KR20100024784A - 코팅형 편광판의 제조방법 및 그로 인해 제조된 코팅형 편광판 - Google Patents

코팅형 편광판의 제조방법 및 그로 인해 제조된 코팅형 편광판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코팅형 편광판의 제조방법 및 그로 인해 제조된 코팅형 편광판에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 코팅형 편광판의 제조방법은, 기재필름 위에 자외선 경화성 수지 조성물을 코팅하여 배향막을 형성하는 배향막 코팅단계; 상기 배향막을 건조한 후, 자외선을 조사하여 경화시키는 배향막 경화단계; 상기 경화된 배향막을, 상기 기재필름의 길이방향으로 러빙하는 러빙단계; 상기 배향막 위에 안트라퀴논계 염료, 아조계 염료, 및 요오드 화합물 중 적어도 하나로 이루어진 이색성 염료와, 자외선 경화성 액정물질 및 용매를 포함하는 액정 혼합용액을 코팅하는 액정 코팅단계; 상기 액정 혼합용액을 건조한 후, 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 액정 혼합용액층을 형성하는 액정 경화단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의하면, 편광 특성이 우수하고, 종래의 연신형 편광판에 비하여 두께가 얇고, 연신 방법에 비하여 공정 시간 및 제조비용이 절약되며, 자외선 경화형 액정을 코팅하여 얻어짐에 따라 경화된 후, 자체적인 경도를 가지며, 액정 편광판 자체의 유동성을 방지하여, 안정적인 편광특성을 갖고, 별도의 보호필름을 요하지 않는 코팅형 편광판을 얻을 수 있는 장점이 있다.
편광판, 무연신, 경화형 액정, 염료 혼합

Description

코팅형 편광판의 제조방법 및 그로 인해 제조된 코팅형 편광판{Method for manufacturing coating type polarizing plate and Coating type polarizing plate manufactured by thereof}
본 발명은 코팅형 편광판의 제조방법 및 그로 인해 제조된 코팅형 편광판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, PVA를 이용한 연신 및 염색 방식에 의하지 않고, 코팅방법에 의하여 간단하게 편광판을 제조할 수 있는 제조방법 및 그로 인해 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 또는 이축 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.
그러나, 상기 종래의 방식에 의하여 편광판을 제조할 경우, 편광판의 두께가 상대적으로 두꺼워지며, 얻어지는 편광판의 내열성 및 내습성이 약한 문제점이 있을 뿐 아니라, 특히 PVA 편광자에 대한 연신공정 및 염색 공정의 수행으로 인하여 공정 시간이 길고, 제조비용이 많이 들기 때문에, 비록 인라인 방식에 의하여 편광판을 제조하더라도, 대량생산에 있어서 상대적으로 불리하다는 문제점이 있다.
따라서, 상기 문제점을 해결하고자, 연신 및 염색 공정을 생략하고, 코팅 방식으로 편광판을 제조하는 방법에 대하여 다양한 연구가 수행되고 있는 실정이다.
예를 들어, 편광 염료를 슬롯 다이 코팅(slot dye coating) 공정을 이용하여 기판 위에 코팅함으로써, 액정표시장치 패널 내부에 편광자를 내장화시키는 이너 편광자가 제시되어 있다. 이러한 이너 편광자는 이색성을 가지는 염료 물질들을 용액형(Lyotropic) 액정상으로 변환하고, 상기 액정 상에 전단응력을 가하면서 기판에 코팅한 후, 용매를 증발시킴으로써 제조된다.
이러한 코팅형 이너 편광자는 PVA 연신형 편광자에 비하여 두께가 얇고, 내열성과 내광성이 우수하며, 코팅공정이 단순하므로 제조비용이 저렴하다는 장점이 있다.
그러나, 상기 코팅형 이너 편광자에 의하더라도, 상기 염료 물질들을 코팅하는 방향으로의 유동성으로 인하여, 종래의 연신형 편광판과 같이 고착화된 상태로 기판에 부착되어, 안정적인 편광특성을 얻는 것이 어려우며, 편광특성도 종래의 연 신형 편광판에 비하여 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 편광특성이 연신형 편광판과 대등하고, 단순한 공정과 저렴한 제조비용으로 공정을 수행할 수 있으며, 아울러, 내습성 및 내열성이 우수한 코팅형 편광판의 제조방법 및 그로 인해 제조된 코팅형 편광판을 제공하는 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 코팅형 편광판의 제조방법은, 배향막 코팅단계(S10), 배향막 경화단계(S20), 러빙단계(S30), 액정 코팅단계(S40), 액정 경화단계(S50)를 포함하여 이루어진다.
