KR101420556B1

KR101420556B1 - 편광성 적층 필름, 편광판 및 이들의 제조 방법

Info

Publication number: KR101420556B1
Application number: KR1020127027051A
Authority: KR
Inventors: 유이치로 구나이
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2014-07-16
Also published as: TW201142381A; KR101796907B1; TW201501909A; CN102834748A; KR20130066578A; JP5048120B2; TWI459056B; JP2011227450A; TWI538796B; CN102834748B; WO2011125958A1; KR20170018481A; KR20140085531A; KR101711265B1

Abstract

본 발명은, 보호 필름과, 보호 필름의 한쪽 면에 형성되어 있는 편광자층을 구비하는, 액정 표시 장치에 있어서 양호한 콘트라스트비를 제공할 수 있는 박형의 편광판으로서, 편광자층은, 두께 10 ㎛ 이하이고, 이색성 색소를 흡착 배향시킨 폴리비닐알콜계 수지로 형성되고, 폴리비닐알콜계 수지의 비누화도는 99.0 몰% 이하이고, 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 40% 이상이고, 시감도 보정 편광도(Py)가 99.9% 이상이다.

Description

편광성 적층 필름, 편광판 및 이들의 제조 방법{POLARIZING LAMINATE FILM, POLARIZING PLATE, AND METHOD FOR PRODUCING EACH}

본 발명은, 편광성 적층 필름, 편광판 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.

편광판은, 액정 표시 장치 등의 표시 장치에서의 편광의 공급 소자 등으로서 널리 이용되고 있다. 이러한 편광판으로서, 종래부터 폴리비닐알콜계 수지로 이루어진 편광 필름에 트리아세틸셀룰로오스로 이루어진 보호 필름을 접착한 것이 사용되고 있지만, 최근 액정 표시 장치의 노트북 PC나 휴대 전화 등 모바일 기기로의 확대 등에 따라 박육 경량화가 요구되고 있다.

그와 같은 박형의 편광판을 제조하는 방법으로서, 기재 필름 표면에 폴리비닐알콜계 수지층을 형성한 후, 연신한 다음 염색함으로써, 편광자층을 갖는 편광성 적층 필름을 얻어, 이것을 그대로 편광판으로서 이용하거나, 상기 편광성 적층 필름에 보호 필름을 접합한 후, 기재 필름을 박리한 것을 편광판으로서 이용하거나 하는 방법이 제안되어 있다(예컨대, JP2000-338329-A, JP2009-93074-A, JP2009-98653-A 및 JP2003-43257-A 참조).

상기 종래의 방법에 의해 얻어진, 기재 필름 표면에 폴리비닐알콜계 수지층을 형성하여 이루어진 편광판에서는, 기재 필름 표면 상에 직접 폴리비닐알콜계 수지의 수용액을 코팅하는 것에 의해 수지층을 형성함으로써, 폴리비닐계 수지의 필름 원반을 이용하는 경우보다 현격하게 얇은 폴리비닐알콜층을 얻을 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 상기 종래의 방법에 의해 얻어진 편광판을 액정 표시 장치에 사용한 경우, 액정 표시 장치의 콘트라스트에 있어서 반드시 충분하다고는 할 수 없는 경우가 있었다.

그래서, 본 발명의 목적은, 액정 표시 장치에서 양호한 콘트라스트비를 제공할 수 있는 박형의 편광판, 그것에 이용되는 편광성 적층 필름 및 이들의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자가 예의 검토한 결과, 상기 종래의 방법에서, 비누화도가 99.0 몰%를 초과하는 범용의 폴리비닐알콜계 수지를 사용하여 수지층을 형성한 경우에, 얻어지는 편광판의 편광 성능의 점에서 충분하지 않은 경우가 있고, 그 결과, 편광판을 사용한 액정 표시 장치의 콘트라스트비가 반드시 충분해지지는 않았다는 것을 발견하여 본 발명을 완성했다.

본 발명은, 이하의 것을 포함한다.

[1] 기재 필름과, 기재 필름의 한쪽 면에 형성되어 있는 편광자층을 구비하고, 편광자층은, 두께 10 ㎛ 이하이고, 이색성 색소를 흡착 배향시킨 폴리비닐알콜계 수지로 형성되고, 폴리비닐알콜계 수지의 비누화도는 99.0 몰% 이하이고, 시감도 보정 단체(單體) 투과율(Ty)이 40% 이상이고, 시감도 보정 편광도(Py)가 99.9% 이상인 편광성 적층 필름.

[2] 편광자층이 5배를 초과하는 연신 배율로 일축 연신되어 있는 [1]에 기재된 편광성 적층 필름.

[3] 편광판에 이용되는 [1] 또는 [2]에 기재된 편광성 적층 필름.

[4] 편광자층이, 프라이머층을 개재하여 기재 필름의 한쪽 면에 형성되어 있는 [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 편광성 적층 필름.

[5] 보호 필름과, 보호 필름의 한쪽 면에 형성되어 있는 편광자층을 구비하고, 편광자층은, 두께 10 ㎛ 이하이고, 이색성 색소를 흡착 배향시킨 폴리비닐알콜계 수지로 형성되고, 폴리비닐알콜계 수지의 비누화도는 99.0 몰% 이하이고, 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 40% 이상이고, 시감도 보정 편광도(Py)가 99.9% 이상인 편광판.

[6] 편광자층이, 점착제층 또는 접착제층을 개재하여 보호 필름의 한쪽 면에 형성되어 있는 [5]에 기재된 편광판.

[7] 편광자층이 5배를 초과하는 연신 배율로 일축 연신되어 있는 [5] 또는 [6]에 기재된 편광판.

[8] [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 편광성 적층 필름의 제조 방법으로서, 기재 필름의 한쪽 면에, 비누화도가 99.0 몰% 이하인 폴리비닐알콜계 수지로 이루어진 수지층을 형성하여 적층 필름을 얻는 수지층 형성 공정과, 적층 필름을 5배를 초과하는 연신 배율로 일축 연신하여 연신 필름을 얻는 연신 공정과, 연신 필름의 상기 수지층을 이색성 색소로 염색하여 편광자층을 형성하는 염색 공정을 포함하는 편광성 적층 필름의 제조 방법.

[9] [5]∼[8] 중 어느 하나에 기재된 편광판의 제조 방법으로서, 기재 필름의 한쪽 면에, 비누화도가 99.0 몰% 이하인 폴리비닐알콜계 수지로 이루어진 수지층을 형성하여 적층 필름을 얻는 수지층 형성 공정과, 적층 필름을 5배를 초과하는 연신 배율로 일축 연신하여 연신 필름을 얻는 연신 공정과, 연신 필름의 수지층을 이색성 색소로 염색하여 편광자층을 형성하여, 편광성 적층 필름을 얻는 염색 공정과, 편광성 적층 필름에서의 편광자층의 기재 필름측의 면과는 반대측의 면에 보호 필름을 접합하여 다층 필름을 얻는 접합 공정과, 다층 필름으로부터 기재 필름을 박리하는 박리 공정을 포함하는 편광판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 액정 표시 장치에서 양호한 콘트라스트비의 표시를 제공할 수 있는 박형의 편광판 및 그것에 이용되는 편광성 적층 필름을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 편광판 또는 편광성 적층 필름의 제조 방법에 의하면, 기재 필름의 표면에 비누화도가 99.0 몰% 이하인 폴리비닐알콜계 수지로 이루어진 수지층을 형성하여, 5배를 초과하는 연신 배율로 일축 연신함으로써, 후단의 염색 공정에서 양호한 염색 속도를 얻을 수 있다는 효과가 발휘된다.

도 1은 본 발명에 따른 편광성 적층 필름의 기본적인 층구성의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 편광판의 기본적인 층구성의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 편광성 적층 필름의 제조 방법의 일실시형태를 나타내는 플로우차트이다.
도 4는 도 2에 나타내는 편광판의 제조 방법의 일실시형태를 나타내는 플로우차트이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 관해 상세히 설명한다.

<편광성 적층 필름의 구성>

도 1은, 본 발명에 따른 편광성 적층 필름의 기본적인 층구성의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 편광성 적층 필름(10)은, 기재 필름(11)과, 기재 필름(11)의 한쪽 면에 형성되어 있는 편광자층(12)을 구비한다. 편광자층(12)은, 두께 10 ㎛ 이하이고, 이색성 색소를 흡착 배향시킨 폴리비닐알콜계 수지로 형성되어 있다. 폴리비닐알콜계 수지의 비누화도는 99.0 몰% 이하이다.

