KR101772253B1 - 고분자 필름의 접합 방법 및 편광 필름의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 광흡수제의 사용을 억제하면서 고품질의 접합을 폴리비닐알코올계 수지 필름 등의 고분자 필름에 대하여 실시하는 것을 과제로 한다. 또한, 고분자 필름의 표면을, 접합하는 상대재의 표면에 면접촉시켜서 그의 계면을 레이저 용착시키는 고분자 필름의 접합 방법이며, 상기 고분자 필름의 적어도 상기 계면측을 흡수 상태로 하여 레이저 광을 조사하고, 상기 흡수시킨 물에 레이저 광을 흡수시켜서 상기 레이저 용착을 실시하는 것을 특징으로 하고 있는 고분자 필름의 접합 방법 등을 제공한다.

Description

고분자 필름의 접합 방법 및 편광 필름의 제조 방법 {METHOD FOR BONDING POLYMER FILM AND METHOD FOR PRODUCING POLARIZING FILM}

본 발명은 고분자 필름의 표면을, 접합하는 상대재의 표면에 면접촉시켜서 그의 계면을 레이저 용착시키는 고분자 필름의 접합 방법과, 폴리비닐알코올계 수지 필름이 2 이상 연결된 원재료 필름을 약액에 침지시켜서 편광 필름을 제작하는 편광 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 비교적 높은 흡수성을 나타내는 고분자 필름으로서, 폴리비닐알코올계 수지(PVA) 필름이 알려져 있고, 상기 폴리비닐알코올계 수지 필름은 편광 필름의 원재료 등에 이용되고 있다.

액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치에 있어서는 고품질의 편광 필름이 사용되고 있고, 이러한 종류의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는 폴리비닐알코올계 수지 필름을 흡수시켜서 팽윤시킴으로써 각종 처리가 실시되고 있다.

예를 들어, 이러한 종류의 편광 필름은 원재료가 되는 띠 형상의 폴리비닐알코올계 수지 필름이 롤 형상으로 감겨 이루어지는 원재료 롤로부터 폴리비닐알코올계 수지 필름(원재료 필름)을 송출하고, 원재료 필름을 그의 길이 방향으로 이송시켜서 팽윤욕이나 염색욕에 연속해서 침지시킨 후에 전후 2군데에서 상기 롤러로 원재료 필름을 닙(nip)하고, 그 사이에서 장력을 가해서 연신시키는 것과 같은 방법으로 제조되기도 한다.

그런데, 이러한 제조 방법에 있어서는, 원재료 롤을 교환할 때마다 재차 새로운 원재료 필름을 롤러 등에 감아 걸어서 장치에 세트하는 것이 매우 번잡하고, 또한 시간을 낭비하는 것인 점에서, 선행하는 원재료 필름의 말단부에 다음 원재료 롤로부터 풀려진 원재료 필름의 선단부를 접합해서 연결시킨 2개의 원재료 필름을 차례로 연속해서 편광 필름으로 가공하는 방식이 행해지고 있다.

이때의 접합 수단으로는 종래 점착 테이프나 접착제 등의 접착 접합 수단, 리벳이나 실 등에 의한 봉합 접합 수단, 히트 실러 등에 의한 가열 용융 접합 수단 등이 채용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 방법에 있어서는 각각 하기와 같은 문제를 갖고 있다.

·점착 테이프나 접착제 등에 의한 접착 접합에 있어서의 문제점

팽윤욕, 염색욕 등에 원재료 필름을 침지시키는 공정에 있어서, 접착제의 성분 등이 약액에 녹기 시작함으로써 약액을 오염시켜, 제품으로의 이물 부착의 요인이 될 수 있는 것 외에, 접착제가 약액에 용해되거나 약액의 성분에 의해 팽윤함으로써 접합 강도가 저하하고, 연신 공정에 있어서 원하는 연신 배율에 도달하기 전에 연결부에 파단을 발생시킬 우려가 있다.

·리벳이나 실 등에 의한 봉합 접합에 있어서의 문제점

이 방법에서는, 원재료 필름에 리벳이나 실을 통과시키기 위한 구멍이 뚫리게 되는 것이므로 연결부에 장력이 가해진 경우에 상기 구멍을 기점으로 한 파단을 발생시킬 우려가 있다.

이것을 방지하기 위해 구멍 수를 저감하여 구멍의 간격을 넓게 확보하게 하면, 장력이 가해졌을 때, 주름이 발생하기 쉬워져서 반송 시에 있어서의 트러블 요인이 될 우려가 있다.

·히트 실러 등에 의한 가열 용융 접합에 있어서의 문제점

상기와 같은 접착 접합이나 봉합 접합에 있어서의 문제점 해결을 도모할 수 있는 접합 수단으로서, 하기 특허문헌 1 및 2 등에 도시한 바와 같은 히트 실러에 의해 접합하는 수단이 알려져 있다.

이 방법은, 접합하는 부재끼리를 직접 접합시키는 점에서, 접착 접합에 비하여 약액을 오손되게 할 우려가 낮아 깨끗한 접합이 가능하고, 봉합 접합 등에 비하여 접합부를 균질한 상태로 할 수 있어 주름 등의 형성을 방지하게 할 수 있다.

이렇게 히트 실러에 의한 접합은 접착 접합이나 봉합 접합 등에 비하여 높은 품질의 접합부를 형성하는 것이 가능한 것인데, 히트 실러에 의한 접합에서는 접합부가 광범위하게 가열되기 때문에 기포 등이 용착부에 혼입되기 쉬워, 개선의 여지를 갖는 것이다.

일본 특허 공개 제2007-171897호 공보 일본 특허 공개 제2010-8509호 공보

이러한 문제에 대하여, 상기와 같은 히트 실러 대신에 종래 수지제 부재끼리의 접합 등에 이용되고 있는 레이저 용착에 의한 접합을 채용하는 것도 생각할 수 있다.

종래의 레이저 용착에 있어서는, 적외 혹은 근적외 영역의 파장을 갖는 레이저 광이 이용되고 있고, 접합하는 2매의 필름을, 그의 계면에 프탈로시아닌계 안료 등을 포함한 광흡수제를 배치해서 중첩하여, 이 중첩한 부위에 상기 레이저 광을 조사하는 것이 행해지고 있다.

이러한 레이저 용착에서는 계면부의 매우 작은 영역이 선택적으로 가열되기 때문에, 용착부로의 기포의 혼입을 방지할 수 있음과 함께 레이저 용착에서는 정밀도가 높은 용착이 가능하게 된다.

그러나, 상기와 같은 편광 필름을 제조하는 것에 있어서는 용착 부위의 주위에 잔존하는 광흡수제가 약액을 오손시킬 우려가 있다.

즉, 종래의 접합 방법에 있어서는 약액 등에 침지 처리하기에 적합한 접합부를 고품질의 상태로 형성시키는 것이 곤란하다는 문제를 갖고 있다.

그리고, 본 발명은 레이저 용착에 있어서의 이러한 문제 해결을 도모하고, 나아가서는 편광 필름의 제조 방법에 있어서의 효율 향상을 도모하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 레이저 용착에 있어서 광흡수제의 사용 억제를 도모하는 것은 편광 필름의 원재료로 이용되는 폴리비닐알코올계 수지 필름끼리를 접합할 경우에만 요구되고 있는 사항이 아니고, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 비롯한 고분자 필름을 레이저 용착할 경우에 널리 요구되는 사항이다.

