KR20060080540A

KR20060080540A - 편광 필름의 제조 방법, 편광판 및 광학 적층체

Info

Publication number: KR20060080540A
Application number: KR1020060000481A
Authority: KR
Inventors: 게이지 아미타니; 고지 마츠모토
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2006-01-03
Publication date: 2006-07-10
Also published as: CN1800881B; CN1800881A; JP2006189559A; JP4581689B2; TWI459053B; TW200638073A; KR101226825B1

Abstract

본 발명은 보다 얼룩이 적고, 막 두께가 균일한 편광 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

폴리비닐 알코올계 필름을 팽윤 처리, 염색 처리, 붕산 처리, 수세 처리 및 건조 처리 순으로 처리하고, 이 처리 공정 중 적어도 2 처리 공정에서 필름 반송하는 2개의 닙롤 사이에 주속차를 부여하고 필름을 연신하여 편광 필름을 제조하는 방법에서, 붕산 처리 공정에서 필름을 붕산 용액에 침지시킬 때 롤에 비접촉 상태로 침지시키고, 필름을 침지한 후 붕산 용액 중에서 처음 롤에 접촉하기까지의 시간이 0.4∼5초인 것을 특징으로 한다.

편광 필름, 편광판

Description

편광 필름의 제조 방법, 편광판 및 광학 적층체{METHOD FOR PRODUCING A POLARIZING FILM, AND A POLARIZING PLATE AND AN OPTICAL LAMINATED BODY}

본 발명은 보다 얼룩이 적고, 막 두께가 균일한 편광 필름의 제조 방법, 얻어지는 편광 필름의 적어도 한면에 보호 필름을 적층한 편광판, 또한 위상차 필름, 휘도 향상 필름, 시야각 개량 필름 및 반투과 반사 필름 중 어느 하나가 단독 또는 복수 접합되어 이루어지는 광학 적층체에 관한 것이다.

편광 필름으로서는, 종래부터, 폴리비닐 알코올계 필름에 이색성 색소를 흡착 배향시킨 것이 이용되고 있다. 즉, 요오드를 이색성 색소로 하는 요오드계 편광 필름이나 이색성 염료를 이색성 색소로 하는 염료계 편광 필름 등이 알려져 있다. 이들 편광 필름은, 통상 이의 적어도 한면, 바람직하게는 양면에 폴리비닐 알코올계 수지의 수용액으로 이루어지는 접착제를 통해 트리아세틸 셀룰로오스 등의 보호 필름을 접합하여 편광판으로 된다.

편광 필름의 제조 방법으로서 닙롤, 가이드롤을 사용하고, 폴리비닐 알코올계 필름을 물에 침지시켜 팽윤시킨 후, 상기 이색성 색소로 염색하고, 이를 연신하고, 이어서 요오드를 필름에 정착시키기 위해 폴리비닐 알코올계 필름을 붕산 처리 하고, 수세한 후, 건조하는 방법이 알려져 있다. 이 때, 처리욕 전후의 닙롤에 주속차를 부여하여 필름을 연신하고, 가이드롤에 의해 필름의 반송 방향을 변경하여, 처리액에의 필름의 도입, 추출을 행하고 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).

최근, 편광 필름이 사용되는 액정 표시 장치의 고품위화에 따라, 종래 방법으로 얻어지는 편광 필름보다 얼룩이 적고, 막 두께가 균일한 편광 필름이 요구되고 있다.

[특허 문헌 1] 특허 공개 평10-170721호 공보

본 발명이 해결하고자 하는 주된 과제는 보다 얼룩이 적고, 막 두께가 균일한 편광 필름을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 보다 얼룩이 적고, 막 두께가 균일한 편광 필름을 제조하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 붕산 처리 공정에서 필름을 붕산 용액에 침지시킬 때, 롤에 비접촉 상태로 침지시키고, 필름을 침지한 후 붕산 용액 중에서 처음 롤에 접촉하기까지의 시간을 0.4∼5초로 하면, 보다 얼룩이 적고, 막 두께가 균일한 편광 필름을 얻을 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 편광 필름의 제조 방법은 폴리비닐 알코올계 필름을 팽윤 처리, 염색 처리, 붕산 처리, 수세 처리 및 건조 처리 순으로 처리하고, 이 처리 공정 중 적어도 2 처리 공정에서 필름 반송하는 2개의 닙롤 사이에 주속차를 부여하고 필름을 연신하여 편광 필름을 제조하는 방법에서, 붕산 처리 공정에서 필름을 붕산 용액에 침지시킬 때, 롤에 비접촉 상태로 침지시키고, 필름을 침지한 후 붕산 용액 중에서 처음 롤에 접촉하기까지의 시간이 0.4∼5초인 것을 특징으로 한다.

필름을 침지한 후 붕산 용액 중에서 처음 롤에 접촉하기까지의 시간은 바람직하게는 0.5∼3초이다.

또한, 붕산 용액의 온도는 50∼85℃가 바람직하다.

