KR101751975B1

KR101751975B1 - 복합 위상차판, 이를 포함하는 복합 편광판 및 이들의 제조 방법

Info

Publication number: KR101751975B1
Application number: KR1020110033386A
Authority: KR
Inventors: 이자영; 송제훈; 조민성
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2017-06-28
Also published as: US20120257145A1; JP2012220952A; KR20120115832A; TW201245778A; CN102736159A

Abstract

본 발명은 복합 위상차판, 이를 포함하는 복합 편광판 및 이들의 제조 방법에 관한 것으로서, 고분자 기재 필름 상에 형성된 액정 코팅층의 한 면에 코로나 또는 플라즈마 처리를 하여 접합력을 향상시킨 후 그 위에 바로 표면 처리 코팅층을 형성시킴으로써 유리 기재 등을 사용하지 않고 간단한 공정에 의해 제조될 수 있을 뿐만 아니라 기능성층의 부가를 위한 별도의 기재나 접착제층이 불필요하여 박형 디스플레이용 리타더로 사용되기 적합한 복합 위상차판, 이를 포함하는 복합 편광판 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.

Description

복합 위상차판, 이를 포함하는 복합 편광판 및 이들의 제조 방법 {COMPOSITE RETARDATION PLATE, COMPOSITE POLARIZING PLATE COMPRISING THE SAME AND PREPARATION METHODS FOR THOSE}

본 발명은 공정상 제조 및 취급이 용이하며 디스플레이의 박형화에 기여할 수 있는 복합 위상차판, 이를 포함하는 복합 편광판 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.

입체 영상 구현용 액정표시장치 등의 디스플레이에는 패턴화된 리타더가 포함되는 경우가 많다. 패턴화된 리타더는 각 패턴 영역의 광축을 서로 다른 방향으로 구성하여 편광 안경을 쓴 시청자의 좌, 우안에 전달되는 영상이 다르게 함으로써 입체 영상을 구현한다.

패턴화된 리타더는 유리 기판 상에 배향막을 형성시키고 이 배향막 위에 액정을 코팅 및 배향시켜 구성될 수 있다. 광반응성 액정 물질은 배향막 상에서 배향된 후 자외선 등의 광 조사에 의해 가교되어 고분자 액정 필름의 형태가 된다. 이 때 배향막의 표면 배향에 준하는 액정의 배향 방향에 따라 리타더 패턴의 기능을 하게 된다.

그런데 이와 같이 유리 기판을 기재로 사용하는 경우에는 위상차판을롤 대 롤 (Roll to Roll) 공정으로 편광판에 접합시킬 수 없다. 또한, 유리 기판은 필름에 비해 가격이 비싸고 공정상 취급이 용이하지 않을 뿐만 아니라 유리의 높은 반사율에 의한 시감 저하 해소를 위해 반사 방지 코팅을 반드시 해야 하는 문제가 있었다.

또한, 패턴화된 리타더 상부에 빛의 저반사 또는 표면 강도 개선 등을 위해 표면 처리층을 적층하는 경우, 이러한 표면 처리층을 기재 필름 상에 형성하고 그 기재 필름을 접착제 또는 점착제로 위 액정 코팅층에 접합하였기 때문에 편광판의 두께가 얇아지기 어려웠다.

편광판의 박형화를 위해 위 액정 코팅층이 형성된 기재의 다른 면에 표면 처리층을 형성하는 방법이 제안된 바 있으나 이와 같은 경우에는 편광자, 액정 코팅층, 기재 및 표면 처리층의 순서로 적층되게 되어 편광자와 수계 접착제로 접합될 수 없는 액정 코팅층이 편광자와 인접하게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 필름 상에 코팅을 형성시키는 방법 등으로 간단히 제조될 수 있는 복합 위상차판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 박형 디스플레이에 사용되기 적합한 복합 위상차판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 위 복합 위상차판을 포함하는 복합 편광판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

1. 기재, 위 기재의 상면에 형성된 액정 코팅층 및 위 액정 코팅층의 상면에 형성된 표면 처리 코팅층을 포함하고, 위 액정 코팅층의 상면에 코로나 또는 플라즈마 방전 처리된 복합 위상차판.

2. 위 1에 있어서, 위 액정 코팅층은 위상차 지연 기능층인 복합 위상차판.

3. 위 2에 있어서, 위 위상차 지연 기능층은 배향막 위에 반응성 액정 물질이 코팅되어 형성된 λ/4 위상차층인 복합 위상차판.

4. 위 1에 있어서, 위 표면 처리 코팅층은 보호층, 방현층, 반사방지층, 대전방지층 및 하드코팅층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 기능성층인 복합 위상차판.

