KR20180105581A - 편광자 보호 필름, 편광판 및 화상 표시 장치 - Google Patents

편광자 보호 필름, 편광판 및 화상 표시 장치 Download PDF

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KR20180105581A
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신타로 아즈마
마사유키 오카모토
테츠로 이케다
다이고로 나카가와
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

내굴곡성 및 편광자와의 밀착성이 모두 우수한 편광자 보호 필름을 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 편광자 보호 필름은, 아크릴계 수지와, 상기 아크릴계 수지에 분산된 보강 입자를 포함한다. 보강 입자는 편평 형상을 가지며, 그 길이/두께의 비는 7.0 이하이다.

Description

편광자 보호 필름, 편광판 및 화상 표시 장치{POLARIZER PROTECTIVE FILM, POLARIZING PLATE, AND IMAGE DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 편광자 보호 필름, 편광판 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
화상 표시 장치(예컨대, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치)에는 그 화상 형성 방식에 기인하여, 많은 경우, 표시 셀의 적어도 어느 한쪽에 편광판이 배치되어있다. 최근, 화상 표시 장치의 박형화 및 플렉시블화가 진행되어 왔으며, 이에 따라 편광판 및 그 구성 필름(예컨대, 편광자 보호 필름)의 박형화도 강하게 요구되어 왔다. 편광판 및 그 구성 필름의 박형화를 시도하면 편광판 제조 공정에 있어서의 각 필름의 반송이 곤란하게 되는 경우가 있어, 결과적으로 반송 불량 및/또는 파단에 의한 수율 저하가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 편광자 보호 필름에 고무 입자를 첨가하는 기술이 제안되고 있다(예컨대, 일본 특개 2015-210474호 공보). 그러나 이러한 편광자 보호 필름은 편광자와의 밀착성이 불충분하고, 박리가 발생한다는 문제가 있다. 또한, 편광판을 플렉시블한 화상 표시 장치에 적용할 경우에는 내굴곡성이 우수한 편광판 및 그와 같은 편광판을 실현할 수 있는 편광자 보호 필름이 요구되어 왔다.
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 본 발명의 주된 목적은 내굴곡성 및 편광자와의 밀착성이 모두 우수한 편광자 보호 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 편광자 보호 필름은 아크릴계 수지와 상기 아크릴계 수지에 분산된 보강 입자를 포함한다. 상기 보강 입자는 편평 형상을 가지며, 그 길이/두께의 비는 7.0 이하이다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서는, 상기 아크릴계 수지는 글루타르이미드 단위, 락톤 환 단위, 무수 말레인산 단위, 말레이미드 단위 및 무수 글루타르산 단위로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 가진다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서는, 상기 보강 입자의 함유량은 7중량%∼30중량% 이다.
본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서는, 상기 보강 입자의 길이/두께의 비는 2.0 이상이다.
본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서는, 상기 보강 입자 각각은 고무상 중합체로 형성된 코어와 유리상 중합체로 형성되어 상기 코어를 피복하도록 구성된 피복층을 갖는다.
본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서는 상기 코어는 20nm∼100nm의 두께를 갖고, 상기 코어가 200nm∼600nm의 대표 길이를 갖는다.
본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서는, 상기 편광자 보호 필름은 이축 연신 필름을 포함한다.
본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서는, 상기 편광자 보호 필름은 0nm∼10nm의 면내 위상차 Re(550)를 갖고, -20nm∼+10nm의 두께 방향 위상차 Rth(550)를 갖는다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 편광판이 제공된다. 상기 편광판은 편광자와, 상기 편광자의 적어도 어느 한쪽에 배치된 상기 편광자 보호 필름을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 화상 표시 장치가 제공된다. 상기 화상 표시 장치는 전술한 바와 같은 상기 편광판을 구비한다.
본 발명에 의하면, 소정의 아크릴계 수지와 최적화된 길이/두께의 비를 갖는 편평 형상의 보강 입자와 조합하여 이용함으로써, 내굴곡성 및 편광자와의 밀착성이 모두 우수한 편광자 보호 필름을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 편광자 보호 필름은 아크릴계 수지와 아크릴계 수지에 분산된 보강 입자를 포함한다. 이하, 편광자 보호 필름의 구성 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.
A. 아크릴계 수지
A-1. 아크릴계 수지의 구성
아크릴계 수지로는 임의의 적절한 아크릴계 수지가 채용될 수 있다. 아크릴계 수지는 대표적으로는 모노머 단위로 알킬(메트)아크릴레이트를 주성분으로 함유한다. 본 명세서에 있어서 "(메트)아크릴"이란 아크릴 및/또는 메타크릴을 의미한다. 아크릴계 수지의 주골격을 구성하는 알킬(메트)아크릴레이트의 예로는 각각 탄소수 1∼18 의 직쇄상 또는 분기쇄상의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 임의의 적절한 공중합 모노머가 공중합에 의해 아크릴계 수지로 도입될 수 있다. 이러한 공중합 모노머의 종류, 수, 공중합비 등은 목적에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 아크릴계 수지의 주골격의 구성 성분(단량체 단위)은 일반식(2)를 참조하면서 후술한다.
아크릴계 수지는 바람직하게는 글루타르이미드 단위, 락톤 환 단위, 무수 말레인산 단위, 말레이미드 단위 및 무수 글루타르산 단위로 이루어진 군으부터 선택되는 적어도 하나를 가진다. 락톤 환 단위를 갖는 아크릴계 수지는 예컨대 일본 특개 2008-181078호 공보에 기재되어 있으며, 당해 공보의 기재는 본 명세서에 참고로 원용된다. 글루타르이미드 단위는 바람직하게는 하기 일반식(1)로 나타내어진다:
Figure pat00001
일반식(1)에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼8의 알킬기를 나타내고, R3은 수소 원자, 탄소수 1∼18의 알킬기, 탄소수 3∼12의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타낸다. 일반식(1)에 있어서, 바람직하게는 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이고, R3은 수소 원자, 메틸기, 부틸기 또는 시클로헥실기이다. 보다 바람직하게는, R1은 메틸기이고, R2은 수소 원자이며, R3은 메틸기이다.
상기 알킬(메트)아크릴레이트는 대표적으로는 하기 일반식(2)로 나타내어진다:
Figure pat00002
일반식(2)에 있어서, R4는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R5는 수소 원자, 또는 치환되어도 되는 탄소수 1∼6의 지방족 또는 지환식 탄화수소기를 나타낸다. 치환기로는, 예컨대, 할로겐, 수산기를 들 수 있다. 알킬(메트)아크릴레이트의 구체예로서는 (메트)아크릴산 메틸, (메트)아크릴산 에틸, (메트)아크릴산 n-프로필, (메트)아크릴산 n-부틸, (메트)아크릴산 t-부틸, (메트)아크릴산 n-헥실, (메트)아크릴산 시클로헥실, (메트)아크릴산 클로로메틸, (메트)아크릴산 2-클로로 에틸, (메트)아크릴산 2-히드록시에틸, (메트)아크릴산 3-히드록시프로필, (메트)아크릴산 2,3,4,5,6-펜타히드록시헥실 및 (메트)아크릴산 2,3,4,5-테트라히드록시펜틸을 들 수 있다. 일반식(2)에 있어서, R5는 바람직하게는 수소 원자 또는 메틸기이다. 따라서, 특히 바람직한 알킬(메트)아크릴레이트는 아크릴산 메틸 또는 메타크릴산 메틸이다.
