KR20080042705A - 편광판의 제조 방법 - Google Patents

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KR20080042705A
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polarizing plate
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히까루 하세가와
주 열 장
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따르면, 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 편광자의 표면에 투명 수지를 포함하는 보호 필름을 적층하여 편광판을 제조하는 방법이며, 편광자가 적층되는 상기 보호 필름면에 표면 활성화 처리를 실시한 후, 그 활성화 처리면에 접착제를 개재시키지 않고 상기 편광자를 접합하고, 이어서 양자를 접착할 수 있는 에너지를 제공하는 편광판의 제조 방법이 제공된다.
폴리비닐알코올계 수지, 편광자, 보호 필름, 표면 활성화 처리, 편광판

Description

편광판의 제조 방법 {Process For Producing A Polarizing Plate}
본 발명은 액정 표시 장치 등에 이용되는 편광판의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 컴퓨터, 텔레비젼, 휴대 전화, 카 내비게이션 시스템, 휴대 정보 단말기 등의 화면으로서 널리 보급되고 있다. 편광판은, 이러한 액정 표시 장치에 있어서 그 표시를 가능하게 하기 위해 필요 불가결한 부재이다. 전형적인 편광판은 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 편광자의 적어도 한쪽면에 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지를 포함하는 투명 보호 필름을 접합한 구성으로 되어 있다.
한편, 셀룰로오스계 수지 대신에 보호 필름을 다른 수지로 구성하는 시도도 있다. 예를 들면, 일본 특허 공개 제2000-241627호 공보(특허 문헌 1)에는 열가소성 포화 노르보르넨계 수지 필름의 표면을 코로나 방전 처리하여 편광판의 보호 필름으로 하는 것이 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2006-195320호 공보(특허 문헌 2)에는 편광자(편광 필름)의 한쪽면에 접착제층을 개재시켜 시클로올레핀계 수지 필름을 적층하고, 다 른쪽 면에는 접착제층을 개재시켜 아세트산 셀룰로오스계 수지 필름을 적층하여 편광판으로 하는 것이 개시되어 있다.
상기 특허 문헌 2에도 기재되어 있는 바와 같이, 보호 필름과 편광자는 일반적으로 접착제를 개재시켜 접합된다. 동 문헌의 실시예(필름 제조예 1)에는 폴리비닐알코올을 포함하는 편광자의 한쪽면에 코로나 처리가 실시된 노르보르넨계 수지 필름을, 다른쪽 면에는 비누화 처리가 실시된 트리아세틸셀룰로오스 필름을 각각 폴리비닐알코올계 수지의 수용액을 포함하는 접착제를 개재시켜 접합하여 편광판으로 한 것이 개시되어 있다. 상기 특허 문헌 1의 실시예에서도 코로나 방전 처리를 실시한 열가소성 포화 노르보르넨 수지가 폴리에스테르 폴리올계 접착제층을 개재시켜 폴리비닐알코올을 포함하는 편광자에 접합되어 있다.
접착제는 일반적으로 물이나 유기 용매 등에 용해된 용액으로서 사용되며, 용매의 휘산이나 가열, 광 조사에 따른 화학 반응 등에 의해 경화하는 것이다. 그러나, 접착제를 사용하면, 접착제의 광학 특성이나 성분이 편광자의 편광도에 영향을 미치는 경우가 있는 등의 문제가 있었다. 또한, 접착제를 사용하는 경우에는 그것을 도포하고, 거기에 접착되어야 할 다른쪽 필름을 적층하여 더 건조하는 공정을 거치게 되어, 생산 공정이 많아지거나 생산 시간이 길어지는 등의 문제도 있었다. 특히, 최근 서서히 채용되고 있는 광 탄성 계수가 작은 시클로올레핀계 수지 필름을 보호 필름으로서 수계 접착제로 편광자에 접합시킨 경우, 상기 특허 문헌 2에도 나타낸 바와 같이, 충분한 접착력을 발현시키기 위해서는 접합ㆍ건조 후, 실온보다 약간 높은 온도에서 몇일간 더 양생시켜 줄 필요가 있어 생산 시간이 한층 더 길어졌다.
