KR20100111827A

KR20100111827A - 대전방지성 편광자, 이의 제조방법 및 이것이 구비된 편광판

Info

Publication number: KR20100111827A
Application number: KR1020090030226A
Authority: KR
Inventors: 최윤석; 조성우; 최봉진; 유지희
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2010-10-18

Abstract

본 발명은 편광자, 이의 제조방법 및 이것이 구비된 편광판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리비닐알콜계 필름에 구리 원자에 의한 킬레이트 구조가 형성되어 우수한 체적저항 값을 나타냄으로써 편광자 자체에 정전기 퍼짐 성능과 같은 향상된 대전방지성이 부여되어 편광판과 액정셀의 접합시 발생되는 정전기뿐만 아니라 액정셀의 문지름 시험 공정 중에 발생하는 정전기 문제도 해결할 수 있는 대전방지성 편광자, 이의 제조방법 및 이것이 구비된 편광판에 관한 것이다.

편광자, 폴리비닐알콜, 대전방지, 편광판, 체적저항

Description

대전방지성 편광자, 이의 제조방법 및 이것이 구비된 편광판{ANTI-STATIC POLARIZER, PREPARING METHOD THEREOF AND POLARIZING PLATE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 자체의 체적저항이 우수하여 정전기 퍼짐 성능과 같은 향상된 대전방지성을 나타내는 편광자, 이의 제조방법 및 이것이 구비된 편광판에 관한 것이다.

액정표시장치(LCD), 전계발광(EL)표시장치, 플라즈마표시장치(PDP), 전계방출 표시장치(FED) 등과 같은 각종 화상표시장치에 사용되고 있는 편광판은 일반적으로 폴리비닐알콜계(polyvinyl alcohol, PVA) 필름에 요오드계 화합물 또는 이색성 편광물질이 흡착 배향된 편광자를 포함하며, 편광자의 한 면에는 편광자 보호필름이 순서대로 적층되어 있으며, 편광자의 다른 한 면에는 편광자 보호필름, 액정셀과 접합되는 점착제층과 이형필름이 순서대로 적층된 다층 구조를 갖는다.

이러한 편광판을 액정셀에 부착하는 공정에서 점착제층으로부터 이형필름을 박리하는 경우 정전기가 발생하게 되며, 액정셀의 문지름 시험에 의한 접촉대전 또 는 액정셀의 외부로부터 유입되는 유도대전에 의해 정전기가 발생하게 된다. 이와 같은 정전기는 액정셀 내부의 액정 배향에 영향을 주어 인가된 전압에 관계없이 액정화면이 화이트 상태가 되는 백화 불량을 유발시키고, 정전기적 인력에 의해 액정셀과 점착제 사이에 이물의 흡착에 의한 오염 문제를 유발시키게 된다.

특히, 최근에는 화상표시장치가 점차 대형화됨에 따라 사용되는 편광판도 대형화되고 있어 발생되는 정전기의 양도 증가할 뿐만 아니라 정전기의 이동 경로도 증가되기 때문에 대전방지성이 우수한 편광판이 요구되고 있다.

편광판에 대전방지성을 부여하기 위하여, 한국공개특허 제2008-0087972호, 한국공개특허 제2006-0019413호는 편광판의 점착제 또는 접착제에 도전성을 부여하는 방법을 개시하고 있다(한국공개특허 제1998-0081608호, 한국공개특허 제2001-0111715호, 일본공개특허 제2006-111856호, 일본공개특허 제2006-104434호). 그러나, PVA계 필름이 연신되어 편광자로 제조된 후 점착제층이 형성될 때까지 대전방지성이 부여되지 않기 때문에 공정 중에 정전기가 발생하는 경우 이물 흡착으로 인한 제품 불량 문제가 유발될 수 있으며, ITO 입자, 금, 은, 니켈 등의 금속이 사용되는 경우에는 빛의 산란으로 인해 투과율이 저하되고 복굴절이 발생될 수 있다.

한국공개특허 제2008-0020778호는 전도성 고분자, 이온성 물질, 계면활성제 또는 금속산화물 등을 함유하는 대전방지성 보호필름을 통하여 도전성을 부여하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 보호필름에 전도성이 부여되었기 때문에 보호필름을 박리한 후 잔존하는 정전기를 소멸시키기는 어렵다.

또한, 한국공개특허 제2007-0015850호는 편광자의 적어도 한 면에 대전방지 제를 도포하여 처리함으로써 도전성을 부여하는 방법을 개시하고 있으나, 편광판의 두께를 증가시켜 박형화 및 경량화에 부합하기 어려울 뿐만 아니라 공정이 복잡해지고 비용 상승을 초래할 수 있다.

이와 같이, 종래의 방법에 의하면 편광판 자체가 발생된 정전기에 대하여 절연층으로 작용하여 정전기 퍼짐에 대한 성능이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 편광자 자체의 체적저항이 우수하고 정전기 퍼짐 성능과 같은 대전방지성을 나타내어, 편광판과 액정셀의 접합시 발생되는 정전기뿐만 아니라 액정셀의 문지름 시험 공정 중에 발생하는 정전기 문제도 해결할 수 있는 대전방지성 편광자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 편광자의 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 편광자가 구비된 편광판을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 편광판이 구비된 액정표시장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 폴리비닐알콜계 필름에 구리 원자에 의한 킬레이트 구조가 형성되어 있는 편광자를 제공한다.