편광성 적층 필름(10)의 시감도 보정 단체 투과율(Ty)은 40% 이상이고, 시감도 보정 편광도(Py)는 99.9% 이상이다. 편광성 적층 필름(10)은 편광판으로서 이용할 수 있다. 편광성 적층 필름(10)이 전술한 바와 같은 광학 특성을 갖는 것에 의해, 편광성 적층 필름(10)을 액정 표시 장치의 편광판에 이용한 경우에 양호한 콘트라스트비를 갖는 표시를 얻을 수 있다.

또한, 시감도 보정 단체 투과율(Ty)은, 파장 380 nm∼780 nm의 범위에서, 편광성 적층 필름 또는 편광판의 MD 투과율과 TD 투과율을 구하여, 이하에 나타내는 식 (1)에 기초하여 각 파장에서의 단체 투과율을 산출하고, 또한 JIS Z 8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 시감도 보정을 행함으로써 구할 수 있다.

또한 시감도 보정 편광도(Py)는, 상기와 마찬가지로 MD 투과율과 TD 투과율을 구하여, 이하에 나타내는 식 (2)에 기초하여 각 파장에서의 편광도(%)를 산출하고, 상기와 같은 시감도 보정을 행함으로써 구할 수 있다.

「MD 투과율」이란, 글랜 톰슨 프리즘으로부터 나오는 편광의 방향과 편광판 샘플의 투과축을 평행하게 했을 때의 투과율이며, 식 (1), 식 (2)에서는 「MD」로 나타낸다. 또한, 「TD 투과율」이란, 글랜 톰슨 프리즘으로부터 나오는 편광의 방향과 편광판 샘플을 투과축을 직교로 했을 때의 투과율이며, 식 (1), 식 (2)에서는 「TD」로 나타낸다. MD 투과율, TD 투과율 모두 적분구를 갖는 분광 광도계로 측정할 수 있다.

단체 투과율(%)=(MD+TD)/2 ㆍㆍㆍ식 (1)

편광도(%)=√{(MD-TD)/(MD+TD)}×100 ㆍㆍㆍ식 (2)

이하, 각 구성 요소에 관해 상세히 설명한다.

[기재 필름]

본 발명에서 이용되는 기재 필름(11)의 재료로는, 예를 들어, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 연신성 등이 우수한 열가소성 수지가 이용된다. 이러한 열가소성 수지의 구체예로는, 셀룰로오스트리아세테이트 등의 셀룰로오스에스테르계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, (메트)아크릴계 수지, 환형 폴리올레핀계 수지(노르보넨계 수지), 폴리아릴레이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리비닐알콜계 수지 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.

기재 필름의 재료로서, 셀룰로오스에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지, 환형 폴리올레핀계 수지 및 (메트)아크릴계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나가 포함되는 것이 바람직하다.

셀룰로오스에스테르계 수지는, 셀룰로오스와 지방산의 에스테르이다. 이와 같은 셀룰로오스에스테르계 수지의 구체예로는, 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리프로피오네이트, 셀룰로오스디프로피오네이트 등을 들 수 있다.

이들 중에서도, 셀룰로오스트리아세테이트가 특히 바람직하다. 셀룰로오스트리아세테이트는 많은 제품이 시판되고 있어, 입수 용이성이나 비용의 점에서도 유리하다. 셀룰로오스트리아세테이트의 시판품의 예로는, 후지태크(등록상표) TD80(후지필름(주) 제조), 후지태크(등록상표) TD80UF(후지필름(주) 제조), 후지태크(등록상표) TD80UZ(후지필름(주) 제조), 후지태크(등록상표) TD40UZ(후지필름(주) 제조), KC8UX2M(코니카미놀타옵트(주) 제조), KC4UY(코니카미놀타옵트(주) 제조) 등을 들 수 있다.

폴리올레핀계 수지로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 들 수 있다. 폴리프로필렌으로 이루어진 기재 필름을 이용한 경우, 안정적으로 고배율로 연신하기 쉬워 바람직하다. 환형 폴리올레핀계 수지로는, 바람직하게는 노르보넨계 수지가 이용된다.

환형 폴리올레핀계 수지는, 환형 올레핀을 중합 단위로 하여 중합되는 수지의 총칭이며, 예를 들어, JPH01-240517-A, JPH03-14882-A, JPH03-122137-A 등에 기재되어 있는 수지를 들 수 있다. 구체예로는, 환형 올레핀의 개환 (공)중합체, 환형 올레핀의 부가 중합체, 환형 올레핀과 에틸렌, 프로필렌 등의 α-올레핀과 그의 공중합체(대표적으로는 랜덤 공중합체) 및 이들을 불포화 카르복실산이나 그의 유도체로 변성한 그래프트 중합체, 그리고 이들의 수소화물 등을 들 수 있다. 환형 올레핀의 구체예로는, 노르보넨계 모노머를 들 수 있다.

환형 폴리올레핀계 수지로는 여러가지 제품이 시판되고 있다. 구체예로는, Topas(등록상표)(Ticona사 제조), 아톤(등록상표)(JSR(주) 제조), 제오노아(ZEONOR)(등록상표)(니뽄제온(주) 제조), 제오넥스(ZEONEX)(등록상표)(니뽄제온(주) 제조), 아펠(등록상표)(미쓰이화학(주) 제조)을 들 수 있다.

(메트)아크릴계 수지로는, 임의의 적절한 (메트)아크릴계 수지를 채용할 수 있다. 예를 들어, 폴리메타크릴산메틸 등의 폴리(메트)아크릴산에스테르, 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산 공중합체, 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산에스테르 공중합체, 메타크릴산메틸-아크릴산에스테르-(메트)아크릴산 공중합체, (메트)아크릴산메틸-스티렌 공중합체(MS 수지 등), 지환족 탄화수소기를 갖는 중합체(예를 들어, 메타크릴산메틸-메타크릴산시클로헥실 공중합체, 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산노르보르닐 공중합체 등)를 들 수 있다.

바람직하게는, 폴리(메트)아크릴산메틸 등의 폴리(메트)아크릴산 C1-6 알킬을 들 수 있다. (메트)아크릴계 수지로서, 보다 바람직하게는, 메타크릴산메틸을 주성분(50∼100 중량%, 바람직하게는 70∼100 중량%)으로 하는 메타크릴산메틸계 수지가 이용된다.

기재 필름(11)에는, 상기 열가소성 수지 외에 임의의 적절한 첨가제가 첨가되어 있어도 좋다. 이러한 첨가제로는, 예를 들어, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 활제, 가소제, 이형제, 착색 방지제, 난연제, 핵제, 대전 방지제, 안료 및 착색제 등을 들 수 있다. 기재 필름 중의 상기에서 예시한 열가소성 수지의 함유량은, 바람직하게는 50∼100 중량%, 보다 바람직하게는 50∼99 중량%, 더욱 바람직하게는 60∼98 중량%, 특히 바람직하게는 70∼97 중량%이다. 기재 필름 중의 열가소성 수지의 함유량이 50 중량% 미만인 경우, 열가소성 수지가 원래 갖는 고투명성 등이 충분히 발현되지 않을 우려가 있다.

기재 필름(11)의 두께는 적절하게 결정할 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성의 점에서 1∼500 ㎛가 바람직하고, 1∼300 ㎛가 보다 바람직하고, 나아가 5∼200 ㎛가 바람직하다. 기재 필름(11)의 두께는, 5∼150 ㎛가 가장 바람직하다.

기재 필름(11)은, 편광자층(12)과의 밀착성을 향상시키기 위해, 적어도 편광자층(12)이 형성되는 측의 표면에, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 화염 처리 등을 행해도 좋다. 또한 밀착성을 향상시키기 위해, 기재 필름(11)의 편광자층(12)이 형성되는 측의 표면에 프라이머층 등의 박층을 형성해도 좋다.

[편광자층]

편광자층(12)은, 구체적으로는, 일축 연신된 폴리비닐알콜계 수지층에 이색성 색소를 흡착 배향시킨 것이다. 폴리비닐알콜계 수지로는, 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화한 것을 이용할 수 있다. 폴리아세트산비닐계 수지로는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐 외에, 아세트산비닐과 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등이 예시된다. 아세트산비닐에 공중합 가능한 다른 단량체로는, 예컨대, 불포화 카르복실산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 불포화 술폰산류, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 들 수 있다.

폴리비닐알콜계 수지의 비누화도는 99.0 몰% 이하이다. 본 발명에서, 비누화도가 99.0 몰% 이하인 폴리비닐알콜계 수지를 이용하는 이유로는, 5배를 초과하는 일축 연신을 실시한 경우에도 일정한 염색 속도를 유지할 수 있기 때문이며, 이것에 의해, 편광 성능이 높은 박형 편광성 적층 필름을 효율적으로 생산할 수 있는 장점이 있다. 한편, 비누화도가 99.0 몰%를 초과하는 폴리비닐알콜계 수지를 사용한 경우에는, 현저하게 염색 속도가 지연되어, 충분한 편광 성능을 갖는 편광성 적층 필름을 얻을 수 없는 경우가 있고, 또한 제조에 있어서 통상의 수배나 되는 시간을 요하는 문제가 생기는 경우가 있다.

