KR20170028349A - 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법, 편광 부재 롤의 제조 방법 및 매엽형 편광 부재의 제조 방법 - Google Patents

국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법, 편광 부재 롤의 제조 방법 및 매엽형 편광 부재의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 일정한 방향으로 배향된 폴리비닐알코올계 편광자를 포함하는 편광 부재를 제공하는 단계; 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 인쇄법을 통해 탈색 용액을 접촉시켜 폴리비닐알코올게 편광자를 부분 탈색시키는 단계; 및 상기 부분 탈색된 편광 부재의 외관 교정 단계를 포함하는 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법, 편광 부재 롤의 제조 방법 및 매엽형 편광 부재의 제조 방법{METHODS FOR MANUFACTURING FOR POLARIZING ELEMENT, POLARIZING ELEMENT ROLL AND SINGLE SHEET TYPE POLARIZING ELEMENT HAVING LOCALLY BLEACHING AREAS}
본 명세서는 2014년 03월 26일에 한국 특허청에 제출된 한국 특허출원 제10-2014-0035619호, 제10-2014-0035614 및 2014년 06월 30일에 한국 특허청에 제출된 한국 특허출원 제10-2014-0080491호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용은 전부 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 편광 부재, 편광 부재 롤 및 매엽형 편광 부재의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 부품 장착 또는 발색 등의 기능을 수행하기 위한 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재, 편광 부재 롤 및 매엽형 편광 부재의 제조 방법의 제조 방법에 관한 것이다.
편광판은 액정표시장치, 유기전계발광장치 등과 같은 다양한 디스플레이 장치에 적용되고 있다. 현재 주로 사용되고 있는 편광판은 폴리비닐알코올(PolyVinyl Alcohol, 이하, PVA)계 필름에 요오드 및/또는 이색성 염료를 염착시킨 후, 붕산 등을 이용하여 상기 요오드 및/또는 이색성 염료를 가교하고, 연신하는 방법으로 배향시켜 제조된 PVA 편광자의 일면 또는 양면에 보호 필름을 적층한 형태로 사용되고 있다.
한편, 최근 디스플레이 장치는 점점 더 슬림화되어 가고 있는 추세이며, 대화면을 구현하기 위해 화면이 디스플레이되지 않는 베젤(bezel)부 및 테두리 두께를 최소화하는 경향으로 발전하고 있다. 또한, 다양한 기능의 구현을 위해, 디스플레이 장치에 카메라 등과 같은 부품이 장착되고 있는 추세이며, 디자인적인 요소를 고려하여 제품 로고나 테두리 영역에 다양한 컬러를 부여하고자 하는 시도들이 이루어지고 있다.
그런데 종래의 편광판의 경우, 편광판의 전 영역에 요오드 및/또는 이색성 염료로 염착되어 있어 편광판이 짙은 흑색을 나타내며, 그 결과 디스플레이 장치에 다양한 컬러를 부여하기 어렵고, 카메라와 같은 부품 위에 편광판이 위치할 경우, 편광판에서 광량의 50% 이상을 흡수하여 카메라 렌즈의 시인성이 저하되는 등의 문제점이 발생하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래에는 편광판의 일부 영역을 펀칭 또는 절삭하여 물리적으로 제거하는 방법들이 사용되어 왔다. 그러나, 이와 같이 편광판을 펀칭 또는 절삭하는 과정에서 편광판이 찢어지는 문제가 발생할 수 있으며, 편광판의 두께가 점점 얇아지고 있는 최근 추세에 따라 이러한 문제점이 더욱 심화되고 있다. 또한, 편광판 손상 없이 펀칭이나 절삭을 수행하기 위해서는, 펀칭 또는 절삭되는 영역이 편광판의 모서리로부터 충분한 거리를 유지하여야 하나, 이 경우, 베젤부 영역을 축소하고자 하는 최근 디자인 경향에는 적합하지 않다는 문제점이 있다.
본 출원인은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 강염기 용액을 이용하여 폴리비닐알코올계 편광자를 국지적으로 탈색시키는 기술을 개발하여 기출원한 바 있다(출원번호 10-2014-0006269). 그러나, 상기 특허 기술의 경우, 탈색 과정에서 강염기 용액에 의해 팽윤이 일어나 탈색된 부분이 다른 부분에 비해 늘어나게 되고, 그 결과 편광자에 주름 또는 변형이 일어나고, 그로 인해 헤이즈가 증가하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 물리적인 펀칭이나 절삭 공정 없이 부품 장착 또는 발색 등의 기능을 수행할 수 있는 국지적 탈색 영역을 형성할 수 있고, 탈색 시에 편광자 변형이 발생하는 것을 최소화할 수 있는 편광 부재를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
일 측면에서, 본 발명은 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 일정한 방향으로 배향된 폴리비닐알코올계 편광자를 포함하는 편광 부재를 제공하는 단계; 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 인쇄법을 통해 탈색 용액을 접촉시켜 폴리비닐알코올게 편광자를 부분 탈색시키는 단계; 및 상기 부분 탈색된 편광 부재의 외관 교정 단계를 포함하는 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법을 제공한다.
