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KR20180105604A - 편광자의 제조 방법 - Google Patents

편광자의 제조 방법 Download PDF

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KR20180105604A
KR20180105604A KR1020180109452A KR20180109452A KR20180105604A KR 20180105604 A KR20180105604 A KR 20180105604A KR 1020180109452 A KR1020180109452 A KR 1020180109452A KR 20180109452 A KR20180109452 A KR 20180109452A KR 20180105604 A KR20180105604 A KR 20180105604A
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roll
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width
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KR1020180109452A
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Inventor
다이스께 오고미
유우끼 나까노
마사히로 야에가시
Original Assignee
닛토덴코 가부시키가이샤
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Publication date
Application filed by 닛토덴코 가부시키가이샤 filed Critical 닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 흠집, 주름 및 줄무늬가 적고, 절입이 없는 외관이 우수한 편광자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
그 해결 수단으로, 본 발명은 폴리비닐알코올계 필름에, 적어도 팽윤 처리, 염색 처리 및 가교 처리를 실시하는 편광자의 제조 방법이며,
적어도 하나의 상기 처리 시에, 처리욕 중의 가이드 롤로서 폭 확장 롤을 적어도 하나 사용하여 연신을 행하고, 그때, 폴리비닐알코올계 필름이 폭 확장 롤로부터 이격되는 위치가, 하기 식(1)을 만족하도록 폭 확장 롤을 배치하는 것을 특징으로 한다.
-40°≤θ≤40°(1)
(식 중, θ는, 폭 확장 롤의 축방향에 있어서의 호 높이가 최대가 되는 위치에 있어서, 폭 확장 롤에 접촉하고 있는 폴리비닐알코올계 필름의 출구측 접점과 폭 확장 롤의 중심점을 연결한 직선 A와, 폭 확장 롤의 호 높이가 최대가 되는 점과 폭 확장 롤의 중심점을 연결한 직선 B의 교차각이다. 단, 교차각은, 직선 B를 기준으로 하여 상기 필름의 진행 방향에 대하여 순방향의 경우를 +로 하고, 역방향의 경우를 -로 한다.)

Description

편광자의 제조 방법 {METHOD OF MANUFACTURING POLARIZER}
본 발명은 편광자의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 당해 편광자를 사용한 편광판에 관한 것이다. 상기 편광자, 편광판은 이것 단독으로 또는 이것을 적층한 광학 필름으로서 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이의 화상 표시 장치를 형성할 수 있다.
종래, 액정 표시 장치 등에 사용되는 편광자로서는, 폴리비닐알코올계 필름을, 요오드나 2색성 염료 등으로 염색하고, 1축 연신하여 형성된 흡수 2색성 편광자가 널리 사용되고 있다. 또한, 상기 편광자는, 편광자의 양측 또는 편측에 비누화(saponification) 처리한 트리아세틸셀룰로오스 등의 투명 보호 필름을 접합하여 강도를 보충한 편광판으로서 사용되고 있다.
편광자의 제조는, 폴리비닐알코올계 필름의 팽윤 공정, 염색 공정, 가교 공정 및 연신 공정으로 크게 나뉘어진다. 실제로는, 팽윤 공정, 염색 공정 및 가교 공정 중 어느 공정에 있어서도 동시에 연신하는 경우가 많아, 연신 공정과 다른 각 공정을 구분할 수 없는 경우가 많다. 또한, 팽윤 공정, 염색 공정, 또는 가교 공정 전후에는, 각각 세정욕을 설치하여 세정 공정을 실시하는 경우가 있다.
편광자의 제조시에, 습식 연신 공정에 있어서는, 폴리비닐알코올계 필름을 연신욕 중으로 반송 또는 연신할 때에, 폴리비닐알코올계 필름이 흐름 방향으로 절첩되는 필름 꺾임이 발생한다. 특히, 연신욕 중의 가이드 롤 통과시, 또는 연신욕의 양측에 있는 핀치 롤 통과 시에는, 필름 꺾임 부분이 롤에 가압되고, 그 겹침 부분에 필름 꺾임의 형이 붙어, 그 부분에 줄무늬 형상의 꺾임 자국이 남거나, 그 부분이 염색 줄무늬로서 나타나거나, 나아가, 폴리비닐알코올계 필름이 절첩된 상태 그대로 편광자가 되어, 그 부분이 불량(결점)이 되는 문제가 있다.
최근, 편광자가 사용되는 액정 표시 장치의 고품위화에 수반하여, 종래의 편광자보다도 흠집 및 주름이 적고, 절입이 없는 편광자의 개발이 요망되고 있다. 이러한 편광자를 제조하는 방법으로서, 예를 들어 이하의 기술이 제안되어 있다.
