KR20120109381A - 편광판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편광판(4)을 제조하는 방법으로서, 이하의 (A) 내지(D)의 각 공정을 구비한다.
(A) 열가소성 수지제의 광학 필름(2)에 접착제의 도포 두께의 제어부를 갖는 도공기를 이용해서 접착제를 도포하고, 광학 필름(2)의 굴절률이 1.4 내지 1.7의 범위에 있고, 접착제의 굴절률이 광학 필름(2)의 굴절률과 0.03 이상 상이한 공정, (B) 분광 파장 영역을 800nm 이하의 범위 내로 설정한 분광 간섭법을 이용한 분광 간섭식 막 두께 측정기(15)에 의해, 도포된 접착제의 두께를 계측하는 공정, (C) 광학 필름(2)의 접착제 도포면에 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름(1)을 거듭 니프 롤(20, 21)로 편광 필름(1)에 대하여 광학 필름(2)을 가압하여, 편광 필름(1)과 광학 필름(2)을 접착제를 통해 접합하는 공정, 및 (D) 얻어진 접착제의 계측 두께 X와 접착제의 설정 두께 Y에 기초하여 제어 수단을 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 중핵을 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 면내 및/또는 두께 방향의 위상차가 부여된 이른바 위상차 필름인 경우도 있다. 본 명세서에서는, 이러한 편광 필름에 접착제를 통해 접합되는 보호 필름이나 위상차 필름 등을 「광학 필름」이라고 칭하기로 한다. 편광 필름에 대한 광학 필름의 접합에 이용되는 접착제는, 일반적으로 액상의 것이고, 그 액상 접착제의 경화 반응에 의해 편광 필름과 광학 필름 사이에서 접착력을 발현한다.

최근에, 텔레비전을 비롯한 액정 표시 장치의 가격 저하가 심하고, 그것을 구성하는 부재에 대한 저가격화의 요구가 강해지는 한편, 품질에 대한 요구도 한층 강해지고 있다. 이 흐름 가운데, 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 들어 일본 특허 공개 제2004-245925호 공보에 제안되어 있다.

활성 에너지선 경화형 접착제는 액상으로 준비되고, 피도포물에 그 액상 접착제를 직접 도포하는 다이 코터나, 표면에 형성된 오목 홈에 액상 접착제를 담지하여 그것을 피도포물 표면에 전사하는 그라비아 롤을 이용하여, 광학 필름의 편광 필름에의 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 많아 매우 유효한 방법이다.

이러한 활성 에너지선 경화형 접착제를 이용한 편광판의 제조 방법으로서, 예를 들어 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 웨이브컬링을 억제할 수 있어, 양호한 성능을 갖는 편광판을 제조할 수 있다.

이 문헌의 방법에 있어서는, 보호 필름상에 형성되는 접착제층의 두께는 제조되는 편광판의 역컬링 및 웨이브컬링에 큰 영향을 주지 않기 때문에, 접착제의 도공 두께를 관리할 필요성은 많지 않다고 생각된다. 그러나, 접착제층의 두께가 불균일함에 따라 대부분이 문제가 되지 않는 수준이기는 하지만, 기포 등의 결함이 발생되는 경우가 있고, 그 결함이 큰 경우에는 편광판의 수율을 저하시켜 버리는 경우가 있었다. 또한, 저렴하고 더욱 고성능의 편광판을 안정적으로 제조하는 데 있어서, 활성 에너지선 경화형 접착제는 종래의 수계 접착제보다도 두껍게 도공되는 경우가 많고, 또한 그 자체가 고가라는 점이나 편광판 자체의 박육화도 요망된다는 점으로부터, 불균일 폭(변동)을 고려한 필요 최저한의 두께가 되도록 관리하는 것이 요망되고 있다.

도공 두께를 인라인으로, 즉 편광판의 제조 라인에 있어서의 접착제의 도포 후, 편광 필름과 광학 필름의 접합 전에 측정하여 관리하기 위해서 그 두께를 측정하는 기기로서 적외선 막 두께 측정기가 알려져 있다. 그러나, 적외선 막 두께 측정기는 분해능에 한계가 있기 때문에, 편광판 제조 라인과 같이 연속적으로 반송되어 있는 필름상에 수㎛ 정도로 형성된 도공층(접착제층)의 두께를 정확하게 측정하는 것은 곤란했다. 구체적으로 설명하면 편광판 제조 라인에 있어서는 후술하는 도 1에 도시한 바와 같이, 편광 필름과 적어도 한쪽 면에 접합되는 광학 필름이 각각 각별한 지지체를 갖지 않고 연속적으로 반송되어, 어느 한 곳에서 접합되도록 되어 있다. 이렇게 연속적으로 반송되는 필름에는 두께 방향과 장력이 가해지는 방향(흐름 방향)으로 미묘한 흔들림(진동)이 생기고 있고, 이러한 흔들림이 있는 상태에서 적외선 막 두께 측정기에 의해 도공층의 두께를 측정하려고 하면 ±1㎛ 정도의 정밀도밖에 얻어지지 않아, 그것을 바탕으로 도공 두께를 관리하는 것은 사실상 불가능하였다. 또한, 광학 필름상에 형성된 접착제층의 두께를 적외선 막 두께 측정기로 측정하려고 하면, 광학 필름이 제공하는 적외선 흡수 피크와 접착제가 제공하는 적외선 흡수 피크가 명확하게 구별되어야 한다는 제한이 있음에도 불구하고, 광학 필름의 종류에 따라서는 양자의 피크가 중첩되어 버려, 측정값 자체를 얻지 못하는 경우도 있었다. 그 때문에 지금까지는 액상 접착제를 사용한 편광판의 제조에 있어서, 필름상에 도포된 액상 접착제의 두께를 인라인으로 검사하는 것은 행해지지 않고 있었다.

따라서, 본 발명의 과제는 편광 필름에 활성 에너지선 경화형 접착제를 대표예로 하는 액상 접착제를 통해 광학 필름을 접합할 때, 접착제의 도공 두께를 인라인으로 관리함으로써 그 두께의 불균일을 적게 하여, 접착제층에 있어서의 기포 등의 결함의 발생을 억제하면서, 저렴하게 편광판을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 행한 결과, 액상의 접착제를 광학 필름상에 도공하여, 그 도공층을 편광 필름에 접합하여 편광판을 제조할 때, 도공된 접착제의 두께를 특정한 방법으로 계측함으로써 그 두께를 정확하게 구하고, 그 결과에 기초하여 도공시의 접착제의 도포 두께를 제어함으로써, 접착제의 두께가 균일하고 결함이 적은 편광판을 제조할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름에 접착제를 통해, 20℃에서 D선에 의해 측정되는 굴절률이 1.4 내지 1.7의 범위에 있는 열가소성 수지제의 광학 필름을 접합하여, 편광판을 제조하는 방법으로서, 상기의 접착제는 20℃에서 D선에 의해 측정되는 굴절률이 광학 필름을 구성하는 열가소성 수지의 동일한 조건으로 측정되는 굴절률과 0.03 이상 상이하고, 또한 이하의 (A), (B), (C) 및 (D)의 각 공정을 구비하는 편광판의 제조 방법을 제공하는 것이다.

(A) 접착제의 도포 두께의 제어 수단을 갖는 도공기를 사용하여, 광학 필름의 편광 필름에 대한 접합면에 상기의 접착제를 도포하는 도공 공정,

(B) 분광 파장 영역을 800nm 이하의 범위 내로 하는 분광 간섭법에 의해, 도포된 접착제의 두께를 인라인으로 계측하는 계측 공정,

(C) 상기 도공 공정에서 도포된 접착제면에 편광 필름을 거듭 가압하는 접합 공정, 및

(D) 0.5 내지 5㎛의 범위 내로 설정되는 접착제의 설정 두께 Y와 계측 공정에서 얻어진 접착제의 계측 두께 X에 기초하여 접착제의 도포 두께 제어 수단을 제어하는 제어 공정.

본 발명의 편광판의 제조 방법은, 하기(D)의 공정을 구비하는 것이 바람직하다.

