KR20140118989A - 요오드계 편광자, 편광판, 광학 필름 및 화상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

폴리비닐알코올계 필름에 요오드가 흡착 배향되어 있는 요오드계 편광자는 적어도 하나의 환원제를 함유하는 처리욕에 의한 처리가 실시되어 있고, 또한 상기 요오드계 편광자는 환원제의 산화체를 함유하며, 또한 환원제 및 그 산화체의 합계 함유량이 0.06 × 10^-6 ∼ 1.6 × 10^-6 ㏖/g 이다. 당해 요오드 편광자는, 고투과율, 고편광도의 광학 특성을 만족시키며, 또한 단파장측에 있어서의 광 누설을 억제할 수 있다.

Description

요오드계 편광자, 편광판, 광학 필름 및 화상 표시 장치{IODINE-BASED POLARIZER, POLARIZING PLATE, OPTICAL FILM, AND IMAGE DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 요오드계 편광자에 관한 것이다. 또 본 발명은 당해 요오드계 편광자를 사용한 편광판, 광학 필름에 관한 것이다. 나아가서는 당해 요오드계 편광자, 편광판, 광학 필름을 사용한 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, PDP 등의 화상 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는, PC, TV, 모니터, 휴대 전화, PDA 등에 사용되고 있다. 종래 액정 표시 장치 등에 사용하는 편광자로는 고투과율과 고편광도를 겸비하고 있는 점에서, 염색 처리된 폴리비닐알코올계 필름이 사용되고 있다. 당해 편광자는, 폴리비닐알코올계 필름에, 욕 중에서 예를 들어 팽윤, 염색, 가교, 연신 등의 각 처리를 실시한 후에, 세정 처리를 실시하고 나서 건조시킴으로써 제조된다. 또 상기 편광자는, 통상적으로 그 편면 또는 양면에 트리아세틸셀룰로오스 등의 보호 필름이 접착제를 사용하여 첩합 (貼合) 된 편광판으로서 사용되고 있다.

최근에는 액정 표시 장치의 고성능화가 진행되어, 높은 시인성을 얻기 위해서 액정 패널에는 콘트라스트의 향상이 요구되고 있다. 즉, 흑색은 보다 검고, 백색은 보다 희고 밝은 것이 요망되고 있고, 그것에 수반하여 편광자의 편광 성능의 추가적인 향상이 요구되고 있다. 따라서, 편광 성능으로는, 높은 편광도를 가지면서 높은 투과율을 갖는 것이 매우 중요해지고 있다.

이와 같은 편광자를 얻기 위해서 지금까지 많은 방법이 제안되었다. 예를 들어, 편광자의 제조 방법으로서, 미(未)배향의 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤욕 중에서 팽윤한 후, 요오드 염색욕에서 요오드를 흡착시키고, 또한 붕산을 함유하는 수용액 중에서 가교, 연신 등의 처리를 실시하는 것이 제안되어 있다 (특허문헌 1). 또, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤한 후, 가열, 가습하고, 이어서 요오드 염색 처리를 실시하고, 약연신한 후에 강연신을 실시하는 것이 제안되어 있다 (참고 문헌 2).

일본 공개특허공보 2004-341515호 일본 공개특허공보 2007-199509호

그러나, 특허문헌 1, 2 에 기재된 바와 같이, 폴리비닐알코올계 필름에 대해 요오드 염색 처리됨으로써 얻어지는 요오드계 편광자는, 단파장측에 있어서 광 누설이 발생하여, 광학 특성을 충분히 만족시킬 수 없었음을 알 수 있었다.

본 발명은, 고투과율, 고편광도의 광학 특성을 만족시키며, 또한 단파장측에 있어서의 광 누설을 억제할 수 있는 요오드 편광자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은, 상기 요오드 편광자를 사용한 편광판, 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 상기 요오드 편광자, 편광판, 광학 필름을 사용한 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 편광자 등에 의해 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드가 흡착 배향되어 있는 요오드계 편광자로서,

상기 요오드계 편광자는 적어도 하나의 환원제를 함유하는 처리욕에 의한 처리가 실시되어 있고, 또한 상기 요오드계 편광자는 환원제의 산화체를 함유하며, 또한 환원제 및 그 산화체의 합계 함유량이 0.06 × 10^-6 ∼ 1.6 × 10^-6 ㏖/g 인 것을 특징으로 하는 요오드계 편광자에 관한 것이다.

상기 환원제로는, 아스코르브산, 에리소르브산, 티오황산, 아황산 및 이들의 염 중 어느 적어도 1 종을 예시할 수 있다.

또 본 발명은, 상기 요오드계 편광자의 적어도 편면에 투명 보호 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 편광판에 관한 것이다.

또 본 발명은, 상기 요오드 편광자 또는 편광판을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 필름에 관한 것이다.

또 본 발명은, 상기 요오드 편광자, 편광판 또는 광학 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드가 흡착 배향되어 있는 요오드계 편광자에서는, 당해 편광자 중에 형성시키는 요오드 착물 (I₃ ^- 요오드 착물과 I₅ ^- 요오드 착물) 이 가시 파장 영역의 광을 흡수함으로써 편광 특성을 나타낸다. 이러한 관점에서 편광자의 광 누설을 억제하기 위해서, 편광자 중의 요오드 착물을 고배향으로 배열시키는 것이 요망된다. 편광자 중에 배향성이 낮은 요오드 착물이 존재하면 편광자의 광학 특성이 저하된다.