상기 아크릴계 수지는 단일 글루타르이미드 단위만을 포함하여도 되고, 또는 상기 일반식(1)에 있어서, R1, R2 및 R3이 상이한 복수의 글루타르이미드 단위를 포함하여도 된다.
상기 아크릴계 수지에 있어서의 글루타르이미드 단위의 함유량은 바람직하게는 2몰%∼50몰%, 더욱 바람직하게는 2몰%∼45몰%, 더욱 바람직하게는 2몰%∼40몰%, 특히 바람직하게는 2몰%∼35몰%, 가장 바람직하게는 3몰%∼30몰%이다. 함유량이 2몰%보다 적으면 글루타르이미드 단위에서 유래하여 발현되는 효과(예컨대, 높은 광학적 특성, 높은 기계적 강도, 편광자와의 우수한 접착력, 박형화)가 충분히 발휘되지 않을 우려가 있다. 함유량이 50몰%를 초과하면, 예컨대, 수지의 내열성, 투명성이 불충분하게 될 우려가 있다.
상기 아크릴계 수지는 단일의 알킬(메트)아크릴레이트 단위만을 포함하고 있어도 되고, 또는 상기 일반식(2)에 있어서의 R4 및 R5가 상이한 복수의 알킬(메트)아크릴레이트 단위를 포함하여도 된다.
상기 아크릴계 수지에서의 알킬(메트)아크릴레이트 단위의 함유량은 바람직하게는 50몰%∼98몰%, 더욱 바람직하게는 55몰%∼98몰%, 더욱 바람직하게는 60몰%∼98몰%, 특히 바람직하게는 65몰%∼98몰%, 가장 바람직하게는 70몰%∼97몰%이다. 함유량이 50몰%보다 적으면 알킬(메트)아크릴레이트 단위에서 유래 발현되는 효과(예컨대, 높은 내열성, 높은 투명성)가 충분히 발휘되지 않을 우려가 있다. 상기 함유량이 98몰%보다 많으면 수지가 물러져서 깨지기 쉬워져, 높은 기계적 강도가 충분히 발휘하지 못하고, 생산성이 떨어지는 우려가 있다.
상기 아크릴계 수지는 글루타르이미드 단위 및 알킬(메트)아크릴레이트 단위 이외의 단위를 포함하여도 된다.
일 실시 형태에 있어서는, 아크릴계 수지는 후술하는 분자 내 이미드화 반응에 관여하고 있지 않는 불포화 카르복실산 단위를 예컨대 0∼10중량% 함유 할 수 있다. 예를 들어, 불포화 카르복실산 단위의 함유량은 바람직하게는 0∼5중량%이며, 보다 바람직하게는 0∼1중량%이다. 함유량이 이러한 범위이면, 수지의 투명성, 체류 안정성 및 내습성을 유지할 수 있다.
일 실시 형태에 있어서는, 아크릴계 수지는 상기 이외의 공중합 가능한 비닐계 단량체 단위(다른 비닐계 단량체 단위)를 함유할 수 있다. 다른 비닐계 단량체의 예로는, 예컨대, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 알릴글리시딜에테르, 무수 말레인산, 무수 이타콘산, N-메틸말레이미드, N-에틸말레이미드, N-시클로헥실말레이미드, 아크릴산 아미노에틸, 아크릴산 프로필아미노에틸, 메타크릴산디메틸아미노에틸, 메타크릴산 에틸 아미노프로필, 메타크릴산 시클로헥실아미노에틸, N-비닐디에틸아민, N-아세틸비닐아민, 알릴아민, 메타알릴아민, N-메틸알릴아민, 2-이소프로페닐-옥사졸린, 2-비닐-옥사졸린, 2-아크로일-옥사졸린, N-페닐말레이미드, 메타크릴산 페닐아미노에틸, 스티렌, α-메틸스티렌, p-글리시딜스티렌, p-아미노스티렌, 2-스티릴-옥사졸린 을 포함한다. 이들 단량체들은 단독으로 이용하여도 되고 조합하여 이용해도 된다. 그 중에서 스티렌 또는 α-메틸스티렌 과 같은 스티렌계 단량체가 바람직하다. 다른 비닐계 단량체 단위의 함유량은 바람직하게는 0∼1중량%이고, 보다 바람직하게는 0∼0.1중량%이다. 이러한 범위이면 소망하지 않는 위상차의 발현 및 투명성의 저하를 억제할 수 있다.
상기 아크릴계 수지에 있어서의 이미드화율은 바람직하게는 2.5%∼20.0%이다. 이미드화율이 이러한 범위이면, 내열성, 투명성 및 성형 가공성이 우수한 수지가 얻어지고, 필름 성형시의 그을음의 발생이나 기계적 강도의 저하가 방지될 수 있다. 상기 아크릴계 수지에 있어서, 이미드화율은 글루타르이미드 단위와 알킬(메트)아크릴레이트 단위와의 비율로 나타내어진다. 이 비율은 예컨대, 아크릴계 수지의 NMR 스펙트럼 또는 IR 스펙트럼 으로부터 얻을 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 이미드화율은 1H-NMR BRUKER AvanceIII(400MHz)을 이용하여 수지의 1H-NMR측정으로 결정할 수 있다. 보다 구체적으로는 3.5내지 3.8ppm부근의 알킬(메트)아크릴레이트의 O-CH3 프로톤 유래의 피크 면적을 A로 하고, 3.0내지 3.3ppm 부근의 글루타르이미드 N-CH3 프로톤 유래의 피크의 면적을 B로 하여 다음 식으로 구할 수 있다.
이미드화율Im(%)={B/(A+B)}×100
상기 아크릴계 수지의 산가는 바람직하게는 0.10mmol/g∼0.50mmol/g이다. 산가가 이러한 범위이면, 내열성, 기계 물성 및 성형 가공성의 균형이 우수한 수지를 얻을 수 있다. 산가가 지나치게 작으면 소망의 산가로 조절하기 위한 변성제의 사용에 의한 비용 상승 또는 변성제의 잔존에 의한 겔상물의 발생 의 문제가 발생하는 경우가 있다. 산가가 지나치게 크면, 필름 성형시(예컨대, 용융 압출시)의 발포가 쉽게 발생하여 성형품의 생산성이 저하되는 경향이 있다. 상기 아크릴계 수지에 있어서 산가는 당해 아크릴계 수지에 있어서의 카르복실산 단위 및 카르복실산 무수물 단위의 함유량이다. 본 실시 형태에 있어서는, 산가는 예컨대, WO 2005/054311 A1 또는 일본 특개 2005-23272호 공보에 기재된 적정법(滴定法)에 의해 산출할 수 있다.
상기 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 1,000∼2,000,000, 보다 바람직하게는 5,000∼1,000,000, 더욱 바람직하게는 10,000∼500,000, 특히 바람직하게는 50,000∼500,000, 가장 바람직하게는 60,000∼150,000이다. 중량 평균 분자량은 예컨대, 겔 침투 크로마토그래피(GPC시스템, 도소사 제조)를 이용하여 폴리스티렌 환산에 의해 결정 할 수 있다. 또한, 용매로서는 테트라히드로푸란을 이용할 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 Tg(유리 전이 온도)가 바람직하게는 110℃ 이상, 보다 바람직하게는 115℃ 이상, 더욱 바람직하게는 120℃ 이상, 특히 바람직하게는 125℃ 이상, 가장 바람직하게는 130℃ 이상이다. Tg가 110℃ 이상이면 이러한 수지에서 얻어진 편광자 보호 필름을 포함하는 편광판은 내구성이 우수하게 되기 쉽다. Tg의 상한치는 바람직하게는 300℃ 이하, 보다 바람직하게는 290℃ 이하, 더욱 바람직하게는 285℃ 이하, 특히 바람직하게는 200℃ 이하, 가장 바람직하게는 160℃ 이하이다. Tg가 이러한 범위이면 성형성이 우수할 수 있다.