(D) 0.5 내지 5㎛의 범위 내로 설정되는 접착제의 설정 두께 Y에 대한, 상기 계측 공정에서 얻어진 접착제의 계측 두께 X와 상기 Y와의 차의 절대값의 비율이 소정값 이상이 되었을 때, 예를 들어 5％ 이상이 되었을 때에, 상기의 도포 두께 제어 수단을 제어하는 제어 공정.

또한, 본 발명에 관한 다른 측면의 방법은, 이하의 (A), (B), (C) 및 (D)의 각 공정을 구비하는 편광판의 제조 방법을 제공하는 것이다.

(A) 열가소성 수지제의 광학 필름에, 접착제의 도포 두께의 제어부를 갖는 도공기를 이용하여 접착제를 도포하고, 20℃에서 D선에 의해 측정되는 광학 필름의 굴절률이 1.4 내지 1.7의 범위에 있어, 20℃에서 D선에 의해 측정되는 접착제의 굴절률이, 20℃에서 D선에 의해 측정되는 광학 필름의 굴절률과 0.03 이상 상이한 공정,

(B) 분광 파장 영역을 800nm 이하의 범위 내로 설정한 분광 간섭법에 의해, 도포된 접착제의 두께를 계측하는 공정,

(C) 광학 필름의 접착제 도포면에 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름을 중첩하고, 편광 필름에 대하여 광학 필름을 가압하여, 편광 필름과 광학 필름을 접착제를 통해 접합하는 공정, 및

(D) 0.5 내지 5㎛의 범위 내로 설정되는 접착제의 설정 두께 Y와 접착제의 계측 두께 X에 기초하여 제어부를 제어하는 공정.

본 발명에 관한 다른 측면의 방법은, 하기(D)의 공정을 구비하는 것이 바람직하다.

(D) 0.5 내지 5㎛의 범위 내로 설정되는 접착제의 설정 두께 Y에 대한, 상기 접착제의 계측 두께 X와 접착제의 설정 두께 Y와의 차의 절대값의 비율이 소정값 이상이 되었을 때, 예를 들어 5％ 이상이 되었을 때에, 제어부를 제어하는 공정.

본 발명에 따르면, 편광 필름에 접착제를 통해 광학 필름을 접합할 때, 그 접착제와 광학 필름이 소정의 굴절률차를 갖는 것이 전제이지만, 광학 필름상에 형성된 접착제의 두께를 인라인으로 순간적으로 계측할 수 있고, 그 결과를 도공기가 갖는 접착제의 도포 두께를 제어하는 수단으로 전하여 그 도포 두께를 제어하도록 하고 있기 때문에, 접착제의 두께가 균일한 편광판을 제조할 수 있다. 그 결과, 접착제의 두께가 변동되는 것에 기인해서 생기기 쉬운 기포 등의 결함을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 바람직하게 이용되는 제조 장치의 배치예를 나타내는 개략 측면도이다.
도 2는 본 발명에 있어서의 각 공정사이의 관계의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 3은 실시예에서 사용한 제조 장치의 배치를 나타내는 개략 측면도이다.

본 실시 형태에서는, 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름에 접착제를 통해 열가소성 수지제의 광학 필름을 접합하여 편광판을 제조한다. 광학 필름은 편광 필름의 한쪽면에만 접합해도 좋고, 편광 필름의 양면에 접합해도 좋다. 그리고, 광학 필름과 접착제가 특정한 굴절률차를 갖는 광학 필름과 접착제와의 조합에 대하여, 본 실시 형태의 방법을 적용할 수 있다. 편광 필름의 양면에 광학 필름을 접합할 경우, 한쪽의 광학 필름의 접합에 본 실시 형태의 방법을 적용해도 좋고, 양쪽의 광학 필름의 접합에 본 발명의 방법을 적용해도 좋다.

[편광 필름]

편광 필름은 폴리비닐알코올계 수지제로서, 그 필름에 입사하는 광 중, 어떤 방향의 진동면을 갖는 광을 투과하여, 그것과 직교하는 진동면을 갖는 광을 흡수하는 성질을 갖는 필름이고, 전형적으로는, 폴리비닐알코올계 수지에 2색성 색소가 흡착 배향하고 있다. 편광 필름을 구성하는 폴리비닐알코올계 수지는, 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화함으로써 얻어진다. 폴리비닐알코올계 수지의 원료가 되는 폴리아세트산비닐계 수지는, 아세트산비닐의 단독중합체인 폴리아세트산비닐외에, 아세트산비닐 및 이것과 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체일 수도 있다. 이러한 폴리비닐알코올계 수지제의 필름에, 일축 연신, 2색성 색소에 의한 염색 및 염색 후의 붕산 가교 처리를 실시하는 것에 따라, 편광 필름을 제조할 수 있다. 2색성 색소로서는, 요오드나 2색성의 유기 염료가 이용된다. 일축 연신은 2색성 색소에 의한 염색 전에 행하더라도 좋고, 2색성 색소에 의한 염색과 동시에 행해도 좋고, 2색성 색소에 의한 염색 후, 예를 들어 붕산 가교 처리 중에 행해도 좋다. 이렇게 제조되어, 2색성 색소가 흡착 배향하고 있는 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름이, 편광판의 원료의 하나가 된다.

[광학 필름]

이러한 편광 필름에, 온도 20℃에서 D선에 의해 측정되는 굴절률이 1.4 내지 1.7의 범위에 있는, 열가소성 수지제의 광학 필름을 접합하여 편광판을 제조한다. 광학 필름의 굴절률은, JIS K 0062:1992 「화학 제품의 굴절률 측정 방법」에 준거하여 측정된다. 광학 필름이 이 범위의 굴절률을 구비하면, 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, 그 헤이즈값이 0.001 내지 3％ 정도의 범위에 있는 것이, 얻어지는 편광판의 콘트라스트를 향상시켜, 특히 액정 패널에 조립하여 흑색 표시로 했을 때에, 휘도 저하 등의 문제를 발생할 가능성이 적어지기 때문에 바람직하다. 헤이즈값은(확산 투과율/전체 광선 투과율)×100(％)로 정의되는 값으로서, JIS K 7136:2000 「플라스틱-투명 재료의 헤이즈의 구하는 방법」에 준거해서 측정된다.

이러한 광학 필름을 구성하는 열가소성 수지로서 예를 들어 다음과 같은 것을 들 수 있고, 여기서는 온도 20℃에서 D선에 의해 측정되는 굴절률을 n_D(20℃)로 하여 더불어 표시한다.

시클로올레핀계 수지 [n_D(20℃)=1.51 내지 1.54 정도],

결정성 폴리올레핀계 수지 [n_D(20℃)=1.46 내지 1.50 정도],

폴리에스테르계 수지 [n_D(20℃)=1.57 내지 1.66 정도],

폴리카르보네이트계 수지 [n_D(20℃)=1.57 내지 1.59 정도],

아크릴계 수지 [n_D(20℃)=1.49 내지 1.51 정도],

트리아세틸셀룰로오스계 수지 [n_D(20℃)=1.48 전후]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 단량체의 단독중합체, 2종 이상의 쇄상 올레핀계 단량체를 사용한 이원 또는 삼원 이상의 공중합체가 포함된다. 구체적으로는, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 4-메틸-1-펜텐의 단독중합체, 또는 4- 메틸-1-펜텐과 에틸렌 또는 프로필렌과의 공중합체 등이 포함된다.

폴리에스테르계 수지는, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트와 같은 방향족 폴리에스테르계 수지 외에, 지방족 폴리에스테르계 수지도 포함한다. 폴리카르보네이트계 수지는, 전형적으로는 비스페놀 A와 포스겐과의 반응에 의해 얻어져, 주쇄에 카르보네이트 결합-O-CO-O-를 갖는 중합체이다. 아크릴계 수지는, 전형적으로는 메타크릴산 메틸을 주된 구성 단위로 하는 중합체로서, 메타크릴산 메틸의 단독중합체 외에, 메타크릴산 메틸과 다른 메타크릴산 에스테르 및/또는 아크릴산 에스테르와의 공중합체 등도 포함된다. 트리아세틸셀룰로오스계 수지는 셀룰로오스의 아세트산 에스테르이다.

