KR20100070795A - 은 나노입자가 포함된 편광필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

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김진수
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백명기
김태진
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송헌일
김지혜
여윤선
김동환
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Abstract

본 발명은 은 나노입자가 포함된 편광필름 및 이의 제조방법으로서, 보다 상세하게는 은 나노입자를 폴리머 재료 및 분산제와 혼합하여 압출기를 통해 압출된 편광필름에서 상기 폴리머 재료로는 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리나프탈렌테레프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지로 이루어진 군에서 1이상 선택된 은 나노입자가 포함된 편광필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
은 나노입자, 편광필름, 투명보호층

Description

은 나노입자가 포함된 편광필름 및 이의 제조방법{Polarized light film included silver nanoparticles and preparing thereof}
본 발명은 은 나노입자가 포함된 편광 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내구성 및 고편광도 특성이 있는 은 나노입자가 포함된 편광필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
편광필름은 액정표시장치에 대한 편광 공급 소자 및 검출 소자로서 널리 사용되고 있는데, 최근에는 산업용 착색보안경, 스포츠 레저용 색안경 제조용으로 수요가 증가하고 있다. 이러한 편광필름은 일반적으로 이색성 색소인 요오드 또는 이색성 염료를 폴리비닐알코올(PVA) 필름에 흡착 배향시킨 후, 한면 혹은 양면에 접착제 등을 통해서 트리아세틸셀룰로오스 등으로 이루어지는 보호필름을 접착하여 편광판으로 하여 액정표시장치 등에 사용할 수 있다.
요오드를 이용한 편광필름으로 구성된 편광판은 요오드계 편광판이라 불리 고, 이색성 염료를 이용한 편광필름으로 구성되는 편광판은 염료계 편광판이라고 불린다.
요오드계 편광필름은 염료계 편광필름에 비해서, 고투과율이며 고편광도, 즉 고콘트라스트를 나타낸다는 점에서 일반적인 액정 디스플레이, 액정 텔레비젼, 휴대전화, PDA 등에 널리 이용되고 있다. 그러나, 요오드계 편광판은 광학특성의 면에서는 염료계 편광판보다 우수하지만, 광학 내구성의 면에서는 염료계 편광판에 뒤떨어지고 있다. 요오드계 편광판은 가공하는 중에 수분, 열 또는 압력에 의해 탈색 또는 변질되는 문제점이 있는바, 고내구성이 요구되는 편광필름이 요구되는 실정이다.
이색성 염료계 편광필름은 고온 및 고습도 조건에서도 광학특성의 변화가 적은 고내구성 편광필름으로서 내구성이 높은 장점 때문에 높은 내구성을 요구하는 LCD에 사용되고 있다. 또한 이색성 염료계 편광필름의 경우 색깔의 조절이 비교적 용이하기 때문에 다양한 색의 편광필름을 제조할 수 있으며 이는 선글라스 등의 분야에도 사용되고 있다.
일반적으로 시판되고 있는 편광필름은 편광자로서 PVA에 요오드 또는 이색성 염료로 처리된 편광특성을 가지는 필름을 사용하며, 요오드의 높은 승화성과 낮은 내구성으로 인한 필름의 변형을 막기 위하여 보호층을 형성시키는데, 일반적으로 복굴절이 없고 투광율이 높고 파장 의존성이 없으며, 내열 내습 및 기계적 강도가 높은 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에스테르계(PE), 폴리카보네이트계(PE) 등을 사용하는 것으로 알려져 있다. 또 그 사이에 점착제 처리를 하고 최외곽면에는 보 호필름을 덮는 것으로 알려져 있다. 이렇게 만들어진 편광필름의 원리는 다음과 같다.
편광필름은 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 자연광을 한쪽 방향으로만 진동하는 빛(즉 편광)이 되도록 하는 기능을 갖는다. 특히 LCD는 액정의 복굴절을 이용하므로 액정 분자에 입사되는 빛의 진동방향을 조절한다는 것은 매우 중요한 것이다.
