KR20220150396A - 편광판 및 해당 편광판을 이용한 화상 표시 장치 - Google Patents

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KR20220150396A
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타쿠미 이노하라
다이스케 오고미
마사카즈 모치즈키
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

카메라부를 포함하는 화상 표시 장치에 적용된 경우에, 관통공 또는 투명부를 마련하지 않고 우수한 촬영 기능 및 얼굴 인증 기능을 실현할 수 있는 편광판이 제IPCA210295-JP공된다. 본 발명의 실시형태에 따른 편광판은 이색성 물질을 포함하는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성된 편광자와, 편광자의 적어도 한쪽 측에 배치된 보호층을 포함하고, 반사상 콘트라스트 지표가 15 이하이다.

Description

편광판 및 해당 편광판을 이용한 화상 표시 장치
본 발명은 편광판 및 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 한쪽 측에 편광판이 배치되어 있다. 근래, 카메라부를 포함하는 화상 표시 장치가 급속히 보급되고 있고, 당해 카메라부는 촬영 장치로서 기능할 뿐만 아니라, 얼굴 인증 시스템의 주요 구성 요소로서도 기능할 수 있다. 이와 같은 촬영 기능 및 얼굴 인증 기능을 충분히 발휘시키기 위하여, 편광판은 카메라부에 대응하는 위치에 관통공 또는 투명부(비편광부)가 마련되는 경우가 많다. 그러나, 관통공 또는 투명부는 디자인성을 해치는 것이 많기 때문에, 관통공 또는 투명부를 마련하지 않고 촬영 기능 및 얼굴 인증 기능을 충분히 발휘시킬 수 있는 편광판이 요망되고 있다.
일본 공개특허공보 제2014-081482호
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그의 주된 목적은 카메라부를 포함하는 화상 표시 장치에 적용된 경우에, 관통공 또는 투명부를 마련하지 않고 우수한 촬영 기능 및 얼굴 인증 기능을 실현할 수 있는 편광판을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 편광판은, 이색성(二色性) 물질을 포함하는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성된 편광자와, 해당 편광자의 적어도 한쪽 측에 배치된 보호층을 포함하고, 반사상 콘트라스트 지표가 15 이하이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 편광자의 두께는 12㎛ 이하이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 반사상 콘트라스트 지표는 13 이하이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 편광판은 상기 편광자의 한쪽 측에만 보호층을 포함한다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 화상 표시 장치가 제공된다. 이 화상 표시 장치는 표시 셀과, 해당 표시 셀의 적어도 한쪽 측에 배치된 상기의 편광판을 구비한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 반사상 콘트라스트 지표를 15 이하로 제어함으로써 카메라부를 포함하는 화상 표시 장치에 적용된 경우에, 관통공 또는 투명부를 마련하지 않고 우수한 촬영 기능 및 얼굴 인증 기능을 실현할 수 있는 편광판이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광판의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 편광판에 이용되는 편광자의 제조 방법에서의 가열 롤을 이용한 건조 수축 처리의 일례를 나타내는 개략도이다.
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 단면도이다. 편광판(100)은 편광자(10)와 편광자(10)의 한쪽 측(예컨대, 편광판을 화상 표시 장치에 적용하였을 때에 표시 셀과는 반대 측)에 배치된 제1 보호층(외측 보호층)(20)과, 편광자(10)의 다른 쪽 측(예컨대, 편광판을 화상 표시 장치에 적용하였을 때에 표시 셀 측)에 배치된 제2 보호층(내측 보호층)(30)을 포함한다. 목적 등에 따라서, 제1 보호층(20) 또는 제2 보호층(30) 중 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, 반사상 콘트라스트 지표가 15 이하이고, 바람직하게는 14.5 이하이며, 보다 바람직하게는 13 이하이고, 더욱 바람직하게는 12 이하이다. 반사상 콘트라스트 지표는 작을수록 바람직하고, 그의 하한은 예컨대 5일 수 있다. 반사상 콘트라스트 지표가 이와 같은 범위이면, 투과 파면 수차(편광판을 투과한 광의 광학적인 변형, 상세에 대해서는 후술)를 작게 할 수 있다. 그 결과, 카메라부를 포함하는 화상 표시 장치에 적용된 경우에, 관통공 또는 투명부를 마련하지 않고 우수한 촬영 기능 및 얼굴 인증 기능을 실현할 수 있다. 반사상 콘트라스트 지표를 규정하는 기술적 의미를 이하에 설명한다. 투과 파면 수차가 커지는 원인 중 하나로서, 편광자의 표면 조도(예컨대, 산술 평균 조도 Ra)가 관련되어 있다고 추찰된다. 본 발명자들은, 투과 파면 수차와 편광자의 표면 조도의 관계에 대하여 예의 검토한 결과, 편광자의 표면 조도를 제어하여도 투과 파면 수차를 적절히 제어할 수 없다는 것을 발견하였다. 이와 같은 새로운 지견에 기초하여 추가로 시행착오를 반복한 결과, 편광판 전체의 특성으로서 반사상 콘트라스트 지표를 제어함으로써, 투과 파면 수차를 적절히 제어할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 편광자의 표면 조도가 아닌 반사상 콘트라스트 지표를 제어함으로써 투과 파면 수차를 적절히 제어할 수 있는 이유는 이론적으로는 분명하지 않지만, 편광판의 구성 요소의 단독 및/또는 상호의 광학적 요인이 전체로서 최적화된 결과가 아닐지 추찰된다.
