KR20220131548A - 편광판 및 그의 제조 방법과, 해당 편광판을 이용한 화상 표시 장치 - Google Patents

편광판 및 그의 제조 방법과, 해당 편광판을 이용한 화상 표시 장치 Download PDF

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KR20220131548A
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타쿠미 이노하라
다이스케 오고미
나오유키 마츠오
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

고온 고습 환경하에서도 우수한 광학 특성을 유지하고, 색빠짐이 방지된 편광판이 제공된다. 본 발명의 편광판은 매엽상이며, 이색성 물질을 포함하는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성된 편광자와, 편광자의 적어도 한쪽의 측에 배치된 보호층을 포함하고, 편광자의 단부에 폴리엔화부가 형성되어 있다.

Description

편광판 및 그의 제조 방법과, 해당 편광판을 이용한 화상 표시 장치
본 발명은, 편광판 및 그의 제조 방법과, 해당 편광판을 이용한 화상 표시 장치에 관한 것이다.
화상 표시 장치(예컨대, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, 양자 도트 표시 장치)에는 그의 화상 형성 방식에 기인하여, 많은 경우 표시 셀의 적어도 한쪽의 측에 편광판이 배치되어 있다. 그러나, 편광판은 실질적으로 편광판의 광학 특성을 지배하는 편광자의 광학 특성이 고온 고습 환경하에서 저하한다고 하는 내구성의 문제가 있다. 보다 구체적으로는, 편광자는 고온 고습 환경하에서 단부(端部)의 편광 성능이 소실하여, 결과로서, 이른바 색빠짐이라고 하는 현상이 생기는 경우가 있다. 근래, 화상 표시 장치의 좁은 프레임화(경우에 따라서는, 이른바 베젤리스화)의 요망이 강해지고 있어, 단부의 색빠짐 방지의 필요성이 높아지고 있다.
일본 공개특허공보 2000-338329호
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그의 주된 목적은 고온 고습 환경하에서도 우수한 광학 특성을 유지하고, 색빠짐이 방지된 편광판 및 그의 간편한 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 편광판은 매엽상이며, 이색성(二色性) 물질을 포함하는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성된 편광자와, 해당 편광자의 적어도 한쪽의 측에 배치된 보호층을 포함하고, 해당 편광자의 단부에 폴리엔화부가 형성되어 있다.
하나의 실시형태에서는, 상기 폴리엔화부는 상기 편광자의 외주단으로부터 면방향 내방으로 25㎛ 이상의 위치까지 형성되어 있다. 하나의 실시형태에서는, 상기 폴리엔화부는 상기 편광자의 외주단으로부터 면방향 내방으로 1000㎛ 이하의 위치까지 형성되어 있다.
하나의 실시형태에서는, 상기 편광판에는 외주 단면을 덮는 봉지부가 형성되어 있다. 하나의 실시형태에서는, 상기 봉지부는 상기 보호층을 구성하는 수지 필름의 용융 고화물이다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 상기의 편광판의 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법은, 편광판의 단부를 레이저 조사에 의해 절단하는 것; 혹은, 편광판의 단면에 전자선을 조사한 후, 해당 조사 부분을 가열하는 것;을 포함한다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 화상 표시 장치가 제공된다. 이 화상 표시 장치는 표시 셀과, 해당 표시 셀의 적어도 한쪽의 측에 배치된 상기의 편광판을 구비한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 편광자의 단부에 폴리엔화부를 형성하는 것에 의해 고온 고습 환경하에서도 우수한 광학 특성을 유지하고, 색빠짐이 방지된 편광판이 제공될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광판의 개략 단면도이다.
도 2는, 도 1의 편광판에서의 편광자의 개략 평면도이다.
도 3은, 색빠짐량의 산출을 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태로는 한정되지 않는다.
A. 편광판의 전체 구성
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광판의 개략 단면도이며; 도 2는 도 1의 편광판에서의 편광자의 개략 평면도이다. 편광판(100)은 매엽상이며, 편광자(10)와, 편광자(10)의 한쪽의 측에 배치된 제1 보호층(20)과, 편광자(10)의 다른 쪽의 측에 배치된 제2 보호층(30)을 포함한다. 목적 등에 따라, 제1 보호층(20) 또는 제2 보호층(30)의 어느 한쪽은 생략되어도 된다. 편광자(10)는 이색성 물질(대표적으로는, 요오드, 이색성 염료)을 포함하는 폴리비닐알코올(PVA)계 수지 필름으로 구성되어 있다. 본 발명의 실시형태에서는, 편광자(10)의 단부에는 폴리엔화부(40)가 형성되어 있다.
