KR20210148141A - 편광 필름의 제조 방법 및 편광 필름 - Google Patents

편광 필름의 제조 방법 및 편광 필름 Download PDF

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KR20210148141A
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지희 유
동휘 김
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수미토모 케미칼 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은, 우수한 광학 특성을 가지며, 면 내에서 균일한 색감인, 도포형의 편광 필름을 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 기재와 편광막을 포함하는 편광 필름의 제조 방법으로서, (a) 상기 기재에 배향막 조성물을 도포하여 제1 도포막을 형성하는 공정, (b) 상기 제1 도포막을 건조시켜 제1 건조막을 형성하는 공정, (c) 상기 제1 건조막에 편광을 조사하여 배향막을 형성하는 공정, (d) 상기 배향막 상에 편광막을 형성하는 공정, (e) 상기 기재와 상기 배향막을 적어도 포함하는 배향막 적층체를, 온도가 60℃∼150℃인 분위기 하에서 일축 연신을 행하는 공정,을 포함하는, 편광 필름의 제조 방법을 제공한다.

Description

편광 필름의 제조 방법 및 편광 필름
본 발명은 편광 필름의 제조 방법 및 편광 필름에 관한 것이다.
액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치 등의 플랫 패널 표시 장치에는 그 광학 보상을 목적으로 하여 편광 필름 등의 광학 필름이 사용되고 있다. 근래의 플랫 패널 표시 장치는, 그 박막화가 강하게 요구되고 있으며, 그것에 수반하여 편광 필름도 보다 박형인 것이 요구되고 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 중합성 액정 화합물과, 이색성 색소를 포함하는 조성물을 도포하여 형성된 도포형의 편광 필름이 기재되어 있다. 도포형의 편광 필름에 의하면, 박형화를 달성하기 쉽다.
일본 특허공표공보 2007-510946호
본 발명은, 우수한 광학 특성을 가지며, 면 내에서 균일한 색감인, 도포형의 편광 필름을 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 우수한 광학 특성을 가지는, 도포형의 편광 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 이하의 발명을 포함한다.
〔1〕 기재와 편광막을 포함하는 편광 필름의 제조 방법으로서,
(a) 상기 기재에 배향막 조성물을 도포하여 제1 도포막을 형성하는 공정,
(b) 상기 제1 도포막을 건조시켜 제1 건조막을 형성하는 공정,
(c) 상기 제1 건조막에 편광을 조사하여 배향막을 형성하는 공정,
(d) 상기 배향막 상에 편광막을 형성하는 공정,
(e) 상기 기재와 상기 배향막을 적어도 포함하는 배향막 적층체를, 온도가 60℃∼150℃인 분위기 하에서 일축 연신을 행하는 공정,을 포함하는, 편광 필름의 제조 방법.
〔2〕 상기 일축 연신을 행하는 방향과 상기 배향막의 배향 규제력의 방향과의 이루는 각도가 0°±15°의 범위 내, 또는 90°±15°의 범위 내인, 〔1〕에 기재된 편광 필름의 제조 방법.
〔3〕 상기 공정 (d)는,
(d1) 상기 배향막 상에 편광막 조성물을 도포하여 제2 도포막을 형성하는 공정,
(d2) 상기 제2 도포막을 건조시켜 제2 건조막을 형성하는 공정,
(d3) 상기 제2 건조막을 경화시켜 상기 편광막을 형성하는 공정,을 포함하는, 〔1〕 또는 〔2〕에 기재된 편광 필름의 제조 방법.
〔4〕 상기 공정 (d1)에서, 상기 편광막 조성물은 이색성 색소 및 중합성 액정 화합물을 포함하는, 〔3〕에 기재된 편광 필름의 제조 방법.
〔5〕상기 공정 (d3)에서, 상기 제2 건조막에 광조사하여 상기 제2 건조막을 경화시키는, 〔3〕 또는 〔4〕에 기재된 편광 필름의 제조 방법.
〔6〕 상기 공정 (e)에서, 상기 일축 연신은 1.01배∼1.5배의 연신 배율이 되도록 행하는, 〔1〕 내지 〔5〕 중 어느 한 항에 기재된 편광 필름의 제조 방법.
〔7〕 기재와 편광막을 포함하는 편광 필름으로서,
상기 편광막은, 이색성 색소와 중합성 액정 화합물의 중합물을 포함하고,
오더 파라미터의 평균치 S1ave는, 하기 식(1a)의 관계를 충족시키는, 편광 필름.
S1ave≥0.998 (1a)
〔8〕 오더 파라미터차 ΔS1는, 하기 식(3a)의 관계를 충족시키는, 〔7〕에 기재된 편광 필름.
ΔS1≤0.0015 (3a)
〔9〕 시감도 보정 단체 편광도 Py〔％〕는, 하기 식(6a)의 관계를 충족시키는, 〔7〕 또는 〔8〕에 기재된 편광 필름.
Py≥97.0 (6a)
본 발명에 의하면, 우수한 광학 특성을 가지며, 면 내에서 균일한 색감인, 도포형의 편광 필름을 제조할 수 있다.
도 1은 장척 편광 필름의 연속적 제조 방법(Roll to Roll 형식)의 주요부를 나타내는 모식도이다.
도 2는 장척 원편광판의 연속적 제조 방법의 주요부를 나타내는 모식도이다.
[편광 필름의 제조 방법]
본 발명은, 기재와 편광막을 포함하는 편광 필름의 제조 방법으로서,
(a) 상기 기재에 배향막 조성물을 도포하여 제1 도포막을 형성하는 공정,
(b) 상기 제1 도포막을 건조시켜 제1 건조막을 형성하는 공정,
(c) 상기 제1 건조막에 편광을 조사하여 배향막을 형성하는 공정,
(d) 상기 배향막 상에 편광막을 형성하는 공정,
(e) 상기 기재와 상기 배향막을 적어도 포함하는 배향막 적층체를, 온도가 60℃∼150℃인 분위기 하에서 일축 연신을 행하는 공정,을 포함하는, 편광 필름의 제조 방법이다.
상기 제조 방법에 의하면, 기재와, 배향막과, 편광막을 이 순으로 포함하는 편광 필름으로서, 양호한 광학 특성을 가지는 편광 필름을 제조할 수 있다.
<기재>
기재는, 바람직하게는 장척이다. 장척의 기재를 이용함으로써, 장척의 편광 필름을 연속적으로 제조하는 것이 가능해진다. 장척인 경우, 기재의 장변 방향의 길이는, 통상 10∼10000m이며, 바람직하게는 100∼2000m이다. 기재의 단변 방향의 길이는, 통상 0.1∼5m이며, 바람직하게는 0.2∼2m이다. 또, 본 명세서에 있어서 「장척」의 기재란, 「롤상으로 감긴 장척의 기재」 및 「롤상인 장척의 기재로부터 권출(卷出)한 장척의 기재」를 포함하는 것이며, 장척의 배향막 및 장척의 편광 필름 등이라고 할 때의 「장척」도 마찬가지이다. 또, 기재는, 장척으로 한정되지는 않지만, 직사각형인 것이 바람직하다.
기재는, 통상, 수지 기재이다. 수지 기재는, 통상, 투명 수지 기재이다. 투명 수지 기재란, 광, 특히 가시광을 투과할 수 있는 투광성을 가지는 기재를 의미하고, 투광성이란, 파장 380㎚∼780㎚에 걸치는 광선에 대한 투과율이 80％ 이상이 되는 특성을 말한다.
기재를 구성하는 수지로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 노르보르넨계 폴리머 등의 폴리올레핀; 환상 올레핀계 수지; 폴리비닐알코올; 폴리에틸렌테레프탈레이트; 폴리메타크릴산에스테르; 폴리아크릴산에스테르; 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스 및 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 등의 셀룰로오스에스테르; 폴리에틸렌나프탈레이트; 폴리카보네이트; 폴리설폰; 폴리에테르설폰; 폴리에테르케톤; 폴리페닐렌설파이드; 및 폴리페닐렌옥사이드 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 셀룰로오스에스테르, 환상 올레핀계 수지, 폴리카보네이트, 폴리에테르설폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 또는 폴리메타크릴산에스테르이다.
셀룰로오스에스테르는, 셀룰로오스에 포함되는 수산기의 적어도 일부가 에스테르화된 것이며, 시장으로부터 입수할 수 있다. 또한, 셀룰로오스에스테르를 포함하는 기재도 시장으로부터 입수할 수 있다. 시판하는 셀룰로오스에스테르를 포함하는 기재로서는, 후지택(등록상표) 필름(후지샤신필름(주)), KC8UX2M(코니카미놀타옵토(주)), KC8UY(코니카미놀타옵토(주)) 및 KC4UY(코니카미놀타옵토(주)) 등을 들 수 있다.
환상 올레핀계 수지란, 노르보르넨 또는 다환 노르보르넨계 모노머 등의 환상 올레핀의 중합체, 혹은 그들의 공중합체를 포함하는 것이다. 당해 환상 올레핀계 수지는, 개환 구조를 포함해도 되고, 또한, 개환 구조를 포함하는 환상 올레핀계 수지를 수소 첨가한 것이어도 된다. 또한, 당해 환상 올레핀계 수지는, 투명성을 현저하게 해치지 않고, 현저하게 흡습성을 증대시키지 않는 범위에서, 쇄상 올레핀 및 비닐화 방향족 화합물에 유래하는 구조 단위를 포함하고 있어도 된다. 또한, 당해 환상 올레핀계 수지는, 그 분자 내에 극성기가 도입되어 있어도 된다.
쇄상 올레핀은, 에틸렌 및 프로필렌 등을 들 수 있고, 비닐화 방향족 화합물은, 스티렌, α-메틸스티렌 및 알킬 치환 스티렌 등을 들 수 있다.
환상 올레핀계 수지가, 환상 올레핀과, 쇄상 올레핀 또는 비닐화 방향족 화합물과의 공중합체인 경우, 환상 올레핀에 유래하는 구조 단위의 함유량은, 공중합체의 전체 구조 단위에 대하여, 통상 50몰％ 이하이며, 바람직하게는 15∼50몰％이다.
