KR20130018572A - 수지 부재의 접합 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 레이저광을 사용한 수지 부재의 접합에 있어서, 파단을 억제함과 함께, 원하는 접합 형상이 안정적으로 얻어지는 수지 부재의 접합 방법을 제공하는 것이다.
적어도 일부가 겹치도록 복수의 수지 부재를 배치하는 공정과, 회전 가능한 원통 형상 또는 구 형상의 유리제의 가압 부재(50)로 수지 부재의 중첩부를 가압하면서 가압 부재(50)를 주사시킴과 함께, 가압 부재(50)를 통해서 중첩부에 레이저광 L을 조사하는 공정을 구비하고, 레이저광을 조사하는 공정에서는 가압 부재(50)와 중첩부 사이에 가압 부재(50)의 가압면보다도 넓은 가압면을 갖는 상간 부재(40)를 배치하는 것을 특징으로 한다.

Description

수지 부재의 접합 방법 {JOINING METHOD FOR RESIN MEMBERS}

본 발명은 수지 부재의 접합 방법에 관한 것이며, 보다 특정적으로는 액정 표시 장치, 일렉트로 루미네센스(EL) 표시 장치, 플라즈마 디스플레이, 전계 방출 디스플레이 등의 화상 표시 장치 등에 사용되는 편광 필름 등의 원재료 필름의 레이저광에 의한 접합 방법에 관한 것이다.

종래, 액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치에 있어서, 편광 필름 등을 포함하는 광학 필름이 사용되고 있다.

이러한 편광 필름의 제조 방법으로는 띠 형상의 폴리비닐알코올(PVA)계 원재료 필름을 선단부 측으로부터 송출하면서 소정의 이동 경로로 통과시키고, 상기 이동 경로 중에서 연신함으로써 편광 필름으로 하는 방법이 채용되고 있다.

예를 들어, 띠 형상의 폴리비닐알코올계 원재료 필름이 롤 형상으로 권회되어 이루어지는 원재료 롤로부터 원재료 필름을 송출하면서, 복수의 롤러로 이동 경로를 규제함으로써, 염색욕 등의 각종 욕조 내에 원재료 필름을 통과시켜 염색하고, 또한 염색된 필름을 이동 경로 중에서 연신함으로써 편광 필름으로 하는 방법이 채용되고 있다.

그런데, 이러한 편광 필름의 제조 방법에서는 롤러 등으로 규제된 이동 경로 중에서 원재료 필름마다 그 선단부 측을 수작업으로 통과시키는 것은 매우 번잡하고 또한 시간을 낭비하는 것이므로, 선행하는 원재료 필름의 종단부 측에 다음 원재료 필름의 선단부 측을 접합시켜서, 순차 연속해서 편광 필름으로 하는 것이 행하여지고 있다.

이때의 접합 수단으로서는, 종래 점착 테이프나 접착제 등의 접착 접합 수단, 리벳이나 실 등에 의한 봉합 접합 수단, 히트 실러 등에 의한 가열 용융 접합 수단(예를 들어 일본 특허 공개 2007-171897호 공보(특허문헌 1), 일본 특허 공개 2010-8509호 공보(특허문헌 2)) 등이 채용되고 있다.

그러나, 상기 접합에서는 각각 하기와 같은 문제를 갖고 있다.

·점착 테이프나 접착제 등에 의한 접착 접합에 있어서의 문제점

팽윤, 염색과 같은 약액에 침지시키는 공정에 있어서, 점착제나 접착제가 약액에 녹아 나옴으로써 약액을 오염시키고, 제품으로의 이물질 부착의 요인이 될 수 있는 것 외에, 점착제나 접착제가 유동화함으로써 접합 강도가 저하되고, 연신 공정에서 원하는 연신 배율에 도달하기 전에 원재료 파단이 발생하는 경우가 있다.

·리벳이나 실 등에 의한 봉합 접합에 있어서의 문제점

접합 부분에서 주름이 발생함으로써, 편광 필름의 연신 불균일의 원인이 된다. 또한 접합 강도가 낮기 때문에, 접착 접합 수단과 마찬가지로, 원하는 연신 배율에 도달하기 전에 원재료 파단이 발생하는 경우가 있다.

·히트 실러 등에 의한 가열 용융 접합에 있어서의 문제점

히트 실러로는 좁은 영역만을 가열하는 것이 어렵기 때문에, 광역의 가열 및 주위로의 열 전달에 의해 접합부 및 그 주변부의 결정성이 높아짐으로써 국소적으로 단단해진다. 이로 인해, 편광 필름의 특성을 향상시키기 위해서 연신 부하를 크게 하면, 원재료 파단이 발생하는 경우가 있다.

이에, 상기 접합 이외에 일본 특허 제3929958호(특허문헌 3)에 개시되어 있는 바와 같이, 2매의 수지 부재가 접합되는 영역을 가공용 헤드의 출구 측에 회전 가능하게 구비된 구체 또는 원형륜에 의해 압접함과 함께, 구체 또는 원형륜을 통해서 레이저 광을 조사함으로써, 2매의 수지 부재를 접합하는 접합 방법을 고려할 수 있다.

일본 특허 공개 2007-171897호 공보 일본 특허 공개 2010-8509호 공보 일본 특허 제3929958호

또한, 편광 필름을 제조하는 경우와 같이 원재료 필름의 폭이 큰 수지 필름을 수지 부재로서 사용한 경우에, 상기 특허문헌 3의 방법으로 접합하면, 도 7에 도시하는 바와 같이, 가공용 헤드(150)의 구체 또는 원형륜은 중첩부를 부분적으로 가압하기 때문에, 복수의 수지 부재(100)를 소정의 위치에서 고정하는 것이 곤란해지며, 원하는 접합 형상을 안정적으로 얻는 것이 곤란하다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여, 레이저광을 사용한 수지 부재의 접합에 있어서, 파단을 억제함과 함께, 원하는 접합 형상이 안정적으로 얻어지는 수지 부재의 접합 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 수지 부재의 접합 방법은 적어도 일부가 겹치도록 복수의 수지 부재를 배치하는 공정과, 회전 가능한 원통 형상 또는 구 형상의 유리제의 가압 부재로 수지 부재의 중첩부를 가압하면서 상기 가압 부재를 주사시킴과 함께, 상기 가압 부재를 통해서 상기 중첩부에 레이저광을 조사하는 공정을 구비하고, 레이저광을 조사하는 공정에서는 상기 가압 부재와 상기 중첩부 사이에 상기 가압 부재의 가압면보다도 넓은 가압면을 갖는 상간 부재를 배치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수지 부재의 접합 방법에 의하면, 수지 부재의 중첩부와 가압 부재 사이에 가압면이 넓은 상간 부재를 배치하고 있으므로, 상간 부재에 의해 중첩부를 소정의 위치에서 고정할 수 있다. 이로 인해, 수지 부재의 중첩부를 가압 부재가 주사하면서 레이저광을 조사해도 가압 부재의 국소적인 가압이 완화되기 때문에, 수지 부재의 중첩부가 소정 위치로부터 어긋나는 것을 억제할 수 있으므로, 원하는 접합 형상을 안정적으로 얻을 수 있다.