또한, 본 발명은 팽윤, 염색, 가교, 연신 및 세정단계 중 하나 이상의 단계에 구리 화합물을 첨가하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 편광자의 적어도 한 면에 편광자 보호필름이 적층된 편광판을 제공한다.

또한, 본 발명은 액정셀의 적어도 한 면에 상기 편광판이 구비된 액정표시장치를 제공한다.

본 발명에 따른 편광자는 PVA계 필름에 구리 원자에 의한 킬레이트 구조가 형성되어 있어, 편광자 자체의 체적저항이 우수하고 정전기 퍼짐 성능과 같은 대전방지성을 나타내어 편광판과 액정셀의 접합시 발생되는 정전기뿐만 아니라 액정셀의 문지름 시험 공정 중에 발생하는 정전기 문제도 해결할 수 있으며, 액정표시장치의 액정화면이 화이트 상태가 되는 백화 불량과 액정셀과 점착제 사이에 이물의 흡착에 의한 오염과 같은 제품의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 구리 원자의 함량을 조절함으로써 편광자의 표면 얼룩을 제어할 수 있다. 뿐만 아니라, 편광판의 두께를 증가시키지 않고, 추가적인 공정이 없이도 간단한 방법으로 편광자에 직접 대전방지성을 부여할 수 있어 경제적이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 편광자는 폴리비닐알콜계 필름에 구리 원자에 의한 킬레이트 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 보다 상세하게, PVA계 필름의 히드록시기[OH^-]와 구리 금속원자가 배위결합하여, 필름의 내부 및 표면에 하기 구조식 1과 같은 킬레이트 구조가 형성된 것이다. 이때, PVA계 필름의 히드록시기에 구리 금속원자가 배위결합을 할 경우 배위결합의 비공유전자쌍을 통하여 전자이동이 일어나게 되므로 외부에서 정전기가 유입될 시 배위결합의 비공유전자쌍을 통하여 정전기가 이동하게 되어 대전방지성능이 부여된다.

[구조식 1]

(식 중, a는 폴리비닐알콜 사슬이고 n은 n>0인 정수이며 PVA계 필름의 중합도에 의해 정해지는 값이고, b는 킬레이트 구조이다.)

본 발명에 있어서, 편광자를 제조하기 위한 고분자 필름으로 면내에서 편광도의 균일성을 강화하는 효과가 우수할 뿐만 아니라 편광자로서 이색성 물질, 예를 들어 요오드에 대한 염색 친화성이 우수하다는 점을 고려하여 PVA 필름, 부분적으로 검화된 PVA 필름 등과 같은 PVA계 필름이 바람직하게 사용되고 있다.

그러나, PVA계 필름 이외에도 구리 화합물과 배위결합하여 킬레이트 구조를 형성할 수 있는 필름이라면 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 필름, 셀룰로오스 필름, 이들의 부분적으로 검화된 필름 등과 같은 친수성 고분자 필름과, 탈수처리된 PVA 필름, 탈염산처리된 폴리염화비닐 등과 같은 폴리엔 배향 필름을 사용할 수 있다.

PVA계 필름의 제조방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 물 또는 유기용매에 분해되는 고분자 원액을 플로우 캐스팅함으로써 필름을 형성하는 플로우 캐스트 방법, 캐스트 방법, 압출방법 등을 들 수 있다. 이 경우에, 필름의 면내에서의 편광도의 균일성이 우수한 편광자를 얻기 위해서는 PVA계 필름의 면내 위상차(retardation) 편차가 작은 것이 바람직하다. 따라서, 가공 전 원재료 필름으로서 PVA계 필름 내의 위상차 편차는 1000㎚의 측정파장에서 측정하였을 때 1 내지 100㎚인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10㎚ 이하, 가장 바람직하게는 5㎚ 이하인 것이다.

PVA계 필름의 중합도는 통상 500 내지 10,000이며, 바람직하게는 1,000 내지 6,000이고, 보다 바람직하게는 1,400 내지 4,000인 것이다. 또한, PVA계 검화 필름의 경우, 검화도는 용해성의 측면에서 95.0몰% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 99.0몰% 이상인 것이며, 가장 바람직하게는 99.9몰% 이상인 것이다.

구리 원자는 PVA계 필름에 킬레이트 구조를 형성함으로써 대전방지성을 부여하기 위한 것으로서, 이 외에도 킬레이트 구조를 형성하여 대전방지성을 부여할 수 있는 금속 원자라면 모두 사용 가능하나, 편광자의 투명성과 광학 특성을 저하시키지 않는다는 점에서 구리 원자가 바람직하다.

킬레이트 구조를 형성하고 있는 구리 원자의 함량은 폴리비닐알콜계 필름 에 대하여 1000 내지 3400ppm인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1000 내지 2900ppm이며, 가장 바람직하게는 2000 내지 2800ppm인 것이다. 구리 원자의 함량이 1000 내지 3400ppm인 경우에 대전방지성능 및 편광도가 충분히 발휘될 수 있다. 또 한, 1000 내지 2900ppm인 경우에 대전방지성능 및 편광도가 우수할 뿐만 아니라 표면얼룩도 발생하지 않아 보다 바람직하다. 이때, ppm은 폴리비닐알콜계 필름 1kg당 함유된 구리 ㎎을 나타낸다.

