KR20040093046A - 편광막을 제조하는 방법, 편광막, 및 이 편광막을 이용한편광막과 이미지 표시장치 - Google Patents
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Abstract
편광막을 제조하는 방법은 원재료막을 연신하는 단계를 포함하며, 초기 원재료막의 폭 (W) 에 대한 연신 거리 (L) 의 비 (L/W) 는 0.5 내지 30 이다.
Description
본 발명은 액정표시장치, 전계발광 (EL) 표시장치, 플라즈마 디스플레이 (PD), 전계방출 디스플레이 (FED) 등과 같은 이미지 표시장치에 이용되는, 특히 액정표시장치에 이용되는 편광막을 제조하는 방법, 및 이 제조방법으로 제조되는 편광막에 대한 것이다. 또한, 본 발명은 편광막 상에 적층된 하나 이상의 광학층을 가진 광학막 및 편광막 또는 광학막을 가진 이미지 표시장치에 대한 것이다.
이미지 표시장치 (특히, 액정표시장치) 에 이용되는 편광막은 밝고 색재현성에서 우수한 이미지를 제공하도록 고투과율과 고편광효율을 갖는 것이 필요하다. 지금까지, 이러한 형태의 편광막은 2색성 요오드 또는 2색성 염료와 같은 2색성 재료가 폴리비닐알코올 (PVA) 막 상에서 배향되는 방식으로 제조되어 왔다.
최근, 액정표시장치의 크기의 증가, 기능의 향상 및 휘도의 향상으로, 액정표시장치에 이용되는 편광판 크기의 증가 뿐만 아니라 면내 균일성에서의 향상 및 광학특성의 향상이 요청되어 왔다. 대형의 편광판을 얻기 위해서는, 광폭의 원재료막을 균일하게 일축연신하는 것이 필요하다. 그러나, 이것은 실제로는 매우 어려운 공정이다. 면내 균일성 뿐만 아니라 광학특성이 열화되는 경향을 보여준다. 면내 광학특성이 균일하지 못한 경우, 형성된 이미지 표시장치에 디스플레이 불균일성이 발생하여, 상당한 문제를 일으킨다. 2색성 재료를 배향하는 연신방법으로, 습식 연신방법과 건식 연신방법이 주로 알려져 있다. 광폭의 원재료막으로부터 높은 배향도를 가진 편광막을 얻는 방법으로서, 주로 건식 연신방법에 대하여 수개의 제안이 있어왔다 (예를 들면, 참조문헌 1 을 참조).
[참조문헌 1]
JP-A 2002-326278(여기서 이용된 용어 "JP-A"는 "미심사된 일본공개특허공부"를 의미한다)
그러나, 상술한 방법에서는, 면내 균일성이 저하될 뿐만 아니라 배향막의 일축 특성이 저하된다는 문제가 있다. 본 발명의 목적은 광폭의 원재료막이 이용되는 경우에도, 면내 광학특성에서 균일하고 높은 배향도를 갖는 편광막을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 이 제조방법에 의해 제조된 편광막, 이 편광막과 또 다른 광학층의 적층체로서 광학막, 및 이 편광막 또는 광학막을 이용한 이미지 표시장치를 제공하는 것이다.
도 1 은 본 발명의 편광막의 제조공정의 예를 통상적으로 나타내는 도면.
도 2 는 롤러를 이용한 제조단계에서 연신된 부분을 통상적으로 나타내는 개략도.
도 3 은 샘플들을 측정하는 위치를 나타내는 사시도.
도 4 는 샘플들을 측정하는 위치를 나타내는 사시도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 초기원재료막
2: 핀치롤
3: 가이드롤
4: 편광막
5: 배스
6: 건조단계
7: 샘플
51: 팽윤단계
52: 염색단계
53: 가교단계
54: 연신단계
55: 세정단계
L: 연신길이
W: 초기원재료막의 폭
W1: 초기원재료막의 폭을 측정하는 위치
발명의 개요
본 발명자들은 상술한 문제를 조사하는 연구를 하였다. 그 결과, 상술한 목적들은 편광막을 제조하는 다음과 같은 방법에 의해 달성될 수 있음을 발견하였다. 이러한 발견으로, 본 발명이 완성된다.
본 발명은 편광막을 제조하는 방법에 대한 것으로, 원재료막을 연신하는 공정을 포함한 편광막을 제조하는 공정에서, 초기 원재료막의 폭 (W) 에 대한 연신공정에서의 연신거리 (L) 의 비 (L/W) 는 0.5 이상 30 이하인 범위이다.
또한, 본 발명은 이 제조방법에 의해 제조되는 편광막에 대한 것이다. 바람직하게는, 이 편광막의 편광효율은 99.9% 이상 내지 100% 이하인 범위이다. 바람직하게는, 편광막의 직교 (cross) 투과율은 0.0% 이상 0.050% 이하인 범위이다. 또한, 본 발명은 편광막을 포함한 광학막과, 이 편광막 상에 적층된 하나 이상의 광학층에 대한 것이다.
또한, 본 발명은 이러한 편광막 또는 광학막을 이용한 액정표시장치, 전계발광 (EL) 표시장치, 플라즈마 디스플레이 (PD), 전계방출 디스플레이 (FED) 등과 같은 이미지 표시장치에 대한 것이다.
발명의 상세한 설명
본 발명에 따른 편광막을 제조하는 방법에서, 초기 원재료막의 폭 (W) 에 대한 연신공정에서의 연신거리 (L) 의 비 (L/W) 는 0.5 이상 30 이하인 범위이다. 이 경우, 연신 공정을 포함한 1 이상의 사이클의 공정이 상술한 조건을 만족할 수 있다면, 편광막을 제조하는 공정에서 연신공정을 포함한 공정은 2 이상의 사이클로반복될 수 있다. 연신공정을 포함한 2 이상의 사이클의 공정이 이러한 조건을 만족시키는 것이 바람직하다. 연신공정을 포함한 모든 사이클의 공정이 이러한 조건을 각각 만족시키는 것이 특히 바람직하다. 편광막을 제조하는 제조하는 공정에서 연신공정이 2 이상의 사이클로 반복되는 경우, L/W 값은 사이클에 따라 변할 수 있다.
본 발명에서는, 제조공정의 총연신비가 높을수록 막균일성의 효과가 더욱 높아진다. 따라서, 본 발명에 따른 방법을, 2.5이상의 연신비, 더욱 바람직하게는, 3.5이상의 연신비를 갖는 제조방법에 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 방법을, 가교단계와 경화단계와 같이 막을 경화하는 단계에 적용하는 것이 바람직하며 또는 본 발명의 방법을 가교단계와 경화단계와 같이 막경화단계 이후의 단계에 적용하는 것도 바람직하다.
본 발명에서는, 총연신비는 모든 단계들을 수행한 후의 편광막의 길이에 대한, 어떤 단계들을 수행하기 전의 편광막의 길이의 비를 나타낸다.
개개의 L/W 값이 여러 조건에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 연신거리 (L) 는 그 위에 연신에 필요한 힘이 가해진 부분들 간의 거리를 의미한다. 예를 들면, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 롤 연신의 경우, 연신거리 (L) 는 연신에 이용되는 2 개의 롤의 각각의 면에서의 중심위치를 선으로 서로 연결한 경우에 구해지는 직선거리이다. 초기 원재료막의 폭 (W) 은 일련의 편광막 제조 단계들이 수행되기 전에 원재료막의 폭을 의미한다. 예를 들면, 도 2 에서, 연신길이 (L) 는 막을 실질적으로 연신하는 핀치롤들 간의 거리이며, 이 연신된 막은 나타낸바와 같이 가이드 롤을 통하여 굴곡될 수 있다. 도 1 에서, 연신길이 (L) 는 팽윤단계에서 2개의 롤들 간의 거리를 나타내지만, 이 거리를 이것으로 제한하지 않는다.
L/W 값이 0.5 보다 작은 경우, 일축배향특성이 너무 낮아 편광막으로서 필요한 광학특성을 얻을 수 없다. 반면, L/W 값이 30 보다 큰 경우, 거대한 연신 배스가 필요하기 때문에 실제성능이 떨어진다. 더욱 바람직하게는, L/W 값이 0.5 이상인 경우가 허용가능하지만, 이 값이 바람직하게는 1 이상이며, 더욱 바람직하게는, 2 이상이다. 또한, 상술한 바와 같이, L/W 값은 30 이상인 경우가 허용가능하지만, 이 값은 바람직하게는, 15 이상이며, 더욱 바람직하게는, 13 이상이며, 특히 바람직하게는, 12 이상이다. 특히 바람직하게는, L/W 값은 2 이상 12 이하인 범위이도록 선택된다.
통상적으로, 편광막은 폴리비닐알코올 (PVA) 과 같은 폴리머막으로 형성되는 초기 원재료막이 2색성 요오드 또는 2색성 염료와 같은 2색성 재료로 염색되며 일축으로 연신되도록 하는 방법으로 제조된다. 편광막의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상적으로 약 5 내지 80㎛인 범위이도록 선택된다. 투명 보호층은 편광막의 대향면들 중 어느 한면 또는 양면에 적층되어, 편광판이 얻어질 수 있다.
어떠한 종류의 막도 특별한 제한없이 폴리머막으로서 이용될 수 있다. 폴리머 막의 예들은 PVA막; 부분적으로 포멀화된 PVA막; 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 막; 에틸렌-초산비닐 코폴리머 막; 이들의 부분적 감화막, 셀룰로즈 막 등과 같은 친수성 고분자막; 탈수처리된 PVA, 탈염산처리된 폴리염화비닐 등과 같은 폴리엔 배향막을 포함한다. 이들 중에서, PVA막은 면내 균일성을 강화하는 효과에서 우수할 뿐만 아니라 편광막으로서 요오드에 대한 염색친화성에서 우수하기 때문에 이 PVA막을 이용하는 것이 바람직하다.
폴리머막의 재료인 폴리머의 중합도는 통상적으로 500 내지 10000 이다. 폴리머의 중합도는 100 내지 6000인 범위이도록 선택되는 것이 바람직하다. 폴리머의 중합도는 1400 내지 4000인 범위이도록 선택되는 것이 더욱 바람직하다. 감화막의 경우, 감화막의 감화도는 예를 들면, 용해성의 점에서, 바람직하게는, 75몰% 이상이 되도록 선택되며, 더욱 바람직하게는, 98몰% 이상이 되도록 선택되며, 특히 바람직하게는, 98.3몰% 내지 99.8몰%인 범위이다.
