KR102551170B1 - 편광자 및 편광판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 요오드 함유량이 높은 편광자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 편광자는, 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성된다. 이 편광자의 요오드 함유량은 12.5중량% 이상이다. 본 발명에 의하면, 종래의 편광자보다도 요오드 함유량이 높은 편광자를 제공할 수 있다.

Description

편광자 및 편광판

본 발명은 편광자 및 편광판에 관한 것이다.

액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치에는, 편광자가 이용되고 있다. 편광자는, 대표적으로는 폴리비닐알코올(PVA)계 수지 필름을 요오드 등의 이색성 물질로 염색함으로써 제조된다(예컨대, 특허문헌 1 및 2). 최근, 화상 표시 장치의 박형화의 요구가 높아지고 있다. 따라서, 편광자에 대해서도 보다 박형화하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 염색 공정에서 PVA계 수지 필름에 취입되는 요오드의 양에는 한도가 있기 때문에, 단순하게 편광자를 박형화해버리면, PVA에 대한 요오드의 비율이 변하지 않고, PVA가 얇아진 만큼, 요오드의 함유량도 감소한다. 그 결과, 편광자의 투과율이 상승해버려, 편광 특성의 저하가 일어난다. 따라서, 종래보다도 보다 높은 요오드 함유량을 갖는 편광자가 요구되고 있다.

일본 특허공보 제5048120호 일본 공개특허공보 제2013-156391호

본 발명은, 상기 종래의 과제를 해결하기 위하여 이루어지는 것이며, 그 주된 목적은 요오드 함유량이 높은 편광자를 제공하는 것이다.

본 발명의 편광자는, 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성된다. 이 편광자의 요오드 함유량은 12.5중량% 이상이다.

하나의 실시 형태에서는, 편광자의 두께는 10㎛ 이하이다.

하나의 실시 형태에서는, 편광자의 철 원소의 함유량은 500ppm 이상이다.

하나의 실시 형태에서는, 편광자의 투과율은 45% 이하이고, 또한 편광자의 편광도는 99% 이상이다.

　본 발명의 다른 국면에서는, 편광판이 제공된다. 이 편광판은 상기 편광자를 포함한다.

본 발명에 따르면, 종래의 편광자에 비하여 요오드 함유량이 높은 편광자가 제공된다. 구체적으로는, 본 발명의 편광자는 PVA계 수지 필름으로 구성되는 편광자로서, 요오드 함유량이 12.5중량% 이상이다. 또한, 본 발명의 편광자는, 두께가 얇은 경우(예컨대, 10㎛ 이하)라도, 높은 요오드 함유량일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시 형태에는 한정되지 않는다.

본 발명의 편광자는 PVA계 수지 필름으로 구성된다. 이 편광자의 요오드 함유량은 12.5중량% 이상이다. 본 발명의 편광자는, 종래의 편광자보다도 높은 요오드 함유량을 갖는다.

PVA계 수지 필름을 형성하는 PVA계 수지로서는 예컨대, 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올은, 폴리초산비닐을 비누화함으로써 얻어진다. 에틸렌-비닐알코올 공중합체는 에틸렌-초산비닐 공중합체를 비누화함으로써 얻어진다. PVA계 수지의 비누화도는 통상적으로 85몰% 이상 100몰% 미만이고, 바람직하게는 95.0몰% ~ 99.99몰%, 더욱 바람직하게는 99.0몰% ~ 99.99몰%이다. 비누화도는 JIS K 6726-1994에 준하여 구할 수 있다. 이와 같은 비누화도의 PVA계 수지를 이용함으로써 내구성이 우수한 편광자를 얻을 수 있다.

