KR20170012280A - 편광 필름, 편광판 및 액정 패널 - Google Patents

Abstract

80℃에서 4시간 유지했을 때에 있어서의 흡수축 방향의 폭 2 mm 당의 수축력이 1.5 N 이하인 편광 필름, 80℃에서 4시간 유지했을 때에 있어서의 흡수축 방향의 폭 2 mm 당의 수축력이 1.5 N 이하인 편광 필름과, 그 적어도 한쪽의 면에 배치되는 보호 필름을 포함하는 편광판, 그리고 이 편광판을 이용한 액정 패널이 제공된다.

Description

편광 필름, 편광판 및 액정 패널{POLARIZING FILM, POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL PANEL}

본 발명은 액정 표시 장치에 적합하게 이용되는 편광 필름, 편광판 및 액정 패널에 관한 것이다.

편광판은, 액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치에 있어서의 편광의 공급 소자로서 널리 이용되고 있다. 편광판으로서는, 편광 필름에 접착제를 이용하여 보호 필름을 접합한 구성으로 된 것이 일반적이다〔예컨대 일본 특허공개 2013-148806호 공보(특허문헌 1)〕.

액정 표시 장치를 이용한 각종 모바일 기기나 박형 액정 텔레비전 등이 이미 널리 보급되어 있고, 이에 따라, 최근 점점 액정 표시 장치의 액정 패널을 구성하는 편광판 및 액정 셀의 박형화가 요구되고 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허공개 2013-148806호 공보

대체로 편광판, 특히 박형의 편광판은, 그것이 갖는 편광 필름이 연신 공정을 거쳐 제조되는 것이 통상이기 때문에, 그 편광 필름의 흡수축 방향(MD), 나아가서는 투과축 방향(흡수축 방향과 직교하는 방향, TD)으로, 예컨대 고온 환경 하, 고습 환경 하에서 휘어짐을 일으키기 쉽다. 이러한 편광판을 액정 셀에 접합하여 액정 패널을 제조하면, 액정 셀이 얇고, 강성이 낮은 경우에는 특히 얻어지는 액정 패널에도 휘어짐이 생겨 버린다. 액정 패널의 휘어짐은 액정 표시 장치의 시인성(視認性)에 악영향을 줄 우려가 있다.

그래서 본 발명의 목적은, 액정 패널의 휘어짐을 충분히 억제할 수 있을 정도로 휘어짐이 개선된 편광판을 부여할 수 있는 편광 필름, 그리고 이것을 이용한 편광판 및 액정 패널을 제공하는 데에 있다.

본 발명은 이하의 편광 필름, 편광판 및 액정 패널을 제공한다.

[1] 80℃에서 4시간 유지했을 때에 있어서의 흡수축 방향의 폭 2 mm 당의 수축력이 1.5 N 이하인 편광 필름.

[2] 연신 필름인 [1]에 기재한 편광 필름.

[3] 두께가 20 ㎛ 이하인 [1] 또는 [2]에 기재한 편광 필름.

[4] 붕소 함유율이 0.5~2.0 중량%의 범위에 있는 [1]~[3] 중 어느 것에 기재한 편광 필름.

[5] 시감도 보정 단체 투과율이 40% 이상이고, 시감도 보정 편광도가 90% 이상인 [1]~[4] 중 어느 것에 기재한 편광 필름.

[6] 80℃에서 4시간 유지했을 때에 있어서의 흡수축 방향의 폭 2 mm 당의 수축력이 1.5 N 이하인 편광 필름과,

상기 편광 필름의 적어도 한쪽의 면에 배치되는 보호 필름

을 포함하는 편광판.

[7] 상기 보호 필름은 그 두께가 50 ㎛ 이하인 [6]에 기재한 편광판.

[8] 상기 편광 필름의 양면에 배치되는 보호 필름을 포함하고,

한쪽의 보호 필름에 대한 다른 쪽의 보호 필름의 두께의 비가 1.5 이상인 [6] 또는 [7]에 기재한 편광판.

[9] 긴 변 8 cm 이상 짧은 변 5 cm 이상의 사각형 형상을 갖는 [6]~[8] 중 어느 것에 기재한 편광판.

[10] 액정 셀과, 그 적어도 한쪽의 면에 배치되는 [6]~[9] 중 어느 것에 기재한 편광판을 포함하는 액정 패널.

[11] 상기 액정 셀을 구성하는 기판의 두께가 0.5 mm 이하인 [10]에 기재한 액정 패널.

본 발명의 편광 필름에 따르면, 액정 패널의 휘어짐을 충분히 억제할 수 있을 정도로 휘어짐이 개선된 편광판을 부여할 수 있다. 본 발명의 편광판을 이용한 액정 패널은 휘어짐이 억제되고 있어, 박형의 액정 표시 장치에 적합하게 적용할 수 있다.

<편광 필름>

편광 필름은, 그 흡수축에 평행한 진동면을 갖는 직선 편광을 흡수하고, 흡수축에 직교하는(투과축과 평행한) 진동면을 갖는 직선 편광을 투과하는 성질을 갖는 광학 필름이며, 본 발명의 편광 필름은, 그 흡수축 방향에 있어서의 폭 2 mm 당의 수축력이 1.5 N 이하인 것을 특징으로 한다. 이하에서는, 흡수축 방향을 「MD」, 투과축 방향(흡수축에 직교하는 방향)을 「TD」라고도 한다.

