KR101820056B1

KR101820056B1 - 편광판

Info

Publication number: KR101820056B1
Application number: KR1020110133497A
Authority: KR
Inventors: 유민근; 조천희; 최윤석
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2018-01-19
Also published as: KR20130066817A

Abstract

본 발명은 편광판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아세테이트 금속염, 붕소 화합물 및 요오드화물을 함유하는 가교 수용액에, 폴리비닐알코올계 필름을 침지하는 단계를 포함하여 제조된 편광자; 상기 편광자의 일면 또는 양면에 적층되고, 폴리비닐알코올계 수지, 글리옥실산염 가교제, 및 아세테이트 금속염을 포함하는 접착제층; 및 상기 접착제층 상에 적층된 편광자 보호필름을 포함함으로써, 편광자의 파단과 접착제층의 겔화로 인한 접착력의 저하 없이, 건열 하에 방치한 후에 열화가 방지되고 색상 내구성이 종래에 비해 월등히 향상된 편광판에 관한 것이다.

Description

편광판 {POLARIZING PLATE}

본 발명은 편광자의 파단과 접착제층의 겔화로 인한 접착력의 저하 없이, 건열 하에 방치한 후에 열화가 방지되고 색상 내구성이 종래에 비해 월등히 향상된 편광판에 관한 것이다.

편광판은 통상 2색성 색소가 흡착 배향된 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 편광자의 양면 또는 한쪽 면에 투명 보호필름이 적층된 구조로 되어 있다.

2색성 색소로 요오드를 이용한 편광자는 요오드계 편광자이고, 2색성 염료를 이용한 편광자는 염료계 편광자라 한다. 이중 요오드계 편광자는 염료계 편광자에 비해 고투과율이며 고편광도(고콘트라스트)를 나타내어 널리 이용되고 있다.

그러나, 요오드계 편광자는 염료계 편광자에 비해 광학특성은 우수하나, 광학 내구성 등은 낮다. 예컨대, 요오드계 편광자 또는 상기 편광자를 포함하는 편광판을 건열 하에 방치하면 투과율이 저하되거나 편광자의 색빠짐 현상이 발생된다.

더욱이 최근에는 액정표시장치의 이용 분야가 확대되고 주변 기술이 진보하면서, 편광판의 성능에 대한 요구도 한층 더 엄격해지고 있는 실정이다. 구체적으로 고콘트라스트(고투과율 및 고편광도)이면서 동시에 내열성 및 내습열성 등의 내수성(편광자의 색빠짐 현상)이 우수한 편광판이 요구되고 있다.

일본특허공개 제2000-035512호에는 붕산 가교조에 아연이온을 첨가하는 방법을 제시하였다. 그러나 상기 방법은 염색액과 아연이온간의 화학반응이 발생되고, 상기 화학반응으로 침전물이 발생되어 외관 불량, 이물, 파단이 문제가 있다.

통상적으로 편광판에 함유되는 아세테이트 금속염은 그 양이 증가할수록 색상 내구성이 우수하나, 편광자 제조 시에 과량 함유되는 경우에는 필름의 파단 및 생산성이 저하될 수 있는 단점이 있다.

본 발명은 편광자의 파단 및 생산성 저하뿐만 아니라 접착제층의 겔화로 인한 접착력의 저하 없이, 건열 하에 방치한 후에 열화가 방지되고 색상 내구성이 종래에 비해 월등히 향상된 편광판을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 투과율 및 편광도 등의 광학특성이 우수하고, 고온, 다습한 조건하에서 편광자 및 편광자 보호필름과 접착력 및 내수성(편광자의 색빠짐 현상)이 우수한 편광판을 제공하고자 한다.

본 발명은 편광자의 제조 시 가교단계와 함께 접착제층에 일정량의 아세테이트 금속염을 함유함으로써 상기 과제를 해결하였다.

따라서, 본 발명은 아세테이트 금속염, 붕소 화합물 및 요오드화물을 함유하는 가교 수용액에, 폴리비닐알코올계 필름을 침지하는 단계를 포함하여 제조된 편광자; 상기 편광자의 일면 또는 양면에 적층되고, 폴리비닐알코올계 수지, 글리옥실산염 가교제, 및 아세테이트 금속염을 포함하는 접착제층; 및 상기 접착제층 상에 적층된 편광자 보호필름을 포함하는 편광판을 제공한다.

상기 가교 수용액은 아세테이트 금속염 0.03 내지 10중량%, 붕소 화합물 1 내지 10중량%, 및 요오드화물 0.05 내지 15중량%를 함유할 수 있다.

