KR20140093908A - 편광판, 광학장치 및 편광판 제조방법 - Google Patents

편광판, 광학장치 및 편광판 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 편광판은 아래 수학식 1로 표현되는 배향도가 15 이상인 편광자를 포함하며, 상기 고배향 편광자는 결정화도가 0.40 이상인 폴리비닐알콜 필름을 연신하여 제조될 수 있다.
본 발명의 편광판 및 그 제조방법, 이를 포함하는 광학장치는 고투과율/고편광 특성을 보이며, 높은 백색휘도와 고콘트라스트, 그리고 고내구성을 갖는다.
[수학식 1]
배향도 = (RD/RPVA)×100, 여기서 RPVA는 폴리비닐알콜의 배향, RD는 이색성 물질의 배향.

Description

편광판, 광학장치 및 편광판 제조방법{Polarizing film, optical apparatus and method for manufacturing polarizing film}
본 발명은 편광판, 광학장치 및 편광판 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고투과, 고편광, 고내구성을 갖는 편광판, 이를 포함하는 광학장치 및 편광판 제조방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 디스플레이(flat panel display) 중 하나이다. 일반적으로 액정 디스플레이는 TFT(Thin Film Transistor) 어레이 기판과 칼라필터 기판 사이에 액정층이 봉입된 구조를 취한다. 상기 어레이 기판과 칼라필터 기판에 존재하는 전극에 전기장을 인가하면 그 사이에 봉입된 액정층의 액정 분자의 배열이 변하게 되고, 이를 이용해 영상을 표시하게 된다.
상기 어레이 기판과 칼라필터 기판의 외측에는 편광판(편광필름)이 구비되어 있다. 편광판은 백라이트로부터 입사되는 빛 및 액정층을 통과한 빛 중 특정 방향의 빛을 선택적으로 투과함으로써 편광을 제어할 수 있다. 상기 편광판은 빛을 특정 방향으로 편광시킬 수 있는 편광자(polarizer) 및 이를 지지 및 보호하기 위한 보호층(보호필름)을 포함한다. 이러한 편광자는 폴리비닐알콜 필름을 통상 2색성을 갖는 요오드로 염색한 후, 붕산이나 붕사 등으로 가교하고 연신하여 제조된다.
편광판은 투과율과 편광도가 모두 높을수록 좋다. 그러나 편광판의 투과율을 증가시킬수록 편광도는 감소하여 콘트라스트가 저하되는 것이 일반적이다. 따라서, 편광도를 저하시키지 않으면서도 고투과율을 얻기 위한 노력이 지속적으로 이루어지고 있으나 만족할 만한 개선책이 나오지 않고 있다.
또한, 최근의 액정 디스플레이의 응용범위가 확대됨에 따라 고온 조건하에서 장기간 사용하는 경우가 증가하고 있어 이러한 이용조건 하에서도 색상변화가 적은(고내구성의) 편광판이 요구되고 있다. 일본공개특허 제2006-047978호는 연신공정에 아연을 이용하여 편광판의 내구성을 향상시키는 기술이, 일본공개특허 제2009-230131호에는 가교처리시 붕산 수용액의 pH를 4이하로 조절하여 내구성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나 액정 디스플레이의 이용분야 확대에 따라 한층 더 높은 내구성이 요구되고 있고, 높은 백색휘도와 높은 콘트라스트를 유지할 수 있는 편광판이 요구되고 있다.
본 발명의 하나의 목적은 고투과율을 보이면서도 고편광 특성을 보이는 편광판 및 그 제조방법, 이러한 편광판을 포함하는 광학장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 백색휘도와 고콘트라스트를 보이는 편광판 및 그 제조방법, 이러한 편광판을 포함하는 광학장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고내구성을 갖는 편광판 및 그 제조방법, 이러한 편광판을 포함하는 광학장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 편광판에 관한 것이다. 상기 편광판은 아래 수학식 1로 표현되는 배향도가 15 이상인 편광자를 포함함에 그 특징이 있다.
[수학식 1]
배향도 = (RD/RPVA)×100, 여기서 RPVA는 폴리비닐알콜의 배향, RD는 이색성 물질의 배향.
구체예에서, 상기 배향도가 15 내지 30일 수 있다.