도 1은, 상기 제조방법에 의하여 형성된 본 발명에 의한 코팅형 편광판의 적층 단면구조이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 코팅형 편광판은, 기재필름(100), 배향막(200), 및 액정 혼합용액층(300)의 순으로 적층되어 이루어진다. 이렇게 이루어진 코팅형 편광판의 하면 또는 상면은 점착제를 통하여 액정표시장치의 기판에 부착된다.
이하에서는, 상기 본 발명에 의한 코팅형 편광판의 제조방법에 대하여 순차적으로 설명하기로 한다.
(1) 배향막 코팅단계(S10)
배향막 코팅단계(S10)는, 기재필름(100) 위에 자외선 경화성 수지 조성물을 코팅하여 배향막(200)을 형성하는 단계이다.
배향막 코팅단계(S10)를 수행하는 방식으로는, 딥코팅(Dip coating), 플로우 코팅(Flow coating), 스프레이 코팅(Spray coating), 롤 코팅(Roll coating), 그라비아 코팅(Gravure Coating) , 마이크로 그라비아 코팅(Micro-Gravure Coating) 중 적합한 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 인라인(in-line) 코팅방식을 사용한다. 본 발명의 인라인 코팅방식에서 사용되는 코팅헤드는, 나이프(Knife), 콤마(Comma), 다이(Die), 마이크로 그라비아(Micro Gravure), 그라비아(Gravure), 닙(nip), 스프레이 등이 있다.
본 발명에서와 같은 인라인 코팅방식은 상기에 열거한 코팅헤드를 사용함으로써 발생하는 미세한 공극화 현상을 없애거나 최소화한다. 본 발명에서 사용하는 인라인 코팅방식은 자외선 경화성 수지 조성물의 분무량 또는 분무 압력을 조절하여 배향막(200)의 두께, 내구성, 경도 등을 조절할 수 있다. 코팅헤드는 하나인 것이 일반적이지만, 원하는 배향막(200)의 성분, 두께, 내구성 등에 따라서 코팅헤드는 2 이상일 수 있다. 이렇게 함으로써, 2 이상의 코팅헤드를 통하여 조성물의 성분이 다른 2 이상의 배향막(200)이 적층되도록 하는 것도 가능하다.
여기서, 기재필름(100)은, 본 발명에 의한 코팅형 편광판을 지지하기 위하여 사용되는 것으로서, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차폐성, 등방성, 경제성 등을 감안하여 선택할 수 있다.
이러한 기재필름(100)의 예로서, 트리아세틸셀룰로오스(TAC)와 같은 비등방성 필름을 사용할 수 있으며, 소수성 투명수지 필름으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴계 중합체, 폴리스티렌 및 아크릴로니트릴-스타이렌 공중합체 등의 스타이렌계 중합체, 폴리카보네이트계 중합체 등을 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 사이클로계 또는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 중합체, 염화비닐계 중합체, 나일론 및 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 중합체, 이미드계 중합체, 설폰계 중합체, 폴리에테르설폰계 중합체, 폴리에테르-에테르 케톤계 중합체, 폴리페닐렌 설파이드계 중합체, 비닐 알콜계 중합체, 비닐리덴 클로라이드계 중합체, 비닐 부티랄계 중합체, 알릴레이트계 중합체, 폴리옥시메틸렌계 중합체, 에폭시계 중합체, 상기 중합체의 블렌드 중합체, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계 또는 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 또는 자외선 경화형 수지 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
구체적으로 트리아세틸셀룰로오스(TAC)가 일반적으로 사용되며, STN, VA 모드의 광시야각 및 색 보상을 하기 위하여 연신된 사이클로올레핀 계열, 폴리카보네이트 계열의 필름을 사용할 수 있다. 또한, 시야각을 개선하기 위하여 광시야각용 액정이 코팅된 트리아세틸셀룰로오스를 사용할 수 있다. 그밖에 폴리메틸메타크릴 레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 계열의 필름이 바람직하게 사용될 수 있다.