또한, 본 발명의 편광판은 상기와 같이 하여 얻어지는 편광 필름의 적어도 한면에 보호 필름을 접합한 것이다. 이 보호 필름은 위상차 필름, 휘도 향상 필름, 시야각 개량 필름 및 반투과 반사 필름 중 어느 하나의 기능을 갖추고 있더라도 좋다. 또한, 본 발명의 광학 적층체는 적어도 한면에 보호 필름을 접합한 상기 편광판에 위상차 판, 휘도 향상 필름, 시야각 개량 필름 및 반투과 반사판으로부터 선택되는 적어도 1종을 접합한 것이다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서의 폴리비닐 알코올계 필름을 형성하는 폴리비닐 알코올계 수지는 통상 폴리초산 비닐계 수지를 비누화한 것이 예시된다. 비누화도로서는 약 85 몰% 이상, 바람직하게는 약 90 몰% 이상, 보다 바람직하게는 약 99∼100 몰%이다. 폴리초산 비닐계 수지로서는 초산비닐의 단독 중합체인 폴리초산 비닐 외에, 초산 비닐과 이에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체, 예컨대 에틸렌-초산 비닐 공중합체 등을 들 수 있다. 공중합 가능한 다른 단량체로서는 예컨대, 불포화 카르복실산류, 올레핀류, 비닐 에테르류, 불포화 술폰산류 등을 들 수 있다. 폴리비닐 알코올계 수지의 중합도로서는 약 1,000∼10,000, 바람직하게는 약 1,500∼5,000 정도이다.

이들 폴리비닐 알코올계 수지는 변성되어 있더라도 좋으며, 예컨대 알데히드류로 변성된 폴리비닐 포르말, 폴리비닐 아세탈, 폴리비닐 부티랄 등도 사용할 수 있다. 통상 편광 필름 제조의 시작 재료로서는 두께가 약 20∼100 ㎛, 바람직하게는 약 30∼80 ㎛의 폴리비닐 알코올계 수지 필름의 미연신 필름을 이용한다. 공업적으로는 필름의 폭은 약 1500∼4000 mm가 실용적이다.

이 미연신 필름을 팽윤 처리, 염색 처리, 붕산 처리, 수세 처리 순으로 처리하고, 마지막으로 건조하여 얻어지는 폴리비닐 알코올계 편광 필름의 두께는, 예컨대 약 5∼50 ㎛ 정도이다.

본 발명의 편광 필름은 이색성 색소를 흡착 배향시킨 폴리비닐 알코올계 일축 연신 필름이지만, 그 제작 방법으로는 크게 나눠 2개의 제조 방법이 있다. 하나는 폴리비닐 알코올계 필름을 공기 혹은 불활성 가스 중에서 일축 연신 후, 팽윤 처리, 염색 처리, 붕산 처리 및 수세 처리 순으로 용액 처리하고, 마지막으로 건조하는 방법이다.

다른 하나는 미연신 폴리비닐 알코올계 필름을 수용액으로 팽윤 처리, 염색 처리, 붕산 처리 및 수세 처리 순으로 용액 처리하고, 붕산 처리 공정 및/또는 그 전의 공정에서 습식으로써 일축 연신하고, 마지막으로 건조하는 방법이다.

본 발명에서 어느 방법이라도, 일축 연신은 복수의 공정에서 행한다. 연신 방법은 공지한 방법을 채용할 수 있고, 예컨대 필름을 반송하는 2개의 닙롤 사이에 주속차를 내어 연신하는 롤간 연신, 특허 제2731813호 공보에 기재한 열롤 연신법, 텐터 연신법 등이 있다. 또한, 기본적으로 공정 순서는 상기한 바와 같지만 처리욕의 수나 처리 조건 등에 제약은 없다.

또한, 상기 공정에 기재되어 있지 않은 공정을 다른 목적으로 삽입하는 것도 자유인 것은 물론이다. 이 공정의 예로서, 붕산 처리 후에 붕산을 함유하지 않는 요오드화물 수용액에 의한 침지 처리(요오드화물 처리) 또는 붕산을 함유하지 않는 염화아연 등을 함유하는 수용액에 의한 침지 처리(아연 처리) 공정 등을 들 수 있다.

팽윤 공정은 필름 표면의 이물 제거, 필름 중의 가소제 제거, 다음 공정에서의 이염색성 부여, 필름의 가소화 등의 목적으로 행해진다. 처리 조건은 이들 목적을 달성할 수 있는 범위이면서 기재 필름의 극단적인 용해, 실투(devitrification) 등의 문제점이 발생하지 않는 범위에서 결정된다. 미리 기체 중에서 연신한 필름을 팽윤시키는 경우에는, 예컨대 약 20∼70℃, 바람직하게는 약 30∼60℃의 수용액에 필름을 침지하여 행해진다. 필름의 침지 시간은 약 30∼300초, 더 바람직하게는 약 60∼240초 정도이다. 처음부터 미연신의 원반 필름을 팽윤시키는 경우에는, 예컨대 약 10∼50℃, 바람직하게는 약 20∼40℃의 수용액에 필름을 침지하여 행해진다. 필름의 침지 시간은 약 30∼300초, 더 바람직하게는 약 60∼240초 정도이다.

