JP6434020B2 - 局地的に偏光解消領域を有する偏光子の製造方法、これを用いて製造された偏光子および偏光板 - Google Patents

Description

本発明は、偏光子の製造方法、これを用いて製造された偏光子および偏光板に関するものであって、より具体的には、カメラモジュールなどの部品の装着および発色に適するように局地的に偏光解消領域を有する偏光板およびその製造方法に関するものである。

偏光板は、液晶表示装置、有機電界発光装置などのような多様な画像表示装置に適用されている。現在、主に使用されている偏光板は、ポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ、以下、ＰＶＡ）系フィルムにヨウ素および／または二色性染料を染着させた後、ホウ酸などを用いて前記ヨウ素および／または二色性染料を架橋し、延伸する方法で配向させて製造されたＰＶＡ偏光子の一面または両面に保護フィルムを積層した形態で使用されている。

一方、最近、画像表示装置は、ますますスリム化される傾向にあり、大画面を実現するために、画面がディスプレイされないベゼル（ｂｅｚｅｌ）部および縁の厚さを最小化する傾向に進んでいる。また、多様な機能の実現のために、ディスプレイ装置にカメラなどのような部品が装着される傾向にあり、デザイン的な要素を考慮して製品ロゴや縁領域に多様なカラーを付与したり脱色する試みがなされている。

しかし、従来の偏光板の場合、偏光板の全領域にヨウ素および／または二色性染料で染着していて、偏光板が濃黒色を呈し、その結果、画像表示装置に多様なカラーを付与しにくく、特に、カメラのような部品上に偏光板が位置する場合、偏光板で光量の５０％以上を吸収してカメラレンズの視認性が低下するなどの問題が発生した。

このような問題を解決するために、パンチングおよび切削などの方法で偏光板の一部に穴（穿孔）をあけて、カメラレンズを覆う部位の偏光板を物理的に除去する方法が商用化されてきた。

しかし、前記のような物理的方法は、画像表示装置の外観を低下させ、穴をあける工程の特性上、偏光板を損傷させることがあり、境界部に段差を発生させる。一方、偏光板の破れといった損傷を防止するためには、偏光板の穿孔部位が角から十分に離れた領域に形成されなければならず、その結果、このような偏光板を適用する場合、画像表示装置のベゼル部が相対的に広くなり、最近の画像表示装置の狭ベゼル（ＮＡＲＲＯＷ ＢＥＺＥＬ）のデザインの傾向にも反する問題を有している。また、前記のように偏光板の穿孔部位にカメラモジュールを装着する場合、カメラレンズが外部に露出するため、長時間使用時、カメラレンズの汚染および損傷が発生しやすい問題もある。

したがって、このような問題を克服し、画像表示装置にカメラモジュールなどの部品の装着が適するように適切なサイズに相当する偏光板の局所的な偏光解消または偏光除去のための新たな工程の開発が必要である。

本発明は、上記の問題を解決するためのものであって、偏光板の一部領域の偏光が除去された偏光子およびその製造方法であって、従来のように物理的に穴をあけず、外観を損なうことなく、単純な工程だけでも偏光の除去を可能にすることを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、本発明は、ヨウ素および二色性染料のうちのいずれか１つ以上が染着したポリビニルアルコール系偏光子を用意するステップと、前記偏光子の一部領域に、脱色剤を１重量％〜３０重量％で含む脱色溶液を局地的に接触させて、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域における単体透過度が８０％以上の偏光解消領域を形成するステップとを含む偏光子の製造方法を提供する。

この時、前記脱色剤は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、硫酸化ナトリウム（ＮａＳＨ）、アジ化ナトリウム（ＮａＮ_３）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、硫酸化カリウム（ＫＳＨ）、およびチオ硫酸カリウム（ＫＳ_２Ｏ_３）からなる群より選択されたいずれか１つ以上を含むことが好ましい。

前記脱色溶液は、ｐＨが１１〜１４であり、粘度が１ｃＰ〜５５ｃＰであることが好ましい。

一方、前記脱色溶液は、増粘剤をさらに含むことが好ましく、前記増粘剤は、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルアセトアセテート系樹脂、アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール系樹脂、ブテンジオールビニルアルコール系、ポリエチレングリコール系樹脂、およびポリアクリルアミド系樹脂からなる群より選択されたいずれか１つ以上を含むことが好ましい。

この時、前記偏光解消領域を形成するステップの後に、アルコールを用いて洗浄するステップを追加的に含むことが好ましい。

一方、前記脱色溶液を接触させる時間（ｙ）は、脱色剤の含有量（ｘ）に対して、下記の数式１を満足させることが好ましい。

［数１］
ｙ＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃ

この時、前記ｘは１〜３０であり、前記ａは０．１〜０．７であり、前記ｂは−１〜−２０であり、前記ｃは２０〜１２０であり、−ｂ／２ａは１〜２０である。

また、本発明は、前記製造方法により製造された、ヨウ素および二色性染料のうちのいずれか１つ以上が染着したポリビニルアルコール系偏光子において、局地的に４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域における単体透過度が８０％以上の偏光解消領域を有し、前記偏光解消領域と偏光解消領域を除いた領域との間に形成された段差が０μｍ〜１０μｍである偏光子を提供する。

この時、前記偏光子の偏光解消領域は、偏光度が２０％以下であり、前記偏光解消領域を除いた領域は、単体透過度が４０％〜４５％で、偏光度が９９％以上であることが好ましい。

