JP6724789B2 - 光学フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明によれば、下記〔1〕〜〔6〕が提供される。
前記切断工程において、前記レーザー光の照射を、
前記レーザー光のビームのエネルギー分布が平坦状となり、
前記レーザー光の焦点と、前記樹脂層のレーザー光を受容する表面における前記レーザー光の受容点との距離が0.1mm以上1mm以下となる
ように行う、光学フィルムの製造方法。
〔2〕 支持体、及び前記支持体上に設けられた樹脂層を有する積層体に対して、レーザー光を照射し、前記樹脂層を切断する切断工程を含む、光学フィルムの製造方法であって、
前記切断工程において、前記レーザー光の照射を、
前記レーザー光のビームのエネルギー分布が平坦状となり、
前記レーザー光の出力P(W)及び走査速度V(mm/s)の比P/Vが、0.10以上0.25以下となるように行う、光学フィルムの製造方法。
〔3〕 前記切断工程において、前記レーザー光の照射を、前記レーザー光の出力P(W)及び走査速度V(mm/s)の比P/Vが、0.10以上0.25以下となるように行う、〔1〕に記載の光学フィルムの製造方法。
〔4〕 前記レーザー光の波長が9μm以上9.5μm以下である、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
〔5〕 前記樹脂層が、1層以上の環状オレフィン樹脂層を含む、〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
〔6〕 前記樹脂層が、1層以上の偏光子層を含む、〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
本願において、工程において使用されるビームや部材の方向が「垂直」又は「水平」とは、特に断らない限り、本発明の効果を損ねない範囲内、例えば、通常±5°、好ましくは±2°、より好ましくは±1°の範囲内での誤差を含んでいてもよい。
本発明の光学フィルムの製造方法は、特定の積層体に対して、レーザー光を照射し、積層体の樹脂層を切断する切断工程を含む。
本発明の光学フィルムの製造方法に用いる積層体は、支持体、及び支持体上に設けられた樹脂層を有する。以下の説明においては、この特定の樹脂層を、「樹脂層A」という。
支持体を構成する材料の例としては、ガラス、樹脂及び金属が挙げられる。ガラスの具体的な例としては、ソーダガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、及び化学強化ガラスが挙げられる。また、樹脂の例としては、ポリイミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂等の、耐熱性を有しうる樹脂が挙げられる。金属の例としては、アルミニウムやステンレス鋼等が挙げられる。
樹脂層Aは、樹脂を主成分とし、本発明の光学フィルムの製造方法の切断工程において、切断の対象となる層である。樹脂層Aは、単独の層からなってもよく、複数の層からなってもよい。好ましい態様において、樹脂層Aは、偏光子として機能する偏光子層を含む。それにより、本発明の製造方法で、所望の形状を有する偏光板を製造することができる。樹脂層Aはまた、偏光子保護層として機能しうる透明樹脂層を含みうる。
偏光子層の例としては、適切なビニルアルコール系重合体のフィルムに、適切な処理を適切な順序及び方式で施したフィルムが挙げられる。ビニルアルコール系重合体の例としては、ポリビニルアルコール、及び部分ホルマール化ポリビニルアルコールが挙げられる。ビニルアルコール系重合体に対する処理の例としては、ヨウ素及び二色性染料等の二色性物質による染色処理、延伸処理、架橋処理、及びこれらの組み合わせが挙げられる。中でも、ポリビニルアルコールを含むポリビニルアルコール樹脂フィルムからなる偏光子層が好ましい。このような偏光子層は、自然光を入射させると直線偏光を透過させうるものであり、特に、光透過率及び偏光度に優れるものが好ましい。偏光子層の厚さは、5μm〜80μmが一般的であるが、これに限定されない。