따라서, 접착제를 개재시키지 않고 보호 필름과 편광자를 밀착시키는 제안도 이루어져 있다. 예를 들면, 일본 특허 공개 제2002-303725호 공보(특허 문헌 3)에는 편광자의 적어도 한쪽면에 접착제를 개재시키지 않고 보호 필름이 밀착 설치되어 있는 편광판이 개시되어 있고, 구체적으로는 연화점이 상이한 2층의 수지 필름으로 보호 필름을 구성하고, 그의 저연화점층측에서 편광자에 접합하고, 열 압착하여 편광판을 얻고 있다. 또한, 일본 특허 공개 제2002-303726호 공보(특허 문헌 4)에는 보호 필름을 적어도 2층으로 이루어지는 수지 필름으로 구성하고, 연화점이 낮은 수지층측에서 편광자에 열 압착한 편광판이 개시되어 있으며, 일본 특허 공개 제2002-303727호 공보(특허 문헌 5)에는 편광자에 보호 필름을 접합하고, 가열 압착하여 적층하는 방법이 개시되어 있다. 이들 특허 문헌 4 내지 6에 기재된 방법에서는 보호 필름과 편광자를 밀착시키는 공정으로서 가열 압착이 필요하기 때문에, 적어도 편광자와 접합되는 측에는 연화점이 낮은 수지 필름을 사용할 필요가 있는 등의 제한이 있었다. 또한, 가열 처리 온도는 편광자에 접하는 수지 필름의 연화점 이상으로 할 필요가 있기 때문에, 편광자의 열화 등, 편광판의 성능 변화도 우려되었다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-241627호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2006-195320호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2002-303725호 공보
[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 제2002-303726호 공보
[특허 문헌 5] 일본 특허 공개 제2002-303727호 공보
본 발명의 과제는, 접착제를 사용하지 않고 보호 필름의 연화점보다 낮은 온도에서의 가열 처리나 전자파 조사 등에 의해 외부로부터 에너지를 제공하여 보호 필름과 편광자를 접착시켜 편광판을 제조하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 과제는, 접착제층을 개재시키지 않음으로써 편광자의 광학 성능에의 영향을 최대한 억제하여 편광판을 제조하는 데 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 과제는, 생산 시간의 단축을 도모할 수 있는 편광판의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은 이러한 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 행한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 따르면, 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 편광자의 표면에 투명 수지를 포함하는 보호 필름을 적층하여 편광판을 제조하는 방법이며, 상기 보호 필름의 편광자와 적층되는 면에 표면 활성화 처리를 실시한 후, 그 활성화 처리면에 접착제를 개재시키지 않고 상기 편광자를 접합하고, 이어서 양자를 접착할 수 있는 에너지를 제공함으로써 보호 필름과 편광자를 접착시키는 방법이 제공된다.
이 방법에 있어서, 보호 필름에 표면 활성화 처리를 실시한 후, 다른 처리를 실시하지 않고, 그 활성화 처리면을 편광자에 접합시키는 형태를 채용할 수 있다. 한편, 보호 필름에 표면 활성화 처리를 실시한 후, 그 활성화 처리면 또는 편광자의 표면에 물이나 알코올 등의 후에 증류 제거가 가능한 액체를 도포하고, 그 도포 면을 내측으로 하여 보호 필름과 편광자를 접합하고, 이어서 상기 도포된 액체의 증류 제거 및 에너지의 제공을 행하는 형태를 채용할 수도 있다.
본 발명의 제조 방법에 따르면, 접착제를 사용하지 않고, 편광판 한쪽의 보호 필름은 1층으로 하여 보호 필름과 편광자를 접합시킬 수 있다. 이 때, 편광자의 광학 성능에 영향을 미치지도 않는다. 또한, 본 방법에 따르면, 편광판의 생산 시간을 단축시킬 수 있어 생산 효율이 개선된다. 보호 필름에 표면 활성화 처리를 실시한 후, 그 활성화 처리면 또는 편광자 표면에 후에 증류 제거가 가능한 액체를 도포하고, 그 도포면을 내측으로 하여 보호 필름과 편광자를 접합하고, 이어서 상기 도포된 액체의 증류 제거 및 에너지의 제공을 행하는 형태를 채용하면, 보호 필름과 편광자의 접합면에의 기포나 이물질의 삽입을 피할 수 있다. 한편, 보호 필름에 표면 활성화 처리를 실시한 후, 다른 처리를 실시하지 않고, 그 활성화 처리면을 편광자에 접합시키는 형태를 채용하면, 건조 공정이 불필요해지기 때문에 편광판의 생산 효율을 한층 더 높일 수 있다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 편광판은 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 편광자의 한쪽면 또는 양면에 투명 수지를 포함하는 보호 필름을 적층함으로써 제조된다.
폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 편광자는, 구체적으로는 일축 연신된 폴리비닐알코올계 수지 필름에 2색성 색소가 흡착 배향된 것이다. 또한, 본 발명에 서 상기 편광자의 적어도 한쪽면에 적층되는 보호 필름은 접착제를 개재시키지 않고 편광자와 접합된다.
편광자를 구성하는 폴리비닐알코올계 수지는 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화함으로써 얻을 수 있다. 폴리아세트산 비닐계 수지로서는 아세트산 비닐의 단독중합체인 폴리아세트산 비닐 외에, 아세트산 비닐과 그와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등이 예시된다. 아세트산 비닐에 공중합되는 다른 단량체로서, 예를 들면 불포화 카르복실산류, 불포화 술폰산류, 올레핀류, 비닐 에테르류, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 들 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는 통상적으로 85 내지 100 몰％ 정도, 바람직하게는 98 몰％ 이상이다. 상기 폴리비닐알코올계 수지는 더 변성될 수도 있으며, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말이나 폴리비닐아세탈 등도 사용할 수 있다. 또한, 폴리비닐알코올계 수지의 중합도는 통상적으로 1,000 내지 10,000 정도, 바람직하게는 1,500 내지 5,000 정도이다.
이러한 폴리비닐알코올계 수지를 제막한 것이, 편광자의 원반 필름으로서 사용된다. 폴리비닐알코올계 수지를 제막하는 방법은 특별히 한정되는 것이 아니며, 공지된 방법으로 제막할 수 있다. 폴리비닐알코올계 원반 필름의 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 10 ㎛ 내지 150 ㎛ 정도이다.
편광자는 통상적으로 이러한 폴리비닐알코올계 수지 필름을 일축 연신하는 공정, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 2색성 색소로 염색하여 그 2색성 색소를 흡착시키는 공정, 2색성 색소가 흡착된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 붕산 수용액으로 처리하는 공정, 및 상기 붕산 수용액에 의한 처리 후에 수세하는 공정을 거쳐 제조된다.
