KR20160146540A - 편광 필름 및 그것을 포함하는 편광판 - Google Patents

Abstract

본 발명에는, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소가 흡착 배향되어 있는 편광 필름으로서, 두께가 15 ㎛ 이하이고, 폴리비닐알코올계 수지의 복굴절률이 0.040 이상인 편광 필름, 및 이것을 포함하는 편광판이 제공된다.

Description

편광 필름 및 그것을 포함하는 편광판{POLARIZING FILM AND POLARIZING PLATE COMPRISING THE SAME}

본 발명은, 편광 필름 및 그것을 포함하는 편광판에 관한 것이다.

편광판은, 액정 표시 장치를 대표로 하는 화상 표시 장치 등에 널리 이용되고 있다. 편광판으로는, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 요오드 등의 이색성 색소를 흡착 배향시켜 이루어지는 편광 필름의 편면 또는 양면에 보호 필름을 접합한 구성인 것이 일반적이다. 최근, 화상 표시 장치의 모바일 기기나 박형 텔레비전 등으로의 전개에 따라, 편광판, 나아가서는 편광 필름의 박막화가 더욱더 요구되고 있다.

일본 특허 공개 제2015-057669호 공보에는, 두께가 10 ㎛ 이하인 폴리비닐알코올계 수지막으로 구성되는 박형 편광판이 개시되어 있다.

편광 필름은, 사용에 따라 크랙을 발생시키는 경우가 있어, 개선이 요구되고 있다. 이 문제는, 편광 필름의 두께가 얇아질수록 현저하다.

본 발명의 목적은, 내크랙성이 우수한 박형의 편광 필름 및 그것을 포함하는 편광판을 제공하는 것이다.

본 발명은, 이하에 나타내는 편광 필름 및 편광판을 제공한다.

[1] 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소가 흡착 배향되어 있는 편광 필름으로서,

두께가 15 ㎛ 이하이고, 폴리비닐알코올계 수지의 복굴절률이 0.040 이상인 편광 필름.

[2] 상기 복굴절률이 0.050 이하인 [1]에 기재된 편광 필름.

[3] 붕소 원소의 함유율이 3.0 중량% 이상 6.0 중량% 이하인 [1] 또는 [2]에 기재된 편광 필름.

[4] 시감도 보정 편광도 Py가 99.9% 이상인 [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 편광 필름.

[5] 상기 [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 편광 필름과,

상기 편광 필름 중 적어도 한쪽의 면상에 적층되는 보호 필름

을 포함하는 편광판.

[6] 두께가 15 ㎛ 이하이고, 폴리비닐알코올계 수지의 복굴절률이 0.040 이상이며, 붕소의 함유율이 3.0 중량% 이상 6.0 중량% 이하인 편광 필름의 제조 방법으로서,

단독 필름인 폴리비닐알코올계 수지 필름을 이색성 색소로 염색함으로써, 이색성 색소를 흡착시키는 공정과,

이색성 색소가 흡착된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 붕산 수용액에 침지하는 공정과,

폴리비닐알코올계 수지 필름을 1축 연신하는 공정

을 포함하고,

붕산 수용액으로 처리하는 공정은, 상기 복굴절률이 0.040 이상이 되도록, 붕산 수용액의 붕산 농도를 3∼8 중량%의 범위 내에서 조정하고, 붕산 수용액에 대한 침지 시간을 조정하는 것을 포함하는 편광 필름의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 내크랙성이 우수한 박형의 편광 필름 및 그것을 포함하는 편광판을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 편광판의 층 구성의 일례를 도시한 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 편광판의 층 구성의 다른 일례를 도시한 개략 단면도이다.

(1) 편광 필름

본 발명에 따른 편광 필름은, 폴리비닐알코올계 수지 필름(이하, PVA계 수지 필름이라고도 함)에 이색성 색소가 흡착 배향되어 이루어지고, 두께가 15 ㎛ 이하이며, 또한, 편광 필름을 구성하는 폴리비닐알코올계 수지(이하, PVA계 수지라고도 함)의 복굴절률이 0.040 이상이다. PVA계 수지의 복굴절률이란, PVA계 수지의 배향성을 나타내는 지표로서, PVA계 수지의 위상차 값 R_pva의 값을 편광 필름의 두께로 나누어 구하는 값이다. PVA계 수지의 R_pva의 측정 방법 및 복굴절률의 산출 방법은, 하기 실시예의 항의 기재에 따른다.

PVA계 수지의 복굴절률이 0.040 이상인 본 발명에 따른 편광 필름은, 내크랙성이 우수하고, 나아가서는 편광 특성 등의 광학 특성이 우수한 것일 수 있다. 편광 필름의 내크랙성 및 광학 특성의 관점에서, PVA계 수지의 복굴절률은, 0.041 이상인 것이 바람직하고, 0.042 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.043 이상인 것이 더욱 바람직하고, 0.045 이상인 것이 보다 더 바람직하다. PVA계 수지의 복굴절률은, 통상 0.050 이하이다.

PVA계 수지의 복굴절률은, 편광 필름이 단체(單體)로서 존재하는 경우(단독으로 존재하는 경우)에는, 그 자체를 측정 샘플로 하여 측정된다. 한편, 편광 필름 상에 보호 필름 등이 접합된 편광판으로서 존재하는 경우에는, 편광판으로부터 보호 필름 및 접착제층 등을 제거하고, 편광판에 포함되는 편광 필름을 단리하여, 이것을 측정 샘플로 한다.

