KR101738801B1 - 편광막의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

광학 특성을 유지하면서, 제조 효율이 우수한 편광막의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 편광막의 제조 방법은, 수지 기재를 제 1 방향으로 연신하는 공정과, 수지 기재를 가열하는 공정과, 수지 기재 상에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층체를 제작하는 공정과, 적층체를 제 2 방향으로 연신하는 공정을 이 순서로 포함한다.

Description

편광막의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING POLARIZING FILM}

본 발명은 편광막의 제조 방법에 관한 것이다.

대표적인 화상 표시 장치인 액정 표시 장치에는, 그 화상 형성 방식에 기인하여 액정 셀의 양측에 편광막이 배치되어 있다. 편광막의 제조 방법으로는, 예를 들어, 수지 기재와 폴리비닐알코올 (PVA) 계 수지층을 갖는 적층체를 연신하고, 다음으로 염색 처리를 실시하여, 수지 기재 상에 편광막을 얻는 방법이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1). 이와 같은 방법에 의하면 두께가 얇은 편광막이 얻어지기 때문에, 최근의 화상 표시 장치의 박형화에 기여할 수 있다고 하여 주목받고 있다.

그런데, 편광막을 제조할 때, 연신에 의해 연신 방향과 대략 수직 방향으로 수축하는 것이 일반적으로 알려져 있고, 수축함으로써 광학 특성이 향상될 수 있는 것이 알려져 있다. 그러나, 수축율이 지나치게 높으면 제조 효율이 불충분하고, 예를 들어, 원하는 사이즈 (제품 폭) 를 갖는 편광막이 얻어지지 않는다는 문제가 있다.

일본 공개특허공보 2000-338329호

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 주된 목적은 광학 특성을 유지하면서, 제조 효율이 우수한 편광막의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 편광막의 제조 방법은, 수지 기재를 제 1 방향으로 연신하는 공정과, 상기 수지 기재를 가열하는 공정과, 상기 수지 기재 상에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층체를 제작하는 공정과, 상기 적층체를 제 2 방향으로 연신하는 공정을 이 순서로 포함한다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 제 1 방향으로의 연신 온도는 70 ℃ ∼ 150 ℃ 이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 가열 온도는 70 ℃ ∼ 150 ℃ 이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 수지 기재는, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지로 형성되어 있다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 가열 후의 수지 기재의 Δn 은 0.0016 이하이다.

본 발명의 다른 국면에 의하면 편광막이 제공된다. 이 편광막은, 상기 제조 방법에 의해 얻어진다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면 광학 적층체가 제공된다. 이 광학 적층체는 상기 편광막을 갖는다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면 적층체가 제공된다. 이 적층체는, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지로 형성되고, Δn 이 0.0016 이하인 수지 기재와, 그 수지 기재 상에 형성된 폴리비닐알코올계 수지층을 갖는다.

본 발명에 의하면, 수지 기재를 연신한 후에 가열함으로써, 효율적으로 광학 특성이 매우 우수한 편광막을 제조할 수 있다. 구체적으로는, 수지 기재를 제 1 방향으로 연신함으로써 발생하는 잔존 응력을 완화한 상태에서 PVA 계 수지층을 형성하여 적층체를 제작함으로써, 이 적층체를 제 2 방향으로 연신할 때에, 제 1 방향으로의 수축율을 저하시킬 수 있다. 그 결과, 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1 은, 제 1 연신 공정 및 가열 공정의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2 는, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 적층체의 개략 단면도이다.
도 3(a) 및 도 3(b) 은 각각, 본 발명의 편광막을 사용한 광학 필름 적층체의 개략 단면도이다.
도 4(a) 및 도 4(b) 는 각각, 본 발명의 편광막을 사용한 광학 기능 필름 적층체의 개략 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태에는 한정되지 않는다.

A. 편광막의 제조 방법

본 발명의 편광막의 제조 방법은, 수지 기재를 제 1 방향으로 연신하는 공정 (제 1 연신 공정) 과, 수지 기재를 가열하는 공정 (가열 공정) 과, 수지 기재 상에 폴리비닐알코올 (PVA) 계 수지층을 형성하여 적층체를 제작하는 공정 (적층체 제작 공정) 과, 적층체를 제 2 방향으로 연신하는 공정 (제 2 연신 공정) 을 이 순서로 포함한다. 이하, 각각의 공정에 대해 설명한다.

A - 1. 제 1 연신 공정

상기 수지 기재의 형성 재료로는, 임의의 적절한 열가소성 수지가 채용될 수 있다. 열가소성 수지로는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 등의 에스테르계 수지, 노르보르넨계 수지 등의 시클로올레핀계 수지, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 이들의 공중합체 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 비정질의 (결정화되어 있지 않은) 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지가 바람직하게 사용된다. 그 중에서도, 비정성의 (결정화되기 어려운) 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지가 특히 바람직하게 사용된다. 비정성의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지의 구체예로는, 디카르복실산으로서 이소프탈산을 추가로 함유하는 공중합체나, 글리콜로서 시클로헥산디메탄올을 추가로 함유하는 공중합체를 들 수 있다.