이때, 상기 탈색 용액은 pH 11 내지 14인 강염기 용액인 것이 바람직하며, 보다 구체적으로는, 수산화나트륨(NaOH), 황산화나트륨(NaSH), 아지트화나트륨(NaN3), 수산화칼륨(KOH), 황산화칼륨(KSH) 및 티오황산칼륨(KS2O3)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 탈색제를 포함하는 것일 수 있다. 한편, 상기 탈색 용액 내의 탈색제 농도는 1중량% 내지 30중량% 정도인 것이 바람직하며, 탈색 용액의 점도는 1cps 내지 2000cps 정도일 수 있다.
한편, 상기 폴리비닐알코올계 편광자를 부분 탈색시키는 단계는, 잉크젯 마킹법 또는 그라비아 인쇄법에 의해 수행될 수 있다.
다음으로, 상기 부분 탈색된 편광 부재의 외관 교정 단계는 편광 부재를 가교 용액에 침지시키는 방법으로 수행될 수 있으며, 이때, 상기 가교 용액은 붕소 화합물, 숙신산, 글루타르산 및 시트르산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 가교제를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 부분 탈색된 편광 부재의 외관 교정 단계는 편광 부재를 중화 용액에 침지시키는 방법으로 수행될 수 있으며, 상기 중화 용액에 포함되는 중화제는 당 기술분야에 알려진 것이라면 제한없이 채용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 중화 용액은 황산, 질산, 인산, 아세트산, 시트르산, 염산, 글루타르산 및 숙신산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 중화제를 포함하는 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 제조 방법은, 필요에 따라, 상기 외관 교정 단계 이후에 상기 편광 부재를 세정 및 건조하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 이때, 상기 건조는 직경이 100Φ 내지 500Φ, 바람직하게는 150Φ 내지 300Φ인 가열롤(heating roll)을 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 가열 롤의 온도는 30℃ 내지 150℃ 정도, 바람직하게는, 60℃ 내지 150℃ 정도일 수 있다. 또한 가열 롤을 사용한 건조 시간은 1초 내지 60초 정도, 바람직하게는 1초 내지 30초 정도일 수 있다. 건조 단계에서는 가열롤 통과 없이 건조 오븐을 통과시켜 건조하는 방법을 사용할 수도 있다. 이 경우 건조 온도는 25 ℃ 내지 100℃ 정도, 바람직하게는 30℃ 내지 80℃ 정도일 수 있다.
또한, 본 발명의 제조 방법은, 필요에 따라, 상기 외관 교정 단계 이후에 상기 편광 부재의 적어도 일면에 광학층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 상기 제조 방법에 의해 제조된 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은 상기한 본 발명의 제조 방법에 의해 형성된 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재를 권취하는 단계를 포함하는 편광 부재 롤의 제조 방법을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 상기와 같이 제조된 편광 부재 롤로부터 편광 부재를 제공하는 단계; 및 상기 편광 부재를 매엽형(枚葉形)으로 절단하는 단계를 포함하는 매엽형 편광 부재의 제조 방법을 제공한다. 이때, 상기 절단하는 단계는 레이저를 이용하여 수행될 수 있으며, 보다 구체적으로는, 편광 부재의 탈색 영역의 위치를 인식하는 단계; 상기 탈색 영역의 위치를 기초로 절단 위치를 설정하는 단계; 및 레이저를 이용하여 상기 절단 위치에서 절단을 수행하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은, 상기 제조 방법에 의해 제조된 매엽형 편광 부재를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 매엽형 편광 부재를 포함하는 편광판을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 일면 또는 양면에 부착되어 있는 전술한 편광판을 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명의 제조 방법은 펀칭이나 절삭 공정을 수행하지 않고 화학적 탈색 방식을 통해 원하는 위치에 탈색 영역을 형성하기 때문에, 편광판이 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조 방법은 탈색 단계를 인쇄 공정을 이용하여 수행하기 때문에, 원하는 위치에만 탈색이 이루어질 수 있고, 원료의 손실이 최소화될 뿐 아니라 공정이 연속적으로 이루어질 수 있어, 공정 효율이 우수하고, 제조 비용이 저렴하다는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 제조 방법은 탈색 단계 이후에 외관 교정 단계를 수행함으로써, 탈색 공정에서 팽윤 현상으로 인해 발생하는 편광 부재의 변형을 최소화할 수 있도록 하였다. 또한, 필요에 따라 상기 외관 교정 단계 이후에 편광 부재를 세정 및 건조하는 단계를 수행함으로써, 편광 부재의 변형을 추가로 교정할 수 있도록 하였다.
