KR20130100957A

KR20130100957A - 편광 필름의 제조 방법

Info

Publication number: KR20130100957A
Application number: KR1020137001133A
Authority: KR
Inventors: 나오유키 마츠오; 마유 시모다; 유우키 나카노
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2013-09-12
Also published as: WO2011158637A1; CN102947734B; JP5764367B2; US20130160935A1; TW201210797A; JP2012053440A; KR101761453B1; TWI594871B; CN102947734A; US9272460B2

Abstract

높은 편광 기능을 갖는 편광 필름을 효율적으로 제조할 수 있는 편광 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명은, 2 이상의 띠 형상의 폴리비닐 알코올계 필름 중 제1 폴리비닐 알코올계 필름을 길이 방향으로 이동시키면서 그 이동 경로에 있어서 상기 제1 폴리비닐 알코올에 적어도 염색과 연신을 실시하고, 또한, 상기 제1 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 말단부에 제2 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 선단부를 연결함으로써, 상기 제1 및 제2 폴리비닐 알코올계 수지 필름에 연속해서 상기 염색과 연신을 적어도 실시하는 편광 필름의 제조 방법이며, 상기 말단부와 상기 선단부를 중첩시킨 배치로 하게 하여 그 계면부를 레이저 용착시킴으로써 상기 연결을 실시하는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법을 제공한다.

Description

편광 필름의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING POLARIZING FILM}

본 발명은 띠 형상의 폴리비닐 알코올계 수지 필름을 길이 방향으로 이동시키면서 그 이동 경로에 있어서 길이 방향으로 연신해서 편광 필름을 제작하는 편광 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

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

이 종류의 편광 필름의 제조 방법으로서는, 원재료가 되는 띠 형상의 폴리비닐 알코올계 수지(PVA) 필름이 롤 형상으로 권회되어 이루어지는 원재료 롤로부터 폴리비닐 알코올계 수지 필름(원재료 필름)을 송출해서 그 원재료 필름의 이동 경로를 규제하고, 원재료 필름을 가이드하는 복수개의 롤러와 각종 약액욕을 구비한 장치에 통과시켜서 연신시키는 방법이 채용되고 있고, 예를 들면, 원재료 필름을 그의 길이 방향으로 이동시켜서 팽윤욕이나 염색욕에 연속해서 침지시킨 후에 전후 2군데에서 상기 롤러로 원재료 필름을 니프하여 그 동안에 있어서 장력을 가해서 상기 연신을 실시시키는 방법이 채용되거나 하고 있다.

그런데, 이 종류의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는, 원재료 롤을 교환할 때마다 다시 새로운 원재료 필름을 롤러 등에 감아서 장치에 세트하는 것은 매우 번잡하고 또한 시간을 낭비하는 것인 점에서, 선행하는 원재료 필름의 말단부에 다음 원재료 롤로부터 조출된 원재료 필름의 선단부를 접합해서 연결시킨 2개의 원재료 필름을 순차적으로 연속해서 편광 필름으로 가공하는 일이 이루어지고 있다.

이 종류의 접합 수단으로서는, 종래, 점착 테이프나 접착제 등의 접착 접합 수단, 리베트나 실 등에 의한 봉합 접합 수단 또는 히트시일러 등에 의한 가열 용융 접합 수단 등이 채용되고 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 방법에서는 각각 하기와 같은 문제를 갖고 있다.

·점착 테이프나 접착제 등에 의한 접착 접합에 있어서의 문제점

팽윤욕, 염색욕 등에 원재료 필름을 침지시키는 공정에 있어서, 접착제의 성분 등이 약액에 용출됨으로써 약액을 오염시키고, 제품에의 이물 부착의 요인이 될 수 있는 데다가, 접착제가 약액에 용해되거나 약액의 성분에 의해 팽윤되거나 함으로써 접합 강도가 저하되고, 연신 공정에 있어서 원하는 연신 배율에 달하기 전에 연결부에 파단을 발생시킬 우려를 갖는다.

·리베트나 실 등에 의한 봉합 접합에 있어서의 문제점

이 방법에서는, 원재료 필름에 리베트나 실을 통과시키기 위한 구멍이 뚫려지게 되므로, 연결부에 장력이 가해진 경우에 상기 구멍을 기점으로 한 파단을 발생시킬 우려를 갖는다.

이것을 방지하기 위해서 구멍 수를 줄여서 구멍의 간격을 넓게 확보시키면, 장력이 가해졌을 때에 주름이 생기기 쉬워져서 연신 얼룩을 발생시킬 우려를 갖는다.

·히트시일러 등에 의한 가열 용융 접합에 있어서의 문제점

상기한 바와 같은 접착 접합이나 봉합 접합에 있어서의 문제점의 해결을 도모할 수 있는 접합 수단으로서, 하기 특허문헌 1 및 2 등에 나타내는 바와 같은 히트시일러에 의해 접합하는 수단이 알려져 있다.

이 방법에서는, 접착 접합에 비해 약액을 오염시킬 우려가 낮고, 봉합 접합과 같이 구멍을 설치할 필요가 없다.

그러나, 히트시일러로는 좁은 영역만을 가열하는 것이 어려우므로 비교적 대면적의 용착 영역이 형성되기 쉽고, 이 용착 영역 및 그 주변은 용착 시에 받은 열에 의해 변성되어 통상적인 부분에 비해 경화된 상태가 되는 경향이 있다.

그 때문에, 연신 시에 이 용착 영역을 끼워서 장력이 가해지면 이 경화된 부위와 통상적인 상태의 부위의 경계 부분에 집중해서 왜곡이 생기기 쉽고, 전체가 원하는 연신 배율에 이르기 전에 해당 영역이 극단적으로 연신될 우려를 갖는다.

따라서, 높은 연신 배율로의 연신을 실시하고자 하면, 연결부에 있어서 원재료 필름의 파단을 발생시킬 우려를 갖는다.

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

편광 필름에 높은 편광 기능을 부여하기 위해서는, 일반적으로는 5.25배 이상의 연신을 원재료 필름에 가하는 것이 요구되지만, 폴리비닐 알코올계 수지로 이루어지는 원재료 필름을 상기에 나타낸 바와 같은 종래의 연결 방법으로 연결한 경우에는, 5.25배 이상의 연신 부하에 연결부가 견디지 못하고 파단을 일으킬 우려를 갖는다. 이 때문에, 연결부가 통과하는 동안의 연신 배율을 5.25배 미만으로 변경함으로써 파단을 회피시키는 등의 대책이 이루어지고 있다.

그러나 상기한 바와 같은 회피책을 선택한 경우에 있어서는, 연결부 전후의 연신 배율은 원하는 배율(5.25배 이상)로는 되어있지 않은 점에서 제품으로서 사용할 수 없어 재료 손실을 발생시키게 된다.

이와 같이 연결된 폴리비닐 알코올계 수지로 이루어지는 원재료 필름을, 그 연결부도 포함해서 연속해서 5.25배 이상의 연신 배율로 연신하면서 이동시키는 것은 곤란하고, 또한, 이러한 연신 및 이동을 가능하게 하는 바와 같은 연결 방법은 지금까지 제안되지 않고 있다.

