KR0181689B1 - 고투과성 및 고편광성 편광필름의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자계산기, 전자시계, 자동차계기판, 액정TV, 노트북컴퓨터 등에 널리 사용되고 있는 액정표시장치에 적용되는 편광필름에 관한 것으로서, 특히 투과특성이 우수하고 편광도가 높은 편광필름을 제공하게 위해 안출된 것이다.

본 발명은 구체적으로 폴리비닐계 필름을 사용하여 수처리공정, 연신공정, 염색공정 및 정착공정을 거쳐 제조되는 편광필름의 제조에 있어서, 염색공정에 사용되는 요오드 및 요오드 화합물이 특정범위에서 사용되고 연신공정에 의한 연신비도 수조내에서 습식연신에 의한 연신비가 3∼5배, 정착공정후 건열연신에 의한 연신비가 1.2-2배 되도록 실시하는 것을 특징으로 하는 편광필름 제조법을 제공하며, 이와 같이 제조된 편광필름은 고투광성이면서 고편광성의 우수한 특성을 나타낸다.

Description

고투과성 및 고편광성 편광필름의 제조방법

본 발명은 전자계산기, 전자시계, 자동차계기판, 휴대폰, 액정TV, 노트북컴퓨터 등에 널리 사용되고 있는 액정표시장치에 적용되는 투과특성이 우수하고 편광도가 높은 편광필름의 제조방법에 관한 것이다.

편광필름은 특히 휴대폰 및 노트북컴퓨터, 액정TV에 적용시 화상의 선명도 또는 시인성을 높이기 위해 고투과, 고편광성 편광필름을 요구하고 있다.

일반적으로 편광필름으로는 폴리비닐알콜계 필름에 요오드 혹은 염료를 염색, 연신하여 제조한 것이 주로 알려져 있는데, 특히 고편광도의 편광필름을 얻기 위해 염색을 충분히 하고 고연신을 행하는 방법이 사용되고 있다.

그리고 염료를 염색시킨 편광필름의 경우 요오드를 염색한 편광필름보다 내열성 및 내습열성에 있어서는 우수하지만 연신시 편광소자의 배열에 있어서 요오드가 더 우수한 특성을 보이므로 대부분 고편광 특성의 편광필름으로 요오드를 염색한 것이 상업적으로 이용되고 있다.

전술한 바와 같이 요오드계 편광필름은 편광도를 높이기 위하여 요오드를 다량 염색하게 되는데, 이렇게 제조된 필름은 편광도는 높으나 투과도가 떨어져 액정표시장치에 장착시 빛의 투과성이 나쁘기 때문에 화상의 시인성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 액정표시장치의 시인성과 선명성을 동시에 높일 수 있는 고투과 및 고편광 특성을 지닌 편광필름의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여 투과성이 우수하고 고편광성을 지닌 편광필름의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한 것이다.

본 발명은 폴리비닐알콜계 필름을 사용하여 수처리공정, 연신공정, 염색공정 및 정착공정을 거쳐 제조되는 편광필름의 제조에 있어서, 염색공정에 사용되는 요오드 및 요오드화합물의 양이 하기식(Ⅰ)을 만족시키고 연신공정에 의한 연신비는 수조 내에서의 습식연신에 의한 연신비가 3∼5배, 정착공정 후 건열연신에 의한 연신비가 1.2-2배가 되도록 하는 것을 특징으로 한 고투과성 및 고편광성 편광필름의 제조방법에 관한 것이다.

(Ⅰ)0.001중량%≤요오드(Ⅰ₂)농도≤0.01중량%

5≤요오드화합물농도/요오드농도≤50

이하에서 본 발명은 구체적으로 설명한다.

일반적으로 요오드계 편광필름은 폴리비닐알콜계 필름을 요오드 이온으로 염색, 일축연신한 것이다.주로 사용되는 폴리비닐알콜계 필름은 초산비닐을 중합하거나 또는 에틸렌-초산비닐을 공중합한 친수성 중합체 수지로서 이를 검화시켜 제조한 폴리비닐 알콜필름 또는 폴리에틸렌-비닐알콜 공중합 필름이다.