환상 올레핀계 수지가, 환상 올레핀과, 쇄상 올레핀과, 비닐화 방향족 화합물과의 삼원 공중합체인 경우, 쇄상 올레핀에 유래하는 구조 단위의 함유량은, 공중합체의 전체 구조 단위에 대하여, 통상 5∼80몰％이며, 비닐화 방향족 화합물에 유래하는 구조 단위의 함유 비율은, 공중합체의 전체 구조 단위에 대하여, 통상 5∼80몰％이다. 이러한 삼원 공중합체는, 고가(高價)의 환상 올레핀의 사용량을 비교적 적게 할 수 있다는 이점이 있다.
환상 올레핀계 수지는, 시장으로부터 입수할 수 있다. 시판하는 환상 올레핀계 수지는, Topas(등록상표)(Ticona사제), 아톤(등록상표)(JSR(주)제), 제오노아(ZEONOR)(등록상표) 및 제오넥스(ZEONEX)(등록상표)(이상, 니혼제온(주)제), 그리고 아펠(등록상표)(미쓰이가가쿠(주)제) 등을 들 수 있다. 이러한 환상 올레핀계 수지를, 예를 들면, 용제 캐스트법, 용융 압출법 등의 공지의 수단에 의해 제막하여, 기재로 할 수 있다. 시판하는 환상 올레핀계 수지를 포함하는 기재는, 에스시나(등록상표) 및 SCA40(이상, 세키스이가가쿠고교(주)제), 제오노아필름(등록상표)(옵테스(주)) 및 아톤필름(등록상표)(JSR(주)) 등을 들 수 있다.
기재에는, 표면 처리를 실시해도 된다. 기재의 표면 처리는, 예를 들면, 진공 분위기 하부터 대기압 분위기 하에서의 코로나 또는 플라스마 처리, 레이저 처리, 오존 처리, 비누화 처리, 화염 처리, 커플링제의 도포 처리, 프라이머 처리 및 반응성 모노머나 반응성을 가지는 폴리머를 기재 표면에 부착시킨 후에 방사선, 플라스마 또는 자외선을 조사하여 반응시키는 그래프트 중합법에 의한 처리 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 진공 분위기 하부터 대기압 분위기 하에서의 코로나 또는 플라스마 처리가 바람직하다.
코로나 또는 플라스마에 의한 기재의 표면 처리로서는, 대기압 근방의 압력 하에서, 대향한 전극간에 기재를 설치하고, 코로나 또는 플라스마를 발생시켜, 기재의 표면 처리를 행하는 방법, 대향한 전극간에 가스를 흘려, 전극간에서 가스를 플라스마화하고, 플라스마화한 가스를 기재에 분사하는 방법, 및 저압 조건 하에서, 글로우 방전 플라스마를 발생시켜, 기재의 표면 처리를 행하는 방법을 들 수 있다.
그 중에서도, 대기압 근방의 압력 하에서, 대향한 전극간에 기재를 설치하고, 코로나 또는 플라스마를 발생시켜, 기재의 표면 처리를 행하는 방법, 또는, 대향한 전극간에 가스를 흘려, 전극간에서 가스를 플라스마화하고, 플라스마화한 가스를 기재에 분사하는 방법이 바람직하다. 이러한 코로나 또는 플라스마에 의한 표면 처리는, 통상, 시판하는 표면 처리 장치에 의해 행해진다.
기재는, 편광막 조성물을 도포하는 면과는 반대의 면에 보호 필름을 가지고 있어도 된다.
보호 필름으로서는, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트 및 폴리올레핀 등의 필름, 그리고, 당해 필름에 점착층을 더 가지는 필름 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 건조 시에 있어서의 열변형이 작기 때문에, 폴리에틸렌테레프탈레이트가 바람직하다. 보호 필름을, 편광막 조성물을 도포하는 면과는 반대의 면에 가짐으로써, 기재 반송 시의 필름의 흔들림이나 도포면의 근소한 진동을 억제할 수 있으며, 도막의 균일성을 향상시킬 수 있다.
기재의 두께는, 실용적인 취급을 할 수 있을 정도의 중량인 점에서는, 얇은 것이 바람직하지만, 너무 얇으면 강도가 저하해, 가공성이 떨어지는 경향이 있다. 기재의 두께는, 통상 5∼300㎛이며, 바람직하게는 20∼200㎛이다.
<공정 (a)∼(c)>
배향막은,
(a) 상기 기재에 배향막 조성물을 도포하여 제1 도포막을 형성하는 공정,
(b) 상기 제1 도포막을 건조시켜 제1 건조막을 형성하는 공정,
(c) 상기 제1 건조막에 편광을 조사하여 배향막을 형성하는 공정,
을 거쳐 기판 상에 형성된다. 배향막은, 그 위에 도포하는 편광막 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물을 일정한 방향으로 배향시키는 배향 규제력을 가진다. 중합성 액정 화합물은, 그 분자 장축 방향이 배향 규제력의 방향에 대하여 평행이 되도록 배향할 수 있다. 배향막의 배향 규제력의 방향은, 통상, 조사하는 편광의 편광 방향에 대하여 평행 또는 수직 방향이다.
배향막은, 편광막 조성물의 도포 등에 의해 용해하지 않는 용제 내성을 가지고, 또한, 용제의 제거나 이색성 색소를 배향시키기 위한 가열 처리에 있어서의 내열성을 가지는 것이 바람직하다. 배향막의 막두께는, 예를 들면 10㎚∼10000㎚이며, 바람직하게는 10㎚∼1000㎚이며, 보다 바람직하게는 500㎚ 이하이며, 또한, 보다 바람직하게는 10㎚ 이상이다. 상기 범위로 하면, 배향 규제력이 충분히 발현된다.
<배향막 조성물>
배향막 조성물은, 광반응성기를 가지는 폴리머 또는 모노머, 및 용제를 함유한다. 광반응성기란, 광을 조사함으로써 배향능을 나타내는 기를 말한다. 구체적으로, 광반응성기는, 광을 조사함으로써 분자의 배향 유기(誘起) 또는 이성화 반응, 이량화 반응, 광가교 반응, 혹은 광분해 반응과 같은, 배향능의 기원이 되는 광반응을 한다. 당해 광반응성기 중에서도, 이량화 반응 또는 광가교 반응을 일으키는 것이, 배향성이 우수한 점에서 바람직하다. 이상과 같은 반응을 일으킬 수 있는 광반응성기로서는, 불포화 결합, 특히 이중 결합을 가지는 것이 바람직하고, 탄소-탄소 이중 결합(C＝C 결합), 탄소-질소 이중 결합(C＝N 결합), 질소-질소 이중 결합(N＝N 결합), 및 탄소-산소 이중 결합(C＝O 결합)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 가지는 기가 특히 바람직하다.
C＝C 결합을 가지는 광반응성기로서는 예를 들면, 비닐기, 폴리엔기, 스틸벤기, 스틸바졸기, 스틸바졸륨기, 칼콘기 및 신나모일기 등을 들 수 있다. C＝N 결합을 가지는 광반응성기로서는, 방향족 시프 염기 및 방향족 히드라존 등의 구조를 가지는 기를 들 수 있다. N＝N 결합을 가지는 광반응성기로서는, 아조벤젠기, 아조나프탈렌기, 방향족 복소환 아조기, 비스아조기 및 포르마잔기 등이나, 아족시벤젠을 기본 구조로 하는 것을 들 수 있다. C＝O 결합을 가지는 광반응성기로서는, 벤조페논기, 쿠마린기, 안트라퀴논기 및 말레이미드기 등을 들 수 있다. 이들 기는, 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 아릴옥시기, 시아노기, 알콕시카르보닐기, 히드록실기, 설폰산기 및 할로겐화알킬기 등의 치환기를 가지고 있어도 된다.
그 중에서도, 광이량화 반응하는 광반응성기가 바람직하고, 광배향에 필요한 편광의 조사량이 비교적 적으며, 또한, 열 안정성이나 경시(經時) 안정성이 우수한 광배향막이 얻어지기 쉽다는 점에서, 신나모일기 및 칼콘기가 바람직하다. 광반응성기를 가지는 폴리머로서는, 당해 폴리머 측쇄의 말단부가 신남산 구조가 되는 신나모일기를 가지는 것이 특히 바람직하다.
배향막 조성물의 용제로서는, 광반응성기를 가지는 폴리머 및 모노머를 용해하는 것이 바람직하다. 당해 용제는, 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 또는 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, 감마부티로락톤, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 또는 젖산에틸 등의 에스테르계 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜탄온, 시클로헥산온, 메틸아밀케톤 또는 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용제; 펜탄, 헥산 또는 헵탄 등의 비염소계 지방족 탄화수소 용제; 톨루엔 또는 자일렌 등의 비염소계 방향족 탄화수소 용제, 아세토니트릴 등의 니트릴계 용제; 테트라히드로퓨란 또는 디메톡시에탄 등의 에테르계 용제; 클로로포름 또는 클로로벤젠 등의 염소계 용제; 등을 들 수 있다. 이들 용제는, 단독으로 이용해도 되고, 조합해도 된다.
배향막 조성물에 대한, 광반응성기를 가지는 폴리머 또는 모노머의 함유량은, 당해 광반응성기를 가지는 폴리머 또는 모노머의 종류나 제조하고자 하는 광배향막의 두께에 의해 적절히 조절할 수 있지만, 적어도 0.2질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.3∼10질량％의 범위가 특히 바람직하다. 또한, 배향막의 특성이 현저하게 손상되지 않는 범위에서, 폴리비닐알코올이나 폴리이미드 등의 고분자 재료나 광증감제가 포함되어 있어도 된다.
<제1 도포막>
공정 (a)에서, 배향막 조성물을 기재에 도포함으로써 제1 도포막이 형성된다. 배향막 조성물을 기재에 도포하는 방법으로서는, 그라비아 코팅법, 다이 코팅법, 어플리케이터법 및 플렉소법 등을 들 수 있다. 또, 이들 방법에 의하면, 장척의 기재에 배향막 조성물을 연속적으로 도포할 수 있다. 바람직하게는, 그라비아 코팅법, 다이 코팅법 및 플렉소법이다.
<제1 건조막>
공정 (b)에서, 제1 도포막을 건조함으로써 제1 건조막이 형성된다. 본 명세서에 있어서는, 제1 도포막의 전 질량에 대하여 제1 도포막이 함유하는 용제의 함유량이 50질량％ 이하가 된 것을 제1 건조막이라고 한다.
