JP2014526069A - 偏光フィルムの色相制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、連続工程によって基材フィルムにヨウ素とカリウムを染着した後で配向し、偏光特性を発揮するフィルム（“偏光フィルム”）の色相を制御する装置であって、染着槽のヨウ素とカリウム濃度測定機、補色槽のカリウム濃度測定機、及び素子オーブンと４段オーブンの温度測定機から測定された入力データの特性と連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予測し、素子オーブン及び４段オーブンの温度と染着槽及び補色槽に投入される組成物の投入量を制御する中央制御部を含む構成からなる偏光フィルムの色相制御装置を提供する。
Description
本発明は、偏光フィルムの色相制御装置に関し、より詳細には、連続工程によって基材フィルムにヨウ素とカリウムを染着した後で配向し、偏光特性を発揮するフィルム（“偏光フィルム”）の色相を制御する装置であって、水洗したＰＶＡフィルムをヨウ素水溶液とカリウム水溶液に浸漬して染色する染着槽；ヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムをカリウム水溶液に浸漬して染色する補色槽；ヨウ素とカリウムが配向されたＰＶＡフィルムを乾燥する素子オーブン；素子オーブンで乾燥したＰＶＡフィルムを乾燥する４段オーブン；及び前記染着槽のヨウ素とカリウム濃度測定機、補色槽のカリウム濃度測定機、及び素子オーブンと４段オーブンの温度測定機から測定された入力データの特性と連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予測し、素子オーブン及び４段オーブンの温度と染着槽及び補色槽に投入される組成物の投入量を制御する中央制御部；を含む構成からなる偏光フィルムの色相制御装置に関する技術である。
偏光板又は偏光フィルムは、一般に自然光を偏光に転換させる機能を有しているが、このような偏光機能は、偏光板に染着する材料によって具現される。一般に、液晶ディスプレイは、偏光材料としてヨウ素が染着したヨウ素タイプの偏光フィルムを使用する。
ヨウ素タイプの偏光フィルムは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系列のフィルムを二色性ヨウ素又は二色性染料などを使用して染色し、一軸延伸などの方法によって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。例えば、非延伸ＰＶＡフィルムを水溶液で一軸延伸した後、ヨウ素及びヨウ化カリウムを含有した溶液に浸漬したり、非延伸ＰＶＡフィルムをヨウ素及びヨウ化カリウムを含有した溶液に浸漬した後で一軸延伸したり、非延伸ＰＶＡフィルムをヨウ素及びヨウ化カリウムを含有した溶液で一軸延伸したり、又は、非延伸ＰＶＡフィルムを乾燥状態で一軸延伸した後、ヨウ素及びヨウ化カリウムを含有した溶液に浸漬して偏光フィルムを製造する。
ヨウ素が吸着及び配向されたＰＶＡフィルムを水洗浄や乾燥などの方法で後処理することによって偏光フィルムを収得し、収得された偏光フィルムの少なくとも一面以上に保護フィルムを積層すると偏光板が得られる。
一方、前記のような偏光板の製造過程でＰＶＡフィルムを交替する場合、試運転を通して偏光フィルムを製造した後、前記偏光フィルムを切り取るなどの方法でサンプルを採取して偏光フィルムの色相値を測定し、基準スペックと一致するように工程因子及び副原料を追加又は希釈させる方法が広く使用されている。
しかし、前記のように試運転を通して偏光フィルムを製造した後で色相値を測定する方法は、ＰＶＡフィルムの損失が多く、生産ラインの稼動を中断させるので、製造原価を上昇させるという問題を有する。さらに、偏光フィルムが一般に連続工程によって製造されることを考慮すると、色相値の測定のために多量のＰＶＡフィルムが消耗されることは避けられない。
したがって、前記のような問題を解決し、ＰＶＡ交替時におけるＰＶＡフィルムの材料損失を最小化できる偏光フィルムの色相制御装置に対する技術が非常に必要な実情にある。
本発明は、前記のような従来技術の問題と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。
