JP7561826B2 - How to cut composite materials - Google Patents
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Description
本発明は、脆性材料層の一方の面側に樹脂製の光学機能層(例えば、偏光フィルム)が積層され、脆性材料層の他方の面側に樹脂製の保護層(例えば、保護フィルム)が積層された複合材を分断する方法に関する。特に、本発明は、脆性材料層の端面にクラックを生じさせることなく、複合材を分断可能な方法に関する。The present invention relates to a method for dividing a composite material in which a resin optical functional layer (e.g., a polarizing film) is laminated on one side of a brittle material layer and a resin protective layer (e.g., a protective film) is laminated on the other side of the brittle material layer. In particular, the present invention relates to a method capable of dividing a composite material without causing cracks on the end surface of the brittle material layer.
近年、液晶パネルの薄型化や高精細化が進んでいることに加え、インタフェースに多様性を持たせるために画面上にタッチセンサ機能を搭載した液晶パネルが、携帯電話からインフォメーションディスプレイまで、幅広い分野において用いられるようになっている。
最近では、薄型化や軽量化の観点から、タッチセンサを液晶セルのガラス基板に組み込んだインセルタイプの液晶セルを有する液晶パネルが登場している。
In recent years, LCD panels have become thinner and more highly detailed, and in order to add variety to interfaces, LCD panels equipped with on-screen touch sensor functions are now being used in a wide range of fields, from mobile phones to information displays.
Recently, from the viewpoint of reducing thickness and weight, liquid crystal panels having in-cell type liquid crystal cells in which a touch sensor is incorporated into the glass substrate of the liquid crystal cell have appeared.
一方、薄ガラスと呼ばれるフィルム状のガラスが、液晶パネルの最表面に配置される前面板として注目されつつある。薄ガラスはロール状に巻き取ることができるため、いわゆるロール・ツー・ロール方式の製造プロセスにも適応できる利点があり、偏光フィルムと一体化したガラス偏光フィルムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ガラス偏光フィルムは、インセルタイプの液晶セルに貼り合わせるだけでタッチセンサ機能を搭載した液晶パネルを得ることができるため、前面板として強化ガラスを用いた一般的な液晶パネルに比べて、製造プロセスをはるかに簡略化できる。
On the other hand, a film-like glass called thin glass is attracting attention as a front panel to be placed on the outermost surface of a liquid crystal panel. Thin glass can be wound into a roll, so it has the advantage of being applicable to a so-called roll-to-roll manufacturing process, and a glass polarizing film integrated with a polarizing film has been proposed (for example, see Patent Document 1).
Glass polarizing film can be used to produce an LCD panel equipped with a touch sensor function simply by bonding it to an in-cell type LCD cell, making the manufacturing process much simpler than that of conventional LCD panels that use tempered glass as a front panel.
上記のガラス偏光フィルムのように、ガラス等から形成された脆性材料層と偏光フィルム等から形成された光学機能層とが積層された複合材を、用途に応じた所望の形状・寸法に分断する方法として、特許文献2に記載の方法が提案されている。
特許文献2に記載の方法は、CO2レーザ光源等のレーザ光源から発振したレーザ光を複合材の分断予定線に沿って複合材の光学機能層(特許文献2では、樹脂層)に照射して光学機能層を形成する樹脂を除去した後、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光(超短パルスレーザ光)を複合材の分断予定線に沿って脆性材料層に照射して脆性材料層を形成する脆性材料を除去することで、複合材を分断する方法である。
特許文献2に記載の方法によれば、分断後の脆性材料層の端面にクラックが生じないという利点を有する。
A method described in
The method described in
The method described in
ここで、上記のガラス偏光フィルムのように、ガラス等から形成された脆性材料層と偏光フィルム等から形成された光学機能層とが積層された複合材は、分断後の複合材片における光学機能層が積層された脆性材料層の面と反対側の面に、保護フィルム等の保護層が積層されて出荷されるのが一般的である。分断後の複合材片毎に保護層を積層する工程を実行するには手間を要するため、この手間を無くして工数を削減するために、脆性材料層の一方の面側に光学機能層が積層され、脆性材料層の他方の面側に保護層が積層された複合材を一度に分断する方法が望まれている。Here, as in the above-mentioned glass polarizing film, a composite material in which a brittle material layer formed from glass or the like and an optical function layer formed from a polarizing film or the like are laminated is generally shipped with a protective layer such as a protective film laminated on the side of the cut composite piece opposite the side of the brittle material layer on which the optical function layer is laminated. Since it is time-consuming to perform the process of laminating a protective layer for each cut composite piece, there is a need for a method of cutting a composite material in which an optical function layer is laminated on one side of a brittle material layer and a protective layer is laminated on the other side of the brittle material layer all at once in order to eliminate this time and reduce the number of steps.
しかしながら、特許文献2には、脆性材料層の一方の面側に光学機能層が積層され、脆性材料層の他方の面側に保護層が積層された複合材を一度に分断する方法について提案されていない。However,
なお、非特許文献1には、超短パルスレーザ光を用いた加工技術において、超短パルスレーザ光のフィラメンテーション現象を利用することや、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系又はベッセルビーム光学系を適用することが記載されている。In addition, Non-Patent
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、脆性材料層の一方の面側に樹脂製の光学機能層が積層され、脆性材料層の他方の面側に樹脂製の保護層が積層された複合材を分断可能な方法であって、脆性材料層の端面にクラックが生じない複合材の分断方法を提供することを課題とする。The present invention has been made to solve the problems of the conventional technology as described above, and has an objective of providing a method for dividing a composite material in which a resin optical functional layer is laminated on one side of a brittle material layer and a resin protective layer is laminated on the other side of the brittle material layer, the method being capable of dividing a composite material in which no cracks are generated on the end surface of the brittle material layer.
前記課題を解決するため、本発明者らは、前述の特許文献2に記載の方法を適用することを検討した。
具体的には、脆性材料層の一方の面側に樹脂製の光学機能層が積層され、脆性材料層の他方の面側に樹脂製の保護層が積層された複合材において、CO2レーザ光源等から発振したレーザ光によって複合材の分断予定線に沿って光学機能層に加工溝(第1加工溝)を形成すると共に、CO2レーザ光源等から発振したレーザ光によって複合材の分断予定線に沿って保護層に加工溝(第2加工溝)を形成することを考えた。そして、分断後の光学機能層の端面に深刻な熱劣化が生じない(熱劣化に伴う変色領域が少ない)ようにするために、第2加工溝を通じて超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光(超短パルスレーザ光)を複合材の分断予定線に沿って脆性材料層に照射すれば良いのではないかと考えた。
In order to solve the above problems, the present inventors have considered applying the method described in the above-mentioned
Specifically, in a composite material in which a resin optical functional layer is laminated on one side of a brittle material layer and a resin protective layer is laminated on the other side of the brittle material layer, a processed groove (first processed groove) is formed in the optical functional layer along the planned dividing line of the composite material by a laser beam oscillated from a CO2 laser light source, etc., and a processed groove (second processed groove) is formed in the protective layer along the planned dividing line of the composite material by a laser beam oscillated from a CO2 laser light source, etc. Then, in order to prevent serious thermal deterioration from occurring on the end face of the optical functional layer after dividing (there is less discolored area due to thermal deterioration), it was thought that it would be sufficient to irradiate the brittle material layer along the planned dividing line of the composite material with a laser beam (ultrashort pulse laser beam) oscillated from an ultrashort pulse laser light source through the second processed groove.
しかしながら、本発明者らが実際に上記の方法について試験を行ったところ、第2加工溝を形成するレーザ光の出力が小さく、第2加工溝の深さが小さすぎると、超短パルスレーザ光を脆性材料層に照射した際に、脆性材料層にその厚み方向に貫通する加工痕を形成することができず、複合材を分断できないことが分かった。一方、第2加工溝を形成するレーザ光の出力が大き過ぎると、脆性材料層が熱ダメージを受け、超短パルスレーザ光を脆性材料層に照射した際に、熱ダメージを受けた箇所を起点として、脆性材料層の端面にクラックが生じることが分かった。そして、脆性材料層に加工痕を形成することができ、なお且つ、脆性材料層の端面にクラックを生じさせないように、第2加工溝を形成するためのレーザ光の出力を適切な値に設定するには、極めて微妙な調整を必要とし、自動化が困難であることが分かった。However, when the inventors actually conducted tests on the above method, it was found that if the output of the laser light for forming the second groove is small and the depth of the second groove is too small, when the brittle material layer is irradiated with the ultrashort pulse laser light, a processing mark penetrating the brittle material layer in the thickness direction cannot be formed, and the composite cannot be divided. On the other hand, it was found that if the output of the laser light for forming the second groove is too large, the brittle material layer is thermally damaged, and when the brittle material layer is irradiated with the ultrashort pulse laser light, cracks are generated on the end surface of the brittle material layer starting from the thermally damaged area. It was also found that extremely delicate adjustments are required to set the output of the laser light for forming the second groove to an appropriate value so that processing marks can be formed in the brittle material layer and cracks are not generated on the end surface of the brittle material layer, making automation difficult.
このため、本発明者らは更に鋭意検討した結果、第2加工溝の幅が超短パルスレーザ光の脆性材料層への照射位置におけるスポット径以上となるように、第2加工溝を形成すれば、第2加工溝を形成するためのレーザ光の出力の微妙な調整を必要とせずに、脆性材料層の端面にクラックを生じさせることなく複合材を分断できることを見出し、本発明を完成した。Therefore, the inventors conducted further intensive research and discovered that if the second groove is formed so that its width is equal to or greater than the spot diameter at the irradiating position of the ultrashort pulsed laser light on the brittle material layer, it is possible to cut the composite material without causing cracks on the end surface of the brittle material layer, without requiring delicate adjustment of the output of the laser light to form the second groove, and thus completed the present invention.
本発明は、上記の本発明者らの知見に基づき完成したものである。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、脆性材料層の一方の面側に樹脂製の光学機能層が積層され、前記脆性材料層の他方の面側に樹脂製の保護層が積層された複合材を分断する方法であって、第1レーザ光源から発振したレーザ光を前記複合材の分断予定線に沿って前記光学機能層に照射して前記光学機能層を形成する樹脂を除去することで、前記分断予定線に沿った第1加工溝を形成すると共に、第2レーザ光源から発振したレーザ光を前記分断予定線に沿って前記保護層に照射して前記保護層を形成する樹脂を除去することで、前記分断予定線に沿った第2加工溝を形成する加工溝形成工程と、前記加工溝形成工程の後、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を前記第2加工溝側から前記分断予定線に沿って前記脆性材料層に照射して前記脆性材料層を形成する脆性材料を除去することで、前記分断予定線に沿った加工痕を形成する加工痕形成工程と、を含み、前記加工溝形成工程において、前記第2加工溝の幅が、前記加工痕形成工程で前記超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光の前記脆性材料層への照射位置におけるスポット径以上となるように、前記保護層を形成する樹脂を除去し、前記加工溝形成工程において、前記第2レーザ光源から発振したレーザ光の前記保護層への照射位置を前記分断予定線に直交する方向にずらして、各照射位置で前記分断予定線に沿って前記レーザ光を前記保護層に照射した後、前記各照射位置の間に存在する前記保護層を形成する樹脂を剥離することで、前記第2加工溝を形成する、複合材の分断方法を提供する。
The present invention has been completed based on the above-mentioned findings of the present inventors.
That is, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for dividing a composite material in which a resin optical functional layer is laminated on one surface side of a brittle material layer and a resin protective layer is laminated on the other surface side of the brittle material layer, the method including: a processed groove forming step of irradiating a laser beam oscillated from a first laser light source onto the optical functional layer along a planned dividing line of the composite material to remove the resin that forms the optical functional layer, thereby forming a first processed groove along the planned dividing line, and irradiating a laser beam oscillated from a second laser light source onto the protective layer along the planned dividing line to remove the resin that forms the protective layer, thereby forming a second processed groove along the planned dividing line; and after the processed groove forming step, a laser beam oscillated from an ultrashort pulse laser light source is irradiated onto the brittle material along the planned dividing line from the second processed groove side. and a machining mark forming step of irradiating a material layer with brittle material that forms the brittle material layer to form a machining mark along the planned division line, wherein in the machining groove forming step, the resin that forms the protective layer is removed so that the width of the second machining groove is equal to or greater than the spot diameter at the irradiation position of the brittle material layer with the laser light oscillated from the ultrashort pulse laser light source in the machining mark forming step, and in the machining groove forming step, the irradiation position of the laser light oscillated from the second laser light source on the protective layer is shifted in a direction perpendicular to the planned division line, and the laser light is irradiated to the protective layer along the planned division line at each irradiation position, and then the resin that forms the protective layer between each irradiation position is peeled off to form the second machining groove .