본 발명의 요오드계 편광자에서는, 소정량의 환원제를 함유시킴으로써, 편광자 중에 존재하는 저배향의 요오드 착물을 우선적으로 환원시켜, 제거할 수 있다. 그 결과, 배향성이 높은 요오드 착물을 선택적으로 편광자 중에 존재시킬 수 있어, 편광자의 특성 향상이 가능해진다. 이와 같이, 본 발명의 요오드계 편광자에 의하면, 고투과율, 고편광도의 광학 특성을 만족시킬 수 있다.

또, 환원제에 의해 폴리비닐알코올계 필름 중의 배향성이 낮은 I₃ ^- 요오드 착물은 우선적으로 환원되어 제거되므로, 편광자 중에 존재하는 I₃ ^- 요오드 착물의 배향성이 향상될 것으로 생각된다. I₃ ^- 요오드 착물이 편광자의 단파장 영역의 흡광도에 관여하므로, 편광자의 크로스 상태에 있어서의 단파장 영역의 광 누설 (블루 리크) 을 개선할 수 있을 것으로 생각된다.

본 발명의 편광자에 적용되는 폴리비닐알코올계 필름으로는, 가시광 영역에 있어서 투광성을 갖고, 요오드를 분산 흡착시키는 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 통상적으로 폴리비닐알코올계 필름은 두께 10 ∼ 300 ㎛ 정도의 것이 사용된다. 바람직하게는 20 ∼ 100 ㎛ 이다.

폴리비닐알코올계 필름으로는, 예를 들어, 종래 편광자에 사용되고 있는 폴리비닐알코올계 필름이 바람직하게 사용된다. 폴리비닐알코올계 필름의 재료로는, 폴리비닐알코올 또는 그 유도체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올의 유도체로는, 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 등을 들 수 있는 것 외에, 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산 및 그 알킬에스테르, 아크릴아미드 등에 의해 변성된 것을 들 수 있다. 폴리비닐알코올의 중합도는 100 ∼ 10000 정도가 바람직하고, 1000 ∼ 10000 이 보다 바람직하다. 비누화도는 80 ∼ 100 몰％ 정도의 것이 일반적으로 사용된다.

상기한 것 외에, 폴리비닐알코올계 필름으로는, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다.

상기 폴리비닐알코올계 필름 중에는, 가소제, 계면 활성제 등의 첨가제를 함유할 수도 있다. 가소제로는, 폴리올 및 그 축합물 등을 들 수 있고, 예를 들어 글리세린, 디글리세린, 트리글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 가소제 등의 사용량은 특별히 제한되지 않지만 폴리비닐알코올계 필름 중 20 중량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 요오드계 편광자는, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드가 흡착 배향된 것이다. 이러한 요오드계 편광자는, 예를 들어, 폴리비닐알코올계 필름에, 염색 공정, 가교 공정 및 연신 공정을 적어도 실시함으로써 얻어진다. 염색 공정, 가교 공정 및 연신 공정에는, 각각 염색욕, 가교욕 및 연신욕의 각 처리욕이 사용되고, 이들 각 처리욕은 각 공정에 따른 처리액 (수용액 등) 이 사용된다.

염색 공정은, 상기 폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 흡착·배향시킴으로써 실시한다. 염색 공정은 연신 공정과 함께 실시할 수 있다. 염색은 상기 필름을 요오드 용액에 침지함으로써 일반적으로 실시된다. 요오드 용액으로서 사용되는 요오드 수용액은, 요오드 및 용해 보조제인 요오드화 화합물에 의해 요오드 이온을 함유시킨 수용액 등이 사용된다. 요오드화 화합물로는, 예를 들어 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄 등이 사용된다. 요오드화 화합물로는 요오드화칼륨이 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 요오드화 화합물은, 다른 공정에서 사용하는 경우에 대해서도 상기와 동일하다.

요오드 용액 중의 요오드 농도는 0.01 ∼ 10 중량％ 정도, 바람직하게는 0.02 ∼ 5 중량％, 더욱 바람직하게는 0.02 ∼ 0.5 중량％ 이다. 요오드화 화합물 농도는 0.1 ∼ 10 중량％ 정도, 나아가서는 0.2 ∼ 8 중량％ 로 사용하는 것이 바람직하다. 요오드 염색에 있어서, 요오드 용액의 온도는 통상적으로 20 ∼ 50 ℃ 정도, 바람직하게는 25 ∼ 40 ℃ 이다. 침지 시간은 통상적으로 10 ∼ 300 초간 정도, 바람직하게는 20 ∼ 240 초간의 범위이다.

