KR20170137722A

KR20170137722A - 편광자, 편광판 및 편광자의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170137722A
Application number: KR1020177026550A
Authority: KR
Inventors: 가츠노리 다카다; 고타 나카이; 나오타카 히구치; 게이스케 기무라; 요시츠구 기타무라; 히로키 구라모토
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-12-13
Also published as: JP6420747B2; CN107430235B; TW201643482A; US20180011233A1; US10107947B2; EP3285098A4; CN107430235A; TWI650584B; JP2016206641A; EP3285098A1; KR102027048B1

Abstract

내구성이 우수한 편광자가 제공된다. 본 발명의 실시형태에 의한 편광자는, 붕산을 함유하는 수지 필름으로 구성되고, 이 수지 필름의 단부에, 붕산의 함유 농도가 다른 부위보다 낮은 저농도부가 형성되어 있다.

Description

편광자, 편광판 및 편광자의 제조 방법{POLARIZER, POLARIZING PLATE, AND METHOD FOR PRODUCING POLARIZER}

본 발명은, 편광자, 편광판 및 편광자의 제조 방법에 관한 것이다.

휴대 전화, 노트형 퍼스널 컴퓨터 등의 화상 표시 장치 (예를 들어, 액정 표시 장치) 에는 편광자가 사용되고 있다. 최근, 자동차의 미터 표시부나 스마트워치 등에도 편광자의 사용이 요망되고 있으며, 편광자의 형상을 사각형 이외로 하는 것이나 편광자에 관통공을 형성하는 것이 요망되고 있다. 그러나, 이와 같은 형태를 채용하는 경우, 내구성의 문제가 발생하기 쉽다. 내구성의 향상을 목적으로 하여, 예를 들어, 1 쌍의 편광자 보호 필름을 편광자의 양 주면 (主面) 에 각각 첩합 (貼合) 하여, 외주 단면 (端面) 의 표면을 용융한 후에 응고하여 형성한 편광판이 제안되어 있지만 (특허문헌 1 참조), 추가적인 내구성의 향상이 요구되고 있다.

일본 공개특허공보 2009-37228호

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 주요한 목적은, 내구성이 우수한 편광자를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 편광자는, 붕산을 함유하는 수지 필름으로 구성되고, 이 수지 필름의 단부 (端部) 에, 붕산의 함유 농도가 다른 부위보다 낮은 저농도부가 형성되어 있다.

일 실시형태에 있어서는, 상기 저농도부는, 면방향 외방으로 갈수록 붕산 함유 농도가 적은 농도 경사를 갖는다.

일 실시형태에 있어서는, 상기 저농도부는, 상기 수지 필름의 단면에서부터 면방향 내방으로 50 ㎛ 이상의 위치에 걸쳐 형성되어 있다.

일 실시형태에 있어서는, 상기 저농도부는, 흡수축 방향 단부에 형성되어 있다.

일 실시형태에 있어서는, 관통공이 형성되고, 이 관통공의 둘레 가장자리부에 상기 저농도부가 형성되어 있다.

일 실시형태에 있어서는, 상기 저농도부가 외측 가장자리부에 형성되어 있다.

일 실시형태에 있어서는, 상기 외측 가장자리는, 면방향 내방으로 볼록한 대략 V 자 형상을 이루는 부위를 포함한다.

본 발명의 다른 국면에 의하면, 편광판이 제공된다. 이 편광판은, 상기 편광자와, 이 편광자의 적어도 편면에 배치된 보호 필름을 갖는다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 편광자의 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법은, 붕산을 함유하는 수지 필름에 처리액을 접촉시켜, 이 수지 필름의 단부에, 붕산의 함유 농도가 다른 부위보다 낮은 저농도부를 형성하는 공정을 포함한다.

일 실시형태에 있어서는, 상기 처리액은 물을 포함한다.

일 실시형태에 있어서는, 상기 처리액은, 용매에, 요오드의 카운터 이온을 형성하는 물질을 포함하는 화합물을 용해시킨 용액이다.

일 실시형태에 있어서는, 상기 화합물은, 요오드화칼륨 및/또는 염화나트륨을 포함한다.

일 실시형태에 있어서는, 상기 처리액의 액온은 50 ℃ 이상이다.

일 실시형태에 있어서는, 상기 붕산을 함유하는 수지 필름을, 절단 및/또는 타발 (打拔) 가공에 의해 원하는 형상으로 성형하는 공정을 포함한다.

일 실시형태에 있어서는, 상기 절단 및/또는 타발 가공을, 레이저광을 조사함으로써 실시한다.

일 실시형태에 있어서는, 상기 레이저는 CO₂ 레이저이다.