일축 연신은 염색 전에 행할 수도 있고, 염색과 동시에 행할 수도 있으며, 염색 후에 행할 수도 있다. 일축 연신을 염색 후에 행하는 경우, 상기 일축 연신은 붕산 처리 전에 행할 수도 있고, 붕산 처리 중에 행할 수도 있다. 물론, 이들 복수의 단계로 일축 연신을 행하는 것도 가능하다. 일축 연신에는, 예를 들면 주속이 상이한 롤 사이에서 일축으로 연신하는 방법 등을 채용할 수 있다. 또한, 열 롤을 이용하여 일축으로 연신하는 방법이나, 대기 중에서 연신을 행하는 등의 건식 연신일 수도 있고, 용제로 팽윤시킨 상태에서 연신을 행하는 습식 연신일 수도 있다. 연신 배율은, 통상적으로 3 내지 8배 정도이다.
폴리비닐알코올계 수지 필름을 2색성 색소로 염색하기 위해서는, 예를 들면 폴리비닐알코올계 수지 필름을 2색성 색소를 함유하는 수용액에 침지하는 것이 바람직하다. 2색성 색소로서 구체적으로는 요오드나 2색성 유기 염료가 사용된다. 또한, 폴리비닐알코올계 수지 필름은, 염색 처리 전에 물에 침지 처리를 해 두는 것이 바람직하다.
2색성 색소로서 요오드를 사용하는 경우에는, 통상적으로 요오드 및 요오드화칼륨을 함유하는 수용액에 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지하여 염색하는 방법이 채용된다. 이 수용액에서의 요오드의 함유량은, 통상적으로 물 100 중량부당 0.01 내지 1 중량부 정도이고, 요오드화칼륨의 함유량은, 통상적으로 물 100 중량부당 0.5 내지 20 중량부 정도이다. 염색에 사용하는 수용액의 온도는, 통상적으 로 20 내지 40 ℃ 정도이고, 또한 이 수용액으로의 침지 시간(염색 시간)은, 통상적으로 20 내지 1,800 초 정도이다.
한편, 2색성 색소로서 2색성 유기 염료를 사용하는 경우에는, 통상적으로 수용성의 2색성 유기 염료를 포함하는 수용액에 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지하여 염색하는 방법이 채용된다. 이 수용액에서의 2색성 유기 염료의 함유량은, 통상적으로 물 100 중량부당 1×10-4 내지 10 중량부 정도, 바람직하게는 1×10-3 내지 1 중량부 정도이다. 상기 수용액은 황산나트륨 등의 무기염을 염색 보조제로서 함유할 수도 있다. 염색에 사용하는 염료 수용액의 온도는, 통상적으로 20 내지 80 ℃ 정도이고, 또한 이 수용액으로의 침지 시간(염색 시간)은, 통상적으로 10 내지 1,800 초 정도이다.
2색성 색소에 의한 염색 후의 붕산 처리는, 염색된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 붕산 함유 수용액에 침지함으로써 행해진다. 붕산 함유 수용액에서의 붕산의 양은, 통상적으로 물 100 중량부당 2 내지 15 중량부 정도, 바람직하게는 5 내지 12 중량부 정도이다. 2색성 색소로서 요오드를 사용한 경우, 이 붕산 함유 수용액은 요오드화칼륨을 함유하는 것이 바람직하다. 붕산 함유 수용액에서의 요오드화칼륨의 양은, 통상적으로 물 100 중량부당 0.1 내지 15 중량부 정도, 바람직하게는 5 내지 12 중량부 정도이다. 붕산 함유 수용액으로의 침지 시간은, 통상적으로 60 내지 1,200 초 정도, 바람직하게는 150 내지 600 초 정도, 더욱 바람직하게는 200 내지 400 초 정도이다. 붕산 함유 수용액의 온도는, 통상적으로 50 ℃ 이 상이고, 바람직하게는 50 내지 85 ℃, 보다 바람직하게는 60 내지 80 ℃이다.
붕산 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름은, 통상적으로 수세 처리된다. 수세 처리는, 예를 들면 붕산 처리된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 물에 침지함으로써 행해진다. 수세 처리에서의 물의 온도는 통상적으로 5 내지 40 ℃ 정도이고, 침지 시간은 통상적으로 1 내지 120 초 정도이다. 수세 후에는 건조 처리가 실시되어 편광 필름이 얻어진다. 건조 처리는 통상적으로 열풍 건조기나 원적외선 히터를 이용하여 행해진다. 건조 처리 온도는, 통상적으로 30 내지 100 ℃ 정도, 바람직하게는 50 내지 80 ℃이다. 건조 처리 시간은, 통상적으로 60 내지 600 초 정도이고, 바람직하게는 120 내지 600 초 정도이다.
이와 같이 하여 폴리비닐알코올계 수지 필름에 일축 연신, 2색성 색소에 의한 염색 및 붕산 처리가 실시되어 편광자가 얻어진다. 이 편광자의 두께는 5 내지 40 ㎛ 정도이다. 본 발명에서는 상기 편광자의 적어도 한쪽면에, 바람직하게는 양면에 보호 필름이 적층되어 편광판이 된다. 또한, 편광자의 적어도 한쪽면에 적층되는 보호 필름은, 접착제를 개재시키지 않고 편광자에 접합된다.
