KR101137644B1

KR101137644B1 - 요오드계 편광 필름의 제조 방법, 편광판의 제조 방법 및광학 적층체의 제조 방법

Info

Publication number: KR101137644B1
Application number: KR1020040102087A
Authority: KR
Inventors: 아미타니게이지; 후지모토세이지; 마츠모토고지; 야마네히사노리
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2012-04-19
Also published as: TWI389946B; JP2005173495A; TW200526715A; CN1629660A; KR20050059993A; JP4421886B2; CN100437162C

Abstract

본 발명은 염색 얼룩이 적은, 나아가서는 주름 발생 빈도의 감소 또는 염색 처리후의 공정에서의 장력 저감이 가능해지는 편광 필름의 제조 방법, 편광판 및 광학 적층체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

폴리비닐알코올계 필름을 팽윤 처리, 요오드 염색 처리 및 붕산 처리의 순으로 처리하는 공정 전 및/또는 공정 중에 1축 연신을 수행하는 편광 필름의 제조 방법으로서, 붕산 처리 공정 전에 2단 이상의 염색욕에서 요오드 염색을 수행하는, 나아가서는 2단 이상의 염색욕에서 1축 연신을 수행하고, (1) 최초의 염색 욕에서의 연신 배율을 2번째 단 이후의 염색욕에서의 합계 연신 배율보다도 높게 하거나, (2) 마지막 염색욕에서의 연신 배율을 그 이전의 염색욕에서의 합계 연신 배율보다도 높게 하여 1축 연신을 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

요오드계 편광 필름의 제조 방법, 편광판의 제조 방법 및 광학 적층체의 제조 방법{A METHOD FOR PRODUCING A IODINE-TYPE POLARIZING FILM, A METHOD FOR PRODUCING A POLARIZER, AND A METHOD FOR PRODUCING AN OPTICAL LAMINATE}

본 발명은 염색 얼룩이 적고, 나아가서는 주름 발생 빈도가 감소하거나 또는 생산성이 향상되는 요오드계 편광 필름의 제조 방법, 얻은 편광막의 적어도 한 면에 보호 필름을 적층한 편광판의 제조 방법, 추가로 위상차 필름, 휘도 향상 필름, 시야각 개선 필름 및 반투과 반사 필름 중 어느 하나가 단독 또는 복수 접착되어 이루어지는 광학 적층체의 제조 방법에 관한 것이다.

편광 필름으로서는, 종래부터 폴리비닐알코올계 필름에 이색성 색소를 흡착 배향시킨 것이 이용되고 있다. 즉, 요오드를 이색성 색소로 하는 요오드계 편광 필름이나, 이색성 염료를 이색성 색소로 하는 염료계 편광 필름 등이 알려져 있다. 이들 편광 필름은 통상 이의 적어도 한 면, 바람직하게는 양면에 폴리비닐알코올계 수지의 수용액으로 이루어진 접착제를 통해 트리아세틸셀룰로오스 등의 보호 필름을 접착하여 편광판으로 된다.

편광 필름의 제조 방법으로서, 일본 특허 공개 평성 제9-133809호 공보에는 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 및 요오드화칼륨 수용액에 침지한 후, 이것을 연신하면서 붕산 처리하고, 수세한 후, 다시 요오드 및 요오드화칼륨 수용액에 침지하고, 건조하는 방법이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 소화 제60-66205호 공보에는 연신한 필름을 이색성 색소 함유 수용액에 침지하고, 또 다른 이색성 색소 함유 수용액에 침지한 후, 붕산 수용액 속에서 연신하며, 건조함으로써 두께 방향으로 2개의 흡착 배향층을 설치한 편광 필름을 제조하는 방법이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 소화 제62-70802호 공보에는 연신한 폴리비닐알코올계 필름을 특정한 이색성 염료의 수용액(염색액 A)에 침지한 후, 요오드 및 요오드화칼륨 수용액(염색액 B)에 침지하고, 이어서 붕산 처리하며, 수세하여 편광 필름을 제조하는 방법이 기재되어 있다.