透明樹脂層を構成する樹脂としては、偏光板において偏光子を保護するための層として用いうる任意の樹脂を用いうる。かかる樹脂としては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性等の性能に優れる樹脂を適宜選択しうる。そのような樹脂の例としては、トリアセチルセルロース等のアセテート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状オレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂等が挙げられる。中でも、複屈折が小さい点でアセテート樹脂、環状オレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂が好ましく、透明性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性などの観点から、環状オレフィン樹脂が特に好ましい。
好ましい態様において、樹脂層Aが有する透明樹脂層のうちの1層以上は、オレフィン樹脂層である。オレフィン樹脂層は、環状オレフィン重合体を含む環状オレフィン樹脂の層である。オレフィン樹脂層は、透明性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性等の種々の観点から、偏光子保護層として有用である。しかしながら、オレフィン樹脂は、レーザー光の吸収が少ないため、支持体にダメージを与えることなくレーザー光によるオレフィン樹脂層の良好な切断を行うことが困難である。そこで、オレフィン樹脂層を有する樹脂層Aを本発明の製造方法に供することにより、オレフィン樹脂層の有用な性能を享受しながら、良好なレーザー光による切断を円滑に行うことができる。
環状オレフィン重合体は、その重合体の構造単位が脂環式構造を有する重合体である。このような環状オレフィン重合体を含む樹脂は、通常、透明性、寸法安定性、位相差発現性、及び低温での成形の容易性等の性能に優れる。
透明樹脂層の厚みは、好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上、特に好ましくは10μm以上であり、また、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下、特に好ましくは30μm以下である。透明樹脂層の厚みを前記範囲の下限値以上にすることにより、透明樹脂層に、炭酸ガスレーザー光を効率良く吸収できる性質を付与することができる。また、上限値以下にすることにより、透明樹脂層のヘイズを低くできるので、透明樹脂層の透明性を良好にすることができる。
好ましい態様において、樹脂層Aは、1層の偏光子層と、そのおもて面側及び裏面側に設けられた1対の透明樹脂層を有したものとしうる。おもて面及び裏面の透明樹脂層の材質は同じであってもよく、異なっていてもよい。また、おもて面及び裏面の透明樹脂層の厚みは同じであってもよく、異なっていてもよい。
接着剤の特に好ましい例として、ポリビニルアルコール及び水溶性エポキシ樹脂を含む水溶液の接着剤が挙げられる。この接着剤は、オレフィン樹脂層と偏光子層との接着に、特に好ましく用いうる。接着剤の別の特に好ましい例として、上記の材料のいずれかと、必要に応じて光重合開始剤とを含み、紫外線の照射により硬化させうるUV接着剤が挙げられる。この接着剤は、オレフィン樹脂層と支持体との接着に、特に好ましく用いうる。
本発明の光学フィルムの製造方法は、積層体に対してレーザー光を照射し、積層体の樹脂層Aを切断する切断工程を含む。
ビームのエネルギー分布は、ビームの光軸からの距離を横軸に取り、当該距離の位置におけるエネルギー量を縦軸に取ったグラフにより表現しうる。平坦状のエネルギー分布の例を、図1を参照して説明する。図1は、平坦状のエネルギー分布を有するあるレーザー光のビームについての、エネルギー分布の一例を示すグラフである。図1の横軸は、レーザー光のビームの光軸からの距離を、ある方位角を正、その反対の方位角を負として示し、図1の縦軸は、当該距離の位置におけるレーザー光のエネルギー量を示している。図1に示す例では、エネルギー分布は、矢印A11で示す幅において、平坦状となっている。少なくとも一の方位において、このような平坦状のエネルギー分布を示すレーザー光を、切断工程において使用することができる。例えば、ビームの光軸に垂直な断面において、全ての方位角において平坦状のエネルギー分布を有するビームを用いることもでき、また、ビームの断面の長軸方向においてエネルギー分布がトップハット状であり、短軸方向においてガウシアン分布であるビームを用いることもできる。
