KR20230107792A - 편광막 및 편광막의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 외관이 우수하고, 화상 표시 장치의 표시 특성의 향상에 기여할 수 있는 편광막을 제공한다. 본 발명의 실시형태에 따른 편광막은, 요오드를 포함하는 수지 필름으로 구성되고, 두께가 7㎛ 이하이며, 표면의, 흡수축 방향의 파장 680nm의 광의 반사율 Rc680에 대한 흡수축 방향의 파장 400nm의 광의 반사율 Rc400의 비(Rc400 /Rc680)는 1을 초과한다.
Description
본 발명은 편광막 및 편광막의 제조 방법에 관한 것이다.
대표적인 화상 표시 장치인 액정 표시 장치에는, 그 화상 형성 방식에 기인하여, 액정 셀의 양측에 편광막이 배치되어 있다. 또한, 박형 디스플레이의 보급과 함께, 유기 일렉트로루미네선스(EL) 패널을 탑재한 디스플레이(OLED)나, 양자점 등의 무기 발광 재료를 이용한 표시 패널을 이용한 디스플레이(QLED)가 제안되어 있다. 이들 패널은 반사성이 높은 금속층을 포함하고 있고, 외광 반사나 배경의 비침 등의 문제가 발생하기 쉽다. 이에, 편광막과 λ/4판을 포함하는 원편광판을 시인 측에 마련함으로써, 이들 문제를 방지하는 것이 알려져 있다. 편광막의 제조 방법으로서는, 예컨대, 수지 기재와 폴리비닐알코올(PVA)계 수지층을 포함하는 적층체를 연신하고, 다음으로 염색하고, 수지 기재 위에 편광막을 얻는 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1). 이와 같은 방법에 의하면, 두께가 얇은 편광막이 얻어지므로, 근래의 화상 표시 장치의 박형화에 기여할 수 있다고 하여 주목받고 있다. 그러나, 두께가 얇은 편광막은 외관이 열등하고, 화상 표시 장치에 이용한 경우에 충분한 표시 특성이 얻어지지 않는 경우가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 주된 목적은, 외관이 우수하고, 화상 표시 장치의 표시 특성의 향상에 기여할 수 있는 편광막을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 편광막이 제공된다. 이 편광막은, 요오드를 포함하는 수지 필름으로 구성되고, 두께가 7㎛ 이하이며, 표면의 흡수축 방향의 파장 680nm의 광의 반사율(Rc680)에 대한 흡수축 방향의 파장 400nm의 광의 반사율(Rc400)의 비(Rc400/Rc680)는 1을 초과한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 표면의 Rc680은 5% 이하이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 표면의 Rc400은 4.8% 이상이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 편광막은 상기 표면 측의 단부에 표면으로부터 이면을 향하여 요오드량이 많아지는 경사 분포 영역을 포함한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 편광막에서, 상기 표면 측의 요오드량이 이면 측의 요오드량보다도 적다.
하나의 실시형태에서는, 상기 편광막은 단체 투과율이 42.0% 이상이고, 편광도가 99.98% 이상이다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 상기 편광막의 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법은 요오드를 포함하고, 수분율이 15중량% 이하의 수지막의 표면을 수세하는 것을 포함한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 수지막의 요오드 농도는 5중량% 이상이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 수지막은 수지 기재 위에 형성된 수지층이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 제조 방법은 상기 수지층을 67℃ 이하에서 수중 연신하는 것을 포함한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 제조 방법은 가열 롤을 이용하여 상기 수지층을 가열하는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 편광판이 제공된다. 이 편광판은, 상기 편광막과, 상기 편광막의 적어도 편측에 배치되는 보호층 또는 위상차층을 포함한다.
본 발명에 따르면, 표면의 반사 특성이 제어되어 있음으로써, 외관이 우수한 편광막을 얻을 수 있다. 또한, 이와 같은 편광막에 의하면, 화상 표시 장치의 표시 특성의 향상에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광막의 모식적인 단면도이다.
도 2는 가열 롤을 이용한 건조의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 편광판의 개략의 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 편광판의 개략의 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 5는 실시예 1, 비교예 1 및 참고예 2의 편광막의 두께 방향에서의 요오드의 이온 강도를 나타내는 그래프이다.
도 2는 가열 롤을 이용한 건조의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 편광판의 개략의 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 편광판의 개략의 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 5는 실시예 1, 비교예 1 및 참고예 2의 편광막의 두께 방향에서의 요오드의 이온 강도를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태로 한정되지 않는다.
(용어 및 기호의 정의)
본 명세서에서의 용어 및 기호의 정의는 하기와 같다.
(1) 굴절률(nx, ny, nz)
'nx'는 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절률이고, 'ny'는 면내에서 지상축과 직교하는 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절률이며, 'nz'는 두께 방향의 굴절률이다.
(2) 면내 위상차(Re)
'Re(λ)'는 23℃에서의 파장 λnm의 광으로 측정한 면내 위상차이다. 예컨대, 'Re(550)'는 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 면내 위상차이다. Re(λ)는, 층(필름)의 두께를 d(nm)로 하였을 때, 식: Re(λ)=(nx-ny)×d에 의해 구하여진다.
(3) 두께 방향의 위상차(Rth)
'Rth(λ)'는, 23℃에서의 파장 λnm의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이다. 예컨대, 'Rth(550)'은 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이다. Rth(λ)는, 층(필름)의 두께를 d(nm)로 한 경우, 식: Rth(λ)=(nx-nz)×d에 의해 구하여진다.
(4) Nz 계수
Nz 계수는 Nz=Rth/Re에 의해 구하여진다.
(5) 각도
본 명세서에서 각도를 언급할 때는, 당해 각도는 기준 방향에 대하여 시계 방향 및 반 시계 방향의 양쪽을 포함한다. 따라서, 예컨대 '45°'는 ±45°를 의미한다.
A. 편광막
도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광막의 모식적인 단면도이다. 또한, 도 1에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위하여 편광막의 단면은 해칭을 생략하고 있다. 편광막(10)은, 제1 주면(표면)(10a) 및 제2 주면(이면(裏面))(10b)을 포함한다. 편광막(10)은, 표면(10a) 측의 단부에, 표면(10a)으로부터 이면(10b)을 향하여 요오드량이 많아지는 경사 분포 영역을 포함한다.
편광막(10)은, 요오드를 포함하는 수지 필름으로 구성된다. 수지 필름으로서는, 예컨대, 폴리비닐알코올(PVA)계 필름, 부분 포르말화 PVA계 필름, 에틸렌·초산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름이 이용된다.
편광막(10)의 두께는, 7㎛ 이하이고, 바람직하게는 6㎛ 이하이다. 이와 같은 두께의 편광막은 요오드 농도가 높은 경향이 있다. 한편, 편광막의 두께는, 바람직하게는 1㎛ 이상이고, 보다 바람직하게는 2㎛ 이상이다.
편광막(10)은, 바람직하게는 파장 380nm∼780nm의 어느 파장에서 흡수 이색성(二色性)을 나타낸다. 편광막(10)의 단체 투과율(Ts)은, 바람직하게는 41.0% 이상이고, 보다 바람직하게는 42.0% 이상이며, 더욱 바람직하게는 42.5% 이상이다. 한편, 편광막(10)의 단체 투과율은, 예컨대 44.2% 이하이다. 편광막(10)의 편광도(P)는, 바람직하게는 99.95% 이상이고, 보다 바람직하게는 99.98% 이상이며, 더욱 바람직하게는 99.99% 이상이다. 한편, 편광막(10)의 편광도는 예컨대 99.996% 이하이다.
상기 단체 투과율은, 대표적으로는, 자외 가시 분광 광도계를 이용하여 측정하고, 시감도 보정을 행한 Y값이다. 상기 편광도는, 대표적으로는 자외 가시 분광 광도계를 이용하여 측정하고 시감도 보정을 행한 평행 투과율(Tp) 및 직교 투과율(Tc)에 기초하여 하기 식에 의해 구하여진다.
편광도(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
편광막(10)의 표면(10a)의, 흡수축 방향의 파장 680nm의 광의 반사율(Rc680)에 대한 흡수축 방향의 파장 400nm의 광의 반사율(Rc400)의 비(Rc400/Rc680)는, 1을 초과하고, 바람직하게는 1.3 이상이며, 보다 바람직하게는 1.5 이상이다. 이와 같은 관계를 충족함으로써, 반사 색상이 양호하게 제어되고 외관이 우수할 수 있다. 구체적으로는, 붉은 기가 억제되어 외관이 우수할 수 있다. 그 결과, 예컨대, 시인성이 우수한 화상 표시 장치를 제공할 수 있다. 여기서, 편광막(10)은, 그 표면(10a)이 화상 표시 장치의 시인 측이 되도록 배치하여도 되고 시인 측과는 반대 측이 되도록 배치하여도 되며, 어느 배치에서도 외관이 우수할 수 있다. 편광막(10)의 표면(10a)이 화상 표시 장치의 시인 측이 되도록 배치함으로써, 외관 및 표시 특성에서 지극히 우수할 수 있다. 한편, 편광막(10)의 표면(10a)의 Rc400/Rc680은, 예컨대 2 이하이다.
편광막(10)의 표면(10a)의 Rc400은, 예컨대 4.8% 이상이고, 바람직하게는 4.9% 이상이며, 보다 바람직하게는 5% 이상이고, 더욱 바람직하게는 5.3% 이상이다. 한편, 편광막(10)의 표면(10a)의 Rc400은, 예컨대 6% 이하이다. 편광막(10)의 표면(10a)의 Rc680은, 예컨대 5% 이하이고, 바람직하게는 4.9% 이하이며, 보다 바람직하게는 4.5% 이하이고, 더욱 바람직하게는 4% 이하이다. 한편, 편광막(10)의 표면(10a)의 Rc680은, 예컨대 3% 이상이다.
편광막(10)의 표면(10a)의 투과축 방향의 파장 400nm의 광의 반사율(Rp400)은, 예컨대 4.5%∼5%이다. 편광막(10)의 표면(10a)의 투과축 방향의 파장 680nm의 광의 반사율 Rp680은, 예컨대 4.3%∼4.8%이다.
상기 Rc 및 Rp는 각각, 편광막(수지 필름)의 표면에 소정의 각도로 광을 입사시켜서 흡수축 방향 및 투과축 방향의 반사광을 검출한 경우의, 입사광 강도에 대한 반사광 강도의 비율이다.