상기 과제를 해결하기 위한 고분자 필름의 접합 방법에 관한 본 발명은, 고분자 필름의 표면을, 접합하는 상대재의 표면에 면접촉시켜서 그의 계면을 레이저 용착시키는 고분자 필름의 접합 방법이며, 상기 고분자 필름의 적어도 상기 계면측을 흡수 상태로 하여 레이저 광을 조사하고, 상기 흡수시킨 물에 레이저 광을 흡수시켜서 상기 레이저 용착을 실시하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 편광 필름의 제조 방법에 관한 본 발명은, 2 이상의 폴리비닐알코올계 수지 필름이 연결된 원재료 필름을 약액에 침지시켜서 편광 필름을 제작하는 편광 필름의 제조 방법이며, 원재료 필름의 상기 연결이 상기와 같은 고분자 필름의 접합 방법에 의해 실시되고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서는, 물에 레이저 광을 흡수시키는 점에서, 종래 레이저 광을 흡수시키기 위해서 사용되었던 안료 등의 사용을 억제하면서도, 종래와 마찬가지의 레이저 용착을 실시할 수 있다.

예를 들어, 광흡수제의 사용을 억제하면서 고품질의 접합을, 폴리비닐알코올계 수지 필름 등의 흡수성 고분자 필름에 대하여 실시할 수 있다.

또한, 2 이상의 띠 형상의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 이러한 접합 방법으로 연결해서 원재료 필름으로 사용함으로써 약액의 오손을 억제하면서 이들 폴리비닐알코올계 수지 필름에 대하여 상기 약액으로의 침지 처리를 실시할 수 있고, 효율적으로 편광 필름을 제작할 수 있다.

도 1은 일 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에 사용하는 장치를 도시한 개략 사시도이다.
도 2는 원재료 필름을 연결해서 편광 필름의 제조 장치에 공급하는 모습을 도시한 개략 사시도이다.
도 3은 원재료 필름을 연결하기 위한 연결 장치의 주요부의 기구를 도시한 개략 정면도이다.

이하에 본 발명의 고분자 필름의 접합 방법에 관한 실시 형태에 대해서, 편광 필름의 제조 방법에 적용하는 사례를 들어 설명한다.

보다 구체적으로는, 띠 형상의 폴리비닐알코올계 수지 필름끼리를 연결해서 이들 띠 형상의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 연속해서 연신 장치에 공급하여 편광 필름을 제조하는 경우를 예시하면서 설명한다.

우선, 본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법을 실시하기 위한 바람직한 연신 장치에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

본 실시 형태의 연신 장치는 띠 형상의 폴리비닐알코올계 수지 필름(이하 「원재료 필름」, 혹은 간단히 「필름」이라고도 함)이 롤 형상으로 감긴 원재료 롤로부터 상기 원재료 필름(1)이 송출되는 원재료 필름 공급부(3)와, 송출된 원재료 필름(1)을 소정의 약액에 침지하기 위한 복수의 침지욕(4)과, 상기 침지욕(4) 내에 상기 원재료 필름(1)을 통과시키도록 원재료 필름(1)의 이동 경로를 규제하는 복수의 롤러(9)와, 상기 이동 경로 중에서 원재료 필름(1)을 연신하는 연신부와, 복수의 침지욕(4)에 침지되면서, 또한 연신된 필름을 편광 필름으로서 롤 형상으로 권취하는 편광 필름 권취부(10)가 구비되어 있다.

도 1, 도 2는 바람직한 연신 장치의 일 형태를 도시하는 개략 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 침지욕(4)으로서, 필름의 흐름 방향 상류측부터 차례로 폴리비닐알코올계 수지 필름을 팽윤시키는 팽윤액이 저류된 팽윤욕(4a), 팽윤된 필름을 염색하는 염색액이 저류된 염색욕(4b), 필름을 구성하고 있는 수지의 분자쇄를 가교시키는 가교제 액이 저류된 가교욕(4c), 욕 내에서 필름을 연신하기 위한 연신욕(4d) 및 상기 연신욕(4d)에 통과된 필름을 세정하는 세정액이 저류된 세정욕(4f)이라는 5종류의 침지욕(4)이 연신 장치에 구비되어 있다.

또한, 본 형태의 연신 장치에는, 필름의 이동 경로에 있어서의 세정욕(4f)의 하류측이면서, 또한 권취부(10)의 상류측에 필름에 부착된 세정액을 건조시키는 건조 장치(11), 구체적으로는 건조 오븐이 구비되어 있다.

또한, 본 형태의 연신 장치에 있어서는, 롤 형상으로 감긴 표면 보호 필름(예를 들어, 트리아세틸셀룰로오스 필름이나 시클로올레핀 중합체 필름) 등의 적층용 필름(12)이 상기 건조 장치(11)에서 건조된 필름의 양면측에 각각 배치되어 있어, 건조 후의 필름의 양면에 적층용 필름(12)을 적층시키기 위한 라미네이트 장치가 구비되어 있다.

상기 연신부로는 소위 롤 연신부(9a)가 채용되어 있다. 즉, 상기 이동 경로 중에 있어서, 필름을 사이에서 끼움 지지하면서, 또한 흐름 방향 하류측으로 송출하도록 구성된 쌍을 이루는 닙 롤러(9a)가 복수 세트 배치되고, 또한 흐름 방향 하류측 조의 주위 속도가 상류측보다 고속으로 되어 이루어지는 구성이 채용되어 있다.

또한, 본 연신 장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 원재료 필름(1)의 말단부(1a)가 규제된 이동 경로에 통과되기 전에, 구체적으로는 침지욕(4)에 통과되기 전에, 원재료 필름(1)의 말단부(1a)와 상기 원재료 필름(1)에 이어서 이동 경로 내에 통과시키는 새로운 원재료 필름(1)의 선단부(1b)를 레이저 용착으로 연결하기 위한 연결 장치(도 2에 미도시)가 구비되어 있다.

또한, 도 2에 있어서는 레이저 조사에 의해 연결된 부분을 흑색 표시(30)로 나타내고 있다.

이어서, 도 3을 참조하면서 바람직한 연결 장치에 대해서 설명한다.

이 도 3은, 레이저 용착에 의해 원재료 필름끼리를 연결하는 연결 장치를 도시하는 개략 구성도이다.

도 3은 연결되는 신구의 원재료 필름을 그의 측면으로부터 TD 방향(폭 방향)을 향해서 본 연결 장치의 정면도가 도시되고 있다.

이 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 연결 장치는 평탄한 상면부를 갖는 스테이지(40)와, 상기 스테이지(40)의 상방에 배치되고, 상하 방향으로 이동 가능하게 배치된 가압 부재(50)와, 상기 가압 부재(50)의 상방에 배치된 레이저 광원(미도시)을 갖고 있다. 또한, 상기 연결 장치는 선행하는 원재료 필름(1)의 말단부(1a)와, 이것에 연결하는 새로운 원재료 필름(1)의 선단부(1b)를 상기 스테이지(40) 상에서 상하로 중첩하고, 이 중첩한 부분을 상기 가압 부재(50)로 가압하면서 상기 레이저 광원으로부터 레이저 광(R)을 조사함으로써, 상기 말단부(1a)와 상기 선단부(1b)의 계면부를 가열 용융시켜서 용착시킬 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 상기 가압 부재(50)는 레이저 광(R)의 투과성이 우수한 투명한 부재로 구성되어 있다.

