KR20110070257A - 패턴화 리타더의 제조방법 - Google Patents

패턴화 리타더의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패턴화 리타더의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시클로올레핀계 수지 또는 폴리에스테르계 수지 기재필름의 한 면에 형성된 배향막 상에, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 메틸에틸케톤(MEK) 및 이소프로필알콜(IPA) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합 용매를 포함하는 액정 코팅용 조성물을 도포하여 액정 코팅층을 형성하는 단계를 포함함으로써, 액정 코팅용 조성물에 고분자 기재필름이 용해되어 발생되는 표면 손상을 방지하여 양호한 패턴화 리타더를 제조할 수 있고, 패턴화 리타더의 컬 발생을 저하시킬 수 있으며, 고분자 기재필름의 적용으로 경량화 및 박형화가 가능한 패턴화 리타더의 제조방법에 관한 것이다.
패턴화 리타더, 기재필름, 용매

Description

패턴화 리타더의 제조방법 {PREPARATION METHOD OF PATTERN RETARDER}
본 발명은 액정 코팅용 조성물에 고분자 기재필름이 용해되어 발생되는 표면 손상을 방지하여 양호한 패턴화 리타더를 제조할 수 있고, 패턴화 리타더의 컬 발생을 저하시킬 수 있으며, 고분자 기재필름의 적용으로 경량화 및 박형화가 가능한 패턴화 리타더의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 사람의 두 눈은 약 65㎜ 정도 떨어져 있어 물체를 볼 때 각각의 눈은 물체의 약간 다른 면을 보게 된다. 이를 알아 볼 수 있는 방법으로 한 물체를 손바닥으로 한쪽 눈을 가린 후 보이는 물체의 형태와, 또 다른 한 쪽을 가린 후 보이는 물체는 약간의 차이가 있다.
이를 좌우 양안에 의한 차이(Disparity)라고 하는데 이 차이가 뇌에서 합성되어 입체감을 가지는 상으로 지각된다. 이 원리가 3차원 입체 영상 재현에 응용되는 기본 원리이다.
3차원 입체 영상 기술은 양안 시차 방식(stereoscopic technique)와 복합 시 차 방식(autostereoscopic technique)으로 크게 분류할 수 있다. 양안 시차 방식은 가장 입체효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하는 것으로서, 안경 방식과 무안경 방식이 있다.
입체 영상 기술에서는 액정 화합물을 포함한 패턴화 리타더를 활용한다.
통상 액정 화합물을 포함한 패턴화 리타더는 기판; 상기 기판에 코팅되어 배향되는 배향막; 및 상기 배향막 상에 코팅되어 패턴화된 액정 고팅층으로 구성된다.
액정 코팅층은 액정 코팅용 조성물이 배향막 상에서 코팅된 후 자외선 등의 광 조사에 의해 가교경화되어 패턴화된 액정 코팅층으로 되는 것이 일반적이다.
액정 코팅용 조성물은 액정 화합물을 용해시킬 수 있는 용매를 포함한다.
액정 코팅층 형성시 액정 코팅용 조성물에 포함된 용매는 기판까지 침투하게 된다. 이때 기판이 고분자 기재필름인 경우 액정 코팅용 조성물에 포함된 용매가 고분자 기재필름으로 침투되어 표면의 손상을 일으키게 된다. 한편, 유리 기판인 경우에는 표면 손상 문제는 없으나 패턴화 리타더에 새롭게 요구되는 박형화 및 경량화에는 한계가 있다.
본 발명은 상기 액정 코팅용 조성물에 포함된 용매로 인한 고분자 기재필름의 표면 손상을 방지하기 위하여, 특정의 고분자 기재필름과 상기 고분자 기재필름에 적합한 특정의 용매를 포함한 액정 코팅용 조성물을 사용하는 패턴화 리타더의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 시클로올레핀계 수지 또는 폴리에스테르계 수지 기재필름의 한 면에 형성된 배향막 상에, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 메틸에틸케톤(MEK) 및 이소프로필알콜(IPA) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합 용매를 포함하는 액정 코팅용 조성물을 도포하여 액정 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 패턴화 리타더의 제조방법.
2. 위 1에 있어서, 액정 코팅용 조성물은 반응성 액정 단량체(RM)를 포함하는 패턴화 리타더의 제조방법.
3. 위 1에 있어서, 액정 코팅층을 광경화하는 단계를 포함하는 패턴화 리타더의 제조방법.
본 발명의 패턴화 리타더의 제조방법은 액정 코팅용 조성물에 의한 고분자 기재필름의 표면 손상을 방지하여 편광판의 컬 발생을 저하시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 패턴화 리타더의 제조방법은 고분자 기재필름의 적용으로 경량화 및 박형화된 편광판 생산에 유리하다.
