KR100648183B1

KR100648183B1 - 투과성 및 내구성이 향상된 편광자의 제조방법, 편광자 및이를 구비한 표시장치

Info

Publication number: KR100648183B1
Application number: KR1020050004824A
Authority: KR
Inventors: 임경율; 김용운; 김철희; 신진택
Original assignee: 주식회사 에이스 디지텍
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-11-23
Also published as: KR20060084168A

Abstract

본 발명은 투과성 및 내구성이 향상된 편광자의 제조방법, 편광자 및 이를 구비한 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기재필름을 팽윤 후 요오드계 염료로 1차 염착 후 연신 및 고착하는 공정을 수행한 후, 400 내지 550 nm의 흡수파장을 가지는 이색성 염료로 2차 염착하여 제조되는 편광자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 의해 제조된 요오드/이색성 염료 복합 염착 편광자 및 이를 구비한 편광필름은 400 내지 550 nm의 파장을 흡수하여 고온 및 고습 조건하에서 요오드의 탈색에 의한 단파장에서의 빛샘 현상(light leakage)을 방지하여 가시광선 영역에서의 평균 편광도를 높이고, 고온 및 고습 조건하에서도 우수한 내구성을 나타낼 뿐만 아니라 색상 조절이 용이하여 각종 표시장치에 바람직하게 적용된다.

요오드계, 이색성, 편광필름, 편광도, 내구성

Description

투과성 및 내구성이 향상된 편광자의 제조방법, 편광자 및 이를 구비한 표시장치{FABRICATION METHOD OF POLARIZER HAVING IMPROVED TRANSMISSIVITY AND DURABILITY, POLARIZER AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

도 1은 종래 편광자의 제조공정을 보여주는 순서도.

도 2는 종래 요오드계 편광필름 및 실시예 1에서 제조된 편광필름의 상온 및 고온에서의 가시광선 영역에서의 투과율을 보여주는 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 편광자의 제조공정을 보여주는 순서도.

도 4는 본 발명의 편광필름이 구비된 액정 표시장치를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 편광필름이 구비된 플라즈마 표시장치를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 편광필름이 구비된 유기전계발광 표시장치를 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 편광필름이 구비된 음극선관 브라운관을 도시한 도면.

본 발명은 고온 및 고습 조건하에서 요오드의 승화에 의한 단파장에서의 빛샘 현상을 막아 편광도가 향상되고 우수한 내구성을 가지는 편광자 및 이를 제조하는 방법과, 이를 구비한 편광필름 및 표시장치에 관한 것이다.

표시장치에 사용되는 편광필름은 편광자 및 이의 양측에 투명보호필름이 적층된 구조를 갖는다. 상기 편광자는 요오드와 이색성 염료로 염색된 폴리비닐알코올 필름이, 투명보호필름에는 트리아세테이트셀룰로오즈(TAC)가 사용되고 있다. 최근에는 보다 고품질의 화상을 구현하기 위해 보다 높은 투과율과 편광도를 가지는 편광자를 제조하기 위해 새로운 물질 또는 제조방법을 도입하고자 하는 시도가 다각적으로 진행되고 있다.

도 1은 통상의 편광자의 제조공정을 보여주는 순서도이다.

도 1을 참조하면, 폴리비닐알코올 필름을 이용한 편광자는 기재필름을 세척하는 수세공정, 상기 기재필름을 수용액에 침지시켜 팽윤시키는 팽윤공정, 상기 팽윤된 기재필름을 염료에 염착시키는 염착공정, 염착된 기재필름을 세척하는 수세공정, 상기 세척된 기재필름을 일정 비율로 연신하는 연신공정과 염착된 염료를 정착시키기 위한 고착공정을 거쳐 제조된다.

상기 염료로서 요오드를 사용하여 제조된 요오드계 편광필름은 초기 편광 특성은 뛰어나 거의 모든 액정 표시장치에 사용되고 있으며, 표시기능으로서 충분한 품질을 가지고 있다. 그러나 상기 요오드계 편광필름은 고온, 습기 및 광에 장시간이 노출되는 경우 요오드가 승화되어 전체 가시광선 영역의 평균 편광도가 감소되는 문제가 있다.

도 2는 종래 요오드계 편광필름의 상온 및 고온에서의 가시광선 영역에서의 투과율을 보여주는 그래프이고, 이때 투과율은 하기 수학식 1에 의해 계산된다.

상기 수학식 1에서 Pscy는 편광도이고,

Ts는 편광필름 한 장의 투과율(single-transmittance)이고,

Tc는 두장의 편광필름의 직교시킨 경우의 투과율(cross-transmittance)을 나타낸다.

도 2 및 상기 수학식 1에 따르면, 요오드계 편광필름은 고온 및 고습 하에 요오드가 휘발되어 400 내지 550 nm의 단파장에서 Tc에서 Tc'로 변화하고, 이는 빛샘 현상(light leakage)으로 나타난다. 이러한 Tc의 증가는 상기 수학식 1에 의해 전체 가시광선 영역의 평균 편광도를 감소시킨다.

