KR102041878B1 - 편광자의 제조방법 - Google Patents

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KR102041878B1
KR102041878B1 KR1020140143578A KR20140143578A KR102041878B1 KR 102041878 B1 KR102041878 B1 KR 102041878B1 KR 1020140143578 A KR1020140143578 A KR 1020140143578A KR 20140143578 A KR20140143578 A KR 20140143578A KR 102041878 B1 KR102041878 B1 KR 102041878B1
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Abstract

본 발명은 보론산 유도체 또는 보린산 유도체를 팽윤 단계, 염색 단계, 가교 단계 및 수세 단계 중 하나 이상의 단계에 투입하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 제조방법에 따르면, 내습열 안정성이 우수하여 고온, 다습 조건 하에 방치한 후에도 투과율 및 편광도 변화가 적으며, 내수성이 우수하여 수분율 감소에 의해 수축이 적은 편광자를 제조할 수 있다.

Description

편광자의 제조방법 {Process for Preparing Polarizer}
본 발명은 편광자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내습열 안정성이 우수한 편광자의 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치 등에 사용되는 편광판은 일반적으로 편광자의 일면 또는 양면에 보호필름을 부착하여 형성된다. 상기 편광자는 폴리비닐알코올계(PVA) 수지 필름을 일축 연신하는 공정, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 2색성 색소로 염색하여 그 2색성 색소를 흡착시키는 공정, 2색성 색소가 흡착된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 붕산 수용액으로 처리하여 가교시키는 공정 및 수세하는 공정을 포함하여 제조된다.
상기 염색 공정에서 2색성 색소로 요오드를 이용한 편광자는 요오드계 편광자라 하고, 2색성 염료를 이용한 편광자는 염료계 편광자라 한다. 이 중 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 변색되는 문제가 발생한다.
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, 내습열성 등의 광학 내구성도 우수한 편광판이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제2013-0030990호에는 금속 초산염을 함유하는 가교 수용액에 폴리비닐알코올계 필름을 침지하는 단계를 포함하여, 광학특성이 우수하고 건열 하에 방치한 후에도 열화가 방지되며 색상 내구성이 우수한 편광자의 제조방법이 개시되어 있다. 그러나 상기 특허에는 편광자의 내습열 안정성에 대해서는 개시되거나 언급된 바 없다.
대한민국 공개특허 제2013-0030990호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 한 목적은 내습열 안정성이 우수한 편광자의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법에 의해 제조된 편광자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 편광자의 적어도 한 면에 보호필름이 적층된 편광판을 제공하는 것이다.
한편으로 본 발명은 하기 화학식 1의 보론산 유도체 또는 하기 화학식 2의 보린산 유도체를 팽윤 단계, 염색 단계, 가교 단계 및 수세 단계 중 하나 이상의 단계에 투입하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112014101152133-pat00001
[화학식 2]
Figure 112014101152133-pat00002
상기 식에서,
R, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, C1-C6의 알킬기, C2-C6의 알케닐기, C3-C10의 사이클로알킬기 또는 아릴기이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 화학식 1의 보론산 유도체 또는 상기 화학식 2의 보린산 유도체의 함량은 팽윤용 수용액, 염색용 수용액, 가교용 수용액 또는 수세용 수용액 100 중량%를 기준으로 0.005 내지 5 중량%인 것을 특징으로 한다.
다른 한편으로, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 편광자를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 편광자는 수적의 접촉각이 22 내지 75 ˚일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 화학식 1의 보론산 유도체 또는 상기 화학식 2의 보린산 유도체는 편광자 내에 1 내지 5000 ppm으로 포함될 수 있다.