5. 위 1에 있어서, 위 액정 코팅층의 상면의 수 접촉각은 30-83°인 복합 위상차판.

6. 위 1에 있어서, 위 액정 코팅층의 상면의 수 접촉각은 30-60°인 복합 위상차판.

7. 위 1에 있어서, 위 액정 코팅층의 정면 위상차값 및 두께 방향 위상차값은 위 코로나 또는 플라즈마 방전 처리 전, 후로 각각 3.5 nm 이하의 범위에서 차이가 발생되는 복합 위상차판.

8. 위 1에 있어서, 위 액정 코팅층의 정면 위상차값 및 두께 방향 위상차값은 위 코로나 또는 플라즈마 방전 처리 전, 후로 각각 2.5 내지 3.5 nm의 범위에서 차이가 발생되는 복합 위상차판.

9. 위 1에 있어서, 위 코로나 처리는 200-300J/㎡로 수행되는 복합 위상차판.

10. 위 1에 있어서, 위 기재는 고분자 필름 또는 유리 기판인 복합 위상차판.

11. 편광자의 상면에는 위 1 내지 10 중 어느 하나의 복합 위상차판이 접합되고 하면에는 편광자 보호 필름이 접합된 복합 편광판.

12. 위 11에 있어서, 위 편광자 보호 필름의 하면에는 점착제층이 형성되어 있는 복합 편광판.

13. 기재 상에 배향막을 형성시킨 후 위 배향막 상에 액정 코팅층을 형성시키는 제1단계; 위 액정 코팅층 상면에 코로나 또는 플라즈마 처리하는 제2단계; 및 위 코로나 또는 플라즈마 처리된 액정 코팅층 위에 표면 처리 코팅층을 형성시키는 제3단계를 포함하는 복합 위상차판의 제조 방법.

14. 위 12에 있어서, 위 기재는 고분자 필름 또는 유리 기판인 복합 위상차판의 제조방법.

15. 위 12에 있어서, 위 코로나 처리는 200-300J/㎡로 수행된 복합 위상차판.

16. 롤 투 롤 접합에 의해 위 1 내지 9 중 어느 하나의 복합 위상차판을 편광자의 상면에 접합시키고 편광자 보호 필름을 위 편광자의 하면에 접합시키는 것을 포함하는 복합 편광판의 제조 방법.

본 발명은 기능 발휘를 위해 반드시 필요한 층만을 필름 또는 코팅의 형태로 포함함으로써 디스플레이의 박형화에 유리한 복합 위상차판(위상차 기능을 갖는 표면처리 코팅 필름) 및 이를 포함하는 복합 편광판을 제공할 수 있다.

본 발명은 유리 기재 대신 필름 형태의 고분자 기재를 사용함으로써 편광자와 롤 대 롤로 접합될 수 있는 복합 위상차판을 제공할 수 있다.

본 발명의 복합 위상차판은 액정 코팅층 위에 바로 표면 처리 코팅층을 형성시켜 제조될 수 있으므로 표면 처리층(기능성층)의 부가를 위한 별도의 기재나 접착제층 또는 점착제층이 불필요하여 박형 입체 영상 디스플레이용 리타더로 사용되기 적합하다.

도 1은 본 발명의 복합 위상차판이 접합된 편광판의 일례이다.
도 2는 종래의 구성을 갖는 위상차판이 접합된 편광판을 나타낸다.

본 발명은 고분자 기재 필름 상에 형성된 액정 코팅층의 한 면에 코로나 또는 플라즈마 처리를 하여 접합력을 향상시킨 후 그 위에 바로 표면 처리 코팅층을 형성시킴으로써 유리 기재 등을 사용하지 않고 간단한 공정에 의해 제조될 수 있을 뿐만 아니라 기능성층의 부가를 위한 별도의 기재나 접착제층이 불필요하여 박형 디스플레이용 리타더로 사용되기 적합한 복합 위상차판, 이를 포함하는 복합 편광판 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 복합 위상차판은 고분자 기재 필름, 그 위에 형성된 액정 코팅층 및 그 위에 형성된 표면 처리 코팅층을 포함한다.

고분자 기재 필름으로는 광학용 투명 필름으로 통상 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있으나, 그 중에서 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차폐성, 위상차 균일성, 등방성 등이 우수한 필름을 사용하는 것이 바람직하다.

고분자 기재 필름의 재료로는 예컨대 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 염화비닐계 수지, 아미드계 수지, 이미드계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 술폰계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지, 황화 폴리페닐렌계 수지, 비닐알코올계 수지, 염화비닐리덴계 수지, 비닐부티랄계 수지, 알릴레이트계 수지, 폴리옥시메틸렌계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있다.

