KR101899157B1 - 편광판의 제조 방법 - Google Patents

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준 후루까와
아즈사 히로이와
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히로히꼬 야까베
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 편광판(4)을 제조하는 방법으로서, 이하의 (A) 내지 (E)의 각 공정을 구비한다.
(A) 열가소성 수지제의 광학 필름(2)에 중합 개시제를 포함하는 자외선 경화형 접착제를 도포하는 공정, (B) 광학 필름(2)의 자외선 경화형 접착제 도포면에 폴리비닐알코올제의 편광 필름(1)을 중첩하고, 편광 필름(1)에 대하여 광학 필름(2)을 가압하여, 편광 필름(1)과 광학 필름(2)이 자외선 경화형 접착제를 통해 접합된 적층체를 얻는 공정, (C) 자외선 조사 장치(16)로부터 자외선을 조사하여 접착제를 경화시키는 공정,(D) 폴리크로미터로 분광 방사 조도계(17)를 이용하여 조사되는 자외선의 분광 방사 조도를 계측하여, 중합 개시제의 흡수 피크 파장을 포함하는 소정의 흡수 파장 영역에서의 자외선의 분광 방사 조도의 적분치를 구하는 공정, 및 (E) 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 기초하여, 자외선 조사 장치(16)를 제어하는 공정.

Description

편광판의 제조 방법{A METHOD OF MANUFACTURING A POLARIZER}
본 발명은 액정 표시 부재로서 사용되는 편광판의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치의 핵심을 이루는 액정 패널은 통상 액정 셀의 양면에 편광판을 배치하여 구성된다. 일반적으로 편광판은, 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름의 한쪽 면에, 접착제를 통해 투명 수지제의 보호 필름이 접합된 구조로 되어 있다. 편광 필름의 다른 한쪽 면에도, 접착제를 통해 투명 수지 필름을 접합하는 경우가 많고, 이쪽의 투명 수지 필름은 반대측의 보호 필름과 마찬가지로, 편광 필름에 대한 보호 기능만을 갖는 것 외에 보호 기능에 더하여 액정 셀의 광학 보상이나 시야각 보상을 목적으로, 면 내 및/또는 두께 방향의 위상차가 부여된, 이른바 위상차 필름인 것도 있다. 본 명세서에서는, 이러한 편광 필름에 접착제를 통해 접합되는 보호 필름이나 위상차 필름 등을 「광학 필름」이라고 부르기로 한다. 편광 필름에 대한 광학 필름의 접합에 이용되는 접착제는 일반적으로 액상인 것이며, 그 액상 접착제의 경화 반응에 의해 편광 필름과 광학 필름 사이에서 접착력을 발현한다.
최근, 텔레비전을 비롯한 액정 표시 장치의 가격 저하가 심하고, 그것을 구성하는 부재에 대한 저가격화의 요구가 강해지는 한편, 품질에 대한 요구도 한층 강해지고 있다. 이러한 추세로 인해, 편광판의 제조에 이용되는 접착제도, 적용할 수 있는 광학 필름의 종류가 셀룰로오스계 수지 등 특정한 수지에 한정되는 수계 접착제로부터, 적용할 수 있는 광학 필름의 종류가 많은 활성 에너지선 경화형 접착제로 변경되고 있다. 활성 에너지선 경화형 접착제를 이용한 편광 필름과 광학 필름의 접합은, 예를 들면 일본 특허 공개 제2004-245925호 공보에 제안되어 있다.
활성 에너지선 경화형 접착제는 액상으로 준비되어, 피도포물에 그 액상 접착제를 직접 도포하는 다이코터나, 표면에 형성된 오목 홈에 액상 접착제를 담지하고 그것을 피도포물 표면에 전사하는 그라비아 롤을 이용하여, 광학 필름의 편광 필름에 대한 접합면에 미리 도공된다. 그리고, 그 접착제 도공면에 편광 필름을 중첩하고, 자외선이나 전자선 등의 활성 에너지선을 조사하여 접착제를 경화시켜, 접착력이 발현된다. 이러한 활성 에너지선 경화형 접착제를 이용하는 방식은 적용할 수 있는 광학 필름이 많아서 매우 유효한 방법이다.
이러한 활성 에너지선 경화형 접착제를 이용한 편광판의 제조 방법으로서, 예를 들면 일본 특허 공개 제2009-134190호 공보에는, 편광 필름의 양면에 각각 접착제를 통해 보호 필름을 중첩시켜 적층체를 얻고, 이 적층체의 반송 방향을 따라서 원호형으로 형성된 볼록 곡면의 외표면에 그 적층체를 밀착시키면서 활성 에너지선을 조사하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 따르면, 얻어지는 편광판에 발생하기 쉬운 역컬링 및 웨이브 컬링을 억제할 수 있어, 양호한 성능을 갖는 편광판을 제조할 수 있다.
자외선을 조사하여 자외선 경화형 접착제를 경화시켜 편광판을 제조하는 방법에 있어서는, 자외선 조사 장치의 램프가 장기간의 사용으로 열화하여, 동일 전력을 부하해도 자외선의 방사 조도가 서서히 저하되는 경우가 있는데, 이 경우 자외선 경화형 접착제의 경화가 불충분해져, 편광판으로서의 성능이 부족하다는 우려가 있었다. 또한, 역시 장기간 사용할 경우, 자외선 조사 장치의 설치 환경 또는 해당 장치의 구조상의 문제로 인해, 램프나 자외선 조사 장치에 부속된 필터나 반사판, 전방면에 배치되는 유리 등이 오염되는 경우가 있으며, 이 경우 조사되는 자외선 중, 예를 들면 파장 400 ㎚ 이하의 광의 투과율이 감소해서 방사 조도 저하를 야기하여, 자외선 경화형 접착제의 경화가 불충분해지는 경우도 생각할 수 있다. 자외선 경화형 접착제의 경화가 불충분하게 되면, 접착 강도가 부족하는 등의 문제가 생기거나, 내구성 시험에서 편광 필름이 탈색을 야기하는 등, 편광판으로서의 성능에 악영향을 미치는 경우도 있기 때문에, 자외선 경화형 접착제가 받는 자외선의 방사 조도가 적절히 관리된 편광판의 제조 방법이 요구되었다.
조사되는 자외선의 방사 조도는, 파워 모니터라고 불리는 GaN이나 AlGaN 등의 자외선 센서 디바이스를 이용하여 측정되는 것이 일반적이다. 그러나 파워 모니터는, 1) 자외선 센서 디바이스의 검출 파장이 특정한 파장 영역에 한정되고, 또한 파장마다 측정 감도(파장마다의 광 흡수의 감도)가 다른 점, 2) 내열성의 문제로 인해 조사되는 자외광의 방사 조도를 직접 계측할 수 없고, 조사되는 자외광의 반사광을 측정하여 방사 조도를 간접적으로 계측해야만 한다는 점 등의 이유에 의해 방사 조도의 측정 정밀도가 비교적 낮다는 문제를 갖고 있다. 이러한 문제로 인해 파워 모니터를 자외선 경화형 접착제를 이용하는 편광판의 제조에 적용하여, 자외선 경화형 접착제의 경화도에 큰 영향을 주며 자외선 경화형 접착제에 포함되는 중합 개시제의 활성화에 필요한 파장 영역의 방사 조도의 저하를 정확하게 검지하는 것은 곤란하였다. 따라서, 이러한 특정 파장 영역에서의 방사 조도 저하를 정확하게 검지할 수 있고, 필요한 분광 방사 조도를 유지하면서 편광판을 제조하는 수법의 개발이 요망되고 있다.