본 발명에 의하면, 붕산의 함유 농도가 다른 부위보다 낮은 저농도부를 단부에 형성함으로써, 내구성이 매우 우수한 편광자를 얻을 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 의한 편광판의 평면도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 편광판의 부분 확대 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 의한 편광판의 단부의 확대 단면도이다.
도 4(a) 는 히트 사이클 시험 후의 비교예 3 의 편광판의 외관을 나타내는 사진이고, 도 4(b) 는 히트 사이클 시험 후의 실시예 3 의 편광판의 외관을 나타내는 사진이다.
도 5(a) 는 실시예 1 의 편광판의 단부의 내열 시험 후의 광학 현미경에 의한 관찰 사진이고, 도 5(b) 는 그 현미 라만 분광 분석에 의한 해석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6(a) 는 실시예 1 의 편광자의 단부의 면방향에 있어서의 붕산 농도 분포를 나타내는 그래프이고, 도 6(b) 는 비교예 1 의 편광자의 단부의 면방향에 있어서의 붕산 농도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 7(a) 는 실시예 4 의 편광자의 단부의 면방향에 있어서의 칼륨의 농도 분포를 나타내는 그래프이고, 도 7(b) 는 비교예 1 의 편광자의 단부의 면방향에 있어서의 칼륨의 농도 분포를 나타내는 그래프이고, 도 7(c) 는 실시예 1 의 편광자의 단부의 면방향에 있어서의 칼륨의 농도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 8(a) 는 실시예 1 의 편광판의 단부의 광학 현미경에 의한 관찰 사진이고, 도 8(b) 는 비교예 1 의 편광판의 단부의 광학 현미경에 의한 관찰 사진이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태에 한정되지는 않는다.

A. 편광자 (편광판)

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 의한 편광판의 평면도이고, 도 2 는 도 1 에 나타내는 편광판의 부분 확대 단면도이다. 편광판 (100) 은, 자동차의 미터 패널에 바람직하게 사용된다. 편광판 (100) 은, 제 1 표시부 (50) 와 제 2 표시부 (60) 가 연이어 형성되어 구성되고, 각 표시부의 중심 부근에는, 각종 미터 바늘을 고정시키기 위한 관통공 (51, 61) 이 각각 형성되어 있다. 관통공의 직경은, 예를 들어 0.5 mm ∼ 100 mm 이다. 표시부 (50, 60) 의 외측 가장자리는, 미터 바늘의 회전 방향을 따른 원호상으로 형성되어 있다.

통상적으로, 편광자는 보호 필름이 적층된 상태로 (편광판이 되어) 사용된다. 도시예의 편광판 (100) 은, 편광자 (10) 와 편광자 (10) 의 양 주면에 각각 배치된 1 쌍의 보호 필름 (21, 22) 을 갖는다. 도시예에서는, 편광자의 양 주면에 보호 필름이 배치되어 있지만, 일방의 면에만 보호 필름이 배치되어 있어도 된다.

상기 편광자는, 수지 필름으로 구성된다. 이 수지 필름을 형성하는 수지로는, 임의의 적절한 수지가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 폴리비닐알코올계 수지 (이하, 「PVA 계 수지」라고 칭한다) 가 사용된다. PVA 계 수지로는, 예를 들어, 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올은, 폴리아세트산비닐을 비누화함으로써 얻어진다. 에틸렌-비닐알코올 공중합체는, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체를 비누화함으로써 얻어진다. PVA 계 수지의 비누화도는, 통상적으로 85 몰％ ∼ 100 몰％ 이고, 바람직하게는 95.0 몰％ 이상, 더욱 바람직하게는 99.0 몰％ 이상, 특히 바람직하게는 99.93 몰％ 이상이다. 비누화도는, JIS K 6726-1994 에 준하여 구할 수 있다. 이와 같은 비누화도의 PVA 계 수지를 사용함으로써, 내구성이 우수한 편광자가 얻어질 수 있다.

PVA 계 수지의 평균 중합도는, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 평균 중합도는, 통상적으로 1000 ∼ 10000 이고, 바람직하게는 1200 ∼ 6000, 더욱 바람직하게는 2000 ∼ 5000 이다. 또한, 평균 중합도는, JIS K 6726-1994 에 준하여 구할 수 있다.

편광자 (수지 필름) (10) 는 붕산을 함유하고, 그 단부 (구체적으로는, 외측 가장자리부 (101) 및 관통공 (51, 61) 의 둘레 가장자리부 (51a, 61a)) 에는, 붕산의 함유 농도가 다른 부위보다 낮은 저농도부가 형성되어 있다. 저농도부를 형성함으로써, 내구성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 크랙의 발생을 억제할 수 있다. 통상적으로, 편광자는 보호 필름보다 수축력이 커, 온도ㆍ습도 변화에 의해 편광자와 보호 필름의 계면에서 응력이 생겨 크랙이 발생할 수 있다. 저농도부는, 예를 들어, 붕산에 의한 가교 구조가 해제됨으로써 다른 부위보다 강성이 낮아질 수 있다. 그 결과, 저농도부에 있어서는 편광자 수축에 의한 응력이 완화되어, 크랙의 발생이 억제될 수 있다. 따라서, 후술하는 관통공의 둘레 가장자리나 V 자 형상을 이루는 부위와 같은 응력이 집중되기 쉬운 부위에, 저농도부를 형성함으로써, 크랙의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 이와 같은 형태에 의하면, 외관이나 다른 부재와의 첩합에 미치는 영향도 매우 적다.