특허문헌 1에서는, 처리액 중의 적어도 하나의 가이드 롤로서 폭 확장 롤을 사용하고, 하기의 수학식 (1)로 구해지는 폭 확장 롤이 갖는 최대 폭 확장량 β와 하기의 수학식 (2)로 구해지는 필름이 폭 확장 롤에 접촉하는 동안에 있어서의 필름의 폭 방향의 팽창량 γ와의 관계가, (a) β>γ가 되는 위치에 폭 확장 롤을 배치하거나, 및/또는 (b) β>γ가 되는 형상의 폭 확장 롤을 사용하는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법이 제안되어 있다.
β=B1×α×r/R…………(1)
(식 중, B1은 폭 확장 롤에 접촉하는 필름 폭, α는 폭 확장 롤의 접촉각, r은 폭 확장 롤의 반경, R는 폭 확장 롤의 곡률 반경을 나타낸다.)
γ=0.2055×B1× {exp(-0.0273×θ1)-exp(-0.0273×θ)}………(2)
(식 중, B1은 상기와 동일하고,θ는 필름이 폭 확장 롤을 이격할 때까지의 액중의 주행 시간, θ1은 필름이 폭 확장 롤에 접촉할 때까지의 액 중의 주행 시간을 나타낸다.)
또한, 특허문헌 2에서는, 염색 공정 전에, 세정 공정(1)을 가지며, 당해 세정 공정(1)에서는, 제1 핀치 롤로부터 반송되는 필름은, 적어도 제1 및 제2 가이드 롤을 통과시켜, 세정욕에 침지함과 함께 제2 핀치 롤로 유도하고, 제1 핀치 롤과 제2 핀치 롤의 주속(周速) 차를 이용하여, 연신 배율이 1.2 내지 2.9배의 범위에서 연신하면서 세정을 행하고, 또한, 제1 가이드 롤과 제2 가이드 롤은, 모두 세정욕 중에 설치되고, 또한 제1 가이드 롤과 제2 가이드 롤 사이의 필름의 패스 라인 길이(a)는 50cm 이상으로 조정되어 있고, 또한, 적어도 제2 가이드 롤은, 면 길이 2300mm 이상의 익스팬더 롤을 사용하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법이 제안되어 있다.
또한, 특허문헌 3에서는, 팽윤 공정에 있어서, 팽윤욕 내에 적어도 제1 가이드 롤을 배치하고, 폴리비닐알코올계 필름을 수성 용매 중에 침지하고, 또한, 상기 수성 용매 중을 이동시킬 때에, 상기 폴리비닐알코올계 필름을, 폴리비닐알코올계 필름이 급격한 팽윤을 일으키기 전에 상기 제1 가이드 롤에 접촉시키고, 상기 폴리비닐알코올계 필름이 상기 수성 용매에 접촉하고나서 제1 가이드 롤에 접촉할 때까지의 소요 시간(a)이, 0.6 내지 12초인 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법이 제안되어 있다.
상기 제조 방법을 채용하면, 어느 정도는 흠집 및 주름이 적은 편광자가 얻어지지만, 새로운 개선이 요구되고 있다.
일본 특허 공개 제2005-227650호 공보 일본 특허 공개 제2007-226035호 공보 일본 특허 제4198559호 명세서
본 발명은, 흠집, 주름 및 줄무늬가 적고, 절입이 없는 외관이 우수한 편광자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 편광자의 제조 방법에 의해 상기 목적으로 달성할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 폴리비닐알코올계 필름에, 적어도 팽윤 처리, 염색 처리 및 가교 처리를 실시하는 편광자의 제조 방법에 있어서,
적어도 하나의 상기 처리 시에, 처리욕 중의 가이드 롤로서 폭 확장 롤을 적어도 하나 사용하여 연신을 행하고, 그때, 폴리비닐알코올계 필름이 폭 확장 롤로부터 이격되는 위치가, 하기 식(1)을 만족하도록 폭 확장 롤을 배치하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법에 관한 것이다.
-40°≤θ≤40° (1)
(식 중, θ는, 폭 확장 롤의 축방향에 있어서의 호 높이가 최대가 되는 위치에 있어서, 폭 확장 롤에 접촉하고 있는 폴리비닐알코올계 필름의 출구측 접점과 폭 확장 롤의 중심점을 연결한 직선 A와, 폭 확장 롤의 호 높이가 최대가 되는 점과 폭 확장 롤의 중심점을 연결한 직선 B의 교차각이다. 단, 교차각은, 직선 B를 기준으로 하여 상기 필름의 진행 방향에 대하여 순방향의 경우를 +로 하고, 역방향의 경우를 -로 한다.)
폭 확장 롤(익스팬더 롤)은, 만곡한 중심과 당해 중심을 피복하는 피복재(예를 들어, 스펀지 등)로 구성되어 있고, 중심은 회전하지 않고 고정되어 있고, 피복재는 회전 가능하게 설치되어 있다. 폭 확장 롤은, 폴리비닐알코올계 필름(이하, 간단히 「필름」이라고도 한다)이 롤을 따라 호 높이를 향하는 과정에서 효율적으로 폭이 확장되는 특성을 갖는다. 간단히 폭 확장 롤을 사용하는 것만으로도 주름 펴짐 효과는 어느 정도 얻어지지만, 만족할 수 있을 만큼의 효과는 얻어지지 않는다.