편광자의 체적저항은 편광자 전체 체적에 관계되는 저항으로서 필름의 두께방향으로 한쪽 표면에서 그 반대면으로 뚫고 들어갈 때의 저항을 의미하며, 1.0×10¹⁰Ω㎝ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.0×10⁶ 내지 1.0×10¹⁰Ω㎝, 가장 바람직하게는 1.0×10⁸ 내지 1.0×10¹⁰Ω㎝인 것이다. 체적저항이 상기 범위인 경우에는 표면 얼룩이 없으면서도 충분한 대전방지성 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 종래 편광자 자체가 부도체이기 때문에 대전방지성이 부여되지 않아 외부로부터 유입된 정전기가 빠져나가지 못하게 되고, 편광자 상에 대전방지층이 형성되어 있는 경우에도 대전방지층까지 정전기가 도달하여야만 정전기가 퍼져서 외부로 빠져나갈 수 있어야 했던 문제점을 해결하여, 편광자 자체에 체적저항이 부여되어 외부로부터 유입된 정전기가 빠져나가기 위하여 표면을 따라 퍼지거나 또는 통과되는 정전기 퍼짐성에 대한 대전방지성이 우수하다.

편광자의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 통상 5 내지 80㎛일 수 있다.

편광자의 투과율은 40.0% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 41.0 내지 45.0%인 것이다.

편광자의 흡수축이 서로 90°로 교차하도록 2장을 서로 겹쳐놓은 조건에서 측정된 직교투과율은 낮은 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.030% 이하, 가장 바람직하게는 0.020% 이하인 것이다.

또한, 편광도는 98 내지 100%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 99 내지 100%인 것이다.

다음으로, 본 발명의 편광자의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 편광자의 제조방법은 팽윤, 염색, 가교, 연신 및 세정단계 중 하나 이상의 단계에 구리 화합물을 첨가하는 것을 특징으로 한다.

통상 편광자의 제조방법은 팽윤단계, 염색단계, 가교단계, 연신단계 및 세정과 건조단계를 포함하며, 주로 연신방법에 따라 분류된다. 예를 들면, 열롤에서 연신하는 방법으로 원재료인 고분자 필름을 연신하고 염색하는 건식 연신방법, 온수에 함침한 상태에서 염색, 가교와 동시에 연신하는 습식 연신방법, 또는 상기 두 가지의 연신방법을 혼합한 하이브리드 연신방법을 들 수 있다. 이 중에서도 본 발명에서는 습식 연신방법을 토대로 하여 설명한다.

팽윤, 염색, 가교, 연신 및 세정단계는 각각 여러 종류의 용액 중에서 선택된 1종 이상의 용액으로 채워지는 항온수조(bath) 내에 PVA계 필름을 침지한 상태에서 수행된다. 또한, 각 단계의 순서와 반복 횟수 등은 특별히 제한되지 않으며, 각 단계들이 동시에 수행될 수도 있고 순차적으로 수행될 수도 있으며, 일부 단계들은 생략될 수도 있다.

구리 화합물은 팽윤, 염색, 가교, 연신 및 세정 단계 중 하나 이상의 단계에서 첨가될 수 있으며, 이 중에서도 팽윤 및 세정단계 중 하나 이상의 단계에서 첨 가되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 세정단계에서 첨가되는 것이다. 염색조 또는 가교조에 구리화합물이 첨가되는 경우 요오드화구리(CuI)가 형성되어 침전물이 발생할 수 있으며, 이로 인해 요오드의 농도가 저하되어 광특성에 영향을 미칠 수 있으므로, 세정단계에 첨가되는 것이 바람직하다.

구리 화합물은 PVA계 필름의 히드록시기와 배위결합하여 킬레이트 구조를 형성함으로써 대전방지성을 부여하기 위한 것으로서, 구리 화합물 이외에도 킬레이트 구조를 형성하여 대전방지성을 부여할 수 있는 화합물이라면 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니나, 편광자의 투명성과 광학 특성을 저하시키지 않는다는 점에서 구리 화합물이 바람직하다.

특히, 구리 화합물은 입자의 형태가 아니라 구리 원자를 함유하는 수용액 상태의 화합물인 것이 바람직하다. 입자 형상의 구리 화합물을 사용하게 되는 경우에는 광을 투과시킬 때, 광이 산란되어 편광도 및 투과율을 저하시키게 된다.

구리 화합물로는 킬레이트 구조를 형성할 수 있는 것이라면 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니며, 구체적으로 황산제일구리, 황산제이구리와 같은 황산구리 무수물과, 황산구리5수화물과 같은 황산구리수화물을 사용할 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이 중에서도 황산구리5수화물이 바람직하다.