本発明に係る方法によれば、加工溝形成工程において、光学機能層を形成する樹脂及び保護層を形成する樹脂を除去することで、分断予定線に沿った第1加工溝及び第2加工溝を形成した後、加工痕形成工程において、第2加工溝側から脆性材料層を形成する脆性材料を除去することで、同じ分断予定線に沿った加工痕を形成する。そして、加工溝形成工程で形成される第2加工溝は、その幅が加工痕形成工程で超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光(超短パルスレーザ光)の脆性材料層への照射位置におけるスポット径以上となるように形成される。これにより、前述の本発明者らの知見通り、脆性材料層の端面にクラックを生じさせることなく、脆性材料層を分断可能である。
本発明に係る方法のように、第2加工溝の幅を超短パルスレーザ光の脆性材料層への照射位置におけるスポット径以上とすることにより、超短パルスレーザ光のエネルギーが保護層を形成する樹脂を除去するのに消費され難くなり、脆性材料層を形成する脆性材料を除去するのに十分に使用されるため、脆性材料層に加工痕を形成することができ、なお且つ、脆性材料層の端面にクラックを生じさせないようにできる。
According to the method of the present invention, in the groove forming step, the resin forming the optical functional layer and the resin forming the protective layer are removed to form the first groove and the second groove along the planned division line, and then in the mark forming step, the brittle material forming the brittle material layer is removed from the second groove side to form a mark along the same planned division line. The width of the second groove formed in the groove forming step is formed to be equal to or greater than the spot diameter at the irradiation position of the laser light (ultrashort pulse laser light) oscillated from the ultrashort pulse laser light source in the mark forming step. This makes it possible to divide the brittle material layer without causing cracks on the end face of the brittle material layer, as found by the inventors above.
As in the method of the present invention, by making the width of the second processing groove equal to or greater than the spot diameter at the irradiating position of the ultrashort pulse laser light on the brittle material layer, the energy of the ultrashort pulse laser light is less likely to be consumed in removing the resin that forms the protective layer, and is fully used to remove the brittle material that forms the brittle material layer, so that processing marks can be formed in the brittle material layer and cracks can be prevented from occurring on the end face of the brittle material layer.
なお、本発明に係る方法において、「レーザ光を前記複合材の分断予定線に沿って前記光学機能層に照射」とは、複合材の厚み方向(光学機能層、脆性材料層及び保護層の積層方向)から見て、分断予定線に沿ってレーザ光を光学機能層に照射することを意味する。また、本発明に係る方法において、「レーザ光を前記分断予定線に沿って前記保護層に照射」とは、複合材の厚み方向(光学機能層、脆性材料層及び保護層の積層方向)から見て、分断予定線に沿ってレーザ光を保護層に照射することを意味する。さらに、「レーザ光を前記第2加工溝側から前記分断予定線に沿って前記脆性材料層に照射」とは、複合材の厚み方向(光学機能層、脆性材料層及び保護層の積層方向)から見て、分断予定線に沿ってレーザ光を第2加工溝側から保護層に照射することを意味する。
また、本発明に係る方法において、「分断予定線に沿って・・・照射」とは、分断予定線上に照射、又は、分断予定線の近傍位置において分断予定線に平行に照射することを意味する。
さらに、本発明に係る方法において、「第2加工溝の幅」とは、分断予定線に直交する方向の第2加工溝の底部の寸法を意味する。
In the method according to the present invention, "irradiating the optical functional layer with a laser beam along the planned dividing line of the composite" means irradiating the optical functional layer with a laser beam along the planned dividing line when viewed from the thickness direction of the composite (the stacking direction of the optical functional layer, the brittle material layer, and the protective layer). In the method according to the present invention, "irradiating the protective layer with a laser beam along the planned dividing line" means irradiating the protective layer with a laser beam along the planned dividing line when viewed from the thickness direction of the composite (the stacking direction of the optical functional layer, the brittle material layer, and the protective layer). Furthermore, "irradiating the brittle material layer with a laser beam from the second processing groove side along the planned dividing line" means irradiating the protective layer with a laser beam from the second processing groove side along the planned dividing line when viewed from the thickness direction of the composite (the stacking direction of the optical functional layer, the brittle material layer, and the protective layer).
In the method according to the present invention, "irradiating along the planned dividing line" means irradiating on the planned dividing line, or irradiating a position in the vicinity of the planned dividing line parallel to the planned dividing line.
Furthermore, in the method according to the present invention, the "width of the second groove" means the dimension of the bottom of the second groove in a direction perpendicular to the intended dividing line.
また、本発明に係る方法において、加工溝形成工程において用いる第1レーザ光源及び第2レーザ光源の種類は、発振したレーザ光で樹脂を除去できるものである限りにおいて、特に限定されるものではない。ただし、複合材に対するレーザ光の相対的な移動速度(加工速度)を高めることが可能である点で、赤外域の波長のレーザ光を発振するCO2レーザ光源やCOレーザ光源を用いることが好ましい。第1レーザ光源及び第2レーザ光源は、同一の種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。また、第1レーザ光源及び第2レーザ光源は必ずしも別に用意する必要はなく、第1レーザ光源を第2レーザ光源として兼用することも可能である。
第1レーザ光源及び第2レーザ光源を別に用意する場合には、第1レーザ光源を光学機能層側に配置し、第2レーザ光源を保護層側に配置して、第1レーザ光源を用いて光学機能層に第1加工溝を形成した後、第2レーザ光源を用いて保護層に第2加工溝を形成すればよい。また、第2レーザ光源を用いて保護層に第2加工溝を形成した後、第1レーザ光源を用いて光学機能層に第1加工溝を形成してもよい。さらに、第1レーザ光源及び第2レーザ光源を用いて、第1加工溝及び第2加工溝を同時に形成することも可能である。
また、第1レーザ光源を第2レーザ光源として兼用する場合には、光学機能層及び保護層のうち何れか一方に対向する側に第1レーザ光源(第2レーザ光源)を配置し、第1レーザ光源(第2レーザ光源)を用いて光学機能層に第1加工溝を形成(又は保護層に第2加工溝を形成)した後、光学機能層及び保護層のうち何れか他方に第1レーザ光源(第2レーザ光源)が対向するように複合材を反転させて、第1レーザ光源(第2レーザ光源)を用いて保護層に第2加工溝を形成(又は光学機能層に第1加工溝を形成)することも可能である。
In addition, in the method according to the present invention, the types of the first laser light source and the second laser light source used in the processing groove forming process are not particularly limited as long as they can remove the resin with the oscillating laser light. However, it is preferable to use a CO2 laser light source or a CO laser light source that oscillates a laser light with a wavelength in the infrared range, since it is possible to increase the relative moving speed (processing speed) of the laser light with respect to the composite material. The first laser light source and the second laser light source may be the same type or different types. In addition, the first laser light source and the second laser light source do not necessarily need to be prepared separately, and the first laser light source can also be used as the second laser light source.
When the first laser light source and the second laser light source are prepared separately, the first laser light source is arranged on the optical functional layer side, and the second laser light source is arranged on the protective layer side, and the first laser light source is used to form the first groove in the optical functional layer, and the second laser light source is used to form the second groove in the protective layer. Also, the second laser light source may be used to form the second groove in the protective layer, and the first laser light source may be used to form the first groove in the optical functional layer. Furthermore, the first laser light source and the second laser light source may be used to simultaneously form the first groove and the second groove.
In addition, when the first laser light source is also used as the second laser light source, the first laser light source (second laser light source) can be arranged on the side facing either the optical functional layer or the protective layer, and the first laser light source (second laser light source) can be used to form a first processing groove in the optical functional layer (or form a second processing groove in the protective layer), and then the composite material can be inverted so that the first laser light source (second laser light source) faces the other of the optical functional layer and the protective layer, and the first laser light source (second laser light source) can be used to form a second processing groove in the protective layer (or form the first processing groove in the optical functional layer).
さらに、本発明に係る方法において、加工痕形成工程で形成する加工痕としては、例えば、特許文献2に記載のような分断予定線に沿ったミシン目状の貫通孔を例示できる。この場合、加工痕形成工程の後に、分断予定線に沿って外力を加えることで、複合材を分断することができる。複合材への外力の付加方法としては、機械的なブレイク(山折り)、赤外域レーザ光による切断予定線の近傍部位の加熱、超音波ローラによる振動付加、吸盤による吸着及び引き上げ等を例示できる。複合材への外力の付加方法として、赤外域レーザ光による切断予定線の近傍部位の加熱を用いる場合には、脆性材料層に生じた熱応力により、ミシン目状の貫通孔を繋ぐように分断予定線に沿って亀裂が進展し、脆性材料層が分断(割断)されることになる。なお、第1加工溝の底部に樹脂の残渣が残っている場合には、上記のように外力を加えて脆性材料層を分断した後、例えば、光学機能層に更に機械的な外力を加えて複合材を分断すればよい。光学機能層ひいては脆性材料層に更なる機械的な外力が加わっても、この時点では、脆性材料層が既に分断されているため、脆性材料層の端面にクラックが生じることはない。
本発明に係る方法において、加工痕形成工程で形成する加工痕は、必ずしもミシン目状の貫通孔に限るものではない。加工痕形成工程において、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光と脆性材料層との分断予定線に沿った相対移動速度を小さく設定するか、超短パルスレーザ光源のパルス発振の繰り返し周波数を大きく設定すれば、加工痕として、分断予定線に沿って一体的に繋がった貫通孔(長孔)が形成される。この場合、加工痕形成工程の後に、分断予定線に沿って外力を加えなくても、脆性材料層を分断することができる。ただし、第1加工溝の底部に樹脂の残渣が残っている場合には、脆性材料層を分断した後、例えば、光学機能層に機械的な外力を加えて複合材を分断すればよい。
Furthermore, in the method according to the present invention, the processing marks formed in the processing mark forming step can be exemplified by perforated through holes along the planned dividing line as described in
In the method according to the present invention, the processing marks formed in the processing mark forming step are not necessarily limited to perforated through holes. In the processing mark forming step, if the relative movement speed between the laser light oscillated from the ultrashort pulse laser light source and the brittle material layer along the planned dividing line is set to be small, or the repetition frequency of the pulse oscillation of the ultrashort pulse laser light source is set to be large, a through hole (long hole) integrally connected along the planned dividing line is formed as the processing mark. In this case, the brittle material layer can be divided without applying an external force along the planned dividing line after the processing mark forming step. However, if a resin residue remains at the bottom of the first processing groove, for example, after dividing the brittle material layer, a mechanical external force may be applied to the optical function layer to divide the composite material.
本発明に係る方法において、加工溝形成工程で形成する第2加工溝の幅を、加工痕形成工程で超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光(超短パルスレーザ光)の脆性材料層への照射位置におけるスポット径以上とするには、例えば、第2レーザ光源から発振したレーザ光の照射位置を分断予定線に直交する方向にずらして、各照射位置でレーザ光を保護層に照射した後、各照射位置の間に存在する保護層を形成する樹脂を剥離することが考えられる。この樹脂を剥離する部分の寸法(分断予定線に直交する方向の寸法)を超短パルスレーザ光の脆性材料層への照射位置におけるスポット径以上とすれば、第2加工溝の幅を超短パルスレーザ光の脆性材料層への照射位置におけるスポット径以上にすることができる。
そこで、本発明は、前記加工溝形成工程において、前記第2レーザ光源から発振したレーザ光の前記保護層への照射位置を前記分断予定線に直交する方向にずらして、各照射位置で前記分断予定線に沿って前記レーザ光を前記保護層に照射した後、前記各照射位置の間に存在する前記保護層を形成する樹脂を剥離することで、前記第2加工溝を形成する。
In the method according to the present invention, in order to make the width of the second processed groove formed in the processed groove forming step equal to or larger than the spot diameter at the irradiation position of the brittle material layer with the laser light (ultrashort pulse laser light) oscillated from the ultrashort pulse laser light source in the processed mark forming step, for example, it is possible to shift the irradiation position of the laser light oscillated from the second laser light source in a direction perpendicular to the planned division line, irradiate the protective layer with the laser light at each irradiation position, and then peel off the resin forming the protective layer present between each irradiation position. If the dimension of the part where this resin is peeled off (the dimension in the direction perpendicular to the planned division line) is equal to or larger than the spot diameter at the irradiation position of the brittle material layer with the ultrashort pulse laser light, the width of the second processed groove can be equal to or larger than the spot diameter at the irradiation position of the brittle material layer with the ultrashort pulse laser light.
Therefore, in the present invention , in the processing groove formation process, the irradiation position of the laser light emitted from the second laser light source onto the protective layer is shifted in a direction perpendicular to the planned division line, and the laser light is irradiated onto the protective layer along the planned division line at each irradiation position, and then the resin forming the protective layer that is present between each of the irradiation positions is peeled off, thereby forming the second processing groove.
上記の方法(以下、適宜、「剥離法」という)によれば、例えば、加工溝形成工程において、第2レーザ光源から発振したレーザ光を、分断予定線を基準として分断予定線に直交する方向に等距離の位置にそれぞれ照射し、その間に存在する保護層を形成する樹脂を剥離することが考えられる。これにより、分断予定線を幅方向の中心とする第2加工溝を形成した後、分断予定線上に超短パルスレーザ光を照射すれば、第2レーザ光源から発振したレーザ光の照射位置と、超短パルスレーザ光の照射位置とが、第2加工溝の幅の1/2だけずれることになる。
したがい、仮に、加工溝形成工程において、第2レーザ光源から発振したレーザ光の出力がある程度大きく設定され、保護層を形成する樹脂が除去されて脆性材料層の表面が露出して熱ダメージを多少受けたとしても、同じ箇所に超短パルスレーザ光が照射され難いため、脆性材料層の端面にクラックが生じ難い。
なお、各照射位置の間に存在する保護層を形成する樹脂の剥離は、公知の剥離装置を適宜用いて行うことが可能である。
According to the above method (hereinafter, appropriately referred to as the "peeling method"), for example, in the groove forming step, the laser light emitted from the second laser light source is irradiated at positions at equal distances in a direction perpendicular to the planned division line based on the planned division line, and the resin forming the protective layer present therebetween is peeled off. As a result, after forming the second groove with the planned division line as the center in the width direction, if the ultrashort pulse laser light is irradiated on the planned division line, the irradiation position of the laser light oscillated from the second laser light source and the irradiation position of the ultrashort pulse laser light will be shifted by 1/2 of the width of the second groove.