가교 공정은, 가교제로서 붕소 화합물을 사용하여 실시한다. 가교 공정의 순서는 특별히 제한되지 않는다. 가교 공정은 염색 공정, 연신 공정과 함께 실시할 수 있다. 가교 공정은 복수 회 실시할 수 있다. 붕소 화합물로는 붕산, 붕사 등을 들 수 있다. 붕소 화합물은 수용액 또는 물-유기 용매 혼합 용액의 형태로 일반적으로 사용된다. 통상적으로는 붕산 수용액이 사용된다. 붕산 수용액의 붕산 농도는 1 ∼ 10 중량％ 정도, 바람직하게는 2 ∼ 7 중량％ 이다. 가교도에 의해 내열성을 부여하려면, 상기 붕산 농도로 하는 것이 바람직하다. 붕산 수용액 등에는 요오드화칼륨 등의 요오드화 화합물을 함유시킬 수 있다. 붕산 수용액에 요오드화 화합물을 함유시키는 경우, 요오드화 화합물 농도는 0.1 ∼ 10 중량％ 정도, 나아가서는 0.5 ∼ 8 중량％ 로 사용하는 것이 바람직하다.

가교 공정은, 상기 폴리비닐알코올계 필름을 붕산 수용액 등에 침지함으로써 실시할 수 있다. 가교 공정에 있어서의 처리 온도는 통상적으로 25 ℃ 이상, 바람직하게는 30 ∼ 85 ℃, 나아가서는 30 ∼ 60 ℃ 의 범위이다. 처리 시간은 통상적으로 5 ∼ 800 초간, 바람직하게는 8 ∼ 500 초간 정도이다.

연신 공정은 통상적으로 1 축 연신을 실시함으로써 행한다. 이 연신 방법은 염색 공정, 가교 공정과 함께 실시할 수 있다. 연신 방법은 습윤식 연신이 사용된다. 습윤식 연신 방법은, 예를 들어, 염색 공정를 실시한 후 연신을 실시하는 것이 일반적이다. 또 가교 공정과 함께 연신을 실시할 수 있다. 연신 공정은 다단으로 실시할 수도 있다.

습윤식 연신 방법에 사용하는 처리액에 요오드화칼륨 등의 요오드화 화합물을 함유시킬 수 있다. 당해 처리액에 요오드화 화합물을 함유시키는 경우, 요오드화 화합물 농도는 0.1 ∼ 10 중량％ 정도, 나아가서는 0.2 ∼ 5 중량％ 로 사용하는 것이 바람직하다. 습윤식 연신 방법에 있어서의 처리 온도는 통상적으로 25 ℃ 이상, 바람직하게는 30 ∼ 85 ℃, 나아가서는 50 ∼ 70 ℃ 의 범위이다. 침지 시간은 통상적으로 10 ∼ 800 초간, 바람직하게는 30 ∼ 500 초간 정도이다.

연신 공정에서는, 총 연신 배율이 폴리비닐알코올계 필름의 원래 길이에 대해 총 연신 배율로 3 ∼ 10 배의 범위가 되도록 실시한다. 바람직하게는 4 ∼ 8 배, 더욱 바람직하게는 5 ∼ 7 배이다. 즉, 상기 총 연신 배율은 연신 공정 이외의 후술하는 팽윤 공정 등에 있어서 연신을 수반하는 경우에는, 그들 공정에 있어서의 연신을 포함한 누적 연신 배율을 말한다. 총 연신 배율은 팽윤 공정 등에 있어서의 연신 배율을 고려하여 적절히 결정된다. 총 연신 배율이 낮으면 배향이 부족하여, 높은 광학 특성 (편광도) 의 편광자가 잘 얻어지지 않는다. 한편, 총 연신 배율이 지나치게 높으면 연신 절단이 발생하기 쉬워지고, 또 편광자가 지나치게 얇아져, 계속되는 공정에서의 가공성이 저하될 우려가 있다.

본 발명의 요오드계 편광자의 제조에 있어서는, 상기 염색 공정, 가교 공정 및 연신 공정을 적어도 실시하지만, 상기 공정을 실시하기 전에 팽윤 공정을 실시할 수 있다. 팽윤 공정에 의해 폴리비닐알코올계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있는 것 외에, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시킴으로써 염색 편차 등의 불균일을 방지하는 효과도 있다.

팽윤 공정에 있어서 사용되는 처리액으로는 통상적으로 물, 증류수, 순수가 사용된다. 당해 처리액은 주성분이 물이면, 요오드화칼륨 등의 요오드화 화합물, 계면 활성제 등의 첨가물, 알코올 등이 소량 들어 있어도 된다. 또, 당해 처리액에는 요오드화 화합물을 함유시키는 경우, 요오드화 화합물 농도는 0.1 ∼ 10 중량％ 정도, 나아가서는 0.2 ∼ 5 중량％ 로 사용하는 것이 바람직하다.

팽윤 공정에 있어서의 처리 온도는 통상적으로 20 ∼ 45 ℃ 정도로 조정하는 것이 바람직하다. 나아가서는 25 ∼ 40 ℃ 인 것이 바람직하다. 또한, 팽윤 편차가 있으면 그 부분이 염색 공정에 있어서 염색 편차가 되기 때문에 팽윤 편차는 발생시키지 않도록 한다. 침지 시간은 통상적으로 10 ∼ 300 초간 정도, 바람직하게는 20 ∼ 240 초간의 범위이다.