폴리엔화부(40)는 명칭대로 편광자(실질적으로는, PVA계 수지)가 폴리엔화한 부분이다. 보다 상세하게는, 폴리엔화부는 PVA계 수지에서 열분해 등에 의해 3개 이상의 이중 결합이 형성된 부분을 말하고, 라만 분광 측정의 흡수 스펙트럼에서 1134/cm-1 및 1527/cm-1에 피크가 나타나는 것에 의해 확인될 수 있다. 편광자의 폴리엔화는 편광 성능을 저하 또는 소실시키므로, 편광자의 폴리엔화의 억제 또는 방지가 바람직한 것은 당업계의 기술 상식이다. 본 발명자들은 고온 고습 환경하에서의 편광자(최종적으로는, 화상 표시 장치)의 색빠짐에 대하여 면밀히 검토한 결과, 놀랍게도 굳이 편광자를 폴리엔화하는 것에 의해 고온 고습 환경하에서의 색빠짐이 현저하게 억제될 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 이와 같이, 본 발명은 업계의 기술 상식과는 완전히 역방향의 기술적 사상에 근거하는 것이며, 그 효과는 그와 같은 기술적 사상에 근거하는 시행 착오에 의해 얻어진 예기치 못한 우수한 효과이다.
폴리엔화부(40)는 편광자(10)의 외주단으로부터 예컨대 25㎛ 이상의 위치까지 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 폴리엔화부의 폭(W)은 예컨대 25㎛ 이상이다. 폭이 이와 같은 범위이면, 고온 고습 환경하에서의 색빠짐이 현저하게 억제된 편광자를 얻을 수 있다. 폴리엔화부의 폭(W)은 바람직하게는 50㎛ 이상이고, 보다 바람직하게는 100㎛ 이상이며, 더 바람직하게는 150㎛ 이상이고, 특히 바람직하게는 200㎛ 이상이며, 가장 바람직하게는 500㎛ 이상이다. 한편, 폴리엔화부의 폭(W)은 편광자의 광학 특성 및 화상 표시 장치의 표시 특성에 대한 악영향을 방지하는 관점에서 바람직하게는 1000㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 800㎛ 이하이다. 이와 같이, 폴리엔화부의 폭을 소정 범위로 하는 것에 의해, 편광자의 광학 특성 및 화상 표시 장치의 표시 특성에 악영향을 주는 일 없이, 고온 고습 환경하에서의 색빠짐이 현저하게 억제된 편광자를 얻을 수 있다.
폴리엔화부의 단체 투과율은 바람직하게는 25%~45%이며, 보다 바람직하게는 35%~45%이다. 폴리엔화부의 편광도는 바람직하게는 90% 이상이며, 보다 바람직하게는 98% 이상이다. 폴리엔화부의 폴리엔화도를 구조적·정량적으로 특정하는 것은 실질적으로 곤란하고, 단체 투과율 및 편광도가 폴리엔화도의 지표가 될 수 있다. 즉, 편광자의 편광 성능의 저하 정도가 폴리엔화도의 지표가 될 수 있다. 폴리엔화부에서의 단체 투과율 및 편광도를 이와 같은 범위로 조정하는 것에 의해, 편광자의 광학 특성 및 화상 표시 장치의 표시 특성에 악영향을 주는 일 없이, 고온 고습 환경하에서의 색빠짐이 현저하게 억제된 편광자를 얻을 수 있다.
하나의 실시형태에서는, 편광판(100)에는 외주 단면을 덮는 봉지부(50)가 형성되어 있어도 된다. 봉지부를 형성하는 것에 의해, 고온 고습 환경하에서의 색빠짐이 더욱 억제될 수 있다. 봉지부(50)는 대표적으로는 제1 보호층(20) 및/또는 제2 보호층(30)을 구성하는 수지 필름의 용융 고화물이다. 봉지부의 투습도는 바람직하게는 300g/m2/24hr 이하이고, 보다 바람직하게는 100g/m2/24hr 이하이며, 더 바람직하게는 50g/m2/24hr 이하이고, 특히 바람직하게는 25g/m2/24hr 이하이다. 투습도의 하한은 예컨대 0.01g/m2/24hr이며, 바람직하게는 검출 한계 미만이다. 봉지부(50)의 투습도가 이와 같은 범위이면, 편광자를 공기 중의 수분 및 산소로부터 양호하게 보호할 수 있다. 또한, 투습도는 JIS　Z0208에 준하여 측정될 수 있다.
