KR20220098343A - 편광막, 편광판 및 화상 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광학 특성을 유지하면서 치수 변화가 억제된 박형의 편광막을 제공한다. 본 발명의 편광막은, 요오드를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성되고, 단체 투과율이 43.0% 이상이며, 편광도: P와, 배향 함수: F로부터 산출되는 배향 특성 지수: (P-98)/F가 7 이상이다.
Description
본 발명은 편광막, 편광판 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
대표적인 화상 표시 장치인 액정 표시 장치에는, 그의 화상 형성 방식에 기인하여 액정 셀의 양측에 편광막이 배치되어 있다. 편광막의 제조 방법으로서는, 예컨대 수지 기재와 폴리비닐알코올(PVA)계 수지층을 포함하는 적층체를 연신하고, 다음으로 염색 처리를 실시하여, 수지 기재 위에 편광막을 얻는 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1). 이와 같은 방법에 의하면, 두께가 얇은 편광막이 얻어지기 때문에, 액정 패널, 유기 EL 패널 등의 표시 패널의 박형화(결과로서, 화상 표시 장치의 박형화)에 기여할 수 있는 것으로서 주목받고 있다. 그러나, 박형의 편광막을 이용한 표시 패널은 편광막의 치수 변화(대표적으로는, 수축)에 기인하여 휨이 생기는 경우가 있다.
상기 휨의 문제에 대하여, 편광막을 제작할 때의 연신 배율을 낮춤으로써 수축을 완화할 수 있지만, 연신 배율을 낮추면 광학 특성이 저하되어 버리는 점에서 치수 안정성과 광학 특성을 양립하는 편광막을 얻는 것은 곤란하다.
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그의 주된 목적은, 광학 특성을 유지하면서 치수 변화가 억제된 박형의 편광막을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 하나에 국면에 따르면, 요오드를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성되고, 단체 투과율이 43.0% 이상이며, 편광도: P와, 배향 함수: F로부터 산출되는 배향 특성 지수: (P-98)/F가 7 이상인 편광막이 제공된다.
하나의 실시형태에서는, 상기 편광막의 단체 투과율이 44.5％ 이하이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 편광막의 두께가 8㎛ 이하이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 편광막이 알코올을 함유한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 알코올이 에탄올 및 글리세린으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함한다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 상기 편광막을 포함하는 편광판이 제공된다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 상기 편광판을 구비하는 화상 표시 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 광학 특성을 유지하면서 치수 변화가 억제된 박형의 편광막을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광판의 개략 단면도이다.
도 2는 가열 롤을 이용한 건조 수축 처리의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2는 가열 롤을 이용한 건조 수축 처리의 일례를 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태로는 한정되지 않는다.
A. 편광막
본 발명의 실시형태에 따른 편광막은 요오드를 포함하는 폴리비닐알코올(PVA)계 수지 필름으로 구성되고, 단체 투과율이 43.0% 이상이며, 편광도: P와 배향 함수: F로부터 산출되는 배향 특성 지수: (P-98)/F가 7 이상이다. PVA계 수지 필름으로 구성된 편광막에서는, 통상적으로 PVA계 수지의 배향이 높을수록 편광도가 높고, 당해 배향은 주로 PVA계 수지 필름의 연신 배율에 의존한다. 따라서, 종래의 편광막에서는 치수 변화를 억제하기 위해 배향을 완화하면 편광도가 저하되어 버린다. 이에 반하여, 본 발명의 실시형태에 따른 편광막은 배향 특성 지수: (P-98)/F가 7 이상인 것에 의해, 치수 안정성과 광학 특성을 양립할 수 있다.
편광막의 배향 특성 지수: (P-98)/F(여기서, P는 편광막의 편광도(%)이고, F는 편광막의 배향 함수임)는 7 이상이며, 바람직하게는 8 이상이고, 보다 바람직하게는 9 이상이며, 더욱 바람직하게는 10 이상이다. 배향 특성 지수의 상한은 예컨대 20이어도 된다. 배향 특성 지수는, 편광도가 낮은 경우 및/또는 배향도가 높은 경우에 작아지는 값이다. 따라서, 7 이상의 배향 특성 지수는 높은 편광도와 배향 완화가 양립되어 있는 것을 의미할 수 있다.
편광막은 바람직하게는 파장 380nm~780nm 중 어느 하나의 파장에서 흡수 이색성(二色性)을 나타낸다. 편광막의 단체 투과율은 43.0% 이상이고, 바람직하게는 43.5% 이상, 보다 바람직하게는 43.7% 이상이다. 한편, 단체 투과율은 바람직하게는 44.5% 이하이고, 보다 바람직하게는 44.5% 미만이다. 편광막의 편광도는 바람직하게는 99.50% 이상이고, 보다 바람직하게는 99.60% 이상, 더욱 바람직하게는 99.70% 이상이다. 상기 단체 투과율은, 대표적으로는 자외선/가시광선 분광 광도계를 이용하여 측정하고 시감도 보정을 행한 Y값이다. 또한, 단체 투과율은 편광판의 한쪽 표면의 굴절률을 1.50, 다른 쪽의 표면의 굴절률을 1.53으로 환산하였을 때의 값이다. 상기 편광도는, 대표적으로는 자외선/가시광선 분광 광도계를 이용하여 측정하고 시감도 보정을 행한 평행 투과율(Tp) 및 직교 투과율(Tc)에 기초하여, 하기 식에 의해 구하여진다.
편광도(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
편광막의 배향 함수(F)는, 예컨대 0.25 이하이고, 바람직하게는 0.23 이하이며, 보다 바람직하게는 0.20 이하이다. 또한, 배향 함수(F)는, 예컨대 0.1 이상이고, 또한 예컨대 0.15 이상일 수 있다. 배향 함수가 지나치게 작으면 실용상 허용 가능한 단체 투과율 및/또는 편광도가 얻어지지 않는 경우가 있다.
편광막의 배향 함수(F)는, 예컨대 푸리에 변환 적외선 분광 광도계(FT-IR)를 이용하고, 편광을 측정광으로 하여, 전반사 감쇠 분광(ATR: attenuated total reflection) 측정에 의해 구하여진다. 구체적으로는, 측정광의 편광 방향에 대하여, 편광막의 연신 방향을 평행 및 수직으로 한 상태에서 측정을 실시하고, 얻어진 흡광도 스펙트럼의 2941㎝-1의 강도를 이용하여, 하기 식에 따라서 산출된다. 여기서, 강도(I)는 3330㎝-1을 기준 피크로 하여, 2941㎝-1/3330㎝-1의 값이다. 또한, F=1일 때 완전 배향, F=0일 때 랜덤이 된다. 또한, 2941㎝-1의 피크는, 편광막 중의 PVA의 주쇄(-CH2-)의 진동에 기인하는 흡수라고 생각되고 있다.
