KR20130023097A

KR20130023097A - 편광자의 제조 방법

Info

Publication number: KR20130023097A
Application number: KR1020120091587A
Authority: KR
Inventors: 다이스께 오고미; 노부아끼 이와모또; 마사히로 야에가시
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2013-03-07
Also published as: JP2013044877A; KR101900504B1; TWI561859B; JP6025312B2; TW201310089A

Abstract

본 발명은 흠집, 주름 및 줄무늬가 적고, 접혀 들어간 곳이 없는 외관이 우수한 편광자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 폴리비닐알코올계 필름에 적어도 팽윤 처리, 염색 처리 및 가교 처리를 실시하는 편광자의 제조 방법에 있어서,
상기 팽윤 처리는 처리욕 중에 적어도 제1 가이드 롤 및 하기 수학식 3을 만족하도록 제2 가이드 롤을 설치해서 연신 배율 1.6 내지 2.4배로 연신하는 처리이며,
상기 제2 가이드 롤은 만곡도(호 높이/롤 면 길이)가 0.01 내지 0.1인 폭 확대 롤인 것을 특징으로 한다.
[수학식 3]

(수학식 중, X는 폴리비닐알코올계 필름이 처리욕에 입욕하고 나서 제2 가이드 롤에 접촉할 때까지의 반송 거리이며, Y는 폴리비닐알코올계 필름이 처리욕에 입욕하고 나서 출욕할 때까지의 반송 거리이다.)

Description

편광자의 제조 방법 {METHOD OF MANUFACTURING A POLARIZER}

본 발명은 편광자의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 편광자를 사용한 편광판에 관한 것이다. 상기 편광자, 편광판은 이 단독으로, 또는 이를 적층한 광학 필름으로서 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이 등의 화상 표시 장치를 형성할 수 있다.

종래, 액정 표시 장치 등에 사용되는 편광자로서는 폴리비닐알코올계 필름을 요오드나 2색성 염료 등으로 염색하고, 1축 연신해서 형성된 흡수 2색성 편광자가 널리 사용되어 왔다. 또한, 상기 편광자는 편광자의 양측 또는 편측에 비누화 처리한 트리아세틸셀룰로오스 등의 투명 보호 필름을 접합하여, 강도를 보충한 편광판으로서 사용되고 있다.

편광자의 제조는 폴리비닐알코올계 필름의 팽윤 공정, 염색 공정, 가교 공정 및 연신 공정으로 크게 나누어진다. 실제로는 팽윤 공정, 염색 공정 및 가교 공정의 모든 공정에서 동시에 연신하고 있는 경우가 많아, 연신 공정과 다른 각 공정을 구분할 수 없는 경우가 많다. 또한, 팽윤 공정, 염색 공정 또는 가교 공정의 전후에는 각각 세정욕을 설치해서 세정 공정을 실시하는 경우가 있다.

편광자의 제조에 있어서, 습식 연신 공정에서는 폴리비닐알코올계 필름을 연신욕 중에서 반송 또는 연신할 때에, 폴리비닐알코올계 필름이 흐름 방향으로 접혀 겹치는 필름 접힘이 발생한다. 특히, 연신욕 중의 가이드 롤 통과 시, 또는 연신욕의 양측에 있는 핀치롤 통과 시에는 필름 접힘 부분이 롤에 가압되어, 그 겹침 부분에 필름 접힘 형상이 생겨서, 그 부분에 줄무늬 형상의 접힘 자국이 남거나, 그 부분이 염색 줄무늬로서 나타나거나, 나아가 폴리비닐알코올계 필름이 접혀 겹친 상태 그대로 편광자가 되어, 그 부분이 불량(결점)이 되는 문제가 있다.

최근 들어, 편광자가 사용되는 액정 표시 장치의 고품위화에 수반하여, 종래의 편광자보다도 흠집 및 주름이 적고, 접혀 들어감이 없는 편광자의 개발이 요망되고 있다. 이러한 편광자를 제조하는 방법으로서, 예를 들어 이하의 기술이 제안 되고 있다.

특허문헌 1에서는, 처리액 중 적어도 1개의 가이드 롤로서 폭 확대 롤을 사용하고, 하기의 수학식 1로 구해진 폭 확대 롤이 갖는 최대 확폭량 β와, 하기 수학식 2로 구해진 필름이 폭 확대 롤에 접촉하는 사이에서의 필름의 폭 방향의 팽창량 γ의 관계가 (a)β>γ가 되는 위치에 폭 확대 롤을 배치하는, 및/또는 (b)β>γ가 되는 형상의 폭 확대 롤을 사용하는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법이 제안되어 있다.

(수학식 중, B₁은 폭 확대 롤에 접촉하는 필름 폭, α는 폭 확대 롤의 접촉각, r은 폭 확대 롤의 반경, R은 폭 확대 롤의 곡률 반경을 나타낸다.)

(수학식 중, B₁은 상기와 동일하며, θ는 필름이 폭 확대 롤을 이격할 때까지의 액 중의 주행 시간, θ₁은 필름이 폭 확대 롤에 접촉할 때까지의 액 중의 주행 시간을 나타낸다.)

