KR102288391B1 - 편광 필름의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 본 발명은 제조시에 편광자의 파단을 적합하게 억제하고, 고배율로의 연신이 용이한 편광 필름의 제조 방법을 제공한다.
(해결수단) 본 발명에는, 폴리비닐알콜계 수지를 형성 재료로 하는 띠 형상의 수지 필름을 연신하여, 연신 필름을 얻는 연신 공정과, 연신 필름의 적어도 한쪽의 면에 띠 형상의 기재 필름을 접합하여, 연신 필름과 기재 필름이 적층된 적층 필름을 얻는 접합 공정과, 2색성 색소에 의한 연신 필름의 염색과, 적층 필름 전체의 길이 방향으로의 연신을 행하여, 연신 필름을 편광자로 하는 편광자 형성 공정을 구비하고, 접합 공정에 있어서의 기재 필름은, 길이 방향의 연신 배율이, 연신 공정에 있어서의 연신 필름의 길이 방향의 연신 배율 미만인 편광 필름의 제조 방법이 개시되어 있다.

Description

편광 필름의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING A POLARIZING PLATE}

본 발명은 편광 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 화상 표시 장치로서 액정 표시 장치가 알려져 있다. 액정 표시 장치는, 액정 패널과, 액정 패널의 양면에 형성된 편광자를 갖고 있다. 편광자로는, 폴리비닐알콜(PVA)계 수지 필름을 연신시킨 연신 필름에, 요오드와 같은 2색성 색소를 흡착 배향시킨 편광 필름이 알려져 있다.

편광 필름의 제조 방법으로는, 예컨대 특허문헌 1에 기재된 방법이 알려져 있다. 특허문헌 1에 기재된 제조 방법에서는, 우선, 기재 필름의 표면에 폴리비닐알콜계 수지의 도포막을 형성하여 수지층을 형성한 후, 수지층과 기재 필름의 적층 필름을 연신한다. 계속해서, 수지층을 2색성 색소인 요오드로 염색한 후, 더욱 일방향으로 연신한다.

이에 따라, 수지층을 편광자로 하여, 편광 필름을 제조하고 있다.

그 밖의 편광 필름의 제조 방법으로는, 폴리비닐알콜계 수지 필름과, 기재 필름을 적층시킨 후에 연신하고, 더욱 요오드 염색과 연신을 행하는 방법이 알려져 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2000-338329호

최근, 액정 표시 장치에는, 경량화를 위해 소형화나 박형화가 요구되고 있다. 그 때문에, 액정 표시 장치를 구성하는 편광자, 편광 필름에 관해서도 박형화가 검토되고 있다.

또한, 편광자는, 제조시에 2색성 색소로 염색한 수지층을 연신할 때, 연신 배율이 높아지면, 편광자의 편광 특성이 향상되기 쉬운 것이 알려져 있다. 그 때문에, 최근에는, 액정 표시 장치에 이용되는 편광 필름으로서, 높은 연신 배율로 연신된 얇은 편광자를 갖는 것이 요구되고 있다.

그러나, 편광 필름의 제조시에 있어서 편광자의 박형화가 진행되면, 필름을 연신 가공할 때에 수지층(편광자)이 파단되기 쉬워진다. 또한, 종래의 것보다 연신 배율을 높인 편광 필름을 제조하고자 하면, 연신 가공시에 가공 장치의 부하가 높아지기 때문에, 생산 효율이 저하되기 쉽다.

그 때문에, 연신 가공에 있어서 편광자의 파단을 억제하면서, 연신 가공시의 장치 부하를 저감 가능한 제조 방법이 요구되고 있었다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 제조시에 편광자의 파단을 적합하게 억제하고, 고배율로의 연신이 용이한 편광 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일양태는, 폴리비닐알콜계 수지를 형성 재료로 하는 띠 형상의 수지 필름을 연신하여, 연신 필름을 얻는 연신 공정과, 상기 연신 필름의 적어도 한쪽의 면에 띠 형상의 기재 필름을 접합하여, 상기 연신 필름과 상기 기재 필름이 적층된 적층 필름을 얻는 접합 공정과, 2색성 색소에 의한 상기 연신 필름의 염색과, 상기 적층 필름 전체의 길이 방향으로의 연신을 행하여, 상기 연신 필름을 편광자로 하는 편광자 형성 공정을 구비하고, 상기 접합 공정에 있어서의 상기 기재 필름은, 길이 방향의 연신 배율이, 상기 연신 공정에 있어서의 상기 연신 필름의 길이 방향의 연신 배율 미만인 편광 필름의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일양태에 있어서는, 상기 접합 공정에 있어서, 상기 기재 필름은 길이 방향으로 미연신인 제조 방법으로 해도 좋다.

본 발명의 일양태에 있어서는, 상기 편광자 형성 공정에 있어서, 상기 연신 필름을 염색한 상기 적층 필름을 붕산을 포함하는 수용액에 침지하고, 상기 수용액 중에서 연신하는 제조 방법으로 해도 좋다.

본 발명의 일양태에 있어서는, 상기 연신 공정에서는, 고정단 연신법을 이용하여 상기 수지 필름을 연신하는 제조 방법으로 해도 좋다.

본 발명의 일양태에 있어서는, 상기 수지 필름은, 두께 15 ㎛ 이상 75 ㎛ 이하인 제조 방법으로 해도 좋다.

본 발명의 일양태에 있어서는, 상기 접합 공정에 있어서, 상기 연신 필름과 상기 기재 필름을 수계 접착제를 통해 접합하는 제조 방법으로 해도 좋다.

본 발명의 일양태에 있어서는, 상기 편광자 형성 공정의 후에, 상기 편광자를 복수로 절단하여 상기 편광 필름을 얻는 편광 필름 형성 공정을 갖는 제조 방법으로 해도 좋다.

본 발명에 의하면, 제조시에 편광자의 파단을 적합하게 억제하고, 고배율로의 연신이 용이한 편광 필름의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 실시형태에 관련된 편광 필름의 제조 방법을 이용하여 제조되는 편광 필름을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는, 연신 공정의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3은, 접합 공정의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 4는, 편광자 형성 공정에 있어서의 염색 처리의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 5는, 편광자 형성 공정에 있어서의 연신 처리의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 6은, 실시예에 있어서 시험편을 연신시키는 모습을 나타내는 모식도이다.

이하, 도 1∼도 5를 참조하면서, 본 실시형태에 관련된 편광 필름의 제조 방법에 관해서 설명한다. 또, 이하의 모든 도면에 있어서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 각 구성 요소의 치수나 비율 등을 적절히 상이하게 했다.

[편광 필름]

도 1은, 본 실시형태에 관련된 편광 필름의 제조 방법을 이용하여 제조되는 편광 필름을 나타내는 개략 단면도이다. 도면에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 편광 필름의 제조 방법으로 제조되는 편광 필름(10)은, 편광자(1)를 갖고 있다. 또한, 편광 필름(10)은, 편광자(1)의 한쪽의 면에 형성된 보호 필름(2)을 갖고 있어도 좋다.

편광자(1)는, 1축 연신된 폴리비닐알콜계 수지 필름에 2색성 색소를 흡착 배향시킨 것을 이용할 수 있다. 편광자(1)의 형성 재료에 관해서, 자세히는 후술한다.

보호 필름(2)은, 편광자(1)의 표면을 보호하는 것이다. 보호 필름(2)은, 예컨대, 접착제층 또는 점착제층을 통해 편광자(1)의 표면에 접합되어 있다. 보호 필름(2)의 형성 재료에 관해서, 자세히는 후술한다.

편광 필름(10)은, 그 밖에 필요에 따라, 편광자(1)의 표면에 위상차 필름이나 휘도 향상 필름 등의 광학적 기능을 갖는 필름을 갖고 있어도 좋다.

즉, 본 실시형태의 편광 필름의 제조 방법에 있어서 제조되는 편광 필름은, 최소의 층구성의 경우, 편광자(1)만이고, 필요에 따라 원하는 광학 특성이나 기계 특성을 갖는 각종 기능을 갖는 층을 적층한 다층 구조로 할 수 있다.

