KR20240023657A

KR20240023657A - 편광판, 및 그것으로 이루어지는 열성형체, 그리고 열성형체의 제조 방법

Info

Publication number: KR20240023657A
Application number: KR1020247002860A
Authority: KR
Inventors: 마오 야마구치
Original assignee: 주식회사 쿠라레
Priority date: 2021-06-29
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2024-02-22
Also published as: US20240361506A1; WO2023277025A1; JPWO2023277025A1; TW202311018A; CN117881989A

Abstract

편광 필름을 포함하는 편광판으로서, 편광 필름의 두께가 20 ㎛ 이하이며, 편광 필름의 무배향 비결정량이 55 ∼ 70 ％ 인 편광판으로 한다. 이 때, 편광 필름의 배향 결정량이 10 ∼ 15 ％ 인 것이 바람직하다. 이 편광판을 열성형함으로써, 충분한 편광 성능을 갖고, 열성형시의 변형량이 커도 균열이 발생하지 않는 열성형체를 얻을 수 있다.

Description

편광판, 및 그것으로 이루어지는 열성형체, 그리고 열성형체의 제조 방법

본 발명은 편광판, 및 그것을 열성형하여 이루어지는 열성형체, 그리고 열성형체의 제조 방법에 관한 것이다.

편광 필름은, 폴리비닐알코올 (이하,「폴리비닐알코올」을「PVA」라고 약기하는 경우가 있다) 필름을 1 축 연신하여 이루어지는 매트릭스 (1 축 연신하여 배향시킨 연신 필름) 에 요오드계 색소 (I₃ ^- 이나 I₅ ^- 등) 나 이색성 유기 염료 등의 이색성 색소가 흡착되어 있는 것이 주류로 되어 있다. 이와 같은 편광 필름은, 이색성 색소를 미리 함유시킨 PVA 필름을 1 축 연신하거나, PVA 필름의 1 축 연신과 동시에 이색성 색소를 흡착시키거나, PVA 필름을 1 축 연신한 후에 이색성 색소를 흡착시키거나 하여 제조된다. 얻어진 편광 필름의 양면, 혹은 편면에, 3 아세트산셀룰로오스 (TAC) 필름이나 아크릴 필름, 폴리에스테르 필름 등의 보호 필름을 첩합하여 얻어지는 편광판은, 광의 투과 및 차폐 기능을 갖고 있어, 광의 편광 상태를 변화시키는 액정과 함께 액정 디스플레이 (LCD) 의 기본적인 구성 요소이다.

또, 편광판의 광의 투과 및 차폐 기능을 이용하여, 선글래스, 고글, 안경 등의 광학 용도에 이용되고 있다. 이들 용도에서는, 편광판은 곡면 등의 렌즈 표면을 따른 형상으로 가공을 실시할 필요가 있다. 이들 편광판의 성형 방법으로는, 열성형이 일반적으로 사용된다.

나아가 최근에는, 차재 용도의 하나로서, 편광판을 자동차의 인스트루먼트 패널에 도입하는 검토가 이루어지고 있다. 종래의 인스트루먼트 패널에서는, 외광의 인스트루먼트 패널 상에서의 반사가 프론트 유리에 투영되는 경우가 있고, 그 결과, 운전자의 시인성을 저하시키는 것이 지적되고 있다. 이것을 해결하는 방법으로서, 차량의 인스트루먼트 패널 상에 편광판을 배치하고, 특정한 편광 방향의 광을 투과 및 차폐한다는 편광판의 기능을 이용하여, 당해 인스트루먼트 패널 상에서의 외광의 반사를 억제하여, 프론트 유리에 대한 투영을 방지하는 것이 제안되어 있다 (특허문헌 1). 이 용도에서는, 인스트루먼트 패널에 밀착한 형태로 할 필요가 있는 점에서, 편광판을 인스트루먼트 패널의 형상에 맞추어 열성형할 수 있는 것이 요구된다.

그러나, 상기 용도에 사용하는 편광판은, 높은 편광 성능을 필요로 하는 점에서, PVA 필름의 연신 가공시에 충분히 연신되어 있기 때문에, 얻어진 편광판은 연신 방향으로의 연신 여유값이 작아, 열성형할 때에 연신 방향으로의 변형을 가하면, 연신 방향에 대해 수직 방향으로 균열될 우려가 있었다.

광학 용도에 있어서, 연신 방향에 대해 수직 방향으로 균열되는 것을 방지하기 위해, 흡수축 방향으로 하중 변화 속도 98.0 mN/min 로 인장했을 때의 변형량이 10 ％ 이상이며, 또한, 85 ℃ 에서 120 분 가열했을 경우의 그 흡수축 방향에 있어서의 수축률이 5 ％ 이하인, 할로겐화물과 변성 PVA 를 포함하는 PVA 계 수지 필름을 사용한, 스트레치성이 우수한 편광막이 알려져 있지만, 열성형체에 대해서는 기재되어 있지 않다 (특허문헌 2).

또, 차재 용도에 있어서, 연신 방향에 대해 수직 방향으로 균열되는 것을 방지하기 위해, 소재 필름을 가습 팽윤시키고 나서, 일방향으로 연신시켜 편광 특성을 부여하면서, 대상 부재의 표면 형상으로 부형하면서 상기 대상 부재의 표면에 첩부하고, 그 후 소재 필름을 건조시키고, 나아가 그 후 보호 코트층을 형성하는 수법이 제안되어 있다 (특허문헌 3). 그러나, 수분을 포함한 편광막을 곡면에 첩부하는 것은 용이하지 않고, 그 위에 보호 코트를 균일하게 코팅하는 것도 용이하지 않다. 더욱이, 보호 코트층에서는, 차재 용도에서 필요로 되는 높은 내구성이나 강도를 충분히 확보하는 것이 곤란하다.

일본 공개특허공보 2004-130916호 국제 공개 제2020/255779호 일본 공개특허공보 2019-51874호

최근, 편광판에 변형량이 큰 열성형을 실시하는, 디자인성이 높은 선글래스 등의 광학 용도가 증가하고 있다. 또, 차재 용도에서는, 디자인성 향상을 위해, 보다 변형량이 큰 곡면상의 인스트루먼트 패널이 증가하고 있다. 그러나, 종래의 편광판에서는, 열성형 도중에 균열이 발생하기 쉬운 문제가 있다. 또, 편광판의 열성형을 실시할 때, 편광판의 연신 방향에 대해 수직 방향으로 변형되는 부분도 있기 때문에, 그 부분의 열성형체의 편광 성능이 저하되어, 선글래스 등의 광학 용도에 있어서의 광의 차폐 기능이나 차재 용도에 있어서의 투영 방지의 효과가 충분히 발휘되지 않을 우려가 있다. 따라서, 편광 성능과 열성형성을 양립하는 편광판이 요구되고 있다.

즉, 본 발명의 과제는, 충분한 편광 성능을 갖고, 열성형시의 변형량이 커도 균열이 발생하지 않는 편광판, 및 편광판을 열성형하여 이루어지는 열성형체 그리고 열성형체의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭하여 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명은, 이하의 [1] ∼ [8] 이다.

[1] 편광 필름을 포함하는 편광판으로서, 편광 필름의 두께가 20 ㎛ 이하이며, 편광 필름의 무배향 비결정량이 55 ∼ 70 ％ 인, 편광판.

[2] 상기 편광 필름의 배향 결정량이 10 ∼ 15 ％ 인, [1] 에 기재된 편광판.

[3] [1] 또는 [2] 에 기재된 편광판을 열성형하여 이루어지는, 열성형체.

[4] 열성형체의 최대 신장률이 35 ％ 이하인, [3] 에 기재된 열성형체.

[5] 곡률 반경 5.8 ㎝ 의 구면상의 오목부를 갖는 깊이 2.8 ㎝ 의 금형을 사용하여 열성형했을 때의 균열률이 0 ∼ 40 ％ 인, [3] 또는 [4] 에 기재된 열성형체.

[6] 편광도가 80 ∼ 99.7 ％ 인, [3] ∼ [5] 중 어느 한 항에 기재된 열성형체.

[7] 단체 투과율이 20 ∼ 40 ％ 인, [3] ∼ [6] 중 어느 한 항에 기재된 열성형체.

[8] [1] 또는 [2] 의 편광판을 열성형하는, 열성형체의 제조 방법.

본 발명의 편광판을 사용함으로써, 충분한 편광 성능을 갖고, 열성형시의 변형량이 커도 균열이 발생하지 않는 열성형체가 얻어진다. 또, 본 발명의 열성형체의 제조 방법을 채용함으로써, 상기 우수한 열성형체가 제공된다.

도 1 은, X 선 프로파일에 베이스 라인을 그은 도면이다.
도 2 는, 도 1 에서 그은 베이스 라인을 기초로 보정을 실시했을 때의 도면이다.
도 3 은, 가우스 함수로 비결정부를 피팅했을 때의 도면이다.
도 4 는, 가우스 함수로 결정부를 피팅했을 때의 도면이다.
도 5 는, I (2θ) 프로파일에 베이스 라인 직선을 그은 도면이다.
도 6 은, 베이스 라인 보정한 I (2θ) 프로파일을「PVA 비결정」(가우스 함수 A),「PVA 결정」(가우스 함수 B),「PVA-붕산 응집 구조」(가우스 함수 C) 로 분리한 도면이다.
도 7 은, 파형 분리 해석으로 얻은「PVA 비결정」,「PVA 결정」,「PVA-붕산 응집 구조」의 적분 강도값 (A) 을, 방위각에 대해 플롯한 도면이다.
도 8 은, 적분 강도값 (A) 을, 배향 성분의 분포 함수 (f1 (φ)) 와 무배향 성분의 분포 함수 (f2 (φ)) 로 분리한 도면이다.
도 9 는, 최대 호 길이 A 와 성형 금형의 직경을 설명한 도면이다.

이하, 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 수치 범위 (각 성분의 함유량, 각 성분으로부터 산출되는 값 및 각 물성 등) 의 상한값 및 하한값은 적절히 조합 가능하다. 본 명세서에 있어서,「XX ∼ YY」라는 수치 범위의 기재가 있는 경우,「XX 이상 YY 이하」를 의미한다. 또, PVA 필름이란, PVA 를 포함하는 제막 원액을 사용하여 제막한 무연신의 필름이고, 편광 필름이란, 이색성 색소를 함유하는 1 축 연신 PVA 필름을 의미한다.

