KR20160102478A - 편광자 및 이 편광자를 구비하는 편광판 및 편광성 적층 필름 - Google Patents

편광자 및 이 편광자를 구비하는 편광판 및 편광성 적층 필름 Download PDF

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Abstract

파장 280~320 ㎚에 있어서의 최대 흡광도가 0.70 이하인 편광자. 상기 편광자와, 광투과성 접착제의 경화물로 이루어지는 접착제층을 통해 상기 편광자에 적층된 보호 필름을 구비하는 편광판. 기재 필름과, 상기 기재 필름의 양면에 형성된 상기 편광자를 구비하는 편광성 적층 필름.

Description

편광자 및 이 편광자를 구비하는 편광판 및 편광성 적층 필름{POLARIZER, AND POLARIZING PLATE AND POLARIZING LAMINATE FILM PROVIDED WITH SAME}
본 발명은 편광자 및 이 편광자를 구비하는 편광판 및 편광성 적층 필름에 관한 것이다.
편광판은, 액정 표시 장치 등의 표시 장치, 특히 최근에 와서는 스마트폰, 슬레이트 PC와 같은 각종 모바일 기기에 널리 이용되고 있다. 일반적으로 편광판은, 편광자의 편면 또는 양면에 접착제를 이용하여 보호 필름을 접합한 구성을 갖는다.
특허문헌 1~8(일본 특허 공개 제2013-228726호 공보, 일본 특허 공개 제2013-210513호 공보, 일본 특허 공개 제2012-144690호 공보, 일본 특허 공개 제2009-109994호 공보, 일본 특허 공개 제2009-139585호 공보, 일본 특허 공개 제2010-091603호 공보, 일본 특허 공개 제2010-091602호 공보, 일본 특허 공개 제2008-170717호 공보)에는, 광경화성 접착제를 이용하여 편광자에 보호 필름을 접합한 편광판이 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2013-228726호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2013-210513호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2012-144690호 공보 특허문헌 4: 일본 특허 공개 제2009-109994호 공보 특허문헌 5: 일본 특허 공개 제2009-139585호 공보 특허문헌 6: 일본 특허 공개 제2010-091603호 공보 특허문헌 7: 일본 특허 공개 제2010-091602호 공보 특허문헌 8: 일본 특허 공개 제2008-170717호 공보
최근, 편광자의 보호 필름으로서는, 셀룰로루계 수지와 같이 수계 접착제로 접합하는 것이 가능한 투습도(透濕度)가 비교적 높은 소재를 대신하여, 보다 투습도가 낮은 시클로올레핀계 수지, 올레핀계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 등의 소재가 이용되도록 되어 왔다. 단, 이러한 투습도가 낮은 소재는, 수계 접착제를 이용해도 편광자와 충분히 밀착시킬 수 없기 때문에, 광경화성 접착제 등을 이용하여 편광자에 접착되는 경우가 많다.
광경화성 접착제를 이용하는 경우에는, 상기 접착제의 경화층이 광에 의해 변질될 우려가 있기 때문에, 표시 장치로 했을 때의 내광성(耐光性)을 확보할 수 있도록, 예컨대, 보호 필름에 자외선 흡수제를 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, 예컨대, 도포형의 위상차 필름을 보호 필름의 표면에 형성하는 것과 같은 경우도 있다. 이들의 경우, 보호 필름측의 자외선 투과율이 현저히 낮아져, 보호 필름측으로부터의 광 조사로는, 접착제를 충분히 경화시킬 수 없다고 하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하는 방법으로서는, 광경화성 접착제의 성분으로서, 보다 가시에 가까운 370~420 ㎚ 정도의 파장 범위에 흡수대를 갖는 광중합 개시제 또는 광증감제를 이용하는 수법 등을, 공지 기술로서 들 수 있다. 그러나, 이 수법에서는, 가시 영역으로까지 광중합 개시제 또는 광증감제의 흡수 파장의 범위가 넓어져 버리기 때문에, 편광판 그것에 착색이 발생하여, 편광판을 뉴트럴한(착색이 없는) 색상으로 유지할 수 없다고 하는 문제가 발생할 우려가 있다. 또한, 가령 초기에는 뉴트럴한 색상의 편광판이 얻어졌다고 해도, 표시 장치로 한 후, 외광에 의해 조금씩 미반응의 개시제의 반응이 진행되어, 설계값보다 색상이 변화해 버린다고 하는 문제가 발생할 우려도 있다.
상기 과제를 감안하여, 본 발명의 목적은, 광의 조사에 의해 광경화성 접착제가 충분히 경화되어 있고, 뉴트럴한 색상을 유지할 수 있는 편광자 및 이 편광자를 구비하는 편광판 및 편광성 적층 필름을 제공하는 것에 있다.
[1] 파장 280~320 ㎚에 있어서의 최대 흡광도가 0.70 이하인 편광자.
[2] 상기 [1]에 기재된 편광자와, 광투과성 접착제의 경화물로 이루어지는 접착제층을 통해 상기 편광자에 적층된 보호 필름을 구비하는 편광판.
[3] 상기 보호 필름의 파장 365 ㎚에 있어서의 광선 투과율이 5% 미만인 상기 [2]에 기재된 편광판.
[4] 상기 광경화성 접착제는, 최대 흡수 파장이 280~320 ㎚ 사이에 있는 광중합 개시제를 함유하는 상기 [2] 또는 [3]에 기재된 편광판.
[5] 상기 편광자의 두께가 10 ㎛ 이하인 상기 [2]~[4] 중 어느 하나에 기재된 편광판.
[6] 기재(基材) 필름과, 상기 기재 필름의 양면에 형성된 상기 [1]에 기재된 편광자를 구비하는 편광성 적층 필름.
본 발명에 의하면, 광의 조사에 의해 광경화성 접착제가 충분히 경화되어 있고, 뉴트럴한 색상을 유지할 수 있는 편광자 및 이 편광자를 구비하는 편광판 및 편광성 적층 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 편광판의 층 구성의 일례를 도시한 개략 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 편광판을 표시용 셀 상에 배치했을 때의 상태를 도시한 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 편광판의 제조 방법의 바람직한 일례를 도시한 플로우차트이다.
도 4는 수지층 형성 공정에서 얻어지는 적층 필름의 층 구성의 일례를 도시한 개략 단면도이다.
도 5는 연신 공정에서 얻어지는 연신 필름의 층 구성의 일례를 도시한 개략 단면도이다.
도 6은 염색 공정에서 얻어지는 편광성 적층 필름의 층 구성의 일례를 도시한 개략 단면도이다.
도 7은 접합 공정에서 얻어지는 접합 필름의 층 구성의 일례를 도시한 개략 단면도이다.
<편광판>
도 1은 본 발명에 따른 편광판의 층 구성의 일례를 도시한 개략 단면도이다. 도 1에 도시된 편광판(1)과 같이, 본 발명의 편광판은, 편광자(5)와, 그 한쪽 면에 접착제층(15)을 통해 적층되는 보호 필름(10)을 구비하는 편면 보호 필름 부착 편광판일 수 있다. 도 2는 도 1에 도시된 편광판을 표시용 셀 상에 배치했을 때의 상태를 도시한 개략 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 보호 필름(10)은, 편광판(1)을 표시용 셀(4) 상에 배치할 때에 외측에 배치되는 보호 필름이며, 편광판(1)을 표시용 셀(4) 상에 배치했을 때에, 전형적으로는 최외면을 형성하는 보호 필름이다. 편광판(1)은, 편광자(5)의 외면에 형성한 점착제층(2)을 이용하여 표시용 셀(4) 상에 배치·접합할 수 있다.
(1) 편광자
본 발명에 있어서, 편광자의 파장 280~320 ㎚에 있어서의 최대 흡광도는 0.70 이하이고, 보다 바람직하게는 0.68 이하이다.
여기서, 흡광도는, 흡광 광도계 등으로 측정할 수 있는 값이며, 입사광으로서 자연광(파장 280~320 ㎚의 광)을 시료(편광자)에 입사시켰을 때의 투과광 강도를 측정하여, 하기 식에 의해 구해지는 것이다.
흡광도=-log10(T/T0)
여기서, T0은 입사광 강도, T는 투과광 강도이다.
한편, 편광자의 흡광도의 측정 결과는, 입사광의 편광 상태에 따라 변화한다. 예컨대, 흡광 광도계에 따라서는, 광원으로부터 시료(편광자)까지의 사이에 있는 미러나 광학 소자 등의 영향으로 다소의 편광이 발생하거나, 프리즘 등의 편광 분리 소자가 들어가 있거나 하기 때문에, 측정 시에는 주의가 필요하다. 이러한 측정기의 경우에는, 편광자를 어느 각도에서 측정한 후, 동일한 편광자를 90도 회전시킨 방위에서 다시 측정하고, 이들의 투과광 강도의 평균값으로부터 흡광도를 계산함으로써, 입사광의 편광 방향의 영향을 배제할 수 있다.
이러한 편광자를 이용함으로써, 보호 필름을 광경화성 접착제를 통해 편광자에 적층한 상태에서, 편광자측으로부터 접착제를 향해 자외선(UV-B 등)을 조사하는 경우에, 자외선이 편광자를 투과하기 쉽기 때문에, 광경화성 접착제가 충분히 경화된 접착제층이 형성된다.
또한, 보호 필름과 편광자의 접착 시에, 편광자측으로부터 광을 입사해도 효율적으로 광경화성 접착제의 경화가 진행되기 때문에, 보호 필름의 종류를 불문하고 안정적으로 편광판을 제조할 수 있다. 이 효과는, 특히, 10 ㎛ 이하의 편광자를 작성하는 경우에 있어서 유효하다. 즉, 10 ㎛ 이하의 편광자를 작성하기 위해서는, 기재 필름 상에 도공액을 도포하여 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하고, 기재와 함께 연신하여 편광자(기재 필름과, 상기 기재 필름의 양면에 형성된 편광자를 구비하는 편광성 적층 필름)를 제조하는 방법을 이용하는 것이 바람직하지만, 이때, 컬 방지를 위해서 기재 필름의 양면에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하는 경우가 있으며, 이 경우, 광경화성 접착제에 편광자 2장 너머로 자외선을 조사할 필요가 있기 때문에, 이러한 본 발명의 효과는 특히 유용하다.
편광자(5)의 두께는, 바람직하게는 10 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 7 ㎛ 이하이다. 편광자(5)의 두께를 10 ㎛ 이하로 하는 것은, 편광판의 박막화에 유리하다.
편광자(5)는, 일축 연신된 폴리비닐알코올계 수지층에 이색성 색소를 흡착 배향시킨 것일 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지층을 구성하는 폴리비닐알코올계 수지로서는, 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화한 것을 이용할 수 있다. 폴리아세트산비닐계 수지로서는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐 외에, 아세트산비닐과 이것에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체가 예시된다. 아세트산비닐에 공중합 가능한 다른 단량체로서는, 예컨대, 불포화 카르복실산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 불포화 술폰산류, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 들 수 있다.
