을 포함하고,
상기 복수의 가공 영역의 각각의 평균 지름은 10㎛ 이상 500㎛ 이하이고,
상기 복수의 가공 영역 중, 최근접의 2개의 가공 영역의 중심간 거리는 10㎛ 이상 500㎛ 이하인 레이저 가공 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트재의 반송 속도는 0.5m/min 이상 10m/min 이하인 레이저 가공 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트재의 상기 제 2 방향에 있어서의 길이는 100mm 이상인 레이저 가공 방법. - 광 조사에 의해 굴절률이 주위의 굴절률과는 상이한 부분을 형성하는 것이 가능한 장척상의 시트재를 길이 방향인 제 1 방향으로 반송시키면서, 폴리곤 스캐너를 사용하여, 단속적으로 출사되는 레이저 광을 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향을 따라 주사함으로써, 상기 시트재에 제 1 영역과, 각각이 상기 제 1 영역에 둘러싸이는 도트 형상으로 분포하는 복수의 제 2 영역을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 복수의 제 2 영역의 각각의 굴절률은 상기 제 1 영역의 굴절률과는 상이한 광학 시트의 제조 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 제 2 영역의 각각의 평균 지름은 10㎛ 이상 500㎛ 이하이고,
상기 복수의 제 2 영역 중, 최근접의 2개의 제 2 영역의 중심간 거리는 10㎛ 이상 500㎛ 이하인 광학 시트의 제조 방법. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 시트재의 반송 속도는 0.5m/min 이상 10m/min 이하인 광학 시트의 제조 방법. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 시트재는 다공질 구조를 갖는 다공질층과, 상기 다공질층에 적층되고, 상기 레이저 광의 조사에 의해 용융되는 수지 조성물을 포함하는 수지 조성물층을 갖는 광학 적층 시트이고, 상기 수지 조성물층은 상기 다공질층보다 상기 폴리곤 스캐너의 가까이에 위치하고,
상기 시트재에 상기 제 1 영역 및 상기 복수의 제 2 영역을 형성하는 공정은, 상기 폴리곤 스캐너를 사용하여, 상기 레이저 광을 상기 광학 적층 시트의 상기 수지 조성물층에 편향하고, 상기 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사하는 것을 포함하고,
상기 제 1 영역은 상기 광학 적층 시트의 상기 다공질층에 상기 다공질 구조를 갖는 영역이고,
상기 복수의 제 2 영역의 각각은, 상기 다공질 구조가 갖는 공극에, 상기 레이저 광의 조사에 의해 용융된 상기 수지 조성물이 적어도 부분적으로 충전된 영역인 광학 시트의 제조 방법. - 반송기, 레이저 광원, 폴리곤 스캐너 및 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는,
상기 반송기에 장척상의 시트재를 길이 방향인 제 1 방향으로 반송시키고,
상기 레이저 광원에 레이저 광을 출사시키고,
상기 폴리곤 스캐너에 상기 레이저 광을 상기 시트재를 향하여 편향시키고, 상기 레이저 광을 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향을 따라 주사시킴으로써,
상기 시트재에 2차원 패턴을 형성하는 레이저 가공 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제어 장치는 상기 폴리곤 스캐너의 1초간당의 주사 라인 수와, 상기 시트재에 형성할 예정인 2차원 패턴의 상기 제 1 방향에 인접하는 주사 라인간의 거리에 근거하여, 상기 시트재의 반송 속도를 결정하는 레이저 가공 장치. - 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
적어도 1개의 다른 레이저 광원과, 상기 폴리곤 스캐너와 함께 상기 제 2 방향을 따라 위치하는 적어도 1개의 다른 폴리곤 스캐너를 더 구비하고,
상기 시트재는 소정 부분과, 상기 소정 부분과 함께 상기 제 2 방향을 따라 위치하는 적어도 1개의 다른 부분을 갖고,
상기 제어 장치는,
상기 폴리곤 스캐너에 상기 레이저 광을 상기 시트재의 상기 소정 부분을 향하여 편향시켜, 상기 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사시키고,
상기 적어도 1개의 다른 레이저 광원에, 적어도 1개의 다른 레이저 광을 출사시키고,
상기 적어도 1개의 다른 폴리곤 스캐너에, 상기 적어도 1개의 다른 레이저 광을 상기 시트재의 상기 적어도 1개의 다른 부분을 향하여 편향시켜, 상기 적어도 1개의 다른 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사시킴으로써,
상기 시트재에 상기 2차원 패턴을 형성하는 레이저 가공 장치. - 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 레이저 광원에 상기 레이저 광을 단속적으로 출사시키고,
상기 폴리곤 스캐너에 상기 레이저 광을 상기 시트재를 향하여 편향시켜, 상기 레이저 광을 상기 제 2 방향을 따라 주사시킴으로써,
상기 시트재에 도트 형상으로 분포하는 복수의 가공 영역을 형성하고,
상기 복수의 가공 영역의 각각의 평균 지름은 10㎛ 이상 500㎛ 이하이고,
상기 복수의 가공 영역 중, 최근접의 2개의 가공 영역의 중심간 거리는 10㎛ 이상 500㎛ 이하인 레이저 가공 장치. - 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트재의 반송 속도는 0.5m/min 이상 10m/min 이하인 레이저 가공 장치.
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| JP2016107288A (ja) | 2014-12-04 | 2016-06-20 | 大阪シーリング印刷株式会社 | レーザー加工装置 |
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