이와 같은 편광필름의 단파장에서의 빛샘 현상은 염착시 KI/I2의 조합, 염착온도, 팽윤 및 고착시 붕산에 의한 고착 정도, 연신비율 등 다양한 공정 제어요소에 의해 영향을 받으며 상기의 조건들을 최적화하여 단파장에서의 빛샘 현상을 제어할 수 있다. 그러나 이러한 방법에 의해 단파장에서의 빛샘 현상을 일부 개선할 수 있으나, 다시 600 내지 700 nm의 파장범위의 장파장 영역에서 빛샘 현상이 발생하여 결국 전체적인 편광도는 다시 저하된다.

이에 편광도를 증가시키기 위해 요오드를 고염착하거나 염착된 기재필름을 연신공정에서 고연신하는 방법이 제시되었다. 그러나 고염착공정을 도입할 경우 고투과 편광필름을 요구하는 고객의 요구를 만족시키기 어렵다. 또한 고연신하는 방법은 연신공정이 일반적인 수조에서 수행되는 습식연신인 것을 고려할 때 과도한 연신은 편광필름 제조시 기재필름의 파단이라는 또 다른 공정상의 문제점을 안고 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한, 본 발명의 목적은 단파장에서의 빛샘 현상을 효과적으로 억제하여 고편광도를 가지며, 고온 및 고습의 조건에서 내구성이 우수할 뿐만 아니라 색상 조절이 용이한 편광자 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 상기 제조된 편광자를 구비한 편광필름, 광학필터 및 표시장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

a) 기재필름을 팽윤시키는 팽윤공정

b) 팽윤된 기재필름을 요오드계 염료로 염착하는 1차 염착공정

c) 상기 제1염착된 기재필름을 연신하는 연신공정

d) 상기 연신된 기재필름의 염료를 고착시키는 고착공정 및

e) 400 내지 550 nm의 흡수파장을 가지는 이색성 염료로 염착하는 2차 염착공정을 포함하는 편광자의 제조방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 상기한 방법에 의해 제조된 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면 이상에 투명보호필름이 적층된 편광필름 및 광학필름을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 편광필름 또는 광학필터가 구비된 표시장치를 제공한다.

이하 본 발명을 각 단계별로 더욱 상세히 설명한다.

(a) 팽윤공정

단계 a)에서는 사용하고자 하는 기재필름을 수조를 통과시켜 물로 충분히 수세한 후 물이 채워진 팽윤조에 소정시간 침지시켜 상기 기재필름을 충분히 팽윤시킨다.

사용가능한 기재필름은 투명성을 나타내는 고분자가 바람직하며, 본 발명에서 한정하지는 않으나 통상적으로 이 분야에서 사용되는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리비닐 포말(polyvinyl formals), 폴리비닐 아세탈 (polyvinyl acetals) 등 이외에, 에틸렌(ethylene) 과 프로필렌(propylene) 등의 올레핀(olefines); 아크릴산(acrylic acid), 메타아크릴산(methacrylic acids), 크로토닉산(crotonic acid) 등의 불포화 카르복실산(carboxylic acids); 상기 불포화 카르복실산 및 아크릴아미드(acrylamide)의 알킬 에스테르(alkyl esters)로 변성된 고분자로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종을 포함한다.

이때 침지 온도 및 시간은 사용되는 기재필름의 종류 및 함량에 따라 달라지며, 20 내지 30 ℃의 범위에서 수행한다. 만약, 상기 기재필름이 충분히 팽윤되지 않게 되면 기재필름 내면에 팽윤 불균일이 발생하여 후속 공정에서 수행되는 염착 반응이 원활히 이루어지지 않는다. 이와 반대로 너무 과도한 팽윤을 수행하게 되면 일부 기재필름이 물에 용해되어 이로 인해 염착 반응의 불균일 및 편광자 양산 의 불량이 일어나게 되어 바람직하지 못하게 된다.

(b) 1차 염착공정

본 단계에서는 상기 단계 a)에서 팽윤된 기재필름을 요오드 염료가 포함된 염착조에 일정시간 침지시켜 상기 염료를 기재필름에 염착시키는 1차 염착공정을 수행한다.

상기 요오드계 염료는 요오드 및 요오드 화합물을 혼합하여 사용되며, 일예로 상기 요오드 화합물로는 요오드화칼륨, 요오드화수소, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화리튬, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화동, 요오드화발륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석 및 요오드화티탄로 이루어진 그룹 중에서 1종 이상 선택하여 사용하며, 바람직하기로 요오드화칼륨, 요오드화수소, 요오드화리튬, 요오드화나트륨 및 요오드화아연을 사용한다.

이러한 염착공정은 전 단계의 기재필름의 팽윤 정도에 의존하며 균일한 염착이 이루어질 수 있도록 20 내지 50 ℃, 바람직하기로 25 내지 45 ℃에서 약 10초 내지 6 분 동안 수행하는 것이 바람직하며, 침지 용액(염착액)의 농도, 침지 온도 및 침지 시간 등을 적절히 조절하여 기재필름에 적절한 양의 염료가 염착되도록 조절한다. 특히 침지 용액의 농도는 연신비와 같은 조건과 더불어 최종 제조된 편광필름의 투과율과 편광도에 크게 영향을 준다.