[PVA 필름]

본 발명에 있어서, PVA 로는, 아세트산비닐, 포름산비닐, 프로피온산비닐, 부티르산비닐, 피발산비닐, 버사틱산비닐, 라우르산비닐, 스테아르산비닐, 벤조산비닐, 아세트산이소프로페닐 등의 비닐에스테르의 1 종 또는 2 종 이상을 중합하여 얻어지는 폴리비닐에스테르를 비누화함으로써 얻어지는 것을 사용할 수 있다. 상기 비닐에스테르 중에서도, PVA 의 제조의 용이성, 입수의 용이성, 비용 등의 점에서, 분자 중에 비닐옥시카르보닐기를 갖는 화합물이 바람직하고, 아세트산비닐이 보다 바람직하다.

상기 폴리비닐에스테르는, 단량체로서 1 종 또는 2 종 이상의 비닐에스테르만을 사용하여 얻어진 것이 바람직하고, 단량체로서 1 종의 비닐에스테르만을 사용하여 얻어진 것이 보다 바람직하지만, 본 발명의 효과를 크게 저해하지 않는 범위 내이면, 1 종 또는 2 종 이상의 비닐에스테르와, 이것과 공중합 가능한 다른 단량체의 공중합체여도 된다.

상기 비닐에스테르와 공중합 가능한 다른 단량체로는, 예를 들어, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 이소부텐 등의 탄소수 2 ∼ 30 의 α-올레핀 ; (메트)아크릴산 또는 그 염 ; (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산에틸, (메트)아크릴산n-프로필, (메트)아크릴산i-프로필, (메트)아크릴산n-부틸, (메트)아크릴산i-부틸, (메트)아크릴산t-부틸, (메트)아크릴산2-에틸헥실, (메트)아크릴산도데실, (메트)아크릴산옥타데실 등의 (메트)아크릴산에스테르 ; (메트)아크릴아미드 ; N-메틸(메트)아크릴아미드, N-에틸(메트)아크릴아미드, N,N-디메틸(메트)아크릴아미드, 디아세톤(메트)아크릴아미드, (메트)아크릴아미드프로판술폰산 또는 그 염, (메트)아크릴아미드프로필디메틸아민 또는 그 염, N-메틸올(메트)아크릴아미드 또는 그 유도체 등의 (메트)아크릴아미드 유도체 ; N-비닐포름아미드, N-비닐아세트아미드, N-비닐피롤리돈 등의 N-비닐아미드 ; 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, n-프로필비닐에테르, i-프로필비닐에테르, n-부틸비닐에테르, i-부틸비닐에테르, t-부틸비닐에테르, 도데실비닐에테르, 스테아릴비닐에테르 등의 비닐에테르 ; (메트)아크릴로니트릴 등의 시안화비닐 ; 염화비닐, 염화비닐리덴, 불화비닐, 불화비닐리덴 등의 할로겐화비닐 ; 아세트산알릴, 염화알릴 등의 알릴 화합물 ; 말레산 또는 그 염, 에스테르 혹은 산 무수물 ; 이타콘산 또는 그 염, 에스테르 혹은 산 무수물 ; 비닐트리메톡시실란 등의 비닐실릴 화합물 ; 불포화 술폰산 또는 그 염 등을 들 수 있다. 상기 폴리비닐에스테르는, 상기한 다른 단량체의 1 종 또는 2 종 이상에서 유래하는 구조 단위를 가질 수 있다.

상기 폴리비닐에스테르에서 차지하는 상기 다른 단량체에서 유래하는 구조 단위의 비율은, 폴리비닐에스테르를 구성하는 전체 구조 단위의 몰수에 기초하여, 15 몰％ 이하인 것이 바람직하고, 10 몰％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 5 몰％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

PVA 로는 그래프트 공중합이 되어 있지 않은 것을 바람직하게 사용할 수 있지만, 본 발명의 효과를 크게 저해하지 않는 범위 내이면, PVA 는 1 종 또는 2 종 이상의 그래프트 공중합 가능한 단량체에 의해 변성된 것이어도 된다. 당해 그래프트 공중합은, 폴리비닐에스테르 및 그것을 비누화함으로써 얻어지는 PVA 중의 적어도 일방에 대해 실시할 수 있다. 상기 그래프트 공중합 가능한 단량체로는, 예를 들어, 불포화 카르복실산 또는 그 유도체 ; 불포화 술폰산 또는 그 유도체 ; 탄소수 2 ∼ 30 의 α-올레핀 등을 들 수 있다. 폴리비닐에스테르 또는 PVA 에 있어서의 그래프트 공중합 가능한 단량체에서 유래하는 구조 단위의 비율은, 폴리비닐에스테르 또는 PVA 를 구성하는 전체 구조 단위의 몰수에 기초하여, 5 몰％ 이하인 것이 바람직하다.

상기 PVA 는 그 수산기의 일부가 가교되어 있어도 되고, 가교되어 있지 않아도 된다. 또 상기 PVA 는 그 수산기의 일부가 아세트알데하이드, 부틸알데하이드 등의 알데하이드 화합물 등과 반응하여 아세탈 구조를 형성하고 있어도 되고, 이들 화합물과 반응하지 않고 아세탈 구조를 형성하고 있지 않아도 된다.

상기 PVA 의 중합도는 특별히 제한되지 않지만, 1,000 이상인 것이 바람직하다. PVA 의 중합도가 1,000 이상임으로써, 얻어지는 편광 필름의 편광 성능을 보다 더 향상시킬 수 있다. PVA 의 중합도는 너무 지나치게 높으면 PVA 의 제조 비용의 상승이나 제막시에 있어서의 공정 통과성의 불량으로 이어지는 경향이 있다. 따라서, PVA 의 중합도는 1,000 ∼ 10,000 의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 1,500 ∼ 8,000 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하고, 1,800 ∼ 4,000 의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.

상기 PVA 의 비누화도는, 얻어지는 편광 필름의 내구성이 양호해지는 점에서, 95 몰％ 이상인 것이 바람직하고, 98 몰％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 99 몰％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 99.3 몰％ 이상인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 편광판에 사용하는 PVA 필름에 대해 설명한다.

PVA 필름은 가소제를 포함하고 있어도 된다. PVA 필름이 가소제를 포함함으로써, PVA 필름의 취급성이나 연신성의 향상 등을 도모할 수 있다. 가소제로는 다가 알코올이 바람직하게 사용되고, 구체예로는, 에틸렌글리콜, 글리세린, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디글리세린, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판 등을 들 수 있고, PVA 필름은 이들 가소제의 1 종 또는 2 종 이상을 포함할 수 있다. 이들 중에서도 PVA 필름의 연신성이 보다 양호해지는 점에서 글리세린이 바람직하다.

PVA 필름에 있어서의 가소제의 함유량은, PVA 100 질량부에 대해 15 질량부 이하인 것이 바람직하고, 10 질량부 이하인 것이 보다 바람직하고, 5 질량부 이하인 것이 더욱 바람직하다. PVA 필름에 있어서의 가소제의 함유량이 PVA 100 질량부에 대해 15 질량부 이하임으로써, PVA 필름의 표면에 가소제가 블리드 아웃하여 PVA 필름의 취급성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

PVA 필름 중에 포함되는 PVA 의 결정화도는, 가소제의 종류, 함유율 및/또는 후술하는 PVA 필름의 제막시의 건조 온도를 조정함으로써 제어할 수 있다.

본 발명의 편광판을 제조할 때에 사용하는 PVA 필름으로는, 특별히 제한되지 않지만, 충분한 편광 성능을 갖는 편광판을 제조하기 위해서, PVA 필름의 결정화도는 25 ％ 이상인 것이 바람직하다. 또, 열성형시에 균열이 적은 편광판을 얻기 쉬운 점에서, PVA 필름의 결정화도는 31 ％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 결정화도는, 후술하는 측정법을 사용함으로써 구할 수 있다.

PVA 필름의 질량에 있어서의, PVA 의 함유율은, 50 ∼ 100 질량％ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 80 ∼ 100 질량％ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 85 ∼ 100 질량％ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.

PVA 를 포함하는 제막 원액을 사용하여 PVA 필름을 제조하는 경우, 필름의 두께 불균일의 발생이 억제됨과 함께, 제막 후에 금속 롤이나 벨트로부터의 PVA 필름의 박리가 용이해져 제막성이 향상되는 점에서, 제막 원액 중에 계면 활성제를 포함하는 것이 바람직하다. 제막 원액에 포함되는 계면 활성제, 나아가서는 PVA 필름 중에 함유되는 계면 활성제의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 금속 롤이나 벨트로부터의 박리성의 관점에서, 아니온성 계면 활성제 또는 논이온성 계면 활성제가 바람직하고, 논이온성 계면 활성제가 특히 바람직하다.

아니온성 계면 활성제로는, 예를 들어, 라우르산칼륨 등의 카르복실산형 ; 옥틸술페이트 등의 황산에스테르형 ; 도데실벤젠술포네이트 등의 술폰산형 등이 바람직하다.

논이온성 계면 활성제로는, 예를 들어, 폴리옥시에틸렌올레일에테르 등의 알킬에테르형 ; 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르 등의 알킬페닐에테르형 ; 폴리옥시에틸렌라우레이트 등의 알킬에스테르형 ; 폴리옥시에틸렌라우릴아미노에테르 등의 알킬아민형 ; 폴리옥시에틸렌라우르산아미드 등의 알킬아미드형 ; 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌에테르 등의 폴리프로필렌글리콜에테르형 ; 라우르산디에탄올아미드, 올레산디에탄올아미드 등의 알칸올아미드형 ; 폴리옥시알킬렌알릴페닐에테르 등의 알릴페닐에테르형 등이 바람직하다.

이들 계면 활성제는 1 종을 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

제막 원액이 계면 활성제를 포함하는 경우, 제막 원액 중에 있어서의 계면 활성제의 함유량, 나아가서는 PVA 필름 중에 있어서의 계면 활성제의 함유량은, 제막 원액 또는 PVA 필름에 포함되는 PVA 100 질량부에 대해 0.01 ∼ 0.5 질량부의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.02 ∼ 0.3 질량부의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 계면 활성제의 함유량이 PVA 100 질량부에 대해 0.01 질량부 이상임으로써 결점의 발생을 억제하고, 금속 롤로부터의 박리성을 향상시킬 수 있다. 한편, 계면 활성제의 함유량이 PVA 100 질량부에 대해 0.5 질량부 이하임으로써, 계면 활성제의 블리드 아웃에 의한 필름의 블로킹을 억제할 수 있어, 안정적으로 취급할 수 있다.

