KR100950854B1 - 폴리비닐알콜 편광자 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리비닐알콜 필름 제조방법 및 그로부터 제조된 폴리비닐알콜 편광자에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 폴리비닐알콜 필름 제조방법은, 용융상태의 폴리비닐알콜에, 요오드화 칼륨을 혼합하여 원료용액을 하는 원료혼합단계; 상기 원료용액을 용액 캐스팅하여 폴리비닐알콜 필름을 형성하는 필름형성단계; 상기 폴리비닐알콜 필름을 산화처리제 수용액에 침지한 후 건조하는 산화처리단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 의하면, 고온 다습한 환경 하에서도 우수한 내구성을 유지할 수 있는 폴리비닐알콜 편광자의 제조방법을 제공한다.

편광자, 폴리비닐알콜, 요오드, 산화처리제, 캐스팅

Description

폴리비닐알콜 편광자 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING POLYVINYL ALCOHOL POLARIZER}

본 발명은 모바일, 노트북, 컴퓨터 모니터 및 TV용 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)에 사용되는 폴리비닐알콜 필름의 제조방법과 이로부터 제조된 폴리비닐알콜 편광자에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 편광자의 원료인 폴리비닐알콜 용액에 요오드화칼륨을 첨가하고 용액 캐스팅하고, 산화처리하여, 폴리비닐알콜 필름 내부에 흡착된 요오드 이온의 승화를 방지함으로써, 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있도록 하는 폴리비닐알콜 편광자의 제조방법 및 그로부터 제조된 폴리비닐알콜 편광자에 관한 것이다.

편광판은 액정표시장치의 표시패턴을 가시화 하기 위해, 광의 진동방향을 제어하는 목적으로 액정 셀의 안팎에 사용되고 있다. 일반적으로 사용되고 있는 편광판은, 폴리비닐알콜(PVA)계 수지 필름에 이색성 색소의 흡착에 의한 염색 및 일축 연신을 실시하여 그 이색성 색소를 배향시킨 편광자의 일면 또는 양면에 접착층을 통해 투명수지필름, 특히 트리아세틸셀룰로오스(TAC)로 대표되는 아세트산 셀룰로오스계의 편광자 보호필름을 적층한 구성으로 되어 있다. 이것을 필요에 따라 다른 광학필름을 통해 액정 셀에 점착제로 접합하여 액정표시소자가 구성된다. 이색성 색소로는 안트라퀴논 및 아조 염료, 뿐만 아니라 요오드를 포함한다.

일반적으로, 편광자의 제조방법은 폴리비닐알콜(PVA) 필름 기재를 연신시키면서, 요오드 수용액에서 염색 처리하고, 요오드 칼륨 등에 의한 색상 보정과정을 거쳐 건조시키거나, 수세하는 공정을 통하여 제조한다.

상기 제조된 편광자는 PVA 계열의 접착제를 이용하여 편광자보호필름인 트리아세테이트셀룰로오스(TAC)필름 등의 보호필름과, 적절한 광학보상필름을 적층하는 공정을 통하여 편광판을 제조한다.

광효율이 우수한 편광판을 제조하기 위해서는 액정표시장치의 상부기판과 하부기판에 각각 상하 편광판이 부착되어 편광축이 직교하는 경우에 있어서, 가시광선 전 영역(380 내지 780nm)에 걸쳐 빛샘 현상이 적어야 한다.

염색공정은 편광판의 광효율을 결정짓는 중요한 공정이다. 광효율이 우수한 편광판을 제조하기 위해서는 요오드가 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA) 필름의 표면에 흡착되어, 폴리비닐알콜 필름 내부로의 확산이 효율적으로 이루어짐으로써 연신공정에서 요오드 배향을 향상시키는 것이 중요하다.

이렇게 요오드 수용액에 하에서 염색공정을 수행하여 제조된 편광판의 경우, PVA 필름 표면에 흡착되어 색채 특성을 나타내는 폴리요오드 이온 (I₃ ^_ , I₅ ^_ 등)의 PVA 필름 내부로의 확산이 어려워 PVA 필름 표면에 흡착된 폴리요오드 이온이 승화되고, 편광자는 폴리비닐알콜계 수지 필름의 일축연신의 결과로서 편광 특성을 발휘하기 때문에, 편광자에 습기 (수증기) 가 공급되면 폴리요오드가 분해되어 요오드이온 (I ^_ ) 으로 되어, 폴리요오드이온에 의한 발색은 감소한다.