반사상 콘트라스트 지표는 상기와 같이 편광판의 구성 요소의 단독 및/또는 상호의 광학적 요인(예컨대, 편광자의 줄무늬, 편광자와 보호층의 계면의 굴절 및/또는 산란, 보호층의 요철)을 반영한 것이다. 반사상 콘트라스트 지표는 이하와 같이 하여 측정될 수 있다. 암실 환경 하에서 검사용 특수 조명 장치(일본기술센터사 제조, 'S-Light')로부터의 광을 각도 45°로 편광판에 조사하고; 반사상의 화상을 디지털 데이터로서 캡처하고; 100mm×100mm의 영역에 대하여 화상 처리를 실시하여 휘도 불균일을 표준 편차로서 구하고, 이를 반사상 콘트라스트 지표로 한다. 보다 상세하게는, 화상의 화소의 밝기를 0∼255의 계조로 수치화하고, 그의 표준 편차를 구하여, 이를 반사상 콘트라스트 지표로 한다.
편광판은 바람직하게는 상기와 같이 투과 파면 수차가 작다. 이에 따라, 카메라부를 포함하는 화상 표시 장치에 적용된 경우에, 관통공 또는 투명부를 마련하지 않고 우수한 촬영 기능 및 얼굴 인증 기능을 실현할 수 있다. 투과 파면 수차는, 편광판을 투과한 광의 광학적인 변형을 나타내는 지표이고, 편광판을 투과한 광의 이상적인 파면(구면)으로부터의 어긋남을 의미한다. 따라서, 투과 파면 수차가 지나치게 커지면, 편광판을 투과한 광의 이상적인 파면으로부터의 어긋남이 커져, 물체의 1점으로부터 나온 광선속이 1점으로 수렴하지 않기 때문에, 상이 흐려지거나, 왜곡되는 경우가 있다. 이와 같은 결상의 문제는 특히 얼굴 인증 시스템에서는 정확한 인증을 방해하는 경우가 있다. 투과 파면 수차는 바람직하게는 100nm 이하이고, 보다 바람직하게는 50nm 이하이며, 더욱 바람직하게는 30nm 이하이고, 특히 바람직하게는 25nm 이하이다. 투과 파면 수차는 작을수록 바람직하고, 그의 하한은 예컨대 3nm일 수 있다. 이와 같은 투과 파면 수차는, 상기와 같이 반사상 콘트라스트 지표를 소정값 이하로 제어함으로써 실현될 수 있다. 투과 파면 수차는 대표적으로는 Pv·λ로 나타낼 수 있다. 여기에서, Pv는 측정 범위의 투과 파면 수차의 최댓값과 최솟값의 차(Peak-Valley)를 나타내고, 그 거리의 입사광 파장에 대한 비율을 나타낸다. 예컨대, 투과 파면 수차가 입사광의 파장에 대하여, 10분의 1의 거리였을 경우에는 Pv=0.1이 된다. λ는 입사광의 파장(nm)이다. 하나의 실시형태에서는, 투과 파면 수차는 파장 632.8nm의 HeNe 레이저를 이용하여 측정될 수 있다.
A-1. 편광자
편광자는 상기와 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·초산비닐 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 폴리염화비닐의 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 침지함으로써 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 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있을 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)의 적층체, 또는 수지 기재와 당해 수지 기재에 도포 형성된 PVA계 수지층의 적층체를 이용하여 얻어지는 편광자를 들 수 있다. 수지 기재와 당해 수지 기재에 도포 형성된 PVA계 수지층의 적층체를 이용하여 얻어지는 편광자는, 예컨대 PVA계 수지 용액을 수지 기재에 도포하고, 건조시켜 수지 기재 위에 PVA계 수지층을 형성하여 수지 기재와 PVA계 수지층의 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 따라 붕산 수용액 중에서의 연신 전에 적층체를 고온(예컨대, 95℃ 이상)에서 공중연신하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 얻어진 수지 기재/편광자의 적층체는 그대로 이용하여도 되고(즉, 수지 기재를 편광자의 보호층으로 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 제2012-73580호, 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 폴리초산비닐을 비누화함으로써 얻을 수 있다. 에틸렌-비닐 알코올 공중합체는 에틸렌-초산비닐 공중합체를 비누화함으로써 얻을 수 있다. PVA계 수지의 비누화도는 통상적으로 85몰%∼100몰%이고, 바람직하게는 95.0몰%∼99.9몰%, 더욱 바람직하게는 99.0몰%∼99.5몰%이다. 비누화도는 JIS K 6726-1994에 준하여 구할 수 있다. 이와 같은 비누화도의 PVA계 수지를 이용함으로써, 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 통상적으로 1000∼10000이고, 바람직하게는 1200∼5000, 더욱 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, 더욱 바람직하게는 6㎛ 이하이다. 한편, 편광자의 두께는 바람직하게는 1㎛ 이상이고, 보다 바람직하게는 2㎛ 이상이다. 편광자의 두께는 두꺼운 편이 소망하는 반사상 콘트라스트 지표를 얻기 쉬운데, 본 발명의 실시형태에 따르면, 이와 같은 얇은 편광자임에도 불구하고, 소망하는 반사상 콘트라스트 지표를 실현할 수 있다.
