KR20210134319A - 편광자 보호용 수지 조성물 및 해당 조성물로부터 형성된 보호층을 구비하는 편광판 - Google Patents

편광자 보호용 수지 조성물 및 해당 조성물로부터 형성된 보호층을 구비하는 편광판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광자와의 밀착성이 우수하고, 단부로부터의 색빠짐 등의 문제를 방지할 수 있는 편광자 보호용 수지 조성물, 및, 상기 수지 조성물을 포함하는 보호층을 구비하는 편광판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 편광자 보호용 수지 조성물은, 50중량부를 초과하는 아크릴계 단량체와, 0중량부를 초과하고 50중량부 미만인 식 (1)로 나타내는 공중합 단량체를 중합함으로써 얻어지는 중합체를 포함하고, 상기 중합체의 유리 전이 온도가 50℃ 이상이다:
Figure pct00012

식 중, X는 비닐기, (메트)아크릴기, 스티릴기, (메트)아크릴아미드기, 비닐에테르기, 에폭시기, 옥세탄기, 히드록실기, 아미노기, 알데히드기, 및 카르복실기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 반응성기를 포함하는 관능기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환기를 가질 수 있는 지방족 탄화수소기, 치환기를 가질 수 있는 아릴기, 또는 치환기를 가질 수 있는 헤테로환기를 나타내며, R1 및 R2는 서로 연결하여 환을 형성할 수 있다.

Description

편광자 보호용 수지 조성물 및 해당 조성물로부터 형성된 보호층을 구비하는 편광판
본 발명은, 편광자 보호용 수지 조성물 및 해당 조성물로부터 형성된 보호층을 구비하는 편광판에 관한 것이다.
편광자는, 대표적으로는 폴리비닐알코올(PVA)계 수지 필름을 요오드 등의 이색성(二色性) 물질로 염색함으로써 제조된다(예컨대, 특허문헌 1 및 2). 편광자는, 습열 환경 하에서는 흡습에 의해 요오드 착체가 파괴되고, 요오드가 용출함으로써 편광도가 저하하여 투과율이 상승하는(색빠짐하는) 것이 알려져 있다. 수분은 편광판의 단부로부터 침입하기 때문에, 편광자의 단부에서 색빠짐이 현저해지는 경향이 있다.
편광자는, 대표적으로는 편광자와 해당 편광자의 양측에 구비된 보호층을 포함하는 편광판으로서 이용된다. 근래, 박형화의 요구로부터 편광자 및 보호층의 박형화, 및 해당 편광자의 편측에만 보호층을 구비한 편광판이 제안되고 있다. 이와 같은 구성에서는 단부로부터의 수분의 흡수가 보다 빨라져, 단부의 색빠짐이 보다 현저해질 수 있다. 또한, 보호층의 두께가 얇은 경우, 내구성이 저하하여 편광자를 적절하게 보호할 수 없게 되는 경우가 있다.
일본 특허공보 제5048120호 일본 공개특허공보 제2013-156391호
본 발명은, 상기 종래의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그의 주된 목적은, 편광자와의 밀착성이 우수하고, 단부로부터의 색빠짐 등의 문제를 방지할 수 있는 편광자 보호용 수지 조성물, 및 해당 수지 조성물로부터 형성된 보호층을 구비하는 편광판을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 편광자 보호용 수지 조성물은, 50중량부를 초과하는 아크릴계 단량체와, 0중량부를 초과하고 50중량부 미만인 식 (1)로 나타내는 공중합 단량체를 중합함으로써 얻어지는 중합체를 포함하고, 해당 중합체의 유리 전이 온도가 50℃ 이상이다:
Figure pct00001
식 중, X는 비닐기, (메트)아크릴기, 스티릴기, (메트)아크릴아미드기, 비닐에테르기, 에폭시기, 옥세탄기, 히드록실기, 아미노기, 알데히드기, 및 카르복실기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 반응성기를 포함하는 관능기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환기를 가질 수 있는 지방족 탄화수소기, 치환기를 가질 수 있는 아릴기, 또는 치환기를 가질 수 있는 헤테로환기를 나타내며, R1 및 R2는 서로 연결하여 환을 형성할 수 있다.
하나의 실시형태에서는, 상기 중합체의 중량 평균 분자량은 10,000 이상이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 반응성기는 (메트)아크릴기 및 (메트)아크릴 아미드기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다.
본 발명의 다른 국면에서는, 편광판이 제공된다. 이 편광판은, 편광자와, 해당 편광자의 적어도 한쪽 면에, 상기 편광자 보호용 수지 조성물로부터 형성된 보호층을 구비한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 보호층의 두께는 0.1㎛∼8㎛이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 편광자의 요오드 함유량은 2중량%∼25중량%이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 편광자의 두께는 8㎛ 이하이다.
본 발명에 의하면, 편광자와의 밀착성이 우수하고, 단부로부터의 색빠짐 등의 문제를 방지할 수 있는 편광자 보호용 수지 조성물, 및 해당 수지 조성물로부터 형성된 보호층을 구비하는 편광판이 제공된다. 구체적으로는, 본 발명의 편광자 보호용 수지 조성물은, 50중량부를 초과하는 아크릴계 단량체와, 0중량부를 초과하고 50중량부 미만인 식 (1)로 나타내는 공중합 단량체를 중합함으로써 얻어지는 중합체를 포함하고, 해당 중합체의 유리 전이 온도는 50℃ 이상이다:
Figure pct00002
식 중, X는 비닐기, (메트)아크릴기, 스티릴기, (메트)아크릴아미드기, 비닐에테르기, 에폭시기, 옥세탄기, 히드록실기, 아미노기, 알데히드기, 및 카르복실기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 반응성기를 포함하는 관능기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환기를 가질 수 있는 지방족 탄화수소기, 치환기를 가질 수 있는 아릴기, 또는 치환기를 가질 수 있는 헤테로환기를 나타내며, R1 및 R2는 서로 연결하여 환을 형성할 수 있다.
본 발명의 편광자 보호용 수지 조성물로부터 형성된 층(보호층)은, 편광자와 충분히 밀착하여, 들뜸, 벗겨짐 등의 외관 불량의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 단부로부터의 수분의 침입을 방지하여, 편광자의 단부로부터의 색빠짐을 방지할 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물로부터 형성된 보호층은 우수한 내크랙성을 갖는다. 따라서, 보호층의 두께가 얇은 경우이어도 편광자를 적절하게 보호할 수 있다. 또한, 상기 보호층은 점착제층과의 투묘력도 우수하기 때문에, 예컨대 화상 표시 장치의 다른 구성 부재와의 적층 상태를 양호하게 유지할 수 있다.
　도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광판의 개략 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태로는 한정되지 않는다.
A. 편광자 보호용 수지 조성물
본 발명의 편광자 보호용 수지 조성물은, 50중량부를 초과하는 아크릴계 단량체와, 0중량부를 초과하고 50중량부 미만인 식 (1)로 나타내는 공중합 단량체를 중합함으로써 얻어지는 중합체를 포함하고, 해당 중합체의 유리 전이 온도가 50℃ 이상이다:
Figure pct00003
식 중, X는 비닐기, (메트)아크릴기, 스티릴기, (메트)아크릴아미드기, 비닐에테르기, 에폭시기, 옥세탄기, 히드록실기, 아미노기, 알데히드기, 및, 카르복실기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 반응성기를 포함하는 관능기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기를 가질 수 있는 지방족 탄화수소기, 치환기를 가질 수 있는 아릴기, 또는 치환기를 가질 수 있는 헤테로환기를 나타내며, R1 및 R2는 서로 연결하여 환을 형성할 수 있다.
본 발명의 편광자 보호용 수지 조성물을 이용하여 형성된 층(대표적으로는, 보호층)은, 편광자와의 밀착성이 우수하여, 두께가 얇은 보호층을 형성한 경우이어도, 보호층의 들뜸, 벗겨짐 등의 외관 불량을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 편광자 보호용 수지 조성물을 이용하여 형성된 층은, 편광자의 단부로부터의 색빠짐을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 편광자 보호용 수지 조성물을 이용하여 형성된 보호층은 내크랙성도 우수하다. 따라서, 두께가 얇은 경우이어도 편광자를 적절하게 보호할 수 있다.
