KR20230129452A - 편광판의 제조 방법, 화상 표시 장치의 제조 방법 및편광막의 투과율의 조정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 편광막의 제작 후에 그의 투과율을 조정하는 방법을 제공한다. 본 발명의 편광판의 제조 방법은, 폴리비닐알코올계 수지막을 염색 처리 및 붕산 수용액 중에서의 연신 처리에 제공한 후에, 수분율이 15중량% 이하가 될 때까지 건조시켜, 1차 편광막을 얻는 공정, 및 해당 1차 편광막의 표면에 수성 용매를 접촉시킴으로써 투과율을 변화시켜, 2차 편광막을 얻는 공정을 이 순서대로 포함한다.

Description

편광판의 제조 방법, 화상 표시 장치의 제조 방법 및 편광막의 투과율의 조정 방법
본 발명은 편광판의 제조 방법, 화상 표시 장치의 제조 방법 및 편광막의 투과율의 조정 방법에 관한 것이다.
최근, 액정 표시 장치 및 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치(예컨대, 유기 EL 표시 장치, 무기 EL 표시 장치)로 대표되는 화상 표시 장치가 급속히 보급되고 있다. 액정 표시 장치에는, 그의 화상 형성 방식에 기인하여, 액정 셀의 양측에 편광판이 배치되어 있다. 또한, 유기 EL 표시 장치에서는, λ/4판을 포함하는 원편광판을 유기 EL 셀의 시인 측에 배치함으로써, 외광 반사나 배경의 비침 등의 문제를 방지하는 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 및 2).
편광판은, 통상적으로 폴리비닐알코올계 수지막을 염색 및 연신함으로써 제작된 편광막의 적어도 한쪽의 측에 보호층이 배치된 구성을 가지고, 점착제층을 개재하여 액정 셀, 유기 EL 셀 등의 화상 표시 셀에 첩합된다.
일본 공개특허공보 제2002-311239호 일본 공개특허공보 제2002-372622호
종래, 편광막의 제작 후에 그의 투과율을 조정하는 방법은 알려져 있지 않고, 따라서 편광판을 화상 표시 셀에 첩합한 후에 편광막의 투과율을 조정할 수 없었다. 그 한편으로, 화상 표시 셀이나 백라이트 유닛 등의 품질 개체차에 기인하여 화상 표시 장치의 휘도에 편차가 생길 수 있으므로, 보호층이 적층된 후, 또는, 화상 표시 셀에 첩합된 후에 있어서, 편광막의 투과율을 조정하는 방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그의 주된 목적은 편광막의 제작 후에 그의 투과율을 조정하는 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 하나의 국면에 따르면, 폴리비닐알코올계 수지막을 염색 처리 및 붕산 수용액 중에서의 연신 처리에 제공한 후에, 수분율이 15중량% 이하가 될 때까지 건조시켜 1차 편광막을 얻는 공정, 및 해당 1차 편광막의 표면에 수성 용매를 접촉시킴으로써 투과율을 변화시켜 2차 편광막을 얻는 공정을 이 순서대로 포함하는 편광판의 제조 방법이 제공된다.
하나의 실시형태에서, 한쪽의 표면이 노출되어 있고, 다른 쪽의 면이 보호되어 있는 상태의 상기 1차 편광막의 노출면에 상기 수성 용매를 접촉시킨다.
하나의 실시형태에서, 상기 1차 편광막을 얻는 공정이, 할로겐화물과 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지막을 장척상의 열가소성 수지 기재와의 적층체의 상태로, 공중 보조 연신 처리, 염색 처리, 붕산 수용액 중에서의 연신 처리 및 건조 수축 처리에 이 순서대로 제공하는 것을 포함하고, 해당 건조 수축 처리가, 해당 적층체를 긴 방향으로 반송하면서 가열함으로써, 폭 방향으로 2% 이상 수축시키는 것과 함께 해당 폴리비닐알코올계 수지막의 수분율이 15중량% 이하가 될 때까지 건조시키는 것을 포함한다.
하나의 실시형태에서, 상기 할로겐화물이 요오드화물 또는 염화나트륨이다.
하나의 실시형태에서, 상기 1차 편광막의 두께가 12㎛ 이하이다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 이색성(二色性) 물질을 포함하는 폴리비닐알코올계 수지막으로 구성되고, 수분율이 15중량% 이하인 편광막과, 보호층과, 점착제층을 이 순서대로 포함하는 편광판을, 해당 점착제를 개재하여 화상 표시 셀에 적층하여, 해당 편광막의 해당 보호층이 배치된 측과 반대 측의 표면을 노출면으로 하는 공정, 및 해당 편광막의 노출면에 수성 용매를 접촉시켜 투과율을 변화시키는 공정을 이 순서대로 포함하는 화상 표시 장치의 제조 방법이 제공된다.
하나의 실시형태에서, 상기 화상 표시 장치가 액정 표시 장치 또는 유기 EL 표시 장치이다.
본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 이색성 물질을 포함하는 폴리비닐알코올계 수지막으로 구성되고, 수분율이 15중량% 이하인 편광막의 표면에 수성 용매를 접촉시키는 공정을 포함하는, 편광막의 투과율의 조정 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 폴리비닐알코올계 수지막을 염색 및 연신함으로써 제작된 편광막의 표면에 수성 용매를 접촉시킴으로써, 편광막의 투과율을 사후적으로 변화시킬 수 있다. 또한, 붕산 수용액 중에서의 연신 후에 수분율이 소정의 값 이하가 될 때까지 건조시킴으로써 외관이 안정화된 상태의 편광막의 표면에 수성 용매를 접촉시켜 투과율을 변화시키므로, 투과율의 미조정이 가능해진다. 그 결과, 예컨대, 화상 표시 장치 사이의 휘도의 편차를 저감할 수 있어, 복수의 표시 화면의 외관을 통일시키고 싶은 경우, 특히, 복수의 표시 화면을 조합하여 화상을 표시하는 경우(대형의 퍼블릭 디스플레이, 디지털 사이니지 등)에 유용하다.
도 1은 가열 롤을 이용한 건조 수축 처리의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2a는 편광판을 제작하는 공정에서 제작될 수 있는 편광판의 일례를 설명하는 개략 단면도이다.
도 2b는 편광판을 제작하는 공정에서 제작될 수 있는 편광판의 일례를 설명하는 개략 단면도이다.
도 2c는 편광판을 제작하는 공정에서 제작될 수 있는 편광판의 일례를 설명하는 개략 단면도이다.
도 3a는 2차 편광막의 노출면을 보호하는 공정에 의해 제작될 수 있는 편광판의 일례의 개략 단면도이다.
도 3b는 2차 편광막의 노출면을 보호하는 공정에 의해 제작될 수 있는 편광판의 일례의 개략 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시형태로는 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 실시형태에 따른 편광판의 제조 방법에 의해 얻어지는 편광판은, 적어도 편광막을 포함하고, 바람직하게는 편광막과 그의 편측 또는 양측에 배치된 보호층을 포함한다.
A. 편광판의 제조 방법
본 발명의 실시형태에 따른 편광판의 제조 방법은, 폴리비닐알코올(PVA)계 수지막을 염색 처리 및 붕산 수용액 중에서의 연신 처리(붕산 수중 연신 처리)에 제공한 후에, 수분율이 15중량% 이하가 될 때까지 건조시켜 1차 편광막을 얻는 공정, 및 해당 1차 편광막의 표면에 수성 용매를 접촉시킴으로써, 투과율을 변화시켜 2차 편광막을 얻는 공정을 이 순서대로 포함한다. 당해 편광판의 제조 방법에 의하면, 일단 제작된 편광막(1차 편광막)의 표면에 수성 용매를 접촉시켜 탈색함으로써, 투과율을 사후적으로 변화시켜 소망하는 값으로 조정할 수 있다. 또한, 붕산 수중 연신 처리 및 건조 처리를 통하여 고배향화 및 외관이 안정화된 상태의 편광막(1차 편광막)을 수성 용매와의 접촉에 제공함으로써, 편광도의 과도한 저하, 주름의 발생, 용해 등을 회피하면서 투과율의 조정을 적합하게 행할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 편광판의 제조 방법에서는, 1차 편광막의 한쪽의 면에만 수성 용매를 접촉시켜 투과율을 변화시켜도 되고, 양면에 수성 용매를 접촉시켜 투과율을 변화시켜도 된다.
