KR20150002598A - 편광판의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

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히로아키 다카하타
히데미츠 시미즈
히로히코 야카베
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 편광 필름 및 광학 필름의 적어도 한쪽의 접합면에 자외선 경화형 접착제를 도공하는 도공 공정(A), 자외선 경화형 접착제를 통해 편광 필름과 광학 필름을 중첩시켜 적층체를 얻는 접합 공정(B), 적층체에 자외선을 조사하여 자외선 경화형 접착제를 경화시키는 자외선 조사 공정(C)을 포함하고, 도공 공정(A), 접합 공정(B) 및 자외선 조사 공정(C)이, 400 ㎚를 초과하는 파장 영역에 발광 파장을 가지며, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않는 LED 조명 하에서 실시되는 편광판의 제조 방법, 그리고, 이 제조 방법을 적합하게 실시할 수 있는 편광판 제조 장치를 제공한다.

Description

편광판의 제조 방법 및 제조 장치{POLARIZING PLATE FABRICATION METHOD AND FABRICATION APPARATUS}
본 발명은, 액정 표시 부재로서 사용되는 편광판의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치의 중핵을 이루는 액정 패널은 통상, 액정 셀의 양면에 편광판을 배치하여 구성된다. 일반적으로 편광판은, 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 편광 필름의 한쪽의 면에, 접착제를 통해 투명 수지로 이루어진 보호 필름이 접합된 구조로 되어 있다. 편광 필름의 다른 한쪽의 면에도, 접착제를 통해 투명 수지 필름을 접합하는 경우가 많으며, 이쪽의 투명 수지 필름은, 반대쪽의 보호 필름과 마찬가지로, 편광 필름에 대한 보호 기능만을 갖는 것 외에, 보호 기능에 덧붙여, 액정 셀의 광학 보상이나 시야각 보상을 목적으로, 면내 및/또는 두께 방향의 위상차가 부여된 이른바 위상차 필름인 경우도 있다. 본 명세서에서는, 편광 필름에 접착제를 통해 접합되는 이러한 보호 필름이나 위상차 필름 등을, 「광학 필름」이라고 부르기로 한다. 편광 필름에 대한 광학 필름의 접합에 이용되는 접착제는, 일반적으로 액상의 것이며, 그 액상 접착제의 경화 반응에 의해, 편광 필름과 광학 필름 사이에서 접착력을 발현한다.
최근, 텔레비전을 비롯한 액정 표시 장치의 가격 저하가 심하여, 그것을 구성하는 부재에 대한 저가격화의 요구가 강해지는 한편, 품질에 대한 요구도 한층 강해지고 있다. 이러한 흐름 가운데, 편광판의 제조에 이용되는 접착제도, 적용할 수 있는 광학 필름의 종류가 셀룰로오스계 수지 필름 등 특정한 수지 필름으로 한정되는 수계 접착제에서, 적용할 수 있는 광학 필름의 종류가 많은 활성 에너지선 경화형 접착제로 변경되고 있다. 활성 에너지선 경화형 접착제를 이용한 편광 필름과 광학 필름의 접합은, 예컨대, 일본 특허 공개 제2004-245925호 공보(특허문헌 1)에 제안되어 있다.
활성 에너지선 경화형 접착제는 액상으로 준비되고, 피도포물에 그 액상 접착제를 직접 도포하는 다이 코터나, 표면에 형성된 오목홈에 액상 접착제를 담지하여 그것을 피도포물 표면에 전사하는 그라비아롤을 이용하여, 광학 필름의 편광 필름에 대한 접합면에 미리 도공된다. 그리고, 그 접착제 도공면에 편광 필름을 겹치고, 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.
활성 에너지선 경화형 접착제를 이용한 편광판의 제조 방법으로서, 예컨대, 일본 특허 공개 제2009-134190호 공보(특허문헌 2)에는, 편광 필름의 양면에 각각 접착제를 통해 보호 필름을 중첩시켜 적층체를 얻고, 이 적층체의 반송 방향을 따라 원호상(圓弧狀)으로 형성된 볼록 곡면의 외표면에 그 적층체를 밀착시키면서 활성 에너지선을 조사하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 따르면, 얻어지는 편광판에 발생하기 쉬운 반대 컬 및 웨이브 컬을 억제할 수 있고, 양호한 성능을 갖는 편광판을 제조할 수 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2004-245925호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2009-134190호 공보
활성 에너지선으로서 자외선을 이용하는 경우, 에너지가 높은 400 ㎚ 이하의 단파장 영역의 자외선을 이용하는 것이 일반적이다. 이용하는 접착제도 이 파장 영역에서 반응을 일으키며, 경화 반응을 일으키는 것이 일반적으로 이용된다. 이 자외선 경화형 접착제에 따르면, 편광 필름과 광학 필름 사이의 접착성이 양호한 편광판을 제조할 수 있지만, 상기 파장 영역의 자외선으로 경화하기 위해서, 편광판 제조 시설(공장) 내부나 이 시설 내에 설치되는 편광판 제조 장치가 갖는 수은등 또는 형광등 등의 조명에 의해서도 경화하는 것을 생각할 수 있다.
편광판 제조 장치의 접착제 도공 수단에는, 사용(도공) 전의 자외선 경화형 접착제가 준비되어 있다. 이러한 사용 전의 자외선 경화형 접착제에 있어서, 상기 조명으로부터의 자외선 조사에 의해 의도하지 않은 경화 반응이 일어나면, 접착 성능이 저하될 우려가 있다.
또한, 편광판 제조에 있어서는, 자외선 경화형 접착제가 도공된 편광 필름 또는 광학 필름의 단부면이나, 도공된 자외선 경화형 접착제를 통해 편광 필름과 광학 필름을 중첩시켜 얻어지는 적층체의 단부면으로부터 미경화의 자외선 경화형 접착제가 삐져나와, 이것이 필름을 반송하는 가이드롤 등에 부착되는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 가이드롤 등에 부착된 미경화의 자외선 경화형 접착제에 있어서, 상기 조명으로부터의 자외선 조사에 의해 의도하지 않은 경화 반응이 일어나면, 가이드롤 등에 부착된 자외선 경화형 접착제를 제거하여 제조 공정을 복구시키는 데 많은 시간이 필요하고, 제조 공정의 가동률이 현저히 저하된다.
본 발명의 목적은, 편광 필름에 자외선 경화형 접착제를 통해 광학 필름을 접합하는 편광판의 제조에 있어서, 의도하지 않은 자외선 경화형 접착제의 경화를 방지하고, 또, 편광 필름과 광학 필름 사이의 접착성이 양호한 편광판을, 제조 공정의 가동률을 현저히 저하시키지 않고 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 편광판의 제조 방법을 적합하게 실시할 수 있는 편광판 제조 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 행한 결과, 편광판 제조 시설(공장) 내부나 이 시설 내에 설치되는 편광판 제조 장치가 갖는 조명으로서, 특정한 발광 파장을 갖는 LED 조명을 이용함으로써, 편광 필름과 광학 필름을 접합할 때에 사용되는 자외선 경화형 접착제의 경화 반응을, 자외선 조사 수단을 이용한 자외선 조사 공정만으로 행하게 하여, 이 공정 이외에서의 의도하지 않은 경화 반응을 억제할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉 본 발명은 이하의 것을 포함한다.