本出願の発明者等は、深度ある研究を通して、染着槽のヨウ素とカリウム濃度測定機、補色槽のカリウム濃度測定機、及び素子オーブンと４段オーブンの温度測定機から測定された入力データの特性と連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予測し、素子オーブン及び４段オーブンの温度と染着槽及び補色槽に投入される組成物の投入量を制御する中央制御部を含むように偏光フィルムの色相制御装置を構成する場合、偏光フィルムの製造のために投与されるＰＶＡフィルムの特性を通して色相値を予測し、それによって各装置の温度と組成物の投入量を予め調整することによってＰＶＡフィルムの材料損失及び生産ラインの中断時間を最小化できることを見出し、本発明を完成するに至った。
したがって、本発明に係る偏光フィルムの色相制御装置は、連続工程によって基材フィルムにヨウ素とカリウムを染着した後で配向し、偏光特性を発揮するフィルム（“偏光フィルム”）の色相を制御する装置であって、
水洗したＰＶＡフィルムをヨウ素水溶液とカリウム水溶液に浸漬して染色する染着槽であって、ヨウ素とカリウムの濃度を測定するためのヨウ素濃度測定機とカリウム濃度測定機を備えている染着槽；
ヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムをカリウム水溶液に浸漬して染色する補色槽であって、カリウムの濃度を測定するためのカリウム濃度測定機を備えている補色槽；
ヨウ素とカリウムが配向されたＰＶＡフィルムを乾燥する素子オーブンであって、素子オーブンの温度を測定するための素子オーブン温度測定機を備えている素子オーブン；
素子オーブンで乾燥したＰＶＡフィルムを乾燥する４段オーブンであって、４段オーブンの温度を測定するための４段オーブン測定機を備えている４段オーブン；及び
前記染着槽のヨウ素とカリウム濃度測定機、補色槽のカリウム濃度測定機、及び素子オーブンと４段オーブンの温度測定機から測定された入力データの特性と連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予測し、素子オーブン及び４段オーブンの温度と染着槽及び補色槽に投入される組成物の投入量を制御する中央制御部；
を含む構成となり得る。
水洗したＰＶＡフィルムをヨウ素水溶液とカリウム水溶液に浸漬して染色する染着槽であって、ヨウ素とカリウムの濃度を測定するためのヨウ素濃度測定機とカリウム濃度測定機を備えている染着槽；
ヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムをカリウム水溶液に浸漬して染色する補色槽であって、カリウムの濃度を測定するためのカリウム濃度測定機を備えている補色槽；
ヨウ素とカリウムが配向されたＰＶＡフィルムを乾燥する素子オーブンであって、素子オーブンの温度を測定するための素子オーブン温度測定機を備えている素子オーブン；
素子オーブンで乾燥したＰＶＡフィルムを乾燥する４段オーブンであって、４段オーブンの温度を測定するための４段オーブン測定機を備えている４段オーブン；及び
前記染着槽のヨウ素とカリウム濃度測定機、補色槽のカリウム濃度測定機、及び素子オーブンと４段オーブンの温度測定機から測定された入力データの特性と連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予測し、素子オーブン及び４段オーブンの温度と染着槽及び補色槽に投入される組成物の投入量を制御する中央制御部；
を含む構成となり得る。
すなわち、本発明に係る偏光フィルムの色相制御装置は、偏光フィルムの色相値に影響を及ぼす各因子のうち、相関度が最も高い染着槽のヨウ素及びカリウム濃度、補色槽のカリウム濃度、及び素子オーブンと４段オーブンの温度データと連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予め予測し、予測された色相値によって素子オーブン及び４段オーブンの温度と染着槽及び補色槽に投入される組成物の投入量を制御することによって、例えば、ＰＶＡフィルムの交替時、試運転を通して偏光フィルムを製造して色相度を測定した後で組成物の投入量などを調節する従来の偏光フィルムの色相制御方式に比べると、試運転のためのＰＶＡフィルムの消費と生産ラインの中断の必要性がないので、ＰＶＡフィルムの損失を減少させ、ラインの稼動率を向上させることができる。
また、本発明に係る偏光フィルムの色相制御装置は、偏光フィルムの色相値を予め予測し、素子オーブン及び４段オーブンの温度と染着槽及び補色槽に投入される組成物の投入量を予め調整できるので、偏光フィルムの核心的な光特性である色相値に対する品質を大きく向上させることができる。
一つの望ましい例において、前記素子オーブンは、２個のオーブンとして第１の素子オーブンと第２の素子オーブンで構成することができる。
