TWI584939B - 樹脂構件之接合方法（一） - Google Patents

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松尾直之
高見伸行
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Description

樹脂構件之接合方法(一) 發明領域
本發明係有關於一種樹脂構件之接合方法，更特別地有關於一種用於液晶顯示裝置、電致發光(EL)顯示裝置、電漿顯示器、場發射顯示器等影像顯示裝置等之偏光薄膜等原料卷薄膜之雷射光接合方法。
發明背景
以往，在液晶顯示裝置等之影像顯示裝置中，使用含有偏光薄膜之光學薄膜。
如此之偏光薄膜之製造方法係採用使帶狀之聚乙烯醇(PVA)系原料卷薄膜一面由前端側送出一面通過預定移動路徑，且在該移動路徑中延伸，藉此作成偏光薄膜之方法。
例如，採用由帶狀聚乙烯醇系原料卷薄膜捲繞成卷捆狀之原料卷捆一面送出原料卷薄膜，一面以多數軋輥限制移動路徑，藉此使原料卷薄膜通過染色浴等各種浴槽內而染色，接著在移動路徑中延伸經染色薄膜，藉此作成偏光薄膜之方法。
又，在如此之偏光薄膜之製造方法中，因為在藉由軋輥等限制之移動路徑中藉人工作業通過每一原料卷薄膜之前端側非常煩雜且浪費時間，所以在先行之原料卷薄膜之終端側上接合下一原料卷薄膜之前端側，依序連續地作成原料卷薄膜。
以往，此時之接合機構係採用膠帶及接著劑等之接著接合機構，藉鉚釘及線等之縫合接合機構，藉熱封器等之加熱熔融接合機構(例如日本特開2007-171897號公報(專利文獻1)，日本特開2010-8509號公報(專利文獻2))等。
但是，上述接合分別具有如下所述之問題。
．膠帶及接著劑等之接著接合之問題點
在浸漬於膨潤、染色之藥液中之步驟中，黏著劑或接著劑溶出至藥液中，因此污染藥液，且可成為異物附著於製品之主要原因，此外，黏著劑或接著劑亦流動化，因此接合強度下降，且有時在延伸步驟中達到所希望之延伸倍率前會產生原料斷裂。
．藉鉚釘及線等之縫合接合的問題點
由接合部份產生皺摺，因此成為偏光薄膜延伸不均之原因。此外，由於接合強度降低，因此與接著接合手段同樣地，有時在延伸步驟中達到所希望之延伸倍率前會產生原料斷裂。
．藉熱封器等之加熱熔融接合的問題點
由於藉由熱封器只加熱狹窄區域是困難的，所以接合部及其周邊部之結晶性會因加熱寬廣區域及熱傳送至周圍而升高，因此會局部地變硬。因此，當為提高偏光薄膜之特性而增加延伸負載時，有時會產生原料斷裂。
因此，除了上述接合以外，如日本專利第3929958號(專利文獻3)所揭示地，考慮在藉由可旋轉地設置在加工用頭之出口側之球體或圓形輪加壓附接2片樹脂構件之接 合區域的同時，透過球體或圓形輪照射雷射光，藉此接合2片樹脂構件之接合方法。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2007-171897號公報
專利文獻2：日本特開2010-8509號公報
專利文獻3：日本專利第3929958號
發明概要
又，如製造偏光薄膜時地使用原料卷薄膜寬度大之樹脂薄膜作為樹脂構件時，藉由上述專利文獻3之方法接合時，如第7圖所示，加工用頭150之球體或圓形輪部分地加壓重疊部份，因此將多數樹脂構件100固定在預定位置是困難的，且安定地得到所希望之接合形狀亦是困難的。
有鑑於上述問題點，本發明之課題係提供一種在使用雷射光接合樹脂構件時，可抑制斷裂並且安定地得到所希望之接合形狀的樹脂構件之接合方法。
本發明之樹脂構件之接合方法的特徵在於包含：以使其至少一部份重疊的方式配置多數樹脂構件之步驟；及照射雷射光之步驟，係一面以可旋轉之圓筒狀或球狀的玻璃製加壓構件加壓樹脂構件之重疊部一面掃描該加壓構件，並且透過該加壓構件將雷射光照射在該重疊部 上；又，在照射雷射光之步驟中，係在該加壓構件與該重疊部之間配置中介構件，且該中介構件具有比該加壓構件之加壓面更寬之加壓面。
依據本發明之樹脂構件之接合方法，因為在樹脂構件之重疊部與加壓構件之間配置有加壓面寬之中介構件，所以可藉由中介構件將重疊部固定在預定位置。因此，即使加壓構件一面掃描樹脂構件之重疊部一面照射雷射光，亦可緩和加壓構件之局部加壓，因此可抑制樹脂構件之重疊部偏離預定位置，所以可安定地得到所希望之接合形狀。
又，因為可抑制樹脂構件之重疊部偏離預定位置，且透過加壓構件照射雷射光，所以可形成在重疊部中具有充分接合狀態之接合部。因此，即使在延伸接合之樹脂構件時，亦可抑制在接合部之斷裂。
由以上可知，本發明可提供一種在使用雷射光接合樹脂構件時，可抑制斷裂並且安定地得到所希望之接合形狀的樹脂構件之接合方法。
在上述樹脂構件之接合方法中，較佳地，特徵在於在照射雷射光之步驟中，使用以單層或多數層橡膠或樹脂構成之中介構件。
因此，可抑制樹脂構件之重疊部因加壓構件之加壓及旋轉而彎曲或偏離預定位置。
在上述樹脂構件之接合方法中，較佳地，特徵在於在配置樹脂構件之步驟中，使用具有3μm以上且500μm 以下之厚度之樹脂構件。
