KR20150021615A - 편광자의 제조 방법, 이를 이용하여 제조되는 편광자 및 이를 포함하는 편광판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고분자 필름의 적어도 일면에 폴리비닐알코올계 필름을 적층하여 적층체를 형성하는 단계; 상기 적층체를 건식 연신하는 단계; 및 상기 연신 처리된 적층체의 폴리비닐알코올계 필름 상에 이색성 염료를 포함하는 수용액을 도포하여 30 내지 80℃의 온도에서 코팅하는 단계;를 포함하는 편광자의 제조 방법, 이에 의해 제조되는 편광자 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다.

Description

편광자의 제조 방법, 이를 이용하여 제조되는 편광자 및 이를 포함하는 편광판{PREPARING METHOD FOR POLARIZER, POLARIZER AND POLARIZING PLATE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 편광자의 제조 방법, 이를 이용하여 제조되는 편광자 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 연신 이후 코팅에 의한 염착 공정을 수행하여, 공정 안정성이 우수하고, 염착 효율을 높일 수 있으며, 박형의 편광자를 제조할 수 있는 편광자의 제조 방법, 이를 이용하여 제조되는 편광자 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다.

편광판에 사용되는 편광자는 자연광을 특정 방향의 편광으로 만들기 위한 광학 소자로, 액정표시소자, 유기발광소자(OLED)와 같은 디스플레이 장치에 널리 이용되고 있다. 현재 상기 디스플레이 장치에 사용되는 편광자로는 요오드 또는 이색성 염료를 함유하는 분자 사슬이 일정한 방향으로 배향된 폴리비닐알코올계 편광 필름이 일반적으로 사용되고 있으며, 이러한 폴리비닐알코올계 편광 필름은 일반적으로 기재 필름 없이 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤 처리, 염착 처리, 가교 처리, 연신 처리, 세정 처리, 건조 처리 등을 함으로써 제조되고 있다.

한편, 상기와 같은 종래의 제조 공정에 있어서, 파단의 발생 없이 연신이 수행되기 위해서는 연신 전 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 60㎛을 초과할 것이 요구되며, 이 경우 연신 후 편광자의 두께를 줄이는데 한계가 있다.

따라서, 파단 발생 없이 연신이 수행되면서도 얇은 두께의 편광자를 제조하기 위한 연구들이 시도되고 있으며, 이와 관련하여 기재층 상에 친수성 고분자층을 코팅하거나, 기재층 형성재와 친수성 고분자층 형성재를 공압출하여 제조되는 적층체를 이용하여 박형의 편광판을 제조하는 방법이 제안되었다.

그러나, 상기 제조 방법에서는 폴라비닐알코올계 필름을 온수에 침지 시켜 팽윤, 염착, 가교, 연신 처리 등을 수행하기 때문에, 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름이 쉽게 박리가 되거나, 또는 고분자 필름 및 폴리비닐알코올계 필름에 파단이 발생하거나, 또는 제조되는 편광자에 컬이 발생할 수 있는 등 공정 안정성이 좋지 못하다는 문제점이 있었다.

따라서, 공정 안정성이 우수하고, 나아가 박형이면서도 광학 특성이 우수한 편광자를 제조할 수 있는 새로운 편광자의 제조 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 편광자의 제조 시 침지에 의한 염착 공정이 아닌 코팅에 의한 염착 공정을 수행하여 이색성 염료를 흡착·배향 시킴으로써 공정 안정성이 우수하고, 염착 효율이 우수하며, 나아가 박형이면서도 광학 특성이 우수한 편광자를 제조할 수 있는 편광자의 제조 방법, 이를 이용하여 제조되는 편광자 및 이를 포함하는 편광판을 제공하고자 한다.

일 측면에서, 본 발명은 고분자 필름의 적어도 일면에 폴리비닐알코올계 필름을 적층하여 적층체를 형성하는 단계; 상기 적층체를 건식 연신하는 단계; 및 상기 연신 처리된 적층체의 폴리비닐알코올계 필름 상에 이색성 염료를 포함하는 수용액을 도포하여 30 내지 80℃의 온도에서 코팅하는 단계;를 포함하는 편광자의 제조 방법을 제공한다.

이때, 상기 코팅하는 단계는 가열 롤을 이용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 이색성 염료를 포함하는 수용액의 이색성 염료 농도는 4 내지 20 중량%인 것이 바람직하다.

또한, 상기 이색성 염료를 포함하는 수용액은 요오드 및 요오드화 화합물을 1 : 4 내지 1 : 20의 중량비로 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 이색성 염료를 포함하는 수용액은 가교제를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 편광자 제조 방법은, 상기 코팅하는 단계 이후에 가교제를 포함하는 수용액을 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하여 가교하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 편광자 제조 방법은, 상기 코팅하는 단계 이후에 요오드화 화합물을 포함하는 수용액을 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하여 보색하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 고분자 필름은 유리전이온도가 120℃ 이하인 것이 바람직하다.

한편, 상기 건식 연신하는 단계는 상기 적층체의 횡 방향(TD)으로 일축 연신하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 건식 연신하는 단계는 상기 폴리비닐알코올계 필름의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg-20)℃ 내지 (Tg+60)℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 건식 연신하는 단계는 4 내지 7배의 연신 배율로 수행되는 것이 바람직하다.

다른 측면에서, 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 제조되는 편광자 및 이를 포함하는 편광판 역시 제공한다.

이때, 상기 제조 방법에 의해 제조되는 편광자의 두께가 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제조 방법에 의해 제조되는 편광자의 단체 투과도가 38 내지 44% 이고, 편광도가 99.8% 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 편광자 제조 방법은 코팅 공정을 이용하여 염착 공정 등을 수행하기 때문에 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름 간의 박리, 고분자 필름 및 폴리비닐알코올계 필름의 파단 및 제조되는 편광자의 컬 발생 등의 문제점이 없다.

또한, 본 발명의 편광자 제조 방법은 특정 온도 범위에서 코팅 공정을 수행함으로써 폴리비닐알코올이 쉽게 팽윤이 되어 염착 효율을 더욱 향상 시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 편광자 제조 방법은 고분자 필름의 적어도 일면에 폴리비닐알코올계 필름을 적층한 적층체를 사용하기 때문에, 박형이면서도 광학 특성이 우수한 편광자의 제조가 가능하다.