[편광 필름의 제조 방법]

도 2∼도 5는, 본 실시형태에 관련된 편광 필름의 제조 방법을 나타내는 설명도이다. 본 실시형태의 편광 필름의 제조 방법은,

(1) 폴리비닐알콜계 수지를 형성 재료로 하는 띠 형상의 수지 필름을 연신하여, 연신 필름을 얻는 연신 공정

(2) 연신 필름의 적어도 한쪽의 면에 띠 형상의 기재 필름을 접합하여, 연신 필름과 기재 필름이 적층된 적층 필름을 얻는 접합 공정

(3) 2색성 색소에 의한 연신 필름의 염색과, 적층 필름 전체의 길이 방향으로의 연신을 행하여, 연신 필름을 편광자로 하는 편광자 형성 공정

(4) 편광자의 표면에 보호 필름을 접합하는 보호 필름 접합 공정

(5) 편광자 및 보호 필름을 복수로 절단하여 편광 필름을 형성하는 편광 필름 형성 공정

을 갖고 있다.

이하, 순서대로 설명한다.

<연신 공정>

도 2는, 연신 공정의 일례를 나타내는 모식도이다. 연신 공정에서는, 폴리비닐알콜계 수지를 형성 재료로 하는 띠 형상의 수지 필름을 연신하여, 연신 필름을 얻는다. 도 2의 (a)는 고정단 가로 연신법으로 수지 필름(11)을 연신하여 연신 필름(12)을 얻는 모습을 나타내고, 도 2의 (b)는, 열 롤 연신으로 수지 필름(11)을 연신하여 연신 필름(12)을 얻는 모습을 나타낸다.

도 2의 (a)에 나타내는 방법에서는, 권출 롤(101)로부터 권출된 수지 필름(11)은, 도시되지 않은 가열로에 도입된다. 가열로에 있어서 수지 필름(11)은, 수지 필름(11)의 폭 방향의 양단이 복수의 파지부(109)로 파지되면서, 수지 필름(11)의 길이 방향으로 순차 반송된다. 파지부(109)는, 수지 필름(11)에 대하여 폭 방향으로 넓히는 힘을 가함으로써, 폭 방향(도면 중, 부호 D1로 나타내는 TD 방향)으로 수지 필름(11)을 연신하여, 연신 필름(12A)을 형성한다.

여기서, 연신 필름(12A)의 길이 방향(도면 중, 부호 D2로 나타내는 MD 방향)에 관해서는, 권출 롤(101)과, 하류측에 배치된 반송 롤이나 권취 롤 등의 롤과의 회전 속도의 차이에 의해 연신 또는 수축시키는 것으로 해도 좋고, 연신시키지 않는 것으로 해도 좋다.

또한, 도 2의 (b)에 나타내는 방법에서는, 권출 롤(101)로부터 권출된 수지 필름(11)은, 가열 롤(102) 및 가열 롤보다 고속으로 회전하는 한쌍의 닙 롤(103, 104)에 감아 걸쳐져 길이 방향으로 반송된다. 수지 필름(11)은, 가열 롤(102)로 가열된다. 또한, 수지 필름(11)은, 가열 롤(102)과 닙 롤(103, 104)의 원주 속도차에 의해, 가열 롤(102)과 닙 롤(103, 104) 사이에 있어서, 길이 방향(도면 중, 부호 D3으로 나타내는 MD 방향)으로 연신되어, 연신 필름(12B)이 된다.

(수지 필름)

수지 필름(11)을 형성하는 폴리비닐알콜계 수지로는, 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화한 것을 이용할 수 있다. 폴리아세트산비닐계 수지로는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐 외에, 아세트산비닐과 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체를 이용할 수 있다. 아세트산비닐에 공중합 가능한 다른 단량체로는, 예컨대, 불포화 카르복실산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 불포화 술폰산류, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 들 수 있다.

폴리비닐알콜계 수지는, 비누화도가 80.0 몰％ 이상인 것이 바람직하다. 폴리비닐알콜계 수지의 비누화도가 80.0 몰％ 이상이면, 편광자를 형성한 후의 내수성이 높아지기 쉽고, 또한 습윤 환경 및 고온 환경에 견디는 성질이 높아지기 쉽다. 상기 비누화도는, 90.0 몰％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 94.0 몰％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 100 몰％(완전 비누화품)인 것이 가장 바람직하다.

여기서 「비누화도」란, 폴리비닐알콜계 수지의 원료인 폴리아세트산비닐계 수지에 포함되는 아세트산에스테르 잔기가, 비누화 공정에 의해 수산기로 변화된 비율을 유닛비(몰％)로 나타낸 것이고, 하기 식으로 정의되는 수치이다. 또한, 비누화도는, JIS K 6726(1994)에 의해 규정되어 있는 방법으로 구할 수 있다.

비누화도(몰％) ＝ (수산기의 수)÷(수산기의 수＋아세트산기의 수)×100

또한, 폴리비닐알콜계 수지는, 일부가 변성되어 있는 변성 폴리비닐알콜이어도 좋다. 예컨대, 폴리비닐알콜계 수지를 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산, 불포화 카르복실산의 알킬에스테르, 아크릴아미드 등으로 변성한 것 등을 들 수 있다. 변성의 비율은 30 몰％ 미만인 것이 바람직하고, 10％ 미만인 것이 보다 바람직하다. 변성의 비율은 30 몰％ 미만인 경우에는, 2색성 색소의 흡착이 잘 저해되지 않고, 변성에 의한 편광 성능의 저하를 잘 발생하지 않는다.

이와 같이, 본 실시형태에서 이용하는 수지 필름(11)의 형성 재료는, 순수한 폴리비닐알콜 수지가 아니어도 좋고, 비누화도, 공중합하는 모노머의 종류, PVA를 변성하는 잔기의 종류에 따라 여러가지의 화학 구조를 갖고 있다. 이와 같이 폴리비닐알콜 수지를 기본 골격으로 하고, 채용할 수 있는 유도체를 통합하여, 본 실시형태에서는 「폴리비닐알콜계 수지」라고 한다.

폴리비닐알콜계 수지의 평균 중합도도 특별히 한정되는 것은 아니지만, 100∼10000이 바람직하고, 1500∼8000이 보다 바람직하고, 나아가서는 2000∼5000인 것이 더욱 바람직하다. 폴리비닐알콜계 수지의 평균 중합도는, JIS K 6726(1994)에 의해 정해진 방법에 의해 구할 수 있다.

상기와 같은 폴리비닐알콜계 수지를 제막함으로써, 수지 필름(11)이 얻어진다. 수지 필름(11)의 제막 방법으로는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 폴리비닐알콜계 수지 용액을 지지체 상에 도포하여 건조시키는 용제 캐스트법, 물을 포함하는 폴리비닐알콜계 수지를 용융 혼련하여 압출기로 지지체 상에 압출하는 용융 압출법, 폴리비닐알콜계 수지 수용액을 빈용매 중에 토출하는 겔 제막법 등을 들 수 있다.

이들 중에서도, 보다 투명한 필름이 얻어지는 점에서, 용제 캐스트법 또는 용융 압출법이 바람직하다.

이하, 용제 캐스트법에 관해서, 보다 상세히 설명한다.

용제 캐스트법을 이용하여 수지 필름(11)을 형성하는 경우, 폴리비닐알콜계 수지를 용해하는 용매로는, 물이나, 알콜류, 케톤류, 에스테르류 등의 극성 유기 용매를 이용할 수 있지만, 물을 이용하는 것이 바람직하다. 폴리비닐알콜계 수지의 수용액에는, 적절히 극성 유기 용매를 추가해도 좋다.

또한, 이용하는 폴리비닐알콜계 수지 용액에는, 가소제를 첨가할 수 있다.

가소제로는, 에틸렌글리콜, 글리세린, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판 등의 다가 알콜을 들 수 있다. 가소제는, 1종만 이용하는 것으로 해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 특히, 에틸렌글리콜이나 글리세린은 적합하게 이용된다. 또한, 필요에 따라, 계면 활성제 등의 블로킹 방지제도 병용할 수도 있다.

이들 방법에 있어서 이용하는 폴리비닐알콜계 수지 용액은, 예컨대, 80∼90℃로 가온한 물에 폴리비닐알콜계 수지를 용해시킴으로써 얻을 수 있다.

폴리비닐알콜계 수지의 고형분 농도는 6 중량％∼50 중량％의 범위인 것이 바람직하다. 고형분의 농도가 6 중량％ 미만인 경우, 점도가 지나치게 낮아져 수지층 형성시의 유동성이 지나치게 높아지고, 균일한 필름을 얻는 것이 어려워진다. 한편, 고형분의 농도가 50 중량％를 초과하면, 점도가 지나치게 높아져 수지층 형성시의 유동성이 낮아지기 때문에, 제막이 곤란해진다.