이들 특허문헌에서는, 모두 염색 처리를 2회 수행하고 있다. 그러나 일본 특허 공개 평성 제9-133809호 공보에서는 붕산 처리 후에 2회의 염색 처리를 수행하고 있고, 이 경우는 주름이 발생하기 쉬울 뿐만 아니라, 초기 광학 특성이 뒤떨어진다. 또한 일본 특허 공개 소화 제60-66205호 공보 및 일본 특허 공개 소화 제62-70802호 공보은 이색성 유기 염료를 사용하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 주된 과제는 염색 얼룩이 적은 요오드계 편광 필름의 제조 방법, 편광판 및 광학 적층체의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 과제는 염색 얼룩이 적고, 나아가서는 주름 발생 빈도가 감 소하거나 또는 염색 처리후의 공정에서의 장력 저감이 가능한 생산성이 향상되는 요오드계 편광 필름의 제조 방법, 편광판 및 광학 적층체의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 붕산 처리 공정 이전에 2단 이상의 염색욕에서 차례로 요오드 염색을 행함으로써, 염색 얼룩이 적어지고, 추가로 염색욕에서 1축 연신을 수행하는 경우에는, 주름 발생 빈도를 감소시키거나, 염색 처리후의 공정에서의 장력 저감화가 가능해져서 생산성을 향상시키거나 한다고 하는 새로운 사실을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명에 관한 요오드계 편광 필름의 제1 제조 방법은 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤 처리, 요오드 염색 처리 및 붕산 처리의 순으로 처리하는 공정의 전 및/또는 공정 중에 1축 연신을 수행하는 데에 있어서, 붕산 처리 공정 전에 2단 이상의 염색욕으로 요오드 염색을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 요오드계 편광 필름의 제2 제조 방법은 붕산 처리 공정 전에 2단 이상의 염색욕에서 요오드 염색을 수행하는 동시에, 적어도 하나의 염색욕에서 1축 연신을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 요오드계 편광 필름의 제3 제조 방법은 붕산 처리 공정 전에 2단 이상의 염색욕에서 요오드 염색을 수행하는 동시에, 2단 이상의 염색욕에서 1축 연신을 수행하고, 또한 최초의 염색욕에서의 연신 배율이 2번째 단 이후의 염색 욕에서의 합계 연신 배율보다도 높은 1축 연신을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 요오드계 편광 필름의 제4 제조 방법은 붕산 처리 공정 전에 2단 이상의 염색욕에서 요오드 염색을 수행하는 동시에, 2단 이상의 염색욕에서 1축 연신을 수행하고, 또한 마지막 염색욕에서의 연신 배율이 그 이전의 염색욕에서의 합계 연신 배율보다도 높은 1축 연신을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 2단 이상의 복수의 염색욕은 각각 단독으로 연신 배율을 조정할 수 있 도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 모든 염색욕은 요오드화물을 함유하고, 이 요오드화물의 함유량이 처리의 순으로 높아지도록 조정되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 편광판의 제조 방법은 상기한 방법으로 얻은 편광 필름의 적어도 한 면에 보호 필름을 접합하는 것을 특징으로 한다. 이 보호 필름은 위상차 필름, 휘도 향상 필름, 시야각 개선 필름 및 반투과 반사 필름 중 어느 하나의 기능을 갖추고 있어도 좋다. 혹은, 광학 적층체의 제조 방법은 적어도 한 면에 보호 필름을 접착하여 얻은 편광판에, 위상차판, 휘도 향상 필름, 시야각 개선 필름 및 반투과 반사판으로부터 선택되는 적어도 1종을 접착하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서의 폴리비닐알코올계 필름을 형성하는 폴리비닐알코올계 수지는 통상 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화한 것이 예시된다. 비누화도로서는, 약 85 몰% 이상, 바람직하게는 약 90 몰% 이상, 보다 바람직하게는 약 99 몰%～100 몰%이다. 폴리아세트산비닐계 수지로서는, 아세트산비닐의 단독중합체인 폴리아세 트산비닐 이외에 아세트산비닐과 이것에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체, 예컨대, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 등을 들 수 있다. 공중합 가능한 다른 단량체로서는, 예컨대 불포화 카르복실산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 불포화 술폰산류 등을 들 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지의 중합도로서는, 1,000～10,000, 바람직하게는 1,500～5,000 정도이다.

이들 폴리비닐알코올계 수지는 변성되어 있어도 좋고, 예컨대, 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈, 폴리비닐부티랄 등도 사용할 수 있다. 통상, 편광 필름 제조의 개시 재료로서는, 두께가 약 20 ㎛～100 ㎛, 바람직하게는 약 30 ㎛～80 ㎛의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 미연신 필름을 이용한다. 공업적으로는 필름의 폭은 약 1,500 ㎜～4,000 ㎜가 실용적이다.

이 미연신 필름을 팽윤 처리, 요오드 염색 처리, 붕산 처리, 수세 처리의 순으로 처리하고, 마지막으로 건조하여 얻은 폴리비닐알코올계 편광 필름의 두께는 예컨대 5～50 ㎛ 정도이다.

본 발명의 편광 필름의 제조 방법은 크게 2개로 나뉘어진다. 하나는 폴리비닐알코올계 필름을 공기 혹은 불활성 가스 속에서 1축 연신한 후, 팽윤 처리, 요오드 염색 처리, 붕산 처리 및 수세 처리의 순으로 용액 처리하고, 마지막으로 건조를 수행하는 방법. 두 번째는 미연신의 폴리비닐알코올계 필름을 수용액으로 팽윤 처리, 요오드 염색 처리, 붕산 처리 및 수세 처리의 순으로 용액 처리하고, 붕산 처리 공정 및/또는 그 전의 공정에서 습식으로 1축 연신을 수행하며, 마지막으로 건조를 수행하는 방법이다.

어느 쪽의 방법이라도, 1축 연신은 하나의 공정으로 수행하여도 좋고, 2개 이상의 공정으로 행하여도 좋지만, 복수의 공정으로 수행하는 것이 바람직하다. 연신 방법은 공지의 방법을 채용할 수 있고, 예컨대 필름을 반송하는 2개의 닙롤간에 주속차를 두어 연신을 수행하는 롤간 연신, 일본 특허 제2731813호 공보에 기재한 바와 같은 열롤 연신법, 텐터 연신법 등이 있다. 또한, 기본적으로 공정의 순서는 상기한 바와 같지만, 처리욕의 수나 처리 조건 등에 제약은 없다.

