KR101488063B1 - 편광자의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

[과제] 편광자를 얻는 방법으로서 폴리비닐알코올 필름을, 요오드를 함유하는 염색액으로 염색한 후, 연신하여, 요오드화칼륨 수용액에 침지시켜 요오드 이온 함침 처리를 실시하고, 또한 알코올액에 침지시켜 알코올액 침지 처리를 실시하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 이 제조 방법에 의해 얻어지는 편광자에는, 편광도가 낮다는 문제점이 있다.
[해결 수단] 본 발명은, 요오드를 함유하는, 막 두께가 0.6 ㎛ ∼ 5 ㎛ 인 폴리비닐알코올계 수지층으로 이루어지는 편광자를 제조하는 방법으로서, 다음의 공정 A ∼ 공정 C 를 포함한다.
공정 A : 폴리비닐알코올계 수지층을 연신하여, 연신층을 얻는 공정.
공정 B : 연신층을, 요오드를 함유하는 염색액 중에 침지시키고, 3 자극값 (Y) 로부터 구해지는 흡광도가, 0.4 ∼ 1.0 인 염색층을 얻는 공정.
공정 C : 흡광도가 0.03 ∼ 0.7 저하되도록, 염색층에 흡착된 요오드의 일부를 제거하는 공정.

Description

편광자의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING POLARIZER}
본 발명은, 요오드를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지층으로 이루어지는 편광자의 제조 방법에 관한 것이다.
폴리비닐알코올 필름을 요오드를 함유하는 염색액으로 염색한 후, 연신하여 편광자를 얻는 제조 방법이 알려져 있다 (예를 들어 특허문헌 1). 상기의 제조 방법에 있어서는, 염색 및 연신한 필름을 요오드화칼륨 수용액에 침지시켜 요오드 이온 함침 처리를 실시하고, 또한 알코올액에 침지시켜 알코올액 침지 처리를 실시한다.
이 제조 방법에 의해 얻어지는 편광자는, 황색미가 작고, 가열 환경하에서도 색상 변화가 적다. 황색미가 작은 것은, 가시광의 전체 파장 영역에서 흡광도가 거의 일정하기 때문이다.
그러나, 상기의 편광자에는 편광도가 낮다는 문제점이 있다.
일본 공개특허공보 2003-270440호
편광자를 얻는 방법으로서, 폴리비닐알코올 필름을, 요오드를 함유하는 염색액으로 염색한 후, 연신하여, 요오드화칼륨 수용액에 침지시켜 요오드 이온 함침 처리를 실시하고, 또한 알코올액에 침지시켜 알코올액 침지 처리를 실시하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 이 제조 방법에 의해 얻어지는 편광자에는, 편광도가 낮다는 문제점이 있다.
본 발명은, 요오드를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지층으로 이루어지는 편광자에 있어서, 편광도가 높은 편광자가 얻어지는 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 요지는 이하와 같다.
(1) 본 발명은, 요오드를 함유하는, 막 두께가 0.6 ㎛ ∼ 5 ㎛ 인 폴리비닐알코올계 수지층으로 이루어지는 편광자를 제조하는 방법이다. 본 발명의 제조 방법은, 하기의 공정 A ∼ 공정 C 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
공정 A : 폴리비닐알코올계 수지층을 연신하여, 연신층을 얻는 공정.
공정 B : 연신층을, 요오드를 함유하는 염색액 중에 침지시키고, 3 자극값 (Y) 로부터 구해지는 흡광도가 0.4 ∼ 1.0 (투과율 (T)=40 % ∼ 10 %) 인 염색층을 얻는 공정.
공정 C : 염색층의 흡광도가 0.03 ∼ 0.7 저하되도록, 염색층에 흡착된 요오드의 일부를 제거하는 공정. 단, 염색층의 흡광도가 0.3 보다 작아지지 않도록 한다.
(2) 본 발명의 제조 방법은, 공정 A 에 있어서, 지지체 상에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하고, 폴리비닐알코올계 수지층을, 지지체와 함께 연신하는 것을 특징으로 한다.
(3) 본 발명의 제조 방법은, 공정 A 에 있어서, 연신 방법이 건식 연신인 것을 특징으로 한다.
(4) 본 발명의 제조 방법은, 공정 A 에 있어서, 연신시의 온도 (연신 온도) 가 130 ℃ ∼ 170 ℃ 인 것을 특징으로 한다.
(5) 본 발명의 제조 방법은, 공정 B 에 있어서, 염색층의 막 두께가 0.6 ㎛ ∼ 5 ㎛ 일 때, 흡광도는 0.4 ∼ 1.0 (T=40 % ∼ 10 %) 인 것을 특징으로 한다.
(6) 본 발명의 제조 방법은, 공정 B 에 있어서, 염색액이, 요오드와, 요오드화알칼리 또는 요오드화암모늄을 함유하는 수용액인 것을 특징으로 한다.
(7) 본 발명의 제조 방법은, 공정 C 에 있어서, 요오드화알칼리 또는 요오드화암모늄을 함유하는 탈색액에 염색층을 침지시킴으로써, 염색층에 흡착된 요오드의 일부를 제거하는 것을 특징으로 한다.
(8) 본 발명의 제조 방법은, 공정 C 의 완료 시점에 있어서, 편광자의 흡광도가 0.3 ∼ 0.4 (T=50 % ∼ 40 %) 인 것을 특징으로 한다.
