KR20090070085A - 편광자의 제조방법 및 그로부터 제조된 편광판 - Google Patents

편광자의 제조방법 및 그로부터 제조된 편광판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본 발명은 모바일, 노트북, 컴퓨터 모니터 및 TV용 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)에 사용되는 편광자의 제조방법과 이로부터 제조된 편광판에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 편광자의 제조방법은 상기 편광자의 기재필름인 폴리비닐알콜(PVA)필름을 염색단계 이전에 전처리단계로서 팽윤액이 담긴 팽윤조에서 팽윤시키는 팽윤단계; 상기 기재필름을 요오드 또는 이색성 염료로 염색하는 염색단계; 상기 기재필름을 가교제에 의해 가교하는 가교단계; 상기 기재필름을 40 내지 60℃ 온도 하에서 건조하는 건조단계; 상기 염색단계 내지 건조단계 중 적어도 한 단계에서 상기 기재필름을 연신롤러를 이용하여 연신하는 연신단계를 포함하되, 상기 연신단계는 상기 연신롤러의 회전속도의 변화에 따라 제1연신단계와 제2연신단계로 이루어지고, 상기 연신롤러는 상기 제1연신구간의 입구에 설치된 제1롤러와, 상기 제1연신구간의 출구 및 제2연신구간의 입구가 접하는 곳에 설치된 제2롤러와, 상기 제2연신구간의 출구에 설치된 제3롤러로 이루어지며, 상기 제1롤러 및 제2롤러의 회전속도비 V1이 (제2롤러의 회전속도)/(제1롤러의 회전속도)이고, 상기 제2롤러 및 제3롤러의 회전속도비 V2가 (제3롤러의 회전속도)/(제2롤러의 회전속도)로 표현될 때, V1/V2로 표현되는 구간속도비가 0.5 내지 2.5인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 2단 연신공정에 있어서의 최적의 구간비를 제공하는 제조 방법을 얻을 수 있는 장점이 있다.
편광자, 편광판, 2단연신, 연신공정, PVA필름, 구간비

Description

편광자의 제조방법 및 그로부터 제조된 편광판{METHOD FOR MANUFACTURING POLARIZER AND POLARIZING PLATE USING THEREOF}
본 발명은 모바일, 노트북, 컴퓨터 모니터 및 TV용 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)에 사용되는 편광자의 제조방법과 이로부터 제조된 편광판에 관한 것이다.
편광판은 액정표시장치의 표시패턴을 가시화 하기 위해, 광의 진동방향을 제어하는 목적으로 액정 셀의 안팎에 사용되고 있다. 일반적으로 사용되고 있는 편광판은, 폴리비닐알콜(PVA)계 수지 필름에 이색성 색소의 흡착에 의한 염색 및 일축 연신을 실시하여 그 이색성 색소를 배향시킨 편광자의 일면 또는 양면에 접착층을 통해 투명수지필름, 특히 트리아세틸셀룰로오스(TAC)로 대표되는 아세트산 셀룰로오스계의 편광자 보호필름을 적층한 구성으로 되어 있다. 이것을 필요에 따라 다른 광학필름을 통해 액정 셀에 점착제로 접합하여 액정표시소자가 구성된다. 이색성 색소로는 안트라퀴논 및 아조 염료, 뿐만 아니라 요오드를 포함한다.
일반적으로, 편광자의 제조방법은 폴리비닐알콜(PVA) 필름 기재를 연신시키면서, 요오드 수용액에서 염색 처리하고, 요오드 칼륨 등에 의한 색상 보정과정을 거쳐 건조시키거나, 수세하는 공정을 통하여 제조한다.
상기 제조된 편광자는 PVA 계열의 접착제를 이용하여 편광자보호필름인 트리아세테이트셀룰로오스(TAC)필름 등과 합지하는 공정을 통하여 편광판을 제조한다.