봉지부(50)의 두께는 바람직하게는 1㎛~1000㎛이며, 보다 바람직하게는 5㎛~300㎛이다. 본 명세서에서 '봉지부의 두께'란, 특별히 명기하지 않는 한, 편광판의 외주 단면으로부터 외측으로 연장되는 방향의 두께이다.
본 발명의 실시형태에 따른 편광판은, 65℃ 및 90%RH 환경하에서 240시간 유지한 후의 색빠짐량이 바람직하게는 100㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 50㎛ 이하이며, 더 바람직하게는 40㎛ 이하이고, 특히 바람직하게는 30㎛ 이하이며, 가장 바람직하게는 10㎛ 이하이다. 색빠짐량의 하한은 바람직하게는 제로이다. 색빠짐량은 예컨대 이하와 같이 하여 산출될 수 있다: 편광판(또는 편광자)으로부터, 연신 방향에 직교하는 방향 및 연신 방향을 각각 대향하는 2변으로 하는 소정 사이즈의 시험편을 절취한다. 또한, 연신 방향은, 대표적으로는 편광자의 흡수축 방향에 대응한다. 연신 방향은, 예컨대 편광판의 장척 방향(반송 방향(MD 방향))에 대응할 수 있다. 이어서, 점착제로 시험편을 동일한 사이즈의 무알칼리 유리판에 첩합한다. 이것을 화상 표시 장치 대체품으로 한다. 또한, 액정 표시 장치 대체품은 유리판의 양면에 시인 측 시험편 및 배면 측 시험편을 각각 첩합한다. 유기 EL 표시 장치 대체품은 유리판의 편면에 시인 측 시험편만을 첩합한다. 이 화상 표시 장치 대체품을 65℃ 및 90%RH의 오븐 내에서 240시간 방치하여 가열 가습한다. 액정 표시 장치 대체품은 가열 가습 후의 단부의 색빠짐 상태를 현미경에 의해 조사한다. 유기 EL 표시 장치 대체품은 가열 가습 후의 유기 EL 표시 장치 대체품을 표준 편광판과 크로스 니콜 상태로 배치하였을 때의, 단부의 색빠짐 상태를 현미경에 의해 조사한다. 어느 경우에도, 구체적으로는 시험편(편광판 또는 편광자) 단부로부터의 색빠짐의 크기(색빠짐량: ㎛)를 측정한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 연신 방향의 단부로부터의 색빠짐량(a) 및 연신 방향과 직교하는 방향의 단부로부터의 색빠짐량(b) 중, 큰 쪽을 색빠짐량으로 한다. 또한, 색빠짐된 영역은 편광 특성이 현저하게 낮고, 편광판으로서의 기능을 실질적으로 완수하지 않는다. 따라서, 색빠짐량은 작으면 작을수록 바람직하다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 상기한 바와 같이 편광자의 단부를 굳이 폴리엔화하는 것에 의해, 가열 가습 시험 후의 색빠짐을 현저하게 억제할 수 있다. 이는 당업계의 기술 상식으로부터는 전혀 예기할 수 없는 우수한 효과이다.
A-1. 편광자
편광자는, 상기한 바와 같이, 이색성 물질(대표적으로는, 요오드, 이색성 염료)을 포함하는 PVA계 수지 필름으로 구성된다. 이색성 물질은 바람직하게는 요오드이다. 편광자는 단층의 수지 필름으로 형성되어도 되고, 2층 이상의 적층체로 형성되어도 된다.