팽윤 공정에서는 적절히 연신할 수 있다. 상기 연신 배율은 폴리비닐알코올계 필름의 원래 길이에 대해 통상적으로 6.5 배 이하로 된다. 바람직하게는, 광학 특성의 면에서 상기 연신 배율은 1.2 ∼ 6.5 배, 나아가서는 2 ∼ 4 배, 나아가서는 2 ∼ 3 배로 하는 것이 바람직하다. 팽윤 공정에 있어서 연신을 실시함으로써, 팽윤 공정 후에 실시되는 연신 공정에서의 연신을 작게 제어할 수 있고, 필름의 연신 파단이 발생하지 않도록 제어할 수 있다. 한편, 팽윤 공정에서의 연신 배율이 커지면 연신 공정에서의 연신 배율이 작아지고, 특히, 가교 공정 후에 연신 공정을 실시한 경우에는 광학 특성의 면에서 바람직하지 않다.

또 본 발명의 요오드계 편광자의 제조에 있어서는, 상기 염색 공정, 가교 공정 및 연신 공정을 적어도 실시하지만, 이들 공정 외에 금속 이온 처리를 실시할 수 있다. 금속 이온 처리는, 금속염을 함유하는 수용액에 폴리비닐알코올계 필름을 침지함으로써 실시한다. 금속 이온 처리에 의해 여러 가지 금속 이온을 폴리비닐알코올계 필름 중에 함유시킬 수 있다.

금속 이온으로는, 특히 색조 조정이나 내구성 부여의 면에서 코발트, 니켈, 아연, 크롬, 알루미늄, 구리, 망간, 철 등의 천이 금속의 금속 이온이 바람직하게 사용된다. 이들 금속 이온 중에서도, 색조 조정이나 내열성 부여 등의 면에서 아연 이온이 바람직하다. 아연염으로는, 염화아연, 요오드화아연 등의 할로겐 화아연, 황산아연, 아세트산아연 등을 들 수 있다.

본 발명의 편광자의 제조 방법에서는, 염색 공정, 가교 공정 및 연신 공정을 실시한 후에 세정 공정을 실시할 수 있다.

세정 공정은, 요오드화칼륨 등의 요오드 화합물 용액에 의해 실시할 수 있다. 상기 요오드 화합물 용액에 있어서의 요오드 화합물 농도는, 통상적으로 0.5 ∼ 10 중량％ 정도, 나아가서는 0.5 ∼ 8 중량％, 나아가서는 1 ∼ 6 중량％ 의 범위이다.

요오드 화합물 용액에 의한 세정 공정에 있어서, 그 처리 온도는 통상적으로 15 ∼ 60 ℃ 정도, 바람직하게는 25 ∼ 40 ℃ 이다. 침지 시간은 통상적으로 1 ∼ 120 초 정도, 바람직하게는 3 ∼ 90 초간의 범위이다. 요오드 화합물 용액에 의한 세정 공정의 단계는 건조 공정 전이면 특별히 제한은 없다.

또, 세정 공정으로는 물 세정 공정을 실시할 수 있다. 물 세정 공정은 통상적으로 이온 교환수, 증류수 등의 순수에 폴리비닐알코올계 필름을 침지함으로써 실시한다. 물 세정 온도는 통상적으로 5 ∼ 50 ℃, 바람직하게는 10 ∼ 45 ℃, 더욱 바람직하게는 15 ∼ 40 ℃ 의 범위이다. 침지 시간은 통상적으로 5 ∼ 300 초간, 바람직하게는 10 ∼ 240 초간 정도이다.

상기 물 세정 공정은, 요오드 화합물 용액에 의한 세정 공정과 물 세정 공정을 조합해도 되고, 적절히 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올, 프로판올 등의 액체 알코올을 배합한 용액을 사용할 수도 있다.

상기 각 공정을 실시한 후에는 최종적으로 건조 공정을 실시하여 편광자를 제조한다. 건조 공정은, 얻어지는 편광자 (필름) 에 필요시되는 수분율에 따라 적절히 건조 시간과 건조 온도가 설정된다. 건조 온도는 통상적으로 20 ∼ 150 ℃, 바람직하게는 40 ∼ 100 ℃ 의 범위에서 제어된다. 건조 온도가 지나치게 낮으면 건조 시간이 길어지고, 효율적인 제조를 할 수 없기 때문에 바람직하지 않다. 건조 온도가 지나치게 높으면 얻어지는 편광자가 열화되고, 광학 특성 및 색상의 면에서 악화된다. 가열 건조 시간은 통상적으로 1 ∼ 5 분간 정도이다.