또한, 특허문헌 2에서는 염색 공정 전에 세정 공정(1)을 갖고, 상기 세정 공정(1)에서는 제1 핀치롤로부터 반송되는 필름은 적어도 제1 및 제2 가이드 롤을 통과시켜서 세정욕에 침지시키는 동시에, 제2 핀치롤로 유도하여 제1 핀치롤과 제2 핀치롤의 주위 속도 차를 이용하여, 연신 배율이 1.2 내지 2.9배의 범위로 연신하면서 세정을 행하고, 또한 제1 가이드 롤과 제2 가이드 롤은 모두 세정욕 중에 설치되고, 또한 제1 가이드 롤과 제2 가이드 롤 사이의 필름의 패스 라인 길이(a)는 50cm 이상으로 조정되어 있으며, 또한 적어도 제2 가이드 롤은 면 길이 2300㎜ 이상의 익스팬더 롤을 사용하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법이 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 3에서는 팽윤 공정에 있어서 팽윤욕 내에 적어도 제1 가이드 롤을 배치하고, 폴리비닐알코올계 필름을 수성 용매 중에 침지시키고, 또한 상기 수성 용매 중에서 이동시킬 때에, 상기 폴리비닐알코올계 필름을 폴리비닐알코올계 필름이 급격한 팽윤을 일으키기 전에 상기 제1 가이드 롤에 접촉시켜, 상기 폴리비닐알코올계 필름이 상기 수성 용매에 접촉하고 나서 제1 가이드 롤에 접촉할 때까지의 소요 시간 (a)가 0.6 내지 12초인 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법이 제안되어 있다.

상기 제조 방법을 채용하면, 어느 정도는 흠집 및 주름이 적은 편광자가 얻어지지만, 새로운 개선이 요구되고 있다.

일본 특허 공개 제2005-227650호 공보 일본 특허 공개 제2007-226035호 공보 일본 특허 제4198559호 명세서

본 발명은 흠집, 주름 및 줄무늬가 적고, 접혀 들어감이 없는 외관이 우수한 편광자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 편광자의 제조 방법에 의해 상기 목적에 달성할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 폴리비닐알코올계 필름에 적어도 팽윤 처리, 염색 처리 및 가교 처리를 실시하는 편광자의 제조 방법에 있어서,

상기 팽윤 처리는 처리욕 중에 적어도 제1 가이드 롤 및 하기 수학식 3을 만족하도록 제2 가이드 롤을 설치해서 연신 배율 1.6 내지 2.4배로 연신하는 처리이며,

상기 제2 가이드 롤은 만곡도(호 높이/롤 면 길이)가 0.01 내지 0.1인 폭 확대 롤인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법에 관한 것이다.

(수학식 중, X는 폴리비닐알코올계 필름이 처리욕에 입욕되고 나서 제2 가이드 롤에 접촉할 때까지의 반송 거리이며, Y는 폴리비닐알코올계 필름이 처리욕에 입욕되고 나서 출욕할 때까지의 반송 거리이다.)

팽윤 처리 시에는 연신에 수반하여 폴리비닐알코올의 결정의 붕괴가 일어나서, 필름 내부에 물이 확산하여 팽윤한다. 팽창 속도(폭 방향 변화량/단위 시간)는 항상 일정하지는 않고 팽창 속도가 증가하는 영역과, 팽창 속도가 일정해지는 영역이 있다. 팽창 속도가 증가하는 영역에서 폴리비닐알코올계 필름이 가이드 롤에 접촉하면, 확장 속도보다도 팽창 속도가 상회하므로, 폴리비닐알코올계 필름에 접힘, 주름 및 줄무늬 등이 발생하고, 나아가서는 편광자의 외관이 악화된다.

본 발명자들은 팽창 속도가 일정해지는 영역, 즉 상기 수학식 3을 만족시키는 영역에 제2 가이드 롤을 설치함으로써, 접힘, 주름 및 줄무늬 등을 발생시키지 않고 폴리비닐알코올계 필름을 연신할 수 있다는 것을 발견하였다. X/Y가 0.65 미만인 경우에는, 폴리비닐알코올계 필름의 팽창 속도가 일정해지기 어렵기 때문에, 필름에 접힘, 주름 및 줄무늬 등이 발생하기 쉬워진다.

본 발명에서는 제2 가이드 롤로서 만곡도(호 높이/롤 면 길이)가 0.01 내지 0.1인 폭 확대 롤을 사용한다. 폭 확대 롤(익스팬더 롤)은 만곡된 코어와 상기 코어를 피복하는 피복재(예를 들어, 스폰지 등)에 의해 구성되어 있고, 코어는 회전하지 않고 고정되어 있으며, 피복재는 회전 가능하게 설치되어 있다. 폭 확대 롤은 필름이 롤을 따라서 호 높이를 향하는 과정에서 효율적으로 필름의 폭을 넓히는 특성을 갖는다. 또한, 팽윤 처리에서는 필름이 폭 방향으로 팽창해서 필름에 접힘, 주름 및 줄무늬 등이 발생하기 쉽지만, 제2 가이드 롤로서 만곡도(호 높이/롤 면 길이)가 0.01 내지 0.1인 폭 확대 롤을 사용함으로써, 이들의 발생을 억제할 수 있다. 만곡도가 0.01 미만인 경우에는, 충분한 폭 확대 효과가 얻어지지 않고, 필름에 접힘, 주름 및 줄무늬 등이 발생하기 쉬워진다. 한편, 만곡도가 0.1을 초과하는 경우에는 폭 확대 효과는 충분히 얻어지지만, 필름의 팽창량 이상으로 폭이 넓어지기 때문에, 필름의 폭 방향으로 편차가 발생하여 광학 특성 및 색상의 균일성이 저하된다.