단층의 수지 필름으로 형성되는 편광자의 구체예로서는, 폴리비닐알코올(PVA)계 필름, 부분 포르말화 PVA계 필름, 에틸렌·초산 비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질에 의한 염색 처리 및 연신 처리가 실시된 것, PVA의 탈수 처리물이나 폴리염화 비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 광학 특성이 우수한 점에서, PVA계 필름을 요오드로 염색하고 1축 연신하여 얻어진 편광자가 이용된다. 상기 요오드에 의한 염색은, 예컨대, PVA계 필름을 요오드 수용액에 침지하는 것에 의해 행하여진다. 상기 1축 연신의 연신 배율은, 바람직하게는 3~7배이다. 연신은 염색 처리 후에 행하여도 되고, 염색하면서 행하여도 된다. 또한, 연신하고 나서 염색하여도 된다. 필요에 따라서, PVA계 필름에, 팽윤 처리, 가교 처리, 세정 처리, 건조 처리 등이 실시된다. 예컨대, 염색 전에 PVA계 필름을 물에 침지하여 수세함으로써, PVA계 필름 표면의 더러움이나 블로킹 방지제를 세정하는 것이 가능할 뿐만 아니라, PVA계 필름을 팽윤시켜 염색 얼룩 등을 방지할 수 있다.
적층체를 이용하여 얻어지는 편광자의 구체예로서는, 수지 기재와 당해 수지 기재에 적층된 PVA계 수지층(PVA계 수지 필름)과의 적층체, 혹은 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 위에 PVA계 수지층을 형성하여, 수지 기재와 PVA계 수지층과의 적층체를 얻는 것; 당해 적층체를 연신 및 염색하여 PVA계 수지층을 편광자로 하는 것;에 의해 제작될 수 있다. 본 실시형태에서는, 연신은, 대표적으로는 적층체를 붕산 수용액 중에 침지시켜 연신하는 것을 포함한다. 또한 연신은, 필요에 따라서, 붕산 수용액 중에서의 연신 전에 적층체를 고온(예컨대, 95℃ 이상)에서 공중 연신하는 것을 더 포함할 수 있다. 얻어진 수지 기재/편광자의 적층체는 그대로 이용하여도 되고(즉, 수지 기재를 편광자의 보호 필름으로 하여도 되고), 수지 기재/편광자의 적층체로부터 수지 기재를 박리하고, 당해 박리면에 목적에 따른 임의의 적절한 보호 필름을 적층하여 이용하여도 된다. 이와 같은 편광자의 제조 방법의 상세는, 예컨대 일본 공개특허공보 2012-73580호, 일본 특허 제6470455호에 기재되어 있다. 이들 공보는 그 전체의 기재가 본 명세서에 참고로서 원용된다.
상기 PVA계 수지 필름을 형성하는 PVA계 수지로서는, 임의의 적절한 수지가 채용될 수 있다. 예컨대, 폴리비닐알코올, 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 통상 85몰%~100몰%이며, 바람직하게는 95.0몰%~99.9몰%, 더 바람직하게는 99.0몰%~99.5몰%이다. 비누화도는, JIS　K　6726-1994에 준하여 구할 수 있다. 이와 같은 비누화도의 PVA계 수지를 이용하는 것에 의해, 내구성이 우수한 편광자가 얻어질 수 있다. 비누화도가 지나치게 높은 경우에는 겔화되어버릴 우려가 있다.
PVA계 수지의 평균 중합도는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 평균 중합도는 통상 1000~10000이며, 바람직하게는 1200~5000, 더 바람직하게는 1500~4500이다. 또한, 평균 중합도는 JIS　K　6726-1994에 준하여 구할 수 있다.
PVA계 수지 필름(편광자) 중의 요오드 농도는, 예컨대 5.0중량%~12.0중량%이다. 또한, PVA계 수지 필름 중의 붕산 농도는, 예컨대 12중량%~25중량%이다.
편광자의 두께는 예컨대 12㎛ 이하이고, 바람직하게는 8㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 7㎛ 이하, 더 바람직하게는 6㎛ 이하이다. 한편, 편광자의 두께는 바람직하게는 1㎛ 이상이며, 보다 바람직하게는 2㎛ 이상이다.
편광자는 바람직하게는, 파장 380nm~780nm의 어느 파장에서 흡수 이색성을 나타낸다. 편광자(폴리엔화부를 제외함)의 단체 투과율은, 바람직하게는 40.0%~46.0%이며, 보다 바람직하게는 40.5%~43.0%이다. 편광자(폴리엔화부를 제외함)의 편광도는 바람직하게는 99.9% 이상이고, 보다 바람직하게는 99.95% 이상이며, 더 바람직하게는 99.98% 이상이다.