[1] 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 편광 필름에, 자외선 경화형 접착제를 통해 열가소성 수지로 이루어진 광학 필름을 접합하여, 편광판을 제조하는 방법으로서,
(A) 상기 편광 필름 및 상기 광학 필름의 적어도 한쪽의 접합면에 상기 자외선 경화형 접착제를 도공하는 도공 공정,
(B) 도공된 상기 자외선 경화형 접착제를 통해 상기 편광 필름과 상기 광학 필름을 중첩시켜 적층체를 얻는 접합 공정, 및
(C) 상기 적층체에 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화형 접착제를 경화시키는 자외선 조사 공정
을 포함하고,
상기 도공 공정(A), 상기 접합 공정(B) 및 상기 자외선 조사 공정(C)이, 400 ㎚를 초과하는 파장 영역에 발광 파장을 가지며, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않는 LED 조명 하에서 실시되는 편광판의 제조 방법.
[2] 상기 도공 공정(A), 상기 접합 공정(B) 및 상기 자외선 조사 공정(C)이 실시되는 1 이상의 챔버 내에 설치된 상기 LED 조명 하에서, 상기 도공 공정(A), 상기 접합 공정(B) 및 상기 자외선 조사 공정(C)이 실시되는 [1]에 기재된 편광판의 제조 방법.
[3] 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 편광 필름에, 자외선 경화형 접착제를 통해 열가소성 수지로 이루어진 광학 필름을 접합하여, 편광판을 제조하기 위한 장치로서,
(A1) 상기 편광 필름 및 상기 광학 필름의 적어도 한쪽의 접합면에 상기 자외선 경화형 접착제를 도공하기 위한 도공 수단,
(B1) 도공된 상기 자외선 경화형 접착제를 통해 상기 편광 필름과 광학 필름을 중첩시켜 적층체를 얻기 위한 접합 수단,
(C1) 상기 적층체에 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화형 접착제를 경화시키기 위한 자외선 조사 수단, 및
(D1) 상기 도공 수단(A1), 상기 접합 수단(B1) 및 상기 자외선 조사 수단(C1)을 조명하기 위한, 400 ㎚를 초과하는 파장 영역에 발광 파장을 가지며, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않는 LED 조명
을 구비하는 편광판 제조 장치.
[4] 상기 도공 수단(A1), 상기 접합 수단(B1) 및 상기 자외선 조사 수단(C1)을 수용하기 위한 1 이상의 챔버를 더 구비하고,
상기 챔버 내에 상기 LED 조명(D1)이 설치되는 [3]에 기재된 편광판 제조 장치.
본 발명에 따르면, 편광 필름과 광학 필름을 접합할 때에 사용되는 자외선 경화형 접착제의 경화 반응을, 자외선 조사 수단을 이용한 자외선 조사 공정만으로 행하게 할 수 있기 때문에, 사용 전의 자외선 경화형 접착제의 의도하지 않은 경화 반응이나, 가이드롤 등에 부착된 미경화의 자외선 경화형 접착제의 의도하지 않은 경화 반응을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 편광 필름과 광학 필름 사이의 접착성이 양호한 편광판을, 제조 공정의 가동률을 현저히 저하시키지 않고 효율적으로 제조할 수 있다.
또한, LED 조명을 사용하기 때문에, 편광판 제조 공정 중에 있어서의 필름 상의 접착제의 도공 상태를 육안으로 명료하게 확인할 수 있고, 접착제의 도공 상태의 문제점을 육안으로 검지하는 데에도 유리하다.
도 1은 본 발명의 편광판 제조 장치의 일례를 도시한 개략 측면도이다.
도 2는 실시예 1에서 이용한 LED 조명의 조도 스펙트럼이다.
도 3은 비교예 1에서 이용한 자외선 컷 형광등의 조도 스펙트럼이다.
도 4는 비교예 2에서 이용한 형광등의 조도 스펙트럼이다.
본 발명에서는, 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 편광 필름에, 자외선 경화형 접착제를 통해 열가소성 수지로 이루어진 광학 필름을 접합하여, 편광판을 제조한다. 광학 필름은, 편광 필름의 한쪽 면에만 접합하여도 좋고, 편광 필름의 양면에 접합하여도 좋다.
[편광 필름]
편광 필름은, 폴리비닐알코올계 수지로 이루어지고, 그 필름에 입사하는 광 중, 어떤 방향의 진동면을 갖는 광을 투과시키며, 그것과 직교하는 진동면을 갖는 광을 흡수하는 성질을 갖는 필름으로서, 전형적으로는, 폴리비닐알코올계 수지에 이색성 색소가 흡착 배향되어 있는 필름이다.
편광 필름을 구성하는 폴리비닐알코올계 수지는, 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화함으로써 얻어진다. 폴리비닐알코올계 수지의 원료가 되는 폴리아세트산비닐계 수지는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐 이외에, 아세트산비닐 및 이것과 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체여도 좋다.
폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 필름에, 일축 연신 처리, 이색성 색소에 의한 염색 처리, 및 염색 후의 붕산 가교 처리를 행함으로써, 편광 필름을 얻을 수 있다. 이색성 색소로서는, 요오드나 이색성의 유기 염료가 이용된다. 일축 연신은, 이색성 색소에 의한 염색 전에 행하여도 좋고, 이색성 색소에 의한 염색과 동시에 행하여도 좋으며, 이색성 색소에 의한 염색 후, 예컨대 붕산 가교 처리 중에 행하여도 좋다.
이렇게 해서 제조되며, 이색성 색소가 흡착 배향되어 있는 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 편광 필름이, 편광판의 원료의 하나가 된다.
[광학 필름]
편광 필름에, 열가소성 수지로 이루어진 광학 필름을 접합하여, 편광판을 제조한다. 광학 필름은, 온도 20℃에서 D선에 의해 측정되는 굴절률이 1.4∼1.7의 범위에 있는 것이 바람직하다. 광학 필름의 굴절률은, JIS K 0062:1992 「화학 제품의 굴절률 측정 방법」에 준거하여 측정된다. 광학 필름이 이 범위의 굴절률을 가지면, 제조되는 편광판을 액정 패널에 내장시켰을 때의 표시 특성이 우수한 것이 된다. 동일한 이유로 광학 필름의 바람직한 굴절률은, 1.45∼1.67의 범위이다.
광학 필름은, 그 헤이즈값이 0.001%~10% 정도의 범위에 있는 것이, 얻어지는 편광판의 콘트라스트를 향상시키고, 특히 액정 패널에 내장하여 흑색 표시로 했을 때에, 휘도 저하 등의 문제를 일으킬 가능성이 적어지기 때문에 바람직하다. 헤이즈값은 (확산 투과율/전체 광선 투과율)×100(%)으로 정의되는 값으로서, JIS K 7136:2000 「플라스틱-투명 재료의 헤이즈를 구하는 방법」에 준거하여 측정된다.