PVA 필름은 PVA 만으로 이루어져 있어도 되고, 나아가 가소제, 계면 활성제를 포함하고 있어도 되지만, 필요에 따라, 산화 방지제, 동결 방지제, pH 조정제, 은폐제, 착색 방지제, 유제 등의 다른 성분을 함유하고 있어도 된다.

제막 원액의 조제에 사용되는 액체 매체로는, 예를 들어, 물, 디메틸술폭시드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 에틸렌글리콜, 글리세린, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 등을 들 수 있고, 이들 중의 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 환경에 미치는 부하가 작은 것이나 회수성의 점에서 물이 바람직하다.

제막 원액의 휘발 분율 (제막시에 휘발이나 증발에 의해 제거되는 액체 매체 등의 휘발성 성분의 제막 원액 중에 있어서의 함유 비율) 은, 제막 방법, 제막 조건 등에 따라서도 상이하지만, 50 ∼ 95 질량％ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 55 ∼ 90 질량％ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 60 ∼ 85 질량％ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 제막 원액의 휘발 분율이 50 질량％ 이상임으로써, 제막 원액의 점도가 지나치게 높아지지 않고, 제막 원액 조제시의 여과나 탈포가 원활하게 행해져, 이물질이나 결점이 적은 PVA 필름의 제조가 용이해진다. 한편, 제막 원액의 휘발 분율이 95 질량％ 이하임으로써, 제막 원액의 농도가 지나치게 낮아지지 않고, 공업적 PVA 필름의 제조가 용이해진다.

상기한 제막 원액을 사용하여 PVA 필름을 제막할 때의 제막 방법으로는, 예를 들어, 캐스트 제막법, 압출 제막법, 습식 제막법, 겔 제막법 등을 들 수 있고, 캐스트 제막법, 압출 제막법이 바람직하다. 이들 제막 방법은 1 종만을 채용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 채용해도 된다. 이들 제막 방법 중에서도, 두께 및 폭이 균일하고 물성이 양호한 PVA 필름이 얻어지는 점에서 캐스트 제막법, 압출 제막법이 보다 바람직하다. PVA 필름에는 필요에 따라 건조 롤이나 열처리 롤을 사용하여 건조나 열처리를 실시할 수 있다.

PVA 필름의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 제막 후의 필름의 두께 및 폭이 보다 균일해지는 제조 방법을 바람직하게 채용할 수 있고, 예를 들어, PVA 필름을 구성하는 상기한 PVA, 그리고 필요에 따라 상기 가소제, 계면 활성제 및 다른 성분 중 1 종 또는 2 종 이상을 포함하는 제막 원액을 사용하여 제조할 수 있다. 당해 제막 원액이 가소제, 계면 활성제 및 다른 성분 중의 적어도 1 종을 함유하는 경우에는, 그들 성분이 균일하게 혼합되어 있는 것이 바람직하다.

건조시의 온도는 특별히 한정되지 않지만, PVA 필름 중에 포함되는 PVA 의 결정화도를 상기 범위로 제어하기 위해서는, 40 ∼ 120 ℃ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 60 ∼ 105 ℃ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 80 ∼ 95 ℃ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.

PVA 필름은, 편광 필름의 제조 공정에 있어서의 생산성을 개선하는 등의 이유로, 열처리를 실시한 필름인 것이 바람직하다. 열처리 온도는, 90 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 100 ℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 110 ℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 얻어지는 PVA 필름의 연신성을 향상시키는 관점에서, 열처리 롤의 표면 온도는 150 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 140 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 130 ℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

PVA 필름의 두께에 특별히 제한은 없지만, 60 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 45 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 30 ㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. PVA 필름의 두께가 60 ㎛ 이하임으로써, 취급성, 연신 가공성 등을 높일 수 있다. 한편, 편광 필름을 보다 원활하게 제조할 수 있는 점에서, PVA 필름의 두께는 1 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 3 ㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다.

PVA 필름의 형상에 특별히 제한은 없지만, 편광 필름을 생산성 좋게 연속적으로 제조할 수 있는 점에서, 장척의 필름인 것이 바람직하다. 장척인 필름의 길이는 특별히 제한되지 않고, 제조되는 편광 필름의 용도 등에 따라 적절히 설정할 수 있고, 예를 들어, 5 ∼ 20,000 m 의 범위 내로 할 수 있다. 장척인 필름의 폭에 특별히 제한은 없고, 예를 들어 50 ㎝ 이상으로 할 수 있지만, 최근 광폭의 편광 필름이 요구되고 있는 점에서 1 m 이상인 것이 바람직하고, 2 m 이상인 것이 보다 바람직하고, 4 m 이상인 것이 더욱 바람직하다. 장척인 필름의 폭의 상한에 특별한 제한은 없지만, 폭이 너무 지나치게 넓으면, 실용화되어 있는 장치로 편광 필름을 제조하는 경우에, 균일하게 연신하는 것이 곤란해지는 경향이 있기 때문에, PVA 필름의 폭은 7 m 이하인 것이 바람직하다.

[편광 필름]

계속해서, PVA 필름을 사용한 편광 필름에 대해 설명한다.

편광판을 열성형할 때에 발생하는 균열은, 편광 필름의 고체 구조의 영향을 강하게 받는다.

편광 필름의 고체 구조는 광각 X 선 회절 (WAXD) 측정에 의해 해석할 수 있고,「PVA 결정」,「PVA 비결정」,「PVA-붕산 응집 구조」의 3 성분으로 분할하여 정량할 수 있다. 여기서,「PVA 결정」은 결정 상태에 있는 PVA 사슬을 말하고,「PVA 비결정」이란 결정 상태에 없는 무질서 상태의 PVA 사슬을 말한다. 또,「PVA-붕산 응집 구조」는, PVA 에 붕산을 첨가했을 경우에 X 선 프로파일에 출현하는 것이 알려져 있는 피크에서 유래하는 구조이며, 이 피크는 PVA 와 붕산이 상호 작용하여 형성된 구조로부터의 회절 신호라고 생각되고 있다.

이들 3 성분은 나아가 각각, 무배향 성분, 저배향 성분 및 고배향 성분의 3 성분으로 분할할 수 있고, 전부 9 성분으로 분할할 수 있다. 이와 같이 하여, 9 성분 전체를 100 ％ 로 했을 때의 각 성분의 비율 (％) 을 구할 수 있다. 또한, 상세한 WAXD 측정 및 그 해석 방법에 대해서는, 뒤에서 상세하게 설명한다.

무배향 비결정은, 편광 필름에 있어서의「PVA 비결정」의 무배향 성분을 의미하고 있고, 편광 필름 제조시의 연신 공정을 거쳐도 PVA 사슬이 배향되어 있지 않은 구조이다. 그 때문에, 편광판을 열성형할 때에 편광 필름의 연신 방향으로 힘을 가한 경우에도 더욱 연신하여 배향할 여지를 남기고 있다고 생각된다. 요컨대, 편광판에 포함되는 편광 필름의 무배향 비결정량이 많을수록, 편광 필름의 연신 방향으로의 연신 여유값이 커, 편광판을 열성형하기 쉽다고 추정된다.

배향 결정은, 편광 필름에 있어서의「PVA 결정」의 배향 성분 (저배향 성분과 고배향 성분의 합계) 을 의미하고 있고, 편광 필름 제조시의 연신 공정을 거쳐 결정 상태에 있는 PVA 사슬이 배향된 구조이다. 그 때문에, 편광판을 열성형할 때에 편광 필름의 연신 방향으로 힘을 가했을 때에 배향 결정의 부분에 응력이 가해져, 균열의 발생 기점이 될 수 있다고 생각된다. 요컨대, 편광판에 포함되는 편광 필름의 배향 결정량이 많을수록, 편광판을 열성형할 때에 균열이 발생하기 쉬워진다고 추정된다.

편광 필름은 일반적으로, 두께 방향으로, 양 표면에 가까운 배향도가 비교적 높은 스킨층과, 중앙부 부근의 배향도가 비교적 낮은 코어층의, 3 층 구조를 갖는다. 편광판을 열성형할 때에 발생하는 균열은, 배향도가 높은 편광 필름의 스킨층에 응력이 집중하여, 그곳을 기점으로 하여 발생한다고 생각된다. 편광 필름의 두께가 얇은 경우, 연신되기 전의 PVA 필름의 스킨층과 코어층의 차가 작아지기 때문에, 연신시의 스킨층에 대한 응력 집중이 일어나기 어려워진다고 생각된다. 그 때문에, 편광 필름 표층부보다, 편광 필름의 전체에 존재하는 변형하기 쉬운 고체 구조의 양, 즉 무배향 비결정의 양이, 편광판을 열성형할 때의 균열의 발생의 용이성에 강하게 영향을 미친다고 추측된다.

본 발명의 편광판에 포함되는 편광 필름의 무배향 비결정량은 55 ∼ 70 ％ 이다. 무배향 비결정량이 70 ％ 를 초과하는 경우, 편광 성능이 불충분해지기 쉽다. 무배향 비결정량은 69 ％ 이하가 바람직하고, 68 ％ 이하가 보다 바람직하다. 한편, 무배향 비결정량이 55 ％ 미만인 경우, 편광판을 열성형할 때에 균열이 발생하기 쉽다. 무배향 비결정량은 56 ％ 이상이 바람직하고, 57 ％ 이상이 보다 바람직하다.

본 발명의 편광판에 포함되는 편광 필름의 두께는 20 ㎛ 이하이다. 자세한 것은 불분명하지만, 편광 필름의 두께가 20 ㎛ 이하임으로써, 본 발명의 효과가 강하게 발휘된다. 편광 필름의 두께는, 17 ㎛ 이하가 바람직하고, 14 ㎛ 이하가 보다 바람직하고, 12 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 한편, 편광 필름의 두께의 하한에 특별한 제한은 없지만, 두께가 지나치게 얇은 경우에는, 편광 필름의 파단 강도가 낮아져 편광판을 열성형할 때에 균열이 발생하기 쉬워지는 점에서, 편광 필름의 두께는, 1 ㎛ 이상이 바람직하고, 3 ㎛ 이상이 보다 바람직하고, 5 ㎛ 이상이 더욱 바람직하다.

본 발명의 편광판에 포함되는 편광 필름의 배향 결정량은 10 ∼ 15 ％ 인 것이 바람직하다. 편광 필름의 배향 결정량이 10 ％ 이상임으로써, 편광 필름이 충분히 연신된 상태가 되어, 편광 필름, 편광판 또는 열성형체의 편광 성능을 높일 수 있다. 한편, 편광 필름의 배향 결정량이 15 ％ 이하임으로써, 편광판을 열성형할 때에 발생하는 균열을 저감할 수 있다. 편광 필름의 배향 결정량은 10 ％ 이상이 바람직하고, 11 ％ 이상이 보다 바람직하고, 15 ％ 이하가 바람직하고, 13 ％ 이하가 보다 바람직하다.