본 발명의 요오드계 편광자는, 적어도 하나의 환원제를 함유하는 처리욕에 의한 처리가 실시되어 있으며, 또한 환원제의 산화체를 함유한다. 상기 환원제로는, 예를 들어, 아스코르브산 (비타민 C), 에리소르브산, 티오황산, 아황산, 클로로겐산, 시트르산, 로즈마린산 및 이들의 염 등을 들 수 있다. 염으로는, 나트륨염, 칼륨염 등의 알칼리 금속염 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 아스코르브산, 에리소르브산염, 티오황산염, 아황산염이 바람직하다. 이들 환원제는 1 종을 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 요오드계 편광자에 함유되는 상기 산화체는, 편광자 중에 함유되는 상기 환원제에서 유래한다. 예를 들어, 아스코르브산이 편광자 중에 함유된 경우에는, 아스코르브산은 요오드 착물을 환원시킨 후, 아스코르브산의 산화체인 디하이드로아스코르브산이 된다.

상기 환원제는, 요오드계 편광자의 제조에 있어서 상기 공정에 사용되는 각 욕의 어느 적어도 1 개에 함유시킴으로써, 또는, 별도로 상기 환원제를 함유하는 처리액에 의한 처리 공정을 실시함으로써, 요오드계 편광자 중에 함유시킬 수 있다. 상기 환원제를 함유시키는 공정은, 염색 공정에 의해 폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 함유시킨 후의 공정에서 실시하는 것이 바람직하다. 상기 염색 공정, 가교 공정 및 연신 공정의 처리 순서는 특별히 제한은 없지만, 염색 공정을 실시한 후에 가교 공정 및 연신 공정이 실시되는 경우를 바람직하게 적용할 수 있다.

상기 요오드계 편광자의 제조에 관련된 각 공정은 통상적으로 팽윤 공정이 먼저 처음으로 실시된다. 이어서, 예를 들어 염색 공정이 실시된 경우에는, 가교 공정, 연신 공정, 나아가서는 금속 이온 처리 공정, 세정 공정에 있어서, 또는 별도의 환원제 처리 공정에 있어서, 이들 각 공정 중 어느 적어도 하나의 공정에 있어서 환원제를 함유시킬 수 있다.

또한, 상기 염색 공정, 가교 공정 및 연신 공정은, 복수의 공정을 동시에 행하는 일괄 공정에 의해 실시할 수 있다. 복수의 공정이 동시에 행해지는 일괄 공정이 실시되고 있던 경우에는, 당해 일괄 공정에 사용하는 욕에 환원제를 함유시킬 수 있다. 또, 상기 염색 공정, 가교 공정 및 연신 공정의 각 공정이 다단 공정인 경우에 있어서는, 당해 다단 공정 중 어느 적어도 하나의 공정에 있어서 환원제를 함유시킬 수 있다.

본 발명의 요오드계 편광자에 있어서의 환원제와 그 산화체의 합계 함유량은 0.06 × 10^-6 ∼ 1.6 × 10^-6 ㏖/g 이다. 상기 환원제와 그 산화체의 합계 함유량은 0.11 × 10^-6 ∼ 1.4 × 10^-6 ㏖/g 인 것이 바람직하고, 나아가서는 0.16 × 10^-6 ∼ 1.2 × 10^-6 ㏖/g 인 것이 바람직하다. 상기 환원제와 그 산화체의 함유량이 0.06 × 10^-6 ㏖/g 미만에서는 편광 특성을 충분히 향상시킬 수 없고, 또, 단파장측의 광 누설을 충분히 억제할 수 없다. 한편, 상기 환원제와 그 산화체의 함유량이 1.6 × 10^-6 ㏖/g 을 초과하는 경우에는, 배향성이 불량한 요오드 착물에 더하여 배향성이 높은 착물도 환원·제거되므로, 편광자의 투과율 조정이 어려워지고, 생산성이 현저하게 악화된다.

요오드계 편광자에 있어서의 환원제 및 그 산화체의 합계 함유량을 상기 범위로 제어하려면, 환원제를 함유시키는 각 욕의 수용액에 있어서의 상기 환원제의 농도를 제어하여 실시하는 것이 바람직하다. 상기 환원제 농도로는 0.001 ∼ 0.015 중량％ 가 바람직하고, 0.002 ∼ 0.012 중량％ 인 것이 보다 바람직하다. 상기 농도가 0.001 중량％ 미만인 경우에는, 상기 혼합 수용액 중에서의 환원제의 비율이 적어지고, 얻어지는 요오드계 편광자의 단파장측의 광 누설을 충분히 억제할 수 없게 된다. 상기 농도가 0.015 중량％ 를 초과하는 경우에는, 상기 욕에서의 환원제의 비율이 많아지기 때문에, 편광자의 투과율 조정이 어려워지고, 생산성이 현저하게 악화된다.

얻어진 요오드 편광자는, 통상적인 방법에 따라 그 적어도 편면에 투명 보호 필름을 형성한 편광판으로 할 수 있다. 투명 보호 필름을 구성하는 재료로는, 예를 들어 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차단성, 등방성 등이 우수한 열 가소성 수지가 사용된다. 이와 같은 열 가소성 수지의 구체예로는, 트리아세틸셀룰로오즈 등의 셀룰로오즈 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리술폰 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, (메트)아크릴 수지, 고리형 폴리올레핀 수지 (노르보르넨계 수지), 폴리아릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐알코올 수지, 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또한, 편광자의 편측에는 투명 보호 필름이 접착제층에 의해 첩합되는데, 다른 편측에는 투명 보호 필름으로서 (메트)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열 경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지를 사용할 수 있다.

