KR101553411B1 - 편광 필름, 편광판 및 이들의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 흑 표시에서의 흑색을 보다 깊은 흑색으로 할 수 있는 편광 필름 및 그것을 이용한 편광판, 및 이들의 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 폴리비닐알코올계 수지 필름에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광 필름이며, 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하인 편광 필름 및 그것을 이용한 편광판, 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치, 편광 필름, 편광판, 폴리비닐알코올계 수지 필름, 직선 편광

Description

편광 필름, 편광판 및 이들의 제조 방법{A POLARIZING FILM, A POLARIZER AND A PROCESS FOR MANUFACTURING THESE}

본 발명은 광학 특성이 우수한 편광 필름 및 이 편광 필름의 적어도 한쪽면에 투명 보호 필름을 적층한 편광판, 및 상기 편광 필름 및 편광판의 제조 방법에 관한 것이다.

편광 필름은 폴리비닐알코올계 수지 필름에 2색성 색소를 흡착 배향시킨 것으로서 널리 이용되고 있다. 또한, 요오드를 2색성 색소로 하는 요오드계 편광 필름, 2색성 직접 염료를 2색성 색소로 하는 염료계 편광 필름 등이 알려져 있다. 이들 편광 필름은 통상, 그의 한쪽면 또는 양면에 폴리비닐알코올계 수지의 수용액을 포함하는 접착제를 개재하여 트리아세틸셀룰로오스 등의 투명 보호 필름을 접합시켜 편광판이 된다.

편광판은 액정 표시 장치용 광학 부품으로서 널리 알려져 있다. 액정 표시 장치는 액정 텔레비젼, 퍼스널 컴퓨터용 모니터, 노트북, 휴대 전화 등의 표시 화면으로서 그 시장이 확대되고 있고, 특히 박형 대화면 액정 텔레비젼 시장의 신장이 현저하다. 액정 텔레비젼의 경우, 화질의 향상, 특히 색 재현성의 개선에 대한 요구가 크다.

예를 들면, 일본 특허 공개 제2007-59372호 공보(특허 문헌 1)에는, 색 재현성의 확대를 목적으로 백 라이트의 발광 파장을 장파장측까지 넓힌 4파장관을 이용한 형광관 유닛을 적용한 액정 표시 장치가 개시되어 있다. 그러나, 특허 문헌 1에 개시된 것과 같은 발광 파장을 넓힌 형광관 유닛을 이용한 액정 표시 장치의 경우에는, 편광판의 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때(편광판의 직교 상태)의 광 누설이 문제가 되고, 액정 텔레비젼의 흑 표시의 흑색이 푸르스름해지거나 또는 불그스름해지거나 하여 착색되어 버린다.

또한, 일본 특허 공개 제2002-169024호 공보(특허 문헌 2)에는 편광판의 직교 색상을 뉴트럴 그레이로 하는 것이 기재되어 있지만, 그 특성은 아직 충분한 것은 아니다.

또한, 편광 필름의 제조 방법에 대해서도 다양한 개량이 행해졌고, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)5-273412호 공보(특허 문헌 3)에는 요오드 염색 및 붕산 처리를 실시한 후의 수세를 10 ℃ 이하의 온도에서 행하거나, 또는 10 ℃를 초과하는 경우에는 처리 시간을 짧게 하는 것이 기재되어 있다. 또한 일본 특허 공개 (평)8-304624호 공보(특허 문헌 4)에는, 붕산 처리욕 중의 요오드화칼륨 함유량을 적게 함으로써 420 nm 부근의 투과율을 높이는 것이 제안되어 있다.

일본 특허 공개 (평)10-153709호 공보(특허 문헌 5)에는 폴리비닐알코올계 수지 필름을 물에 침지하여 팽윤시킨 후, 요오드로 염색하고, 이어서 연신시키고, 또한 요오드를 정착시키기 위해서 붕산 처리(바꾸어 말하면, 가교에 의한 내수화 처리)하여 수세한 후, 건조시키는 방법이 기재되어 있다. 물에 의한 팽윤 처리는 염색에 앞서 필름을 균일하게 팽윤시키고, 염색 시간의 단축, 염색 불균일의 개선 등을 목적으로 행해진다. 이 때, 염색 불균일 등의 관점에서, 특허 문헌 5에서는 팽윤 처리욕에 붕산을 함유시켰다. 또한 이 특허 문헌 5에서는, 염색 후에 붕산을 포함하는 수용액에 필름을 침지하여 연신을 행하고, 그 후 붕산 수용액에 더 침지시키고, 가교에 의한 내수화 처리(특허 문헌 5에서는 정착 또는 고정이라 부름)를 행하였다.

또한, 일본 특허 공개 (평)6-281816호 공보(특허 문헌 6)에는, 필름을 충분히 팽윤시키기 위해서 팽윤 처리욕에 염화리튬, 염화아연 등의 염화물을 첨가하는 것이 기재되어 있다.

본 발명의 목적은, 액정 텔레비젼 등의 액정 표시 장치의 흑 표시에서의 흑색을 보다 깊은 흑색으로 할 수 있는 편광 필름 및 그것을 이용한 편광판, 및 이들의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 요오드의 흡착 배향, 붕산 가교를 연속적으로 실시하고, 또한 이들 처리 공정 또는 전(前)공정 중 하나 이상의 공정에서 일축 연신시켜 얻어지는 편광 필름으로서, 편광 필름의 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때의 투과 율이 파장 410 nm, 550 nm, 680 nm에서 모두 0.01 ％ 이하이고, 가시광의 전체 범위에서 매우 낮은 흡수축 방향 투과율을 나타내는 편광 필름, 및 그것을 적용한 편광판을 개발하기에 이르렀고, 이러한 편광 필름 또는 편광판에 의해서 액정 표시 장치의 흑 표시를 보다 깊은 흑색으로 할 수 있다는 사실을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 편광 필름은 폴리비닐알코올계 수지 필름에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광 필름으로서, 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상술한 본 발명의 편광 필름의 적어도 한쪽면에 투명 보호 필름이 접합된 편광판으로서, 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하인 편광판에 대해서도 제공한다.

본 발명은 또한, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 요오드로 염색하는 요오드 염색 공정 및 붕산 수용액으로 처리하여 가교시키는 가교 공정을 이 순서대로 행하고, 가교 공정까지의 어느 하나 이상의 공정에서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 일축 연신시키고, 가교 공정 후에 수세 공정 및 건조 공정을 거쳐 편광 필름을 제조하는 방법으로서, 가교 공정은 물 100 중량부에 대하여 붕산을 2 내지 10 중량부 및 요오드화칼륨을 10 내지 30 중량부 포함하는 수용액 중에서 행하고, 수세 공정은 2 내지 15 ℃의 온도에서 행하고, 얻어진 편광 필름의 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하가 되도록 각 공정에서의 조건을 설정하는 편광 필름의 제조 방법에 대해서도 제공한다.

본 발명의 편광 필름의 제조 방법에 있어서, 요오드 염색 공정이, 요오드와 요오드화칼륨을 포함하고 요오드량이 물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.2 중량부인 수용액 중에서 10 내지 600 초간 행해지고, 가교 공정은 50 내지 70 ℃의 온도에서 10 내지 600 초간 행해지고, 수세 공정은 2 내지 120 초간 행해지는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 상술한 본 발명의 편광 필름의 제조 방법에 의해서 얻어진 본 발명의 편광 필름의 적어도 한쪽면에 접착제를 개재하여 투명 보호 필름을 접합시킨 후, 30 내지 60 ℃의 온도에서 건조시키는 편광판의 제조 방법에 대해서도 제공한다.