상기 저농도부는, 예를 들어, 면방향 외방으로 갈수록 붕산 함유 농도가 적은 농도 경사를 갖는다. 농도 경사를 가짐으로써, 상기 크랙의 발생을 억제하면서, 단부에 있어서의 편광 성능의 급격한 저하를 억제할 수 있다. 또한, 상기 다른 부위에 있어서의 붕산 함유량은, 예를 들어 20 중량％ ∼ 30 중량％ 이다.

저농도부는, 편광자 (수지 필름) 의 단면에서부터 면방향 내방으로 50 ㎛ 이상의 위치에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 편광자의 단면에서부터 80 ㎛ 이상의 위치에 걸쳐 형성된다. 이와 같은 범위이면, 상기 내구성 향상의 효과가 충분히 얻어질 수 있다. 한편, 저농도부는, 편광자의 단면에서부터 면방향 내방으로 1000 ㎛ 이하의 위치에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 500 ㎛ 이하의 위치에 걸쳐 형성된다.

도시예와 같이 관통공을 형성하는 경우, 관통공의 위치는, 예를 들어, 편광자의 용도에 따라 적절히 설정될 수 있다. 상기 크랙은, 관통공의 둘레 가장자리를 기점으로 발생하기 쉽고, 관통공의 위치가 편광자의 외측 가장자리로부터 떨어져 있을수록 그 경향이 현저해질 수 있다. 그 결과, 관통공의 위치가 편광자의 외측 가장자리로부터 떨어져 있을수록 (예를 들어, 편광자의 외측 가장자리로부터 15 mm 이상), 상기 저농도부 형성에 의한 내구성 향상의 효과가 현저히 얻어질 수 있다.

외측 가장자리부 (101) 에 있어서, 저농도부는, 적어도 각 표시부의 경계부 (41, 42) 에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 저농도부는, 외측 가장자리가 면방향 내방으로 볼록한 V 자 형상 (R 상을 포함한다) 을 이루는 부위에서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 외측 가장자리가 면방향 내방으로 볼록한 V 자 형상을 이루는 부위는, 상기 관통공의 둘레 가장자리와 마찬가지로, 크랙의 기점이 되기 쉽기 때문이다.

저농도부는, 바람직하게는, 편광자의 흡수축 방향 단부에 형성된다. 상기 크랙은, 편광자의 흡수축 방향을 따라 발생하는 경향이 있어, 흡수축 방향 단부에 저농도부가 형성되어 있음으로써, 크랙의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

상기 편광자 (수지 필름) 는, 대표적으로는, 2 색성 물질을 포함한다. 2 색성 물질로는, 예를 들어, 요오드, 유기 염료 등을 들 수 있다. 이들은, 단독으로, 또는 2 종 이상 조합하여 사용될 수 있다. 바람직하게는 요오드가 사용된다.

상기 2 색성 물질을 비롯한 편광자에 포함되는 성분의 함유 농도는, 상기 다른 부위와 비교하여 상기 저농도부에서는 낮아질 수 있다. 편광자에 포함되는 성분으로는, 붕산, 2 색성 물질 이외에는, 예를 들어, 후술하는 편광자를 얻기 위한 각종 처리에 사용되는 용액 (구체적으로는, 요오드화칼륨 등의 요오드화물을 용해시킨 용액) 에 포함되는 성분을 들 수 있다.

일 실시형태에 있어서는, 편광자 (수지 필름) (10) 는 요오드의 카운터 이온을 형성하는 물질을 포함하고, 그 단부 (구체적으로는, 외측 가장자리부 (101) 및 관통공 (51, 61) 의 둘레 가장자리부 (51a, 61a)) 에는, 상기 물질의 함유 농도가 다른 부위보다 높은 고농도부가 형성되어 있다. 요오드의 카운터 이온을 형성하는 물질로는, 예를 들어, 칼륨, 나트륨, 리튬, 아연, 알루미늄, 납, 구리, 바륨, 칼슘, 주석, 티탄 등의 할로겐화물을 형성할 수 있는 금속을 들 수 있다. 이들 중에서도, 칼륨, 나트륨이 바람직하게 사용된다. 또한, 수지 필름에 있어서, 요오드의 카운터 이온을 형성하는 물질은, 임의의 적절한 상태를 취할 수 있다. 구체적으로는, 이온의 상태여도 되고, 다른 물질과의 결합물이어도 되며, 이들의 상태가 혼합되어 있어도 된다. 다른 물질로는, 예를 들어, 요오드 이온 (I^-), 요오드 착물 (I₃ ^-) 을 들 수 있다.

상기 고농도부는, 예를 들어, 면방향 외방으로 갈수록 상기 요오드의 카운터 이온을 형성하는 물질의 함유 농도가 높은 농도 경사를 갖는다. 또한, 상기 다른 부위에 있어서의 요오드의 카운터 이온을 형성하는 물질의 함유량은, 예를 들어 0.3 중량％ ∼ 5 중량％ 이다. 또한, 다른 부위에 존재하는 요오드의 카운터 이온을 형성하는 물질은, 주로, 후술하는 염색 처리, 가교 처리, 세정 처리 등의 각종 처리에 있어서 수지 필름 중으로 도입된 것일 수 있다.