구체예에서, 상기 이색성 물질은 요오드일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리비닐알콜의 배향(RPVA)이 500 내지 800일 수 있으며, 상기 이색성 물질의 배향(RD)은 90 내지 130일 수 있다.
구체예에서, 70℃에서 48시간 보관 후, 상기 편광판의 색상변화(Δa)가 0.4 이하일 수 있으며, 색상변화(Δb)가 1.5 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 광학장치에 관한 것이다. 상기 광학장치는 상기 수학식 1로 표현되는 배향도가 15 이상인 편광자를 포함하는 편광판을 포함함에 그 특징이 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 편광판 제조방법에 관한 것이다. 상기 편광판 제조방법은 결정화도가 0.40 이상인 폴리비닐알콜 필름을 팽윤시키는 단계, 상기 팽윤된 폴리비닐알콜 필름을 염색하는 단계 및 상기 염색된 폴리비닐알콜 필름을 연신하는 단계를 포함함에 그 특징이 있다.
구체예에서, 상기 결정화도가 0.40 내지 0.43일 수 있다.
구체예에서, 상기 연신 비율은 5.5배 내지 6.5배일 수 있다.
구체예에서, 상기 염색된 폴리비닐알콜 필름을 연신하는 단계 이후 상기 연신된 폴리비닐알콜 필름을 색보정하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 색보정은 요오드화칼륨이 1중량% 내지 6중량% 포함된 보색조에서 수행될 수 있다.
본 발명의 편광판 및 그 제조방법, 이를 포함하는 광학장치는 고투과율을 보이면서도 고편광 특성을 보이며, 높은 백색휘도와 고콘트라스트, 그리고 고내구성을 갖는 잇점이 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 2 내지 도 7은 각각 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 3의 방법으로 제조된 편광판의 직교 투과율 그래프이다.
본 발명의 하나의 관점은 편광판에 관한 것이다. 상기 편광판은 폴리비닐알콜 필름에 이색성 물질을 염착시켜 연신한 편광자를 포함하는 편광판으로서, 아래 수학식 1로 표현되는 배향도가 15 이상인 것이 바람직하다. 구체예에서 상기 배향도는 15 내지 30일 수 있다. 아울러, 폴리비닐알콜의 배향(RPVA)은 500 내지 800일 수 있다. 이색성 물질의 배향(RD)은 90 내지 130, 바람직하게는 110 내지 130일 수 있다. 상기 배향도 범위 내에서 고투과/고편광을 동시에 달성할 수 있고 고내구성의 편광판을 얻을 수 있다. 상기 배향도는 폴리비닐알콜 필름을 연신한 편광자만 존재하는 상태에서의 값일 수도 있고, 상기 편광자의 적어도 일면에 보호필름(TAC 필름) 등이 부착된 완제품 상태에서의 값일 수도 있다.
배향도는 폴리비닐알콜 분자의 배향에 대한 요오드와 같은 이색성 물질의 배향의 비율로써, 이색성 물질이 폴리비닐알콜 분자에 대해 얼마나 나란히 정렬되어 있는지에 대한 지표로 쓰일 수 있다. 상기 배향도는 위상차 측정장치에 의해 측정될 수 있으며, 폴리비닐알콜의 배향(RPVA)은 측정된 전체 배향에서 측정된 이색성 물질의 배향(RD)을 빼면 얻어질 수 있다.
[수학식 1]
배향도 = (RD/RPVA)×100
상기 수학식 1에서 RPVA는 폴리비닐알콜의 배향, RD는 이색성 물질의 배향.
아울러, 70℃ 오븐에서 48시간 보관 후, 상기 편광판의 색상변화(Δa)가 0.4 이하인 것이 바람직하며, 상기 편광판의 색상변화(Δb)가 1.5 이하인 것이 바람직하다. 구체예에서 상기 Δa는 0.1 내지 0.4일 수 있고, Δb는 1.0 내지 1.5일 수 있다. 편광판의 색상변화(Δa, Δb)가 작다는 것은 편광판의 내구성이 뛰어난 것을 의미하며, 결정화도가 큰 폴리비닐알콜 필름을 연신하여 배향도를 높임으로써 고내구성을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 편광판의 단면도이다. 도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 한 구체예에 따른 편광판은 편광자(100)를 포함하며, 편광자(100)의 상부면에는 제1보호필름(102)이, 편광자(100)의 하부면에는 제2보호필름(106)이 적층될 수 있다. 제1보호필름(102)의 상부면에는 제3보호필름(104)이, 제2보호필름(106)의 하부면에는 접착층(108)을 매개로 이형필름(110)이 적층될 수 있다.