Therefore, even if the output of the laser light emitted from the second laser light source is set to a certain level during the processing groove formation process, and the resin forming the protective layer is removed to expose the surface of the brittle material layer and cause some thermal damage, it is difficult for the ultrashort pulse laser light to be irradiated to the same location, and therefore cracks are unlikely to occur on the end surface of the brittle material layer.
The resin forming the protective layer between the irradiation positions can be peeled off by using a known peeling device as appropriate.
加工溝形成工程で形成する第2加工溝の幅を超短パルスレーザ光の脆性材料層への照射位置におけるスポット径以上とする方法としては、本発明で用いる上記の剥離法に限るものではない。
例えば、前記加工溝形成工程において、前記第2レーザ光源から発振したレーザ光の前記保護層への照射位置を前記分断予定線に直交する方向に順次ずらして、各照射位置で前記分断予定線に沿って前記レーザ光を前記保護層に照射することで、前記第2加工溝を形成する方法(以下、適宜、「オフセット法」という)でもよい。
第2レーザ光源から発振したレーザ光の照射位置をずらす範囲(分断予定線に直交する方向の範囲)を超短パルスレーザ光の脆性材料層への照射位置におけるスポット径以上とすれば、第2加工溝の幅を超短パルスレーザ光の脆性材料層への照射位置におけるスポット径以上にすることができる。
The method for making the width of the second groove formed in the groove forming step equal to or larger than the spot diameter of the ultrashort pulsed laser light at the irradiated position on the brittle material layer is not limited to the peeling method used in the present invention .
For example, in the processing groove forming process, the irradiation position of the laser light emitted from the second laser light source onto the protective layer may be sequentially shifted in a direction perpendicular to the planned division line, and the laser light may be irradiated onto the protective layer along the planned division line at each irradiation position to form the second processing groove (hereinafter referred to as the "offset method" as appropriate).
By setting the range for shifting the irradiation position of the laser light emitted from the second laser light source (the range in the direction perpendicular to the planned division line) to be greater than or equal to the spot diameter at the irradiating position of the ultrashort pulsed laser light on the brittle material layer, the width of the second processing groove can be made greater than or equal to the spot diameter at the irradiating position of the ultrashort pulsed laser light on the brittle material layer.
本発明において、超短パルスレーザ光の脆性材料層への照射位置におけるスポット径は、例えば、100μmとされる。
したがい、前記加工溝形成工程において、前記第2加工溝の幅が100μm以上となるように、前記保護層を形成する樹脂を除去することが好ましく、前記第2加工溝の幅が150μm以上となるように、前記保護層を形成する樹脂を除去することがより好ましい。
なお、超短パルスレーザ光の脆性材料層への照射位置におけるスポット径が100μmである場合、脆性材料層の光学機能層側の面におけるスポット径は、集光されて、例えば、1.2μmとなる。また、超短パルスレーザ光の脆性材料層への照射位置におけるスポット径が100μmである場合、保護層の表面(脆性材料層側の面と反対側の面)に相当する位置におけるスポット径は、例えば、154μmとなる。
In the present invention, the spot diameter of the ultrashort pulse laser light at the irradiated position on the brittle material layer is set to, for example, 100 μm.
Therefore, in the processing groove forming process, it is preferable to remove the resin forming the protective layer so that the width of the second processing groove is 100 μm or more, and it is more preferable to remove the resin forming the protective layer so that the width of the second processing groove is 150 μm or more.
When the spot diameter at the irradiation position of the brittle material layer with the ultrashort pulse laser light is 100 μm, the spot diameter on the surface of the brittle material layer on the optical function layer side is condensed to, for example, 1.2 μm. When the spot diameter at the irradiation position of the ultrashort pulse laser light with the brittle material layer is 100 μm, the spot diameter at the position corresponding to the surface of the protective layer (the surface opposite to the surface on the brittle material layer side) is, for example, 154 μm.
好ましくは、前記保護層は、基材層と、前記脆性材料層側に配置された粘着剤層と、を具備し、前記加工溝形成工程において、前記粘着剤層の厚み方向の一部が残存するように、前記保護層を形成する樹脂を除去する。Preferably, the protective layer comprises a base layer and an adhesive layer arranged on the brittle material layer side, and in the processing groove forming process, the resin forming the protective layer is removed so that a portion of the adhesive layer in the thickness direction remains.
上記の好ましい方法によれば、加工溝形成工程において、粘着剤層の厚み方向の一部が残存するように、保護層を形成する樹脂を除去するため、脆性材料層が熱ダメージを受け難く、脆性材料層の端面により一層クラックが生じ難い。 According to the above-mentioned preferred method, in the groove forming process, the resin forming the protective layer is removed so that a portion of the adhesive layer in the thickness direction remains, so that the brittle material layer is less susceptible to thermal damage and cracks are even less likely to occur at the end faces of the brittle material layer.
保護層が具備する粘着剤層を形成する粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤を用いることができるものの、加工溝形成工程で保護層に第2加工溝を形成する際のヒュームの発生を防止するには、粘着剤としてヒュームが発生し難いウレタン系粘着剤を用いることが好ましい。
すなわち、好ましくは、前記保護層は、基材層と、前記脆性材料層側に配置されたウレタン系粘着剤層と、を具備する。
The adhesive that forms the adhesive layer that the protective layer has can be, for example, an acrylic adhesive. However, in order to prevent the generation of fumes when forming the second processing groove in the protective layer in the processing groove formation process, it is preferable to use a urethane adhesive that is less likely to generate fumes.
That is, preferably, the protective layer includes a base layer and a urethane-based pressure-sensitive adhesive layer disposed on the brittle material layer side.
上記の好ましい方法によれば、加工溝形成工程において、保護層が具備する粘着剤層からのヒュームの発生を防止可能である。上記の好ましい方法は、加工溝形成工程において前述のオフセット法を適用する場合に特に有効である。すなわち、オフセット法を適用する場合には、剥離法を適用する場合に比べて、第2レーザ光源から発振したレーザ光の保護層への照射箇所が多いため、保護層が具備する粘着剤層からヒュームが発生し易い状況にある。したがい、ヒュームの発生を防止可能な上記の好ましい方法は、オフセット法を適用する場合に特に有効である。 According to the above-mentioned preferred method, it is possible to prevent the generation of fumes from the adhesive layer of the protective layer in the machining groove formation process. The above-mentioned preferred method is particularly effective when the above-mentioned offset method is applied in the machining groove formation process. That is, when the offset method is applied, compared to when the peeling method is applied, there are more points on the protective layer where the laser light emitted from the second laser light source is irradiated, and therefore fumes are more likely to be generated from the adhesive layer of the protective layer. Therefore, the above-mentioned preferred method capable of preventing the generation of fumes is particularly effective when the offset method is applied.
本発明に係る方法は、例えば、前記脆性材料層がガラスを含み、前記光学機能層が偏光フィルムを含む場合に好適に用いられる。The method according to the present invention is suitable for use, for example, when the brittle material layer includes glass and the optically functional layer includes a polarizing film.
本発明によれば、脆性材料層の一方の面側に樹脂製の光学機能層が積層され、脆性材料層の他方の面側に樹脂製の保護層が積層された複合材を、脆性材料層の端面にクラックを生じさせることなく分断可能である。According to the present invention, a composite material having a resin optical functional layer laminated on one side of a brittle material layer and a resin protective layer laminated on the other side of the brittle material layer can be divided without causing cracks on the end surface of the brittle material layer.
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係る複合材の分断方法について説明する。 Below, we will explain a method for dividing a composite material according to one embodiment of the present invention, with appropriate reference to the attached drawings.
<複合材の構成>
最初に、本実施形態に係る分断方法を適用する複合材の構成について説明する。
図1は、本実施形態に係る分断方法を適用する複合材の概略構成を示す断面図である。
なお、図1は、参考的に表したものであり、図に表された部材などの寸法、縮尺及び形状は、実際のものとは異なっている場合があることに留意されたい。他の図についても同様である。
図1に示すように、複合材10は、脆性材料層1と、脆性材料層1の一方の面側(図1に示す例では下側)に積層された樹脂製の光学機能層2と、脆性材料層1の他方の面側(図1に示す例では上側)に積層された樹脂製の保護層3とが積層された構成を有する。保護層3は、基材層3aと、脆性材料層1側に配置された粘着剤層3bと、を具備する。
本実施形態に係る分断方法は、この複合材10を厚み方向(光学機能層2、脆性材料層1及び保護層3の積層方向、図1の上下方向、Z方向)に分断する方法である。
<Composition of composite material>
First, the configuration of a composite material to which the cutting method according to this embodiment is applied will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a composite material to which a cutting method according to the present embodiment is applied.
It should be noted that Fig. 1 is shown for reference purposes only, and that the dimensions, scale, and shapes of the components and other elements shown in the figure may differ from the actual ones. The same applies to the other figures.
1, the
The cutting method according to this embodiment is a method for cutting the
脆性材料層1、光学機能層2及び保護層3は、任意の適切な方法によって積層される。例えば、脆性材料層1、光学機能層2及び保護層3は、いわゆるロール・ツー・ロール方式によって積層可能である。例えば、長尺の脆性材料層1と、長尺の光学機能層2の本体(例えば、光学機能層2を構成する、図1の上から順に偏光フィルム、粘着剤及び離型フィルム。ただし、図1では、偏光フィルム、粘着剤及び離型フィルムの図示を省略する)とを長手方向に搬送しながら、互いの長手方向を揃えるようにして、接着剤(図示せず)を介して互いに貼り合わせることで、脆性材料層1と光学機能層2(光学機能層2の本体及び接着剤)とを積層可能である。次いで、長尺の脆性材料層1及び光学機能層2の積層体と、長尺の保護層3の基材層3aとを長手方向に搬送しながら、互いの長手方向を揃えるようにして、粘着剤層3bを介して互いに貼り合わせることで、脆性材料層1、光学機能層2及び保護層3を積層可能である。ただし、脆性材料層1と光学機能層2の本体とをそれぞれ所定形状に切断した後、接着剤を介して積層してもよい。また、脆性材料層1及び光学機能層2の積層体と保護層3の基材層3aとをそれぞれ所定形状に切断した後、粘着剤層3bを介して積層してもよい。The
脆性材料層1を形成する脆性材料としては、ガラス、及び単結晶又は多結晶シリコンを例示できる。好適には、ガラスが用いられる。
ガラスとしては、組成による分類によれば、ソーダ石灰ガラス、ホウ酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、石英ガラス、及びサファイアガラスを例示できる。また、アルカリ成分による分類によれば、無アルカリガラス、低アルカリガラスを例示できる。ガラスのアルカリ金属成分(例えば、Na2O、K2O、Li2O)の含有量は、好ましくは15重量%以下であり、更に好ましくは10重量%以下である。
Examples of the brittle material forming the
Glass can be classified according to composition, for example, soda-lime glass, borate glass, aluminosilicate glass, quartz glass, and sapphire glass. Glass can be classified according to alkali content, for example, non-alkali glass and low-alkali glass. The content of alkali metal components (e.g., Na2O , K2O , Li2O ) in glass is preferably 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less.