고농도부는, 편광자 (수지 필름) 의 단면에서부터 면방향 내방으로 100 ㎛ 이상의 위치에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 편광자의 단면에서부터 500 ㎛ 이상의 위치에 걸쳐 형성된다. 한편, 고농도부는, 편광자의 단면에서부터 면방향 내방으로 2000 ㎛ 이하의 위치에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1000 ㎛ 이하의 위치에 걸쳐 형성된다.

상기 고농도부를 형성함으로써, 수지 필름의 내열성을 향상시킬 수 있다. 바람직하게는, 고농도부의 영역은, 상기 붕산의 저농도부의 영역을 포함한다. 구체적으로는, 고농도부의 영역은, 붕산의 저농도부의 영역에 대응하여 형성된다. 더욱 바람직하게는, 고농도부는, 붕산의 저농도부의 영역 전부를 포함하는 영역에 형성되어 있다. 수지 필름의 단면에서부터 면방향 내방의 소정의 위치에 걸쳐 붕산의 저농도부가 형성되어 있는 경우, 상기 고농도부는, 붕산의 저농도부에서부터 면방향 내방으로 100 ㎛ 이상 연장되어 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 형태에 의하면, 내열성을 확실히 향상시킬 수 있다. 붕산의 저농도부에서는, 상기 서술한 바와 같이, 붕산에 의한 가교 구조가 해제됨으로써 다른 부위보다 강성이 낮아질 수 있으므로, 크랙의 발생이 억제되는 한편 내열성은 저하될 수 있다. 그 원인의 하나로서, 붕산의 저농도부에 있어서, 요오드 착물 (예를 들어, I₃ ^-, I₅ ^-) 의 함유량은 낮고, 요오드 이온 (예를 들어, I^-, I₃ ^-) 의 함유량이 높은 것을 생각할 수 있다. 요오드 착물은 수지 필름에 배향될 수 있는 데에 반해, 요오드 이온은 불안정한 상태로 수지 필름 중에 존재할 수 있다. 따라서, 상기 고농도부를 형성하여 카운터 이온을 도입함으로써, 요오드 이온을 안정화시켜, 수지 필름의 내열성의 향상 (예를 들어, 폴리엔화의 억제에 의한 수지 필름의 착색의 억제) 에 기여할 수 있다. 또한, 붕산의 저농도부에서는 요오드 (I₂) 의 함유량도 높다고 생각되고, 요오드도 불안정한 상태로 수지 필름 중에 존재할 수 있다.

편광자는, 바람직하게는, 파장 380 nm ∼ 780 nm 의 범위에서 흡수 2 색성을 나타낸다. 편광자의 단체 (單體) 투과율 (Ts) 은, 바람직하게는 40 ％ 이상, 보다 바람직하게는 41 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 42 ％ 이상, 특히 바람직하게는 43 ％ 이상이다. 또한, 단체 투과율의 이론상의 상한은 50 ％ 이고, 실용적인 상한은 46 ％ 이다. 또, 단체 투과율 (Ts) 은, JIS Z 8701 의 2 도 시야 (C 광원) 에 의해 측정하여 시감도 보정을 실시한 Y 값으로, 예를 들어, 분광 광도계 (니혼 분광 제조, V7100) 를 사용하여 측정할 수 있다. 편광자의 편광도는, 바람직하게는 99.8 ％ 이상, 보다 바람직하게는 99.9 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 99.95 ％ 이상이다.

편광자의 두께는, 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 두께는, 대표적으로는 1 ㎛ ∼ 80 ㎛ 이고, 바람직하게는 3 ㎛ ∼ 40 ㎛ 이다.

상기 보호 필름의 형성 재료로는, 예를 들어, 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 셀룰로오스계 수지, (메트)아크릴계 수지, 시클로올레핀계 수지, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 등의 에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 이들의 공중합체 수지 등을 들 수 있다. 또한, 「(메트)아크릴계 수지」란, 아크릴계 수지 및/또는 메타크릴계 수지를 말한다.

보호 필름의 두께는, 바람직하게는 10 ㎛ ∼ 200 ㎛ 이다. 보호 필름의 편측 (편광자가 배치되지 않는 측) 에는, 표면 처리층이 형성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 하드 코트 처리나 반사 방지 처리, 확산 내지 안티글레어를 목적으로 한 처리가 실시되어 있어도 된다. 또한, 상기 1 쌍의 보호 필름의 구성 (형성 재료, 두께 등) 은, 동일한 구성이어도 되고, 상이한 구성이어도 된다.

보호 필름은, 대표적으로는, 편광자 표면에, 접착제층을 개재하여 적층된다. 접착제로는, 임의의 적절한 접착제가 사용된다. 예를 들어, 수계 접착제, 용제계 접착제, 활성 에너지선 경화형 접착제 등이 사용된다. 수계 접착제로는, PVA 계 수지를 포함하는 접착제가 바람직하게 사용된다.