따라서, 본 발명의 과제는, 편광 필름에 자외선 경화형 접착제를 통해 광학 필름을 접합하고, 자외선 조사에 의해 이 자외선 경화형 접착제를 경화시켜 편광판을 제조하는 방법으로서, 자외선의 방사 조도, 특히 중합 개시제의 활성화에 필요한 파장 영역의 방사 조도를 정확하게 검지하고, 이것을 적절히 제어함으로써, 고온 다습한 가혹한 조건 하에서도 편광 필름의 탈색이 발생하기 어려운, 내구성 높은 편광판을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름에 중합 개시제를 포함하는 자외선 경화형 접착제를 통해 열가소성 수지제의 광학 필름을 접합하여 편광판을 제조하는 방법으로서, 이하의 (A), (B), (C), (D) 및 (E)의 각 공정을 구비하는 편광판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
(A) 광학 필름의 편광 필름에 대한 접합면에 상기한 자외선 경화형 접착제를 도포하는 도공 공정,
(B) 도공 공정에서 도포된 자외선 경화형 접착제면에 편광 필름을 중첩해서 가압하는 접합 공정,
(C) 편광 필름에 자외선 경화형 접착제를 통해 광학 필름이 접합된 적층체에 대하여, 자외선 조사 장치로부터 자외선을 조사함으로써, 자외선 경화형 접착제를 경화시키는 경화 공정,
(D) 폴리크로미터를 이용하여 상기 경화 공정에서 조사되는 자외선의 분광 방사 조도를 측정하고, 이것에 기초하여 중합 개시제의 흡수 피크 파장을 포함하는 소정의 흡수 파장 영역, 예를 들면 해당 흡수 피크 파장의 -40 ㎚ 내지 +40 ㎚의 파장 영역 내에서의 자외선의 분광 방사 조도의 적분치를 계측하는 계측 공정, 및
(E) 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y와 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X에 기초하여, 자외선 조사 장치를 제어하는 제어 공정.
본 발명의 편광판의 제조 방법은, 하기 (E)의 공정을 구비하는 것이 바람직하다.
(E) 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 대한, 상기 계측 공정에서 얻어진 분광 방사 조도의 적분치 X와 상기 Y의 차의 절대치의 비율이 소정 값 이상이 되었을 때, 예를 들면 5 ％ 이상이 되었을 때에, 상기한 자외선 조사 장치의 출력을 제어하는 제어 공정.
또한, 본 발명에 따른 다른 측면의 방법은, 이하의 (A), (B), (C), (D) 및 (E)의 각 공정을 구비하는 편광판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
(A) 열가소성 수지제의 광학 필름에 중합 개시제를 포함하는 자외선 경화형 접착제를 도포하는 공정,
(B) 광학 필름의 자외선 경화형 접착제 도포면에 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름을 중첩하고, 편광 필름에 대하여 광학 필름을 가압하여, 편광 필름과 광학 필름이 자외선 경화형 접착제를 통해 접합된 적층체를 얻는 공정,
(C) 적층체에 대하여 자외선 조사 장치로부터 자외선을 조사함으로써, 자외선 경화형 접착제를 경화시키는 공정,
(D) 폴리크로미터를 이용하여 조사된 자외선의 분광 방사 조도를 계측하여, 중합 개시제의 흡수 피크 파장을 포함하는 소정의 흡수 파장 영역, 예를 들면 해당 흡수 피크 파장보다 40 ㎚ 작은 파장에서부터 해당 흡수 피크 파장보다 40 ㎚ 큰 파장까지의 파장 영역 내에서의 분광 방사 조도의 적분치를 구하는 공정, 및
(E) 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y와 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X에 기초하여, 자외선 조사 장치를 제어하는 공정.
본 발명에 따른 다른 측면의 제조 방법은, 하기 (E)의 공정을 구비하는 것이 바람직하다.
(E) 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 대한, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y의 차의 절대치의 비율이 소정 값 이상이 되었을 때, 예를 들면 5 ％ 이상이 되었을 때에, 자외선 조사 장치를 제어하는 공정.
본 발명에 따르면, 편광 필름에 자외선 경화형 접착제를 통해 광학 필름을 접합하고, 자외선 조사에 의해 이 자외선 경화형 접착제를 경화시켜 편광판을 제조할 때, 폴리크로미터를 이용하여 자외선 경화형 접착제에 포함되는 중합 개시제의 흡수 피크 파장을 포함하는 소정의 흡수 파장 영역에서의 분광 방사 조도의 적분치를 정확하게 계측하고, 그 결과에 기초하여 자외선 경화형 접착제의 경화가 불충분해지지 않도록 자외선 조사 장치의 출력을 제어하도록 하고 있기 때문에, 양호한 접착 강도를 갖고, 동시에 고온 다습한 가혹한 조건 하에서도 편광 필름의 탈색이 발생하기 어려운, 내구성이 높은 편광판을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 바람직하게 이용되는 제조 장치의 레이아웃을 나타내는 개략 측면도이다. 도 2는, 본 발명에서의 각 공정 사이의 관계의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 3은, 실시예에서 이용한 제조 장치의 배치를 나타내는 개략 측면도이다.
본 실시 형태에서는, 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름에, 자외선 경화형 접착제(이하, 단순히 접착제라고 하는 경우가 있음)를 통해 열가소성 수지제의 광학 필름을 접합하여 편광판을 제조한다. 광학 필름은, 편광 필름의 한쪽 면에만 접합할 수도 있고, 편광 필름의 양면에 접합할 수도 있다. 편광 필름의 양면에 광학 필름을 접합하는 경우, 한쪽의 광학 필름의 접합에 본 발명의 방법을 적용할 수도 있고, 양쪽의 광학 필름의 접합에 본 실시 형태의 방법을 적용할 수도 있다.
[편광 필름]
편광 필름은, 폴리비닐알코올계 수지제이며, 그 필름에 입사하는 광 중 어느 방향의 진동면을 갖는 광을 투과하고, 그것과 직교하는 진동면을 갖는 광을 흡수하는 성질을 갖는 필름이며, 전형적으로는 폴리비닐알코올계 수지에 이색성 색소가 흡착 배향하고 있다. 편광 필름을 구성하는 폴리비닐알코올계 수지는, 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화함으로써 얻어진다. 폴리비닐알코올계 수지의 원료가 되는 폴리아세트산비닐계 수지는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐 외에, 아세트산비닐 및 이것과 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체일 수도 있다. 이러한 폴리비닐알코올계 수지제의 필름에, 일축 연신, 이색성 색소에 의한 염색 및 염색 후의 붕산 가교 처리를 실시함으로써 편광 필름을 제조할 수 있다. 이색성 색소로서는, 요오드나 이색성의 유기 염료가 이용된다. 일축 연신은, 이색성 색소에 의한 염색 전에 행할 수도 있고, 이색성 색소에 의한 염색과 동시에 행할 수도 있으며, 이색성 색소에 의한 염색 후, 예를 들면 붕산 가교 처리 중에 행할 수도 있다. 이렇게 제조되어 이색성 색소가 흡착 배향하고 있는 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름이 편광판의 원료 중 하나가 된다.
[광학 필름]
이러한 편광 필름에, 열가소성 수지제의 광학 필름을 접합하여 편광판을 제조한다. 광학 필름은, 온도 20 ℃에서 D선에 의해 측정되는 굴절률이 1.4 내지 1.7의 범위에 있는 것이 바람직하다. 광학 필름의 굴절률은 JIS K 0062:1992 「화학 제품의 굴절률 측정 방법」에 준거하여 측정된다. 광학 필름이 이 범위의 굴절률을 가지면, 제조되는 편광판을 액정 패널에 조립했을 때의 표시 특성이 우수한 것이 된다. 동일한 이유로 광학 필름의 바람직한 굴절률은 1.45 내지 1.67의 범위이다. 이 광학 필름은, 그의 헤이즈치가 0.001 내지 3 ％ 정도의 범위에 있는 것이, 얻어지는 편광판의 콘트라스트를 향상시키고, 특히 액정 패널에 조립하여 흑 표시로 했을 때에, 휘도 저하 등의 문제점을 발생시킬 가능성이 적어지는 점에서 바람직하다. 헤이즈치는, (확산 투과율/전체 광선 투과율)×100(％)로 정의되는 값으로서, JIS K 7136:2000「플라스틱-투명 재료의 헤이즈를 구하는 방법」에 준거하여 측정된다.
이러한 광학 필름을 구성하는 열가소성 수지로서, 예를 들면 다음과 같은 것을 들 수 있고, 여기서는 온도 20 ℃에서 D선에 의해 측정되는 굴절률을 nD(20 ℃)로서 함께 표시한다.
시클로올레핀계 수지[nD(20 ℃)=1.51 내지 1.54 정도],
결정성 폴리올레핀계 수지[nD(20 ℃)=1.46 내지 1.50 정도],
폴리에스테르계 수지[nD(20 ℃)=1.57 내지 1.66 정도],
폴리카보네이트계 수지[nD(20 ℃)=1.57 내지 1.59 정도],
아크릴계 수지[nD(20 ℃)=1.49 내지 1.51 정도]
트리아세틸셀룰로오스계 수지[nD(20 ℃)=1.48 내외] 등.