이러한 편광필름의 기능은, PVA 필름을 연신시켜 요오드 또는 이색성 염료 용액으로 염색하여 요오드 분자 또는 염료 분자를 연신방향으로 나란하게 배열시킴으로써 얻어진다. 요오드 또는 염료 분자는 이색성을 가지기 때문에 편광필름의 연신방향으로 진동하는 빛은 흡수하고, 수직한 방향으로 진동하는 빛은 투과하는 기능을 가진다.
현재 일반적으로 사용하고 있는 편광필름은 광학용 폴리비닐알코올을 요오드와 요오드-칼륨 수용액에 침적시켜 염착시킨 후 이를 연신하는 PVA-I2계 편광필름을 흔히 사용하고 있다. PVA는 우수한 선형성과 조막성, 고결정성, 접착성, pH 13.5 이상에서도 견디는 우수한 내알칼리성 등의 특성을 가지고 있어 현재 상용화되어 있는 LCD용 PVA-I2 편광필름은 전기·광학적으로 충분한 성능을 나타내고 있다.
그러나, PVA-I2 편광필름은 우수한 특성에도 불구하고, 요오드의 강한 승화성으로 인하여 고온, 고습, 일광에서 장시간 방치하는 경우 편광 특성과 내구성이 매우 떨어지는 단점이 있다.
대한민국 공개특허 제2008-0005357호에서는 요오드, 요오드화물, 가교제 및/또는 내수화제를 함유한 폴리비닐알코올계 수지 필름을 연신처리 후에 무기산 혹은 그 염 및/또는 유기산을 함유하고 있는 용액으로 처리해서 수득되는 편광필름에 관한 것으로 습열 내구성 및 건열 내구성이 우수한 편광필름을 개시하고 있다. 그러나, 이렇게 제조된 편광필름은 장시간 고온, 고습 및 일광에서 방치되는 경우 편광특성 및 내구성이 많이 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 문제점으로 인해 요오드 화합물 대신 이색성 염료를 사용하는 방안을 연구하는데, 이색성 염료를 사용하여 편광필름을 제조할 경우 높은 내구성이 있음에도 불구하고 요오드에 준하는 편광성과 투과성을 나타내지 못하는 문제점이 있다. 또한, 이색성 염료는 그 특성이 가시광선내에서 각각 고유영역광을 흡수하는 성질을 가지고 있기 때문에 한 종류의 염료만으로는 요오드계 화합물과 같은 광특성을 낼 수 없다. 따라서, 전 영역의 가시광선 파장에서 편광도가 나오기 위해서는 여러 종류의 염료를 조합하여야 한다.
일본 공개특허공보 소 62-156602호는 칼라인덱스 일반명(Color Index General Name)이 직접염료 청색 168, 직접염료 적색 81, 직접염료 주황색 26의 기본 3색에 직접염료 녹색 1, 직접염료 자색 22의 두 가지 염료를 추가한 5가지 염료로 편광필름을 제조하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이렇게 제조된 편광필름은 편광투과율 42%, 편광도 95%의 만족할 만한 결과를 얻지 못하였다.
