TWI402129B - Optical film cutting method and optical film - Google Patents

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Kitada Kazuo
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Description

光學薄膜之切斷方法及光學薄膜
本發明係關於使用雷射光束將光學薄膜切斷之方法及由該切斷方法所得之光學薄膜，特別係關於使用控制了雷射光束中每單位長度之能量及連續照射時間之雷射光束，而進行偏光薄膜等之光學薄膜之切斷的光學薄膜之切斷方法，以及由該切斷方法所切斷之光學薄膜。
習知以來，關於將偏光薄膜等之各種光學薄膜進行切斷，存在有使用鑄模和切斷刀刃而進行切斷之機械式切斷方法，和對光學薄膜照射雷射光束以進行切斷之雷射切斷方法。
於此，機械式切斷方法在將光學薄膜切斷時，於切斷面將產生細微的切斷殘渣，在將光學薄膜安裝於液晶面板等上時，將有此種切斷殘渣混入液晶面板內部的情形。若切斷殘渣如此混入液晶面板內部，則由於液晶面板之顯示上將發生不良情況，故結果會有造成液晶面板之製造產率降低的問題。
相對於此，於雷射切斷方法之情況下，由於光學薄膜之切斷時不易產生切斷殘渣，故相較於上述之機械式切斷方法，不致於在液晶面板等之製造時使產率如其般降低，屬於較機械式切斷方法更優良之切斷方法。
例如，於日本專利特開2005－189530中，記載有下述之層合型偏光板之製造方法：將偏光板與光穿透率為80%以上且玻璃轉移溫度為100℃以上之樹脂薄膜進行層合而形成層合體，對此種層合體之樹脂薄膜側照射雷射，藉此切斷層合體。
根據上述層合型偏光板之製造方法，藉由對偏光板與樹脂薄膜之層合體中的樹脂薄膜側照射雷射，可防止偏光板切斷面上產生突起物和隆起。
專利文獻1：日本專利特開2005－189530號公報
然而，上述層合型偏光板之製造方法中所使用的雷射，一般為高斯光束(光束強度呈高斯分佈之光束)。此種高斯光束係由於光束強度呈高斯分佈，故具有於光束點中心部之光束強度較大，但光束強度則自中心部朝向外側漸漸地變小的特性。
從而，若使用上述之高斯光束切斷光學薄膜，則雖然首先於光束點中心部發生光學薄膜成分的分解氣化而予以切斷，但隨著朝向光束點中心部之外側，由於光束強度變小，故光學薄膜成分之分解會變成漸漸地熔融、分解。
此時，於光束點中心部中光學薄膜成分被分解氣化時，會發生朝向外側之應力，以此種應力為起因，在光束點中心部之外側，尚未分解氣化而仍呈熔融之光學薄膜成分被朝外側擠壓。結果，於光學薄膜之切斷面上，會產生該熔融部分之突起部(隆起部)。
若如上述般在光學薄膜切斷面上產生隆起部，則將光學薄膜組裝至液晶面板等時，將有於液晶面板之邊緣部發生接黏不良等、或於光學上發生各種不良情況的問題。
本發明係為了消除上述習知問題而完成者，其目的在於提供一種即使在雷射光束具有高斯光束特性的情況下，藉由使用經控制了雷射光束之每單位長度之能量及連續照射時間之雷射光束，而切斷偏光薄膜等之光學薄膜，則可使光學薄膜切斷面上之隆起尺寸儘可能減小，且組裝至各種光學面板中時，可防止接黏不良和光學性不良情況之發生的光學薄膜之切斷方法，以及藉該切斷方法所切斷之光學薄膜。
亦即，本發明係關於以下之(1)~(4)。
(1)一種光學薄膜之切斷方法，係包含：依每單位長度之能量為0.12~0.167J/mm且連續照射時間為0.1msec以下之條件，對光學薄膜照射雷射光束以切斷光學薄膜。