이러한 폴리비닐알코올계 수지를 제막(製膜)한 것이 편광자(5)를 구성한다. 폴리비닐알코올계 수지를 제막하는 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지의 방법으로 제막할 수 있으나, 두께 10 ㎛ 이하의 편광자(5)를 얻기 쉽다고 하는 점에서, 폴리비닐알코올계 수지의 용액을 기재 필름 상에 도포하여 제막하는 것이 바람직하다.
편광자(5)는, 연신되어 배향되어 있는 것이 필요하며, 바람직하게는 5배 초과, 더욱 바람직하게는 5배 초과이며 또한 17배 이하의 연신 배율로 연신된 것이다.
폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는, 80.0~100.0 몰%의 범위일 수 있으나, 바람직하게는 90.0~99.5 몰%의 범위이고, 보다 바람직하게는 94.0~99.0 몰%의 범위이다. 비누화도가 80.0 몰% 미만이면, 얻어지는 편광판(1, 2)의 내수성 및 내습열성이 저하된다. 비누화도가 99.5 몰%를 초과하는 폴리비닐알코올계 수지를 사용한 경우, 염색 속도가 늦어져, 생산성이 저하되고, 충분한 편광 성능을 갖는 편광자(5)를 얻을 수 없는 경우가 있다.
비누화도란, 폴리비닐알코올계 수지의 원료인 폴리아세트산비닐계 수지에 포함되는 아세트산기(아세톡시기: -OCOCH3)가 비누화 공정에 의해 수산기로 변화한 비율을 유닛비(몰%)로 표시한 것이며, 하기 식:
비누화도(몰%)=100×(수산기의 수)÷(수산기의 수+아세트산기의 수)
로 정의된다. 비누화도는, JIS K 6726(1994)에 준거하여 구할 수 있다. 비누화도가 높을수록, 수산기의 비율이 높은 것을 나타내고 있으며, 따라서 결정화를 저해하는 아세트산기의 비율이 낮은 것을 나타내고 있다.
폴리비닐알코올계 수지는, 일부가 변성되어 있는 변성 폴리비닐알코올이어도 좋다. 예컨대, 폴리비닐알코올계 수지를 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀; 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산; 불포화 카르복실산의 알킬에스테르, 아크릴아미드 등으로 변성한 것을 들 수 있다. 변성의 비율은 30 몰% 미만인 것이 바람직하고, 10% 미만인 것이 보다 바람직하다. 30 몰%를 초과하는 변성을 행한 경우에는, 이색성 색소를 흡착하기 어려워져, 충분한 편광 성능을 갖는 편광자(5)를 얻을 수 없다.
폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는, 바람직하게는 100~10000이고, 보다 바람직하게는 1500~8000이며, 더욱 바람직하게는 2000~5000이다. 폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도도 JIS K 6726(1994)에 준거하여 구할 수 있다.
본 발명에 있어서 적합하게 이용되는 폴리비닐알코올계 수지의 시판품의 예는, 모두 상품명으로, (주)쿠라레 제조의 「PVA124」(비누화도: 98.0~99.0 몰%), 「PVA117」(비누화도: 98.0~99.0 몰%), 「PVA624」(비누화도: 95.0~96.0 몰%), 「PVA617」(비누화도: 94.5~95.5 몰%); 닛폰 고세이 가가쿠 고교(주) 제조의 「AH-26」(비누화도: 97.0~98.8 몰%), 「AH-22」(비누화도: 97.5~98.5 몰%), 「NH-18」(비누화도: 98.0~99.0 몰%), 「N-300」(비누화도: 98.0~99.0 몰%); 니혼 사쿠비ㆍ포발(주)의 「JC-33」(비누화도: 99.0 몰% 이상), 「JM-33」(비누화도: 93.5~95.5 몰%), 「JM-26」(비누화도: 95.5~97.5 몰%), 「JP-45」(비누화도: 86.5~89.5 몰%), 「JF-17」(비누화도: 98.0~99.0 몰%), 「JF-17L」(비누화도: 98.0~99.0 몰%), 「JF-20」(비누화도: 98.0~99.0 몰%)을 포함한다.
편광자(5)에 함유(흡착 배향)되는 이색성 색소는, 요오드 또는 이색성 유기 염료일 수 있다. 이색성 유기 염료의 구체예는, 레드 BR, 레드 LR, 레드 R, 핑크 LB, 루빈 BL, 보르도 GS, 스카이 블루 LG, 레몬 옐로우, 블루 BR, 블루 2R, 네이비 RY, 그린 LG, 바이올렛 LB, 바이올렛 B, 블랙 H, 블랙 B, 블랙 GSP, 옐로우 3G, 옐로우 R, 오렌지 LR, 오렌지 3R, 스칼렛 GL, 스칼렛 KGL, 콩고 레드, 브릴리언트 바이올렛 BK, 수프라 블루 G, 수프라 블루 GL, 수프라 오렌지 GL, 다이렉트 스카이 블루, 다이렉트 퍼스트 오렌지 S, 퍼스트 블랙을 포함한다. 이색성 색소는, 1종만을 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
(2) 보호 필름
보호 필름(10)은 각각, 열가소성 수지, 예컨대, 쇄상(鎖狀) 폴리올레핀계 수지(폴리프로필렌계 수지 등), 환상(環狀) 폴리올레핀계 수지(노르보르넨계 수지 등)와 같은 폴리올레핀계 수지; 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스디아세테이트와 같은 셀룰로오스에스테르계 수지; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 수지; 폴리카보네이트계 수지; (메트)아크릴계 수지; 또는 이들의 혼합물, 공중합물 등으로 이루어지는 투명 수지 필름일 수 있다.
환상 폴리올레핀계 수지는, 환상 올레핀을 중합 단위로 하여 중합되는 수지의 총칭이며, 예컨대, 일본 특허 공개 평성 제1-240517호 공보, 일본 특허 공개 평성 제3-14882호 공보, 일본 특허 공개 평성 제3-122137호 공보 등에 기재되어 있는 수지를 들 수 있다. 환상 폴리올레핀계 수지의 구체예를 들면, 환상 올레핀의 개환(開環) (공)중합체, 환상 올레핀의 부가 중합체, 환상 올레핀과 에틸렌, 프로필렌과 같은 쇄상 올레핀과의 공중합체(대표적으로는 랜덤 공중합체), 및 이들을 불포화 카르복실산이나 그 유도체로 변성한 그라프트 중합체, 및 이들의 수소화물 등이다. 그 중에서도, 환상 올레핀으로서 노르보르넨이나 다환 노르보르넨계 모노머 등의 노르보르넨계 모노머를 이용한 노르보르넨계 수지가 바람직하게 이용된다.
환상 폴리올레핀계 수지는 여러 가지 제품이 시판되어 있다. 환상 폴리올레핀계 수지의 시판품의 예는, 모두 상품명으로, 「Topas」(Topas Advanced Polymers GmbH사 제조, 폴리플라스틱스(주)로부터 입수할 수 있음), 「아톤」(JSR(주) 제조), 「제오노아(ZEONOR)」(닛폰 제온(주) 제조), 「제오넥스(ZEONEX)」(닛폰 제온(주) 제조), 「아펠」(미쓰이 가가쿠(주) 제조)을 포함한다.
또한, 모두 상품명으로, 「에스시나」(세키스이 가가쿠 고교(주) 제조), 「SCA40」(세키스이 가가쿠 고교(주) 제조), 「제오노아 필름」(닛폰 제온(주) 제조)과 같은 제막된 환상 폴리올레핀계 수지 필름의 시판품을 보호 필름으로서 이용해도 좋다.
셀룰로오스에스테르계 수지는, 셀룰로오스와 지방산의 에스테르이다. 셀룰로오스에스테르계 수지의 구체예는, 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리프로피오네이트, 셀룰로오스디프로피오네이트를 포함한다. 또한, 이들의 공중합물이나, 수산기의 일부가 다른 치환기로 수식된 것을 이용할 수도 있다. 이들 중에서도, 셀룰로오스트리아세테이트(트리아세틸셀룰로오스: TAC)가 특히 바람직하다. 셀룰로오스트리아세테이트는 많은 제품이 시판되어 있어, 입수 용이성이나 비용의 점에서도 유리하다. 셀룰로오스트리아세테이트의 시판품의 예는, 모두 상품명으로, 「후지택 TD80」(후지 필름(주) 제조), 「후지택 TD80UF」(후지 필름(주) 제조), 「후지택 TD80UZ」(후지 필름(주) 제조), 「후지택 TD40UZ」(후지 필름(주) 제조), 「KC8UX2M」(코니카 미놀타 옵토(주) 제조), 「KC4UY」(코니카 미놀타 옵토(주) 제조)를 포함한다.
보호 필름(10)은, 위상차 필름, 휘도 향상 필름과 같은 광학 기능을 겸비하는 보호 필름일 수도 있다. 예컨대, 상기 재료로 이루어지는 투명 수지 필름을 연신(일축 연신 또는 이축 연신 등)하거나, 상기 필름 상에 액정층 등을 형성하거나 함으로써, 임의의 위상차값이 부여된 위상차 필름으로 할 수 있다.
보호 필름(10)의 파장 365 ㎚에 있어서의 광선 투과율은, 바람직하게는 5% 미만이다. 이 경우, 보다 짧은 파장의 자외선(파장 280~320 ㎚의 광선: UV-B 등)에 대한 보호 필름의 투과율도 낮다. 이 때문에, 보호 필름을 광경화성 접착제를 통해 편광자에 적층한 상태에서, 자외선(UV-B 등)을 조사하여 접착제를 경화시킬 때에, 보호 필름측으로부터 자외선을 조사하여 광경화성 접착제를 경화시킬 수 없다. 따라서, 이 경우, 특히, 편광자의 파장 280~320 ㎚의 광(UV-B)에 대한 투과성을 높게 하는(흡광도를 낮게 하는) 것이 필요해진다. 본 발명에 의하면, 이와 같이 보호 필름의 자외선 투과성이 낮은 경우라도, 편광자의 자외선에 대한 투과성이 높기 때문에, 편광자측(보호 필름과 반대측)으로부터 자외선을 조사함으로써, 광경화성 접착제가 충분히 경화된 접착제층을 형성할 수 있다.
보호 필름(10)의 두께는, 편광판의 박막화의 관점에서, 바람직하게는 80 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 60 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50 ㎛ 이하이다. 또한, 보호 필름(10)의 두께는, 필름 강도를 확보하는 관점에서, 통상 5 ㎛ 이상이다.
보호 필름(10)의 편광자(5)와는 반대측의 표면에는, 하드 코트층, 방현층, 반사 방지층, 대전 방지층, 오염 방지층과 같은 표면 처리층(코팅층)을 형성할 수도 있다. 보호 필름 표면에 표면 처리층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지의 방법을 이용할 수 있다.