본 발명자들은, 반송하고 있는 필름이 폭 확장 롤로부터 이격되는 위치가, 상기 식(1)을 만족하도록 폭 확장 롤을 배치함으로써, 흠집, 주름 및 줄무늬가 적고, 절입이 없는 편광자가 얻어진다는 것을 발견하였다. 이하, 도 1 및 2를 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은, 폭 확장 롤(1)의 축방향에 있어서의 개략 평면도이다. 도 2는, 도 1의 시선 방향 Y로부터 보았을 때의 폭 확장 롤(1)의 개략 단면도이다. 또한, 도 2에 있어서, 도 1의 위치 X에 있어서의 단면을 점선으로 나타내고 있다. 위치 X는, 폭 확장 롤(1)의 축방향에 있어서의 호 높이가 최대가 되는 위치이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 폭 확장 롤(1)의 표면에는, 필름(2)에 폭 확대 효과를 부여하는 D존, 필름(2)에 유지 효과를 부여하는 E존, 필름(2)에 완화 효과를 부여하는 F존 및 필름(2)에 수축 효과를 부여하는 G존의 4개의 존이 존재한다고 생각된다.
본 발명자들은, 필름이 폭 확장 롤에 접촉하는 위치가 적어도 D존이며, 필름이 폭 확장 롤로부터 이격되는 위치가 E 또는 F존이 되도록, 폭 확장 롤의 배치 각도를 조정함으로써, 흠집, 주름 및 줄무늬가 적고, 절입이 없는 편광자가 얻어진다는 것을 발견하였다.
여기서, E 및 F존에 있어서의 θ는, 폭 확장 롤의 축방향에 있어서의 호 높이가 최대가 되는 위치 X에 있어서, 폭 확장 롤에 접촉하고 있는 필름의 출구측 접점 M과 폭 확장 롤의 중심점 C를 연결한 직선 A와, 폭 확장 롤의 호 높이가 최대가 되는 점 H와 폭 확장 롤의 중심점 C를 연결한 직선 B의 교차각이다. 단, 교차각은, 직선 B를 기준으로 하여 상기 필름의 진행 방향에 대하여 순방향의 경우를 +로 하고, 역방향의 경우를 -로 한다.
그리고, E존에 있어서의 교차각 θ가 -40° 내지 0°(바람직하게는 -30° 내지 0°), 또는 F존에서의 교차각 θ가 0° 내지 40°(바람직하게는 0° 내지 30°)이 되는 위치에 있어서 필름을 폭 확장 롤로부터 이격했을 경우에는, 필름에 유지 효과 또는 완화 효과가 부여되어 있고, 필름의 폭 방향의 수축력이 감소하기 때문에, 흠집, 주름, 또는 절입을 효과적으로 억제할 수 있다.
E존에 있어서의 교차각 θ가 -40°을 초과하는 경우에는, 흠집, 주름, 또는 절입을 어느 정도 억제할 수 있지만, 필름이 크게 확장되고 있는 도중이기 때문에, 필름이 폭 확장 롤로부터 이격된 순간에 폭 방향으로의 필름의 수축이 일어나, 필름에 흠집, 주름, 또는 절입이 발생한다. 또한, F존에 있어서의 교차각 θ가 40°를 초과하는 경우에는, 필름이 수축하는 도중이기 때문에, 필름에 흠집, 주름, 또는 절입이 발생한다.
상기 폭 확장 롤에 있어서의 필름의 랩각(wrap angle)은 45° 내지 135°인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 45° 내지 90°이다. 랩각이란, 필름이 폭 확장 롤에 접촉하고 있는 면의 접촉각이다. 랩각이 45° 미만인 경우에는 충분한 폭 확장 효과가 얻어지지 않아 주름 펴기 효과가 작아지고, 135°를 초과하는 경우에는 폭 확장 효과가 지나치게 커져서 필름이 가로 방향으로 연신되어, 두께 편차가 발생하는 경향이 있다.
또한, 본 발명은, 상기 제조 방법에 의해 얻어지는 편광자 및 상기 편광자 중 적어도 한쪽 면에 투명 보호 필름이 적층되어 있는 편광판에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 편광자 또는 상기 편광판이 적어도 1장 적층되어 있는 광학 필름에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 광학 필름을 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 편광자는, 흠집, 주름 및 줄무늬가 적고, 절입이 없는 외관이 우수한 것이며, 당해 편광자를 사용함으로써 고품위의 화상 표시 장치를 제조할 수 있다.
도 1은 폭 확장 롤의 축방향에 있어서의 개략 평면도.
도 2는 도 1의 시선 방향 Y로부터 보았을 때의 폭 확장 롤의 개략 단면도.