(2)如上述(1)之光學薄膜之切斷方法，其中，藉由上述雷射光束切斷光學薄膜時，於切斷面上所產生之隆起部的尺寸為30 μm以下。
(3)如上述(1)之光學薄膜之切斷方法，其中，上述雷射為CO2 雷射。
(4)一種光學薄膜，其特徵為，係藉由上述(1)之切斷方法所切斷，於其切斷面上所產生之隆起部的尺寸為30 μm以下。
根據上述(1)之光學薄膜之切斷方法，由於依每單位長度之能量為0.12~0.167J/mm且連續照射時間為0.1msec以下之條件，對光學薄膜照射雷射光束以切斷光學薄膜，故即使在雷射光束具有高斯光束特性的情況下，仍可使光學薄膜切斷面上之隆起尺寸儘可能地減小，因此，組裝至各種光學面板中時，可防止接黏不良和光學性不良情況之發生。
於此，根據上述使用雷射光束之切斷方法，可得到使於切斷面所產生之隆起部的尺寸為30 μm以下的光學薄膜。
以下，針對本發明之光學薄膜之切斷方法，根據實施形態並參照圖式進行詳細說明。
首先，根據圖1說明本實施形態之光學薄膜之構成。圖1為概略表示光學薄膜之構成的說明圖。
圖1中，光學薄膜1基本上係由偏光板2、接黏於偏光板2上面之表面保護薄膜3、經由黏著劑層4而接黏於偏光板2下面之分隔件5所構成。
於此，作為偏光板2可使用公知者，一般可舉例如於偏光薄膜之單面或兩面上形成有透明保護層者。作為上述之偏光薄膜並無特別限制，可使用公知之偏光薄膜。具體而言，可使用例如藉由公知方法，於各種薄膜上，使碘和二色性染料等之二色性物質吸附以進行染色，並予以交聯、延伸、乾燥而調製者等。其中，較佳係使自然光入射時直線偏光可穿透的薄膜，其光穿透率和偏光度優越者為佳。作為使上述二色性物質吸附之各種薄膜，可舉例如PVA系薄膜、部分縮甲醛化PVA系薄膜、乙烯．醋酸乙烯酯共聚合體系部分皂化薄膜、纖維素系薄膜等之親水性高分子薄膜等，此等之外，亦可使用例如PVA之脫水處理物和聚氯乙烯之脫鹽酸處理物等之多烯配向薄膜等。此等之中，較佳為PVA系薄膜。又，上述偏光薄膜之厚度通常為200 μm左右，但並不限定於此。
作為上述透明保護層並無特別限制，可使用公知之透明薄膜，例如，較佳係透明性、機械強度、熱穩定性、水分阻斷性、等向性等優越者。作為此種透明保護層之材質的具體例，可舉例如：聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等之聚酯系聚合物；二乙醯基纖維素和三乙醯基纖維素等之纖維素系聚合物；聚(甲基)丙烯酸甲酯之丙烯酸系聚合物；聚苯乙烯和丙烯腈．苯乙烯共聚合體(AS樹脂)等之苯乙烯系聚合物；聚碳酸酯系聚合物等。又，可舉例如：聚乙烯、聚丙烯、具有環系或降烯構造之聚烯烴、乙烯．丙烯共聚合體等之聚烯烴系聚合物；氯乙烯聚合物、尼龍和芳香族聚醯胺系聚合物；醯亞胺系聚合物；碸系聚合物；聚醚碸系聚合物；聚醚醚酮系聚合物；偏二氯乙烯系聚合物；乙烯醇系聚合物；乙烯丁醛系聚合物；芳酯系聚合物；聚氧亞甲基系聚合物；環氧系聚合物；上述各種聚合物之摻合物等。其中，較佳為纖維素系聚合物。透明保護薄膜之厚度並無特別限定。
上述偏光薄膜與透明保護層之接黏，並無特別限制，可使用例如異氰酸酯系接黏劑、聚乙烯醇系接黏劑、明膠系接黏劑、乙烯系乳膠系、水系聚酯等。
於上述偏光板2之表面上，視目的可實施例如硬塗處理、抗反射處理、防黏處理、擴散處理、抗眩處理、帶抗反射之抗眩處理、抗靜電處理、防污染處理等之各種處理。