(1) 편광 필름의 수축력

본 발명자는, 편광 필름의 한쪽 면 또는 양면에 보호 필름을 접합하여 이루어지는 편광판의 휘어짐에 관해서 여러 가지 검토를 하여, 편광판의 재단 시료를 이용하여 [실시예]의 항에서 상세히 설명하는 측정 방법에 따라서 구해지는 편광판에 있어서의 MD에서의 휘어짐량(흡수축 방향에 있어서의 휘어짐량)과 TD에서의 휘어짐량(투과축 방향에 있어서의 휘어짐량)의 비(이하, 「MD/TD 휘어짐의 비」라고도 한다.)를 1.0 또는 그 근방으로 조정하면, 이 편광판을 이용하여 제작되는 액정 패널의 휘어짐을 효과적으로 억제할 수 있다는 것을 알아냈다.

그리고 한층 더 검토하여, 편광판의 MD/TD 휘어짐의 비를 1.0 또는 그 근방으로 조정하기 위한 구체적 수단으로서, 편광 필름의 흡수축 방향에 있어서의 폭 2 mm 당의 수축력(이하, 「MD 수축력」이라고도 한다.)을 1.5 N 이하로 하는 것이 매우 유효하다는 것을 알아낸 것이다.

상술한 것과 같이, 편광 필름은 통상 연신 공정을 거쳐 제조되는 바, 이 때의 연신축은 통상 MD이다(흡수축도 MD가 된다). 따라서, 종래의 편광판은, MD/TD 휘어짐의 비가 1.0 또는 그 근방보다도 큰 것으로 되어 있다. 이에 대하여, MD 수축력이 1.5 N 이하인 본 발명의 편광 필름을 이용하면, 편광판의 MD/TD 휘어짐의 비를 1.0 또는 그 근방으로 할 수 있다.

여기서 말하는 MD 수축력이란, 보호 필름을 접합하여 편광판으로 하기 전의 편광 필름의 MD 수축력을 의미하고 있고, 80℃에서 4시간 유지했을 때에 있어서의 흡수축 방향의 폭 2 mm 당의 수축력이다. MD 수축력은, 상기 편광 필름의 재단 시료를 이용하여 측정되고, 그 측정 방법의 상세한 것은 [실시예] 항의 기재와 같다. 편광판의 MD/TD 휘어짐의 비를 1.0에 가깝게 하는 데 유효하므로, MD 수축력은 바람직하게는 0.1~1.3 N이고, 보다 바람직하게는 0.3~1.1 N이다.

한편, 본 발명의 편광 필름에 있어서, 80℃에서 4시간 유지했을 때에 있어서의 투과축 방향의 폭 2 mm 당의 수축력(이하, 「TD 수축력」이라고도 한다.)은 통상 0.1~1.0 N이다. TD 수축력의 측정 방법의 상세한 것은, [실시예] 항의 기재와 같다. 여기서 말하는 TD 수축력도, 보호 필름을 접합하여 편광판으로 하기 전의 편광 필름의 TD 수축력을 의미하고 있다.

(2) 편광 필름의 재질, 두께 등

본 발명의 편광 필름은, 연신된 열가소성 수지 필름으로 이루어지는 단체(단층) 필름일 수 있고, 전형적으로는, 일축 연신된 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소를 흡착 배향시킨 것이다.

폴리비닐알코올계 수지 필름을 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 (메트)아크릴아미드류 등을 들 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는 80.0~100.0 몰%의 범위일 수 있는데, 바람직하게는 90.0~99.5 몰%의 범위이고, 보다 바람직하게는 94.0~99.0 몰%의 범위이다.

또한, 본 명세서에서 「(메트)아크릴」이란, 아크릴 및 메타크릴에서 선택되는 적어도 한쪽을 의미한다. 「(메트)아크릴로일」 등이라고 할 때에 관해서도 마찬가지이다.

폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는 바람직하게는 100~10000이고, 보다 바람직하게는 1500~8000이며, 더욱 바람직하게는 2000~5000이다. 폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는 JIS K 6726(1994)에 준거하여 구할 수 있다. 평균 중합도가 100 미만이면 바람직한 편광 성능을 얻기가 어렵고, 10000를 넘으면 필름 가공성이 뒤떨어지는 경우가 있다.

편광 필름에 흡착 배향되는 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, 스카이블루 LG, 레본 옐로, 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, 콩고레드, 브릴리언트 바이올렛 BK, 수프라 블루 G, 수프라 블루 GL, 수프라 오렌지 GL, 다이렉트 스카이블루, 다이렉트 퍼스트 오렌지 S, 퍼스트 블랙을 포함한다. 이색성 색소는, 1종만을 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.

편광 필름의 두께는 통상 5~40 ㎛ 정도이지만, 편광판 및 액정 패널의 박형화의 관점에서, 충분한 취급성이나 내구성을 확보할 수 있는 범위에서, 두께는 얇을수록 바람직하다. 그 때문에, 편광 필름의 두께는, 바람직하게는 20 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 15 ㎛ 이하이다. 단, 두께가 얇을수록 MD/TD 휘어짐의 비가 1보다 커지기 쉽기 때문에, MD/TD 휘어짐의 비를 1에 가깝게 하기 위해서는 MD 수축력을 내리는 것이 바람직하다.

(3) 편광 필름의 편광 특성

편광 필름의 편광 성능은, 주로 단체 투과율 및 편광도라고 불리는 수치로 나타낼 수 있으며, 각각 하기 식:

단체 투과율(λ)=0.5×(Tp(λ)+Tc(λ))

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

로 정의된다.

