CN110842378A - 切割多层基板的方法及切割装置 - Google Patents

Abstract

一种切割多层基板的方法及切割装置，在使用刻划轮进行的对OLED等多层基板的切割中，抑制刻划轮从欲形成切割线的期望线偏离。切割由第一PET层(L2)、PI层(L1)、第二PET层(L3)构成的柔性OLED(多层基板)的方法具备第一激光切割步骤和轮切割步骤。在第一激光切割步骤中在第一PET层(L2)中形成开口角度(θ)在45～100度的范围内的第一槽(G1)。在轮切割步骤中使刻划轮(SW)一边通过第一槽(G1)，一边在PI层(L1)中形成切割线(SL)。

Description

切割多层基板的方法及切割装置

技术领域

本发明涉及柔性OLED(有机LED)等多层基板的切割方法及装置。

背景技术

一直以来，已知一种从一面照射激光沿期望线形成切割线的方法来作为切割如OLED基板这样的多层基板的方法(例如参照专利文献1)。

在上述多层基板中，每层使用不同的材料的情况较多。在这种情况下，需要针对多层基板的每层使用不同的光源来形成切割线，因而切割多层基板的装置结构变得复杂。

于是，考虑了在进行多层基板切割时使用刻划轮针对一部分层形成切割线的方法。

例如，在具有形成有发光层的聚酰亚胺(PI)层、以及通过粘接层将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)层粘接到聚酰亚胺层的表面的结构的OLED中，通过照射激光将PET层和粘接层除去以形成槽，进而使刻划轮通过该槽以在PI层中形成切割线。

专利文献1：日本特开2018-15784号公报

发明内容

在上述切割方法中，一直以来使刻划轮通过的槽的槽宽比较宽(例如大于200μm)，开口角度也比较大(例如150°)。其中，槽的开口角度是由槽的两个侧壁形成的角度。

如果使刻划轮通过具有上述那样的槽宽和开口角度的槽，那么会存在刻划轮未被槽充分约束，刻划轮的刀在变斜的状态下切入到PI层中的情况。因为一旦刻划轮的刀切入到PI层中，即使机械地移动加工点，刻划轮也不会跟随该移动，从而会存在刻划轮的刀在斜着进入到PI层中的状态下形成切割线的情况。因此，存在所形成的切割线大幅偏离想要形成切割线的本来的线的情况。

本发明的目的在于，在使用刻划轮进行的多层基板的切割中，抑制由刻划轮形成的切割线大幅偏离本来的线。

以下说明作为用于解决课题的手段的多个方式。这些方式可以根据需要任意组合。

本发明的一个观点涉及的切割柔性OLED等多层基板的方法是一种切割由第一PET层、PI层、第二PET层构成的多层基板的方法。该方法具备以下步骤。

·第一激光切割步，在第一PET层中形成开口角度在45～100度范围内的第一槽。

·轮切割步骤，使轮切割单元一边通过第一槽，一边在PI层形成切割部。

在上述切割多层基板的方法中，将在PI层中形成切割部的轮切割单元所通过的第一槽的开口角度设为45～100度。由此，当将轮切割单元***到第一槽内时，能够将轮切割单元约束在第一槽中。

因此，即使在轮切割单元以变斜的状态***到了第一槽中，第一槽也会作为“导向器”而发挥功能来修正轮切割单元变斜的状态，并且还能够在形成切割线时抑制轮切割单元的***状态从合适状态较大变动。其结果，能够抑制由轮切割单元形成的切割部大幅偏离于本来的线。

在第一激光切割步骤中形成的第一槽的宽度可以在40～200μm的范围内。由此能够形成对于抑制轮切割单元的变动更优的第一槽。

上述切割多层基板的方法还可以具备第二激光切割步骤，在所述第二激光切割步骤中，在轮切割步骤后，与所述切割部相对应而在第二PET层中形成第二槽。由此能够更容易地切割多层基板。

本发明的其他观点涉及的装置是多层基板的切割装置，所述多层基板由第一PET层、PI层、第二PET层构成。

切割装置具备激光切割单元和轮切割单元。激光切割单元在第一PET层中形成开口角度在45～100度的范围内的第一槽。轮切割单元一边通过第一槽，一边在PI层中形成切割部。

在上述多层基板的切割装置中，激光切割单元将在PI层中形成切割部的轮切割单元所通过的第一槽的开口角度形成为45～100度。由此在将轮切割单元***到第一槽中时，能够将轮切割单元约束在第一槽中。

因此，即使轮切割单元以变斜的状态***到第一槽中，第一槽也会作为“导向器”而发挥功能来修正轮切割单元变斜的状态，并且还会在形成切割线时，抑制轮切割单元的***状态从合适的状态较大变动。其结果，能够抑制由轮切割单元形成的切割部大幅偏离本来的线。

