KR20140091217A - 편광판의 제조 방법 - Google Patents

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최동덕
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 편광판의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 광경화형 접착제로 접합된 보호필름을 구비하는 편광판을, 그 수분율과 평형 수분율의 비가 하기의 수학식 1을 만족하도록 20 내지 50℃ 온도에서 30 내지 60% 상대습도(RH)로 조습하는 단계를 포함함으로써, 편광판의 수분율을 보상하여, 수분의 유입 또는 유출에 의한 편광판의 크기 변화를 억제할 수 있는 편광판의 제조 방법에 관한 것이다.
[수학식 1]
0.8 ≤ 편광판의 수분율/ 편광판의 평형 수분율 ≤ 1.2
(식 중, 편광판의 평형 수분율은 편광판을 20℃/ 50% RH 조건에 투입시 수분율 변화가 없는 지점의 수분율임).

Description

편광판의 제조 방법 {Preparing method for polarizing plate}
본 발명은 편광판의 제조 방법에 관한 것이다.
액정표시장치(LCD), 플라즈마표시장치(PDP) 등과 같은 각종 화상표시장치의 발전과 함께, 고휘도의 색재현성이 우수한 이미지를 제공하기 위하여 높은 편광도 및 투과율을 가진 편광판을 제공하기 위한 연구가 진행되어 왔다. 일반적으로 편광판은 이색성 염료 또는 요오드 등으로 염색된 폴리비닐알콜계 (Polyvinyl alcohol, PVA) 편광자와 상기 편광자의 양면을 보호하기 위한, 셀룰로오스(Triacetyl cellulose, TAC)계 보호필름이 적층된 기본 구조를 가지고 있고, 표시 장치에 따라서 상기 보호필름 상에 위상차판, 시야각 보상막, 휘도향상막 등이 추가적으로 적층될 수 있다.
이와 같이 구성된 편광판의 폴리비닐알콜계 편광자는 열역학적으로 매우 불안정하고 수분에 취약하여 치수 변화가 일어나고, TAC 보호필름은 흡습율과 투습도가 크기 때문에 고온·다습한 환경 하에서 편광 기능이 저하되는 문제가 있다.
최근에는 표시장치에서 패널이 베젤 크기가 작아지고 편광판의 크기 변화 허용 범위가 점점 줄어들고 있으므로, 이러한 문제점을 해결하기 위한 편광판의 사이즈 안정성에 대한 중요성이 더욱 증대되고 있다.
한국공개특허 제2007-46425호에는 편광판과 편광판 제조 방법 및 편광판을 포함한 액정 표시패널이 개시되어 있으나, 상기 문제점에 대한 대안을 제시하지 못하였다.
한국공개특허 제2007-46425호
본 발명은 수분의 유입 또는 유출에 의한 크기 변화를 억제할 수 있는 편광판을 제조할 수 있는 편광판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 광경화형 접착제로 접합된 보호필름을 구비하는 편광판을, 그 수분율과 평형 수분율의 비가 하기의 수학식 1을 만족하도록 20 내지 50℃ 온도에서 30 내지 60% 상대습도(RH)로 조습하는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법:
[수학식 1]
0.8 ≤ 편광판의 수분율/ 편광판의 평형 수분율 ≤ 1.2
(식 중, 편광판의 평형 수분율은 편광판을 20℃/ 50% RH 조건에 투입시 수분율 변화가 없는 지점의 수분율임).
2. 위 1에 있어서, 상기 조습하는 단계의 온도는 20 내지 40℃인 편광판의 제조 방법.
3. 위 1에 있어서, 상기 조습하는 단계의 상대 습도는 40 내지 50%인 편광판의 제조 방법.
4. 위 1에 있어서, 상기 조습하는 단계의 수행 시간은 1 내지 10분인 편광판의 제조 방법.
5. 위 1에 있어서, 상기 편광자의 수분율은 5 내지 15중량%인 편광판의 제조 방법.
6. 위 1에 있어서, 보호필름의 접합 이후에 건조 단계를 요하지 않는 편광판의 제조 방법.
7. 위 1 내지 6 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 편광판을 포함하는 액정 표시장치.