上述硬塗處理係以防止偏光板表面損傷等為目的，可藉由例如利用丙烯酸系、聚矽氧系等之紫外線硬化型樹脂，於薄膜表面上形成硬度和滑動特性優越之硬化皮膜的方法而進行。上述抗反射處理係以於光學薄膜表面防止外光反射為目的，可藉由公知之抗反射膜(物理光學薄膜、塗佈薄膜)等之形成而進行。
另外，防眩處理係以防止於光學薄膜表面因外光反射而阻礙偏光板穿透光之辨視性等為目的。例如可藉由噴砂方式、壓花加工方式等之薄膜的疏面化，和於薄膜形成材料中配合透明微粒子之成膜方法等，對薄膜表面賦予細微凹凸構造。作為上述表面細微凹凸之形成中所含有的微粒子，可使用平均粒徑例如為0.5~50 μm，由二氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化錫、氧化銦、氧化鎘、氧化銻等之有機系材料所構成的透明微粒子等。於形成表面細微凹凸構造時，微粒子之使用量係相對於樹脂100重量份，一般為2~50重量份左右，較佳為5~25重量份。防眩層亦可為兼用於使偏光板穿透光擴散而擴大視覺等之擴散層(視覺擴大機能等)者。
上述偏光薄膜與透明保護層之層合方法，並無特別限制，可藉由公知方法而進行，例如，可使用異氰酸酯系接黏劑、聚乙烯醇系接黏劑、明膠系接黏劑、乙烯系乳膠系接黏劑、水系聚酯等。此等種類可由上述偏光片和透明保護層之材質等而適當決定。
其次，作為表面保護薄膜3，較佳為如上述般透明性和耐衝擊性、耐熱性優越者，可舉例如：環氧系樹脂、聚酯系樹脂、甲基丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯(PC)系樹脂、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)系樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)系樹脂、三乙醯基纖維系(TAC)、聚降烯系樹脂(例如，商品名ARTON樹脂；JSR公司製)、聚醯亞胺系樹脂、聚醚醯亞胺系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚碸系樹脂、聚苯硫醚系樹脂、聚醚碸系樹脂等；其中，較佳為環氧樹脂。此等可為一種，亦可併用二種以上。又，表面保護薄膜3之厚度較佳為60 μm左右。
作為上述環氧樹脂，由所得樹脂片材之柔軟性和強度等之物性等觀點而言，較佳係環氧當量100~1000、軟化點120℃以下。更佳係藉由得到塗佈性和片材狀展開性等優越的環氧樹脂含有液等，而使用於塗佈時之溫度以下(尤其是常溫下)顯示液體狀態之二液混合型者。
作為上述環氧樹脂，可舉例如：雙酚A型、雙酚F型、雙酚S型、於此等加成水之雙酚型；苯酚酚醛清漆型和甲酚酚醛清漆型等之酚醛清漆型；三聚異氰酸三環氧丙酯型和乙內醯脲型等之含氮環型；脂環式型；脂肪族型；萘型等之芳香族型；環氧丙基醚型、聯苯型等之低吸水率型；二環型、酯型、醚酯型、此等之改質型等。其中，由防止變色性等之觀點而言，較佳為雙酚A型環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、三聚異氰酸三環氧丙酯型，特佳為脂環式環氧樹脂。此等可為一種，亦可併用二種以上。
另外，由光學等向性優良之方面而言，上述環氧樹脂較佳係相位差為5nm以下，特佳為1nm。