이들 열가소성 수지로부터, 용제 캐스트법이나 용융 압출법 등에 의해 필름으로 제막하여, 본 실시 형태에 이용하는 광학 필름으로 할 수 있다. 또한, 제막 후 또한 일축 또는 이축으로 연신한 것을, 본 실시 형태에 사용하는 광학 필름으로 할 수도 있다. 광학 필름은 편광 필름에의 접합에 앞서, 그 접합면에, 비누화 처리, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 프라이머 처리 또는 앵커 코팅 처리와 같은 역접착 처리가 실시되어도 좋다. 또한, 광학 필름의 편광 필름에의 접합면과 반대측의 면에, 하드 코트층, 반사 방지층 또는 방현층과 같은 각종 처리층을 형성해도 좋다.

광학 필름은 통상 5 내지 200㎛ 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 광학 필름이 지나치게 얇으면, 취급성이 부족하여, 편광판 제조 라인 중에서 파단되거나, 주름의 발생을 유발하거나 할 가능성이 높아진다. 한편, 지나치게 두꺼우면, 얻어지는 편광판이 두꺼워져, 중량도 커지기 때문에 상품성을 손상시키는 경우가 있다. 이러한 이유로, 보다 바람직한 두께는 10 내지 120㎛, 나아가 10 내지 85㎛이다.

[접착제]

이상과 같은 편광 필름에 광학 필름을 접합하는 데 있어서, 우선 광학 필름의 편광 필름에의 접합면에 접착제를 도포한다. 여기에서 이용하는 접착제는, 온도 20℃에서 D선에 의해 측정되는 굴절률이, 상기의 광학 필름을 구성하는 열가소성 수지의 동일한 조건으로 측정되는 굴절률, 바꾸어 말하면, 온도 20℃에서 D선에 의해 측정되는 광학 필름의 굴절률과 0.03 이상 상이할 필요가 있다. 양자의 굴절률차가 작으면, 후술하는 분광 간섭법에 의해 인라인으로 그 접착제 두께를 측정하는 것이 곤란해진다. 또한 본 명세서에 있어서, 굴절률은 전부 온도 20℃에서 D선에 의해 측정되는 것을 전제로 하기 때문에, 이하에서는, 특별히 언급하지 않는 한, 「굴절률」이라고 할 때는, 이 조건으로 측정되는 값을 의미하는 것으로 한다.

접착제의 두께는, 0.5 내지 5㎛의 범위에서 소정값으로 설정된다. 그 두께가 0.5㎛를 하회하면, 접착 강도에 불균일이 생기는 경우가 있다. 한편, 그 두께가 5㎛를 초과하면, 제조 비용이 증대하는 것뿐만 아니라, 접착제의 종류에 따라서는 편광판의 색상에 영향을 주는 경우도 있다. 이 범위 내에서 비교적 두께, 예를 들어 3.5㎛ 이상, 특히 4㎛ 이상으로 하면, 그 두께가 다소 변동해도 그것에 기인하는 기포 등의 결함이 나타나기 어렵게 되지만, 한편으로 이렇게 두껍게 하는 것은 비용의 증가로 이어지기 쉬우므로, 가능한 범위에서 얇게 하는 것이 요망된다. 이들 이유로 접착제의 바람직한 두께는 1 내지 4㎛, 나아가 1.5 내지 3.5㎛의 범위이다.

접착제는 액상의 도포 가능한 상태에서 공급되는 한도내에서, 종래부터 편광판의 제조에 사용되고 있는 각종의 것이 가능하지만, 내후성이나 중합성 등의 관점에서, 양이온 중합성의 화합물, 예를 들어 에폭시 화합물, 보다 구체적으로는 일본 특허 공개 제2004-245925호 공보에 기재된 바와 같은, 분자 내에 방향환을 갖지 않는 에폭시 화합물을, 활성 에너지선 경화성 성분의 하나로서 함유하는 활성 에너지선 경화형 접착제가 바람직하다. 이러한 에폭시 화합물은 예를 들어 비스페놀 A의 디글리시딜에테르를 대표예로 하는 방향족 에폭시 화합물의 원료인 방향족 폴리히드록시화합물을 핵수소 첨가하여, 그것을 글리시딜에테르화해서 얻어지는 수소화 에폭시 화합물, 지방족환에 결합하는 에폭시기를 분자 내에 적어도 1개 갖는 지환식 에폭시 화합물, 지방족 폴리 히드록시화합물의 글리시딜에테르를 대표예로 하는 지방족 에폭시 화합물 등이고, 이것들은 대체로 n_D(20℃)=1.49 정도이다. 또한, 활성 에너지선 경화형 접착제에는, 에폭시 화합물을 대표예로 하는 양이온 중합성 화합물 외에 통상은 중합 개시제, 특히 활성 에너지선의 조사에 의해 양이온종 또는 루이스산을 발생하여, 양이온 중합성 화합물의 중합을 개시시키기 위한 광 양이온 중합 개시제가 배합된다. 또한, 가열에 의해 중합을 개시시키는 열 양이온 중합 개시제, 이 외, 광증감제 등의 각종 첨가제가 배합되어 있어도 좋다. 그리고, 도공하는 광학 필름과의 굴절률차가 0.03 이상이 되도록 접착제를 제조한다.

편광 필름의 양면에 광학 필름을 접합할 경우, 각각의 광학 필름에 적용되는 접착제는 동일하거나 상이할 수도 있지만, 생산성의 관점에서는 알맞은 접착력이 얻어진다는 전제로 양면 모두 동일한 접착제로 하는 쪽이 바람직하다.

[편광판의 제조 방법]

본 실시 형태에서는, 이상 설명한 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름에 접착제를 통해, 광학 필름을 접합하여, 편광판을 제조한다. 이때, 이하의 (A), (B), (C) 및 (D)의 각자 공정을 거친다.

(A) 접착제의 도포 두께 제어 수단을 갖는 도공기를 사용하여 광학 필름의 편광 필름에 대한 접합면에 접착제를 도포하는 도공 공정,

(B) 분광 파장 영역을 800nm 이하의 범위 내로 하는 분광 간섭법에 의해, 도포된 접착제의 두께를 인라인으로 계측하는 계측 공정,

(C) 상기 도공 공정에서 도포된 접착제면에 편광 필름을 거듭 가압하는 접합 공정, 및

(D) 0.5 내지 5㎛의 범위 내로 설정되는 접착제의 설정 두께 Y에 대한, 상기 계측 공정에서 얻어진 접착제의 계측 두께 X와 상기 Y와의 차의 절대값의 비율이 소정값 이상이 되었을 때에, 상기의 도포 두께 제어 수단을 제어하는 제어 공정.

도 1은 본 발명에 바람직하게 이용되는 제조 장치의 배치 예를 개략적으로 도시하는 측면도이며, 도 2는 본 발명에 있어서의 각 공정 사이의 관계의 일례를 나타내는 블록도이다. 이하, 이들 도면도 참조하면서, 편광판의 제조 방법에 관해서 상세하게 설명한다.

도 1에 나타내는 제조 장치는, 편광 필름(1)을 연속적으로 반송하면서, 그 한쪽 면에 제1의 광학 필름(2)을 접합하고, 다른 한쪽 면에는 제2 광학 필름(3)을 접합하여, 편광판(4)을 제조하고, 권취 롤(30)에 권취하도록 구성되어 있다. 이 도면에 도시한 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. 이 경우의 형태는, 이하의 설명으로부터 다른 한쪽의 광학 필름에 관한 설명을 제외함으로써, 당업자라면 용이하게 실시 가능한 정도로 이해할 수 있을 것이다.

제1 광학 필름(2)의 편광 필름(1)으로 접합되는 면에는, 제1 도공기(10)으로부터 접착제가 도포된 후, 제1 분광 간섭식 막 두께 측정기(15)에 의해, 그 도포된 접착제의 두께가 계측되고, 한편 제2 광학 필름(3)의 편광 필름(1)으로 접합되는 면에도, 제2 도공기(12)로부터 접착제가 도포된 후, 제2 분광 간섭식 막 두께 측정기(16)에 의해, 그 도포된 접착제의 두께가 계측되도록 되어 있다. 접착제가 도포되고, 그 두께가 계측된 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)로 끼워서 두께 방향으로 가압되어, 다음에 활성 에너지선 조사 장치(18)로부터의 활성 에너지선의 조사를 받아 접착제가 경화된 후, 권취 전 니프 롤(22, 23)을 거쳐 얻어진 편광판(4)이 권취 롤(30)에 권취되도록 되어 있다.