광학 필름을 구성하는 열가소성 수지로서, 예컨대 다음과 같은 것을 들 수 있고, 여기서는, 온도 20℃에서 D선에 의해 측정되는 굴절률을 nD(20℃)로 하여 함께 표시한다.
시클로올레핀계 수지[nD(20℃)=1.51~1.54 정도],
결정성 폴리올레핀계 수지[nD(20℃)=1.46~1.50 정도],
폴리에스테르계 수지[nD(20℃)=1.57~1.66 정도],
폴리카보네이트계 수지[nD(20℃)=1.57~1.59 정도],
아크릴계 수지[nD(20℃)=1.49~1.51 정도],
트리아세틸셀룰로오스계 수지[nD(20℃)=1.48 전후] 등.
시클로올레핀계 수지는, 노보넨과 같은 시클로올레핀계 모노머를 주된 구성 단위로 하는 중합체로서, 시클로올레핀계 모노머의 개환(開環) 중합체를 수소 첨가하여 얻어지는 수지, 시클로올레핀계 모노머와, 에틸렌이나 프로필렌과 같은 탄소수 2∼10의 쇄상(鎖狀) 올레핀계 모노머 및/또는 스티렌과 같은 방향족 비닐 모노머와의 부가 중합체 등이 포함된다.
결정성 폴리올레핀계 수지는, 탄소수 2∼10의 쇄상 올레핀계 모노머를 주된 구성 단위로 하는 중합체로서, 쇄상 올레핀계 모노머의 단독 중합체, 2 종류 이상의 쇄상 올레핀계 모노머를 이용한 2원 또는 3원 이상의 공중합체가 포함된다. 구체적으로는, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 4-메틸-1-펜텐의 단독 중합체, 또는 4-메틸-1-펜텐과 에틸렌 또는 프로필렌과의 공중합체 등이 포함된다.
폴리에스테르계 수지는, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지나 폴리에틸렌나프탈레이트계 수지와 같은 방향족 폴리에스테르 이외에, 지방족 폴리에스테르도 포함한다.
폴리카보네이트계 수지는, 전형적으로는 비스페놀 A와 포스겐의 반응에 의해 얻어지며, 주쇄(主鎖)에 카보네이트 결합 -O-CO-O-를 갖는 중합체이다.
아크릴계 수지는, 전형적으로는 메타크릴산메틸을 주된 구성 단위로 하는 중합체로서, 메타크릴산메틸의 단독 중합체 이외에, 메타크릴산메틸과 다른 메타크릴산에스테르 및/또는 아크릴산에스테르와의 공중합체 등도 포함된다.
트리아세틸셀룰로오스계 수지는, 셀룰로오스의 아세트산에스테르이다.
이들 열가소성 수지로부터, 용제 캐스트법이나 용융 압출법 등에 의해 필름에 제막(製膜)하여, 본 발명에 이용하는 광학 필름으로 할 수 있다. 또한, 제막 후 일축 또는 이축으로 더 연신한 것을, 본 발명에 이용하는 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, 접착 용이 처리가 행해져도 좋다. 또한, 광학 필름의 편광 필름에 대한 접합면과 반대쪽의 면에, 하드 코트층, 반사 방지층 또는 방현층과 같은, 각종 처리층을 형성하여도 좋다.
광학 필름은, 통상 5 ㎛∼200 ㎛ 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 광학 필름이 지나치게 얇으면, 핸들링성이 부족하여 편광판 제조 라인 중에서 파단되거나 주름의 발생을 유발할 가능성이 높아진다. 한편, 지나치게 두꺼우면, 얻어지는 편광판이 두꺼워지고, 중량도 커지기 때문에, 상품성을 손상시키는 경우가 있다. 이러한 이유에서 광학 필름의 보다 바람직한 두께는 10 ㎛∼120 ㎛, 더욱 바람직한 두께는 10 ㎛∼85 ㎛이다.
[자외선 경화형 접착제]
편광 필름에 광학 필름을 접합시키는 데 있어서, 먼저 편광 필름 및 광학 필름의 적어도 한쪽의 접합면에 자외선 경화형 접착제를 도공한다. 전형적으로는 광학 필름의 편광 필름에 대한 접합면에 자외선 경화형 접착제를 도공한다. 자외선 경화형 접착제의 두께는, 바람직하게는 0.5 ㎛∼5 ㎛의 범위이다. 그 두께가 0.5 ㎛를 하회하면, 접착 강도에 불균일이 발생하는 경우가 있다. 한편, 그 두께가 5 ㎛를 초과하면, 제조 비용이 증대할 뿐만 아니라, 접착제의 종류에 따라서는 편광판의 색상에 영향을 주는 경우도 있다. 상기한 범위 내에서 비교적 두껍게, 예컨대 3.5 ㎛ 이상, 특히 4 ㎛ 이상으로 하면, 그 두께가 다소 변동하여도, 그것에 기인하는 기포 등의 결함이 쉽게 나타나지 않게 되지만, 한편, 이와 같이 두껍게 하는 것은 비용의 증가로 이어질지도 모르기 때문에, 가능한 범위에서 얇게 하는 것이 요망된다. 이러한 이유에서, 접착제의 바람직한 두께는, 1 ㎛∼4 ㎛, 나아가서는 1.5 ㎛∼3.5 ㎛의 범위이다.
자외선 경화형 접착제는, 액상의 도포 가능한 상태에서 공급되는 한, 종래부터 편광판의 제조에 사용되고 있는 각종의 것일 수 있으나, 내후성이나 중합성 등의 관점에서, 양이온 중합성의 화합물, 예컨대 에폭시 화합물, 보다 구체적으로는, 앞의 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2004-245925호 공보)에 기재된 바와 같은, 분자 내에 방향환을 갖지 않는 에폭시 화합물을, 자외선 경화성 성분의 하나로서 함유하는 접착제가 바람직하다.
상기 에폭시 화합물은, 예컨대, 비스페놀 A의 디글리시딜에테르를 대표예로 하는 방향족 에폭시 화합물의 원료인 방향족 폴리히드록시 화합물을 핵수소 첨가하고, 그것을 글리시딜에테르화하여 얻어지는 수소화 에폭시 화합물, 지환식 환과 결합하는 에폭시기를 분자 내에 적어도 1개 갖는 지환식 에폭시 화합물, 지방족 폴리히드록시 화합물의 글리시딜에테르를 대표예로 하는 지방족 에폭시 화합물 등일 수 있다.
또한, 자외선 경화형 접착제에는, 에폭시 화합물을 대표예로 하는 양이온 중합성 화합물 이외에, 통상은 중합 개시제, 특히 자외선의 조사에 의해 양이온종 또는 루이스산을 발생하고, 양이온 중합성 화합물의 중합을 개시시키기 위한 광양이온 중합 개시제가 배합된다. 가열에 의해 중합을 개시시키는 열양이온 중합 개시제, 그 밖에, 광증감제 등의 각종 첨가제가 더 배합되어 있어도 좋다.