PVA막이 폴리머막으로서 이용되는 경우, PVA막을 제조하는 방법으로서 어떠한 방법에 의해서 형성된 막도 적절하게 이용될 수 있다. 이 방법의 예들은 물 또는 유기용매에 분해되는 원액을 플로우 캐스트함으로써 막을 형성하는 플로우 캐스트 방법, 캐스트 방법, 압출방법 등을 포함한다. 이 경우에, 바람직하게는 5nm 내지 100nm인 리타데이션값을 가진 막이 이용된다. 면내 균일성에서 우수한 편광막을 얻기 위해, PVA막에서의 면내 리타데이션 편차가 가능한 작은 것이 바람직하다. 초기 원재료막으로서 PVA막에서의 면내 리타데이션 편차는 1000nm인 측정파장에서 바람직하게는, 10nm이하가 되도록 선택되며, 더욱 바람직하게는 5nm이하가 되도록 선택된다.
본 발명에 따른 편광막은 편광막 자체에서 측정된 단체 투과율이 바람직하게는 43% 이상이며, 더욱 바람직하게는 43.3 내지 45.0%인 범위이도록 제공된다.상술한 바와 같이 제조된 2 개의 편광막이 제조된 다음 이 2개의 편광막의 흡수축이 서로 90。로 교차하도록 서로 오버랩되는 조건에서 측정된 직교투과율은 가능한 낮은 것이 바람직하다. 실제 이용에는, 직교투과율은 바람직하게는, 0.050% 이하가 되도록, 더욱 바람직하게는, 0.030% 이하가 되도록 선택된다. 편광막의 평면에서 복수의 점들로부터 추출되는 편광막샘플의 직교투과율의 값이 440nm 인 측정파장에서 측정되고 그 표준편차가 계산되는 경우, 편광막의 면내 균일성에 대한 데이터가 구해질 수 있다. 표준편차의 값은 0.100 미만이 되도록, 바람직하게는, 0.060 미만이 되도록 선택된다. 실제 이용에는, 편광효율이 99.90%이상 100% 이하인 범위이도록 선택되며, 더욱 바람직하게는, 99.93% 이상 내지 100% 이하인 범위이도록 선택된다. 또한, 투과율과 편광효율은 후술할 실시예에 나타낸 방법에 의해 측정될 수도 있다.
일반적으로, 건식 연신방법 또는 습식 연신방법이 편광막을 제조하는 방법으로서 이용된다. 본 발명에서는, 바람직하게는 습식 연신방법이 이용된다. 습식 연신방법에 의해 편광막을 제조하는 공정에서, 어떠한 적절한 방법도 이 조건에 따라 이용될 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 팽윤 (swelling), 염색, 가교, 연신, 수세 및 건조를 포함한 일련의 제조 단계들에 의해 초기 원재료막으로서 편광막을 제조하는 방법이 이용된다. 건조를 제외한 모든 단계에서, 폴리머 막이 여러 종류의 용액들중에서 선택되는 용액으로 채워지는 배스내에 침지된 상태에서 각각의 단계가 수행된다. 이 경우, 팽윤, 염색, 가교, 연신, 수세, 및 건조 단계들의 순서, 각각의 단계에서의 사이클을 반복하는 횟수 및 각각의 단계의 실행유무는 특별히 제한되지 않는다. 수개의 단계들이 한 공정에서 동시에 수행될 수도 있고 수개의 단계들이 생략될 수도 있다. 예를들면, 연신 단계는 염색 단계 이후에 수행될 수 있거나 팽윤 단계 또는 염색 단계와 동시에 수행될 수 있다. 또는, 연신 단계는 염색 단계 이전에 수행될 수도 있다. 어떠한 적절한 방법도 제한 없이 연신단계에 이용될 수 있다. 예를 들면, 롤 연신의 경우, 롤들 간의 순환속도 차이에 기초하여 연신을 수행하는 방법이 이용된다. 각각의 단계에서, 보론산, 붕산나트륨, 요오드화칼륨 등의 첨가제가 적절하게 첨가될 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따른 편광막은 필요에 따라 보론산, 황산아연, 염화아연, 요오드화칼륨 등을 포함할 수 있다. 이 단계들 중의 수개의 단계들에서, 폴리머막은 흐름 방향으로 또는 폭방향으로 적절하게 연신될 수 있으며 수세공정은 각 단계가 완료될 때마다 수행될 수도 있다.
팽윤공정에서, 폴리머 막은 팽윤 배스, 예를 들면, 물로 채워진 배스에 침지된다. 그 결과, 폴리머 막이 물로 세정되기 때문에 폴리머막의 표면 상에 퇴적된 먼지나 블록킹방지제가 세정될 수 있다. 또한, 폴리머막이 팽윤되기 때문에, 염색 불균일성과 같은 불균일성을 방지하는 효과가 기대될 수도 있다. 글리세린, 요오드화칼륨 등이 팽윤 배스내에 적절하게 첨가될 수도 있다. 바람직하게는, 첨가된 글리세린의 농도는 5중량% 이하이며, 첨가된 요오드화칼륨의 농도는 10중량% 이하이다. 팽윤 배스의 온도는 바람직하게는, 20 내지 45 ℃의 범위이도록 선택된다. 팽윤배스의 침지시간은 바람직하게는, 2 내지 180초의 범위이도록, 더욱 바람직하게는, 10 내지 150초의 범위이도록, 특히 바람직하게는,60 내지 120초의 범위이도록 선택된다. 폴리머막은 팽윤배스에서 연신될 수 있다. 이 경우에 대한 연신비는 약 1.1 내지 3.5 인 범위이다.
염색 단계에서, 폴리머막은 염색배스, 예를들면, 요오드와 같은 2색성 재료를 포함하는 2색성 재료용액으로 채워진 배스에 침지되어, 폴리머막이 2색성 재료를 흡수한다.
2색성재료로서는, 지금까지 알려진 재료가 이용될 수 있다. 2색성 재료의 예들은 요오드 및 유기염료를 포함한다. 이용될 수 있는 유기염료의 예들은 레드 BR, 레드 LR, 레드 R, 핑크 LB, 루빈 (rubin) BL, 보르드 (Bordeaux) GS, 스카이블루 LG, 레몬 옐로우, 블루 BR, 블루 2R, 네이비 RY, 그린 LG, 바이올렛 LB, 바이올렛 B, 블랙 H, 블랙 B, 블랙 GSP, 옐로우 3G, 옐로우 R, 오렌지 LR, 오렌지 3R, 스칼릿 GL, 스칼릿 KGL, 콩고레드, 브릴리언트 바이올렛 BK, 슈프라 블루 G, 슈프라 블루 GL, 슈프라 오렌지 GL, 다이렉트 스카이 블루, 다이렉트 퍼스트 오렌지 S, 퍼스트 블랙 등을 포함한다.
이들 2색성 재료 중에서 1 종류가 선택되어 이용될 수도 있고 이들 2 색성 재료 중에서 2 이상의 종류가 조합되어 이용될 수도 있다. 유기 염료가 이용되는 경우, 가시광선 영역의 중립화를 달성하도록 예를 들면, 바람직하게는 2 이상의 종류가 조합되어 이용된다. 이들 조합의 특정 예들은 콩고 레드와 슈프라 블루 G, 슈프라 오렌지 GL와 다이렉트 스카이 블루, 및 다이렉트 스카이 블루 및 퍼스트 블랙을 포함한다.
염색배스 내의 용액으로는, 용매에 분해되는 2색성 재료를 포함하는 용액이이용될 수 있다. 일반적으로, 용매로서 물이 이용될 수 있다. 물에 상호적으로 용해가능한 유기용매가 물에 첨가될 수도 있다. 2색성 재료의 농도는 바람직하게는 0.010 내지 10중량% 인 범위이도록, 더욱 바람직하게는, 0.020 내지 7중량%인 범위이도록 특히 바람직하게는, 0.025 내지 5중량%인 범위이도록 선택된다.
요오드가 2색성 재료로 이용되는 경우, 요오드화물이 바람직하게는, 염색 효율을 더욱 향상시키도록 요오드에 첨가될 수 있다. 요오드화물의 예들은 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트튬, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티타늄 등을 포함한다. 염색 배스 내에 첨가된 요오드화물의 비는 바람직하게는, 0.010 내지 10 중량%의 범위이도록, 더욱 바람직하게는 0.10 내지 5중량%의 범위이도록 선택된다. 이들 중에서, 요오드화칼륨이 첨가되는 것이 바람직하다. 요오드화칼륨에 대한 요오드의 비 (중량비) 는 바람직하게는, 1:5 내지 1:100의 범위이도록 더욱 바람직하게는, 1:6 내지 1:80의 범위이도록 특히 바람직하게는, 1:7 내지 1:70의 범위이도록 선택된다.
염색 배스에서의 폴리머막의 침지시간은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는, 1 내지 20분의 범위이도록 더욱 바람직하게는, 2 내지 10분의 범위이도록 선택될 수 있다. 염색 배스의 온도는 바람직하게는, 5 내지 42 ℃의 범위이도록, 더욱 바람직하게는, 10 내지 35℃의 범위이도록 선택된다. 폴리머막은 염색 배스 내에서 연신될 수 있다. 이 단계에서, 막은 이 공정까지 바람직하게는, 1.1내지 4.0의 누적연신비를 갖도록 연신된다.
상술한 염색 배스에서 폴리머막을 침지하는 방법 이외의 또 다른 방법으로서, 예를 들면, 2색성 재료를 포함한 수용액을 폴리머 막 상에 도포하거나 분무하는 방법이 염색단계에 이용될 수 있다. 또는, 폴리머막에 형성되기 전에 2색성 재료가 폴리머막과 혼합될 수 있다.
가교단계에서, 예를 들면, 폴리머막은 가교제를 포함하는 배스내에 침지되어, 가교를 수행한다. 지금까지 알려진 재료가 가교제로서 이용될 수 있다. 가교제의 예들은 보론산, 붕산나트륨 등과 같은 보론 화합물; 글리옥살; 및 글루탈알데히드를 포함한다. 이들 가교제의 예들 중에서 한 종류가 선택되어 이용되거나 이들 가교제의 예들 중에서 2 종류 이상이 선택되어 조합하여 이용될 수 있다. 2 이상의 종류가 조합되어 이용되는 경우, 바람직하게는, 보론산과 붕산나트륨의 조합이 이용될 수 있다. 이 경우에, 붕산나트륨에 대한 보론산의 비 (몰비) 는 바람직하게는, 4:6 내지 9:1 의 범위이도록, 더욱 바람직하게는, 5.5:4.5 내지 7:3의 범위이도록, 가장 바람직하게는, 6:4의 범위이도록 선택된다.