편광 필름의 두께는 15 ㎛ 이하이며, 편광판의 박형화의 관점에서 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 8 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 편광 필름의 두께는, 통상 2 ㎛ 이상이다. 두께가 얇을수록 내크랙성이 저하되기 쉽지만, 본 발명에 따르면, 두께가 15 ㎛ 이하여도 내크랙성이 양호하고, 내구성이 우수한 편광 필름을 제공할 수 있다.

편광 필름의 붕소 함유율은, 3.0 중량% 이상 6.0 중량% 이하가 바람직하다. 편광 필름 중의 붕소 함유율이 상기한 범위인 것은, 편광 필름의 내크랙성 향상의 면에서 유리하고, 나아가서는 편광 필름의 광학 특성의 면에서도 유리할 수 있다. 우수한 내크랙성, 혹은 더욱 우수한 광학 특성을 발현시키기 위해서는, 편광 필름 중의 붕소 함유율을, 상기 범위 중에서도 3.5 중량% 이상, 또한 5.5 중량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 4.0 중량% 이상 5.0 중량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 편광 필름 중의 붕소는, 붕산(H₃BO₃)으로서 유리된 상태로 존재하거나, 또는 붕산이 PVA계 수지의 유닛과 가교 구조를 형성한 상태로 존재하는 것으로 생각되지만, 여기서 말하는 붕소 함유율은, 이와 같이 화합물의 상태로 존재하는 것을 포함시켜 붕소 원자(B) 자체의 양이다.

편광 필름 중의 붕소 함유율은, 예컨대, 편광 필름을 순수에 용해시킨 후, 만니톨을 첨가하고, 얻어진 용액에 대하여, 수산화나트륨 수용액에 의한 적정을 행함으로써 붕소량을 정량하고, 편광 필름의 중량에 대한 붕소량의 중량 백분률로서 산출할 수 있다. 또한, 고주파 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma: ICP) 발광 분광 분석법에 의해, 편광 필름 중의 붕소량을 정량하고, 편광 필름의 중량에 대한 붕소의 중량 백분률로서도 산출할 수 있다.

편광 필름의 시감도 보정 단체 투과율 Ty는, 상기 편광 필름이나 이것을 포함하는 편광판이 적용되는 액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치에 있어서 통상 요구되는 값일 수 있고, 구체적으로는 40∼47%의 범위 내인 것이 바람직하다. Ty는, 보다 바람직하게는 41∼45%의 범위 내이며, 이 경우, Ty와 Py의 밸런스가 보다 양호해진다. Ty가 너무 높으면 Py가 저하되어 화상 표시 장치의 표시 품위가 저하된다. Ty가 과도하게 낮은 경우, 화상 표시 장치의 휘도가 저하되어 표시 품위가 저하되거나, 또는 휘도를 충분히 높게 하기 위해 투입 전력을 크게 할 필요가 생긴다.

편광 필름의 시감도 보정 편광도 Py는, 99.9% 이상인 것이 바람직하고, 99.95% 이상인 것이 보다 바람직하다.

편광 필름의 Ty 및 Py는, 그것이 단체로서 존재하는 경우(단독으로 존재하는 경우)에는, 그 자체를 측정 샘플로 하여 측정된다. 한편, 편광 필름 상에 보호 필름 등이 접합된 편광판으로서 존재하는 경우에는, 편광판으로부터 보호 필름 및 접착제층 등을 제거하고, 편광판에 포함되는 편광 필름을 단리하여, 이것을 측정 샘플로 한다.

본 발명에 따른 편광 필름은, PVA계 수지 필름에 이색성 색소를 흡착 배향시킨 것이며, 바람직하게는, 1축 연신된 PVA계 수지 필름에 이색성 색소를 흡착 배향시킨 것이다. 이색성 색소로는, 요오드 또는 이색성 유기 염료를 이용할 수 있다.

PVA계 수지로는, 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화한 것을 이용할 수 있다. 폴리아세트산비닐계 수지로는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐 외에, 아세트산비닐과 이것에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체가 예시된다. 아세트산비닐에 공중합 가능한 다른 단량체로는, 예컨대, 불포화카르복실산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 불포화술폰산류, 암모늄기를 갖는 (메트)아크릴아미드류 등을 들 수 있다. 또한, 「(메트)아크릴」이란, 아크릴 및 메타크릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 나타낸다. 그 밖의 「(메트)」를 붙인 용어에 있어서도 동일하다.

PVA계 수지의 비누화도는, 80.0∼100.0 몰%의 범위일 수 있지만, 바람직하게는 90.0∼100.0 몰%의 범위이며, 보다 바람직하게는 94.0∼100.0 몰%의 범위이다. 비누화도가 80.0 몰% 미만이면, 얻어지는 편광 필름의 내수성이 저하되기 쉽다. 비누화도가 99.5 몰%를 초과하는 PVA계 수지를 사용한 경우, 염색 속도가 느려지고, 생산성이 저하됨과 더불어 충분한 편광 성능을 갖는 편광 필름을 얻을 수 없는 경우가 있다.

비누화도란, PVA계 수지의 원료인 폴리아세트산비닐계 수지에 포함되는 아세트산기(아세톡시기: -OCOCH₃)가 비누화 공정에 의해 수산기로 변화된 비율을 유닛비(몰%)로 나타낸 것이며, 하기 식으로 정의된다.