도 1은 본 발명의 방법을 공정별로 나누어 나타내는 블럭도이다. 도 1의 (A)에 나타낸 바와 같이, 우선 보호 필름의 편광자가 적층되는 면에 표면 활성화 처리를 실시한다. 이어서, 그 활성화 처리면에 접착제를 개재시키지 않고 편광자를 접합시킨다. 그 후, 보호 필름과 편광자를 접착할 수 있는 에너지를 제공하여 편광판을 얻는다. 또한, 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 보호 필름에 표면 활성화 처리를 실시한 후, 그 활성화 처리면 또는 편광자 표면에 후에 증류 제거가 가 능한 액체를 도포하고, 그 도포면을 내측으로 하여 보호 필름과 편광자를 접합하고, 이어서 상기 도포된 액체의 증류 제거 및 접착을 위한 에너지 제공을 행하는 형태를 채용할 수도 있다.
본 발명에 사용되는 보호 필름의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 대상이 광학 용도로 사용되는 편광판이기 때문에, 투명성이 우수한 수지를 포함하는 보호 필름이 바람직하다. 보호 필름을 구성하는 수지로서는, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트와 같은 폴리에스테르, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 디아세틸셀룰로오스나 트리아세틸셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트와 같은 셀룰로오스에스테르계 수지, 폴리염화비닐리덴, 폴리카르보네이트, 시클로올레핀계 수지, 폴리메틸펜텐, 폴리에테르케톤, 폴리에테르술폰, 폴리술폰계 수지, 폴리에테르케톤이미드, 폴리아미드, 아크릴 수지 등을 들 수 있다. 특히, 표면 활성화 처리의 효과가 현저히 발현된다는 점에서, 본 발명의 방법은 시클로올레핀계 수지를 포함하는 보호 필름에 대하여 바람직하게 사용된다.
시클로올레핀계 수지란, 예를 들면 노르보르넨이나 다환 노르보르넨계 단량체와 같은 환상 올레핀(시클로올레핀)을 포함하는 단량체로부터 유도되는 유닛을 갖는 열가소성 수지이다. 이 시클로올레핀계 수지는, 상기 시클로올레핀의 개환 중합체나 2종 이상의 시클로올레핀을 이용한 개환 중합체의 수소 첨가물일 수 있는 것 외에, 시클로올레핀과 쇄상 올레핀이나 비닐기를 갖는 방향족 화합물과의 부가 공중합체일 수도 있다. 또한, 극성기가 도입될 수도 있다.
시판 중인 열가소성 시클로올레핀계 수지로서, 독일의 티코나(Ticona)사로부터 판매되고 있는 "Topas", JSR(주)로부터 판매되고 있는 "아톤", 닛본 제온(주)로부터 판매되고 있는 "제오노아(ZEONOR)" 및 "제오넥스(ZEONEX)", 미쓰이 가가꾸(주)로부터 판매되고 있는 "아펠" 등(모두 상품명)이 있다. 이러한 시클로올레핀계 수지를 제막하여 필름으로 하게 되는데, 제막에는 용제 캐스팅법, 용융 압출법 등, 공지된 방법이 적절하게 이용된다. 제막된 시클로올레핀계 수지 필름도 시판되고 있으며, 예를 들면 세끼스이 가가꾸 고교(주)로부터 판매되고 있는 "에스시나" 및 "SCA40", (주)옵테스로부터 판매되고 있는 "제오노아 필름" 등(모두 상품명)이 있다.
본 발명에 있어서는 우선, 이러한 투명 수지를 포함하는 보호 필름의 편광자가 적층되는 면에 표면 활성화 처리를 실시한다. 여기서 말하는 표면 활성화 처리란, 수지의 표면을 활성화하기 위한 처리이며, 그 예로서 비접촉식 코로나 처리, 플라즈마 처리, 오존 처리, 자외선 조사 처리 등을 들 수 있다. 이들은 모두 수지의 표면을 활성화하기 위한 처리로서 공지된 것이지만, 본 발명에서는 투명 수지를 포함하는 보호 필름의 표면에 이러한 처리를 실시하고, 여기에 폴리비닐알코올계 편광자를 중첩한 후, 소정의 에너지를 더 제공함으로써, 접착제를 사용하지 않아도 보호 필름과 편광자의 접착이 가능해진다는 것이 발견되었다. 표면 활성화 처리로서는, 통상적으로 상기와 같은 건식 처리가 채용된다. 이들 중에서도 취급이 간편하고, 나아가 표면 활성화 효과가 크다는 점에서 코로나 처리 또는 플라즈마 처리가 바람직하다.
코로나 처리는 전극에 고전압을 걸어 코로나 방전을 발생시키고, 그 방전면에 배치된 수지 필름을 활성화시키는 처리이다. 코로나 처리는 전극의 종류, 전극과 필름의 간격, 인가하는 전압, 처리되는 수지 필름의 이동 속도, 코로나 방전의 출력 등을 변화시킴으로써 최량의 결과가 얻어지도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 코로나 방전의 출력은 2 kW 정도까지 걸 수 있지만, 안전면에서는 1 kW 이하로 하는 것이 바람직하며, 나아가 보호 필름의 열화나 착색 등의 가능성을 가급적 배제하기 위해서는 600 W 이하로 하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 필름의 이동 속도는 3 내지 50 m/분 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 필름 표면을 균일하게 코로나 처리하기 위해, 피처리 필름을 코로나 방전 영역에 복수회 통과시켜 처리할 수도 있다.