또한, 상기 연결 장치에는 상기 말단부(1a)와 상기 선단부(1b)의 계면부에 있어서의 레이저 광(R)의 광흡수성을 높이고, 보다 효율적으로 용착을 실시하게 할 수 있도록, 상기 계면부에 있어서 면접촉시키는 상기 말단부(1a)나 상기 선단부(1b) 중의 어느 한쪽의 표면(또는 양면)에 미리 수분을 흡수시키기 위해서 흡수부를 설치해 두는 것이 바람직하다.

특히, 상기 계면을 향해서 레이저 광을 투과시키는 측의 필름(도 3에 있어서는, 선행하는 원재료 필름(말단부(1a)))에 비하여, 상기 필름에 접합되는 필름(선단부(1b)) 측의 흡수율이 높아지도록 수분을 흡수시키기 위한 흡수부를 설치해 두는 것이 바람직하다.

이 흡수부는 물을 도포하는 하기 위한 일반적인 장치로 구성하게 할 수 있고, 상기 도포 장치로는, 예를 들어 디스펜서, 잉크젯 프린터, 스크린 인쇄기, 2 유체식, 1 유체식 또는 초음파식 스프레이, 스탬퍼, 코터 등을 채용할 수 있다.

그리고, 상기 장치는 상기 말단부(1a)와의 접합 계면이 되는 상기 선단부(1b)의 상면측에 물을 도포하도록 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 당해 연결 장치에서 이용하는 레이저 광원의 종류도 특별히 한정이 되는 것이 아니지만, 사용하는 레이저 광은 신구 원재료 필름의 중첩부 중간(계면)에 있어서 흡수시킨 물에 의해 흡수되어 발열시키는 역할을 담당하는 것이며, 물에 대한 흡수 감도가 높은 파장을 갖는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 레이저는 원재료 필름에 함유된 물에 의해 흡수되어 발열시키는 역할을 담당하는 것이며, 물의 흡수 감도가 높은 1.9 내지 2.2㎛의 범위 내의 어느 파장을 갖는 레이저 광을 채용하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 이러한 바람직한 파장을 갖는 레이저로서, 트륨 도프 파이버 레이저, 홀뮴 도프 YAG 레이저 및 InGaAs 반도체 레이저를 사용할 수 있다.

원재료 필름의 분해를 피하면서 상기 원재료 필름의 용융을 촉진시킬 목적으로, 순간적으로 높은 에너지를 투입하는 펄스 레이저보다 연속파의 CW 레이저 쪽이 바람직하다.

레이저 광의 출력(파워), 빔 크기 및 형상, 조사 횟수, 또한 주사 속도 등은 대상이 되는 흡수성 고분자 필름의 흡수 상태 및 광흡수율 등의 광학 특성이나 원재료 필름을 구성하고 있는 중합체의 융점, 유리 전이점(Tg) 등의 열특성 등의 차이에 대하여 적절히 최적화되면 되지만, 레이저가 조사된 부분에 있어서 폴리비닐알코올계 수지를 효율적으로 유동화시켜서 견고한 접합을 얻기 위해서, 조사하는 레이저 광의 파워 밀도로는 200W/㎠ 내지 10,000W/㎠의 범위 내인 것이 바람직하고, 300W/㎠ 내지 5,000W/㎠의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 1,000W/㎠ 내지 3,000W/㎠의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.

또한, 레이저 광의 적산 조사량으로는 5J/㎠ 내지 400J/㎠의 범위 내인 것이 바람직하고, 10J/㎠ 내지 300J/㎠의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 30J/㎠ 내지 150J/㎠의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.

따라서, 이러한 조건을 만족할 수 있는 레이저 광원을 연결 장치에 채용하는 것이 바람직하다.

또한, 연결 장치에서 이용하는 레이저 광원은 신구 원재료 필름의 계면에 있어서 소정 크기의 스폿 직경(조사 폭)으로 레이저 광을 조사할 수 있는 것이 바람직하다.

이 조사 스폿 직경(조사 폭)으로는 상기 조사 레이저 파워 밀도를 만족하는 파워로, 신구 원재료 필름 중첩 폭의 1/10 이상 3배 이하가 바람직하다.

중첩 폭의 1/10 미만에서는 중첩부의 미접합부가 커서, 접합 후에 반송할 때 필름이 요동쳐서, 필름의 양호한 반송성을 저해할 우려가 있다.

또한, 3배 이상의 폭으로 레이저를 조사하면, 접합 및 연신 특성에 영향은 미치지 않지만 에너지 이용 효율의 관점에서는 바람직하지 않다.

바람직하게는 중첩 폭의 1/5 이상 2배 이하다.

또한, 신구 원재료 필름의 중첩 폭은 0.1㎜ 이상 50㎜ 미만으로 하는 것이 바람직하고, 0.5㎜ 이상 30㎜ 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

이것은, 중첩 폭이 0.1㎜ 미만에서는 반복해서 정밀도 높게 광폭의 원재료 필름을 중첩 배치하는 것이 어렵기 때문이며, 50㎜ 이상이 되면 미접합 영역이 커지고, 접합 후에 반송할 때 필름의 요동이 발생할 우려가 있기 때문이다.

또한, 신구 원재료 필름의 중첩부에 있어서는, 각 원재료 필름 선단부의 충분한 영역이 접합됨으로써 양쪽 선단부가 반송 중에 요동치지 않는 것이, 필름의 양호한 반송성을 실현하는 데 있어서 바람직하다. 이러한 관점을 고려하면, 신구 원재료 필름의 중첩부에 있어서의 미접합부의 폭이 5㎜ 이하인 것이 바람직하고, 2㎜ 이하인 것이 보다 바람직하며, 0㎜인(중첩부의 전체면이 접합되어 있음) 것이 더욱 바람직하다.

본 실시 형태에 있어서는, 중첩한 신구 원재료 필름의 중첩 부분을 따라서 레이저 용착을 실시하고, 라인 형상의 용착부를 형성시킬 수 있도록 상기 연결 장치가 구성되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들어 상기 연결 장치에는 집광 렌즈에 의해 원하는 빔 크기로 집광된 스폿 빔을 중첩 부분을 따라서 주사시키기 위한 기구나, 원통형 렌즈나 회절 광학 소자 등의 광학 부재의 사용에 의해 라인 형상의 레이저 빔을 정형해서 원재료 필름의 중첩부에 조사하는 기구, 또한 복수의 레이저 광원을 중첩부를 따라 배치하고, 무주사로 동시에 조사함으로써 일괄 용융 가열 접합하는 기구 등이 구비되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 레이저 광의 조사에 있어서 중첩한 상기 신구 원재료 필름(구 원재료 필름의 말단부(1a)와 신 원재료 필름의 선단부(1b))을 스테이지 상에서 가압하는 가압 부재(50)로는, 사용하는 레이저 광에 대하여 높은 투명성을 나타내는 유리제 부재를 사용할 수 있다.

레이저 광의 조사 시의 가압 강도로는 0.5 내지 100kgf/㎠의 범위 내인 것이 바람직하고, 10 내지 70kgf/㎠의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.

따라서, 상기 연결 장치에 있어서 바람직하게 채용되는 가압 부재(50)로는, 이러한 강도로 가압하는 것이 가능한 부재이면 그 유리 부재의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 평판, 원통, 구 형상인 것을 사용할 수 있다.

유리 부재의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 너무 얇으면 왜곡에 의해 양호한 가압을 할 수 없고, 너무 두꺼우면 레이저 광의 이용 효율이 저하되기 때문에, 레이저 광이 투과하는 방향에 있어서의 두께가 3㎜ 이상 30㎜ 미만인 것이 바람직하고, 5㎜ 이상 20㎜ 미만인 것이 더욱 바람직하다.