상기 광특성이 우수한 편광판을 구성하기 위해서는 가시광 전역(380 내지 780nm)의 파장에서 빛샘 현상이 최소한으로 발생하여야 한다. 이러한 광특성은 편광판 제조공정 중에 연신공정에서 이루어지며, 상기 연신공정은 광특성 및 공정성 확보를 위하여 대단히 중요한 공정이다.
상기 연신공정에서 일반적으로 중요하게 고려되는 것은 적정 전체 연신비의 설정, 구간 연신비의 설정, 용액온도의 설정, 화합물 첨가 농도 설정 및 건조온도 설정 등이다.
아울러, 상기 연신공정에 있어서 현재 1단 연신 또는 2단 연신을 수행하여 편광자를 제조하는데, 이 중에서 1단 연신의 경우에는 편광자 제작시 잦은 기재필름의 절단 또는 파단 현상이 발생되어 공정성 및 생산성이 악화되는 문제점을 가지고 있는 반면, 2단 연신에 의한 연신공정을 수행하면 안정적인 연속생산이 가능하고, 결과적으로 전체 연신비를 올리는데 유리하여 광특성 향상에 도움이 되기 때문에 2단연신에 의한 편광자를 제조하는 것이 일반적이다.
상기 2단 연신공정에 있어서 특히 2단에 걸친 롤의 회전속도에 의한 구간비는 안정적인 연신 및 광특성에 큰 영향을 미친다. 이는 구간비 설정이 어긋날 경 우, 기재필름의 파단 및 외관적으로 주름이 발생할 가능성이 크고, 광특성도 낮아지는 문제점이 있기 때문이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 2단 연신 공정에 있어서, 각 연신 구간에서의 롤의 회전속도 구간비를 최적화하여 보다 나은 광특성을 갖는 편광자를 제조하고, 편광자의 안정적인 생산을 위한 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명에 의한 편광자의 제조방법은, 상기 편광자의 기재필름인 폴리비닐알콜(PVA)필름을 염색단계 이전에 전처리단계로서 팽윤액이 담긴 팽윤조에서 팽윤시키는 팽윤단계; 상기 기재필름을 요오드 또는 이색성 염료로 염색하는 염색단계; 상기 기재필름을 가교제에 의해 가교하는 가교단계; 상기 기재필름을 40 내지 60℃ 온도 하에서 건조하는 건조단계; 상기 팽윤단계 내지 건조단계 중 적어도 한 단계에서 상기 기재필름을 연신롤러를 이용하여 연신하는 연신단계를 포함하되, 상기 연신단계는 상기 연신롤러의 회전속도의 변화에 따라 제1연신단계와 제2연신단계로 이루어지고, 상기 연신롤러는 상기 제1연신구간의 입구에 설치된 제1롤러와, 상기 제1연신구간의 출구 및 제2연신구간의 입구가 접하는 곳에 설치된 제2롤러와, 상기 제2연신구간의 출구에 설치된 제3롤러로 이루어지며, 상기 제1롤러 및 제2롤러의 회전속도비 V1이 (제2롤러의 회전속 도)/(제1롤러의 회전속도)이고, 상기 제2롤러 및 제3롤러의 회전속도비 V2가 (제3롤러의 회전속도)/(제2롤러의 회전속도)로 표현될 때, V1/V2로 표현되는 구간속도비가 0.85 내지 2.00인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연신단계는 상기 연신롤러의 회전속도의 변화에 따라 제1연신단계와 제2연신단계로 이루어지며, 상기 제1연신단계에서의 기재필름의 연신배율이 1.5 내지 3.0배이며, 상기 제2연신단계에서의 기재필름의 연신배율이 2.0 내지 3.0배이고, 상기 편광자 제조공정을 거친 기재필름의 전체 연신배율이 5.0 내지 8.0배인 것이 기재필름의 주름발생, 염색 얼룩 및 절단현상을 방지하기 위하여 바람직하다.