他の実施形態によれば、本発明は、前記偏光子の少なくとも一面に、偏光子保護フィルムを合紙して製造された偏光板を提供する。

本発明は、ポリビニルアルコール系偏光子の一部領域に脱色溶液を接触させて、当該領域の偏光を解消させることにより、段差の発生を最小化し、穴や破れといった損傷なしに完全透明に近い偏光解消領域を形成できるようにした。このような方法で製造された本発明の偏光子を使用する場合、カメラなどの部品上に偏光板が装着されても、輝度の低下による問題が発生しない。

また、本発明の製造方法は、脱色溶液の粘度を調節することにより、所望の位置に微細な大きさの偏光解消領域を形成することができるため、狭ベゼルのデザインに有用に適用可能である。

実施例２により、偏光子に１０重量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を接触させた時、可視光線領域における単体透過度（Ｔｓ）および偏光度（ＤＯＰ）の値のグラフである。 比較例１により、偏光子に０．１重量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を接触させた時、可視光線領域における単体透過度（Ｔｓ）および偏光度（ＤＯＰ）の値のグラフである。 水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いて偏光解消領域を形成する場合、各温度条件で、前記水溶液の水酸化カリウム（ＫＯＨ）の含有量と脱色が完了する時間との間の相関関係を示すグラフである。 水酸化カリウム水溶液に増粘剤（ブテンジオールビニルアルコール系樹脂、４重量％）を含む溶液を用いて偏光解消領域を形成する場合、各温度条件で、前記溶液の水酸化カリウム（ＫＯＨ）の含有量と脱色が完了する時間との間の相関関係を示すグラフである。

以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は、種々の異なる形態に変形可能であり、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野における平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。

本発明者らは、ヨウ素および／または二色性染料が染着したポリビニルアルコール系偏光子の一部領域に脱色溶液を選択的に接触させることにより、パンチングのような物理的方法を適用しなくても、局地的に単体透過度が８０％以上の偏光解消領域を有する偏光子を製造することができることを見出して、本発明を完成した。

本発明にかかる偏光子の製造方法は、(i)ヨウ素および二色性染料のうちのいずれか１つ以上が染着したポリビニルアルコール系偏光子を用意するステップと、(ii)前記偏光子の一部領域に、脱色剤を１重量％〜３０重量％で含む脱色溶液を局地的に接触させて、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域における単体透過度が８０％以上の偏光解消領域を形成するステップとを含むことを特徴とする。

本発明者らの研究によれば、本発明のように、前記偏光子の一部領域に脱色溶液を局地的に接触させるステップを実施する場合、従来のパンチングおよび切削などの物理的除去方法に比べて、偏光子および偏光板の損傷およびカメラレンズの汚染などの問題が克服可能であり、偏光解消領域の制御が容易であり、単純な工程だけで偏光を除去する点で有利な効果がある。

この時、本発明において、前記偏光子の偏光解消領域とは、以下に説明するように、ヨウ素および／または二色性染料が染着したポリビニルアルコール系偏光子の一部領域に、脱色溶液を選択的に接触させる過程を経て形成された領域をいう。一方、前記偏光解消領域を除いた領域とは、偏光子において前記偏光解消領域を除いた残りの領域であって、本偏光子の光学的物性をそのまま有する領域を意味する。

この時、前記製造方法によって形成された偏光解消領域は、可視光線領域である４００ｎｍ〜８００ｎｍ程度、好ましくは４５０ｎｍ〜７５０ｎｍ程度の波長帯域における単体透過度が８０％以上であり、９０％または９２％以上であることがより好ましい。また、前記偏光解消領域は、偏光度が２０％以下であり、５％以下であることがより好ましい。前記偏光解消領域の単体透過度が高く、偏光度が低いほど、視認性が向上し、前記領域に位置することとなるカメラレンズの性能および画質をより向上させることができ、発色の場合、視認性に優れている。

また、前記偏光子の偏光解消領域を除いた領域は、単体透過度が４０％〜４５％であることが好ましく、４２％〜４５％であることがより好ましい。さらに、前記偏光子の偏光解消領域を除いた領域は、偏光度が９９％以上であることが好ましい。これは、偏光解消領域を除いた残りの領域は、本来の偏光子の機能を果たすことで、前記範囲のような優れた光学物性を示さなければならないからである。

より具体的には、本発明の製造方法を説明すれば、まず、(i)ヨウ素および二色性染料のうちのいずれか１つ以上が染着したポリビニルアルコール系偏光子を用意するステップは、ポリビニルアルコール系（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）ポリマーフィルムをヨウ素および／または二色性染料で粘着する染着ステップと、前記ポリビニルアルコール系フィルムと染料を架橋させる架橋ステップと、前記ポリビニルアルコール系フィルムを延伸する延伸ステップとによって実施できる。

まず、前記染着ステップは、二色性を有するヨウ素および／または二色性染料をポリビニルアルコール系フィルムに染着させるためのものであり、ヨウ素および／または二色性染料は、偏光子の延伸方向に振動する光は吸収し、垂直方向に振動する光は通過させることにより、特定の振動方向を有する偏光が得られるようにすることができる。この時、一般的に、染着は、ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素溶液などの二色性物質を含む溶液の入った処理浴に含浸させることにより行われてよい。

この時、前記染着ステップの溶液に使用される溶媒は、水が一般的に使用されるが、水と相溶性を有する有機溶媒が適量添加されていてもよい。一方、ヨウ素などの二色性物質は、溶媒１００重量部に対して、０．０６重量部〜０．２５重量部で使用できる。なぜならば、前記ヨウ素などの二色性物質が前記範囲内の場合、延伸後に製造された偏光子の透過度が４０．０％〜４７．０％の範囲を満足することができるからである。