편광자는 바람직하게는 파장 380nm∼780nm의 어느 파장에서 흡수 이색성을 나타낸다. 편광자의 단체 투과율은, 바람직하게는 40.0%∼46.0%이고, 보다 바람직하게는 40.5%∼43.0%이다. 편광자의 편광도는 바람직하게는 99.9% 이상이고, 보다 바람직하게는 99.95% 이상이며, 더욱 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, 트리아세틸셀룰로오스(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 제2001-343529호(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 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 제1 보호층(외측 보호층)(20)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 셀 측에 배치되는 제2 보호층(내측 보호층)(30)의 두께는, 바람직하게는 5㎛∼200㎛, 보다 바람직하게는 10㎛∼100㎛, 더욱 바람직하게는 10㎛∼60㎛이다. 하나의 실시형태에서는, 내측 보호층은 광학적으로 등방성인 것이 바람직하다. 본 명세서에서 '광학적으로 등방성이다'란, 면내 위상차 Re(550)가 0nm∼10nm이고, 두께 방향의 위상차 Rth(550)가 -10nm∼+10nm인 것을 말한다. 다른 실시형태에서는, 내측 보호층은 임의의 적절한 위상차값을 갖는 위상차층이다. 이 경우, 위상차층의 면내 위상차 Re(550)는, 예컨대 110nm∼150nm이고, 그의 지상축과 편광자의 흡수축이 이루는 각도는, 예컨대 40°∼50°이다. 'Re(550)'는, 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 면내 위상차이고, 식: Re=(nx-ny)×d에 의해 구할 수 있다. 'Rth(550)'는, 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이고, 식: Re=(nx-nz)×d에 의해 구할 수 있다. 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. 또한, 상기와 같이, 제2 보호층(내측 보호층)(30)은 바람직하게는 생략될 수 있다.
B. 편광자의 제조 방법
편광자는, 예컨대, 장척상의 열가소성 수지 기재의 편측에, 할로겐화물과 폴리비닐알코올계 수지(PVA계 수지)를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지층(PVA계 수지층)을 형성하여 적층체로 하는 것 및, 적층체에, 공중 보조 연신 처리와, 염색 처리와, 수중 연신 처리와, 긴 방향으로 반송하면서 가열함으로써 폭 방향으로 2% 이상 수축시키는 건조 수축 처리를, 이 순서대로 실시하는 것을 포함하는 방법에 의해 제작될 수 있다. PVA계 수지층에서의 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 따르면, 상기 B항에서 설명한 편광자를 얻을 수 있다. 특히, 할로겐화물을 포함하는 PVA계 수지층을 포함하는 적층체를 제작하고, 상기 적층체의 연신을 공중 보조 연신 및 수중 연신을 포함하는 다단계 연신으로 하며, 연신 후의 적층체를 가열 롤로 가열함으로써, 우수한 광학 특성(대표적으로는, 단체 투과율 및 편광도)을 가짐과 함께, 광학 특성의 불균일이 억제된 편광자를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 건조 수축 처리 공정에서 가열 롤을 이용함으로써, 적층체를 반송하면서, 적층체 전체에 걸쳐 균일하게 수축할 수 있다. 이에 따라, 얻어지는 편광자의 광학 특성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 광학 특성이 우수한 편광자를 안정적으로 생산할 수 있어, 편광자의 광학 특성(특히, 단체 투과율)의 불균일을 억제할 수 있다.
B-1. 적층체의 제작
열가소성 수지 기재와 PVA계 수지층의 적층체를 제작하는 방법으로서는, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 바람직하게는, 열가소성 수지 기재의 표면에, 할로겐화물과 PVA계 수지를 포함하는 도포액을 도포하고 건조함으로써, 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 행함으로써, 열가소성 수지 기재와 PVA계 수지층의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
B-1-1. 열가소성 수지 기재
열가소성 수지 기재로서는, 임의의 적절한 열가소성 수지 필름이 채용될 수 있다. 열가소성 수지 기재의 상세에 대해서는, 예컨대 일본 공개특허공보 제2012-73580호에 기재되어 있다. 당해 공보는 그 전체의 기재가 본 명세서에 참고로서 원용된다.
