KR100705435B1 - 보호층이 적층된 편광판의 제조 방법 및 그 방법에 의하여제조된 편광판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보호층이 적층된 편광판의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의하여 제조된 편광판에 관한 것으로서, 구체적으로 낮은 지연값을 가지는 보호층이 적층된 편광판의 제조 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 편광판에 관한 것이다. 본 발명에 따른 편광판의 제조 방법은 폴리비닐알콜 (PVA)를 팽윤시키는 단계, 상기 팽윤된 PVA를 염색시키는 단계, 수용액에서 침지시키는 단계 및 상기와 같은 단계를 통하여 생산된 편광 필름에 보호 층을 접착시키는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법에 있어서, 상기 침지는 무게비로서 약 3 내지 7%의 붕산수용액에서 이루어지고, 그리고 상기 보호 층은 지연 값(retardation value)이 5 내지 250 nm가 되는 폴리카보네이트(PC)가 되는 것을 특징으로 하고, 그리고 본 발명에 따른 편광판은 폴리비닐알콜(PVA)에 폴리카보네이트(PC)가 보호층으로 접착된 편광판에 있어서, 상기 폴리비닐알콜은 붕산수용액에 침지하여 1축 방향으로 연신되고, 그리고 상기 폴리카보네이트는 지연 값이 5 내지 250 nm가 되는 것을 특징으로 한다.

폴리비닐알콜, 보호층, PC, 편광도, 지연 값

Description

보호층이 적층된 편광판의 제조 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 편광판{A Method for Producing A Polarizing Plate Laminated with Protective Layer and the Polarizing Plate by the Same}

도 1은 본 발명에 따른 편광판의 제작 공정에 대한 하나의 실시 예를 블록도로서 도시한 것이다.

본 발명은 보호층이 적층된 편광판의 제조 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 편광판에 관한 것으로서, 구체적으로 낮은 지연값을 가지는 보호층이 적층된 편광판의 제조 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 편광판에 관한 것이다.

일반적으로 편광판은 안경, 선글라스, 고글(goggle), 윈도우 블라인드 및 자동차의 선 바이저 및 LCD 디스플레이 등 에 사용된다. 본 발명에 따른 편광판은 특히 안경, 선글라스 및 고글 등에 사용하기에 적합하다. 상기 편광판은 주로 눈부심 등을 방지하기 위하여 사용되고, 위와 같은 용도로 사용되는 편광판은 필요에 따라 다양한 보호층 또는 기능층 등이 적층된 형태로 사용된다. 편광판에서 사용되는 편광필름은 폴리비날알콜 (PVA) 또는 폴리에틸렌텔레프탈레이트 (PET) 등을 요소 (iodine) 또는 이색성 염료에 염색 또는 흡착 시킨 후 일축방향으로 연신하는 방법으로 제조되며 상기 편광필름의 제조공정은 공지되어 있다.

보호층으로 사용되는 공지된 물질은 수지 시트 또는 필름형태로 사용되며 상기 수지 시트로는 트리아세틸셀룰로즈, 아크릴계, 폴리에스테르계, 폴리아마이드계, 폴리우레탄계, 폴리카보네이트계 등이 사용될 수 있다. 특히 폴리카보네이트는 높은 내충격성, 내열성, 내후성 및 투명성을 가질 뿐만 아니라 유연성 및 가공성이 뛰어나기 때문에 안경, 고글 및 선글라스 등 광학제품에 사용하기 적당하다. 그러나 폴리카보네이트는 다른 투명한 물질에 비해 일반적인 빛(백색광)에서는 별문제가 없으나, 편광 등의 빛에서는 광학제품으로 사용 시에 눈의 피로도를 증가시키고 두통을 호소하는 등의 색 간섭현상 (color interference fringe) 또는 광학상 왜곡 (optical distortion) 현상을 일으켜 눈에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다. 더욱이 렌즈 등의 모양으로 곡면가공을 거치면서 이러한 색 간섭현상은 증가된다. 또한 높은 지연값 (retardation value)을 가지는 폴리카보네이트 시트는 접착 시 내용제성이 떨어져 후에 크랙이 생기거나 충분히 고르지 않은 편광판을 얻을 수 있다고 알려져 있다.