一方、二色性物質としてヨウ素を用いる場合には、染着効率の改善のために、ヨウ化化合物などの補助剤を追加的に含むことが好ましく、前記補助剤は、溶媒１００重量部に対して、０．３重量部〜２．５重量部の割合で使用できる。この時、前記ヨウ化化合物などの補助剤を添加する理由は、ヨウ素の場合、水に対する溶解度が低いことから、水に対するヨウ素の溶解度を高めるためである。一方、前記ヨウ素とヨウ化化合物の配合割合は、１：５〜１：１０程度が好ましい。

この時、本発明で追加可能なヨウ化化合物の具体例としては、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化スズ、ヨウ化チタン、またはこれらの混合物などが挙げられるが、これに限定するものではない。

一方、処理浴の温度としては、２５℃〜４０℃程度に維持可能であり、その理由は、２５℃未満の低い温度では、染着効率が低下することがあり、４０℃超過の高すぎる温度では、ヨウ素の昇華が多く生じてヨウ素の使用量が増加し得るからである。また、ポリビニルアルコール系フィルムを処理浴に浸漬する時間は、３０秒〜１２０秒程度であってよいし、その理由は、浸漬時間が３０秒未満の場合、ポリビニルアルコール系フィルムに染着が均一に行われないことがあり、１２０秒を超える場合には、染着が飽和（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）してそれ以上浸漬する必要がないからである。

一方、架橋ステップとしては、ポリビニルアルコール系フィルムをホウ酸水溶液などに浸漬させて行う浸漬法が一般的に使用されるが、フィルムに溶液を噴射する塗布法や噴霧法によって行われてもよい。

この時、架橋ステップの一例として、浸漬法は、前記染着ステップによってヨウ素および／または二色性染料がポリビニルアルコール系フィルムに染着すると、架橋剤を用いて前記ヨウ素および／または二色性染料をポリビニルアルコール系フィルムの高分子マトリックス上に吸着されるようにし、架橋剤を含む溶液のある架橋浴にポリビニルアルコール系フィルムを浸漬することにより実施する。なぜならば、ヨウ素および／または二色性染料が高分子マトリックス上にきちんと吸着されなければ、偏光度が低下し、偏光子および偏光板が本来の役割を果たすことができないからである。

この時、前記架橋浴の溶液に使用される溶媒は、水が一般的に使用されるが、水と相溶性を有する有機溶媒が適量添加されていてよく、前記架橋剤は、溶媒１００重量部に対して、０．５重量部〜５．０重量部で添加可能である。この時、前記架橋剤が０．５重量部未満で含有される場合、ポリビニルアルコール系フィルム内で架橋が不足し、水中でポリビニルアルコール系フィルムの強度が低下することがあり、５．０重量部を超える場合、過度の架橋が形成され、ポリビニルアルコール系フィルムの延伸性を低下させることがある。

また、前記架橋剤の具体例として、ホウ酸、ホウ砂などのホウ素化合物、グリオキサル、グルタルアルデヒドなどが挙げられ、これらを単独または組み合わせて使用することができる。

一方、前記架橋浴の温度は、架橋剤の量と延伸比に応じて異なり、これに限定するものではないが、一般的に４５℃〜６０℃であることが好ましい。一般的に、架橋剤の量が増加すると、ポリビニルアルコール系フィルムの鎖の流動性（ｍｏｂｉｌｉｔｙ）を向上させるために、高い温度条件に架橋浴の温度を調節し、架橋剤の量が少なければ、相対的に低い温度条件に架橋浴の温度を調節する。しかし、本発明は、５倍以上の延伸が行われる過程であることから、ポリビニルアルコール系フィルムの延伸性向上のために、架橋浴の温度を４５℃以上に維持しなければならない。

一方、架橋浴にポリビニルアルコール系フィルムを浸漬させる時間は、３０秒〜１２０秒程度であることが好ましい。その理由は、浸漬時間が３０秒未満の場合、ポリビニルアルコール系フィルムに架橋が均一に行われないことがあり、１２０秒を超える場合には、架橋が飽和（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）してそれ以上浸漬する必要がないからである。

一方、延伸ステップにおいて、延伸とは、フィルムの高分子を一定方向に配向するために、フィルムを一軸に引き伸ばすことをいう。延伸方法は、湿式延伸法と乾式延伸法に区分することができ、乾式延伸法はさらに、ロール間（ｉｎｔｅｒ−ｒｏｌｌ）延伸方法、加熱ロール（ｈｅａｔｉｎｇ ｒｏｌｌ）延伸方法、圧縮延伸方法、テンター（ｔｅｎｔｅｒ）延伸方法などに、湿式延伸方法は、テンター延伸方法、ロール間延伸方法などに区分される。

この時、延伸ステップは、前記ポリビニルアルコール系フィルムを４倍〜１０倍の延伸比で延伸することが好ましく、４５℃〜６０℃の延伸温度で延伸することが好ましい。なぜならば、ポリビニルアルコール系フィルムに偏光性能を付与するためには、ポリビニルアルコール系フィルムの鎖を配向させなければならないが、４倍未満の延伸比では、鎖の配向が十分に行われないことがあり、１０倍超過の延伸比では、ポリビニルアルコール系フィルムの鎖が切断され得るからである。また、前記延伸温度は、架橋剤の含有量に応じて異なり得るが、４５℃未満の温度では、ポリビニルアルコール系フィルムの鎖の流動性が低下して延伸効率が低減され得、６０℃を超える場合、ポリビニルアルコール系フィルムが軟化して強度が弱くなり得るからである。