如果厚度在3μm以上則可抑制機械強度之下降，且如果厚度在500μm以下則可抑制光學特性之下降，即使用於影像顯示裝置亦可實現薄型化。
在上述樹脂構件之接合方法中，較佳地，特徵在於在照射之步驟中，照射800nm以上且11000nm以下之波長的紅外線雷射。
在上述樹脂構件之接合方法中，較佳地，特徵在於在配置樹脂構件之步驟中，使用聚乙烯醇系樹脂薄膜作為樹脂構件。
本發明之樹脂構件之接合方法可抑制在接合部之斷裂，因此當使用聚乙烯醇系樹脂薄膜作為樹脂構件時，可適用於含有要求大延伸之偏光薄膜的光學薄膜。
如以上說明，依據本發明，可提供一種在樹脂構件之重疊部與加壓構件之間配置中介構件，因此在使用雷射光接合樹脂構件時，可安定地得到所希望之接合形狀的樹脂構件之接合方法。
圖式簡單說明
第1圖是概略地顯示用於本發明實施形態之偏光薄膜之製造方法之裝置的立體圖。
第2圖是概略地顯示本發明實施形態中接合原料卷薄膜且供給至偏光薄膜之製造裝置之情形的立體圖。
第3圖是概略地顯示本發明實施形態中用以接合原料 卷薄膜之接合裝置之側面圖。
第4圖是概略地顯示本發明實施形態中以使其至少一部份重疊之方式配置多數樹脂構件的平面圖。
第5圖是概略地顯示本發明實施形態中以使其至少一部份重疊之方式配置多數樹脂構件的側面圖。
第6圖是概略地顯示本發明實施形態中接合原料卷薄膜之狀態的平面圖。
第7圖是概略地顯示藉由專利文獻1之接合方法接合重疊部寬度大之原料卷薄膜之狀態的平面圖。
用以實施發明之形態
以下舉適用於偏光薄膜之製造方法之實例，說明有關本發明之樹脂構件之接合方法的實施形態。
具體而言，一面舉例一面說明接合帶狀聚乙烯醇系樹脂薄膜彼此，且連續該等聚乙烯醇系樹脂薄膜並供給至延伸裝置，藉此製造偏光薄膜之情形。
首先，一面參照圖式一面說明用以實施本實施形態之偏光薄膜之製造方法的較佳延伸裝置。
如第1圖及第2圖所示，上述延伸裝置包含：由帶狀聚乙烯醇系樹脂薄膜(以下亦稱為「原料卷薄膜」，或僅稱為「薄膜」)捲繞成卷捆狀之原料卷捆送出原料卷薄膜1之原料卷薄膜供給部3；用以將送出之原料卷薄膜1浸漬於預定藥液中之多數浸漬浴4；限制原料卷薄膜1之移動路徑，使原料卷薄膜1通過該浸漬浴4內之多數軋輥9；在該移動路徑 中延伸原料卷薄膜1之延伸部；及，以浸漬於多數浸漬浴4中且延伸之薄膜作為偏光薄膜以捲取成卷捆狀之偏光薄膜捲取部10。
如第1圖及第2圖所示，延伸裝置由薄膜之流動方向上游側開始依序設置5種浸漬浴4作為多數浸漬浴4，即，貯存有使聚乙烯醇系樹脂薄膜膨潤之膨潤液的膨潤浴4a，貯存有將經膨潤之薄膜染色之染色液的染色浴4b，貯存有使構成薄膜之樹脂之分子鏈交聯之交聯劑液的交聯浴4c，用以在浴內延伸薄膜之延伸浴4d，及，貯存有洗淨通過該延伸浴4d之薄膜之洗淨液的洗淨浴4f。
又，上述延伸裝置，在薄膜之移動路徑中之洗淨浴4f的下游側且在捲取部10的上游側，具有使附著於薄膜1之洗淨液乾燥之乾燥裝置11，具體而言，為乾燥烘箱。
此外，在上述延伸裝置中，在以乾燥裝置11乾燥之薄膜之兩面側配置有捲繞成卷捆狀之表面保護薄膜(例如，三乙醯纖維素薄膜及環烯烴聚合物薄膜)等的積層用薄膜12，且延伸裝置具有用以使積層用薄膜12積層在乾燥後之薄膜兩面上的積層裝置。
延伸部係採用所謂卷捆延伸部。即，採用在移動路徑中，配置多數組構造成將薄膜1夾持於其間且向流動方向下游測送出之成對夾持軋輥9a，且流動方向下游側之組的圓周速度比上游測高速之構造。
此外，上述延伸裝置具有接合裝置(請參照第3圖)，該接合裝置係，如第2圖所示，用以在通過限制原料 卷薄膜1之末端部1a之移動路徑之前，具體而言，通過浸漬浴4之前，藉雷射熔接連結原料卷薄膜1之末端部1a及在該原料卷薄膜1之後通過移動路徑內之新原料卷薄膜1之前端部1b。
又，在第2圖中，以塗黑部30顯示藉雷射照射接合之部份。
接著，參照第3圖，說明本實施形態之接合裝置。又，第3圖顯示由其中一側面看見接合之新舊原料卷薄膜之重疊部時的接合裝置側面。
如該第3圖所示，本實施形態之接合裝置具有配置在薄膜之末端部1a與前端部1b之重疊部上之中介構件40，配置在該中介構件40上之加壓構件50，及配置在加壓構件50上方之雷射照射部60。本實施形態之接合裝置係構造成使先行原料卷薄膜1之末端部1a及與其連結之新原料卷薄膜1之前端部1b上下地重疊，且一面透過中介構件40以前述加壓構件50加壓該重疊部份，一面由雷射照射部60照射雷射光L，藉此可使末端部1a與前端部1b之界面部加熱熔融而熔接。
中介構件40係形成為片狀，且其中一面為加壓面，並且該加壓面比加壓構件50之加壓面寬。
為抑制原料卷薄膜1中之重疊部因加壓構件50之加壓及旋轉而彎曲、偏移等，中介構件40係配置成覆蓋包含在原料卷薄膜1中接合之接合部之重疊部的大略全體。亦可配置成覆蓋原料卷薄膜1中重疊部以外之區域之至少一部份。
中介構件40之厚度宜為50μm以上且小於10mm，且更佳的是1mm以上且小於5mm。若為50μm以上，則容易操作，且若為1mm以上，則更容易操作。小於10mm時，可抑制因吸收或散射使雷射光L到達重疊部之效率下降，且小於5mm時，更可抑制雷射光L到達重疊部之效率下降。