또한, 상기 제1연신단계는 상기 기재필름을 붕산수용액이 담긴 제1염색조와, 요오드 수용액 및 요오드화 칼륨 수용액이 담긴 제2염색조와, 붕산 수용액이 담긴 제3염색조에 순차적으로 참지하면서 일축 연신하고, 상기 제2연신단계는 상기 기재필름을 붕산수용액이 담긴 가교조에 침지하면서 일축 연신하여 수행하는 것이 가장 바람직한 일실시예이다.
여기서, 상기 편광자의 기재필름인 폴리비닐알콜(PVA)필름은 두께가 40 내지 75㎛인 것이 염색효율 향상을 위하여 가장 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 편광판은 상기 제조방법에 의하여 제조된 편광자와 편광자보호필름을 폴리비닐알콜계 접착제를 매개로하여 합지하여 이루어진다.
본 발명에 의한 편광자의 제조방법 및 그를 이용하여 제조된 편광판에 따르면 2단 연신공정에 있어서의 최적의 구간비를 제공하는 제조방법을 얻을 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 편광판의 정단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 편광판(10)은 편광자(100)의 양면에 접착제(200)를 매개로 하여 편광자보호필름(300)이 합지된 형태를 이룬다.
여기서, 상기 편광자(100)는 폴리비닐알콜계 수지필름으로 이루어지며, 상기 일실시예에서와 달리, 편광자보호필름(300)은 편광자(100)의 상측 또는 하측 중 어느 일면에만 형성된 구성을 가질 수 있다.
편광자(100)는 후술한 제조방법에 의해 제조된 것이며, 그 두께는 특별히 제한되지는 아니하나, 바람직하게는 10 내지 30㎛, 보다 바람직하게는 10 내지 20㎛으로 한다.
접착제(200)는 편광자(100) 및 편광자보호필름(300)을 접착시키는 재료로서, 비닐알콜계 폴리머로 이루어진 접착제, 또는 이것과 붕산 또는 붕사, 글루타르알데히나나 멜라민, 옥살산 등, 비닐알콜계 폴리머의 수용성 가교제 등을 단독 또는 혼 합하여 이루어질 수 있다. 이러한 접착제는 수용액의 도포 건조층 등으로 형성되고, 필요에 따라 다른 첨가제나 산 등의 촉매를 배합할 수 있다. 특히, 폴리비닐알콜로 이루어지는 접착제를 사용하는 것이 편광자용 PVA 기재와의 접착성이 가장 양호하다는 점에 있어서 바람직하다.
편광자보호필름(300)은 편광자(100)의 상하 양측에 부착되어 편광자를 지지 및 보호하는 필름이며, 투명성이나 기계적 강도, 열 안정성이나 수분 차폐성 등이 뛰어난 폴리머 등이 바람직하게 사용된다. 예를 들어 트리아세틸셀룰로오스(TAC)와 같은 아세테이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, 아크릴계 수지, 폴리노르보르넨계 수지 등을 들 수 있다. 편광 특성이나 내구성 등을 고려할 때 가장 바람직하게는 표면을 알칼리 등으로 비누화 처리한 두께 80㎛ 이상의 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 사용한다.
다음으로, 도 2는 본 발명에 의한 편광자의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 편광판의 제조방법은 팽윤단계(S10), 염색단계(S20), 가교단계(S30), 건조단계(S40), 연신단계(S50)를 포함하여 이루어진다.
팽윤단계(S10)는 염색단계(S20)를 비롯한 본 공정을 수행하기 이전에 PVA 기재필름 내의 PVA의 분자 사슬을 보다 유연하게 하며, 분자 사슬을 이완시켜 염색공정에서 요오드 화합물 등의 염료가 PVA 필름 내부로 염착되는 것이 용이하도록 하 기 위한 공정이며, 본 발명에서의 팽윤단계(S10)에서는 편광자(100)의 기재필름인 폴리비닐알콜(PVA)필름을 염색단계(S20) 이전의 전처리단계로서 팽윤액이 담긴 팽윤조에서 팽윤시킴으로써 수행된다.
