TWI576192B - 雷射切割之裝置及方法 - Google Patents

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Description

雷射切割之裝置及方法
本發明係關於一種用於雷射切割(亦即，使用用於轉換之雷射輻射)薄片(諸如，光學膜)之裝置及一種用於使用此裝置之方法。
已藉由交替聚合物層之共擠出論證多層光學膜。舉例而言，美國專利3,610,724號(Rogers)、4,446,305號(Rogers等人)、4,540,623號(Im等人)、5,448,404號(Schrenk等人)及5,882,774號(Jonza等人)各自揭示多層光學膜。在此等聚合物多層光學膜中，聚合物材料主要或僅用於構成個別層。此等膜係可與高體積製造程序相容，且可以大的薄片及卷材形式製作。圖1中展示一說明性實施例。
在典型構造中，膜主體包含此等多層光學膜之一或多個層(有時稱作一「光學堆疊」)及其一或兩側上之其他保護層。說明性保護層包括一或兩側上之包含更強健材料(例如，聚碳酸酯或聚碳酸酯摻合物)之(例如)所謂的「表層」，此賦予該構造期望之額外機械、光學或化學性質。美國專利6,368,699號(Gilbert等人)及6,737,154號(Jonza等人)揭示其說明性實例。進一步包括用於保護之額外外層亦係常見的，例如有時稱作「預遮罩層」之可移除緩衝層，其在早期處置及處理期間保護膜主體且然後在稍後製造步驟期間被移除。說明性實例包括基於聚乙烯之膜及基於聚氨酯之膜。圖2中展示一說明性實施例。
然而，諸多產品應用需要相對小的且眾多片膜。對於此等應用，可藉由藉助機械手段(諸如藉由用一剪斷器件(例如，一剪刀)切割薄片，或用一刀片切開薄片，或用其他機械設備(例如，模衝壓及裁切機)進行切割來細分薄片而自此膜之一較大薄片獲得小片的多層光學膜。然而，藉由切割機構施加於膜上之力可在沿膜之切割線或邊緣之一區中造成層剝離。此對於諸多聚合物多層光學膜尤其如此。相對於膜之完好無損區域，所得剝離區通常由於一變色而係可辨識的。由於多層光學膜依靠個別層之密切接觸來產生期望之反射/透射特性，因此其由於剝離區中之降級而無法提供彼等期望之特性。在某些產品應用中，該剝離可不成問題或甚至不值得注意。在其他應用中，特別是在自邊緣至邊緣的實質上整片膜展示期望之反射或透射特性頗重要之情形中，或在該膜可經受可造成剝離隨時間在膜中傳播的機械應力及/或寬廣的溫度變化之情形中，剝離可極為不利。
美國專利6,991,695號(Tait等人)揭示一種使用雷射輻射切割或細分光學膜之方法，尤其使用可移除襯層來支撐膜及經切割片。雖然已經知道了聚合物材料之雷射轉換一段時間(參見，例如美國專利5,010,231號(Huizinga)及6,833,528號(De Steur等人))，但仍需要關於光學膜主體之雷射轉換之改良。
一典型裝置將包括發射用於正切割之材料之合適雷射輻射之一雷射輻射源及用於以與該雷射輻射源之期望定向(例如，在有效焦點帶內以平坦定向)支撐該材料之一支撐部件。由於光學膜之相對薄的性質及所使用雷射輻射之窄焦場，在諸多例項中在雷射輻射期間以平坦定向固持材料頗重要。眾所周知不銹鋼支撐部件用於此用途，部分因為可獲得的一致平坦組態。此外，眾所周知以一條帶組態使用支撐部件以達成較大操作效率及效用。
然而，不銹鋼可難以保持清潔且由於其吸收特性，其經受熱點之形成，此可造成對不銹鋼支撐部件或正切割之材料之損壞。
因此，期望用於雷射轉換操作(例如，用於光學膜之雷射轉換中)之經改良支撐部件。
本發明提供一種用於雷射轉換(亦即，切割)薄片材料之裝置及一種用於使用此裝置來轉換薄片之方法。該方法提供眾多優點，包括薄片材料(諸如光學膜)之雷射轉換之經改良有效性及效率。