中介構件40未特別地限定，但對使用之雷射光L之波長宜具有30%以上之透光率，且具有50%以上之透光率更佳。
構成中介構件40之材料宜為，例如透光性良好之橡膠或具緩衝性之樹脂材料等。如此之材料可使用例如，矽橡膠，胺基甲酸酯橡膠等橡膠系材料或聚乙烯等之樹脂材料。
中介構件40可為單層，亦可為多數層。中介構件40為多數層時，除了上述材料之層以外，亦可積層例如，聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、降冰片烯樹脂、環烯烴聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醯亞胺、三乙醯纖維素等來使用。
加壓構件50係由對使用之雷射光L顯示高透明性之玻璃構成。加壓構件50可掃描原料卷薄膜1之重疊部。
加壓構件50呈可旋轉之圓筒狀或球狀，且可藉由一面加壓在中介構件40上一面旋轉來掃描。
圓筒及球之直徑宜為2mm以上且30mm以下，且5mm以上且20mm以下更佳。2mm以上時，可抑制照射在接合之樹 脂構件上之雷射光束尺寸變小，因此容易對合雷射照射位置與接合之位置。5mm以上時，雷射照射位置與接合位置之對合會更容易。30mm以下時，可抑制產生在玻璃中之雷射光吸收，且可減少因損失而使能量利用效率下降或因蓄熱產生玻璃破損之危險。20mm以下時，可進一步抑制雷射光吸收，並且可減少玻璃破損之危險性。
構成加壓構件50之材料未特別地限定，只要是玻璃製成即可，但是亦可使用，例如，石英、無鹼玻璃、TMEPAX、PYREX、硼矽酸耐熱玻璃(vycol)、D263、OA10、AF45等。
加壓構件50係構成為可宜以3毫秒以上且600毫秒以下，且更佳地以5毫秒以上且500毫秒以下之加熱時間加壓。
加壓構件50係構成為可宜具有0.5kgf/cm2以上且200kgf/cm2以下，且更佳地具有30kgf/cm2以上且150kgf/cm2以下之加壓強度。
為提高雷射光L之利用效率，加壓構件50宜對使用之雷射光L之波長具有高透明性，且宜具有50%之透光率，並且具有70%以上之透光率更佳。
雷射照射部60係沿新舊原料卷薄膜1之重疊部，透過加壓構件50照射雷射光L。加壓構件50係可掃描，且雷射照射部60之雷射光源亦可與加壓構件50同時地掃描。作為如此之構成，雷射照射部60，例如，具有用以使藉聚光透鏡聚光成所希望之光束尺寸之點光束沿原料卷薄膜1之 重疊部份掃描的機構。
在本實施形態中，由雷射照射部60照射之雷射光L係藉由在重疊新舊原料卷薄膜1之重疊部之中間(界面)藉塗布至其中一者或兩者等之手段配置之光吸收劑吸收，且使其發熱，又，雷射之種類未特別地限定，只要使用之光吸收劑之吸收感度高即可。照射之雷射光L宜為具有可見光區域或紅外線區域之半導體雷射，光纖雷射，飛秒雷射，皮秒雷射，YAG雷射等之固體雷射，CO2雷射等之氣體雷射，且容易得到便宜且面內均一之雷射光束之半導體雷射或光纖雷射更佳。又，為避免原料卷薄膜1之分解、促進熔融，連續波之CW雷射比瞬間投入高能量之脈衝雷射好。
由雷射照射部60照射之雷射光L之輸出(功率)、光束尺寸、形狀、照射次數、及掃描速度等係對成為接合對象之原料卷薄膜1及光吸收劑之光吸收率之類的光學特性及熔點、玻璃轉移溫度(Tg)之類的熱特性等之差異適當地選擇。為藉由雷射照射部得到強固之接合，雷射照射部60係構造成可照射具有200W/cm2以上且10000W/cm2以下為佳，300W/cm2以上5000W/cm2以下更佳，且1000W/cm2以上3000W/cm2以下特佳之功率密度的雷射光L。
又，雷射照射部60宜構造成藉由滿足照射雷射功率密度之功率，具有新舊原料卷薄膜重疊寬度之1/10以上且5倍以下之照射光束面積(照射寬度或光點直徑)。照射寬度為重疊寬度之1/10以上時，重疊部中之接合部大，因此可在接合後搬運時抑制抖動，且可抑制對良好搬運性之妨 礙。以照射寬度為5倍以下之寬度照射雷射光L時，對接合及延伸性之影響小，且能量利用效率良好。由該觀點來看，照射寬度為重疊寬度之1/5以上3倍以下更佳。
又，雷射照射部60係構成為可照射5J/cm2以上且400J/cm2以下為佳，在10J/cm2以上且300J/cm2以下更佳，且在30J/cm2以上且150J/cm2以下特佳之累計照射量。
雷射光L之光束形狀可為圓形，亦可為線狀以得到高功率密度。又，使用圓筒狀之玻璃製加壓構件50時，雷射光束呈線狀。
又，本實施形態中之接合裝置亦可更具有載置接合之原料卷薄膜1之台座(未圖示)。如此之台座可採用，例如，以金屬、玻璃、橡膠、陶瓷等形成其上面部者。
此外，雖然在此未詳述，但是如上述之接合裝置可採用一般雷射熔接裝置及在其周邊機器中利用之種種機構。
接著，說明利用上述接合裝置及延伸裝置製造偏光薄膜的方法。
在本實施形態之偏光薄膜之製造方法中，實施使帶狀原料卷薄膜1浸漬在膨潤浴4a中使其膨潤之膨潤步驟，使經膨潤之薄膜浸漬在染色浴4b中染色之染色步驟，使經染色之薄膜浸漬在交聯浴4c中而使構成薄膜之樹脂之分子鏈交聯的交聯步驟，在延伸浴4d內延伸該交聯步驟後之薄膜的延伸步驟，洗淨該延伸步驟後之薄膜的洗淨步驟，在乾燥裝置11中使該經洗淨薄膜乾燥之乾燥步驟，及在該乾燥後 之薄膜上積層表面保護薄膜的積層步驟。