또한, 폴리비닐알콜계 수지의 비누화도는, 90 몰% 이상인 것이 바람직하고, 94 몰% 이상인 것이 보다 바람직하다. 비누화도가 90 몰%보다 작으면, 내수성 등의 강도가 충분하지 않은 경우가 있다.

여기서 말하는 비누화도란, 폴리비닐알콜계 수지의 원료인 폴리아세트산비닐계 수지에 포함되는 아세트산기가 비누화 공정에 의해 수산기로 변화한 비율을 유닛비(몰%)로 나타낸 것이며, 하기 식으로 정의되는 수치이다. JIS K 6726(1994)에서 규정되어 있는 방법으로 구할 수 있다.

비누화도(몰%)=(수산기의 수)÷(수산기의 수+아세트산기의 수)×100

비누화도가 높을수록 수산기의 비율이 높은 것을 나타내고 있고, 즉 결정화를 저해하는 아세트산기의 비율이 낮은 것을 나타내고 있다. 또한, 본 발명에 이용하는 폴리비닐알콜계 수지는, 비누화도가 99.0 몰% 이하이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 일부가 변성되어 있는 변성 폴리비닐알콜이어도 좋다. 예컨대, 폴리비닐알콜계 수지를 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산, 불포화 카르복실산의 알킬에스테르, 아크릴아미드 등으로 수% 정도 변성한 것 등을 들 수 있다. 폴리비닐알콜계 수지의 평균 중합도도 특별히 한정되는 것은 아니지만, 100∼10000이 바람직하고, 1500∼10000이 보다 바람직하다.

이러한 특성을 갖는 폴리비닐알콜계 수지로는, 예컨대(주)쿠라레 제조의 PVA124(비누화도: 98.0∼99.0 몰%), PVA117(비누화도: 98.0∼99.0 몰%), PVA624(비누화도: 95.0∼96.0 몰%) 및 PVA617(비누화도: 94.5∼95.5 몰%); 예컨대 니혼고세이카가쿠코교(주) 제조의 AH-26(비누화도: 97.0∼98.8 몰%), AH-22(비누화도: 97.5∼98.5 몰%), NH-18(비누화도: 98.0∼99.0 몰%) 및 N-300(비누화도: 98.0∼99.0 몰%); 예컨대 니혼사쿠비ㆍ포발(주)의 JF-17(비누화도: 98.0∼99.0 몰%), JF-17L(비누화도: 98.0∼99.0 몰%) 및 JF-20(비누화도: 98.0∼99.0 몰%) 등을 들 수 있고, 본 발명에서 바람직하게 이용할 수 있다.

이러한 폴리비닐알콜계 수지를 제막한 것이 본 발명에 따른 편광자층(12)을 구성한다. 폴리비닐알콜계 수지를 제막하는 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지의 방법으로 제막할 수 있지만, 원하는 두께의 편광자층(12)을 얻기 쉽다고 하는 점에서, 폴리비닐알콜계 수지의 용액을 기재 필름(11) 상에 도포하여 제막하는 것이 바람직하다. 편광자층(12)은, 바람직하게는 5배 초과, 더욱 바람직하게는 5배 초과 17배 이하의 연신 배율로 일축 연신되어 있다.

편광자층(12)은, 전술한 바와 같은 폴리비닐알콜계 수지에 이색성 색소가 흡착 배향되어 있다. 편광자층(12)의 두께는 10 ㎛ 이하이고, 바람직하게는 7 ㎛ 이하이다. 편광자층(12)의 두께를 10 ㎛ 이하로 함으로써, 박형의 편광성 적층 필름을 구성할 수 있다.

<편광판의 구성>

도 2는, 본 발명에 따른 편광판의 기본적인 층구성의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 편광판(13)은, 보호 필름(14)과, 보호 필름(14)의 한쪽 면에 형성되어 있는 편광자층(12)을 구비한다. 편광자층(12)은, 두께 10 ㎛ 이하이고, 이색성 색소를 흡착 배향시킨 폴리비닐알콜계 수지로 형성되어 있다. 폴리비닐알콜계 수지의 비누화도는 99.0 몰% 이하이다.

편광판(13)의 시감도 보정 단체 투과율(Ty)은 40% 이상이고, 시감도 보정 편광도(Py)는 99.9% 이상이다. 편광판(13)은 액정 표시 장치의 편광판으로서 이용할 수 있다. 편광판(13)이 전술한 바와 같은 광학 특성을 가짐으로써, 편광판(13)을 액정 표시 장치의 편광판으로서 이용한 경우에 양호한 콘트라스트비의 표시를 얻을 수 있다.

편광판(13)에서 보호 필름(14)과 편광자층(12)은, 예컨대 도 3에는 명시되어 있지 않은 점착제층 또는 접착제층을 개재하여 접합되어 있다. 이하, 각 구성 요소에 관해 상세히 설명한다.

[보호 필름]

보호 필름(14)으로는, 광학 기능을 갖지 않는 단순한 보호 필름이어도 상관없고, 위상차 필름이나 휘도 향상 필름과 같은 광학 기능을 겸비하는 보호 필름이어도 상관없다. 보호 필름(14)의 재료로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 환형 폴리올레핀계 수지 필름, 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스와 같은 수지로 이루어진 아세트산셀룰로오스계 수지 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 수지로 이루어진 폴리에스테르계 수지 필름, 폴리카보네이트계 수지 필름, 아크릴계 수지 필름, 폴리프로필렌계 수지 필름 등, 당분야에서 종래부터 널리 이용되고 있는 필름을 들 수 있다.

환형 폴리올레핀계 수지로는, 적절한 시판품, 예컨대, Topas(등록상표)(Ticona사 제조), 아톤(등록상표)(JSR(주) 제조), 제오노아(ZEONOR)(등록상표)(니뽄제온(주) 제조), 제오넥스(등록상표)(ZEONEX)(니뽄제온(주) 제조), 아펠(등록상표)(미쓰이카가쿠(주) 제조)를 바람직하게 이용할 수 있다. 이러한 환형 폴리올레핀계 수지를 제막하여 필름으로 할 때에는, 용제 캐스트법, 용융 압출법 등의 공지의 방법이 적절하게 이용된다. 또한, 에스시나(등록상표)(세키스이카가쿠코교(주) 제조), SCA40(세키스이카가쿠코교(주) 제조), 제오노아(등록상표) 필름((주)옵테스 제조) 등의 미리 제막된 환형 폴리올레핀계 수지제의 필름의 시판품을 이용해도 좋다.

환형 폴리올레핀계 수지 필름은, 일축 연신 또는 이축 연신된 것이어도 좋다. 연신함으로써, 환형 폴리올레핀계 수지 필름에 임의의 위상차값을 부여할 수 있다. 연신은, 통상 필름 롤을 풀어내면서 연속적으로 행해지며, 가열로에서 롤의 진행 방향, 그 진행 방향과 수직의 방향, 또는 그 양 방향으로 연신된다. 가열로의 온도는, 통상 환형 폴리올레핀계 수지의 유리 전이 온도 근방으로부터 유리 전이 온도+100℃까지의 범위이다. 연신의 배율은, 하나의 방향에 관해 통상 1.1∼6배, 바람직하게는 1.1∼3.5배이다.

환형 폴리올레핀계 수지 필름은, 일반적으로 표면 활성이 떨어지기 때문에, 편광 필름과 접착시키는 표면에는, 플라즈마 처리, 코로나 처리, 자외선 조사 처리, 프레임(화염) 처리, 비누화 처리 등의 표면 처리를 행하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 비교적 용이하게 실시 가능한 플라즈마 처리, 코로나 처리가 바람직하다.

아세트산셀룰로오스계 수지 필름으로는, 적절한 시판품, 예를 들어, 후지태크(등록상표) TD80(후지필름(주) 제조), 후지태크(등록상표) TD80UF(후지필름(주) 제조), 후지태크(등록상표) TD80UZ(후지필름(주) 제조), 후지태크(등록상표) TD40UZ(후지필름(주) 제조), KC8UX2M(코니카미놀타옵트(주) 제조), KC4UY(코니카미놀타옵트(주) 제조)를 바람직하게 이용할 수 있다.