플라즈마 처리는 감압하 또는 대기압하에서 발생시킨 불활성 가스나 산소 가스 등의 플라즈마를 수지 표면에 조사하여, 그 표면을 활성화하는 처리이다. 작업의 간편함 및 처리 장치의 비용면에서는, 대기압하에서 플라즈마 방전하는 방법이 바람직하다. 플라즈마 처리에 있어서는, 여러가지 가스 분위기하에서 플라즈마 방전을 일으키게 함으로써 수지의 표면을 여러가지로 개질할 수 있다.
오존 처리는 수지 표면을 오존에 노출시켜 활성화시키는 처리이다. 자외선 조사 처리는 수지 표면에 자외선을 조사하여 활성화시키는 처리이며, 예를 들면 수소 방전관, 크세논 방전관, 수은 램프, 레이저 등의 자외선원을 이용하여 파장 150 내지 400 nm 정도의 자외선을 5 내지 60 분 정도 조사하는 방법을 채용할 수 있다.
이와 같이 하여 보호 필름에 표면 활성화 처리를 실시한 후에는, 그 활성화 처리면에 접착제를 개재시키지 않고 편광자를 접합시킨다. 이 때의 접합 방법은 특별히 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 라미네이터에 의한 접합이나 롤에 의한 접합 등의 방법을 채용할 수 있다.
상기 접합시, 보호 필름의 활성화 처리면 또는 편광자의 접합면에, 후에 증류 제거가 가능한 액체를 도포하고, 그 도포면을 내측으로 하여 보호 필름과 편광자를 접합시킬 수도 있다. 물론, 보호 필름의 표면 활성화 처리면과 편광자 사이에 이러한 액체를 유연시켜 도포할 수도 있다. 이와 같이 후에 증류 제거가 가능한 액체를 도포함으로써, 보호 필름과 편광자 사이에 기포가 삽입되거나 이물질이 삽입되는 것을 피할 수 있다.
이를 위해서 사용한 후에 증류 제거가 가능한 액체로서는 물 외에, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올과 같은 알코올류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤과 같은 케톤류, 디에틸에테르, 메틸 tert-부틸에테르와 같은 에테르류, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 포름산 에틸과 같은 에스테르류, 헥산, 헵탄과 같은 지방족 탄화수소류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌과 같은 방향족 탄화수소류 등을 들 수 있다. 그 중에서도 보호 필름을 용해하지 않는다는 관점에서는 물, 알코올류, 케톤류, 또는 에테르류가 바람직하고, 환경면에서는 물 또는 알코올류가 특히 바람직하게 사용된다.
한편, 보호 필름에 표면 활성화 처리를 실시한 후, 다른 처리를 실시하지 않고, 그 활성화 처리면에 직접 편광자를 접합시킬 수도 있다. 이 형태를 채용하면, 후에 액체를 증류 제거시키기 위한 건조 공정이 불필요해지기 때문에, 편광판의 생 산 효율을 한층 더 높일 수 있다.
보호 필름의 활성화 처리면 또는 편광자의 접합면에 후에 증류 제거가 가능한 액체를 도포하여 양자를 접합하는 경우에는, 이어서 그 액체를 증류 제거시키기위한 건조 처리를 행한 후, 보호 필름과 편광자를 접착할 수 있는 에너지를 제공한다. 건조 처리와 에너지의 제공을 동시에 행할 수도 있다. 건조 처리는 도포된 액체가 증류 제거되는 데 충분한 온도 및 시간으로 행하는 것이 바람직하다. 한편, 보호 필름에 표면 활성화 처리를 실시한 후, 다른 처리를 실시하지 않고, 그 활성화 처리면에 편광자를 접합시킨 경우에는, 이어서 보호 필름과 편광자를 접착할 수 있는 에너지를 제공한다.
보호 필름과 편광자를 접착할 수 있는 에너지를 제공하는 처리는, 예를 들면 자외선, 적외선, 원적외선 등의 전자파 조사, 또는 가열에 의해 행할 수 있다.
전자파란, 공기 중에 전파되는 횡파의 전자장을 말하며, 기본적으로는 공간 중을 직진하는 것이다. 본 발명에서 사용되는 전자파는, 바람직하게는 파장 100 nm 내지 5,000 nm의 전자파, 더욱 바람직하게는 파장 250 nm 내지 4,000 nm의 전자파이다. 자외선은, 예를 들면 파장 100 nm 내지 400 nm 정도의 것을 사용할 수 있다. 적외선은, 예를 들면 파장 800 nm 내지 2,500 nm 정도의 것을 사용할 수 있다. 또한, 원적외선은, 예를 들면 파장 2,500 nm 내지 5,000 nm 정도의 것을 사용할 수 있다.
보호 필름과 편광자를 접착할 수 있는 에너지의 제공을 전자파 조사에 의해 행하는 경우, 조사량이 과잉이 되면 편광자를 열화시키는 원인이 될지도 모르기 때 문에, 그 파장, 조도 및 광량이 적절하게 조정된다. 예를 들면, 자외선 램프를 광원으로 하는 경우에는 200 nm 내지 450 nm 파장의 광이 조사되고, 조도는 0.01 내지 1.5 W/cm2 정도, 나아가 0.2 내지 1 W/cm2 정도로 조정하고, 광량은 0.1 내지 1.5 J/cm2 정도, 나아가 0.5 내지 1 J/cm2 정도로 조정하는 것이 바람직하다.