본 발명에 따르면, 액정 텔레비젼 등의 액정 표시 장치의 흑 표시에서의 흑색을 보다 깊은 흑색으로 할 수 있는 편광 필름 및 그것을 이용한 편광판, 및 이들의 제조 방법을 제공할 수 있다.

<편광 필름의 제조 방법>

도 1은 본 발명의 편광 필름의 제조 방법에 바람직하게 이용되는 장치를 모식적으로 나타낸 도면이다. 본 발명의 편광 필름의 제조 방법은 폴리비닐알코올계 수지 필름을 요오드로 염색하는 요오드 염색 공정 및 붕산 수용액으로 처리하여 가 교시키는 가교 공정을 이 순서대로 행하고, 가교 공정까지의 어느 하나 이상의 공정에서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 일축 연신시키고, 가교 공정 후에 수세 공정 및 건조 공정을 거쳐 편광 필름을 제조하는 방법인 것을 전제로 한다. 여기서, 폴리비닐알코올계 수지 필름의 일축 연신은 가교 공정까지의 어느 하나 이상의 공정에서 행해지지만, 여기서 말하는 가교 공정까지의 어느 하나 이상의 공정이란, 상기 요오드 염색 공정 및 가교 공정을 포함하는 것은 물론, 요오드 염색 공정보다 전 단계를 포함하는 개념이다. 이러한 편광 필름의 제조는, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같이 폴리비닐알코올계 수지의 원반 필름 (1)이 롤형 원반 롤 (2)로부터 공급되고, 연속적으로 처리되어 실현된다.

도 1에 나타내는 예에서는, 원반 롤 (2)로부터 풀어낸 폴리비닐알코올계 수지의 원반 필름 (1)이, 팽윤 처리를 행하기 위한 팽윤조 (3), 물 침지 처리를 행하기 위한 물 침지조 (4), 염색 처리를 행하기 위한 염색조 (5) 및 붕산 처리를 행하기 위한 붕산조 (6)을 순차 통과하도록 구성되어 있다. 또한, 도 1에 나타내는 예에서는, 붕산조 (6)을 나온 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름은 수세조 (7)을 통과하여 그 전의 조에서 부착된 미반응의 붕산 수용액이 씻어내어지고, 그 후 건조로 (8)을 통해 건조되고, 편광 필름 (9)가 얻어지도록 구성되어 있다.

한편, 도 1에는 팽윤조 (3), 물 침지조 (4), 염색조 (5), 붕산조 (6) 및 수세조 (7)을 각각 1조씩 설치한 예를 나타내었지만, 필요에 따라서 어느 하나의 처리에 대하여 복수개의 조를 설치할 수도 있다. 또한, 물 침지조 (4)를 생략하고, 팽윤조 (3)에서 팽윤 처리를 실시한 후, 그대로 다음 염색조 (5)로 옮겨 염색 처리 를 행할 수도 있다. 단, 폴리비닐알코올계 수지의 원반 필름 (1)을 미연신인 상태로 팽윤조 (3)에 넣어 팽윤 처리를 행하고, 그 후의 요오드 염색 공정 및/또는 가교 공정에서 일축 연신을 행하는, 이른바 습식 연신을 채용하는 경우에는, 후술하는 바와 같이 필름 폭 방향에서의 흡수 상태를 정비하고, 필름의 기계적 물성, 및 최종적으로 얻어지는 편광 필름의 광학 특성의 균일성을 높이기 위해서, 상기 물 침지조 (4)를 설치하는 것이 바람직하다. 한편, 폴리비닐알코올계 수지의 원반 필름 (1)에 미리 일축 연신을 실시하고 나서 팽윤조 (3) 이후의 처리를 행하는 경우에는, 물 침지조 (4)를 설치하지 않고 팽윤조 (3)으로부터 그대로 염색조 (5)로 옮기는 것이 통례이다.

본 발명에서 사용되는 폴리비닐알코올계 수지는 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화함으로써 얻어진다. 폴리아세트산비닐계 수지로서는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐 외, 아세트산비닐과 그것에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등이 예시된다. 아세트산비닐에 공중합되는 다른 단량체로서는, 예를 들면 불포화 카르복실산류, 불포화 술폰산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 들 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는 통상 85 내지 100 몰％, 바람직하게는 98 몰％ 이상이다. 이 폴리비닐알코올계 수지는 추가로 변성되어 있을 수도 있고, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐 중합체, 폴리비닐아세탈 등도 사용할 수 있다. 또한, 편광 필름을 구성하는 폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는 통상 1000 내지 10000, 바람직하게는 1500 내지 5000이다.

폴리비닐알코올계 수지의 원반 필름 (1)의 두께는 통상 20 내지 100 ㎛, 바람직하게는 30 내지 80 ㎛이다. 또한, 원반 필름 (1)의 폭은 1500 내지 6000 mm 정도인 것이 실용적이다. 원반 필름 (1)은 통상 미연신 필름 상태로 원반 롤 (2)로부터 공급된다. 이하, 도 1에 나타낸 장치를 이용하는 경우를 예로 들어, 본 발명의 편광 필름의 바람직한 일례의 각 공정에 대하여 설명한다.

〔1〕팽윤 공정

도 1에 나타낸 장치를 이용한 예에서는, 우선 원반 롤 (2)로부터 공급된 원반 필름 (1)에, 팽윤조 (3)에서 팽윤 처리를 행한다(팽윤 공정). 이 팽윤 처리는 필름 표면의 이물 제거, 필름 중의 가소제 제거, 후공정에서의 염색 용이성 부여, 필름의 가소화 등의 목적으로 행해진다. 팽윤 처리의 조건은 이들 목적을 달성할 수 있는 범위에서, 또한 필름의 극단적인 용해, 실투 등의 문제점이 생기지 않는 범위에서 결정된다. 미연신의 원반 필름 (1)을, 팽윤조 (3) 내에 수용된, 예를 들면 온도 10 내지 50 ℃(바람직하게는 20 내지 50 ℃)의 처리욕에 침지시키는 것에 의한 팽윤 처리를 5 내지 300 초(바람직하게는 20 내지 240 초) 행한다고 하는 조건이 예시된다.

팽윤 공정에서는, 원반 필름이 폭 방향(반송 방향인 길이 방향에 대하여 수직인 방향)으로 팽윤하여 주름이 생기는 등의 문제가 생기기 쉽기 때문에, 익스펜더 롤, 스파이럴 롤, 크라운 롤, 크로스 가이더, 벤드 바, 텐터 클립 등 공지된 확폭 장치로 주름을 제거하면서 원반 필름 (1)을 반송하는 것이 바람직하다. 또한, 처리욕 중의 원반 필름 (1)의 반송을 안정화시킬 목적으로, 처리욕 중에서의 수류 를 수 중 샤워로 제어하거나, EPC 장치(Edge Position Control 장치: 필름 단부를 검출하고, 필름의 사행을 방지하는 장치) 등을 병용하거나 하는 것도 유용하다. 한편, 팽윤 공정에서는, 원반 필름 (1)은 반송 방향으로도 팽윤 확대된다. 따라서, 반송 방향의 원반 필름 (1)의 느슨함을 없애기 위해서, 예를 들면 팽윤조 (3)의 전후에 있는 반송 롤의 속도를 제어하는 등의 수단을 도모하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 팽윤조 (3)의 입구측 반송 롤의 주속에 대한 출구측 반송 롤의 주속비(롤 속도비)를, 처리욕의 온도에 따라서 1.2 내지 2배 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 필요하다면, 이 공정에서 일축 연신을 실시하도록 할 수도 있다.