위와 같은 단점을 해결하여 폴리카보네이트를 편광 필름의 보호층으로 사용하는 선행 기술로는 미국특허번호 제5,051,309호 "Anti-Dazzling Polycarbonate Polarizing Plate"가 있다. 상기 발명은 보호층으로서 트리아세틸셀룰로스 시트, 아크릴 시트 또는 폴리에스테르 시트, 폴리아마이드 시트, 폴리우레탄 시트와 같은 수지 대신 폴리카보네이트 시트를 사용한다. 그리고 폴리카보네이트에서 발생하는 색채 간섭은 지연 값(retardation value)이 2000 nm 이상이 되는 폴리카보네이트 시트 층을 사용하여 감소시킨다. 구체적으로 상기 발명은 (i) 폴리비닐알콜을 수용액(aqueous solution)에서 염색시키는 단계, (ii) 상기 염색된 폴리비닐 알코올을 니켈 아세테이트 테트라히드레이트 및 붕산을 포함하는 수용액에서 침지를 시킨 후 장력이 존재하는 상태에서 하나의 축 방향으로 연신시키는 단계, (iii) 두께 약 0.7 mm 및 지연 값 약 4410 nm를 가는 폴리카보네이트 시트를 폴리우레탄 접착체를 사용하여 상기 연신된 편광 필름에 적층시키는 단계를 포함하는 편광판을 제조하는 방법을 하나의 실시 예로서 개시하고 있다. 상기 발명은 금속이 존재하는 상태에서 붕산처리를 함으로서 편광판의 편광성과 내구성을 향상시키고자 한다. 한편, 폴리비닐알콜 형태의 필름을 이색성 염료로 염색하고, 장력이 존재하는 상태에서 연신 및 열처리를 하고, 그리고 붕산으로 처리하는 방법은 일본 특허 공개 공보 NO.95503/1984에 공개되어 있다.

그러나 개시된 발명들은 폴리비닐 알콜 형태의 필름을 금속 이온이 존재하지 않는 상태에서 편광필름을 제작한 후 낮은 지연 값을 가지는 폴리카보네이트 계열의 보호 필름을 이용하여 보호층으로 적층하는 방법에 대해서는 개시하지 않는다. 본 발명에서는 금속 이온을 사용하지 않으면서 낮은 지연값 특히 10nm보다 더 작은 지연 값을 가지는 보호층으로 적층된 편광판을 제조하는 방법이 개시된다.

그러므로 본 발명은 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 붕산수용액을 사용하여 침지시킨 PVA 위에 낮은 지연 값을 가진 폴리카보네이트가 보호층으로 적층된 편광판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 낮은 지연 값을 값을 가진 폴리카보네이트를 보호층으로 사용함으로서 가공성이 뛰어나고 편광도가 높은 편광판을 제공하는 것이다.

위와 같은 목적을 이루기 위하여 본 발명에 따른 편광판을 제조하는 방법은 폴리비닐알콜(PVA)를 팽윤시키는 단계, 상기 팽윤된 PVA를 염색시키는 단계, 수용액에서 침지시키는 단계 및 상기와 같은 단계를 통하여 생산된 편광 필름에 보호 층을 접착시키는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법에 있어서, 상기 침지는 무게비로서 약 3 내지 7%의 붕산수용액에서 이루어지고, 그리고 상기 보호층은 지연 값(retardation value)이 5 내지 250 nm가 되는 폴리카보네이트(PC)가 되는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명에 따른 편광필름은 폴리비닐알콜 (PVA)에 폴리카보네이트 (PC)가 보호층으로 접착된 편광판에 있어서, 상기 폴리비닐알콜은 붕산수용액에서 침지된 후 1축 방향으로 연신되고, 그리고 상기 폴리카보네이트는 지연 값이 5 내지 250 nm가 되는 것을 특징으로 한다.