본 발명은 조습에 의해 편광판의 수분율을 보상하여, 수분의 유입 또는 유출에 의한 편광판의 크기 변화를 억제할 수 있다.
본 발명의 방법으로 제조된 편광판은 수분에 대한 치수 안정성이 높으므로, 액정 표시장치 등에 적용되어 휨 현상을 억제할 수 있고, 이에 따라 빛샘 현상을 억제하고 우수한 광학특성을 나타낼 수 있다.
본 발명은 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 광경화형 접착제로 접합된 보호필름을 구비하는 편광판을, 그 수분율과 평형 수분율의 비가 하기의 수학식 1을 만족하도록 20 내지 50℃ 온도에서 30 내지 60% 상대습도(RH)로 조습하는 단계를 포함함으로써, 편광판의 수분율을 보상하여, 수분의 유입 또는 유출에 의한 편광판의 크기 변화를 억제할 수 있는 편광판의 제조 방법에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
편광자에 보호필름을 수계 접착제로 접합하는 경우, 접합 후에 건조 단계를 거쳐야 하므로 동일한 공정 시간 내에서 충분한 시간 동안 조습을 할 수 없는 문제가 있다. 그러나 본 발명은 광경화성 접착제를 사용하여 접합 후에 건조 단계를 생략할 수 있어, 편광판을 충분히 더 조습할 수 있다. 이에 따라 편광판의 수분율을 평형 수분율에 가깝도록 보상할 수 있어 수분 유입에 의한 사이즈의 변화를 최소화할 수 있다.
편광자는 당분야에 알려진 통상적인 편광자의 제조 방법을 거쳐 제조된 것일 수 있고, 이는 편광자 형성용 필름을 팽윤, 염색, 가교, 연신 및 건조하는 단계를 포함한다. 각 공정의 순서, 반복 횟수, 공정 조건 등은 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 한 특별히 한정되지 않는다.
편광자 형성용 필름은 이색성 물질, 즉 요오드에 의해 염색 가능한 필름이라면 그 종류가 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 폴리비닐알코올 필름, 부분적으로 검화된 폴리비닐알코올 필름; 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 필름, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 필름, 셀룰로오스 필름, 이들의 부분적으로 검화된 필름 등과 같은 친수성 고분자 필름; 또는 탈수 처리된 폴리비닐알코올계 필름, 탈염산 처리된 폴리비닐알코올계 필름 등과 같은 폴리엔 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서 면내에서 편광도의 균일성을 강화하는 효과가 우수할 뿐만 아니라 요오드에 대한 염색 친화성이 우수하다는 점에서 폴리비닐알코올계 필름이 바람직하다.
편광자 형성용 필름의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 40 내지 80㎛일 수 있다.
팽윤 단계는 미연신된 편광자 형성용 필름을 염색하기 이전에 팽윤용 수용액으로 채워진 팽윤조에 침지하여, 편광자 형성용 필름의 표면 상에 퇴적된 먼지나 블록킹방지제와 같은 불순물을 제거하고 편광자 형성용 필름을 팽윤시켜 연신 효율을 향상시키고 염색 불균일성도 방지하여 편광자의 물성을 향상시키기 위한 단계이다.
팽윤용 수용액으로는 통상 물(순수, 탈이온수)을 단독으로 사용할 수 있으며, 여기에 소량의 글리세린 또는 요오드화칼륨을 첨가하는 경우 고분자 필름의 팽윤과 함께 가공성도 향상시킬 수 있다.
글리세린 및 요오드화칼륨의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 팽윤용 수용액 총 중량 중 각각 5중량% 이하, 10중량% 이하일 수 있다.
팽윤조의 온도는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 20 내지 45℃일 수 있고, 바람직하게는 25 내지 40℃일 수 있다. 팽윤조의 온도가 상기 범위 내인 경우, 이후에 연신 및 염색 효율이 우수하며, 과도한 팽윤에 의한 필름의 팽창을 방지할 수 있다.