제1 도공기(10) 및 제2 도공기(12)에서는, 각각에 형성된 그라비아 롤(11, 13)로부터, 제1 및 제2 광학 필름(2, 3)에 접착제를 도포하도록 되어 있다. 편광 필름(1)의 한쪽 면이나, 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)의 각각 접착제가 도포되는 면과 반대측의 면에는, 반송용 가이드 롤(24)이 적절하게 형성된다. 상술한 바와 같이, 편광 필름(1)의 한쪽 면에만 광학 필름을 접합할 경우에는, 도 1에 나타내는 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3) 중 한쪽만(예를 들면, 제1 광학 필름(2)만)이 적용되도록 하면 좋다. 도면 중의 직선 화살표는 필름의 유동 방향을 의미하며, 곡선 화살표는 롤의 회전 방향을 의미한다.

편광 필름(1)은, 도시하지 않은 편광 필름 제조 공정에서, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 일축 연신, 2색성 색소에 의한 염색 및 염색 후의 붕산 가교 처리를 거쳐 제조된 후, 그대로, 즉 롤에 권취되지 않은 채로 공급되는 경우가 많지만, 물론 편광 필름 제조 공정에서 제조된 것이 일단 롤에 권취된 후, 재차 인출기로부터 풀어내도록 해도 상관없다. 한편, 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)은, 각각 도시하지 않는 롤로부터 인출기에 의해 풀어낸다. 각각의 필름은, 동일 라인 속도로, 예를 들어 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 들어 50 내지 1000 N/m 정도의 장력을 가하면서 풀어낸다.

그리고, 제1 도공기(10) 및 제2 도공기(12)에 의해, 상술한 도공 공정(A)이 행해지고, 제1 분광 간섭식 막 두께 측정기(15) 및 제2 분광 간섭식 막 두께 측정기(16)에 의해, 상술한 계측 공정(B)이 행해져, 접합용 니프 롤(20, 21)에 의해, 상술한 접합 공정(C)이 행해지고, 분광 간섭식 막 두께 측정기(15, 16)에서의 계측 결과를 도공기(10, 12)에 되돌림으로써, 상술한 제어 공정(D)이 행해진다. 도공기(10, 12)가 갖는 그라비아 롤(11, 13)은 오목 홈을 갖는 롤로서, 그 오목 홈에 미리 접착제가 충전되어, 그 상태에서 광학 필름(2, 3)상을 회전함으로써, 광학 필름(2, 3)상에 접착제를 전사시킨다. 그 회전 속도를 조정함으로써, 광학 필름(2, 3)상에의 접착제의 공급량, 나아가서는 도포 두께를 제어할 수 있다. 이 경우, 그라비아 롤, 특히 그라비아 롤의 회전 속도의 조정 수단이, 도공기(10, 12)의 도포 두께를 제어하는 수단(도포) 두께 제어 수단 또는 도포 두께의 제어부)이 된다.

이들 각 공정의 관계의 일례를, 도 2의 블록도에 기초하여 설명한다. 우선, 설정(0)에서 상기의 도공 공정(A)에 있어서 도포되는 접착제의 두께에 관하여, 미리 0.5 내지 5㎛의 범위 내로 설정 두께 Y를 설정해 둔다. 설정 두께 Y는, 상술한 이유로부터 1 내지 4㎛로 설정되는 것이 바람직하고, 1.5 내지 3.5㎛로 설정되는 것이 보다 바람직하다. 그리고, 도공기(10, 12)의 도포 두께를 제어하는 수단의 초기 조건을 설정하여, 도공 공정(A)을 가동시킨다. 계측 공정(B)에서는, 도공 공정(A)으로 도포된 접착제의 두께를 계측하여, 계측 두께 X로서 출력한다. 이 계측 두께 X의 여하에 관계없이, 접착제가 도포된 광학 필름(2, 3)은 접합 공정(C)에 있어서, 각각의 접착제 도포면에서 편광 필름(1)의 양면에 접합된다. 한편, 제어 공정(D)에 있어서는, 이 계측 두께 X와 상기의 설정 두께 Y가 대비된다. 그리고, 예를 들어 계측 두께 X와 설정 두께 Y와의 차의 절대값이, 설정 두께 Y에 대하여 소정의 임계값 이상, 예를 들어 5％ 이상이 되었을 때에는 도공기(10, 12)의 도포 두께 제어 수단이 가동하여 양자의 차가 절대값으로서 작아지도록, 바람직하게는 계측 두께 X와 설정 두께 Y와의 차의 절대값이 설정 두께 Y에 대하여 소정의 임계값 미만, 예를 들어 5％ 미만이 되도록 도포 두께를 제어한다. 여기서, 계측 두께 X와 설정 두께 Y와의 차의 절대값이 설정 두께 Y에 대하여 5％ 이상이라는 것은 하기 수학식(1)을 만족시키는 것을 의미하며, 도 2에서는 이 식을 만족시키는지의 여부에 따라, 제어 수단의 조건을 변경할 것인지 여부가 결정되도록 표시하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 계측 두께 X와 설정 두께 Y와의 대비 방법은, 도 2의 설명에 있어서 상술한 방법에 한정되지 않는다. 즉, 계측 두께 X와 설정 두께 Y와의 대비는 계측 두께 X와 설정 두께 Y와의 차에 기초하는 것이 아니어도 좋고, 절대값에 기초하는 것이 아니어도 좋다. 예를 들어, 계측 두께 X와 설정 두께 Y와의 차의 설정 두께 Y에 대한 비율이 소정의 임계값 이하 소정의 임계값 이상, 예를 들어 -5％ 이하 또는 +5％ 이상인지의 여부에 따라 대비되어도 좋고, 계측 두께 X의 설정 두께 Y에 대한 비율이 소정의 임계값 이하 소정의 임계값 이상, 예를 들어 95％ 이하 또는 105％ 이상이 되었는지의 여부에 따라 대비되어도 좋다. 상기 임계값은 5％(또는 -5％, 95％ 등)에 한정되지 않고, 더욱 낮은 값, 예를 들어 1％ 또는 3％이어도 좋고, 더욱 높은 임계값, 예를 들어 7％ 또는 10％이어도 좋다. 또한, 상측의 임계값과 하측의 임계값에서 상이한 값(예를 들어 -3％ 이하 또는 7％ 이상)을 채용하더라도 좋다.

<수학식 1>

이하, 본 실시 형태의 방법을 구성하는 도공 공정(A), 계측 공정(B), 접합 공정(C) 및 제어 공정(D)에 대해서 순서대로 상세하게 설명한다. 또한, 활성 에너지선 경화형 접착제를 이용한 경우에는, 이상의 각 공정을 거친 후, 경화 공정(E)이 실시되기 때문에 이 공정에 관해서도 설명한다.

(A) 도공 공정

도공 공정(A)에서는, 광학 필름(2, 3)의 편광 필름(1)에의 접합면에 접착제가 도포된다. 여기서 이용하는 도공기는 도포 두께를 제어하는 수단을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 도 1을 참조하여 설명한 그라비아 롤(11, 13)을 사용하는 방식이 대표적이다. 그라비아 롤을 사용하는 도공기에는, 예를 들어 다이렉트그라비아 코터, 챔버 닥터 코터, 오프셋 그라비아 코터, 그라비아 롤을 사용한 키스 코터, 복수개의 롤로 구성되는 리버스롤 코터 등이 있다. 그 밖에도, 원통형의 블레이드를 갖고, 도포부에 접착제를 공급하여 블레이드로 긁어내면서 도포하는 코머 코터, 슬롯 다이 등을 응용해서 직접 접착제를 공급하는 다이 코터, 액체 저장소를 만들어, 나이프로 여분의 액체를 긁어내면서 도포하는 나이프 코터 등, 다양한 도공기를 이용할 수 있다. 이들 중, 박막 도공인 것이나 패스 라인의 자유도 등을 고려하면, 그라비아 롤을 사용하는 도공기 중에서도, 다이렉트 그라비아 코터, 챔버 닥터 코터, 오프셋 그라비아 코터 등이 바람직하고, 또한 그라비아 롤 외에는 슬롯 다이를 사용하는 다이 코터도 바람직하다. 편광판의 광폭화에 대응하기 쉬운 것이나, 액체로 공급되는 접착제의 악취를 방출하기 어렵기 때문에 챔버 닥터 코터가 더욱 바람직하다.