簡要總結而言，本發明之裝置係一種雷射輻照台，其尤其包含一支撐部件，該支撐部件包含一背襯及在其一主表面上之一金面向層。已發現，當用以在對工件進行雷射轉換時支撐工件(諸如，光學膜)時，此等支撐部件提供若干個優點。
另外，提供一種用於在提供雷射轉換薄片材料時使用此等支撐部件之方法。
已發現，使用如本文所闡述之支撐部件在薄片材料(尤其係光學膜)之雷射轉換中提供令人意外的優點。在精確的製造程序(諸如，光學膜之轉換)中，膜必須以一尺寸及組態穩定方式平放於一平坦表面上。為獲得期望的精細切割，以一有限焦深精細地聚焦雷射輻射。
由端點所列舉之數值範圍包括所有納入於該範圍內之數值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4及5)。除非本內容另外明確指出，否則本說明書及隨附申請專利範圍中所使用之單數形式「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」包括複數指示物。因此，舉例而言，當提及含有「一化合物」之一組合物時，包括兩種或兩種以上化合物之一混合物。除非本內容另外明確指出，否則本說明書及隨附申請專利範圍中所使用之術語「或」通常採用其包括「及/或」之意義。
支撐部件
本發明之一說明性支撐部件42之一剖面展示於圖3中。在此實施例中，支撐部件42包含具有第一及第二主面之背襯44。在其第一主面上依序係選用連結層46、金面向層48及選用低表面能量塗層50。
該支撐部件可呈任一期望組態，例如，簡單的台板、墊板等，但針對操作效率，一連續條帶組態通常係較佳的。
背襯44通常提供支撐部件42之大部分結構整體性，從而賦予充足強度、尺寸穩定性等，以准許經由轉換程序操縱其上支撐有正轉換之薄片材料之支撐部件42。在一優選實施例中，支撐部件呈一連續條帶之形式，該連續條帶具充足撓性以繞過裝置，同時展現充足張力強度及針對欲施加至其之張力(例如，經由張力輥)之尺寸穩定性，以產生一平坦轉換帶。雖然熟習此項技術者可選擇其他合適材料用於背襯44，但不銹鋼(例如，316不銹鋼)通常係較佳的。
在較佳實施例中，在金面向層48與背襯44之間提供一或多個連結層46。此等連結層可用以增強背襯44與金面向層48之間的黏合，並且賦予金層增加的硬度及抗刮劃性。合適的連結層材料之說明性實例包括氮化鈦、氮化鋯、氮化鈦鋁及其組合。
在某些實施例中，可在金面向層中併入諸如鈷等加硬添加物，以在不會不期望地損害其反射特性之情形下增加其硬度及抗刮劃性。
金層稱作一面向層，乃因在將雷射輻射施加至正轉換之一薄片材料期間之使用中，在薄片材料被切割穿過時通過薄片材料之雷射輻射或在光束未被切斷之情形下在薄片材料之連續部分之間的雷射輻射入射至金層而非下伏背襯或連結層(若有的話)。金面向層位於雷射輻射之既定光學路徑中，從而遮蔽支撐部件之下伏組件(例如，背襯等)。
在某些實施例中，金面向層可覆蓋基本上背襯之整個面。在其他實施例中，金面向層不完全覆蓋背襯之整個面，例如，支撐部件之一或多個側邊緣可不被覆蓋，(例如)以提供在不接觸金面向層之情形下可進行夾捏以用於處置之部分。
已發現，如本文所闡述使用金面向層提供數個令人以外的優點，尤其在實施光學膜之雷射轉換時。
通常，在雷射輻照操作期間，雷射能量之一部分完全穿透工件且入射至下伏支撐表面。不銹鋼支撐表面之一問題在於不銹鋼將往往吸收此入射雷射輻射之一顯著部分，從而導致可損壞不銹鋼支撐件或正轉換之薄片材料之一溫度聚積。舉例而言，諸多光學膜之聚合物性質使其易於變得過熱，此可擾亂其中的必須維持以獲得期望的光學效能的精細結構。
金顯著比鋼更具反射性，因此金面向層在雷射輻射期間遮蔽下伏不銹鋼背襯，從而減小熱之聚積且最小化對支撐部件及支撐於其上之光學膜之損壞。金係一更有效紅外反射器，例如，在約10微米之波長下展現約99%之一反射率(與不銹鋼之約80%相比)。其次，金係以有效熱導體，因此其有效地自雷射切割程序傳導欲傳導離開目標帶之熱，從而減小工件上之餘熱之不期望效應，並且減小條帶損壞熱點形成之可能性。