再者，作為經由黏著劑層4而接黏於偏光板2下面之分隔件5，較佳係例如含有機械強度優越、耐熱性優越之樹脂的片材，可舉例如：聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等之聚酯系聚合物；二乙醯基纖維素和三乙醯基纖維素等之纖維素系聚合物；聚(甲基)丙烯酸甲酯等之丙烯酸系聚合物；聚苯乙烯和丙腈．苯乙烯共聚合體(AS樹脂)等之苯乙烯系聚合物；聚碳酸酯系聚合物。又，可舉例如：聚乙烯．聚丙烯、具有環系或降烯構造之聚烯烴、乙烯、丙烯共聚合體等之聚烯烴系聚合物；氯乙烯聚合物、尼龍和芳香族聚醯胺系聚合物；醯亞胺系聚合物；碸系聚合物；聚醚碸系聚合物；聚醚醚酮系聚合物；偏二氯乙烯系聚合物；乙烯醇系聚合物；乙烯丁醛系聚合物；芳酯系聚合物；聚氧亞甲基系聚合物；環氧系聚合物；或上述聚合物之摻合物等。其中，較佳為聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等之聚酯系。又，分隔件5之厚度較佳為38 μm左右。
另外，作為構成黏著劑層4之黏著劑，並無特別限制，可舉例如丙烯酸系、乙烯醇系、聚矽氧系、聚酯系、聚胺基甲酸酯系、聚醚系等之聚合物製接黏劑；橡膠系接黏劑等。又，亦可使用由戊二醛、三聚氰胺、草酸等之乙烯醇系聚合物之水溶性交聯劑等所構成的接黏劑等。上述接黏劑係例如受到濕度和熱之影響亦不易剝離，光穿透率和偏光度亦優越。其中，由透明性和耐久性之觀點而言，最好使用丙烯酸系接黏劑。又，接黏劑為例如熱交聯型式、光(紫外線、電子射線)交聯型式等，其種類並無限定。
上述丙烯酸系接黏劑係以具有透明性及上述之動貯存彈性模數之丙烯酸系聚合體作為主劑，視需要亦可添加適當之添加劑，亦可與無機填充材等進行複合化。上述丙烯酸系聚合體係以(甲基)丙烯酸烷基酯作為主成分，為了提升經由底塗層而與偏光板之保護薄膜的密黏性，而加入具有OH基、COOH基、胺基、醯胺基、磺酸基、磷基等之極性基的可為上述主成分進行共聚合的改質用單體，將此等依常法進行聚合處理而獲得，以調整耐熱性為目的之下，視需要可實施適當之交聯處理。
接著，針對本實施形態所使用之雷射光束進行說明。作為雷射，可舉例如CO2 雷射、YAG雷射、UV雷射等，其中，由厚度範圍適用性較高、不產生破裂及缺角之觀點而言，較佳為CO2 雷射。上述雷射照射中，未限制輸出及速度，可依一次照射進行切斷，亦可依複數次照射進行切斷。上述雷射照射之輸出，為例如10W~800W，以1次照射進行切斷時，較佳為100W~350W，以2次照射進行切斷時，較佳為例如50W~200W。
由上述各種雷射所產生之雷射光束，基本上為於雷射點中心部具有光束強度最大值的高斯光束，由於光束強度呈高斯分佈，故具有於光束點中心部之光束強度較大，但光束強度會自中心部朝向外側漸漸地變小的特性。
從而，若使用此種高斯光束切斷光學薄膜1，則雖然如習知技術中所說明般，首先於光束點中心部發生光學薄膜成分的分解氣化而予以切斷，但隨著朝向光束點中心部之外側，由於光束強度變小，故光學薄膜成分之分解會變成漸漸地熔融、分解。
此時，於光束點中心部中光學薄膜成分被分解氣化時，會發生朝向外側之應力，以此種應力為起因，在光束點中心部之外側，尚未分解氣化而仍呈熔融之光學薄膜成分被朝外側擠壓。結果，於光學薄膜之切斷面上，產生該熔融部分之隆起部，故將光學薄膜1組裝至液晶面板等時，於液晶面板之邊緣部發生接黏不良、或於光學上發生各種不良情況。
因此，本實施形態中，係在使用上述之高斯光束之下，設定其每單位長度之能量為0.12~0.167J/mm且連續照射時間為0.1msec以下之條件。此種條件設定可藉由在雷射產生裝置中設置各種光學元件，並控制各光學元件而進行。