또한, 본 발명에 따른 매엽형 편광 부재 제조 방법에 있어서, 절단을 레이저로 수행할 경우, 종래의 금형이나 나이프를 이용한 편광 부재 절단과 달리 편광 부재의 형태를 자유롭게 형성할 수 있어 디자인 자유도가 높다는 장점이 있다.
또한, 매엽형 편광 부재 절단 시에 탈색 영역의 위치를 인식하고, 이를 기초로 편광 부재를 절단할 경우, 편광판 내에서 탈색 영역의 위치가 달라짐으로 인해 발생하는 불량 발생율을 최소화할 수 있고, 균일한 품질의 제품을 제조할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 편광판은, 부품이 장착되는 부분이나 발색하고자 하는 영역에 투명에 가까운 편광 해소 영역을 형성할 수 있어, 부품의 성능을 향상시킬 수 있으며, 다양한 디자인을 구현할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 편광 부재의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 편광 부재 제조 방법의 일 구현예를 보여주는 도면이다.
도 3a는 도 2 및 도 3의 인쇄 장치 중 일 예인 그라비아 인쇄의 구체적인 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 매엽형 편광 부재의 제조 방법의 일 구현예를 보여주는 도면이다.
도 5는 레이저 장치의 구체적인 구조를 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7은 실시예 1과 비교예 1에 따라 각각 제조된 편광 부재의 부분 탈색 부위의 외관 변형 정도를 레이저 현미경으로 측정한 결과이다.
도 8은 잉크 도포량에 따른 탈색부의 경계부를 광학 현미경으로 촬영한 이미지이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1에는 본 발명의 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재 제조 방법의 개략적인 순서도가 도시되어 있으며, 도 2 및 도 3에는 본 발명의 편광 부재 제조 방법의 일 구현예가 도시되어 있다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 하시 도면에 기재된 사항들은 본 발명을 일 구현예일 뿐, 본 발명이 이들 도면에 기재된 사항으로 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 편광 부재의 제조 방법은, 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 일정한 방향으로 배향된 폴리비닐알코올계 편광자를 포함하는 편광 부재를 제공하는 단계(S10); 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 인쇄법을 통해 탈색 용액을 접촉시켜 폴리비닐알코올계 편광자를 부분 탈색시키는 단계(S20, S30); 및 상기 부분 탈색된 편광 부재를 외관 교정 단계 (S40)를 포함한다.
본 명세서의 "탈색 용액 인쇄 단계(S20)"는 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 인쇄법을 통해 탈색 용액을 접촉시키는 것을 의미할 수 있다.
본 명세서의 "부분 탈색"이란, 마스크층의 천공부에 의하여 노출되는 편광부재 영역이 탈색되는 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 부분 탈색에 의하여 탈색되는 편광 부재의 영역은 편광 부재의 국지적 탈색 영역에 대응할 수 있다.
한편, 본 발명의 편광 부재의 제조 방법은, 필요에 따라, 외관 교정 단계를 거친 편광 부재를 세정 및 건조하는 단계(S50)를 추가로 포함할 수 있으며, 상기와 같은 방법을 통해 제조된 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재를 권취하여 장척의 편광 부재 롤로 제조하는 단계(S60)를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 상기 장척의 편광 부재 롤로부터 매엽형의 편광 부재를 제조하는 단계(S70)를 추가로 포함할 수 있다.
먼저, 상기 편광 부재를 제공하는 단계(S10)에 있어서, 상기 편광 부재(120)는 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 일정한 방향으로 배향된 폴리비닐알코올계 편광자를 포함하는 것으로, 예를 들면, 요오드 및/또는 이색성 염료가 일정한 방향으로 배향되어 있는 폴리비닐알코올계 편광자이거나, 또는 상기와 같은 폴리비닐알코올계 편광자 및 상기 편광자의 일면에 투명 고분자 필름이 부착되어 있는 필름 적층체일 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서, 편광 부재는 폴리비닐알코올계 편광자만으로 이루어질 수도 있으며, 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 투명 고분자 필름을 추가로 더 포함할 수도 있다. 이때, 상기 폴리비닐알코올계 편광자는 그 두께가 1㎛ 내지 50㎛ 정도, 예를 들면 10㎛ 내지 30㎛ 정도 또는 1㎛ 내지 10㎛ 정도일 수 있으며, 상기 투명 고분자 필름의 두께는 1㎛ 내지 100㎛ 정도, 예를 들면, 10㎛ 내지 70㎛ 정도일 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 편광 부재로는 장척(長尺)의 편광자 필름 또는 편광자 필름과 투명 고분자 필름의 적층체가 롤 형상으로 감겨져 있는 필름 롤 상태의 편광 부재인 편광부재롤(100)이 사용될 수 있으며, 이 경우, 상기와 같은 필름 롤로부터 편광 부재(120)를 권출함으로써 공정 내로 제공할 수 있다.