아세트산셀룰로오스계 수지 필름의 표면에는, 시야각 특성을 개량하기 위해 액정층 등을 형성해도 좋다. 또한, 위상차를 부여하기 위해 아세트산셀룰로오스계 수지 필름을 연신시킨 것이어도 좋다. 아세트산셀룰로오스계 수지 필름은, 편광 필름과의 접착성을 높이기 위해 통상은 비누화 처리가 실시된다. 비누화 처리로는, 수산화나트륨이나 수산화칼륨과 같은 알칼리 수용액에 침지하는 방법을 채용할 수 있다.

전술한 바와 같은 보호 필름(14)의 표면에는, 하드코트층, 방현층, 반사 방지층 등의 광학층을 형성할 수도 있다. 보호 필름 표면에 이들 광학층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지의 방법을 이용할 수 있다.

보호 필름(14)의 두께는 박형화의 요구로부터, 가능한 한 얇은 것이 바람직하고, 88 ㎛ 이하가 바람직하고, 48 ㎛ 이하가 보다 바람직하다. 반대로 지나치게 얇으면 강도가 저하되어 가공성이 떨어지기 때문에, 5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.

[편광자층]

편광자층(12)은, 전술한 편광성 적층 필름(10)의 편광자층(12)과 동일한 구성으로 할 수 있다.

[점착제층]

보호 필름(14)과 편광자층(12)의 접합에 이용되는 점착제는, 통상, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 실리콘계 수지 등을 베이스 폴리머로 하고, 거기에, 이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물 등의 가교제를 첨가한 조성물로 이루어진다.

또한 미립자를 함유하여 광산란성을 나타내는 점착제층으로 할 수도 있다.

점착제층의 두께는 1∼40 ㎛인 것이 바람직하지만, 가공성, 내구성의 특성을 손상하지 않는 범위에서, 얇게 도포하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3∼25 ㎛이다. 3∼25 ㎛이면 양호한 가공성을 가지며, 편광 필름의 치수 변화를 억제하는 데에서도 바람직한 두께이다. 점착제층이 1 ㎛ 미만이면 점착성이 저하되고, 40 ㎛를 초과하면 점착제가 비어져 나오는 등의 문제가 생기기 쉬워진다.

점착제에 의해 보호 필름(14)을 편광자층(12)에 접합하는 방법에서는, 보호 필름(14)면에 점착제층을 형성한 후 편광자층(12)에 접합해도 좋고, 편광자층(12)의 표면에 점착제층을 형성한 후, 여기에 보호 필름(14)을 접합해도 좋다.

점착제층을 형성하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 보호 필름(14)면 또는 편광자층(12)면에, 상기 베이스 폴리머를 비롯한 각 성분을 포함하는 용액을 도포하고 건조시켜 점착제층을 형성한 후, 보호 필름(14)과 편광자층(12)을 접합해도 좋고, 세퍼레이터 상에 점착제층을 형성한 후, 보호 필름(14)면 또는 편광자층(12)면에 전사하여 적층해도 좋다. 또한, 점착제층을 보호 필름(14) 또는 편광자층(12)면에 형성할 때에는 필요에 따라서 보호 필름(14) 또는 편광자층(12)면, 또는 점착제층의 한쪽 또는 양쪽에 밀착 처리, 예를 들어 코로나 처리 등을 실시해도 좋다.

[접착제층]

보호 필름(14)과 편광자층(12)의 접합에 이용되는 접착제는, 예를 들어, 폴리비닐알콜계 수지 수용액, 수계 이액형 우레탄계 에멀젼 접착제 등을 이용한 수계 접착제를 들 수 있다. 보호 필름(14)으로서 비누화 처리 등으로 친수화 처리된 아세트산셀룰로오스계 필름을 이용하는 경우, 편광자층(12)과의 접합용의 수계 접착제로서, 폴리비닐알콜계 수지 수용액이 바람직하게 이용된다. 접착제로서 이용하는 폴리비닐알콜계 수지에는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐을 비누화 처리하여 얻어지는 비닐알콜 호모폴리머 외에, 아세트산비닐과 여기에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체를 비누화 처리하여 얻어지는 비닐알콜계 공중합체, 나아가 이들의 수산기를 부분적으로 변성한 변성 폴리비닐알콜계 중합체 등이 있다. 수계 접착제에는, 다가 알데히드, 수용성 에폭시 화합물, 멜라민계 화합물, 지르코니아 화합물, 아연 화합물 등이 첨가제로서 첨가되어도 좋다. 이러한 수계의 접착제를 이용한 경우, 그것으로부터 얻어지는 접착제층은, 통상 1 ㎛ 이하가 되어, 통상의 광학 현미경으로 단면을 관찰하더라도 그 접착제층은 사실상 관찰되지 않는다.

수계 접착제를 이용하여 편광자층(12)과 보호 필름(14)을 접합하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 편광자층(12) 및/또는 보호 필름(14)의 표면에 접착제를 균일하게 도포하고, 도포면에 또 한쪽의 필름을 겹쳐서 롤 등에 의해 눌러 건조시키는 방법 등을 들 수 있다. 통상, 접착제는 그 조제후 15∼40℃의 온도하에서 도포되고, 접합 온도는 통상 15∼30℃의 범위이다.

수계 접착제를 사용하는 경우는, 편광자층(12)과 보호 필름(14)을 접합한 후, 수계 접착제 중에 포함되는 물을 제거하기 위해 건조시킨다. 건조로의 온도는 30℃∼90℃가 바람직하다. 30℃ 미만이면 편광자층(12)과 보호 필름(14)의 접착면이 박리되기 쉬워지는 경향이 있다. 90℃ 이상이면 열에 의해 광학 성능이 열화할 우려가 있다. 건조 시간은 10∼1000초로 할 수 있고, 특히 생산성의 관점에서는, 바람직하게는 60∼750초, 더욱 바람직하게는 150∼600초이다.

건조후에는, 실온 또는 그것보다 약간 높은 온도, 예를 들어 20∼45℃ 정도의 온도에서 12∼600시간 정도 더 양생해도 좋다. 양생시의 온도는, 건조시에 채용한 온도보다 낮게 설정되는 것이 일반적이다.

또한 편광자층(12)과 보호 필름(14)을 접합할 때의 접착제로서, 광경화성 접착제를 이용할 수도 있다. 광경화성 접착제로는, 예를 들어, 광경화성 에폭시 수지와 광양이온 중합개시제의 혼합물 등을 들 수 있다.

편광자층(12)과 보호 필름(14)을 광경화성 접착제로 접합하는 방법으로는, 종래 공지의 방법을 이용할 수 있고, 예를 들어, 유연법, 메이어바코트법, 그라비아코트법, 콤마코터법, 닥터플레이트법, 다이코트법, 딥코트법, 분무법 등에 의해, 편광자층(12) 및/또는 보호 필름(14)의 접착면에 접착제를 도포하여 양자를 서로 겹치는 방법을 들 수 있다. 유연법이란, 피도포물인 편광자층(12) 또는 보호 필름(14)을, 대략 수직 방향, 대략 수평 방향, 또는 양자간의 경사 방향으로 이동시키면서, 그 표면에 접착제를 흘러내리게 하여 퍼지게 하여 도포하는 방법이다.

편광자층(12) 또는 보호 필름(14)의 표면에 접착제를 도포한 후, 편광자층(12) 및 보호 필름(14)을 접착제 도포면을 개재하여 닙 롤 등으로 사이에 끼워 접합함으로써 접착된다. 또한, 편광자층(12)과 보호 필름(14)을 서로 겹친 상태로 편광자층(12)과 보호 필름(14) 사이에 접착제를 적하한 후, 이 적층체를 롤 등으로 가압하여 균일하게 눌러서 퍼지게 하는 방법도 바람직하게 사용할 수 있다. 이 경우, 롤의 재질로는 금속이나 고무 등을 이용하는 것이 가능하다. 또한, 편광자층(12)과 보호 필름(14)의 사이에 접착제를 적하한 후, 이 적층체를 롤과 롤 사이에 통과시켜, 가압하여 눌러서 퍼지게 하는 방법도 바람직하게 채용된다. 이 경우, 이들 롤은 동일한 재질이어도 좋고, 상이한 재질이어도 좋다. 상기 닙 롤 등을 이용하여 접합된 후의 접착제층의 건조 또는 경화전의 두께는, 5 ㎛ 이하 0.01 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.

편광자층(12) 및/또는 보호 필름(14)의 접착 표면에는, 접착성을 향상시키기 위해, 플라즈마 처리, 코로나 처리, 자외선 조사 처리, 프레임(화염) 처리, 비누화 처리 등의 표면 처리를 적절하게 실시해도 좋다. 비누화 처리로는, 수산화나트륨이나 수산화칼륨과 같은 알칼리의 수용액에 침지하는 방법을 들 수 있다.