(9) 본 발명의 제조 방법은, 추가로 붕산과, 요오드화알칼리 또는 요오드화암모늄을 함유하는 가교액에 염색층, 또는, 일부 탈색된 염색층을 침지시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
(10) 본 발명의 제조 방법은, 추가로 편광자를 건조시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 다음의 공정 A ∼ 공정 C 의 3 가지의 공정을 순차 거침으로써, 편광도가 높은 편광자가 얻어는 것을 알아냈다. 도 1 ∼ 2 를 참조하여 각 공정을 설명한다. 또한 도 1 ∼ 2 는, 지지체 상에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하고, 폴리비닐알코올계 수지층을 지지체와 함께 연신하는 경우를 나타낸다.
도 1(a) 는, 지지체 (30) 상에 형성된, 연신 전의 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 의 모식적인 단면도이다. 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 은 비정질(非晶)부 (11) 와 결정화부 (12) 로 이루어진다. 결정화부 (12) 는, 비정질부 (11) 중에 랜덤하게 존재한다. 화살표 (13) 는 다음 공정의 연신 방향을 나타낸다.
[공정 A] 염색 전의 연신
먼저, 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 을 지지체 (30) 와 함께 연신한다. 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 은 연신 후, 연신층 (14) 으로 불린다. 도 1(b) 는, 연신층 (14) 의 모식적인 단면도이다. 본 발명의 제조 방법에 있어서의 제 1 포인트는, 염색 전에 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 의 연신을 실시하는 것이다. 화살표 (15) 는 연신 방향을 나타낸다. 연신에 의해 연신층 (14) 내의 폴리머 사슬 (도시되지 않음) 을 결정화시켜, 비정질부 (16) 중에 보다 배향성이 높은 결정화부 (17) 를 생성시킨다.
[공정 B] 과잉 염색
다음으로, 연신층 (14) 을 염색한다. 염색이란, 요오드의 흡착 처리이다. 연신층 (14) 은 염색 후, 염색층 (18) 으로 불린다. 도 2(c) 는, 염색층 (18) 의 모식적인 단면도이다. 본 발명의 제조 방법에 있어서의 제 2 포인트는, 연신층 (14) 을 요오드를 함유하는 염색액 중에 침지시켜, 과잉 염색하는 것이다. 과잉 염색이란, 3 자극값 (Y) 로부터 구해지는 흡광도 (AB) 가, 0.4 이상이 되도록 염색하는 것을 의미한다. 흡광도 (AB) 의 첨자 B 는, 공정 B 를 나타낸다.
일반적인 편광자의 3 자극값 (Y) 로부터 구해지는 흡광도 (A) 는 0.37 정도이다. 예를 들어, 투과율 (T)=43 % 의 편광자의 흡광도 (A) 는 A=0.367 이다. 따라서, 본 발명과 같은 흡광도 (AB) 가 0.4 이상이 되는 염색은 과잉 염색인 것으로 생각된다.
폴리머 사슬의 결정화부 (17) 는 비정질부 (16) 와 비교하여 잘 염색되지 않는다. 그러나, 연신층 (14) 을 과잉되게 염색함으로써, 결정화부 (17) 에도, 요오드를 충분히 흡착시킬 수 있다. 흡착된 요오드는, 염색층 (18) 내에서, I3 - 나 I5 - 등의, 폴리요오드 이온 착물 (19) 을 형성한다. 폴리요오드 이온 착물 (19) 은, 가시광 영역 (파장 380 ㎚ ∼ 780 ㎚) 에서 흡수 이색성을 나타낸다.
[공정 C] 탈색 (요오드의 일부 제거)
다음으로, 염색층 (18) 에 흡착된 요오드를 일부 제거한다. 이것을 탈색이라고 한다. 탈색 후, 염색층 (18) 은 편광자 (20) 로 불린다. 요오드는, 폴리요오드 이온 착물 (19) 의 형태로, 염색층 (18) 에 흡착되어 있다. 도 2(d) 는 편광자 (20) 의 모식적인 단면도이다. 본 발명의 제조 방법에 있어서의 제 3 포인트는, 과잉 염색한 염색층 (18) 으로부터 폴리요오드 이온 착물 (19) 을 일부 제거하는 것이다. 염색층 (18) 으로부터 폴리요오드 이온 착물 (19) 을 제거하기 위해서, 예를 들어, 염색층 (18) 을 요오드화칼륨 수용액 (탈색액) 에 침지시킨다. 이 때, 흡광도 (AC) 가 0.03 ∼ 0.7 저하되도록, 폴리요오드 이온 착물 (19) 을 제거한다. 단, 염색층의 흡광도가 0.3 보다 작아지지 않도록 한다. 흡광도 (AC) 의 첨자 C 는 공정 C 를 나타낸다.
폴리요오드 이온 착물 (19) 을 제거할 때, 비정질부 (16) 에 흡착되어 있던 폴리요오드 이온 착물 (19) 이 우선적으로 제거된다. 그 결과, 결정화부 (17) 에 흡착되어 있던 폴리요오드 이온 착물 (19) 이 상대적으로 많이 잔존한다.