한편, 상기 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 일정한 방향으로 배향된 폴리비닐알코올계 편광자는, 당해 기술 분야에 잘 알려진 PVA 편광자의 제조 방법을 통해 제조하거나, 또는 시판되는 폴리비닐알코올계 편광자를 구입하여 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 폴리비닐알코올계 편광자는, 미연신 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 및/또는 이색성 염료를 염착시키는 단계, 상기 폴리비닐알코올계 필름과 요오드 및/또는 이색성 염료를 가교시키는 단계, 및 상기 요오드 및/또는 이색성 염료가 염착된 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 단계를 통해 제조될 수 있다. 이때, 상기 염착 단계, 가교 단계 및 연신 단계는 당해 기술 분야에 알려져 있는 방법을 통해 수행될 수 있으며, 그 방법이 특별히 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 염착 단계는 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 및/또는 이색성 염료를 함유하는 염착 용액이 담긴 염착조에 함침시키거나, 요오드 및/또는 이색성 염료를 함유하는 염착 용액을 폴리비닐알코올계 필름 상에 도포하는 방법으로 수행될 수 있으며, 이때, 상기 염착 용액의 용매로는 일반적으로 물이 사용되지만, 물과 상용성을 갖는 유기 용매가 혼합되어 있어도 무방하다. 한편, 상기 염착 용액 내의 요오드 및/또는 이색성 염료의 함량은, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 용매 100 중량부에 대해서, 0.06 중량부 내지 0.25 중량부 정도일 수 있다. 또한, 상기 염착 용액에는 요오드 및/또는 이색성 염료 외에 염착 효율을 향상시키기 위한 보조제가 추가로 함유될 수 있으며, 상기 보조제로는 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티탄 또는 이들의 혼합물과 같은 요오드화 화합물이 사용될 수 있다. 이때, 상기 보조제의 함량은, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 용매 100 중량부에 대하여 0.3 중량부 내지 2.5 중량부 정도일 수 있으며, 보다 바람직하게는, 요오드 대 요오드화 화합물의 중량비가 1:5 내지 1:10 정도일 수 있다. 한편, 상기 염착 단계는 25℃ 내지 40℃ 정도의 온도에서 수행되는 것이 바람직하며, 염착조 침지 시간은 30초 내지 120초 정도인 것이 바람직하나, 이로써 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 가교 단계는 요오드 및/또는 이색성 염료가 염착된 폴리비닐알코올계 필름에 가교 용액을 접촉시키는 방법으로 수행될 수 있으며, 상기 접촉은 침지, 도포, 분무 등의 방법을 통해 수행될 수 있다. 이때, 상기 가교 용액은 붕산, 붕사 등과 같은 붕소 화합물; 글리옥살; 글루타르알데히드; 또는 이들의 혼합물과 같은 가교제를 포함하는 용액이며, 상기 가교 용액의 용매로는 물이 일반적으로 사용되지만, 물과 함께 물과 상용성을 갖는 유기 용매를 혼합하여 사용하여도 무방하다. 상기 가교 용액 내의 가교제의 함량은, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 용매 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 5.0 중량부 정도일 수 있다. 한편, 상기 가교 온도 및 가교 시간은 특별히 한정되는 것은 아니며, 가교제의 함량 등에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 가교 온도는 45℃ 내지 60℃정도일 수 있으며, 가교 시간은 30초 내지 120초 정도일 수 있다.
다음으로, 상기 연신 단계는, 당해 기술 분야에 잘 알려진 편광자의 연신 방법들, 예를 들면, 습식 연신이나 건식 연신을 통해 수행될 수 있으며, 이로써 한정되는 것은 아니나, 연신 배율은 4배 내지 10배 정도, 연신 온도는 45℃ 내지 60℃ 정도일 수 있다. 한편, 상기 연신 단계는 상기 염착단계 또는 가교단계와 동시에 또는 별도로 진행될 수도 있다.