A-2. 보호층
제1 및 제2 보호층은 편광자의 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. 이 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-메틸말레이미드를 포함하는 교호 공중합체와, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 갖는 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 셀과는 반대 측에 배치되는 보호층(외측 보호층)의 두께는 대표적으로는 300㎛ 이하이며, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5㎛~80㎛, 더 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 셀 측에 배치되는 보호층(내측 보호층)의 두께는 바람직하게는 5㎛~200㎛, 보다 바람직하게는 10㎛~100㎛, 더 바람직하게는 10㎛~60㎛이다. 하나의 실시형태에서는, 내측 보호층은 광학적으로 등방성인 것이 바람직하다. 본 명세서에서 '광학적으로 등방성인'이란, 면내 위상차 Re(550)가 0nm~10nm이며, 두께 방향의 위상차 Rth(550)가 -10nm~＋10nm인 것을 말한다. 다른 실시형태에서는, 내측 보호층은 임의의 적절한 위상차 값을 갖는 위상차층이다. 이 경우, 위상차층의 면내 위상차 Re(550)는 예컨대 110nm~150nm이며, 그의 지상축과 편광자의 흡수축이 이루는 각도는, 예컨대 40°~50°이다. 'Re(550)'는 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 면내 위상차이며, 식: Re=(nx-ny)×d에 의해 구하여진다. 'Rth(550)'는 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이며, 식: Re=(nx-nz)×d에 의해 구하여진다. 여기에서, '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.
B. 편광판의 제조 방법
이하, 상기 A항에 기재된 편광판의 제조 방법을 그의 특징적인 부분에 대해서만 설명한다. 편광판의 제조 방법에 관하여 하기에서 설명되어 있지 않은 조작, 조건 등에 대해서는 당업계에서 주지이므로 상세한 설명은 생략한다.
제조 방법은, 하나의 실시형태에서는, 편광판의 단부를 레이저 조사에 의해 절단하는 것을 포함한다. 편광판의 단부를 레이저 조사에 의해 절단하는 것에 의해, 단부(즉, 절단부)에 폴리엔화부(40)가 형성되고, 봉지부(50)도 동시에 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 편광판의 단부를 레이저 조사에 의해 절단할 때, 편광자의 레이저 조사 부분이 열분해하여, 폴리엔이 형성된다. 레이저 조사 부분은 편광자의 절단된 부분 및 절단으로 남은 편광자의 양쪽에 존재하고, 절단으로 남은 편광자는 그의 단부가 레이저 조사 부분이 되므로, 편광자의 단부에 폴리엔화부가 형성된다. 동시에, 레이저 조사에 의해, 조사 부분의 보호층(실질적으로는, 보호층을 구성하는 수지 필름)이 용융하고, 당해 용융 수지가 유동하여 편광판의 단면을 덮고, 그 후 고화한다. 그 결과, 보호층을 구성하는 수지 필름의 용융 고화물로 구성된 봉지부가 형성된다.
레이저 조사에 이용될 수 있는 레이저 광원으로서는, 예컨대, 발진하는 레이저광의 파장이 적외역의 9㎛~11㎛인 CO2 레이저 광원을 포함하는 적외선 레이저를 들 수 있다. 적외선 레이저는 수 10W급의 파워를 용이하게 얻을 수 있고, 또한 편광판(실질적으로는, 편광자)을 적외선 흡수에 수반하는 분자 진동에 의해 효율적으로 발열시킴으로써, 물질의 상전이에 수반하는 에칭을 일으키는 것이 가능하다. 레이저 조사에 이용될 수 있는 레이저 광원의 다른 예로서는, 발진하는 레이저광의 파장이 5㎛ 근방인 CO 레이저 광원을 들 수 있다. 레이저 광원의 또 다른 예로서는, 근적외선(NIR), 가시광(Vis) 및 자외선(UV) 펄스 레이저 광원을 들 수 있다. NIR, Vis 및 UV 펄스 레이저 광원으로서는, 발진하는 레이저광의 파장이 1064nm, 532nm, 355nm, 349nm 또는 266nm(Nd: YAG, Nd: YLF, 또는 YVO4를 매질로 하는 고체 레이저 광원의 고차 고조파)인 것, 발진하는 레이저광의 파장이 351nm, 248nm, 222nm, 193nm 또는 157nm인 엑시머 레이저 광원, 발진하는 레이저광의 파장이 157nm인 F2 레이저 광원을 예시할 수 있다.