가압 부재(50)의 재질로는, 예를 들어 석영 유리, 무알칼리 유리, 템팩스, 파이렉스(등록 상표), 바이코어, D263, OA10, AF45 등을 들 수 있다.

레이저 광(R)의 이용 효율을 높이기 위해서, 가압 부재로 이용하는 유리제 부재는, 사용하는 레이저 광 파장에 대하여 높은 투명성을 갖는 것이 바람직하고, 50％ 이상의 광투과율을 갖는 것이 바람직하며, 70％ 이상의 광투과율을 갖는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 가압 부재(50)를 상기와 같은 유리제 부재를 사용해서 구성하게 할 경우에는, 보다 넓은 면적을 보다 균일하게 가압해서 전역에 걸쳐 양호한 접합을 행하게 할 수 있도록, 폴리비닐알코올계 수지 필름과 접하는 부분에, 상기 유리제 부재보다 쿠션성이 우수한 쿠션층을 형성시킬 수도 있다.

즉, 광투과성이 양호한 러버 시트나 쿠션성을 갖는 투명 수지 시트 등을 구비한 가압 부재(50)를 채용할 수도 있고, 예를 들어 배면측이 유리제 부재로 구성되어, 폴리비닐알코올계 수지 필름과 접하는 전방면측이 투명 러버 시트로 구성된 가압 부재(40)를 채용할 수 있다.

상기 쿠션층의 형성에는, 예를 들어 실리콘 러버, 우레탄 러버 등의 고무계 재료나 폴리에틸렌 등의 수지 재료를 사용할 수 있다.

이 쿠션층의 두께는 50㎛ 이상 5㎜ 미만인 것이 바람직하고, 1㎜ 이상 3㎜ 미만이 더욱 바람직하다.

50㎛ 미만이면 쿠션성이 부족하고, 5㎜ 이상의 경우에는 당해 쿠션층에 의해 레이저 광의 흡수나 산란이 발생하고, 상기 말단부(1a)와 선단부(1b)의 접촉 계면부에 도달하는 레이저 광의 에너지를 저하시킬 우려가 있다.

이 쿠션층은, 사용하는 레이저 광 파장에 대하여 30％ 이상의 광투과율을 갖는 것이 바람직하고, 50％ 이상이 더욱 바람직하다.

상기 가압 부재와 협동해서 원재료 필름의 중첩부를 가압하는 스테이지(40)에 대해서는, 그의 재질이 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 금속, 유리, 수지, 고무, 세라믹 등으로 그의 상면부가 형성되어 있는 것을 채용할 수 있다.

단, 광폭의 원재료 필름을 스플라이스(접합)할 경우, 면 내 균일하게 가압해서 양호한 접합을 전역에 걸쳐 달성할 목적으로, 비교적 경도가 낮고, 쿠션성이 있는 고무계, 수지계의 재료로 상면부가 형성되어 있는 것을 스테이지(40)로서 채용하는 것이 바람직하다.

또한, 여기에서는 상세하게 설명하지 않지만, 상기와 같은 연결 장치에는 일반적인 레이저 용착 장치 및 그의 주변 기기에 있어서 이용되고 있는 다양한 기구를 채용할 수 있다.

계속해서, 이러한 연결 장치를 구비한 연신 장치를 이용해서 편광 필름을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는, 상기 원재료 필름을 팽윤욕(4a)에 침지시켜서 팽윤시키는 팽윤 공정, 팽윤된 필름을 염색욕(4b)에 침지시켜서 염색하는 염색 공정, 염색된 필름을 가교욕(4c)에 침지시켜서 필름을 구성하고 있는 수지의 분자쇄를 가교시키는 가교 공정, 상기 가교 공정 후의 필름을 연신욕(4d) 내에서 연신하는 연신 공정, 상기 연신 공정 후의 필름을 세정하는 세정 공정, 상기 세정된 필름을 건조 장치(11)로 건조시키는 건조 공정, 상기 건조 후의 필름에 표면 보호 필름을 적층하는 적층 공정을 실시한다.

그리고, 본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법은, 하나의 원재료 롤을 상기 원재료 필름 공급부(3)에 세트하고, 이 원재료 필름 공급부(3)로부터 원재료 필름을 연속적으로 송출하여, 그의 이동 경로에 있어서 상기 공정을 실시하게 해서 최종적으로 적층 공정이 종료된 제품(편광 필름)을 편광 필름 권취부(10)에서 롤 형상으로 권취하는 권취 공정을 실시함으로써 이루어지는 것으로, 상기 원재료 롤이 종료되기 전에, 새로운 원재료 롤로부터 원재료 필름을 풀어내고, 이 새로운 원재료 필름의 선단부(1b)를 선행하고 있는 원재료 롤의 말단부(1a)에 연결하는 연결 공정을 별도 실시함으로써, 계속해서 이 새로운 원재료 롤로부터 원재료 필름을 연신 장치에 공급하여 편광 필름을 연속적으로 제조하게 하는 것이다.

또한, 이러한 공정에 제공하는 원재료 필름(띠 형상의 폴리비닐알코올계 수지 필름)으로는, 이하와 같은 것이 채용 가능하다.

본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에 사용하는 원재료 필름으로는, 편광 필름의 원재료로 사용되는 폴리비닐알코올계 고분자 수지 재료를 포함하는 필름을 사용할 수 있고, 구체적으로는, 예를 들어 폴리비닐알코올 필름, 부분 비누화 폴리비닐알코올 필름 또는 폴리비닐알코올의 탈수 처리 필름 등을 사용할 수 있다.

통상, 이러한 원재료 필름은 상기에 설명한 바와 같이 롤 형상으로 감긴 원재료 롤의 상태로 사용한다.

상기 폴리비닐알코올계 수지 필름의 형성 재료인 중합체의 중합도는, 일반적으로 500 내지 10,000이며, 1,000 내지 6,000의 범위인 것이 바람직하고, 1,400 내지 4,000의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

또한, 부분 비누화 폴리비닐알코올 필름의 경우, 그의 비누화도는, 예를 들어 물에 대한 용해성의 관점에서 75몰％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 98몰％ 이상이며, 98.3 내지 99.8몰％의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

상기 폴리비닐알코올계 수지 필름으로는 물 또는 유기 용매에 용해한 원액을 유연 성막하는 유연법, 캐스트법, 압출법 등 임의의 방법으로 성막된 것을 적절히 사용할 수 있다.

원재료 필름의 위상차값은 5㎚ 내지 100㎚인 것이 바람직하다.

또한, 면 내 균일한 편광 필름을 얻기 위해서, 폴리비닐알코올계 수지 필름 면 내의 위상차 편차는 가능한 작은 쪽이 바람직하고, 원재료 필름으로서의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 면 내 위상차 편차는 측정 파장 1000㎚에 있어서 10㎚ 이하인 것이 바람직하며, 5㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 레이저 접합을 실시할 때에는, 레이저 광이 20％ 이상의 광흡수율을 나타내는 조건 하에서 상기 레이저 용착을 실시하게 하는 것이 바람직하고, 이 광흡수율은 통상 폴리비닐알코올계 수지 필름의 흡수 상태 등에 의해 조정될 수 있다.

따라서, 레이저 접합될 때의 흡수 상태로는 3질량％ 내지 40질량％의 흡수율인 것이 바람직하고, 5질량％ 내지 25질량％의 흡수율이 더욱 바람직하다.

연결되기 전의 원재료 필름이 40질량％ 이상의 흡수율을 가지면, 레이저 용착시에 필름의 팽윤에 의한 신전이 발생하기 쉬워져, 위치 어긋남이 심해질 우려가 있다.