B-1-2. 도포액
도포액은 상기와 같이 할로겐화물과 PVA계 수지를 포함한다. 상기 도포액은 대표적으로는 상기 할로겐화물 및 상기 PVA계 수지를 용매에 용해시킨 용액이다. 용매로서는, 예컨대 물, 디메틸설폭사이드, 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 PVA 계 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 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 폴리초산비닐을 비누화함으로써 얻을 수 있다. 에틸렌-비닐알코올 공중합체는 에틸렌-초산비닐 공중합체를 비누화함으로써 얻을 수 있다. PVA계 수지의 비누화도는 통상적으로 85몰%∼100몰%이고, 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 이용함으로써, 내구성이 우수한 편광자가 얻어질 수 있다. 비누화도가 지나치게 높은 경우에는 비누화되어버릴 우려가 있다. 상기와 같이, PVA계 수지는 바람직하게는 아세토아세틸 변성된 PVA계 수지를 포함한다.
PVA계 수지의 평균 중합도는 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 평균 중합도는 통상적으로 1000∼10000, 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 염화나트륨을 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∼20중량부이고, 보다 바람직하게는 PVA계 수지 100중량부에 대하여 10중량부∼15중량부이다. PVA계 수지 100중량부에 대한 할로겐화물의 양이 20중량부를 초과하면, 할로겐화물이 브리드 아웃하여, 최종적으로 얻어지는 편광자가 백탁하는 경우가 있다.
일반적으로 PVA계 수지층이 연신됨으로써, PVA계 수지 중의 폴리비닐알코올 분자의 배향성이 높아지지만, 연신 후의 PVA계 수지층을, 물을 포함하는 액체에 침지하면, 폴리비닐알코올 분자의 배향이 흐트러져, 배향성이 저하되는 경우가 있다. 특히, 열가소성 수지와 PVA계 수지층과의 적층체를 붕산 수중 연신하는 경우에서, 열가소성 수지의 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 데에 비해, A-PET(열가소성 수지 기재)와 PVA계 수지층과의 적층체의 연신은 70℃ 전후의 온도라고 하는 높은 온도에서 행하여지고, 이 경우, 연신 초기의 PVA의 배향성이 수중 연신에 의해 오르기 전의 단계에서 저하될 수 있다. 이에 반해, 할로겐화물을 포함하는 PVA계 수지층과 열가소성 수지 기재와의 적층체를 제작하고, 적층체를 붕산 수중에서 연신하기 전에 공기 중에서 고온 연신(보조 연신)함으로써, 보조 연신 후의 적층체의 PVA계 수지층 중의 PVA계 수지의 결정화가 촉진될 수 있다. 그 결과, PVA계 수지층을 액체에 침지한 경우에, PVA계 수지층이 할로겐화물을 포함하지 않는 경우에 비하여, 폴리비닐알코올 분자의 배향의 흐트러짐, 및 배향성의 저하가 억제될 수 있다. 이에 따라, 염색 처리 및 수중 연신 처리 등, 적층체를 액체에 침지하여 행하는 처리 공정을 거쳐 얻어지는 편광자의 광학 특성을 향상할 수 있다.
B-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 도입함으로써, 열가소성 수지 기재의 결정화를 억제하면서 연신할 수 있고, 이후의 붕산 수중 연신에서 열가소성 수지 기재의 과도한 결정화에 의해 연신성이 저하된다는 문제를 해결하여, 적층체를 보다 고배율로 연신할 수 있다. 나아가, 열가소성 수지 기재 위에 PVA계 수지를 도포하는 경우, 열가소성 수지 기재의 유리전이온도의 영향을 억제하기 위하여, 통상의 금속 드럼 위에 PVA계 수지를 도포하는 경우와 비교하여 도포 온도를 낮게 할 필요가 있고, 그 결과, PVA계 수지의 결정화가 상대적으로 낮아지게 되어, 충분한 광학 특성을 얻을 수 없다는 문제가 생길 수 있다. 이에 반해, 보조 연신을 도입함으로써, 열가소성 수지 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 있어, 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 된다. 하나의 실시형태에서는, 공중 보조 연신의 연신 방법은 예컨대 텐터 연신기를 이용한 2축 연신일 수 있다. 2축 연신의 연신 조건을 적절히 설정함으로써, 얻어지는 편광자에 소정의 2축성이 부여될 수 있다. 그 결과, 소망하는 찌르기 강도를 갖는 편광자를 실현할 수 있다.
