JP2022027763A - 光学フィルムの製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Images
Abstract
Description
〔1〕 第1フィルムと第2フィルムとが貼合された光学フィルムの製造方法であって、
前記第1フィルムの幅方向に外力を付加する外力付加工程と、
前記外力付加工程の後、前記第1フィルムの片面に前記第2フィルムを重ねて1対の貼
合ロール間に通すことにより互いに貼合する貼合工程と、を含み、
前記第1フィルムと前記第2フィルムは樹脂フィルムである、光学フィルムの製造方法。
前記第1フィルムの幅方向に外力を付加する外力付加工程と、
前記外力付加工程の後、前記第1フィルムの片面に前記第2フィルムを重ねて1対の貼合ロール間に通すことにより互いに貼合する貼合工程と、を含み、
前記外力付加工程は、前記第1フィルムの幅方向に収縮力を付加する、光学フィルムの製造方法。
前記第1フィルムの幅方向に外力を付加する外力付加手段と、
前記外力付加手段の後段に、前記第1フィルムの片面に前記第2フィルムを重ねて通すことにより互いに貼合させる1対の貼合ロールと、を含み、
前記第1フィルムと前記第2フィルムは樹脂フィルムである、光学フィルムの製造装置。
第1フィルムの幅方向に外力を付加する外力付加手段と、
前記外力付加手段の後段に、前記第1フィルムの片面に前記第2フィルムを重ねて通すことにより互いに貼合させる1対の貼合ロールと、を含み、
前記外力付加手段は、前記第1フィルムの幅方向に収縮力を付加する、光学フィルムの製造装置。
図3(a),(b),(c)は、本実施形態に係るプロテクトフィルム付偏光板の製造方法を模式的に示す図である。図3(a)は側面図であり、図3(b)は図3(a)において偏光板2の搬送工程を偏光板の貼合面側から見た上面図であり、図3(c)は図3(a)に示す外力付加工程の部分を拡大して示す側面図である。
外力付加工程では、偏光板1をエキスパンダーロール12に接触させて搬送することにより、偏光板1の幅方向に外力を付加する。偏光板1の幅方向に付加される外力は、内方向の収縮力であっても、外方向の伸張力であってもよい。偏光板1を外力付加工程に供した後に貼合工程に供することにより、プロテクトフィルム付偏光板3の枚葉体におけるTDカールを調整することができる。
逆カールを抑制する力として作用することによるものと予想される。かかる予想は、貼合工程で用いられる一対の貼合ロールの配置位置を、外力付加工程で用いられるエキスパンダーロールに近づけるほど大きな逆カールの矯正力が得られるとの実験結果とも合致する。一対の貼合ロールの配置位置がエキスパンダーロールに近い程、残存している伸張力の大きさが大きいと考察することができるからである。
ぞれ対応する。図5(a),(b),(c)に示すように、エキスパンダーロール12について、中心部分の断面122の中心C’が、断面121の中心Cよりも上流側に位置するように配置されている場合、すなわち偏光板1の幅方向の中心部が端部よりも先にエキスパンダーロール12に接触するように配置されている場合は、偏光板1に外方向の伸張力を外力として付加することができる。すなわち、図6に示すように、偏光板1の幅方向の中心部分が端部よりも先にエキスパンダーロール12に接触し(領域A2で示す)、その後端部がエキスパンダーロール12に接触するようにエキスパンダーロール12が配置されている場合は、偏光板1に外方向の伸張力(矢印b2で示す)を外力として付加することができる。
貼合工程では、外力付加工程に供された後の偏光板1の片面にプロテクトフィルム2を
重ねて、1対の貼合ロール41,42間に通すことにより、偏光板1とプロテクトフィルム2の積層体を上下から押圧し互いに貼合して、プロテクトフィルム付偏光板3を得る。貼合工程において、偏光板1及びプロテクトフィルム2の搬送方向はフィルムの長手方向であり、通常、両者の搬送方向は平行である。