또한, 본 발명의 편광자 (편광판) 는, 상기 도시예의 구성에 한정되지 않고 적절히 변경 가능하다. 예를 들어, 편광자 (편광판) 의 형상, 관통공의 유무, 관통공의 형상이나 사이즈, 관통공의 수나 형성 위치는 적절히 변경 가능하다.

B. 편광자 (편광판) 의 제조 방법

상기 저농도부는, 바람직하게는, 붕산을 함유하는 수지 필름에 처리액을 접촉시킴으로써 형성된다. 이와 같은 형태에 의하면, 원하는 부위에 저농도부를 간편하게 형성할 수 있다. 구체적으로는, 붕산을 처리액에 용출시켜, 양호하게 저농도부를 형성할 수 있다. 처리액의 접촉 방법으로는, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 구체적으로는, 처리액에 수지 필름을 침지하는 방법, 수지 필름에 처리액을 도포하는 방법, 수지 필름에 처리액을 분무하는 방법 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 처리액에 수지 필름을 침지하는 방법이 채용된다.

상기 처리액에는, 예를 들어, 물, 메탄올, 에탄올 등의 알코올, 디메틸술폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 각종 글리콜류, 트리메틸올프로판 등의 다가 알코올류, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 등의 아민류가 사용된다. 이들은 단독으로, 또는 2 종 이상 조합하여 사용된다. 이들 중에서도, 물이 바람직하게 사용된다.

상기 처리액은, 요오드의 카운터 이온을 형성하는 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 처리액은, 대표적으로는, 상기 용매에, 요오드의 카운터 이온을 형성하는 물질을 포함하는 화합물을 용해시킨 용액이다. 이와 같은 처리액을 사용함으로써, 저농도부의 형성과 동시에, 수지 필름에 요오드의 카운터 이온을 형성하는 물질을 도입하여, 상기 고농도부를 형성할 수 있다.

상기 요오드의 카운터 이온을 형성하는 물질을 포함하는 화합물로는, 예를 들어, 칼륨, 나트륨, 리튬, 아연, 알루미늄, 납, 구리, 바륨, 칼슘, 주석, 티탄 등의 할로겐화물 (바람직하게는 요오드화물, 염화물) 을 들 수 있다. 이들 중에서도, 요오드화칼륨, 염화나트륨이 바람직하게 사용된다. 이와 같은 화합물의 배합량은, 상기 용매 100 중량부에 대해, 바람직하게는 0.1 중량부 ∼ 10 중량부, 더욱 바람직하게는 1 중량부 ∼ 5 중량부이다.

일 실시형태에 있어서는, 처리액은 염기성 용액이다. 이 경우, 처리액은, 상기 용매에 염기성 화합물을 배합함으로써 얻어질 수 있다. 염기성 화합물로는, 예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬 등의 알칼리 금속의 수산화물, 수산화칼슘 등의 알칼리 토금속의 수산화물, 탄산나트륨 등의 무기 알칼리 금속염, 아세트산나트륨 등의 유기 알칼리 금속염 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 2 종 이상 조합하여 사용된다. 염기성 용액의 농도는, 예를 들어 1 N ∼ 10 N 이다.

다른 실시형태에 있어서는, 처리액은 산성 용액이다. 이 경우, 처리액은, 상기 용매에 산성 화합물을 배합함으로써 얻어질 수 있다. 산성 화합물로는, 예를 들어, 염산, 황산, 질산, 불화수소 등의 무기산, 포름산, 옥살산, 시트르산, 아세트산, 벤조산 등의 유기산 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 2 종 이상 조합하여 사용된다. 산성 용액의 농도는, 예를 들어 1 N ∼ 10 N 이다.

또한, 처리액은, 첨가제를 포함하고 있어도 된다.

처리액의 액온 (접촉시) 은, 바람직하게는 50 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 60 ℃ 이상이다. 양호하게 저농도부가 형성될 수 있기 때문이다. 한편, 처리액의 액온 (접촉시) 은, 바람직하게는 90 ℃ 이하이다. 바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 수지 필름에 처리액을 접촉시킨 상태에서, 처리액이 소정의 온도가 되도록 (처리액이 소정의 온도로 유지되도록), 처리액을 가온한다. 수지 필름을 처리액에 침지하는 경우, 침지 시간은, 예를 들어 3 분 ∼ 20 분이다.

수지 필름에 처리액을 접촉시킬 때, 처리액에 초음파 처리를 실시해도 된다. 구체적으로는, 초음파욕에 수지 필름을 침지한다. 이와 같은 형태에 의하면, 효율적으로 저농도부를 형성할 수 있다. 초음파 처리는, 임의의 적절한 조건에서 실시할 수 있다. 출력은, 예를 들어 40 W ∼ 1000 W 이다. 주파수는, 예를 들어 15 kHz ∼ 100 kHz 이다.