도 3은 폭 확장 롤을 처리욕 중에 배치한 예를 나타내는 개략도.
도 4는 실시예 1에 있어서의 폭 확장 롤의 배치 상태를 도시하는 개략도.
도 5는 실시예 2에 있어서의 폭 확장 롤의 배치 상태를 도시하는 개략도.
도 6은 비교예 1에 있어서의 폭 확장 롤의 배치 상태를 도시하는 개략도.
본 발명의 편광자에 적용되는 폴리비닐알코올계 필름의 재료에는, 폴리비닐알코올 또는 그의 유도체가 사용된다. 폴리비닐알코올의 유도체로서는, 폴리비닐포르말, 폴리비닐 아세탈 등 이외에, 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산 그 알킬에스테르, 아크릴아미드 등으로 변성한 것을 들 수 있다. 폴리비닐알코올의 중합도는, 1000 내지 10000 정도, 비누화도는 80 내지 100몰% 정도의 것이 일반적으로 사용된다.
상기 필름 중에는 가소제, 계면 활성제 등의 첨가제를 함유할 수도 있다. 가소제로서는, 폴리올 및 그 축합물 등을 들 수 있고, 예를 들어 글리세린, 디글리세린, 트리클리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 가소제 등의 사용량은, 특별히 제한되지 않지만 필름 중 20중량％ 이하로 하는 것이 적합하다. 통상 필름은 두께 30 내지 150㎛ 정도의 것이 사용된다.
필름의 원재료 폭은 특별히 제한은 없지만, 통상, 2000 내지 4000㎜의 것이 사용된다. 또한, 통상, 폴리비닐알코올계 필름은, 물에 침지시키면, 10% 내지 40%정도 팽윤되는 것이 사용되고 있다. 즉, 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지시키면, MD 방향(필름 반송 방향)과 TD 방향(폭 방향)으로, 각각, 10% 내지 40% 팽창된다.
본 발명의 편광자는, 상기 필름에, 적어도 팽윤 처리, 염색 처리 및 가교 처리를 실시함으로써 제조한다.
팽윤 처리는, 염색 처리 전에 실시된다. 팽윤 처리에 의해, 폴리비닐알코올계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있는 것 외에, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시킴으로써 염색의 얼룩 등의 불균일을 방지하는 효과도 있다.
팽윤 처리는, 통상, 상기 필름을 처리액에 침지함으로써 이루어진다. 처리액으로서는, 통상, 물, 증류수, 순수가 사용된다. 당해 처리액은, 주성분이 물이면, 요오드화 화합물, 계면 활성제 등의 첨가물, 알코올 등이 소량 들어 있어도 된다. 또한, 당해 처리액에 요오드화 화합물을 함유시키는 경우, 요오드화 화합물의 농도는 0.1 내지 10중량％ 정도이고, 바람직하게는 0.2 내지 5중량％이다.
팽윤 처리에 있어서의 처리 온도는, 통상 20 내지 45℃ 정도로 조정하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 내지 40℃이다. 또한, 팽윤 불균일이 있으면 그 부분이 염색 처리에 있어서 염색의 얼룩이 되기 때문에 팽윤 불균일은 발생시키지 않도록 한다. 침지 시간은 통상 10 내지 300초간 정도, 바람직하게는 20 내지 240초간이다.
팽윤 처리는, 연신 처리와 함께 행해도 된다. 그 경우, 필름을 원 길이에 대하여 1.2 내지 4배 연신하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.6 내지 3배이다.
염색 처리는, 상기 필름에, 요오드 또는 2색성 염료를 흡착·배향시킴으로써 행한다. 염색 처리는, 연신 처리와 함께 행해도 된다.
염색 처리는, 통상, 상기 필름을 염색 용액에 침지시킴으로써 이루어진다. 염색 용액으로서는 요오드 용액이 일반적이다. 요오드 용액으로서 사용되는 요오드 수용액은, 요오드 및 용해 보조제로서 예를 들어 요오드화 칼륨 등에 의해 요오드 이온을 함유시킨 수용액 등이 사용된다. 그 외, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티타늄 등의 요오드화물 등의 보조제를 사용할 수 있다. 요오드 농도는 0.01 내지 0.5중량％ 정도, 바람직하게는 0.02 내지 0.4중량％이며, 요오드화 칼륨 농도는 0.01 내지 10중량％ 정도, 바람직하게는 0.02 내지 8중량％이다. 요오드 염색시에, 요오드 용액의 온도는, 통상 20 내지 50℃ 정도, 바람직하게는 25 내지 40℃이다. 침지 시간은 통상 10 내지 300초간 정도, 바람직하게는 20 내지 240초간이다.