由於金之相對高的表面能量，在雷射轉換切割程序中產生之碎屑可往往黏附至支撐部件之表面。在條帶組態之情形中，當條帶之此部分移動回至位置中時，此等碎屑可往往轉移至正轉換之新膜。即使碎屑不從條帶轉移至後續工件，其將往往吸收雷射能量且可導致對條帶或後續工件之局部損壞。
因此，將通常較佳清潔條帶並且賦予工作表面一較低表面能量性質。
由於金係實質上化學惰性的，因此其通常可易於藉由施加溶劑或其他清潔劑來清潔以自其清潔碎屑。如圖4中所展示，在一優選實施例中，裝置52將包含一濕式清潔輥66及一乾燥輥68以清潔支撐部件42。清潔輥沿與條帶相反之方向旋轉，從而提供一擦刷動作，並且施加選定濕式清潔劑。在所示組態中，乾燥輥亦充當對條帶之一張力輥以保持雷射轉換部分平坦。
在某些實施例中，可將一選用外層50施加至支撐部件42之曝露面，從而覆蓋金面向層48。舉例而言，可使用一合適低表面能量層來增強清潔度及表面之其他物理性質。
在某些實施例中，在支撐部件之前面上提供一類金剛石玻璃塗層(諸如，美國專利6,696,157號(David等人)中揭示)作為一外層。此等塗層可賦予支撐部件物理耐久性。由於可使其具有的高度透射特性，其不干擾雷射輻射與下伏金面向層之間的期望互動。
選用較低表面能量外層之其他說明性實例包括薄聚乙烯膜。此等材料成本低且可展現對雷射輻射之低吸收。可容易地藉由移除及替換低表面能量層來重新調整具有此等選用塗層之支撐部件。
已觀察到，在施加金面向層及其他層至背襯之表面之前將一精細紋理提供至其(例如，擦刷不銹鋼)往往減小由所得支撐部件提供之光譜反射之程度(藉由增加背散射之程度)，從而使得獲得較清潔的切割動作。
在某些實施例中，支撐部件將係實質上連續的。在某些實施例中，支撐部件將在其中具有若干個通道，亦即，通過背襯、金面向層等，以准許施加一真空以在雷射輻射期間將薄片材料在平坦、靜止位置中牢固地固持於支撐部件上。
雷射轉換裝置
本發明之一說明性連續雷射轉換裝置在操作中之一示意圖展示於圖4中。
在此實施例中，支撐部件42係根據本發明具有一金面向層之一不銹鋼條帶。支撐部件42組態為在張力下固持且藉由輥56、58前進之一連續條帶。
提供光學膜62且在夾持輥60下經過以穩固且平坦地座落於支撐部件42上。其上具有光學膜62之支撐部件42前進經過雷射輻射台54，亦即，視需要將雷射輻射引導於薄片材料以對其進行切割之目標位置。可以任一期望組態(例如，一連續輥、預切割薄片或小片等)提供光學膜。
雷射經選擇以提供用於切割光學膜或正切割之其他薄片材料之一合適輻射。將理解，雷射源及膜中之任一者或兩者可相對於彼此移動以獲得期望切割型樣。
在切割之後，將經轉換光學膜64(例如，期望形狀及大小的片)輸送至進一步處理、併入於其他產品中等。
支撐部件42前進經過清潔輥66。在所示實施例中，清潔輥66與支撐部件42之方向相反地轉動以便提供有效的清潔動作並自其移除碎屑。清潔輥66可施加液體溶劑或其他合適清潔劑以更有效地清潔支撐部件42之表面。在清潔輥66之後，支撐部件與乾燥輥68(例如，一柔軟表面)接觸地經過，該乾燥輥68自支撐部件42移除剩餘碎屑、污物及清潔劑。熟習此項技術者將顯而易見合適的替代清潔機構。
膜主體
用於本發明中之膜主體包括包含一多層光學膜或堆疊之彼等膜主體，該多層光學膜或堆疊具有第一主表面及第二主表面以及該等主表面中之至少一者上且通常兩者上之一聚合物表層。該等膜主體通常將在該(等)表層之外部上進一步包含一預遮罩層。圖2中展示一說明性實施例。膜與表層具有不同的吸收光譜，此使得雷射轉換成問題。