구리 화합물은 PVA계 필름에 대한 구리 원자의 함량이 바람직하게는 1000 내지 3400ppm, 보다 바람직하게는 1000 내지 2900ppm, 가장 바람직하게는 2000 내지 2800ppm이 되도록 사용되는 것이 바람직하다. 구리 원자의 함량이 1000 내지 3400ppm인 경우에 대전방지성능 및 편광도가 충분히 발휘될 수 있다. 또한, 1000 내지 2900ppm인 경우에 대전방지성능 및 편광도가 우수할 뿐만 아니라, 표면얼룩도 발생하지 않아 보다 바람직하다.

또한, 각 단계에서 사용되는 구리 화합물의 함량은 각 단계의 수용액 100중량%에 대하여 0.05 내지 0.8중량%일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 0.7중량%인 것이다. 동시에, 2단계 이상에서 구리 화합물이 첨가되는 경우, 그 총 사용량은 0.1 내지 1.6중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 내지 1.4중량%인 것이다. 총 사용량이 0.1 내지 1.6중량% 범위인 경우에는 폴리비닐알콜계 필름에 구리 원자에 의한 킬레이트 구조가 원활하게 형성되어, 대전방지효과 및 편광도를 충분히 발휘할 수 있다. 또한, 총 사용량이 0.2 내지 1.4중량% 범위인 경우에는 대전방지효과 및 편광도가 우수할 뿐만 아니라, 표면얼룩의 문제도 발생하지 않아 보다 바람직하다.

구리 화합물의 총 사용량은 각 단계의 수용액에 첨가된 구리 화합물의 양(중량%)의 합으로 나타낸다.

팽윤단계는 미연신된 PVA계 필름을 팽윤용 수용액으로 채워진 팽윤조에 침지시키는 단계이다. 이 단계를 통하여 PVA계 필름의 표면 상에 퇴적된 먼지나 블록킹방지제와 같은 불순물이 세정될 수 있으며, 또한 PVA계 필름이 팽윤되어 연신효율을 향상시키고 염색 불균일성도 방지할 수 있다.

팽윤용 수용액으로는 탈이온수를 단독으로 사용할 수 있으며, 여기에 소량의 글리세린, 요오드화칼륨을 첨가하는 경우 PVA계 필름의 팽윤과 함께 가공성도 향상 시킬 수 있다. 팽윤용 수용액 100중량% 중에 글리세린의 함량은 5중량% 이하이고, 요오드화칼륨의 함량은 10중량% 이하인 것이 바람직하다.

팽윤단계에서 구리 화합물이 첨가되는 경우, 그 함량은 팽윤용 수용액 100중량%에 대하여 0.05 내지 0.8중량%일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 0.7중량%인 것이다.

팽윤조의 온도는 20 내지 45℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 내지 40℃인 것이다.

팽윤단계의 수행시간(침지시간)은 2 내지 180초인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 150초, 가장 바람직하게는 60 내지 120초인 것이다.

팽윤단계와 함께 연신단계가 수행될 수 있으며, 이때 연신비는 1.10 내지 3.50배인 것이 좋다.

염색단계는 팽윤된 PVA계 필름을 이색성 물질, 예를 들어 요오드를 포함하는 염색용 수용액으로 채워진 염색조에 침지시켜 PVA계 필름에 요오드를 흡착시키는 단계이다.

염색용 수용액은 탈이온수 또는 수용성 유기용매와 요오드를 포함할 수 있다. 요오드의 함량은 염색용 수용액 총 함량(100중량%)에 대하여 0.010 내지 10중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.020 내지 7중량%, 가장 바람직하게는 0.025 내지 5중량%인 것이다.

또한, 염색 효율을 보다 향상시키기 위하여 요오드와 함께 요오드화물이 더 포함될 수 있다. 요오드화물로는 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트튬, 요 오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티타늄 등을 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있으며, 이들 중에서 요오드화칼륨이 바람직하다. 요오드화물의 함량은 염색용 수용액 100중량%에 대하여 0.01 내지 10중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.10 내지 5중량%인 것이다. 요오드와 요오드화물(요오드화칼륨)의 중량비는 1:5 내지 1:100인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1:6 내지 1:80, 가장 바람직하게는 1:7 내지 1:70인 것이다.

또한, 염색용 수용액은 소량의 가교제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 가교제로는 붕산, 붕산나트륨 등과 같은 붕소화합물, 글리옥살 및 글루탈알데히드 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 붕산과 붕산나트륨을 조합하여 사용하는 것이다. 이와 같은 성분을 더 포함하는 경우에는 요오드 분자의 가교를 더욱 견고하게 하는 효과가 있다. 가교제의 함량은 염색용 수용액 총 함량(100중량%)에 대하여 0.01 내지 6중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.10 내지 3중량%인 것이다.

염색단계에서 구리 화합물이 첨가되는 경우, 그 함량은 염색용 수용액 100중량%에 대하여 0.05 내지 0.8중량%일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 0.7중량%인 것이다. 동시에, 팽윤단계 및 염색단계에서 구리 화합물이 첨가되는 경우, 그 총 사용량은 0.1 내지 1.6중량%인 것이 바람직하다.

염색조의 온도는 5 내지 42℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 35℃인 것이다. 또한, 염색조 내에서 PVA계 필름의 침지시간은 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 1 내지 20분, 보다 바람직하게는 2 내지 10분인 것이다.