편광 필름의 무배향 비결정량이나 배향 결정량은, 각각, PVA 의 중합도, 비누화도, 가소제의 종류·함유율, PVA 필름의 제막시의 건조 온도, 편광 필름 중의 붕산 함유량, 또 후술하는 편광 필름의 제조시의 연신 처리 공정에 있어서의 연신 온도, 연신 배율, 등의 여러 인자 중 어느 하나/또는 복수를 조정함으로써 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 편광 필름은 붕소 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 붕소 화합물을 함유함으로써 가교 구조를 구축할 수 있고, 습열 환경하 등에서의 편광 필름의 내구성을 향상시킬 수 있다. 붕소 화합물로는 붕산, 붕사 등의 붕산염 등을 들 수 있고, 이들 붕소 화합물은 1 종 또는 복수종을 병용해도 된다. 이들 붕소 화합물 중에서도, 습열 환경하에 있어서의 편광 필름의 내구성을 향상시키는 관점에서, 붕산이 바람직하다.

편광 필름 중의 붕산 함유량은, 편광 필름 중량에 대해 5 ∼ 30 질량％ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 5 질량％ 미만이면, 습열 환경하 등에서의 내구성이 현저하게 저하되는 경우가 있다. 편광 필름 중의 붕산 함유량은, 보다 바람직하게는 10 질량％ 이상이다. 한편, 30 질량％ 보다 크면 편광판을 열성형할 때에 균열이 다수 발생하는 경우가 있다. 편광 필름 중의 붕산 함유량은, 보다 바람직하게는 25 질량％ 이하이다.

[편광 필름의 제조 방법]

본 발명의 편광판에 포함되는 편광 필름의 제조 방법은 반드시 한정되지는 않고, 공지된 임의의 방법을 채용할 수 있지만, 바람직한 방법으로서 이하의 방법이 예시된다.

본 발명의 편광 필름의 제조 방법으로는, 미리, PVA 필름을 팽윤시키는 처리 공정 (이하,「팽윤 공정」이라고 칭하는 경우가 있다) 을 거치고 나서, PVA 필름을 염색하는 처리 공정 (이하,「염색 공정」이라고 칭하는 경우가 있다) 및 PVA 필름을 연신하는 처리 공정 (이하,「연신 공정」이라고 칭하는 경우가 있다) 에 더해, 가교제를 사용하여 PVA 필름을 가교시키는 처리 공정 (이하,「가교 공정」이라고 칭하는 경우가 있다) 을 거치는 방법이 바람직하다. 염색 공정, 연신 공정, 가교 공정의, 각 공정의 순서는 한정되지 않지만, 팽윤 공정의 후, 염색 공정, 가교 공정, 연신 공정을 이 차례로 실시하는 것이 바람직하다.

이하, 각 공정에 대해 상세하게 설명한다.

팽윤 공정에 있어서의 팽윤 처리는, PVA 필름을 수중에 침지함으로써 실시할 수 있다. 수중에 침지할 때의 물의 온도는, 20 ∼ 55 ℃ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 25 ∼ 52 ℃ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 30 ∼ 50 ℃ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또, 수중에 침지하는 시간으로는, 예를 들어, 0.1 ∼ 5 분간의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.5 ∼ 3 분간의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 또한, 수중에 침지할 때의 물은 순수로 한정되지 않고, 각종 성분이 용해된 수용액이어도 되고, 물과 수용성 매체의 혼합물이어도 된다.

염색 공정에 있어서의 염색 처리는, 연신 처리 전, 연신 처리시, 연신 처리 후의 어느 단계여도 되지만, 연신 처리 전이 바람직하다. 염색 처리는, 이색성 색소를 포함하는 용액 (염색욕) 에 PVA 필름을 침지시킴으로써 실시할 수 있다. 이색성 색소로는, 요오드계 색소, 이색성 유기 염료 등을 들 수 있다.

요오드계 색소로는, 예를 들어 I₃ ^-, I₅ ^- 등을 들 수 있다. 이들 요오드계 색소는, 예를 들어 요오드 (I₂) 와 요오드화칼륨을 접촉시킴으로써 얻을 수 있기 때문에, 염색욕으로서 요오드-요오드화칼륨을 함유하는 용액 (특히 수용액) 을 사용하고, 그 중에 PVA 필름을 침지시킴으로써 염색 처리를 실시한다.

이색성 유기 염료로는, 예를 들어 다이렉트 블랙 17, 19, 154 ; 다이렉트 브라운 44, 106, 195, 210, 223 ; 다이렉트 레드 2, 23, 28, 31, 37, 39, 79, 81, 240, 242, 247 ; 다이렉트 블루 1, 15, 22, 78, 90, 98, 151, 168, 202, 236, 249, 270 ; 다이렉트 바이올렛 9, 12, 51, 98 ; 다이렉트 그린 1, 85 ; 다이렉트 옐로 8, 12, 44, 86, 87 ; 다이렉트 오렌지 26, 39, 106, 107 등을 들 수 있다. 이들은, 2 종 이상 병용해도 되고, 그 배합 비율은 특별히 한정되지 않고 배합량을 임의로 설정할 수 있다. 따라서, 상기 이색성 유기 염료를 조합함으로써, 편광 필름의 색상을 뉴트럴 그레이로 할 수 있다.

염색욕에 있어서의 이색성 색소의 농도는, 사용하는 이색성 색소의 종류 등에 따라 적절히 설정할 수 있고, 예를 들어 이색성 유기 염료의 농도는 0.001 ∼ 0.3 질량％ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 또, 염색욕의 온도는 20 ∼ 55 ℃ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 30 ∼ 50 ℃ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

가교 공정에 있어서의 가교 처리는, PVA 필름을, 가교제를 포함하는 수용액 (가교욕) 에 침지하는 처리이다. 가교 처리를 실시하면, PVA 필름에 가교 구조가 도입되어, 비교적 고온 또한 습식으로 연신 처리를 실시할 때에, PVA 의 물로의 용출을 효과적으로 방지할 수 있다. 이 관점에서, 가교 처리는 염색 처리의 후에 실시하는 것이 바람직하다. 가교제로는, 붕산, 붕사 등의 붕산염 등의 붕소 화합물의 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다. 가교욕에 있어서의 가교제의 농도는 1 ∼ 15 질량％ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 1.5 ∼ 7 질량％ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 가교욕은 요오드화칼륨 등의 보조제를 함유해도 된다. 가교욕의 온도는, 20 ∼ 50 ℃ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 25 ∼ 45 ℃ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

연신 공정에 있어서의 연신 처리는, 습식 연신법 또는 건식 연신법 중 어느 것으로 실시해도 된다. 습식 연신법에서는, 붕산을 포함하는 수용액 중에서 1 축 연신을 실시할 수도 있고, 또 상기한 팽윤욕 중이나 염색욕 중, 후술하는 고정 처리욕 중에서 1 축 연신을 실시할 수도 있다. 건식 연신법에서는, 흡수 후의 PVA 필름을 사용하여 대기하에서 1 축 연신을 실시할 수 있다. 이들 중에서도, 연신 처리는 습식 연신법이 바람직하고, 붕산을 포함하는 수용액 중에서 1 축 연신하는 습식 연신법이 보다 바람직하다. 습식 연신법에 있어서의 붕산 수용액 중의 붕산의 농도는 0.5 ∼ 6.0 질량％ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 1.0 ∼ 5.0 질량％ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 1.5 ∼ 4.0 질량％ 의 범위 내인 것이 특히 바람직하다. 또, 붕산 수용액은 요오드화 칼륨을 함유해도 되고, 그 농도는 0.01 ∼ 10 질량％ 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

연신 처리에 있어서의 연신 온도는, 55 ∼ 65 ℃ 의 범위 내인 것이 바람직하다.

연신 처리에 있어서의 연신 배율은, 얻어지는 편광 필름의 편광 성능의 관점에서 4 배 이상인 것이 바람직하고, 5 배 이상인 것이 보다 바람직하고, 6 배 이상인 것이 특히 바람직하다. 연신 배율의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 연신 배율은 8 배 이하인 것이 바람직하다.

편광 필름의 제조에 있어서, 상기 각 공정의 사이에서 적절히 PVA 필름을 세정하는 처리 (세정 처리) 를 실시해도 되지만, PVA 필름에 대한 이색성 색소의 흡착을 보다 강고하게 할 수 있는 점에서, 후술하는 건조 공정의 전에 세정 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 세정에 사용하는 세정욕으로는, 붕산, 붕사 등의 붕소 화합물의 1 종 또는 2 종 이상을 포함하는 수용액을 사용할 수 있다. 또, 필요에 따라, 세정욕 중에 요오드 화합물이나 금속 화합물을 첨가해도 된다. 그 때, 세정욕에 있어서의 붕소 화합물의 농도는, 1 ∼ 15 질량％ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 세정욕에 요오드 화합물로서 요오드화칼륨을 함유시키는 경우, 그 농도는 0.01 ∼ 10 질량％ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 세정욕의 온도는, 15 ∼ 60 ℃ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 20 ∼ 40 ℃ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

편광 필름의 제조 방법에 있어서, 반드시 한정되지는 않지만, 후술하는 이유에 의해, 연신 처리된 편광 필름을 건조 처리 공정에서 가열 건조시키는 것이 바람직하다. 건조 공정에 있어서의 건조 처리의 온도는, 30 ∼ 150 ℃ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 50 ∼ 130 ℃ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

편광 필름의 제조 방법에 있어서, 1 종류의 상기 공정을 복수회 실시해도 상관없다. 또, 복수의 처리를 1 개의 공정 중에서 동시에 실시해도 상관없다.

[편광판]

본 발명의 편광판은, 상기 편광 필름의 양면 또는 편면에 보호막을 첩합함으로써 얻을 수 있다. 편광 필름을 포함함으로써, 편광 성능과 열성형성을 양립하는 편광판이 얻어진다. 보호막으로는, 광학적으로 투명하고 또한 기계적 강도를 갖는 것을 들 수 있고, 구체적으로는 예를 들어, 3 아세트산셀룰로오스 (TAC) 필름, 아세트산·부티르산셀룰로오스 (CAB) 필름, 아크릴계 필름, 폴리에스테르계 필름, 고리형 올레핀 (COP) 필름 등을 사용할 수 있다. 또, 첩합을 위한 접착제로는, PVA 계 접착제나 우레탄계 접착제 혹은 자외선 경화형 접착제 등을 들 수 있다. 또한 첩합을 위해서 점착제를 사용할 수도 있다. 점착제로는, 대표적으로는 아크릴 점착제가 사용된다.

