KR101997662B1 - 편광자 제조장치, 편광자의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 편광자, 상기 편광자를 포함하는 편광판 및 상기 편광판을 포함하는 디스플레이 장치 또는 액정 표시 장치 - Google Patents

편광자 제조장치, 편광자의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 편광자, 상기 편광자를 포함하는 편광판 및 상기 편광판을 포함하는 디스플레이 장치 또는 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 편광자 제조장치, 편광자의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 편광자, 상기 편광자를 포함하는 편광판, 상기 편광판을 포함하는 디스플레이 장치 및 상기 편광판을 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

Description

편광자 제조장치, 편광자의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 편광자, 상기 편광자를 포함하는 편광판 및 상기 편광판을 포함하는 디스플레이 장치 또는 액정 표시 장치{APPARATUS FOR PREPARING POLARIZER, METHOD FOR PREPARING POLARIZER, POLARIZER MANUFACTURED BY THE METHOD, POLARIZING PLATE COMPRISING THE POLARIZER AND DISPLAY DEVICE OR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE COMPRISING THE POLARIZING PLATE}
본 명세서는 편광자 제조장치, 편광자의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 편광자, 상기 편광자를 포함하는 편광판, 상기 편광판을 포함하는 디스플레이 장치 및 상기 편광판을 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 액정의 스위칭 효과에 의한 편광을 가시화하는 디스플레이로서, 손목시계, 전자계산기, 휴대전화 등의 중소형 디스플레이뿐만 아니라 대형 TV에 이르기까지 다양한 범주에서 사용되고 있다.
현재 디스플레이 장치용으로 양산 실용화되고 있는 편광판의 상당수는 폴리비닐알코올계 필름을 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질로 염색하고, 붕소 화합물로 가교시킨 후, 연신 배향시켜서 이루어지는 편광 필름(편광자)의 양면 혹은 편면에 광학적으로 투명하고 또한 기계적 강도를 가지는 보호필름을 접합한 것이 이용되고 있다.
그러나, 연신된 폴리비닐알코올계 필름은 고온 고습과 같은 내구 조건(durability condition)하에서 수축 변형이 쉽게 일어난다는 문제점이 있다. 편광자가 변형되면, 그 응력이 보호필름에 영향을 주어 휘어짐이 발생하게 되며 결과적으로 이를 포함하는 편광판의 물성 변화, 액정표시장치에서의 빛샘 현상을 야기하는 등의 문제가 발생한다.
이에 따라, 상기 문제를 해결하기 위한 연구가 필요하다.
일본 공개 특허 제2007-199248호
본 명세서는 편광자 제조장치, 편광자의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 편광자, 상기 편광자를 포함하는 편광판, 상기 편광판을 포함하는 디스플레이 장치 및 상기 편광판을 포함하는 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 명세서는 폴리비닐알코올계 필름을 제공하는 폴리비닐알코올계 필름 제공부; 상기 폴리비닐알코올계 필름 제공부로부터 제공된 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 습식연신부; 상기 습식연신부에 의해 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 접촉되는 가열롤 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비되고 상기 가열롤에 압력을 가하는 가압롤을 포함하는 완화유닛; 상기 완화유닛을 통과한 폴리비닐알코올계 필름을 건조시키는 건조부; 및 상기 건조부를 통과하여 제조된 편광자를 회수하는 편광자 회수부를 포함하는 것인 편광자 제조장치를 제공한다.
또한, 본 명세서는 (S1) 폴리비닐알코올계 필름을 습식연신하는 단계; (S2) 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 적어도 일면을 가열롤에 접촉시키되 이때 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비된 가압롤로 상기 가열롤에 압력을 가하는 단계; 및 (S3) 가열롤에 접촉시킨 폴리비날알코올계 필름을 건조시키는 단계를 포함하는 것인 편광자의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 편광자의 제조방법에 따라 제조된 것인 편광자를 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 광학필름을 포함하는 것인 편광판을 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 편광판을 포함하는 것인 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 본 명세서는 액정셀; 상기 액정셀의 일측에 구비된 상부 편광판; 및 상기 액정셀의 타측에 구비된 하부 편광판을 포함하며, 상기 상부 편광판 및 하부 편광판 중 적어도 하나는 상기 편광판을 포함하는 것인 액정 표시 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자는 기계방향의 수축력이 낮은 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자는 단체색상 및 직교색상이 중립적인 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자는 면적 효율이 좋은 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자 제조방법은 건조 과정에서 수축에 의한 불량이 감소하는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자 제조방법은 편광자의 내크랙성이 향상되는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자 제조방법은 편광자의 내습열성이 향상되는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자 제조방법은 편광자의 내구성이 향상되는 장점이 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자 제조장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자 제조장치 중 완화유닛의 제1 실시상태를 나타낸 것이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자 제조장치 중 완화유닛의 제2 실시상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자 제조장치 중 완화유닛의 제3 실시상태를 나타낸 것이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자 제조장치 중 습식연신부의 실시상태를 나타낸 것이다.
도 6은 실험예 1의 단체 투과도 및 직교 투과도에 대한 스펙트럼을 나타낸 것이다.
이하에서 본 명세서에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서는 폴리비닐알코올계 필름을 제공하는 폴리비닐알코올계 필름 제공부; 상기 폴리비닐알코올계 필름 제공부로부터 제공된 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 습식연신부; 상기 습식연신부에 의해 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 접촉되는 가열롤 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비되고 상기 가열롤에 압력을 가하는 가압롤을 포함하는 완화유닛; 상기 완화유닛을 통과한 폴리비닐알코올계 필름을 건조시키는 건조부; 및 상기 건조부를 통과하여 제조된 편광자를 회수하는 편광자 회수부를 포함하는 것인 편광자 제조장치를 제공한다.
상기 편광자 제조장치는 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 제공하는 폴리비닐알코올계 필름 제공부와 건조부를 통과하여 제조된 편광자를 회수하는 편광자 회수부를 포함할 수 있다.
상기 폴리비닐알코올계 필름 제공부 및 편광자 회수부는 폴리비닐알코올계 필름을 제공하고 편광자를 회수할 수 있다면, 특별히 구조, 재질, 형태 등을 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것을 채용할 수 있다.
상기 폴리비닐알코올계 필름 제공부 및 편광자 회수부는 각각 폴리비닐알코올계 필름 권출롤(unwinding roll) 및 편광자 권취롤(rewinding roll)일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 편광자 제조장치는 폴리비닐알코올계 필름(100)을 제공하는 폴리비닐알코올계 필름 권출롤(200); 상기 폴리비닐알코올계 필름 권출롤로부터 제공된 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 습식연신부(400); 상기 습식연신부에 의해 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 접촉되는 가열롤 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비되고 상기 가열롤에 압력을 가하는 가압롤을 포함하는 완화유닛(500); 상기 완화유닛과 편광자 회수부 사이에 구비되고, 폴리비닐알코올계 필름을 건조시키는 건조부(600); 및 상기 건조부를 통과하여 제조된 편광자를 회수하는 편광자 회수부(300)를 포함할 수 있다.