염색단계와 함께 연신단계가 수행될 수 있으며, 이때 누적 연신비는 1.10 내지 4.00배인 것이 좋다.

상기한 바와 같은 염색방법 이외에 PVA계 필름 상에 요오드를 포함하는 염색용액을 도포하거나 분무하는 방법이 이용될 수도 있으며, 또는 PVA계 필름을 캐스팅하기 전에 요오드를 PVA 수지와 혼합하여 염색할 수도 있다.

가교단계는 염색된 PVA계 필름을 가교용 수용액에 침지시켜 흡착된 요오드 분자를 고정시키는 단계이다.

가교용 수용액은 용매인 탈이온수와 붕산, 붕산나트륨 등과 같은 붕소화합물, 글리옥살 및 글루탈알데히드 중에서 선택되는 1종 이상의 가교제를 포함할 수 있다. 또한, 탈이온수와 함께 상호 용해 가능한 유기용매가 더 포함될 수 있다. 가교제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 가교용 수용액 100중량%에 대하여 1 내지 10중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 내지 6중량%인 것이다.

또한, 가교용 수용액은 편광자 면내에서의 편광도의 균일성을 얻기 위하여 소량의 요오드화물을 더 포함할 수 있다. 요오드화물은 염색단계에서 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있으며, 그 함량은 가교용 수용액 총 함량(100중량%)에 대하여 0.05 내지 15중량%일 수 있으며, 바람직하게는 0.5 내지 11중량%인 것이다. 가장 바람직하게는 붕산과 요오드화칼륨을 조합하여 사용하는 것이며, 이 경우 붕산과 요오드화칼륨의 중량비는 1:0.1 내지 1:3.5인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1:0.5 내지 1:2.5인 것이다.

가교단계에서 구리 화합물이 첨가되는 경우, 그 함량은 가교용 수용액 100중량%에 대하여 0.05 내지 0.8중량%일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 0.7중량%인 것이다. 동시에, 가교단계와 함께 팽윤단계 및 염색단계 중 1단계 이상에서 구리 화합물이 첨가되는 경우, 그 총 사용량은 0.1 내지 1.6중량%인 것이 바람직하다.

가교조의 온도는 20 내지 70℃이고, 가교조에서의 PVA계 필름의 침지시간은 1초 내지 15분일 수 있으며, 바람직하게는 5초 내지 10분인 것이다.

가교단계와 함께 연신단계가 수행될 수 있으며, 최종 누적 연신비가 3.00 내지 7.00배가 되도록 연신할 수 있다.

상기한 바와 같은 가교방법 이외에 PVA계 필름 상에 가교제를 포함하는 가교용액을 도포하거나 분무하는 방법이 이용될 수도 있다.

연신단계는 연신용 수용액으로 채워진 별도의 연신조를 이용한 독립적인 연신단계로서 수행될 수 있다.

연신용 수용액의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 물, 에탄올 또는 유기용매와 같은 용매와 금속염, 요오드, 붕소 및 아연 화합물 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 용액일 수 있다. 특히, 2 내지 18중량%의 붕산, 2 내지 10중량%의 요오드화칼륨 또는 이들의 혼합물이 포함된 용액이 바람직하다. 또한, 붕산과 요오드화칼륨이 함께 사용되는 경우 이들의 중량비는 1:0.1 내지 1:4인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1:0.5 내지 1:3인 것이다.

독립적인 연신단계에서 구리 화합물이 첨가되는 경우, 그 함량은 연신용 수용액 100중량%에 대하여 0.05 내지 0.8중량%일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 0.7중량%인 것이다. 동시에, 연신단계와 함께 팽윤단계, 염색단계 및 가교단계 중 1단계 이상에서 구리 화합물이 첨가되는 경우, 그 총 사용량은 0.1 내지 1.6중량%인 것이 바람직하다.

연신조의 온도는 40 내지 67℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 내지 62℃인 것이다.

연신방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 롤 연신의 경우 롤 간의 순환속도 차이에 기초하여 연신을 수행하는 방법이 이용될 수 있다.

통상 최종 누적 연신비는 3.00 내지 7.00배일 수 있다. 본 발명에 있어서, “누적 연신비”는 각 단계의 연신비의 곱의 값을 나타낸다.

세정단계는 가교와 연신이 완료된 PVA계 필름을 세정용 수용액으로 채워진 세정조에 침지시켜 이전 단계들에서 PVA계 필름에 퇴적된 붕산과 같은 불필요한 잔류물을 제거하는 단계이다.

세정용 수용액은 탈이온수일 수 있으며, 여기에 요오드화합물이 더 첨가될 수도 있다. 요오드화물로는 염색단계에서 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있으며, 이들 중에서 요오드화나트륨 또는 요오드화칼륨을 사용하는 것이 바람직하다. 요오드화칼륨의 함량은 세정용 수용액 100중량%에 대하여 0.1 내지 10중량%일 수 있으며, 바람직하게는 3 내지 8중량%인 것이다.

세정조의 온도는 10 내지 60℃인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 15 내지 40℃인 것이다.