PVA계 수지의 평균 중합도는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 평균 중합도는 통상적으로 1000 ~ 10000이며, 바람직하게는 1200 ~ 4500, 더욱 바람직하게는 1500 ~ 4300이다. 또한, 평균 중합도는 JIS K 6726-1994에 준하여 구할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 편광자는 종래보다도 높은 요오드 함유량을 가진다. 구체적으로는, 본 발명의 편광자의 요오드 함유량은 12.5중량% 이상이고, 바람직하게는 14중량% 이상이고, 보다 바람직하게는 16중량% 이상이다. 요오드 함유량은, 예컨대 60중량% 이하이다. 또한, 본 명세서에서, '요오드 함유량'이란, 편광자(PVA계 수지 필름) 중에 포함되는 모든 요오드의 양을 의미한다. 보다 구체적으로는, 편광자 중에 요오드는 I^-, I₂, I₃ ^-, I₅ ^- 등의 형태로 존재할 수 있다. 본 명세서에서의 요오드 함유량은, 이들의 형태를 모두 포함한 요오드의 함유량을 의미한다. 특히, 두께가 2㎛ 이하인 초박형 편광자의 경우, 편광자의 요오드 함유량을 상기 범위로 제어함으로써 우수한 편광도를 갖는 편광자를 제공할 수 있다. 요오드 함유량은 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다. 구체적으로는 형광 X선 분석에 의한 형광 X선 강도(kcps)와 필름(편광자)의 두께(㎛)로부터 하기 식에 의해 산출될 수 있다.

(요오드 함유량) = 18.2 × (형광 X선 강도)/(필름 두께)

편광자의 단위 두께 당 형광 X선 강도는, 예컨대 0.50 kcps/㎛ 이상이며, 바람직하게는 0.65kcps/㎛ 이상이다. 단위 두께 당 형광 X선 강도가 상기 범위이면, 편광자가 편광자로서 기능하기에 충분한 요오드를 포함하고 있다.

하나의 실시 형태에서는, 본 발명의 편광자는 철 원소를 포함한다. 편광자가 철 원소를 포함함으로써, 편광자의 가습 내구성이 향상될 수 있다. 요오드 함유량이 높은 편광자로는, 65℃, 90% RH와 같은 고온 가습 환경 하에서의 가습 내구성이 문제가 되는 경우가 있기 때문에, 요오드 함유량이 높은 편광자가 철 원소를 더 포함하는 것이 바람직하다. 편광자의 철 함유량은 바람직하게는 500ppm 이상이고, 보다 바람직하게는 750ppm 이상이다. 편광자의 철 함유량이 상기 범위인 것에 의해, 편광자의 가습 내구성이 향상될 수 있다. 편광자의 철 함유량은 예컨대, 10000ppm 이하이다. 편광자가 10㎛ 이하인 경우, 편광자의 철 함유량이 상기 범위인 것에 의해, 투과율 및 편광도가 양호하며, 또한 가습 내구성도 우수한 편광자를 얻을 수 있다. 편광자의 철 함유량은 ICP-MS에 의해 측정할 수 있다.

본 발명의 편광자는, 철 원소 이외에 황 원소, 아연 원소, 붕소 원소, 칼륨 원소 등을 포함하고 있어도 된다. 이들 원소는 후술하는 편광자의 제조 공정에서 편광판에 포함될 수 있다. 이들 원소는 1종만 포함하고 있어도 되고, 2종 이상 포함하고 있어도 된다. 또한, 상기 철 원소와 이들 원소가 포함되어 있어도 되고, 어느 한쪽만이 포함되어 있어도 된다.

본 발명의 편광자의 두께는 바람직하게는 10㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 5㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 2.5㎛ 이하이고, 특히 바람직하게는 2.0㎛ 이하이다. 본 발명의 편광자는, 요오드 함유량이 높기 때문에, 상기와 같은 범위의 두께이어도, 우수한 광학 특성을 발휘할 수 있다. 편광자의 두께는, 예컨대 0.6㎛ 이상이다.

본 발명의 편광자의 단체 투과율은 바람직하게는 45% 이하이다. 또한, 편광자의 단체 투과율은 예컨대, 30% 이상이다. 또한, 단체 투과율(Ts)은 JIS Z8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 측정하여 시감도 보정을 수행한 Y 값이며, 예컨대 적분구 부착 분광광도계(니혼분광주식회사 제조, 제품명: V7100)를 이용하여 측정할 수 있다. 또한, 편광자의 편광도는 바람직하게는 99.0% 이상이다.

본 발명의 편광자는 임의의 적절한 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 하나의 실시 형태에서는, 본 발명의 편광자는 PVA계 수지 필름을, 요오드화물 및 요오드 이온에 대한 산화제를 포함하는 용액(이하, 염색 용액라고도 함)을 이용하여 염색하는 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 얻어진다. 이와 같은 염색 용액을 이용하여 염색함으로써, PVA계 수지 필름을 보다 효율 좋게 염색할 수 있고 요오드 함유량이 높은 편광자가 얻어진다.