因为上述第一槽能够适当地约束轮切割单元，所以能够抑制由轮切割单元形成的切割部大幅偏离本来的线。

附图说明

图1是示出OLED基板的截面构造的图。

图2是示出切割装置的整体结构的图。

图3是示意性示出OLED基板的切割动作的图。

图4是示出第一槽的开口角度和槽宽的定义的图。

附图标记说明

1…切割装置；3…激光装置；5…刻划轮切割装置；SW…刻划轮；7…机械驱动***；11…底座；13…加工台；15…移动装置；9…控制部；L…激光；P1…OLED基板；L1…PI层；L2…第一PET层；L3…第二PET层；L4…第一粘接层；L5…第二粘接层；G1…第一槽；G2…第二槽；SL…切割线；W…槽宽；θ…开口角度。

具体实施方式

1.第一实施方式

(1)柔性OLED的构造

以下对本发明的一实施方式的多层基板的切割方法进行说明。在本实施方式中，采用柔性OLED(以下称为OLED基板P1)作为多层基板即切割的对象的一个例子。

因此，首先使用图1对OLED基板P1的结构进行说明。图1是示出OLED基板的截面构造的图。

如图1所示，OLED基板P1具有三层构造，包括PI层L1、第一PET层L2以及第二PET层L3。

PI层L1是聚酰亚胺(PI)制基板，在一个表面中形成有OLED(有机LED)。具体地，例如形成有发光层、用于控制发光层的发光的驱动用元件(例如TFT(薄膜晶体管))以及OLED的配线。

第一PET层L2和第二PET层L3是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制的膜，保护形成在PI层L1的表面的OLED。

第一PET层L2通过第一粘接层L4粘接至PI层L1的一个表面。

另一方面，第二PET层L3通过第二粘接层L5粘接至PI层L1的另一个表面。

在第一PET层L2或者第二PET层L3中，形成供***刻划轮SW(后述)的槽的一侧的PET层(第一PET层L2)是OLED基板P1的里侧，在与之相反的一侧的PET层(第二PET层L3)是OLED基板P1的发光面侧。

(2)切割装置

接下来，使用图2对本实施方式的切割装置1的结构进行说明。图2是示出切割装置的整体结构的图。切割装置1是一种用于使用激光照射和刻划轮来切割具有上述结构的OLED基板P1的装置。

切割装置1具备激光装置3(激光切割单元的一个例子)、刻划轮切割装置5、机械驱动***7以及控制部9。

激光装置3是用于向OLED基板P1照射激光L的装置。激光装置3具有输出激光L的激光振荡器和将该激光L传输至后述的机械驱动***7的传输光学***(均未图示)。虽然未图示，传输光学***例如具有聚光透镜、多个反射镜、棱镜、光束扩展器等。此外，传输光学***例如具有X轴方向移动机构(未图示)，其用于使组装有激光振荡器和其他光学***的激光照射头(未图示)沿X轴方向移动。激光装置3的激光振荡器例如是CO₂激光。

刻划轮切割装置5是通过使刻划轮SW(轮切割单元的一个例子)转动来切割基板的装置。在本实施方式中，刻划轮切割装置5用于在OLED基板P1的PI层L1中形成切割线(切割部的一个例子)。

刻划轮SW是外周部分形成为V字形的圆板状的部件。刻划轮SW的上述外周部分形成为在PI层L1中形成切割线的刀。例如，刻划轮SW的直径是5～15mm，且V字形的刃口的顶角被设为20～50°。

机械驱动***7具有底座11、用于载置OLED基板P1的加工台13、以及使加工台13相对于底座11沿水平方向移动的移动装置15。移动装置15是具有导轨、移动台、电动机等的公知机构。

控制部9是具有处理器(例如CPU)、存储装置(例如ROM、RAM、HDD、SSD等)以及各种接口(例如A/D转换器、D/A转换器、通信接口等)的计算机***。控制部9通过执行保存在存储部(对应存储装置的存储区域的一部分或者全部)来执行各种控制动作。

控制部9既可以用单一的处理器构成，也可以为了进行各种控制而由多个独立的处理器构成。

虽然未图示，控制部9连接有检测OLED基板P1的大小、形状以及位置的传感器、用于检测各装置的状态的传感器和开关、以及信息输入装置。

在该实施方式中，控制部9能够控制激光装置3。此外，控制部9能够控制刻划轮切割装置5。并且，控制部9能够控制移动装置15。

(3)OLED基板的切割方法

使用图3对通过激光L和刻划轮SW进行的OLED基板P1的切割动作进行说明。图3是示意性示出OLED基板的切割动作的图。

首先，如图3的(a)所示，以第一PET层L2在上的方式将OLED基板P1配置到加工台13上。然后，激光装置3向第一PET层L2照射激光L。一边照射激光L，一边移动激光装置3和/或OLED基板P1以使激光L沿期望的线照射。由此，被照射了激光L的部位的PET层和粘接层被除去，第一槽G1沿该期望的线形成(第一激光切割步骤)。