폴리비닐알콜계 수지 용액을 지지체 상에 도공하는 방법으로는, 와이어바 코팅법, 리버스 코팅법 및 그라비아 코팅 등의 롤 코팅법, 다이 코트법, 콤마 코터법, 립 코트법, 스핀 코팅법, 스크린 코팅법, 파운틴 코팅법, 디핑법, 스프레이법 등의 공지된 방법을 적절히 선택하여 채용할 수 있다.

용제 캐스트법에서는, 폴리비닐알콜계 수지 용액을, 지지체 상에 도포하여 수지층을 형성한 후, 저온에서 지지체 상에 형성된 수지층을 지지체로부터 박리할 수 있는 정도로 건조시키고, 계속해서, 조건을 변경하여, 지지체로부터 박리된 수지층을 건조시키는 것이 바람직하다.

이하, 지지체로부터 박리할 수 있는 정도로 건조시키는 공정을 「제1 건조 공정」이라고 하며, 지지대로부터 박리된 수지층을 건조시키는 공정을 「제2 건조 공정」이라고 한다.

여기서 말하는 지지체로는, 예컨대, 이형 필름, 스테인리스 벨트, 칠 롤(chill roll) 등을 들 수 있다.

제1 건조 공정에 있어서 「지지체로부터 박리할 수 있는 정도」란, 도포한 수지 용액으로부터 용매가 제거되어 필름형의 도포막(이하, 간단히 필름이라고 함)이 되고, 상기 필름을 박리할 수 있는 상태이다. 경험적으로는, 필름의 수분율을 30 중량％ 이하까지 건조시킨 상태로 하면, 필름을 안정적으로 박리할 수 있는 것을 알고 있다. 또한, 필름의 수분율을 20 중량％ 이하까지 건조시키면, 보다 용이하게 박리할 수 있기 때문에 바람직하다.

또, 여기서 말하는 수분율이란, 필름에 포함되는 수분의 비율로, 건조 중량법으로 구해지는 값을 가리킨다. 수분율은, 이하의 방법으로 구할 수 있다.

우선, 박리 후의 필름을 상온하(대략 25℃, 55％ RH)에 30분 이상 방치한 후, 필름의 질량을 측정한다. 계속해서, 필름을 105℃ 오븐에서 60분간 건조시킨다. 오븐으로부터 꺼낸 후, 필름의 온도가 상온으로 되돌아갈 때까지 수 분간 방치한다. 계속해서, 필름의 질량을 재측정한다.

얻어진 건조 전의 필름의 질량(건조 전 질량), 건조 후의 필름의 질량(건조 후 질량)을 이용하여, 하기 식으로부터 수분량을 구한다.

수분량(％) ＝ {(건조 전 질량)－(건조 후 질량)}/(건조 전 질량)×100

제조 공정에 있어서는, 필름이 박리 가능한 상태가 되는 건조 조건을, 예비 실험을 행하여 설정해 두고, 상기 조건에 있어서 건조를 행하는 것이 바람직하다. 예컨대, 필름의 건조 조건으로서, 40℃∼60℃의 온도 범위에서 1분∼30분 건조시키는 것이 바람직하고, 50℃에서 3분∼20분 건조시키는 것이 보다 바람직하다.

제1 건조 공정에 있어서는, 저온에서 건조시킴으로써, 필름에 건조 수축이 잘 생기지 않고, 단부의 컬을 방지할 수 있다. 또한, 제1 건조 공정에 있어서는, 필름을 완전히 건조시키는 것은 아니고, 지지체로부터 박리할 수 있는 정도로 건조시켜 박리함으로써, 필름에 건조 수축이 잘 생기지 않고, 단부의 컬을 방지할 수 있다.

제1 건조 공정의 후, 지지체로부터 필름을 박리한다. 계속해서, 제2 건조 공정에 있어서, 필름을 건조시킨다. 제2 건조 공정에 있어서는, 제1 건조 공정으로부터 조건을 변경하여, 필름을 충분히 건조시킨다. 구체적으로는, 제2 건조 공정에서는, 제1 건조 공정보다 고온의 건조 온도에서 필름을 건조시킨다.

제2 건조 공정의 건조 온도는, 제1 건조 공정의 설정 온도보다 높으며, 또한 150℃ 이하이면 바람직하다. 제2 건조 공정의 건조 온도는, 120℃ 이하이면 보다 바람직하고, 100℃ 이하이면 더욱 바람직하다. 또한, 제2 건조 공정의 건조 온도는, 60℃ 이상이면 보다 바람직하고, 70℃ 이상이면 더욱 바람직하다.

제2 건조 공정에서 채용 가능한 건조 방법으로는, 열풍을 분사하는 방법, 열 롤에 접촉시키는 방법, IR 히터로 가열하는 방법 등, 여러가지 방법이 있지만, 모두 적합하게 이용할 수 있다. 또, 제1 건조 공정 및 제2 건조 공정에서 말하는 건조 온도란, 열풍을 분사하는 방법이나 IR 히터로 가열하는 방법과 같이, 건조로를 형성하여 건조로 내에서 건조를 행하는 건조 설비의 경우에는, 건조 설비 내의 분위기 온도를 의미한다. 또한, 열 롤과 같은 접촉형의 건조 설비의 경우에는, 열 롤의 표면 온도를 의미한다.

이상과 같이 하여, 용융 캐스트법에 의해 수지 필름을 제조할 수 있다. 이러한 용제 캐스트법으로 제작한 수지 필름은, 상기 수지 필름을 기재에 접합한 후에, 염색 공정이나 가교 공정에서 연신할 때, 단부로부터 수지 필름이 잘 박리되지 않고, 필름의 절단이 억제된 양호한 것이 된다.

수지 필름(11)은, 단층인 것이 바람직하다.

수지 필름(11)의 두께는, 15 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 수지 필름(11)의 두께는, 75 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 60 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 수지 필름(11)의 폭은, 공업적으로는, 1500 mm 이상 6000 mm 이하인 것이 실용적이다.

(연신 방법)

연신 공정에 있어서는, 전술한 바와 같은 수지 필름(11)을 연신하여 연신 필름(12)을 얻는다. 연신의 방법으로는, 자유단 연신이어도 좋고, 고정단 연신이어도 좋다.

여기서 「자유단 연신」이란, 필름을 일방향으로 연신할 때, 연신 방향에 직교하는 방향으로의 필름의 수축을 억제하지 않고 연신하는 것을 가리킨다. 자유단 연신의 방법으로는, 예컨대, 2개 이상의 롤의 회전 속도차에 의해 미연신의 수지 필름을 연신하는 방법이나, 롱 스판 연신법이라고 불리는 방법을 들 수 있다. 롱 스판 연신법은, 2쌍의 닙 롤과 그 사이에 배치된 오븐을 갖는 세로 연신기를 이용하여, 오븐 중에서 미연신의 수지 필름을 가열하면서, 2쌍의 닙 롤의 회전 속도차에 의해 연신하는 방법이다.

또한, 「고정단 연신」이란, 필름을 일방향으로 연신할 때, 연신 방향에 직교하는 방향으로의 필름의 수축을 억제하면서 연신하는 것을 가리킨다. 고정단 연신의 방법으로는, 예컨대, 가열로로 가열하면서 반송 롤을 이용하여 행하는 롤 연신에 있어서, 롤 사이의 거리를 짧게 하여 반송 방향으로 연신하는 방법, 열 롤 연신, 텐터법에 의한 연신을 들 수 있다.

연신 공정은, 1단계로 행해도 좋고, 다단계로 행해도 좋다. 또한 연신 공정은, 1축 연신이어도 좋고, 2축 연신이어도 좋다. 또한 경사 연신이어도 좋다.

본 실시형태에 있어서는, 연신 공정을 고정단 연신에 의해 수지 필름(11)을 연신하여 연신 필름(12)으로 하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 고정단 연신은, 자유단 연신보다 연신 필름(12)을 박막화하는 것이 용이하기 때문에, 적합하게 얇은 연신 필름(12)으로 할 수 있다.

연신 공정에 의해 얻어지는 연신 필름(12)의 연신 배율로는, 예컨대 1.5배 이상으로 할 수 있고, 4배 이상으로 하는 것이 바람직하다. 연신 배율의 상한치에 특별히 제한은 없지만, 통상 8배 이하이고, 6배 이하로 하는 것이 바람직하다.

