KR20140094092A - 편광자의 제조 방법 - Google Patents

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KR20140094092A KR1020130006310A KR20130006310A KR20140094092A KR 20140094092 A KR20140094092 A KR 20140094092A KR 1020130006310 A KR1020130006310 A KR 1020130006310A KR 20130006310 A KR20130006310 A KR 20130006310A KR 20140094092 A KR20140094092 A KR 20140094092A
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김민석
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 편광자의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본 발명은 편광자 형성용 필름을 팽윤, 염색, 가교, 연신 및 건조하는 단계를 포함하며; 수학식 1을 만족함으로써, 액정 표시장치에 적용되어 휨 현상을 줄이고 빛샘 현상을 개선할 수 있는 편광자의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

편광자의 제조 방법 {Preparing method for polarizer}
본 발명은 편광자의 제조 방법에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid crystal display device, LCD)는 화상표시장치의 하나로서, 전형적인 화상표시장치인 음극선관((Cathode-ray tube, CRT)에 비해 경박단소화 및 저소비전력을 실현할 수 있는 장점이 있다. 액정표시장치는 CRT와는 달리 스스로 빛을 내는 소자가 아니기 때문에, 액정패널 이외에 광원을 필요로 한다. 이러한 액정표시장치의 광원으로는 주로 형광램프가 사용되며, 액정표시장치의 액정패널의 양면에는 제1(하판) 및 제2편광판(상판)이 각각 부착된다. 제1 및 제2편광판은 램프에서 나오는 광을 차단하거나 통과시켜준다.
통상적으로 편광판은 제1편광자 보호필름, 편광자 및 제2편광자 보호필름으로 구성되는 적층체의 한면에는 액정셀과의 접합을 위한 점착제층과 다른 한면에는 표면보호필름을 구비하는 구조를 갖는다. 이때 상판 편광판과 하판 편광판으로서 동일한 구성의 편광판이 액정셀의 양면에 접합될 수 있다.
한편, 최근에는 액정표시장치가 대형화 및 박형화되고 그 용도도 확대됨에 따라 편광판의 기능 향상에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 따라 상판 편광판과 하판 편광판으로서 서로 다른 특성이 부여된 편광판이 각각 적용되고 있다. 예컨대, 상판 편광판으로는 편광자의 시인측 면에 편광자 보호필름 이외에 광시야각 보상 필름, 기능성 코팅층(하드코팅층, 대전방지층, 반사방지층 등) 또는 이들의 적층체 등이 더 구비된 편광판이 적용되고, 하판 편광판으로는 편광자의 백라이트 유닛측 면에 편광자 보호필름 이외에 휘도 향상 필름, 확산 보호 필름 또는 이들의 적층체 등이 구비된 편광판이 적용되고 있다. 이와 같은 다른 특성을 부여하기 위한 기능성 필름, 코팅층 또는 적층체는 각각 재료, 두께, 연신 방향, 투습도 등의 물성이 서로 상이하다.
통상의 편광판은 일정 방향으로 연신되고 2색성 염료로 염색된 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA) 필름을 편광자로서 포함하고 있는데, 연신된 PVA 필름은 온도 또는 습도의 변화에 따라 연신축 방향으로 수축된다. 특히 편광자 상에 서로 다른 기능성 필름, 코팅층 또는 적층체가 구비된 편광판이 각각 상판 편광판과 하판 편광판으로 적용되는 경우에는 이들의 투습도에 차이로 인해 수축률이 커지고, 이로 인하여 액정패널이 휘게 되는 컬(curl) 현상이 심하게 발생한다. 이로 인해, 빛이 새는 현상이 발생하여 액정 패널의 불량을 야기할 수 있다.
한국등록특허 제679535호에는 치수 변화가 적은 편광자, 편광판 및 그것을 사용한 액정 표시 장치가 개시되어 있으나, 상기 문제점에 대한 대안을 제시하지 못하였다.
한국등록특허 제679535호
본 발명은 액정 패널의 휨 및 빛샘 현상을 줄일 수 있는 편광자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 편광자 형성용 필름을 팽윤, 염색, 가교, 연신 및 건조하는 단계를 포함하며; 하기 수학식 1을 만족하는 편광자의 제조 방법:
[수학식 1]
Y ≥ -aX + 30N/2mm
(식 중, Y는 편광자의 수축력으로, 0 내지 3.8N/2mm이고; a는 1N/(2mm℃)이며; X는 상기 가교 단계에서 가교조의 온도로, 60℃ 이하임).