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광판의 제조 방법에서는, 한쪽의 면이 노출되어 있고, 다른 쪽의 면이 보호되어 있는 상태의 1차 편광막의 노출면에 수성 용매를 접촉시켜 투과율을 변화시킨다. 본 실시형태의 편광판의 제조 방법은, 예컨대, 1차 편광막을 얻는 공정과 2차 편광막을 얻는 공정의 사이에, 1차 편광막의 한쪽의 표면이 노출면이 되고, 다른 쪽의 면이 보호층으로 보호된 편광판을 제작하는 공정을 포함할 수 있다.
A-1. 1차 편광막을 얻는 공정
1차 편광막을 얻는 공정에서는, PVA계 수지막을 염색 처리 및 붕산 수중 연신 처리에 제공한 후에, 수분율이 15중량% 이하가 될 때까지 건조시켜 1차 편광막을 얻는다. 1차 편광막은, 단층의 PVA계 수지막을 이용하여 제작되어도 되고, PVA계 수지층(PVA계 수지막)을 포함하는 2층 이상의 적층체를 이용하여 제작되어도 된다. 2층 이상의 적층체를 이용하여 제작된 1차 편광막은, 수성 용매와의 접촉 후에 있어서도 주름 등의 발생을 회피하면서, 우수한 광학 특성(대표적으로는, 단체 투과율 및 편광도)을 적합하게 유지할 수 있다.
A-1-1. 2층 이상의 적층체를 이용한 1차 편광막의 제작
2층 이상의 적층체를 이용한 1차 편광막의 제작은, 예컨대, 할로겐화물과 PVA계 수지를 포함하는 PVA계 수지막을 장척상의 열가소성 수지 기재와의 적층체의 상태로 공중 보조 연신 처리, 염색 처리, 붕산 수용액 중에서의 연신 처리 및 건조 수축 처리에 이 순서대로 제공하는 것을 포함하는 방법에 의해 행하여질 수 있다. 열가소성 수지 기재와 PVA계 수지막의 적층체는, 예컨대, 장척상의 열가소성 수지 기재의 편측에 할로겐화물과 PVA계 수지를 포함하는 PVA계 수지층(PVA계 수지막)을 형성하여 적층체로 함으로써 얻어진다. 건조 수축 처리는, 예컨대, 해당 장척상의 열가소성 수지 기재와 PVA계 수지막의 적층체를 긴 방향으로 반송하면서 가열함으로써, 폭 방향으로 2% 이상 수축시키는 것과 함께, 해당 PVA계 수지막의 수분율이 15중량% 이하가 될 때까지 건조시키는 것을 포함한다. 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. 이와 같은 제조 방법에 의하면, PVA계 수지의 배향도가 높고, 우수한 광학 특성을 갖는 1차 편광막을 얻을 수 있다.
A-1-1-1. 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. 상기한 바와 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 이접착(易接着)층을 형성하여도 된다. 이와 같은 처리를 행함으로써, 열가소성 수지 기재와 PVA계 수지층의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
열가소성 수지 기재의 두께는, 바람직하게는 20㎛~300㎛, 보다 바람직하게는 50㎛~200㎛이다. 20㎛ 미만이면, PVA계 수지층의 형성이 곤란해질 우려가 있다. 300㎛를 초과하면, 예컨대, 후술하는 수중 연신 처리에서, 열가소성 수지 기재가 물을 흡수하는 데 장시간을 필요로 함과 함께, 연신에 과대한 부하를 필요로 할 우려가 있다.
열가소성 수지 기재는, 바람직하게는 그의 흡수율이 0.2% 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.3% 이상이다. 열가소성 수지 기재는 물을 흡수하고, 물이 가소제적인 작용을 하여 가소화될 수 있다. 그 결과, 연신 응력을 대폭 저하시킬 수 있어, 고배율로 연신할 수 있다. 한편, 열가소성 수지 기재의 흡수율은 바람직하게는 3.0% 이하, 더욱 바람직하게는 1.0% 이하이다. 이와 같은 열가소성 수지 기재를 이용함으로써, 제조 시에 열가소성 수지 기재의 치수 안정성이 현저히 저하되어, 얻어지는 편광막의 외관이 악화되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 수중 연신 시에 기재가 파단되거나, 열가소성 수지 기재로부터 PVA계 수지층이 박리되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 열가소성 수지 기재의 흡수율은, 예컨대 구성 재료에 변성기를 도입함으로써 조정할 수 있다. 흡수율은, JIS K 7209에 준하여 구하여지는 값이다.
열가소성 수지 기재의 유리전이온도(Tg)는 바람직하게는 120℃ 이하이다. 이와 같은 열가소성 수지 기재를 이용함으로써, PVA계 수지층의 결정화를 억제하면서, 적층체의 연신성을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 물에 의한 열가소성 수지 기재의 가소화와 수중 연신을 양호하게 행하는 것을 고려하면, 100℃ 이하, 나아가 90℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 한편, 열가소성 수지 기재의 유리전이온도는 바람직하게는 60℃ 이상이다. 이와 같은 열가소성 수지 기재를 이용함으로써, 상기 PVA계 수지를 포함하는 도포액을 도포·건조할 때에, 열가소성 수지 기재가 변형(예컨대, 요철이나 처짐, 주름 등의 발생)하는 등의 문제를 방지하여, 양호하게 적층체를 제작할 수 있다. 또한, PVA계 수지층의 연신을 적합한 온도(예컨대, 60℃ 정도)에서 양호하게 행할 수 있다. 또한, 열가소성 수지 기재의 유리전이온도는, 예컨대 구성 재료에 변성기를 도입하는 결정화 재료를 이용하여 가열함으로써 조정할 수 있다. 유리전이온도(Tg)는, JIS K 7121에 준하여 구하여지는 값이다.
열가소성 수지 기재의 구성 재료로서는, 임의의 적절한 열가소성 수지가 채용될 수 있다. 열가소성 수지로서는, 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 등의 에스테르계 수지, 노보넨계 수지 등의 시클로올레핀계 수지, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 이들의 공중합체 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 바람직하게는 노보넨계 수지, 비정질의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지이다.
하나의 실시형태에서는, 비정질의(결정화되지 않은) 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지가 바람직하게 이용된다. 그 중에서도, 비정성의(결정화되기 어려운) 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지가 특히 바람직하게 이용된다. 비정성의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지의 구체예로서는, 디카복실산으로서 이소프탈산 및/또는 시클로헥산디카복실산을 더 포함하는 공중합체나, 글리콜로서 시클로헥산디메탄올이나 디에틸렌글리콜을 더 포함하는 공중합체를 들 수 있다.
바람직한 실시형태에서는, 열가소성 수지 기재는 이소프탈산 유닛을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지로 구성된다. 이와 같은 열가소성 수지 기재는 연신성이 매우 우수함과 함께, 연신 시의 결정화가 억제될 수 있기 때문이다. 이것은 이소프탈산 유닛을 도입함으로써, 주쇄에 큰 굴곡을 부여하는 것에 의한 것으로 생각된다. 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지는 테레프탈산 유닛 및 에틸렌글리콜 유닛을 갖는다. 이소프탈산 유닛의 함유 비율은, 전체 반복 단위의 합계에 대하여, 바람직하게는 0.1몰% 이상, 더욱 바람직하게는 1.0몰% 이상이다. 연신성이 극히 우수한 열가소성 수지 기재가 얻어지기 때문이다. 한편, 이소프탈산 유닛의 함유 비율은, 전체 반복 단위의 합계에 대하여, 바람직하게는 20몰% 이하, 보다 바람직하게는 10몰% 이하이다. 이와 같은 함유 비율로 설정함으로써, 후술하는 건조 수축 처리에서 결정화도를 양호하게 증가시킬 수 있다.