즉, 종래의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는, 높은 편광 기능을 갖는 편광 필름을 효율적으로 제조하는 것이 어렵다는 문제를 갖고 있으며, 본 발명은 이러한 문제의 해결을 도모하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 관한 편광 필름의 제조 방법은, 2 이상의 띠 형상의 폴리비닐 알코올계 필름 중 제1 폴리비닐 알코올계 필름을 길이 방향으로 이동시키면서 그 이동 경로에 있어서 그 제1 폴리비닐 알코올에 적어도 염색과 연신을 실시하고, 또한, 상기 제1 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 말단부에 제2 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 선단부를 연결함으로써, 상기 제1 및 제2 폴리비닐 알코올계 수지 필름에 연속해서 상기 염색과 연신을 적어도 실시하는 편광 필름의 제조 방법이며,

상기 말단부와 상기 선단부를 중첩시킨 배치로 하여 그 계면부를 레이저 용착시킴으로써 상기 연결을 실시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 연신을 행하는 2 이상의 띠 형상의 폴리비닐 알코올계 필름 내의 선행하는 제1 띠 형상의 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 말단부와, 이것에 연결하는 제2 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 선단부가 레이저 용착에 의해 접합되는 점에서, 접착제 등의 사용에 의해 접착 접합되는 경우에 비해 약액이 오염되거나, 그 약액에 의해 접합 강도가 저하되거나 할 우려가 억제될 수 있다.

또한, 레이저 용착에서는, 레이저가 지극히 좁은 영역만을 선택적으로 가열할 수 있는 점에서, 전체적인 가열을 필요로 하는 히트시일러에 비해 변성(경화) 영역이 형성되는 것을 억제시킬 수 있다.

따라서, 연신을 가하는 데에 있어서, 히트시일러로 용착을 행한 경우보다 왜곡 집중이 생기기 어려운 연결부를 형성시킬 수 있다.

이것에 의해, 예를 들면, 5.25배 이상의 연신 공정에 있어서도 파단이 발생하지 않는 연결이 가능해지고, 연결부가 통과하는 경우에 있어서도 연신 조건을 변경하지 않고 원재료 필름에 연속적으로 연신을 가할 수 있음으로써, 작업 효율의 향상, 생산성의 향상, 수율의 향상 및 재료 손실의 삭감 효과를 얻을 수 있다.

또한, 편광 필름으로 이용되는 폴리비닐 알코올계 수지 필름을 이와 같이 레이저 용착시키는 것에 관해서는 종래예가 없으며, 이것은 본 발명에 의해 최초로 달성되는 것이다.

도 1은 일 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에 사용하는 장치를 도시한 개략 사시도이다.
도 2는 원재료 필름을 연결해서 편광 필름의 제조 장치에 공급하는 모습을 나타낸 개략 사시도이다.
도 3은 원재료 필름을 연결하기 위한 연결 장치의 주요부의 기구를 도시한 개략 정면도이다.
도 4는 다른 양태의 편광 필름의 제조 방법에 있어서 형성되는 원재료 필름의 연결부를 도시하는 정면도이다.
도 5는 실시예 1에서 형성된 연결부의 모습을 나타내는 현미경 사진이다.
도 6은 비교예 1에서 형성된 연결부의 모습을 나타내는 현미경 사진이다.
도 7은 실시예 1과 비교예 1에 있어서의 연신의 모습을 나타내는 그래프이다.
도 8은 2장의 PVA 필름을 연결한 시료를 수중에서 인장 시험을 했을 때의 차이를 나타내는 그래프이다.

이하에 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.

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

본 실시 형태의 연신 장치는, 띠 형상의 폴리비닐 알코올계 수지 필름(이하 「원재료 필름」, 혹은, 간단하게 「필름」이라고도 한다)이 롤 형상으로 권회된 원재료 롤로부터 상기 원재료 필름(1)이 송출되는 원재료 필름 공급부(3)와, 송출된 원재료 필름(1)을 소정의 약액에 침지하기 위한 복수의 침지욕(4)과, 그 침지욕(4) 내에 상기 원재료 필름(1)을 통과시키듯이 원재료 필름(1)의 이동 경로를 규제하는 복수의 롤러(9)와, 그 이동 경로중에서 원재료 필름(1)을 연신하는 연신부와, 복수의 침지욕(4)에 침지되고 또한 연신된 필름을 편광 필름으로서 롤 형상으로 권취하는 편광 필름 권취부(10)가 구비되어 있다.

도 1 및 도 2는 바람직한 연신 장치의 일 양태를 나타내는 개략 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 침지욕(4)으로서, 필름의 유동 방향 상류측으로부터 순서대로, 폴리비닐 알코올계 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 그 연신욕(4d)에 통과시켜진 필름을 세정하는 세정액이 저류된 세정욕(4f)이라는 5종류의 침지욕(4)이 연신 장치에 구비되어 있다.

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

또한, 본 양태의 연신 장치에서는, 롤 형상으로 권회된 표면 보호 필름(예를 들면, 트리아세틸셀룰로스 필름이나 시클로올레핀 폴리머 필름) 등의 적층용 필름(12)이 상기 건조 장치(11)로 건조된 필름의 양면측에 각각 배치되어 있고, 건조 후의 필름의 양면에 적층용 필름(12)을 적층시키기 위한 라미네이트 장치가 구비되어 있다.

상기 연신부로서는, 소위 롤 연신부(9a)가 채용되고 있다. 즉, 상기 이동 경로 중에 있어서, 필름을 사이에서 협지하고 또한 유동 방향 하류측에 송출하도록 구성된 쌍을 이루는 니프 롤러(9a)가 복수조 배치되고 또한 유동 방향 하류측의 조의 주속도가 상류측보다 고속으로 되어 이루어지는 구성이 채용되고 있다.

또한, 본 연신 장치는, 2 이상의 원재료 필름을 연속적으로 연신시킬 수 있도록 구성되어 있고, 2 이상의 원재료 필름 내의 제1 원재료 필름의 말단부와, 제2 원재료 필름을 연결하기 위한 장치가 구비되어 있다. 즉, 본 연신 장치에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 선행하는 제1 원재료 필름(1)의 말단부(1a)가 규제된 이동 경로에 통과시켜지기 전에, 구체적으로는 침지욕(4)에 통과시켜지기 전에, 제1 원재료 필름(1)의 말단부(1a)와 그 원재료 필름(1)에 이어서 이동 경로 내에 통과되는 새로운 원재료 필름(제2 원재료 필름)의 선단부(1b)를 레이저 용착으로 연결하기 위한 연결 장치(도 2에 도시하지 않음)가 구비되어 있다.

또한, 도 2에 있어서는, 레이저 조사에 의해 연결된 부분(용착부)을 흑색부(30)로 나타내고 있다.

다음으로, 도 3을 참조하면서 바람직한 연결 장치에 대해서 설명한다.