용매 내에 분해된 가교제를 포함하는 용액은 가교 배스에서의 용액으로서 이용될 수 있다. 예를 들면, 물이 용매로서 이용될 수 있다. 용매는 물과 상호 용해가능한 유기용매를 포함할 수 있다. 용액에서의 가교제의 농도는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 범위이도록, 더욱 바람직하게는, 2 내지 6 중량%의 범위이도록 선택될 수 있다.
요오드화물이 가교 배스에 추가되어 편광막의 면내 균일성이 얻어질 수 있다. 요오드화물의 예들은 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석 및 요오드화티타늄을 포함한다. 요오드화물의 함량은 0.05 내지 15중량%의 범위이도록, 바람직하게는, 0.5 내지 8 중량%의 범위이도록 선택된다. 특히, 바람직하게는, 보론산과 요오드화칼륨과의 조합이 이용될 수 있다. 이 경우에, 요오드화칼륨에 대한 보론산의 비 (중량비) 는 바람직하게는, 1:0.1 내지 1:3.5의 범위이도록 더욱 바람직하게는, 1:0.5 내지 1:2.5의 범위이도록 선택된다.
일반적으로, 가교 배스의 온도는 20 내지 70 ℃의 범위이다. 일반적으로, 폴리머막의 침지시간은 1 초 내지 15 분의 범위이며, 바람직하게는, 5 초 내지 10분의 범위이다. 가교제를 포함한 용액을 도포하거나 분무하는 방법이 염색단계에서와 동일한 방법으로 가교 단계에 이용될 수 있다. 이 폴리머막은 가교배스 내에서 연신될 수도 있다. 이 단계에서, 막은 바람직하게는, 이 단계까지 1.1 내지 4.0의 누적연신비를 갖도록 연신된다.
연신단계는 예를들면, 웨트 연신방법이 이용되는 경우, 폴리머막은 바람직하게는, 이 폴리머막이 배스에 침지되는 조건에서 2 내지 7 의 총 연신비를 갖도록 연신된다.
연신 배스의 용액은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 금속염 또는 요오드, 보론 또는 아연 화합물 중의 어떤 종류를 포함한 용액이 연신 배스에서의 용액으로서 이용될 수 있다. 물, 에탄올 또는 유기용매의 어떤 종류가 용액에서의 용매로서 적절하게 이용될 수 있다. 특히, 바람직하게는 약 2 내지 18 중량%의 보론산 및/또는 약 2 내지 10중량%의 요오드화칼륨을 포함한 용액이 이용된다. 보론산과 요오드화칼륨이 조합되어 이용되는 경우, 요오드화칼륨에 대한 보론산의 비는 바람직하게는, 약 1:0.1 내지 1:4의 범위이도록, 더욱 바람직하게는, 약 1:0.1 내지 1:4의 범위이도록, 더욱 바람직하게는, 약 1:0.5 내지 1:3의 범위이도록 선택된다.
예를 들면, 연신 배스의 온도는 바람직하게는 40 내지 67 ℃의 범위이며, 더욱 바람직하게는, 50 내지 62℃의 범위이다.
세정단계에서, 폴리머막은 이전 단계에서 폴리머 막에 퇴적된 보론산과 같은 불필요한 잔류물이 세정되어 제거되도록 세정 배스, 예를 들면 수용액으로 채워진 배스에 침지된다. 이 수용액에는 요오드화물이 첨가될 수도 있다. 예를 들면, 이 요오드화물로서, 바람직하게는, 요오드화나트륨 또는 요오드화칼륨이 이용될 수 있다. 요오드화칼륨이 세정 배스 내에 첨가되는 경우, 요오드화칼륨의 농도는 일반적으로 0.1 내지 10 중량%의 범위이도록, 바람직하게는 3 내지 8 중량%의 범위이도록 선택된다. 세정 배스의 온도는 바람직하게는 10 내지 60 ℃의 범위이며, 더욱 바람직하게는, 15 내지 40 ℃의 범위이다. 세정단계를 반복하는 사이클 수는 특별히 제한되지 않는다. 즉, 세정단계가 수회 반복될 수도 있다. 각각의 세정 배스에서의 첨가제의 종류와 농도는 사이클에 따라 변경될 수 있다.
또한, 폴리머막이 각각의 공정 배스로부터 인상될 경우, 액체가 떨어지는 것을 방지하기 위하여 핀치 롤과 같은 종래에 공지된 액체 커팅롤 (liquid-cutting roll) 이 이용될 수 있거나 에어 나이프에 의한 액체커팅방법에 의해 여분의 물이 제거될 수 있다.
건조단계에서, 자연건조, 에어 건조, 가열건조 등과 같은 어떤 적절한 방법이 이용될 수 있다. 일반적으로, 바람직하게는 가열건조가 이용된다. 예를 들면, 가열건조에서, 가열온도는 약 20 내지 80 ℃ 의 범위이고 가열시간은 약 1 내지 10분의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 편광막의 열화를 방지하도록 건조온도를 낮게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 건조온도는 바람직하게는 60℃이하로, 더욱 바람직하게는, 45℃이하로 하는 것이 바람직하다.
상술한 단계들에 의해 제조되는 편광막의 최종 연신비 (총 연신비) 는 바람직하게는 3.0 내지 7.0 의 범위이도록 선택되며 더욱 바람직하게는 5.5 내지 6.2의 범위이도록 선택된다. 총 연신비가 3.0 보다 낮은 경우, 고 편광효율을 가진 편광막을 얻기 어렵다. 총 연신비가 7.0 보다 높은 경우, 막은 부서지기 쉽다.
본 발명에 따른 제조방법이 이용되는 한, 편광막의 제조는 상술한 제조방법으로 제한되지 않는다. 편광막이 또 다른 제조방법으로 제조될 수도 있다. 예를 들면, 건조 연신방법이 이용될 수도 있거나, 혼련에 의해 2색성 재료와 혼합된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 등으로 된 폴리머막이 형성되어 연신될 수 있거나, 호스트로서의 단일축으로 배향된 액정과 게스트로서의 2색성 염료를 이용한 O형 (미국특허 제5,523,863호 및 일본공개특허공보 제1991-503321) 또는 2색성 용액형 액정 등과 같은 것을 이용한 E형 (미국특허 제6,049,428호) 이 이용될 수 있다.
상술한 방법으로 제조되는 편광막의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는, 5 내지 40㎛의 범위이도록 선택될 수 있다. 두께가 5㎛이상인 경우, 기계적강도가 감소되는 것이 방지될 수 있다. 두께가 40㎛이하인 경우, 광학특성이 저하되는 것이 방지될 수 있다. 그 결과, 편광막이 이미지 표시장치에 적용될 경우, 두께에서의 감소가 달성될 수 있다.
실제이용에는, 여러 종래의 광학층이 본 발명에 따른 편광막 상에 적층될 수 있다. 이 광학층은, 필요한 광학특성이 만족될 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 편광막을 보호하는 투명보호층이 편광막의 대향면들 중 어느 한면 또는 양면에 적층되며; 하드코팅처리, 반사방지처리, 점착방지 (anti-sticking) 처리 또는 확산 또는 눈부심 방지 처리를 수행하는 표면처리가 편광막에 본딩된 투명보호층의 표면에 대향하는 면에 또는 편광막 자체의 대향면들 중의 어느 한면 또는 양면에 적용되며; 시야각을 보상하는 배향액정층 또는 또 다른 막이 적층된 접착층이 편광막에 본딩된 투명보호막의 표면에 대향하는 표면에 또는 편광막 자체의 대향면들 중의 어느 한면 또는 양면에 적층되는 방법이 이용될 수 있다. 또한, 이미지 표시장치를 형성하는데 이용되는, 편광변환장치와 같은 광학막, 리플렉터, 반투과판, 1/2 파장판 또는 1/4 파장판과 같은 (파장판 (λ판) 을 포함하는) 리타데이션판, 시야각 보상막, 휘도향상막 등 중의 한 층이 광학층으로서 적층되거나 이러한 광학 막들 중의 2 이상의 종류가 광학층으로서 적층될 수도 있다. 더욱 자세하게는, 편광막과 투명보호층의 적층체로서 제공되는 편광판 상에 적층된, 리플렉터 또는 반투과 리플렉터를 포함하는 반사형 편광판 또는 반투과형 편광판, 편광판 위에 적층된 리타데이션판을 포함하는 타원형 또는 원형 편광판, 편광막 상에 적층되는 시야각 보상층 또는 시야각 보상막을 포함하는 넓은 시야각 편광판, 또는 편광판 상에 적층된 휘도향상막을 포함하는 편광판이 이용되는 것이 바람직하다. 광학층 또는 광학막이 편광막에 본딩되기 전 또는 후에 광학층 또는 광학막이 투명보호층 상에 적층될 수 있다.
편광막의 어느 한면 또는 양면에 제공되는 투명보호층을 형성하는 재료로서, 바람직하게는, 투명도, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등에서 우수한 재료가 이용될 수 있다. 이 재료의 예들은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 폴리에스테르 폴리머; 디아세틸셀룰로즈, 트리아세틸셀룰로즈 등과 같은 셀룰로즈 폴리머; 폴리메틸 메타크릴레이트 등과 같은 아크릴 폴리머; 폴리스티렌, 아크릴론니트릴스티렌 코폴리머 (AS 수지) 등과 같은 스티렌 폴리머; 및 폴리카보네이트 폴리머를 포함한다. 또한, 투명보호막을 형성하는 폴리머 재료의 예들은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로 또는 노르보르넨 구조체를 가진 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 코폴리머 등과 같은 폴리올레핀 폴리머; 염화비닐 폴리머; 나일론, 방향족 폴리아미드 등과 같은 아미드 폴리머; 이미드 폴리머; 술폰 폴리머; 폴리에테르-술폰 폴리머; 폴리에테르-에테르-케톤 폴리머; 황화 폴리페닐렌 폴리머; 비닐알코올 폴리머; 염화 비닐리덴 폴리머; 비닐부티랄 폴리머; 아릴레이트 폴리머; 폴리옥시메틸렌 폴리머; 에폭시 폴리머; 및 이들 폴리머들의 혼합물을 포함한다. 투명보호층은 아릴 수진, 우레탄 수지, 아크릴-우레탄수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등과 같은 열경화 또는 자외선경화 수지의 경화층으로서 형성될 수 있다. 특히, 투명보호층으로서, 바람직하게는 알칼리 등과 같은 것에 의해 감화된 표면을 가진 트리아세틸셀룰로즈막이 이용되어 본 발명에 따른 편광막에 본딩될 수도 있다.