이러한 현상은 고온 다습한 환경하에서는 더욱 현저해진다. 그 결과, 편광자의 광투과율이 증대되어, 편광자의 편광능은 손실되게 된다. 따라서 편광판의 보호막에 대해서는, 외부의 습기 등의 영향으로부터 편광자를 보호하는 것이 요구되고 있다.

이러한 고온 다습 환경하에서의 편광판의 내구성을 개선하기 위한 노력의 일환으로서, 폴리비닐알코올계 접착제를 개량하는 방법, 폴리비닐알콜계 접착제 두께를 증가시키는 방법, 편광자보호필름(TAC필름) 표면의 친수성 강화 등의 방법이 제시되었다.

접착제 개선의 방법의 하나로서, 멜라민 포름알데히드계 경화제를 접착제로 사용하는 방법이 알려져 있고, 일본 공개특허 제2000-321430호에서는 환형 올레핀계 수지를 보호필름으로 사용하여 폴리비닐알콜계 접착제와 2액 타입 접착제를 혼용으로 사용하여 편광자 보호필름으로 사용하는 방법이 개시되어 있으며, 일본 공개특허 제2000-321432호에서는 편광필름과 노르보넨계 수지 보호필름을 수용성 폴리우레탄계 접착제로 적층하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 개량된 접착제를 사용하는 방법은 친환경성 및 작업성에 있어서 많은 문제점을 내포하고 있다.

둘째로, 접착제의 두께를 증가시켜 폴리요오드이온의 승화를 방지하기 위한 방법을 취하면, 접착제 두께의 증가로 인해 얼룩 등의 외관품질이 저하되는 문제점이 있다.

또한, TAC필름의 친수성 강화방법은 TAC의 검화시간 및 검화온도를 높임으로써, TAC 표면에 백탁 및 알칼리액 오염이 다발할 수 있는 문제점이 발생하여 고온 및 다습한 환경에 대한 내구성이 우수한 편광판을 제조하는데 어려움이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고온 다습한 환경하에서도 우수한 편광특성을 발휘하는 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있는 폴리비닐알콜 필름의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 폴리비닐알콜 필름 제조방법은, 용융상태의 폴리비닐알콜에, 요오드화 칼륨을 혼합하여 원료용액을 하는 원료혼합단계; 상기 원료용액을 용액 캐스팅하여 폴리비닐알콜 필름을 형성하는 필름형성단계; 상기 폴리비닐알콜 필름을 산화처리제 수용액에 침지한 후 건조하는 산화처리단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 요오드화 칼륨의 함량은 상기 폴리비닐알콜 100중량부에 대하여, 3 내지 70중량부인 것이 염색효율을 극대화시키기 위해 바람직하다.

또한, 상기 산화처리제 수용액은 과산화수소(H₂O₂) 수용액 또는 붕산(H₃BO₃) 수용액 중 적어도 하나로 이루어지며, 상기 산화처리제 수용액의 농도는 3 내지 50중량%인 것이 효율적인 요오드 이온 분산을 위하여 바람직하다.

또한, 상기 필름형성단계 이후에 생성된 폴리비닐알콜 필름의 두께는 40 내지 100㎛인 것이 용이한 연신단계 수행과 편광자보호필름과 합지하는 과정에서 균 열 발생 억제를 위하여 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 폴리비닐알콜 편광자는 상기 제조방법에 의하여 제조된 폴리비닐알콜 필름을 염색 및 연신하여 제조된다.

본 발명에 의한 폴리비닐알콜 필름 제조방법 및 그로부터 제조된 폴리비닐알콜 편광자에 따르면, 폴리비닐알콜 용액에 요오드 화합물을 함께 첨가함으로써, 폴리비닐알콜 필름 내부에 요오드 이온이 존재하도록 하여 염색효율을 향상시키고, 상기 요오드 이온의 승화를 방지할 수 있도록 하여, 고온 다습한 환경하에서도 우수한 편광특성을 발휘하는, 내구성이 우수한 편광판을 제조할 수 있도록 한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 편광판의 정단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 편광판(10)은 편광자(100)의 양면에 접착제(200)를 매개로 하여 편광자보호필름(300)이 합지된 형태를 이룬다.