비누화도(몰%) = 100 × (수산기의 수) ÷ (수산기의 수 + 아세트산기의 수)

비누화도는, JIS K 6726(1994)에 준거하여 구할 수 있다. 비누화도가 높을수록, 수산기의 비율이 높은 것을 나타내고 있고, 따라서 결정화를 저해하는 아세트산기의 비율이 낮은 것을 나타내고 있다.

PVA계 수지의 평균 중합도는, 바람직하게는 100∼10000이고, 보다 바람직하게는 1500∼8000이며, 더욱 바람직하게는 2000∼5000이다. PVA계 수지의 평균 중합도도 JIS K 6726(1994)에 준거하여 구할 수 있다. 평균 중합도가 100 미만에서는, 바람직한 편광 성능을 갖는 편광 필름을 얻기 어렵고, 10000 초과에서는 용매에 대한 용해성이 악화되고, PVA계 수지 필름의 형성이 곤란해질 수 있다.

본 발명의 편광 필름은, 예컨대, 용융 압출법, 용제 캐스트법과 같은 공지된 방법에 의해 PVA계 수지 필름을 제작하는 공정; PVA계 수지 필름을 1축 연신하는 공정; PVA계 수지 필름을 이색성 색소로 염색함으로써, 이색성 색소를 흡착시키는 공정; 이색성 색소가 흡착된 PVA계 수지 필름을 붕산 수용액으로 처리하는 공정(가교 처리 공정); 및, 붕산 수용액에 의한 처리 후에 수세하는 공정을 포함하는 방법에 의해 제조할 수 있다.

PVA계 수지 필름의 1축 연신은, 이색성 색소의 염색 전에, 염색과 동시에, 또는 염색 후에 행할 수 있다. 1축 연신을 염색 후에 행하는 경우, 이 1축 연신은, 붕산 처리 전에 또는 붕산 처리 중에 행하여도 좋다. 또한, 이들 복수의 단계에서 1축 연신을 행하여도 좋다.

1축 연신에 있어서는, 주속이 상이한 롤 사이에서 1축으로 연신하여도 좋고, 열롤을 이용하여 1축으로 연신하여도 좋다. 또한 1축 연신은, 대기 중에서 연신을 행하는 건식 연신이어도 좋고, 물이나 용제를 이용하여 PVA계 수지 필름을 팽윤시킨 상태에서 연신을 행하는 습식 연신이어도 좋다. 연신 배율은 통상 3∼8배 정도이다.

PVA계 수지 필름을 이색성 색소로 염색하는 방법으로는, 예컨대, 이색성 색소계 수지 필름을 이색성 색소가 함유된 수용액(염색욕)에 침지하는 방법이 채용된다. 또한, PVA계 수지 필름은, 염색 처리 전에 물에 대한 침지 처리를 행해 두는 것이 바람직하다.

이색성 색소로서 요오드를 이용하는 경우는, 통상, 요오드 및 요오드화칼륨을 함유하는 염색욕에, PVA계 수지 필름을 침지하여, PVA계 수지를 요오드로 염색한다. 이 염색욕에 있어서의 요오드의 함유량은, 물 100 중량부당 0.003∼1 중량부 정도일 수 있다. 요오드화칼륨의 함유량은, 물 100 중량부당 0.15∼20 중량부 정도일 수 있다. 또한, 염색욕의 온도는, 10∼45℃ 정도일 수 있다.

한편, 이색성 색소로서 이색성 유기 염료를 이용하는 경우는, 통상, 수용성의 이색성 유기 염료를 포함하는 염색욕에, PVA계 수지 필름을 침지하여 염색하는 방법이 채용된다. 염색욕에 있어서의 이색성 유기 염료의 함유량은, 물 100 중량부당 통상 1×10^-4∼10 중량부이고, 바람직하게는 1×10^-3∼1 중량부이다. 이 염색욕은, 황산나트륨 등의 무기염을 염색 보조제로서 함유하고 있어도 좋다. 염색욕의 온도는, 통상 20∼80℃ 정도이다.

이색성 색소가 흡착된 PVA계 수지 필름을 붕산 수용액으로 처리하는 공정에서는, 통상, 이색성 색소가 흡착된 PVA계 수지 필름을 붕산 수용액(가교욕)에 침지한다. 붕산 수용액에 포함되는 붕산원으로는, 붕산, 붕사와 같은 붕소 화합물을 이용한다. 또한, 붕소 화합물과 함께, 글리옥살, 글루타르알데히드 등의 가교제를 이용하여도 좋다. 붕산 수용액의 용매로는, 물을 사용할 수 있지만, 물과 상용성이 있는 유기 용매를 더 포함하여도 좋다. 편광 필름의 PVA계 수지의 복굴절률을 0.040 이상으로 조정하기 위해서는, 붕산 수용액에 있어서의 붕산의 농도를, 3∼8 중량%로 하고, 가교욕에 대한 침지 시간을 적절하게 조정하는 것이 바람직하며, 붕산의 농도를 4∼7 중량%로 하고, 가교욕에 대한 침지 시간을 적절하게 조정하는 것이 보다 바람직하다.