한편, 상기 연신은 폴리비닐알코올계 필름 단독으로 수행될 수도 있고, 폴리비닐알코올계 필름에 기재 필름을 적층한 후, 폴리비닐알코올계 필름과 기재 필름을 함께 연신하는 방법으로 수행될 수도 있다. 후자의 방법은 두께가 얇은 폴리비닐알코올계 필름(예를 들면, 60㎛ 이하의 PVA 필름)을 연신하는 경우, 연신 과정에서 폴리비닐알코올계 필름이 파단되는 것을 방지하기 위해 사용되는 것으로, 10㎛ 이하의 박형 PVA 편광자를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 이때, 상기 기재 필름으로는, 20℃ 내지 85℃ 온도 조건하에서 최대 연신 배율이 5배 이상인 고분자 필름들이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 고밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리우레탄 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리올레핀 필름, 에스테르계 필름, 저밀도 폴리에틸렌 필름, 고밀도 폴리에틸렌 및 저밀도 폴리에틸렌 공압출 필름, 고밀도 폴리에틸렌에 에틸렌 비닐아세테이트가 함유된 공중합체 수지 필름, 아크릴 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리비닐알코올계 필름, 셀룰로오스계 필름 등이 사용될 수 있다. 한편, 상기 최대 연신 배율은 파단이 발생하기 직전의 연신 배율을 의미한다. 또한, 상기 기재 필름과 폴리비닐알코올계 필름의 적층 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 기재 필름과 폴리비닐알코올계 필름을 접착제 또는 점착제를 매개로 적층할 수도 있고, 별도의 매개물 없이 기재 필름 상에 폴리비닐알코올계 필름을 얹어놓는 방식으로 적층할 수도 있다. 또는, 기재 필름을 형성하는 수지와 폴리비닐알코올계 필름을 형성하는 수지를 공압출하는 방법으로 수행되거나, 또는 기재 필름 상에 폴리비닐알코올계 수지를 코팅하는 방법으로 수행될 수도 있다. 한편, 상기 기재 필름은 연신이 완료된 후에 편광자로부터 이탈시켜 제거할 수도 있으나, 제거하지 않고, 다음 단계로 진행할 수도 있다. 이 경우, 상기 기재 필름은 편광자 보호 필름 등으로 사용될 수 있다.
한편, 폴리비닐알코올계 편광자와 투명 고분자 필름이 적층된 필름 적층제를 포함하는 편광 부재의 경우, 상기와 같은 방법을 통해 제조된 폴리비닐알코올계 필름의 일면에 투명 고분자 필름을 부착하는 방법으로 제조될 수 있다. 이때, 상기 투명 고분자 필름으로는, 트리아세틸셀룰로오즈(TriAcethyl Cellulose; TAC)와 같은 아세테이트계, 아크릴계, 폴리에스테르계, 폴리에테르술폰계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계 수지 필름 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 투명 고분자 필름의 부착은, 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 필름의 합지 방법을 통해 수행될 수 있으며, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제와 같은 수계 접착제, 우레탄계 접착제 등과 같은 열경화성 접착제, 에폭시계 접착제 등과 같은 광 양이온 경화형 접착제, 아크릴계 접착제 등과 같은 광 라디칼 경화형 접착제들과 같이 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 접착제를 매개로 폴리비닐알코올계 편광자와 투명 고분자 필름을 접착한 후 열 또는 활성에너지선 등을 조사하여 접착제를 경화시키는 방법으로 수행될 수 있다.
본 단계에서는 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 보호 필름을 합지하여 편광자의 외관을 보호해주는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 투명 고분자 필름이 적층되어 있는 경우에는 투명 고분자 필름이 적층되어 있지 않은 면에 보호 필름을 합지한다. 상기 보호 필름으로는, 폴리에틸렌(PolyEthylene, PE), 폴리프로필렌(PolyPropylene, PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthyleneTerephtalate, PET) 등과 같은 올레핀계 필름; 또는 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate, EVA), 폴리비닐아세테이트(PolyVinyl Acetate) 등과 같은 비닐 아세테이트계 필름이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 보호 필름을 편광자의 외관 보호 역할을 수행한 후에는 박리될 수 있다.
다음으로, 상기와 같은 편광 부재가 제공되면, 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 인쇄법을 통해 탈색 용액을 접촉시켜 폴리비닐알코올계 편광자를 부분 탈색시키는 단계(S20, S30)를 수행한다. 구체적으로, 편광자의 일면에 기재, 보호 필름 또는 투명 고분자 필름이 구비되어 있는 경우, 상기 기재, 보호 필름 또는 투명 고분자 필름이 구비되지 않은 면에 인쇄법을 통해 탈색 용액을 접촉시켜 폴리비닐알코올계 편광자를 부분 탈색시키는 단계를 수행한다.
인쇄법을 이용하여 탈색 공정을 수행할 경우, 마스크 필름 등을 필요로 하는 도포 공정 또는 침지 공정에 비하여, 원재료 및 공정 감소를 통한 원가 경쟁력 확보가 가능하다는 장점이 있다. 또한, 마스크 필름을 이용하는 경우 폐곡선(closed curve)을 가지는 탈색부 형성이 어려우나, 인쇄법을 이용하는 경우 폐곡선의 탈색부 구현이 용이하다는 장점이 있다.