편광 필름의 양면에 광학 필름을 접합하는 경우, 각각의 광학 필름에 적용되는 자외선 경화형 접착제는, 동일하여도 좋고 상이하여도 좋지만, 생산성의 관점에서는, 적당한 접착력을 얻을 수 있다는 전제에서, 양면 모두 동일한 자외선 경화형 접착제로 하는 편이 바람직하다.
[편광판의 제조 방법 및 편광판 제조 장치]
본 발명에서는, 이상 설명한 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 편광 필름에 자외선 경화형 접착제를 통해 광학 필름을 접합하여, 편광판을 제조한다. 본 발명의 편광판의 제조 방법은 이하의 (A), (B) 및 (C)를 이 순서로 포함한다.
(A) 편광 필름 및 광학 필름의 적어도 한쪽의 접합면에 자외선 경화형 접착제를 도공하는 도공 공정,
(B) 도공된 자외선 경화형 접착제를 통해 편광 필름과 광학 필름을 중첩시켜 적층체를 얻는 접합 공정, 및
(C) 적층체에 자외선을 조사하여 자외선 경화형 접착제를 경화시키는 자외선 조사 공정.
본 발명에 있어서 상기 도공 공정(A), 접합 공정(B) 및 자외선 조사 공정(C)은, 400 ㎚를 초과하는 파장 영역에 발광 파장을 가지며, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않는 LED 조명 하에서 실시된다.
또한, 본 발명의 편광판 제조 장치는, 상기 본 발명에 따른 편광판의 제조 방법을 적합하게 실시할 수 있는 장치로서, 이하의 (A1), (B1), (C1) 및 (D1)을 포함한다.
(A1) 편광 필름 및 광학 필름의 적어도 한쪽의 접합면에 자외선 경화형 접착제를 도공하기 위한 도공 수단,
(B1) 도공된 자외선 경화형 접착제를 통해 편광 필름과 광학 필름을 중첩시켜 적층체를 얻기 위한 접합 수단,
(C1) 적층체에 자외선을 조사하여 자외선 경화형 접착제를 경화시키기 위한 자외선 조사 수단, 및
(D1) 도공 수단(A1), 접합 수단(B1) 및 자외선 조사 수단(C1)을 조명하기 위한, 400 ㎚를 초과하는 파장 영역에 발광 파장을 가지며, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않는 LED 조명.
도 1은 본 발명의 편광판 제조 장치의 일례를 개략적으로 도시한 측면도이다. 도 1에 도시된 편광판 제조 장치는, 편광 필름(1)을 연속적으로 반송하면서, 그 한쪽의 면에 제1 광학 필름(2)을 접합하고, 다른 한쪽의 면에는 제2 광학 필름(3)을 접합하여, 편광판(4)을 제조하고, 권취롤(30)에 권취하도록 구성되어 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 전형적으로는 편광 필름(1)의 양면에 각각 광학 필름이 접합되지만, 편광 필름(1)의 한쪽의 면에만 광학 필름을 접합하는 형태도 물론 본 발명에 포함된다. 그 경우의 형태는, 이하의 설명에서 다른 한쪽의 광학 필름에 관한 설명을 제외함으로써, 당업자라면 용이하게 실시 가능한 정도로 이해할 수 있을 것이다.
도 1을 참조하여 편광판 제조 방법의 개요에 대해서 설명하면, 우선, 도공 공정(A)에 있어서, 롤체(31, 32)로부터 풀어내어진 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)의 한쪽의 면에, 도공 수단(A1)인 제1 도공기(10) 및 제2 도공기(12)의 그라비아롤(11, 13)로부터 자외선 경화형 접착제가 도공된다. 편광 필름(1)의 한쪽의 면이나, 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)의 자외선 경화형 접착제가 도공되는 면과 반대쪽의 면에는, 반송용의 가이드롤(24)이 적절하게 설치된다. 계속되는 접합 공정(B)에 있어서, 자외선 경화형 접착제가 도공된 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)은, 각각의 접착제 도공면이 편광 필름(1)의 양면에 중첩되고, 접합 수단(B1)인 접합용 닙롤(20, 21) 사이에 끼워 두께 방향으로 가압되어, 적층체를 얻을 수 있다. 계속해서, 자외선 조사 공정(C)에 있어서, 자외선 조사 수단(C1)인 자외선 조사 장치(14)를 이용하여 적층체에 자외선이 조사되고, 자외선 경화형 접착제가 경화된다. 얻어진 편광판(4)은, 권취 전 닙롤(22, 23)을 거쳐 권취롤(30)에 권취된다.
전술한 바와 같이, 편광 필름(1)의 한쪽의 면에만 광학 필름을 접합하는 경우에는, 도 1에 도시되는 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3) 중, 한쪽만[예컨대, 제1 광학 필름(2)만]이 적용되도록 하면 좋다. 도면 중의 직선 화살표는 필름의 유동 방향을 의미하며, 곡선 화살표는 롤의 회전 방향을 의미한다.
이하, 도 1을 참조하면서, 본 발명의 편광판의 제조 방법 및 편광판 제조 장치에 대해서 더욱 상세히 설명한다.
[1] 도공 공정(A)
도공 공정(A)에서는, 제1, 제2 광학 필름(2, 3)의 편광 필름(1)에 대한 접합면에 자외선 경화형 접착제가 도공된다. 여기서 이용하는 도공 수단(A1)으로서의 도공기는, 도공 두께를 제어하는 수단을 갖는 것이 바람직하고, 이러한 것으로는 도 1을 참조하여 설명한 그라비아롤(11, 13)을 이용하는 방식의 것이 대표적이다. 그라비아롤(11, 13)은, 오목홈을 갖는 롤로서, 그 오목홈에 미리 자외선 경화형 접착제가 충전되고, 그 상태에서 제1, 제2 광학 필름(2, 3) 상을 회전함으로써, 제1, 제2 광학 필름(2, 3) 상에 자외선 경화형 접착제를 전사한다.
그라비아롤(11, 13)을 이용하는 도공기에는, 예컨대, 다이렉트 그라비아 코터, 챔버 닥터 코터, 오프셋 그라비아 코터, 그라비아롤을 이용한 키스 코터, 복수개의 롤로 구성되는 리버스 롤 코터 등이 있다. 그 외에도, 원통상의 블레이드를 가지며, 도공부에 접착제를 공급하여 블레이드로 긁어내면서 도공하는 콤마 코터, 슬롯 다이 등을 응용하여 직접 접착제를 공급하는 다이 코터, 액 저장부를 만들어 나이프로 여분의 액을 긁어내면서 도공하는 나이프 코터 등, 여러 가지 도공기를 이용할 수 있다. 이들 중, 박막 도공인 점이나 패스 라인의 자유도 등을 고려하면, 그라비아롤을 이용하는 도공기 중에서도, 다이렉트 그라비아 코터, 챔버 닥터 코터, 오프셋 그라비아 코터 등이 바람직하며, 또한, 그라비아롤 이외에는 슬롯 다이를 이용하는 다이 코터도 바람직하다. 편광판의 광폭화에 대응하기 쉬운 점이나, 액체로 공급되는 자외선 경화형 접착제의 악취를 방출하기 어려운 점에서, 챔버 닥터 코터가 더욱 바람직하다.