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

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

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 연결 장치는, 평탄한 상면부를 갖는 스테이지(40)와, 상기 스테이지(40)의 상방에 배치되고 상하 방향으로 이동 가능하게 배치된 가압 부재(50)와, 상기 가압 부재(50)의 상방에 배치된 레이저 광원(도시 생략)을 갖고 있고, 선행하는 제1 원재료 필름(1)의 말단부(1a)와, 이것에 연결하는 새로운 제2 원재료 필름(1)의 선단부(1b)를 상기 스테이지(40) 상에 있어서 상하로 중첩시키고, 상기 중첩 부분을 상기 가압 부재(50)로 가압하면서 상기 레이저 광원으로부터 레이저 광(R)을 조사함으로써, 상기 말단부(1a)와 상기 선단부(1b)의 계면부를 가열 용융시켜서 용착시킬 수 있도록 구성되어 있고, 상기 가압 부재(50)가 레이저 광(R)의 투과성이 우수한 투명한 부재로 구성되어 있다.

또한, 상기 연결 장치에는, 상기 말단부(1a)와 상기 선단부(1b)의 계면부에 있어서의 레이저 광(R)의 광 흡수성을 높이고, 보다 효율적으로 용착을 실시시킬 수 있도록, 상기 계면부에 있어서 면접시키는 상기 말단부(1a)나 상기 선단부(1b) 중 어느 하나의 표면(또는 양면)에 미리 광 흡수제를 도포하는 도포 장치를 구비시키는 것도 가능하다.

또한, 여기서 사용하는 광 흡수제로서는, 레이저 광(R)을 흡수해서 열을 발생 시키는 것이면 특별히 한정되지 않고, 카본블랙, 안료, 염료 등을 사용할 수 있다.

예를 들면, 프탈로시아닌계 흡수제, 나프탈로시아닌계 흡수제, 폴리메틴계 흡수제, 디페닐메탄계 흡수제, 트리페닐메탄계 흡수제, 퀴논계 흡수제, 아조계 흡수제, 디인모늄염 등을 사용할 수 있다.

또한, 800nm∼1200nm의 파장을 갖는 레이저 광(R)을 발하는 레이저 광원을 이용할 경우에는, 예를 들면, 미국 Gentex사제로부터 상품명 「Clearweld」로서 시판의 광 흡수제를 이용할 수 있다.

이들 흡수제는 유기 용매 등으로 희석해서 상기 도포 장치로 도포시킬 수 있고, 그 도포 장치로서는, 예를 들면, 디스펜서, 잉크젯 프린터, 스크린 인쇄기, 2유체식, 1유체식 또는 초음파식 스프레이, 스탬퍼, 코터 등의 일반적인 도포 장치를 채용할 수 있다.

또한, 해당 연결 장치에 있어서 이용하는 레이저 광원의 종류도 특별히 한정되지는 않지만, 이용하는 레이저 광은, 신구 원재료 필름을 중첩시킨 부분에 있어서의 신구 원재료 필름의 계면에 있어서 한쪽 혹은 양쪽의 원재료 필름 표면에 도포하는 등 하여 배치된 광 흡수제에 의해 흡수되고, 발열시키는 역할을 담당하는 것으로서, 이용하는 광 흡수제의 흡수 감도가 높은 파장을 갖는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 레이저 광의 종류로서는, 가시광역 혹은 적외선 영역의 파장을 갖는 반도체 레이저, 파이버 레이저, 펨토 초 레이저, 피코 초 레이저, YAG 레이저 등의 고체 레이저, CO₂ 레이저 등의 가스 레이저를 들 수 있다.

그 중에서도 저렴하고 또한 면내 균일한 레이저 빔을 용이하게 얻을 수 있는 반도체 레이저나 파이버 레이저가 바람직하다.

또한, 원재료 필름의 분해를 피하면서 용융을 재촉하는 목적에 있어서는, 순간적으로 높은 에너지가 투입되는 펄스 레이저보다 연속파의 CW 레이저 쪽이 바람직하다.

레이저 광의 출력(파워), 빔 사이즈 및 형상, 조사 횟수, 또한 주사 속도 등은, 대상이 되는 원재료 필름 및 광 흡수제의 광 흡수율과 같은 광학 특성이나 원재료 필름을 구성하고 있는 폴리머의 융점, 유리 전이점(Tg)과 같은 열 특성 등의 차이에 대하여 적절히 최적화되면 되지만, 레이저가 조사된 부분에 있어서 폴리비닐 알코올계 수지를 효율적으로 유동화시켜서 튼튼한 접합을 얻기 위해서 조사하는 레이저 광의 파워 밀도로서는, 200W/cm² 내지 10,000W/cm²의 범위 내인 것이 바람직하고, 300W/cm² 내지 5,000W/cm²의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 1,000W/cm² 내지 3,000W/cm²의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.

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

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

중첩 폭의 1/3 미만이면, 중첩부의 미접합부가 크고, 접합 후에 반송할 때에 펄럭거려서 양호한 반송성을 저해할 우려를 갖는다.

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

바람직하게는 중첩 폭과 동일한 값 이상 2배 이하이다.

또한, 신구 원재료 필름의 중첩 폭은 0.1mm 이상 10.0mm 미만으로 하는 것이 바람직하고, 0.5mm 이상 5mm 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

이것은, 중첩 폭이 0.1mm 미만이면, 반복 정밀도 좋게 광폭의 원재료 필름을 중첩 배치하는 것이 어렵기 때문이며, 10.0mm 이상이 되면, 미접합부의 형성을 방지하기 위해서 레이저 광을 10.0mm 폭 이상으로 조사할 필요가 생기는 점에서 필요한 에너지가 높아져서 에너지 절약의 관점에서 바람직하지 못하기 때문이다.

또한, 신구 원재료 필름의 중첩부에 있어서는, 미접합부의 폭이 5mm 미만인 것이 바람직하고, 0mm인(중첩부의 전체면이 접합되어 있는) 것이 더욱 바람직하다. 미접합부의 폭이 5mm 미만인 것이 바람직한 것은, 미접합부의 폭이 5mm 이상인 경우에는 미접합부가 필름의 연신을 저해해서 응력 집중에 의한 파단을 초래할 우려가 있기 때문이다.

또한, 레이저 광의 적산 조사량으로서는, 5J/cm² 내지 400J/cm²의 범위 내인 것이 바람직하고, 10J/cm² 내지 300J/cm²의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 30J/cm² 내지 150J/cm²의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.

따라서, 이들 조건을 충족시킬 수 있는 레이저 광원을 연결 장치에 채용하는 것이 바람직하다.

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

레이저 광의 조사 시의 가압 강도로서는, 0.5 내지 100kgf/cm²의 범위 내인 것이 바람직하고, 10 내지 70kgf/cm²의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.

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

유리 부재의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 지나치게 얇으면 왜곡에 의해 양호한 가압이 불가능하고, 지나치게 두꺼우면 레이저 광의 이용 효율이 떨어지므로, 레이저 광이 투과하는 방향에 있어서의 두께가 3mm 이상 30mm 미만인 것이 바람직하고, 5mm 이상 20mm 미만인 것이 더욱 바람직하다.