A-1. 중합체
상기 중합체는, 50중량부를 초과하는 아크릴계 단량체와, 0중량부를 초과하고 50중량부 미만인 식 (1)로 나타내는 공중합 단량체를 중합함으로써 얻을 수 있다:
Figure pct00004
식 중, X는 비닐기, (메트)아크릴기, 스티릴기, (메트)아크릴아미드기, 비닐에테르기, 에폭시기, 옥세탄기, 히드록실기, 아미노기, 알데히드기, 및, 카르복실기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 반응성기를 포함하는 관능기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기를 가질 수 있는 지방족 탄화수소기, 치환기를 가질 수 있는 아릴기, 또는 치환기를 가질 수 있는 헤테로환기를 나타내며, R1 및 R2는 서로 연결하여 환을 형성할 수 있다.
이 중합체는, 대표적으로는 하기 식으로 나타내는 구조를 갖는다. 식 (1)로 나타내는 공중합 단량체와 아크릴계 단량체 성분을 중합함으로써, 중합체가 측쇄에 붕소를 포함하는 치환기(예컨대, 하기 식 중 k의 반복 단위)를 포함한다. 이에 따라, 편광자와, 편광자 보호용 수지 조성물을 이용하여 형성되는 층(보호층)과의 밀착성이 향상할 수 있다. 이 붕소를 포함하는 치환기는, 중합체에 연속하여 포함되어 있어도 되고, 랜덤하게 포함되어 있어도 된다.
Figure pct00005
식 중, R4는 임의의 관능기를 나타내고, j 및 k는 1 이상의 정수를 나타낸다.
상기 중합체의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 10,000 이상이고, 보다 바람직하게는 20,000 이상이며, 더욱 바람직하게는 35,000 이상이고, 특히 바람직하게는 50,000 이상이다. 또한, 상기 중합체의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 250,000 이하이고, 보다 바람직하게는 200,000 이하이며, 더욱 바람직하게는 150,000 이하이다. 중합체의 중량 평균 분자량이 상기 범위임으로써, 편광자 보호용 수지 조성물을 이용하여 형성되는 층(보호층)의 내크랙성이 향상할 수 있다. 중량 평균 분자량은, 예컨대, GPC(용매: 디메틸포름아미드(DMF))에 의해 측정할 수 있다.
중합체의 유리 전이 온도는 50℃ 이상이고, 바람직하게는 60℃ 이상이며, 보다 바람직하게는 80℃ 이상이다. 또한, 중합체의 유리 전이 온도는, 바람직하게는 300℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 200℃ 이하이며, 더욱 바람직하게는 120℃ 이하이다. 유리 전이 온도가 상기 범위임으로써, 편광자 보호용 수지 조성물을 이용하여 형성되는 층(보호층)의 내크랙성이 향상할 수 있다.
상기 중합체는, 50중량부를 초과하는 아크릴계 단량체와, 0중량부를 초과하고 50중량부 미만인 식 (1)로 나타내는 공중합 단량체와, 중합 개시제와, 임의의 다른 단량체를 포함하는 단량체 조성물을, 임의의 적절한 중합 방법에 의해 중합함으로써 얻을 수 있다. 중합 방법으로서는, 바람직하게는 용액 중합이 이용된다. 용액 중합에 의해, 상기 중합체를 중합함으로써, 보다 고분자량의 중합체를 얻을 수 있다.
A-1-1. 아크릴계 단량체
아크릴계 단량체로서는 임의의 적절한 아크릴계 단량체를 이용할 수 있다. 예컨대, 직쇄 또는 분기 구조를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르계 단량체, 및 환상 구조를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르계 단량체를 들 수 있다. 본 명세서에서, (메트)아크릴이란, 아크릴 및/또는 메타크릴을 말한다.
직쇄 또는 분기 구조를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르계 단량체로서는, 예컨대, (메트)아크릴산 메틸, (메트)아크릴산 에틸, (메트)아크릴산 n-프로필, (메트)아크릴산 이소프로필, (메트)아크릴산 n-부틸, (메트)아크릴산 이소부틸, (메트)아크릴산 t-부틸, (메트)아크릴산 메틸 2-에틸헥실, (메트)아크릴산 2-히드록시에틸 등을 들 수 있다. 바람직하게는, (메트)아크릴산 메틸이 이용된다. (메트)아크릴산 에스테르계 단량체는, 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다.
환상 구조를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르계 단량체로서는, 예컨대, (메트)아크릴산 시클로헥실, (메트)아크릴산 벤질, (메트)아크릴산 이소보르닐, (메트)아크릴산 1-아다만틸, (메트)아크릴산 디시클로펜테닐, (메트)아크릴산 디시클로펜테닐옥시에틸, (메트)아크릴산 디시클로펜타닐, 비페닐 (메트)아크릴레이트, o-비페닐옥시에틸 (메트)아크릴레이트, o-비페닐옥시에톡시에틸 (메트)아크릴레이트, m-비페닐옥시에틸아크릴레이트, p-비페닐옥시에틸 (메트)아크릴레이트, o-비페닐옥시-2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, p-비페닐옥시-2-히드록시프로필 (메트)아크릴 레이트, m-비페닐옥시-2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, N-(메트)아크릴로일 옥시에틸-o-비페닐=카바메이트, N-(메트)아크릴로일옥시에틸-p-비페닐=카바메이트, N-(메트)아크릴로일옥시에틸-m-비페닐=카바메이트, o-페닐페놀글리시딜에테르아크릴레이트 등의 비페닐기 함유 모노머, 터페닐 (메트)아크릴레이트, o-터페닐옥시에틸 (메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 바람직하게는, (메트)아크릴산 1-아다만틸, (메트)아크릴산 디시클로펜타닐이 이용된다. 이들 단량체를 이용함으로써, 유리 전이 온도가 높은 중합체를 얻을 수 있다. 이들 단량체는 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다.
또한, 상기 (메트)아크릴산 에스테르계 단량체 대신에, (메트)아크릴로일기를 포함하는 실세스퀴옥산 화합물을 이용하여도 된다. 실세스퀴옥산 화합물을 이용함으로써, 유리 전이 온도가 높은 아크릴계 중합체를 얻을 수 있다. 실세스퀴옥산 화합물은, 다양한 골격 구조, 예컨대, 바구니형 구조, 사다리형 구조, 랜덤 구조 등의 골격을 갖는 것이 알려져 있다. 실세스퀴옥산 화합물은, 이들 구조를 1종만을 갖는 것이어도 되고, 2종 이상을 갖는 것이어도 된다. 실세스퀴옥산 화합물은 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다.
(메트)아크릴로일기를 함유하는 실세스퀴옥산 화합물로서, 예컨대 토아고세이 주식회사 SQ 시리즈의 MAC 그레이드, 및 AC 그레이드를 이용할 수 있다. MAC 그레이드는 메타크릴로일기를 함유하는 실세스퀴옥산 화합물이고, 구체적으로는, 예컨대 MAC-SQ TM-100, MAC-SQ SI-20, MAC-SQ HDM 등을 들 수 있다. AC 그레이드는 아크릴로일기를 함유하는 실세스퀴옥산 화합물이고, 구체적으로는, 예컨대 AC-SQ TA-100, AC-SQ SI-20 등을 들 수 있다.
아크릴계 단량체는 50중량부를 초과하여 이용된다. 아크릴계 단량체는 후술하는 공중합 단량체와의 합계가 100중량부가 되도록 이용된다.
A-1-2. 공중합 단량체
공중합 단량체로서는, 식 (1)로 나타내는 공중합 단량체가 이용된다. 이와 같은 공중합 단량체를 이용함으로써, 얻어지는 중합체의 측쇄에 붕소를 포함하는 치환기가 도입된다. 따라서, 대표적으로는 PVA계 수지로 구성되는 편광자와, 편광자 보호용 수지 조성물을 이용하여 형성되는 층(보호층)과의 밀착성이 향상할 수 있다. 또한, 편광자 보호용 수지 조성물을 이용하여 형성되는 층 자체의 내수성도 향상하여, 편광자의 단부로부터의 색빠짐을 방지할 수 있다. 공중합 단량체는 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다.
Figure pct00006
식 중, X는 비닐기, (메트)아크릴기, 스티릴기, (메트)아크릴아미드기, 비닐에테르기, 에폭시기, 옥세탄기, 히드록실기, 아미노기, 알데히드기, 및, 카르복실기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 반응성기를 포함하는 관능기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환기를 가질 수 있는 지방족 탄화수소기, 치환기를 가질 수 있는 아릴기, 또는 치환기를 가질 수 있는 헤테로환기를 나타내며, R1 및 R2는 서로 연결하여 환을 형성할 수 있다.