예컨대, 편광막(10)은, 표면(10a) 측의 요오드량이 이면(10b) 측의 요오드량보다도 적다. 구체적으로는, 편광막(10)은, 표면측으로부터, 요오드의 분포 상태가 상이한 제1 영역(11)과 제2 영역(12)을 이 순서대로 포함한다. 제1 영역(11)은, 표면(10a)으로부터 이면(10b)을 향하여 요오드량이 많아지는 경사 분포 영역이다. 제2 영역(12)에서는 요오드는 균일하게 분포되어 있다. 여기서 균일이란, 예컨대, 분석에 의해 검출되는 요오드에서 유래되는(예컨대, 요오드 이온의) 강도가 평균값보다 -20%∼+20%의 범위 내인 것을 말한다. 제1 영역(11)의 두께는 편광막(10)의 두께의 2% 이상 50% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10% 이상 40% 이하이다. 제1 영역(11)의 두께는 편광막(10)의 두께의 20% 이상이어도 된다. 구체적으로는, 제1 영역(11)의 두께는 100㎚ 이상 2.7㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500㎚ 이상 2㎛ 이하이다. 제1 영역(11)의 두께는 1㎛ 이상이어도 된다. 이와 같은 범위에 의하면, 예컨대, 우수한 광학 특성(상기 단체 투과율 및 편광도)과 우수한 외관을 달성할 수 있다.
도시하지 않지만, 예컨대, 편광막은, 표면 측으로부터, 요오드의 분포 상태가 상이한 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 이 순서대로 포함하고 있어도 된다. 구체적으로는, 편광막은, 표면으로부터 이면을 향하여 요오드량이 많아지는 제1 영역, 요오드가 균일하게 분포하는 제2 영역, 및 표면 측으로부터 이면을 향하여 요오드량이 적어지는 제3 영역을 포함하고 있어도 된다.
B. 제조 방법
상기 편광막은, 요오드를 포함하고, 소정의 수분율을 갖는 수지막의 표면을 수세함으로써 얻어진다. 수지막의 수분율(수세 전)은 15중량% 이하이고, 바람직하게는 12중량% 이하이며, 보다 바람직하게는 9중량% 이하이고, 더욱 바람직하게는 6중량% 이하이다. 한편, 수지막의 수분율은, 예컨대 3중량% 이상이다. 이와 같은 수분율을 갖는 수지막에 대하여 수세를 행함으로써, 상기 편광막을 양호하게 제작할 수 있다. 구체적으로는, 우수한 광학 특성을 유지시키면서 표면의 반사 특성(예컨대, 반사율, 색상)을 양호하게 제어할 수 있다. 예컨대, 파장 550nm 이상의 장파장 영역의 반사율을 낮추어 붉은 기를 억제하여, 육안으로 푸른 기를 인식 가능하게 할 수 있다.
상기 수지막의 요오드 농도는, 예컨대 5중량% 이상이고, 5.5중량% 이상이어도 되며, 6중량% 이상이어도 된다. 수지막의 요오드 농도는, 예컨대 8중량% 이하이다. 상기 수지막의 두께는, 예컨대 7㎛ 이하이고, 6㎛ 이하이어도 된다. 수지막의 두께는 바람직하게는 1㎛ 이상이고, 보다 바람직하게는 2㎛ 이상이다. 이와 같은 요오드 농도, 두께에서 우수한 외관을 달성할 수 있는 것이 본 발명의 특징 중 하나이다.
B-1. 수지막
상기 소정의 수분율을 갖는 수지막은, 예컨대, 수지 기재 위에 수지층(대표적으로는, 폴리비닐알코올계 수지층)을 형성하여 적층체를 제작하고, 이 적층체(수지층)를 연신 및 요오드로 염색(예컨대, 요오드의 흡착에 의해 염색)하고, 그 후, 적층체(수지층)를 건조함으로써 얻을 수 있다.
B-1-1. 적층체
하나의 실시형태에서는, 열가소성 수지 기재(예컨대, 장척상의) 위에, 폴리비닐알코올(PVA)계 수지와 할로겐화물을 포함하는 PVA계 수지층을 형성하여 상기 적층체를 제작한다. 구체적으로는, 열가소성 수지 기재 위에, PVA계 수지와 할로겐화물을 포함하는 도포액을 도포하고, 건조함으로써, 적층체를 제작한다.
상기 열가소성 수지 기재의 두께는, 바람직하게는 20㎛∼300㎛이고, 보다 바람직하게는 50㎛∼200㎛이다. 20㎛ 미만이면, PVA계 수지층의 형성이 곤란해질 우려가 있다. 300㎛를 초과하면, 예컨대, 후술하는 수중 연신에서, 열가소성 수지 기재가 물을 흡수하는데 시간을 요함과 함께, 연신에 과대한 부하를 요할 우려가 있다.
열가소성 수지 기재의 흡수율은 바람직하게는 0.2% 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.3% 이상이다. 이와 같은 열가소성 수지 기재는, 물을 흡수하고, 물이 가소제적인 작용을 하여 가소화할 수 있다. 그 결과, 연신 응력을 대폭으로 저하시키고, 고배율로 연신할 수 있다. 한편, 열가소성 수지 기재의 흡수율은 바람직하게는 3.0% 이하이고, 보다 바람직하게는 1.0% 이하이다. 이와 같은 흡수율에 의하면, 제조 시에 열가소성 수지 기재의 치수 안정성이 현저하게 저하되고, 얻어지는 편광막의 품질이 악화되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 수중 연신 시에 열가소성 수지 기재가 파단되거나, PVA계 수지층이 박리되는 것을 방지할 수 있다. 열가소성 수지 기재의 흡수율은, 예컨대, 구성 재료에 변성기를 도입함으로써 조정할 수 있다. 또한, 흡수율은 JIS K 7209에 준하여 구하여지는 값이다.
열가소성 수지 기재의 유리전이온도(Tg)는 바람직하게는 120℃ 이하이다. 이와 같은 열가소성 수지 기재를 이용함으로써, PVA계 수지층의 결정화를 억제하면서, 적층체의 연신성을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 물에 의한 열가소성 수지 기재의 가소화와, 수중 연신을 양호하게 행하는 것을 고려하면, Tg는 보다 바람직하게는 100℃ 이하이고, 더욱 바람직하게는 90℃ 이하이다. 한편, 열가소성 수지 기재의 Tg는 바람직하게는 60℃ 이상이다. 이와 같은 Tg에 의하면, 상기 도포액을 도포·건조할 때에, 열가소성 수지 기재가 변형(예컨대, 요철이나 처짐, 주름 등의 발생)하는 등의 문제를 방지하고, 양호하게 적층체를 제작할 수 있다. 또한, 상기 수지층의 연신을 적합한 온도(예컨대, 60℃ 정도)에서 양호하게 행할 수 있다. 열가소성 수지 기재의 Tg는, 예컨대, 구성 재료에 변성기를 도입하는, 결정화 재료를 이용하여 가열함으로써 조정할 수 있다. 또한, 유리전이온도(Tg)는 JIS K 7121에 준하여 구하여지는 값이다.
열가소성 수지 기재의 구성 재료로서는, 임의의 적절한 열가소성 수지가 채용될 수 있다. 열가소성 수지로서는, 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 등의 에스테르계 수지, 노보넨계 수지 등의 시클로올레핀계 수지, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 이들의 공중합체 수지를 들 수 있다. 이들 중에서도, 바람직하게는 노보넨계 수지, 비정질의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지이다.
하나의 실시형태에서는, 비정질의(결정화되지 않은) 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지가 바람직하게 이용된다. 그 중에서도, 비정질의(결정화되기 어려운) 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지가 특히 바람직하게 이용된다. 비정성의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지의 구체예로서는, 디카르복실산으로서 이소프탈산 및/또는 시클로헥산디카르복실산을 더 포함하는 공중합체나, 글리콜로서 시클로헥산디메탄올이나 디에틸렌글리콜을 더 포함하는 공중합체를 들 수 있다.
다른 실시형태에서는, 이소프탈산 유닛을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지가 바람직하게 이용된다. 연신성이 지극히 우수함과 함께, 연신 시의 결정화가 억제될 수 있기 때문이다. 이것은 이소프탈산 유닛을 도입함으로써, 주쇄에 큰 굴곡을 부여하는 것에 의한 것으로 생각된다. 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지는 테레프탈산 유닛 및 에틸렌글리콜 유닛을 갖는다. 이소프탈산 유닛의 함유 비율은, 전체 반복 단위의 합계에 대하여, 바람직하게는 0.1몰% 이상이고, 보다 바람직하게는 1.0몰% 이상이다. 연신성이 지극히 우수한 열가소성 수지 기재가 얻어지기 때문이다. 한편, 이소프탈산 유닛의 함유 비율은, 전체 반복 단위의 합계에 대하여, 바람직하게는 20몰% 이하이고, 보다 바람직하게는 10몰% 이하이다. 후술하는 건조에서 결정화도를 양호하게 증가시킬 수 있기 때문이다.
열가소성 수지 기재는 미리(예컨대, PVA계 수지층을 형성하기 전에) 연신되어 있어도 된다. 하나의 실시형태에서는, 장척상의 열가소성 수지 기재의 횡방향으로 연신되어 있다. 횡방향은 바람직하게는 후술하는 적층체의 연신 방향에 직교하는 방향이다. 또한, 본 명세서에서, '직교'란, 실질적으로 직교하는 경우도 포함한다. 여기서, '실질적으로 직교'란, 90°±5.0°인 경우를 포함하고, 바람직하게는 90°±3.0°, 더욱 바람직하게는 90°±1.0°이다. 열가소성 수지 기재의 연신 온도는, 열가소성 수지 기재의 유리전이온도(Tg)에 대하여, 바람직하게는 Tg -10℃∼Tg +50℃이다. 열가소성 수지 기재의 연신 배율은 바람직하게는 1.5배∼3.0배이다. 열가소성 수지 기재의 연신 방법으로서는, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 구체적으로는, 고정단 연신이어도 되고, 자유단 연신이어도 된다. 연신 방식은 건식이어도 되고, 습식이어도 된다. 연신은 1단계로 행하여도 되고, 다단계로 행하여도 된다. 다단계로 행하는 경우, 상기 연신 배율은 각 단계의 연신 배율의 곱이다.