한편, 보호 필름과 편광자를 접착할 수 있는 에너지의 제공을 가열에 의해 행하는 경우, 그 열원으로서는 열풍, 가열 롤, 가열로(오븐) 등을 들 수 있다. 가열 온도는 50 내지 120 ℃ 정도가 바람직하고, 편광자나 보호 필름의 열화를 가급적 억제한다는 관점에서는 50 내지 80 ℃가 특히 바람직하다. 가열 시간은 열원에 의존하지만, 보호 필름과 편광자를 접착하는 데 충분한 시간이면 되며, 예를 들면 1 내지 5 분 정도가 바람직하다.
일반적으로 온도가 낮으면 상대적으로 긴 시간이 필요하고, 온도가 높으면 상대적으로 짧은 시간으로 충분하다.
보호 필름의 활성화 처리면 또는 편광자의 접합면에 후에 증류 제거가 가능한 액체를 도포하여 양자를 접합시키는 형태, 즉 도 1의 (B)에 나타낸 형태를 채용한 경우에는, 보호 필름과 편광자를 접합시킨 후의 에너지 제공을 가열에 의해 행하면, 도포된 액체의 증류 제거를 동시에 행할 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 편광자의 적어도 한쪽면에 접착제를 개재시키지 않고 보호 필름을 적층하게 되며, 물론 편광자의 다른쪽 면에도 접착제를 개재시키지 않고 보호 필름을 적층할 수 있지만, 편광자의 다른쪽 면에는 접착제를 개재시켜 보 호 필름을 적층할 수도 있다. 예를 들면, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스에스테르계 수지를 포함하는 필름은 수계 접착제를 사용해도 단시간의 건조로 편광자에 견고하게 접착하기 때문에, 편광자의 한쪽면에 이러한 셀룰로오스에스테르계 수지를 포함하는 보호 필름을 접합하는 경우에는, 그 셀룰로오스에스테르계 보호 필름을 접착제로 점착하는 것도 유효하다.
셀룰로오스에스테르계 보호 필름을 접착제로 편광자에 접합하는 경우에는, 그 셀룰로오스에스테르계 필름의 접합면을 비누화 처리해 두는 것이 바람직하다. 비누화 처리는 알칼리 수용액에 접촉시킴으로써 행해진다. 보호 필름과 편광자의 접합에 사용되는 접착제는 폴리비닐알코올계 수지의 수용액와 같은 수계 접착제, 우레탄 아크릴레이트 수지 등을 이용하는 무용제계 또는 유기 용제계 접착제 등을 들 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지의 수용액을 접착제로 하는 경우에는, 수용성 폴리아미드 에폭시 수지나 글리옥살 등의 가교제를 더 배합할 수도 있다.
<실시예>
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것이 아니다. 예 중, 함유량 내지 사용량을 나타내는 ％ 및 부는 특별한 기재가 없는 한 중량 기준이다.
[편광자 제조예]
평균 중합도가 약 2,400이고, 비누화도가 99.9 몰％ 이상이며, 두께가 75 ㎛인 폴리비닐알코올 필름을 건식으로 약 5배로 일축 연신하고, 또한 긴장 상태를 유지한 상태로 60 ℃의 순수한 물에 1 분간 침지한 후, 요오드/요오드화칼륨/물의 중 량비가 0.05/5/100인 수용액에 28 ℃에서 60 초간 침지하였다. 그 후, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 8.5/8.5/100인 수용액에 72 ℃에서 300 초간 침지하였다. 이어서, 26 ℃의 순수한 물로 20 초간 세정한 후, 65 ℃에서 건조하여 폴리비닐알코올 필름에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자를 제조하였다.
<실시예 1>
본 예에서는 시클로올레핀계 보호 필름/편광자/시클로올레핀계 보호 필름의 구성을 포함하는 편광판을 제조하였다.
(a) 시클로올레핀계 수지 필름의 표면 처리
(주)옵테스로부터 입수한 시클로올레핀(노르보르넨)계 수지를 포함하는 "제오노아 필름"(상품명)을 편광판의 보호 필름으로 하였다. 가스가 덴끼(주) 제조의 코로나 처리 장치 "CT-212"(상품명)를 이용하여 코로나 출력 강도 280 W, 컨베이어 이동 속도 10 m/분으로, 상기 시클로올레핀계 수지 필름을 3회 통과시켜, 그 한쪽면에 코로나 처리를 실시하였다.
(b) 보호 필름과 편광자의 접합
상기 편광자의 제조예에서 제조한 폴리비닐알코올 편광자의 한쪽면에, 상기 시클로올레핀계 수지 필름의 코로나 처리면을 핸드 롤러로 접합하고, 편광자의 또 한쪽면에도 동일한 시클로올레핀계 수지 필름의 코로나 처리면을 핸드 롤러로 접합시켜, 폴리비닐알코올 편광자의 양면에 시클로올레핀계 수지 필름이 그 코로나 처리면에서 접합된 상태의 중간 접합품으로 하였다.
(c) 보호 필름과 편광자의 접착
퓨전(Fusion)사 제조의 자외선 조사 장치[램프는 동사 제조의 "D 밸브"(상품명)를 사용]를 이용하여 상기 (b)에서 얻은 중간 접합품에 조도 1.05 W/cm2, 누적 광량 1.50 J/cm2의 조건으로 자외선을 조사하여 편광자와 양면의 보호 필름을 접착시켜 편광판을 제조하였다.