여기서, 상기 편광자(100)는 후술하는 폴리비닐알콜(PVA) 필름으로 이루어지며, 상기 일실시예에서와 달리, 편광자보호필름(300)은 편광자(100)의 상측 또는 하측 중 어느 일면에만 형성된 구성을 가질 수 있다.

본 발명에 의하여 제조되는 폴리비닐알콜 필름은 PVA계 필름이면 특별히 제한되지 아니하며, 예를 들어, 부분 포르말화 PVA계 필름, 아세토아세틸기 변성 PVA계 필름 등의 변성 PVA 필름 등이 있다.

편광자(100)는 후술하는 제조방법에 의해 제조된 것이며, 그 두께는 특별히 제한되지는 아니하나, 바람직하게는 10 내지 30㎛, 보다 바람직하게는 10 내지 20㎛으로 한다.

접착제(200)는 편광자(100) 및 편광자보호필름(300)을 접착시키는 재료로서, 비닐알콜계 폴리머로 이루어진 접착제, 또는 이것과 붕산 또는 붕사, 글루타르알데히나나 멜라민, 옥살산 등, 비닐알콜계 폴리머의 수용성 가교제 등을 단독 또는 혼합하여 이루어질 수 있다. 이러한 접착제는 수용액의 도포 건조층 등으로 형성되고, 필요에 따라 다른 첨가제나 산 등의 촉매를 배합할 수 있다. 특히, 폴리비닐알콜로 이루어지는 접착제를 사용하는 것이 편광자용 PVA 기재와의 접착성이 가장 양호하다는 점에 있어서 바람직하다.

편광자보호필름(300)은 편광자(100)의 상하 양측에 부착되어 편광자를 지지 및 보호하는 필름이며, 투명성이나 기계적 강도, 열 안정성이나 수분 차폐성 등이 뛰어난 폴리머 등이 바람직하게 사용된다. 예를 들어 트리아세틸셀룰로오스(TAC)와 같은 아세테이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, 아크릴계 수지, 폴리노르보르넨계 수지 등을 들 수 있다. 편광 특성이나 내구성 등을 고려할 때 가장 바람직하게는 표면을 알칼리 등으로 비누화 처리한 두께 80㎛ 이상 의 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 사용한다.

본 발명은 상기 구성 중에 편광자를 제조하기 위한 원료 필름인 폴리비닐알콜 필름을 제조하는 제조방법에 대한 것이다.

본 발명에 의한 폴리비닐알콜 필름 제조방법은 용융상태의 폴리비닐알콜에, 요오드화 칼륨을 혼합하여 원료용액을 하는 원료혼합단계; 상기 원료용액을 용액 캐스팅하여 폴리비닐알콜 필름을 형성하는 필름형성단계; 상기 폴리비닐알콜 필름을 산화처리제 수용액에 침지한 후 건조하는 산화처리단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 상기 폴리비닐알콜 필름의 제조방법을 각 단계별로 설명하기로 한다.

1. 원료혼합단계

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 원료혼합단계는, 폴리비닐알콜 용액에 요오드화 칼륨을 첨가하여 혼합함으로써 원료용액을 제조하는 단계이다.

상기 원료혼합단계를 통해 폴리비닐알콜 용액에 요오드화 칼륨을 직접 첨가 및 혼합하여 이루어진 원료용액에는, 폴리비닐알콜 성분과 요오드 성분이 서로 혼합되어 있기 때문에, 후공정을 통하여 제조된 폴리비닐알콜 필름 내부에는 요오드 이온이 골고루 확산되며, 이로써 후공정인 염색공정을 더욱 효율적으로 수행할 수 있고, 광효율이 극대화된 편광판을 얻을 수 있다.

상기 요오드화칼륨 이외에 사용되는 요오드 화합물로서, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드 화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄 등을 들 수 있다.