또 다른 한편으로, 본 발명은 상기 편광자의 적어도 한 면에 보호필름이 적층된 편광판을 제공한다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 내습열 안정성이 우수하여 고온, 다습 조건 하에 방치한 후에도 투과율 및 편광도 변화가 적으며, 내수성이 우수하여 수분율 감소에 의해 수축이 적은 편광자를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시형태는 하기 화학식 1의 보론산 유도체 또는 하기 화학식 2의 보린산 유도체를 팽윤 단계, 염색 단계, 가교 단계 및 수세 단계 중 하나 이상의 단계에 투입하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112014101152133-pat00003
[화학식 2]
Figure 112014101152133-pat00004
상기 식에서,
R, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, C1-C6의 알킬기, C2-C6의 알케닐기, C3-C10의 사이클로알킬기 또는 아릴기, 바람직하게는 수소, C1-C6의 알킬기, C2-C6의 알케닐기, C3-C10의 사이클로알킬기 또는 페닐이다.
본 명세서에서 사용되는 C1-C6의 알킬기는 탄소수 1 내지 6개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸, n-헥실 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 C2-C6의 알케닐기는 하나 이상의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 탄소수 2 내지 6개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 불포화 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 에틸렌일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 C3-C10의 사이클로알킬기는 탄소수 3 내지 10개로 구성된 단순 또는 융합 고리형 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 아릴기는 아로메틱기와 헤테로아로메틱기 및 그들의 부분적으로 환원된 유도체를 모두 포함한다. 상기 아로메틱기는 5 내지 15각형으로 이루어진 단순 또는 융합 고리형이며, 헤테로아로메틱기는 산소, 황 또는 질소를 하나 이상 포함하는 아로메틱기를 의미한다. 대표적인 아릴기의 예로는 페닐, 피리딘, 인돌 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 C1-C6의 알킬기, C3-C10의 사이클로알킬기 및 아릴기는 한 개 또는 그 이상의 수소가 C1-C5의 알킬기, C2-C6의 알케닐기, C2-C6의 알키닐기, C3-C10의 시클로알킬기, C3-C10의 헤테로시클로알킬기, C3-C10의 헤테로시클로알킬옥시, C1-C5의 할로알킬기, C1-C5의 알콕시기, C1-C5의 티오알콕시기, 아릴기, 아실기, 히드록시, 티오(thio), 할로겐, 아미노, 알콕시카보닐, 카복시, 카바모일, 시아노, 니트로 등으로 치환될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라 제조되는 편광자는 친수성 고분자 필름을 요오드 또는 이색성 염료로 염색하고 배향시켜 제조되며, 친수성 고분자 필름으로서는 폴리비닐알코올계 필름, 부분적으로 검화된 폴리비닐알코올계 필름 등이 사용된다.
폴리비닐알코올계 필름은 중합도가 통상 500 내지 10,000이며, 바람직하게는 1,000 내지 6,000이고, 보다 바람직하게는 1,400 내지 4,000인 것이 사용될 수 있으며, 검화된 폴리비닐알코올계 필름의 경우, 검화도는 용해성의 측면에서 바람직하게는 95.0 몰% 이상인 것, 보다 바람직하게는 99.0 몰% 이상인 것, 보다 더 바람직하게는 99.9 몰% 이상인 것이 사용될 수 있다.
친수성 고분자 필름으로는 폴리비닐알코올계 필름 이외에도, 요오드 또는 이색성 염료에 의해 염색될 수 있는 필름이라면 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 필름, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 필름, 셀룰로오스 필름 및 이들의 부분적으로 검화된 필름 등과 같은 친수성 고분자 필름과, 탈수 처리된 폴리비닐알코올계 필름 및 탈염산 처리된 폴리염화비닐 등과 같은 폴리엔 배향 필름이 사용될 수 있다.
편광자의 두께는, 특히 제한되지는 않지만, 예를 들면 5 내지 40 ㎛의 범위이고, 바람직하게는 10 내지 30㎛의 범위이며, 보다 바람직하게는 15 내지 25 ㎛의 범위이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 편광자의 제조방법에서는 팽윤 단계, 염색 단계 및 가교 단계를 거쳐 제조된 편광자를 수세하고 건조시켜 편광자를 제조한다.