하나의 실시형태에 있어서는, 수지 기재는, 그 흡수율이 바람직하게는 0.2 ％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.3 ％ 이상이다. 후술하는 연신에 있어서 수중 연신 방식을 채용하는 경우, 상기 수지 기재는 물을 흡수하고, 물이 가소제적인 기능을 하여 가소화할 수 있다. 그 결과, 연신 응력을 대폭 저하시킬 수 있어 고배율로 연신하는 것이 가능해져, 공중 연신시보다 연신성이 우수할 수 있다. 그 결과, 예를 들어, 우수한 광학 특성을 갖는 편광막을 제조할 수 있다. 한편, 수지 기재의 흡수율은 바람직하게는 3.0 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 1.0 ％ 이하이다. 이와 같은 수지 기재를 사용함으로써, 제조시에 치수 안정성이 현저하게 저하되어, 얻어지는 편광막의 외관이 악화되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또, 수중 연신시에 수지 기재가 파단되거나, 수지 기재로부터 PVA 계 수지층이 박리되거나 하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 수지 기재의 흡수율은, 예를 들어, 구성 재료에 변성기를 도입함으로써 조정할 수 있다. 흡수율은 JIS K 7209 에 준하여 구해지는 값이다.

수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg) 는, 바람직하게는 170 ℃ 이하이다. 이와 같은 수지 기재를 사용함으로써, PVA 계 수지층의 결정화를 억제하면서, 적층체의 연신성을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 물에 의한 수지 기재의 가소화와, 수중 연신을 양호하게 실시하는 것을 고려하면, 120 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 하나의 실시형태에 있어서는, 수지 기재의 유리 전이 온도는 바람직하게는 60 ℃ 이상이다. 이와 같은 수지 기재를 사용함으로써, 후술하는 PVA 계 수지를 함유하는 도포액을 도포, 건조시킬 때에, 수지 기재가 변형 (예를 들어, 요철이나 늘어짐, 주름 등의 발생) 되는 등의 문제를 방지하여, 양호하게 적층체를 제작할 수 있다. 또, PVA 계 수지층의 연신을 바람직한 온도 (예를 들어, 60 ℃ 정도) 에서 실시할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서는, PVA 계 수지를 함유하는 도포액을 도포·건조시킬 때에 수지 기재가 변형되지 않으면, 60 ℃ 보다 낮은 유리 전이 온도여도 된다. 또한, 수지 기재의 유리 전이 온도는, 예를 들어, 구성 재료에 변성기를 도입하는, 결정화 재료를 사용하여 가열함으로써 조정할 수 있다. 유리 전이 온도 (Tg) 는, JIS K 7121 에 준하여 구해지는 값이다.

수지 기재 (연신 전) 의 두께는 바람직하게는 20 ㎛ ∼ 300 ㎛, 더욱 바람직하게는 50 ㎛ ∼ 200 ㎛ 이다.

상기 제 1 방향은, 원하는 편광막에 따라 임의의 적절한 방향으로 설정될 수 있다. 바람직한 실시형태에 있어서는, 제 1 방향은 장척상의 수지 기재의 폭 방향이다. 이 경우, 대표적으로는 텐터 연신기를 사용하여 연신하는 방법이 채용된다. 다른 실시형태에 있어서는, 제 1 방향은 장척 (長尺) 상의 수지 기재의 길이 방향이다. 이 경우, 대표적으로는 주속 (周速) 이 상이한 롤 사이에 적층체를 통과시켜 연신하는 방법이 채용된다.

수지 기재의 연신 방법으로는, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 구체적으로는 고정단 연신이어도 되고, 자유단 연신이어도 된다. 수지 기재의 연신은 일단계로 실시해도 되고, 다단계로 실시해도 된다. 다단계로 실시하는 경우, 후술하는 수지 기재의 연신 배율은 각 단계의 연신 배율의 곱이다. 또, 본 공정에 있어서의 연신 방식은 특별히 한정되지 않고, 공중 연신 방식이어도 되고, 수중 연신 방식이어도 된다.

수지 기재의 연신 온도는, 수지 기재의 형성 재료, 연신 방식 등에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 연신 온도는, 수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg) 에 대하여, 바람직하게는 Tg - 10 ℃ ∼ Tg + 80 ℃ 이다. 수지 기재의 형성 재료로서 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지를 사용하는 경우, 연신 온도는, 바람직하게는 70 ℃ ∼ 150 ℃, 더욱 바람직하게는 90 ℃ ∼ 130 ℃ 이다. 이와 같은 온도에서 연신함으로써 제조 효율을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 연신 온도가 지나치게 높으면, 수지 기재의 연신 방향 단부의 두께가 두꺼워져, 수지 기재의 유효 폭을 충분히 확보하지 못할 우려가 있다. 연신 온도가 지나치게 낮으면, 후술하는 Δn 이 높아질 우려가 있어, 후술하는 가열에 의한 효과를 충분히 얻지 못할 우려가 있다.

수지 기재의 연신 배율은, 수지 기재의 원래 길이에 대하여, 바람직하게는 1.5 배 ∼ 3.0 배이다. 수지 기재를 제 1 방향으로 연신함으로써, 수지 기재를 유효하게 이용할 수 있다.

연신 후의 수지 기재의 Δn 은, 대표적으로는 수지 기재의 재료 및 연신 조건에 따라 변화할 수 있다. 예를 들어 수지 기재의 형성 재료로서 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지를 사용하는 경우, 연신 후의 수지 기재의 Δn 은, 대표적으로는 0.1 이하이고, 바람직하게는 0.01 이하이다. 한편으로, 연신 후의 수지 기재의 Δn 은 바람직하게는 0.0002 이상이다. 또한, 본 명세서에 있어서 수지 기재의 Δn 은, 하기 식 (1) 로부터 산출되는 값이다.