一方、延伸ステップは、前記染着ステップまたは架橋ステップと同時にまたは別途に進行できる。延伸ステップが染着ステップと同時に進行する場合、前記染着ステップは、ヨウ素溶液内で行われることが好ましく、架橋ステップと同時に進行する場合であれば、ホウ酸水溶液内で行われることが好ましい。

次に、本発明は、(ii)前記偏光子の一部領域に、脱色剤を１重量％〜３０重量％で含む脱色溶液を局地的に接触させて、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域における単体透過度が８０％以上の偏光解消領域を形成するステップを含むことを特徴とする。
まず、前記偏光解消領域を形成するステップにおいて、各構成要素をみると、脱色溶液は、必須として脱色剤および溶媒を含む。

前記脱色剤は、偏光子に染着したヨウ素および／または二色性染料を脱色させることができるものであれば特に制限されないが、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、硫酸化ナトリウム（ＮａＳＨ）、アジ化ナトリウム（ＮａＮ_３）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、硫酸化カリウム（ＫＳＨ）、およびチオ硫酸カリウム（ＫＳ_２Ｏ_３）からなる群より選択されたいずれか１つ以上を含むことが好ましい。

前記溶媒としては、水（蒸留水）を使用することが好ましい。また、前記溶媒は、追加的にアルコール類溶媒を混合して使用することができる。これに限定されるものではないが、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロピルアルコールなどを混合して使用することもできる。

この時、脱色剤の含有量は、脱色過程での接触時間に応じて異なり得るが、好ましくは、前記脱色溶液は、脱色剤を１重量％〜３０重量％程度、より好ましくは５重量％〜１５重量％程度で含むことが好ましい。

脱色剤の含有量が１重量％未満の場合、脱色が行われなかったり、数十分以上の時間がかかって脱色が進行して、実質的に適用が難しく、３０重量％超過の場合、脱色剤の偏光子への拡散が容易に行われず、効果的な脱色になりにくい。一方、図２をみると、脱色剤の含有量が１重量％未満の場合、接触時間にかかわらず、偏光度および単体透過度の変化がほとんどないことを確認することができる。

また、前記脱色溶液は、ｐＨが１１〜１４程度であり、１３〜１４程度であることがより好ましい。本発明の脱色剤は、強塩基化合物であって、ポリビニルアルコールの間に架橋結合を形成しているホウ酸を破壊する程度の強塩基性を呈していなければならず、ｐＨが満足しない場合、脱色は発生しない。例えば、ヨウ素を分解（脱色）して透明にする溶液として（ｉｏｄｉｎｅ ｃｌｏｃｋ ｒｅａｃｔｉｏｎ）チオ硫酸ナトリウムは（ｐＨ７）、一般的なヨウ素化合物水溶液では脱色を生じさせることができるが、実際に偏光子（ＰＶＡ）では長時間接触しても（１０時間）脱色が起こらない。すなわち、これは、ヨウ素を分解する前に、強塩基によるホウ酸の架橋結合の破壊を発生させなければならないことを表す。

また、前記脱色溶液は、粘度が１ｃＰ〜５５ｃＰ程度であり、好ましくは５ｃＰ〜２０ｃＰ程度、より好ましくは１０ｃＰ〜１５ｃＰ程度である。前記溶液の粘度が低すぎる場合、インライン（ｉｎ−ｌｉｎｅ）工程において脱色溶液の流動および拡散が行われ、所望の形状の脱色部位を作りにくく、粘度が高すぎる場合、洗浄ステップで洗浄が効果的に行われない問題がある。

本発明の偏光子の製造方法は、脱色溶液を偏光子に接触させて、偏光解消領域を形成することを特徴とするので、所望の位置に所望の大きさの偏光解消領域を形成することを目的とする。一般的に、偏光子上に脱色溶液を用いて偏光を解消するステップを経る場合、溶液が拡散したり流れ落ちるため、所望の位置に、所望の大きさおよび形状に偏光を解消しにくく、脱色部位以外の領域の透過度や偏光度に影響を及ぼしやすい。しかし、前記のように、粘度が十分な脱色溶液を使用する場合、前記問題を解決することができ、不要な追加的な拡散を減少させて、所望の位置に微細な偏光解消領域を形成することができる。

一方、脱色溶液の粘度が前記範囲を満足するために、増粘剤を追加的に添加する方法を利用することが好ましい。この時、前記増粘剤は、脱色溶液の粘度を向上させて、脱色溶液の拡散を抑制し、所望の大きさおよび位置に偏光解消領域を形成できるように補助する。それだけでなく、偏光子の製造は、ロールツーロール（ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌ ｐｒｏｃｅｓｓ）方式で行われ、動く偏光子に所望の脱色部位を正確に作るためには、脱色溶液の拡散あるいは流動があってはならない。速やかに移動する偏光子に粘度の低い溶液を塗布すれば、塗布時に生じる液体と偏光子の相対速度の差によって所望しない部位に脱色溶液が拡散して、実用度が低く、塗布後、洗浄前まで脱色が行われる時間の間、塗布された溶液の流動によって所望しない位置または大きさの脱色が発生することがある。

前記増粘剤は、反応性が低く、溶液の粘度を高められるものであれば制限されないが、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルアセトアセテート系樹脂、アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール系樹脂、ブテンジオールビニルアルコール系、ポリアクリルアミド系、およびポリエチレングリコール系からなる群より選択されたいずれか１つ以上を含むことがより好ましい。この時、前記増粘剤の粘度が１０ｃＰ〜１５ｃＰであることが好ましい。