팽윤 처리 공정에서는 필름이 폭 방향으로 팽윤하여 필름에 주름이 들어가는 등의 문제가 발생하기 쉽기 때문에, 폭 확대 롤(익스펜더 롤), 스파이럴 롤, 크라운 롤, 크로스 가이더, 밴드 바, 텐터 클립 등 공지한 폭 확대 장치로 필름의 주름 을 취하면서 필름을 반송하는 것이 바람직하다. 욕 중의 필름 반송을 안정화시킬 목적으로 팽윤욕 중에서의 물의 흐름을 수중 샤워로 제어하거나, EPC 장치(Edge Position Control 장치: 필름의 단부를 검출하여 필름의 사행을 방지하는 장치) 등을 병용하는 것도 유용하다. 본 공정에서는 필름의 주행 방향으로도 필름이 팽윤 확대되는 것, 반송 방향의 필름의 느슨함을 없애기 위해, 예컨대 처리조 전후의 반송 롤의 속도를 컨트롤하는 등의 수단을 도모하는 것이 바람직하다. 또한, 사용하는 팽윤 처리욕은 순수 외, 붕산(특허 공개 평10-153709호 공보에 기재), 염화물(특허 공개 평06-281816호 공보에 기재), 무기산, 무기염, 수용성 유기 용매, 알코올류 등을 약 0.01∼10 중량%의 범위에서 첨가한 수용액도 사용 가능하다.

이색성 색소에 의한 염색 공정은 필름에 이색성 색소를 흡착, 배향시키는 등의 목적으로 행해진다. 처리 조건은 이들 목적을 달성할 수 있는 범위이면서, 기재 필름이 극단적인 용해, 실투 등의 문제점이 발생하지 않는 범위에서 결정된다. 이색성 색소로서 요오드를 이용하는 경우, 예컨대 약 10∼45℃, 바람직하게는 약 20∼35℃의 온도이면서, 중량비에서 요오드/KI/물 = 약 0.003∼0.2/약 0.1∼10/100의 농도로 약 30∼600초, 바람직하게는 약 60∼300초 침지 처리한다. 요오드화 칼륨 대신에 다른 요오드화물, 예컨대 요오드화 아연 등을 이용하더라도 좋다. 또한, 다른 요오드화물을 요오드화 칼륨과 병용하더라도 좋다. 또한, 요오드화물 이외의 화합물, 예컨대 붕산, 염화아연, 염화코발트 등을 공존시키더라도 좋다. 붕산을 첨가하는 경우, 요오드를 함유하는 점에서 하기의 붕산 처리와 구별된다. 물 100 중량부에 대하여, 요오드를 약 0.003 중량부 이상 함유하고 있는 것이라면 염색조로 간 주된다.

이색성 색소로서 수용성 이색성 염료를 이용하는 경우, 예컨대 약 20∼80℃, 바람직하게는 약 30∼70℃의 온도이면서, 중량비로 이색성 염료/물 = 약 0.001∼0.1/100의 농도로 약 30∼600초, 바람직하게는 약 60∼300초 침지 처리한다. 사용하는 이색성 염료의 수용액은 염색조제 등을 갖고 있더라도 좋고, 예컨대 황산 나트륨 등의 무기염, 계면 활성제 등을 함유하고 있더라도 좋다. 이색성 염료는 단독으로도 좋고, 2종류 이상의 이색성 염료를 동시에 이용할 수도 있다.

상기한 바와 같이 염색조에서 필름을 연신시키더라도 좋다. 연신은 염색조의 전후의 닙롤에 주속차를 갖게 하는 등의 방법으로 행해진다. 또한, 팽윤 공정과 마찬가지로, 폭 확대 롤(익스펜더 롤), 스파이럴 롤, 크라운 롤, 크로스 가이더, 밴드 바 등을 염색욕 중 및/또는 욕 출입구에 설치할 수도 있다.

붕산 처리는 물 100 중량부에 대하여 붕산을 약 1∼10 중량부 함유하는 수용액에 이색성 색소로 염색한 폴리비닐 알코올계 필름을 침지함으로써 행해진다. 이색성 색소가 요오드인 경우, 요오드화물을 약 1∼30 중량부 함유시키는 것이 바람직하다.

요오드화물로서는 요오드화칼륨, 요오드화아연 등을 들 수 있다. 또한, 요오드화물 이외의 화합물. 예컨대 염화아연, 염화코발트, 염화지르코늄, 티오황산나트륨, 아황산칼륨, 황산나트륨 등을 공존시키더라도 좋다.