레이저 광원의 발진 형태로서는, 편광자의 과도한 열 데미지(damage)를 억제하는 관점에서 연속파(CW)보다 펄스 발진이 바람직하다. 펄스 폭은 10펨토초(10-14초)~1밀리초(10-3초)의 범위에서 적절히 설정할 수 있다. 2종류 이상의 펄스폭을 설정하여 가공하는 것도 가능하다. 레이저광의 편광 상태에 관한 제약은 없고, 직선 편광, 원편광, 랜덤 편광이 적용 가능하다. 레이저광의 공간 강도 분포에도 제약은 없다. 양호한 집광성을 나타내고, 소스폿화가 가능하며, 또한 생산성 향상을 기대할 수 있는 가우시안 빔이 바람직하다. 회절 광학 소자 등을 이용하여 플랫 톱 빔으로 정형되어 있어도 된다.
레이저광의 조사 조건은 임의의 적절한 조건으로 설정될 수 있다. 예컨대 CO2 레이저를 이용하는 경우, 펄스 에너지는 바람직하게는 2.67mJ~6.67mJ이며, 보다 바람직하게는 4.00mJ~6.00mJ이다. 스캔 속도는 바람직하게는 100mm/초~1000mm/초이며, 보다 바람직하게는 250mm/초~700mm/초이다. 반복 주파수는 예컨대 5kHz~30Hz이다. 펄스 레이저의 투입 에너지는 바람직하게는 80000μJ/mm~200000μJ/mm이며, 보다 바람직하게는 120000μJ/mm~180000μJ/mm이다. 또한, 투입 에너지 E(μJ/mm)는 하기의 식으로부터 구하여진다.
　E=(e×M)/(V)
　　　e: 펄스 에너지(J)
　　　M: 반복 주파수(Hz)
　　　V: 스캔 속도(mm/초)
레이저광의 조사 형태(주사 양식)는 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다. 레이저광은 예컨대, 직선상으로 주사되어도 되고, S자상으로 주사되어도 되며, 소용돌이상으로 주사되어도 되고, 이들을 조합하여도 된다.
상기 레이저광의 조사 조건, 상기 레이저의 종류 등을 적절히 설정하는 것에 의해, 폴리엔화부의 폴리엔화도 및 폭과, 봉지부의 두께 등을 조정할 수 있다.
제조 방법은, 다른 실시형태에서는, 편광판의 단면에 전자선을 조사한 후, 당해 조사 부분을 가열하는 것을 포함한다. 이와 같은 조작에 의해서도, 폴리엔화부(40) 및 봉지부(50)가 동시에 형성될 수 있다. 전자선은, 대표적으로는, 편광판의 단면에 조사될 수 있다. 처리 속도는 바람직하게는 1m/분~10m/분이며, 보다 바람직하게는 2m/분~5m/분이다. 빔 전류는 바람직하게는 5mA~30mA이며, 보다 바람직하게는 12.5mA~17.5mA이다. 전자선 조사의 효율 계수 K는 바람직하게는 60~130이며, 보다 바람직하게는 80~120이다. 효율 계수는 가속 전압에 의해 결정되는 수치이지만, 장치마다 가속 전압과 효율 계수의 대응 관계는 다르다. 전자선의 선량은, 바람직하게는 200kGy~1000kGy이며, 보다 바람직하게는 250kGy~500kGy이다. 또한, 선량 D(kGy)는 하기의 식으로부터 구하여진다.
　D=K×I/V
　　　K: 효율 계수
　　　I: 빔 전류(mA)
　　　V: 처리 속도(m/분)
가열 온도는 바람직하게는 80℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 90℃~130℃이며, 더 바람직하게는 100℃~120℃이다. 가열 시간은 바람직하게는 10시간 이상이고, 보다 바람직하게는 15시간~30시간이며, 더 바람직하게는 22시간~26시간이다. 이와 같은 가열 조건이면, 소망하는 폴리엔화도 및 폭을 갖는 폴리엔화부와 소망하는 두께를 갖는 봉지부가 형성될 수 있다.