　PVA계 수지 필름의 두께는 특별히 제한은 없고, 소망하는 편광자의 두께에 따라 설정될 수 있다. PVA계 수지 필름의 두께는 예컨대, 0.5㎛ ~ 200㎛이다.

하나의 실시 형태에서, PVA계 수지 필름은 기재 상에 형성된 PVA계 수지층이어도 된다. 기재와 수지층의 적층체는 예컨대, 상기 PVA계 수지를 포함하는 도포 액을 기재에 도포하는 방법, 기재에 PVA계 수지 필름을 적층하는 방법 등에 의해 얻을 수 있다. 기재로서는, 임의의 적절한 수지 기재를 이용할 수 있으며, 예컨대 열가소성 수지 기재를 이용할 수 있다.

편광자는, 예컨대 PVA계 수지 필름을 팽윤 공정, 염색 공정, 가교 공정, 연신 공정, 세정 공정, 건조 공정에 제공함으로써 제조할 수 있다. 각 공정은 임의의 적절한 타이밍으로 수행된다. 또한 필요에 따라, 염색 공정 이외의 임의의 공정이 생략되어 있어도 되고, 또한 복수의 공정을 동시에 수행하여도 되고, 각각의 공정을 복수회 수행하여도 된다. 이하, 각 공정에 대해 설명한다.

팽윤 공정은 통상적으로 염색 공정 전에 수행된다. 팽윤 공정은 동일한 침지욕 중에서 염색 공정과 함께 수행되어도 된다. 팽윤 공정은, 예컨대 PVA계 수지 필름을 팽윤 욕에 침지함으로써 수행된다. 팽윤 욕으로서는 임의의 적절한 액체를 이용할 수 있으며, 예컨대 증류수, 순수(純水) 등의 물이 이용된다. 팽윤 욕은, 물 이외의 임의의 적절한 다른 성분을 포함하고 있어도 된다. 다른 성분으로서는, 알코올 등의 용매, 계면 활성제 등의 첨가제, 요오드화물 등을 들 수 있다. 요오드화물로서는, 예컨대 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티타늄 등을 들 수 있다. 바람직하게는 요오드화칼륨이 이용된다. 팽윤 욕의 온도는, 예컨대 20℃ ~ 45℃이다. 또한, 침지 시간은, 예컨대 10초 ~ 300초이다.

연신 공정에서, PVA계 수지 필름은 소망하는 성능 및 두께에 따라 임의의 적절한 연신 배율로 연신된다. 대표적으로는, PVA계 수지 필름은 원 길이에 대하여 3배 ~ 7배로 1축 연신된다. 연신 방향은 필름의 길이 방향(MD 방향)이어도 되고, 필름의 폭 방향(TD 방향)이어도 된다. 연신 방법은 건식 연신이어도 되고, 습식 연신이어도 되고, 이들을 조합하여도 된다. 또한, 가교 공정, 팽윤 공정, 염색 공정 등을 수행할 때에 PVA계 수지 필름을 연신하여도 된다. 또한 연신 방향은, 얻어지는 편광자의 흡수축 방향에 대응할 수 있다.

염색 공정은 대표적으로는 요오드를 PVA계 수지 필름에 흡착시킴으로써 수행된다. 염색 공정은, 예컨대 요오드 수용액을 이용하여 수행된다. 요오드 수용액을 이용하는 경우, 요오드의 물에 대한 용해도를 높이기 위하여, 요오드 수용액에 요오드화물을 배합하는 것이 바람직하다.

하나의 실시 형태에 있어서는, 염색 공정에서는 PVA계 수지 필름을, 폴리요오드 이온, 요오드화물 및 요오드 이온에 대한 산화제 등을 포함하는 용액을 이용하여 염색한다. 이 산화제로서는, 예컨대 양이온과 음이온으로 이루어지는 이온성 화합물이 이용된다. 이 이온성 화합물로서는, 바람직하게는 음이온 또는 양이온 중 어느 한쪽의 표준 전극 전위가 요오드 이온의 표준 전극 전위보다도 큰 이온성 화합물이 이용된다.

