JP6127326B2 - 偏光フィルムの製造方法、偏光フィルム製造装置及びそれを用いて製造される偏光フィルム - Google Patents
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Description
本発明は、偏光フィルムの製造方法、偏光フィルム製造装置及びそれを用いて製造される偏光フィルムに関する。
偏光板（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｓｈｅｅｔ）または偏光フィルム（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｆｉｌｍ）は、一般に自然光を偏光に変える機能を有しており、このような偏光機能は、偏光板に染着される材料によって具現される。
一般に、液晶ディスプレイには、偏光材料として、ヨードが染着されたヨードタイプの偏光フィルムが用いられ、このようなヨードタイプの偏光フィルムは、ポリビニルアルコール系フィルムを二色性ヨードまたは二色性染料などを用いて染色し、一軸延伸などの方法により一定の方向に配向させて製造し、ＬＣＤなどに多く使用される。
前記ヨードタイプの偏光フィルムは、例えば、非延伸ポリビニルアルコール系フィルムを水溶液で一軸延伸した後、ヨード及びヨード化カリウムを含有した溶液に浸漬（ｄｉｐｐｉｎｇ）したり、または非延伸ポリビニルアルコール系フィルムをヨード及びヨード化カリウムを含有した溶液に浸漬した後、一軸延伸したり、または非延伸ポリビニルアルコール系フィルムをヨード及びヨード化カリウムを含有した溶液で一軸延伸したり、または非延伸ポリビニルアルコール系フィルムを乾燥状態で一軸延伸した後、ヨード及びヨード化カリウムを含有した溶液に浸漬する湿式染着工程、またはヨード蒸気を当てる乾式染着工程を通じて偏光フィルムを製造してもよい。
このような染着工程自体の改善を通じて光特性が向上した偏光フィルムの製造のための研究が必要な実情である。
本発明は、上記のような従来技術の問題点及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
本出願の発明者らは、鋭意研究と様々な実験を重ねた結果、所定の噴霧条件が形成されたチャンバー内でポリビニルアルコール系フィルムを染着する過程を通じて偏光フィルムを製造する場合、光特性の損失及び表面不良が最小化され、所望の効果を達成できることを確認し、本発明を完成するに至った。
したがって、本発明は、
（ａ）偏光子として作用する成分を含むコーティング液を密閉されたチャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）内に噴射して、コーティング液噴霧条件を形成する過程と、
（ｂ）前記チャンバー内にポリビニルアルコール系フィルムを供給して、前記コーティング液によってポリビニルアルコール系フィルムの外面が染着される過程と、
（ｃ）前記コーティング液が染着されたポリビニルアルコール系フィルムをチャンバーの外部に排出させる過程とを含むことを特徴とする偏光フィルムの製造方法を提供する。
（ａ）偏光子として作用する成分を含むコーティング液を密閉されたチャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）内に噴射して、コーティング液噴霧条件を形成する過程と、
（ｂ）前記チャンバー内にポリビニルアルコール系フィルムを供給して、前記コーティング液によってポリビニルアルコール系フィルムの外面が染着される過程と、
（ｃ）前記コーティング液が染着されたポリビニルアルコール系フィルムをチャンバーの外部に排出させる過程とを含むことを特徴とする偏光フィルムの製造方法を提供する。
従来のポリビニルアルコール系フィルムにヨード蒸気を当てる乾式染着工程を用いて偏光フィルムを製造する場合、ポリビニルアルコール系フィルムが不均一に染着される可能性がある。また、ヨード及びヨード化カリウムを水に溶解したチャンバーにポリビニルアルコール系フィルムを浸漬して、偏光子として作用するｐｏｌｙ−ｉｏｄｉｄｅイオンを染着させる湿式工程の場合、乾式工程に比べて均一に染着させ得るという利点があるが、水に容易に膨潤するポリビニルアルコール系フィルムの特性上、染着過程においてポリビニルアルコール系フィルムの表面にシワが発生しやすく、また、染着速度が速いヨードの特性上、過剰染着または微細な不均一染着となる可能性があった。