他の一つの望ましい例において、前記４段オーブンは、４個のオーブンで構成することができ、具体的に、４個のオーブンは、傾斜している傾斜オーブン、平行な構造からなる１段オーブン、２段オーブン、及び３段オーブンで構成することができる。
前記染着槽は、水洗したＰＶＡフィルムをヨウ素水溶液とカリウム水溶液に浸漬して染色する機能を行うので、染着槽に投入される組成物はヨウ素及びカリウムからなり得る。
前記補色槽は、ヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムをカリウム水溶液に浸漬して染色する機能を行うので、補色槽に投入される組成物はカリウムからなり得る。
一つの望ましい例において、本発明に係る偏光フィルムの色相制御装置は、前記中央制御部の色相値予測結果に基づいて染着槽と補色槽に投入される組成物を補充するための組成物供給装置をさらに含む構造となっている。したがって、前記組成物供給装置により、ＰＶＡフィルムの色相値予測結果に従って組成物であるヨウ素及びカリウムを染着槽と補色槽に自動的に補充することができる。
前記ＰＶＡフィルムの色相値予測は、望ましくは、部分最小二乗法（Ｐａｒｔｉａｌ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）基盤のＰＶＡフィルムの色相値予測モデルによって達成することができる。
参考までに、部分最小二乗法は、測定値に基づいて適当な二乗和を作り、それを最小にする値を求めて測定結果を処理する方法を意味する。
部分最小二乗法基盤のＰＶＡフィルムの色相値予測モデルは、例えば、素子オーブンと４段オーブンの温度測定機によって測定されたそれぞれの温度と染着槽及び補色槽の濃度測定機によって測定された濃度実測値を基づいてＰＶＡフィルムの色相値を予測する多重回帰分析モデルであり得る。
具体的な例として、前記ＰＶＡフィルムの色相値予測モデルは、補色槽のカリウム濃度、染着槽のヨウ素及びカリウム濃度、２個で構成された素子オーブンの温度、及び４個で構成された４段オーブンの温度に対する関数で構成することができる。
例えば、ＰＶＡフィルムの色相値予測モデルは、下記の式で構成することができる。
ＰＶＡフィルムの色相値予測モデル＝ａｘ１＋ｂｘ２＋ｃｘ３＋ｄｘ４＋ｅｘ５＋ｆｘ６＋ｇｘ７＋ｈｘ８＋ｉｘ９＋ｈ
（ｘ１：補色槽のカリウム濃度、ｘ２：染着槽のヨウ素濃度、ｘ３：染着槽のカリウム濃度、ｘ４：傾斜オーブンの温度、ｘ５：１段オーブンの温度、ｘ６：２段オーブンの温度、ｘ７：３段オーブンの温度、ｘ８：素子オーブン１の温度、ｘ９：素子オーブン２の温度）
（ｘ１：補色槽のカリウム濃度、ｘ２：染着槽のヨウ素濃度、ｘ３：染着槽のカリウム濃度、ｘ４：傾斜オーブンの温度、ｘ５：１段オーブンの温度、ｘ６：２段オーブンの温度、ｘ７：３段オーブンの温度、ｘ８：素子オーブン１の温度、ｘ９：素子オーブン２の温度）
また、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉは、部分最小二乗法によって導出される回帰係数であり、ｈは、部分最小二乗法によって導出される定数である。
本出願の発明者等は、補色槽のカリウム濃度、染着槽のヨウ素及びカリウム濃度、２個の素子オーブンの温度、及び４個の４段オーブンの温度で構成された９個の主要変数を入力データとして多重回帰分析モデルを行った結果、下記の図４に示すように、相関係数が０.８０３７であって、所定のＰＶＡフィルムから予測された偏光フィルムの色相値が、そのようなＰＶＡフィルムから実測された偏光フィルムの色相値に比べて８０％以上の正確度を有することを確認することができた。
一方、本発明に係る偏光フィルムの色相制御装置は、基材フィルムであるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムを水洗する水洗槽、及びヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムを延伸ローラーによって延伸し、染着したヨウ素とカリウムを配向させる延伸槽をさらに含むことができる。
例えば、水洗槽は染着槽の前に配置し、延伸槽は補色槽の前に配置することができる。
場合に応じては、本発明に係る偏光フィルムの色相制御装置は、水洗したＰＶＡフィルムを膨潤させる膨潤槽、及び染着したＰＶＡフィルムを洗浄する洗浄槽をさらに含むことができる。
この場合、膨潤槽は染着槽の前に配置し、洗浄槽は染着槽の後に配置することができる。
また、本発明は、前記偏光フィルムの色相制御装置によって製造された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た偏光板を提供する。