A-2. 아크릴계 수지의 중합
상기 아크릴계 수지는, 예컨대 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다. 이 방법은, (I)일반식(2)로 표시되는 알킬(메트)아크릴레이트 단위에 대응하는 알킬(메트)아크릴레이트 단량체와 불포화 카르복실산 단량체 및/또는 그 전구체 단량체를 공중합하여 공중합체(a)를 얻는 것; 및 (II)해당 공중합체(a)를 이미드화제로 처리하여 당해 공중합체(a) 내의 알킬(메트)아크릴레이트 단량체 단위와 불포화 카르복실산 단량체 및/또는 그 전구체 단량체 단위의 분자 내 이미드화 반응을 실시하여 일반식(1)로 표시되는 글루타르이미드 단위를 공중합체 내에 도입하는 것;을 포함한다.
불포화 카르복실산 단량체로서는, 예컨대, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, α-치환 아크릴산, α-치환 메타크릴산을 들 수 있다. 그 전구체 단량체의 예로서는, 아크릴아미드 및 메타크릴아미드 를 포함할 수 있다. 상기 단량체들은 단독으로 이용하여도 되고 조합하여 이용하여도 된다. 불포화 카르복실산 단량체는 바람직하게는 아크릴산 또는 메타크릴산이며, 전구체 단량체는 바람직하게는 아크릴아미드이다.
공중합체(a)를 이미드화제에 의해 처리하는 방법으로는 임의의 적절한 방법을 이용할 수 있다. 이들의 구체예로는 압출기를 이용하는 방법, 배치식 반응조(압력 용기)를 이용하는 방법을 포함한다. 압출기를 이용하는 방법은 압출기를 이용하여 공중합체(a)를 가열 용융하고, 상기 공중합체를 이미드화제로 처리하는 것을 포함한다. 이 경우, 압출기로는 임의의 적절한 압출기를 이용할 수 있다. 이들의 구체예로는 단축 압출기, 2축 압출기, 다축 압출기를 포함한다. 배치식 반응조(압력 용기)를 이용하는 방법에 있어서는 임의의 적절한 배치식 반응조(압력 용기)를 이용할 수 있다.
이미드화제로는 상기 일반식(1)로 표시되는 글루타르이미드 단위를 생산할 수 있는 한 임의의 적절한 화합물을 이용할 수 있다. 이미드화제의 구체예로는 메틸아민, 에틸아민, n-프로필아민, i-프로필아민, n-부틸아민, i-부틸아민, tert-부틸아민, n-헥실아민 등의 지방족 탄화수소기 함유 아민, 아닐린, 벤질아민, 톨루이딘, 트리클로로아닐린 등의 방향족 탄화 수소기 함유 아민, 시클로헥실아민 등의 지환식 탄화수소기 함유 아민을 들 수 있다. 또한, 예컨대 가열에 의해 이러한 아민을 발생하는 요소계 화합물을 이용할 수도 있다. 요소계 화합물의 예로는, 요소, 1,3-디메틸 요소, 1,3-디에틸 요소, 1,3-디프로필 요소를 포함한다. 이미드화제는 바람직하게는 메틸아민, 암모니아, 시클로헥실아민이고, 보다 바람직하게는 메틸아민이다.
이미드화에 있어서는 상기 이미드화제와 더불어 필요에 따라 폐환촉진제를 첨가하여도 된다.
이미드화에 있어서의 이미드화제의 사용량은 공중합체(a) 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.5중량부∼10중량부며, 더욱 바람직하게는 0.5중량부∼6중량부이다. 이미드화제의 사용량이 0.5중량부보다 적으면 소망의 이미드화율이 달성되지 않는 경우가 많다. 그 결과, 얻어지는 수지의 내열성이 매우 불충분하게 되어 성형 후의 그을음 등의 외관 결함을 유발하는 경우가 있다. 이미드화제의 사용량이 10중량부를 초과하면 수지 중에 이미드화제가 잔존하고 당해 이미드화제에 의해 성형 후의 그을음 등의 외관 결함이나 발포를 유발하는 경우가 있다.
본 실시 형태의 제조 방법은 필요에 따라 상기 이미드화와 더불어 에스테르화제에 의한 처리를 포함할 수 있다.
에스테르화제의 예로는, 디메틸카보네이트, 2,2-디메톡시프로판, 디메틸설폭사이드, 트리에틸오르토폴메이트, 트리메틸오르토아세테이트, 트리메틸오르토폴메이트, 디페닐카보네이트, 디메틸설페이트, 메틸톨루엔설포네이트, 메틸트리플루오로메탄설포네이트, 메틸아세테이트, 메탄올, 에탄올, 메틸이소시아네이트, p-클로로페닐이소시아네이트, 디메틸카르보디이미드, 디메틸-t-부틸실릴클로라이드, 이소프로페닐아세테이트, 디메틸우레아, 테트라메틸암모늄 하이드로옥사이드, 디메틸디에톡시실란, 테트라-N-부톡시실란, 디메틸(트리메틸실란)포스파이트, 트리메틸포스파이트, 트리메틸포스페이트, 트리크레실포스페이트, 디아조메탄, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 시클로헥센옥사이드, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 벤질글리시딜에테르를 포함한다. 이 중에서도 비용 및 반응성 등의 관점에서 디메틸카보네이트가 바람직하다.
에스테르화제의 첨가량은 아크릴계 수지의 산가가 소망하는 값이 되도록 설정될 수 있다.
A-3. 다른 수지의 병용
본 발명의 실시 형태에 있어서는 상기 아크릴계 수지와 다른 수지는 조합하여 사용하여도 된다. 즉, 다음 절차 중 어느 하나를 채택할 수 있다: 아크릴계 수지를 형성하는 모노머 성분과 다른 수지를 형성하는 단량체 성분을 공중합하여 당해 공중합체를 C항에서 후술하는 필름 형성에 제공하여도 되고; 아크릴계 수지와 다른 수지와의 블렌드를 필름 형성에 제공하여도 된다. 다른 수지로는 예컨대, 스티렌계 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에스테르, 폴리설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리아세탈, 폴리이미드, 폴리에테르이미드 등의 다른 열가소성 수지, 페놀계 수지, 멜라민계 수지, 폴리에스테르계 수지, 실리콘계 수지, 에폭시계 수지 등의 열경화성 수지를 들 수 있다. 병용하는 수지의 종류 및 배합량은 목적 및 얻어지는 필름이 소망하는 특성 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 예컨대, 스티렌계 수지(바람직하게는 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체)는 위상차 제어제로 병용될 수 있다.
아크릴계 수지와 다른 수지를 조합하여 사용하는 경우, 아크릴계 수지와 다른 수지와의 블렌드에 있어서의 아크릴계 수지의 함유량은 바람직하게는 50중량%∼100중량%, 보다 바람직하게는 60중량%∼100중량%, 더욱 바람직하게는 70중량%∼100중량%, 특히 바람직하게는 80중량%∼100중량%이다. 함유량이 50중량% 미만인 경우에는 아크릴계 수지가 본래 갖는 높은 내열성, 높은 투명성이 충분히 반영되지 않을 우려가 있다.