そこで、適正量のヨードの染着、及び染着、膨潤工程でのシワ発生の最小化などのために過去から多くの工程の改善が行われてきた。しかし、基本的に、チャンバーでポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させながら染着工程を行う場合には、ヨードの過剰染着、膨潤によるシワ発生などの問題を避けることができなくなる。
そこで、本発明は、下記のように、所定の噴霧条件が形成されたチャンバー内でポリビニルアルコール系フィルムを染着する過程を通じて上記の問題点を解決した。
具体的に、前記偏光子として作用する成分を含むコーティング液は、ヨードを含む水溶液であってもよい。
このようなコーティング液は、スプレーノズル噴射法、超音波噴射法、及び超音波スプレー噴射法から選択されるいずれか１つの方法によりチャンバー内に噴射してもよい。
まず、スプレーノズル噴射法は、微細なノズル部を介して外部ガスの膨張力でコーティング液をミスト状態で噴射させる方法である。
第二に、超音波噴射法は、超音波加湿器のようにコーティング液を超音波振動子で振動させて霧化させた後、キャリア気体で運搬させて噴霧する方法である。
最後に、超音波スプレー噴射法は、超音波振動子とスプレーノズルを結合させた方法である。具体的に、ノズルの先端部に超音波振動子を位置させ、周辺を流れるコーティング液を超音波振動により霧化させた後、キャリア気体によって微細ノズル部を通して排出させる方法である。超音波スプレー噴射法の場合、ノズルの大きさを調節してコーティング容量を調節して超音波噴射を行うことができるので、本発明において特に好ましく使用することができる。
前記超音波噴射法及び超音波スプレー噴射法は、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの超音波をコーティング液に印加しながら噴射することができ、特に、超音波スプレー噴射法の場合、１０Ｈｚ〜６０Ｈｚ、より詳細には１０Ｈｚ〜５０Ｈｚの超音波を使用することができる。前記超音波の大きさが過度に小さいか、または大きい場合、超音波を印加する効果が低下し得るため好ましくない。
前記密閉されたチャンバーにおいてコーティング液の噴霧濃度は、１０−５ｍｏｌｅ／ｌｉｔｅｒ〜１０−１ｍｏｌｅ／ｌｉｔｅｒの範囲であってもよく、より詳細には１０−４ｍｏｌｅ／ｌｉｔｅｒ〜１０−２ｍｏｌｅ／ｌｉｔｅｒであってもよい。前記噴霧濃度は、ポリビニルアルコール系フィルムの表面に適正量のコーティング液を染着させるための条件であって、チャンバー内のコーティング液の噴霧濃度がこれより少ない場合、染着工程がきちんと行われにくく、これより多い場合、過剰な量がポリビニルアルコール系フィルムの表面に染着され得るため、むしろ光特性が低下することがあるため好ましくない。
このようなコーティング液の噴霧濃度は、コーティング液噴射器の数、噴射速度、ノズルの大きさ及び／又は印加する超音波の大きさなどに応じて適宜調節することができる。
一方、所定のコーティング液の噴霧濃度の条件が形成されたチャンバーにおいて、ポリビニルアルコール系フィルムが回転ローラーによってチャンバーの内部及び外部に移動する間、コーティング液によりポリビニルアルコール系フィルムの外面が染着され得る。
ポリビニルアルコール系フィルムをチャンバーの内部及び外部に移動させるためのチャンバー内の回転ローラーの数及び位置は制限がないが、一例として、前記回転ローラーのうちの２つ以上はポリビニルアルコール系フィルムの上面及び下面にそれぞれ同時に接触してもよい。
前記回転ローラーによって、ポリビニルアルコール系フィルムはチャンバー内で０．５ｍ／ｍｉｎ〜４０ｍ／ｍｉｎで移動することができ、詳細には、１ｍ／ｍｉｎ〜２０ｍ／ｍｉｎで移動しながら染着され得る。このようなポリビニルアルコール系フィルムの移動速度が遅すぎる場合、過剰な量のコーティング液がポリビニルアルコール系フィルムに不均一に染着されることがあり、ポリビニルアルコール系フィルムの移動速度が速すぎる場合、十分な量のコーティング液をポリビニルアルコール系フィルムの表面に染着できないため好ましくない。