(3) 접착제층
접착제층(15)은, 광경화성 접착제의 경화물로 이루어지는 층이다.
광경화성 접착제란, 자외선과 같은 활성 에너지선을 조사함으로써 경화하는 접착제를 말하며, 예컨대, 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 것, 광반응성 수지를 포함하는 것, 바인더 수지 및 광반응성 가교제를 포함하는 것 등을 들 수 있다. 한편, 광경화성 접착제에는, 1) 무용제형의 접착제로서 조제할 수 있기 때문에, 건조 공정을 필요 없게 할 수 있고, 2) 투습도가 낮은 보호 필름의 접합에 이용할 수 있는 등, 수계 접착제와 비교해서 접합 가능한 보호 필름의 종류가 많다고 하는 이점이 있다.
중합성 화합물로서는, 광경화성 에폭시계 화합물; 광경화성 아크릴계 화합물 등의 광경화성 비닐 화합물; 광경화성 우레탄계 화합물을 들 수 있다.
광중합 개시제로서는, 광양이온 중합 개시제(예컨대, 광경화성 에폭시계 화합물을 이용하는 경우)나, 광라디칼 중합 개시제(예컨대, 광경화성 아크릴계 화합물을 이용하는 경우)를 들 수 있다.
보호 필름과 편광자의 접착에 이용되는 광중합성 접착제에 포함되는 광중합 개시제의 최대 흡수 파장은, 280~320 ㎚ 사이에 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 가시광보다 상당히 단파장측의 광중합 개시제 및 광증감제 등을 이용할 수 있기 때문에, 표시 장치로 한 후의 가시광에 의한 변질 등이 발생하기 어려우므로, 내광성이 우수한 편광판을 제공할 수 있다.
(4) 점착제층
도 2에 도시된 바와 같이, 편광자(5)의 외면(접착제층(15)과는 반대측의 면)에, 편광판(1)을 다른 부재(예컨대, 표시 장치의 표시용 셀(4))에 접합하기 위한 점착제층(2)을 적층해도 좋다.
점착제층(2)을 형성하는 점착제는 통상, (메트)아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 실리콘계 수지 등을 베이스 폴리머로 하고, 거기에, 이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물과 같은 가교제를 첨가한 점착제 조성물로 이루어진다. 또한 미립자를 함유하여 광산란성을 나타내는 점착제층으로 할 수도 있다.
점착제층(2)의 두께는 1~40 ㎛일 수 있으나, 가공성, 내구성의 특성을 손상시키지 않는 범위에서, 얇게 형성하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 3~25 ㎛인 것이 바람직하다. 3~25 ㎛의 두께는, 양호한 가공성을 가지며, 또한 편광자(5)의 치수 변화를 억제하는 데에도 적합하다. 점착제층(2)이 1 ㎛ 미만이면 점착성이 저하되고, 40 ㎛를 초과하면 점착제가 비어져 나오는 등의 문제가 발생하기 쉬워진다.
점착제층(2)을 형성하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 편광자(5)의 표면에, 상기한 베이스 폴리머를 비롯한 각 성분을 포함하는 점착제 조성물(점착제 용액)을 도공하고, 건조시켜 형성해도 좋고, 세퍼레이터(박리 필름) 상에 동일하게 하여 점착제층(2)을 형성한 후, 이 점착제층(2)을 편광자(5)에 전사해도 좋다. 점착제층(2)을 편광자(5)의 표면에 형성할 때에는, 필요에 따라 편광자(5)의 표면 또는 점착제층(2)의 표면에 표면 처리, 예컨대 코로나 처리 등을 실시해도 좋다.
(5) 광학층
편광판(1)은, 보호 필름(10) 또는 편광자(5) 상에 적층되는 다른 광학층을 더 포함할 수 있다. 다른 광학층으로서는, 어떤 종류의 편광광을 투과시키고, 그와 반대의 성질을 나타내는 편광광을 반사시키는 반사형 편광 필름; 표면에 요철 형상을 갖는 방현 기능을 갖는 필름; 표면 반사 방지 기능을 갖는 필름; 표면에 반사 기능을 갖는 반사 필름; 반사 기능과 투과 기능을 겸비하는 반투과 반사 필름; 시야각 보상 필름 등을 들 수 있다.
어떤 종류의 편광광을 투과시키고, 그와 반대의 성질을 나타내는 편광광을 반사시키는 반사형 편광 필름에 상당하는 시판품으로서는, 예컨대, 「DBEF」(3M사 제조, 일본에서는 스미또모 쓰리엠(주)로부터 입수 가능), 「APF」(3M사 제조, 일본에서는 스미또모 쓰리엠(주)로부터 입수 가능)를 들 수 있다.
시야각 보상 필름으로서는, 기재 표면에 액정성 화합물이 도포되어, 배향·고정되어 있는 광학 보상 필름, 폴리카보네이트계 수지로 이루어지는 위상차 필름, 환상 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 위상차 필름 등을 들 수 있다.
기재 표면에 액정성 화합물이 도포되어, 배향·고정되어 있는 광학 보상 필름에 상당하는 시판품으로서는, 「WV 필름」(후지 필름(주) 제조), 「NH 필름」(JX 닛코 닛세키 에너지(주) 제조), 「NR 필름」(JX 닛코 닛세키 에너지(주) 제조) 등을 들 수 있다.
환상 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 위상차 필름에 상당하는 시판품으로서는, 「아톤 필름」(JSR(주) 제조), 「에스시나」(세키스이 가가쿠 고교(주) 제조), 「제오노아 필름」(닛폰 제온(주) 제조) 등을 들 수 있다.
<편광판의 제조 방법>
본 발명의 편광판은, 예컨대 도 3에 도시된 방법에 의해 적합하게 제조할 수 있다. 도 3에 도시된 편광판의 제조 방법은, 보호 필름이 부착된 편광판(1)을 제조하기 위한 방법이며, 하기 공정:
(1) 기재 필름의 적어도 한쪽 면에 폴리비닐알코올계 수지를 함유하는 도공액을 도공한 후, 건조시킴으로써 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층 필름을 얻는 수지층 형성 공정 S10,
(2) 적층 필름을 연신하여 연신 필름을 얻는 연신 공정 S20,
(3) 연신 필름의 폴리비닐알코올계 수지층을 이색성 색소로 염색하여 편광자를 형성함으로써 편광성 적층 필름을 얻는 염색 공정 S30,
(4) 편광성 적층 필름의 편광자 상에, 접착제층을 통해 보호 필름의 어느 한쪽을 접합하여 접합 필름을 얻는 접합 공정 S40,
(5) 접합 필름으로부터 기재 필름을 박리 제거하여 편면 보호 필름 부착 편광판을 얻는 박리 공정 S50
을 이 순서로 포함한다.
이하, 도 4~도 7을 참조하면서 각 공정에 대해 설명한다. 한편, 도면에 있어서, 동일한 참조 부호는, 동일 부분 또는 상당 부분을 나타내는 것이다.
(1) 수지층 형성 공정 S10
도 4를 참조하여, 본 공정은, 기재 필름(30)의 양면에 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)을 형성하여 적층 필름(100)을 얻는 공정이다. 이 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)은, 연신 공정 S20 및 염색 공정 S30을 거쳐 편광자(51, 52)가 되는 층이다. 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)은, 폴리비닐알코올계 수지를 함유하는 도공액을 기재 필름(30)의 양면에 도공하고, 도공층을 건조시킴으로써 형성할 수 있다. 이러한 도공에 의해 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하는 방법은, 박막의 편광자(51, 52)를 얻기 쉬운 점에서 유리하다.
〔기재 필름〕
기재 필름(30)은 열가소성 수지로 구성할 수 있으며, 그 중에서도 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 연신성 등이 우수한 열가소성 수지로 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 열가소성 수지의 구체예는, 예컨대, 쇄상 폴리올레핀계 수지, 환상 폴리올레핀계 수지(노르보르넨계 수지 등)와 같은 폴리올레핀계 수지; 폴리에스테르계 수지; (메트)아크릴계 수지; 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스디아세테이트와 같은 셀룰로오스에스테르계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리비닐알코올계 수지; 폴리아세트산비닐계 수지; 폴리아릴레이트계 수지; 폴리스티렌계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 폴리술폰계 수지; 폴리아미드계 수지; 폴리이미드계 수지; 및 이들의 혼합물, 공중합물을 포함한다.
기재 필름(30)은, 1종 또는 2종 이상의 열가소성 수지로 이루어지는 하나의 수지층으로 이루어지는 단층 구조여도 좋고, 1종 또는 2종 이상의 열가소성 수지로 이루어지는 수지층을 복수 적층한 다층 구조여도 좋다. 기재 필름(30)은, 후술하는 연신 공정 S20에서 적층 필름(100)을 연신할 때, 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)을 연신하는 데 적합한 연신 온도에서 연신할 수 있는 것과 같은 수지로 구성되는 것이 바람직하다.
쇄상 폴리올레핀계 수지로서는, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지와 같은 쇄상 올레핀의 단독 중합체 외에, 2종 이상의 쇄상 올레핀으로 이루어지는 공중합체를 들 수 있다. 쇄상 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 기재 필름(30)은, 안정적으로 고배율로 연신하기 쉬운 점에서 바람직하다. 그 중에서도 기재 필름(30)은, 폴리프로필렌계 수지(프로필렌의 단독 중합체인 폴리프로필렌 수지나, 프로필렌을 주체로 하는 공중합체), 폴리에틸렌계 수지(에틸렌의 단독 중합체인 폴리에틸렌 수지나, 에틸렌을 주체로 하는 공중합체)로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
기재 필름(30)을 구성하는 열가소성 수지로서 적합하게 이용되는 예의 하나인 프로필렌을 주체로 하는 공중합체는, 프로필렌과 이것에 공중합 가능한 다른 모노머와의 공중합체이다.
프로필렌에 공중합 가능한 다른 모노머로서는, 예컨대, 에틸렌, α-올레핀을 들 수 있다. α-올레핀으로서는, 탄소수 4 이상의 α-올레핀이 바람직하게 이용되고, 보다 바람직하게는, 탄소수 4~10의 α-올레핀이다. 탄소수 4~10의 α-올레핀의 구체예는, 예컨대, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센과 같은 직쇄상 모노올레핀류; 3-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐과 같은 분기상 모노올레핀류; 비닐시클로헥산을 포함한다. 프로필렌과 이것에 공중합 가능한 다른 모노머와의 공중합체는, 랜덤 공중합체여도 좋고, 블록 공중합체여도 좋다.
상기 다른 모노머의 함유량은, 공중합체 중, 예컨대 0.1~20 중량%이고, 바람직하게는 0.5~10 중량%이다. 공중합체 중의 다른 모노머의 함유량은, 「고분자 분석 핸드북」(1995년, 기노쿠니야 서점 발행)의 제616페이지에 기재되어 있는 방법에 따라, 적외선(IR) 스펙트럼 측정을 행함으로써 구할 수 있다.