이 실시 형태에 있어서, 염색 용액에 포함되는 요오드화물의 함유량은 용매 100중량부에 대하여 바람직하게는 1중량부 ~ 40중량부이며, 보다 바람직하게는 3중량부 ~ 20중량부이다. 요오드화물로서는 상기에서 예시한 것을 이용할 수 있다. 바람직하게는 요오드화칼륨이다.

상기 산화제로서는, 양이온과 음이온으로 이루어지는 이온성 화합물을 이용하는 경우, 상기 음이온 또는 양이온의 표준 전극 전위는 바람직하게는 요오드 이온의 표준 전극 전위(0.536V)보다도 크다. 상기 음이온 또는 양이온의 표준 전극 전위는, 바람직하게는 0.55V 이상이고, 보다 바람직하게는 0.60V 이상이다. 산화제로서 바람직하게 기능할 수 있기 때문이다. 또한, 음이온 또는 양이온의 표준 전극 전위는 예컨대, 2.00V 이하이다.

상기 음이온 또는 양이온으로서는, 예컨대 Fe³⁺(0.771V), Ag⁺(0.7991V), Ag²⁺(1.980V), Au⁺(1.83V), Au³⁺(1.52V), Co³⁺(1.92V), Cu²⁺(0.559V), Mn³⁺(1.5V), Pt²⁺(1.188V) 등의 양이온, Br^3-(1.0503V), ClO₃ ^-(0.622V), ClO₂ ^-(0.681V), ClO^-(0.890V), Cr₂O₇ ^2-(1.36V), NO₃ ^-(0.835V, 0.94V, 0.9557V), MnO₄ ^-(0.56V) 등의 음이온을 들 수 있다. 바람직하게는 3가의 철 이온(Fe³⁺)이다. 3가의 철 이온은, 요오드 이온을 산화한 후, 2가의 철 이온으로서 염색 용액 중에 존재한다. 3가의 철 이온 및 2가의 철 이온은 염색 공정에서 PVA계 수지 필름에 취입될 수 있다. 이들 철 이온은 PVA를 탈수하는 작용을 갖는다. 따라서, 그 후의 공정에서 폴리요오드 이온이 PVA계 수지 필름에서 발출하는 작용을 억제할 수 있다. 그 결과, 가습 내구성이 향상된 편광자를 제공할 수 있다. 본 명세서에서, 표준 전극 전위는 표준 압력이 1atm, 25℃의 수용액에서의 값을 말한다. 표준 압력이 1atm, 25℃의 수용액에서의 표준 전극 전위는 예컨대, 전기화학편람 제6판 전기화학회편 발행원 마루젠 출판 주식회사에 기재되어 있다. 본 명세서에서는, 상기 전기화학편람에 기재된 값을 이용한다.

상기 산화제로서는, 소망하는 표준 전극 전위가 되는 전극 반응이 염색 용액 중에서 일어나는 이온성 화합물이면 되고, 임의의 적절한 화합물을 이용할 수 있다. 예컨대, 황산제2철, 염화제2철, 질산제2철 등의 Fe³⁺를 양이온으로서 포함하는 화합물, 과망간산칼륨 등의 MnO₄ ^-을 음이온으로서 포함하는 화합물, 염화구리, 황산구리 등의 Cu²⁺를 양이온으로서 포함하는 화합물 등을 들 수 있다. Fe³⁺를 포함하는 점에서, 황산제2철, 염화제2철, 및 질산제2철로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 산화제는 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다.

염색 용액에서의 산화제의 함유량은 용매 100중량부에 대하여 바람직하게는 0.1중량부 ~ 10중량부이며, 보다 바람직하게는 0.5중량부 ~ 4중량부이다. 염색 용액에서의 산화제의 함유량은, 염색 용액에 포함되는 요오드화물의 함유량에 따라 결정될 수 있다.

요오드화물과 산화제와의 몰 비는 임의의 적절한 값으로 설정할 수 있으며, 예컨대 2/1 ~ 50/1이고, 바람직하게는 10/1 ~ 50/1이다. 요오드화물과 산화제와의 몰 비가 상기의 범위 내이면, 산화제가 요오드 이온에 대한 산화제로서 충분히 기능할 수 있다.