또한, 흡수율이 3질량％ 미만인 경우에는, 충분한 광흡수 특성이 얻어지지 않아, 접합 효율의 저하를 초래할 우려가 있다.

또한, 이 광흡수율에 대해서는 닛본분코사 제조, 자외 가시근적외 분광 광도계, 제품명 「V-670」을 사용해서 적분구 모드에 의해 대상 파장 영역의 투과율: T(％)와 반사율: R(％)을 측정하여, 다음 식을 계산해서 구할 수 있다.

광흡수율: A(％)=100-T-R

또한, 흡수율에 대해서는 건조 전후의 질량을 비교함으로써 구해지고, 예를 들어 폴리비닐알코올계 수지 필름이면, 83℃×1시간 가열하고, 그의 가열 감량을 가열 전의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 질량으로 나누어서 구할 수 있다.

이어서, 상기 원재료 필름에 상기 연신 장치로 연신을 가해서 편광 필름으로 가공하기 위한 각 공정에 대해서 설명한다.

(팽윤 공정)

본 공정에 있어서는, 예를 들어 원재료 필름 공급부(3)로부터 송출되는 원재료 필름을 상기 롤러(9)에 의해 이동 속도를 일정하게 유지하면서 물로 채운 팽윤욕(4a)으로 안내하여 수중에 상기 원재료 필름을 침지시킨다.

이에 의해 원재료 필름이 수세되어, 원재료 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있음과 함께, 원재료 필름을 물로 팽윤시킴으로써 염색 불균일 등의 불균일성을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.

상기 팽윤욕(4a) 중의 팽윤액에는, 물 이외에 글리세린이나 요오드화 칼륨 등을 적절히 첨가해 두어도 좋고, 이들을 첨가하는 경우에는, 그의 농도는 글리세린이면 5질량％ 이하, 요오드화 칼륨에서는 10질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

팽윤액의 온도는 20 내지 45℃의 범위로 하는 것이 바람직하고, 25 내지 40℃로 하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 원재료 필름이 상기 팽윤액에 침지되는 침지 시간은, 2 내지 180초 동안으로 하는 것이 바람직하고, 10 내지 150초 동안으로 하는 것이 보다 바람직하며, 30 내지 120초 동안으로 하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 이 팽윤욕 중에서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 길이 방향으로 연신해도 좋고, 그때의 연신 배율은 팽윤에 의한 신전도 포함해서 1.1 내지 3.5배 정도로 하는 것이 바람직하다.

(염색 공정)

상기 팽윤 공정을 거친 필름에는, 팽윤 공정과 마찬가지로 롤러(9)에 의해 염색욕(4b)에 저류되어 있는 염색액 중에 침지시켜서 염색 공정을 실시한다.

예를 들어, 요오드 등의 2색성 물질을 포함하는 염색액에 팽윤 공정을 거친 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지함으로써, 상기 2색성 물질을 필름에 흡착시키는 방법을 채용해서 상기 염색 공정을 실시할 수 있다.

상기 2색성 물질로는 종래 공지된 물질을 사용할 수 있고, 예를 들어 요오드나 유기 염료 등을 들 수 있다.

유기 염료로는, 예를 들어 레드BR, 레드LR, 레드R, 핑크LB, 루빈BL, 보르도GS, 스카이블루LG, 레몬옐로우, 블루BR, 블루2R, 네이비RY, 그린LG, 바이올렛LB, 바이올렛B, 블랙H, 블랙B, 블랙GSP, 옐로우3G, 옐로우R, 오렌지LR, 오렌지3R, 스칼렛GL, 스칼렛KGL, 콩고레드, 브릴리언트바이올렛BK, 수프라블루G, 수프라블루GL, 수프라오렌지GL, 다이렉트스카이블루, 다이렉트퍼스트오렌지S, 퍼스트블랙 등을 사용할 수 있다.

이들 2색성 물질은 1종만 사용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.

상기 유기 염료를 사용하는 경우에는, 예를 들어 가시광 영역의 뉴트럴화를 도모하는 점에서, 2종류 이상을 조합하는 것이 바람직하다.

구체예로는, 콩고레드와 수프라블루G, 수프라오렌지GL과 다이렉트스카이블루의 조합, 또는 다이렉트스카이블루와 퍼스트블랙의 조합 등을 들 수 있다.

상기 염색욕의 염색액으로는 상기 2색성 물질을 용매에 용해한 용액을 사용할 수 있다.

상기 용매로는, 물을 일반적으로 사용할 수 있지만, 물과 상용성이 있는 유기 용매를 추가로 첨가해서 사용해도 좋다.

이 염색액에 있어서의 2색성 물질의 농도로는, 0.010 내지 10질량％의 범위로 하는 것이 바람직하고, 0.020 내지 7질량％의 범위로 하는 것이 보다 바람직하며, 0.025 내지 5질량％로 하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 상기 2색성 물질로서 요오드를 사용하는 경우, 염색 효율을 한층 더 향상할 수 있는 점에서, 추가로 요오드화물을 첨가하는 것이 바람직하다.

이 요오드화물로는, 예를 들어 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티타늄 등을 들 수 있다.

이들 요오드화물의 첨가 비율은 상기 염색욕에 있어서, 0.010 내지 10질량％로 하는 것이 바람직하고, 0.10 내지 5질량％로 하는 것이 보다 바람직하다.

이들 중에서도 요오드화 칼륨을 첨가하는 것이 바람직하고, 요오드와 요오드화 칼륨의 비율(질량비)은 1:5 내지 1:100의 범위로 하는 것이 바람직하고, 1:6 내지 1:80의 범위로 하는 것이 보다 바람직하며, 1:7 내지 1:70의 범위로 하는 것이 특히 바람직하다.

상기 염색욕에의 필름 침지 시간은 특별히 한정되는 것은 아니나, 0.5 내지 20분의 범위로 하는 것이 바람직하고, 1 내지 10분의 범위가 더욱 바람직하다. 또한, 염색욕의 온도는 5 내지 42℃의 범위로 하는 것이 바람직하고, 10 내지 35℃의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 이 염색욕 중에서 필름을 길이 방향으로 연신해도 좋고, 이때의 누적된 총 연신 배율은 1.1 내지 4.0배 정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 염색 공정으로는 상술한 바와 같은 염색욕에 침지하는 방법 이외에, 예를 들어 2색성 물질을 포함하는 수용액을 상기 중합체 필름에 도포 또는 분무하는 방법을 채용해도 좋다.

또한, 본 발명에 있어서는 염색 공정을 행하지 않고, 사용하는 원재료 필름으로 미리 2색성 물질이 섞인 중합체 원료로 성막된 필름을 채용해도 좋다.

(가교 공정)

계속해서, 가교제 액을 저류하는 가교욕(4c)에 필름을 도입하고, 상기 가교제 액 내에 필름을 침지해서 가교 공정을 실시한다.

상기 가교제로는 종래 공지된 물질을 사용할 수 있다.

예를 들어, 붕산, 붕사 등의 붕소 화합물이나, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 사용할 수 있다.

이것들은 1종류만을 사용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.

2종류 이상을 병용하는 경우에는, 예를 들어 붕산과 붕사의 조합이 바람직하고, 또한 그의 첨가 비율(몰비)은 4:6 내지 9:1의 범위로 하는 것이 바람직하며, 5.5:4.5 내지 7:3의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 6:4로 하는 것이 가장 바람직하다.