바람직하기로 1차 염착공정에서의 요오드계 염료는 기재필름에 대하여 0.1 내지 5.0%(고형분)로 염착되며, 실공정에서 0.1% 이하로 수행하는 것은 불가능하다. 상기 요오드계 염료의 염착 정도는 침지 용액의 농도를 변화시켜 적절한 함량 을 갖도록 조절하여 최종 제조된 편광필름이 적절한 투과율과 편광도를 갖도록 한다.

(c) 연신공정

본 단계에서는 상기 단계 b)에서 요오드로 염착된 기재필름을 습식연신 또는 건식연신 방법을 이용한다.

상기 습식연신 또는 건식연신은 이 분야에서 통상적으로 사용되는 방법이 가능하며, 바람직하기로는 습식연신공정으로 수행하여 고투과율 및 고편광도를 가지는 편광자 및 편광필름을 제조하기 위해 연신비가 3.5 내지 6.0이 되도록 수행한다. 만약, 상기 연신비가 3.5 미만이면 표시장치로서의 적절한 투과율 및 편광도를 확보할 수 없고, 6.0을 초과하면 기재필름의 백탁 및 파단이 일어나 제품의 생산성 및 작업성을 크게 저하시키므로 상기 범위 내로 조절한다.

(d) 고착공정

본 단계에서는 상기 단계 c)에 의해 연신된 기재필름을 고착조를 통과시켜 요오드계 염료를 기재필름에 고착시킨다.

상기 고착공정은 0.1 내지 15% 농도의 붕산 수용액이 담겨진 고착조에 이전의 연신공정에서 이송된 기재필름을 30 내지 65 ℃에서 100 내지 1200초 동안 침적시킴으로써 이루어진다.

(e) 2차 염착공정

본 단계에서는 단계 d)의 고착공정이 수행된 기재필름을 400 내지 550 nm의 흡수 파장을 가지는 이색성 염료가 수분산된 염착조에 이송하여 20 내지 50 ℃, 바 람직하기로 25 내지 45 ℃에서 약 10초 내지 6 분 동안 침지시켜 2차 염착공정을 수행한다.

이때 상기 이색성 염료는 400 내지 550 nm의 옐로우 및 레드 범위의 파장에서 흡수 파장을 가지는 염료로, 분자의 장축 방향으로 광범위한 파장에서 큰 흡광도를 가지며, 단축 방향으로 흡광도가 극히 적으로 것으로, 분자 구조내 페닐기 또는 나프틸기가 포함된 안트라퀴논 유도체(Anthraquinone derivatives) 또는 아조 유도체(Azo derivatives)들이 사용된다. 일예로 상기 이색성 염료는 M.DOHMAN社/ L/ORG 2GL Co, 일본화약/Supra Orange 2GL 125과 같은 오렌지색상과 M.DOHMAN社 (Red 8BL, L/Red F3B 200%), 일본화약(Supra Red BWS, Light Red F5B)와 같은 레드계열을 혼합하여 사용한다.

이러한 이색성 염료는 관능기를 변화시켜 특정 파장에서의 흡수 파장을 가지도록 제조할 수 있으며, 요오드계 염료와의 함량을 적절히 조절하여 색상을 용이하게 조절할 수 있어 다양한 컬러를 원하는 소비자의 요구에 부응할 수 있다. 특히 제조사마다 동일한 표시장치에 대하여 셀의 설계 등을 달리함으로써 특정 범위의 편광도 및 투과율과 같은 광학특성과, 내구특성 및 흡수 파장을 지니는 편광필름을 장착하고 있는 바, 이러한 요구에 적합하게 사용된다.

상기 2차 염착공정은 최종 제조된 편광자 및 편광필름의 편광도, 투과율 및 내구성을 고려하여 수행하여야 한다. 이에 본 발명자는 이색성 염료의 추가 염착공정을 적절한 단계에 도입하기 위해, 통상의 편광자 제조공정인 팽윤공정, 요오드 염착공정, 연신공정 및 고착공정의 전 후에 도입한 결과, 고착공정 이후 요오드 염 료에 따른 높은 편광도를 유지하고, 이색성 염료에 따른 적절한 내구성을 유지함을 확인하였다.

이때 상기 2차 염착공정 시 염착조의 농도, 침지 온도 및 침지 시간 등을 적절히 조절하여 기재필름에 적절한 양의 이색성 염료가 염착되도록 조절한다. 바람직하기로 2차 염착공정에서의 이색성 염료는 기재필름에 대하여 0.1 내지 3.0%(고형분)로 염착되며, 이또한 실공정에서 0.1% 이하로 조절하는 것은 어렵다. 이러한 이색성 염료의 염착 정도는 전술한 바의 요오드계 염료와 더불어 최종 얻어지는 편광필름의 투과율과 편광도와 같은 광학특성에 관여하게 되며, 침지 용액의 농도를 변화시켜 소비자의 요구에 부응할 수 있는 다양한 범위의 광학특성을 가지는 편광필름을 제조한다.