본 발명은 액정 코팅용 조성물에 고분자 기재필름이 용해되어 발생되는 표면 손상을 방지하여 양호한 패턴화 리타더를 제조할 수 있고, 패턴화 리타더의 컬 발생을 저하시킬 수 있으며, 고분자 기재필름의 적용으로 경량화 및 박형화가 가능한 패턴화 리타더의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 패턴화 리타더의 제조방법은 시클로올레핀계 수지 또는 폴리에스테르계 수지 기재필름의 한 면에 형성된 배향막 상에, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 메틸에틸케톤(MEK) 및 이소프로필알콜(IPA) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합 용매를 포함하는 액정 코팅용 조성물을 도포하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 패턴화 리타더를 제조하는 방법을 단계별로 살펴보면 다음과 같다.
기재필름의 한 면에 배향막을 형성한다.
기재필름은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성 및 광학 등방성 등이 우수한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 이러한 특성을 갖는 기재필름으로 시클로올레핀계 수지 또는 폴리에스테르계 수지 등을 사용한다. 구체적으로 시클로올레핀계 수지는 노르보넨계 수지 등을 사용할 수 있으며, 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트 등이 사용될 수 있다.
기재필름의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니며, 통상 20 내지 500㎛일 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 300㎛인 것이 좋다.
기재필름은 하기 배향막과의 밀착성이 충분히 발현되도록 하기 위하여 검화된 것일 수 있다. 구체적으로 배향막이 형성될 면에 코로나 방전 처리, 글로우 방전 처리, 화염 처리, 자외선 조사 처리, 플레임 플라즈마 처리와 같은 물리적 처리, 또는 오존 처리, 산 처리, 알칼리 처리 등에 의해 검화 처리될 수 있다.
배향막은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 유기 배향막을 사용하는 것이 바람직하다.
유기 배향막은 아크릴레이트계, 폴리이미드계 또는 폴리아믹산이 함유된 배향막 조성물을 사용하여 형성된다. 폴리아믹산은 디아민(di-amine)과 이무수물(dianhydride)을 반응시켜 얻어지는 폴리머이고 폴리이미드는 폴리아믹산을 이미 드화하여 얻어지는 것으로 이들의 구조는 특별히 제한되지 않는다.
배향막 조성물은 적절한 점도를 유지하는 것이 중요하다. 점도가 지나치게 높으면 압력을 가해도 쉽게 유동하지 않아 균일한 두께의 배향막 형성이 어려우며, 점도가 지나치게 낮으면 퍼짐성은 좋으나 배향막의 두께 조절이 어렵다. 예컨데 8 내지 13cP인 것이 바람직하다.
또한 표면 장력, 고형분의 함량 및 용제의 휘발성 등을 고려하는 것이 좋다. 특히 고형분의 함량은 점도나 표면장력에 영향을 미치므로 배향막의 두께나 경화 특성 등을 동시에 고려하여 조절하는 것이 좋다.
고형분의 함량이 지나치게 높으면 점도가 높아 배향막의 두께가 두꺼워지며, 지나치게 낮을 경우에는 용매의 비율이 높아 용액의 건조 후 얼룩이 생기는 문제점이 있다. 예컨데 고형분의 함량이 2 내지 10중량%인 것이 바람직하다.
배향막 조성물은 아크릴레이트계, 폴리이미드계 또는 폴리아믹산 등의 고형분이 용매에 용해된 용액상인 것이 좋다. 용매는 고형분을 용해시킬 수 있는 것으로 특별히 한정하지 않으며, 구체적으로 부틸셀로솔브, 감마-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르 등이 사용될 수 있다.
이러한 용매는 용해도, 점도, 표면장력 등을 고려하여 균일한 배향막을 형성할 수 있도록 적절히 혼합하여 사용한다.
이외에 배향막 조성물은 효과적인 배향막 형성을 위하여 가교제 및 커플링제 등이 추가로 혼합될 수 있다.
배향막은 기재필름의 한 면에 배향막 조성물을 도포하여 제조된다.
도포는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 방법이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 도포는 배향막 조성물을 유동 주조법, 및 에어 나이프(air knife), 그라비아(gravure), 리버스 롤(reverse roll), 키스 롤(kiss roll), 스프레이(spray) 또는 블레이드(blade) 등의 도포방법을 이용하여 적당한 전개방식으로 직접 도포하여 형성할 수 있다.
배향막 조성물의 도포 효율을 향상시키기 위하여 건조 공정을 추가로 수행할 수 있다.