또한, 수지 부재의 중첩부가 소정의 위치로부터 어긋나는 것을 억제하고, 가압 부재를 통해서 레이저광을 조사할 수 있으므로, 중첩부에서 충분한 접합 상태를 갖는 접합부를 형성할 수 있다. 이로 인해, 접합한 수지 부재를 연신한 경우이더라도 접합부에서의 파단을 억제할 수 있다.

이상에서, 본 발명은 레이저광을 사용한 수지 부재의 접합에 있어서, 파단을 억제함과 함께, 원하는 접합 형상이 안정적으로 얻어지는 수지 부재의 접합 방법을 제공할 수 있다.

상기 수지 부재의 접합 방법에 있어서, 바람직하게는 레이저광을 조사하는 공정에서는 단층 또는 복수층의 러버 또는 수지로 구성된 상간 부재를 사용하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 가압 부재의 가압 및 회전에 의해 수지 부재의 중첩부가 휘는 것이나 소정 위치로부터 어긋나는 것을 억제할 수 있다.

상기 수지 부재의 접합 방법에 있어서, 바람직하게는 수지 부재를 배치하는 공정에서는 3㎛ 이상 500㎛ 이하의 두께를 갖는 수지 부재를 사용하는 것을 특징으로 한다.

두께가 3㎛ 이상이면 기계적 강도의 저하를 억제할 수 있고, 500㎛ 이하이면 광학 특성의 저하를 억제할 수 있어, 화상 표시 장치에 적용해도 박형화를 실현할 수 있다.

상기 수지 부재의 접합 방법에 있어서, 바람직하게는 조사하는 공정에서는 800㎚ 이상 11000㎚ 이하의 파장의 적외선 레이저를 조사하는 것을 특징으로 한다.

상기 수지 부재의 접합 방법에 있어서, 바람직하게는 수지 부재를 배치하는 공정에서는 수지 부재로서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수지 부재의 접합 방법은 접합부에서의 파단을 억제할 수 있으므로, 수지 부재로서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 사용하면, 큰 연신이 요망되는 편광 필름을 포함하는 광학 필름에 적절하게 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 수지 부재의 중첩부와 가압 부재 사이에 상간 부재를 배치하므로, 레이저광을 사용한 수지 부재의 접합에 있어서, 원하는 접합 형상이 안정적으로 얻어지는 수지 부재의 접합 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에 사용하는 장치를 개략적으로 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에서 원재료 필름을 접합해서 편광 필름의 제조 장치에 공급하는 모습을 개략적으로 도시하는 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에서의 원재료 필름을 접합하기 위한 접합 장치를 개략적으로 도시하는 측면도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에서 적어도 일부가 겹치도록 복수의 수지 부재를 배치한 상태를 개략적으로 도시하는 평면도.
도 5는 본 발명의 실시 형태에서 적어도 일부가 겹치도록 복수의 수지 부재를 배치한 상태를 개략적으로 도시하는 측면도.
도 6은 본 발명의 실시 형태에서 원재료 필름을 접합한 상태를 개략적으로 도시하는 평면도.
도 7은 특허문헌 1의 접합 방법으로 중첩부의 폭이 큰 수지 필름을 접합하는 상태를 개략적으로 도시하는 평면도.

이하에 본 발명의 수지 부재의 접합 방법에 따른 일 실시 형태에 대하여 편광 필름의 제조 방법에 적용하는 사례를 들어서 설명한다.

구체적으로는 띠 형상의 폴리비닐알코올계 수지 필름끼리를 접합하고, 이들의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 연속해서 연신 장치에 공급함으로써 편광 필름을 제조하는 경우를 예시하면서 설명한다.

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

상기 연신 장치는 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 띠 형상의 폴리비닐알코올계 수지 필름(이하, 「원재료 필름」, 혹은 간단히 「필름」이라고도 함)이 롤 형상으로 권회된 원재료 롤로부터 원재료 필름(1)을 송출하기 위한 원재료 필름 공급부(3)와, 송출된 원재료 필름(1)을 소정의 약액에 침지시키기 위한 복수의 침지욕(4)과, 상기 침지욕(4) 내에 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 침지되고 또한 연신된 필름을 편광 필름으로서 롤 형상으로 권취하기 위한 편광 필름 권취부(10)를 구비하고 있다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 복수의 침지욕(4)으로서 필름의 흐름 방향 상류 측으로부터 순서대로 폴리비닐알코올계 수지 필름을 팽윤시키는 팽윤액이 저류된 팽윤욕(4a), 팽윤된 필름을 염색하는 염색액이 저류된 염색욕(4b), 필름을 구성하고 있는 수지의 분자쇄를 가교시키는 가교제액이 저류된 가교욕(4c), 욕 내에서 필름을 연신하기 위한 연신욕(4d) 및 상기 연신욕(4d)을 통과한 필름을 세정하는 세정액이 저류된 세정욕(4f)이라고 하는 5종류의 침지욕(4)을 연신 장치는 구비하고 있다.

또한, 상기 연신 장치는 필름(1)의 이동 경로에서의 세정욕(4f)의 하류측이며, 또한 권취부(10)의 상류측에, 필름(1)에 부착된 세정액을 건조시키는 건조 장치(11), 구체적으로는 건조 오븐을 구비하고 있다.

또한, 상기 연신 장치에서는 건조 장치(11)로 건조된 필름의 양면 측에 롤 형상으로 권회된 표면 보호 필름(예를 들어, 트리아세틸셀룰로오스 필름이나 시클로올레핀 중합체 필름) 등의 적층용 필름(12)이 배치되어 있다. 건조 후의 필름의 양면에 적층용 필름(12)을 적층시키기 위한 라미네이트 장치를 연신 장치는 구비하고 있다.

연신부로서는 소위 롤 연신 수단이 채용되어 있다. 즉, 이동 경로 중에 있어서, 필름(1)을 사이에 끼움 지지하고 또한 흐름 방향 하류 측으로 송출하도록 구성된 쌍을 이루는 닙 롤러(9a)가 복수 세트 배치되고, 또한 흐름 방향 하류 측의 세트의 주위 속도가 상류 측보다도 고속으로 되어서 이루어지는 구성이 채용되어 있다.

또한, 상기 연신 장치는 도 2에 도시하는 바와 같이, 원재료 필름(1)의 말단부(1a)가 규제된 이동 경로로 통과되기 전에, 구체적으로는 침지욕(4)으로 통과되기 전에 원재료 필름(1)의 말단부(1a)와 상기 원재료 필름(1)에 이어서 이동 경로 내로 통과시키는 새로운 원재료 필름(1)의 선단부(1b)를 레이저 용착에 의해 연결하기 위한 접합 장치(도 3 참조)를 구비하고 있다.

또한, 도 2에서는 레이저 조사에 의해 접합된 부분을 검은색(30)으로 도시하고 있다.

이어서, 도 3을 참조하여, 본 실시 형태의 접합 장치에 대해서 설명한다. 또한, 도 3은 접합되는 신구의 원재료 필름의 중첩부를 그 한쪽의 측면에서 보았을 때의 접합 장치의 측면을 도시한다.