연신하여 얻어지는 연신 필름(12)의 두께는, 예컨대 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 10 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 7 ㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

<접합 공정>

도 3은, 접합 공정의 일례를 나타내는 모식도이다. 접합 공정에서는, 연신 필름(12)의 적어도 한쪽의 면에 띠 형상의 기재 필름을 접합하여, 연신 필름(12)과 기재 필름(21)이 길이 방향을 가지런히 하여 적층된 적층 필름(30)을 얻는다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 권출 롤(111)로부터 권출된 연신 필름(12)은, 권출 롤(112)로부터 권출된 기재 필름(21)과, 한쌍의 롤(113, 114)에 있어서 중첩된다. 연신 필름(12)과 기재 필름(21)의 대향면 중 어느 한쪽 또는 양쪽에는, 도시되지 않은 점착제 또는 접착제가 배치되어 있다. 연신 필름(12)과 기재 필름(21)은, 도시되지 않은 점착제 또는 접착제를 통해 적층하고, 한쌍의 롤(113, 114) 사이를 통과함으로써 접합된다. 이에 따라, 적층 필름(30)이 얻어진다.

(기재 필름)

기재 필름(21)에 이용하는 수지로는, 예컨대, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 연신성 등이 우수한 열가소성 수지가 이용된다. 기재 필름(21)은, 후술하는 편광자 형성 공정에 있어서 연신 필름(12)과 함께 연신된다. 그 때문에 기재 필름(21)은, 연신 필름(12)의 연신에 알맞은 온도 범위에서 동일하게 연신할 수 있는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 그 때에는, 기재 필름(21)을 형성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도(Tg) 또는 융점(Tm)에 기초하여, 적절한 필름을 선택하면 된다.

본 실시형태에 있어서는, 기재 필름(21)은, 길이 방향(도면 중, 부호 D4로 나타내는 MD 방향)의 연신 배율이, 연신 공정에 있어서의 연신 필름(12)의 길이 방향의 연신 배율 미만인 것을 이용한다. 기재 필름(21)은, 길이 방향으로 미연신이면 바람직하다. 기재 필름의 길이 방향에 있어서의 배향도는 0.5 이하인 것이 바람직하다. 또한, 기재 필름(21)은, 짧은 방향으로 연신되어 있어도 좋고, 짧은 방향으로 미연신이어도 좋다.

여기서 「연신 배율」이란, 연신 방향에 있어서의 「연신 전의 길이에 대한 연신 후의 길이의 비」이고, 연신 후의 길이를 연신 전의 길이로 나눈 값이다.

또, 기재 필름(21)의 짧은 방향(도면 중, 부호 D5로 나타내는 TD 방향)의 연신 배율에 관해서는, 연신 필름(12)의 짧은 방향의 연신 배율과 비교하여 어느 쪽이 높은 연신 배율이어도 좋다.

기재 필름(21)의 형성 재료인 열가소성 수지의 구체예로는, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 고리형 폴리올레핀계 수지(노르보넨계 수지), (메트)아크릴계 수지, 셀룰로오스에스테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리비닐알콜계 수지, 아세트산비닐계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 및 이들의 혼합물, 공중합물 등을 들 수 있다.

기재 필름(21)은, 전술한 수지를 1종류만 이용하여 형성된 필름이어도 좋고, 2종류 이상의 수지의 혼합물을 이용하여 형성된 필름이어도 좋다. 또한, 기재 필름(21)은, 단층 필름이어도 좋고, 다층 필름이어도 좋다.

폴리올레핀계 수지로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 들 수 있다. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등은, 안정적으로 고배율로 연신하기 쉬워 바람직하다. 또한, 프로필렌에 에틸렌을 공중합함으로써 얻어지는 에틸렌-폴리프로필렌 공중합체 등도 이용할 수도 있다. 공중합은 다른 종류의 모노머여도 가능하고, 프로필렌에 공중합 가능한 다른 종류의 모노머로는, 예컨대, 에틸렌, α-올레핀을 들 수 있다.

또한, 프로필렌계 수지 필름을 구성하는 프로필렌계 수지의 입체 규칙성은, 실질적으로 아이소택틱 또는 신디오택틱인 것이 바람직하다. 실질적으로 아이소택틱 또는 신디오택틱의 입체 규칙성을 갖는 프로필렌계 수지로 이루어지는 프로필렌계 수지 필름은, 그 취급성이 비교적 양호함과 동시에, 고온 환경하에 있어서의 기계적 강도가 우수하다.

기재 필름(21)에는, 상기한 열가소성 수지 외에, 임의의 적절한 첨가제가 첨가되어 있어도 좋다. 이러한 첨가제로는, 예컨대, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 활제, 가소제, 이형제, 착색 방지제, 난연제, 핵제, 대전 방지제, 안료, 및 착색제 등을 들 수 있다.

기재 필름(21) 중의 상기에서 예시한 열가소성 수지의 함유량은, 바람직하게는 50 질량％∼100 질량％, 보다 바람직하게는 50 질량％∼99 질량％, 더욱 바람직하게는 60 질량％∼98 질량％, 특히 바람직하게는 70 질량％∼97 질량％이다. 기재 필름(21) 중의 열가소성 수지의 함유량이 50 질량％ 미만인 경우, 열가소성 수지가 본래 갖는 고투명성 등이 충분히 발현되지 않을 우려가 있기 때문이다.

연신 전의 기재 필름(21)의 두께는, 적절히 결정할 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성의 면에서, 1 ㎛∼500 ㎛가 바람직하고, 1 ㎛∼300 ㎛가 보다 바람직하고, 5 ㎛∼200 ㎛가 더욱 바람직하고, 5 ㎛∼150 ㎛가 더욱더 바람직하다.

기재 필름(21)은, 연신 필름(12)과의 밀착성을 향상시키기 위해, 적어도 연신 필름(12)이 접합되는 쪽의 표면에, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 화염 처리 등을 행해도 좋다. 또한 밀착성을 향상시키기 위해, 기재 필름(21)에 있어서 연신 필름(12)에 면하는 쪽의 표면에, 기재 필름(21)과 연신 필름(12)의 양쪽에 어느 정도 강한 밀착력을 발휘하는 재료를 이용하여 프라이머층을 형성해도 좋다.

프라이머층의 형성 재료는, 기재 필름(21)과 연신 필름(12)의 양쪽에 어느 정도 강한 밀착력을 발휘하는 재료이면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 투명성, 열안정성, 연신성 등이 우수한 열가소성 수지가 이용된다. 구체적으로는, 아크릴계 수지, 폴리비닐알콜계 수지를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

(접착제·점착제)

접합 공정에 있어서는, 전술한 연신 필름(12)과 기재 필름(21)을 접착제 또는 점착제(감압성 접착제)를 통해 접합한다.

또, 본 명세서에 있어서 「접착제」는, 기재에 도포했을 때는 액상으로 기재에 젖고, 고화함으로써 접착성을 발현하는(즉, 고화할 때까지는, 접착성을 발현하지 않는) 것으로 한다.

또한, 본 명세서에 있어서 「점착제」는, 유연한 고무형이고, 그 자체를 첩부함으로써 즉시 접착성을 발현하는 것으로 한다. 점착제를 이용할 때에는, 고화 공정을 필요로 하지 않는다.

다음 공정의 연신시에, 연신 온도가 고온이어도 박리가 잘 발생하지 않는 점에서, 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.

점착제는, 예컨대 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 실리콘계 수지 등을 베이스 폴리머로 하고, 그곳에, 이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물 등의 가교제를 첨가한 조성물로 이루어진다.

기재 필름(21)이나 연신 필름(12) 상에 점착제의 층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 기재 필름(21) 또는 연신 필름(12)에, 상기한 베이스 폴리머를 비롯한 각 성분을 포함하는 용액을 도포하고, 건조시킴으로써 형성할 수 있다. 또는, 미리 세퍼레이터 상에 형성된 점착제층을, 기재 필름(21) 또는 연신 필름(12)에 접합하고, 세퍼레이터를 제거하여 전사함으로써, 형성할 수도 있다.

접착제는, 예컨대, 폴리비닐알콜계 수지 수용액, 수계 우레탄계 접착제, 수계 폴리에스테르계 접착제, 수계 아세트산비닐 에멀전계 접착제, 수계 아크릴계 접착제 등을 이용한 수계 접착제를 들 수 있다. 그 중에서도 폴리비닐알콜계 수지 수용액이 적합하게 이용된다. 수계 접착제에는, 다가 알데히드, 수용성 에폭시 화합물, 멜라민계 화합물, 지르코니아 화합물, 아연 화합물 등이 첨가제로서 첨가되어도 좋다.