건조는 특별히 한정하지 않으며 통상 열풍 건조기나 원적외선 가열기를 이용하여 수행할 수 있으며, 건조온도는 통상 30 내지 100℃, 바람직하게는 50 내지 80℃이고, 건조시간은 통상 30 내지 600초, 바람직하게는 120 내지 600초인 것이 좋다.
이후에 형성된 배향막에 배향성을 부여한다. 배향성 부여 방법은 특별히 한정하지는 않는다.
예를 들면 형성된 배향막에 전체 배향성을 부여한 후 포토 마스크를 이용한 노광공정으로 서로 다른 광축을 갖도록 패턴화된 배향막을 제조할 수 있다. 또한 형성된 배향막에 투광부 및 차광부를 갖는 제1 포토 마스크를 정렬하여 1차 노광공정을 수행한 후, 제1 포토 마스크의 투광부 및 차광부의 위치가 역전된 제2 포토 마스크를 정렬하여 2차 노광공정을 수행하여 서로 다른 광축을 갖도록 패턴화된 배향막을 제조할 수 있다.
노광에 사용되는 광은 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들면 편광된 자외선 조사, 소정의 각도로 이온빔 또는 플라즈마빔 조사, 방사선 조사 및 러빙법 등을 사용할 수 있다. 예컨데 편광된 자외선을 조사하는 것이 바람직하다.
배향된 배향막의 건조 후 두께는 특별히 한정하지는 않으나, 배향막의 균일성이 유지되어 패턴화 리타더로서의 역할 수행이 가능한 정도를 유지하는 것이 바람직하다. 예컨데 두께는 300 내지 1,500Å가 좋다.
배향된 배향막 상에 액정 코팅층을 형성한다.
액정 코팅층은 액정 코팅용 조성물을 패턴화된 배향막 상에 도포하여 형성한다.
액정 코팅용 조성물은 광학 이방성을 가지고, 광에 의한 가교성을 갖는 액정 화합물이 포함되어 사용될 수 있다. 예를 들면 반응성 액정 단량체(RM)을 사용하는 것이 바람직하다.
반응성 액정 단량체는 액정성을 발현할 수 있는 메조겐(mesogen)과 중합이 가능한 말단기를 포함하여 액정상을 갖게 되는 단량체 분자를 말한다. 반응성 액정 단량체를 중합하게 되면 액정의 배열된 상을 유지하면서 가교된 고분자 네트워크를 얻을 수 있게 된다. 반응성 액정 단량체 분자는 투명점(clearing point)으로부터 냉각하게 되면 같은 구조의 액정 고분자를 사용하는 경우보다 액정상에서 상대적으로 낮은 점도에서 보다 잘 배향된 구조를 갖는 대면적의 도메인을 얻을 수 있다.
이와 같이 형성된 대면적의 액정상 가교 네트워크 필름은 액정이 가지는 광학 이방성이나 유전율 등의 특성을 그대로 유지하면서도 고체상의 박막 형태를 가 지고 있기 때문에 기계적이나 열적으로 안정하다.
액정 코팅용 조성물은 코팅 공정의 효율성 및 코팅층의 균일성을 확보하기 위하여 용매에 희석시켜 사용하며, 액정 화합물을 용해시키면서 기재필름에 손상을 미치지 않는 용매에 용해되어 균일함을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 용매로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 메틸에틸케톤(MEK) 및 이소프로필알콜(IPA) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합 용매를 사용한다. 혼합 용매의 혼합비는 특별히 한정되지 않으며 본 발명의 효과 달성이 가능한 범위에서 적절히 조절이 가능하다.
이때 액정 코팅용 조성물 내의 반응성 액정 단량체의 함량은 15 내지 30중량%를 유지하도록 한다. 농도가 15중량% 미만으로 낮으면 위상차 구현이 불가능하고, 30중량%를 초과하는 경우에는 반응성 액정 단량체가 석출되어 균일한 액정 코팅층 형성이 어려운 문제가 있다.
코팅 방법은 특별히 한정하지는 않으나 구체적으로 핀 코팅, 롤 코팅, 디스펜싱 코팅, 또는 그라비아 코팅 등이 사용될 수 있다. 코팅 방법에 따라 용매의 종류 및 사용량을 결정하는 것이 바람직하다.
용매는 건조 공정을 통하여 증발하게 된다.
건조는 특별히 한정하지 않으며 통상 열풍 건조기나 원적외선 가열기를 이용하여 수행할 수 있으며, 건조온도는 통상 30 내지 100℃, 바람직하게는 50 내지 80℃이고, 건조시간은 통상 30 내지 600초, 바람직하게는 120 내지 600초인 것이 좋다.