Δn = R0/d …… (1)

R0 : 23 ℃ 에 있어서의 파장 590 ㎚ 의 광으로 측정한 수지 기재의 정면 위상차 (㎚)

d : 수지 기재의 두께 (㎚)

A - 2. 가열 공정

상기 제 1 방향으로의 연신 후, 수지 기재를 가열한다. 수지 기재를 가열함으로써, 상기 제 1 방향으로의 연신에 의해 수지 기재에 발생한 잔존 응력을 완화하여, 후술하는 제 2 방향으로의 연신에 있어서의 제 1 방향으로의 수축율을 저하시킬 수 있다. 그 결과, 제조 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 가열에 의해 수지 기재의 Δn 이 저하된다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 소정의 Δn 이 얻어지도록 가열 조건을 제어한다. 수지 기재의 형성 재료로서 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지를 사용하는 경우, 수지 기재의 Δn 이 0.0016 이하가 되도록 가열하는 것이 바람직하다. 이와 같은 범위이면, 상기 수축을 양호하게 억제할 수 있다. 한편으로, 가열 후의 수지 기재의 Δn 은 바람직하게는 0 (제로) 이상이다.

가열 온도는, 수지 기재의 유리 전위 온도 (Tg) 에 대하여 바람직하게는 Tg - 10 ℃ ∼ Tg + 80 ℃, 더욱 바람직하게는 Tg ℃ ∼ Tg + 60 ℃ 이다. 구체적으로는, 수지 기재의 형성 재료로서 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지를 사용하는 경우, 가열 온도는 바람직하게는 70 ℃ ∼ 150 ℃, 더욱 바람직하게는 80 ℃ ∼ 130 ℃ 이다.

가열 시간은 바람직하게는 10 초 ∼ 60 초, 더욱 바람직하게는 20 초 ∼ 40 초이다.

가열 공정은, 상기 제 1 연신 공정 후, 연속적으로 실시해도 되고, 간헐적으로 실시해도 되지만, 연속적으로 실시하는 것이 바람직하다.

도 1 은, 상기 제 1 연신 공정 및 가열 공정의 일례를 나타내는 개략도이다. 도시예에서는, 입구측으로부터 예열 존 (2), 제 1 연신 존 (3), 가열 존 (4) 및 냉각 존 (5) 이 이 순서로 형성된 텐터 연신기 (1) 안을, 장척상의 수지 기재 (11) 를 그 길이 방향으로 반송한다.

미리, 롤상으로 감긴 장척상의 수지 기재 (11) 를 풀어, 수지 기재 (11) 의 폭 방향 단부 (端部) (11a, 11a) 를 파지 수단 (클립) (6, 6) 에 의해 파지한다. 좌우의 클립 (6, 6) 에 의해 파지된 수지 기재 (11) 를 소정의 속도로 반송하여, 예열 존 (2) 으로 유도하고, 수지 기재 (11) 를 상기 연신 온도까지 가열한다. 연신 온도로의 가열 수단으로는, 임의의 적절한 수단이 채용될 수 있다. 예를 들어, 열풍식, 패널 히터, 할로겐 히터 등의 가열 장치 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 열풍식이 사용된다.

다음으로, 제 1 연신 존 (3) 에 있어서, 수지 기재 (11) 를 상기 연신 온도에서 폭 방향으로 연신한다. 구체적으로는, 수지 기재 (11) 를 소정의 속도로 반송하면서, 단부 (11a, 11a) 를 파지하고 있는 클립 (6, 6) 을 폭 방향 바깥쪽으로 이동시킨다. 제 1 연신 후, 연속적으로 가열 존 (4) 에 있어서, 수지 기재 (11) 를 상기 가열 온도로 가열한다. 가열시, 클립 (6, 6) 은 폭 방향으로는 실질적으로는 이동시키지 않고, 연신 후의 폭으로 유지되어 있다. 여기서「실질적으로」란, 가열 공정에 있어서 필름의 펄럭임을 억제하거나, 두께, 위상차, 축 방향 등을 미세 조정하는 목적에서 클립을 짧은 거리 (예를 들어, 전체 폭의 1 ％ 정도) 이동시켜 폭을 확축시키는 것을 허용하는 취지이다. 가열 존 (4) 의 가열 수단으로는, 예열 존 (2) 과 동일한 가열 수단이 채용될 수 있다. 가열 후, 냉각 존 (5) 에 있어서 소정의 온도까지 수지 기재 (11) 를 냉각시키고, 다음 공정에 제공된다. 또한 각 존은, 실질적으로 수지 기재가 예열, 연신, 가열 및 냉각되는 존을 의미하며, 기계적, 구조적으로 독립된 구간을 의미하는 것은 아니다.

A - 3. 적층체 제작 공정

도 2 는, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 적층체의 개략 단면도이다. 적층체 (10) 는, 수지 기재 (11) 와 PVA 계 수지층 (12) 을 갖고, 수지 기재 (11) 상에 PVA 계 수지층 (12) 을 형성함으로써 제작된다. PVA 계 수지층의 형성 방법으로는, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 바람직하게는, 수지 기재 상에, PVA 계 수지를 함유하는 도포액을 도포하고, 건조시킴으로써, PVA 계 수지층을 형성한다.

상기 PVA 계 수지층을 형성하는 PVA 계 수지로는, 임의의 적절한 수지가 채용될 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올은, 폴리아세트산비닐을 비누화함으로써 얻어진다. 에틸렌-비닐알코올 공중합체는, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체를 비누화함으로써 얻어진다. PVA 계 수지의 비누화도는, 통상 85 몰％ ∼ 100 몰％ 이고, 바람직하게는 95.0 몰％ ∼ 99.95 몰％, 더욱 바람직하게는 99.0 몰％ ∼ 99.93 몰％ 이다. 비누화도는, JIS K 6726-1994 에 준하여 구할 수 있다. 이와 같은 비누화도의 PVA 계 수지를 사용함으로써, 내구성이 우수한 편광막을 얻을 수 있다. 비누화도가 지나치게 높은 경우에는, 겔화되어 버릴 우려가 있다.