一方、前記増粘剤は、前記脱色溶液に対して、０．５重量％〜３０重量％程度、好ましくは２．５重量％〜１５重量％程度で含まれてよい。増粘剤の含有量が前記範囲を超える場合、粘度が過度に高くなって洗浄が効果的に行われず、増粘剤の含有量が低すぎる場合、粘度が低く、液体の拡散および流動によって所望の形状、大きさの脱色領域を実現しにくい。

より具体的には、ヨウ素および／または二色性染料が染着したポリビニルアルコールの複合体は、波長帯が４００ｎｍ〜８００ｎｍといった可視光線範囲の光を吸収できることが知られている。この時、脱色溶液を前記偏光子に接触させると、前記偏光子に存在する可視光線波長帯の光を吸収するヨウ素あるいは二色性染料が分解されて、偏光子を脱色させて、透過度を高め、偏光度を低下させる。

例えば、ヨウ素が染着したポリビニルアルコール系偏光子の一部領域に、脱色剤の水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含む水溶液を接触させる場合、下記の化学式１および化学式２のように、一連の過程でヨウ素が分解される。一方、ヨウ素が染着したポリビニルアルコール系偏光子の製造時、ホウ酸架橋過程を経た場合、化学式３に記載されているように、水酸化カリウムはホウ酸を直接分解して、ポリビニルアルコールとホウ酸の水素結合による架橋効果を除去する。

［化学式１］
１２ＫＯＨ＋６Ｉ_２→２ＫＩＯ_３＋１０ＫＩ＋６Ｈ_２Ｏ

［化学式２］
ＩＯ_３ ⁻＋Ｉ_５ ⁻＋６Ｈ^＋→３Ｉ_２＋３Ｈ_２Ｏ
Ｉ_３ ⁻→Ｉ⁻＋Ｉ_２

［化学式３］
Ｂ（ＯＨ）_３＋３ＫＯＨ→Ｋ_３ＢＯ_３＋３Ｈ_２Ｏ

すなわち、可視光線領域の光を吸収するＩ_５ ⁻（６２０ｎｍ）、Ｉ_３ ⁻（３４０ｎｍ）、Ｉ_２（４６０ｎｍ）のようなヨウ素およびヨウ素イオン錯体を分解して、Ｉ⁻（３００ｎｍ以下）または塩を生成し、可視光線領域の光を大部分透過する。これによって、偏光子の可視光線領域である４００〜８００ｎｍ程度の領域で偏光機能が解消されることにより、全般的に透過度が高くなって、偏光子は透明になる。つまり、偏光板で偏光を作るために可視光線を吸収する配列されたヨウ素複合体を、可視光線を吸収しない単分子形態に分解して、偏光機能を解消することができる。

より具体的には、図１を説明すれば、一般的に、偏光子は、可視光線領域で９９％以上の偏光度（ＤＯＰ）および４０％程度の単体透過度（Ｔｓ）を示すが、前記製造方法により偏光解消領域を形成する場合、偏光度は１０％以下、単体透過度は８０％以上の値を有することを確認することができた。

一方、本発明において、前記脱色溶液を接触させて偏光を解消するステップは、ディスペンサまたはインクジェットを用いて所望の局地的部位あるいは所望の形状のパターンで脱色剤を塗布する非接触式印刷法、あるいはグラビアプリンティングのような接触方式の印刷法によって行われることが好ましい。

本発明の偏光子の製造方法は、前記偏光を解消するステップの後に、アルコールを用いて洗浄するステップを追加的に含むことが好ましい。前記偏光を解消するステップにおいて、残留する脱色溶液が適切に洗浄されない場合、偏光子上で溶液が拡散または残留し、所望しない大きさおよび形状に偏光解消領域が形成され得、微細な大きさの偏光解消領域を形成しにくいからである。特に、前記アルコールの場合、乾燥が容易で、容易に除去可能であり、偏光解消領域以外の偏光子には透過度や偏光度に影響を及ぼさないので、好適に使用できる。例えば、これに限定されるものではないが、前記アルコールは、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロピルアルコール、またはこれらの混合物であることが好ましい。

前記洗浄するステップは、偏光子を１秒〜１８０秒間、より好ましくは３秒〜３０秒間アルコールに浸漬させるか、脱色溶液と接触して脱色された局地的部位に、ディスペンサまたはインクジェットによる脱色方法のように同じ位置に塗布させる方法がある。

本発明の偏光解消領域を含む偏光子の製造方法は、脱色剤を用いた後、アルコールで洗浄することにより、前記で説明したように、脱色剤によって形成されたヨウ素化合物および塩などが洗い流され、偏光解消領域のヨウ素およびヨウ素イオン錯体の含有量が最小化される。したがって、偏光解消領域の残留するヨウ素およびヨウ素イオン錯体の光の吸収が減少し、より透明にする効果をもたらす。

一方、本偏光子の製造方法により、脱色溶液を偏光子に接触させる時間は、脱色溶液の濃度、温度などに応じて異なり得る。特に、前記脱色溶液を接触させる時間（ｙ）は、脱色剤の含有量（ｘ）に対して、下記の数式１を満足させることが好ましい。
この時、前記脱色溶液を接触させる時間（ｙ）は、偏光解消領域の単体透過度が９０％以上になるのにかかる時間を意味し、以下では「脱色完了時間」と表現する。

［数１］
ｙ＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃ

前記ｘは１〜３０であり、前記ａは０．１〜０．７であり、前記ｂは−１〜−２０であり、前記ｃは２０〜１２０である。好ましくは、前記脱色溶液が脱色剤と溶媒のみから構成されている場合、前記ｘは１〜３０であり、前記ａは０．２〜０．７であり、前記ｂは−９〜−１５であり、前記ｃは５０〜１１０である。反面、前記溶液が脱色剤、溶媒および増粘剤を含む場合、前記ｘは１〜２０であり、前記ａは０．１〜０．３であり、前記ｂは−２〜−７であり、前記ｃは３０〜７０である。

