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CN101505909B - 光学膜的切割方法 - Google Patents

光学膜的切割方法 Download PDF

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CN101505909B CN2007800309066A CN200780030906A CN101505909B CN 101505909 B CN101505909 B CN 101505909B CN 2007800309066 A CN2007800309066 A CN 2007800309066A CN 200780030906 A CN200780030906 A CN 200780030906A CN 101505909 B CN101505909 B CN 101505909B
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Abstract

提供了光学膜的切割方法和通过该切割方法切割的光学膜。该光学膜的切割方法包括激光束照射方法，其中在0.12至0.167J/mm的能量条件下照射激光束不低于0.1毫秒的连续照射时间以切割光学膜。该光学膜的特征在于，具有通过切割在其切割面引起的低于30μm尺寸的隆起部。该光学膜的切割方法能使得在通过其切割的切割面引起的隆起部的尺寸尽可能地小，并能在一起安装各种光学元件的情况下，防止引起接触故障或光学缺陷。

Description

光学膜的切割方法
技术领域
本发明涉及使用激光束的光学膜切割方法以及通过该切割方法获得的光学膜，特别地，本发明涉及通过使用每单位长度的能量和连续照射时间受到控制的激光束来切割光学膜如偏振膜的光学膜切割方法，以及通过使用该切割方法切割的光学膜。 
背景技术
为了切割各种光学膜如偏振膜，存在用冲模或切割刀来切割的机械式切割方法，以及用激光束来照射光学膜的激光切割方法。 
在机械式切割方法中，在切割光学膜期间从切割面产生细切割屑，在一些情况下，当将光学膜安装至液晶面板时，切割屑不期望地进入液晶面板内部。当切割屑进入液晶面板的内部时，液晶面板的显示缺陷发生，由此导致液晶面板的生产率降低的问题。 
相反，在激光切割方法的情况下，因为此切割屑在切割光学膜期间难以产生，所以液晶面板的生产率等与上述机械式切割方法相比没有下降很多，因此认为激光切割方法优于机械式切割方法。 
例如，JP-A-2005-189530公开了生产层压型偏振板的方法，其中层压体通过以下步骤形成：将偏振板及具有80％以上光透过率和100℃以上玻璃化转变温度的树脂膜层压，然后通过用激光照射层压体的树脂膜一侧来切割层压体。 
根据上述层压型偏振板的生产方法，可通过照射偏振板和树脂膜的层压体中的树脂膜一侧来防止在偏振板的切割面上产 生突出物和隆起。 
专利文献1：JP-A-2005-189530 
发明内容
然而，在上述层压型偏振板的生产方法中使用的激光通常是高斯光束(其光束强度呈高斯分布的光束)。由于光束强度的高斯分布，高斯光束具有以下特征：光束点的中心部分处的光束强度大，但是光束强度随着接近中心部分的外侧而逐渐降低。 
因此，当通过使用此种高斯光束来切割光学膜时，光学膜由于在光束点的中心部分处引起的光学膜成分的分解和气化而得以首先切割，但是，由于光束强度随着接近光束点的中心部分的外侧而降低，所以光学膜成分逐渐熔融和分解。 
在此情况下，当光学膜成分在光束点的中心部分处分解和气化时，发生指向至外侧的应力，以致在光束点的中心部分的外侧，熔融光学膜成分由于该应力而在没有分解和气化的情况下被向外挤压。因此，在光学膜的切割面产生熔融成分的突出物(隆起部)。 