プロテクトフィルム2は通常、基材フィルムと、その上に積層される粘着剤層とで構成される。プロテクトフィルム2は、偏光板1の表面を保護するためのフィルムであり、通常、例えば画像表示素子などにプロテクトフィルム付偏光板3が貼合された後にそれが有する粘着剤層ごと剥離除去される。基材フィルムは、熱可塑性樹脂、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;(メタ)アクリル系樹脂などで構成することができる。粘着剤層は、アクリル系粘着剤、エポキシ系粘着剤、ウレタン系粘着剤及びシリコーン系粘着剤等で構成することが出来る。また、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂等の自己粘着性を有する樹脂層で構成することも出来る。
5~100μm(例えば90μm以下、さらには75μm以下)である。厚みが5μm未満の場合には、偏光板1の保護が不十分になることがあり、また取扱性の面でも不利である。厚みが200μmを超えることは、コストや、プロテクトフィルム2のリワーク性の面で不利である。
偏光板1は、少なくとも偏光フィルムを含む偏光素子であり、通常は偏光フィルムの少なくとも一方の面に積層される、保護フィルムなどの熱可塑性樹脂フィルムをさらに含む。保護フィルムは、偏光フィルムの保護を担う光学フィルムである。
偏光板1は、偏光フィルム及び保護フィルム以外の層又はフィルム、例えば偏光フィルム以外の他の光学機能を有する光学層又は光学フィルムを含むことができる。当該他の光学機能を有する光学層又は光学フィルムの例は、位相差フィルム(又は位相差層)、輝度向上フィルムなどである。保護フィルムを含む各種光学フィルムは、接着剤層又は粘着剤層を介して偏光フィルム上に積層貼合することができる。また偏光板2は、ハードコート層、防眩層、反射防止層、帯電防止層、防汚層のような表面処理層(コーティング層)を有していてもよい。
偏光フィルム10は、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素を吸着配向させたものであることができる。ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを構成するポリビニルアルコール系樹脂としては、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化したものを用いることができる。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体が例示される。酢酸ビニルに共重合可能な他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類、アンモニウム基を有する(メタ)アクリルアミド類等が挙げられる。
をユニット比(モル%)で表したものであり、下記式:
ケン化度(モル%)=100×(水酸基の数)/(水酸基の数+酢酸基の数)
で定義される。ケン化度は、JIS K 6726(1994)に準拠して求めることができる。ケン化度が高いほど、水酸基の割合が高いことを示しており、従って結晶化を阻害する酢酸基の割合が低いことを示している。
したものである。製膜方法は、特に限定されるものではなく、溶融押出法、溶剤キャスト法のような公知の方法を採用することができる。ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの厚みは、例えば10~150μm程度であり、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である。