열가소성 수지 기재는 미리(PVA계 수지층을 형성하기 전) 연신되어 있어도 된다. 하나의 실시형태에서는, 장척상의 열가소성 수지 기재의 횡방향으로 연신되어 있다. 횡방향은, 바람직하게는 후술하는 적층체의 연신 방향에 직교하는 방향이다. 또한, 본 명세서에서, '직교'란, 실질적으로 직교하는 경우도 포함한다. 여기서, '실질적으로 직교'란, 90°±5.0°인 경우를 포함하고, 바람직하게는 90°±3.0°, 더욱 바람직하게는 90°±1.0°이다.
열가소성 수지 기재의 연신 온도는, 유리전이온도(Tg)에 대하여 바람직하게는 Tg-10℃~Tg+50℃이다. 열가소성 수지 기재의 연신 배율은 바람직하게는 1.5배~3.0배이다.
열가소성 수지 기재의 연신 방법으로서는, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 구체적으로는, 고정단 연신이어도 되고, 자유단 연신이어도 된다. 연신 방식은 건식이어도 되고, 습식이어도 된다. 열가소성 수지 기재의 연신은, 한 단계로 행하여도 되고, 다단계로 행하여도 된다. 다단계로 행하는 경우, 상술한 연신 배율은 각 단계의 연신 배율의 곱이다.
도포액은, 상기한 바와 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 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, 폴리비닐 알코올 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 편광막이 얻어질 수 있다. 비누화도가 지나치게 높으면 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 염화나트륨을 들 수 있다. 요오드화물로서는, 예컨대, 요오드화칼륨, 요오드화나트륨 및 요오드화리튬을 들 수 있다. 이들 중에서도 바람직하게는 요오드화칼륨이다.
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 블리드 아웃하여, 최종적으로 얻어지는 편광막이 백탁되는 경우가 있다.
일반적으로, PVA계 수지층이 연신됨으로써, PVA계 수지층 중의 폴리비닐알코올 분자의 배향성이 높아지지만, 연신 후의 PVA계 수지층을 물을 포함하는 액체에 침지하면, 폴리비닐알코올 분자의 배향이 흐트러져, 배향성이 저하되는 경우가 있다. 특히, 열가소성 수지 기재와 PVA계 수지층의 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 데 비해, A-PET(열가소성 수지 기재)와 PVA계 수지층의 적층체의 연신은 70℃ 전후의 온도라고 하는 높은 온도에서 행하여지고, 이 경우, 연신 초기의 PVA의 배향성이 수중 연신에 의해 상승하기 전의 단계에서 저하할 수 있다. 이에 대하여, 할로겐화물을 포함하는 PVA계 수지층과 열가소성 수지 기재의 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 있어3서, PVA계 수지층이 할로겐화물을 포함하지 않는 경우에 비하여, 폴리비닐알코올 분자의 배향의 흐트러짐 및 배향성의 저하가 억제될 수 있다. 이로써, 염색 처리 및 수중 연신 처리 등, 적층체를 액체에 침지하여 행하는 처리 공정을 거쳐 얻어지는 편광막의 광학 특성을 향상시킬 수 있다.
A-1-1-2. 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, 통상적인 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 발생할 수 있다. 이에 대하여, 보조 연신을 도입함으로써, 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 처리나 연신 처리에서 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 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 되며, 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. 또한, 다른 실시형태에서는, 텐터 연신기에서, 적층체 단부를 파지(把持)하고, 텐터 사이의 거리를 흐름 방향으로 확장함으로써 연신된다(텐터 사이의 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 보다 가까워지도록 설정될 수 있다. 자유단 연신의 경우, 폭 방향의 수축률=(1/연신 배율)1/2로 계산된다.
공중 보조 연신은 한 단계로 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 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 의한 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 적외선 분광광도계를 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-1의 강도
이다.
A-1-1-3. 불용화 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. 불용화 처리를 실시함으로써, PVA계 수지층에 내수성을 부여하고, 물에 침지하였을 때의 PVA의 배향 저하를 방지할 수 있다. 당해 붕산 수용액의 농도는, 물 100중량부에 대하여 바람직하게는 1중량부~4중량부이다. 불용화욕(붕산 수용액)의 액체 온도는 바람직하게는 20℃~50℃이다.
A-1-1-4. 염색 처리
상기 염색 처리는, 대표적으로는 PVA계 수지층을 이색성 물질(대표적으로는 요오드)로 염색함으로써 행한다. 구체적으로는, PVA계 수지층에 요오드를 흡착시킴으로써 행한다. 당해 흡착 방법으로서는, 예컨대, 요오드를 포함하는 염색액에 PVA계 수지층(적층체)을 침지시키는 방법, PVA계 수지층에 당해 염색액을 도공하는 방법, 당해 염색액을 PVA계 수지층에 분무하는 방법 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 염색액(염색욕)에 적층체를 침지시키는 방법이다. 요오드가 양호하게 흡착할 수 있기 때문이다.
상기 염색액은 바람직하게는 요오드 수용액이다. 요오드의 배합량은 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.05중량부~0.5중량부이다. 요오드의 물에 대한 용해도를 높이기 위하여, 요오드 수용액에 요오드화물을 배합하는 것이 바람직하다. 요오드화물로서는, 예컨대, 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 바람직하게는 요오드화칼륨이다. 요오드화물의 배합량은, 물 100중량부에 대하여 바람직하게는 0.1중량부~10중량부, 보다 바람직하게는 0.3중량부~5중량부이다. 염색액의 염색 시의 액체 온도는, PVA계 수지의 용해를 억제하기 위하여, 바람직하게는 20℃~50℃이다. 염색액에 PVA계 수지층을 침지시키는 경우, 침지 시간은, PVA계 수지층의 투과율을 확보하기 위하여, 바람직하게는 5초~5분이고, 보다 바람직하게는 30초~90초이다.
염색 조건(농도, 액체 온도, 침지 시간)은, 최종적으로 얻어지는 편광막의 단체 투과율이 소망하는 값이 되도록 설정할 수 있다. 이와 같은 염색 조건으로서는, 바람직하게는 염색액으로서 요오드 수용액을 이용하고, 요오드 수용액에서의 요오드 및 요오드화칼륨의 함유량의 비를 1:5~1:20으로 한다. 요오드 수용액에서의 요오드 및 요오드화 칼륨의 함유량의 비는 바람직하게는 1:5~1:10이다. 이로써, 후술하는 바와 같은 광학 특성을 갖는 1차 편광막이 얻어질 수 있다.
붕산을 함유하는 처리욕에 적층체를 침지하는 처리(대표적으로는, 불용화 처리) 후에 연속적으로 염색 처리를 행하는 경우, 당해 처리욕에 포함되는 붕산이 염색욕에 혼입함으로써 염색욕의 붕산 농도가 경시적으로 변화하고, 그 결과, 염색성이 불안정해지는 경우가 있다. 상기와 같은 염색성의 불안정화를 억제하기 위하여, 염색욕의 붕산 농도의 상한은, 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 4중량부, 보다 바람직하게는 2중량부가 되도록 조정된다. 한편으로, 염색욕의 붕산 농도의 하한은 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1중량부이고, 보다 바람직하게는 0.2중량부이며, 더욱 바람직하게는 0.5중량부이다. 하나의 실시형태에서는, 미리 붕산이 배합된 염색욕을 이용하여 염색 처리를 행한다. 이로써, 상기 처리욕의 붕산이 염색욕에 혼입한 경우의 붕산 농도의 변화의 비율을 저감할 수 있다. 미리 염색욕에 배합되는 붕산의 배합량(즉, 상기 처리욕에서 유래되지 않은 붕산의 함유량)은, 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1중량부~2중량부이고, 보다 바람직하게는 0.5중량부~1.5중량부이다.