배향막(200) 형성을 위한 자외선 경화성 수지 조성물은, (메타)아크릴레이트기, 에테르기, 아미노기, 아크릴로일옥시기, (메타)아크릴로일옥시기, 우레탄기 중 적어도 하나로 이루어진 중합성 불포화 결합을 가지는 모노머, 올리고머, 및 프리폴리머 중 적어도 하나로 이루어진 바인더 수지 100중량부에 대하여, 광 중합개시제 5 내지 10중량부; 물; 메탄올, 이소프로필 알코올(IPA),에탄올, 클로로포름, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 테트라클로로에틸렌, O-디클로로벤젠, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 아세톤, 방향족 탄화수소, 이소포론, 부티로락톤, N-메틸 피롤리돈, 테트라히드로푸란, 락테이트, 및 아세테이트 중 적어도 하나로 이루어진 용매 300 내지 700중량부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이 중에서, 상기 바인더 수지로는, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 펜타글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등이 단독 또는 혼합하여 이루어진 3관능성 이상의 다관능성 아크릴레이트 유도체를 사용하는 것이 더욱 바람직한 코팅형 평광판을 얻기 위하여 바람직하다.
또한, 본 발명에 사용되는 광 중합개시제는, 자외선을 흡수하여 자유 래디컬을 생성함으로써, 반응을 개시하여 기재필름(100) 상에 도포된 조성물을 순식간에 중합 경화시키는 작용을 한다. 개시제의 종류에 따라 흡수하는 파장 영역을 달리하 며, 대부분이 반응에는 참가하지 않는다. 황변타입과 저황변타입이 있으며, 일반적으로 300 내지 360nm의 파장을 흡수하는데, 다양한 파장을 흡수하여 반응성을 촉진시키기 위해서는 2종 이상의 개시제를 함께 사용할 수 있다. 또한, 코팅 두께가 얇은 경우에 있어서 함량이 높을수록 반응성이 좋아지며, 코팅 두께가 두꺼운 경우에는, 함량이 감소할수록 전체 경화속도가 증가한다.
본 발명에 사용되는 광 중합개시제는, 하이드록시케톤 계열 광개시제, 아미노케톤 계열 광개시제, 하이드록시알킬페논계 광개시제 중 적어도 하나로 이루어진 것이 빠른 경화반응을 유도하여, 우수한 표면 경화특성을 얻기 위하여 바람직하다.
상기 광 중합개시제의 함량은, 상기 바인더 수지 100중량부에 대하여 5 내지 20중량부, 바람직하게는 7 내지 15중량부, 더욱 바람직하게는 8 내지 13중량부이다. 상기 함량이 5중량부 미만인 경우에는 반응성이 저하되는 문제점이 있고, 20중량부를 초과하는 경우에는 반응성은 증가하지만, 표면 경도가 저하되는 문제점이 있다.
본 발명에 사용되는 용매는, 기재필름(100)에 적절히 코팅을 행할 때에 점도와 유동성의 조절을 위하여 필요하다. 상기 용매로는, 에테르계 용매, 방향족 용매, 아세테이트계 용매, 케톤계 용매, 알코올계 용매 또는 이들이 혼합된 용매가 사용될 수 있다. 바람직하게는 물, 메탄올, 이소프로필 알코올(IPA),에탄올, 클로로포름, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 테트라클로로에틸렌, O-디클로로벤젠, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 아세톤, 방향족 탄화수소, 이소포론, 부티로락톤, N-메틸 피롤리돈, 테트라히드로푸란, 락테이트, 및 아세테이트 등을 단독 또는 혼합 하여 사용할 수 있다.