제1 도포막을 건조하는 방법은, 자연 건조법, 통풍 건조법, 가열 건조법 및 감압 건조법 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 통풍 건조법과 가열 건조법을 조합한 방법이다. 건조 온도는, 10∼250℃가 바람직하고, 25∼200℃가 더 바람직하다. 건조 시간은, 10초간∼60분간이 바람직하고, 30초간∼30분간이 보다 바람직하다. 건조함으로써 제1 도포막에 포함되는 용제가 제거된다.
제1 건조막에 있어서의, 용제의 함유량은 바람직하게는 30질량％ 이하이며, 보다 바람직하게는 10질량％ 이하이며, 더 바람직하게는 5질량％ 이하이며, 특히 바람직하게는 1질량％ 이하이다.
<배향막>
공정 (c)에서, 제1 건조막에 편광을 조사하여 배향 규제력을 가지는 배향막이 형성된다. 기재 및 배향막이 장척인 경우, 배향막의 배향 규제력의 방향과 배향막의 장변 방향과의 이루는 각도가, 바람직하게는 0°±15° 또는 90°±15°이며, 보다 바람직하게는 0°±10° 또는 90°±10°이며, 더 바람직하게는 0°±5° 또는 90°±5°이며, 특히 바람직하게는 0°±1° 또는 90°±1°이다. 배향막의 배향 규제력의 방향은, 조사하는 편광의 편광 방향에 따라 조정할 수 있다. 배향 규제력의 방향은, 광반응성기를 가지는 폴리머의 종류에 따라서도 바뀔 수 있다.
상기 배향막의 배향 규제력의 방향과 배향막의 장변 방향이 수직이 되도록 배향막을 형성할 경우, 편광의 편광 방향과 배향막의 배향 규제력의 방향이 직교일 때는, 편광의 편광 방향은, 배향막의 장변 방향에 대하여, 바람직하게는 0°±15°이며, 보다 바람직하게는 0°±10°이며, 더 바람직하게는 0°±5°이며, 특히 바람직하게는 0°±1°이다. 한편, 편광의 편광 방향과 배향막의 배향 규제력의 방향이 평행일 때는, 편광의 편광 방향은, 배향막의 장변 방향에 대하여, 바람직하게는 90°±15°이며, 보다 바람직하게는 90°±10°이며, 더 바람직하게는 90°±5°이며, 특히 바람직하게는 90°±1°이다.
편광은, 제1 건조막측으로부터 제1 건조막에 직접 조사해도 되고, 기재측으로부터 기재를 투과시켜 조사해도 된다.
편광의 파장은, 광반응성기를 가지는 폴리머 또는 모노머의 광반응성기가, 광에너지를 흡수할 수 있는 파장 영역인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 파장 250∼400㎚의 범위의 자외선이 바람직하다. 편광의 광원은, 제논 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 메탈할라이드 램프, KrF, ArF 등의 자외광 레이저 등을 들 수 있고, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프 및 메탈할라이드 램프가 바람직하다. 이들 램프는, 파장 313㎚의 자외선의 발광 강도가 크기 때문에 바람직하다.
편광은, 예를 들면 상기 광원으로부터의 광을, 편광자를 통과시킴으로써 얻어진다. 상기 편광자의 편광각을 조정함으로써, 편광의 방향을 임의로 조정할 수 있다. 상기 편광자는, 편광 필터나 글랜 톰슨, 글랜 테일러 등의 편광 프리즘이나 와이어 그리드 타입의 편광자를 들 수 있다. 편광은, 실질적으로 평행광이면 바람직하다.
이렇게 해서, 배향막이 얻어진다. 배향막은, 액정 재료의 배향을 유기할 수 있다. 배향막의 배향 규제 방향이 장척인 기재의 장변 방향에 대하여 평행이면, 흡수축의 방향이 장척인 기재의 장변 방향에 대하여 평행인 장척의 편광 필름의 제조에 유용하다. 배향막의 배향 규제 방향이 장척인 기재의 장변 방향에 대하여 직교이면, 흡수축의 방향이 장척인 기재의 장변 방향에 대하여 직교인 장척의 편광 필름의 제조에 유용하다.
<공정 (d)>
배향막 상에 편광막을 형성하는 공정 (d)는,
(d1) 상기 배향막 상에 편광막 조성물을 도포하여 제2 도포막을 형성하는 공정,
(d2) 상기 제2 도포막을 건조시켜 제2 건조막을 형성하는 공정,
(d3) 상기 제2 건조막을 경화시켜 상기 편광막을 형성하는 공정,을 포함한다.
<편광막 조성물>
편광막 조성물은, 바람직하게는 이색성 색소 및 중합성 액정 화합물을 포함한다. 중합성 액정 화합물을 포함하는 편광막은, 강도가 향상되며, 또한, 색 불균일이 감소한다. 편광막 조성물의 점도는, 제2 도포막의 막두께에 불균일이 생기기 어려워지기 때문에, 10mPa·s 이하가 바람직하고, 0.1∼7mPa·s가 보다 바람직하다. 편광막 조성물은, 용제, 중합개시제, 증감제, 중합금지제, 레벨링제, 및 중합성 비액정 화합물 등을 더 포함해도 된다.
<이색성 색소>
이색성 색소란, 분자의 장축 방향에 있어서의 흡광도와, 단축 방향에 있어서의 흡광도가 다른 성질을 가지는 색소를 말한다.
이색성 색소는, 300∼700㎚의 범위에 흡수 극대 파장(λMAX)을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 이색성 색소는, 예를 들면, 아크리딘 색소, 옥사진 색소, 시아닌 색소, 나프탈렌 색소, 아조 색소 및 안트라퀴논 색소 등을 들 수 있지만, 그 중에서도 아조 색소가 바람직하다. 아조 색소는, 모노아조 색소, 비스아조 색소, 트리스아조 색소, 테트라키스아조 색소 및 스틸벤아조 색소 등을 들 수 있고, 바람직하게는 비스아조 색소 및 트리스아조 색소이다. 이색성 색소는 단독이어도, 조합해도 되지만, 3종류 이상을 조합하는 것이 바람직하다. 특히, 3종류 이상의 아조 화합물을 조합하는 것이 바람직하다.
아조 색소는, 예를 들면, 식(2)으로 표시되는 화합물(이하, 경우에 따라 「화합물(2)」이라고 함)을 들 수 있다.
A1(-N＝N-A2)p-N＝N-A3 (2)
[식(2) 중,
A1 및 A3은, 서로 독립적으로, 치환기를 가지고 있어도 되는 페닐기, 치환기를 가지고 있어도 되는 나프틸기 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 1가의 복소환기를 나타낸다. A2은, 치환기를 가지고 있어도 되는 1,4-페닐렌기, 치환기를 가지고 있어도 되는 나프탈렌-1,4-디일기 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 2가의 복소환기를 나타낸다. p는 1∼4의 정수를 나타낸다. p가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 A2은 서로 독립적으로 동일해도 달라도 된다.]
1가의 복소환기로서는, 퀴놀린, 티아졸, 벤조티아졸, 티에노티아졸, 이미다졸, 벤조이미다졸, 옥사졸 및 벤조옥사졸 등의 복소환 화합물로부터 1개의 수소 원자를 제외한 기를 들 수 있다. 2가의 복소환기로서는, 상기 복소환 화합물로부터 2개의 수소 원자를 제외한 기를 들 수 있다.
A1 및 A3에 있어서의 페닐기, 나프틸기 및 1가의 복소환기, 그리고 A2에 있어서의 p-페닐렌기, 나프탈렌-1,4-디일기 및 2가의 복소환기가 임의로 가지는 치환기로서는, 탄소수 1∼4의 알킬기; 메톡시기, 에톡시기 및 부톡시기 등의 탄소수 1∼4의 알콕시기; 트리플루오로메틸기 등의 탄소수 1∼4의 불화알킬기; 시아노기; 니트로기; 할로겐 원자; 아미노기, 디에틸아미노기 및 피롤리디노기 등의 치환 또는 무치환 아미노기(치환 아미노기란, 탄소수 1∼6의 알킬기를 1개 또는 2개 가지는 아미노기, 혹은 2개의 치환 알킬기가 서로 결합하여 탄소수 2∼8의 알칸디일기를 형성하고 있는 아미노기를 의미한다. 무치환 아미노기는, -NH2이다.)를 들 수 있다. 또, 탄소수 1∼6의 알킬기의 구체예는, 화합물(1)의 페닐렌기 등이 임의로 가지는 치환기로 예시한 것과 같다.
화합물(2) 중에서도, 이하의 식(2-1)∼식(2-6)으로 각각 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00001
Figure pct00002
[식 (2-1)∼(2-6) 중,
B1∼B20은, 서로 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1∼6의 알킬기, 탄소수 1∼4의 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 치환 또는 무치환의 아미노기(치환 아미노기 및 무치환 아미노기의 정의는 상기한 바와 같음), 염소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다.
n1∼n4는, 서로 독립적으로 0∼3의 정수를 나타낸다.
n1이 2 이상인 경우, 복수의 B2은 서로 독립적으로 동일해도 달라도 되고, n2가 2 이상인 경우, 복수의 B6은 서로 독립적으로 동일해도 달라도 되고, n3이 2 이상인 경우, 복수의 B9은 서로 독립적으로 동일해도 달라도 되고, n4가 2 이상인 경우, 복수의 B14은 서로 독립적으로 동일해도 달라도 된다.]
상기 안트라퀴논 색소는, 식(2-7)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00003
[식(2-7) 중,
R1∼R8은, 서로 독립적으로, 수소 원자, -Rx, -NH2, -NHRx, -NRx 2, -SRx 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
Rx은, 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.]
상기 옥사존 색소는, 식(2-8)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00004
[식(2-8) 중,
R9∼R15은, 서로 독립적으로, 수소 원자, -Rx, -NH2, -NHRx, -NRx 2, -SRx 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
Rx은, 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.]
상기 아크리딘 색소는, 식(2-9)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00005
[식(2-9) 중,
R16∼R23은, 서로 독립적으로, 수소 원자, -Rx, -NH2, -NHRx, -NRx 2, -SRx 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
Rx은, 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.]