如本文中所使用，「多層光學膜」係指一延伸之光學主體，其厚度通常不大於約0.25 mm(一英吋之千分之十或幾密耳)。在某些例項中，一膜可附接或施加至另一光學主體，諸如具有合適反射或透射性質之一剛性基板或另一膜。該膜亦可呈一物理撓性形式，不管其係獨立的還是附接至(若干)其他撓性層。
圖1繪示用於本發明中之一例示性多層光學膜20。該膜包含複數個個別微層22、24。該等微層具有不同折射率特性以使得某些光在毗鄰微層之間的界面處被反射。該等微層足夠薄以使得在複數個界面處被反射之光經歷構造性或破壞性干涉以便給予該膜主體期望之反射或透射性質。對於經設計以反射紫外波長、可見波長或近紅外波長之光的光學膜，每一微層通常具有小於約1 μm之一光學厚度(亦即，一物理厚度乘以折射率)。然而，亦可包括較厚層，諸如該膜之外表面處之表層或安置於該膜內以分離微層之包裝之保護性邊界層。多層光學膜20亦可包含一或多個厚黏合層以將兩個或兩個以上多層光學膜薄片接合成一疊層。
多層光學膜20之反射與透射性質係各別微層之折射率之一函數。每一微層之特徵可至少在於藉由平面內折射率nx、ny及與該膜之一厚度軸相關聯之一折射率nz在該膜中所定位之位置。此等折射率表示用於分別沿相互正交的x軸、y軸及z軸偏振之光的對象材料之折射率(參見圖1)。在實踐中，折射率係藉由審慎的材料選擇及處理條件加以控制。膜主體20可係藉由以下步驟製作：共擠出通常數十或數百層兩種交替聚合物A、B，隨後視情況使該多層擠出物通過一或多個倍增模具(multiplication die)，且然後拉伸該擠出物或以其他方式使該擠出物定向以形成一最終膜。所得膜通常係由數十或數百個個別微層組成，該等微層之厚度及折射率經調整以在(若干)期望光譜區中(諸如在可見或近紅外光譜區中)提供一或多個反射譜帶。為了用適當數目個層達成高反射率，毗鄰微層較佳地針對沿x軸偏振的光展示至少為0.05之一折射率差Δnx)。若兩個正交偏振需要高反射率，則該等毗鄰微層亦較佳地針對沿y軸偏振的光展示至少為0.05之一折射率差Δny)。另外，折射率差Δny可小於0.05且較佳地係約0以產生反射具有一個偏振狀態之垂直入射光且透射具有一正交偏振狀態之垂直入射光之一多層堆疊。
若需要，亦可調整針對沿z軸偏振的光毗鄰微層之間的折射率差(Δn2)以針對傾斜入射光之p偏振分量達成期望反射率性質。為在下文中便於闡釋，將認為x軸在一干涉膜上之任一所關心點處係定向於該膜之平面內，以使得Δnx之量值係一最大值。因此，Δny之量值可等於或小於(但不大於)Δnx之量值。此外，在計算差Δnx、Δny、Δnz時選擇從哪一材料層開始係取決於需要Δnx為非負的。換言之，形成一界面的兩個層之間的折射率差係Δnj=n1j-n2j，其中j=x、y或z且其中選擇層標識1、2以使得n1x n2x，亦即，Δnx 0。
為了維持以斜角之p偏振光之高反射率，可控制微層之間的z折射率失配Δnx以使其實質上小於最大平面內折射率差Δnx，以使得Δnx 0.5*Δnx。更佳地，Δnx 0.25*Δnx。零或接近零量值之z折射率失配得出其針對p偏振光之反射率隨入射角改變而係常數或接近常數之微層間界面。此外，z折射率失配Δnx可經控制以相比於平面內折射率差Δnx而具有相反極性，亦即Δnx<0。此條件得出其針對p偏振光之反射率隨入射角增加而增加之界面，如針對s偏振光之情形。
可在PCT公開案WO 99/36248(Neavin等人)中發現用於聚合物多層光學膜之製作中之例示性材料。期望地，該等材料中之至少一者係其一應力光學係數具有一大絕對值之一聚合物。換言之，該聚合物較佳地在被拉伸時形成一大雙折射(至少約0.05，更佳地係至少約0.1或甚至0.2)。端視多層膜之應用，雙折射可形成於膜之平面內之兩個正交方向之間，一或多個平面內方向與垂直於膜平面之方向之間或此等情形之一組合。在未經拉伸之聚合物層之間的各向同性折射率寬廣地分離之特殊情形中，可減輕對聚合物中之至少一者中的大雙折射之偏好，但通常仍期望雙折射。