가압 부재(50)의 재질로서는, 예를 들면, 석영 유리, 무알카리 유리, 텐팍스, 파이렉스(등록상표), 바이콜, D263, OA10, AF45 등을 들 수 있다.

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

또한, 가압 부재(50)를 상기한 바와 같은 유리제의 부재를 이용해서 구성시킬 경우에는, 보다 넓은 면적을 보다 균일하게 가압해서 전역에 걸쳐 양호한 접합을 행하게 할 수 있도록, 폴리비닐 알코올계 수지 필름과 접하는 부분에 상기 유리제 부재보다 쿠션성이 우수한 쿠션층을 형성시킬 수도 있다.

즉, 광 투과성이 양호한 러버 시트나 쿠션성을 갖는 투명 수지 시트 등을 구비한 가압 부재(50)를 채용할 수도 있고, 예를 들면, 배면측이 유리제 부재로 구성되고, 폴리비닐 알코올계 수지 필름과 접하는 전면측이 투명 러버 시트로 구성된 가압 부재(50)를 채용할 수 있다.

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

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

50μm 미만이면 쿠션성이 부족하고, 5mm 이상인 경우에는 해당 쿠션층에 의해 레이저 광의 흡수나 산란이 생겨, 상기 말단부(1a)와 선단부(1b)의 접촉 계면부에 도달하는 레이저 광의 에너지를 저하시킬 우려를 갖는다.

상기 쿠션층은 이용하는 레이저 광 파장에 대하여 30％ 이상의 광 투과율을 갖는 것이 바람직하고, 50％ 이상이 더욱 바람직하다.

또한, 레이저 용착 후에 연결된 원재료 필름을 상기 쿠션층으로부터 박리하기 쉽게 하는 것을 가능하게 하기 위해서, 끈적거림이 없고 또한 쿠션성을 손상시키지 않는 재질의 필름재가 상기 쿠션층의 표면에 배치된 구성으로 하는 것도 가능하다. 이러한 필름재로서는, 예를 들면, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 노르보넨 수지, 시클로올레핀 폴리머, 폴리메타크릴산메틸, 폴리이미드, 트리 아세틸셀룰로오스 등을 들 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 쿠션층은, 스테이지(40)에 있어서의 폴리비닐 알코올계 수지 필름과 접하는 부분에 형성될 수도 있다.

또한, 레이저 용착에 의해 형성된 접합부는, 신구 원재료 필름 중 적어도 어느 한쪽 폭 방향에 대하여 경사져 있도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 신구 원재료 필름 중 적어도 어느 한쪽 폭 방향에 대한 접합부의 경사 각도가 0°를 초과하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 접합부의 경사 각도가 0°를 초과하고 있음으로써, 연신 시에 있어서의 접합부에의 응력 집중을 완화할 수 있다. 또한, 상기한 경사 각도가 커질수록 연신 시의 응력 집중을 보다 완화할 수 있는 반면, 그 경사 각도가 50° 이상이면, 연결 장치의 대형화를 초래하거나, 연결 작업에 걸리는 시간의 장시간화를 초래하거나 할 우려가 있다. 따라서, 예를 들면, 이러한 관점을 고려하여 상기한 접합부의 경사 각도는, 신구 원재료 필름 중 적어도 어느 한쪽 폭 방향에 대하여 0°를 초과하고 50° 미만인 것이 바람직하다.

또한, 상기한 신구 원재료 필름 중 적어도 어느 한쪽 폭 방향에 대하여 접합부가 경사져 있는 듯한 배치로서는, 예를 들면, 신구 원재료 필름의 폭 방향이 서로 평행(양쪽 원재료 필름의 폭 방향의 경사 각도가 0°)하도록 배치되어 있고, 또한, 접합부가 양쪽 원재료 필름의 폭 방향에 대하여 경사져 있듯이 배치되어 있는 바와 같은 양태를 들 수 있다. 또한, 예를 들면, 신구 원재료 필름의 폭 방향이 서로 평행하지 않도록(양쪽 원재료 필름의 폭 방향끼리의 경사 각도가 0°보다 크다) 배치되어 있는 경우에 있어서, 접합부가 어느 한쪽의 원재료 필름의 폭 방향과 평행할 경우나, 양쪽 원재료 필름의 폭 방향의 어느 쪽과도 경사져 있듯이 배치되어 있는 바와 같은 양태를 들 수 있다.

본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는, 중첩시킨 신구 원재료 필름의 중첩 부분을 따라서 레이저 용착을 실시하여 라인 형상의 용착부를 형성시킬 수 있도록 상기 연결 장치가 구성되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, 집광 렌즈에 의해 원하는 빔 사이즈로 집광된 스폿 빔을 중첩 부분을 따라서 주사시키기 위한 기구나, 원통형 렌즈나 회절 광학 소자라는 광학 부재의 사용에 의해 라인 형상의 레이저 빔을 정형해서 원재료 필름의 중첩부에 조사하는 기구, 또한 복수의 레이저 광원을 중첩부를 따라서 배치하고, 무주사로 동시 조사함으로써 일괄 용융 가열 접합하는 기구 등이 구비되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 조사되는 레이저 광의 빔 형상은 원형이어도 선 형상이어도 되지만, 선 형상인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 보다 높은 파워 밀도를 얻을 수 있다.

또한, 여기서는 상술하지 않지만, 상기한 바와 같은 연결 장치에는 일반적인 레이저 용착 장치 및 그의 주변 기기에 있어서 이용되고 있는 여러 가지 기구를 채용할 수 있다.

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

본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는, 2 이상의 띠 형상의 폴리비닐 알코올계 필름 중 제1 폴리비닐 알코올계 필름을 길이 방향으로 이동시키면서 그 이동 경로에 있어서 상기 제1 폴리비닐 알코올에 적어도 염색과 연신을 실시하고, 또한, 상기 제1 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 말단부에 제2 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 선단부를 연결함으로써, 상기 제1 및 제2 폴리비닐 알코올계 수지 필름에 연속해서 상기 염색과 연신을 적어도 실시하는 편광 필름의 제조 방법이며, 상기 말단부와 상기 선단부를 중첩시킨 배치로 하여 그 계면부를 레이저 용착시킴으로써 상기 연결을 실시한다.

보다 구체적으로는, 본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는, 상기 원재료 필름을 팽윤욕(4a)에 침지시켜서 팽윤시키는 팽윤 공정, 팽윤된 필름을 염색욕(4b)에 침지시켜서 염색하는 염색 공정, 염색된 필름을 가교욕(4c)에 침지시켜서 필름을 구성하고 있는 수지의 분자쇄를 가교시키는 가교 공정 및 상기 가교 공정 후의 필름을 연신욕(4d) 내에서 연신하는 연신 공정을 실시한다.

즉, 본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는, 최종적으로 목표의 연신 배율이 되도록 팽윤욕(4a)으로부터 연신욕(4d)의 각 욕에 있어서 연신을 실시한다.