この時、−ｂ／２ａは１〜２０である。特に、前記脱色溶液が脱色剤と溶媒のみから構成されている場合、前記−ｂ／２ａは１３〜１９程度であることが好ましい。反面、前記溶液が脱色剤、溶媒および増粘剤を含む場合、前記−ｂ／２ａは８〜１２程度であることが好ましい。前記−ｂ／２ａは、特定の脱色溶液が偏光子を脱色させる場合、脱色時間が最小になる地点の脱色剤の含有量を示す数値であって、すなわち、−ｂ／２ａの範囲を１〜２０とする場合、脱色時間が最小になる脱色剤の含有量が１重量％〜２０重量％になることを満足する脱色溶液であることを意味する。

下記の図３および図４を説明すれば、前記数式１による、各温度条件で、脱色剤の含有量に応じた偏光解消領域の単体透過度が９０％以上になるのにかかる時間（脱色完了時間）の間の相関関係が示されている。

より具体的には、脱色剤の含有量、すなわち、溶液の濃度が過度に低いか高い場合、脱色完了時間が急激に上昇することが分かり、前記図面を通して、脱色が完了する時間を最小化できる適切な脱色剤の含有量範囲が存在することが分かる。すなわち、脱色溶液の濃度の観点からみると、脱色剤の含有量が過度に高くなると、同一化学種間の分子間引力が上昇し、脱色溶液の分子が偏光子に移動しにくくなって、逆効果が生じるので、適切な濃度の脱色溶液が必要である。

また、図３と図４とを比較すれば、溶液に増粘剤が追加された図４の場合、図３に比べて、２次グラフの幅が狭いことを確認することができるが、これは、増粘剤が添加されて溶液の粘度が増加する場合、脱色剤の拡散を抑制し、所望の位置に相対的に少ない脱色剤の含有量で偏光解消領域を形成することが分かる。

それだけでなく、脱色溶液の温度に応じて、溶液の濃度および脱色完了時間の間の相関関係を知ることができる。脱色溶液が偏光子と接触時、化学反応（ホウ酸架橋の破壊およびヨウ素単分子に破壊）が発生するが、これは温度の影響を受ける。つまり、温度が上昇すると、分子の移動性が増加し、それによる分子間の衝突回数が多くなり、反応速度は速くなる。したがって、温度が上昇するにつれ、脱色が完了する時間は減少する。

次に、本発明の偏光子の製造方法を用いて製造された偏光子に関して説明する。

本発明にかかる偏光子は、ヨウ素および二色性染料のうちのいずれか１つ以上が染着したポリビニルアルコール系偏光子において、局地的に４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域における単体透過度が８０％以上の偏光解消領域を有し、前記偏光解消領域と偏光解消領域を除いた領域との間に形成された段差が０μｍ〜１０μｍであることを特徴とする。

この時、前記偏光解消領域は、前記で説明したように、可視光線領域である４００ｎｍ〜８００ｎｍ程度、好ましくは４５０ｎｍ〜７５０ｎｍ程度の波長帯域における単体透過度が８０％以上であり、９０％または９２％以上であることがより好ましい。また、前記偏光解消領域は、偏光度が２０％以下であり、５％以下であることがより好ましい。さらに、前記偏光子の偏光解消領域を除いた領域は、単体透過度が４０％〜４５％であることが好ましく、４２％〜４５％であることがより好ましい。なお、前記偏光子の偏光解消領域を除いた領域は、偏光度が９９％以上であることが好ましい。

この時、本発明の偏光子は、前記偏光解消領域と偏光解消領域を除いた領域との間に形成された段差が０μｍ〜１０μｍ程度であることが好ましく、０μｍ〜５μｍ程度であることがより好ましい。

従来の物理的除去方法の場合、偏光子自体に穿孔を形成するので、偏光子に損傷および破れが発生し、穿孔によって偏光子の扁平度が均一でなく、段差が発生した。反面、本発明の方法により偏光解消領域を形成する場合、偏光子自体に穴を形成したり損なうことがないため、偏光子表面の段差が少ない。

この時、前記段差は、偏光子／偏光板において、カメラモジュールまたは発色装置の位置する部位である偏光解消領域と偏光解消領域を除いた領域との間の境界部位の高さの差を意味し、境界部位の最高高さと、偏光解消領域の最低高さとの間の差をいう。この時、前記段差は、下記の実験例３に記載されているように、前記偏光解消領域と偏光解消領域を除いた領域との間の境界部位を測定し、これは、光学プロファイラ（Ｎａｎｏｖｉｅｗ Ｅ１０００、ナノシステム社）あるいは３次元顕微鏡（Ｃｏｎｆｏｃａｌ Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、ＣＬＳＭ）のような装備で直接測定することができるが、前記装備のほか、高さを測定することができる装備であれば特に制限されない。特に、これに制限されるものではないが、前記偏光解消領域と偏光解消領域を除いた領域との間の境界部位は、偏光解消領域の中央から０超過３ｃｍ以下に存在することができる。

一方、前記偏光解消領域は、ヨウ素および二色性染料のうちのいずれか１つ以上の含有量が０．１重量％〜０．５重量％程度であり、好ましくは０．１重量％〜０．３５重量％程度である。これは、前記で説明したように、脱色剤とヨウ素との間の反応によって偏光子上に複合体形態で存在していたヨウ素が洗い流され、ヨウ素および／または二色性染料の含有量が大きく減少するからである。これに対し、前記偏光解消領域を除いた領域のヨウ素および二色性染料のうちのいずれか１つ以上の含有量が１重量％〜４重量％程度であり、好ましくは２重量％〜４重量％である。