상기한 것 중에서도, 폴리프로필렌계 수지로서는, 프로필렌의 단독 중합체, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체, 프로필렌-1-부텐 랜덤 공중합체 또는 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체가 바람직하게 이용된다.
폴리프로필렌계 수지의 입체 규칙성은, 실질적으로 이소택틱 또는 신디오택틱인 것이 바람직하다. 실질적으로 이소택틱 또는 신디오택틱의 입체 규칙성을 갖는 폴리프로필렌계 수지로 이루어지는 기재 필름(30)은, 그 취급성이 비교적 양호하고, 고온 환경하에서의 기계적 강도가 우수하다.
폴리에스테르계 수지는, 에스테르 결합을 갖는 수지이며, 다가 카르복실산 또는 그 유도체와 다가 알코올의 중축합체로 이루어지는 것이 일반적이다. 다가 카르복실산 또는 그 유도체로서는 2가의 디카르복실산 또는 그 유도체를 이용할 수 있으며, 예컨대 테레프탈산, 이소프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 나프탈렌디카르복실산디메틸 등을 들 수 있다. 다가 알코올로서는 2가의 디올을 이용할 수 있으며, 예컨대 에틸렌글리콜, 프로판디올, 부탄디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산디메탄올 등을 들 수 있다.
폴리에스테르계 수지의 대표예로서, 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 중축합체인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 들 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트는 결정성의 수지이지만, 결정화 처리하기 전의 상태의 것인 쪽이, 연신 등의 처리를 실시하기 쉽다. 필요하다면, 연신 시, 또는 연신 후의 열처리 등에 의해 결정화 처리할 수 있다. 또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트의 골격에 또한 다른 종류의 모노머를 공중합함으로써, 결정성을 낮춘(혹은, 비정질로 한) 공중합 폴리에스테르도 적합하게 이용된다. 이러한 수지의 예로서, 예컨대, 시클로헥산디메탄올이나 이소프탈산을 공중합시킨 것 등을 들 수 있다. 이들 수지도, 연신성이 우수하기 때문에, 적합하게 이용할 수 있다.
폴리에틸렌테레프탈레이트 및 그 공중합체 이외의 폴리에스테르계 수지의 구체예를 들면, 예컨대, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌나프탈레이트, 폴리시클로헥산디메틸테레프탈레이트, 폴리시클로헥산디메틸나프탈레이트, 및 이들의 혼합물, 공중합물 등을 들 수 있다.
(메트)아크릴계 수지는, (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물을 주된 구성 모노머로 하는 수지이다. (메트)아크릴계 수지의 구체예는, 예컨대, 폴리메타크릴산메틸과 같은 폴리(메트)아크릴산에스테르; 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산 공중합체; 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산에스테르 공중합체; 메타크릴산메틸-아크릴산에스테르-(메트)아크릴산 공중합체; (메트)아크릴산메틸-스티렌 공중합체(MS 수지 등); 메타크릴산메틸과 지환족 탄화수소기를 갖는 화합물과의 공중합체(예컨대, 메타크릴산메틸-메타크릴산시클로헥실 공중합체, 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산노르보르닐 공중합체 등)를 포함한다. 바람직하게는, 폴리(메트)아크릴산메틸과 같은 폴리(메트)아크릴산 C1-6 알킬에스테르를 주성분으로 하는 중합체가 이용되고, 보다 바람직하게는, 메타크릴산메틸을 주성분(50~100 중량%, 바람직하게는 70~100 중량%)으로 하는 메타크릴산메틸계 수지가 이용된다.
폴리카보네이트계 수지는, 카보네이트기를 통해 모노머 단위가 결합된 중합체로 이루어지는 엔지니어링 플라스틱이며, 높은 내충격성, 내열성, 난연성, 투명성을 갖는 수지이다. 기재 필름(30)을 구성하는 폴리카보네이트계 수지는, 광탄성 계수를 낮추기 위해서 폴리머 골격을 수식한 것과 같은 변성 폴리카보네이트라고 불리는 수지나, 파장 의존성을 개량한 공중합 폴리카보네이트 등이어도 좋다.
폴리카보네이트계 수지는 여러 가지 제품이 시판되어 있다. 폴리카보네이트계 수지의 시판품의 예로서는, 모두 상품명으로, 「판라이트」(데이진 가세이(주) 제조), 「유피론」(미쓰비시 엔지니어링 플라스틱(주) 제조), 「SD 폴리카」(스미또모 다우(주) 제조), 「칼리바」(다우 케미컬(주) 제조) 등을 들 수 있다.
이 중에서도, 연신성이나 내열성 등의 관점에서, 폴리프로필렌계 수지가 바람직하게 이용된다.
기재 필름(30)에 이용할 수 있는 환상 폴리올레핀계 수지 및 셀룰로오스에스테르계 수지에 대해서는, 보호 필름에 대해 기술한 사항이 인용된다. 또한, 기재 필름(30)에 관련해서 위에서 기술한 바와 같은 쇄상 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, (메트)아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지는, 보호 필름의 구성 재료로서도 사용할 수 있다.
기재 필름(30)에는, 상기한 열가소성 수지 외에, 임의의 적절한 첨가제가 첨가되어 있어도 좋다. 이러한 첨가제로서는, 예컨대, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 활제(滑劑), 가소제, 이형제, 착색 방지제, 난연제, 핵제, 대전 방지제, 안료, 및 착색제 등을 들 수 있다. 기재 필름(30) 중의 열가소성 수지의 함유량은, 바람직하게는 50~100 중량%, 보다 바람직하게는 50~99 중량%, 더욱 바람직하게는 60~98 중량%, 특히 바람직하게는 70~97 중량%이다. 기재 필름(30) 중의 열가소성 수지의 함유량이 50 중량% 미만인 경우, 열가소성 수지가 본래 갖는 고투명성 등이 충분히 발현되지 않을 우려가 있다.
기재 필름(30)의 두께는 적절히 결정할 수 있으나, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성의 점에서 1~500 ㎛가 바람직하고, 1~300 ㎛가 보다 바람직하며, 나아가서는 5~200 ㎛가 바람직하고, 5~150 ㎛가 가장 바람직하다.
〔폴리비닐알코올계 수지를 함유하는 도공액〕
도공액은, 바람직하게는 폴리비닐알코올계 수지의 분말을 양용매(예컨대 물)에 용해시켜 얻어지는 폴리비닐알코올계 수지 용액이다. 폴리비닐알코올계 수지의 상세한 것은 전술한 바와 같다.
도공액은 필요에 따라, 가소제, 계면 활성제 등의 첨가제를 함유하고 있어도 좋다. 가소제로서는, 폴리올 또는 그 축합물 등을 이용할 수 있으며, 예컨대 글리세린, 디글리세린, 트리글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등이 예시된다. 첨가제의 배합량은, 폴리비닐알코올계 수지의 20 중량% 이하로 하는 것이 적합하다.
〔도공액의 도공 및 도공층의 건조〕
상기 도공액을 기재 필름(30)에 도공하는 방법은, 와이어바 코팅법; 리버스 코팅, 그라비아 코팅과 같은 롤 코팅법; 다이 코트법; 콤마 코트법; 립 코트법; 스핀 코팅법; 스크린 코팅법; 파운틴 코팅법; 디핑법; 스프레이법 등의 방법에서 적절히 선택할 수 있다.
기재 필름(30)의 양면에 도공액을 도공하는 경우, 전술한 방법을 이용하여 한쪽 면씩 순서대로 행할 수도 있고, 디핑법이나 스프레이 코트법이나 그 외의 특수한 장치를 이용하여, 기재 필름(30)의 양면에 동시에 도공할 수도 있다.
도공층(건조 전의 폴리비닐알코올계 수지층)의 건조 온도 및 건조 시간은 도공액에 포함되는 용매의 종류에 따라 설정된다. 건조 온도는, 예컨대 50~200℃이고, 바람직하게는 60~150℃이다. 용매가 물을 포함하는 경우, 건조 온도는 80℃ 이상인 것이 바람직하다. 건조 시간은, 예컨대 2~20분이다.
도 4에서는, 기재 필름(30)의 양면에 2개의 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)을 형성하고 있다. 이와 같이 기재 필름(30)의 양면에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하면, 편광성 적층 필름(300)(도 6 참조)의 제조 시에 발생할 수 있는 필름의 컬을 억제할 수 있고, 1장의 편광성 적층 필름(300)으로부터 2장의 편광판을 얻을 수 있기 때문에, 편광판의 생산 효율의 면에서도 유리하다. 단, 이것에 한정되지 않고, 폴리비닐알코올계 수지층을 기재 필름(30)의 한쪽 면에만 형성해도 좋다.
적층 필름(100)에 있어서의 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)의 두께는, 3~30 ㎛인 것이 바람직하고, 5~20 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 이 범위 내의 두께를 갖는 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)이면, 후술하는 연신 공정 S20 및 염색 공정 S30을 거쳐, 이색성 색소의 염색성이 양호하고 편광 성능이 우수하며, 또한 두께 10 ㎛ 이하의 편광자(51, 52)를 얻을 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)의 두께가 30 ㎛를 초과하면, 편광자(51, 52)의 두께가 10 ㎛를 초과하는 경우가 있다. 또한, 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)의 두께가 3 ㎛ 미만이면, 연신 후에 지나치게 얇아져 염색성이 악화되는 경향이 있다.
도공액의 도공에 앞서, 기재 필름(30)과 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)의 밀착성을 향상시키기 위해서, 기재 필름(30)의 표면에, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 플레임(화염) 처리 등을 실시해도 좋다.
또한, 도공액의 도공에 앞서, 기재 필름(30)과 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)의 밀착성을 향상시키기 위해서, 기재 필름(30) 상에 프라이머층이나 접착제층을 통해 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)을 형성해도 좋다.
〔프라이머층〕
프라이머층은, 프라이머층 형성용 도공액을 기재 필름(30)의 표면에 도공한 후, 건조시킴으로써 형성할 수 있다. 프라이머층 형성용 도공액은, 기재 필름(30)과 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)의 양방에 어느 정도 강한 밀착력을 발휘하는 성분을 포함한다. 프라이머층 형성용 도공액은 통상, 이러한 밀착력을 부여하는 수지 성분과 용매를 함유한다. 수지 성분으로서는, 바람직하게는 투명성, 열안정성, 연신성 등이 우수한 열가소성 수지가 이용되며, 예컨대, (메트)아크릴계 수지, 폴리비닐알코올계 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 양호한 밀착력을 부여하는 폴리비닐알코올계 수지가 바람직하게 이용된다.
