KR101855959B1 - 편광 필름, 점착제층이 부착된 편광 필름 및 화상 표시 장치 - Google Patents

편광 필름, 점착제층이 부착된 편광 필름 및 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광자의 적어도 편면에 투명층을 갖는 편광 필름으로서, 상기 편광자는 폴리비닐알코올계 수지를 함유하고 두께가 15㎛ 이하이며, 상기 편광자에서의 상기 투명층의 측에는 상기 투명층과의 상용층을 가지고 있으며, 상기 편광자의 두께(A)와 상기 상용층의 두께(B)는 일반식:(100×B/A)≥1을 만족한다. 상기 편광 필름은 내크랙성을 가지며, 또한 편광자의 치수 변화가 억제되어 있다.

Description

편광 필름, 점착제층이 부착된 편광 필름 및 화상 표시 장치{POLARIZING FILM, ADHESIVE-LAYER-EQUIPPED POLARIZING FILM, AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 편광 필름에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 편광 필름을 이용한 점착제층이 부착된 편광 필름에 관한 것이다. 상기 편광 필름 또는 점착제층이 부착된 편광 필름은 단독으로 또는 이를 적층한 광학 필름으로 액정 표시 장치(LCD), 유기 EL 표시 장치 등의 화상 표시 장치를 형성할 수 있다.
액정 표시 장치에는 그 화상 형성 방식으로 액정 패널 표면을 형성하는 유리 기판의 양측에 편광 필름을 배치하는 것이 필수적이다. 편광 필름은 일반적으로는 폴리비닐알코올계 필름과 요오드 등의 이색성 재료로 이루어지는 편광자의 편면 또는 양면에 보호 필름을 폴리비닐알코올계 접착제 등으로 첩합(貼合)한 것이 이용되고 있다.
또, 편광 필름은 열 충격(예컨대, 95℃에서 250시간 고온하 시험)의 열악한 환경 하에서는 편광자의 수축 응력의 변화에 의해 편광자의 흡수축 방향의 전체에 크랙이 생기기 쉬운 문제가 있다. 즉, 편광 필름은 상기 열악한 환경 하에서의 열 충격에 의한 내크랙성이 충분하지 않았다. 특히 박형화의 관점에서 편광자의 편면에만 보호 필름을 형성한 편보호 편광 필름에서는 보호 필름을 형성한 측의 편광자의 수축 응력과 보호 필름과는 반대측의 편광자의 수축 응력의 차이에 의해 편광자 내부에 과도한 응력이 발생하여 편광자의 흡수축 방향으로 수백 ㎛의 미세한 크랙부터 면 전체를 관통하는 관통 크랙까지 다양한 크랙이 생기기 쉽다는 문제가 있다.
상기 크랙의 발생 억제를 위해 예컨대, 편보호 편광 필름에 인장 탄성률 100MPa 이상의 보호층을 형성하고, 또한 당해 보호층에 점착제층을 형성한 점착제층이 부착된 편광 필름이 제안되어 있다(특허 문헌 1). 또, 두께 25㎛ 이하의 편광자의 편면에 경화형 수지 조성물의 경화물로 이루어지는 보호층을 가지고, 편광자의 또 한쪽의 편면에 보호 필름을 가지며, 상기 보호층의 외측에 점착제층을 갖는 점착제층이 부착된 편광 필름이 제안되어 있다(특허 문헌 2). 상기 특허 문헌 1,2에 기재된 점착제층이 부착된 편광 필름은 크랙의 발생 억제의 점에서는 효과적이다. 또 크랙의 발생을 억제함과 동시에, 박층화, 경량화의 관점에서 편광자의 적어도 편면에 수용성의 피막 형성성 조성물(폴리비닐알코올계 수지 조성물)로 이루어지는 보호층을 형성하는 것이 제안되어 있다(특허 문헌3).
특허 문헌 1:일본 공개 특허 공보 제2010-009027호 특허 문헌 2:일본 공개 특허 공보 제2013-160775호 특허 문헌 3:일본 공개 특허 공보 제2005-043858호
또한, 특허 문헌 1 내지 3에 따르면, 상기 보호층에 의해 상기 편광자의 흡수축 방향으로의 수축을 어느 정도는 억제할 수 있어, 상기 크랙의 발생을 억제할 수 있다. 그러나, 상기 보호층에 의해서도 편광자의 수축 응력에 의한 치수 변화를 충분히 억제하고 있다고는 말할 수 없었다.
또한, 박형화는 편광자에서도 이루어지고 있다. 편광 필름에 사용되는 편광자를 얇게 한 경우에는 편광자의 수축 응력의 변화가 작아진다. 그러나 편광자 자체가 박형화됨으로써 기존보다 약한 힘으로도 편광자가 깨져 버리기 때문에 박형의 편광자에 의해서도 내크랙성은 충분하지 않았다.
또한, 편광자는, 예컨대, 폴리비닐알코올계 필름의 연신 공정을 갖기 때문에 박형 편광자이어도 연신 공정에서 얻어진 편광자는 내부에 잔류 응력을 갖는 상태로 제조되고 있다. 또한, 일반적으로 편광 필름에서는 편광자의 편면 또는 양면에 각종 보호 필름 등이 첩합되어 있지만, 해당 편광 필름에서는 상기 열 충격 시험에서는 상기 각종 보호 필름의 잔류 응력과 편광자의 잔류 응력이 조합된 형태로 발현하여 편광 필름이 전체적으로 수축하는 거동을 나타낸다. 따라서 박형 편광자이어도 특히 편광자의 형성에 사용되는 폴리비닐알코올 수지의 Tg 부근 및 그 이상의 고온 시험(예컨대 85℃ 이상)에서는 편광자의 수축 응력에 의한 치수 변화를 충분히 억제할 수 없었다.
본 발명은 편광자의 적어도 편면에 투명층을 갖는 편광 필름으로서, 85℃ 이상의 고온 환경 하에서의 크랙의 발생을 억제하고, 또한, 편광자의 치수 변화가 억제되는 편광 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 상기 편광 필름을 이용한 점착제층이 부착된 편광 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 상기 편광 필름 또는 점착제층이 부착된 편광 필름을 갖는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
본원 발명자들은 예의 검토한 결과, 하기의 편광 필름 등에 의해 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명은 편광자의 적어도 편면에 투명층을 갖는 편광 필름으로서,
상기 편광자는 폴리비닐알코올계 수지를 함유하고 두께가 15㎛ 이하이고,
상기 편광자에서의 상기 투명층의 측에는 상기 투명층과의 상용층(相溶層)을 가지고 있으며,
　상기 편광자의 두께(A)와 상기 상용층의 두께(B)는 일반식:(100×B/A)≥1을 만족하는 것을 특징으로 하는 편광 필름에 관한 것이다.
상기 편광 필름에 있어서, 상기 상용층은 상기 편광자에서의 상기 상용층 이외의 부분보다도 붕산 농도가 낮은 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 편광자의 적어도 편면에 투명층을 갖는 편광 필름으로서,
상기 편광자는 폴리비닐알코올계 수지를 함유하고 두께가 15㎛ 이하이고,
상기 편광자에서의 상기 투명층의 측에는 상기 편광자의 다른 부분보다도 붕산 농도가 상대적으로 낮은 붕산 저농도층을 가지고 있으며,
상기 편광자의 두께(A)와 상기 붕산 저농도층의 두께(C)는 일반식:(100×C/A)≥1을 만족하는 것을 특징으로 하는 편광 필름에 관한 것이다.
상기 편광 필름에 있어서, 상기 투명층은 두께가 0.2㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 투명층은 두께가 6㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 편광 필름에 있어서, 상기 투명층는 배향성 지수가 0.05 이하인 것이 바람직하다.
상기 편광 필름에 있어서, 상기 투명층은 폴리비닐알코올계 수지를 함유하는 형성재의 형성물인 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐알코올계 수지는 비누화도가 99몰% 이상, 평균 중합도가 2000 이상인 것이 바람직하다.
상기 편광 필름에 있어서, 상기 편광자는 단체 투과율(T) 및 편광도(P)에 의해 나타내어지는 광학 특성이 하기 식
P > -(100.929T-42.4-1)×100(단, T < 42.3), 또는
P ≥ 99.9(단, T ≥ 42.3)으로 나타내어지는 범위에 있는 것이 바람직하다.
　상기 편광 필름은 보호 필름을 가질 수 있다.
　또한 본 발명은 상기 편광 필름 및 점착제층을 갖는 것을 특징으로 하는 점착제층이 부착된 편광 필름에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 편광 필름 또는 상기 점착제층이 부착된 편광 필름을 갖는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명의 편광 필름에 의하면 편광자에 상기 투명층을 형성함으로써 85℃ 이상의 고온 환경 하에서의 크랙의 발생을 억제할 수 있다. 또한 본 발명의 편광 필름은 상기 편광자에서의 상기 투명층의 측에는 상기 투명층과의 상용층을 가지고 있다. 상기 상용층는 투명층을 형성하는 재료의 일부가 편광자 내에 스며듦과 동시에 편광판 표면 근방의 성분이 스며 나옴으로써 편광자 표면 근방에 형성된다. 이러한 상용층은 편광자 내에 침투할 수 있는 재료를 이용하여 편광자 표면에 투명층을 형성함으로써 형성할 수 있다.