상기 지방족 탄화수소기로서는, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 1∼20의 직쇄 또는 분기의 알킬기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3∼20의 환상 알킬기, 탄소수 2∼20의 알케닐기를 들 수 있다. 상기 아릴기로서는, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6∼20의 페닐기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 10∼20의 나프틸기 등을 들 수 있다. 헤테로환기로서는, 치환기를 가질 수 있는 적어도 1개의 헤테로 원자를 포함하는 5원환기 또는 6원환기를 들 수 있다. 또한, R1 및 R2는 서로 연결하여 환을 형성할 수 있다. R1 및 R2는, 바람직하게는 수소 원자, 또는, 탄소수 1∼3의 직쇄 또는 분기의 알킬기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자이다.
상기 X로 나타내는 관능기가 포함하는 반응성기는, 비닐기, (메트)아크릴기, 스티릴기, (메트)아크릴아미드기, 비닐에테르기, 에폭시기, 옥세탄기, 히드록실기, 아미노기, 알데히드기, 및, 카르복실기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다. 바람직하게는, 반응성기는 (메트)아크릴기 및/또는 (메트)아크릴아미드기이다. 이들 반응성기를 포함함으로써, 편광자와 편광자 보호용 수지 조성물을 이용하여 형성되는 층(보호층)과의 밀착성이 향상할 수 있다.
하나의 실시형태에서는, 상기 X로 나타내는 관능기는, 하기 식으로 나타내는 관능기인 것이 바람직하다.
Figure pct00007
식 중, Z는 비닐기, (메트)아크릴기, 스티릴기, (메트)아크릴아미드기, 비닐에테르기, 에폭시기, 옥세탄기, 히드록실기, 아미노기, 알데히드기, 및 카르복실기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 반응성기를 포함하는 관능기 를 나타내고, Y는 페닐렌기 또는 알킬렌기를 나타낸다.
또한, 일반식 (1)로 나타내는 공중합 단량체로서는, 구체적으로는 이하의 화합물을 이용할 수 있다.
Figure pct00008
Figure pct00009
식 (1)로 나타내는 공중합 단량체는, 0중량부를 초과하고 50중량부 미만인 함유량으로 이용된다. 바람직하게는 0.01중량부 이상 50중량부 미만이고, 보다 바람직하게는 0.05중량부∼20중량부이며, 더욱 바람직하게는 0.1중량부∼10중량부이고, 특히 바람직하게는 0. 5중량부∼5중량부이다. 공중합 단량체의 함유량이 50중량부를 초과하면, 단부로부터의 색빠짐이 생기기 쉬워질 수 있다.
A-1-3. 중합 개시제
중합 개시제로서는, 임의의 적절한 중합 개시제를 이용할 수 있다. 예컨대, 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, 나트륨퍼옥사이드 등의 퍼옥사이드; t-부틸하이드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드 등의 하이드로퍼옥사이드; 아조비스이소부티로니트릴 등의 아조 화합물; 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 이용하여도 된다.
중합 개시제의 함유량은, 임의의 적절한 양을 이용할 수 있다. 중합 개시제의 함유량은, 바람직하게는 0.1중량부∼5중량부이고, 보다 바람직하게는 0.3중량부∼2중량부이다.
상기와 같이, 중합체는, 바람직하게는 상기 단량체 및 공중합 단량체를 용액 중합함으로써 얻을 수 있다. 용액 중합에서 사용할 수 있는 용매로서는, 임의의 적절한 용매를 이용할 수 있다. 예컨대, 물; 메틸알코올, 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등의 알코올; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 시클로헥산, n-헥산 등의 방향족 또는 지방족 탄화수소; 초산 에틸 등의 에스테르 화합물; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤 화합물; 테트라히드로퓨란, 디옥산 등의 환상 에테르 화합물 등을 들 수 있다. 이들 용매는 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다. 또한, 유기 용매와 물을 병용하여도 된다.
중합 반응은, 임의의 적절한 온도, 및 시간으로 행할 수 있다. 예컨대, 50℃∼100℃, 바람직하게는 60℃∼80℃의 범위에서 중합 반응을 행할 수 있다. 또한, 반응 시간은, 예컨대, 1시간∼8시간이고, 바람직하게는 3시간∼5시간이다.
본 발명의 편광자 보호용 수지 조성물은, 예컨대, 상기 중합체 및 용매를 포함한다. 편광자 보호용 수지 조성물에서의 중합체의 함유량은 바람직하게는 1중량%∼30중량%이고, 보다 바람직하게는 5중량%∼20중량%이다. 편광자 보호용 수지 조성물에서의 중합체의 함유량이 상기 범위임으로써, 도포에 의해 소망하는 보호층을 양호하게 형성할 수 있다.
A-2. 편광자 보호용 수지 조성물의 조제 방법
하나의 실시형태에서, 본 발명의 편광자 보호용 수지 조성물은, 단량체 및 공중합 단량체를 용액 중합한 중합 용액이다. 본 발명의 다른 실시형태에서는, 상기 중합체 및 임의의 적절한 용매를 임의의 적절한 방법에 의해 혼합함으로써 얻을 수 있다. 용매로서는, 상기 용액 중합에 이용되는 용매를 이용하여도 되고, 다른 용매를 이용하여도 된다. 용매로서는, 바람직하게는 초산 에틸, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논이 이용된다. 이들 용매는, 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다.
또한, 편광자 보호용 수지 조성물은, 필요에 따라 상기 중합체 및 용매 이외에도 임의의 적절한 첨가제를 추가로 포함하고 있어도 된다. 첨가제는 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다. 이들 첨가제는 임의의 적절한 양으로 이용할 수 있다.
B. 편광판
본 발명의 편광판은, 편광자와, 편광자의 적어도 한쪽 면에, 상기 편광자 보호용 수지 조성물로부터 형성된 보호층을 구비한다. 상기 편광자 보호용 수지 조성물로부터 형성되는 보호층은 편광자와의 밀착성이 우수하다. 따라서, 편광자의 두께가 얇은 경우이어도 보호층의 편광자로부터의 들뜸, 벗겨짐 등의 외관 불량을 방지할 수 있다. 또한, 편광자의 단부로부터의 색빠짐도 방지할 수 있다. 또한, 이 보호층은 내크랙성도 우수하다. 따라서, 두께가 얇은 경우이어도 편광자를 적절하게 보호할 수 있다.
B-1. 편광판의 개요
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광판의 개략 단면도이다. 도시예의 편광판(100)은, 편광자(10)와, 해당 편광자의 적어도 한쪽 면에 형성된 보호층(20)을 구비한다. 이 보호층(20)은 상기 편광자 보호용 수지 조성물로부터 형성된 층이다. 보호층이 상기 편광자 보호용 수지 조성물로부터 형성됨으로써, 보호층과 편광자와의 밀착성이 향상한다. 따라서, 편광판의 단부로부터의 수분의 침입을 방지하고 단부로부터의 색빠짐을 방지할 수 있다. 또한, 보호층(20)은 내크랙성도 우수하기 때문에, 편광자(10)를 적절하게 보호할 수 있다. 또한, 이 보호층(20)은, 편광자(10)의 편측에만 형성된 경우이어도, 단부로부터의 편광자의 색빠짐을 방지할 수 있다. 따라서, 편광판(100)의 박형화에도 기여할 수 있다. 도시예에서는, 편광자(10)의 한쪽 면에만 보호층(20)이 형성되어 있지만, 편광자(10)의 양측에 보호층(20)이 형성되어 있어도 된다. 또한, 편광자(10)의 한쪽 면에 보호층(20)이 형성되고, 편광자(10)의 다른 쪽 면에는 다른 보호층이 형성되어 있어도 된다. 보호층(20)은, 대표적으로는 편광자(10)에 직접(접착제층 또는 점착제층을 개재하지 않고) 형성된다. 보호층을 편광자에 직접 형성함으로써 편광판의 박형화에 기여할 수 있다. 또한, 보호층을 직접 형성함으로써 편광자와 보호층과의 밀착성이 향상할 수 있다.