제1보호필름(102)과 제2보호필름(106)은 트리아세틸셀룰로오스(TAC: Tri-Acetyl-Cellulose)와 같은 아세테이트계, 폴리카보네이트(polycarbonate)계, 폴리아미드(polyamide)계, 폴리이미드(polyimide)계, 폴리올레핀(polyolefin)계, 폴리에스테르(polyester)계, 폴리에스테르술폰(polyether sulfon)계 필름 등이 사용될 수 있으나 TAC 필름이 바람직하다. 상기 접착층(108)은 점착층(PSA: Pressure Sensitive Adhesive)일 수도 있으며 본 발명에서 접착층(108)은 점착층을 포함하는 의미로 사용한 것이다.
전술한 구체예는 일 예시에 불과하다. 예를 들어, 제1보호필름(102)과 보호필름(104)의 사이에 AG(AntiGlare)층, ARC(AntiReflective Coating)층 등이 더 존재할 수 있으며, 제2보호필름(106)과 접착층(108) 사이에는 보상층(보상필름)이 더 존재할 수 있다. 그 밖에 휘도향상 필름, 반사 필름, 반투과반사 필름, 확산 필름 등을 더 포함할 수 있으며, 상기 보호필름 중 일부는 존재하지 않을 수도 있다.
또한, 상기 편광판은 TN(Twisted Nematic), STN(Super Twisted Nematic) 액정용 편광판일 수 있으며, IPS(In-Plane Switching), Super-IPS, FFS(Fringe Field Switching) 등의 수평배향모드용 편광판일 수도 있고, 수직배향(VA: Vatical Alignment)모드용 편광판일 수도 있다. 즉, 액정모드에 관계없이 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 광학장치에 관한 것이다. 상기 광학장치는 전술한 편광판을 포함하는 액정 디스플레이일 수 있다. 상기 액정 디스플레이는 에지(edge)형 또는 직하형 백라이트 유닛 등의 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛의 일면에 장착된 액정패널을 포함할 수 있다. 상기 액정패널은 상부기판과 하부기판 사이의 액정층을 포함하며, 상부기판과 하부기판 각각에는 본 발명의 편광판(상부 편광판과 하부 편광판)이 적층될 수 있다. 상기 액정층은 TN(Twisted Nematic), STN(Super Twisted Nematic) 액정을 포함할 수도 있으며, IPS(In-Plane Switching), Super-IPS, FFS(Fringe Field Switching) 등의 수평배향 모드 액정을 포함할 수도 있고, 수직배향(VA: Vertical Alignment) 모드 액정을 포함할 수도 있다. 상기 액정패널은 패시브 매트릭스일 수도 액티브 매트릭스일 수도 있으나, TFT(Thin Film Transistor) 액티브 매트릭스 액정패널일 수도 있다. 상기 액정 디스플레이 장치는 휴대폰, 모니터, TV, 태블릿 PC, 노트북 등 전자장치의 화상표시용으로 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 편광판 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 구체예에 따른 편광판 제조방법은 팽윤공정, 연신공정 등을 포함하는 편광자 제조공정, 보호필름 등의 부착공정 등을 포함할 수 있다.
편광자 제조공정
본 발명의 한 구체예에 따른 편광자 제조공정은 폴리비닐알콜(PVA: Polyvinyl alcohol) 필름을 팽윤하고, 염색, 연신 및 보색처리하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
폴리비닐알콜 필름은 상용의 제품을 사용할 수도 있으며, 용매 캐스팅법, 용융 압출법 등에 의해 제조할 수도 있다. 용매 캐스팅법은 수지를 용제에 녹인 용액을 캐스팅롤 또는 벨트에 코팅한 후 용매를 증발시켜 필름을 제조하는 방법이고, 용융 압출법은 수지를 용융온도 이상으로 올려 융융시킨 후 냉락롤에 압출, 냉각시켜 필름을 제조하는 방법이다. 필름 제조를 위한 용액에는 폴리비닐알콜 필름의 유연성을 향상시키는 가소제, 건조된 폴리비닐알콜 필름을 벨트 또는 드럼 등에서 잘 박리되도록 하는 계면활성제를 첨가할 수 있다.