수계 접착제를 이용한 필름의 접합 방법은 특별히 한정되지 않고, 기재 필름(21) 또는 연신 필름(12)의 표면에 접착제를 균일하게 도포, 또는, 유입시키고, 도포면에 다른 한쪽의 필름을 중첩하여 롤 등에 의해 접합하고, 건조하는 방법 등을 들 수 있다.

예컨대, 접착제는, 그 조제 후, 15℃∼40℃의 온도하에서 도포되고, 접합 온도는, 예컨대 15℃∼30℃의 범위이다.

수계 접착제를 사용하는 경우에는, 필름을 접합한 후, 수계 접착제 중에 포함되는 물을 제거하기 위해 건조시킨다. 건조로의 온도는, 30℃∼90℃가 바람직하다. 30℃ 미만이면 접착면이 박리되기 쉬워지는 경향이 있다. 90℃를 초과하면, 열에 의해 연신 필름(12)이 변형되고, 편광자의 광학 성능이 열화될 우려가 있다. 건조 시간은 10초∼1000초로 할 수 있다.

또한, 비수계의 접착제로서, 광경화성 접착제를 이용할 수도 있다. 광경화성 접착제로는, 예컨대, 에폭시 수지와 광양이온 중합 개시제의 혼합물 등을 들 수 있다. 또한, (메트)아크릴로일기를 포함하는 성분과 광라디칼 중합 개시제의 혼합물 등도 들 수 있다.

광경화성 접착제로 필름끼리를 접합하는 방법으로는, 종래 공지된 방법을 이용할 수 있다. 예컨대, 유연법, 메이어바 코트법, 그라비아 코트법, 콤마 코터법, 닥터 블레이드법, 다이 코트법, 분무법 등에 의해, 필름의 접착면에 접착제를 도포하고, 2장의 필름을 중첩하고, 광을 조사하는 방법을 들 수 있다. 유연법이란, 피도포물인 2장의 필름을, 대략 수직 방향, 대략 수평 방향, 또는 양자간의 경사 방향으로 이동시키면서, 그 표면에 접착제를 흘러내리게 하여 확포(擴布)시키는 방법이다.

필름의 표면에 접착제를 도포한 후, 닙 롤 등으로 사이에 끼워 필름 접합하고, 건조시키는, 또는 광조사하는 것에 의해 접착된다. 또한, 이 적층체를 롤 등으로 가압하여 균일하게 넓히는 방법도 적합하게 사용할 수 있다.

필름의 접착 표면에는, 접착성을 향상시키기 위해, 플라즈마 처리, 코로나 처리, 자외선 조사 처리, 플레임(화염) 처리, 비누화 처리 등의 표면 처리를 적절히 실시해도 좋다.

비누화 처리로는, 수산화나트륨이나 수산화칼륨과 같은 알칼리의 수용액에 침지하는 방법을 들 수 있다.

접착제로서 광경화성 수지를 이용한 경우에는, 필름을 적층 후, 활성 에너지선을 조사함으로써 광경화성 접착제를 경화시킨다. 활성 에너지선의 광원은 특별히 한정되지 않지만, 파장 400 nm 이하에 발광 분포를 갖는 활성 에너지선이 바람직하고, 구체적으로는, 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 케미컬 램프, 블랙 라이트 램프, 마이크로파 여기 수은등, 메탈 할라이드 램프 등이 바람직하게 이용된다.

활성 에너지선의 조사에 의해 기재 필름(21)이나 연신 필름(12) 상의 광경화성 접착제를 경화시키는 경우, 이들 필름의 투과율, 색상, 투명성 등, 전공정을 거친 후의 편광판의 여러가지 기능이 저하되지 않는 활성 에너지선 조사 조건에서 경화를 행하는 것이 바람직하다.

<편광자 형성 공정>

도 4, 5는, 편광자 형성 공정의 일례를 나타내는 모식도이다. 편광자 형성 공정에서는, 2색성 색소에 의한 연신 필름(12)의 염색(이하, 염색 처리)과, 적층 필름(30) 전체의 길이 방향으로의 연신(이하, 연신 처리)을 행하여, 연신 필름(12)을 편광자로 한다. 도 4는, 편광자 형성 공정에 있어서의 염색 처리의 일례를 나타내는 모식도이고, 도 5는, 편광자 형성 공정에 있어서의 연신 처리의 일례를 나타내는 모식도이다.

(염색 처리)

도 4에 나타내는 바와 같이, 적층 필름(30)은, 반송 롤(141∼144)에 의해 길이 방향으로 반송된다. 적층 필름(30)은, 반송 경로 중에 형성된 염색욕(150)에 있어서, 2색성 색소가 용해된 염색 용액(151)에 침지되어, 염색되면서 반송된다. 이에 따라, 적층 필름(30)이 갖는 연신 필름(12)은 염색되고, 염색된 연신 필름(13)을 갖는 적층 필름(31)이 얻어진다.

본 실시형태에 있어서는, 적층 필름(30)을 구성하는 연신 필름(12)을, 2색성 색소로 염색한다. 2색성 색소로는, 예컨대, 요오드나 유기 염료를 들 수 있다.

염색 처리는, 예컨대, 2색성 색소를 용매에 용해한 용액(염색 용액)에, 적층 필름(30) 전체를 침지함으로써 행한다. 염색 용액의 용매로는, 일반적으로는 물이 사용되지만, 물과 상용성이 있는 유기 용매가 더욱 첨가되어도 좋다.

2색성 색소의 농도는, 0.01 질량％∼10 질량％인 것이 바람직하고, 0.02 질량％∼7 질량％인 것이 보다 바람직하고, 0.025 질량％∼5 질량％인 것이 특히 바람직하다.

2색성 색소로서 요오드를 사용하는 경우, 염색 효율을 한층 더 향상시킬 수 있는 점에서, 더욱 요오드화물을 첨가하는 것이 바람직하다. 이 요오드화물로는, 예컨대, 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄 등을 들 수 있다. 이들 요오드화물의 첨가 비율은, 염색 용액에 있어서, 0.01 질량％∼20 질량％인 것이 바람직하다.

요오드화물 중에서도, 요오드화칼륨을 첨가하는 것이 바람직하다. 요오드화칼륨을 첨가하는 경우, 요오드와 요오드화칼륨의 비율은 질량비로, 1 : 5∼1 : 100의 범위에 있는 것이 바람직하고, 1 : 6∼1 : 80의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 1 : 7∼1 : 70의 범위에 있는 것이 특히 바람직하다.

염색 용액에 대한 연신 필름(12)의 침지 시간은, 특별히 한정되지 않지만, 15초∼15분간의 범위인 것이 바람직하고, 1분∼3분간인 것이 보다 바람직하다. 또한, 염색 용액의 온도는, 10℃∼60℃의 범위에 있는 것이 바람직하고, 20℃∼40℃의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

(가교 처리)

염색 처리에 계속해서 가교 처리를 행할 수 있다. 가교 처리는, 예컨대, 가교제를 포함하는 용액(가교 용액) 중에, 염색한 연신 필름(13)을 갖는 적층 필름(31)을 침지함으로써 행해진다. 가교제로는, 종래 공지된 물질을 사용할 수 있다. 예컨대, 붕산, 붕사 등의 붕소 화합물이나, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 들 수 있다. 가교제는 1종류여도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.

가교 용액으로서, 가교제를 용매에 용해한 용액을 사용할 수 있다. 용매로는, 예컨대 물을 사용할 수 있지만, 또한, 물과 상용성이 있는 유기 용매를 포함해도 좋다. 가교 용액에 있어서의 가교제의 농도는, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 1 질량％∼20 질량％의 범위에 있는 것이 바람직하고, 6 질량％∼15 질량％인 것이 보다 바람직하다.

가교 용액 중에는, 요오드화물을 첨가해도 좋다. 요오드화물의 첨가에 의해, 수지층의 면 내에 있어서의 편광 특성을 보다 균일화시킬 수 있다. 요오드화물로는, 예컨대, 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄을 들 수 있다. 요오드화물의 함유량은, 0.05 질량％∼15 질량％, 보다 바람직하게는 0.5 질량％∼8 질량％이다.

가교 용액에 대한 적층 필름(30)의 침지 시간은, 15초∼20분간인 것이 바람직하고, 30초∼15분간인 것이 보다 바람직하다. 또한, 가교 용액의 온도는, 10℃∼80℃의 범위에 있는 것이 바람직하다.