脆性材料層1の厚みは、好ましくは150μm以下であり、より好ましくは120μm以下であり、更に好ましくは100μm以下である。一方、脆性材料層1の厚みは、好ましくは30μm以上であり、より好ましくは80μm以上である。脆性材料層1の厚みがこのような範囲であれば、ロール・ツー・ロールによる光学機能層2との積層が可能になる。The thickness of the
脆性材料層1を形成する脆性材料がガラスである場合、脆性材料層1の波長550nmにおける光透過率は、好ましくは85%以上である。脆性材料層1を形成する脆性材料がガラスである場合、脆性材料層1の波長550nmにおける屈折率は、好ましくは1.4~1.65である。脆性材料層1を形成する脆性材料がガラスである場合、脆性材料層1の密度は、好ましくは2.3g/cm3~3.0g/cm3であり、更に好ましくは2.3g/cm3~2.7g/cm3である。
When the brittle material forming the
脆性材料層1を形成する脆性材料がガラスである場合、脆性材料層1として、市販のガラス板をそのまま用いてもよく、市販のガラス板を所望の厚みになるように研磨して用いてもよい。市販のガラス板としては、例えば、コーニング社製「7059」、「1737」又は「EAGLE2000」、旭硝子社製「AN100」、NHテクノグラス社製「NA-35」、日本電気硝子社製「OA-10G」、ショット社製「D263」又は「AF45」が挙げられる。When the brittle material forming the
光学機能層2の本体としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのアクリル樹脂、環状オレフィンポリマー(COP)、環状オレフィンコポリマー(COC)、ポリカーボネート(PC)、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリイミド(PI)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、エチレン-酢酸ビニル(EVA)、ポリアミド(PA)、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、液晶ポリマー、各種樹脂製発泡体などのプラスチック材料で形成された単層フィルム、又は複数の層からなる積層フィルムを例示できる。Examples of the main body of the optical
光学機能層2の本体が複数の層からなる積層フィルムである場合、層間に、アクリル粘着剤、ウレタン粘着剤、シリコーン粘着剤などの各種粘着剤や、接着剤が介在してもよい。
また、光学機能層2の本体表面に、酸化インジウムスズ(ITO)、Ag、Au、Cuなどの導電性の無機膜が形成されていてもよい。
本実施形態に係る分断方法は、特に光学機能層2の本体がディスプレイに用いられる偏光フィルムや位相差フィルム等である場合に好適に用いられる。
光学機能層2の本体の厚みは、好ましくは20~500μmであり、より好ましくは50~300μmである。
When the main body of the optical
Furthermore, a conductive inorganic film such as indium tin oxide (ITO), Ag, Au, or Cu may be formed on the surface of the main body of the
The cutting method according to this embodiment is particularly suitable for use when the main body of the optical
The thickness of the main body of the optical
本実施形態では、前述のように、光学機能層2の本体が、図1の上から順に、偏光フィルム、粘着剤及び離型フィルムが積層された積層フィルムである。光学機能層2の本体は、接着剤(図示せず)を介して脆性材料層1と積層されている。本実施形態では、光学機能層2の本体(偏光フィルム、粘着剤及び離型フィルム)と接着剤との組み合わせを光学機能層2と称する。In this embodiment, as described above, the main body of the optical
光学機能層2の本体を構成する偏光フィルムは、偏光子と、偏光子の少なくとも一方に配置された保護フィルムとを有する。偏光子の厚みは特に制限されず、目的に応じて適切な厚みを採用できる。偏光子の厚みは、代表的には、1~80μm程度である。一態様においては、偏光子の厚みは、好ましくは30μm以下である。偏光子は、ヨウ素系偏光子である。より詳細には、上記偏光子は、ヨウ素を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムから構成することができる。The polarizing film constituting the main body of the optical
上記偏光フィルムを構成する偏光子の製造方法としては、例えば、以下のような方法1、2等が挙げられる。
(1)方法1:ポリビニルアルコール系樹脂フィルム単体を延伸、染色する方法。
(2)方法2:樹脂基材とポリビニルアルコール系樹脂層とを有する積層体(i)を延伸、染色する方法。
方法1は、当業界で周知慣用の方法であるため、詳細な説明は省略する。
方法2は、好ましくは、樹脂基材と該樹脂基材の片側に形成されたポリビニルアルコール系樹脂層とを有する積層体(i)を延伸、染色して、前記樹脂基材上に偏光子を作製する工程を含む。積層体(i)は、樹脂基材上にポリビニルアルコール系樹脂を含む塗布液を塗布・乾燥して形成することができる。また、積層体(i)は、ポリビニルアルコール系樹脂膜を樹脂基材上に転写して形成してもよい。方法2の詳細は、例えば、特開2012-73580号公報に記載されており、この公報は、本明細書に参考として援用される。
Examples of methods for producing a polarizer constituting the above polarizing film include the following
(1) Method 1: A method in which a polyvinyl alcohol-based resin film is stretched and dyed alone.
(2) Method 2: A method in which a laminate (i) having a resin substrate and a polyvinyl alcohol-based resin layer is stretched and dyed.
上記偏光フィルムを構成する保護フィルムは、偏光子の一方面又は両面に配置される。保護フィルムとしては、トリアセチルセルロース系フィルム、アクリル系フィルム、シクロオレフィン系フィルム、ポリエチレンテレフタレート系フィルムなどを用いることもできる。なお、偏光フィルムは、適宜、位相差フィルムを更に備えていてもよい。位相差フィルムは、目的に応じて任意の適切な光学的特性及び/又は機械的特性を有することができる。The protective film constituting the polarizing film is disposed on one or both sides of the polarizer. As the protective film, a triacetyl cellulose-based film, an acrylic-based film, a cycloolefin-based film, a polyethylene terephthalate-based film, etc. can also be used. The polarizing film may further include a retardation film as appropriate. The retardation film may have any appropriate optical properties and/or mechanical properties depending on the purpose.
光学機能層2の本体を構成する離型フィルムは、複合材10が実用に供されるまで、光学機能層2の本体を構成する粘着剤層を保護する役割を有する。離型フィルムの構成材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステルフィルムなどのプラスチックフィルムや、紙、布、不織布などの多孔質材料、ネット、発泡シート、金属箔、及びこれらのラミネート体などの適宜な薄葉体などを挙げることができるが、表面平滑性に優れる点から、プラスチックフィルムが好適に用いられる。The release film constituting the main body of the optical
光学機能層2を構成する接着剤としては、例えば、ポリエステル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、エポキシ系接着剤を用いることができる。特に、良好な密着性が得られるという点で、エポキシ系接着剤を用いることが好ましい。
接着剤が熱硬化型接着剤である場合、加熱して硬化(固化)させることで剥離抵抗力を発揮できる。また、接着剤が紫外線硬化型等の光硬化型接着剤である場合、紫外線等の光を照射して硬化させることで剥離抵抗力を発揮できる。さらに、接着剤が湿気硬化型接着剤である場合、雰囲気中の水分等と反応して硬化し得るので、放置することでも硬化して剥離抵抗力を発揮できる。
接着剤としては、例えば、市販の接着剤を使用してもよく、各種硬化型樹脂を溶媒に溶解又は分散し、接着剤溶液(又は分散液)として調製してもよい。
接着剤の厚みは、好ましくは10μm以下であり、より好ましくは1~10μmであり、更に好ましくは1~8μmであり、特に好ましくは1~6μmである。
For example, a polyester-based adhesive, a polyurethane-based adhesive, a polyvinyl alcohol-based adhesive, or an epoxy-based adhesive can be used as the adhesive constituting the optical
When the adhesive is a thermosetting adhesive, it can be heated to cure (solidify) and thus exhibit peel resistance. When the adhesive is a light-curing adhesive such as an ultraviolet-curing adhesive, it can be irradiated with ultraviolet light or other light and thus exhibit peel resistance. Furthermore, when the adhesive is a moisture-curing adhesive, it can be cured by reacting with moisture in the atmosphere and thus exhibit peel resistance even when left alone.
As the adhesive, for example, a commercially available adhesive may be used, or an adhesive solution (or dispersion) may be prepared by dissolving or dispersing various curable resins in a solvent.
The thickness of the adhesive is preferably 10 μm or less, more preferably 1 to 10 μm, further preferably 1 to 8 μm, and particularly preferably 1 to 6 μm.
本実施形態では、保護層3の基材層3aは、粘着剤層3bを介して脆性材料層1に積層されている。保護層3の基材層3aを自己粘着型のフィルムで構成し、粘着剤層を介することなく脆性材料層1に積層することも可能であるが、脆性材料層1を保護する観点からは、本実施形態のように、粘着剤層3bを介して脆性材料層1に積層することが好ましい。
基材層3aとしては、検査性や管理性などの観点から、等方性を有する又は等方性に近いフィルム材料が選択される。そのフィルム材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂のような透明なポリマーが挙げられる。これらの中でもポリエステル系樹脂が好ましい。基材層3aとしては、1種又は2種以上のフィルム材料のラミネート体を用いることもでき、前記フィルムの延伸物を用いることもできる。基材層3aの厚みは、35μm~100μm以下であることが好ましく、更には38μmを超えて100μm以下であることが好ましい。
In this embodiment, the
As the
粘着剤層3bを形成する粘着剤としては、(メタ)アクリル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系などのポリマーをベースポリマーとする粘着剤を適宜に選択して用いることができる。透明性、耐候性、耐熱性などの観点からは、アクリル系ポリマーをベースポリマーとするアクリル系粘着剤が好ましい。ただし、後述のように、保護層3に第2加工溝31を形成する際のヒュームの発生を防止するには、粘着剤層3bを形成する粘着剤として、ポリウレタンをベースポリマーとするウレタン系粘着剤を用いることが好ましい。粘着剤層3bの厚み(乾燥膜厚)は、必要とされる粘着力に応じて決定される。通常1~100μm程度、好ましくは5~50μmである。
The adhesive for forming the
<複合材の分断方法>
以下、上記の構成を有する複合材10の分断方法について説明する。
本実施形態に係る分断方法は、加工溝形成工程と、加工痕形成工程と、を含んでいる。また、本実施形態に係る分断方法は、必要に応じて、複合材分断工程を含んでいる。以下、各工程について順に説明する。
<Method of cutting composite material>
A method for dividing the
The cutting method according to the present embodiment includes a processing groove forming step and a processing mark forming step. The cutting method according to the present embodiment also includes a composite material cutting step as necessary. Each step will be described below in order.
[加工溝形成工程]
図2は、本実施形態に係る分断方法の概略手順を模式的に説明する説明図である。図2(a)及び(b)は、本実施形態に係る分断方法の加工溝形成工程を示す断面図である。図2(c)は、本実施形態に係る分断方法の加工痕形成工程を示す断面図である。図2(d)は、本実施形態に係る分断方法の複合材分断工程を示す断面図である。
図2(a)に示すように、加工溝形成工程では、第1レーザ光源20から発振したレーザ光L1を複合材10の分断予定線に沿って光学機能層2に照射して光学機能層2を形成する樹脂を除去する。これにより、分断予定線に沿った第1加工溝21を形成する。
図2に示す例では、便宜上、複合材10の面内(XY2次元平面内)の直交する2方向(X方向及びY方向)のうち、Y方向に延びる直線DLが分断予定線である場合を図示しているが、本発明はこれに限るものではなく、例えばX方向に延びる複数の直線DLとY方向に延びる複数の直線DLとが格子状に設定された分断予定線など、種々の分断予定線を設定可能である。以下、この直線DLを「分断予定線DL」と呼ぶ。
分断予定線DLは、視覚的に認識できる表示として実際に複合材10に描くことも可能であるし、レーザ光L1と複合材10とのXY2次元平面上での相対的な位置関係を制御する制御装置(図示せず)にその座標を予め入力しておくことも可能である。図2に示す分断予定線DLは、制御装置にその座標が予め入力されており、実際には複合材10に描かれていない仮想線である。なお、分断予定線DLは、直線に限るものではなく、曲線であってもよい。複合材10の用途に応じて分断予定線DLを決定することで、複合材10を用途に応じた任意の形状・寸法に分断可能である。
[Groove formation process]
Fig. 2 is an explanatory diagram for explaining the outline of the procedure of the cutting method according to the present embodiment. Fig. 2(a) and (b) are cross-sectional views showing a processed groove forming step of the cutting method according to the present embodiment. Fig. 2(c) is a cross-sectional view showing a processed mark forming step of the cutting method according to the present embodiment. Fig. 2(d) is a cross-sectional view showing a composite material cutting step of the cutting method according to the present embodiment.
2A, in the groove forming process, the laser light L1 emitted from the first
2, for convenience, a straight line DL extending in the Y direction is shown as the planned division line out of two orthogonal directions (X direction and Y direction) within the plane of the composite material 10 (within the XY two-dimensional plane), but the present invention is not limited to this, and various planned division lines can be set, for example, a planned division line in which a plurality of straight lines DL extending in the X direction and a plurality of straight lines DL extending in the Y direction are set in a grid pattern. Hereinafter, this straight line DL will be referred to as the "planned division line DL".
