專利名稱：激光切割裝置及具有該裝置的切條機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光切割裝置及具有該裝置的切條機。
背景技術：
偏振膜被廣泛地用于液晶板等中。以往，在偏振膜的加工工序中，進行的是只對包含偏振膜的層壓物中的偏振膜進行切割的偏振膜的半切割，或偏振膜的端部切割等。偏振膜的切割是用刀具來切割，但難以因被切割物而產生薄膜屑等的異物。因這種異物混入偏振膜中而使成品率降低。另外，近年來利用激光來進行切割。在用激光進行切割時，與用刀具的切割相比較，難以因被切割物而產生薄膜屑等的異物。借此能抑制成品率的下降。因此，這種切割方法是有用的，并被開發(fā)出各種各樣的方法(例如專利文獻1、2)。專利文獻1:日本國公開專利公報“特開2008-302376號公報(2008年12月18日公開)，，專利文獻2:日本國公開專利公報“特開2009-22978號公報(2009年2月5日公開)，，然而，采用上述以往的利用激光的偏振膜切割方法的話，具有在切割相對地移動的偏振膜之時產生不良情況這樣的問題。即，在用激光的低輸出功率側時，存在的問題是，由于激光的輸出功率不穩(wěn)定，故不能進行合適的切割。以下具體說明之。在切割被傳送來的偏振膜時，切割基本上是在以一定速度傳送偏振膜的同時進行的。為使生產效率提高，所述一定速度例如是50m/s左右的高速度。因而，從提高成品率的觀點來看，即使是在一定速度的前后中的加速時或減速時，也可以進行偏振膜的切割。在偏振膜的傳送速度大的一定速度的階段中，被照射激光的部分的每單位時間的能量減少。因而有必要增加切割所必要的激光的輸出功率。另一方面，在偏振膜的傳送速度小的階段中，被照射激光的部分的每單位時間的能量增加。結果，有可能由于過剩的熱量作用在偏振膜的切割面上而引起品質的劣化。因此，有必要抑制激光的輸出功率。在為抑制激光的輸出功率而用激光的低輸出功率側時，存在激光的振蕩會變得不穩(wěn)定的問題。因此，調整后的輸出功率可能在產生擺動，并不能照射足以切割偏振膜的能量，并且，即使在傳送速度小的階段中，也要求以穩(wěn)定的輸出而不帶來切割面品質劣化地切割偏振膜的激光切割裝置。在專利文獻2中，與這樣的問題相關聯(lián)地揭示了使被加工物與激光之間的相對移動速度加大，并使激光的照射次數(shù)減少的激光加工方法。根據(jù)該技術，能避免因激光振蕩器的不穩(wěn)定輸出引起的激光的功率增大導致蝕刻深度變得過深的問題。然而，該技術中存在的問題是，有必要使被加工物與激光之間的相對移動速度加大，難以適用于相對速度小的情況中。

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于上述以往的問題而作，其目的在于提供激光光束的輸出功率不會不穩(wěn)定的、且不招致偏振膜的切割面的品質劣化的激光切割裝置。本發(fā)明的激光切割裝置為解決上述課題，是將對偏振膜照射激光并進行切割的激光切割裝置，其特征在于，包括:振蕩激光的激光振蕩器；將激光振蕩器振蕩的激光向偏振膜反射的反射鏡；及配置于偏振膜與反射鏡之間的、對所述激光聚光的聚光透鏡，在所述反射鏡與聚光透鏡之間，設有透射和反射所述激光的分光器。本發(fā)明的激光切割裝置中，由分光器將激光分岔為透射光與反射光，并用透射光切割偏振膜。