본 발명의 편광판의 편광도는, 바람직하게는 85 ％ 이상이다. 편광도가 85 ％ 미만인 경우, 충분한 편광 성능이 발휘되지 않고 광의 차폐 기능이 저하될 우려가 있다. 편광판의 편광도는, 88 ％ 이상이 보다 바람직하고, 90 ％ 이상이 더욱 바람직하다.

본 발명의 편광판의 단체 투과율은, 특별히 제한되지 않지만, 선글래스에 있어서는, 편광판의 단체 투과율이 20 ％ 미만인 경우, 시야가 지나치게 어두워져서 안전성이 낮아질 우려가 있다. 또, 차재 용도에 있어서는, 편광판의 단체 투과율이 20 ％ 미만인 경우, 인스트루먼트 패널의 색조가 어두워져, 인스트루먼트 패널의 인테리어 컬러가 잘 보이지 않게 되기 때문에, 디자인성을 저해할 우려가 있다. 이러한 이유로부터, 편광판의 단체 투과율은, 20 ％ 이상이 바람직하고, 25 ％ 이상이 보다 바람직하다. 한편, 편광판의 단체 투과율의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 편광도가 저하되어 충분한 편광 성능을 갖지 않을 우려가 있다. 편광판의 단체 투과율은, 38 ％ 이하가 바람직하고, 35 ％ 이하가 보다 바람직하다. 또한, 단체 투과율의 측정 방법은 후술하는 바와 같다.

편광 필름의 양면 또는 편면에 보호막을 첩합하는 방법에 특별한 제한은 없고, 임의의 공지된 방법으로 보호막을 첩합할 수 있지만, 상기 첩합 방법에 있어서, 편광 필름에 연속적으로 보호막을 접착하는 방법이, 생산 효율의 면에서 바람직하다.

이렇게 하여 얻어진 편광판은, 충분한 편광 성능을 갖고 있어, 열성형해도 균열되기 어렵다. 따라서, 선글래스나 인스트루먼트 패널 형상의 편광판으로서 바람직하게 사용할 수 있다.

[열성형체]

본 발명의 열성형체는, 상기 편광판을 열성형함으로써 얻을 수 있다.

본 발명의 열성형체의 최대 신장률은, 특별히 제한되지 않지만, 열성형체의 최대 신장률은 35 ％ 이하인 것이 바람직하고, 30 ％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 열성형체의 최대 신장률이 35 ％ 이하임으로써, 열성형체에 포함되는 편광 필름의 연신 방향에 대해 수직인 방향으로의 변형에 의해 열성형체의 편광도가 저하되는 것을 막아, 충분한 편광 성능을 발휘할 수 있다. 여기서 열성형체의 최대 신장률이란, 열성형체를 필름의 면에 대해 수직인 면에서 절단했을 경우에, 절단면의 호 길이가 최대가 되는 위치에 있어서의, 열성형 전의 길이에 대한 성형 후의 호 길이의 신장률을 말한다.

본 발명의 열성형체의 균열률은, 특별히 제한되지 않지만, 곡률 반경 5.8 ㎝ 의 구면상의 오목부를 갖는 깊이 2.8 ㎝ 의 금형을 사용하여 열성형했을 때의 균열률이 0 ∼ 40 ％ 인 것이 바람직하다. 당해 균열률이 0 ∼ 40 ％ 임으로써, 열성형할 때의 균열이 발생하기 어려워 인스트루먼트 패널 등의 차재 용도에 바람직하다. 당해 균열률은 0 ∼ 30 ％ 가 보다 바람직하고, 0 ∼ 20 ％ 가 더욱 바람직하다.

본 발명의 열성형체의 편광도는, 특별히 제한되지 않지만, 80 ∼ 99.7 ％ 인 것이 바람직하다. 열성형체의 편광도가 80 ％ 이상임으로써, 열성형체의 편광 성능이 충분히 발휘되어 광의 차폐 기능을 유지할 수 있다. 한편, 열성형체의 편광도가 99.7 ％ 이하임으로써, 열성형체의 제조시에 발생하는 균열을 저감할 수 있다. 열성형체의 편광도는, 80 ％ 이상인 것이 바람직하고, 86 ％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 91 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 열성형체의 편광도의 측정 방법은 후술하는 바와 같다.

본 발명의 열성형체의 단체 투과율은, 특별히 제한되지 않지만, 20 ∼ 40 ％ 인 것이 바람직하다. 열성형체의 단체 투과율이 20 ％ 이상임으로써, 열성형체를 선글래스의 용도에 사용한 경우에, 시야가 지나치게 어두워지지 않아 안전성을 유지할 수 있다. 또, 열성형체의 단체 투과율이 20 ％ 이상임으로써, 차재 용도에 있어서는, 인스트루먼트 패널의 색조가 어두워지는 것을 막아, 인스트루먼트 패널의 인테리어 컬러가 잘 보이게 되기 때문에, 디자인성을 유지할 수 있다. 한편, 열성형체의 단체 투과율이 40 ％ 이하임으로써, 열성형체의 편광도를 유지하면서 충분한 편광 성능을 발휘할 수 있다. 열성형체의 단체 투과율은, 20 ％ 이상인 것이 바람직하고, 25 ％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 35 ％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 30 ％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 열성형체의 단체 투과율의 측정 방법은 후술하는 바와 같다.

본 발명의 열성형체의 최박부의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 1 ∼ 200 ㎛ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 두께가 1 ㎛ 미만인 경우에는 취급성이 낮아, 연속하여 제조할 수 없을 우려가 있다. 따라서, 보다 바람직하게는 3 ㎛ 이상이다. 한편, 두께가 200 ㎛ 를 초과하는 경우에는, 열성형체의 수축이 현저하게 커질 우려가 있기 때문에, 보다 바람직하게는 180 ㎛ 이하이다.

이렇게 하여 얻어진 열성형체는, 충분한 편광 성능을 갖고 있어, 변형량이 커도 균열이 발생하기 어렵기 때문에, 디자인성이 높은 선글래스나 인스트루먼트 패널 형상의 편광판에 바람직하게 사용된다.

[열성형체의 제조 방법]

본 발명의 열성형체의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 열성형체의 제조 방법을 채용함으로써, 본 발명의 열성형체를 효율적으로 제조할 수 있다.

본 발명의 열성형체의 제조 방법에 있어서, 열성형의 방식에 제한은 없고, 예를 들어, 가열 진공 성형, 가열 압공 성형 및 가열 프레스 성형 등에 의해, 편광판을 열성형하여, 열성형체를 얻을 수 있다.

본 발명의 열성형체의 제조 방법은, 편광 필름에 보호막을 첩합한 편광판을 열성형하는, 제조 방법이다. 건조 공정을 거친 편광판을 열성형함으로써, 열성형체의 수분 과다로 인한 내구성 불량이나 형상의 시간 경과적 변화 등의 문제를 억제할 수 있다. 또, 열성형 후에 건조를 실시했을 경우, 건조시에 열성형체에 수축이 발생하여, 균열이 발생할 우려나 열성형체의 형상이 변화되어 버릴 우려가 있다.

본 발명의 열성형체의 제조 방법에 있어서, 사용하는 편광판은 특별히 제한되지 않지만, 열성형의 성공률을 높이는 관점에서, 본 발명의 편광판을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 열성형체의 제조 방법을 채용하여 얻어진 열성형체는, 충분한 편광 성능을 갖고, 변형량이 커도 균열이 발생하기 어렵기 때문에, 디자인성이 높은 선글래스나 인스트루먼트 패널에 바람직하게 사용된다.

실시예

이하에 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

또한, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서 채용된, 각 평가 방법을 이하에 나타낸다.

[결정화도의 산출] (PVA 필름의 광각 X 선 회절 (WAXD) 측정)

광각 X 선 회절 (Wide Angle X-ray Diffraction : WAXD) 측정은, Bruker AXS 제조의 D8 Discover 를 사용하여 실시하였다. 입사 X 선 파장은 0.154 ㎚ (Cu 타깃) 로 하였다. 검출기에는 희가스 봉입 마이크로 갭식 위치 민감형 2 차원 검출기의 VANTEC-500 을 사용하고, 카메라 거리 (시료와 검출기간의 거리) 는 대략 170 ㎜ 로 설정하였다. X 선 발생 장치의 필라멘트 전류를 1 ㎃, 전압을 50 ㎸ 로 하고, 콜리메이터 직경은 0.5 ㎜ 의 것을 사용하였다.

각 실시예 또는 비교예에서 얻어진 PVA 필름을 단변 5 ㎜, 장변 20 ㎜ 의 장방형으로 잘라냈다. 이 때 장변 방향은 PVA 필름의 길이 방향과 일치시켰다. 잘라낸 PVA 필름 복수 장을 겹쳐 샘플 홀더에 첩부하여 고정하였다. 백그라운드 산란이나 검출기의 전기 노이즈 등보다 충분히 PVA 필름의 신호가 강한 것을 사전에 확인하였다.

PVA 필름의 길이 방향이 D8 Discover 의 X 축 방향과 일치하도록 샘플 홀더를 X 선 장치의 스테이지에 장착하였다. 이 때 PVA 필름 표면에 대한 법선은, X 선이 입사하는 방향과 일치시키도록 하였다. X 선이 상기 입사 방향으로부터 PVA 필름에 조사되도록, 장치의 X 축, Y 축, Z 축을 조정하였다.

WAXD 측정은 다음의 조건에서 실시하였다. 시료의 ω 축 (PVA 필름 표면에 대한 법선과 X 선 입사 방향이 이루는 각도가 ω 가 되도록 설정한 축. 일반적으로는 θ 축으로 불리는 경우가 많다.) 을 11°, 검출기 위치인 2θ 축 (검출기 표면에 대한 법선과 입사 X 선 방향이 이루는 각도가 2θ 가 되도록 설정한 축) 을 22°, PVA 필름 면내에서의 회전에 상당하는 ψ 축을 90°또는 0°로 설정하였다. ψ 축은 PVA 필름 면내에서의 방위각 방향과 일치하고 있다. PVA 필름의 연신 방향을 자오선 방향, 면내에서 그 수직 방향을 적도선 방향으로 했을 때,ψ축이 90°이면 적도선 방향의 회절 정보를, ψ 축이 0°이면 자오선 방향의 회절 정보를 취득할 수 있다. 검출기로 관측되는 회절 또는 산란은 Bragg 의 조건을 만족하는 것이다. 본 측정 조건의 경우, 예를 들어 검출되는 PVA 결정으로부터의 110 회절의 신호는, PVA 필름의 두께 방향과 대략 일치하고 있는 (110) 면에 의한 회절이다. ψ 축을 90°또는 0°로 하고, 각각 X 선 노광 시간을 10 분으로 하여 측정하였다.