시클로올레핀계 수지는, 노르보르넨과 같은 시클로올레핀계 단량체를 주된 구성 단위로 하는 중합체로서, 시클로올레핀계 단량체의 개환 중합체를 수소 첨가하여 얻어지는 수지, 시클로올레핀계 단량체와, 에틸렌이나 프로필렌과 같은 탄소수 2 내지 10의 쇄상 올레핀계 단량체 및/또는 스티렌과 같은 방향족 비닐 단량체와의 부가 중합체 등이 포함된다.
결정성 폴리올레핀계 수지는, 탄소수 2 내지 10의 쇄상 올레핀계 단량체를 주된 구성 단위로 하는 중합체로서, 쇄상 올레핀계 단량체인 단독 중합체, 2종 이상의 쇄상 올레핀계 단량체를 이용한 이원 또는 삼원 이상의 공중합체가 포함된다. 구체적으로는, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 4-메틸-1-펜텐의 단독 중합체, 또는 4-메틸-1-펜텐과 에틸렌 또는 프로필렌과의 공중합체 등이 포함된다.
폴리에스테르계 수지는, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트와 같은 방향족 폴리에스테르계 수지 외에, 지방족 폴리에스테르계 수지도 포함한다. 폴리카보네이트계 수지는, 전형적으로는 비스페놀 A와 포스겐과의 반응에 의해서 얻어지며, 주쇄에 카보네이트 결합 -O-CO-O-를 갖는 중합체이다. 아크릴계 수지는, 전형적으로는 메타크릴산메틸을 주된 구성 단위로 하는 중합체로서, 메타크릴산메틸의 단독 중합체 외에, 메타크릴산메틸과 다른 메타크릴산에스테르 및/또는 아크릴산에스테르와의 공중합체 등도 포함된다. 트리아세틸셀룰로오스계 수지는 셀룰로오스의 아세트산에스테르이다.
이들 열가소성 수지로부터 용제 캐스팅법이나 용융 압출법 등에 의해서 필름으로 제막하여, 본 실시 형태에 이용하는 광학 필름으로 할 수 있다. 또한, 제막후 추가로 일축 또는 이축으로 연신한 것을, 본 실시 형태에 이용하는 광학 필름으로 할 수도 있다. 광학 필름은 편광 필름에 대한 접합에 앞서, 그의 접합 면에 비누화 처리, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 프라이머 처리 또는 앵커 코팅 처리와 같은 접착 용이 처리가 실시될 수도 있다. 또한, 광학 필름의 편광 필름에 대한 접합면과 반대측 면에, 하드 코팅층, 반사 방지층 또는 방현층과 같은 각종 처리층을 설치할 수도 있다.
광학 필름은, 통상 5 내지 200 ㎛ 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 광학 필름이 너무 얇으면, 취급성이 부족하여 편광판 제조 라인 중에 파단하거나 주름의 발생을 유발할 가능성이 높아지게 된다. 한편, 너무 두꺼우면, 얻어지는 편광판이 두꺼워져서 중량도 커지므로 상품성을 손상시키는 경우가 있다. 이러한 이유에서, 보다 바람직한 두께는 10 내지 120 ㎛, 더욱 바람직하게는 10 내지 85 ㎛이다.
[자외선 경화형 접착제]
이상과 같은 편광 필름에 광학 필름을 접합하는 것에 있어, 우선 광학 필름의 편광 필름에 대한 접합면에 자외선 경화형 접착제를 도포한다. 접착제의 두께는 통상 0.5 내지 5 ㎛의 범위이다. 그의 두께가 0.5 ㎛를 하회하면, 접착 강도에 불균일이 발생하는 경우가 있다. 한편, 그의 두께가 5 ㎛를 초과하면, 제조 비용이 증대할 뿐만 아니라, 접착제의 종류에 따라서는 편광판의 색상에 영향을 주는 것도 있다. 이 범위 내에서 비교적 두꺼운 것, 예를 들면 3.5 ㎛ 이상, 특히 4 ㎛ 이상으로 하면, 그의 두께가 다소 변동하더라도 그것에 기인하는 기포 등의 결함이 나타나기 어렵게 되지만, 한편 이와 같이 두껍게 하는 것은 비용의 증가에 관계될 수 있으므로, 가능한 범위에서 얇게 하는 것이 요구된다. 이러한 이유로 인해, 자외선 경화형 접착제의 바람직한 두께는 1 내지 4 ㎛, 더욱 바람직하게는 1.5 내지3.5 ㎛의 범위이다.
자외선 경화형 접착제는, 액상의 도포 가능한 상태로 공급되는 한, 종래부터 편광판의 제조에 사용되던 것을 각종 사용할 수 있지만, 내후성이나 중합성 등의 관점에서 양이온 중합성의 화합물, 예를 들면 에폭시 화합물, 보다 구체적으로는 일본 특허 공개 제2004-245925호 공보에 기재되는 것 같은, 분자 내에 방향환을 갖지 않는 에폭시 화합물을 자외선 경화성 성분의 하나로서 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 에폭시 화합물은, 예를 들면 비스페놀 A의 디글리시딜에테르를 대표예로 하는 방향족 에폭시 화합물의 원료인 방향족 폴리히드록시 화합물을 핵수소 첨가하고, 그것을 글리시딜에테르화하여 얻어지는 수소화 에폭시 화합물, 지방족환에 결합하는 에폭시기를 분자 내에 적어도 1개 갖는 지환식 에폭시 화합물, 지방족 폴리히드록시 화합물의 글리시딜에테르를 대표예로 하는 지방족 에폭시 화합물 등일 수 있다.
자외선 경화형 접착제에는, 에폭시 화합물을 대표예로 하는 양이온 중합성 화합물 외에, 중합 개시제, 특히 자외선의 조사에 의해 양이온종 또는 루이스산을 발생시켜 양이온 중합성 화합물의 중합을 시작시키기 위한 광 양이온 중합 개시제가 배합된다. 또한, 가열에 의해서 중합을 시작하게 하는 열 양이온 중합 개시제, 기타 광 증감제 등의 각종 첨가제가 배합되어 있을 수도 있다.
편광 필름의 양면에 광학 필름을 접합하는 경우, 각각의 광학 필름에 적용되는 자외선 경화형 접착제는 동일하거나 상이할 수도 있으나, 생산성의 관점에서는 적합한 접착력이 얻어진다는 전제에서, 양면 모두 동일한 접착제로 하는 편이 바람직하다.
[편광판의 제조 방법]
본 실시 형태에서는, 이상 설명한 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름에 자외선 경화형 접착제를 통해 열가소성 수지제의 광학 필름을 접합하여 편광판을 제조한다.
이 때, 이하의 (A), (B), (C), (D) 및 (E)의 각 공정을 거친다.
(A) 광학 필름의 편광 필름에 대한 접합면에 상기한 자외선 경화형 접착제를 도포하는 도공 공정,
(B) 도공 공정에서 도포된 자외선 경화형 접착제면에 편광 필름을 중첩하고 가압하는 접합 공정,
(C) 편광 필름에 자외선 경화형 접착제를 통해 광학 필름이 접합된 적층체에 대하여, 자외선 조사 장치로부터 자외선을 조사함으로써, 자외선 경화형 접착제를 경화시키는 경화 공정,
(D) 폴리크로미터를 이용하여 상기 경화 공정에서 조사되는 자외선의 분광 방사 조도를 측정하고, 이것에 기초하여 중합 개시제의 흡수 피크 파장을 포함하는 소정의 흡수 파장 영역에서의 자외선 분광 방사 조도의 적분치를 계측하는 계측 공정, 및
(E) 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 대한, 상기 계측 공정에서 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와 상기 Y와의 차의 절대치의 비율이 소정 값 이상이 되었을 때, 예를 들면 5 ％ 이상이 되었을 때에, 상기한 자외선 조사 장치의 출력을 제어하는 제어 공정.
도 1은, 본 발명에 바람직하게 이용되는 제조 장치의 레이아웃을 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 2는, 본 발명에서의 각 공정 사이의 관계의 일례를 나타내는 블록도이다. 이하, 이들의 도면도 참조하면서, 편광판의 제조 방법에 대해서 상세히 설명한다.