상기 접착제층은 폴리비닐알코올계 수지(고형분 함량 기준) 100중량부, 글리옥실산염 가교제 3 내지 25중량부, 및 아세테이트 금속염 3 내지 25중량부를 포함할 수 있다.

상기 아세테이트 금속염은 Li, Na, K, Rb, Cs, Ag, Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Zn, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Zr, Pt, Al, Ga, In, Ti, La, Ce, Eu, Gd, Y, Nd, Sm Pr, Tm, Er, Sn, Zr, V, Cr, Mo 및 Mn로 이루어진 군에서 선택된 금속의 아세테이트염일 수 있다.

바람직하기로는 상기 아세테이트 금속염은 K, Mg, Al 또는 Zn일 수 있다.

상기 아세테이트 금속염은 편광자와 접착체층이 동일한 것일 수 있다.

상기 편광자 보호필름은 플라즈마, 코로나, 프라이머 및 알칼리로 이루어진 군에서 선택된 방법으로 표면이 처리된 것일 수 있다.

본 발명에 따른 편광판은 편광자의 파단 및 생산성 저하뿐만 아니라 접착제층의 겔화로 인한 접착력의 저하 없이, 건열 하에 방치한 후에 열화가 방지되고 색상 내구성이 종래에 비해 월등히 향상되어, 휴대전화용 또는 차량 탑재용 등의 높은 온도에 노출될 가능성이 있는 액정표시장치에 유용하다.

또한, 본 발명에 따른 편광판의 편광자는 요오드 착체의 누출이 방지되어 투과율 및 편광도 등의 광학특성이 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 편광판의 접착제층은 종래와 동등 이상의 광학특성은 유지하면서 접착력이 우수할 뿐만 아니라 고온, 다습한 조건하에서 편광자 및 편광자 보호필름과 접착력 및 내수성(편광자의 색빠짐 현상)이 우수하여 내구 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 편광판은 아세테이트 금속염, 붕소 화합물 및 요오드화물을 함유하는 가교 수용액에, 폴리비닐알코올계 필름을 침지하는 단계를 포함하여 제조된 편광자; 상기 편광자의 일면 또는 양면에 적층되고, 폴리비닐알코올계 수지, 글리옥실산염 가교제, 및 아세테이트 금속염을 포함하는 접착제층; 및 상기 접착제층 상에 적층된 편광자 보호필름을 포함한다.

본 발명에서 편광자는 고분자 필름에 요오드가 흡착 배향된, 통상의 요오드계 편광자를 의미한다.

편광자를 제조하기 위한 고분자 필름은 이색성 물질, 즉 요오드에 의해 염색 가능한 필름이라면 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 구체적으로 폴리비닐알코올 필름, 부분적으로 검화된 폴리비닐알코올 필름; 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 필름, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 필름, 셀룰로오스 필름, 이들의 부분적으로 검화된 필름 등과 같은 친수성 고분자 필름; 또는 탈수 처리된 폴리비닐알코올계 필름, 탈염산 처리된 폴리비닐알코올계 필름 등과 같은 폴리엔 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서 면내에서 편광도의 균일성을 강화하는 효과가 우수할 뿐만 아니라 요오드에 대한 염색 친화성이 우수하다는 점에서 폴리비닐알코올계 필름이 바람직하다.

통상 편광자의 제조방법은 팽윤단계, 염색단계, 가교단계, 연신단계, 수세단계 및 건조단계를 포함하며, 주로 연신방법에 의해 분류된다. 예를 들면, 건식 연신방법, 습식 연신방법, 또는 상기 두 종류의 연신방법을 혼합한 하이브리드 연신방법 등을 들 수 있다. 이하에서는 습식 연신방법을 일례로 하여 본 발명의 편광자의 제조방법을 설명하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 단계들 중에서 건조단계를 제외한 나머지 단계는 각각 여러 종류의 용액 중에서 선택된 1종 이상의 용액으로 채워지는 항온수조(bath) 내에 폴리비닐알코올계 필름을 침지한 상태에서 수행된다.

또한, 각 단계의 순서와 반복 횟수 등은 특별히 제한되지 않으며, 각 단계들이 동시에 수행될 수도 있고 순차적으로 수행될 수도 있으며, 일부 단계들은 생략될 수도 있다. 예를 들어, 연신단계는 염색단계 이전에 수행되거나 염색단계 이후에 수행될 수 있으며, 팽윤단계 또는 염색단계와 동시에 수행될 수도 있다.

팽윤단계는 미연신된 폴리비닐알코올계 필름을 염색하기 이전에 팽윤용 수용액으로 채워진 팽윤조에 침지하여, 폴리비닐알코올계 필름의 표면 상에 퇴적된 먼지나 블록킹방지제와 같은 불순물을 제거하고 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시켜 연신 효율을 향상시키고 염색 불균일성도 방지하여 편광자의 물성을 향상시키기 위한 단계이다.