前記保護フィルムは、望ましくは、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ；Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）であり得る。
また、本発明は、偏光フィルムの色相を制御するための偏光フィルムの色相制御方法を提供する。このような偏光フィルムの色相制御方法は、具体的には、連続工程によって基材フィルムにヨウ素とカリウムを染着した後で配向し、偏光特性を発揮するフィルム（“偏光フィルム”）の色相を制御する方法であって、
水洗したＰＶＡフィルムをヨウ素水溶液とカリウム水溶液が入った染着槽に浸漬して染色し、ヨウ素濃度測定機とカリウム濃度測定機が染着槽のヨウ素とカリウムの濃度を測定する染着段階；
ヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムをカリウム水溶液が入った補色槽に浸漬して染色し、カリウム濃度測定機が補色槽のカリウムの濃度を測定する補色段階；
ヨウ素とカリウムが配向されたＰＶＡフィルムを素子オーブンで乾燥し、素子オーブン温度測定機が素子オーブンの温度を測定する第１の乾燥段階；
素子オーブンで乾燥したＰＶＡフィルムを４段オーブンで乾燥し、４段オーブン測定機が４段オーブンの温度を測定する第２の乾燥段階；及び
中央制御部が前記染着槽のヨウ素とカリウム濃度測定機、補色槽のカリウム濃度測定機、及び素子オーブンと４段オーブンの温度測定機から測定された入力データの特性と連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予測し、素子オーブン及び４段オーブンの温度と染着槽及び補色槽に投入される組成物の投入量を制御する制御段階；
を含んで構成することができる。
水洗したＰＶＡフィルムをヨウ素水溶液とカリウム水溶液が入った染着槽に浸漬して染色し、ヨウ素濃度測定機とカリウム濃度測定機が染着槽のヨウ素とカリウムの濃度を測定する染着段階；
ヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムをカリウム水溶液が入った補色槽に浸漬して染色し、カリウム濃度測定機が補色槽のカリウムの濃度を測定する補色段階；
ヨウ素とカリウムが配向されたＰＶＡフィルムを素子オーブンで乾燥し、素子オーブン温度測定機が素子オーブンの温度を測定する第１の乾燥段階；
素子オーブンで乾燥したＰＶＡフィルムを４段オーブンで乾燥し、４段オーブン測定機が４段オーブンの温度を測定する第２の乾燥段階；及び
中央制御部が前記染着槽のヨウ素とカリウム濃度測定機、補色槽のカリウム濃度測定機、及び素子オーブンと４段オーブンの温度測定機から測定された入力データの特性と連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予測し、素子オーブン及び４段オーブンの温度と染着槽及び補色槽に投入される組成物の投入量を制御する制御段階；
を含んで構成することができる。
したがって、本発明に係る偏光フィルムの色相制御方法は、偏光フィルムの色相値に影響を多く及ぼす染着槽のヨウ素及びカリウム濃度、補色槽のカリウム濃度、及び素子オーブンと４段オーブンの温度データと連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予測し、これによって素子オーブン及び４段オーブンの温度と染着槽及び補色槽に投入される組成物の投入量を制御することによって、上述したように、ＰＶＡフィルムの損失を最小化することができる。
例えば、前記染着段階では、ＰＶＡフィルムは、２０℃ないし４０℃の温度のヨウ素とカリウム水溶液が入った染着槽に浸漬して染色することができ、乾燥段階では、ＰＶＡフィルムは、４０℃ないし６０℃の温度条件で素子オーブン及び４段オーブンで乾燥することができる。
一方、前記ヨウ素水溶液は、ヨウ素とヨウ化カリウムの濃度がそれぞれ０.０１重量％ないし１重量％と０.０１重量％ないし１０重量％の水溶液であり得る。
望ましい一つの例として、前記偏光フィルムの色相制御方法は、基材フィルムであるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムを水洗する水洗段階、及びヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムを延伸ローラーによって延伸し、染着したヨウ素とカリウムを配向させる延伸段階をさらに含むことができる。
場合に応じては、前記延伸段階は、延伸ローラーの回転速度の変化に従って第１の延伸段階と第２の延伸段階からなり、第１の延伸段階でのＰＶＡフィルムの延伸倍率は１.５倍ないし３.０倍で、第２の延伸段階でのＰＶＡフィルムの延伸倍率は２.０倍ないし３.０倍であり得る。