따라서, 요오드계 편광필름 및 이색성 염료계 편광필름의 문제점을 해결하여 내구성을 가지면서도 투과율, 편광도가 높은 편광필름의 제조기술이 소망되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 목적은 기존 편광필름과 동등한 정도로 편광성을 유지하면서 투과성이 우수한 편광필름 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명은 편광성 및 투과성이 우수하면서도 내구성이 좋은 편광필름 및 이의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 고온 압출이 가능하여 생산성이 향상된 우수한 편광필름 및 이의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 편광필름에 있어서, 편광필름에 있어서, 은 나노입자를 5 내지 300nm 크기로 하여 폴리머 재료 및 분산제와 혼합하여 압출기를 통해 압출된 은 나노입자가 포함된 편광필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 분산제로 스판(SPAN) 계열, 알콜계열 및 에스터계열 중 1 이상 사용하는 것을 특징으로 하는 은 나노입자가 포함된 편광필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리머 재료로 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리나프탈렌테레프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지로 이루어진 군에서 1이상 선택된 은 나노입자가 포함된 편광필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 편광필름에 상기 은 나노입자가 1,000 내지 50,000ppm 포함된 것을 특징으로 하는 은 나노입자가 포함된 편광필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 편광필름의 두께가 50 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 은 나노입자가 포함된 편광필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 편광필름이 단면 또는 양면으로 투명보호층이 포함된 은 나노입자가 포함된 편광필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 투명보호층이 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리나프탈렌테레프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지로 이루 어진 군에서 1이상 선택된 은 나노입자가 포함된 편광필름을 제공한다.
또한 본 발명은 은을 은 나노입자로 제조하는 단계; 상기 제조된 은 나노입자를 폴리머 재료 및 분산제와 혼합하는 혼합단계; T-다이를 이용하여 은 나노입자가 포함된 필름을 압출하는 압출단계; 및 상기 압출한 필름을 연신하는 연신단계를 포함하는 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 분산제로 스판(SPAN) 계열, 알콜계열 및 에스터계열 중 1 이상 사용하는 것을 특징으로 하는 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 연신단계에서 연신비는 5 내지 6배로 하여 연신하는 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리머 재료로 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리나프탈렌테레프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지로 이루어진 군에서 1이상 선택된 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 편광필름에 상기 은 나노입자가 1,000 내지 50,000ppm 포함된 것을 특징으로 하는 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 편광필름의 두께가 50 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 편광필름이 단면 또는 양면으로 투명보호층을 적층하는 단계를 더 포함하는 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 투명보호층이 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리나프탈렌테레프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지로 이루어진 군에서 1이상 선택된 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 편광필름 및 이의 제조방법은 편광필름은 기존 편광필름과 동등한 정도로 편광성을 유지하면서 투과성이 우수한 편광필름을 제공하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 편광필름은 투과율이 80%이상이며, 편광도가 99.0% 이상으로 우수하면서도 내구성이 우수한 편광필름을 제공하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 편광필름 및 이의 제조방법은 고온에서의 압출이 가능하여 생산성이 향상된 우수한 편광필름을 제공하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 편광필름의 제조방법은 압출, 연신하는 방법에 의해 제조되어 편광필름의 모든 부분에서 배향도가 우수한 효과가 있다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명에 따른 편광필름은 폴리머를 포함하는 편광필름이며, 상기 필름은 은 나노입자를 포함한다.
본 발명에 의한 편광필름의 제조과정으로는, 은을 이용하여 은나노입자로 제조하는 단계; 상기 제조된 은나노입자를 폴리머 재료와 혼합하는 혼합단계; T-다이를 이용하여 은나노입자가 포함된 필름을 압출하는 압출단계; 및 상기 압출한 필름을 연신하는 연신단계를 거쳐 편광필름을 제조할 수 있다.
본 발명은 편광필름에 있어서 은(silver) 나노입자를 편광자로 활용하는 것이다. 본 발명에서 은 나노입자가 편광자 역할을 하는 원리를 살펴보면, 은 나노입자가 포함된 필름을 압출한 뒤 연신·배향한 후, 상기 필름에 빛을 입사시키면 빛이 직교하는 편광 성분은 같은 방향의 편광 성분을 흡수하고, 다른 방향의 편광성분은 투과시키는 원리를 이용하는 것이다. 즉 광학 이방성의 원리를 이용해서 수평 또는 수직의 가시광선의 모든 파장대를 흡수하여 편광을 일으키는 것과 같이, 나노금속 표면에 나타나는 플라즈먼 밴드(나노 금속 표면에 나타나는 고유의 흡수파장영역)를 이용하여 가시광의 모든 파장 영역에 흡수밴드를 일으켜 편광을 나타낼 수 있도록 하는 원리이다. 은 나노입자의 크기가 커질수록 흡수파장영역이 장파장 쪽으로의 이동이 일어나게 된다. 상기 은 나노입자의 크기에 따른 파장의 이동을 이용하여 적절하게 은 나노입자 크기를 조합하게 되면 가시광의 전파장대의 흡수 밴드를 나타낼 수 있다.