여기서, Tp(λ)는, 입사하는 파장 λ nm의 직선 편광과 평행 니콜의 관계로 측정한 편광 필름의 투과율(%)이고, Tc(λ)는, 입사하는 파장 λ nm의 직선 편광과 직교 니콜의 관계로 측정한 편광 필름의 투과율(%)로, 모두 분광광도계에 의한 편광 자외 가시 흡수 스펙트럼 측정으로 얻어지는 측정치이다. 또한, 각 파장마다 구한 단체 투과율(λ) 및 편광도(λ)에, 시감도 보정이라고 불리는 감도 보정을 건 것을, 각각 시감도 보정 단체 투과율(Ty) 및 시감도 보정 편광도(Py)라고 부른다. 이들 Ty, Py의 값은 예컨대 분광광도계 등을 이용하여 측정할 수 있다.

액정 표시 장치에 적용했을 때의 화상의 양호한 명료성을 확보하기 위해서, 편광 필름은, 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 40% 이상인 것이 바람직하며, 또한 시감도 보정 편광도(Py)가 90% 이상인 것이 바람직하다. Ty는 보다 바람직하게는 42% 이상이고, Py는 보다 바람직하게는 99% 이상이다. 더욱 바람직하게는, Ty는 42.8% 이상이고, Py는 99.99% 이상이다.

Ty 및 Py를 높이기 위해서는 통상 연신 배율을 올릴 필요가 있지만, 이 경우, MD 수축력은 커지는 경향이 있다. 따라서, Ty 및 Py가 높은 편광 필름을 얻는 경우에는 특히 후술하는 방법에 의해서 MD 수축력을 충분히 내리는 것이 바람직하다.

(4) 편광 필름 중의 붕소 함유율

편광 필름의 MD 수축력을 작게 하기 위해서는, 편광 필름 중의 붕소 함유율을 낮게 하는 것이 효과적이며, 예컨대, 편광 필름 중의 붕소 함유율을 0.5~2.0 중량%로 하는 것이 바람직하다. 편광 필름 중의 붕소 함유율은 다음과 같이 하여 산출할 수 있다. 우선, 편광 필름의 중량을 측정하고, 그 후, 편광 필름을 95℃의 열수 중에 60분간 침지하여 완전히 용해시킨다. 이어서, 편광 필름이 용해된 수용액을 중화 적정하여, 편광 필름의 중량 및 적정량으로부터 편광 필름 중의 붕소 함유율을 산출한다.

<편광판>

본 발명의 편광판은, 편광 필름과, 그 적어도 한쪽의 면에 배치되는 보호 필름을 포함하는 것이다.

(1) 편광 필름

편광판의 MD/TD 휘어짐의 비를 1.0 또는 그 근방으로 조정하기 위해서, 상기 와 마찬가지로, 상기 편광 필름의 MD 수축력은 1.5 N 이하가 되며, 바람직하게는 0.1~1.3 N이고, 보다 바람직하게는 0.3~1.1 N이다. 또한 본 발명의 편광판이 구비하는 편광 필름의 TD 수축력은 통상 0.1~1.0 N이다.

여기서 말하는 MD 및 TD 수축력은, 편광판으로부터 보호 필름을 제거하여 얻어지는 편광 필름의 수축력인 것 외에는, 상기 <편광 필름>의 항에서 설명한 수축력과 동일한 의미이다. 측정 방법의 상세한 것은 [실시예] 항의 기재와 같다. 보호 필름 접합 전과 후에는 열 이력이 다를 수 있으므로, 상기 <편광 필름> 항에서의 수축력의 값과, 여기서 말하는 수축력의 값은 약간 다를 수 있다.

본 발명의 편광판이 구비하는 편광 필름의 재질, 두께, 편광 특성, 붕소 함유율 등에 관해서는 상기 <편광 필름> 항에서의 기술이 인용된다.

(2) 보호 필름

편광 필름의 한쪽 면 또는 양면에 접합, 배치되는 보호 필름은, 열가소성 수지, 예컨대, 쇄상 폴리올레핀계 수지(폴리프로필렌계 수지 등), 환상 폴리올레핀계 수지(노르보르넨계 수지 등)와 같은 폴리올레핀계 수지; 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스디아세테이트와 같은 셀룰로오스에스테르계 수지; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메타크릴산메틸계 수지와 같은 (메트)아크릴계 수지; 또는 이들의 혼합물, 공중합물 등으로 이루어지는 투명 수지 필름일 수 있다. 보호 필름은 통상 접착제층을 통해 편광 필름에 적층된다.

보호 필름은 위상차 필름, 휘도 향상 필름과 같은 광학 기능을 더불어 갖는 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 위상차치가 부여된 위상차 필름으로 할 수 있다.

보호 필름에 있어서의 편광 필름과는 반대쪽의 표면에는, 하드코트층, 방현층, 반사방지층, 대전방지층, 방오층과 같은 표면 처리층(코팅층)을 형성할 수도 있다. 보호 필름 표면에 표면 처리층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 공지된 방법을 이용할 수 있다.

편광 필름의 양면에 보호 필름을 접합하는 경우, 이들 보호 필름은 동종의 수지로 이루어지는 필름이라도 좋고, 이종의 수지로 이루어지는 필름이라도 좋다. 편광판의 MD/TD 휘어짐의 비를 보다 효과적으로 1.0에 가깝게 한다는 관점에서는, 양면의 보호 필름은 동종의 수지로 이루어지는 필름인 것이 바람직하지만, 이종의 수지로 이루어지는 경우라도, 본 발명에 따르면 충분히 MD/TD 휘어짐의 비를 1.0에 가깝게 할 수 있다.

보호 필름의 두께는, 편광판의 박형화의 관점에서 얇은 것이 바람직하지만, 지나치게 얇으면 강도가 저하하여 가공성이 뒤떨어진다. 따라서, 보호 필름의 두께는, 5~150 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~100 ㎛, 더욱 바람직하게는10~50 ㎛이다. MD/TD 휘어짐의 비를 1.0에 가깝게 하는 다른 수단으로서, 보호 필름에 의한 보강 효과를 높이는, 예컨대 보호 필름의 두께를 크게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이 수단은 편광판의 박형화에 있어서 불리하다. 본 발명에 따르면, 보호 필름의 두께를 50 ㎛ 이하까지 작게 하더라도 MD/TD 휘어짐의 비를 1.0에 가깝게 할 수 있다.