도 1은 실시예 및 비교예에서의 건조 처리 후 적층체의 컬을 측정하는 방법을 나타내는 개념도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 발명의 발명자들은 연구를 거듭한 결과, 박형 편광자의 제조에 있어서, 연신 이후 온수에 침시 시켜 염착 공정을 수행하는 대신 특정 온도에서 코팅 방법을 이용하여 염착 공정을 수행하는 경우, 공정 안정성이 우수하고, 나아가 염착 효율이 우수하다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

보다 구체적으로, 본 발명의 편광자 제조 방법은 고분자 필름의 적어도 일면에 폴리비닐알코올계 필름을 적층하여 적층체를 형성하는 단계; 상기 적층체를 건식 연신하는 단계; 및 상기 연신 처리된 적층체의 폴리비닐알코올계 필름 상에 이색성 염료를 포함하는 수용액을 도포하여 30 내지 80℃의 온도에서 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 상기 고분자 필름은 연신 과정에서 폴리비닐알코올계 필름이 파단되는 것을 방지하기 위한 것으로, 본 발명에 사용 가능한 고분자 필름은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 폴리우레탄계 필름, 폴리올레핀계 필름, 폴리에스테르계 필름, 폴리아마이드계 필름, 아크릴계 필름, 고밀도 폴리에틸렌 필름, 저밀도 폴리에틸렌 필름, 고밀도 폴리에틸렌 및 저밀도 폴리에틸렌 공압출 필름, 고밀도 폴리에틸렌에 에틸렌 비닐아세테이트가 함유된 공중합체 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름, 폴리비닐알코올계 필름, 셀룰로오스계 필름 등을 사용할 수 있다.

이때, 본 발명에 사용 가능한 상기 고분자 필름은 그 중에서도 특히 유리전이온도가 120℃ 이하인 것이 바람직하다. 고분자 필름의 유리전이 온도가 120℃를 초과하는 경우, 고배율 연신을 위해서는 140℃ 이상의 고온에서 연신이 되어야 하며, 이 경우 폴리비닐알코올의 변성이 발생하여 염착 효율이 떨어지는 결과를 초래할 수 있기 때문이다. 한편, 상기 유리전이온도는 시차주사형 열량계(DSC)에 의해 측정될 수 있다. 예컨대, 시차주사형 열량계(DSC)를 이용하는 경우, 약 10mg의 시료를 전용 펜(pan)에 밀봉하고 일정 승온 조건으로 가열할 때 상변이가 일어남에 따른 물질의 흡열 및 발열량을 온도에 따라 그려 유리전이온도를 측정할 수 있다.

또한, 상기 고분자 필름의 적어도 일면에 적층되는 폴리비닐알코올계 필름은 폴리비닐알코올 수지 또는 그 유도체를 포함하는 것이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 이때, 상기 폴리비닐알코올 수지의 유도체로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 폴리비닐포르말 수지, 폴리비닐아세탈 수지 등을 들 수 있다. 또는, 상기 폴리비닐알코올계 필름은 당해 기술분야에 있어서 편광자 제조에 일반적으로 사용되는 시판되는 폴리비닐알코올계 필름, 예컨대, 구라레 사의 P30, PE30, PE60, 일본합성사의 M3000 M6000 등을 사용할 수도 있다.

한편, 상기 폴리비닐알코올계 필름은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 중합도가 1,000 내지 10,000 정도, 바람직하게는 1,500 내지 5,000 정도인 것이 좋다. 중합도가 상기 범위를 만족할 때, 분자 움직임이 자유롭고, 요오드 또는 이색성 염료 등과 유연하게 혼합될 수 있기 때문이다.

또한, 상기 폴리비닐알코올계 필름은, 그 두께가 1 내지 60㎛ 정도, 바람직하게는 1 내지 40㎛ 정도인 것이 좋다. 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 60㎛를 초과할 경우, 연신 하여도 10㎛ 이하의 두께를 구현하기 어렵고, 그 두께가 1㎛ 미만인 경우에는 연신 중 파단이 발생하기 쉽기 때문이다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름의 적층 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 고분자 필름에 폴리비닐알코올계 필름의 형성재를 함유하는 수용액을 당해 기술분야에 일반적으로 알려진 바 코팅, 리버스 코팅, 그라비어 코팅, 스핀 코팅, 스크린 코팅, 파운틴 코팅, 스프레이 코팅, 콤마 코팅 등의 코팅 방법을 이용하여 도공 한 후에 건조시킴으로써 적층체를 얻을 수 있다. 또한, 고분자 필름의 형성재와 폴리비닐알코올계 필름의 형성재를 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 공압출기에 주입하고, 공압출되는 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 적절한 범위가 되도록 제어함으로써 적층체를 얻을 수도 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름은 별도의 매개물 없이 약한 인력에 의해 부착되어 적층체를 형성할 수도 있다. 이때 상기 부착력은 2N/2cm 이하. 바람직하게는, 0.1 내지 1N/2cm 정도인 것이 바람직하다. 부착력이 상기 범위를 만족하는 경우, 연신 과정에서 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름이 분리되지 않고, 연신 후 분리 과정에서 표면 손상을 최소화할 수 있기 때문이다.

한편, 상기 부착력은 2cm 폭의 샘플 필름들을 부착하였을 때 측정되는 부착력이며, 보다 구체적으로, 적층체의 폴리비닐알코올계 필름을 샘플 홀더로 고정한 후, 적층체의 면 방향에 대해 수직한 방향으로 힘을 가하여 고분자 필름으로부터 폴리비닐알코올계 필름을 박리하면서 측정한 박리력(Peel Strength)을 말하며, 이때 측정 기기로는 Stable Micro Systems사의 Texture Analyzer(모델명: TA-XT Plus)를 사용할 하였다.

한편, 상기 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름의 부착력을 향상시키기 위해서, 고분자 필름이나 폴리비닐알코올계 필름의 일면 또는 양면에 표면처리를 수행할 수 있다. 이때, 상기 표면처리는 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 다양한 표면처리 방법, 예를 들면, 코로나 처리, 플라즈마 처리 또는 NaOH나 KOH와 같은 강염기 수용액을 이용한 표면 개질 처리 등을 통해 수행될 수 있다.

또는, 상기 고분자 필름과 상기 폴리비닐알코올계 필름은 접착제를 이용하여 부착될 수 있다. 접착제를 이용하여 상기 기재 필름과 상기 폴리비닐알코올계 필름은 부착할 경우, 접착제층의 두께는 20 내지 4000nm 정도인 것이 바람직하다. 접착제층의 두께가 상기 범위를 만족할 때, 연신 및 건조 공정 이후에 폴리비닐알코올계 필름을 손상 없이 박리하는데 유리하다.