F=(3＜cos2θ＞－1)/2
=(1-D)/[c(2D+1)]
=-2×(1-D)/(2D+1)
단,
c=(3cos2β-1)/2이고, 2941㎝-1의 진동의 경우는 β=90°이다.
θ: 연신 방향에 대한 분자쇄의 각도
β: 분자쇄축에 대한 전이 쌍극자 모멘트의 각도
D=(I⊥)/(I//)(이 경우 PVA 분자가 배향될수록 D가 커진다)
I⊥: 측정광의 편광 방향과 편광막의 연신 방향이 수직인 경우의 흡수 강도
I//: 측정광의 편광 방향과 편광막의 연신 방향이 평행인 경우의 흡수 강도
편광막은 바람직하게는 알코올을 포함한다. 편광막 중의 알코올의 함유 비율 은, 예컨대 1.0×10-3중량%~1.0중량%일 수 있다. 편광막이 알코올을 포함하는 것에 의해, 배향 특성 지수를 용이하게 상기 소망하는 범위로 할 수 있고, 결과로서 광학 특성을 유지하면서 치수 변화가 억제된 박형의 편광막이 적합하게 얻어질 수 있다. 이와 같은 효과가 얻어지는 메커니즘으로서는, 본 발명을 한정하는 것은 아니지만 이하와 같이 추측될 수 있다. 즉, 편광막을 구성하는 PVA계 수지 필름은 부분적으로 결정화 되어 있어, 광학 특성에 대한 관여가 적은 결정부에서는 수산기의 상호 작용(대표적으로는, 수소 결합)에 의해 분자쇄의 배향이 강화되어 있는데, 편광막에 알코올을 도입하는 것에 의해 당해 상호 작용이 약해져, 이로 인하여 결정부 주변의 배향이 완화되거나, 또는 유연성이 향상되는 결과, 광학 특성을 유지한 채 PVA계 수지 필름이 저탄성화되어 편광막의 치수 변화(수축)가 억제될 수 있다.
상기 알코올로서는, 비점이 100℃ 미만인 알코올(이하, 저비점 알코올이라고 칭하는 경우가 있음)을 이용하여도 되고, 비점이 100℃ 이상인 알코올(이하, 고비점 알코올이라고 칭하는 경우가 있음)을 이용하여도 되며, 이들을 조합하여 이용하여도 된다. 고비점 알코올의 비점은, 바람직하게는 150℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 180℃ 이상이며, 더욱 바람직하게는 250℃ 이상이다. 비점의 상한은 예컨대 310℃일 수 있다.
저비점 알코올의 대표예로서는, 탄소수가 1개~4개인 저급 모노알코올을 들 수 있다. 구체예로서는 메탄올, 에탄올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올, tert-부틸알코올을 들 수 있다. 저비점 알코올은 단독으로 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다. 바람직하게는 메탄올, 에탄올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올이다.
편광막 중의 저비점 알코올의 함유 비율은, 예컨대 10ppm~300ppm이고, 바람직하게는 20ppm~200ppm이며, 보다 바람직하게는 40ppm~150ppm이고, 더욱 바람직하게는 50ppm~120ppm이다. 함유 비율이 지나치게 적으면 배향 완화 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다. 함유 비율이 지나치게 많으면, 제조 시의 도입량이 많아지므로 작업 환경에 대한 휘발량이 많아져, 안정상의 리스크가 높아지는 경우가 있다.
고비점 알코올의 대표적인 예로서는 고급 알코올, 환구조를 갖는 알코올(예컨대, 방향족 알코올, 지환식 알코올), 다가 알코올을 들 수 있다. 구체예로서는 글리세린, 에틸렌글리콜, 부탄올, 페놀, 펜탄올을 들 수 있다. 고비점 알코올은 단독으로 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다. 바람직하게는 글리세린, 에틸렌글리콜이다.
편광막 중의 고비점 알코올의 함유 비율은 예컨대, 0.1중량%~1.0중량%이고, 바람직하게는 0.1중량%~0.9중량%이며, 보다 바람직하게는 0.1중량%~0.8중량%이고, 더욱 바람직하게는 0.2중량%~0.7중량%이며, 특히 바람직하게는 0.2중량%~0.6중량%이다. 함유 비율이 지나치게 적으면 배향 완화 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다. 함유 비율이 지나치게 많으면 고온 고습 환경하에서의 편광도 저하가 커지는 경우 가 있다.
편광막의 두께는, 예컨대 8㎛ 이하이고, 바람직하게는 7㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 5㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이하이다. 편광막 두께의 하한은 하나의 실시형태에서는 1㎛일 수 있고 다른 실시형태에서는 2㎛일 수 있다.
편광막은, 온도 85℃에서 120시간 가열 후의 흡수축 방향의 수축률이, 바람직하게는 1.10% 미만이고, 보다 바람직하게는 1.05% 이하이며, 더욱 바람직하게는 1.00% 이하이고, 특히 바람직하게는 0.95% 이하이다. 또한, 수축률은 흡수축 방향 10cm×투과축 방향 10cm 사이즈의 시료에 대한 수축률이다.
B. 편광판
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광판의 개략 단면도이다. 편광판(100)은, 편광막(10)과, 편광막(10)의 한쪽 측에 배치된 제1 보호층(20)과, 편광막(10)의 다른 쪽 측에 배치된 제2 보호층(30)을 포함한다. 편광막(10)은, 상기 A항에서 설명한 본 발명의 편광막이다. 제1 보호층(20) 및 제2 보호층(30) 중 한쪽의 보호층은 생략되어도 된다. 제1 보호층 및 제2 보호층 중 한쪽은 상기의 편광막의 제조에 이용되는 수지 기재이어도 된다.
제1 및 제2 보호층은, 편광막의 보호층으로서 사용할 수 있는 임의의 적절한 필름으로 형성된다. 당해 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예로서는, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 등의 셀룰로오스계 수지나, 폴리에스테르계, 폴리비닐알코올계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르설폰계, 폴리설폰계, 폴리스티렌계, 폴리노보넨계, 폴리올레핀계, (메트)아크릴계, 아세테이트계 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 또한, (메트)아크릴계, 우레탄계, (메트)아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 그 밖에도, 예컨대, 실록산계 폴리머 등의 유리질계 폴리머도 들 수 있다. 또한 일본 공개특허공보 2001-343529호(WO01/37007)에 기재된 폴리머 필름도 사용할 수 있다. 이 필름의 재료로서는, 예컨대 측쇄에 치환 또는 비치환의 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, 측쇄에 치환 또는 비치환의 페닐기 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있고, 예컨대, 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 포함하는 수지 조성물을 들 수 있다. 당해 폴리머 필름은, 예컨대, 상기 수지 조성물의 압출 성형물일 수 있다.