2. 위 1에 있어서, 상기 편광자의 수축력은 편광자를 80℃에서 240분간 가열한 후의 흡수축 방향에서의 수축력인 편광자의 제조 방법.
3. 위 1에 있어서, 상기 연신은 편광자의 두께가 30㎛ 이하가 되도록 하는 편광자의 제조 방법.
4. 위 1에 있어서, 상기 연신은 누적 연신비가 4 내지 5.8배가 되도록 수행되는 것인 편광자의 제조 방법.
5. 위 1에 있어서, 상기 건조 단계에서 편광자 형성용 필름에 500 내지 850N/m의 장력을 가하는 편광자의 제조 방법.
6. 위 1 내지 5중 어느 한 항의 방법으로 제조된 편광자를 포함하는 편광판.
7. 위 6의 편광판을 포함하는 액정 표시장치.
본 발명의 제조 방법으로 제조된 편광자는 액정 표시장치에 적용되어 휨 현상을 줄일 수 있고, 이에 따라 액정 표시장치의 빛샘 현상을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 수학식 1의 범위를 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 1에서 제조된 편광판의 휨 정도를 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 2에서 제조된 편광판의 휨 정도를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 3에서 제조된 편광판의 휨 정도를 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 4에서 제조된 편광판의 휨 정도를 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 5에서 제조된 편광판의 휨 정도를 나타낸 것이다.
도 7은 실시예 6에서 제조된 편광판의 휨 정도를 나타낸 것이다.
도 8은 실시예 7에서 제조된 편광판의 휨 정도를 나타낸 것이다.
도 9는 비교예에서 제조된 편광판의 휨 정도를 나타낸 것이다.
본 발명은 편광자 형성용 필름을 팽윤, 염색, 가교, 연신 및 건조하는 단계를 포함하며; 수학식 1을 만족함으로써, 액정 표시장치에 적용되어 휨 현상을 줄이고 빛샘 현상을 개선할 수 있는 편광자의 제조 방법에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 편광자의 제조 방법은 편광자 형성용 필름을 팽윤, 염색, 가교, 연신 및 건조하는 단계를 포함하며; 하기 수학식 1을 만족한다:
[수학식 1]
Y ≥ -aX + 30N/2mm
(식 중, Y는 편광자의 수축력으로, 0 내지 3.8N/2mm이고; a는 1N/(2mm℃)이며; X는 상기 가교 단계에서 가교조의 온도로, 60℃ 이하임).
참고로 상기 수학식 1의 범위를 도 1에 도시하였다.
본 발명은 편광자 제조 공정 중 가교 단계에서 가교조의 온도와 편광자의 수축력의 관계가 상기 수학식 1을 만족하면, 액정 표시장치에 적용되었을 경우에 휨 현상을 줄이고 빛샘 현상이 개선된다는 것에 기인한 것이다.
편광자의 수축력의 조절 방법은 특별히 한정되지 않으며, 편광자 제조 공정 중 팽윤조 침지 시간, 가교조 침지 시간, 연신비 등의 공정 조건으로 조절이 가능하다.
본 발명에서의 편광자의 수축력은 TA instrument 社의 TMA를 사용하여 측정되었으며 폭 2mm, 길이 40mm의 편광자를 80℃에서 가열했을 때, 가열하기 시작해서부터 240분 후에 편광자가 갖는 흡수축 방향으로 수축하는 힘의 크기를 단위폭당으로 환산한 값을 말한다. 측정은 폭 2mm의 편광자를, 한쪽을 고정하고, 다른 한쪽에는 포스 게이지를 부착한 2개의 척에 의해 척 사이가 40mm(흡수축 방향)가 되도록 사이에 끼워, 80℃에서 240분간 연속 가열했을 때 포스 게이지가 나타내는 값을 읽어서 행한다.
편광자는 상기 조건을 만족시키는 범위 내에서 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 수행시간(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 42℃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 가교조에 담긴 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 물과 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 개선을 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.
가교용 수용액은 제조되는 편광자의 색상 내구성 개선을 위해 알칼리금속 염화물을 더 포함할 수 있다.
알칼리금속 염화물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 염화리튬, 염화나트륨, 염화칼륨 등을 들 수 있다.
알칼리금속 염화물의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 요오드화물 1몰에 대하여 0.22 내지 4.5몰비, 바람직하게는 0.3 내지 3.0몰비로 포함될 수 있다. 알칼리금속 염화물의 함량이 상기 범위 내인 경우 색상 내구선 개선 효과가 극대화될 수 있다.