또한, 상기 공정에 기재가 없는 공정을 별도의 목적으로 삽입하는 것도 자유인 것은 물론이다. 이 공정의 예로서, 붕산 처리 후에, 붕산을 함유하지 않는 요오드화물 수용액에 의한 침지 처리(요오드화물 처리) 또는 붕산을 함유하지 않는 염화아연 등을 함유하는 수용액에 의한 침지 처리(아연 처리) 공정 등을 들 수 있다.

팽윤 처리 공정은 필름 표면의 이물 제거, 필름중의 가소제 제거, 다음 공정에서의 염색 용이성의 부여, 필름의 가소화 등의 목적으로 수행한다. 처리 조건은 이들의 목적을 달성할 수 있는 범위에서, 또한 기재 필름의 극단적인 용해, 실투 등의 문제가 발생하지 않는 범위에서 결정된다. 미리 기체 속에서 연신한 필름을 팽윤시키는 경우에는, 예컨대 약 20℃～70℃, 바람직하게는 약 30℃～60℃의 수용액에 필름을 침지하여 수행한다. 필름의 침지 시간은 30～300 초, 더욱 바람직하게는 60～240 초 정도이다. 처음부터 미연신의 원반 필름을 팽윤시키는 경우에는, 예컨대 약 10℃～50℃, 바람직하게는 약 20℃～40℃의 수용액에 필름을 침지하여 수행한다. 필름의 침지 시간은 30～300 초, 더욱 바람직하게는 60～240 초 정도이다.

팽윤 처리 공정에서는, 필름이 폭 방향으로 팽윤하여 필름에 주름이 생기는 등의 문제가 생기기 쉽기 때문에, 익스팬더롤(expander roll), 스파이럴롤(spiral roll), 크라운롤(crown roll), 크로스가이더(cross guider), 벤드바(bend bar), 텐터크립(tenter crip) 등 공지의 확폭 장치로 필름의 주름을 없애면서 필름을 반송하는 것이 바람직하다. 욕중의 필름 반송을 안정화시킬 목적으로 팽윤욕중에서의 수류를 수중 샤워로 제어하거나, EPC 장치(Edge Position Control 장치: 필름의 단부를 검출하고, 필름의 사행을 방지하는 장치) 등을 병용하거나 하는 것도 유용하다. 본 공정에서는, 필름의 주행 방향으로도 필름이 팽윤 확대되기 때문에, 반송 방향의 필름의 느슨함을 없애기 위해서, 예컨대 처리조 전후의 반송롤의 속도를 컨트롤하는 등의 수단을 강구하는 것이 바람직하다. 또한, 사용하는 팽윤 처리욕은 순수 이외에 붕산(일본 특허 공개 평성 제10-153709호 공보에 기재), 염화물(일본 특허 공개 평성 제06-281816호 공보에 기재), 무기산, 무기염, 수용성 유기 용매, 알코올류 등을 O.01 중량%～10 중량% 범위에서 첨가한 수용액도 사용 가능하다.

요오드에 의한 염색 처리 공정은 필름에 요오드를 흡착, 배향시킬 목적으로 수행한다. 처리 조건은 이들의 목적을 달성할 수 있는 범위에서, 또한 기재 필름의 극단적인 용해, 실투 등의 문제가 발생하지 않는 범위에서 결정된다. 본 발명에서는, 특히 2단 이상의 염색욕을 설치하여 차례로 염색을 행한다. 염색욕은 2단～4단인 것이 적당하다.

염색욕에는 붕산을 함유시켜도 좋다. 붕산을 첨가하는 경우, 요오드를 함유하는 점에서 하기의 붕산 처리와 구별된다. 물 100 중량부에 대하여, 요오드를 약 0.003 중량부 이상 함유하고 있고, 온도가 약 40℃ 이하라면 염색조라고 볼 수 있 다.

각 염색욕의 농도는 중량비로 요오드/요오드화칼륨/물=약 0.003～0.2/약 0.1～10/100, 바람직하게는 약 0.003～0.1/약 0.1～3.0/100이다. 요오드의 함유량은 각 염색욕과 동일하여도 좋고, 혹은 상기 범위 내에서 염색 처리 순으로 함유량을 저감 혹은 증가시켜도 좋다.