비정질부 (16) 에 흡착된 폴리요오드 이온 착물 (19) 은 흡수 이색성에 대한 기여가 작다. 한편, 결정화부 (17) 에 흡착된 폴리요오드 이온 착물 (19) 은 흡수 이색성에 대한 기여가 크다. 그러나, 비정질부 (16) 에 흡착된 폴리요오드 이온 착물 (19) 과, 결정화부 (17) 에 흡착된 폴리요오드 이온 착물 (19) 은, 마찬가지로 흡광도를 높게 한다. 본 발명의 제조 방법에 의하면, 흡수 이색성에 대한 기여가 작음에도 불구하고 흡광도를 높게 하는, 비정질부 (16) 에 흡착된 폴리요오드 이온 착물 (19) 을 우선적으로 제거할 수 있다. 따라서, 흡수 이색성에 대한 기여가 큰, 결정화부 (17) 에 흡착된 폴리요오드 이온 착물 (19) 이 상대적으로 많아진다. 흡수 이색성에 대한 기여가 크다라는 것은 편광도가 높은 것이다. 따라서, 본 발명의 제조 방법에 의해 흡광도가 낮은 데 비하여 편광도가 높은 편광자 (20) 가 얻어진다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 흡수 이색성에 대한 기여가 큰, 결정화부 (17) 에 흡착된 폴리요오드 이온 착물 (19) 이 많아지기 때문에, 흡광도가 낮은 데 비하여 편광도가 높은 편광자 (20) 가 얻어진다.
도 1(a) 는 본 발명의 제조 공정의 전(前)단계를 나타내는 모식도, 도 1(b) 는 본 발명의 제조 공정 A 를 나타내는 모식도이다.
도 2(c) 는 본 발명의 제조 공정 B 를 나타내는 모식도, 도 2(d) 는 본 발명의 제조 공정 C 를 나타내는 모식도이다.
도 3 은 본 발명의 제조 공정을 나타내는 모식도이다
도 4 는 편광자의 흡광도 대 편광도의 그래프이다.
도 5 는 염색층의 흡광도 대 편광도의 그래프이다.
[본 발명의 제조 방법]
도 3 은, 본 발명의 제조 공정을 나타내는 모식도이다. 본 발명의 제조 방법은 요오드를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지층으로 이루어지는 편광자 (20) 의 제조 방법이다.
지지체 (30) 상에 형성된, 필름 형상의 미처리 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 이, 지지체 (30) 와 함께, 조출부 (21) 로부터 순차적으로, 처리를 위하여 꺼내진다.
공정 A 에서, 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 은, 지지체 (30) 와 함께 연신롤 (22) 사이를 통과하면서 연신되어 연신층 (14) 이 된다.
공정 B 에서, 연신층 (14) 은, 요오드를 함유하는 염색액 (23) 에 침지되어, 염색층 (18) 이 된다. 염색층 (18) 의 3 자극값 (Y) 로부터 구해지는 흡광도 (AB) 는 0.4 ∼ 1.0 이다 (T=40 % ∼ 10 %).
공정 C 에서, 염색층 (18) 은 탈색액 (24) (요오드화칼륨 수용액) 에 침지되어, 요오드를 일부 제거하여 편광자 (20) 로 된다. 이 때, 편광자 (20) 의 흡광도 (AC) 가, 공정 C 직전의 염색층 (18) 의 흡광도 (AB) 에 비하여, 0.03 ∼ 0.7 저하된다. 단, 염색층의 흡광도가 0.3 보다 작아지지 않도록 한다.
완성된 편광자 (20) 는 권취부 (25) 에 권취된다.
본 발명의 제조 방법은, 상기의 공정 A, 공정 B, 공정 C 를 이 순서로 포함하는 것이면, 다른 공정을 포함하고 있어도 된다. 다른 공정으로는, 예를 들어, 염색층 (18) 을 공정 B 와 공정 C 사이에서, 가교액 (붕산, 및 필요에 따라 요오드화칼륨을 함유하는 수용액) 에 침지시키고, 폴리비닐알코올계 수지층을 가교 시키는 공정이 있다. 또, 공정 C 에 의해 얻어진 편광자 (20) 를 건조시키는 공정이 있다.
[공정 A]
본 발명에 사용되는 공정 A 는, 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 을 연신하여 연신층 (14) 을 얻는 공정이다.
본 발명에 사용되는 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 은, 폴리비닐알코올계 수지를 층 형상으로 성형한 것이다. 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 은, 지지체 (30) 상에 형성되는 것이 바람직하다.
폴리비닐알코올계 수지는, 대표적으로는 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화함으로써 얻어진다. 본 발명에 사용되는 폴리비닐알코올계 수지는 예를 들어, 폴리비닐알코올, 또는 에틸렌-비닐알코올 공중합체이다. 본 발명에 사용되는 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는, 내수성이 높아지는 것, 및 고배율의 연신을 할 수 있게 되는 점에서, 85 몰% ∼ 100 몰% 가 바람직하고, 95 몰% ∼ 100 몰% 가 보다 바람직하고, 98 몰% ∼ 100 몰% 가 더욱 바람직하다. 본 발명에 사용되는 폴리비닐알코올계 수지의 중합도는, 결정화부 (17) 에 흡착된 폴리요오드 이온 착물을 증가시켜, 편광도를 높게 할 수 있는 점에서 1,000 ∼ 10,000 이 바람직하다.
폴리비닐알코올계 수지층 (10) 을 연신하는 방법은, 롤 연신이나 텐터 연신 등의, 이미 알려진 임의의 연신 방법이 사용되다. 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 의 연신 배율은 통상, 원 길이에 대해 3 배 ∼ 7 배이다.