팽윤조 (3) 내에 수용되는 처리욕은 순수 외에, 상술한 특허 문헌 5(일본 특허 공개 (평)10-153709호 공보)에 기재된 것과 같은 붕산, 특허 문헌 6(일본 특허 공개 (평)6-281816호 공보)에 기재된 것과 같은 염화물, 및 그 밖의 무기산, 그 밖의 무기염, 수용성 유기 용매, 알코올류 등을 0.01 내지 10 중량％의 범위에서 첨가한 수용액 등을 사용할 수 있다. 단, 팽윤조 (3)에 사용되는 처리욕의 폐액 처리의 번잡함을 가급적 적게 하고, 폐액 처리 비용을 억제하는 관점에서는, 실질적으로 용해 성분이 없는 순수를 처리욕에 사용하는 것이 바람직하다.

〔2〕물 침지 공정

다음에, 팽윤 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 탈수시킨 후, 물 침지조 (4)에서 물 침지 처리를 행한다(물 침지 공정). 상술한 바와 같이, 이 물 침지 공정은 생략할 수도 있다. 이 물 침지 처리는 필름 폭 방향에서의 흡수 상태를 정비하고, 필름의 기계적 물성, 및 최종적으로 얻어지는 편광 필름의 광학 특성의 균일성을 높이기 위해서 행해진다. 이 공정에서는, 필름을 기계 방향(MD, 즉 필름의 반송 방향)에 대하여 1배 이상, 1.05배 이하의 연신 배율이 되도록 처리하는 것이 바람직하다. 연신 배율이 1배라는 것은, 필름이 기계 방향에 대하여 신장도 축소도 하지 않는 것을 의미한다. 물 침지 처리시의 연신 배율이 1.05배를 초과하는 경우에는, 얻어지는 편광 필름에서의 광학 특성의 균일성이 나빠지는 경향이 있다. 한편, 본 발명의 편광 필름의 제조 방법에서는, 원반 필름 (1)이 반송 방향으로 느슨하지 않을 정도의 장력을 걸어 일련의 공정을 행하기 때문에, 이 물 침지 공정에서의 연신 배율이 1배를 하회하는 일은 통상 없다.

물 침지조 (4) 내에 수용되는 처리욕의 온도는 10 내지 50 ℃인 것이 바람직하다. 처리욕의 온도가 10 ℃ 미만인 경우에는, 온도 제어에 대규모의 냉각 설비가 필요해지기 때문에 비경제적이고, 반대로 처리욕의 온도가 50 ℃를 초과하는 경우에는, 필름이 용해되어 버릴 우려가 있다. 또한, 이 물 침지 처리에 사용되는 처리욕은, 실질적으로 용해 성분이 없는 순수인 것이 바람직하다. 이 처리욕이 붕산 등의 약제를 포함하는 경우에는, 필름의 균일성이 손상될 우려가 있기 때문이다.

〔3〕요오드 염색 공정

다음에, 염색조 (5)에서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 요오드로 염색하는 처리가 실시된다(요오드 염색 공정). 상기 요오드 염색 공정은 필름에 2색성 색소인 요오드를 흡착시키는 등의 목적으로 행해진다. 처리 조건은 이러한 목적을 달성할 수 있는 범위에서, 또한 필름에 극단적인 용해, 실투 등의 문제점이 발생하지 않는 범위에서 결정된다.

요오드 염색 공정은, 예를 들면 10 내지 50 ℃(바람직하게는 20 내지 40 ℃)의 온도에서, 물 100 중량부에 대하여 요오드를 0.01 내지 0.2 중량부, 요오드화칼륨을 0.1 내지 10 중량부 포함하는 수용액을 염색조 (5) 내에 수용해두고, 이 수용액에 폴리비닐알코올계 수지 필름을 10 내지 600 초간(바람직하게는 30 내지 200 초간) 침지시키는 경우가 예시된다. 요오드화칼륨 대신에 다른 요오드화물, 예를 들면 요오드화아연 등을 이용할 수도 있고, 다른 요오드화물을 요오드화칼륨과 병용할 수도 있다. 또한, 요오드화물 이외의 화합물, 예를 들면 붕산, 염화아연, 염화코발트 등을 공존시킬 수도 있다. 한편, 처리욕에 붕산을 첨가하는 경우에도, 요오드 염색 공정에서는 사용되는 처리욕이 요오드를 포함하는 점에서, 후술하는 붕산조 (6)에서의 가교 공정과는 구별된다. 물 100 중량부에 대하여 요오드를 0.003 중량부 이상 포함하는 처리욕이면, 상기 요오드 염색 공정에 이용되는 처리욕이라고 간주할 수 있다.

요오드 염색 공정에서도, 상술한 팽윤 공정과 동일하게 익스팬더 롤, 스파이럴 롤, 크라운 롤, 크로스 가이더, 벤드 바 등을, 처리욕 중 및/또는 욕 출입구에 적절하게 설치할 수도 있다. 또한, 요오드 염색 공정에서 염색조 (5) 내에 수용된 처리욕 중에 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지시킬 때, 동시에 필름에 기계 방향으로 일축 연신을 실시하도록 할 수도 있다.

〔4〕 가교 공정

다음에, 염색 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을, 붕산조 (6) 내에 수 용된 붕산 수용액(처리욕) 중에 침지시킴으로써 붕산 처리를 실시하여 가교시킨다(가교 공정). 본 발명의 편광 필름의 제조 방법에서는, 이 가교 공정에서 물 100 중량부에 대하여 2 내지 10 중량부(바람직하게는 3 내지 5 중량부)의 붕산 및 10 내지 30 중량부(바람직하게는 11 내지 20 중량부)의 요오드화칼륨을 포함하는 붕산 수용액을 이용하는 것을 그 특징 중 하나로 한다. 붕산 수용액 중에서의 붕산이 물 100 중량부에 대하여 2 중량부 미만인 경우에는, 충분한 붕산 가교에 의한 내수성 및 내습열성이 얻어지지 않고, 한편 10 중량부를 초과하는 경우에는, 필름 상에 붕산의 결정이 석출되어 외관 불량이 된다. 또한, 붕산 수용액 중에서의 요오드화칼륨이 물 100 중량부에 대하여 10 중량부 미만인 경우에는, 목적으로 하는 투과율 특성이 얻어지지 않고, 한편 30 중량부를 초과하는 경우에는, 붕산 가교 반응을 방해하거나, 필름 상에의 결정 석출에 의한 외관 불량을 일으키거나 하고, 또한 제조 비용의 상승 등 각종 문제점이 발생한다.

본 발명에서의 가교 공정에서는 붕산 및 요오드화칼륨 이외에, 요오드화아연, 염화아연, 염화코발트, 염화지르코늄, 티오황산나트륨, 아황산칼륨, 아황산나트륨, 황산칼륨, 황산나트륨 등으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 다른 성분을 함유하는 붕산 수용액을 이용할 수도 있다.

가교 공정에서의 붕산 처리는 가교에 의한 내수화, 색상 조정(푸르스름해지는 것을 방지하는 것) 등을 위해 행해진다. 가교에 의한 내수화를 목적으로 하는 경우에는, 필요에 따라서 붕산과 함께 글리옥살, 글루타르알데히드 등의 가교제를 사용할 수 있다. 한편, 내수화를 위한 붕산 처리는 내수화 처리, 가교 처리, 고정 화 처리 등이라 불리는 경우도 있다. 또한, 붕산 처리를, 색상 조정을 위해서라고 파악하여 보색 처리, 조색 처리 등이라 불리는 경우도 있다. 붕산 처리는 그 목적에 따라서 붕산 및 요오드화칼륨의 농도, 처리욕의 온도를 적절하게 변경하여 행해진다.