도 1에 도시하는 제조 장치는, 편광 필름(1)을 연속적으로 반송하면서, 그 한쪽 면에 제1 광학 필름(2)을 접합하고, 다른 한쪽 면에는 제2 광학 필름(3)을 접합해서, 편광판(4)을 제조하여, 권취 롤(30)에 권취하도록 구성되어 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 전형적으로는 편광 필름(1)의 양면에 각각 광학 필름이 접합되지만, 편광 필름(1)의 한쪽 면에만 광학 필름을 접합하는 형태도 물론 본 실시 형태에 포함된다. 그 경우의 형태는, 이하의 설명에서 다른 한쪽의 광학 필름에 관한 설명을 제외함으로써, 당업자라면 용이하게 실시 가능한 정도로 이해할 수 있을 것이다.
제1 광학 필름(2)의 편광 필름(1)에 접합되는 면에는 제1 도공기(10)로부터 자외선 경화형 접착제가 도포되고, 한편 제2 광학 필름(3)의 편광 필름(1)에 접합되는 면에도 제2 도공기(12)로부터 접착제가 도포되도록 되어 있다. 자외선 경화형 접착제가 도포된 후의 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)은, 각각의 접착제 도포면이 편광 필름(1)의 양면에 중첩되고, 접합용 니프 롤(20, 21)에 끼워서 두께 방향으로 가압되며, 다음으로 자외선 조사 장치(16)로부터의 자외선의 조사를 받아 접착제가 경화된 후, 권취 전 니프 롤(22, 23)을 거쳐서, 얻어진 편광판(4)이 권취 롤(30)에 권취되도록 되어 있다. 여기서, 도 1에 도시하는 제조 장치는, 자외선 조사 장치(16)와 반송되는 필름의 사이에 폴리크로미터에 의한 분광 방사 조도계(17)가 설치되어 있어, 편광 필름에 자외선 경화형 접착제를 통해 광학 필름이 접합된 적층체에 대하여 조사되는 자외선의 분광 방사 조도를 인라인으로, 즉 편광판의 제조 라인에서 자외선 경화형 접착제를 경화시키기 위해 자외선 조사 장치로부터 자외선을 조사하는 사이에 측정할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 분광 방사 조도계(17)에 의한 분광 방사 조도의 측정에 기초하여, 자외선 경화형 접착제에 포함되는 중합 개시제의 흡수 피크 파장을 포함하는 소정의 흡수 파장 영역에서의 분광 방사 조도 적분치가 계측된다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 광학 필름에 도포된 자외선 경화형 접착제의 두께를 인라인으로, 즉 편광판의 제조 라인에서의 접착제 도포 후, 편광 필름과 광학 필름의 접합 전에, 제1 막 두께 측정기(14) 및 제2 막 두께 측정기(15)를 이용하여 계측하고, 이 계측 결과에 기초하여 균일한 원하는 접착제 두께를 유지할 수 있도록 도공기의 도포 두께 제어 수단을 제어하는 것도 바람직하다.
제1 도공기(10) 및 제2 도공기(12)에서는, 각각에 설치된 그라비아 롤(11, 13)로부터 제1 및 제2 광학 필름(2, 3)에 자외선 경화형 접착제를 도포하도록 되어 있다. 편광 필름(1)의 한쪽 면이나, 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)의 각각의 접착제가 도포되는 면과 반대측 면에는, 반송용의 가이드 롤(24)이 적절하게 설치된다. 상술한 바와 같이, 편광 필름(1)의 한쪽 면에만 광학 필름을 접합하는 경우에는, 도 1에 도시된 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3) 중, 한쪽만(예를 들면, 제1 광학 필름(2)만)이 적용되도록 하면 된다. 도면 중의 직선 화살표는 필름의 유동 방향을 의미하여, 곡선 화살표는 롤의 회전 방향을 의미한다.
편광 필름(1)은, 도시하지 않은 편광 필름 제조 공정에서, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 일축 연신, 이색성 색소에 의한 염색 및 염색 후의 붕산 가교 처리를 거쳐서 제조된 후, 그대로, 즉 롤에 권취되지 않는 채로 공급되는 경우가 많지만, 물론 편광 필름 제조 공정에서 제조된 것이 일단 롤에 권취된 후, 다시 인출기로부터 인출되도록 해도 상관없다. 한편, 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)은, 각각 도시하지 않은 롤로부터 인출기에 의해 인출된다. 각각의 필름은 동일 라인 속도로, 예를 들면 10 내지 50 m/분 정도의 라인 속도로, 유동 방향이 동일하게 되도록 반송된다. 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)은 유동 방향으로, 예를 들면 50 내지 1000 N/m 정도의 장력을 가하면서 내보내진다.
그리고, 제1 도공기(10) 및 제2 도공기(12)에 의해서 전술한 도공 공정(A)이 행하여지고, 접합용 니프 롤(20, 21)에 의해서 전술한 접합 공정(B)이 행해지고, 자외선 조사 장치(16)에 의해서 전술한 경화 공정(C)이 행해지며, 분광 방사 조도계(17)에 의해서 전술한 계측 공정(D)이 행하여지고, 분광 방사 조도계(17)에 의한 계측 결과를 자외선 조사 장치(16)에 되돌림으로써 전술한 제어 공정(E)이 행하여진다.
이들 각 공정의 관계의 일례를 도 2의 블록도에 기초하여 설명한다. 우선, 도공 공정(A) 및 접합 공정(B)을 행한 후, 설정(0)에서 분광 방사 조도의 적분의 대상이 되는 파장 영역을 설정함과 함께, 자외선의 분광 방사 조도의 적분치의 설정치(설정된 분광 방사 조도의 적분치) Y를 설정한다. 이 설정(0)은 물론, 접합 공정(B) 전 또는 도공 공정(A) 전에 실시할 수도 있다. 분광 방사 조도의 적분의 대상이 되는 파장 영역은, 중합 개시제의 흡수 피크 파장을 포함하는 흡수 파장 영역이고, 이용하는 중합 개시제에 따라서 결정된다. 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y는, 접착제가 양호하게 경화될 수 있고 고온다습한 가혹한 조건 하에서도 편광 필름의 탈색이 발생하기 어려운, 내구성이 높은 편광판이 얻어지는 것이 미리 실증되어 있는 범위 내에서 선택된다.
이어서, 자외선 조사 장치(16)로부터 자외선을 조사하여 경화 공정(C)을 실시함과 함께, 조사되는 자외선의 설정(0)에서 설정된 파장 영역에서의 분광 방사 조도의 적분치(구해진 분광 방사 조도의 적분치) X를, 폴리크로미터에 의한 분광 방사 조도계를 이용해서 계측하고, 이것을 출력한다(계측 공정(D)). 한편, 제어 공정(E)에 있어서는, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y를 대비한다. 그리고, 예를 들면 요구된 분광 방사 조도의 적분치 X와 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y와의 차의 절대치가, 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 대하여 소정의 역치 이상, 예를 들면 5 ％ 이상이 되었을 때는, 양자의 차가 절대치로서 작아지도록, 바람직하게는 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y와의 차의 절대치가, 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 대하여 소정의 역치 미만, 예를 들면 5 ％ 미만이 되도록 자외선 조사 장치(16)에 대한 입력 전력을 조정하여 출력을 제어한다. 상술한 바와 같이, 자외선 조사 장치가 구비하는 램프의 장기간 사용에 의한 열화나, 자외선 조사 장치에 부설되는 부재의 장기간 사용에 의한 오염에 의해서 특정 파장 영역의 방사 조도가 저하하는 경우가 있지만, 이러한 경우도 포함하여 통상 자외선 조사 장치의 장기간 사용에 의해, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X는 서서히 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y보다 작아진다.