편광 필름의 양면에 보호 필름을 접합하는 경우, 이들 보호 필름은 동일한 두께를 갖고 있어도 좋고, 서로 다른 두께를 갖고 있어도 좋다. MD/TD 휘어짐의 비를 1.0에 가깝게 하는 다른 수단으로서, 편광 필름의 양면에 보호 필름을 접합하여, 이들 보호 필름의 보강 효과를 이용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이 수단의 경우, 양면의 보호 필름의 두께를 동등하거나 또는 거의 동등하게 하지 않으면 안 된다고 하는 제약이 생긴다. 본 발명에 따르면, 양면의 보호 필름의 두께의 비를 1.5 이상, 나아가서는 2.0 이상으로 한 경우라도 MD/TD 휘어짐의 비를 1.0에 가깝게 할 수 있다.

또한, MD/TD 휘어짐의 비를 1.0에 가깝게 하는 다른 수단으로서, 편광 필름의 한쪽 면에만 보호 필름을 접합하여, 그 보호 필름의 보강 효과를 이용하는 것도 생각되는데, 이 경우, 보강 효과를 충분히 얻을 수 있기 위한 두께나 재료의 강성 등, 사용할 수 있는 보호 필름의 제약이 크다. 본 발명에 따르면, 보호 필름이 한쪽 면에 적층되어 있는지, 양면에 적층되어 있는지에 상관없이, MD/TD 휘어짐의 비를 1.0에 가깝게 할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 편광판은, 접합되는 보호 필름의 매수, 재료, 두께 등의 자유도를 넓게 유지하면서, MD/TD 휘어짐의 비를 1.0에 가깝게 할 수 있다는 점에서도 유리하다.

(3) 편광판의 구성

편광판(편광 필름)은, 적용되는 액정 표시 장치에 요구되는 적절한 형상·사이즈를 가질 수 있는데, 예컨대 긴 변 8 cm 이상 짧은 변 5 cm 이상의 사각형 형상(예컨대 직사각형, 정방형)일 수 있다. 종래의 편광판과 같이 MD/TD 휘어짐의 비가 큰 경우, 편광판의 사이즈가 클수록 액정 패널의 휘어짐이 현저하게 되는 경향이 있지만, 본 발명에 따르면, 사이즈를 예컨대 긴 변 200 cm 이상 짧은 변 100 cm 이상까지 크게 하더라도, 액정 패널의 휘어짐을 양호하게 억제할 수 있다.

상술해 온 것과 같이, 본 발명의 편광판에 있어서의 MD/TD 휘어짐의 비는 1.0 또는 그 근방인데, 보다 구체적으로는 1.0±0.4이고, 바람직하게는 1.0±0.3, 보다 바람직하게는 1.0±0.2이다. 이 범위라면, 액정 패널의 휘어짐을 효과적으로 억제할 수 있다.

편광판은, 액정 셀에 접합하기 위한 점착제층을 가질 수 있다. 점착제층은, 보호 필름의 외면(예컨대 편광 필름의 양면에 보호 필름이 적층되어 있는 경우)이나, 편광 필름면(예컨대 편광 필름의 한쪽 면에 보호 필름이 적층되어 있는 경우)에 적층할 수 있다.

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. 점착제층의 두께는 1~40 ㎛ 정도일 수 있다.

<편광 필름 및 편광판의 제조 방법>

일축 연신된 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소를 흡착 배향시켜 이루어지는 편광 필름은, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 일축 연신하는 공정; 폴리비닐알코올계 수지 필름을 이색성 색소로 염색함으로써, 이색성 색소를 흡착시키는 공정; 이색성 색소가 흡착된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 붕산 수용액으로 처리하는 공정; 및 붕산 수용액에 의한 처리 후에 세정하는 공정을 거쳐 제조할 수 있다. 원료가 되는 폴리비닐알코올계 수지 필름의 두께는 예컨대 10~150 ㎛ 정도이다. 두께가 20 ㎛ 이하인 편광 필름을 만들기 쉬우므로, 폴리비닐알코올계 수지 필름의 두께는 바람직하게는 40 ㎛ 이하이다.

폴리비닐알코올계 수지 필름의 일축 연신은, 이색성 색소의 염색 전, 염색과 동시 또는 염색 후에 행할 수 있다. 일축 연신을 염색 후에 행하는 경우, 이 일축 연신은 붕산 처리 전 또는 붕산 처리 중에 행하여도 좋다. 또한, 이들의 복수의 단계에서 일축 연신을 행하여도 좋다.

일축 연신함에 있어서는, 원주 속도가 다른 롤 사이에서 일축으로 연신하여도 좋고, 열 롤을 이용하여 일축으로 연신하여도 좋다. 또한, 일축 연신은, 대기 속에서 연신하는 건식 연신이라도 좋고, 용제를 이용하여 폴리비닐알코올계 수지 필름을 팽윤시킨 상태에서 연신하는 습식 연신이라도 좋다. 연신 배율은 통상 3~8배 정도이다. 양호한 편광 특성을 부여하기 위해서, 연신 배율은 바람직하게는 4배 이상, 보다 바람직하게는 5배 이상이 된다.

또한, 편광 필름의 MD 수축력을 작게 하기 위해서는, 일축 연신을 붕산 처리 전과 붕산 처리 중으로 나눠 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 붕산 처리 전의 총 연신 배율은 1.0배를 넘고, 바람직하게는 1.01~2.5배이다. 상기 총 연신 배율은, 보다 바람직하게는 1.01~2.1배, 더욱 바람직하게는 1.01~1.7배이다.