또한, 본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는, 상기 연신 공정 후의 필름을 세정하는 세정 공정, 상기 세정된 필름을 건조 장치(11)로 건조시키는 건조 공정, 상기 건조 후의 필름에 표면 보호 필름을 적층하는 적층 공정을 실시한다.

그리고, 본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법은, 하나의 원재료 롤을 상기 원재료 필름 공급부(3)에 세트하여, 이 원재료 필름 공급부(3)로부터 원재료 필름을 연속적으로 송출하여, 그 이동 경로에 있어서 상기의 공정을 실시시켜서 최종적으로 적층 공정을 끝낸 제품(편광 필름)을 편광 필름 권취부(10)에 있어서 롤 형상으로 권취하는 권취 공정을 실시함으로써 이루어지는 것으로, 복수의 원재료 롤을 준비해 두고, 그 중의 제1 원재료 롤이 종료되기 전에 새로운 제2 원재료 롤로부터 원재료 필름을 조출하여, 이 새로운 원재료 필름의 선단부(1b)를 선행하고 있는 제1 원재료 롤의 말단부(1a)에 연결함으로써 상기 연결을 별도 실시한다.

이에 의해, 계속해서, 이 새로운 원재료 롤로부터 원재료 필름을 연신 장치에 공급하고 적어도 상기 염색과 연신을 실시하여 편광 필름을 연속적으로 제조시킨다.

또한, 이러한 공정에 제공하는 원재료 필름(띠 형상의 폴리비닐 알코올계 수지 필름)으로서는 이하와 같은 것이 채용 가능하다.

본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에 이용하는 원재료 필름으로서는, 편광 필름의 원재료로서 이용되는 폴리비닐 알코올계 고분자 수지 재료로 이루어지는 필름을 이용할 수 있고, 구체적으로는, 예를 들면, 폴리비닐 알코올 필름, 부분 비누화 폴리비닐 알코올 필름 또는 폴리비닐 알코올의 탈수 처리 필름 등을 이용할 수 있다.

통상적으로, 이들 원재료 필름은 상기에 설명한 바와 같이 롤 형상으로 권회된 원재료 롤 상태로 이용된다.

상기 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 형성 재료인 폴리머의 중합도는, 일반적으로 500∼10,000이며, 1,000∼6,000 범위인 것이 바람직하고, 1,400∼4,000 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

또한, 부분 비누화 폴리비닐 알코올 필름의 경우, 그 비누화도는, 예를 들면, 물에의 용해성의 점에서 75몰％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 98몰％ 이상이며, 98.3∼99.8몰％의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

상기 폴리비닐 알코올계 수지 필름으로서는, 물 또는 유기 용매에 용해시킨 원액을 유연 성막하는 유연법, 캐스트법, 압출법 등 임의의 방법으로 성막된 것을 적절히 사용할 수 있다.

원재료 필름의 위상차값은 5nm∼100nm의 것이 바람직하다.

또한, 면내 균일한 편광 필름을 얻기 위해서, 폴리비닐 알코올계 수지 필름 면내의 위상차 변동은 가능한 한 작은 쪽이 바람직하고, 원재료 필름으로서의 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 면내 위상차 변동은 측정 파장 1000nm에 있어서 10nm 이하인 것이 바람직하고, 5nm 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 레이저 접합될 때의 흡수 상태로서는, 2질량％ 내지 15질량％의 흡수율인 것이 바람직하고, 4질량％ 내지 10질량％의 흡수율이 더욱 바람직하다.

연결되기 전의 원재료 필름이 15질량％ 이상의 흡수율을 가지면, 레이저 용착 시에 있어서 가열 용융부에 수분 증발에 의한 발포가 생기기 쉬워져서 접합 불량을 일으킬 우려를 갖는다.

반대로 흡수율이 2질량％ 미만인 경우에는, 원재료 필름을 레이저로 가열한 부분에 있어서의 수지 유동성이 부족해져서 접합 효율의 저하를 초래할 우려를 갖는다.

이러한 점에서, 연결 시에 이용하는 원재료 필름의 흡수율은 상기한 바와 같은 범위 내인 것이 바람직하다.

또한, 이 흡수율에 대해서는, 건조 전후의 질량을 비교함으로써 구해지고, 예를 들면, 폴리비닐 알코올계 수지 필름을 83℃×1시간 가열하여, 그 가열 감량을 가열 전의 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 질량으로 나누어서 구할 수 있다.

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

(팽윤 공정)

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

이에 의해 원재료 필름이 수세되고, 원재료 필름 표면의 오물이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있는 동시에, 원재료 필름을 물로 팽윤시킴으로써 염색 얼룩 등의 불균일성을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.

상기 팽윤욕(4a) 안의 팽윤액에는 물 이외에 글리세린이나 요오드화 칼륨 등을 적절히 첨가해 두어도 되고, 이것들을 첨가할 경우에는, 그 농도는 글리세린이면 5질량％ 이하, 요오드화 칼륨으로는 10질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

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

상기 원재료 필름이 상기 팽윤액에 침지되는 침지 시간은 2∼180초간으로 하는 것이 바람직하고, 10∼150초간으로 하는 것이 보다 바람직하고, 30∼120초간으로 하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 이 팽윤욕 중에서 폴리비닐 알코올계 수지 필름을 길이 방향으로 연신해도 되고, 그 때의 연신 배율은 팽윤에 의한 진전도 포함해서 1.1∼3.5배 정도로 하는 것이 바람직하다.

(염색 공정)

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

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

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

유기 염료로서는, 예를 들어, 레드BR, 레드LR, 레드R, 핑크LB, 루빈BL, 볼드GS, 스카이블루LG, 레몬옐로, 블루BR, 블루2R, 네이비RY, 그린LG, 바이오레드LB, 바이오레드B, 블랙H, 블랙B, 블랙GSP, 옐로3G, 옐로R, 오렌지LR, 오렌지3R, 스카레드GL, 스카레드KGL, 콩고레드, 브릴리안트 바이오레드BK, 수프라블루G, 수프라블루GL, 스플러오렌지GL, 다이렉트 스카이블루, 다이렉트 퍼스트오렌지S, 퍼스트블랙 등을 사용할 수 있다.

이들 2색성 물질은 1종류만 사용해도 되고, 2종류 이상을 병용해도 된다.

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

구체예로서는, 콩고레드와 수프라블루G, 스플러오렌지GL과 다이렉트 스카이블루의 조합, 또는, 다이렉트 스카이불루와 퍼스트블랙의 조합 등을 들 수 있다.

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

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

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

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

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

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

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

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

또한, 이 염색욕 중에서 필름을 길이 방향으로 연신해도 되고, 이 때의 누적한 총 연신 배율은 1.1∼4.0배 정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 염색 공정으로서는, 상술한 바와 같은 염색욕에 침지하는 방법 이외에, 예를 들면, 2색성 물질을 포함하는 수용액을 상기 폴리머 필름에 도포 또는 분무하는 방법을 채용해도 된다.