여기서, 챔버 닥터 코터란, 액상의 도료(접착제)를 흡액한 챔버 닥터에 그라비아롤을 접촉시켜 챔버 닥터 중의 도료(접착제)를 그라비아롤의 오목홈으로 옮기고, 이것을 제1, 제2 광학 필름(2, 3)에 전사하는 방식의 도공기이다. 컴팩트하게 설계된 것은, 마이크로 챔버 닥터 코터라고도 불린다.
그라비아롤(11, 13)을 이용하여 자외선 경화형 접착제를 도공하는 경우, 접착제층의 두께는, 라인 속도에 대한 그라비아롤의 속도비에 따라 조정할 수 있다. 제1, 제2 광학 필름(2, 3)의 라인 속도를 10∼50 m/분으로 하고, 그라비아롤은 제1, 제2 광학 필름(2, 3)의 반송 방향에 대하여 역방향으로 회전시켜, 그라비아롤의 회전 주속도를 10∼500 m/분으로 함으로써, 접착제층의 두께를 예컨대 0.5∼5 ㎛가 되도록 조정할 수 있다. 접착제층의 두께는, 그라비아롤 표면의 공극률에 의해서도 영향을 받기 때문에, 사전에 설정 두께에 적합한 표면의 공극률을 갖는 그라비아롤을 선택해 두는 것이 바람직하다. 또한, 제1, 제2 광학 필름(2, 3)의 반송 방향에 대하여 그라비아롤을 역방향으로 회전시키는 방식은, 리버스 그라비아라고도 불린다.
제조되는 편광판(4)의 품질의 관점에서, 제1, 제2 광학 필름(2, 3)의 편광 필름(1)과의 접합면에 도공된 접착제층의 두께를 계측하고, 접착제층의 두께가 일정해지도록 제어하는 것이 바람직하다. 계측 방법으로는, 광 간섭법, 레이저광 간섭법, 초음파법, β선이나 X선 등의 방사선을 이용한 방법 등 임의의 방법을 채용할 수 있다. 그 중에서도, 광 간섭법에 의해 제1, 제2 광학 필름(2, 3) 상의 접착제층의 두께만을 계측하는 방법, 또는, 레이저광 간섭법, 방사선을 이용하는 방법에 의해, 도공 전의 제1, 제2 광학 필름(2, 3)의 두께를 계측하고, 도공 후의 접착제와 광학 필름과의 합계 두께를 계측하여, 이들의 계측값의 차의 절대값에 의해 접착제층의 두께를 구하는 방법이, 계측 정밀도가 높다는 점과 계측의 안정성의 관점에서 바람직하다.
편광 필름(1)은, 도시하지 않은 편광 필름 제조 공정에 있어서, 폴리비닐알코올계 수지 필름에, 일축 연신 처리, 이색성 색소에 의한 염색 처리, 및 염색 후의 붕산 가교 처리를 거쳐 제조된 상태에서 그대로 도공 공정(A)에 제공되는 경우가 많지만, 물론, 편광 필름 제조 공정에 있어서 제조된 편광 필름을 일단 롤에 권취한 후, 다시 조출기(繰出機)에 의해 풀어내도록 하여도 상관없다. 한편, 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)은, 각각 롤체(31, 32)로부터 조출기에 의해 풀어내어진다. 각각의 필름은, 동일한 라인 속도로, 예컨대 10∼50 m/분 정도의 라인 속도로, 유동 방향이 동일해지도록 반송된다. 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)은 유동 방향으로 50∼1000 N/m 정도의 장력을 가하면서 풀어내어진다.
[2] 접합 공정(B)
도공 공정(A)을 거친 후, 제1, 제2 광학 필름(2, 3)의 각각의 접착제 도공면에, 편광 필름(1)을 겹쳐 가압하고, 적층체를 얻는 접합 공정(B)이 행해진다. 이 공정에 있어서의 접합 수단(B1)에는 공지된 수단을 이용할 수 있지만, 연속 반송하면서의 가압, 접합이 가능하다는 관점에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 접합용 닙롤(20, 21) 사이에 끼우는 방식이 바람직하다. 이 경우, 편광 필름(1)에 제1, 제2 광학 필름(2, 3)을 중첩시키는 타이밍과, 한 쌍의 닙롤(20, 21)에 의해 가압하는 타이밍은, 동일한 것이 바람직하고, 가령 다르더라도, 양자의 타이밍의 차는 짧은 쪽이 바람직하다. 한 쌍의 닙롤(20, 21)의 조합은, 금속 롤/금속 롤, 금속 롤/고무 롤, 고무 롤/고무 롤 등, 어느 것이어도 좋다. 가압시의 압력은, 한 쌍의 닙롤(20, 21) 사이에 끼우는 경우의 선압으로 150∼500 N/cm 정도로 하는 것이 바람직하다.
[3] 자외선 조사 공정(C)
이상과 같이 하여, 편광 필름(1)에 제1, 제2 광학 필름(2, 3)을 접합하여 적층체를 얻은 후, 자외선의 조사에 의해 자외선 경화형 접착제로 이루어진 접착제층을 경화시키는 자외선 조사 공정(C)을 거쳐 편광판(4)이 제조된다. 이 자외선 조사 공정(C)은, 자외선 조사 수단(C1)으로서의 자외선 조사 장치(14)로부터 적층체에 자외선을 조사함으로써 행해진다. 이 공정에서는, 자외선 경화형 접착제를 경화시키기 위해서 필요한 에너지를 갖는 자외선이, 제1 광학 필름(2)[또는 제2 광학 필름(3)] 너머로 조사된다.
도 1에 도시된 예에서는, 적층체로의 자외선의 조사가, 자외선 조사 장치(14)의 전후에 있는 접합용 닙롤(20, 21)과 권취 전 닙롤(22, 23) 사이에서 적층체에 장력을 가한 상태에서 행해지도록 되어 있다. 단 이것에 한정되지 않고, 예컨대 앞의 특허문헌 2(일본 특허 공개 제2009-134190호 공보)에 개시되는 바와 같은, 반송 방향을 따라 원호상으로 형성된 볼록 곡면, 전형적으로는 롤의 외주면에 지지된 상태에서 자외선을 조사하는 것도 바람직하다. 특히, 자외선의 조사에 의해 열이 발생하여, 제품에 악영향을 미칠 가능성이 있을 때에는, 후자와 같이 적층체가 롤의 외주면에 지지된 상태에서 거기에 자외선을 조사하는 것이 바람직하며, 이 경우, 적층체를 지지하는 롤은, 10℃∼60℃ 정도의 범위에서 온도 조절할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다.
자외선 조사 장치(14)는, 조사 부위에 1개만 설치하여도 좋으나, 적층체의 유동 방향을 따라 2개 이상 설치하여, 복수 광원으로부터 조사하는 것도, 적산 광량을 효과적으로 높이는 데 있어서 유효하다. 어느 쪽의 경우에 있어서도 자외선 조사 장치(14)는, 그 바로 아래를 통과하는 적층체에만 자외선이 조사되도록 하는 것이 바람직하다.