前記ポリビニルアルコール系フィルムは、チャンバーの内部で回転ローラーの位置に応じて様々な経路で移動することができ、例えば、直線移動経路、Ｖ字移動経路、及びＵ字移動経路からなる群から選択される１つ以上の移動経路に沿って移動するように構成することができる。また、染着液ミストのチャンバー内部壁面への凝縮及びフィルムの上面への落下を防止するために、フィルムの移動経路を垂直にしてもよい。
前記コーティング液は、ポリビニルアルコール系フィルムの進行方向と同じ方向または対向方向に噴射されてもよい。
前記コーティング液が染着されたポリビニルアルコール系フィルムを延伸する過程をさらに含むことができ、このような延伸過程においてポリビニルアルコール系フィルムの延伸倍率は１．５〜６倍であってもよい。
また、本発明は、
（ａ）ポリビニルアルコール系フィルムの移動のための流入口及び排出口と、
（ｂ）ポリビニルアルコール系フィルムの一面に接触しながらポリビニルアルコール系フィルムを移動させる２つ以上の回転ロールと、
（ｃ）ポリビニルアルコール系フィルムを染着させるためのコーティング液噴射器と、
を含むことを特徴とする偏光フィルム製造装置を提供する。
（ａ）ポリビニルアルコール系フィルムの移動のための流入口及び排出口と、
（ｂ）ポリビニルアルコール系フィルムの一面に接触しながらポリビニルアルコール系フィルムを移動させる２つ以上の回転ロールと、
（ｃ）ポリビニルアルコール系フィルムを染着させるためのコーティング液噴射器と、
を含むことを特徴とする偏光フィルム製造装置を提供する。
一例として、前記コーティング液噴射器は超音波振動子を含むことができる。
前記偏光フィルム製造装置は、噴霧されたコーティング液をチャンバー内で循環させるための送風機をさらに含むことができる。
本発明は、前記製造方法により製造されることを特徴とする偏光フィルムを提供する。前記偏光フィルムは、従来の湿式染着工程または乾式染着工程で製造された偏光フィルムと比較して、偏光子として作用する成分が均一に染着されているので、偏光度が９９．９５％以上であり、詳細には９９．９７％以上であり、より詳細には９９．９９％以上であり得る。
これは、従来の乾式または湿式方法により製造される偏光フィルムと比較して、著しく優れた値である。
また、本発明は、偏光フィルムの上面と下面にそれぞれ保護フィルムを付着して製造される偏光板を提供する。
保護フィルムは、各種組立工程において偏光板の表面を異物から保護するためのもので、ＰＶＡ接着剤で接着され、保護フィルムとしては、トリアセチルセルロース系樹脂（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルム及びシクロオレフィン系樹脂（Ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）フィルムなどを使用することができ、詳細には、トリアセチルセルロース樹脂（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルムを使用することができる。
このようなトリアセチルセルロース系樹脂（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルム及びシクロオレフィン系樹脂（Ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）フィルムなどは疎水性保護フィルムであって、親水性接着剤との接着力を増大させるためにアルカリ溶液（一般に、ＫＯＨあるいはＮａＯＨ溶液）に浸漬してフィルムの表面に−ＯＨ基を導入して、フィルムの表面を親水性に改質することができる。
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施例について詳述するが、これは本発明を例示するためのものであり、本発明の範疇がこれらのみに限定されるものではない。
本発明の理解の便宜のため、図面には偏光フィルム製造装置の一部の構成のみを示し、その他の偏光フィルム製造装置の細部構成は省略した。
図１は、本発明に係る偏光フィルム製造装置の平面模式図である。
図１を参照すると、本発明に係る偏光フィルム製造装置１００は、ポリビニルアルコール系フィルムの流入のための流入口１１０と、ポリビニルアルコール系フィルムの排出のための排出口１２０と、ポリビニルアルコール系フィルムの一面に接触しながらポリビニルアルコール系フィルムを移動させる回転ロール１３０と、ヨード水溶液を噴射する超音波振動子１４０とで構成されている。