일반적인 편광자의 제조는, 예컨대, 폴리비닐알코올계 수지(필름)에 연신 공정을 실시함으로써 이루어지므로 얻어지는 편광자 중의 수지 분자는 어느 정도의 규칙성을 가지고 배향한 상태로 되어 있다. 그것과는 대조적으로, 편광자의 표면에 형성되는 투명층은 예컨대, 도포함으로써 형성된다. 그러므로 투명층에는 연신 공정이 실시되지 않고 투명층을 형성하는 분자는 규칙적으로 배향되어 있지 않다. 본 발명의 상용층은 상기와 같이 투명층의 형성 성분이 편광자 내에 스며듦으로써 형성된다. 투명층을 형성할 때, 편광자에 스며든 투명층의 성분은 편광자 중의 분자의 배향성을 일부 완화하는 기능이 있다. 이 기능이 편광자의 잔류 응력의 완화에 연결되어 편광자의 치수 변화를 억제하고 있는 것으로 추정된다. 하지만, 본 발명이 이러한 추정 메커니즘에 의해 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 편광 필름은 두께 15㎛ 이하의 박형의 편광자를 이용한다. 박형의 편광자는 편광자의 수축 응력의 변화가 작아지지만, 편광자 자체가 박형화 한 것으로, 내크랙성이 충분하지 않았다. 본 발명의 편광 필름에 따르면 박형의 편광자를 사용함에도 불구하고 투명층을 가짐으로써 내크랙성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 편광 필름의 개략 단면도의 일례이다.
도 2는 본 발명의 편광 필름의 개략 단면도의 일례이다.
도 3은 상용층의 측정에 관한 그래프이다.
이하에 본 발명의 편광 필름(10, 11)을 도 1, 도 2를 참조하면서 설명한다. 편광 필름(10, 11)은 편광자(1), 투명층(2)을 가진다. 또한, 본 발명의 편광 필름(10, 11)은 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상기 편광자(1)에 있어서의 상기 투명층(2)의 측에는 상기 투명층(2)과의 상용층(X)을 갖고 있다. 도 1(A)에서는 편광자(1), 상용층(X), 투명층(2)만 도시되어 있지만, 도 1(B)에 도시한 바와 같이,도 1(A)에 있어서의 편광자(1)의 측에는 수지 기재(3)가 형성되어 있어도 된다. 수지 기재(3)로는 예컨대 박형의 편광자(1)를 제조할 때 사용되는 수지 기재를 들 수 있다.
또한, 도 2의 편광 필름(11)에서는 도 1(A)의 편광 필름(10)에 보호 필름(4)이 형성되어 있다. 보호 필름(4)은 도 1(A)의 편광 필름(10)의 편광 필름의 편면 또는 양면에 형성할 수 있다. 도 2(A)에서는 보호 필름(4)이 편광자(1) 측에만 형성되어 있지만, 보호 필름(4)은 투명층(2) 측에만 형성할 수도 있다. 도 2(C)에는 도 1(A) 편광 필름(10)의 양측에 보호 필름(4)이 형성되어 있다. 또한 보호 필름(4)은 2매 이상을 적층하여 사용할 수도 있다. 도 2(B)에서는 편광자(1)의 편측에 보호 필름(4)이 2매 적층되어 있는 경우이다. 또한, 도 2에는 도시하지 않지만, 편광자(1) 또는 투명층(2)과 보호 필름(4)은 접착제층, 점착제층, 언더코팅층(undercoat layer)(프라이머층) 등의 개재층을 개재하여 적층되어 있다. 또한 도시하지 않지만, 보호 필름(4)에 이(易)접착층을 형성하거나 활성화 처리를 실시하거나 하여, 당해 이접착층과 접착제층을 적층할 수 있다.
또한 도시하지 않지만, 본 발명의 편광 필름(10, 11)에는 점착제층을 형성할 수 있다. 또한, 점착제층에는 세퍼레이터를 형성할 수 있다. 또한 본 발명의 편광 필름(10, 11)(특히, 보호 필름(4)을 갖는 경우)에는 표면 보호 필름을 형성할 수 있다.
본 발명의 편광 필름(10, 11)에서 상용층(X)은 투명층(2)의 형성 성분이 편광자(1)의 표면에서 내부로 스며들면서 형성되는 층이고, 상용층(X)에 의해 편광자(1)의 잔류 응력을 완화할 수 있다. 그 결과, 편광자의 치수 변화를 억제할 수 있다. 이러한 관점에서, 본 발명에서는 상기 편광자(1)의 두께(A)와 상기 상용층의 두께(B)가 일반식:(100×B/A)≥1을 충족하도록 조정되어 있다. 상용층(X)의 두께(B)는 편광자(1)의 두께(A)와의 관계에서 조정된다. 상기 (100×B/A)의 값은 편광자의 잔류 응력을 완화하는 관점에서는 2 이상이 바람직하고, 더욱이는 2.5 이상, 더욱이는 3 이상, 더욱이는 4 이상, 더욱이는 5 이상인 것이 바람직하다. 한편, 상기 (100×B/A)의 값이 너무 큰 경우에는 편광자(1)의 두께(A)에서의 상용층(X)의 비율이 너무 커져 광학 특성이 손실될 우려가 있다. 이러한 관점에서 상기 (100×B/A)의 값은 10 이하인 것이 바람직하고, 더욱이는 7 이하인 것이 바람직하다.
상기 상용층(X)의 두께(B)는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
<편광자>
편광자는 특별히 한정되지 않고, 각종의 것을 사용할 수 있다. 편광자로는, 예컨대, 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포르말화 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌초산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에 요오드나 이색성 염료의 이색성 물질을 흡착시켜 일축 연신한 것, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리염화 비닐의 탈염산처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 이 중에서도 폴리비닐알코올계 필름과 요오드 등의 이색성 물질로 이루어지는 편광자가 적합하다.
폴리비닐알코올계 필름을 요오드로 염색하고 일축 연신한 편광자는 예컨대, 폴리비닐알코올 필름을 요오드의 수용액에 침지함으로써 염색하고 원 길이의 3∼7배로 연신하여 제조할 수 있다. 필요에 따라서 붕산이나 황산 아연, 염화 아연 등을 포함하여도 되고, 요오드화 칼륨 등의 수용액에 침지할 수도 있다. 또한 필요에 따라 염색 전에 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지하여 수세(水洗)하여도 된다. 폴리비닐알코올계 필름을 수세함으로써 폴리비닐알코올계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세척할 수 있을 뿐 아니라, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시킴으로써 염색의 얼룩 등의 불균일을 방지하는 효과도 있다. 연신은 요오드로 염색한 후에 실시해도 되고, 염색하면서 연신해도 되며, 또한 연신한 후에 요오드로 염색하여도 된다. 붕산이나 요오드화 칼륨 등의 수용액이나 수욕(水浴) 중에도 연신할 수 있다.
상기 편광자로는 두께 15㎛ 이하의 박형의 편광자를 사용한다. 편광자의 두께는 박형화 및 열 충격에 의한 크랙 내성의 관점에서 12㎛인 것이 바람직하고, 더욱이는 10㎛ 이하, 더욱이는 8㎛ 이하, 더욱이는 7㎛ 이하, 더욱이는 6㎛ 이하인 것이 바람직하다. 한편, 편광자의 두께는 2㎛ 이상, 더욱이는 3㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이러한 박형의 편광자는 두께 얼룩이 적고 시인성이 뛰어나며 또한 치수 변화가 적기 때문에 열 충격에 대한 내구성이 우수하다.
편광자는 붕산을 함유하고 있는 것이 연신 안정성이나 광학 내구성 면에서 바람직하다. 또한 편광자에 포함되는 붕산 함유량은 관통 크랙 등의 크랙의 발생 억제의 관점에서 편광자 전량에 대하여 25중량% 이하인 것이 바람직하며, 더욱이는 20중량% 이하인 것이 바람직하고, 더욱이는 18중량% 이하, 더욱이는 16중량% 이하인 것이 바람직하다. 편광자에 포함되는 붕산 함유량이 20중량%를 초과하는 경우에는 편광자의 두께를 10㎛ 이하로 제어한 경우에도 편광자의 수축 응력이 높아져 관통 크랙 등의 크랙이 쉽게 발생하기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 편광자의 연신 안정성이나 광학 내구성의 관점에서 편광자 전량에 대한 붕산 함유량은 10중량% 이상인 것이 바람직하고, 더욱이는 12중량% 이상인 것이 바람직하다.
두께 15㎛ 이하의 박형의 편광자로는 대표적으로는
일본 특허 제4751486호 명세서,
일본 특허 제4751481호 명세서,
일본 특허 제4815544호 명세서,
일본 특허 제5048120호 명세서,
일본 국제 공개 제2014/077599호 팜플렛,
일본 국제 공개 제2014/077636호 팜플렛,
등에 기재되어 있는 박형 편광자 또는 이들에 기재된 제조 방법으로부터 얻을 수 있는 박형 편광자를 들 수 있다.
상기 편광자는 단체 투과율(T) 및 편광도(P)에 의해 나타내어지는 광학 특성이
다음 식
P > -(100.929T-42.4-1)×100(단, T < 42.3) 또는
P ≥ 99.9(단, T ≥ 42.3)의 조건을 만족하도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 조건을 만족하도록 구성된 편광자는, 일의적으로는, 대형 표시 소자를 이용한 액정 텔레비전용 디스플레이로서 요구되는 성능을 가진다. 구체적으로는 콘트라스트비 1000:1 이상이고 최대 휘도 500cd/㎡ 이상이다. 다른 용도로는 예컨대, 유기 EL 표시 장치의 시인측에 첩합된다.
상기 박형 편광자로는 적층체의 상태로 연신하는 공정과 염색하는 공정을 포함하는 제조법 중에서도 고배율로 연신되고, 편광 성능을 향상시킬 수 있는 점에서 일본 특허 제4751486호 명세서, 일본 특허 제4751481호 명세서, 일본 특허 제4815544호 명세서에 기재되어 있는 붕산 수용액 중에서 연신하는 공정을 포함하는 제조법으로 얻어지는 것이 바람직하고, 특히 일본 특허 제4751481호 명세서, 일본 특허 제4815544호 명세서에 기재되어 있는 붕산 수용액 중에서 연신하기 전에 보조적으로 공중 연신하는 공정을 포함하는 제조법에 의해 얻어지는 것이 바람직하다. 이들 박형 편광자는 폴리비닐알코올계 수지(이하, PVA계 수지라고도 한다)층과 연신용 수지 기재를 적층체의 상태로 연신하는 공정과 염색하는 공정을 포함하는 제조법에 의해 얻을 수 있다. 이 제조법에 의하면 PVA계 수지층이 얇아도 연신용 수지 기재에 지지되어 있는 것에 의해 연신에 의한 파단 등의 트러블 없이 연신하는 것이 가능하게 된다.