투명 보호 필름의 두께는 적절히 결정할 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등의 면에서 1 ∼ 500 ㎛ 정도이다. 특히 1 ∼ 300 ㎛ 가 바람직하고, 5 ∼ 200 ㎛ 가 보다 바람직하다. 투명 보호 필름은 5 ∼ 150 ㎛ 인 경우에 특히 바람직하다.

또한, 요오드계 편광자의 양측에 투명 보호 필름을 형성하는 경우, 그 표리에서 동일한 폴리머 재료로 이루어지는 보호 필름을 사용해도 되고, 상이한 폴리머 재료 등으로 이루어지는 보호 필름을 사용해도 된다.

상기 투명 보호 필름으로서, 정면 위상차가 40 ㎚ 이상 및/또는 두께 방향 위상차가 80 ㎚ 이상의 위상차를 갖는 위상차판을 사용할 수 있다. 정면 위상차는 통상적으로 40 ∼ 200 ㎚ 의 범위로, 두께 방향 위상차는 통상적으로 80 ∼ 300 ㎚ 의 범위로 제어된다. 투명 보호 필름으로서 위상차판을 사용하는 경우에는, 당해 위상차판이 투명 보호 필름으로서도 기능하기 때문에, 박형화를 도모할 수 있다.

위상차판으로는, 고분자 소재를 1 축 또는 2 축 연신 처리하여 이루어지는 복굴절성 필름, 액정 폴리머의 배향 필름, 액정 폴리머의 배향층을 필름으로 지지한 것 등을 들 수 있다. 위상차판의 두께도 특별히 제한되지 않지만, 20 ∼ 150 ㎛ 정도가 일반적이다.

또한, 상기 위상차를 갖는 필름은, 위상차를 갖지 않는 투명 보호 필름에 별도로 첩합하여 상기 기능을 부여할 수 있다.

상기 투명 보호 필름은, 접착제를 도공하기 전에 표면 개질 처리를 실시해도 된다. 구체적인 처리로는, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 프라이머 처리, 비누화 처리 등을 들 수 있다.

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

상기 편광자와 투명 보호 필름의 접착 처리에는 접착제가 사용된다. 접착제로는, 이소시아네이트계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계, 수계 폴리에스테르 등을 예시할 수 있다. 상기 접착제는 통상적으로 수용액으로 이루어지는 접착제로서 사용되고, 통상적으로 0.5 ∼ 60 중량％ 의 고형분을 함유하여 이루어진다. 상기한 것 외에, 편광자와 투명 보호 필름의 접착제로는, 자외 경화형 접착제, 전자선 경화형 접착제 등을 들 수 있다. 전자선 경화형 편광판용 접착제는, 상기 각종 투명 보호 필름에 대해 바람직한 접착성을 나타낸다. 특히, 접착성을 만족시키는 것이 곤란하였던 아크릴 수지에 대해서도 양호한 접착성을 나타낸다. 또 본 발명에서 사용하는 접착제에는 금속 화합물 필러를 함유시킬 수 있다.

본 발명의 편광판은, 상기 투명 보호 필름과 편광자를, 상기 접착제를 사용하여 첩합함으로써 제조한다. 접착제의 도포는 투명 보호 필름, 편광자 중 어느 것에 실시해도 되고, 양자에 실시해도 된다. 첩합 후에는 건조 공정을 실시하여, 도포 건조층으로 이루어지는 접착층을 형성한다. 편광자와 투명 보호 필름의 첩합은 롤 라미네이터 등에 의해 실시할 수 있다. 접착층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상적으로 30 ∼ 1000 ㎚ 정도이다.

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

편광판에 상기 광학층을 적층한 광학 필름은, 액정 표시 장치 등의 제조 과정에서 순차적으로 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 점착층 등의 적절한 접착 수단을 사용할 수 있다. 상기의 편광판이나 그 밖의 광학 필름의 접착시에, 그들의 광학축은 목적으로 하는 위상차 특성 등에 따라 적절한 배치 각도로 할 수 있다.

전술한 편광판이나, 편광판이 적어도 1 층 적층되어 있는 광학 필름에는, 액정 셀 등의 다른 부재와 접착시키기 위한 점착층을 형성할 수도 있다. 점착층을 형성하는 점착제는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 불소계나 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 특히, 아크릴계 점착제와 같이 광학적 투명성이 우수하고, 적당한 젖음성과 응집성과 접착성의 점착 특성을 나타내어, 내후성이나 내열성 등이 우수한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

편광판이나 광학 필름의 편면 또는 양면에 대한 점착층의 부착 형성은, 적절한 방식으로 실시할 수 있다. 그 예로는, 예를 들어 톨루엔이나 아세트산에틸 등의 적절한 용제의 단독물 또는 혼합물로 이루어지는 용매에 베이스 폴리머 또는 그 조성물을 용해 또는 분산시킨 10 ∼ 40 중량％ 정도의 점착제 용액을 조제하고, 그것을 유연 방식이나 도공 방식 등의 적절한 전개 방식으로 편광판 상 또는 광학 필름 상에 직접 부착 형성하는 방식, 혹은 상기에 준하여 세퍼레이터 상에 점착층을 형성하고 그것을 편광판 상 또는 광학 필름 상에 이착 (移着) 하는 방식 등을 들 수 있다.