편광판(100)은 목적에 따라, 보호층(20) 이외의 임의의 적절한 기능층을 추가로 포함하고 있어도 된다. 기능층으로서는, 위상차층, 광 확산층, 반사 방지층, 반사형 편광자 등을 들 수 있다. 기능층은 편광자(10) 측에 적층되어 있어도 되고, 보호층(20) 측에 적층되어 있어도 된다. 또한, 복수의 기능층을 포함하고 있어도 된다.
B-2. 편광자
편광자는, 대표적으로는 이색성 물질을 포함하는 수지 필름이다. 이색성 물질로서는, 예컨대, 요오드, 유기 염료 등을 들 수 있다. 이색성 물질은 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다. 바람직하게는 요오드를 포함한다.
하나의 실시형태에서는, 편광자(10)는 바람직하게는 요오드 함유량이 2중량%∼25중량%이다. 본 발명의 다른 실시형태에서는, 편광자(10)는, 바람직하게는 요오드 함유량이 10중량%∼25중량%이고, 보다 바람직하게는 15중량%∼25중량%이다. 요오드 함유량이 높은 편광자에서는, 습열 환경 하에서의 색빠짐이 보다 현저해질 수있다. 따라서, 상기 편광자 보호용 수지 조성물을 이용하여 보호층을 형성하는 것에 의한 효과가 보다 발휘될 수 있다. 본 명세서에서 '요오드 함유량'이란, 편광자 (PVA계 수지 필름) 중에 포함되는 모든 요오드의 양을 의미한다. 보다 구체적으로는, 편광자 중에서 요오드는 요오드 이온(I-), 요오드 분자(I2), 폴리요오드 이온(I3 -, I5 -) 등의 형태로 존재하는데, 본 명세서에서의 요오드 함유량은, 이들 형태를 모두 포함한 요오드의 양을 의미한다. 요오드 함유량은, 예컨대, 형광 X선 분석의 검량선법에 의해 산출할 수 있다. 또한, 폴리요오드 이온은, 편광자 중에서 PVA-요오드 착체를 형성한 상태로 존재하고 있다. 이와 같은 착체가 형성됨으로써, 가시광의 파장 범위에서 흡수 이색성이 발현할 수 있다. 구체적으로는, PVA와 3요오드화물 이온과의 착체(PVA·I3 -)는 470nm 부근에 흡광 피크를 갖고, PVA와 5요오드화물 이온과의 착체(PVA·I5 -)는 600nm 부근에 흡광 피크를 갖는다. 결과로서, 폴리요오드 이온은, 그의 형태에 따라 가시광의 폭넓은 범위에서 광을 흡수할 수 있다. 한편, 요오드 이온(I-)은 230nm 부근에 흡광 피크를 갖고, 가시광의 흡수에는 실질적으로는 관여하지 않는다. 따라서, PVA와의 착체의 상태로 존재하는 폴리요오드 이온이, 주로 편광자의 흡수 성능에 관여할 수 있다.
편광자의 두께는, 바람직하게는 8㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.6㎛ 이상 8㎛ 미만이다. 하나의 실시형태에서는, 편광자의 두께는, 바람직하게는 30㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 25㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 18㎛ 이하이고, 특히 바람직하게는 12㎛ 이하이며, 더욱 특히 바람직하게는 8㎛ 미만이다. 편광자의 두께는 바람직하게는 1㎛ 이상이다. 다른 실시형태에서는, 편광자의 두께는 바람직하게는 5㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 2.5㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 2㎛ 이하이고, 특히 바람직하게는 1.5㎛ 이하이다. 한편, 편광자의 두께는 바람직하게는 0.6㎛ 이상이고, 보다 바람직하게는 1.0㎛ 이상이다.
편광자의 단체 투과율은, 예컨대 30% 이상이다. 또한, 단체 투과율의 이론상의 상한은 50%이고, 실용적인 상한은 46%이다. 또한, 단체 투과율(Ts)은, JIS Z8701의 2도 시야(C광원)에 의해 측정하여 시감도 보정을 행한 Y값이고, 예컨대 적분구 부착 분광 광도계(니혼분코 주식회사 제조, 제품명: V7100)를 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 편광자의 편광도는, 예컨대 99.0% 이상이고, 바람직하게는 99.5% 이상이며, 보다 바람직하게는 99.9% 이상이다. 상기와 같이, 본 발명의 편광판에서는 단부로부터의 색빠짐을 방지할 수 있다. 따라서, 편광자의 편광도가 높은 경우이어도 편광도를 양호하게 유지할 수 있다.
B-2-1. 편광자의 제조 방법
편광자는 임의의 적절한 방법으로 제조할 수 있다. 예컨대, PVA계 수지 필름을 팽윤 공정, 염색 공정, 가교 공정, 연신 공정, 세정 공정, 건조 공정에 제공함으로써 제조할 수 있다. 하나의 실시형태에서는, PVA계 수지 필름은, 기재 위에 형성된 PVA계 수지층이어도 된다. 기재와 수지층과의 적층체는, 예컨대 상기 PVA계 수지를 포함하는 도포액을 기재에 도포하는 방법, 기재에 PVA계 수지 필름을 적층하는 방법 등에 의해 얻을 수 있다. 기재로서는, 임의의 적절한 수지 기재를 이용할 수 있고, 예컨대 열가소성 수지 기재를 이용할 수 있다.
B-2-1-1. PVA계 수지 필름
PVA계 수지 필름을 형성하는 PVA계 수지로서는, 예컨대 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올은 폴리초산비닐을 비누화함으로써 얻을 수 있다. 에틸렌-비닐알코올 공중합체는 에틸렌-초산비닐 공중합체를 비누화함으로써 얻을 수 있다. PVA계 수지의 비누화도는 통상적으로 85몰% 이상 100몰% 미만이고, 바람직하게는 95.0몰%∼99.99몰%, 더욱 바람직하게는 99.0몰%∼99.99몰%이다. 비누화도는 JIS K 6726-1994에 준하여 구할 수 있다. 이와 같은 비누화도의 PVA계 수지를 이용함으로써 내구성이 우수한 편광자를 얻을 수 있다.
PVA계 수지의 평균 중합도는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 평균 중합도는 통상적으로 1000∼10000이고, 바람직하게는 1200∼4500, 더욱 바람직하게는 1500∼4300이다. 또한, 평균 중합도는 JIS K 6726-1994에 준하여 구할 수 있다.
PVA계 수지 필름의 두께는 소망하는 편광자의 두께에 따라 설정될 수 있다. PVA계 수지 필름의 두께는, 예컨대 0.5㎛∼200㎛이다. 후술하는 염색 용액을 이용함으로써, 예컨대 PVA계 수지 필름이 10㎛ 미만이어도 단시간에 충분히 염색할 수 있고, 편광자로서 충분히 기능할 수 있는 특성을 부여할 수 있다.
상기와 같이 편광자는, 예컨대 PVA계 수지 필름을 팽윤 공정, 염색 공정, 가교 공정, 연신 공정, 세정 공정, 건조 공정에 제공함으로써 제조할 수 있다. 각 공정은 임의의 적절한 타이밍에서 행하여진다. 또한, 필요에 따라 염색 공정 이외의 임의의 공정이 생략되어 있어도 되고, 또한 복수의 공정을 동시에 행하여도 되며, 각각의 공정을 복수 회 행하여도 된다. 이하, 각 공정에 대하여 설명한다.
B-2-1-2. 연신
연신 처리에서는 대표적으로는, PVA계 수지 필름은 원래 길이에 대하여 3배∼7배로 1축 연신된다. 상기 PVA계 수지 필름은 건식 연신에 제공된다. 건식 연신은 보다 넓은 온도 범위에서 연신 처리를 행할 수 있는 점에서 바람직하다. 건식 연신을 행할 때의 온도는 예컨대 50℃∼200℃, 바람직하게는 80℃∼180℃, 보다 바람직하게는 90℃∼160℃이다. 연신 방향은 필름의 긴 방향(MD 방향)이어도 되고, 필름의 폭 방향(TD 방향)이어도 된다. 또한, 연신 방향은 얻어지는 편광자의 흡수축 방향에 대응할 수 있다.