当如上所述在光学膜切割面上产生隆起部时，存在以下问题：当将光学膜组合至液晶面板等时，可能会发生在液晶面板边缘的接合缺陷或各种光学缺陷。 
为解决上述常规问题而完成本发明，本发明的目的是提供通过使用激光束来切割光学膜如偏振膜的光学膜切割方法以及通过该切割方法切割的光学膜，即使在所述激光束具有高斯光束的特征的情况下，所述激光束每单位长度的能量和连续照射时间也受到控制，所述切割方法能够在光学膜切割面中保持尽可能小的隆起部尺寸，由此防止当将该光学膜组合至各种光学面板时产生的接合缺陷和光学缺陷。 
更具体地，本发明涉及下述(1)至(4)。 
(1)光学膜的切割方法，其包含通过在每单位长度的能量为0.12至0.167J/mm和连续照射时间为0.1毫秒以下的条件下，用激光束照射光学膜来切割光学膜。 
(2)根据上述(1)的光学膜的切割方法，其中当用激光束切割光学膜时，在膜切割面上产生的隆起部的尺寸为30μm以下。 
(3)根据上述(1)的光学膜的切割方法，其中激光是CO2激光。 
(4)光学膜，其通过根据上述(1)的切割方法切割，并具有在其切割面上产生的隆起部的尺寸为30μm以下。 
根据上述(1)的光学膜的切割方法，因为光学膜通过在每单位长度的能量为0.12至0.167J/mm和连续照射时间为0.1毫秒以下的条件下用激光束照射光学膜来切割，所以，即使在所述激光束具有高斯光束的特征的情况下，也可在光学膜切割面上保持尽可能小的隆起部尺寸，由此当将该光学膜组合至各种光学面板时，能够防止接合缺陷和光学缺陷。 
根据使用激光束的切割方法，可获得其中在其切割面上产生的隆起部的尺寸为30μm以下的光学膜。 
附图说明
图1是示意性示出光学膜结构的图。 
附图标记说明
1：光学膜 
2：偏振板 
3：表面保护膜 
4：粘合剂层 
5：隔板 
具体实施方式
以下，将基于实施方案并参照附图来详细描述根据本发明的光学膜的切割方法。 
首先，将基于图1说明根据该实施方案的光学膜的结构。图1是示意性示出光学膜结构的图。 
在图1中，光学膜1基本由偏振板2、接合至偏振板2的上表面的表面保护膜3、经由粘合剂层4接合至偏振板2下表面的隔板5形成。 
可使用已知的偏振板作为偏振板2，偏振板的实例包括通过在偏振膜的一面或两面的各个面上形成透明保护层而获得的那些。偏振膜并不特别限定，可使用已知的偏振膜。更特别地，例如可使用通过将各种膜染色、然后交联、拉伸和干燥制备的偏振膜，所述的将各种膜染色通过使该膜吸收二色性物质如碘和二色性染料而进行。上述之中，当使自然光入射至其中时，使线性偏振光在其中通过的那些为优选，具有优良的光透过率和偏振度的那些优选。吸收二色性物质的各种膜的实例包括亲水性聚合物膜如PVA膜、部分缩甲醛化的PVA膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物类部分皂化的膜和纤维素膜，也可使用其他膜如多烯定向膜如PVA的脱氯化氢处理产物和聚氯乙烯的脱氯化氢处理产物。上述之中，PVA膜为优选。偏振膜的厚度通常为约200μm，但不限于此。 
作为透明保护层，已知的透明膜是可用的，对其没有特别的限制，透明性、机械强度、热稳定性、水分屏蔽性能和各向同性等优良的那些为优选。用于透明层的材料的具体实例包括：聚酯类聚合物如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯；纤维素类聚合物如二乙酰基纤维素和三乙酰基纤维素；丙 烯酸类聚合物如聚(甲基)丙烯酸甲酯；苯乙烯类聚合物如聚苯乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)；以及聚碳酸酯类聚合物。该实例也包括聚烯烃类聚合物如聚乙烯、聚丙烯、环类或含降冰片烯结构的聚烯烃、和乙烯-丙烯共聚物、氯乙烯聚合物、尼龙类或芳族聚酰胺类聚合物、酰亚胺类聚合物、砜类聚合物、聚醚砜类聚合物、聚醚醚酮类聚合物、偏二氯乙烯类聚合物、乙烯醇类聚合物、乙烯醇缩丁醛类聚合物、烯丙酯类聚合物、聚甲醛类聚合物、环氧类聚合物及它们的混合的聚合物。上述之中，纤维素类聚合物为优选。该透明保护膜的厚度并不特别限定。 
