KR100846036B1 - 편광 필름의 제조 방법, 편광 필름, 편광판, 광학 필름 및화상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리비닐알코올계 필름 등의 수지 필름을 팽윤 처리 공정 및 이에 후속하는 염색 처리 공정을 포함하는 제조 공정에 있어서 일축 연신함으로써 편광 필름을 제조하는 방법이며, 상기 팽윤 처리 공정에 있어서 수지 필름을 적어도 2개 이상의 팽윤 처리조 내의 용액에 순차 침지하는 수순을 포함하고, 적어도 전단측으로부터 세어 제N 번째에 위치하는 팽윤 처리조의 욕온을 제(N ＋ M) 번째에 위치하는 팽윤 처리조의 욕온보다도 3 ℃ 이상 높게 설정(N ＋ M은 모두 1 이상의 소정의 정수)하는 것을 특징으로 한다.

편광 필름, 폴리비닐알코올계 필름, 팽윤 처리조, 염색 처리조, 연신 처리조

Description

편광 필름의 제조 방법, 편광 필름, 편광판, 광학 필름 및 화상 표시 장치{PROCESS FOR PRODUCING POLARIZING FILM, POLARIZING FILM, POLARIZING PLATE, OPTICAL FILM, AND IMAGE DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치를 구성하는 편광판의 재료로서 유용한 편광 필름의 제조 방법, 이 제조 방법을 이용하여 제조된 편광 필름을 구비하는 편광판, 광학 필름 및 이 편광판이나 광학 필름을 구비하는 액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치에 관한 것이다.

현재, 텔레비전이나 데스크탑 퍼스널 컴퓨터 등의 OA 기기가 구비하는 화상 표시 장치는 지금까지 주류였던 CRT로부터, 박형 경량이고 저소비 전력 등의 큰 이점을 갖는 액정 표시 장치로 변환되어 오고 있다. 액정 표시 장치의 용도도 텔레비전이나 데스크탑 퍼스널 컴퓨터뿐만 아니라, 차량 탑재 용도의 네비게이션 시스템이나 옥 내외의 계측기 등 광범위하게 확대되고 있다. 현재 보급되고 있는 액정 표시 장치는 광의 투과 및 차폐 기능을 갖는 편광판이나, 광의 스위칭 기능을 갖는 액정층을 포함하는 위상차 필름 등이 기본적인 구성 요소이고, 그 밖에 표면 보호를 위한 하드 코트층이나 반사 방지막 등이 부가되어 있다.

편광판을 제조할 때에는, 일반적으로 팽윤 처리를 실시한 후의 폴리비닐알코 올계 필름을 연신 처리(일축 연신)한 후에 염색하고(혹은, 염색 후 또는 염색 중에 일축 연신하고), 붕산 화합물로 염색제를 고정화하는 처리 등을 실시함으로써 우선 편광 필름을 제조한다. 그리고, 제조된 편광 필름에, 예를 들어 트리아세틸셀룰로오스 필름 등의 보호 필름을 접합함으로써 편광판이 제조된다. 또, 상기 염색 처리와 고정화 처리가 동시에 실시되는 경우도 있다. 또한, 상기 연신 처리에는 액체 중에서 연신을 실시하는 습식 처리와, 기체 중에서 연신을 실시하는 건식 처리가 있다.

여기서, 편광 필름에는 그 면적 전체에 미치는 광학 특성에 변동이 있음으로써 발생하는 색 불균일이 존재하고 있는 경우가 많다. 이 색 불균일이 발생하는 구체적인 이유로서는 다양한 요인을 고려할 수 있지만, 어떻든간에 트리아세틸셀룰로오스 필름 등의 보호막을 접합한 상태가 아니면 확인하는 것은 곤란하다. 보호막을 접합한 상태에서 색 불균일에 의한 품질 불량이 확인된 경우, 보호막과 함께 불량품으로서 폐기되어 버리므로, 재료의 수율을 크게 저하시키게 된다.

이 색 불균일을 개선하는 방법으로서, 예를 들어 일본 특허 공개 제2004-78208호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 염색 처리를 실시하는 염색 처리조의 길이를 변경하여 염색 시간을 제어하는 것이 제안되어 있고, 이에 의해 편광 필름의 염색 불균일을 감소시키는 것이 가능해졌다.