The planned dividing line DL can be actually drawn on the
本実施形態では、第1レーザ光源20として、発振するレーザ光L1の波長が赤外域の9~11μmであるCO2レーザ光源を用いている。
ただし、本発明はこれに限るものではなく、第1レーザ光源20として、発振するレーザ光L1の波長が5μmであるCOレーザ光源を用いることも可能である。
また、第1レーザ光源20として、可視光及び紫外線(UV)パルスレーザ光源を用いることも可能である。可視光及びUVパルスレーザ光源としては、発振するレーザ光L1の波長が532nm、355nm、349nm又は266nm(Nd:YAG、Nd:YLF、又はYVO4を媒質とする固体レーザ光源の高次高調波)であるもの、発振するレーザ光L1の波長が351nm、248nm、222nm、193nm又は157nmであるエキシマレーザ光源、発振するレーザ光L1の波長が157nmであるF2レーザ光源を例示できる。
また、第1レーザ光源20として、発振するレーザ光L1の波長が紫外域以外であり、なお且つパルス幅がフェムト秒又はピコ秒オーダーのパルスレーザ光源を用いることも可能である。このパルスレーザ光源から発振するレーザ光L1を用いれば、多光子吸収過程に基づくアブレーション加工を誘発可能である。
さらに、第1レーザ光源20として、発振するレーザ光L1の波長が赤外域である半導体レーザ光源やファイバーレーザ光源を用いることも可能である。
In this embodiment, the first
However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to use a CO laser light source that oscillates laser light L1 with a wavelength of 5 μm as the first
Also, a visible light and ultraviolet (UV) pulsed laser light source can be used as the first
It is also possible to use a pulsed laser light source having a wavelength of the oscillated laser light L1 outside the ultraviolet range and a pulse width on the order of femtoseconds or picoseconds as the first
Furthermore, as the first
レーザ光L1を複合材10の分断予定線に沿って照射する態様(レーザ光L1を走査する態様)としては、例えば、枚葉状の複合材10をXY2軸ステージ(図示せず)に載置して固定(例えば、吸着固定)し、制御装置からの制御信号によってXY2軸ステージを駆動することで、レーザ光L1に対する複合材10のXY2次元平面上での相対的な位置を変更することが考えられる。また、複合材10の位置を固定し、制御装置からの制御信号によって駆動するガルバノミラーやポリゴンミラーを用いて第1レーザ光源20から発振したレーザ光L1を偏向させることで、複合材10に照射されるレーザ光L1のXY2次元平面上での位置を変更することも考えられる。更には、上記のXY2軸ステージを用いた複合材10の走査と、ガルバノミラー等を用いたレーザ光L1の走査との双方を併用することも可能である。As an example of irradiating the laser light L1 along the planned dividing line of the composite material 10 (scanning the laser light L1), for example, the sheet-shaped
第1レーザ光源20の発振形態は、パルス発振でも連続発振でもよい。レーザ光L1の空間強度分布は、ガウシアン分布でもよいし、レーザ光L1の除去対象外である脆性材料層1の熱ダメージを抑制するため、回折光学素子(図示せず)等を用いて、フラットトップ分布に整形してもよい。レーザ光L1の偏光状態に制約はなく、直線偏光、円偏光及びランダム偏光の何れであってもよい。The oscillation form of the first
レーザ光L1を複合材10の分断予定線DLに沿って光学機能層2に照射することで、光学機能層2を形成する樹脂のうち、レーザ光L1が照射された樹脂の赤外光吸収に伴う局所的な温度上昇が生じて当該樹脂が飛散することで、当該樹脂が複合材10から除去され、複合材10に第1加工溝21が形成される。複合材10から除去される樹脂の飛散物が複合材10に再付着することを抑制するには、分断予定線DLの近傍に集塵機構を設けることが好ましい。第1加工溝21の幅が大きくなり過ぎるのを抑制するには、光学機能層2への照射位置におけるスポット径(光学機能層2の脆性材料層1側の面と反対側の面におけるスポット径)が300μm以下となるようにレーザ光L1を集光することが好ましく、スポット径が200μm以下となるようにレーザ光L1を集光することがより好ましい。
光学機能層2への照射位置におけるレーザ光L1のスポット径は、例えば、150μm程度とされ、このとき、光学機能層2の脆性材料層1側の面におけるスポット径は、集光されて、例えば、30~40μmになる。これにより、幅(分断予定線DLに直交する方向の第1加工溝21の底部の寸法)が30~40μmの第1加工溝21が形成される。
第1加工溝21の幅は、例えば、100μm以下であり、好ましくは、50μm以下である。
By irradiating the
The spot diameter of the laser light L1 at the irradiation position on the
The width of the
なお、本発明者らの知見によれば、レーザ光L1が照射された樹脂の赤外光吸収に伴う局所的な温度上昇を原理とする樹脂の除去方法の場合、樹脂の種類や光学機能層2の層構造に関わらず、光学機能層2の厚みによって、第1加工溝21を形成するのに必要な投入エネルギーを概ね見積もることが可能である。具体的には、第1加工溝21を形成するのに必要な以下の式(1)で表わされる投入エネルギーを、光学機能層2の厚みに基づき、以下の式(2)によって見積もることが可能である。
投入エネルギー[mJ/mm]=レーザ光L1の平均パワー[mW]/加工速度[mm/sec] ・・・(1)
投入エネルギー[mJ/mm]=0.5×光学機能層2の厚み[μm] ・・・(2)
実際に設定する投入エネルギーは、上記の式(2)で見積もった投入エネルギーの20~180%に設定することが好ましく、50~150%に設定することがより好ましい。このように見積もった投入エネルギーに対してマージンを設けるのは、光学機能層2を形成する樹脂の光吸収率(レーザ光L1の波長における光吸収率)や、樹脂の融点・分解点等の熱物性の違いによって、第1加工溝21を形成するのに必要な投入エネルギーに差異が生じることを考慮しているからである。具体的には、例えば、本実施形態に係る分断方法を適用する複合材10のサンプルを用意し、上記の好ましい範囲内の複数の投入エネルギーでこのサンプルの光学機能層2に第1加工溝21を形成する予備試験を行って、適切な投入エネルギーを決定すればよい。
According to the findings of the present inventors, in the case of a resin removal method based on a local temperature rise caused by infrared light absorption by a resin irradiated with laser light L1, it is possible to roughly estimate the input energy required to form the first processed
Input energy [mJ/mm]=average power of laser light L1 [mW]/processing speed [mm/sec] (1)
Input energy [mJ/mm]=0.5×thickness of optical function layer 2 [μm] (2)
The input energy to be actually set is preferably set to 20 to 180% of the input energy estimated by the above formula (2), and more preferably set to 50 to 150%. The reason for providing a margin for the input energy estimated in this way is that it is considered that the input energy required to form the
また、図2(b)に示すように、加工溝形成工程では、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2を複合材10の分断予定線に沿って保護層3に照射して保護層3を形成する樹脂を除去する。これにより、分断予定線に沿った第2加工溝31(図2(c)参照)を形成する。第2加工溝31を形成する際、本実施形態では、剥離法又はオフセット法を用いるが、これらの具体的内容については、後述する。
本実施形態では、第1加工溝21を形成した後、第2加工溝31を形成しているが、本発明はこれに限るものではなく、第2加工溝31を形成した後、第1加工溝21を形成することも可能である。また、図2に示すように、第1レーザ光源20及び第2レーザ光源30を別に用意する場合には、第1加工溝21及び第2加工溝31を同時に形成することも可能である。
2(b), in the groove forming step, the
In this embodiment, the second processed
本実施形態では、第2レーザ光源30として、第1レーザ光源20と同一の種類のCO2レーザ光源を用いている。ただし、本発明はこれに限るものではなく、第1レーザ光源20について前述したのと同様に、COレーザ光源等の他のレーザ光源を用いることも可能である。第2レーザ光源30は、第1レーザ光源20と同一の種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。レーザ光L2を分断予定線DLに沿って照射する態様(レーザ光L2を相対的に走査する態様)としては、レーザ光L1について前述したのと同様に、XY2軸ステージやガルバノミラー等を用いた態様を採用可能である。
レーザ光L2は、保護層3への照射位置におけるスポット径(保護層3の脆性材料層1側の面と反対側の面におけるスポット径)が、例えば、120~130μmとなるように集光される。これにより、底部での幅が20~30μmの溝が形成される。
In this embodiment, the second
The laser light L2 is focused so that the spot diameter at the irradiation position on the protective layer 3 (the spot diameter on the surface of the
第2加工溝31は、その幅W(図2(c)参照)が、後述の加工痕形成工程で超短パルスレーザ光源40から発振したレーザ光L3の脆性材料層1への照射位置におけるスポット径D(図2(c)参照)以上となるように形成される。
具体的には、本実施形態の第2加工溝31の幅Wは、100μm以上にすることが好ましく、150μm以上であることがより好ましい。第2加工溝31の幅Wの上限は、例えば、1000μm以下であり、好ましくは500μm以下であり、より好ましくは300μm以下である。
上記のように、第2加工溝31の幅Wは、好ましくは100μm以上であり、好ましくは100μm以下である第1加工溝21の幅よりも大きいことが好ましい。
The
Specifically, the width W of the
As described above, the width W of the
図2に示す例では、光学機能層2に対向する側に第1レーザ光源20を配置し、保護層3に対向する側に第1レーザ光源20とは別の第2レーザ光源30を配置しているが、本発明はこれに限るものではなく、第1レーザ光源20を第2レーザ光源30として兼用することも可能である。
第1レーザ光源20を第2レーザ光源30として兼用する場合には、例えば、図2(a)に示すように、光学機能層2に対向する側に第1レーザ光源20(第2レーザ光源30)を配置し、第1レーザ光源20(第2レーザ光源30)を用いて光学機能層2に第1加工溝21を形成した後、保護層3に第1レーザ光源20(第2レーザ光源30)が対向するように、公知の反転機構を用いて複合材10を上下反転させて、第1レーザ光源20(第2レーザ光源30)を用いて保護層3に第2加工溝31を形成すればよい。或いは、図2(b)に示すように、保護層3に対向する側に第1レーザ光源20(第2レーザ光源30)を配置し、第1レーザ光源20(第2レーザ光源30)を用いて保護層3に第2加工溝31を形成した後、光学機能層2に第1レーザ光源20(第2レーザ光源30)が対向するように、公知の反転機構を用いて複合材10を上下反転させて、第1レーザ光源20(第2レーザ光源30)を用いて光学機能層2に第1加工溝21を形成すればよい。
In the example shown in Figure 2, a first
When the first
なお、加工溝形成工程では、好ましい態様として、光学機能層2の厚み方向の一部が残渣として残存するように、光学機能層2を形成する樹脂を除去することも可能である。また、本実施形態では、好ましい態様として、保護層3の粘着剤層3bの厚み方向の一部が残渣として残存するように、保護層3を形成する樹脂を除去している。残渣の厚みは、光学機能層2及び保護層3のいずれについても、好ましくは、1~30μmであり、より好ましくは、1~10μmである。
このように、残渣が残存するように樹脂を除去することで、分断予定線DLに沿って光学機能層2及び保護層3を形成する樹脂を完全に除去する場合に比べて、脆性材料層1に与えられる熱ダメージが低減し、脆性材料層1の端面により一層クラックが生じ難いという利点が得られる。
In addition, in the processed groove forming step, as a preferred embodiment, it is also possible to remove the resin forming the optical
In this way, by removing the resin so that a residue remains, the thermal damage to the
[加工痕形成工程]
図2(c)に示すように、加工痕形成工程では、加工溝形成工程の後、超短パルスレーザ光源40から発振(パルス発振)したレーザ光(超短パルスレーザ光)L3を第2加工溝31側から分断予定線DLに沿って脆性材料層1に照射して脆性材料層1を形成する脆性材料を除去することで、分断予定線DLに沿った加工痕11を形成する。
レーザ光L3を分断予定線DLに沿って照射する態様(レーザ光L3を相対的に走査する態様)としては、前述のレーザ光L1を分断予定線DLに沿って照射する態様と同じ態様を採用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。
[Processing mark formation process]
As shown in Figure 2 (c), in the machining mark formation process, after the machining groove formation process, laser light (ultrashort pulse laser light) L3 oscillated (pulsed) from an ultrashort pulse
As a manner in which the laser light L3 is irradiated along the planned division line DL (a manner in which the laser light L3 is scanned relatively), the same manner as the manner in which the laser light L1 described above is irradiated along the planned division line DL can be adopted, so detailed explanation will be omitted here.