각 염색욕의 요오드화칼륨 농도는 염색 처리의 순으로 높아지도록 조정하는 것이 바람직하다. 요오드화칼륨의 농도가 각 염색욕에서 동량이거나 혹은 처리의 순으로 낮아지는 경우에는, 장시간 운전했을 때, 액 농도의 밸런스가 무너져 편광 필름의 품질을 안정하게 유지할 수 없다. 즉, 처리에 따라 후단측 염색욕의 요오드화칼륨 농도가 높아지기 때문에, 후단측의 염색욕의 요오드화칼륨 농도를 감하기 위해서 액을 버리고 물을 더해야만 된다. 이것은 경제적으로 손실이며, 환경 부하도 증대시키게 된다. 이것에 대하여, 처음부터 요오드화칼륨 농도를 염색 처리의 순으로 높아지도록 조정해 두면, 장시간 운전에 의해 후단측의 염색욕의 요오드화칼륨 농도가 높아져도, 액 농도의 밸런스가 무너지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 요오드화칼륨 대신에 다른 요오드화물, 예컨대 요오드화아연 등을 이용하여도 좋다. 또한, 다른 요오드화물을 요오드화칼륨과 병용하여도 좋다. 이들의 경우에도, 요오드화물 농도가 염색 처리의 순으로 높아지도록 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 요오드화물 이외의 화합물, 예컨대 붕산, 염화아연, 염화코발트 등을 공존시켜도 좋다. 붕산을 첨가하는 경우, 요오드를 포함하는 점에서 하기의 붕산 처리와 구별된다. 물 100 중량부에 대하여, 요오드를 약 0.003 중량부 이상 함 유하고 있는 것이면 염색조라고 볼 수 있다. 붕산은 특히 최종의 염색욕에만 첨가하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 편광 필름의 표면 상태가 양호해지고, 염색 얼룩이 적어진다. 최종 염색욕에 첨가하는 붕산 농도는 물 100 중량부당 약 0.05～2.0 중량부인 것이 적당하다.

각 염색욕에서의 염색 처리는 예컨대 약 10℃～40℃, 바람직하게는 약 20℃～35℃의 온도로 약 30～600 초간, 바람직하게는 약 60～300 초간 침지 처리를 행한다.

본 발명에서는, 각 염색욕에서 1축 연신을 수행하는 데 있어서, 각 염색욕에서 각각 단독으로 연신 배율을 조정하는 것이 바람직하다. 이것을 위해서는, 예컨대, 각 염색욕의 입구측 및 출구측에 각각 닙롤을 설치하여 양 닙롤의 회전 속도비를 변경할 수 있도록 하는 것이 좋다. 또한, 개별로 연신 배율을 조정할 수 있는 한, 익스팬더롤, 스파이럴롤, 크라운롤, 크로스가이더, 벤드바 등을 염색욕 중 및/또는 욕 출입구에 설치할 수 있다. 또한, 팽윤 처리한 후, 염색 처리 전에 폴리비닐알코올계 필름을 습식 연신 처리하여도 좋고, 또한, 필요에 따라 각 염색욕 사이에서 1축 연신을 수행하여도 좋고, 혹은 수세욕을 각 염색욕 사이에 설치하여도 좋다.

2단 이상의 각 염색욕에 있어서 1축 연신을 수행하는 경우, 연신 배율은 특별히 제한되지 않지만, 목적에 따라, 이하의 2개의 형태 중 어느 하나를 채용한다.

(1) 최초의 염색 욕에서의 연신 배율을 2번째 단 이후의 염색욕에서의 합계 연신 배율보다도 높게 한다. 이에 따라, 수세후의 건조시에서의 건조 네크인이 작 아지기 때문에, 건조로에서의 주름의 발생 빈도가 적어진다. 구체적으로는 최초의 염색욕에서의 연신 배율은 약 1.1～3.0배의 범위내이며, 또한 최초의 염색욕에서의 연신 배율이 2번째 단 이후의 염색욕에서의 합계 연신 배율의 약 1.05～2.0배 정도인 것이 바람직하다.

(2) 최종 염색욕에서의 연신 배율을, 그 이전의 염색욕에서의 합계 연신 배율보다도 높게 한다. 이에 따라, 붕산 처리 공정 이후의 공정에서 필름이 쉽게 느슨해지지 않게 되어 생산성이 향상된다. 구체적으로는 최종 염색욕에서의 연신 배율은 약 1.05～2.0배의 범위내이고, 또한 그 이전의 염색욕에서의 합계 연신 배율의 약 1.1～3.0배 정도인 것이 바람직하다.

붕산 처리는 물 100 중량부에 대하여 붕산을 약 1～10 중량부 함유하는 수용액에 요오드 염색한 폴리비닐알코올계 필름을 침지하여 수행한다. 붕산 수용액에는 요오드화물을 약 1～30 중량부 함유시키는 것이 바람직하다. 요오드화물로서는 요오드화칼륨, 요오드화아연 등을 들 수 있다. 또한, 요오드화물 이외의 화합물, 예컨대 염화아연, 염화코발트, 염화지르코늄, 티오황산나트륨, 아황산칼륨, 황산나트륨 등을 공존시켜도 좋다.

이 붕산 처리는 가교에 의한 내수화(耐水化)나 색상 조정(푸르스름해지는 것을 방지하는 등) 등을 위해 실시된다. 가교에 의한 내수화를 위한 경우에는, 필요에 따라, 붕산 이외에, 또는 붕산과 함께, 글리옥살, 글루타르알데히드 등의 가교제도 사용할 수 있다.