이 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 접합 장치는 필름의 말단부(1a)와 선단부(1b)의 중첩부 상에 배치되는 상간 부재(40)와, 이 상간 부재(40) 상에 배치되는 가압 부재(50)와, 가압 부재(50) 상방에 배치되는 레이저 조사부(60)를 갖고 있다. 본 실시 형태의 접합 장치는 선행하는 원재료 필름(1)의 말단부(1a)와, 이에 연결하는 새로운 원재료 필름(1)의 선단부(1b)를 상하로 중첩시키고, 이 중첩부를 상간 부재(40)를 통해서 가압 부재(50)로 가압하면서, 레이저 조사부(60)로부터 레이저광 L을 조사함으로써, 말단부(1a)와 선단부(1b)의 계면부를 가열 용융시켜서 용착시킬 수 있도록 구성되어 있다.

상간 부재(40)는 시트 형상으로 형성되어 있고, 한쪽 면이 가압면이며, 이 가압면은 가압 부재(50)의 가압면보다도 넓다.

상간 부재(40)는 가압 부재(50)의 가압 및 회전에 의한 원재료 필름(1)에서의 중첩부의 휨, 어긋남 등을 억제하기 위해서, 원재료 필름(1)에서 접합되는 접합부를 포함하는 중첩부의 대략 전체를 덮도록 배치된다. 원재료 필름(1)에서의 중첩부 이외의 영역의 적어도 일부를 덮도록 배치되어도 좋다.

상간 부재(40)의 두께는 50㎛ 이상 10㎜ 미만이 바람직하고, 1㎜ 이상 5㎜ 미만이 더욱 바람직하다. 50㎛ 이상이면 핸들링이 용이해지고, 1㎜ 이상이면 핸들링이 보다 용이해진다. 10㎜ 미만인 경우에는, 흡수나 산란에 의해 레이저광 L이 중첩부에 도달하는 효율이 내려가는 것을 억제할 수 있고, 5㎜ 미만인 경우, 레이저광 L이 중첩부에 도달하는 효율이 내려가는 것을 보다 억제할 수 있다.

상간 부재(40)는 특별히 한정되지 않지만, 사용하는 레이저광 L의 파장에 대하여 30％ 이상의 광 투과율을 갖는 것이 바람직하고, 50％ 이상의 광 투과율을 갖는 것이 더욱 바람직하다.

상간 부재(40)를 구성하는 재료는 예를 들어 광 투과성이 양호한 러버나 쿠션성이 있는 수지 재료 등인 것이 바람직하다. 이러한 재료로서, 예를 들어 실리콘 러버, 우레탄 러버 등의 고무계 재료나 폴리에틸렌 등의 수지 재료를 사용할 수 있다.

상간 부재(40)는 단층이어도 좋고, 복수층이어도 좋다. 상간 부재(40)가 복수층인 경우, 상기 재료의 층 외에, 예를 들어 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 노르보르넨 수지, 시클로올레핀 중합체, 폴리메타크릴산메틸, 폴리이미드, 트리아세틸셀룰로오스 등을 적층해서 사용할 수 있다.

가압 부재(50)는 사용하는 레이저광 L에 대하여 높은 투명성을 나타내는 유리로 구성되어 있다. 가압 부재(50)는 원재료 필름(1)의 중첩부를 주사 가능하다.

가압 부재(50)는 회전 가능한 원통 형상 또는 구 형상이며, 상간 부재(40) 상을 가압하면서 회전함으로써 주사 가능하다.

원통 및 구의 직경으로서는 2㎜ 이상 30㎜ 이하가 바람직하고, 5㎜ 이상 20㎜ 이하가 더욱 바람직하다. 2㎜ 이상인 경우, 접합되는 수지 부재에 조사되는 레이저 빔의 크기가 작아지는 것을 억제할 수 있으므로, 레이저 조사 위치와 접합하고 싶은 위치의 위치 정렬이 용이해진다. 5㎜ 이상인 경우, 레이저 조사 위치와 접합 위치의 위치 정렬이 보다 용이해진다. 30㎜ 이하인 경우, 유리 중에서의 레이저광 흡수가 발생하는 것을 억제할 수 있어, 손실에 의한 에너지 이용 효율의 저하나 축열에 의한 유리 파손의 위험을 저감할 수 있다. 20㎜ 이하인 경우, 레이저광 흡수를 보다 억제할 수 있음과 함께, 유리 파손의 위험성을 보다 저감할 수 있다.

가압 부재(50)를 구성하는 재료는 유리제이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 석영, 무알칼리 유리, 템팩스, 파이렉스, 바이코어, D263, OA10, AF45 등을 사용할 수 있다.

가압 부재(50)는 바람직하게는 3msec 이상 600msec 이하, 보다 바람직하게는 5msec 이상 500msec 이하의 가압 시간에서의 가압이 가능해지도록 구성된다.

가압 부재(50)는 바람직하게는 0.5kgf/㎠ 이상 200kgf/㎠ 이하, 보다 바람직하게는 30kgf/㎠ 이상 150kgf/㎠ 이하의 가압 강도가 가능해지도록 구성되어 있다.

레이저광 L의 이용 효율을 높이기 위해서, 가압 부재(50)는 사용하는 레이저광 L의 파장에 대하여 높은 투명성을 갖는 것이 바람직하고, 50％의 광 투과율을 갖는 것이 바람직하고, 70％ 이상의 광 투과율을 갖는 것이 더욱 바람직하다.

레이저 조사부(60)는 신구 원재료 필름(1)의 중첩부를 따라서 가압 부재(50)를 통해서 레이저광 L을 조사한다. 가압 부재(50)는 주사 가능하며, 레이저 조사부(60)의 레이저 광원도 가압 부재(50)와 동시에 주사 가능하다. 이러한 구성으로서, 레이저 조사부(60)는 예를 들어 집광 렌즈에 의해 원하는 빔 크기로 집광된 스폿 빔을 신구 원재료 필름(1)의 중첩부를 따라서 주사시키기 위한 기구를 갖는다.

본 실시 형태에서는, 레이저 조사부(60)로부터 조사되는 레이저광 L은 신구 원재료 필름(1)을 중첩시킨 중첩부의 중간(계면)에 한쪽 혹은 양쪽으로 도포 등의 수단에 의해 배치된 광 흡수제에 의해 흡수되고 발열시키는 역할을 담당하는 것으로, 사용하는 광 흡수제의 흡수 감도가 높으면, 레이저의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 조사하는 레이저광 L은 가시광 영역 혹은 적외선 영역을 갖는 반도체 레이저, 파이버 레이저, 펨토초 레이저, 피코초 레이저, YAG 레이저 등의 고체 레이저, CO₂ 레이저 등의 가스 레이저 등이 바람직하고, 저렴하면서 또한 면 내 균일한 레이저 빔이 용이하게 얻어지는 반도체 레이저나 파이버 레이저가 보다 바람직하다. 또한, 원재료 필름(1)의 분해를 피하고, 용융을 촉진하는 목적으로 순간적으로 높은 에너지를 투입하는 펄스 레이저보다도 연속파의 CW 레이저의 쪽이 바람직하다.