편광판(100)을 화상 표시 장치에 적용하였을 때에 표시 패널과는 반대 측에 배치되는 보호층(외측 보호층)의 두께는, 대표적으로는 300㎛ 이하이고, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5㎛~80㎛, 더욱 바람직하게는 10㎛~60㎛이다. 또한, 표면 처리가 실시되어 있는 경우, 외측 보호층의 두께는 표면 처리층의 두께를 포함한 두께이다.
편광판(100)을 화상 표시 장치에 적용하였을 때에 표시 패널 측에 배치되는 보호층(내측 보호층)의 두께는, 바람직하게는 5㎛~200㎛, 보다 바람직하게는 10㎛~100㎛, 더욱 바람직하게는 10㎛~60㎛이다. 하나의 실시형태에서는, 내측 보호층은 임의의 적절한 위상차값을 갖는 위상차층이다. 이 경우, 위상차층의 면내 위상차 Re(550)은 예컨대 110nm~150nm이다. 'Re(550)'은, 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 면내 위상차이며, 식: Re=(nx-ny)×d에 의해 구하여진다. 여기서, 'nx'는 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절률이고, 'ny'는 면내에서 지상축과 직교하는 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절률이며, 'nz'는 두께 방향의 굴절률이고, 'd'는 층(필름)의 두께(nm)이다.
C. 편광막의 제조 방법
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광막의 제조 방법은 장척상의 열가소성 수지 기재의 편측에 PVA계 수지 용액을 도포 및 건조시켜 PVA계 수지층을 형성하여 적층체로 하는 것; 당해 적층체를 연신 및 염색하여 PVA계 수지층을 편광막으로 하는 것; 및 당해 편광막에 알코올을 도입하는 것을 포함한다. 알코올을 도입하는 것에 의해, 우수한 광학 특성을 유지하면서 치수 변화가 억제된 편광막을 실현할 수 있다. 바람직하게는, PVA계 수지 용액은 할로겐화물을 추가로 포함한다. 바람직하게는, 상기 제조 방법은, 적층체에, 공중 보조 연신 처리와, 염색 처리와, 수중 연신 처리와, 긴 방향으로 반송하면서 가열하는 것에 의해 폭 방향으로 2% 이상 수축시키는 건조 수축 처리를 이 순서대로 실시하는 것을 포함한다. 이 경우, 알코올의 도입은 바람직하게는 수중 연신 처리와 건조 수축 처리의 사이에 행하여질 수 있다. PVA계 수지층을 염색 처리에 제공하는 것에 의해 요오드와의 착체를 형성시키고, 연신 처리에 의해 배향성 및 결정화도를 높인 후에 알코올을 도입하는 것에 의해, PVA계 수지층의 결정부 주변에서의 수산기의 상호 작용에 기인하는 배향이 선택적으로 완화, 또는 유연성이 향상될 수 있다. PVA계 수지 용액(결과로서, PVA계 수지층)에서의 할로겐화물의 함유량은, 바람직하게는 PVA계 수지 100중량부에 대하여 5중량부~20중량부이다. 건조 수축 처리는 가열 롤을 이용하여 처리하는 것이 바람직하고, 가열 롤의 온도는, 바람직하게는 60℃~120℃이다. 건조 수축 처리에 의한 적층체의 폭 방향의 수축률은 바람직하게는 2% 이상이다. 이와 같은 제조 방법에 의하면, 상기 A항에서 설명한 편광막을 적합하게 얻을 수 있다. 특히 할로겐화물을 포함하는 PVA계 수지층을 포함하는 적층체를 제작하고, 상기 적층체의 연신을 공중 보조 연신 및 수중 연신을 포함하는 다단계 연신으로 하고, 연신 후의 적층체를 가열 롤로 가열하는 것에 의해, 우수한 광학 특성(대표적으로는, 단체 투과율 및 편광도)을 갖는 편광막을 얻을 수 있다.
C-1. 적층체의 제작
열가소성 수지 기재와 PVA계 수지층과의 적층체를 제작하는 방법으로서는 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 바람직하게는, 열가소성 수지 기재의 표면에, 할로겐화물과 PVA계 수지를 포함하는 도포액을 도포하고 건조하는 것에 의해, 열가소성 수지 기재 위에 PVA계 수지층을 형성한다. 상기와 같이, PVA계 수지층에서의 할로겐화물의 함유량은 바람직하게는, PVA계 수지 100중량부에 대하여 5중량부~20중량부이다.
도포액의 도포 방법으로서는 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예컨대, 롤 코트법, 스핀 코트법, 와이어 바 코트법, 딥 코트법, 다이 코트법, 커튼 코트법, 스프레이 코트법, 나이프 코트법(콤마 코트법 등) 등을 들 수 있다. 상기 도포액의 도포·건조 온도는, 바람직하게는 50℃ 이상이다.
PVA계 수지층의 두께는 바람직하게는 3㎛~40㎛, 더욱 바람직하게는 3㎛~20㎛이다.
PVA계 수지층을 형성하기 전에, 열가소성 수지 기재에 표면 처리(예컨대, 코로나 처리 등)를 실시하여도 되고, 열가소성 수지 기재 위에 이접착층을 형성하여도 된다. 이와 같은 처리를 행하는 것에 의해, 열가소성 수지 기재와 PVA계 수지층과의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
C-1-1. 열가소성 수지 기재
열가소성 수지 기재로서는, 임의의 적절한 열가소성 수지 필름이 채용될 수 있다. 열가소성 수지 기재의 상세에 대해서는, 예컨대 일본 공개특허공보 2012-73580호에 기재되어 있다. 당해 공보는, 그 전체의 기재가 본 명세서에 참고로서 원용된다.
C-1-2. 도포액
도포액은 상기와 같이 할로겐화물과 PVA계 수지를 포함할 수 있다. 상기 도포액은, 대표적으로는, 상기 할로겐화물 및 상기 PVA계 수지를 용매에 용해시킨 용액이다. 용매로서는, 예컨대 물, 디메틸설폭시드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 각종 글리콜류, 트리메틸올프로판 등의 다가 알코올류, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 등의 아민류를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다. 이들 중에서도 바람직하게는 물이다. 용액의 PVA계 수지 농도는 용매 100중량부에 대하여, 바람직하게는 3중량부~20중량부이다. 이와 같은 수지 농도이면, 열가소성 수지 기재에 밀착된 균일한 도포막을 형성할 수 있다. 도포액에서의 할로겐화물의 함유량은, 바람직하게는 PVA계 수지 100중량부에 대하여 5중량부~20중량부이다.