B. 보강 입자
상기에서 설명한 바와 같이, 보강 입자는 편평 형상을 갖는다. 또한 보강 입자의 길이/두께의 비는 7.0 이하이다. 길이/두께의 비는 바람직하게는 6.5 이하이고, 보다 바람직하게는 6.3 이하이다. 한편, 길이/두께의 비는 바람직하게는 2.0 이상이고, 보다 바람직하게는 3.5 이상이며, 더욱 바람직하게는 4.5 이상이고, 특히 바람직하게는 5.0 이상이다. 길이/두께의 비가 이러한 범위이면 입자를 배합하는 것에 기인하는 우수한 굴곡성을 유지하면서 편광자 보호 필름과 편광자와의 밀착성을 현저하게 개선할 수 있다. 본 명세서에 있어서 "길이/두께의 비"란 보강 입자의 평면시 형상의 대표 길이와 두께와의 비를 의미한다. 여기서, "대표 길이"란 평면시 형상이 원형인 경우에는 직경, 타원형의 경우에는 장경(長徑), 구형 또는 다각형의 경우에는 대각선의 길이를 말한다. 당해 비는 예컨대, 다음과 같이 구할 수 있다. 얻어진 필름 단면을 투과형 전자 현미경(예컨대, 가속 전압 80kV, RuO4 염색 초박 절편법)으로 촬영하여 얻어진 사진에 존재하는 보강 입자 중 긴 것(대표 길이에 가까운 단면으로 되어 있는 것)으로부터 30개를 추출하고, 그 두께의 평균값에 대한 입자 길이의 평균값의 비율을 계산하여 당해 비를 얻을 수 있다.
보강 입자는 대표적으로는 고무상 중합체로 형성된 코어와 유리상 중합체로 형성되어 상기 코어를 피복하는 피복층을 갖는다. 다시 말하면, 보강 입자는 소위 코어 쉘형 입자를 편평화 함으로써 얻어질 수 있다. 보강 입자는 최내층 또는 중간층으로서 유리상 중합체로 형성된 층을 한 층 이상 갖고 있어도 된다. 다만, 본 발명의 실시 형태에 있어서는, 코어 쉘형 입자를 필름의 수지 성분에 분산시키는 과정에 있어서 피복층이 당해 수지 성분과 상용하고 피복층은 시각적(현미경 등을 개재한 경우를 포함)으로 인식할 수 없는 경우가 있다.
코어를 형성하는 고무상 중합체의 Tg는 바람직하게는 20℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 -60℃∼20℃이며, 더욱 바람직하게는 -60℃∼10℃이다. 코어를 형성하는 고무상 중합체의 Tg가 20℃를 초과하면 아크릴계 수지의 기계적 강도의 향상이 충분하지 않을 우려가 있다. 피복층을 구성하는 유리상 중합체(경질 중합체)의 Tg는 바람직하게는 50℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 50℃∼140℃이며, 더욱 바람직하게는 60℃∼130℃이다. 피복층을 형성하는 유리상 중합체의 Tg가 50℃보다 낮으면 아크릴계 수지의 내열성이 저하될 우려가 있다.
보강 입자에 있어서의 코어의 함유량은 바람직하게는 30중량%∼95중량%, 보다 바람직하게는 50중량%∼90중량%이다. 코어에 있어서의 유리상 중합체층의 비율은 코어의 총량 100중량%에 대하여 0∼60중량%, 바람직하게는 0∼45중량%, 보다 바람직하게는 10중량%∼40중량%이다. 보강 입자에 있어서의 피복층의 함유량은 바람직하게는 5중량%∼70중량%, 보다 바람직하게는 10중량%∼50중량%이다.
코어의 두께는 바람직하게는 20nm∼100nm이다. 상기 코어의 대표 길이는 바람직하게는 200nm∼600nm이다. 코어의 대표 길이가 지나치게 짧은 경우에는, 얻어지는 필름의 기계적 강도의 향상이 불충분하게 되는 경우가 있다. 코어의 두께가 지나치게 두꺼운 경우 또는 코어의 대표 길이가 지나치게 긴 경우에는 얻어지는 필름과 편광자와의 밀착성이 손상될 우려가 있다.
보강 입자는 편광자 보호 필름 중에, 바람직하게는 7중량%∼30중량%, 보다 바람직하게는 8 중량%∼25중량% 함유된다. 보강 입자의 함유량이 이러한 범위이면 매우 우수한 편광자와의 밀착성 및 매우 우수한 내굴곡성을 실현할 수 있다.
보강 입자의 코어를 형성하는 고무상 중합체, 피복층을 형성하는 유리상 중합체(경질 중합체), 이들의 중합 방법 및 그 밖의 구성에 대한 자세한 내용은 코어 쉘형 입자에 대해 예컨대 일본 특허 공개 제2016-33552호 공보에 기재되어 있다. 이 공보의 기재는 본 명세서에 참고로 원용된다.
보강 입자의 형성(코어 쉘형 입자의 편평화)에 대해서는, 편광자 보호 필름의 형성과 관련하여 C항에서 후술한다.
C. 편광자 보호 필름의 형성
본 발명의 실시 형태에 따른 편광자 보호 필름은 대표적으로는 상기 아크릴계 수지(그 밖의 수지를 조합하여 사용하는 경우에는 당해 그 밖의 수지와의 블렌드) 및 코어 쉘형 입자를 포함하는 조성물을 필름 형성하는 것, 얻어진 필름을 연신하는 것을 포함하는 방법에 의해 형성될 수 있다.
코어 쉘형 입자는 상기 B항에 기재된 보강 입자의 전구체이고, 코어와 피복층을 갖는 구 형상 입자이다. 코어의 평균 입자경은 바람직하게는 70nm∼300nm이다.
필름을 형성하는 방법으로는 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 구체예로는 캐스트 도공법(예컨대, 유연법), 압출 성형법, 사출 성형법, 압축 성형법, 트랜스퍼 성형법, 블로우 성형법, 분말 성형법, FRP 성형법, 캘린더 성형법, 열 프레스법을 포함한다. 그 중, 압출 성형법 또는 캐스트 도공법이 바람직하다. 얻어지는 필름의 평활성을 높이고, 양호한 광학적 균일성을 얻을 수 있기 때문이다. 특히 바람직하게는 압출 성형법이다. 잔존 용매에 의한 문제를 고려할 필요가 없기 때문이다. 특히, T다이를 이용한 압출 성형법이 필름의 생산성 및 이후의 연신 처리의 용이성의 관점에서 바람직하다. 성형 조건은, 예를 들어, 사용되는 수지의 조성이나 종류, 얻어지는 필름이 소망하는 특성 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
연신 방법으로는 임의의 적절한 연신 방법, 연신 조건(예컨대, 연신 온도, 연신 배율, 연신 속도, 연신 방향)이 채용될 수 있다. 연신 방법의 구체예로는 자유단 연신, 고정단 연신, 자유단 수축, 고정단 수축을 포함한다. 이들은 단독으로 이용하여도 되고, 동시에 이용하여도 되며, 순차적으로 이용하여도 된다.
연신 방향은 목적에 따라 적절한 방향이 채용될 수 있다. 구체예로서는, 길이 방향, 폭 방향, 두께 방향, 경사 방향을 포함한다. 연신 방향은 한 방향이어도 되고(일축 연신), 두 방향이어도 되며(이축 연신), 세 방향 이상이어도 된다.
본 발명의 실시 형태에 있어서는, 대표적으로는 길이 방향의 일축 연신, 길이 방향 및 폭 방향의 동시 이축 연신, 길이 방향 및 폭 방향의 순차 이축 연신이 채용될 수 있다. 바람직하게는 이축 연신(동시 또는 순차)이다. 이는, 면내 위상차의 제어가 용이하고, 광학적 등방성을 실현하기 쉽기 때문이다.