상기 편광자 제조장치는 폴리비닐알코올계 필름 제공부로부터 제공된 폴리비닐알코올계 필름을 여러 종류의 용액 중에서 선택된 1종 이상의 수용액으로 각각 채워지는 1 이상의 항온수조(bath) 내에 폴리비닐알코올계 필름이 침지된 상태에서 연신되는 습식연신부를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 편광자 제조장치는 제공된 폴리비닐알코올계 필름(100)을 여러 종류의 용액 중에서 선택된 1종 이상의 수용액(430)으로 각각 채워지는 1 이상의 항온수조(420) 내에 폴리비닐알코올계 필름이 침지롤(410)에 의해 침지된 상태에서 연신되는 습식연신부를 포함할 수 있다.
항온수조 내에 채워지는 수용액의 종류 및 목적에 따라, 상기 습식연신부는 팽윤부, 염착부, 가교부 및 연신부 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 습식연신부는 염착부 및 가교부를 포함할 수 있으며, 팽윤부 및 연신부 중 적어도 하나를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
상기 습식연신부는 미연신된 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤용 수용액으로 채워진 팽윤조에 침지하여 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤하는 팽윤부를 포함할 수 있다.
상기 팽윤부는 팽윤용 수용액으로 채워진 팽윤조를 포함하며, 팽윤와 함께 폴리비닐알코올계 필름의 연신이 수행되는 경우 폴리비닐알코올계 필름을 연신하기 위한 팽윤연신부를 더 포함할 수 있다.
상기 습식연신부는 폴리비닐알코올계 필름에 이색성(dichroism) 물질을 흡착시키는 염착부를 포함할 수 있다.
상기 염착부는 염색용 수용액으로 채워진 염색조를 포함하며, 염착과 함께 폴리비닐알코올계 필름의 연신이 수행되는 경우 폴리비닐알코올계 필름을 연신하기 위한 염착연신부를 더 포함할 수 있다.
상기 습식연신부는 이색성 물질을 폴리비닐알코올계 고분자와 가교시켜 흡착된 이색성 물질을 고정시키는 가교부를 포함할 수 있다.
상기 가교부는 가교용 수용액으로 채워진 염색조, 가교용 수용액을 폴리비닐알코올계 필름에 도포하는 도포부 또는 가교용 수용액을 폴리비닐알코올계 필름에 분사하는 분무부를 포함하며, 가교와 함께 폴리비닐알코올계 필름의 연신이 수행되는 경우 폴리비닐알코올계 필름을 연신하기 위한 가교연신부를 더 포함할 수 있다.
상기 습식연신부는 폴리비닐알코올계 필름을 연신용 수용액으로 채워진 연신조에 침지하여 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 연신부를 포함할 수 있다.
상기 편광자 제조장치는 상기 습식연신부에 의해 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 접촉되는 가열롤 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비되고 상기 가열롤에 압력을 가하는 가압롤을 포함하는 완화유닛을 포함한다.
상기 완화유닛은 상기 습식연신부에 의해 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 적어도 일면과 접촉되는 가열롤을 포함한다.
상기 가열롤은 2 이상의 가열롤을 포함할 수 있다.
상기 가열롤은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 접촉되는 제1 가열롤; 및 상기 제1 가열롤에 접촉되지 않은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면과 접촉되는 제2 가열롤을 포함할 수 있다.
상기 완화유닛은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비되고 상기 가열롤에 압력을 가하는 가압롤을 포함한다.
상기 가압롤은 2 이상의 가압롤을 포함할 수 있다. 구체적으로, 하나의 가열롤에 대응하여 2 이상의 가압롤을 포함하거나, 2 이상의 가열롤과 1:1로 대응하여 2 이상의 가압롤을 포함할 수 있다. 즉, 하나의 가열롤에 대응하여 2 이상의 가압롤이 구비되거나, 하나의 가열롤과 이에 대응되는 하나의 가압롤이 쌍을 이루어 2쌍 이상이 구비될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 완화유닛은 연신된 폴리비닐알코올계 필름(100)의 일면과 접촉되는 제1 가열롤(510)과 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비되고 상기 제1 가열롤에 압력을 가하는 제1 가압롤(513)을 포함하는 제1 완화유닛; 및 상기 제1 가열롤에 접촉되지 않은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면과 접촉되는 제2 가열롤(520)과 제2 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 타면과 반대면인 일면에 구비되고 제2 가열롤에 압력을 가하는 제2 가압롤(523)을 포함하는 제2 완화유닛을 포함할 수 있다.
상기 가압롤은 폴리비닐알코올계 필름이 가열롤과 접할 때 주름과 슬립의 발생을 억제할 수 있다.
상기 편광자 제조장치는 상기 습식연신부와 완화유닛 사이에서 상기 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 반대면인 타면에 위치하도록 배치되고, 상기 가열롤에 제공되는 폴리비닐알코올계 필름과 가열롤의 접촉면적을 증가시키는 가이드롤을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드롤은 2 이상의 가이드롤을 포함할 수 있다.
상기 편광자 제조장치는 상기 습식연신부와 제1 가열롤 사이에서 상기 제1 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 면과 반대면에 위치하고 상기 제1 가열롤에 제공되는 폴리비닐알코올계 필름과 제1 가열롤의 접촉면적을 증가시키는 제1 가이드롤; 및 상기 제1 가열롤과 편광자 회수부 사이에서 상기 제2 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 면과 반대면에 위치하고 상기 제2 가열롤에 제공되는 폴리비닐알코올계 필름과 제2 가열롤의 접촉면적을 증가시키는 제2 가이드롤을 더 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 편광자 제조장치는 제1 가열롤(510)과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 면과 반대면에 위치하고 상기 제1 가열롤에 제공되는 폴리비닐알코올계 필름과 제1 가열롤의 접촉면적을 증가시키는 제1 가이드롤(515); 및 제2 가열롤(520)과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 면과 반대면에 위치하고 상기 제2 가열롤에 제공되는 폴리비닐알코올계 필름과 제2 가열롤의 접촉면적을 증가시키는 제2 가이드롤(525)을 더 포함할 수 있다.
상기 편광자 제조장치는 가열롤과 접촉된 폴리비닐알코올계 필름을 건조시키는 건조부를 포함한다.
상기 건조부는 가열롤과 접촉된 폴리비닐알코올계 필름을 더운 바람으로 건조시키는 열풍건조부일 수 있다.
본 명세서는 (S1) 폴리비닐알코올계 필름을 습식연신하는 단계(이하 '습식연신 단계'); (S2) 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 적어도 일면을 가열롤에 접촉시키되 이때 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비된 가압롤로 상기 가열롤에 압력을 가하는 단계(이하 '완화단계'); 및 (S3) 가열롤에 접촉시킨 폴리비날알코올계 필름을 건조시키는 단계(이하 '건조단계')를 포함하는 편광자의 제조방법을 제공한다.