PVA 계 수지의 평균 중합도는, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 평균 중합도는, 통상 1000 ∼ 10000 이고, 바람직하게는 1200 ∼ 5000, 더욱 바람직하게는 1500 ∼ 4500 이다. 또한, 평균 중합도는 JIS K 6726-1994 에 준하여 구할 수 있다.

상기 도포액은, 대표적으로는 상기 PVA 계 수지를 용매에 용해시킨 용액이다. 용매로는, 예를 들어 물, 디메틸술폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 각종 글리콜류, 트리메틸올프로판 등의 다가 알코올류, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 등의 아민류를 들 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서도 바람직하게는 물이다. 용액의 PVA 계 수지 농도는, 용매 100 중량부에 대하여 바람직하게는 3 중량부 ∼ 20 중량부이다. 이와 같은 수지 농도이면, 수지 기재에 밀착된 균일한 도포막을 형성할 수 있다.

도포액에 첨가제를 배합해도 된다. 첨가제로는, 예를 들어, 가소제, 계면 활성제 등을 들 수 있다. 가소제로는, 예를 들어, 에틸렌글리콜이나 글리세린 등의 다가 알코올을 들 수 있다. 계면 활성제로는, 예를 들어, 비이온 계면 활성제를 들 수 있다. 이들은 얻어지는 PVA 계 수지층의 균일성이나 염색성, 연신성을 보다 한층 향상시키는 목적에서 사용될 수 있다.

도포액의 도포 방법으로는, 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 롤 코트법, 스핀 코트법, 와이어 바 코트법, 딥 코트법, 다이 코트법, 커튼 코트법, 스프레이 코트법, 나이프 코트법 (콤마 코트법 등) 등을 들 수 있다.

상기 도포액의 도포·건조 온도는 바람직하게는 50 ℃ 이상이다.

상기 PVA 계 수지층 (연신 전) 의 두께는, 바람직하게는 3 ㎛ ∼ 20 ㎛ 이다.

PVA 계 수지층을 형성하기 전에, 수지 기재에 표면 처리 (예를 들어, 코로나 처리 등) 를 실시해도 되고, 수지 기재 상에 접착 용이층을 형성해도 된다. 이와 같은 처리를 실시함으로써, 수지 기재와 PVA 계 수지층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또, 수지 기재의 PVA 계 수지층이 형성되어 있지 않은 측에는, 임의의 적절한 기능층 (예를 들어, 대전 방지층) 이 형성되어 있어도 된다.

A - 4. 제 2 연신 공정

상기 제 2 방향은, 원하는 편광막에 따라 임의의 적절한 방향으로 설정될 수 있다. 바람직하게는, 제 2 방향은 상기 제 1 방향과 직교한다. 예를 들어, 상기 제 1 방향이 장척상의 수지 기재의 폭 방향인 경우, 제 2 방향은 바람직하게는 장척상의 적층체의 길이 방향이다. 또한, 본 명세서에 있어서 「직교」란, 실질적으로 직교하는 경우도 포함한다. 여기서「실질적으로 직교」란, 90°± 5.0°인 경우를 포함하고, 바람직하게는 90°± 3.0°, 더욱 바람직하게는 90°± 1.0°이다. 또, 제 2 방향이 실질적으로 얻어지는 편광막의 흡수축 방향이 된다.

적층체의 연신 방법으로는, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 구체적으로는 고정단 연신이어도 되고, 자유단 연신이어도 되지만, 자유단 연신을 채용하는 것이 바람직하다. 자유단 연신은, 통상적으로 일방향으로만 연신하는 연신 방법을 의미한다. 적층체를 어느 한 방향으로 연신하면, 당해 연신 방향에 대하여 대략 수직 방향으로 적층체가 수축할 수 있는데, 이 수축을 억제하지 않고 연신하는 방법을 자유단 연신이라고 한다.

연신 방식은 특별히 한정되지 않고, 공중 연신 방식이어도 되고, 수중 연신 방식이어도 되지만, 수중 연신 방식을 채용하는 것이 바람직하다. 수중 연신 방식에 의하면, 상기 수지 기재나 PVA 계 수지층의 유리 전이 온도 (대표적으로는 80 ℃ 정도) 보다 낮은 온도에서 연신할 수 있어, PVA 계 수지층을 그 결정화를 억제하면서 고배율로 연신할 수 있다. 그 결과, 우수한 광학 특성을 갖는 편광막을 제조할 수 있다.

적층체의 연신은 일단계로 실시해도 되고, 다단계로 실시해도 된다. 다단계로 실시하는 경우, 예를 들어, 상기 자유단 연신과 고정단 연신을 조합해도 되고, 상기 수중 연신 방식과 공중 연신 방식을 조합해도 된다. 또, 다단계로 실시하는 경우, 후술하는 적층체의 연신 배율 (최대 연신 배율) 은, 각 단계의 연신 배율의 곱이다.

적층체의 연신 온도는, 수지 기재의 형성 재료, 연신 방식 등에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 공중 연신 방식을 채용하는 경우, 연신 온도는, 바람직하게는 수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg) 이상이고, 더욱 바람직하게는 수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg) + 10 ℃ 이상, 특히 바람직하게는 Tg + 15 ℃ 이상이다. 한편, 적층체의 연신 온도는 바람직하게는 170 ℃ 이하이다. 이와 같은 온도에서 연신함으로써, PVA 계 수지의 결정화가 급속히 진행되는 것을 억제하여, 당해 결정화에 의한 문제 (예를 들어, 연신에 의한 PVA 계 수지층의 배향을 방해한다) 를 억제할 수 있다.