그러나, 최근 액정 표시 장치의 대형화에 수반하여, 대면적 편광 필름이 대량으로 요구되도록 되고 있다. 편광 필름의 면적이 커지면, 면적 전체에서의 광학 특성의 균일성이 요구되는 것이나, 시야각을 보정하는 위상차 필름 등 다른 필름과 조합하여 이용하는 경우가 많아지게 된 것 등의 이유에 의해, 색 불균일의 문제가 현저화되고 있는 동시에, 단시간(단납기)에 제조하는 것의 요구도 높아지고 있다. 단시간에 제조하는 요구에 따르기 위해, 기존의 제조 공정 전체의 처리 속도를 빠르게 하면, 색 불균일이 발생하기 쉬워 수율이 크게 저하되는 문제가 있다. 한편, 상기 공보에 기재된 방법에 따르면, 전술한 바와 같이 색 불균일을 감소시키는 것이 가능하지만, 대면적의 편광 필름에 대응하는 데는, 편광 필름의 반송 속도를 떨어뜨리거나 혹은 염색 처리조의 길이를 길게 함으로써, 염색 시간을 상당히 길게 할 필요가 생겨, 단시간에 편광 필름을 제조하는 요구에 따를 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 색 불균일이 적고 고품질의 편광 필름을 단시간에 제조하는 것을 가능하게 하는 편광 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 팽윤 처리 공정에 있어서, 수지 필름을 침지하는 팽윤 처리조를 적어도 2개 이상 설치하여, 전단측에 위치하는 팽윤 처리조 내의 욕액에 침지한 후에, 후단측에 위치하는 팽윤 처리조 내의 욕액에 순차 침지하는 순서로 하였다. 그리고, 적어도 전단측으로부터 세어 제N 번째에 위치하는 팽윤 처리조의 욕온을 제(N ＋ M) 번째에 위치하는 팽윤 처리조의 욕온보다도 3 ℃ 이상 높게 설정(N, M은 모두 1 이상의 소정의 정수)하면, 제N 번째의 팽윤 처리조 내의 고온의 욕액에서 수지 필름의 팽윤이 진행되기 쉽고, 수지 필름의 팽윤량이 포화에 이를 때까지의 시간이 단축되는 것을 발견하였다. 이 결과, 팽윤 처리 공정에 필요한 시간, 나아가서는 편광 필름의 제조에 필요한 시간을 단축할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 제N 번째의 팽윤 처리조 내의 욕액에서 수지 필름의 팽윤이 진행되므로, 후속하는 염색 처리 공정의 염색 처리조 내의 욕액에서의 팽윤이 억제되는 결과, 색 불균일이 적고 고품질의 편광 필름을 얻을 수 있는 것을 발견하였다. 본 발명은 이러한 본 발명의 발명자들이 발견한 지견을 기초로 완성된 것이다.

즉, 본 발명은 폴리비닐알코올계 필름 등의 수지 필름을 팽윤 처리 공정 및 이에 후속하는 염색 처리 공정을 포함하는 제조 공정에 있어서 일축 연신함으로써 편광 필름을 제조하는 방법이며, 상기 팽윤 처리 공정에 있어서, 수지 필름을 적어도 2개 이상의 팽윤 처리조 내의 욕액에 순차 침지하는 순서를 포함하고, 적어도 전단측으로부터 세어 제N 번째에 위치하는 팽윤 처리조의 욕온을 제(N ＋ M) 번째에 위치하는 팽윤 처리조의 욕온보다도 3 ℃ 이상 높게 설정(N, M은 모두 1 이상의 소정의 정수)하는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법을 제공하는 것이다.

또, 본 발명에 있어서의「팽윤 처리 공정」이라 함은, 염색 처리 공정의 전단의 공정이며, 수지 필름을 욕액에 침지하는(연신 처리를 수반해도 좋음) 모든 공정을 포함하는 넓은 개념을 의미한다. 또한, 본 발명에 있어서의「팽윤 처리조」라 함은, 염색 처리 공정에서 사용하는 염색 처리조의 전단에 위치하는 처리조이며, 수지 필름을 욕액에 침지하는(연신 처리를 수반해도 좋음) 모든 처리조를 포함하는 넓은 개념을 의미한다. 예를 들어, 염색 처리 공정의 전단에 습식의 연신 처리 공정을 마련하는 경우, 상기 습식의 연신 처리 공정은 본 발명에 있어서의「팽윤 처리 공정」에 상당하고, 상기 습식의 연신 처리 공정에서 사용하는 연신 처리조는 본 발명에 있어서의「팽윤 처리조」에 상당하게 된다. 따라서, 상기 습식의 연신 처리 공정에서 사용하는 연신 처리조에서는, 연신 처리와 팽윤 처리가 동일한 욕액 중에서 실시되게 된다. 또한, 염색 처리 공정의 전단의 공정에서 수지 필름에 고정화 처리를 실시하는 경우에는, 상기 고정화 처리 공정은 본 발명에 있어서의「팽윤 처리 공정」에 상당하게 된다. 그리고, 상기 고정화 처리 공정에서 사용하는 고정화 처리조는 본 발명에 있어서의「팽윤 처리조」에 상당하는 것이 되고, 이 고정화 처리조에서는 고정화 처리와 팽윤 처리가 동일한 욕액 중에서 실시되게 된다.

또한, 본 발명에 있어서, 보다 단시간에 수지 필름을 팽윤시켜, 팽윤 처리 공정에 필요한 시간을 보다 한층 단축시키기 위해서는, 제N 번째에 위치하는 팽윤 처리조의 욕온을 제(N ＋ M) 번째에 위치하는 팽윤 처리조의 욕온보다도 5 ℃ 이상 높게 설정하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 팽윤 처리 공정에 있어서, 수지 필름을 제1 팽윤 처리조 내의 욕액에 침지한 후, 상기 제1 팽윤 처리조에 후속하는 제2 팽윤 처리조 내의 욕액에 침지하는 순서를 포함하고, 상기 제1 팽윤 처리조의 욕온을 상기 제2 팽윤 처리조의 욕온보다도 3 ℃ 이상 높게 설정한다.