이축 연신을 채용하는 경우, 연신 방식은 동시 이축 연신이어도 되고, 순차 이축 연신 이어도 된다. 동시 이축 연신은 롤 연신 공정이 없기 때문에 필름 표면에 스크레치가 나지 잘 않으며, 순차 연신에 비해 필름 외관에 우위성이 있다. 그에 반하여, 순차 이축 연신은 세로 연신과 가로 연신 공정 각각이 나누어져 있기 때문에, 필름 파단이 어렵고, 생산성에 우위성이 있다. 순차 이축 연신에서는 세로 연신 또는 가로 연신 중 어느 하나가 먼저 실시되어도 된다. 순차 이축 연신에서는 바람직하게는 세로 연신 및 가로 연신 순으로 실시된다.
연신 온도는, 예를 들어, 편광자 보호 필름이 소망하는 광학적 특성, 기계적 특성 및 두께, 사용되는 수지의 종류, 사용되는 필름의 두께, 연신 방법(일축 연신 또는 이축 연신), 연신 배율, 연신 속도 등에 따라 변화할 수 있다. 구체적으로는 연신 온도는 바람직하게는 Tg∼Tg+60℃, 더욱 바람직하게는 Tg+15℃∼Tg+60℃, 가장 바람직하게는 Tg+30℃∼Tg+60℃이다. 이러한 온도에서 연신함으로써 적절한 특성을 갖는 편광자 보호 필름을 얻을 수 있다. 구체적인 연신 온도, 예컨대 150℃∼175℃이고, 바람직하게는 155℃∼175℃이다. 연신 온도가 이러한 범위이면, 연신 배율 및 연신 속도를 적절히 조절함으로써 내굴곡성 및 편광자와의 밀착성이 모두 우수한 편광자 보호 필름을 얻을 수 있다. 또한, 여기서의 Tg는 조성물의 수지 성분의 Tg이다.
연신 배율 또한 연신 온도와 마찬가지로, 예를들어, 편광자 보호 필름이 소망하는 광학적 특성, 기계적 특성 및 두께, 사용되는 수지의 종류, 사용되는 필름의 두께, 연신 방법(일축 연신 또는 이축 연신), 연신 온도, 및 연신 속도 에 따라 변화할 수 있다. 하나의 방향의 연신 배율과 또 하나의 방향의 연신 배율과의 비는 바람직하게는 1.0∼1.5이고, 보다 바람직하게는 1.0∼1.4이며, 더욱 바람직하게는 1.0∼1.3이다. 일 실시 형태에 있어서는 상기 하나의 방향과 상기 또 하나의 방향은 직교한다. 예컨대, 두 방향 중 한쪽은 길이 방향(MD)이고, 다른 하나는 폭 방향(TD)일 수 있다. 이축 연신을 채용하는 경우의 면 배율(하나의 방향의 연신 배율과 또 하나의 방향의 연신 배율의 곱)은 바람직하게는 2.0∼6.0이고, 보다 바람직하게는 3.0∼5.5이며, 더욱 바람직하게는 3.5∼5.2이다. 연신 배율이 이러한 범위이면, 연신 온도 및 연신 속도를 적절히 조절함으로써 내굴곡성 및 편광자와의 밀착성이 모두 우수한 편광자 보호 필름을 얻을 수 있다.
연신 속도 또한 연신 온도와 마찬가지로, 예를 들어, 편광자 보호 필름이 소망하는 광학적 특성, 기계적 특성 및 두께, 사용되는 수지의 종류, 사용되는 필름의 두께, 연신 방법(일축 연신 또는 이축 연신), 연신 온도 및 연신 배율 에 따라 변화할 수 있다. 연신 속도는 바람직하게는 3%/초∼20%/초이고, 보다 바람직하게는 3%/초∼15%/초이며, 더욱 바람직하게는 3%/초∼10%/초이다. 이축 연신을 채용하는 경우, 하나의 방향의 연신 속도와 또 하나의 방향의 연신 속도는 동일하여도 되고 상이하여도 된다. 예컨대, 하나의 방향의 연신 속도와 또 하나의 방향의 연신 속도의 비는 바람직하게는 1.0∼1.3이고, 보다 바람직하게는 1.0∼1.2이며, 더욱 바람직하게는 1.0∼1.1이다. 연신 속도가 이러한 범위이면, 연신 온도 및 연신 배율을 적절히 조정함으로써, 내굴곡성 및 편광자와의 밀착성이 모두 우수한 편광자 보호 필름을 얻을 수 있다.
상기와 같은 연신에 의해 코어 쉘형 입자가 적절하게 편평화 되고, 상기 B항에 기재된 바와 같은 소망하는 구조 및 특성을 갖는 보강 입자가 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 상기와 같은 연신 온도 및 연신 속도로 연신함으로써 코어 쉘형 입자의 코어가 적절히 편평화될 것으로 추정된다. 코어는 주변과 비교하여 Tg가 낮고, 저온 연신, 고배율 연신 및/또는 빠른 연신 속도로 연신함으로써 보다 편평하고 길이/두께의 비가 커지는 것이 확인되었으며, 이로 인하여 내굴곡성이 크게 향상될 것으로 생각할 수 있다. 한편, 길이/두께의 비가 지나치게 크면(예컨대, 7.0보다 큰 경우), 편광자와의 밀착력이 저하될 수 있다. 길이/두께의 비를 최적화함으로써 내굴곡성과 접착력의 양립을 실현하고 있는 것으로 추측된다.
이상과 같이하여 편광자 보호 필름이 형성될 수 있다.
D. 편광자 보호 필름 및 그 특성
편광자 보호 필름은 바람직하게는 실질적으로 광학적으로 등방성을 가진다. 본 명세서에서 "실질적으로 광학적으로 등방성을 가진다"란, 상기 필름이 0nm∼10nm의 면내 위상차 Re(550)를 가지고, -20nm∼+10nm의 두께 방향의 위상차 Rth(550)를 가지는 것을 말한다. 면내 위상차 Re(550)은 보다 바람직하게는 0nm∼5nm이고, 더욱 바람직하게는 0nm∼3nm이며, 특히 바람직하게는 0nm∼2nm이다. 두께 방향의 위상차 Rth(550)은 보다 바람직하게는 -5nm∼+5nm이고, 더욱 바람직하게는 -3nm∼+3nm이며, 특히 바람직하게는 -2nm∼+2nm이다. 편광자 보호 필름의 Re(550) 및 Rth(550)이 이러한 범위이면 당해 편광자 보호 필름을 포함하는 편광판을 화상 표시 장치에 적용한 경우에 표시 특성에 대한 악영향을 방지할 수 있다. 또한, Re(550)은 23℃에 있어서의 파장 550nm의 광으로 측정한 필름의 면내 위상차이다. Re(550)은 식:Re(550)=(nx-ny)×d로 구할 수 있다. Rth(550)은 23℃에 있어서의 파장 550nm의 광으로 측정한 필름의 두께 방향의 위상차이다. Rth(550)은 식:Rth(550)=(nx-nz)×d로 구할 수 있다. 여기서, nx는 면 내의 굴절률이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절률이고 ny는 면 내에서 지상축과 직교하는 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절률이며, nz는 두께 방향의 굴절률이고 d는 필름의 두께(nm)이다.