第1及び第2熱可塑性樹脂フィルム62,63は、それぞれ独立して、透光性を有する熱可塑性樹脂、好ましくは光学的に透明な熱可塑性樹脂で構成されるフィルムである。第1及び第2熱可塑性樹脂フィルム20,30を構成する熱可塑性樹脂は、例えば、鎖状ポリオレフィン系樹脂(ポリプロピレン系樹脂等)、環状ポリオレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂等)のようなポリオレフィン系樹脂;トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロースのようなセルロース系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;メタクリル酸メチル系樹脂のような(メタ)アクリル系樹脂;ポリスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル系樹脂;アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン系樹脂;アクリロニトリル・スチレン系樹脂;ポリ酢酸ビニル系樹脂;ポリ塩化ビニリデン系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリアセタール系樹脂;変性ポリフェニレンエーテル系樹脂;ポリスルホン系樹脂;ポリエーテルスルホン系樹脂;ポリアリレート系樹脂;ポリアミドイミド系樹脂;ポリイミド系樹脂等であることができる。
平衡水分率(重量%)={(乾燥処理前のフィルム重量-乾燥処理後のフィルム重量)/乾燥処理前のフィルム重量}×100
に従って求められる。ここで乾燥処理前のフィルム重量は温度23℃、相対湿度55%の環境下にフィルムを24時間保管した後の重量であり、乾燥とはフィルムを105℃で2時間乾燥させる処理をいう。平衡水分率の差が0.5重量%以上である熱可塑性樹脂フィルムの組み合わせとしては、例えば、セルロース系樹脂フィルム(TACフィルム等)と環状ポリオレフィン系樹脂フィルムとの組み合わせ、セルロース系樹脂フィルム(TACフィルム等)と(メタ)アクリル系樹脂フィルムとの組み合わせ、セルロース系樹脂フィルム(TACフィルム等)とポリエステル系樹脂フィルムとの組み合わせ、セルロース系樹脂フィルム(TACフィルム等)と鎖状ポリオレフィン系樹脂フィルムとの組み合わせ、(メタ)アクリル系樹脂フィルムと環状ポリオレフィン系樹脂との組み合わせ、(メタ)アクリル系樹脂フィルムとポリエステル系樹脂フィルムとの組み合わせ等を挙げること
ができる。第1熱可塑性樹脂フィルム10と第2熱可塑性樹脂フィルム62の平衡水分率の差は、通常5重量%以下であり、好ましくは2.5重量%以下である。
逆カールを生じるものであっても、この逆カールを正カール方向へ効果的に矯正することができる。
ロース系樹脂フィルム(TACフィルム等)と環状ポリオレフィン系樹脂フィルムとの組み合わせ、セルロース系樹脂フィルム(TACフィルム等)と(メタ)アクリル系樹脂フィルムとの組み合わせ、セルロース系樹脂フィルム(TACフィルム等)とポリエステル系樹脂フィルムとの組み合わせ、セルロース系樹脂フィルム(TACフィルム等)と鎖状ポリオレフィン系樹脂フィルムとの組み合わせ、(メタ)アクリル系樹脂フィルムと環状ポリオレフィン系樹脂との組み合わせ、(メタ)アクリル系樹脂フィルムとポリエステル系樹脂フィルムとの組み合わせ等を挙げることができる。第1熱可塑性樹脂フィルム62と第2熱可塑性樹脂フィルム63の透湿度の差は、通常5000g/(m2・24hr)
以下である。
であり、400g/(m2・24hr)以上であってもよい。透湿度が300g/(m2・24hr)以上であることは、水系接着剤を用いて第1熱可塑性樹脂フィルム62と偏光フィルム61とを貼合する場合において、水系接着剤からなる層を効率良く乾燥させることができ、生産性を高めることができる点でも有利である。第1熱可塑性樹脂フィルム6
2の透湿度は、通常5000g/(m2・24hr)以下である。
重量部に対して、通常1~10重量部、好ましくは1~5重量部である。
できる。(メタ)アクリル系化合物としては、分子内に少なくとも1個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する(メタ)アクリレートモノマー;官能基含有化合物を2種以上反応させて得られ、分子内に少なくとも2個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する(メタ)アクリレートオリゴマー等の(メタ)アクリロイルオキシ基含有化合物を挙げることができる。