한편, 상기 접착제는, 부착력(접착력)이 2N/2cm 이하이면 되고, 그 재질이 특별히 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에 알려진 다양한 접착제들이 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 접착제층은 수계 접착제 또는 자외선 경화형 접착제로 형성될 수 있다.

고분자 필름 상에 폴리비닐알코올계 필름을 적층하여 적층체가 형성되면 상기 적층체를 연신한다. 본 발명의 경우 상기 연신은 습식 연신이 아닌 건식 연신으로 수행을 하며, 이와 같이 습식 연신이 아닌 건식 연신을 수행함으로써 침지에 의한 염착 공정이 아닌 코팅에 의한 염착 공정을 수행하는 본 발명의 목적 및 효과를 보다 극대화 시킬 수 있다.

한편, 상기 건식 연신은 통상 일축 연신을 실시함으로써 이루어진다. 이러한 일축 연신은 상기 적층체의 종 방향(MD)에 대하여 실시할 수 있고, 또는 상기 적층체의 횡 방향(TD)에 대하여 실시할 수도 있다. 또한, 상기 적층체의 횡 방향(TD) 연신 시 동시 이축으로 종 방향(MD) 수축을 유발할 수도 있다. 한편, 상기 적층체의 횡 방향(TD) 연신 방법으로는 예를 들어, 텐터를 통해 일단(一端)을 고정시킨 고정단 일축 연신 방법 등을 들 수 있으며, 상기 적층체의 종 방향(MD) 연신 방식으로는, 롤간 연신 방법, 압축 연신 방법, 자유단 일축 연신 방법 등을 들 수 있다. 한편, 연신 처리는 다단으로 실시할 수도 있으며, 또는 이축 연신, 경사 연신 등을 실시함으로써 이루어질 수도 있다.

한편, 본 발명의 경우 상기 건식 연신은 상기 적층체의 횡 방향(TD)으로 일축 연신하는 것이 보다 바람직하다. 종 방향(MD)으로 일축 연신하는 경우에는 제조되는 편광자를 포함하는 편광판에 휘도향상필름 등을 부착하는 경우 투과축이 서로 수직인 방향으로 형성되어 있기 때문에, 휘도향상필름을 시트 형상으로 재단한 후, 투과축이 일치하도록 부착하는 롤-투-시트(roll-to-sheet) 공정이 적용되어 왔다. 그러나, 이 경우 투과축을 맞추기가 어렵다는 문제점이 있으며, 또한 재단 공정이 추가로 필요하기 때문에 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. 그러나, 횡 방향(TD)으로 일축 연신하는 경우에는 이와 달리 투과축을 맞추기가 용이하며, 또한 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 연속적으로 적층이 가능하기 때문에, 생산성이 우수하다는 장점이 있다.

한편, 상기 연신하는 단계는 상기 적층체를 4 내지 7배의 연신 배율로 연신 하는 것이 바람직하다. 연신 배율이 7배를 초과하는 경우에는 연신 시 파단이 발생할 수 있으며, 연신 배율이 4배 미만인 경우에는 고분자의 배향도가 떨어져서 제조되는 편광자의 편광도가 저하될 수 있기 때문이다.

또한, 상기 연신하는 단계는 상기 폴리비닐알코올계 필름의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg-20)℃ 내지 (Tg+60)℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다. 예컨대, 일반적으로 폴리비닐알코올계 필름의 유리전이온도는 80℃ 정도인바, 상기 연신은 60℃ 내지 140℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 범위의 온도에서 연신하는 경우 고분자 필름의 파단이나 폴리비닐알코올계 필름의 파단이 발생할 가능성이 적기 때문이다.

상기 적층체를 연신 한 후에는, 연신 처리된 적층체의 폴리비닐알코올계 필름 상에 이색성 염료를 포함하는 수용액을 도포하여 코팅하는 단계를 거친다. 본 발명은 이와 같이 이색성 염료를 코팅하는 방법으로 폴리비닐알코올계 필름에 이색성 염료를 흡착·배향 시킨다. 또한, 이와 같이 연신 처리 후에 염착 처리를 실시함으로써 폴리비닐알코올계 필름에 이색성 염료를 보다 양호하게 흡착·배향시킬 수 있다.

이때, 상기 코팅 방법은 당해 기술분야에 널리 알려진 바 코팅법, 롤 코팅법, 스핀 코팅법, 프린트법, 블레이드 코팅법 등의 코팅 방법을 이용할 수 있으며, 다만, 기존과 다르게 30 내지 80℃, 보다 바람직하게는 40 내지 70℃, 특히 바람직하게는 45 내지 65℃의 온도 조건에서 코팅을 수행한다. 보다 구체적으로, 당해 기술분야에 널리 알려진 코팅 방법에 있어서, 30 내지 80℃, 보다 바람직하게는 40 내지 70℃, 특히 바람직하게는 45 내지 65℃의 열을 적층체에 가하면서 코팅을 수행한다. 이 경우 상기 온도 범위의 열이 적층체에 전달됨으로써 폴리비닐알코올의 팽윤이 쉽게 일어날 수 있으며, 그 결과 염착 효율을 높일 수 있다. 한편, 30℃ 미만의 온도 조건에서 코팅을 수행하는 경우 연신 후 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 약 4㎛ 이상인 경우에는 염착 효율이 낮아 제조되는 편광자의 편광도가 좋지 못하다는 문제점이 있으며, 80℃ 초과의 온도 조건에서 코팅을 수행하는 경우에는 지나치게 높은 열이 가해지기 때문에 오히려 제조되는 편광자의 투과도가 저하되는 문제점이 있다. 한편, 상기 코팅 방법에 있어서, 용매로는 물이 일반적으로 사용되며, 물과 상용성이 좋은 유기 용매가 추가로 첨가되어도 좋다.

한편, 상기 코팅하는 단계에 있어서, 적층체에 상기 온도 범위의 열을 가해주는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 코팅 공정 시 열풍 노즐 등을 별도로 설치하여 적층체에 열을 가해줄 수 있고, 또는 가열 롤을 이용하여 적층체에 열을 가해줄 수도 있다. 다만, 그 중에서도 가열 롤을 이용하여 적층체에 열을 가해주는 것이 특히 바람직하다. 열풍 노즐 등을 이용하여 가열하는 경우 열풍에 의하여 염착액의 농도 변화 등이 유발될 수 있으며, 열풍 흐름에 의해서 필름의 외관 불량 및 염착 불균일 등이 유발될 수 있으나, 가열 롤을 이용하여 열을 가해주는 경우에는 이와 같은 문제점이 발생하지 않기 때문이다.