而且，本實施形態之偏光薄膜之製造方法係藉由將一個原料卷捆裝設在前述原料卷薄膜供給部3上，且由該原料卷薄膜供給部3連續地送出原料卷薄膜，並在其移動路徑中實施上述步驟且實施將最後結束積層步驟之製品(偏光薄膜)在偏光薄膜捲取部10中捲取成卷捆狀的捲取步驟來進行。
又，使用上述接合裝置，在前述原料卷捆之捲取步驟終了之前，另外實施由新原料卷捆放出原料卷薄膜，並將該新原料卷薄膜之前端部1b接合在先行之原料卷捆之末端部1a上的接合步驟，藉此繼續由該新原料卷捆供給原料卷薄膜至延伸裝置而連續地製造偏光薄膜。
供應至上述步驟之原料卷薄膜未特別地限定，但是帶狀之聚乙烯醇系樹脂薄膜係作為偏光薄膜使用之聚乙烯醇系高分子樹脂材，且可使用聚乙烯醇薄膜、部分皂化聚乙烯醇薄膜或聚乙烯醇之脫水處理薄膜等。
通常，該等原料卷薄膜係在如上述捲繞成卷捆狀之原料卷捆之狀態下使用。
上述聚乙烯醇系樹脂薄膜材料之聚合物的聚合度一般是500以上且10000以下，且在1000以上且6000以下之範圍內為佳，並且在1400以上且4000以下之範圍內更佳。
此外，若為部分皂化聚乙烯醇薄膜，則其皂化度係，例如，由對水之溶解性方面來看，75莫耳%以上為佳，98%莫耳%以上更佳，且在98.3莫耳%以上且99.8莫耳%以下之 範圍內又更佳。
上述聚乙烯醇系原料卷薄膜之製法可適當地使用以將溶解在水或有機溶劑中之原液流延成膜之流延法、鑄造法、擠壓法等任意之方法成膜者。
原料卷薄膜之相位差值係以5nm以上且10nm以下為佳。
又，為得到面內均一之偏光薄膜，聚乙烯醇系樹脂原料卷薄膜面內之相位差偏差儘可能小比較好，且作為原料卷薄膜之聚乙烯醇系樹脂薄膜之面內相位差偏差係在測量波長1000nm中10nm以下為佳，且5nm以下更佳。
聚乙烯醇系原料卷薄膜在接合時之吸水(含水)狀態宜具有2質量%以上且15質量%以下之吸水率，且4質量%以上且10質量%以下之吸水率更佳。非連結原料卷薄膜具有15質量%以下之吸水率時，可抑制加熱熔融部因水分蒸發而發泡，且減少接合不良。吸水率為10質量%以下時，可進一步抑制接合不良。另一方面，吸水率為2質量%以上時，加熱未接合之原料卷薄膜時之樹脂流動性良好，且可抑制接合效率降低。吸水率為4質量%以上時，可進一步抑制接合效率降低。
此外，關於上述光吸收率，可使用日本分光社製，紫外可視紅外分光光度計，型名「V-670」且藉積分球模型測量對象波長範圍之透過率：T(%)與反射率：R(%)，且計算以下式求得。
光吸收率：A(%)=100-T-R
又，關於吸水率，可藉由比較乾燥前後之質量求得，例如，若為聚乙烯醇系樹脂薄膜，則以83℃加熱1小時，將其加熱減量除以加熱前之聚乙烯醇系樹脂薄膜的質量求得。
接著，說明以前述延伸裝置對上述原料卷薄膜施加延伸以便加工偏光薄膜之各步驟。
(膨潤步驟)
在本步驟中，例如，藉前述軋輥9將由原料且薄膜供給部3送出之原料卷薄膜一面維持一定之移動速度一面引導至以水充滿之膨潤浴4a中，使前述原料卷薄膜浸漬在水中。
藉此可水洗原料卷薄膜，且洗淨原料且薄膜表面之污垢及堵塞防止劑，同時可期待藉以水使原料卷薄膜膨潤來防止染色不均等不均一性的效果。
在前述膨潤浴4a中之膨潤液中，除了水以外，亦可適當添加甘油及碘化鉀等，且添加這些時，甘油濃度宜為5質量%以下，且碘化鉀濃度宜為10質量%以下。
膨潤液之溫度宜為20℃以上且45℃以下，且25℃以上且40℃以下更佳。
原料卷薄膜浸漬於膨潤液中之浸漬時間係以2秒以上且180秒以下為佳，10秒以上且150秒以下更佳，且30秒以上且120秒特佳。
此外，亦可使聚乙烯醇系樹脂薄膜在該膨潤浴中以長方向延伸，此時之延伸倍率亦包含因膨潤之伸展而以1.1倍以上且3.5倍以下左右為佳。
(染色步驟)
使經過上述染色步驟之薄膜，與膨潤步驟同樣地藉軋輥9浸漬在貯存在染色浴4b中之染色液中而實施染色步驟。
例如，可採用將經過膨潤步驟之聚乙烯醇系樹脂薄膜浸漬在含有碘等之二色性物質之染色液中，藉此使二色性物質吸附在薄膜上之方法實施該染色步驟。
上述二色性物質可使用習知之物質，且可舉碘及有機染料等為例。
有機染料可使用，例如，紅BR、紅LR、紅R、粉紅LB、玉紅BL、棗紅GS、天藍LG、檸檬黃、藍BR、藍2R、海軍藍、天藍LG、紫LB、紫B、黑H、黑B、黑GSP、黃3G、黃R、橙LR、橙3R、緋紅KGL、剛果紅、亮紫BK、超藍(Supra Blue)G、超藍GL、超橙GL、直接(direct)天藍、直接耐曬(direct fast)橙S、耐曬黑等。
該等二色性物質可僅使用一種，亦可併用兩種以上。
使用上述有機染料時，例如，由謀求可見光區域之中和化方面來看，組合兩種以上是較佳的。
具體例可舉剛果紅與超藍G、超橙GL與直接天藍之組合，或直接天藍與耐曬黑之組合為例。
上述染色浴之染色液可使用將上述二色物質溶解於溶劑中之溶液。溶劑一般可使用水，亦可再添加具有與水相溶性之有機溶劑使用。
該染色液中之二色性物質之濃度係以0.010質量%以上且10質量%以下之範圍為佳，以0.020質量%以上且7質量% 以下之範圍更佳，且以0.025質量%以上且5質量%以下特佳。