.1mW/cm2以上である場合、反応時間が長くなりすぎず、6000mW/cm2以下である場合、光源から輻射される熱及び接着剤の硬化時の発熱による接着剤層の黄変や偏光フィルム61の劣化を生じるおそれが少ない。
なるように設定されることが好ましい。積算光量が10mJ/cm2以上である場合、重
合開始剤由来の活性種を十分量発生させて硬化反応をより確実に進行させることができ、10000mJ/cm2以下である場合、照射時間が長くなりすぎず、偏光板1の良好な
生産性を維持できる。
図7及び図8に示されるように偏光板1は、粘着剤層64を含むことができる。この粘着剤層64は、第1若しくは第2熱可塑性樹脂フィルム62,63又は偏光フィルム61の表面に直接積層することができ、プロテクトフィルム付偏光板3を画像表示素子(例えば液晶セル)に貼合するために用いることができる。
るまでその表面を保護するために貼着されるフィルムである。セパレートフィルム65は通常、片面に離型処理が施された熱可塑性樹脂フィルムで構成され、その離型処理面が粘着剤層64に貼り合わされる。セパレートフィルム65を構成する熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエチレンのようなポリエチレン系樹脂、ポリプロピレンのようなポリプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートのようなポリエステル系樹脂等であることができる。セパレートフィルム65の厚みは、例えば10~100μmである。
偏光板1は、上記以外の他の構成要素を含むことができる。他の構成要素としては、偏光フィルム61以外の他の光学機能を有する光学層又は光学フィルムを挙げることができ、その具体例は位相差フィルム、輝度向上フィルムなどの光学フィルムである。他の光学フィルムは、粘着剤層や接着剤層を介して積層貼合することができる。
上述のように本発明によれば、偏光板1を正カール方向に矯正することができ、これにより、枚葉体としたときに逆カールが十分に抑制されている、好ましくはカールを有さずフラットであるか、又は正カールを有するプロテクトフィルム付偏光板3を得ることができる。本実施形態に係る製造方法は、偏光板1が枚葉体としたときに逆カール(プロテクトフィルム2が重ねられる主面側を凸とするカール)を生じるものである場合(さらには、逆カールであって、かつTDカールを生じるものである場合)にとりわけ有利である。
(a)偏光フィルム61の片面にのみ熱可塑性樹脂フィルム(保護フィルム等)が貼合されている構成、
(b)偏光フィルム61の一方の面に保護フィルムが貼合されており、他方の面に保護フィルム以外の光学フィルム(輝度向上フィルム等)が貼合されている構成、
(c)偏光フィルム61の両面に貼合される熱可塑性樹脂フィルム(保護フィルム等)の構成(樹脂種、厚み、平衡水分率、透湿度、表面処理層の有無等)が互いに異なる構成、(d)偏光フィルム61の両面に熱可塑性樹脂フィルム(保護フィルム等)を貼合するための接着剤層が互いに異種の接着剤から形成される構成、
(e)偏光フィルム61の両面に熱可塑性樹脂フィルム(保護フィルム等)が貼合されており、かつ一方の熱可塑性樹脂フィルム上に他の光学フィルムが貼合されている構成、
(f)その他、偏光フィルム61を基準に、一方側におけるフィルム及び層の合計数と、他方側におけるフィルム及び層の合計数とが異なる構成。
本発明に係る製造方法は、上記押圧する工程によって得られるプロテクトフィルム付偏光板3を裁断して、プロテクトフィルム付偏光板3の枚葉体を得る工程をさらに含むことができる。裁断には、シアーカッターなど通常用いられる裁断装置を用いることができる
。
TD長さ150mm×MD長さ100mmの試験片を切り出した。温度23℃、相対湿度55%の環境下に24時間保管した後のフィルム重量を測定した。その後、105℃で2時間乾燥処理を行い、乾燥処理後のフィルム重量を測定した。乾燥前後のフィルム重量より、下記式:
平衡水分率(重量%)={(乾燥処理前のフィルム重量-乾燥処理後のフィルム重量)/乾燥処理前のフィルム重量}×100