팽윤 단계의 수행 시간(팽윤조 침지 시간)은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 180초 이하일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 120초, 보다 바람직하게는 20 내지 60초일 수 있다. 침지시간이 상기 범위내인 경우, 과도한 팽윤에 의해 필름이 포화 상태가 되는 것을 억제할 수 있어, 필름의 연화로 인한 파단을 방지하고 염색 단계에서 요오드의 흡착이 균일하게 되어 편광도를 향상시킬 수 있다.
염색 단계는 편광자 형성용 필름을 이색성 물질, 예를 들어 요오드를 포함하는 염색용 수용액으로 채워진 염색조에 침지시켜 편광자 형성용 필름에 요오드를 흡착시키는 단계이다.
염색용 수용액은 물, 수용성 유기용매 또는 이들의 혼합용매와 요오드를 포함할 수 있다. 요오드의 함량은 염색용 수용액 총 중량 중 0.4 내지 400mmol/L일 수 있고, 바람직하게는 0.8 내지 275mmol/L, 보다 바람직하게는 1 내지 200mmol/L일 수 있다.
염색용 수용액은 염색 효율을 개선을 위해 용해보조제로서 요오드화물을 더 포함할 수 있다.
요오드화물의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트튬, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티타늄 등을 들 수 있으며, 물에 대한 용해도가 크다는 점에서 요오드화칼륨이 바람직하다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
요오드화물의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 염색용 수용액 총 중량 중 0.01 내지 10중량%일 수 있으며, 바람직하게는 0.01 내지 5중량%일 수 있다.
염색조의 온도는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 5 내지 45℃일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 35℃일 수 있다.
염색조 내에서 편광자 형성용 필름의 침지시간은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 1 내지 20분일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 10분일 수 있다.
가교 단계는 물리적으로 흡착되어 있는 요오드 분자에 의한 염색성이 외부 환경에 의해 저하되지 않도록 염색된 편광자 형성용 필름을 가교용 수용액에 침지시켜 흡착된 요오드 분자를 고정시키는 단계이다. 이색성 염료는 내습 환경에서 용출되는 경우가 많지는 않으나, 요오드는 가교반응이 불안정한 경우 환경에 따라 요오드 분자가 용해 또는 승화되는 경우가 많아, 충분한 가교반응이 요구된다.
가교용 수용액은 용매인 물; 붕산, 붕산나트륨 등의 붕소 화합물을 포함하며, 물과 함께 상호 용해 가능한 유기용매를 더 포함할 수 있다.
붕소 화합물의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 가교용 수용액 총 중량 중 1 내지 7중량%일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 6중량%일 수 있다.
가교용 수용액은 가교 반응의 반응성 향상을 위해 글리옥살 및 글루탈알데히드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 가교제를 더 포함할 수 있다.
가교제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 가교용 수용액 총 중량 중 1 내지 10중량%일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 6중량%일 수 있다.
가교용 수용액은 편광자 면내에서의 편광도의 균일성을 얻기 위하여 소량의 요오드화물을 더 포함할 수 있다.
요오드화물은 염색 단계에서 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
요오드화물의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 가교용 수용액 총 중량 중 0.05 내지 15중량%일 수 있으며, 바람직하게는 0.5 내지 11중량%일 수 있다.
붕소 화합물과 요오드화물의 중량비는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 1:0.1-3.5일 수 있고, 바람직하게는 1:0.5-2.5일 수 있다.
가교조의 온도는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 20 내지 70℃일 수 있다.
가교조에서의 편광자 형성용 필름의 침지시간은 1초 내지 15분일 수 있으며, 바람직하게는 5초 내지 10분일 수 있다.
연신 단계의 순서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 염색 단계 이전, 이후 또는 가교 단계 이후에 수행될 수 있으며, 팽윤 단계, 염색 단계 및 가교 단계로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단계와 동시에 수행될 수도 있다.
각 단계에서의 연신비의 곱이 누적 연신비로서, 누적 연신비는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 4.5 내지 7배일 수 있다.
필요에 따라 본 발명의 편광자의 제조 방법은 가교 단계 이후에 수세 단계를 더 포함할 수 있다.
수세 단계는 가교와 연신이 완료된 편광자 형성용 필름을 수세용 수용액으로 채워진 수세조에 침지시켜 이전 단계들에서 편광자 형성용 필름에 부착된 붕산과 같은 불필요한 잔류물을 제거하는 단계이다.