폴리비닐알코올계 수지 필름을 이색성 색소로 염색하는 방법으로서는, 예컨대, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 이색성 색소가 함유된 수용액(염색 용액)에 침지하는 방법이 채용된다. 폴리비닐알코올계 수지 필름은, 염색 처리 전에 물에의 침지 처리(팽윤 처리)를 실시해 두는 것이 바람직하다.

이색성 색소로서 요오드를 이용하는 경우는 통상 요오드 및 요오드화칼륨을 함유하는 수용액에, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지하여 염색하는 방법이 채용된다. 이 염색 수용액에 있어서의 요오드의 함유량은 통상 물 100 중량부 당 0.01~1 중량부 정도이다. 또한, 요오드화칼륨의 함유량은 통상 물 100 중량부 당 0.5~20 중량부 정도이다. 염색 수용액의 온도는 통상 20~40℃ 정도이다.

한편, 이색성 색소로서 이색성 유기 염료를 이용하는 경우는 통상 이색성 유기 염료를 포함하는 염색 수용액에, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지하여 염색하는 방법이 채용된다. 염색 수용액에 있어서의 이색성 유기 염료의 함유량은 통상 물 100 중량부 당 1×10^-4~10 중량부 정도이고, 1×10^-3~1 중량부 정도가 바람직하다. 이 염색 수용액은, 황산나트륨 등의 무기염을 염색 조제로서 함유하고 있어도 좋다. 염색 수용액의 온도는 통상 20~80℃ 정도이다.

이색성 색소에 의한 염색 후의 붕산 처리는, 염색된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 붕산 함유 수용액에 침지함으로써 행할 수 있다. 붕산 함유 수용액에 있어서의 붕산의 양은 통상 물 100 중량부 당 0.1~15 중량부 정도이다. 상술한 것과 같이, 편광 필름의 MD 수축력을 작게 하기 위해서는, 편광 필름 중의 붕소 함유율을 낮게 하는 것이 효과적이며, 예컨대, 편광 필름 중의 붕소 함유율을 0.5~2.0 중량%로 하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 편광 필름의 MD 수축력을 작게 하기 위해서, 붕산 함유 수용액에 있어서의 붕산의 양은, 물 100 중량부 당 0.1~3 중량부로 하는 것이 바람직하고, 0.1~1.3 중량부로 하는 것이 보다 바람직하다. 편광 필름의 MD 수축력을 보다 효과적으로 작게 하기 위해서는, 상기 붕산 농도를 적용함과 더불어, 상술한 바람직한 연신 양태를 채용하는 것이 바람직하다.

이색성 색소로서 요오드를 이용하는 경우에는, 이 붕산 함유 수용액은 요오드화칼륨을 함유하는 것이 바람직하다. 붕산 함유 수용액에 있어서의 요오드화칼륨의 양은 통상 물 100 중량부 당 0.1~15 중량부 정도이고, 5~12 중량부 정도가 바람직하다. 붕산 함유 수용액의 온도는 통상 50~85℃ 정도이다.

붕산 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름은 통상 물 또는 요오드화칼륨 수용액에 침지함으로써 세정 처리된다. 세정 처리에 있어서의 물 또는 요오드화칼륨 수용액의 온도는 통상 5~40℃ 정도이다.

세정 후에는 건조 처리가 실시되어, 편광 필름을 얻을 수 있다. 건조 처리는 열풍건조기나 원적외선 히터, 열 롤 등을 이용하여 행할 수 있다. 건조 처리의 온도는 통상 30~100℃ 정도이며, 50~80℃가 바람직하다. 건조 처리 전의 필름 수분율은, 건조 효율의 관점에서, 25~55 중량%인 것이 바람직하다. 또한, 건조 공정 후의 필름 수분율은, 통상 5~35 중량%이지만, 반송성의 관점에서, 6~33 중량%인 것이 바람직하다.

편광판은, 상술한 것과 같이 하여 얻어지는 편광 필름(단체 필름)의 한쪽 면 또는 양면에 접착제층을 통해 보호 필름을 접합함으로써 얻을 수 있다. 접착제층을 형성하는 접착제로서는, 수계 접착제 또는 광경화성 접착제를 이용할 수 있다. 양면에 보호 필름을 접합하는 경우, 2개의 접착제층을 형성하는 접착제는 동종이라도 좋고, 이종이라도 좋다. 예컨대, 양면에 보호 필름을 접합하는 경우, 한쪽 면은 수계 접착제를 이용하여 접합하고, 또 한쪽 면은 광경화성 접착제를 이용하여 접합하여도 좋다.

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

폴리비닐알코올계 수지로서는, 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, 접합 후, 수계 접착제 중에 포함되는 물을 제거하기 위해서 건조시키는 건조 공정을 실시하는 것이 바람직하다. 건조 온도는, 바람직하게는 30~100℃이다. 30℃ 미만이면, 보호 필름이 편광 필름으로부터 벗겨지기 쉽다. 또한 건조 온도가 100℃를 넘으면, 열에 의해서 편광 필름의 편광 성능이 열화될 우려가 있다. 건조 공정 후, 실온 또는 그보다 약간 높은 온도, 예컨대 20~45℃ 정도의 온도에서 12~600시간 정도 양생하는 양생 공정을 두어도 좋다.