此外，由於使用碘作為二色性物質時，可更進一步提高染色效率，所以再添加碘化物是理想的。
該碘化物可舉例如：碘化鉀、碘化鋰、碘化鈉、碘化鋅、碘化鋁、碘化鉛、碘化銅、碘化鋇、碘化鈣、碘化錫、碘化鈦等。
該等碘化物之添加比例，在前述染色浴中，以0.010質量%以上且10質量%以下為佳，且以0.10質量%以上且5質量%以下更佳。
在該等碘化物當中，以添加碘化鉀為佳，且碘與碘化鉀之比例(質量比)係以1：5~1：100之範圍為佳，以1：6~1：80之範圍更佳，且以1：7~1：70之範圍特佳。
薄膜在上述染色浴中之浸漬時間未特別限定，但是以0.5分以上且20分以下之範圍為佳，且以1分以上且10分以下之範圍更佳。又，染色浴之溫度以5℃以上且42℃以下之範圍為佳，且以10℃以上且35℃以下之範圍更佳。
此外，亦可在該染色浴中使薄膜以長方向延伸，且此時之累積總延伸倍率宜為1.1倍以上且4.0倍以下左右。
又，除了如前述之浸漬在染色浴中的方法以外，染色步驟亦可採用，例如，將含有二色性物質之水溶液塗布或噴霧在前述聚合物薄膜上之方法。
此外，在本發明中，亦可採用不進行染色步驟，以預先混合二色性物質之聚合物原料成膜之薄膜，作為使用之 原料卷薄膜。
(交聯步驟)
接著，將薄膜導入貯存交聯劑液之交聯浴4c，且將薄膜浸漬在前述交聯劑液中來實施交聯步驟。
交聯劑可使用習知之物質。例如，可使用硼酸、硼砂等硼化合物，乙二醛，及戊二醛等。該等交聯劑可僅使用一種，亦可併用兩種以上。併用兩種以上時，宜為例如，硼酸與硼砂之組合，又，其添加比例(莫耳比)以4：6~9：1之範圍為佳，以5.5：4.5~7：3之範圍更佳，且以6：4最佳。
上述交聯浴之交聯劑液可使用將交聯劑溶解於溶劑中者。
溶劑可使用例如水，但是亦可再併用具有與水相溶性之有機溶劑。上述交聯劑液中之交聯劑的濃度未特別限定，但是以1質量%以上且10質量%以下之範圍為佳，且以2質量%以上且6質量%以下更佳。
上述交聯浴中之交聯劑液亦可添加碘化物以在偏光薄膜上賦予面內均一特性。
該碘化物可舉例如：碘化鉀、碘化鋰、碘化鈉、碘化鋅、碘化鋁、碘化鉛、碘化銅、碘化鋇、碘化鈣、碘化錫、碘化鈦等，且添加該等碘化物時之碘化物之含量以0.05質量%以上且15質量%以下為佳，且以0.5質量%以上且8質量%以下更佳。
交聯劑與碘化物之組合宜為硼酸與碘化鉀之組合，且硼酸與碘化鉀之比例(質量比)以1：0.1~1：3.5之範圍為佳， 且以1：0.5~1：2.5之範圍更佳。
上述交聯浴中之交聯劑液的溫度通常以20℃以上且70℃以下之範圍為佳，且聚乙烯醇系樹脂薄膜之浸漬通常可為1秒以上且15分以下之範圍內之任一時間，且以5秒以上且10分以下為佳。
該交聯步驟中，亦可在交聯浴中使薄膜以長方向延伸，且此時之累積總延伸倍率宜為1.1倍以上且5.0倍以下左右。
又，交聯步驟，與染色步驟同樣地，藉由塗布或噴霧含有交聯劑溶液之方法，取代浸漬於交聯劑液中之處理方法來實施。
(延伸步驟)
延伸步驟係將經染色、交聯之聚乙烯醇系樹脂薄膜以其長方向延伸，例如，使其累積納延伸倍率為2倍以上且8倍以下左右的步驟。延伸步驟可採用例如濕式延伸法，且在該濕式延伸法中，在將薄膜浸漬在貯存於延伸浴中之溶液中的狀態下在其長方向上施加張力來實施延伸。
貯存於延伸浴中之溶液未特別地限定，但是，例如，可使用添加各種金屬鹽、碘、硼或鋅之化合物的溶液。
該溶液之溶劑可適當地使用水、乙醇或各種有機溶劑。其中，最好使用分別添加硼酸及/或碘化鉀2質量%以上且18質量%以下左右之溶液。同時使用該硼酸與碘化鉀時，其含有比例(質量比)係以1：0.1~1：4左右，且更佳地1：0.5~1：3左右之比例使用是理想的。
上述延伸浴中之溶液溫度，例如，以40℃以上且67℃以下之範圍為佳，且以50℃以上且62℃以下之範圍更佳。
(洗淨步驟)
洗淨步驟係，例如，使薄膜通過貯存水等洗淨液之洗淨浴，藉此清洗因在此之前之處理附著之硼酸等不需要殘存物的洗去步驟。
在上述水中添加碘化物是理想的，例如，添加碘化鈉或碘化鉀是理想的。
將碘化鉀添加至洗淨浴之水中時，其濃度通常為0.1質量%以上且10質量%以下，且較佳為3質量%以上且8質量%以下。
此外，洗淨液之溫度宜為10℃以上且60℃以下，且更佳為15℃以上且40℃以下。
又，洗淨處理之次數，即，浸漬於洗淨液後，由洗淨液拉起之重覆次數未特別地限定而可為多數次，亦可在多數洗淨浴中貯存添加物之種類及濃度等不同的水，且使薄膜通過其中，藉此實施洗淨步驟。
此外，使薄膜由各步驟中之浸漬浴拉起時，為了防止發生液垂落，亦可使用習知之夾輥等切液輥，或藉空氣刀削落液等之方法，藉此去除多餘水分。
(乾燥步驟)
在洗淨步驟中進行洗淨之薄膜可導入乾燥機11，且以自然乾燥、風乾燥、加熱乾燥等適當之最適合方法乾燥來實施該乾燥步驟。
其中，若實施藉加熱乾燥之乾燥步驟時，則加熱乾燥之條件係以加熱溫度為20℃以上且80℃以下左右，乾燥時間為1分以上且10分以下左右為佳。
此外，乾燥溫度係以不論前述方法為何都防止薄膜之劣化為目的且以儘可能是低溫為佳。乾燥溫度宜為60℃以下，且45℃以下特佳。