세정단계에서 구리 화합물이 첨가되는 경우, 그 함량은 세정용 수용액 100중 량%에 대하여 0.05 내지 0.8중량%일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 0.7중량%인 것이다. 동시에, 세정단계와 함께 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 및 연신단계 중 1단계 이상에서 구리 화합물이 첨가되는 경우, 그 총 사용량은 0.1 내지 1.6중량%인 것이 바람직하다.

세정단계는 1회 이상 반복될 수 있으며, 그 반복 횟수는 특별히 제한되지 않는다. 또한, 반복되는 횟수에 따라 세정용 수용액의 성분의 종류와 함량은 변경될 수도 있다.

세정단계는 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 또는 연신단계와 같은 이전단계들이 완료될 때마다 수행될 수도 있다.

상기한 바와 같은 단계들에 있어서, 반응조로부터 PVA계 필름이 공기 중으로 올라오게 되는 경우, PVA계 필름에 부착되어 있는 용액과 같은 액체가 떨어지는 것을 방지하기 위하여 핀치롤과 같은 종래 공지된 액체커팅롤(liquid-cutting roll)이 이용될 수 있으며, 또는 에어나이프를 이용한 액체커팅방법에 의해 여분의 용액이 제거될 수도 있다.

건조단계는 세정된 PVA계 필름을 건조시켜 요오드가 흡착 배향된 최종 편광자를 얻는 단계이다.

건조방법으로는 자연건조, 에어건조, 가열건조 등의 방법을 이용할 수 있으며, 일반적으로 가열건조가 바람직하게 이용된다. 예를 들면, 20 내지 80℃에서 1 내지 10분 동안 가열건조될 수 있다. 또한, 건조온도는 편광자의 열화를 방지하기 위하여 낮은 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 60℃ 이하, 가장 바람직하게는 45℃ 이하인 것이다.

상기와 같은 방법 이외에, 구리 화합물을 첨가시켜 킬레이트 구조를 형성할 수 있는 다른 어떠한 방법으로도 이색성 물질이 흡착 배향된 대전방지성 편광자를 제조할 수 있다. 예를 들면, 이색성 재료와 수지를 혼련한 후 연신하는 방법, 호스트로서 단일축으로 배향된 액정과 게스트로서 이색성 염료를 이용하는 방법(미국특허 제5,523,863호, 일본공개특허 제1991-503321호), 또는 이색성 용액형 액정 등을 이용하는 방법(미국특허 제6,049,428호) 등을 이용할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 편광자의 제조방법에 의하면, 수용액 상에서 수행되는 단계들 중 하나 이상의 단계에서 구리 화합물을 첨가함으로써 PVA계 필름의 내부 및 표면의 히드록시기와 구리 화합물 중의 구리 금속원자가 배위결합함으로써의 PVA계 필름에 킬레이트 구조가 형성되게 된다. 이러한 구조와 구리 금속원자의 특성으로 인하여 편광자의 자체에 우수한 체적저항이 부여되고, 대전방지성을 나타내게 된다.

본 발명의 편광판은 상기 편광자의 적어도 한 면에 편광자 보호필름이 적층된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편광판은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 대전방지성 편광자(3)의 한 면에는 편광자 보호필름(2)과 필요에 따라 표면보호필름(1)이 순서대로 적층되고, 다른 한 면에는 편광자 보호필름(2), 점착제층(4) 및 이형필름(5)이 순서대로 적층된 구조일 수 있다.

편광판의 구조는 특별히 제한되지 않으며, 필요한 광학 특성을 만족시킬 수 있는 여러 종류의 광학층이 편광자 상에 적층된 것일 수 있다. 예를 들어, 편광자의 적어도 한 면에 편광자를 보호하는 편광자 보호필름이 적층된 구조; 편광자의 적어도 한 면 또는 편광자 보호필름 상에 하드코팅층, 반사방지층, 점착방지층(anti-sticking), 확산방지층, 눈부심방지층 등의 표면처리층이 적층된 구조; 편광자의 적어도 한 면 또는 편광자 보호필름 상에 시야각을 보상하는 배향액정층 또는 또 다른 기능성 막이 적층된 구조를 가지는 것일 수 있다. 또한, 각종 화상표시장치를 형성하는데 이용되는 편광변환장치와 같은 광학막, 리플렉터, 반투과판, 1/2 파장판 또는 1/4 파장판과 등의 파장판(λ판 포함)을 포함하는 위상차판, 시야각 보상막, 휘도향상막 중의 하나 이상이 광학층으로 적층된 구조일 수도 있다. 보다 상세하게는, 편광자의 한 면에 편광자 보호필름이 적층된 구조의 편광판으로서, 적층된 편광자 보호필름 상에 리플렉터 또는 반투과 리플렉터가 적층된 반사형 편광판 또는 반투과형 편광판; 위상차판이 적층된 타원형 또는 원형 편광판; 시야각 보상층 또는 시야각 보상막이 적층된 넓은 시야각 편광판; 또는 휘도 향상막이 적층된 편광판 등이 바람직하다.

표면보호필름(1)은 편광판을 보호하기 위한 것으로서, 기재필름 상에 점착제층이 형성된 통상의 표면보호필름을 사용할 수 있다.