팽윤 처리에서의 연신 배율은 1.6 내지 2.4배인 것이 필요하다. 팽창 속도가 일정해지는 영역은 팽윤 처리 시의 연신 배율에 따라 변화하는 경향이 있다. 필름의 반송 속도의 증감 또는 처리욕 중의 필름의 반송 거리의 증감에 따라 팽윤 시간이 증감하는 경우라도, 폴리비닐알코올의 결정의 붕괴 속도는 기본적으로 팽윤 처리 시의 연신 배율에 의존하기 때문에, 반송 속도 및 팽윤 시간에 의존하지 않고 팽윤 처리 시의 연신 배율에 따라 제2 가이드 롤의 설치 위치를 조정할 수 있다. 연신 배율이 1.6배 이상인 경우에는, 폴리비닐알코올의 결정 붕괴가 빠르게 일어나서 폴리비닐알코올계 필름의 팽창 속도가 일정해지기 쉽기 때문에, X/Y가 0.65 이상이 되는 영역에 제2 가이드 롤을 설치하면, 접힘, 주름 및 줄무늬 등을 발생시키지 않고 폴리비닐알코올계 필름을 연신할 수 있다. 팽윤 처리에서의 연신 배율이 2.4배를 초과하면 광학 특성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 얻어지는 편광자 및 상기 편광자 중 적어도 한쪽의 면에 투명 보호 필름이 적층되어 있는 편광판에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 편광자 또는 상기 편광판이 적어도 1매 적층되어 있는 광학 필름 및 상기 광학 필름을 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 편광자는 흠집, 주름 및 줄무늬가 적고, 접혀 들어감이 없는 외관이 우수한 것으로, 상기 편광자를 사용함으로써 고품위의 화상 표시 장치를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 편광자의 제조 방법에서의 팽윤 처리의 예를 나타내는 개략도.
도 2는 폭 확대 롤의 축 방향에서의 개략 평면도.
도 3은 도 2의 시선 방향 Y에서 보았을 때의 폭 확대 롤의 개략 단면도.
도 4는 실시예 및 비교예에서의 팽윤 처리의 방법을 나타내는 개략도.

본 발명의 편광자에 적용되는 폴리비닐알코올계 필름의 재료에는 폴리비닐알코올 또는 그 유도체가 사용된다. 폴리비닐알코올의 유도체로서는 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 등을 들 수 있는 것 외에, 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산, 그의 알킬에스테르, 아크릴아미드 등으로 변성한 것을 들 수 있다. 폴리비닐알코올의 중합도는 1000 내지 10000 정도, 비누화도는 80 내지 100몰％ 정도의 것이 일반적으로 사용된다.

상기 필름 중에는 가소제, 계면 활성제 등의 첨가제를 첨가할 수도 있다. 가소제로서는 폴리올 및 그의 축합물 등을 들 수 있으며, 예를 들어 글리세린, 디글리세린, 트리글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 가소제 등의 사용량은 특별히 제한되지 않지만 필름 중 20중량％ 이하로 하는 것이 적합하다. 통상 필름은 두께 30 내지 150㎛ 정도의 것이 사용된다.

필름의 원재료 폭은 특별히 제한은 없지만, 통상 2000 내지 4000㎜의 것이 사용된다. 또한, 통상 폴리비닐알코올계 필름은 물에 침지시키면 10％ 내지 40％ 정도 팽윤하는 것이 사용되고 있다. 즉, 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지시키면, MD 방향(필름 반송 방향)과 TD 방향(폭 방향)으로 각각 10％ 내지 40％ 팽창한다.

본 발명의 편광자는 상기 필름에 적어도 팽윤 처리, 염색 처리 및 가교 처리를 실시함으로써 제조한다.

팽윤 처리는 염색 처리 전에 실시된다. 팽윤 처리에 의해, 폴리비닐알코올계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있는 것 외에, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시킴으로써 염색의 얼룩(불균일) 등의 불균일을 방지하는 효과도 있다.

팽윤 처리는 상기 필름을 처리액에 침지시킴으로써 행하여진다. 처리액으로서는 통상 물, 증류수, 순수가 사용된다. 상기 처리액은 주성분이 물이면, 요오드화 화합물, 계면 활성제 등의 첨가물, 알코올 등이 소량 들어 있어도 좋다. 또한, 상기 처리액에 요오드화 화합물을 함유시키는 경우, 요오드화 화합물의 농도는 0.1 내지 10중량％ 정도이며, 바람직하게는 0.2 내지 5중량％이다.