在本实施方式中，在第一激光切割步骤中，当向第一PET层L2照射激光L时，尽可能地缩小激光L的焦点，并将该焦点的位置设定在第一PET层L2的表面上。如图3的(a)所示，由此能够形成开口角度θ(后述)和槽宽W(后述)较小的第一槽G1。

另外，通过调整激光L的焦点的位置(OLED基板P1的高度方向的位置)也能够调整第一槽G1的开口角度θ和/或槽宽W。

如图3的(b)所示，在形成第一槽G1后，使刻划轮SW在第一槽G1内通过，在施加预定的负荷而将刻划轮SW的刃口压入PI层L1的状态下，移动刻划轮切割装置5和/或OLED基板P1，并转动刻划轮SW(轮切割步骤)。

例如可以使用0.15MPa～0.20MPa的负荷作为从刻划轮SW施加到PI层L1的负荷。

如图3的(b)所示，移动刻划轮切割装置5和/或OLED基板P1以使刻划轮SW一边转动一边沿第一槽G1移动，由此能够在PI层L1中沿第一槽G1形成切割线SL。

如图3的(c)所示，在形成切割线SL后，反转OLED基板P1。由此，OLED基板P1的第二PET层L3朝上。

进一步，如图3的(d)所示，以与切割线SL对应的方式向第二PET层L3的表面照射激光L。由此，被照射激光L的部位的PET层和粘接层被除去，从而第二槽G2以与切割线SL对应的方式形成(第二激光切割步骤)。

这时，因为能够从第二PET层L3侧识别出第一槽G1的形成痕，所以沿该第一槽G1的形成痕来照射激光L。由此能够形成与切割线SL相对应的(重叠)第二槽G2。

如果形成了上述第二槽G2，那么第一槽G1、切割线SL、第二槽G2会在预定的线上重叠地形成于OLED基板P1。其结果，OLED基板P1被沿该预定的线切割。

此外，形成第二槽G2时的激光L的照射条件(焦点位置)既可以与形成第一槽G1时的照射条件(焦点位置)相同，也可以不同。

通过使形成第二槽G2时的激光L的照射条件与形成第一槽G1时的照射条件相同能够形成几乎与第一槽G1形状相同(开口角度θ和槽宽W几乎与第一槽G1的相等)的第二槽G2。

此外，因为通过使激光L的照射条件相同，无需在每次形成槽时变更照射条件，所以能够提高OLED基板P1的切割效率。

另一方面，在使形成第二槽G2时的激光L的照射条件与形成第一槽G1时的照射条件不同的情况下，例如，在形成第二槽G2时，通过将激光L的焦点的位置设为偏离于第二PET层L3的表面的位置能够形成开口角度θ和槽宽W大的第二槽G2。

因为在通过刻划轮SW形成切割线SL时不使用第二槽G2(未形成)，所以只要第二槽G2与第一槽G1和切割线SL很好地重叠，就可以具有任意的开口角度θ和槽宽W。

(4)实施例

以下对通过上述说明的切割方法制作的OLED基板P1的具体实施例进行说明。在本实施例中对OLED基板P1进行切割，其中，在所述OLED基板P1中，PI层L1的厚度是20μm，第一PET层L2和第二PET层L3的厚度是100μm。

此外，作为形成切割线SL的刻划轮SW使用直径是10mm并且刃口角度为30°的刻划轮。

进一步，在本实施例中，当在第一PET层L2中形成第一槽G1时，使激光L的焦点最小，并将该焦点的位置设定在第一PET层L2的表面上，将扫描速度设为500mm/秒，进而形成第一槽G1。其结果，能够形成开口角度θ为45°的程度并且槽宽W为40～50μm的程度的第一槽G1。

在形成上述第一槽G1后，将向PI层L1按压的压力设为0.2MPa，扫描速度设为300mm/秒，进而使用上述刻划轮SW在PI层L1中形成切割线SL。

在上述实施例中形成的切割线SL与目标线(用于形成想要形成的切割线SL的线)的偏离量为±15μm以下。

另一方面，在现有的将第一槽G1的开口角度设为150°的程度、槽宽设为大于200μm的切割方法中，目标线与实际形成的切割线SL之间的偏离量在±50μm以上。

如此，与现有方法相比较，上述说明对OLED基板P1的切割方法在如下点上可以看到改善，即能够不大幅偏离设为目标的线(第一槽G1)并形成切割线SL。

在形成切割线SL后，反转OLED基板P1，进而在与形成第一槽G1时的激光L的照射条件相同的条件下，沿第一槽G1的形成痕向第二PET层L3照射激光L。由此具有与第一槽G1类似的形状的第二槽G2形成于第二PET层L3。