본 발명의 편광 필름의 제조 방법에 있어서는, 가교에 의한 내수화를 목적으로 하는 가교 처리를 행할 필요가 있고, 그를 위한 처리욕은 상술한 범위 내의 농도의 붕산 및 요오드화칼륨을 포함하도록 한다. 가교 처리의 온도는 통상 50 내지 70 ℃, 바람직하게는 53 내지 65 ℃이고, 그의 처리 시간은 통상 10 내지 600 초, 바람직하게는 20 내지 300 초, 보다 바람직하게는 20 내지 100 초이다. 본 발명의 편광 필름의 제조 방법에서의 가교 공정은, 이러한 내수화를 목적으로 하는 가교 처리를 행하는 공정을 말하는 것으로 한다.

이러한 내수화를 목적으로 하는 가교 처리를 행한 후, 색상 조정을 위한 붕산 처리를 추가로 행할 수도 있다. 상기 가교 공정 후에 이러한 색상 조정을 위한 붕산 처리를 행하는 경우에도, 그 처리욕으로서는, 가교 공정에 이용되는 처리욕으로서 상술한 범위 내의 농도의 붕산 및 요오드화칼륨을 포함하는 수용액을 이용하는 것이 바람직하다(한편, 각각의 농도 자체는 가교 처리욕과 다를 수도 있음). 그의 온도는 통상 10 내지 45 ℃의 범위이고, 또한 그의 시간은 통상 1 내지 300 초, 바람직하게는 2 내지 100 초이다. 색상 조정을 위한 붕산 처리는 내수화를 위한 가교 공정과 비교하여, 통상 낮은 온도에서 행해진다.

가교 처리를 포함하는 붕산 처리에는 복수개의 붕산조를 이용할 수도 있고, 통상은 1개 내지 5개의 붕산조를 배치하는 경우가 많다(도 1에는 1개의 붕산조 (6)을 이용한 경우가 나타내어져 있음). 복수개의 붕산조를 배치하는 경우에는, 필름을 순차로 각 붕산조에 통과시켜, 연속적으로 붕산 처리를 실시하도록 한다. 이 경우, 복수개의 붕산조 내에 수용되는 붕산 수용액의 조성, 온도는 서로 동일할 수도 상이할 수도 있다. 또한, 상술한 내수화를 위한 붕산 처리, 색상 조정을 위한 붕산 처리를, 각각 복수개의 붕산조를 이용하여 행할 수도 있다. 한편, 가교 공정에서도, 상술한 염색 공정과 동일하게 필름에 기계 방향으로 일축 연신을 실시하도록 할 수도 있다.

〔5〕수세 공정

다음에, 붕산 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름에 수세조 (7)에서 수세 처리를 실시한다(수세 공정). 수세 처리는, 예를 들면 가교 처리 및 필요에 따라서 색상 조정을 위해 붕산 처리된 필름을 물에 침지시키는 방법, 물을 샤워로 분무하는 방법, 또는 침지와 분무를 병용하는 방법 등에 의해서 행해진다. 본 발명의 편광 필름의 제조 방법에서는, 원하는 광학 특성을 갖는 편광 필름을 얻는 관점에서 수세 처리시의 물의 온도는 2 내지 15 ℃, 바람직하게는 2 내지 10 ℃로 하는 것도 특징 중 하나로 한다. 수세 처리시의 물의 온도가 2 ℃ 미만인 경우에는, 실질적으로 온도 제어가 어렵고, 또한 15 ℃를 초과하는 경우에는, 목적으로 하는 투과율 특성의 편광 필름이 얻어지지 않는다. 또한, 수세 처리의 처리 시간은 2 내지 120 초, 바람직하게는 2 내지 60 초이다.

〔6〕 건조 공정

마지막으로 수세 후의 필름을 건조로 (8)에서 건조시킴으로써 편광 필름 (9)가 얻어진다(건조 공정). 건조는 40 내지 90 ℃의 온도로 유지된 건조로 (8) 내에, 필름이 30 내지 600 초간 수용되는 것과 같은 조건에서 바람직하게 행해진다.

〔7〕일축 연신 공정

상술해 온 바와 같이, 본 발명의 편광 필름의 제조 방법에서는 붕산조 (6)에서 가교 공정까지의 어느 하나 이상의 공정에서 일축 연신이 실시된다. 이 일축 연신은 하나의 공정으로 행할 수도 있고, 복수개의 공정으로 행할 수도 있지만, 복수개의 공정, 예를 들면 염색 공정 및 가교 공정 등에서 일축 연신을 행하는 것이 바람직하다. 연신은, 예를 들면 조 입구측의 반송 롤과 조 출구측의 반송 롤에 주속차를 두는 방법 등에 의해서 행할 수 있다.

또한, 가열된 롤에 접촉시키면서, 후방에 장력을 부여하면서 연신시키는 방법 등 적절하게 선택할 수 있다. 최종적인 적산 연신 배율은 4.5 내지 10배인 것이 바람직하고, 또한 5 내지 7배인 것이 보다 바람직하다. 여기서 말하는 적산 연신 배율은, 원반 필름의 길이 방향 기준 길이가 모든 연신 처리 종료 후의 필름에서 어느 만큼의 길이가 되었는가를 의미하고, 팽윤 공정, 물 침지 처리 공정에서도 연신된 경우에는, 이들 연신도 포함한 값이 된다. 예를 들면, 원반 필름에 있어서 1 m였던 부분이 모든 연신 처리 종료 후의 필름에서 5 m가 되었으면, 그 때의 적산 연신 배율은 5배가 된다.

또한, 건식으로 일축 연신을 행하도록 할 수도 있는데, 예를 들면 팽윤조 (3)에서의 팽윤 처리 전에 공기 중에서 연신시키는 방법, 가열된 롤에 접촉시키면 서 연신시키는 방법 등이 예시된다. 이러한 건식 연신을 채용하는 경우에는, 상술한 대로 연신 후에 팽윤조 (3)을 통과시키고, 그 후의 물 침지조 (4)는 생략하여 팽윤조 (3)으로부터 직접 요오드 염색조 (5)로 이동시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 편광 필름의 제조 방법에서 특히 중요한 것은, 상술한 가교 공정에서 이용되는 붕산 수용액 중의 요오드화칼륨 농도를, 통상적인 가교 공정시에 사용되는 붕산 수용액 중의 요오드화칼륨 농도보다 높은, 물 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부의 범위로 하고, 수세 공정을 통상적인 수세 공정보다 낮은 온도인 2 내지 15 ℃의 범위에서 행하고, 상기 방법에 의해서 얻어진 편광 필름의 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하가 되도록 각 공정에서의 조건을 설정하는 것이다.

상기 특허 문헌 2(일본 특허 공개 제2002-169024호 공보)에는, 붕산 처리(가교 처리)에 사용되는 붕산 수용액 중의 요오드화칼륨량이 물 100 중량부에 대하여 바람직하게는 5 내지 20 중량부 정도로 기재되어 있는 한편, 붕산 처리 후의 수세는 20 ℃ 이상의 온도에서 행하는 것이 적당하다는 취지의 기재가 있고, 실시예에서는 붕산 처리욕으로서 물 100 중량부당 붕산을 9.5 중량부 및 요오드화칼륨을 8 중량부 함유하는 수용액이 이용되고, 붕산 처리 후의 수세는 35 ℃에서 행해졌다. 또한, 상기 특허 문헌 3(일본 특허 공개 (평)5-273412호 공보)에는 붕산 처리 후의 수세를 10 ℃ 이하 또는 20 ℃ 이하에서 행한다고 하는 기재가 있고, 붕산 처리에 사용되는 수용액 중의 붕산 농도를 물 100 중량부에 대하여 2 내지 15 중량부로 하고, 요오드화칼륨 농도를 물 100 중량부에 대하여 2 내지 20 중량부, 바람직하게는 5 내지 12 중량부로 하는 취지의 기재가 있는 한편, 실시예에서는 붕산 처리욕으로서 물 100 중량부에 대하여 요오드화칼륨 6 중량부 및 붕산 7.5 중량부를 포함하는 수용액이 이용되었다. 또한, 상기 특허 문헌 4(일본 특허 공개 (평)8-304624호 공보)는 본 발명과는 달리, 파장 420 nm 부근, 즉 청색 부근의 투과율이 높은 편광 필름 또는 편광판을 제공하고자 하는 것이고, 그의 비교예로서 나타내어지는 편광판은 직교 광 투과율(동 문헌에서 Tc로 표시되는 값)이 낮은 것으로 되어 있지만, 그래도 파장 410 nm 부근에서 0.1 ％ 전후의 투과율, 및 파장 680 nm 부근에서 0.4 ％ 전후의 투과율로 판독할 수 있다.