또, 내수화를 위한 붕산 처리를 가교 처리, 고정화 처리 등의 명칭으로 호칭 하는 경우도 있다. 또한, 색상 조정을 위해 붕산 처리를 행하여도 좋다. 이러한 붕산 처리를 보색 처리, 재염색 처리 등의 명칭으로 호칭하는 경우도 있다. 이하의 설명에서는, 내수화를 위한 붕산 처리 및 색상 조정을 위한 붕산 처리를 모두 단순히 붕산 처리라고 한다.

붕산 처리는 그 목적에 따라, 붕산 및 요오드화물의 농도, 처리욕의 온도를 적절히 변경하여 수행한다. 내수화를 위한 붕산 처리, 색상 조정을 위한 붕산 처리는 특별히 구별되는 것은 아니지만, 하기의 조건으로 실시된다.

원반 필름을 팽윤, 염색, 붕산 처리를 수행하는 경우에, 붕산 처리가 가교에 의한 내수화를 목적으로 하고 있을 때에는 물 100 중량부에 대하여 붕산을 약 3～10 중량부, 요오드화물을 약 1～20 중량부 함유하는 붕산 처리욕을 사용하고, 통상, 약 50℃～70℃, 바람직하게는 약 55℃～65℃의 온도에서 수행한다. 침지 시간은 통상 30～600 초 정도, 바람직하게는 약 60～420 초, 보다 바람직하게는 약 90～300 초이다.

또, 미리 연신한 필름을 염색, 붕산 처리를 수행하는 경우, 붕산 처리욕의 온도는 통상 약 50℃～85℃, 바람직하게는 약 55℃～80℃이다.

내수화를 위한 붕산 처리를 수행한 후, 색상 조정을 위한 붕산 처리를 수행하여도 좋다. 이 목적을 위해서는 물 100 중량부에 대하여 붕산을 약 1～5 중량부, 요오드화물을 약 3～30 중량부 함유하는 붕산 처리욕을 사용하고, 통상 약 10℃～45℃의 온도에서 수행한다. 침지 시간은 통상 약 3～300 초 정도, 바람직하게는 약 10～240 초이다. 색상 조정을 위한 붕산 처리는 내수화를 위한 붕산 처리에 비하여 통상 낮은 붕산 농도, 높은 요오드화물 농도, 낮은 온도에서 수행한다.

이들의 붕산 처리는 복수의 공정으로 행하여도 좋고, 통상, 2～5의 공정으로 행해지는 경우가 많다. 이 경우, 사용하는 각 붕산 처리조의 수용액 조성, 온도는 상기 범위 내에서 동일하여도 좋고, 달라도 좋다. 상기 내수화를 위한 붕산 처리, 색상 조정을 위한 붕산 처리를 각각 복수의 공정으로 행하여도 좋다. 붕산 처리 공정에서도, 염색 공정과 함께 필름의 연신을 행하여도 좋다. 최종적인 적산 연신 배율은 약 4.5～7.0 배, 바람직하게는 약 5.0～6.5 배이다.

붕산 처리후, 수세 처리된다. 수세 처리는 예컨대 붕산 처리한 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지, 물을 샤워로 하여 분무, 혹은 침지와 분무를 병용함으로써 수행한다. 수세 처리에 있어서의 물의 온도는 통상 2℃～40℃ 정도이며, 침지 시간은 2～120 초 정도인 것이 좋다. 수세후의 건조는 건조로중에서 약 40℃～100℃의 온도로 약 60～600 초 수행한다.

본 발명에서는, 연신 처리후의 각각의 공정에서, 필름의 장력이 각각 실질적으로 일정해지도록 장력 제어를 수행하는 것이 좋다. 염색 처리 공정에서 연신을 종료한 경우는, 이후의 붕산 처리 공정 및 수세 처리 공정에서 장력 제어를 수행한다.

이와 같이 하여 제조된 편광 필름의 적어도 한 면에 보호 필름을 접착제로 접착하여 편광판을 얻을 수 있다.

보호 필름으로서는, 예컨대 트리아세틸셀룰로오스나 디아세틸셀룰로오스와 같은 아세틸셀룰로오스계 수지로 이루어진 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리 에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 수지로 이루어진 필름, 폴리카보네이트계 수지로 이루어진 필름, 시클로올레핀계 수지로 이루어진 필름을 들 수 있다. 시판되고 있는 열가소성 시클로올레핀계 수지로서는, 예컨대 독일의 티코나(Ticona)사에서 판매되고 있는 「토파스」(Topas)(상표등록), JSR 가부시키가이샤에서 판매되고 있는 (아톤)(상표등록), 니혼제온 가부시키가이샤에서 판매되고 있는 「제오노아」나 「제오넥스」(모두 상표등록), 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤에서 판매되고 있는 「아펠」(상표등록) 등이 있다. 이러한 시클로올레핀계 수지를 제막한 것을 보호 필름으로 하게 되지만, 제막에는 용제 캐스트법, 용융 압출법 등 공지의 방법을 적절하게 이용할 수 있다. 제조된 시클로올레핀계 수지 필름도 시판되고 있고, 예컨대, 세키스이 가가쿠 고교 가부시키가이샤에서 판매되고 있는 「에스시너」나 「SCA40」 등이 있다.