A-1-1-5. 가교 처리
필요에 따라, 염색 처리 후 수중 연신 처리 전에 가교 처리를 실시한다. 상기 가교 처리는, 대표적으로는 붕산 수용액에 PVA계 수지층을 침지시킴으로써 행한다. 가교 처리를 실시함으로써, PVA계 수지층에 내수성을 부여하고, 이후의 수중 연신에서, 고온의 수중으로 침지하였을 때의 PVA의 배향 저하를 방지할 수 있다. 당해 붕산 수용액의 농도는 물 100중량부에 대하여 바람직하게는 1중량부~5중량부이다. 또한, 상기 염색 처리 후에 가교 처리를 행하는 경우, 추가로 요오드화물을 배합하는 것이 바람직하다. 요오드화물을 배합함으로써, PVA계 수지층에 흡착시킨 요오드의 용출을 억제할 수 있다. 요오드화물의 배합량은, 물 100중량부에 대하여 바람직하게는 1중량부~5중량부이다. 요오드화물의 구체예는 상술한 바와 같다. 가교욕(붕산 수용액)의 액체 온도는, 바람직하게는 20℃~50℃이다.
A-1-1-6. 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, 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, 대표적으로는 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 1차 편광막을 제조할 수 있다.
상기 붕산 수용액은, 바람직하게는 용매인 물에 붕산 및/또는 붕산염을 용해시킴으로써 얻어진다. 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 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 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)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 특성을 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 달성함으로써, 광학 특성이 극히 우수한 1차 편광막을 제조할 수 있다. 이와 같은 높은 연신 배율은, 수중 연신 방식(붕산 수중 연신)을 채용함으로써 달성할 수 있다.
A-1-1-7. 건조 수축 처리
상기 건조 수축 처리는, 예컨대, 해당 장척상의 열가소성 수지 기재와 PVA계 수지막의 적층체를 긴 방향으로 반송하면서 가열함으로써, 폭 방향으로 2% 이상 수축시킴과 함께, 해당 PVA계 수지막의 수분율이 15중량% 이하가 될 때까지 건조시키는 것을 포함한다. 안정된 외관을 얻는 관점에서, 수분율이 12중량% 이하, 보다 바람직하게는 10중량% 이하, 더욱 바람직하게는 1중량%~5중량%가 될 때까지 건조시키는 것이 바람직하다.
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 1차 편광막을 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 온도라도, 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 평탄한 상태로 유지하면서 건조할 수 있으므로, 컬 뿐만 아니라 주름의 발생도 억제할 수 있다. 이때, 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 1은 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, PVA계 수지층의 면과 열가소성 수지 기재의 면을 교대로 연속 가열하도록 반송 롤(R1~R6)이 배치되어 있지만, 예컨대, 적층체(200)의 한쪽 면(예컨대 열 가소성 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 롤이 복수 개이면 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, 통상적인 제조 라인(실온 환경하)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 있고, 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 내에서의 풍속이고, 미니베인형 디지털 풍속계에 의해 측정할 수 있다.
A-1-1-8. 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.
A-1-2. 단층의 PVA계 수지막을 이용한 1차 편광막의 제작
단층의 PVA계 수지막을 이용한 1차 편광막의 제작은, 자기 지지성을 갖는(즉, 기재에 의한 지지를 필요로 하지 않는) 장척상의 PVA계 수지막을 염색 및 붕산 수중 연신(대표적으로는, 롤 연신기에 의한 1축 연신)하고, 이어서, 수분율이 15중량% 이하, 바람직하게는 12중량% 이하, 보다 바람직하게는 10중량% 이하, 더욱 바람직하게는 1중량%~5중량%가 될 때까지 건조시킴으로써 행하여질 수 있다. 상기 염색은, 예컨대, PVA계 수지막을 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 따라, PVA계 수지막에 팽윤 처리, 가교 처리, 세정 처리 등이 실시된다. 예컨대, 염색 전에 PVA계 수지막을 물에 침지하여 수세함으로써, PVA계 수지막 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있을 뿐만 아니라, PVA계 수지막을 팽윤시켜 염색 얼룩 등을 방지할 수 있다.
A-1-3. 1차 편광막
1차 편광막은, 바람직하게는 파장 380nm~780nm의 어느 파장에서 흡수 이색성을 나타낸다. 1차 편광막의 투과율(단체 투과율: Ts)은, 바람직하게는 41.5% 이상이고, 보다 바람직하게는 42.0% 이상이며, 더욱 바람직하게는 42.5% 이상이다. 한편, 1차 편광막의 투과율은, 바람직하게는 46.0% 이하이고, 보다 바람직하게는 45.0% 이하이다. 1차 편광막의 편광도는, 바람직하게는 98.0% 이상이고, 보다 바람직하게는 99.0% 이상, 더욱 바람직하게는 99.9% 이상이다. 한편, 1차 편광막의 편광도는 바람직하게는 99.998% 이하이다. 상기 투과율은, 대표적으로는, 자외선/가시광선 분광광도계를 이용하여 측정하고, 시감도 보정을 행한 Y값이다. 상기 편광도는, 대표적으로는, 자외선/가시광선 분광광도계를 이용하여 측정하여 시감도 보정을 행한 평행 투과율(Tp) 및 직교 투과율(Tc)에 기초하여, 하기 식에 의해 구할 수 있다.
편광도(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
하나의 실시형태에서는, 12㎛ 이하의 박형의 편광막의 투과율은, 대표적으로는 편광막(표면의 굴절률: 1.53)과 보호층(보호 필름)(굴절률: 1.50)의 적층체를 측정 대상으로 하여, 자외선/가시광선 분광광도계를 이용하여 측정된다. 편광막의 표면의 굴절률 및/또는 보호층의 공기 계면에 접하는 표면의 굴절률에 따라, 각 층의 계면에서의 반사율이 변화하고, 그 결과, 투과율의 측정값이 변화하는 경우가 있다. 따라서, 예컨대, 굴절률이 1.50이 아닌 보호층을 이용하는 경우, 보호층의 공기 계면에 접하는 표면의 굴절률에 따라 투과율의 측정값을 보정하여도 된다. 구체적으로는, 투과율의 보정값 C는, 보호층과 공기층의 계면에서의 투과축에 평행한 편광의 반사율 R1(투과축 반사율)을 이용하여, 이하의 식으로 나타낸다.
C=R1-R0
R０=((1.50-1)2/(1.50+1)2)×(T1/100)
R1=((n1-1)2/(n1+1)2)×(T1/100)
여기에서, R0은 굴절률이 1.50인 보호층을 이용한 경우의 투과축 반사율이고, n1은 사용하는 보호층의 굴절률이며, T1은 편광막의 투과율이다. 예컨대, 표면 굴절률이 1.53인 기재(시클로올레핀계 필름, 하드 코트층 부착 필름 등)를 보호층으로서 이용하는 경우, 보정량 C는 약 0.2%가 된다. 이 경우, 측정에 의해 얻어진 투과율에 0.2%를 가산함으로써, 표면의 굴절률이 1.53인 편광막을 굴절률이 1.50인 보호층을 이용한 경우의 투과율로 환산하는 것이 가능하다. 또한, 상기 식에 기초한 계산에 의하면, 편광막의 투과율 T1을 2% 변화시켰을 때의 보정값 C의 변화량은 0.03% 이하이고, 편광막의 투과율이 보정값 C의 값에 미치는 영향은 한정적이다. 또한, 보호층이 표면 반사 이외의 흡수를 갖는 경우에는, 흡수량에 따라 적절한 보정을 행할 수 있다.