처리액을 접촉시킬 때, 수지 필름은, 팽윤 처리, 연신 처리, 상기 2 색성 물질에 의한 염색 처리, 가교 처리, 세정 처리, 건조 처리 등의 각종 처리가 실시되어, 편광자로서 사용할 수 있는 상태인 것이 바람직하다. 붕산을 함유하는 수지 필름은, 예를 들어, 연신 처리, 가교 처리시에, 수지 필름에 붕산 용액 (예를 들어, 붕산 수용액) 을 접촉시킴으로써 얻어진다. 각종 처리를 실시할 때, 수지 필름은, 기재 상에 형성된 수지층이어도 된다. 상기 연신 처리에 있어서의 연신 방향은, 얻어지는 편광자의 상기 흡수축 방향에 상당할 수 있다. 우수한 편광 특성을 얻는 관점에서, 통상적으로, 3 배 ∼ 7 배로 수지 필름은 1 축 연신된다.

바람직하게는, 붕산을 함유하는 수지 필름을 피복 필름으로 피복하고, 원하는 부위에 선택적으로 처리액을 접촉시킨다. 피복 필름으로는, 처리액의 접촉 후, 그대로 상기 보호 필름으로서 이용될 수 있는 것이 바람직하게 사용된다. 일 실시형태에 있어서는, 붕산을 함유하는 수지 필름 (편광자) 의 양 주면 각각에 보호 필름을 적층하여 얻어진 적층체를 처리액에 침지하여, 저농도부를 형성한다. 이와 같은 방법에 의하면, 상기 농도 경사를 갖는 저농도부 및/또는 고농도부가 양호하게 형성될 수 있다. 또, 이와 같은 방법에 의하면, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 편광자 (10) 의 단면 (10a) 은 보호 필름 (21, 22) 의 단면 (21a, 22a) 보다 면방향 내방에 위치할 수 있어, 편광자 공극부 (30) 가 형성될 수 있다. 편광자 공극부가 형성됨으로써, 내구성이 더욱 향상될 수 있다.

도시하는 바와 같이, 원하는 형상으로의 성형은, 대표적으로는, 절단 및/또는 타발 가공에 의해 실시된다. 절단 및/또는 타발 가공은, 상기 저농도부를 형성하기 전에 실시하는 것이 바람직하다. 또, 절단 및/또는 타발 가공은, 편광자 (수지 필름) 단체에 대해 실시해도 되지만, 편광자와 보호 필름의 적층체에 대해 실시하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시형태에 있어서는, 편광자와 보호 필름의 적층체를 절단 및/또는 타발 가공에 의해 원하는 형상으로 성형한 후, 상기 저농도부를 형성한다.

절단 (펀칭) 방법으로는, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 예를 들어, 톰슨날, 피너클날 등의 절단날 (타발형) 을 사용하는 방법, 레이저광을 조사하는 방법을 들 수 있다. 바람직하게는, 레이저광 조사에 의한 절단이 채용된다. 레이저광 조사에 의하면, 매끄러운 절단면이 얻어져, 크랙의 기점 (초기 크랙) 의 발생을 억제할 수 있다.

상기 레이저로는, 임의의 적절한 레이저가 채용될 수 있다. 바람직하게는, 150 nm ∼ 11 ㎛ 의 범위 내의 파장의 광을 방사할 수 있는 레이저가 사용된다. 구체예로는, CO₂ 레이저 등의 기체 레이저 ; YAG 레이저 등의 고체 레이저 ; 반도체 레이저를 들 수 있다. 바람직하게는 CO₂ 레이저가 사용된다.

레이저광의 조사 조건은, 예를 들어, 사용하는 레이저에 따라 임의의 적절한 조건으로 설정될 수 있다. 출력 조건은, CO₂ 레이저를 사용하는 경우, 바람직하게는 10 W ∼ 1000 W, 더욱 바람직하게는 100 W ∼ 400 W 이다.

상기 처리액과의 접촉 후, 수지 필름 (적층체) 은, 건조 처리에 제공될 수 있다. 건조 온도는, 예를 들어 50 ℃ ∼ 120 ℃ 이다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

(편광자의 제작)

PVA 계 수지를 주성분으로 하는 고분자 필름을 하기 [1] ∼ [5] 의 5 욕에 순차적으로, 필름 길이 방향으로 장력을 부여하면서 침지하고, 연신하였다. 이 연신 필름을 건조시켜, 두께 28 ㎛ 의 편광자를 얻었다.

＜조건＞

[1] 팽윤욕 : 30 ℃ 의 순수

[2] 염색욕 : 요오드와 요오드화칼륨을 포함하는, 30 ℃ 의 수용액

[3] 제 1 가교욕 : 요오드화칼륨과 붕산을 함유하는, 40 ℃ 의 수용액

[4] 제 2 가교욕 : 요오드화칼륨과 붕산을 함유하는, 60 ℃ 의 수용액

[5] 세정욕 : 요오드화칼륨을 포함하는, 25 ℃ 의 수용액

(편광판 시트의 제작)

상기 편광자의 편측에 PVA 계 접착제를 건조 후의 두께가 100 nm 가 되도록 도포하고, 장척상 (長尺狀) 이고 두께 40 ㎛ 인 TAC 필름을 서로의 길이 방향을 맞추도록 첩합하였다.

계속해서, 상기 편광자의 다른 편측에 PVA 계 접착제를 건조 후의 두께가 100 nm 가 되도록 도포하고, 장척상이고 두께 30 ㎛ 인 아크릴 필름을 서로의 길이 방향을 맞추도록 첩합하였다.