본 발명에서 은 나노입자로 만들기 위해 은을 염으로 만드는 데, 은염의 환원반응에 사용하는 것으로는 당업자에게 알려진 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 그 비제한적인 예로는 상기 은의 질산화물(NO3 -), 황산화물(SO4 -), 할로겐화물(Cl-, Br-, I-), 수산화물(OH-), 아세테이트(C2H3O2 -) 등이 바람직하다. 본 발명에서 상기 은이 혼합된 염 용액의 pH는 약 4 ~ 10 인 것이 바람직하며 7 ~ 9인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 은 나노입자로의 환원을 위한 계면활성제로는 은 나노입자의 공정에 사용되는 계면활성제로서 역할을 하는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 계면활성제는 용액 속에서 계면에 흡착하여 표면장력을 감소시키는 물질로서, 일반적으로 하나의 분자 속에 친수성기와 친유성기가 함께 들어있는 양쪽 친매성 물질이다. 계면활성제는 이온화여부 및 활성제 주체 등에 따라, 음이온성, 양이온성, 양쪽성, 비이온성 등으로 분류한다. 본 발명에서 은나노로의 환원을 위한 계면활성제의 비제한적인 예로는 폴리비닐알콜(PVA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌이민(PEI), 폴리메틸비닐에테르(PMVE), 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르 또는 이들의 유도체 등이 있다. 이들 계면활성제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 은염을 환원하는 데 사용하는 환원제로는 금속의 용액상 환원반응에 통상 사용되는 것으로 그 비제한적인 예로는 NaBH4, NH2NH2, LiAlH4, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜 등이 있다.
상기와 같이 환원을 통해 만들어진 은 나노 입자의 크기는 바람직하게는 5 내지 300nm 이다. 상기의 크기로 은입자가 필름에 골고루 분포되어 있을 때 넓은 영역에서의 빛을 흡수할 수 있는 편광자로의 역할을 하는 장점이 있다. 은 입자의 형태는 완전 구형인 것보다는 나노 와이어(막대기나 타원등) 형태인 것이 이방성을 주는 데 효과적이다.
본 발명의 편광 필름을 형성하기 위한 폴리머의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리나프탈렌테레프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지와 같은 가소성수지를 1 이상 혼합한 변성공중합체 또는 블렌딩한 수지 등을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폴리머들은 투명성, 내열성, 강성 등이 우수한 장점이 있다.
상기 제조된 은 나노입자를 폴리머 재료 및 분산제와 혼합하는 혼합단계에서는, 상기 은 나노입자는 액상화의 용액 상태이며 상기 액상화 된 은 나노입자를 상기 폴리머와 혼합하면서 분산제를 투입한다. 상기 분산제로는 비제한적인 예로서 스판(SPAN) 계열, 알콜계열 및 에스터계열의 비이온성 계면활성제 중 단독 또는 2이상을 혼합하여 사용한다.
또한 본 발명의 상기 은 나노 입자는 1,000ppm 내지 50,000ppm 이 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위 내에서 혼합되었을 때의 은 나노입자가 폴리머 재료에 고루퍼져서 충분한 편광효과를 낼 수 있다. 상기 범위 미만의 은입자가 혼합되어 있으면 편광자의 역할을 충분히 발휘할 수 없어 편광도가 떨어지며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 편광효과가 잘 나타나나, 제조비용이 많이 드는 단점이 있다.