수세용 수용액은 물(탈이온수)일 수 있으며, 여기에 요오드화물이 더 첨가될 수도 있다. 요오드화물로는 염색 단계에서 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있으며, 이들 중에서 요오드화나트륨 또는 요오드화칼륨을 사용하는 것이 바람직하다. 요오드화물의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 수세용 수용액 총 중량 중 0.1 내지 10중량부일 수 있으며, 바람직하게는 3 내지 8중량부일 수 있다.
수세조의 온도는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 5 내지 60℃일 수 있고, 바람직하게는 7 내지 40℃일 수 있다.
수세 단계는 생략 가능하며, 염색 단계, 가교 단계 또는 연신 단계와 같은 이전 단계들이 완료될 때마다 수행될 수 도 있다. 또한, 1회 이상 반복될 수도 있으며, 그 반복 횟수는 특별히 제한되지 않는다.
건조 단계는 수세된 폴리비닐알코올계 필름을 건조시키고, 건조에 의한 네크인으로 염착된 요오드 분자의 배향을 보다 향상시켜 광학특성이 우수한 편광자를 얻는 단계이다.
건조 방법으로는 자연 건조, 에어 건조, 가열 건조, 원적외선 건조, 마이크로파 건조, 열풍 건조 등의 방법을 이용할 수 있다.
건조 온도 및 시간은 편광자가 충분히 건조될 수 있도록 적절히 수행될 수 있으며, 예를 들면 편광자의 수분율이 5 내지 15중량%가 되도록 20 내지 90℃에서 1 내지 10분 동안 열풍 건조될 수 있다. 편광자의 수분율이 상기 범위 내인 경우 후술하는 편광판의 제조시에 수분율 조정이 용이하다.
건조 단계에서 편광자 형성용 필름이 연신 이후에 다시 수축되는 것을 방지하기 위해 장력을 가할 수 있으며, 장력은 특별히 한정되지 않으나 예를 들면 500 내지 850N/m일 수 있다.
상기 과정을 포함하여 제조된 편광자의 적어도 일면에 광경화형 접착제로 보호필름을 접합한다.
광경화형 접착제는 광중합성 화합물, 광중합 개시제 등을 포함하며, 광중합성 화합물은 광 라디칼 중합성 화합물, 광 양이온 중합성 화합물 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
광 라디칼 중합성 화합물의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 메틸(메타)아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 2-에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, 2-도데실티오에틸메타크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소덱실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 테트라퍼푸릴(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트등의 1관능성 단량체; 1,3-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A-에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 인산디(메타)아크릴레이트, 비스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트, 디(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 알릴화 시클로헥실디(메타)아크릴레이트, 디메틸올디시클로펜탄디아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 헥사히드로프탈산디아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸올프로판디아크릴레이트, 아다만탄디아크릴레이트 등의 2관능성 단량체; 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트트리(메타)아크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 글리세롤트리(메타)아크릴레이트 등의 3관능성 단량체; 디글리세린테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능성 단량체; 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능성 단량체; 카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 6관능성 단량체 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
광 양이온 중합성 화합물의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시수지; 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지; 지방족 에폭시 수지; 지환식 에폭시 수지; 나프탈렌형 에폭시 수지; 다관능성 에폭시 수지; 비페닐형 에폭시 수지; 글리시딜에테르형 에폭시 수지; 글리시딜에스테르형 에폭시 수지; 글리시딜아민형 에폭시 수지; 수소화된 비스페놀A형 에폭시 수지 등의 알콜형 에폭시 수지; 브롬화 에폭시 수지 등의 할로겐화 에폭시 수지; 고무 변성 우레탄 수지; 우레탄 변성 에폭시 수지; 에폭시화 폴리부타디엔; 에폭시화 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체; 에폭시기 함유 폴리에스테르 수지; 에폭시기 함유 폴리우레탄 수지; 에폭시기 함유 아크릴 수지; 페녹시메틸옥세탄, 3,3-비스(메톡시메틸)옥세탄, 3,3-비스(페녹시메틸)옥세탄, 3-에틸-3-(페녹시메틸)옥세탄, 3-에틸-3-(2-에틸헥실옥시메틸)옥세탄, 3-에틸-3-{[3-트리에톡시실릴)프로폭시]메틸}옥세탄, 페놀노볼락옥세탄, 1,4-비스{[(3-에틸3-옥세타닐)메톡시]메틸}벤젠 등의 옥세타닐기 함유 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
광중합 개시제는 경화 반응의 효율을 향상시키기 위한 성분이다.