(연신 처리)

계속해서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 적층 필름(31)은, 반송 롤(161∼164)에 의해 길이 방향으로 반송된다. 적층 필름(31)은, 반송 경로 중에 형성된 연신욕(170)에 있어서, 예컨대 붕산 수용액(171)에 침지되면서 반송된다. 또한, 연신욕(170)에 있어서는, 반송 롤(162)과 반송 롤(163) 사이에서 적층 필름(31) 전체가 연신된다. 이에 따라, 연신 필름(13)은 연신되어, 장척의 편광자(14)가 된다. 또한, 이에 따라, 편광자(14)와 연신된 기재 필름(22)을 갖는 적층 필름(31)이 얻어진다.

연신 처리에서는, 적층 필름(30)을 1축 연신한다. 연신 방법으로는, 고정단 연신 및 자유단 연신의 어느 것이나 채용할 수 있다. 또한, 연신 처리는, 1단계로 행해도 좋고, 다단계로 행해도 좋다.

또한, 연신 처리에서는, 적층 필름을 수중에서 연신할 수도 있다. 수중 연신에서 이용하는 물로는, 순수, 이온 교환수, 증류수, 수돗물 등을 들 수 있다. 또한, 전술한 염색 처리의 후에 연신 처리를 행하는 경우에는, 수중 연신에서 이용하는 물에, 2색성 색소를 용해시킨 수용액으로 함으로써, 염색 처리에 의해 연신 필름에 흡착시킨 2색성 색소의 용출을 억제할 수 있다. 또한, 수중 연신에서 이용하는 물에, 붕화 화합물을 용해한 수용액으로 함으로써, 연신 처리와 동시에 전술한 가교 처리를 행하는 것으로 해도 좋다.

연신 처리는, 예컨대, 적층 필름을, 50℃ 이상의 붕산 함유 수용액에 침지하고, 상기 수용액 중에서 연신함으로써 행한다.

전술한 편광자 형성 공정에 의해, 적층 필름이 갖는 연신 필름에는 2색성 색소가 흡착됨과 동시에, 2색성 색소가 연신 처리에 있어서의 필름의 연신 방향(도면 중, 부호 D6으로 나타내는 MD 방향)으로 배향된다. 이에 따라, 적층 필름이 갖는 연신 필름은, 연신 처리에 있어서의 필름의 연신 방향으로 흡수축을 갖는 편광자(14)가 된다.

또, 여기서는, 염색 처리의 후에 연신 처리를 행하는 것으로서 설명했지만, 염색 처리의 전에 연신 처리를 행하고, 연신된 적층 필름에 대하여 염색 처리를 행해도 좋다. 또한, 염색 처리 중에 연신 처리를 행해도 좋다.

연신 처리에 있어서의 연신 배율로는, 예컨대 1배 초과로 할 수 있고, 1.1배 이상으로 하는 것이 바람직하다. 연신 배율의 상한치에 특별히 제한은 없지만, 통상 8배 이하이고, 6배 이하로 하는 것이 바람직하고, 3배 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

연신 공정 및 편광자 형성 공정을 거친 편광자의 총연신 배율은, 5배 초과로 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 제조 방법에 의하면, 연신 배율을 6배 이상으로 할 수도 있고, 7배 이상으로 할 수도 있다. 통상, 편광자의 총연신 배율은 10배 이하이다.

(그 밖의 처리)

또, 연신 필름(12)의 원료인 수지 필름(11)의 형성시에 가소제를 이용하고 있는 경우에는, 전술한 염색 처리 및 연신 처리에 앞서, 가소제를 제거하는 처리를 행한다.

가소제의 제거는, 예컨대, 적층 필름(30)을 실온∼50℃ 정도의 물에 침지하고, 연신 필름(12)에 물을 팽윤시킴으로써, 연신 필름(12)으로부터 가소제를 용출시킴으로써 행한다.

또한, 가교 처리, 또는 붕산 함유 수용액 중에서의 수중 연신 처리의 후에는, 순수, 이온 교환수, 증류수, 수돗물 등의 물에 침지하여 적층 필름을 물 세정하여, 붕산 등을 씻어 내리는 처리를 행한다. 그 후, 적층 필름을 건조시키는 처리를 행한다. 건조 처리는, 자연 건조, 가열 건조, 송풍 건조, 감압 건조 등, 공지된 방법을 채용할 수 있다.

<보호 필름 접합 공정>

보호 필름 접합 공정에서는, 편광자 형성 공정에서 얻어진 편광자의 표면에 보호 필름을 접합한다. 편광자와 보호 필름의 접합 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 편광자와 보호 필름의 어느 한쪽 또는 양쪽의 접합면에 점착제층 또는 접착제층을 형성하고, 점착제층 또는 접착제층을 통해 양자를 접합할 수 있다. 접착제, 점착제로는, 기재 필름과 수지 필름을 접합하는 데에 사용하는 것과 동일한 것을 적용할 수 있다.

(보호 필름)

보호 필름은, 광학 기능을 갖지 않는 단순한 보호 필름이어도 좋고, 위상차 필름이나 휘도 향상 필름과 같은 광학 기능을 더불어 갖는 보호 필름이어도 좋다.

보호 필름의 재료로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 고리형 폴리올레핀계 수지 필름, 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스와 같은 수지로 이루어지는 아세트산셀룰로오스계 수지 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 수지로 이루어지는 폴리에스테르계 수지 필름, 폴리카보네이트계 수지 필름, 아크릴계 수지 필름, 폴리프로필렌계 수지 필름 등, 당분야에 있어서 종래부터 널리 이용되어 오고 있는 필름을 들 수 있다.

고리형 폴리올레핀계 수지 필름은, 1축 연신 또는 2축 연신된 것이어도 좋다. 연신함으로써, 고리형 폴리올레핀계 수지 필름에 임의의 위상차 값을 부여할 수 있다.

고리형 폴리올레핀계 수지 필름은, 일반적으로 표면 활성이 뒤떨어지기 때문에, 편광자와 접착시키는 표면에는, 플라즈마 처리, 코로나 처리, 자외선 조사 처리, 플레임(화염) 처리, 비누화 처리 등의 표면 처리를 행하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 비교적 용이하게 실시 가능한 플라즈마 처리, 코로나 처리가 적합하다.

아세트산셀룰로오스계 수지 필름의 표면에는, 시야각 특성을 개량하기 위해 액정층 등을 형성해도 좋다. 또한, 위상차를 부여하기 위해 아세트산셀룰로오스계 수지 필름을 연신시킨 것이어도 좋다. 아세트산셀룰로오스계 수지 필름은, 편광 필름과의 접착성을 높이기 위해, 통상은 비누화 처리가 실시된다. 비누화 처리로는, 수산화나트륨이나 수산화칼륨과 같은 알칼리의 수용액에 침지하는 방법을 채용할 수 있다.

전술한 바와 같은 보호 필름의 표면에는, 하드 코트층, 방현층, 반사 방지층 등의 광학층을 형성할 수도 있다. 보호 필름 표면에 이들 광학층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지된 방법을 이용할 수 있다.

보호 필름의 두께는, 박형화의 요구 때문에, 가능한 한 얇은 것이 바람직하고, 90 ㎛ 이하가 바람직하고, 50 ㎛ 이하가 보다 바람직하다. 반대로 지나치게 얇으면 강도가 저하되어 가공성이 뒤떨어지기 때문에, 5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.

본 실시형태의 편광 필름의 제조 방법에서는, 편광자의 한쪽의 면에 보호 필름을 접합한 후, 편광자의 다른쪽의 면으로부터 기재 필름을 박리한다. 기재 필름의 박리 방법은 특별히 한정되지 않고, 통상 알려진 방법을 채용할 수 있다. 기재 필름은, 편광자에 보호 필름을 접합한 후, 그대로 즉시 박리해도 좋고, 보호 필름의 접합 후에 전체를 한 번 롤 형상으로 권취한 후, 별도로 박리 공정을 마련하여 박리해도 좋다.

<점착제 형성 공정>

이와 같이 하여 얻어진 적층체는, 유리 셀에 접합하기 위한 점착제의 층을 형성해도 좋다.

점착제로는, 예컨대 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 실리콘계 수지 등의 베이스 폴리머와, 이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물 등의 가교제와, 유리와의 밀착성을 고려하여 실란 커플링제 등의 첨가제를 첨가한 조성물을 들 수 있다. 또한 점착제층에 대전 방지성을 부여하기 위한 대전 방지제로서 이온성 화합물을 더욱 함유하고 있어도 좋다. 이온성 화합물은, 무기 양이온 또는 유기 양이온과, 무기 음이온 또는 유기 음이온을 갖는 화합물이다.