본 발명의 편광자의 제조 방법에서는, 상기 팽윤 처리에 있어서, 처리욕 중에 적어도 제1 가이드 롤 및 제2 가이드 롤을 설치해서 연신을 행한다.

이하, 도 1을 참조하면서 본 발명을 설명한다.

도 1은, 팽윤 처리의 예를 나타내는 개략도이다. 필름(2)은 공기 중의 가이드 롤(3 및 4), 처리욕 중에 설치된 제1 가이드 롤(5) 및 제2 가이드 롤(1)을 통해서 반송되고, 처리액으로 팽윤 처리된다. 필름(2)은 I점에서 처리액에 들어가고, J점에서 제1 가이드 롤(5)에 접촉하고, K점에서 제1 가이드 롤(5)로부터 이격되고, L점에서 제2 가이드 롤(1)에 접촉하고, M점에서 제2 가이드 롤(1)로부터 이격되고, N점에서 처리액으로부터 나오고 있다. 처리욕 중에는 제2 가이드 롤의 뒤에 제3 이상의 가이드 롤을 설치해도 좋다.

제2 가이드 롤(1)은 하기 수학식 3을 만족시키는 영역에 설치한다. 그에 의해, 접힘, 주름 및 줄무늬 등을 발생시키지 않고 필름(2)을 연신할 수 있다.

[수학식 3]

상기 수학식 3에서, X는 필름(2)이 처리욕에 입욕하고 나서 제2 가이드 롤(1)에 접촉할 때까지의 반송 거리이며, 도 1에서 I점으로부터 L점까지의 반송 거리에 상당한다. Y는 필름(2)이 처리욕에 입욕하고 나서 출욕할 때까지의 반송 거리이며, 도 1에 있어서 I점으로부터 N점까지의 반송 거리에 상당한다.

팽윤 처리에서의 연신 배율은 필름의 원래 길이에 대하여 1.6 내지 2.4배일 필요가 있으며, 바람직하게는 1.8 내지 2.4배이다.

팽윤 처리에서의 필름의 반송 속도 및 처리욕 중의 필름의 반송 거리 Y는 특별히 제한되지 않지만, 팽윤 처리 시간이 10 내지 300초가 되도록 반송 속도 및 반송 거리 Y를 결정하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 240초이다. 팽윤 처리 시간이 10초 미만인 경우에는 팽윤 부족에 의해 팽윤 불균일이 발생하기 쉬워지고, 300초를 초과하면 생산성이 저하된다.

팽윤 처리에서의 처리 온도는 통상 20 내지 45℃ 정도로 조정하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 내지 40℃이다. 처리 온도가 20℃ 미만인 경우에는 팽윤 부족에 의해 팽윤 불균일이 발생하기 쉬워지고, 45℃를 초과하면 과팽윤이 되어서 연신에 의해 폴리비닐알코올계 필름이 파단되기 쉬워진다. 또한, 팽윤 불균일이 있으면 그 부분이 염색 처리에서 염색 불균일이 되기 때문에 팽윤 불균일은 발생시키지 않도록 한다.

제1 가이드 롤은 공지된 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 플랫 롤, 크라운 롤 및 스파이럴 롤 등을 들 수 있다. 본 발명에서는 제2 가이드 롤로서 만곡도(호 높이/롤 면 길이)가 0.01 내지 0.1인 폭 확대 롤을 사용하는 것이 필요하며, 바람직하게는 0.01 내지 0.05, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.02인 폭 확대 롤을 사용한다. 제2 가이드 롤의 뒤에 제3 가이드 롤, 제4 가이드 롤 등을 더 설치하는 경우에는, 이들도 상기 만곡도의 폭 확대 롤인 것이 바람직하다.

또한, 필름이 폭 확대 롤로부터 이격되는 위치가 하기 수학식 4를 만족하도록 폭 확대 롤을 배치하는 것이 바람직하다.

(수학식 중, θ는 폭 확대 롤의 축 방향에서의 호 높이가 최대가 되는 위치에서, 폭 확대 롤에 접촉하고 있는 필름의 출구측 접점과 폭 확대 롤의 중심점을 연결한 직선 A와, 폭 확대 롤의 호 높이가 최대가 되는 점과 폭 확대 롤의 중심점을 연결한 직선 B의 교차각이다. 단, 교차각은 직선 B를 기준으로 해서 필름의 진행 방향에 대하여 순방향의 경우를 +로 하고, 역방향의 경우를 -로 한다.)

폭 확대 롤은 만곡한 코어와 상기 코어를 피복하는 피복재(예를 들어, 스펀지 등)에 의해 구성되어 있으며, 코어는 회전하지 않고 고정되어 있고, 피복재는 회전 가능하게 설치되어 있다. 폭 확대 롤은 필름이 롤을 따라서 호 높이를 향하는 과정에서 효율적으로 폭이 넓어지는 특성을 갖는다. 단순히 폭 확대 롤을 사용하는 것 만으로도 주름 펴기 효과는 어느 정도 얻어지지만, 충분하지 않다.