<수지 기재>
또한, 도 1(B)에 도시한 수지 기재(연신용 수지 기재)는 상기 박형 편광자의 제조에 적용된 것을 사용할 수 있다. 수지 기재의 형성 재료로는 각종 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 열가소성 수지로는 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 등의 에스테르계 수지, 노보넨계 수지 등의 시클로올레핀계 수지, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 이들의 공중합 수지 등을 들 수 있다. 이 중에서도 제조의 용이성 및 비용 절감 측면에서 에스테르계 수지가 바람직하다. 에스테르계 열가소성 수지 기재는 비정성 에스테르계 열가소성 수지 기재 또는 결정성 에스테르계 열가소성 수지 기재를 사용할 수 있다.
<보호 필름>
상기 보호 필름을 구성하는 재료로는 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차단성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하다. 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 폴리머, 디아세틸셀룰로오스나 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머, 폴리스틸렌이나 아크릴로니트릴·스틸렌 공중합체(AS 수지) 등의 스틸렌계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머 등을 들 수 있다. 또, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 내지는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌·프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 폴리머, 염화비닐계 폴리머, 나일론이나 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 폴리머, 이미드계 폴리머, 설폰계 폴리머, 폴리에테르 설폰계 폴리머, 폴리에테르에테르케톤계 폴리머, 폴리페닐렌설파이드계 폴리머, 비닐알코올계 폴리머, 염화비닐리덴계 폴리머, 비닐부티랄계 폴리머, 아릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머, 에폭시계 폴리머 또는 상기 폴리머의 혼합물 등도 상기 보호 필름을 형성하는 폴리머의 예로 들 수 있다.
또한, 보호 필름 중에는 임의의 적절한 첨가제가 1종류 이상 포함되어 있어도 된다. 첨가제로는 예컨대, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색 방지제, 난연제, 핵제, 대전(帶電) 방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다. 보호 필름 중의 상기 열가소성 수지의 함유량은 바람직하게는 50∼100중량%, 보다 바람직하게는 50∼99중량%, 더욱 바람직하게는 60∼98중량%, 특히 바람직하게는 70∼97중량%이다. 보호 필름 중의 상기 열가소성 수지의 함유량이 50중량% 이하의 경우, 열가소성 수지가 본래 갖는 고투명성 등이 충분히 발현되지 않을 우려가 있다.
상기 보호 필름으로는 위상차 필름, 휘도 향상 필름, 확산 필름 등도 이용할 수 있다. 위상차 필름으로는 정면 위상차가 40nm 이상 및/또는 두께 방향 위상차가 80nm 이상의 위상차를 갖는 것을 들 수 있다. 정면 위상차는 통상적으로 40∼200nm의 범위로, 두께 방향 위상차는 통상적으로 80∼300nm의 범위로 제어된다. 보호 필름으로서 위상차 필름을 이용하는 경우에는 당해 위상차 필름이 편광자 보호 필름으로도 기능하기 때문에 박형화를 도모할 수 있다.
위상차 필름으로는 열가소성 수지 필름을 일축 또는 이축 연신 처리하여 이루어지는 복굴절성 필름을 들 수 있다. 상기 연신의 온도, 연신 배율 등은 위상차 값, 필름의 재료, 두께에 따라 적절히 설정된다.
보호 필름의 두께는 적절히 결정할 수 있으나, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등의 점으로부터 1∼500㎛ 정도이다. 특히 1∼300㎛가 바람직하고, 5∼200㎛가 보다 바람직하며, 더욱이는 5∼150㎛, 특히 20∼100㎛의 박형의 경우에 특히 적합하다.
상기 보호 필름의 편광자를 접착시키지 않는 면(특히, 도 1의 태양)에는 하드 코팅층, 반사 방지층, 스티킹 방지층, 확산층 내지 안티글레어층 등의 기능층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 하드 코팅층, 반사 방지층, 스티킹 방지층, 확장층이나 안티글레어층 등의 기능층은 보호 필름 그 자체에 형성할 수 있는 것 외에도, 별도 보호 필름과는 별개의 것으로 형성할 수도 있다.
<개재층>
상기 보호 필름과 편광자는 접착제층, 점착제층, 베이스층(프라이머층) 등의 개재층을 개재하여 적층된다. 이 때, 개재층에 의해 양자를 공기 간극 없이 적층하는 것이 바람직하다.
　접착제층은 접착제에 의해 형성된다. 접착제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 여러 가지의 것을 이용할 수 있다. 상기 접착제층은 광학적으로 투명하면 특별히 제한되지 않고, 접착제로는 수계, 용제계, 핫멜트계, 활성 에너지선 경화형 등의 각종 형태인 것을 이용할 수 있지만, 수계 접착제 또는 활성 에너지선 경화형 접착제가 가장 적합하다.
수계 접착제로는 이소시아네이트계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계, 수계 폴리에스테르 등을 예시할 수 있다. 수계 접착제는 통상적으로 수용액으로 이루어지는 접착제로 이용되며, 통상적으로 0.5∼60중량%의 고형분을 함유하여 이루어지는다.
활성 에너지선 경화형 접착제는 전자선, 자외선(라디칼 경화형, 양이온 경화형) 등의 활성 에너지선에 의해 경화가 진행하는 접착제이며 예컨대, 전자선 경화형, 자외선 경화형의 태양으로 이용할 수 있다. 활성 에너지선 경화형 접착제는 예컨대, 광 래디컬 경화형 접착제를 이용할 수 있다. 광 래디칼 경화형의 활성 에너지선 경화형 접착제를 자외선 경화형으로 이용하는 경우에는 당해 접착제는 래디컬 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 함유한다.
접착제의 도공 방식은 접착제의 점도나 목적으로 하는 두께에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 도공 방식의 예로는 예컨대, 리버스 코터, 그라비어 코터(다이렉트 리버스나 오프셋), 바 리버스 코터, 롤 코터, 다이 코터, 바 코터, 로드 코터 등을 들 수 있다. 그 밖의 도공에는 디핑(dipping) 방식 등의 방식을 적절하게 사용할 수 있다.
또, 상기 접착제의 도공은 수계 접착제 등을 이용하는 경우에는 최종적으로 형성된 접착제층의 두께가 30∼300nm가 되도록 실행하는 것이 바람직하다. 상기 접착제층의 두께는 더욱 바람직하게는 60∼250nm이다. 한편, 활성 에너지선 경화형 접착제를 이용하는 경우에는 상기 접착제층의 두께는 0.1∼200㎛가 되도록 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5∼50㎛, 더욱 바람직하게는 0.5∼10㎛이다.
또한, 편광자와 보호 필름의 적층에 있어서, 보호 필름과 접착제층 사이에는 이접착층을 형성할 수 있다. 이접착층은 예컨대, 폴리에스테르 골격, 폴리에테르 골격, 폴리카보네이트 골격, 폴리우레탄 골격, 실리콘계, 폴리아미드 골격, 폴리이미드 골격, 폴리비닐알코올 골격 등을 갖는 각종 수지에 의해 형성할 수 있다. 이러한 폴리머 수지는 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 또, 이접착층의 형성에는 다른 첨가제를 첨가해도 된다. 더욱 구체적으로는 점착 부여제, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 내열 안정제 등의 안정제 등을 사용해도 된다.
이접착층은 통상적으로 보호 필름에 미리 형성해 두고, 당해 보호 필름의 이접착층 측과 편광자를 접착제층에 의해 적층한다. 이접착층의 형성은 이접착층의 형성재를 보호 필름 상에, 공지의 기술에 의해 도공, 건조함으로써 이루어지는다. 이접착층의 형성재는 건조 후의 두께, 도공의 원활성 등을 고려하여 적당한 농도로 희석한 용액으로서, 통상적으로 조정된다. 이접착층은, 건조 후의 두께는 바람직하게는 0.01∼5㎛, 더욱 바람직하게는 0.02∼2㎛, 더욱 바람직하게는 0.05∼1㎛이다. 또한, 이접착층은 복수층 형성할 수 있지만, 이 경우에도 이접착층의 총 두께는 상기 범위가 되도록하는 것이 바람직하다.
점착제층은 점착제로 형성된다. 점착제로는 각종의 점착제를 이용할 수 있고 예컨대, 고무계 점착제, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제, 비닐알킬에테르계 점착제, 폴리비닐피롤리돈계 점착제, 폴리아크릴아미드계 점착제, 셀룰로오스계 점착제 등을 들 수 있다. 상기 점착제의 종류에 따라, 점착성의 베이스 폴리머가 선택된다. 상기 점착제 중에서도 광학적 투명성이 우수하고 적절한 습윤성과 응집성과 접착성의 점착 특성을 나타내고, 내후성이나 내열성 등이 우수한 점에서 아크릴계 점착제가 바람직하게 사용된다.
언더코트층(프라이머층)은 편광자와 보호 필름과의 밀착성을 향상시키기 위해 형성된다. 프라이머층을 구성하는 재료로는, 기재 필름과 폴리비닐알코올계 수지층과의 양쪽에 어느 정도 강한 밀착력을 발휘하는 재료라면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 투명성, 열 안정성, 연신성 등이 우수한 열가소성 수지 등이 이용된다. 열가소성 수지로는 예컨대, 아크릴계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐알코올계 수지 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
<투명층>
투명층은 각종의 형성재로 형성할 수 있다. 투명층의 형성 재료로는, 예컨대, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리우레탄계 수지, 실리콘계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, PVA계 수지, 아크릴계 수지 등을 들 수 있다. 이러한 수지 재료는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있지만, 이 중에서도 폴리우레탄계 수지, PVA계 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이 바람직하고, PVA계 수지가 더 바람직하다. 또한, 상기 수지의 형태는 수계, 용매계 중의 어떤 것이어도 된다. 상기 수지의 형태는 수계 수지가 바람직하고, PVA 수지가 바람직하다. 또한 수계 수지로는 아크릴 수지 수용액이나 우레탄 수지 수용액을 사용할 수 있다.