폴리비닐알코올계 수지로서는, 예컨대, 폴리비닐알코올 수지 및 그 유도체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올 수지의 유도체로서는, 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 등 외에, 폴리비닐알코올 수지를 에틸렌, 프로필렌과 같은 올레핀류로 변성한 것; 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산과 같은 불포화 카르복실산류로 변성한 것; 불포화 카르복실산의 알킬에스테르로 변성한 것; 아크릴아미드로 변성한 것 등을 들 수 있다. 전술한 폴리비닐알코올계 수지 중에서도, 폴리비닐알코올 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
용매로서는 통상, 상기 수지 성분을 용해할 수 있는 일반적인 유기 용매나 수계 용매가 이용된다. 용매의 예를 들면, 예컨대, 벤젠, 톨루엔, 크실렌과 같은 방향족 탄화수소류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤과 같은 케톤류; 아세트산에틸, 아세트산이소부틸과 같은 에스테르류; 염화메틸렌, 트리클로로에틸렌, 클로로포름과 같은 염소화 탄화수소류; 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올과 같은 알코올류이다. 단, 유기 용매를 포함하는 프라이머층 형성용 도공액을 이용하여 프라이머층을 형성하면, 기재 필름(30)을 용해시켜 버리는 경우도 있기 때문에, 기재 필름(30)의 용해성도 고려하여 용매를 선택하는 것이 바람직하다. 환경에 대한 영향도 고려하면, 물을 용매로 하는 도공액으로 프라이머층을 형성하는 것이 바람직하다.
프라이머층의 강도를 높이기 위해서, 프라이머층 형성용 도공액에 가교제를 첨가해도 좋다. 가교제는, 사용하는 열가소성 수지의 종류에 따라, 유기계, 무기계 등 공지된 것 중에서 적절한 것을 적절히 선택한다. 가교제의 예를 들면, 예컨대, 에폭시계, 이소시아네이트계, 디알데히드계, 금속계의 가교제이다.
에폭시계 가교제로서는, 일액 경화형, 이액 경화형의 어느 것도 이용할 수 있으며, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 글리세린디- 또는 트리-글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 디글리시딜아닐린, 디글리시딜아민 등을 들 수 있다.
이소시아네이트계 가교제로서는, 톨릴렌디이소시아네이트, 수소화 톨릴렌디이소시아네이트, 트리메틸올프로판-톨릴렌디이소시아네이트 어덕트, 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 메틸렌비스(4-페닐메탄)트리이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 및 이들의 케토옥심 블록물 또는 페놀 블록물 등을 들 수 있다.
디알데히드계 가교제로서는, 글리옥살, 말론디알데히드, 숙신디알데히드, 글루타르디알데히드, 말레인디알데히드, 프탈디알데히드 등을 들 수 있다.
금속계 가교제로서는, 예컨대, 금속염, 금속 산화물, 금속 수산화물, 유기 금속 화합물을 들 수 있다. 금속염, 금속 산화물, 금속 수산화물로서는, 예컨대, 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 철, 니켈, 지르코늄, 티탄, 규소, 붕소, 아연, 구리, 바나듐, 크롬, 주석과 같은 2가 이상의 원자가를 갖는 금속의 염, 산화물 및 수산화물을 들 수 있다.
유기 금속 화합물이란, 금속 원자에 직접 유기기가 결합하고 있거나, 또는, 산소 원자나 질소 원자 등을 통해 유기기가 결합하고 있는 구조를 분자 내에 적어도 1개 갖는 화합물이다. 유기기란, 적어도 탄소 원소를 포함하는 1가 또는 다가의 기를 의미하며, 예컨대, 알킬기, 알콕시기, 아실기 등일 수 있다. 또한 결합이란, 공유 결합만을 의미하는 것은 아니며, 킬레이트형 화합물과 같은 배위에 의한 배위 결합이어도 좋다.
유기 금속 화합물의 적합한 예는, 유기 티탄 화합물, 유기 지르코늄 화합물, 유기 알루미늄 화합물, 유기 규소 화합물을 포함한다. 유기 금속 화합물은, 1종만을 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
유기 티탄 화합물로서는, 예컨대, 테트라노르말부틸티타네이트, 테트라이소프로필티타네이트, 부틸티타네이트 다이머, 테트라(2-에틸헥실)티타네이트, 테트라메틸티타네이트와 같은 티탄오르토에스테르류; 티탄아세틸아세토네이트, 티탄테트라아세틸아세토네이트, 폴리티탄아세틸아세토네이트, 티탄옥틸렌글리콜레이트, 티탄락테이트, 티탄트리에탄올아미네이트, 티탄에틸아세토아세테이트와 같은 티탄킬레이트류; 폴리히드록시티탄스테아레이트와 같은 티탄아실레이트류 등을 들 수 있다.
유기 지르코늄 화합물로서는, 예컨대, 지르코늄노르말프로피오네이트, 지르코늄노르말부틸레이트, 지르코늄테트라아세틸아세토네이트, 지르코늄모노아세틸아세토네이트, 지르코늄비스아세틸아세토네이트, 지르코늄아세틸아세토네이트비스에틸아세토아세테이트 등을 들 수 있다.
유기 알루미늄 화합물로서는, 예컨대, 알루미늄아세틸아세토네이트, 알루미늄 유기산 킬레이트 등을 들 수 있다. 유기 규소 화합물로서는, 예컨대, 앞서 유기 티탄 화합물 및 유기 지르코늄 화합물에 있어서 예시한 배위자가 규소에 결합한 화합물을 들 수 있다.
이상의 저분자계 가교제 외에도, 메틸올화 멜라민 수지, 폴리아미드에폭시 수지와 같은 고분자계 가교제를 이용할 수도 있다. 폴리아미드에폭시 수지의 시판품의 예를 들면, 다오카 가가쿠 고교(주)로부터 판매되고 있는 「스미레즈 레진 650(30)」이나 「스미레즈 레진 675」(모두 상품명) 등이다.
프라이머층을 형성하는 수지 성분으로서 폴리비닐알코올계 수지를 사용하는 경우에는, 폴리아미드에폭시 수지, 메틸올화 멜라민 수지, 디알데히드계 가교제, 금속 킬레이트 화합물계 가교제 등이, 가교제로서 적합하게 이용된다.
프라이머층 형성용 도공액 중의 수지 성분과 가교제의 비율은, 수지 성분 100 중량부에 대해, 가교제 0.1~100 중량부 정도의 범위에서, 수지 성분의 종류나 가교제의 종류 등에 따라 적절히 결정하면 되고, 특히 0.1~50 중량부 정도의 범위에서 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 프라이머층 형성용 도공액은, 그 고형분 농도가 1~25 중량% 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다.
프라이머층의 두께는, 0.05~1 ㎛ 정도인 것이 바람직하고, 0.1~0.4 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 0.05 ㎛보다 얇아지면, 기재 필름(30)과 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)의 밀착력 향상의 효과가 작고, 1 ㎛보다 두꺼워지면, 편광판의 박막화에 불리하다.
프라이머층 형성용 도공액을 기재 필름(30)에 도공하는 방법은, 폴리비닐알코올계 수지층 형성용의 도공액과 동일할 수 있다. 프라이머층은, 폴리비닐알코올계 수지층 형성용의 도공액이 도공되는 면(기재 필름(30)의 편면 또는 양면)에 도공된다. 프라이머층 형성용 도공액으로 이루어지는 도공층의 건조 온도 및 건조 시간은 도공액에 포함되는 용매의 종류에 따라 설정된다. 건조 온도는, 예컨대 50~200℃이고, 바람직하게는 60~150℃이다. 용매가 물을 포함하는 경우, 건조 온도는 80℃ 이상인 것이 바람직하다. 건조 시간은, 예컨대 30초~20분이다.
프라이머층을 형성하는 경우, 기재 필름(30)에의 도공 순서는 특별히 제약되는 것은 아니며, 예컨대, 기재 필름(30)의 양면에 프라이머층을 형성한 후, 양면에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성해도 좋고, 기재 필름(30)의 한쪽 면에 프라이머층 및 폴리비닐알코올계 수지층을 순서대로 형성한 후, 기재 필름(30)의 다른쪽 면에 프라이머층 및 폴리비닐알코올계 수지층을 순서대로 형성해도 좋다.
(2) 연신 공정 S20
도 5를 참조하여, 본 공정은, 기재 필름(30) 및 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)으로 이루어지는 적층 필름(100)을 연신하여, 연신된 기재 필름(30') 및 폴리비닐알코올계 수지층(61', 62')으로 이루어지는 연신 필름(200)을 얻는 공정이다. 연신 처리는 통상, 일축 연신이다.
적층 필름(100)의 연신 배율은, 원하는 편광 특성에 따라 적절히 선택할 수 있으나, 바람직하게는, 적층 필름(100)의 원래 길이에 대해 5배 초과 17배 이하이고, 보다 바람직하게는 5배 초과 8배 이하이다. 연신 배율이 5배 이하이면, 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62)이 충분히 배향되지 않기 때문에, 편광자(51, 52)의 편광도가 충분히 높아지지 않는 경우가 있다. 한편, 연신 배율이 17배를 초과하면, 연신 시에 필름의 파단이 발생하기 쉬워지고, 연신 필름(200)의 두께가 필요 이상으로 얇아져, 후속 공정에서의 가공성 및 취급성이 저하될 우려가 있다.
연신 처리는, 1단에 의한 연신에 한정되는 일은 없고 다단으로 행할 수도 있다. 이 경우, 다단계의 연신 처리 모두를 염색 공정 S30 전에 연속적으로 행해도 좋고, 2단계째 이후의 연신 처리를 염색 공정 S30에서의 염색 처리 및/또는 가교 처리와 동시에 행해도 좋다. 이와 같이 다단으로 연신 처리를 행하는 경우에는, 연신 처리의 전체 단계를 합쳐 5배를 초과하는 연신 배율이 되도록 연신 처리를 행하는 것이 바람직하다.
연신 처리는, 필름 길이 방향(필름 반송 방향)으로 연신하는 세로 연신일 수 있고, 이 외에 필름 폭 방향으로 연신하는 가로 연신 또는 경사 연신 등이어도 좋다. 세로 연신 방식으로서는, 롤을 이용하여 연신하는 롤간 연신, 압축 연신, 척(클립)을 이용한 연신 등을 들 수 있고, 가로 연신 방식으로서는, 텐터법 등을 들 수 있다. 연신 처리는, 습윤식 연신 방법, 건식 연신 방법의 어느 것이나 채용할 수 있으나, 건식 연신 방법을 이용하는 편이, 연신 온도를 넓은 범위에서 선택할 수 있는 점에서 바람직하다.
연신 온도는, 폴리비닐알코올계 수지층(61, 62) 및 기재 필름(30) 전체가 연신 가능할 정도로 유동성을 나타내는 온도 이상으로 설정되며, 바람직하게는 기재 필름(30)의 상전이 온도(융점 또는 유리 전이 온도)의 -30℃로부터 +30℃의 범위이고, 보다 바람직하게는 -30℃로부터 +5℃의 범위이며, 더욱 바람직하게는 -25℃로부터 +0℃의 범위이다. 기재 필름(30)이 복수의 수지층으로 이루어지는 경우, 상기 상전이 온도는 상기 복수의 수지층이 나타내는 상전이 온도 중, 가장 높은 상전이 온도를 의미한다.