또, 본 발명에 있어서, 각 팽윤 처리조의 욕온을 55 ℃보다 높게 설정하면, 수지 필름이 지나치게 연화되어 파단될 우려가 있다. 한편, 각 팽윤 처리조의 욕온을 20 ℃보다 낮게 설정하면, 욕액의 냉각이 필요하게 되어 설비상의 부담이 커지는 것에 부가하여, 수지 필름의 팽윤이 진행되기 어려워진다. 따라서, 상기와 같은 문제가 발생하지 않도록 하기 위해서는, 상기 각 팽윤 처리조의 욕온을 20 ℃ 이상 55 ℃ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 염색 처리 공정에 있어서, 수지 필름을 침지하는 염색 처리조의 욕온을 20 ℃ 이상 50 ℃ 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 또는, 20 ℃ 이상 45 ℃ 이하가 보다 바람직하고, 25 ℃ 이상 40 ℃ 이하가 특히 바람직하다. 염색 처리조의 욕온이 지나치게 높으면, 요오드의 승화나 용매의 증발 등에 의해 욕액 중의 2색성 물질의 농도가 변화되기 쉬워지므로, 염색 품질의 유지가 어려워진다.

또한, 상기 염색 처리 공정에서 사용하는 염색 처리조의 바로 앞에 위치하는 팽윤 처리조의 욕온과, 상기 염색 처리조의 욕온과의 차를 5 ℃ 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 바람직한 구성에 따르면, 염색 처리조의 바로 앞에 위치하는 팽윤 처리조의 욕온이 염색 처리조의 욕온에 가까워지므로, 염색 처리조 내의 욕액에서의 수지 필름의 팽윤이 보다 한층 억제되고, 보다 한층 색 불균일이 적어 고품질의 편광 필름을 얻는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 각 팽윤 처리조 내의 욕액에의 수지 필름의 침지 시간의 총합계가 50초 이하이면, 편광 필름의 제조에 필요한 시간을 현저히 단축시킬 수 있는 동시에, 이러한 단시간의 침지 시간이라도 충분히 색 불균일이 적고 고품질의 편광 필름을 얻는 것이 가능하다.

또한, 보다 높은 광학 특성을 얻기 위해서는, 상기 수지 필름으로서는, 예를 들어 검화도(saponification degree)가 95 ％ 이상이고, 중합도가 2000 이상이 된 필름을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 제조 방법을 이용하여 제조된 편광도 99.95 ％ 이상의 편광 필름으로서도 제공된다.

또한, 본 발명은 상기 제조 방법을 이용하여 제조된 편광 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 편광판으로서도 제공된다.

또한, 본 발명은 상기 제조 방법을 이용하여 제조된 편광 필름을 적층한 것을 특징으로 하는 광학 필름으로서도 제공된다.

또한, 본 발명은 상기 편광판 또는 상기 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치로서도 제공된다.

본 발명에 관한 편광 필름의 제조 방법에 따르면, 수지 필름의 팽윤량이 포화에 이르기까지의 시간이 단축되는 결과, 팽윤 처리 공정에 필요한 시간, 나아가서는 편광 필름의 제조에 필요한 시간을 단축시킬 수 있는 동시에, 색 불균일이 적고 고품질의 편광 필름을 얻는 것이 가능하다.

도1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 편광 필름의 제조 방법을 실시하기 위한 제조 라인을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 관한 팽윤 처리에 대해, 팽윤 처리조에서의 침지 시간과 팽윤 왜곡의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 일 실시 형태에 대해 설명한다.

도1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 편광 필름의 제조 방법을 실시하기 위한 제조 라인을 개략적으로 나타내는 블럭도이다. 도1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 제조 라인은 제1 팽윤 처리조(10), 제2 팽윤 처리조(20), 염색 처리조(30), 연신 처리조(40), 고정화 처리조(50) 및 건조로(60)를 구비하고 있다. 본 실시 형태에 관한 제조 라인으로 편광 필름을 제조할 때에는, 우선 최초로 수지 필름이 제1 팽윤 처리조(10)에 반송되고, 계속해서 제2 팽윤 처리조(20)에 반송된다.

본 실시 형태에 관한 수지 필름으로서는, 폴리비닐알코올계 필름을 이용하고 있다. 폴리비닐알코올계 필름으로서는, 예를 들어 폴리비닐알코올 필름, 폴리비닐포르말 필름, 폴리비닐아세탈 필름, 폴리 공중합체 필름, 이들의 부분 검화 필름, 폴리비닐알코올의 부분 폴리엔화 필름 등을 들 수 있다. 또, 본 발명에 관한 수지 필름으로서는, 폴리비닐알코올계 필름에 한정되는 것은 아니며, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름, 에틸렌ㆍ초산비닐 공중합체계 필름, 셀룰로오스계 필름 등을 예시할 수 있다.

