KR20060067450A - 편광 복합체의 제조 방법 및 그 방법에 의하여 제조된편광 복합체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안경, 선글라스 또는 고글 등에 사용될 수 있는 편광 복합체의 제조 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 편광 복합체와 관련되고, 보다 구체적으로 일정한 두께에서 낮은 지연 값을 가지는 폴리카보네이트를 보호 층으로 가지는 편광 복합체의 제조 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 편광 복합체와 관련된다. 본 발명에 따른 편광 복합체의 제조 방법은 편광 시트, 보호 층 및 기능 층을 포함하는 편광 복합체의 제조 방법에 있어서, 두께 0.3 mm 내지 0.8 mm가 되고 그리고 지연 값이 30 내지 180 nm가 되는 폴리카보네이트계의 열가소성 수지를 포함하는 상기 보호 층을 상기 편광 시트에 접합하는 단계 및 상기 기능 층을 상기 편광 시트 또는 상기 보호 층에 접합하는 단계를 포함한다. 그리고 상기 기능 층은 자외선 또는 청색광을 차단하는 기능을 가질 수 있다.

광색성, 폴리카보네이트, 편광 복합체, 분산 염료법

Description

편광 복합체의 제조 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 편광 복합체{A Method for Producing a Polarizing Complexity and the Polarizing Complexity Produced by the Same}

도 1은 본 발명에 따른 편광 복합체의 층 구조의 단면을 도시한 것이다.

본 발명은 안경, 선글라스 또는 고글 등에 사용될 수 있는 편광 복합체의 제조 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 편광 복합체와 관련되고, 보다 구체적으로 일정한 두께에서 낮은 지연 값을 가지는 폴리카보네이트를 보호 층으로 가지는 편광 복합체의 제조 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 편광 복합체와 관련된다.

일반적으로 안경, 선글라스, 고글 또는 자동차의 유리 등은 눈부심이나 시력 보호 등을 위하여 편광 필름이 사용된다. 상기 편광필름은 균일한 두께의 폴리비닐알코올(PVA), 폴리에틸렌텔레프탈레이트 (PET) 등을 이용하여 제조되며, 통상 두께가 50 미크론 이하가 된다. 편광 필름을 제조하는 방법은 이 분야에서 공지되어 있고 현재에는 주로 요오드 또는 이색성염료로 염색된 폴리비닐알코올을 붕산수용액에 침지시킨 후 하나의 축 방향으로 연신시켜 등방성을 향상시킨 것이 사용된다.

보호 층은 광학적 이방성이 작은 것이 바람직하므로 아세틸셀룰로오스 계, 폴리카보네이트(PC) 등이 사용되고, 상기 편광 시트와 보호 층의 접착을 위하여 에폭시, 우레탄, 아크릴 등의 접착제 또는 점착제 층이 삽입된다. 또한 기능 층은 UV 또는 특정한 파장의 빛을 차단하거나 또는 눈의 손상을 방지하기 위한 것으로서 상기 보호 층과 일체가 되어 제조될 수 있다.

위와 같은 편광 복합체와 관련된 발명으로는 일본특허출원번호 JP-P-2000-0038 “편광성 성형체 및 이의 제조방법”이 있다. 상기 발명은 편광자 시트의 양면을 글라스로 피복한 편광성 글라스 렌즈 시트가 가공성이 부족하다는 문제 및 편광성 플라스틱 렌즈를 캐스트 성형하는 경우 열에 의한 편광자 시트의 수축과 열분해로 인하여 편광 성능이 저하된다는 문제점을 해결하기 위한 것이다. 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 상기 발명은 2매의 보호 시트 사이에 편광자 시트를 끼운 편광판을 포함하는 적층 구조의 편광성 성형체에 있어서, 보호 시트의 한 층과 폴리우레탄 시트 층 또는 폴리아미드 시트 층을 접착제 또는 점착제로 접합하고, 또한 폴리우레탄 시트 층 또는 폴리아미드 시트 층과 열 성형 수지 층을 열 접착시키는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 발명은 편광성 성형체 중의 적어도 어느 하나의 표면이 적어도 하나의 기능성 표면 가공 막으로 피복하여 기능성을 향상시킨다. 추가로 상기 발명은 보호 층으로서 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계 등의 투명성이 높은 수지 시트를 사용한다.