여기서, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y의 차의 절대치가, 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 대하여 5 ％ 이상이라는 것은, 하기 식 (I)을 만족시키는 것을 의미하며, 도 2에서는 이 식을 만족시키는지 여부에 의해 자외선 조사 장치의 출력의 조건 변경을 행하는지 여부가 결정되도록 표시하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y와의 대비 방법은, 도 2의 설명에서 상술한 방법에 한정되지 않는다. 즉, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y와의 대비는, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y와의 차에 기초하는 것이 아닐 수도 있고, 절대치에 기초하는 것이 아닐 수도 있다. 예를 들면, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y와의 차의, 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 대한 비율이 소정의 역치 이하 소정의 역치 이상, 예를 들면 -5 ％ 이하 또는 +5 ％ 이상이 되었는지 여부에 의해 대비될 수도 있고, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X의, 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 대한 비율이 소정의 역치 이하 소정의 역치 이상, 예를 들면 95 ％ 이하 또는 105 ％ 이상이 되었는지 여부에 의해 대비될 수도 있다. 상기 역치는 5 ％(또는 -5 ％, 95 ％ 등)에 한정되지 않고, 보다 낮은 값, 예를 들면 1 ％ 또는 3 ％일 수도 있고, 보다 높은 값, 예를 들면 7 ％ 또는 10 ％일 수도 있다. 또한, 상측의 역치와 하측의 역치에서 상이한 값(예를 들면 -3 ％ 이하 또는 7％ 이상)을 채용할 수도 있다.
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이하, 본 실시 형태의 방법을 구성하는 도공 공정(A), 접합 공정(B), 경화 공정(C), 계측 공정(D) 및 제어 공정(E)에 대해서 자세히 설명한다.
(A) 도공 공정
도공 공정(A)에는, 광학 필름(2, 3)의 편광 필름(1)에 대한 접합면에 자외선 경화형 접착제가 도포된다. 여기서 이용하는 도공기로서는, 도 1을 참조하여 설명한 그라비아 롤(11, 13)을 이용하는 방식을 들 수 있다. 그라비아 롤을 이용하는 도공기로는, 예를 들면 다이렉트 그라비아 코터, 챔버 닥터 코터, 오프셋 그라비아 코터, 그라비아 롤을 이용한 키스 코터, 복수 개의 롤로 구성되는 리버스 롤 코터 등이 있다. 그외에도, 원통형 블레이드를 갖고 도포부에 접착제를 공급하여 블레이드로 긁어내면서 도포하는 콤마 코터, 슬롯 다이 등을 응용하여 직접 접착제를 공급하는 다이 코터, 액 저장소를 만들고 나이프로 여분의 액을 긁어내면서 도포하는 나이프 코터 등, 여러 가지의 도공기를 이용할 수 있다. 이들 중에서, 박막 도공인 점이나 패스 라인의 자유도 등을 고려하면, 그라비아 롤을 이용하는 도공기 중에서도 다이렉트 그라비아 코터, 챔버 닥터 코터, 오프셋 그라비아 코터 등이 바람직하고, 또한 그라비아 롤 이외에는 슬롯 다이를 이용하는 다이 코터도 바람직하다. 편광판의 광폭화에 대응하기 쉬운 점이나 액체로 공급되는 접착제의 악취를 방출하기 어려운 점에서, 챔버 닥터 코터가 더욱 바람직하다.
여기서, 챔버 닥터 코터란, 액상의 도료(접착제)를 흡액(吸液)한 챔버 닥터에 그라비아 롤을 접촉시켜 챔버 닥터 중의 도료(접착제)를 그라비아 롤의 오목 홈으로 옮기고, 이것을 피도포물인 광학 필름(2, 3)에 전사하는 방식의 도공기이다. 더욱 소형으로 설계된 것은, 마이크로 챔버 닥터 코터라고도 불린다.
그라비아 롤을 이용하여 접착제를 도포하는 경우, 접착제층의 두께는 라인 속도에 대한 그라비아 롤의 속도비에 의해서 조정할 수 있다. 광학 필름(2, 3)의 라인 속도를 10 내지 50 m/분으로 하고, 그라비아 롤은 광학 필름(2, 3)의 반송 방향에 대하여 역방향으로 회전시키고 그라비아 롤의 회전 주속도를 10 내지 500 m/분으로 함으로써 접착제의 도포 두께가 0.5 내지 5 ㎛가 되도록 조정할 수 있다. 이 때의 도포 두께는, 그라비아 롤 표면의 공극률에 따라서도 영향을 받기 때문에, 사전에 적합한 표면의 공극률을 갖는 그라비아 롤을 선택해 두는 것이 바람직하다. 또한, 광학 필름(2, 3)의 반송 방향에 대하여 그라비아 롤을 역방향으로 회전시키는 방식은, 리버스 그라비아라고도 불린다.
상기한 바와 같이, 광학 필름에 도포된 자외선 경화형 접착제의 두께를, 편광 필름과 접합하기 전에 제1 막 두께 측정기(14) 및 제2 막 두께 측정기(15)를 이용하여 인라인으로 계측하고, 이 계측 결과에 기초하여 균일한 원하는 접착제 두께를 유지할 수 있도록 도공기의 도포 두께 제어 수단을 제어하는 것도 바람직하다. 막 두께 측정기로는, 예를 들면 도포된 접착제 면에 광을 조사하고, 간섭광으로서 얻어지는 반사광을 소정의 파장 영역에 대해서 분광하고, 얻어진 분광파형 패턴으로부터 막 두께를 구하는 타입의 각종 분광 간섭식 막 두께 측정기를 사용할 수 있다. 분광 간섭식 막 두께 측정기로는, 도포된 접착제의 두께(0.5 내지 5 ㎛ 정도)를 직접 계측할 수 있는 것(도 1의 제1 막 두께 측정기(14) 및 제2 막 두께 측정기(15)는 이의 예임)과, 할 수 없는 것이 있다. 후자의 경우에는, 도공기의 상류측 및 하류측에 막 두께 측정기를 설치하여 상류측의 막 두께 측정기로 광학 필름 자체의 두께를 계측하고, 하류측의 막 두께 측정기로 광학 필름과 접착제와의 합계 두께를 계측하여, 이들 계측치의 차로부터 접착제의 두께를 구할 수도 있다.
(B) 접합 공정
도공 공정(A)을 거친 후, 광학 필름(2, 3) 각각의 접착제 도포면에, 편광 필름(1)을 중첩하고 가압하는 접합 공정(B)이 행하여진다. 이 공정의 가압에는, 공지된 수단을 사용할 수 있지만, 연속 반송하면서 가압이 가능하다는 관점에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 니프 롤(20, 21)에 의해 끼우는 방식이 바람직하다. 이 경우, 편광 필름(1)에 광학 필름(2, 3)을 중첩시키는 타이밍과, 한쌍의 니프 롤(20, 21)에 의해서 편광 필름(1)에 대하여 광학 필름(2, 3)을 가압하는 타이밍은 동일한 것이 바람직하고, 가령 다르더라도 양자의 타이밍의 차는 짧은 쪽이 바람직하다. 한쌍의 니프 롤(20, 21)의 조합은 금속 롤/금속 롤, 금속 롤/고무 롤, 고무 롤/고무 롤 등 중에서 어느 것일 수도 있다. 가압시의 압력은 한 쌍의 니프 롤(20, 21)에 의해 끼우는 경우의 선압 150 내지 500 N/㎝ 정도로 하는 것이 바람직하다.
(C) 경화 공정
편광 필름(1)에 광학 필름(2, 3)을 접합한 후 편광 필름(1)에 자외선 경화형 접착제를 통해 광학 필름이 접합된 적층체에 대해, 자외선 조사 장치(16)로부터 자외선을 조사하여 자외선 경화형 접착제를 경화시킴으로써 편광판(4)이 제조된다. 자외선은 적층체에 조사되었을 때, 광학 필름(2) 너머로 자외선 경화형 접착제에 조사된다.
도 1에 도시하는 예에서는, 상기 적층체로의 자외선 조사가 자외선 조사 장치(16)의 전후에 있는 접합용 니프 롤(20, 21)과 권취 전 니프 롤(22, 23)과의 사이에서 적층체에 장력을 가한 상태로 행해지게 되어 있다. 이것에 한하지 않고, 예를 들면 이전의 일본 특허 공개 제2009-134190호 공보에 개시되는 것 같이, 반송 방향을 따라서 원호형으로 형성된 볼록 곡면, 전형적으로는 롤의 외주면에 지지된 상태로 자외선을 조사하는 것도 바람직하다. 특히, 자외선의 조사에 의해 열이 발생하고, 제품에 악영향을 미칠 가능성이 있을 때는, 후자와 같이 적층체가 롤의 외주면에 지지된 상태에서 거기에 자외선을 조사하는 것이 바람직하고, 이 경우 적층체를 지지하는 롤은 10 내지 60 ℃ 정도의 범위로 온도 조절할 수 있게 되는 것이 바람직하다. 또한, 자외선 조사 장치는 조사 부위에 1개만 설치할 수도 있지만, 적층체의 유동 방향에 따라서 2개 이상 설치하여 복수 광원으로부터의 조사로 하는 것도 적산 광량을 효과적으로 높이는 데에 있어서 유효하다.