具体的に、偏光子として作用するヨードを含む水溶液を、超音波振動子１４０を用いてチャンバー１０１の内部に噴射することができる。この場合、チャンバー１０１の流入口１１０及び排出口１２０は閉じた状態で存在し、密閉されたチャンバーにおいてコーティング液の噴霧濃度は１０−５ｍｏｌｅ／ｌｉｔｅｒ〜１０−１ｍｏｌｅ／ｌｉｔｅｒとなるように、印加する超音波の大きさ、噴霧速度を適宜調節することができる。一例として、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの超音波を印加して、ヨードを含む水溶液をチャンバー１０１へ噴射することができる。
チャンバー１０１の内部の回転ロール１３０の数及び位置は制限がなく、ポリビニルアルコール系フィルムを移動させるためにチャンバー１０１の内部の適切な空間に位置し得る。
図２は、図１による偏光フィルム製造装置を用いて偏光フィルムを製造する方法を示す平面模式図である。
図２を参照すると、チャンバー１０１の流入口１１０及び排出口１２０を通してポリビニルアルコール系フィルム１５０が移動する間、チャンバー１０１の内部に形成されたヨードを含む水溶液の噴霧条件によってポリビニルアルコール系フィルム１５０の表面がヨードで染着され得る。
前記回転ローラー１３０は、ポリビニルアルコール系フィルム１５０を矢印方向に適宜移動させるためにチャンバー１０１の内部の空間の適切な場所に位置してもよく、個数及び位置には制限がない。一例として、前記回転ローラーのうちの２つ以上は、ポリビニルアルコール系フィルムの上面及び下面にそれぞれ同時に接触してもよい。
前記ポリビニルアルコール系フィルム１５０の移動速度、及び超音波振動子１４０のヨード噴霧速度などを適宜調節して、ポリビニルアルコール系フィルム１５０の表面に染着されるヨードの量を適宜調節することができる。
したがって、乾式工程及び湿式工程と比較して、ポリビニルアルコール系フィルム１５０の表面にヨードを適切な量で均一に染着できるので、優れた光特性を有する偏光板を製造することができる。
図３は、本発明の他の一実施例に係る偏光フィルムを製造する方法を示す平面模式図である。
図３による偏光フィルム製造装置２００は、ヨード水溶液を噴射する超音波振動子２４０及び送風機２５０を含む。
前記超音波振動子２４０は、ポリビニルアルコール系フィルムの進行方向と同じ方向または対向方向に噴射されてもよい。前記偏光フィルム製造装置に噴射されたヨード水溶液の効果的な分散のために送風機２５０が位置してもよい。前記送風機２５０及び超音波振動子２４０の位置及び個数は制限がない。
図４は、本発明の更に他の実施例に係る偏光フィルムを製造する方法を示す平面模式図である。
図４によれば、ポリビニルアルコール系フィルム１５１は、直線移動経路と、Ｖ字移動経路との混合経路でチャンバーの内部を移動しており、ポリビニルアルコール系フィルム１５１の効果的な染着のために移動経路には制限がない。
以上の説明のように、本発明に係る偏光フィルム製造方法は、超音波スプレー工程を用いてヨードを染着する過程を含んでいるので、ヨード染着溶液の使用を既存の工程と比較して大きく低減することができる。また、偏光特性を発揮するための最小量のヨードをポリビニルアルコール系フィルムの表面に均一に染着することができ、シワの発生のような表面不良を最小化するので、これによって製造される偏光フィルムの光特性を向上させることができる。
本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記内容に基づいて本発明の範疇内で様々な応用及び変形を行うことが可能であろう。
１０１ チャンバー
１１０ 流入口
１２０ 排出口
１３０ 回転ローラー
１４０ 超音波振動子
１５０ アルコール系フィルム
１５１ アルコール系フィルム
２００ 偏光フィルム製造装置
２４０ 超音波振動子
２５０ 送風機
１１０ 流入口
１２０ 排出口
１３０ 回転ローラー
１４０ 超音波振動子
１５０ アルコール系フィルム
１５１ アルコール系フィルム
２００ 偏光フィルム製造装置
２４０ 超音波振動子
２５０ 送風機
Claims (12)