그러나, 반송하고 있는 필름이 폭 확대 롤로부터 이격되는 위치가 상기 수학식 4를 만족하도록 폭 확대 롤을 배치함으로써, 충분한 주름 펴기 효과가 얻어진다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 2는 폭 확대 롤(1)의 축방향에 있어서의 대략적인 평면도이다. 폭 확대 롤(1)의 만곡도는 호 높이 h/롤 면 길이 P에 의해 산출된다. 도 3은 도 2의 시선 방향 Y에서 보았을 때의 폭 확대 롤(1)의 개략 단면도이다. 또한, 도 3에 있어서, 도 2의 위치 X에서의 단면을 점선으로 나타내고 있다. 위치 X는 폭 확대 롤(1)의 축 방향에서의 호 높이가 최대가 되는 위치이다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 폭 확대 롤(1)의 표면에는 필름(2)에 폭 확대 효과를 부여하는 D존, 필름(2)에 유지 효과를 부여하는 E존, 필름(2)에 완화 효과를 부여하는 F존 및 필름(2)에 수축 효과를 부여하는 G존의 4개의 존이 존재하는 것으로 생각된다.

필름(2)이 폭 확대 롤(1)에 접촉하는 위치가 적어도 D존이며, 필름(2)이 폭 확대 롤(1)로부터 이격되는 위치가 E 또는 F존이 되도록, 폭 확대 롤(1)의 배치 각도를 조정함으로써, 접힘, 주름 및 줄무늬 등을 발생시키지 않고 필름(2)을 연신할 수 있다.

여기에서, E 및 F존에서의 θ는 폭 확대 롤(1)의 축방향에서의 호 높이가 최대가 되는 위치 X에 있어서, 폭 확대 롤(1)에 접촉하고 있는 필름(2)의 출구측 접점 M과 폭 확대 롤(1)의 중심점 C를 연결한 직선 A와, 폭 확대 롤(1)의 호 높이가 최대가 되는 점 H와 폭 확대 롤(1)의 중심점 C를 연결한 직선 B의 교차각이다. 단, 교차각은 직선 B를 기준으로 해서 필름(2)의 진행 방향에 대하여 순방향의 경우를 +로 하고, 역방향의 경우를 -로 한다. 또한, 폭 확대 롤(1)의 코어는 회전하지 않고 고정되어 있으며, 피복재만 회전하고 있다. 따라서, 폭 확대 롤(1)의 호 높이가 최대가 되는 점 H는 항상 일정 방향에 있다.

그리고, E존에서의 교차각 θ가 -40° 내지 0°(바람직하게는 -30° 내지 0°), 또는 F존에서의 교차각 θ가 0° 내지 40° (바람직하게는 0° 내지 30°)가 되는 위치에서 필름(2)을 폭 확대 롤(1)로부터 이격한 경우에는, 필름(2)에 유지 효과 또는 완화 효과가 부여되어 있으며, 필름(2)의 폭 방향의 수축력이 감소하기 때문에, 접힘, 주름 및 줄무늬 등의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

E존에서의 교차각 θ가 -40°를 초과하는 경우에는, 접힘, 주름 및 줄무늬 등의 발생을 어느 정도 억제할 수 있지만, 필름(2)이 크게 확장되어 있는 도중이기 때문에, 필름(2)이 폭 확대 롤(1)로부터 이격된 순간에 폭 방향으로의 필름(2)의 수축이 일어나서, 필름(2)에 접힘, 주름 및 줄무늬 등이 발생하기 쉬워진다. 또한, F존에서의 교차각 θ가 40°를 초과하는 경우에는, 필름(2)이 수축하는 도중이기 때문에, 필름(2)에 접힘, 주름 및 줄무늬 등이 발생하기 쉬워진다.

폭 확대 롤에서의 필름의 포위각은 45° 내지 135°인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 45° 내지 90°이다. 포위각이란, 필름이 폭 확대 롤에 접촉하고 있는 면의 접촉각이다. 포위각이 45° 미만인 경우에는 충분한 폭 확대 효과가 얻어지지 않고, 주름 펴기 효과가 작아지고, 135°를 초과하는 경우에는 폭 확대 효과가 너무 커져서 필름이 가로 방향으로 연신되어, 두께 편차가 발생하는 경향이 있다.

염색 처리는 상기 필름에 요오드 또는 2색성 염료를 흡착·배향시킴으로써 행한다. 염색 처리는 연신 처리와 함께 행하여도 좋다.

염색 처리는 통상 상기 필름을 염색 용액에 침지시킴으로써 행하여진다. 염색 용액으로서는 요오드 용액이 일반적이다. 요오드 용액으로서 사용되는 요오드 수용액은 요오드 및 용해 보조제로서 예를 들어 요오드화 칼륨 등에 의해 요오드 이온을 함유시킨 수용액 등이 사용된다. 그 외, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티타늄 등의 요오드화물 등의 보조제를 사용할 수 있다. 요오드 농도는 0.01 내지 0.5중량％ 정도, 바람직하게는 0.02 내지 0.4중량％이며, 요오드화 칼륨 농도는 0.01 내지 10중량％ 정도, 바람직하게는 0.02 내지 8중량％이다. 요오드 염색에 있어서, 요오드 용액의 온도는 통상 20 내지 50℃ 정도, 바람직하게는 25 내지 40℃이다. 침지 시간은 통상 10 내지 300초간 정도, 바람직하게는 20 내지 240초간이다.