가교 처리에 있어서는, 통상, 가교제로서 붕소 화합물이 사용된다. 가교 처리는, 연신 처리와 함께 행해도 된다. 가교 처리는 복수회 행할 수 있다. 붕소 화합물로서는 붕산, 붕사 등을 들 수 있다. 붕소 화합물은, 수용액 또는 물-유기 용매 혼합 용액의 형태로 일반적으로 사용된다. 통상은, 붕산 수용액이 사용된다. 붕산 수용액의 붕산 농도는, 0.1 내지 13중량％ 정도, 바람직하게는 2 내지 13중량％이다. 붕산 수용액 등에는, 요오드화 칼륨 등의 요오드화 화합물을 함유시킬 수 있다. 붕산 수용액에 요오드화 화합물을 함유시키는 경우, 요오드화 화합물 농도는 0.1 내지 10중량％ 정도이고, 바람직하게는 0.2 내지 5중량％ 이다.
가교 처리는, 상기 필름을 붕산 수용액 등에 침지시킴으로써 행할 수 있다. 그 외, 상기 필름에, 붕소 화합물 등을 도포 또는 분무 등을 함으로써 행할 수 있다. 가교 처리에 있어서의 처리 온도는, 통상 25℃ 이상이고, 바람직하게는 30 내지 85℃, 보다 바람직하게는 30 내지 60℃이다. 처리 시간은, 통상 10 내지 800초간이며, 바람직하게는 30 내지 500초간이다.
연신 처리는, 통상, 1축 연신을 실시함으로써 행한다. 연신 방법은, 습윤식 연신 방법과 건식 연신 방법을 모두 채용할 수 있지만 습윤식 연신 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 습윤식 연신 방법으로서는, 예를 들어, 팽윤 처리에 있어서, 또는 염색 처리를 실시한 후, 용액 중에서 연신을 행하는 것이 일반적이다. 또한 가교 처리와 함께 연신을 행할 수 있다. 한편, 건식 연신의 경우에는, 연신 수단으로서는, 예를 들어 롤간 연신 방법, 가열 롤 연신 방법, 압축 연신 방법 등을 들 수 있다. 연신 처리는 다단으로 행할 수도 있다.
연신 배율은 목적에 따라서 적절하게 설정할 수 있지만, 총 연신 배율은 2 내지 7배 정도, 바람직하게는 4.5 내지 6.8배, 보다 바람직하게는 5 내지 6.5배이다.
그 후, 상기 필름에 세정 처리를 실시해도 된다. 세정 처리에 의해, 연신 필름의 표면에 발생하는 석출물을 제거할 수 있다.
세정 처리는, 예를 들어 물, 증류수, 순수 등의 물 세정에 의해 행할 수 있다. 물 세정 처리는, 통상, 물 세정욕에 필름을 침지시킴으로써 행한다. 또한 세정 처리는, 요오드화 칼륨 등의 요오드화물을 함유하는 수용액에 침지시킴으로써 행할 수 있다. 예를 들어, 당해 수용액으로서는, 요오드화 칼륨 농도 0.5 내지 10중량％ 정도, 나아가 1 내지 8중량％로 하는 것이 바람직하다. 세정 처리에 있어서의 세정욕의 온도는, 통상, 5 내지 50℃, 바람직하게는 10 내지 45℃, 또한 바람직하게는 15 내지 40℃도이다. 침지 시간은, 통상, 1 내지 300초간, 바람직하게는 10 내지 240초간이다. 또한, 상기 수용액에 의한 세정은, 물 세정과 조합하여 행할 수 있고, 물 세정 전 또는 후에 행할 수 있다.
본 발명의 편광자의 제조 방법에 있어서는, 적어도 하나의 상기 처리 시에, 처리욕 중의 가이드 롤로서 폭 확장 롤을 적어도 하나 사용하여 연신을 행한다. 그때, 필름이 폭 확장 롤로부터 이격되는 위치가, 하기 식(1)을 만족하도록 폭 확장 롤을 배치하는 것이 필요하다.
-40°≤θ≤40° (1)
(식 중, θ는, 폭 확장 롤의 축방향에 있어서의 호 높이가 최대가 되는 위치에 있어서, 폭 확장 롤에 접촉하고 있는 폴리비닐알코올계 필름의 출구측 접점과 폭 확장 롤의 중심점을 연결한 직선 A와, 폭 확장 롤의 호 높이가 최대가 되는 점과 폭 확장 롤의 중심점을 연결한 직선 B의 교차각이다. 단, 교차각은, 직선 B를 기준으로 하여 상기 필름의 진행 방향에 대하여 순방향의 경우를 +로 하고, 역방향의 경우를 -로 한다.)
교차각 θ는, -30°≤θ≤30°인 것이 바람직하다.