도포액에 첨가제를 배합하여도 된다. 첨가제로서는, 예컨대, 가소제, 계면활성제 등을 들 수 있다. 가소제로서는, 예컨대 에틸렌글리콜이나 글리세린 등의 다가 알코올을 들 수 있다. 계면활성제로서는, 예컨대 비이온 계면활성제를 들 수 있다. 이들은, 얻어지는 PVA계 수지층의 균일성이나 염색성, 연신성을 보다 한층 향상시킬 목적으로 사용될 수 있다.
상기 PVA계 수지로서는, 임의의 적절한 수지가 채용될 수 있다. 예컨대, 폴리비닐알코올 및 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올은 폴리 초산 비닐을 비누화하는 것에 의해 얻어진다. 에틸렌-비닐알코올 공중합체는 에틸렌-초산 비닐 공중합체를 비누화하는 것에 의해 얻어진다. PVA계 수지의 비누화도는 통상적으로 85몰%~100몰%이며, 바람직하게는 95.0몰%~99.95몰%, 더욱 바람직하게는 99.0몰%~99.93몰%이다. 비누화도는 JIS K 6726-1994에 준하여 구할 수 있다. 이와 같은 비누화도의 PVA계 수지를 이용하는 것에 의해, 내구성이 우수한 편광막이 얻어질 수 있다. 비누화도가 지나치게 높은 경우에는 겔화되어 버릴 우려가 있다.
PVA계 수지의 평균 중합도는 목적에 따라 적절히 선택할 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.
상기 할로겐화물로서는, 임의의 적절한 할로겐화물이 채용될 수 있다. 예컨대, 요오드화물 및 염화 나트륨을 들 수 있다. 요오드화물로서는, 예컨대, 요오드화 칼륨, 요오드화 나트륨, 및 요오드화 리튬을 들 수 있다. 이들 중에서도 바람직하게는 요오드화 칼륨이다.
도포액에서의 할로겐화물의 양은, 바람직하게는 PVA계 수지 100중량부에 대하여 5중량부~20중량부이며, 보다 바람직하게는, PVA계 수지 100중량부에 대하여 10중량부~15중량부이다. PVA계 수지 100중량부에 대한 할로겐화물의 양이 20중량부를 초과하면, 할로겐화물이 블리드 아웃(bleed out)하고 최종적으로 얻어지는 편광막이 백탁하는 경우가 있다.
일반적으로, PVA계 수지층이 연신되는 것에 의해 PVA계 수지 중의 폴리비닐알코올 분자의 배향성이 높아지지만, 연신 후의 PVA계 수지층을, 물을 포함하는 액체에 침지하면 폴리비닐알코올 분자의 배향이 흐트러지고 배향성이 저하하는 경우가 있다. 특히, 열가소성 수지 기재와 PVA계 수지층과의 적층체를 붕산 수중 연신하는 경우에서, 열가소성 수지 기재의 연신을 안정시키기 위하여 비교적 높은 온도에서 상기 적층체를 붕산 수중에서 연신하는 경우, 상기 배향도 저하의 경향이 현저하다. 예컨대, PVA 필름 단체의 붕산 수중에서의 연신이 60℃에서 행하여지는 것이 일반적인 것에 비해, A-PET(열가소성 수지 기재)와 PVA계 수지층과의 적층체의 연신은 70℃ 전후의 온도라는 높은 온도에서 행하여지며, 이 경우, 연신 초기의 PVA의 배향성이 수중 연신에 의해 오르기 전의 단계에서 저하할 수 있다. 이에 대해, 할로겐화물을 포함하는 PVA계 수지층과 열가소성 수지 기재와의 적층체를 제작하고, 적층체를 붕산 수중에서 연신하기 전에 공기 중에서 고온 연신(보조 연신)하는 것에 의해, 보조 연신 후의 적층체의 PVA계 수지층 중의 PVA 수지의 결정화가 촉진될 수 있다. 그 결과, PVA계 수지층을 액체에 침지한 경우에서, PVA계 수지층이 할로겐화물을 포함하지 않는 경우에 비해, 폴리비닐알코올 분자의 배향의 흐트러짐 및 배향성의 저하가 억제될 수 있다. 이로써, 염색 처리 및 수중 연신 처리 등, 적층체를 액체에 침지하여 행하는 처리 공정을 거쳐서 얻어지는 편광막의 광학 특성을 향상시킬 수 있다.
C-2. 공중 보조 연신 처리
특히, 높은 광학 특성을 얻기 위해서는 건식 연신(보조 연신)과 붕산 수중 연신을 조합하는, 2단 연신의 방법이 선택된다. 2단 연신과 같이 보조 연신을 도입하는 것에 의해, 열가소성 수지 기재의 결정화를 억제하면서 연신할 수 있고, 이후의 붕산 수중 연신에서 열가소성 수지 기재의 과도한 결정화에 의해 연신성이 저하된다는 문제를 해결하고, 적층체를 보다 고배율로 연신할 수 있다. 나아가서는, 열가소성 수지 기재 위에 PVA계 수지를 도포하는 경우, 열가소성 수지 기재의 유리전이온도의 영향을 억제하기 위하여, 통상적인 금속 드럼 위에 PVA계 수지를 도포하는 경우와 비교하여 도포 온도를 낮게 할 필요가 있고, 그 결과, PVA계 수지의 결정화가 상대적으로 낮아져 충분한 광학 특성이 얻어지지 않는다는 문제가 생길 수 있다. 이에 대하여, 보조 연신을 도입하는 것에 의해 열가소성 수지 기재 위에 PVA계 수지를 도포하는 경우에도 PVA계 수지의 결정성을 높이는 것이 가능해져, 높은 광학 특성을 달성하는 것이 가능해진다. 또한, 동시에 PVA계 수지의 배향성을 사전에 높임으로써, 이후의 염색 공정이나 연신 공정에서 물에 침지되었을 때에, PVA계 수지의 배향성의 저하나 용해 등의 문제를 방지할 수 있고, 높은 광학 특성을 달성하는 것이 가능해진다.