요오드 이온을 폴리비닐알콜계 필름에 염색하는 방법으로는 요오드 이온을 수용액 상태로 제조하기 위하여 고체상태의 요오드(Ⅰ₂)와 요오드화합물을 물에 용해시켜 제조하는데, 이때 사용되는 요오드화합물로는 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화암모늄 등이 사용될 수 있으며, 특히 요오드화칼륨이 바람직하다. 요오드화합물을 요오드 분자와 함께 물에 용해시키면 요오드화합물이 수용액중에서 해리되어 요오드 음이온을 발생시키고 이것이 요오드 분자와 결합하여 폴리요오드 음이온을 생성시킨다.

이와 같이 생성된 폴리요오드 음이온은 폴리비닐알콜계필름과 결합되며 편광 특성에 중요한 역할을 하게 되는데, 요오드의 사용량이 0.001중량% 미만으로 되면 충분한 염색이 이루어지지 못하고, 0.01중량%를 초과하면 투과율이 나쁘게 될 우려가 있으며, 요오드 분자에 대한 요도드화합물의 농도의 비가 5미만으로 되면 편광도가 나빠지며, 50을 초과하면 투과율이 나빠지는 문제가 발생된다.

본 발명에서는 위에서 언급한 폴리비닐알콜계 필름을 일단 수처리 공정을 통해 수처리하고 연신한 후 요오드로 염색하고 붕산처리를 통해 정착시킨 후 최종적으로 건열연신을 행하여 편광필름을 제조하는데, 이때 수처리 중량 팽윤도가 130%이상이고 인장신율이 400%이상이 되도록 행해진다.

수처리 공정의 목적은 연신공정에 있어서 고연신과 균일 연신 및 염색공정에 있어서 불균일 염색의 제거에 있다. 수처리 공정을 통과한 후 중량 팽윤도가 130%미만, 인장신율이 400%미만인 경우에는 고연신이 어려우며 강제로 고연신을 할 경우 연신 불균일로 인한 광학특성의 편차가 심하고 파단이 발생하는 등의 문제가 있다. 또한 요오드 염색시 요오드 흡착이 잘 이루어지지 않아 편광도의 저하 및 투과율의 편차가 커지는 문제가 발생한다. 이는 수처리 공정중 물이 폴리비닐알콜 필름의 고분자 주쇄사이로 팽윤되어 고분자 주쇄 사이의 간격을 넓힘으로써 필름자체를 유연하게 하기 때문인 것으로 추정된다.

한편, 폴리비닐알콜계 필름은 결정성이 높고, 친수성이 매우 강하기 때문에 건열 연신으로 고연신을 실시할 경우 백탁이 발생하는 문제가 있다. 따라서, 수조내에서 습식연신하는 것이 일반적이다. 이럴 경우 고연신은 가능하지만 폴리비닐알콜 고분자가 친수성이 강하므로 팽윤으로 인하여 배향이 완전히 이루어지지 않는 단점이 있으며, 이로 인해 고편광 특성을 얻을 수 없다.

따라서, 본 발명에서는 이를 해결하기 위해 연신방법을 수조내에서 1차 습식연신을 행하고, 2차로 정착단계를 거친 후 건열연신을 실시하는 방법을 사용한다.

1차 습식연신으로 수조 내에서의 연신비가 3배 미만인 경우는 폴리비닐알콜의 배향이 충분치 않기 때문에 고편광 특성을 얻을 수 없고, 5배 초과 연신을 할 경우 1차 연신이 과다하여 2차 연신에서 파단이 발생하는 등의 문제가 발생한다.

또한, 2차 연신에 있어서는 2배를 초과하여 연신할 경우 파단 및 백탁이 발생되고, 1.2배 미만의 경우에는 고편광 특성을 얻기 어려운 문제점이 있다.