자외선 조사 장치(14)의 자외선 광원은 특별히 한정되지 않으나, 파장 400 nm 이하로 발광 분포를 갖는, 예컨대 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 케미컬 램프, 블랙 라이트 램프, 마이크로웨이브 여기 수은등, 메탈 할라이드 램프 등을 이용할 수 있다. 에폭시 화합물을 자외선 경화성 성분으로 하는 접착제를 이용하는 경우, 일반적인 중합 개시제가 나타내는 흡수 파장을 고려하면, 400 ㎚ 이하의 광을 많이 갖는 고압 수은등 또는 메탈 할라이드 램프가, 자외선 광원으로서 바람직하게 이용된다.
적층체의 길이 방향(반송 방향)으로 100∼1000 N/m의 장력을 가하면서, 중합 개시제의 활성화에 유효한 파장 영역의 조사량이, 적산 광량(적층체에 조사되는 토탈 에너지)으로 100∼1500 mJ/㎠가 되도록 자외선을 조사하는 것이 바람직하다. 적산 광량이 지나치게 적으면, 자외선 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, 자외선 경화형 접착제의 황변이나 편광 필름의 열화를 일으킬 가능성이 있다.
또한, 1회의 자외선 조사로 필요한 적산 광량을 달성하고자 하면, 발열에 의해 필름이 150℃를 넘는 고온이 되는 경우도 있고, 그 경우에는 편광 필름의 열화 등을 일으킬 가능성이 있다. 이러한 사태를 피하는 데에도, 앞서 설명한 바와 같이 자외선 조사 장치를 필름의 반송 방향을 따라 복수 설치하고, 복수 회로 나누어 조사하는 것이 유효하다. 기준으로서, 1개소의 자외선 조사 장치로부터의 조사량은, 적산 광량으로 600 mJ/㎠ 이하로 하고, 최종적으로 상기한 100∼1500 mJ/㎠ 적산 광량을 얻을 수 있도록 하는 것이 바람직한 경우가 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 자외선 조사 장치(14)로부터의 조사량을, 조도계(15)를 사용하여 계측하고, 관리하는 것이 바람직하다. 조도계(15)로서는, 조사되는 자외선을 파장마다 분광하여, 각 파장마다의 조도를 계측할 수 있는 것이 바람직하다. 경화 반응에 필요한 파장 영역의 조도를 적산하여, 적산 광량을 구하고, 이것에 기초하여 자외선 조사 장치(14)로부터의 조사량을 관리함으로써, 충분한 접착 강도를 갖는 편광판을 연속 생산할 수 있다.
자외선 조사 공정(C)에 있어서의 적층체의 라인 속도는 특별히 한정되지 않으나, 일반적으로는, 도공 공정(A)이나 접합 공정(B)에 있어서의 라인 속도가 거의 그대로 유지된다.
[4] LED 조명
본 발명에 있어서, 상기 도공 공정(A), 접합 공정(B) 및 자외선 조사 공정(C)은, 400 ㎚를 초과하는 파장 영역에 발광 파장을 가지며, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않는 LED(발광 다이오드) 조명(D1) 하에서 실시된다. LED 조명(D1)은, 적어도 상기 도공 수단(A1), 접합 수단(B1) 및 자외선 조사 수단(C1)을 조명하는 것이다.
400 ㎚를 초과하는 파장 영역에 발광 파장을 가지며, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않는 LED 조명(D1)이란, 분광 기능을 갖는 파워 모니터[예컨대, 오츠카덴시(주)에서 제조한 분광 방사 조도 측정 시스템 「MCPD-9800」, 「MCPD-7700」 또는 「MCPD-3700」 등]를 이용하여 측정되는 각 파장마다의 조도 스펙트럼에 있어서, 400 ㎚를 초과하는 파장 영역에 조도의 피크가 보이고, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 조도의 피크가 보이지 않는 LED 조명이다.
LED 조명은, LED 칩이라고 불리는 P형 반도체와 N형 반도체가 접합된 PN 접합으로 구성되는 것에 전압을 가함으로써 발광하지만, 그 LED 칩을 구성하는 화합물의 종류에 따라 발광색을 청색(450 ㎚ 전후), 녹색(520 ㎚ 전후) 또는 적색(660 ㎚ 전후)으로 할 수 있다. 백색의 LED 조명은, 청색의 발광과 황색의 형광체를 조합하고, 청색의 발광으로부터 형광체를 여기시켜 백색 발광으로 한 것; 청색의 발광과 적·녹색 형광체와의 조합으로 형광체를 여기시킴으로써 백색 발광으로 한 것; 청색, 녹색 및 적색의 발광을 혼색하여 백색 발광으로 한 것이 있고, 이들 LED 조명은, 400 ㎚를 초과하는 파장 영역에 발광 파장을 가지며, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않기 때문에 LED 조명(D1)으로서 이용할 수 있다. LED 칩과 형광체와의 조합에 있어서, LED 칩의 발광 파장이, 자외선 영역인 360 ㎚ 부근의 것, 혹은, 405 ㎚ 부근인 LED 조명도 개발되어 있지만, 이들은, 400 ㎚ 이하의 발광 파장을 갖기 때문에, LED 조명(D1)에는 적합하지 않다.
400 ㎚를 초과하는 파장 영역에 발광 파장을 가지며, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않는 LED 조명(D1)을 사용함으로써, 도공 공정(A)에 있어서는, 사용(도공) 전의 자외선 경화형 접착제 및 광학 필름(또는 편광 필름)에 도공된 자외선 경화형 접착제의 의도하지 않은 경화 반응의 진행을 억제할 수 있고, 또한, 접합 공정(B) 및 자외선 조사 공정(C)에 있어서도, 적층체의 단부로부터 삐져나온 자외선 경화형 접착제의 의도하지 않은(자외선 조사 장치에 의한 것이 아님) 경화 반응의 진행을 억제할 수 있다. 이에 따라, 도공 전에 경화 반응이 진행함에 따른 자외선 경화형 접착제의 접착 성능의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 적층체의 단부로부터 삐져나온 자외선 경화형 접착제가 가이드롤 등에 부착되거나, 광학 필름 등의 필름이 제조 공정 중에 파단되어, 도공한 자외선 경화형 접착제가 비산되거나 하는 등의 제조 트러블이 발생한 경우에 있어서도, 가이드롤 등에 부착되었거나 또는 비산된 접착제의 경화를 억제할 수 있기 때문에, 이들의 접착제를 용제 등으로 용이하게 제거할 수 있다. 이에 따라 상기와 같은 제조 트러블이 발생한 경우에 있어서도, 단시간에 제조 공정을 복구시킬 수 있어, 제조 공정의 가동률을 현저히 저하시키지 않고, 편광판을 제조할 수 있다. 얻어지는 편광판은, 적층체의 단부로부터 삐져나와, 경화된 자외선 경화형 접착제에서 유래되는 타흔(打痕) 등의 결함을 일으키는 빈도가 적다.