가교 처리에서는, 통상 가교제로서 붕소 화합물이 사용된다. 가교 처리는 연신 처리와 함께 행하여도 좋다. 가교 처리는 복수회 행할 수 있다. 붕소 화합물로서는 붕산, 붕사 등을 들 수 있다. 붕소 화합물은 수용액 또는 물-유기 용매 혼합 용액의 형태로 일반적으로 사용된다. 통상은, 붕산 수용액이 사용된다. 붕산 수용액의 붕산 농도는 0.1 내지 13중량％ 정도, 바람직하게는 2 내지 13중량％이다. 붕산 수용액 등에는 요오드화 칼륨 등의 요오드화 화합물을 함유시킬 수 있다. 붕산 수용액에 요오드화 화합물을 함유시키는 경우, 요오드화 화합물 농도는 0.1 내지 10중량％ 정도이며, 바람직하게는 0.2 내지 5중량％이다.

가교 처리는 상기 필름을 붕산 수용액 등에 침지시킴으로써 행할 수 있다. 그 외, 상기 필름에 붕소 화합물 등을 도포 또는 분무 등을 함으로써 행할 수 있다. 가교 처리에서의 처리 온도는 통상 25℃ 이상이며, 바람직하게는 30 내지 85℃, 보다 바람직하게는 30 내지 60℃이다. 처리 시간은 통상 10 내지 800초간이며, 바람직하게는 30 내지 500초간이다.

연신 처리는, 통상 1축 연신을 실시함으로써 행한다. 연신 방법은 습윤식 연신 방법과 건식 연신 방법 모두 채용할 수 있지만 습윤식 연신 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 습윤식 연신 방법으로서는, 예를 들어 팽윤 처리에 있어서, 또는 염색 처리를 실시한 후, 용액 중에서 연신을 행하는 것이 일반적이다. 또한 가교 처리와 함께 연신을 행할 수 있다. 한편, 건식 연신의 경우에는, 연신 수단으로서는 예를 들어 롤간 연신 방법, 가열 롤 연신 방법, 압축 연신 방법 등을 들 수 있다. 연신 처리는 다단으로 행할 수도 있다.

연신 배율은 목적에 따라서 적절하게 설정할 수 있지만, 총 연신 배율은 2 내지 7배 정도, 바람직하게는 4.5 내지 6.8배, 보다 바람직하게는 5 내지 6.5배이다.

그 후, 상기 필름에 세정 처리를 실시해도 좋다. 세정 처리에 의해, 연신 필름의 표면에 발생하는 석출물을 제거할 수 있다.

세정 처리는, 예를 들어 물, 증류수, 순수 등의 물 세정에 의해 행할 수 있다. 물 세정 처리는 통상 물 세정욕에 필름을 침지시킴으로써 행한다. 또한 세정 처리는 요오드화 칼륨 등의 요오드화물을 함유하는 수용액에 침지시킴으로써 행할 수 있다. 예를 들어, 상기 수용액으로서는 요오드화 칼륨 농도 0.5 내지 10중량％ 정도, 나아가 1 내지 8중량％로 하는 것이 바람직하다. 세정 처리에서의 세정욕의 온도는 통상 5 내지 50℃, 바람직하게는 10 내지 45℃, 더 바람직하게는 15 내지 40℃이다. 침지 시간은 통상 1 내지 300초간, 바람직하게는 10 내지 240초간이다. 또한, 상기 수용액에 의한 세정은 물 세정과 조합해서 행할 수 있으며, 물 세정 전 또는 후에 행할 수 있다.

상기 처리를 행한 후, 상기 필름에 건조 처리를 실시해도 좋다.

얻어진 편광자는 통상적인 방법에 따라서, 그 적어도 편면에 투명 보호 필름을 설치한 편광판으로 할 수 있다. 투명 보호 필름은 중합체에 의한 도포층으로서 또는 필름의 라미네이트층 등으로서 설치할 수 있다. 투명 보호 필름을 형성하는 투명 중합체 또는 필름 재료로서는 적절한 투명 재료를 사용할 수 있지만, 투명성이나 기계적 강도, 열 안정성이나 수분 차단성 등이 우수한 것이 바람직하게 사용된다. 상기 투명 보호 필름을 형성하는 재료로서는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 중합체, 2아세트산 셀룰로오스나 3아세트산 셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 중합체, 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체(AS 수지) 등의 스티렌계 중합체, 폴리카르보네이트계 중합체 등을 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌·프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 중합체, 염화비닐계 중합체, 나일론이나 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 중합체, 이미드계 중합체, 술폰계 중합체, 폴리에테르술폰계 중합체, 폴리에테르에테르케톤계 중합체, 폴리페닐렌술피드계 중합체, 비닐알코올계 중합체, 염화 비닐리덴계 중합체, 비닐부티랄계 중합체, 아릴레이트계 중합체, 폴리옥시메틸렌계 중합체, 에폭시계 중합체, 혹은 상기 중합체의 블렌드물 등도 상기 투명 보호 필름을 형성하는 중합체의 예로서 들 수 있다. 투명 보호 필름은 아크릴계, 우레탄계, 아크릴 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형, 자외선 경화형의 수지의 경화층으로서 형성할 수도 있다.