폴리비닐알코올계 수지층 (10) 의 연신은 건식 연신이 바람직하다. 건식 연신이란, 공기 중에서 연신하는 것이다. 건식 연신 쪽이, 습식 연신보다 결정화도를 높게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 이 경우의 연신 온도는 80 ℃ ∼ 170 ℃ 가 바람직하고, 130 ℃ ∼ 170 ℃ 가 보다 바람직하다. 연신 온도를 130 ℃ 이상으로 함으로써, 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 내의 폴리머 사슬의 결정화를 촉진시킬 수 있다. 그 결과, 결정화부 (17) 에 흡착된 폴리요오드 이온 착물 (19) 을 증가시켜, 편광도를 높게 할 수 있다. 또, 연신 온도를 170 ℃ 이하로 함으로써, 폴리머 사슬의 결정화가 지나치게 진행되는 것을 방지하여, 공정 B 에 있어서의 염색 시간의 단축을 도모할 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 은, 바람직하게는 연신 후의 결정화도가 20 % ∼ 50 % 가 되도록, 보다 바람직하게는 32 % ∼ 50 % 가 되도록 연신된다. 연신 후의 결정화도가 20 % ∼ 50 % 이면, 결정화부 (17) 에 흡착된 폴리요오드 이온 착물 (19) 이 많아져, 편광도를 높게 할 수 있다.
폴리비닐알코올계 수지층 (10) 은, 요오드 이외의 다른 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 다른 첨가제로는 계면활성제, 산화 방지제, 가교제 등을 들 수 있다.
연신 전의 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 의 막 두께 (t0) 는, 통상, 2 ㎛ ∼ 30 ㎛ 이고, 바람직하게는 3 ㎛ ∼ 15 ㎛ 이다. 연신 전의 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 의 막 두께가 얇기 때문에, 단독으로의 연신이 곤란한 경우에는, 지지체 (30) 상에 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 을 형성하고, 지지체 (30) 와 함께 폴리비닐알코올계 수지층 (10) 을 연신한다.
연신층 (14) 의 막 두께 (t1) 는, 통상, 0.4 ㎛ ∼ 7 ㎛ 이고, 바람직하게는 0.6 ㎛ ∼ 5 ㎛ 이다. 연신층 (14) 의 막 두께 (t1) 가 5 ㎛ 이하이면, 단시간에 목적하는 흡광도로 염색할 수 있다.
[공정 B]
본 발명에 사용되는 공정 B 에서는, 공정 A 에 의해 얻어진 연신층 (14) 을, 요오드를 함유하는 염색액 (23) 에 침지시켜, 염색층 (18) 을 얻는다. 염색층 (18) 의 흡광도 (AB) 는, 바람직하게는 0.4 ∼ 1.0 (T=40 % ∼ 10 %) 이다. 염색층 (18) 의 흡광도 (AB) 는, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 1.0 (T=31.6% ∼ 10 %) 이다. 염색층 (18) 의 흡광도 (AB) 가 0.4 미만인 경우 (T 가 40 % 를 초과하는 경우), 폴리머 사슬의 결정화부 (17) 에, 충분한 폴리요오드 이온 착물 (19) 이 흡착되지 않는 경우가 있다.
본 발명에 있어서, 흡광도 (A) 는 식 (1) 에 의해 산출된다.
A=log10(1/T)…(1)
여기에서, 투과율 (T) 는 JIS Z 8701 (1995) 의, 2 도 시야에 기초하는 XYZ 표색계의 3 자극값 (Y) 의 값이다. 본 명세서에 있어서 투과율 (T) 의 값은 T=1 을 100 % 로 하여 퍼센트로 나타낸다.
염색층 (18) 의 3 자극값 (Y) 로부터 구해지는 흡광도 (AB) 는 공정 B 직후에 규정된 범위 (0.4 ∼ 1.0) 에 들어가면, 그 후 변화되어도 된다.
본 발명에 사용되는 염색액 (23) 은, 통상, 요오드와, 요오드화알칼리 또는 요오드화암모늄을 함유하는 수용액이다. 염색액 (23) 에 있어서, 요오드화알칼리 또는 요오드화암모늄은, 물에 대한 요오드의 용해성을 높게 하기 위해서 사용되다. 염색액 (23) 의 요오드 함유량은, 물 100 중량부에 대해, 바람직하게는 1.1 중량부 ∼ 5 중량부이다. 요오드화알칼리로서 요오드화칼륨을 사용한 경우, 염색액 (23) 의 요오드화칼륨 함유량은, 물 100 중량부에 대해 바람직하게는 3 중량부 ∼ 30 중량부이다.
염색액 (23) 의 온도나 침지 시간은, 염색액 (23) 의 농도나 연신층 (14) 의 막 두께에 따라, 본 발명에서 규정된 특성을 만족하도록 적절히 설정된다. 염색액 (23) 의 온도는, 바람직하게는 20 ℃ ∼ 40 ℃ 이다. 염색액 (23) 에 대한 침지 시간은, 바람직하게는 60 초 ∼ 1200 초이다.