脆性材料層1を形成する脆性材料は、超短パルスレーザ光源40から発振したレーザ光L3のフィラメンテーション現象を利用して、或いは、超短パルスレーザ光源40にマルチ焦点光学系(図示せず)又はベッセルビーム光学系(図示せず)を適用することで、除去される。
なお、超短パルスレーザ光のフィラメンテーション現象を利用することや、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系又はベッセルビーム光学系を適用することについては、非特許文献1に記載されている。また、ドイツのTrumpf社から、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系を適用したガラス加工に関する製品が販売されている。このように、超短パルスレーザ光のフィラメンテーション現象を利用することや、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系又はベッセルビーム光学系を適用することについては公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
The brittle material forming the
In addition, the use of the filamentation phenomenon of ultrashort pulsed laser light and the application of a multi-focus optical system or a Bessel beam optical system to an ultrashort pulsed laser light source are described in
本実施形態の加工痕形成工程で形成する加工痕11は、例えば、特許文献2に記載のような分断予定線DLに沿ったミシン目状の貫通孔とされる。分断予定線DLに沿った貫通孔のピッチは、パルス発振の繰り返し周波数と、複合材10に対するレーザ光L3の相対的な移動速度(加工速度)とによって決まる。後述の複合材分断工程を簡便且つ安定的に行うために、貫通孔のピッチは、好ましくは10μm以下に設定される。より好ましくは5μm以下に設定される。貫通孔の直径は5μm以下で形成される場合が多い。
ただし、加工痕11は、分断予定線DLに沿ったミシン目状の貫通孔に限られるものではない。超短パルスレーザ光源40から発振したレーザ光L3と脆性材料層1との分断予定線DLに沿った相対移動速度を小さく設定するか、超短パルスレーザ光源40のパルス発振の繰り返し周波数を大きく設定すれば、加工痕11として、分断予定線DLに沿って一体的に繋がった貫通孔(長孔)が形成される。
The processing marks 11 formed in the processing mark forming step of this embodiment are perforated through holes along the planned dividing line DL as described in
However, the processing marks 11 are not limited to perforated through holes along the planned division line DL. If the relative movement speed along the planned division line DL between the laser light L3 oscillated from the ultrashort pulse
超短パルスレーザ光源40から発振するレーザ光L3の波長は、脆性材料層1を形成する脆性材料がガラスである場合に高い光透過率を示す500nm~2500nmであることが好ましい。非線形光学現象(多光子吸収)を効果的に引き起こすため、レーザ光L3のパルス幅は、100ピコ秒以下であることが好ましく、50ピコ秒以下であることがより好ましい。レーザ光L3の発振形態は、シングルパルス発振でも、バーストモードのマルチパルス発振でもよい。
図2(c)に示すように、レーザ光L3の脆性材料層1への照射位置におけるスポット径Dは、例えば、100μmとされ、前述のように、第2加工溝31の幅Wは、このスポット径D以上となっている。
The wavelength of the laser light L3 emitted from the ultrashort pulse
As shown in FIG. 2(c), the spot diameter D at the irradiating position of the laser light L3 on the
なお、加工溝形成工程で形成した第2加工溝31を加工痕形成工程の前に、各種ウェット方式又はドライ方式のクリーニングを適用することで、保護層3を形成する樹脂の残渣を除去するクリーニング工程を更に含んでもよい。クリーニング工程において、保護層3を形成する樹脂の残渣を除去すれば、加工痕形成工程において、第2加工溝31側から脆性材料層1に超短パルスレーザ光源40から発振したレーザ光L3を照射しても、レーザ光L3が樹脂の残渣の影響を受けず、脆性材料層1により一層適切な加工痕11を形成可能である。
The method may further include a cleaning step of removing the resin residue forming the
[複合材分断工程]
図2(d)に示すように、複合材分断工程では、加工痕形成工程の後、分断予定線DLに沿って外力を加えることで、複合材10を分断する。図2(d)に示す例では、複合材10は、複合材片10a、10bに分断される。
複合材分断工程は、加工痕形成工程で形成する加工痕11が分断予定線DLに沿ったミシン目状の貫通孔である場合や、光学機能層2の厚み方向の一部が残渣として残存するように光学機能層2を形成する樹脂を除去する(第1加工溝21の底部に残渣が残存する)場合に、特に必要となる。加工痕11が分断予定線DLに沿って一体的に繋がった貫通孔(長孔)であり、なお且つ、第1加工溝21の底部に残渣が残存しない場合には、加工痕形成工程を実行すると同時に複合材10を分断可能であるため、必ずしも複合材分断工程は必要ではない。
複合材10への外力の付加方法としては、機械的なブレイク(山折り)、赤外域レーザ光による切断予定線DLの近傍部位の加熱、超音波ローラによる振動付加、吸盤による吸着及び引き上げ等を例示できる。
[Composite material cutting process]
As shown in Fig. 2(d), in the composite material dividing step, after the processing mark forming step, an external force is applied along the planned dividing line DL to divide the
The composite dividing step is particularly necessary when the processing marks 11 formed in the processing mark forming step are perforated through holes along the planned dividing line DL, or when the resin forming the
Examples of methods for applying an external force to the
以下、本実施形態に係る分断方法の加工溝形成工程において、第2加工溝31を形成する際に用いる剥離法及びオフセット法について、順に説明する。
Below, we will explain in order the peeling method and offset method used to form the
(剥離法)
図3は、加工溝形成工程での剥離法の概略手順を模式的に説明する断面図である。剥離法は、図3(a)、(b)及び(d)の順に実行する。なお、図3(c)は図3(b)の破線Cで囲った領域の拡大図である。
図3(a)、(b)に示すように、剥離法では、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2の保護層3への照射位置を分断予定線DLに直交する方向(図3に示す例ではX方向)にずらして、各照射位置(図3(a)に示すA1の位置、図3(b)に示すA2の位置)で分断予定線DLに沿ってレーザ光L2を保護層3に照射する。具体的には、本実施形態では、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2を、分断予定線DLを基準として分断予定線DLに直交する方向(X方向)に等距離の位置A1、A2にそれぞれ照射する。これにより、各照射位置A1、A2に加工溝31a、31bが形成される。そして、X方向についての加工溝31a、31bの離間距離(各照射位置A1、A2の離間距離)が、加工痕形成工程における超短パルスレーザ光L3の脆性材料層1への照射位置におけるスポット径D(図2(c)参照)以上とされている。
なお、前述のように、本実施形態では、好ましい態様として、レーザ光L2を保護層3に照射することで、保護層3の粘着剤層3bの厚み方向の一部が残渣として残存するように、保護層3を形成する樹脂を除去している(図3(c)参照)。前述のように、残渣の厚みTは、好ましくは、1~30μmであり、より好ましくは、1~10μmである。
(Peeling method)
3A to 3D are cross-sectional views for explaining the outline of the peeling method in the groove forming process. The peeling method is carried out in the order of Fig. 3A, Fig. 3B, and Fig. 3C. Fig. 3C is an enlarged view of the area surrounded by the dashed line C in Fig. 3B.
As shown in Figures 3(a) and 3(b), in the peeling method, the irradiation position of the laser light L2 emitted from the second
As described above, in the present embodiment, as a preferred aspect, the resin forming the
次に、図3(d)に示すように、剥離法では、各照射位置A1、A2の間に存在する保護層3を形成する樹脂を剥離することで、第2加工溝31を形成する。樹脂の剥離は、公知の剥離装置を適宜用いて行うことが可能である。前述のように、加工溝31a、31bの離間距離が、超短パルスレーザ光L3のスポット径D以上であるため、第2加工溝31の幅W(図2(c)参照)も超短パルスレーザ光L3のスポット径D以上となる。
なお、剥離法で各照射位置A1、A2の間に存在する保護層3を形成する樹脂を剥離すると、図3(c)又は(d)からも分かるように、各照射位置A1、A2の近傍では、粘着剤層3bの厚み方向の一部が残渣として残存するものの、その他の部分では粘着剤層3bを含む保護層3全体が剥離し、脆性材料層1の表面が露出することが期待できる。
Next, as shown in Fig. 3(d), in the peeling method, the resin forming the
In addition, when the resin forming the
以上に説明した剥離法によれば、分断予定線DL上に超短パルスレーザ光L3を照射すれば(図2(c)参照)、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2の照射位置A1、A2と、超短パルスレーザ光L3の照射位置とが、第2加工溝31の幅Wの1/2だけずれることになる。
したがい、仮に、加工溝形成工程において、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2の出力がある程度大きく設定され、保護層3を形成する樹脂が除去されて脆性材料層1の表面が露出して熱ダメージを多少受けたとしても、同じ箇所に超短パルスレーザ光L3が照射され難いため、脆性材料層1の端面にクラックが生じ難い。
According to the peeling method described above, when the ultrashort pulse laser light L3 is irradiated onto the planned division line DL (see Figure 2 (c)), the irradiation positions A1, A2 of the laser light L2 emitted from the second
Therefore, even if the output of the laser light L2 emitted from the second
図4は、複合材10を4つの矩形の複合材片に分断する場合における加工溝形成工程での剥離法及び加工痕形成工程の概略手順を模式的に説明する平面図である。図4(a)~(c)は剥離法の概略手順を、図4(d)は加工痕形成工程の概略手順を示す。なお、図4において、第2レーザ光源30及び超短パルスレーザ光源40は、便宜上、斜視で図示している。
図4(a)に示すように、剥離法では、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2の保護層3への照射位置を分断予定線DLに直交する方向にずらして、各照射位置で分断予定線DLに沿ってレーザ光L2を保護層3に照射する。具体的には、図4(a)に示す例では、分断予定線DLよりも、第2加工溝31の幅W(図2(c)参照)の1/2だけ内側にずれた位置(実線で示す位置)にレーザ光L2を照射している。図4(a)に符号31a、31bで示す部位が、図3に示す加工溝31a、31bに相当する。
4 is a plan view for explaining the outline of the peeling method and the processing mark forming step in the processing groove forming step when dividing the
As shown in Fig. 4(a), in the peeling method, the irradiation position of the laser light L2 emitted from the second
次に、剥離法では、各照射位置の間に存在する保護層3を形成する樹脂を剥離することで、第2加工溝31を形成する。図4(b)は剥離した保護層3を形成する樹脂を、図4(c)は剥離後の複合材10を示す。図4(b)に示す例では、各照射位置の間に存在する保護層3を形成する樹脂(図4(b)の十字状の領域に存在する樹脂)だけではなく、照射位置の外側に位置する保護層3を形成する樹脂も同時に剥離している。Next, in the peeling method, the resin forming the
次に、図4(d)に示すように、加工痕形成工程では、分断予定線DL上に超短パルスレーザ光源40から発振した超短パルスレーザ光L3を照射する。
これにより(或いは、複合材分断工程を更に実行することにより)、4つの矩形の複合材片に分断可能である。
Next, as shown in FIG. 4D, in the processing mark forming step, the planned division line DL is irradiated with ultrashort pulse laser light L3 oscillated from an ultrashort pulse
This (or by further performing a composite cutting process) allows the composite to be cut into four rectangular pieces.
(オフセット法)
図5は、加工溝形成工程でのオフセット法の概略手順を模式的に説明する断面図である。オフセット法は、図5(a)~(d)の順に実行する。
図5(a)~(c)に示すように、オフセット法では、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2の保護層3への照射位置を分断予定線DLに直交する方向(図5に示す例ではX方向)に順次ずらして、各照射位置(図5(a)に示すB1の位置、図5(b)に示すB2の位置及び図5(c)に示すB3の位置)で分断予定線DLに沿ってレーザ光L2を保護層3に照射する。具体的には、本実施形態では、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2を、分断予定線DLを基準として分断予定線DLに直交する方向(X方向)に等距離の位置B1から位置B3まで、所定のピッチ(例えば、レーザ光L2のスポット径と同等の大きさである30μm程度のピッチ)で順次ずらして、各位置にそれぞれ照射する。これにより、各照射位置で形成される加工溝31cの幅が順次大きくなり、最終的に、図5(d)に示すように、第2加工溝31が形成される。レーザ光L2の照射位置をずらす範囲(照射位置B1、B3の離間距離)を、加工痕形成工程における超短パルスレーザ光L3の脆性材料層1への照射位置におけるスポット径D(図2(c)参照)以上とすることで、第2加工溝31の幅W(図2(c)参照)を超短パルスレーザ光L3のスポット径D以上にすることができる。
(Offset method)
5A to 5D are cross-sectional views for explaining the outline of the offset method in the groove forming process. The offset method is carried out in the order of FIG.
As shown in Fig. 5(a) to (c), in the offset method, the irradiation position of the laser light L2 emitted from the second
なお、オフセット法でも、好ましい態様として、レーザ光L2を保護層3に照射することで、保護層3の粘着剤層3bの厚み方向の一部が残渣として残存するように、保護層3を形成する樹脂を除去している。特に、オフセット法を適用する場合には、剥離法を適用する場合に比べて、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2の保護層3への照射箇所が多いため、脆性材料層1が熱ダメージを受け易い状況になる。したがい、粘着剤層3bの厚み方向の一部を残渣として残存させることは、オフセット法を適用する場合に特に有効である。
また、オフセット法を適用する場合には、剥離法を適用する場合に比べて、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2の保護層3への照射箇所が多いため、保護層3が具備する粘着剤層3bからヒュームが発生し易い状況にある。したがい、オフセット法を適用する場合に、ヒュームの発生を防止するには、粘着剤層3bをウレタン系粘着剤層にすることが好ましい。
In addition, in a preferred embodiment of the offset method, the
Furthermore, when the offset method is applied, compared to when the peeling method is applied, there are more locations on the
図6は、複合材10を4つの矩形の複合材片に分断する場合における加工溝形成工程でのオフセット法及び加工痕形成工程の概略手順を模式的に説明する平面図である。図6(a)はオフセット法の概略手順を、図6(b)は加工痕形成工程の概略手順を示す。なお、図6において、第2レーザ光源30及び超短パルスレーザ光源40は、便宜上、斜視で図示している。
図6(a)に示すように、オフセット法では、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2の保護層3への照射位置を分断予定線DLに直交する方向に順次ずらして、各照射位置で分断予定線DLに沿ってレーザ光L2を保護層3に照射する。具体的には、図6(a)に示す例では、分断予定線DLよりも、第2加工溝31の幅W(図2(c)参照)の1/2だけ内側及び外側にずれた位置(実線で示す位置)の範囲にレーザ光L2を照射して、各照射位置で形成される加工溝31cの幅を順次大きくしている。これにより、図6(b)に示すように、第2加工溝31(図6(b)において、斜線のハッチングが施されていない領域)が形成される。
6 is a plan view for explaining the outline of the offset method and the machining mark forming step in the machining groove forming step when dividing the
As shown in Fig. 6(a), in the offset method, the irradiation position of the laser light L2 emitted from the second
次に、図6(b)に示すように、加工痕形成工程では、分断予定線DL上に超短パルスレーザ光源40から発振した超短パルスレーザ光L3を照射する。
これにより(或いは、複合材分断工程を更に実行することにより)、4つの矩形の複合材片に分断可能である。
Next, as shown in FIG. 6B, in the processing mark forming step, the planned division line DL is irradiated with ultrashort pulsed laser light L3 oscillated from an ultrashort pulsed
This (or by further performing a composite cutting process) allows the composite to be cut into four rectangular pieces.