因此無論激光振蕩器的輸出功率多么大，也能使照射到偏振膜的激光的能量減少。其結果，即使是在激光切割裝置與偏振膜之間的相對速度小時，也能以高輸出功率使用激光振蕩器。也就是說，能獲得用激光振蕩器的高輸出功率側時的優(yōu)點即輸出功率的穩(wěn)定性。另一方面，由于由分光器減少照射到偏振膜的能量，故能抑制用激光振蕩器的高輸出功率側時的問題即切割面品質的劣化。發(fā)明的效果如上所述，本發(fā)明的激光切割裝置包括:振蕩激光的激光振蕩器；將由激光振蕩器振蕩的激光向偏振膜反射的反射鏡；及配置于偏振膜與反射鏡之間，并對所述激光聚光的聚光透鏡，在上述反射鏡與聚光透鏡之間，設有透射和反射上述激光的分光器。因此，即使在激光切割裝置與偏振膜之間的相對速度小時，也能以高輸出功率使用激光振蕩器。也就是說，能獲得用激光振蕩器的高輸出功率側時的優(yōu)點即輸出功率的穩(wěn)定性。另一方面，由于用分光器減低照射至偏振膜的能量，故收到能抑制用激光振蕩器的高輸出功率側時的問題即切割面品質的劣化的效果。


圖1是示出本發(fā)明的激光切割裝置的截面圖。圖2是不出傳送偏振膜時的時間t與輸出功率w之間的關系的曲線圖。圖3是示出本發(fā)明的切條機的截面圖。圖4是示出用本發(fā)明的切條機切割偏振膜的過程的俯視圖。 圖5是示出用實施例1與比較例I切割的偏振膜的側視圖。
具體實施例方式根據(jù)圖1 圖4說明本發(fā)明的一實施形態(tài)如下。[切割裝置]圖1是示出本發(fā)明的激光切割裝置的截面圖。激光切割裝置10包括:激光振蕩器
1、光束擴展器2、反射鏡3、分光器4及聚光透鏡5。激光振蕩器I是振蕩激光的構件，不作特別的限定。例如，可用CO2激光器(二氧化碳激光器)、UV激光器、半導體激光器、YAG激光器、EXIMA激光器等。尤其是高輸出功率且對偏振膜的切割適合的CO2激光器較為理想。激光振蕩器I的輸出功率低時，激光的輸出功率容易變得不穩(wěn)定。因此，輸出功率是高的為好。另一方面，當輸出功率過高時，由于過剩的熱膨脹等會在偏振膜的切割面產生品質的劣化。激光振蕩器I的具體輸出功率，優(yōu)選為根據(jù)偏振膜6的厚度、偏振膜6的傳送速度及由后述的分光器4的透射激光與反射激光的比率作適當調整。從這些觀點來看，激光振蕩器I的輸出功率是30W以上、400W以下為好。另外，在激光振蕩器I的輸出功率低時，輸出功率便不穩(wěn)定，具體地說，當不滿30W時，就處于變?yōu)椴环€(wěn)定的傾向中。照射的激光的頻率，宜根據(jù)激光振蕩器I的輸出功率、偏振膜6的厚度及偏振膜的傳送速度等作適當變更，但一般可取5kHz以上，IOOkHz以下。作為較好的形態(tài)，激光切割裝置10包括光束擴展器2。光束擴展器2是將激光擴寬成平行光束的構件，只要使用公知的光束擴展器就可。利用光束擴展器2能將激光LI的直徑擴展為例如2倍 10倍左右，形成激光2。在將激光L6向偏振膜6照射之時，通過擴大激光的直徑，容易對準激光L6的焦點。反射鏡3是將激光振蕩器I振蕩的激光向偏振膜6反射的構件。激光切割裝置10中，具有一個反射鏡3，但只要能將激光L2作成激光L3向偏振膜6反射就行，具有多個也沒關系。用圖2說明一般的激光切割裝置中的激光振蕩器的輸出功率。