편광자 보호필름(2)으로는 투명도, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등에서 우수한 필름이 각각 사용될 수 있으며, 구체적인 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테 레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리카보네이트 필름; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 필름; 폴리카보네이트계 필름; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌 프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 염화비닐계 필름; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 필름; 이미드계 필름; 폴리에테르술폰계 필름; 술폰계 필름; 폴리에테르에테르케톤계 필름; 황화 폴리페닐렌계 필름; 비닐알콜계 필름; 염화 비닐리덴계 필름; 폴리옥시메틸렌계 필름; 에폭시계 필름 등을 들 수 있다. 또한, 편광자 보호필름은 아릴 수지, 우레탄 수지, 아크릴-우레탄 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등과 같은 열경화 또는 자외선 경화형 수지로부터 형성된 경화층일 수도 있다. 이들 중에서도 특히 알칼리 등에 의해 검화된 표면을 가진 셀룰로오스계 필름이 편광특성 또는 내구성을 고려하면 바람직하다. 또한, 편광 특성, 내구성 및 결합 특성 등을 고려하면 편광자 보호필름의 표면에 알칼리 등에 의해 검화되는 것이 바람직하다.

편광자 보호필름의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 통상 500㎛ 이하일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 300㎛, 보다 바람직하게는 5 내지 200㎛인 것이다.

또한, 편광자 보호필름은 액정표시장치의 모드에 따라 위상차 필름으로서의 기능도 겸비한 것일 수 있다.

편광자(3)는 구리 금속원자와 PVA계 필름의 히드록시기가 배위결합하여 킬레이트 구조가 형성되어, 자체에 우수한 체적저항이 부여되고 대전방지성을 나타내는 편광자이다.

편광자(3)의 체적저항은 1.0×10¹⁰Ω㎝ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.0×10⁶ 내지 1.0×10¹⁰Ω㎝, 가장 바람직하게는 1.0×10⁸ 내지 1.0×10¹⁰Ω㎝인 것이다.

편광자(3)의 PVA계 필름에 구리 원자가 1000 내지 3400ppm으로 함유된 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1000 내지 2900ppm, 가장 바람직하게는 2000 내지 2800ppm인 것이다.

점착제층(4)은 아크릴계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리에테르계 또는 고무계 등의 통상의 점착제로 형성될 수 있다. 점착제층은 흡습에 의한 벗겨짐 현상, 기포발생 현상의 방지와 열팽창계수들 간의 차이에 의한 액정셀의 뒤틀림, 광학 특성 저하의 방지와 같이 품질과 내구성에서 우수한 화상표시장치의 성형성 등을 고려하여 흡습율이 낮고 내열성이 우수한 것이 바람직하다. 또한, 광학 특성을 고려하여 경화 또는 건조와 같은 어떠한 고온처리도 필요로 하지 않거나 장기간의 경화 또는 건조도 필요로 하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 아크릴계 점착제가 바람직하게 사용된다.

이형필름(5)은 점착제층을 보호하기 위한 필름으로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 필름이라면 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 구체적인 예로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-1-부텐, 폴리-4-메틸-1-펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-1-부텐 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴 레이트 공중합체, 에틸렌-비닐알콜 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 나일론6, 부분 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 필름; 폴리염화비닐 필름; 폴리염화비닐리덴 필름; 또는 폴리카보네이트 필름 등을 들 수 있다. 이들은 실리콘계, 불소계, 실리카 분말 등의 이형제에 의해 적절히 이형처리된 것일 수도 있다.

본 발명의 액정표시장치는 액정셀의 적어도 한 면에 상기 편광판이 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 액정표시장치는 본 발명의 기술분야에서 당업자에게 잘 알려져 있는 것이므로 각 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명은 액정표시장치 이외에도 전계발광표시장치, 플라즈마표시장치, 전계방출표시장치 등의 각종 화상표시장치에 적용 가능하다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실시예 1

PVA 필름(VF-PS, KURARAY사)을 30℃의 탈이온수로 채워진 팽윤조에서 2분 동안 침지하여 팽윤시키고, 요오드 0.04중량%와 요오드화칼륨 1.2중량%가 함유된 30℃의 염색용 수용액에 4분 동안 침지하여 염색하고, 요오드화칼륨 11.0중량%와 붕산 3.5중량%가 함유된 58℃의 가교용 수용액에 3분 동안 침지하여 가교시켰다. 이때, 각 단계에서 연신비가 각각 1.49, 1.51. 2.51배가 되도록 연신하여 총 누적 연신비가 5.65배가 되도록 연신하였다. 연신과 가교가 완료되면, 황산구리5수화물 0.2중량%가 함유된 세정용 수용액에 2분 동안 침지시킨 후 60℃의 오븐에서 3분 동안 건조시켜 편광자를 제조하였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 팽윤단계와 세정단계에서 각각 황산구리5수화물 0.2중량%를 사용하였다.

실시예 3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 팽윤단계와 세정단계에서 각각 황산구리5수화물 0.4중량%를 사용하였다.

실시예 4

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 팽윤단계와 세정단계에서 각각 황산구리5수화물 0.6중량%를 사용하였다.

실시예 5

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 세정단계에서 황산구리5수화물 0.4중량%를 사용하였다.

실시예 6

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 팽윤단계와 세정단계에서 각각 황산구리5수화물 0.8중량%를 사용하였다.