일본공개특허공보 2001-343529호 (WO 01/37007) 에 개시된 폴리머막, 예를 들면, (A) 그 측쇄로서 치환 및/또는 비치환 이미드기를 가진 열경화성 수지, 및 (B) 그 측쇄로서 치환 및/또는 비치환 페닐 및 니트릴기를 가진 열가소성 수지를 포함하는 수지화합물로 형성된 폴리머 막이 투명보호층으로 이용될 수 있다. 구체예는 이소부텐-N-메틸 말레이미드의 교호 코폴리머 및 아크릴론니트릴-스티렌 코폴리머를 포함하는 수지 조성물로 형성된 막이다. 이러한 막으로서, 수지 조성물의 혼합 압출된 생성물로 형성된 막이 이용될 수 있다.
투명보호층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로, 500 ㎛ 이하가 되도록, 바람직하게는 1 내지 300 ㎛의 범위이도록, 특히 바람직하게는 5 내지 200 ㎛의 범위이도록 선택될 수 있다. 편광특성, 내구성 및 본딩 특성의 개선관점에서는, 투명보호층의 표면이 알칼리 등에 의해 감화되는 것이 바람직하다.
투명보호층은 가능한 무색인 것이 바람직하다. 따라서, 바람직하게는 막 두께의 방향으로 Rth=[(nx+ny)/2-nz]·d (여기서, nx와 ny는 막평면에서의 주굴절율이고 nz는 막의 두께방향에서의 굴절율이며 d는 막두께이다) 로서 나타내어지는 리타데이션 (위상 리타데이션) 값 Rth이 -90 nm 내지 +75 nm의 범위인 투명보호층이 이용된다. 이러한 투명보호층이 이용되는 경우, 투명보호층에 의해 발생하는 편광판의 착색 (광학적 착색) 이 거의 제거될 수 있다. Rth는 더욱 바람직하게는, -80nm 내지 +60 nm 의 범위이며, 특히 바람직하게는 -70 nm 내지 +45 nm의 범위이다.
투명보호막이 편광막의 대향면들 각각에 적층되는 경우, 투명보호층의 특성이 각각의 표면에 따라 변경될 수 있다. 투명보호층의 특성은 이것으로 제한되는 것이 아니지만, 그 특성의 예들은 두께, 재료, 광투과율, 탄성인장율 및 어떤 광학층의 유무를 포함한다.
편광막과 투명보호층의 적층체로서의 편광판 또는 편광막의 표면이 손상받는 것을 방지하는데 하드코팅처리가 제공된다. 예를들면, 하드코팅처리는 아크릴수지 또는 실리콘 수지와 같은 적절한 자외선경화 수지로 형성되고 강도나 미끄러짐 (slip) 특성 등에서 우수한 경화막이 투명보호층의 표면에 도포되는 방법에 의해 이루어질 수 있다. 외부광이 편광판의 표면 상에서 반사되는 것을 방지하는데 반사방지처리가 제공된다. 예를 들면, 배경기술에 따른 반사방지막이 형성되는 방법으로 반사방지 처리가 달성될 수 있다. 편광판이 인접층과 밀접하게 달라붙는 것을 방지하는데 점착방지 처리가 제공된다.
편광판을 통하여 투과된 광의 시야인식이 편광판의 표면에서 반사된 외부광에 의해 교란되는 것을 방지하는데 눈부심방지처리가 제공된다. 예를들면, 눈부심방지처리는 샌드블라스팅 또는 엠보싱을 이용한 표면조면화방법 또는 투명한 미세입자를 혼합하는 방법과 같은 적절한 방법에 의해 미세조면구조체가 투명보호층의 표면에 제공되는 방법으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 투명보호층의표면 상에 미세조면구조체를 형성하는데 포함되는 미세입자들로서, 0.5 내지 50 ㎛인 평균입경을 가진 투명미세입자들이 이용될 수 있다. 이 투명미세입자의 예들은 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 주석산화물, 인듐산화물, 카드뮴산화물, 안티몬 산화물 등으로 이루어지고 전기전도성을 가진 무기미세입자들, 및 가교된 또는 비가교된 폴리머로 이루어진 유기미세입자들을 포함한다. 표면미세조면구조체를 형성하는데 이용되는 미세입자들의 양은 표면미세조면구조체를 형성하는데 이용되는 100중량부의 투명수지에 대하여 일반적으로 약 2 내지 70 중량부의 범위이도록, 바람직하게는, 5 내지 50 중량부의 범위이도록 선택된다. 눈부심방지층은 편광판을 통하여 투과된 광을 확산시켜 시야각을 확장하는 (시야각 확장기능 등을 가진) 확산층으로서 기능할 수 있다.
또한, 반사방지층, 점착 방지층, 확산층 및 눈부심방지층과 같은 광학층이 투명보호층 자체상에 제공될 수도 있거나 투명보호층과 별도로 제공될 수도 있다.
편광막과 투명보호층이 접착층을 통하여 서로 본딩되는 경우, 본딩공정은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 본딩공정은 비닐폴리머로 이루어진 접착제를 통하여 또는 보론산 또는 붕산나트륨, 글루탈알데히드 또는 멜라민, 및 옥살산 등의 비닐알코올 폴리머의 수용성 가교제를 적어도 포함하는 접착제를 통하여 수행될 수 있다. 접착제층은 수용액의 도포에 의해 형성되어 건조된 층으로서 형성될 수 있다. 수용액이 준비되는 경우, 필요에 따라 이 수용액에, 또 다른 첨가제나 산과 같은 촉매가 혼합될 수 있다. 더욱 자세하게는, 폴리비닐 알코올 폴리머막이 편광막으로 이용되는 경우, 본딩특성의 관점에서 폴리비닐 알코올의 접착제가 이용되는 것이 바람직하다.
반사형 편광판은 편광판, 및 이 편광판 상에 제공되는 반사층을 갖고 있다. 반사형 편광판은 시인측 (표시측) 으로부터 제공되는 광을 반사하고 그 반사된 광을 표시하는데 이용하는 형태의 액정표시장치를 형성하는데 제공된다. 반사형 편광판은, 백라이트 유닛과 같은 내장된 광원이 불필요하기 때문에, 액정표시장치의 크기와 두께에서의 감소가 쉽게 얻어질 수 있다는 이점을 가진다. 반사형 편광판은 필요에 따라, 금속 등으로 형성된 반사층을 투명보호층을 통하여 편광판의 단일표면 상에 제공하는 방법과 같은 적절한 방법에 의해 형성될 수 있다.
반사형 편광판의 구체예는 알루미늄과 같은 반사형 금속으로 형성된 성막 또는 포일시트가 필요에 따라 매팅 (mat) 된 투명보호층의 단일표면 상에 제공하는 방법으로 형성된 반사층을 가진 반사형 편광판이다. 또 다른 구체예는 투명보호층이 미세입자를 포함하도록 형성되는 방법으로 형성되는 표면미세조면구조체 상에 형성된 미세조면구조체의 반사층을 가진 반사형 편광판이다. 미세조면구조체의 반사층은 입사광이 불규칙한 반사에 의해 산란되어 지향성이나 번쩍거리는 보여짐을 방지하고 명암의 불균일성을 억제한다는 점에서 이점을 가진다. 미세입자들을 포함하는 투명보호층은 그 입사광과 반사광이 투명보호층을 통하여 투과될 때 확산되어 명암의 불균일성을 더욱 충분하게 억제한다는 점에서 이점을 가진다. 투명보호층의 표면미세조면구조체를 반사시켜 형성되는 미세조면구조체의 반사층은, 증착방법 또는 도금방법과 같은 적절한 방법에 의해 금속이 투명보호층의 표면상에 직접 제공되는 방법으로 형성될 수 있다. 이 방법의 구체예들은 진공증착방법, 이온도금방법 및 스퍼터링방법을 포함한다.
편광판의 투명보호층 상에 리플렉터를 직접 제공하는 방법을 대신하여, 투명막에 따라 적절한 막과, 이 적절한 막 상에 제공되는 반사층을 가진 반사시트로서, 리플렉터가 이용될 수 있다. 또한, 반사층은 일반적으로 금속으로 형성되기 때문에, 이 반사층은 산화에 의해 발생하는 반사율의 감소를 방지하고 장기간 반사율을 유지하며 어떠한 특정 보호층의 제공도 방지하기 위하여, 반사층의 반사표면이 투명보호층, 편광판 등에 코팅되는 조건에 이용된다.
또한, 반투과형 편광판은 상술한 반사층이 부분적으로 광을 반사하고 부분적으로 광을 투과할 수 있는 하프경와 같은 반투과반사층으로서 제공되는 방법으로 얻어질 수 있다. 일반적으로, 반투과형 편광판은 액정셀의 이면에 제공되어, 액정표시장치가 상대적으로 밝은 환경에서 이용되는 경우에 시인측 (표시측) 으로부터 제공되는 광이 반사되어 이미지를 표시하며, 액정표시장치가 상대적으로 어두운 환경에서 이용되는 경우에 반투과형 편광판의 이면측 상에 제공되는 백라이트 유닛과 같은 내장형 광원이 표시에 이용되는 형태의 액정표시장치를 형성한다. 즉, 반투과형 편광판은 백라이트유닛과 같은 광원에 의해 소모되는 에너지가 밝은 환경에서는 절약될 수 있고 내장형 광원이 상대적으로 밝은 환경에서도 이용될 수 있는 형태의 액정표시장치를 형성하는데 유용하다.