공중 보조 연신의 연신 방법은 고정단 연신(예컨대, 텐터 연신기를 이용하여 연신하는 방법)이어도 되고, 자유단 연신(예컨대, 원주 속도가 상이한 롤 사이에 적층체를 통과시켜 1축 연신하는 방법)이어도 되지만, 높은 광학 특성을 얻기 위해서는 자유단 연신이 적극적으로 채용될 수 있다. 하나의 실시형태에서는, 공중 연신 처리는, 상기 적층체를 그의 긴 방향으로 반송하면서 가열 롤 사이의 원주 속도 차에 의해 연신하는 가열 롤 연신 공정을 포함한다. 공중 연신 처리는 대표적으로는 존 연신 공정과 가열 롤 연신 공정을 포함한다. 또한, 존 연신 공정과 가열 롤 연신 공정의 순서는 한정되지 않고, 존 연신 공정이 먼저 행하여져도 되고 가열 롤 연신 공정이 먼저 행하여져도 된다. 존 연신 공정은 생략되어도 된다. 하나의 실시형태에서는, 존 연신 공정 및 가열 롤 연신 공정이 이 순서대로 행하여진다. 또 다른 실시형태에서는, 텐터 연신기에서 필름 단부를 파지하고 텐터 간의 거리를 흐름 방향으로 넓힘으로써 연신된다(텐터 간의 거리의 확장이 연신 배율이 된다). 이때, 폭 방향(흐름 방향에 대하여 수직 방향)의 텐터의 거리는 임의로 가까워지도록 설정된다. 바람직하게는, 흐름 방향의 연신 배율에 대하여, 자유단 연신에 의해 가까워지도록 설정될 수 있다. 자유단 연신의 경우, 폭 방향의 수축률=(1/연신 배율)1/2로 계산된다.
공중 보조 연신은 1단계로 행하여도 되고, 다단계로 행하여도 된다. 다단계로 행하는 경우, 연신 배율은 각 단계의 연신 배율의 곱이다. 공중 보조 연신에서의 연신 방향은 바람직하게는 수중 연신의 연신 방향과 대략 동일하다.
공중 보조 연신에서의 연신 배율은 바람직하게는 2.0배~3.5배이다. 공중 보조 연신과 수중 연신을 조합한 경우의 최대 연신 배율은, 적층체의 원래 길이에 대하여, 바람직하게는 5.0배 이상, 보다 바람직하게는 5.5배 이상, 더욱 바람직하게는 6.0배 이상이다. 본 명세서에서 '최대 연신 배율'이란, 적층체가 파단되기 직전의 연신 배율을 말하고, 별도로 적층체가 파단하는 연신 배율을 확인하여, 그 값보다도 0.2 낮은 값을 말한다.
공중 보조 연신의 연신 온도는 열가소성 수지 기재의 형성 재료, 연신 방식 등에 따라 임의의 적절한 값으로 설정할 수 있다. 연신 온도는, 바람직하게는 열가소성 수지 기재의 유리전이온도(Tg) 이상이고, 더욱 바람직하게는 열가소성 수지 기재의 유리전이온도(Tg)+10℃ 이상, 특히 바람직하게는 Tg+15℃ 이상이다. 한편, 연신 온도의 상한은 바람직하게는 170℃이다. 이와 같은 온도에서 연신함으로써, PVA계 수지의 결정화가 급속히 진행되는 것을 억제하고, 당해 결정화에 의한 문제(예컨대, 연신에 의한 PVA계 수지층의 배향을 방해함)를 억제할 수 있다.
C-3. 불용화 처리, 염색 처리 및 가교 처리
필요에 따라 공중 보조 연신 처리 후, 수중 연신 처리나 염색 처리의 전에 불용화 처리를 실시한다. 상기 불용화 처리는, 대표적으로는 붕산 수용액에 PVA계 수지층을 침지하는 것에 의해 행한다. 상기 염색 처리는, 대표적으로는 PVA계 수지층을 이색성 물질(대표적으로는, 요오드)로 염색하는 것에 의해 행한다. 필요에 따라, 염색 처리 후 수중 연신 처리 전에 가교 처리를 실시한다. 상기 가교 처리는, 대표적으로는 붕산 수용액에 PVA계 수지층을 침지시키는 것에 의해 행한다. 불용화 처리, 염색 처리 및 가교 처리의 상세에 대해서는 예컨대 일본 공개특허공보 2012-73580호(상기)에 기재되어 있다.
C-4. 수중 연신 처리
수중 연신 처리는, 적층체를 연신욕에 침지시켜 행한다. 수중 연신 처리에 의하면 상기 열가소성 수지 기재나 PVA계 수지층의 유리전이온도(대표적으로는, 80℃ 정도)보다도 낮은 온도에서 연신할 수 있고, PVA계 수지층을, 그의 결정화를 억제하면서 고배율로 연신할 수 있다. 그 결과, 우수한 광학 특성을 갖는 편광막을 제조할 수 있다.
적층체의 연신 방법은 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 구체적으로는, 고정단 연신이어도 되고 자유단 연신(예컨대, 원주 속도가 상이한 롤 사이에 적층체를 통과시켜 1축 연신하는 방법)이어도 된다. 바람직하게는 자유단 연신이 선택된다. 적층체의 연신은 1단계로 행하여도 되고 다단계로 행하여도 된다. 다단계로 행하는 경우, 후술하는 적층체의 연신 배율(최대 연신 배율)은 각 단계의 연신 배율의 곱이다.
수중 연신은, 바람직하게는 붕산 수용액 중에 적층체를 침지시켜 행한다(붕산 수중 연신). 연신욕으로서 붕산 수용액을 이용함으로써, PVA계 수지층에, 연신 시에 가해지는 장력에 견디는 강성과, 물에 용해되지 않는 내수성을 부여할 수 있다. 구체적으로는, 붕산은 수용액 중에서 테트라히드록시붕산 음이온을 생성하여 PVA계 수지와 수소 결합에 의해 가교할 수 있다. 그 결과, PVA계 수지층에 강성과 내수성을 부여하여, 양호하게 연신할 수 있고 우수한 광학 특성을 갖는 편광막을 제조할 수 있다.
상기 붕산 수용액은 바람직하게는 용매인 물에 붕산 및/또는 붕산염을 용해시키는 것에 의해 얻어진다. 붕산 농도는 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 1중량부~10중량부이고, 보다 바람직하게는 2.5중량부~6중량부이며, 특히 바람직하게는 3중량부~5중량부이다. 붕산 농도를 1중량부 이상으로 하는 것에 의해 PVA계 수지층의 용해를 효과적으로 억제할 수 있어, 보다 높은 특성의 편광막을 제조할 수 있다. 또한, 붕산 또는 붕산염 이외에, 붕사 등의 붕소 화합물, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 용매에 용해하여 얻어진 수용액도 이용할 수 있다.