팽윤용 수용액으로는 통상 물(순수, 탈이온수)을 단독으로 사용할 수 있으며, 여기에 소량의 글리세린 또는 요오드화칼륨을 첨가하는 경우 고분자 필름의 팽윤과 함께 가공성도 향상시킬 수 있다. 팽윤용 수용액 100중량%에 대하여 글리세린의 함량은 5중량% 이하이고, 요오드화칼륨의 함량은 10중량% 이하인 것이 바람직하다.

팽윤조의 온도는 20 내지 45℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 내지 40℃인 것이 좋다.

팽윤단계의 수행시간(팽윤조 침지 시간)은 180초 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 90초 이하인 것이 좋다. 침지시간이 상기 범위인 경우에는 팽윤이 과도하여 포화 상태가 되는 것을 억제할 수 있어, 폴리비닐알코올계 필름의 연화로 인한 파단을 방지하고 염색단계에서 요오드의 흡착이 균일하게 되어 편광도를 향상시킬 수 있다.

팽윤단계와 함께 연신단계가 수행될 수 있으며, 이때 연신비는 약 1.1 내지 3.5배인 것이 바람직하다.

팽윤단계는 생략될 수 있으며, 염색단계에서 팽윤이 동시에 수행될 수 있다.

염색단계는 폴리비닐알코올계 필름을 이색성 물질, 예를 들어 요오드를 포함하는 염색용 수용액으로 채워진 염색조에 침지시켜 폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 흡착시키는 단계이다.

염색용 수용액은 물, 수용성 유기용매 또는 이들의 혼합용매와 요오드를 포함할 수 있다. 요오드의 함량은 염색용 수용액 100중량%에 대하여 0.4 내지 400mmol/L인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8 내지 275mmol/L, 가장 바람직하게는 1 내지 200mmol/L인 것이 좋다. 염색 효율을 보다 향상시키기 위하여 용해보조제로서 요오드화물이 더 포함될 수 있다. 요오드화물로는 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트튬, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티타늄 등을 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있으며, 이들 중에서 요오드화칼륨이 물에 대한 용해도가 크다는 점에서 바람직하다. 요오드화물의 함량은 염색용 수용액 100중량%에 대하여 0.010 내지 10중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.100 내지 5중량%인 것이 좋다.

염색조의 온도는 5 내지 42℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 35℃인 것이 좋다. 또한, 염색조 내에서 폴리비닐알코올계 필름의 침지시간은 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 1 내지 20분, 보다 바람직하게는 2 내지 10분인 것이 좋다.

염색단계와 함께 연신단계가 수행될 수 있으며, 이 경우 누적 연신비는 1.1 내지 4.0배인 것이 좋다. 본 명세서에서 "누적 연신비"는 각 단계에서의 연신비의 곱의 값을 나타낸다.

가교단계는 물리적으로 흡착되어 있는 요오드 분자에 의한 염색성이 외부 환경에 의해 저하되지 않도록 염색된 폴리비닐알코올계 필름을 가교용 수용액에 침지시켜 흡착된 요오드 분자를 고정시키는 단계이다. 이색성 염료는 내습 환경에서 용출되는 경우가 많지는 않으나, 요오드는 가교반응이 불안정한 경우 환경에 따라 요오드 분자가 용해 또는 승화되는 경우가 많아, 충분한 가교반응이 요구된다. 또한, 모든 폴리비닐알코올 분자와 분자 사이에 위치된 요오드 분자를 배향시켜 광학특성을 향상시키기 위해 일반적으로 가교단계에서 가장 큰 연신비로 연신되어야 하므로 가교단계가 중요하다.

염색단계를 수행한 폴리비닐알코올 필름을 상기 아세테이트 금속염을 함유하는 수용액에 침지하면 상기 금속염과 폴리비닐알코올간에 킬레이트 구조가 생성되어 가교도가 향상된다. 가교도가 향상되면 건열 하에 방치한 후에도 열화(적변현상)가 방지되어 외관불량이 적고, 요오드 착체(폴리비닐알콜과 다가 요오드이온의 결합)의 누출이 방지되어 내구성이 우수한 편광자 및 편광판을 제조할 수 있다.

가교 수용액은 다양한 화학반응으로 인하여 침전물이 발생할 수 있다. 본 발명은 침전물의 발생량을 최소한으로 감소시키기 위하여 수용성의 아세테이트 금속염을 사용한다.

광학특성 및 경제성을 고려하면, M은 Zn, Cu, Al 또는 Zr인 것이 바람직하다.