在偏振膜和透明保护层之间的接合并不特别限定，例如可使用异氰酸酯类粘合剂、聚乙烯醇类粘合剂、明胶类粘合剂、乙烯基类胶乳和水类聚酯等。 
可依据预期用途在偏振板2的表面上进行各种处理如硬涂层处理、防反射处理、防粘处理、扩散处理、防眩光处理、带有防反射的防眩光处理、防静电处理和防污染处理等。 
硬涂层处理具有防止偏振板表面擦伤等的目的，且能够例如通过使用丙烯酰类或硅类紫外固化性树脂等在膜表面上形成硬度和滑动性优良的硬膜的方法来进行。防反射处理具有防止外部光在光学膜表面上反射的目的，且能够通过形成已知的防反射膜(物理光学膜或涂布的薄膜)等来进行。 
防眩光处理具有防止外部光在光学膜表面反射从而抑制偏振板等的透过光的可见度的目的。例如，可以进行通过喷沙法和压花处理法等的膜粗糙化，或将透明粒子混合至膜形成材料的膜形成方法等，以提供膜表面上的细微不平坦结构。作为用于形成表面细微不平坦的待含细粒子，可以使用具有例如0.5至50μm平均粒径并由无机材料形成的那些，所述无机材料如二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、氧化镉和氧化锑等。在形成表面细微不平坦结构的情况下，细粒子的使用量通常可为约2至50重量份，优选5至25重量份，相对于100重量份树脂。防眩光层还可通过使偏振板透过光的扩散而作为扩散层使用来扩大视野(视野扩大功能)等。 
用于层压偏振膜和透明保护层的方法并不特别限定，可进行通过使用例如异氰酸酯类粘合剂、聚乙烯醇类粘合剂、明胶类粘合剂、乙烯基胶乳类粘合剂或水类聚酯粘合剂等的已知方法。粘合剂的种类可根据偏振器和保护层等的材料来适当确定。 
作为表面保护层3，优选透明性、耐冲击性及耐热性优良的那些，其实例包括环氧树脂、聚酯树脂、甲基丙烯酸类树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、三乙酰基纤维素(TAC)、聚降冰片烯树脂如由JSR Corporation制造的ARTON(商品名)、聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚砜树脂、聚苯硫醚树脂以及聚醚砜树脂，其中环氧树脂为优选。它们可单独或以两种以上的组合使用。表面保护膜3的厚度可优选为约60μm。 
从待获得的树脂片的物理性质如挠性和强度的观点，环氧树脂可优选具有100至1000的环氧当量和120℃以下的软化点。此外，考虑到获得涂布性能和至片形的延展性能等优良的含有环氧树脂的液体，例如优选使用在等于或小于进行涂布的温度下，特别在常温下是液态的双组分型环氧树脂。 
环氧树脂的实例包括双酚型如双酚A型、双酚F型、双酚S型及通过向其中加入水获得的那些；酚醛清漆型如苯酚酚醛清漆型和甲酚酚醛清漆型；含氮环型如异氰脲酸三缩水甘油酯型和乙内酰脲型；脂环型；脂族型；芳族型如萘型；低吸水型如缩水甘油醚型和联苯型；双环型；酯型；醚酯型；及它们的改 性型。上述之中，从防止脱色等的观点，双酚A型环氧树脂、脂环型环氧树脂、异氰脲酸三缩水甘油酯型为优选，脂环型环氧树脂为特别优选。它们可单独或以两种以上的组合使用。 
因为环氧树脂的各向同性优良，所以其相位差可优选为5nm以下，更优选为1nm。 