이렇게 하여, TAC 필름/편광자/아크릴 필름의 구성을 갖는 편광판 시트를 얻었다.

얻어진 편광판 시트를, CO₂ 레이저 (파장 : 9.35 ㎛, 출력 : 150 W) 를 사용하여 절단하고, 외측 가장자리로부터 25 mm 의 부위에 직경 4 mm 의 관통공이 형성된 54 mm × 54 mm 의 사이즈의 절단편을 얻었다.

얻어진 절단편을 74 ℃ 로 유지된 온수에 16 분간 침지하여, 편광판을 얻었다.

[실시예 2]

절단편의 사이즈를 94 mm × 94 mm 로 하고, 관통공을 외측 가장자리로부터 45 mm 의 부위에 형성한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 편광판을 얻었다.

[실시예 3]

절단편의 사이즈를 114 mm × 114 mm 로 하고, 관통공을 외측 가장자리로부터 55 mm 의 부위에 형성한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 편광판을 얻었다.

[실시예 4]

74 ℃ 로 유지된 온수 대신에, 절단편을 74 ℃ 로 유지된 3 중량％ 의 요오드화칼륨 수용액에 침지한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 편광판을 얻었다.

[비교예 1]

절단편을 온수에 침지하지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 편광판을 얻었다.

[비교예 2]

절단편을 온수에 침지하지 않은 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하여, 편광판을 얻었다.

[비교예 3]

절단편을 온수에 침지하지 않은 것 이외에는 실시예 3 과 동일하게 하여, 편광판을 얻었다.

얻어진 편광판에 대해, 히트 사이클 (HS) 시험을 실시하였다. 구체적으로는, 유리판에, 얻어진 편광판을, 아크릴계 점착제 (두께 20 ㎛) 를 사용하여 첩합하여, 시험용 샘플을 얻었다. 이것을, -40 ℃ 의 분위기하에 30 분 방치한 후, 85 ℃ 의 분위기하에 30 분 방치하였다. 이 조작을 1 사이클로 하여, 100 사이클 반복한 후, 편광판에 크랙이 발생해 있는지 여부를 확인하였다.

각 실시예의 편광판은 HS 시험 후에 있어서 크랙 (작은 크랙도 포함하여) 의 발생은 인정되지 않은 데 반해, 각 비교예의 편광판은 HS 시험 후에 있어서, 도 4 의 광학 현미경 (OLYMPUS 제조, MX61, 배율 : 5 배) 에 의한 관찰 사진에 나타내는 바와 같이, 연신 방향을 따라 크랙이 발생하였다. 비교예 1 에서는 크랙 길이는 12 mm 로 작기는 했지만, 비교예 2, 3 에서는 크랙은 관통공을 기점으로 편광판 끝변까지 도달해 있었다.

실시예 1 및 실시예 4 의 편광판에 대해, 내열 시험을 실시하였다. 구체적으로는, 편광판을, 아크릴계 점착제 (두께 20 ㎛) 를 사용하여 유리판에 첩합하여, 시험용 샘플을 얻었다. 이것을, 105 ℃ 의 분위기하에 140 시간 방치하고, 내열 시험 후에 편광판이 착색되어 있는지 여부를 관찰하였다.

실시예 4 에서는 내열 시험 후에 착색은 확인되지 않았던 데에 반해, 실시예 1 에서는, 도 5(a) 의 광학 현미경 (OLYMPUS 제조, MX61, 배율 : 5 배) 에 의한 관찰 사진에 나타내는 바와 같이, 편광판의 끝변을 따라 폭 약 300 ㎛ 의 착색부가 확인되었다. 내열 시험 후의 실시예 1 의 편광판의 단부의 현미 라만 분광 분석에 의한 해석 결과를 도 5(b) 에 나타내는데, 폴리엔화에 의한 착색이라고 추측된다. 비착색부에 비해 착색부에 있어서는, 요오드 착물 (I₃ ^-) 의 함유량이 현격히 낮다. 또한, 현미 라만 분광 분석의 측정 조건은 이하와 같다.

ㆍ장치 : 현미경 레이저 라만 (Jobin Yvon S.A.S, LabRAM HR800)

ㆍ여기 파장 : 514 nm

ㆍ측정 파장 범위 : 80 ∼ 1800 cm^- ¹ 부근

ㆍGrating : 600 gr/mm

ㆍ대물 렌즈 : ×100

ㆍ적산 시간 : 2 sec

ㆍ적산 횟수 : 2 회

ㆍ필터 : D3

ㆍHole : 300

ㆍ검출기 : CCD

실시예 1, 실시예 4 및 비교예 1 의 편광판에 대해, 이하의 평가를 실시하였다.

1. 농도 분포 측정

편광자 단부의 면방향에 있어서의 붕산의 농도 분포를 측정하였다. 측정은, 비행 시간형 2 차 이온 질량 분석계 (TOF-SIMS) (ION-TOF 제조, 제품명 : TOF-SIMS 5) 를 사용하였다. 측정 샘플로는, 얻어진 편광판을 수지로 포매하고, 마이크로톰을 사용하여 단면 (斷面) 조제한 것을 사용하였다. 측정 조건은 이하와 같다.