이에 대하여 본 발명에서는, 요오드 염색 후의 붕산 수용액에 의한 가교 공정에 사용되는 붕산 수용액에 대하여, 물 100 중량부에 대하여 붕산을 2 내지 10 중량부 포함함과 동시에, 요오드화칼륨을 10 내지 30 중량부(바람직하게는 11 내지 20 중량부) 포함하고, 요오드화칼륨 농도를 높게 설정함과 동시에, 그 후의 수세 공정에서의 온도를 2 내지 15 ℃로 낮게 설정하고, 이들 조건을 조합함으로써 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하라고 하는, 가시광의 전범위에 걸쳐 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때의 투과율을 매우 낮게 한, 종래에 없던 편광 필름이 얻어지는 것이 발견되었다.

물론, 가교 공정에 사용되는 붕산 수용액의 붕산 농도와 요오드화칼륨 농도, 및 수세 공정에서의 온도를 상기한 대로 설정하여도, 반드시 상술한 낮은 투과율을 나타내는 편광 필름이 얻어지는 것은 아니기 때문에, 그 밖의 조건도 포함하여, 얻 어진 편광 필름의 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 상술한 투과율이 얻어지도록 각 공정에서의 조건이 설정된다. 상술한 투과율을 갖는 편광 필름을 얻기 위한 그 밖의 조건에는, 요오드 염색 공정에서의 각종 조건(예를 들면, 염색욕 중의 요오드 농도, 처리 온도, 처리 시간 등), 가교 공정에서의 온도 및 처리 시간, 수세 공정에서의 처리 시간 등이 포함된다. 그 중에서도 요오드 염색 공정에서의 염색욕의 요오드 농도 및 처리 시간, 붕산 가교 공정에서의 온도 및 처리 시간, 및 수세 공정에서의 처리 시간이 중요하다.

따라서, 상술한 가교 공정에 사용되는 붕산 수용액의 붕산 농도와 요오드화칼륨 농도, 및 수세 공정에서의 온도에 더하여, 이하에 나타내는 (1) 내지 (5) 모두를 만족시키도록 하는 것이 바람직하다.

(1) 요오드 염색 공정에 사용되는 수용액(염색욕)이 물 100 중량부에 대하여 요오드를 0.01 내지 0.2 중량부 함유하는 것

(2) 요오드 염색 공정에서의 처리 시간(염색 시간)을 10 내지 600 초간으로 하는 것,

(3) 붕산 가교 공정에서의 처리 온도(붕산 수용액의 온도)를 50 내지 70 ℃로 하는 것,

(4) 붕산 가교 공정에서의 처리 시간을 10 내지 600 초간(바람직하게는 20 내지 300 초간, 보다 바람직하게는 20 내지 100 초간)의 범위로 하는 것,

(5) 수세 공정에서의 처리 시간을 2 내지 120 초간(바람직하게는 2 내지 60 초간)의 범위로 하는 것.

또한, 상술한 팽윤 공정, 물 침지 공정(이 공정을 행하는 경우), 요오드 염색 공정, 가교 공정, 수세 공정, 건조 공정 및 일축 연신 공정에서 바람직한 것으로 나타낸 그 밖의 조건을 채용하는 것도 물론 효과적이다.

<편광 필름>

본 발명은 폴리비닐알코올계 수지 필름에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광 필름으로서, 흡수축에 평행한(즉, 흡수축 방향에서) 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하인 편광 필름에 대해서도 제공한다. 이러한 본 발명의 편광 필름은 상술한 투과율을 갖는 것이면, 그 제조 방법에 대해서는 특별히 제한되지 않지만, 상술한 본 발명의 편광 필름의 제조 방법에 의해서 바람직하게 제조할 수 있다.

여기서, 도 2는 본 발명의 편광 필름(후술하는 실시예 1, 도면에서 실선 중 태선), 상기 편광 필름을 이용한 본 발명의 편광판(후술하는 실시예 2, 도면에서 실선 중 세선) 및 후술하는 비교예 1의 편광 필름(도면에서 파선)에 대하여, 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사시킨 경우의 투과율 곡선을 나타내는 그래프이고, 종축은 흡수축 방향 투과율(％)을 대수 눈금으로 표시한 것이고, 횡축은 파장(nm)이다. 도 2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 편광 필름(실시예 1)은, 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하이다. 여기서, 어떤 파장 λ에서의 흡수축 방향 투과율 TD(λ)는 파장 λ의 직선 편광을 편광 필름의 흡수축과 동일한 방향이 되도록 조사하였을 때의 투과율을 의미한다. 한편, 상술한 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사시킨 경우의 투과율은, 예를 들면 V7100(닛본 분꼬(주) 제조)를 이용하여 측정할 수 있다. 이러한 투과율을 갖는 본 발명의 편광 필름을 이용함으로써, 액정 텔레비젼 등의 액정 표시 장치의 흑 표시에서의 흑색을 보다 깊은 흑색으로 할 수 있게 된다. 한편, 본 발명의 편광 필름은 그 두께에 대해서는 특별히 제한되지 않지만, 통상 1 내지 50 ㎛, 바람직하게는 10 내지 35 ㎛이다.

<편광판>

본 발명은 또한, 상술한 본 발명의 편광 필름을 이용한 편광판에 대해서도 제공한다. 본 발명의 편광판은 상술한 본 발명의 편광 필름의 적어도 한쪽면에 투명 보호 필름이 접합된 것이고, 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하인 것을 특징으로 한다. 상술한 바와 같이, 도 2에는 본 발명의 편광판의 투과율 곡선도 나타내어져 있고(실시예 2), 투명 보호 필름을 구비하는 상태임에도 불구하고, 본 발명의 편광 필름과 동일하게 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하인 것을 알 수 있다. 이러한 투과율을 갖는 본 발명의 편광판을 이용함으로써 액정 텔레비젼 등의 액정 표시 장치의 흑 표시에서의 흑색을 보다 깊은 흑색으로 할 수 있게 된다.

본 발명자들의 조사에 따르면, 이러한 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때의 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하라는 매우 낮은 값을 나타내는 편광판은, 종래 시장에는 존재하지 않았다. 여기서 말하 는 편광판은, 폴리비닐알코올계 수지로 이루어지는 편광 필름의 적어도 한쪽면에 투명 보호 필름이 접합된 것이고, 투명 보호 필름의 접합에 의해 상기 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때의 투과율은 다소 높아지는 경향이 있기 때문에, 상기와 같은 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때의 투과율이 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm의 각각에서 매우 낮은 값을 나타내는 편광 필름도 종래 시장에는 존재하지 않았다.

