KR20150001276A - 편광자의 제조방법 및 편광자 - Google Patents

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KR20150001276A
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최한영
정재욱
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 편광자의 제조방법 및 편광자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리비닐알콜계 필름에 팽윤단계, 염색단계 및 가교단계를 포함하는 공정을 수행하는 편광자의 제조방법에 있어서, 상기 가교단계는 붕산 및 알데히드기를 갖는 C1-C20의 탄화수소 화합물을 함유하는 가교 수용액을 사용함으로써, 종래와 동등 이상의 편광특성은 유지하면서 내열성 및 내습열성이 현저히 개선된 편광자의 제조방법 및 편광자에 관한 것이다.

Description

편광자의 제조방법 및 편광자 {METHOD FOR PREPARING POLARIZER AND POLARIZER}
본 발명은 내열성 및 내습열성이 우수한 편광자의 제조방법에 관한 것이다.
편광판은 통상 2색성 색소가 흡착 배향된 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 편광자의 양면 또는 한쪽 면에 투명 보호필름이 적층된 구조로 되어 있다.
2색성 색소로 요오드를 이용한 편광자는 요오드계 편광자이고, 2색성 염료를 이용한 편광자는 염료계 편광자라 한다. 이중 요오드계 편광자는 염료계 편광자에 비해 고투과율이며 고편광도(고콘트라스트)를 나타내어 널리 이용되고 있다.
상기 편광자는 고연신 필름이므로 가열조건에서 연신 방향으로 수축하여 편광판의 내열특성이 악화되며, 가습조건에서는 수분을 흡수하여 필름의 팽윤이 일어나고 그로 인해 염색색소가 분해되어 광특성이 악화되는 단점이 있다.
상기 가열조건에서의 수축과 가습조건에서의 팽윤 현상을 억제하기 위하여 가교제로 붕산을 사용한다. 그러나 붕산은 단독으로 사용하면 가열조건에서 수분율이 저하되어 추가적으로 붕산가교가 진행된다. 상기 붕산가교에 의해 편광자 매트릭스 수지의 공간적 구조가 변경되므로 흡수파장이 서로 다른 요오드 착체들은 안정성에 차이가 발생되고 이로 인해 붉은색 영역의 투과율이 증가하여 빨강색으로 관찰되는 문제가 발생한다.
상기 붕산 가교를 억제하기 위하여, 가교제로 알데히드를 사용하는 다양한 방법이 제시되었다.
구체적으로 폴리비닐알코올계 필름으로 형성된 편광자의 치수 안정성을 향상시키기 위하여 염색된 폴리비닐알코올계 필름을 글리옥살 등의 디알데히드 화합물이 함유된 가교 용액을 사용하는 방법(일본특허공보 제3357109호) 및 트리알데히드 화합물이 함유된 가교 용액을 사용하는 방법(일본특허공개 제2008-197510호)이 제시되었다.
그러나 상기 기술의 디알데히드 및 트리알데히드 화합물은 지방족 화합물로, 폴리비닐알콜의 히드록시기와의 반응성이 낮아 편광판 제조공정이 완료되어 제품화된 이후에도 미반응된 알데히드기를 일정수준 함유하게 되어, 가열조건에서 붕산을 사용한 경우와 동일하게 수축하여 광특성의 변화를 유발한다는 문제가 여전히 남아있다.
본 발명은 붕산 및 알데히드기를 동시에 갖는 화합물을 가교 용액으로 사용하여, 내열성과 내습열성을 동시에 향상시킨 편광자의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리비닐알콜계 필름에 팽윤단계, 염색단계 및 가교단계를 포함하는 공정을 수행하는 편광자의 제조방법에 있어서, 상기 가교단계는 붕산 및 알데히드기를 갖는 C1-C20의 탄화수소 화합물을 함유하는 가교 수용액을 사용하는 편광자의 제조방법을 제공한다.
바람직하기로, 상기 붕산 및 알데히드기를 갖는 C1-C20의 탄화수소 화합물은 하기 화학식 1 내지 12로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
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상기 분자내에 알데히드기와 붕산작용기를 동시에 함유하는 가교제는 가교용액 100중량%에 대하여 0.5 내지 10중량% 함유할 수 있다.
상기 팽윤단계, 염색단계 및 가교단계 중 적어도 한 단계는 일축 연신하는 연신단계를 포함할 수 있다.