[공정 C]
본 발명에 사용되는 공정 C 에서는, 공정 B 에 의해 얻어진 염색층 (18) 으로부터 폴리요오드 이온 착물 (19) 을 일부 제거하여, 편광자 (20) 를 얻는다. 폴리요오드 이온 착물 (19) 의 제거에 의해, 편광자 (20) 의 흡광도 (AC) 가, 염색층 (18) 의 흡광도 (AB) 보다 0.03 ∼ 0.7 낮아지도록 한다. 단, 염색층의 흡광도 (AB) 가 0.3 보다 작아지지 않도록 한다.
편광자 (20) 의 3 자극값 (Y) 로부터 구해지는 흡광도 (AC) 는, 바람직하게는 0.3 ∼ 0.4 (T=50 % ∼ 40 %) 이다. 상기의 범위의 흡광도 (AC) 를 얻기 위해, 공정 C 에 있어서의 흡광도의 저하폭 (ΔA) (=AB-AC) 는, 바람직하게는 0.03 ∼ 0.7 이다. 공정 C 에 있어서의 흡광도의 저하폭 (ΔA) 는, 더욱 바람직하게는 0.05 ∼ 0.65 이다. 흡광도의 저하폭 (ΔA) 가 0.03 미만이면, 편광도가 높은 편광자 (20) 가 얻어지지 않는 경우가 있다.
염색층 (18) 으로부터 폴리요오드 이온 착물 (19) 을 일부 제거할 때, 예를 들어, 요오드화알칼리 또는 요오드화암모늄의 수용액이 사용된다. 이 목적으로 사용되는, 요오드화알칼리 또는 요오드화암모늄의 수용액을 탈색액 (24) 이라고 한다. 염색층 (18) 으로부터 폴리요오드 이온 착물 (19) 을 일부 제거하는 처리를 탈색이라고 한다. 탈색은, 염색층 (18) 을 탈색액 (24) 에 침지시켜도 되고, 탈색액을 염색층 (18) 의 표면에 도포 내지 분무해도 된다.
탈색액 (24) 에 있어서는, 요오드 이온의 작용에 의해 염색층 (18) 으로부터 폴리요오드 이온 착물 (19) 이 용출되기 쉬워진다. 요오드 이온은, 요오드화칼륨, 요오드화나트륨, 요오드화리튬, 요오드화마그네슘, 요오드화칼슘 등의 요오드화알칼리로부터 얻어진다. 혹은, 요오드 이온은 요오드화암모늄으로부터 얻어진다. 탈색액 (24) 의 요오드 이온 농도는, 염색액 (23) 의 요오드 이온 농도보다 충분히 낮은 것이 바람직하다. 요오드화칼륨을 사용한 경우, 탈색액 (24) 의 요오드화칼륨 함유량은, 물 100 중량부에 대해, 바람직하게는 1 중량부 ∼ 20 중량부이다.
탈색액 (24) 의 온도나 침지 시간은, 염색층 (18) 의 막 두께에 따라, 적절히 설정된다. 탈색액 (24) 의 온도는, 바람직하게는 45 ℃ ∼ 75 ℃ 이다. 탈색액 (24) 에 대한 침지 시간은, 바람직하게는 20 초 ∼ 600 초이다.
[본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 편광자]
본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 편광자 (20) 는, 요오드를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지층으로 이루어진다. 상기의 폴리비닐알코올계 수지층은, 연신 및 염색이 실시되어 있고, 폴리머 사슬이 일정 방향으로 배향된 것이다. 요오드는, 폴리비닐알코올계 수지층 중에서, I3 - 나 I5 - 등의 폴리요오드 이온 착물 (19) 을 형성하고 있고, 가시광 영역 (파장 380 ㎚ ∼ 780 ㎚) 에서 흡수 이색성을 나타낸다.
편광자 (20) 의 막 두께 (t3) 는, 통상, 연신층 (14) 의 막 두께 (t1) 와 동일하고, 통상, 0.4 ㎛ ∼ 7 ㎛ , 바람직하게는 0.6 ㎛ ∼ 5 ㎛ 이다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 흡광도 (AC) 가 0.37 (T=43 %) 정도이고, 막 두께 (t3) 가 5 ㎛ 이하인 편광자 (20) 의 편광도를 99.9 % 이상으로 할 수 있다.
실시예
[실시예 1]
(1) 막 두께 150 ㎛ 의 노르보르넨계 수지 필름 (JSR 사 제조 ARTON) 으로 이루어지는 지지체의 표면에, 폴리비닐알코올의 7 중량% 수용액을 도포하여, 폴리비닐알코올막을 형성하였다. 폴리비닐알코올의 중합도는 4,200, 비누화도는 99 % 이상이었다.
(2) 폴리비닐알코올막과 지지체를, 80 ℃ 에서 8 분간 건조시켜, 막 두께 7 ㎛ 의 폴리비닐알코올층을 지지체 상에 성막하고, 폴리비닐알코올층과 지지체의 적층체를 얻었다.
(3) 폴리비닐알코올층과 지지체의 적층체를, 2 축 연신기 (이와모토 제작소 제조) 를 사용하여, 건식 1 축 연신하였다. 연신 온도는 150 ℃ 였다. 연신 배율은 원 길이의 4.8 배가 되도록 하였다. 연신의 결과, 연신층과 지지체의 적층체를 얻었다. 지지체도 연신층과 동일한 배율로 연신되어 있다.