상기 용매의 함량은, 상기 바인더 수지 100중량부에 대하여 300 내지 700중량부, 바람직하게는 320 내지 650중량부, 더욱 바람직하게는 350 내지 600중량부이다. 상기 함량이 300중량부 미만인 경우, 점도가 커서 코팅이 원활하게 수행되기 어려운 문제점이 있으며, 700중량부를 초과하는 경우에는 적절한 두께의 코팅층이 형성되지 못하여 기능을 발휘하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 자외선 경화성 조성물은 경우에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 예로서는, 조성물의 평활성을 증대시키기 위한 레벨링제(leveling agent), 조성물의 표면장력을 감소시켜 기재필름(100)에 대한 습윤성을 향상시키는 습윤제(wetting agent), 자외선 안정제, 도전성 계면활성제, 또는 기타 물질이 포함될 수 있다. 상기 도전성 계면 활성제로서는 4급 암모늄이 특히 바람직하다.
상기 자외선 경화성 조성물을 기재필름(100) 위에 코팅한 다음, 아래의 공정이 이어지는바, 이에 대하여 살펴보기로 한다.
(2) 배향막 경화단계(S20)
배향막 경화단계(S20)는 상기 배향막 코팅단계(S10)에서 코팅된 배향막(200)을 건조한 후, 자외선을 조사하여 경화시키는 단계이다.
먼저, 상기 코팅된 배향막(200)을 건조함으로써, 자외선 경화성 수지 조성물 내에 잔류하는 용매를 제거하는데, 상기 건조단계를 수행하는 방법은, 일반 열풍 건조에 의할 수도 있으나, 보다 효과적인 건조를 위해서는, 자외선 경화성 수지 조성물이 코팅된 기재필름(100)을 회전시켜 건조단계를 수행하는 것이 바람직하다.
이러한 건조 단계를 수행하는 건조온도는 15 내지 85℃가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 25 내지 75℃이다. 건조온도가 15℃ 미만인 경우에는 용매를 제거하는데 걸리는 시간이 지나치게 길어지며, 85℃를 초과하는 경우에는 코팅액의 물성에 영향을 줄 수 있어 바람직하지 않다.
건조 시간은 15 내지 300초, 더욱 바람직하게는 55 내지 200초, 더더욱 바람직하게는 60 내지 100초이다. 건조시간이 15초 미만인 경우에는 건조의 효과가 미미하며, 300초를 초과하는 경우에는, 건조된 배향막의 물성에 영향을 줄 수 있어 바람직하지 않다.
상기 배향막(200) 건조를 마친 후, 자외선을 조사하여 배향막(200)을 경화시키는 단계를 수행한다. 이러한 경화단계에 의하여 배향막을 기재필름(100)에 완전히 부착시키고 건조단계에 의하여 미처 제거하지 못한 용매를 완전히 제거할 수 있다.
경화단계에서의 조사되는 자외선의 파장은 350 내지 400nm인 장파장 자외선을 사용하는 것이 바람직하며, 그 광량은 250 내지 600mJ/cm2,바람직하게는 300 내지 550mJ/cm2로 한다. 상기 광량 범위는 충분한 배향막 경화를 수행함과 동시에, 배향막을 이루는 조성물의 물성의 변화를 방지하기 위한 적절한 범위이다.
경화시간은 자외선의 에너지 조사량에 대응하여 상대적으로 결정되며, 경화 시간은 45초 내지 130초가 적당하다. 경화시간이 45초 미만인 경우에는, 경화의 효과가 충분히 발휘되지 못하고, 130초를 초과하는 경우에는, 배향막의 물성에 영향을 미쳐 얻어지는 편광판의 기능을 저하시키는 원인이 된다.
상기 배향막 경화단계로 인하여 형성된 경화된 배향막의 두께는, 1 내지 5㎛, 바람직하게는 2 내지 4㎛이며, 상기 범위의 두께를 형성함으로써, 일정한 경도 및 편광도, 투과율 등의 특성을 동시에 만족시킬 수 있다.
(3) 러빙단계(S30)
러빙단계(S30)는, 상기 경화된 배향막(200)을 기재필름(100)의 길이방향으로 러빙하는 단계이다. 즉, 후공정에서 액정이 일정한 방향으로 배열되도록 경화된 배향막을 러빙장치에 통과시켜 표면을 일정한 방향으로 배향시키는 공정이다.