레이저 조사부(60)로부터 조사하는 레이저광 L의 출력(파워), 빔 크기, 형상, 조사 횟수, 주사 속도 등은 접합하는 대상이 되는 원재료 필름(1) 및 광 흡수제의 광 흡수율과 같은 광학 특성이나 융점, 유리 전이점 Tg와 같은 열 특성 등의 차이에 대하여 적절히 선택된다. 레이저 조사부에 의한 강도 높은 접합을 얻기 위해서, 레이저 조사부(60)는 바람직하게는 200W/㎠ 이상 10000W/㎠ 이하, 보다 바람직하게는 300W/㎠ 이상 5000W/㎠ 이하, 특히 바람직하게는 1000W/㎠ 이상 3000W/㎠ 이하의 파워 밀도를 갖는 레이저광 L을 조사 가능하도록 구성되어 있다.

또한, 레이저 조사부(60)는 조사 레이저 파워 밀도를 만족시키는 파워로 신구 원재료 필름 중첩 폭의 1/10 이상 5배 이하의 조사 빔 면적(조사 폭 또는 스폿 직경)을 갖도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 조사 폭이 중첩 폭의 1/10 이상인 경우, 중첩부 중의 접합부가 크므로, 접합 후에 반송할 때에 요동하는 것을 억제하고, 양호한 반송성의 저해를 억제할 수 있다. 조사 폭이 5배 이하의 폭으로 레이저광 L을 조사하면, 접합 및 연신 특성에 미치는 영향이 작고, 또한 에너지 이용 효율이 양호하다. 이 관점에서, 조사 폭은 중첩 폭의 1/5 이상 3배 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 레이저 조사부(60)는 바람직하게는 5J/㎠ 이상 400J/㎠ 이하, 더욱 바람직하게는 10J/㎠ 이상 300J/㎠ 이하, 특히 바람직하게는 30J/㎠ 이상 150J/㎠ 이하의 적산 조사량을 조사 가능하도록 구성되어 있다.

레이저광 L의 빔 형상은 원형이어도 좋고, 높은 파워 밀도를 얻기 위해서 선 형상이어도 좋다. 또한, 원통 형상의 유리제 가압 부재(50)를 사용하는 경우에는 레이저 빔은 선 형상이 된다.

또한, 본 실시 형태에서의 접합 장치는 접합하는 원재료 필름(1)을 적재하는 스테이지(도시하지 않음)를 더 가져도 된다. 이러한 스테이지는, 예를 들어 금속, 유리, 수지, 고무, 세라믹 등으로 그 상면부가 형성되어 있는 것을 채용할 수 있다.

또한, 여기에서는 상세하게 설명하지 않지만, 상기와 같은 접합 장치에는 일반적인 레이저 용착 장치 및 그 주변 기기에서 사용되는 다양한 기구를 채용할 수 있다.

계속해서, 전술한 접합 장치 및 연신 장치를 사용해서 편광 필름을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에서는 띠 형상의 원재료 필름(1)을 팽윤욕(4a)에 침지시켜서 팽윤시키는 팽윤 공정과, 팽윤된 필름을 염색욕(4b)에 침지시켜서 염색하는 염색 공정과, 염색된 필름을 가교욕(4c)에 침지시켜서 필름을 구성하는 수지의 분자쇄를 가교시키는 가교 공정과, 상기 가교 공정 후의 필름을 연신욕(4d) 내에서 연신하는 연신 공정과, 상기 연신 공정 후의 필름을 세정하는 세정 공정과, 상기 세정된 필름을 건조 장치(11)로 건조시키는 건조 공정과, 상기 건조 후의 필름에 표면 보호 필름을 적층시키는 적층 공정을 실시한다.

그리고, 본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법은 하나의 원재료 롤을 원재료 필름 공급부(3)에 세트하고, 이 원재료 필름 공급부(3)로부터 원재료 필름을 연속적으로 송출하고, 그 이동 경로에서 상기 공정을 실시시켜서 최종적으로 적층 공정이 종료된 제품(편광 필름)을 편광 필름 권취부(10)에서 롤 형상으로 권취하는 권취 공정을 실시함으로써 이루어진다.

또한, 전술한 접합 장치를 사용하여, 원재료 롤의 권취 공정이 종료되기 전에 새로운 원재료 롤로부터 원재료 필름을 조출하고, 이 새로운 원재료 필름의 선단부(1b)를 선행하고 있는 원재료 롤의 말단부(1a)에 접합하는 접합 공정을 별도 실시함으로써, 계속해서 이 새로운 원재료 롤로부터 원재료 필름을 연신 장치에 공급하여 편광 필름을 연속적으로 제조한다.

상기 공정에 제공하는 원재료 필름은 특별히 한정되지 않지만, 띠 형상의 폴리비닐알코올계 수지 필름으로서는 편광 필름으로서 사용되는 폴리비닐알코올계 고분자 수지 재료이며, 폴리비닐알코올 필름, 부분 비누화 폴리비닐알코올 필름 또는 폴리비닐알코올의 탈수 처리 필름 등을 사용할 수 있다.

통상, 이들의 원재료 필름은 상기에 설명한 바와 같이 롤 형상으로 권회된 원재료 롤의 상태로 사용한다.

상기 폴리비닐알코올계 원재료 필름의 재료인 중합체의 중합도는 일반적으로 500 이상 10000 이하이며, 1000 이상 6000 이하의 범위인 것이 바람직하고, 1400 이상 4000 이하의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

또한, 부분 비누화 폴리비닐알코올 필름의 경우, 그 비누화도는 예를 들어 물에 대한 용해성의 점에서 75몰％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 98몰％ 이상이며, 98.3몰％ 이상 99.8몰％ 이하의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

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

원재료 필름의 위상차값은 5㎚ 이상 10㎚ 이하의 것이 바람직하다.

또한, 면 내 균일한 편광 필름을 얻기 위해서, 폴리비닐알코올계 원재료 필름 면 내의 위상차 편차는 가능한 한 작은 편이 바람직하고, 원재료 필름으로서의 폴리비닐알코올계 필름의 면 내 위상차 편차는 측정 파장 1000㎚에서 10㎚ 이하인 것이 바람직하고, 5㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

폴리비닐알코올계 원재료 필름은 접합될 때의 흡수(함수) 상태로서는 2질량％ 이상 15질량％ 이하의 흡수율을 갖는 것이 바람직하고, 4질량％ 이상 10질량％ 이하의 흡수율을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 비연결 원재료 필름이 15질량％ 이하의 흡수율을 가지면, 가열 용융부가 수분 증발에 의해 발포되는 것을 억제하여 접합 불량을 저감시킬 수 있다. 흡수율이 10질량％ 이하인 경우에는 접합 불량을 보다 억제할 수 있다. 한편, 흡수율이 2질량％ 이상인 경우에는 접합되지 않은 원재료 필름의 가열 시의 수지 유동성이 양호하여, 접합 효율의 저하를 억제할 수 있다. 흡수율이 4질량％ 이상인 경우에는, 접합 효율의 저하를 보다 억제할 수 있다.