염색 용액의 용매로서는, 임의의 적절한 용매를 이용할 수 있고, 통상적으로 물이 이용된다.

상기 염색 용액은 요오드화물 및 산화제 이외에도 임의의 적절한 다른 화합물을 포함하고 있어도 된다. 예컨대, 염색 용액은 요오드를 추가로 포함하고 있어도 된다. 염색 용액이 요오드를 더 포함하는 경우, 염색 용액에서의 요오드 함유량은 예컨대, 용매 100중량부에 대하여 1중량부 이하이다.

염색 방법으로서는, 예컨대 상기 염색 용액에 PVA계 수지 필름을 침지시키는 방법, PVA계 수지 필름에 당해 염색 용액을 도공하는 방법, 당해 염색 용액을 PVA계 수지 필름에 분무하는 방법 등을 들 수 있다. 양호하게 염색할 수 있는 점에서, 바람직하게는 염색 용액에 PVA계 수지 필름을 침지시키는 방법이다.

염색 용액의 염색 시의 액체 온도는 임의의 적절한 값으로 설정할 수 있으며, 예컨대 20℃ ~ 50℃이다. 염색 용액에 PVA계 수지 필름을 침지시키는 경우, 침지 시간은 예컨대, 1초 ~ 1분간이다.

가교 공정에서는, 통상적으로 가교제로서 붕소 화합물이 이용된다. 붕소 화합물로서는, 예컨대 붕산, 붕사 등을 들 수 있다. 바람직하게는 붕산이다. 가교 공정에서는, 붕소 화합물은 통상적으로 수용액의 형태로 이용된다.

붕산 수용액을 이용하는 경우, 붕산 수용액의 붕산 농도는 예컨대, 2중량% ~ 15중량%이며, 바람직하게는 3중량% ~ 13중량%이다. 붕산 수용액에는 요오드화칼륨 등의 요오드화물, 황산아연, 염화아연 등의 아연 화합물을 더 함유시켜도 된다.

가교 공정은, 임의의 적절한 방법에 의해 수행할 수 있다. 예컨대, 붕소 화합물을 포함하는 수용액에 PVA계 수지 필름을 침지하는 방법, 붕소 화합물을 포함하는 수용액을 PVA계 수지 필름에 도포하는 방법, 또는 붕소 화합물을 포함하는 수용액을 PVA계 수지 필름에 분무하는 방법을 들 수 있다. 붕소 화합물을 포함하는 수용액에 침지하는 것이 바람직하다.

가교에 이용하는 용액의 온도는 예컨대, 25℃ 이상이고, 바람직하게는 30℃ ~ 85℃, 더욱 바람직하게는 40℃ ~ 70℃이다. 침지 시간은 예컨대, 5초 ~ 800초 이며, 바람직하게는 8초 ~ 500초이다.

세정 공정은 물 또는 상기 요오드화물을 포함하는 수용액을 이용하여 수행된다. 대표적으로는, 요오드화칼륨 수용액에 PVA계 수지 필름을 침지시킴으로써 수행한다. 세정 공정에서의 수용액의 온도는, 예컨대 5℃ ~ 50℃이다. 침지 시간은 예컨대, 1초 ~ 300초이다.

건조 공정은, 임의의 적절한 방법에 의해 수행할 수 있다. 예컨대, 자연 건조, 송풍 건조, 감압 건조, 가열 건조 등을 들 수 있고, 가열 건조가 바람직하게 이용된다. 가열 건조를 수행하는 경우, 가열 온도는 예컨대, 30℃ ~ 100℃이다. 또한, 건조 시간은 예컨대, 10초 ~ 10분간이다.

본 발명의 편광판은 상기 편광자를 갖는다. 본 발명의 편광판은, 대표적으로는 적어도 그의 편측에 보호 필름을 적층시켜 사용된다. 보호 필름의 형성 재료로서는, 예컨대 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지, (메트)아크릴계 수지, 시클로올레핀계 수지, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 등의 에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 이들의 공중합체 수지 등을 들 수 있다.