광중합 개시제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 아세토페논계, 벤조페논계, 티오크산톤계, 벤조인계, 벤조인알킬에테르계 등의 광 라디칼 중합개시제; 방향족 디아조늄염; 방향족 술포늄염; 방향족 요오드 알루미늄염; 벤조인술폰산에스테르 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
시판되고 있는 광중합 개시제 중 본 발명에 사용가능한 제품은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 오푸토마-SP-151, 오푸토마-SP-170, 오푸토마-SP-171(아사히 전화공업사), 이가큐어-261(시바사), 씨에이드 SI-60L, UVI-6990(유니온 칼바이드사), BBI-1C3, MPI-103, TPS-103, DTS-103, NAT-103, NDS-103(미도리 화학사) 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
보호필름으로는 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 필름이라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리카보네이트계 필름; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 필름; 폴리올레핀계 필름; 염화비닐계 필름; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 필름; 이미드계 필름; 술폰계 필름; 폴리에테르케톤계 필름; 황화 폴리페닐렌계 필름; 비닐알코올계 필름; 염화비닐리덴계 필름; 비닐부티랄계 필름; 알릴레이트계 필름; 폴리옥시메틸렌계 필름; 우레탄계 필름; 에폭시계 필름; 실리콘계 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 특히 알칼리 등에 의해 비누화(검화)된 표면을 가진 셀룰로오스계 필름이 편광특성 또는 내구성을 고려하면 바람직하다. 또한, 보호필름은 하기 광학층의 기능을 겸비한 것일 수도 있다.
보호필름의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 5 내지 200㎛일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 150㎛일 수 있다. 보호필름의 두께가 상기 범위 내인 경우, 적절한 투명성, 강도 및 가공성을 동시에 보유할 수 있다.
광경화형 접착제의 경화를 위해 통상적인 자외선 조사 단계를 더 포함할 수 있다.
자외선 조사 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 극초단파 수은등, 케미컬 램프, 블랙 라이트 램프, 메탈할라이드 램프 등을 이용하여 400㎚ 이하의 파장에서 발광 분포를 갖는 광원을 10 내지 5,000mJ/㎝의 적산 광량으로 조사할 수 있다.
광중합 개시제로 편광자의 일면에 보호필름을 접착하는 경우, 광 조사에 의해 경화되어 접착되므로 접착제 사용 이후에 편광판의 건조 단계를 생략할 수 있어, 편광판을 충분히 더 조습할 수 있다. 이에 따라 편광판의 수분율을 평형 수분율에 가깝도록 보상할 수 있어 수분 유입에 의한 사이즈의 변화를 최소화할 수 있다.
이후에, 편광판의 수분율과 평형 수분율의 비가 하기의 수학식 1을 만족하도록 20 내지 50℃, 30 내지 60% 상대습도(RH)에서 조습한다:
[수학식 1]
0.8 ≤ 편광판의 수분율/ 편광판의 평형 수분율 ≤ 1.2
(식 중, 편광판의 평형 수분율은 편광판을 항온/항습(20℃/ 50%RH)에 투입시 수분율 변화가 없는 지점의 수분율임).
상기 수학식 1과 같이, 편광판의 수분율이 상기 범위 내로 포함되면 편광판이 컷팅된 이후에 경시에 따른 편광판의 사이즈 변화를 억제함으로써 보다 향상된 사이즈 안정성을 나타낼 수 있다.
조습하는 단계의 수행 온도는 편광자의 성능에 영향을 주지 않는 범위의 측면에서 바람직하게는 20 내지 40℃일 수 있다. 조습 단계의 온도가 상기 범위 내인 경우, 우수한 광학 성능을 유지하고 수분율 조정 효과를 극대화할 수 있다.