상기 러빙장치란, 예컨대 레니온, 나일론, 코튼, 아라미드 등의 섬유를 식모한 벨벳 모양의 천을 롤에 붙인 러빙 롤을 제작하고, 이 롤을 고속 회전시킨 상태로 유기 물질이 코팅된 표면을 처리하는 방법이다. 또는 러빙 롤을 고정한 상태에서 고속 회전시켜 필름을 러빙 롤에 접촉시키면서 반송시킴으로써, 러빙 공정을 수행할 수도 있다.
러빙 처리의 조건은 사용하는 기재필름(100), 또는 천의 종류, 러빙 롤의 직경, 또는 러빙 롤의 회전 수 및 회전 방향, 기재필름 또는 러빙 롤의 이동속도 및 기재필름에의 러빙롤의 가압 정도에 의하여 다르게 설정된다.
(4) 액정 코팅단계(S40)
액정 코팅단계(S30)는, 상기 러빙된 배향막(200) 위에 자외선 경화성 액정물질, 염료 및 용매를 포함하여 이루어지는 액정 혼합용액을 인라인 코팅방법에 의하여 코팅하는 단계이다. 인라인 코팅방법은, 상술한 배향막을 이루는 자외선 경화성 수지 조성물 코팅방법과 동일하게 수행하며, 여기서는 자외선 경화가 가능한 액정 혼합용액의 조성에 대하여 살펴보도록 한다.
본 발명에 사용되는 자외선 경화성 액정물질로서는, 메소겐기를 함유하는 모노에폭시드 화합물; 히드록실기를 함유하는 화합물을 포함하는 모노머 혼합물을 중합하는 것에 의해 얻을 수 있는 폴리에테르; 자외선 경화형 액정성 아크릴레이트 화합물 및 그의 혼합물; 디스코틱 액정을 나타내는 아크릴레이트 화합물; 액정성을 나타내는 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리카르보네이트 및 폴리에스테르-이미드; 및 네마틱 또는 스멕틱상을 나타내는 액정 올리고머의 중합물 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다. 바람직하게는 상기 액정물질 중 네마틱 액정성을 나타내는 물질을 사용한다.
또한, 본 발명에서는 상기 자외선 경화성 액정물질과 아울러, 편광판에 사용되는 염료를 혼합하여 액정 혼합용액을 사용한다. 본 발명에 사용되는 상기 염료는, 안트라퀴논계 염료, 아조계 염료, 요오드 화합물 등의 이색성 염료를 단독 또는 혼합하여 사용한다.
상기 자외선 경화성 액정물질 및 염료는 용매와 혼합하여 사용하는데, 여기서 사용되는 용매는, 물, 메탄올, 이소프로필 알코올(IPA),에탄올, 클로로포름, 디 클로로에탄, 테트라클로로에탄, 테트라클로로에틸렌, O-디클로로벤젠, 메틸에틸케톤, 씨클로헥사논, 아세톤, 방향족 탄화수소(자일렌, 톨루엔, 벤젠 등), 이소포론, 부티로락톤, N-메틸 피롤리돈, 테트라히드로푸란, 락테이트, 및 아세테이트 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.
여기서, 상기 자외선 경화성 액정물질 및 염료의 중량비는 3:1 내지 20:1, 바람직하게는 5:1 내지 15:1의 비율로 혼합하며, 상기 범위에 있을 때, 염료의 배향 정도가 가장 바람직하게 나타났다.
(5) 액정 경화단계(S50)
액정 경화단계(S50)는, 상기 코팅된 액정 혼합용액을 건조한 후, 자외선을 조사하여 경화시킴으로써, 액정 혼합용액층(300)을 형성하는 단계이다.
여기서, 액정 혼합용액을 건조하고, 경화시키는 방법은, 상기 배향막 경화단계(S20)에서와 동일한 조건으로 수행한다. 즉, 인라인 코팅에 의하여 액정 혼합용액층(300)을 도포하고, 잇따라 건조 및 경화를 수행한다.
상기 액정 경화단계로 인하여 형성된 경화된 액정 혼합용액층(300)의 두께는, 1 내지 5㎛, 바람직하게는 2 내지 4㎛이며, 상기 범위의 두께를 형성함으로써, 일정한 경도 및 편광도, 투과율 등의 특성을 동시에 만족시킬 수 있다.