상기 편광자의 제조방법은 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 습식연신하는 단계를 포함한다. 여기서, 습식연신이란, 여러 종류의 용액 중에서 선택된 1종 이상의 용액으로 채워지는 1 이상의 항온수조(bath) 내에 폴리비닐알코올계 필름이 침지된 상태에서 연신되는 것을 의미한다.
상기 습식연신 단계는 미연신된 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤하는 단계(이하 '팽윤단계')를 포함할 수 있다.
상기 팽윤단계는 미연신된 폴리비닐알코올계 필름을 염색하기 이전에 팽윤용 수용액으로 채워진 팽윤조에 침지할 수 있다. 상기 팽윤단계는 미연신된 폴리비닐알코올계 필름의 표면 상에 퇴적된 먼지나 블록킹방지제와 같은 불순물을 제거하고 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시켜 연신 효율을 향상시키며 염색 불균일성도 방지할 수 있다.
상기 팽윤용 수용액은 물(순수, 탈이온수)을 단독으로 사용하거나 여기에 소량의 글리세린 및 요오드화칼륨 중 적어도 하나를 첨가할 수 있다. 글리세린 및 요오드화칼륨 중 적어도 하나를 첨가하는 경우 폴리비닐알코올계 필름의 팽윤과 함께 가공성도 향상시킬 수 있다. 팽윤용 수용액의 총 중량을 기준으로 상기 글리세린의 함량은 5중량% 이하이고, 요오드화칼륨의 함량은 10중량% 이하일 수 있다.
상기 팽윤조의 온도는 15℃ 이상 45℃ 이하일 수 있으며, 필요에 따라 20℃ 이상 40℃ 이하일 수 있다.
상기 팽윤조에 폴리비닐알코올계 필름을 침지하는 시간은 180초 이하일 수 있으며, 구체적으로 90초 이하일 수 있다. 이 경우 팽윤이 과도하여 포화 상태가 되는 것을 억제할 수 있어 폴리비닐알코올계 필름의 연화(softening)로 인한 파단을 방지하고 후술할 염착단계에서 이색성 물질의 흡착이 균일하게 되어 편광도를 향상시킬 수 있다.
상기 팽윤단계와 함께 폴리비닐알코올계 필름의 연신이 수행될 수 있으며, 이때 연신비는 1.1배 이상 3.5배 이하인 것이 바람직하다.
상기 팽윤단계는 생략될 수 있으며, 후술할 염착단계에서 팽윤이 동시에 수행될 수 있다.
상기 습식연신 단계는 폴리비닐알코올계 필름에 이색성(dichroism) 물질을 흡착시키는 단계(이하 '염착단계')를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 염착단계는 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 이색성 물질이 포함된 염색용 수용액으로 채워진 염색조에 침지시켜 폴리비닐알코올계 필름에 이색성 물질을 흡착시키는 단계이다.
상기 이색성 물질은 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 이색성 물질은 빛의 흡수에 이방성이 있는 물질을 의미한다. 상기 염착단계에서 폴리비닐알코올계 필름에 이색성 물질을 흡착시켜, 폴리비닐알코올계 필름의 연신 방향으로 진동하는 빛은 흡수하고 수직 방향으로 진동하는 빛은 통과시키는 편광을 폴리비닐알코올계 필름에 부여할 수 있다.
상기 염색용 수용액은 용매 및 이색성 물질을 포함할 수 있다.
상기 용매는 물, 수용성 유기용매 또는 이들의 혼합용매일 수 있다.
상기 이색성 물질의 함량은 용매 100 중량부에 대해서, 0.06 중량부 이상 0.25 중량부 이하일 수 있다. 상기 이색성 물질의 함량이 상기 범위 내일 경우, 연신 이후에 제조된 편광자의 투과도가 40% 이상 47% 이하의 범위를 만족할 수 있다.
한편, 이색성 물질로서 요오드를 이용하는 경우에는, 염착 효율의 개선을 위해 요오드화 화합물 등의 보조제를 추가로 함유하는 것이 바람직하며, 상기 보조제의 함량은 용매 100 중량부에 대하여 0.3 중량부 이상 2.5 중량부 이하일 수 있다. 이때, 상기 요오드화 화합물 등의 보조제를 첨가하는 이유는, 요오드의 경우, 물에 대한 용해도가 낮기 때문에 물에 대한 요오드의 용해도를 높이기 위해서이다.
상기 요오드화 화합물은 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화나트튬, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티탄 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 이색성 물질로서 요오드를 사용하고 이의 보조제로서 요오드화 화합물을 사용하는 경우, 요오드와 요오드화 화합물의 배합 비율은 중량기준으로 1:5 내지 1:10이 바람직하다.
염색조의 온도는 25℃ 이상 40℃ 이하로 유지되는 것이 바람직하다. 염색조의 온도가 25℃ 미만인 경우 염착 효율이 떨어질 수 있으며, 40℃를 초과하는 경우 요오드의 승화가 많이 일어나 요오드의 사용량이 늘어날 수 있다.
이때, 폴리비닐알코올계 필름을 염색조에 침지하는 시간은 30초 이상 120초 이하일 수 있다. 침지시간이 30초 미만일 경우 폴리비닐알코올계 필름에 염착이 균일하게 이루어지지 않을 수 있으며, 120초를 초과할 경우에는 염착이 포화(saturation)되어 더 이상 침지할 필요가 없기 때문이다.
상기 염착단계와 함께 폴리비닐알코올계 필름의 연신이 수행될 수 있으며, 이 경우 누적 연신비는 1.1배 이상 4배 이하일 수 있다. 본 명세서에서 누적 연신비는 각 단계에서의 연신비의 곱의 값을 나타낸다.
상기 습식연신 단계는 이색성 물질을 폴리비닐알코올계 고분자와 가교시켜 흡착된 이색성 물질을 고정시키는 단계(이하 '가교단계')를 포함할 수 있다.
상기 가교단계는 물리적으로 흡착되어 있는 이색성 물질에 의한 염색성이 외부 환경에 의해 저하되지 않도록 염색된 폴리비닐알코올계 필름을 가교용 수용액을 이용하여 흡착된 이색성 물질을 고정시키는 단계이다. 이색성 물질은 내습 환경에서 용출되는 경우가 많지는 않으나, 요오드는 가교반응이 불안정한 경우 환경에 따라 이색성 물질이 용해 또는 승화되는 경우가 많아, 충분한 가교반응이 요구된다. 또한, 모든 폴리비닐알코올 분자와 분자 사이에 위치된 이색성 물질을 배향시켜 광학특성을 향상시키기 위해 일반적으로 가교단계에서 가장 큰 연신비로 연신되어야 하므로 가교단계가 중요하다.
상기 가교단계는 1 단계의 가교단계로 이루어지거나, 2 단계 이상의 다단계로 가교단계를 수행할 수 있다.