폴리비닐알코올계 필름은 제1 팽윤 처리조(10) 내의 욕액(본 실시 형태에서는, 역침투막 처리가 실시된 순수)에 침지되고, 계속해서 제2 팽윤 처리조(20) 내의 욕액(본 실시 형태에서는, 역침투막 처리가 실시된 순수)에 침지된다. 여기서, 제1 팽윤 처리조(10)의 욕온은 제2 팽윤 처리조(20)의 욕온보다도 3 ℃ 이상 높게 설정되어 있다[즉, 제1 팽윤 처리조(10)의 욕온 － 제2 팽윤 처리조(20)의 욕온 ≥ 3 ℃]. 또한, 바람직한 구성으로서, 제1 및 제2 팽윤 처리조(10, 20)의 욕온이 각각 20 ℃ 이상 55 ℃ 이하로 설정되어 있다. 또, 이 제1 팽윤 처리조(10)의 욕온과 제2 팽윤 처리조(20)의 욕온과의 차는 5 ℃ 이상으로 설정하는 것이 보다 바람직하고, 온도차가 너무 커도 필름의 장력 조정이 어려워지므로, 온도차는 30 ℃ 이하 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에 관한 제1 및 제2 팽윤 처리조(10, 20)에서는 팽윤 처리뿐만 아니라 연신 처리도 실시하고 있고, 그 연신 배율은 팽윤에 의한 연신도 포함하여 2조에서 총 1.1 내지 3.5배 정도로 하는 것이 바람직하다. 팽윤 처리조에 이용되는 욕액은 상기한 바와 같이 순수 등의 물이 일반적으로 이용되지만, 요오드화물이나 가교제 등의 첨가제를 함유하는 용액으로 해도 좋다.

또, 본 실시 형태에서는, 2개의 팽윤 처리조(10, 20) 내의 욕액에 순차 수지 필름을 침지하는 태양에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 팽윤 처리조의 욕액에 순차 수지 필름을 침지하는 태양을 채용하는 것도 가능하다. 이 때, 적어도 전단측으로부터 세어 제N 번째에 위치하는 팽윤 처리조의 욕온을 제(N ＋ M) 번째에 위치하는 팽윤 처리조의 욕온보다도 3 ℃ 이상 높게 설정(N, M은 모두 1 이상의 소정의 정수)한다. 예를 들어, N ＝ 1, M ＝ 2로 설정한 경우에는, 적어도 제1 번째의 팽윤 처리조의 욕온을 제3 번째의 팽윤 처리조의 욕온보다도 3 ℃ 이상 높게 설정하는 것을 의미하고, 제2 번째의 팽윤 처리조의 욕온이나, 제4 번째 이후의 팽윤 처리조의 욕온은 한정되지 않는다. 환언하면, 팽윤 처리 공정에서 사용하는 전단측의 팽윤 처리조와, 이것보다도 후단측에 위치 하는 팽윤 처리조와의 복수의 조합 중, 전단측의 팽윤 처리조의 욕온 － 후단측의 팽윤 처리조의 욕온 ≥ 3 ℃가 되는 조합이 적어도 1세트 존재하도록, 각 팽윤 처리조의 욕온을 설정하면 된다.

다음에, 제1 팽윤 처리조(10) 및 제2 팽윤 처리조(20)에서 팽윤 처리가 실시된 필름은 염색 처리조(30)로 반송된다. 염색 처리조(30) 내의 욕액으로서는, 염료로서의 2색성 물질을 용매로 용해한 용액을 이용할 수 있고, 상기 용액에 상기 필름이 침지됨으로써 염색 처리가 실시된다. 2색성 물질로서는, 예를 들어 요오드나 유기 염료 등을 예시할 수 있다. 이러한 2색성 물질은 1 종류라도 좋고, 2 종류 이상을 병용하여 이용하는 것도 가능하다. 상기 2색성 물질로서 요오드를 이용하는 경우, 염색 효율을 보다 한층 향상시키기 위해 요오드화칼륨 등의 요오드화물을 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 용매로서는, 물이 일반적으로 사용되지만, 물과 상용성(相溶性)이 있는 유기 용매를 더 첨가해도 좋다. 또, 본 실시 형태에서는 염색 처리조(30)를 이용하여 염색 처리를 실시하는 태양에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 폴리비닐알코올계 재료에 염료를 직접 혼합하여 폴리비닐알코올계 필름을 작성하는 것도 가능하다.

다음에, 염색 처리조(30)에서 염색 처리가 실시된 필름은 연신 처리조(40)로 반송되어 일축 방향에 대해 연신 처리가 실시된다. 연신 처리조(40) 내의 욕액으로서는, 예를 들어 각종 금속염이나, 요오드, 붕소 또는 아연의 화합물을 첨가한 용액을 이용할 수 있고, 특히 붕산 및/또는 요오드화칼륨을 각각 2 내지 10 중량 ％ 정도 첨가한 용액을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 용액의 용매로서는, 물, 에탄올 또는 각종 유기 용매를 적절하게 이용할 수 있다. 또한, 연신 처리조(40)에 있어서의 연신 배율로서는, 1.1 내지 5배 정도로 하는 것이 바람직하고, 전공정에서 실시한 연신 배율도 합한 누적 연신 배율로서는, 1.1 내지 7배 정도로 하는 것이 바람직하다(3 내지 7배로 하는 것이 보다 바람직하고, 5.3 내지 6.5배가 특히 바람직함). 또, 본 실시 형태에서는, 염색 처리 후에 일축 연신을 실시하는 태양에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 염색 처리조(30)에 대해 전단측(필름 반송 방향 상류측)에 연신 처리조(40)를 설치[즉, 제2 팽윤 처리조(20)의 바로 뒤에 연신 처리조(40)를 설치]하여, 일축 연신을 실시한 후에 염색 처리를 실시하는 태양을 채용하는 것도 가능하다. 또한, 독립하여 연신 처리조(40)를 설치하지 않고, 염색 처리조(30) 내에서 염색 처리와 동시에 연신 처리를 실시하는 태양 등, 다른 처리와 동시에 연신 처리를 실시하는 태양을 채용하는 것도 가능하다.