본 발명의 팽윤단계(S10)에서 제공되는 편광자의 기재필름인 폴리비닐알콜 필름은 통상 100㎛ 이하의 두께의 것이 적용되는데, 바람직하게는 40 내지 75㎛, 보다 바람직하게는 45 내지 60㎛ 두께의 필름을 적용한다. 상기 기재필름의 두께가 75㎛을 초과하는 경우에는 염착 효율이 저하될 뿐 아니라, 제작된 편광자를 액정 표시장치에 실장할 경우, 표시패널의 색변화가 커질 우려가 있으며, 그 두께가 40㎛ 미만인 경우에는 연신단계(S50)를 수행하기가 용이하지 아니한 문제점이 있다. 그러나, 상기 40 내지 75㎛의 얇은 두께의 기재필름을 사용하는 경우에는 팽윤단계(S10)에서 기재필름의 팽윤 정도가 크기 때문에 주름 발생의 가능성이 높고, 건조단계(S40)를 수행하는 과정에서 수분 증발이 커서 취성이 커지므로, 편광자 제조 후 편광자보호필름과 합지하는 과정에서 균열이 발생할 우려가 높으므로, 공정조건에 따라 적절한 기재필름을 선택하는 것이 바람직하다.
팽윤단계(S10)에서 사용되는 팽윤액은 바람직하게는 순수 또는 바람직하게는 붕산수용액으로 이루어진 붕소화합물 중 적어도 하나로 이루어진 것이 바람직하고, 그 온도는 두께가 75㎛ 이상인 편광자 기재필름을 이용하는 경우에는 20 내지 45℃인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 25 내지 35℃이고, 두께가 75㎛ 이하인 편광자 기재필름을 이용하는 경우에는 15 내지 40℃이며, 더욱 바람직하게는 20 내지 25℃이다. 여기서, 두께가 75㎛ 이하인 얇은 기재필름을 사용할 경우의 팽윤액의 온도 15 내지 40℃는 연신단계(S20)를 수행함에 있어 팽윤되는 정도를 적절히 작게하여 기재필름에서의 주름발생을 억제하기 위하여 설정하는 최적의 온도조건이다.
염색단계(S20)는 기재필름을 요오드 또는 이색성 염료에 침지하여 상기 염료를 기재필름 내부에 흡착시키는 공정이다. 여기서, 요오드 수용액을 염료로 사용하는 경우에는 요오드에 요오드화 칼륨수용액을 용해 보조제로 하여 요오드 이온을 포함하는 수용액을 사용할 수 있으며, 상기 요오드의 사용 농도는 대략적으로 0.01내지 0.8중량%, 바람직하게는 0.02 내지 0.8중량%이며, 상기 요오드화 칼륨의 사용 농도는 0.01 내지 10중량%, 보다 바람직하게는 0.05 내지 8중량%이다.
본 발명에 의한 편광자의 제조방법에 사용되는 상기 요오드 수용액에는 상기 요오드 및 요오드화 칼륨 이외에 가교공정에 사용되는 붕산이 더 참가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발명자는 상기 붕산의 첨가 농도에 따라 제조된 편광자의 광특성이 변화하는 것을 파악하고, 상기 붕산의 첨가 농도의 최적화 범위를 검토하였다. 그 결과, 상기 요오드 수용액에 포함되는 붕산의 첨가 농도가 요오드 수용액 100중량% 대비 0.5 내지 5.0중량%, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 3.5중량%, 특히 바람직하게는 1.5 내지 3.0중량%가 함유된 경우가 가장 우수한 광특성을 보이는 것을 알 수 있었다.
상기 붕산의 첨가 농도가 5.0중량%를 초과한 경우에는 기재필름인 PVA 필름의 표면 가교화에 따라 PVA 필름 내부로의 염착이 용이하지 않는 현상이 발생하며, 상기 농도가 0.5중량% 미만인 경우에는 연신단계(S50)에서 기재필름의 절단 및 기 재필름에 염착된 요오드 화합물의 탈리가 발생하기 쉬워 광특성 저하의 원인이 되는 문제점을 갖는다.