고분자 기재 필름의 두께 역시 특정 범위로 한정되지 않으나 예컨대 5 내지 100 ㎛인 것, 바람직하게는 15 내지 60 ㎛인 것이 통상 사용된다. 고분자 기재 필름의 두께가 5 ㎛ 미만이면 필름의 기계적 강도가 떨어질 수 있고 100 ㎛를 초과하는 경우에는 박형화에 불리하여 바람직하지 않다.

본 발명의 액정 코팅층은 고분자 기재 필름 상에 형성된다.

액정 코팅층은 편광자를 통과한 빛의 위상차를 지연시키는 역할을 수행한다. 액정 코팅층은 빛의 위상차를 특정 파장만큼 지연시키는 층으로 한정되는 것은 아니며 3λ/4 위상차층, λ/2 위상차층, λ/4 위상차층 등일 수 있으나, 통상 많이 사용되는 것처럼 배향막 위에 반응성 액정 물질이 코팅되어 형성된 λ/4 위상차층인 것이 바람직하다.

λ/4 위상차층의 제조방법은 특정의 것으로 한정되지 않는다. 예컨대 고분자 기재 필름 상에 배향막을 형성시키고 그 위에 액정을 광 배향시키는 방법으로 제조될 수 있다. 다만, 본 발명에서 λ/4 위상차층은 코팅 형태의 것만으로 한정되며 경사 연신된 λ/4 위상차 필름 등은 제외된다.

배향막은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있으나, 예컨대 유기 배향막을 사용하는 것이 바람직하다.

유기 배향막은 아크릴레이트계, 폴리이미드계 또는 폴리아믹산이 함유된 배향막 조성물을 사용하여 형성될 수 있다. 폴리아믹산은 디아민(di-amine)과 이무수물(dianhydride)을 반응시켜 얻어지는 폴리머이고, 폴리이미드는 폴리아믹산을 이미드화하여 얻어지는 것으로 이들의 구조는 특별히 제한되지 않는다.

배향막 조성물은 적절한 점도를 유지하는 것이 중요하다. 점도가 지나치게 높으면 압력을 가해도 쉽게 유동하지 않아 균일한 두께의 배향막 형성이 어려우며, 점도가 지나치게 낮으면 퍼짐성은 좋으나 배향막의 두께 조절이 어렵다. 예컨대 8 내지 13cP인 것이 바람직하다.

또한 표면 장력, 고형분의 함량 및 용제의 휘발성 등을 고려하는 것이 좋다. 특히 고형분의 함량은 점도나 표면장력에 영향을 미치므로 배향막의 두께나 경화 특성 등을 동시에 고려하여 조절하는 것이 좋다.

고형분의 함량이 지나치게 높으면 점도가 높아 배향막의 두께가 두꺼워지며, 지나치게 낮을 경우에는 용매의 비율이 높아 용액의 건조 후 얼룩이 생기는 문제점이 있다. 예컨대 고형분의 함량이 0.1 내지 10중량%인 것이 바람직하다.

배향막 조성물은 아크릴레이트계, 폴리이미드계 또는 폴리아믹산 등의 고형분이 용매에 용해된 용액상인 것이 좋다. 용매는 고형분을 용해시킬 수 있는 것으로 특별히 한정되지 않으며, 구체적으로 부틸셀로솔브, 감마-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르 등이 사용될 수 있다. 이러한 용매는 용해도, 점도, 표면장력 등을 고려하여 균일한 배향막을 형성할 수 있도록 적절히 혼합하여 사용한다.

이외에 배향막 조성물은 효과적인 배향막 형성을 위하여 가교제 및 커플링제 등이 추가로 혼합될 수 있다.

배향막은 고분자 기재 필름의 한 면에 배향막 조성물을 도포하여 제조된다.

도포는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 방법이라면 특별히 제한되지 않는다. 예컨대 배향막 조성물을 유동 주조법 및 에어 나이프(air knife), 그라비아(gravure), 리버스 롤(reverse roll), 키스 롤(kiss roll), 스프레이(spray) 또는 블레이드(blade) 등의 도포 방법을 이용하여 적당한 전개 방식으로 직접 도포할 수 있다.

배향막 조성물의 도포 효율을 향상시키기 위하여 건조 공정을 추가로 수행할 수 있다.

건조는 특별히 한정하지 않으며 통상 열풍 건조기나 원적외선 가열기를 이용하여 수행할 수 있으며, 건조 온도는 통상 30 내지 100℃, 바람직하게는 50 내지 80℃이고, 건조시간은 통상 30 내지 600초, 바람직하게는 120 내지 600초인 것이 좋다.

그 이후, 형성된 배향막에 배향성을 부여한다. 배향성 부여 방법은 러빙 방식, 광 배향 방식 등이 있으며 특별히 한정되지는 않는다.