(積層步驟)及(捲取步驟)
在本實施形態中，實施藉捲取輥捲取經過如上之步驟之薄膜的捲取步驟，藉此可得到經捲繞成卷捆狀之偏光薄膜。
此外，在本實施形態中，亦可在實施使藉乾燥步驟乾燥之偏光薄膜表面單側或兩側上積層適當表面保護用薄膜等之積層步驟後，實施捲取步驟。
如此製造之偏光薄膜之最終總延伸倍率係對於原料卷薄膜，在5.25倍以上且8.0倍以下之範圍內之任一延伸倍率為佳，且在6.0倍以上且7.0倍以下之範圍內之任一延伸倍率更佳。
如上述之延伸倍率為佳的原因是在最終總延伸倍率為5.25倍以上時，可得到具有高偏光特性之偏光薄膜，且在8.0倍以下時，可抑制在薄膜上產生斷裂。
(接合步驟)
藉橫跨原料卷捆之全長地實施如上述之步驟，可效率地良好連續製造偏光薄膜，但是在本實施形態中，在該原料卷捆全部供給至延伸裝置之前，再由下一原料卷捆放出 聚乙烯醇系樹脂薄膜(原料卷薄膜)，實施接合該新原料卷薄膜之前端部1b與藉延伸裝置實施各步驟之原料卷捆之末端部1a的接合步驟。
在接合步驟中，首先，如第4圖及第5圖所示，例如，先行之薄膜之末端部1a與新薄膜之前端部1b之至少一部份(重疊部)係重疊地配置。此時之重疊部寬度x1宜為0.1mm以上且小於50.0mm，且0.5mm以上且小於30.0mm更佳。寬度x1為0.1mm以上時，容易反覆精度良好地重疊配置具有大寬度之原料卷薄膜。寬度x1為0.5mm以上時，更容易重疊配置原料卷薄膜。另一方面，寬度x1小於50.0mm時，可減少未藉由後述之雷射熔接接合之未接合部，且可在搬運中抑制薄膜之抖動。寬度x1小於30.0mm時，可進一步抑制搬運中之薄膜之抖動。
原料卷薄膜之寬度，即重疊部之長度x2未特別地限制，但是可為50mm以上，亦可大於2000mm。在重疊部中，後述之加壓構件50藉旋轉掃描該長度x2。
在該步驟中，宜配置具有3μm以上且500μm以下之厚度的原料卷薄膜，且如果厚度為3μm以上則可抑制機械強度下降，且如果為500μm以下則可抑制光學特性下降，並且即使用於影像顯示裝置亦可實現薄型化。
又，在該步驟中，宜配置成原料卷薄膜係透過光吸收劑重疊。具體而言，將光吸收劑配置在末端部1a與前端部1b之間(末端部1a及前端部1b之表面之至少任一表面)，可提高末端部1a與前端部1b之接合部中之雷射光L的 光吸收性，且可更效率良好地實施熔接。即，原料卷薄膜係透過雷射光L之材料，且藉配置之光吸收劑吸收雷射光L。
配置之光吸收劑係為了吸收使用之雷射光且產生熱，例如，可使用碳黑、顏料、染料等。該等吸收劑宜以有機溶劑等稀釋，且藉由適當塗布手段預先塗布在原料卷薄膜之其中一重疊部上。吸收劑可使用例如，酞青系吸收劑，萘酞青系吸收劑，聚次甲基系吸收劑，二甲苯丙烷吸收劑，三甲苯丙烷吸收劑，醌吸收劑，偶氮吸收劑，二亞銨鹽(di-immonium salt)，水等。使用具有800nm以上且1200nm以下之波長之雷射光時的吸收劑可使用，例如，美國Gentex公司製之Clearweld(註冊商標)。
塗布手段可使用，例如，分配器、噴墨印刷機、網版印刷、2流體式、1流體式或超音波式噴霧、打印機、塗布器等一般的方法。
接著，一面以可旋轉圓筒狀或球狀之玻璃製加壓構件50加壓重疊部一面掃描加壓構件50，並且透過加壓構件50將雷射光L照射在該重疊部上。在該步驟中，在加壓構件50與重疊部之間，配置中介構件40，且該中介構件40具有比加壓構件50之加壓面寬之加壓面。
在該步驟中，在重疊先行之薄膜之末端部1a與新薄膜之前端部1b之原料卷薄膜1上施加中介構件40之加壓，因此即使加壓構件50沿重疊部旋轉及加壓，亦可抑制重疊部之彎曲或位置偏移。在該狀態下，沿該重疊部透過加壓構件50掃描及照射雷射光L，且在薄膜界面使樹脂互相相熔而形 成熔接部。因此，在接合大於2000mm之大寬度(第4圖中之x2)之原料卷薄膜時，如第6圖所示，亦可安定地形成接合部2。
在該步驟中，由可抑制重疊部之彎曲或位置偏移之觀點來看，宜使用以單層或多數層橡膠或樹脂構成之中介構件40。
又，在該步驟中，加壓構件50之加壓時間宜為3毫秒以上且600毫秒以下，且5毫秒以上且500毫秒以下更佳，並且20毫秒以上且150毫秒以下特佳。
加壓時間為3毫秒以上時，加壓時間不會過短，因此在藉雷射光L之熔融產生之接合反應終了前可抑制釋放加壓構件50之加壓，且可得到充分之接合狀態。加壓時間為5毫秒以上時，在藉熔融產生之接合反應終了後，可得到充分之接合狀態。加壓時間為20毫秒以上時，可得到更充分之接合狀態。
另一方面，加壓時間為600毫秒以下時，加壓時間不會過長，因此可抑制因熱傳送至接合部及其周邊部引起之高結晶化，所以施加大(例如5.25倍以上)延伸負載時，可抑制應力集中在接合部及其周邊部。加壓時間為500毫秒以下時，可緩和對接合部及其周邊部之應力。加壓時間為150毫秒以下時，可有效地緩和對接合部及其周邊部之應力。
因此，藉由使加壓重疊部之時間在上述範圍內，即使延伸接合原料卷薄膜時，亦可抑制接合部之斷裂。