に基づき平衡水分率を求めた。
JIS Z 0208に規定されるカップ法により、温度40℃、相対湿度90%での透湿度〔g/(m2・24hr)〕を測定した。
(株)ニコン製のデジタルマイクロメーター「MH-15M」を用いて測定した。
偏光板とプロテクトフィルムとを貼合するための一対の貼合ロールと、その上流側であって貼合ロールに最も近い一対のニップロールとの間を走行する偏光板及びプロテクトフィルムのフィルム張力〔N/m〕を、貼合ロールと貼合ロールに最も近い一対のニップロールとの間に設置されたテンション検出ロールを用いて測定した。
得られたプロテクトフィルム付偏光板から、一方の対角線がTDと平行となるように長辺300mm×短辺200mmの長方形の試験片を切り出し、温度23℃、相対湿度55%の環境下で24時間放置した。この試験片をその凹面を上にして、すなわち長方形の試験片の角部が持ち上がった状態になるように基準面(水平な台)上に置いた。この状態で試験片のTDと平行となる対角線の両端にある角のそれぞれについて基準面からの高さを測定し、それら2つの角の高さの平均としてTDカール量〔mm〕を求めた。カール量が正の値である場合は、第1熱可塑性樹脂フィルム側が凹となっていることを意味し(正カール)、負の値である場合は、第2熱可塑性樹脂フィルム側が凹となっていることを意味する(逆カール)。
(A)偏光フィルムの作製
長尺のポリビニルアルコールフィルム(平均重合度:約2400、ケン化度:99.9モル%以上、厚み:30μm)を連続的に搬送しながら、乾式で約4倍に一軸延伸し、さらに緊張状態を保ったまま、40℃の純水に1分間浸漬した後、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の重量比が0.1/5/100の水溶液に28℃で60秒間浸漬した。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が10.5/7.5/100の水溶液に68℃で300秒間浸漬した。引き続き、5℃の純水で5秒間洗浄した後、70℃で180秒間乾燥して、一軸延伸されたポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着配向された長尺の偏光フィルムを得た。偏光フィルムの厚みは11.1μmであった。
上記(A)で得られた偏光フィルムを連続的に搬送するとともに、長尺の第1熱可塑性樹脂フィルム〔コニカミノルタオプト(株)製のTACフィルム「KC2UAW」にハードコート層が形成されたフィルム、厚み:32.4μm、平衡水分率:1.9重量%、透湿度:455g/(m2・24hr)〕及び長尺の第2熱可塑性樹脂フィルム〔JSR(
株)製の環状ポリオレフィン系樹脂フィルムである商品名「FEKB015D3」、厚み:15.1μm、平衡水分率:0.8重量%、透湿度:115g/(m2・24hr)〕
を連続的に搬送し、偏光フィルムと第1熱可塑性樹脂フィルムとの間、及び偏光フィルムと第2熱可塑性樹脂フィルムとの間に水系接着剤を注入しながら、貼合ロール間に通して第1熱可塑性樹脂フィルム/水系接着剤層/偏光フィルム/水系接着剤層/第2熱可塑性樹脂フィルムからなる積層フィルムを得た。引き続き、得られた積層フィルムを搬送し、熱風乾燥機に通して80℃、300秒の加熱処理を行うことにより水系接着剤層を乾燥させて、偏光板を得た。上記の水系接着剤には、ポリビニルアルコール粉末〔日本合成化学工業(株)製の商品名「ゴーセファイマー」、平均重合度1100〕を95℃の熱水に溶解して得られた濃度3重量%のポリビニルアルコール水溶液に架橋剤〔日本合成化学工業(株)製のグリオキシル酸ナトリウム〕をポリビニルアルコール粉末10重量部に対して1重量部の割合で混合した水溶液を用いた。