상기 폴리비닐알콜 필름은 결정화도가 0.40 이상인 것이 바람직하다. 구체예에서 상기 결정화도는 0.40 내지 0.43일 수 있다. 상기 결정화도는 FT-IR(Fourier Transform Infrared spectroscopy) 측정시 1425cm-1의 참조밴드 대비 1140cm-1의 결정화 밴드의 상대적 강도 비율로 정의할 수 있다. 상기 결정화도 범위 내의 폴리비닐알콜 필름 사용시 고투과/고편광의 편광자를 제조할 수 있고, 고내구성의 편광자를 제조할 수 있다.
이와 같이 제조된 폴리비닐알콜 필름 또는 상용의 폴리비닐알콜 필름을 연신하여 편광자를 제조하게 된다. 이하에서 설명할 편광자 제조공정은 일 예에 불과하며, 이하에서 설명되지 않은 다른 공정이 추가될 수도 있고 일부 공정이 생략될 수도 있다. 또한, 아래의 번호는 반드시 공정순서와 일치하는 것은 아니며 공정의 순서가 변경될 수도 있다.
A) 팽윤공정
폴리비닐알콜 필름을 염색하기 전에 수세 및/또는 팽윤 공정을 실시할 수 있다. 수세 공정은 폴리비닐알콜 필름에 존재하는 이물질 등을 제거하기 위한 것이고, 팽윤 공정은 이후의 염색 공정이 원활히 이루어지도록 팽윤시키는 공정이다. 즉, 물 또는 염화물, 붕산, 무기산, 유기 용매 등이 포함된 팽윤조에 폴리비닐알콜 필름을 통과시키며, 상기 팽윤조의 온도는 20~30℃의 온도로 유지할 수 있다. 팽윤조의 제조 및 선택은 본 발명이 속하는 분야의 통상이 지식을 가진 자에 의해 용이하게 수행될 수 있다.
B) 염색공정
팽윤을 거친 폴리비닐알콜 필름에 편광성을 부여하는 이색성 물질(dichoroic material)로 염삭하는 단계를 거친다. 이색성 물질은 분자의 장축방향과 단축방향의 흡광도의 차이가 큰 물질로 서로 직교하는 편광의 한 성분만을 선택적으로 흡수하여 편광성을 부여하는 것이면 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 요오도, 이색성 염료를 사용할 수 있다.
요오드 분자로 염색하기 위한 요오드 염색조는 요도드 외에, 요오드화 칼륨을 더 포함할 수 있으며, 붕산을 더 포함할 수도 있다. 상기 요오드 염색은 20~40℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 염색공정 이후에 가교공정을 더 거칠 수 있다. 즉, 요오드 분자를 폴리비닐알콜 고분자 매트릭스에 강하게 부착시키기 위한 것으로서, 가교제로는 붕산을 사용할 수 있으며, 인산화합물 등이 더 포함될 수 있다.
C) 연신공정
염색(염착)된 폴리비닐알콜 필름은 연신공정을 거친다. 연신방법으로는 건식연신과 습식연신이 모두 가능하다. 건식연식법으로는 인터롤연신법(inter-roll stretching method), 압축연신법(compression stretching method), 가열롤연신법(heated roll stretching method) 등을 사용할 수 있다. 상기 습식연신을 위한 연신조에는 붕산이 포함될 수 있으며, 연신조의 온도는 35℃ ~ 65℃ 범위일 수 있다. 상기 붕산은 0.1중량% 내지 10중량% 포함될 수 있다. 상기 붕산은 폴리비닐알콜 분자 사슬의 사이에 가교의 역할을 하여 건조시 I3 -나 I5 -가 I2와 I-로 분해되는 것을 억제해 줄 수 있다.
상기 연신공정은 염색공정과 동시에 진행될 수도 있고, 가교공정과 동시에 진행될 수도 있다. 염색공정과 동시에 진행되는 경우에는 요오드를 포함하는 용액에서 수행될 수 있으며, 가교공정과 동시에 진행되는 경우에는 붕산을 포함하는 용액에서 진행될 수 잇다. 또는 상기 연신공정은 후술할 보색공정과 함께 진행될 수도 있다.
상기 연신공정에 의해 편광축이 형성되며 연신배율은 2배 내지 7배, 바람직하게는 5배 내지 7배, 보다 바람직하게는 5.5배 내지 6.5배일 수 있으나 상기 연신배율에 제한이 있는 것은 아니다.