상기 도포액은, 대표적으로는, PVA계 수지와 할로겐화물을 용매에 용해시킨 용액이다. 용매로서는, 예컨대, 물, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 각종 글리콜류, 트리메틸올프로판 등의 다가 알코올류, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 등의 아민류를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다. 이들 중에서도 바람직하게는 물이다. 도포액에서의 PVA계 수지의 함유량은, 용매 100중량부에 대하여, 바람직하게는 3중량부∼20중량부이다. 이와 같은 범위에 의하면, 열가소성 수지 기재에 밀착된 균일한 도포막을 형성할 수 있다. 도포액에서의 할로겐화물의 함유량은, PVA계 수지 100중량부에 대하여 바람직하게는 5중량부∼20중량부이다.
상기 PVA계 수지로서는, 예컨대, 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올은 폴리비닐아세테이트를 비누화함으로써 얻어진다. 에틸렌-비닐알코올 공중합체는 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체를 비누화함으로써 얻어진다. PVA계 수지의 비누화도는 통상적으로 85몰%∼100몰%이고, 바람직하게는 95.0몰%∼99.95몰%이며, 보다 바람직하게는 99.0몰%∼99.93몰%이다. 이와 같은 비누화도의 PVA계 수지를 이용함으로써, 내구성이 우수한 편광막을 얻을 수 있다. 비누화도가 지나치게 높은 경우에는 겔화되어버릴 우려가 있다. 또한, 비누화도는 JIS K 6726-1994에 준하여 구할 수 있다.
PVA계 수지의 평균 중합도는 통상적으로 1000∼10000이고, 바람직하게는 1200∼4500이며, 보다 바람직하게는 1500∼4300이다. 또한, 평균 중합도는 JIS K 6726-1994에 준하여 구할 수 있다.
상기 할로겐화물로서는, 임의의 적절한 할로겐화물이 채용될 수 있다. 예컨대, 요오드화칼륨, 요오드화나트륨, 요오드화리튬 등의 요오드화물, 염화나트륨 등의 염화물을 들 수 있다. 이들 중에서도 바람직하게는 요오드화 칼륨이다. 할로겐화물을 이용함으로써, 우수한 광학 특성을 갖는 편광막을 얻을 수 있다. 구체적으로는, 후술하는 공중 보조 연신 후의 PVA계 수지의 결정화가 촉진되고, 그 후의 습식 처리(예컨대, 후술하는 염색, 수중 연신)에서, 폴리비닐알코올 분자의 배향의 흐트러짐 및 배향성의 저하가 억제되어, 우수한 광학 특성을 갖는 편광막을 얻을 수 있다.
도포액의 조제에서, PVA계 수지 100중량부에 대하여, 할로겐화물을 5중량부∼20중량부 배합하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10중량부∼15중량부이다. 구체적으로는, 얻어지는 PVA계 수지층에서의 할로겐화물의 함유량은, PVA계 수지 100중량부에 대하여, 바람직하게는 5중량부∼20중량부이고, 보다 바람직하게는 10중량부∼15중량부이다. PVA계 수지에 대한 할로겐화물의 양이 많으면, 예컨대, 할로겐화물이 블리드 아웃되어, 얻어지는 편광막이 백탁되는 경우가 있다.
도포액에 첨가제를 배합하여도 된다. 첨가제로서는, 예컨대, 가소제, 계면활성제를 들 수 있다. 가소제로서는, 예컨대, 에틸렌글리콜이나 글리세린 등의 다가 알코올을 들 수 있다. 계면활성제로서는, 예컨대, 비이온 계면활성제를 들 수 있다. 이들은, 예컨대, 얻어지는 PVA계 수지층의 균일성이나 염색성, 연신성을 향상시키는 목적으로 사용된다.
상기 도포액의 도포 방법으로서는, 예컨대, 롤 코트법, 스핀 코트법, 와이어 바 코트법, 딥 코트법, 다이 코트법, 커튼 코트법, 스프레이 코트법, 나이프 코트법(콤마 코트법 등)을 들 수 있다. 도포액의 도포·건조 온도는, 바람직하게는 50℃ 이상이다.
상기 PVA계 수지층의 두께는, 바람직하게는 3㎛∼40㎛이고, 더욱 바람직하게는 3㎛∼20㎛이다.
PVA계 수지층을 형성하기 전에, 열가소성 수지 기재에 표면 처리(예컨대, 코로나 처리 등)를 실시하여도 되고, 열가소성 수지 기재 위에 이(易) 접착층을 형성하여도 된다. 이와 같은 처리를 행함으로써, 열가소성 수지 기재와 PVA계 수지층의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
B-1-2. 연신
상기 연신은, 상기 적층체를 건식 연신(공중 보조 연신)한 후, 수중 연신함으로써 행하는 것이 바람직하다. 보조 연신에 의해, 상기 열가소성 수지 기재의 결정화를 억제하면서 연신할 수 있고, 붕산 수중 연신에서 열가소성 수지 기재의 과도한 결정화에 의해 연신성이 저하된다는 문제를 해결하고, 적층체를 보다 고배율로 연신할 수 있다. 또한, 열가소성 수지 기재를 이용하는 경우, 상기 도포 온도가 낮게 설정될 수 있는 점에서, PVA계 수지의 결정화가 상대적으로 낮아져 충분한 광학 특성을 얻을 수 없다는 문제가 생길 수 있다. 이에 대하여, 보조 연신을 도입함으로써, 열가소성 수지를 이용하는 경우에도, PVA계 수지의 결정성을 높일 수 있다. 또한, PVA계 수지의 배향성을 사전에 높임으로써, 이후의 습식 처리 시에 PVA계 수지의 배향성의 저하나 용해 등의 문제를 방지할 수 있다. 이와 같이 하여, 우수한 광학 특성을 갖는 편광막이 얻어질 수 있다.
공중 보조 연신의 방법은, 고정단 연신(예컨대, 텐터 연신기를 이용하여 연신하는 방법)이어도 되고, 자유단 연신(예컨대, 주속(周速)이 다른 롤 사이에 적층체를 통과시켜 일축 연신하는 방법)이어도 된다. 바람직하게는, 자유단 연신이 채용된다. 예컨대, 상기 적층체를 그의 긴 길이방향으로 반송하면서, 가열 롤 사이의 주속 차에 의해 연신하는 가열 롤 연신이 채용된다. 하나의 실시형태에서는, 공중 보조 연신은 열 공간(존)에서의 존 연신 공정과 가열 롤 연신 공정을 포함한다. 존 연신 공정과 가열 롤 연신 공정의 순서는 한정되지 않지만, 예컨대, 존 연신 공정 및 가열 롤 연신 공정이 이 순서대로 행하여진다. 다른 실시형태에서는, 텐터 연신기에서, 필름 단부를 파지하고, 텐터 간의 거리를 흐름 방향으로 넓히는 것으로 연신된다(텐터 간의 거리의 넓혀짐이 연신 배율이 됨). 이 때, 폭 방향(흐름 방향에 대하여 수직 방향)의 텐터의 거리는, 바람직하게는 흐름 방향의 연신 배율에 대하여 자유단 연신에 보다 가까워지도록 설정된다. 자유단 연신의 경우, 폭 방향의 수축률은 식: 폭 방향의 수축률=(1/연신 배율)1/2로 계산된다.
공중 보조 연신의 연신 배율은, 바람직하게는 2.0배∼3.5배이다. 공중 보조 연신은 1단계로 행하여도 되고, 다단계로 행하여도 된다. 다단계로 행하는 경우, 연신 배율은 각 단계의 연신 배율의 곱이다. 공중 보조 연신에서의 연신 방향은, 바람직하게는 후술하는 수중 연신의 연신 방향과 대략 동일하다.
공중 보조 연신의 연신 온도는, 예컨대, 이용하는 열가소성 수지 기재, 연신 방식 등에 따라 임의의 적절한 값으로 설정된다. 연신 온도는, 바람직하게는 열가소성 수지 기재의 유리전이온도(Tg) 이상이고, 보다 바람직하게는 Tg +10℃ 이상이며, 더욱 바람직하게는 Tg +15℃ 이상이다. 한편, 연신 온도의 상한은 바람직하게는 170℃이다. 이와 같은 온도에서 연신함으로써, PVA계 수지의 결정화가 급속하게 진행되는 것을 억제하여, 당해 결정화에 의한 결함(예컨대, 연신에 의한 PVA계 수지층의 배향을 방해하는)을 억제할 수 있다.
상기 수중 연신은, 대표적으로는 적층체를 연신욕에 침지시켜서 행한다. 수중 연신에 의하면, 상기 열가소성 수지 기재나 PVA계 수지층의 유리전이온도(대표적으로는, 80℃ 정도)보다도 낮은 온도에서 연신할 수 있고, PVA계 수지층을 그의 결정화를 억제하면서 고배율로 연신할 수 있다. 그 결과, 우수한 광학 특성을 갖는 편광막을 얻을 수 있다.
수중 연신의 방법은, 고정단 연신이어도 되고, 자유단 연신(예컨대, 주속이 상이한 롤 사이에 적층체를 통과시켜 일축 연신하는 방법)이어도 된다. 바람직하게는, 자유단 연신이 채용된다. 적층체의 연신은, 1단계로 행하여도 되고, 다단계로 행하여도 된다. 다단계로 행하는 경우, 후술하는 적층체의 연신 배율은, 각 단계의 연신 배율의 곱이다.
수중 연신은, 바람직하게는 적층체를 붕산 수용액 중에 침지시켜서 행한다(붕산 수중 연신). 연신욕으로서 붕산 수용액을 이용함으로써, PVA계 수지층에 연신 시에 가해지는 장력에 견디는 강성과, 물에 용해되지 않는 내수성을 부여할 수 있다. 구체적으로는, 붕산은 수용액 중에서 테트라하이드록시붕산 음이온을 생성하여 PVA계 수지와 수소 결합에 의해 가교할 수 있다. 그 결과, PVA계 수지층에 강성과 내수성을 부여하여, 양호하게 연신할 수 있고, 우수한 광학 특성을 갖는 편광막을 얻을 수 있다.