B-2-1-3. 염색
염색 공정은, PVA계 수지 필름을 이색성 물질로 염색하는 공정이다. 바람직하게는 이색성 물질을 흡착시킴으로써 행한다. 당해 흡착 방법으로서는, 예컨대 이색성 물질을 포함하는 염색액에 PVA계 수지 필름을 침지시키는 방법, PVA계 수지 필름에 당해 염색액을 도공하는 방법, 당해 염색액을 PVA계 수지 필름에 분무하는 방법 등을 들 수 있다. 바람직하게는 염색액에 PVA계 수지 필름을 침지시키는 방법이다. 이색성 물질이 양호하게 흡착할 수 있기 때문이다.
상기 이색성 물질로서는, 상기와 같이, 요오드 및 이색성 염료를 들 수 있다. 바람직하게는 요오드이다. 이색성 물질로서 요오드를 이용하는 경우, 염색액으로서는 요오드 수용액이 바람직하게 이용된다. 요오드 수용액의 요오드 함유량은 물 100중량부에 대하여 바람직하게는 0.04중량부∼5.0중량부이다. 하나의 실시형태에서는, 요오드 수용액에서의 요오드 함유량은 물 100중량부에 대하여 바람직하게는 0.3중량부 이상이다. 요오드의 물에 대한 용해도를 높이기 위하여, 요오드 수용액에 요오드화물을 배합하는 것이 바람직하다. 요오드화물로서는 요오드화 칼륨이 바람직하게 이용된다. 요오드화물의 함유량은, 물 100중량부에 대하여 바람직하게는 0.3중량부∼15중량부이다.
염색 용액의 염색 시의 액체 온도는 임의의 적절한 값으로 설정할 수 있다. 예컨대 20℃∼50℃이다. 염색 용액에 PVA계 수지 필름을 침지시키는 경우, 침지 시간은 예컨대 1초∼1분이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 염색욕은 요오드화물 및 요오드 이온에 대한 산화제를 포함하는 용액이다. 이 산화제는 양이온과 음이온으로 이루어지는 이온성 화합물이다. 이 염색 용액에서는 요오드 이온이 산화됨으로써 폴리요오드 이온이 형성된다. 그 결과, 염색 용액에 포함되는 폴리요오드 이온의 함유량이 높아져, 효율적으로 PVA계 수지 필름을 염색할 수 있다. 또한, 요오드를 물 또는 요오드화물을 포함하는 수용액에 첨가하여 염색 용액을 조제하는 경우에 비하여, 적은 요오드 사용량으로 염색 용액 중의 폴리요오드 이온의 함유량을 높일 수 있다. 또한, 이 실시형태에서는, 염색 용액 중에 요오드 이온에 대한 산화제를 첨가함으로써 염색 용액 중의 요오드 함유량을 조정할 수 있다. 따라서, 보다 간편하게 염색 용액 중의 폴리요오드 이온의 함유량을 조정할 수 있다.
염색 용액에 포함되는 요오드화물의 함유량은 용매 100중량부에 대하여 바람직하게는 1중량부∼40중량부이고, 보다 바람직하게는 3중량부∼30중량부이다. 요오드화물의 함유량이 상기 범위이면 염색 용액 중에 충분한 폴리요오드 이온을 형성할 수 있다. 요오드화물로서는, 예컨대, 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티타늄 등을 들 수 있다. 바람직하게는 요오드화 칼륨이다.
하나의 실시형태에서는, 요오드 이온에 대한 산화제로서 양이온과 음이온으로 이루어지는 이온성 화합물을 이용한다. 상기 음이온 또는 양이온으로서는, 예컨대, Fe3+, Ag+, Ag2+, Au+, Au3+, Co3+, Cu2+, Mn3+, Pt2+ 등의 양이온, Br3-, ClO3 -, ClO2 -, ClO-, Cr2O7 2-, NO3 -, MnO4 - 등의 음이온을 들 수 있다. 바람직하게는 3가의 철이온(Fe 3+)이다. 3가의 철이온은, 요오드 이온을 산화한 후, 2가의 철이온으로서 염색 용액 중에 존재한다. 3가의 철이온 및 2가의 철이온은 염색 공정에서 PVA계 수지 필름에 포함될 수 있다. 이들 철이온은 PVA를 탈수하는 작용을 포함한다. 따라서, 그 후의 공정에서 폴리요오드 이온이 PVA계 수지 필름으로부터 빠져나가는 작용을 억제할 수 있다. 그 결과, PVA계 수지 필름의 염색성이 더욱 향상할 수 있기 때문에 바람직하다.
상기 산화제로서는, 소망하는 전극 반응이 염색 용액 중에서 일어나는 이온성 화합물이면 되고, 임의의 적절한 화합물을 이용할 수 있다. 예컨대, 황산 제2철, 염화 제2철, 질산 제2철 등의 Fe3+를 양이온으로서 포함하는 화합물, 과망간산칼륨 등의 MnO4 -을 음이온으로서 포함하는 화합물, 염화구리, 황산구리 등의 Cu2+를 양이온으로서 포함하는 화합물 등을 들 수 있다. Fe3+를 포함하는 점에서, 황산 제2철, 염화 제2철, 및 질산 제2철로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 산화제는 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다.
염색 용액에서의 산화제의 함유량은 용매 100중량부에 대하여 바람직하게는 0.1중량부∼10중량부이고, 보다 바람직하게는 0.5중량부∼10중량부이며, 더욱 바람직하게는 0.5중량부∼4중량부이다. 염색 용액에서의 산화제의 함유량은 염색 용액에 포함되는 요오드화물의 함유량에 따라 결정될 수 있다.
요오드화물과 산화제와의 몰비는, 임의의 적절한 값으로 설정할 수 있고, 예컨대, 2/1∼50/1이며, 바람직하게는 10/1∼50/1이다. 요오드화물과 산화제와의 몰비가 상기 범위 내이면, 산화제가 요오드 이온에 대한 산화제로서 충분히 기능할 수 있다.
요오드화물과 산화제란, 임의의 적절한 조합으로 이용할 수 있다. 예컨대, 요오드화물로서 요오드화 칼륨을, 산화제로서 황산 제2철을 이용하는 조합이, 내구성 등의 우수한 특성을 갖는 편광자가 얻어진다는 점에서 바람직하다.
염색 용액의 용매로서는, 임의의 적절한 용매를 이용할 수 있고, 통상적으로 물이 이용된다.
상기 염색 용액은 요오드화물 및 산화제 이외에도 임의의 적절한 다른 화합물을 포함하고 있어도 된다. 예컨대, 염색 용액은 요오드를 추가로 포함하고 있어도 된다. 염색 용액이 요오드를 추가로 포함하는 경우, 염색 용액에서의 요오드 함유량은, 예컨대 용매 100중량부에 대하여 1중량부 이하이다.
B-2-1-4. 팽윤
팽윤 공정은, 통상적으로 염색 공정 전에 행하여진다. 하나의 실시형태에서는, 팽윤 공정은 동일한 침지욕 중에서 염색 공정과 함께 행하여져도 된다. 팽윤 공정은, 예컨대 PVA계 수지 필름을 팽윤욕에 침지함으로써 행하여진다. 팽윤욕으로서는 임의의 적절한 액체를 이용할 수 있고, 예컨대 증류수, 순수 등의 물이 이용된다. 팽윤욕은 물 이외의 임의의 적절한 다른 성분을 포함하고 있어도 된다. 다른 성분으로서는 알코올 등의 용매, 계면활성제 등의 첨가제, 요오드 등을 들 수 있다. 요오드화물로서는 상기에서 예시한 것을 들 수 있다. 바람직하게는 요오드화 칼륨이 이용된다. 팽윤욕의 온도는 예컨대 20℃∼45℃이다. 또한, 침지 시간은 예컨대 10초∼300초이다.
B-2-1-5. 가교
가교 공정에서는 통상적으로 가교제로서 붕소 화합물이 이용된다. 붕소 화합물로서는, 예컨대 붕산, 붕사 등을 들 수 있다. 바람직하게는 붕산이다. 가교 공정에서는 붕소 화합물은 통상적으로 수용액의 형태로 이용된다.
붕산 수용액을 이용하는 경우, 붕산 수용액의 붕산 농도는 예컨대 2중량%∼15중량%이고, 바람직하게는 3중량%∼13중량%이다. 붕산 수용액에는, 요오드화 칼륨 등의 요오드화물, 황산아연, 염화아연 등의 아연 화합물을 추가로 함유시켜도 된다.