편광 복합체와 관련된 또 다른 발명으로는 미국특허번호 제5871614호 “Production of Optical Elements"가 있다. 상기 발명은 기재 부분(power portion) 에 첫 번째 열가소성 수지 시트를 고정시키고 그리고 상기 열가소성 수지 및 기능 부재가 적층이 되고(laminating), 상기 기능 부재는 광색성, 편광성, 경도, 내마모성, 내화학성, 색조 음영, 채색, 장식, 지수 등과 관련된 광학적 성질을 가지는 것을 특징으로 한다.

위에서 개시된 발명들은 특정한 광학적 성질을 가지는 보호 시트 또는 보호 층의 이점에 대해서는 개시하지 않는다. 특정한 광학적 성질을 가지는 물질을 보호 층으로 사용함으로서 편광 복합체의 성질이 개선될 수 있다. 편광 복합체는 여러 개의 시트 층으로 형성되고, 그리고 특별한 광학적 성질을 가지는 시트 층을 사용함으로서 복합체 자체의 필요한 특성의 향상, 제조 공정 용이성 및 제조 원가의 절감 등이 가능하다. 그러므로 본 발명에서는 특별한 광학적 성질을 가지는 물질을 보호 층으로 사용하고, 그리고 상기 보호 층에 적층되거나 또는 일체로서 제작됨으로서 편광 복합체의 필요한 특성을 향상시키는 방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 편광 복합체에 대하여 개시한다.

그러므로 본 발명은 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 첫 번째 목적은 특별한 광학적 성질을 가지는 물질을 사용하는 보호 층을 가지는 편광 복합체를 제공하는 것이다. 상기 보호 층은 폴리카보네이트를 포함하고 그리고 일정한 두께 및 지연 값을 가지도록 선택됨으로서 편광 복합체의 광학적 특징이 향상될 수 있다.

본 발명의 두 번째 목적은 상기 보호 층에 적층되거나 또는 일체가 되는 기 능 층을 포함하는 편광성 복합체를 제공하는 것이다. 상기 기능 층은 필요한 특정의 또는 임의의 광학적 성질을 구비할 수 있다.

위와 같은 목적을 이루기 위하여 본 발명은 아래와 같은 특징을 가진다.

본 발명에 따른 편광 복합체를 제조하는 방법은 편광 시트, 보호 층 및 기능 층을 포함하는 편광 복합체의 제조 방법에 있어서, 두께 0.3 mm 내지 0.8 mm가 되고 그리고 지연 값이 30 내지 180 nm가 되는 폴리카보네이트계의 열가소성 수지를 포함하는 상기 보호 층을 상기 편광 시트에 라미네이팅을 하는 단계 및 상기 기능 층을 상기 편광 시트 또는 상기 보호 층에 라미네이팅을 하는 단계를 포함한다. 상기 기능 층은 자외선을 차단하기 위하여 광색성 물질 또는 염료를 포함하거나 또는 청색광을 차단하기 위하여 혼합 염료를 사용할 수 있고 보호 층과 일체로 제작되거나 또는 별도의 층으로 제작될 수 있다.

아래에서 위와 같은 구성을 가진 본 발명을 상세하게 설명한다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면을 이용하여 실시 예로서 상세하게 설명된다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로서 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 편광 복합체(1)의 층에 따른 단면을 도시한 것이다.

도 1에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 편광 복합체(1)는 편광 시트(10), 보호 층(11) 및 기능 층(12)을 포함한다. 편광 시트(10)는 예를 들어, 폴리비닐알코올(PVA) 등을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 PVA를 이용하여 편광 시트(10)를 제 조하는 방법은 이 분야에서 공지되어 있다. 하나의 실시 예로서, 편광 시트는 아래와 같은 공정 과정을 이용하여 제조될 수 있다:

(a) 침지 및 염색 단계

PVA를 더운 물을 이용하여 팽윤을 시키고, 회색 또는 갈색과 같은 이색성 염료가 녹아 있는 용액에 약 10분간 침지시킨다. 상기 염색 공정은 요소 흡착법 및 염료 흡착법을 포함한다.