여기서, 챔버 닥터 코터란, 액상의 도료(접착제)를 흡액한 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. 조밀하게 설계된 것은, 마이크로챔버 닥터 코터라고도 불린다.

그라비아 롤을 사용해서 접착제를 도포하는 경우, 접착제층의 두께는 라인 속도에 대한 그라비아 롤의 속도비에 의해 조정할 수 있다. 광학 필름(2, 3)의 라인 속도를 10 내지 50 m/분으로 하여 그라비아 롤은 광학 필름(2, 3)의 반송 방향에 대하여 역방향으로 회전시켜, 그라비아 롤의 회전 주속도를 10 내지 500 m/분으로 함으로써, 접착제의 도포 두께가 0.5 내지 5㎛가 되도록 조정할 수 있다. 이때의 도포 두께는, 그라비아 롤 표면의 공극률에 의해서도 영향을 받기 때문에, 사전에 설정 두께 Y에 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.

(B) 계측 공정

계측 공정(B)에서는, 상기의 도공 공정(A)에서 도포된 접착제의 두께를 분광 간섭법에 의해 인라인으로 계측한다. 여기에서 말하는 분광 간섭법이란, 이하의 원리에 의해 막 두께를 구하는 방식이다. 즉, 접착제가 도포된 필름에 광을 쏘이면, 접착제의 표면에서의 반사광과, 접착제/광학 필름의 계면에서의 반사광이 생기는 바, 이들 2종의 반사광은 위상이 동일하면 서로 강화되고, 한편 위상이 반대이면 서로 약화시키므로, 간섭광이 된다. 이 간섭광을 800nm 이하의 범위에 포함되는 파장 영역(예를 들어 230 내지 800nm에 걸치는 파장 영역)에 대해서 분광하여, 얻어진 분광 파형 패턴을 푸리에 변환함으로써 광학적 막 두께를 구하여, 이것에 접착제의 굴절률을 고려함으로써 접착제의 두께가 구해진다. 접착제의 두께는 광학적 막 두께의 주기적인 계측에 의해 구해지고, 예를 들어 0.01 내지 1초의 계측 간격으로 구해진다. 이들의 조작은 막 두께 측정기 중에서 자동적으로 행해져, 복수회 예를 들어 10 내지 10000회의 측정값 또는 소정 시간내 예를 들어 5초 내지 3분 내의 측정값을 평균하고, 계측값으로서 출력하는 형식의 것이 많다. 광조사를 위한 광원으로서는, 800nm 이하의 범위에 포함되는 파장 영역(예를 들어 230 내지 800nm에 걸치는 파장 영역)의 광을 갖는 광원인 것이 바람직하고, 통상 D₂(중수소) 램프, I₂(요오드) 램프, D₂/I₂ 램프 등이 사용된다.

광을 쏘이는 것에 따라 발생하는 2종의 반사광은, 공기와 접착제와의 굴절률차 및 접착제와 광학 필름과의 굴절률차에 기인한다. 접착제의 굴절률은 통상, 1.4 내지 1.6의 범위에 있는 것이 많기 때문에, 공기(굴절률=1)와의 계면에 있어서의 반사광은 문제없이 발생한다. 한편, 접착제와 광학 필름과의 굴절률차가 작은 경우에는, 이 계면에서의 반사가 발생하기 어려워, 정밀도가 좋은 계측을 할 수 없게 된다. 그로 인해, 광학 필름과 접착제와의 굴절률차는 0.03 이상인 것이 필요해지지만, 그 굴절률차는 큰 쪽이 바람직하고, 구체적으로는 0.05 이상의 굴절률차를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같은 형태로 반송되는 각 필름에는, 「배경 기술」의 항에서도 진술한 대로, 두께 방향과 장력이 가해지는 방향(흐름 방향)으로 미묘한 흔들림이 생기고 있는 바, 상기의 분광 간섭법을 원리로 하는 막 두께 측정기에는, 분해능을 10nm 레벨 또는 그것보다 작은 레벨로 한 것이 있기 때문에, 필름의 어느 정도의 흔들림이 생기고 있더라도, 그 필름상에 형성된 도공층(본 실시 형태에서는 접착제층)의 막 두께를 ± 0.1㎛를 상회하지 않는 정밀도로 계측할 수 있다. 물론, 필름의 흔들림이 작을 때에는, 보다 한층 높은 정밀도로 도공층의 막 두께를 계측할 수 있다. 이러한 분광 간섭법을 원리로 하는 막 두께 측정기는, 시판품 중에서 적당한 것을 선택하면 되지만, 상기한 바와 마찬가지로 계측 정밀도를 높이는 관점에서는, 1 내지 10nm 레벨의 분해능을 갖는 분광 간섭식 막 두께 측정기를 선택하는 것이 바람직하다.

(C) 접합 공정

이상의 도공 공정(A) 및 계측 공정(B)을 거친 후, 광학 필름(2, 3) 각각 접착제 도포면에 편광 필름(1)을 거듭 가압하는 접합 공정(C)이 행해진다. 이 공정의 가압에는, 공지의 수단을 사용할 수 있지만, 연속 반송하면서의 가압이 가능하다는 관점에서는, 도 1에 도시된 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, 한 쌍의 니프 롤(20, 21)에 의해 편광 필름(1)에 대하여 광학 필름(2, 3)을 가압하는 타이밍은 동일한 것이 바람직하고, 가령 상이해도 양자의 타이밍의 차는 짧은 쪽이 바람직하다. 한 쌍의 니프 롤(20, 21)의 조합은, 금속 롤/ 금속 롤, 금속 롤/고무 롤, 고무 롤/고무 롤 등, 어느 하나일 수도 있다. 가압시의 압력은, 한 쌍의 니프 롤(20, 21)에 의해 끼울 경우의 선압으로 150 내지 500 N/cm 정도로 하는 것이 바람직하다.

(D) 제어 공정

본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 계측 공정(B)의 결과에 기초하여, 도공 공정(A)에 있어서의 접착제의 도포 두께를 제어하는 제어 공정(D)이 마련된다. 즉, 도공 공정(A)에서 도포되는 접착제의 두께는, 접착제의 온도나 주위 환경 온도, 또한 광학 필름(2, 3)의 표면 장력이나 여기에 가해지는 장력 등에 의해, 약간 변동하는 경우가 있어, 원하는 도포 두께(설정 두께 Y)로부터의 어긋남을 동반하는 경우가 있다. 이러한 도포 두께의 어긋남을 수정하기 위해서, 계측 공정(B)에 있어서 분광 간섭법에 의해 계측되는 도포 두께(계측 두께 X)를 바탕으로, 도공기가 갖는 도포 두께 제어 수단을 제어한다. 구체적으로는, 계측 두께 X가 설정 두께 Y보다 클 때는, 도포 두께를 작게 하도록 도포 두께 제어 수단을 제어하고, 계측 두께 X가 설정 두께 Y보다 작을 때는, 도포 두께를 크게 하게 도포 두께 제어 수단을 제어한다.