상기 가교단계는 요오드화물 또는 붕소 화합물을 추가로 함유된 가교용 수용액을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 편광자를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 편광자를 포함한 편광판을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 편광판을 포함한 표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 방법으로 제조된 편광자는 종래와 동등 이상의 편광특성을 유지하면서 내열성과 내습열성 등의 내구성이 현저히 개선되어 특히 LCD 네비게이션, LCD TV등의 온도 및 습도 변화가 큰 LCD용 편광판에 유용하게 사용될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 편광자는 종래 가교 단계 수행 후 잔류되는 무기계 화합물로 인해 편광자의 편광특성이 저하되는 문제를 개선할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 내열성과 내습열성이 동시에 우수한 편광자의 제조방법에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 편광자의 제조방법은 폴리비닐알콜계 필름에 팽윤단계, 염색단계 및 가교단계를 포함하는 공정을 수행하는 편광자의 제조방법에 있어서, 상기 가교단계는 붕산 및 알데히드기를 갖는 C1-C20의 탄화수소 화합물을 함유하는 가교 수용액을 사용하여 수행한다.
본 발명에서 편광자는 고분자 필름에 요오드가 흡착 배향된, 통상의 요오드계 편광자를 의미한다.
편광자를 제조하기 위한 고분자 필름은 이색성 물질, 즉 요오드에 의해 염색 가능한 필름이라면 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 구체적으로 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.
통상 편광자의 제조방법은 팽윤단계, 염색단계 및 가교단계를 포함하는 공정으로 수행되며, 상기 공정에 연신단계, 수세단계 및 건조단계가 포함될 수 있다. 이러한 제조방법은 주로 연신방법에 의해 분류된다. 예를 들면, 건식 연신방법, 습식 연신방법, 또는 상기 두 종류의 연신방법을 혼합한 하이브리드 연신방법 등을 들 수 있다. 이하에서는 습식 연신방법을 일례로 하여 본 발명의 편광자의 제조방법을 설명하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 단계들 중에서 건조단계를 제외한 나머지 단계는 각각 여러 종류의 용액 중에서 선택된 1종 이상의 용액으로 채워지는 항온수조(bath) 내에 폴리비닐알코올계 필름을 침지한 상태에서 수행된다.
팽윤 단계는 미연신된 폴리비닐알코올계 필름을 염색하기 이전에 팽윤용 수용액으로 채워진 팽윤조에 침지하여, 폴리비닐알코올계 필름의 표면 상에 퇴적된 먼지나 블록킹방지제와 같은 불순물을 제거하고 폴리비닐알코올계 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. 팽윤용 수용액 100중량%에 대하여 글리세린의 함량은 5중량% 이하이고, 요오드화칼륨의 함량은 10중량% 이하인 것이 바람직하다.
팽윤조의 온도는 20 내지 45℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 내지 40℃인 것이 좋다.
팽윤 단계의 수행시간(팽윤조 침지 시간)은 180초 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 90초 이하인 것이 좋다. 침지시간이 상기 범위인 경우에는 팽윤이 과도하여 포화 상태가 되는 것을 억제할 수 있어, 폴리비닐알코올계 필름의 연화로 인한 파단을 방지하고 염색 단계에서 요오드의 흡착이 균일하게 되어 편광도를 향상시킬 수 있다.
팽윤 단계와 함께 연신 단계가 수행되며, 이때 연신비는 약 1.1 내지 3.5배, 바람직하기로는 1.5 내지 3.0배인 것이 좋다. 상기 연신비가 1.1배 미만이면 주름이 발생할 수 있고, 3.5배를 초과하는 경우에는 초기 광특성이 취약해질 수 있다.
염색 단계는 폴리비닐알코올계 필름을 이색성 물질, 예를 들어 요오드를 포함하는 염색용 수용액으로 채워진 염색조에 침지시켜 폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 흡착시키는 단계이다.