上記(B)で得られた偏光板をエキスパンダーロール〔直径:100mm、弧高:5mm〕を介して連続的に搬送するとともに、長尺のプロテクトフィルム〔基材フィルムがポリエチレンテレフタレートからなり、その上に(メタ)アクリル系粘着剤層を有するプロテクトフィルム、総厚み:57.3μm〕を連続的に搬送し、これらを重ねて貼合ロール間に通すことによりプロテクトフィルムと偏光板との積層体を上下から押圧し貼合して、プロテクトフィルム付偏光板を作製した。プロテクトフィルムは、その粘着剤層を介して偏光板の第1熱可塑性樹脂フィルム(TACフィルム)面に貼合されている。なお、エキスパンダーロールにおける偏光板の接触角は37.5°とし、エキスパンダーロールと貼合ロールとの距離Lは350mmであり、エキスパンダーロールの直径の3.5倍であった。貼合ロールによってプロテクトフィルムと偏光板との積層体に与えられる圧力(ニップ圧)は、0.1MPaであった。上記接触角及びニップ圧は、下記の実施例2~5においてもおよそ同じ値であり、上記ニップ圧は、下記の比較例においてもおよそ同じ値である。また、エキスパンダーロールの配置角度は50°とした。得られたプロテクトフィルム付偏光板のTDカール量を表1に示す。
貼合前に偏光板に接触させたエキスパンダーロールの配置角度を表1に示されるとおりとしたこと以外は実施例1と同様にして、プロテクトフィルム付偏光板を作製した。得ら
れたプロテクトフィルム付偏光板のTDカール量を表1に示す。エキスパンダーロールと貼合ロールとの距離Lは350mmであり、エキスパンダーロールの直径の3.5倍であった。
貼合前に偏光板に接触させたエキスパンダーロールの配置角度を表1に示されるとおりとし、エキスパンダーロールと貼合ロールとの距離Lを274mm(エキスパンダーロールの直径の2.74倍)としたこと以外は実施例1と同様にして、プロテクトフィルム付偏光板を作製した。得られたプロテクトフィルム付偏光板のTDカール量を表1に示す。
貼合前に偏光板をエキスパンダーロールを介して搬送しなかった点以外は、実施例1と同様にして、プロテクトフィルム付偏光板を作製した。得られたプロテクトフィルム付偏光板のTDカール量を表1に示す。
ガイドロール、12 エキスパンダーロール、21 ガイドロール、41,42 貼合ロール、61 偏光フィルム、62 第1熱可塑性樹脂フィルム、63 第2熱可塑性樹脂フィルム、64 粘着剤層、65 セパレートフィルム。
Claims (5)
- 第1フィルムと第2フィルムとが貼合された光学フィルムの製造方法であって、
前記第1フィルムの幅方向に外力を付加する外力付加工程と、
前記外力付加工程の後、前記第1フィルムの片面に前記第2フィルムを重ねて1対の貼合ロール間に通すことにより互いに貼合する貼合工程と、を含み、
前記第1フィルムと前記第2フィルムは樹脂フィルムである、光学フィルムの製造方法。 - 第1フィルムと第2フィルムとが貼合された光学フィルムの製造方法であって、
前記第1フィルムの幅方向に外力を付加する外力付加工程と、
前記外力付加工程の後、前記第1フィルムの片面に前記第2フィルムを重ねて1対の貼合ロール間に通すことにより互いに貼合する貼合工程と、を含み、
前記外力付加工程は、前記第1フィルムの幅方向に収縮力を付加する、光学フィルムの製造方法。 - 前記第1フィルムは偏光板であり、前記第2フィルムはプロテクトフィルムである、請求項1又は2に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記第1フィルムと前記第2フィルムとが貼合された光学フィルムの製造装置であって、
前記第1フィルムの幅方向に外力を付加する外力付加手段と、
前記外力付加手段の後段に、前記第1フィルムの片面に前記第2フィルムを重ねて通すことにより互いに貼合させる1対の貼合ロールと、を含み、
前記第1フィルムと前記第2フィルムは樹脂フィルムである、光学フィルムの製造装置。 - 第1フィルムと第2フィルムとが貼合された光学フィルムの製造装置であって、
第1フィルムの幅方向に外力を付加する外力付加手段と、
前記外力付加手段の後段に、前記第1フィルムの片面に前記第2フィルムを重ねて通すことにより互いに貼合させる1対の貼合ロールと、を含み、
前記外力付加手段は、前記第1フィルムの幅方向に収縮力を付加する、光学フィルムの製造装置。
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