보호 필름의 두께는 예컨대, 10㎛ ~ 100㎛이다. 보호 필름은 대표적으로는 접착층(구체적으로는, 접착제층, 점착제층)을 개재하여 편광자에 적층된다. 접착제 층은 대표적으로는 PVA계 접착제나 활성화 에너지선 경화형 접착제로 형성된다. 점착제층은 대표적으로는 아크릴계 점착제로 형성된다.

상기와 같이, 본 발명의 편광자는 기재와 PVA계 수지층과의 적층체를 이용하여 제조될 수 있다. 이 기재는, 박리되는 일 없고 편광판의 구성 요소로서 이용하여도 된다. 이 기재는 예컨대, 편광자의 보호층으로서 기능할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

열가소성 수지 기재로서, 흡수율 0.75%, Tg 75℃의 비정질의 이소프탈산 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트(IPA 공중합 PET) 필름(두께: 100㎛)을 이용하였다. 기재의 편면에 코로나 처리를 실시하고, 이 코로나 처리면에, 폴리비닐알코올(중합도 4200, 비누화도 99.2몰%) 및 아세토아세틸 변성 PVA(중합도 1200, 아세토아세틸 변성도 4.6%, 비누화도 99.0몰% 이상, 니혼합성화학공업사 제조, 상품명 '고세화이머 Z200')를 9:1의 비로 포함하는 수용액을 25℃에서 도포 및 건조하여, 두께 11㎛의 PVA계 수지층을 형성하고, 적층체를 제작하였다.

얻어진 적층체를, 텐터 연신기를 이용하여 140℃에서 적층체의 길이 방향과 직교하는 방향으로 4.5배 공중 연신하였다(연신 처리).

이어서, 적층체를, 액체 온도 30℃의 불용화 욕(물 100중량부에 대하여, 붕산을 4중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(불용화 처리).

이어서, 적층체를 30℃의 염색 용액(물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨 6.0중량부 및 황산제2철 n수화물 0.8중량부를 첨가한 수용액)에 30초간 침지시키고, 염색하였다(염색 처리). 염색 용액에서의 요오드화물과 산화제와의 몰 비는 23.5/1이었다. 또한, 염색 용액에 첨가한 황산제2철 n수화물에 대해서는, 요오드 적정에 의해 평균 6.7수화물임을 확인하였다. 따라서, 황산제2철 n수화물의 평균 분자량을 520으로 하여, 요오드화물과의 몰 비를 산출하였다.

이어서, 액체 온도 60℃의 가교 욕(물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨을 3중량부를 배합하고, 붕산을 3중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 35초간 침지시켰다(가교 처리).

그 후, 적층체를 액체 온도 25℃의 세정 욕(물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨 4중량부를 배합하여 얻어진 수용액)에 10초간 침지시켰다(세정 처리).

그 후, 60℃의 오븐에서 60초간 건조시켜, 두께 2.5㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 갖는 적층체 1을 얻었다.

[실시예 2]

두께 7㎛의 PVA계 수지층을 형성하여 적층체를 제작한 것, 염색 용액을, 물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨 15.0중량부 및 황산제2철 n수화물 2.0중량부를 첨가한 수용액(염색 용액에서의 요오드화물과 산화제와의 몰 비 = 23.5/1)으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 두께 1.5㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 갖는 적층체 2를 얻었다.

[실시예 3]

염색 용액을, 물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨 3.8중량부 및 황산제2철 n수화물 0.5중량부를 첨가한 수용액(염색 용액에서의 요오드화물과 산화제와의 몰 비 = 23.8/1)으로 한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여, 두께 1.5㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 갖는 적층체 3을 얻었다.

[실시예 4]

두께 6㎛의 PVA계 수지층을 형성하여 적층체를 제작한 것, 염색 용액을, 물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨 12.0중량부 및 황산제2철 n수화물 1.6중량부를 첨가한 수용액(염색 용액에서의 요오드화물과 산화제와의 몰 비 = 23.5/1)으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 두께 1.2㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 갖는 적층체 4를 얻었다.

[실시예 5]

두께 5㎛의 PVA계 수지층을 형성하여 적층체를 제작한 것, 염색 용액을, 물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨 15.0중량부 및 황산제2철 n수화물 2.0중량부를 첨가한 수용액(염색 용액에서의 요오드화물과 산화제와의 몰 비 = 23.5/1)으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 두께 1.0㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 갖는 적층체 5를 얻었다.