이 붕산 처리는 가교에 의한 내수화나 색상 조정(푸르스름해지는 것을 방지하는 등) 등을 위해 실시된다. 가교에 의한 내수화를 위한 경우에는, 필요에 따라 서 붕산 이외 또는 붕산과 함께 글리옥살, 글루타르 알데히드 등의 가교제도 사용할 수 있다.

또한, 내수화를 위한 붕산 처리를 내수화 처리, 가교 처리, 고정화 처리 등의 명칭으로 호칭하는 경우도 있다. 또한, 색상 조정을 위한 붕산 처리를 보색 처리, 재염색 처리 등의 명칭으로 호칭하는 경우도 있다.

이 붕산 처리는 그 목적에 따라서, 붕산 및 요오드화물의 농도, 처리욕의 온도를 적절하게 변경하여 행해진다.

내수화를 위한 붕산 처리, 색상 조정을 위한 붕산 처리는 특별히 구별되는 것은 아니지만, 하기의 조건으로 실시된다.

원반 필름을 팽윤, 염색, 붕산 처리하는 경우에 붕산 처리가 가교에 의한 내수화를 목적으로 하고 있을 때는 물 100 중량부에 대하여 붕산을 약 3∼10 중량부, 요오드화물을 약 1∼20 중량부 함유하는 붕산 처리욕을 사용하고, 통상 약 50∼70℃, 바람직하게는 약 55∼65℃의 온도로 행해진다. 침지 시간은 통상 약 30∼600초 정도, 바람직하게는 약 60∼420초, 보다 바람직하게는 약 90∼300초이다.

또한, 미리 연신한 필름을 염색, 붕산 처리하는 경우 붕산 처리욕의 온도는, 통상 약 50∼85℃, 바람직하게는 약 55∼80℃이다.

내수화를 위한 붕산 처리 후, 색상 조정을 위한 붕산 처리를 하더라도 좋다. 예컨대 이색성 염료가 요오드인 경우, 이 목적을 위해서는 물 100 중량부에 대해서 붕산을 약 1∼5 중량부, 요오드화물을 약 3∼30 중량부 함유하는 붕산 처리욕을 사용하고, 통상 약 10∼45℃의 온도로 행해진다. 침지 시간은 통상 약 3∼300초 정 도, 바람직하게는 약 10∼240초이다.

색상 조정을 위한 붕산 처리는 내수화를 위한 붕산 처리에 비해 통상 낮은 붕산 농도, 높은 요오드화물 농도, 낮은 온도로 행해진다.

이들 붕산 처리는 복수의 공정에서 행해지더라도 좋고, 통상 2∼5의 공정에서 행해지는 것이 많다. 이 경우, 사용하는 각 붕산 처리조의 수용액 조성, 온도는 상기한 범위 내에서 동일하더라도, 혹은 다르더라도 좋다. 상기 내수화를 위한 붕산 처리, 색상 조정을 위한 붕산 처리를 각각 복수의 공정에서 행하더라도 좋다.

붕산 처리 공정에서도 염색 공정과 마찬가지로 필름을 연신하더라도 좋다. 최종적인 적산 연신 배율은 약 4.5∼7.0배, 바람직하게는 약 5.0∼6.5배이다.

붕산 처리 후, 수세 처리된다. 수세 처리는, 예컨대 내수화 및/또는 색조 조정을 위해 붕산 처리한 폴리비닐 알코올계 필름을 물에 침지, 물을 샤워로서 분무, 또는 침지와 분무를 병용함으로써 행해진다. 수세 처리에서의 물의 온도는 통상 약 2∼40℃ 정도로, 침지 시간은 약 2∼120초 정도인 것이 좋다.

수세 후의 건조는, 건조로 중에서 약 40∼100℃의 온도로 약 60∼600초 행해진다.

연신 처리 후의 각각의 공정에서, 필름의 장력이 각각 실질적으로 일정하게 되도록 장력을 제어하더라도 좋다.

염색 처리 공정에서 연신을 종료한 경우, 이후의 붕산 처리 공정 및 수세 처리 공정에서 장력을 제어한다. 염색 처리 공정의 전(前) 공정에서 연신이 종료되어 있는 경우에는 염색 처리 공정 및 붕산 처리 공정을 포함하는 이후의 공정에서 장 력을 제어한다.

붕산 처리 공정이 복수의 붕산 처리 공정에서 이루어지는 경우에는 처음 또는 처음부터 2단째까지의 붕산 처리 공정에서 상기 필름을 연신하고, 연신 처리를 행한 붕산 처리 공정의 다음 붕산 처리 공정에서 수세 공정까지의 각각의 공정에서 장력을 제어하거나, 처음부터 3단째까지의 붕산 처리 공정에서 상기 필름을 연신하고, 연신 처리를 행한 붕산 처리 공정의 다음 붕산 처리 공정에서 수세 공정까지의 각각의 공정에서 장력을 제어하는 것이 바람직하지만, 공업적으로는 처음 또는 처음부터 2단째까지의 붕산 처리 공정에서 상기 필름을 연신하고, 연신 처리를 행한 붕산 처리 공정의 다음 붕산 처리 공정에서 수세 공정까지의 각각의 공정에서 장력을 제어하는 것이 보다 바람직하다.