1차 편광막의 두께는, 대표적으로는 25㎛ 이하이고, 바람직하게는 12㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 1㎛~8㎛이고, 더욱 바람직하게는 1㎛~7㎛, 더욱 보다 바람직하게는 2㎛~5㎛이다. 두께가 작은 경우, 수성 용매와 접촉시켰을 시에 편광막에 주름이 발생하기 어렵다는 이점이 있다.
1차 편광막의 수분율은, 대표적으로는 15중량% 이하이고, 바람직하게는 12중량% 이하이며, 보다 바람직하게는 10중량% 이하, 더욱 바람직하게는 1중량%~5중량%이다. 수분율이 상기 범위이면, 수성 용매와 접촉시켰을 시에 크게 외관을 손상시키지 않고 투과율을 변화시킬 수 있다.
A-2. 편광판을 제작하는 공정
편광판을 제작하는 공정에서는, 1차 편광막의 한쪽의 측에 보호층 및 임의로 기능층이 적층되고, 다른 쪽 측이 노출면으로 된 구성을 갖는 편광판을 제작한다. 기능층으로서는, 목적에 따라 임의의 적절한 기능층이 선택될 수 있고, 그의 구체예로서는, 위상차층, 점착제층 등을 들 수 있다. 또한, 당해 편광판을 제작하는 공정은 임의의 공정이다. 따라서, 목적에 따라 A-1-1항에 기재된 방법으로 제작된 [열가소성 수지 기재/1차 편광막]의 구성을 갖는 적층체 또는 A-1-2항에 기재된 단층의 PVA계 수지막을 이용하여 작성된 1차 편광막을 그대로, 2차 편광막을 얻는 공정에 제공할 수도 있다.
도 2a~도 2c는 각각, 편광판을 제작하는 공정에서 제작될 수 있는 편광판의 일례를 설명하는 개략 단면도이다. 도 2a에 나타내는 편광판(100A)은, 편광막(1차 편광막)(10)과 그의 편측에 배치된 보호층(20)을 포함하고, 편광막(1차 편광막)(10)의 보호층(20)이 마련된 측과 반대 측이 노출면으로 되어 있다. 편광판(100A)은, 예컨대, A-1-1항에 기재된 방법으로 제작된 [열가소성 수지 기재/1차 편광막]의 구성을 갖는 적층체의 1차 편광막 측 표면에, 접착제층 또는 점착제층을 개재하여 보호층을 첩합한 후, 이어서 열가소성 수지 기재를 박리함으로써 얻어질 수 있다. 또는, 편광판(100A)은, A-1-2항에 기재된 방법으로 제작된 1차 편광막의 한쪽 표면에, 접착제층 또는 점착제층을 개재하여 보호층을 첩합함으로써 얻어질 수 있다.
도 2b에 나타내는 편광판(100B)은, 편광막(1차 편광막)(10)과 보호층(20)과 위상차층(30)과 점착제층(40)을 이 순서대로 포함하고, 편광막(1차 편광막)(10)의 보호층(20)이 마련된 측과 반대 측이 노출면으로 되어 있다. 편광판(100B)은, 예컨대, 편광판(100A)의 보호층(20) 측 표면에 접착제층 또는 점착제층을 개재하여 위상차층(30)을 첩합하고, 이어서, 위상차층(30)의 표면에 점착제층(40)을 마련함으로써 얻어질 수 있다. 혹은, 편광판(100B)은, 상기 [열가소성 수지 기재/1차 편광막]의 구성을 갖는 적층체의 열가소성 수지 기재 측 표면에 접착제층 또는 점착제층을 개재하여 위상차층(30)을 첩합하고, 이어서, 위상차층(30)의 표면에 점착제층(40)을 마련하는 것에 의해서도 얻어질 수 있다. 이 경우, 열가소성 수지 기재가 보호층(20)으로서 기능한다. 또한 도시예의 위상차층(30)은 단층 구조이어도 되고, 2층 이상의 위상차층이 적층된 적층 구조이어도 된다.
도 2c에 나타내는 편광판(100C)은, 편광막(1차 편광막)(10)과 보호층(20)과 점착제층(40)을 이 순서대로 포함하고, 편광막(1차 편광막)(10)의 보호층(20)이 마련된 측과 반대 측이 노출면으로 되어 있다. 편광판(100C)은, 예컨대, 편광판(100A)의 보호층(20) 측 표면에 점착제층(40)을 마련하는 것에 의해서도 얻어질 수 있다. 혹은, 편광판(100C)은, 상기 [열가소성 수지 기재/1차 편광막]의 구성을 갖는 적층체의 열가소성 수지 기재 측 표면에, 점착제층(40)을 마련하는 것에 의해서도 얻어질 수 있다. 이 경우, 열가소성 수지 기재가 보호층(20)으로서 기능한다.
도시하지 않지만, 점착제층(40)의 표면에는, 편광판이 사용에 제공될 때까지 박리 필름이 가착되어 있는 것이 바람직하다.
보호층(20)은, 편광막의 보호층으로서 사용할 수 있는 임의의 적절한 필름으로 형성된다. 위상차층(30)은, 예컨대 열가소성 수지 필름 또는 액정 배향 고화층일 수 있다. 또한, 점착제층(40)을 형성하는 점착제로서는, 임의의 적절한 점착제를 이용할 수 있고, 그 중에서도 아크릴계 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 아크릴계 점착제가 바람직하게 이용된다. 이와 같은 보호층, 위상차층 및 점착제층은 당업자에게 주지된 것이므로 그의 상세한 설명은 생략한다.
A-3. 2차 편광막을 얻는 공정
2차 편광막을 얻는 공정에서는, 1차 편광막의 표면에 수성 용매를 접촉시킴으로써, 해당 1차 편광막의 투과율을 변화시킨다. 구체적으로는, 수성 용매와 접촉시켜 1차 편광막을 탈색함으로써, 소망하는 투과율을 갖는 2차 편광막을 얻을 수 있다.
수성 용매로서는, 1차 편광막으로부터 이색성 물질을 용출시킬 수 있는 한에서, 임의의 적절한 수성 용매가 이용될 수 있다. 수성 용매는, 예컨대 물 또는 물과 수용성 유기 용매의 혼합물일 수 있다. 수용성 유기 용매로서는, 메탄올, 에탄올, n-프로필 알코올, 이소프로필 알코올 등의 탄소수가 1개~4개의 저급 모노알코올 및 글리세린, 에틸렌글리콜 등의 다가 알코올이 바람직하게 예시될 수 있다.
수성 용매 중에서의 수용성 유기 용매의 함유 비율은, 예컨대 20중량% 이하이고, 바람직하게는 10중량% 이하이며, 보다 바람직하게는 5중량% 이하이다.
수성 용매와의 접촉 방법으로서는 특별히 제한되지 않고, 침지, 분무, 도포 등의 임의의 적절한 방법이 이용될 수 있다. 부분적인 투과율의 조정에는 분무 또는 도포가 바람직하고, 전면적인 투과율의 조정에는 침지가 바람직하다.
수성 용매와의 접촉 시간 및 접촉 시의 수성 용매의 온도는, 소망하는 투과율의 변화량에 따라 적절히 설정될 수 있다. 접촉 시간을 길게 하는 것 또는 수성 용매의 온도를 높게 하는 것에 의해 투과율의 변화량이 커지는 경향이 있다. 접촉 시간은, 예컨대 10분 이하, 바람직하게는 1초~5분, 보다 바람직하게는 2초~3분일 수 있다. 수성 용매의 온도는, 바람직하게는 20℃~70℃, 보다 바람직하게는 30℃~65℃, 더욱 바람직하게는 40℃~60℃일 수 있다.