이때, 상기 탈색 용액은 요오드 및/또는 이색성 염료를 탈색시킬 수 있는 탈색제를 포함하는 용액이며, 이때, 상기 탈색제는, 요오드 및/또는 이색성 염료를 탈색시킬 수 있는 탈색제이면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 수산화나트륨(NaOH), 황산화나트륨(NaSH), 아지트화나트륨(NaN3), 수산화칼륨(KOH), 황산화칼륨(KSH) 및 티오황산칼륨(KS2O3)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
한편, 상기 탈색 용액 내의 탈색제의 농도는 1 중량% 내지 30 중량% 정도, 바람직하게는 5 중량% 내지 20 중량% 정도, 더 바람직하게는 10 중량% 내지 15 중량% 정도일 수 있다. 탈색제의 함량이 1 중량% 미만일 경우, 탈색이 이루어지지 않거나, 탈색에 소요되는 시간이 길어져 팽윤에 의해 편광 부재의 변형이 발생할 수 있으며, 탈색제의 농도가 30 중량%를 초과할 경우, 탈색 효율의 증가량이 미미하여 경제성이 떨어진다.
한편, 상기 탈색 용액의 용매로 물 또는 물과 알코올의 혼합 용매가 사용될 수 있으며, 이때, 상기 알코올로는 메탄올, 에탄올, 부탄올, 이소프로필알코올 등이 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
한편, 상기 탈색 용액은 pH 11 내지 14, 바람직하게는 13 내지 14인 강염기 용액인 것이 보다 바람직하다. 상기와 같은 강염기 용액을 사용할 경우, 폴리비닐알코올과 요오드 및/또는 이색성 염료 사이의 붕산 가교 결합이 파괴되어 탈색이 원활하게 이루어질 수 있기 때문이다.
한편, 상기 탈색 용액은 점도가 1cps 내지 2000cps 정도, 바람직하게는, 5cps 내지 2000cps 정도일 수 있다. 탈색 용액의 점도가 상기 수치 범위를 만족할 경우, 인쇄 공정이 원활하게 수행될 수 있으며, 연속 공정 라인에서 편광 부재의 이동에 따라 인쇄된 탈색 용액에 확산되거나 흘러내리는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 원하는 영역에 원하는 모양으로 탈색 영역을 형성할 수 있기 때문이다. 한편, 상기 탈색 용액의 점도는 사용되는 인쇄 장치, PVA 편광자의 표면 특성 등에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 그라비아 인쇄법을 사용하는 경우, 탈색 용액의 점도는 1cps 내지 2000cps 정도, 바람직하게는, 5cps 내지 200cps 정도, 더 바람직하게는, 30cps 내지 70cps 정도일 수 있으며, 잉크젯 인쇄법을 사용하는 경우, 탈색 용액의 점도는 1cps 내지 30cps 정도, 바람직하게는 1cps 내지 20cps 정도일 수 있다.
한편, 상기 탈색 용액은, 점도 등의 조절을 위해 필요에 따라, 증점제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 증점제는 반응성이 낮고, 용액의 점도를 높일 수 있는 것이면 되고, 그 종류가 제한되지는 않으나, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리비닐아세토아세테이트계 수지, 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지, 부텐디올비닐알코올계, 폴리아크릴아마이드계 및 폴리에틸렌글라이콜계로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다.
한편, 상기 증점제는 상기 탈색 용액 전체 중량에 대하여 0.5 중량% 내지 30 중량% 정도, 바람직하게는 2.5 중량% 내지 15 중량% 정도의 함량으로 포함될 수 있다. 증점제의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우, 점도가 너무 높아져 인쇄 공정을 원활하게 수행하기 어렵고, 세척이 효과적으로 이루어지지 않으며, 증점제의 함량이 너무 낮을 경우, 점도가 낮아 액체의 확산 및 유동에 의해 원하는 모양, 크기의 탈색영역을 구현하기 힘들다.
본 발명에 있어서, 상기 탈색 용액의 인쇄단계(S20)는 인쇄 장치(200) 등을 이용하여 수행될 수 있으며, 이때, 상기 인쇄 장치는, 이로써 제한되는 것은 아니나, 연속 공정 수행 용이성을 고려할 때, 잉크젯 마킹법 또는 그라비아 인쇄법 등에 의해 인쇄를 수행하는 장치인 것이 바람직하다. 이때, 상기 잉크젯 마킹법은 잉크젯 노즐을 통해 피인쇄대상물(PVA 편광자)에 잉크 액적을 적하시키는 방식으로 수행되는 인쇄법을 말하며, 그라비아 인쇄법은 인쇄하고자 하는 형상이 음각된 인쇄 롤에 잉크를 충진하고, 닥터 블레이드 등을 통해 상기 음각부 이외의 영역의 잉크를 제거함으로써 음각부에만 잉크를 남겨둔 다음, 상기 음각부에 충진된 잉크를 전사롤을 이용하여 피인쇄대상물(PVA 편광자)에 전사하는 방식으로 수행되는 인쇄법을 말한다. 구체적으로, 도 3a는 도 2 및 도 3의 인쇄 장치(200) 중 일 예인 그라비아 인쇄의 구체적인 구조를 보여주는 도면이다.