본 발명의 편광판에 있어서, 투명 보호 필름은 상술한 본 발명의 편광 필름의 적어도 한쪽면에 접착제를 개재하여 접합된다. 투명 보호 필름은 편광 필름의 한쪽면에만 접합될 수도 있고, 양면에 접합될 수도 있다. 투명 보호 필름으로서는, 예를 들면 아세트산셀룰로오스계 수지, 시클로올레핀계 수지, 폴리올레핀계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리카르보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지 등의 상기 분야에서 종래부터 보호 필름의 형성 재료로서 널리 이용되고 있는 적절한 재료로써 구성된 필름을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 양산성, 접착성의 관점에서는, 상기 중에서도 아세트산셀룰로오스계 수지 또는 시클로올레핀계 수지로 구성된 투명 보호 필름을 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 표면 처리층을 설치하는 것의 용이성 및 광학 특성의 관점에서, 본 발명의 편광판은 편광 필름의 한 측의 한쪽면에 아세트산셀룰로오스계 수지로 구성된 투명 보호 필름이 적층되고, 편광 필름의 다른 측의 한쪽면에 시클로올레핀계 수지로 구성된 투명 보호 필름이 적층된 구조로 할 수도 있다.

본 발명에서의 투명 보호 필름에 바람직하게 이용될 수 있는 시클로올레핀계 수지란, 예를 들면 노르보르넨, 다환 노르보르넨계 단량체와 같은, 환상 올레핀(시클로올레핀)으로 이루어지는 단량체 유닛을 갖는 열가소성 수지이다(열가소성 시클로올레핀계 수지라고도 불림). 이 시클로올레핀계 수지는 상기 시클로올레핀의 개환 중합체, 2종 이상의 시클로올레핀을 이용한 개환 공중합체의 수소 첨가물일 수도 있고, 시클로올레핀과 쇄상 올레핀, 비닐기 등을 갖는 방향족 화합물 등과의 부가 중합체일 수도 있다. 또한, 극성기가 도입된 것도 효과적이다.

시클로올레핀과 쇄상 올레핀, 비닐기를 갖는 방향족 화합물과의 공중합체를 이용하여 투명 보호 필름을 구성하는 경우, 쇄상 올레핀으로서는 에틸렌, 프로필렌 등을 들 수 있고, 또한 비닐기를 갖는 방향족 화합물로서는 스티렌, α-메틸스티렌, 핵 알킬 치환 스티렌 등을 들 수 있다. 이러한 공중합체에 있어서 시클로올레핀으로 이루어지는 단량체의 유닛이 50 몰％ 이하(바람직하게는 15 내지 50 몰％)일 수도 있다. 특히 시클로올레핀과 쇄상 올레핀과 비닐기를 갖는 방향족 화합물과의 삼원 공중합체를 이용하여 투명 보호 필름을 구성하는 경우, 시클로올레핀으로 이루어지는 단량체의 유닛은 상술한 바와 같이 비교적 적은 양으로 할 수 있다. 이러한 삼원 공중합체에 있어서 쇄상 올레핀으로 이루어지는 단량체의 유닛은 통상 5 내지 80 몰％, 비닐기를 갖는 방향족 화합물로 이루어지는 단량체의 유닛은 통상 5 내지 80 몰％이다.

시클로올레핀계 수지는 적절한 시판품, 예를 들면 토파스(Topas)(티코나(Ticona)사 제조), 아톤(JSR (주) 제조), 제오노어(ZEONOR)(니혼 제온(주) 제조), 제오넥스(ZEONEX)(니혼 제온(주) 제조), 아펠(미쓰이 가가꾸(주) 제조) 등을 바 람직하게 사용할 수 있다. 이러한 시클로올레핀계 수지를 제막하여 필름으로 만들 때는, 용제 캐스팅법, 용융 압출법 등의 공지된 방법이 적절하게 이용된다. 또한, 예를 들면 에스시너(세끼스이 가가꾸 고교(주) 제조), SCA40(세끼스이 가가꾸 고교(주) 제조), 제오노어 필름((주)옵테스 제조) 등의 미리 제막된 시클로올레핀계 수지제 필름의 시판품을 투명 보호 필름으로서 이용할 수도 있다.

시클로올레핀계 수지로 구성된 투명 보호 필름은 일축 연신 또는 이축 연신된 것일 수도 있다. 이 경우의 연신 배율은 통상 1.1 내지 5배, 바람직하게는 1.1 내지 3배이다.

또한 본 발명에서의 투명 보호 필름에 바람직하게 이용될 수 있는 아세트산셀룰로오스계 수지는 셀룰로오스의 부분 또는 완전 아세트산에스테르화물로서, 예를 들면 트리아세틸셀룰로오스 필름, 디아세틸셀룰로오스 필름 등을 들 수 있다.

이러한 아세트산셀룰로오스계 수지로서는, 적절한 시판품, 예를 들면 후지태크 TD80(후지 샤신 필름(주) 제조), 후지태크 TD80UF(후지 샤신 필름(주) 제조), 후지태크 TD80UZ (후지 샤신 필름(주) 제조), KC8UX2M(코니카 미놀타 옵트(주) 제조), KC8UY(코니카 미놀타 옵트 (주) 제조) 등의 아세트산셀룰로오스계 수지제 필름을 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명의 편광판에서의 투명 보호 필름의 두께는 얇은 것이 바람직하지만, 너무 지나치게 얇으면 강도가 저하되고, 가공성이 열악한 것이 되고, 한편 너무 두꺼우면 투명성이 저하되거나, 적층 후에 필요한 양생 시간이 길어지거나 하는 등의 문제가 생긴다. 따라서 본 발명에서의 투명 보호 필름의 두께는 통상 5 내지 200 ㎛, 바람직하게는 10 내지 150 ㎛, 보다 바람직하게는 10 내지 100 ㎛이다. 한편, 본 발명의 편광판은, 접착제와 편광 필름 및/또는 투명 보호 필름과의 접착성을 향상시키기 위해서, 편광 필름 및/또는 투명 보호 필름에 코로나 처리, 화염 처리, 플라즈마 처리, 자외선 조사, 프라이머 도포 처리, 비누화 처리 등의 표면 처리가 실시될 수도 있다.

또한 투명 보호 필름에는, 안티글레어 처리, 안티리플렉션 처리, 하드 코팅 처리, 대전 방지 처리, 방오 처리 등의 표면 처리가 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 실시될 수도 있다. 또한, 투명 보호 필름 및/또는 투명 보호 필름 표면 보호층은 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물 등의 자외선 흡수제, 페닐포스페이트계 화합물, 프탈산에스테르 화합물 등의 가소제를 가질 수도 있다.

편광 필름과 투명 보호 필름은 수용매계 접착제, 유기 용매계 접착제, 핫 멜트계 접착제, 무용제형 접착제 등의 접착제를 개재하여 접합된다. 수용매계 접착제로서는, 예를 들면 폴리비닐알코올계 수지 수용액, 수계 이액형 우레탄계 에멀전 접착제 등을, 유기 용매계 접착제로서는, 예를 들면 이액형 우레탄계 접착제 등을, 무용제형 접착제로서는, 예를 들면 일액형 우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제 등을 각각 들 수 있다.

편광 필름과의 접착면이 비누화 처리 등으로 친수화 처리된 아세틸셀룰로오스계 필름을 투명 보호 필름으로서 이용하는 경우에는, 폴리비닐알코올계 수지 수용액이 접착제로서 바람직하게 이용된다. 접착제로서 이용되는 폴리비닐알코올계 수지에는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐을 비누화 처리하여 얻 어지는 비닐알코올 단독 중합체 외, 아세트산비닐과 이것에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체를 비누화 처리하여 얻어지는 비닐알코올계 공중합체, 또한 이들의 수산기를 부분적으로 변성시킨 변성 폴리비닐알코올계 중합체 등이 있다. 이 접착제에는, 다가 알데히드, 수용성 에폭시 화합물, 멜라민계 화합물 등을 가교제로서 배합할 수도 있다.