이하, 편광판과 리타데이션판의 적층체로서 타원형 또는 원형의 편광판을 설명한다. 리타데이션 판과 같은 것은 선형편광을 타원형 또는 원형편광으로 변환하고 타원형 또는 원형 편광을 선형편광으로 변환하거나 선형편광의 편광방향을변경하는데 이용된다. 더욱 자세하게는, 선형편광을 원형편광으로 변환하거나 원형편광을 선형편광으로 변환하는 리타데이션판으로서, 소위 1/4 파장판 (또는 λ/4 판) 이 이용된다. 일반적으로, 1/2 파장판 (또는 λ/2 판) 은 선형편광의 편광방향을 변경하는데 이용된다.
타원형 편광판은 슈퍼 트위스트 뉴마틱 (STN) 액정표시장치의 액정층의 복굴절에 의해 발생되는 착색 (청색 또는 황색) 을 보상하여 착색이 없는 흑백표시장치를 얻는데 효과적으로 이용된다. 또한, 3차원 굴절율이 제어되는 경우, 바람직하게는, 액정표시장치의 표시 스크린의 비스듬하게 보았을 때에 발생하는 착색이 보상 (방지) 될 수 있다. 예를 들면, 원형편광판은 컬러이미지 표시 형태의 반사형 액정표시장치에 대한 이미지의 색조를 조절하는데 효과적으로 이용된다. 또한, 원형 편광판은 반사방지 기능을 가진다.
리타데이션판의 예들은 고분자 재료를 일축 또는 2축 연신에 의해 형성되는 복굴절막; 액정 모노머를 배향한 후 가교 및 중합화에 의해 형성되는 배향막; 액정폴리머의 배향막; 및 막에 의해 지지되는 액정 폴리머의 배향을 가진 막을 포함한다. 예를 들면, 연신공정은 롤 연신방법, 장간극정렬연신방법, 텐터연신방법 등에 의해 수행될 수 있다. 연신비는 일축 연신인 경우, 약 1.1 내지 3의 범위이다. 리타데이션판의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로, 10 내지 200 ㎛의 범위이도록, 바람직하게는, 20 내지 100㎛의 범위이도록 선택될 수 있다.
고분자 재료의 예들은 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 부티랄, 폴리메틸 비닐 에테르, 폴리하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 폴리카보네이트, 폴리알릴레이트, 폴리술폰, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에테르-술폰, 폴리페닐렌 황화물, 폴리페닐렌 산화물, 폴리아크릴 술폰, 폴리비닐 알코올, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 셀룰로즈 폴리머, 이들의 여러 2원계 또는 3원계 코폴리머, 그래프트 코폴리머, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 고분자재료는 연신 등에 의해 배향재료 (연신막) 으로 변경된다.
액정 모노머로서, 용액형 액정 모노머 또는 용융형 액정 모노머가 이용될 수 있다. 생산성의 관점에서는, 용융형 액정모노머가 바람직하다. 예를 들면, 용융액정 모노머로서, 바람직하게는, 기본 골격으로서 비페닐 유도체, 페닐 벤조에이트 유도체, 또는 스틸벤 유도체와 같은 화합물을 가지며, 화합물내에 아크릴오일기, 비닐기, 또는 에폭시기와 같은 관능기를 도입시킨 모노머가 이용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 액정모노머에 다음과 같은 방법이 적용된다. 즉, 액정모노머는 열 또는 광을 이용한 방법, 기판표면을 러빙하는 방법 또는 배향보조제를 첨가하는 방법과 같이 통상적으로 알려진 방법에 의해 배향된다. 이후, 배향이 유지되면서, 액정모노머가 광, 열, 전자빔 조사에 의해 가교되고 중합되어, 배향이 고정된다.
액정폴리머의 예들은 액정배향특성을 부여하기 위해 주쇄 또는 측쇄 폴리머에 도입되는 컨쥬게이트 선형 원자단 (메소겐 (mesogen) 기) 을 가진 여러 종의 주쇄 또는 측쇄 폴리머를 포함한다. 주쇄형 액정폴리머의 구체예는 메소겐기가 굴곡성을 부여하는 스페이서부에 의해 결합되는 구조체를 각각 가진 폴리머, 즉,네마틱 배향 폴리에스테르 액정 폴리머, 디스코틱 폴리머, 및 콜레스테릭 폴리머를 포함한다. 측쇄형액정폴리머의 구체예는 주요골격으로서 폴리실록산, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트 또는 폴리말론네이트, 및 측쇄로서 컨쥬게이트 원자단의 스페이서부를 통한 네마틱 배향 부여 파라치환형 (para-substitutional) 환상 화합물 단위의 메소겐 부를 각각 가진 폴리머를 포함한다. 예를들면, 각각의 이들 액정폴리머는 액정폴리머 용액이 유리판 상에 형성된 폴리이미드, 폴리비닐 알코올 등과 같은 박막의 루빙된 표면 상에 또는 실리콘 산화물이 경사지게 성막된 후 가열된 배향표면 상에 분무되는 방법에 의해 제조될 수 있다.
리타데이션판은 여러 종류의 파장판과 액정층의 복굴절, 시야각 등에 의해 발생되는 착색을 보상하는 목적과 같은 이용목적에 따라 적절한 리타데이션을 가질 수 있다. 이 리타데이션 판은 리타데이션과 같은 광학특성을 제어하기 위해 2 종류 이상의 리타데이션판의 적층체로서 형성될 수 있다.
적층체로서, 타원형 편광판 또는 반사형 타원형 편광판이 하나 이상의 편광판 또는 반사형 편광판과 하나 이상의 리타데이션 판의 적절한 조합을 이용하여 제공된다. (반사형) 타원형 편광판은, (반사형) 편광판과 리타데이션 편광판이 서로 결합될 수 있도록 하나 이상의 (반사형) 편광판과 하나 이상의 리타데이션판이 액정표시장치의 제조공정으로 순차적 및 개별적으로 적층되는 방법으로 형성될 수 있다. 또는, 타원형 편광판 등은 상술한 바와 같이 미리 광학막으로서 제공될 수도 있다. 광학막으로서 제공되는 타원형 편광판 등은 품질 안정성과 적층작업의 효율에서 우수하여, 액정표시장치와 같은 것의 제조효율이 향상될 수 있는이점이 있다.
액정표시장치의 표시 스크린이 직교방향이 아닌 약간 비스듬한 방향으로 보여질 경우에도 이미지가 비교적 선명하게 보여질 수 있도록 시야각보상막이 시야각을 확장하는데 제공된다. 시야각 보상 막의 예들은 리타데이션판; 액정폴리머의 배향막; 및 이들을 지지하는 액정폴리머의 배향층을 가진 투명기판을 포함한다. 통상적인 리타데이션 판은 복굴절율을 갖도록 면방향으로 일축연신되는 폴리머막으로 형성되며, 시아각 보상막으로서 이용되는 리타데이션판은 복굴절율을 갖도록 평면 방향에서 면방향으로 2축 연신되는 폴리머막, 또는 폴리머막과 같은 2축 연신된 막, 또는 두께방향으로 제어되는 굴절율을 가진 복굴절율을 갖도록 면방향에서 일축연신되고 두께방향에서 추가로 연신되는 경사배향막으로 형성된다. 경사 배향막의 예들은 열수축막이 폴리머막에 본딩된 후 열에 의해 열수축막의 수축력의 작용하에서 연신 및/또는 수축되는 폴리머막; 및 경사지게 배향되는 액정폴리머막을 포함한다. 리타데이션판의 상술한 설명에서 나열된 폴리머들과 동일한 폴리머들이 시야각 보상막으로서 이용되는 리타데이션판을 형성하는 재료로서 이용될 수 있다. 적절한 폴리머는 액정셀의 리타데이션에 기초하여 시야각에서의 변화에 의해 발생하는 착색의 방지 및 우수한 시인성을 가진 시야각의 확장 관점에서 선택될 수 있다.
우수한 시인성을 가진 넓은 시야각을 달성하기 위해, 바람직하게는 액정폴리머의 배향층으로 형성된 특히, 디스코틱 액정폴리머의 경사진 배향막으로 형성된 광학 이방성층이 트리아세틸 셀룰로즈막에 의해 지지되는 방법으로 형성되는 광학보상 리타데이션판이 이용될 수 있다.
편광변환장치의 예들은 이방성 반사형 편광장치와 이방성 산란형 편광장치를 포함한다. 이방성 반사형 편광소자로서 이용되는 것이 바람직한 재료의 예들은 콜레스테릭 액정층, 특히 그 위에 배향액정층이 지지되고 좌회 또는 우회원형편광을 반사시키지만 다른 부분의 광은 투과시키는 특성을 가진 막 기판 또는 콜레스테릭 액정폴리머의 배향막 및 반사대역에서의 어떠한 파장보다도 0.25 배만큼 큰 리타데이션을 가진 리타데이션막과 같은 재료의 복합체; 및 굴절율 이방성에서 상이하며 소정의 편광축에 대해 선형편광을 투과하지만 또 다른 부분의 광은 반사시키는 특성을 가진 다층 유전체 박막 또는 박막의 다층 적층체와 같은 재료를 포함한다. 전자인 재료의 복합체의 예는 Nitto Denko Corp. 제품인 PCF 시리즈이다. 후자인 재료의 예는 3M Company 제품인 DBEF 시리즈이다. 반사형 그리드 편광기는 바람직하게는 이방성 반사형 편광소자로서 이용될 수 있다. 반사형 그리드 편광기의 예는 Moxtek, Inc. 제품인 Micro Wire이다. 반면, 이방성 산란형 편광소자의 예는 3M Company 제품인 DRPF 이다.