한편, 상기 잉크젯 마킹법으로는, 잉크젯 인쇄에서 사용되는 다양한 종류의 마킹 방식이 사용될 수 있으며, 이로써 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 편광자 손상 방지를 위해서 비 접촉식 잉크젯 마킹 방식 등이 사용될 수 있다. 비접촉식 잉크젯 마킹은 순환방식(CIJ(Continue Ink Jet))과 비 순환방식(DOD(Drop On Damage), Pieze)으로 분리할 수 있으며, 피인쇄대상인 편광자의 표면 상태, 원하는 탈색 정도, 탈색 영역의 크기, 편광 부재의 이동 속도, 분사 거리 등을 고려하여 적절한 잉크젯 마킹 방식을 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 탈색 용액의 인쇄단계(S20)는 잉크젯 마킹법으로 수행될 수 있다. 이때, 최적의 잉크량을 도출한 후, 잉크젯 마킹법에 의해 부분 탈색시키는 단계를 수행할 경우, 잔류하는 잉크를 제거하기 위한 별도의 세척 단계를 생략할 수 있다는 장점이 있다. 예를 들어, 본 발명자들의 연구에 따르면, 80pL(피코리터) 128개의 노즐(nozzle)을 가지는 프린터 헤드로 84°틸팅(tilting) 각도에서 Y축 닷 피치(dot pitch)를 60㎛로 고정하여 실험한 결과, X축 닷 피치(dot pitch)가 22㎛일 때 탈색부의 경계부 선명도가 가장 높은 것으로 나타났다. 반면, X축 닷 피치가 20㎛인 경우, 잉크 넘침으로 인하여 경계부 패턴이 무너지는 현상이 나타났으며, X축 닷 피치가 25㎛인 경우, 잉크 부족으로 경계부 불균일 현상이 나타났다. 상기 X축 닷 피치에 따른 탈색부의 경계부를 광학 현미경으로 촬영한 이미지를 도 8에 나타내었다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 부분 탈색시키는 단계는 그라비아 인쇄법에 의해 수행될 수 있다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 양산성 관점에서 롤투롤 공정속도 약 20m/min, 탈색 용액의 점성 약 50cps 및 히터의 온도 약 60℃ 내지 70℃의 조건에서 수행하는 것이 가장 바람직한 것으로 나타났다. 이때, 히터는 편광자에 전사된 탈색 용액이 흐르지 않도록 건조시켜주는 역할을 하는 것으로 결과적으로 효율적인 탈색을 보조하는 역할을 한다. 한편, 원하는 영역에 원하는 형상의 탈색부 구현 관점에서 #200 롤 메쉬(roll mesh)를 사용하는 것이 바람직하다. 그라비아 인쇄 롤은 음각된 부분 내부가 메쉬 형태로 되어 있으며, #200이란 메쉬 형태를 이루는 선의 개수가 200개인 것을 의미한다. #200 미만의 롤 메쉬를 이용할 경우, 메쉬의 형상이 탈색부에 나타나 원하는 형상 구현이 어렵다는 문제가 있다.
상기와 같은 인쇄 과정을 통해 탈색 용액이 편광자의 일부 영역에 적용되면, 탈색 용액 내의 탈색제에 의해 요오드 및/또는 이색성 염료가 분해되면서 해당 영역이 탈색되게 된다.
이때, 상기 탈색 영역은 그 형상이나 위치 등은 특별히 한정되지 않으며, 다양한 형태 및 위치에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 탈색 영역은 카메라와 같은 부품이 장착되는 위치에 상기 부품의 형상에 대응되도록 형성될 수도 있고, 제품 로고가 인쇄되는 영역에 제품 로고의 형상으로 형성될 수도 있으며, 편광 부재의 테두리 부분에 컬러를 부여하고자 하는 경우에는 편광 부재의 테두리 부분에 액자 형태로 형성될 수도 있다.