상기 붕산 수용액은, 바람직하게는 용매인 물에 붕산 및/또는 붕산염을 용해시킴으로써 얻어진다. 붕산 농도는, 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 1중량부∼10중량부이고, 보다 바람직하게는 2.5중량부∼6중량부이며, 더욱 바람직하게는 3중량부∼5중량부이다. 붕산 농도를 1중량부 이상으로 함으로써, PVA계 수지층의 용해를 효과적으로 억제할 수 있어, 보다 고특성의 편광막을 제조할 수 있다. 또한, 붕산 또는 붕산염 이외에, 붕사 등의 붕소 화합물, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 용매에 용해하여 얻어진 수용액도 이용할 수 있다.
바람직하게는, 상기 연신욕(붕산 수용액)에 요오드화물을 배합한다. 요오드화물을 배합함으로써, PVA계 수지층에 흡착시킨 요오드의 용출을 억제할 수 있다. 요오드화물로서는, 예컨대, 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄을 들 수 있다. 요오드화물의 농도는, 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.05중량부∼15중량부이고, 보다 바람직하게는 0.5중량부∼8중량부이다.
연신 온도(연신욕의 액온)는, 바람직하게는 40℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 60℃ 이상이다. 이와 같은 온도이면, PVA계 수지층의 용해를 억제하면서 고배율로 연신할 수 있다. 구체적으로는, 상술한 바와 같이, 열가소성 수지 기재의 유리전이온도(Tg)는, PVA계 수지층의 형성과의 관계에서, 바람직하게는 60℃ 이상이다. 이 경우, 연신 온도가 40℃를 하회하면, 물에 의한 열가소성 수지 기재의 가소화를 고려하여도, 양호하게 연신할 수 없을 우려가 있다. 한편, 연신 온도는, 예컨대, 70℃ 이하이고, 바람직하게는 67℃ 이하이며, 보다 바람직하게는 65℃ 이하이다. 연신 온도가 고온이 될수록, PVA계 수지층의 용해성이 높아져, 우수한 광학 특성이 얻어지지 못할 우려가 있다. 또한, 이와 같은 연신 온도에 의하면, 후술하는 수세에서 PVA계 수지층이 팽윤·용해되는 것을 억제하여, 표면 성상이 우수한 편광막을 얻을 수 있다. 적층체의 연신욕에의 침지 시간은, 바람직하게는 15초∼5분이다.
수중 연신에 의한 연신 배율은 바람직하게는 1.5배 이상이고, 보다 바람직하게는 3.0배 이상이다. 적층체의 총 연신 배율(공중 보조 연신과 수중 연신을 조합한 연신 배율)은, 적층체의 원래 길이에 대하여, 바람직하게는 5.0배 이상이고, 보다 바람직하게는 5.5배 이상이며, 더욱 바람직하게는 6.0배 이상이다. 이와 같은 높은 연신 배율을 달성함으로써, 광학 특성이 지극히 우수한 편광막을 제조할 수 있다. 이와 같은 높은 연신 배율은, 수중 연신 방식(붕산 수중 연신)을 채용함으로써 달성할 수 있다.
B-1-3. 염색
상기 염색은, 대표적으로는 PVA계 수지층에 요오드를 흡착시킴으로써 행한다. 요오드의 흡착 방법으로서는, 예컨대, 요오드를 포함하는 염색액에 PVA계 수지층(적층체)을 침지시키는 방법, PVA계 수지층에 당해 염색액을 도공하는 방법, 당해 염색액을 PVA계 수지층에 분무하는 방법을 들 수 있다. 바람직하게는, 염색액(염색욕)에 적층체를 침지시키는 방법이다. 요오드가 양호하게 흡착될 수 있기 때문이다.
상기 염색액은 바람직하게는 요오드 수용액이다. 요오드의 배합량은, 물 100중량부에 대하여 바람직하게는 0.05중량부∼0.5중량부이다. 요오드의 물에 대한 용해도를 높이기 위하여, 요오드 수용액에 요오드화물을 배합하는 것이 바람직하다. 요오드화물의 구체예로서는 상술한 바와 같다. 바람직하게는 요오드화 칼륨이 이용된다. 요오드화물의 배합량은 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1중량부∼10중량부이고, 보다 바람직하게는 0.3중량부∼5중량부이다. 염색액의 염색 시의 액온은, PVA계 수지의 용해를 억제하기 위하여, 바람직하게는 20℃∼50℃이다. 염색액에 PVA계 수지층을 침지시키는 경우, 침지 시간은, PVA계 수지층의 투과율을 확보하기 위하여, 바람직하게는 5초∼5분이며, 보다 바람직하게는 30초∼90초이다.
염색 조건(농도, 액온, 침지 시간)은, 예컨대, 최종적으로 얻어지는 편광막의 단체 투과율이 42.0% 이상이고, 또한, 편광도가 99.98% 이상이 되도록 설정할 수 있다. 이와 같은 염색 조건으로서는, 예컨대, 염색액인 요오드 수용액에서, 요오드 및 요오드화칼륨의 함유량의 비를 1:5∼1:20으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1:5∼1:10이다.
붕산을 함유하는 처리욕에 적층체를 침지시키는 처리(예컨대, 후술하는 불용화 처리) 후에 연속하여 염색을 행하는 경우, 붕산이 염색욕에 혼입되어 염색욕의 붕산 농도가 변화하고, 염색성이 불안정해지는 경우가 있다. 이와 같은 염색성의 불안정화를 억제하기 위하여, 염색욕의 붕산 농도는, 물 100중량부에 대하여 바람직하게는 4 중량부 이하, 보다 바람직하게는 2중량부 이하가 되도록 조정된다. 한편으로, 염색욕의 붕산 농도는 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1중량부 이상이고, 보다 바람직하게는 0.2중량부 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.5중량부 이상이다. 하나의 실시형태에서는, 미리 붕산을 포함하는 염색욕을 이용하여 염색한다. 이와 같은 형태에 의하면, 붕산이 염색욕에 혼입된 경우의 붕산 농도의 변화의 비율을 저감할 수 있다. 미리 염색욕에 배합하는 붕산의 배합량(상기 처리욕에서 유래되지 않는 붕산의 함유량)은, 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1중량부∼2중량부이고, 보다 바람직하게는 0.5중량부∼1.5중량부이다.
B-1-4. 그외의 처리
필요에 따라, 상기 공중 보조 연신 후, 수중 연신 및 염색 전에 불용화 처리를 행한다. 불용화 처리는, 대표적으로는, 붕산 수용액에 PVA계 수지층을 침지시킴으로써 행한다. 불용화 처리를 실시함으로써, PVA계 수지층에 내수성을 부여하고, 물에 침지하였을 때의 PVA의 배향 저하를 방지할 수 있다. 불용화 처리에서의 붕산 수용액의 농도는, 물 100중량부에 대하여 바람직하게는 1중량부∼4중량부이다. 불용화 처리의 온도(붕산 수용액의 액온)는, 바람직하게는 20℃∼50℃이다.
필요에 따라 염색 후 수중 연신 전에 가교 처리를 행한다. 가교 처리는, 대표적으로는, 붕산 수용액에 PVA계 수지층을 침지시킴으로써 행한다. 가교 처리를 실시함으로써, PVA계 수지층에 내수성을 부여하고, 이후의 수중 연신에서 PVA의 배향 저하를 방지할 수 있다. 가교 처리에서의 붕산 수용액의 농도는, 물 100중량부에 대하여 바람직하게는 1중량부∼5중량부이다. 붕산 수용액에 요오드화물을 배합하는 것이 바람직하다. 요오드화물을 배합함으로써, PVA계 수지층에 흡착시킨 요오드의 용출을 억제할 수 있다. 요오드화물의 구체예는 상술한 바와 같다. 요오드화물의 배합량은, 물 100중량부에 대하여 바람직하게는 1중량부∼5중량부이다. 가교 처리의 온도(붕산 수용액의 액온)는, 바람직하게는 20℃∼50℃이다.
바람직하게는, 수중 연신 후 후술하는 건조 전에 세정을 행한다. 세정은, 대표적으로는 요오드화칼륨 수용액에 PVA계 수지층을 침지시킴으로써 행한다.
B-1-5. 건조
상기 건조는, 상기 소정의 수분율을 갖는 수지막이 얻어질 수 있는 한, 임의의 적절한 방식 및 조건에서 행할 수 있다. 구체적으로는, 존 전체를 가열하는 것(존 가열 방식)에 의해 행하여도 되고, 반송 롤을 가열하는 것(가열 롤 방식)에 의해 행하여도 된다. 바람직하게는 가열 롤 방식을 채용하고, 보다 바람직하게는 그 양쪽을 채용한다. 가열 롤을 이용함으로써, 효율적으로 적층체의 가열 컬을 억제하여, 품질이 우수한 편광막을 제조할 수 있다. 구체적으로는, 가열 롤에 적층체를 따르게 한 상태에서 건조함으로써, 상기 열가소성 수지 기재의 결정화를 효율적으로 촉진시켜 결정화도를 증가시킬 수 있고, 비교적 낮은 건조 온도이어도, 열가소성 수지 기재의 결정화도를 양호하게 증가시킬 수 있다. 그 결과, 열가소성 수지 기재는, 그 강성이 증가하고, 건조에 의한 PVA계 수지층의 수축에 견딜 수 있는 상태가 되며, 컬이 억제된다. 또한, 가열 롤을 이용함으로써, 적층체를 평탄한 상태로 유지하면서 건조할 수 있으므로, 컬뿐만 아니라 주름의 발생도 억제할 수 있다.
건조에 의해 적층체를 폭 방향으로 수축시켜, 광학 특성을 향상시킬 수 있다. PVA 및 PVA/요오드 착체의 배향성을 효과적으로 높일 수 있기 때문이다. 건조에 의한 적층체의 폭 방향의 수축률은, 바람직하게는 1%∼10%이고, 보다 바람직하게는 2%∼8%이며, 더욱 바람직하게는 4%∼6%이다. 가열 롤을 이용함으로써, 적층체를 반송하면서 연속적으로 폭 방향으로 수축시킬 수 있어 높은 생산성을 실현할 수 있다.
도 2는, 가열 롤을 이용한 건조의 일례를 나타내는 개략도이다. 도시예에서는, 소정의 온도로 가열된 반송 롤(R1∼R6)과 가이드 롤(G1∼G4)에 의해 적층체(200)를 반송하면서 건조시킨다. 도시예에서는, PVA계 수지층의 면과 열가소성 수지 기재의 면을 교대로 연속 가열하도록 반송 롤(R1∼R6)이 배치되어 있지만, 예컨대, 적층체(200)의 한쪽의 면(예컨대, 열가소성 수지 기재면)만을 연속적으로 가열하도록 반송 롤(R1∼R6)을 배치하여도 된다.