연신 온도를 상전이 온도의 -30℃보다 낮게 하면, 5배를 초과하는 고배율 연신이 달성되기 어렵거나, 또는, 기재 필름(30)의 유동성이 지나치게 낮아 연신 처리가 곤란해지는 경향이 있다. 연신 온도가 상전이 온도의 +30℃를 초과하면, 기재 필름(30)의 유동성이 지나치게 커서 연신이 곤란해지는 경향이 있다. 5배를 초과하는 고연신 배율을 보다 달성하기 쉬운 점에서, 연신 온도는 상기 범위 내이며, 더욱 바람직하게는 120℃ 이상이다. 연신 온도가 120℃ 이상인 경우, 5배를 초과하는 고연신 배율이어도 연신 처리에 곤란성을 동반하지 않기 때문이다.
연신 처리에 있어서의 적층 필름(100)의 가열 방법으로서는, 존 가열법(예컨대, 열풍을 불어 넣어 소정의 온도로 조정한 가열로와 같은 연신 존 내에서 가열하는 방법.); 롤을 이용하여 연신하는 경우에 있어서, 롤 자체를 가열하는 방법; 히터 가열법(적외선 히터, 할로겐 히터, 패널 히터 등을 적층 필름(100)의 상하에 설치하여 복사열로 가열하는 방법) 등이 있다. 롤간 연신 방식에서는, 연신 온도의 균일성의 관점에서 존 가열법이 바람직하다. 이 경우, 2개의 닙롤 쌍은 온도 조절한 연신 존 내에 설치해도 좋고, 연신 존 밖에 설치해도 좋으나, 적층 필름(100)과 닙롤의 점착을 방지하기 위해서 연신 존 밖에 설치하는 편이 바람직하다.
한편, 연신 온도란, 존 가열법의 경우, 존 내(예컨대 가열로 내)의 분위기 온도를 의미하며, 히터 가열법에 있어서도 노 내에서 가열을 행하는 경우에는 노 내의 분위기 온도를 의미한다. 또한, 롤 자체를 가열하는 방법의 경우에는, 롤의 표면 온도를 의미한다.
연신 공정 S20에 앞서, 적층 필름(100)을 예열하는 예열 처리 공정을 마련해도 좋다. 예열 방법으로서는, 연신 처리에 있어서의 가열 방법과 동일한 방법을 이용할 수 있다. 연신 처리 방식이 롤간 연신인 경우, 예열은, 상류측의 닙롤을 통과하기 전, 통과 중, 통과한 후의 어느 타이밍에서 행해도 좋다. 연신 처리 방식이 열롤 연신인 경우에는, 예열은, 열롤을 통과하기 전의 타이밍에서 행하는 것이 바람직하다. 연신 처리 방식이 척을 이용한 연신인 경우에는, 예열은, 척간 거리를 넓히기 전의 타이밍에서 행하는 것이 바람직하다. 예열 온도는, 연신 온도의 -50℃로부터 ±0℃의 범위인 것이 바람직하고, 연신 온도의 -40℃로부터 -10℃의 범위인 것이 보다 바람직하다.
또한, 연신 공정 S20에서의 연신 처리 후에, 열고정 처리 공정을 마련해도 좋다. 열고정 처리는, 연신 필름(200)의 단부를 클립에 의해 파지(把持)한 상태에서 긴장 상태로 유지하면서, 결정화 온도 이상에서 열처리를 행하는 처리이다. 이 열고정 처리에 의해, 폴리비닐알코올계 수지층(61', 62')의 결정화가 촉진된다. 열고정 처리의 온도는, 연신 온도의 -0℃~-80℃의 범위인 것이 바람직하고, 연신 온도의 -0℃~-50℃의 범위인 것이 보다 바람직하다.
(3) 염색 공정 S30
도 6을 참조하여, 본 공정은, 연신 필름(200)의 폴리비닐알코올계 수지층(61', 62')을 이색성 색소로 염색하고 이것을 흡착 배향시켜, 편광자(51, 52)로 하는 공정이다. 본 공정을 거쳐 기재 필름(30')의 양면에 편광자(51, 52)가 적층된 편광성 적층 필름(300)이 얻어진다.
염색 공정은, 이색성 색소를 함유하는 용액(염색 용액)에 연신 필름(200) 전체를 침지함으로써 행할 수 있다. 염색 용액으로서는, 상기 이색성 색소를 용매에 용해한 용액을 사용할 수 있다. 염색 용액의 용매로서는, 일반적으로는 물이 사용되지만, 물과 상용성이 있는 유기 용매가 더 첨가되어도 좋다. 염색 용액에 있어서의 이색성 색소의 농도는, 0.01~10 중량%인 것이 바람직하고, 0.02~7 중량%인 것이 보다 바람직하며, 0.025~5 중량%인 것이 더욱 바람직하다.
이색성 색소로서 요오드를 사용하는 경우, 염색 효율을 한층 더 향상시킬 수 있는 점에서, 요오드를 함유하는 염색 용액에 요오드화물을 더 첨가하는 것이 바람직하다. 요오드화물로서는, 예컨대 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄 등을 들 수 있다. 염색 용액에 있어서의 요오드화물의 농도는, 0.01~20 중량%인 것이 바람직하다. 요오드화물 중에서도, 요오드화칼륨을 첨가하는 것이 바람직하다. 요오드화칼륨을 첨가하는 경우, 요오드와 요오드화칼륨의 비율은 중량비로, 1:5~1:100의 범위에 있는 것이 바람직하고, 1:6~1:80의 범위에 있는 것이 보다 바람직하며, 1:7~1:70의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다.
염색 용액에 대한 연신 필름(200)의 침지 시간은, 통상 15초~15분간의 범위이고, 30초~3분간인 것이 바람직하다. 또한, 염색 용액의 온도는, 10~60℃의 범위에 있는 것이 바람직하고, 20~40℃의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.
한편, 염색 공정 S30을 연신 공정 S20 전에 행하거나, 이들 공정을 동시에 행하거나 하는 것도 가능하지만, 폴리비닐알코올계 수지층에 흡착시키는 이색성 색소를 양호하게 배향시킬 수 있도록, 적층 필름(100)에 대해 적어도 어느 정도의 연신 처리를 실시한 후에 염색 공정 S30을 실시하는 것이 바람직하다. 즉, 연신 공정 S20에서 목표의 배율이 될 때까지 연신 처리를 실시하여 얻어지는 연신 필름(200)을 염색 공정 S30에 제공할 수 있고, 이 외에 연신 공정 S20에서 목표보다 낮은 배율로 연신 처리를 행한 후, 염색 공정 S30 중에 총 연신 배율이 목표의 배율이 될 때까지 연신 처리를 실시할 수도 있다. 후자의 실시양태로서는, 1) 연신 공정 S20에 있어서 목표보다 낮은 배율로 연신 처리를 행한 후, 염색 공정 S30에서의 염색 처리 중에 총 연신 배율이 목표의 배율이 되도록 연신 처리를 행하는 양태나, 후술하는 바와 같이, 염색 처리 후에 가교 처리를 행하는 경우에는, 2) 연신 공정 S20에 있어서 목표보다 낮은 배율로 연신 처리를 행한 후, 염색 공정 S30에서의 염색 처리 중에, 총 연신 배율이 목표의 배율에 도달하지 않을 정도까지 연신 처리를 행하고, 계속해서, 최종적인 총 연신 배율이 목표의 배율이 되도록 가교 처리 중에 연신 처리를 행하는 양태 등을 들 수 있다.
염색 공정 S30은, 염색 처리에 이어서 실시되는 가교 처리 공정을 포함할 수 있다. 가교 처리는, 가교제를 포함하는 용액(가교 용액) 중에 염색된 필름을 침지함으로써 행할 수 있다. 가교제로서는, 종래 공지의 물질을 사용할 수 있으며, 예컨대, 붕산, 붕사와 같은 붕소 화합물, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 들 수 있다. 가교제는 1종만을 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
가교 용액은, 구체적으로는 가교제를 용매에 용해한 용액일 수 있다. 용매로서는, 예컨대 물을 사용할 수 있으나, 물과 상용성이 있는 유기 용매를 더 포함해도 좋다. 가교 용액에 있어서의 가교제의 농도는, 1~20 중량%의 범위인 것이 바람직하고, 6~15 중량%의 범위인 것이 보다 바람직하다.
가교 용액은 요오드화물을 포함할 수 있다. 요오드화물의 첨가에 의해, 편광자(51, 52)의 면 내에 있어서의 편광 성능을 보다 균일화시킬 수 있다. 요오드화물로서는, 예컨대 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄 등을 들 수 있다. 가교 용액에 있어서의 요오드화물의 농도는, 0.05~15 중량%인 것이 바람직하고, 0.5~8 중량%인 것이 보다 바람직하다.
가교 용액에 대한 염색된 필름의 침지 시간은, 통상 15초~20분간이고, 30초~15분간인 것이 바람직하다. 또한, 가교 용액의 온도는, 10~90℃의 범위에 있는 것이 바람직하다.
한편 가교 처리는, 가교제를 염색 용액 중에 배합함으로써, 염색 처리와 동시에 행할 수도 있다. 또한, 가교 처리 중에 연신 처리를 행해도 좋다. 가교 처리 중에 연신 처리를 실시하는 구체적 양태는 전술한 바와 같다. 또한, 조성이 상이한 2종 이상의 가교 용액을 이용하여, 가교 용액에 침지하는 처리를 2회 이상 행해도 좋다.
염색 공정 S30 후, 후술하는 접합 공정 S40 전에 세정 공정 및 건조 공정을 행하는 것이 바람직하다. 세정 공정은 통상, 물 세정 공정을 포함한다. 물 세정 처리는, 이온 교환수, 증류수와 같은 순수(純水)에 염색 처리 후의 또는 가교 처리 후의 필름을 침지함으로써 행할 수 있다. 물 세정 온도는, 통상 3~50℃, 바람직하게는 4~20℃의 범위이다. 물에의 침지 시간은 통상 2~300초간, 바람직하게는 3~240초간이다.
세정 공정은, 물 세정 공정과 요오드화물 용액에 의한 세정 공정의 조합이어도 좋다. 또한, 물 세정 공정 및/또는 요오드화물 용액에 의한 세정 처리에서 사용하는 세정액에는, 물 외에, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올, 프로판올과 같은 액체 알코올을 적절히 함유시킬 수 있다.
세정 공정 후에 행해지는 건조 공정으로서는, 자연 건조, 송풍 건조, 가열 건조 등의 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예컨대 가열 건조의 경우, 건조 온도는, 통상 20~95℃이고, 건조 시간은, 통상 1~15분간 정도이다.