(4) 연신층과 지지체의 적층체를, 요오드와 요오드화칼륨을 함유하는 수용액으로 이루어지는 염색액에 침지시켜, 연신층에 폴리요오드 이온 착물을 흡착·배향시켜, 염색층과 지지체의 적층체를 얻었다. 염색액에 대한 침지 시간은 600 초였다. 염색액의 액온은 25 ℃ 였다. 염색액의 조성은, 중량비로, 요오드 : 요오드화칼륨 : 물=1.1 : 7.8 : 100 이었다. 염색 직후의 흡광도는 0.602 였다.
(5) 염색층과 지지체의 적층체를, 요오드화칼륨을 함유하는 탈색액에 침지시켜, 염색층의 폴리요오드 이온 착물을 일부 제거하였다. 탈색액의 조성은, 중량비로, 물 : 요오드화칼륨=100 : 5.3 이었다. 탈색액의 액온은 60 ℃ 였다. 탈색액에 대한 침지 시간을 조정하여, 완성된 편광자의 흡광도가 0.357 ∼ 0.377 이 되는 5 종류의 샘플을 제작하였다.
(6) 일부 탈색된 염색층과 지지체의 적층체를, 붕산과 요오드화칼륨을 함유하는 가교액에 침지시켰다. 가교액의 조성은, 중량비로, 물 : 붕산 : 요오드화칼륨=100 : 11.8 : 5.9 였다. 가교액에 대한 침지 시간은 60 초였다. 가교액의 액온은 60 ℃ 였다.
(7) 가교 처리를 한 염색층과 지지체의 적층체를, 60 ℃ 에서 120 초간, 건조시켰다.
이상과 같이 하여, 편광자 (막 두께 2.9 ㎛) 와 지지체의 적층체를 형성하였다. 편광자의 흡광도 (AC) 대 편광도의 그래프를 도 4 에 나타낸다. 또, 염색층의 흡광도 (AB) 대 편광도의 그래프를 도 5 에 나타낸다.
[실시예 2]
실시예 1 과 동일하게 하여, 편광자 (막 두께 2.9 ㎛) 와 지지체의 적층체를 형성하였다. 단, 이하의 점에서 실시예 1 과 상이하다.
(1) 염색액에 대한 침지 시간을 조정하여, 염색 직후의 흡광도를 0.921 로 하였다.
(2) 탈색액에 대한 침지 시간을 조정하여, 완성된 편광자의 흡광도가 0.359 ∼ 0.377 이 되는 5 종류의 샘플을 제작하였다.
편광자의 흡광도 (AC) 대 편광도의 그래프를 도 4 에 나타낸다. 또, 염색층의 흡광도 (AB) 대 편광도의 그래프를 도 5 에 나타낸다.
[실시예 3]
실시예 1 과 동일하게 하여, 편광자 (막 두께 2.9 ㎛) 와 지지체의 적층체를 형성하였다. 단, 이하의 점에서 실시예 1 과 상이하다.
(1) 염색액에 대한 침지 시간을 조정하여, 염색 직후의 흡광도를 0.420 으로 하였다.
(2) 탈색액에 대한 침지 시간을 조정하여, 완성된 편광자의 흡광도가 0.362 ∼ 0.377 이 되는 4 종류의 샘플을 제작하였다.
편광자의 흡광도 (AC) 대 편광도의 그래프를 도 4 에 나타낸다. 또, 염색층의 흡광도 (AB) 대 편광도의 그래프를 도 5 에 나타낸다.
[실시예 4]
실시예 1 과 동일하게 하여, 편광자 (막 두께 2.9 ㎛) 와 지지체의 적층체를 형성하였다. 단, 이하의 점에서 실시예 1 과 상이하다.
(1) 염색액에 대한 침지 시간을 조정하여, 염색 직후의 흡광도를 0.959 로 하였다.
(2) 탈색액에 대한 침지 시간을 조정하여, 완성된 편광자의 흡광도가 0.357 ∼ 0.376 이 되는 4 종류의 샘플을 제작하였다.
(3) 연신 온도는 100 ℃ 이고, 연신 배율은, 원 길이의 4.5 배였다.
편광자의 흡광도 (AC) 대 편광도의 그래프를 도 4 에 나타낸다.
[실시예 5]
실시예 1 과 동일하게 하여, 편광자 (막 두께 3.5 ㎛) 와 지지체의 적층체를 형성하였다. 단, 이하의 점에서 실시예 1 과 상이하다.
(1) 폴리비닐알코올의 5 중량% 수용액을 도포하였다.
(2) 연신 온도는 140 ℃ 이고, 연신 배율은, 원 길이의 4.0 배였다.
(3) 염색액의 조성은, 중량비로, 요오드 : 요오드화칼륨 : 물=1 : 7 : 92 이고, 염색액에 대한 침지 시간은 300 초였다.
(4) 염색 직후의 흡광도는 0.613 이었다.
(5) 탈색액의 요오드화칼륨의 함유량은, 중량비로, 물 : 요오드화칼륨=95 : 5 였다. 탈색액에 대한 침지 시간은 30 초이고, 완성된 편광자의 흡광도는 0.380 이었다.
(6) 가교액의 조성은, 중량비로, 물 : 붕산 : 요오드화칼륨=85 : 10 : 5 였다.
편광자의 흡광도 (AC) 대 편광도의 그래프를 도 4 에 나타낸다.
[실시예 6]
실시예 5 와 동일하게 하여, 편광자 (막 두께 3.5 ㎛) 와 지지체의 적층체를 형성하였다. 단, 이하의 점에서 실시예 5 와 상이하다.