예컨대 형성된 배향막에 전체 배향성을 부여할 수도 있으며, 일부 혹은 전체면에 배향막을 도포 한 후 포토 마스크를 이용한 노광 공정으로 서로 다른 배향 방향을 갖도록 패턴화된 배향막을 제조할 수 있다. 또한 형성된 배향막에 투광부 및 차광부를 갖는 제1 포토 마스크를 정렬하여 1차 노광 공정을 수행한 후, 제1 포토 마스크의 투광부 및 차광부의 위치가 역전된 제2 포토 마스크를 정렬하여 2차 노광 공정을 수행하여 서로 다른 광축을 갖도록 패턴화된 배향막을 제조할 수 있다.

노광에 사용되는 광은 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들면 편광된 자외선 조사, 소정의 각도로 이온빔 또는 플라즈마빔 조사 및 방사선 조사 등을 사용할 수 있다. 예컨대 편광된 자외선을 조사하는 것이 바람직하다.

배향된 배향막 상에 액정 코팅층을 형성한다.

액정 코팅층은 액정 코팅용 조성물을 패턴화된 배향막 상에 도포하여 형성한다. 액정 코팅용 조성물은 광학 이방성을 가지고, 광에 의한 가교성을 갖는 액정 화합물이 포함되어 사용될 수 있다. 예를 들면 반응성 액정 단량체(RM)을 사용하는 것이 바람직하다.

반응성 액정 단량체는 액정성을 발현할 수 있는 메조겐(mesogen)과 중합이 가능한 말단기를 포함하여 액정상을 갖게 되는 단량체 분자를 말한다. 반응성 액정 단량체를 중합하게 되면 액정의 배열된 상을 유지하면서 가교된 고분자 네트워크를 얻을 수 있게 된다. 반응성 액정 단량체 분자는 투명점(clearing point)으로부터 냉각하게 되면 같은 구조의 액정 고분자를 사용하는 경우보다 액정상에서 상대적으로 낮은 점도에서 보다 잘 배향된 구조를 갖는 대면적의 도메인을 얻을 수 있다.

이와 같이 형성된 대면적의 액정상 가교 네트워크 필름은 액정이 가지는 광학 이방성이나 유전율 등의 특성을 그대로 유지하면서도 고체상의 박막 형태를 가지고 있기 때문에 기계적이나 열적으로 안정하다.

액정 코팅용 조성물은 코팅 공정의 효율성 및 코팅층의 균일성을 확보하기 위하여 용매에 희석시켜 사용하며, 바람직하기로는 액정 화합물을 용해시킬 수 있는 용매에 용해되어 균일함을 갖는 것이 바람직하다.

예컨대 반응성 액정 단량체는 이를 용해시킬 수 있는 용매, 구체적으로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 메틸에틸케톤(MEK), 자일렌 및 클로로포름 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 혼합 용매를 사용하여 액정 코팅용 조성물을 제조한다.

이때 액정 코팅용 조성물 내의 반응성 액정 단량체의 함량은 15 내지 30중량%를 유지하도록 한다. 농도가 15중량% 미만으로 낮으면 위상차 구현이 불가능하고, 30중량%를 초과하는 경우에는 반응성 액정 단량체가 석출되어 균일한 액정 코팅층 형성이 어려운 문제가 있다.

코팅 방법은 특별히 한정되지 않으며 예컨대 핀 코팅, 롤 코팅, 디스펜싱 코팅, 또는 그라비아 코팅 등이 사용될 수 있다. 코팅 방법에 따라 용매의 종류 및 사용량을 결정하는 것이 바람직하다.

액정 코팅층은 건조 후 두께가 0.01 내지 10㎛가 되도록 도포된다. 이러한 두께 범위에서 균일한 리타더 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.

용매는 건조 공정을 통하여 증발하게 된다.

건조는 특별히 한정하지 않으며 통상 열풍 건조기나 원적외선 가열기를 이용하여 수행할 수 있으며, 건조온도는 통상 30 내지 100℃, 바람직하게는 50 내지 80℃이고, 건조시간은 통상 30 내지 600초, 바람직하게는 120 내지 600초인 것이 좋다. 또한, 건조는 동일한 온도 조건에서 수행하거나, 단계적으로 온도를 상승시키면서 수행할 수 있다.

배향막 위에 형성된 액정 코팅층을 광 가교시켜 패턴화 리타더를 형성한다. 광은 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면 자외선 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 표면 처리 코팅층은 액정 코팅층 상에 형성된다.

표면 처리 코팅층은 디스플레이에 각종 기능을 부여할 수 있는 여러 기능성층들을 포함한다. 예컨대 보호층, 방현층, 반사방지층, 대전방지층 및 하드코팅층으로 이루어진 군에서 선택된 기능성층일 수 있다.