以上に説明した本実施形態に係る分断方法によれば、加工溝形成工程において、光学機能層2を形成する樹脂及び保護層3を形成する樹脂を除去することで、分断予定線DLに沿った第1加工溝21及び第2加工溝31を形成した後、加工痕形成工程において、第2加工溝31側から脆性材料層1を形成する脆性材料を除去することで、同じ分断予定線DLに沿った加工痕11を形成する。そして、加工溝形成工程で形成される第2加工溝31は、その幅Wが加工痕形成工程で超短パルスレーザ光源40から発振したレーザ光(超短パルスレーザ光)L3の脆性材料層1への照射位置におけるスポット径D以上となるように形成されるため、脆性材料層1の端面にクラックを生じさせることなく、脆性材料層1を分断可能である。According to the above-described dividing method of the present embodiment, in the cutting groove forming process, the resin forming the optical
以下、本実施形態に係る分断方法(実施例1~5)及び比較例(比較例1、2)に係る分断方法を用いて複合材10を分断する試験を行った結果の一例について説明する。
図7は、実施例として、加工溝形成工程において剥離法を適用した場合の主な試験条件及び試験結果の一例を示す。図8は、実施例として、加工溝形成工程においてオフセット法を適用した場合の主な試験条件及び試験結果の一例を示す。
Hereinafter, an example of the results of a test performed to cut the
Fig. 7 shows an example of main test conditions and test results when the peeling method is applied in the groove forming process as an embodiment. Fig. 8 shows an example of main test conditions and test results when the offset method is applied in the groove forming process as an embodiment.
<実施例1>
[光学機能層2の作製]
熱可塑性の樹脂基材として、長尺で、ガラス転移温度(Tg)が約75℃である、非晶質のイソフタル共重合ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み:100μm)を用い、この樹脂基材の片面にコロナ処理を施した。
一方、ポリビニルアルコール(重合度4200、ケン化度99.2モル%)及びアセトアセチル変性PVA(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー」)を9:1で混合したPVA系樹脂100重量部に、ヨウ化カリウム13重量部を添加したものを水に溶かし、PVA水溶液(塗布液)を調製した。
そして、上記の樹脂基材のコロナ処理面に、上記のPVA水溶液を塗布して60℃で乾燥することにより、厚み13μmのPVA系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
Example 1
[Fabrication of optical functional layer 2]
As a thermoplastic resin substrate, a long amorphous isophthalic copolymerized polyethylene terephthalate film (thickness: 100 μm) having a glass transition temperature (Tg) of about 75° C. was used, and one side of this resin substrate was subjected to a corona treatment.
On the other hand, a PVA aqueous solution (coating solution) was prepared by adding 13 parts by weight of potassium iodide to 100 parts by weight of a PVA-based resin prepared by mixing polyvinyl alcohol (polymerization degree 4,200, saponification degree 99.2 mol%) and acetoacetyl-modified PVA (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., product name "GOHSEFFIMER") in a ratio of 9:1, and dissolving the mixture in water.
The above-mentioned aqueous PVA solution was applied to the corona-treated surface of the above-mentioned resin substrate and dried at 60° C. to form a PVA-based resin layer having a thickness of 13 μm, thereby producing a laminate.
上記のようにして作製した積層体を、130℃のオーブン内で縦方向(長手方向)に2.4倍に一軸延伸した(空中補助延伸処理)。
次に、一軸延伸後の積層体を、液温40℃の不溶化浴(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(不溶化処理)。
次に、上記の積層体を、液温30℃の染色浴(水100重量部に対して、ヨウ素とヨウ化カリウムを1:7の重量比で配合して得られたヨウ素水溶液)に、最終的に得られる偏光子の単体透過率(Ts)が所望の値となるように濃度を調整しながら60秒間浸漬させた(染色処理)。
次に、上記の積層体を、液温40℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合し、ホウ酸を5重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(架橋処理)。
次に、上記の積層体を、液温70℃のホウ酸水溶液(ホウ酸濃度4重量%、ヨウ化カリウム濃度5重量%)に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に総延伸倍率が5.5倍となるように一軸延伸を行った(水中延伸処理)。
次に、上記の積層体を、液温20℃の洗浄浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを4重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた(洗浄処理)。
最後に、上記の積層体を、約90℃に保たれたオーブン中で乾燥させながら、表面温度が約75℃に保たれたステンレス鋼製の加熱ロールに接触させた(乾燥収縮処理)。
以上のようにして、樹脂基材上に厚み約5μmの偏光子を形成し、樹脂基材/偏光子の構成を有する積層体を作製した。
The laminate produced as described above was uniaxially stretched 2.4 times in the longitudinal direction (machine direction) in an oven at 130° C. (auxiliary in-air stretching treatment).
Next, the laminate after uniaxial stretching was immersed in an insolubilizing bath (a boric acid aqueous solution obtained by mixing 4 parts by weight of boric acid with 100 parts by weight of water) at a liquid temperature of 40° C. for 30 seconds (insolubilizing treatment).
Next, the laminate was immersed in a dye bath (an aqueous iodine solution obtained by mixing iodine and potassium iodide in a weight ratio of 1:7 with 100 parts by weight of water) having a liquid temperature of 30° C. for 60 seconds while adjusting the concentration so that the single transmittance (Ts) of the finally obtained polarizer would have a desired value (dyeing treatment).
Next, the above laminate was immersed in a crosslinking bath (a boric acid aqueous solution obtained by mixing 3 parts by weight of potassium iodide and 5 parts by weight of boric acid with 100 parts by weight of water) at a liquid temperature of 40°C for 30 seconds (crosslinking treatment).
Next, the laminate was immersed in an aqueous boric acid solution (boric acid concentration: 4 wt %, potassium iodide concentration: 5 wt %) at a liquid temperature of 70° C., and uniaxially stretched in the longitudinal direction (longitudinal direction) between rolls with different peripheral speeds to a total stretch ratio of 5.5 times (underwater stretching treatment).
Next, the laminate was immersed in a cleaning bath (an aqueous solution obtained by mixing 4 parts by weight of potassium iodide with 100 parts by weight of water) at a liquid temperature of 20° C. (cleaning treatment).
Finally, the laminate was dried in an oven maintained at about 90° C., while being brought into contact with a stainless steel heated roll having a surface temperature maintained at about 75° C. (drying shrinkage treatment).
In this manner, a polarizer having a thickness of about 5 μm was formed on the resin substrate, and a laminate having a resin substrate/polarizer structure was produced.
次に、上記の積層体を構成する偏光子の一方の面(樹脂基材側の面と反対側の面)にアクリル系保護フィルム(厚み:40μm)を貼り合わせて偏光フィルムを作製した。そして、偏光フィルムから樹脂基材を剥離し、当該剥離面にアクリル系粘着剤(厚み:20μm)を介して、ポリエチレンテレフタレート離型フィルム(厚み:38μm)を貼り合わせることで、光学機能層2の本体を作製した。
また、接着剤として、セロキサイド2021P(ダイセル化学工業社製)を70重量部、EHPE3150を5重量部、アロンオキセタンOXT-221(東亜合成社製)19重量部、KBM-403(信越化学工業社製)を4重量部、CPI101A(サンアプロ社製)を2重量部配合したエポキシ系接着剤を用意した。
上記の光学機能層2の本体と、上記の接着剤との組み合わせが、光学機能層2を構成する。
Next, an acrylic protective film (thickness: 40 μm) was attached to one surface (the surface opposite to the resin substrate side) of the polarizer constituting the above laminate to prepare a polarizing film. Then, the resin substrate was peeled off from the polarizing film, and a polyethylene terephthalate release film (thickness: 38 μm) was attached to the peeled surface via an acrylic pressure-sensitive adhesive (thickness: 20 μm) to prepare the main body of the optical
In addition, an epoxy adhesive was prepared as the adhesive by blending 70 parts by weight of Celoxide 2021P (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), 5 parts by weight of EHPE3150, 19 parts by weight of Aron Oxetane OXT-221 (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), 4 parts by weight of KBM-403 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and 2 parts by weight of CPI101A (manufactured by San-Apro Ltd.).
The combination of the main body of the
[脆性材料層1及び光学機能層2の積層体の作製]
脆性材料層1として、ガラスフィルム(日本電気硝子社製、商品名「OA-10G」、厚み:100μm)を用意した。
次に、上記の脆性材料層1と、上記の光学機能層2の本体とを、上記の接着剤を介して貼り合わせた。この際、光学機能層2の本体は、アクリル系保護フィルムが脆性材料層1側となるように配置した。次に、高圧水銀ランプにより上記の接着剤に紫外線を照射(500mJ/cm2)して接着剤を硬化させることで、脆性材料層1及び光学機能層2の積層体を作製した。硬化後の接着剤の厚みは5μmであった。
[Preparation of Laminate of
As the
Next, the
[複合材10の作製]
次に、図7に示すように、保護層3として、アクリル系粘着剤層を有する表面保護フィルム(日東電工社製、商品名「RP207」)を用意した。
この保護層3の基材層3aは、厚み38μmの未処理ポリエチレンテレフタレートフィルム(三菱化学ポリエステル社製、ダイアホイルT100 #38)から形成されている。
また、この保護層3の粘着剤層3bは、以下のようにして作製されている。まず、酢酸エチル中に、モノマーベースで35%となるように2-エチルヘキシルアクリレート100重量部及び2-ヒドロキシエチルアクリレート4重量部を共重合して重量平均分子量60万のアクリル系ポリマーを含有する溶液を得る。次に、この溶液に、アクリル系ポリマー(乾燥重量)100重量部に対して、イソシアヌレート環を有するイソシアネート系架橋剤(日本ポリウレタン工業社製、コロネートHX)4重量部を配合し、さらに酢酸エチルを加え固形分濃度を20% に調整した粘着剤溶液を調製する。最後に、この粘着剤溶液を、基材層3a上に乾燥膜厚が20μmになるように塗布し、140℃で2分間乾燥させて、粘着剤層3bを形成する。
保護層3(RP207)は、以上のようにして作製された基材層3a及び粘着剤層3bを具備する。そして、この保護層3の粘着剤層3bを介して、保護層3と、脆性材料層1及び光学機能層2の積層体の脆性材料層1とを貼り合わせることで、複合材10を作製した。
[Preparation of composite material 10]
Next, as shown in FIG. 7, a surface protection film having an acrylic adhesive layer (manufactured by Nitto Denko Corporation, product name "RP207") was prepared as the
The
The
The protective layer 3 (RP207) includes the
[加工溝形成工程(第1加工溝21の形成)]
上記のようにして作製した複合材10を枚葉化した後、光学機能層2に第1加工溝21を形成した。具体的には、第1レーザ光源20及びレーザ光L1の走査を制御する光学系や制御装置を備えたレーザ加工装置として、武井電機社製のTLSUシリーズ(発振波長9.4μmのCO2レーザ光源、パルス発振の繰り返し周波数12.5kHz、レーザ光L1のパワー250W)を用い、第1レーザ光源20から発振したレーザ光L1の出力を11.8Wにし、集光レンズを用いて光学機能層2への照射位置においてスポット径150μmに集光し、複合材10の分断予定線(格子状に設定された複数の分断予定線)DLに沿って光学機能層2に照射した。複合材10に対するレーザ光L1の相対的な移動速度(加工速度)は400mm/secとした。これにより、光学機能層2を形成する樹脂を除去し、分断予定線DLに沿った第1加工溝21を形成した。この際、光学機能層2を形成する樹脂の一部が第1加工溝21の底部に残渣(厚み:10~20μm)として残るように樹脂を除去した。
[Groove forming process (forming first groove 21)]
After the
[加工溝形成工程(第2加工溝31の形成)]
次に、保護層3に第2加工溝31を形成した。具体的には、第1加工溝21を形成する場合と同様に、第2レーザ光源30及びレーザ光L2の走査を制御する光学系や制御装置を備えたレーザ加工装置として、武井電機社製のTLSUシリーズ(発振波長9.4μmのCO2レーザ光源、パルス発振の繰り返し周波数12.5kHz、レーザ光L2のパワー250W)を用い、図7に示すように、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2の出力を10.5Wにし、集光レンズを用いて保護層3への照射位置においてスポット径120~130μmに集光し、複合材10の分断予定線(格子状に設定された複数の分断予定線)DLに沿って保護層3に照射した。複合材10に対するレーザ光L2の相対的な移動速度(加工速度)は400mm/secとした。そして、剥離法を適用することで、図7に示すように、幅が200μmの第2加工溝31を形成した。なお、レーザ光L2を保護層3に照射する際には、図7に示すように、照射位置において保護層3を形成する樹脂の一部が残渣として残らない(厚み:0μm)ように樹脂を除去した。
[Groove forming process (forming second groove 31)]
Next, the second processed
[加工痕形成工程]
上記の加工溝形成工程の後、加工痕形成工程を実行した。具体的には、超短パルスレーザ光源40として、発振波長1064nm、レーザ光L3のパルス幅10ピコ秒、パルス発振の繰り返し周波数50kHz 、平均パワー10Wのものを用い、超短パルスレーザ光源40から発振したレーザ光L3をマルチ焦点光学系を介して、第2加工溝31側から複合材10の脆性材料層1に照射した。レーザ光L3の脆性材料層1への照射位置におけるスポット径Dは、100μmとした。複合材10に対するレーザ光L3の相対的な移動速度(加工速度)を100mm/secとし、分断予定線DLに沿ってレーザ光L3を走査したところ、加工痕11として、ピッチが2μmのミシン目状の貫通孔(直径1~2μm程度)が形成された。
[Processing mark formation process]