ㆍ조사한 1 차 이온 : Bi₃ ²⁺

ㆍ1 차 이온 가속 전압 : 25 kV

ㆍ측정 면적 : 가로세로 300 ㎛ × 2 시야

※ 측정에는, 대전 보정용 전자총을 사용

2. 광학 현미경 관찰

단부를 수지로 포매한 편광판을 그 두께 방향으로 절단하고, 절단면을 광학 현미경 (Nikon 제조, ECLIPSE LV100, 배율 : 50 배) 으로 관찰하였다.

도 6(a) 는 실시예 1 의 편광자의 단부의 면방향에 있어서의 붕산 농도 분포를 나타내는 그래프이고, 도 6(b) 는 비교예 1 의 편광자의 단부의 면방향에 있어서의 붕산 농도 분포를 나타내는 그래프이다. 실시예 1 의 편광자의 단부에는, 외방으로 갈수록 붕산 함유 농도가 적은 농도 경사를 갖는 저농도부가 형성되어 있는 것이 확인되었다. 실시예 4 의 편광자의 단부에도 붕산의 저농도부가 형성되어 있는 것이 확인되었다.

도 7(a) 는 실시예 4 의 편광자의 단부의 면방향에 있어서의 칼륨의 농도 분포를 나타내는 그래프이고, 도 7(b) 는 비교예 1 의 편광자의 단부의 면방향에 있어서의 칼륨의 농도 분포를 나타내는 그래프이고, 도 7(c) 는 실시예 1 의 편광자의 단부의 면방향에 있어서의 칼륨의 농도 분포를 나타내는 그래프이다. 실시예 4 의 편광자의 단부에는, 외방으로 갈수록 칼륨 함유 농도가 높은 농도 경사를 갖는 고농도부가 형성되어 있는 것이 확인되었다. 고농도부의 칼륨 함유 농도는, 편광자 중앙부의 칼륨 함유 농도에 대해 최대로 약 10 배 정도였다.

도 8 은 광학 현미경에 의한 관찰 사진으로, (a) 는 실시예 1 의 편광판의 단부를 나타내는 사진이고, (b) 는 비교예 1 의 편광판의 단부를 나타내는 사진이다. 실시예 1 의 편광판의 단부에는, 편광자 공극부가 형성되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 4 도 실시예 1 과 동일한 결과가 얻어졌다.

산업상 이용가능성

본 발명의 편광자는, 사각형상의 화상 표시 장치 (액정 표시 장치, 유기 EL 디바이스) 에 추가하여, 예를 들어, 자동차의 미터 표시부나 스마트워치로 대표되는 이형 (異形) 의 화상 표시부에도 바람직하게 사용될 수 있다.

10 : 편광자
21, 22 : 보호 필름
100 : 편광판

Claims

붕산을 함유하는 수지 필름으로 구성되고,
상기 수지 필름의 단부에, 상기 붕산의 함유 농도가 다른 부위보다 낮은 저농도부가 형성되어 있는, 편광자.
제 1 항에 있어서,
상기 저농도부가, 면방향 외방으로 갈수록 붕산 함유 농도가 적은 농도 경사를 갖는, 편광자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 저농도부가, 상기 수지 필름의 단면에서부터 면방향 내방으로 50 ㎛ 이상의 위치에 걸쳐 형성되어 있는, 편광자.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저농도부가, 흡수축 방향 단부에 형성되어 있는, 편광자.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
관통공이 형성되고, 그 관통공의 둘레 가장자리부에 상기 저농도부가 형성되어 있는, 편광자.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저농도부가 외측 가장자리부에 형성되어 있는, 편광자.
제 6 항에 있어서,
상기 외측 가장자리가, 면방향 내방으로 볼록한 대략 V 자 형상을 이루는 부위를 포함하는, 편광자.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 편광자와, 그 편광자의 적어도 편면에 배치된 보호 필름을 갖는, 편광판.
붕산을 함유하는 수지 필름에 처리액을 접촉시켜, 그 수지 필름의 단부에, 그 붕산의 함유 농도가 다른 부위보다 낮은 저농도부를 형성하는 공정을 포함하는, 편광자의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 처리액이 물을 포함하는, 편광자의 제조 제조 방법.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 처리액이, 용매에, 요오드의 카운터 이온을 형성하는 물질을 포함하는 화합물을 용해시킨 용액인, 편광자의 제조 제조 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 화합물이, 요오드화칼륨 및/또는 염화나트륨을 포함하는, 편광자의 제조 제조 방법.
제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리액의 액온이 50 ℃ 이상인, 편광자의 제조 제조 방법.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 붕산을 함유하는 수지 필름을, 절단 및/또는 타발 가공에 의해 원하는 형상으로 성형하는 공정을 포함하는, 편광자의 제조 제조 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 절단 및/또는 타발 가공을, 레이저광을 조사함으로써 실시하는, 편광자의 제조 제조 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 레이저가 CO₂ 레이저인, 편광자의 제조 제조 방법.