필요에 따라, 수성 용매와 접촉시킨 후에, 편광막을 건조시켜도 된다. 건조 온도는, 예컨대 30℃~100℃, 바람직하게는 30℃~80℃일 수 있다. 건조 후의 편광막(2차 편광막)의 수분율은, 대표적으로는 15중량% 이하이고, 바람직하게는 12중량% 이하이며, 보다 바람직하게는 10중량% 이하이고, 더욱 바람직하게는 1중량%~5중량%이다.
2차 편광막은, 바람직하게는 파장 380nm~780nm의 어느 파장에서 흡수 이색성을 나타낸다. 2차 편광막의 투과율(단체 투과율: Ts)은 목적에 따라 적절히 조정될 수 있다. 2차 편광막의 투과율은, 바람직하게는 41.5% 이상이고, 보다 바람직하게는 42% 이상이며, 더욱 바람직하게는 42.5% 이상이다. 한편, 2차 편광막의 투과율은, 예컨대 70% 이하이고, 바람직하게는 50% 이하, 보다 바람직하게는 46% 이하이다. 하나의 실시형태에서, 2차 편광막은 1차 편광막보다도 예컨대 0.1%~1.5% 높은 투과율을 가질 수 있다. 또한, 2차 편광막의 편광도는, 예컨대 90% 이상, 바람직하게는 92.0% 이상이고, 보다 바람직하게는 94.0% 이상이며, 더욱 바람직하게는 96.0% 이상이고, 더욱 보다 바람직하게는 99.0% 이상이며, 더욱 보다 바람직하게는 99.5% 이상이고, 바람직하게는 99.998% 이하이다. 상기 투과율 및 편광도는, 1차 편광막의 투과율 및 편광도와 마찬가지로 하여 얻어지는 값이다.
2차 편광막의 두께는, 대표적으로는 25㎛ 이하이고, 바람직하게는 12㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 1㎛~8㎛이고, 더욱 바람직하게는 1㎛~7㎛, 더욱 보다 바람직하게는 2㎛~5㎛이다. 2차 편광막의 두께는 1차 편광막과 실질적으로 동일할 수 있다.
A-4. 기타 공정
상기 편광판의 제조 방법은 필요에 따라 임의의 적절한 공정을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 2차 편광막을 얻는 공정 후에, 2차 편광막의 표면에 수성 용매를 접촉시킴으로써 투과율을 변화시키는 공정을 더 포함하여도 된다. 당해 투과율을 변화시키는 공정은 2회 이상 반복할 수 있다. 또한, 예컨대, 최종적으로 얻어진 편광막(예컨대, 2차 편광막)의 노출면에 임의의 적절한 층(보호층, 위상차층, 점착제층 등)을 적층하여 당해 노출면을 보호하는 공정을 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각 편광막의 노출면을 보호하는 공정 후에 얻어질 수 있는 편광판의 일례의 개략단면도이다. 편광판(100D)은, 제1 보호층(20a)과 편광막(2차 편광막)(10)과 제2 보호층(20b)과 위상차층(30)과 점착제층(40)을 이 순서대로 구비한다. 편광판(100D)은, 예컨대 2차 편광막을 얻는 공정을 거친 편광판(100A)(도 2a)의 편광막(10)의 노출면에 제2 보호층(20b), 위상차층(30) 및 점착제층(40)을 이 순서대로 마련함으로써 얻어질 수 있다. 또는, 2차 편광막을 얻는 공정을 거친 편광판(100B)(도 2b)의 편광막(10)의 노출면에 제1 보호층(20a)을 첩합함으로써 얻어질 수 있다.
편광판(100E)은, 제1 보호층(20a)과 편광막(2차 편광막)(10)과 제2 보호층(20b)과 점착제층(40)을 이 순서대로 구비한다. 편광판(100E)에서, 제2 보호층(20b)은, 후술하는 바와 같이, 소망하는 위상차를 갖고, 위상차층(예컨대, λ/4판)으로서 기능할 수 있는 것이어도 된다. 편광판(100E)은, 예컨대, 투과율을 변화시키는 공정을 거친 편광판(100A)(도 2a)의 편광막(10)의 노출면에 제2 보호층(20b) 및 점착제층(40)을 이 순서대로 마련함으로써 얻어질 수 있다. 혹은, 투과율을 변화시키는 공정을 거친 편광판(100C)(도 2c)의 편광막(10)의 노출면에 제1 보호층(20a)을 첩합함으로써 얻어질 수 있다.
하나의 실시형태에서, 점착제층(40)은, 화상 표시 셀(예컨대, 액정 셀, 유기 EL 셀)에 편광판(100D 및 100E)을 첩합하기 위하여 이용된다. 본 실시형태에서는, 제1 보호층(20a)이 편광판을 화상 표시 장치에 적용하였을 때에 화상 표시 셀과 반대 측에 배치되는 보호층(외측 보호층)이 되고, 제2 보호층(20b)이 화상 표시 셀 측에 배치되는 보호층(내측 보호층)이 된다.
상기 외측 보호층의 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.
상기 내측 보호층의 두께는, 바람직하게는 5㎛~200㎛, 보다 바람직하게는 10㎛~100㎛, 더욱 바람직하게는 10㎛~60㎛이다.
하나의 실시형태에서, 내부 보호층은 광학적으로 등방성이다. 또한, 본 명세서에서 '광학적으로 등방성이다'란, 면내 위상차 Re(550)가 0nm~10nm이고, 두께 방향의 위상차 Rth(550)가 -10nm~+10nm인 것을 말한다. 여기서, 'Re(550)'는, 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 면내 위상차이고, 식: Re=(nx-ny)×d에 의해 구하여진다. 또한, 'Rth(550)'은, 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이고, 식: Rth(λ)=(nx-nz)×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.
다른 실시형태에서는, 내부 보호층은 임의의 적절한 위상차값을 갖는 위상차층이다. 본 실시형태에서의 내측 보호층의 면내 위상차 Re(550)는, 예컨대 110nm~150nm일 수 있다. 이와 같은 내측 보호층을, 그의 지상축과 편광막의 흡수축의 지상축이 이루는 각도가, 시계 방향 또는 반시계 방향으로, 예컨대 35°~55°이고, 바람직하게는 38°~52°이며, 보다 바람직하게는 40°~50°이고, 더욱 바람직하게는 42°~48°이며, 특히 바람직하게는 44°~46°가 되도록 배치함으로써, 원편광판으로서 기능할 수 있다.
위상차층(30)은, 목적에 따라 소망하는 면내 위상차 및/또는 두께 방향의 위상차를 갖는 위상차층이어도 된다. 예컨대, 내측 보호층이 광학적으로 등방성인 경우, 위상차층의 면내 위상차 Re(550)는 110nm~150nm일 수 있다. 이와 같은 위상차층을, 그의 지상축과 편광막의 흡수축의 지상축이 이루는 각도가, 시계방향 또는 반시계방향으로, 예컨대 35°~55°이고, 바람직하게는 38°~52°이며, 보다 바람직하게는 40°~50°이고, 더욱 바람직하게는 42°~48°이며, 특히 바람직하게는 44°~46°가 되도록 배치함으로써, 원편광판으로서 기능할 수 있다.