또한, 상기 광 흡수율에 대해서는 니혼 분꼬우사제, 자외 가시 근적외 분광 광도계, 제품명 「V-670」을 사용해서 적분구 모드에 의해 대상 파장 영역의 투과율: T(％)와 반사율: R(％)을 측정하고, 다음 식을 계산해서 구할 수 있다.

광 흡수율: A(％)=100-T-R

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

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

(팽윤 공정)

본 공정에서는 예를 들어 원재료 필름 공급부(3)로부터 송출되는 원재료 필름을 롤러(9)에 의해 이동 속도를 일정하게 유지하면서, 물로 채워진 팽윤욕(4a)으로 안내해서 수중에 원재료 필름을 침지시킨다.

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

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

팽윤액의 온도는 20℃ 이상 45℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 25℃ 이상 40℃ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

원재료 필름이 팽윤액에 침지되는 침지 시간은 2초 이상 180초 이하로 하는 것이 바람직하고, 10초 이상 150초 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 30초 이상 120초 이하로 하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 이 팽윤욕 중에서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 길이 방향으로 연신해도 좋고, 그때의 연신 배율은 팽윤에 의한 신전(伸展)도 포함하여 1.1배 이상 3.5배 이하 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 침지시킴으로써, 2색성 물질을 필름에 흡착시키는 방법을 채용해서 이 염색 공정을 실시할 수 있다.

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

유기 염료로서는, 예를 들어 레드 BR, 레드 LR, 레드 R, 핑크 LB, 루비 BL, 보르도 GS, 스카이블루 LG, 레몬 옐로우, 블루 BR, 블루 2R, 네이비 RY, 그린 LG, 바이올렛 LB, 바이올렛 B, 블랙 H, 블랙 B, 블랙 GSP, 옐로우 3G, 옐로우 R, 오렌지 LR, 오렌지 3R, 스칼릿 GL, 스칼릿 KGL, 콩고 레드, 브릴리언트 바이올렛 BK, 스프러 블루 G, 스프러 블루 GL, 스프러 오렌지 GL, 다이렉트 스카이블루, 다이렉트 패스트 오렌지 S, 퍼스트 블랙 등을 사용할 수 있다.

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

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

구체예로서는, 콩고 레드와 스프러 블루 G, 스프러 오렌지 GL과 다이렉트 스카이블루의 조합 또는 다이렉트 스카이블루와 퍼스트 블랙의 조합 등을 들 수 있다.

상기 염색욕의 염색액으로서는 상기 2색성 물질을 용매에 용해한 용액을 사용할 수 있다. 용매로서는, 물을 일반적으로 사용할 수 있지만, 물과 상용성이 있는 유기 용매를 더 첨가해서 사용해도 좋다.

이 염색액에서의 2색성 물질의 농도로서는, 0.010질량％ 이상 10질량％ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하고, 0.020질량％ 이상 7질량％ 이하의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.025질량％ 이상 5질량％ 이하로 하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 2색성 물질로서 요오드를 사용하는 경우, 염색 효율을 한층 향상시킬 수 있다는 점에서, 요오드화물을 더 첨가하는 것이 바람직하다.

이 요오드화물로서는, 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 염색욕에서 0.010질량％ 이상 10질량％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.10질량％ 이상 5질량％ 이하로 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 바람직하고, 1:7 내지 1:70의 범위로 하는 것이 특히 바람직하다.

상기 염색욕으로의 필름의 침지 시간은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.5분 이상 20분 이하의 범위로 하는 것이 바람직하고, 1분 이상 10분 이하의 범위가 더욱 바람직하다. 또한, 염색욕의 온도는 5℃ 이상 42℃ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하고, 10℃ 이상 35℃ 이하의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.

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

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

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

(가교 공정)

이어서, 가교제액을 저류하는 가교욕(4c)에 필름을 도입하고, 가교제액 중에 필름을 침지시켜서 가교 공정을 실시한다.

가교제로서는 종래 공지된 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들어 붕산, 붕사 등의 붕소 화합물이나, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 사용할 수 있다. 이들의 가교제는 1종만을 사용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다. 2종류 이상의 가교제를 병용하는 경우에는, 예를 들어 붕산과 붕사의 조합이 바람직하고, 또한 그 첨가 비율(몰비)은 4:6 내지 9:1의 범위로 하는 것이 바람직하고, 5.5:4.5 내지 7:3의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 6:4로 하는 것이 가장 바람직하다.

상기 가교욕의 가교제액으로서는 가교제를 용매에 용해한 것을 사용할 수 있다.

용매로서는, 예를 들어 물을 사용할 수 있지만, 또한 물과 상용성이 있는 유기 용매를 병용해도 좋다. 상기 가교제액에서의 가교제의 농도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1질량％ 이상 10질량％ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하고, 2질량％ 이상 6질량％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

상기 가교욕 중의 가교제액에는 편광 필름에 면 내 균일한 특성을 부여시키기 위해서 요오드화물을 첨가해도 좋다.

이 요오드화물로서는, 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 있으며, 이들을 첨가하는 경우에서의 요오드화물의 함유량은 0.05질량％ 이상 15질량％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.5질량％ 이상 8질량％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

가교제와 요오드화물의 조합으로서는, 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 가교욕에서의 가교제액의 온도는 통상 20℃ 이상 70℃ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하고, 폴리비닐알코올계 수지 필름의 침지 시간은 통상 1초 이상 15분 이하의 범위 내의 임의의 시간으로 할 수 있으며, 5초 이상 10분 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기 가교 공정에서는 가교욕 중에서 필름을 길이 방향으로 연신해도 좋고, 이때의 누적된 총 연신 배율은 1.1배 이상 5.0배 이하 정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 가교 공정으로서는 염색 공정과 마찬가지로, 가교제액 중에 침지시키는 처리 방법 대신에, 가교제 함유 용액을 도포 또는 분무하는 방법에 의해 실시해도 좋다.

(연신 공정)

연신 공정은 염색, 가교된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 예를 들어 누적된 총 연신 배율이 2배 이상 8배 이하 정도가 되도록 그 길이 방향으로 연신하는 공정이다. 연신 공정으로서, 예를 들어 습식 연신법을 채용할 수 있으며, 이 습식 연신법에서는 연신욕에 저류된 용액 중에 필름을 침지시킨 상태에서 그 길이 방향으로 장력을 가하여 연신을 실시한다.

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

이 용액의 용매로서는 물, 에탄올 혹은 각종 유기 용매를 적절히 사용할 수 있다. 그 중에서도, 붕산 및/또는 요오드화 칼륨을 각각 2질량％ 이상 18질량％ 이하 정도 첨가한 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 이 붕산과 요오드화 칼륨을 동시에 사용하는 경우에는, 그 함유 비율(질량비)은 1:0.1 내지 1:4정도, 보다 바람직하게는 1:0.5 내지 1:3 정도의 비율로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 연신욕에서의 용액의 온도로서는, 예를 들어 40℃ 이상 67℃ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하고, 50℃ 이상 62℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

(세정 공정)

세정 공정은, 예를 들어 물 등의 세정액이 저류된 세정욕에 필름을 통과시킴으로써, 이보다 앞의 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, 그 농도는 통상 0.1질량％ 이상 10질량％ 이하, 바람직하게는 3질량％ 이상 8질량％ 이하가 된다.