특히, 본 발명은 1차 요오드계 염료의 염착에 의해 편광자 및 편광필름의 전체 투과율을 50 내지 70%로 맞춘 후에, 2차 이색성 염료의 염착을 수행하여 400 내지 550 nm의 파장 범위를 중심으로 전체 투과율의 10 내지 30% 정도를 이색성 염료에 의해 보상한다. 이에 따라 요오드계 염료에 의해 편광자 및 편광필름의 투과율과 편광도를 높이고, 이색성 염료에 의해 상기 편광자 및 편광필름의 내구성을 향상시킨다. 그러나 최종 제조된 편광필름의 요오드계 염료과 이색성 염료의 함량과 정량적인 함량비는 실질적으로 측정이 어려우며, 상기 투과율을 적절히 보정할 수 있도록 수행한다.

이어서, 2차 염착 후 물로 세척한 후 35 내지 50 ℃에서 건조시켜 편광자를 제조한다.

전술한 바의 공정을 통해 본 발명은 요오드계 염료 및 이색성 염료를 이용하여 2단계 걸쳐 각각 염착공정을 수행하는 요오드/이색성 염료 복합 염착은 종래 요오드계 염료의 단파장에서의 빛샘 현상을 보상(compensation)하여 가시광선 영역의 평균 편광도를 유지할 뿐만 아니라 색상 조절이 용이하고, 고온 및 고습의 조건에서 내구성이 향상된 편광자 및 이를 포함하는 편광필름을 제조한다.

상기 제조된 편광자의 두께는 연신되는 정도에 따라 달라질 수 있으며, 바람직하기로 15 내지 40 ㎛ 두께로 형성하며, 투과율이 30 내지 50%이고, 65.00 내지 99.98%의 편광도를 가지며, 60 ℃의 온도 및 95%의 습도의 고온/고습 하에 방치하더라도 내구성이 우수하여 상기 투과율 및 편광도를 유지한다.

본 발명에 의해 제조된 편광자는 건조공정 이후 연속공정을 통해 일면 또는 이면에 투명보호필름을 합지하여 편광필름을 제조하기 위하여 별도의 장치로 이송된다.

이때 투명보호필름은 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC, tri-acetate cellulose), 셀룰로오즈 아세테이트 부틸렌(CAB, cellulose acetate butylene), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리비닐클로라이드(PVC, poly vinyl chloride), 폴리스타이렌(PS, polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, poly methyl methacrylate), 폴리에틸렌(PE, poly ethylene) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, poly ethylene terephthalate)로 이루어진 그룹 중에서 선택하여 사용하고, 바람직하기로 복굴절치가 가장 낮고 접착이 용이하며 내구성이 우수한 트리아세테이트 셀룰로오스가 적합하다. 상기 투명보호필름은 단순히 투명보호필름의 형 태로 적용될 수 있으며, 경우에 따라 전자 차폐 효과 및 표면 반사 방지 효과를 얻기 위해, 상기 효과를 갖는 전자 차폐층 및 표면 반사 방지층을 별도로 형성하거나, 상기 투명보호필름은 전자 차폐 처리 및 표면 반사 방지 처리를 하여 사용할 수 있다.

상기 본 발명에 따른 편광필름은 상, 하단부에 다양한 기능을 하는 기능성 필름에 도입하여 표시장치에 사용되는 광학필터로 적용될 수 있다.

이러한 기능성 필름으로는 하드 코트 필름, 표면 반사 방지 필름, 근적외선 차단 필름, 안티 글레어 필름 및 전자 차폐 필름이 형성되고, 위상차판(1/2λ, 1/4λ), 시야각 보상 필름, 휘도 향상 필름, 반사판 및 반투과 반사판 등이 있으며, 각 층의 적층을 위해 별도의 점착층이 사용된다.

하드 코트 필름은 편광자 또는 편광필름의 표면을 보호할 목적으로 형성하며, 아크릴계 및 실리콘계 수지 등의 적절한 자외선 경화형 수지를 이용하여 우수한 경도 및 슬라이드 특성을 갖는 것이 사용된다.

표면 반사 방지 필름은 표면상의 외광의 반사방지 목적으로 실시하고, 인접층과의 밀착방지 목적에서 스팅킹 방지 처리를 실시할 수 있다.

근적외선 차단 필름은 가시광선을 투과하고 화면의 해상도를 저해하는 근적외선을 차단하기 위해 사용되며, 투명한 기재필름에 근적외선 영역을 흡수할 수 있는 염료를 포함하여 제조된다.