(5)第一槽的形状的优化

如上所述，通过缩小第一槽G1的开口角度θ和槽宽W，切割线SL和目标线(第一槽G1)之间的偏离量减小。

可以认为这是由于通过以上述方式缩小第一槽G1的开口角度θ和槽宽W，刻划轮SW会被第一槽G1约束，并且在刻划轮SW被***到第一槽G1时刻划轮SW的***方向被修正为恰当的方向，进而在形成切割线SL时，刻划轮SW的***状态也不从合适的状态较大变动。

即，可以认为在使用了刻划轮SW的切割线SL的形成中，第一槽G1的形状(开口角度θ/槽宽W)是形成不与目标线(第一槽G1)偏离的切割线SL的重要要素。

因此，以下对何种形状(开口角度θ/槽宽W)的第一槽G1对形成合适的切割线SL最优进行讨论。

首先，使用图4对决定第一槽G1的形状的开口角度θ和槽宽W的定义进行说明。图4是示出第一槽的开口角度和槽宽的定义的图。

如图4的(a)所示，将开口角度θ定义为形成第一槽G1的两个侧壁所形成的角度。另一方面，如图4的(b)所示，将槽宽W定义为第一槽G1的边缘之间的距离。

首先，对开口角度θ的最优值进行讨论。

具体地，通过模拟计算出在将上述刻划轮SW的刃口***到开口角度θ分别设为45°、100°、130°的第一槽G1时，刻划轮SW相对于PI层L1从垂直方向能够倾斜何种程度(称为倾斜偏离幅度)、以及刻划轮SW的刃口能够沿第一槽G1的宽度方向移动何种程度(称为平行偏离幅度)。

在以下表1中示出上述模拟结果。

表1

开口角度	倾斜偏离幅度	平行偏离幅度
			45°	0.39°	0.03mm
100°	0.39°	0.03mm
			130°	0.47°	0.12mm

根据如上所述可知，只要开口角度θ在45°～100°的范围内，当刻划轮SW***到第一槽G1时刻划轮SW的变动就会被抑制。即，只要将开口角度θ设定在45°～100°的范围内，在将刻划轮SW***到第一槽G1时，就能够将刻划轮SW恰当地约束在第一槽G1内。

此外，对第一槽G1的槽宽W的范围也进行了讨论。

明确了第一槽G1在开口角度θ在上述角度范围内的情况下，只要槽宽W在40～200μm的范围内，就能够抑制刻划轮SW的偏离。

2.其他实施方式

以上对本发明的一实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离发明的要旨的范围内进行各种变更。尤其是可以根据需要对本说明书所记载的多个实施方式和变形例进行任意组合。

上述OLED基板P1的切割方法也能够适用于OLED基板P1以外的由多层树脂层形成的多层基板。另外，还可以将上述切割方法应用于具有树脂层以外的层(例如金属层)的多层基板。

虽然在上述实施方式中OLED基板P1具有三个层(PI层L1、第一PET层L2、第二PET层L3)，但是上述切割方法也能够应用于具有两层的基板和具有四层以上的层的基板。

激光装置3、刻划轮切割装置5、机械驱动***7的结构不限于上述实施方式中所说明的结构。

OLED基板P1的形状无特别限定。

工业上的可应用性

本发明能够广泛地适用于柔性OLED的切割。

Claims (4)

1.一种切割多层基板的方法，所述多层基板由第一PET层、PI层、第二PET层构成，所述切割多层基板的方法具备以下步骤：

第一激光切割步骤，在所述第一PET层中形成开口角度在45～100度的范围内的第一槽；以及

轮切割步骤，使轮切割单元一边通过所述第一槽，一边在所述PI层中形成切割部。

2.根据权利要求1所述的切割多层基板的方法，其中

在所述第一激光切割步骤中所形成的所述第一槽的宽度在40～200μm的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的切割多层基板的方法，所述切割多层基板的方法还具备：

第二激光切割步骤，在所述轮切割步骤后，与所述切割部相对应而在所述第二PET层中形成第二槽。

4.一种切割多层基板的装置，所述多层基板由第一PET层、PI层、第二PET层构成，所述切割多层基板的装置具备：

激光切割单元，在所述第一PET层中形成开口角度在45～100度的范围内的第一槽；以及

轮切割单元，一边通过所述第一槽，一边在所述PI层中形成切割部。

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