상기 요소 흡착법은 높은 편광성을 얻을 수 있다는 장점을 가지는 반면 내열성이 부족하고 구현되는 색이 단조롭다는 단점을 가진다. 이에 비하여 염료 흡착법은 내열성이 향상되는 대신 사용되는 염료 및 색깔, 조합에 따라 편광도의 큰 차이를 나타낸다는 단점을 가진다.

(b) 침지 공정 및 연신 단계

상기와 같은 염색 단계를 거친 PVA가 세척된 후 붕산 수용액에 약 5분 동안 침지된다. 사용되는 붕산 수용액은 중량비로서 약 3~5%, 그리고 약 40℃의 온도가 되는 것이 적절하다. 침지된 PVA는 편광성을 부여하기 위하여 하나의 축 방향으로 약 3 내지 6배 정도 연신이 된다.

(c) 건조 공정

상기 연신 단계를 통하여 연신된 PVA를 증류수를 이용하여 세척한 후, 약 70℃의 건조로에서 약 5분간 건조시키면 편광 시트가 제작된다. 상기 증류수는 이온을 적게 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 공정을 통하여 제작된 편광 시트에는 본 발명에 따른 보호 층 (11)이 접합된다.

본 발명에 따른 보호 층(11)은 적절하게 폴리카보네이트(PC)를 포함할 수 있다. 상기 PC는 투명하고 무게가 가벼워서 가공성이 뛰어날 뿐만 아니라 뛰어난 내열성, 난연성 및 내한성을 가진다. 사용되는 PC는 임의의 두께가 될 수 있지만 적절하게는 0.1 내지 1.0 mm가 되고, 보다 적절하게는 0.3 내지 0.8 mm가 된다. 또한 지연 값(retardation value)이 30 내지 180 nm가 되는 것이 적절하다. 상기 지연값은 아래와 같은 방법으로 계산된다:

지연 값(nm) = Δn× d, 상기에서 Δn은 복굴절률(birefringence), d는 nm 단위로서의 두께를 나타낸다.

본 발명에 따른 보호 층에서 사용되는 폴리카보네이트는 파장이 633 nm에서 0.8 mm의 경우 150 내지 178 nm가 되고, 그리고 0.3 mm의 경우 30 내지 40 nm가 되는 것이 사용되었다.

위와 같은 낮은 지연 값을 가지는 폴리카보네이트는 광학적 위상차를 감소시키기 위한 별도의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 별도의 공정은 예를 들어 연신으로 인한 배향의 불균일성 또는 온도의 변화로 인한 PC 표면의 불균일성을 제거하기 위한 공정이 될 수 있다. 상기 불균일성은 주로 PC 내부 및 표면 사이의 온도차 및 PC 위에서 온도 분포의 존재 등으로부터 발생하므로, PC를 전체적으로 일정한 온도로 유지하면서 연신 공정을 행하는 것이 필요하다. 또한 PC의 냉각 속도를 충분히 완화사키는 것이 요구된다. 상기 일정한 온도의 유지를 위해서는 연신 공정 과정에서 적외선 등을 이용하여 PC를 조사시켜 주거나 또는 붕산 용액의 온도를 서서히 증가시키는 방법 등이 사용될 수 있다. 또한 냉각 속도의 완화를 위해서 별도의 온도 조절 용기 내에서 PC를 냉각시키는 방법 등을 사용할 수 있다. PC의 제조 공정 과정에서 위와 같이 특별한 과정을 추가함으로서 낮은 지연 값을 가지는 PC가 제조될 수 있다.