圖2是示出傳送偏振膜時的時間t與激光振蕩器的輸出功率w之間的關系的曲線圖。在傳送偏振膜的同時進行切割的情況下，首先，使偏振膜加速(加速區(qū)域)，其后，為適宜于切割的一定速度(等速區(qū)域)，使偏振膜減速(減速區(qū)域)，偏振膜的切割結束。在加速區(qū)域和減速區(qū)域中因偏振膜的速度小，如果是相同的照射條件，則對偏振膜的每單位時間的能量增加。從而，有必要降低激光振蕩器的輸出功率。因此，在加速區(qū)域和減速區(qū)域的一部分中，激光振蕩器的輸出功率低，且激光振蕩器的輸出變得不穩(wěn)定(不穩(wěn)定區(qū)域)。結果，在加速區(qū)域和減速區(qū)域中，由于激光振蕩器的輸出是不穩(wěn)定的，故可能產生未切斷的情況。有上述那樣的限制，采用一般的激光切割裝置的話，不能在加速區(qū)域和減速區(qū)域中提高激光振蕩器的輸出功率。另一方面，本發(fā)明的激光切割裝置10中，在反射鏡3與聚光透鏡5之間有分光器
4。分光器4是透射和反射上述激光L3的構件，可使用公知的分光器。由分光器4將激光L3分岔為作為透射光的激光L4和作為反射光的激光L5。分光器4的透射激光與反射激光的比率，沒有特別的限定，但優(yōu)選為根據(jù)上述激光振蕩器I的輸出功率、偏振膜6的厚度及偏振膜6的傳送速度等作適當調整。一般，在上述激光振蕩器的輸出功率為30W以上、400W以下時，分光器的透射激光與反射激光的比率以3: 7 7: 3為好。如是上述的設定范圍，則能在偏振膜的切割中合適地使用激光切割裝置10。激光切割裝置10中，激光L3被分光器4分岔為透射光和反射光，并用透射光切割偏振膜6。因此，根據(jù)激光切割裝置10，無論激光振蕩器I的輸出功率多么大，也能使照射至偏振膜6的激光L6的能量減低。也就是說，即使是加速區(qū)域和減速區(qū)域，也能以高輸出功率使用激光振蕩器1，并能獲得用激光振蕩器I的高輸出功率側時的優(yōu)點即輸出的穩(wěn)定性。另一方面，因用分光器4減低被照射至偏振膜的能量，故能抑制用激光振蕩器I的高輸出功率側時的問題即切割面上的品質的劣化。激光L4通過聚光透鏡5聚光于偏振膜6上。聚光透鏡5不作特殊限定，只要用球面透鏡、非球面透鏡等就可。因由激光L6的聚光直徑決定切割寬度，故在切割偏振膜時，激光L6的聚光直徑是5 μ m以上、500 μ m以下為好，ΙΟμπι以上、400 μ m以下更好。作為激光切割裝置10的切割對象的偏振膜6，只要是用公知的偏振膜就可。作為本發(fā)明中的偏振膜而言，通常使用長尺寸的偏振膜，但也可用短尺寸或板形的偏振膜。所謂長尺寸是指切割方向上的偏振膜的長度為IOm以上，所謂短尺寸是指2m以上、不滿10m，所謂板形是指IOcm以上、不滿2m。作為偏振膜6，具體來說是如下這樣的結構:在偏振元件膜的兩面上貼合TAC (三醋酸纖維素)膜、COP (環(huán)烯烴聚合物)膜等作為保護膜，通過粘接劑將保護膜層壓于相對于激光切割裝置10為反面的TAC薄膜上。偏振膜6之中，作為位于中心的偏光元件膜，可舉出將TAC等的保護膜貼合到用碘等對聚乙烯醇薄膜染色并拉伸的膜等上的薄膜。又，也可使用部分聚合物化聚乙烯醇系膜、乙烯-醋酸乙烯基共聚合物系部分皂化膜、纖維素系膜等的親水性高分子膜等、聚乙烯醇的脫水處理物或聚氯化乙烯的脫氯化氫處理物等的多烯(')工 >)配向膜等，來代替上述聚乙烯醇膜。