在此，上述加壓時間係由玻璃製加壓構件50靜止 加壓狀態下之加壓面積及玻璃製加壓構件50之掃描速度算出的值。例如，使圓筒狀之玻璃製加壓構件50接觸原料卷薄膜時之面積為1mm×4mm，且加壓構件50之掃描(旋轉)速度為50mm/秒時，(距離1mm)/(速度50mm/秒)為加熱時間，且算出為20毫秒。
又，宜使用具有可收束雷射光L之聚光透鏡等之收束機構的加壓構件50。藉由使用如此之加壓構件50，可以高確實性將雷射光L照射在重疊部上。
又，在該步驟中，宜使用800nm以上且11000nm以下之波長之紅外線雷射作為照射之雷射光L。藉由照射如此之雷射光，可以高接合強度接合聚乙烯醇系樹脂薄膜。此外，本實施形態之接合方法中，雖然說明了接合聚乙烯醇系樹脂薄膜之方法，但是上述波長之雷射光L亦可適用於其他熱可塑性樹脂。
在該步驟中，在新舊原料卷薄膜之重疊部中，藉由各原料卷薄膜之前端部之足夠區域接合，兩前端部在搬運中不會抖動，這在實現薄膜之良好搬運性方面是理想的。考慮該觀點時，新舊原料卷薄膜之重疊部中未接合部之寬度宜為5mm以下，且2mm以下更佳，並且0mm(重疊部全面接合)又更佳。
藉由實施以上步驟，可製造包含本實施形態之偏光薄膜的光學薄膜。
此外，製造之偏光薄膜的厚度並未特別限制，但是宜為5μm以上且40μm以下。如果厚度為5μm以上則可抑制機 械強度下降，且如果為40μm以下則可抑制光學特性下降，並且即使用於影像顯示裝置亦可實現薄型化。
如此製造之光學薄膜可提高接合部之接合強度，因此即使在實施膨潤步驟，染色步驟，交聯步驟，延伸步驟，洗淨步驟，乾燥步驟及積層步驟時，亦可抑制在接合部之斷裂。因此，可抑制斷裂之問題並且實施以高倍率(例如5.25倍以上)之延伸。因此，可製造賦予高偏向功能之偏向薄膜。又，由於可不變更在通過原料卷薄膜1之接合部時減少延伸負載而連續通紙，所以本實施形態之接合方法具有提高作業效率、提高生產性、提高產率及削減材料損失之效果。
藉本實施形態製造之偏光薄膜可使用於液晶顯示裝置等，作為積層在液晶單元基板上之偏光薄膜等，且除了液晶顯示裝置以外，可作為電致發光顯示裝置、電漿顯示器及場發射顯示器等之各種影像顯示裝置中的偏光薄膜使用。
又，在實用的時候，可將各種光學層積層在兩面或單面上作為光學薄膜或施加各種表面處理，且使用在液晶顯示裝置等之影像顯示裝置中。
光學層只要滿足所要求之光學特性即可，未特別地限定，但是，例如，除了以保護偏光薄膜為目的之透明保護層，以視覺補償為目的之配向液晶層，用以積層其他薄膜之黏著層以外，亦可使用用於形成偏光轉換元件、反射板、半透過板、相位差板(包含1/2及1/4等波長板(λ板))、視覺補 償薄膜、亮度提高薄膜等之影像顯示裝置等的薄膜。
表面處理可舉硬塗層處理、防止反射處理、以防止沾黏及防止擴散或防眩光為目的之表面處理為例。
此外，雖然本實施形態之偏光薄膜之製造方法如上，但是本發明不限定於本實施形態，且可在本發明之意圖範圍內適當變更設計。
又，雖然在本實施形態中，舉出關於用於製造偏光薄膜之原料卷薄膜之聚乙烯醇系樹脂薄膜的事例，但是本發明之樹脂構件不限定聚乙烯醇系樹脂薄膜，且亦可作為偏光薄膜以外之用途使用。樹脂構件宜為熱可塑性樹脂，且熱可塑性樹脂可使用例如：聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、熱可塑性聚醯亞胺、三乙醯纖維素、聚甲基丙烯酸甲酯、環烯烴聚合物、降冰片烯樹脂、聚甲醛、聚醚醚酮、聚醚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚丁二烯、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、聚甲基戊烯、聚醯胺、聚縮醛、聚對苯二甲酸丁二酯、乙烯乙酸乙烯酯等。該等樹脂構件可為單層，亦可為多數層，並且未特別地限定，只要至少一層係以熱可塑性樹脂構成即可。
實施例
以下舉出實施例更詳細地說明本發明，但是本發明不限定於此。
(基本條件)
．原料卷薄膜：
聚乙烯醇系樹脂薄膜(KURARAY(股)公司製，厚度 75μm，寬度50mm，吸水率6%)
．重疊寬度：
1.5mm寬度
．玻璃製加壓構件：
圓筒狀(直徑10mm，卷捆寬度10mm)
．中介構件：
胺基甲酸酯橡膠(厚度5mm，硬度90度)
．雷射光：
半導體雷射(波長940nm，功率160W，光束形狀4mm×0.6mm(線光束)，功率密度6608W/cm2，掃描速度100mm/秒，累計照射量40J/cm2)
．光吸收劑：
Clearweld LD120C(註冊商標)(美國Gentex公司製，溶劑丙酮)
以寬度5mm、掃描速度200mm/秒、0.4L/分塗布在下側之原料卷薄膜終端部
．加壓面積：
1.5mm寬度×3mm(3mm係掃描方向之長度)
．加壓尺寸：
以加重150kgf/cm2壓在原料卷薄膜重疊部上
．加壓時間：
以100mm/秒之掃描速度加壓3mm長度30毫秒
(實施例1)
藉上述基本條件，嘗試接合新舊原料卷薄膜，結果新 舊原料卷薄膜可位置不偏移，且達成良好之接合。
此外，一面使得到之接合體在如第1圖所示之延伸裝置中延伸成延伸倍率在膨潤浴為2.6倍，在染色浴為3.4倍，在交聯浴為3.6倍，在延伸浴為6.0倍，一面批式製造偏光薄膜，結果可在接合部不斷裂之情形下製造。