바람직하게는, 상기 연신욕(붕산 수용액)에 요오드화물을 배합한다. 요오드화물을 배합하는 것에 의해, PVA계 수지층에 흡착시킨 요오드의 용출을 억제할 수 있다. 요오드화물의 구체예는 상술한 바와 같다. 요오드화물의 농도는 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.05중량부~15중량부, 보다 바람직하게는 0.5중량부~8중량부이다.
연신 온도(연신욕의 액체 온도)는, 바람직하게는 40℃∼85℃, 보다 바람직하게는 60℃∼75℃이다. 이와 같은 온도이면, PVA계 수지층의 용해를 억제하면서 고배율로 연신할 수 있다. 구체적으로는 상술한 바와 같이, 열가소성 수지 기재의 유리전이온도(Tg)는 PVA계 수지층의 형성과의 관계에서 바람직하게는 60℃ 이상이다. 이 경우, 연신 온도가 40℃를 하회하면, 물에 의한 열가소성 수지 기재의 가소화를 고려하여도 양호하게 연신할 수 없을 우려가 있다. 한편, 연신욕의 온도가 고온이 될수록 PVA계 수지층의 용해성이 높아져, 우수한 광학 특성이 얻어지지 않을 우려가 있다. 적층체의 연신욕에 대한 침지 시간은, 바람직하게는 15초~5분이다.
수중 연신에 의한 연신 배율은 바람직하게는 1.5배 이상, 보다 바람직하게는 3.0배 이상이다. 적층체의 총 연신 배율은, 적층체의 원래 길이에 대하여 바람직하게는 5.0배 이상이고, 더욱 바람직하게는 5.5배 이상이다. 이와 같은 높은 연신 배율을 달성하는 것에 의해 광학 특성이 극히 우수한 편광막을 제조할 수 있다. 이와 같은 높은 연신 배율은 수중 연신 방식(붕산 수중 연신)을 채용하는 것에 의해 달성할 수 있다.
C-5. 알코올의 도입
본 발명의 실시형태에서는, 수중 연신 처리 후(및, 대표적으로는 후술하는 건조 수축 처리 전)에 알코올을 도입한다. 알코올의 도입은 임의의 적절한 방식으로 행하여질 수 있다. 예컨대, 알코올을 포함하는 처리액에 적층체를 침지하여도 되고, 적층체의 편광막 표면에 알코올을 포함하는 처리액을 도포하여도 된다. 대표적으로는, 알코올의 도입은 침지에 의해 행하여질 수 있다. 침지는 임의의 적절한 양식에 의해 행하여질 수 있다. 예컨대, 세정 처리의 세정욕에 알코올을 첨가하여 처리액의 욕(浴)으로 하여도 되고, 세정욕 대신에 처리액의 욕을 이용하여도 되며, 처리액의 욕을 세정욕과는 별도로 마련하여도 된다. 대표적으로는, 세정 처리의 세정욕(세정액)에 알코올이 첨가될 수 있다. 처리액(세정액)의 알코올 농도는, 저비점 알코올의 경우는 바람직하게는 5중량%~35중량%이며, 고비점 알코올의 경우는 바람직하게는 0.03중량%~1.0중량%이다. 적층체의 처리액(세정액)에 대한 침지 시간은, 바람직하게는 1초~20초, 보다 바람직하게는 3초~10초이다.
C-6. 건조 수축 처리
건조 수축 처리는, 존 전체를 가열하여 행하는 존 가열에 의해 행하여도 되고, 반송 롤을 가열하는(이른바 가열 롤을 이용하는) 것에 의해 행하는(가열 롤 건조 방식) 것도 할 수 있다. 바람직하게는 그 양쪽을 이용한다. 가열 롤을 이용하여 건조시키는 것에 의해, 효율적으로 적층체의 가열 컬을 억제하여 외관이 우수한 편광막을 제조할 수 있다. 구체적으로는, 가열 롤에 적층체를 따르게 한 상태에서 건조하는 것에 의해, 상기 열가소성 수지 기재의 결정화를 효율적으로 촉진시켜 결정화도를 증가시킬 수 있고, 비교적 낮은 건조 온도이더라도 열가소성 수지 기재의 결정화도를 양호하게 증가시킬 수 있다. 그 결과, 열가소성 수지 기재는 그의 강성이 증가하여 건조에 의한 PVA계 수지층의 수축에 견딜 수 있는 상태가 되고 컬이 억제된다. 또한, 가열 롤을 이용하는 것에 의해 적층체를 평탄한 상태로 유지하면서 건조할 수 있기 때문에, 컬뿐만 아니라 주름의 발생도 억제할 수 있다. 이때, 적층체는 건조 수축 처리에 의해 폭 방향으로 수축시키는 것에 의해 광학 특성을 향상시킬 수 있다. PVA 및 PVA/요오드 착체의 배향성을 효과적으로 높일 수 있기 때문이다. 건조 수축 처리에 의한 적층체의 폭 방향의 수축률은, 바람직하게는 1%~10%이고, 보다 바람직하게는 2%~8%이며, 특히 바람직하게는 4%~6%이다.
도 2는 건조 수축 처리의 일례를 나타내는 개략도이다. 건조 수축 처리에서는, 소정의 온도로 가열된 반송 롤(R1~R6)과 가이드 롤(G1~G4)에 의해 적층체(200)를 반송하면서 건조시킨다. 도시예에서는, PVA 수지층의 면과 열가소성 수지 기재의 면을 교대로 연속 가열하도록 반송 롤(R1~R6)이 배치되어 있지만, 예컨대 적층체(200)의 한쪽 면(예컨대 열가소성 수지 기재면)만을 연속적으로 가열하도록 반송 롤(R1~R6)을 배치하여도 된다.
반송 롤의 가열 온도(가열 롤의 온도), 가열 롤의 수, 가열 롤과의 접촉 시간 등을 조정하는 것에 의해 건조 조건을 제어할 수 있다. 가열 롤의 온도는 바람직하게는 60℃~120℃이고, 더욱 바람직하게는 65℃~100℃이며, 특히 바람직하게는 70℃~80℃이다. 이와 같은 온도이면, 열가소성 수지의 결정화도를 양호하게 증가시켜 컬을 양호하게 억제할 수 있음과 함께, 내구성이 극히 우수한 광학 적층체를 제조할 수 있다. 또한, 가열 롤의 온도는 접촉식 온도계에 의해 측정할 수 있다. 도시예에서는 6개의 반송 롤이 마련되어 있지만, 반송 롤은 복수개이면 특별히 제한은 없다. 반송 롤은 통상적으로 2개~40개, 바람직하게는 4개~30개 마련된다. 적층체와 가열 롤과의 접촉 시간(총 접촉 시간)은 바람직하게는 1초~300초이고, 보다 바람직하게는 1~20초이며, 더욱 바람직하게는 1~10초이다.