공중 보조 연신에서의 긴 방향의 연신 배율은, 바람직하게는 2.3배 이상이고, 보다 바람직하게는 2.4배∼3.5배이다. 본 발명의 실시형태에서는, 상기와 같이 2축 연신을 채용함으로써, 폭 잔존율(원래 폭에 대한 수축 후의 폭: %)을 제어한다. 구체적으로는, 공중 보조 연신에서의(즉, 공중 보조 연신 후의) 폭 잔존율과 자유 수축 폭 잔존율의 차는, 바람직하게는 2% 이상이고, 보다 바람직하게는 3% 이상이며, 더욱 바람직하게는 5% 이상이다. 당해 차의 최댓값은, 예컨대 15%일 수 있다. 여기에서, 자유 수축 폭 잔존율이란, 동일한 연신 배율로 긴 방향으로 자유단 연신한 경우의 폭 잔존율이다. 구체적으로는, 연신 배율을 x배로 하였을 때의 자유 수축 폭 잔존율은, (1/x1/2)×100으로 산출될 수 있다. 예컨대 2.4배로 연신하는 경우에는, 자유 수축 폭 잔존율은 (1/(2.4)1/2)×100=64.5%이다. 이는 자유 수축에서 긴 방향으로 연신한 경우에, 폭 방향과 두께 방향이 동일 비율로 수축한다는 생각에서 기인한다. 또한, 공중 보조 연신과 수중 연신을 조합한 경우의 최대 연신 배율(긴 방향)은, 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 파단하기 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 억제하여, 당해 결정화에 따른 문제(예컨대, 연신에 의한 PVA계 수지층의 배향을 방해함)를 억제할 수 있다. 공중 보조 연신 후의 PVA계 수지의 결정화 지수는, 바람직하게는 1.3∼1.8이고, 보다 바람직하게는 1.4∼1.7이다. PVA계 수지의 결정화 지수는, 푸리에 변환 적외 분광 광도계를 이용하여, ATR법에 의해 측정할 수 있다. 구체적으로는, 편광을 측정광으로 하여 측정을 실시하고, 얻어진 스펙트럼의 1141㎝-1 및 1440㎝-1의 강도를 이용하여, 하기 식에 따라 결정화 지수를 산출한다.
결정화 지수=(IC/IR)
단,
IC: 측정광을 입사하여 측정하였을 때의 1141cm-1의 강도
IR: 측정광을 입사하여 측정하였을 때의 1440cm-1 의 강도
이다.
B-3. 불용화 처리, 염색 처리 및 가교 처리
필요에 따라 공중 보조 연신 처리 후, 수중 연신 처리나 염색 처리 전에 불용화 처리를 실시한다. 상기 불용화 처리는 대표적으로는 붕산 수용액에 PVA계 수지층을 침지함으로써 행한다. 상기 염색 처리는, 대표적으로는 PVA계 수지층을 이색성 물질(대표적으로는 요오드)로 염색함으로써 행한다. 필요에 따라 염색 처리 후, 수중 연신 처리 전에 가교 처리를 실시한다. 상기 가교 처리는 대표적으로는 붕산 수용액에 PVA계 수지층을 침지시킴으로써 행한다. 불용화 처리, 염색 처리 및 가교 처리의 상세에 대해서는, 예컨대 일본 공개특허공보 제2012-73580호(상기)에 기재되어 있다.
B-4. 수중 연신 처리
수중 연신 처리는, 적층체를 연신욕에 침지시켜 행한다. 수중 연신 처리에 따르면, 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 편광자를 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, 한 단계로 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 있어, 우수한 광학 특성을 갖는 편광자를 제조할 수 있다.
상기 붕산 수용액은 바람직하게는 용매인 물에 붕산 및/또는 붕산염을 용해시킴으로써 얻을 수 있다. 붕산 농도는 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 1중량부∼10중량부이고, 보다 바람직하게는 2.5중량부∼6중량부이며, 특히 바람직하게는 3중량부∼5중량부이다. 붕산 농도를 1중량부 이상으로 함으로써, PVA계 수지층의 용해를 효과적으로 억제할 수 있어, 보다 고 특성의 편광자를 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 배합함으로써, 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) 및 적층체의 연신욕으로의 침지 시간은, 보호층의 구성(대표적으로는, 재료 및, 편광자의 편측에 배치되는지 양측에 배치되는지)에 따라서 적절히 설정될 수 있다. 연신 온도는, 예컨대 70℃ 이하이어도 되고, 예컨대 67℃ 이하이어도 되며, 또한 예컨대 66℃ 이하이어도 되고, 또한 예컨대 65℃ 이하이어도 된다. 연신 온도의 하한은, 예컨대 50℃이어도 되고, 또한 예컨대 55℃이어도 된다. 적층체의 연신욕으로의 침지 시간은, 예컨대 50초 이상이어도 되고, 또한 예컨대 55초 이상이어도 되며, 또한 예컨대 60초 이상이어도 된다. 침지 시간의 상한은, 예컨대 100초일 수 있다. 연신 온도와 침지 시간의 조합은, 예컨대 55℃∼66℃/55초 이상이어도 되고, 또한 예컨대 60℃∼66℃/60초∼80초이어도 된다. 붕산 수중 연신은 통상적으로 70℃ 근방에서 50초 정도 행하여지는데, 본 발명자들은 연신 온도를 수℃ 낮게 하여, 또한, 침지 시간을 길게 함으로써, 편광자의 광학 특성을 저하시키지 않고, 반사상 콘트라스트 지표를 현저하게 작게 할 수 있는 것을 발견하였다. 이는 예기치 못한 우수한 효과이다. 또한, 보호층의 구성에 따라서는, 연신 온도를 낮게 하는 것만, 또는, 침지 시간을 길게 하는 것만에 의해서도 마찬가지의 효과가 얻어지는 것을 발견하였다.