구체적으로, 보호층은 편광판 및 패턴화된 위상차층의 표면 크랙이나 손상을 방지하기 위한 층이다.

방현층은 샌드 블라스트, 엠보스 가공 등을 통한 조면화, 또는 투명미립자를 배합한 도공액의 도포에 의해 표면에 미세요철을 형성시킨 층이다.

반사방지층은 편광판의 표면에 외광이 반사되어 투과광의 시인을 저해하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 증착 또는 스퍼터링 방법에 의해 형성된 금속 산화물 박막으로 구성된 층이다.

대전방지층은 정전기에 의한 먼지 부착 등을 방지하기 위한 것으로서 대전방지제를 함유하는 자외선 경화형 수지에 의해 형성된 층이다.

또한, 하드코팅층은 편광판의 표면에 크랙이나 손상이 생기는 것을 방지하기 위한 것으로서, 아크릴계 또는 실리콘계 등의 자외선 경화형 수지를 이용하여 형성되고 경도나 슬립성이 우수한 경화피막 역할을 하는 층이다.

위와 같은 표면 처리 코팅층은 코로나 또는 플라즈마 처리된 액정 코팅층 상에 형성된다. 액정 코팅층의 표면에 코로나 또는 플라즈마 처리를 하지 않으면 코팅성이 떨어질 수 있다.

코로나 방전 처리는 고전압 발생기에 연결된 전극과 유전체의 롤 사이에 높은 전압을 인가하고, 롤과 전극 사이에서 발생된 코로나 방전에 액정 코팅층을 놓거나 그 방전으로 이동시키는 것을 포함한다. 통상 롤과 전극 사이에 인가된 높은 전압의 주파수를 방전 주파수라고 하는데, 방전 주파수는 일반적으로 50 Hz 내지 5,000 kHz 범위, 바람직하게는 5 내지 수백 kHz 범위일 수 있다. 방전 주파수가 너무 낮으면 방전이 불안정하여 액정 코팅층의 표면에 다수의 핀홀이 생길 수 있고 너무 높으면 임피던스 매칭용 장치가 추가적으로 필요하므로 처리 비용이 높아진다.

코로나 방전 처리는 대기 하에서 용이하게 수행되지만 공기 이외의 기체가 충전되거나 또는 공기-오염 기체가 충전된 밀봉 또는 반밀봉 처리 장치에서 수행될 수 있다. 기체의 예로는 질소 기체, 아르곤 기체 및 산소 기체가 포함된다.

본 발명에서 λ/4 위상차층이 배향막 상에 액정 코팅을 형성시키는 방법으로 얻어진 경우 그 표면의 젖음성 내지 코팅성을 정상적으로 개선시키기 위해서는 예컨대 50-500J/㎡의 양, 바람직하게는 200-300J/㎡의 양으로 코로나 방전 처리하는 것이 좋다. 코로나 방전 처리의 양이 위 범위에 포함되지 않으면 코팅성이 충분히 향상되지 않거나 액정 코팅층의 정면 또는 두께방향 위상차값(Re, Rth)에 영향을 주어 의도된 위상차 지연 효과를 기대하기 어렵다.

롤과 전극 사이의 간격은 바람직하게는 0.5 내지 2.5 mm 범위, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 2.0 mm 범위이다.

본 발명에 사용되는 플라즈마 처리는 진공 글로우 방전, 대기압 글로우 방전 등을 포함한다. 예컨대, 일본 특개평 6-123062호, 특개평 11-293011호, 특개평 11-5857호 등에 기재된 방법을 사용할 수 있다.

글로우 방전에 의한 플라즈마 발생 장치 중에서는 상대 전극 사이에 이들의 친수성를 부여하고자 하는 필름을 두고 이 장치 중에 플라즈마 여기성 기체를 도입하여 전극 사이에 고주파 전압을 인가함으로써 위 기체를 플라즈마 여기시켜 전극 사이에 글로우 방전을 행하게 함으로써 표면 처리를 행할 수 있다.

플라즈마 여기성 기체는 위의 조건에서 플라즈마 여기되는 기체를 말하며, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 크세논, 질소, 이산화탄소 등을 들 수 있다. 예컨대, 아르곤, 네온 등의 불활성 가스에 카르복실기나 수산기, 카르보닐기 등의 극성 관능기를 플라스틱 필름의 표면에 부여할 수 있는 반응성 가스를 첨가한 것을 여기성 기체로 사용할 수 있다. 반응성 가스로는 수소, 산소, 질소 외에 수증기나 암모니아 등의 가스, 그 밖에 저급 탄화수소, 케톤 등의 저비점 유기 화합물 등도 필요에 따라 사용할 수 있지만 취급상으로는 수소, 산소, 이산화탄소, 질소, 수증기 등의 가스가 바람직하다. 수증기를 사용하는 경우에는 다른 가스를 물과 섞어 버블링한 가스를 사용할 수 있다. 또는 수증기를 혼합할 수도 있다.