또한, 일본 특허 공개 제2001-343529호 공보(WO01/37007)에 기재된 중합체 필름, 예를 들어 (A) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, (B) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 페닐 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 들 수 있다. 구체예로서는 이소부틸렌과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교대 공중합체와 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 함유하는 수지 조성물의 필름을 들 수 있다. 필름은 수지 조성물의 혼합 압출품 등으로 이루어지는 필름을 사용할 수 있다. 이들의 필름은 위상차가 작고, 광탄성 계수가 작기 때문에 편광판의 왜곡에 의한 얼룩(불균일) 등의 문제를 해소할 수 있고, 또한 투습도가 작기 때문에, 가습 내구성이 우수하다.

투명 보호 필름의 두께는 적절하게 결정할 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등의 점에서 1 내지 500㎛ 정도이다. 특히 1 내지 300㎛가 바람직하고, 5 내지 200㎛가 보다 바람직하다.

또한, 투명 보호 필름은 가능한 한 착색이 없는 것이 바람직하다. 따라서, Rth=(nx-nz)·d(단, nx는 필름 평면 내의 지상축 방향의 굴절률, nz는 필름 두께 방향의 굴절률, d는 필름 두께)로 표시되는 필름 두께 방향의 위상차값이 -90㎚ 내지 +75㎚인 투명 보호 필름이 바람직하게 사용된다. 이러한 두께 방향의 위상차값(Rth)이 -90㎚ 내지 +75㎚인 것을 사용함으로써, 보호 필름에 기인하는 편광판의 착색(광학적인 착색)을 거의 해소할 수 있다. 두께 방향 위상차값(Rth)은 더욱 바람직하게는 -80㎚ 내지 +60㎚, 특히 -70㎚ 내지 +45㎚가 바람직하다.

보호 필름으로서는, 편광 특성이나 내구성 등의 점에서, 트리아세틸셀룰로오스 필름, 노르보르넨계 필름, 시클로올레핀계 필름 및 아크릴 수지 필름이 바람직하다. 특히 트리아세틸셀룰로오스 필름이 적합하다. 또한, 편광자의 양측에 보호 필름을 설치하는 경우, 그 표리에서 동일한 중합체 재료로 이루어지는 보호 필름을 사용해도 좋고, 상이한 중합체 재료 등으로 이루어지는 보호 필름을 사용해도 좋다.

상기 투명 보호 필름의 편광자를 접착시키지 않는 면에는, 하드 코트층이나 반사 방지 처리, 스티킹 방지나, 확산 내지 안티글레어를 목적으로 한 처리를 실시한 것이어도 좋다.

또한, 반사 방지층, 스티킹 방지층, 확산층이나 안티글레어층 등은 투명 보호 필름 그 자체에 설치할 수 있는 것 외에, 별도 광학층으로서 투명 보호 필름과는 별체의 것으로서 설치할 수도 있다.

상기 편광자와 투명 보호 필름의 접착 처리에는 접착제가 사용된다. 접착제로서는 이소시아네이트계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계, 수계 폴리에스테르 등을 예시할 수 있다. 상기 접착제는 통상 수용액으로부터 이루어지는 접착제가 사용된다.

본 발명의 편광판은 상기 투명 보호 필름과 편광자를 상기 접착제를 사용해서 접합함으로써 제조한다. 접착제의 도포는 투명 보호 필름, 편광자 중 어느 것에 행하여도 좋고, 양자에 행하여도 좋다. 접합 후에는 건조 공정을 실시하고, 도포 건조층으로 이루어지는 접착층을 형성한다. 편광자와 투명 보호 필름의 접합은 롤 라미네이터 등에 의해 행할 수 있다. 접착층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상 0.1 내지 5㎛ 정도이다.

본 발명의 편광판은 실용 시에 다른 광학층과 적층한 광학 필름으로서 사용할 수 있다. 그 광학층에 대해서는 특별히 한정은 없지만, 예를 들어 반사판이나 반투과판, 위상차판(1/2이나 1/4 등의 파장판을 포함함), 시각 보상 필름 등의 액정 표시 장치 등의 형성에 사용되는 경우가 있는 광학층을 1층 또는 2층 이상 사용할 수 있다. 특히, 본 발명의 편광판에 반사판 또는 반투과 반사판이 더 적층되어서 이루어지는 반사형 편광판 또는 반투과형 편광판, 편광판에 위상차판이 더 적층되어서 이루어지는 타원 편광판 또는 원편광판, 편광판에 시각 보상 필름이 더 적층되어서 이루어지는 광시야각 편광판, 혹은 편광판에 휘도 향상 필름이 더 적층되어서 이루어지는 편광판이 바람직하다.