식(2-7), 식(2-8) 및 식(2-9)에 있어서의, Rx으로 표시되는 탄소수 1∼4의 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기 및 헥실기 등을 들 수 있고, 탄소수 6∼12의 아릴기로서는, 페닐기, 톨루일기, 자일릴기 및 나프틸기 등을 들 수 있다.
상기 시아닌 색소는, 식(2-10)으로 표시되는 화합물 및 식(2-11)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00006
[식(2-10) 중,
D1 및 D2은, 서로 독립적으로, 식(2-10a)∼식(2-10d) 중 어느 것으로 표시되는 기를 나타낸다.
Figure pct00007
n5는 1∼3의 정수를 나타낸다.]
Figure pct00008
[식(2-11) 중,
D3 및 D4은, 서로 독립적으로, 식(2-11a)∼식(2-11h) 중 어느 것으로 표시되는 기를 나타낸다.
Figure pct00009
n6는 1∼3의 정수를 나타낸다.]
편광막 조성물에 있어서의 이색성 색소의 함유량은, 이색성 색소의 배향을 양호하게 하는 관점에서, 편광막 조성물의 고형분 100질량부에 대하여, 0.1질량부 이상 30질량부 이하가 바람직하고, 0.1질량부 이상 20질량부 이하가 보다 바람직하고, 0.1질량부 이상 10질량부 이하가 더 바람직하고, 0.1질량부 이상 5질량부 이하가 특히 바람직하다. 여기에서, 고형분이란, 편광막 조성물로부터 용제를 제외한 성분의 합계량을 말한다.
<중합성 액정 화합물>
중합성 액정 화합물이란, 중합성기를 가지며, 또한, 액정성을 나타내는 화합물이다. 중합성기란, 중합 반응에 관여하는 기를 의미하고, 광중합성기인 것이 바람직하다. 여기에서, 광중합성기란, 후술하는 광중합개시제로부터 발생한 활성 라디칼이나 산 등에 의해 중합 반응할 수 있는 기를 말한다. 중합성기로서는, 비닐기, 비닐옥시기, 1-클로로비닐기, 이소프로페닐기, 4-비닐페닐기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 옥시라닐기, 옥세타닐기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 비닐옥시기, 옥시라닐기 및 옥세타닐기가 바람직하고, 아크릴로일옥시기가 보다 바람직하다. 액정성을 나타내는 화합물은, 써모트로픽성 액정이어도 리오트로픽 액정이어도 되고, 또한, 써모트로픽 액정에 있어서의, 네마틱 액정이어도 스멕틱 액정이어도 된다.
중합성 액정 화합물은, 보다 높은 편광 특성이 얻어진다는 점에서 스멕틱 액정 화합물이 바람직하고, 고차 스멕틱 액정 화합물이 보다 바람직하다. 그 중에서도, 스멕틱 B상, 스멕틱 D상, 스멕틱 E상, 스멕틱 F상, 스멕틱 G상, 스멕틱 H상, 스멕틱 I상, 스멕틱 J상, 스멕틱 K상 또는 스멕틱 L상을 형성하는 고차 스멕틱 액정 화합물이 보다 바람직하고, 스멕틱 B상, 스멕틱 F상 또는 스멕틱 I상을 형성하는 고차 스멕틱 액정 화합물이 보다 바람직하다. 중합성 액정 화합물이 형성하는 액정상이 이들 고차 스멕틱상이면, 배향 질서도가 보다 높은 편광막을 제조할 수 있다. 또한, 이와 같이 배향 질서도가 높은 편광막은 X선 회절 측정에 있어서 육각상이나 크리스탈상과 같은 고차 구조 유래의 브래그 피크가 얻어진다. 당해 브래그 피크는, 분자 배향의 주기 구조에 유래하는 피크이며, 중합성 액정 화합물이 형성하는 액정상이 이들 고차 스멕틱상이면, 그 주기 간격이 3.0∼6.0Å인 막을 얻을 수 있다. 이러한 화합물은, 구체적으로는, 하기 식(B)으로 표시되는 화합물(이하, 화합물(B)이라고 하는 경우가 있음) 등을 들 수 있다. 당해 중합성 액정 화합물은, 단독으로 이용해도 되고, 조합해도 된다.
U1-V1-W1-X1-Y1-X2-Y2-X3-W2-V2-U2 (B)
[식(B) 중,
X1, X2 및 X3은, 서로 독립적으로, 치환기를 가지고 있어도 되는 1,4-페닐렌기 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 시클로헥산-1,4-디일기를 나타낸다. 단, X1, X2 및 X3 중 적어도 하나는, 치환기를 가지고 있어도 되는 1,4-페닐렌기이다. 시클로헥산-1,4-디일기를 구성하는 -CH2-는, -O-, -S- 또는 -NR-로 치환되어 있어도 된다. R은, 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다.
Y1 및 Y2은, 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -CH2O-, -COO-, -OCOO-, 단결합, -N＝N-, -CRa＝CRb-, -C≡C- 또는 -CRa＝N-를 나타낸다. Ra 및 Rb은, 서로 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다.
U1은, 수소 원자 또는 중합성기를 나타낸다.
U2은, 중합성기를 나타낸다.
W1 및 W2은, 서로 독립적으로, 단결합, -O-, -S-, -COO- 또는 -OCOO-를 나타낸다.
V1 및 V2은, 서로 독립적으로, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소수 1∼20의 알칸디일기를 나타내고, 당해 알칸디일기를 구성하는 -CH2-는, -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어 있어도 된다.]
화합물(B)에 있어서, X1, X2 및 X3 중 적어도 하나는, 치환기를 가지고 있어도 되는 1,4-페닐렌기인 것이 바람직하다.
치환기를 가지고 있어도 되는 1,4-페닐렌기는, 무치환인 것이 바람직하다. 치환기를 가지고 있어도 되는 시클로헥산-1,4-디일기는, 치환기를 가지고 있어도 되는 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기인 것이 바람직하고, 치환기를 가지고 있어도 되는 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기는 무치환인 것이 바람직하다.
치환기를 가지고 있어도 되는 1,4-페닐렌기 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 시클로헥산-1,4-디일기가 임의로 가지는 치환기는, 메틸기, 에틸기 및 부틸기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기, 시아노기 및 할로겐 원자 등을 들 수 있다.
Y1은, -CH2CH2-, -COO- 또는 단결합이면 바람직하고, Y2은, -CH2CH2- 또는 -CH2O-이면 바람직하다.
U2은, 중합성기이다. U1은, 수소 원자 또는 중합성기이며, 바람직하게는 중합성기이다. U1 및 U2은, 모두 중합성기이면 바람직하고, 모두 광중합성기이면 바람직하다. 광중합성기를 가지는 중합성 액정 화합물은, 보다 저온 조건 하에서 중합할 수 있는 점에서 유리하다.
U1 및 U2으로 표시되는 중합성기는 서로 독립적으로 달라도 되지만, 동일하면 바람직하다. 중합성기로서는, 비닐기, 비닐옥시기, 1-클로로비닐기, 이소프로페닐기, 4-비닐페닐기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 옥시라닐기, 옥세타닐기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 비닐옥시기, 옥시라닐기 및 옥세타닐기가 바람직하고, 아크릴로일옥시기가 보다 바람직하다.
V1 및 V2으로 표시되는 알칸디일기로서는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로판-1,3-디일기, 부탄-1,3-디일기, 부탄-1,4-디일기, 펜탄-1,5-디일기, 헥산-1,6-디일기, 헵탄-1,7-디일기, 옥탄-1,8-디일기, 데칸-1,10-디일기, 테트라데칸-1,14-디일기 및 이코산-1,20-디일기 등을 들 수 있다. V1 및 V2은, 바람직하게는 탄소수 2∼12의 알칸디일기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼12의 알칸디일기이다.
치환기를 가지고 있어도 되는 탄소수 1∼20의 알칸디일기가 임의로 가지는 치환기로서는, 시아노기 및 할로겐 원자 등을 들 수 있지만, 당해 알칸디일기는, 무치환인 것이 바람직하고, 무치환이며 또한 직쇄상의 알칸디일기인 것이 보다 바람직하다.
W1 및 W2은, 서로 독립적으로, 바람직하게는 단결합 또는 -O-이다.
화합물(B)의 구체예는, 식(1-1)∼식(1-23)으로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다. 화합물(B)이, 시클로헥산-1,4-디일기를 가질 경우, 그 시클로헥산-1,4-디일기는, 트랜스체인 것이 바람직하다.
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
예시한 화합물(B) 중에서도, 식(1-2), 식(1-3), 식(1-4), 식(1-6), 식(1-7), 식(1-8), 식(1-13), 식(1-14) 및 식(1-15)으로 각각 표시되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.
예시한 화합물(B)은, 단독 또는 조합하여, 장척 편광막에 이용할 수 있다.
또한, 2종 이상의 중합성 액정 화합물을 조합할 경우에는, 적어도 1종이 화합물(B)이면 바람직하고, 2종 이상이 화합물(B)이면 보다 바람직하다. 조합함으로써, 액정-결정상 전이 온도 이하의 온도에서도 일시적으로 액정성을 유지할 수 있는 경우가 있다. 2종류의 중합성 액정 화합물을 조합할 경우의 혼합비는, 통상, 1:99∼50:50이며, 바람직하게는 5:95∼50:50이며, 보다 바람직하게는 10:90∼50:50이다.
화합물(B)은, 예를 들면, Lub et al. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 115, 321-328(1996), 또는 일본 특허 제4719156호 등에 기재된 공지 방법으로 제조된다.
편광막 조성물에 있어서의 중합성 액정 화합물의 함유 비율은, 중합성 액정 화합물의 배향성을 높게 한다는 관점에서, 편광막 조성물의 고형분 100질량부에 대하여, 통상 70∼99.5질량부이며, 바람직하게는 80∼99질량부이며, 보다 바람직하게는 80∼94질량부이며, 더 바람직하게는 80∼90질량부이다.
<용제>
용제는, 중합성 액정 화합물을 완전히 용해할 수 있는 것이 바람직하고, 또한, 중합성 액정 화합물의 중합 반응에 불활성인 용제인 것이 바람직하다.