조도와 누적 광량은, 일렉트로닉 인스트루멘테이션 앤드 테크놀러지사(Electronic Instrumentation and Technology, Inc.) 제조의 "UV Power Puck"(상품명)을 이용하여 UV-A의 파장 영역(약 320 내지 390 nm)에서 측정하였다.
(d) 접착성의 평가
얻어진 편광판의 보호 필름과 편광자 사이를 손으로 박리시켜 재료 파괴의 발생 정도를 관찰하고, 이하의 3단계로 접착성을 평가하였다. 이 예의 평가 결과는 ○였다.
(접착성의 평가 기준)
○: 재료 파괴가 발생함
△: 일부 재료 파괴가 발생하지만, 보호 필름과 편광자 사이에서 박리되는 면적이 큼
×: 보호 필름과 편광자 사이에서 박리됨
<실시예 2>
실시예 1의 (b)에서 얻어진 중간 접합품을 80 ℃의 오븐 중에 1 분간 두고 편광자와 양면의 보호 필름을 접착시켜 편광판을 제조하였다. 이 편광판에 대하여 실시예 1의 (d)와 동일한 방법으로 접착성을 평가하였다.
<실시예 3>
실시예 2에서의 오븐 중에서의 가열을 50 ℃에서 1 분으로 한 것 이외에는, 실시예 2와 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 이 편광판에 대하여, 실시예 1의 (d)와 동일한 방법으로 접착성을 평가하였다.
<실시예 4>
실시예 1의 (a)와 동일한 방법으로 코로나 처리를 실시한 시클로올레핀계 수지를 포함하는 "제오노아 필름"을, 상기 편광자의 제조예에서 제조한 폴리비닐알코올 편광자의 양면에, 각각 코로나 처리면이 편광자측이 되도록 각각의 접합면에 물을 도포하면서 후지플라(주) 제조의 라미네이터 "라미패커 3301"(상품명)에 의해 접합시켰다. 그 후, 80 ℃의 오븐 중에 3 분간 두어 건조시킴과 동시에 편광자와 양면의 보호 필름을 접착시켜 편광판을 제조하였다. 얻어진 편광판에 대하여 실시예 1의 (d)와 동일한 방법으로 접착성을 평가하였다.
<실시예 5>
본 예에서는 시클로올레핀계 보호 필름/편광자/트리아세틸셀룰로오스 보호 필름의 구성을 포함하는 편광판을 제조하였다.
(a) 시클로올레핀계 수지 필름의 표면 처리
실시예 1에서 사용한 것과 동일한 시클로올레핀계 수지를 포함하는 "제오노아 필름"의 한쪽면에 실시예 1의 (a)와 동일한 방법으로 코로나 처리를 실시하였다.
(b) 보호 필름과 편광자의 접합
후지플라(주) 제조의 라미네이터 "라미패커 3301"(상품명)을 이용하여, 상기 편광자의 제조예에서 제조한 폴리비닐알코올 편광자의 한쪽면에, 상기 (a)에서 코로나 처리한 시클로올레핀계 수지 필름을 그 코로나 처리면이 편광자측이 되도록, 또한 편광자의 또 한쪽면에는 코니카 미놀타 옵트(주)로부터 입수한 표면 비누화 처리가 실시된 트리아세틸셀룰로오스 필름 "KC8UX2M"을 하기 조성의 접착제를 개재시켜 접합하여, 폴리비닐알코올 편광자의 한쪽면에 시클로올레핀계 수지 필름이 그 코로나 처리면에서 접합되고, 다른쪽 면에는 트리아세틸셀룰로오스 필름이 접착제를 개재시켜 접합된 상태의 중간 접합품으로 하였다. 이 때, 시클로올레핀계 수지 필름과 편광자는 양자의 접합면에 물을 도포하면서 상기 라미네이터로 접합되도록 하고, 또한 트리아세틸셀룰로오스 필름과 편광자는 양자의 접합면에 상기 접착제를 도포하면서 상기 라미네이터로 접합되도록 하였다.
(접착제의 조성)
물 100 부
카르복실기 변성 폴리비닐알코올 "쿠라레 포발 KL-318"*1 1.8 부
수용성 폴리아미드 에폭시 수지 "스미레이즈 레진 650"*2 0.9 부
*1 "쿠라레 포발 KL-318"(상품명): (주) 쿠라레로부터 입수
*2 "스미레이즈 레진 650"(상품명): 다오까 가가꾸 고교(주)로부터 입수,
고형분 농도 30 ％의 수용액
(c) 건조 및 접착
상기 (b)에서 얻은 중간 접합품을 80 ℃의 오븐 중에 3 분간 두어 건조시킴과 동시에 편광자와 양면의 보호 필름을 접착시켜 편광판을 제조하였다.
(d) 접착성의 평가
상기 (c)에서 얻어진 편광판에 대하여, 실시예 1의 (d)와 동일한 방법으로 접착성을 평가하였다.
<비교예 1>
실시예 1에 있어서, 시클로올레핀계 수지를 포함하는 "제오노아 필름"에 대한 (a)의 코로나 처리를 행하지 않고, 폴리비닐알코올 편광자의 양면에 시클로올레핀계 수지 필름을 직접 접합하고, 이하 실시예 1의 (b) 내지 (d)와 동일한 방법으로 편광판을 제조하여 평가하였다.