붕산 처리 후에 상기한 요오드화물 처리 또는 아연 처리를 행하는 경우에는, 이들 공정에 관해서도 장력을 제어한다.

각각의 공정에서의 장력은 동일하더라도 좋고, 다르더라도 좋다.

장력 제어에서의 필름에의 장력은 특별히 한정되는 것이 아니라, 단위 폭 당, 약 150∼2000 N/m, 바람직하게는 약 600∼1500 N/m의 범위 내에서 적절히 설정된다. 장력이 약 150 N/m을 밑돌면, 필름에 주름 등이 생기기 쉬워진다. 한편, 장력이 약 2000 N/m을 넘으면, 필름의 파단이나 베어링의 마모에 의한 저수명화 등의 문제가 생긴다. 또한, 이 단위 폭 당의 장력은 그 공정의 입구 부근의 필름 폭과 장력 검출기의 장력치로부터 산출한다.

또한, 장력을 제어한 경우에 불가피하게 약간 연신·수축되는 경우가 있지 만, 본 발명에서는 연신 처리에 포함시키지 않는다.

본 발명에 있어서, 붕산 처리 공정에서 필름을 붕산 용액에 침지시킬 때, 롤에 비접촉 상태로 침지시킨다. 롤에 접촉시켜 행하면 얼룩이 발생하고, 또한 필름 폭 방향의 막층이 불균일하게 된다. 또한, 필름이 침지된 후 붕산 용액 중에서 처음 롤에 접촉하기까지의 시간을 0.4∼5초, 바람직하게는 0.5∼3초로 한다. 이 시간은 롤의 배치 위치, 필름의 반송 속도를 감안하여 조정된다.

이 롤에 접촉하기까지의 시간이 지나치게 짧으면 얼룩이 발생하고, 또한 필름 폭 방향의 막 두께가 불균일하게 되며, 지나치게 길면 주름이 발생하고, 막 두께가 불균일하게 된다.

얼룩이 있는 편광 필름에 보호 필름을 접착하여 편광판으로 한 경우, 마찬가지로 얼룩이 보여 바람직하지 못하다. 막 두께가 불균일하거나, 주름이 있는 편광 필름을 편광판으로 한 경우는 깨지기 쉬어지고, 내구성에 뒤떨어져 바람직하지 못하다.

붕산 용액 중에서 처음 접촉하는 롤을 포함하고, 본 발명에서 사용되는 닙롤 및 가이드롤로서, 고무롤, 스테인레스 스틸제 연마롤 및 스펀지 고무롤이 사용된다.

고무롤로서는 NBR 등으로 이루어지고. 그 경도가 JIS K 6301의 시험 방법으로 측정한 JIS 쇼어 C 스케일로 약 60∼90°, 바람직하게는 약 70∼80°, 표면 조도가 JIS B 0601(표면 조도)의 조도 곡선의 국부산정의 평균 간격(S)으로 나타내어 약 0.1∼5 S, 바람직하게는 약 0.5∼1인 것이 바람직하다.

스테인레스 스틸제 연마롤로서는 SUS304, SUS316 등으로 이루어지고, 막 두께의 균일화를 도모한 후, 그 표면 조도가 JIS B 0601(표면 조도)의 조도 곡선의 국부산정의 평균 간격(S)으로 나타내어 약 0.2∼1.0 S인 것이 바람직하고, 또한 그 같은 마찰 계수가 약 0.1∼0.4, 바람직하게는 약 0.15∼0.35인 것이 바람직하다. 본 발명에서의 같은 마찰 계수는 JIS K 7125의 시험 방법에 준거하여 폴리비닐 알코올계 필름과 수중에서 측정한 값으로 나타낸다.

스펀지 고무롤로서는 스펀지의 경도가 JIS K 6301의 시험 방법으로 측정한 JIS 쇼어 C 스케일로 약 20∼60°, 바람직하게는 약 25∼50°, 밀도가 약 0.4∼0.6 g/cm³, 바람직하게는 약 0.42∼0.57 g/cm³및 표면 조도가 JIS B 0601(표면 조도)의 조도 곡선의 국부산정의 평균 간격(S)으로 나타내어 약 10∼30 S, 바람직하게는 약 15∼25 S인 것이 바람직하다.