[실시예 6]

두께 4㎛의 PVA계 수지층을 형성하여 적층체를 제작한 것 이외에는 실시예 5와 동일하게 하여, 두께 0.8㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 갖는 적층체 6을 얻었다.

[실시예 7]

두께 3.6㎛의 PVA계 수지층을 형성하여 적층체를 제작한 것, 염색 용액을, 물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨 22.5중량부 및 황산제2철 n수화물 3.0중량부를 첨가한 수용액(염색 용액에서의 요오드화물과 산화제와의 몰 비 = 23.5/1)으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 두께 0.6㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 갖는 적층체 7을 얻었다.

[실시예 8]

두께 13.0㎛의 PVA계 수지층을 형성하여 적층체를 제작한 것, 염색 용액을, 물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨 5.3중량부 및 황산제2철 n수화물 0.7중량부를 첨가한 수용액(염색 용액에서의 요오드화물과 산화제와의 몰 비 = 23.7/1)으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 두께 3㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 갖는 적층체 8을 얻었다.

[실시예 9]

실시예 1과 동일하게 하여, 두께 11㎛의 PVA계 수지층을 형성하고, 적층체를 제작하였다.

얻어진 적층체를, 115℃의 오븐 내에서 원주 속도가 상이한 롤 사이에서 길이 방향으로 2.0배로 자유단 1축 연신하였다(공중 연신).

이어서, 적층체를, 액체 온도 30℃의 불용화 욕(물 100중량부에 대하여 붕산을 3중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(불용화 처리).

이어서, 적층체를 30℃의 염색 용액(물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨 4.5중량부 및 황산제2철 n수화물 0.6중량부를 첨가한 수용액)에 30초간 침지시켜, 염색하였다(염색 처리). 염색 용액에서의 요오드화물과 산화제와의 몰 비는 23.5/1이었다.

이어서, 액체 온도 30℃의 가교 욕(물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨을 3중량부, 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, 요오드화칼륨을 5중량부 배합하여 얻어진 수용액)에 침지시키면서, 원주 속도가 상이한 롤 사이에서 길이 방향으로 2.7배로 1축 연신을 수행하였다(수중 연신).

그 후, 적층체를 액체 온도 30℃의 세정 욕(물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨을 4중량부를 배합하여 얻어진 수용액)에 10초간 침지시킨 후, 60℃의 온풍으로 60초간 건조시켰다(세정·건조 공정).

이와 같이 하여, 수지 기재 상에 두께 5㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 갖는 적층체 9를 형성하였다.

[실시예 10]

염색 용액을, 물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨 12.0중량부 및 고체 요오드 1.0중량부를 첨가한 수용액으로 한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여, 두께 1.2㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 갖는 적층체 10을 얻었다.

(비교예 1)

염색 용액을, 물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨 3.0중량부 및 황산제2철 n수화물 0.4중량부를 첨가한 수용액(염색 용액에서의 요오드화물과 산화제와의 몰 비 = 23.5/1)으로 한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여, 두께 1.5㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 갖는 적층체 C1을 얻었다.

(비교예 2)

염색 용액을, 물 100중량부에 대하여 요오드화칼륨 3.4중량부 및 황산제2철 n수화물 0.4중량부를 첨가한 수용액(염색 용액에서의 요오드화물과 산화제와의 몰 비 = 26.6/1)으로 한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여, 두께 1.5㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 갖는 적층체 C2을 얻었다.

실시예 1 ~ 10 및 비교예 1 ~ 2에서 얻어진 적층체를 이용하여, PVA계 수지층(편광자)의 단체 투과율, 요오드 함유량, 철 함유량, 편광도 및 가습 내구성을 이하의 방법에 의해 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

1. 단체 투과율

적분구 부착 분광광도계(니혼분광주식회사 제조, 제품명: V7100)를 이용하여 적층체의 단체 투과율을 측정하였다.

2. 요오드화물 및 요오드화 화합물 함유량

실시예 및 비교예에서 얻어진 적층체로부터 기재를 박리하였다. 실시예 및 비교예에서 얻어진 편광자에 대하여 형광 X선 분석 장치(리가쿠사 제조, 상품명 'ZSX100E', 측정경: Φ 10mm)를 이용하여 형광 X선 강도(kcps)를 측정하였다. 측정 조건은 이하와 같다.