편광자 보호 필름의 두께 80㎛의 380nm에서의 광선 투과율은 높을수록 바람직하다. 구체적으로는 광선 투과율은 바람직하게는 85% 이상, 보다 바람직하게는 88% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상이다. 광선 투과율이 이러한 범위이면 소망의 투명성을 확보할 수 있다. 보강 입자의 길이/두께의 비를 상기 범위처럼 최적화함으로써 우수한 내굴곡성 및 편광자와의 밀착성뿐만 아니라, 이러한 광선 투과율을 실현할 수 있다. 광선 투과율은 예컨대, ASTM-D-1003에 준한 방법으로 측정할 수 있다.
편광자 보호 필름의 헤이즈는 낮을수록 바람직하다. 구체적으로는, 헤이즈는 바람직하게는 5% 이하, 보다 바람직하게는 3% 이하, 더욱 바람직하게는 1.5% 이하, 특히 바람직하게는 1% 이하이다. 헤이즈가 5% 이하이면, 필름에 양호한 클리어감을 줄 수 있다. 또한, 화상 표시 장치의 시인측 편광판에 사용하는 경우에도 표시 내용을 양호하게 시인할 수 있다. 보강 입자의 길이/두께의 비를 상기 범위처럼 최적화함으로써 우수한 내굴곡성 및 편광자와의 밀착성뿐만 아니라 이러한 헤이즈를 실현할 수 있다.
편광자 보호 필름의 두께 80㎛의 YI은 바람직하게는 1.27 이하, 보다 바람직하게는 1.25 이하, 더욱 바람직하게는 1.23 이하, 특히 바람직하게는 1.20 이하이다. YI가 1.3를 초과하면 필름의 광학적 투명성이 불충분하게 되는 경우가 있다. 보강 입자의 길이/두께의 비를 상기 범위처럼 최적화함으로써 우수한 내굴곡성 및 편광자와의 밀착성뿐만 아니라 이러한 YI를 실현할 수 있다. 또한, YI는, 예컨대 고속 적분구식 분광 투과율 측정기(상품명 DOT-3C:무라카미 색채 기술 연구소 제조)를 이용한 측정으로 얻어지는 색의 삼자극치(X, Y, Z)로, 다음 식에 의해 결정될 수 있다.
YI=[(1.28X-1.06Z)/Y]×100
편광자 보호 필름의 두께 80㎛의 b값(헌터의 표색계에 준한 색상의 척도)은 바람직하게는 1.5 이하, 보다 바람직하게는 1.0 이하이다. b값이 1.5 이상인 경우,소망하지 않는 색감이 나오는 경우가 있다. 또한, b값은 예컨대, 편광자 보호 필름 샘플을 3cm 각으로 재단하고 고속 적분구식 분광 투과율 측정기(상품명 DOT-3C:무라카미 색채 기술 연구소 제조)를 이용하여 색상을 측정하고 당해 색상을 헌터의 표색계에 준하여 평가함으로써 얻을 수 있다.
편광자 보호 필름의 투습도는, 바람직하게는 300g/m2·24hr 이하, 보다 바람직하게는 250g/m2·24hr 이하, 더욱 바람직하게는 200g/m2·24hr 이하, 특히 바람직하게는 150g/m2·24hr 이하, 가장 바람직하게는 100g/m2·24hr 이하이다. 편광자 보호 필름의 투습도가 이러한 범위이면, 내구성 및 내습성이 우수한 편광판을 얻을 수 있다.
편광자 보호 필름의 인장 강도는 바람직하게는 10MPa 이상 100MPa 미만이고, 더욱 바람직하게는 30MPa 이상 100MPa 미만이다. 10MPa 미만의 경우에는 상기 필름이 충분한 기계적 강도를 발현할 수 없을 수 있다. 100MPa를 초과하면 상기 필름의 가공성이 불충분할 수 있다. 인장 강도는 예컨대, ASTM-D-882-61T에 준하여 측정될 수 있다.
편광자 보호 필름의 인장 신장은 바람직하게는 1.0% 이상, 보다 바람직하게는 3.0% 이상, 더욱 바람직하게는 5.0% 이상이다. 인장 신장의 상한은 예컨대 100%이다. 인장 신장이 1% 미만인 경우에는 상기 필름의 인성이 불충분하게 되는 경우가 있다. 인장 신장은 예컨대, ASTM-D-882-61T에 준하여 측정될 수 있다.
편광자 보호 필름의 인장 탄성률은 바람직하게는 0.5GPa 이상, 보다 바람직하게는 1GPa 이상, 더욱 바람직하게는 2GPa 이상이다. 인장 탄성률의 상한은, 예컨대 20GPa이다. 인장 탄성률이 0.5GPa 미만인 경우에는 상기 필름이 충분한 기계적 강도를 발현할 수 없을 수 있다. 인장 탄성률은 예컨대, ASTM-D-882-61T에 준하여 측정될 수 있다.
편광자 보호 필름은 목적에 따라 임의의 적절한 첨가제를 포함하여도 된다. 첨가제의 구체예로서는, 자외선 흡수제; 입체장애 페놀계, 인계, 유황계 등의 산화 방지제; 내광 안정제, 내후 안정제, 열 안정제 등의 안정제; 유리 섬유, 탄소 섬유 등의 보강재; 근적외선 흡수제; 트리스(디브로모프로필)포스페이트, 트리알릴포스페이트, 산화 안티몬 등의 난연제; 음이온계, 양이온계, 비이온계 계면 활성제 등의 대전 방지제; 무기 안료, 유기 안료, 염료 등의 착색제; 유기 필러 및 무기 필러; 수지 개질제; 유기 충전제나 무기 충전제; 가소제; 활제; 등 을 들 수 있다. 첨가제는 아크릴계 수지의 중합 시에 첨가되어도 되고, 필름 형성 시에 첨가되어도 된다. 첨가제의 종류, 수, 조합, 첨가량 등은 목적에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
편광자 보호 필름의 한쪽 면에는 이(易)접착층이 형성되어 있어도 된다. 상기 이접착층은 예컨대, 수계 폴리우레탄과 옥사졸린계 가교제를 포함한다.
E. 편광판
상기 A항 내지 D항에 기재된 본 발명의 편광자 보호 필름은 편광판에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 그러한 편광자 보호 필름을 이용한 편광판도 포함한다. 대표적으로는 편광판은 편광자와 상기 편광자의 적어도 어느 한쪽에 배치된 본 발명의 편광자 보호 필름을 갖는다. 본 발명의 편광자 보호 필름은 편광자의 양측에 배치되어도 되고, 편광자의 한쪽에 배치되어도 된다. 본 발명의 편광자 보호 필름이 편광자의 한쪽에 배치되는 경우, 또 다른 쪽에는 임의의 적절한 편광자 보호 필름이 배치되어도 되며, 편광자 보호 필름은 배치되지 않아도 된다.
편광자로는 임의의 적절한 편광자를 채용할 수 있다. 예컨대, 편광자를 형성하는 수지 필름은 단층의 수지 필름이어도 되고, 이층 이상의 적층체이어도 된다.
단층의 수지 필름을 포함하는 편광자의 구체예로는, 폴리비닐알코올(PVA)계 필름, 부분 포멀화 PVA계 필름, 에틸렌·비닐아세테이트 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질에 의한 염색 처리 및 연신 처리가 된 것, PVA의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 포함한다. 바람직하게는 상기 편광자의 광학 특성이 우수하므로, PVA계 필름을 요오드로 염색하여 일축 연신하여 얻어진 편광자가 이용된다.