안티 글레어 필름은 편광필름의 표면에서 외광이 반사하여 편광필름 투과광의 시인을 저해하는 것의 방지 등을 목적으로 실시되는 것으로, 예컨대 샌드 블라 스트 방식이나 엠보스 가공 방식 등에 의한 조면화 방식이나 투명 미립자의 배합 방식 등의 적당한 방식으로 투명 보호 필름의 표면에 미세 요철 구조를 부여함으로써 형성할 수 있다.

전자 차폐 필름은 도전성을 가지는 막으로서, 메쉬(mesh) 형태, 또는 투명한 금속막의 형태를 가지는 것이 바람직하다

위상차판은 표시장치의 내부로부터 반사되는 빛의 방출을 막아 가시영역이 넓은 파장 범위로 차광함으로써, 흑 표시(B/W)를 선명하게 수행할 수 있으며, 그 결과 표시화상의 시인성과, 콘트라스트를 향상시킬 목적으로 사용되며, 복굴절의 제어성, 투명성 및 내열성이 우수한 재료를 사용한다. 일예로, 폴리카보네이트(poly carbonate)와 폴리카보네이트 공중합체, 폴리에틸렌(polyethylene) 및 폴리프로필렌(polypropylene) 등의 폴리올레핀(polyolefin), 폴리노르보르넨계 중합체(polynorbornene), 폴리염화비닐(polyvinylchloride), 폴리스타이렌(polystyrene), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리카보네이트(polyester), 폴리에스테르(polyester), 폴리설폰(polysulfone), 폴리알릴레이트(polyarylate), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리메타크릴산 에스테르(polymethacrylic ester), 폴리아크릴산 에스테르(polyacrylic ester) 및 셀룰로오스 에스테르(cellulose ester) 등이 사용될 수 있다.

시야각 보상 필름은 표시장치의 화면을 수직이 아닌 다소 경사진 방향에서 본 경우 화상이 비교적 선명하게 보일 수 있도록 시야각을 넓히기 위한 것으로, 트리아세틸셀룰로스 필름 등에 디스코틱 액정을 도입한 것이나, 위상차판이 사용된 다.

휘도 향상 필름은 표지장치에서 출사되는 광을 증량하고 편광자에 흡수되기 어려운 편광을 도입하여 휘도를 향상시킬 목적으로 사용되며, 콜레스테릭 액정층, 특히 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향 필름이나 그 배향 액정층을 필름 기재상에 지지한 것 등이 사용된다.

이외 입사된 광을 반사 또는 투과시킬 수 있는 반사판 및 반투과 반사판을 더욱 포함할 수 있다.

이때 각 필름간의 접착을 위해 접착층이 도입되며, 이러한 접착층은 아크릴계 고분자, 실리콘계 고분자, 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에테르(polyether) 단독 및 이들의 공중합체가 사용되고 있으며, 그 중 응집력 및 투명성 등이 우수한 아크릴계 고분자가 사용된다.

이러한 광학필터는 액정 표시장치(LCD, Liquid Crystal Display)를 비롯하여 플라즈마 표시장치(PDP, Plasma Display), 유기전계발광 표시장치(OLED, Organic Electroluminescent Display) 및 음극선관 브라운관(CRT, Cathode-ray Tube) 등에 적용하며, 각각의 표시장치 및 목적에 따라 그 구성을 달리한다.

도 4는 통상의 액정 표시장치를 도시한 것으로, 액정 표시장치(100)는 한쌍의 투명 패널(182, 184) 사이에 액정셀(186)이 구비된 액정표시패널(180), 입사광을 편광하여 출사하기 위한 필름 형태의 광학필터(140, 160) 및 상기 광을 발생하여 상기 액정표시패널(180)로 제공하기 위한 백라이트 어셈블리(120)를 포함한다.

이때 상기 광학필터(140, 160)은 본 발명에 의해 제조된 편광자가 구비된 편 광필름 또는 광학필름이 도 4에 도시한 바와 같이, 액정표시패널(180)의 상부 및 상기 액정표시패널(180)과 상기 백라이트 어셈블리(120) 사이에 개재된다.

도 5는 통상의 플라즈마 표시장치를 도시한 것으로, 플라즈마 표시장치(200)는 구동방식에 따라 구조가 달라지나 일반적으로 형광체가 도포되며 양극이 구비된 배면패널(220)과, 음극이 구비된 전면패널(240)이 구비된 패널부와, 상기 전면패널(240)의 전면에 위치한 광학필터(260) 및 상기 패널부를 구동하기 위한 구동부(미도시)를 포함한다.

상기 광학필터(260)는 고품질의 화면을 구현하기 위해 장착되며, 이때 상기 광학필터(260)의 일부 또는 전부가 발명에 의해 제조된 편광자가 구비된 편광필름 또는 위상차판이 구비된 광학필터가 사용될 수 있다. 이러한 편광필름 또는 광학필름은 도 5에 도시한 바와 같이, 전면패널(240)의 일면에 부착하여 사용할 수 있다.