(PVA 필름의 WAXD 측정 데이터 해석)

취득한 WAXD 의 2 차원 사진을, DIFFRAC. EVA 소프트웨어를 사용하여, 2θ 에 대한 X 선 강도 I (2θ) 의 1 차원 프로파일로 변환하였다. 2θ 범위는 5°에서 38°, ψ 축 범위는 -135 ∼ -45°로 하였다. 샘플링의 스텝은 0.02°간격으로 하였다. 동 조작을 백그라운드 산란 데이터 (PVA 필름을 장착하지 않고 동 조건에서 측정한 데이터) 에도 적용하였다.

I (2θ) 프로파일의 해석을 다음의 순서로 실시하였다. 먼저, 필름의 측정으로 얻은 I (2θ) 프로파일로부터, 백그라운드 측정으로 얻은 I (2θ) 프로파일을 뺐다. 백그라운드 산란을 뺀 I (2θ) 프로파일에 대해, 도 1 과 같이, 2θ 위치가 15°에 있어서의 강도값 I (15) 와 2θ 위치가 25°에 있어서의 강도값 I (25) 을 잇는 베이스 라인 직선을 작성하여, 백그라운드 산란을 뺀 I (2θ) 프로파일로부터 더 뺐다 (도 2). 베이스 라인 직선은, I (2θ) - 2θ 좌표 상에 있어서, (15, I (15)) 과 (25, I (25)) 의 2 점을 통과하는 일차 함수이다.

베이스 라인 보정 후의 I (2θ) 프로파일 데이터 (도 2) 에 대해, 하기 가우스 함수로 PVA 비결정 피크를 피팅하였다.

f (x) = a·exp (-｛(x-b)/c｝²)

여기서 a : 피크 높이, b : 피크 톱 위치, c : 반치폭이다.

또한, 이 때, 2θ = 15° ∼ 17.6°, 및 21° ∼ 21.6°와의 어긋남이 최소가 되도록 최소 이승법에 의해 피팅하였다. 또, 이 때의 가우스 함수의 피크 톱 위치 2θ 는, (110) 면 요컨대 20°부근이 되도록 하였다 (도 3). 본 피팅 함수의 피크 면적을 비결정량 (A) 로 한다.

마찬가지로, 베이스 라인 보정 후의 I (2θ) 프로파일 데이터 (도 2) 의 (110) 면, (200) 면에 있어서의 피크에 관해서도, 상기와 동일한 함수로 피팅하였다. 이 때, (110) 면에 관해서는, 20°부근, (200) 면에 관해서는, 23°부근에 피크 톱이 오도록 하였다. 또한, 앞서 구한 PVA 비결정의 가우스 함수도 포함하여, 모든 가우스 함수의 합과 베이스 라인 보정 후의 데이터의 차가 최소가 되도록 최소 이승법에 의해 피팅하였다 (도 4). 이들 가우스 함수의 피크 면적을 각각 결정량 (B), (C) 로 하였다.

상기 비결정, 결정의 면적값으로부터 하기 식으로 구해지는 것을 결정화도로 정의한다.

결정화도 (％)

=｛(B) ＋ (C)｝/｛(A) ＋ (B) ＋ (C) ｝× 100

[편광 필름의 무배향 비결정량, 배향 비결정량의 산출] (편광 필름의 광각 X 선 회절 (WAXD) 측정)

광각 X 선 회절 (Wide Angle X-ray Diffraction : WAXD) 측정은, Bruker AXS 제조의 D8 Discover 를 사용하여 실시하였다. 입사 X 선 파장은 0.154 ㎚ (Cu 타깃) 로 하였다. 검출기에는 희가스 봉입 마이크로 갭식 위치 민감형 2 차원 검출기의 VANTEC-500 을 사용하고, 카메라 거리 (시료와 검출기간의 거리) 는 대략 100 ㎜ 로 설정하였다. X 선 발생 장치의 필라멘트 전류를 1 ㎃, 전압을 50 ㎸ 로 하고, 콜리메이터 직경은 0.5 ㎜ 인 것을 사용하였다.

각 실시예 또는 비교예에서 얻어진 편광 필름을 단변 5 ㎜, 장변 20 ㎜ 의 장방형으로 잘라냈다. 이 때 장변 방향은 편광 필름의 연신 방향과 일치시켰다. 샘플 홀더에 잘라낸 편광 필름 복수 장을 겹쳐 고정하였다. 이 때, 각각의 편광 필름의 연신 방향이 완전하게 일치하도록 편광 필름을 고정해야 한다. 백그라운드 산란이나 검출기의 전기 노이즈 등보다 충분히 편광 필름의 신호가 강한 것을 사전에 확인하였다.

편광 필름의 연신 방향이 D8 Discover 의 X 축 방향과 일치하도록 샘플 홀더를 X 선 장치의 스테이지에 장착하였다. 이 때 편광 필름 표면에 대한 법선은, X 선이 입사하는 방향과 일치시키도록 하였다. X 선이 상기 입사 방향으로부터 편광 필름에 조사되도록, 장치의 X 축, Y 축, Z 축을 조정하였다.

WAXD 측정은 다음의 조건에서 실시하였다. 시료의 ω 축 (편광 필름 표면에 대한 법선과 X 선 입사 방향이 이루는 각도가 ω 가 되도록 설정한 축. 일반적으로는 θ 축으로 불리는 경우가 많다.) 을 11°, 검출기 위치인 2θ 축 (검출기 표면에 대한 법선과 입사 X 선 방향이 이루는 각도가 2θ 가 가 되도록 설정한 축) 을 22°, 편광 필름 면내에서의 회전에 상당하는 ψ 축을 50°로 설정하였다. ψ 축은 편광 필름 면내에서의 방위각 방향과 일치하고 있다. 검출기로 관측되는 회절 또는 산란은 Bragg 의 조건을 만족하는 것이다. 본 측정 조건의 경우, 예를 들어 검출되는 PVA 결정으로부터의 110 회절의 신호는, 편광 필름의 두께 방향과 대략 일치하고 있는 (110) 면에 의한 회절이다. X 선 노광 시간은 30 분으로 하여 측정하였다.

(편광 필름의 WAXD 측정 데이터 해석)

취득한 WAXD 의 2 차원 사진을, DIFFRAC. EVA 소프트웨어를 사용하여, 2θ 에 대한 X 선 강도 I (2θ) 의 1 차원 프로파일로 변환하였다. 2θ 범위는 5°에서 35°로 하고, 연신 방향을 0°로 하여, -5°에서 5°, 5°에서 15°, 15°에서 25°, 25°에서 35°, 35°에서 45°, 45°에서 55°, 55°에서 65°, 65°에서 75°, 70°에서 80°, 75°에서 85°, 80°에서 90°, 85°에서 95°, 90°에서 100°, 95°에서 105°, 100°에서 110°, 105°에서 115°의 방위각 범위로 분할한 I (2θ) 프로파일을 얻었다. 샘플링의 스텝은 0.05°간격으로 하였다. 동 조작을 백그라운드 산란 데이터 (편광 필름을 장착하지 않고 동 조건에서 측정한 데이터) 에도 적용하였다.

I (2θ) 프로파일의 해석을 다음의 순서로 실시하였다. 먼저 편광 필름의 측정으로 얻은 I (2θ) 프로파일로부터, 백그라운드 측정으로 얻은 동 방위각 범위의 I (2θ) 프로파일을 뺐다. 백그라운드 산란을 뺀 I (2θ) 프로파일에 대해, 도 5 와 같이, 2θ 위치가 6.5°에 있어서의 강도값 I (6.5) 와 2θ 위치가 30.5°에 있어서의 강도값 I (30.5) 를 잇는 베이스 라인 직선을 작성하여, 백그라운드 산란을 뺀 I (2θ) 프로파일로부터 더 뺐다. 베이스 라인 직선은, I (2θ) - 2θ 좌표 상에 있어서, (6.5, I (6.5)) 와 (30.5, I (30.5)) 의 2 점을 통과하는 일차 함수이다.

도 6 에 베이스 라인 보정 후의 I (2θ) 프로파일을 나타낸다. 2θ 에 있어서 10°에서 30°의 범위에 걸쳐 관측되는 브로드하고 산만한 산란 성분은, 주로 PVA 의 비결정으로부터 발생하는 것이다. 2θ 에 있어서 19°에서 21°의 범위에 걸쳐 관측되는 피크상의 성분은 PVA 결정의 (1-10) 면 및 (110) 면에 의한 회절로부터 발생한다. 한편, 2θ 에 있어서 21°에서 23°의 범위에 걸쳐 관측되는 피크상의 성분은, PVA 에 붕산을 첨가했을 때에 출현하는 것이 알려져 있고, PVA 와 붕산이 상호 작용하여 형성한 구조로부터의 회절 신호라고 생각되고 있다. 이 PVA 와 붕산이 상호 작용하여 형성한 구조를「PVA-붕산 응집 구조」라고 호칭한다. 즉 편광 필름을 측정하여 얻어진 보정한 I (2θ) 프로파일은,「PVA 비결정」,「PVA 결정」,「PVA-붕산 응집 구조」의 3 성분으로 분리가 가능하다. 그래서 보정한 I (2θ) 프로파일에 파형 분리 해석을 적용하였다.