D) 보색공정
연신공정을 거친 폴리비닐알콜 필름의 색보정을 하는 보색공정을 거칠 수 있다. 상기 보색공정은 요오드화칼륨(KI) 및/또는 붕산이 함유된 보색조를 통해 수행될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 보색공정은 요오드화칼륨이 0.1중량% 내지 10중량%, 바람직하게는 1중량% 내지 6중량% 포함된 보색조에서 수행될 수 있다. 상기 요오드화칼륨 외에 붕산을 0.1중량% 내지 3중량% 더 포함할 수도 있다. 상기 요오드화칼륨은 I5 -의 총량을 늘려 주어 붉은 영역의 빛을 흡수(스펙트럼의 확장)할 수 있게 해 주어 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 편광자는 두께가 0.5∼400㎛, 바람직하게는 5∼200㎛, 보다 바람직하게는 5∼50㎛의 범위를 가질 수 있다.
보호필름 등의 부착공정
상기와 같이 제조된 편광자가 와인더에 의해 감기면서 이동하는 동안 보호필름을 상기 편광자의 적어도 일면에 부착하는 공정이 수행된다. 보호필름으로는 전술한 다양한 필름이 사용될 수 있으나 TAC 필름이 바람직하며, 이하 TAC 필름을 기준으로 설명하도록 한다. TAC 필름은 목재펄프 등에서 파생되는 리그닌, 헤미셀룰로오스 등의 불순물을 제거해 얻어진 정제셀룰로오스를 용제로 녹인 후 가공해 필름 형태로 만들어 사용할 수 있다. 편광판에 사용되는 TAC 필름은 투명성, 평활성, 광학적 등방성을 필요로 하며 빛을 편광시키는 폴리비닐알콜로 이루어진 편광자를 보호하는 역할을 하므로 편광자 상하부(양면)에 2장을 부착하는 것이 바람직하다.
TAC 필름의 부착은 언와이딩 롤러에 감긴 TAC 필름을 와인딩 롤러로 감으면서 연신된 폴리비닐알콜 필름에 부착하는 형태로 이루어질 수 있으나 그 부착방법에 제한이 있는 것은 아니다.
상기 보호필름 외에 보상필름 등의 기능성 필름을 부착하는 공정이 추가될 수 있다.
건조공정
상기와 같이 제조된 편광자 및 편광자의 적어도 일면에 부착된 보호필름을 건조하는 건조공정을 거칠 수 있다. 또는 상기 편광자 제조 후 보호필름 부착 전에 건조공정을 더 거칠 수도 있다. 건조공정시 건조온도는 40℃ 내지 85℃일 수 있으며, 건조시간은 1분 내지 20분일 수 있다. 건조방법은 열풍건조 또는 근적외선 히터에 의한 복사열 건조 등을 사용할 수 있다.
<실시예 및 비교예>
[실시예 1]
평균 중합도가 2400, 결정화도가 0.425인 폴리비닐알코올 필름((株)쿠라레)을 이온교환 물에 침지하고 세척한 뒤 그 폴리비닐알코올 필름을 요오드/요오드화 칼륨=1/23(중량비)의 비율인 30℃ 물에 10초 침지했다. 그 후 붕산이 3중량% 포함된 50℃ 물에서 6.2배로 연장하였다. 요오드화 칼륨이 4.0중량% 포함된 물로 색을 보정하고 50℃ 오븐에서 2분간 건조하여 광학 소자를 얻었다.
[실시예 2]
결정화도가 0.422인 폴리비닐알코올 필름을 6배로 연장하고 보색조에 요오드화 칼륨이 3.5중량% 포함된 물을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하다.
[실시예 3]
결정화도가 0.418인 폴리비닐알코올 필름을 5.8배로 연장하고 보색조에 요오드화 칼륨이 3.0중량% 포함된 물을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하다.
[비교예 1]
평균 중합도가 2400, 결정화도가 0.394인 폴리비닐알코올 필름((株)쿠라레)을 이온교환 물에 침지하고 세척한 뒤 그 폴리비닐알코올 필름을 요오드/요오드화 칼륨=1/23(중량비)의 비율인 30℃ 물에 10초 침지했다. 그 후 붕산이 3중량% 포함된 50℃ 물에서 5.8배로 연장하였다. 요오드화 칼륨이 3.0중량% 포함된 물로 색을 보정하고 50℃ 오븐에서 2분간 건조하여 광학 소자를 얻었다.