이용하는 자외선 광원은 특별히 한정되지 않지만, 파장 400 ㎚ 이하로 발광 분포를 갖는, 예를 들면 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 케미컬 램프, 블랙라이트 램프, 마이크로 웨이브 여기 수은등, 메탈할라이드 램프 등을 사용할 수 있다. 에폭시 화합물을 자외선 경화성 성분으로 하는 접착제를 이용하는 경우, 일반적인 중합 개시제가 나타내는 흡수 파장을 고려하면, 400 ㎚ 이하의 광을 많이 갖는 고압 수은등 또는 메탈할라이드 램프가 자외선 광원으로서 바람직하게 이용된다.
에폭시 화합물을 경화성 성분으로 하는 접착제에 자외선을 조사하여 경화시키는 데 있어서, 적층체의 라인 속도는 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 도공 공정(A)이나 접합 공정(B)에 있어서의 라인 속도가 거의 그대로 유지된다. 또한, 적층체의 길이 방향(반송 방향)에 100 내지 1000 N/m의 장력을 가하면서, 중합 개시제의 활성화에 유효한 파장 영역의 조사량이 적산 광량(적층체에 조사되는 토탈 에너지)으로 100 내지 1500 mJ/㎠가 되도록 하는 것이 바람직하다. 접착제에 대한 적산 광량이 너무 적으면, 자외선 경화형 접착제의 경화 반응이 부족하여 충분한 접착 강도가 발현되기 어렵게 되고, 한편 그 적산 광량이 너무 많으면, 광원으로부터 복사되는 열 및 접착제가 중합할 때 발생하는 열에 의해 자외선 경화형 접착제의 황변이나 편광 필름의 열화를 야기할 가능성이 있다.
또한, 1회의 자외선 조사로 필요한 적산 광량을 달성하려고 하면, 발열에 의해 필름이 150 ℃를 초과하는 고온이 되는 경우도 있는데, 그 경우에는 편광 필름의 열화 등을 야기할 가능성이 있다. 이러한 사태를 피하는 데 있어서도, 앞서 말한 것처럼 자외선 조사 장치를 필름의 반송 방향을 따라서 복수 설치하여 여러 회에 나누어 조사하는 것이 유효하다.
기준으로서, 1 개소의 자외선 조사 장치로부터의 조사량은 적산 광량으로 600 mJ/㎠ 이하로 하고, 최종적으로 상기한 100 내지 1500 mJ/㎠의 적산 광량이 얻어지도록 하는 것이 바람직한 경우가 있다.
(D) 계측 공정
계측 공정에서는, 분광 방사 조도계(17)를 이용하여 경화 공정(C)에서 조사되는 자외선의 분광 방사 조도를 계측하고, 이것에 기초하여 중합 개시제의 흡수 피크 파장을 포함하는 소정의 흡수 파장 영역에서의 자외선의 분광 방사 조도의 적분치 X를 구한다. 분광 방사 조도계(17)는 폴리크로미터에 의해 220 내지 800 ㎚의 파장 영역에서 자외선을 파장마다 분광하고, 파장마다의 분광 방사 조도를 계측하는 분광 방사 조도계일 수 있다. 분광은 회절 격자나 프리즘 등에 의해 행할 수 있다. 폴리크로미터에 의한 분광 방사 조도계를 이용한 분광 방사 조도의 측정은, 1) 넓은 파장 범위에 걸쳐 분광 방사 조도를 측정할 수 있고, 파장마다의 측정 감도가 동일하기 때문에, 자외선 경화형 접착제에 이용하는 중합 개시제의 종류가 변경되는 경우에도, 분광 방사 조도계의 변경을 수반하지 않고, 2) 조사되는 자외광의 분광 방사 조도를 직접 계측할 수 있고, 파장마다의 측정 감도가 동일하기 때문에, 소정의 흡수 파장 영역에서의 자외선의 분광 방사 조도의 적분치를 정확하게 계측할 수 있는 등의 점에서 유리하다.
분광 방사 조도의 적분의 대상이 되는 파장 영역은, 중합 개시제의 흡수 피크 파장을 포함하는 흡수 파장 영역이면 어느 쪽 파장 영역이어도 좋지만, 흡광도가 낮은 파장 영역의 광은 경화 반응에 대한 기여가 낮은 점에서, 중합 개시제의 흡수 피크 파장의 -40 ㎚ 내지 +40 ㎚의 파장 영역 내에서 분광 방사 조도의 적분을 행하는 것이 바람직하고, 중합 개시제의 흡수 피크 파장의 -30 ㎚ 내지 +30 ㎚의 파장 영역 내에서 분광 방사 조도의 적분을 행하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 설명에 있어서, 중합 개시제의 흡수 피크 파장의 -40 ㎚ 내지 +40 ㎚의 파장 영역(파장 영역 A라고 함)은, 중합 개시제의 흡수 피크 파장보다 40 ㎚ 작은 파장에서부터 상기 흡수 피크 파장보다 40 ㎚ 큰 파장까지의 파장 영역일 수도 있다. 또한, 분광 방사 조도의 적분의 대상이 되는 파장 영역이 예를 들면 상기 파장 영역 A 내에 있는 경우, 분광 방사 조도의 적분의 대상이 되는 파장 영역은 파장 영역 A에 한정되지 않으며, 상기 파장 영역 A 내에 있고 상기 흡수 피크 파장을 포함하는 임의의 파장 영역을 포함한다.
또한, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X는 계측 횟수를 1회로 하고, 이 1회의 분광 방사 조도의 계측으로부터 구해도 좋지만, 예를 들면 계측 횟수 1회로는 변동이 커질 것으로 예상될 때에는, 분광 방사 조도의 계측 횟수를 여러 회로 하고, 이들 계측치를 이용하여 푸리에 변환 처리하는 등의 변동 감소 처리를 실시하여 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X가 얻어질 수도 있다.
(E) 제어 공정
본 실시 형태에서는, 앞에서 설명한 계측 공정(D)의 결과에 기초하여, 경화 공정(C)에서의 자외선 조사 장치(16)의 출력을 제어하는 제어 공정(E)이 설치된다. 즉, 상기 계측 공정(D)에서 구해진 분광 방사 조도의 적분치는, 자외선 조사 장치가 구비하는 램프의 장기간 사용에 의한 열화나 자외선 조사 장치에 부설되는 부재의 장기간 사용에 의한 오염에 의해서 서서히 저하되는 경향이 있다. 또한, 램프로부터의 자외선의 방사 조도는, 일반적으로 자외선 조사 개시로부터 수십분 후에 일단 안정 상태가 되지만, 램프의 발열 등 램프의 점등에 의한 램프 환경의 변화에 의해 서서히 저하되는 경우도 있다. 이러한 방사 조도의 저하는, 원하는 분광 방사 조도의 적분치(설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y)로부터의 차이를 발생하게 한다. 또한, 특히 자외선 조사 초기에서는, 자외선 조사 장치의 전압이 안정되지 않아, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X가 원하는 분광 방사 조도의 적분치(설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y)보다 높아지거나 낮아지는 경우도 있다. 이러한 차이를 수정하기 위해서, 계측 공정(D)에서 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X를 바탕으로, 자외선 조사 장치(16)의 출력을 제어한다.
예를 들면, 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y와 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와의 차의 절대치가 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 대하여 5 ％ 이상이 되었을 때에는, 양자의 차가 절대치로서 작아지도록, 바람직하게는 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y와 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와의 차의 절대치가, 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 대하여 5 ％ 미만이 되도록, 자외선 조사 장치(16)로의 입력 전력을 조정하여 그의 출력을 증대 또는 저하시킨다. 보다 구체적으로는, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X가 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y보다 클 때는, 구해진 분광 방사 조도의 적분치를 작게 하도록 자외선 조사 장치(16)를 제어하여, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X가 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y보다 작을 때에는, 구해진 분광 방사 조도의 적분치를 크게 하도록 자외선 조사 장치(16)를 제어한다. 이러한 제어는 컴퓨터를 이용하여 행할 수도 있고, 수동으로 행할 수도 있다.