상기 가교욕의 가교제 액으로는 상기 가교제를 용매에 용해한 것을 사용할 수 있다.

상기 용매로는, 예를 들어 물을 사용할 수 있지만, 또한 물과 상용성이 있는 유기 용매를 병용해도 좋다. 상기 가교제 액에 있어서의 가교제의 농도는 특별히 한정되는 것은 아니나, 1 내지 10질량％의 범위로 하는 것이 바람직하고, 2 내지 6질량％로 하는 것이 보다 바람직하다.

상기 가교욕 중의 가교제 액에는 편광 필름에 면 내 균일한 특성을 부여시키기 위해 요오드화물을 첨가해도 좋다.

이 요오드화물로는, 예를 들어 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티타늄 등을 들 수 있고, 이들을 첨가하는 경우에 있어서의 요오드화물의 함유량은 0.05 내지 15질량％로 하는 것이 바람직하고, 0.5 내지 8질량％로 하는 것이 보다 바람직하다.

가교제와 요오드화물의 조합으로는, 붕산과 요오드화 칼륨의 조합이 바람직하고, 붕산과 요오드화 칼륨의 비율(질량비)은 1:0.1 내지 1:3.5의 범위로 하는 것이 바람직하고, 1:0.5 내지 1:2.5의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 가교욕에 있어서의 가교제 액의 온도는 통상 20 내지 70℃의 범위로 하는 것이 바람직하고, 폴리비닐알코올계 수지 필름의 침지 시간은 통상 1초 내지 15분의 범위 내의 어느 시간으로 할 수 있고, 5초 내지 10분으로 하는 것이 바람직하다.

당해 가교 공정에 있어서는, 가교욕 중에서 필름을 길이 방향으로 연신해도 좋고, 이때의 누적된 총 연신 배율은 1.1 내지 5.0배 정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 가교 공정으로는, 염색 공정과 마찬가지로 가교제 액 내에 침지시키는 처리 방법 대신에, 가교제 함유 용액을 도포 또는 분무하는 방법에 의해 실시해도 된다.

(연신 공정)

상기 연신 공정은 염색, 가교된 폴리비닐알코올계 수지 필름을, 예를 들어 누적된 총 연신 배율이 2 내지 8배 정도로 되도록 그의 길이 방향으로 연신하는 공정이며, 습식 연신법에서는 연신욕에 저류된 용액 중에 필름을 침지한 상태로 그의 길이 방향으로 장력을 가해서 연신을 실시한다.

연신욕에 저류하는 용액으로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 각종 금속염, 요오드, 붕소 또는 아연의 화합물이 첨가된 용액을 사용할 수 있다.

이 용액의 용매로는 물, 에탄올 혹은 각종 유기 용매를 적절히 사용할 수 있다.

그 중에서도 붕산 및/또는 요오드화 칼륨을 각각 2 내지 18질량％ 정도 가한 용액을 사용하는 것이 바람직하다.

이 붕산과 요오드화 칼륨을 동시에 사용하는 경우에는, 그의 함유 비율(질량비)은 1:0.1 내지 1:4 정도, 보다 바람직하게는 1:0.5 내지 1:3 정도의 비율로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 연신욕에 있어서의 용액의 온도로는 예를 들어 40 내지 67℃의 범위로 하는 것이 바람직하고, 50 내지 62℃로 하는 것이 보다 바람직하다.

(세정 공정)

상기 세정 공정은, 예를 들어 물 등의 세정액이 저류된 세정욕에 필름을 통과시킴으로써, 이것보다 전 처리에서 부착된 붕산 등의 불필요 잔존물을 씻어내는 공정이다.

상기 물에는, 요오드화물을 첨가하는 것이 바람직하고, 예를 들어 요오드화 나트륨 또는 요오드화 칼륨을 첨가하는 것이 바람직하다.

세정욕의 물에 요오드화 칼륨을 첨가하는 경우, 그의 농도는 통상 0.1 내지 10질량％, 바람직하게는 3 내지 8질량％로 된다.

또한, 세정액의 온도는 10 내지 60℃로 하는 것이 바람직하고, 15 내지 40℃로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 세정 처리의 횟수, 즉 세정액에 침지한 후, 세정액으로부터 들어올리는 반복 횟수는 특별히 한정되지 않고 복수로 해도 좋으며, 복수의 세정욕에 첨가물의 종류나 농도가 상이한 물을 저류해 두고, 이것들에 필름을 통과시킴으로써 세정 공정을 실시해도 좋다.

또한, 필름을 각 공정에서 침지욕으로부터 들어올릴 때에는, 액 흘림의 발생을 방지하기 위해서 종래 공지인 핀치롤 등의 액 제거 롤을 사용하거나, 에어 나이프로 액을 제거하는 등의 방법에 의해 여분의 수분을 제거해도 좋다.

(건조 공정)

상기 세정 공정에 있어서 세정을 행한 필름은 상기 건조기(11)에 도입하여 자연 건조, 바람 건조, 가열 건조 등, 적절한 최적의 방법으로 건조시켜서 당해 건조 공정을 실시할 수 있다.

이 중, 가열 건조에 의한 건조 공정을 실시하는 경우이면, 가열 건조의 조건은 가열 온도를 20 내지 80℃ 정도, 건조 시간을 1 내지 10분 동안 정도로 하는 것이 바람직하다.

나아가, 건조 온도는 상기 방법에 관계없이 필름의 열화를 방지하는 목적으로서 가능한 저온으로 하는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는 60℃ 이하이고, 45℃ 이하로 하는 것이 특히 바람직하다.

(적층 공정) 및 (권취 공정)

본 실시 형태에 있어서는, 이상과 같은 공정을 거친 필름을 권취 롤러로 권취하는 권취 공정을 실시함으로써 롤 형상으로 감긴 편광 필름을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 건조 공정에서 건조시킨 편광 필름의 표면 편측 혹은 양측에 적절히 표면 보호용 필름 등을 적층시키는 적층 공정을 실시하고나서 권취 공정을 실시하도록 해도 좋다.

이렇게 제조되는 편광 필름의 최종적인 총 연신 배율은, 원재료 필름에 대하여 5.5 내지 8.0배의 범위 내의 어느 연신 배율인 것이 바람직하고, 6.0 내지 7.0배의 범위 내의 어느 연신 배율인 것이 보다 바람직하다.

상기와 같은 연신 배율이 바람직한 것은, 최종적인 총 연신 배율이 5.5배 미만에서는 높은 편광 특성을 갖는 편광 필름을 얻기 어렵고, 8.0배를 초과하면 필름에 파단을 발생시킬 우려가 있기 때문이다.

(연결 공정)

원재료 롤의 전체 길이에 걸쳐 상기와 같은 공정을 실시하게 함으로써, 편광 필름을 효율적으로 연속해서 제조할 수 있지만, 본 실시 형태에 있어서는 이 원재료 롤의 전부가 연신 장치에 공급되어버리기 전에, 또한 다음 원재료 롤로부터 폴리비닐알코올계 수지 필름(원재료 필름)을 풀어내게 해서, 이 새로운 원재료 필름의 선단부(1b)를 연신 장치에서 각 공정이 실시되고 있는 원재료 롤의 말단부(1a)에 연결하는 연결 공정을 실시한다.