도 6은 통상의 유기전계발광 표시장치(300)를 도시한 것으로, 유기전계발광 표시장치(300)는 구동방식에 따라 구조가 달라지나 일반적으로 투명기판(310) 상에 애노드 및 캐소드 전극(312, 314)과, 상기 전극사이에 형성된 유기발광층(316)을 포함하는 유기전계발광소자(미도시)와, 이를 밀봉하기 위한 밀봉캡(318)으로 이루어지는 유기전계 패널(320)을 구비한다.

상기 유기전계발광 표시장치(300)는 외부광이 금속 하부막에 의해 반사되어 휘도가 저하되는데 이러한 반사를 방지하기 위해 광학필터(340)를 부착할 수 있으며, 이때 상기 광학필터(340)로 본 발명에 의해 제조된 편광자가 구비된 편광필름 또는 위상차판이 구비된 광학필름이 사용될 수 있다. 이러한 편광필름 또는 광학필름은 도 6에 도시한 바와 같이, 유기전계 패널(320)의 일면에 부착하여 사용할 수 있다.

도 7은 음극선관 브라운관을 도시한 것으로, 음극선관 브라운관(450)은 영상을 구현하는 브라운관(452), 전면 및 배면 케이스(454, 458)로 구성되며, 상기 브라운관(452) 전면에 본 발명에 의해 제조된 광학필터(456)를 부착한다. 상기 광학필터(456)는 기존의 필터 기능에 편광자를 채용하여 원편광 기능을 부여해 내부반사를 방지하여 명실 콘트라스트를 향상시킨다. 이때 상기 광학필터(456)의 일부 또는 전부가 발명에 의해 제조된 편광자가 구비된 편광필름 또는 다른 기능성 필름이 더욱 적층된 광학필름이 사용될 수 있다. 이러한 편광필름 및/또는 광학필름이 구비된 광학필터(456)는 도 7에 도시한 바와 같이 브라운관(452)의 전면에 부착하여 사용할 수 있다.

이하 하기 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명할 것이나, 하기 하는 실시예는 본 발명의 일 예시일 뿐 본 발명이 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

기재필름으로 PVA(수평균분자량: 5,000)을 물로 수세한 후 물이 채워진 수조로 이송하여 35 ℃에서 1시간 동안 팽윤시키고, KI/I₂가 5 g/L로 용해된 40 ℃의 1차 염착조로 이송하여 3 분 동안 침지시켜 1차 염착공정을 수행하였다. 이어서, 1 차 염착된 PVA 필름을 물로 수세한 후 45 ℃의 수조에서 습식연신을 수행하여 총 연신비가 4.5가 되도록 하였다. 다음으로, 붕산이 4%의 농도로 용해된 고착조를 통과시켰다.

다음으로, 이색성 염료로 일본화약/Supra Orange 2GL 125및 일본화약/Supra Red BWS가 물 1L 당 6g:1g의 비율로 혼합되고, 35 ℃로 조절된 2차 염착조로 이송한 후 10~20초 동안 침지시켜 염착한 후 50 ℃에서 건조하여 편광자를 제조하였다.

<비교예 1>

요오드 염료를 단독으로 사용한 경우와 비교하기 위해 2차 염착공정을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 편광자를 제조하였다.

<비교예 2>

이색성 염료의 염착순서를 알아보기 위해 2차 염착공정을 제외하고, 팽윤공정 시 수조에 이색성 염료로 M.DOHMAN 社/L/ORG 2GL Co 및 M.DOHMAN 社/Red 8BL을 물 1L 당 6g:1g의 비율로 혼합하여 팽윤공정을 수행한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 편광자를 제조하였다.

<비교예 3>

이색성 염료의 염착순서를 알아보기 위해 2차 염착공정을 제외하고, 염착공정 시 요오드 염료와 더불어 염착조에 이색성 염료로 일본화약/Supra Orange 2GL 125 및 M.DOHMAN 社/Red 8BL을 물 1L 당 6g:1g의 비율로 혼합하여 염착공정을 수행한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 편광자를 제조하였다.

<비교예 4>

이색성 염료의 염착순서를 알아보기 위해 2차 염착공정을 제외하고, 습식연신공정시 이색성 염료로 M.DOHMAN 社/ L/ORG 2GL Co 및 일본화약/Supra Red BWS를 물 1L 당 6g:1g의 비율로 혼합하여 습식연신공정을 수행한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 편광자를 제조하였다.

<비교예 5>

이색성 염료의 염착순서를 알아보기 위해 2차 염착공정을 제외하고, 고착공정시 붕산에 더하여 이색성 염료로 M.DOHMAN 社 / L/ORG 2GL Co 및 M.DOHMAN 社 / L/Red F3B 200%를 물 1L 당 6g:1g의 비율로 혼합하여 고착공정을 수행한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 편광자를 제조하였다.

<실험예 1>

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광자의 광학특성을 알아보기 위해 25 ℃에서의 투과율 및 편광도를 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	투과율(%)		편광도(%, Pscy)*
	단일 투과율(Ts)	직교투과율(Tc)	편광도(%, Pscy)*
실시예 1	43.10	0.03	99.93
비교예 1	43.30	0.06	99.86
비교예 2	44.73	1.51	98.13
비교예 3	39.51	0.05	99.84
비교예 4	40.20	0.07	99.78
비교예 5	40.47	0.07	99.73
* 이때 편광도는 하기 식에 의해 측정된다.