인가하는 고주파 전압의 주파수로서는 1 kHz 이상 l00 kHz 이하가 바람직하게 사용되며, 보다 바람직하게는 1 kHz 이상 l0 kHz 이하이다.

이들 글로우 방전에 의한 플라즈마 처리에는 진공 하에서 행하는 방법과 대기압 하에서 행하는 방법이 있다.

글로우 방전에 의한 진공 플라즈마 방전 처리에 있어서는 유효하게 방전을 일으키게 하기 위해 그 분위기를 0.005 내지 20 torr의 범위, 바람직하게는 0.02 내지 2 Torr 범위로 유지하도록 위 반응성 가스를 도입할 필요가 있다. 처리 속도를 높이기 위해서는 되도록 고압 측에서 고출력 조건을 채용하는 것이 바람직하지만 전계 강도를 너무 높이면 기재에 손상을 주는 경우가 있다.

기체압이 너무 낮으면, 표면 처리가 효과를 제공할 수 없다. 반면에 너무 높으면 과도한 전류가 흘러 스파크가 일어나거나 코팅층이 파괴될 수 있다. 방전을 일으키기 위해 전압은 진공 탱크 내의 한 쌍(또는 그 이상)의 금속판 또는 봉 사이에 인가된다.

전압은 기체 및 이의 압력에 따라 좌우되지만 위 압력 범위 내에서 안정한 정상 글로우 방전을 일으키기 위해서 일반적으로 500 내지 5,000 V 범위이다. 접착을 개선시키기 위해서 바람직하게는 2,000 내지 4,000 V 범위이다.

액정 코팅층, 특히 λ/4 위상차층은 바람직하게는 0.01 내지 5 kVㆍAㆍ분/㎡, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 1 kVㆍAㆍ분/㎡의 양으로 글로우 방전 처리하여 원하는 접착 강도를 수득할 수 있다.

액정 코팅층은 코로나 또는 플라즈마 처리에 의해 그 정면 및 두께방향 위상차값이 코로나 또는 플라즈마 처리 전의 정면 및 두께방향 위상차값에서 각각 3.5 nm 이하로 변화되도록 하는 것이 그 의도된 광학 특성의 발현에 있어 바람직하다. 나아가, 표면 처리 코팅층의 접착성까지 고려한다면, 코로나 또는 플라즈마 처리 후의 정면 및 두께방향 위상차값이 코로나 또는 플라즈마 처리 전의 정면 및 두께방향 위상차값과 각각 2.5 내지 3.5 nm의 범위에서 차이가 있도록 하는 것이 바람직하다.

액정 코팅층은 코로나 또는 플라즈마 처리 후 표면 처리 코팅층과 접하는 면의 수 접촉각이 30-83°, 바람직하게는 30-60°인 것이 코팅성이 우수하면서 액정 코팅층의 광학 이방성을 나타내는데 유리하다.

본 발명의 표면 처리 코팅층을 액정 코팅층 상에 형성시키는 방법은 특정의 것으로 한정되지 않는다. 예컨대 핀 코팅, 롤 코팅, 디스펜싱 코팅, 또는 그라비아 코팅 등이 사용될 수 있고 코팅 방법에 따라 용매의 종류 및 사용량을 결정하는 것이 바람직하다.

위와 같이 구성 및 제조된 복합 위상차판은 편광자의 어느 한 면에 접합된다. 접합은 디스플레이 분야에서 필름의 접합에 통상 사용되는 접착제 또는 점착제를 사용할 수 있다.

편광자는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 편광 기능을 수행할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 이색성 염료를 염색시키고 이것을 일정방향으로 연신하여 제조된 편광자를 사용할 수 있다.

편광자의 복합 위상차판이 접합되지 않은 다른 면에는 편광자 보호 필름이 접합된다. 편광자 보호필름은 트리아세틸셀룰로오스계 필름, 시클로올레핀계 필름 등이 통상 사용된다.

한편 편광판과 패턴화된 위상차층이 포함되는 디스플레이 장치에 본 발명의 복합 위상차판 및 복합 편광판이 포함될 수 있다.

디스플레이 장치는 특정한 것으로 한정되지는 않으나, 구체적으로 입체화상구현용 또는 반투과형 액정디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 유기 EL 디스플레이 장치 등이 사용될 수 있다.