일반적으로, 편광판과 휘도향상막의 적층체로서 제공되는 편광판은 이 편광판이 액정셀의 이면측 상에 제공되는 상태에서 통상 이용된다. 휘도향상막은, 자연광이 액정표시장치의 백라이트유닛으로부터 또는 이면측의 반사에 의해 휘도향상막에 입사하는 경우, 소정의 편광축에 대해 선형편광과 같은 광부분을 반사시키거나 소정의 방향에 대하여 원형편광을 반사시키지만 다른 광부분을 투과시키는 특성을 가진다. 편광판과 휘도향상막의 적층체로서 제공되는 편광판은, 백라이트유닛과 같은 광원으로부터 방사되는 광이 편광판 상에 입사되는 경우, 소정의 편광상태를 가진 광부분이 투과되고 소정의 편광상태를 갖지 않은 다른 광부분이 투과되지 않고 반사되도록 제공된다. 광이 휘도향상막 상에 재입사될 수 있도록, 휘도향상막의 표면에 의해 반사되는 광이 휘도향상막의 이면측 상에 제공되는 반사층에 의해 되돌아갈 수 있다. 그 결과, 광은 소정의 편광상태를 가진 광으로서 부분적으로 또는 전체적으로 투과되어, 휘도향상막을 통하여 투과되는 광량의 증가를 얻을 수 있다. 또한, 편광막으로 흡수될 수 없는 편광이 제공되어 액정표시장치에 이용되어질 수 있는 광량의 증가를 얻을 수 있다. 이러한 방법으로, 휘도가 향상될 수 있다. 즉, 액정셀의 이면측의 백라이트 유닛으로부터 방사된 광이 어떠한 휘도향상막의 이용없이도 편광막 상에 입사되는 경우, 편광막의 편광축과 일치하지 않는 편광방향을 가진 대부분의 광이 편광판에 흡수되기 때문에 광이 편광막을 통하여 거의 투과될 수 없다. 즉, 투과된 광량이 이용된 편광막의 특성에 따라 변경되는 경우에도, 일반적으로 약 50%의 광이 편광막에 흡수되고 액정표시장치에 이용되어질 수 있는 광량을 감소시킴에 따라 이미지가 어두어질 수 있다. 휘도향상막은 편광막에 흡수되는 편광방향을 가진 광을 투과시키지 않으며, 즉, 휘도향상막은 그러한 광을 반사한다. 그 반사된 광은 그 광이 휘도향상막 상에 다시 입사될 수 있도록 휘도향상막의 이면측 상에 제공되는 반사층으로 되돌아간다. 이러한 동작이 반복되면서, 휘도향상막과 반사층 간에 반사되고 되돌아가는 광의 편광방향이 변경되어 광이 편광기를 통하여 투과될 수 있다. 이러한 방법으로 변경되는 편광방향을 가진 편광만이 편광막에 제공된다. 따라서, 백라이트 유닛 등으로부터 방사되는 광은 액정표시장치에 대한 이미지 표시에 효과적으로 이용될 수 있고, 그 결과 액정표시장치의 스크린이 밝아질 수 있다.
휘도향상막과 반사층 사이에는 확산판이 제공될 수 있다. 휘도향상막에 의해 반사된 편광상태의 광은 반사층을 향하여 진행한다. 휘도향상막과 반사층 사이에 제공되는 확산판은 확산판을 통하여 투과되는 광을 균일하게 확산시키면서 편광상태를 제거 비편광상태로 만든다. 즉, 편광상태가 자연광상태로 회복된다. 비편광상태의 광, 즉, 자연광 상태는 반사층을 향하여 진행하며 반사층에 의해 반사된다. 반사광은 확산판을 통하여 다시 투과되어, 이 광이 다시 휘도향상막에 입사하게 된다. 이러한 동작이 반복된다. 편광상태를 원 자연광상태로 회복시키는 확산판이 상술한 바와 같이 제공되는 경우, 표시 스크린의 휘도 불균일성이 감소될 수 있으면서 표시 스크린의 휘도가, 균일한 휘도의 스크린을 제공할 수 있도록 유지될 수 있다. 균일한 휘도의 표시 스크린은 편광상태를 원 자연광상태로 회복시키는 확산판이 제공되는 경우, 초기 입사광의 반사에서의 반복회수의 적절한 증가 뿐만 아니라 편광판의 확산기능 때문에 균일한 휘도의 표시스크린이 제공될 수 있다.
적절하게 이용될 수 있는 휘도향상막의 예들은 굴절율 이방성에서 상이한 박막의 다층적층체 또는 다층 유전체박막과 같은, 소정의 편광축을 가진 선형편광을 투과시키지만 또 다른 광부분을 반사시키는 특성을 가진 막; 및 콜레스테릭 액정폴리머의 배향막 또는 그 위에 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향액정층이 지지된 막기판과 같은, 좌회 원형편광 또는 우회 원형편광을 반사시키지만, 다른 광부분은 투과시키는 특성을 가진 막을 포함한다.
따라서, 소정의 편광축을 가진 선형편광을 투과시키는 타입의 휘도향상막에서, 휘도향상막을 통하여 투과되는 광이 그대로 일정 유지되는 광학축을 가진 편광판 상에 입사되는 경우, 편광판에 의한 흡수손실이 억제되면서 광이 효과적으로 편광판을 통하여 투과될 수 있다. 반면, 콜레스테릭 액정층과 같은 방법으로 원형편광을 투과하는 형태의 형태의 휘도향상막에서, 휘도향상막을 통하여 투과되는 광은 편광막 상에 직접 입사될 수 있지만, 흡수손실의 억제관점에서, 선형편광이 편광판 상에 입사될 수 있도록 원형편광이 리타데이션판에 의해 선형편광으로 변환되는 것이 바람직하다. 또한, 1/4 파장판이 리타데이션판으로 이용되는 경우, 원형편광이 선형편광으로 변환될 수 있다.
가시광선 파장범위와 같은 넓은 파장범위에서 1/4 파장판으로서 기능하는 리타데이션판은 예를 들면, 550nm인 파장을 가진 단색광에 대하여 1/4 파장판으로서 기능하는 위상 리타더 (retarder) 층과, 1/2 파장판으로서 기능하는 위상 리타더 층과 같은 또 다른 위상 리타데이션 특성을 가진 위상 리타더 층을 적층하는 방법에 의해 얻어질 수 있다. 따라서, 편광판과 휘도향상막 사이에 개재된 리타데이션판은 하나의 위상 리타더 층 또는 2 이상의 위상 리타더 층을 포함할 수 있다.
또한, 콜레스테릭 액정층이, 반사파장에서 상이한 2 층 또는 3 이상의 층이 조합되어 적층되는 배열구조체로서 형성되는 경우, 콜레스테릭 액정층은 가시광 파장범위와 같은 파장범위에서 원형편광을 반사하는 층으로서 얻어질 수 있다. 그 결과, 넓은 파장범위에서 콜레스테릭 액정층을 통하여 투과되는 원형편광이 얻어질 수 있다.
본 발명에서는, 편광판은 편광분리형 편광판에서와 동일한 방식으로 편광판과 2 또는 3 이상의 광학층의 적층체로서 형성될 수도 있다. 따라서, 편광판은 반사형 타원형 편광판, 또는 반사형 편광판 또는 반투과형 편광판 및 리타데이션 판의 조합에 의해 형성되는 반투과형 타원형 편광판일 수 있다.
편광판과 광학층의 적층체인 광학막이 액정표시장치 등의 제조공정으로 순차적 및 개별적으로 광학층을 적층하는 방법에 의해 형성될 수 있는 경우에도, 미리 적층에 의해 형성된 광학막은 품질의 안정성, 어셈블리 작업에서의 효율 등에서 우수하며, 액정표시장치 등의 제조공정이 향상된다는 이점을 발생시킨다. 감압접착층과 같은 적절한 본딩수단이 적층에 이용될 수 있다. 편광판과 또 다른 광학층이 서로 본딩되는 경우, 그 광축은 의도된 위상 리타데이션 특성에 따라 적절한 각도를 형성하도록 배치될 수 있다.
본 발명에서, 감압접착층은 편광막 또는 적층된 광학부재가 감압접착층에 의해 액정셀과 같은 또 다른 부재에 본딩될 수 있도록 편광막 또는 적층된 광학부재 상에 제공될 수 있다. 감압접착층은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 배경기술분야에 따라, 감압접착층은 아크릴 감압접착제, 실리콘 감압접착제, 폴리에스테르 감압접착제, 폴리우레탄 감압접착제, 폴리에테르 감압접착제, 고무 감압접착제 등과 같은 적절한 감압접착제로 형성될 수 있다. 흡습에 의한 벗겨짐현상이나 기포현상의 방지 및 열팽창계수들 간의 차이에 의한 액정셀의 뒤틀림이나 광학특성의 저하의 방지, 품질과 내구성에서 우수한 이미지 표시장치의 성형성 등의 관점에서, 감압접착층은 흡습율에서 낮고 내열성에서 우수한 것이 바람직하다. 편광판 등의 광학특성 변경의 방지 관점에서, 경화 또는 건조하는 어떠한 고온처리도 필요로 하지 않거나 장기간의 경화 또는 건조도 필요로 하지 않는 감압접착이 이용되는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 바람직하게는, 아크릴 감압접착이 본 발명에 이용된다.
감압접착층은 광확산 특성을 갖도록 미세입자들을 포함할 수 있다. 감압접착층은 필요에 따라 필요한 표면에 제공될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에서, 편광막과 하나 이상의 투명보호막으로 구성된 편광판을 보면, 필요에 따라 보호층의 대향면들 중의 어느 한면 또는 양면에 제공될 수 있다.
감압접착층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 5 내지 35㎛의 범위이도록, 더욱 바람직하게는, 15 내지 25㎛의 범위이도록 선택된다. 감압접착층의 두께가 이 범위이도록 선택되는 경우, 편광판과 편광막의 크기 거동에 따른 응력이 완화될 수 있다.
감압접착층이 노출되는 경우, 감압접착층이 실제이용될 때까지의 오염을 방지하기 위한 목적으로 감압접착층이 세퍼레이터로 바람직하게는 일시적으로 피복될 수 있다. 이 세퍼레이터는 필요에 따라 실리콘 박리제, 긴사슬 알킬박리제, 플루오르화 박리제, 또는 황화몰리브덴과 같은 적절한 박리제의 박리코팅이 투명보호막에 따라 적절한 막 상에 제공되는 방법으로 형성될 수 있다.
또한, 편광판 또는 편광부재를 형성하는 투명보호층, 광학층 및 감압접착층과 같은 각각의 층은, 살리실릭 에스테르 화합물, 벤조페논 화합물, 벤조트리아졸화합물, 시아노아크릴레이트 화합물 또는 니켈 복합염 화합물과 같은 자외선흡수제로 층을 처리하는 방법과 같은 적절한 방법에 의해 자외선흡수력을 부여받을 수 있다.