상기 표 1에 따르면, 본 발명에 의해 제조된 편광자의 편광도가 99.93%로 매 우 우수함을 알 수 있다. 특히 비교예 2와 비교하여 0.1 이상 증가된 편광도를 나타냈는데, 이는 통상의 표시장치에 사용되는 편광필름 제조기술에서 편광도를 0.01 단위로 제어하는 것을 고려하여 볼 때 큰 차이라 할 수 있다. 또한 직교 투과율에 있어서, 0.03%로 매우 낮은 수치를 나타내었다.

<실험예 2>

상기실시예 및 비교예에서 제조된 편광자의 광학특성을 알아보기 위해, 상기 편광자를 65 ℃, 95%의 습도에 72시간 동안 노출시킨 후 실험예 1에서 얻은 투과율 및 편광도의 변화율을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

	65 ℃, 95%, 72 시간 노출 후		변화율
	단일 투과율(%, Ts)	편광도(%, Pscy)	단일 투과율	편광도
실시예 1	44.00	99.13	+0.9	-0.80
비교예 1	43.60	98.54	+3.0	-1.32
비교예 2	72.80	53.13	완전탈색 (측정불가)
비교예 3	42.81	96.71	+3.3	-3.13
비교예 4	42.10	97.12	+1.9	-2.66
비교예 5	78.34	47.54	완전탈색 (측정불가)

상기 표 2에 따르면, 비교예 2 및 비교예 5의 팽윤 및 고착공정 시 이색성 염료를 첨가한 경우 고온/고습 조건하에서 방치 후 편광자가 탈색되어 요오드 염료까지 염착이 제대로 이루어지지 않고, 휘발됨을 알 수 있다. 또한, 비교예 3 및 비교예 4의 연신 및 염착공정 시 이색성 염료를 첨가하여 수행한 결과, 편광도 및 투과율이 낮아지고, 고온/고습 조건하에서 방치 후 상기 편광도 및 투과율이 감소됨을 보였다.

그러나 본 발명에서와 같이 고착공정 이후 2차 염착공정을 수행하는 경우 제조된 편광자의 편광도 및 투과율이 우수하고 고온/고습 조건하에 방치 후에도 상기 편광도 및 투과율을 유지함을 알 수 있다. 이러한 결과는 고온/고습 분위기 하에서 요오드가 휘발하더라도 이색성 염료의 추가 염착으로 편광도 및 투과율을 유지시킴을 의미한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 요오드/이색성 염료의 복합염료의 사용으로 Tc(직교 상태의 투과율)가 전 가시광선 파장에서 유사하고, 특히 400 내지 550 nm에서의 종래 요오드의 휘발에 따른 빛샘 현상이 발생하지 않음을 보여준다. 따라서, 고착 공정 이후 요오드계 염료를 이용한 1차 염착과, 이색성 염료를 이용한 2차 염착을 통해 요오드/이색성 염료의 복합 염료를 사용함으로써 고온/고습 분위기 하에서 편광도의 저하를 효과적으로 억제함을 알 수 있다.

<실험예 3>

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광자의 색 보상을 알아보기 위해, 상기 편광자의 색상을 색차계(Coloreye, Macbath사 기기)를 사용하여 L, a 및 b 수치를 측정하였고, 얻어진 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이때 L값은 밝기의 정도를, a값이 +일 경우 적색, -일 경우 녹색을 의미하며, b값이 +일 경우 황색, -일 경우 청색을 각각 의미한다.

	단일 편광자			한쌍의 편광자를 직교시킨 경우
	L	a	b	L	a	b
실시예 1	63.10	-1.24	3.25	1.40	0.07	-0.08
비교예 1	63.24	-1.25	3.33	1.90	0.10	-0.36
비교예 2	66.88	-0.56	-1.48	15.53	0.41	-23.20
비교예 3	62.05	-1.02	3.80	2.15	0.02	-1.48
비교예 4	63.04	-1.25	3.33	1.90	0.10	-0.36
비교예 5	65.17	-0.94	4.15	3.21	-0.24	0.40

상기 표 3을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1 및 요오드를 단독으로 사용 한 비교예 1의 L, a, 및 b의 수치가 거의 유사함을 알 수 있다. 그 결과, 실시예 1에 의해 제조된 편광자 및 편광필름은 기존의 요오드계 편광필름(비교예 1)의 색상 값과 거의 차이가 없어 기존 제품에 대해 대체 사용이 가능하며, 이에 따라 색상 차이에 의해 발생하는 문제를 해소할 수 있다.