염색용 수용액은 물, 수용성 유기용매 또는 이들의 혼합용매와 요오드를 포함할 수 있다. 요오드의 함량은 염색용 수용액 100중량%에 대하여 0.4 내지 400mmol/L인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8 내지 275mmol/L, 가장 바람직하게는 1 내지 200mmol/L인 것이 좋다. 염색 효율을 보다 향상시키기 위하여 용해보조제로서 요오드화물이 더 포함될 수 있다. 요오드화물로는 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트튬, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티타늄 등을 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있으며, 이들 중에서 요오드화칼륨이 물에 대한 용해도가 크다는 점에서 바람직하다. 요오드화물의 함량은 염색용 수용액 100중량%에 대하여 0.01 내지 10중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5중량%인 것이 좋다.
염색조의 온도는 5 내지 42℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 35℃인 것이 좋다. 또한, 염색조 내에서 폴리비닐알코올계 필름의 침지시간은 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 1 내지 20분, 보다 바람직하게는 2 내지 10분인 것이 좋다.
염색 단계와 함께 연신 단계가 수행되며, 이때 연신비는 1.01 내지 2.0배, 바람직하기로는 1.1 내지 1.8배인 것이 좋다.
또한 팽윤 및 염색 단계를 포함하는 염색 단계까지의 누적 연신비는 1.2 내지 4.0배인 것이 바람직하다. 상기 누적 연신비가 1.2배 미만이면 필름의 주름이 발생하여 외관 불량이 발생할 수 있으며, 4.0배를 초과하는 경우에는 초기 광학특성이 취약할 수 있다.
가교 단계는 물리적으로 흡착되어 있는 요오드 분자에 의한 염색성이 외부 환경에 의해 저하되지 않도록 염색된 폴리비닐알코올계 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. 또한, 모든 폴리비닐알코올 분자와 분자 사이에 위치된 요오드 분자를 배향시켜 광학특성을 향상시키기 위해 일반적으로 가교 단계에서 가장 큰 연신비로 연신되어야 하므로 가교 단계가 중요하다.
본 발명은 1단계 단독, 또는 1단계와 2단계로 구성된 가교단계를 수행할 수 있다. 상기 1단계와 2단계로 구성된 가교단계는 각각 2회 이상 반복 수행될 수 있다.
본 발명은 상기 가교 단계 수행 시, 붕산 및 알데히드기를 갖는 C1-C20의 탄화수소 화합물을 함유하는 가교 수용액을 사용하여 수행하는 것에 특징이 있다.
상기, 분자내에 알데히드기와 붕산작용기를 동시에 함유하는 가교제를 사용하여 제조된 편광자의 내열성과 내습열이 개선되는 이유에 대해서는 하기와 같이 해석된다.
상기 알데히드기는 폴리비닐알콜과 축합반응에 의해 가교를 형성하며, 이때 분자내에 존재하는 붕산작용기가 산촉매로 작용하여 상기 가교 형성을 촉진함으로써, 제조 공정이 완료된 후 제조된 편광자 내에 잔류하는 알데히드기의 함량이 감소할 수 있다.
상기 잔류하는 알데히드기의 함량의 감소로, 내열조건에서는 추가적인 가교의 형성을 억제하여 내열특성이 향상시킬 수 있는 것으로 예측된다.
또한, 내습열조건에서는 수분 함량의 증가에 의해 붕산가교의 해리를 분자내의 유기관능기가 물의 접근을 방해하여 내습열조건에서 편광자 메트릭스의 변형을 억제함으로써, 내습열성이 향상되는 것으로 예측된다.
바람직하기로, 붕산 및 알데히드기를 갖는 C1-C20의 탄화수소 화합물은 하기 화학식 1 내지 12로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
[화학식 1]
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[화학식 2]
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[화학식 3]
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[화학식 4]
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[화학식 5]
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[화학식 6]
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[화학식 7]
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[화학식 8]