가교 공정은 임의의 적절한 방법에 의해 행할 수 있다. 예컨대, 붕소 화합물을 포함하는 수용액에 PVA계 수지 필름을 침지하는 방법, 붕소 화합물을 포함하는 수용액을 PVA계 수지 필름에 도포하는 방법, 또는, 붕소 화합물을 포함하는 수용액을 PVA계 수지 필름에 분무하는 방법을 들 수 있다. 붕소 화합물을 포함하는 수용액에 침지하는 것이 바람직하다.
가교에 이용하는 용액의 온도는 예컨대 25℃ 이상이고, 바람직하게는 30℃∼85℃, 더욱 바람직하게는 40℃∼70℃이다. 침지 시간은, 예컨대, 5초∼800초이고, 바람직하게는 8초∼500초이다.
B-2-1-6. 세정
세정 공정은, 물, 또는, 상기 요오드화물을 포함하는 수용액을 이용하여 행하여진다. 대표적으로는, 요오드화 칼륨 수용액에 PVA계 수지 필름을 침지시킴으로써 행한다. 세정 공정에서의 수용액의 온도는 예컨대 5℃∼50℃이다. 침지 시간은 예컨대 1초∼300초이다.
B-2-1-7. 건조
건조 공정은 임의의 적절한 방법에 의해 행할 수 있다. 예컨대, 자연 건조, 송풍 건조, 감압 건조, 가열 건조 등을 들 수 있고, 가열 건조가 바람직하게 이용된다. 가열 건조를 행하는 경우, 가열 온도는 예컨대 30℃∼100℃이다. 또한, 건조 시간은 예컨대 10초∼10분간이다.
B-3. 보호층
보호층(20)은, 편광자(10)의 적어도 한쪽 면에 형성된다. 보호층(20)은 상기 편광자 보호용 수지 조성물을 이용하여 형성된다.
보호층(20)의 두께는 편광자의 두께, 및 상기 중합체의 유리 전이 온도에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 하나의 실시형태에서는, 보호층의 두께는 바람직하게는 0.1㎛∼8㎛이고, 보다 바람직하게는 0.2㎛∼3㎛, 더욱 바람직하게는 0.5㎛∼1㎛이다. 보호층의 두께가 상기 범위임으로써 편광판의 박형화에 기여할 수 있다. 상기와 같이, 보호층(20)은 두께가 얇은 경우이어도, 편광자(10)를 적절하게 보호하고, 단부로부터의 색빠짐을 방지할 수 있다. 보호층(20)의 두께가 8㎛를 초과하면, 편광자와 보호층과의 밀착성이 저하하는 경우가 있다.
보호층(20)의 단면의 탄성률은, 바람직하게는 4GPa∼8GPa이고, 보다 바람직하게는 5GPa∼6GPa이다. 탄성률이 상기 범위임으로써, 보호층으로의 크랙의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 두께가 얇은 경우이어도 편광자를 적절하게 보호할 수 있다. 본 명세서에서, 보호층의 단면의 탄성률은 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.
보호층의 투습도는, 바람직하게는 10g/㎡·24h∼2000g/㎡·24h이고, 보다 바람직하게는 100g/㎡·24h∼1800g/㎡·24h이며, 더욱 바람직하게는 150g/㎡·24h∼1500g/㎡·24h이다. 투습도가 상기 범위임으로써, 수분이 침입하여, 편광자에 색빠짐이 생기는 것을 방지할 수 있다.
상기 보호층은, 임의의 적절한 방법에 의해 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 편광자에 상기 편광자 보호용 수지 조성물을 도포함으로써 형성할 수 있다. 도포 방법으로서는, 바 코터 도공, 에어나이프 도공, 그라비어 도공, 그라비어 리버스 도공, 리버스 롤 도공, 립 도공, 다이 도공, 딥 도공, 오프셋 인쇄, 플렉소 인쇄, 스크린 인쇄 등 다양한 방법을 채용할 수 있다. 또한, 편광자의 편광자 보호용 수지 조성물을 도포하는 면에 임의의 적절한 표면 개질 처리를 실시하여도 된다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[제조예 1] 편광자 1의 제작
열가소성 수지 기재로서 흡수율 0.75%, Tg 75℃의 비정질의 이소프탈산 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트(IPA 공중합 PET) 필름(두께: 100㎛)을 이용하였다. 기재의 편면에 코로나 처리를 실시하고, 이 코로나 처리면에 폴리비닐알코올(중합도 4200, 비누화도 99.2몰%) 및 아세토아세틸 변성 PVA(중합도 1200, 아세토아세틸 변성도 4.6%, 비누화도 99.0몰% 이상, 니혼고세이 화학공업사 제조, 상품명 '고세화이머 Z200')를 9:1의 비로 포함하는 수용액을 25℃에서 도포 및 건조하여, 두께 5㎛의 PVA계 수지층을 형성하고, 적층체를 제작하였다.
얻어진 적층체를, 텐터 연신기를 이용하여, 140℃에서 적층체의 긴 방향과 직교하는 방향으로 4.5배 공중 연신하였다(연신 처리).
이어서, 적층체를 액체 온도 30℃의 불용화욕(물 100중량부에 대하여, 붕산을 4중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(불용화 처리).
이어서, 적층체를 30℃의 염색 용액(물 100중량부에 대하여, 요오드화 칼륨 24.0중량부, 및 황산 제2철 n수화물 2.8중량부를 첨가한 수용액, 요오드화물과 산화제와의 몰비: 21.0/1)에 6초간 침지시켜 염색하였다(염색 처리).
이어서, 액체 온도 60℃의 가교욕(물 100중량부에 대하여, 요오드화 칼륨을 3중량부 배합하고, 붕산을 3중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 35초간 침지시켰다(가교 처리).
그 후, 적층체를 액체 온도 25℃의 세정욕(물 100중량부에 대하여, 요오드화 칼륨 4중량부를 배합하여 얻어진 수용액)에 10초간 침지시켰다(세정 처리).
그 후, 60℃의 오븐에서 60초간 건조시켜, 두께 1.2㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 포함하는 적층체 1을 얻었다.
[제조예 2] 편광자 2의 제작
기재로서, 장척상이고, 흡수율 0.75%, Tg 75℃의 비정질의 이소프탈산 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트(IPA 공중합 PET) 필름(두께: 100㎛)을 이용하였다. 기재의 편면에 코로나 처리를 실시하고, 이 코로나 처리면에 폴리비닐알코올(중합도 4200, 비누화도 99.2몰%) 및 아세토아세틸 변성 PVA(중합도 1200, 아세토아세틸 변성도 4.6%, 비누화도 99.0몰% 이상, 니혼고세이 화학공업사 제조, 상품명 '고세화이머 Z200')를 9:1의 비로 포함하는 수용액을 25℃에서 도포 및 건조하여, 두께 11㎛의 PVA계 수지층을 형성하고, 적층체를 제작하였다.
얻어진 적층체를, 120℃의 오븐 내에서 원주 속도가 상이한 롤 사이에서 종방향(긴 방향)으로 2.0배로 자유단 1축 연신하였다(공중 보조 연신).
이어서, 적층체를 액체 온도 30℃의 불용화욕(물 100중량부에 대하여, 붕산을 4중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(불용화 처리).
이어서, 액체 온도 30℃의 염색욕에, 편광판이 소정의 투과율이 되도록 요오드 농도, 침지 시간을 조정하면서 침지시켰다. 본 실시예에서는, 물 100중량부에 대하여, 요오드를 0.2중량부 배합하고, 요오드화 칼륨을 1.5중량부 배합하여 얻어진 요오드 수용액에 60초간 침지시켰다(염색 처리).
이어서, 액체 온도 30℃의 가교욕(물 100중량부에 대하여, 요오드화 칼륨을 3중량부 배합하고, 붕산을 3중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(가교 처리).
그 후, 적층체를 액체 온도 70℃의 붕산 수용액(물 100중량부에 대하여, 붕산을 4중량부 배합하고, 요오드화 칼륨을 5중량부 배합하여 얻어진 수용액)에 침지시키면서, 원주 속도가 상이한 롤 사이에서 종방향(긴 방향)으로 총 연신 배율이 5.5배가 되도록 1축 연신을 행하였다(수중 연신).
그 후, 적층체를 액체 온도 30℃의 세정욕(물 100중량부에 대하여, 요오드화 칼륨을 4중량부 배합하여 얻어진 수용액)에 침지시켰다(세정 처리).