팽윤 단계는 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 폴리비닐알코올계 필름의 팽윤과 함께 가공성도 향상시킬 수 있다. 팽윤용 수용액 100 중량%에 대하여 글리세린의 함량은 5 중량% 이하이고, 요오드화칼륨의 함량은 10 중량% 이하인 것이 바람직하다.
팽윤조의 온도는 20 내지 45 ℃인 것이 바람직하고, 25 내지 40 ℃인 것이 보다 바람직하다. 팽윤 단계의 수행 시간(팽윤조 침지 시간)은 180 초 이하인 것이 바람직하고, 90 초 이하인 것이 보다 바람직하다. 침지 시간이 상기 범위인 경우에는 팽윤이 과도하여 포화 상태가 되는 것을 억제할 수 있어, 폴리비닐알코올계 필름의 연화로 인한 파단을 방지하고 염색 단계에서 요오드의 흡착이 균일하게 되어 편광도를 향상시킬 수 있다.
팽윤 단계와 함께 연신 단계가 수행될 수 있으며, 이때 연신비는 약 1.1 내지 3.5 배인 것이 바람직하다.
팽윤 단계는 생략될 수 있으며, 염색 단계에서 팽윤이 동시에 수행될 수도 있다.
염색 단계는 폴리비닐알코올계 필름을 이색성 색소, 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 0.4 내지 400 mmol/L인 것이 바람직하고, 0.8 내지 275 mmol/L인 것이 보다 바람직하며, 1 내지 200 mmol/L인 것이 보다 더 바람직하다.
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 100 중량%에 대하여 0.01 내지 10 중량%인 것이 바람직하고, 0.1 내지 5 중량%인 것이 보다 바람직하다.
염색조의 온도는 5 내지 42 ℃인 것이 바람직하고, 10 내지 35 ℃인 것이 보다 바람직하다. 염색조 내에서 폴리비닐알코올계 필름의 침지 시간은 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 1 내지 20 분, 보다 바람직하게는 2 내지 10 분이다.
염색 단계와 함께 연신 단계가 수행될 수 있으며, 이 경우 누적 연신비는 1.1 내지 4.0 배인 것이 바람직하다. 본 명세서에서 "누적 연신비"는 각 단계에서의 연신비의 곱의 값을 나타낸다.
가교 단계는 물리적으로 흡착되어 있는 요오드 분자 또는 이색성 염료에 의한 염색성이 외부 환경에 의해 저하되지 않도록 염색된 폴리비닐알코올계 필름을 가교용 수용액에 침지시켜 흡착된 요오드 분자 또는 염료를 고정시키는 단계이다. 이색성 염료는 내습 환경에서 용출되는 경우가 많지는 않으나, 요오드는 가교 반응이 불안정한 경우 환경에 따라 요오드 분자가 용해 또는 승화되는 경우가 많아, 충분한 가교 반응이 요구된다. 또한, 모든 폴리비닐알코올 분자와 분자 사이에 위치된 요오드 분자를 배향시켜 광학특성을 향상시키기 위해 일반적으로 가교 단계에서 가장 큰 연신비로 연신되어야 하므로 가교 단계가 중요하다.
가교용 수용액은 용매인 물과, 붕산, 붕산나트륨 등의 붕소 화합물 및 요오드화물을 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 가교용 수용액 100 중량%에 대하여 1 내지 10 중량%인 것이 바람직하고, 2 내지 6 중량%인 것이 보다 바람직하다. 함량이 1 중량% 미만인 경우 붕소 화합물의 가교 효과가 감소하여 강직성을 부여하기 어렵고, 10 중량% 초과인 경우 무기계 가교제의 가교 반응이 과다하게 활성화되어 유기계 가교제의 가교 반응이 효과적으로 진행되기 어렵다.