상기 요오드화칼륨은 상기 폴리비닐알콜 100중량부에 대하여, 3 내지 70중량부을 첨가하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 내지 50중량부를 첨가한다. 요오드화칼륨이 3중량부 미만이면, 요오드에 의한 염색 효과가 충분히 발휘되지 못하며, 70중량부를 초과하는 경우에는 첨가량 대비 경제적이지 못한 단점이 있다.

또한, 본 발명에는 공지의 첨가물이 더 첨가될 수 있으며, 이러한 첨가물의 예로서는 가소제, UV-흡수제, 광학적 이방성 화합물, 매트제 등이 존재한다.

2. 필름형성단계

필름형성단계는 상기 원료용액 제조단계에서 생성된 원료용액을 용액 캐스팅하여 폴리비닐알콜 필름을 형성하는 단계이다.

상기 용액 캐스팅 방법은 통상의 방법에 의하여 수행할 수 있으며, 특별한 조건에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 원료용액이 80 내지 100℃의 캐스팅 다이를 거쳐, 표면 온도 25℃ 내외의 회전하는 벨트 또는 드럼 등의 지지체 상에 캐스팅된 후, 캐스팅된 도프가 지지체로부터 박리되어 다음 단계인 산화처리단계를 거치게 된다.

3. 산화처리단계

산화처리단계는 폴리비닐알콜 필름을 산화처리제 수용액에 침지하여 상기 폴 리비닐알콜 필름 내부에 확산되어 있는 요오드 이온(I^-)을 폴리요오드 이온 (I₃ ^_ , I₅ ^_ 등)으로 변환시키고 폴리비닐알콜 필름을 건조하는 단계이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 산화처리된 후의 폴리비닐알콜 필름 내부에는 폴리요오드 이온(I₃ ^_)이 다수 합성되어 존재하는 것을 알 수 있다.

산화처리제 수용액으로서는 과산화수소(H₂O₂) 수용액 또는 붕산(H₃BO₃) 수용액을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 과산화수소 수용액을 첨가하는 것은 용액 내에서 폴리요오드 이온을 합성시키기 위한 것이며, 붕산 수용액을 첨가하는 것은 상기 과산화수소의 역할과 아울러 폴리비닐알콜의 분자사슬을 가교시키는 역할을 수행할 수도 있다. 구체적으로 붕산수용액이 가교제 역할을 하여, PVA 분자를 가교시킴으로써, PVA 분자 구조 내에 과산화수소 수용액으로부터 생성된 폴리요오드 이온이 승화되는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 과산화수소(H₂O₂), 붕산(H₃BO₃) 외에, 산화처리제로서, 과산화물 또는 그 유도체 및 산소, 예를 들면, 과산화이황산암모늄 (NH₄)₂S₂O₈, 산소산 및 그 염, 특히 질산 HNO₃ 및 그 염, 과염소산 HClO₄ 및 그 염, 고온의 진한 황산 H₂SO₄, 하이포염소산 HClO와 그 염, 과망간산 HMnO₄ ·크롬산 H₂CrO₄과 그 염 등을 단독 또는 혼합한 수용액을 사용할 수 있고, 또 다른 예로서는 금속의 고산화수화합물 등의 고산화수화합물, 예를 들어, 이산화납 PbO₂, 이산화망간 MnO₂, 산화구리 CuO, 염화철 FeCl₃,등이 단독 또는 혼합된 수용액, 또는 할로겐 원소로서 플루오르 F, 염소 Cl, 브롬 Br가 포함된 화합물을 사용할 수도 있다.

또한, 산화처리제 수용액에서 과산화수소 등의 산화처리제의 농도는 전체 수용액 100중량%에 있어서, 3 내지 50중량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5 내지 30중량%이다. 산화처리제 농도가 3중량% 미만이면, 산화처리제로서의 효과를 발휘할 수 없으며, 50중량%를 초과하면 함량 대비 비경제적임과 아울러, 붕산의 영향으로 인하여 가교가 지나치게 많이 되어, 염색 및 연신공정에서 연신성이 떨어지는 문제점이 발생할 수도 있다.

상기 산화처리제 수용액 하에서의 산화처리는 5초 내지 900초간, 더욱 바람직하게는 10 내지 600초간 수행한다.