보호 필름의 두께는 얇은 것이 바람직하지만, 너무 얇으면, 강도가 저하하고, 가공성이 뒤떨어지게 되며, 한편, 너무 두꺼우면, 투명성이 저하하거나, 적층 후에 필요한 양생 시간이 길어지거나 하는 등의 문제가 생긴다. 따라서, 보호 필름의 적당한 두께는 예컨대 5～200 ㎛ 정도이며, 바람직하게는 약 10～150 ㎛, 보다 바람직하게는 약 20～100 ㎛이다.

접착제와 편광 필름 및/또는 보호 필름과의 접착성을 향상시키기 위해서, 편광 필름 및/또는 보호 필름에 코로나 처리, 화염 처리, 플라즈마 처리, 자외선 조사, 프라이머 도포 처리, 비누화 처리 등의 표면 처리를 행하여도 좋다.

보호 필름에는 안티글레어(anti-glare) 처리, 안티리플렉션(anti- reflection) 처리, 하드 코트 처리, 대전 방지 처리, 오염 방지 처리 등의 표면 처리가 단독 혹은 조합하여 행해져 있어도 좋다. 또한, 보호 필름 및/또는 보호 필름 표면 보호층은 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물 등의 자외선 흡수제나 페닐포스페이트계 화합물, 프탈산에스테르 화합물 등의 가소제를 갖고 있어도 좋다.

이러한 보호 필름은 편광 필름의 한 면에 접착되어도 좋고, 양면에 접착되어도 좋다.

편광 필름과 보호 필름은 수용매계 접착제, 유기 용매계 접착제, 핫멜트계 접착제, 무용제계 접착제 등의 접착제를 이용하여 적층된다. 수용매계 접착제로서는 예컨대 폴리비닐알코올계 수지 수용액, 수계 2액형 우레탄계 에멀젼 접착제 등을 들 수 있고, 유기 용매계 접착제로서는 예컨대 2액형 우레탄계 접착제 등을 들 수 있으며, 무용제계 접착제로서는 예컨대 1액형 우레탄계 접착제 등을 들 수 있다. 편광 필름과의 접착면을 비누화 처리 등으로 친수화 처리된 아세틸셀룰로오스계 필름을 보호 필름으로서 이용하는 경우, 폴리비닐알코올계 수지 수용액이 접착제로서 적합하게 이용된다. 접착제로서 이용하는 폴리비닐알코올계 수지에는 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐을 비누화 처리하여 얻은 비닐알코올 단독중합체 이외에, 아세트산비닐과 이것에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체를 비누화 처리하여 얻은 비닐알코올계 공중합체, 나아가서는 이들의 수산기를 부분적으로 변성시킨 변성 폴리비닐알코올계 중합체 등이 있다. 이 접착제에는 다가 알데히드, 수용성 에폭시 화합물, 멜라민계 화합물 등을 첨가제로서 사용하여도 좋다.

편광 필름과 보호 필름을 접착하는 방법은 특별히 한정되는 것이 아니라, 예컨대 편광 필름 또는 보호 필름의 표면에 접착제를 균일하게 도포하고, 도포면에 다른 한쪽 필름을 겹쳐서 롤 등에 의해 접착하여 건조하는 방법 등을 들 수 있다.

통상, 접착제는 조제한 후, 약 15℃～40℃의 온도 하에서 도포되고, 접착 온도는 통상 15℃～30℃ 정도의 범위이다. 접착 후에는 건조 처리를 행하여 접착제 속에 포함되는 물 등의 용제를 제거하지만, 이 때의 건조 온도는 통상 약 30℃～85℃, 바람직하게는 약 40℃～80℃의 범위이다. 그 후, 약 15℃～85℃, 바람직하게는 약 20℃～50℃, 보다 바람직하게는 약 35℃～45℃의 온도 환경 하에서 통상 약 1～90 일간 정도 양생하여 접착제를 경화시켜도 좋다. 이 양생 기간이 길면 생산성이 나빠지기 때문에, 양생 기간은 1～30 일간 정도, 바람직하게는 약 1～7 일간이다.

이렇게 하여, 접착제층을 통해 편광 필름의 한 면 또는 양면에 보호 필름이 접착된 편광판을 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서는, 보호 필름에 위상차 필름으로서의 기능, 휘도 향상 필름으로서의 기능, 반사 필름으로서의 기능, 반투과 반사 필름으로서의 기능, 확산필름으로서의 기능, 광학 보상 필름으로서의 기능 등의 광학적 기능을 갖게 할 수도 있다. 이 경우, 예컨대 보호 필름의 표면에 위상차 필름, 휘도 향상 필름, 반사필름, 반투과 반사 필름, 확산 필름, 광학 보상 필름 등의 광학 기능성 필름을 적층함으로써 이러한 기능을 갖게 할 수 있는 것 이외에 보호 필름 자체에 이러한 기능을 부여할 수도 있다. 또한, 휘도 향상 필름의 기능을 가진 확산 필름 등과 같이 복수의 기능을 보호 필름 자체에 갖게 하여도 좋다.