가열 롤은 가열로(예컨대, 오븐) 내에 마련하여도 되고, 통상적인 제조 라인(실온 환경하)에 마련하여도 된다. 바람직하게는 송풍 수단을 구비하는 가열로 내에 마련된다. 가열 롤에 의한 건조와 열풍 건조를 병용하는 것에 의해 가열 롤 사이에서의 급격한 온도 변화를 억제할 수 있어, 폭 방향의 수축을 용이하게 제어할 수 있다. 열풍 건조의 온도는 바람직하게는 30℃~100℃이다. 열풍 건조 시간은 바람직하게는 1초~300초이다. 열풍의 풍속은 바람직하게는 10m/s~30m/s 정도이다. 또한, 당해 풍속은 가열로 내에서의 풍속이며, 미니베인형 디지털 풍속계에 의해 측정할 수 있다.
C-7. 기타
상기와 같이 하여 얻어진 열가소성 수지 기재/편광막의 적층체는, 그대로 편광판으로서 이용하여도 되고(열가소성 수지 기재를 보호층으로서 이용하여도 되고); 적층체의 편광막 표면에 보호층을 첩합시킨 후, 열가소성 수지 기재를 박리하고, 보호층/편광막의 구성을 갖는 편광판으로서 이용하여도 되며; 열가소성 수지 기재의 박리면에 다른 보호층을 첩합시켜, 보호층/편광막/보호층의 구성을 갖는 편광판으로서 이용하여도 된다.
D. 화상 표시 장치
상기 A항에 기재된 편광막 및/또는 B항에 기재된 편광판은 화상 표시 장치에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 그와 같은 편광막 및/또는 편광판을 이용한 화상 표시 장치를 포함한다. 화상 표시 장치의 대표예로서는, 액정 표시 장치, 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치(예컨대, 유기 EL 표시 장치, 무기 EL 표시 장치)를 들 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 각 특성의 측정 방법은 이하와 같다. 또한, 특별히 명기하지 않는 한, 실시예 및 비교예에서의 '부' 및 '%'는 중량 기준이다.
(1) 두께
간섭 막 두께 측정계(오오츠카 덴시사 제조, 제품명 'MCPD-3000')를 이용하여 측정하였다.
(2) 편광막의 알코올 농도
<에탄올 농도>
편광막을 10㎠로 절취하여, 측정 시료로 하였다. 이 측정 시료를 20mL 헤드 스페이스 바이알에 봉입한 후, 헤드 스페이스 샘플러(HSS)에서 175℃에서 30분간 가열하고, 가열 후의 기상 부분 1mL를 가스 크로마토그래프(애질런트 테크놀로지스(Agilent TechNologies)사 제조, 제품명 '6890N')에 주입하여 에탄올에 해당하는 피크 면적으로부터 하기 검량선을 이용하여 함유 에탄올양을 산출하였다.
y=4.743E+00 x+3.105E-02
<글리세린 농도>
편광막을 동결 분쇄하고 약 0.02g을 스크류캡 바이알에 채취하고, 메탄올 0.5ml를 첨가하여 하룻밤 이상 침투추출한 후, 추출액을 0.45㎛ 멤브레인 필터로 여과하고, 그 여과액 1μL를 가스 크로마토그래프(Agilent TechNologies사 제조, 제품명 '6890N')에 주입하여 글리세린에 해당하는 피크 면적으로부터 하기 검량선을 이용하여 함유 글리세린양을 산출하였다.
y=5.666E-01 x+1.833E-00
(3) 단체 투과율 및 편광도
실시예 및 비교예의 편광판(보호층/편광막)에 대하여, 자외선/가시광선 분광 광도계(오오츠카 덴시사 제조 LPF-200)를 이용하여 측정한 단체 투과율(Ts), 평행 투과율(Tp), 직교 투과율(Tc)을 각각, 편광막의 Ts, Tp 및 Tc로 하였다. 이들 Ts, Tp 및 Tc는, JIS Z8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 측정하고 시감도 보정을 행한 Y값이다. 또한, 보호층의 굴절률은 1.50이며, 편광막의 보호층과는 반대 측 표면의 굴절률은 1.53이었다. 얻어진 Tp 및 Tc로부터, 하기 식을 이용하여 편광도를 구하였다.
편광도(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2 ×100
(4) 배향 함수
실시예 및 비교예에서 얻어진 편광막에 대하여, 푸리에 변환 적외선 분광 광도계(FT-IR)(퍼킨 엘머(Perkin Elmer)사 제조, 상품명: 'Frontier')를 이용하여, 편광된 적외광을 측정광으로 하고, 편광막 표면(PET 기재의 박리면)의 전반사 감쇠 분광(ATR: attenuateted total reflection) 측정을 행하였다. 편광막을 밀착시키는 결정자는 게르마늄을 이용하고, 측정광의 입사각은 45° 입사로 하였다. 배향 함수의 산출은 이하의 순서로 행하였다. 입사시키는 편광된 적외선광(측정광)은, 게르마늄 결정의 샘플을 밀착시키는 면에 평행하게 진동하는 편광(s편광)으로 하고, 측정광의 편광 방향에 대하여, 편광막의 연신 방향을 수직(⊥) 및 평행(//)으로 배치한 상태에서 각각의 흡광도 스펙트럼을 측정하였다. 얻어진 흡광도 스펙트럼으로부터, (3330cm-1 강도)를 참조로 한 (2941cm-1 강도) I를 산출하였다. I⊥는, 측정광의 편광 방향에 대하여, 편광막의 연신 방향을 수직(⊥)으로 배치한 경우에 얻어지는 흡광도 스펙트럼으로부터 얻어지는 (2941㎝-1 강도)/(3330㎝-1 강도)이다. 또한, I//는, 측정광의 편광 방향에 대하여 편광막의 연신 방향을 평행(//)으로 배치한 경우에 얻어지는 흡광도 스펙트럼으로부터 얻어지는 (2941㎝-1 강도)/(3330㎝-1 강도)이다. 여기서, (2941㎝-1 강도)는 흡광도 스펙트럼의 바닥인, 2770㎝-1과 2990㎝-1을 베이스 라인으로 하였을 때의 2941㎝-1의 흡광도이고, (3330㎝-1 강도)는 2990㎝-1과 3650㎝-1을 베이스 라인으로 하였을 때의 3330㎝-1의 흡광도이다. 얻어진 I⊥ 및 I//를 이용하여, 식 1에 따라 배향 함수 F를 산출하였다. 또한, F=1일 때 완전 배향, F=0일 때 랜덤이 된다. 또한, 2941㎝-1의 피크는, 편광막 중의 PVA의 주쇄(-CH2-)의 진동 기인의 흡수라고 한다. 또한, 3330㎝-1의 피크는 PVA의 수산기의 진동 기인의 흡수라고 한다.