수중 연신 방식을 채용하는 경우, 연신욕의 액온은 바람직하게는 40 ℃ ∼ 85 ℃, 보다 바람직하게는 50 ℃ ∼ 85 ℃ 이다. 이와 같은 온도이면, PVA 계 수지층의 용해를 억제하면서 고배율로 연신할 수 있다. 구체적으로는, 상기 서술한 바와 같이, 수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg) 는, PVA 계 수지층의 형성과의 관계에서 바람직하게는 60 ℃ 이상이다. 이 경우, 연신 온도가 40 ℃ 를 하회하면, 물에 의한 수지 기재의 가소화를 고려해도 양호하게 연신하지 못할 우려가 있다. 한편, 연신욕의 온도가 고온이 될수록, PVA 계 수지층의 용해성이 높아져 우수한 광학 특성이 얻어지지 않을 우려가 있다. 연신욕에 대한 적층체의 침지 시간은, 바람직하게는 15 초 ∼ 5 분이다.

수중 연신 방식을 채용하는 경우, 적층체를 붕산 수용액 중에 침지시켜 연신하는 것이 바람직하다 (붕산 수중 연신). 연신욕으로서 붕산 수용액을 사용함으로써, PVA 계 수지층에 연신시에 가해지는 장력에 견디는 강성과, 물에 용해되지 않는 내수성을 부여할 수 있다. 구체적으로는, 붕산은, 수용액 중에서 테트라하이드록시붕산 아니온을 생성하여 PVA 계 수지와 수소 결합에 의해 가교할 수 있다. 그 결과, PVA 계 수지층에 강성과 내수성을 부여하여 양호하게 연신할 수 있어, 우수한 광학 특성을 갖는 편광막을 제조할 수 있다.

상기 붕산 수용액은, 바람직하게는 용매인 물에 붕산 및/또는 붕산염을 용해시킴으로써 얻어진다. 붕산 농도는, 물 100 중량부에 대하여 바람직하게는 1 중량부 ∼ 10 중량부이다. 붕산 농도를 1 중량부 이상으로 함으로써, PVA 계 수지층의 용해를 효과적으로 억제할 수 있어, 보다 고특성의 편광막을 제조할 수 있다. 또한, 붕산 또는 붕산염 이외에, 붕사 등의 붕소 화합물, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 용매에 용해시켜 얻어진 수용액도 사용할 수 있다.

후술하는 염색에 의해, 미리, PVA 계 수지층에 이색성 물질 (대표적으로는 요오드) 이 흡착되어 있는 경우, 바람직하게는 상기 연신욕 (붕산 수용액) 에 요오드화물을 배합한다. 요오드화물을 배합함으로써, PVA 계 수지층에 흡착시킨 요오드의 용출을 억제할 수 있다. 요오드화물로는, 예를 들어, 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티탄 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 바람직하게는 요오드화 칼륨이다. 요오드화물의 농도는, 물 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.05 중량부 ∼ 15 중량부, 보다 바람직하게는 0.5 중량부 ∼ 8 중량부이다.

적층체의 연신 배율 (최대 연신 배율) 은, 적층체의 원래 길이에 대하여 바람직하게는 5.0 배 이상이다. 이와 같은 높은 연신 배율은, 예를 들어, 수중 연신 방식 (붕산 수중 연신) 을 채용함으로써 달성할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 「최대 연신 배율」이란, 적층체가 파단되기 직전의 연신 배율을 말하고, 별도로 적층체가 파단되는 연신 배율을 확인하여, 그 값보다 0.2 낮은 값을 말한다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 적층체를 고온 (예를 들어, 95 ℃ 이상) 에서 공중 연신한 후, 상기 붕산 수중 연신 및 후술하는 염색을 실시한다. 이와 같은 공중 연신은, 붕산 수중 연신에 대한 예비적 또는 보조적인 연신으로서의 위치를 부여할 수 있기 때문에, 이하 「공중 보조 연신」이라고 한다.

공중 보조 연신을 조합함으로써, 적층체를 보다 고배율로 연신할 수 있는 경우가 있다. 그 결과, 보다 우수한 광학 특성 (예를 들어, 편광도) 을 갖는 편광막을 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 기재로서 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지를 사용한 경우, 붕산 수중 연신만으로 연신하는 것보다도, 공중 보조 연신과 붕산 수중 연신을 배합하는 편이 수지 기재의 배향을 억제하면서 연신할 수 있다. 당해 수지 기재는, 그 배향성이 향상됨에 따라 연신 장력이 커져, 안정적인 연신이 곤란해지거나 파단되거나 한다. 그 때문에, 수지 기재의 배향을 억제하면서 연신함으로써, 적층체를 보다 고배율로 연신할 수 있다.

또, 공중 보조 연신을 조합함으로써 PVA 계 수지의 배향성을 향상시키고, 그것에 의해 붕산 수중 연신 후에 있어서도 PVA 계 수지의 배향성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 미리, 공중 보조 연신에 의해 PVA 계 수지의 배향성을 향상시켜 둠으로써, 붕산 수중 연신시에 PVA 계 수지가 붕산과 가교하기 쉬워지고, 붕산이 결절점이 된 상태에서 연신됨으로써, 붕산 수중 연신 후에도 PVA 계 수지의 배향성이 높아지는 것으로 추정된다. 그 결과, 우수한 광학 특성 (예를 들어, 편광도) 을 갖는 편광막을 제조할 수 있다.