한편, 상기 가열 롤을 이용하는 방법은 코팅 공정에 있어서 상기 온도 범위의 열을 연신 처리된 적층체에 가해줄 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 일반적인 코팅 공정에 있어서 특별히 상기 온도 범위로 가열한 가열 롤을 사용하여 코팅 공정을 수행할 수 있으며, 또는 일반적인 코팅 공정에 있어서 후단부에 상기 온도 범위로 가열을 한 가열 가이드 롤을 추가로 설치하여 염착 효율을 높여 줄 수도 있다. 한편, 롤을 가열하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술분야에 널리 알려진 방법으로 가열할 수 있다.

한편, 상기와 같이 일반적인 코팅 공정에 있어서 특별히 상기 온도 범위로 가열한 가열 롤을 이용하여 코팅 공정을 수행하는 경우, 연신 처리된 적층체로의 열 전달은 고분자 필름의 폴리비닐알코올계 필름이 적층된 면의 반대면을 통해 수행되는 것이 보다 바람직하다. 가열 롤이 폴리비닐알코올계 필름의 표면에 접촉하여 열을 전달하는 경우 제조되는 편광자의 외관 불량의 문제점이 유발될 가능성이 있기 때문이다.

한편, 상기 이색성 염료를 포함하는 수용액에 있어서, 이색성 염료의 농도는 4 내지 20 중량%인 것이 바람직하고, 5 내지 15 중량%인 것이 보다 바람직하며, 7 내지 12 중량%인 것이 특히 바람직하다. 이색성 염료의 농도가 4 중량% 미만인 경우 염착 효율이 떨어지게 되어 편광효율 저하를 가져올 수 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우 과염착 되어 투과도를 감소시킬 수 있기 때문이다.

한편, 상기 이색성 염료는 당해 기술분야에 있어서 편광자 제조에 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 요오드 또는 유기 염료 등을 사용할 수 있다. 이때, 상기 유기 염료로는 예컨대 레드 BR, 레드 LR, 레드 R, 핑크 LB, 루빈 BL, 보르도 GS, 스카이블루 LG, 레몬 옐로우, 블루 BR, 블루 2R, 네이비 RY, 그린 LG, 바이올렛 LB, 바이올렛 B, 블랙 H, 블랙 B, 블랙 GSP, 옐로우 3G, 옐로우 R, 오렌지 LR, 오렌지 3R, 스칼렛 GL, 스칼렛 KGL, 콩고 레드, 브릴리언트 바이올렛 BK, 수프라 블루 G, 수프라 블루 GL, 수프라 오렌지 GL, 다이렉트 스카이블루, 다이렉트 퍼스트 오렌지 S, 퍼스트 블랙 등을 사용할 수 있다.

한편, 본 발명의 경우 상기 이색성 염료로는 요오드를 사용하는 것이 보다 바람직하며, 요오드 및 요오드화 화합물을 함께 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이 경우 염착 효율을 더욱 향상 시킬 수 있기 때문이다.

한편, 상기 요오드화 화합물로는 예를 들면, 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티탄 등을 들 수 있으며, 이들 중에서도 특히 요오드화 칼륨이 바람직하다. 이때, 요오드 및 요오드화 화합물의 중량비는 1 : 4 내지 1 : 20의 범위에 있는 것이 바람직하고, 1 : 5 내지 1 : 15의 범위에 있는 것이 보다 바람직하며, 1 : 7 내지 1 : 12의 범위에 있는 것이 특히 바람직하다. 요오드 및 요오드화 화합물의 중량비가 상기 범위를 만족하는 경우 제조되는 편광자의 광학 특성이 더욱 우수하기 때문이다.

한편, 본 발명의 상기 편광자 제조 방법은 상기 코팅하는 단계 이후에 폴리비닐알코올계 필름에 흡착·배향된 이색성 염료를 고정시키기 위하여 가교제를 포함하는 수용액을 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하여 가교하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 경우 가교하는 단계 역시 침지에 의한 방법이 아닌 코팅에 의한 방법으로 수행할 수 있다.

이때, 상기 가교제를 포함하는 수용액을 도포하는 방법은 당해 기술분야에 널리 알려진 코팅 방법에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 가교제를 포함하는 수용액을 바 코팅법, 롤 코팅법, 스핀 코팅법, 프린트법, 블레이드 코팅법 등의 코팅 방법을 이용하여 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하는 방법으로 수행될 수 있으며, 상기 이색성 염료의 염착 단계에서와 같이 특별히 가열 롤 등을 이용하여 30 내지 80℃, 보다 바람직하게는 40 내지 70℃, 특히 바람직하게는 45 내지 65℃의 온도 조건에서 코팅을 수행할 수도 있다. 용매로는 물이 일반적으로 사용되며, 물과 상용성이 좋은 유기 용매가 추가로 첨가되어도 좋다.

한편, 상기 가교제를 포함하는 수용액에 있어서, 상기 가교제의 농도는 0.5 내지 5 중량%인 것이 바람직하고, 0.6 내지 4 중량%인 것이 보다 바람직하며, 1 내지 3 중량%인 것이 특히 바람직하다. 가교제의 농도가 0.5 중량% 미만인 경우에는 가교되는 양이 적기 때문에 물에 쉽게 녹아 나갈 수 있고, 추후 치수 안정성에 문제가 발생할 수 있으며, 가교제의 농도가 5 중량%를 초과하는 경우에는 폴리비닐알코올계 필름 표면으로 가교제가 석출이 되어 표면 오염을 유발할 수 있기 때문이다.

한편, 상기 가교제는 종래 공지된 물질을 사용할 수 있다. 예컨대 붕산, 붕산 나트륨 등의 붕소 화합물, 글리옥살 또는 글루탈알데히드 등을 사용할 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 특히 붕산을 포함하여 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 가교제를 포함하는 수용액 중에는 요오드화 화합물을 더 첨가해도 좋다. 이러한 요오드 화합물로는 예컨대 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티탄 등을 들 수 있으며, 이들 중에서도 특히 요오드화 칼륨이 바람직하다.