적층체 상에 점착제의 층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 기재 필름(21) 또는 연신 필름(12)에, 상기한 베이스 폴리머를 비롯한 각 성분을 포함하는 용액을 도포하고, 건조시킴으로써 형성할 수 있다. 또는, 미리 세퍼레이터 상에 형성된 점착제를, 기재 필름(21) 또는 연신 필름(12)에 접합하여 형성할 수도 있다. 세퍼레이터를 사용함으로써, 편광판을 액정 셀에 접합하기까지의 사이에, 점착제의 표면을 보호할 수 있다.

<편광 필름 형성 공정>

이와 같이 하여 얻어진 띠 형상의 편광자와 띠 형상의 보호 필름의 적층체를 복수 장으로 적절히 절단함으로써, 도 1에서 나타낸 편광 필름을 형성한다. 절단할 때에는, 띠 형상의 편광자를 액정 패널의 크기에 따라 매엽으로 절단한 후에, 절단한 편광자를 액정 패널에 접합하는 것으로 해도 좋다.

본 실시형태의 편광 필름의 제조 방법에서는, 이상과 같은 공정에 의해 편광 필름을 제조할 수 있다.

이상과 같은 본 실시형태의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는, 다음과 같은 효과가 얻어진다.

우선, 본 실시형태의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는, 접합 공정에 앞서, 수지 필름을 연신하여 연신 필름으로 하고, 이 연신 필름에 대하여, 길이 방향의 연신 배율이 연신 공정에 있어서의 연신 필름의 길이 방향의 연신 배율 미만인 기재 필름을 접합하는 것으로 하고 있다. 이하의 설명에서는, 본 실시형태의 제조 방법에서 이용하는 이러한 구성의 적층 필름을, 「적층 필름 A」로 한다.

이에 대하여, 적층 필름 A가 갖는 연신 필름의 재료로 이루어지고, 연신되어 있지 않은 수지 필름과, 적층 필름 A가 갖는 기재 필름과 동일한 기재 필름을 접합하여 적층한 후에, 얻어진 적층체를, 적층 필름 A의 연신 필름의 연신 배율과 동일한 연신 배율로까지 연신하여, 얻어진 적층 필름을 상정한다. 이하의 설명에서는, 이러한 구성의 적층 필름을, 「적층 필름 B」로 한다.

즉, 적층 필름 A는, 연신 필름과, 연신 필름보다 연신 배율이 작은 기재 필름이 적층하여 적층 필름을 형성하고 있는 반면, 적층 필름 B는, 연신 필름과, 연신 필름과 동일한 연신 배율의 기재 필름이 적층하여 적층 필름을 형성하고 있는 것이 된다.

일반적으로, 필름을 연신시킬 때에 요하는 응력(전단 항복 응력)은, 변형이 커짐에 따라, 즉 연신 배율이 커짐에 따라 증가하는 경향이 있다. 그 때문에, 전술한 바와 같은 2종의 적층 필름을 상정한 경우, 적층 필름 A에 있어서의 기재 필름은, 적층 필름 B에 있어서의 기재 필름보다 작은 응력으로 연신시키는 것이 가능해진다.

한편, 적층 필름 A에 있어서의 연신 필름과, 적층 필름 B에 있어서의 연신 필름은, 동일한 연신 배율이다. 그 때문에, 각각의 연신 필름은, 또한 연신시킬 때에 요하는 응력은 동일하다고 생각할 수 있다.

이들에 의해, 적층 필름 A는, 적층 필름 B보다 작은 응력으로 연신시킬 수 있다. 또는, 동일한 응력으로 적층 필름을 연신시킨 경우에는, 적층 필름 B보다 적층 필름 A 쪽이, 고배율로 연신시키는 것이 가능해진다.

또한, 적층 필름 B는, 수지 필름의 연신시에는, 기재 필름이 접합되어 적층 필름으로 되어 있다. 그 때문에, 적층 필름 B의 연신에는, 열 롤 연신은 채용할 수 없고, 수지 필름의 연신 방법에는 제한이 있다. 한편, 적층 필름 A에 있어서는, 접합 공정에 앞서, 수지 필름을 연신하여 연신 필름으로 하고 있다. 그 때문에, 편광자의 박막화에 있어 유리한 방법으로 수지 필름을 연신하여, 얇은 연신 필름을 형성하기 쉽다. 「편광자의 박막화에 있어 유리한 방법」으로는, 예컨대 열 롤 연신을 들 수 있다.

또한, 본 실시형태의 편광 필름의 제조 방법에서는, 편광자 형성 공정의 연신 처리시에 연신 필름은 기재 필름과 적층되어 있기 때문에, 염색된 연신 필름을 단독으로 연신 처리하는 경우와 비교하여, 잘 파단되지 않는다. 그 때문에, 수율이 향상되고, 폐기물의 양을 저감시킬 수 있다.

이들에 의해, 본 실시형태의 편광 필름의 제조 방법에 의하면, 제조시에 편광자의 파단을 적합하게 억제하고, 또한 고배율로의 연신이 용이한 편광 필름의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 접합 공정에 있어서 연신 필름(12)의 편면에 기재 필름(21)을 접합했지만, 접합 공정에 있어서는 연신 필름(12)의 양면에 기재 필름(21)을 접합하는 것으로 해도 좋다. 그 경우에는, 편광자 형성 공정의 전에 한쪽의 기재 필름을 박리하는 것으로 한다.

예컨대, 접합 공정에 있어서, 두께가 상이한 2종의 기재 필름을 이용하고, 우선, 상대적으로 두꺼운 기재 필름을 연신 필름(12)의 한쪽의 면에 접합 후, 연신 필름의 다른쪽의 면에 상대적으로 얇은 기재 필름을 접합하고, 그 후, 당초 접합 한 두꺼운 기재 필름을 박리하는 것으로 해도 좋다. 이러한 방법에서는, 예컨대, 기재 필름과 연신 필름의 양쪽이 얇아, 접합시의 취급이 곤란하다고 해도, 우선, 상대적으로 두꺼운 기재 필름과 연신 필름을 접합하여 적층체로 함으로써, 기재 필름의 취급을 용이하게 하고, 작업성을 향상시킬 수 있다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 관련된 적합한 실시형태의 예에 관해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 전술한 예에 있어서 나타낸 각 구성 부재의 여러가지 형상이나 조합 등은 일례로서, 본 발명의 주지로부터 벗어나지 않는 범위에서 설계 요구 등에 기초하여 여러가지로 변경 가능하다.

[실시예]

이하에 본 발명을 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에 있어서는, 후술하는 방법에 의해 모델 샘플의 시험편을 제작하고, 연신에 요하는 응력을 측정하여 평가했다. 모델 샘플의 제작에 있어서는, 하기의 방법으로 조정한 접착제를 이용하여, 수지 필름과 기재 필름을 접합했다.

(접착제의 조정)

폴리비닐알콜 분말(닛폰 합성 화학 공업 주식회사 제조, Z-200, 평균 중합도 1100, 평균 비누화도 99.5 몰％)을 95℃의 열수에 용해하여, 3 질량％ 폴리비닐알콜 수용액을 조제했다.

또한, 얻어진 수용액에 가교제(타오카 화학 주식회사 제조, 스미레이즈 레진(등록상표) 650)를 폴리비닐알콜 분말 2 질량부에 대하여 1 질량부의 비율로 혼합하여, 수계 접착제를 조제했다.

또한, 평가시에는, 이하의 방법에 의해 물성치를 측정했다.

(면내 위상차 값 측정)

시험편의 면내 위상차 값(단위: nm)은, 오지 계측 기기 주식회사 제조의 KOBRA(등록상표) -WPR을 이용하여 측정했다. 면내 위상차 값은 파장 590 nm에 있어서의 값을 채용했다.

(두께 측정)

시험편의 두께(단위: ㎛)는, 접촉식 두께계(주식회사 니콘 제조, DIGITAL READ OUT TC-101)에 의해 측정했다.

(배향도)

시험편의 배향도는, 면내 위상차÷두께÷10으로 산출했다.

[실시예 1]

PVA 원반 필름(상품명: VF-PE6000, 주식회사 쿠라레 제조, 두께 60 ㎛, 평균 중합도 2400, 비누화도 99.9 몰％ 이상, 가소제 함유, 배향도 0.01)을 롤로부터 권출하면서 연속적으로 반송하고, 텐터 연신 장치를 이용하여 폭 방향으로 연신했다. 연신 조건은, 연신 온도 160℃, 가로 1축으로 연신 배율 4.5배로 하고, 고정단 1축 연신된 연신 PVA 필름의 롤을 얻었다. 이 때 연신 PVA 필름의 배향도는 2.76이었다.