したがって、このような第２の延伸段階を経たＰＶＡフィルムは、全体の延伸倍率が少なくとも３.５倍以上になり得るので、光特性に優れた偏光フィルムを製造することができる。
また、他の望ましい例として、前記偏光フィルムの色相制御方法は、水洗したＰＶＡフィルムを膨潤槽で膨潤させる膨潤段階、及び染着したＰＶＡフィルムを洗浄槽で洗浄する洗浄段階をさらに含むことができる。
以下では、図面などを参照して本発明をより詳細に説明するが、本発明の範疇がそれによって限定されることはない。
図１は、本発明の一つの実施例に係る偏光フィルムの色相制御装置の構成図を模式的に示している。
図１を参照すると、本発明に係る偏光フィルムの色相制御装置９０は、水洗したＰＶＡフィルムをヨウ素水溶液とカリウム水溶液に浸漬して染色する染着槽１０と、ヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムをカリウム水溶液に浸漬して染色する補色槽２０と、ヨウ素とカリウムが配向されたＰＶＡフィルムを乾燥する素子オーブン３０と、素子オーブンで乾燥したＰＶＡフィルムを乾燥する４段オーブン４０と、中央制御部６０の色相値予測結果に基づいて素子オーブン３０及び４段オーブン４０の温度と染着槽１０及び補色槽２０に投入される組成物の投入量を補充する組成物供給装置５０と、中央制御部６０とを含んで構成されている。
したがって、ＰＶＡフィルムは、染着槽１０、補色槽２０、素子オーブン３０、及び４段オーブン４０を順次経て偏光フィルムになる。
染着槽１０には、ヨウ素とカリウムの濃度（Ｃ１２、Ｃ１４）を測定するためのヨウ素濃度測定機１２とカリウム濃度測定機１４が設置されており、補色槽２０には、カリウムの濃度（Ｃ２２）を測定するためのカリウム濃度測定機２２が設置されている。
また、２個のオーブンからなる素子オーブン３０と４個のオーブンからなる４段オーブン４０には、オーブンの各温度（Ｔ３２、Ｔ３４、Ｔ４２、Ｔ４４、Ｔ４６、Ｔ４８）を測定するための２個の素子オーブン温度測定機３２、３４と４個の４段オーブン測定機４２、４４、４６、４８が設置されている。
中央制御部６０は、染着槽１０のヨウ素とカリウム濃度測定機１２、１４、補色槽２０のカリウム濃度測定機２２、及び素子オーブン３０と４段オーブン４０の温度測定機３２、３４、４２、４４、４６、４８から測定された入力データの特性と連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予測し、素子オーブン３０及び４段オーブン４０の温度と染着槽１０及び補色槽２０に投入される組成物の投入量を制御している。
染着槽１０に投入される組成物はヨウ素及びカリウムであって、補色槽２０に投入される組成物はカリウムである。
ＰＶＡフィルムの色相値予測は、部分最小二乗法基盤のＰＶＡフィルムの色相値モデルである多重回帰分析法によって達成される。
図２は、本発明の他の実施例に係る偏光フィルムの色相制御方法のフローチャートを模式的に示している。
図２を図１と共に参照すると、本発明に係る偏光フィルムの色相制御方法９０２は、基材フィルムであるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムを水洗する水洗段階（１００）；水洗したＰＶＡフィルムを膨潤槽で膨潤させる膨潤段階（２００）；水洗したＰＶＡフィルムをヨウ素水溶液とカリウム水溶液が入った染着槽１０に浸漬して染色し、ヨウ素濃度測定機１２とカリウム濃度測定機１４が染着槽１０のヨウ素とカリウムの濃度を測定する染着段階（３００）；染着したＰＶＡフィルムを洗浄槽で洗浄する洗浄段階（４００）；ヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムを延伸ローラーによって延伸し、染着したヨウ素とカリウムを配向させる延伸段階（５００）；ヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムをカリウム水溶液が入った補色槽２０に浸漬して染色し、カリウム濃度測定機２２が補色槽２０のカリウムの濃度を測定する補色段階（６００）；ヨウ素とカリウムが配向されたＰＶＡフィルムを素子オーブン３０で乾燥し、素子オーブン温度測定機３２、３４が素子オーブン３０の温度を測定する第１の乾燥段階（７００）；素子オーブン３０で乾燥したＰＶＡフィルムを４段オーブン４０で乾燥し、４段オーブン測定機４２、４４、４６、４８が４段オーブン４０の温度を測定する第２の乾燥段階（８００）；及び中央制御部６０が染着槽１０のヨウ素とカリウム濃度測定機１２、１４、補色槽２０のカリウム濃度測定機２２、及び素子オーブン３０と４段オーブン４０の温度測定機３２、３４、４２、４４、４６、４８から測定された入力データの特性と連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予測し、素子オーブン３０及び４段オーブン４０の温度と染着槽１０及び補色槽２０に投入される組成物の投入量を制御する制御段階（９００）；を含んで構成されている。