(1) 염색액에 대한 침지 시간이 600 초였다. 염색 직후의 흡광도는 0.417 이었다.
(2) 탈색액에 대한 침지 시간이 2 초였다. 완성된 편광자의 흡광도는 0.380 이었다.
편광자의 흡광도 (AC) 대 편광도의 그래프를 도 4 에 나타낸다.
[실시예 7]
실시예 5 와 동일하게 하여, 편광자 (막 두께 3.5 ㎛) 와 지지체의 적층체를 형성하였다. 단, 이하의 점에서 실시예 5 와 상이하다.
(1) 지지체로서 막 두께 200 ㎛ 의 비정질 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 (미츠비시 수지사 제조 노바 클리어 SG007) 을 사용하였다.
(2) 연신 온도가 110 ℃ 였다.
(3) 염색액의 조성이, 중량비로, 요오드 : 요오드화칼륨 : 물=0.2 : 1.4 : 98.4 였다.
(4) 염색액에 대한 침지 시간은 600 초였다. 염색 직후의 흡광도는 0.577 이었다.
(5) 탈색액에 대한 침지 시간은 8 초이고, 완성된 편광자의 흡광도는 0.380 이었다.
편광자의 흡광도 (AC) 대 편광도의 그래프를 도 4 에 나타낸다.
[비교예 1]
실시예 1 과 동일하게 하여, 편광자 (막 두께 2.9 ㎛) 와 지지체의 적층체를 형성하였다. 단, 이하의 점에서 실시예 1 과 상이하다.
(1) 염색액에 대한 침지 시간을 조정하여, 완성된 편광자의 흡광도가 0.367 ∼ 0.387 이 되는 4 종류의 샘플을 제작하였다.
(2) 탈색 공정은 실시하지 않았다.
편광자의 흡광도 (AC) 대 편광도의 그래프를 도 4 에 나타낸다. 또, 염색층의 흡광도 (AB) 대 편광도의 그래프를 도 5 에 나타낸다.
[비교예 2]
실시예 1 과 동일하게 하여, 편광자 (막 두께 2.9 ㎛) 와 지지체의 적층체를 형성하였다. 단, 이하의 점에서 실시예 1 과 상이하다.
(1) 염색액에 대한 침지 시간을 조정하여, 완성된 편광자의 흡광도가 0.367 ∼ 0.384 가 되는 4 종류의 샘플을 제작하였다.
(2) 탈색 공정은 실시하지 않았다.
(3) 연신 온도는 100 ℃ 이고, 연신 배율은 원 길이의 4.5 배였다.
편광자의 흡광도 (AC) 대 편광도의 그래프를 도 4 에 나타낸다.
[비교예 3]
실시예 5 와 동일하게 하여, 편광자 (막 두께 3.5 ㎛) 와 지지체의 적층체를 형성하였다. 단, 이하의 점에서 실시예 5 와 상이하다.
(1) 염색액의 조성이, 중량비로, 요오드 : 요오드화칼륨 : 물=0.5 : 3.5 : 96.0 이었다.
(2) 염색액에 대한 침지 시간은 25 초였다. 염색 직후의 흡광도는 0.395 였다.
(3) 탈색 공정은 실시하지 않았다.
편광자의 흡광도 (AC) 대 편광도의 그래프를 도 4 에 나타낸다.
[평가]
도 4 : 편광자의 흡광도 (AC) 대 편광도의 그래프를 설명한다.
(1) 실시예 1 ∼ 3 을 비교하면, 편광도가 높은 순으로, 실시예 2, 실시예 1, 실시예 3 이 된다. 이것은 탈색에 의한 흡광도 저하가 많은 순으로 되어 있다. 실시예 2 의 흡광도 저하는 0.544 ∼ 0.562, 실시예 1 의 흡광도 저하는 0.225 ∼ 0.245, 실시예 3 의 흡광도 저하는 0.043 ∼ 0.058 이다. 따라서, 실시예 1 ∼ 3 의 편광도의 차이는, 탈색에 의한 흡광도 저하의 차이에 의한 것으로 생각된다.
(2) 실시예 4 가 실시예 3 보다 편광도가 높다. 실시예 4 의 연신 조건은 100 ℃, 4.5 배이다. 실시예 3 의 연신 조건은 150 ℃, 4.8 배이다. 따라서, 연신 조건은 실시예 4 가 불리하다. 한편, 실시예 4 의 흡광도 저하는 0.583 ∼ 0.602, 실시예 3 의 흡광도 저하는 0.043 ∼ 0.058 이다. 따라서, 흡광도 저하에 관하여 실시예 4 는 유리하다. 실시예 4 의 흡광도 저하의 유리한 효과가, 연신 조건이 불리한 효과를 상회했기 때문에, 실시예 3 보다 실시예 4 가 편광도가 높아진 것으로 생각된다.
(3) 실시예 5 와 6 은 연신 조건이 동일하다. 그러나, 탈색에 의한 흡광도 저하는, 실시예 5 는 크고 (0.243), 실시예 6 은 작다 (0.037). 따라서, 실시예 5 와 실시예 6 은 흡광도 저하의 차이에 의해, 편광도가 상이한 것으로 생각된다.
(4) 실시예 7 의 연신 온도 (110 ℃) 는, 실시예 5, 6 의 연신 온도 (140 ℃) 보다 낮다. 그 때문에 실시예 7 은 편광도가 낮은 것으로 생각된다.