한편, 본 발명의 상기 편광자 제조 방법은 상기 코팅하는 단계 이후에 폴리비닐알코올계 필름에 흡착·배향된 이색성 염료의 색 변화를 막기 위하여 요오드화 화합물을 포함하는 수용액을 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하여 보색하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 경우 보색하는 단계 역시 침지에 의한 방법이 아닌 코팅에 의한 방법으로 수행할 수 있다. 이때, 상기 색 변화는 일반적으로 가교하는 단계에 의해 유발되는바, 상기 보색하는 단계는 상기 가교하는 단계 이후에 수행하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 보색 단계에 있어서, 상기 요오드화 화합물을 포함하는 수용액을 도포하는 방법은 당해 기술분야에 널리 알려진 코팅 방법에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 요오드화 화합물을 포함하는 수용액을 바 코팅법, 롤 코팅법, 스핀 코팅법, 프린트법, 블레이드 코팅법 등의 코팅 방법을 이용하여 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하는 방법으로 수행될 수 있으며, 상기 이색성 염료의 염착 단계에서와 같이 특별히 가열 롤 등을 이용하여 30 내지 80℃, 보다 바람직하게는 40 내지 70℃, 특히 바람직하게는 45 내지 65℃의 온도 조건에서 코팅을 수행할 수도 있다. 용매로는 물이 일반적으로 사용되며, 물과 상용성이 좋은 유기 용매가 추가로 첨가되어도 좋다.

한편, 상기 보색 단계에 있어서, 상기 요오드화 화합물을 포함하는 수용액의 상기 요오드화 화합물 농도는 1 내지 10 중량%인 것이 바람직하고, 3 내지 8 중량%인 것이 보다 바람직하며, 4 내지 6 중량%인 것이 특히 바람직하다. 요오드화 화합물의 농도가 1 중량% 미만인 경우에는 효과가 거의 없어 이색성 염료의 색 변화에 의하여 폴리비닐알코올계 필름이 파란 빛을 띄게 되며, 요오드화 화합물의 농도가 10 중량%를 초과하는 경우에는 요오드화 화합물의 농도가 너무 높아 폴리비닐알코올계 필름이 붉은 빛을 띄게 된다.

한편, 상기 보색 단계에 있어서, 상기 요오드화 화합물로는 예컨대 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티탄 등을 들 수 있으며, 이들 중에서도 특히 요오드화 칼륨이 바람직하다.

한편, 본 발명의 경우 상기한 바와 같이 염착, 가교, 보색 처리를 각각 수행할 수도 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이와 달리 염착, 가교, 보색 처리를 동시에 수행할 수도 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 경우 상기 적층체를 연신 한 후에, 연신 처리된 적층체의 폴리비닐알코올계 필름 상에 가교제가 더 포함된 이색성 염료를 포함하는 수용액을 도포하여 한 번에 코팅함으로써, 염착, 가교 및 보색 처리를 동시에 수행할 수도 있다.

이때, 코팅 방법은 상기한 바와 같이 당해 기술 분야에 널리 알려진 바 코팅법, 롤 코팅법, 스핀 코팅법, 프린트법, 블레이드 코팅법 등의 코팅 방법을 이용할 수 있으며, 다만, 30 내지 80℃, 보다 바람직하게는 40 내지 70℃, 특히 바람직하게는 45 내지 65℃의 온도 조건에서 수행을 하는 것이 바람직하다. 또한, 용매로는 물이 일반적으로 사용되며, 물과 상용성이 좋은 유기 용매가 추가로 첨가되어도 좋다.

또한, 상기한 바와 같이 상기 코팅하는 단계에서 연신 처리된 적층체에 상기 온도 범위를 만족하는 열을 가해주는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 다만, 그 중에서도 가열 롤을 이용하여 열을 가해주는 것이 특히 바람직하다.

또한, 상기한 바와 같이 상기 가열 롤을 이용하는 방법은 가열 처리된 롤을 이용하여 연신 처리된 적층체에 상기 온도 범위를 만족하는 열을 가해줄 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 롤 코팅법에 있어서 상기 온도 범위로 가열한 가열 롤을 사용하여 염착 효율을 높여줄 수 있으며, 또는 일반적인 코팅 공정에 있어서 후단부에 상기 온도 범위로 가열을 한 가열 가이드 롤을 추가로 설치하여 수절 전단에서 염착 효율을 높여 줄 수도 있다.

또한, 상기한 바와 같이 상기와 같이 가열 롤을 이용하는 경우에 있어서, 폴리비닐알코올계 필름이 고분자 필름의 일면에만 적층되어 있는 경우, 연신 처리된 적층체로의 열 전달은 고분자 필름의 폴리비닐알코올계 필름이 적층된 면의 반대면을 통해 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이색성 염료를 포함하는 수용액에 있어서, 상기 이색성 염료의 농도는 상기한 바와 같이 4 내지 20 중량%인 것이 바람직하고, 5 내지 15 중량%인 것이 보다 바람직하며, 7 내지 12 중량%인 것이 특히 바람직하다.

또한, 상기 이색성 염료는 상기한 바와 같이 요오드 및 요오드화 화합물인 것이 특히 바람직하고, 이때 상기 요오드화 화합물은 요오드화 칼륨인 것이 특히 바람직하며, 또한 요오드 및 요오드화 화합물의 중량비는 상기한 바와 같이 1 : 4 내지 1 : 20의 범위에 있는 것이 바람직하고, 1 : 5 내지 1 : 15의 범위에 있는 것이 보다 바람직하며, 1 : 7 내지 1 : 12의 범위에 있는 것이 특히 바람직하다.

또한, 상기 이색성 염료를 포함하는 수용액에 있어서, 상기 가교제의 농도는 상기한 바와 같이 0.5 내지 5 중량%인 것이 바람직하고, 0.6 내지 4 중량%인 것이 보다 바람직하며, 1 내지 3 중량%인 것이 특히 바람직하다.

또한, 상기 가교제는 상기한 바와 같이 종래 공지된 물질을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있으며, 그 중에서도 특히 붕산을 포함하여 사용하는 것이 특히 바람직하다.

한편, 본 발명의 상기 편광자 제조 방법은 상기 코팅하는 단계 이후에 필요에 따라서 폴리비닐알코올계 필름의 표면에 퇴적된 불필요한 잔류물을 제거하기 위하여 적층체를 세정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 경우 코팅 공정에 의하여 염착 및 가교 처리를 하기 때문에 종래의 침지 공정에 의하여 염착 및 가교 처리를 하는 경우에 비하여 퇴적되는 불필요한 잔류물의 양이 적다는 장점이 있으며, 따라서 상기 세정하는 단계가 반드시 필요한 것은 아니다.

한편, 상기 세정하는 단계는 세정제를 포함하는 수용액을 당해 기술분야에 널리 알려진 코팅 방법을 이용하여 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하는 방법으로 수행될 수 있다. 본 발명은 이와 같이 필요에 따라 세정하는 단계를 거치는 경우에도, 침지에 의한 방법이 아닌 코팅에 의한 방법으로 세정하는 단계를 수행한다. 이때, 상기 세정하는 단계는 후술할 건조하는 단계 전이면 순서는 특별히 제한되지 않는다. 이때, 상기 세정제로는 물 또는 요오드화 화합물을 사용할 수 있다.