다음에, 연신 처리조(40)에서 연신 처리가 실시된 필름은 고정화 처리조(50)로 반송되어, 고정화 처리조(50) 내의 욕액에 침지됨으로써, 필름에의 염색의 효과를 지속시키기 위한 고정화 처리가 실시된다. 고정화 처리조(50) 내의 욕액으로서는, 물이나 물과 상용성이 있는 유기 용매를 더 포함한 용매에 붕산 화합물 등을 용해한 용액을 이용할 수 있는 것 외에, 요오드화나트륨이나 요오드화칼륨 등을 첨가해도 좋다.

마지막으로, 고정화 처리조(50)에서 고정화 처리가 실시된 필름은 건조로(60)로 반송되고, 바람직하게는 30 ℃ 내지 150 ℃, 보다 바람직하게는 50 ℃ 내 지 150 ℃의 열풍에 의해 건조 처리가 실시되어 편광 필름으로서 반출된다.

이상에 설명한 제조 방법에 따르면, 제1 팽윤 처리조(10)의 욕온을 제2 팽윤 처리조(20)의 욕온보다도 3 ℃ 이상 높게 설정하고 있는 것에 기인하여, 제1 팽윤 처리조(10) 내의 욕액에서 수지 필름의 팽윤이 진행되기 쉽고, 수지 필름의 팽윤량이 포화에 이르기까지의 시간이 단축되는 결과, 팽윤 처리 공정에 필요한 시간, 나아가서는 편광 필름의 제조에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 제1 팽윤 처리조(10) 내의 욕액에서 수지 필름의 팽윤이 진행되므로, 후속하는 염색 처리조(30) 내의 욕액에서의 팽윤이 억제되는 결과, 색 불균일이 적어 고품질의 편광 필름을 얻는 것이 가능하다. 또한, 제1 및 제2 팽윤 처리조(10, 20)의 욕온을 각각 20 ℃ 이상 55 ℃ 이하로 설정하고 있음으로써, 수지 필름이 지나치게 연화되지 않아 파단되는 등의 문제점이 발생하지 않는 한편, 욕액의 냉각이 불필요해 설비상의 부담이 생기지 않는 데 부가하여, 수지 필름의 팽윤이 진행되기 쉬워지는 이점이 있다.

또, 상기한 바와 같이 하여 제조된 편광 필름은, 통상 양면 또는 한쪽면에 위상차가 없는 광학적으로 투명하고 또한 기계적인 강도를 갖는 보호 필름과 접합되어 편광판이 된다. 이러한 보호 필름으로서는, 트리아세틸셀룰로오스 필름이 적합하게 사용된다.

또한, 상기한 바와 같이 하여 제조된 편광 필름(혹은 편광판)은 실용시에 각종 광학층을 적층한 광학 필름의 태양에서 이용할 수도 있다. 이러한 광학층으로서는, 예를 들어 편광 필름 표면의 손상 방지 등을 목적으로 한 하드 코트층, 편광 필름 표면에서의 외광의 반사 방지를 목적으로 한 반사 방지층, 인접층과의 밀착 방지를 목적으로 한 스티킹(sticking) 방지층, 편광 필름의 투과광을 확산하여 시야각을 확대하기 위한 확산층, 편광 필름 표면에서의 외광의 반사 방지 등을 목적으로 하여 미세한 요철 구조가 부여된 표면 반사 방지층(anti-glare layer) 등을 예시할 수 있다. 그 밖에, 반사판, 반투과판, 위상차판(1/2 파장판, 1/4 파장판을 포함함), 시각 보상 필름, 휘도 향상 필름 등을 1층 또는 2층 이상 접합한 광학 필름의 태양에서 이용하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시 형태에 관한 편광판 또는 광학 필름은 액정 표시 장치를 비롯하여, 유기 EL 표시 장치, PDP 등 각종 화상 표시 장치의 구성 부품으로서 바람직하게 이용할 수 있다. 예를 들어, 액정 표시 장치는 상기 광학 필름 등을 액정 셀의 한쪽측 또는 양측에 배치하여 이루어지는 투과형이나 반사형 혹은 투과ㆍ반사 양용형 등의 종래에 준한 적절한 구조로 할 수 있다. 액정 표시 장치를 형성하는 액정 셀은 임의로, 예를 들어 박막 트랜지스터형에 대표되는 능동 매트릭스 구동형의 것 등의 적절한 타입의 액정 셀을 이용한 것이라도 좋다. 또한, 액정 셀의 양측에 본 실시 형태에 관한 광학 필름을 설치하는 경우, 그들은 같은 것이라도 좋고, 다른 것이라도 좋다. 또한, 액정 표시 장치의 형성시에는, 예를 들어 프리즘 어레이 시트나 렌즈 어레이 시트, 확산판이나 백라이트 등의 적절한 부품을 적절한 위치에 1층 또는 2층 이상 배치할 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 나타냄으로써, 본 발명의 특징을 보다 한층 명확하게 한다.