예를 들어, 도공기가 다이 코터이면, 계측 두께 X가 설정 두께 Y보다 클 때에는 펌프 등으로부터 다이에 송액하는 능력을 저하시키고, 반대로 계측 두께 X가 설정 두께 Y보다 작을 때에는 다이에 송액하는 능력을 높이는 것에 의해 도포 두께를 제어할 수 있다. 또한, 도공기가 그라비아 롤을 사용하는 챔버 닥터 코터이면, 계측 두께 X가 설정 두께 Y보다 클 때에는, 리버스 그라비아의 회전수를 크게 해서 회전 주속도를 올림으로써 접착제의 전사량을 적게 하고, 반대로 계측 두께 X가 설정 두께 Y보다 작을 때에는, 리버스 그라비아의 회전수를 작게 해서 회전 주속도를 저하시켜 접착제의 전사량을 많게 함으로써, 도포 두께를 제어할 수 있다. 막 두께 제어의 정도는, 실험적으로 그때마다의 환경 인자, 접착제의 점도, 광학 필름의 표면 형상 등에 의해 임의로 설정된다. 계측 두께 X 및 설정 두께 Y에 기초하는 실제의 도포 두께 제어 수단의 제어는 컴퓨터를 이용해서 행해도 좋고, 수동으로 행해도 좋다.

(E) 경화 공정

이상과 같이 하여, 편광 필름(1)에 광학 필름(2, 3)을 접합한 후, 접착제가 활성 에너지선 경화형이면, 활성 에너지선의 조사에 의해 그 접착제를 경화시키는 경화 공정(E)을 거쳐 편광판(4)이 제조된다. 도 1에 나타내는 예에서는 이 경화 공정(E)은, 편광 필름(1)에 광학 필름(2, 3)이 접합된 적층체에, 활성 에너지선 조사 장치(18)로부터 활성 에너지선을 조사함으로써 행해진다. 이 공정에서는 활성 에너지선 경화형 접착제를 경화시키기 위해서 필요한 에너지가, 광학 필름(2) 너머로 조사된다. 활성 에너지선으로서 구체적으로는 전자선이나 자외선이 이용되고 접착제의 경화 반응 기구에 의해서 선택된다. 전자선 조사 장치는 발생하는 전자선이 외부에 누설되지 않도록 차폐할 필요성으로부터, 장치의 크기나 중량이 커진다. 한편, 자외선 조사 장치는, 비교적 조밀한 구조를 갖기 때문에, 자외선 조사에 의한 경화가 바람직하게 이용된다.

도 1에 나타내는 예에서는, 접착제를 통해 편광 필름(1)과 광학 필름(2, 3)이 접합된 적층체에의 활성 에너지선의 조사가, 조사 장치(18)의 전후에 있는 접합용 니프 롤(20, 21)과 권취전 니프 롤(22, 23)의 사이에서 적층체에 장력을 가한 상태로 행해지게 되어 있다. 이에 한하지 않고, 예를 들어 일본 특허 공개 제 2009-134190호 공보에 개시된 바와 같은, 반송 방향을 따라서 원호형으로 형성된 볼록 곡면, 전형적으로는 롤의 외주면에 지지된 상태에서, 활성 에너지선을 조사하는 것도 바람직하다. 특히, 활성 에너지선의 조사에 의해 열이 발생하여, 제품에 악영향을 미칠 가능성이 있을 때는, 후자와 같이 적층체가 롤의 외주면에 지지된 상태에서 거기에 활성 에너지선을 조사하는 것이 바람직하고, 이 경우, 적층체를 지지하는 롤은, 10 내지 60℃ 정도의 범위에서 온도 조절할 수 있게 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 활성 에너지선 조사 장치는, 조사 부위에 1개만 설치해도 좋지만, 적층체의 유동 방향을 따라 2개 이상 설치하고, 복수 광원으로부터의 조사로 하는 것도, 적산 광량을 효과적으로 높이는 데에 있어서 유효하다.

자외선을 조사하여 접착제를 경화시키는 경우, 사용하는 자외선 광원은 특별히 한정되지 않지만, 파장 400nm 이하에 발광 분포를 갖는, 예를 들어 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 케미컬 램프, 블랙 라이트 램프, 마이크로웹 여기 수은등, 메탈 할라이드 램프 등을 사용할 수 있다. 에폭시 화합물을 활성 에너지선 경화성 성분으로 하는 접착제를 이용하는 경우, 일반적인 중합 개시제가 나타내는 흡수 파장을 고려하면, 400nm 이하의 광을 많이 갖는 고압 수은등 또는 메탈 할라이드 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(C)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 총 에너지)으로 100 내지 1500 mJ/㎠가 되도록 하는 것이 바람직하다. 접착제에의 적산 광량이 지나치게 적으면, 활성 에너지선 경화형 접착제의 경화 반응이 부족하여, 충분한 접착 강도가 발현되기 어렵게 되고, 한편 그 적산 광량이 지나치게 크면, 광원으로부터 복사되는 열 및 접착제가 중합할 때에 발생하는 열에 의해, 활성 에너지선 경화형 접착제의 황변이나 편광 필름의 열화를 일으킬 가능성이 있다.

또한, 1회의 자외선 조사로 필요한 적산 광량을 달성하려고 하면, 발열에 의해 필름이 150℃를 초과하는 고온이 되는 경우도 있고, 그 경우에는 편광 필름의 열화 등을 일으킬 가능성이 있다. 이러한 사태를 피하기 위해 상술한 바와 같이 자외선 조사 장치를 필름의 반송 방향을 따라서 복수 설치하여, 복수회로 나눠 조사하는 것이 유효하다.

표준으로서, 1개소의 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.

이상과 같이 하여 제조되는 편광판은, 접착제의 두께가 설정된 범위 내로 제어되어, 편광판을 구성하는 필름 사이에 있어서의 접착 강도의 편차가 작고, 접착제층에 있어서의 기포 결함 등도 적어, 제품으로서의 품질 안정성에도 우수한 것이 된다.

또한, 본 실시 형태의 방법은, 편광 필름(1)과 광학 필름(2 또는 3)과의 접합에 이용하는 접착제의 굴절률이 광학 필름(2 또는 3)을 구성하는 열가소성 수지의 굴절률과 0.03 이상 상이한 것이 전제가 된다. 그로 인해, 편광 필름의 양면에 광학 필름(2, 3)을 각각 접합하는 경우에, 제1 광학 필름(2)을 편광 필름(1)에 접합하기 위한 접착제와 제1 광학 필름(2)과의 굴절률차가 0.03 이상이며, 제2 광학 필름(3)을 편광 필름(1)에 접합하기 위한 접착제와 제2 광학 필름(3)과의 굴절률차가 0.03 이상이면, 편광 필름(1)의 양면에 형성되는 접착제 각각에 대하여, 본 실시 형태의 방법을 적용할 수 있다. 물론 이 경우에도, 편광 필름(1)의 한쪽 면에 접합되는 광학 필름(2 또는 3)과 접착제의 조합에 대해서만, 본 실시 형태의 방법을 적용해도 상관없다. 단, 제1 광학 필름(2)을 편광 필름(1)에 접합하기 위한 접착제와, 제1 광학 필름(2)과의 굴절률차 및 제2 광학 필름(3)을 편광 필름(1)에 접합하기 위한 접착제와 제2 광학 필름(3)과의 굴절률차가 모두 0.03 미만이면 이러한 조합의 편광판을 제조할 때에는, 본 실시 형태의 방법을 적용할 수 없다.

또한, 한쪽의 광학 필름과 접착제의 굴절률차는 상술한 관계를 만족하지만, 다른 쪽의 광학 필름과 접착제의 굴절률차는 상술한 관계를 만족하지 않는(0.03 미만임) 경우에는, 접착제와의 굴절률차가 0.03 이상 있는 광학 필름이 적용되는 측의 접착제의 도포 두께에 대하여 본 실시 형태의 방법을 적용하여, 편광판을 제조할 수 있다. 예를 들어, 제1 광학 필름(2)을 편광 필름(1)에 접합하기 위한 접착제와 제1 광학 필름(2)과의 굴절률차가 0.03 이상이며, 제2 광학 필름(3)을 편광 필름(1)에 접합하기 위한 접착제와 제2 광학 필름(3)과의 굴절률차가 0.03 미만이면 제1 광학 필름(2)을 편광 필름(1)에 접합하기 위한 접착제의 도포 두께에 대하여 본 실시 형태의 방법을 적용하여, 편광판을 제조할 수 있다. 이 경우에도 굴절률차가 0.03 이상 있는 제1 광학 필름과 접착제의 조합에 대하여는, 접착제의 두께가 균일화되고, 결함이 적은 편광판을 제조할 수 있다. 추가로는 후술하는 실시예에 나타낸 바와 같이, 굴절률차가 0.03 미만인 제2 광학 필름(3)과 접착제의 조합에 대하여는, 사실상 결함이 발생하지 않을 정도의 접착제 두께로 함으로써, 편광 필름(1)의 양면 모두 결함이 대폭 저감된 편광판을 제조할 수도 있다.