이어서, 60℃의 오븐에서 60초간 건조시켜, 두께 5㎛의 PVA계 수지층(편광자)을 포함하는 적층체 2를 얻었다.
[제조예 3] 아크릴계 점착제의 조제
교반 날개, 온도계, 질소 가스 도입관, 냉각기를 구비한 4구 플라스크에, 부틸아크릴레이트 99중량부, 및, 아크릴산 4-히드록시부틸 1중량부를 함유하는 모노머 혼합물을 넣었다. 또한, 상기 모노머 혼합물(고형분) 100중량부에 대하여, 중합 개시제로서 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 0.1중량부를 초산에틸과 함께 넣고, 부드럽게 교반하면서 질소 가스를 도입하여 질소 치환한 후, 플라스크 내의 액체 온도를 60℃ 부근으로 유지하여 7시간 중합 반응을 행하였다. 그 후, 얻어진 반응액에 초산에틸을 더하여 고형분 농도를 30%로 조정하였다. 이와 같이 하여, 중량 평균 분자량 140만의 아크릴계 폴리머(베이스 폴리머)의 용액을 조제하였다.
상기 아크릴계 폴리머의 용액의 고형분 100중량부에 대하여, 가교제로서 트리메틸올프로판크실릴렌디이소시아네이트(미쓰이 화학사 제조, 상품명: 타케네이트 D110N) 0.095중량부 및 디벤조일퍼옥사이드 0.3중량부, 실란커플링제로서 오르가노실란(소켄화학사 제조, 상품명: A100) 0.2중량부 및 티올기 함유 실란커플링제(신에츠 화학공업사 제조, 상품명: X41-1810) 0.2중량부, 및, 산화 방지제(BASF사 제조, 상품명: Irganox1010) 0.3중량부를 배합하여, 아크릴계 점착제(용액)를 얻었다.
[실시예 1] 편광판 1의 제작
메타크릴산메틸(MMA, 후지필름 와코순약사 제조, 상품명: 메타크릴산메틸 모노머) 99.9중량부, 일반식(1e)으로 나타내는 공중합 단량체 0.1중량부, 중합 개시제(후지필름 와코순약사 제조, 상품명: 2,2'-아조비스(이소부티로니트릴)) 0.2중량부를 톨루엔 100중량부에 용해하였다. 이어서, 질소 분위기 하에서 70℃로 가열하면서 5시간 중합 반응을 행하고, 아크릴 중합체 용액(편광자 보호용 수지 조성물) 1(고형분 농도: 50중량%)을 얻었다. 얻어진 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은 50,000, 유리 전이 온도는 80℃이었다.
얻어진 아크릴계 중합체 용액을 건조 후의 두께가 1㎛이 되도록 제조예 1에서 얻어진 적층체의 편광자 측에 도포하여 보호층을 형성하였다. 이어서, 편광자로부터 열가소성 수지 기재를 박리하여 편광판 1을 얻었다.
[실시예 2] 편광판 2의 제작
MMA의 함유량을 99중량부, 공중합 단량체의 함유량을 1중량부로 한 것, 중합 개시제를 2중량부 이용한 것(설정 중량 평균 분자량을 변경하여 중합 조건을 변경 한 것) 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 아크릴 중합체 용액(편광자 보호용 수지 조성물) 2(고형분 농도: 50중량%)를 얻었다. 얻어진 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은 10,000, 유리 전이 온도는 50℃이었다.
아크릴 중합체 용액 2를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판 2를 얻었다.
[실시예 3] 편광판 3의 제작
MMA의 함유량을 99중량부, 공중합 단량체의 함유량을 1중량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 아크릴 중합체 용액(편광자 보호용 수지 조성물) 3(고형분 농도: 50중량%)을 얻었다. 얻어진 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은 50,000, 유리 전이 온도는 80℃이었다.
아크릴 중합체 용액 3을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판 3을 얻었다.
[실시예 4] 편광판 4의 제작
MMA의 함유량을 99중량부, 공중합 단량체를 1중량부, 중합 개시제를 0.1중량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 아크릴 중합체 용액(편광자 보호용 수지 조성물) 4(고형분 농도: 50중량%)를 얻었다. 얻어진 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은 100,000, 유리 전이 온도는 90℃이었다.
아크릴 중합체 용액 4를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판 4를 얻었다.
[실시예 5] 편광판 5의 제작
건조 후의 두께가 0.2㎛가 되도록 아크릴 중합체 용액 3을 도포한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 하여 편광판 5를 얻었다.
[실시예 6] 편광판 6의 제작
건조 후의 두께가 5㎛가 되도록 아크릴 중합체 용액 3을 도포한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 하여 편광판 6을 얻었다.
[실시예 7] 편광판 7의 제작
MMA를 70중량부, 공중합 단량체의 함유량을 30중량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 아크릴 중합체 용액(편광자 보호용 수지 조성물) 5(고형분 농도: 10중량%)를 얻었다. 얻어진 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은 50,000, 유리 전이 온도는 80℃이었다.
아크릴 중합체 용액 5를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판 7을 얻었다.
[실시예 8] 편광판 8의 제작
단량체로서 디시클로펜타닐아크릴레이트(DCPA, 히타치카세이사 제조, 상품명: FA-513AS) 99중량부를 이용한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 하여, 아크릴 중합체 용액(편광자 보호용 수지 조성물) 6(고형분 농도: 30중량%)을 얻었다. 얻어진 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은 50,000, 유리 전이 온도는 150℃이었다.
아크릴 중합체 용액 6을 이용한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 하여 편광판 8을 얻었다.
[실시예 9] 편광판 9의 제작
단량체로서 아다만틸계 모노머(오사카 유기화학공업사 제조, 상품명: MADA) 99중량부를 이용한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 하여, 아크릴 중합체 용액 7(편광자 보호용 수지 조성물)(고형분 농도: 30중량%)을 얻었다. 얻어진 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은 50,000, 유리 전이 온도는 150℃이었다.
아크릴 중합체 용액 7을 이용한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 하여 편광판 9를 얻었다.
[실시예 10] 편광판 10의 제작
편광자로서, 제조예 2에서 얻어진 적층체 2를 이용한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 하여 편광판 10을 얻었다.
[실시예 11] 편광판 11의 제작
건조 후의 두께가 10㎛가 되도록 아크릴 중합체 용액 3을 도포하여 보호층을 형성한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 하여 편광판 11을 얻었다.
(비교예 1) 편광판 C1의 제작
공중합 단량체를 첨가하지 않았던 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 아크릴 중합체 용액(편광자 보호용 수지 조성물) C1(고형분 농도: 50중량%)을 얻었다. 얻어진 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은 50,000, 유리 전이 온도는 80℃이었다.
아크릴 중합체 용액 C1을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판 C1을 얻었다.
(비교예 2) 편광판 C2의 제작
MMA의 함유량을 50중량부, 공중합 단량체의 함유량을 50중량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 아크릴 중합체 용액(편광자 보호용 수지 조성물) C2(고형분 농도: 1중량%)를 얻었다. 얻어진 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은 50,000, 유리 전이 온도는 80℃이었다.
아크릴 중합체 용액 C2를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판 C2를 얻었다.
(비교예 3) 편광판 C3의 제작
단량체로서 메타크릴산(후지필름 와코순약사 제조, 상품명: 아크릴산메틸)을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 아크릴 중합체 용액(편광자 보호용 수지 조성물) C3(고형분 농도: 30중량%)을 얻었다. 얻어진 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은 50,000, 유리 전이 온도는 10℃이었다.
아크릴 중합체 용액 C3를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판 C3를 얻었다.
(비교예 4) 편광판 C4의 제작
시클로올레핀계 필름(니혼제온사 제조, 제품명: 제오노아, 두께: 25㎛)을 시클로헥산에 용해하고, 편광자 보호용 수지 조성물(고형분 농도: 5중량%)을 조제 하였다.
얻어진 편광자 보호용 수지 조성물을 건조 후의 두께가 1㎛이 되도록 제조예 1에서 얻어진 적층체의 편광자에 도포하여 보호층을 형성하고, 편광판 C4를 얻었다.
(비교예 5) 편광판 C5의 제작
트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름(코니카사 제조, 상품명: KC4UYW, 두께 40㎛)을 디클로로메탄에 용해하고, 편광자 보호용 수지 조성물(고형분 농도: 5중량%)을 조제하였다.