붕산 수용액은 요오드화물을 더 포함할 수 있다. 요오드화물의 첨가에 의해, 편광 필름의 면내에 있어서의 편광 성능을 보다 균일화시킬 수 있다. 요오드화물의 구체예는 상기와 동일하다. 붕산 수용액에 있어서의 요오드화물의 농도는, 바람직하게는 0.1∼20 중량%이며, 보다 바람직하게는 0.5∼15 중량%이다.

붕산 수용액에 의한 가교 처리는, 통상 40∼80℃, 바람직하게는 50∼70℃의 온도에서 행해진다. 온도가 너무 낮으면, 가교 반응의 진행이 불충분해지기 쉽고, 한편 온도가 너무 높으면, 가교 처리욕 중에서 필름의 절단이 일어나기 쉬워져서, 가공 안정성이 현저히 저하되기 쉽다. 또한, 가교 처리의 시간은, 통상 10∼600초, 바람직하게는 60∼420초, 보다 바람직하게는 90∼300초이다.

또한, 가교 처리는, 붕소 화합물을 염색욕 중에 배합함으로써, 염색 처리와 동시에 행할 수도 있다. 또한, 조성이 상이한 2종 이상의 가교욕을 이용하여, 가교욕에 침지하는 처리를 2회 이상 행하여도 좋다.

붕산 처리 후의 PVA계 수지 필름은 통상, 수세 처리된다. 수세 처리는, 예컨대, 붕산 처리된 PVA계 수지 필름을 물에 침지함으로써 행할 수 있다. 수세 처리에 있어서의 물의 온도는 통상, 2∼40℃ 정도이다. 침지 시간은 통상, 1∼120초 정도이다.

수세 후에 건조 처리를 행하여, 편광 필름을 얻을 수 있다. 건조 처리는, 열풍 건조기나 원적외선 히터를 이용하여 행할 수 있다.

본 발명의 편광 필름은, PVA계 수지층 및 편광 필름을 지지하기 위한 기재 필름을 이용하여 제작하여도 좋다. 이 방법은, 예컨대 일본 특허 공개 제2012-103466호 공보 등에 기재되어 있다. 이 경우, 편광 필름은, 예컨대 하기 공정:

기재 필름의 적어도 한쪽 면에 PVA계 수지를 함유하는 도공액을 도공한 후, 건조시킴으로써 PVA계 수지층을 형성하여 적층 필름을 얻는 수지층 형성 공정,

적층 필름을 1축 연신하여 연신 필름을 얻는 연신 공정,

연신 필름의 PVA계 수지층을 이색성 색소로 염색하여 편광 필름을 형성함으로써 편광성 적층 필름을 얻는 염색 공정

을 이 순서로 포함하는 방법에 의해 제조할 수 있다. 염색 공정 후, 편광 필름의 외면에 보호 필름을 접합하고, 이어서 기재 필름을 박리 제거함으로써 편광 필름과 보호 필름을 포함하는 편광판을 얻을 수 있다. 상기와 같은 기재 필름을 이용한 방법은, 박막의 편광 필름 및 편광판을 얻는 데에 있어서 유리하다.

(2) 편광판

도 1은 본 발명에 따른 편광판의 층 구성의 일례를 도시한 개략 단면도이다. 도 1에 도시된 편광판(1)과 같이 본 발명에 따른 편광판은, 상기 본 발명에 따른 편광 필름(5)과, 그 한쪽 면에 제1 접착제층(15)을 통해 적층되는 제1 보호 필름(10)과, 다른 쪽 면에 제2 접착제층(25)을 통해 적층되는 제2 보호 필름(20)을 구비하는 양면 보호 필름 부착 편광판일 수 있다. 편광판(1)은, 제1 보호 필름(10) 및/또는 제2 보호 필름(20) 상에 적층되는 다른 광학층이나 점착제층 등을 더 갖고 있어도 좋다.

또한, 본 발명에 따른 편광판은, 도 2에 도시된 편광판(2)과 같이, 상기 본 발명에 따른 편광 필름(5)과, 그 한쪽 면에 제1 접착제층(15)을 통해 적층되는 제1 보호 필름(10)을 구비하는 편면 보호 필름 부착 편광판이어도 좋다. 편광판(2)은, 제1 보호 필름(10) 및/또는 편광 필름(5) 상에 적층되는 다른 광학층(또는 광학 필름)이나 점착제층 등을 더 갖고 있어도 좋다.

본 발명에 따른 편광판은, 상기 본 발명에 따른 내크랙성이 우수한 편광 필름(5)을 구비하는 것이기 때문에, 내구성이 우수하고, 나아가서는 편광 특성 등의 광학 특성이 우수한 것일 수 있다.

다른 광학층(또는 광학 필름)으로는, 어떤 종류의 편광광을 투과하고, 그것과 반대의 성질을 나타내는 편광광을 반사하는 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.

제1 및 제2 보호 필름(10, 20)은 각각 투광성을 갖는 (바람직하게는 광학적으로 투명한) 열가소성 수지, 예컨대, 쇄상 폴리올레핀계 수지(폴리프로필렌계 수지 등), 환상 폴리올레핀계 수지(노르보넨계 수지 등)와 같은 폴리올레핀계 수지; 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스와 같은 셀룰로오스에스테르계 수지; 폴리에스테르계 수지; 폴리카보네이트계 수지; (메트)아크릴계 수지; 폴리스티렌계 수지; 또는 이들의 혼합물, 공중합물 등으로 이루어진 필름일 수 있다. 제1 보호 필름(10)과 제2 보호 필름(20)은, 서로 동종의 보호 필름이어도 좋고, 이종의 보호 필름이어도 좋다.