[비교예 2]
결정화도가 0.387인 폴리비닐알코올 필름을 연장 시 물에 아연이 1.5중량% 포함된 것을 제외하고, 비교예 1과 동일하다.
[비교예 3]
결정화도가 0.390인 폴리비닐알코올 필름을 사용하고, 보색조에 요오드화 칼륨을 3.5중량%, 건조를 55℃로 진행한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일하다.
<특성 평가>
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 3의 폴리비닐알콜 필름 및 제조된 편광판의 광학적, 물리적 특성 평가는 아래의 방법에 따라 수행하였다.
[결정화도]
Varian社의 FT-IR(모델명 FTS-7000) 장비를 이용하였다. FT-IR의 Accessary인 ATR을 설치하여 측정하였다. 구체적으로, 샘플을 반으로 자르고, 단면 부분을 ATR의 다이아몬드 셀에 접촉시킨다. 이후, ATR을 잠근 후 시료의 표면에 밀착되도록 돌려준다. 즉, ATR의 상단부에 위치한 스크류를 약 20회 돌려 다이아몬드 셀에 샘플의 단면의 밀착 정도를 일정하게 한 후 스펙트럼을 측정하였다. 이후 ATR의 스크류를 살짝 풀어 준 다음 잠금 장치를 풀어주고 다이아몬드 셀을 클리닝(cleaning) 한 후 ATR을 다시 잠가 백그라운드(Background)를 측정하였다.
한편, 폴리비닐알코올의 경우 투명한 필름 상태이므로 전처리 없이 측정할 수 있으며, 1425㎝-1의 참조밴드 대비 1140㎝-1의 결정화 밴드의 상대적 강도를 비교하면 결정화도를 얻을 수 있다.
[배향도]
OSI사의 위상차측정장치인 KOBRA-WX100/IR을 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 광원 위치에 샘플을 편평하게 고정한 후, 샘플의 크기에 따라 연속/1회 측정을 고르고 측정 파장 및 측정 포인트를 설정한다. 측정이 완료되면 Rc/Ro에 대한 차수를 조절해준다. 데이터를 저장하고 얻은 값으로부터 상기 수학식 1로부터 배향도를 산출하였다. 상기 배향도는 편광자의 양면에 TAC 필름이 부착되고, 점착제도 코팅된 제품을 측정하였다.
[투과율, 편광도, 색상값 등의 광특성]
Jasco社의 UV-vis spectrophotometer(모델명 V-7100)를 이용하여 측정하였다. 상기 UV-vis spectrophotometer는 본체, 광원, 샘플 스테이지, 컴퓨터 본체, 모니터 등으로 구성되며 샘플을 가운데 원 모양의 구멍이 있는 홀더에 붙인 후 스테이지에 맞춰 끼워 넣은 뒤 측정을 시작한다. 이 때, 실제 편광필름이 사용될 때의 빛의 방향을 고려하여 같은 방향으로 맞춰서 실험한다. 그 다음 샘플 스테이지를 닫고 광축에 맞게 프로그램을 셋팅을 해주고 나서 측정한다. 측정이 끝나면 데이터는 수치와 그래프로 나타나게 되는데 단체 투과율, 직교 투과율, 편광도, 색상값 등의 전반적인 광특성을 알 수 있다.
[내구성]
내구성 평가는 내열테스트에 의해 수행하였다. 즉, 70℃ 오븐에서 48시간 보관 후 색상값의 변화(Δa, Δb)를 분석하였다. 즉, 외부에서 온도가 가해져 a, b값에 차이가 생기면 원래 제작했던 편광판의 색에서 변화가 생겨 디스플레이 장치에서 보았을 때 원하는 색이 표현되지 않게 되는데, 이는 내구성과 관련이 있는 것이다. 상기 내구성은 편광자의 양면에 TAC 필름이 부착되고, 점착제도 코팅된 제품을 평가하였다.