위와 같은 광학적 성질을 가지는 PC는 임의의 공지된 방법을 사용하여 편광 필름에 접착될 수 있다. 하나의 실시 예로서 상기 접착은 초산 비닐계 또는 아크릴 계의 열 접착성 수지로서 그라비아 코팅법으로 편광 필름에 약 100 ㎛의 두께로 도포하는 방법으로 이루어질 수 있다. 위와 같은 방법으로 편광필름과 PC가 접착되면 본 발명에 따른 편광판이 제작된다. 제작된 편광판에는 용도에 따라 기능 층(12)이 접합될 수 있다. 기능 층(12)은 조광 (photochromic), 하드코팅(hard-coating), 김서림방지 (anti-fog), 방사방지 (anti-reflection), 눈부심방지 (anti-glare), 박막증착 (mirror-coating), 대전방지 (anti-static) 등 편광판에 적절한 광학적 성질을 가지는 기능을 추가하는 것으로 PC와 함께 하나의 층이 되도록 일체로 제작하는 방법과 별도의 시트로서 접합시키는 방법이 있다. 예를 들어, 특정한 파장대의 빛을 차단하기 위하여 염료를 PC 또는 다른 층에 도포하거나, 또는 염료를 일정한 농도로 PC에 혼합시키는 방법이 사용될 수 있다. PC는 위에서 이미 설명한 것처럼 그 자체로서 내열성, 내한성 및 가공성을 가지면서 필요한 경도를 가지고 있으므로 본 발명에 따른 편광 복합체에서는 광색성 또는 일정한 파장의 빛을 차단하는 기능이 적절하다. 특히 본 발명에 따른 PC를 포함하는 보호 층(11)은 낮은 지연 값을 가지면서도 동시에 내구성 및 강도에 필요한 두께를 가지는 것이 가능하므로 내구성 또는 경도와 같은 기능을 별도로 추가될 필요가 없다는 이점을 가진다.

기능 층(12)은 적절하게 스프리오-나프톡사진(spiro-naphthoxazine) 계열 또는 나프트소프란(napththopyran) 계열 등의 유기성 조광물과 수산화니켈 또는 이산화티탄늄 등의 무기성 조광물을 포함할 수 있다.

자외선(UV) 차단은 얇은 자외선 차단 필름을 PC 층에 접합시키는 방법이 가능하지만, 적절하게는 염료 또는 광색성 물질을 사용할 수 있다. 자외선 차단 필름을 사용하는 것은 편광 복합체의 가공성 또는 내구성으로 인한 단점을 가지고, 그리고 염료를 사용하는 경우에는 공정 과정에서 얼마간의 편광성이 손상될 수 있다는 단점을 가진다. 염료를 사용하여 자외선을 차단하는 다른 방법으로는 자외선 차단 효과를 나타내는 염료를 PC 층에 얇게 도포하거나 PC층에 혼합하여 사용하는 방법이 가능하다. 또한 염료를 PC 등에 염색시키는 방법이 사용될 수도 있다. 광색성을 이용하여 자외선을 차단하는 방법은 빛에 노출되는 경우에는 재료가 색깔을 나타내고, 그리고 빛이 약하거나 어두운 곳에서는 투명해지는 재료를 사용하는 방법이 가능하다. 이와 같은 방법이 가지는 이점은 광색성을 가지는 재료를 보호 층(11)의 제조하는 과정에서 혼합시킴으로서 염료를 도포 또는 코팅을 하는 공정이나 보호 층을 염색하는 공정이 요구되지 않는다는 점이다. 또 다른 이점으로는 제조된 편광 복합체의 전체 두께가 얇아진다는 점을 들 수 있다. 이와 같은 광색성 재료로서는 스피로-나프속사진(spiro-naphthoxazine) 또는 나프트소피란(napththopyran) 등의 유기물과 수산화니켈 또는 이산화티탄늄 등의 무기물이 사용 될 수 있다. 상기 광색성 재료는 보호 층(11)의 제조 과정에서 폴라카보네이트에 혼합되어 사용되거나 또는 접착제에 혼합되어 사용될 수 있다.

청색광은 적절한 염료를 보호 층에 혼합하거나 또는 보호 층(11)에 얇게 도포하는 방법에 의하여 차단될 수 있다. 위와 같은 방법은 자외선을 차단하는 방법에서도 동일하게 사용될 수 있다는 것은 위에서 이미 설명한 것과 같다.