상기 가교 수용액은 용매인 물과, 붕산, 붕산나트륨 등의 붕소 화합물, 요오드화물 및 상기 아세테이트 금속염을 포함하며, 물과 함께 상호 용해 가능한 유기용매를 더 포함할 수 있다.

붕소 화합물은 짧은 가교결합과 강직성을 부여하여 공정 중 주름 발생을 억제함으로써 취급성을 향상시키고 요오드 배향을 형성하는 역할을 한다.

붕소 화합물의 함량은 가교 수용액 100중량%에 대하여 1 내지 10중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 내지 6중량%인 것이 좋다. 함량이 1중량% 미만인 경우 붕소 화합물의 가교 효과가 감소하여 강직성을 부여하기 어렵고, 10중량% 초과인 경우 무기계 가교제의 가교반응이 과다하게 활성화되어 유기계 가교제의 가교반응이 효과적으로 진행되기 어렵다.

요오드화물은 편광자 면내에서의 편광도의 균일성과 염착된 요오드의 탈착을 방지하기 위하여 사용된다. 상기 요오드화물은 염색단계에서 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있으며, 그 함량은 가교 수용액 100중량%에 대하여 0.05 내지 15중량%일 수 있으며 바람직하게는 0.5 내지 11중량%인 것이 좋다. 함량이 0.05중량% 미만이면 필름내의 요오드 이온이 빠져 나와 투과율이 증가하고 15중량%를 초과하는 경우에는 수용액내의 요오드 이온이 필름으로 침투하여 투과율이 감소되는 문제가 있다.

아세테이트 금속염은 본 발명의 효과를 달성할 수 있는 범위내에서 적절히 첨가하여 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 0.03 내지 10중량%, 보다 바람직하게는 0.05 내지 7중량%인 것이 좋다. 상기 아세테이트 금속염의 함량이 0.03중량% 미만이면 금속과 폴리비닐알코올간에 킬레이트 구조 형성이 미비하여 아세테이트 금속염에 의한 열화 방지 및 우수한 색상 내구성 구현이 어렵고 10중량%를 초과하는 경우에는 필름에 걸리는 장력이 급격하게 증가하여 필름의 파단 발생 및 생산성이 저하되는 문제가 있다.

가교조의 온도는 20 내지 70℃이고, 가교조에서의 폴리비닐알코올계 필름의 침지시간은 1초 내지 15분일 수 있으며, 바람직하게는 5초 내지 10분인 것이 좋다.

가교단계와 함께 연신단계가 수행될 수 있으며, 이 경우 총 누적 연신비가 3.0 내지 8.0배가 되도록 연신되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 연신단계는 팽윤단계, 염색단계, 가교단계와 함께 수행될 수 있으며, 가교단계 이후에 연신용 수용액으로 채워진 별도의 연신조를 이용한 독립적인 연신단계로 수행될 수도 있다.

본 발명은 상기 가교용 수용액을 사용하는 가교단계에서 연신단계를 동시에 수행하는 것이 바람직하다.

수세단계는 가교와 연신이 완료된 폴리비닐알코올계 필름을 수세용 수용액으로 채워진 수세조에 침지시켜 이전 단계들에서 폴리비닐알코올계 필름에 부착된 붕산과 같은 불필요한 잔류물을 제거하는 단계이다.

수세용 수용액은 물일 수 있으며, 여기에 요오드화물이 더 첨가될 수도 있다.

수세조의 온도는 10 내지 60℃인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 15 내지 40℃인 것이 좋다.

수세단계는 생략 가능하며, 염색단계, 가교단계 또는 연신단계와 같은 이전 단계들이 완료될 때마다 수행될 수도 있다. 또한, 1회 이상 반복될 수도 있으며, 그 반복 횟수는 특별히 제한되지 않는다.

건조단계는 수세된 폴리비닐알코올계 필름을 건조시키고, 건조에 의한 네크인으로 염착된 요오드 분자의 배향을 보다 향상시켜 광학특성이 우수한 편광자를 얻는 단계이다.

건조방법으로는 자연 건조, 에어 건조, 가열 건조, 원적외선 건조, 마이크로파 건조, 열풍 건조 등의 방법을 이용할 수 있으며, 최근에는 필름 내에 있는 물만을 활성화시켜 건조시키는 마이크로파 건조가 새롭게 이용되고 있으며, 통상 열풍 건조가 주로 사용되고 있다. 예를 들면, 20 내지 90℃에서 1 내지 10분 동안 열풍 건조될 수 있다. 또한, 건조온도는 편광자의 열화를 방지하기 위하여 낮은 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 80℃ 이하, 가장 바람직하게는 60℃ 이하인 것이 좋다.