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 달성함으로써, 광학 특성이 극히 우수한 편광자를 제조할 수 있다. 이와 같은 높은 연신 배율은, 수중 연신 방식(붕산 수중 연신)을 채용함으로써 달성할 수 있다.
B-5. 건조 수축 처리
상기 건조 수축 처리는, 존 전체를 가열하여 행하는 존 가열에 의해 행하여도 되고, 반송 롤을 가열(이른바 가열 롤을 이용)함으로써 행할(가열 롤 건조 방식) 수도 있다. 바람직하게는 그 양쪽을 이용한다. 가열 롤을 이용하여 건조시킴으로써, 효율적으로 적층체의 가열 컬을 억제하여, 외관이 우수한 편광자를 제조할 수 있다. 구체적으로는, 가열 롤에 적층체를 따르게 한 상태에서 건조함으로써, 상기 열가소성 수지 기재의 결정화를 효율적으로 촉진시켜 결정화도를 증가시킬 수 있고, 비교적 낮은 건조 온도이어도, 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 되어 컬이 억제된다. 또한, 가열 롤을 이용함으로써, 적층체를 평평한 상태로 유지하면서 건조할 수 있기 때문에, 컬뿐만 아니라 주름의 발생도 억제할 수 있다. 이 때, 적층체는 건조 수축 처리에 의해 폭 방향으로 수축시킴으로써, 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. 가열 롤을 이용함으로써, 적층체를 반송하면서 연속적으로 폭 방향으로 수축시킬 수 있어, 높은 생산성을 실현할 수 있다.
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 조정함으로써, 건조 조건을 제어할 수 있다. 가열 롤의 온도는 바람직하게는 60℃∼120℃이고, 더욱 바람직하게는 65℃∼100℃이며, 특히 바람직하게는 70℃∼80℃이다. 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 롤의 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, 통상의 제조 라인(실온 환경 하)에 마련하여도 된다. 바람직하게는, 송풍 수단을 구비하는 가열로 내에 마련된다. 가열 롤에 의한 건조와 열풍 건조를 병용함으로써, 가열 롤 사이에서의 급격한 온도 변화를 억제할 수 있어, 폭 방향의 수축을 용이하게 제어할 수 있다. 열풍 건조의 온도는 바람직하게는 30℃∼100℃이다. 또한, 열풍 건조 시간은 바람직하게는 1초∼300초이다. 열풍의 풍속은 바람직하게는 10m/s∼30m/s 정도이다. 또한, 당해 풍속은 가열로 내의 풍속이며, 미니베인형 디지털 풍속계에 의해 측정할 수 있다.
B-6. 그 밖의 처리
바람직하게는, 수중 연신 처리 후, 건조 수축 처리 전에 세정 처리를 실시한다. 상기 세정 처리는 대표적으로는 요오드화칼륨 수용액에 PVA계 수지층을 침지시킴으로써 행한다.
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 한쪽 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 업계에 주지되어 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 실시예에서의 평가 항목은 이하와 같다.
(1) 반사상 콘트라스트 지표
실시예 및 비교예에서 얻어진 편광판을, 소형 암실 내의 수평면에 재치하였다. 광원으로서 검사용 특수 조명 장치(일본기술센터사 제조, 'S-Light')를 이용하고, 당해 광원으로부터의 광을 각도 45°로 편광판에 조사하였다. 그 때, 편광판의 흡수축 방향과 광원의 조사 방향은 수직이 되도록, 편광판을 세트하였다. 편광판은 차광성의 흑색 아크릴판 위에 아크릴계 점착제(두께 20㎛)를 개재하여 첩합하였다. 편측에 보호층을 포함하는 편광판은 편광자면을 점착제와 접하도록 하고, 양측에 보호층을 갖는 편광판은 내측 보호층면을 점착제와 접하도록 하였다. 또한, 흑색 아크릴판은 편광판에 비하여 반사상 콘트라스트 지표가 충분히 작기 때문에 측정 결과에는 영향을 미치지 않는다. 암실 내의 벽면에 설치된 스크린에 투영된 반사상을 카메라로 촬상하고, 반사상의 화상을 디지털 데이터로서 캡처한다. 캡처한 화상의 100mm×100mm의 영역에 대하여 화상 처리를 실시하여 휘도 불균일을 표준 편차로서 구하고, 이를 반사상 콘트라스트 지표로 하였다. 보다 상세하게는, 화상의 화소의 밝기를 0∼255의 계조로 수치화하고, 그의 표준 편차를 구하여, 이를 반사상 콘트라스트 지표로 하였다.
(2) 투과 파면 수차
실시예 및 비교예에서 얻어진 편광판을, 측정 장치(자이고(ZYGO)사 제조, Verifire 간섭계 시스템)에 배치하여 측정하였다. 광원은 파장 632.8nm의 HeNe 레이저를 이용하고, 입사광의 스폿 직경을 1mm로 하였다. 구면 투과 파면 측정의 애플리케이션을 사용하고, 간섭광으로부터 계산되는 투과 파면 수차를 얻었다.