요오드화물은 편광자 면내에서의 편광도의 균일성과 염착된 요오드의 탈착을 방지하기 위하여 사용된다. 상기 요오드화물은 염색 단계에서 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있으며, 그 함량은 가교용 수용액 100 중량%에 대하여 0.05 내지 15 중량%일 수 있으며, 0.5 내지 11 중량%인 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.05 중량% 미만이면 필름 내의 요오드 이온이 빠져 나와 투과율이 증가하고 편광자의 색상 값이 변하게 되어 이를 조절하기 위한 추가 공정이 필요하게 되며, 15 중량%를 초과하는 경우에는 수용액 내의 요오드 이온이 필름으로 침투하여 투과율이 감소되는 문제가 있다.
가교조의 온도는 20 내지 70 ℃이고, 가교조에서의 폴리비닐알코올계 필름의 침지 시간은 1 초 내지 15 분일 수 있으며, 5 초 내지 10 분인 것이 바람직하다.
가교 단계와 함께 연신 단계가 수행될 수 있으며, 이 경우 총 누적 연신비가 3.0 내지 8.0 배가 되도록 연신되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 연신 단계는 팽윤 단계, 염색 단계 및 가교 단계와 함께 수행될 수 있으며, 가교 단계 이후에 연신용 수용액으로 채워진 별도의 연신조를 이용한 독립적인 연신 단계로 수행될 수도 있다.
수세 단계는 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, 10 내지 40 ℃인 것이 보다 바람직하다. 수세 단계의 수행 시간은 통상적으로 1 내지 60 초이고, 바람직하게는 3 내지 30 초이며, 보다 바람직하게는 5 내지 20 초이다.
수세 단계는 염색 단계, 가교 단계 또는 연신 단계와 같은 이전 단계들이 완료될 때마다 수행될 수도 있다. 또한, 1회 이상 반복될 수도 있으며, 그 반복 횟수는 특별히 제한되지 않는다.
건조 단계는 수세된 폴리비닐알코올계 필름을 건조시키고, 건조에 의한 네크인으로 염착된 요오드 분자의 배향을 보다 향상시켜 광학 특성이 우수한 편광자를 얻는 단계이다.
건조 방법으로는 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 10 분 동안 열풍 건조될 수 있다. 또한, 건조 온도는 편광자의 열화를 방지하기 위하여 낮은 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 80 ℃ 이하, 보다 더 바람직하게는 70 ℃ 이하인 것이 좋다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 편광자의 제조방법에서, 상기 화학식 1의 보론산 유도체 또는 상기 화학식 2의 보린산 유도체는 팽윤 단계, 염색 단계, 가교 단계 및 수세 단계 중 하나 이상의 단계에 투입하며, 수세 단계에 투입하는 것이 바람직하다.
상기 화학식 1의 보론산 유도체 또는 상기 화학식 2의 보린산 유도체는 각 단계에서 미리 만들어진 수용액(즉, 팽윤용 수용액, 염색용 수용액, 가교용 수용액, 수세용 수용액)에 투입되거나, 각 단계의 수용액을 만들 때 함께 투입될 수 있다. 그 함량은 각 수용액 100 중량%를 기준으로 0.005 내지 5 중량%일 수 있다. 상기 함량이 0.005 중량% 미만인 경우에는 내습열성 향상 효과가 미미하며, 5 중량% 초과인 경우에는 편광자 광 특성에 영향을 주어 역효과가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 상기 제조방법으로 제조된 편광자에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 편광자는 수적의 접촉각이 40 내지 75 ˚, 바람직하게는 55 내지 75 ˚ 일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 편광자는 상기 화학식 1의 보론산 유도체 또는 상기 화학식 2의 보린산 유도체에 의해 표면이 소수성화되어 수적의 접촉각이 증대되고, 수분율이 감소되어 수축이 억제될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 화학식 1의 보론산 유도체 또는 상기 화학식 2의 보린산 유도체는 편광자 내에 1 내지 5000 ppm, 바람직하게는 200 내지 1600 ppm으로 포함될 수 있다.