가교조의 온도는 60℃ 이하이고, 액정 패널에 적용되었을 때 휨 및 빛샘 개선 효과를 극대화 할 수 있는 측면에서 바람직하게는 50 내지 60℃일 수 있다.
가교조에서의 편광자 형성용 필름의 침지시간은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 1초 내지 15분일 수 있고, 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.
이러한 연신 단계를 거쳐 균일한 두께를 갖는 편광자를 제조할 수 있다.
연신 후 편광자의 두께는 30㎛ 이하 일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 25 ㎛일 수 있다. 연신 후 편광자의 두께가 상기 범위 내인 경우 편광도 등의 광학 특성이 우수하며, 우수한 내구성을 가질 수 있다.
편광자의 두께는 제조된 편광자의 편광도 등의 광학물성 및 인장강도 등의 기계적 물성과 밀접한 관계가 있다. 즉, 단계적 연신은 편광자의 광학물성 및 기계적 물성을 유지하기 위하여 수행하는 것이다.
각 단계에서의 연신비의 곱인 누적 연신비는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 4 내지 5.8배일 수 있으며, 바람직하게는 4.5 내지 5.7배일 수 있다. 누적 연신비가 상기 범위 내인 경우 수축력이 낮은 편광자를 만들 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 10 내지 60℃일 수 있고, 바람직하게는 15 내지 40℃일 수 있다.
수세단계는 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.
건조단계는 수세된 폴리비닐알코올계 필름을 건조시키고, 건조에 의한 네크인으로 염착된 요오드 분자의 배향을 보다 향상시켜 광학특성이 우수한 편광자를 얻는 단계이다.
건조방법으로는 자연 건조, 에어 건조, 가열 건조, 원적외선 건조, 마이크로파 건조, 열풍 건조 등의 방법을 이용할 수 있으며, 최근에는 필름 내에 있는 물 만을 활성화시켜 건조시키는 마이크로파 건조가 새롭게 이용되고 있으며, 통상 열풍 건조가 주로 사용되고 있다. 예를 들면, 20 내지 90℃에서 1 내지 10분 동안 열풍 건조될 수 있다. 또한, 건조온도는 편광자의 열화를 방지하기 위하여 낮은 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 80℃이하, 가장 바람직하게는 60℃ 이하인 것이 좋다.
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 있으며, 바람직하게는 500 내지 600N/m일 수 있다. 장력이 상기 범위 내인 경우 주름 발생, 필름 파단, 수축 등에 의한 불량을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 편광자의 적어도 일면에 보호필름이 접합된 편광판을 제공한다.
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 광학층의 기능을 겸비한 것일 수도 있다.
본 발명에 있어서, 편광판의 구조는 특별히 제한되지 않으며 필요한 광학특성을 만족시킬 수 있는 여러 종류의 광학층이 편광자 상에 접합된 것일 수 있다. 예를 들어, 편광자의 적어도 일면에 편광자를 보호하는 보호필름이 접합된 구조; 편광자의 적어도 일면 또는 보호필름 상에 하드코팅층, 반사방지층, 점착방지층, 확산방지층, 눈부심방지층 등의 표면처리층이 접합된 구조; 편광자의 적어도 일면 또는 보호필름 상에 시야각을 보상하는 배향액정층 또는 또 다른 기능성 막이 접합된 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 접합된 구조일 수도 있다. 보다 상세하게, 편광자의 일면에 보호필름이 접합된 구조의 편광판으로서, 접합된 보호필름 상에 리플렉터 또는 반투과 리플렉터가 접합된 반사형 편광판 또는 반투과형 편광판; 위상차판이 접합된 타원형 또는 원형 편광판; 시야각 보상층 또는 시야각 보상막이 접합된 넓은 시야각 편광판; 또는 휘도 향상막이 접합된 편광판 등이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 편광판을 포함하는 액정패널을 포함하는 액정표시장치가 제공한다.
액정표시장치의 구조는 특별히 한정되지 않으며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 액정셀 및 액정셀의 양면에 접합된 상기 편광판을 포함하는 구조일 수 있다. 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.
검화도가 99.9% 이상이며 두께 75㎛인 투명한 미연신 폴리비닐알코올 필름(VF-PS, KURARAY사)을 30℃의 물(탈이온수)에 침지하여 팽윤시킨 후 요오드 3.5mmol/L와 요오드화칼륨 2중량%가 함유된 30℃의 염색용 수용액에 침지하여 염색하였다. 이어서, 가교조의 온도를 54℃로 하고, 요오드화칼륨 2중량%, 붕산 3.7중량% 및 요오드화칼륨 1몰에 대하여 염화리튬 4.5몰비가 함유된 가교용 수용액에 침지하여 가교시켰다. 제조 공정 중, 총 누적 연신비가 5.4배가 되도록 연신하여 폴리비닐알코올 필름의 두께가 23㎛가 되도록 하였다.