<제1 실시예>

수지 필름으로서, 검화도가 95 ％ 이상이고, 중합도가 2000 이상으로 된 쿠라레제의 폴리비닐알코올 필름(중합도 2400)을 이용하여, 도1에 나타내는 제조 라인으로 편광 필름을 제조하였다. 역침투막 처리를 실시한 순수를 욕액으로 하는 제1 팽윤 처리조(10) 및 제2 팽윤 처리조(20)에서는, 팽윤 처리뿐만 아니라 연신 처리도 실시하고, 그 연신 배율은 2조에서 총 2.7배[제1 팽윤 처리조(10)에서 2배, 제2 팽윤 처리조(20)에서 1.35배]로 하였다. 제1 팽윤 처리조(10)의 욕온은 40 ℃로 하고, 욕액에 침지하는 시간을 최장 21초로 하였다. 또, 소정의 침지 시간마다 필름을 제1 팽윤 처리조(10)로부터 끌어 올려, 후술하는 팽윤 왜곡을 측정하였다. 제2 팽윤 처리조(20)의 욕온은 28 ℃로 하고, 욕액에 침지하는 시간을 최장 64초로 하였다. 제2 팽윤 처리조(20)에 대해서도, 소정의 침지 시간마다 필름을 끌어 올여, 후술하는 팽윤 왜곡을 측정하였다. 염색 처리조(30) 내의 욕액은 역침투막 처리를 실시한 순수를 용매로 하여 농도 1 g/ℓ로 요오드를 용해한 온도 30 ℃의 용액으로 하였다. 연신 처리조(40) 내의 욕액은 순수를 용매로 하여 농도 4 중량 ％의 붕산을 첨가한 온도 50 ℃의 용액으로 하고, 1.5배의 연신 배율로 일축 연신을 실시하였다. 고정화 처리조(50) 내의 욕액은 순수를 용매로 하여 농도 5 중량 ％의 요오드화칼륨을 첨가한 상온의 용액으로 하였다. 건조로(60)에서는 60 ℃의 열풍에 의해 건조 처리를 실시하였다.

<제2 실시예>

제1 팽윤 처리조(10)의 욕온을 50 ℃로 한 것 이외에는, 제1 실시예와 같은 조건으로 편광 필름을 제조하였다.

<제3 실시예>

제1 팽윤 처리조(10)의 욕액에 침지하는 시간을 최장 10초로 하고, 제2 팽윤 처리조(20)의 욕온을 30 ℃, 욕액에 침지하는 시간을 최장 32초로 한 것 이외에는, 제1 실시예와 같은 조건으로 편광 필름을 제조하였다.

<제4 실시예>

제1 팽윤 처리조(10)의 욕온을 35 ℃로 한 것 이외에는, 제3 실시예와 같은 조건으로 편광 필름을 제조하였다.

<제5 실시예>

제2 팽윤 처리조(20)의 욕액에 침지하는 시간을 최장 10초로 한 것 이외에는, 제1 실시예와 같은 조건으로 편광 필름을 제조하였다.

<제6 실시예>

제2 팽윤 처리조(20)의 욕액에 침지하는 시간을 최장 10초로 한 것 이외에는, 제2 실시예와 같은 조건으로 편광 필름을 제조하였다.

<제7 실시예>

제1 팽윤 처리조(10)의 욕액에 침지하는 시간을 최장 17초로 하고, 제2 팽윤 처리조(20)의 욕액에 침지하는 시간을 최장 11초로 한 것 이외에는, 제3 실시예와 같은 조건으로 편광 필름을 제조하였다.

<제1 비교예>

팽윤 처리조(연신 처리도 실시함)를 1조로만 하여, 그 욕온을 28 ℃, 욕액에 침지하는 시간을 최장 155초로 한 것 이외에는, 제1 실시예와 같은 조건으로 편광 필름을 제조하였다.

<제2 비교예>

팽윤 처리조(연신 처리도 실시함)를 1조로만 하고, 그 욕온을 40 ℃, 욕액에 침지하는 시간을 최장 155초로 한 것 이외에는, 제1 실시예와 같은 조건으로 편광 필름을 제조하였다.

<제3 비교예>

팽윤 처리조(연신 처리도 실시함)를 1조로만 하고, 그 욕온을 50 ℃, 욕액에 침지하는 시간을 최장 155초로 한 것 이외에는, 제1 실시예와 같은 조건으로 편광 필름을 제조하였다.

<제4 비교예>

제1 팽윤 처리조(10)의 욕온을 30 ℃로 한 것 이외에는, 제3 실시예와 같은 조건으로 편광 필름을 제조하였다.