또한, 세정액의 온도는 10℃ 이상 60℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 15℃ 이상 40℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 세정 처리의 횟수, 즉 세정액에 침지된 후, 세정액으로부터 들어올리는 반복 횟수는 특별히 한정되지 않고 복수이어도 좋고, 복수의 세정욕에 첨가물의 종류나 농도가 상이한 물을 저류해 두고, 이들에 필름을 통과시킴으로써 세정 공정을 실시해도 좋다.

또한, 필름을 각 공정에서의 침지욕으로부터 들어올릴 때에는, 액 흘림의 발생을 방지하기 위해서, 종래 공지된 핀치롤 등의 액 자름 롤을 사용하거나, 에어 나이프에 의해 액을 닦아내는 등의 방법에 의해, 여분의 수분을 제거해도 좋다.

(건조 공정)

세정 공정에서 세정을 행한 필름은 건조 장치(11)에 도입하여, 자연 건조, 바람 건조, 가열 건조 등, 적절히 최적인 방법으로 건조시켜서 상기 건조 공정을 실시할 수 있다.

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

나아가, 건조 온도는 상기 방법에 관계없이 필름의 열화를 방지하는 목적으로 가능한 한 저온으로 하는 것이 바람직하다. 건조 온도는 60℃ 이하가 바람직하고, 45℃ 이하가 특히 바람직하다.

(적층 공정) 및 (권취 공정)

본 실시 형태에서는 이상과 같은 공정을 거친 필름을 권취 롤러로 권취하는 권취 공정을 실시함으로써 롤 형상으로 권회된 편광 필름을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 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 필름이 최종적인 총 연신 배율은 원재료 필름에 대하여, 5.25배 이상 8.0배 이하의 범위 중 어느 하나의 연신 배율인 것이 바람직하고, 6.0배 이상 7.0배 이하의 범위 중 어느 하나의 연신 배율인 것이 보다 바람직하다.

상기와 같은 연신 배율이 바람직한 것은, 최종적인 총 연신 배율이 5.25배 이상이면 높은 편광 특성을 갖는 편광 필름을 얻을 수 있고, 8.0배 이하이면, 필름에 파단이 발생하는 것을 억제할 수 있기 때문이다.

(접합 공정)

원재료 롤의 전체 길이에 걸쳐서 상기와 같은 공정을 실시시킴으로써, 편광 필름을 효율적으로 연속해서 제조할 수 있지만, 본 실시 형태에서는 이 원재료 롤의 모두가 연신 장치에 공급되게 되기 전에, 다음 원재료 롤로부터 폴리비닐알코올계 수지 필름(원재료 필름)을 더 조출하여, 이 새로운 원재료 필름의 선단부(1b)를 연신 장치에서 각 공정이 실시되어 있는 원재료 롤의 말단부(1a)에 접합시키는 접합 공정을 실시한다.

접합 공정에서는 우선 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 선행하는 필름의 말단부(1a)와, 새로운 필름의 선단부(1b)의 적어도 일부(중첩부)가 겹치도록 배치한다. 이때의 중첩부의 폭 x1은 0.1㎜ 이상 50.0㎜ 미만이 바람직하고, 0.5㎜ 이상 30.0㎜ 미만이 더욱 바람직하다. 폭 x1이 0.1㎜ 이상이면 반복 고정밀도로 넓은 폭을 갖는 원재료 필름을 중첩해서 배치하는 것이 용이하다. 폭 x1이 0.5㎜ 이상이면 원재료 필름을 중첩해서 배치하는 것이 보다 용이하다. 한편, 폭 x1이 50.0㎜ 미만이면 후술하는 레이저 용착에 의해 접합되지 않는 미접합부를 작게 할 수 있어, 반송 중에 필름의 요동을 억제할 수 있다. 폭 x1이 30.0㎜ 미만이면 반송 중의 필름의 요동을 보다 억제할 수 있다.

원재료 필름의 폭, 즉 중첩부의 길이 x2는 특별히 한정되지 않지만, 50㎜ 이상이어도 좋고, 2000㎜을 초과하여도 좋다. 중첩부에서 이 길이 x2를 후술하는 가압 부재(50)가 회전에 의해 주사한다.

이 공정에서는 3㎛ 이상 500㎛ 이하의 두께를 갖는 원재료 필름을 배치하는 것이 바람직하다. 두께가 3㎛ 이상이면 기계적 강도의 저하를 억제할 수 있고, 500㎛ 이하이면 광학 특성의 저하를 억제할 수 있고, 화상 표시 장치에 적용해도 박형화를 실현할 수 있다.

또한, 이 공정에서는 광 흡수제를 통해서 원재료 필름이 겹치도록 배치하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 말단부(1a)와 선단부(1b)의 접합부에서의 레이저광 L의 광 흡수성을 높이고, 보다 효율적으로 용착을 실시시킬 수 있도록, 말단부(1a)와 선단부(1b) 사이(말단부(1a) 및 선단부(1b)의 표면 중 적어도 어느 하나)에 광 흡수제를 배치한다. 즉, 원재료 필름은 레이저광 L을 투과하는 재료이며, 배치한 광 흡수제로 레이저광 L을 흡수한다.

배치하는 광 흡수제는 사용하는 레이저광을 흡수해서 열을 발생시킬 목적으로, 예를 들어 카본 블랙, 안료, 염료 등을 사용할 수 있다. 이들의 흡수제는 유기 용매 등으로 희석되고, 원재료 필름 중첩부의 한쪽에 미리 적합한 도포 수단에 의해 도포되어 있는 것이 바람직하다. 흡수제는 예를 들어 프탈로시아닌계 흡수제, 나프탈로시아닌계 흡수제, 폴리메틴계 흡수제, 디페닐메탄계 흡수제, 트리페닐메탄계 흡수제, 퀴논계 흡수제, 아조계 흡수제, 디임모늄염, 물 등을 사용할 수 있다. 800㎚ 이상 1200㎚ 이하의 파장을 갖는 레이저광을 사용한 경우의 흡수제로서는, 예를 들어 미국 Gentex사제의 Clearweld(등록 상표)를 사용할 수 있다.

도포 수단으로서는, 예를 들어 디스펜서, 잉크젯 프린터, 스크린 인쇄, 2유체식, 1유체식, 초음파식 스프레이, 스탬퍼, 코터 등의 일반적인 방법을 사용할 수 있다.

이어서, 회전 가능한 원통 형상 또는 구 형상의 유리제의 가압 부재(50)로 중첩부를 가압하면서 가압 부재(50)를 주사시킴과 함께, 가압 부재(50)를 통해서 중첩부에 레이저광 L을 조사한다. 이 공정에서는 가압 부재(50)와 중첩부 사이에 가압 부재(50)의 가압면보다도 넓은 가압면을 갖는 상간 부재(40)를 배치한다.