접착제로서 광경화성 수지를 이용한 경우는, 편광자층(12)과 보호 필름(14)을 접합후, 활성 에너지선을 조사함으로써 광경화성 접착제를 경화시킨다. 활성 에너지선의 광원은 특별히 한정되지 않지만, 파장 400 nm 이하에 발광 분포를 갖는 활성 에너지선이 바람직하고, 구체적으로는, 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 케미컬 램프, 블랙라이트 램프, 마이크로웨이브 여기 수은등, 메탈할라이드 램프 등이 바람직하게 이용된다.

광경화성 접착제에 대한 광조사 강도는, 광경화성 접착제의 조성에 의해 적절하게 결정되며, 특별히 한정되지 않지만, 중합개시제의 활성화에 유효한 파장 영역의 조사 강도가 0.1∼6000 mW/㎠인 것이 바람직하다. 조사 강도가 0.1 mW/㎠ 이상인 경우, 반응 시간이 지나치게 길어지지 않고, 6000 mW/㎠ 이하인 경우, 광원으로부터 복사되는 열 및 광경화성 접착제의 경화시의 발열에 의한 에폭시 수지의 황변이나 편광 필름의 열화가 생길 우려가 적다. 광경화성 접착제에 대한 광조사 시간은, 경화시키는 광경화성 접착제에 따라서 적용되는 것으로서 특별히 한정되지 않지만, 상기 조사 강도와 조사 시간의 곱으로서 나타내는 적산 광량이 10∼10000 mJ/㎠가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 광경화성 접착제에 대한 적산 광량이 10 mJ/㎠ 이상인 경우, 중합개시제 유래의 활성종을 충분한 양 발생시켜 경화 반응을 보다 확실하게 진행시킬 수 있고, 10000 mJ/㎠ 이하인 경우, 조사 시간이 지나치게 길어지지 않아, 양호한 생산성을 유지할 수 있다. 또한, 활성 에너지선 조사후의 접착제층의 두께는, 통상 0.001∼5 ㎛ 정도이고, 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상 1 ㎛ 이하이다.

활성 에너지선의 조사에 의해 광경화성 접착제를 경화시키는 경우, 편광자층(12)의 편광도, 투과율 및 색상, 그리고 보호 필름(14)의 투명성 등, 편광판의 여러 기능이 저하되지 않는 조건으로 경화를 행하는 것이 바람직하다.

[다른 광학층]

이상과 같이 하여 제조되는 본 발명의 편광판은, 실용시에 다른 광학층을 적층한 편광판으로서 이용할 수 있다. 또한, 상기 보호 필름(14)이 이러한 광학층의 기능을 갖고 있어도 좋다. 다른 광학층의 예로는, 어떤 종류의 편광광을 투과하고, 그것과 반대의 성질을 나타내는 편광광을 반사하는 반사형 편광 필름, 표면에 요철형상을 갖는 방현 기능을 갖는 필름, 표면 반사 방지 기능을 갖는 필름, 표면에 반사 기능을 갖는 반사 필름, 반사 기능과 투과 기능을 겸비하는 반투과 반사 필름, 시야각 보상 필름을 들 수 있다.

어떤 종류의 편광광을 투과하고, 그것과 반대의 성질을 나타내는 편광광을 반사하는 반사형 편광 필름에 상당하는 시판품으로는, 예컨대 DBEF(3M사 제조, 스미토모스리엠(주)로부터 입수 가능), APF(3M사 제조, 스미토모스리엠(주)로부터 입수 가능)를 들 수 있다. 시야각 보상 필름으로는 기재 표면에 액정성 화합물이 도포되고 배향되어 있는 광학 보상 필름, 폴리카보네이트계 수지로 이루어진 위상차 필름, 환형 폴리올레핀계 수지로 이루어진 위상차 필름을 들 수 있다. 기재 표면에 액정성 화합물이 도포되고 배향되어 있는 광학 보상 필름에 상당하는 시판품으로는, WV 필름(후지필름(주) 제조), NH 필름(신니혼세키유(주) 제조), NR 필름(신니혼세키유(주) 제조) 등을 들 수 있다. 또한, 환형 폴리올레핀계 수지로 이루어진 위상차 필름에 상당하는 시판품으로는, 아톤(등록상표) 필름(JSR(주) 제조), 에스시나(등록상표)(세키스이카가쿠코교(주) 제조), 제오노아(등록상표) 필름((주)옵테스 제조) 등을 들 수 있다.

<편광성 적층 필름의 제조 방법>

도 3은, 도 1에 나타내는 편광성 적층 필름(10)의 제조 방법의 일실시형태를 나타내는 플로우차트이다. 이것에 의하면, 편광성 적층 필름(10)의 제조 방법은, 기재 필름(11)의 한쪽 표면 상에 비누화도가 99.0 몰% 이하인 폴리비닐알콜계 수지로 이루어진 수지층을 형성하여 적층 필름으로 하는 수지층 형성 공정(S10), 상기 적층 필름을 5배를 초과하는 연신 배율로 일축 연신 처리를 실시하여 연신 필름으로 하는 연신 공정(S20), 상기 연신 필름의 수지층을 이색성 색소로 염색하여 편광자층(12)으로서 편광성 적층 필름(10)을 얻는 염색 공정(S30)을 이 순서대로 실시하는 것이다. 수지층 형성 공정(S10), 연신 공정(S20) 및 염색 공정(S30)은, 후술하는 편광판의 제조 방법에 있어서 대응하는 각 공정과 동일하다.

이 제조 방법에 의해 얻어지는 적층 필름은, 연신된 기재 필름(11) 상에, 두께 10 ㎛ 이하의 편광자층(12)을 구비한 편광성 적층 필름(10)이 된다. 이것을, 그대로 편광판으로서 이용할 수도 있고, 후술하는 바와 같이, 편광자층(12)을 보호 필름에 전사하기 위한 중간체 제품으로서 이용할 수도 있다.

<편광판의 제조 방법>

도 4는, 도 2에 나타내는 편광판(13)의 제조 방법의 일실시형태를 나타내는 플로우차트이다.

이것에 의하면, 편광판(13)의 제조 방법은, 기재 필름의 한쪽 표면 상에 비누화도가 99.0 몰% 이하인 폴리비닐알콜계 수지로 이루어진 수지층을 형성하여 적층 필름으로 하는 수지층 형성 공정(S10), 상기 적층 필름에 5배를 초과하는 연신 배율로 일축 연신 처리를 실시하여 연신 필름으로 하는 연신 공정(S20), 이색성 색소로 염색하여 편광자층(12)으로서 편광성 적층 필름을 얻는 염색 공정(S30)을 이 순서대로 실시한 후, 상기 편광성 적층 필름의 편광자층(12)의 기재 필름(11)측의 면과는 반대측의 면에 보호 필름(14)을 접합하여 다층 필름을 얻는 접합 공정(S40), 상기 다층 필름으로부터 기재 필름(11)을 박리하는 박리 공정(S50)을 이 순서대로 구비한다.

이 제조 방법에 의해 얻어지는 편광판(13)은, 보호 필름(14) 상에 두께 10 ㎛ 이하의 편광자층(12)을 구비한 편광판(13)이 된다. 이 편광판(13)은, 예컨대, 감압식 접착제를 개재하여 다른 광학 필름이나 액정 셀에 접합하는 등 하여 이용할 수 있다.

이하, 도 3 및 도 4에서의 S10∼S50의 각 공정에 관해 자세히 설명한다. 또한, 도 3 및 도 4의 S10∼S30의 각 공정은 동일한 공정이다.

[수지층 형성 공정(S10)]

여기서는, 기재 필름의 한쪽 표면 상에 폴리비닐알콜계 수지로 이루어진 수지층을 형성한다.

기재 필름에 적합한 재료는, 상기에서 편광성 적층 필름의 구성의 설명에서 설명한 바와 같다. 또한, 본 실시형태에서, 기재 필름은, 폴리비닐알콜계 수지의 연신에 적합한 온도 범위에서 연신할 수 있도록, 융점이 110℃ 이상인 것을 이용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 융점이 130℃ 이상인 것을 이용한다. 기재 필름의 융점이 110℃ 미만이면, 후술하는 연신 공정(S20)에서, 기재 필름이 융해되기 쉬워 연신 온도를 충분히 높일 수 없어, 5배를 초과하는 연신이 어려워지기 때문이다. 기재 필름의 융점이란, ISO3146에 기초하여 승온 속도 10℃/min로 측정한 값이다.

수지층을 형성하기 위해 적합한 폴리비닐알콜계 수지의 재료는, 편광성 적층 필름의 구성의 설명에서 설명한 바와 같다. 형성하는 수지층의 두께는, 3 ㎛ 초과 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 나아가 5∼20 ㎛가 바람직하다. 3 ㎛ 이하이면 연신후에 지나치게 얇아져 염색성이 현저하게 악화되어 버리고, 30 ㎛를 초과하면, 최종적으로 얻어지는 편광자층의 두께가 10 ㎛를 초과해 버리는 경우가 있어 바람직하지 않다.