설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y는, 상기한 바와 같이 접착제를 양호하게 경화할 수 있고 고온다습한 가혹한 조건 하에서도 편광 필름의 탈색이 발생하기 어려운, 내구성이 높은 편광판이 얻어지는 것이 미리 실증된 범위 내에서 선택되며, 통상은 50 내지 6000 mW/㎠의 범위 내이다. 이 범위 내에서 분광 방사 조도의 적분치가 높을수록, 라인 속도가 고속이 되어도 양호한 성능을 갖는 편광판을 제조하기 쉽게 된다. 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y가 50 mW/㎠를 하회하는 경우에는, 상기한 적산 광량을 만족시키기 위해 자외선 조사 장치를 크게 하거나(제조 라인을 길게 하는 등), 자외선 조사 장치의 수를 늘릴 필요가 생긴다. 즉, 상기한 자외선의 적산 광량은 라인 속도의 관리와 자외선의 방사 조도에 의해 결정되기 때문에, 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y를 상기 범위 내로 하는 것은 상기한 바람직한 적산 광량을 달성하는 것에 있어서도 중요하다.
이상과 같이 하여 제조되는 편광판은 자외선 경화형 접착제의 경화 반응이 충분히 진행되고 그 반응량도 안정적이기 때문에, 양호한 접착 강도를 가짐과 동시에, 고온다습한 가혹한 조건 하에서도 편광 필름의 탈색이 발생하기 어려워서, 제품으로서의 품질 안정성도 우수한 것이 된다.
[실시예]
이하에 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3은, 이하의 실시예 및 비교예에서 이용한 장치의 배치를 개략적으로 나타내는 측면도이다. 도 3에 도시하는 배치는, 먼저 설명한 도 1에 비교하여 이하의 1점이 다를 뿐이며, 상위점 이외의 부위에는 도 1과 동일 부호를 부여하고 있으므로 이들 부위의 자세한 설명은 도 1의 설명을 참조하기 바란다.
도 1에 대한 도 3의 상위점 :
(1) 편광 필름(1)의 양면에 각각 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)을 접합한 후의 적층체에 자외선을 조사할 때, 그 적층체의 제2 광학 필름(3)측을 조사용 권부 롤(26)의 외주면에 밀착시키면서, 그 적층체를 사이에 두고 권부 롤(26)의 반대측에 배치된 자외선 조사 장치(16)로부터 적층체의 제1 광학 필름(2)측에 자외선을 조사하도록 한 점.
또한 분광 방사 조도계(17)로서, 오오쓰카덴시(주) 제조의 UV 경화형 램프 모니터 시스템을 이용하였다. 이 분광 방사 조도계는, 앞서 설명한 폴리크로미터를 이용하여 분광하고, 각 파장에서의 분광 방사 조도를 계측하는 것이다. 그리고, 미리 설정된 계측 간격마다 동일하게 미리 설정된 계측 시간에 자외선 조사 장치(16)로부터 조사된 자외선의 분광 방사 조도를 계측하고, 미리 설정된 파장 영역에서의 각 파장의 분광 방사 조도를 적분하여, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X로 출력하도록 되어 있다.
[실시예 1]
(0) 실험에 이용한 재료
이 예에서는, 제1 광학 필름(2)으로서, 두께가 60 ㎛, 폭이 1490 ㎜이고, 롤로부터 공급되는 시클로올레핀계 수지제의 이축 배향성 위상차 필름 「제오노어」(니혼제온(주)에서 입수)를 이용하였다. 제2 광학 필름(3)으로서, 두께가 75 ㎛, 폭이 1490 mm이고, 롤로부터 공급되는 프로필렌계 수지 필름을 이용하였다. 상기 프로필렌계 수지 필름은 프로필렌계 수지(융점=164 ℃)를 단축 압출기에 의해 275 ℃의 압출 온도가 되도록 용융 혼련하고, T 다이에 의해 필름형으로 압출, 20 ℃로 설정된 냉각 롤에 밀착시킴으로써 냉각 고화한 후, 커터날로 양단부를 제거함으로써 얻어졌다. 편광 필름(1)과 제1 광학 필름(2)의 접착에 이용한 접착제 및 편광 필름(1)과 제2 광학 필름(3)의 접착에 이용한 접착제는, 모두 에폭시 화합물과 광 중합 개시제(흡수 피크 파장= 290 ㎚)를 포함하고, 실질적으로 용제를 포함하지 않는 에폭시계 자외선 경화형 접착제이다.
(A) 도공 공정
폴리비닐알코올에 요오드가 흡착 배향하고 있는 두께 25 ㎛의 편광 필름(1), 제1 광학 필름(2)인 상기 시클로올레핀계 수지 필름, 및 제2 광학 필름(3)인 상기 프로필렌계 수지 필름을, 각각 15 m/분의 라인 속도로 유동 방향이 동일하게 되도록 공급하였다. 상기 시클로올레핀계 수지 필름(2)의 편광 필름(1)에 접합되는 면에는, 그라비아 롤(11)을 구비하는 제1 도공기(10)(후지키카이(주) 제조의 「마이크로 챔버 닥터」)를 이용하여 상기한 에폭시계 자외선 경화형 접착제를 도포하였다. 또한, 상기 프로필렌계 수지 필름(3)의 편광 필름(1)에 접합되는 면에도, 그라비아 롤(13)을 구비하는 제2 도공기(12)(마찬가지로 후지키카이(주) 제조의 「마이크로 챔버 닥터」)를 이용하여 상기한 에폭시계 자외선 경화형 접착제를 도포하였다.
도공기(10, 12)에 설치된 그라비아 롤(11, 13)을 필름의 반송 방향에 대하여 역방향으로 회전시켰다. 그리고, 시클로올레핀계 수지 필름(2)측에서는 제1 도공기(10)가 구비하는 그라비아 롤(11)의 회전 주속도를 21 m/분으로 하고, 광학 필름 상에 약 2.6 ㎛의 두께로 접착제가 도포되도록 하였다. 프로필렌계 수지 필름(3) 측의 제2 도공기(12)에서는 그것이 구비하는 그라비아 롤(13)의 회전 주속도를 19.5 m/분으로 하고, 필름 상에 약 3.0 ㎛의 두께로 접착제가 도포되도록 설정하였다.
(B) 접합 공정
접착제가 도포된 시클로올레핀계 수지 필름(2) 및 프로필렌계 수지 필름(3)은, 각각의 접착제 도포면을 편광 필름(1)에 중첩시키고, 이들을 접합용 니프 롤(20, 21)에 의해 240 N/㎝의 선압으로 끼웠다.
(C) 경화 공정, (D) 계측 공정 및 제어 공정(E)
니프 롤(20, 21)을 통과한 후의 시클로올레핀계 수지 필름(2)/편광 필름(1)/프로필렌계 수지 필름(3)의 적층체를, 그의 프로필렌계 수지 필름(3)측이 20 ℃로 설정된 조사용 권부 롤(26)의 외주면에 밀착하도록, 또한 길이 방향(반송 방향)으로 600 N/m의 장력을 가하면서, 접합 전과 동일 라인 속도 15 m/분으로 반송하였다. 조사용 권부 롤(26)에 감겨진 적층체에 대하여, 시클로올레핀계 수지 필름(2)측으로부터 자외선 조사 장치(16)를 이용하여 자외선을 조사하였다(경화 공정(C)). 이 때, 상기 자외선 경화형 접착제가 함유하는 중합 개시제의 흡수 피크 파장 290 ㎚의 -30 ㎚ 내지 +40 ㎚의 파장 영역에 걸친 분광 방사 조도를 적분하도록 설정된 폴리크로미터에 의한 분광 방사 조도계(17)를 이용하여, 자외선의 분광 방사 조도의 적분치를 계측하면서 자외선을 조사하였다(계측 공정(D)). 상기 경화 공정(C)으로서는, 자외선 조사 장치(16)로서 (주)GS유아사 제조의 것을 이용하고, 그것이 구비하는 자외선 램프인 「EHAN1700NAL 고압 수은 램프」 2등으로부터 자외선을, 1등당 상기 파장 영역에서의 분광 방사 조도의 적분치가 55 mW/㎠가 되도록 조사하였다(설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y=55mW/㎠). 자외선의 적산 광량은 2등을 합쳐서 77 mJ/㎠였다. 이렇게 해서 접착제층을 경화시켜, 편광 필름(1)의 한쪽 면에 시클로올레핀계 수지 필름(2)이, 다른 면에는 프로필렌계 수지 필름(3)이 접합된 편광판(4)을 제작하고, 권취 롤(30)에 권취하였다.