B. 화상 표시 장치의 제조 방법
본 발명의 실시형태에 따른 화상 표시 장치의 제조 방법은, 이색성 물질을 포함하는 폴리비닐알코올계 수지막으로 구성되고, 수분율이 15중량% 이하인 편광막과, 보호층과, 점착제층을 이 순서대로 포함하는 편광판을 당해 점착제층을 개재하여 화상 표시 셀에 적층하여, 해당 편광막의 해당 보호층이 배치된 측과 반대 측의 표면을 노출면으로 하는 공정(I), 및 해당 편광막의 노출면에 수성 용매를 접촉시켜 투과율을 변화시키는 공정(II)을 이 순서대로 포함한다. 이와 같은 화상 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 화상 표시 셀에 첩합한 후에 편광막의 투과율을 조정할 수 있는 점에서, 화상 표시 셀이나 백라이트 유닛 등의 품질 개체차에 관계없이 소망하는 휘도를 갖는 화상 표시 장치를 얻을 수 있다.
B-1. 공정(I)
화상 표시 셀에 적층하는 편광판은, 이색성 물질을 포함하는 폴리비닐알코올계 수지막으로 구성되고, 수분율이 15중량% 이하인 편광막과, 보호층과, 점착제층을 이 순서대로 포함하며, 편광막의 보호층이 배치되어 있지 않은 측의 면이 노출 가능하게 되어 있는 한에서 임의의 구성을 가질 수 있다. 예컨대, 편광막의 노출면을 표면 보호 필름으로 보호한 상태에서 편광판을 화상 표시 셀에 첩합하고, 수성 용매와의 접촉 전에 표면 보호 필름을 박리함으로써, 편광막을 노출시켜도 된다.
하나의 실시형태에서, 화상 표시 셀에 적층하는 편광판은 위상차층을 더 포함하여도 된다. 화상 표시 셀에 적층하는 편광판으로서는, 도 2b 및 2c에 예시한 구성의 편광판이 예시된다. 또한, 당해 편광판에 포함되는 편광막, 보호층, 위상차층 및 점착제층에 대해서는 각각, A항에 기재된 1차 편광막, 보호층, 위상차층 및 점착제층의 설명을 적용할 수 있다.
상기 제조 방법으로 제조되는 화상 표시 장치로서는, 액정 표시 장치 또는 유기 EL 표시 장치가 바람직하게 예시된다. 따라서, 상기 화상 표시 셀로서는 액정 셀 또는 유기 EL 셀이 바람직하게 이용될 수 있다. 복수의 화상 표시 장치가 전체로서 하나의 화상을 표시하도록 조합되어 디지털 사이니지로서 이용되어도 된다.
B-2. 공정(II)
투과율을 변화시키는 공정에서는, 편광막의 노출면에 수성 용매를 접촉시켜 투과율을 변화시킨다. 구체적으로는, 수성 용매와의 접촉을 통한 이색성 물질의 탈색에 의해, 편광막의 투과율을 변화시켜 소망하는 값으로 조정할 수 있다. 투과율을 변화시키는 공정에 대해서는, A-3항과 마찬가지의 설명을 적용할 수 있다. 화상 표시 셀이 수성 용매와 접촉하는 것을 방지하는 관점에서, 수성 용매와의 접촉 방법으로서는, 도포 또는 분무가 바람직하게 이용될 수 있다. 투과율을 변화시킨 후의 편광막에 대해서는, A-3항에 기재된 2차 편광막의 설명이 적용될 수 있다.
상기 화상 표시 장치의 제조 방법은, 필요에 따라 투과율을 변화시키는 공정 후에, 편광막의 노출면을 보호하는 공정을 더 포함할 수 있다. 편광막의 노출면의 보호는, 보호층, 지지 기재 등을 접착제층, 점착제층 등의 접착층을 개재하여 노출면에 적층함으로써 행하여질 수 있다.
C. 편광막의 투과율의 조정 방법
본 발명의 다른 국면에 따르면, 이색성 물질을 포함하는 PVA계 수지막으로 구성되고, 수분율이 15중량% 이하인 편광막의 표면에 수성 용매를 접촉시키는 공정을 포함하는 편광막의 투과율의 조정 방법이 제공된다. 당해 편광막의 투과율의 조정 방법에 의하면, 수성 용매와의 접촉에 의해 편광막이 탈색되는 결과, 편광막의 투과율을 소망하는 값으로 조정(대표적으로는, 증대)할 수 있다.
수성 용매와 접촉시키는 편광막으로서는, A-1항에 기재된 1차 편광막이 바람직하게 이용된다. 또한, 편광막과 수성 용매의 접촉에 대해서는, A-3항과 마찬가지의 설명을 적용할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 각 특성의 측정 방법은 이하과 같다. 또한, 특별히 명기하지 않는 한, 실시예 및 비교예에서의 '부' 및 '%'는 중량 기준이다.
(1) 두께
간섭 막 두께 측정계(오츠카전자사 제조, 제품명 'MCPD-3000')를 이용하여 측정하였다.
(2) 단체 투과율 및 편광도
실시예 및 비교예에서 얻어진 편광막과 보호층의 적층체(편광판)에 대하여, 편광막 측으로부터, 자외선/가시광선 분광광도계(오츠카전자사 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 측정하여 시감도 보정을 행한 Y값이다. 또한, 보호층의 굴절률은 1.53이고, 편광막의 보호층과는 반대 측의 표면의 굴절률은 1.53이었다.
얻어진 Tp 및 Tc로부터, 하기 식에 의해 편광도 P를 구하였다.
편광도 P(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
또한, 분광광도계는, 니혼분코사 제조 'V-7100' 등으로도 동등한 측정을 하는 것이 가능하고, 어느 분광광도계를 이용한 경우라도 동등한 측정 결과가 얻어지는 것이 확인되어 있다.
(3) 수분율
건조 처리 직후의 1차 편광막(적층체로 연신한 경우, 연신 기재는 박리함)을 100㎜×100㎜ 이상의 크기로 절취하고, 전자 천칭으로 처리 전 중량을 측정한다. 그 후 120℃로 유지된 가열 오븐에 2시간 투입하고, 취출 후의 중량(처리 후 중량)을 측정하여, 하기 식에 의해 수분율을 구하였다.
수분율[%]=(처리 전 중량-처리 후 중량)/처리 전 중량×100
[실시예 1-1]
두께 30㎛의 PVA계 수지 필름(쿠라레 제조, 제품명 'PE3000')의 장척 롤을 30℃ 수욕 중에 침지시키면서 반송 방향으로 2.2배로 연신한 후, 요오드 농도 0.04중량%, 칼륨 농도 0.3중량%의 30℃ 수용액 중에 침지하여 염색하면서, 전혀 연신하지 않은 필름(원래 길이)을 기준으로 하여 3배로 연신하였다. 이어서, 이 연신 필름을 붕산 농도 3중량%, 요오드화칼륨 농도 3중량%의 30℃의 수용액 중에 침지하면서, 원래 길이 기준으로 3.3배까지 추가로 연신하고, 이어서, 붕산 농도 4중량%, 요오드화칼륨 농도 5중량%의 60℃ 수용액 중에 침지하면서, 원래 길이 기준으로 6배까지 추가로 연신하며, 마지막으로 60℃로 유지된 오븐에서 5분의 건조 처리를 실시함으로써, 두께 12㎛의 편광막(1차 편광막)을 제작하였다. 얻어진 1차 편광막의 수분율은 10중량%이었다. 편광막의 단체 투과율은 42.5%이었다. 이어서, 편광막의 편면에, PVA계 수지 수용액(일본합성화학공업사 제조, 상품명 '고세파이머(등록상표) Z-200', 수지 농도: 3중량%)을 도포하고, 시클로올레핀계 필름(일본제온사 제조, Zeonor, 두께: 25㎛)을 첩합하여, [1차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 전)을 얻었다.
상기 편광판(처리 전)을 100mm×100mm 사이즈로 절단하고, 아크릴계 점착제층(두께 15㎛)을 개재하여 1차 편광막 측 표면이 노출면이 되도록 유리판에 첩합한 상태에서 55℃의 수중에 6분 침지하였다. 이어서, 50℃에서 5분 건조함으로써, [2차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 후)을 얻었다.