본 발명의 접착제층은 폴리비닐알코올계 수지, 글리옥실산염 가교제, 및 아세테이트 금속염을 포함하는 접착제 조성물에 의해 형성된다.

폴리비닐알코올계 수지는 아세토아세틸기 변성, 카르복시기 변성, 메틸올기 변성, 아미노기 변성 등과 같은 변성된 폴리비닐알코올 수지 등이 사용될 수 있으며, 반응성이 높아 내구성 면에서 우수한 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지가 보다 바람직하다.

아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지는 폴리비닐알코올계 수지와 디케텐(diketene)을 공지된 방법으로 반응시켜 얻을 수 있다. 구체적으로, 폴리비닐알코올계 수지를 아세트산 등의 용매 중에 분산시킨 후 여기에 디케텐을 첨가하는 방법, 폴리비닐알코올계 수지를 디메틸포름아미드 또는 디옥산 등의 용매에 미리 용해시킨 후 여기에 디케텐을 첨가하는 방법, 또는 폴리비닐알코올계 수지에 디케텐 가스 또는 액상 디케텐을 직접 접촉시키는 방법 등에 의해 얻을 수 있다. 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지는 아세토아세틸기 변성도가 0.1몰% 이상인 것이면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 0.1 내지 40몰%, 보다 바람직하게는 1 내지 20몰%, 가장 바람직하게는 2 내지 7몰%인 것이 좋다. 아세토아세틸기의 변성도가 0.1몰% 미만인 경우에는 접착제층의 내수성이 불충분하여 부적합하며, 아세토아세틸기의 변성도가 40몰%를 초과하는 경우에는 내수성 향상 효과가 미미할 수 있다.

아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도도 특별히 제한되지 않지만, 80몰% 이상인 것이 바람직하고, 85몰% 이상인 것이 보다 바람직하다. 접착제 조성물에 포함되는 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도가 낮으면 충분한 수용성이 발현하기 어려워지기 때문에 접착성이 불충분해지기 쉽다.

아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지를 제조할 때에 이용되는 폴리비닐알코올은 특별히 한정되지 않지만, 편광판에 있어서의 편광 필름과 보호 필름간의 높은 접착성을 발현시키기 위해서는, 평균 중합도가 100 내지 3,000 범위에 있는 것이 바람직하고, 또한 평균 비누화도가 80 내지 100몰% 범위에 있는 것이 바람직하다.

일례의 제품으로는 Z-100, Z-200, Z-200H, Z-210, Z-220 및 Z-320(일본합성화학 Gohsefimer사) 등이 있다.

가교제로 사용되는 글리옥실산염은 폴리비닐알코올계 수지와, 편광자 및 편광자 보호필름과의 접착력을 향상시키는 역할을 한다.

글리옥실산염은 글리옥실산의 알칼리 금속염 또는 알칼리 토금속염 등이 사용될 수 있다. 상기 글리옥실산의 알칼리 금속염 및 알칼리 토금속염은 거의 동일한 효과를 얻을 수 있는 바, 이의 사용에 특별히 제약은 없다. 이는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속이 모두 전기 음성도가 낮고, 상기 금속 또는 토금속의 카르복실산염은 화학적 성질이 유사하기 때문이라 예측된다. 또한, 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올의 가교제로서 작용하는 부분은 글리옥실산염의 알데히드기이므로 상기 금속 또는 토금속은 동일한 효과를 나타낼 것이라 예측된다.

상기 글리옥실산염은 글리옥실산리튬, 글리옥실산나트륨, 글리옥실산칼륨 등의 알칼리 금속염, 글리옥실산마그네슘, 글리옥실산칼슘, 글리옥실산스트로튬, 글리옥실산바륨 등의 알칼리 토금속염이 사용될 수 있다. 그 중 물에 대한 용해성을 고려하면 알칼리 금속염이 바람직하고, 특히 글리옥실산나트륨이 보다 바람직하다.

이러한 글리옥실산염은 폴리비닐알코올계 수지(고형분 함량 기준) 100중량부에 대하여 3 내지 25중량부, 바람직하기로는 5 내지 20중량부 함유한다. 상기 함유량이 3중량부 미만인 경우에는 편광판의 내수성이 충분히 발현되기 어렵다. 또한, 함유량이 25중량부를 초과하는 경우에는 편광판의 광학 특성(투과도, 편광도)이 저하되는 문제가 있다.

아세테이트 금속염은 접착제 조성물과 편광자 및 편광자 보호필름간의 가교도를 상승시켜 접착력 및 내수성을 향상시키는 가교조제의 역할을 한다.

상기 아세테이트 금속염은 편광자에서 정의된 것과 동일하다.