제1 및/또는 제2 보호 필름(10, 20)은, 위상차 필름, 휘도 향상 필름과 같은 광학 기능을 겸비하는 보호 필름일 수도 있다. 예컨대, 상기 열가소성 수지로 이루어진 필름을 연신(1축 연신 또는 2축 연신 등)하거나, 상기 필름 상에 액정층 등을 형성하거나 함으로써, 임의의 위상차 값이 부여된 위상차 필름으로 할 수 있다.

쇄상 폴리올레핀계 수지로는, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지와 같은 쇄상 올레핀의 단독 중합체 외에, 2종 이상의 쇄상 올레핀으로 이루진 공중합체를 들 수 있다.

환상 폴리올레핀계 수지는, 환상 올레핀을 중합 단위로 하여 중합되는 수지의 총칭이다. 환상 폴리올레핀계 수지의 구체예를 들면, 환상 올레핀의 개환 (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, 그리고 이들의 수소화물 등이다. 그 중에서도, 환상 올레핀으로서 노르보르넨이나 다환 노르보르넨계 모노머 등의 노르보르넨계 모노머를 이용한 노르보르넨계 수지가 바람직하게 이용된다.

셀룰로오스에스테르계 수지는 셀룰로오스와 지방산과의 에스테르이다. 셀룰로오스에스테르계 수지의 구체예는, 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 디아세틸셀룰로오스를 포함한다. 또한, 이들의 공중합물이나, 수산기의 일부가 다른 치환기로 수식된 것을 이용할 수도 있다. 이들 중에서도 TAC가 특히 바람직하다.

폴리에스테르계 수지는 에스테르 결합을 갖는 상기 셀룰로오스에스테르계 수지 이외의 수지이며, 다가 카르복실산 또는 그 유도체와 다가 알코올과의 중축합체로 이루어지는 것이 일반적이다. 다가 카르복실산 또는 그 유도체로는 디카르복실산 또는 그 유도체를 이용할 수 있고, 예컨대 테레프탈산, 이소프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 나프탈렌디카르복실산디메틸 등을 들 수 있다. 다가 알코올로는 디올을 이용할 수 있으며, 예컨대 에틸렌글리콜, 프로판디올, 부탄디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산디메탄올 등을 들 수 있다.

폴리에스테르계 수지의 구체예는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌나프탈레이트, 폴리시클로헥산디메틸테레프탈레이트, 폴리시클로헥산디메틸나프탈레이트를 포함한다.

폴리카보네이트계 수지는, 카보네이트기를 통해 모노머 단위가 결합된 중합체로 이루어진다. 폴리카보네이트계 수지는, 폴리머 골격을 수식한 것과 같은 변성 폴리카보네이트라고 불리는 수지나, 공중합 폴리카보네이트 등이어도 좋다.

(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)아크릴산C_1-6알킬에스테르를 주성분으로 하는 중합체가 이용되고, 보다 바람직하게는, 메타크릴산메틸을 주성분(50~100 중량%, 바람직하게는 70~100 중량%)으로 하는 메타크릴산메틸계 수지가 이용된다.

제1 및/또는 제2 보호 필름(10, 20)의 편광 필름(5)과는 반대측의 표면에는, 하드 코트층, 방현층, 반사 방지층, 대전 방지층, 방오층과 같은 표면 처리층(코팅층)을 형성할 수도 있다.

제1 및 제2 보호 필름(10, 20)의 두께는, 편광판(1, 2)의 박형화의 관점에서, 바람직하게는 90 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 50 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 40 ㎛ 이하이다. 상기 두께는, 강도 및 취급성의 관점에서, 통상 5 ㎛ 이상이다.

(3) 제1 및 제2 접착제층

제1 및 제2 접착제층(15, 25)을 형성하는 접착제로는, 수계 접착제 또는 활성 에너지선 경화성 접착제를 이용할 수 있다. 제1 접착제층(15)을 형성하는 접착제와 제2 접착제층(25)을 형성하는 접착제는 동종이어도 좋고, 이종이어도 좋다.

수계 접착제로는, 폴리비닐알코올계 수지 수용액으로 이루어진 접착제, 수계 이액형 우레탄계 에멀젼 접착제 등을 들 수 있다. 그 중에서도 폴리비닐알코올계 수지 수용액으로 이루어진 수계 접착제가 적합하게 이용된다.

수계 접착제에 이용하는 폴리비닐알코올계 수지로는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐을 비누화 처리하여 얻어지는 비닐알코올 호모폴리머 외에, 아세트산비닐과 이것에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체를 비누화 처리하여 얻어지는 폴리비닐알코올계 공중합체, 또는 이들의 수산기를 부분적으로 변성한 변성 폴리비닐알코올계 중합체 등을 이용할 수 있다. 수계 접착제는, 다가 알데히드, 수용성 에폭시 화합물, 멜라민계 화합물, 지르코니아 화합물, 아연 화합물 등의 첨가제를 포함할 수 있다.

수계 접착제를 사용하는 경우는, 편광 필름(5)과 보호 필름을 접합한 후, 수계 접착제 중에 포함되는 물을 제거하기 위해서 건조시키는 건조 공정을 실시하는 것이 바람직하다. 건조 공정 후, 예컨대 20∼45℃ 정도의 온도에서 양생하는 양생 공정을 마련하여도 좋다.