- （ａ）偏光子として作用する成分を含むコーティング液を密閉されたチャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）内に噴射して、コーティング液噴霧条件を形成する過程であって、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの超音波をコーティング液に印加しながら超音波スプレー噴射法でコーティング液を噴射する、過程と、
（ｂ）前記チャンバー内にポリビニルアルコール系フィルムを供給して、前記コーティング液によってポリビニルアルコール系フィルムの外面が染着される過程と、
（ｃ）前記コーティング液が染着されたポリビニルアルコール系フィルムをチャンバーの外部に排出させる過程と、
を含み、
前記チャンバーにおいてコーティング液の噴霧濃度は、１０ −５ ｍｏｌｅ／ｌｉｔｅｒ〜１０ −１ ｍｏｌｅ／ｌｉｔｅｒの範囲であることを特徴とする、偏光フィルムの製造方法。 - 前記偏光子として作用する成分を含むコーティング液は、ヨードを含む水溶液であることを特徴とする、請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
- 前記ポリビニルアルコール系フィルムは、回転ローラーによってチャンバーの内部及び外部に移動することを特徴とする、請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
- 前記回転ローラーのうちの２つ以上は、ポリビニルアルコール系フィルムの上面及び下面にそれぞれ同時に接触することを特徴とする、請求項３に記載の偏光フィルムの製造方法。
- 前記ポリビニルアルコール系フィルムは、チャンバー内で０．５ｍ／ｍｉｎ〜４０ｍ／ｍｉｎで移動しながら染着されることを特徴とする、請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
- 前記ポリビニルアルコール系フィルムは、チャンバーの内部で直線移動経路、Ｖ字移動経路、及びＵ字移動経路からなる群から選択される１つ以上の移動経路に沿って移動するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
- 前記コーティング液は、ポリビニルアルコール系フィルムの進行方向と同じ方向または対向方向に噴射されることを特徴とする、請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
- 前記コーティング液が染着されたポリビニルアルコール系フィルムを延伸する過程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
- 前記延伸過程において、ポリビニルアルコール系フィルムの延伸倍率は１．５〜６倍であることを特徴とする、請求項８に記載の偏光フィルムの製造方法。
- （ａ）ポリビニルアルコール系フィルムの移動のための流入口及び排出口と、
（ｂ）ポリビニルアルコール系フィルムの一面に接触しながらポリビニルアルコール系フィルムを移動させる２つ以上の回転ロールと、
（ｃ）ポリビニルアルコール系フィルムを染着させるためのコーティング液噴射器と、
を含み、
前記コーティング液噴射器が、偏光子として作用する成分を含むコーティング液を密閉されたチャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）内に、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの超音波をコーティング液に印加しながら超音波スプレー噴射法でコーティング液を噴射し、
前記チャンバーにおいてコーティング液の噴霧濃度は、１０ −５ ｍｏｌｅ／ｌｉｔｅｒ〜１０ −１ ｍｏｌｅ／ｌｉｔｅｒの範囲であることを特徴とする、偏光フィルム製造装置。 - 前記コーティング液噴射器は超音波振動子を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の偏光フィルム製造装置。
- 噴霧されたコーティング液をチャンバー内で循環させるための送風機をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の偏光フィルム製造装置。
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