이 공정에서는 선행하는 필름의 말단부(1a)와 새로운 필름의 선단부(1b)를 중첩시킨 원재료 필름(1)에 상간 부재(40)에 의한 가압을 가하므로, 중첩부를 따라서 가압 부재(50)가 회전 및 가압하더라도, 중첩부의 휨이나 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 이 상태에서, 이 중첩부를 따라서 가압 부재(50)를 통해서 레이저광 L을 주사 및 조사하여, 필름 계면에서 서로의 수지를 상용시켜서 용착부를 형성시킨다. 따라서, 2000㎜를 넘는 넓은 폭(도 4에서의 x2)의 원재료 필름을 접합하는 경우에도, 도 6에 도시하는 바와 같이, 접합부(2)를 안정적으로 형성할 수 있다.

이 공정에서는 중첩부의 휨이나 위치 어긋남을 억제할 수 있다는 관점에서, 단층 또는 복수층의 러버 또는 수지로 구성된 상간 부재(40)를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 이 공정에서는 바람직하게는 가압 부재(50)에 의한 가압 시간을 3msec 이상 600msec 이하로 하고, 보다 바람직하게는 5msec 이상 500msec 이하, 특히 바람직하게는 20msec 이상 150msec 이하로 한다.

가압 시간이 3msec 이상이면 가압 시간이 너무 짧지 않으므로, 레이저광 L의 용융에 의한 접합 반응이 종료되기 전에 가압 부재(50)에 의한 가압을 개방하는 것을 억제할 수 있어, 충분한 접합 상태를 얻을 수 있다. 가압 시간이 5msec 이상이면 용융에 의한 접합 반응이 종료된 후에 가압 부재를 개방하므로, 충분한 접합 상태를 얻을 수 있다. 가압 시간이 20msec 이상이면 보다 충분한 접합 상태를 얻을 수 있다.

한편, 가압 시간이 600msec 이하이면 가압 시간이 너무 길지 않으므로, 접합부 및 그 주변부로의 열전달에 의한 고결정화의 유발을 억제할 수 있으므로, 큰 (예를 들어, 5.25배 이상) 연신 부하를 가한 경우에, 접합부 및 그 주변부에 응력이 집중하는 것을 억제할 수 있다. 가압 시간이 500msec 이하이면, 접합부 및 그 주변부로의 응력을 완화시킬 수 있다. 가압 시간이 150msec 이하이면, 접합부 및 그 주변부으로의 응력을 효과적으로 완화시킬 수 있다.

따라서, 중첩부를 가압하는 시간을 상기 범위 내로 함으로써, 접합한 원재료 필름을 연신한 경우에도, 접합부의 파단을 억제할 수 있다.

여기에서, 상기 가압 시간은 유리제 가압 부재(50)가 정지 가압한 상태에서의 가압 면적 및 유리제 가압 부재(50)의 주사 속도로부터 산출되는 값이다. 예를 들어, 원통 형상의 유리제 가압 부재(50)를 원재료 필름에 접촉시켰을 때의 면적이 1㎜×4㎜로, 가압 부재(50)의 주사(회전) 속도가 50㎜/sec라고 하면, (거리 1㎜)/ (속도 50㎜/sec)가 가압 시간이 되어, 20msec로 산출된다.

또한, 레이저광 L을 집광할 수 있는 집광 렌즈 등의 조리개 기구를 갖는 가압 부재(50)를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 가압 부재(50)를 사용함으로써, 레이저광 L을 중첩부에 확실성을 높여서 조사할 수 있다.

또한, 이 공정에서는 조사하는 레이저광 L로서, 800㎚ 이상 11000㎚ 이하의 파장의 적외선 레이저를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 레이저광을 조사함으로써, 접합 강도를 높여서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 접합할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 접합 방법에서는 폴리비닐알코올계 수지 필름을 접합하는 방법을 설명하고 있지만, 상기 파장의 레이저광 L은 다른 열가소성 수지에도 적용할 수 있다.

이 공정에서는 신구 원재료 필름의 중첩부에서는 각 원재료 필름의 선단부의 충분한 영역이 접합됨으로써 양쪽 선단부가 반송 중에 요동하지 않는 것이 필름의 양호한 반송성을 실현시키는 면에서 바람직하다. 이러한 관점을 고려하면, 신구 원재료 필름의 중첩부에서의 미접합부의 폭이 5㎜ 이하인 것이 바람직하고, 2㎜ 이하인 것이 보다 바람직하며, 0㎜인 (중첩부의 전체면이 접합되어 있는) 것이 더욱 바람직하다.

이상의 공정을 실시함으로써, 본 실시 형태에서의 편광 필름을 포함하는 광학 필름을 제조할 수 있다.

또한, 제조하는 편광 필름의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 5㎛ 이상 40㎛ 이하인 것이 바람직하다. 두께가 5㎛ 이상이면 기계적 강도의 저하를 억제할 수 있고, 40㎛ 이하이면 광학 특성의 저하를 억제할 수 있고, 화상 표시 장치에 적용해도 박형화를 실현할 수 있다.

이와 같이 제조된 광학 필름은 접합부의 접합 강도를 높일 수 있으므로, 팽윤 공정, 염색 공정, 가교 공정, 연신 공정, 세정 공정, 건조 공정 및 적층 공정을 실시한 경우에도 접합부에서의 파단을 억제할 수 있다. 이로 인해, 파단의 문제를 억제하면서 높은 배율(예를 들어, 5.25배 이상)에서의 연신을 실시시킬 수 있다. 따라서, 높은 편향 기능을 부여한 편향 필름을 제조할 수 있다. 또한, 원재료 필름(1)의 접합부를 통과할 때에 연신 부하를 낮추는 등의 연신 조건을 변경하지 않고 연속 통지할 수 있으므로, 본 실시 형태의 접합 방법은 작업 효율의 향상, 생산성의 향상, 수율의 향상 및 재료 손실의 삭감의 효과를 갖는다.

따라서, 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 일렉트로 루미네센스 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 및 전계 방출 디스플레이 등의 각종 화상 표시 장치에서의 편광 필름으로서 사용할 수 있다.

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

광학층으로서는, 요구되는 광학 특성을 만족시키는 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 포함함), 시각 보상 필름, 휘도 향상 필름 등의 화상 표시 장치 등의 형성에 사용되는 필름을 사용할 수 있다.

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

또한, 본 실시 형태에서의 편광 필름의 제조 방법은 이상과 같으나, 본 발명은 본 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명이 의도하는 범위 내에서 적절히 설계 변경 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는 수지 부재로서 편광 필름의 제조에 사용되는 폴리비닐알코올계 수지 필름에 관한 사례를 들고 있지만, 본 발명의 수지 부재는 폴리비닐알코올계 수지 필름에 한정되지 않고, 편광 필름 이외의 용도로서 사용할 수도 있다. 수지 부재는 열가소성 수지인 것이 바람직하고, 열가소성 수지로서는 예를 들어 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 열가소성 폴리이미드, 트리아세틸셀룰로오스, 폴리메틸메타크릴레이트, 시클로올레핀 중합체, 노르보르넨 수지, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드, 폴리부타디엔, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리메틸펜텐, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 에틸렌비닐아세테이트 등을 사용할 수 있다. 이들의 수지 부재는 단층이어도, 복수층이어도 좋고, 적어도 1층이 열가소성 수지로 구성되어 있으면, 특별히 한정되지 않는다.