예컨대, 상기한 보호 필름에 일본 특허 제2841377호 공보, 일본 특허 제3094113호 공보 등에 기재한 연신 처리를 수행하거나, 일본 특허 제3168850호 공보 등에 기재된 처리를 행하거나 함으로써, 위상차 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다. 또한, 상기한 보호 필름에 일본 특허 공개 제2002-169025호 공보나 일본 특허 공개 제2003-29030호 공보에 기재되는 방법으로 미세 구멍을 형성함으로써, 또한 선택 반사의 중심 파장이 다른 2층 이상의 콜레스테릭 액정층을 중첩함으로써 휘도 향상 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다. 상기한 보호 필름에 증착이나 스퍼터링 등으로 금속 박막을 형성함으로써, 반사 필름 또는 반투과 반사 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다. 상기한 보호 필름에 미립자를 함유하는 수지 용액을 코팅함으로써 확산 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다. 또한, 상기한 보호 필름에 디스코틱 액정성 화합물 등의 액정성 화합물을 코팅하여 배향시킴으로써 광학 보상 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다. 또한, 적당한 접착제를 이용하여 상품명: DBEF (3M 가부시키가이샤 제조) 등의 휘도 향상 필름, 상품명: WV 필름 (후지사진필름 가부시키가이샤 제조) 등의 시야각 개선 필름, 상품명: 스미카라이트(Sumikalight)(상표등록) (스미토모 가가쿠 고교 가부시키가이샤) 등의 위상차 필름, 등의 시판되고 있는 광학 기능성 필름을 편광 필름에 직접 접착하여도 좋다.

이하, 실시예를 도시하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되지 않는다.

실시예 1

두께 75 ㎛의 폴리비닐알코올 필름 (쿠라레비닐론 VF-PS #7500, 중합도 2,400, 비누화도 99.9 몰% 이상)을 30℃의 순수에, 필름이 느슨해지지 않도록 긴장 상태를 유지한 채로 약 130 초간 침지시켜 필름을 충분히 팽윤시켰다

다음에 요오드/요오드화칼륨/물이 중량비로 0.02/1.0/100의 30℃ 수용액에 침지하면서, 2.50 배로 1축 연신을 수행하였다. 추가로, 요오드/요오드화칼륨/붕산/물이 중량비로 0.02/1.5/0.2/100의 300℃ 수용액에 침지하면서, 1.4배로 1축 연신을 수행하고, 그 후, 요오드화칼륨/붕산/물이 중량비로 10/5/100의 60℃ 수용액에 침지하고, 붕산 처리하면서 원반으로부터의 적산 연신 배율이 5.9 배가 될 때까지 1축 연신을 행하였다. 붕산 처리후, 10℃의 순수로 약 10 초간 수세하였다. 수세후, 60℃에서 2분간 건조하여 두께 28 ㎛의 요오드계 편광 필름을 얻었다.

수세 직후의 필름 폭(W1)과, 건조후의 필름 폭(W2)으로 건조 네크인을 구한 결과 13%이었다.

상기 편광 필름의 양면에 폴리비닐알코올계 접착제를 도포하고, 양면에 보호 필름 [표면에 비누화 처리를 수행한 트리아세틸셀룰로오스 필름, 「후지태크(상표등록) T80UNL」, 후지사진필름 가부시키가이샤 제조, 두께 80 ㎛]을 접착하고, 60℃에서 5 분간 건조하여 편광판을 얻었다.

이 편광판을 직교 니콜(crossed nicols) 상태로 암실에서 육안으로 관찰한 결과, 염색 얼룩은 거의 인지되지 않았다. 또, 염색 얼룩은 편광판으로부터의 광 누출 정도에 따라 확인하였다.

실시예 2

두께 75 ㎛의 폴리비닐알코올 필름(쿠라레 비닐론 VF-PS#7500, 중합도 2,400, 비누화도 99.9 몰% 이상)을 30℃ 순수에, 필름이 느슨해지지 않도록 긴장 상태를 유지한 채로 약 130 초간 침지하여 필름을 충분히 팽윤시켰다.

다음에 요오드/요오드화칼륨/물이 중량비로 0.02/1.0/100의 30℃ 수용액에 침지하면서, 1.04 배로 1축 연신을 행하였다. 추가로, 요오드/요오드화칼륨/물이 중량비로 0.025/1.5/100의 30℃ 수용액에 침지하면서, 2.50배로 1축 연신을 행하였다. 그 후, 요오드화칼륨/붕산/물이 중량비로 10/5/100의 60℃ 수용액에 침지하고, 붕산 처리하면서 원반으로부터의 적산 연신 배율이 5.9 배가 될 때까지 1축 연신을 행하였다. 붕산 처리후, 10℃의 순수로 약 10 초간 수세하였다. 수세한 후, 60℃에서 2 분간 건조하여 두께 28 ㎛의 요오드계 편광 필름을 얻었다.

건조전의 순수 세정시에 필름이 느슨해지지 않는 세정 공정의 장력을 시판되고 있는 차동 트랜스 방식 장력 측정계에 의해 인라인 측정하였다. 그 결과, 850 N/m 폭의 장력으로 필름에 느슨함이 생기지 않았다.