산화처리된 폴리비닐알콜 필름을 건조하는 방법은 일반적인 용액 캐스팅 방법의 건조방법에 따를 수 있으며, 예를 들어 상기 산화처리된 폴리비닐알콜 필름을 60 내지 90℃의 건조롤을 통하여 건조하고, 폴리비닐알콜(PVA) 필름 형태로 권취하는 방법에 의할 수 있다.

상기 제조방법에 의하여 형성된 폴리비닐알콜 필름은 통상 40 내지 100㎛의 두께이며, 바람직하게는 45 내지 75㎛, 보다 바람직하게는 50 내지 60㎛ 두께의 필름을 적용한다. 상기 기재필름의 두께가 100㎛을 초과하는 경우에는 염착 효율이 저하될 뿐 아니라, 제작된 편광자를 액정 표시장치에 실장할 경우, 표시패널의 색변화가 커질 우려가 있으며, 그 두께가 40㎛ 미만인 경우에는 연신단계를 수행하기가 용이하지 아니한 문제점이 있다. 그러나, 상기 40 내지 75㎛의 얇은 두께의 기재필름을 사용하는 경우에는 팽윤단계에서 기재필름의 팽윤 정도가 크기 때문에 주름 발생의 가능성이 높고, 건조단계를 수행하는 과정에서 수분 증발이 커서 취성이 커지므로, 편광자 제조 후 편광자보호필름과 합지하는 과정에서 균열이 발생할 우려가 높으므로, 공정조건에 따라 적절한 기재필름을 제조하는 것이 바람직하다.

상기 방법에 의하여 제조된 폴리비닐알콜 필름을 이용하여 편광자(100)를 제조하는 방법은 특정한 방법에 의하여 제한되지 아니하나, 바람직하게는 다음과 같이 수행한다.

상기 폴리비닐알콜 편광자의 제조방법은 팽윤단계, 염색단계, 가교단계, 건조단계, 연신단계를 포함하여 이루어진다.

팽윤단계는 염색단계를 비롯한 본 공정을 수행하기 이전에 PVA 기재필름 내의 PVA의 분자 사슬을 보다 유연하게 하며, 분자 사슬을 이완시켜 염색공정에서 요오드 화합물 등의 염료가 PVA 필름 내부로 염착되는 것이 용이하도록 하기 위한 공정이며, 본 발명에서의 팽윤단계에서는 편광자의 기재필름인 폴리비닐알콜(PVA)필름을 염색단계 이전의 전처리단계로서 팽윤액이 담긴 팽윤조에서 팽윤시킴으로써 수행된다.

염색단계는 기재필름을 요오드 또는 이색성 염료에 침지하여 상기 염료를 기 재필름 내부에 흡착시키는 공정이다. 여기서, 요오드 수용액을 염료로 사용하는 경우에는 요오드에 요오드화 칼륨 수용액을 용해 보조제로 하여 요오드 이온을 포함하는 혼합수용액을 사용할 수 있다.

또한, 상기 염색액으로 사용되는 요오드 수용액의 온도 범위는 20 내지 40℃ 인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 25 내지 35℃이다. 상기 염색액의 온도가 40℃를 초과하는 경우에는 기재필름에 주름이 발생되는 문제점이 있으며, 상기 온도가 20℃ 미만인 경우에는 PVA 분자 사슬을 효과적으로 이완시키지 못해 PVA 내부로의 염착이 용이하지 않게 되는 문제점이 있다.

가교단계는 기재필름을 가교제에 침적시킴으로써 기재필름의 PVA 분자사슬을 가교시키기 위하여 수행되는 단계로서, 사용되는 가교제는 붕산이나 붕사 수용액을 바람직하게 사용한다. 상기 붕산 수용액에는 요오드화 칼륨이 포함될 수 있다.

건조단계는 상기 기재필름을 45 내지 70℃, 바람직하게는 60 내지 65℃ 온도, 75㎛ 미만의 기재필름을 사용하는 경우에는 40 내지 60℃, 바람직하게는 55 내지 60℃ 온도 하에서 건조하는 단계이다.

연신단계는 상기 팽윤단계 내지 건조단계 중 적어도 어느 한 단계와 함께 수행할 수도 있고, 상기 단계들 중 적어도 어느 한 단계의 시작되기 전이나 마친 후, 또는 각 단계들 사이에 수행할 수도 있다.