공중 보조 연신에 있어서의 연신 배율은, 바람직하게는 3.5 배 이하이다. 공중 보조 연신의 연신 온도는, PVA 계 수지의 유리 전이 온도 이상인 것이 바람직하다. 연신 온도는, 바람직하게는 95 ℃ ∼ 150 ℃ 이다. 또한, 공중 보조 연신과 상기 붕산 수중 연신을 조합한 경우의 최대 연신 배율은, 적층체의 원래 길이에 대하여 바람직하게는 5.0 배 이상, 보다 바람직하게는 5.5 배 이상, 더욱 바람직하게는 6.0 배 이상이다.

A - 5. 그 밖의 공정

본 발명의 편광막의 제조 방법은, 상기 공정 이외에 그 밖의 공정을 포함할 수 있다. 그 밖의 공정으로는, 예를 들어, 염색 공정, 불용화 공정, 가교 공정, 세정 공정, 건조 공정 등을 들 수 있다. 그 밖의 공정은, 임의의 적절한 타이밍으로 실시할 수 있다.

상기 염색 공정은, 대표적으로는 PVA 계 수지층을 이색성 물질로 염색하는 공정이다. 바람직하게는, PVA 계 수지층에 이색성 물질을 흡착시킴으로써 실시한다. 당해 흡착 방법으로는, 예를 들어, 이색성 물질을 함유하는 염색액에 PVA 계 수지층 (적층체) 을 침지시키는 방법, PVA 계 수지층에 당해 염색액을 도공하는 방법, 당해 염색액을 PVA 계 수지층에 분무하는 방법 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 이색성 물질을 함유하는 염색액에 적층체를 침지시키는 방법이다. 이색성 물질이 양호하게 흡착될 수 있기 때문이다.

상기 이색성 물질로는, 예를 들어 요오드, 이색성 염료를 들 수 있다. 바람직하게는 요오드이다. 이색성 물질로서 요오드를 사용하는 경우, 상기 염색액은 요오드 수용액이다. 요오드의 배합량은, 물 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.1 중량부 ∼ 0.5 중량부이다. 요오드의 물에 대한 용해도를 높이기 위해, 요오드 수용액에 요오드화물을 배합하는 것이 바람직하다. 요오드화물의 구체예는, 상기 서술한 바와 같다. 요오드화물의 배합량은, 물 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.02 중량부 ∼ 20 중량부, 보다 바람직하게는 0.1 중량부 ∼ 10 중량부이다. 염색액의 염색시의 액온은, PVA 계 수지의 용해를 억제하기 위해 바람직하게는 20 ℃ ∼ 50 ℃ 이다. 염색액에 PVA 계 수지층을 침지시키는 경우, 침지 시간은 PVA 계 수지층의 투과율을 확보하기 위해, 바람직하게는 5 초 ∼ 5 분이다. 또, 염색 조건 (농도, 액온, 침지 시간) 은, 최종적으로 얻어지는 편광막의 편광도 혹은 단체 투과율이 소정의 범위가 되도록 설정할 수 있다. 하나의 실시형태에 있어서는, 얻어지는 편광막의 편광도가 99.98 ％ 이상이 되도록 침지 시간을 설정한다. 다른 실시형태에 있어서는, 얻어지는 편광막의 단체 투과율이 40 ％ ∼ 44 ％ 가 되도록 침지 시간을 설정한다.

상기 불용화 공정은, 대표적으로는 붕산 수용액에 PVA 계 수지층을 침지시킴으로써 실시한다. 불용화 처리를 실시함으로써, PVA 계 수지층에 내수성을 부여할 수 있다. 당해 붕산 수용액의 농도는, 물 100 중량부에 대하여 바람직하게는 1 중량부 ∼ 4 중량부이다. 불용화욕 (붕산 수용액) 의 액온은, 바람직하게는 20 ℃ ∼ 50 ℃ 이다.

상기 가교 공정은, 대표적으로는 붕산 수용액에 PVA 계 수지층을 침지시킴으로써 실시한다. 가교 처리를 실시함으로써, PVA 계 수지층에 내수성을 부여할 수 있다. 당해 붕산 수용액의 농도는, 물 100 중량부에 대하여 바람직하게는 1 중량부 ∼ 4 중량부이다. 또, 상기 염색 공정 후에 가교 공정을 실시하는 경우, 추가로 요오드화물을 배합하는 것이 바람직하다. 요오드화물을 배합함으로써, PVA 계 수지층에 흡착시킨 요오드의 용출을 억제할 수 있다. 요오드화물의 배합량은, 물 100 중량부에 대하여 바람직하게는 1 중량부 ∼ 5 중량부이다. 요오드화물의 구체예는, 상기 서술한 바와 같다. 가교욕 (붕산 수용액) 의 액온은, 바람직하게는 20 ℃ ∼ 60 ℃ 이다.

상기 세정 공정은, 대표적으로는 요오드화 칼륨 수용액에 PVA 계 수지층을 침지시킴으로써 실시한다. 상기 건조 공정에 있어서의 건조 온도는, 바람직하게는 30 ℃ ∼ 100 ℃ 이다.

B. 편광막

본 발명의 편광막은, 실질적으로는 이색성 물질이 흡착 배향된 PVA 계 수지막이다. 편광막의 두께는 바람직하게는 10 ㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 7 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 5 ㎛ 이하이다. 한편, 편광막의 두께는 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1.5 ㎛ 이상이다. 편광막은, 바람직하게는 파장 380 ㎚ ∼ 780 ㎚ 의 어느 파장에서 흡수 이색성을 나타낸다. 편광막의 단체 투과율은 바람직하게는 40.0 ％ 이상, 보다 바람직하게는 41.0 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 42.0 ％ 이상, 특히 바람직하게는 42.8 ％ 이상이다. 편광막의 편광도는 바람직하게는 99.8 ％ 이상, 보다 바람직하게는 99.9 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 99.95 ％ 이상이다.