또한, 상기 염색액으로 사용되는 요오드 수용액의 온도 범위는 20 내지 40℃ 인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 25 내지 35℃이다. 상기 염색액의 온도가 40℃를 초과하는 경우에는 기재필름에 주름이 발생되는 문제점이 있으며, 상기 온도가 20℃ 미만인 경우에는 PVA 분자 사슬을 효과적으로 이완시키지 못해 PVA 내부로의 염착이 용이하지 않게 되는 문제점이 있다.
가교단계(S30)는 기재필름을 가교제에 침적시킴으로써 기재필름의 PVA 분자사슬을 가교시키기 위하여 수행되는 단계로서, 사용되는 가교제는 붕산이나 붕사 수용액을 바람직하게 사용한다. 상기 붕산 수용액에는 요오드화 칼륨이 포함될 수 있다.
건조단계(S40)는 상기 기재필름을 45 내지 70℃, 바람직하게는 60 내지 65℃ 온도, 75㎛ 미만의 기재필름을 사용하는 경우에는 40 내지 60℃, 바람직하게는 55 내지 60℃ 온도 하에서 건조하는 단계이다.
연신단계(S50)는 상기 팽윤단계(S10) 내지 건조단계(S40) 중 적어도 어느 한 단계와 함께 수행할 수도 있고, 상기 단계들 중 적어도 어느 한 단계의 시작되기 전이나 마친 후, 또는 각 단계들 사이에 수행할 수도 있다.
상기 연신단계(S50)에서 사용되는 연신방법은 특별히 제한되지는 아니하지만, 습윤 연신법과 건식 연신법 양자를 모두 사용할 수 있다. 건식 연신법에 의한 연신방법으로는 예를 들어, 인터롤 연신법(inter-roll stretching method), 가열롤 연신법(heated roll stretching method) 및 압축 연신법(compression stretching method) 등이 있으며, 다단계로 수행될 수 있다.
본 발명에서의 연신단계(S50)의 일실시예로서, 도 3에 도시된 연신구간별로 나타낸 간략도면을 참조하여 이를 설명하기로 한다.
본 발명에 의한 연신단계(S50)는 제1연신단계(S51)과, 제2연신단계(S52)로 이루어지며, 도 4에 도시된 바와 같이, 연신이 수행되는 전체 구간은 제1연신단계(S51)가 수행되는 제1연신구간(10)과, 제2연신단계(S52)가 수행되는 제2연신구간(20) 및 연신을 수행하는 세쌍의 연신롤러(30)로 이루어진다. 상기 제1연신단계(S51)와 제2연신단계(S52)로 연신단계(S50)를 나누는 것은 연신을 수행하는 연신롤러의 회전속도의 변화에 따라 구분한 것이다. 상기 2단 연신을 수행하는 것은 앞서 설명한 바와 같이, 안정적인 연속생산이 가능하고, 결과적으로 전체 연신비를 올리는데 유리하여 광특성 향상에 도움이 되기 때문이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 연신롤러(30)는 상기 제1연신구간(10)의 입구에 설치된 제1롤러(31)와, 상기 제1연신구간의 출구 및 제2연신구간의 입구가 접하는 곳에 설치된 제2롤러(32)와, 상기 제2연신구간의 출구에 설치된 제3롤러(33)로 이루어진다.
상기 제1롤러(31) 및 제2롤러(32)의 회전속도비 V1이 (제2롤러의 회전속도)/(제1롤러의 회전속도)이고, 상기 제2롤러(32) 및 제3롤러(33)의 회전속도비 V2가 (제3롤러의 회전속도)/(제2롤러의 회전속도)로 표현될 때, V1/V2로 표현되는 구 간속도비가 0.85 내지 2.00, 보다 바람직하게는 0.95 내지 1.60인 것이 본 발명의 특징이다.