배향막에 형성된 액정 코팅층을 광 가교시켜 패턴화 리타더를 형성한다. 광은 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면 자외선 등을 사용할 수 있다.
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
50㎛ 두께의 시클로올레핀계 기재필름(제온, 아톤, 오쿠라㈜)상에 아크릴레이트계 배향액을 스핀 코팅하고 40℃에서 120초간 열풍 건조하여 1,000Å 두께의 배향막을 형성했다.
배향막 상에 투광부 및 차광부를 갖는 제1 포토 마스크를 정렬하고 14mW 노광 램프로 편광된 자외선을 TD방향을 기준으로 임의의 방향에서 75초간 조사하여 임의의 배향 방향을 가지는 배향막을 형성하였다. 이후에 상기 제1 포토 마스크의 투광부 및 차광부의 위치가 역전된 제2 포토 마스크를 정렬하고 14mW 노광 램프로 상기 배향 방향과 수직하는 방향으로 편광된 자외선을 75초간 조사하여 배향 방향이 서로 수직하게 패턴화된 배향막을 제조하였다.
반응성 액정 단량체를 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 용 해시켜 제조된 25중량%(고형분 함량)의 액정 코팅용 조성물을 광 배향된 배향막 상에 코팅하고, 80℃에서 20초간 예비 건조후, 110℃에서 5초간 건조하여 1.5㎛의 액정 코팅층을 형성하고, 이후, 14mW 노광 램프로 500초간 자외선으로 광경화하여 패턴화 리타더를 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 시클로올레핀계 대신에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 기재필름을 사용하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 대신에 메틸에틸케톤(MEK)을 사용하여 패턴화 리타더를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 대신에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)와 메틸에틸케톤(MEK)이 1 : 1 중량비로 혼합된 용매를 사용하여 패턴화 리타더를 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 대신에 이소프로필알콜(IPA)와 메틸에틸케톤(MEK)이 6 : 4 중량비로 혼합된 용매를 사용하여 패턴화 리타더를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 대신에 클로로포름을 사용하여 패턴화 리타더를 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 시클로올레핀계 대신에 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 기재필름을 사용하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 대신에 클로로포름을 사용하여 패턴화 리타더를 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 시클로올레핀계 대신에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 기재필름을 사용하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 대신에 자일렌을 사용하여 패턴화 리타더를 제조하였다.
실험예
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 패턴화 리타더의 물성을 하기의 방법으로 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[물성측정 방법]
기재필름 손상: 제조된 패턴화 리타더의 표면을 눈으로 확인.
열 안정성: 100℃ 건조로에서의 안정성 평가.
구분 기재필름 손상 열 안정성 위상차 부여 유/무
실시예 1 손상 없음 안정 유
실시예 2 손상 없음 안정 유
실시예 3 손상 없음 안정 유
실시예 4 손상 없음 안정 유
비교예 1 손상 불안정 무
비교예 2 손상 안정 무
비교예 3 손상 안정 무
상기 표 1과 같이 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 4의 패턴화 리타더는 특정의 고분자 기재필름과 상기 기재필름의 손상을 최소화 할 수 있는 특정의 액정코팅 용매를 사용하여 고분자 기재필름의 손상이 없어 목적으로 하는 광축 방향의 패턴이 형성될 수 있고 위상차의 부여가 가능하다.
구체적으로, 비교예 1 내지 2와 같이 고분자 기재필름이 손상되면 패턴화 리타더의 표면 균일성이 감소되어 광축 방향이 달라질 수 있다. 배향 방향은 필름의 손상에 의한 미세한 변형이 발생되어 90°만큼의 차이를 유지하지 못하게 된다.
본 발명에 따라 제조된 패턴화 리타더는 편광판에 적용 시 시클로올레핀계 수지 또는 폴리에스테르계 수지 기재필름을 편광자 보호필름으로 적용하거나, 편광판에 접착제 또는 점착제를 통하여 패턴화 리타더를 적층하는 경우 좌원 편광과 우원 편광을 발현시켜 품질이 뛰어난 입체 영상 장치를 구현할 수 있다.

Claims (3)

  1. 시클로올레핀계 수지 또는 폴리에스테르계 수지 기재필름의 한 면에 형성된 배향막 상에, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 메틸에틸케톤(MEK) 및 이소프로필알콜(IPA) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합 용매를 포함하는 액정 코팅용 조성물을 도포하여 액정 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 패턴화 리타더의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 액정 코팅용 조성물은 반응성 액정 단량체(RM)를 포함하는 패턴화 리타더의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 액정 코팅층을 광경화하는 단계를 포함하는 패턴화 리타더의 제조방법.
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