図3は、本発明の光学フィルムの製造方法における切断工程での、積層体及びレーザー光の位置関係の一例を示す側面図である。図3に示す例では、レーザー光照射装置321から垂直下方にレーザー光を出射し、それにより、水平に載置した積層体310の樹脂層A側の表面310Uが、当該表面に対して垂直方向からのレーザー光を受容している。
レーザー光の照射角度(レーザー光の光軸339と、表面310Uとが交わる角度)は、垂直方向とすることが、樹脂層切断面の変形が少ない良好な切断面を得る観点から好ましい。しかしながら照射角度はこれに限られず、垂直方向に対して好ましくは0°〜2°の範囲、より好ましくは0°〜1°の範囲の角度を有していてもよい。
P/Vの値は、0.10以上、好ましくは0.15以上であり、一方0.25以下、好ましくは0.20以下である。切断工程においてこのようなレーザー光の照射を行うことにより、支持体にダメージを与えることなく、樹脂層の切断を円滑に行うことができる。
本発明の光学フィルムの製造方法では、切断工程の後に、任意の工程を行いうる。例えば、切断工程の結果複数のフィルム片となった樹脂層Aのうち一部又は全部を、支持体から剥離する工程を行いうる。剥離に際して、樹脂層Aの全部の層を支持体から剥離してもよく、一部の層のみを残余から剥離してもよい。剥離して得られた樹脂層Aのフィルム片は、そのまま、又は必要に応じて他の任意の層との貼合等の任意の工程を経て、製品たる、偏光板等の光学フィルムとしうる。偏光板の層構成は特に限定されず、例えば、1層の偏光子層と、そのおもて面側及び裏面側に設けられた1対の透明樹脂層と、これらの層の間に介在する接着剤層とを含む層構成としうる。または、切断された樹脂層Aのフィルム片と支持体との積層体をそのまま、製品たる偏光板と支持体を組み合わせた積層体として、表示装置に組み込んでもよい。
また、例えば、本発明の光学フィルムの製造方法により得られたフィルム片の光学フィルムを、偏光子の保護フィルムとして用い、さらに他の偏光子層と貼合して偏光板を構成してもよい。
さらに、例えば、得られたフィルム片を位相差フィルムとして円偏光フィルムとを組み合わせて、輝度向上フィルムを得てもよい。
以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、別に断らない限り、重量基準である。また、以下に説明する操作は、別に断らない限り、常温及び常圧の条件において行った。
(開環重合工程)
ジシクロペンタジエンと、テトラシクロドデセンと、メタノテトラヒドロフルオレンとを、重量比60/35/5で含むモノマー混合物を用意した。
次いで、反応系を55℃に保持しながら、前記のモノマー混合物693部と、シクロヘキサンに溶解させた濃度0.65%の六塩化タングステン溶液48.9部とをそれぞれ系内に150分かけて連続的に滴下した。
その後、30分間反応を継続し、重合を終了して、開環重合体を含む開環重合反応液を得た。重合終了後、ガスクロマトグラフィーにより測定したモノマーの重合転化率は、重合終了時で100%であった。
得られた開環重合反応液を耐圧性の水素添加反応器に移送し、ケイソウ土担持ニッケル触媒(日揮化学社製「T8400RL」、ニッケル担持率57%)1.4部及びシクロヘキサン167部を加え、180℃、水素圧4.6MPaで6時間反応させて反応溶液を得た。この反応溶液を、ラジオライト#500を濾過床として、圧力0.25MPaで加圧濾過(石川島播磨重工社製、製品名「フンダフィルター」)して水素添加触媒を除去し、開環重合体の水素添加物を含む無色透明な水素添加物溶液を得た。
次いで、この水素添加物溶液を、フィルター(キュノー社製「ゼータープラスフィルター30H」、孔径0.5μm〜1μm)にて順次濾過し、さらに別の金属ファイバー製フィルター(ニチダイ社製、孔径0.4μm)にて更に濾過して、水素添加物溶液から微小な固形分を除去した。
次いで、この水素添加物溶液を、円筒型濃縮乾燥器(日立製作所社製)を用いて、温度270℃、圧力1kPa以下で乾燥した。これにより、水素添加物溶液から、溶媒であるシクロヘキサン及びその他の揮発成分を除去して、樹脂固形分を得た。この樹脂固形分を、前記の濃縮乾燥機に直結したダイから溶融状態でストランド状に押し出した。押し出された樹脂固形分を、冷却後、ペレタイザーでカットして、開環重合体の水素添加物を含むペレット状の環状オレフィン樹脂を得た。