包含有偏振膜6和保護膜的總厚度，不作特別限定，但可取100 μ m以上、500 μ m以下。又，偏振膜6中的偏光兀件膜的厚度,一般為10 μ m以上、50 μ m以下。另外,在偏振膜6的實用上不成問題的范圍中，也可再含有上述3層以外的其他層。作為上述保護膜，也可用聚酯膜、聚對苯二甲酸乙二酯(*。工f f > 7夕9一卜)膜等。至于上述保護膜的厚度和寬度，沒有特別的限定，但從用作偏振膜的保護膜的觀點來看，優(yōu)選使用例如5μπι以上、50μπι以下的厚度，200mm以上、1500mm以下的寬度的保護膜。用激光切割裝置10進行的偏振膜6的切割，是在移動激光切割裝置10或偏振膜6的同時來進行的。由此能在偏振膜6上形成切割面。具體地說，能用后述的切條機在移動偏振膜的同時進行切割。固定激光切割裝置10并以傳送偏振膜6的狀態(tài)來進行切割的情況下，能夠進行穩(wěn)定的切割，因此是合適的。本發(fā)明中的對偏振膜的所謂“切割”，是指對偏振膜“至少切割一部分”，也包含對偏振膜形成規(guī)定深度的加工。例如，偏振膜的端部的切割、半切割、標識加工等也包含在“切害IJ”的行為中。[切條機]其次，說明本發(fā)明的切條機20。圖3是示出本發(fā)明的切條機20的截面圖。切條機20包括激光切割裝置10、放卷部11、傳送輥12、12a、12b、12c、12d、12e、12f (以下略作“12 12f”)、長度測量計14、及卷取部13a、13b。放卷部11是保持長尺寸形狀的偏振膜6并向傳送輥12放卷的構件。作為放卷部11而言，沒有特別的限定，可用公知的放卷部。切條機20中，可用圓筒狀的軸作為放卷部11，并保持卷繞著偏振膜6的紙管或塑料管等。在放卷部11的側面具有未圖示的使放卷部11旋轉的旋轉裝置，通過旋轉裝置使放卷部11旋轉，并向傳送方向對偏振膜6進行放卷。對偏振膜6所施加的張力和偏振膜的傳送速度可通過旋轉裝置來設定。另外，可適當調整放卷部11的高度和放卷部11的在水平方向上的位置。放卷部11被設置于一處，但也可與卷取部13a、13b —樣被設置于兩處。這樣,在一方的放卷部11的偏振膜6全被放卷之前，可與另一方的放卷部的偏振膜連接，并可減少交換偏振膜卷筒的時間。傳送輥12 12f沿偏振膜6的傳送路徑被配置于切條機20中。各傳送輥的配置場所只要根據(jù)偏振膜6的傳送路徑作適當變更就行。上述傳送輥不作特別限定，使用公知的構件就可。又，上述傳送輥的直徑和寬度也不限定。通常，傳送輥的寬度為1.5m 2.5m左右。也可在切條機20中包括將偏振膜6壓在傳送輥上的接觸輥。在傳送輥12b與傳送輥12c之間，配置有激光切割裝置10。這樣，只要將激光切割裝置10這樣地配置于放卷部11與卷取部13之間就可。關于激光切割裝置10的構造已如上述。卷取部13a、13b是卷取已被切割加工的偏振膜6的構件。與放卷部11同樣，在卷取部13a、13b的側面設有未圖示的使卷取部13a、13b旋轉的旋轉裝置，通過旋轉裝置使卷取部13a、13b旋轉,并在傳送方向上卷取偏振膜6。對偏振膜6所施加的張力和偏振膜的傳送速度可通過旋轉裝置來設定。另外，可適當調整卷取部13a、13b的高度和在水平方向上的位置。根據(jù)切條機20，用放卷部11和卷取部13a傳送偏振膜6。