조습하는 단계를 수행하는 상대 습도는 바람직하게는 40 내지 50%일 수 있다. 조습하는 단계의 상대 습도가 상기 범위 내인 경우, 수분율 조정 효과가 우수하고 조습실에 결로가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
조습 시간은 특별히 한정되지 않고 편광판의 수분율이 평형 수분율에 가까워질 수 있도록 충분히 수행될 수 있으며, 예를 들면 1 내지 10분일 수 있고, 바람직하게는 생산성 개선의 측면에서 1 내지 5분일 수 있다.
조습 단계 이후에 필요한 광학 특성을 만족시킬 수 있는 여러 종류의 광학층이 더 적층될 수 있다. 예를 들면, 편광자의 적어도 한 면에 편광자를 보호하는 보호필름이 적층된 구조; 편광자의 적어도 한 면 또는 보호필름 상에 하드코팅층, 반사방지층, 점착방지층, 확산방지층, 눈부심방지층 등의 표면처리층이 적층된 구조; 편광자의 적어도 한 면 또는 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 상세하게, 편광자의 한 면에 보호필름이 적층된 구조의 편광판으로서, 적층된 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.
또한, 본 발명은 액정셀 및 액정셀의 양면에 적층된 상기 편광판을 포함하는 액정패널을 포함하는 액정표시장치가 제공된다. 액정표시장치는 액정셀에 편광판을 접착시켜 제작되고, 이외에 액정패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛, 액정패널의 화상표시 등을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
편광판을 액정셀에 접합하기 위해서 편광판 한쪽 면에 점착제(Pressure Sensitive Adhesives)를 도포할 수 있다. 도포의 방법은 일반적으로 알려진 방법을 모두 적용할 수 있다. 점착제에 사용되는 주 폴리머는 특별하게 제한되지는 않으며, 아크릴계 고분자; 실리콘계 고분자; 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르; 플로오르계 및 고무계 고분자 등이 주로 사용된다. 특히, 아크릴계 점착체 등의 점착제가 일반적으로 사용되는데, 이는 광학 투명성에서 우수하며, 적당한 응집성(cohesiveness) 및 접착성을 갖는다. 또한, 내구성 측면에서는 낮은 흡습성, 현저한 내후성(weather resistance) 과 내열성 등을 갖는다. 이와 같은 특성은 흡습에 의한 기포 발생과 박리 현상을 억제하는 데 중요하다.
점착층의 두께는 사용목적과 재박리성(rework)에 따라서 적절하게 결정할 수 있으며, 예를 들면 1 내지 500㎛일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 200㎛, 보다 바람직하게는 10 내지 100㎛일 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.
평균 중합도 약 2,400, 비누화도 99.9몰% 이상으로 하여 두께 60㎛의 폴리비닐알코올 수지 필름을 30℃의 순수한 물에 2분간 침지하면서 약 1.7배로 연신하였다. 다음으로 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.01/1.0/100 인 수용액을 포함하고 온도가 30℃인 염착조에 3분간 침지하면서 약 1.3배로 연신하였다. 그 후, 요오드화칼륨/붕산/물을 중량비 10/4/100으로 혼합한 수용액에 55℃ 에 1분간 침지하면서 약 2.45배로 연신하였다. 8℃의 순수한 물로 1.5초간 세정한 후, 80℃에서 3분간 건조시키고 건조로 통과 시 염색/연신된 폴리비닐알코올계 수지에 600N의 범위의 장력을 인가하여 폴리비닐알코올에 요오드가 흡착 배향된 편광자를 제조하였다.
제조된 편광자의 양면에 각각 두께 25㎛의 트리아세틸셀룰로오스 필름을 에폭시계 수지와 설포늄계 개시제를 포함하는 접착제로 접합 후 UV lamp로 110W/cm 광량의 UV를 30초간 조사하였다.
이후에, 온도 30℃, 상대습도(RH) 50%에서 5분간 조습하여 편광판을 제조하였다.
실시예 2.
편광자 제조 공정 중의 건조를 2분간 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예 3.