染着段階（３００）では、ＰＶＡフィルムは、２０℃ないし４０℃の温度のヨウ素とカリウム水溶液が入った染着槽１０に浸漬して染色し、第１の乾燥段階（７００）及び第２の乾燥段階（８００）では、ＰＶＡフィルムは、４０℃ないし６０℃の温度条件で素子オーブン３０及び４段オーブン４０で乾燥する。
図３は、本発明の更に他の実施例に係る偏光板の色相制御装置の構成図を模式的に示している。
図３を図１及び図２と共に参照すると、偏光板１０８は、図１の偏光フィルムの色相制御装置９０によって延伸された偏光フィルム１０２の上面と下面にそれぞれトリアセチルセルロース（ＴＡＣ；Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）からなる保護フィルム１０４、１０６を付着して製造される。ＴＡＣ１ワインダー８２及びＴＡＣ２ワインダー８４から引き出される各ＴＡＣは、それぞれＴＡＣオーブン８６、８８を経てＰＶＡフィルムの上面と下面に付着する。
延伸段階（５００）は、延伸ローラーの回転速度の変化に従って第１の延伸水槽による第１の延伸段階と、第２の延伸水槽による第２の延伸段階とからなり、第１の延伸段階でのＰＶＡフィルムの延伸倍率が１.５倍ないし３.０倍で、第２の延伸段階でのＰＶＡフィルムの延伸倍率が２.０倍ないし３.０倍となっている。
また、偏光フィルムの色相制御装置９２は、基材フィルムであるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）アンワインダー７０から引き出されるＰＶＡフィルムを水洗する水洗槽５１と、水洗したＰＶＡフィルムを膨潤させる膨潤槽５３と、水洗したＰＶＡフィルムをヨウ素水溶液とカリウム水溶液に浸漬して染色する染着槽５５と、ヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムを延伸ローラーによって延伸し、染着したヨウ素とカリウムを配向させる延伸槽５２と、ヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムをカリウム水溶液に浸漬して染色する補色槽５６と、染着したＰＶＡフィルムを洗浄する洗浄槽５４と、ヨウ素とカリウムが配向されたＰＶＡフィルムを乾燥する素子オーブン５７とを含んでいる。
また、素子オーブン５７で乾燥したＰＶＡフィルムを乾燥する４段オーブン４０、及び４段オーブン４０で乾燥したＰＶＡフィルムを巻き取るワインダー１１０を含んでいる。
図５は、９個の主要な工程変数に対する統計的変数の重要度を示すグラフを模式的に示している。
図５を参照すると、統計的変数は、補色槽のカリウム濃度、染着槽のヨウ素濃度、傾斜オーブンの温度、染着槽のカリウム濃度、３段オーブンの３段温度、３段オーブンの１段温度、素子オーブン２の温度、素子オーブン１の温度、３段オーブンの２段温度の順に重要であることが分かる。
また、棒グラフは該当の変数の平均値を示し、実線は該当の変数の偏差を示す。
本発明の属した分野で通常の知識を有する者であれば、前記の内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用及び変形が可能であろう。
以上説明したように、本発明に係る偏光フィルムの色相制御装置は、染着槽のヨウ素とカリウム濃度測定機、補色槽のカリウム濃度測定機、及び素子オーブンと４段オーブンの温度測定機から測定された入力データの特性と連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予測し、素子オーブン及び４段オーブンの温度と染着槽及び補色槽に投入される組成物の投入量を制御する中央制御部を含むように偏光フィルムの色相制御装置を構成する場合、偏光フィルムの製造のために投与されるＰＶＡフィルムの特性を通して色相値を予測し、それによって各装置の温度と組成物の投入量を予め調整することによってＰＶＡフィルムの材料損失及び生産ラインの中断時間を最小化し、偏光フィルムの色相品質を大きく向上させることができる。
１ 素子オーブン
２ 素子オーブン
１０ 染着槽
１２ ヨウ素濃度測定機
１４ カリウム濃度測定機
２０ 補色槽
２２ カリウム濃度測定機