상기 구간 속도비 0.5 내지 2.5는 편광자 기재필름의 절단을 방지하고, 외관의 주름을 방지할 수 있는 최적의 속도비이다.
또한, 상기 제1연신단계(S51)에서의 기재필름의 연신배율이 1.5 내지 3.0배이며, 상기 제2연신단계(S52)에서의 기재필름의 연신배율이 2.0 내지 3.0배이고, 상기 편광자 제조공정을 거친 기재필름의 전체 연신배율이 5.0 내지 8.0배인 것이 바람직하다.
상기 제1연신단계(S51)에서의 연신배율을 1.5 내지 3.0배로 수행하는 것은 염색 처리에 의한 기재필름의 늘어짐이나 주름의 발생 염려를 감소시키고, 연신의 얼룩을 없애기 위함이다. 연신배율이 1.5배 미만인 경우에는 필름이 늘어져 염색 시에 그 부분이 염색 얼룩이 되는 문제점이 있으며, 3.0배를 초과하는 경우에는 고투과율, 고편광도의 편광판을 얻기 어렵다는 문제점이 있다.
제2연신단계(S52)에서의 연신배율이 2.0 내지 3.0배인 것은, 2.0배 미만인 경우에는 기재필름의 늘어짐 또는 주름의 발생이라는 문제점이 발생되고, 3.0배를 초과하는 경우에는 연신 중의 필름의 절단이 발생하는 문제점이 있기 때문이다.
여기서, 상기 제1연신단계(S51)에서의 기재필름의 연신배율이 1.5 내지 3.0배이며, 상기 제2연신단계(S52)에서의 기재필름의 연신배율이 2.0 내지 3.0배이고, 상기 편광자 제조공정을 거친 기재필름의 전체 연신배율이 5.0 내지 8.0배가 되도록 연신단계(S50)를 수행한다.
상기 제1연신단계(S51)에서의 연신배율을 1.5 내지 3.0배로 수행하는 것은 염색 처리에 의한 기재필름의 늘어짐이나 주름의 발생 염려를 감소시키고, 연신의 얼룩을 없애기 위함이다. 연신배율이 1.5배 미만인 경우에는 필름이 늘어져 염색 시에 그 부분이 염색 얼룩이 되는 문제점이 있으며, 3.0배를 초과하는 경우에는 고투과율, 고편광도의 편광판을 얻기 어렵다는 문제점이 있다.
제2연신단계(S52)에서의 연신배율이 2.0 내지 3.0배인 것은, 2.0배 미만인 경우에는 기재필름의 늘어짐 또는 주름의 발생이라는 문제점이 발생되고, 3.0배를 초과하는 경우에는 연신 중의 필름의 절단이 발생하는 문제점이 있기 때문이다.
상기 편광자 제조공정을 거쳐 제조된 편광자(100)와 상술한 편광자보호필름(300)과 합지하는 합지공정을 통해 편광판(10)으로 제조된다.
편광자(100) 및 편광자보호필름(300)을 접착하는 방식은 특별히 제한되지는 아니하지만, 탑-다운(top-down) 방식, 다운-탑(down-top)방식, 그리고 수평합지방식으로 나뉜다. 본 발명에서는 세가지 방식을 모두 사용할 수 있다.
그리고, 편광자(100)에 편광자보호필름(300)을 접착시킬 때에는 미리 접착제를 도포하여 접착시키거나, 편광자(100)와 편광자보호필름(300)이 합지되는 시점에 접착제를 떨어뜨려 접착시키는 방법이 있다. 본 발명에서는 접착제를 도포하여 접착하거나, 떨어뜨려 접착시키는 방식 중 하나를 선택하거나, 두가지 방식을 모두 함께 사용할 수 있다.