얻어진 편광자 보호용 수지 조성물을 건조 후의 두께가 1㎛이 되도록 제조예 1에서 얻어진 적층체의 편광자에 도포하여 보호층을 형성하고, 편광판 C5를 얻었다.
실시예 및 비교예에서 이용한 편광자 보호용 수지 조성물, 및, 얻어진 편광판을 이용하여, 이하의 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
1. 투습도(모콘(MOCON) 측정법)
두께 25㎛의 TAC 필름에 각 실시예 또는 비교예에서 이용한 편광자 보호용 수지 조성물을 건조 후의 두께가 1㎛가 되도록 도포하여, 평가용 적층체를 제작하였다. 이 적층체를 온도 40℃, 습도 90%의 조건에서 JIS K7129-2: 2019에 준하여 투습도를 측정하였다. 측정에는, MOCON 수증기 투과율 측정 장치(모콘(MOCON)사 제조, 제품명: PERMATRAN-W)를 이용하였다.
2. 탄성률
<시료 제작 방법>
실시예 또는 비교예에서 얻어진 편광판을 에폭시 수지로 포매(包埋)하였다. 이어서, 울트라마이크로톰으로, 포매된 편광판을 절단하였다. 이어서, 절단한 시료를 소정의 지지체에 고정하고, 보호층의 절단면(측면)의 탄성률을 측정하였다. 측정에는, 나노인덴터(하이지트론 인코포레이티드(Hysitron Inc.) 제조, 제품명: Triboindenter)를 이용하였다. 측정은 이하의 조건에서 행하였다.
사용 압자: Berkovich(삼각추형)
측정 방법: 단일 압입 측정
측정 온도: 실온
압입 깊이 설정: 50nm
3. 밀착성(바둑판 눈금 박리 시험)
각 실시예 및 비교예에서 얻어진 편광판을 50mm×150mm의 사이즈로 절단하여 평가 시료로 하였다.
평가 시료의 보호층 측 중앙부에 NT 커터와 밀착력 시험용 지그를 사용하여 1mm 간격으로 11개씩 종횡으로 흠집을 넣었다. 입상 각도는 35°±10°로 하였다. 이어서, 흠집 전체를 덮도록 세키스이 셀로판 테이프(No.252, 24mm 폭)를 붙이고, 압착용 주걱을 이용하여, 테이프를 붙인 부분을 빈틈없이 10회 왕복 문질러 압착하였다. 그 후, 테이프를 손으로 45°방향으로 고속으로 박리하였다. 테이프의 첩부·박리를 2회 반복하고, 벗겨짐의 유무를 육안으로 확인하였다.
벗겨짐이 없는 경우를 ○, 벗겨짐이 1∼5개 확인된 경우를 △, 벗겨짐이 6개 이상인 경우를 ×로 하였다.
4. 단부 색빠짐
제조예 3에서 얻어진 아크릴계 점착제 조성물을, 실리콘계 박리제로 처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(세퍼레이터)의 표면에 파운틴 코터로 균일하게 도공하고, 이어서, 155℃의 공기 순환식 항온 오븐에서 2분간 건조하여, 세퍼레이터 표면에 두께 20㎛의 점착제층을 형성하였다. 이어서, 이 점착제층을 실시예 또는 비교예에서 얻어진 편광판의 편광자 보호층 표면 측에 전사하였다. 또한, 편광판의 편광자 측 표면에 접착제를 도포하고, 락톤환 구조를 갖는 (메트)아크릴 수지 필름 A(두께: 40㎛)를 첩부하여, 점착제층 부착 편광판을 얻었다.
얻어진 점착제층 부착 편광판(광학 필름/(접착제)/편광자/보호층/점착제/세퍼레이터)을 (50mm×50mm)로 절취하였다. 이어서, 세퍼레이터를 박리하고, 점착제층을 개재하여 무알칼리 유리에 첩합하였다. 이어서, 온도 60도, 습도 90%의 조건에 72시간 놓았다. 그 후, 편광자의 색빠짐의 유무를 광학 현미경(올림푸스(Olympus)사 제조, 제품명: MX61L)으로 확인하였다. 편광자의 단부로부터의 색빠짐의 길이를 광학 현미경의 배율 10배로 촬영한 화상으로부터 색빠짐량을 측정하였다. 색빠짐 부분 중, 길이가 가장 긴 것을 편광자의 색빠짐 부분의 길이(㎛)로 하였다.
별도로 제조예 1에서 얻어진 편광자 1 및 제조예 2에서 얻어진 편광자 2에 대해서도 마찬가지의 조건에서 색빠짐의 유무를 측정하였다. 편광자만의 색빠짐(편광자 1: 450㎛, 편광자 2: 150㎛)을 기준으로 하여, 색빠짐이 편광자만인 경우의 45% 미만인 것을 ○, 45% 이상 60% 미만인 것을 △, 60%를 초과하는 것을 ×로 하였다.
5. 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량
실시예 또는 비교예에서 얻어진 아크릴계 중합체를 이용하여, 0.5중량%의 N, N-디메틸포름아미드(DMF)(염 첨가) 용액을 조제하고, 실온에서 하룻밤 정치하였다. 이어서, 조제액을 멤브레인 필터(공극 크기: 0.45㎛)로 여과하고, 여과액을 이용하여 GPC 측정을 행하였다. 측정은 이하의 장치를 이용하여, 이하의 조건에서 측정하였다.
GPC: Agilent 1200(애질런트 테크놀로지사 제조)
<측정 조건>
칼럼 온도: 40℃
용리액: DMF(염 첨가)
유속: 0.4mL/분
주입량: 40μL
검출기: 시차 굴절계(RI)
표준 시료: 폴리스티렌 환산(PS)
6. 유리 전이 온도
실시예 또는 비교예에서 얻어진 아크릴계 중합체를 약 5mg 채취하고, 이하의 조건에서 DSC 측정을 행하였다.
측정 장치: TA Instruments사 제조, 제품명: Q-2000
<측정 조건>
온도 프로그램: 0℃→150℃→0℃→150℃
분위기 가스: N2(50mL/분)
측정 속도: 10℃/분
[표 1]
Figure pct00010
실시예 1∼11에서 얻어진 편광판은 보호층의 두께가 얇은 경우이어도 편광자의 단부로부터의 색빠짐이 방지되어 있었다. 또한, 편광자와의 밀착성도 우수하여, 박리하지 않고 편광자의 보호를 가능하게 하는 것이었다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 편광자 보호용 수지 조성물은 편광자와의 밀착성이 우수하고, 박형이어도, 단부의 색빠짐이 방지된 편광판을 제공할 수 있다. 본 발명의 편광판 은, 액정 텔레비젼, 액정 디스플레이, 휴대전화, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 휴대 게임기, 카 내비게이션, 복사기, 프린터, 팩스, 시계, 전자레인지 등의 액정 패널에 폭넓게 적용시킬 수 있다.
10: 편광자
20: 보호층
100: 편광판

Claims (7)

  1. 50중량부를 초과하는 아크릴계 단량체와, 0중량부를 초과하고 50중량부 미만인 식 (1)로 나타내는 공중합 단량체를 중합함으로써 얻어지는 중합체를 포함하고, 상기 중합체의 유리 전이 온도가 50℃ 이상인, 편광자 보호용 수지 조성물:
    Figure pct00011

    식 중, X는 비닐기, (메트)아크릴기, 스티릴기, (메트)아크릴아미드기, 비닐에테르기, 에폭시기, 옥세탄기, 히드록실기, 아미노기, 알데히드기, 및 카르복실기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 반응성기를 포함하는 관능기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환기를 가질 수 있는 지방족 탄화수소기, 치환기를 가질 수 있는 아릴기, 또는 치환기를 가질 수 있는 헤테로환기를 나타내며, R1 및 R2는 서로 연결하여 환을 형성할 수 있다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중합체의 중량 평균 분자량이 10,000 이상인, 편광자 보호용 수지 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반응성기가 (메트)아크릴기 및 (메트)아크릴아미드기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 편광자 보호용 수지 조성물.
  4. 편광자와,
    상기 편광자의 적어도 한쪽 면에, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 편광자 보호용 수지 조성물로부터 형성된 보호층
    을 구비하는, 편광판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보호층의 두께가 0.1㎛∼8㎛인, 편광판.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 편광자의 요오드 함유량이 2중량%∼25중량%인, 편광판.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광자의 두께가 8㎛ 이하인, 편광판.
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