此等特殊情形可在選擇用於鏡膜及用於使用一雙軸程序形成之偏振器膜之聚合物時發生，該雙軸程序沿兩個正交平面內方向拉動膜。此外，期望該聚合物能夠在拉伸之後維持雙折射，以便賦予成品膜期望之光學性質。可選擇一第二聚合物用於多層膜之其他層以使得在成品膜中該第二聚合物沿至少一個方向之折射率顯著不同於第一聚合物沿相同方向之折射率。出於便利之目的，可僅使用兩種相異聚合物材料且在擠出程序期間使彼等材料交錯以生產交替層A、B、A、B...來製作膜，如圖1中所展示。然而，無需僅使兩種相異聚合物材料交錯。而是，一多層光學膜之每一層可係由未在該膜中其他地方發現之一獨特材料或摻合物組成。較佳地，正共擠出之聚合物具有相同或類似之熔化溫度。
提供適度折射率差及適度層間黏合兩者之例示性兩種聚合物組合包括：(1)用於使使用主要藉助單軸拉伸之一程序製作之多層光學膜偏振，PEN/coPEN、PET/coPET、PEN/sPS、PET/sPS、PEN/EASTARTM及PET/EASTARTM，其中「PEN」係指聚萘二甲酸乙二酯，「coPEN」係指基於萘二甲酸之一共聚物或摻合物，「PET」係指聚對苯二甲酸乙二酯，「coPET」係指基於對苯二甲酸之一共聚物或摻合物，inchessPSinches係指間規聚苯乙烯及其衍生物，且EASTARTM係市場上可自伊士曼化學製品公司購得之一聚酯或共聚酯(據信包含環己基二亞甲基二醇單元及對苯二甲酸酯單元)；(2)用於使藉由操縱一雙軸拉伸程序之程序條件製作之多層光學膜偏振，PEN/coPEN、PEN/PET、PEN/PBT、PEN/PETG及PEN/PETcoPBT，其中「PBT」係指聚對苯二甲酸丁二酯；「PETG」係指採用一第二二醇(通常係環己基二甲醇)之PET之一共聚物，且「PETcoPBT」係指對苯二甲酸或其酯類與乙二醇和1,4丁二醇之一混合物之一共聚酯；(3)用於鏡膜(包括有色鏡膜)，PEN/PMMA、coPEN/PMMA、PET/PMMA、PEN/ECDELTM PET/ECDELTM PEN/sPS、PET/sPS、PEN/coPET、PEN/PETG及PEN/THVTM，其中「PMMA」係指聚甲基丙烯酸甲酯、ECDELTM係市場上可自伊士曼化學製品公司購得之一熱塑性聚酯或共聚酯(據信包含環己基二甲酸二甲酯單元、聚四甲基醚二醇單元及環己基二甲醇單元)，且THVTM係市場上可自3M公司購得之一含氟聚合物。
合適多層光學膜及相關構造之其他細節可在美國專利5,882,774號(Jonza等人)及PCT公開案WO 95/17303(Ouderkirk等人)及WO 99/39224(Ouderkirk等人)中找到。聚合物多層光學膜及膜主體可包含經選擇以用於其光學、機械及/或化學性質之額外層及塗層。參見美國專利6,368,699號(Gilbert等人)。聚合物膜及膜主體亦可包含無機層，諸如金屬或金屬氧化物塗層或層。
在一簡單實施例中，微層可具有對應於一1/4波堆疊之厚度，亦即，配置成各自基本上由相等光學厚度(f比率=50%)之兩個毗鄰微層組成之光學重複單位或單位單元，此光學重複單位藉由構造性干涉光而有效地反射，該構造性干涉光之波長.lamda.係兩倍於該光學重複單位之總光學厚度。圖1中展示此一配置，其中聚合物A之微層22毗鄰聚合物B之微層24形成遍及堆疊而重複之一單位單元或光學重複單位26。可使用沿膜之一厚度軸(例如，z軸)之厚度梯度來提供一加寬之反射譜帶。亦可使用經調整以使譜帶邊緣變陡之厚度梯度，如美國專利6,157,490號(Wheatley等人)中所論述。
亦涵蓋其他層配置，諸如具有其f比率不同於50%之2微層光學重複單位之多層光學膜，或其光學重複單位基本上由兩個以上微層組成之膜。此等替代性光學重複單位設計可減小或消除某些較高階反射。參見(例如)美國專利5,360,659號(Arends等人)及5,103,337號(Schrenk等人)。