투명층의 두께는 0.2㎛ 이상인 것이 바람직하다. 당해 두께의 투명층에 의해 크랙의 발생을 억제할 수 있다. 상기 투명층의 두께는 0.5㎛ 이상인 것이 바람직하고, 또한 0.7㎛ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 투명층이 지나치게 두꺼워지면 광학 신뢰성과 내수성이 저하되기 때문에 투명층의 두께는 일반적으로는 8㎛ 이하이지만, 6㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱이는 5㎛ 이하인 것이 바람직하며, 더욱이는 3㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한 투명층의 두께는 상기 상용층 상에서 형성되는 두께이다.
상기 투명층은 배향성 지수를 작게하는 것이, 내크랙성 측면에서 바람직하다. 상기 배향성 지수는 0.05 이하가 되도록 제어하는 것이 바람직하고, 더욱이는 0.02 이하, 더욱이는 무배향 (배향성 지수가 0.01 이하)인 것이 가장 바람직하다. 투명층의 배향성 지수는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
투명층을 형성하는 재료는 편광자에 침투하는 것이 바람직하게 사용된다. 투명층을 형성하는 재료로는, 예컨대, 수용성의 폴리비닐알코올계 수지를 주성분으로 하는 형성재가 바람직하다.
상기 폴리비닐알코올계 수지로는, 예컨대, 폴리비닐알코올을 들 수 있다. 폴리비닐알코올은 폴리비닐아세테이트를 비누화함으로써 얻을 수 있다. 또한, 폴리비닐알코올계 수지로는 아세트산 비닐과 공중합성을 갖는 단량체와의 공중합체의 비누화물을 들 수 있다. 상기 공중합성을 갖는 단량체가 에틸렌일 경우, 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 얻을 수 있다. 또, 상기 공중합성을 갖는 단량체로는 (무수)말레산, 푸마르산, 크로톤산, 이타콘산, (메트)아크릴산 등의 불포화 카복실산 및 그 에스테르류; 에틸렌, 프로필렌 등의 α-올레핀, (메트)아릴설폰산(소다), 설폰산소다(모노알킬말레이트), 디설폰산소다알킬말레이트, N-메틸올아크릴아미드, 아크릴아미드알킬설폰산알칼리염, N-비닐피롤리돈, N-비닐피롤리돈 유도체 등을 들 수 있다. 이들 폴리비닐알코올계 수지는 일종을 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 내습열성이나 내수성을 만족시키는 관점에서, 폴리비닐아세테이트를 비누화하여 얻어진 폴리비닐알코올이 바람직하다.
상기 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는 예컨대, 95몰% 이상의 것을 사용할 수 있지만, 내습열성이나 내수성을 만족시키는 관점에서는 비누화도는 99몰% 이상이 바람직하고, 99.7몰% 이상이 더욱 바람직하다. 비누화도는 비누화에 의해 비닐알코올 단위로 변환될 수 있는 단위 중에서 실제로 비닐알코올 단위로 비누화되어 있는 단위의 비율을 나타낸 것이며, 잔기는 비닐에스테르 단위이다. 비누화도는 JIS K 6726-1994에 준하여 구할 수 있다.
상기 폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는, 예컨대 500 이상의 것을 사용할 수 있지만, 내습열성이나 내수성을 만족시키는 관점에서는 평균 중합도는 1000 이상이 바람직하고, 1500 이상이 더욱 바람직하며, 2000 이상이 더욱 바람직하다. 폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는 JIS-K6726에 준하여 측정된다.
또, 상기 폴리비닐알코올계 수지로는 상기 폴리비닐알코올 또는 그 공중합체의 측쇄에 친수성의 관능기를 갖는 변성 폴리비닐알코올계 수지를 이용할 수 있다. 상기 친수성의 관능기로는, 예컨대 아세토아세틸기, 카르보닐기 등을 들 수 있다. 그 밖에도, 폴리비닐알코올계 수지를 아세탈화, 우레탄화, 에테르화, 그래프트화, 인산에스테르화 등으로 한 변성 폴리비닐알코올을 이용할 수 있다.
투명층은 경화성 성분을 함유하지 않는 형성재로 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 폴리비닐알코올계 수지(PVA계 수지)를 주성분으로 함유하는 형성재로 형성할 수 있다. 투명층을 형성하는 폴리비닐알코올계 수지는 “폴리비닐알코올계 수지”인 한, 편광자가 함유하는 폴리비닐알코올계 수지와 동일해도 상이해도 된다.
상기 폴리비닐알코올계 수지를 주성분으로 함유하는 형성재로는 경화성 성분(가교제) 등을 함유할 수 있다. 투명층 또는 형성재(고형분) 중의 폴리비닐알코올계 수지의 비율은 80중량% 이상인 것이 바람직하고, 더욱이는 90중량% 이상, 더욱이는 95중량% 이상인 것이 바람직하다. 단, 상기 형성재에는 경화성 성분(가교제)을 함유하지 않는 것이 바람직하다.
가교제로는 폴리비닐알코올계 수지와 반응성을 갖는 관능기를 적어도 2개 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 예컨대, 에틸렌디아민, 트리에틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민 등의 알킬렌기와 아미노기를 2개 갖는 알킬렌디아민류; 톨릴렌디이소시아네이트, 수소화톨릴렌디이소시아네이트, 트리메틸올프로판톨릴렌디이소시아네이트어덕트, 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 메틸렌비스(4-페닐메탄트리이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 및 이들의 케토옥심블록물 또는 페놀블록물 등의 이소시아네이트류; 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 글리세린 디- 또는 트리-글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 디글리시딜아닐린, 디글리시딜아민 등의 에폭시 류; 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 부틸알데히드 등의 모노알데히드류; 글리옥살, 말론디알데히드, 숙신디알데히드, 글루타르디알데히드, 말레인디알데히드, 프탈산디알데히드 등의 디알데히드류; 메틸올요소, 메틸올멜라민, 알킬화메틸올요소, 알킬화메틸올화멜라민, 아세토구아나민, 벤조구아나민과 포름알데히드와의 축합물 등의 아미노-포름알데히드수지; 아디프산 디히드라지드, 옥살산 디히드라지드, 말론산 디히드라지드, 숙신산 디히드라지드, 글루타르산 디히드라지드, 이소프탈산 디히드라지드, 세바스산 디히드라지드, 말레인산 디히드라지드, 푸마르산 디히드라지드, 이타콘산 디히드라지드 등의 디카르복실산 디히드라지드; 에틸렌-1,2-디히드라진, 프로필렌-1,3-디히드라진, 부틸렌-1,4-디히드라진 등의 수용성 디히드라진; 또한 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 철, 니켈 등의 2가 금속, 또는 3가 금속의 염 및 그 산화물을 들 수 있다. 이 중에서도 아미노-포름알데히드 수지나 수용성 디히드라진이 바람직하다. 아미노-포름알데히드 수지로서는 메틸올기를 갖는 화합물이 바람직하다. 그 중에서도 메틸올기를 갖는 화합물인 메틸올 멜라민이 특히 바람직하다.
상기 경화성 성분(가교제)은 내수성 향상의 관점으로부터 이용할 수 있지만, 그 비율은 폴리비닐알코올계 수지 100중량부에 대하여 20중량부 이하, 10중량부 이하, 5중량부 이하인 것이 바람직하다.
상기 형성재는 상기 폴리비닐알코올계 수지를 용매에 용해시킨 용액으로 조정된다. 용매로는 예컨대, 물, 디메틸술폭시드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드N-메틸피롤리돈, 각종 글리콜류, 트리메틸올프로판 등의 다가 알코올류, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 등의 아민류를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다. 이 중에서도 용제로서 물을 이용한 수용액으로 이용하는 것이 바람직하다. 상기 형성재(예컨대, 수용액)에 있어서의 상기 폴리비닐알코올계 수지의 농도는 특별한 제한은 없지만, 도공성이나 방치 안정성 등을 고려하면 0.1~15중량%, 바람직하게는 0.5~10중량%이다.
또한, 상기 형성재(예컨대, 수용액)에는, 적절하게 첨가제를 첨가하여도 된다. 첨가제로는 예컨대, 가소제, 계면 활성제 등을 들 수 있다. 가소제로는, 예컨대, 에틸렌글리콜이나 글리세린 등의 다가 알코올을 들 수 있다. 계면 활성제로는, 예컨대, 비이온 계면 활성제를 들 수 있다. 또한, 실란커플링제, 티타늄커플링제 등의 커플링제, 각종 점착 부여제, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 내열 안정제, 내가수분해 안정제 등의 안정제 등을 배합할 수도 있다.
상기 투명층은 상기 형성재를 편광자의 다른 편면(보호 필름을 갖지 않은 면)에 도포하여 건조함으로써 형성할 수 있다. 상기 형성재의 도포는 건조 후의 두께가 0.2㎛ 이상이 되도록 실행하는 것이 바람직하다. 도포 조작은 특별히 제한되지 않고, 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예컨대, 롤 코팅법, 스핀 코팅법, 와이어바 코팅법, 딥 코팅법, 다이 코팅법, 커튼 코팅법, 스프레이 코팅법, 나이프 코팅법(콤마 코팅법 등) 등 각종 수단을 채용할 수 있다. 건조 온도는 일반적으로 60~120℃인 것이 바람직하고, 또한 70~100℃인 것이 바람직하다. 건조 시간은 10~300초인 것이 바람직하고, 또한 20~120초인 것이 바람직하다.
<점착제층>
상기 편광 필름에는 점착제층을 형성하고, 점착제층이 부착된 편광 필름으로 사용될 수 있다. 점착제층은 편광 필름의 투명층 또는 편광자의 측에 또 보호 필름을 갖는 경우에는 보호 필름에 형성할 수 있다. 점착제층이 부착된 편광 필름의 점착제층에는 세퍼레이터를 형성할 수 있다.