상기 활성 에너지선 경화성 접착제란, 자외선과 같은 활성 에너지선을 조사함으로써 경화하는 접착제를 말하고, 예컨대, 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 것, 광 반응성 수지를 포함하는 것, 바인더 수지 및 광반응성 가교제를 포함하는 것 등을 들 수 있다. 중합성 화합물로는, 광경화성 에폭시계 모노머, 광경화성 (메트)아크릴계 모노머, 광경화성 우레탄계 모노머와 같은 광중합성 모노머나, 광중합성 모노머에서 유래되는 올리고머를 들 수 있다. 광중합 개시제로는, 자외선과 같은 활성 에너지선의 조사에 의해 중성 라디칼, 음이온 라디칼, 양이온 라디칼과 같은 활성종을 발생하는 물질을 포함하는 것을 들 수 있다. 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 활성 에너지선 경화성 접착제로서, 광경화성 에폭시계 모노머 및 광 양이온 중합 개시제를 포함하는 것을 바람직하게 이용할 수 있다.

활성 에너지선 경화성 접착제를 이용하는 경우는, 편광 필름(5)과 보호 필름을 접합한 후, 필요에 따라 건조 공정을 행하고, 계속해서 활성 에너지선을 조사함으로써 활성 에너지선 경화성 접착제를 경화시키는 경화 공정을 행한다. 활성 에너지선의 광원은 특별히 한정되지 않지만, 파장 400 ㎚ 이하에 발광 분포를 갖는 자외선이 바람직하고, 구체적으로는, 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 케미컬 램프, 블랙 라이트 램프, 마이크로파 여기 수은등, 메탈할라이드 램프 등을 이용할 수 있다.

편광 필름(5)의 편면에 제1 접착제층(15)을 통해 제1 보호 필름(10)을 통상적인 방법에 따라 접합함으로써, 도 2에 도시된 편면 보호 필름 부착 편광판(2)을 얻을 수 있다. 편광 필름(5)의 다른 면에 제2 접착제층(25)을 통해 제2 보호 필름(20)을 접합하면, 도 1에 도시된 양면 보호 필름 부착 편광판(1)을 얻을 수 있다. 양면 보호 필름 부착 편광판(1)을 얻는 경우에 있어서, 제1 및 제2 보호 필름(10, 20)은 동시에 접합되어도 좋고, 순차적으로 접합되어도 좋다.

도 1에 도시된 편광판(1)에 있어서의 제1 보호 필름(10) 또는 제2 보호 필름(20) 상에, 도 2에 도시된 편광판(2)에 있어서의 편광 필름(5) 상에, 편광판을 다른 부재(예컨대 액정 표시 장치에 적용하는 경우에 있어서의 액정 셀)에 접합하기 위한 점착제층을 적층하여도 좋다. 점착제층을 형성하는 점착제는 통상, (메트)아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 실리콘계 수지 등을 베이스 폴리머로 하고, 거기에, 이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물과 같은 가교제를 가한 점착제 조성물로 이루어진다. 또한 미립자를 함유하여 광산란성을 나타내는 점착제층으로 할 수도 있다. 점착제층의 두께는 1∼40 ㎛일 수 있지만, 가공성, 내구성의 특성을 손상시키지 않는 범위에서 얇게 형성하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 3∼25 ㎛인 것이 바람직하다.

점착제층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 보호 필름면 또는 편광 필름 면에, 상기한 베이스 폴리머를 비롯한 각 성분을 포함하는 점착제 조성물(점착제 용액)을 도공하고, 건조시켜 점착제층을 형성하여도 좋으며, 세퍼레이터(박리 필름) 상에 점착제층을 형성한 후, 이 점착제층을 보호 필름면 또는 편광 필름면에 전사하여도 좋다. 점착제층을 보호 필름면 또는 편광 필름면에 형성할 때에는, 필요에 따라 보호 필름면 혹은 편광 필름면, 또는 점착제층의 편면 혹은 양면에 표면 처리, 예컨대 코로나 처리 등을 행하여도 좋다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것은 아니다. 이하의 예에 있어서, 편광 필름의 두께는, (주)니콘 제조의 디지털 마이크로미터 「MH-15M」를 이용하여 측정하였다.

<실시예 1>

[편광 필름의 제작]

평균 중합도 약 2400, 비누화도 99.9 몰% 및 두께 30 ㎛의 미연신 폴리비닐알코올 필름[(주) 쿠라레 제조의 「VF-PE#3000」]을, 20℃의 순수에 침지한 후, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 1/2/100인 수용액에 30℃에서 75초간 침지하여 염색 처리를 행하였다. 그 후, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 12/4/100인 수용액에 56.5℃에서 55초간 침지시키고, 계속해서, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 9/3/100인 수용액에 40℃에서 10초간 침지하여 붕산 처리를 행하였다. 계속해서, 5℃의 순수로 세정한 후, 60℃에서 건조 처리를 행하여, 1축 연신 폴리비닐알코올 필름에 요오드가 흡착 배향된 두께 약 13 ㎛의 편광 필름을 제작하였다. 1축 연신은, 주로 요오드 염색 및 붕산 처리의 공정에서 행하였다. 미연신 폴리비닐알코올 필름을 기준으로 하는 연신 배율은 5.4배였다.