(5) 비교예 1, 2, 3 의 편광도가 낮은 이유는, 탈색에 의한 흡광도 저하를 실시하지 않았기 때문인 것으로 생각된다.
도 5 : 염색층의 흡광도 (AB) 대 편광도의 그래프를 설명한다. 이 그래프의 실시예, 비교예는 연신 조건이 모두 150 ℃, 4.8 배이다. 따라서, 이 그래프는 탈색에 의한 흡광도 저하의 효과만을 나타내고 있다.
이 그래프는, 편광자의 흡광도 (AC) 를 0.367 로 했을 때의 편광도를 플롯한 것이다. 따라서, 염색층의 흡광도 (AB) 가 높을수록, 탈색에 의한 흡광도 저하가 많다. 탈색에 의한 흡광도 저하가 많은 순으로, 실시예 2, 실시예 1, 실시예 3 이다. 비교예 1 은 탈색을 실시하지 않았다. 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 편광도는 탈색에 의한 흡광도 저하가 많을수록 높다.
[측정 방법]
[흡광도]
흡광도 (A) 는, 적분구가 장착된 분광 광도계 (무라카미 색채 기술 연구소 제조 Dot-41) 를 사용하여 시료의 투과율 (T) 을 측정하고, 식 (1) 에 의해 산출하였다.
A=log10(1/T)…(1)
여기에서, 투과율 (T) 는, JIS Z 8701 (1995) 의, 2 도 시야에 기초하는 XYZ 표색계의 3 자극값 (Y) 의 값이다.
[편광도]
편광도는, 적분구가 장착된 분광 광도계 (무라카미 색채 기술 연구소 제조 Dot-41) 를 사용하여 시료의 평행 투과율 (H0) 및 직교 투과율 (H90) 을 측정하고, 식 (2) 에 의해 산출하였다.
편광도 (%)={(H0-H90)/(H0+H90)}1/2×100 …(2)
평행 투과율은, 동 조건에서 제작한 2 장의 편광자를, 투과축이 서로 평행해지도록 적층하여, 측정했을 때의 투과율이다. 직교 투과율은, 동 조건에서 제작한 2 장의 편광자를, 투과축이 서로 직교하도록 적층하여, 측정했을 때의 투과율이다. 평행 투과율 및 직교 투과율은 JIS Z 8701 (1995) 의 2 도 시야에 기초하는 XYZ 표색계의 3 자극값 (Y) 의 값이다.
산업상 이용가능성
본 발명의 편광자는, 액정 TV, 컴퓨터 디스플레이, 카 내비게이션, 휴대 전화, 게임기 등의 액정 표시 장치에 바람직하게 사용된다.
10 폴리비닐알코올계 수지층
11 비정질부
12 결정화부
13 연신 방향을 나타내는 화살표
14 연신층
15 연신 방향을 나타내는 화살표
16 비정질부
17 결정화부
18 염색층
19 폴리요오드 이온 착물
20 편광자
21 조출부
22 연신롤
23 염색액
24 탈색액
25 권취부
30 지지체

Claims (10)

  1. 요오드를 함유하는, 막 두께가 0.4 ㎛ ∼ 7 ㎛ 인 폴리비닐알코올계 수지층으로 이루어지는 편광자의 제조 방법으로서, 하기 공정 A ∼ 공정 C, 즉
    공정 A : 폴리비닐알코올계 수지층을 연신하여, 연신층을 얻는 공정;
    공정 B : 상기 연신층을, 요오드를 함유하는 염색액 중에 침지시키고, 3 자극값 (Y) 로부터 구해지는 흡광도가 0.4 ∼ 1.0 (투과율 (T)=40 % ∼ 10 %) 인 염색층을 얻는 공정; 및
    공정 C : 상기 염색층의 상기 흡광도가 0.03 ∼ 0.7 저하되도록, 상기 염색층에 흡착된 요오드의 일부를 제거하고, 또한, 상기 염색층의 상기 흡광도가 0.3 보다 작아지지 않도록 하는 공정을 순서대로 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 A 에 있어서, 지지체 상에 상기 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하고, 상기 폴리비닐알코올계 수지층을, 상기 지지체와 함께 연신하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 A 에 있어서, 상기 연신 방법이 건식 연신인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 A 에 있어서, 상기 연신시의 온도가 130 ℃ ∼ 170 ℃ 인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 B 에 있어서, 상기 염색층의 막 두께가 0.6 ㎛ ∼ 5 ㎛ 일 때, 상기 흡광도는 0.4 ∼ 1.0 (T=40 % ∼ 10 %) 인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 B 에 있어서, 상기 염색액이, 요오드와, 요오드화알칼리 또는 요오드화암모늄을 함유하는 수용액인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 C 에 있어서, 요오드화알칼리 또는 요오드화암모늄을 함유하는 탈색액에 상기 염색층을 침지시킴으로써, 상기 염색층에 흡착된 요오드의 일부를 제거하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 C 의 완료 시점에 있어서, 상기 편광자의 흡광도가 0.3 ∼ 0.4 (T=50 % ∼ 40 %) 인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    추가로 붕산과, 요오드화알칼리 또는 요오드화암모늄을 함유하는 가교액에, 상기 염색층, 또는, 일부 탈색된 상기 염색층을 침지시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    추가로 상기 편광자를 건조시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
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