처리액 중의 가이드롤이 폭 확대 롤인 경우, 이를 스펀지 고무 폭 확대 롤로 하는 것이 바람직하다. 특히 팽윤 처리 공정에서 스펀지 고무 폭 확대 롤을 이용하는 것이 바람직하다. 팽윤 처리 공정에서는 폴리비닐 알코올계 필름은 욕액 흡수에 의해 길이와 폭 양방향으로 팽윤하지만, 특히 폭 방향의 팽윤이 종식하지 않은 채로 장력을 걸면 롤상에서 주름이나 접힘 현상이 발생한다. 스펀지 고무 폭 확대 롤을 사용하면, 그 경량성으로부터 필름에 거는 장력을 대폭 저하시키는 것이 가능해지고, 동시에 그 높은 표면 조도에 기초하는 필름 파지력의 높이로부터 낮은 장력이더라도 충분한 폭 확대력을 발휘할 수 있으며, 또한 폭 확대 롤의 또 하나의 역할인 사행 방지 기능도 최대한 발휘하여 주름이 적어지고 접힘 현상이 없어진다. 스펀지 고무 폭 확대 롤의 사용은 팽윤 처리에 한하는 것이 아니라, 다른 처리에서도 사용 가능하다.

이와 같이 하여 제조된 편광 필름의 적어도 한면에 보호 필름을 접착제로 접합하여 편광판을 얻을 수 있다.

보호 필름으로서는, 예컨대, 트리아세틸 셀룰로오스나 디아세틸 셀루로오스와 같은 아세틸 셀룰로오스계 수지로 이루어지는 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트나 폴리에틸렌 나프타레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 수지로 이루어지는 필름, 폴리카보네이트계 수지로 이루어지는 필름, 시클로올레핀계 수지로 이루어지는 필름을 들 수 있다. 시판의 열가소성 시클로올레핀계 수지로서는, 예컨대 독일의 티코나(Ticona)사에서 판매하고 있는 「토파스」(Topas)(상표 등록), 제이에스알(주)에서 판매하고 있는 「아튼」(상표 등록), 일본 제온(주)에서 판매하고 있는 「제오노아」나 「제오넥스」(모두 상표 등록), 미쓰이 화학(주)에서 판매하고 있는 「아펠」(상표 등록) 등이 있다. 이러한 시클로올레핀계 수지를 제막한 것을 보호 필름으로 하게 되지만, 제막에는 용제 캐스트법, 용융 압출법 등, 공지한 방법이 적절하게 이용되고 있다. 제막된 시클로올레핀계 수지 필름도 시판되고 있고, 예컨대 세키스이 화학 공업(주)에서 판매하고 있는 「에스시너」나「SCA40」 등이 있다.

보호 필름의 두께는 얇은 것이 바람직하지만, 지나치게 얇으면 강도가 저하되고, 가공성에 뒤떨어지게 되며, 한편 지나치게 두꺼우면 투명성이 저하되거나, 적층 후에 필요한 양생 시간이 길어지는 등의 문제가 발생한다. 따라서, 보호 필름 의 적당한 두께는, 예컨대 약 5∼200 ㎛ 정도이며, 바람직하게는 약 10∼150 ㎛, 보다 바람직하게는 약 20∼100 ㎛이다.

접착제와 편광 필름 및/또는 보호 필름과의 접착성을 향상시키기 위해, 편광 필름 및/또는 보호 필름에 코로나 처리, 화염 처리, 플라즈마 처리, 자외선 조사, 프라이머 도포 처리, 비누화 처리 등의 표면 처리를 행하더라도 좋다.

보호 필름에는 안티글래어 처리, 안티리플렉션 처리, 하드 코트 처리, 대전 방지 처리, 오염 방지 처리 등의 표면 처리가 단독 또는 조합되어 실시되고 있더라도 좋다. 또한, 보호 필름 및/또는 보호 필름 표면 보호층은 벤조페논계 화합물, 벤조 트리아졸계 화합물 등의 자외선 흡수제나, 페닐 포스페이트계 화합물, 프탈산 에스테르 화합물 등의 가소제를 갖고 있더라도 좋다.

이러한 보호 필름은 편광 필름의 한면에 접합되더라도 좋고, 양면에 접합되더라도 좋다.

편광 필름과 보호 필름이란, 수용매계 접착제, 유기 용매계 접착제, 핫멜트계 접착제, 무용제계 접착제 등의 접착제를 이용하여 적층된다. 수용매계 접합제로서는 예컨대 폴리비닐 알코올계 수지 수용액, 수계 이액형 우레탄계 에멀젼 접착제 등, 유기 용매계 접착제로서는 예컨대 이액형 우레탄계 접착제 등, 무용제계 접착제로서는 예컨대 일액형 우레탄계 접착제 등을 각각 들 수 있다. 편광 필름과의 접착면을 비누화 처리 등으로 친수화 처리된 아세틸 셀루로오스계 필름을 보호 필름으로서 이용하는 경우, 폴리비닐 알코올계 수지 수용액이 접착제로서 적합하게 이용된다.

접착제로서 이용하는 폴리비닐 알코올계 수지에는 초산비닐의 단독 중합체인 폴리초산 비닐을 비누화 처리하여 얻어지는 비닐알코올 호모폴리머 외에, 초산비닐과 이것에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체를 비누화 처리하여 얻어지는 비닐 알코올계 공중합체, 또한 이들 수산기를 부분적으로 변성한 변성 폴리비닐 알코올계 중합체 등이 있다. 이 접착제에는 다가 알데히드, 수용성 에폭시 화합물, 멜라민계 화합물 등을 첨가제로서 이용하더라도 좋다.