다단계의 가교단계를 수행할 경우, 각 단계의 가교용 수용액은 동일하거나 상이할 수 있으며, 필요에 따라 각 단계의 가교용 수용액은 상이할 수 있다.
상기 가교용 수용액은 용매 및 가교제를 포함할 수 있다.
상기 용매는 물, 수용성 유기용매 또는 이들의 혼합용매일 수 있다.
상기 가교제는 무기계 가교제 및 유기계 가교제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 무기계 가교제는 붕산 및 붕산나트륨 중 적어도 하나를 포함하는 붕소 화합물을 포함할 수 있고, 상기 유기계 가교제는 다가 카복시산 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 여기서 다가 카복시산 화합물은 2 이상의 카르복시기를 갖는 화합물을 의미한다.
상기 가교단계는 폴리비닐알코올계 필름을 가교제가 포함된 가교욕에 침지시키거나, 폴리비닐알코올계 필름에 가교제를 포함하는 가교용 수용액을 도포하거나 분사하여 수행될 수 있다.
상기 가교제의 함량은 용매 100 중량부에 대해 0.5 중량부 이상 5 중량부 이하일 수 있다. 이때, 상기 가교제가 0.5 중량부 미만으로 함유될 경우, 폴리비닐알코올계 필름 내에서 가교가 부족하여 수중에서 폴리비닐알코올계 필름의 강도가 떨어질 수 있으며, 5 중량부를 초과할 경우, 과도한 가교가 형성되어 폴리비닐알코올계 필름의 연신성을 저하시킬 수 있다.
상기 가교욕의 온도는 가교제의 양에 따라 다르며, 가교제의 양이 늘어나면 폴리비닐알코올계 필름 사슬의 유동성(mobility)을 향상시키기 위해 높은 온도조건으로 가교욕의 온도를 조절하며, 가교제의 양이 적으면 상대적으로 낮은 온도조건으로 가교욕의 온도를 조절한다. 상기 가교욕의 온도는 45℃ 이상 60℃ 이하일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
가교욕에 폴리비닐알코올계 필름을 침지시키는 시간은 30초 이상 120초 이하인 것이 바람직하다. 침지시간이 30초 미만일 경우 폴리비닐알코올계 필름에 가교가 균일하게 이루어지지 않을 수 있으며, 120초를 초과할 경우에는 가교가 포화(saturation)되어 더 이상 침지할 필요가 없기 때문이다.
상기 가교단계와 함께 폴리비닐알코올계 필름의 연신이 수행될 수 있으며, 이 경우 총 누적 연신비가 3배 이상 8배 이하가 되도록 연신되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 습식연신은 팽윤단계, 염착단계 및 가교단계 중 적어도 하나의 단계와 함께 수행될 수 있으며, 가교단계 이후에 연신용 수용액으로 채워진 별도의 연신조를 이용한 독립적인 습식연신단계가 수행될 수도 있다.
상기 편광자의 제조방법은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 적어도 일면을 가열롤에 접촉시키되 이때 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비된 가압롤로 상기 가열롤에 압력을 가하는 단계(이하 '완화단계')를 포함한다.
상기 완화단계는 가열롤에 의해 압력을 가하면서 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 양면을 1회 이상 가열롤에 접촉킬 수 있다. 구체적으로, 상기 완화단계는 가열롤에 의해 압력을 가하면서 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 양면을 번갈아갈며 가열롤에 접촉킬 수 있다.
상기 S2 단계는 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면을 제1 가열롤에 접촉시키되 이때 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비된 제1 가압롤로 상기 제1 가열롤에 압력을 가하는 단계; 및 상기 제1 가열롤에 접촉되지 않은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면을 제2 가열롤에 접촉시키되 이때 상기 제2 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 타면과 반대면인 일면에 구비된 제2 가압롤로 상기 제2 가열롤에 압력을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 S2 단계는 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면을 제1 가열롤에 접촉시킨 후 제1 가열롤에 접촉되지 않은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면을 제2 가열롤에 접촉시키는 과정을 2회 이상 반복하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 S2 단계는 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면을 제1 가열롤에 접촉시키되 이때 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비된 제1 가압롤로 상기 제1 가열롤에 압력을 가한 후 상기 제1 가열롤에 접촉되지 않은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면을 제2 가열롤에 접촉시키되 이때 상기 제2 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 타면과 반대면인 일면에 구비된 제2 가압롤로 상기 제2 가열롤에 압력을 가하는 과정을 2회 이상 반복하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상기 S2 단계는 제1 가압롤로 가압하면서 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면을 제1 가열롤에 접촉시킨 후 제2 가압롤로 가압하면서 상기 제1 가열롤에 접촉되지 않은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면을 제2 가열롤에 접촉시키는 과정을 2회 이상 반복하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 S2 단계는 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 반대면인 타면에 위치된 가이드롤을 이용하여 상기 가열롤에 제공되는 연신된 폴리비닐알코올계 필름과 가열롤의 접촉면적을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 S2 단계는 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면을 제1 가이드롤에 접촉시키는 단계; 상기 제1 가이드롤에 접촉되지 않은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면을 제1 가열롤에 접촉시킬 때 상기 제1 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 타면과 반대면인 일면에 구비된 제1 가압롤로 상기 제1 가열롤에 압력을 가하는 단계; 상기 제1 가열롤과 접촉된 폴리비닐알코올계 필름의 타면을 제2 가이드롤에 접촉시키는 단계; 및 상기 제2 가이드롤에 접촉되지 않은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면을 제2 가열롤에 접촉시킬 때 상기 제2 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 반대면인 타면에 구비된 제2 가압롤로 상기 제2 가열롤에 압력을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가열롤의 온도는 30℃ 이상 100℃ 이하일 수 있다. 이 경우 표면에 헤이즈를 유발하지 않으면서 가열롤과 접촉된 폴리비닐알코올계 필름을 완화시킬 수 있는 장점이 있다.
구체적으로, 상기 가열롤의 온도는 40℃ 이상 90℃ 이하가 바람직하다.
상기 가열롤을 2개 이상 사용하는 경우, 각각의 가열롤의 온도는 상이할 수 있으며, 각각의 가열롤의 온도는 바람직하게는 폴리비닐알코올계 필름이 접촉하는 순서에 따라 점차적으로 증가할 수 있으며, 이를 통해 폴리비닐알코올계 필름의 컬을 제어할 수 있다.
상기 완화단계는 폴리비닐알코올계 필름을 연신하기 위해 주어진 장력을 제거한 후 연신된 폴리비닐알코올계 필름에 남아있는 압축 잔류 응력(residual compression stress)을 완화시키기 위한 공정이며, 특히, 기계방향(mechanical direction)으로의 압축 잔류 응력을 완화시킬 수 있다.
상기 완화단계에서 폴리비닐알코올계 필름이 가열롤에 접촉되면서 일부의 용매가 휘발 또는 증발되어 추후 폴리비닐알코올계 필름의 용매를 건조하는 건조시간을 단축할 수 있다. 또한, 건조하는 폴리비닐알코올계 필름이 함유하는 용매가 적을수록 폴리비닐알코올계 필름 내의 고분자 사슬의 유동성이 줄어들어 건조시 폴리비닐알코올계 필름의 형태변화 특히 폴리비닐알코올계 필름의 수축이 줄어들 수 있다.