(1−1.環状オレフィン樹脂フィルム)
スクリュー径20mmφ、圧縮比3.1、L/D=30のスクリューを備えたハンガーマニュホールドタイプのTダイ式のフィルム溶融押出成形機(据置型、GSIクレオス社製)を用意した。
製造例1で製造した環状オレフィン樹脂を、前記のフィルム溶融押出成形機を使用してフィルム状に成形し、厚み0.02mmの環状オレフィン樹脂フィルムを得た。成形時の条件は、ダイリップ0.8mm、Tダイの幅300mm、溶融樹脂温度260℃、冷却ロール温度110℃であった。
ポリビニルアルコールにヨウ素が吸着配向している厚さ25μmのフィルムからなる偏光子層を用意した。この偏光子層の一方の面に、厚さ80μmのTAC(トリアセチルセルロース)フィルムからなる偏光子保護フィルムを、接着剤を用いて貼合した。接着剤としては、ポリビニルアルコール及び水溶性エポキシ樹脂を含む水溶液を使用した。
また、偏光子層のもう一方の面に、(1−1)で得た環状オレフィン樹脂フィルムを、接着剤を用いて貼合した。接着剤としては、ポリビニルアルコール及び水溶性エポキシ樹脂を含む水溶液を使用した。
これにより、(TACフィルム)/(接着剤層)/(偏光子層)/(接着剤層)/(環状オレフィン樹脂層)の層構成を有する、厚さ約200μmの複層フィルムを得た。
(1−2)で得られた複層フィルムを、支持体としてのガラス板(厚さ0.7mm)の一方の面上に、接着剤を用いて貼合した。接着剤としては、ポリビニルアルコール及び水溶性エポキシ樹脂を含む水溶液を使用した。これにより、(TACフィルム層)/(接着剤層)/(偏光子層)/(接着剤層)/(環状オレフィン樹脂層)/(接着剤層)/(ガラス板)の層構成を有する積層体を得た。これらの層のうち、(TACフィルム層)/(接着剤層)/(偏光子層)/(接着剤層)/(環状オレフィン樹脂層)/(接着剤層)が、樹脂層Aに相当する。
(1−3)で得られた積層体の複層フィルム側の面に、レーザー光照射装置(DIAMOND E−250i(Coherent社製))により、波長9.4μmの炭酸ガスレーザー光を垂直に照射し、樹脂層Aを切断した。レーザー光の出力Pの調整は、100Wとした。照射に際し、レーザー光は、照射と停止とを周波数20kHzの周期で繰り返すパルスレーザー光とした。照射装置から照射されたガウシアン分布を有する平行光線であるレーザー光を、DOE(回折光学素子)を備えるビーム整形器により整形することにより、レーザー光のビームのエネルギー分布を、光軸に垂直な面方向に略均一な平坦状とし、且つ集光した。また、レーザー光の焦点と、樹脂層Aの上面におけるレーザー光の受容点との距離が0.2mmとなるよう、焦点の位置を調整した。樹脂層Aの面上において、レーザー光の照射位置を移動させることにより、走査的な樹脂層Aの切断を行なった。走査速度Vは500mm/s、走査回数は1回とした。
切断工程後の積層体を観察して評価した。その結果、樹脂層Aのみが完全に切断され、支持体には傷がついていなかったことが観察された。
(2−1.複層フィルム)
ポリビニルアルコールにヨウ素が吸着配向している厚さ25μmのフィルムからなる偏光子層を用意した。この偏光子層の一方の面に、実施例1の(1−1)で得た環状オレフィン樹脂フィルムを、接着剤を用いて貼合した。接着剤としては、ポリビニルアルコール及び水溶性エポキシ樹脂を含む水溶液を使用した。
また、偏光子層のもう一方の面に、もう一枚の、実施例1の(1−1)で得た環状オレフィン樹脂フィルムを、接着剤を用いて貼合した。接着剤としては、ポリビニルアルコール及び水溶性エポキシ樹脂を含む水溶液を使用した。
これにより、(環状オレフィン樹脂層)/(接着剤層)/(偏光子層)/(接着剤層)/(環状オレフィン樹脂層)の層構成を有する、厚さ約200μmの複層フィルムを得た。
(2−1)で得られた複層フィルムを、支持体としてのガラス板(厚さ0.7mm)の一方の面上に、接着剤を用いて貼合した。接着剤としては、接着剤としては、ポリビニルアルコール及び水溶性エポキシ樹脂を含む水溶液を使用した。これにより、(環状オレフィン樹脂層)/(接着剤層)/(偏光子層)/(接着剤層)/(環状オレフィン樹脂層)/(接着剤層)/(ガラス板)の層構成を有する積層体を得た。これらの層のうち、(環状オレフィン樹脂層)/(接着剤層)/(偏光子層)/(接着剤層)/(環状オレフィン樹脂層)/(接着剤層)が、樹脂層Aに相当する。