상기 제조방법에 의해 제조된 편광판에 다른 광학층 등의 광학부재를 적용하여 사용할 수 있다. 그 광학부재로서는 특별히 제한되지는 아니하나, 예를 들어 반사판이나 반투과 반사판, 위상차판(1/2 파장판, 1/4 파장판 등의 λ판도 포함한다.), 시각보상필름, 휘도향상 필름 등 액정 표시장치 등의 형성에 사용될 수 있는 적절한 광학층의 1층 또는 2층 이상을 사용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예와 본 발명과 비교되는 비교예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
실시예 1
기재필름으로서 75㎛ 두께의 PVA필름을 25℃ 붕산수용액이 담긴 팽윤조와, 30℃ 요오드 수용액 및 요오드화 칼륨 혼합수용액이 담긴 염색조와, 50℃ 붕산 수용액이 담긴 가교조에 순차적으로 참지하면서 일축 연신하여 연신배율 2.70배로 연신한 후, 상기 기재필름을 붕산수용액이 담긴 연신조에 침지하면서 일축 연신하여 연신배율 2.33배로 연신하여 전체 연신배율 6.3배로 연신한 후, 55℃ 환경 하에서 건조하여 편광자를 제조하였다. 여기서, 상기 V1/V2로 표현되는 구간속도비는 0.52로 연신을 수행하였다. 상기 편광자 제작 후 편광자보호필름인 테트라아세테이트셀룰로오스(TAC) 필름을 편광자와 합지하는 방식으로 편광판을 제조하였다.
실시예 2
상기 V1/V2로 표현되는 구간속도비가 0.66인 것을 제외하고는 실시예 1과 동 일한 제조방법에 의해 편광판을 제조하였다.
실시예 3
상기 V1/V2로 표현되는 구간속도비가 0.99인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조방법에 의해 편광판을 제조하였다.
실시예 4
상기 V1/V2로 표현되는 구간속도비가 1.17인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조방법에 의해 편광판을 제조하였다.
실시예 5
상기 V1/V2로 표현되는 구간속도비가 1.37인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조방법에 의해 편광판을 제조하였다.
비교예 1
상기 V1/V2로 표현되는 구간속도비가 0.31인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조방법에 의해 편광판을 제조하였다.
비교예 2
상기 V1/V2로 표현되는 구간속도비가 2.05인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조방법에 의해 편광판을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예에 의해 제조된 편광판의 특성 평가에 대해서는 아래와 같은 실험을 수행하였다.
투과율
투과율은 분광도계(Jasco사의 V-7100)를 사용하여 측정하였으며, 다음의 식을 이용하여 구하였다.
투과율(%) = (Iout/Iin) * 100
여기서, Iin 는 입사광, Iout 는 투과광이며,
단체투과율(Ts)은 1개의 편광판의 전광선 투과율(%),
평행투과율(Tp)은 2매의 편광판의 편광축을 평행으로 하여 겹칠 때의 전광선 투과율(%),
직교투과율(Tc)은 2매의 편광판의 편광축을 직교시켜서 겹칠 때의 전광선 투과율(%)이다.
편광도( PE )
편광도는 다음의 식을 이용하여 구하였다.
편광도(PE) = [(Tp-Tc)/(Tp+Tc)]1/2 * 100 (%)
외관 및 PVA절단여부
편광자를 제조하는 과정에서 외관의 주름 발생 또는 기재필름인 PVA필름의 절단 여부를 육안으로 확인하였다.
상기 특성 평가데이터는 아래 <표 1>에 정리하였다.