이에 따라, 후술할 폴리비닐알코올계 필름을 건조하는 단계에서 폴리비닐알코올계 필름의 기계방향 및 폭방향의 수축력이 감소하므로 수축에 의한 불량이 적어지고, 폴리비닐알코올계 필름의 내크랙성, 내구성 및 내습열성이 향상될 수 있다.
상기 완화단계를 통해 연신 후 폴리비닐알코올계 필름의 최종폭이 증가하고 두께가 감소될 수 있다. 이에 따라, 폴리비닐알코올계 필름의 면적 대비 효율이 증가할 수 있다.
가열롤 접촉 전의 폴리비닐알코올계 필름의 폭(Wo)을 기준으로 건조 후 최종 폴리비닐알코올계 필름의 폭(Wt)의 수축율(W=(Wo- Wt)×100/Wo)은 15 % 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 폭(Wt)의 수축율은 1 % 이상 10 % 이하일 수 있다.
상기 완화단계를 통해 요오드 이온(I3 -)이 추가로 생성되어 폴리비닐알코올계 필름의 단체색상 및 직교색상이 중립적인 장점이 있다. 이때, 단체색상 및 직교색상이 중립적이라는 것은 다른 색과 혼합된 색이 아닌 고유의 색을 띠는 것을 의미한다. 예를 들면, 검은색 또는 흰색이 누런 빛 또는 푸른 빛없이 고유의 색을 나타내는 것을 의미한다.
본 명세서에서, 단체색상은 하나의 편광판에 자연광이 조사될 때 얻어지는 색상을 말하며, 직교색상은 흡수축이 직각으로 서로 직교하도록 하나의 편광판 위에 다른 편광판이 적층된 2개의 편광판에 자연광이 조사될 때 얻어지는 색상을 말한다.
상기 단체색상 및 직교색상은 b값으로 나타내며, 이때, 상기 b값은 CIE 좌표계에서 색상을 표현하는 값을 말하는 것으로, 보다 구체적으로 상기 b값은 b=200[(Y/Yn)1/3-(Z/Zn)1/3]으로 계산되며, 양의 b값은 노랑을, 음의 b는 파랑을 의미하며, 여기서 Xn, Yn 및 Zn은 각각 기준이 되는 화이트 색상의 X, Y 및 Z에 해당한다.
즉, 단체색상 b값은 단일의 편광자 색상을 색차계를 사용하여 측정한 CIE 좌표계에서의 색상 b값을 의미하며, 직교색상 b값은 한 쌍의 편광자를 흡수축이 직교하는 상태로 배치하였을 때의 색상을 색차계를 사용하여 측정한 CIE 좌표계에서의 색상 b값을 의미한다.
상기 편광자의 제조방법은 상기 가열롤과 접촉된 폴리비닐알코올계 필름을 건조하는 단계(이하 '건조단계')를 포함한다.
상기 건조단계는 폴리비닐알코올계 필름을 건조할 수 있는 방법이면 특별히 한정하지 않으나, 상기 건조단계는 뜨거운 바람으로 건조하는 열풍건조단계일 수 있다.
상기 열풍건조단계의 온도는 20℃ 이상 90℃ 이하일 수 있으며, 이 경우 폴리비닐알코올계 필름을 충분히 건조하면서 이송을 위한 장력에 의해 파단이 일어나지 않는 장점이 있다. 구체적으로, 상기 열풍건조단계의 온도는 20℃ 이상 80℃ 이하일 수 있으며, 필요에 따라, 상기 열풍건조단계의 온도는 20℃ 이상 60℃ 이하일 수 있다.
상기 열풍건조단계의 건조시간은 20초 이상 10분 이하일 수 있다. 이 경우 폴리비닐알코올계 필름을 충분히 건조하면서 이송을 위한 장력에 의해 파단이 일어나지 않는 장점이 있다.
상기 편광자의 제조방법은 습식연신단계 전에 폴리비닐알코올계 고분자를 주성분으로 하는 용융물을 막 형상의 폴리비닐알코올계 필름으로 압출하여 폴리비닐알코올계 필름을 준비하는 단계(이하 '압출단계')를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리비닐알코올계 필름은 폴리비닐알코올계 필름만으로 구성되거나, 폴리비닐알코올계 필름의 적어도 일면에 기재필름이 구비될 수 있다. 본 명세서의 폴리비닐알코올계 필름은 폴리비닐알코올계 필름만으로 구성되는 것이 더 바람직하다.
상기 폴리비닐알코올계 필름의 중합도는 1,000 이상 10,000 이하일 수 있으며, 구체적으로 1,500 이상 5,000 이하일 수 있다. 이 경우 분자의 움직임이 자유롭고 이색성 물질과 유연하게 혼합될 수 있다. 여기서, 폴리비닐알코올계 필름의 중합도는 중합된 폴리비닐알코올계 고분자의 반복단위의 개수를 의미한다.
상기 폴리비닐알코올계 필름의 검화도는 90몰% 이상일 수 있다. 이 경우 이색성 물질과 유연하게 혼합되고 가교제와 반응할 수 있는 반응기를 충분히 가질 수 있다. 여기서, 폴리비닐알코올계 필름의 검화도는 폴리비닐 아세테이트의 아세테이트기가 가수분해되어 알코올기로 존재하는 정도를 의미한다.
상기 편광자의 제조방법은 폴리비닐알코올계 필름을 세정용 수용액으로 채워진 세정조에 침지시켜 불필요한 잔류물을 제거하는 단계(이하 '세정단계')를 더 포함할 수 있다.
상기 세정단계는 습식연신 단계, 가열롤 접촉단계 및 건조단계 전후 중 1회 이상 수행할 수 있다. 상기 세정단계는 습식연신 단계의 각 단계의 전후 중 1회 이상 수행할 수 있으며, 구체적으로 상기 세정단계는 팽윤단계, 염착단계, 가교단계 및 연신단계 전후 중 1회 이상 수행할 수 있다. 이때 사용된 세정용 수용액은 물을 포함할 수 있다.
염착단계 후 가교단계 전에 세정단계를 수행하는 경우, 상기 세정단계를 통해 폴리비닐알코올계 필름에 염착되지 않은 이색성 물질을 제거할 수 있다. 이때 사용된 세정용 수용액은 물일 수 있으며, 여기에 요오드화물이 더 첨가될 수도 있다.
상기 세정조의 온도는 10℃ 이상 60℃ 이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 15℃ 이상 40℃ 이하인 것이 좋다.