수지층은, 바람직하게는, 폴리비닐알콜계 수지의 분말을 양용매에 용해시켜 얻은 폴리비닐알콜계 수지 용액을 기재 필름의 한쪽 표면 상에 도공하고, 용제를 증발시켜 건조시킴으로써 형성된다. 수지층을 이와 같이 형성함으로써, 얇게 형성하는 것이 가능해진다. 폴리비닐알콜계 수지 용액을 기재 필름에 도공하는 방법으로는, 와이어바코팅법, 리버스코팅, 그라비아코팅 등의 롤코팅법, 다이코트법, 콤마코트법, 립코트법, 스핀코팅법, 스크린코팅법, 파운틴코팅법, 딥핑법, 스프레이법 등을 공지의 방법에서 적절하게 선택하여 채용할 수 있다. 건조 온도는, 예를 들어 50∼200℃이고, 바람직하게는 60∼150℃이다. 건조 시간은, 예를 들어 2∼20분이다.

또한, 본 실시형태에서의 수지층은, 폴리비닐알콜계 수지로 이루어진 원반 필름을 기재 필름의 한쪽 표면 상에 점착함으로써 형성하는 것도 가능하다.

또한, 기재 필름과 폴리비닐알콜계 수지의 밀착성을 향상시키기 위해, 기재 필름과 수지층의 사이에 프라이머층을 형성해도 좋다. 프라이머층은 폴리비닐알콜계 수지에 가교제 등을 함유하는 조성물로 형성하는 것이 밀착성의 관점에서 바람직하다.

[연신 공정(S20)]

여기서는, 기재 필름 및 수지층으로 이루어진 적층 필름을, 적층 필름의 원래 길이에 대하여, 5배를 초과하는 연신 배율이 되도록 일축 연신하여 연신 필름을 얻는다. 바람직하게는, 5배 초과 17배 이하의 연신 배율이 되도록 일축 연신한다. 더욱 바람직하게는 5배 초과 8배 이하의 연신 배율이 되도록 일축 연신한다. 연신 배율이 5배 이하이면, 폴리비닐알콜계 수지로 이루어진 수지층이 충분히 배향되지 않기 때문에, 결과적으로 편광자층의 편광도가 충분히 높아지지 않는다. 한편, 연신 배율이 17배를 초과하면 연신시의 적층 필름의 파단이 생기기 쉬워지는 동시에, 연신 필름의 두께가 필요 이상으로 얇아져, 후속 공정에서의 가공성ㆍ핸들링성이 저하될 우려가 있다. 연신 공정(S20)에서의 연신 처리는, 1단으로의 연신에 한정되지는 않고 다단으로 행할 수도 있다. 다단계로 행하는 경우는, 연신 처리의 전단을 합하여 5배를 초과하는 연신 배율이 되도록 연신 처리를 행한다.

본 실시형태에서의 연신 공정(S20)에서는, 적층 필름의 길이 방향에 대하여 행하는 세로 연신 처리가 바람직하지만, 편광 성능을 그다지 요구하지 않는 경우에는 텐터법에 의한 가로 일축 연신 등으로 대표되는 고정단 일축 연신이어도 상관없다. 세로 연신 방식으로는, 롤간 연신 방법, 압축 연신 방법, 텐터를 이용한 연신 방법 등을 들 수 있다. 연신 처리는, 세로 연신 처리에 한정되지는 않고, 경사 연신 처리 등이어도 좋다. 또한, 자유단 일축 연신인 것이 바람직하다.

또한, 연신 처리는, 습윤식 연신 방법과 건식 연신 방법 중의 어느 것이라도 채용할 수 있지만, 건식 연신 방법을 이용하는 편이, 적층 필름을 연신할 때의 온도를 넓은 범위에서 선택할 수 있는 점에서 바람직하다.

본 실시형태에서는, 기재 필름의 융점의 -30℃부터 +5℃의 온도 범위에서 연신 처리를 행하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 기재 필름의 융점의 -25℃부터 융점의 온도 범위에서 연신 처리를 행한다. 연신 온도를 기재 필름(11)의 융점의 -30℃보다 낮게 하면, 5배를 초과하는 고배율 연신이 어려워진다. 연신 온도가 기재 필름의 융점의 +5℃를 초과하면, 기재 필름의 융해에 의해 연신이 어려워지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 연신 온도는 상기 범위내이며, 더욱 바람직하게는 120℃ 이상이다. 연신 온도가 120℃ 이상인 경우, 5배를 초과하는 고연신 배율이라 하더라도 연신 처리에 어려움이 수반되지 않기 때문이다. 연신 처리의 온도 조정은, 통상 가열로의 온도 조정에 의한다.

[염색 공정(S30)]

여기서는, 연신 필름의 수지층을 이색성 색소로 염색한다. 이색성 색소로는, 예를 들어 요오드나 유기 염료 등을 들 수 있다. 유기 염료로는, 예를 들어, 레드 BR, 레드 LR, 레드 R, 핑크 LB, 루빈 BL, 보르도 GS, 스카이블루 LG, 레몬옐로우, 블루 BR, 블루 2R, 네이비 RY, 그린 LG, 바이올렛 LB, 바이올렛 B, 블랙 H, 블랙 B, 블랙 GSP, 옐로우 3G, 옐로우 R, 오렌지 LR, 오렌지 3R, 스칼렛 GL, 스칼렛 KGL, 콩고레드, 브릴리언트바이올렛 BK, 슈프라블루 G, 슈프라블루 GL, 슈프라오렌지 GL, 다이렉트스카이블루, 다이렉트퍼스트오렌지 S, 퍼스트블랙 등을 사용할 수 있다. 이러한 이색성 물질은, 1 종류여도 좋고 2 종류 이상을 병용하여 이용해도 좋다.

염색 공정은, 예를 들어, 상기 이색성 색소를 함유하는 용액(염색 용액)에, 연신 필름 전체를 침지함으로써 행한다. 염색 용액으로는, 상기 이색성 색소를 용매에 용해한 용액을 사용할 수 있다. 염색 용액의 용매로는, 일반적으로는 물이 사용되지만, 물과 상용성이 있는 유기 용매가 더 첨가되어도 좋다. 이색성 색소의 농도로는, 0.01∼10 중량%인 것이 바람직하고, 0.02∼7 중량%인 것이 보다 바람직하고, 0.025∼5 중량%인 것이 특히 바람직하다.

이색성 색소로서 요오드를 사용하는 경우, 염색 효율을 한층 더 향상시킬 수 있기 때문에, 요오드화물을 더 첨가하는 것이 바람직하다. 이 요오드화물로는, 예를 들어, 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄 등을 들 수 있다. 이들 요오드화물의 첨가 비율은, 염색 용액에서 0.01∼10 중량%인 것이 바람직하다. 요오드화물 중에서도, 요오드화칼륨을 첨가하는 것이 바람직하다. 요오드화칼륨을 첨가하는 경우, 요오드와 요오드화칼륨의 비율은 중량비로, 1:5∼1:100의 범위에 있는 것이 바람직하고, 1:6∼1:80의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 1:7∼1:70의 범위에 있는 것이 특히 바람직하다.

염색 용액에 대한 연신 필름의 침지 시간은, 특별히 한정되지 않지만, 통상은 15초∼15분간의 범위인 것이 바람직하고, 1분∼3분간인 것이 보다 바람직하다. 또한, 염색 용액의 온도는, 10∼60℃의 범위에 있는 것이 바람직하고, 20∼40℃의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

염색 공정에서, 염색에 이어서 가교 처리를 행할 수 있다. 가교 처리는, 예를 들어 가교제를 포함하는 용액(가교 용액) 중에 연신 필름을 침지함으로써 행할 수 있다. 가교제로는, 종래 공지의 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 붕산, 붕사 등의 붕소 화합물이나, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 들 수 있다. 이들은 1 종류여도 좋고, 2 종류 이상을 병용해도 좋다.

가교 용액으로서, 가교제를 용매에 용해한 용액을 사용할 수 있다. 용매로는, 예를 들어 물을 사용할 수 있지만, 물과 상용성이 있는 유기 용매를 더 포함해도 좋다. 가교 용액에서의 가교제의 농도는, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 1∼20 중량%의 범위에 있는 것이 바람직하고, 6∼15 중량%인 것이 보다 바람직하다.

가교 용액 중에는 요오드화물을 첨가해도 좋다. 요오드화물의 첨가에 의해, 수지층의 면내에서의 편광 특성을 보다 균일화시킬 수 있다. 요오드화물로는, 예를 들어, 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄을 들 수 있다. 요오드화물의 함유량은, 0.05∼15 중량%, 보다 바람직하게는 0.5∼8 중량%이다.