(4) 접합 공정 S40
도 7을 참조하여, 본 공정은, 편광성 적층 필름(300)의 편광자(51) 상, 즉, 편광자(51)의 기재 필름(30')측과는 반대측 면에, 접착제층을 통해 보호 필름(10)을 접합하여 접합 필름(400)을 얻는 공정이다.
보호 필름(10)은, 접착제층(15)을 통해 편광자(51)에 접합된다. 접착제층을 통한 보호 필름의 접합은, 예컨대, 보호 필름(10) 및/또는 편광자(51)의 접합면에 공지의 수단을 이용하여 접착제를 도공하고, 그 접착제의 도공층을 통해 보호 필름(10)과 편광자(51)를 중첩시키며, 접합 롤 등을 이용하여 접합하는 방법을 들 수 있다.
접착제에 광경화성 접착제를 이용하는 경우, 전술한 접합을 실시한 후, 활성 에너지선을 조사함으로써 광경화성 접착제를 경화시키는 경화 공정을 행한다. 활성 에너지선의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 파장 400 ㎚ 이하에 피크 파장을 갖는 활성 에너지선(자외선)이 바람직하고, 보다 바람직하게는 파장 280~320 ㎚ 사이에 피크 파장을 갖는 UV-B이다.
활성 에너지선의 광원으로서는, 특별히 한정되지 않으나, 고압 수은 램프, 저압 수은 램프, 중압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 케미컬 램프, 블랙 라이트 램프, 마이크로웨이브 여기 수은 램프, 메탈할라이드 램프 등이 바람직하게 이용된다.
광경화성 접착제에 대한 광 조사 강도는, 광경화성 접착제의 조성에 따라 적절히 결정되지만, 중합 개시제의 활성화에 유효한 파장 영역의 조사 강도가 0.1~6000 ㎽/㎠가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 조사 강도가 0.1 ㎽/㎠ 이상인 경우, 반응 시간이 지나치게 길어지지 않고, 6000 ㎽/㎠ 이하인 경우, 광원으로부터 복사되는 열 및 광경화성 접착제의 경화 시의 발열에 의한 광경화성 접착제의 황변이나 편광자(51, 52)의 열화를 일으킬 우려가 적다.
광경화성 접착제에 대한 광 조사 시간에 대해서도, 광경화성 접착제의 조성에 따라 적절히 결정되지만, 상기 조사 강도와 조사 시간의 곱으로서 나타나는 적산 광량이 10~10000 mJ/㎠가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 적산 광량이 10 mJ/㎠ 이상인 경우, 중합 개시제 유래의 활성종을 충분한 양 발생시켜 경화 반응을 보다 확실하게 진행시킬 수 있고, 10000 mJ/㎠ 이하인 경우, 조사 시간이 지나치게 길어지지 않아, 양호한 생산성을 유지할 수 있다.
편광자(51) 상에 보호 필름(10)을 접합할 때에, 보호 필름(10)의 편광자(51)측 표면에는, 편광자(51)와의 접착성을 향상시키기 위해서, 플라즈마 처리, 코로나 처리, 자외선 조사 처리, 플레임(화염) 처리, 비누화 처리 등의 표면 처리(접착 용이 처리)를 행할 수 있고, 그 중에서도, 플라즈마 처리, 코로나 처리 또는 비누화 처리를 행하는 것이 바람직하다. 예컨대 보호 필름이 환상 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 경우, 통상 플라즈마 처리나 코로나 처리가 행해진다. 또한, 셀룰로오스에스테르계 수지로 이루어지는 경우에는, 통상 비누화 처리가 행해진다. 비누화 처리로서는, 수산화나트륨이나 수산화칼륨과 같은 알칼리 수용액에 침지하는 방법을 들 수 있다.
(5) 박리 공정 S50
본 공정은, 보호 필름을 접합하여 얻어진 접합 필름(400)으로부터 기재 필름(30')(및 편광자(52))을 박리 제거하는 공정이다. 이 공정을 거쳐, 편광자(51)의 편면에 보호 필름(10)이 적층된 편면 보호 필름 부착 편광판(1)을 얻을 수 있다.
기재 필름(30')을 박리 제거하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상의 점착제를 갖는 편광판에서 행해지는 세퍼레이터(박리 필름)의 박리 공정과 동일한 방법으로 박리할 수 있다. 기재 필름(30')은, 접합 공정 S40 후, 그대로 바로 박리해도 좋고, 접합 공정 S40 후, 일단 롤 형상으로 감고, 그 후의 공정에서 풀어내면서 박리해도 좋다.
<본 발명의 편광자의 제조에 있어서의 적합한 실시형태>
본 발명에서 규정하는 편광자의 흡광도를 달성하는 방법은, 특별히 제약되는 것은 아니지만, 예컨대, 염색 공정에서 이용하는 염색액 중의 요오드화칼륨 함유량의 조정에 의한 제어, 및/또는, 가교 공정에서 이용하는 가교 용액 중의 붕산 함유량 및 요오드화칼륨 함유량의 조정에 의한 제어를 실시함으로써, 효율적으로 편광자의 흡광도를 제어할 수 있다. 또한, 염색 공정에서의 가교 공정 후의 세정 공정에서 이용하는 세정액의 온도, 세정액 중에서의 체류 시간에 의해서도, 효율적으로 편광자의 흡광도를 제어할 수 있다.
염색액 중의 요오드화칼륨 함유량은, 염색의 실시 방법에 따라 상이하지만, 용매(물 등) 100 중량부에 대해, 요오드화칼륨의 양은, 바람직하게는 10 중량부 이하, 보다 바람직하게는 7 중량부 이하, 더욱 바람직하게는 5 중량부 이하이다. 염색액 중의 요오드화칼륨의 함유량을 적게 함으로써, 편광자의 흡광도를 본 발명의 범위로 제어하기 쉬워진다.
또한, 2종류의 가교조(架橋槽)(가교 용액)를 이용하여, 가교 공정을 2단계로 실시하고, 2조째의 가교 용액 중의 붕산 함유량과 요오드화칼륨 함유량의 비율의 조정에 의해, 효율적으로 편광자의 흡광도를 본 발명의 범위로 제어할 수 있다. 구체적으로는, 2조째의 가교 용액에 있어서, 용매(물 등) 100 중량부에 대해, 붕산 함유량이 5.0~10.0 중량부인 것이 바람직하고, 요오드화칼륨 함유량은, 바람직하게는 10 중량부 이하, 보다 바람직하게는 7 중량부 이하, 더욱 바람직하게는 5 중량부 이하이다. 한편, 붕산 함유량과 요오드화칼륨 함유량 사이에는 상관 관계가 있으며, 붕산이 비교적 많은 경우에는 요오드화칼륨을 비교적 적게 함으로써, 편광자의 흡광도를 효율적으로 제어할 수 있다. 반대로, 붕산이 비교적 적은 경우에는, 요오드화칼륨의 부수를 비교적 많게 해도, 편광자의 흡광도를 본 발명의 범위로 제어할 수 있는 경향이 있다.
세정 공정에서 이용하는 세정액의 온도는, 높은 편이 편광자의 흡광도를 본 발명의 범위로 제어하는 것이 용이해지기 때문에, 5℃ 이상이 바람직하고, 7℃ 이상이 보다 바람직하다. 단, 세정액의 온도를 지나치게 올려 버리면, 크로스 니콜에서의 색상이 현저히 파랗게 되어 버리거나, 내열 시험 시에 황변을 일으키거나 하는 문제가 있다. 이 때문에, 세정 공정을 세정조 및 세정 샤워를 이용한 2단계로 실시하고, 세정조 내의 세정액의 온도를 비교적 낮은 온도로 하고, 세정 샤워로부터 분출되는 세정액의 온도를 비교적 높은 온도로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 세정조 내의 세정액의 온도를 5~13℃로 설정하고, 세정 샤워로부터 분출되는 세정액의 온도를 13~20℃로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 세정 공정의 시간은, 합계로 5~60초 정도인 것이 바람직하다.
단, 편광자의 흡광도에 영향을 주는 인자는, 그 외에도 몇 가지 존재하고 있으며, 이들 인자에 의해서도 흡광도가 변화하기 때문에, 단순히 전술한 조건만을 맞추면 된다고 하는 것은 아니다. 이러한 인자로서는, 예컨대, 연신 배율, 연신 네크인, 연신 온도 등을 들 수 있다.
구체적으로는, 연신 배율이 너무나 높으면 흡광도의 제어가 어려워져 버리기 때문에, 최종적인 토탈에서의 연신 배율은 6.0배 이하인 것이 바람직하다. 한편, 너무나 배율이 낮은 경우에는 착체 형성을 잘 행할 수 없기 때문에, 최종적인 토탈에서의 연신 배율은 5.0배 이상인 것이 바람직하다. 또한, 연신 온도가 너무나 높으면, 폴리비닐알코올의 결정화가 진행되므로 편광자의 흡광도의 제어가 어려워지기 때문에, 연신 온도는 170℃ 이하인 것이 바람직하다.
한편, 여기에 든 범위는 일례이다. 이들의 조합에 의해 최종적인 흡광도가 결정되기 때문에, 가령 일부의 제조 조건이 전술한 범위를 벗어나고 있어도, 본 발명의 흡광도를 달성하는 제조 조건을 발견하는 것은 가능하며, 그 경우에는 본 발명의 목적으로 하는 효과를 얻을 수 있다.
<표시 장치>
본 발명의 편광판은, 표시 장치에 적용할 수 있다. 도 2를 참조하여, 이 표시 장치는, 표시용 셀(4)과, 그 적어도 한쪽 면에 배치되는, 전술한 본 발명에 따른 편광판(1)을 포함하는 것일 수 있다.
편광판(1)은, 편광자(5)의 외면에 형성한 점착제층(2)을 이용하여 표시용 셀(4) 상에 배치·접합할 수 있다. 이러한 표시 장치에 있어서, 편광판(1)의 보호 필름(10)은 표시 장치의 외면(전형적으로는 최외면)을 형성한다.
표시 장치의 대표예는, 표시용 셀(4)이 액정 셀인 액정 표시 장치이지만, 유기 EL 장치와 같은 다른 표시 장치여도 좋다. 표시 장치에 있어서 편광판은, 표시용 셀(4)의 적어도 한쪽 면에 배치되어 있으면 되지만, 양면에 배치할 수도 있다.