아래에서 본 발명은 제시된 실시 예로서 도면을 참조하여 설명된다.

본 발명의 제한되지 않는 예시로서 제시된 실시 예에서 공지된 사항이나 자명한 사항은 본 발명의 명확한 이해를 위하여 간략하게 설명되거나 생략되지만, 본 발명의 범위에서 제외시키기 위한 것은 아니다.

본 명세서에서는 편광 필름은 편광판의 기저 필름으로 사용되는 것을 필름을 의미한다. 그러나 반드시 이러한 제한적인 의미로 사용될 필요는 없으며 편광 필름은 필요에 따라 편광판을 포함하는 의미로 사용될 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 편광판의 제작 공정을 도시한 것이다.

도 1에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 편광판을 제작하기 위하여 편광필름시트층을 이색성 염료로서 염색을 한다(P1). 상기 편광필름 시트층은 폴리비닐알콜 (PVA), 폴리에틸렌텔레프탈레이트 (PET)가 될 수 있지만, 바람직하게는 폴리비닐알코올이 된다. 또한, 편광필름 시트층의 두께는 35 내지 90 ㎛가 될 수 있지만, 바람직하게는 약 75 ㎛가 된다. 본 발명에 따른 편광판에서 사용되는 편광필름의 제작을 위한 하나의 실시 예로서 쿠라레이(일본)사의 제품으로서, 중합도가 1700, 필름의 두께가 75 ㎛인 폴리비닐알콜(PVA)를 사용하였다. 본 발명에 따른 편광층의 편광도는 90%이상 바람직하게는 95%이상이 되어야 한다. 상기 편광도는 아래의 식으로 계산된다:

편광도(%) = (HP - HT)/ (HP + HT)×100, 상기에서 HP는 분자 배열이 평행한 두 필름층을 통과하는 빛의 양, 그리고 HT는 분자 배열이 수직인 두 필름층을 통과하는 빛이 양을 각각 나타낸다.

상기 폴리비닐알콜은 염색을 하기 전에 먼저 약 30 내지 50℃의 물에서 팽윤된다. 상기 팽윤은 염색의 균일성 및 용이성을 위한 것이다. 이와 같이 염색된 폴리비닐알콜은 요소흡착법 또는 염료흡착법에 의하여 염색이 될 수 있다. 본 발명에 따른 편광판에 사용되는 편광필름의 제작에 있어서는 염료흡착법을 사용하였으며, 회색 또는 갈색의 이색성 염료가 용해된 수용액 내에서 약 10분간 침지시켜 염색을 행하였다. 이때 수용액의 온도는 상기 팽윤 온도와 유사한 온도로서 실온 내지 50℃에서 염색이 이루어졌다. 상기 이색성 염료를 이용한 PVA의 염색은 이 분야에서 공지된 임의의 방법으로 이루어질 수 있다.

이와 같이 염색된 PVA는 세척이 된다(P2). 상기 세척은 증류수 또는 아세톤을 이용하여 이루어지며 상기 세척 방법은 이 분야에서 공지된 방법에 따라 이루어질 수 있다.