또한, 본 발명에 있어서는, 염색 공정을 행하지 않고 이용하는 원재료 필름으로서, 미리 2색성 물질이 섞인 폴리머 원료로 성막된 필름을 채용해도 된다.

(가교 공정)

다음으로, 가교제액을 저류하는 가교욕(4c)에 필름을 도입하고, 상기 가교제액중에 필름을 침지해서 가교 공정을 실시한다.

상기 가교제로서는 종래에 공지된 물질을 사용할 수 있다.

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

이들은 1종류만 사용해도 되고, 2종류 이상을 병용해도 된다.

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

상기 가교욕의 가교제액으로서는 상기 가교제를 용매에 용해한 것을 사용할 수 있다.

상기 용매로서는, 예를 들면 물을 사용할 수 있지만, 추가로 물과 상용성이 있는 유기 용매를 병용해도 된다. 상기 가교제액에 있어서의 가교제의 농도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1∼10질량％의 범위로 하는 것이 바람직하고, 2∼6질량％로 하는 것이 보다 바람직하다.

상기 가교욕중의 가교제액에는 편광 필름에 면내 균일한 특성을 부여시키기 위해서 요오드화물을 첨가해도 된다.

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

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

상기 가교욕에 있어서의 가교제액의 온도는 통상적으로 20∼70℃의 범위로 하는 것이 바람직하고, 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 침지 시간은 통상적으로 1초∼15분의 범위 중 어느 시간으로 되고, 5초∼10분으로 되는 것이 바람직하다.

해당 가교 공정에 있어서는, 가교욕 중에서 필름을 길이 방향으로 연신해도 되고, 이 때의 누적한 총 연신 배율은 1.1∼5.0배 정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 가교 공정으로서는, 염색 공정과 마찬가지로 가교제액중에 침지시키는 처리 방법 대신에 가교제 함유 용액을 도포 또는 분무하는 방법으로 실시해도 된다.

(연신 공정)

상기 연신 공정은, 염색, 가교된 폴리비닐 알코올계 수지 필름을, 예를 들면, 누적한 총 연신 배율이 2∼8배 정도가 되도록 그 길이 방향으로 연신하는 공정이며, 습식 연신법에서는 연신욕에 저류된 용액중에 필름을 침지한 상태에서 그 길이 방향으로 장력을 가해서 연신을 실시한다.

연신욕에 저류하는 용액으로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 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 2∼18질량％ 정도 첨가한 용액을 사용하는 것이 바람직하다.

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

상기 연신욕에 있어서의 용액의 온도로서는, 예를 들면, 40∼67℃의 범위로 하는 것이 바람직하고, 50∼62℃로 하는 것이 보다 바람직하다.

(세정 공정)

세정 공정은, 예를 들면, 물 등의 세정액이 저류된 세정욕에 필름을 통과시킴으로써, 이것보다 전의 처리에서 부착된 붕산 등의 불필요 잔존물을 씻어 버리는 공정이다.

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

세정욕의 물에 요오드화 칼륨을 첨가할 경우, 그 농도는 통상 0.1∼10질량％, 바람직하게는 3∼8질량％가 된다.

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

또한, 세정 처리의 횟수, 즉, 세정액에 침지한 후, 세정액으로부터 끌어올리는 반복 횟수는 특별히 한정되지 않고 복수로 해도 되고, 복수의 세정욕에 첨가물의 종류나 농도가 상이한 물을 저류해 놓고, 이들에 필름을 통과시킴으로써 세정 공정을 실시해도 된다.

또한, 필름을 각 공정에 있어서의 침지욕으로부터 끌어올릴 때에는, 액 흘림의 발생을 방지하기 위해서, 종래에 공지된 핀치 롤 등의 액 차단 롤을 이용하거나, 에어나이프에 의해 액을 깎아 떨어뜨리거나 하는 등의 방법으로 여분의 수분을 제거해도 된다.

(건조 공정)

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

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

또한, 건조 온도는 상기 방법에 상관없이 필름의 열화를 방지하는 목적으로 가능한 한 저온으로 하는 것이 바람직하다.

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

(적층 공정) 및 (권취 공정)

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

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

이와 같이 제조되는 편광 필름의 최종적인 총 연신 배율은, 원재료 필름에 대하여 5.5∼8.0배의 범위 중 어느 하나의 연신 배율인 것이 바람직하고, 6.0∼7.0배의 범위 중 어느 하나의 연신 배율인 것이 보다 바람직하다.

상기한 바와 같은 연신 배율이 바람직한 것은, 최종적인 총 연신 배율이 5.5배 미만이면 높은 편광 특성을 갖는 편광 필름을 얻는 것이 어렵고, 8.0배를 초과하면 필름에 파단을 발생시킬 우려를 갖기 때문이다.

(연결 공정)

상기한 바와 같이 본 실시 형태에 있어서는, 하나의 원재료 롤의 모두가 연신 장치에 공급되어버리기 전에, 그 다음 원재료 롤로부터 폴리비닐 알코올계 수지 필름(원재료 필름)을 조출시켜서, 이 새로운 원재료 필름의 선단부(1b)를 연신 장치에서 각 공정이 실시되고 있는 원재료 롤의 말단부(1a)에 연결하는 연결 공정을 실시한다.

이와 같이 선행하는 제1 원재료 필름의 말단부와, 다음 원재료 필름의 선단부를 레이저 접합 수단으로 연결함으로써, 높은 편광 기능을 부여하기 위해서 필요한, 예를 들면, 5.5배 이상의 연신 배율에 있어서도 파단이 발생하지 않는 접합이 가능해지고, 접합부가 통과하는 경우에 있어서도 연신 조건을 변경하지 않고 제2 원재료 필름을 연신하는 공정으로 이행할 수가 있어서 효율적으로 편광 필름을 제조할 수 있다.

즉, 제1 원재료 필름과 제2 원재료 필름을 연신 조건을 바꾸지 않고 연신 장치에 연속 통지할 수 있음으로써, 작업 효율의 향상, 생산성의 향상, 수율의 향상 및 재료 손실의 삭감 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이 연결 공정은, 제1 원재료 필름을 상기 팽윤, 염색, 가교, 연신하는 공정을 완전하게 종료시킨 후에 실시하는 것이 아니라, 이들 공정 후단측에 있어서 이들 공정과 병행하여 실시할 수 있다.

예를 들면, 상기 연결 장치와 상기 팽윤욕(4a) 사이에 어큐뮬레이터를 구비한 연신 장치를 사용해서 제1 원재료 롤을 상기 어큐뮬레이터를 통해서 팽윤욕(4a)에 공급하고, 상기 제1 원재료 롤의 끝 부분에 도달했을 때에, 그 말단부를 정지 상태로 시키면서도 상기 어큐뮬레이터에 축적한 원재료 필름을 팽윤욕(4a) 측에 공급하여, 상기 제1 원재료 필름에 적어도 염색과 연신을 실시하면서 새로운 원재료 롤의 선단부와 상기 말단부의 레이저 용착에 의한 연결을 실시할 수 있다.