３０ 素子オーブン
３２、３４ 素子オーブン温度測定機
４０ ４段オーブン
４２、４４、４６、４８ ４段オーブン測定機
５０ 組成物供給装置
５１ 水洗槽
５２ 延伸槽
５３ 膨潤槽
５４ 洗浄槽
５５ 染着槽
５６ 補色槽
５７ 素子オーブン
６０ 中央制御部
７０ ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）アンワインダー
８２ ワインダー
８４ ワインダー
８６ ＴＡＣ１オーブン
８８ ＴＡＣ２オーブン
９０ 色相制御装置
９２ 色相制御装置
１００ 水洗段階
１０２ 偏光フィルム
１０４、１０６ 保護フィルム
１０８ 偏光板
１００ 水洗段階
１１０ ワインダー
２００ 膨潤段階
３００ 染着段階
４００ 洗浄段階
５００ 延伸段階
６００ 補色段階
７００ 第１の乾燥段階
８００ 第２の乾燥段階
９００ 制御段階
９０２ 色相制御方法
２ 素子オーブン
１０ 染着槽
１２ ヨウ素濃度測定機
１４ カリウム濃度測定機
２０ 補色槽
２２ カリウム濃度測定機
３０ 素子オーブン
３２、３４ 素子オーブン温度測定機
４０ ４段オーブン
４２、４４、４６、４８ ４段オーブン測定機
５０ 組成物供給装置
５１ 水洗槽
５２ 延伸槽
５３ 膨潤槽
５４ 洗浄槽
５５ 染着槽
５６ 補色槽
５７ 素子オーブン
６０ 中央制御部
７０ ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）アンワインダー
８２ ワインダー
８４ ワインダー
８６ ＴＡＣ１オーブン
８８ ＴＡＣ２オーブン
９０ 色相制御装置
９２ 色相制御装置
１００ 水洗段階
１０２ 偏光フィルム
１０４、１０６ 保護フィルム
１０８ 偏光板
１００ 水洗段階
１１０ ワインダー
２００ 膨潤段階
３００ 染着段階
４００ 洗浄段階
５００ 延伸段階
６００ 補色段階
７００ 第１の乾燥段階
８００ 第２の乾燥段階
９００ 制御段階
９０２ 色相制御方法
Claims (16)
- 連続工程によって基材フィルムにヨウ素とカリウムを染着した後で配向し、偏光特性を発揮するフィルム（“偏光フィルム”）の色相を制御する装置であって、
水洗したＰＶＡフィルムをヨウ素水溶液とカリウム水溶液に浸漬して染色する染着槽であって、ヨウ素とカリウムの濃度を測定するためのヨウ素濃度測定機とカリウム濃度測定機を備えている染着槽；
ヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムをカリウム水溶液に浸漬して染色する補色槽であって、カリウムの濃度を測定するためのカリウム濃度測定機を備えている補色槽；
ヨウ素とカリウムが配向されたＰＶＡフィルムを乾燥する素子オーブンであって、素子オーブンの温度を測定するための素子オーブン温度測定機を備えている素子オーブン；
素子オーブンで乾燥したＰＶＡフィルムを乾燥する４段オーブンであって、４段オーブンの温度を測定するための４段オーブン測定機を備えている４段オーブン；及び
前記染着槽のヨウ素とカリウム濃度測定機、補色槽のカリウム濃度測定機、及び素子オーブンと４段オーブンの温度測定機から測定された入力データの特性と連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予測し、素子オーブン及び４段オーブンの温度と染着槽及び補色槽に投入される組成物の投入量を制御する中央制御部；
を含む構成からなることを特徴とする偏光フィルムの色相制御装置。 - 前記素子オーブンは２個のオーブンで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色相制御装置。
- 前記４段オーブンは４個のオーブンで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色相制御装置。
- 前記染着槽に投入される組成物はヨウ素及びカリウム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色相制御装置。
- 前記補色槽に投入される組成物はカリウム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色相制御装置。
- 前記中央制御部の色相値予測結果に基づいて染着槽と補色槽に投入される組成物を補充するための組成物供給装置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色相制御装置。
- 前記色相値予測は、部分最小二乗法基盤のＰＶＡフィルムの色相値予測モデルによって達成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色相制御装置。