作为待通过粘合剂层4接合于偏振板2的下表面的隔板5，例如优选包含机械强度和耐热性优良的树脂的片材，其实例包括聚酯类聚合物如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯；纤维素类聚合物如二乙酰基纤维素和三乙酰基纤维素；丙烯酸类聚合物如聚(甲基)丙烯酸甲酯；苯乙烯类聚合物如聚苯乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)；以及聚碳酸酯类聚合物。该实例同样包括聚烯烃类聚合物如聚乙烯、聚丙烯、环类或含降冰片烯结构的聚烯烃、乙烯-丙烯共聚物、氯乙烯聚合物、尼龙类或芳族聚酰胺类聚合物、酰亚胺类聚合物、砜类聚合物、聚醚砜类聚合物、聚醚醚酮类聚合物、偏二氯乙烯类聚合物、乙烯醇类聚合物、乙烯醇缩丁醛类聚合物、烯丙酯类聚合物、聚甲醛类聚合物、环氧类聚合物及它们的混合的聚合物。上述之中，聚酯类聚合物如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯为优选。隔板5的厚度可优选为约38μm。 
形成粘合剂层4的粘合剂并不特别限定，其实例包括聚合物类粘合剂如丙烯酸类、乙烯醇类、硅氧烷类、聚酯类、聚氨酯类和聚醚类粘合剂；以及橡胶类粘合剂。同样地，由乙烯醇类聚合物的水溶性交联剂如戊二醛、蜜胺和油酸等形成的粘合剂也可用。即使在湿气和热的影响下，上述粘合剂也难以剥离，且其光透过率和偏振度优良。上述之中，从透明性和耐久性的观点，可最优选使用丙烯酸类粘合剂。粘合剂并不受到类型如热交联型和光交联(紫外线或电子束)型来限定。 
丙烯酸类粘合剂包含具有透明性和上述动态储能弹性模量的丙烯酸类聚合物作为主要试剂，可将添加剂适当加入至丙烯酸类粘合剂，或可将丙烯酸类粘合剂通过使用无机填料来制成复合材料。丙烯酸类聚合物包含(甲基)丙烯酸烷基酯作为主要成分，该丙烯酸类聚合物通过以下步骤获得：出于经由基底涂层改进与偏振板的保护膜接触的目的，加入具有极性基团并能与主要成分共聚的改质单体，所述极性基团如OH基、COOH基、氨基、酰胺基、磺酸基和磷酸基；然后通过常规方法进行成分聚合处理。出于调节耐热性的目的，必要时进行交联处理。 
以下将描述该实施方案中使用的激光束。激光的实例包括CO2激光、YAG激光和紫外激光，其中，从宽厚度范围的广泛适用性高及无破损和裂纹的观点，CO2激光为优选。在激光照射中，功率和速度并不限定，切割可通过一次照射或通过多次照射来进行。激光照射的功率为例如10至800W，其中用于通过一次照射而切割的功率可优选为100至350W，用于通过两次照射而切割的功率可优选为50至200W。 
通过各种激光器产生的每种激光束基本都是在光束点的中心部分处具有最大光束强度值的高斯光束，因为光束强度呈高斯分布的形式，所以光束强度具有在光束点的中心部分处大和随着接近中心部分的外侧而逐渐降低的特征。 
因此，如在背景技术栏中所述，当高斯光束用于切割光学膜1时，尽管切割由于在光束点中心部分处引起的光学膜成分的分解和气化而开始，但是因为光束强度随着接近光束点中心部分的外侧而降低，所以光学膜成分逐渐熔融和分解。 
在此情况下，当光学膜成分在光束点中心部分处分解和气化时，产生指向外侧的应力，因此熔融光学膜成分由于该应力而被向外侧挤压，而在光束点中心部分的外侧既没有分解也没 有气化。结果，因为在光学膜的切割面上产生熔融成分的隆起部，所以当将光学膜组合至液晶面板时，可能会发生在液晶面板边缘的接合缺陷或各种光学缺陷。 
因此，在该实施方案中使用上述高斯光束，将该高斯光束的条件设置为：每单位长度的能量为0.12至0.167J/mm，连续照射时间为0.1毫秒以下。可通过使激光发生装置设置有各种光学元件及通过控制该光学元件来进行此条件的设置。 
以下将通过使用实施例和比较例来更详细地说明本发明，但本发明并不限于下述实施例。切割后在光学膜的切割面上产生的隆起部的尺寸通过使用激光显微镜或光学显微镜来测量。 