상기 편광자의 제조방법은 상기 가열롤 접촉단계 전에 폴리비닐알코올계 필름의 색을 보정하는 보색단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보색단계는 폴리비닐알코올계 필름의 색을 보정할 수 있다면, 특별히 그 방법을 한정하지 않으며, 당 기술분야에 알려진 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 요오드화칼륨 수용액 또는 붕산과 요오드화칼륨이 혼합된 수용액에 침지하는 방법으로 수행될 수 있다.
상기 수용액에 포함된 요오드화칼륨의 함량은 제한되는 것은 아니나, 상기 수용액의 총 중량을 기준으로 2중량% 이상 7중량% 이하일 수 있다.
본 명세서는 상기 편광자의 제조방법에 따라 제조된 편광자를 제공한다.
본 명세서에 따라 제조된 편광자의 기계방향의 수축력은 상기 완화단계없이 제조된 편광자의 기계방향의 수축력의 5% 이상 감소될 수 있다. 구체적으로, 본 명세서에 따라 제조된 편광자의 기계방향의 수축력은 상기 완화단계없이 제조된 편광자의 기계방향의 수축력의 5% 이상 30% 이하로 감소될 수 있다. 편광자의 수축력이 감소하면 편광판의 수축력이 감소하게 되며, 패널에 편광판을 적용하는 경우 고온 또는 고온고습한 환경에서 편광판의 벤딩량이 감소될 수 있다.
본 명세서에 따라 제조된 편광자의 두께는 상기 완화단계없이 제조된 편광자의 두께보다 2% 이상 감소될 수 있으며, 구체적으로, 본 명세서에 따라 제조된 편광자의 두께는 상기 완화단계없이 제조된 편광자의 두께보다 2% 이상 20% 이하로 감소될 수 있다. 이 경우, 편광자의 두께가 감소하여 이를 포함하는 편광판의 총 두께가 감소되어 제품의 박형화가 가능하다.
본 명세서에 따라 제조된 편광자의 폭은 상기 완화단계없이 제조된 편광자의 폭보다 1% 이상 증가될 수 있으며, 구체적으로, 본 명세서에 따라 제조된 편광자의 폭은 상기 완화단계없이 제조된 편광자의 폭보다 1% 이상 15% 이하로 증가될 수 있다. 이 경우, 편광자의 폭 대비 원재료의 양이 줄어들어 원가를 절감할 수 있다.
상기 편광자의 편광도는 99% 이상이며, 바람직하게는 99.5% 이상일 수 있고, 더 바람직하게는 99.9% 이상일 수 있다.
상기 편광자의 단체 투과도는 40% 이상 50% 이하이며, 바람직하게는 41% 이상 47%일 수 있다.
폴리비닐알코올계 필름을 건조하는 온도가 높으면 폴리비닐알코올계 필름에 주름이 발생할 수 있고 작업성이 나빠지기 때문에 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 얇아질수록 온도를 낮추어 폴리비닐알코올계 필름을 건조한다. 그러나, 폴리비닐알코올계 필름의 건조온도가 낮아지면 편광자가 요오드 이온(I3-)으로의 충분한 전환이 이루어지지 못한 푸른 빛이 도는(bluish) 색상을 띠게 된다.
폴리비닐알코올계 필름을 처리하는 공정에서, 라인의 속도를 높이면 건조온도가 동일해도 폴리비닐알코올계 필름이 받는 열의 양이 충분하지 못해 편광자가 요오드 이온(I3-)으로의 충분한 전환이 이루어지지 못한 푸른 빛이 도는(bluish) 색상을 띠게 된다.
본 명세서에 따른 제조방법과 같이, 건조단계 전에 가열롤에 의한 완화단계를 거치는 경우, 건도온도가 낮거나, 라인의 속도가 빠르더라도 요오드 이온(I3-)이 충분히 생성될 수 있는 열이 폴리비닐알코올계 필름에 전달되어 편광자의 단체색상 및 직교색상이 중립적인 장점이 있다.
단체투과도가 같다면, 본 명세서에 따라 제조된 편광자의 편광도가 완화단계없이 제조된 편광자의 편광도보다 증가하는 장점이 있다. 구체적으로, 본 명세서에 따라 제조된 편광자의 편광도가 완화단계없이 제조된 편광자의 편광도보다 0.0001 이상 0.005 이하 증가할 수 있다.
단체투과도가 같다면, 본 명세서에 따라 제조된 편광자의 hunter lab 색좌표 기준 b값이 완화단계없이 제조된 편광자의 b값보다 증가하는 장점이 있다. 구체적으로, 본 명세서에 따라 제조된 편광자의 hunter lab 색좌표 기준 b값이 완화단계없이 제조된 편광자의 b값보다 0.1 이상 2 이하 증가할 수 있다.
단체투과도가 같다면, 본 명세서에 따라 제조된 편광자의 hunter lab 색좌표 기준 직교 b값이 완화단계없이 제조된 편광자의 직교 b값보다 증가하는 장점이 있다. 구체적으로, 본 명세서에 따라 제조된 편광자의 hunter lab 색좌표 기준 직교 b값이 완화단계없이 제조된 편광자의 직교 b값보다 0.1 이상 2 이하 증가할 수 있다.
이때, 분광광도계 Jasco V-7100을 이용하여 380nm 내지 780nm 파장의 가시광선 영역의 빛에 대해 편광자의 단체 투과도, 편광 효율, 단체 색상값, 직교색상값 등을 측정했다.
본 명세서는 상기 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 광학필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
상기 광학필름은 굴절 및 반사를 통해 입사된 빛의 방향을 조절하여 유효한 빛을 증가시키고 빛을 고르게 분포시키는 필름을 말한다.
상기 광학필름의 종류는 특별히 한정하지 않으며, 상기 광학필름은 1 이상의 필름을 포함할 수 있다.
상기 광학필름은 보호필름을 포함할 수 있다. 상기 보호필름의 재질은 특별히 한정하지 않으나, 상기 보호필름은 COP(cycloolefin polymer)계 필름, 아크릴계 필름, TAC(triacetylcellulose)계 필름, COC(cycloolefin copolymer)계 필름, PNB(polynorbornene)계 필름 및 PET(polyethylene terephtalate)계 필름 중 어느 하나 이상으로 제조될 수 있다.
상기 보호필름은 필요에 따라 UV 흡수제, 안티블로킹제(anti-blocking agent), 윤활제, 정전기 방지제 및 안정제 중에서 선택되는 1 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 광학필름은 반사방지층, 저반사 코팅층, UV 흡수층, 휘도향상층, 정전기 방지 코팅층, 안티글레어(Antiglare)층, 액정코팅층 및 하드코팅층 중에서 1 이상의 층이 추가로 구비될 수 있다.
상기 광학필름과 편광막은 수계 접착제 또는 비수계 접착제에 의하여 접착될 수 있다.
본 명세서는 상기 편광판을 포함하는 것인 디스플레이 장치를 제공한다.
상기 디스플레이 장치는 터치패널, 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 및 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin FIlm Transistor- Liquid Crystal Display, LCD-TFT) 중 어느 하나일 수 있다.