이때, 본 발명의 복합 편광판은 종래 편광판과 패턴화된 위상차층이 적층되는 위치에 사용될 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의해 보다 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 첨부된 특허청구범위에 의하여 확정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1-6 및 비교예 1-3

실시예 1

기재 필름인 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름 상에 액정에 의한 λ/4 위상차층이 적층된 적층체(일본 후지사 제조)의 λ/4 위상차층에 전력 1.4 KW로 3.8m/min의 필름속도로 연속적으로 2회(74.27 J/m²) 코로나 처리를 하였다.

그 후, 위의 코로나 처리된 면에 메이어 바를 이용해 하드 코팅용 코팅액을 균일하게 도포한 후 80℃의 오븐에서 90초간 열풍 건조하였고, 자외선 경화기에서 광 경화시켜 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름, λ/4 위상차층 및 하드 코팅층이 기재 순으로 적층된 본 발명의 복합 위상차판을 제조하였다.

실시예 2

코로나 처리 조건을 전력 1.4 KW로 3.8m/min의 필름속도로 4회(148.54 J/m²)로 변경한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 복합 위상차판을 제조하였다.

실시예 3

코로나 처리 조건을 전력 1.4 KW로 3.8m/min의 필름속도로 8회(297.09 J/m²)로 변경한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 복합 위상차판을 제조하였다.

실시예 4

실시예 1에서와 같이 λ/4 위상차층에 코로나 처리를 하는 대신 전력 1.3 kW로 6 m/분의 필름속도로 플라즈마 처리를 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 복합 위상차판을 제조하였다.

실시예 5

플라즈마 처리 조건을 전력 2.3kW로 필름속도를 6m/분으로 변경한 것을 제외하고 실시예 4와 동일한 방법으로 복합 위상차판을 제조하였다.

실시예 6

플라즈마 처리 조건을 전력 3.3kW로 필름속도를 6m/분으로 변경한 것을 제외하고 실시예 4와 동일한 방법으로 복합 위상차판을 제조하였다.

비교예 1

실시예 1의 적층체(일본 후지사 제조)의 λ/4 위상차층에 특별한 처리를 하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 복합 위상차판을 제조하였다.

비교예 2

실시예 1의 적층체를 45℃의 4.5 N KOH 수용액에 80초간 침지, 증류수로 세정 및 80℃ 오븐에서 2 분간 열풍 건조시켜 위 λ/4 위상차층의 표면을 검화 처리한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 복합 위상차판을 제조하였다.

비교예 3

검화 처리 조건을 45℃의 4.5 N KOH 수용액에 200초간 침지시키도록 변경한 것을 제외하고 비교예 2와 동일한 방법으로 복합 위상차판을 제조하였다.

실험예

실시예 1-6 및 비교예 1-3의 복합 위상차판의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정한 결과는 표 1과 같았다.

(1) 접촉각

분석기기(DSA100, KRUSS사)를 이용하여 실시예 1 내지 6 및 비교예 2 내지 3의 경우에는 코로나 처리, 검화 처리 또는 플라즈마 처리를 한 후의 λ/4 위상차층의 접촉각을 측정하였고, 비교예 1의 경우에는 특별한 처리를 하지 않은 상태의 λ/4 위상차층의 접촉각을 측정하였다. 시험액으로는 물을 기준으로 하였다.

(2) 광학 이방성 측정

액소스캔미터를 이용하여 590 nm 에서의 λ/4 위상차층의 정면 위상차값(R0) 및 두께 방향 위상차값(Rth)를 측정하였다.

(3) 코팅성

액정층 위에 형성된 하드 코팅층 표면의 외관, 무라 등을 관찰하여 표면의 균일한 정도를 평가하였다. 그 균일한 정도에 따라 우수 ◎, 양호 ○ 및 불량 X의 3 단계로 평가하였다.

구분	수접촉각(°)	위상차값 (Re/Rth)	처리 전후의 위상차값 변화량(nm)-비교예 1 기준	코팅성
실시예 1	80.5	123.1/65.3	0.3/1.0	○
실시예 2	72.8	123.6/66.6	0.8/0.3	○
실시예 3	32.0	119.8/69.3	3.0/3.0	◎
실시예 4	80.56	122.7/66.5	0.1/0.2	○
실시예 5	67.56	122.1/66.1	0.7/0.2	○
실시예 6	42.3	120/69.4	2.8/3.1	◎
비교예 1	102	122.8/66.3	-	X
비교예 2	93.5	121.36/65.27	1.44/1.03	X
비교예 3	83.34	119.3/63.7	3.5/2.6	X

위 표와 같이 본 발명의 복합 위상차판은 코로나 처리 또는 플라즈마 처리를 하지 않은 비교예의 위상차판에 비해 하드코팅층의 코팅성이 현저히 우수하였다.