구분 V1/V2 단체투과율(Ts) (%) 평행투과율(Tp) (%) 직교 투과율(Tc) (%) 편광도(PE) (%) 외관 및 PVA절단여부
비교예 1 0.31 43.34 37.48 0.027 99.928 주름발생
실시예 1 0.52 43.27 37.32 0.023 99.938 양호
실시예 2 0.66 43.44 37.52 0.019 99.949 양호
실시예 3 0.99 43.35 37.49 0.015 99.960 양호
실시예 4 1.17 43.47 37.56 0.010 99.973 양호
실시예 5 1.37 43.39 37.51 0.019 99.949 양호
비교예 2 2.05 - - - - PVA 절단
상기 <표 1>에 나타난 바와 같이, V1/V2로 표현되는 구간속도비가 일정 수준으로 작으면(제1연신구간의 구간비가 작음), PVA 필름에 주름이 발생하였으며, 광특성도 낮았다. 반면, 상기 구간속도비를 일정 수준 높게 설정할 경우에는 PVA 필름의 절단 현상이 일어나는 것을 알 수 있었다. 따라서, 광특성 및 외관 특성, PVA절단을 고려할 때, 최적의 구간속도비는 0.99 내지 1.17임을 알 수 있었다.
상기 결과를 토대로, 상기 구간속도비를 조절함으로써 광특성이 우수한 편광판 제조가 용이하다는 사실을 알 수 있었다.
이상, 본 발명을 구성을 중심으로 실시예와 비교예를 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부 된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 편광판의 정단면도
도 2는 본 발명에 의한 편광자의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도
도 3은 본 발명에 의한 편광자 제조방법의 연신단계의 일실시예를 나타낸 도면
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
30: 연신롤러 100: 편광자
200: 접착제 300: 편광자보호필름

Claims (5)

  1. 편광자의 제조방법에 있어서,
    상기 편광자의 기재필름인 폴리비닐알콜(PVA)필름을 염색단계 이전에 전처리단계로서 팽윤액이 담긴 팽윤조에서 팽윤시키는 팽윤단계;
    상기 기재필름을 요오드 또는 이색성 염료로 염색하는 염색단계;
    상기 기재필름을 가교제에 의해 가교하는 가교단계;
    상기 기재필름을 40 내지 60℃ 온도 하에서 건조하는 건조단계;
    상기 팽윤단계 내지 건조단계 중 적어도 한 단계에서 상기 기재필름을 연신롤러를 이용하여 연신하는 연신단계를 포함하되,
    상기 연신단계는 상기 연신롤러의 회전속도의 변화에 따라 제1연신단계와 제2연신단계로 이루어지고, 상기 연신롤러는 상기 제1연신구간의 입구에 설치된 제1롤러와, 상기 제1연신구간의 출구 및 제2연신구간의 입구가 접하는 곳에 설치된 제2롤러와, 상기 제2연신구간의 출구에 설치된 제3롤러로 이루어지며,
    상기 제1롤러 및 제2롤러의 회전속도비 V1이 (제2롤러의 회전속도)/(제1롤러의 회전속도)이고, 상기 제2롤러 및 제3롤러의 회전속도비 V2가 (제3롤러의 회전속도)/(제2롤러의 회전속도)로 표현될 때, V1/V2로 표현되는 구간속도비가 0.85 내지 2.00인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연신단계는 상기 연신롤러의 회전속도의 변화에 따라 제1연신단계와 제2연신단계로 이루어지며,
    상기 제1연신단계에서의 기재필름의 연신배율이 1.5 내지 3.0배이며,
    상기 제2연신단계에서의 기재필름의 연신배율이 2.0 내지 3.0배이고,
    상기 편광자 제조공정을 거친 기재필름의 전체 연신배율이 5.0 내지 8.0배인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1연신단계는 상기 기재필름을 붕산수용액이 담긴 제1염색조와, 요오드 수용액 및 요오드화 칼륨 수용액이 담긴 제2염색조와, 붕산 수용액이 담긴 제3염색조에 순차적으로 참지하면서 일축 연신하고, 상기 제2연신단계는 상기 기재필름을 붕산수용액이 담긴 가교조에 침지하면서 일축 연신하여 수행하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 편광자의 기재필름인 폴리비닐알콜(PVA)필름은 두께가 40 내지 75㎛인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 편광자의 적어 도 일면에, 편광자보호필름을 폴리비닐알콜계 접착제를 매개로하여 합지하여 이루어진 것을 특징으로 하는 편광판.
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