특히, 팽윤 처리에 있어서는, 필름이 폭 방향으로 팽윤하여 필름에 흠집 또는 주름이 들어가기 쉽고, 또한 절입이 발생하기 쉬우므로, 팽윤 처리 시에, 처리욕 중의 가이드 롤로서 폭 확장 롤을 적어도 하나 사용하고, 상기 조건으로 연신을 행하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은, 폭 확장 롤을 처리욕 중에 배치한 예를 도시하는 개략도이다. 필름(2)은, 대기 중의 가이드 롤(3 및 4), 처리욕 중에 배치된 가이드 롤(5) 및 폭 확장 롤(1)을 개재하여 반송되고, 처리액으로 처리된다. 필름(2)은 I점에서 처리액으로 들어가고, J점에서 가이드 롤(5)과 접하고, K점에서 가이드 롤(5)로부터 이격되고, L점에서 폭 확장 롤(1)과 접하고, M점에서 폭 확장 롤(1)로부터 이격되고, N점에서 처리액으로부터 나오고 있다. 폭 확장 롤(1)의 수는 특별히 제한되지 않고, 2개 이상 배치해도 좋다.
그때, 필름(2)이 폭 확장 롤(1)로부터 이격되는 위치, 즉 M점에 있어서, 상기 식(1)을 만족하도록 폭 확장 롤(1)을 배치하는(각도 조정하는) 것이 필요하다. 또한, 폭 확장 롤(1)의 중심은 회전하지 않고 고정되어 있고, 피복재만 회전하고 있다. 따라서, 폭 확장 롤(1)의 호 높이가 최대가 되는 점 H는, 항상 일정 방향이다.
또한, 팽윤 처리에 있어서의 필름의 폭 변화에 관해서, 처리액 중에 있어서 팽윤 초기, 팽윤 중기 및 팽윤 후기의 3가지 존이 존재한다. 팽윤 초기란, 처리욕 중의 필름의 전체 패스 길이를 1로 했을 경우에, 0 이상 0.2 미만의 패스 길이율일 때이며, 거의 팽윤이 일어나지 않는 단계이다. 팽윤 중기란, 처리욕 중의 필름의 전체 패스 길이를 1로 했을 경우에, 0.2 이상 0.6 미만의 패스 길이율일 때이며, 급격한 팽윤에 의해 급격한 폭 변화가 일어나는 단계이다. 팽윤 후기란, 처리욕 중의 필름의 전체 패스 길이를 1로 했을 경우에, 0.6 내지 1의 패스 길이율일 때이며, 폭 변화가 일정 상태가 되는 단계이다.
폭 확장 롤은, 팽윤 후기의 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 그것에 따라, 필름에 흠집, 주름, 또는 절입이 발생하는 것을 더 효과적으로 억제할 수 있고 또한 폭 확장 롤에 의한 폭 확장 효과가 가장 커진다. 한편, 팽윤 초기의 위치에 폭 확장 롤을 배치하면, 필름에 흠집, 주름, 또는 절입은 발생하지 않으나, 필름의 팽윤이 대부분 일어나지 않기 때문에, 폭 확장 롤에 의한 폭 확장 효과는 작다. 또한, 팽윤 중기의 위치에 폭 확장 롤을 배치하면, 필름에 흠집, 주름, 또는 절입이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. 팽윤 중기에서는, 필름의 팽윤 속도, 즉 필름의 확장 속도가 지나치게 크기 때문에 폭 확장 롤을 사용하였다고 하여도 필름에 흠집, 주름, 또는 절입이 발생하기 쉬워진다.
상기 처리를 행한 후, 상기 필름에 건조 처리를 실시해도 좋다.
얻어진 편광자는, 통상적인 방법에 따라, 그 적어도 편면에 투명 보호 필름을 설치한 편광판으로 할 수 있다. 투명 보호 필름은 중합체에 의한 도포층으로서 또는 필름의 라미네이트층 등으로서 설치할 수 있다. 투명 보호 필름을 형성하는, 투명 중합체 또는 필름 재료로서는, 적절한 투명 재료를 사용할 수 있지만, 투명성이나 기계적 강도, 열안정성이나 수분 차단성 등이 우수한 것이 바람직하게 사용된다. 상기 투명 보호 필름을 형성하는 재료로서는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 중합체, 2 아세트산 셀룰로오스나 3 아세트산 셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 중합체, 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체(AS 수지) 등의 스티렌계 중합체, 폴리카르보네이트계 중합체 등을 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 내지는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌·프로필렌 공중합체와 같은 폴리 올레핀계 중합체, 염화비닐계 중합체, 나일론이나 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 중합체, 이미드계 중합체, 술폰계 중합체, 폴리에테르술폰계 중합체, 폴리에테르에테르케톤계 중합체, 폴리페닐렌 술피드계 중합체, 비닐알코올계 중합체, 염화 비닐리덴계 중합체, 비닐 부티랄계 중합체, 아릴레이트계 중합체, 폴리옥시메틸렌계 중합체, 에폭시계 중합체, 혹은 상기 중합체의 블렌드물 등도 상기 투명 보호 필름을 형성하는 중합체의 예로서 들 수 있다. 투명 보호 필름은, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형, 자외선 경화형의 수지의 경화층으로서 형성할 수도 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2001-343529호 공보(WO01/37007)에 기재된 중합체 필름, 예를 들어, (A) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, (B) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 페닐 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 들 수 있다. 구체예로서는 이소부틸렌과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교대 공중합체와 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 함유하는 수지 조성물의 필름을 들 수 있다. 필름은 수지 조성물의 혼합 압출품 등으로 이루어지는 필름을 사용할 수 있다. 이러한 필름은 위상차가 작고, 광탄성 계수가 작기 때문에 편광판의 왜곡에 의한 불균일 등의 문제를 해소할 수 있고, 또한 투습도가 작기 때문에 가습 내구성이 우수하다.