「PVA 비결정」,「PVA 결정」,「PVA-붕산 응집 구조」로부터의 산란 또는 회절 신호를 가우스 함수로 표현할 수 있는 것이라고 가정하였다. 각각, 가우스 함수 A, 가우스 함수 B, 가우스 함수 C 로 하였다. 가우스 함수의 형상을 정의하는 파라미터는, 피크 톱 위치 x, 피크 높이 h, 피크의 폭 (여기서는 정규 분포의 표준 편차 σ 를 의미한다) 으로 하였다. 각 성분을 표현하는 3 개의 가우스 함수의 합인 calculated-I (2θ) 프로파일이 보정한 I (2θ) 프로파일과 일치하도록, 3 개의 가우스 함수의 피크 톱 위치 x, 피크 높이 h, 피크의 폭을 가변 파라미터로 하여, 최소 자승 피팅에 의해 전체 파라미터를 최적화하였다. 그 결과를 도 6 중에 나타낸다. 본 파형 분리 해석에 있어서는, calculated-I (2θ) 프로파일이 측정 데이터의 편차나 해석에 의한 오차, 피팅의 계통적 에러의 영향을 받지 않고, 편광 필름의 구조를 반영하도록 3 개의 가우스 함수로 적절히 표현되어 있지 않으면 안 된다. 그래서 본 시험에 있어서는, 파형 분리 해석에 있어서 다음의 (a) 내지 (f) 와 같은 제약을 도입하여 실시하였다.

(a) 2θ 에 있어서 13°에서 16°와 25°에서 28°의 범위에 있어서의 신호는「PVA 비결정」으로부터 발생하는 산란이라고 간주할 수 있으므로, 동 2θ 범위에 있어서는 가우스 함수 A 만으로 보정한 I (2θ) 프로파일을 재현한다.

(b) 2θ 에 있어서 대략 17°에서 21°의 범위에 있어서의 신호는「PVA 비결정」과「PVA 결정」으로부터 발생하는 산란 및 회절이며, 특히「PVA 결정」의 기여가 크다. 결정에 의한 회절 피크 위치는 이미 알려져 있고, 거기서 가우스 함수 B 의 피크 톱 위치 x 는 고정시킨다.

(c) 2θ 에 있어서 대략 20°에서 23°의 범위에 있어서의 신호는「PVA 비결정」과「PVA-붕산 응집 구조」로부터 발생하는 산란 및 회절이다. 특히「PVA-붕산 응집 구조」의 기여가 크다. 그래서 가우스 함수 C 의 피크 톱 위치 x 를 고정시킨다.

(d)「PVA 결정」과「PVA-붕산 응집 구조」를 적절히 분리하기 위해서, 가우스 함수 B 와 가우스 함수 C 의 피크의 폭은 동일한 값으로 한다. 왜냐하면, 어떠한 편광 필름을 측정해도, 17°에서 21°와 20°에서 23°에 있어서의 회절 강도는 대략 동등하고,「PVA 결정」에 의한 회절 피크와「PVA-붕산 응집 구조」에 의한 회절 피크의 형상에는 큰 차이가 없다고 예상되기 때문이다.

(e) 상기 (a) ∼ (d) 를 근거로 하여, 모든 보정한 I (2θ) 프로파일을 3 개의 가우스 함수의 합인 calculated-I (2θ) 프로파일이 양호하게 재현되는, 3 개의 가우스 함수 각각의 피크 톱 위치 x, 피크의 폭 σ 의 최적값을 탐색하였다.

(f) 모든 보정한 I (2θ) 프로파일에 대해, 3 개의 가우스 함수의 피크 높이 h 만을 가변 파라미터로서 최소 자승 피팅하였다. 피팅 범위는, 6.5°에서 30.5°로 하였다.

또한 적도선 방향 즉 방위각이 90°부근의 I (2θ) 프로파일에는, 2θ 위치에서 대략 11°부근에 연신 방향으로 배향한 PVA 결정에 의한 100 회절 피크가 관측된다. 100 회절 피크가 관측되는 경우에는, 회절 피크 형상을 가우스 함수로 표현할 수 있는 것으로 간주하고, I (2θ) 프로파일에 대한 파형 분리 해석에 포함하였다. 즉 가우스 함수의 피크 톱 위치 x, 피크 높이 h, 피크의 폭 σ 를 적절히 조정하고, 최소 자승 피팅하였다.

최소 자승 피팅의 후, 3 개의 가우스 함수의 면적을 계산하고, 각각「PVA 비결정」,「PVA 결정」,「PVA-붕산 응집 구조」로부터 발생하는 신호의 적분 강도값 (A) 으로 간주하였다. 100 회절 피크가 관측되는 경우에는, 100 회절 피크의 적분 강도값를「PVA 결정」에 포함하였다. 상기 파형 분리 해석을 모든 각 방위각의 보정한 I (2θ) 프로파일에 대해 실시하고,「PVA 비결정」,「PVA 결정」,「PVA-붕산 응집 구조」각각의 적분 강도값 (A) 을 산출하였다. 또한 이들의 해석에는 Microsoft 제조의 Excel 소프트웨어를 사용하였다.

파형 분리 해석으로 얻은「PVA 비결정」,「PVA 결정」,「PVA-붕산 응집 구조」의 적분 강도값 (A) 을, 방위각에 대해 플롯한 것이 도 7 이다. 여기서 방위각은 다음과 같이 정의하였다. 예를 들어, -5°에서 5°의 방위각 범위의 보정한 I (2θ) 프로파일의 해석 결과는 방위각 0°에 대해, 85°에서 95°의 방위각 범위의 보정한 I (2θ) 프로파일의 해석 결과는 방위각 90°에 대해 플롯하였다.

각 성분의 적분 강도값의 방위각 분산 플롯 A (φ) 는, 편광 필름의 연신 방향에 대한 각 성분의 배향 상태를 반영하고 있다. 해석한 2θ 범위에서 관측된 산란 또는 회절의 신호가 주로 PVA 분자 사슬간의 간섭에 의한 것이라고 간주했을 때, 방위각이 90°로 관측된 신호의 비율은, 연신 방향으로 PVA 분자 사슬이 나열된 성분의 비율에 대략 동등하다. 방위각이 0°로 관측된 신호의 비율은, 연신 방향과는 수직 방향으로 PVA 분자 사슬이 나열된 성분의 비율에 대략 동등하다. 즉 도 7 은 각 성분의 배향 상태의 분포 함수 f (φ) 와 대략 동등하다. PVA 가 완전하게 무배향 상태일 때, 분포 함수의 방위각 의존성은 없다. 한편, PVA 가 연신 방향에 있는 분포를 수반하여 배향되어 있으면, 분포 함수는 90°를 최대 강도로 한 피크 형상을 나타낸다.

그래서 적분 강도값의 방위각 분산 플롯 A (φ) 를 배향 성분의 분포 함수 f1 (φ) 과 무배향 성분의 분포 함수 f2 (φ) 로 분리하였다. 무배향 성분의 분포 함수는 방위각 의존성이 없기 때문에, f2 (φ) = C (C 는 정수) 로 하였다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 어느 방위각에 있어서도 일정한 정수 C 가 되는 성분이 f2 (φ) 이며, 특정한 방위각에 확률 분포를 갖는 성분이 f1 (φ) 이다. 어느 편광 필름에 대해서도, 방위각 분산 플롯 A (φ) 로부터 정밀도 높게 f1 (φ) 을 얻으려면 다음의 순서로 데이터 처리하는 것이 좋은 것을 알았다. 「PVA 결정」과「PVA-붕산 응집 구조」의 배향 성분의 분포 함수 f1 (φ) 는 로렌츠 함수로 표현할 수 있는 것으로 가정하고, 피크 톱 위치를 90°로 하고, 피크 높이 h, 피크의 반치폭을 가변 파라미터로 하였다. 「PVA 비결정」의 배향 성분의 분포 함수 f1 (φ) 은 2 개의 가우스 함수의 선형 합으로 표현할 수 있는 것으로 가정하고, 피크 톱 위치를 90°로 하고, 각각의 함수의 피크 높이 h, 피크의 반치폭을 가변 파라미터로 하였다. A (φ) 를 f1 (φ) 와 f2 (φ) 의 합이 양호하게 재현되도록 최소 자승 피팅을 행하고, 정수 C, 피크 높이 h, 피크의 반치폭의 최적 해를 얻었다. 피팅은 0°에서 180°의 방위각 범위에서 실시하였다.

여기서, 상기 피팅에 의해 얻어진 배향 성분의 분포 함수 f1 (φ) 가운데, 방위각 φ 이 80°에서 100°의 범위, 즉 고배향된 성분의 비율은 다음과 같이 구하였다. 먼저, 0°에서 180°의 방위각 범위에 있어서, 배향 성분의 분포 함수 f1 (φ) 의 적분값을 구하였다. 이것을 F1 로 하였다. 다음으로, 배향 성분의 분포 함수 f1 (φ) 에 있어서의 방위각 φ 이 80°에서 100°의 범위의 적분값을 계산하고, 이것을 F1a 로 하였다. F1-F1a 는 0°에서 80°및 100°에서 180°의 적분값이며, 이것을 F1b 로 하였다. F1b 는 배향도가 작은 배향 성분이다. 0°에서 180°의 방위각 범위에 있어서, 무배향 성분의 분포 함수 f2 (φ) 의 적분값 F2 를 계산하였다. 「PVA 비결정」,「PVA 결정」,「PVA-붕산 응집 구조」의 각각에 대해 F1a, F1b, F2 의 값을 얻었다. F1a 는 고배향 성분, F1b 는 저배향 성분, F2 는 무배향 성분에 비례하는 양이다.

「PVA 비결정」,「PVA 결정」,「PVA-붕산 응집 구조」각각의 고배향 성분, 저배향 성분, 무배향 성분, 즉 9 성분의 존재 비율은, 다음 식과 같이, 각 성분의 적분값의 총합에 대한 각 성분의 비율로 간주하였다. 이들을 F1a-PVA 비결정, F1b-PVA 비결정, F2-PVA 비결정, F1a-PVA 결정, F1b-PVA 결정, F2-PVA 결정, F1a-PVA-붕산 응집 구조, F1b-PVA-붕산 응집 구조, F2-PVA-붕산 응집 구조로 한다.

이 중,「PVA 비결정」의 무배향 성분 F2-PVA 비결정이, 이미 서술한 무배향 비결정이며,「PVA 결정」의 고배향 성분 F1a-PVA 결정과「PVA 결정」의 저배향 성분 F1b-PVA 결정의 합계가, 이미 서술한 배향 결정이다.

[편광 필름 중의 붕산 함유량 (질량％) 의 산출]

각 실시예 또는 비교예에서 얻어진 편광 필름을 온도 23 ℃, 습도 50 ％ RH 로 16 시간 조습한 후, 1 mg 전후의 샘플을 채취하고, 그 질량 (J (g)) 을 측정하였다. 다음으로, 채취한 샘플을 증류수 20 mL 에 용해시켜 수용액으로 하였다. 이 수용액을 측정 샘플로 하고, 그 질량 (K (g)) 을 측정하였다. 그 후, 시마즈 제작소 제조 멀티형 ICP 발광 분석 장치 (ICPE-9000) 를 사용하여 측정 샘플의 붕소 농도 (L (ppm)) 를 측정하였다. 그 후, 하기 계산식에 값을 대입하여 산출한 값을 편광 필름 중의 붕산 함유량 (질량％) 으로 하였다.