この時、前記ヨウ素および／または二色性染料の含有量は、光Ｘ線分析装置（理学電気工業（株）製造、商品名「ＺＳＸ Ｐｒｉｍｕｓ ＩＩ」）を用いて測定した。本発明では、大きさが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さが１２μｍの偏光子シート形態の試料を用いて、１９．２ｍｍ^３体積あたりの平均重量％を測定した。

前記偏光解消領域は、下記で説明するように、偏光子を脱色溶液と接触させるステップを経ることにより形成される。この時、前記偏光解消領域のヨウ素および／または二色性染料の含有量は、それ以外の領域と比較して顕著に減少し、これによって、透過度が大きく向上する。

一方、前記偏光解消領域は、これに限定されるものではないが、ディスプレイの種類および偏光解消領域の使用用途に応じて、面積が、全体偏光板において０．００５％〜４０％占めることが好ましい。

また、前記偏光解消領域は、その形状や位置などは特に限定されず、多様な形態および位置に形成されてよい。例えば、前記偏光解消領域は、カメラのような部品が装着される位置に前記部品の形状に対応するように形成されてもよく、製品ロゴが印刷される領域に製品ロゴの形状に形成されてもよいし、偏光部材の縁部分にカラーを付与しようとする場合には、偏光部材の縁部分に額縁形状に形成されてもよい。

一方、本発明は、前記偏光解消領域を含む偏光子の一面または両面に、偏光子保護フィルムを合紙させた偏光板を提供する。

本発明の偏光板の場合、偏光子の一部領域でのみ偏光が解消され、単体透過度が高く、かつ偏光度が低く、従来のパンチングおよび切削などの物理的偏光除去方法と異なり、偏光板に物理的損傷のない偏光解消領域を有することを特徴とする。

前記保護フィルムは、偏光子を保護するために、偏光子の両側面に付着させる透明フィルムを指すもので、トリアセチルセルロース（ＴｒｉＡｃｅｔｈｙｌ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＴＡＣ）のようなアセテート系、アクリル系、ポリエステル系、ポリエーテルスルホン系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリオレフィン系樹脂フィルムなどを使用することができるが、これに限定するものではない。

この時、前記保護フィルムは、接着剤を用いて積層可能であり、接着剤としては、これに限定するものではないが、ポリビニルアルコール系水系接着剤を使用することができる。また、前記偏光板には、保護フィルムのほか、追加的な機能向上のために、広視野角補償板や輝度向上フィルムのような機能性フィルムが付加的に含まれていてもよい。

一方、前記のような本発明の偏光子を含む偏光板は、表示パネルの一面または両面に付着して画像表示装置に有用に適用可能である。前記表示パネルは、液晶パネル、プラズマパネル、および有機発光パネルであってよく、これによって、前記画像表示装置は、液晶表示装置（ＬＣＤ、ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ、ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｎｅｌ）、および有機電界発光表示装置（ＯＬＥＤ、ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）であってよい。

より具体的には、前記画像表示装置は、液晶パネルと、この液晶パネルの両面にそれぞれ備えられた偏光板とを含む液晶表示装置であってよいし、この時、前記偏光板のうちの少なくとも１つが本発明にかかる偏光子を含む偏光板であってよい。すなわち、前記偏光板は、ヨウ素および二色性染料のうちのいずれか１つ以上が染着したポリビニルアルコール系偏光子を含み、局地的に単体透過度が８０％以上の偏光解消領域を有することを特徴とする。

この時、前記液晶表示装置に含まれる液晶パネルの種類は特に限定されない。例えば、その種類に制限されず、ＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）型、ＳＴＮ（ｓｕｐｅｒ ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）型、Ｆ（ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｉｃ）型、またはＰＤ（ｐｏｌｙｍｅｒ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ）型のようなパッシブマトリクス方式のパネル；２端子型（ｔｗｏ ｔｅｒｍｉｎａｌ）または３端子型（ｔｈｒｅｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ）のようなアクティブマトリクス方式のパネル；横電界型（ＩＰＳ；Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）パネルおよび垂直配向型（ＶＡ；Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）パネルなどの公知のパネルがすべて適用可能である。また、液晶表示装置を構成するその他の構成、例えば、上部および下部基板（ｅｘ．カラーフィルタ基板またはアレイ基板）などの種類も特に制限されず、この分野で公知の構成が制限なく採用可能である。

一方、本発明の画像表示装置は、これに限定するものではないが、カメラモジュールなどのその他の部品を含み、前記カメラモジュールなどのその他の部品は前記偏光解消領域に位置することができる。可視光線領域の透過度が向上し、かつ偏光度が解消された偏光解消領域にカメラモジュールを位置させることにより、カメラレンズ部の視認性を増大させる効果をもたらすことができる。

以下、実施例を通じて、本発明についてより詳細に説明する。下記の実施例は、本発明の理解のためのものであり、これによって本発明を限定するものではない。

製造例−偏光子の製造
ポリビニルアルコール系フィルム（日本合成社、Ｍ３０００ ｇｒａｄｅ３０μｍ）を、２５℃の純水溶液で膨潤工程を１５秒間経た後、０．２ｗｔ％の濃度および２５℃のヨウ素溶液で６０秒間染着工程を進行させた。以後、ホウ酸１ｗｔ％、４５℃の溶液で３０秒間洗浄工程を経た後、ホウ酸２．５ｗｔ％、５２℃の溶液で６倍延伸工程を進行させた。延伸後、５ｗｔ％のＫＩ溶液で補色工程を経た後、６０℃のオーブンで５分間乾燥させることにより、厚さ１２μｍの偏光子を製造した。