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[화학식 9]
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[화학식 10]
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[화학식 11]
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[화학식 12]
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이러한 붕산 및 알데히드기를 갖는 C1-C20의 탄화수소 화합물은 가교 수용액 100중량%에 대하여 0.5 내지 10중량% 포함할 수 있다. 상기 함량이 0.5중량% 미만이면 유기계 가교제의 효과가 미미하여 유연성 부여가 어려울 수 있고, 10중량%를 초과하는 경우에는 유기계 가교제의 효과가 지나치게 활성화되어 높은 유연성에 따른 주름이 발생되거나 취급성 및 생산 효율성이 저하될 수 있다.
상기 가교 수용액은 용매인 물과, 붕산, 붕산나트륨 등의 붕소 화합물 및 요오드화물을 추가로 포함할 수 있다.
붕소 화합물은 짧은 가교결합과 강직성을 부여하여 공정 중 주름 발생을 억제함으로써 취급성을 향상시키고 요오드 배향을 형성하는 역할을 한다.
붕소 화합물의 함량은 가교 수용액 100중량%에 대하여 1 내지 10중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 5중량%인 것이 좋다. 함량이 1중량% 미만인 경우 붕소 화합물의 가교 효과가 감소하여 강직성을 부여하기 어렵고, 10중량% 초과인 경우 무기계 가교제의 가교반응이 과다하게 활성화되어 유기계 가교제의 가교반응이 효과적으로 진행되기 어렵다.
본 발명은 붕산 및 알데히드기를 갖는 C1-C20의 탄화수소 화합물을 사용하므로, 종래에 비해 붕소 화합물의 사용량을 현저히 감소시킬 수 있다.
또한, 초기광특성과 내구성을 동시에 고려하면, 상기 붕소 화합물과, 붕산 및 알데히드기를 갖는 C1-C20의 탄화수소 화합물은 1 : 0.1 내지 1.5중량비가 바람직하고, 보다 바람직하기로는 1 : 0.3 내지 1.0중량비가 되도록 혼합 사용하는 것이 좋다.
요오드화물은 편광자 면내에서의 편광도의 균일성과 염착된 요오드의 탈착을 방지하기 위하여 사용된다. 상기 요오드화물은 염색 단계에서 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있으며, 그 함량은 가교 수용액 100중량%에 대하여 0.05 내지 15중량%일 수 있으며 바람직하게는 0.5 내지 11중량%인 것이 좋다. 함량이 0.05중량% 미만이면 필름내의 요오드 이온이 빠져 나와 투과율이 증가하고 15중량%를 초과하는 경우에는 수용액내의 요오드 이온이 필름으로 침투하여 투과율이 감소되는 문제가 있다.
가교조의 온도는 20 내지 70℃이고, 가교조에서의 폴리비닐알코올계 필름의 침지시간은 1초 내지 15분일 수 있으며, 바람직하게는 5초 내지 10분인 것이 좋다.
가교단계와 함께 연신단계가 수행될 수 있으며, 이 경우 총 누적 연신비가 3.0 내지 8.0배가 되도록 연신되는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이, 연신단계는 팽윤단계, 염색단계, 가교단계와 함께 수행될 수 있으며, 가교단계 이후에 연신용 수용액으로 채워진 별도의 연신조를 이용한 독립적인 연신단계로 수행될 수도 있다
본 발명은 총 누적 연신비가 4.0내지 7.0배가 되도록 연신되는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 "누적 연신비"는 각 단계에서의 연신비의 곱의 값을 나타낸다.
상기 가교와 연신이 완료된 폴리비닐알코올계 필름은 수세용 수용액으로 채워진 수세조에 침지시켜 이전 단계들에서 폴리비닐알코올계 필름에 부착된 붕산과 같은 불필요한 잔류물을 제거하는 수세단계를 수행한다.
수세용 수용액은 물일 수 있으며, 여기에 요오드화물이 더 첨가될 수도 있다.
수세조의 온도는 10 내지 60℃인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 15 내지 40℃인 것이 좋다.
수세단계는 생략 가능하며, 염색 단계 또는 가교 단계와 같은 이전 단계들이 완료될 때마다 수행될 수도 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 물만을 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.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 편광자의 적어도 한 면에 보호필름이 적층된 편광판 및 상기 편광판을 포함하는 표시장치를 제공한다.