본 발명에 따른 편광막은 바람직하게는, 액정표시장치, 전계발광 (EL) 표시장치, 플라즈마 표시장치 (PD), 전계방출표시장치 (FED) 등과 같은 이미지 표시장치를 형성하는데 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 편광막은 바람직하게는, 액정표시장치와 같은 여러 종류의 표시장치를 형성하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 편광막은 편광막 또는 편광판이 액정셀의 대향면들 중의 어느 한면 또는 양면에 배치되는 반사형 또는 반투과형 액정표시장치 또는 투과-반사형 액정표시장치에 이용될 수 있다. 액정셀의 기판은 플라스틱 기판 또는 유리기판일 수 있다. 액정표시장치를 형성하는데 이용되는 액정셀은 선택적으로 선택될 수 있다. 예를 들면, 박막 트랜지스터 타입 액정셀로 대표되는액티브 매트릭스 구동형 액정셀 또는 트위스트 네마틱 액정셀 또는 슈퍼 트위스트 네마틱 액정셀로 대표되는 패시브 매트릭스 구동형 액정셀과 같은 어떤 적절한 형태의 액정셀이 이용될 수 있다.
편광판 또는 광학부재가 액정셀의 대향면에 각각 제공되는 경우, 편광판 또는 광학부재들은 동일할 수 있거나 상이할 수 있다. 액정표시장치의 형성에 대하여, 프리즘 어레이 시트, 렌즈 어레이 시트, 광확산판 및 백라이트 유닛과 같은 적절한 부분들의 1 또는 2 이상의 층이 적절한 위치 또는 위치들에 배치될 수도 있다.
이하, 유기 전계발광장치 (유기 EL 표시장치) 를 설명한다. 일반적으로, 유기 EL 표시장치에서, 투명전극, 유기발광층 및 금속전극이 투명기판 상에 순차적으로 적층되어 이미터 (유기전계발광 이미터) 를 형성한다. 유기발광층은 여러 유기박막들의 적층체로서 제공된다. 예를 들면, 트리페닐아민 유도체 등으로 형성된 홀주입층과 안트라센과 같은 유기 형광고체재료로 형성된 발광층의 적층체, 발광층과 퍼릴렌 유도체 등으로 형성된 전자주입층의 적층체, 및 홀주입층, 발광층 및 전자주입층의 적층체와 같은 여러 조합의 공지된 구성들이 있다.
유기 EL 표시장치는 다음과 같은 원리에 기초하여 광을 방사한다. 전압이 투명전극과 금속전극 간에 가해지면, 홀과 전자들이 유기 발광층에 주입된다. 유기발광층에서는, 이들 홀과 전자가 재결합하여 형광재료를 여기시키기 위한 에너지를 발생시킨다. 여기된 형광재료가 기저상태로 복귀하는 경우, 광이 형광재료로부터 방사된다. 상술한 원리 중에서 홀전자 재결합의 메카니즘은 일반적인 다이오드의 원리와 동일하다. 이러한 사실에서 예상되는 바와 같이, 전류와 발광 강도는 가해진 전압에 대하여 정류성을 발생시키는 강한 비선형성을 가진다.
유기 EL 표시장치에서, 하나 이상의 전극은 유기 발광층으로부터 방사되는 광을 취출하도록 투명해야 한다. 일반적으로, 인듐 주석산화물 (ITO) 과 같은 투명도전체로 형성된 투명전극이 애노드로서 이용된다. 반면, 일함수가 작은 재료가 캐소드로서 이용되어 전자주입을 쉽게 하여 휘도효율을 향상시킨다. 일반적으로, Mg-Ag, Al-Li 등으로 형성되는 금속 전극은 캐소드로서 이용된다.
상술한 바와 같이 구성된 유기 EL 표시장치에서, 유기발광층이 약 10nm 두께의 초박막으로서 형성된다. 이러한 이유로, 유기발광층은 투명전극과 같이 거의 완전히 광을 투과한다. 그 결과, 투명기판의 표면 상에 입사되고 투명전극과 유기발광층을 통하여 투과되어 비발광 동작시 금속전극에 의해 반사되는 광은 투명기판의 표면측으로 들어온다. 따라서, 외부에서 보았을 경우, 유기 EL 표시장치의 표시표면은 경면과 같이 보인다.
전압의 인가에 의해 광을 방사하는 유기발광층을 가진 유기전계발광 이미터, 유기발광층의 전면측에 제공되는 투명전극, 및 유기발광층의 이면측에 제공되는 금속전극을 포함하는 유기 EL 표시장치에서, 편광판은 투명전극의 전면측에 제공되며 리타데이션막은 투명전극과 편광판 사이에 제공될 수 있다.
리타데이션막과 편광막은 외측으로부터 들어오고 금속전극에 의해 반사되는 편광의 기능을 가진다. 편광기능은 금속전극의 경면이 외부에서 시각적으로 인식되는 것을 방지하는데 효과적이다. 더욱 자세하게는, 리타데이션막이 1/4파장판에 의해 구성되면서 편광방향에 의한 편광판과 리타데이션막 사이의 각도가 π/4로 조정되는 경우, 금속전극의 경면은 완전히 차단될 수 있다.
즉, 유기 EL 표시장치 상에 입사되는 외부광의 선형편광성분만이 편광판을 통하여 투과된다. 일반적으로, 선형편광은 리타데이션막에 의해 타원편광으로 변환된다. 더욱 자세하게는, 리타데이션막이 1/4 파장판에 의해 구성되면서 편광방향에 의한 편광판과 리타데이션막 사이의 각도가 π/4로 조정되는 경우, 선형편광은 리타데이션막에 의해 원형편광으로 변환될 수 있다.
원형편광은 투명기판, 투명전극 및 유기박막을 통하여 투과된 다음 금속전극에 의해 반사된다. 반사광은 유기박막, 투명전극 및 투명기판을 통하여 다시 투과된 다음 리타데이션막에 의해 선형편광으로 다시 변환된다. 선형편광은 편광판의 편광방향과 직교하기 때문에 편광판을 통하여 투과될 수 없다. 그 결과, 금속 전극의 경면은 완전히 차단될 수 있다.
PD에서, 패널에 밀봉된 희가스에서 전기방전이 발생되는데, 특히 이 가스는 네온을 주로 포함한다. 전기방전에 의해 발생되는 진공 자외선광은 패널의 셀 상에 도포되는 R, G 및 B의 형광재료를 여기시킨다. 그 결과, 형광재료는 이미지가 표시될 수 있도록 R, G 및 B의 형광을 발생시킨다.
이미지 표시장치의 분야에서, 원재료 광학막에서 피스를 펀칭하는 공정, 이 피스를 스크린하는 공정 및 피스를 본딩하는 공정을 연속적으로 수행하는데 제조비용의 절감을 위해 사내 (in-house) 제조가 필요하다. 광학막을 후처리 (커팅) 하는 단계로부터 광학막을 셀에 본딩하는 단계로의 연속제조를 수행하는 사내제조방법에서는, 불량영역을 즉시 측정하는 것이 필요하다. 본 발명에서는, 커팅된 편광판이 표시부 그대로 이용되는 경우, 칩-커트 편광막의 각각의 수직크기와 수평크기는 선택적이지만, 일반적으로 10cm 내지 130cm의 범위이도록 선택된다. 표시장치의 크기의 상한값은 설정되지 않지만, 실제적으로 제조될 수 있는 PVA막과 같은 투명보호막과 편광막에 대한 기본재료의 폭에 의존한다. 따라서, 관련기술분야에서, 칩 커팅 공정 이후에 검사단계가 필요하며, 그 결과, 결함있는 제품은 검사단계에서 제거된다. 그러나, 본 발명에서, 편광막의 면내 균일성이 높기 때문에, 편광막을 액정표시장치 또는 EL 표시장치와 같은 이미지 표시장치에 본딩하는 공정은 칩 커팅 공정이후의 검사단계의 개재없이 그리고 검사단계에 필요한 반송단계, 팩킹단계 또는 언팩킹 단계의 개재없이 한 라인으로 수행될 수 있다.
본 발명은 편광막의 제조 방법에서, 초기 원재료막의 폭 (W) 에 대한 연신공정에서의 연신거리 (L) 의 비 (L/W) 가 0.5 이상 30 이하의 범위이도록 선택되기 때문에 배향도에서 높고 면내 광학특성에서 균일한 편광막을 제공한다. 또한, 본 발명은 편광막과 어떤 종류의 광학층의 적층체로서 광학막 및 이 편광막 또는 광학막을 이용한 이미지 표시장치를 제공한다.
실시예
이하, 본 발명은 실시예들과 비교실시예들을 통하여 더욱 자세히 설명되지만, 본 발명은 이것으로 제한되지 않는다.
실시예 1
75㎛의 두께를 가지며 100mm의 초기 원재료막의 폭을 가진 (Kuraray Co., Ltd. 에서 제조됨, 편광도: 2400) 폴리비닐 알코올 (PVA) 막이 팽윤단계, 염색단계, 가교단계, 연신단계, 수세단계 및 건조단계를 통하여 28㎛ 두께의 편광막을 제조하는데 이용되었다. 상술한 각각의 단계에서, 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 막은 롤에 의해 반송되며, 연신단계는 각각의 단계 이후에 그리고 이전에 배치된 핀치롤러들의 차동회전속도를 이용하여 수행된다.
각각의 단계들에서의 조건들은 다음과 같았다.
(팽윤단계)
이 막은 30℃ 순수에서 (60 mm의 연신거리에서) 2.5배로 연신되었다.
(염색단계)
이 막은 30℃에서 0.05중량%의 요오드 (I/KI (중량비)=1/10) 를 포함하는 수용액에 60초동안 염색되면서 (60 mm의 연신거리에서) 이 단계까지의 누적연신비 2.8을 갖도록 연신되었다.
(가교단계)
이 막은 3중량%의 보론산과 2중량%의 KI를 포함하는 수용액 (40℃) 에 30초동안 침지되면서 (60 mm의 연신거리에서) 이 단계까지의 누적연신비 3.0을 갖도록 연신되었다.
(연신단계)
이 막은 4중량%의 보론산과 3중량%의 KI를 포함하는 수용액 (60℃) 에서 (60 mm의 연신거리에서) 이 단계까지의 누적 연신비로서 5.8을 갖도록 연신되었다.
(세정단계)
이 막은 5중량%의 KI를 포함하는 수용액 (25℃) 에 30초동안 침지되었다.
(건조단계)
이 막은 인장력이 유지되면서 1분동안 40℃에서 건조되었다.
얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 2
실시예 2 의 편광막은 실시예 1 에서의 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 및 연신단계 각각에서의 연신거리가 100mm로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 3
실시예 3 의 편광막은 실시예 1 에서의 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 및 연신단계 각각에서의 연신거리가 200mm로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 4
실시예 4 의 편광막은 실시예 1 에서의 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 및 연신단계 각각에서의 연신거리가 300mm로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 5
실시예 5 의 편광막은 실시예 1 에서의 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 및 연신단계 각각에서의 연신거리가 450mm로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 6
실시예 6 의 편광막은 실시예 1 에서의 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 및 연신단계 각각에서의 연신거리가 600mm로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 7
실시예 7 의 편광막은 실시예 1 에서의 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 및 연신단계 각각에서의 연신거리가 800mm로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 8
실시예 8 의 편광막은 실시예 1 에서의 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 및 연신단계 각각에서의 연신거리가 1000mm로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 9
실시예 9 의 편광막은 1200mm의 초기 원재료막의 폭을 가진 (Kuraray Co., Ltd. 에서 제조됨, 편광도: 2400) 폴리비닐 알코올 (PVA) 막이 이용되었고 실시예 1 에서의 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 및 연신단계 각각에서의 연신거리가 4500mm로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 10
실시예 10 의 편광막은 2300mm의 초기 원재료막의 폭을 가진 (Kuraray Co., Ltd. 에서 제조됨, 편광도: 2400) 폴리비닐 알코올 (PVA) 막이 이용되었고 실시예 1 에서의 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 및 연신단계 각각에서의 연신거리가 4500mm로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 11
실시예 11 의 편광막은 1200mm의 초기 원재료막의 폭을 가진 (Kuraray Co., Ltd. 에서 제조됨, 편광도: 2400) 폴리비닐 알코올 (PVA) 막이 이용되었고 실시예 1 에서의 팽윤단계 및 염색단계 각각에서의 연신거리가 1800mm로 변경되고 가교단계에서의 연신거리가 600mm로 변경되며 연신단계에서의 연신거리는 2400mm로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 12
실시예 12 의 편광막은 1200mm의 초기 원재료막의 폭을 가진 (Kuraray Co., Ltd. 에서 제조됨, 편광도: 2400) 폴리비닐 알코올 (PVA) 막이 이용되었고 실시예 1 에서의 팽윤단계 및 연신단계 각각에서의 연신거리가 2400mm로 변경되고 염색단계에서의 연신거리가 1800mm로 변경되며 가교단계에서의 연신거리는 600mm로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 13
실시예 13 의 편광막은 100mm의 초기 원재료막의 폭을 가진 (Kuraray Co., Ltd. 에서 제조됨, 편광도: 2400) 폴리비닐 알코올 (PVA) 막이 이용되었고 이 막이 팽윤단계에서 (1000 mm의 연신거리에서) 3.5 배로 연신되고 연신단계에서 (600 mm의 연신거리에서) 총연신비 5.5 를 갖도록 연신되지만 그 외의 단계들에서는 연신되지 않았던 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 14
실시예 14 의 편광막은 1200mm의 초기 원재료막의 폭을 가진 (Kuraray Co., Ltd. 에서 제조됨, 편광도: 2400) 폴리비닐 알코올 (PVA) 막이 이용되었고 이 막이 팽윤단계에서 (1000 mm의 연신거리에서) 3.5배로 연신되고 연신단계에서 (4500 mm의 연신거리에서) 총연신비 5.5 를 갖도록 연신되지만 그 외의 단계들에서는 연신되지 않았던 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
실시예 15
실시예 15 의 편광막은 2300mm의 초기 원재료막의 폭을 가진 (Kuraray Co., Ltd. 에서 제조됨, 편광도: 2400) 폴리비닐 알코올 (PVA) 막이 이용되었고 이 막이 팽윤단계에서 (1000 mm의 연신거리에서) 3.5배로 연신되고 연신단계에서 (4500 mm의 연신거리에서) 총연신비 5.5를 갖도록 연신되지만 그 외의 단계들에서는 연신되지 않았던 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
비교실시예 1
비교실시예 1 의 편광막은 실시예 1 에서의 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 및 연신단계 각각에서의 연신거리가 40mm로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
비교실시예 2
비교실시예 2 의 편광막은 2300mm의 초기 원재료막의 폭을 가진 (Kuraray Co., Ltd. 에서 제조됨, 편광도: 2400) 폴리비닐 알코올 (PVA) 막이 이용되었고 실시예 1 에서의 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 및 연신단계 각각에서의 연신거리가 800mm로 변경된 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
비교실시예 3
비교실시예 3 의 편광막은 2300mm의 초기 원재료막의 폭을 가진 (Kuraray Co., Ltd. 에서 제조됨, 편광도: 2400) 폴리비닐 알코올 (PVA) 막이 이용되었고 이 막이 팽윤단계에서 (800 mm의 연신거리에서) 3.5배로 연신되고 연신단계에서 (1000 mm의 연신거리에서) 총연신비 5.5를 갖도록 연신되지만 그 외의 단계들에서는 연신되지 않았던 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율, 직교투과율, 편광막의 편광효율 및 440nm의 측정파장에서 폭방향으로의 직교투과율의 표준편차가 측정되었다. 측정결과들을 표 1 에 나타내었다.
광학특성을 측정하는 방법
(투과율과 편광효율의 측정방법)
도 3 에 나타낸 바와 같이, 각각의 실시예들과 비교실시예들에서 제조된 편광막이 그 중심부에서 폭방향으로 50mm-연신방향의 길이 × 25mm-폭방향의 길이의 크기로 절단되어, 연신방향으로 접합된 2개의 측정샘플을 얻었다. 단체투과율, 평행 투과율 (H0) 및 직교투과율 (H90) 이 분광광도계 (DOT-3, Murakami Color Research Laboratory에서 제조됨) 를 이용하여 측정되었다. 편광효율은 이 측정값에 기초하여 다음 수학식 1 에 의해 계산되었다. 또한, 이들 투과율값은 시감도가 JISZ-8701에 따라 2도시계 (C광원) 에 의해 수정된 후의 Y값이였다.
직교투과율의 표준편차를 측정하는 방법
도 4 에 나타낸 바와 같이, 실시예들과 비교실시예들에서 제조된 편광막은, 샘플의 위치들이 샘플의 폭의 1/2 길이만큼 또 다른 샘플에 대한 폭방향으로 변위되는 방법으로 50mm-연신방향의 길이 × 25mm-폭방향의 길이의 크기로 절단되어, 폭방향으로 12.5cm의 간격에서 샘플의 직교투과율을 측정하였다. 2개의 샘플들의 흡수축이 서로 90°로 교차하도록, 폭방향에서의 동일한 위치에서 연신방향으로접합된 2개의 샘플이 서로 겹쳐진다. 샘플의 중심부에서 440nm의 파장을 가진 광에 의한 이 샘플들의 직교투과율의 값은 분광광도계를 이용하여 측정되었다. 직교투과율의 표준편차가 계산된다. 100mm폭을 가진 초기원재료막으로부터 형성된 결과적인 편광막으로부터 3개의 샘플들이 얻어졌다. 1200mm폭을 가진 초기원재료막으로부터 형성된 결과적인 편광막으로부터 약 47개의 샘플들이 얻어졌다. 2300mm폭을 가진 초기원재료막으로부터 형성된 결과적인 편광막으로부터 약 91개의 샘플들이 얻어졌다.
[표 1]
[표 1의 계속]
표 1 에 나타낸 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 연신단계를 포함하는 1 이상의 단계의 공정에서, 초기 원재료막의 폭 (W) 에 대한 연신공정에서의 연신거리 (L) 의 비 (L/W) 가 0.5 내지 30 의 범위인 경우, 0.050% 이하의 직교투과율, 99.90% 이상의 편광효율, 및 0.100 이하의 폭거리에서의 직교투과율의 분산 (표준편차) 을 가진 편광막이 얻어졌다. 따라서, 본 발명에 의해 얻어진 편광막은 직교투과율, 편광효율, 및 440nm의 측정파장에서의 직교투과율의 표준편차에서 우수하다. 이에 의해, 광학 특성에서 우수할 뿐만 아니라 면내 광학특성의 균일성에서 우수한 편광막이 얻어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 편광막을 제조하는 방법에서, 연신단계에서의 연신거리가 편광막의 제조단계를 수행하기 전의 초기 원재료막의 폭에 대한 연신거리의 비에 기초하여 정의되어, 원재료막의 폭과 무관하게 배향도에서 높고 면내 광학특성에서 균일한 편광막을 얻는다. 따라서, 표시불균일성이 없고 표시특성에서 우수한 대형 이미지 표시장치에 적용되는 편광막이 제공될 수 있다.
본 발명은 구체적인 실시형태들을 통하여 자세히 설명하였지만, 여러 변경 및 변형들이 본 발명의 사상과 범위에 벗어남이 없이 이루어질 수 있다.
본 발명은 2003년 4월 25일 출원된 일본특허출원번호 제2003-121906호를 우선권으로 주장하며, 그 내용을 명세서내에서 참조한다.
본 발명에 따른 편광막을 제조하는 방법에 의해, 연신단계에서의 연신거리가 초기 원재료막의 폭에 대한 연신거리의 비에 기초하여 정의되어, 원재료막의 폭과무관하게 배향도에서 높고 면내 광학특성에서 균일한 편광막을 얻을 수 있다. 따라서, 표시불균일성이 없고 표시특성에서 우수한 대형 이미지 표시장치에 적용되는 편광막이 제공될 수 있다.
Claims (11)
- 원재료막을 연신하는 단계를 포함하는 편광막의 제조방법으로서,초기 원재료막의 폭 (W) 에 대한 연신 거리 (L) 의 비 (L/W) 는 0.5 내지 30 인, 편광막의 제조방법.
- 제 1 항의 편광막의 제조방법에 의해 제조된 편광막.
- 제 2 항에 있어서,99.90% 이상의 편광효율을 가진, 편광막.
- 제 2 항에 있어서,0.050% 이하의 직교투과율을 가진, 편광막.
- 제 2 항에 따른 편광막, 및 하나 이상의 광학층을 구비하는 광학막.
- 제 2 항에 따른 편광막을 구비하는 이미지 표시장치.
- 제 5 항에 따른 광학막을 구비하는 이미지 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,원재료막은 폴리비닐 알코올을 포함하는, 편광막의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,편광막의 총연신비는 3.0 내지 7.0인, 편광막의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,비 (L/W) 는 1 내지 15 인, 편광막의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,비 (L/W) 는 2 내지 13 인, 편광막의 제조방법.
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