편광 필름 중의 붕산 함유량 (질량％)

= [(L × 10^-6 × K)/J] × 100/(10.8/61.8)

[열성형체의 최대 신장률의 평가]

각 실시예 또는 비교예에서 얻어진 열성형체에 대해, 절단면의 호 길이가 최대가 되도록 열성형 전의 필름의 면에 대해 수직인 면에서 열성형체를 절단했을 경우의 호 길이를 A 로 했을 때에, 성형 금형의 직경에 대한 A 의 신장률을 최대 신장률 (％) 로 하였다 (도 9).

최대 신장률 (％)

= (최대 호 길이 (A)/성형 금형의 직경) × 100

[균열률의 평가]

각 실시예 또는 비교예에서 얻어진 편광판을 곡률 반경 5.8 ㎝ 의 구면상의 오목부를 갖는 깊이 2.8 ㎝ 의 금형을 사용하여 열성형했을 때에, 전체 샘플수 중 1 개 이상 균열이 발생한 샘플수의 비율을 산출하였다.

균열률 (％)

= (균열이 발생한 샘플수/전체 샘플수) × 100

[열성형체의 편광 성능 평가]

각 실시예 또는 비교예에서 얻어진 열성형체의 최박부로부터, 열성형하기 전의 편광판의 길이 방향으로 3 ㎝, 폭방향으로 1.5 ㎝ 의 장방형의 필름편을 채취하였다. 적분구 부착 분광 광도계 (일본 분광 주식회사 제조「V7100」) 를 사용하여, 650 ㎚ 의 파장에 있어서의 당해 필름편의 편광도, 단체 투과율을 측정하였다.

[실시예 1]

PVA (아세트산비닐의 단독 중합체의 비누화물, 중합도 2,300, 비누화도 99.3 몰％) 100 질량부, 가소제로서 글리세린 10 질량부, 계면 활성제로서 폴리옥시에틸렌라우릴에테르황산나트륨 0.1 질량부를 포함하고, PVA 의 함유율이 9 질량％ 인 수용액을 제막 원액으로서 사용하였다. 이것을 40 ℃ 의 금속 롤 상에서 건조시키고, 얻어진 필름을 열풍 건조기 속에서 110 ℃ 의 온도에서 10 분간 열처리를 하여, 두께가 30 ㎛ 인 PVA 필름을 제조하였다. 얻어진 PVA 필름에 대해, 상기한 방법에 의해 결정화도를 산출하면, 28 ％ 였다.

얻어진 PVA 필름의 폭방향 중앙부로부터, 폭 40 ㎝ × 길이 10 ㎝ 의 범위를 1 축 연신할 수 있도록 폭 40 ㎝ × 길이 15 ㎝ 의 샘플을 컷하였다. 이 샘플을, 액온 48 ℃ 의 수중에 2 분간 침지하고 있는 동안에 원래의 길이의 1.3 배로 길이 방향으로 1 축 연신 (1 단째 연신) 하여 팽윤시켰다 (팽윤 처리). 이어서, 액온 48 ℃ 의 다이렉트 블루 15 용액 (염색욕 : 다이렉트 블루 15 농도가 0.013 질량％, 황산나트륨 농도가 0.42 질량％, 트리폴리인산나트륨 농도가 0.42 질량％) 에 5 분간 침지하고 있는 동안에 1.8 배 (전체적으로 2.4 배) 로 길이 방향으로 1 축 연신 (2 단째 연신) 하면서 염색하였다 (염색 처리). 이어서, 액온 40 ℃ 의 붕산 수용액 (가교욕 : 붕산 농도가 2.0 질량％) 에 1 분간 침지하고 있는 동안에 1.1 배 (전체적으로 2.7 배) 로 길이 방향으로 1 축 연신 (3 단째 연신) 하면서 가교하였다 (가교 처리). 계속해서, 액온 58 ℃ 의 붕산 수용액 (연신욕 : 붕산 농도가 3.9 질량％) 에 침지하고 있는 동안에 1.5 배 (전체적으로 4.0 배) 로 길이 방향으로 1 축 연신 (4 단째 연신) 하였다 (연신 처리). 계속해서, 액온 30 ℃ 의 수중에 연신하지 않고 1 초간 침지하여 세정하였다 (세정 처리). 계속해서, 길이 방향으로 치수 변화가 일어나지 않도록 양단을 고정하여 70 ℃ 의 건조기로 3 분간 건조시켜 (건조 처리), 편광 필름을 얻었다. 얻어진 편광 필름에 대해, 상기한 방법에 의해 붕산 함유량을 산출하면, 11 질량％ 였다. 또, 얻어진 편광 필름에 대해, 두께를 측정하고, 상기한 방법에 의해 무배향 비결정량, 배향 결정량을 측정하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

얻어진 편광 필름의 폭방향 중앙부로부터, 폭 25 ㎝ × 길이 25 ㎝ 가 되도록 컷하였다. 25 ㎝ × 25 ㎝ 로 잘라낸 점착제 (주식회사 미관 이미징사 제조, MPD62, 두께 25 ㎛) 가 편면에 첩합된, 25 ㎝ × 25 ㎝ 로 잘라낸 아크릴 필름 (주식회사 쿠라레 제조, HI5000, 두께 75 ㎛) 을, 컷한 편광 필름의 양면에 배치하여 첩합하고, 폭 25 ㎝ × 길이 25 ㎝ 의 편광판을 제작하였다.

얻어진 편광판을, 주식회사 와키사카 엔지니어링 제조의 진공 압공 성형기 (FVT-400) 의 지그에 세트하였다. 얻어진 편광판을 250 ℃ 로 설정한 히터로, 12 초간 가열하고, 곡률 반경 5.8 ㎝ 의 구면상의 오목부를 갖는 깊이 2.8 ㎝ 의 금형을 사용하여 5 초간 가열 진공 성형을 실시하고, 최대 신장률이 20 ％ 인 열성형체를 제작하였다. 성형 후, 지그에 열성형체를 유지한 채로 5 초간 냉각한 후, 지그로부터 분리하여 열성형체를 얻었다. 얻어진 열성형체에 대해, 상기한 방법에 의해 균열률, 편광도, 단체 투과율을 산출하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 2]

제막 원액에 있어서 글리세린량을 0 질량부, 제막시에 있어서 금속 롤의 온도를 80 ℃, 연신 처리에 있어서 배율을 1.9 배 (전체적으로 5.0 배) 로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 PVA 필름, 편광 필름, 편광판, 및 열성형체를 제조하였다. 얻어진 PVA 필름에 대해, 상기한 방법에 의해 결정화도를 산출하면, 31 ％ 였다. 얻어진 편광 필름에 대해, 상기한 방법에 의해 붕산 함유량을 산출하면, 9 질량％ 였다. 또, 얻어진 편광 필름에 대해, 두께를 측정하고, 상기한 방법에 의해 무배향 비결정량, 배향 결정량을 측정하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다. 또한, 얻어진 열성형체에 대해, 상기한 방법에 의해 균열률, 편광도, 단체 투과율을 산출하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 3]

제막 원액에 있어서 글리세린량을 0 질량부, 연신 처리에 있어서 배율을 1.9 배 (전체적으로 5.0 배) 로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 PVA 필름, 편광 필름, 편광판, 및 열성형체를 제조하였다. 얻어진 PVA 필름에 대해, 상기한 방법에 의해 결정화도를 산출하면, 26 ％ 였다. 얻어진 편광 필름에 대해, 상기한 방법에 의해 붕산 함유량을 산출하면, 10 질량％ 였다. 또, 얻어진 편광 필름에 대해, 두께를 측정하고, 상기한 방법에 의해 무배향 비결정량, 배향 결정량을 측정하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다. 또한, 얻어진 열성형체에 대해, 상기한 방법에 의해 균열률, 편광도, 단체 투과율을 산출하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

[비교예 1]

제막 원액에 있어서 글리세린량을 10 질량부로 변경한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 하여 PVA 필름, 편광 필름, 편광판, 및 열성형체를 제조하였다. 얻어진 PVA 필름에 대해, 상기한 방법에 의해 결정화도를 산출하면, 32 ％ 였다. 얻어진 편광 필름에 대해, 상기한 방법에 의해 붕산 함유량을 산출하면, 9 질량％ 였다. 또, 얻어진 편광 필름에 대해, 두께를 측정하고, 상기한 방법에 의해 무배향 비결정량, 배향 결정량을 측정하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다. 또한, 얻어진 열성형체에 대해, 상기한 방법에 의해 균열률, 편광도, 단체 투과율을 산출하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

[비교예 2]

연신 처리에 있어서 배율을 2.4 배 (전체적으로 6.5 배) 로 변경한 것 이외에는, 실시예 3 과 동일하게 하여 편광 필름, 편광판, 및 열성형체를 제조하였다. 얻어진 편광 필름에 대해, 상기한 방법에 의해 붕산 함유량을 산출하면, 10 질량％ 였다. 또, 얻어진 편광 필름에 대해, 두께를 측정하고, 상기한 방법에 의해 무배향 비결정량, 배향 결정량을 측정하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다. 또한, 얻어진 열성형체에 대해, 상기한 방법에 의해 균열률, 편광도, 단체 투과율을 산출하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

Claims

편광 필름을 포함하는 편광판으로서, 편광 필름의 두께가 20 ㎛ 이하이며, 편광 필름의 무배향 비결정량이 55 ∼ 70 ％ 인, 편광판.
제 1 항에 있어서,
상기 편광 필름의 배향 결정량이 10 ∼ 15 ％ 인, 편광판.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 편광판을 열성형하여 이루어지는, 열성형체.
제 3 항에 있어서,
열성형체의 최대 신장률이 35 ％ 이하인, 열성형체.
제 3 항에 있어서,
곡률 반경 5.8 ㎝ 의 구면상의 오목부를 갖는 깊이 2.8 ㎝ 의 금형을 사용하여 열성형했을 때의 균열률이 0 ∼ 40 ％ 인, 열성형체.
제 3 항에 있어서,
편광도가 80 ∼ 99.7 ％ 인, 열성형체.
제 3 항에 있어서,
단체 투과율이 20 ∼ 40 ％ 인, 열성형체.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 편광판을 열성형하는, 열성형체의 제조 방법.