[편광판의 제작]

얻어진 편광 필름과 제1 보호 필름[코니카미놀타옵토(주) 제조의 TAC 필름 「KC2UAW」, 두께: 25 ㎛] 사이, 및 편광 필름과 제2 보호 필름[JSR(주) 제조의 환상 폴리올레핀계 수지 필름인 상품명 「FEKB015D3」, 두께: 15 ㎛] 사이에 수계 접착제를 주입하여, 접합하고, 제1 보호 필름/수계 접착제/편광 필름/수계 접착제/제2 보호 필름으로 이루어진 적층 필름을 얻었다. 얻어진 적층 필름을 열풍 건조기를 통해 60℃에서 120초간의 가열 처리를 행함으로써 수계 접착제를 건조시켜, 편광판을 얻었다. 상기한 수계 접착제에는, 폴리비닐알코올 분말[닛폰고세카가쿠고교(주) 제조의 상품명 「고세파이마」, 평균 중합도 1100]을 95℃의 열수에 용해하여 얻어진 농도 3 중량%의 폴리비닐알코올 수용액에 가교제[닛폰고세카가쿠고교(주) 제조의 글리옥실산나트륨]를 폴리비닐알코올 분말 10 중량부에 대하여 2.5 중량부의 비율로 혼합한 수용액을 이용하였다.

<실시예 2>

요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 12/6/100인 수용액에 56.5℃에서 55초간 침지시키고, 계속해서, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 9/6/100인 수용액에 40℃에서 10초간 침지하여 붕산 처리를 행한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광 필름 및 편광판을 제작하였다.

<실시예 3>

요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 12/5/100인 수용액에 56.5℃에서 55초간 침지시키고, 계속해서, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 9/5/100인 수용액에 40℃에서 10초간 침지하여 붕산 처리를 행하고, 미연신 폴리비닐알코올 필름을 기준으로 하는 연신 배율을 5.3배로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광 필름 및 편광판을 제작하였다.

<실시예 4>

평균 중합도 약 2400, 비누화도 99.9 몰% 및 두께 20 ㎛의 미연신 폴리비닐알코올 필름[(주)쿠라레 제조의 「VF-PE#2000」]을 건식으로 약 4배로 1축 연신하고, 긴장 상태를 더 유지한 채로, 40℃의 순수에 침지한 후, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.1/5/100인 수용액에 28℃에서 60초간 침지하여 염색 처리를 행하고, 그 후, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 10.5/7.5/100인 수용액에 64℃에서 300초간 침지시키고, 계속해서, 5℃의 순수로 세정한 후, 40℃에서 건조 처리를 행하여, 1축 연신된 폴리비닐알코올 필름에 요오드가 흡착 배향된 두께 약 7 ㎛의 편광 필름을 제작하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제작하였다.

<비교예 1>

요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 12/1.5/100인 수용액에 56.5℃에서 55초간 침지시키고, 계속해서, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 9/1.5/100인 수용액에 40℃에서 10초간 침지하여 붕산 처리를 행한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광 필름 및 편광판을 제작하였다.

<비교예 2>

요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 12/1/100인 수용액에 56.5℃에서 55초간 침지시키고, 계속해서, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 9/1/100인 수용액에 40℃에서 10초간 침지하여 붕산 처리를 행한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광 필름 및 편광판을 제작하였다.

[편광 필름의 광학 특성의 측정]

(1) 폴리비닐알코올계 수지의 복굴절률의 측정

얻어진 편광 필름에 대해서, 파장 1000 ㎚에 있어서의 요오드의 위상차 값 R_i 및 폴리비닐알코올의 위상차 값 R_pva의 값(단위: ㎚)을 위상차 측정 장치[오지케이소쿠기기(주) 제조의 「KOBRA-WR0/IR」)를 이용하여 측정하였다. 구체적으로는, 다음과 같다.

R_i 및 R_pva는 요오드의 흡수대가 없는 파장 영역에 있어서의 위상차 값 측정에 의해 구할 수 있다. 구체적으로는, 상기 위상차 측정 장치를 이용하여, 파장 850 ㎚ 이상의 복수의 파장 λ에 있어서의 위상차 값을 측정한다. 각 파장 λ에 있어서의 측정된 위상차 값 R(λ)을 플롯하고, 이것을 하기의 셀마이어 식에 최소 제곱법으로 피팅시킨다.

R(λ) = A + B/(λ² - 600²)

여기서, A 및 B는 피팅 파라미터이며, 최소 제곱법에 의해 결정되는 계수이다.

이 때, 위상차 값 R(λ)은, 파장 의존성이 없는 폴리비닐알코올(PVA)의 위상차 값 R_pva와, 파장 의존성이 강한 요오드의 위상차 값 R_i로 분리할 수 있고, R_pva 및 R_i는 각각 하기 식으로 표시된다.

R_pva = A

R_i = B/(λ² - 600²)

이들 식에 기초하여, 파장 λ=1000 ㎚에 있어서의 R_pva의 값을 산출하였다.

R_pva를 측정한 부분의 막두께를 접촉식 막두께계[니콘(주) 제조의 "DIGIMICROMH-15M"]로 측정하였다.