표시 장치가 액정 표시 장치인 경우, 통상, 액정 셀의 양면에 편광판이 배치된다. 이 경우에 있어서, 양면의 편광판이 본 발명에 따른 편광판이어도 좋고, 한쪽 편광판만이 본 발명에 따른 편광판이어도 좋다. 후자에 있어서, 본 발명에 따른 편광판은, 액정 셀을 기준으로 프론트측(시인측)의 편광판이어도 좋고, 리어측(백라이트측)의 편광판이어도 좋다. 액정 셀로서는 종래 공지의 타입의 것을 이용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
(1) 프라이머층 형성 공정
폴리비닐알코올 분말(닛폰 고세이 가가쿠 고교(주) 제조의 「Z-200」, 평균 중합도 1100, 비누화도 99.5 몰%)을 95℃의 열수에 용해하여, 농도 3 중량%의 폴리비닐알코올 수용액을 조제하였다. 얻어진 수용액에 가교제(다오카 가가쿠 고교(주) 제조의 「스미레즈 레진 650」)를 폴리비닐알코올 분말 6 중량부에 대해 5 중량부의 비율로 혼합하여, 프라이머층 형성용 도공액을 얻었다.
다음으로, 기재 필름으로서 두께 90 ㎛의 미연신의 폴리프로필렌(PP) 필름(융점: 163℃)을 준비하고, 기재 필름의 양면에 코로나 처리를 실시하였다. 그 후, 기재 필름의 한쪽의 코로나 처리면에 소직경 그라비아 코터를 이용하여 상기 프라이머층 형성용 도공액을 도공하고, 80℃에서 10분간 건조시킴으로써, 두께 0.2 ㎛의 프라이머층을 형성하였다. 또한 기재 필름의 반대측 면에도 동일한 프라이머층을 형성하였다.
(2) 적층 필름의 제작(수지층 형성 공정)
폴리비닐알코올 분말((주)쿠라레 제조의 「PVA124」, 평균 중합도 2400, 비누화도 98.0~99.0 몰%)을 95℃의 열수에 용해하여, 농도 8 중량%의 폴리비닐알코올 수용액을 조제하고, 이것을 폴리비닐알코올계 수지층 형성용 도공액으로 하였다.
상기 (1)에서 기재 필름의 양면에 형성한 프라이머층의 표면에, 립 코터를 이용하여 상기 폴리비닐알코올계 수지층 형성용 도공액을 도공한 후, 80℃에서 20분간 건조시킴으로써, 프라이머층 상에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여, 폴리비닐알코올계 수지층/프라이머층/기재 필름/프라이머층/폴리비닐알코올계 수지층으로 이루어지는 적층 필름을 얻었다.
(3) 연신 필름의 제작(연신 공정)
상기 (2)에서 제작한 적층 필름에 대해, 플로우팅의 세로 일축 연신 장치를 이용해서 160℃에서 5.8배의 자유단 일축 연신을 실시하여, 연신 필름을 얻었다. 연신 후의 폴리비닐알코올계 수지층의 두께는 모두 6.1 ㎛였다.
(4) 편광성 적층 필름의 제작(염색 공정)
상기 (3)에서 제작한 연신 필름을, 요오드와 요오드화칼륨을 포함하는 30℃의 염색 수용액(물 100 중량부당 요오드를 0.6 중량부, 요오드화칼륨을 10 중량부 포함한다.)에 약 180초간 침지하여 폴리비닐알코올계 수지층의 염색 처리를 행한 후, 10℃의 순수로 여분의 염색 수용액을 씻어 버렸다.
계속해서, 붕산을 포함하는 78℃의 제1 가교 수용액(물 100 중량부당 붕산을 9.5 중량부 포함한다.)에 120초간 침지하고, 계속해서, 붕산 및 요오드화칼륨을 포함하는 70℃의 제2 가교 수용액(물 100 중량부당 붕산을 9.5 중량부, 요오드화칼륨을 4 중량부 포함한다.)에 60초간 침지하여 가교 처리를 행하였다. 그 후, 10℃의 순수로 10초간 세정하고, 마지막으로 40℃에서 300초간 건조시킴으로써, 편광자/프라이머층/기재 필름/프라이머층/편광자로 이루어지는 편광성 적층 필름을 얻었다. 편광자의 두께는 모두 6.7 ㎛였다.
(5) 편광판의 제작(접합 공정 및 박리 공정)
편광판을 표시용 셀 상에 배치할 때에 외측(시인측)에 배치되는 보호 필름으로서, 환상 폴리올레핀계 수지 필름(닛폰 제온(주) 제조의 「ZD12」, 두께 50 ㎛)을 준비하였다. 이 보호 필름의 파장 365 ㎚에 있어서의 광선 투과율은 2.6%였다. 한편, 광선 투과율의 측정은, (주)시마즈 세이사쿠쇼 제조의 분광 광도계(UV2450)를 이용하여 실시하였다.
이 보호 필름의 접합면에 코로나 처리를 실시한 후, 그 코로나 처리면에, 소직경 그라비아 코터를 이용하여 광경화성 접착제((주)ADEKA 제조의 「KR-70T」)를 도공하고, 그 접착제의 도공층을 통해 보호 필름을 상기 (4)에서 제작한 편광성 적층 필름의 한쪽의 편광자 상에 배치한 후, 접합 롤을 이용하여 접합하였다.
다음으로, 보호 필름과 반대측의 편광자측으로부터, 고압 수은 램프를 이용하여, UVB의 적산 광량이 250 mJ/㎠가 되도록 광경화성 접착제에 자외선을 조사(즉, 자외선을 2장의 편광자를 통과시켜 접착제층에 조사)함으로써, 접착제를 경화시켜 접착제층을 형성하여, 보호 필름/접착제층/편광자/프라이머층/기재 필름/프라이머층/편광자의 층 구성으로 이루어지는 접합 필름을 얻었다(접합 공정).
다음으로, 얻어진 접합 필름으로부터, 기재 필름/프라이머층/편광자(보호 필름과 반대측의 편광자)의 층 구성을 박리 제거하였다(박리 공정). 기재 필름을 포함하는 상기 층 구성은 용이하게 박리되어, 보호 필름/접착제층/편광자/프라이머층의 층 구성으로 이루어지는 편면 보호 필름 부착 편광판을 얻었다.
<실시예 2~6, 비교예 1~4>
제2 가교 수용액에 포함되는 붕산 및 요오드화칼륨의 양(물 100 중량부당의 부수)과, 수세조 및 수세 샤워의 온도를 표 1에 나타난 바와 같이 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 편광성 적층 필름 및 편광판을 제작하였다.
〔편광자의 흡광도 측정〕
실시예 1~6 및 비교예 1~4에서 얻어진 편광성 적층 필름(보호 필름이 접합 되어 있지 않음)의 한쪽의 편광자를 기재 필름으로부터 박리하고, 기재 필름 상에 남은 쪽의 편광자(즉, 「기재 필름/프라이머층/편광자」의 층 구성으로 이루어지는 시료 필름)에 대해, 흡광도를 측정하였다. 흡광도는 흡광 광도계(니혼 분코(주) 제조: V7100)를 이용하여 측정하고, 파장 280 ㎚로부터 파장 320 ㎚의 각 파장에서의 측정을 행하였다. V7100으로서는, 자외 영역을 측정할 수 있는 타입(창재가 석영 유리인 것)을 이용하였다. 파장 280 ㎚로부터 파장 320 ㎚의 각 파장에서의 측정에 있어서, V7100에는 편광 분리 소자인 글랜 톰슨 프리즘이 설치되어 있는데, 시료 필름을 상기 글랜 톰슨 프리즘에 대해 크로스 니콜 위치가 되도록 배치했을 때의 투과율과, 그 상태의 시료 필름을 90도 회전시켜 배치했을 때의 투과율의 평균값을 구하고, 이 평균값을 시료의 투과율로 하였다.
또한, 하기 식을 이용하여 각 파장에 있어서의 흡광도를 산출하였다.
각 파장에 있어서의 흡광도=-log10(각 파장에 있어서의 투과율(%)/100)
그리고, 파장 280 ㎚로부터 파장 320 ㎚에 있어서의 흡광도 중, 최대의 값을 그 시료의 최대 흡광도로서 채용하였다. 각 시료 필름에 대한 최대 흡광도를 표 1에 나타낸다.
〔바둑판 눈 부착성 시험〕
실시예 1~6 및 비교예 1~4에서 얻어진 편광판의 보호 필름과 반대측의 면을, 감압식 접착제(린텍(주) 제조: P-3132)를 이용하여 유리판에 접합하고, 보호 필름측으로부터 커터날을 이용하여, 한 변이 1 ㎜인 정사각형의 칸이 100칸 형성되도록 보호 필름에만 바둑판 눈 모양의 칼집을 내며, 「JIS D0202 4.15 바둑판 눈 부착성 시험 방법」에 준한 크로스 커트 시험을 실시하였다. 시험 후에 박리되지 않고 남은 칸의 수를 표 1에 나타낸다.
〔내습열 시험〕
접착제층에 있어서의 광경화성 접착제의 모노머 반응률의 평가를 위해서, 내습열 시험을 실시하였다. 접착제층 중에 미반응 모노머가 남아 있는 경우에는, 내습열 시험에서 편광자의 탈색이 일어난다. 실시예 1~6 및 비교예 1~4에서 얻어진 편광판의 보호 필름과 반대측의 면을, 점착제(린텍(주) 제조: P-3132)를 이용하여 무알칼리 유리판에 접합한 후, 온도 80℃, 습도 90% RH의 환경하에 48시간 방치하였다.
그 후, 내습열 시험을 실시하고 있지 않은 동일한 편광판을 무알칼리 유리의 시험한 편광판과는 반대의 면에 크로스 니콜의 관계가 되도록 접합하고, 암실에서 이것을 백라이트 상에서 관찰하였다. 색 빠짐이 일어나고 있는 것은 무색 투명으로까지 색이 빠져 전면적으로 광이 누설되고 있었다. 반대로, 색 빠짐이 일어나고 있지 않은 것은 초기의 상태 그대로 새까맸다. 관찰 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
1: 편광판, 10: 보호 필름, 15: 접착제층, 2: 점착제층, 30: 기재 필름, 30': 연신된 기재 필름, 4: 표시용 셀, 5, 51, 52: 편광자, 61, 62: 폴리비닐알코올계 수지층, 61', 62': 연신된 폴리비닐알코올계 수지층, 100: 적층 필름, 200: 연신 필름, 300: 편광성 적층 필름, 400: 접합 필름

Claims (6)

  1. 파장 280~320 ㎚에 있어서의 최대 흡광도가 0.70 이하인 편광자.
  2. 제1항에 기재된 편광자와, 광투과성 접착제의 경화물로 이루어지는 접착제층을 통해 상기 편광자에 적층된 보호 필름을 구비하는 편광판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 보호 필름의 파장 365 ㎚에 있어서의 광선 투과율이 5% 미만인 편광판.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 광경화성 접착제는 최대 흡수 파장이 280~320 ㎚ 사이에 있는 광중합 개시제를 함유하는 편광판.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광자의 두께가 10 ㎛ 이하인 편광판.
  6. 기재(基材) 필름과, 상기 기재 필름의 양면에 형성된 제1항에 기재된 편광자를 구비하는 편광성 적층 필름.
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