상기 연신단계에서 사용되는 연신방법은 특별히 제한되지는 아니하지만, 습윤 연신법과 건식 연신법 양자를 모두 사용할 수 있다. 건식 연신법에 의한 연신방법으로는 예를 들어, 인터롤 연신법(inter-roll stretching method), 가열롤 연신 법(heated roll stretching method) 및 압축 연신법(compression stretching method) 등이 있으며, 다단계로 수행될 수 있다.

상기 과정을 거쳐 생성된 편광자(100) 및 편광자보호필름(300)을 접착하는 방식은 특별히 제한되지는 아니하지만, 탑-다운(top-down) 방식, 다운-탑(down-top)방식, 그리고 수평합지방식으로 나뉜다. 본 발명에서는 세가지 방식을 모두 사용할 수 있다.

그리고, 편광자(100)에 편광자보호필름(300)을 접착시킬 때에는 미리 접착제를 도포하여 접착시키거나, 편광자(100)와 편광자보호필름(300)이 합지되는 시점에 접착제를 떨어뜨려 접착시키는 방법이 있다. 본 발명에서는 접착제를 도포하여 접착하거나, 떨어뜨려 접착시키는 방식 중 하나를 선택하거나, 두가지 방식을 모두 함께 사용할 수 있다.

상기 제조방법에 의해 제조된 편광판에 다른 광학층 등의 광학부재를 적용하여 사용할 수 있다. 그 광학부재로서는 특별히 제한되지는 아니하나, 예를 들어 반사판이나 반투과 반사판, 위상차판(1/2 파장판, 1/4 파장판 등의 λ판도 포함한다.), 시각보상필름, 휘도향상 필름 등 액정 표시장치 등의 형성에 사용될 수 있는 적절한 광학층의 1층 또는 2층 이상을 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예와 본 발명과 비교되는 비교예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

실시예 1

폴리비닐알콜 수지(일본합섬사 제조)를 6중량% 용융시킨 수용액 100중량부에 대하여 요오드화칼륨(KI,SQM사 제조) 8.3중량부(0.5mmol)를 첨가하여 혼합하여 원료용액을 제조한 후 용액 캐스팅하고, 농도 10중량%의 과산화수소(Aldrich사 제조) 수용액에 30초 동안 침지하고 건조하는 방법으로 70㎛ 두께의 폴리비닐알콜 필름을 제조하였다.

상기 폴리비닐알콜 필름을 25℃ 붕산수용액이 담긴 팽윤조와, 붕산 농도가 2.5중량%이고, 온도 30℃인 요오드 및 요오드화 칼륨의 혼합수용액이 담긴 염색조와, 50℃ 붕산 수용액이 담긴 가교조에 순차적으로 참지하면서 일축 연신하여 연신배율 2.70배로 연신한 후, 상기 기재필름을 붕산수용액이 담긴 연신조에 침지하면서 일축 연신하여 연신배율 2.33배로 연신하여 전체 연신배율 6.3배로 연신한 후, 55℃ 환경 하에서 건조하여 편광자를 제조하였다. 상기 편광자 제작 후 편광자보호필름인 테트라아세테이트셀룰로오스(TAC) 필름을 편광자와 합지하는 방식으로 편광판을 제조하였다.

실시예 2 내지 6

상기 요오드화칼륨을 폴리비닐알콜 용액 100중량부에 대하여 각각 16.6중량부(1.0mmol), 24.9중량부(1.5mmol), 33.2중량부(2.0mmol), 41.5중량부(2.5mmol), 49.8중량부(3.0mmol)로 첨가 및 혼합하여 폴리비닐알콜 필름을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 편광자 및 편광판을 제조하였다.

비교예

상기 원료 용액에 있어서, 요오드화칼륨을 배제한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 편광자 및 편광판을 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에 의해 제조된 편광판의 특성 평가에 대해서는 아래와 같은 실험을 수행하였다. 단, 아래의 실험에서 고온조건은 온도 80℃에서 120시간 동안, 다습조건은 온도 80℃, 상대습도 95%에서 120시간에 걸쳐 투과율(Ts)의 변화를 관찰하여, 이를 통하여 편광판의 탈색변화의 정도(요오드이온의 승화정도)를 평가하였다.