또한, 본 발명의 복합 위상차판은 어느 경우에나 코로나 또는 플라즈마 처리 전의 정면 및 두께방향 위상차값과 처리 후의 정면 및 두께방향 위상차값의 차이가 3.5 nm 이하여서 광학 이방성의 측면에 있어서도 문제가 없을 것으로 확인되었다. 특히 실시예 3 및 6의 경우에는 코로나 또는 플라즈마 처리 전, 후의 위상차값의 차이가 2.5-3.5 nm 범위에 속하여 광학 이방성의 문제가 없으면서 코팅성도 우수함을 확인하였다.

실시예 1, 2, 4 및 5의 경우에는 코로나 또는 플라즈마 처리 전, 후의 정면 및 두께방향 위상차값의 차이가 각각 1.0 nm 이하여서 실시예 3 및 6에 비해 의도된 위상차를 구현한다는 점에서는 우수하였으나 코팅의 안정성의 면에서 실시예 3 및 6에 비해 떨어지는 것으로 확인되었다. 디스플레이에서 통상 2.5-3.5 nm 정도의 위상차는 뷰어에 크게 민감하게 인식되지 않으므로, 최근 디스플레이의 박형화 추세를 감안할 때 내구성을 보다 개선한 실시예 3 및 6이 더욱 바람직하게 사용될 수 있을 것으로 예상되었다.

또한, 모든 실시예는 액정 코팅층의 수 접촉각이 30-83°이었고, 특히 가장 바람직한 물성을 보이는 실시예 3 및 6은 30-60°범위에 포함됨을 확인하였다.

Claims

편광자;
상기 편광자의 상면에 적층된 기재;
상기 기재 상에 형성된 배향막;
상기 배향막 상에 형성된 액정 코팅층; 및
상기 액정 코팅층의 상면에 형성된 표면 처리 코팅층을 포함하고, 상기 액정 코팅층의 상면에 코로나 또는 플라즈마 방전 처리된 복합 편광판.
청구항 1에 있어서, 상기 액정 코팅층은 위상차 지연 기능층인 복합 편광판.
청구항 2에 있어서, 상기 위상차 지연 기능층은 상기 배향막 위에 반응성 액정 물질이 코팅되어 형성된 λ/4 위상차층인 복합 편광판.
청구항 1에 있어서, 상기 표면 처리 코팅층은 보호층, 방현층, 반사방지층, 대전방지층 및 하드코팅층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 기능성층인 복합 편광판.
청구항 1에 있어서, 상기 액정 코팅층의 상면의 수 접촉각은 30-83°인 복합 편광판.
청구항 1에 있어서, 상기 액정 코팅층의 상면의 수 접촉각은 30-60°인 복합 편광판.
청구항 1에 있어서, 상기 액정 코팅층의 정면 위상차값 및 두께 방향 위상차값은 상기 코로나 또는 플라즈마 방전 처리 전, 후로 각각 3.5 nm 이하의 범위에서 차이가 발생되는 복합 편광판.
청구항 1에 있어서, 상기 액정 코팅층의 정면 위상차값 및 두께 방향 위상차값은 상기 코로나 또는 플라즈마 방전 처리 전, 후로 각각 2.5 내지 3.5 nm의 범위에서 차이가 발생되는 복합 편광판.
청구항 1에 있어서, 상기 코로나 처리는 200-300J/㎡로 수행되는 복합 편광판.
청구항 1에 있어서, 상기 기재는 고분자 필름 또는 유리 기판인 복합 편광판.
청구항 1에 있어서, 상기 편광자의 하면에 접합된 편광자 보호 필름을 더 포함하는 복합 편광판.
청구항 11에 있어서, 상기 편광자 보호 필름의 하면에는 점착제층이 형성되어 있는 복합 편광판.
편광자의 상면에 기재를 적층하는 단계;
상기 기재 상에 배향막을 형성시킨 후 상기 배향막 상에 액정 코팅층을 형성하는 단계;
상기 액정 코팅층 상면에 코로나 또는 플라즈마 처리하는 단계; 및
상기 코로나 또는 플라즈마 처리된 액정 코팅층 위에 표면 처리 코팅층을 형성시키는 단계를 포함하는 복합 편광판의 제조 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 기재는 고분자 필름 또는 유리 기판인 복합 편광판의 제조방법.
청구항 13에 있어서, 상기 코로나 처리는 200-300J/㎡로 수행된 복합 편광판의 제조방법.
청구항 13에 있어서, 편광자 보호 필름을 상기 편광자의 하면에 접합시키는 것을 더 포함하는 복합 편광판의 제조 방법.