본 명세서는 액정셀; 상기 액정셀의 일측에 구비된 상부 편광판; 및 상기 액정셀의 타측에 구비된 하부 편광판을 포함하며, 상기 상부 편광판 및 하부 편광판 중 적어도 하나는 상기 편광판을 포함하는 것인 액정 표시 장치를 제공한다.
상기 편광판의 일면에 구비된 감압접착제층에 의해서 액정셀과 편광판이 접착될 수 있다.
상기 편광판이 제1 보호필름과 제2 보호필름 사이에 구비된 편광자를 포함하고, 상기 제1 보호필름 상에 형성된 감압접착제층에 의하여 액정셀에 접착하는 경우 상기 제2 보호필름은 상대적으로 외측에 위치하게 된다. 이와 같은 경우, 상기 제2 보호필름은 UV 흡수제를 포함하거나 제2 보호필름의 상면 또는 하면에 UV 흡수층을 구비하는 것이 바람직하다.
액정셀의 양측에 상기 편광판을 구비하는 경우, 액정셀을 기준으로 상대적으로 지면으로부터 먼 상부 편광판의 제2 보호필름(최외곽에 위치하는 보호필름)의 상면 또는 하면에는 하드코팅층, 저반사코팅층 및 안티글레어층 중에서 1 이상의 층이 추가로 구비될 수 있다.
액정셀의 양측에 상기 편광판을 구비하는 경우, 액정셀을 기준으로 상대적으로 지면으로부터 가까운 하부 편광판의 제2 보호필름(최외곽에 위치하는 보호필름)의 상면 또는 하면에는 휘도향상층이 추가로 구비될 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것일 뿐, 본 명세서를 한정하기 위한 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1]
폴리비닐알코올계 필름(Kuraray사의 PE20)을 순수 용액에서 팽윤 공정을 15초간 거친 후, 요오드 용액에서 60초간 염착 공정을 진행하였다. 이후, 붕산 용액에서 60초간 가교 공정을 거친 후 붕산 용액에서 5.5배 연신 공정을 진행하였다. 다음으로, 요오드화칼륨(KI) 수용액에 5초간 침지한 후, 90℃의 가열롤과 이를 가압하는 가압롤을 포함하는 2 쌍의 완화유닛을 통과시키고 60℃ 오븐에서 1분간 건조시킴으로써 폴리비닐알코올계 편광자를 제조하였다.
[실시예 2]
70℃의 가열롤을 포함하는 2쌍의 완화유닛을 통과시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리비닐알코올계 편광자를 제조하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서 제조된 편광자의 한면에 자외선 경화형 접착제를 도포한 뒤 TAC film과 함께 라미네이터(3m/min)를 통과시킨다. 최종 접착층 두께가 3㎛이 되도록 조건을 설정한 후 합지된 편광판을 UV 조사장치(Metal halide lamp) 벨트 위로 1000mJ/cm2의 자외선을 조사한다. 그 후 편광자 면에 점착제를 코팅하여 단면형 편광판을 제조하였다.
[비교예 1]
완화유닛을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리비닐알코올계 편광자를 제조하였다.
[비교예 2]
상기 비교예 1에서 제조된 편광자의 한면에 자외선 경화형 접착제를 도포한 뒤 TAC film과 함께 라미네이터(3m/min)를 통과시킨다. 최종 접착층 두께가 3㎛이 되도록 조건을 설정한 후 합지된 편광판을 UV 조사장치(Metal halide lamp) 벨트 위로 1000mJ/cm2의 자외선을 조사한다. 그 후 편광자 면에 점착제를 코팅하여 단면형 편광판을 제조하였다.
[실험예 1]
편광자의 광학 물성 평가
상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1에 의해 제조된 편광자를 40㎜ × 40㎜의 크기로 잘라, 이 시편을 측정 홀더에 고정시킨 후 자외가시광선분광계(V-7100, JASCO사 제조)를 이용하여 투과도, 편광도, 색상값을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.
또한, 실시예 1 및 비교예 1의 경우 380nm 내지 780nm 파장대의 단체 투과도 및 직교 투과도에 대한 스펙트럼을 도 6에 표시하였다.
표 1 및 도 6을 통해, 비교예 1 대비 실시예 1이 유사 투과도에서의 요오드 이온종의 배향성 향상(도 6의 Tc spectrum이 넓어진 것으로 추정 가능)으로 인해 편광도가 향상되며, 색상값이 뉴트럴해졌음을 알 수 있다.
여기서, 편광도(Degree Of Polarization)는 두 장의 편광판을 흡수축이 평행한 상태로 배치하였을 경우 얻어지는 평행 투과도(Tp)과 흡수축이 90°가 되도록 서로 직교시킨 후 얻어지는 직교 투과도(Tc)에 의해 하기 수학식 1으로 정의된다.
[수학식 1]
편광도 = [(Tp - Tc) / (Tp + Tc)]1/2
[실험예 2]
편광자의 폭, 두께 측정
상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1에 의해 제조된 편광자의 폭과 두께를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.
표 1을 통해, 비교예 1 대비 실시예 1 및 2가 얇은 두께와 넓은 폭을 가진다. 이 경우, 편광자의 두께의 감소로 인해, 해당 편광자를 포함하는 편광판의 총 두께가 감소되어 제품의 박형화가 가능하다. 또한, 편광자의 폭 대비 원재료의 양이 줄어들어 원가를 절감할 수 있다.
[실험예 3]
상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1에 의해 제조된 편광자를 5.3mm(TD)× 25mm(MD) 크기로 잘라 TA社 DMA Q800의 15mm 너비의 측정 홀더에 고정시켜 80℃에 2시간 가열했을 때의 기계방향 수축력을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.
Figure 112015112724120-pat00001
※ b: 단체색상 b값, 직교 b: 직교색상 b값
표 1을 통해, 비교예 1 대비 실시예1 및 2가 낮은 기계방향 수축력을 가지는 것을 알 수 있다. 편광자의 수축력이 감소하면 편광판의 수축력이 감소하게 되며, 패널에 편광판을 적용하는 경우 고온 또는 고온고습한 환경에서 편광판의 벤딩량이 감소될 수 있다.
[실험예 4]
편광판의 열충격 crack 측정
상기 실시예 3 및 비교예 2에 의해 제조된 편광판을 200mm(TD) × 100mm(MD) 크기로 잘라 열충격 챔버에 넣어 85℃와 -40℃에서 각각 30분씩 노출시키는 것을 1사이클로 하여, 100사이클 경과 후 크랙(crack)발생 여부를 확인하였다. 그 결과를 표 2에 표시하였다.
Figure 112015112724120-pat00002
표 2를 통해, 비교예 2에서는 열충격 내구성 평가 결과 크랙이 발생하였는데 실시예 3에서는 열충격에서의 크랙이 발생하지 않은 것을 알 수 있다. 즉, 상기 실시예 3에 의해 제조된 편광판을 자동차(Automobile) 등의 열충격이 가해지는 환경의 디바이스에 적용하기에 적합한 것을 알 수 있다.