점착층은, 상이한 조성 또는 종류 등의 것의 중첩층으로서 편광판이나 광학 필름의 편면 또는 양면에 형성할 수도 있다. 또 양면에 형성하는 경우에, 편광판이나 광학 필름의 표리에 있어서 상이한 조성이나 종류나 두께 등의 점착층으로 할 수도 있다. 점착층의 두께는, 사용 목적이나 접착력 등에 따라 적절히 결정할 수 있고, 일반적으로는 1 ∼ 500 ㎛ 이며, 5 ∼ 200 ㎛ 가 바람직하고, 특히 10 ∼ 100 ㎛ 가 바람직하다.

점착층의 노출면에 대해서는, 실용에 제공할 때까지의 동안에 그 오염 방지 등을 목적으로 세퍼레이터가 임시 부착되어 커버된다. 이로써, 통례의 취급 상태로 점착층에 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 세퍼레이터로는, 상기 두께 조건을 제외하고, 예를 들어 플라스틱 필름, 고무 시트, 종이, 천, 부직포, 네트, 발포 시트나 금속박, 그들의 라미네이트체 등의 적절한 박엽체를, 필요에 따라 실리콘계나 장사슬 알킬계, 불소계나 황화몰리브덴 등의 적절한 박리제로 코트 처리한 것 등의, 종래에 준한 적절한 것을 사용할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기한 편광판을 형성하는 편광자나 투명 보호 필름이나 광학 필름 등, 또 점착층 등의 각 층에는, 예를 들어 살리실산에스테르계 화합물이나 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물이나 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈 착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 처리하는 방식 등의 방식에 의해 자외선 흡수능을 갖게 한 것 등이어도 된다.

본 발명의 편광판 또는 광학 필름은 액정 표시 장치 등의 각종 장치의 형성 등에 바람직하게 사용할 수 있다. 액정 표시 장치의 형성은 종래에 준하여 실시할 수 있다. 즉 액정 표시 장치는 일반적으로, 액정 셀과 편광판 또는 광학 필름, 및 필요에 따른 조명 시스템 등의 구성 부품을 적절히 조립하고 구동 회로를 삽입하는 것 등에 의해 형성되지만, 본 발명에 있어서는 본 발명에 의한 편광판 또는 광학 필름을 사용하는 점을 제외하고 특별히 한정은 없어, 종래에 준할 수 있다. 액정 셀에 대해서도, 예를 들어 TN 형이나 STN 형, π 형 등의 임의 타입의 것을 사용할 수 있다.

액정 셀의 편측 또는 양측에 편광판 또는 광학 필름을 배치한 액정 표시 장치나, 조명 시스템에 백라이트 혹은 반사판을 사용한 것 등의 적절한 액정 표시 장치를 형성할 수 있다. 그 경우, 본 발명에 의한 편광판 또는 광학 필름은 액정 셀의 편측 또는 양측에 설치할 수 있다. 양측에 편광판 또는 광학 필름을 형성하는 경우, 그것들은 동일한 것이어도 되고 상이한 것이어도 된다. 또한, 액정 표시 장치의 형성시에는, 예를 들어 확산판, 안티글레어층, 반사 방지막, 보호판, 프리즘 어레이, 렌즈 어레이 시트, 광 확산판, 백라이트 등의 적절한 부품을 적절한 위치에 1 층 또는 2 층 이상 배치할 수 있다.

실시예

이하에 본 발명을 실시예 및 비교예를 들어 구체적으로 설명한다.

실시예 1

원반 필름으로서 평균 중합도 2400, 두께 75 ㎛ 의 폴리비닐알코올 필름 ((주) 쿠라레 제조의 VF-PS7500) 을 사용하였다. 당해 폴리비닐알코올 필름에 하기의 순서로 하기 각 공정을 실시하였다.

(팽윤 공정)

팽윤욕의 처리액으로는 순수를 사용하였다. 상기 폴리비닐알코올 필름을 팽윤욕에 반송하여, 30 ℃ 로 조정한 순수 중에 1 분간 침지하면서 2.2 배로 연신하고 팽윤시켰다.

(염색 공정)

염색욕의 처리액으로는, 요오드 농도가 0.045 중량％ 이고, 요오드와 요오드화칼륨을 요오드 : 요오드화칼륨 (중량비 ＝ 1 : 7) 인 요오드 염색 용액을 사용하였다. 상기 팽윤 처리된 폴리비닐알코올 필름을 염색욕에 반송하여, 30 ℃ 로 조정한 상기 요오드 염색 용액에 30 초간 침지하면서, 원래 길이에 대해 연신 배율 3.3 배까지 1 축 연신하면서 염색하였다.

(가교 공정)

가교욕의 처리액으로는, 붕산을 3 중량％, 요오드화칼륨을 3 중량％ 함유하는 혼합 수용액을 사용하였다. 상기 처리된 폴리비닐알코올 필름을 가교욕에 반송하여, 30 ℃ 로 조정한 상기 혼합 수용액에 30 초간 침지하면서, 원래 길이에 대해 총 연신 배율 3.6 배까지 1 축 연신하였다.