보호필름으로는 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 필름이라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌 프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르케톤계 수지: 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 사용할 수도 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.
본 발명에 있어서, 편광판의 구조는 특별히 제한되지 않으며 필요한 광학특성을 만족시킬 수 있는 여러 종류의 광학층이 편광자 상에 적층된 것일 수 있다. 예를 들어, 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.
이러한 편광판은 통상의 액정표시장치뿐만 아니라 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
평균 중합도가 약2,400이고, 비누화도 99.9몰% 이상이며, 두께가 약55㎛인 투명한 미연신 폴리비닐알코올 필름(VF-PS70㎛, 쿠라레사)을 30℃의 물(탈이온수)에서 2분 동안 침지하여 팽윤시켰다. 이후에 요오드 3.5mmol/L와 요오드화칼륨 2중량%가 함유된 30℃의 염색용 수용액에 4분 침지하여 염색하였다. 이때, 팽윤 및 염색단계에서 각각 1.3배, 1.4배로 연신하였다. 이어서, 요오드화 칼륨 10중량%, 붕산 2.5중량%,
Figure pat00025
1중량%가 함유된 50℃의 제1 및 제2 가교용 수용액에 각각 2분, 1분 동안 침지하여 가교시켰다. 이때, 제1 및 제2 가교단계에서 총 연신비가 3.75배가 되도록 연신하여 총 누적 연신비가 6.8배가 되도록 하였다. 가교가 완료된 후 폴리비닐알코올 필름을 70℃의 오븐에서 4분 동안 건조시켜 편광자를 제조하였다.
제조된 편광자의 양면에 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 적층하여 편광판을 제조하였다.
이때, 수계 접착제는 변성폴리비닐알코올(품명 고세파이마 Z200, 일본합성화학공업 제)와 글리오키실산나트륨 10% 수용액(품명 SPM-01, 일본합성화학공업 제)와 물을 3/3/100의 중량부로 혼합한 것을 사용하였다.
실시예 2-15 및 비교예 1-4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 하기 표 1의 가교 수용액을 사용하여 가교단계를 수행하여 편광자를 제조하였다.
구분
(중량%)		 1단계 가교 수용액 2단계 가교 수용액 총
연신비
(배)
요오드화칼륨 붕산 알데히드기를 갖는 화합물(중량%) 요오드화칼륨 붕산 알데히드기를 갖는 화합물(중량%)
실시예1 10 2.5 화학식2(1) 10 2.5 화학식2(1) 3.75
실시예2 10 2.5 화학식2(3) 10 2.5 화학식2(3) 3.75
실시예3 10 2.5 화학식2(5) 10 2.5 화학식2(5) 3.75
실시예4 10 2.5 화학식2(10) 10 2.5 화학식2(10) 3.75
실시예5 10 2.5 화학식2(12) 10 2.5 화학식2(12) 3.75
실시예6 10 2.5 화학식3(1) 10 2.5 화학식3(1) 3.75
실시예7 10 2.5 화학식4(1) 10 2.5 화학식4(1) 3.75
실시예8 10 2.5 화학식5(1) 10 2.5 화학식5(1) 3.75
실시예9 10 2.5 화학식6(1) 10 2.5 화학식6(1) 3.75
실시예10 10 2.5 화학식7(1) 10 2.5 화학식7(1) 3.75
실시예11 10 2.5 화학식8(1) 10 2.5 화학식8(1) 3.75
실시예12 10 2.5 화학식2(1) - - - 3.75
실시예13 - - - 10 2.5 화학식1(1) 3.75
실시예14 10 2.5 - 10 - 화학식1(1) 3.75
실시예15 10 - 화학식2(5) 10 - 화학식2(5) 3.75
비교예1 10 2.5 - 10 2.5 - 3.75
비교예2 10 2.5 - - - - 3.75
비교예3 10 2.5 글리옥살(1) 10 2.5 글리옥살(1) 3.75
비교예4 10 2.5 글루타알데히드(1) 10 2.5 글루타알데히드(1) 3.75
화학식2:
Figure pat00026