상기와 같은 방법을 통하여 염색 및 세척이 된 PVA는 연신 공정을 거치게 된다(P3). 상기 연신 공정(P3)은 구체적으로 붕산 수용액에서의 침지 공정 및 연신 공정으로 이루어진다. 본 발명에 따른 편광판의 제조 방법에서 사용되는 붕산 수용액은 무게비로서 약 3 내지 7%, 바람직하게는 약 5%의 붕산 수용액이 되고, 붕산 수용액에서의 침지 시간 및 온도는 각각 약 3 내지 8분, 바람직하게는 약 5분, 그리고 처리온도는 30 내지 50℃로 된다. 일반적으로 붕산 용액에서의 침지 공정은 원래 수용성인 PVA를 가교화시키기 위한 것으로서 연신 공정은 침지 공정과 함께 이루어지는 것이 유리하다. 상기 연신은 하나의 축 방향으로 3 내지 8배, 바람직하게는 약 5배로 연신된다. 상기 축 방향으로의 연신에 추가하여 축과 수직되는 방향으로 연신이 이루어질 수 있다. 이는 편광 필름의 강도를 증가시키기 위한 것으로 축방향의 연신의 약 1배 정도로 연신될 수 있다. 상기와 같은 방법으로 연신된 시트 층은 물을 이용하여 세척된다(P4). 그리고 상기 세척공정(P4) 후 시트 층이 약 60 내지 80℃에서 약 5분간 건조되면(P5) 편광필름이 얻어진다. 상기 편광필름은 아래와 같이 편광판의 제작을 위하여 사용된다.

본 발명에 따른 편광판의 제작은 위에서 설명한 방법으로 제작된 편광 필름의 양쪽에 보호층을 적층하며 접합시키는 공정을 포함한다. 상기 보호층은 이미 설명한 것처럼 트리아세틸셀룰로즈, 아크릴계, 폴리에스테르계, 폴리아마이드계, 폴리우레탄계, 폴리카보네이트계 등이 사용될 수 있지만 바람직하게는 폴리카보네이트계가 된다. 추가로 본 발명에서 보호층으로 사용되는 폴리카보네이트는 지연 값이 약 5 내지 250 nm, 바람직하게는 30 내지 180 nm가 된다. 상기 지연값은 아래와 같은 방법으로 계산된다:

지연 값(nm) = Δn×d, 상기에서 Δn은 복굴절률(birefringence), d는 nm 단위로서의 두께를 나타낸다.

예를 들면, 본 발명에 따른 보호 층에서 사용되는 폴리카보네이트는 파장이 633 nm에서 0.8 nm의 경우 150 내지 178 nm가 되고, 그리고 0.3 nm의 경우 30 내지 40 nm가 되는 것이 사용되었다.

위와 같은 낮은 지연 값을 가지는 폴리카보네이트는 광학적 위상차를 감소시키기 위한 별도의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 별도의 공정은 예를 들어 연신으로 인한 배향의 불균일성 또는 온도의 변화로 인한 PC 표면의 불균일성을 제거하기 위한 공정이 될 수 있다. 상기 불균일성은 주로 PC 내부 및 표면 사이의 온도차 및 PC 위에서 온도 분포의 존재 등으로부터 발생하므로, PC를 전체적으로 일정한 온도로 유지하면서 연신 공정을 행하는 것이 필요하다. 또한 PC의 냉각 속도를 충분히 완화사키는 것이 요구된다. 상기 일정한 온도의 유지를 위해서는 연신 공정 과정에서 적외선 등을 이용하여 PC를 조사시켜 주거나 또는 붕산 용액의 온도를 서서히 증가시키는 방법 등이 사용될 수 있다. 또한 냉각 속도의 완화를 위해서 별도의 온도 조절 용기 내에서 PC를 냉각시키는 방법 등을 사용할 수 있다. PC의 제조 공정 과정에서 위와 같이 특별한 과정을 추가함으로서 낮은 지연 값을 가지는 PC가 제조될 수 있다.