[실시예 1]
1. 편광자의 제작
열가소성 수지 기재로서 장척상이고 Tg 약 75℃인 비정질의 이소프탈 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께: 100㎛)을 이용하고, 수지 기재의 편면에 코로나 처리를 실시하였다.
폴리비닐알코올(중합도 4200, 비누화도 99.2몰%) 및 아세토아세틸 변성 PVA(니혼합성화학공업사 제조, 상품명 '고세화이머')를 9:1로 혼합한 PVA계 수지 100중량부에, 요오드화 칼륨 13중량부를 첨가한 것을 물에 녹여서 PVA 수용액(도포액)을 조제하였다.
수지 기재의 코로나 처리면에 상기 PVA 수용액을 도포하여 60℃에서 건조함으로써, 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　64℃의 붕산 수용액(붕산 농도　4중량%, 요오드화 칼륨 5중량%)에 침지시키면서, 원주 속도가 상이한 롤 사이에서 종방향(긴 방향)으로 총 연신 배율이　5.5배가 되도록 1축 연신을 행하였다(수중 연신 처리). 또한, 수중 연신 처리에서의 적층체의 붕산 수용액으로의 침지 시간은 75초이었다.
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 폴리카보네이트계 수지 필름(40㎛)을 자외선 경화형 접착제를 개재하여 첩합하였다. 구체적으로는, 경화형 접착제의 총 두께가 1.0㎛로 되도록 도공하고, 롤기를 사용하여 첩합하였다. 그 후, UV 광선을 시클로올레핀계 필름 측으로부터 조사하여 접착제를 경화시켰다. 이어서, 수지 기재를 박리하여, 폴리카보네이트계 수지 필름(보호층)/편광자의 구성을 갖는 편광판을 얻었다. 얻어진 편광판을 상기 (1) 및 (2)의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 폴리카보네이트계 수지 필름은 이하와 같이 하여 제작하였다. 이소소르비드(이하 'ISB'로 약기하는 경우가 있음) 81.98질량부에 대하여, 트리시클로데칸디메탄올(이하 'TCDDM'로 약기하는 경우가 있음) 47.19질량부, 디페닐카보네이트(이하 'DPC'로 약기하는 경우가 있음) 175.1질량부, 및 촉매로서 탄산 세슘 0.2질량% 수용액 0.979질량부를 반응 용기에 투입하고, 질소 분위기 하에서 반응의 제1단째의 공정으로서, 가열조 온도를 150℃로 가열하고, 필요에 따라 교반하면서 원료를 용해시켰다(약 15분). 이어서, 압력을 상압으로부터 13.3kPa로 하고, 가열조 온도를 190℃까지 1시간으로 상승시키면서, 발생하는 페놀을 반응 용기 밖으로 꺼내었다. 반응 용기 전체를 190℃에서 15분 유지한 후, 제2단째의 공정으로서, 반응 용기 내의 압력을 6.67kPa로 하고, 가열조 온도를 230℃까지, 15분으로 상승시켜, 발생하는 페놀을 반응 용기 밖으로 꺼내었다. 교반기의 교반 토크가 상승하고 있기 때문에, 8분으로 250℃까지 승온하고, 추가로 발생하는 페놀을 제거하기 위하여, 반응 용기 내의 압력을 0.200kPa 이하에 도달시켰다. 소정의 교반 토크에 도달한 후, 반응을 종료하고 생성된 반응물을 수중에 압출하여 폴리카보네이트 공중합체의 펠릿을 얻었다. 얻어진 펠릿을 80℃에서 5시간 진공 건조를 한 후, 단축 압출기(도시바기계사 제조, 실린더 설정 온도: 250℃), T다이(폭 200mm, 설정 온도: 250℃), 냉각 롤(설정 온도: 120∼130℃) 및 권취기를 구비한 필름 제막 장치를 이용하여, 수지 필름을 제작하였다. 얻어진 장척상의 수지 필름을, 경사 방향으로 연신 온도 135℃, 연신 배율 2.2배로 연신하여, 두께 40㎛의 폴리카보네이트계 수지 필름을 얻었다.
[실시예 2]
수중 연신 처리에서의 붕산 수용액의 온도를 66℃로 한 것, 붕산 수용액으로의 침지 시간을 60초로 한 것, 및 보호층으로서 시클로올레핀계 필름(니혼제온사 제조, 17㎛)을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판을 제작하였다. 얻어진 편광판을 실시예 1과 마찬가지의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
수중 연신 처리에서의 붕산 수용액의 온도를 64℃로 한 것, 붕산 수용액으로의 침지 시간을 50초로 한 것 및, 보호층으로서 아크릴계 수지 필름(두께 40㎛)을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판을 제작하였다. 얻어진 편광판을 실시예 1과 마찬가지의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 아크릴계 수지 필름은 이하와 같이 하여 제작하였다. MS 수지(메타크릴산메틸/스티렌(몰비)=80/20의 공중합체)를 모노메틸아민으로 이미드화하였다(이미드화율: 5%). 얻어진 이미드화 MS 수지는 글루타르이미드 단위와 (메트)아크릴산에스테르 단위와 스티렌 단위를 갖고, 산가는 0.5mmol/g이었다. 얻어진 이미드화 MS 수지를 용융 압출 성형에 의해 필름화하였다. 그 때, 수지 100중량부에 대하여 자외선 흡수제 0.66중량부를 공급하였다.