화학식3:
Figure pat00027

화학식4:
Figure pat00028

화학식5:
Figure pat00029

화학식6:
Figure pat00030

화학식7:
Figure pat00031

화학식8:
Figure pat00032
시험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광자의 물성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1.광학특성(편광도, 투과율)
제조된 편광자를 4㎝×4㎝ 크기로 절단한 후 자외가시광선 분광계(V-7100, JASCO사 제조)를 이용하여 투과율을 측정하였다. 이때, 편광도는 하기 수학식 1로 정의된다.
Figure pat00033
(식 중, T1은 한 쌍의 편광자를 흡수축이 평행한 상태로 배치하였을 경우 얻어지는 평행 투과율이고, T2는 한 쌍의 편광자를 흡수축이 직교하는 상태로 배치하였을 경우 얻어지는 직교 투과율임).
2. 내열성
제조된 편광자를 폭방향(종방향, TD)과 길이방향(횡방향, MD)에 대하여 1㎝×3㎝의 크기로 절단한 후 100℃에서 24시간의 내열조건에 방치하였다. 내열조건 전, 후의 색변화를 육안과 UV-VIS측정장치로 투과스펙트럼 측정으로 확인하여, 색변화(붉은색 발현)을 확인하였다.
[평가방법]
×: 색 변화가 육안으로 관찰됨.
△: 색 변화가 육안으로 미미하게 관찰됨.
○: 색 변화가 육안으로 관찰되지 않음.
◎: 투과스펙트럼에서 차이가 관찰되지 않음.
3. 내습열성
제조된 편광자를 폭방향(종방향, TD)과 길이방향(횡방향, MD)에 대하여 1㎝×3㎝의 크기로 절단한 후 60℃ 90RH% 조건에서 24시간의 내습열조건에 방치하였다. 내습열조건 전, 후의 색변화를 육안과 UV-VIS측정장치로 투과스펙트럼 측정으로 확인하여, 색변화(붉은색 발현)을 확인하였다.
[평가방법]
×: 색 변화가 육안으로 관찰됨.
△: 색 변화가 육안으로 미미하게 관찰됨.
○: 색 변화가 육안으로 관찰되지 않음.
◎: 투과스펙트럼에서 차이가 관찰되지 않음.
구분 광학특성(%) 내구성
편광도 투과율 내열성 내습열성
실시예1 99.9 43.5 ◎ ○
실시예2 99.9 43.4 ◎ ◎
실시예3 99.9 43.4 ○ ◎
실시예4 99.9 43.2 ○ ◎
실시예5 99.9 43.2 △ ◎
실시예6 99.9 43.5 ◎ ○
실시예7 99.9 43.5 ◎ ○
실시예8 99.9 43.5 ◎ ○
실시예9 99.9 43.5 ◎ ○
실시예10 99.9 43.5 ◎ ○
실시예11 99.9 43.5 ◎ ○
실시예12 99.9 43.3 ◎ ○
실시예13 99.9 43.3 ◎ ○
실시예14 99.9 43.2 ◎ ○
실시예15 99.8 43.1 ◎ ○
비교예1 99.9 43.5 × ×
비교예2 99.9 43.5 × ×
비교예3 99.9 43.5 △ △
비교예4 99.9 43.5 △ △
상기 표 2와 같이, 본 발명에 따라 붕산 및 알데히드기를 갖는 C1-C20의 탄화수소 화합물을 함유하는 가교 수용액을 사용하여 제조된 실시예 1 내지 15의 편광자는 비교예 1 내지 4에 비해 내열 및 내습열이 모두 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (8)

  1. 폴리비닐알콜계 필름에 팽윤단계, 염색단계 및 가교단계를 포함하는 공정을 수행하는 편광자의 제조방법에 있어서,
    상기 가교단계는 붕산 및 알데히드기를 갖는 C1-C20의 탄화수소 화합물을 함유하는 가교 수용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 붕산 및 알데히드기를 갖는 C1-C20의 탄화수소 화합물은 하기 화학식 1 내지 12로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 편광자의 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure pat00034

    [화학식 2]
    Figure pat00035

    [화학식 3]
    Figure pat00036

    [화학식 4]
    Figure pat00037

    [화학식 5]
    Figure pat00038

    [화학식 6]
    Figure pat00039

    [화학식 7]
    Figure pat00040

    [화학식 8]
    Figure pat00041

    [화학식 9]
    Figure pat00042

    [화학식 10]
    Figure pat00043

    [화학식 11]
    Figure pat00044

    [화학식 12]
    Figure pat00045

  3. 청구항 1에 있어서, 상기 붕산 및 알데히드기를 갖는 C1-C20의 탄화수소 화합물은 가교 수용액 100중량%에 대하여 0.5 내지 10중량% 함유하는 것인 편광자의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 팽윤단계, 염색단계 및 가교단계 중 적어도한 단계는 일축 연신하는 연신단계를 포함하는 것인 편광자의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 가교단계는 요오드화물 또는 붕소 화합물을 추가로 함유된 가교용 수용액을 사용하는 것인 편광자의 제조방법.
  6. 청구항 1 내지 5중 어느 한 항의 방법으로 제조된 편광자.
  7. 청구항 6의 편광자를 포함한 편광판.
  8. 청구항 7의 편광판을 포함한 표시장치.
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