偏振膜的傳送速度不作特別限定，作為一例，可取lm/s以上，100m/s以下。圖4是示出偏振膜6的切割過程的俯視圖。如圖4的(a) (C)所示，隨著偏振膜6被傳送，利用激光切割裝置10在偏振膜6上形成切口 S。圖4中，設置激光切割裝置10以切割偏振膜6的端部周圍。這是切割偏振膜6的端部的情況。激光切割裝置10的設置位置不作特別的限定，只要能在偏振膜6上照射激光就行。例如，如果設置激光切割裝置10以將激光照射到偏振膜6的中央部分，則可將偏振膜6分割為2個。因本發(fā)明的切條機20設有激光切割裝置10，故即使是在使偏振膜6加速或減速時、即在偏振膜的傳送速度小時，也能以高輸出功率使用激光振蕩器I。結果，能獲得用激光振蕩器I的高輸出功率側時的優(yōu)點即輸出的穩(wěn)定性。另一方面，由于用分光器4減低被照射到偏振膜上的能量，故能抑制用激光振蕩器I的高輸出功率側時的問題即偏振膜的切割面上的品質的劣化。另外，本發(fā)明中包含以下的形態(tài)。本發(fā)明的激光切割裝置中，上述激光振蕩器的輸出功率是30W以上、400W以下，上述分光器的透射激光與反射激光的比率是3:7 7:3為好。上述激光振蕩器的輸出功率是30W以上、400W以下時，如果分光器的透射激光與反射激光的比率是在上述的范圍內，那么能合適地使用于偏振膜的切割中。又，本發(fā)明的激光切割裝置中，上述激光振蕩器是CO2激光振蕩器為好。CO2激光振蕩器是高輸出功率的，能適合偏振膜的切割。又，本發(fā)明的切條機，包括對偏振膜進行放卷的放卷部、和卷取偏振膜的卷取部，在上述放卷部與卷取部之間配置有上述激光切割裝置。本發(fā)明的切條機因包括激光切割裝置，故即使在偏振膜的傳送速度小時也能以高輸出功率使用激光振蕩器。結果，能獲得用激光振蕩器的高輸出功率側時的優(yōu)點即輸出功率的穩(wěn)定性。另一方面，因通過分光器減低照射到偏振膜上的能量，故能抑制用激光振蕩器的高輸出功率側時的問題即偏振膜的切割面上的品質的劣化。另外，本發(fā)明不限定上述的各實施形態(tài)，能夠在權利要求項中所示的范圍內進行各種變更，有關適當組合不同的實施形態(tài)中分別揭示的技術手段而得到的實施形態(tài)也包含在本發(fā)明的技術范圍內。實施例[實施例1]用圖3所述的切條機20實施偏振膜的切割。偏振膜6的結構為，按接近于激光切害I]裝置10的聚光透鏡5的順序，層壓PET膜(38μπι)、粘接層(22μπι，粘接層與保護層一起剝離)、TAC膜(80 μ m)、聚乙烯醇膜(30 μ m)及COP (環(huán)烯烴聚合物)膜(70 μ m)作為保護膜，并在COP膜上隔著粘接層層壓PET膜(38 μ m)作為隔離膜。首先，利用放卷部11和卷取部13a的旋轉裝置，使偏振膜6從偏振膜6靜止的狀態(tài)開始，在5秒鐘后，加速到50m/s。在使其加速至50m/s的期間，以下述的條件實施偏振膜6的切割。激光振蕩器:C02激光器激光振蕩器的輸出功率:20W以上、280W以下激光波長:9.4μπι激光頻率:20kHzL6的聚光直徑:54 μ m透射光與反射光的比率:5: 5[比較例I]使用從切條機20的激光切割裝置10中去除了分光器4的比較用切割裝置實施偏振膜6的切割。偏振膜6的結構是與實施例1相同的。與實施例1同樣地使偏振膜6加速至50m/s。