가교가 완료된 후 폴리비닐알코올 필름을 850N/m의 장력을 가하며 70℃의 건조로에서 4분 동안 건조시켜 편광자를 제조하였다.
제조된 편광자에 양 면에 두께 23㎛의 트리아세틸셀룰로오스 필름을 아크릴계열 점착제로 접합시켜 편광판을 제조하였다.
실시예 2.
가교조의 온도를 55℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하고, 이로부터 편광판을 제조하였다.
실시예 3.
가교조의 온도를 55℃, 건조로에서 필름에 가한 장력을 500N/m로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하고, 이로부터 편광판을 제조하였다.
실시예 4.
가교조의 온도를 57℃, 건조로에서 필름에 가한 장력을 500N/m로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하고, 이로부터 편광판을 제조하였다.
실시예 5.
가교조의 온도를 58℃, 건조로에서 필름에 가한 장력을 500N/m로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하고, 이로부터 편광판을 제조하였다.
실시예 6.
누적 연신비가 5배가 되도록 연신하고, 가교조의 온도를 58℃, 건조로에서 필름에 가한 장력을 500N/m로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하고, 이로부터 편광판을 제조하였다.
실시예 7.
누적 연신비가 4.5배가 되도록 연신하고, 가교조의 온도를 58℃, 건조로에서 필름에 가한 장력을 500N/m로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하고, 이로부터 편광판을 제조하였다.
비교예 .
총 누적연신비가 6배가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자를 제조하고, 이로부터 편광판을 제조하였다.
실험예 .
1. 수축력 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 편광자로 가로 2mm, 세로 40mm로 시편을 제작하고, 80℃에서 240분간 가열 후, TMA로 수축력을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
2. 편광판의 휨 정도 측정
INTEK IMS사의 이차원 측정기를 이용하여 실시예 및 비교예에서 제조된 편광판의 휨 정도의 최대값을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1, 도 2(실시예 1), 도 3(실시예 2), 도 4(실시예 3), 도 5(실시예 4), 도 6(실시예 5), 도 7(실시예 6), 도 8(실시예 7) 및 도 9(비교예)에 나타내었다.
구분 수축력(N/2mm) 휨 정도(mm)
실시예 1 3.66 2.51
실시예 2 3.32 2.33
실시예 3 3.31 2.12
실시예 4 3 2.01
실시예 5 2.7 1.77
실시예 6 2.54 1.56
실시예 7 2.16 0.77
비교예 3.93 2.86
상기 표 1 및 도 1 내지 9를 참고하면, 실시예 1 내지 7의 편광자는 수축력이 2.16 내지 3.66N/2mm으로 적으므로, 편광판에 적용하였을 때 휨 정도가 0.77 내지 2.51mm로 적어, 빛샘 현상도 적을 것으로 예측된다.
그러나 비교예의 편광자는 수축력이 3.93N/2mm로 크고, 휨 정도가 2.86mm로 크게 휜 것으로 보아, 빛샘 현상이 발생할 것으로 예측된다.

Claims (7)

  1. 편광자 형성용 필름을 팽윤, 염색, 가교, 연신 및 건조하는 단계를 포함하며;
    하기 수학식 1을 만족하는 편광자의 제조 방법:
    [수학식 1]
    Y ≥ -aX + 30N/2mm
    (식 중, Y는 편광자의 수축력으로, 0 내지 3.8N/2mm이고;
    a는 1N/(2mm℃)이며;
    X는 상기 가교 단계에서 가교조의 온도로, 60℃ 이하임).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 편광자의 수축력은 편광자를 80℃에서 240분간 가열한 후의 흡수축 방향에서의 수축력인 편광자의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 연신은 편광자의 두께가 30㎛ 이하가 되도록 하는 편광자의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 연신은 누적 연신비가 4 내지 5.8배가 되도록 수행되는 것인 편광자의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 건조 단계에서 편광자 형성용 필름에 500 내지 850N/m의 장력을 가하는 편광자의 제조 방법.
  6. 청구항 1 내지 5중 어느 한 항의 방법으로 제조된 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 접합된 보호필름을 포함하는 편광판.
  7. 청구항 6의 편광판을 포함하는 액정 표시장치.
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