이 요오드계 편광 필름을 이용하여 실시예 1과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

이 편광판을 직교 니콜 상태로 암실에서 육안으로 관찰한 결과, 염색 얼룩은 거의 인지되지 않았다.

[비교예 1]

실시예 1과 동일한 두께 75 ㎛의 폴리비닐알코올 필름을 30℃의 순수에 필름이 느슨해지지 않도록 긴장 상태를 유지한 채로 약 130 초간 침지하여 필름을 충분 히 팽윤시켰다.

다음에 요오드/요오드화칼륨/물이 중량비로 0.025/1.5/100의 30℃ 수용액에 침지하면서, 연신후의 길이가 실시예 1과 동일해지도록 2.60 배로 1축 연신을 행하였다. 이하, 실시예 1과 동일하게 하여 붕산 처리 및 수세?건조를 수행하고, 두께 28 ㎛의 요오드계 편광 필름을 얻었다.

수세 직후의 필름 폭(W1)과, 건조후의 필름 폭(W2)으로 건조 네크인을 구한 결과 15%이었다.

또한, 건조전의 순수 세정시에 필름이 느슨해지지 않는 세정 공정의 장력을 실시예 2와 동일하게 하여 측정한 결과, 1200 N/m 폭의 장력이라도 필름에 느슨함(약 2%)이 생겼다.

이 편광판을 직교 니콜 상태로 암실에서 육안으로 관찰한 결과, 염색 얼룩이 약간 인지되었다.

본 발명에 따르면, 붕산 처리 공정 이전에 2단 이상의 염색욕에서 요오드 염색을 수행함으로써 염색 얼룩이 적은 요오드계 편광 필름을 얻을 수 있다. 추가로 염색욕에서 1축 연신을 행함으로써 주름 발생 빈도를 감소시키거나, 염색 처리 후의 공정에서의 장력 저감화가 가능해져서 생산성이 향상되거나 한다는 효과가 있다.

구체적으로는, 특히, 2단 이상의 염색욕에서 1축 연신을 수행하고, 그 중 최초의 염색욕에서의 연신 배율을 2번째 단 이후의 염색욕에서의 합계 연신 배율보다도 높게 함으로써, 특히, 건조시의 필름 폭의 축소 상태(이것을 통상, 건조 네크인이라 함)가 작아지기 때문에, 건조로에서의 주름의 발생 빈도가 적어진다.

또한, 특히, 2단 이상의 염색욕에서 1축 연신을 수행하고, 그 중 마지막 염색욕에서의 연신 배율을 그 이전의 염색욕에서의 합계 연신 배율보다도 높게 함으로써, 붕산 처리 공정 이후의 공정에서 필름이 줄어드는 것을 방지하기 위해서 거는 장력을 낮게 하여도, 필름이 쉽게 느슨해지지 않게 되어 생산성이 향상된다. 또한, 장력이 낮으면, 필름을 이송하기 위한 가이드 롤의 베어링 등에 큰 부담을 끼치는 일이 없게 되기 때문에, 장치의 내구성 등이 향상되어 보수 관리가 용이해진다.

본 발명에서 얻은 편광판, 광학 적층체를 액정 표시 장치에 사용함으로써 박형이며 고품위의 액정 표시를 얻을 수 있다.

Claims

폴리비닐알코올계 필름을 팽윤 처리, 요오드 염색 처리 및 붕산 처리의 순으로 처리하는 공정의 전 및/또는 공정 중에 1축 연신을 수행하는 편광 필름의 제조 방법으로서, 붕산 처리 공정 전에 2단 이상의 염색욕에서 요오드 염색을 수행하고, 2단 이상의 염색욕에서 1축 연신을 수행하고, 또한 최초의 염색욕에서의 연신 배율이 2번째 단 이후의 염색욕에서의 합계 연신 배율보다도 높은 1축 연신을 수행하는 것을 특징으로 하는 요오드계 편광 필름의 제조 방법.
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폴리비닐알코올계 필름을 팽윤 처리, 요오드 염색 처리 및 붕산 처리의 순으로 처리하는 공정의 전 및/또는 공정 중에 1축 연신을 수행하는 편광 필름의 제조 방법으로서, 붕산 처리 공정 전에 2단 이상의 염색욕에서 요오드 염색을 수행하고, 2단 이상의 염색욕에서 1축 연신을 수행하고, 또한 마지막 염색욕에서의 연신 배율이 그 이전의 염색욕에서의 합계 연신 배율보다도 높은 1축 연신을 수행하는 것을 특징으로 하는 요오드계 편광 필름의 제조 방법.
제1항 또는 제4항에 있어서, 2단 이상의 복수의 염색욕에서 각각 단독으로 연신 배율을 조정하는 것을 특징으로 하는 요오드계 편광 필름의 제조 방법.
제1항 또는 제4항에 있어서, 모든 염색욕이 요오드화물을 함유하고, 이 요오드화물의 함유량이 처리의 순으로 높아지도록 조정되어 있는 요오드계 편광 필름의 제조 방법.
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제5항에 있어서, 모든 염색욕이 요오드화물을 함유하고, 이 요오드화물의 함유량이 처리의 순으로 높아지도록 조정되어 있는 요오드계 편광 필름의 제조 방법.