반송 롤의 가열 온도(가열 롤의 온도), 가열 롤의 수, 가열 롤과의 접촉 시간 등을 조정함으로써, 건조 조건을 제어할 수 있다. 가열 롤의 온도는, 바람직하게는 60℃∼120℃이고, 보다 바람직하게는 65℃∼100℃이며, 더욱 바람직하게는 70℃∼80℃이다. 이와 같은 온도에 의하면, 열가소성 수지의 결정화도를 증가시켜서 컬을 억제할 수 있음과 함께, 적층체에 지극히 우수한 내구성을 부여할 수 있다. 또한, 상기 수지막의 수분율을 양호하게 달성할 수 있다. 또한, 가열 롤의 온도는 접촉식 온도계에 의해 측정할 수 있다. 도시예에서는, 6개의 반송 롤이 마련되어 있지만, 반송 롤이 복수 개이면 특별히 제한은 없다. 반송 롤은 통상적으로 2개∼40개, 바람직하게는 4개∼30개 마련된다. 적층체와 가열 롤의 접촉 시간(총 접촉 시간)은, 바람직하게는 1초∼300초이고, 보다 바람직하게는 1∼20초이며, 더욱 바람직하게는 1∼10초이다.
가열 롤은, 가열로(예컨대, 오븐) 내에 마련하여도 되고, 통상의 제조 라인(실온 환경하)에 마련하여도 된다. 바람직하게는, 송풍 수단을 구비하는 가열로 내에 마련된다. 가열 롤에 의한 건조와 열풍 건조를 병용함으로써, 가열 롤 사이에서의 급준한 온도 변화를 억제할 수 있고, 폭 방향의 수축을 용이하게 제어할 수 있다. 열풍 건조의 온도는 바람직하게는 30℃∼100℃이다. 또한, 열풍 건조 시간은 바람직하게는 1초∼300초이다. 열풍의 풍속은 바람직하게는 10m/s∼30m/s 정도이다. 또한, 당해 풍속은 가열로 내에서의 풍속이고, 미니베인형 디지털 풍속계에 의해 측정할 수 있다.
B-2. 수세
상기 수세는, 예컨대, 상기 수지막의 표면에 물을 접촉시킴으로써 행한다. 예컨대, 수지막을 수욕에 침지시킴으로써 수세를 행한다. 수지막을 수욕에 침지시킬 때, 수지막의 이면은 임의의 적절한 보호 기재로 보호되어 있는 것이 바람직하다. 하나의 실시형태에서는, 보호 기재로서 상기 수지 기재를 이용한다. 구체적으로는, 수지막으로부터 수지 기재를 박리시키지 않고(상기 적층체의 상태로), 수지막을 수욕에 침지시킨다. 다른 실시형태에서는, 보호 기재로서 후술하는 보호층을 이용한다. 예컨대, 상기 적층체의 수지막 표면에 보호층을 적층한 후, 수지막으로부터 수지 기재를 박리하여 보호층과 수지막의 적층물을 제작하고, 이 적층물을 수욕에 침지시킨다. 수욕에 침지시킬 때, 수지막은 장척상이어도 되고, 매엽상(枚葉狀)이어도 된다.
상기 수욕(접촉시키는 물)의 온도는, 예컨대 20℃ 이상이고, 바람직하게는 25℃ 이상이며, 보다 바람직하게는 30℃ 이상이고, 더욱 바람직하게는 35℃ 이상이며, 특히 바람직하게는 40℃ 이상이다. 이와 같은 온도에 의하면, 예컨대, 단시간에 상기 반사율을 만족하는 편광막을 제작할 수 있다. 한편, 수욕(접촉시키는 물)의 온도는, 바람직하게는 60℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 50℃ 이하이다. 이와 같은 온도에 의하면, 예컨대, 얻어지는 편광막은 표면 성상이 우수하고, 우수한 광학 특성을 유지할 수 있다.
수욕에의 침지 시간(접촉 시간)은, 예컨대, 상기 온도, 수지막의 두께 등에 따라 설정된다. 수욕에의 침지 시간은, 바람직하게는 15초∼5분이고, 보다 바람직하게는 30초∼3분이다.
수욕(접촉시키는 물)은, 붕산 등의 첨가제를 포함하고 있어도 된다.
상기 수세 후, 편광막은 건조 처리에 제공될 수 있다. 건조 온도는 예컨대 30℃∼60℃이다. 건조 시간은 예컨대 15초∼3분이다.
C. 편광판
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광판은, 상기 편광막과, 이 편광막의 적어도 편측에 배치되는 보호층 또는 위상차층을 포함한다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 편광판의 개략의 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다. 편광판(위상차층 부착 편광판)(100)은, 편광막(10), 보호층(20), 위상차층(30) 및 점착제층(40)을 이 순서대로 포함한다. 편광판(100)에서, 편광막(10)의 이면(10b) 측에만 보호층(20)이 배치되고, 표면(10a) 측(예컨대, 시인 측)에는 보호층은 배치되어 있지 않지만, 실용적으로는, 편광막(10)의 표면(10a)은 임의의 적절한 보호재(도시하지 않음)로 보호된다. 예컨대, 편광판(100)의 편광막(10)에 대하여 가공이 실시된 후에, 편광막(10)에 보호재가 적층된다. 위상차층(30)은 단일층이어도 되고, 2층 이상이 적층된 적층 구조를 포함하고 있어도 된다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 편광판의 개략 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다. 편광판(위상차층 부착 편광판)(110)은, 편광막(10)의 이면(10b) 측에 배치된 보호층(20), 편광막(10), 편광막(10)의 표면(10a) 측에 배치된 위상차층(30) 및 점착제층(40)을 시인 측으로부터 이 순서대로 포함한다. 본 실시형태에서는, 위상차층(30)이 편광막(10)의 보호층으로서 기능할 수 있고, 위상차층(30)이 편광막(10)의 표면(10a) 측에 배치되는 점이 상기 제1 실시형태와 상이하다.
도시하지 않지만, 편광판은 그 외의 기능층을 더 포함하고 있어도 된다. 편광판이 포함할 수 있는 기능층의 종류, 특성, 수, 조합, 배치 등은 목적에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 예컨대, 편광판은 도전층 또는 도전층 부착 등방성 기재를 더 포함하고 있어도 된다. 도전층 또는 도전층 부착 등방성 기재를 포함하는 편광판(위상차층 부착 편광판)은, 예컨대, 화상 표시 패널 내부에 터치 센서가 내장된, 이른바 이너 터치 패널형 입력 표시 장치에 적용된다. 다른 예로서는, 편광판은 그 외의 위상차층을 더 포함하고 있어도 된다. 그 외의 위상차층의 광학 특성(예컨대, 굴절률 특성, 면내 위상차, Nz 계수, 광탄성 계수), 두께, 배치 등은 목적에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 구체예로서, 편광막(10)의 시인 측에는, 편광 선글라스를 통하여 시인하는 경우의 시인성을 개선하는 그 외의 위상차층(대표적으로는, (타)원 편광 기능을 부여하는 층, 초고위상차를 부여하는 층)이 마련되어 있어도 된다. 이와 같은 층을 포함함으로써, 편광 선글라스 등의 편광 렌즈를 통하여 표시 화면을 시인한 경우에도, 우수한 시인성을 실현할 수 있다. 따라서, 얻어지는 편광판(위상차층 부착 편광판)은 옥외에서 이용될 수 있는 화상 표시 장치에도 적합하게 적용될 수 있다.
편광판을 구성하는 각 부재는 임의의 적절한 접착층(도시하지 않음)을 개재하여 적층될 수 있다. 접착층의 구체예로서는, 접착제층, 점착제층을 들 수 있다. 구체적으로는, 위상차층(30)은 접착제층을 개재하여(바람직하게는 활성 에너지선 경화형 접착제를 이용하여) 편광막(10) 또는 보호층(20)에 첩합되어도 되고, 점착제층을 개재하여 편광막(10) 또는 보호층(20)에 첩합되어도 된다. 위상차층(30)이 2층 이상의 적층 구조를 포함하는 경우, 각각의 위상차층은, 예컨대, 접착제층을 개재하여(바람직하게는, 활성 에너지선 경화형 접착제를 이용하여) 첩합되어 있다.
도시하지 않지만, 점착제층(40)의 표면에는, 실용적으로는, 박리 필름(세퍼레이터)이 첩합된다. 박리 필름은 편광판이 사용에 제공될 때까지 가착될 수 있다. 박리 필름을 이용함으로써, 예컨대, 점착제층을 보호함과 함께, 편광판의 롤 형성이 가능해진다.
편광판은, 장척상이어도 되고, 매엽상이어도 된다. 본 명세서에서, '장척상'이란, 폭에 대하여 길이가 충분히 긴 세장(細長) 형상을 말하고, 예컨대, 폭에 대하여 길이가 10배 이상, 바람직하게는 20배 이상의 세장 형상을 말한다. 장척상의 편광판은 롤 형상으로 권회 가능하다.
C-1. 보호층
보호층(20)은, 편광막의 보호층으로서 사용할 수 있는 임의의 적절한 필름으로 형성될 수 있다. 당해 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예로서는, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등의 셀룰로오스계 수지나, 폴리에스테르계, 폴리비닐알코올계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르설폰계, 폴리설폰계, 폴리스티렌계, 폴리노보넨계 등의 시클로올레핀계, 폴리올레핀계, (메트)아크릴계, 아세테이트계 등의 투명 수지를 들 수 있다.
상기 편광판은, 대표적으로는 화상 표시 장치의 시인 측에 배치된다. 따라서, 보호층(20)에는 필요에 따라(예컨대, 도 4에 나타내는 형태에서는), 하드 코트(HC) 처리, 반사 방지 처리, 스티킹 방지 처리, 안티글레어 처리 등의 표면 처리가 실시되어 있어도 된다.
보호층(20)의 두께는, 바람직하게는 5㎛∼80㎛, 보다 바람직하게는 10㎛∼40㎛, 더욱 바람직하게는 10㎛∼30㎛이다. 또한, 상기 표면 처리가 실시되어 있는 경우, 보호층(20)의 두께는, 표면 처리층의 두께를 포함시킨 두께이다.