[실시예]

이하에 실시예 및 비교예를 나타내어, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해서 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 나타내는 실험은, 본 발명에 의한 효과를 확인하기 위해서 행한 것으로, 예를 들어 편광 필름을 끼우고, 두께가 측정되는 접착제와는 반대측에 도포되는 접착제의 두께는 거기에 결함이 발생하지 않도록, 실제 조업으로 채용되는 최적의 값보다는 두껍게 설정한다는 것을 부기한다. 또한 이하의 예에서, 굴절률은 전부 온도 20℃에서 D선에 의해 측정한 값이다.

도 3은, 이하의 실시예 및 비교예에서 이용한 장치의 배치를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

도 3에 나타내는 배치는, 먼저 설명한 도 1에 비해, 이하의 2점이 다를 뿐이고, 상이점 이외의 부위에는 도 1과 동일한 부호를 부여하고 있기 때문에 이들 부위의 상세한 설명은, 도 1의 설명을 참조하면 된다.

도 1에 대한 도 3의 상이점:

(1) 편광 필름(1)의 양면에 각각 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)을 접합한 후의 적층체에 활성 에너지선(자외선)을 조사할 때, 그 적층체의 제2 광학 필름(3)측을 조사용 권부 롤(26)의 외주면에 밀착시키면서, 그 적층체를 끼워서 권부 롤(26)의 반대측에 배치된 활성 에너지선(자외선) 조사 장치(18)로부터, 적층체가 제1 광학 필름(2)측에 자외선을 조사하도록 한 점 및,

(2) 분광 간섭식 막 두께 측정기를 1대 밖에 가지고 있지 않았기 때문에, 제1 광학 필름(2)에 도포된 접착제의 두께를 제1 분광 간섭식 막 두께 측정기(15)로 계측하여, 제2 광학 필름(3)에 도포된 접착제의 두께는 계측하지 않은 점.

또한, 분광 간섭식 막 두께 측정기(15)로서, 오쯔까 덴시(주)제의 반사 분광 막 두께 측정기 「FE-2900CCD」를 사용했다. 이 분광 간섭식 막 두께 측정기는, 먼저 설명한 분광 간섭법에 의해 막 두께를 측정하는 것이고, 광원은 D₂/I₂ 램프, 그의 분광 파장 영역은 230 내지 800nm, 분해능은 1.3nm이라고 되어 있다. 그리고, 미리 설정된 계측 간격마다 피측정물의 막 두께를 계측하여, 동일하게 미리 설정된 시간마다, 위에서 계측된 개별의 막 두께값을 집계하여, 그 시간내의 평균 막 두께를 출력하도록 되어 있고, 또한 미리 설정된 시간 내에 얻어지는 개별의 막 두께값 중 이상치라고 판정된 데이터는 자동적으로 제외하여 평균 막 두께를 출력하도록 되어 있다.

[실시예 1]

(0) 실험에 사용한 재료

이 예에서는, 제1 광학 필름(2)로서, 두께가 60㎛, 폭이 1330mm에서, 롤로부터 공급되는 시클로올레핀계 수지제의 2축 배향성 위상차 필름 「제오노아」 [닛본 제온(주)으로부터 입수, 굴절률 1.53]을 이용하여, 제2 광학 필름(3)으로서, 두께가 80㎛, 폭이 1330mm에서 역시 롤로부터 공급되는 트리아세틸셀룰로오스 필름 「KC8UX2MW」 [코니카 미놀타 옵토(주)에서 입수, 굴절률 1.48]을 이용했다. 편광 필름(1)과 제1 광학 필름(2)과의 접착에 이용한 접착제 및 편광 필름(1)과 제2 광학 필름(3)과의 접착에 이용한 접착제는, 모두 에폭시 화합물과 광중합 개시제를 포함하여, 실질적으로 용제를 포함하지 않는 에폭시계 광경화형 접착제이고, 그 굴절률은 1.49이었다.

(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 트리아세틸셀룰로오스 필름을 각각 15m/분의 라인 속도로 유동 방향이 동일하게 되도록 공급했다. 상기 시클로올레핀계 수지 필름(2)의 편광 필름(1)에 접합되는 면에는, 그라비아 롤(11)을 구비하는 제1 도공기(10) [후지기계(주)제의 「마이크로챔버 닥터」]를 사용하여, 상기의 에폭시계 광경화형 접착제를 도포했다. 또한, 상기 트리아세틸셀룰로오스 필름(3)의 편광 필름(1)에 접합되는 면에도, 그라비아 롤(13)을 구비하는 제2 도공기(12) [동일하게 후지기계(주)제의 「마이크로챔버 닥터」]를 사용하여, 상기의 에폭시계 광경화형 접착제를 도포했다.

도공기(10, 12)에 설치된 그라비아 롤(11, 13)을 필름의 반송 방향에 대하여 역방향으로 회전시켰다. 그리고, 트리아세틸셀룰로오스 필름(3)측의 제2 도공기(12)로서는, 그것이 구비하는 그라비아 롤(13)의 회전 주속도를 15m/분으로 하고 필름상에 약 4.5㎛의 두께로 접착제가 도포되도록 설정했다. 이것은, 제2 도공기(12)로 도포된 접착제의 두께를 계측하지 않고, 따라서 그 막 두께 제어도 행하지 않기 때문에 거의 결함이 나타나지 않는 두께로 접착제가 도포되도록 한 것이다. 한편, 시클로올레핀계 수지 필름(2)측에서는, 제1 도공기(10)가 구비하는 그라비아 롤(11)의 회전 주속도를 21m/분의 초기 설정으로 하고 약 2.6 ㎛의 두께로 접착제가 도포되도록 했다.

(B) 계측 공정

제1 도공기(10)의 하류측에 배치된 분광 간섭식 막 두께 측정기(15)에 의해, 시클로올레핀계 수지 필름(2)의 접착제 도공면측에서, 도포 두께를 0.5초의 계측 간격으로 1분간(120회) 측정하여, 그 1분간의 평균값이 계측 두께 X로서 순차 출력되도록 했다. 그리고 후술하는 제어 공정(D)을 설치해서 이 계측 두께 X를 제어하면서 150분간 조업을 행하고, 그 150분간에 얻어진 계측 두께 X( 데이터수 150)의 평균값 및 표준 편차를 구하고, 결과를 표 1에 나타냈다.

(C) 접합 공정

접착제가 도포된 시클로올레핀계 수지 필름(2) 및 트리아세틸셀룰로오스 필름(3)을, 각각의 접착제 도포면을 편광 필름(1)과 중첩시켜 이들을 접합용 니프 롤(20, 21)에 의해 240 N/cm의 선압으로 끼웠다. 니프 롤(20, 21)을 통과한 후의 시클로올레핀계 수지 필름(2)/편광 필름(1)/트리아세틸셀룰로오스 필름(3)의 적층체는 그 트리아세틸셀룰로오스 필름(3)측이, 20℃로 설정된 조사용 권부 롤(26)의 외주면에 밀착하도록, 길이 방향에 600N/m의 장력을 걸어 접합전과 동일 라인 속도 15m/분으로 그 시클로올레핀계 수지 필름(2)측에 자외선 조사 장치(18)로부터의 자외선을 조사하면서 반송했다. 자외선 조사 장치(18)는(주)GS유아사 제조이고, 그것이 구비하는 자외선 램프인 「EHAN1700NAL 고압 수은 램프」 2등으로부터 자외선을 조사했다. 자외선의 적산 광량은 2등 합쳐서 330 mJ/㎠이었다. 이렇게 해서 접착제층을 경화시켜, 편광 필름(1)의 한쪽면에 시클로올레핀계 수지 필름(2)이, 다른 면에는 트리아세틸셀룰로오스 필름(3)이 접합된 편광판(4)을 제작하여, 권취 롤(30)에 권취했다.