본 발명의 편광판 또는 광학 필름은 액정 표시 장치 등의 각종 장치의 형성 등에 바람직하게 사용할 수 있다. 액정 표시 장치의 형성은 종래에 준하여 행할 수 있다. 즉 액정 표시 장치는 일반적으로 액정 셀과 편광판 또는 광학 필름 및 필요에 따라서 조명 시스템 등의 구성 부품을 적절하게 조립해서 구동 회로를 내장함으로써 형성되지만, 본 발명에서는 본 발명에 의한 편광판 또는 광학 필름을 사용하는 점을 제외하고 특별히 한정은 없고, 종래에 준할 수 있다. 액정 셀에 대해서도, 예를 들어 TN형이나 STN형, π형 등의 임의의 타입의 것을 사용할 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 구성과 효과를 구체적으로 나타내는 실시예 등에 대해서 설명한다. 또한, 각 예 중, 부 및 ％는 특기가 없는 한 중량 기준이다.

실시예 1

도 4에 나타내는 바와 같이, 팽윤욕 내에 제1 가이드 롤(플랫 롤)(5), 제2 가이드 롤(폭 확대 롤, 롤 면 길이 P: 450㎜, 호 높이 h: 6.5㎜)(1) 및 제3 가이드 롤(폭 확대 롤, 롤 면 길이 P: 450㎜, 호 높이 h: 6.5㎜)(6)을 배치하여, 팽윤 용매로서 순수를 욕 내에 넣고, 30℃로 유지하였다. 팽윤욕의 전체 패스 길이(I점으로부터 N점까지의 반송 거리) Y를 1150㎜로 하고, 제2 가이드 롤(1)은 패스 길이(I점으로부터 L점까지의 반송 거리) X가 850㎜가 되는 위치에 설치하였다.

그리고, 두께 75㎛의 PVA 필름(구라레사제, 상품명: VF-PS#7500)을 가이드 롤에 의해 팽윤욕에 반송하고, 팽윤욕 내에서 상기 필름을 팽윤시키면서, 필름의 원래 길이에 대하여 연신 배율이 1.6배가 되도록 흐름 방향으로 연신을 행하였다.

그 후, 상기 필름을 요오드 0.04％ 및 요오드화 칼륨 0.4％의 혼합 용액(염색욕)에 60초 침지시키고, 상기 염색욕 중에서 필름의 원래 길이에 대하여 연신 배율이 3.3배가 되도록 연신하면서 염색하였다. 이어서, 상기 필름을 붕산 4％ 및 요오드화 칼륨 3％의 혼합 용액(30℃)에 30초 침지시켰다. 그 후, 상기 필름을 붕산 4％ 및 요오드화 칼륨 5％의 혼합 용액(60℃, 연신욕)에 40초 침지시키면서, 필름의 원래 길이에 대하여 연신 배율이 6배가 되도록 흐름 방향으로 연신을 행하였다. 그 후, 상기 필름을 요오드화 칼륨 3％의 수용액(30℃, 세정욕)에 10초 침지시켜서 세정하고, 또한 50℃에서 4분간 건조해서 편광자를 제작하였다.

그리고, 두께 80㎛의 TAC 필름(후지 사진 필름사제, 상품명: TD-80U)을 비누화 처리한 후, 상기 편광자의 양면에 1％ PVA 수용액을 사용해서 접합, 건조함으로써 편광판을 제작하였다.

실시예 2 내지 6, 비교예 1 내지 4

표 1에 기재한 바와 같이, 팽윤 처리에서의 연신 배율, 패스 길이 X, 또는 폭 확대 롤의 만곡도를 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 편광판을 제작하였다.

(편광자의 평가)

제작한 편광자의 상태를 육안으로 관찰하고, 이하의 기준으로 평가하였다.

○: 색 빠짐, 접힘 및 주름이 없다.

×: 색 빠짐, 접힘, 또는 주름이 있다.

<산업상 이용가능성>

본 발명의 편광자 및 편광판은 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이 등의 화상 표시 장치의 제조에 사용된다.

1: 제1 가이드 롤
2: 폴리비닐알코올계 필름
3, 4: 가이드 롤
5: 제2 가이드 롤
6: 제3 가이드 롤
C: 중심점
h: 호 높이
H: 호 높이가 최대가 되는 점
P: 롤 면 길이

Claims

폴리비닐알코올계 필름에 적어도 팽윤 처리, 염색 처리 및 가교 처리를 실시하는 편광자의 제조 방법에 있어서,
상기 팽윤 처리는 처리욕 중에 적어도 제1 가이드 롤 및 하기 수학식 3을 만족하도록 제2 가이드 롤을 설치해서 연신 배율 1.6 내지 2.4배로 연신하는 처리이며,
상기 제2 가이드 롤은 만곡도(호 높이/롤 면 길이)가 0.01 내지 0.1인 폭 확대 롤인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
[수학식 3]

(수학식 중, X는 폴리비닐알코올계 필름이 처리욕에 입욕하고 나서 제2 가이드 롤에 접촉할 때까지의 반송 거리이며, Y는 폴리비닐알코올계 필름이 처리욕에 입욕하고 나서 출욕할 때까지의 반송 거리이다.)
제1항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어지는 편광자.
제2항에 기재된 편광자의 적어도 한쪽의 면에 투명 보호 필름이 적층되어 있는 편광판.
제2항에 기재된 편광자, 또는 제3항에 기재된 편광판이 적어도 1매 적층되어 있는 광학 필름.
제4항에 기재된 광학 필름을 포함하는 화상 표시 장치.