상기 제조된 은을 이용하여 폴리머와 혼합한후 압출기를 통해 압출한다. 압출기로는 본 발명에서는 T-다이를 사용하였으며 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 은 나노입자가 포함된 폴리머는 연신하기 전에 압출과정을 거치기 때문에 은의 내열적인 성질상 압출과정에서 고온에서도 잘 견디며, 연신전에 상기 은입자를 첨가하여 편광자로서의 은입자가 필름에 골고루 배열되도록 한다. 상기 압출과정에의 압출온도는 100 내지 270℃인 것이 바람직하다.
상기 은 나노입자가 포함된 폴리머를 연신하는 단계에서는 배향화를 목적으로 하는데, 연신비는 3 내지 7배가 바람직하며, 5 내지 6배가 더 바람직하다. 상기 범위 내에서 배향도가 정확하게 되고, 퍼짐 효과 등이 우수하다. 또한 상기 폴리머를 연신하는 연신온도는 220 내지 280℃로 하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 편광 필름의 두께는 30 내지 150㎛가 바람직하며, 50 내지 100㎛가 더 바람직하다. 상기 범위내의 편광필름은 빛의 투과율 및 편광도가 우수하다. 또한 상기 본 발명의 편광필름은 붕산과 같은 가교 결합제의 추가적인 사용에 의해 가교 결합될 수도 있다.
또한 상기 본 발명은 필름의 단일 표면 또는 양 표면상에 투명 보호층을 구비할 수 있다. 편광필름에 사용되는 보호층은 높은 균일성, 우수한 치수 및 화학 안정성, 및 높은 투명성을 가지는 것이 요구된다. 각 투명 보호층은 편광필름의 강 화, 내열성, 내습성 및 내구성의 향상등의 다양한 목적을 위해 사용될 수 있다. 투명 보호층을 형성하기 위해서는 적절한 투명 물질을 사용하는 데, 이는 투명도, 기계적 강도, 열안정성, 수분안정성 등이 우수한 폴리머 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 투명 보호층을 구성하는 폴리머의 예로는 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리나프탈렌테레프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지와 같은 가소성수지를 1 이상 혼합한 변성공중합체 또는 블렌딩한 수지 등을 포함한다.
상기 투명 보호층은 임의적으로 결정할 수 있지만, 50 내지 150㎛로 하는 것이 바람직하며, 80 내지 120㎛로 하는 것이 더 바람직하다. 또한 투명 보호층이 편광필름의 양 표면에 제공될 때, 투명 보호층은 편광 필름의 양 표면 사이에서 상이한 폴리머 등으로 제조될 수도 있다.
또한 상기 투명 보호층은 편광필름과 점착 라미네이팅으로 처리하는 데, 상기 투명 보호층과 상기 편광필름 사이에 접착층을 두고 적층하는 방법에 의해 형성 될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 각 실시예 및 비교예들의 시험결과는 하기 [표 1]로 정리될 수 있다.
실시예 1
은을 질산화물(NO3 -)에 넣어 질산은을 제조한 후 계면활성제를 통하여 환원을 일으켜 나노입자형태로 제조하였다. 상기 제조한 은 나노 입자는 300nm 이하의 입자로 되었으며 상기 입자를 폴리머 재료인 폴리카보네이트(PC)를 선택하여 은이 전체 필름에 대하여 3000ppm이 되도록 투입하고 분산제로 폴리비닐알콜(PVA)를 혼합하였는 데 그 양은 액상화된 은의 질량비율과 1:1로 하여 폴리머와 혼합한 후, T-다이 압출기를 통해 압출하였다. 압출온도는 200℃로 하며, 압출한 필름은 연신비를 6배로 하여 100㎛ 두께로 필름을 제조하였다. 상기 필름 양면에는 폴리에테르술폰(PES)으로 80㎛의 두께로 투명보호층을 적층하여 편광필름을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일하게 실시하되, 은 나노입자를 50,000 ppm이 되도록 투입하여 편광필름을 제조하였다.