또한, 자외선 조사 공정(C)으로 조사되는 자외선만으로 자외선 경화형 접착제의 경화 반응이 진행되기 때문에, 설정대로의 적산 광량으로 자외선 조사를 행하기 위해서, 자외선 조사 장치로부터의 자외선의 적산 광량의 관리만을 행하면 된다고 하는 이점도 있다.
또한, LED 조명(D1)의 사용에 따르면, 편광판 제조 공정 중에 있어서의 필름 상의 접착제의 도공 상태를 육안으로 명료하게 확인할 수 있기 때문에, 접착제의 도공 상태의 문제점을 육안으로 검지하는 데에도 유리하다. 예컨대 일반적인 형광등에 자외선 컷 필터를 설치한 자외선 컷 형광등에 따르면, 400 ㎚ 이하의 조도 피크를 컷할 수 있지만, 이 경우, 일반적으로 발광색이 노랗게 되기 때문에, 편광판 제조 공정 중에 있어서의 필름 상의 접착제의 도공 상태를 육안으로 확인하는 것이 매우 곤란해진다.
LED 조명(D1)의 설치 위치는, 도공 수단(A1), 접합 수단(B1) 및 자외선 조사 수단(C1) 전체를 조명할 수 있는 한 특별히 제한되지 않고, 편광판 제조 장치가 설치되는 편광판 제조 시설(공장) 내의 위쪽(예컨대 천장)에 설치되어도 좋거나 혹은 편광판 제조 장치 자체가 LED 조명(D1)을 구비하고 있어도 좋으며, 또는 그 양쪽 모두여도 좋다. 본 발명의 편광판 제조 장치는, 그 자체 LED 조명(D1)을 구비하는 것이다.
예컨대 편광판 제조 장치 자체가 LED 조명(D1)을 구비하는 경우, 편광판 제조 장치는, 도공 수단(A1), 접합 수단(B1) 및 자외선 조사 수단(C1)을 수용하는[도공 공정(A), 접합 공정(B) 및 자외선 조사 공정(C)이 실시되는 제조 공정 부분의 주위를 덮는] 1 이상의 챔버를 가질 수 있고, 이 챔버 내에 1 이상의 LED 조명(D1)을 설치할 수 있다. 도 1에 도시된 예에 있어서는, 2개의 도공 수단(A1), 1개의 접합 수단(B1), 1개의 자외선 조사 수단(C1)을 각각 수용하는 합계 4개의 챔버를 구비하고 있고, 이들 4개의 챔버의 각각에 1개의 LED 조명(D1)[LED 조명(40, 41, 42, 43)]이 설치되어 있다. 작업 스페이스의 유효 이용의 관점에서, LED 조명(D1)은, 챔버 내의 위쪽(예컨대 천장)이나 옆쪽(챔버의 측면)에 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 편광판 제조 장치에 도공 수단(A1), 접합 수단(B1) 및 자외선 조사 수단(C1)을 수용하는[도공 공정(A), 접합 공정(B) 및 자외선 조사 공정(C)이 실시되는 제조 공정 부분의 주위를 덮는] 챔버가 설치되고, 또한 그 챔버 내에 LED 조명(D1)이 설치되는 경우에는, 편광판 제조 시설(공장)이 갖는 조명은, 반드시 LED 조명(D1)일 필요는 없다.
제조 공정 중에 광학 필름 등의 필름이 파단되는 제조 트러블이 발생한 경우에 있어서는, 자외선 조사 공정(C)의 후 공정에도, 미경화의 자외선 경화형 접착제가 반입되는 경우가 있다. 따라서, 이러한 경우에 있어서도 접착제를 용이하게 제거할 수 있도록, 자외선 조사 공정(C)으로부터 권취롤(30)에 의한 편광판(4)의 권취까지의 공정도, LED 조명(D1) 하에서 실시하는 것이 바람직하다.
실시예
이하에 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 이들의 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
(0) 실험에 이용한 재료
이 예에서는, 편광판 제조를 실시하는 편광판 제조 장치로서, 도 1에 도시된 구성인 것을 이용하여, 편광 필름(1)과 제1 광학 필름(2)의 접착에 이용하는 접착제, 및 편광 필름(1)과 제2 광학 필름(3)의 접착에 이용하는 접착제로서, 모두 에폭시 화합물과 광중합 개시제를 포함하고, 실질적으로 용제를 포함하지 않는 에폭시계 자외선 경화형 접착제를 이용하였다. 또한, 제1 광학 필름(2)으로서, 두께가 60 ㎛이고 폭이 1330 ㎜ 폭인 이축 배향성 시클로올레핀계 수지 필름[니폰제온(주)에서 입수]을, 제2 광학 필름(3)으로서, 두께가 80 ㎛이고 폭이 1330 ㎜인 트리아세틸셀룰로오스 필름 「KC8UX2MW」[코니카미놀타옵트(주)에서 입수]를 이용하였다.
(1) 편광판의 제조
폴리비닐알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 두께 25 ㎛의 편광 필름(1), 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)을 각각 15 m/분의 라인 속도로 유동 방향이 동일해지도록 공급하였다. 제1 광학 필름(2)의 편광 필름(1)에 대한 접합면에는, 그라비아롤(11)을 구비하는 제1 도공기(10)[후지기카이(주)에서 제조한 「마이크로 챔버 닥터」]를 이용하여, 접착제층의 두께가 3.0 ㎛가 되도록 그라비아롤(11)의 회전수를 제어하면서, 상기한 자외선 경화형 접착제를 도공하였다. 마찬가지로, 제2 광학 필름(3)의 편광 필름(1)으로의 접합면에는, 그라비아롤(12)을 구비하는 제2 도공기(12)[후지기카이(주)에서 제조한 「마이크로 챔버 닥터」]를 이용하여, 접착제층의 두께가 3.5 ㎛가 되도록 상기한 자외선 경화형 접착제를 도공하였다[도공 공정(A)].
계속해서, 자외선 경화형 접착제가 도공된 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)의 각각의 접착제 도공면을 편광 필름(1)에 중첩시키고, 접합용 닙롤(20, 21) 사이에 240 N/cm의 선압으로 끼웠다[접합 공정(B)]. 다음에, 닙롤(20, 21)을 통과한 후의 적층체에 대하여, 자외선 조사 장치(14)로부터 자외선을 조사하여 자외선 경화형 접착제를 경화시키고[자외선 조사 공정(C)], 얻어진 편광판(4)을 권취롤(30)에 권취하였다. 자외선 조사 장치(14)로서는, (주)GS 유아사에서 제조한 자외선 램프 「EHAN1700NAL 고압 수은 램프」 2등(燈)을 사용하였다. 자외선의 적산 광량은, 2등을 합하여 330 mJ/㎠였다.