한편, 상기 세정하는 단계에 있어서, 상기 세정제가 요오드화 화합물인 경우, 상기 요오드화 화합물을 포함하는 수용액의 상기 요오드화 화합물 농도는 1 내지 10 중량%인 것이 바람직하고, 3 내지 8 중량%인 것이 보다 바람직하며, 4 내지 6 중량%인 것이 특히 바람직하다. 또한, 상기 요오드화 화합물로는 예컨대 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티탄 등을 들 수 있으며, 이들 중에서도 특히 요오드화 칼륨이 바람직하다.

한편, 본 발명의 상기 편광자 제조 방법은 상기 코팅하는 단계 이후에 적층체를 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 건조는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 편광자의 광학 특성을 고려할 때, 20 내지 100℃, 더 바람직하게는 40 내지 90℃ 정도의 온도에서 수행되는 것이 바람직하며, 상기 건조 시간은 1 내지 10분 정도인 것이 바람직하다. 건조 공정은 폴리비닐알코올의 표면 및 내부의 수분 제거를 통해 편광판 제조공정 중 수분에 의한 폴리비닐알코올계 편광자의 물성 저하를 방지하고, 건조 과정에서 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 폭수축을 원활하게 유도해주어 폴리비닐알코올 및 요오드로 구성된 착체의 배향성을 증대시켜 편광자의 편광도를 향상시키는 역할을 한다. 이때, 상기 건조하는 단계는 염착, 가교, 보색 처리 등을 수행한 후에 진행하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 상기 편광자 제조 방법은 상기 건조 단계 이후에 필요에 따라 상기 폴리비닐알코올계 필름을 고분자 필름으로부터 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서 상기 고분자 필름은 편광자 보호 필름으로 그대로 이용될 수도 있고, 또는 박리하여 사용하지 않을 수도 있다. 한편, 상기 분리 단계는 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름이 약한 인력 또는 접착제에 의해 부착되어 적층된 경우 폴리비닐알코올계 필름에 약한 박리력을 가하여 고분자 필름으로부터 이탈시키는 방법으로 수행될 수 있다. 이때, 상기 박리력은 2N/2cm 이하인 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.1 내지 2N/2cm, 0.1 내지 1N/2cm 정도일 수 있다. 이 경우 코팅이나 공압출을 이용하여 적층된 경우에 비해 폴리비닐알코올계 필름과 고분자 필름을 분리하는데 요구되는 박리력이 매우 약하기 때문에 별다른 공정이나 장비 없이도 두 필름을 쉽게 분리할 수 있을 뿐 아니라, 분리 공정에서 폴리비닐알코올계 필름의 손상이 적어 우수한 광학 성능을 가질 수 있다.

상기와 같은 방법에 의해 제조된 본 발명의 편광자는 두께가 10㎛ 이하, 바람직하게는 2 내지 10㎛ 정도로 박형이다. 또한, 이와 같은 얇은 두께에서도, 단체 투과도가 38 내지 44% 정도이며, 편광도가 99.8% 이상으로 나타나 매우 우수한 광학 물성을 나타낸다.

한편, 본 발명은 상기와 같은 제조 방법에 의해 제조된 본 발명의 편광자를 포함하는 편광판 역시 제공한다. 즉, 상기와 같은 본 발명의 편광자의 일면 또는 양면에 투명 필름을 적층하여 편광판을 형성할 수 있다. 이때 상기 투명 필름으로는, 당해 기술 분야에서 편광자 보호 필름 또는 위상차 필름으로 사용되는 다양한 필름들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 셀룰로오스계 필름, 아크릴계 필름, 사이클로올레핀계 필름 등이 사용될 수 있다.

편광자와 투명 필름의 적층 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술 분야에 잘 알려진 접착제 또는 점착제 등을 이용하여 수행될 수 있다. 이때 상기 점착제 또는 접착제는 사용되는 투명 필름의 재질 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들면, 투명 필름으로 TAC을 사용하는 경우에는 폴리비닐알코올계 접착제와 같은 수계 접착제를 이용할 수 있고, 투명 필름으로 아크릴계 필름이나 사이클로올레핀계 필름 등을 사용하는 경우에는 아크릴계 접착제, 에폭시계 접착제와 같은 광 경화성 또는 열 경화성 접착제를 이용할 수 있다.

이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

폴리비닐알코올계 필름(일본합성社, NH-26, Tg=80℃)을 물에 용해시켜 폴리비닐알코올계 수용액을 제조하였다. 상기 폴리비닐알코올계 수용액을 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름(미쯔비시수지社, SG-007, Tg=80℃, 150㎛) 상에 도포한 후 건조하여 두께 10㎛의 폴리비닐알코올계 도막이 형성된 적층체를 제조하였다.

상기 적층체를 100℃의 온도에서 일축 자유단 연신에 의해 종 방향(MD)으로 5배의 연신 배율로 건식 연신 하였다. 연신 후 폴리비닐알코올계 필름의 두께는 4.6㎛ 이었다.

다음으로, 60℃ 온도 조건에서 바 코트법을 이용하여 이색성 염료(요오드 : 요오드화 칼륨 = 1 : 10) 7중량%를 포함하는 수용액을 상기 연신 처리된 적층체의 폴리비닐알코올계 필름 상에 코팅하여 염착 처리 하였다. 보다 구체적으로, 바 코트법을 이용하되, 60℃로 가열된 가열 롤이 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름에 접촉하도록 적층체를 가열 롤에 통과시켜, 60℃ 열이 적층체에 전달되도록 코팅 처리 하였다. 그 후, 바 코트법을 이용하여 붕산 1중량%를 포함하는 수용액을 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하여 가교 처리 하였다. 그 후, 바 코트법을 이용하여 요오드화 칼륨 5중량%를 포함하는 수용액을 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하여 보색 처리 하였다.

다음으로, 적층체를 80℃ 오븐에서 60초간 건조하고, 건조 후 고분자 필름으로부터 폴리비닐알코올계 필름을 박리시킴으로써 최종적으로 두께 4.6㎛의 편광자를 제조하였다.

실시예 2

상기 실시예 1에 있어서, 폴리비닐알코올계 필름의 두께를 20㎛으로 코팅하여 연신 후 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 9.5㎛가 되는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 편광자를 제조하였다. 제조된 편광자의 최종 두께는 9.5㎛ 이었다.