[실시예 4]
실시예 2와 마찬가지로 하여 수지 기재 위에 두께 약 5㎛의 편광자를 형성하였다. 얻어진 편광자의 표면(수지 기재와는 반대 측의 면)에, 보호층으로서 시클로올레핀계 필름(니혼제온사 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 노출한 편광자 표면에 실시예 1과 마찬가지의 폴리카보네이트계 수지 필름을 상기와 마찬가지로 하여 첩합하였다. 이와 같이 하여, 시클로올레핀계 필름(내측 보호층)/편광자/폴리카보네이트계 수지 필름(외측 보호층)의 구성을 갖는 편광판을 얻었다. 얻어진 편광판을 실시예 1과 마찬가지의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 시클로올레핀계 필름은 이하와 같이 하여 제작하였다. 시클로올레핀 폴리머(노보넨계 모노머의 개환 중합체의 수소 첨가물, 상품명 'ZEONOR1420R', 니혼제온사 제조, 유리전이온도: 136℃)의 펠릿을 준비하고, 100.5kPa, 100℃에서 12시간 건조시켰다. 수지 중량(100중량부)에 대하여, 하기 식으로 나타내는 색소 화합물을 1.5중량부 첨가하고, 단축 압출기로 다이스 온도 260℃에서 T다이식의 필름 용융 압출 성형기를 사용하여, 시클로올레핀계 필름을 성형하였다.
Figure pct00001
[실시예 5]
내측 보호층으로서 실시예 3과 마찬가지의 아크릴계 수지 필름을 이용한 것, 및 외측 보호층으로서 실시예 4와 마찬가지의 시클로올레핀계 필름을 이용한 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여, 아크릴계 수지 필름(내측 보호층)/편광자/시클로올레핀계 필름(외측 보호층)의 구성을 갖는 편광판을 얻었다. 얻어진 편광판을 실시예 1과 마찬가지의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 6]
수중 연신 처리에서의 붕산 수용액의 온도를 70℃로 한 것, 및 붕산 수용액으로의 침지 시간을 60초로 한 것 이외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여 편광판을 제작하였다. 얻어진 편광판을 실시예 1과 마찬가지의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
수중 연신 처리에서의 붕산 수용액의 온도를 70℃로 한 것, 및 침지 시간을 50초로 한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 편광판을 제작하였다. 얻어진 편광판을 실시예 1과 마찬가지의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 2]
수중 연신 처리에서의 붕산 수용액의 온도를 70℃로 한 것, 및 침지 시간을 50초로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 수지 기재 위에 두께 약 5㎛의 편광자를 형성하였다. 얻어진 편광자의 표면(수지 기재와는 반대 측의 면)에, 보호층으로서, 시클로올레핀계 필름(니혼제온사 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 노출한 편광자 표면에 아크릴계 필름(도요강판사 제조, 40㎛)을 상기와 마찬가지로 하여 첩합하였다. 이와 같이 하여, 아크릴계 필름(내측 보호층)/편광자/시클로올레핀계 필름(외측 보호층)의 구성을 갖는 편광판을 얻었다. 얻어진 편광판을 실시예 1과 마찬가지의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00002
표 1로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예의 편광판은 반사상 콘트라스트 지표가 작고, 결과로서 투과 파면 수차가 작다. 따라서, 본 발명의 실시예의 편광판은, 카메라부를 포함하는 화상 표시 장치에 적용된 경우에, 관통공 또는 투명부를 마련하지 않고 우수한 촬영 기능 및 얼굴 인증 기능을 실현할 수 있는 것이 이해된다. 이와 같은 편광판은, 편광자의 제조에서의 수중 연신 처리에서 붕산 수용액 온도를 낮게 하고, 또한 침지 시간을 길게 함으로써 실현될 수 있다.
[산업상 이용 가능성]
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
100: 편광판

Claims (5)

  1. 이색성(二色性) 물질을 포함하는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성된 편광자와, 상기 편광자의 적어도 한쪽 측에 배치된 보호층을 포함하고,
    반사상 콘트라스트 지표가 15 이하인,
    편광판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광자의 두께가 12㎛ 이하인, 편광판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사상 콘트라스트 지표가 13 이하인, 편광판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광자의 한쪽 측에만 보호층을 포함하는, 편광판.
  5. 표시 셀과, 상기 표시 셀의 적어도 한쪽 측에 배치된 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 편광판을 구비하는, 화상 표시 장치.
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