在諸多實施例中，端視期望之應用，光學堆疊具有自約2微米至約120微米(200 nm至50密耳)之一厚度，且在諸多實施例中約0.5密耳(12.7微米)之一厚度係較佳的。
圖2展示本發明之包含多層光學堆疊20之一說明性膜主體，多層光學堆疊20具有第一主表面30及第二主表面32。在此實施例中，該膜主體包含主表面30、32上之兩個聚合物表層34、36，且進一步包含選用預遮罩層38、40。在一說明性實施例中，該光學堆疊包含50%之低熔PEN及50%之PETG且係0.5密耳厚，該等表層包含SA115聚碳酸酯且係0.2密耳厚，且預遮罩包含聚乙烯且係31微米厚。
在膜之製造、處置、轉換等期間且在最終應用中之使用期間在光學堆疊之至少一側且通常兩側上使用通常包含聚碳酸酯或聚碳酸酯摻合物之表層。此等膜之強健物理效能保護光學堆疊不降級，以便維持期望之光學效能性質。
在諸多例項中，在表層之外部上提供一預遮罩層。說明性實例包括聚乙烯(例如，LDPE、MDPE及HDPE)及聚氨酯材料以在製作期間覆蓋表層(其連同光學堆疊一起通常成為最終物件之部分)。聚乙烯通常係較佳的，此乃因其成本相對低且係撓性的。由於聚乙烯對藉由雷射進行切割之回應令人棘手，因此若使用聚酯預遮罩，則通常在根據本發明之雷射轉換期間將其移除(例如，剝除)。
實例
將參照以下說明性實例進一步闡述本發明。
如下文所闡述製作說明性支撐部件且接著將其曝露至諸如可用於轉換操作中之雷射輻射以評估對來自雷射輻射之損壞之敏感性。
實例1
使用一KDF 603濺鍍單元製作金塗佈鋼條帶支撐部件之兩個樣本。此單元具有一13英吋×13英吋基板台板，其在 濺鍍目標前方水平地經過。此通常稱作「側濺鍍」，乃因目標點既不向上亦不向下，而是向側部。濺鍍目標係具有兩個單獨電力連接之一經拆分目標。一側係鈦目標，且另一側係金目標。
在沈積之前各自用丙酮及IPA清潔兩個鋼條帶樣本，以移除任何表面油污。使用KAPTONTM膠帶將該等樣本各自附接至台板。單獨地進行每一樣本。在清潔之後，將樣本放置於負載鎖中，然後使用一機械幫浦將該負載鎖抽空。然後將樣本台板轉移至主室，在該主室處藉由一冷凍幫浦對其進行抽吸，直至主室達到其基本壓力。對於兩個樣本，在鈦沈積之前的基本壓力係7.1×10-6托，且在金沈積之前的基本壓力係5.9×10-6托。
特定沈積條件如下：
鈦沈積：
1.在1kW下將鈦目標預濺鍍2分鐘
2.以51cm/min之一速度使用一單遍掃描(提供175Å)。
3.氬氣流動：70標準立方釐米/分鐘或sccm(設定)/(實際，68sccm)
4.氣體壓力：6.5mT
5.目標電壓：570V
金沈積：
1.在1kW下將金目標預濺鍍15秒
2.以51cm/min之一速度進行2遍掃描(1500Å)或4遍(3000Å)
3.氬氣流動：50sccm(設定)/48sccm(實際)
4.氣體壓力：4.6 mT
5.目標電壓：587 V
緩衝層係鈦(一遍塗佈，或在厚度上係約75 nm)。金之厚度係300 nm(4遍)。在此實驗中，不在金面向層之頂部上形成低表面能量層。
不塗佈不銹鋼之一部分，以便可比較習用不銹鋼支撐表面上之雷射輻射之效應。
使用一Coherent E-400雷射器，將支撐部件曝露至數種不同輻射條件。將雷射遞送至一GSI掃描儀，焦斑大小估計係約250微米。以雷射脈衝重複速率(100 kHz，或1 kHz)、線掃描速度(亦即，100 mm/s)及雷射脈衝負載循環之條件來設定每一掃描儀線。藉助此雷射器，100 kHz極接近於連續波(CW)模式，而1 kHz脈衝重複速率接近於脈衝模式。雷射輸出展示於表1中。