본 발명에서는, 상기 액정 혼합용액을 코팅하고, 건조 및 경화시킴으로써 얻어진 도막을 사용함으로써, 자체적인 경도를 가지며, 액정 편광판 자체의 유동성을 방지하여, 안정적인 편광 특성을 갖고, 별도의 보호필름을 요하지 않는 코팅형 편 광판을 얻을 수 있다.
아울러, 본 발명에 의하면, 종래의 PVA 연신형 편광판과 같이 연신공정이나, 염색공정을 별도로 수행할 필요가 없어, 공정 수를 줄이고, 간단한 공정으로 박형의 우수한 편광특성을 가지는 편광판을 제조할 수 있다.
이렇게 얻어진 본 발명에 의한 코팅형 편광판의 두께는 50 내지 120㎛, 바람직하게는 80 내지 100㎛으로서, 종래의 연신형 편광판의 경우보다 약 1/2 두께로 편광판을 제조할 수 있으며, 그에 준하는 안정적인 편광특성을 나타낸다.
본 발명에 의하면, 편광 특성이 우수하고, 종래의 연신형 편광판에 비하여 두께가 얇고, 연신 방법에 비하여 공정 시간 및 제조비용이 절약되며, 자외선 경화형 액정을 코팅하여 얻어짐에 따라 경화된 후, 자체적인 경도를 가지며, 액정 편광판 자체의 유동성을 방지하여, 안정적인 편광특성을 갖고, 별도의 보호필름을 요하지 않는 코팅형 편광판을 얻을 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명에 의한 코팅형 편광판에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
실시예 1
이소프로필알콜(IPA) 80g에 4관능성 메타아크릴레이트 유도체 21.5g, 광 중합개시제 2.5g, 레벨링제 1g을 혼합하여 배향막 형성용 자외선 경화성 수지 조성물을 제조하고, 이를 상온에서 10분간 교반하여 두께 80㎛의 TAC 기재필름에 인라인 코팅을 한 후, 상술한 방법에 의하여 건조 및 자외선 조사하여 두께 2㎛의 배향막을 형성하였다. 배향막이 코팅된 기재필름을 천을 이용하여 길이 방향으로 러빙한 후, 네마틱 액정과 염료 혼합용액을 인라인 코팅하고, 25℃에서 15초간 1차 건조 후에 70℃에서 15초간 2차 건조하고, 365 nm 자외선을 30초간 조사하여 피막을 경화시켜 두께 2㎛의 도막을 얻어 코팅형 편광판을 제조하였다.
네마틱 액정과 염료 혼합 용액은 네마틱 액정(LC242, LC756 혼합 사용, BASF사 제조) 38 중량%, 블루 염료(Kayarus supra blue BWL 143, Nippon Kayaku사 제조) 5중량%를 톨루엔:씨클로헥사논 7:3 혼합 용매에 용해된 것을 사용하였다.
실시예 2
블루 염료로서, BGL 200(Nippon Kayaku사 제조)을 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 코팅형 편광판을 제조하였다.
실시예 3
염료를 7 중량 %로 사용한 것 외에는 실시예 2와 동일한 조건으로 코팅형 편광판을 제조하였다.
비교예
연신 방법에 의해 편광필름을 제조하였다. 두께 60㎛ 인 폴리비닐알코올 (PVA)필름을 40℃의 요오드 수용액 속에서 5배로 연신한 후 80℃에서 10분간 건조하여 편광자를 얻었다. 이 편광자의 양측에 TAC 필름을 폴리비닐알코올계 접착제를 사용해 접착하였고 아크릴계 고분자를 사용하여 점착이 가능한 편광판을 얻었다.
상기 실시예 및 비교예에 의하여 얻어진 편광판에 대한 평가는 아래와 같이 수행하였으며, 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.
밀착성
밀착성은 크로스커팅 테스트(cross cutting test)로서 1mm X 1mm 간격으로 10칸 X 10칸, 즉 100칸의 사각형에 3M 사의 스카치 테이프를 부착하여 커팅된 부분에 밀착시킨 후, 스카치 테이프를 떼어내면서 남아있는 사각형의 수량으로 파악하였다.
투과율
투과율은 분광도계(Jasco사의 V-7100)를 사용하여 측정하였으며, 다음의 식을 이용하여 구하였다.