(식 1) F=(3<cos2θ>-1)/2
=(1-D)/[c(2D+1)]
단
c=(3cos2β-1)/2
이고, 상기와 같이 2941㎝-1을 이용한 경우, β=90°⇒F=-2×(1-D)/(2D+1)이다.
θ: 연신 방향에 대한 분자쇄의 각도
β: 분자쇄 축에 대한 전이 쌍극자 모멘트의 각도
D=(I⊥)/(I//)
I⊥: 측정광의 편광 방향과 편광막의 연신 방향이 수직인 경우의 흡수 강도
I//: 측정광의 편광 방향과 편광막의 연신 방향이 평행인 경우의 흡수 강도
(5) 편광막의 치수 변화
실시예 및 비교예에서 얻어진 편광판을 흡수축 방향 10cm×투과축 방향 10cm 사이즈로 절취하여 시험편을 제작하였다. 얻어진 시험편을 85℃의 오븐 내에 투입하고, 120시간 가열 후의 흡수축 방향의 수축률을 측정하였다.
[실시예 1]
열가소성 수지 기재로서, 장척상이며 Tg 약 75℃인 비정질의 이소프탈 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께: 100㎛)을 이용하였다. 수지 기재의 편면에 코로나 처리를 실시하였다.
폴리비닐알코올(중합도 4200, 비누화도 99.2몰%) 및 아세토아세틸 변성 PVA(니혼 고세이 가가쿠 고교사 제조, 상품명 '고세파이머 Z410')를 9:1로 혼합한 PVA계 수지 100중량부에, 요오드화 칼륨 13중량부를 첨가하여, PVA 수용액(도포액)을 조제하였다.
수지 기재의 코로나 처리면에, 상기 PVA 수용액을 도포하고 60℃에서 건조하는 것에 의해 두께 13㎛의 PVA계 수지층을 형성하여, 적층체를 제작하였다.
얻어진 적층체를, 130℃의 오븐 내에서 원주 속도가 상이한 롤 사이에서 종 방향(긴 방향)으로 2.4배로 자유단 1축 연신하였다(공중 보조 연신 처리).
이어서, 적층체를 액체 온도 40℃의 불용화욕(물 100중량부에 대하여, 붕산을 4중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(불용화 처리).
이어서, 액체 온도 30℃의 염색욕(물 100중량부에 대하여, 요오드와 요오드화 칼륨을 1:7의 중량비로 배합하여 얻어진 요오드 수용액)에, 최종적으로 얻어지는 편광막의 단체 투과율(Ts)이 44%∼45% 정도가 되도록 농도를 조정하면서 60초간 침지시켰다(염색 처리).
이어서, 액체 온도 40℃의 가교욕(물 100중량부에 대하여 요오드화 칼륨을 3중량부 배합하고, 붕산을 5중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(가교 처리).
그 후, 적층체를 액체 온도 70℃의 붕산 수용액(붕산 농도 4.0중량%, 요오드화 칼륨 5.0중량%)에 침지시키면서, 원주 속도가 상이한 롤 사이에서 종 방향 (긴 방향)으로 총 연신 배율이 5.5배가 되도록 1축 연신을 행하였다(수중 연신 처리).
그 후, 적층체를 액체 온도 20℃의 처리욕(요오드화 칼륨 4중량%, 에탄올 6중량%의 수용액)에 5초간 침지시키고, 적층체를 세정함과 함께 PVA계 수지층(편광막)에 에탄올을 도입하였다(세정 처리 및 에탄올의 도입).
그 후, 90℃로 유지된 오븐 중에서 건조하면서, 표면 온도가 75℃로 유지된 SUS제 가열 롤에 약 2초 접촉시켰다(건조 처리).
이와 같이 하여, 수지 기재 위에 두께 5.0㎛의 편광막을 형성하였다. 편광막 표면에, 보호층으로서의 시클로올레핀계 필름(제온(ZEON)사 제조, 제품명 'G-Film')을 UV 경화형 접착제(두께 1.0㎛)에 의해 첩합시키고, 그 후, 수지 기재를 박리하여 보호층/편광막의 구성을 갖는 편광판을 얻었다. 얻어진 편광판의 편광막 중의 에탄올 농도는 15ppm이었다.
얻어진 편광판(실질적으로는 편광막)에 대하여, 각 특성을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판을 제작하였다. 얻어진 편광판(또는 편광막)을 실시예 1과 마찬가지의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
처리욕에 에탄올을 첨가하지 않고, 글리세린을 0.2중량% 첨가한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판을 제작하였다. 얻어진 편광판의 편광막 중의 글리세린 농도는 0.3중량%이었다. 또한, 얻어진 편광판(또는 편광막)을 실시예 1과 마찬가지의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1~3]
세정욕(세정액)에 알코올을 첨가하지 않았던 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판을 제작하였다. 얻어진 편광판(또는 편광막)을 실시예 1과 마찬가지의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 4]
세정욕(세정액)에 알코올을 첨가하지 않았던 것, 및 총 연신 배율이 3.5배가 되도록 연신 처리를 행한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판을 제작 하였다. 얻어진 편광판(또는 편광막)을 실시예 1과 마찬가지의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
표 1로부터 명백한 바와 같이, 배향 특성 지수가 7 이상인 실시예의 편광판(편광막)은, 우수한 광학 특성을 유지하면서, 치수 변화가 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
본 발명의 편광막 및 편광판은 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등의 화상 표시 장치에 적합하게 이용된다.
10 편광막
20 제1 보호층
30 제2 보호층
100 편광판
20 제1 보호층
30 제2 보호층
100 편광판
Claims (7)
- 요오드를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성되고,
단체 투과율이 43.0% 이상이며,
편광도: P와, 배향 함수: F로부터 산출되는 배향 특성 지수: (P-98)/F가 7 이상인,
편광막. - 제1항에 있어서,
단체 투과율이 44.5% 이하인, 편광막. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
두께가 8㎛ 이하인, 편광막. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
알코올을 함유하는, 편광막. - 제4항에 있어서,
상기 알코올이 에탄올 및 글리세린으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 편광막. - 제1항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 기재된 편광막을 포함하는, 편광판.
- 제6항에 기재된 편광판을 구비하는, 화상 표시 장치.
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