편광막(10)과 위상차층(30)의 사이에 배치되는 보호층은, 하나의 실시형태에서는 광학적으로 등방성인 것이 바람직하다. 본 명세서에서 '광학적으로 등방성이다'란, 면내 위상차 Re(550)가 0nm∼10nm이고, 두께 방향의 위상차 Rth(550)가 -10nm∼+10nm인 것을 말한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 수지 기재를 편광막의 보호층으로서 이용할 수 있다. 예컨대, 도 3에 나타내는 형태에서는, 수지 기재를 그대로 보호층으로서 이용함으로써, 제조 공정을 적게 할 수 있다.
C-2. 위상차층
위상차층(30)으로서는, 임의의 적절한 구성이 채용될 수 있다. 하나의 실시형태에서는, 위상차층(30)으로서 액정 화합물의 배향 고화층(액정 배향 고화층)이 이용된다. 액정 화합물을 이용함으로써, 얻어지는 위상차층의 nx와 ny의 차를 비액정 재료에 비하여 현격히 크게 할 수 있으므로, 소망하는 면내 위상차를 얻기 위한 위상차층의 두께를 현격히 작게 할 수 있다. 본 명세서에서 '배향 고화층'이란, 액정 화합물이 층 내에서 소정의 방향으로 배향하고, 그의 배향 상태가 고정되어 있는 층을 말한다. 또한, '배향 고화층'은, 후술하는 바와 같이 액정 모노머를 경화시켜서 얻어지는 배향 경화층을 포함하는 개념이다. 위상차층에서는, 대표적으로는, 막대 형상의 액정 화합물이 위상차층의 지상축 방향으로 늘어선 상태로 배향되어 있다(호모지니어스 배향) .
상기 위상차층의 두께는, 그 구성(단일층인지 적층 구조를 포함하는지)에 의하지만, 바람직하게는 8㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 5㎛ 이하이다. 한편, 위상차층의 두께는, 예컨대 1㎛ 이상이다. 또한, 위상차층이 적층 구조인 경우, '위상차층의 두께'는, 각 위상차층의 두께의 합계를 의미한다. 구체적으로는, '위상차층의 두께'에는 접착층의 두께는 포함되지 않는다.
상기 액정 배향 고화층은, 소정의 기재의 표면에 배향 처리를 실시하고, 당해 표면에 액정 화합물을 포함하는 도공액을 도공하여 당해 액정 화합물을 상기 배향 처리에 대응하는 방향으로 배향시키고, 당해 배향 상태를 고정함으로써 형성될 수 있다. 배향 처리로서는, 임의의 적절한 배향 처리가 채용될 수 있다. 구체적으로는, 기계적인 배향 처리, 물리적인 배향 처리, 화학적인 배향 처리를 들 수 있다. 기계적인 배향 처리의 구체예로서는, 러빙 처리, 연신 처리를 들 수 있다. 물리적 배향 처리의 구체예로서는, 자장(磁場) 배향 처리, 전장(電場) 배향 처리를 들 수 있다. 화학적인 배향 처리의 구체예로서는, 사방 증착법, 광 배향 처리를 들 수 있다. 각종 배향 처리의 처리 조건은 목적에 따라 임의의 적절한 조건이 채용될 수 있다.
액정 화합물의 배향은, 액정 화합물의 종류에 따라 액정상을 나타내는 온도에서 처리함으로써 행하여진다. 이와 같은 온도 처리를 행함으로써, 액정 화합물이 액정 상태를 취하고, 기재 표면의 배향 처리 방향에 따라 당해 액정 화합물이 배향된다.
배향 상태의 고정은, 하나의 실시형태에서는, 상기와 같이 배향한 액정 화합물을 냉각함으로써 행하여진다. 액정 화합물이 중합성 모노머 또는 가교성 모노머인 경우에는, 배향 상태의 고정은, 상기와 같이 배향한 액정 화합물에 중합 처리 또는 가교 처리를 실시함으로써 행하여진다.
액정 화합물의 구체예 및 배향 고화층의 형성 방법의 상세는 일본 공개특허공보 제2006-163343호에 기재되어 있다. 당해 공보의 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다.
위상차층(30)이 단일층인 경우, 위상차층(30)은, 예컨대, λ/4판으로서 기능할 수 있다. 구체적으로는, 위상차층의 Re(550)는, 바람직하게는 100nm∼180nm이고, 보다 바람직하게는 110nm∼170nm이며, 더욱 바람직하게는 110nm∼160nm이다. 위상차층의 두께는 λ/4판의 소망하는 면내 위상차가 얻어지도록 조정될 수 있다. 위상차층이 상술한 액정 배향 고화층인 경우, 그 두께는, 예컨대 1.0㎛∼2.5㎛이다. 본 실시형태에서는, 위상차층의 지상축과 편광막의 흡수축이 이루는 각도는, 바람직하게는 40°∼50°이고, 보다 바람직하게는 42°∼48°이며, 더욱 바람직하게는 44°∼46°이다. 본 실시형태에서는, 위상차층은, 바람직하게는 측정광의 파장에 따라 위상차값이 커지는 역분산 파장 특성을 나타낸다. 또한, 이 실시형태에서는, 편광판은 nz>nx=ny의 굴절률 특성을 나타내는 층(그 외의 위상차층, 도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
위상차층(30)이 적층 구조를 포함하는 경우, 위상차층(30)은, 예컨대, 편광막(10) 측으로부터 순서대로 H층과 Q층이 배치된, 2층의 적층 구조를 포함한다. H층은 대표적으로는 λ/2판으로서 기능할 수 있고, Q층은 대표적으로는 λ/4판으로서 기능할 수 있다. 구체적으로는, H층의 Re(550)는 바람직하게는 200nm∼300nm이고, 보다 바람직하게는 220nm∼290nm이며, 더욱 바람직하게는 230nm∼280nm이고; Q층의 Re(550)는 바람직하게는 100nm∼180nm이며, 보다 바람직하게는 110nm∼170nm이고, 더욱 바람직하게는 110nm∼150nm이다. H층의 두께는, λ/2판의 소망하는 면내 위상차가 얻어지도록 조정될 수 있다. H층이 상술한 액정 배향 고화층인 경우, 그 두께는, 예컨대 2.0㎛∼4.0㎛이다. Q층의 두께는 λ/4판의 소망하는 면내 위상차가 얻어지도록 조정될 수 있다. Q층이 상술한 액정 배향 고화층인 경우, 그 두께는 예컨대 1.0㎛∼2.5㎛이다. 본 실시형태에서는, H층의 지상축과 편광막의 흡수축이 이루는 각도는, 바람직하게는 10°∼20°이고, 보다 바람직하게는 12°∼18°이며, 더욱 바람직하게는 12°∼16°이고; Q층의 지상축과 편광막의 흡수축이 이루는 각도는, 바람직하게는 70°∼80°이며, 보다 바람직하게는 72°∼78°이고, 더욱 바람직하게는 72°∼76°이다. 위상차층(30)이 적층 구조를 포함하는 경우, 각각의 층(예컨대, H층 및 Q층)은 위상차값이 측정광의 파장에 따라 커지는 역분산 파장 특성을 나타내어도 되고, 위상차값이 측정광의 파장에 따라 작아지는 양의 파장 분산 특성을 나타내어도 되며, 위상차값이 측정광의 파장에 의해서도 거의 변화하지 않는 플랫한 파장 분산 특성을 나타내어도 된다.
위상차층(30)(적층 구조를 포함하는 경우에는 각각의 층)은, 대표적으로는 굴절률 특성이 nx>ny=nz의 관계를 나타낸다. 또한, 'ny=nz'는 ny와 nz가 완전히 동일한 경우뿐만 아니라 실질적으로 동일한 경우를 포함한다. 따라서, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 ny>nz 또는 ny<nz가 되는 경우가 있을 수 있다. 위상차층의 Nz 계수는 바람직하게는 0.9∼1.5이고, 보다 바람직하게는 0.9∼1.3이다.
상술한 바와 같이, 위상차층은 바람직하게는 액정 배향 고화층이다. 상기 액정 화합물로서, 예컨대, 액정상이 네마틱상인 액정 화합물(네마틱 액정)을 들 수 있다. 이와 같은 액정 화합물로서, 예컨대, 액정 폴리머나 액정 모노머가 사용 가능하다. 액정 화합물의 액정성의 발현 기구는, 리오트로픽이어도 서모트로픽이어도 어느 쪽이어도 된다. 액정 폴리머 및 액정 모노머는, 각각 단독으로 이용하여도 되고, 조합하여도 된다.
액정 화합물이 액정 모노머인 경우, 당해 액정 폴리머는 중합성 모노머 및 가교성 모노머인 것이 바람직하다. 액정 모노머를 중합 또는 가교(즉, 경화)시킴으로써, 액정 모노머의 배향 상태를 고정할 수 있기 때문이다. 액정 모노머를 배향시킨 후에, 예컨대, 액정 모노머끼리를 중합 또는 가교시키면, 이로써 상기 배향 상태를 고정할 수 있다. 여기서, 중합에 의해 폴리머가 형성되고, 가교에 의해 3차원 망목 구조가 형성되게 되지만, 이들은 비액정성이다. 따라서, 형성된 위상차층은, 예컨대, 액정성 화합물에 특유의 온도 변화에 의한 액정상, 유리상, 결정상으로의 전이가 일어나지 않는다. 그 결과, 위상차층은 온도 변화에 영향 받지 않는, 매우 안정성이 우수한 위상차층이 된다.
액정 모노머가 액정성을 나타내는 온도 범위는 그의 종류에 따라 상이하다. 구체적으로는, 당해 온도 범위는, 바람직하게는 40℃∼120℃이고, 더욱 바람직하게는 50℃∼100℃이며, 가장 바람직하게는 60℃∼90℃이다.
상기 액정 모노머로서는, 임의의 적절한 액정 모노머가 채용될 수 있다. 예컨대, 일본 특허출원공표 2002-533742(WO00/37585), EP358208(US5211877), EP66137(US4388453), WO93/22397, EP0261712, DE19504224, DE4408171, 및 GB2280445 등에 기재된 중합성 메소겐 화합물 등이 사용될 수 있다. 이와 같은 중합성 메소겐 화합물의 구체예로서는, 예컨대, 바스프(BASF)사의 상품명 LC242, 머크(Merck)사의 상품명 E7, 바커케미칼(Wacker-Chem)사의 상품명 LC-Sillicon-CC3767을 들 수 있다. 액정 모노머로서는, 네마틱성 액정 모노머가 바람직하다.