상기 함량이 1 ppm 미만인 경우에는 내습열 안정성 및 내수성 향상 효과가 미미하며, 5000 ppm 초과인 경우에는 편광자 광 특성에 영향을 주어 역효과가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 상기 편광자의 적어도 한 면에 보호필름이 적층된 편광판을 제공한다.
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 필름 또는 아크릴계 필름이 편광특성 또는 내구성을 고려하면 바람직하다. 또한, 보호필름은 하기 광학층의 기능을 겸비한 것일 수도 있다.
본 발명에 있어서, 편광판의 구조는 특별히 제한되지 않으며 필요한 광학 특성을 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 파장판 등의 파장판(λ판 포함)을 포함하는 위상차판, 시야각 보상막, 휘도향상막 중의 하나 이상이 광학층으로 적층된 구조일 수도 있다. 보다 상세하게는, 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, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
실시예 1: 메틸보론산을 함유하는 수세용 수용액을 사용한 편광자의 제조
검화도가 99.9 % 이상인 투명한 미연신 폴리비닐알코올 필름(VF-PS, KURARAY사)을 30 ℃의 물(탈이온수)에서 2 분 동안 침지하여 팽윤시킨 후, 요오드 3.5 mM와 요오드화칼륨 2 중량%가 함유된 30 ℃의 염색용 수용액에 4 분 동안 침지하여 염색하였다. 이때, 팽윤 및 염색 단계에서 각각 1.3 배, 1.4 배의 연신비로 연신하였다. 이어서, 요오드화칼륨 10 중량%, 붕산 3.7 중량%가 함유된 50 ℃의 가교용 수용액에 2 분 동안 침지하여 가교시켰다. 이때, 가교 단계는 총 누적 연신비가 5.8 배가 되도록 하였다. 가교가 완료된 후 메틸보론산 1 중량%를 함유하는 10 ℃의 수세용 수용액으로 20 초 동안 수세하였다. 수세된 폴리비닐알코올 필름을 70 ℃의 오븐에서 4 분 동안 건조시켜 편광자를 제조하였다.
실시예 2: 에틸보론산을 함유하는 수세용 수용액을 사용한 편광자의 제조
에틸보론산 1 중량%를 함유하는 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 3: 페닐보론산을 함유하는 수세용 수용액을 사용한 편광자의 제조
페닐보론산 1 중량%를 함유하는 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 4: n-프로필보론산(n-propylboronic acid)을 함유하는 수세용 수용액을 사용한 편광자의 제조
n-프로필보론산 1 중량%를 함유하는 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 5: n-뷰틸보론산(n-butylboronic acid)을 함유하는 수세용 수용액을 사용한 편광자의 제조
n-뷰틸보론산 1 중량%를 함유하는 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 6: 사이클로헥실보론산(cyclohexylboronic acid)을 함유하는 수세용 수용액을 사용한 편광자의 제조
사이클로헥실보론산 1 중량%를 함유하는 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 7: 시스-1-프로펜-1-일보론산(cis-1-propen-1-ylboronic acid)을 함유하는 수세용 수용액을 사용한 편광자의 제조
시스-1-프로펜-1-일보론산 1 중량%를 함유하는 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 8: 트랜스-1-프로펜-1-일보론산(trans-1-propen-1-ylboronic acid)을 함유하는 수세용 수용액을 사용한 편광자의 제조
트랜스-1-프로펜-1-일보론산 1 중량%를 함유하는 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 9: 1-펜텐-1-일보론산(1-penten-1-ylboronic acid)을 함유하는 수세용 수용액을 사용한 편광자의 제조
1-펜텐-1-일보론산 1 중량%를 함유하는 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 10: 보린산(borinic acid)을 함유하는 수세용 수용액을 사용한 편광자의 제조
보린산 1 중량%를 함유하는 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 11: 메틸보론산을 함유하는 팽윤용 수용액을 사용한 편광자의 제조
메틸보론산 0.2 중량%를 함유하는 팽윤용 수용액을 사용하고, 메틸보론산을 함유하지 않은 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 12: 메틸보론산을 함유하는 염색용 수용액을 사용한 편광자의 제조
메틸보론산 0.2 중량%를 함유하는 염색용 수용액을 사용하고, 메틸보론산을 함유하지 않은 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 13: 메틸보론산을 함유하는 가교용 수용액을 사용한 편광자의 제조