<비교예 2>
실시예 1에 있어서, (c)의 자외선 조사를 행하지 않고, (b)의 핸드 롤러로 접합시킨 상태의 편광판에 대하여 실시예 1의 (d)와 동일한 방법으로 접착성을 평가하였다.
<비교예 3>
실시예 1의 (a)와 동일한 방법으로 한쪽면에 코로나 처리를 실시한 시클로올레핀계 수지를 포함하는 "제오노아 필름"을, 상기 편광자의 제조예에서 제조한 폴리비닐알코올 편광자의 양면에, 그 코로나 처리면에서 실시예 5의 (b)에 나타낸 접착제를 개재시켜 실시예 5의 (b)에서 사용한 것과 동일한 라미네이터 "라미패커 3301"로 접합시켰다. 그 후, 80 ℃의 오븐 중에 3 분간 두어 건조시킴과 동시에 편광자와 양면의 보호 필름을 접착시켜 편광판을 제조하였다. 이 편광판에 대하여, 실시예 1의 (d)와 동일한 방법으로 접착성을 평가하였다.
<비교예 4>
실시예 5의 (b)에 있어서, 시클로올레핀계 수지 필름과 편광자 사이 및 트리아세틸셀룰로오스 필름과 편광자 사이에 각각 실시예 5의 (b)에 나타낸 조성의 접착제를 도포하면서 접합하였다. 그 후, 80 ℃의 오븐 중에 3 분간 두어 건조시킴과 동시에 편광자와 양면의 보호 필름을 접착시키고, 또한 실시예 1의 (d)와 동일한 방법으로 접착성을 평가하였다.
<비교예 5>
비교예 4에 있어서, 80 ℃의 오븐 중에서의 가열 시간을 5 분으로 연장하고, 그 밖에는 비교예 4와 동일한 방법으로 편광판을 제조하여 평가하였다.
이상의 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5에 대하여, 주요 제조 조건과 평가 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
Figure 112007080022171-PAT00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 시클로올레핀계 수지 필름에 코로나 처리를 실시하여 접착제를 도포한 경우, 건조 접착을 위한 가열 시간이 3 분 정도에서는 보호 필름과 편광자의 접착이 불충분하고(비교예 3 및 4), 그 시간을 5 분 정도로 함으로써 충분한 접착성이 얻어지게 된다(비교예 5). 한편, 시클로올레핀계 수지 필름을 직접 폴리비닐알코올 편광자에 접합시킨 경우에는, 그 후에 자외선 조사를 실시해도 보호 필름과 편광자가 접착하지 않고(비교예 1), 또한 시클로올레핀계 수지 필름에 코로나 처리를 실시해도, 그 후에 에너지를 제공하는 처리를 실시하지 않으면 역시 보호 필름과 편광자가 접착하지 않는다(비교예 2).
이에 대하여, 시클로올레핀계 수지 필름에 코로나 처리를 실시하고 나서 편광자에 접합하고, 또한 자외선 조사나 가열 등의 에너지를 제공하는 처리를 실시함으로써, 접착제를 사용하지 않아도 보호 필름과 편광자가 충분히 접착된다(실시예 1 및 2). 접합 후의 가열이 50 ℃에서 1 분간으로 약한 경우라도, 어느 정도의 접착성을 나타낸다(실시예 3). 또한, 코로나 처리면과 편광자 사이에 물을 도포하면서 접합하고, 그 후에 가열하는 방법에서도 가열 시간이 3 분 정도로 짧아도 보호 필름과 편광자가 충분히 접착되어 있다(실시예 4). 시클로올레핀계 수지 필름에 코로나 처리를 실시하여 편광자의 한쪽면에 접합하고, 편광자의 또 한쪽면에는 접착제를 개재시켜 트리아세틸셀룰로오스 필름을 접합한 경우에도, 그 후의 가열이 3 분 정도로도 충분한 접착성을 나타내게 된다(실시예 5).
도 1은 본 발명의 방법을 공정별로 나누어 나타낸 블럭도이다.

Claims (6)

  1. 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 편광자의 표면에 투명 수지를 포함하는 보호 필름을 적층하여 편광판을 제조하는 방법이며,
    편광자가 적층되는 상기 보호 필름면에 표면 활성화 처리를 실시한 후, 그 활성화 처리면에 접착제를 개재시키지 않고 상기 편광자를 접합하고, 이어서 양자를 접착할 수 있는 에너지를 제공하는 편광판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 표면 활성화 처리가 코로나 처리, 플라즈마 처리, 오존 처리 및 자외선 조사 처리로부터 선택되는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보호 필름에 표면 활성화 처리를 실시한 후, 다른 처리를 실시하지 않고, 그 활성화 처리면을 편광자에 접합시키는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보호 필름에 표면 활성화 처리를 실시한 후, 그 활성화 처리면 또는 편광자 표면에 후에 증류 제거가 가능한 액체를 도포하고, 그 도포면을 내측으로 하여 보호 필름과 편광자를 접합하고, 이어서 상기 도포된 액체의 증류 제거 및 에너지의 제공을 행하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 보호 필름을 편광자에 접합시킨 상태로 에너지를 제공하는 처리가 자외선, 적외선 또는 원적외선 조사에 의해 행해지는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 보호 필름을 편광자에 접합시킨 상태로 에너지를 제공하는 처리가 가열에 의해 행해지는 방법.
KR1020070113356A 2006-11-09 2007-11-07 편광판의 제조 방법 KR20080042705A (ko)

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