<제5 비교예>

팽윤 처리조(연신 처리도 실시함)를 1조로만 하고, 그 욕온을 40 ℃, 욕액에 침지하는 시간을 최장 40초로 한 것 이외에는, 제1 실시예와 같은 조건으로 편광 필름을 제조하였다.

<제6 비교예>

팽윤 처리조(연신 처리도 실시함)를 1조로만 하고, 그 욕온을 30 ℃, 욕액에 침지하는 시간을 최장 40초로 한 것 이외에는, 제1 실시예와 같은 조건으로 편광 필름을 제조하였다.

<제7 비교예>

제1 팽윤 처리조(10)의 욕온을 30 ℃, 욕액에 침지하는 시간을 최장 32초로 하고, 제2 팽윤 처리조(20)의 욕온을 35 ℃, 욕액에 침지하는 시간을 최장 10초로 한 것 이외에는, 제1 실시예와 같은 조건으로 편광 필름을 제조하였다.

또, 제1 내지 제7 실시예 및 제1 내지 제7 비교예에 나타내는 팽윤 처리조의 욕온은 이하의 방법으로 측정한 값이다. 즉, 팽윤 처리조 내의 욕액 중의 복수점(팽윤 처리조의 폭 방향을 따라 대략 등간격으로 3점, 길이 방향을 따라 대략 등간격으로 3점, 깊이 방향을 따라 대략 등간격으로 3점의 총 27점)에 열전대를 설치하여, 각 점에 설치한 열전대에 의해 각각 소정 시간 측정한 온도의 평균치를 욕온으로 하였다.

<평가 결과 1>

제1, 제2 실시예 및 제1 내지 제3 비교예에 대해, 팽윤 처리조에서의 침지 시간과 팽윤 왜곡과의 관계를 평가하였다. 그 결과를 도2에 나타낸다. 도2의 횡축은 침지 시간이고, 제1, 제2 실시예의 경우에는, 제1 팽윤 처리조(10) 및 제2 팽윤 처리조(20)에서의 침지 시간의 총합계[제1 팽윤 처리조(10)에서의 침지가 종료된 후 제2 팽윤 처리조(20)에서의 침지가 개시되기까지의 시간은 포함하지 않음]를 나타낸다. 한편, 제1 내지 제3 비교예의 경우에는, 하나의 팽윤 처리조에서의 침지 시간을 나타낸다. 또한, 도2의 종축은 팽윤 왜곡을 나타낸다.

여기서, 팽윤 왜곡이라 함은, 필름을 연신한 경우의 변형 거동을 아핀 변형 affine deformation)으로 가정(연신 전후의 필름의 체적이 일정하다고 가정)하여 계산한 필름 폭과, 팽윤 처리조에 있어서의 연신 후에 실측한 필름 폭과의 차를 측정하여, 상기 측정치를 변형 전의 필름폭으로 나눈 값을 의미한다. 이 산출한 팽윤 왜곡에 의해, 필름의 팽윤 상태를 평가하는 것이 가능하다. 즉, 팽윤 처리를 실시하는 시간(팽윤 처리조 내의 욕액에 침지하는 시간)을 변화시켜도 팽윤 왜곡의 측정치가 변화하지 않는 경우에는, 필름의 팽윤량이 포화되었다고 판단할 수 있다.

도2에 나타낸 바와 같이, 제1, 제2 실시예의 경우에는, 제1 내지 제3 비교예의 경우에 비해, 필름의 팽윤량이 포화에 도달할(팽윤 왜곡의 값이 변화하지 않게 될) 때까지 필요한 시간이 단축되어(제1 내지 제3 비교예의 경우에는, 침지 시간을 최장으로 해도 팽윤량은 포화에 이르지 않았음), 팽윤 처리 공정에 필요한 시간, 나아가서는 편광 필름의 제조에 필요한 시간을 단축할 수 있는 것을 알 수 있었다.

<평가 결과 2>

제1 내지 제7 실시예 및 제1 내지 제7 비교예에 대해 침지 시간을 최장으로 한 경우에 얻게 된 편광 필름의 편광도 및 색 불균일(외관)을 평가하였다. 그 결과를 표1에 나타낸다. 또, 표1에는, 팽윤 처리조에 있어서의 수지 필름의 침지 시간의 총합계도 함께 기재하였다. 여기서, 편광도는 제조한 편광 필름으로부터 25 ㎜ × 40 ㎜의 샘플을 잘라내어, 무라카미 시끼사이제의 spectro photometer DOT-3C를 사용하여 평가하였다. 또한, 색 불균일은 상기 샘플을 관찰용 편광판 상에 편광축이 서로 직교하도록 적재하여, 3파장의 형광등으로 조사하여 그 균일성을 관찰함으로써 평가하였다. 보다 구체적으로 설명하면, 우선 상기 형광등에서 조사한 상기 샘플의 투과광을 카메라로 촬상하여, 상기 촬상 화상을 화상 처리함으로써 샘플 폭 방향의 휘도 분포를 산출하였다. 다음에, 산출한 휘도 분포(횡축 : 거리, 종축: 휘도)를 거칠기 곡선으로 선정하고, 산술 평균 거칠기(Ra)를 산출하여, 상기 Ra에 의해 색 불균일을 수치화하였다. 그리고, Ra가 작을수록 휘도 분포의 요철이 적어 양호한 외관이라 판단하였다.