实施例1 
(偏振板的生产) 
偏振器通过将聚乙烯醇膜(厚度：80μm)在碘水溶液中拉伸至五倍并随后干燥来生产。然后，将具有反射率为1％以下的紫外聚氨酯硬涂层和物理光学薄膜(AR层)依次形成于三乙酰基纤维素膜(TAC膜)的一个表面上。分别将已处理的TAC膜层压在偏振器的一个表面上，将未经处理的TAC膜经由粘合剂层压在偏振器的另一个表面上，以获得偏振板(厚度：200μm，光透过率：45％)。 
(表面保护膜的生产) 
向100重量份的3，4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己烷甲酸酯中，加入作为固化剂的120重量份的甲基四氢邻苯二甲酸酐及作为硫化促进剂的2重量份的四正丁基鏻O，O-二乙基二硫代磷酸酯(diethylphosphoro dithioate)，并在搅拌下混合，然后通过采用浇铸法形成预制膜(厚度：600μm)。将预制膜在180℃下热固化30分钟，以生产环氧膜(厚度：700μm，380mm×280mm)。然后，将丙烯酸类聚氨酯紫外树脂涂布在上述环氧膜的一个表面 上以形成保护层(厚度：3μm)，由此获得树脂膜。该树脂膜具有91.7％的光透过率和180℃的玻璃化转变温度。 
(粘合剂的生产) 
将100重量份丙烯酸丁酯、5.0重量份丙烯酸、0.075重量份丙烯酸2-羟乙酯、0.3重量份偶氮二异丁腈和250重量份乙酸乙酯混合，使该混合物在60℃在搅拌下进行反应6小时，以获得具有1,630,000重均分子量的丙烯酸类聚合物溶液。相对于该丙烯酸类聚合物的聚合物固成分100重量份，向该丙烯酸类聚合物中加入0.6重量份的异氰酸酯类多官能化合物(商品名：ColonateL；由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.制造)和0.08重量份的硅烷偶联剂(商品名：KBM403，由Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.制造)，从而制备粘合剂溶液。由此获得的粘合剂溶液具有10N/25mm的90°剥离强度。 
(隔板的生产) 
将上述粘合剂以10μm的厚度涂布在PET膜(厚度：50μm)上，然后干燥，以获得表面保护片。 
(光学膜的生产) 
将偏振板的未处理的TAC膜一侧通过粘合剂(厚度23μm)粘合至表面保护膜的环氧膜一侧。将隔板通过使用粘合剂粘合至层压体的表面。 
(切割方法) 
通过使用高精度加工CO2激光器(商品名：SILAS-SAM(SPL2305)；由Shibuya Kogyo Co.，Ltd.制造；波长：10.6μm)，将光学膜通过从表面保护膜一侧用激光照射该光学膜来切割。在该情况下，如表1所示，在实施例1中将每单位长度的能量设置为0.120J/mm，将连续照射时间设置为0.100毫秒。将激光束的光束直径调节至100μm，将激光束的功率调节至120W。将激 光束的扫描速度设置为60m/min。 
在依据实施例1切割光学膜的情况下，在膜切割面上产生的隆起部的测量结果示于表2。 
实施例2 
在实施例2中，如表1所示，将每单位长度的能量设置为0.167J/mm，将连续照射时间设置为0.033毫秒。将激光束的光束直径调节至100μm，将激光束的功率调节至500W。将激光束的扫描速度设置为180m/min。其他的条件参数与实施例1的那些相同。 
在依据实施例2切割光学膜的情况下，在膜切割面上产生的隆起部的测量结果示于表2。 
实施例3 
在实施例3中，如表1所示，将每单位长度的能量设置为0.155J/mm，将连续照射时间设置为0.025毫秒。将激光束的光束直径调节至100μm，将激光束的功率调节至620W。将激光束的扫描速度设置为240m/min。其他的条件参数与实施例1的那些相同。 