After the above-mentioned processing groove forming process, a processing mark forming process was carried out. Specifically, an ultrashort pulse
[複合材分断工程]
上記の加工痕形成工程の後、複合材分断工程を実行した。具体的には、CO2レーザ光源及びレーザ光の走査を制御する光学系や制御装置を備えたレーザ加工装置として、キーエンス社製のMLG-9300(発振波長10.6μm、レーザ光のパワー30W)を用い、レーザ光源から発振したレーザ光の出力を80%(すなわち、出力24W)にして、集光レンズを用いてスポット径0.7mmに集光し(このときのエネルギー密度は62W/m2)、複合材10の分断予定線DLに沿って保護層3側から脆性材料層1に照射した。この際、複合材10に対するレーザ光の相対的な移動速度を500mm/secとした。
最後に、複合材10に機械的な外力を加えて、加工溝形成工程後に第1加工溝21の底部に残った樹脂の残渣を分断し、複合材10を分断した。
[Composite material cutting process]
After the above-mentioned machining mark forming process, the composite material dividing process was carried out. Specifically, as a laser processing device equipped with a CO2 laser light source and an optical system and a control device for controlling the scanning of the laser light, MLG-9300 (oscillation wavelength 10.6 μm, laser light power 30 W) manufactured by Keyence Corporation was used, the output of the laser light emitted from the laser light source was set to 80% (i.e., output 24 W), and the laser light was focused to a spot diameter of 0.7 mm using a focusing lens (the energy density at this time was 62 W/m 2 ), and the
Finally, a mechanical external force was applied to the
実施例1に係る分断方法で分断された複合材10(複合材片)の脆性材料層1の端面を目視で観察したところ、図7に示すように、脆性材料層1が問題なく分断できており、クラックが生じていなかった。When the end face of the
<実施例2>
図7に示すように、第2加工溝31を形成する際、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2の出力を8.0Wにし、照射位置において保護層3を形成する樹脂(粘着剤層3b)の一部が残渣(厚み:10μm)として残るように樹脂を除去した点を除き、実施例1と同じ条件で複合材10を分断した。
実施例2に係る分断方法で分断された複合材10(複合材片)の脆性材料層1の端面を目視で観察したところ、図7に示すように、脆性材料層1が問題なく分断できており、クラックが生じていなかった。
Example 2
As shown in Figure 7, when forming the
When the end face of the
<比較例1>
第2加工溝31を形成する際、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2を複合材10の分断予定線(格子状に設定された複数の分断予定線)DL上において保護層3に1回だけ照射した(剥離法を適用しなかった)点を除き、実施例1と同じ条件で複合材10の分断を試みた。図7に示すように、比較例1で形成された第2加工溝31の幅は30μmであり、加工痕形成工程で超短パルスレーザ光源40から発振したレーザ光L3の脆性材料層1への照射位置におけるスポット径D(100μm)よりも小さかった。
図7に示すように、比較例1に係る分断方法では、脆性材料層1を貫通する加工痕11が形成されず、複合材10を分断することができなかった。
<Comparative Example 1>
When forming the second processed
As shown in FIG. 7, in the cutting method according to Comparative Example 1, no processing marks 11 penetrating the
<実施例3>
以下の(1)~(3)に示す点を除き、実施例1と同じ条件で複合材10を作製し、その複合材10を分断した。
(1)図8に示すように、保護層3として、ウレタン系粘着剤層を有する表面保護フィルム(日東電工社製、商品名「AW700EC」)を用意した。
この保護層3の基材層3aは、ポリエステル樹脂からなる基材「ルミラーS10」(厚み38μm、東レ社製)から形成されている。
また、この保護層3の粘着剤層3bは、以下のようにして作製されている。まず、ポリオールとして、OH基を3個有するポリオールであるプレミノールS3011(旭硝子社製、Mn=10000)、OH基を3個有するポリオールであるサンニックスGP-3000(三洋化成社製、Mn=3000)、OH基を3個有するポリオールであるサンニックスGP-1000(三洋化成社製、Mn=1000)を用いる。また、多官能イソシアネート化合物として、多官能脂環族系イソシアネート化合物であるコロネートHX(日本ポリウレタン工業社製)を用いる。また、触媒として、日本化学産業社製の商品名「ナーセム第2鉄」を用いる。また、劣化防止剤として、Irganox1010(BASF製)を用いる。また、脂肪酸エステルとして、ミリスチン酸イソプロピル(花王社製、商品名「エキセパールIPM」、Mn=270)又は、2-エチルヘキサン酸セチル(日清オイリオグループ社製、商品名「サラコス816T」、Mn=368)を用いる。そして、これらに、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムビス(フルオロメタンスルホニル)イミド(第一工業製薬社製、商品名「AS110」)と、両末端型のポリエーテル変性シリコーンオイル(信越化学工業社製、商品名「KF-6004」)と、希釈溶剤として酢酸エチルとを加えて混合攪拌を行うことで、ウレタン系粘着剤組成物を作製する。そして、作製したウレタン系粘着剤組成物を、上記の基材層3a上に、ファウンテンロールで乾燥後の厚みが10μmとなるように塗布し、乾燥温度130℃、乾燥時間30秒の条件でキュアーして乾燥させて、粘着剤層3bを形成する。
保護層3(AW700EC)は、以上のようにして作製された基材層3a及び粘着剤層3bを具備する。そして、この保護層3の粘着剤層3bを介して、保護層3と、実施例1と同じ脆性材料層1及び光学機能層2の積層体の脆性材料層1とを貼り合わせることで、複合材10を作製した。
(2)第2加工溝31を形成する際、オフセット法を適用した。
(3)図8に示すように、第2加工溝31を形成する際、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2の出力を4.3Wにし、照射位置において保護層3を形成する樹脂(粘着剤層3b)の一部が残渣(厚み:7.5μm)として残るように樹脂を除去した。
実施例3に係る分断方法で分断された複合材10(複合材片)の脆性材料層1の端面を目視で観察したところ、図8に示すように、脆性材料層1が問題なく分断できており、クラックが生じていなかった。
Example 3
A
(1) As shown in FIG. 8, a surface protection film having a urethane adhesive layer (manufactured by Nitto Denko Corporation, product name "AW700EC") was prepared as the
The
The
The protective layer 3 (AW700EC) includes the
(2) When forming the
(3) As shown in Figure 8, when forming the
When the end face of the
<実施例4>
図8に示すように、第2加工溝31を形成する際、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2の出力を4.9Wにし、照射位置において保護層3を形成する樹脂(粘着剤層3b)の一部が厚み2.1μmの残渣として残るように樹脂を除去した点を除き、実施例3と同じ条件で複合材10を分断した。
実施例4に係る分断方法で分断された複合材10(複合材片)の脆性材料層1の端面を目視で観察したところ、図8に示すように、脆性材料層1が問題なく分断できており、クラックが生じていなかった。
Example 4
As shown in Figure 8, when forming the
When the end face of the
<実施例5>
図8に示すように、第2加工溝31を形成する際、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2の出力を5.1Wにし、照射位置において保護層3を形成する樹脂の一部が残渣として残らない(厚み:0μm)ように樹脂を除去した点を除き、実施例3と同じ条件で複合材10を分断した。
実施例5に係る分断方法で分断された複合材10(複合材片)の脆性材料層1の端面を目視で観察したところ、図8に示すように、脆性材料層1が問題なく分断できており、クラックが生じていなかった。
Example 5
As shown in Figure 8, when forming the
When the end face of the
<比較例2>
第2加工溝31を形成する際、第2レーザ光源30から発振したレーザ光L2を複合材10の分断予定線(格子状に設定された複数の分断予定線)DL上において保護層3に1回だけ照射した(オフセット法を適用しなかった)点を除き、実施例5と同じ条件で複合材10の分断を試みた。図8に示すように、比較例2で形成された第2加工溝31の幅は30μmであり、加工痕形成工程で超短パルスレーザ光源40から発振したレーザ光L3の脆性材料層1への照射位置におけるスポット径D(100μm)よりも小さかった。
図8に示すように、比較例2に係る分断方法では、脆性材料層1を貫通する加工痕11が形成されず、複合材10を分断することができなかった。
<Comparative Example 2>
When forming the second processed
As shown in FIG. 8, in the cutting method according to Comparative Example 2, no processing marks 11 penetrating the
1・・・脆性材料層
2・・・光学機能層
3・・・保護層
3a・・・基材層
3b・・・粘着剤層
10・・・複合材
11・・・加工痕
20・・・第1レーザ光源
21・・・第1加工溝
30・・・第2レーザ光源
31・・・第2加工溝
40・・・超短パルスレーザ光源
D・・・スポット径
DL・・・分断予定線
L1、L2、L3・・・レーザ光
W・・・第2加工溝の幅
REFERENCE SIGNS
Claims (6)
第1レーザ光源から発振したレーザ光を前記複合材の分断予定線に沿って前記光学機能層に照射して前記光学機能層を形成する樹脂を除去することで、前記分断予定線に沿った第1加工溝を形成すると共に、第2レーザ光源から発振したレーザ光を前記分断予定線に沿って前記保護層に照射して前記保護層を形成する樹脂を除去することで、前記分断予定線に沿った第2加工溝を形成する加工溝形成工程と、
前記加工溝形成工程の後、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を前記第2加工溝側から前記分断予定線に沿って前記脆性材料層に照射して前記脆性材料層を形成する脆性材料を除去することで、前記分断予定線に沿った加工痕を形成する加工痕形成工程と、を含み、
前記加工溝形成工程において、前記第2加工溝の幅が、前記加工痕形成工程で前記超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光の前記脆性材料層への照射位置におけるスポット径以上となるように、前記保護層を形成する樹脂を除去し、
前記加工溝形成工程において、前記第2レーザ光源から発振したレーザ光の前記保護層への照射位置を前記分断予定線に直交する方向にずらして、各照射位置で前記分断予定線に沿って前記レーザ光を前記保護層に照射した後、前記各照射位置の間に存在する前記保護層を形成する樹脂を剥離することで、前記第2加工溝を形成する、
複合材の分断方法。 A method for dividing a composite material having a brittle material layer on one side of which a resin optical functional layer is laminated, and a resin protective layer on the other side of which the brittle material layer is laminated, comprising the steps of:
a processing groove forming step of irradiating the optical functional layer along a planned dividing line of the composite material with a laser beam emitted from a first laser light source to remove a resin forming the optical functional layer, thereby forming a first processing groove along the planned dividing line, and irradiating the protective layer along the planned dividing line with a laser beam emitted from a second laser light source to remove a resin forming the protective layer, thereby forming a second processing groove along the planned dividing line;
and a processing mark forming step of irradiating the brittle material layer with a laser beam oscillated from an ultrashort pulse laser source along the planned dividing line from the second processing groove side after the processing groove forming step, thereby removing the brittle material forming the brittle material layer, thereby forming a processing mark along the planned dividing line,
removing the resin forming the protective layer so that the width of the second groove is equal to or larger than a spot diameter at a position where the brittle material layer is irradiated with the laser light oscillated from the ultrashort pulse laser light source in the processing mark forming step ;
In the processing groove forming step, the irradiation position of the laser light emitted from the second laser light source onto the protective layer is shifted in a direction perpendicular to the planned division line, and the laser light is irradiated onto the protective layer along the planned division line at each irradiation position, and then the resin forming the protective layer present between each irradiation position is peeled off, thereby forming the second processing groove .
How to separate composite materials.
請求項1に記載の複合材の分断方法。 In the groove forming step, the resin forming the protective layer is removed so that the width of the second groove is 100 μm or more.
The method for dividing a composite material according to claim 1 .
前記加工溝形成工程において、前記粘着剤層の厚み方向の一部が残存するように、前記保護層を形成する樹脂を除去する、
請求項1又は2に記載の複合材の分断方法。 The protective layer includes a base layer and a pressure-sensitive adhesive layer disposed on the brittle material layer side,
In the processing groove forming step, the resin forming the protective layer is removed so that a part of the pressure-sensitive adhesive layer in the thickness direction remains.
A method for dividing a composite material according to claim 1 or 2 .
請求項1から3の何れかに記載の複合材の分断方法。 The protective layer includes a base layer and a urethane-based pressure-sensitive adhesive layer disposed on the brittle material layer side.
A method for dividing a composite material according to any one of claims 1 to 3 .
請求項1から4の何れかに記載の複合材の分断方法。 The second laser light source is a CO2 laser light source;
A method for dividing a composite material according to any one of claims 1 to 4 .
請求項1から5の何れかに記載の複合材の分断方法。 The brittle material layer includes glass, and the optical functional layer includes a polarizing film.
A method for dividing a composite material according to any one of claims 1 to 5 .
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JP2017145188A (en) | 2017-03-14 | 2017-08-24 | 日東電工株式会社 | Method for producing flexible film |
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