도 2 내지 도 7은 각각 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 3에서 제조된 편광판의 직교 투과율 그래프이다. 표 1은 실시예와 비교예에서 이용한 폴리비닐알코올 필름의 결정화도와 제작 후 얻어진 편광판의 배향도를 나타낸 것이며, 표 2는 실시예와 비교예에서 얻어진 편광판의 광학 특성을 비교한 것이고, 표 3은 실시예와 비교예에서 얻어진 편광판의 색상값을 나타낸 것이고, 표 4는 실시예와 비교예에서 얻어진 편광판의 색상변화를 나타낸 것이다.
구분 FT-IR 결정화도
(ATR)		 RPVA RD 배향도
(RD/RPVA×100)
실시예 1 0.425 696.5 126.3 18.1
실시예 2 0.422 756.7 123.3 16.3
실시예 3 0.418 775.0 119.1 15.4
비교예 1 0.394 812.3 114.5 14.1
비교예 2 0.387 824.5 119.6 14.5
비교예 3 0.390 850.9 118.3 13.9
구분 단판 투과율
(%)		 편광도
(%)
실시예 1 43.15 99.94
실시예 2 43.11 99.90
실시예 3 43.07 99.89
비교예 1 43.01 99.89
비교예 2 42.98 99.91
비교예 3 42.46 99.92
구분 단판 색상(a) 단판 색상(b)
실시예 1 -1.31 3.20
실시예 2 -1.18 3.17
실시예 3 -1.22 2.95
비교예 1 -1.32 3.42
비교예 2 -1.31 3.00
비교예 3 -1.23 3.25
구분 단판 색상 변화(Δa) 단판 색상 변화(Δb)
실시예 1 0.17 1.13
실시예 2 0.33 1.40
실시예 3 0.33 1.20
비교예 1 0.54 1.80
비교예 2 0.28 1.16
비교예 3 0.49 2.13
상기 표 1 내지 표 4로부터 알 수 있듯이, 연신 전 폴리비닐알콜 필름의 결정화도가 클수록 대체로 수학식 1로 주어지는 배향도가 큰 것을 알 수 있다. 즉, 연신 전 폴리비닐알콜 필름의 결정화도와 연신 후의 배향도가 큰 실시예 1 내지 3의 단판투과율 및 편광도가 비교예 1 내지 3의 단판투과율 및 편광도에 비해 우수함을 알 수 있다. 즉, 비교예 1은 실시예 1 내지 3에 비해 투과율 대비 편광도가 떨어지고, 고편관/고내구성을 위해 아연이 가교제로 첨가된 비교예 2에 비해 실시예 1 내지 3은 아연을 사용하지 않고도 고편광/고내구성을 달성할 수 있음을 알 수 있고, 비교예 3은 투과율이 낮음을 알 수 있다.
한편, 70℃ 오븐에서 48시간 보관 후 색상값의 변화를 분석한 결과, 실시예 1 내지 3의 색상값(Δa)의 평균변화량이 0.28에 불과한 반면 비교예 1 내지 3의 색상값(Δa)의 평균변화량은 0.44로 나타났고, 실시예 1 내지 3의 색상값(Δb)의 평균변화량이 1.24에 불과한 반면 비교예 1 내지 3의 색상값(Δb)의 평균변화량은 1.70로 나타나 실시예 1 내지 3은 고온에서 장시간 보관하더라도 색상값의 변화가 적어 그 내구성이 크게 향상된 것을 알 수 있다.
100 : 편광자, 102 : 제1보호필름
104 : 제3보호필름, 106 : 제2보호필름
108 : 접착층, 110 : 이형필름

Claims (5)

  1. 결정화도가 0.40 이상인 폴리비닐알콜 필름을 팽윤시키는 단계;
    상기 팽윤된 폴리비닐알콜 필름을 염색하는 단계; 및
    상기 염색된 폴리비닐알콜 필름을 연신하는 단계
    를 포함하는 편광판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결정화도가 0.40 이상인 폴리비닐알콜 필름을 팽윤시키는 단계에서, 상기 결정화도가 0.40 내지 0.43인 편광판 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 염색된 폴리비닐알콜 필름을 연신하는 단계에서, 상기 연신 비율은 5.5배 내지 6.5배인 편광판 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 염색된 폴리비닐알콜 필름을 연신하는 단계 이후 상기 연신된 폴리비닐알콜 필름을 색보정하는 단계를 포함하는 편광판 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 색보정하는 단계에서, 상기 색보정은 요오드화칼륨이 1중량% 내지 6중량% 포함된 보색조에서 수행되는 편광판 제조방법.
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