C-3. 점착제층
점착제층(40)으로서는, 임의의 적절한 구성이 채용될 수 있다. 구체예로서는 아크릴계 점착제, 고무계 점착제, 실리콘계 점착제, 폴리에스테르계 점착제, 우레탄계 점착제, 에폭시계 점착제, 및 폴리에테르계 점착제를 들 수 있다. 점착제의 베이스 수지를 형성하는 폴리머의 종류, 수, 조합 및 배합비, 및 가교제의 배합량, 반응 온도, 반응 시간 등을 조정함으로써, 목적에 따른 소망하는 특성을 갖는 점착제를 조제할 수 있다. 점착제의 베이스 수지는, 단독으로 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다. 베이스 수지는 바람직하게는 아크릴 수지이다(구체적으로는, 점착제층은 바람직하게는 아크릴계 점착제로 구성됨). 점착제층의 두께는, 예컨대 10㎛∼20㎛이다.
C-4. 편광판의 제작
편광판은, 대표적으로는 상기 수세 후 편광막에 위상차층 등의 각종 층을 적층함으로써 얻을 수 있다.
도 3에 나타내는 편광판(100)은, 예컨대, 상기 수세 후의 수지 기재와 편광막의 적층체의 수지 기재를 그대로 보호층(20)으로서 이용하고, 수지 기재에 위상차층(30) 및 점착제층(40)을 순차 적층함으로써 얻을 수 있다. 또한, 예컨대, 상기 수지 기재와 수지막의 적층체의 수지막 측에 보호층(20)을 적층하고, 수지막으로부터 수지 기재를 박리하여 얻어진 적층물을 수세하고, 보호층(20) 측에 위상차층(30) 및 점착제층(40)을 순차 적층함으로써 얻을 수 있다. 또한, 예컨대, 상기 보호층(20)과 수지막의 적층물에 위상차층(30) 또는 위상차층(30)과 점착제층(40)을 적층한 후에, 상기 수세를 행함으로써, 편광판(100)을 얻어도 된다.
도 4에 나타내는 편광판(110)은, 예컨대, 상기 수지 기재와 수지막의 적층체의 수지막 측에 보호층(20)을 적층하고, 수지막으로부터 수지 기재를 박리하여 얻어진 적층물을 수세하고, 편광막(10) 측에 위상차층(30) 및 점착제층(40)을 순차 적층함으로써 얻을 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 두께, 수지막의 요오드 농도 및 수분율은 하기의 측정 방법에 의해 측정한 값이다. 또한, 특별히 명기하지 않는 한, 실시예 및 비교예에서의 '부' 및 '%'는 중량 기준이다.
1. 두께
10㎛ 이하의 두께는, 주사형 전자 현미경(일본전자사 제조, 제품명 'JSM-7100F')을 이용하여 측정하였다. 10㎛를 초과하는 두께는, 디지털 마이크로미터(안리츠사 제조, 제품명 'KC-351C')를 이용하여 측정하였다.
2. 수지막의 요오드 농도
형광 X선 분석 장치(리가쿠사 제조, 제품명 'ZSX Primus IV', 측정 직경:ψ20mm)를 이용하여 요오드 원소의 형광 X선 강도(kcps) 강도를 측정하고, 하기 식에 의해 요오드 농도(중량%)를 산출하였다. 여기서, 요오드 농도를 산출할 때의 계수는 검량선을 이용하여 구하였다.
요오드 농도(중량%)=20.5×형광 X선 강도/수지막의 두께(kcps/㎛)
3. 수지막의 수분율
수지막 단체(수지 기재로부터 박리한 상태의 수지막)를 120℃, 2시간의 조건으로 건조하고, 건조 전후의 중량 변화량을 측정함으로써 수지막에 포함되는 수분량을 구하여 수분율을 산출하였다.
[실시예 1]
(수지막의 제작)
열가소성 수지 기재로서, 장척상이고, 흡수율 0.75%, Tg 약 75℃인, 비정질의 이소프탈 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께: 100㎛)을 이용하였다. 수지 기재의 편면에 코로나 처리를 실시하였다.
폴리비닐알코올(중합도 4200, 비누화도 99.2몰%) 및 아세트아세틸 변성 PVA(일본합성화학공업사 제조, 상품명 '고세 파이머 Z410')를 9:1로 혼합한 PVA계 수지 100중량부에 요오드화칼륨 13중량부를 첨가하여 PVA 수용액(도포액)을 조제하였다.
수지 기재의 코로나 처리면에, 상기 PVA 수용액을 도포하여 60℃에서 건조함으로써, 두께 13㎛의 PVA계 수지층을 형성하고 적층체를 제작하였다.
얻어진 적층체를, 130℃의 오븐 내에서 주속이 상이한 롤 사이에서 종방향(긴 길이방향)으로 2.4배로 자유단 일축 연신하였다(공중 보조 연신).
이어서, 적층체를 액온 40℃의 불용화욕(물 100중량부에 대하여, 붕산을 4중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(불용화 처리).
이어서, 액온 30℃의 염색욕(물 100중량부에 대하여, 요오드와 요오드화칼륨을 1:7의 중량비로 배합하여 얻어진 요오드 수용액)에, 최종적으로 얻어지는 편광막의 단체 투과율(Ts)이 43% 이상이 되도록 농도를 조정하면서 60초간 침지시켰다(염색).
이어서, 액온 40℃의 가교욕(물 100중량부에 대하여, 요오드화칼륨을 3중량부 배합하고, 붕산을 5중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(가교 처리).
그 후, 적층체를, 액온 64℃의 붕산 수용액(붕산 농도 4.0중량%)에 침지시키면서, 주속이 상이한 롤 사이에서 종 방향(긴 길이방향)으로 총 연신 배율이 5.5배가 되도록 일축 연신을 행하였다(수중 연신).
그 후, 적층체를 액온 20℃의 세정욕(물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨을 4중량부 배합하여 얻어진 수용액)에 침지시켰다(세정).
그 후, 90℃로 유지된 오븐 중에서 건조하면서, 표면 온도가 75℃로 유지된 SUS제의 가열 롤에 약 2초 접촉시켰다(건조). 건조 수축 처리에 의한 적층체의 폭 방향의 수축률은 5.2%이었다.
이와 같이 하여, 수지 기재 위에 두께 5.4㎛, 요오드 농도 6.4%, 수분율 4.4%의 수지막을 형성하였다.
(수세 1)
이어서, 얻어진 수지막의 편면(수지 기재가 배치되어 있지 않은 면)에, 자외선 경화형 접착제를 개재하여, 두께 20㎛의 락톤환 구조를 포함하는 아크릴 필름을 첩합한 후 수지막으로부터 수지 기재를 박리하고, 아크릴 필름과 수지막의 적층물을 43℃의 수욕에 2분간 침지시키고, 수지막의 편면(박리면)을 수세하고, 50℃에서 건조함으로써, 아크릴 필름과 편광막의 적층물을 얻었다.
(수세 2)
이어서, 얻어진 수지막의 편면(수지 기재가 배치되어 있지 않은 면)에, 자외선 경화형 접착제를 개재하여, 두께 27㎛의 HC-COP 필름을 첩합한 후에 수지막으로부터 수지 기재를 박리하고, HC-COP 필름과 수지막의 적층물을 43℃의 수욕에 2분간 침지시키고, 수지막의 편면(박리면)을 수세하고, 50℃에서 건조함으로써, HC- COP 필름과 편광막의 적층물을 얻었다. 또한, HC-COP 필름은, 시클로올레핀계 수지(COP) 필름(두께 25㎛)에 HC층(두께 2㎛)이 형성된 필름이고, COP 필름이 수지막 측이 되도록 하여 첩합하였다.
(위상차층의 제작)
네마틱 액정상을 나타내는 중합성 액정(바스프(BASF)사 제조: 상품명 'Paliocolor LC242', 하기 식으로 나타냄) 10g과, 당해 중합성 액정 화합물에 대한 광중합 개시제(바스프(BASF)사 제조: 상품명 '일가큐어 907') 3g을 톨루엔 40g에 용해하여 액정 조성물(도공액)을 조제하였다.
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(두께 38㎛) 표면을, 러빙 천을 이용하여 러빙하고, 배향 처리를 실시하였다. 배향 처리의 방향은, 편광판에 첩합할 때의 편광막의 흡수축의 방향에 대하여 시인 측으로부터 보아 15° 방향이 되도록 하였다. 이 배향 처리 표면에, 상기 액정 도공액을 바코터에 의해 도공하고, 90℃에서 2분간 가열 건조함으로써 액정 화합물을 배향시켰다. 이와 같이 하여 형성된 액정층에, 메탈 할라이드 램프를 이용하여 1mJ/㎠의 광을 조사하고, 당해 액정층을 경화시킴으로써 PET 필름 위에 액정 배향 고화층(A)(H층)을 형성하였다. 액정 배향 고화층(A)의 두께는 2.5㎛, 면내 위상차 Re(550)는 270nm이었다. 또한, 액정 배향 고화층(A)은, nx>ny=nz의 굴절률 특성을 나타내었다.
도공 두께를 변경한 것, 및 배향 처리 방향을 편광막의 흡수축의 방향에 대하여 시인 측으로부터 보아 75° 방향이 되도록 한 것 이외에는 상기와 마찬가지로 하여, PET 필름 위에 액정 배향 고화층(B)(Q층)을 형성하였다. 액정 배향 고화층(B)의 두께는 1.5㎛, 면내 위상차 Re(550)는 140nm이었다. 또한, 액정 배향 고화층(B)은, nx>ny=nz의 굴절률 특성을 나타내었다.
(편광판(A)의 제작)
상기 아크릴 필름과 편광막의 적층물의 아크릴 필름 측에, 얻어진 액정 배향 고화층(A)(H층) 및 액정 배향 고화층(B)(Q층)을 이 순서대로 전사하였다. 이 때, 편광막의 흡수축과 배향 고화층(A)의 지상축이 이루는 각도가 15°, 편광막의 흡수축과 배향 고화층(B)의 지상축이 이루는 각도가 75°가 되도록 하여 전사(첩합)를 행하였다. 각각의 전사는 자외선 경화형 접착제(두께 1.0㎛)를 개재하여 행하였다. 그 후, 액정 배향 고화층(B) 위에 두께 15㎛의 점착제층을 형성하여 편광판(A)을 얻었다.