즉, 선행하는 필름의 말단부와, 다음 원재료 필름의 선단부를 레이저 접합 수단으로 연결함으로써, 높은 편광 기능을 부여하기 위해서 구해지는 5.5배 이상의 연신 배율에 있어서도 파단이 발생하지 않는 접합이 가능하게 되고, 접합부가 통과하는 경우에도 연신 조건을 변경하지 않고서 연속적으로 통과 급지시킬 수 있다. 이에 의해, 작업 효율의 향상, 생산성의 향상, 수율의 향상 및 재료 손실의 삭감 효과가 얻어진다.

이 연결 공정은, 예를 들어 선행하는 필름의 말단부(1a)와 새로운 필름의 선단부(1b) 내 중 어느 한쪽, 혹은 양쪽 표면에 물을 도포하고, 중첩부의 폭이 0.1㎜ 이상 10.0㎜ 미만으로 되도록 스테이지(40) 상에서 신구 원재료 필름을 상하로 중첩한 배치로 하고, 이 중첩부를 상기 가압 부재(50)로 가압하면서, 예를 들어 1.9㎛ 내지 2.2㎛의 범위 내의 어느 파장을 갖는 레이저 광을 이 중첩부에 조사함으로써, 필름 계면에 있어서 서로 수지를 상용시켜서 용착부(30)를 형성시킴으로써 실시할 수 있다.

이렇게 레이저 광에 의해 용착함으로써 가열 변성을 받는 영역을, 히트 실러에 의한 용착을 행하는 경우에 비하여 감소시킬 수 있고, 이에 의해 연신시에 왜곡 집중이 발생하기 어려운 연결부를 형성시킬 수 있다.

또한, 종래의 레이저 용착은, 프탈로시아닌계의 안료나 나프탈로시아닌계의 안료를 사용하면서, 800㎚ 내지 1200㎚의 범위 내의 어느 파장을 갖는 레이저 광을 조사하는 것과 같은 형태로 실시되어 있었지만, 여기에서는 1.9㎛ 내지 2.2㎛의 범위 내의 어느 파장을 갖는 레이저 광을 이용함과 함께 상기와 같은 안료 대신에 물을 광흡수제로서 이용하는 것이다.

또한, 흡수성이 낮은 2매의 중합체 필름의 계면에 물을 배치해서 1.9㎛ 내지 2.2㎛의 파장을 갖는 레이저 광을 조사하는 것도 가능하지만, 그 경우에는 물의 비등 등에 의해, 오히려 용착이 저해될 우려가 있어, 조건의 조정이 필요하게 된다.

한편, 폴리비닐알코올계 수지 필름과 같은 흡수성 고분자 필름을 흡수 상태에서 사용하면, 상기와 같은 용착 저해를 예방하면서 레이저 용착을 용이하게 실시시킬 수 있다.

따라서, 본 실시 형태에 있어서는 프탈로시아닌계의 안료나 나프탈로시아닌계의 안료 등의 고가인 광흡수제의 사용을 억제하면서 히트 실러 등에 비하여 품질이 높은 접합부를 형성시킬 수 있음과 함께, 편광 필름의 원재료 필름으로서 약액을 오손할 우려가 낮은 것을 제공할 수 있다.

또한, 본 실시 형태처럼 레이저 용착을 실시할 경우에는, 연신 배율의 점에 있어서도 히트 실러에 의한 용착에 비해서 유리해진다.

이것에 대해서 구체적으로 설명하면, 예를 들어 히트 실러에 의해 연결됨으로써 연결부에 큰 가열 변성(경화) 영역이 형성되어 있는 원재료 필름을 상기 연신 장치에 공급하고, 상기 팽윤욕(4a), 염색욕(4b), 가교욕(4c)을, 예를 들어 30℃ 전후의 온도로 하여 가교욕(4c)에서의 총 연신 배율을 5.0배 정도까지 연신시켰다고 하면, 상기 가열 변성 영역에 있어서는 거의 연신이 되지 않고, 이 가열 변성 영역 전후에 큰 왜곡이 발생한 영역이 형성되게 된다.

그리고, 이 연결부가 연신욕(4d)에서 재차 연신을 받았을 때에 파단을 발생시키게 된다.

한편, 본 실시 형태에 있어서는 가열 변성 영역이 히트 실러로 용착했을 경우보다 작아지는 점에서 왜곡의 집중이 경감된다.

게다가, 가열 변성 영역이 작으므로, 각 욕에서의 약액에 의해 팽윤되기 쉬워진다.

즉, 연화되어 한층 더 왜곡의 집중을 방지시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 팽윤욕(4a), 염색욕(4b), 가교욕(4c)을 30℃ 전후의 온도로 하는 경우에서는, 팽윤에 의한 연화 효과는 그다지 기대할 수 없지만, 연신욕을 50 내지 62℃로 하면, 이 가열 변성 영역의 팽윤이 진행되고, 상기 가열 변성 영역 자체를 연신시킬 수 있다.

즉, 용착에 있어서의 열의 영향을 받지 않은 영역과 용착 부분의 연신성을 근사시킬 수 있고, 파단 등의 문제를 억제하면서 높은 배율에서의 연신을 실시하게 할 수 있다.

또한, 히트 실러로 용착한 것은 가열 변성 영역이 크기 때문에, 팽윤에 의한 연화의 진행이 완만해서, 마찬가지의 온도 조건에서 연신을 행해도, 역시 파단이 발생하기 쉬워진다.

이렇게 본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는 연신에 의해 파단할 우려가 낮은 연결부를 형성시킬 수 있다.

또한, 앞에서도 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는 안료의 사용을 억제할 수 있는 점에서, 팽윤욕이나 염색욕의 약액을 오손할 우려가 낮고, 약액의 정화에 필요로 하는 수고의 삭감을 도모할 수 있으면서, 안료가 연결부 이외의 편광 필름으로서 이용되는 부분에 부착되어 수율을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.

즉, 본 실시 형태에 있어서는 광흡수제를 사용하지 않고, 혹은 사용한다고 해도 그의 사용량을 최대한 저감시키면서 고품질의 접합을 폴리비닐알코올계 수지 필름 등의 흡수성 고분자 필름에 대하여 실시할 수 있으면서, 편광 필름의 제조 방법에 있어서의 효율의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 예시된 제조 방법에 의해 제조되는 편광 필름의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 5 내지 40㎛인 것이 바람직하다.

두께가 5㎛ 이상이면 기계적 강도가 저하될 일은 없고, 또한 40㎛ 이하이면 광학 특성이 저하되지 않고서 화상 표시 장치에 적용해도 박형화를 실현할 수 있다.

본 실시 형태에 의해 제조된 편광 필름은 액정 셀 기판에 적층되는 편광 필름 등으로서 액정 표시 장치 등에 사용할 수 있고, 또한 액정 표시 장치 외에 일렉트로루미네센스 표시 장치, 플라즈마디스플레이 및 전계 방출 디스플레이 등의 각종 화상 표시 장치에 있어서의 편광 필름으로 사용할 수 있다.

또한, 실용 시에는 양면 또는 편면에 각종 광학층을 적층해서 광학 필름으로 하거나, 각종 표면 처리를 실시하여, 액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치에 사용할 수도 있다.

상기 광학층으로는 요구되는 광학 특성을 만족하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 편광 필름의 보호를 목적으로 한 투명 보호층, 시각 보상 등을 목적으로 한 배향 액정층, 다른 필름을 적층하기 위한 점착층 외에, 편광 변환 소자, 반사판, 반투과판, 위상차판(1/2이나 1/4 등의 파장판(λ판)을 포함), 시각 보상 필름, 휘도 향상 필름 등의 화상 표시 장치 등의 형성에 사용되는 필름을 사용할 수 있다.