觀察到，單個脈衝能量及雷射功率參數判定支撐部件將經歷損壞之臨限值。以高重複速率(100 kHz)或準CW模式，不銹鋼開始在253 W及150 mm/s掃描速度下經歷損壞。當雷射掃描線速度逐漸減小同時維持雷射功率時(亦即，在253 W下)，對不銹鋼之嚴重損壞發生，但當到達金面向層時損壞停止。當以30 mm/s之較慢速度輻射時，不銹鋼甚至在背表面上變形，但仍不存在對金塗佈部分之損壞。僅在將雷射功率增加至超過400瓦(或50%負載循環)及100 mm/s掃描速度時觀察到對金面向層之損壞。
當雷射處於脈衝式模式(亦即，1 kHz脈衝重複模式)時，金層更容易受到損壞，乃因單個脈衝能量高得多。不銹鋼表面在115瓦(10%負載循環)下開始展現損壞，而金面向層在224瓦(20%負載循環)下開始受到損壞。因此，金面向層實質上增加損壞臨限值。
實例2
在此實例中，將一低表面能量層施加至不具有一金面向層之不銹鋼。使用兩種不同塗層，即(1)類金剛石碳(「DLC」、氫化非晶碳或a-C:H)及(2)氟化類金剛石碳(「FDLC」)。藉助一PLASMA-THERMTM反應性離子蝕刻器來各自施加塗層。
藉助以下步驟進行不銹鋼上之DLC：
步驟1：以500 sccm之一流動速率及2000瓦之功率在氧電漿中處理60秒。
步驟2：以150 sccm之一流動速率及2000瓦之功率自四甲基矽烷(TMS)蒸氣沈積一非晶矽碳化物連結層30秒。所得一a-Si:C:H(氫化非晶矽碳化物)塗層係約100 nm厚。
步驟3：以200 sccm之一流動速率及2000瓦之功率自丁烷氣體沈積一類金剛石碳膜120秒。所得DLC塗層係約250 nm厚。
藉助以下步驟進行FDLC塗佈：
步驟1：相同
步驟2：相同
步驟3：分別以200 sccm及100 sccm之流動速率及2000瓦之功率自丙酮與八氟丙烷氣體之一混合物沈積FDLC 120秒。所得FDLC塗層厚度係約300 nm至400 nm。
在不存在金面向層之情形下，較低表面能量層甚至遠遠比未塗佈之不銹鋼層更早地受到損壞。在238W雷射功率、CW模式及150微米焦點下，DLC及FDLC塗層兩者在5000 mm/sec掃描速度下開始損壞，而不銹鋼在低於2500 mm/s之速度下經歷損壞。
實例3
在此實例中，使用具有一150 nm厚金面向層之一支撐部件及與實例1中相同之緩衝層。
藉助以下步驟在金層上方施加一非晶氟化矽碳化物(a-Si:C:F:H)釋放塗層：
步驟1：以150 sccm之一流動速率及200瓦之功率自四甲基矽烷(TMS)蒸氣沈積矽碳化物連結層30秒。所得SiC層係約20 nm厚。
步驟2：藉由將四甲基矽烷(TMS)與八氟丙烷(C3F8)氣體混合以150 sccm之流動速率沈積氟化聚矽氧碳化物各自10秒(以200瓦之一功率)。所得氟化聚矽氧碳化物層係約40 nm厚。
步驟3：以150 sccm之一流動速率自八氟丙烷沈積氟化碳20秒(以200瓦之一功率)。
類似於實例1，在脈衝模式(1 kHz)及準連續模式(100 kHz)兩者下，藉助約250微米之一雷射焦斑大小來雷射輻射支撐部件。在100 kHz及253瓦的雷射功率(30%負載循環)下，在約1000 mm/s之雷射掃描速度下觀察到不銹鋼之斑紋。相比之下，甚至在小於約50 mm/s之一掃描速度下未觀察到金面向層上之斑紋。
在1 kHz的重複速率下，當雷射處於53瓦(5%負載循環)及200 mm/s下時觀察到對未塗佈不銹鋼條帶之損壞。在200 mm/s的掃描速度下，在將雷射功率升高至224瓦(20%負載循環)以上之前未觀察到對金面向層之損壞。金面向層上之損壞臨限值類似於在不存在低表面能量塗層之情形下的損壞臨限值。
實例4
在此實例中，使用具有一300 nm厚金面向層之一支撐部件及與實例1中相同之緩衝層。
藉助以下步驟塗佈一低表面能量塗層，亦即FOMBLINTM端接型類金剛石玻璃(a-Si:C:H:O，或氫化氧化矽碳化物)：
步驟1：以500 sccm之一流動速率及500瓦之功率O2電漿60秒。