이러한 아세테이트 금속염은 폴리비닐알코올계 수지(고형분 함량 기준) 100중량부에 대하여 3 내지 25중량부, 바람직하기로는 10 내지 20중량부 함유하는 것이 좋다. 상기 함유량이 3중량부 미만이면 그 양이 미미하여 편광판에 적용 시 목적으로 하는 내수성 효과를 충분히 발휘하기 어렵고 25중량부를 초과하는 경우에는 접착제 조성물의 겔화 현상이 발생되는 문제가 있다.

또한 상기 접착제 조성물은 pH가 4 내지 10 범위인 것이 바람직하다. pH가 4미만이면 내수성을 충분히 발현할 수 없고 pH가 10을 초과하면 접착제 조성물이 겔화되는 문제가 있다.

또한, 상기 접착제 조성물은 점도(20℃)가 3 내지 25mPa·sec 범위에 있는 것이 바람직하다. 상기 점도가 3 mPa·sec 미만이면 편광판의 내수성을 충분히 발현할 수 없고, 점도가 25mPa·sec을 초과하는 경우에는 편광판의 광학 특성이 저하되는 문제가 있다.

또한, 상기 접착제 조성물은 목적으로 하는 효과를 저해하지 않는 범위내에서 당 분야에서 일반적으로 사용되는 가소제, 실란 커플링제, 대전 방지제, 미립자, 알코올 및 레벨링제 등의 첨가제를 사용할 수 있다. 특히 접착제층 형성 조성물의 퍼짐성을 향상시키기 위하여 알코올, 레벨링제 등을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 접착제 조성물은 피착체인 편광자 또는 보호필름의 표면에 균일한 접착제층을 형성하기 위해 액형인 것이 바람직하다. 이러한 액형의 접착제는 각종 용제의 용액형 또는 분산액형을 사용할 수 있으며, 기재의 도공성면을 고려하면 용액형이 바람직하고, 안정성면을 고려하면 물을 용매로한 용액형 또는 분산액형이 적합하다.

또한, 건조 공정의 단축을 목적으로 접착제 용액 중에 물과 용이하게 혼화하고 물보다도 비점이 낮은 알코올계 용제를 배합한 물/알코올 혼합 용제를 이용할 수도 있다. 알코올계 용제의 비점은 비점이 100℃ 이하, 특히 80℃ 이하, 또는 70℃ 이하인 것이 바람직하다.

보호필름으로는 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 필름이라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌 프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르케톤계 수지: 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 사용할 수도 있다. 이들 중에서도 특히 알칼리 등에 의해 비누화(검화)된 표면을 가진 셀룰로오스계 필름이 편광특성 또는 내구성을 고려하면 바람직하다. 또한, 보호필름은 하기 광학층의 기능을 겸비한 것일 수도 있다.

본 발명에 있어서, 편광판의 구조는 특별히 제한되지 않으며 필요한 광학특성을 만족시킬 수 있는 여러 종류의 광학층이 편광자 상에 적층된 것일 수 있다. 예를 들어, 편광자의 적어도 한 면에 편광자를 보호하는 보호필름이 적층된 구조; 편광자의 적어도 한 면 또는 보호필름 상에 하드코팅층, 반사방지층, 점착방지층, 확산방지층, 눈부심방지층 등의 표면처리층이 적층된 구조; 편광자의 적어도 한 면 또는 보호필름 상에 시야각을 보상하는 배향액정층 또는 또 다른 기능성 막이 적층된 구조를 가지는 것일 수 있다. 또한, 각종 화상표시장치를 형성하는데 이용되는 편광변환장치와 같은 광학막, 리플렉터, 반투과판, 1/2 파장판 또는 1/4 파장판과 등의 파장판(λ판 포함)을 포함하는 위상차판, 시야각 보상막, 휘도향상막 중의 하나 이상이 광학층으로 적층된 구조일 수도 있다. 보다 상세하게, 편광자의 한 면에 보호필름이 적층된 구조의 편광판으로서, 적층된 보호필름 상에 리플렉터 또는 반투과 리플렉터가 적층된 반사형 편광판 또는 반투과형 편광판; 위상차판이 적층된 타원형 또는 원형 편광판; 시야각 보상층 또는 시야각 보상막이 적층된 넓은 시야각 편광판; 또는 휘도 향상막이 적층된 편광판 등이 바람직하다.