편광자 제조 공정 중의 건조를 1분 30초간 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예 4.
편광자 제조 공정 중의 건조를 1분간 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예 5.
편광자 제조 공정 중의 건조를 15초간 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 1.
편광자의 양면에 트리아세틸셀룰로오스 필름을 접합한 후, 조습하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 2.
편광자의 양면에 트리아세틸셀룰로오스 필름을 접합한 후, 조습 단계 이전에 편광판을 80℃에서 5분간 건조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 3.
편광자 제조 공정 중의 건조를 실시하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실험예 .
1. 수분율 및 평형 수분율 측정
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 편광판의 수분율 및 평형 수분율을 측정하였다.
수분율은 105℃에서 2시간 열처리 전/후의 중량 변화를 관찰하는 중량수분율 측정 법으로 측정하였고, 평형 수분율은 제조된 편광판을 항온/항습실(20℃, 50% RH)에 넣고 수분율 변화를 확인하여 수분율 변화가 없는 지점의 수분율을 평형 수분율로 하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
2. 크기 변화 측정
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 편광판을 항온/항습실 (23℃, 55% RH)에 보관하여 24시간 후의 크기 변화를 측정하였다. 편광판 크기의 위치별 편차가 발생할 수 있는 점을 배제하기 위해 초기의 크기 측정 위치를 표기하여, 항상 동일한 위치의 장/단변의 크기를 측정하였다. 측정 결과 장변의 크기의 변화가 단변의 크기의 변화보다 항상 크게 발생하였으며, 장변의 크기의 변화를 기준으로 삼았으며, 3차원 측정기(EXCEL 6220 5.5tl/300)로 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
구분 수분율/평형 수분율 크기 변화량(mm)
실시예 1 0.82 0.1834
실시예 2 0.92 0.0924
실시예 3 0.95 0.0651
실시예 4 1 0.0196
실시예 5 1.13 -0.0987
비교예 1 0.75 0.2884
비교예 2 0.65 0.3381
비교예 3 1.35 -0.2989
상기 표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 5의 방법에 의해 제조된 편광판은 수분율/평형 수분율이 0.82 내지 1.13의 범위 내에 있어 수분율이 평형 수분율에 가까우므로 크기 변화량이 적어, 수분의 유입 또는 유출에 대한 치수 안정성이 우수함을 확인할 수 있다.
그러나 비교예 1 및 2의 방법에 의해 제조된 편광판은 수분율/평형 수분율이 0.75 및 0.65로 낮으므로 수분의 흡수에 의해 사이즈가 크게 늘어난 것을 확인하였다. 비교예 3의 방법에 의해 제조된 편광판은 수분율/평형 수분율이 1.35로 높으므로, 23℃, 55% 상대 습도의 조건에서 사이즈가 크게 줄어든 것을 확인하였다.

Claims (7)

  1. 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 광경화형 접착제로 접합된 보호필름을 구비하는 편광판을, 그 수분율과 평형 수분율의 비가 하기의 수학식 1을 만족하도록 20 내지 50℃ 온도에서 30 내지 60% 상대습도(RH)로 조습하는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법:
    [수학식 1]
    0.8 ≤ 편광판의 수분율/ 편광판의 평형 수분율 ≤ 1.2
    (식 중, 편광판의 평형 수분율은 편광판을 항온/항습 (20℃/ 50%RH)에 투입시 수분율 변화가 없는 지점의 수분율임).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 조습하는 단계의 온도는 20 내지 40℃인 편광판의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 조습하는 단계의 상대 습도는 40 내지 50%인 편광판의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 조습하는 단계의 수행 시간은 1 내지 10분인 편광판의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 편광자의 수분율은 5 내지 15중량%인 편광판의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 보호필름의 접합 이후에 건조 단계를 요하지 않는 편광판의 제조 방법.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 편광판을 포함하는 액정 표시장치.
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WO2021095541A1 (ja) * 2019-11-15 2021-05-20 住友化学株式会社 偏光板並びにその偏光板を用いた画像表示装置
JP2022065609A (ja) * 2020-10-15 2022-04-27 住友化学株式会社 偏光板及び画像表示装置

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