以下，使用實施例及比較例，更具體地說明本發明，但本發明並不限定於以下實施例。又，切斷後之光學薄膜之切斷面上所產生之隆起部的尺寸，係使用雷射顯微鏡或光學顯微鏡而予以測定。
(實施例1) (偏光板製作)
首先，將聚乙烯醇薄膜(厚度80 μm)於碘水溶液中延伸為5倍，使其乾燥而製成偏光片。接著，於三乙醯基纖維素薄膜(TAC薄膜)之單面上，依序形成反射率1%以下之UV胺基甲酸乙酯硬塗層、物理光學薄膜(AR層)。然後，將經此處理之TAC薄膜經由接黏劑層合於上述偏光片之單面上，將未處理之TAC薄膜經由接黏劑層合於上述偏光片之另一面上，而調製成偏光板(厚度200 μm，光穿透率45%)。
(表面保護薄膜製作)
於3,4－環氧基環己基甲基－3,4－環氧基環己烷羧酸酯100重量份中，分別添加甲基四氫酞酸酐120重量份作為硬化劑、四正丁基鏻0,0－二乙基二硫磷酸酯2重量份作為硬化促進劑並予以攪拌混合，使用流延法形成預薄膜(厚度600 μm)。再者，將上述預薄膜以180℃進行熱硬化30分鐘，製成環氧薄膜(厚度700 μm，380mm×280mm)。接著，於上述環氧薄膜單面上塗佈丙烯酸基胺基甲酸乙酯UV樹脂，形成保護層(厚度3 μm)，藉此得到樹脂薄膜。此樹脂薄膜之光穿透率為91.7%，玻璃轉移溫度為180℃。
(黏著劑製作)
將丙烯酸丁酯100重量份、丙烯酸5.0重量份、丙烯酸2－羥基乙酯0.075重量份、偶氮雙異腈0.3重量份與醋酸乙酯250重量份混合，於攪拌之下以約60℃進行反應6小時，得到重量平均分子量163萬之丙烯酸系聚合物溶液。於上述丙烯酸系聚合物溶液中，相對於該聚合物固形份100重量份，添加異氰酸酯系多官能性化合物(商品名Coronate L：日本POLYURETHANE工業製)0.6重量份、與矽烷偶合劑(商品名KBM403：信越化學製)0.08重量份，調製成黏著劑溶液。又，所得之黏著劑溶液之90°剝除剝離強度為10N/25mm。
(分隔件製作)
於PET薄膜(厚度50 μm)上，以厚度10 μm之方式塗佈上述黏著劑並使其乾燥，得到表面保護片材。
(光學薄膜製作)
將上述偏光板之未處理TAC薄膜側，經由上述黏著劑(厚度23 μm)與上述表面保護薄膜之環氧薄膜側貼合。於此種層合體之單面上藉由上述黏著劑貼合上述分隔件。
(切斷方法)
使用精密加工CO2 雷射(商品名SILAS－SAM(SPL2305型)；澁谷工業製，波長10.6 μm)，自上述光學薄膜之表面保護薄膜側照射雷射以進行切斷。此時，於實施例1中，如表1所示般，設定每單位長度之能量為0.120J/mm，且連續照射時間為0.100msec。又，將雷射光束之光束徑調整為100 μm，將功率調整為120W。再者，雷射光束之掃瞄速度設定為60m/min。
依照上述實施例1切斷光學薄膜時，將於薄膜切斷面上所產生之隆起部進行測定，結果示於表2。
(實施例2)
於實施例2中，如表1所示般，設定每單位長度之能量為0.167J/mm，且連續照射時間為0.033msec。又，將雷射光束之光束徑調整為100 μm，將功率調整為500W。再者，雷射光束之掃瞄速度設定為180m/min。此等以外之條件，係依與上述實施例1之情況與相同條件而進行。
依照上述實施例2切斷光學薄膜時，將於薄膜切斷面上所產生之隆起部進行測定，結果示於表2。
(實施例3)