메틸보론산 0.2 중량%를 함유하는 가교용 수용액을 사용하고, 메틸보론산을 함유하지 않은 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 14: 페닐보론산을 함유하는 팽윤용 수용액을 사용한 편광자의 제조
페닐보론산 0.2 중량%를 함유하는 팽윤용 수용액을 사용하고, 페닐보론산을 함유하지 않은 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 15: 페닐보론산을 함유하는 염색용 수용액을 사용한 편광자의 제조
페닐보론산 0.2 중량%를 함유하는 염색용 수용액을 사용하고, 페닐보론산을 함유하지 않은 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 16: 페닐보론산을 함유하는 가교용 수용액을 사용한 편광자의 제조
페닐보론산 0.2 중량%를 함유하는 가교용 수용액을 사용하고, 페닐보론산을 함유하지 않은 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 17: 보린산을 함유하는 팽윤용 수용액을 사용한 편광자의 제조
보린산 0.2 중량%를 함유하는 팽윤용 수용액을 사용하고, 보린산을 함유하지 않은 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 10과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 18: 보린산을 함유하는 염색용 수용액을 사용한 편광자의 제조
보린산 0.2 중량%를 함유하는 염색용 수용액을 사용하고, 보린산을 함유하지 않은 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 10과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실시예 19: 보린산을 함유하는 가교용 수용액을 사용한 편광자의 제조
보린산 0.2 중량%를 함유하는 가교용 수용액을 사용하고, 보린산을 함유하지 않은 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 10과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
비교예 1: 종래의 수세용 수용액을 사용한 편광자의 제조
보론산 유도체를 함유하지 않은 수세용 수용액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다.
실험예 1: 내습열 안정성 평가
상기 실시예 1 내지 19 및 비교예 1에서 제조된 편광자를 4㎝×4㎝ 크기로 절단한 후, 자외가시광선 분광계(V-7100, JASCO사 제조)를 이용하여 투과율을 측정하였다. 이때, 편광도는 하기 수학식 1에 의해 산출된다.
[수학식 1]
편광도(P) = [(T1 - T2) / (T1 + T2)]1/2
상기 식에서, T1은 한 쌍의 편광자를 흡수축이 평행한 상태로 배치하였을 경우 얻어지는 평행 투과율이고, T2는 한 쌍의 편광자를 흡수축이 직교하는 상태로 배치하였을 경우 얻어지는 직교 투과율이다.
상기 편광자를 상대습도 60 %, 온도 90 ˚C 조건에서 240 시간 동안 방치한 후, 투과율과 편광도를 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 습열 시험 전 습열 시험 후 Δ투과율
투과율 (%) 편광도 (%) 투과율 (%) 편광도 (%)
실시예 1 43.66 99.995 42.74 99.995 0.92
실시예 2 43.82 99.994 42.91 99.990 0.91
실시예 3 44.00 99.987 43.20 99.984 0.80
실시예 4 42.90 99.990 42.15 99.987 0.85
실시예 5 43.46 99.991 42.66 99.988 0.80
실시예 6 43.32 99.989 42.47 99.987 0.85
실시예 7 43.10 99.987 42.23 99.983 0.87
실시예 8 42.50 99.990 41.81 99.985 0.69
실시예 9 42.75 99.991 42.00 99.982 0.75
실시예 10 42.66 99.985 41.95 99.980 0.71
실시예 11 43.61 99.989 42.11 99.979 1.50
실시예 12 43.40 99.985 41.95 99.980 1.45
실시예 13 42.53 99.990 41.16 99.981 1.37
실시예 14 43.14 99.989 41.67 99.989 1.47
실시예 15 43.12 99.989 41.71 99.987 1.41
실시예 16 43.16 99.987 41.81 99.983 1.35
실시예 17 42.41 99.990 40.88 99.985 1.53
실시예 18 42.87 99.988 41.44 99.979 1.43
실시예 19 42.78 99.983 41.49 99.977 1.29
비교예 1 44.28 99.994 42.45 99.975 1.83
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 따라 보론산 또는 보린산 유도체를 사용하여 제조된 실시예 1 내지 19의 편광자의 경우, 투과율의 변화(Δ투과율)가 0.69 내지 1.53으로, 보론산 또는 보린산 유도체를 사용하지 않은 비교예 1에 비해 투과율 변화가 적음을 확인할 수 있었다. 특히, 수세용 수용액에 보론산 또는 보린산 유도체를 투입한 실시예 1 내지 10의 경우, 투과율 변화가 현저히 적음을 알 수 있었다.