상기 계측 공정(D)에 있어서는, 분광 방사 조도계(17)에 의한 분광 방사 조도의 계측 조건을 1회의 계측에 있어서의 계측 횟수 1 회, 계측 간격 3 초, 계측 시간 25 밀리초로 미리 설정하여, 계측되는 상기 파장 영역의 분광 방사 조도의 적분치의 순간 값이 약 1 분마다 출력되도록 하고, 이 순간 값을 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X로 하였다.
그리고 제어 공정(E)에 있어서, 상기 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X가, 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y=55 mW/㎠에 비하여 5 ％ 이상 저하하고 있는 경우, 즉 (Y-X)≥2.75 mW/㎠가 된 경우에는, 자외선 조사 장치(16)를 제어하여 그의 출력을 1등마다 5 W 단위로 증가시키는 출력 조정을 행하였다. 300 분간 조업했을 때 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X의 평균치의, 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y로부터의 차이, 즉 (Y-X의 평균치)/Y (％)를 「분광 방사 조도의 적분치의 차이」라고 하며 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
실시예 1에 있어서, 제어 공정(E)을 설치하지 않고서, 즉 계측 공정(D)에서 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X가 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 비하여 5 ％ 이상 저하되더라도, 자외선 조사 장치(16)의 출력을 제어하지 않고서 자외선 조사를 행하여 편광판을 제작하였다. 300 분간 조업했을 때의 「분광 방사 조도의 적분치의 차이」를 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
두께가 38 ㎛이고 폭이 1330 mm인 이축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 제1 광학 필름(2)으로서 이용하고, 두께가 60 ㎛이고 폭이 1330 mm인 시클로올레핀계 수지제의 이축 배향성 위상차 필름 「제오노어」를 제2 광학 필름(3)으로서 이용하고, 자외선 경화형 접착제로서 에폭시 화합물과 광 중합 개시제(흡수 피크 파장= 320 ㎚)를 포함하는 에폭시계 자외선 경화형 접착제를 이용하였다. 그리고 이하의 점 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, (A) 도공 공정, (B) 접합 공정, (C) 경화 공정, (D) 계측 공정 및 제어 공정(E)을 실시하여, 편광판을 제작하였다.
(1) 경화 공정(C)에 있어서, 1등당 하기 (2)에 나타내는 파장 영역에서의 분광 방사 조도의 적분치가 200 mW/㎠(2등을 합친 적산 광량은 280 mJ/㎠)가 되도록 자외선을 조사하였다(즉, 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y= 200 mW/㎠),
(2) 계측 공정(D)에 있어서, 중합 개시제의 흡수 피크 파장 320 ㎚의 -30 ㎚ 내지 +30 ㎚의 파장 영역에 걸쳐서 분광 방사 조도를 적분하도록 분광 방사 조도계(17)를 설정, 및
(3) 제어 공정(E)에 있어서, 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X가, 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 비하여 5 ％ 이상 저하했을 경우, 즉 (Y-X)≥10 mW/㎠가 된 경우에, 자외선 조사 장치(16)를 제어하여 그의 출력을 1등마다 5 W 단위로 증가시키는 출력 조정을 행하였다.
300 분간 조업했을 때의 「분광 방사 조도의 적분치의 차이」를 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
실시예 2에 있어서, 제어 공정(E)을 설치하지 않고서, 즉 계측 공정(D)에서 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X가 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 비교하여 5 ％ 이상 저하되더라도, 자외선 조사 장치(16)의 출력을 제어하지 않고서 자외선 조사를 행하여 편광판을 제작하였다. 300 분간 조업했을 때의 「분광 방사 조도의 적분치의 차이」를 표 1에 나타내었다.
[편광판의 탈색 평가 시험]
얻어진 편광판의 임의의 위치에서 각각 80 ㎜(유동 방향)×전체 너비의 직사각형으로 잘라내고, 그 사각형을 다시 300 내지 400 ㎜ 폭으로 절단해서 얻어진 복수의 소편군을 1개의 샘플로 하여, 이들 소편군을 60 ℃×90 ％RH로 조정한 항온·항습기 중에서 각각이 접촉하지 않도록 매달아서 500 시간 유지하였다. 라이트 박스 상에서 광을 투과시키면서, 항온·항습기 중에 넣지 않은 편광판과 육안으로 비교하여, 광 누설의 유무를 평가하였다. 편광판의 임의의 위치에서 잘라낸 4 샘플에 대해서 이러한 탈색 평가 시험을 실시하여, 4 샘플의 전부에 광 누설이 생기지 않은 경우를 「OK」, 4 샘플 중 1개 이상의 샘플에서 광 누설이 생긴 경우를 「NG」로 하여, 결과를 표 1의 「탈색 평가 결과」의 란에 나타내었다. 이 란의 괄호 내의 수치는 4 샘플 중의 광 누설이 생긴 샘플 수를 나타내고 있다.
Figure 112012025125024-pat00002
표 1에 나타낸 바와 같이, 제어 공정(E)을 설치하지 않은 비교예 1 및 2는, 자외선의 분광 방사 조도의 적분치가 크게 저하되고, 그에 따라 얻어진 편광판이 가혹한 환경 하에서 탈색이 보인 데 비하여, 제어 공정(E)을 설치하여 소정 파장 영역이 요구된 분광 방사 조도의 적분치 X가 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 비교하여 5 ％ 이상 저하했을 때에는 자외선의 조사 출력을 바꾸도록 한 실시예 1 및 2는, 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 비하여 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X의 평균(분광 방사 조도의 적분치의 차이)가 5 ％ 이내의 변동으로 억제되고 있고, 가혹한 환경 하에서 탈색이 발견되지 않는 편광판을 제조할 수 있다.
1 편광 필름
2 제1 광학 필름
3 제2 광학 필름
4 편광판
10 제1 도공기
11 그라비아 롤
12 제2 도공기
13 그라비아 롤
14 제1 막 두께 측정기
15 제2 막 두께 측정기
16 자외선 조사 장치
17 분광 방사 조도계
20, 21 접합용 니프 롤
22, 23 권취 전 니프 롤
24 가이드 롤
26 조사용 권부 롤
30 권취 롤

Claims (4)

  1. (A) 열가소성 수지제의 광학 필름에 중합 개시제를 포함하는 자외선 경화형 접착제를 도포하는 공정,
    (B) 상기 광학 필름의 자외선 경화형 접착제 도포면에 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름을 중첩하고, 상기 편광 필름에 대하여 상기 광학 필름을 가압하여, 상기 편광 필름과 상기 광학 필름이 상기 자외선 경화형 접착제를 통해 접합된 적층체를 얻는 공정,
    (C) 상기 적층체에 대하여 자외선 조사 장치로부터 자외선을 조사함으로써, 상기 자외선 경화형 접착제를 경화시키는 공정,
    (D) 폴리크로미터를 이용하여 상기 조사된 자외선의 분광 방사 조도를 계측하여, 상기 중합 개시제의 흡수 피크 파장을 포함하는 소정의 흡수 파장 영역에서의 상기 분광 방사 조도의 적분치 X를 구하는 공정, 및
    (E) 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y와 상기 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X에 기초하여, 상기 자외선 조사 장치를 제어하는 공정을 구비하는, 편광판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 대한, 상기 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와 상기 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y의 차의 절대치의 비율이 소정치 이상이 되었을 때에, 상기 자외선 조사 장치를 제어하는, 편광판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y에 대한, 상기 구해진 분광 방사 조도의 적분치 X와 상기 설정된 분광 방사 조도의 적분치 Y의 차의 절대치의 비율이 5 ％ 이상이 되었을 때에, 상기 자외선 조사 장치를 제어하는, 편광판의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정의 흡수 파장 영역이, 상기 흡수 피크 파장보다 40 ㎚ 작은 파장에서부터 상기 흡수 피크 파장보다 40 ㎚ 큰 파장까지의 파장 영역 내인 방법.
KR1020120032138A 2011-04-01 2012-03-29 편광판의 제조 방법 KR101899157B1 (ko)

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