편광 필름과 보호 필름을 접합하는 방법은 특별히 한정되는 것이 아니라, 예컨대 편광 필름 또는 보호 필름의 표면에 접착제를 균일하게 도포하고, 도포면에 다른 한 쪽 필름을 포개어서 롤 등에 의해 접합시켜 건조하는 방법 등을 들 수 있다.

통상, 접합제는 조제 후 약 15∼40℃의 온도 하에서 도포되고, 접합 온도는 통상 약 15∼30℃ 정도의 범위이다. 접합 후는 건조 처리를 행하여 접착제 중에 함유되는 물 등의 용제를 제거하지만, 이 때의 건조 온도는 통상 약 30∼85℃, 바람직하게는 약 40∼80℃의 범위이다. 그 후, 약 15∼85℃, 바람직하게는 약 20∼50℃, 보다 바람직하게는 약 35∼45℃의 온도 환경 하에서 통상 약 1∼90일간 정도 양생하여 접착제를 경화시키더라도 좋다. 이 양생 기간이 길면 생산성이 나빠지기 때문에, 양생 기간은 약 1∼30일간 정도, 바람직하게는 약 1∼7일간이다.

이리하여, 접착제 층을 통해 편광 필름의 한면 또는 양면에 보호 필름이 접합된 편광판을 얻을 수 있다.

본 발명에서는, 보호 필름에 위상차 필름으로서의 기능, 휘도 향상 필름으로 서의 기능, 반사 필름으로서의 기능, 반투과 반사 필름으로서의 기능, 확산 필름으로서의 기능, 광학 보상 필름으로서의 기능 등, 광학적 기능을 갖게 할 수도 있다. 이 경우, 예컨대 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 있는 것 외에, 보호 필름 자체에 이러한 기능을 부여할 수도 있다. 또한, 휘도 향상 필름의 기능을 갖는 확산 필름 등과 같이 복수의 기능을 보호 필름 자체에 갖게 하더라도 좋다.

예컨대, 상기의 보호 필름에 특허 제2841377호 공보, 특허 제3094113호 공보 등에 기재된 연신 처리를 실시하거나, 특허 제3168850호 공보 등에 기재된 처리를 실시함으로써, 위상차 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다. 또한, 상기한 보호 필름에 특허 공개 2002-169025호 공보나 특허 공개 2003-29030호 공보에 기재되는 방법으로 미세 구멍을 형성함으로써, 또한 선택 반사의 중심 파장이 다른 2층 이상의 콜레스테릭 액정층을 중첩함으로써, 휘도 향상 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다.

상기한 보호 필름에 증착이나 스퍼터링 등으로 금속 박막을 형성함으로써, 반사 필름 또는 반투과 반사 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다. 상기한 보호 필름에 미립자를 함유하는 수지 용액을 코팅함으로써, 확산 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다. 또한, 상기의 보호 필름에 디스코틱 액정성 화합물 등의 액정성 화합물을 코팅하여 배향시킴으로써, 광학 보상 필름으로서의 기능을 부여할 수 있다. 또한, 적당한 접착제를 이용하여 상품명: DBEF[쓰리엠(주)제] 등의 휘도 향상 필 름, 상품명: WV 필름[후지 사진 필름(주)제] 등의 시야각 개량 필름, 상품명: 스미카라이트(상표 등록)[스미토모 화학 공업(주)] 등의 위상차 필름 등의 시판의 광학 기능성 필름을 편광 필름에 직접 접합하더라도 좋다.

이하, 실시예를 나타내어 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것이 아니다.

실시예 1

두께 75 ㎛의 폴리비닐 알코올 필름(쿠라레 비닐론 VF-PS#7500, 중합도 2,400, 비누화도 99.9 몰% 이상)을 약 30℃의 순수에, 필름이 느슨하지 않도록 긴장 상태를 유지한 채로 약 130초간 침지하여 필름을 충분히 팽윤시켰다. 다음에 요오드/요오드화 칼륨/물이 중량비로 0.02/1.5/100의 수용액에 침지하여 염색 처리하면서, 일축 연신(여기까지의 총 연신 배율: 3.2배)을 행하였다. 그 후, 요오드화 칼륨/붕산/물이 중량비로 10/5/100의 약 55℃ 수용액에 롤에 비접촉인 상태로 침지시키고, 침지로부터 첫 번째의 가이드롤에 접촉하기까지의 시간을 1.8초가 되도록 붕산 처리하며, 원반으로부터의 적산 연신 배율이 5.9배가 될 때까지 일축 연신을 행하였다. 붕산 처리 후, 약 10℃의 순수로 약 10초간 수세하였다. 수세 후, 약 80℃로 2분간 건조하여 두께 약 28 ㎛의 요오드계 편광 필름을 얻었다. 또한, 붕산 처리조의 첫 번째의 액체 중 가이드롤에는 표면 조도 0.6 S, 고무 경도(JIS 쇼어 A 스케일) 80°인 NBR 고무제 롤을 이용하였다. 연신은 처리조의 전후에 배치한 닙롤에 주속차를 갖게하여 행하였다.