투과율(%) = (Iout/Iin) * 100
여기서, Iin 는 입사광, Iout 는 투과광이며,
단판투과율(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 (%)
구분 밀착성 두께 (㎛) 단체투과율 (%) 직교투과율 (%) 편광도 (%)
실시예 1 100/100 71 43.34 19.08 21.50
실시예 2 100/100 72 47.99 23.10 59.17
실시예 3 100/100 71 37.99 13.10 69.80
비교예 - 135 42.85 0.08 99.82
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예의 경우, 배향막 표면과 블루(blue) 염료가 포함된 코팅층의 밀착성이 좋음을 보여주고 있고, 액정의 배향에 따라 염료가 방향성을 가짐으로써 비교예에 의한 편광판에 비하여 훨씬 얇은 편광판을 얻을 수 있는데 비하여, 비교예와 동등한 투과율 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
아래 표 2에서는 실시예 1에 의한 편광판의 굴절률 및 그 상관관계를 나타내었다. 표 2에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 편광판의 경우, 굴절률 상관관계가 nx>ny=nz의 특성을 보임으로써, 소위 에이-플레이트(+A-plate) 시야각 보상필름의 특성을 보임을 알 수 있다. 이로써, 본 발명에 의한 편광판은, 편광판 고유의 특성인 편광도 특성과 아울러, 에이-플레이트 보상필름의 특성을 갖춘 편광판을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
항목 실시예 1
위상축 진상축
Nx(x축 방향 굴절률) 1.5011 1.5013
Ny(y축 방향 굴절률) 1.4996 1.4996
Nz(z축 방향 굴절률) 1.4993 1.4991
굴절률 상관 관계 nx≫ny≒nz nx≫ny≒nz
도 2 내지 도 5는 각각 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예에 의한 편광판의 파장에 따른 단판 투과율 및 직교 투과율을 나타낸 그래프이며, 도 6 및 도 7은 각각 실시예 1에 의한 편광판의 위상축 및 진상축에 대한 경사각에 따른 위상차 변화를 나타낸 그래프이다. 상기 위상차 변화 그래프는 New oji paper사의 KOBRA-21ADH를 사용하여 측정한 결과 값이다.
도 6 및 도 7의 그래프 형태가 반대 형태로 나타난 것은 상기 위상차 값이 각각 위상축 및 진상축을 기준으로 측정한 것에 기인한 것으로, 양자 모두 입사각 0도에서의 면방향 위상차 값은 150nm로 동일하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위 내에서 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 가능 범위까지 본 발명의 청구범위의 권리범위 내에 있는 것으로 본다.
도 1은, 상기 제조방법에 의하여 형성된 본 발명에 의한 코팅형 편광판의 적층 단면도
도 2는 실시예 1에 의한 편광판의 파장에 따른 단판 투과율 및 직교 투과율을 나타낸 그래프
도 3은 실시예 2에 의한 편광판의 파장에 따른 단판 투과율 및 직교 투과율을 나타낸 그래프
도 4는 실시예 3에 의한 편광판의 파장에 따른 단판 투과율 및 직교 투과율을 나타낸 그래프
도 5는 비교예에 의한 편광판의 파장에 따른 단판 투과율 및 직교 투과율을 나타낸 그래프
도 6은 실시예 1에 의한 편광판의 위상축에 대한 경사각에 따른 위상차 변화를 나타낸 그래프
도 7은 실시예 1에 의한 편광판의 진상축에 대한 경사각에 따른 위상차 변화를 나타낸 그래프

Claims (14)

  1. 기재필름 위에 자외선 경화성 수지 조성물을 코팅하여 배향막을 형성하는 배향막 코팅단계;
    상기 배향막을 건조한 후, 자외선을 조사하여 경화시키는 배향막 경화단계;
    상기 경화된 배향막을, 상기 기재필름의 길이방향으로 러빙하는 러빙단계;
    상기 배향막 위에 상기 배향막 위에 안트라퀴논계 염료, 아조계 염료, 및 요오드 화합물 중 적어도 하나로 이루어진 이색성 염료와, 자외선 경화성 액정물질, 및 용매를 포함하는 액정 혼합용액을 코팅하는 액정 코팅단계;
    상기 액정 혼합용액을 건조한 후, 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 액정 혼합용액층을 형성하는 액정 경화단계를 포함하여 이루어지는 코팅형 편광판의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기재필름은, 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 사이클로올레핀, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 코팅형 편광판의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배향막 경화단계 및 액정 경화단계에서, 상기 배향막 및 액정 혼합용액 의 건조는, 상기 배향막 또는 액정 혼합용액이 코팅된 기재필름을 15 내지 85℃ 온도에서, 15 내지 300초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 코팅형 편광판의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 경화성 수지 조성물은,