(편광판(B)의 제작)
상기 HC-COP 필름과 편광막의 적층물의 편광막 측에, 얻어진 액정 배향 고화층(A)(H층) 및 액정 배향 고화층(B)(Q층)을 이 순서대로 전사하였다. 이 때, 편광막의 흡수축과 배향 고화층(A)의 지상축이 이루는 각도가 15°, 편광막의 흡수축과 배향 고화층(B)의 지상축이 이루는 각도가 75°가 되도록 하여 전사(첩합)를 행하였다. 각각의 전사는 자외선 경화형 접착제(두께 1.0㎛)를 개재하여 행하였다. 그 후, 액정 배향 고화층(B) 위에 두께 15㎛의 점착제층을 형성하여 편광판(B)을 얻었다.
[실시예 2]
적층체를 40℃의 수욕에 2분간 침지시킴으로써 수세한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 편광막 및 편광판을 얻었다.
[실시예 3]
적층체를 액온 70℃의 붕산 수용액에 침지시켜서 수중 연신하여 두께 5.4㎛, 요오드 농도 6.6%, 수분율 4.5%의 수지막을 제작한 것, 및 적층체를 25℃의 수욕에 5분간 침지시킴으로써 수세한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 편광막 및 편광판을 얻었다. 또한, 수세 후의 편광막의 표면 성상(팽윤)에 의해 편광판(B)은 제작하지 않았다.
[실시예 4]
적층체를 액온 67℃의 붕산 수용액에 침지시켜서 수중 연신하여 두께 4.8㎛, 요오드 농도 5.5%, 수분율 4%의 수지막을 제작한 것, 및 적층체를 43℃의 수욕에 1분간 침지시킴으로써 수세한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 편광막 및 편광판을 얻었다.
[실시예 5]
적층체를 액온 67℃의 붕산 수용액에 침지시켜서 수중 연신하여 두께 4.8㎛, 요오드 농도 5.5%, 수분율 4%의 수지막을 제작한 것, 및 적층체를 35℃의 수욕에 2분간 침지시킴으로써 수세한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 편광막 및 편광판을 얻었다.
[비교예 1]
수지막을 수세하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 편광막 및 편광판을 얻었다.
[비교예 2]
수지막을 수세하지 않은 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여, 편광막 및 편광판을 얻었다.
[비교예 3]
수지막을 수세하지 않은 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 하여, 편광막 및 편광판을 얻었다.
[참고예 1]
(수지막의 제작)
두께 30㎛의 PVA계 수지 필름의 장척 롤을, 롤 연신기에 의해 총 연신 배율이 6.5배가 되도록, 긴 길이방향으로 66℃에서 일축 연신하면서, 동시에 팽윤, 염색, 가교 및 세정 처리를 실시하고, 마지막으로 건조 처리를 실시함으로써 두께 12㎛, 요오드 농도 2.9%, 수분율 11%의 수지막을 제작하였다.
(수세 1)
얻어진 수지막의 편면에, 자외선 경화형 접착제를 개재하여 두께 20㎛의 락톤환 구조를 포함하는 아크릴 필름을 첩합하여 적층물을 제작하고, 필름과 수지막의 적층물을 43℃의 수욕에 2분간 침지시키며, 얻어진 수지막의 표면(필름이 첩합되어 있지 않은 면)을 수세하고, 50℃에서 건조함으로써, 필름과 편광막의 적층물을 얻었다.
(수세 2)
얻어진 수지막의 편면에, 자외선 경화형 접착제를 개재하여, 두께 27㎛의 HC-COP 필름을 첩합하여 적층물을 제작하고, 필름과 수지막의 적층물을 43℃의 수욕에 2분간 침지시키고, 얻어진 수지막의 표면(필름이 첩합되어 있지 않은 면)을 수세하고, 50℃에서 건조함으로써, 필름과 편광막의 적층물을 얻었다.
(편광판(A)의 제작)
상기 아크릴 필름과 편광막의 적층물의 아크릴 필름 측에, 얻어진 액정 배향 고화층(A)(H층) 및 액정 배향 고화층(B)(Q층)을 이 순서대로 전사하였다. 이 때, 편광막의 흡수축과 배향 고화층(A)의 지상축이 이루는 각도가 15°, 편광막의 흡수축과 배향 고화층(B)의 지상축이 이루는 각도가 75°가 되도록 하여 전사(첩합)를 행하였다. 각각의 전사는 자외선 경화형 접착제(두께 1.0㎛)를 개재하여 행하였다. 그 후, 액정 배향 고화층(B) 위에 두께 15㎛의 점착제층을 형성하여 편광판(A)을 얻었다.
(편광판(B)의 제작)
상기 HC-COP 필름과 편광막의 적층물의 편광막 측에, 얻어진 액정 배향 고화층(A)(H층) 및 액정 배향 고화층(B)(Q층)을 이 순서대로 전사하였다. 이 때, 편광막의 흡수축과 배향 고화층(A)의 지상축이 이루는 각도가 15°, 편광막의 흡수축과 배향 고화층(B)의 지상축이 이루는 각도가 75°가 되도록 하여 전사(첩합)를 행하였다. 각각의 전사는 자외선 경화형 접착제(두께 1.0㎛)를 개재하여 행하였다. 그 후, 액정 배향 고화층(B) 위에 두께 15㎛의 점착제층을 형성하여 편광판(B)을 얻었다.
[참고예 2]
적층체를 수세하지 않은 것 이외에는 참고예 1과 마찬가지로 하여, 편광막 및 편광판을 얻었다.
실시예 및 비교예에 대하여, 하기의 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 1 및 표 2에 정리한다.
<평가>
1. 단체 투과율 및 편광도
실시예 및 비교예의 편광막(편광막/아크릴 필름 또는 HC-COP 필름)에 대하여, 자외 가시 분광 광도계(일본분광사 제조, V-7100)를 이용하여 측정한 단체 투과율(Ts), 평행 투과율(Tp), 직교 투과율(Tc)을 각각 편광막의 Ts, Tp 및 Tc로 하였다. 이들 Ts, Tp 및 Tc는, JIS Z8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 측정하여 시감도 보정을 행한 Y값이다.
얻어진 Tp 및 Tc로부터, 하기 식에 의해 편광도(P)를 구하였다.
편광도(P)(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
2. 반사율(Rc 및 Rp)
실시예 및 비교예의 편광막의 표면(수세한 면)의 반사율을, 분광 광도계(히타치하이테크사 제조, U-4100)에 의해, 흡수축 방향의 반사율(Rc) 및 투과축 방향의 반사율(Rp)을 측정하였다. 그 때, 수세한 면과는 반대 측의 면을 흑판에 첩합하여 표면 반사만을 측정할 수 있도록 하였다. 또한, 광원(편광)의 입사 각도를 5°로 하고, 측정 파장을 380nm∼780nm로 하였다.
3. 표면 성상
실시예 및 비교예의 편광막의 표면 성상(수지막의 팽윤에 의한 요철의 발생의 유무)을, 육안으로 관찰하였다.
(평가 기준)
양호: 요철은 확인되지 않음
불량: 요철이 확인됨
4. 편광판의 색조(a* 및 b*)
실시예 및 비교예의 편광판(원편광판)을 알루미늄 시트 위에 첩합하고, 분광 측색계(코니카미놀타사 제조, cm-2600d)에 의해, SCE 모드에서 반사 색상을 측정하였다.
[표 1]
[표 2]
실시예, 비교예 모두, 우수한 광학 특성(단체 투과율 및 편광도)이 얻어진다. 실시예에서는 붉은 기가 억제되어 우수한 외관이 얻어진다.
실시예 1, 비교예 1 및 참고예 2에서 얻어진 편광막에 대하여, 두께 방향에서의 요오드의 이온 강도를 측정하였다. 측정은, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석계(TOF-SIMS)(ION-TOF 제조, 제품명: TOF-SIMS 5)를 이용하고, 1차 이온에는 Bi32 +를 이용하여 행하였다. 측정 결과(횡축을 편광막의 두께로 환산한 그래프)를 도 5에 나타낸다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 편광막에서는, 표면 측의 단부에, 표면으로부터 이면을 향하여 요오드량이 많아지는 경사 분포 영역을 포함하는 것이 확인되었다. 또한, 횡축의 요오드의 이온 강도는 요오드 농도에 대응한다.
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광막은, 예컨대, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, 무기 EL 표시 장치 등의 화상 표시 장치에 적합하게 이용된다.
10: 편광막
20: 보호층
30: 위상차층
40: 점착제층
100: 편광판
110: 편광판
20: 보호층
30: 위상차층
40: 점착제층
100: 편광판
110: 편광판
Claims (12)
- 요오드를 포함하는 수지 필름으로 구성되고,
두께가 7㎛ 이하이며,
표면의, 흡수축 방향의 파장 680nm의 광의 반사율 Rc680에 대한 흡수축 방향의 파장 400nm의 광의 반사율 Rc400의 비(Rc400 /Rc680)가 1을 초과하는,
편광막. - 제1항에 있어서,
상기 표면의 Rc680이 5% 이하인, 편광막. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표면의 Rc400이 4.8% 이상인, 편광막.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 측의 단부에, 표면으로부터 이면을 향하여 요오드량이 많아지는 경사 분포 영역을 포함하는, 편광막.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 측의 요오드량이 이면 측의 요오드량보다도 적은, 편광막.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단체 투과율이 42.0% 이상이고, 편광도가 99.98% 이상인, 편광막.
- 요오드를 포함하고, 수분율이 15중량% 이하의 수지막의 표면을 수세하는 것을 포함하는, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 편광막의 제조 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 수지막의 요오드 농도가 5중량% 이상인, 제조 방법.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 수지막이 수지 기재 위에 형성된 수지층인, 제조 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 수지층을 67℃ 이하에서 수중 연신하는 것을 포함하는, 제조 방법.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 가열 롤을 이용하여 상기 수지층을 가열하는 것을 포함하는, 제조 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 편광막과,
상기 편광막의 적어도 편측에 배치되는 보호층 또는 위상차층을 포함하는, 편광판.
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