步驟2：以150 sccm之流動速率四甲基矽烷(TMS)蒸氣電漿10秒(以500瓦之一功率)，產生15 nm厚的TMS。
步驟3：以500 sccm之一流動速率及500瓦之功率O2電漿60秒，以製備DLG表面用於fomblin-silane至DLG之後續移植。
步驟4：隨後將經氧電漿處理之DLG膜浸沒於fomblin-silane溶液(可自3M購得的3MTM NOVECTM電子塗層EGC-1770)中且在烘箱中在250℃下烘焙5分鐘，產生10 nm至20 nm厚的a-Si:C:H:O塗層。
發現與其它三個實施例相比，此實施例提供最佳釋放能力。
當曝露至雷射輻射時，藉助約250微米之一雷射焦斑大小，在100 kHz及253瓦的雷射功率(30%負載循環)下，當雷射掃描速度係約200 mm/s時觀察到不銹鋼表面(具有DLC塗層)上之雷射斑紋。相比之下，甚至當掃描速度小於約100 mm/s時未觀察到金面向層部分上之斑紋。
在1 kHz的重複速率下，當雷射處於115瓦(10%負載循環)及200 mm/s下時觀察到對條帶之非金部分之損壞。相比之下，在200 mm/s的掃描速度下，在雷射功率高於270瓦(25%負載循環)之前未觀察到對金塗佈部分之損壞。金面向層上之損壞臨限值類似於在不存在低表面能量塗層之情形下的損壞臨限值。
自此等實例，顯而易見使用金面向層顯著增大條帶之損壞臨限值。
雖然已參照隨附圖式結合本發明之較佳實施例全面闡述了本發明，但應注意熟習此項技術者仍顯而易見各種改變及修改。應理解，此等改變及修改包括於由隨附申請專利範圍界定之本發明之範疇內，除非其與該範疇背離。本文所引用之所有專利及專利申請案以全文引用之方式併入。
20．．．多層光學膜
22．．．微層
24．．．微層
26．．．單位單元或光學重複單位
30．．．第一主表面
32．．．第二主表面
34．．．聚合物表層
36．．．聚合物表層
38．．．預遮罩層
40．．．預遮罩層
42．．．支撐部件
44．．．背襯
46．．．連結層
48．．．金面向層
50．．．低表面能量塗層
52．．．裝置
54．．．雷射輻射台
56．．．輥
58．．．輥
60．．．夾持輥
62．．．光學膜
64．．．經轉換光學膜
66．．．清潔輥
68．．．乾燥輥
參照圖式進一步闡釋本發明，其中：
圖1係一說明性多層光學膜之一極為放大之透視圖；
圖2係一說明性多層光學膜主體之一部分之一剖視圖；
圖3係本發明之一說明性支撐部件之一剖視圖；及
圖4係本發明之一說明性雷射轉換程序及裝置之一示意圖。
此等圖未按比例且意欲僅係說明性的且係非限定性的。
42．．．支撐部件
44．．．背襯
46．．．連結層
48．．．金面向層
50．．．低表面能量塗層

Claims (8)

  1. 一種用於雷射轉換薄片材料之裝置，該裝置包含具有一金面向層之一支撐部件及一雷射輻射台，其中該支撐部件經組態以在目標位置中支撐一薄片材料至該雷射輻射台。
  2. 如請求項1之裝置，其中該支撐部件係一連續條帶。
  3. 如請求項1之裝置，其中該支撐部件包含一背襯。
  4. 如請求項1之裝置，其中該支撐部件包含一不銹鋼背襯。
  5. 如請求項3之裝置，其中該背襯具有一第一主面，且在該第一主面上依序係一選用連結層、該金面向層及一選用低表面能量塗層。
  6. 如請求項5之裝置，其中該連結層包含氮化鈦、氮化鋯及氮化鈦鋁之至少一者及其組合。
  7. 如請求項1之裝置，其中該支撐部件具有真空通道穿過其中。
  8. 一種雷射轉換薄片材料之方法，其包含(1)提供如請求項1之一裝置；(2)提供該薄片材料；及(3)將雷射輻射引導於該薄片材料處以在該薄片材料中形成切口。
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