(1−3)で得られた積層体の代わりに、(2−2)で得られた積層体を用いた他は、実施例1の(1−4)及び(1−5)と同様に、切断工程を行い評価した。その結果、樹脂層Aのみが切断され、支持体には傷がついていなかったことが観察された。
(1−4)の切断工程において、レーザー光照射装置の出力波長を変更し、10.6μmとした他は、実施例1と同様にして、積層体を形成し、切断し、評価した。その結果、樹脂層Aは切断された一方、支持体に薄い傷があり、支持体に、許容範囲ながら、わずかにダメージを与えたことが観察された。
(1−4)の切断工程において、レーザー光の焦点の位置の調整を、焦点とレーザー光の受容点との距離が0.5mmとなるよう行った他は、実施例1と同様にして、積層体を形成し、切断し、評価した。その結果、樹脂層Aのみが切断され、支持体には傷がついていなかったことが観察された。
(1−4)の切断工程において、レーザー光の焦点の位置の調整を、焦点とレーザー光の受容点との距離が0mmとなるよう行った他は、実施例1と同様にして、積層体を形成し、切断し、評価した。その結果、樹脂層Aのみが切断され、支持体には傷がついていなかったことが観察された。
(1−4)の切断工程において、レーザー光の出力を変更して125Wとし、P/Vの値を0.25とした他は、実施例1と同様にして、積層体を形成し、切断し、評価した。その結果、樹脂層Aのみが切断され、支持体には傷がついていなかったことが観察された。
(1−4)の切断工程において、レーザー光を整形器で整形せず、その結果、レーザー光のビームのエネルギー分布をガウシアン分布形状とした他は、実施例1と同様にして、積層体を形成し、切断し、評価した。その結果、樹脂層Aは切断された一方、支持体に深い傷があり、支持体を再利用できない程度の大きなダメージを与えたことが観察された。
(1−4)の切断工程において、レーザー光の焦点の位置の調整を、焦点とレーザー光の受容点との距離が1.2mmとなるよう行った他は、実施例1と同様にして、積層体を形成し、切断し、評価した。その結果、樹脂層Aが切断できなかった。
G:樹脂層Aを切断することができた。
NG:樹脂層Aを切断することができなかった。
A:支持体に傷がつかなかった。
B:支持体に薄い傷がついた。
C:支持体に傷がついた。
310:積層体
310U:樹脂層A側の表面
311:支持体
312:偏光子保護層
313:偏光子層
314:偏光子保護層
330:レーザー光の光線束の外延
338:レーザー光の受容点
339:レーザー光の光線束の光軸
322:ビーム整形器
331:焦点
Claims (5)
- 支持体、及び前記支持体上に設けられた樹脂層を有する積層体に対して、レーザー光を照射し、前記樹脂層を切断する切断工程を含む、光学フィルムの製造方法であって、
前記切断工程において、前記レーザー光の照射を、
前記積層体の前記樹脂層側の領域から行い、かつ、
前記レーザー光のビームのエネルギー分布が平坦状となり、
前記レーザー光の焦点と、前記樹脂層のレーザー光を受容する表面における前記レーザー光の受容点との距離が0.1〜1mmとなり、
前記焦点は、前記表面より、前記レーザー光の出射元側に位置する
ように行う、光学フィルムの製造方法。 - 前記切断工程において、前記レーザー光の照射を、前記レーザー光の出力P(W)及び走査速度V(mm/s)の比P/Vが、0.10以上0.25以下となるように行う、請求項1に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記レーザー光の波長が9μm以上9.5μm以下である、請求項1または2に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記樹脂層が、1層以上の環状オレフィン樹脂層を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記樹脂層が、1層以上の偏光子層を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
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