이하에서 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하며, 중량 팽윤도 및 편광도는 다음과 같은 방법에 의해 측정하였다.

* 중량팽윤도

폴리비닐알콜 필름을 10㎝×10㎝의 크기로 자른 다음 초기 중량을 측정하고, 물속에서 팽윤된 필름의 표면을 거즈 2장 사이에 놓고 표면의 수분을 제거한 후 중량을 측정하여 아래의 식에 따라 구한다.

[실시예 1]

평균 중합도가 1,700이고 두께 70㎛인 폴리비닐알콜 미연신 필름을 중량팽윤 물속에서 4배 일축연신하고 요오드 0.005중량%, 요오드화칼륨 0.05중량% 첨가한 염색액에서 요오드 염색을 실시하였다. 이후 계속해서, 본 필름을 붕산에 정착 처리한 다음 50℃의 건열로 건조한후 1.5배 건열연신하여 편광필름을 제조하였으며, 그 공정조건 및 필름의 특성을 하기 표1에 나타내였다.

[실시예 2∼4]

하기 표1에 나타낸 공정조건을 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 필름의 특성을 측정하여 표1에 나타내었다.

[비교예 1∼4]

하기 표1에 나타낸 공정조건을 사용하고 그 외는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 필름의 특성을 측정하여 표1에 나타내었다.

	[I2]	[KI]	[I2]/[KI]	습식연신비	건열연신비	투과율	편광도
실시예1	0.005	0.05	10	4.0배	1.5배	44.2%	99.92%
실시예2	0.005	0.10	20	4.0배	1.5배	43.7%	99.95%
실시예3	0.005	0.05	10	3.5배	1.5배	44.5%	99.90%
실시예4	0.005	0.10	20	4.0배	1.3배	44.0%	99.95%
비교예1	0.003	0.20	60	4.0배	1.5배	42.0%	98.51%
비교예2	0.005	0.02	4	4.0배	1.3배	47.5%	92.63%
비교예3	0.005	0.05	10	2.5배	2.0배	43.0%	96.45%
비교예4	0.005	0.05	10	3.0배	1.2배	45.5%	93.35%
비교예5	0.005	0.05	10	4.0배	-	43.0%	99.85%
비교예6	0.005	0.10	20	4.0배	-	42.0%	99.90%

상기 실시예 및 비교예에서도 확인되듯이 본 발명에 의해 제조되는 편광필름은 기존에 사용되고 있는 편광필름에 비해 고투과성이면서 고편광성을 지닌 성능을 나타내기 때문에 액정표시장치에 적용시 화상의 선명도 및 시인성을 향상시키는 효과를 나타낸다.

Claims (4)

1. 폴리비닐알콜계 필름을 사용하여 수처리공정, 연신공정, 염색공정 및 정착공정을 거쳐 제조되는 편광필름의 제조에 있어서, 염색공정에 사용되는 요오드 및 요오드화합물의 양이 하기식(Ⅰ)을 만족시키고 연신공정에 의한 연신비는 습식연신에 의한 연신비가 3∼5배, 건열연신에 의한 연신비가 1.2∼2배 되도록 하는 것을 특징으로 하는 고투과성 및 고편광성 편광필름의 제조방법.

   (Ⅰ)0.001중량%≤요오드(Ⅰ₂)농도≤0.01중량%

   5≤요오드화합물농도/요오드농도≤50
2. 제 1 항에 있어서, 폴리비닐알콜계 필름은 폴리비닐알콜 또는 폴리에틸렌-비닐알콜 공중합 필름임을 특징으로 하는 고투과성 및 고편광성 편광필름의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 요오드화합물은 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화암모늄 중에선 선택된 것임을 특징으로 하는 고투과성 및 고편광성 편광필름의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 수처리 공정에서 필름의 중량팽윤도가 130%보다 크고 인장신율이 400%보다 크게 되도록 수처리를 행하는 것을 특징으로 하는 고투과성 편광필름의 제조방법.