점착제층의 형성에는 적절한 접착제를 이용할 수 있으며, 그 종류에 특별한 제한은 없다. 점착제로는 고무계 점착제, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 접착제, 비닐알킬에테르계 점착제, 폴리비닐알코올계 점착제, 폴리비닐피롤리돈계 점착제, 폴리아크릴아미드계 점착제, 셀룰로오스계 점착제 등을 들 수 있다.
이러한 점착제 중에서도 광학적 투명성이 우수하고 적당한 습윤성과 응집성과 접착성의 점착 특성을 나타내고, 내후성이나 내열성 등이 우수한 것이 바람직하게 이용된다. 이러한 특징을 나타내는 것으로서 아크릴계 점착제가 바람직하게 이용된다.
점착제층을 형성하는 방법으로는 예컨대, 상기 점착제를 박리 처리한 세퍼레이터 등에 도포하고, 중합용제 등을 건조 제거하여 점착제층을 형성한 후, 도 2(A), (B)의 태양에서는 투명층 또는 보호 필름(또는 도 2(C)의 태양에서는 보호 필름)에 전사하는 방법, 또는 도 2(A), (B)의 태양에서는 투명층 또는 보호 필름(또는 도 2(C)의 태양에서는 보호 필름)에 상기 점착제를 도포하여, 중합용제 등을 건조 제거하여 점착제층을 편광자에 형성하는 방법 등으로 제작된다. 또한, 점착제의 도포 시에는 적절하게 중합용제 이외의 1종 이상의 용제를 새롭게 첨가해도 된다.
박리 처리한 세퍼레이터로는 실리콘 박리 라이너가 바람직하게 이용된다. 이러한 라이너 상에 본 발명의 점착제를 도포, 건조시켜 점착제층을 형성하는 공정에서 점착제를 건조시키는 방법으로는 목적에 따라 적절하게 적절한 방법을 채용할 수 있다. 바람직하게는 상기 도포막을 과열 건조하는 방법을 이용할 수 있다. 가열 건조 온도는 바람직하게는 40℃∼200℃이고, 더욱 바람직하게는 50℃∼180℃이며, 특히 바람직하게는 70℃∼170℃이다. 가열 온도를 상기 범위로 함으로써 우수한 점착 특성을 갖는 점착제를 얻을 수 있다.
건조 시간은 적절하게 적절한 시간을 채용할 수 있다. 상기 건조 시간은 바람직하게는 5초∼20분, 더욱 바람직하게는 5초∼10분, 특히 바람직하게는 10초∼5분이다.
점착제층의 형성 방법으로는 각종 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로는 예컨대, 롤 코팅, 키스 롤 코팅, 그라비어 코팅, 리버스 코팅, 롤 브러싱, 스프레이 코팅, 딥 롤 코팅, 바 코팅, 나이프 코팅, 에어 나이프 코팅, 커튼 코팅, 립 코팅, 다이 코터 등에 의한 압출 코팅법 등의 방법을 들 수 있다.
점착제층의 두께는 특별히 제한되지 않고 예컨대, 1∼100㎛정도이다. 바람직하게는 2∼50㎛, 보다 바람직하게는 2∼40㎛이며, 더욱 바람직하게는 5∼35㎛이다.
상기 점착제층이 노출될 경우에는 실용화될 때까지 박리 처리한 시트(세퍼레이터)로 점착제층을 보호할 수 있다.
세퍼레이터의 구성 재료로는 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에스테르필름 등의 플라스틱 필름, 종이, 직물, 부직포 등의 다공질 재료, 네트, 발포 시트, 금속박 및 이들의 라미네이트체 등의 적절한 박엽(薄葉)체 등을 들 수 있지만, 표면 평활성이 우수한 점에서 플라스틱 필름이 바람직하게 이용된다.
이 플라스틱 필름으로는, 상기 점착제층을 보호할 수 있는 필름이면 특별히 한정되지 않으며 예컨대, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리부텐 필름, 폴리부타디엔 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리염화비닐 필름, 염화비닐공중합체 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리우레탄 필름, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 필름 등을 들 수 있다.
상기 세퍼레이터의 두께는 통상 5∼200㎛, 바람직하게는 5∼100㎛ 정도이다. 상기 세퍼레이터는 필요에 따라 실리콘계, 불소계, 장쇄 알킬계 또는 지방산 아미드계의 이형제, 실리카분 등에 의한 이형 및 오염 방지 처리나 도포형, 니딩(kneading)형, 증착형 등의 대전 방지 처리도 할 수 있다. 특히, 상기 세퍼레이터의 표면에 실리콘 처리, 장쇄 알킬 처리, 불소 처리 등의 박리 처리를 적절히 실시하는 것으로 상기 점착제층의 박리성을 더 높일 수 있다.
<표면 보호 필름>
편광 필름에는 표면 보호 필름을 형성할 수 있다. 표면 보호 필름은 통상적으로 기재 필름 및 점착제층을 갖고 그 점착제층을 개재하여 편광자를 보호한다.
표면 보호 필름의 기재 필름으로는 검사성이나 관리성 등의 관점으로부터 등방성(等方性)을 갖는 또는 등방성에 가까운 필름 재료가 선택된다. 그 필름 재료로서는 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등의 폴리에스테르계 수지, 셀룰로오스계 수지, 아세테이트계 수지, 폴리에테르설폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, 아크릴계 수지와 같은 투명한 폴리머를 들 수 있다. 이 중에서도 폴리에스테르계 수지가 바람직하다. 기재 필름은 1종 또는 2종 이상의 필름 재료의 라미네이트체로서 이용할 수도 있고, 또 상기 필름의 연신물을 이용할 수도 있다. 기재 필름의 두께는 일반적으로는 500㎛ 이하, 바람직하게는 10∼200㎛이다.
표면 보호 필름의 점착제층을 형성하는 점착제로는 (메트)아크릴계 폴리머, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 불소계나 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 점착제를 적절하게 선택하여 이용할 수 있다. 투명성, 내후성, 내열성 등의 관점에서 아크릴계 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 아크릴계 점착제가 바람직하다. 점착제층의 두께(건조 막 두께)는 필요로 되는 점착력에 따라 결정된다. 통상적으로 1∼100㎛ 정도, 바람직하게는 5∼50㎛이다.
또한, 표면 보호 필름에는 기재 필름에서의 점착제층을 형성한 면의 반대면에 실리콘 처리, 장쇄 알킬 처리, 불소 처리 등의 저접착성 재료로 박리 처리층을 형성할 수 있다.
<다른 광학층>
본 발명의 편광 필름은 실용에 있어서 다른 광학층과 적층한 광학 필름으로 이용할 수 있다. 그 광학층에 대해서는 특별한 한정은 없지만 예컨대, 반사판이나 반투과판, 위상차판(1/2이나 1/4 등의 파장판을 포함), 시각 보상 필름 등의 액정 표시 장치 등의 형성에 이용될 수 있는 광학층을 1층 또는 2층 이상 이용할 수 있다. 특히, 본 발명의 편광 필름에 반사판 또는 반투과 반사판이 더 적층되어 이루어지는 반사형 편광 필름 또는 반 투과형 편광 필름, 편광 필름에 위상차판이 더 적층되어 이루어지는 타원 편광 필름 또는 원 편광 필름, 편광 필름에 시각 보상 필름이 더 적층되어 이루어지는 광 시야각 편광 필름 또는 편광 필름에 휘도 향상 필름이 더 적층되어 이루어지는 편광 필름이 바람직하다.
편광 필름에 상기 광학층을 적층한 광학 필름은 액정 표시 장치 등의 제조 과정에서 순차 별개로 적층하는 방식으로도 형성할 수 있지만, 미리 적층하여 광학 필름으로 한 것은 품질의 안정성이나 조립 작업 등이 우수하여 액정 표시 장치 등의 제조 공정을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 적층에는 점착제층 등의 적당한 접착 수단을 이용할 수 있다. 상기의 편광 필름이나 광학 필름의 접착에 있어서, 그 광학 축은 목적으로 하는 위상차 특성 등에 따라 적절한 배치 각도로 할 수 있다.
본 발명의 편광 필름 또는 광학 필름은 액정 표시 장치 등의 각종 장치의 형성 등에 바람직하게 이용할 수 있다. 액정 표시 장치의 형성은 종래에 준하여 실시할 수 있다. 즉 액정 표시 장치는 일반적으로 액정 셀과 편광 필름 또는 광학 필름 및 필요에 따른 조명 시스템 등의 구성 부품을 적절히 조립하여 구동 회로를 끼워넣음으로써 형성되지만, 본 발명에 있어서는, 본 발명에 의한 편광 필름 또는 광학 필름을 이용하는 점을 제외하고는 특별한 한정은 없고 종래에 준하여 실시할 수 있다. 액정 셀에 대해서도 예컨대, IPS형, VA형 등의 임의의 종류의 것을 이용할 수 있는데, 특히 IPS 타입에 적합하다.
액정 셀의 편측 또는 양측에 편광 필름 또는 광학 필름을 배치한 액정 표시 장치나 조명 시스템에 백라이트 또는 반사판을 이용한 것 등의 적절한 액정 표시 장치를 형성할 수 있다. 그 경우, 본 발명에 의한 편광 필름 또는 광학 필름은 액정 셀의 편측 또는 양측에 형성할 수 있다. 양측에 편광 필름 또는 광학 필름을 형성하는 경우, 그들은 동일해도 되고, 상이해도 된다. 또한, 액정 표시 장치의 형성에 있어서는 예컨대, 확산판, 안티글레어층, 반사 방지막, 보호판, 프리즘 어레이, 렌즈 어레이 시트, 광 확산판, 백라이트 등의 적절한 부품을 적절한 위치에 1층 또는 2층 이상 배치할 수 있다.
[실시예]
이하에 본 발명을 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예에 제한되는 것은 아니다. 또한, 각 예 중의 부 및 %는 모두 중량 기준이다. 이하에 특별한 규정이 없는 실온 방치 조건은 모두 23℃ 65%RH이다.