계속해서, 편면 코로나 처리를 실시한 미연신의 기재 필름(폴리프로필렌 필름, 90 ㎛, 배향도 0.13)을 롤로부터 권출하면서, 기재 필름의 코로나 처리면에 전술한 수계 접착제를 그라비아 도공했다. 도공은, 도공 직후의 막두께가 4 ㎛가 되도록 행했다. 기재 필름과 연신 PVA 필름을 닙 롤로 접합하고, 60℃에서 4분간 건조시킴으로써, 연신 PVA 필름의 한쪽의 표면에 미연신의 기재 필름이 적층된 편면 적층 필름을 얻었다.

얻어진 편면 적층 필름으로부터, 흡수축 방향 150 mm×투과축 방향 30 mm의 직사각형의 시험편을 제작했다.

도 6은, 얻어진 시험편을 연신시키는 모습을 나타내는 모식도이다.

우선, 시험편(1000)의 장변 방향의 양단부에, 연신용의 지그(1100)를 척간 거리 55 mm가 되도록 부착하고, 0.11 질량％ 요오드 수용액을 저류한 30℃의 염색욕에 60초 침지시켰다.

계속해서, 염색욕으로부터 인출한 시험편(1000)을, 요오드화칼륨 : 붕산 : 물이 5 : 8 : 100(질량비)인 가교 용액(1300)이 저류된 가교욕(1400)에 넣고, 일단측의 지그(1100)를 통해 가교욕(1400) 내에 형성된 로드 셀(1500)에 부착했다.

가교 용액은 70℃로 유지되어 있었다.

계속해서, 시험편(1000)을 가교 용액(1300)에 90초 침지시키면서, 타단측의 지그를 인장함으로써 시험편(1000)을 1.18배로 연신하여, PVA의 총연신 배율을 합계 5.31배(4.5×1.18 = 5.31배)로 했다.

가교욕 중의 연신에 필요한 장력은, 6830 g이고, 단위 단면적당의 응력은 2183 g/mm²였다. 또, 「연신에 필요한 장력」은, 연신 과정에 있어서 로드 셀(1500)을 이용하여, 1.18배 연신시에 측정된 응력을 채용했다.

[실시예 2]

PVA 원반 필름(상품명: VF-PE2000, 주식회사 쿠라레 제조, 두께 20 ㎛, 평균 중합도 2400, 비누화도 99.9 몰％ 이상, 가소제 함유, 배향도 0.04)을 롤로부터 권출하면서 연속적으로 반송하고, 텐터 연신 장치를 이용하여 폭 방향으로 연신했다. 연신 조건은, 연신 온도 160℃, 가로 1축으로 연신 배율 4.5배로 하고, 고정단 1축 연신된 연신 PVA 필름의 롤을 얻었다. 이 때 연신 PVA 필름의 배향도는 2.90이었다.

이와 같이 하여 얻어진 연신 PVA 필름을 이용한 것, 및 가교 용액을 73℃로 유지한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 2의 시험편을 염색·연신하고, 연신시의 응력을 측정했다. 가교욕 중의 연신에 필요한 장력은, 3058 g이고, 단위 단면적당의 응력은 1062 g/mm²였다.

[비교예 1]

실시예 1에서 이용한 PVA 원반 필름의 양면에, 실시예 1에서 이용한 기재 필름을 실시예 1과 동일하게 하여 순차 접합하고, 60℃에서 4분간 건조시킴으로써, PVA 원반 필름의 양쪽의 표면에 미연신의 기재 필름이 적층된 양면 적층 필름을 얻었다.

계속해서, 얻어진 적층 필름을, 텐터 연신 장치를 이용하여 폭 방향으로 연신했다. 연신 조건은, 연신 온도 160℃, 가로 1축으로 연신 배율 4.5배로 하고, 고정단 1축 연신된 연신 양면 적층 필름을 얻었다.

계속해서, 얻어진 연신 양면 적층 필름의 한쪽의 기재 필름을 박리하여, 편면 적층 필름으로 했다. 이 때 총두께는 34.8 ㎛였다.

이와 같이 하여 얻어진 편면 적층 필름을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 1의 시험편을 염색·연신하고, 연신시의 응력을 측정했다. 가교욕 중의 연신에 필요한 장력은, 6556 g이고, 단위 단면적당의 응력은 6280 g/mm²였다.

[비교예 2]

실시예 2에서 이용한 PVA 원반 필름의 양면에, 실시예 1에서 이용한 기재 필름을 실시예 1과 동일하게 하여 순차 접합하고, 비교예 1과 동일하게 하여, 원반 필름의 양쪽의 표면에 미연신의 기재 필름이 적층된 양면 적층 필름을 얻었다.

계속해서, 얻어진 적층 필름을, 비교예 1과 동일하게 하여 텐터 연신 장치를 이용하여 폭 방향으로 연신하고, 고정단 1축 연신된 연신 양면 적층 필름을 얻었다.

계속해서, 얻어진 연신 양면 적층 필름의 한쪽의 기재 필름을 박리하여, 편면 적층 필름으로 했다. 이 때 총두께는 33.4 ㎛였다.

이와 같이 하여 얻어진 편면 적층 필름을 이용한 것 이외에는, 실시예 2와 동일하게 하여, 비교예 2의 시험편을 염색·연신하고, 연신시의 응력을 측정했다. 가교욕 중의 연신에 필요한 장력은, 4413 g이고, 단위 단면적당의 응력은 4404 g/mm²였다.

실시예 1, 2, 비교예 1, 2의 결과를, 표 1에 나타낸다.

	PVA 두께 (㎛)	기재 필름 두께 (㎛)	연신에 필요한 장력 (g)	단위 단면적당 연신시 응력 (g/mm2)
실시예 1	14.3	90	6830	2183
실시예 2	6.0	90	3058	1062
비교예 1	14.3	20.5	6556	6280
비교예 2	6.0	27.4	4413	4404

평가의 결과, 편광자 형성 공정에 있어서의 연신 전의 기재 필름의 두께는 실시예 1 쪽이 두껍고, 총두께도 실시예 1 쪽이 두꺼움에도 불구하고, 연신에 필요한 장력은 비교예 1과 동등했다. 또한, 단위 단면적당의 응력은, 실시예 1 쪽이 비교예 1보다 낮아져 있었다.

이에 따라, 실시예 1 쪽이 연신에 필요한 응력이 적고, 용이하게 연신 가능하다는 것을 알 수 있어, 본 발명이 유용한 것이 확인되었다.

1, 14: 편광자
30, 31: 적층 필름
10: 편광 필름
11: 수지 필름
12, 12A, 12B, 13: 연신 필름
21, 22: 기재 필름

Claims (7)

1. 폴리비닐알콜계 수지를 형성 재료로 하는 띠 형상의 수지 필름을 연신하여, 연신 필름을 얻는 연신 공정과,
   상기 연신 필름의 적어도 한쪽의 면에 띠 형상의 기재 필름을 접합하여, 상기 연신 필름과 상기 기재 필름이 적층된 적층 필름을 얻는 접합 공정과,
   2색성 색소에 의한 상기 연신 필름의 염색과, 상기 적층 필름 전체의 길이 방향으로의 연신을 행하여, 상기 연신 필름을 편광자로 하는 편광자 형성 공정을 구비하고,
   상기 접합 공정에 있어서의 상기 기재 필름은, 길이 방향의 연신 배율이, 상기 연신 공정에 있어서의 상기 연신 필름의 길이 방향의 연신 배율 미만인 편광 필름의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 접합 공정에 있어서, 상기 기재 필름은 길이 방향으로 미연신인 편광 필름의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편광자 형성 공정에 있어서, 상기 연신 필름을 염색한 상기 적층 필름을 붕산을 포함하는 수용액에 침지하고, 상기 수용액 중에서 연신하는 편광 필름의 제조 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연신 공정에서는, 고정단 연신법을 이용하여 상기 수지 필름을 연신하는 편광 필름의 제조 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수지 필름은, 두께 15 ㎛ 이상 75 ㎛ 이하인 편광 필름의 제조 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접합 공정에 있어서, 상기 연신 필름과 상기 기재 필름을 수계 접착제를 통해 접합하는 편광 필름의 제조 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편광자 형성 공정의 후에, 상기 편광자를 복수로 절단하여 상기 편광 필름을 얻는 편광 필름 형성 공정을 갖는 편광 필름의 제조 방법.
   

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