투명 보호 필름의 두께는, 적절하게 결정할 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등의 점에서 1 내지 500㎛ 정도이다. 특히 1 내지 300㎛가 바람직하고, 5 내지 200㎛가 보다 바람직하다.
또한, 투명 보호 필름은, 가능한 한 착색이 없는 것이 바람직하다. 따라서, Rth=(nx-nz)·d(단, nx는 필름 평면 내의 지상축 방향의 굴절률, nz는 필름 두께 방향의 굴절률, d는 필름 두께이다)로서 표현되는 필름 두께 방향의 위상차값이 -90nm 내지 +75nm인 투명 보호 필름이 바람직하게 사용된다. 이러한 두께 방향의 위상차값(Rth)이 -90nm 내지 +75nm의 것을 사용함으로써, 보호 필름에 기인하는 편광판의 착색(광학적인 착색)을 거의 해소할 수 있다. 두께 방향 위상차값(Rth)은, 더욱 바람직하게는 -80nm 내지 +60nm, 특히 -70nm 내지 +45nm이 바람직하다.
보호 필름으로서는, 편광 특성이나 내구성 등의 점에서, 트리아세틸셀룰로오스 필름, 노르보르넨계 필름, 시클로올레핀계 필름 및 아크릴 수지 필름이 바람직하다. 특히 트리아세틸셀룰로오스 필름이 적합하다. 또한, 편광자의 양측에 보호 필름을 설치하는 경우, 그 표리에서 동일한 중합체 재료로 이루어지는 보호 필름을 사용해도 좋고, 다른 중합체 재료 등으로 이루어지는 보호 필름을 사용해도 좋다.
상기 투명 보호 필름의 편광자를 접착시키지 않는 면에는, 하드 코트층이나 반사 방지 처리, 스티킹 방지나, 확산 내지 안티글레어를 목적으로 한 처리를 실시한 것이어도 좋다.
또한, 반사 방지층, 스티킹 방지층, 확산층이나 안티글레어층 등은, 투명 보호 필름 그 자체에 설치할 수 있는 것 외에, 별도 광학층으로서 투명 보호 필름과는 별체의 것으로서 설치할 수도 있다.
상기 편광자와 투명 보호 필름의 접착 처리에는 접착제가 사용된다. 접착제로서는, 이소시아네이트계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계, 수계 폴리에스테르 등을 예시할 수 있다. 상기 접착제는, 통상, 수용액으로 이루어지는 접착제가 사용된다.
본 발명의 편광판은, 상기 투명 보호 필름과 편광자를, 상기 접착제를 사용하여 접합함으로써 제조한다. 접착제의 도포는, 투명 보호 필름, 편광자 중 어디에 행해도 좋고, 양자에 행해도 좋다. 접합 후에는, 건조 공정을 실시하여, 도포 건조 층으로 이루어지는 접착층을 형성한다. 편광자와 투명 보호 필름의 접합은 라미네이터 등에 의해 행할 수 있다. 접착층의 두께는, 특별히 제한되지 않지만, 통상 0.1 내지 5㎛ 정도이다.
본 발명의 편광판은, 실용 시에 다른 광학층과 적층한 광학 필름으로서 사용할 수 있다. 그 광학층에 대해서는 특별히 한정은 없지만, 예를 들어 반사판이나 반투과판, 위상차판(1/2이나 1/4 등의 파장판 포함), 시각 보상 필름 등의 액정 표시 장치 등의 형성에 사용되는 수가 있는 광학층을 1층 또는 2층 이상 사용할 수 있다. 특히, 본 발명의 편광판에 또한 반사판 또는 반투과 반사판이 적층되어 이루어지는 반사형 편광판 또는 반투과형 편광판, 편광판에 추가로 위상차판이 적층되어 이루어지는 타원 편광판 또는 원편광판, 편광판에 추가로 시각 보상 필름이 적층되어 이루어지는 광시야각 편광판, 혹은 편광판에 또한 휘도 향상 필름이 적층되어 이루어지는 편광판이 바람직하다.