<광학 필름 적층체 A0의 제작>
흡수율0.75%, Tg75℃의 비정질의 이소프탈산 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트(IPA 공중합 PET) 필름(두께:100㎛) 기판의 편면에 코로나 처리를 실시하고 이 코로나 처리면에, 폴리비닐알코올(중합도 4200, 비누화도 99.2몰%) 및 아세토아세틸 변성PVA(중합도1200, 아세토아세틸 변성도 4.6%, 비누화도 99.0몰% 이상, 니혼 고세이 카가쿠 코교사(Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.) 제조, 상품명“고세화이머Z200”)를 9:1의 비율로 포함하는 수용액을 25℃에서 도포 및 건조하여 두께 11㎛의 PVA계 수지층을 형성하여 적층체를 제조하였다.
얻어진 적층체를 120℃의 오븐 내에서 원주 속도가 상이한 롤 간에서 세로 방향(길이 방향)으로 2.0배로 자유단 일축 연신하였다(공중 보조 연신 처리).
이어서, 적층체를 액체 온도 30℃의 불용화욕(물100중량부에 대하여 붕산을 4중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(불용화 처리).
이어서 액체 온도 30℃의 염색욕에 편광판이 소정의 투과율이 되도록 요오드 농도, 침지 시간을 조정하면서 침지시켰다. 본 실시예에서는 물100중량부에 대하여, 요오드를 0.2중량부를 배합하여 요오드화 칼륨을 1.0중량부 함유하여 얻어진 요오드 수용액에 60초간 침지시켰다(염색 처리).
이어서, 액체 온도 30℃의 가교욕(물100중량부에 대하여, 요오드화 칼륨을 3중량부를 배합하고 붕산을 3중량부를 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(가교 처리).
그 후, 적층체를 액체 온도 70℃의 붕산 수용액(물 100중량부에 대하여 붕산을 4중량부 배합하고, 요오드화 칼륨을 5중량부를 배합하여 얻어진 수용액)에 침지시키면서 원주 속도가 상이한 롤 사이에서 세로 방향(길이 방향)으로 총 연신 배율이 5.5배가 되도록 일축 연신을 실시하였다(수중 연신 처리).
그 후 적층체를 액체 온도 30℃의 세정욕(물 100중량부에 대하여 요오드화 칼륨을 4중량부를 배합하여 얻은 수용액)에 침지시켰다(세정 처리).
이상으로부터, 두께 5㎛의 편광자를 포함하는 광학 필름 적층체 A0를 얻었다.
<광학 필름 적층체 A1의 제작>
광학 필름 적층체 A0의 제작에서 수중 연신 처리에 있어서의 붕산 수용액에 배합된 붕산을 3.5중량부로 바꾼 것을 제외하고는 광학 필름 적층체 A0의 제작 방법과 동일한 방법으로 광학 필름 적층체 A1을 얻었다. 얻어진 편광자의 두께는 5㎛이었다.
<광학 필름 적층체 A2의 제작>
광학 필름 적층체 A0의 제작에서 수중 연신 처리에 있어서의 붕산 수용액에 배합된 붕산을 4.5중량부로 바꾼 것을 제외하고는 광학 필름 적층체 A0의 제작 방법과 동일한 방법으로 광학 필름 적층체 A2를 얻었다. 얻어진 편광자의 두께는 5㎛이었다.
<광학 필름 적층체 D의 제조>
광학 필름 적층체 A0의 제작에 있어서, 두께 15㎛의 PVA계 수지층을 형성한 것을 제외하고는 광학 필름 적층체 A0의 제작 방법과 동일한 방법으로 광학 필름 적층체D를 얻었다. 얻어진 편광자의 두께는 7㎛였다.
<편광자 E의 제조>
평균 중합도 2400, 비누화도 99.9몰%의 두께 30㎛의 폴리비닐알콜 필름을 30℃의 온수 중에 60초간 침지하여 팽윤시켰다. 이어서, 요오드/요오드화 칼륨(중량비=0.5/8)의 농도 0.3%의 수용액에 침지하고 3.5배까지 연신시키면서 필름을 염색했다. 그 후, 65℃의 붕산 에스테르 수용액 중에서 총 연신 배율이 6배가 되도록 연신을 실시했다. 연신 후 40℃ 오븐에서 3분간 건조하고, PVA계 편광자 E를 얻었다. 얻어진 편광자의 두께는 12㎛였다.
<편광자 F의 제조>
평균 중합도 2400, 비누화도 99.9몰%의 두께 75㎛의 폴리비닐알콜 필름을 30℃의 온수 중에 60초간 침지하여 팽윤시켰다. 이어서, 요오드/요오드화 칼륨(중량비=0.5/8)의 농도 0.3%의 수용액에 침지하고 3.5배 연신시키면서 필름을 염색했다. 그 후, 65℃ 붕산 에스테르 수용액 중에서 총 연신 배율이 6배가 되도록 연신을 실시했다. 연신 후 40℃ 오븐에서 3분간 건조하고, PVA계 편광자 F를 얻었다. 얻어진 편광자의 두께는 23㎛였다.
(보호 필름 제작)
보호 필름:두께 40㎛의 락톤 고리 구조를 갖는 (메트)아크릴 수지 필름의 이접착 처리면에 코로나 처리를 실시하여 사용하였다.
(보호 필름에 적용하는 접착제의 제조)
N-히드록시에틸아크릴아미드(HEAA) 40중량부와 아크릴로일몰포린(ACMO) 60 중량부 및 광개시제 “IRGACURE 819”(BASF사 제조) 3중량부를 혼합하여 자외선 경화형 접착제를 제조하였다.
(폴리비닐알코올계 형성재 A)
중합도 2500, 비누화도 99.0몰%의 폴리비닐알코올 수지를 순수에 용해하여 고형분 농도 4중량% 수용액을 제조하였다.
(폴리비닐알코올계 형성재 B)
중합도 500, 비누화도 99.0몰%의 폴리비닐알코올 수지를 순수에 용해하여 고형분 농도 4중량% 수용액을 제조하였다.
(폴리비닐알코올계 형성재 C)
중합도 2500, 비누화도 89.0몰%의 폴리비닐알코올 수지를 순수에 용해하여 고형분 농도 4중량% 수용액을 제조하였다.
(폴리비닐알코올계 형성재 D)
중합도 2500, 비누화도 99.7몰%의 폴리비닐알코올 수지를 순수에 용해하여 고형분 농도 4중량% 수용액을 제조하였다.
(폴리비닐알코올계 형성재 E)
중합도 2500, 비누화도 99.7몰%의 폴리비닐알코올 수지 100부와 첨가제로 메틸올멜라민(DIC사의 상품명 「워터 졸:S-695」) 5부를 순수에 용해하여 고형분 농도 4중량% 수용액을 제조하였다.
(아크릴계 형성재 A의 조성)
N-히드록시에틸아크릴아미드(코우진사(KOHJIN Film & Chemicals Co.,Ltd.) 제조, 상품명 “HEAA”) 20부
우레탄아크릴레이트(니혼 코세이 카가쿠사 제조, 상품명 “UV-1700B”) 80부
광 라디칼 중합 개시제(2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-몰포리노프로판-1-온, BASF사 제조, 상품명 “IRGACURE907”) 3부
광 증감제(디에틸티옥산톤, 니혼 카야쿠사(Nippon Kayaku Co., Ltd.) 제조, 상품명 “KAYACURE DETX-S ”) 2부
(활성 에너지선 경화형 형성 재료의 제조)
상기 아크릴계 형성재를 혼합하여 50℃에서 1시간 동안 교반하여 각종 활성 에너지선 경화형 형성재를 제조하였다.
(활성 에너지선 조사)
활성 에너지선으로서 가시광선(갈륨 봉입 메탈할라이드 램프) 조사 장치:Fusion UV Systems, Inc사의 Light HAMMER10 밸브:V밸브 피크 조도:1600mW/cm2 적산 조사량 1000/mJ/cm2(파장 380~440nm)를 사용했다. 또한 가시광선의 조도는 Solatell사 제조, Sola-Check시스템을 사용하여 측정하였다.
참고예1
<편보호 편광 필름 A의 제작>
상기 광학 필름 적층체 A0 편광자의 표면에 상기 자외선 경화형 접착제를 경화 후 접착제층의 두께가 0.5㎛가 되도록 도포하면서 상기 보호 필름을 첩합한 후, 활성 에너지선을 조사하여 접착제를 경화시켰다. 이어서 비정성 PET 기재를 박리하고 박형 편광자를 이용한 편보호 편광 필름 A0를 제작하였다. 얻어진 편보호 편광 필름A0의 광학 특성은 투과율 42.8%, 편광도 99.99%였다.
참고예2~4
<편보호 편광 필름 A1, A2, D의 제작>
참고예1에 있어서, 광학 필름 적층체 A0 대신 광학 필름 적층체 A1, A2 또는 D를 이용한 것을 제외하고는 편보호 편광 필름 A0의 제작 방법과 동일한 방법으로 편보호 편광 필름 A1, A2 또는 D를 얻었다. 얻어진 편보호 편광 필름 A1, A2 또는 D의 광학 특성은 투과율 42.8%, 편광도 99.99%였다.
참고예5
<편보호 편광 필름 E의 제작>
편광자 E의 편측 표면에 상기 자외선 경화형 접착제를 경화 후의 접착제층의 두께가 0.5㎛가 되도록 도포하면서 상기 보호 필름을 첩합한 후, 활성 에너지선을 조사하여 접착제를 경화시켜 편보호 편광 필름 E를 얻었다. 얻어진 편보호 편광 필름 E의 광학 특성은 투과율 42.8%, 편광도 99.99%였다.
참고예6
<편보호 편광 필름 F의 제작>
참고예 5에서 편광자 E 대신 편광자 F를 이용한 것을 제외하고는 실시예5와 동일하게 하여 편보호 편광 필름 F를 얻었다. 얻어진 편보호 편광 필름 F의 광학 특성은 투과율 42.8%, 편광도 99.99%였다.