상기 광경화성 접착제란, 자외선 등의 활성 에너지선을 조사함으로써 경화하는 접착제를 말하며, 예컨대, 중합성 화합물 및 광중합개시제를 포함하는 것, 광반응성 수지를 포함하는 것, 바인더 수지 및 광반응성 가교제를 포함하는 것 등을 들 수 있다. 중합성 화합물로서는, 광경화성 에폭시계 모노머, 광경화성 아크릴계 모노머, 광경화성 우레탄계 모노머 등의 광중합성 모노머나, 광중합성 모노머에 유래하는 올리고머 등을 예로 들 수 있다. 광중합개시제로서는, 자외선 등의 활성 에너지선의 조사에 의해 중성 라디칼, 음이온 라디칼, 양이온 라디칼과 같은 활성종을 발생하는 물질을 포함하는 것을 예로 들 수 있다. 중합성 화합물 및 광중합개시제를 포함하는 광경화성 접착제로서, 광경화성 에폭시계 모노머 및 광양이온 중합개시제를 포함하는 것을 바람직하게 이용할 수 있다.

광경화성 접착제를 이용하는 경우, 접합 후, 활성 에너지선을 조사함으로써 광경화성 접착제를 경화시킨다. 활성 에너지선의 광원은 특별히 한정되지 않지만, 파장 400 nm 이하에 발광 분포를 갖는 활성 에너지선이 바람직하며, 구체적으로는, 저압수은등, 중압수은등, 고압수은등, 초고압수은등, 케미컬 램프, 블랙 라이트 램프, 마이크로 웨이브 여기 수은등, 메탈 할라이드 램프 등이 바람직하게 이용된다.

편광 필름과 보호 필름의 접합에 앞서서, 편광 필름 및/또는 보호 필름의 접합면에는, 접착성을 향상시키기 위해서, 플라즈마 처리, 코로나 처리, 자외선 조사 처리, 플레임(화염) 처리, 비누화 처리와 같은 이접착 처리를 행하여도 좋다.

본 발명의 편광판은, 상기한 방법에 한하지 않고, 예컨대 일본 특허공개 2009-98653호 공보에 기재된 것과 같은, 기재 필름에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하고, 이 수지층을 편광자층(편광 필름에 상당)으로 하는 방법에 의해서 제작할 수도 있다. 이 방법은 박막의 편광자층을 얻는 데 유리하다.

상기 방법은 구체적으로는,

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

적층 필름을 연신하여 연신 필름을 얻는 연신 공정,

연신 필름의 폴리비닐알코올계 수지층을 이색성 색소로 염색하여 편광자층(편광 필름에 상당)을 형성함으로써 편광성 적층 필름을 얻는 염색 공정,

편광성 적층 필름의 편광자층 상에 접착제를 이용하여 보호 필름을 접합하여 접합 필름을 얻는 제1 접합 공정,

접합 필름으로부터 기재 필름을 박리 제거하여 일면 보호 필름을 갖는 편광판을 얻는 박리 공정

을 이 순서로 포함하는 것일 수 있다.

편광자층의 양면에 보호 필름을 적층하는 경우에는, 추가로

일면 보호 필름을 갖는 편광판의 편광자면에 접착제를 이용하여 보호 필름을 접합하는 제2 접합 공정을 포함한다.

<액정 패널>

본 발명의 액정 패널은, 액정 셀과, 그 적어도 한쪽의 면에 접합, 배치되는 상기 본 발명에 따른 편광판을 포함하는 것이다. 액정 셀에의 편광판의 접합은 점착제층을 통해 행하는 것이 통상이다. 액정 패널은, 상기 본 발명에 따른 편광판을 한쪽 면에만 구비하고 있어도 좋고, 양면에 구비하고 있어도 좋다. 액정 패널의 휘어짐을 억제한다는 관점에서, 바람직하게는 액정 셀의 양면에 상기 본 발명에 따른 편광판이 배치된다.

액정 셀은, 스페이서에 의해 소정 거리를 이격하여 대향 배치된 한 쌍의 기판(예컨대 유리 기판과 같은 투명 기판)과, 이 한 쌍의 기판 사이에 액정을 봉입하여 이루어지는 액정층을 구비하는 것으로, TN(Twisted Nematic)형, STN(Super-Twisted Nematic)형, VA(Vertical Alignment)형, IPS(In-Plane Switching)형 등의 임의의 구동 방식일 수 있다.

액정 셀을 구성하는 기판의 두께는 임의이지만, 종래의 편광판과 같이 MD/TD 휘어짐의 비가 큰 경우, 기판이 얇을수록 액정 패널의 휘어짐이 현저하게 되는 경향이 있다. 본 발명에 따르면, 기판의 두께를 예컨대 0.5 mm 이하, 나아가서는 0.3 mm 이하까지 작게 하더라도, 액정 패널의 휘어짐을 양호하게 억제할 수 있다.

액정 패널은, 적용되는 액정 표시 장치에 요구되는 적절한 형상·사이즈를 가질 수 있는데, 예컨대 긴 변 8 cm 이상 짧은 변 5 cm 이상의 사각형 형상(예컨대 직사각형, 정방형)일 수 있다. 종래의 편광판과 같이 MD/TD 휘어짐의 비가 큰 경우, 액정 패널(따라서 편광판)의 사이즈가 클수록 액정 패널의 휘어짐이 현저하게 되는 경향이 있지만, 본 발명에 따르면, 액정 패널의 사이즈를 예컨대 긴 변 200 cm 이상 짧은 변 100 cm 이상까지 크게 하더라도, 액정 패널의 휘어짐을 양호하게 억제할 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 나타내어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것이 아니다. 또한, 하기 실시예·비교예에 있어서, 편광 필름 중의 붕소 함유율, 편광 필름의 편광 특성, MD 및 TD 수축력(보호 필름 접합 전 및 접합 후), MD/TD 휘어짐의 비는 다음 방법에 따라서 측정했다.