실시예 3
실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리머 재료로는 에틸렌비닐아세테이트(EVA)투명보호층으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)을 사용해 적층하여 편광필름을 제조하였다.
실시예 4
실시예 3과 동일하게 실시하되, 은 나노입자를 50,000 ppm이 되도록 투입하여 편광필름을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1과 동일하게 실시하되, 은 나노입자가 1000ppm이 포함되도록 하여 투입하여 편광필름을 제조하였다.
비교예 2
실시예 1과 동일하게 실시하되, 연신단계에서 연신비를 3배로 하여 편광필름을 제조하였다.
비교예 3
기존에 나와 있는 PVA-I2 편광필름을 제조하고자, PVA필름을 연신시켜 요오드 용액으로 염색하여 편광필름을 제조하였다. 이때 요오드 용액은 편광필름 100 중량부에 대하여 5 중량부를 포함하여 제조하였다.
구 분 투과율(%) 편광도(%)
실시예 1 82.5 99.6
실시예 2 84.5 99.8
실시예 3 83.8 99.7
실시예 4 82.9 99.8
비교예 1 81.5 94.3
비교예 2 80.5 92.2
비교예 3 84.7 99.8
※ 실험결과
실험결과 본 발명의 은 나노입자가 포함된 편광필름은 투과율이 우수하고 편광도 또한 기존의 요오드계 편광필름과 대등하다는 것을 알 수 있다. 또한, 은의 특성상 고온하에서도 편광자가 손상되지 않는 바 내구성 또한 우수하다는 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조공정도이다.

Claims (15)

  1. 편광필름에 있어서,
    은 나노입자를 5 내지 300nm 크기로 하여 폴리머 재료 및 분산제와 혼합하여 압출기를 통해 압출된 은 나노입자가 포함된 편광필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분산제로는 스판(SPAN) 계열, 알콜계열 및 에스터계열 중 1 이상 사용하는 것을 특징으로 하는 은 나노입자가 포함된 편광필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 폴리머 재료로는 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리나프탈렌테레프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지로 이루어진 군에서 1이상 선택된 은 나노입자가 포함된 편광필름.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 편광필름에 상기 은 나노입자가 1,000 내지 50,000ppm 포함된 것을 특징으로 하는 은 나노입자가 포함된 편광필름.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 편광필름의 두께는 50 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 은 나노입자가 포함된 편광필름.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 편광필름은 단면 또는 양면으로 투명보호층이 포함된 은 나노입자가 포함된 편광필름.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 투명보호층은 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리나프탈렌테레프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리메틸메타크릴레이 트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지로 이루어진 군에서 1이상 선택된 은 나노입자가 포함된 편광필름.
  8. 편광필름을 제조하는 데 있어서,
    은을 은 나노입자로 제조하는 단계; 상기 제조된 은 나노입자를 폴리머 재료 및 분산제와 혼합하는 혼합단계; T-다이를 이용하여 은 나노입자가 포함된 필름을 압출하는 압출단계; 및 상기 압출한 필름을 연신하는 연신단계를 포함하는 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분산제로는 스판(SPAN) 계열, 알콜계열 및 에스터계열 중 1 이상 사용하는 것을 특징으로 하는 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 연신단계에서 연신비는 5 내지 6배로 하여 연신하는 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 폴리머 재료로는 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴 리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리나프탈렌테레프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지로 이루어진 군에서 1이상 선택된 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 편광필름에 상기 은 나노입자가 1,000 내지 50,000ppm 포함된 것을 특징으로 하는 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 편광필름의 두께는 50 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법.
  14. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 편광필름은 단면 또는 양면으로 투명보호층을 적층하는 단계를 더 포함하는 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 투명보호층은 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리나프탈렌테레프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지로 이루어진 군에서 1이상 선택된 은 나노입자가 포함된 편광필름의 제조방법.
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