C. 화상 표시 장치
상기 A항 및 B항에 기재된 편광판은 화상 표시 장치에 적용될 수 있다. 따라서, 이와 같은 화상 표시 장치도 본 발명의 실시형태에 포함된다. 화상 표시 장치는 표시 셀과, 표시 셀의 적어도 한쪽의 측에 배치된 상기 A항 및 B항에 기재된 편광판을 구비한다. 화상 표시 장치로서는 예컨대, 액정 표시 장치, 유기 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치를 들 수 있다. 화상 표시 장치의 구성은 업계에서 주지이므로 상세한 설명은 생략한다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
［실시예 1］
1. 편광자의 제작
열가소성 수지 기재로서 장척상이며, Tg 약 75℃인, 비정질의 이소프탈 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께: 100㎛)을 이용하여 수지 기재의 편면에 코로나 처리를 실시하였다.
폴리비닐알코올(중합도 4200, 비누화도 99.2몰%) 및 아세토아세틸 변성 PVA(일본 합성 화학 공업사 제조, 상품명 '고세파이머')를 9:1로 혼합한 PVA계 수지 100중량부에 요오드화 칼륨 13중량부를 첨가한 것을 물에 녹여, PVA 수용액(도포액)을 조제하였다.
수지 기재의 코로나 처리면에 상기 PVA 수용액을 도포하여 60℃에서 건조하는 것에 의해, 두께 13㎛의 PVA계 수지층을 형성하고 적층체를 제작하였다.
얻어진 적층체를 130℃의 오븐 내에서 종방향(긴 방향)으로 2.4배로 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 편광자의 단체 투과율(Ts)이 소망하는 값이 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 4중량%, 요오드화 칼륨 농도 5중량%)에 침지시키면서, 원주 속도가 상이한 롤 간에 종방향(긴 방향)으로 총 연신 배율이 5.5배가 되도록 1축 연신을 행하였다(수중 연신 처리).
그 후, 적층체를 액체 온도 20℃의 세정욕(물 100중량부에 대하여, 요오드화 칼륨을 4중량부 배합하여 얻어진 수용액)에 침지시켰다(세정 처리).
그 후, 약 90℃로 유지된 오븐 중에서 건조하면서, 표면 온도가 약 75℃로 유지된 SUS제의 가열 롤에 접촉시켰다(건조 수축 처리).
이와 같이 하여, 수지 기재 위에 두께 약 5㎛의 편광자를 형성하였다.
2. 편광판의 제작
상기에서 얻어진 편광자의 표면(수지 기재와는 반대 측의 면)에 보호층으로서 시클로올레핀계 필름(닛폰 제온사 제조, 17㎛)을 자외선 경화형 접착제를 개재하여 첩합하였다. 구체적으로는, 경화형 접착제의 총 두께가 약 1.0㎛가 되도록 도공하고, 롤기를 사용하여 첩합하였다. 그 후, UV 광선을 시클로올레핀계 필름 측으로부터 조사하여 접착제를 경화시켰다. 이어서, 수지 기재를 박리하여 노출된 편광자 표면에 아크릴계 필름(동양 강판사 제조, 40㎛)을 상기와 마찬가지로 하여 첩합하였다. 이와 같이 하여, 시클로올레핀계 필름(보호층)/편광자/아크릴계 필름(보호층)의 구성을 포함하는 편광판을 얻었다.
3. 폴리엔화부의 형성
상기에서 얻어진 편광판으로부터, 연신 방향에 직교하는 방향 및 연신 방향을 각각 대향하는 2변으로 하는 50mm×50mm사이즈의 매엽상의 편광판을 절취하였다. 전자선 조사 장치(이와사키 전기 주식회사 제조, 제품명 '표준 EB 실험기, 형식: EC250/15/180L')를 이용하여, 절취한 편광판의 단면에 전자선을 조사하였다. 전자선의 조사 조건은 효율 계수는 85, 전류는 15mA, 처리 스피드 3.9m/min이었다. 또한 이 때의 가속 전압은 225kV이었다. 이어서, 편광판을 105℃에서 24시간 가열하여 편광자의 단부에 폴리엔화부를 형성하였다. 폴리엔화부의 폭은 250㎛이었다. 또한, 폴리엔화부의 폭은 현미경을 이용하여 촬영한 화상으로부터 측정하였다. 이상과 같이 하여 폴리엔화부가 형성된 편광판을 제작하였다.