[표 1]

표1에 나타낸 바와 같이, 제1 내지 제7 실시예의 경우에 있어서의 편광도 및 색 불균일은 양호한 결과를 나타내고 있고, 색 불균일이 적고 고품질의 편광 필름을 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다. 또, 제5 실시예는 제1 실시예에 있어서의 제2 팽윤 처리조의 침지 시간을 단축한 것에 상당하고, 제6 실시예는 제2 실시예에 있어서의 제2 팽윤 처리조의 침지 시간을 단축한 것에 상당하지만, 이들 실시예와 같이 단시간의 침지 시간이라도 충분히 색 불균일이 적고 고품질의 편광 필름을 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다. 특히, 제7 실시예는 제1 팽윤 처리조(10) 및 제2 팽윤 처리조(20)에서의 침지 시간의 총합계가 28초로 매우 단시간임에도 불구하고, 충분히 색 불균일이 적고 고품질의 편광 필름을 얻을 수 있고, 편광 필름의 품질을 손상시키지 않고, 편광 필름의 제조에 필요한 시간을 현저히 단축시킬 수 있다.

이에 대해, 제1 내지 제3 비교예의 편광 필름에 대해서는, 팽윤량은 포화에 도달하지 않았지만, 침지 시간을 최장(155초)으로 함으로써, 팽윤 왜곡의 단위 시간당의 변화량은 비교적 작아지고 있다(도2 참조). 이로 인해, 팽윤 처리조에 후속하는 염색 처리조 내의 욕액에 필름을 침지하였을 때에 다시 팽윤하기 어렵고, 색 불균일이 적은 편광 필름을 얻을 수 있었다고 고려된다. 그러나, 제1 내지 제7 실시예의 경우에 비하면, 제1 내지 제3 비교예의 편광 필름은 팽윤 처리조에서의 긴 침지 시간을 필요로 하므로, 편광 필름의 제조에 필요한 시간을 단축할 수 없는 문제가 잔존하게 된다. 한편, 편광 필름의 제조에 필요한 시간을 단축하는 관점에서, 제4 내지 제7 비교예와 같이, 팽윤 처리조에서의 침지 시간의 총합계를 단시간으로 설정한(특히, 제4, 제7 비교예에서는, 침지 시간의 총합계를 단시간으로 설정하는 것에 부가하여, 제2 팽윤 처리조의 욕온 ≥ 제1 팽윤 처리조의 욕온으로 함) 것에서는, 팽윤 처리조에 후속하는 염색 처리조 내의 욕액에 필름을 침지하였을 때에 다시 팽윤하게 되어, 염색 불균일이 발생하게 되는 것을 알 수 있었다.

Claims (12)

1. 폴리비닐알코올계 필름 등의 수지 필름을 팽윤 처리 공정 및 이에 후속하는 염색 처리 공정을 포함하는 제조 공정에 있어서 일축 연신함으로써 편광 필름을 제조하는 방법이며,

   상기 팽윤 처리 공정에 있어서, 수지 필름을 2개 이상의 팽윤 처리조 내의 욕액에 순차 침지하는 순서를 포함하고,

   상기 팽윤 처리 공정에서 사용하는 전단측의 팽윤 처리조와, 상기 전단측의 팽윤 처리조보다도 후단측에 위치하는 팽윤 처리조와의 복수의 조합 중, 3 ℃ ≤ 전단측의 팽윤 처리조의 욕온 － 후단측의 팽윤 처리조의 욕온 ≤ 35 ℃가 되는 조합이 1세트 이상 존재하도록 각 팽윤 처리조의 욕온을 설정하는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 팽윤 처리 공정에 있어서, 수지 필름을 제1 팽윤 처리조 내의 욕액에 침지한 후, 상기 제1 팽윤 처리조에 후속하는 제2 팽윤 처리조 내의 욕액에 침지하는 순서를 포함하고,

   상기 제1 팽윤 처리조의 욕온을 상기 제2 팽윤 처리조의 욕온보다도 3 ℃ 이상 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 팽윤 처리조의 욕온을 20 ℃ 이상 55 ℃ 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 염색 처리 공정에 있어서, 수지 필름을 침지하는 염색 처리조의 욕온을 20 ℃ 이상 55 ℃ 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 팽윤 처리 공정에 있어서 수지 필름을 최후에 침지하는 팽윤 처리조의 욕온과, 상기 염색 처리조의 욕온과의 차를 5 ℃ 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 팽윤 처리조 내의 욕액에의 수지 필름의 각각의 침지 시간의 총합계가 50초 이하인 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수지 필름은 검화도가 95 ％ 이상이고, 중합도가 2000 이상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.
8. 제1항 또는 제2항에 기재된 제조 방법을 이용하여 제조된 편광도 99.95 ％ 이상의 편광 필름.
9. 제1항 또는 제2항에 기재된 제조 방법을 이용하여 제조된 편광 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 편광판.
10. 제1항 또는 제2항에 기재된 제조 방법을 이용하여 제조된 편광 필름을 적층한 것을 특징으로 하는 광학 필름.
11. 제9항에 기재된 편광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
12. 제10항에 기재된 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.

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