於實施例3中，如表1所示般，設定每單位長度之能量為0.155J/mm，且連續照射時間為0.025msec。又，將雷射光束之光束徑調整為100 μm，將功率調整為620W。再者，雷射光束之掃瞄速度設定為240m/min。此等以外之條件，係依與上述實施例1之情況與相同條件而進行。
依照上述實施例3切斷光學薄膜時，將於薄膜切斷面上所產生之隆起部進行測定，結果示於表2。
(比較例)
於比較例中，如表1所示般，設定每單位長度之能量為0.300J/mm，且連續照射時間為0.600msec。又，將雷射光束之光束徑調整為100 μm，將功率調整為50W。再者，雷射光束之掃瞄速度設定為10m/min。此等以外之條件，係依與上述實施例1之情況與相同條件而進行。
依照上述比較例切斷光學薄膜時，將於薄膜切斷面上所產生之隆起部進行測定，結果示於表2。
下述表1中，表示於實施例1至實施例3及比較例中所使用之雷射光束的設定條件。
又，下述表2中，表示於實施例1至實施例3及比較例中所測定之隆起部之尺寸。
表2中，依實施例1所切斷之光學薄膜之切斷面上所產生的隆起部尺寸為29 μm，依實施例2所切斷之光學薄膜之切斷面上所產生的隆起部尺寸為18 μm，又，依實施例3所切斷之光學薄膜之切斷面上所產生的隆起部尺寸為12 μm。藉此，任一實施例中均可將隆起部之尺寸抑制在30 μm以下。如此可知，藉由依每單位長度之能量為0.12~0.167J/mm，且連續照射時間為0.1msec以下之條件，對光學薄膜1照射雷射光束而切斷光學薄膜，則可將在光學薄膜切斷面上所產生之隆起部尺寸抑制在30 μm以下。
相對於此，比較例中，可知由於每單位長度之能量為超出0.12~0.167J/mm的0.300J/mm，且連續照射時間為超過0.1msec之0.600msec，故依比較例所切斷之光學薄膜之切斷面上所產生的隆起部尺寸變大為45 μm。
雖以參照特定態樣詳細說明了本發明，但本領域從業者當明白可在不脫離本發明精神與範圍下，進行各種變更及修正。
尚且，本申請案係根據2006年8月23日所申請之日本專利申請(特願2006－226870)，引用其整體於此。
又，引用於此之所有參照係以整體取用。
(產業上之可利用性)
根據本發明之光學薄膜之切斷方法，係提供一種即使在雷射光束具有高斯光束特性的情況下，藉由使用經控制了雷射光束所照射之每單位長度之能量及連續照射時間之雷射光束，而切斷偏光薄膜等之光學薄膜，則可使光學薄膜切斷面上之隆起尺寸儘可能減小，且組裝至各種光學面板中時，可防止接黏不良和光學性不良情況之發生的光學薄膜之切斷方法，以及藉該切斷方法所切斷之光學薄膜。
1．．．光學薄膜
2．．．偏光板
3．．．表面保護薄膜
4．．．黏著劑層
5．．．分隔件
圖1為概略表示光學薄膜之構成的說明圖。
1．．．光學薄膜
2．．．偏光板
3．．．表面保護薄膜
4．．．黏著劑層
5．．．分隔件

Claims (2)

  1. 一種光學薄膜之切斷方法，其特徵為包含：依每單位長度之能量為0.12~0.167J/mm且連續照射時間為0.1msec以下之條件，對光學薄膜照射具有高斯光束特性的雷射光束，以切斷光學薄膜；該光學薄膜係具有至少含聚乙烯醇系薄膜與三乙醯基纖維素薄膜而形成的偏光板。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學薄膜之切斷方法，其中，藉由上述雷射光束切斷光學薄膜時，於薄膜切斷面上所產生之隆起部的尺寸為30μm以下。
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