실시예1
<투명층이 부착된 편보호 편광 필름 A0 제작:도 2(A)에 대응>
참고예1에서 얻어진 상기 편보호 편광 필름 A0의 편광자의 면(보호 필름이 형성되지 않은 편광자면)에 25℃로 조정한 상기 폴리비닐알코올계 형성재 A를 와이어 바 코터로 건조 후의 두께(상용층 제외)가 0.8㎛가 되도록 도포한 후 80℃ 에서 30초 동안 열풍 건조하여 투명층이 부착된 편보호 편광 필름 A0를 제작하였다.
실시예2~10, 비교예2,3
실시예1에서 투명층의 형성재의 종류, 투명층의 두께를 표 1에 나타내는 바와 같이 바꾼 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 하여 투명층이 있는 편보호 편광 필름 A0, A1 또는 A2를 제작하였다.
또한, 비교예2에서의 투명층은 하기와 같다.
상기 활성 에너지선 경화형 형성재(아크릴계 형성재A)를 와이어 바 코터를 이용하여 두께 1㎛가 되도록 도공한 후 질소 분위기 하에서 활성 에너지선을 조사함으로써 투명층이 부착된 편보호 편광 필름 A0를 제작하였다. 얻어진 투명층이 부착된 편보호 편광 필름 A0의 광학 특성은 모두 투과율 42.8%, 편광도 99.99%였다.
실시예11,12 비교예4,5
<투명층이 부착된 편보호 편광 필름 D 내지 F의 제조>
실시예1에서 편보호 편광 필름의 종류, 투명층의 형성재의 종류, 투명층의 두께를 표 1에 나타내는 바와 같이 바꾼 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 하여 투명층이 부착된 편보호 편광 필름 D 내지 F를 제작하였다. 얻어진 투명층이 부착된 편보호 편광 필름 D 내지 F의 광학 특성은 투과율 42.8%, 편광도 99.99%였다.
비교예1
(수계 접착제의 제조)
아세토아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지(평균 중합도:1200, 비누화도:98.5몰%, 아세토아세틸화도:5몰%) 100부에 대해, 메틸올멜라민 50부를, 30℃의 온도 조건 하에 순수에 용해하여 고형분 농도 3.7%로 조정한 수용액을 제조하였다. 상기 수용액 100부에 대해, 알루미나콜로이드 수용액(평균 입자 직경 15nm, 고형분 농도 10%, 양전하) 18부를 첨가하여 수계 접착제를 제조하였다.
(편광 필름 제작)
흡수율 0.75%, Tg75℃의 비정질의 이소프탈산 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트(IPA 공중합 PET) 필름(두께:100㎛) 기재의 편면에 코로나 처리를 실시하고 이 코로나 처리면에, 폴리비닐알코올(중합도 2500, 비누화도 99.0몰%)을 함유하는 수용액을 25℃에서 도포 및 건조하여 두께 1㎛의 PVA 수지층을 형성하고, 적층체를 제조하였다. 이어서 편보호 편광 필름 A0 편광자의 면(보호 필름이 형성되지 않은 편광자면)에 상기 수계 접착제를 두께가 0.1㎛가 되도록 도공하고, 상기 적층체의 PVA 수지층 면에 첩합한 후, 60℃에서 1분간 건조했다. 그 후, 기재의 PET필름을 박리하여 투명층이 부착된 편보호 편광 필름을 제조하였다.
참고예7
<편보호 편광 필름(적층) B의 제조>
상기 광학 필름 적층체 A0 편광자의 표면에 상기 자외선 경화형 접착제를 경화 후 접착제층의 두께가 0.5㎛가 되도록 도포하면서 상기 보호 필름을 첩합했다. 또한, 상기 보호 필름의 표면에 상기 자외선 경화형 접착제를 경화 후의 접착제층의 두께가 0.5㎛가 되도록 도포하면서 상기 보호 필름을 첩합한 후, 활성 에너지선으로서 자외선을 조사하여 접착제를 경화시켰다.
이어서 비정성 PET 기재를 박리하고 박형 편광자를 이용한 편보호 편광 필름(적층) B를 제작하였다. 얻어진 편보호 편광 필름(적층) B의 광학 특성은 투과율 42.8%, 편광도 99.99%였다.
실시예13
<투명층이 부착된 편보호 편광 필름(적층)을 제작:도 2(B)에 대응>
참고예 7에서 얻어진 상기 편보호 편광 필름(적층) B의 편광자의 면(보호 필름이 형성되어 있지 않은 편광자 면)에 25℃로 조정한 상기 폴리비닐알코올계 형성 재 A를 와이어 바 코터로 건조 후의 두께가 0.7㎛가 되도록 도포한 후 60℃에서 1분간 열풍 건조하여 투명층이 부착된 편보호 편광 필름(적층) B를 제작했다. 얻어진 투명층이 부착된 편보호 편광 필름(적층) B의 광학 특성은 모두 투과율 42.8%, 편광도 99.99%였다.
실시예 14
<투명층이 부착된 양보호 편광 필름 C의 제작:도 2 (C)에 대응>
참고예 1에서 얻어진 상기 편보호 편광 필름 A0의 편광자의 면(보호 필름이 형성되지 않은 편광자면)에 25℃로 조정한 상기 폴리비닐알코올계 형성재 A를 와이어 바 코터로 건조 후의 두께가 0.7㎛가 되도록 도포한 후 60℃에서 1분간 열풍 건조하여 투명층이 부착된 편보호 편광 필름 A0를 제작하였다.
상기 투명층이 부착된 편보호 편광 필름 A0의 투명층의 표면에 상기 자외선 경화형 접착제를 경화 후 접착제층의 두께가 0.5㎛가 되도록 도포하면서 상기 보호 필름을 첩합한 후 활성 에너지선으로서 자외선을 조사하여 접착제를 경화시켰다. 얻어진 투명층이 부착된 양보호 편광 필름 C의 광학 특성은 투과율 42.8%, 편광도 99.99%였다.
참고예 8
<양보호 편광 필름 C의 제작>
참고예 1에서 얻어진 상기 편보호 편광 필름 A0의 편광자의 면(보호 필름이 형성되지 않은 편광자면)에 상기 자외선 경화형 접착제를 경화 후의 접착제층의 두께가 0.5㎛가 되도록 도포하면서 상기 보호 필름을 첩합한 후, 활성 에너지선으로서 자외선을 조사하여 접착제를 경화시켰다. 얻어진 양보호 편광 필름 C의 광학 특성은 투과율 42.8%, 편광도 99.99%였다.
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 편광 필름에 대해 하기 평가를 실시했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 평가는 하기에 따라 작성한 점착제층이 부착된 편광 필름에 대해 실시하였다.
<편광자 중 붕산 함량의 측정>
실시예 및 비교예에서 얻어진 편광자에 대해 푸리에 변환 적외 분광 광도계 (FTIR)(Perkin Elmer사 제조, 상품명 “SPECTRUM2000”)를 이용하여 편광을 측정 광으로 하는 전반사 감쇠 분광(ATR) 측정에 의해 붕산 피크(665cm-1)의 강도 및 참조 피크(2941cm-1)의 강도를 측정했다. 얻어진 붕산 피크 강도 및 참조 피크 강도로부터 붕산 질량 지수를 하기 식으로 산출하고, 산출된 붕산량 지수로부터 하기 식으로 붕산 함량(중량%)을 결정했다.
(붕산 질량 지수) = (붕산 피크 665cm-1의 강도)/(참조 피크 2941cm-1의 강도)
(붕산 함량(중량%)) = (붕산 질량 지수)×5.54 + 4.1
<아크릴계 폴리머의 제조>
교반 날개, 온도계, 질소 가스 도입관, 냉각기를 갖춘 4구 플라스크에 부틸아크릴레이트 99부 및 아크릴산4-히드록시부틸 1부를 함유하는 모노머 혼합물을 투입했다. 또한, 상기 모노머 혼합물(고형분) 100부에 중합 개시제로서 2,2’-아조 비스이소부티로니트릴 0.1부를 에틸아세테이트와 함께 투입하여 완만하게 교반하면서 질소 가스를 도입하여 질소 치환한 후, 플라스크 내의 액체 온도를 60℃ 부근으로 유지하여 7시간 중합 반응을 실시했다. 그 후, 얻어진 반응액에 에틸아세테이트를 추가하여 고형분 농도 30%로 조정하고 중량 평균 분자량 140만 아크릴계 폴리머의 용액을 제조하였다.
(점착제 조성물의 제조)
상기 아크릴계 폴리머 용액의 고형분 100부에 대해서, 트리메틸올프로판크실릴렌디이소시아네이트(미츠이 카가쿠사 제조:“타케네이트D110N”) 0.1부와 벤조일 퍼옥사이드 0.3부와 γ-글리시독시프로필메톡시실란 (신에츠 카가쿠 쿄교사 제조:KBM-403) 0.075부를 배합하여 아크릴계 점착제 용액을 제조하였다.
(점착제층의 형성)
다음으로, 상기 아크릴계 점착제 용액을 실리콘계 박리제로 처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(세퍼레이터 필름)의 표면에 파운틴 코터로 균일하게 도공하고 155℃의 공기 순환식 항온 오븐에서 2분간 건조하여 세퍼레이터 필름의 표면에 두께 20㎛의 점착제층을 형성했다.
<점착제층이 부착된 편광 필름의 제작>
이어서 각 예에서 얻어진 편광 필름의 투명층(단, 참고예1~7에서는 편광자 측, 참고예8에서는 한 쪽의 보호 필름)에 상기 이형 시트(세퍼레이터)의 박리 처리면에 형성된 점착제층을 첩합하여 점착제층이 부착된 편광 필름을 제조하였다.