상기 편광막의 사용 방법으로는, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 구체적으로는, 상기 수지 기재와 일체된 상태로 사용해도 되고, 상기 수지 기재로부터 다른 부재에 전사하여 사용해도 된다.

C. 광학 적층체

본 발명의 광학 적층체는 상기 편광막을 갖는다. 도 3(a) 및 도 3(b) 는 각각, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 광학 필름 적층체의 개략 단면도이다. 광학 필름 적층체 (100) 는, 수지 기재 (11') 와 편광막 (12') 과 점착제층 (13) 과 세퍼레이터 (14) 를 이 순서로 갖는다. 광학 필름 적층체 (200) 는, 수지 기재 (11') 와 편광막 (12') 과 접착제층 (15) 과 광학 기능 필름 (16) 과 점착제층 (13) 과 세퍼레이터 (14) 를 이 순서로 갖는다. 본 실시형태에서는, 상기 수지 기재를 얻어진 편광막 (12') 으로부터 박리하지 않고, 그대로 광학 부재로서 사용하고 있다. 수지 기재 (11') 는, 예를 들어 편광막 (12') 의 보호 필름으로서 기능할 수 있다.

도 4(a) 및 도 4(b) 는 각각, 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 의한 광학 기능 필름 적층체의 개략 단면도이다. 광학 기능 필름 적층체 (300) 는, 세퍼레이터 (14) 와 점착제층 (13) 과 편광막 (12') 과 접착제층 (15) 과 광학 기능 필름 (16) 을 이 순서로 갖는다. 광학 기능 필름 적층체 (400) 에서는, 광학 기능 필름 적층체 (300) 의 구성에 더하여, 제 2 광학 기능 필름 (16') 이 편광막 (12') 과 세퍼레이터 (14) 사이에 점착제층 (13) 을 개재하여 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 상기 수지 기재는 제거되어 있다.

본 발명의 광학 적층체를 구성하는 각 층의 적층에는 도시예에 한정되지 않고, 임의의 적절한 점착제층 또는 접착제층이 사용된다. 점착제층은, 대표적으로는 아크릴계 점착제로 형성된다. 접착제층으로는, 대표적으로는 비닐알코올계 접착제로 형성된다. 상기 광학 기능 필름은, 예를 들어 편광막 보호 필름, 위상차 필름 등으로서 기능할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 특성의 측정 방법은 이하와 같다.

1. 두께

디지털 마이크로미터 (안리츠사 제조, 제품명 「KC-351C」) 를 사용하여 측정하였다.

2. 유리 전이 온도 (Tg)

JIS K 7121 에 준하여 측정하였다.

3. 흡수율

JIS K 7209 에 준하여 측정하였다.

4. 정면 위상차 (R0)

Axometrics 사 제조의 Axoscan 을 사용하여 측정하였다. 측정 파장은 590 ㎚, 측정 온도는 23 ℃ 였다.

[실시예 1]

수지 기재로서, 장척상이고, 흡수율 0.35 ％, Tg 75 ℃ 의 시클로헥산디메탄올을 공중합 성분으로서 함유하는 비정질 폴리에틸렌테레프탈레이트 (A-PET) 필름(미츠비시 화학사 제조, 상품명 「노박리어 SH046」, 두께 : 100 ㎛) 을 사용하였다. 텐터 연신기를 사용하여, 이 수지 기재를 길이 방향으로 반송하면서, 105 ℃ 에서 횡방향으로 2 배로 연신하였다. 이 시점 (연신 후 또한 가열 전) 에서의 수지 기재의 Δn 은 0.00249 였다.

계속해서, 텐터 연신기의 클립에 의해 실질적으로 연신 폭으로 유지된 상태에서, 수지 기재를 120 ℃ 에서 30 초간 가열하였다. 가열 후의 수지 기재의 Δn 은 0.00124 였다.

다음으로, 수지 기재의 편면에 중합도 4200, 비누화도 99.2 몰％ 의 폴리비닐알코올의 수용액을 60 ℃ 에서 도포 및 건조시켜, 두께 10 ㎛ 의 PVA 계 수지층을 형성하여 적층체를 제작하였다.

얻어진 적층체를 130 ℃ 의 오븐 내에서 주속이 상이한 롤 사이에서 종방향 (길이 방향) 으로 2 배로 자유단 1 축 연신하였다 (공중 보조 연신).

이어서, 적층체를 액온 30 ℃ 의 불용화욕 (물 100 중량부에 대하여 붕산을 4 중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액) 에 30 초간 침지시켰다 (불용화 공정).

이어서, 액온 30 ℃ 의 염색욕 (물 100 중량부에 대하여 요오드를 0.2 중량부 배합하고, 요오드화 칼륨을 1.0 중량부 배합하여 얻어진 요오드 수용액) 에 60 초간 침지시켰다 (염색 공정).

이어서, 액온 30 ℃ 의 가교욕 (물 100 중량부에 대하여 요오드화 칼륨을 3 중량부 배합하고, 붕산을 3 중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액) 에 30 초간 침지시켰다 (가교 공정).

그 후, 적층체를 액온 70 ℃ 의 붕산 수용액 (물 100 중량부에 대하여 붕산을 4 중량부 배합하고, 요오드화 칼륨을 5 중량부 배합하여 얻어진 수용액) 에 침지시키면서, 주속이 상이한 롤 사이에서 종방향 (길이 방향) 으로 1 축 연신을 실시하였다 (수중 연신). 여기서, 적층체가 파단되기 직전까지 연신하였다 (최대 연신 배율은 6.0 배).