상기 연결 공정은, 예를 들면, 상기 제1 폴리비닐 알코올계 수지 필름에 있어서의 상기 염색과 연신이 실시되지 않은 말단부와, 상기 제2 띠 형상의 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 선단부를 중첩시킨 배치로 하게 하고, 중첩시킨 상기 말단부와 상기 선단부의 계면부를 레이저 용착시킴으로써 실시할 수 있고, 선행하는 필름의 말단부(1a)와 새로운 필름의 선단부(1b) 중 어느 한쪽 혹은 양쪽 표면에 광 흡수제를 도포하여, 중첩부의 폭이 0.1mm 이상 10.0mm 미만이 되도록 스테이지(40) 상에서 신구 원재료 필름을 상하에 중첩시킨 배치로 하고, 이 중첩부를 상기 가압 부재(50)로 가압하면서 레이저 광을 이 중첩부에 조사해서 필름 계면에 있어서 서로의 수지를 상용시켜서 용착부(30)를 형성시킴으로써 실시할 수 있다.

이와 같이 레이저 광에 의해 용착시킴으로써, 가열 변성을 받는 영역을 히트시일러에 의한 용착을 행하는 바와 같은 경우에 비해 감소시킬 수 있고, 연신 시에 왜곡 집중이 생기기 어려운 연결부를 형성시킬 수 있다.

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

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

한편, 본 실시 형태에 있어서는 열 변성 영역이 히트시일러로 용착시킨 경우보다 작아지는 점에서 왜곡의 집중이 경감된다.

게다가, 열 변성 영역이 작음으로써 각 욕에서의 약액에 의해 팽윤되기 쉬워진다.

즉, 연화되어 한층 더 왜곡의 집중을 방지시킬 수 있다.

예를 들면, 상기 팽윤욕(4a), 염색욕(4b), 가교욕(4c)을 30℃ 전후의 온도로 하고 있는 경우에서는, 팽윤에 의한 연화 효과는 그다지 기대할 수 없지만, 연신욕을 50∼62℃로 하고 있으면, 이 가열 변성 영역의 팽윤이 진행하고, 그 가열 변성 영역 자체를 연신시킬 수 있다.

즉, 용착에 있어서의 열의 영향을 받지 않고 있는 영역과 용착 부분의 연신성을 근사시킬 수 있고, 파단 등의 문제를 억제하면서 높은 배율로의 연신을 실시할 수 있다.

예를 들면, 제1 원재료 필름과 제2 원재료 필름의 연결부도 포함해서 전체를 연신 배율 5배 이상으로 할 수 있다.

히트시일러로는 달성하는 것이 곤란한 정도까지 높은 연신 배율을 연결부에서까지 발휘시키고, 본 발명의 효과를 보다 현저한 것으로 할 수 있는 점에 있어서, 연결부도 포함하여 전체를 연신 배율 5.25배 이상으로 하는 것이 바람직하고, 5.5배 이상으로 하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 히트시일러로 용착시킨 것은 가열 변성 영역이 크므로, 팽윤에 의한 연화의 진행이 완만해서, 동일한 온도 조건으로 연신을 행해도 역시 파단을 일으키기 쉬워진다.

이와 같이 본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는, 연신에 의해 파단될 우려가 낮은 연결부를 형성시킬 수 있다.

또한, 연결부는, 원재료 필름의 이동 방향으로 비연결부와 동등한 정도로 연신되는 점에서 연결부의 두께는 비교적 작아진다. 이에 의해, 편광 필름 권취부(10)에 의해 편광 필름이 롤 형상으로 권취되었을 때에, 권취된 편광 필름 중 연결부와 중첩하는 부분에의 타흔(打痕)의 발생을 완화하는 것이 가능해진다. 또한, 이러한 완화가 가능해진다는 관점에서, 연신 후의 연결부의 두께는 연신 후의 비연결부의 두께의 3배 미만인 것이 바람직하고, 2.5배 미만인 것이 보다 바람직하다.

본 실시 형태에 있어서는, 한 번의 레이저 조사로 제1 원재료 필름과 제2 원재료 필름을 용이하게 용착시킬 수 있는 점에 있어서, 제1 원재료 필름의 말단부와 제2 원재료 필름의 선단부를 상하로 중첩시키고, 이 중첩부에 레이저 조사해서 상기 말단부와 상기 선단부가 접하는 계면부를 용착시키는 경우를 예시하고 있지만, 가열 변성 영역이 작고 약액에 의해 팽윤되기 쉬운 연결부가 형성되는 점에 있어서는, 예를 들면, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 원재료 필름의 말단부(1a)의 필름 단면(1x)과 제2 원재료 필름의 선단부(1b)의 필름 단면(1y)을 대향시켜서 제1 원재료 필름과 제2 원재료 필름을 접합시키고, 이 접합부를 따라서 레이저 조사하여 필름 단면끼리를 용착시켜서 용착부(30)를 형성시키는 경우도 동일하고, 이러한 양태에 따라서 제1 원재료 필름과 제2 원재료 필름을 연결하는 경우도 본 발명이 의도하는 범위이다.

또한, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 원재료 필름의 폭과 동일한 길이를 갖는 가는 폭의 폴리비닐 알코올계 수지 필름을 제1 원재료 필름과 제2 원재료 필름을 연결하기 위한 접합 부재(60)로서 채용하고, 상기한 바와 같이 제1 원재료 필름과 제2 원재료 필름을 필름 단면끼리를 대향시킨 상태에서 접합시킨 배치로 하고, 이 접합부를 상기 접합 부재(60)로 덮어, 이 접합 부재(60)와 제1 원재료 필름의 말단부(1a)가 접촉하는 계면부, 및 상기 접합 부재(60)와 제2 원재료 필름의 선단부(1b)가 접촉하는 계면부의 각각을 용착시키는 경우도 본 발명이 의도하는 범위이다.

또한, 본 실시 형태의 제조 방법에 의해 제조되는 편광 필름의 두께는 특별히 한정되지는 않지만 5∼40μm인 것이 바람직하다.

두께가 5μm 이상이면 기계적 강도가 저하되는 경우는 없고, 또한 40μm 이하이면 광학 특성이 저하되지 않아서 화상 표시 장치에 적용해도 박형화를 실현할 수 있다.

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

상기 광학층으로서는, 요구되는 광학 특성을 만족시키는 것이면 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들면, 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 포함한다), 시각 보상 필름, 휘도 향상 필름 등의 화상 표시 장치 등의 형성에 사용되는 필름을 사용할 수 있다.

또한, 표면 처리로서는, 하드 코트 처리, 반사 방지 처리, 스틱킹 방지나 확산 또는 안티글래어를 목적으로 한 표면 처리를 예로 들 수 있다.

본 실시 형태의 편광 필름의 제조 방법은 이상과 같지만, 본 발명은 본 실시 형태에 한정되지 않고 본 발명이 의도하는 범위 내에 있어서 적절히 설계 변경 가능하다.