그리고, 요오드계 염료와 이색성 염료를 혼합 사용한 비교예 2 내지 5의 편광자의 경우 a, b의 수치가 실시예 1 및 비교예 1의 그것에서 크게 변화됨을 확인할 수 있으며, 그 결과 이색성 염료의 염착은 실시예 1과 같이 고착 공정 이후에 수행하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

<실험예 4>

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광자의 광학특성을 알아보기 위해, 상기 편광자를 65 ℃, 95%의 습도에 72시간 동안 노출시킨 후 실험예 3에서 얻은 L, a 및 b 수치 변화율을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

	단일 편광자			65 ℃, 95%, 72 시간 노출된 후의 편광자
	L	a	b	L	a	b
실시예 1	63.10	-1.24	3.25	63.16	-1.30	3.31
비교예 1	63.24	-1.25	3.33	65.36	-1.64	3.51
비교예 2	66.88	-0.56	-1.48	완전탈색 (측정불가)
비교예 3	62.05	-1.02	3.80	64.21	-1.47	3.98
비교예 4	63.04	-1.25	3.33	64.99	-1.70	3.61
비교예 5	65.17	-0.94	4.15	완전탈색 (측정불가)

상기 표 4를 참조하면, 비교예 2 및 5에서 제조된 편광자의 경우 완전 탈색이 일어나 편광필름으로서 사용할 수 없었으며, 비교예 1, 3 및 4의 편광자의 경우 L, a, b의 이동이 일어나 색상이 변화됨을 알 수 있다. 이에 비하여 본 발명에 따른 편광자의 경우 약간의 색상 변화가 발생하였으나, 비교예의 그것에 비해 매우 미약하여 고온 및 고습의 조건하에서도 광학특성을 유지함을 알 수 있다.

따라서 본 발명에 의해 요오드계 염료 및 이색성 염료를 2단계 걸쳐 각각 염착공정을 수행하여 상기 요오드계 염료의 단파장에서의 빛샘 현상을 보상하여 가시광선 영역의 평균 편광도를 유지할 뿐만 아니라 색상 조절이 용이하고, 고온 및 고습의 조건에서 내구성이 향상된 편광자를 제조한다.

이러한 편광자는 표시장치에 사용되는 편광필름 및 광학필름으로 바람직하게 적용될 수 있으며, 특히 고내구성이 요구되는 표시장치에 바람직하게 적용된다.

Claims

a) 기재필름을 팽윤시키는 팽윤공정

b) 팽윤된 기재필름을 요오드계 염료로 염착하는 1차 염착공정

c) 상기 제1염착된 기재필름을 연신하는 연신공정

d) 상기 연신된 기재필름의 염료를 고착시키는 고착공정 및

e) 400 내지 550 nm의 흡수파장을 가지는 이색성 염료로 염착하는 2차 염착공정을 포함하는 편광자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 1차 염착공정의 요오드계 염료는 기재필름에 대하여 0.1 내지 5.0%(고형분)로 염착되는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 2차 염착공정의 이색성 염료는 기재필름에 대하여 0.1 내지 3.10 %(고형분)로 염착되는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 요오드계 염료는 요오드 및 요오드화칼륨, 요오드화수소, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화리튬, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화동, 요오드화발륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석 및 요오드화티탄로 이루어진 그룹 중에서 1종 이상 선택된 요오드 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 이색성 염료는 분자 구조내 페닐기 또는 나프틸기가 포함된 안트라퀴논 유도체(Anthraquinone derivatives), 또는 아조 유도체(Azo derivatives)를 포함하는 염료 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 기재필름은 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol); 폴리비닐 포말(polyvinyl formals); 폴리비닐 아세탈(polyvinyl acetals); 에틸렌(ethylene)과 프로필렌(propylene)의 올레핀(olefins); 아크릴산(acrylic acid), 메타아크릴산(methacrylic acids), 크로토닉산(crotonic acid)의 불포화 카르복실산(carboxylic acids); 및 상기 불포화 카르복실산 및 아크릴아미드(acrylamide)의 알킬 에스테르(alkyl esters)로 변성된 고분자로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 연신공정은 총 연신비가 3.5 내지 6.0이 되도록 수행하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 연신공정은 습식 연신공정 또는 건식연신공정인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 얻어지고, 온도60 ℃ 및 습도 95%에서 30 내지 50%의 광투과율 및 65.00 내지 99.98%의 편광도를 가지는 편광자.
제 9항의 편광자의 일면 또는 양면에 투명보호필름이 적층된 편광필름.
제 10항에 있어서, 상기 투명보호필름은 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC, tri-acetate cellulose), 셀룰로오즈 아세테이트 부틸렌(CAB, cellulose acetate butylene), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리비닐클로라이드(PVC, poly vinyl chloride), 폴리스타이렌(PS, polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, poly methyl methacrylate), 폴리에틸렌(PE, poly ethylene) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, poly ethylene terephthalate)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광필름.
제 10항의 편광필름을 포함하는 액정표시장치용 광학필터.
삭제
제 10항의 편광필름을 포함하는 플라즈마 표시장치용 광학필터.
삭제
제 10항의 편광필름을 포함하는 유기전계발광 표시장치용 광학필터.
삭제
제 10항의 편광필름을 포함하는 음극선관 브라운관용 광학필터.
삭제