<상용층의 두께 확인>
상용층의 두께는 가스 클러스터 이온 건(gas cluster ion gun) 탑재의 TOF-SIMS에 의해 측정했다. 편광 필름(샘플)의 투명층(상용층 제외)의 막두께는 미리 주사형 전자 현미경으로 정확한 두께를 산출한 수치를 사용했다. 편광 필름(샘플)의 투명층 측에서 편광자 측을 향해 아르곤 클러스터 에칭하면서 수심 곡선을 관찰하고 편광자 유래의 “BO2-이온”(이온 강도)을 추출했다. 투명층 측으로부터의 깊이(nm)와 “BO2-이온”(이온 강도)에 대해 도 3과 같은 그래프를 작성했다. 전자 현미경으로부터 얻어진 투명층의 두께를 “B”, 편광자 측에서 투명층 측을 향해 “BO2-이온”이 감소하기 시작한 곳을 “A”라고 하고 “A-B 사이 거리”를 상용층의 두께로했다. 실시예1에 관해서 주사형 전자 현미경으로 두께를 측정한 결과, 편광자의 두께가 5.0㎛인 반면 투명층의 두께는 0.8㎛이었다. 또한 TOF-SIMS에 의해 투명층 측에서 에칭하면서 이온 강도를 측정한 결과, 도 3에 나타낸 바와 같은 그래프를 얻었다. 도 3의 투명층 중 “BO2-이온”강도는 0.8이었던 반면 편광자 중 “BO2-이온”강도는 3.5였다. 또한 도 3과 같이 A-B 사이에는 “BO2-이온”강도의 구배가 생겼다. “A-B 사이 거리”를 아르곤 클러스터의 에칭 속도에서 환산하면 상용층의 두께는 0.12㎛이었다. 또한 투명층측의 “BO2-이온”강도 0.8의 부분을 실시예에 기재된 FTIR을 이용한 붕산 함량 측정을 하면 붕산 함량은 4%였다. 한편, TOF-SIMS에서의 “BO2-이온”강도가 3.5이었던 편광자 중의 붕산 함량은 투명층을 형성하기 전에 FTIR에 의해 구해지고 붕산 함량은 16%였다. 이것으로부터 편광자 중의 상용층에서는 붕산이 구배를 갖고 존재하는 것(상용층이 편광자의 다른 부분보다도 붕산 농도가 상대적으로 낮은 붕산 저농도층에 해당하는 것)으로 나타났다.
<투명층의 배향성 지수>
측정 장치는 푸리에 변환 적외선 분광 광도계(FT-IR)(Perkin Elmer사의 상품명:“SPECTRUM2000”)를 사용하였다. 편광을 측정광으로 전반사 감쇠 분광 (ATR:attenuated total reflection) 측정을 통해 투명층 표면의 평가를 실시했다. 배향 함수의 산출은 다음과 같이 실행하였다. 측정 편광을 편광자의 연신 방향에 대해 0°와 90°로 한 상태로 측정을 실시했다. 얻어진 스펙트럼의 2941cm-1의 강도를 이용하여 이하에 기재한 (식)에 따라 산출되었다. 또한 아래 강도 I는 3330cm-1를 참조 피크로 하여 2941cm-1/3330cm-1의 값을 사용하였다. 또한, f=1이면 완전 배향, f=0일 때 랜덤하게 된다. 또한 2941cm-1의 피크는 “-CH2-”의 진동에 기인하는 흡수라고 알려져 있다. 투명층에 사용하는 재료의 주쇄 중에 “-CH2-”이 없는 경우에는 주쇄의 진동 기인의 스펙트럼으로 치환되어 평가할 수 있다.
(식) f = (3<cos2θ>-1)/2
=(1-D)/c(2D+1)
단,
c=(3cos2β-1)/2
β=90deg ⇒ f=-2×(1-D)/(2D+1)
θ:분자 사슬 · 연신 방향
β:분자 사슬 · 전이 쌍극자 모멘트
D=(I⊥)/(I//)
(PVA가 배향하는 만큼 D의 값이 크게 된다.)
I⊥:편광을 연신 방향과 수직 방향으로 입사하여 측정했을 때의 강도
I//:편광을 연신 방향과 평행 방향으로 입사하여 측정했을 때의 강도
<치수 변화율>
얻어진 점착제층이 부착된 편광 필름의 흡수축 방향을 세로로 하고 세로 100mm×100mm의 크기로 잘라, 두께 1.3mm의 무알칼리 유리에 붙인 후, 85℃의 환경하에 500시간 투입했다. 그 후, 편광 필름의 크기를 측정했다. 얻어진 결과로부터 흡수축 방향의 치수 변화율%를 다음 식에 의해 산출했다.
{(투입 후 길이)-(투입 전 길이)}/(투입 전 길이)×100(%)
치수 변화율은 투명층을 형성하지 않은 경우 (참고예1~8)을 기준으로 동일한 구성의 편광 필름에서 치수 변화율이 감소하는 비율을 다음과 같은 기준에 따라 판단했다. 치수 변화 억제 효과는 다음 식에 의해 계산되었다.
100-{(치수 변화율)/(기준 치수 변화율)×100}(%)
기준에 대하여
×:치수 변화의 억제 효과가 10% 미만이다.
△:치수 변화의 억제 효과가 10% 이상 15% 미만이다.
○:치수 변화의 억제 효과가 15% 이상 20% 미만이다.
◎:치수 변화의 억제 효과가 20% 이상이다.
<내크랙성>
얻어진 점착제층이 부착된 편광 필름을 세로400mm×가로708mm의 크기(흡수축 방향이 400mm)와 세로708mm×가로400mm 크기(흡수축 방향이 708mm)으로 재단하여 세로402mm×가로710mm×두께1.3mm의 무알칼리 유리의 양면에 크로스 니콜의 방향으로 첩합하여 샘플을 작성했다. 해당 샘플을 95℃의 오븐에 250시간 투입한 후 취출하여 점착제층이 부착된 편광 필름에 크랙이 발생하고 있는지 여부를 육안으로 확인했다. 이 시험을 1샘플당 10장 실시하고, 크랙이 발생한 샘플의 장수를 카운트하여 다음의 판단 기준으로 판단을 했다.
×:크랙 발생 매수가 6장 이상.
△:크랙 발생 매수가 3~5장.
○:크랙 발생 매수가 1~2장.
◎:크랙 발생 없음.
<내습열성:편광도의 변화율(광학 신뢰성 시험)>
얻어진 점착제층이 부착된 편광 필름을 25mm×50mm의 크기(흡수축이 50mm)로 재단했다. 당해 편보호 편광 필름(샘플)을 85℃/85% RH의 항온 항습기에 150시간 투입했다. 투입 전과 투입 후의 편보호 편광 필름의 편광도를 적분구가 있는 분광 투과율 측정기(무라카미 색채 기술 연구소 Dot-3c)를 이용하여 측정하고
편광도의 변화율(%)=(1-(투입 후의 편광도/투입 전의 편광도))을 구했다.
또한, 편광도(P)는 2장의 동일한 편광 필름을 양자의 투과축이 평행이 되도록 겹친 경우의 투과율(평행 투과율:Tp) 및 양자의 투과축이 직교하도록 겹친 경우의 투과율(직교 투과율:Tc)을 다음 식에 적용함으로써 구할 수 있다. 편광도(P)(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
각 투과율은 그랜 텔러(Gran Teller) 프리즘 편광자를 통해 얻어진 완전 편광을 100%로 하여, JIS Z8701의 2도 시야(C광원)에 의해 시감도 보정한 Y값으로 나타낸 것이다.
표 1에는 편광도의 변화율을 기재함과 동시에 해당 변화율을 다음과 같은 기준으로 판단했다.
○:편광도의 변화율이 0.5% 이하.
△:편광도의 변화율이 0.5% 초과 5.0% 이하.
×:편광도의 변화율이 5.0% 초과.
Figure 112017034450312-pct00001
표 1에서, WS는 메틸올멜라민:워터졸 S-695(DIC사 제조))를 나타낸다.
부호의 설명
1: 편광자
2: 투명층
3: 수지 기재
4: 보호 필름
10: 편광 필름
11: 편광 필름
X: 상용층
A: 편광자의 두께
B: 상용층의 두께

Claims (13)

  1. 편광자의 적어도 편면에 투명층을 갖는 편광 필름으로서,
    상기 편광자는 폴리비닐알코올계 수지를 함유하고 두께가 15㎛ 이하이며,
    상기 편광자에서의 상기 투명층의 측에는 상기 투명층과의 상용층(相溶層)을 가지고 있고,
    상기 편광자의 두께(A)와 상기 상용층의 두께(B)는 일반식:(100×B/A)≥1을 만족하는 것을 특징으로 하는 편광 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상용층은 상기 편광자에서의 상기 상용층 이외의 부분보다도 붕산 농도가 낮은 것을 특징으로 하는 편광 필름.
  3. 편광자의 적어도 편면에 투명층을 갖는 편광 필름으로서,
    상기 편광자는 폴리비닐알코올계 수지를 함유하고 두께가 15㎛ 이하이며,
    상기 편광자에서의 상기 투명층의 측에는 상기 편광자의 다른 부분보다도 붕산 농도가 상대적으로 낮은 붕산 저농도층을 가지고 있으며,
    상기 편광자의 두께(A)와 상기 붕산 저농도층의 두께(C)는 일반식:(100×C/A)≥1을 만족하는 것을 특징으로 하는 편광 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명층은 두께가 0.2㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 편광 필름.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명층은 두께가 6㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 편광 필름.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명층은 배향성 지수가 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 편광 필름.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명층은 폴리비닐알코올계 수지를 함유하는 형성재의 형성물인 것을 특징으로 하는 편광 필름.
  8. 제7항에 있어서. 상기 폴리비닐알코올계 수지는 비누화도가 99몰% 이상, 평균 중합도가 2000 이상인 것을 특징으로 하는 편광 필름.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광자는 단체 투과율(T) 및 편광도(P)에 의해 나타내어지는 광학 특성이 하기 식
    P > - (100.929T-42.4-1)×100(단, T < 42.3) 또는
    P ≥ 99.9 (단, T ≥ 42.3)의 조건을 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 편광 필름.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 보호 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 편광 필름.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 편광 필름 및 점착제층을 갖는 것을 특징으로 하는 점착제층이 부착된 편광 필름.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 편광 필름을 갖는 화상 표시 장치.
  13. 제11항에 기재된 점착제층이 부착된 편광 필름을 갖는 화상 표시 장치.
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