(실시예)

다음으로 실시예를 예로 들어서 본 발명을 더욱 자세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

(평가 사례 1)

(기본 조건)

·원재료 필름: 폴리비닐 알코올 수지(PVA) 필름((주)쿠라레사제, 두께 75μm, 폭 30mm, 흡수율 6％)

·중첩폭: 1.5mm 폭

·가열 용융 접합 수단: 레이저

·레이저: 반도체 레이저(파장 940nm, 파워 70W, 스폿 직경 2mmφ, 파워 밀도 2,228W/cm², 주사 속도 50mm/sec, 적산 조사량 89J/cm², 톱 핫 빔)

·광 흡수제: 상품명 「Clearweld　LD120C」(미국 젠텍스사제, 용매 아세톤), 하측에 배치한 원재료 필름의 상면에 5.0mm 폭으로 10nL/mm² 도포

·가압 부재: 석영 유리판(10mm 두께)

·가압 조건: 원재료 필름 중첩부에 가중 50kgf/cm²로 압박

·신구 원재료 필름의 경사 각도: 0°

·신구 원재료 필름의 폭 방향에 대한 접합부의 경사 각도: 0°

(실시예 1)

상기 기본 조건으로 2개의 원재료 필름을 연결하고, 연결부 전후를 50mm 길이 정도 잘라내어 편광 필름을 배치 제조한 결과, 누적된 총 연신 배율 6.0배의 연신 조건에 있어서도 연결부는 파단되지 않았다.

또한, 연결된 원재료 필름의 연결부의 단면 구조를 광학 현미경으로 관찰한 결과를 도 5에 나타낸다.

이 도면에도 나타나 있는 바와 같이 양호한 접합 상태를 확인할 수 있다.

(실시예 2)

원재료 필름의 폭을 3,900mm 폭으로 변경하는 것 및 레이저 출력을 90W로 변경하는 것 이외는 상기 기본 조건으로 신구 원재료 필름을 연결하고, 롤투롤로 편광 필름을 제조한 결과, 실시예 1과 마찬가지로 누적된 총 연신 배율 6.0배의 연신 조건에 있어서도 연결부는 파단되지 않고 연속 통지할 수 있었다.

(실시예 3)

신구 원재료 필름의 폭 방향에 대한 접합부의 경사 각도가 45°가 되도록 레이저 용착을 행하는 것 이외는 상기 기본 조건으로 신구 원재료 필름을 연결하고, 실시예 1과 마찬가지로 연결부 전후를 50mm 길이 정도 잘라내어 편광 필름을 배치 제조한 결과, 누적된 총 연신 배율 6.2배의 연신 조건에 있어서도 연결부는 파단되지 않았다.

(비교예 1)

신구 원재료 필름의 중첩 폭을 30mm로 하고, 여기에 폭 3mm의 니크롬선을 사용해서 66℃, 3초의 가열 조건으로 히트시일을 실시하고, 게다가 중첩부에 상기 조건으로 2조의 라인 형상의 용착부를 형성시킨 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서 편광 필름을 배치 제조하였다.

이 때 형성된 연결부의 모습을 실시예 1과 마찬가지로 광학 현미경으로 관찰한 결과를 도 6에 나타낸다.

결과, 용착되어 있는 모습 자체에는 특별히 문제를 발견하지 못했지만, 이 비교예 1의 경우에는, 편광 필름을 제조하는 과정에 있어서, 누적된 총 연신 배율 5.2배로 파단이 발생하여 원하는 연신 배율인 6.0배까지 연신할 수 없었다.

또한, 도 7에 실시예 1과 비교예 1에 있어서, 연신 개시 후의 경과 시간에 수반하는 전체의 연신 배율과, 용착부(중첩부)의 연신 배율을 측정한 결과를 나타낸다.

이 도면에 나타낸 그래프로부터도, 실시예 1(도 7 상부)의 경우에는, 레이저 용착된 부분 자체 (범례 「○」)가 전체 (범례 「●」)와 마찬가지로 연신되어 있고, 이 부분과, 그 전후의 용착 시에 열의 영향을 받지 않은 부분과의 경계에 있어서 왜곡의 집중이 생기기 어려운 상태가 되어 있음을 알 수 있다.

한편 비교예 1(도 7 하부)의 경우에는, 2쌍의 용착 부분(범례 「◇」, 「◆」)은 전혀 연신되지 않고, 그 사이의 부분(범례 「○」)에 있어서 약간 연신되어 있을뿐 최종적으로 파단에 이르고 있다.

(평가 사례 2)

실시예 1, 비교예 1에서 제작한 것과 동일한 신구 원재료 필름의 접합체(레이저 접합체, 히트시일러 접합체), 및, 접합에 의한 열의 영향을 받지 않은 원재료 필름(미변성)의 각 시료를 수중에서 인장 시험을 실시하고, 시료의 연신 배율과 응력을 측정하였다.

이 결과를 도 8에 나타낸다.

이 도면으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 레이저 용착을 실시한 것(실시예 1: 1점 쇄선)은, 열의 영향을 받지 않은 PVA 필름 자체(파선)와 동일한 높은 연신 배율로 연신시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

한편 히트시일러에 의해 접합된 것(비교예1: 실선)은 4배 정도의 연신 배율로 파단되었다.

이상의 점으로부터도, 본 발명에 따르면, 높은 편광 기능을 갖는 편광 필름을 종래의 방법에 비해 효율적으로 제조할 수 있음을 알 수 있다.

1: 원재료 필름(띠 형상의 폴리비닐 알코올계 수지 필름)
1a: 말단부
1b: 선단부
4f: 연신욕
9: 롤러

Claims

2 이상의 띠 형상의 폴리비닐 알코올계 수지 필름 중 제1 폴리비닐 알코올계 수지 필름을 길이 방향으로 이동시키면서 그 이동 경로에 있어서 상기 제1 폴리비닐 알코올계 수지 필름에 적어도 염색과 연신을 실시하고, 또한, 상기 제1 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 말단부에 제2 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 선단부를 연결함으로써, 상기 제1 및 제2 폴리비닐 알코올계 수지 필름에 연속해서 상기 염색과 연신을 적어도 실시하는 편광 필름의 제조 방법이며,
상기 말단부와 상기 선단부를 중첩시킨 배치로 하게 하여 그 계면부를 레이저 용착시킴으로써 상기 연결을 실시하는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 폴리비닐 알코올계 수지 필름에 있어서의 상기 염색과 연신이 실시되지 않은 말단부와, 상기 제2 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 선단부를 중첩시킨 배치로 하게 하여 그 계면부를 레이저 용착시킴으로써 상기 연결을 실시하는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 계면부에 광 흡수제를 배치해서 상기 레이저 용착을 실시하는 편광 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 파장 800nm 이상 11000nm 이하의 적외선 레이저로 상기 레이저 용착을 실시하는 편광 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 폴리비닐 알코올계 수지 필름 및 상기 제2 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 연신 배율이 모두 5.25배 이상인 편광 필름의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 폴리비닐 알코올계 수지 필름 및 상기 제2 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 연신 배율이 모두 5.5배 이상인 편광 필름의 제조 방법.