도공 공정(A), 접합 공정(B) 및 자외선 조사 공정(C)이 실시되는 제조 공정 부분의 주위를 덮는 합계 4개 챔버의 천장에는 각각 400 ㎚를 초과하는 파장 영역에 발광 파장을 가지며, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않는 LED 조명(40, 41, 42, 43)을 설치하고, 도공 공정(A), 접합 공정(B) 및 자외선 조사 공정(C)은 이들의 LED 조명 하에서 실시하였다. 이용한 LED 조명(40, 41, 42, 43)의 조도 스펙트럼을 도 2에 나타낸다.
LED 조명의 조도 스펙트럼은, 오츠카덴시(주)에서 제조한 분광 방사 조도 측정 시스템 「MCPD-3700」(검출기 2480C)을 이용하여, LED 조명으로부터 300 ㎜의 거리로써 조명광을 취입하여, 220∼800 ㎚ 사이의 파장 영역에 있어서 측정하였다. 측정 조건은, 광 취입 시간 400 m초로 하여 측정값을 8회 적산하였다. 1 ㎚마다의 각 파장에 있어서의 조도(W/분/㎚)를 얻었다. 본 실시예에서 이용한 LED 조명은, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않는 것이 확인되었다.
[비교예 1]
실시예 1에 있어서의 LED 조명 대신에 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않는 자외선 컷 형광등을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 편광판을 제작하였다. 이용한 자외선 컷 형광등의 조도 스펙트럼을 도 3에 나타낸다.
[비교예 2]
실시예 1에 있어서의 LED 조명 대신에 365 ㎚ 부근에 발광 파장을 갖는 형광등을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 편광판을 제작하였다. 이용한 형광등의 조도 스펙트럼을 도 4에 나타낸다.
(평가 시험)
[a] 접착제의 도공 상태의 육안 관찰 검사
도공 공정(A)의 챔버 내를 통과하는 자외선 경화형 접착제가 도공된 제1 광학 필름(2) 및 제2 광학 필름(3)[제1 및 제2 도공기(10, 12)의 직후]에 있어서의 접착제의 도공 상태를, 조명 하에서 육안 관찰하였다. 도공된 접착제층 단부의 도공 상태를 용이하게 육안 관찰할 수 있는 경우를 「양호」라고 하고, 육안 관찰이 곤란한 경우를 「불량」이라고 하여, 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 1 및 비교예 2에서는, 접착제층 단부의 도공 상태를 용이하게 육안 관찰할 수 있었지만, 비교예 1에서는 육안으로 관찰할 수 없었다.
[b] 와이핑 시험
상기 실시예 또는 각 비교예에서 이용한 조명 하에서, 제1 광학 필름(2)에 이용한 시클로올레핀계 수지 필름을, 300 ㎜(MD 방향)×200 ㎜(TD 방향)로 잘라낸 후, 한쪽 표면을 상향으로 책상 위에 설치하고, 상기 자외선 경화형 접착제를 스포이드에 의해 직경 3 ㎜의 반구상(半球狀)으로 5방울 적하하였다. 그 상태에서 41시간 동안 실온에서 방치한 후, 아사히카세이센이(주)에서 제조한 고품위 와이퍼 「벰코트 M-3II」로 닦아내고, 그 후, 벰코트 M-3II에 에탄올을 스며들게 하여 재차 와이핑을 실시하였다. 접착제를 제거할 수 있었던 경우를 「양호」라고 하고, 접착제가 남거나 혹은 넓어져 제거할 수 없는 경우는 「불량」이라고 하여, 결과를 표 1에 나타내었다. 이 실험에서 와이핑이 「양호」라고 되었을 경우는, 편광판의 제조 공정에 있어서 적층체의 단부면으로부터 미경화의 자외선 경화형 접착제가 삐져나와, 이것이 가이드롤 등에 부착된 경우에 있어서도, 용이하게 와이핑 제거가 가능하고, 제조 공정의 가동률을 현저히 저하시키지 않고 효율적으로 편광판을 제조할 수 있다.
실시예 1 및 비교예 1에서는, 접착제의 고화 성분도 존재하지 않고, 용이하게 접착제를 제거할 수 있었다. 이것에 반하여, 비교예 2에서는, 와이핑 후에도 접착제의 액적의 형태가 남고, 이것을 제거할 수는 없었다.
Figure pct00001
1 : 편광 필름
2 : 제1 광학 필름
3 : 제2 광학 필름
4 : 편광판
10 : 제1 도공기
11 : 그라비아롤
12 : 제2 도공기
13 : 그라비아롤
14 : 자외선 조사 장치
15 : 조도계
20, 21 : 접합용 닙롤
22, 23 : 권취 전 닙롤
24 : 가이드롤
30 : 권취롤
31, 32 : 롤체
40, 41, 42, 43 : LED 조명

Claims (4)

  1. 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 편광 필름에, 자외선 경화형 접착제를 통해 열가소성 수지로 이루어진 광학 필름을 접합하여, 편광판을 제조하는 방법으로서,
    (A) 상기 편광 필름 및 상기 광학 필름의 적어도 한쪽의 접합면에 상기 자외선 경화형 접착제를 도공하는 도공 공정,
    (B) 도공된 상기 자외선 경화형 접착제를 통해 상기 편광 필름과 상기 광학 필름을 중첩시켜 적층체를 얻는 접합 공정, 및
    (C) 상기 적층체에 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화형 접착제를 경화시키는 자외선 조사 공정
    을 포함하고,
    상기 도공 공정(A), 상기 접합 공정(B) 및 상기 자외선 조사 공정(C)이, 400 ㎚를 초과하는 파장 영역에 발광 파장을 가지며, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않는 LED 조명 하에서 실시되는 편광판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도공 공정(A), 상기 접합 공정(B) 및 상기 자외선 조사 공정(C)이 실시되는 1 이상의 챔버 내에 설치된 상기 LED 조명 하에서, 상기 도공 공정(A), 상기 접합 공정(B) 및 상기 자외선 조사 공정(C)이 실시되는 편광판의 제조 방법.
  3. 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 편광 필름에, 자외선 경화형 접착제를 통해 열가소성 수지로 이루어진 광학 필름을 접합하여, 편광판을 제조하기 위한 장치로서,
    (A1) 상기 편광 필름 및 상기 광학 필름의 적어도 한쪽의 접합면에 상기 자외선 경화형 접착제를 도공하기 위한 도공 수단,
    (B1) 도공된 상기 자외선 경화형 접착제를 통해 상기 편광 필름과 광학 필름을 중첩시켜 적층체를 얻기 위한 접합 수단,
    (C1) 상기 적층체에 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화형 접착제를 경화시키기 위한 자외선 조사 수단, 및
    (D1) 상기 도공 수단(A1), 상기 접합 수단(B1) 및 상기 자외선 조사 수단(C1)을 조명하기 위한, 400 ㎚를 초과하는 파장 영역에 발광 파장을 가지며, 250∼400 ㎚의 파장 영역에 발광 파장을 갖지 않는 LED 조명
    을 구비하는 편광판 제조 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 도공 수단(A1), 상기 접합 수단(B1) 및 상기 자외선 조사 수단(C1)을 수용하기 위한 1 이상의 챔버를 더 구비하고, 상기 챔버 내에 상기 LED 조명(D1)이 설치되는 편광판 제조 장치.
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