용제는, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜부틸에테르 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤 또는 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 및 젖산에틸 등의 에스테르 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜탄온, 시클로헥산온, 2-헵탄온 및 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 용제; 펜탄, 헥산 및 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용제; 톨루엔 및 자일렌 등의 방향족 탄화수소 용제, 아세토니트릴 등의 니트릴 용제; 테트라히드로퓨란 및 디메톡시에탄 등의 에테르 용제; 클로로포름 및 클로로벤젠 등의 염소 함유 용제; 등을 들 수 있다. 이들 용제는, 단독으로 이용해도 되고, 조합해도 된다.
용제의 함유량은, 상기 편광막 조성물의 총량에 대하여 50∼98질량％가 바람직하다. 환언하면, 편광막 조성물에 있어서의 고형분은, 2∼50질량％가 바람직하다. 당해 고형분이 50질량％ 이하이면, 편광막 조성물의 점도가 낮아지므로, 편광막의 두께가 대략 균일해짐으로써, 당해 편광막에 불균일이 생기기 어려워지는 경향이 있다. 또한, 이러한 고형분은, 제조하고자 하는 편광막의 두께를 고려하여 정할 수 있다.
<중합개시제>
중합개시제는, 중합성 액정 화합물 등의 중합 반응을 개시할 수 있는 화합물이다. 중합개시제는, 광의 작용에 의해 활성 라디칼을 발생시키는 광중합개시제가 바람직하다.
중합개시제는, 예를 들면 벤조인 화합물, 벤조페논 화합물, 알킬페논 화합물, 아실포스핀옥사이드 화합물, 트리아진 화합물, 요오드늄염 및 설포늄염 등을 들 수 있다.
벤조인 화합물은, 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르 및 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.
벤조페논 화합물은, 예를 들면, 벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 및 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.
알킬페논 화합물은, 예를 들면, 디에톡시아세토페논, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1,2-디페닐-2,2-디메톡시에탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-〔4-(2-히드록시에톡시)페닐〕프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 및 2-히드록시-2-메틸-1-〔4-(1-메틸비닐)페닐〕프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있다.
아실포스핀옥사이드 화합물은, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 및 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있다.
트리아진 화합물은, 예를 들면, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(5-메틸퓨란-2-일)에테닐〕-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(퓨란-2-일)에테닐〕-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐〕-1,3,5-트리아진 및 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐〕-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.
중합개시제로는 시판하는 것을 이용할 수 있다. 시판하는 중합개시제는, 이르가큐어(Irgacure)(등록상표) 907, 184, 651, 819, 250 및 369(BASF 쟈판(주)제); 세이크올(등록상표) BZ, Z 및 BEE(세이코가가쿠(주)제); 카야큐어(kayacure)(등록상표) BP100 및 UVI-6992(다우사제); 아데카옵토머 SP-152 및 SP-170((주)ADEKA제); TAZ-A 및 TAZ-PP(DKSH 쟈판(주)제); 및 TAZ-104((주)산와케미컬제) 등을 들 수 있다.
중합개시제는, 편광막 조성물에 중합성 액정 화합물이 포함될 경우에, 편광막 조성물에 포함되면 바람직하다. 편광막 조성물에 중합성 액정 화합물이 포함될 경우의, 편광막 조성물에 있어서의 중합개시제의 함유량은, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히기 어렵다는 관점에서, 중합성 액정 화합물의 함유량 100질량부에 대하여, 통상 0.1∼30질량부이며, 바람직하게는 0.5∼10질량부이며, 보다 바람직하게는 0.5∼8질량부이다.
<증감제>
증감제는, 광증감제가 바람직하다. 증감제는, 예를 들면, 잔톤 및 티오잔톤 등의 잔톤 화합물(예를 들면, 2,4-디에틸티오잔톤, 2-이소프로필티오잔톤 등); 안트라센 및 알콕시기 함유 안트라센(예를 들면, 디부톡시안트라센 등) 등의 안트라센 화합물; 페노티아진 및 루브렌 등을 들 수 있다.
증감제는, 편광막 조성물에 중합성 액정 화합물이 포함될 경우에, 편광막 조성물에 포함되면 바람직하다. 편광막 조성물에 중합성 액정 화합물이 포함될 경우의, 편광막 조성물에 있어서의 증감제의 함유량은, 중합성 액정 화합물의 함유량 100질량부에 대하여, 통상 0.1∼30질량부이며, 바람직하게는 0.5∼10질량부이며, 보다 바람직하게는 0.5∼8질량부이다.
<중합금지제>
상기 중합금지제는, 하이드로퀴논, 알콕시기 함유 하이드로퀴논, 알콕시기 함유 카테콜(예를 들면, 부틸 카테콜 등), 피로갈롤, 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시 라디칼 등의 라디칼 포착제; 티오페놀류; β-나프틸아민류 및 β-나프톨류 등을 들 수 있다.
중합금지제는, 편광막 조성물에 중합성 액정 화합물이 포함될 경우에, 편광막 조성물에 포함되면 바람직하다. 중합금지제에 의해, 중합성 액정 화합물의 중합 반응의 진행 정도를 컨트롤할 수 있다.
편광막 조성물에 중합성 액정 화합물이 포함될 경우의, 편광막 조성물에 있어서의 증감제의 함유량은, 중합성 액정 화합물의 함유량 100질량부에 대하여, 통상 0.1∼30질량부이며, 바람직하게는 0.5∼10질량부이며, 보다 바람직하게는 0.5∼8질량부이다.
<레벨링제>
레벨링제는, 편광막 조성물의 유동성을 조정하여, 편광막 조성물의 도포막을 보다 평탄하게 하는 기능을 가지며, 예를 들면, 계면활성제를 들 수 있다. 바람직한 레벨링제로서는, 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제를 들 수 있다.
폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로서는, "BYK-350, BYK-352, BYK-353, BYK-354, BYK-355, BYK-358N, BYK-361N, BYK-380, BYK-381 및 BYK-392(BYK Chemie사제) 등을 들 수 있다.
불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로서는, 메가팩(등록상표) R-08, R-30, R-90, F-410, F-411, F-443, F-445, F-470, F-471, F-477, F-479, F-482, F-483(DIC(주)제); 서프론(등록상표) S-381, S-382, S-383, S-393, SC-101, SC-105, KH-40 및 SA-100(AGC 세이미케미칼(주)제); E1830 및 E5844((주)다이킨파인케미칼 겐큐쇼제); 에프톱 EF301, EF303, EF351 및 EF352(미쓰비시 머터리얼 덴시가세이(주)제) 등을 들 수 있다.
레벨링제는, 편광막 조성물에 중합성 액정 화합물이 포함될 경우에, 편광막 조성물에 포함되면 바람직하다. 편광막 조성물에 있어서의 레벨링제의 함유량은, 중합성 액정 화합물의 함유량 100질량부에 대하여, 통상 0.3질량부 이상 5질량부 이하이며, 바람직하게는 0.5질량부 이상 3질량부 이하이다.
레벨링제의 함유량이 상기의 범위 내이면, 중합성 액정 화합물을 수평 배향시키는 것이 용이하며, 또한 얻어지는 장척 편광막이 보다 평활해지는 경향이 있기 때문에 바람직하다. 중합성 액정 화합물에 대한 레벨링제의 함유량이 상기의 범위를 초과하면, 얻어지는 편광막에 불균일이 생기기 쉬운 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다. 편광막 조성물은, 레벨링제를 2종류 이상 함유하고 있어도 된다.
<중합성 비액정 화합물>
편광막 조성물은, 중합성 비액정 화합물을 함유해도 된다. 중합성 비액정 화합물을 함유함으로써, 중합 반응성 부위의 가교 밀도를 높여, 편광막의 강도를 향상시킬 수 있다.
중합성 비액정 화합물은, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 이소시아나토기로 이루어지는 군 중 적어도 1개 이상의 중합성기를 가지는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2개 이상 10개 이하의 중합성기를 가지는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3개 이상 8개 이하의 중합성기를 가지는 것이 바람직하다.
편광막 조성물에 있어서의 중합성 비액정 화합물의 함유량은, 편광막 조성물의 고형분 100질량부에 대하여, 통상 0.1∼30질량부이며, 바람직하게는 0.5∼10질량부이다.
<제2 도포막>
공정 (d1)에서, 편광막 조성물을 배향막 위에 도포함으로써 제2 도포막이 형성된다.
편광막 조성물을 배향막에 도포하는 방법은, 배향막 조성물의 도포 방법과 마찬가지의 방법을 들 수 있다. 이색성 색소가 리오트로픽 액정성을 가질 경우는, 전단력을 걸어 도포함으로써, 이색성 색소를 배향시킬 수 있다.
<제2 건조막>
공정 (d2)에서, 제2 도포막을 건조시켜 제2 건조막이 형성된다. 본 명세서에 있어서는, 제2 도포막의 전 질량에 대하여 제2 도포막에 있어서의 용제의 함유량이 50질량％ 이하가 된 것을 제2 건조막이라고 한다. 당해 용제의 함유량은 바람직하게는 30질량％ 이하이며, 보다 바람직하게는 10질량％ 이하이며, 더 바람직하게는 5질량％ 이하이며, 특히 바람직하게는 1질량％ 이하이다.
제2 도포막을 건조하는 방법은, 제1 도포막을 건조하는 방법과 마찬가지의 방법을 들 수 있다.
제2 도포막을 가열 건조하고, 이색성 색소 및 중합성 액정 화합물을 액정상으로 전이시킴으로써, 이색성 색소 및 중합성 액정 화합물은, 통상, 배향한다.
건조 후의 제2 건조막에 포함되는 이색성 색소 및 중합성 액정 화합물이 액정상을 형성하고 있지 않을 경우, 이들이 액정상을 나타내는 온도로까지 제2 건조막을 가열함으로써 액정상을 형성할 수 있다. 제2 건조막에 포함되는 이색성 색소 및 중합성 액정 화합물을 용액 상태로 전이하는 온도 이상으로 가열하고, 그 다음에 당해 이색성 색소 또는 중합성 액정 화합물이 액정상을 나타내는 온도까지 냉각함으로써, 액정상을 형성해도 된다.
또, 상기 건조와, 상기 액정상을 형성하기 위한 가열은, 동일한 가열 공정에 의해 행해도 된다.