본 발명의 편광판 또는 광학 필름은 액정 표시 장치 등의 각종 장치의 형성 등에 바람직하게 사용할 수 있다. 액정 표시 장치의 형성은, 종래에 준해서 행할 수 있다. 즉 액정 표시 장치는 일반적으로, 액정 셀과 편광판 또는 광학 필름 및 필요에 따른 조명 시스템 등의 구성 부품을 적절하게 조립해서 구동 회로를 내장하는 것 등에 의해 형성되지만, 본 발명에 있어서는 본 발명에 의한 편광판 또는 광학 필름을 사용하는 점을 제외하고 특별히 한정은 없고, 종래에 준할 수 있다. 액정 셀에 대해서도, 예를 들어 TN형이나 STN형, π형 등의 임의의 타입의 것을 사용할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 구성과 효과를 구체적으로 나타내는 실시예 등에 대해서 설명한다. 또한, 각 예 중, 부 및 %는 특별히 기재가 없는 한 중량 기준이다.
실시예 1
도 3에 도시한 바와 같이, 팽윤욕 내에 가이드 롤과 폭 확장 롤을 배치하고, 팽윤 용매로서 순수를 욕 내에 넣고, 30℃로 유지하였다. 또한, 폭 확장 롤은, 패스 길이율 0.8의 위치에 배치하였다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 랩각이 50°, 교차각 θ가 -30°가 되도록 폭 확장 롤을 배치하였다.
그리고, 두께 75㎛의 PVA 필름(구라레사제, 상품명=VF-PS#7500) 원재료를, 가이드 롤에 의해 팽윤욕에 반송하고, 팽윤욕 내에서 상기 필름을 팽윤시키고, 다시 원재료의 길이에 대하여 1.8배가 되도록 연신을 행하였다.
그 후, 상기 필름을, 요오드 0.04%와 요오드화 칼륨 0.4%의 혼합 용액(염색 욕)에 침지하고, 상기 염색욕 중에서, 원재료의 길이에 대하여 3배가 되도록 연신하면서, 상기 필름을 염색하였다. 이 필름을 다시 3.5% 붕산 수용액(연신욕)에 침지하고, 원재료의 6배가 되도록 연신을 행함으로써 편광자를 제작하였다. 그리고, 두께 80㎛의 TAC 필름(후지 샤신 필름사제, 상품명:TD-80U)을 비누화 처리한 후, 상기 편광자의 양면에 1% PVA 수용액을 사용하여 접합, 건조함으로써 편광판을 제작하였다.
또한, PVA 필름의 주행성 및 표면 상태를 관찰했더니, 흠집, 주름 및 절입 등의 발생은 없고, 건조 후의 편광자의 표면 상태도 양호하였다.
실시예 2
도 5에 도시한 바와 같이, 랩각이 50°, 교차각 θ가 30°가 되도록 폭 확장롤을 배치한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자 및 편광판을 제작하였다.
또한, PVA 필름의 주행성 및 표면 상태를 관찰했더니, 흠집, 주름 및 절입 등의 발생은 없고, 건조 후의 편광자의 표면 상태도 양호하였다.
비교예 1
도 6에 도시한 바와 같이, 랩각이 50°, 교차각 θ가 90°가 되도록 폭 확장 롤을 배치한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자 및 편광판을 제작하였다.
또한, PVA 필름의 주행성 및 표면 상태를 관찰했더니, 주름 및 절입이 발생하고, 건조 후의 편광자에도 주름, 줄무늬 및 색 빠짐이 발생하였다.
1: 폭 확장 롤 2: 폴리비닐알코올계 필름
3, 4, 5: 가이드 롤 C: 중심점
h: 호 높이 H: 호 높이가 최대가 되는 점

Claims (1)

  1. 폴리비닐알코올계 필름에, 적어도 팽윤 처리, 염색 처리 및 가교 처리를 실시하는 편광자의 제조 방법이며,
    상기 처리 중 적어도 팽윤 처리 시에, 처리욕 중의 가이드 롤로서 폭 확장 롤을 적어도 하나 사용하여 연신을 행하고, 그때, 폴리비닐알코올계 필름이 폭 확장 롤로부터 이격되는 위치가, 하기 식(1)을 만족하도록 폭 확장 롤을 배치함과 동시에, 상기 폭 확장 롤에서의 폴리비닐알코올계 필름의 랩 각을 45°내지 90°로 하고, 또한
    팽윤 처리 시에 있어서의 폭 확장 롤은, 팽윤 처리욕 중의 필름의 전체 패스 길이를 1로 한 경우, 0.6 내지 1의 패스 길이율의 위치에 배치하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
    0°≤θ≤40° (1)
    (식 중, θ는, 폭 확장 롤의 축방향에 있어서의 호 높이가 최대가 되는 위치에 있어서, 폭 확장 롤에 접촉하고 있는 폴리비닐알코올계 필름의 출구측 접점과 폭 확장 롤의 중심점을 연결한 직선 A와, 폭 확장 롤의 호 높이가 최대가 되는 점과 폭 확장 롤의 중심점을 연결한 직선 B의 교차각이다. 단, 교차각은, 직선 B를 기준으로 하여 상기 필름의 진행 방향에 대하여 순방향의 경우를 +로 하고, 역방향의 경우를 -로 한다.)
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