상기 표면 처리로는 하드 코트 처리, 반사 방지 처리, 스티킹 방지나 확산 내지 안티글레어를 목적으로 한 표면 처리를 들 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 편광 필름의 제조에 사용되는 원재료 필름에 관한 사례를 들고 있지만, 본 발명의 흡수성 고분자 필름의 접합 방법은, 반드시 상기 원재료 필름의 접합 방법에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 폴리비닐알코올계 수지 필름과 다른 열가소성 수지 필름의 접합에 있어서, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 흡수 상태로 해서 레이저 용착하는 경우나, 필름 이외의 부재의 표면에 흡수 상태의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 면접촉시켜서 레이저 용착하는 경우도 본 발명의 흡수성 고분자 필름의 접합 방법으로서 의도하는 범위의 것이다.

또한, 본 발명에 있어서는, 흡수성 고분자 필름을 접합시키는 상대재는 반드시 흡수성 고분자 필름과 별체인 것에 한정되지 않는다.

예를 들어, 띠 형상의 흡수성 고분자 필름을 통 형상으로 말아서 일부를 중첩하고, 상기 중첩부를 흡수 상태로 레이저 용착하거나, 흡수성 고분자 필름을 반으로 접어서 레이저 용착하는 경우도 본 발명의 의도하는 범위의 것이다.

또한, 본 발명에 있어서는 흡수성 고분자 필름을 폴리비닐알코올계 수지 필름에 한정하는 것이 아니다.

또한, 흡수성 고분자란, 일반적으로는 측쇄에 친수기를 갖는 고분자 재료를 가리키고, 전분과 폴리아크릴산을 포함하는 것, 메타크릴산 메틸과 아세트산 비닐의 공중합체, 가교 폴리아크릴산염과 같은 것을 가리키며, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 대해서 설명한 다양한 효과는, 이러한 흡수성 고분자로 형성된 필름이면 통상, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 사용하는 경우와 마찬가지로 발휘되는 것이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는 흡수가 용이하고, 예를 들어 1.9㎛ 내지 2.2㎛의 파장을 갖는 레이저 광으로 효율적으로 레이저 용착시킬 수 있는 점에 있어서, 접합하는 고분자 필름으로서 폴리비닐알코올계 수지 필름과 같은 흡수성 고분자 필름을 예시하고 있지만, 예를 들어 폴리에틸렌 수지 필름 등의 측쇄에 친수기를 갖고 있지 않은 것과 같은 중합체를 포함하는 필름이어도, 열 수증기를 쬐는 등으로 흡수시킬 수 있는 것이라면 흡수시킨 물에 레이저 광의 광 에너지를 흡수시킬 수 있고, 상기 흡수한 에너지에서의 열 용착(레이저 용착)을 실시하게 할 수 있다.

그리고, 이러한 경우도 본 발명에 따른 고분자 필름의 접합 방법으로서 의도하는 범위의 것이고, 이러한 경우에 있어서도 광 흡수제의 사용을 억제할 수 있으며, 깨끗하고 저비용의 접합을 할 수 있는 점에 있어서는 흡수성 고분자 필름을 사용하는 경우와 같다.

실시예

다음으로 실시예를 들어서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.

(기본 조건)

·원재료 필름:

폴리비닐알코올 수지(PVA) 필름((주) 구라레사 제조, 두께 75㎛, 폭 30㎜)

·중첩 폭:

1.5㎜ 폭

(가열 용융 접합 수단)

·레이저:

트륨 도프 파이버 레이저(파장 2㎛, 파워 100W, 스폿 직경 2㎜φ, 파워 밀도 3,180W/㎠, 주사 속도 50㎜/sec, 적산 조사량, 8127J/㎠, 톱 해트 빔)

·가압 부재:

석영 유리판(10㎜ 두께)

·가압 조건:

원재료 필름 중첩부에 가중 50kgf/㎠로 가압

(실시예 1)

중첩 배치한 2매의 PVA 필름 내 하측의 PVA 필름을 흡수율 18％로 하고, 레이저 조사부에 있어서의 파장 1.9 내지 2.2㎛의 범위 내에서의 최대 광흡수율을 22％로 하고, 상기 기본 조건에서 레이저 접합을 실시하였다.

그 결과, 특별한 광흡수제를 사용하지 않고, 양호한 접합성이 확인되었다.

얻어진 접합체의 인장 파단 강도는 100N/30㎜ 폭으로 양호했다(인장 속도 50㎜/min, 인장 시험기).

또한 접합체를 30℃의 수중에 1분 동안 침지시킨 결과, 이물이 수중에 녹기 시작하는 것은 확인되지 않았다.

(실시예 2)

실시예 1과 마찬가지의 조건에서, 2매의 원재료 필름인 PVA 필름을 접합함으로써 연결하였다. 이렇게 연결된 PVA 필름을 도 1에 도시한 바와 같은 연신 장치에 있어서 연신 배율이 팽윤욕에서는 2.6배, 염색욕에서는 3.4배, 가교욕에서는 3.6배, 연신욕에서는 6.0배로 되도록 연신하면서 반송시키고, 또한 세정욕을 통과시켜서, 편광 필름을 제조하였다. 그 결과, 연결부에서 파단하지 않고, 연속해서 편광 필름을 제조할 수 있었다.

(비교예 1)

중첩 배치한 필름의 계면에 광흡수제(상품명 「Clearweld LD120C」, 미국 젠텍스사 제조)를 10nL/㎟가 되도록 도포함으로써 파장 940㎚에 있어서의 광흡수율을 40％로 하고, 파장 940㎚의 반도체 레이저를 사용해서 90W의 파워로 레이저 조사한 것 이외는 상기 실시예 1과 마찬가지로 PVA 필름의 레이저 접합을 행하였다.

그 결과, 100N/30㎜이라는 양호한 접합성은 확인되었지만, 30℃의 수중에 1분 동안 침지시켜서 모습을 관찰한 결과, 광흡수제에 기인한 이물이 수중에 녹기 시작하는 모습이 육안으로 확인되었다.

이상의 점으로부터도 본 발명에 따르면, 높은 품질의 접합부를 형성시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

1: 원재료 필름(흡수성 고분자 필름)
1a: 말단부
1b: 선단부
4f: 연신욕
9: 롤러

Claims (5)

1. 폴리비닐알코올계 수지 필름인 고분자 필름의 표면을, 접합하는 상대재의 표면에 면접촉시켜서 그의 계면을 레이저 용착시키는 고분자 필름의 접합 방법이며,
   상기 고분자 필름의 적어도 상기 계면측을, 물을 흡수한 흡수(吸水) 상태로 하여 레이저 광을 조사하고, 상기 계면측에 흡수시킨 물에 레이저 광을 흡수시켜서 상기 레이저 용착을 실시하는 것을 특징으로 하는 고분자 필름의 접합 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 레이저 광으로서 1.9㎛ 내지 2.2㎛의 범위 내의 어느 파장을 갖는 레이저 광을 사용하는 고분자 필름의 접합 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 레이저 광을 20％ 이상 흡수하는 조건 하에서 상기 레이저 용착을 실시하는 고분자 필름의 접합 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 고분자 필름이 5㎛ 내지 100㎛의 범위 내의 어느 두께를 갖는 고분자 필름의 접합 방법.
5. 2 이상의 폴리비닐알코올계 수지 필름이 연결된 원재료 필름을 약액에 침지시켜서 편광 필름을 제작하는 편광 필름의 제조 방법이며,
   원재료 필름의 상기 연결이 제1항에 기재된 고분자 필름의 접합 방법에 의해 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.

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