가교 용액에 대한 연신 필름의 침지 시간은, 통상 15초∼20분간인 것이 바람직하고, 30초∼15분간인 것이 보다 바람직하다. 또한, 가교 용액의 온도는, 10∼80℃의 범위에 있는 것이 바람직하다.

마지막으로 세정 공정 및 건조 공정을 행하는 것이 바람직하다. 세정 공정으로는, 물세정 처리를 실시할 수 있다. 물세정 처리는, 통상, 이온 교환수, 증류수 등의 순수에 연신 필름을 침지함으로써 행할 수 있다. 물세정 온도는, 통상 3∼50℃, 바람직하게는 4℃∼20℃의 범위이다. 침지 시간은 통상 2∼300초간, 바람직하게는 3초∼240초간이다.

세정 공정은, 요오드화물 용액에 의한 세정 처리와 물세정 처리를 조합해도 좋고, 적절하게 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, 부탄올, 프로판올 등의 액체 알콜을 배합한 용액을 이용할 수도 있다.

세정 공정후에 건조 공정을 실시하는 것이 바람직하다. 건조 공정으로서, 임의의 적절한 방법(예를 들어, 자연 건조, 송풍 건조, 가열 건조)을 채용할 수 있다. 예를 들어, 가열 건조의 경우의 건조 온도는 통상 20∼95℃이고, 건조 시간은 통상 1∼15분간 정도이다. 이상의 염색 공정(S30)에 의해, 수지층이 편광자로서의 기능을 갖게 된다.

본 명세서에서는, 편광자로서의 기능을 갖는 수지층을 편광자층이라고 하고, 기재 필름 상에 편광자층을 구비한 적층체를 편광성 적층 필름이라고 한다.

본 실시형태에서는, 수지층에 비누화도가 99.0 몰% 이하인 폴리비닐알콜계 수지를 사용하고, 또한 연신 공정(S20)에서는, 5배를 초과하는 연신 배율로 일축 연신을 행하고 있기 때문에, 염색 공정(S30)에서 양호한 염색 속도가 유지된다. 또한, 비누화도가 높은 폴리비닐알콜계 수지를 이용한 수지층은, 염색 공정(S30)에서의 염색 속도가 저하되어 염색이 불충분해지기 쉽다.

[접합 공정(S40)]

여기서는, 편광성 적층 필름에서의 편광자층의 기재 필름측의 면과는 반대측의 면에 보호 필름을 접합하여 다층 필름을 얻는다. 보호 필름을 접합하는 방법으로는, 점착제로 편광자층(12)과 보호 필름(14)을 접합하는 방법, 접착제로 편광자층(12)면과 보호 필름(14)을 접합하는 방법을 들 수 있다. 보호 필름으로서 적합한 재료는, 전술한 편광판의 구성의 설명에서 서술한 바와 같다. 또한, 사용에 적합한 접착제, 점착제의 재료 및 이들을 이용하여 편광자층(12)과 보호 필름(14)을 접합하는 바람직한 방법은, 전술한 편광판의 구성의 설명에서 서술한 바와 같다.

[박리 공정(S50)]

본 실시형태의 편광판의 제조 방법에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 보호 필름을 편광성 적층 필름의 편광자층(12)에 접합하는 접합 공정(S40)후, 박리 공정(S50)을 행한다. 박리 공정(S50)에서는, 기재 필름을 다층 필름으로부터 박리한다. 기재 필름의 박리 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상의 점착제가 부여된 편광판에서 행해지는 박리 필름의 박리 공정과 동일한 방법으로 박리할 수 있다. 보호 필름의 접합 공정(S40)후, 그대로 바로 박리해도 좋고, 한번 롤형상으로 감은 후, 별도로 박리 공정을 설정하여 박리해도 좋다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

도 4에 나타내는 제조 방법에 따라서, 도 2에 나타내는 편광판을 제작했다.

(기재 필름)

기재 필름으로서, 두께 110 ㎛의 미연신의 폴리프로필렌(PP) 필름(융점: 163℃)을 이용했다.

(프라이머층 형성 공정)

폴리비닐알콜 분말(니혼고세이카가쿠코교(주) 제조, 평균 중합도 1100, 비누화도 99.5 몰%, 상품명: Z-200)을 95℃의 열수에 용해시켜 농도 3 중량%의 수용액을 조제했다. 얻어진 수용액에 폴리비닐알콜 분말 6 중량부에 대하여 5 중량부의 가교제(스미또모가가꾸(주) 제조, 상품명: 스미레즈(등록상표) 레진 650)를 혼합했다.

얻어진 혼합 수용액을 코로나 처리를 실시한 기재 필름 상에 마이크로 그라비아 코터를 이용하여 도공하고, 80℃에서 10분간 건조시켜 두께 0.2 ㎛의 프라이머층을 형성했다.

(수지층 형성 공정)

폴리비닐알콜 분말(쿠라레(주) 제조, 평균 중합도 2400, 비누화도 98.0∼99.0 몰%, 상품명: PVA124)을 95℃의 열수중에 용해시켜 농도 8 중량%의 폴리비닐알콜 수용액을 조제했다. 얻어진 수용액을 상기 프라이머층 위에 립코터를 이용하여 도공하고 80℃에서 20분간 건조시켜, 기재 필름, 프라이머층, 수지층으로 이루어진 3층의 적층 필름을 제작했다.

(연신 공정)

상기 적층 필름을 텐터 장치를 이용하여 160℃에서 5.8배의 자유단 일축 연신을 실시하여 연신 필름을 얻었다. 연신후의 수지층의 두께는 6.1 ㎛였다.

(염색 공정)

그 후, 연신 필름을 60℃의 온욕에 60초 침지하고, 30℃의 요오드와 요오드화칼륨의 혼합 수용액인 염색 용액에 150초 정도 침지하여 염색한 후, 10℃의 순수로 여분의 요오드액을 씻어냈다. 이어서 76℃의 붕산과 요오드화칼륨의 혼합 수용액인 가교 용액에 600초 침지시켰다. 그 후 10℃의 순수로 4초간 세정하고, 마지막으로 50℃에서 300초간 건조시켰다. 이상의 공정에 의해 수지층으로부터 편광자층을 형성하여, 편광성 적층 필름을 얻었다. 각 용액의 배합 비율은 이하와 같다.

<염색 용액>

물: 100 중량부

요오드: 0.6 중량부

요오드화칼륨: 10 중량부

<가교 용액>

물: 100 중량부

붕산: 9.5 중량부

요오드화칼륨: 5 중량부

(보호 필름의 접합)

폴리비닐알콜 분말((주)쿠라레 제조, 평균 중합도 1800, 상품명: KL-318)을 95℃의 열수에 용해시켜 농도 3 중량%의 수용액을 조제했다. 얻어진 수용액에 가교제(스미또모가가꾸(주) 제조, 상품명: 스미레즈(등록상표) 레진 650)를 폴리비닐알콜 분말 2 중량부에 대하여 1 중량부를 혼합하여 접착제 용액으로 했다. 상기 편광성 적층 필름의 편광자층의 기재 필름측의 면과는 반대측의 면에 전술한 폴리비닐알콜계 접착제를 도포한 후에 보호 필름(코니카미놀타옵트(주) 제조의 TAC: KC4UY)을 접합하여, 보호 필름, 접착제층, 편광자층, 프라이머층, 기재 필름의 5층으로 이루어진 편광판을 얻었다. 얻어진 편광판으로부터 기재 필름을 박리했다. 기재 필름은 용이하게 박리되어, 보호 필름, 접착제층, 편광자층, 프라이머층의 4층으로 이루어진 편광판을 얻었다. 편광자층의 두께는 6.1 ㎛였다.

실시예 2

수지층에 이용하는 폴리비닐알콜로서, 폴리비닐알콜 분말(니혼고세이카가쿠코교(주) 제조, 평균 중합도 2200, 비누화도 97.5∼98.5 몰%, 상품명: AH-22)을 이용한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연신 필름을 얻었다. 연신 필름에서의 수지층의 두께는 5.5 ㎛였다. 또한, 실시예 1과 동일한 방법으로 염색 공정, 접합 공정, 박리 공정 등을 실시하여, 보호 필름, 접착제층, 편광자층, 프라이머층의 4층으로 이루어진 실시예 2의 편광판을 얻었다. 편광자층의 두께는 5.6 ㎛였다.