이러한 편광판은 통상의 액정표시장치뿐만 아니라 전계발광표시장치, 플라즈마표시장치, 전계방출표시장치 등의 각종 화상표시장치에 적용 가능하다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실시예 1

(1) 편광자 제조

검화도가 99.9% 이상인 투명한 미연신 폴리비닐알코올 필름(VF-PS, KURARAY사)을 30℃의 물(탈이온수)에서 2분 동안 침지하여 팽윤시킨 후 요오드 3.5mmol/L와 요오드화칼륨 2중량%가 함유된 30℃의 염색용 수용액에 4분 침지하여 염색하였다. 이때, 팽윤 및 염색단계에서 각각 1.3배, 1.4배의 연신비로 연신하였다. 이어서, 요오드화칼륨 10중량%, 붕산 3.7중량%, 아세테이트 마그네슘 6중량%가 함유된 50℃의 가교용 수용액에 2분 동안 침지하여 가교시켰다. 이때, 가교단계는 총 누적 연신비가 5.8배가 되도록 하였다. 가교가 완료된 후 폴리비닐알코올 필름을 70℃의 오븐에서 4분 동안 건조시켜 편광자를 제조하였다.

(2) 접착제층 제조

물(증류수)에 검화도가 99.2몰%인 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지(코세놀 Z200, 일본합성화학공업㈜)를 용해하여 고형분 함량이 5 중량%인 수용액을 제조하였다. 이 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 수용액과, 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 고형분 100 중량부에 대하여 가교제가 되는 글리옥실산나트륨(10중량% 수용액)을 고형분이 5중량부가 되도록 혼합하고, 아세테이트 마그네슘(10중량% 수용액)를 고형분이 20중량부가 되도록 혼합하여 접착제 조성물을 제조하였다. 이때, 접착제 조성물의 pH는 5이고 점도는 10cP이었다.

(3) 편광판 제조

상기 제조된 (1)편광자의 양면에 (2)접착제 조성물을 도포하여 접착제층을 형성하고 상기 접착제층 상에 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 적층하여 편광판을 제조하였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 아세테이트 마그네슘 9중량%가 함유된 가교용 수용액을 사용하여 편광판을 제조하였다.

실시예 3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 아세테이트 마그네슘 25중량%가 함유된 접착제 조성물을 사용하여 편광판을 제조하였다.

실시예 4

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 가교용 수용액과 접착제 조성물의 아세테이트 마그네슘 대신에 아세테이트 아연을 사용하여 편광판을 제조하였다.

실시예 5

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 가교용 수용액과 접착제 조성물의 아세테이트 마그네슘 대신에 아세테이트 코발트를 사용하여 편광판을 제조하였다.

비교예 1

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 아세테이트 마그네슘을 제외한 접착제 조성물을 사용하여 편광판을 제조하였다.

비교예 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 아세테이트 마그네슘을 제외한 가교용 수용액을 사용하여 편광판을 제조하였다.

비교예 3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 아세테이트 마그네슘을 제외한 접착제 조성물을 사용하고, 아세테이트 마그네슘이 15중량% 함유된 가교용 수용액을 사용하여 편광판을 제조하였다.

비교예 4

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 아세테이트 마그네슘을 제외한 가교용 수용액을 사용하고, 아세테이트 마그네슘이 35중량% 함유된 접착제 조성물을 사용하여 편광판을 제조하였다.

시험예

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광자의 물성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

1. 광학특성(편광도, 투과율)

제조된 편광자를 4㎝×4㎝ 크기로 절단한 후 자외가시광선 분광계(V-7100, JASCO사 제조)를 이용하여 투과율을 측정하였다. 이때, 편광도는 하기 수학식 1로 정의된다.

(식 중, T₁은 한 쌍의 편광자를 흡수축이 평행한 상태로 배치하였을 경우 얻어지는 평행 투과율이고, T₂는 한 쌍의 편광자를 흡수축이 직교하는 상태로 배치하였을 경우 얻어지는 직교 투과율임).

2. 내구성 평가(ΔA700, Δ직교b, ΔE)

분광 광도계(㈜일본분광사의 V7100)를 이용하여 편광자의 분광 투과율 τ(λ)를 측정하였다. 측정된 분광 투과율 τ(λ)로부터 직교 분광 투과 스펙트럼을 구하고, 분광 투과 스펙트럼으로부터 직교 색상 b 및 하기 수학식 2를 사용하여 A700을 구하였다. 이후에, 상기 편광자를 105℃의 건조 분위기에서 30분간 방치한 후(내구성 시험) 다시 분광 투과율 τ(λ)을 측정하고, 측정된 분광 투과율 τ(λ)로부터 직교 분광 투과 스펙트럼을 구하고, 분광 투과 스펙트럼으로부터 직교 색상 b및 하기 수학식 2를 사용하여 A700을 구하여 직교 색상 b의 내구성 시험 전후의 차이를 Δ직교b, A700의 내구성 시험 전후의 차이를 ΔA700로 하였다. 이때, Δ직교b와 ΔA700값이 클수록 건열 하에서의 변색 정도가 큰 것으로 판단한다.