(實施例2)
除了將中介構件變更為矽橡膠(厚度5mm，硬度50度)以外，藉上述基本條件嘗試接合新舊原料卷薄膜，結果與實施例1同樣地，新舊原料卷薄膜可位置不偏移，且達成良好之接合。
此外，將得到之接合體以與實施例1同樣之條件批式製造偏光薄膜，結果可在接合部不斷裂之情形下製造。
(實施例3)
除了將中介構件變更為胺基甲酸酯橡膠與三乙醯纖維素薄膜(Fuji Film公司製，厚度80μm，配置在非接合構件側)之積層構件以外，藉上述基本條件嘗試接合新舊原料卷薄膜，結果與實施例1同樣地，新舊原料卷薄膜可位置不偏移，且達成良好之接合。
此外，除了將得到之接合體在延伸浴及洗淨浴延伸5.5倍以外，以與實施例1同樣之條件批式製造偏光薄膜，結果可在接合部不斷裂之情形下製造。
(實施例4)
除了將原料卷薄膜變更為三乙醯纖維素薄膜(Fuji Film公司製，厚度80μm)以外，藉上述基本條件嘗試接合新舊原 料卷薄膜，結果與實施例1同樣地，新舊原料卷薄膜可位置不偏移，且達成良好之接合。
(實施例5)
除了將原料卷薄膜變更為聚對苯二甲酸乙二酯(厚度50μm)以外，藉上述基本條件嘗試接合新舊原料卷薄膜，結果與實施例1同樣地，新舊原料卷薄膜可位置不偏移，且達成良好之接合。
(比較例1)
除了省略中介構件以外，藉上述基本條件嘗試接合新舊原料卷薄膜，結果如第7圖所示，新舊原料卷薄膜產生位置偏移，且無法得到良好之接合。因此，在比較例1中，無法延伸。
由以上可確認，依據本實施例，在加壓構件與樹脂薄膜之重疊部之間配置中介構件，且透過加壓構件將雷射光照射在重疊部上，因此抑制斷裂並且安定地得到所希望之接合形狀。
雖然如上地說明了本發明之實施形態及實施例，但是適當組合實施形態及實施例之特徵亦是當初預定的。應考慮此次揭示之實施形態及實施例全部是舉例說明而非限制者。本發明之範圍不是上述實施形態及實施例而是藉由申請專利範圍表示，且意圖包含與申請專利範圍均等之意思及在範圍內之全部變更。
1‧‧‧薄膜
1a‧‧‧末端部
1b‧‧‧前端部
3‧‧‧原料卷薄膜供給部
4‧‧‧浸漬浴
4a‧‧‧膨潤浴
4b‧‧‧染色浴
4c‧‧‧交聯浴
4d‧‧‧延伸浴
4f‧‧‧洗淨浴
9‧‧‧軋輥
9a‧‧‧夾持軋輥
10‧‧‧捲取部
11‧‧‧乾燥裝置/機
12‧‧‧積層用薄膜
30‧‧‧塗黑部
40‧‧‧中介構件
50‧‧‧加壓構件
60‧‧‧雷射照射部
100‧‧‧樹脂構件
150‧‧‧加工用頭
L‧‧‧雷射光
x1‧‧‧寬度
x2‧‧‧長度
第1圖是概略地顯示用於本發明實施形態之偏光薄膜 之製造方法之裝置的立體圖。
第2圖是概略地顯示本發明實施形態中接合原料卷薄膜且供給至偏光薄膜之製造裝置之情形的立體圖。
第3圖是概略地顯示本發明實施形態中用以接合原料卷薄膜之接合裝置之側面圖。
第4圖是概略地顯示本發明實施形態中以使其至少一部份重疊之方式配置多數樹脂構件的平面圖。
第5圖是概略地顯示本發明實施形態中以使其至少一部份重疊之方式配置多數樹脂構件的側面圖。
第6圖是概略地顯示本發明實施形態中接合原料卷薄膜之狀態的平面圖。
第7圖是概略地顯示藉由專利文獻1之接合方法接合重疊部寬度大之原料卷薄膜之狀態的平面圖。
1a‧‧‧末端部
1b‧‧‧前端部
40‧‧‧中介構件
50‧‧‧加壓構件
60‧‧‧雷射照射部
L‧‧‧雷射光

Claims (4)

  1. 一種樹脂構件之接合方法，其特徵在於包含下述步驟：以使其至少一部份重疊的方式配置多數樹脂構件之步驟；及照射雷射光之步驟，係一面以可旋轉之圓筒狀或球狀的玻璃製加壓構件加壓前述多數樹脂構件之重疊部一面掃描前述加壓構件，並且透過前述加壓構件將雷射光照射在前述重疊部上；在前述配置樹脂構件之步驟中，使用聚乙烯醇系樹脂薄膜作為前述樹脂構件；前述樹脂構件在接合時之吸水率係在2質量%以上且在15質量%以下；在前述照射雷射光之步驟中，係在前述加壓構件與前述重疊部之間配置中介構件，且該中介構件具有比前述加壓構件之加壓面更寬之加壓面，並且令前述樹脂構件之重疊部中未接合部之寬度在5mm以下，且令藉由前述加壓構件進行之加壓時間在3毫秒以上且在600毫秒以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之樹脂構件之接合方法，其係在前述照射雷射光之步驟中，使用以單層或多數層的橡膠或樹脂構成之前述中介構件。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之樹脂構件之接合方法，其係在前述配置樹脂構件之步驟中，使用具有3μm以上且500μm以下之厚度之前述樹脂構件。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之樹脂構件之接合方法，其係在前述照射雷射光之步驟中，照射800nm以上且11000nm以下之波長的紅外線雷射。
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