투과율

투과율은 분광도계(Jasco사의 V-7100)를 사용하여 측정하였으며, 다음의 식을 이용하여 구하였다.

투과율(%) = (I_out/I_in) * 100

여기서, I_in 는 입사광, I_out 는 투과광이며,

단체투과율(Ts)은 1매의 편광판의 전광선 투과율(%),

초기 투과율(Ti)은 내구성 평가실험 전의 단체투과율,

후기 투과율(Tf)은 내구성 평가실험을 마치고 난 후의 단체투과율,

투과율변화량(ΔT)은 초기투과율과 후기투과율의 차이 (ΔT=Ti- Tf)

상기 특성 평가데이터는 아래 <표 1>에 정리하였다.

<표 1>

구분	KI함량 (중량부)	고온조건(80℃×120시간)			다습조건(80℃×95%×120시간)
		Ti(%)	Tf(%)	ΔT(%)	Ti(%)	Tf(%)	ΔT(%)
비교예	0	42.93	44.08	1.15	42.56	46.06	3.50
실시예 1	8.3	42.87	43.80	0.93	42.45	44.96	2.51
실시예 2	16.6	42.90	43.55	0.65	42.66	45.03	2.37
실시예 3	24.9	42.65	43.28	0.63	42.73	45.07	2.34
실시예 4	33.2	42.68	43.31	0.63	42.68	44.95	2.27
실시예 5	41.5	42.80	43.39	0.59	42.49	44.55	2.06
실시예 6	49.8	42.77	43.34	0.57	42.68	44.72	2.04

상기 <표 1>의 실험결과에서 나타난 바와 같이, 폴리비닐알콜 필름 내의 요오드화칼륨의 첨가량이 증가할수록 평가실험 전후의 투과율변화량(ΔT) 값이 작아진다는 사실을 알 수 있다. 이로부터, 본 발명에 의하여 제조된 편광판을 사용하면, 폴리비닐알콜 필름 내에 흡착되어 있는 요오드 이온의 승화 현상의 발생을 방지한다는 것을 알 수 있다.

상기 실험의 결과로, 원료용액 제조단계에서 폴리비닐알콜 필름 내에 요오드 화칼륨을 첨가하여 혼합하고, 이로부터 제조된 폴리비닐알콜 필름을 산화처리함으로써, 고온, 다습 환경하에서도 우수한 광특성을 유지하는, 내구성이 우수한 편광판의 제조가 가능하다는 것을 알 수 있다.

이상, 본 발명을 구성을 중심으로 실시예와 비교예를 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부 된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 편광판의 정단면도

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 폴리비닐알콜 필름의 산화처리 전과 후를 비교하여 나타낸 도면

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 편광자 200: 접착제 300: 편광자보호필름

Claims (5)

1. 용융상태의 폴리비닐알콜에,

   요오드화 칼륨을 상기 폴리비닐알콜 100중량부에 대하여, 16 내지 50중량부로 혼합하여 원료용액을 하는 원료혼합단계;

   상기 원료용액을 용액 캐스팅하여 두께 45 내지 75㎛인 폴리비닐알콜 필름을 형성하는 필름형성단계;

   폴리비닐알콜 필름을 농도가 10중량%인 과산화수소(H₂O₂) 수용액으로 이루어진 산화처리제 수용액에 침지하여 상기 폴리비닐알콜 필름 내부에 확산되어 있는 요오드 이온(I^-)을 폴리요오드 이온 (I₃ ^_ 또는 I₅ ^_ 중 적어도 하나)으로 변환시킨 후, 건조하는 산화처리단계; 및

   상기 폴리비닐알콜 필름을 붕산수용액이 담긴 팽윤조와, 요오드 및 요오드화 칼륨의 혼합수용액이 담긴 염색조와, 붕산 수용액이 담긴 가교조에 순차적으로 참지하면서 일축 연신하여 1차 연신한 후, 상기 기재필름을 붕산수용액이 담긴 연신조에 침지하면서 일축 연신하여 2차 연신한 후, 건조하는 연신단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알콜 편광자 제조방법.
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