상기 요오드에 의한 염색은 예컨대, PVA계 필름을 요오드 수용액에 침지함으로써 실시된다. 상기 일축 연신의 연신 배율은 바람직하게는 3∼7배이다. 연신은 염색 처리 후에 실시하여도 되고, 또는 염색하면서 실시하여도 된다. 또한 연신한 후 염색하여도 된다. 필요에 따라 PVA계 필름에 팽윤 처리, 가교 처리, 세정 처리, 건조 처리 등이 실시된다. 예컨대, 염색 전에 PVA계 필름을 물에 침지하여 수세함으로써 PVA계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세척할 수 있다. 더불어, PVA계 필름을 팽윤시켜 염색 얼룩 등을 방지할 수 있다.
적층체를 이용하여 얻어지는 편광자의 구체예로는 수지 기재와 당해 수지 기재에 적층된 PVA계 수지층(PVA계 수지 필름)과의 적층체, 또는 수지 기재와 당해 수지 기재에 도포 형성된 PVA계 수지층과의 적층체를 이용하여 얻어지는 편광자를 들 수 있다. 수지 기재와 당해 수지 기재에 도포 형성된 PVA계 수지층과의 적층체를 이용하여 얻어지는 편광자는, 예컨대, PVA계 수지 용액을 수지 기재에 도포하고, 건조시켜 수지 기재 상에 PVA계 수지층을 형성하여 수지 기재와 PVA계 수지층과의 적층체를 얻는 것; 당해 적층체를 연신 및 염색하여 PVA계 수지층을 편광자로 하는 것;에 의해 제조될 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 연신은 대표적으로는 적층체를 붕산 수용액 중에 침지시켜 연신하는 것을 포함한다. 또한 연신은 필요에 따라 붕산 수용액 중에서의 연신 전에 적층체를 고온(예컨대, 95℃ 이상)에서 공중 연신하는 것을 더 포함할 수 있다. 얻어진 수지 기재 및 편광자의 적층체는 그대로 이용해도 된다(즉, 상기 수지 기재를 편광자의 보호층으로 하여도 되고). 대신에, 수지 기재/편광자의 적층체로부터 수지 기재를 박리하여 당해 박리면에 목적에 따른 임의의 적절한 보호층을 적층하여 이용하여도 된다. 이러한 편광자의 제조 방법의 상세는, 예컨대 일본 특개 2012-73580호 공보에 기재되어 있다. 당해 공보는 그 전체의 기재가 본 명세서에 참고로 원용된다.
편광자의 두께는 예컨대 1㎛∼80㎛이다. 일 실시 형태에 있어서는, 편광자의 두께는 바람직하게는 1㎛∼20㎛이고, 더욱 바람직하게는 3㎛∼15㎛이다.
F. 화상 표시 장치
상기 E항에 기재된 편광판은 화상 표시 장치에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 편광판을 이용한 화상 표시 장치도 포함한다. 화상 표시 장치의 대표예로는 액정 표시 장치, 유기 전계 발광(EL) 표시 장치를 포함한다. 화상 표시 장치는 업계에서 주지의 구성이 채용되기 때문에 자세한 설명은 생략한다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 각 특성의 측정 방법은 다음과 같다. 또한 별도로 명시하지 않는 한 실시예에 있어서 "부" 및 "%"는 중량 기준이다.
(1) 보강 입자의 길이/두께의 비
실시예 및 비교예에서 얻어진 편광자 보호 필름의 단면을 투과형 전자 현미경(예컨대, 가속 전압 80kV, RuO4 염색 초박 절편법)으로 촬영하고, 얻어진 사진에 존재하는 보강 입자 중 긴 것부터 순서대로 30개를 추출하였다. 추출한 30개에 대하여 길이의 평균값과 두께의 평균값을 각각 산출하고, 길이 평균 대 두께의 평균값을 구하였다.
(2) 내굴곡 시험
실시예 및 비교예에서 얻어진 편광자 보호 필름을 폭 15mm×길이 120mm로 절단하고 측정 시료로 하였다. MIT 시험기를 이용하여 하중 200g, 진동 각도 135°, 진동 속도 175회/분의 조건으로 측정 시료가 파단까지의 횟수를 측정하였다.
(3) 편광자와의 밀착력
실시예 및 비교예에서 얻어진 편광판에 대해 필 시험을 실시하여 편광자 보호 필름과 편광자와의 밀착력을 평가하였다. 구체적으로, 평가는 다음과 같이 실행되었다. 편광판을 편광자의 흡수축 방향으로 200mm, 흡수축으로 직교하는 방향으로 15mm의 크기로 절취하였다. 보호 필름과 편광자 사이에 커터 나이프로 칼집을 넣고, 이것을 유리판에 첩합하였다. 텐실론에 의해 90도 방향으로 보호 필름과 편광자를 박리 속도 300mm/min으로 박리하고 초기 박리 강도 (N/15mm)를 측정하였다.
<실시예 1>
(편광자 보호 필름의 제조)
MS수지(MS-200;메틸 메타크릴레이트/스티렌(몰비)=80/20의 공중합체, 신닛테츠 화학(주) 제조)를 모노메틸아민으로 이미드화(이미드화율:5%)하였다. 얻어진 이미드화 MS 수지는 일반식(1)로 표시되는 글루타르이미드 단위(R1 및 R3은 각각 메틸기, R2는 수소 원자이다), 일반식(2)로 표시되는 (메트)아크릴산 에스테르 단위(R4 및 R5는 각각 메틸기이다) 및 스티렌 단위를 갖고 있었다. 또한, 상기 이미드화는 구경(口徑) 15mm의 맞물림형 동 방향 회전식 이축 압출기를 이용하였다. 압출기의 각 온도 조절 존의 설정 온도를 230℃, 스크류 회전 수 150rpm으로 하였다. MS 수지를 2.0kg/hr로 공급하고, 모노메틸아민의 공급량은 MS 수지 100중량부에 대하여 2중량부로 하였다. 호퍼에서 MS수지를 투입하고, 니딩 블록에 의해 수지를 용융 및 충전시킨 후, 노즐에서 모노메틸아민을 주입하였다. 반응 존의 말단에는 시일링을 넣어 수지를 충전시켰다. 반응 후의 부생성물 및 과잉의 메틸아민을, 벤트구의 압력을 -0.08MPa로 감압하여 탈휘하였다. 압출기 출구에 설치된 다이스로부터 스트랜드로서 나온 수지는 수조에서 냉각한 후, 펠리타이저로 펠렛화하였다. 얻어진 이미드화 MS 수지의 이미드화율은 5.0%, 산가는 0.5mmol/g이었다. Tg는 120℃이었다.
상기에서 얻어진 이미드화 MS 수지 90중량부와 코어 쉘형 입자(카네카사 제조, 상품명 "카네에이스 M-210") 10중량부를 단축 압출기에 투입하고 260℃에서 용융 압출하여, 두께 120㎛의 필름을 얻었다. 얻어진 압출 필름을 연신 온도 160℃에서 길이 방향 및 폭 방향으로 각각 2배에 동시 이축 연신하였다. 연신 속도는 길이 방향 및 폭 방향 모두 10%/초이었다. 이 연신에 의해 코어 쉘형 입자가 편평하게 되어 강화 입자가 형성되었다. 보강 입자의 길이/두께의 비는 6.3이었다. 이렇게 하여 편광자 보호 필름을 제작하였다. 얻어진 편광자 보호 필름의 두께는 40㎛, 면내 위상차 Re(550)은 2nm, 두께 방향 위상차Rth(550)은 2nm이었다. 얻어진 편광자 보호 필름을 상기 (2)의 평가를 받게 하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(편광판의 제조)
1. 편광자의 제조
두께 30㎛의 폴리비닐알코올(PVA)계 수지 필름(쿠라레사 제조, 제품명"PE3000")의 장척 롤을 롤 연신기로 길이 방향으로 5.9배가 되도록 길이 방향으로 일축 연신하면서 동시에 팽윤, 염색, 가교, 세정 처리를 실시하고, 마지막으로 건조 처리를 실시함으로써 두께 12㎛의 편광자를 제조하였다.