[실시예 1-2]
55℃의 수중에 6분간 침지하는 대신에, 55℃의 물에 9분간 침지한 것 이외에는 실시예 1-1과 마찬가지로 하여, [2차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 후)을 얻었다.
[실시예 1-3]
55℃의 수중에 6분간 침지하는 대신에, 60℃의 물에 4분간 침지한 것 이외에는 실시예 1-1과 마찬가지로 하여, [2차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 후)을 얻었다.
[실시예 1-4]
55℃의 수중에 6분간 침지하는 대신에, 65℃의 물에 3분간 침지한 것 이외에는 실시예 1-1과 마찬가지로 하여, [2차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 후)을 얻었다.
[실시예 2-1]
열가소성 수지 기재로서, 장척상이고, 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(일본합성화학공업사 제조, 상품명 '고세파이머')를 9:1로 혼합한 PVA계 수지 100중량부에 요오드화칼륨 13중량부를 첨가한 것을 물에 녹여, PVA 수용액(도포액)을 조제하였다.
수지 기재의 코로나 처리면에, 상기 PVA 수용액을 도포하여 60℃에서 건조함으로써, 두께 13㎛의 PVA계 수지층을 형성하여 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 요오드화칼륨을 1:7의 중량비로 배합하여 얻어진 요오드 수용액)에, 최종적으로 얻어지는 편광판의 단체 투과율(Ts)이 42.3%가 되도록 농도를 조정하면서 60초간 침지시켰다(염색 처리).
이어서, 액체 온도 40℃의 가교욕(물 100중량부에 대하여, 요오드화칼륨을 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%, 요오드화칼륨 농도 5중량%)에 침지시키면서, 원주 속도가 상이한 롤 사이에서 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 요오드화칼륨을 4중량부 배합하여 얻어진 수용액)에 침지시켰다(세정 처리).
그 후, 약 90℃로 유지된 오븐 중에서 건조하면서, 표면 온도가 약 75℃로 유지된 SUS제 가열 롤에 접촉시켰다(건조 수축 처리). 건조 수축 처리에 의한 적층체의 폭 방향의 수축률은 2%이었다.
이와 같이 하여, 수지 기재 위에 수분율이 4.5중량%이고, 두께 5㎛의 편광막(1차 편광막)을 형성하고, 1차 편광막의 표면에 시클로올레핀계 필름(일본제온사 제조, Zeonor, 두께: 25㎛)을 UV 경화형 접착제(두께 1.0㎛)에 의해 첩합하고, 그 후, 수지 기재를 박리하여 [1차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 전)을 얻었다.
상기 편광판(처리 전)을 100mm×100mm 사이즈로 절단하고, 아크릴계 점착제층(두께 15㎛)을 개재하여 1차 편광막 측 표면이 노출면이 되도록 유리판에 첩합시킨 상태에서 50℃의 수중에 9분간 침지하였다. 이어서, 50℃에서 5분 건조함으로써, [2차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 후)을 얻었다.
[실시예 2-2]
50℃의 수중에 9분간 침지하는 대신에, 55℃의 물에 3분간 침지한 것 이외에는 실시예 2-1과 마찬가지로 하여, [2차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 후)을 얻었다.
[실시예 2-3]
50℃의 수중에 9분간 침지하는 대신에, 60℃의 물에 1분간 침지한 것 이외에는 실시예 2-1과 마찬가지로 하여, [2차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 후)을 얻었다.
[실시예 2-4]
50℃의 수중에 9분간 침지하는 대신에, 60℃의 물에 2분간 침지한 것 이외에는 실시예 2-1과 마찬가지로 하여, [2차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 후)을 얻었다.
[실시예 2-5]
50℃의 수중에 9분간 침지하는 대신에, 60℃의 물에 3분간 침지한 것 이외에는 실시예 2-1과 마찬가지로 하여, [2차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 후)을 얻었다.
[실시예 3-1]
염색욕의 요오드 농도를 변경하여, 얻어지는 편광막의 투과율이 44.3%가 되도록 조정한 것 이외에는 실시예 2-1과 마찬가지로 하여, [1차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 전)을 얻었다. 얻어진 1차 편광막의 수분율은 4.5중량%이었다.
상기 편광판(처리 전)을 100mm×100mm 사이즈로 절단하고, 아크릴계 점착제층(두께 15㎛)을 개재하여 1차 편광막 측 표면이 노출면이 되도록 유리판에 첩합한 상태에서 50℃의 수중에 6분간 침지하였다. 이어서, 50℃에서 5분 건조함으로써, [2차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 후)을 얻었다.
[실시예 3-2]
50℃의 수중에 6분간 침지하는 대신에, 55℃의 물에 3분간 침지한 것 이외에는 실시예 3-1과 마찬가지로 하여, [2차 편광막/보호층]의 구성을 갖는 편광판(처리 후)을 얻었다.
상기 실시예에서 얻어진 편광판(처리 전) 및 편광판(처리 후)에 대하여 투과율 및 편광도를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
표 1로부터 분명한 바와 같이, 실시예의 제조 방법에 따르면, 보호층이 적층되어 편광판을 제작한 후에 편광막의 투과율을 변화시킬 수 있다.
본 발명의 편광판의 제조 방법은 화상 표시 장치의 제조에서 적합하게 이용된다.
10: 편광막
20: 보호층
30: 위상차층
40: 점착제층
100: 편광판

Claims (8)

  1. 폴리비닐알코올계 수지막을 염색 처리 및 붕산 수용액 중에서의 연신 처리에 제공한 후에, 수분율이 15중량% 이하가 될 때까지 건조시켜, 1차 편광막을 얻는 공정, 및
    상기 1차 편광막의 표면에 수성 용매를 접촉시킴으로써, 투과율을 변화시켜, 2차 편광막을 얻는 공정
    을 이 순서대로 포함하는, 편광판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    한쪽 면이 노출되어 있고, 다른 쪽 면이 보호되어 있는 상태의 상기 1차 편광막의 노출면에 상기 수성 용매를 접촉시키는, 편광판의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 1차 편광막을 얻는 공정이 할로겐화물과 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지막을, 장척상의 열가소성 수지 기재와의 적층체의 상태로, 공중 보조 연신 처리, 염색 처리, 붕산 수용액 중에서의 연신 처리 및 건조 수축 처리에 이 순서대로 제공하는 것을 포함하고,
    상기 건조 수축 처리가 상기 적층체를 긴 방향으로 반송하면서 가열함으로써, 폭 방향으로 2% 이상 수축시킴과 함께 상기 폴리비닐알코올계 수지막의 수분율이 15중량% 이하가 될 때까지 건조시키는 것을 포함하는, 편광판의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 할로겐화물이 요오드화물 또는 염화나트륨인, 편광판의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차 편광막의 두께가 12㎛ 이하인, 편광판의 제조 방법.
  6. 이색성(二色性) 물질을 포함하는 폴리비닐알코올계 수지막으로 구성되고 수분율이 15중량% 이하인 편광막과, 보호층과, 점착제층을 이 순서대로 포함하는 편광판을 상기 점착제를 개재하여 화상 표시 셀에 적층하여, 상기 편광막의 상기 보호층이 배치된 측과 반대 측의 표면을 노출면으로 하는 공정, 및
    상기 편광막의 노출면에 수성 용매를 접촉시켜 투과율을 변화시키는 공정
    을 이 순서대로 포함하는, 화상 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 화상 표시 장치가 액정 표시 장치 또는 유기 EL 표시 장치인, 화상 표시 장치의 제조 방법.
  8. 이색성 물질을 포함하는 폴리비닐알코올계 수지막으로 구성되고 수분율이 15중량% 이하인 편광막의 표면에 수성 용매를 접촉시키는 공정을 포함하는, 편광막의 투과율의 조정 방법.
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