    (메타)아크릴레이트기, 에테르기, 아미노기, 아크릴로일옥시기, (메타)아크릴로일옥시기, 우레탄기 중 적어도 하나로 이루어진 중합성 불포화 결합을 가지는 모노머, 올리고머, 및 프리폴리머 중 적어도 하나로 이루어진 바인더 수지 100중량부;
    광 중합개시제 5 내지 20중량부;
    물, 메탄올, 이소프로필 알코올(IPA),에탄올, 클로로포름, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 테트라클로로에틸렌, O-디클로로벤젠, 메틸에틸케톤, 씨클로헥사논, 아세톤, 방향족 탄화수소, 이소포론, 부티로락톤, N-메틸 피롤리돈, 테트라히드로푸란, 락테이트, 및 아세테이트 중 적어도 하나로 이루어진 용매 300 내지 700중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코팅형 편광판의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바인더 수지는, 3관능성 이상의 다관능성 (메타)아크릴레이트의 유도체로 이루어진 것을 특징으로 하는 코팅형 편광판의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배향막 경화단계 및 액정 경화단계로 인하여 형성된 경화된 배향막 및 경화된 액정 혼합용액층의 두께는, 각각 1 내지 5㎛인 것을 특징으로 하는 코팅형 편광판의 제조방법.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 배향막 경화단계 및 액정 경화단계는, 350 내지 400nm의 장파장 자외선을 250 내지 600mJ/cm2의 광량으로 45 내지 130초 동안 조사하여 수행하는 것을 특징으로 하는 코팅형 편광판의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 경화성 액정물질은, 네마틱 액정이며, 상기 자외선 경화성 액정물질 및 염료의 중량비는 3:1 내지 20:1인 것을 특징으로 하는 코팅형 편광판의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배향막 코팅단계 및 액정 코팅단계는, 인라인 코팅방법에 의하여 수행하는 것을 특징으로 하는 코팅형 편광판의 제조방법.
  10. 기재필름;
    자외선 경화성 수지 조성물이 경화되어 이루어진 배향막;
    자외선 경화성 액정물질; 안트라퀴논, 아조 염료, 요오드 화합물 중 적어도 하나로 이루어진 이색성 염료; 및 용매를 포함하는 액정 혼합용액이 경화되어 이루어진 액정 혼합용액층을 포함하여 이루어진 코팅형 편광판.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 자외선 경화성 수지 조성물은,
    (메타)아크릴레이트기, 에테르기, 아미노기, 아크릴로일옥시기, (메타)아크릴로일옥시기, 우레탄기 중 적어도 하나로 이루어진 중합성 불포화 결합을 가지는 모노머, 올리고머, 및 프리폴리머 중 적어도 하나로 이루어진 바인더 수지 100중량부;
    광 중합개시제 5 내지 20중량부;
    물, 메탄올, 이소프로필 알코올(IPA),에탄올, 클로로포름, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 테트라클로로에틸렌, O-디클로로벤젠, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 아세톤, 방향족 탄화수소, 이소포론, 부티로락톤, N-메틸 피롤리돈, 테트라히드로푸란, 락테이트, 및 아세테이트 중 적어도 하나로 이루어진 용매 300 내지 700중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코팅형 편광판.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기재필름은, 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 사이클로올레핀, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 코팅형 편광판.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 자외선 경화성 액정물질은, 네마틱 액정이며, 상기 자외선 경화성 액정물질 및 염료의 중량비는 3:1 내지 20:1인 것을 특징으로 하는 코팅형 편광판.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 코팅형 편광판의 두께는 50 내지 120㎛인 것을 특징으로 하는 코팅형 편광판.
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