그 후, 적층체를 액온 30 ℃ 의 세정욕 (물 100 중량부에 대하여 요오드화 칼륨을 4 중량부 배합하여 얻어진 수용액) 에 침지시킨 후, 60 ℃ 의 온풍으로 건조시켰다 (세정·건조 공정).

이렇게 하여, 수지 기재 상에 두께 4.5 ㎛ 의 편광막을 형성하였다.

[실시예 2]

수지 기재의 가열 시간을 40 초로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광막을 형성하였다.

[실시예 3]

수지 기재의 가열 시간을 50 초로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광막을 형성하였다.

[실시예 4]

수지 기재의 가열 온도를 125 ℃, 가열 시간을 40 초로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광막을 형성하였다.

[실시예 5]

수지 기재의 연신 온도를 115 ℃ 로 한 것, 가열 온도를 105 ℃, 가열 시간을 40 초로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광막을 형성하였다. 본 실시예에 있어서, 연신 후 또한 가열 전의 수지 기재의 Δn 은 0.00093 이었다.

[비교예 1]

수지 기재의 연신 온도를 90 ℃ 로 한 것, 연신 후에 가열하지 않았던 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광막을 형성하였다.

[비교예 2]

수지 기재의 연신 온도를 100 ℃ 로 한 것, 연신 후에 가열하지 않았던 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광막을 형성하였다.

[비교예 3]

연신 후에 가열하지 않았던 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광막을 형성하였다.

[비교예 4]

연신 후에 가열하지 않았던 것 이외에는, 실시예 5 와 동일하게 하여 편광막을 형성하였다.

[비교예 5]

수지 기재에 대하여 연신·가열을 실시하지 않았던 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광막을 형성하였다.

각 실시예 및 비교예에 대해, 폭 잔존율, 막두께 분포 및 편광막의 광학 특성을 평가하였다. 평가 방법 및 평가 기준은 이하와 같고, 평가 결과를 표 1 에 나타낸다. 또한, 표 1 중의 Δn 은 실시예에 관해서는 가열 후의 값을 나타내며, 비교예에 관해서는 횡연신 후의 값을 나타낸다.

1. 폭 잔존율

상기 공중 보조 연신 후의 수지 기재의 폭을 계측하고, 수지 기재의 원래 길이 (폭) 에 대한 폭 잔존율을 산출함으로써 폭 잔존율을 평가하였다.

(평가 기준)

양호 : 120 ％ 이상

불량 : 120 ％ 미만

2. 막두께 분포

수지 기재 연신 후, 폭 방향 양단부를 제외한 폭 방향 중앙부 (85 ％) 에 있어서의 막두께를 측정하고, 최대값과 최소값의 차이를 산출함으로써 막두께 분포를 평가하였다.

(평가 기준)

양호 : 10 ㎛ 미만

불량 : 10 ㎛ 이상

3. 광학 특성

자외 가시 분광 광도계 (니혼 분광사 제조, 제품명 「V7100」) 를 사용하여, 편광막의 단체 투과율 (Ts), 평행 투과율 (Tp) 및 직교 투과율 (Tc) 을 측정하고, 편광도 (P) 를 다음 식에 의해 구하였다.

편광도 (P) (％) = {(Tp - Tc)/(Tp + Tc)}^1/2 × 100

또한, 상기 Ts, Tp 및 Tc 는, JIS Z 8701 의 2 도 시야 (C 광원) 에 의해 측정하고, 시감도 보정을 실시한 Y 값이다.

(평가 기준)

양호 : 단체 투과율 99.99 ％ 에 있어서의 편광도가 42.8 ％ 이상

불량 : 단체 투과율 99.99 ％ 에 있어서의 편광도가 42.8 ％ 미만

각 실시예에서는, 폭 잔존율도 높고, 횡연신 후의 두께의 균일성도 우수한 수지 기재의 유효 폭을 충분히 확보할 수 있었다. 이에 비해, 비교예 1, 2, 3 및 5 에서는 폭 잔존율이 낮고, 비교예 4 에서는 횡연신 후의 폭 방향 단부의 두께가 두꺼워, 수지 기재의 유효 폭을 충분히 확보할 수 없었다.

산업상 이용가능성

본 발명의 편광막은, 액정 텔레비젼, 액정 디스플레이, 휴대 전화, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 휴대 게임기, 카 내비게이션, 복사기, 프린터, 팩스, 시계, 전자 렌지 등의 액정 패널, 유기 EL 패널의 반사 방지막으로서 바람직하게 사용된다.

Claims (8)

1. 수지 기재를 제 1 방향으로 연신하는 공정과,
   상기 수지 기재를 가열하는 공정과,
   상기 수지 기재 상에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층체를 제작하는 공정과,
   상기 적층체를 제 2 방향으로 연신하는 공정을 이 순서로 포함하는, 편광막의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 방향으로의 연신 온도가 70 ℃ ∼ 150 ℃ 인, 편광막의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가열 온도가 70 ℃ ∼ 150 ℃ 인, 편광막의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 수지 기재가, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지로 형성되어 있는, 편광막의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 가열 후의 수지 기재의 Δn 이 0.0016 이하인, 편광막의 제조 방법.
6. 제 1 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진, 편광막.
7. 제 6 항에 기재된 편광막을 갖는, 광학 적층체.
8. 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지로 형성되고, Δn 이 0.0016 이하인 수지 기재와,
   그 수지 기재 상에 형성된 폴리비닐알코올계 수지층을 갖고,
   상기 수지 기재는, 1.5 ~ 3.0 배의 연신 배율로 1 축 연신된 후, Δn 이 0 ~ 0.0016 이 되도록 70 ℃ ~ 150 ℃ 로 가열됨에 의해 형성된 것인, 적층체.

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