또한, 이들 편광자의 두께(㎛)를 분광 막두께 측정기(오오츠카덴시사 제조, 상품명 'MCPD-3000')를 이용하여 측정하였다. 얻어진 형광 X선 강도와 두께에서 하기 식을 이용하여 요오드 함유량(중량%)을 구하였다.

(요오드 함유량) = 18.2 × (형광 X선 강도)/(편광자 두께)

· 분석 장비: 리가쿠전기공업사 제조, 형광 X선 분석 장치(XRF), 제품명 'ZSX100e'

· 측정 샘플: 직경 10mm의 원형 샘플

· 대음극: 로듐

· 분광 결정: 불화리튬

· 여기광 에너지: 40kV-90mA

· 요오드 측정선: I-LA

· 정량법: FP 법

· 2θ 각 피크: 103.078deg(요오드), 136.847deg(칼륨)

· 측정 시간: 40초

3. 철 함유량

실시예 및 비교예에서 얻어진 적층체로부터 기재를 박리하고, 샘플로서 이용하였다. 이 샘플 1.00mg을 테플론(등록 상표) 용기에 채취하고, 질산 10mL를 첨가하고, 긴밀하게 마개[密栓]를 하였다. 이어서, 분해 장치(안톤펄사 제품, 제품명: Multiwave 3000)를 이용하여, 마이크로파를 조사하여, 최고 230℃에서 가압 산 분해를 수행하였다. 완전 분해 후, 초순수를 첨가하여 20mL로 일정 부피로 하였다. 적절히 희석한 후, ICP-MS를 이용하여 철(Fe)을 정량하였다. 분석에 이용한 ICP-MS에 대해서는, 이하와 같다.

ICP-MS: 퍼킨 엘머사 제조, 제품명: ELAN DRC II

분석 원소(m/z): Fe(57)

DRC 모드: ON

4 . 편광도의 측정 방법

자외선/가시광선 분광광도계(니혼분광주식회사 제조, 제품명: V7100)를 이용하여, 박형 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, Tp와 Tc는 JIS Z8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 측정하여 시감도 보정을 수행한 Y 값이다. 또한, 박형 편광자의 기재에 반사 특성이나 광 산란성, 색상 조정 등의 투과율에 영향을 주는 기능이 부여되어 있는 경우에는, 요오드를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지층만을 측정하였다.

5. 가습 내구성 평가

각 실시예 및 비교예에 의해 얻어진 적층체의 편광자 측에, 두께 20㎛의 아크릴 점착제층을 개재하여, 두께 1.3mm의 무 알칼리 유리를 첩합하였다. 그 후, 65℃, 90% RH의 항온 항습기에 500시간 투입하여 가습 내구성을 평가하였다. 투입 전과 투입 후의 편광자의 편광도를, 상기 편광도의 측정 방법과 동일하게 측정하고, 편광도의 변화량 = (투입 전의 편광도 - 투입 후의 편광도)를 구하였다.

[표 1]

실시예에서 얻어진 편광자는 12.5중량% 이상의 높은 요오드 함유량이었다. 또한, 초박형의 편광자인 실시예 2 ~ 7의 편광자도 우수한 편광도를 가지고 있었다. 또한, 철을 500ppm 이상 포함하는 실시예 1 ~ 7의 편광자는, 가습 내구성이 우수하였다.

본 발명의 편광자는, 액정 텔레비젼, 액정 디스플레이, 휴대 전화, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 휴대용 게임기, 자동차 네비게이션, 복사기, 프린터, 팩스, 시계, 전자 레인지 등의 액정 패널에 폭넓게 적용시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성되는 편광자로서, 상기 편광자의 요오드 함유량이 12.5중량% 이상이고,
   두께가 10㎛ 이하이며, 철 원소의 함유량이 500ppm 이상인, 편광자.
2. 제1항에 있어서,
   투과율이 45% 이하이고, 또한 편광도가 99% 이상인, 편광자.
3. 제1항 또는 제2항에 기재된 편광자를 포함하는, 편광판.
4. 삭제
5. 삭제