얻어진 R_pva 및 막두께의 값을 이용하여, 하기 식으로부터 폴리비닐알코올(PVA)계 수지 유래의 복굴절률을 산출하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

복굴절률 = R_pva(㎚)/막두께(㎚)

(2) 시감도 보정 단체 투과율 Ty 및 시감도 보정 편광도 Py의 측정

얻어진 편광 필름으로부터 세로 약 30 ㎜×가로 약 30 ㎜ 사이즈의 시험편을 잘라내어, 측정 샘플을 제작하였다. 얻어진 측정 샘플에 대해서, 단체 투과율 및 편광도를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 단체 투과율 및 편광도는, 하기의 정의 및 측정 방법에 기초한다.

단체 투과율 및 편광도는, 각각 하기 식으로 정의된다.

단체 투과율(λ) = 0.5 × (Tp(λ) + Tc(λ))

편광도(λ) = 100 × (Tp(λ) - Tc(λ))/(Tp(λ) + Tc(λ))

Tp(λ)는, 입사되는 파장 λ ㎚의 직선 편광과 병렬 니콜의 관계로 측정한 편광 필름의 투과율(%)이고, Tc(λ)는, 입사되는 파장 λ ㎚의 직선 편광과 크로스 니콜의 관계로 측정한 편광 필름의 투과율(%)이다. 단, 각 파장마다 구한 단체 투과율(λ) 및 편광도(λ)에 대하여 시감도 보정을 행한 것을, 각각 시감도 보정 단체 투과율(Ty) 및 시감도 보정 편광도(Py)라고 말하고, 본 명세서에 있어서의 단체 투과율 및 편광도는 각각 시감도 보정 단체 투과율(Ty) 및 시감도 보정 편광도(Py)를 가리킨다. Ty, Py는 C 광원을 구비하는 적분구가 있는 분광 광도계[니혼분코(주) 제조의 「V7100」]를 사용하여 측정하였다.

[편광 필름의 붕소 함유율의 측정]

편광 필름 약 0.2 g을 순수 170 ㎖에 첨가하여, 95℃에서 완전히 용해시킨 후, 만니톨 수용액(12.5 중량%)을 30 g 첨가하여 측정용 샘플 용액으로 하였다. 이 측정용 샘플 용액이 중화점을 맞이할 때까지, 수산화나트륨 수용액(1 mol/ℓ)을 적하하고, 그 적하량으로부터 폴리비닐알코올 필름 중의 붕소 함유율(중량%)을 하기 식으로부터 산출하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

붕소 함유율 = 1.08 × 수산화나트륨 수용액 적하량(㎖)/편광 필름의 중량(g)

[편광판의 내크랙성 평가]

얻어진 편광판을 편광 필름의 흡수축 방향 6 ㎝ × 편광 필름의 투과축 방향 8 ㎝로 잘라내어 평가용 샘플을 제작하였다. 평가용 샘플을 80℃(dry) 설정된 오븐 중에 1시간 동안 투입한 후, 샘플을 꺼내어, 15분간, 23℃ 55% RH의 환경 하에서 정치하였다. 그 후, 샘플을 실온의 수돗물에 30분간 침지하고 나서, 샘플의 단부에 발생한 크랙의 개수를 육안으로 관찰하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2
PVA계 수지 유래의 복굴절률	0.042	0.042	0.043	0.045	0.039	0.025
시감도 보정 단체 투과율 Ty(%)	43.4	43.7	43.0	42.9	43.6	41.8
시감도 보정 편광도 Py(%)	99.9	99.9	100.0	100.0	99.7	77.7
붕소 함유율(중량%)	3.8	4.5	4.6	4.7	2.3	1.5
크랙 개수(개)	0	0	0	0	150	200

1, 2 : 편광판
5 : 편광 필름
10 : 제1 보호 필름
15 : 제1 접착제층
20 : 제2 보호 필름
25 : 제2 접착제층.

Claims (6)

1. 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소가 흡착 배향되어 있는 편광 필름으로서,
   두께가 15 ㎛ 이하이고, 폴리비닐알코올계 수지의 복굴절률이 0.040 이상인 편광 필름.
2. 제1항에 있어서, 상기 복굴절률이 0.050 이하인 편광 필름.
3. 제1항에 있어서, 붕소의 함유율이 3.0 중량% 이상 6.0 중량% 이하인 편광 필름.
4. 제1항에 있어서, 시감도 보정 편광도 Py가 99.9% 이상인 편광 필름.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 편광 필름과,
   상기 편광 필름 중 적어도 한쪽의 면상에 적층되는 보호 필름
   을 포함하는 편광판.
6. 두께가 15 ㎛ 이하이고, 폴리비닐알코올계 수지의 복굴절률이 0.040 이상이며, 붕소의 함유율이 3.0 중량% 이상 6.0 중량% 이하인 편광 필름의 제조 방법으로서,
   단독 필름인 폴리비닐알코올계 수지 필름을 이색성 색소로 염색함으로써, 이색성 색소를 흡착시키는 공정과,
   이색성 색소가 흡착된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 붕산 수용액에 침지하는 공정과,
   폴리비닐알코올계 수지 필름을 1축 연신하는 공정
   을 포함하고,
   붕산 수용액으로 처리하는 공정은, 상기 복굴절률이 0.040 이상이 되도록, 붕산 수용액의 붕산 농도를 3∼8 중량%의 범위 내에서 조정하고, 붕산 수용액에 대한 침지 시간을 조정하는 것을 포함하는 편광 필름의 제조 방법.

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