비교예 1

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 황산구리5수화물을 사용하지 않았다.

참고예 1

비교예 1에서 제조한 편광자의 한 면에 전도성 고분자인 폴리에틸렌디옥시티오펜계분산액(CONISOL-H4, INSCON)을 탈이온수에 0.2중량%로 희석한 용액을 도포하여 코팅한 후, 80℃에서 1분 동안 건조하여 두께가 100㎚인 대전방지층을 형성하였다.

시험예

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광자의 물성을 하기 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(1) 편광자(PVA계 필름)에 함유된 구리함량(ppm)

제조된 편광자에 함유된 구리함량을 유도결합플라즈마 원자방출 분광기(JY2000s, Jobin Yvon 제조)를 이용하여 2회 측정한 후 그 평균값으로 나타내었다.

(2) 체적저항(Ω㎝)

제조된 편광자의 체적저항을 저항 측정기(MCP-HT450, 탐침(URS, UR100), 탐 침 체커(URS용, UR 100용)/MITSUBISHI CHEMICAL 제조)를 이용하여 가로 6㎝, 세로 10㎝의 면적에 대하여 4회 측정한 후 그 평균값으로 나타내었다.

(3) 편광도(%)

제조된 편광자의 편광도를 자외가시광선 분광계(V-7100, JASCO사 제조)를 이용하여 가로 2.5㎝, 세로 2.5㎝의 면적에 대하여 2회 측정한 후 그 평균값으로 나타내었다.

(4) 표면 얼룩 관찰

제조된 편광자의 표면의 얼룩 발생 여부를 육안으로 관찰하고, 하기 기준에 의거하여 평가하였다.

○: 표면 얼룩이 없음(양호)

△: 표면 얼룩이 다소 있음(보통)

×: 표면 얼룩이 선명하게 있음(불량)

구분	황화구리 5수화물 (중량%)		PVA내 구리 함량 (ppm)	체적저항 (Ω㎝)	편광도 (%)	표면 얼룩
구분	팽윤단계	세정단계	PVA내 구리 함량 (ppm)	체적저항 (Ω㎝)	편광도 (%)	표면 얼룩
실시예1	-	0.2	1448.63	2.66×10⁹	98.75	○
실시예2	0.2	0.2	1417.81	2.29×10⁹	98.80	○
실시예3	0.4	0.4	2000.00	4.78×10⁸	99.77	○
실시예4	0.6	0.6	2753.43	3.34×10⁸	99.91	○
실시예5	-	0.4	1984.25	6.75×10⁸	99.79	○
실시예6	0.8	0.8	2993.15	2.92×10⁸	99.93	△
비교예1	-	-	-	5.56×10¹⁴	99.50	○
참고예1	-	-	-	9.46×10¹²	99.95	○

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 구리 화합물을 첨가하여 제조한 실시예 1 내지 6의 편광자는 구리 화합물을 첨가하지 않은 비교예와 비교하여 우수한 체적저항 값을 가지며, 종래 편광자 상에 대전방지처리를 한 참고예 1의 편광자 보다 크게 향상된 체적저항 값을 나타내어 대전방지성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 6 및 도 2에서 나타낸 바와 같이, 구리 화합물의 사용량이 1.4중량%를 초과하여 PVA계 필름에 함유되는 구리 원자의 함량이 2900ppm을 초과하는 경우에는 표면 얼룩이 발생하는 경향이 있어, 구리 원자의 함량이 2900ppm 이하인 것이 더 바람직하였다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 편광자는 대전방지성의 개선이 요구되는 액정표시장치, 전계발광표시장치, 플라즈마표시장치 또는 전계방출표시장치 등의 각종 화상표시장치에 적용 가능하다.

도 1은 본 발명의 편광자가 구비된 편광판을 나타내는 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따라 PVA계 필름에 함유된 구리 원자의 함량과 체적저항의 상관관계를 도시한 그래프이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 표면보호필름 2: 편광자 보호필름

3: 편광자 4: 점착제층

5: 이형필름

Claims

폴리비닐알콜계 필름에 구리 원자에 의한 킬레이트 구조가 형성되어 있는 편광자.
제1항에 있어서, 상기 폴리비닐알콜계 필름에 대한 상기 구리 원자의 함량은 1000 내지 3500ppm인 편광자.
제2항에 있어서, 상기 폴리비닐알콜계 필름에 대한 상기 구리 원자의 함량은 1000 내지 2900ppm인 편광자.
제1항에 있어서, 상기 편광자는 체적저항이 1.0×10¹⁰Ω㎝ 이하인 편광자.
팽윤, 염색, 가교, 연신 및 세정단계 중 하나 이상의 단계에 구리 화합물을 첨가하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 구리 화합물은 팽윤단계 및 세정단계 중 하나 이상의 단계에서 첨가되는 편광자의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 구리 화합물은 구리 원자를 함유하는 수용액 상태인 편광자의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 구리 화합물은 황산제일구리, 황산제이구리 및 황산구리5수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 편광자의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 구리 화합물은 황산구리5수화물인 편광자의 제조방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 편광자 또는 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 얻어진 편광자의 적어도 한 면에 편광자 보호필름이 적층된 편광판.
제10항의 편광판이 구비된 액정표시장치.