- 前記ＰＶＡフィルムの色相値予測モデルは、補色槽のカリウム濃度、染着槽のヨウ素及びカリウム濃度、２個で構成された素子オーブンの温度、及び４個で構成された４段オーブンの関数で構成されていることを特徴とする、請求項７に記載の偏光フィルムの色相制御装置。
- 前記ＰＶＡフィルムの色相値予測モデル（ｙ）は、下記の式１で構成されることを特徴とする、請求項８に記載の偏光フィルムの色相制御装置：
ｙ＝ａｘ１＋ｂｘ２＋ｃｘ３＋ｄｘ４＋ｅｘ５＋ｆｘ６＋ｇｘ７＋ｈｘ８＋ｉｘ９＋ｈ（１）
前記式において、ｘ１は補色槽のカリウム濃度、ｘ２は染着槽のヨウ素濃度、ｘ３は染着槽のカリウム濃度、ｘ４は傾斜オーブンの温度、ｘ５は１段オーブンの温度、ｘ６は２段オーブンの温度、ｘ７は３段オーブンの温度、ｘ８は素子オーブン１の温度、ｘ９は素子オーブン２の温度であって、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉの回帰係数と定数ｈは、部分最小二乗法によって算出される。 - 基材フィルムであるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムを水洗する水洗槽、及びヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムを延伸ローラーによって延伸し、染着したヨウ素とカリウムを配向させる延伸槽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色相制御装置。
- 水洗したＰＶＡフィルムを膨潤させる膨潤槽、及び染着したＰＶＡフィルムを洗浄する洗浄槽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色相制御装置。
- 請求項１による制御装置によって製造された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たことを特徴とする偏光板。
- 前記保護フィルムはトリアセチルセルロース（ＴＡＣ；Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）であることを特徴とする、請求項１２に記載の偏光板。
- 連続工程によって基材フィルムにヨウ素とカリウムを染着した後で配向し、偏光特性を発揮するフィルム（“偏光フィルム”）の色相を制御する方法であって、
水洗したＰＶＡフィルムをヨウ素水溶液とカリウム水溶液が入った染着槽に浸漬して染色し、ヨウ素濃度測定機とカリウム濃度測定機が染着槽のヨウ素とカリウムの濃度を測定する染着段階；
ヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムをカリウム水溶液が入った補色槽に浸漬して染色し、カリウム濃度測定機が補色槽のカリウムの濃度を測定する補色段階；
ヨウ素とカリウムが配向されたＰＶＡフィルムを素子オーブンで乾燥し、素子オーブン温度測定機が素子オーブンの温度を測定する第１の乾燥段階；
素子オーブンで乾燥したＰＶＡフィルムを４段オーブンで乾燥し、４段オーブン測定機が４段オーブンの温度を測定する第２の乾燥段階；及び
中央制御部が前記染着槽のヨウ素とカリウム濃度測定機、補色槽のカリウム濃度測定機、及び素子オーブンと４段オーブンの温度測定機から測定された入力データの特性と連続工程に投入されるＰＶＡフィルムの特性に対する情報に基づいて偏光フィルムの色相値を予測し、素子オーブン及び４段オーブンの温度と染着槽及び補色槽に投入される組成物の投入量を制御する制御段階；
を含んで構成されたことを特徴とする偏光フィルムの色相制御方法。 - 前記色相制御方法は、基材フィルムであるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムを水洗する水洗段階、及びヨウ素とカリウムが染着したＰＶＡフィルムを延伸ローラーによって延伸し、染着したヨウ素とカリウムを配向させる延伸段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載の偏光フィルムの色相製造方法。
- 前記色相制御方法は、水洗したＰＶＡフィルムを膨潤槽で膨潤させる膨潤段階、及び染着したＰＶＡフィルムを洗浄槽で洗浄する洗浄段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載の偏光フィルムの色相製造方法。
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