<편광막>
제2 건조막은, 그대로 편광막으로서 이용해도 되지만, 제2 건조막에 중합성 액정 화합물이 포함될 경우는, 공정 (d3)에 의해 경화하는 것이 바람직하다. 경화한다는 것은, 제2 건조막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 중합하는 것이며, 중합 방법으로서는, 가열 및 광조사를 들 수 있고, 바람직하게는 광조사이다. 이 경화에 의해, 제2 건조막에 포함되는 이색성 색소를 배향한 상태에서 고정할 수 있다.
경화는, 중합성 액정 화합물에 액정상을 형성시킨 상태에서 행하는 것이 바람직하고, 액정상을 나타내는 온도에서, 광조사하여 경화해도 된다.
광조사에 있어서의 광은, 가시광, 및 자외광을 들 수 있다. 취급하기 쉬운 점에서, 자외광이 바람직하다. 광은, 제2 건조막에 직접 조사해도 되고, 장척 기재를 투과시켜 조사해도 된다.
상기 광조사의 광원은, 제논 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 메탈할라이드 램프, KrF, ArF 등의 자외광 레이저 등을 들 수 있고, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프 및 메탈할라이드 램프가 바람직하다. 이들 램프는, 파장 313㎚의 자외선의 발광 강도가 크기 때문에 바람직하다.
편광막의 두께는, 통상 5㎛ 이하이며, 바람직하게는 0.5㎛ 이상 3㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상 3㎛ 이하이다. 장척 편광막의 두께는, 간섭 막두께계나 레이저 현미경 혹은 촉침식 막두께계로 측정할 수 있다. 또한, 장척 편광막은 바람직하게는 X선 회절 측정에 있어서 브래그 피크를 나타낸다.
<공정 (e)>
본 발명의 제조 방법은, 상기 기재와 상기 배향막을 적어도 포함하는 배향막 적층체를, 온도가 60℃∼150℃의 분위기 하에서 일축 연신을 행하는 공정 (e)를 포함한다. 공정 (e)는, 배향막을 형성하는 공정 (c) 후이면, 그 타이밍은 한정되지 않고, 공정 (c) 후이며 공정 (d) 전이어도 되고, 공정 (d)와 동시여도 되고, 공정 (d) 후여도 된다.
공정 (e)에서, 일축 연신을 행하는 방향은 배향막의 배향 규제력의 방향과의 이루는 각도가 바람직하게는 0°±15° 또는 90°±15°의 범위 내이며, 보다 바람직하게는 0°±10° 또는 90°±10°이며, 더 바람직하게는 0°±5° 또는 90°±5°이며, 특히 바람직하게는 0°±1° 또는 90°±1°이다.
장척의 배향막 적층체를 연속적으로 일축 연신하는 방법으로서는, 니프 롤을 이용하는 방법, 배향막 적층체의 양단을 클립하여 배향막 적층체의 폭 방향으로 연신하는 방법 등을 들 수 있다. 니프 롤을 이용하는 방법으로는, 한 쌍의 롤로 이루어지는 니프 롤의 한 쌍의 롤간에 배향막 적층체를 협압(挾壓)하여, 한 쌍의 롤의 회전 속도를 상대적으로 바꿈으로써, 배향막 적층체를 반송 방향으로 일축 연신한다.
배향막 적층체를 일축 연신할 때에는, 분위기 온도를 조정할 수 있는 수단을 이용한다. 예를 들면, 배향막 적층체를 가열로 내에서 일축 연신함으로써 분위기 온도를 조정할 수 있다.
분위기 온도는 60℃∼150℃로 하고, 65℃∼100℃인 것이 바람직하다. 더욱이는, 일축 연신 시의 배향막 적층체의 기재의 온도가 60℃∼150℃인 것이 바람직하고, 65℃∼100℃인 것이 보다 바람직하다.
일축 연신의 연신 배율은, 1.01배∼1.5배인 것이 바람직하고, 1.05배∼1.5배인 것이 보다 바람직하고, 1.1배∼1.3배인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 제조 방법은, 공정 (e)를 포함함으로써, 편광 필름의 오더 파라미터(S1)를 향상시킬 수 있고, 시감도 보정 편광도(Py)의 값을 향상시킬 수 있으며, 면 내에서 균일한 색감을 얻기 쉽게 할 수 있다.
<편광 필름>
상기의 방법에 의하면, 기재와, 배향막과, 편광막을 이 순으로 포함하는 편광 필름으로서, 양호한 광학 특성을 가지는 편광 필름을 제조할 수 있다. 본 발명의 편광 필름에, 1／4λ 파장판을 더 첩합함으로써, 원편광판을 얻을 수 있다.
편광 필름은, 장척인 경우, 이것을 매엽상(枚葉狀)으로 절단함으로써 매엽상의 편광 필름이 얻어진다. 매엽상이란, 필름의 장변 방향과 단변 방향의 밸런스가 현저하게 다른 것을 제외하는 것이며, 본 명세서에 있어서는, 장변 방향의 길이가 단변 방향의 길이의 5배 이하이면 매엽상이라고 한다. 절단은 임의의 방법으로 행할 수 있다.
본 발명의 편광 필름의 바람직한 형태는, 기재와 편광막을 포함하고, 편광막은 이색성 색소와 중합성 액정 화합물의 중합물을 포함한다.
본 발명의 편광 필름의 오더 파라미터(S1)의 평균치(S1ave)는, 바람직하게는 하기 식(1a)의 관계를 충족시키고, 보다 바람직하게는 하기 식(1b)의 관계를 충족시킨다. 편광 필름의 오더 파라미터(S1)의 평균치(S1ave)는, 1 미만이어도 된다.
S1ave≥0.998 (1a)
S1ave≥0.999 (1b)
임의 영역의 오더 파라미터(S1)는, 편광 필름의 임의 영역을 복수의 미소 영역으로 구분하고, 각 미소 영역의 흡수축의 축 각도를 θ1, 미소 영역의 축 각도 θ1의 표준 편차를 σ로 했을 때에, 식(2)으로 정의되는 값이다. 흡수축의 축 각도는 이색성 색소의 배향 방향에 의존한다.
S1＝(3cos2σ-1)／2 (2)
식(2)으로부터 알 수 있는 바와 같이, S1＝0일 경우, 이색성 색소의 배향 방향에 질서가 없는 상태를 나타내고, S1＝1일 경우, 이색성 색소가 특정한 방향으로 일치하여 배열하고 있는 상태인 것을 나타낸다. 본 명세서에 있어서, 오더 파라미터(S1) 및 오더 파라미터의 평균치(S1ave)는, 이하에 기재된 방법에 따라 구하는 값으로 한다.
본 발명의 편광 필름의, 연신 방향으로 직교하는 방향(예를 들면 흡수축 방향)의 오더 파라미터차(ΔS1)는, 바람직하게는 하기 식(3a)의 관계를 충족시키고, 보다 바람직하게는 하기 식(3b)의 관계를 충족시킨다.
ΔS1≤0.0015 (3a)
ΔS1≤0.0010 (3b)
연신 방향으로 직교하는 방향의 오더 파라미터차(ΔS1)는, 하기 식(4)으로 정의되는 바와 같이, 연신 방향으로 직교하는 방향으로 늘어선 복수의 영역의 오더 파라미터(S1) 중, 최대치 S1max와 최소치 S1min와의 차로 정의되는 값이다. 본 명세서에 있어서, 오더 파라미터차(ΔS1)는, 이하에 기재된 방법에 따라 구하는 값으로 한다.
ΔS1＝S1max-S1min (4)
오더 파라미터(S1), 오더 파라미터의 평균치(S1ave), 및 오더 파라미터차(ΔS1)는, 이하와 같이 하여 측정할 수 있다. 또, 측정 대상의 편광 필름은, 장척이어도 되고, 매엽상이어도 된다. 우선, 흡수축 방향 1.7㎜×투과축 방향 1.4㎜의 측정 영역을, 편광 필름의 흡수축 방향의 전체 폭에 걸쳐서 등간격으로 20개소 설정한다. 각 측정 영역을, 또한 흡수축 방향으로 168 분할하고, 투과축 방향으로 128 분할하여 21504개의 미소 영역을 설정한다. 각 미소 영역에 대해서, 흡수축 각도 측정계(AXOMETRICS사, AxoStep_Imaging Polarimeter)를 이용하여 흡수축 각도를 측정한다. 그리고, 상기한 식(2)에 따라서 측정 영역마다 오더 파라미터(S1)를 산출한다.
20개의 오더 파라미터의 평균치를 오더 파라미터의 평균치(S1ave)로 한다. 20개소에서 산출한 오더 파라미터 중, 가장 큰 오더 파라미터(S1max)와 가장 작은 오더 파라미터(S1min)와의 차로부터 오더 파라미터차(ΔS1)를 산출한다.
본 발명의 편광 필름의 시감도 보정 편광도(Py)는, 바람직하게는 하기 식(6a)의 관계를 충족시키고, 보다 바람직하게는 하기 식(6b)의 관계를 충족시킨다. 본 발명의 편광 필름의 시감도 보정 편광도(Py)는 하기 식(6c)의 관계를 충족시키고 있어도 된다.
Py≥97.0 (6a)
Py≥98.0 (6b)
Py≤99.99 (6c)
본 발명의 편광 필름의 시감도 보정 투과율(Ty)은, 통상 35％ 이상이며, 바람직하게는 40％ 이상이며, 보다 바람직하게는 42％ 이상이다. Ty가 35％ 이상이면 백색 휘도가 향상되기 때문에 바람직하다. 또, 여기에서의 투과율이란 기재 필름과 공기 계면에서의 굴절률차에 수반하는 계면 반사 손실분이나 기재 필름 자체의 흡수에 의한 손실분도 포함한다. 또한, 안티 글래어 처리 등에 의해 편광 필름에 방현(防眩) 성능을 부여했을 경우에는, 산란광을 포함하여 적분구에 의해 측정한 값이다.
<편광 필름의 연속적 제조 방법>
본 발명의 편광 필름은, 장척인 경우, 통상, Roll to Roll 형식에 의해 연속적으로 제조한다. 도 1을 참조하여, 장척 편광 필름을, Roll to Roll 형식에 의해 연속적으로 제조하는 방법의 주요부의 일례를 설명한다.
장척 기재가 제1 권심(210A)에 권취(卷取)되어 있는 제1 롤(210)은, 예를 들면 시장으로부터 용이하게 입수할 수 있다. 이러한 롤의 형태로 시장으로부터 입수할 수 있는 장척 기재는, 이미 예시한 기재 중에서도, 셀룰로오스에스테르, 환상 올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리메타크릴산에스테르로 이루어지는 필름 등을 들 수 있다.