구체적으로는 팽윤 처리는 20℃의 순수(純水)로 처리하면서 2.2배로 연신하였다. 이어서, 염색 처리는 얻어지는 편광자의 단체 투과율이 45.0%가 되도록 요오드 농도가 조정된 요오드와 요오드화 칼륨의 중량비가 1:7인 30℃의 수용액 중에서 처리하면서 1.4배로 연신하였다. 또한, 가교 처리는 2단계째의 가교 처리를 채용하였다. 1단계째의 가교 처리는 40℃의 붕산과 요오드화 칼륨을 용해한 수용액에서 처리하면서 1.2배로 연신하였다. 1단계째의 가교 처리의 수용액의 붕산 함유량은 5.0중량%이고, 요오드화 칼륨 함유량은 3.0중량%로 하였다. 2단계째의 가교 처리는 65℃의 붕산과 요오드화 칼륨을 용해한 수용액에서 처리하면서 1.6배로 연신하였다. 2단계째의 가교 처리의 수용액의 붕산 함유량은 4.3중량%이고, 요오드화 칼륨 함유량은 5.0중량%로 하였다. 또한, 세정 처리는 20℃의 요오드화 칼륨 수용액으로 처리하였다. 세정 처리의 수용액의 요오드화 칼륨 함유량은 2.6 중량%로 하였다. 마지막으로, 건조 처리는 70℃에서 5분간 건조시켜 편광자를 얻었다.
2. 편광판의 제조
상기에서 얻어진 편광자 보호 필름의 한쪽 면에 수계 폴리우레탄 및 옥사졸린계 가교제를 포함하는 이접착층(두께 350nm)을 형성하였다. 상기 편광자의 편측에, 폴리비닐알코올계 접착제를 개재하여 편광자 보호 필름의 이접착층을 첩합하여 편광판을 얻었다. 얻어진 편광판을 상기 (3)의 평가를 받게 하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
<실시예 2>
코어 쉘형 입자의 배합량을 15중량부로 한 것, 및 연신 조건을 조정하여 보강 입자의 길이/두께의 비를 5.4로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 편광자 보호 필름 및 편광판을 제조하였다. 상기 편광자 보호 필름 및 편광판을 실시예 1과 동일한 평가를 받게 하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
<실시예 3>
코어 쉘형 입자의 배합량을 25중량부로 한 것, 및 연신 조건을 조정하여 보강 입자의 길이/두께의 비를 5.0으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 편광자 보호 필름 및 편광판을 제조하였다. 상기 편광자 보호 필름 및 편광판을 실시예 1과 동일한 평가를 받게 하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
<비교예 1>
코어 쉘형 입자의 배합량을 5중량부로 한 것, 및 연신 조건을 조정하여 보강 입자의 길이/두께의 비를 5.2로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 편광자 보호 필름 및 편광판을 제조하였다. 상기 편광자 보호 필름 및 편광판을 실시예 1과 동일한 평가를 받게 하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
<비교예 2>
연신 조건을 조정하여 보강 입자의 길이/두께의 비를 8.4로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 편광자 보호 필름 및 편광판을 제조하였다. 상기 편광자 보호 필름 및 편광판을 실시예 1과 동일한 평가를 받게 하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
<비교예 3>
연신 조건을 조정하여 보강 입자의 길이/두께의 비를 8.2로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 하여 편광자 보호 필름 및 편광판을 제조하였다. 상기 편광자 보호 필름 및 편광판을 실시예 1과 동일한 평가를 받게 하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
<비교예 4>
연신 조건을 조정하여 보강 입자의 길이/두께의 비를 8.8로 한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 하여 편광자 보호 필름 및 편광판을 제조하였다. 상기 편광자 보호 필름 및 편광판을 실시예 1과 동일한 평가를 받게 하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
보강 입자
배합량(부)		 보강 입자 길이대
두께의 비		 내굴곡성
(파단까지의 굽힘 회수)		 편광자와의 밀착성
(초기 박리 강도)
실시예 1 10 6.3 586 1.8
실시예 2 15 5.4 707 1.7
실시예 3 25 5.0 1,019 1.1
비교예 1 5 5.2 181 1.9
비교예 2 10 8.4 738 0.9
비교예 3 15 8.2 884 0.9
비교예 4 25 8.8 1,418 0.5
<평가>
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예의 편광자 보호 필름은 내굴곡성 및 편광자와의 밀착성이 균형이 잘 잡혀있어 우수하다. 보강 입자의 길이/두께의 비가 본 발명의 범위로부터 벗어나면 편광자와의 밀착성이 현저하게 저하한다. 또한 보강 입자의 함유량을 조절함으로써 내굴곡성이 현저하게 개선되는 것을 알 수 있다.
다른 많은 변경 사항들은 발명의 범위와 정신에서 벗어나지 않고 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하고 쉽게 적용될 것이다. 따라서, 본 발명의 청구범위는 발명의 상세한 설명에 의하여 제한되는 것이 아니라 다소 폭 넓게 해석되어야 한다.
본 발명의 편광자 보호 필름은 편광판에 바람직하게 이용된다. 본 발명의 편광판은 화상 표시 장치에 바람직하게 이용된다. 본 발명의 화상 표시 장치는 휴대 정보 단말기(PDA), 스마트폰, 휴대전화, 시계, 디지털 카메라, 휴대용 게임기 등의 휴대 기기;컴퓨터 모니터, 노트북, 복사기 등의 OA 기기;비디오 카메라, 텔레비전, 전자레인지 등의 가전 기기;백 모니터, 카 내비게이션 시스템용 모니터, 카 오디오 등의 자동차 기기;디지털 간판, 상업 매장용 정보용 모니터 등의 전시 장비;감시용 모니터 등의 보안 장비;간호용 모니터, 의료용 모니터 등의 간호·의료 기기;등의 각종 용도로 사용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 아크릴계 수지와, 상기 아크릴계 수지에 분산된 보강 입자를 포함하고,
    상기 보강 입자가 편평 형상을 가지며, 그 길이/두께의 비가 7.0 이하인 편광자 보호 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 수지가 글루타르이미드 단위, 락톤 환 단위, 무수 말레인산 단위, 말레이미드 단위 및 무수 글루타르산 단위로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 갖는 편광자 보호 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보강 입자의 함유량이 7중량%∼30중량%인 편광자 보호 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강 입자의 길이/두께의 비가 2.0 이상인 편광자 보호 필름.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강 입자 각각이 고무상 중합체로 형성된 코어와 유리상 중합체로 형성되어 상기 코어를 피복하도록 구성된 피복층을 갖는 편광자 보호 필름.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코어가 20nm∼100nm의 두께를 가지고, 상기 코어가 200nm∼600nm의 대표 길이를 갖는 편광자 보호 필름.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    이축 연신 필름을 포함하는 편광자 보호 필름.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    0nm∼10nm의 면내 위상차 Re(550)를 갖고, -20nm∼+10nm의 두께 방향의 위상차 Rth(550)를 갖는 편광자 보호 필름.
  9. 편광자와, 상기 편광자의 적어도 어느 한쪽에 배치된 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 편광자 보호 필름을 포함하는 편광판.
  10. 제9항의 편광판을 포함하는 화상 표시 장치.
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