(연신 공정)

연신욕의 처리액으로는, 붕산을 4 중량％, 요오드화칼륨을 5 중량％, 환원제로서 아스코르브산을 0.00125 중량％ 함유하는 수용액을 사용하였다. 상기 처리된 폴리비닐알코올 필름을 연신욕에 반송하여, 60 ℃ 로 조정한 수용액에 60 초간 침지하면서, 원래 길이에 대해 총 연신 배율 6 배까지 1 축 연신하였다.

(세정 공정)

세정욕의 처리액으로는, 요오드화칼륨을 3 중량％ 함유하는 수용액을 사용하였다. 상기 처리된 폴리비닐알코올 필름을 세정욕에 반송하여, 30 ℃ 로 조정한 당해 수용액에 10 초간 침지하였다.

(건조 공정)

이어서, 상기 처리된 폴리비닐알코올계 필름을 60 ℃ 의 오븐에서 4 분간 건조시켜 요오드계 편광자를 얻었다.

실시예 2 ∼ 11, 비교예 1 ∼ 6

실시예 1 에 있어서, 환원제의 종류, 환원제를 첨가한 각 공정에 관련된 욕 및 그 욕에 있어서의 농도를 표 1 에 나타내는 바와 같이 바꾼 것 이외에는, 실시예 1 과 동일 조건에서 요오드 편광자를 제작하였다. 비교예 1 에서는, 환원제를 어느 욕에도 배합하지 않았다.

(평가)

실시예 및 비교예에서 얻어진 요오드계 편광자의 광학 특성을 이하의 방법에 의해 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

＜환원제와 그 산화체의 함유량＞

GPC (겔 침투 크로마토그래피) (TOSOH, HLC-8120GPC) 를 사용하여, 편광자 1 g 중에 존재하는 환원제 및 그 산화체의 합계량 (㎍/g) 을 측정하였다. 얻어진 측정 결과를 환원제 및 그 산화체의 분자량으로 나눈 값을 함유량 (㏖/g) 으로 하였다.

＜광학 특성의 측정 방법＞

편광자의 단체 투과율 (Ts), 편광도 (P) 는, 적분구 장착 분광 광도계 (니혼 분광 (주) 제조의 V7100) 로 측정하였다.

또한, 편광도는, 2 장의 동일한 편광자를 양자의 투과축이 평행해지도록 중첩한 경우의 투과율 (평행 투과율 : Tp) 및, 양자의 투과축이 직교하도록 중첩한 경우의 투과율 (직교 투과율 : Tc) 을 이하의 식에 적용함으로써 구해지는 것이다.

편광도 (P) (％) ＝ {(Tp － Tc)/(Tp ＋ Tc)}^1/2 × 100

각 투과율은, 글랜 테일러 프리즘 편광자를 통과시켜 얻어진 완전 평광을 100 ％ 로 하여, JIS Z 8701 의 2 도 시야 (C 광원) 에 의해 시감도 보정한 Y 값으로 나타낸 것이다. 측정 파장은 파장 550 ㎚ 였다.

＜이색비 (二色比) 의 평가＞

이색비는 단체 투과율 (Ts(Y)) 과 편광도 (P) 의 값을 하기 식에 대입하여 산출되었다.

[수학식 1]

＜콘트라스트의 평가＞

파장 410 ㎚ 의 콘트라스트 (Cr_{410 ㎚}) 는, 파장 410 ㎚ 의 평행 투과율 (Tp_{410 ㎚}) 과 파장 410 ㎚ 의 직교 투과율 (Tc_{410 ㎚}) 을 사용하여, 하기 식의 계산식에 의해 구하였다.

콘트라스트 (Cr_{410 ㎚}) ＝ 평행 투과율 (Tp_{410 ㎚})/직교 투과율 (Tc_{410 ㎚})

또한, 이들 투과율은, JlS Z 8701 의 2 도 시야 (C 광원) 에 의해 시감도 보정을 실시한 Y 값이다.

Claims (5)

1. 폴리비닐알코올계 필름에 요오드가 흡착 배향되어 있는 요오드계 편광자로서,
   상기 요오드계 편광자는 적어도 하나의 환원제를 함유하는 처리욕에 의한 처리가 실시되어 있고, 또한 상기 요오드계 편광자는 환원제의 산화체를 함유하며, 또한 환원제 및 그 산화체의 합계 함유량이 0.06 × 10^-6 ∼ 1.6 × 10^-6 ㏖/g 인 것을 특징으로 하는 요오드계 편광자.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 환원제가, 아스코르브산, 에리소르브산, 티오황산, 아황산 및 이들의 염 중 어느 적어도 1 종류를 함유하는 것을 특징으로 하는 요오드계 편광자.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 요오드 편광자의 적어도 편면에 투명 보호 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 편광판.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 요오드 편광자 또는 제 3 항에 기재된 편광판을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 요오드 편광자, 제 3 항에 기재된 편광판 또는 제 4 항에 기재된 광학 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.