본 발명의 편광판은 또한, 투명 보호 필름에 위상차 필름으로서의 기능, 휘도 향상, 필름으로서의 기능, 반사 필름으로서의 기능, 반투과 반사 필름으로서의 기능, 광학 보상 필름으로서의 기능 등, 광학적 기능을 갖게 할 수도 있다. 이 경우, 예를 들면 투명 보호 필름의 표면에 위상차 필름, 휘도 향상 필름, 반사 필름, 반투과 반사 필름, 확산 필름, 광학 보상 필름 등의 광학 기능성 필름을 적층함으로써 이러한 기능을 갖게 할 수 있을 뿐 아니라, 투명 보호 필름 자체에 이러한 기능을 부여할 수도 있다. 또한, 휘도 향상 필름의 기능을 갖는 확산 필름 등과 같이, 복수개의 기능을 투명 보호 필름 자체에 갖게 할 수도 있다.

예를 들면, 상기 투명 보호 필름에 일본 특허 제2841377호, 일본 특허 제30 94113호 등에 기재된 연신 처리를 실시하거나, 일본 특허 제3168850호 등에 기재된 처리를 실시하거나 함으로써 위상차 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다. 위상차 필름에서의 위상차 특성은, 예를 들면 정면 위상차값이 5 내지 100 nm, 두께 방향 위상차값이 40 내지 300 nm의 범위 등 적절하게 선택할 수 있다. 또한, 상기 투명 보호 필름에 일본 특허 공개 제2002-169025호 공보, 일본 특허 공개 제2003-29030호 공보 등에 기재된 것과 같은 방법으로 미세 구멍을 형성함으로써, 또는 선택 반 사의 중심 파장이 다른 2층 이상의 콜레스테릭 액정층을 중첩시킴으로써 휘도 향상 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다.

또한, 투명 보호 필름에 증착, 스퍼터링 등으로 금속 박막을 형성하면, 반사 필름 또는 반투과 반사 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다. 투명 보호 필름에 미립자를 포함하는 수지 용액을 코팅함으로써 확산 필름으로서의 기능을 부여할 수도 있다. 또한, 상기 투명 보호 필름에 디스코틱 액정성 화합물 등의 액정성 화합물을 코팅하여 배향시킴으로써 광학 보상 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다. 또한, 적당한 접착제를 이용하여 각종 광학 기능성 필름을 편광 필름에 직접 접합시킬 수도 있다. 광학 기능성 필름의 시판품으로서는, 예를 들면 DBEF(3M사 제조, 일본에서는 스미또모 쓰리엠(주)로부터 입수할 수 있음) 등의 휘도 향상 필름, WV 필름(후지 필름(주) 제조) 등의 시야각 개량 필름, 스미카라이트(스미또모 가가꾸(주) 제조) 등의 위상차 필름 등을 들 수 있다.

<편광판의 제조 방법>

본 발명은 또한, 상술한 본 발명의 편광판을 바람직하게 제조하는 방법에 대해서도 제공한다. 본 발명의 편광판의 제조 방법은 상술한 본 발명의 편광 필름의 제조 방법으로 얻어진 편광 필름의 적어도 한쪽면에, 접착제를 개재하여 투명 보호 필름을 접합시킨 후, 30 내지 60 ℃의 온도에서 건조시키는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명의 편광판의 제조 방법에 의해, 상술한 바와 같이 투명 보호 필름을 구비하는 상태임에도 불구하고, 본 발명의 편광 필름과 동일하게 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하인 본 발명의 편광판을 바람직하게 제조할 수 있다.

본 발명의 편광판의 제조 방법에 있어서 편광 필름과 투명 보호 필름을 접합시키는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 편광 필름 또는 투명 보호 필름의 표면에 접착제를 균일하게 도포하고, 도포면에 다른 한쪽 필름을 겹쳐 롤 등에 의해 접합시켜 건조시키는 방법 등을 들 수 있다.

접착제는 통상 15 내지 40 ℃의 온도하에서 도포되고, 접합 온도는 통상 15 내지 30 ℃의 범위이다. 접합 후에는 건조 처리를 행하고, 접착제 중에 포함되는 물 등의 용제를 제거하지만, 본 발명의 편광판의 제조 방법에 있어서는 이 접합 후의 건조 온도를 통상적인 건조 온도보다 낮은 30 내지 60 ℃, 바람직하게는 40 내지 55 ℃로 하는 것을 특징으로 한다. 건조 온도가 30 ℃ 미만인 경우에는, 충분히 건조시킬 수 없고, 또한 건조 온도가 60 ℃를 초과하는 경우에는, 목적으로 하는 투과율 특성의 편광판이 얻어지지 않는다. 상기 건조 온도에 의한 건조 시간은 20 초 이상, 바람직하게는 60 초 이상으로 한다.

본 발명의 편광판의 제조 방법에서는, 상술한 조건에서의 건조 후, 또한 60 ℃를 초과하는 온도, 예를 들면 70 ℃ 이상에서 건조시킬 수도 있다. 또한 그 후, 15 내지 85 ℃, 바람직하게는 20 내지 50 ℃, 보다 바람직하게는 35 내지 45 ℃의 온도 환경하에서 통상 1 내지 90 일간 정도 양생하여 접착제를 경화시킬 수도 있다. 보호 필름이 아세틸셀룰로오스계 수지인 경우에는, 이러한 양생을 실시하지 않더라도 충분한 접착 강도를 나타내지만, 그 밖의 수지로 이루어지는 투명 보호 필름을 이용하여 수용매계 접착제를 개재하여 편광 필름과 접합시키는 경우에는, 상술한 바와 같은 양생을 실시하는 것이 바람직하다. 이 양생 기간이 길면 생산성이 나빠지기 때문에, 양생 기간은 1 내지 14 일간 정도로 하는 것이 바람직하고, 또한 1 내지 7 일간 정도로 하는 것이 보다 바람직하다.

<실시예>

이하에 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되지 않는다.

<실시예 1>

도 1에 나타낸 팽윤조 (3), 물 침지조 (4), 염색조 (5), 붕산조 (6), 수세조 (7) 및 건조로 (8)이 순차로 배치된 장치에, 폴리비닐알코올계 수지의 장척 필름을 니프 롤과 프리 롤을 조합한 연속 반송 장치로 반송하면서 각종 처리를 행하였다. 원반 필름 (1)로서는, 평균 중합도 2400, 비누화도 99.9 몰％ 이상, 두께 75 ㎛, 폭 3000 mm의 폴리비닐알코올 필름(쿠라레 비닐론 VF-PS#7500, (주)쿠라레 제조)을 이용하였다. 연신은 각 조 전후의 구동 니프 롤에 주속차를 두어 행하였다.

우선, 원반 필름 (1)이 느슨하지 않도록 필름의 긴장 상태를 유지한 채로 30 ℃의 순수를 수용한 팽윤조 (3)에 80 초간 침지하여 필름을 충분히 팽윤시켰다(팽윤 공정). 팽윤조 (3)에서의 팽윤에 따른 입구와 출구의 롤 속도비는 1.2였다. 니프 롤로 탈수를 행한 후, 30 ℃의 순수가 들어있는 수 침지조 (4)에 160 초간 침지시켰다(물 침지 공정). 이 조 안에서의 기계 방향의 연신 배율은 1.04배로 하였다. 다음에, 물 100 중량부에 대하여 요오드를 0.02 중량부, 요오드화칼륨을 2.0 중량부 함유하는 처리욕을 수용한 염색조 (5)에 침지시키면서, 연신 배율 2배로 일 축 연신을 행하였다(요오드 염색 공정). 그 후, 물 100 중량부에 대하여 붕산을 5 중량부, 요오드화칼륨을 12 중량부 함유하는 붕산 수용액을 수용한 붕산조 (6)에 56.5 ℃에서 130 초간 침지시키면서, 원반으로부터의 적산 연신 배율이 5.3배가 될 때까지 일축 연신을 행하였다(가교 공정). 마지막으로 수세조 (7)에서 8 ℃의 순수로 16 초간 세정하였다(수세 공정), 그 후, 건조로 (8)에서 60 ℃에서 160 초간 건조시켜(건조 공정) 편광 필름 (9)를 얻었다.