在依据实施例3切割光学膜的情况下，在膜切割面上产生的隆起部的测量结果示于表2。 
比较例 
在比较例中，如表1所示，将每单位长度的能量设置为0.300J/mm，将连续照射时间设置为0.600毫秒。将激光束的光束直径调节至100μm，将激光束的功率调节至50W。将激光束的扫描速度设置为10m/min。其他的条件参数与实施例1的那些相同。 
在依据比较例切割光学膜的情况下，在膜切割面上产生的隆起部的测量结果示于表2。 
表1所示的是关于实施例1至实施例3以及比较例中使用的激光束的设置条件。 
表1 
    照射时间  (毫秒)   每单位长度的  能量(J/mm)   光束直径  (μm)   功率  (W)   速度  (m/min)
 实施例1   0.100   0.120   100   120   60
 实施例2   0.033   0.167   100   500   180
 实施例3   0.025   0.155   100   620   240
 比较例   0.600   0.300   100   50   10
同样，表2所示的是实施例1至实施例3以及比较例中测量的隆起部的尺寸。 
表2 
   隆起部[μm]
  实施例1  29
  实施例2  18
  实施例3  12
  比较例  45
表2中，在根据实施例1切割的光学膜的切割面上产生的隆起部的尺寸为29μm；在根据实施例2切割的光学膜的切割面上产生的隆起部的尺寸为18μm；以及在根据实施例3切割的光学膜的切割面上产生的隆起部的尺寸为12μm。因此，可根据任一实施例抑制隆起部的尺寸至30μm以下。从该结果可理解：可通过经由在以下条件下用激光束照射光学膜1而切割光学膜来抑制隆起部的尺寸至30μm以下：每单位长度的能量为0.12至0.167J/mm，连续照射时间为0.1毫秒以下。 
相反，可理解的是，因为在比较例中，每单位长度的能量为0.300J/mm(0.12至0.167J/mm之外)，连续照射时间为大于0.1毫秒的0.600毫秒，所以在依据比较例切割的光学膜的切割面上 产生的隆起部的尺寸为45μm。 
虽然已详细并参照其具体实施方案描述了本发明，但是对于本领域熟练技术人员显而易见的是，能在不偏离本发明范围的情况下对其做出各种改变和改进。 
本申请基于2006年8月23日递交的日本专利申请No.2006-226870，将其全部内容在此引入以作参考。 
此外，将文中引用的所有参考文献以其全部内容引入。 
工业应用性 
根据本发明的光学膜切割方法，可提供通过使用激光束来切割光学膜如偏振膜的光学膜切割方法，以及提供通过该切割方法切割的光学膜，即使在该激光束具有高斯光束特征的情况下，该激光束每单位长度的能量和连续照射时间也受到控制，该切割方法能够在光学膜切割面中保持尽可能地小的隆起部尺寸，并能防止当将该光学膜组合至各种光学面板时产生接合缺陷和光学缺陷。 

Claims (2)

1.一种光学膜的切割方法，其包含通过在激光束扫描能量为0.12至0.167J/mm和连续照射时间为0.1毫秒以下的条件下，用激光束照射光学膜来切割所述光学膜，当用所述激光束切割所述光学膜时，在膜切割面上产生的隆起部的尺寸为30μm以下，所述激光束为具有高斯光束特征的激光束，所述光学膜包括包含聚乙烯醇膜和三乙酰基纤维素膜的偏振板，所述光学膜由所述偏振板、接合至所述偏振板的上表面的表面保护膜、经由粘合剂层接合至所述偏振板的下表面的隔板形成。
2.根据权利要求1所述的光学膜的切割方法，其中所述激光是CO2激光。
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