実施例１〜７
脱色剤、溶媒および増粘剤を、下記の表１に記載された種類および含有量で脱色溶液を用意する。次に、前記製造例により製造された偏光子に、前記脱色溶液を、ディスペンサを用いて３ｃｍ^２の領域に塗布した。以後、３５秒経過後、エタノールを用いて３秒間浸漬させ、６０℃のオーブンで３０秒間エタノールを乾燥させて、偏光解消領域を含む偏光子を製造した。

比較例１〜３
脱色剤、溶媒および増粘剤を、下記の表１に記載された種類および含有量で脱色溶液を用意し、実施例１と同様の方法で偏光子を製造した。

比較例４
前記製造例により製造された偏光子を６０ｍｍ×６０ｍｍに裁断した後、レーザ（Ｖｅｒｄｉ Ｖ２、ＭＢＤ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ、Ｃｏｈｅｒｅｎｔ社）を用いて、２６６ｎｍの波長、０．６Ｗ／ｃｍ^２の強度で１０分間露光して、偏光解消領域を形成した偏光子を製造した。

比較例５
前記製造例により製造された偏光子を６０ｍｍ×６０ｍｍに裁断した後、偏光板裁断用パンチング機を用いて、３ｃｍ^２の領域の偏光子を除去した。

実験例１−偏光解消領域の光学物性評価
前記実施例および比較例により製造された偏光子を４０ｍｍ×４０ｍｍの大きさに切って、この試験片を測定ホルダに固定させた後、紫外可視光線分光計（Ｖ−７１００、ＪＡＳＣＯ社製造）を用いて、偏光解消領域の初期光学物性、すなわち、単体透過度、偏光度を測定した。特に、５５０ｎｍにおける値を表１に表示した。

実験例２−偏光解消領域のヨウ素含有量評価
偏光子において、偏光解消領域のヨウ素および／または二色性染料の含有量は、光Ｘ線分析装置［理学電気工業（株）製造、商品名「ＺＳＸ Ｐｒｉｍｕｓ ＩＩ」］を用いて測定した。この時、前記実施例および比較例により製造された厚さが１２μｍの偏光子シート（ｓｈｅｅｔ）形態の試料を４枚重ねて、２０ｍｍのｈｏｌｄｅｒに装着した後、Ｉｏｄｉｎｅ ＫＡの蛍光強度を測定した。計３回を測定して出された１９．２ｍｍ^３体積あたりの重量％の平均を、下記の表１に表示した。

実験例３−偏光子表面の段差評価
前記実施例１〜７および比較例１〜５により製造された偏光子を、光学プロファイラ（Ｎａｎｏｖｉｅｗ Ｅ１０００、ナノシステム社）５倍レンズを用いて、前記偏光解消領域と偏光解消領域を除いた領域との間に形成された段差を測定した。

前記表１の実施例と比較例１〜３をみると、脱色剤の含有量が本発明の含有量範囲を満足する場合に、脱色が進行し、偏光解消領域のヨウ素含有量が０．３重量％以下であることを確認することができた。

また、比較例４と比較すれば、紫外線を露光して偏光解消領域を形成する場合に比べて、透過度が高く、偏光度がより低いことを確認することができた。それだけでなく、比較例５と比較すれば、偏光解消領域と偏光解消領域を除いた領域との間に形成された段差が、物理的パンチングによる方法によって形成された段差に比べて顕著に小さく、表面の外観が優れていることを確認することができた。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で多様な修正および変形が可能であることは当技術分野における通常の知識を有する者にとっては自明である。

Claims (3)

1. ヨウ素および二色性染料のうちのいずれか１つ以上が染着したポリビニルアルコール系偏光子を用意するステップと、
   前記偏光子の一部領域に、脱色剤を含む脱色溶液を局地的に接触させて、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域における単体透過度が９０％以上１００％未満の偏光解消領域を形成するステップと、
   前記偏光解消領域を形成するステップの後に、アルコールを用いて洗浄するステップと、を含み、
   前記偏光子の一部領域に脱色溶液を接触させることによって偏光解消領域を形成するステップは、ディスペンサ、インクジェット、またはグラビアプリンティング方法によって行われ、
   前記脱色溶液は、粘度が１ｃＰ〜５５ｃＰであり、
   前記脱色剤は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、硫化水素ナトリウム（ＮａＳＨ）、アジ化ナトリウム（ＮａＮ_３）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、硫化水素カリウム（ＫＳＨ）、およびチオ硫酸カリウム（ＫＳ_２Ｏ_３）からなる群より選択されたいずれか１つ以上を含み、
   前記脱色溶液は、全体溶液に対して、
   脱色剤５重量％〜１５重量％；
   増粘剤２．５重量％〜１５重量％；および
   残部の水を含み、
   脱色完了時間が１６〜４５秒であり、
   前記脱色完了時間は、偏光解消領域の単体透過度が９０％以上になるのにかかる時間を意味する、ことを特徴とする、偏光子の製造方法。
2. 前記脱色溶液は、ｐＨが１１〜１４であることを特徴とする、請求項１に記載の偏光子の製造方法。
3. 前記増粘剤は、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルアセトアセテート系樹脂、アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール系樹脂、ブテンジオールビニルアルコール系、ポリエチレングリコール系樹脂、およびポリアクリルアミド系樹脂からなる群より選択されたいずれか１つ以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の偏光子の製造方法。

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