얻어진 편광 필름 (9)에 대하여 흡수축 방향 투과율을 측정하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다(도면에서 실선 중 태선). 한편, 흡수축 방향 투과율은 편광 프리즘을 통과하여 얻어진 직선 편광을 1매의 편광 필름, 또는 편광판의 흡수축과 평행하게 조사하였을 때의 투과율을 의미하고, 따라서 어떤 파장 λ에서의 흡수축 방향 투과율 TD(λ)는 파장 λ의 직선 편광을 편광 필름의 흡수축과 동일 방향이 되도록 조사하였을 때의 투과율이다. 상기 흡수축 방향 투과율은 V7100(닛본 분꼬(주) 제조)을 이용하여 측정하였다. 파장 410 nm에서의 흡수축 방향 투과율은 0.0033 ％, 파장 550 nm에서의 흡수축 방향 투과율은 0.0002 ％, 파장 680 nm에서의 흡수축 방향 투과율은 0.0014 ％였다.

<실시예 2>

실시예 1에서 얻어진 편광 필름의 한쪽면에 트리아세틸셀룰로오스로 이루어지는 보호 필름을, 다른 면에는 노르보르넨계 수지로 이루어지는 위상차 필름을, 각각 폴리비닐알코올계 수지의 수용액으로 이루어지는 접착제를 개재하여 접합시키고, 접합 직후의 건조로 온도 50 ℃에서 60 초간 건조시키고, 또한 그 후 70 ℃에 서 건조시켜 단체(單體) 투과율 41.88 ％, 편광도 99.997 ％의 편광판을 얻었다. 얻어진 편광판에 대하여 실시예 1과 동일하게 하여 흡수축 방향 투과율을 측정하고, 그 결과를 실시예 1의 결과와 함께 도 2에 나타내었다(도면에서 실선 중 세선).

파장 410 nm에서의 흡수축 방향 투과율은 0.0062 ％, 파장 550 nm에서의 흡수축 방향 투과율은 0.0010 ％, 파장 680 nm에서의 흡수축 방향 투과율은 0.0024 ％였다. 이 편광판을 액정 텔레비젼의 양면에 배치하여 흑 표시를 관찰하면 깊은 흑색이었다.

<비교예 1>

폴리비닐알코올로 이루어지는 두께 80 ㎛의 필름에 100 ℃ 이상으로 5배의 일축 연신을 실시하여 편광 기재로 하였다. 이 편광 기재를 긴장 상태에 유지한 채로, 60 ℃의 물로 60 초간 처리한 후, 물 100 중량부에 대하여 요오드 0.05 중량부, 요오드화칼륨 5 중량부로 이루어지는 수용액에 60 초간 침지하여, 요오드를 흡착 배향시킨 폴리비닐알코올계 수지의 일축 연신 필름을 얻었다. 이 필름을 물 100 중량부에 대하여 요오드화칼륨 6 중량부, 붕산 7.5 중량부로 이루어지는 67 ℃의 수용액에 160 초간 침지시켰다. 그 후, 15 ℃의 순수로 36 초간 수세한 후, 60 ℃에서 건조시켜, 단체 투과율 43.0 ％, 편광도 99.9 ％의 광학 성능의 편광 필름을 얻었다. 얻어진 편광 필름의 흡수축 방향 투과율을 실시예 1, 2의 결과와 함께 도 2에 나타내었다(도면에서 파선). 파장 410 nm에서의 흡수축 방향 투과율은 0.36 ％, 파장 550 nm에서의 흡수축 방향 투과율은 0.03 ％, 파장 680 nm에서의 흡 수축 방향 투과율은 0.33 ％였다. 이 비교예 1에서 얻어진 편광 필름을 이용하여 실시예 2와 동일하게 편광판을 제조하고, 액정 텔레비젼의 양면에 배치하여 흑 표시를 관찰하면 푸르스름한 흑색이 된다.

이번에 개시된 실시 형태 및 실시예는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각해야 한다. 본 발명의 범위는 상기 설명이 아니라 특허청구범위에 의해서 개시되어 있고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것으로 의도된다.

도 1은 본 발명의 편광 필름의 제조 방법에 바람직하게 사용되는 장치를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 편광 필름(실시예 1) 및 상기 편광 필름을 이용한 본 발명의 편광판(실시예 2), 및 비교예 1의 편광 필름에 대하여 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사시킨 경우의 투과율 곡선을 나타내는 그래프이고, 종축은 흡수축 방향 투과율(％)(대수 눈금), 횡축은 파장(nm)이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 원반 필름, 2 원반 롤, 3 팽윤조, 4 물 침지조, 5 염색조, 6 붕산조, 7 수세조, 8 건조로, 9 편광 필름.

Claims (5)

1. 폴리비닐알코올계 수지 필름에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광 필름이며, 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하이고,

   폴리비닐알코올계 수지 필름을 요오드로 염색하는 요오드 염색 공정 및 붕산 수용액으로 처리하여 가교시키는 가교 공정을 이 순서대로 행하고, 가교 공정까지의 어느 하나 이상의 공정에서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 일축 연신시키고, 가교 공정 후에 수세 공정 및 건조 공정을 거쳐 편광 필름을 제조하는 방법으로서, 요오드 염색 공정은, 요오드와 요오드화칼륨을 포함하고 요오드량이 물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.2 중량부인 수용액 중에서 10 내지 600 초간 행하고, 가교 공정은 물 100 중량부에 대하여 붕산을 2 내지 10 중량부 및 요오드화칼륨을 10 내지 30 중량부 포함하는 수용액 중, 50 내지 70 ℃의 온도에서 10 내지 600 초간 행하고, 수세 공정은 2 내지 15 ℃의 온도에서 2 내지 120 초간 행하는 제조 방법에 의해 제조되는 편광 필름.
2. 제1항에 기재된 편광 필름의 적어도 한쪽면에 투명 보호 필름이 접합된 편광판이며, 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하인 편광판.
3. 폴리비닐알코올계 수지 필름을 요오드로 염색하는 요오드 염색 공정 및 붕산 수용액으로 처리하여 가교시키는 가교 공정을 이 순서대로 행하고, 가교 공정까지의 어느 하나 이상의 공정에서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 일축 연신시키고, 가교 공정 후에 수세 공정 및 건조 공정을 거쳐 편광 필름을 제조하는 방법이며,

   요오드 염색 공정은, 요오드와 요오드화칼륨을 포함하고 요오드량이 물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.2 중량부인 수용액 중에서 10 내지 600 초간 행하고,

   가교 공정은 물 100 중량부에 대하여 붕산을 2 내지 10 중량부 및 요오드화칼륨을 10 내지 30 중량부 포함하는 수용액 중, 50 내지 70 ℃의 온도에서 10 내지 600 초간 행하고,

   수세 공정은 2 내지 15 ℃의 온도에서 2 내지 120 초간 행하고,

   얻어진 편광 필름의 흡수축에 평행한 직선 편광을 입사하였을 때, 파장 410 nm, 550 nm 및 680 nm에서의 투과율이 모두 0.01 ％ 이하가 되도록 각 공정에서의 조건을 설정하는 편광 필름의 제조 방법.
4. 제3항에 기재된 방법으로 얻어지는 편광 필름의 적어도 한쪽면에 접착제를 개재하여 투명 보호 필름을 접합시킨 후, 30 내지 60 ℃의 온도에서 건조시키는 편광판의 제조 방법.
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