실험예 2: 접촉각 및 함량 분석
(1) 접촉각
상온(25℃)에서 편광자 표면에 물방울을 적하한 후, 1분 후에 접촉각 측정기(KSV사, CAM100)를 사용하여 물방울에 대한 접촉각을 측정하였다. 접촉각은 물방울의 좌우 접촉각을 같은 시료로 3번 측정하여, 그 평균치를 하기 표 2에 나타내었다.
(2) 보론산 및 보린산 유도체의 함량
액체 크로마토그래피(liquid chromatography: LC) (Agilent 1100)를 이용하여, 편광자 1g 중에 존재하는 보론산 및 보린산 유도체의 함량(ppm)을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
구분 접촉각 보론산 및 보린산 유도체의 함량 (PPM)
실시예 1 71 1201
실시예 2 68 987
실시예 3 73 1048
실시예 4 74 1157
실시예 5 65 1521
실시예 6 74 1201
실시예 7 71 879
실시예 8 69 1421
실시예 9 67 1321
실시예 10 73 1057
실시예 11 62 357
실시예 12 58 215
실시예 13 61 378
실시예 14 54 421
실시예 15 56 351
실시예 16 60 541
실시예 17 59 247
실시예 18 54 312
실시예 19 56 257
비교예 1 28 0
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1의 보론산 유도체 또는 하기 화학식 2의 보린산 유도체를 팽윤 단계, 염색 단계, 가교 단계 및 수세 단계 중 하나 이상의 단계에 투입하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure 112014101152133-pat00005

    [화학식 2]
    Figure 112014101152133-pat00006

    상기 식에서,
    R, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, C1-C6의 알킬기, C2-C6의 알케닐기, C3-C10의 사이클로알킬기 또는 아릴기이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    R, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, C1-C6의 알킬기, C2-C6의 알케닐기, C3-C10의 사이클로알킬기 또는 페닐인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    R은 메틸, 에틸, n-프로필, n-뷰틸, 사이클로헥실, 프로펜일, 펜텐일, 또는 페닐이고,
    R1 및 R2는 수소인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 화학식 1의 보론산 유도체 또는 상기 화학식 2의 보린산 유도체를 수세 단계에 투입하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 화학식 1의 보론산 유도체 또는 상기 화학식 2의 보린산 유도체의 함량은 팽윤용 수용액, 염색용 수용액, 가교용 수용액 또는 수세용 수용액 100 중량%를 기준으로 0.005 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 편광자.
  7. 제6항에 있어서, 수적의 접촉각이 40 내지 75 ˚인 편광자.
  8. 제6항에 있어서, 상기 화학식 1의 보론산 유도체 또는 상기 화학식 2의 보린산 유도체는 편광자 내에 1 내지 5000 ppm으로 포함되는 편광자.
  9. 제6항에 따른 편광자의 적어도 한 면에 보호필름이 적층된 편광판.
  10. 제7항에 따른 편광자의 적어도 한 면에 보호필름이 적층된 편광판.
  11. 제8항에 따른 편광자의 적어도 한 면에 보호필름이 적층된 편광판.
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