계속해서, 상기 제1 롤(210)로부터 장척 기재를 권출한다. 장척 기재를 권출하는 방법은 당해 제1 롤(210)의 권심(210A)에 적당한 회전 수단을 설치하고, 당해 회전 수단에 의해 제1 롤(210)을 회전시킴으로써 행해진다. 또한, 제1 롤(210)로부터 장척 기재를 반송하는 방향으로, 적당한 보조 롤(300)을 설치하고, 당해 보조 롤(300)의 회전 수단으로 장척 기재를 권출하는 형식이어도 된다. 또한, 제1 권심(210A) 및 보조 롤(300) 모두 회전 수단을 설치함으로써, 장척 기재에 적당한 장력을 부여하면서, 장척 기재를 권출하는 형식이어도 된다.
상기 제1 롤(210)로부터 권출된 장척 기재는, 도포 장치(211A)를 통과할 때에, 그 표면 상에 도포 장치(211A)에 의해 배향막 조성물이 도포된다(공정 (a)). 이와 같이 연속적으로 배향막 조성물을 도포하는 도포 장치(211A)는, 그라비아 코팅법, 다이 코팅법, 플렉소법이 바람직하다.
도포 장치(211A)를 통과하여 제1 도포막이 형성된 장척 기재는, 건조로(212A)로 반송되고, 건조로(212A)에 의해 제1 도포막이 건조되어 제1 건조막이 형성된다(공정 (b)). 건조로(212A)에는, 예를 들면, 통풍 건조법과 가열 건조법을 조합한 열풍식 건조로가 이용된다. 건조로(212A)의 설정 온도는, 광배향막 조성물에 포함되는 용제의 종류 등에 따라 정해진다. 건조로(212A)는, 서로 다른 설정 온도의, 복수의 존으로 이루어지는 것이어도 되고, 서로 다른 설정 온도의 복수의 건조로를 직렬로 설치한 것이어도 된다.
얻어진 제1 건조막에, 편광 조사 장치(213A)에 의해 편광을 조사함으로써, 장척 배향막이 얻어진다(공정 (c)). 그때, 배향막의 배향 규제력의 방향이 장척 기재의 장변 방향이 되도록 편광을 조사한다.
장척 배향막이 형성된 장척 기재는, 가열로(214)로 반송되고, 가열로에 의해 장척 기재와 장척 배향막으로 이루어지는 배향막 적층체가 가열된다. 가열로(214) 내에서는, 배향막 적층체는, 한 쌍의 니프 롤(215)간에 반송되고, 장축 방향으로 일축 연신된다(공정 (e)). 가열로(214)의 온도는, 바람직하게는 60℃∼150℃이며, 보다 바람직하게는 65℃∼100℃이다. 니프 롤(215)에 의해 일축 연신의 연신 배율은, 바람직하게는 1.01배∼1.5배이며, 보다 바람직하게는 1.05배∼1.5배이며, 더 바람직하게는 1.1배∼1.3배이다.
계속해서, 장척 배향막이 형성된 장척 기재는, 도포 장치(211B)를 통과한다. 도포 장치(211B)에 의해, 장척 배향막 상에 편광막 조성물(중합성 액정 화합물을 포함하는 것)이 도포되고, 제2 도포막이 형성된다(공정 d1). 그 후, 건조로(212B)를 통과함으로써, 제2 건조막이 형성된다(공정 d2). 건조로(212B)는, 건조로(212A)와 마찬가지로, 서로 다른 설정 온도의 복수의 존으로 이루어지는 것이어도 되고, 서로 다른 설정 온도의 복수의 건조노를 직렬로 설치한 것이어도 된다.
건조로(212B)를 통과함으로써, 편광막 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물이 액정상을 형성하고, 이색성 색소가 배향한다. 제2 건조막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 액정상을 형성한 상태에서, 광조사 장치(213B)에 의해 광을 조사함으로써, 당해 중합성 액정 화합물은 액정상을 유지한 채 중합하여, 장척 편광막이 형성된다(공정 d3).
이렇게 해서 얻어진 장척 편광 필름은, 제2 권심(220A)에 권취되어, 제2 롤(220)의 형태가 얻어진다. 또, 권취할 때에는, 적당한 스페이서를 이용한 공여 감기를 행해도 된다.
이와 같이, 장척 기재가, 제1 롤(210)로부터, 도포 장치(211A), 건조로(212A), 편광 조사 장치(213A), 가열로(214), 니프 롤(215), 도포 장치(211B), 건조로(212B) 및 광조사 장치(213B)의 순으로 통과함으로써, Roll to Roll 형식에 의해 연속적으로 장척 편광 필름을 제조할 수 있다.
또한, 도 1에 나타내는 제조 방법에서는, 장척 기재로부터 장척 편광 필름까지를 연속적으로 제조하는 방법을 나타냈지만, 다른 방법으로 제조할 수도 있다. 예를 들면, 우선, 장척 기재를 제1 롤(210)로부터 권출하고, 도포 장치(211A), 건조로(212A) 및 편광 조사 장치(213A), 가열로(214), 니프 롤(215)을 이 순으로 통과시키고, 이것을 권심에 권취함으로써, 롤상의 장척 배향 필름을 연속적으로 제조하고, 그 다음에 얻어진 롤상의 장척 배향 필름을 권출하고, 도포 장치(211B), 건조로(212B) 및 광조사 장치(213B)를 이 순으로 통과시켜 장척 편광 필름을 제조해도 된다.
제2 롤(220)의 형태로, 장척 편광 필름을 제조했을 경우에는, 제2 롤(220)로부터 장척 편광 필름을 권출하고, 소정의 치수로 재단하고 나서, 재단된 편광 필름에 위상차 필름을 첩합함으로써 원편광판을 제조해도 되지만, 장척 위상차 필름이 권심에 권취되어 있는 제3 롤을 준비함으로써, 장척 원편광판을 연속적으로 제조할 수도 있다.
장척의 원편광판을 연속적으로 제조하는 방법에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다. 이러한 제조 방법은, 제2 롤(220)로부터 연속적으로 본 발명의 장척의 편광 필름을 권출함과 함께, 장척의 위상차 필름이 권취되어 있는 제3 롤(230)로부터 연속적으로 장척의 위상차 필름을 권출하는 공정과, 장척의 편광 필름과, 장척의 위상차 필름을 연속적으로 첩합하여 장척의 원편광판을 얻는 공정과, 얻어진 장척의 원편광 필름을 제4 권심(240A)에 권취하여, 제4 롤(240)을 얻는 공정으로 이루어진다. 이 방법은 소위 Roll to Roll 첩합이다.
장척의 편광 필름과, 장척의 위상차 필름은, 적당한 접착제를 이용하여 첩합할 수 있다.
상기와 같이 하여 얻어진 장척의 편광 필름은, 필요에 따라 재단하여, 다양한 표시 장치에 이용할 수 있다. 장척의 편광 필름 및 장척의 편광 필름으로부터 잘라내진 편광 필름은, 통상, 접착제 또는 감압식 접착제를 통해 표시 장치에 첩합된다.
바람직하게는, 장척의 편광 필름은 연속적으로 표시 장치에 첩합되고, 보다 바람직하게는 연속적으로 복수의 표시 장치에 첩합된다. 장척의 편광 필름을 표시 장치에 연속적으로 첩합함으로써, 장척의 편광 필름 부착 표시 장치가 얻어진다.
표시 장치는, 표시 소자를 가지는 장치이며, 발광원으로서 발광 소자 또는 발광 장치를 포함한다. 본 발명의 장척 편광 필름 또는, 본 발명의 장척 편광 필름으로부터 잘라내진 편광 필름을 구비하는 표시 장치는, 예를 들면, 액정 표시 장치, 유기 일렉트로 루미네선스(EL) 표시 장치, 무기 일렉트로 루미네선스(EL) 표시 장치, 전자 방출 표시 장치(예를 들면 전장 방출 표시 장치(FED), 표면 전계 방출 표시 장치(SED)), 전자 페이퍼(전자 잉크나 전기 영동 소자를 이용한 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 투사형 표시 장치(예를 들면 그레이팅 라이트 밸브(GLV) 표시 장치, 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD)를 가지는 표시 장치) 및 압전 세라믹 디스플레이 등을 들 수 있다. 액정 표시 장치는, 투과형 액정 표시 장치, 반투과형 액정 표시 장치, 반사형 액정 표시 장치, 직시형 액정 표시 장치 및 투사형 액정 표시 장치 등 어느 것도 포함한다. 이들 표시 장치는, 2차원 화상을 표시하는 표시 장치여도 되고, 3차원 화상을 표시하는 입체 표시 장치여도 된다. 본 발명의 장척 편광 필름 및 본 발명의 장척 편광 필름으로부터 잘라내진 편광 필름은, 특히, 유기 일렉트로 루미네선스(EL) 표시 장치 및 무기 일렉트로 루미네선스(EL) 표시 장치 등의 표시 장치, 그리고, 터치 패널을 포함하는 표시 장치에 유효하게 이용된다.
(실시예)
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 예 중의 「％」 및 「부」는, 특기하지 않는 한, 질량％ 및 질량부이다.
[실시예 1]
<배향막 조성물의 조제>
하기 성분을 혼합하여, 얻어진 혼합물을 80℃에서 1시간 교반함으로써, 배향막 조성물을 얻었다. 하기 광배향성 재료는, 일본 특허공개공보 2013-33248호에 기재된 방법으로 합성했다.
광배향성 재료(2부):
Figure pct00014
용제(98부): o-자일렌
<편광막 조성물의 조제>
하기의 성분을 혼합하여, 80℃에서 1시간 교반함으로써, 편광막 조성물을 얻었다. 이색성 색소에는, 일본 특허공개공보 2013-101328호의 실시예에 기재된 아조계 색소를 이용했다.