실시예 3

실시예 1에 있어서, 폴리비닐알코올계 필름의 두께를 15㎛으로 코팅하여 연신 후 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 8.7㎛가 되는 것과 이색성 염료의 농도를 5중량%로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 편광자를 제조하였다. 제조된 편광자의 최종 두께는 8.7㎛ 이었다.

실시예 4

실시예 3에 있어서, 요오드 : 요오드화 칼륨 : 붕산을 1 : 7 : 1의 비율로 포함하는 수용액(요오드 1중량%, 요오드화 칼륨 7중량%, 붕산 1중량%)을 60℃로 가열된 롤을 사용하여 상기 연신 처리된 적층체의 폴리비닐알코올계 필름 상에 코팅하여 염착, 가교, 보색 처리를 동시에 수행한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 조건 및 방법으로 편광자를 제조하였다. 제조된 편광자의 최종 두께는 8.7㎛ 이었다.

실시예 5

폴리비닐알코올계 필름(일본합성社, NH-26, Tg=80℃)을 물에 용해시켜 폴리비닐알코올계 수용액을 제조하였다. 상기 폴리비닐알코올계 수용액을 폴리올레핀계 필름(RnF社, CPP, MPL-2, Tg=-20℃) 상에 도포한 후 건조하여 두께 20㎛의 폴리비닐알코올계 도막이 형성된 적층체를 제조하였다.

상기 적층체를 100℃의 온도에서 일축 자유단 연신에 의해 종 방향(MD)으로 5배의 연신 배율로 건식 연신 하였다. 연신 후 폴리비닐알코올계 필름의 두께는 12.2㎛ 이었다.

다음으로, 60℃ 온도 조건에서 바 코트법을 이용하여 이색성 염료(요오드 : 요오드화 칼륨 = 1 : 10) 7중량%를 포함하는 수용액을 상기 연신 처리된 적층체의 폴리비닐알코올계 필름 상에 코팅하여 염착 처리 하였다. 보다 구체적으로, 바 코트법을 이용하되, 60℃로 가열된 가열 롤이 폴리올레핀계 필름에 접촉하도록 적층체를 가열 롤에 통과시켜, 60℃ 열이 적층체에 전달되도록 코팅 처리 하였다. 그 후, 바 코트법을 이용하여 붕산 1중량%를 포함하는 수용액을 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하여 가교 처리 하였다. 그 후, 바 코트법을 이용하여 요오드화 칼륨 5중량%를 포함하는 수용액을 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하여 보색 처리 하였다.

다음으로, 적층체를 80℃ 오븐에서 60초간 건조하고, 건조 후 고분자 필름으로부터 폴리비닐알코올계 필름을 박리시킴으로써 최종적으로 두께 12.2㎛의 편광자를 제조하였다.

실시예 6

상기 실시예 5에 있어서, 폴리비닐알코올계 필름의 두께를 15㎛으로 코팅하여 연신 후 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 8.5㎛가 되는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 조건 및 방법으로 편광자를 제조하였다. 제조된 편광자의 최종 두께는 8.5㎛ 이었다.

실시예 7

상기 실시예 5에 있어서, 폴리비닐알코올계 필름의 두께를 15㎛으로 코팅하고, 적층체를 100℃ 온도에서 텐터를 이용하여 폭 방향(TD)으로 5배 연신 배율로 일축 건식 연신하여, 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 3.5㎛가 되는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 조건 및 방법으로 편광자를 제조하였다. 제조된 편광자의 최종 두께는 3.5㎛ 이었다.

비교예 1

폴리비닐알코올계 필름(일본합성社, NH-26, Tg=80℃)을 물에 용해시켜 폴리비닐알코올계 수용액을 제조하였다. 상기 폴리비닐알코올계 수용액을 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름(미쯔비시수지社, SG-007, Tg=80℃, 150㎛) 상에 도포한 후 건조하여 두께 10㎛의 폴리비닐알코올계 도막이 형성된 적층체를 제조하였다.

상기 적층체를 100℃의 온도에서 일축 자유단 연신에 의해 종 방향(MD)으로 5배의 연신 배율로 건식 연신 하였다. 연신 후 폴리비닐알코올계 필름의 두께는 6.4㎛ 이었다.

이색성 염료(요오드 : 요오드화 칼륨 = 1 : 10) 4중량%를 포함하는 수용액에 상기 연신 처리된 적층체를 침지시켜 염착 처리 하였다. 그 후, 붕산 1 중량%를 포함하는 수용액에 상기 상기 적층체를 침지시켜 가교 처리 하였다. 그 후, 요오드화 칼륨 5 중량%를 포함하는 수용액에 상기 적층체를 침지시켜 보색 처리 하였다.

다음으로, 적층체를 80℃ 오븐에서 60초간 건조하고, 건조 후 고분자 필름으로부터 폴리비닐알코올계 필름을 박리시킴으로써 최종적으로 두께 6.4㎛의 편광자를 제조하였다.

비교예 2

상기 실시예 2에 있어서, 가열 롤의 온도가 25℃인 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 조건 및 방법으로 편광자를 제조하였다. 제조된 편광자의 최종 두께는 9.6㎛ 이었다.

비교예 3

상기 실시예 2에 있어서, 가열 롤의 온도가 90℃인 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 조건 및 방법으로 편광자를 제조하였다. 제조된 편광자의 최종 두께는 9.4㎛ 이었다.

비교예 4

상기 실시예 5에 있어서, 폴리비닐알코올계 필름의 두께를 20㎛으로 코팅하여 연신 후 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 8.8㎛이고, 가열 롤의 온도가 25℃인 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 조건 및 방법으로 편광자를 제조하였다. 제조된 편광자의 최종 두께는 8.8㎛ 이었다.

비교예 5

상기 실시예 5에 있어서, 폴리비닐알코올계 필름의 두께를 15㎛으로 코팅하여 연신 후 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 7.6㎛이고, 가열 롤의 온도가 90℃인 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 조건 및 방법으로 편광자를 제조하였다. 제조된 편광자의 최종 두께는 7.6㎛ 이었다.

실험예 1

상기 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 5에 있어서, 염착 공정 중 고분자 필름에 파단이 발생하여 폴리비닐알코올계 필름이 고분자 필름으로부터 박리되는 정도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 보다 구체적으로, 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 5를 각각 5회씩 반복 실시하여, 염착 공정 후에 파단 및 박리가 발생하는 횟수를 육안으로 판단하여, 0회인 경우 ◎, 1~2회인 경우 ○, 3회 이상인 경우 X로 나타내었다.