4. 색빠짐량의 측정
상기에서 얻어진 폴리엔화부가 형성된 편광판을 2매 준비하고, 이들을 시험편으로 하였다. 점착제로 2매의 시험편을 동일한 사이즈의 무알칼리 유리판의 양면에 각각 첩합하고, 시인 측 시험편/유리판/배면 측 시험편의 적층체를 제작하여 화상 표시 장치 대체품으로 하였다. 시인 측 시험편 및 배면 측 시험편은 각각의 편광자의 흡수축이 서로 직교하도록 하여 유리판에 첩합하였다. 화상 표시 장치 대체품을 65℃ 및 90%RH의 오븐 내에서 240시간 방치하여 가열 가습하고, 가열 가습 후의 편광판(실질적으로는, 편광자)의 단부의 색빠짐 상태를 현미경에 의해 조사하였다. 구체적으로는, 편광자 단부로부터의 색빠짐의 크기(색빠짐량: ㎛)를 측정하였다. 현미경으로서 올림푸스(Olympus)사 제조, MX61L을 이용하여 배율 10배로 촬영한 화상으로부터 색빠짐량을 측정하였다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 연신 방향의 단부로부터의 색빠짐량(a) 및 연신 방향과 직교하는 방향의 단부로부터의 색빠짐량(b) 중 큰 쪽을 색빠짐량으로 하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
［실시예 2］
이하와 같이 하여 폴리엔화부를 형성한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 폴리엔화부가 형성된 편광판을 제작하였다. 폴리엔화부의 폭은 30㎛이었다. 또한, 폴리엔화부의 형성과 동시에 봉지부가 형성되어 있는 것을 확인하였다. 봉지부의 투습도는 18g/m2/24hr이며, 두께는 약 13㎛이었다. 얻어진 편광판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 색빠짐량을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(폴리엔화부의 형성)
20cm×30cm의 편광판을 준비하고, 이 편광판의 중앙부에 펄스 레이저광을 조사하는 것에 의해, 연신 방향에 직교하는 방향 및 연신 방향을 각각 대향하는 2변으로 하는 50mm×50mm사이즈의 매엽상 편광판을 절취하였다. 레이저광의 조사 조건은, 출력은 85W, 펄스의 주파수는 15kHz, 처리 속도는 15mm/s이었다.
［비교예 1］
전자선 조사 및 그 후의 가열 처리의 어느 것도 행하지 않았던 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판을 제작하였다. 편광판에 폴리엔화부는 형성되지 않았다. 얻어진 편광판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 색빠짐량을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
［비교예 2］
전자선 조사 후의 가열 처리를 행하지 않았던 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판을 제작하였다. 편광판에 폴리엔화부는 형성되지 않았다. 얻어진 편광판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 색빠짐량을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 편광자의 단부에 폴리엔화부를 형성하는 것에 의해, 가열 가습 시험 후의 색빠짐량을 현저하게 억제할 수 있는 것을 알 수 있다. 이는 당업계의 기술 상식으로부터는 전혀 예기할 수 없는 우수한 효과이다.
본 발명의 실시형태에 따른 편광판은 화상 표시 장치(예컨대, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, 양자 도트 표시 장치)에 적합하게 이용된다.
10: 편광자
20: 제1 보호층
30: 제2 보호층
40: 폴리엔화부
50: 봉지부
100: 편광판

Claims (7)

  1. 매엽상이며,
    이색성 물질을 포함하는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성된 편광자와, 상기 편광자의 적어도 한쪽의 측에 배치된 보호층을 포함하고,
    상기 편광자의 단부에 폴리엔화부가 형성되어 있는,
    편광판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리엔화부가 상기 편광자의 외주단으로부터 면방향 내방으로 25㎛ 이상의 위치까지 형성되어 있는, 편광판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폴리엔화부가 상기 편광자의 외주단으로부터 면방향 내방으로 1000㎛ 이하의 위치까지 형성되어 있는, 편광판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    외주 단면을 덮는 봉지부가 형성되어 있는, 편광판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 봉지부가 상기 보호층을 구성하는 수지 필름의 용융 고화물인, 편광판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 편광판의 제조 방법으로서,
    편광판의 단부를 레이저 조사에 의해 절단하는 것; 또는 편광판의 단면에 전자선을 조사한 후, 상기 조사 부분을 가열하는 것;을 포함하는,
    방법.
  7. 표시 셀과, 상기 표시 셀의 적어도 한쪽의 측에 배치된 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 편광판을 구비하는, 화상 표시 장치.
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