기능 층(12)은 필요한 경우 내화학성, 내오염성, 또는 방수성 등을 가진 필름을 포함할 수 있지만 폴리카보네이트의 자체가 가진 성질을 고려할 때 반드시 필요한 것은 아니다. 뿐만 아니라 본 발명에 따른 폴리카보네이트를 포함하는 보호 층(11)은 적절한 두께로서 색 간섭이 일어나지 않는 지연 값을 가지도록 한다. 그러므로 이와 같은 기능을 가진 필름 사용의 필요성이 감소되는 이점을 가진다.

일반적으로 본 발명에 따른 보호 층(11)은 편광 시트의 양쪽에 접합되고, 기능 층(12)은 보호 층(11)과 일체로서 제작되거나 또는 PC 바깥 부분에 도포되거나 또는 필름 형태로 접착된다. 그러나 필요에 따라 편광 시트의 어느 한쪽에만 접합되거나 또는 양쪽으로 접합되는 보호 층(11)의 두께가 서로 달라질 수 있다. 또한 기능 층(12)은 접착제와 일체로 제작될 수도 있다.

위에서 본 발명에 따른 폴리카보네이트를 포함하는 보호 층 및 기능 층을 포함하는 편광 복합체를 실시 예를 이용하여 상세하게 설명하였다. 제시된 실시 예는 예시적인 것이며 본 발명의 범위는 제시된 실시 예에 제한되지 않으며, 다만 아래의 특허청구범위에 의하여 제한된다.

본 발명에 따른 편광 복합체는 낮은 지연 값을 가지는 폴리카보네이트를 포함하는 보호 층을 가지는 편광 복합층을 사용함으로서 편광 필름의 내구성, 가공성을 향상시킴과 동시에 색간섭 현상을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한 기능 층은 필요에 따라 자외선을 차단하거나 또는 청색광과 특별한 파장의 빛을 차단함으로서 시각 손상을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 편광 시트, 보호 층 및 기능 층을 포함하는 편광 복합체의 제조 방법에 있어서,

   두께 0.3 mm 내지 0.8 mm가 되고 그리고 지연 값이 30 내지 180 nm가 되는 폴리카보네이트계의 열가소성 수지를 포함하는 상기 보호 층을 상기 편광 시트에 라미네이팅을 하는 단계 및 상기 기능 층을 상기 편광 시트 또는 상기 보호 층에 라미네이팅을 하는 단계를 포함하는 편광 복합체를 제조하는 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 보호층은 편광 시트의 양쪽에서 두께가 서로 다른 것을 특징으로 하는 편광 복합체를 제조하는 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 기능층 또는 보호층은 자외선을 차단하는 것을 특징으로 하는 편광 복합체를 제조하는 방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 자외선 차단은 자외선 차단제를 이용하는 것을 특징으로 하는 편광 복합체를 제조하는 방법.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 청색광의 차단은 혼합 염료 또는 별도의 차단제를 이용하는 것을 특징으로 편광 복합체를 제조하는 방법.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중에 어느 하나에 있어서,

   상기 기능 층과 보호 층은 일체로서 제작되거나 또는 별도의 층으로 제조되는 것을 특징으로 하는 편광 복합체를 제조하는 방법.
7. 편광 시트, 보호 층 및 기능 층을 포함하는 편광 복합체에 있어서,

   상기 보호 층은 두께가 0.3 내지 0.8 mm가 되고 그리고 지연 값이 30 내지 180 nm가 되는 폴리카보네이트계의 열가소성 수지를 포함하고, 그리고 상기 기능 층은 상기 보호 층에 적층이 된 것을 포함하는 편광 복합체.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 기능 층은 스피로-나프속사진(spiro-naphthoxazine) 계열 또는 (나프트소피란(napththopyran) 계열 등의 유기성 조광물과 수산화니켈 또는 이산화티탄늄 등의 무기성 조광물을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 복합체.
9. 청구항 7에 있어서,

   상기 기능 층은 청색광은 차단하는 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 복합체.
10. 청구항 7 내지 청구항 9 중의 어느 하나에 있어서,

    상기 기능 층은 보호 층과 일체로 제작되거나 또는 별개의 층으로 제작되는 것을 특징으로 하는 편광 복합체.

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