(D) 제어 공정

제어 공정에서는, 위의 계측 공정에서 요구되는 계측 두께 X가, 설정 두께 Y=2.6㎛에 비교하여 5％ 이상 이격되어 있는 경우, 즉 |X-Y|≥0.13㎛이 되었을 경우에, 제1 도공기(10)에 설치된 그라비아 롤(11)의 회전 주속도를 0.5m/분 단위로 증가 감속하면서, 접착제의 도포 두께를 설정 두께 Y에 근접하도록 제어했다.

[비교예 1]

실시예 1에 있어서, 제어 공정(D)을 형성하지 않고, 즉 계측 공정(B)으로 얻어지는 계측 두께 X가 변화해도 제1 도공기(10)가 구비하는 그라비아 롤(11)의 회전 속도를 바꾸지 않고, 적층체를 제조하여 계속해서 마찬가지로 자외선 조사를 행하여 편광판을 제작했다. 150분간 조업했을 때의 계측 두께 X의 평균값 및 표준 편차를 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

실시예 1에 있어서, 시클로올레핀계 수지제의 2축 배향성 위상차 필름 「제오노아」 대신에 두께가 38㎛에서 폭이 1330mm의 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 [미쯔비시 주시(주)로부터 입수, 굴절률 1.60]을 제1 광학 필름(2)로서 사용하고, 또한 트리아세틸셀룰로오스 필름 「KC8UX2MW」 대신에 실시예 1에서는 제1 광학 필름(2)으로 한 시클로올레핀계 수지제의 2축 배향성 위상차 필름 「제오노아」를 제2 광학 필름(3)으로서 사용하고, 기타는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판을 제작했다. 150분간 조업했을 때의 계측 두께 X의 평균값 및 표준 편차를 표 1에 나타냈다.

[비교예 2]

실시예 2에 있어서, 제어 공정(D)을 형성하지 않고, 즉 계측 공정(B)으로 얻어지는 계측 두께 X가 변화하더라도 제1 도공기(10)가 구비하는 그라비아 롤(11)의 회전 속도를 바꾸지 않고, 적층체를 제조하여, 계속해서 마찬가지로 자외선 조사를 행해서 편광판을 제작했다. 150분간 조업했을 때의 계측 두께 X의 평균값 및 표준 편차를 표 1에 나타냈다.

[비교예 3]

실시예 1에 있어서, 시클로올레핀계 수지제의 2축 배향성 위상차 필름 「제오노아」 대신에 두께 40㎛에서 폭 1330mm의 트리아세틸셀룰로오스제의 2축 배향성 위상차 필름 「KC4FR-1」 [코니카 미놀타 옵토(주)로부터 입수, 굴절률 1.48]을 제1 광학 필름(2)으로 사용하고, 기타는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판을 제작했다. 이 경우, 제1 광학 필름(2)으로 사용한 트리아세틸셀룰로오스 필름의 굴절률이 접착제의 굴절률에 가깝기 때문에, 계측 공정(B)에 있어서 접착제의 두께를 계측할 수 없고, 따라서 접착제의 도포 두께를 제어할 수 없었다.

[편광판의 결함 평가 시험]

상술한 실시예 및 비교예에서 1330mm 폭으로 얻어진 편광판 중, 양단부 각각 40mm 폭 부분을 제외하는 중앙의 1250mm 폭 부분을 유효폭으로서, 그 유효폭 내에서 유동방향 3300mm의 길이에 걸치는 면(1.25m×3.3m≒4㎡)에 관하여, 육안 관찰로 휘점이 되고 있는 곳을 마크하여, 그 마크한 곳을 확대 배율 100배의 돋보기로 더욱 관찰해서 기포인지 여부를 확인한 뒤, 기포이면 그 크기를 이하의 요령으로 구했다. 즉, 관찰되는 기포가 의사 타원형(원을 포함한다)이면 가장 긴 직경을 기포의 크기로 하여 기포가 선상이면 그 선의 길이를 기포의 크기로 했다. 그리고, 크기가 100㎛ 이상인 기포의 수를 세고, 그 수가 1 ㎡당 0.3개보다 적은 경우, 즉 관찰한 4㎡의 면적에 있어서 0개 또는 1개의 경우를 「OK」, 그 수가 1㎡당 0.3개 이상의 경우, 즉 관찰한 4㎡의 면적에 있어서 2개 이상의 경우를 「NG」로 해서 결과를 주된 변수와 동시에 표 1에 통합했다. 표 중, 광학 필름의 란에 있는 「COP」는 시클로올레핀계 수지를, 「PET」는 폴리에틸렌테레프탈레이트를, 「TAC」는 트리아세틸셀룰로오스를 각각 의미한다. 또한, 돋보기로 관찰된 100㎛ 이상의 크기의 기포는, 그것이 들어가도록 필름을 40mm×40mm의 크기로 잘라내서 현미경으로 관찰한 바, 모두, 편광 필름(1)과 제1 광학 필름(2)과의 사이에 개재하는 접착제층에 있는 것을 확인했다.

표 1에 나타내는 대로, 제어 공정(D)을 설치하지 않은 비교예 1 및 2는 접착제의 계측 두께가 변동하고, 그것에 따라 얻어진 편광판에 기포 결함을 보인 데 대하여, 제어 공정(D)을 설치해서 접착제의 계측 두께 X가 설정 두께 Y에 비교하여 5％ 이상 이격되었을 때에는 도포 두께를 바꾸도록 한 실시예 1 및 2는 설정 두께 Y에 비교하여 계측 두께가 대략 5％ 이내의 변동에 억제되어 있고, 기포 결함도 적은 것을 알 수 있다. 한편, 비교예 3과 같이 접착제의 굴절률과 광학 필름의 굴절률과의 차가 0.03 미만인 경우에는, 분광 간섭식 막 두께 측정기로 접착제의 도포 두께를 계측하는 것은 불가능하다.

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
15 제1 분광 간섭식 막 두께 측정기
16 제2 분광 간섭식 막 두께 측정기
18 활성 에너지선(자외선) 조사 장치
20, 21 접합용 니프 롤
22, 23 권취 전 니프 롤
24 가이드 롤
26 조사용 권부 롤
30 권취 롤

Claims (3)

1. (A) 열가소성 수지제의 광학 필름에, 접착제의 도포 두께의 제어부를 갖는 도공기를 이용하여 접착제를 도포하고, 20℃에서 D선에 의해 측정되는 상기 광학 필름의 굴절률이 1.4 내지 1.7의 범위에 있고, 20℃에서 D선에 의해 측정되는 상기 접착제의 굴절률이 20℃에서 D선에 의해 측정되는 상기 광학 필름의 굴절률과 0.03 이상 상이한 공정,
   (B) 분광 파장 영역을 800nm 이하의 범위 내로 설정한 분광 간섭법에 의해, 도포된 상기 접착제의 두께를 계측하는 공정,
   (C) 상기 광학 필름의 접착제 도포면에 폴리비닐알코올계 수지제의 편광 필름을 중첩하고, 상기 편광 필름에 대하여 상기 광학 필름을 가압하여, 상기 편광 필름과 상기 광학 필름을 상기 접착제를 통해 접합하는 공정, 및
   (D) 0.5 내지 5㎛의 범위 내로 설정되는 상기 접착제의 설정 두께 Y와 상기 접착제의 계측 두께 X에 기초하여 상기 제어부를 제어하는 공정
   을 구비하는 편광판의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 접착제의 설정 두께 Y에 대한, 상기 접착제의 계측 두께 X와 상기 접착제의 설정 두께 Y와의 차의 절대값의 비율이 소정값 이상이 되었을 때에 상기 제어부가 제어되는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 접착제의 설정 두께 Y에 대한, 상기 접착제의 계측 두께 X와 상기 접착제의 설정 두께 Y와의 차의 절대값의 비율이 5％ 이상이 되었을 때에 상기 제어부가 제어되는 방법.

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