〔a〕 편광 필름 중의 붕소 함유율

얻어진 편광 필름의 중량을 측정하고, 그 후, 편광 필름을 95℃의 열수 중에 60분간 침지하여 완전히 용해시켰다. 이어서, 편광 필름이 용해된 수용액을 중화 적정하여, 편광 필름의 중량 및 적정량으로부터 편광 필름 중의 붕소 함유율을 산출했다.

〔b〕 편광 필름의 편광 특성

얻어진 편광 필름에 관해서, 분광광도계(닛폰분코(주) 제조의 「V-7100」)를 이용하여, 시감도 보정 단체 투과율(Ty) 및 시감도 보정 편광도(Py)를 측정했다.

〔c〕 보호 필름 접합 전의 편광 필름의 MD 및 TD 수축력

얻어진 편광 필름으로부터, 흡수축 방향(MD, 연신 방향)을 긴 변으로 하는 폭 2 mm, 길이 10 mm의 MD 수축력 측정용 시료를 잘라냈다. 이 시료를 에스아이아이나노테크놀로지(주) 제조의 열기계 분석장치(TMA) 「EXSTAR-6000」에 셋트하여, 치수를 일정하게 유지한 채로, 80℃에서 4시간 유지했을 때에 발생하는 긴 변 방향(흡수축 방향, MD)의 수축력(MD 수축력)을 측정했다. 또한, 투과축 방향(흡수축 방향과 직교하는 방향, TD)을 긴 변으로 하는 폭 2 mm, 길이 10 mm의 시료를 이용하는 것 이외에는 상기와 같이 하여, TD 수축력을 측정했다.

〔d〕 보호 필름 접합 후의 편광 필름의 MD 및 TD 수축력

얻어진 편광판을 10 cm×5 cm의 소편으로 잘라내고, 이염화메틸렌 600 mL에 침지시키고, 실온에서 30분간 초음파 처리를 실시하여, 접합되어 있던 보호 필름을 용해 제거했다. 보호 필름이 제거된 편광 필름으로부터 흡수축 방향(MD, 연신 방향)을 긴 변으로 하는 폭 2 mm, 길이 10 mm의 MD 수축력 측정용 시료를 잘라냈다. 이 시료를 이용하는 것 이외에는 상기 〔c〕와 같은 식으로 하여, MD 수축력을 측정했다. 또한, 보호 필름이 제거된 편광 필름으로부터 투과축 방향(흡수축 방향과 직교하는 방향, TD)을 긴 변으로 하는 폭 2 mm, 길이 10 mm의 편광판 조각을 잘라내는 것 이외에는 MD 수축력과 같은 식으로 하여 TD 수축력을 측정했다.

〔e〕 편광판의 MD/TD 휘어짐의 비

얻어진 편광판으로부터, 흡수축 방향(MD, 연신 방향)을 긴 변으로 하는 폭 40 mm, 길이 150 mm의 MD 휘어짐량 측정용 시료를 잘라냈다. 이 시료를 평탄한 유리 기판(폭 51 mm, 길이 156 mm, 두께 0.5 mm)의 표면 중앙에 아크릴계 점착제를 이용하여 접합했다. 이 상태에서, 흡수축 방향의 휘어짐량을 다음 수순으로 측정했다. 시료 짧은 변의 한쪽을 지점 0 mm로 하고, 긴 변 방향을 따라서 지점 5 mm, 40 mm, 75 mm, 110 mm, 145 mm의 5점(모두 짧은 변 방향의 중심에 위치한다)에 있어서의 높이를 2차원 치수 측정기에 의해서 측정하여, 최대 높이와 최소 높이의 차로서, 가열 전 MD 휘어짐량(mm)을 구했다. 그 후, 시료를 85℃에서 250시간 가열했다. 가열 후 시료에 대하여, 시료 짧은 변의 한쪽을 지점 0 mm로 하고, 긴 변 방향을 따라서 지점 5 mm, 40 mm, 75 mm, 110 mm, 145 mm의 5점(모두 짧은 변 방향의 중심에 위치한다)에 있어서의 높이를 2차원 치수 측정기에 의해서 측정하여, 최대 높이와 최소 높이와의 차로서, 가열 후 MD 휘어짐량(mm)을 구했다. 가열 후 MD 휘어짐량으로부터 가열 전 MD 휘어짐량을 뺀 값을 MD 휘어짐량으로 했다. 또한, 투과축 방향(흡수축 방향과 직교하는 방향, TD)을 긴 변으로 하는 폭 40 mm, 길이 150 mm의 시료를 이용하는 것 이외에는 상기와 같은 식으로 하여, 투과축 방향의 휘어짐량(TD 휘어짐량, mm)을 측정하고, 하기 식:

MD/TD 휘어짐의 비=MD 휘어짐량/TD 휘어짐량

에 따라서, MD/TD 휘어짐의 비를 구했다.

<실시예 1>

(A) 편광 필름의 제작

장척의 폴리비닐알코올 원반 필름〔폭 450 cm, 두께 30 ㎛, 폴리비닐알코올의 평균 중합도 약 2400, 비누화도 99.9 몰% 이상〕을 연속적으로 반송하면서, 30℃의 순수에 97초간 침지하여 팽윤시킨 후, 요오드화칼륨/물의 중량비가 2/100인 30℃의 요오드를 포함하는 수용액에 123초간 침지하여 염색을 행했다. 그 후, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 12/1.0/100인 56℃의 수용액에 81초간 침지하여 붕산 처리했다. 그 후, 5℃의 순수를 채운 수세조에 필름을 2초간 침지함으로써 필름을 수세하고, 이어서, 필름을 열풍건조로에 통과시킴으로써 60℃에서 160초간 건조 처리하여, 폴리비닐알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 장척의 편광 필름을 얻었다. 이 사이, 주로 염색 공정과 붕산 처리 공정에서 세로 일축 연신 처리를 행하고, 붕산 처리 공정 전까지의 총 연신 배율은 2.1배, 원반 필름으로부터의 총 연신 배율은 5.5배였다. 편광 필름의 두께는 12.5 ㎛이고, 편광 필름 중의 붕소 함유율은 1.5 중량%였다.