(식 중, TMD,700은 한 쌍의 편광판을 흡수축이 평행한 상태로 배치하였을 때 얻어지는 700nm 파장에서의 평행 투과율이고, TTD,700은 한 쌍의 편광판을 흡수축이 직교하는 상태로 배치하였을 때 얻어지는 700nm 파장에서의 직교 투과율임)

또한, 분광 투과 스펙트럼으로부터 얻어진 직교 L, 직교 a 및 직교b 값 및 하기 수학식 3를 사용하여 내구성 시험 전후의 차이를 ΔE로 하였다.

(식 중, L0는 내구 전 직교 L값이고, L1은 내구 후 직교 L값이고, a0는 내구 전 직교 a값이고, a1은 내구 후 직교 a값이고, b0는 내구 전 직교 b값이며, b1은 내구 후 직교 b값임)

상기 ΔA700은 1.3 미만, Δ직교b는 0.3 미만, ΔE는 작을수록 변색정도가 작은 것으로 간주한다. 상기 105℃의 건조 분위기에서 30분간 방치한 후 목시 관찰에 의해 편광판의 적변발생 유무를 확인하였다.

3. 적변발생

제조된 편광판을 105℃의 건조 분위기에서 30분간 방치한 후 목시 관찰에 의해 편광판의 적변발생 유무를 확인하였다.

구분	투과율 (%)	편광도 (%)	△A700	△직교b	△E	적변발생 유무	기타
실시예1	42.7	99.9948	1.18	0.20	0.97	무	-
실시예2	42.7	99.9950	1.05	0.25	0.90	무	-
실시예3	42.8	99.9949	1.10	0.23	0.92	무	-
실시예4	42.7	99.9943	1.17	0.19	0.95	무	-
실시예5	42.7	99.9945	1.15	0.17	0.96	무	-
비교예1	42.7	99.9947	1.51	0.28	0.43	유	-
비교예2	42.5	99.9951	1.62	0.30	0.45	유	-
비교예3	-						편광자 파단
비교예4	-						접착제 겔화

상기 표 1과 같이, 본 발명에 따라 아세테이트 금속염을 함유하는 가교 수용액에 침지시켜 제조된 편광자와, 아세테이트 금속염을 함유하는 접착제층을 포함한 편광판은 구비한 실시예 1 내지 5의 편광판은 광학특성이 우수하고, 고온 및 다습한 조건하에서 내수성(편광자의 색빠짐 현상)이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.

반면에, 편광자 또는 접착제 조성물에만 아세테이트 금속염을 함유한 비교예 1 내지 4는 적변이 발생하거나 편광자의 파단 및 접착제의 겔화가 발생된다는 것을 확인할 수 있었다.

Claims

아세테이트 금속염, 붕소 화합물 및 요오드화물을 함유하는 가교 수용액에, 폴리비닐알코올계 필름을 침지하는 단계를 포함하여 제조된 편광자;
상기 편광자의 일면 또는 양면에 적층되고, 폴리비닐알코올계 수지, 글리옥실산염 가교제, 및 아세테이트 금속염을 포함하며, 폴리비닐알코올계 수지(고형분 함량 기준) 100중량부, 글리옥실산염 가교제 3 내지 25중량부, 및 아세테이트 금속염 3 내지 25중량부를 포함하는 것인 접착제층; 및
상기 접착제층 상에 적층된 편광자 보호필름을 포함하는 편광판.
청구항 1에 있어서, 상기 가교 수용액은 아세테이트 금속염 0.03 내지 10중량%, 붕소 화합물 1 내지 10중량%, 및 요오드화물 0.05 내지 15중량%를 함유하는 것인 편광판.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 아세테이트 금속염은 Li, Na, K, Rb, Cs, Ag, Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Zn, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Zr, Pt, Al, Ga, In, Ti, La, Ce, Eu, Gd, Y, Nd, Sm, Pr, Tm, Er, Sn, Zr, V, Cr, Mo 및 Mn로 이루어진 군에서 선택된 금속의 아세테이트염인 편광판.
청구항 4에 있어서, 상기 아세테이트 금속염은 K, Mg, Al 또는 Zn인 편광판.
청구항 1에 있어서, 상기 아세테이트 금속염은 편광자와 접착체층이 동일한 것인 편광판.
청구항 1에 있어서, 상기 편광자 보호필름은 플라즈마, 코로나, 프라이머 및 알칼리로 이루어진 군에서 선택된 방법으로 표면이 처리된 것인 편광판.