又,切割的條件如下。激光振蕩器:C02激光器激光振蕩器的輸出功率:10W以上、140W以下激光波長:9.4μπι激光頻率:20kHzL6的聚光直徑:54 μ m圖5是示出通過實施例1與比較例I切割的偏振膜6的側視圖。圖5的(a)是實施例I的偏振膜6，圖5的(b)是比較例I的偏振膜6。由兩者結果可見，比較例I的偏振膜6在其截面上因熱膨脹而產生變形。而且還觀察到在最上面的PET膜上因熱膨脹生成的塊狀物。另一方面，實施例1的偏振膜6與比較例I不同，切割面上沒有產生變形。而且，在最上面的PET膜上沒有生成塊狀物。根據(jù)本發(fā)明的切條機(激光切割裝置)，即使是50m/s那樣的傳送速度，也能夠抑制偏振膜的切割面上的品質劣化，明顯地顯示出本發(fā)明的優(yōu)越性。而且，對偏振膜6的切割面良好與否進行了試驗。試驗方法是，從所切割的偏振膜上剝離隔離膜，隔著粘接層將COP膜面貼附到玻璃板上。如果COP膜上產生變形，則氣泡混入COP膜與玻璃板之間。對實施例1與比較例I的切割后的偏振膜6進行了試驗，在貼附后，實施例1的偏振膜6上沒有觀察到氣泡混入，但貼附后在比較例I的偏振膜6上觀察到氣泡的混入。這是因偏振膜6之中的從上面起第4層的COP膜的變形狀態(tài)引起的結果。從該結果也證明本發(fā)明的優(yōu)越性。
工業(yè)上的可利用性本發(fā)明的激光切割裝置是可用作合適地切割偏振膜的裝置。因此，本發(fā)明可廣泛地利用于使用偏振膜的領域中。符號的說明I激光振蕩器2光束擴展器3反射鏡4分光器5聚光透鏡6偏振膜10激光切割裝置11放卷部12、12a、12b、12c、12d、12e、12f 傳送輥 13a、13b 卷取部14長度測量計20切條機LI L6激光S切口。
權利要求
1.一種激光切割裝置，是對偏振膜照射激光并進行切割的激光切割裝置，其特征在于，包括:振蕩激光的激光振蕩器；將由激光振蕩器振蕩的激光反射向偏振膜的反射鏡；及配置于偏振膜與反射鏡之間的、對所述激光進行聚光的聚光透鏡，在所述反射鏡與聚光透鏡之間，設有透射和反射所述激光的分光器。
2.如權利要求1所述的激光切割裝置，其特征在于，所述激光振蕩器的輸出功率為30W以上、400W以下，對所述分光器的激光進行透射與反射的比率為3: 7 7: 3。
3.如權利要求1所述的激光切割裝置，其特征在于，所述激光振蕩器是CO2激光振蕩器。
4.一種切條機，其特征在于，包括對偏振膜進行放卷的放卷部和卷取偏振膜的卷取部，在所述放卷部與卷取部之間，設有權利要求1 3中任一項所述的激光切割裝置。
全文摘要
本發(fā)明揭示的激光切割裝置(10)是將激光(L6)照射到偏振膜(6)上并進行切割的裝置，包括振蕩激光(L1)的激光振蕩器(1)，將由激光振蕩器(1)振蕩的激光向偏振膜(6)反射的反射鏡(3)，以及配置于偏振膜(6)與反射鏡(3)之間，并聚焦激光(L6)的聚集透鏡(5)，在反射鏡(3)與聚集透鏡(5)之間，備置透射和反射激光(L3)的分光器(4)。
文檔編號B23K26/40GK103153526SQ201180048178
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權日2010年10月6日
發(fā)明者植田幸治, 岸崎和范 申請人:住友化學株式會社