[실험예 5]
편광판의 내열/내습열 내구성 측정
상기 실시예 3 및 비교예 2에 의해 제조된 편광판을 40㎜ × 40㎜의 크기로 잘라, 이 시편을 40㎜ × 40㎜ 크기의 유리에 고정시킨 후 자외가시광선분광계(V-7100, JASCO사 제조)를 이용하여 투과도, 편광도, 색상값을 측정하였다. 이후 각 시료를 80℃ 챔버 및 60℃ 습도 90% 챔버에 500시간 보관 후 자외가시광선분광계를 이용하여 투과도, 편광도, 색상값을 측정하였다. 그 결과를 표 3(내열(80℃) 500시간 전/후 광특성 변화), 표 4(내습열(60℃, 90%) 500시간 전/후 광특성 변화)에 표시하였다.
Figure 112015112724120-pat00003
Figure 112015112724120-pat00004
표 3 및 4를 통해, 실시예 3의 내열/내습열 내구성 전/후 광특성(투과도, 편광도, 색상) 변화가 비교예 2보다 적은 것을 알 수 있다. 이는 상기 실시예 3에 의해 제조된 편광판이 상기 비교예 2에 의해 제조된 편광판보다 내열이나 내습열 환경에서의 내구성이 더 뛰어나다는 것을 의미한다.
100: 폴리비닐알코올계 필름
200: 폴리비닐알코올계 필름 권출롤
300: 편광자 권취롤
400: 습식연신부 410: 침지롤
420: 항온수조 430: 수용액
500: 완화유닛
510: 제1 가열롤 513: 제1 가압롤
515: 제1 가이드롤
520: 제2 가열롤 523: 제2 가압롤
525: 제2 가이드롤
600: 건조부

Claims (14)

  1. 폴리비닐알코올계 필름을 제공하는 폴리비닐알코올계 필름 제공부;
    상기 폴리비닐알코올계 필름 제공부로부터 제공된 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 습식연신부;
    상기 습식연신부에 의해 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 접촉되는 가열롤 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비되고 상기 가열롤에 압력을 가하는 가압롤을 포함하는 완화유닛;
    상기 완화유닛을 통과한 폴리비닐알코올계 필름을 건조시키는 건조부; 및
    상기 건조부를 통과하여 제조된 편광자를 회수하는 편광자 회수부를 포함하며,
    상기 가열롤의 온도는 40℃ 내지 90℃이며, 상기 건조부의 건조온도는 20℃ 이상 60℃ 이하인 것인 편광자 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 완화유닛은 2 이상의 완화유닛을 포함하는 것인 편광자 제조장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 완화유닛은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 접촉되는 제1 가열롤 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비되고 상기 가열롤에 압력을 가하는 제1 가압롤을 갖는 제1 완화유닛; 및 상기 제1 가열롤에 접촉되지 않은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면과 접촉되는 제2 가열롤 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면에 구비되고 상기 제2 가열롤에 압력을 가하는 제2 가압롤을 갖는 제2 완화유닛을 포함하는 것인 편광자 제조장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 편광자 제조장치는 상기 습식연신부와 완화유닛 사이에서 상기 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 반대면인 타면에 위치하도록 배치되고, 상기 가열롤에 제공되는 폴리비닐알코올계 필름과 가열롤의 접촉면적을 증가시키는 가이드롤을 더 포함하는 것인 편광자 제조장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 편광자 제조장치는 상기 습식연신부와 제1 가열롤 사이에서 상기 제1 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 면과 반대면에 위치하고 상기 제1 가열롤에 제공되는 폴리비닐알코올계 필름과 제1 가열롤의 접촉면적을 증가시키는 제1 가이드롤; 및 상기 제1 가열롤과 편광자 회수부 사이에서 상기 제2 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 면과 반대면에 위치하고 상기 제2 가열롤에 제공되는 폴리비닐알코올계 필름과 제2 가열롤의 접촉면적을 증가시키는 제2 가이드롤을 더 포함하는 것인 편광자 제조장치.
  6. (S1) 폴리비닐알코올계 필름을 습식연신하는 단계;
    (S2) 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 적어도 일면을 가열롤에 접촉시키되 이때 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비된 가압롤로 상기 가열롤에 압력을 가하는 단계; 및
    (S3) 가열롤에 접촉시킨 폴리비날알코올계 필름을 건조시키는 단계를 포함하며,
    상기 가열롤의 온도는 40℃ 내지 90℃이며, 상기 건조단계의 온도는 20℃ 이상 60℃ 이하인 것인 편광자의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 S2 단계는 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면을 제1 가열롤에 접촉시키되 이때 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면에 구비된 제1 가압롤로 상기 제1 가열롤에 압력을 가하는 단계; 및 상기 제1 가열롤에 접촉되지 않은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면을 제2 가열롤에 접촉시키되 이때 상기 제2 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 타면과 반대면인 일면에 구비된 제2 가압롤로 상기 제2 가열롤에 압력을 가하는 단계를 포함하는 것인 편광자의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 S2 단계는 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면을 제1 가열롤에 접촉시킨 후 상기 제1 가열롤에 접촉되지 않은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면을 제2 가열롤에 접촉시키는 과정을 2회 이상 반복하는 단계를 포함하는 것인 편광자의 제조방법.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 S2 단계는 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 반대면인 타면에 위치된 가이드롤을 이용하여 상기 가열롤에 제공되는 연신된 폴리비닐알코올계 필름과 가열롤의 접촉면적을 증가시키는 단계를 포함하는 것인 편광자의 제조방법.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 S2 단계는 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면을 제1 가이드롤에 접촉시키는 단계; 상기 제1 가이드롤에 접촉되지 않은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 타면을 제1 가열롤에 접촉시킬 때 상기 제1 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 타면과 반대면인 일면에 구비된 제1 가압롤로 상기 제1 가열롤에 압력을 가하는 단계; 상기 제1 가열롤과 접촉된 폴리비닐알코올계 필름의 타면을 제2 가이드롤에 접촉시키는 단계; 및 상기 제2 가이드롤에 접촉되지 않은 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일면을 제2 가열롤에 접촉시킬 때 상기 제2 가열롤과 접촉되는 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 반대면인 타면에 구비된 제2 가압롤로 상기 제2 가열롤에 압력을 가하는 단계를 포함하는 것인 편광자의 제조방법.
  11. 청구항 6 내지 10 중 어느 한 항에 따라 제조된 것인 편광자.
  12. 청구항 11에 따른 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 광학필름을 포함하는 것인 편광판.
  13. 청구항 12에 따른 편광판을 포함하는 것인 디스플레이 장치.
  14. 액정셀; 상기 액정셀의 일측에 구비된 상부 편광판; 및 상기 액정셀의 타측에 구비된 하부 편광판을 포함하며,
    상기 상부 편광판 및 하부 편광판 중 적어도 하나는 청구항 12에 따른 편광판을 포함하는 것인 액정 표시 장치.
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