(B) 편광판의 제작

상기 (A)에서 얻어진 장척의 편광 필름을 연속적으로 반송하면서, 접합 롤에 의해, 트리아세틸셀룰로오스로 이루어지는 보호 필름(두께 40 ㎛)을 수계 접착제를 통해 편광 필름의 양면에 접합한 후, 열풍건조로에 통과시킴으로써 60℃에서 98초간 건조 처리를 행하여, 편광 필름의 양면에 보호 필름이 접합된 장척의 편광판을 얻었다. 수계 접착제에는, 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지(상품명 「고세파이마 Z-200」, 닛폰고세이카가쿠고교(주) 제조)를 순수에 용해하여 10% 농도의 수용액을 조제하고, 이것에 가교제로서 글리옥실산나트륨을, 전자:후자의 고형분 중량비가 1:0.1이 되도록 혼합하고, 또한 물 100 중량부에 대하여 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지가 1 중량부가 되도록 순수로 희석한 것을 사용했다.

<실시예 2~4>

폴리비닐알코올로 이루어지는 원반 필름의 두께, 편광판 제작 시(보호 필름 접합 후)의 건조 처리 공정에 있어서의 건조 온도, 얻어진 편광 필름의 두께가 표 1에 기재한 것과 같은 것 이외에는 실시예 1과 같은 식으로 하여 편광 필름 및 편광판을 제작했다.

<비교예 1>

(A) 편광 필름의 제작

장척의 폴리비닐알코올 원반 필름〔폭 450 cm, 두께 30 ㎛, 폴리비닐알코올의 평균 중합도 약 2400, 비누화도 99.9 몰% 이상〕을 연속적으로 반송하면서, 20℃의 순수에 24초간 침지하여 팽윤시킨 후, 요오드화칼륨/물의 중량비가 2/100인 30℃의 요오드를 포함하는 수용액에 74초간 침지하여 염색을 행했다. 그 후, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 12/1.5/100인 56℃의 수용액에 64초간 침지하여 붕산 처리를 행했다. 그 후, 5℃의 순수를 채운 수세조에 필름을 2초간 침지함으로써 필름을 수세했다. 이어서, 필름을 열풍건조로에 통과시킴으로써 60℃에서 160초간 건조 처리를 행하여, 폴리비닐알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 장척의 편광 필름을 얻었다. 이 사이, 염색 공정과 붕산 처리 공정에서 주로 세로 일축 연신 처리를 행하여, 붕산 처리 공정 전까지의 총 연신 배율은 3.7배, 원반 필름으로부터의 총 연신 배율은 5.5배였다. 편광 필름의 두께는 13.2 ㎛이고, 편광 필름 중의 붕소 함유율은 2.4 중량%였다.

(B) 편광판의 제작

상기 (A)에서 얻어진 장척의 편광 필름을 이용하여, 실시예 1과 같은 방법으로 편광판을 제작했다.

<비교예 2>

편광판 제작 시(보호 필름 접합 후)의 건조 처리 공정에 있어서의 건조 온도를 90℃로 한 것 이외에는 비교예 1과 같은 식으로 하여 편광 필름 및 편광판을 제작했다.

각 실시예 및 비교예에서 얻어진 편광 필름 중의 붕소 함유율, 편광 필름의 편광 특성, 보호 필름 접합 전 및 접합 후의 편광 필름의 MD 및 TD 수축력, 편광판의 MD 휘어짐량, TD 휘어짐량 및 MD/TD 휘어짐의 비를 아울러 표 1에 나타낸다. 표 1의 「붕산량」은, 붕산 처리에 이용한 수용액에 있어서의 물 100 중량부 당 붕산의 함유량을 나타낸다.

[표 1]

Claims (11)

1. 80℃에서 4시간 유지했을 때에 있어서의 흡수축 방향의 폭 2 mm 당의 수축력이 1.5 N 이하인 편광 필름.
2. 제1항에 있어서, 연신 필름인 편광 필름.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 두께가 20 ㎛ 이하인 편광 필름.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 붕소 함유율이 0.5~2.0 중량%의 범위에 있는 편광 필름.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 시감도 보정 단체 투과율이 40% 이상이고, 시감도 보정 편광도가 90% 이상인 편광 필름.
6. 80℃에서 4시간 유지했을 때에 있어서의 흡수축 방향의 폭 2 mm 당의 수축력이 1.5 N 이하인 편광 필름과,
   상기 편광 필름의 적어도 한쪽의 면에 배치되는 보호 필름
   을 포함하는 편광판.
7. 제6항에 있어서, 상기 보호 필름은 그 두께가 50 ㎛ 이하인 편광판.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 편광 필름의 양면에 배치되는 보호 필름을 포함하고,
   한쪽의 보호 필름에 대한 다른 쪽의 보호 필름의 두께의 비가 1.5 이상인 편광판.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 긴 변 8 cm 이상 짧은 변 5 cm 이상의 사각형 형상을 갖는 편광판.
10. 액정 셀과, 그 적어도 한쪽의 면에 배치되는 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재한 편광판을 포함하는 액정 패널.
11. 제10항에 있어서, 상기 액정 셀을 구성하는 기판의 두께가 0.5 mm 이하인 액정 패널.