〔중합성 액정 화합물〕
Figure pct00015
〔이색성 색소〕
Figure pct00016
〔다른 성분〕
중합개시제;
2-디메틸아미노-2-벤질-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(이르가큐어 369; BASF 쟈판(주)제) 6부
레벨링제;
폴리아크릴레이트 화합물(BYK-361N; BYK-Chemie사제) 1.2부
용제; o-자일렌 250부
<장척 편광 필름의 제조>
폭 640㎜의 롤상의 장척 트리아세틸셀룰로오스 필름(코니카미놀타(주)제 KC4UY-TAC 두께 40㎛)을 8m／min의 속도로 연속적으로 권출하고, 필름 표면에 플라스마 처리를 실시한 후에, 슬롯 다이 코터를 이용하여 배향막 조성물을 16ml／min의 유량으로 토출하여, 필름 중앙부의 폭 400㎜ 범위에 제1 도포막을 형성했다(공정 (a)). 또한, 100℃로 설정한 통풍 건조로 중을 2분간 걸쳐 반송함으로써 용매를 제거하고, 제1 건조막(공정 (b))을 형성했다. 그 후, 필름의 반송 방향에 대하여 평행한 방향이 되도록 편광 UV광을 제1 건조막에 20mJ／㎠(313㎚ 기준)의 강도가 되도록 조사함으로써 배향 규제력을 부여하여, 장척 배향막을 형성했다(공정 (c)). 장척 배향막의 배향 규제력의 방향은, 반송 방향에 대하여 직교 방향이었다.
얻어진 장척 기재와 장척 배향막과의 배향막 적층체를, 80℃로 설정한, 내부에 한 쌍의 니프 롤을 가지는 가열로 중을 0.5분 걸쳐 반송하고, 니프 롤 통과 시에 1.1배의 연신 배율로 반송 방향으로 일축 연신을 행했다(공정 (e)). 니프 롤은, 가열로에 도입된 후, 0.3분 경과한 후에 도달하는 위치에 배치되어 있었다.
그 후, 배향막 적층체의 장척 배향막 상에, 슬롯 다이 코터를 이용하여 편광막 조성물을 24ml／min의 유량으로 토출하고, 필름 중앙부의 폭 400㎜ 범위에 제2 도포막을 형성했다(공정 (d1)). 또한, 110℃로 설정한 통풍 건조로 중을 2분간 걸쳐 반송함으로써 용매를 제거하고, 제2 건조막을 형성했다(공정 (d2)). 그 후, UV광을 1000mJ／㎠(365㎚ 기준)로 조사하여 제2 건조막에 포함되는 중합성 액정 화합물을 경화시킴으로써 장척 편광막을 형성했다(공정 (d3)). 그 후, 연속적으로 롤상으로 감아올려, 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 흡수축을 가지는 실시예 1의 장척 편광 필름을 얻었다. 장척 편광 필름의 장변 방향의 길이는 200m였다.
<장척 편광 필름의 평가>
(1) 오더 파라미터의 평균치(S1ave) 및 오더 파라미터차(ΔS1)
얻어진 장척 편광 필름의, 도공 스타트 부분으로부터 3m의 위치에 있어서, 폭 방향 1.7㎜×장변 방향 1.4㎜의 측정 영역을, 장척 편광 필름의 폭 방향 전체 폭에 걸쳐 등간격으로 20개소 설정했다. 각 측정 영역을, 또한 폭 방향으로 168 분할하고, 장변 방향으로 128 분할하여 21504개의 미소 영역을 설정했다. 각 미소 영역에 대해서, 흡수축 각도 측정계(AXOMETRICS사, AxoStep_Imaging Polarimeter)를 이용하여 흡수축 각도를 측정했다. 그리고, 상기한 식(2)에 따라서 측정 영역마다 오더 파라미터(S1)를 산출했다. 20개의 오더 파라미터의 평균치를 오더 파라미터의 평균치(S1ave)로 했다. 그리고, 20개소에서 산출한 오더 파라미터 중, 가장 큰 오더 파라미터(S1max)와 가장 작은 오더 파라미터(S1min)와의 차로부터 오더 파라미터차(ΔS1)를 산출했다. 이상과 같이 하여 산출한 오더 파라미터의 평균치(S1ave)와, 오더 파라미터차(ΔS1)를 표 1에 나타낸다.
(2) 편광도 및 투과율
이하와 같이 하여, 샘플의 편광도, 및 투과율을 측정했다. 투과축 방향의 투과율(T1) 및 흡수축 방향의 투과율(T2)을, 분광 광도계((주)시마즈 세이사쿠쇼제 UV-3150)에 편광자 부착 폴더를 세트한 장치를 이용하여, 더블빔법에 의해 2㎚ 스텝 380∼680㎚의 파장 범위에서 측정했다. 측정된 각 파장의 투과축 방향의 투과율(T1) 및 흡수축 방향의 투과율(T2)의 값으로부터, 하기 식(7) 및 식(8)을 이용하여 단체 투과율 그리고 편광도를 산출하고, JIS Z 8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 시감도 보정을 행해 시감도 보정 편광도(Py), 시감도 보정 투과율(Ty) 그리고 Lab 표색계에서의 색도(단체 a 및 단체 b)를 산출했다. 이들 중, 시감도 보정 편광도(Py)를 표 1에 나타낸다.
단체 투과율(％)＝(T1＋T2)／2 식(7)
편광도(％)＝｛(T1-T2)／(T1＋T2)｝×100 식(8)
(3) 육안 불균일
얻어진 장척 편광 필름에 대해서, 요오드-PVA 편광판(SRW842A; 스미토모가가쿠(주)제)과 흡수축이 직교하도록 배치하고, 직하형 백 라이트 상에서, 40㎝×40㎝의 임의의 영역 내를 육안으로 관찰해 이하의 기준으로 편광 필름의 색감의 평가를 행했다.
A: 불균일 없이 양호한 외관이다.
B: 부분적 불균일이 있지만, 불균일이 연하다.
C: 부분적 불균일이 있으며, 불균일이 뚜렷하다.
D: 전체적으로 불균일이 뚜렷하다.
[실시예 2]
공정 (e)에서의 일축 연신의 연신 배율이 1.2배인 점 이외는, 실시예 1의 장척 편광 필름의 제조 방법과 같은 방법에 의해, 실시예 2의 장척 편광 필름을 제조했다. 얻어진 장척 편광 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 평가를 행했다.
[실시예 3]
실시예 1에서는, 공정 (e)를 공정 (c) 후이며 공정 (d1) 전인 타이밍에 행한 것에 대하여, 실시예 3에서는, 공정 (e)를 공정 (d3) 후에 행한 점 이외는, 실시예 1의 장척 편광 필름의 제조 방법과 같은 방법에 의해, 실시예 3의 장척 편광 필름을 제조했다. 얻어진 장척 편광 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 평가를 행했다.
[실시예 4]
실시예 2에서는, 공정 (e)를 공정 (c) 후이며 공정 (d1) 전인 타이밍에 행한 것에 대하여, 실시예 4에서는, 공정 (e)를 공정 (d3) 후에 행한 점 이외는, 실시예 2의 장척 편광 필름의 제조 방법과 같은 방법에 의해, 실시예 4의 장척 편광 필름을 제조했다. 얻어진 장척 편광 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 평가를 행했다.
[비교예 1]
공정 (e)를 행하지 않았던 점 이외는, 실시예 1의 장척 편광 필름의 제조 방법과 같은 방법에 의해, 비교예 1의 장척 편광 필름을 제조했다. 얻어진 장척 편광 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 평가를 행했다.
[표 1]
Figure pct00017
표 1의 결과로부터, 높은 편광 성능을 가지며, 불균일이 없고 면 내에서 균일한 색감인 편광 필름을, 200m 롤로 폭 방향 및 장변 방향으로 균일하게 제작할 수 있는 것을 확인했다.
210: 제1 롤 210A: 권심
220: 제2 롤 220A: 권심
211A, 211B: 도포 장치 212A, 212B: 건조로
213A: 편광 조사 장치 213B: 광조사 장치
214: 가열로 215: 니프 롤
300: 보조 롤 230: 제3 롤
230A: 권심 240: 제4 롤
240A: 권심

Claims (9)

  1. 기재와 편광막을 포함하는 편광 필름의 제조 방법으로서,
    (a) 상기 기재에 배향막 조성물을 도포하여 제1 도포막을 형성하는 공정,
    (b) 상기 제1 도포막을 건조시켜 제1 건조막을 형성하는 공정,
    (c) 상기 제1 건조막에 편광을 조사하여 배향막을 형성하는 공정,
    (d) 상기 배향막 상에 편광막을 형성하는 공정,
    (e) 상기 기재와 상기 배향막을 적어도 포함하는 배향막 적층체를, 온도가 60℃∼150℃인 분위기 하에서 일축 연신을 행하는 공정,을 포함하는, 편광 필름의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일축 연신을 행하는 방향과 상기 배향막의 배향 규제력의 방향과의 이루는 각도가 0°±15°의 범위 내, 또는 90°±15°의 범위 내인, 편광 필름의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공정 (d)는,
    (d1) 상기 배향막 상에 편광막 조성물을 도포하여 제2 도포막을 형성하는 공정,
    (d2) 상기 제2 도포막을 건조시켜 제2 건조막을 형성하는 공정,
    (d3) 상기 제2 건조막을 경화시켜 상기 편광막을 형성하는 공정,을 포함하는, 편광 필름의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공정 (d1)에서, 상기 편광막 조성물은 이색성 색소 및 중합성 액정 화합물을 포함하는, 편광 필름의 제조 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 공정 (d3)에서, 상기 제2 건조막에 광조사하여 상기 제2 건조막을 경화시키는, 편광 필름의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정 (e)에서, 상기 일축 연신은 1.01배∼1.5배의 연신 배율이 되도록 행하는, 편광 필름의 제조 방법.
  7. 기재와 편광막을 포함하는 편광 필름으로서,
    상기 편광막은, 이색성 색소와 중합성 액정 화합물의 중합물을 포함하고,
    오더 파라미터의 평균치 S1ave는, 하기 식(1a)의 관계를 충족시키는, 편광 필름.
    S1ave≥0.998 (1a)
  8. 제7항에 있어서,
    오더 파라미터차 ΔS1는, 하기 식(3a)의 관계를 충족시키는, 편광 필름.
    ΔS1≤0.0015 (3a)
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    시감도 보정 단체 편광도 Py〔％〕는, 하기 식(6a)의 관계를 충족시키는, 편광 필름.
    Py≥97.0 (6a)
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