실시예 3

수지층에 이용하는 폴리비닐알콜로서, 폴리비닐알콜 분말(니혼사쿠비ㆍ포발(주) 제조, 평균 중합도 2600, 비누화도 95.5∼97.5 몰%, 상품명: JM-26)을 이용한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연신 필름을 얻었다. 연신 필름에서의 수지층의 두께는 5.3 ㎛였다. 또한, 실시예 1과 동일한 방법으로 염색 공정, 접합 공정, 박리 공정 등을 실시하여, 보호 필름, 접착제층, 편광자층, 프라이머층의 4층으로 이루어진 실시예 3의 편광판을 얻었다. 편광자층의 두께는 5.3 ㎛였다.

비교예 1

수지층에 이용하는 폴리비닐알콜로서, 폴리비닐알콜 분말(쿠라레(주) 제조, 평균 중합도 1700, 비누화도 99.3 몰% 이상, 상품명: PVA117H)을 이용한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연신 필름을 얻었다. 연신 필름에서의 수지층의 두께는 6.3 ㎛였다. 또한, 실시예 1과 동일한 방법으로 염색 공정, 접합 공정, 박리 공정 등을 실시하여, 보호 필름, 접착제층, 편광자층, 프라이머층의 4층으로 이루어진 비교예 1의 편광판을 얻었다. 편광자층의 두께는 6.3 ㎛였다.

비교예 2

수지층에 이용하는 폴리비닐알콜로서, 폴리비닐알콜(쿠라레(주) 제조, 평균 중합도 2400, 비누화도 99.9 몰% 이상, 상품명: 쿠라레포발 VF-PS#7500)을 미세하게 자른 것을 이용한 점과, 연신 공정에서의 연신 배율을 4.0배로 한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연신 필름을 얻었다. 연신 필름에서의 수지층의 두께는 6.7 ㎛였다. 또한, 실시예 1과 동일한 방법으로 염색 공정, 접합 공정, 박리 공정 등을 실시하여, 보호 필름, 접착제층, 편광자층, 프라이머층의 4층으로 이루어진 비교예 2의 편광판을 얻었다. 편광자층의 두께는 6.7 ㎛였다.

비교예 3

수지층에 이용하는 폴리비닐알콜로서, 폴리비닐알콜(쿠라레(주) 제조, 평균 중합도 2400, 비누화도 99.9 몰% 이상, 상품명: 쿠라레포발 VF-PS#7500)을 미세하게 자른 것을 이용한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연신 필름을 얻었다. 연신 필름에서의 수지층의 두께는 6.3 ㎛였다. 또한, 실시예 1과 동일한 방법으로 염색 공정, 접합 공정, 박리 공정 등을 실시하여, 보호 필름, 접착제층, 편광자층, 프라이머층의 4층으로 이루어진 비교예 3의 편광판을 얻었다. 편광자층의 두께는 6.3 ㎛였다.

(편광 성능의 측정)

기재 필름을 박리하여 얻어진 보호 필름, 접착제층, 편광자층, 프라이머층의 4층으로 이루어진 편광판의 MD 투과율 및 TD 투과율은, 적분구를 갖는 분광 광도계(니혼분코(주) 제조, V7100)로 측정했다. 상기 식 (1), 식 (2)에 기초하여 각 파장에서의 단체 투과율, 편광도를 산출하고, 또한 JIS Z 8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 시감도 보정을 행하여, 시감도 보정 단체 투과율(Ty) 및 시감도 보정 편광도(Py)를 구했다. 또한, 편광판의 측정은 보호 필름측을 디텍터측으로 하고, 프라이머층측으로부터 광이 입광하도록 기기에 셋팅했다.

실시예 1 및 비교예 1∼3의 편광판에 관해 산출한 시감도 보정 단체 투과율(Ty) 및 시감도 보정 편광도(Py)를 표 1에 나타낸다.

(시판 휴대 전화에 대한 실장 평가)

KDDI(주)에서 판매하고 있는 「auEXILIM 케타이 W53CA」(제조원: CASIO 케이산키(주))를 분해하고, 액정 셀의 상하에 접합되어 있던 편광판을 박리하여 액정 셀을 꺼냈다.

실시예 1∼3 및 비교예 1∼3에서 얻어진 편광판을, 감압식 접착제를 개재하여 액정 셀의 상하에 첩부했다. 이 때, 액정 셀의 상측(시인측)에 첩부하는 편광판의 흡수축은, 시인측으로부터 본 시점에서 액정 셀의 짧은 변으로부터 반시계 방향으로 170도가 되도록 배치했다. 또한, 액정 셀의 하측(백라이트측)에 첩부하는 편광판의 흡수축은, 시인측으로부터 본 시점에서 액정 셀의 짧은 변으로부터 반시계 방향으로 80도가 되도록 배치했다. 또한, 이 배치 각도는 원래 액정 셀에 접합되어 있던 오리지널 편광판의 흡수축의 배치 각도와 동일해지도록 한 것이다.

실시예 1∼3 및 비교예 1∼3에서 얻어진 편광판을 상하에 첩부한 액정 셀을 이용하여, 다시 휴대 전화를 조립하여 화상을 표시했다. 일반적인 실내 환경 및 암실 내에서 화상의 명료함을 육안으로 판정함으로써 표시 상태의 평가를 실시했다.

실시예 1∼3 및 비교예 1∼3의 편광판의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 1∼3에서는, 비누화도가 99.0 몰% 이하인 폴리비닐알콜계 수지를 이용하고 연신 배율을 5배 초과로 하고 있는 것에 의해, 통상의 생산에 지장이 없을 정도의 염색 시간으로 하더라도 원하는 Ty, Py를 얻을 수 있었다. 그리고, 얻어진 편광판을 액정 표시 장치에 사용함으로써, 명료하고 양호한 화상 표시가 되었다.

한편, 비교예 1, 3에서는, 비누화도가 99.0 몰%를 초과하는 폴리비닐알콜계 수지를 이용하고 연신 배율을 5배 초과로 하고 있기 때문에, 통상의 생산에 지장이 없을 정도의 염색 시간으로는 충분히 염색할 수 없고, Py도 낮은 값이 되었다. 그리고, 얻어진 편광판을 액정 표시 장치에 사용하면, 콘트라스트비(CR)가 낮고 명료함이 부족한 화상 표시가 되었다.

또한, 비교예 2에서는, 비누화도가 99.0 몰%를 초과하는 폴리비닐알콜계 수지를 이용하여 연신 배율을 5배 이하로 하고 있기 때문에, 통상의 생산에 지장이 없을 정도의 염색 시간으로 충분히 염색할 수 있었지만, Py는 낮은 값이 되었다. 그리고, 얻어진 편광판을 액정 표시 장치에 사용하면, 콘트라스트비(CR)가 낮고 명료함이 부족한 화상 표시가 되었다.

10: 편광성 적층 필름 11: 기재 필름
12: 편광자층 13: 편광판
14: 보호 필름

Claims

기재 필름과, 상기 기재 필름의 한쪽 면에 형성되어 있는 두께 10 ㎛ 이하의 편광자층을 구비하고, 시감도 보정 단체(單體) 투과율(Ty)이 40% 이상이고, 시감도 보정 편광도(Py)가 99.9% 이상인 편광성 적층 필름의 제조 방법으로서,
상기 기재 필름의 한쪽 면에, 비누화도가 99.0 몰% 이하인 폴리비닐알콜계 수지로 이루어진 수지층을 형성하여 적층 필름을 얻는 수지층 형성 공정과,
상기 적층 필름을 5배를 초과하는 연신 배율로 자유단 세로 일축 연신하여 연신 필름을 얻는 연신 공정과,
상기 연신 필름의 상기 수지층을 이색성 색소로 염색하여 상기 편광자층을 형성하는 염색 공정
을 포함하는, 편광성 적층 필름의 제조 방법.
보호 필름과, 상기 보호 필름의 한쪽 면에 형성되어 있는 두께 10 ㎛ 이하의 편광자층을 구비하고, 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 40% 이상이고, 시감도 보정 편광도(Py)가 99.9% 이상인 편광판의 제조 방법으로서,
기재 필름의 한쪽 면에, 비누화도가 99.0 몰% 이하인 폴리비닐알콜계 수지로 이루어진 수지층을 형성하여 적층 필름을 얻는 수지층 형성 공정과,
상기 적층 필름을 5배를 초과하는 연신 배율로 자유단 세로 일축 연신하여 연신 필름을 얻는 연신 공정과,
상기 연신 필름의 상기 수지층을 이색성 색소로 염색하여 상기 편광자층을 형성하여, 편광성 적층 필름을 얻는 염색 공정과,
상기 편광성 적층 필름에서의 상기 편광자층의 상기 기재 필름측의 면과는 반대측의 면에 보호 필름을 접합하여 다층 필름을 얻는 접합 공정과,
상기 다층 필름으로부터 상기 기재 필름을 박리하는 박리 공정
을 포함하는, 편광판의 제조 방법.
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