위와 같은 방법으로 제조된 본 발명에서 사용되는 낮은 지연 값을 가지는 폴리카보네이트(PC)는 가시광선 영역의 빛에 대하여 90% 이상의 투과율을 나타내며, 특히 430, 550 및 630 nm 근방에서의 투과율은 각각 90% 이상이 되는 것이 바람직하다. 편광필름 양면의 PC의 접착은 먼저 보호 필름을 제거한 후 롤 코터(Roller Coater)를 이용하여 PC의 한쪽 면에 접착제를 도포하는 공정(P6)을 포함한다. 상기 접착제는 광학적 이방성이 적은 것이 유리하며 사용될 수 있는 접착제로는 이소시아네이트계, 폴리우레탄계, 에폭시계 등이 있다. 상기 접착제의 두께는 2 내지 80㎛가 될 수 있다. 이와 같은 접착제의 도포는 리버스롤 코팅법, 그라비아 코팅법, 바(bar) 코팅법, 오프셋 코팅법 등 이 분야에서 공지된 방법에 따라 이루어질 수 있으며, 또한 접착제는 PC의 양면에 접착되어 건조기에서 약 5분간 건조된 후 편광필름의 양면에 적층된다(P7).

편광 필름에 PC가 균일한 두께로 적층된 편광판은 일정 온도와 습도 아래에서 숙성이 된 후 공지된 방법에 따라 곡면 가공이 된다(P8).

위에서 설명한 것처럼 본 발명에 따른 편광판은 약 5%의 붕산 용액으로 침지된 편광 필름의 양면에 낮은 지연 값을 가진 PC가 보호 층으로 적층된 것을 특징으로 한다. 위와 같이 본 발명에 따라 제작된 편광판은 아래와 같은 효과를 가진다.

본 발명에 따라 제작된 편광판은 낮은 지연 값을 가진 폴리카보네이트를 사용함으로서 색간섭 및 광학왜곡현상을 억제하며, 크랙 등의 내화학성이 우수한 균일한 고효율의 편광판을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 동시에 PC의 특징은 높은 광학적 특성과 가공성 및 내열성, 내구성 등을 그대로 유지한다는 장점을 가진다.

위에서 본 발명에 따른 편광판의 제작 방법 및 그 방법에 의하여 제작된 편광판을 실시 예를 이용하여 상세하게 설명하였다. 제시된 실시 예는 예시적인 것이며, 본 발명의 범위는 제시된 실시 예 및 그 수정 및 변형에 제한되지 않으며, 다만 아래의 특허청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims (9)

1. 폴리비닐알콜(PVA)를 팽윤시키는 단계, 상기 팽윤된 PVA를 염색시키는 단계, 수용액에서 침지 및 연신시키는 단계 및 상기와 같은 단계를 통하여 생산된 편광 필름에 보호 층을 접착시키는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법에 있어서,

   상기 침지는 무게비로서 약 3 내지 7%의 붕산수용액에서 이루어지고, 그리고 상기 보호 층은 지연 값(retardation value)이 5 내지 250 nm가 되는 폴리카보네이트(PC)가 되는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 침지 공정은 40℃의 온도에서 5분간 이루어지는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 연신은 하나의 축 방향으로 약 4~6배로 연신되는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조 방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 보호층의 두께는 편광 필름의 양쪽에서 서로 다른 것을 특징으로 하는 편광판의 제조 방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 보호층의 두께는 약 0.1mm에서 1.0mm가 되는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
6. 폴리비닐알콜 (PVA)에 폴리카보네이트 (PC)가 보호 층으로 접착된 편광판에 있어서,

   상기 폴리비닐알콜는 붕산수용액에서 침지된 후 1축 방향으로 연신되고, 그리고 상기 폴리카보네이트는 지연 값이 5 내지 250 nm가 되는 것을 특징으로 하는 편광판.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 폴리카보네이트의 편광도는 90 %이상이 되는 것을 특징으로 하는 편광판.
8. 청구항 6에 있어서,

   상기 폴리카보네이트의 두께는 약 0.1mm 내지 1.0mm가 되는 것을 특징으로 하는 편광판.
9. 청구항 6에 있어서,

   상기 폴리카보네이트의 두께는 편광판의 양쪽면이 서로 다른 것을 특징으로 하는 편광판.

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