실험예 2

또한, 상기 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 5에 있어서, 염착 및 건조 처리 후 편광자의 박리 전 적층체의 컬 발생 정도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 보다 구체적으로, 하기 도 1에 도시된 바와 같이, 편광자가 위로 향하게 적층체를 수평한 유리 기판에 올려 놓고, 적층체의 만곡부의 최정상 또는 최하단에서 적층체의 말단부까지의 거리 H를 스틸자를 이용하여 측정하여 나타내었다.

구 분	고분자 필름	염착 공정	파단 및 박리	컬(mm)
실시예 1	PET계 필름	코팅 공정	◎	17
실시예 2		코팅 공정	◎	17
실시예 3		코팅 공정	◎	16
실시예 4		코팅 공정	◎	15
실시예 5	PO계 필름	코팅 공정	◎	11
실시예 6		코팅 공정	◎	14
실시예 7		코팅 공정	◎	13
비교예 1	PET계 필름	침지 공정	X	35
비교예 2		코팅 공정	◎	15
비교예 3		코팅 공정	○	14
비교예 4	PO계 필름	코팅 공정	◎	17
비교예 5		코팅 공정	○	25
PET: 폴리에틸렌테레프탈레이트, PO: 폴리올레핀

상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 종래와 같이 침지 공정에 의하여 염착 공정을 수행한 비교예 1의 경우에는 공정 안정성이 좋지 못하다는 것을 알 수 있으며, 또한 제조되는 적층체의 컬이 심하게 발생하는 것을 알 수 있다.

그러나, 본 발명과 같이 코팅 공정에 의하여 염착 공정을 수행한 실시예들의 경우에는 공정 안정성이 우수하고, 또한 제조되는 적층체의 컬 역시 양호한 수준인 것을 알 수 있다.

실험예 3

다음으로, 상기 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 5에서 제조된 편광자의 광학 특성을 JASCO社의 자동화 편광 필름 분석기 VAP-7070이 설치되어 있는 V-7100 Spectrophotometer로 측정하여 하기 표 2에 나타내었다

구 분	고분자 필름	롤 가열 온도 (℃)	연신 후 PVA 두께 (㎛)	이색성 염료 농도 (중량%)	붕산 농도 (중량%)	요요드화 칼륨 농도 (중량%)	단체 투과도 (%)	편광도 (%)
실시예 1	PET계 필름	60	4.6	7	1	5	42.5	99.9
실시예 2		60	9.5	7	1	5	42.5	99.9
실시예 3		60	8.7	5	1	5	42.7	99.9
실시예 4		60	8.7	[I2/KI/BA=1:7:1]			42.6	99.9
실시예 5	PO계 필름	60	12.2	7	1	5	43.2	99.8
실시예 6		60	8.5	7	1	5	43.2	99.8
실시예 7		60	3.5	7	1	5	39.8	99.9
비교예 1	PET계 필름	-	6.4	4(침지)	1(침지)	5(침지)	42.7	99.8
비교예 2		25	9.6	7	1	5	44.5	97.5
비교예 3		90	6.4	7	1	5	32.5	99.9
비교예 4	PO계 필름	25	8.8	7	1	5	47.5	94.5
비교예 6		90	7.6	7	1	5	33.9	99.8
PVA: 폴리비닐알코올, PET: 폴리에틸렌테레프탈레이트, PO: 폴리올레핀, I2: 요오드, KI: 요오드화 칼륨, BA: 붕산

상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 가열 롤의 온도가 30℃ 미만으로, 이색성 염료의 염착 코팅이 저온에서 수행되는 비교예 2 및 4의 경우 염착 효율이 낮기 때문에 제조되는 편광자의 편광도가 좋지 못하다는 것을 알 수 있다. 또한, 가열 롤의 온도가 80℃ 초과로, 이색성 염료의 염착 코팅이 지나치게 고온에서 수행되는 비교예 3 및 6의 경우 전달되는 열의 온도가 너무 높아 오히려 제조되는 편광자의 단체 투과도가 좋지 못하다는 것을 알 수 있다.

그러나, 가열 롤의 온도가 60℃로, 적절한 온도 조건에서 염착 코팅을 수행하는 실시예 1 ~ 6의 경우 폴리비닐알코올이 쉽게 팽윤이 되어 염착 효율이 우수한바, 제조되는 편광자의 편광도 및 단체 투과도가 종래의 침지에 의해 제조되는 편광자와 마찬가지로 매우 우수한 것을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

F: 적층체
H: 적층체의 만곡부의 최정상 또는 최하단에서 적층체의 말단부까지의 거리

Claims (15)

1. 고분자 필름의 적어도 일면에 폴리비닐알코올계 필름을 적층하여 적층체를 형성하는 단계;
   상기 적층체를 건식 연신하는 단계; 및
   상기 연신 처리된 적층체의 폴리비닐알코올계 필름 상에 이색성 염료를 포함하는 수용액을 도포하여 30 내지 80℃의 온도에서 코팅하는 단계;
   를 포함하는 편광자의 제조 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 코팅하는 단계는 가열 롤을 이용하는 것인 편광자의 제조 방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 이색성 염료를 포함하는 수용액의 이색성 염료 농도는 4 내지 20 중량%인 편광자의 제조 방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 이색성 염료를 포함하는 수용액은 요오드 및 요오드화 화합물을 1 : 4 내지 1 : 20의 중량비로 포함하는 것인 편광자의 제조 방법.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 이색성 염료를 포함하는 수용액은 가교제를 더 포함하는 것인 편광자의 제조 방법.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 코팅하는 단계 이후에 가교제를 포함하는 수용액을 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하여 가교하는 단계를 더 포함하는 편광자의 제조 방법.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 코팅하는 단계 이후에 요오드화 화합물을 포함하는 수용액을 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하여 보색하는 단계를 더 포함하는 편광자의 제조 방법.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 고분자 필름은 유리전이온도가 120℃ 이하인 편광자의 제조 방법.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 건식 연신하는 단계는 상기 적층체의 횡 방향(TD)으로 일축 연신하는 것인 편광자의 제조 방법.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 건식 연신하는 단계는 상기 폴리비닐알코올계 필름의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg-20)℃ 내지 (Tg+60)℃의 온도에서 수행되는 것인 편광자의 제조 방법.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 건식 연신하는 단계는 4 내지 7배의 연신 배율로 수행되는 것인 편광자의 제조 방법.
    
12. 제 1 항 내지 제 11항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조되는 편광자.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 편광자의 두께는 10㎛ 이하인 편광자.
    
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 편광자의 단체 투과도는 38 내지 44% 이고, 편광도는 99.8% 이상인 편광자.
    
15. 제 12 항의 편광자를 포함하는 편광판.

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