얻어진 편광 필름은 연신에 의한 얼룩은 보이지 않고, 필름 폭 방향에서의 막 두께의 균일한 필름이었다.

얻어진 편광 필름의 양면에 폴리비닐 알코올계 접착제를 도포하고, 보호 필름[표면에 비누화 처리를 실시한 트리아세틸 셀룰로오스 필름, 「후지 태크(상표 등록) T8OUNL」, 후지 사진 필름(주)제, 두께 80 ㎛]을 양면에 접합하고, 약 60℃로 약 5분간 건조시켜 편광판으로 하였다. 편광판에 얼룩은 보이지 않았다.

실시예 2

붕산액에 침지 후 첫 번째로 접촉하는 롤을 표면 조도 0.6 S, 고무 경도(JIS 쇼어 A 스케일) 80°인 NBR 고무제 닙롤로 하고, 침지로부터 그 닙롤에 접촉하기까지의 시간을 0.6초로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광 필름을 얻었다.

얻어진 편광 필름을 사용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판을 제작하였다. 편광판에 얼룩은 보이지 않았다.

실시예 3

붕산 처리조의 첫 번째로 액체 중 가이드롤에 표면 조도 0.2 S, 같은 마찰 계수가 0.24인 스테인레스 스틸제 연마롤을 이용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광 필름을 얻었다.

얻어진 편광 필름은 연신에 의한 얼룩은 보이지 않고, 필름 폭 방향에서의 막 두께가 균일한 필름이었다.

얻어진 편광 필름을 사용하고, 실시예 1과 마친가지로 하여 편광판을 제작하였다. 편광판에 얼룩은 보이지 않았다.

실시예 4

붕산 처리조의 첫 번째로 액체 중 가이드롤에 그 스펀지의 경도가 JIS 쇼어 C 스케일로 25°, 밀도가 0.42 g/cm³, 및 표면 조도가 20 S인 스펀지 고무롤을 이용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광 필름을 얻었다.

비교예 1

표면 조도 0.6 S, 고무 경도(JIS 쇼어 A 스케일) 80°인 NBR 고무제 닙롤에 접촉시키면서 붕산액에 침지시킨 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광 필름을 얻었다.

얻어진 편광 필름에 연신에 의한 12개의 얼룩이 보였다. 또한 필름 폭 방향에서의 막 두께가 불균일한 필름이었다.

비교예 2

붕산액에 침지 후 첫 번째로 접촉하는 롤을 표면 조도 O.6 S, 고무 경도(JIS 쇼어 A 스케일) 80°인 NBR 고무제 닙롤로 하고, 침지로부터 그 닙롤에 접촉하기까지의 시간을 0.2초로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광 필름을 얻었 다.

얻어진 편광 필름에는 연신에 의한 5개의 얼룩이 보였다. 또한 필름 폭 방향에서의 막 두께가 불균일한 필름이었다.

본 발명의 방법에 의해 보다 얼룩이 적고, 막 두께가 균일한 편광 필름을 제조할 수 있으며, 이 편광 필름으로부터 제작되는 편광판, 광학 적층체를 액정 표시 장치에 사용함으로써, 박형으로 고품위인 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

Claims

폴리비닐 알코올계 필름을 팽윤 처리, 염색 처리, 붕산 처리, 수세 처리 및 건조 처리 순으로 처리하고, 이 처리 공정 중 적어도 2 처리 공정에서 필름 반송하는 2개의 닙롤 사이에 주속차를 부여하고 필름을 연신하여 편광 필름을 제조하는 방법에서, 붕산 처리 공정에서 필름을 붕산 용액에 침지시킬 때, 롤에 비접촉 상태로 침지시키고, 필름을 침지한 후 붕산 용액 중에서 처음 롤에 접촉하기까지의 시간이 0.4∼5초인 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 필름을 침지한 후 붕산 용액 중에서 처음 롤에 접촉하기까지의 시간이 0.5∼3초인 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 붕산 용액의 온도가 50∼85℃인 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.
제1항 내지 제3항에 기재된 방법에 따라 제조하여 이루어진 편광 필름의 적어도 한면에 보호 필름이 접합되어 이루어진 편광판.
제4항에 있어서, 상기 보호 필름이 위상차 필름, 휘도 향상 필름, 시야각 개량 필름 및 반투과 반사 필름 중 어느 하나의 기능을 구비하고 있는 편광판.
제4항에 기재된 편광판과 위상차 필름, 휘도 향상 필름, 시야각 개량 필름 및 반투과 반사 필름으로부터 선택되는 적어도 1종이 접합되어 이루어지는 광학 적층체.