[실시예]

이어서 실시예를 들어서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

(기본 조건)

·원재료 필름:

폴리비닐알코올 수지 필름((주)구라레이사제, 두께 75㎛, 폭 50㎜, 흡수율 6％)

·중합폭:

1.5㎜ 폭

·유리제 가압 부재:

원통 형상(직경 10㎜, 롤 폭 10㎜)

·상간 부재:

우레탄 러버(두께 5㎜, 경도 90도)

·레이저광:

반도체 레이저(파장 940㎚, 파워 160W, 빔 형상 4㎜×0.6㎜(라인 빔), 파워 밀도 6608W/㎠, 주사 속도 100㎜/sec, 적산 조사량 40J/㎠)

·광 흡수제:

Clearweld LD120C (등록 상표)(미국 젠텍스사제, 용매 아세톤)

하측의 원재료 필름 종단부에 폭 5㎜, 주사 속도 200㎜/sec, 0.4L/min으로 도포

·가압 면적:

1.5㎜ 폭×3㎜(3㎜가 주사 방향의 길이)

·가압 크기:

원재료 필름 중첩부로 가중 150kgf/㎠로 가압

·가압 시간:

3㎜ 길이를 100㎜/sec의 주사 속도로 가압하므로 30msec

(실시예 1)

상기 기본 조건으로 신구 원재료 필름의 접합을 시도한 결과, 신구 원재료 필름은 위치 어긋나지 않고, 양호한 접합을 달성할 수 있었다.

또한, 얻어진 접합체를 도 1에 도시하는 바와 같은 연신 장치에서 연신 배율이 팽윤욕에서는 2.6배, 염색욕에서는 3.4배, 가교욕에서는 3.6배, 연신욕 및 세정욕에서는 6.0배가 되도록 연신하면서, 편광 필름을 배치 제조한 바, 접합부에서 파단하지 않고, 제조 가능하였다.

(실시예 2)

상간 부재를 실리콘 러버(두께 5㎜, 경도 50도)로 변경하는 것 이외는, 상기 기본 조건으로 신구 원재료 필름의 접합을 시도한 결과, 실시예 1과 마찬가지로 신구 원재료 필름은 위치 어긋나지 않고, 양호한 접합을 달성할 수 있었다.

또한, 얻어진 접합체를 실시예 1과 마찬가지의 조건으로 편광 필름을 배치 제조한 바, 접합부에서 파단하지 않고, 제조 가능하였다.

(실시예 3)

상간 부재를 우레탄 러버와 트리아세틸셀룰로오스 필름(후지 필름사제, 두께 80㎛, 비접합 부재 측에 배치)과의 적층 부재로 변경하는 것 이외는 상기 기본 조건으로 신구 원재료 필름의 접합을 시도한 결과, 실시예 1과 마찬가지로 신구 원재료 필름은 위치 어긋나지 않고, 양호한 접합을 달성할 수 있었다.

또한, 얻어진 접합체를 연신욕 및 세정욕에서 5.5배 연신으로 하는 것 이외는 실시예 1과 마찬가지의 조건으로 편광 필름을 배치 제조한 바, 접합부에서 파단하지 않고, 제조 가능하였다.

(실시예 4)

원재료 필름을 트리아세틸셀룰로오스(후지 필름사제, 두께 80㎛)로 변경하는 것 이외는 상기 기본 조건으로 신구 원재료 필름의 접합을 시도한 결과, 실시예 1과 마찬가지로 신구 원재료 필름은 위치 어긋나지 않고, 양호한 접합을 달성할 수 있었다.

(실시예 5)

원재료 필름을 폴리에틸렌테레프탈레이트(두께 50㎛)로 변경하는 것 이외는 상기 기본 조건으로 신구 원재료 필름의 접합을 시도한 결과, 실시예 1과 마찬가지로 신구 원재료 필름은 위치 어긋나지 않고, 양호한 접합을 달성할 수 있었다.

(비교예 1)

상간 부재를 생략하는 것 이외는 상기 기본 조건으로 신구 원재료 필름의 접합을 시도한 결과, 도 7에 도시하는 바와 같이, 유리제 가압 부재의 가압·회전에 의해 신구 원재료 필름이 위치 어긋남을 일으켜, 양호한 접합을 얻을 수 없었다. 이로 인해, 비교예 1에서는 연신할 수 없었다.

이상에서, 본 실시예에 의하면 가압 부재와 수지 필름의 중첩부 사이에 상간 부재를 배치하고, 가압 부재를 통해서 중첩부에 레이저광을 조사함으로써, 파단을 억제함과 함께, 원하는 접합 형상이 안정적으로 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.

이상과 같이 본 발명의 실시 형태 및 실시예에 대해서 설명을 행하였지만, 실시 형태 및 실시예의 특징을 적절히 조합하는 것도 처음부터 예정되어 있다. 또한, 금회 개시된 실시 형태 및 실시예는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기 실시 형태 및 실시예가 아니라 특허 청구 범위에 의해 나타내어지고, 특허 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1 : 필름
1a : 말단부
1b : 선단부
3 : 공급부
4 : 침지욕
4a : 팽윤욕
4b : 염색욕
4c : 가교욕
4d : 연신욕
4f : 세정욕
9 : 롤러
9a : 닙 롤러
10 : 권취부
11 : 건조 장치
12 : 적층용 필름
40 : 상간 부재
50 : 가압 부재
60 : 레이저 조사부
L : 레이저광
x1 : 폭

Claims (5)

1. 적어도 일부가 겹치도록 복수의 수지 부재를 배치하는 공정과,
   회전 가능한 원통 형상 또는 구 형상의 유리제의 가압 부재로 상기 복수의 수지 부재의 중첩부를 가압하면서 상기 가압 부재를 주사시킴과 함께, 상기 가압 부재를 통해서 상기 중첩부에 레이저광을 조사하는 공정을 구비하고,
   상기 레이저광을 조사하는 공정에서는 상기 가압 부재와 상기 중첩부 사이에 상기 가압 부재의 가압면보다도 넓은 가압면을 갖는 상간 부재를 배치하는 것을 특징으로 하는, 수지 부재의 접합 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 레이저광을 조사하는 공정에서는 단층 또는 복수층의 러버 또는 수지로 구성된 상기 상간 부재를 사용하는 것을 특징으로 하는, 수지 부재의 접합 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수지 부재를 배치하는 공정에서는 3㎛ 이상 500㎛ 이하의 두께를 갖는 상기 수지 부재를 사용하는 것을 특징으로 하는, 수지 부재의 접합 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레이저광을 조사하는 공정에서는 800㎚ 이상 11000㎚ 이하의 파장의 적외선 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는, 수지 부재의 접합 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수지 부재를 배치하는 공정에서는 상기 수지 부재로서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는, 수지 부재의 접합 방법.

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