한편, 상기 부분 탈색 공정이 완료되면, 필요에 따라, 탈색 용액을 세척하는 단계(미도시)를 실시할 수 있다. 탈색 용액이 편광 부재에 잔류하게 되면, 후 공정에서 잔류된 탈색 용액으로 인해, 원하지 않는 영역에 편광자 탈색이 발생할 수 있기 때문이다. 이때, 상기 세척은, 알코올 또는 산성 수용액에 편광 부재를 침지시키거나, 알코올 또는 산성 수용액을 편광 부재 상에 도포하는 방법으로 수행될 수 있으며, 이때, 상기 알코올로는, 예를 들면, 에탄올, 메탄올, 프로판올, 부탄올, 이소프로필알코올 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있으며, 상기 산성 용액으로는, 예를 들면, 아세트산 수용액, 아디프산 수용액, 붕산 수용액, 인산 수용액, 락트산 수용액, 황산 수용액, 질산 수용액 또는 이들의 혼합 용액이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 세척 단계는 1초 내지 180초 정도, 바람직하게는 3초 내지 60초 정도 수행되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 부분 탈색된 편광 부재(140)를 외관 교정 단계(S40)를 수행한다. 본 발명과 같이 탈색 용액을 이용하여 부분 탈색된 편광 부재의 경우, 탈색 용액에 의해 탈색 부분에 팽윤이 발생하여 편광 부재의 형태가 변형된다는 문제점이 있다. 본 단계는 상기와 같이 변형된 편광 부재의 형태를 회복시키기 위한 단계이다. 즉, 외관 교정 단계는 탈색 용액에 의해 변형된 편광 부재의 외관을 회복시키는 단계이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 외관 교정 단계는 편광 부재를 가교 용액(310)에 침지시키는 방법으로 수행될 수 있다. 즉, 상기 외관 교정 단계는 가교 처리 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 가교 용액은 붕산, 붕사 등과 같은 붕소 화합물; 및 숙신산, 글루타르산, 시트르산 등과 같은 산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 가교제를 포함하며, 이때, 상기 가교제의 함량은, 가교제의 종류에 따라 달라질 수 있으나, 예를 들면, 0.001 중량% 내지 20 중량% 정도, 바람직하게는 0.003 중량% 내지 15 중량% 정도, 더 바람직하게는 0.005 중량% 내지 10 중량% 정도일 수 있다. 보다 바람직하게는, 가교제로 붕소 화합물을 사용하는 경우에는 가교제의 함량이 0.001 중량% 내지 5 중량% 정도일 수 있으며, 가교제로 산을 사용하는 경우에는 가교제의 함량이 0.001 중량% 내지 1 중량% 정도일 수 있다. 가교제의 함량이 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 공정 수율, 편광판 외관 품질, 광학 특성 및 내구성 등이 우수하게 나타난다. 한편, 상기 가교 용액의 용매로는 물(순수)이 사용될 수 있다.
한편, 필수적인 것은 아니나, 편광판의 물성 및 색상 등을 조절하기 위해, 상기 가교 용액에 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티탄 또는 이들의 혼합물과 같은 요오드화 화합물이 추가로 포함될 수 있다. 이때, 상기 요오드화 화합물의 함량은 3 중량% 내지 5 중량% 정도인 것이 바람직하다. 요오드화 화합물의 함량이 상기 수치 범위를 벗어날 경우, 편광자의 내열성이나 색상 특성에 악영향을 미칠 수 있다.
한편, 상기 가교 처리 시의 가교 용액의 온도는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 10℃ 내지 70℃정도, 바람직하게는 15℃ 내지 65℃정도, 더 바람직하게는, 20℃ 내지 60℃정도일 수 있다. 상기 가교 용액의 온도가 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 탈색 처리로 인한 편광 부재의 변형을 효과적으로 교정할 수 있으며, 상기 수치 범위를 벗어날 경우, 편광 부재의 광학 물성이나 외관품질 등이 저하될 수 있고, 심한 경우, 편광 부재의 변형을 오히려 악화시킬 수 있다.
또한, 상기 가교 처리 시간은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 1초 내지 120초, 바람직하게는, 1초 내지 90초, 더 바람직하게는 1초 내지 60초 정도일 수 있다. 가교 처리 시간이 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 탈색으로 인한 편광 부재의 변형을 효과적으로 교정할 수 있으며, 상기 수치 범위를 벗어날 경우, 편광 부재의 광학 특성이나 품질이 저하되는 등의 문제가 발생할 수 있으며, 심할 경우 편광 부재의 형태 변형을 오히려 악화시킬 수 있다.
상기와 같이 가교제가 포함된 가교 용액에 편광 부재를 침지시킬 경우, 가교 용액 내에 포함된 붕소 화합물 또는 산에 의해 PVA 필름의 폴리비닐알코올 사슬들을 서로 결합되면서 편광 부재의 변형이 교정되는 효과를 얻을 수 있다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 탈색 단계 이후에 상기와 같은 가교 처리를 수행할 경우, 가교 처리를 하지 않은 경우와 비교하여, 탈색 부분의 치수 변형율이 10% 내지 70%, 일반적으로는 20% 내지 60% 정도까지 줄어드는 것으로 나타났다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 외관 교정 단계는 편광 부재를 중화 용액(300)에 침지시키는 방법으로 수행될 수 있다. 즉, 상기 외관 교정 단계는 중화 처리 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 중화 용액은 중화제를 포함하며, 상기 중화제는 당 기술분야에 알려진 것이라면 제한없이 채용될 수 있다. 예를 들면, 상기 중화 용액은 황산, 질산, 인산, 아세트산, 시트르산, 염산, 글루타르산 및 숙신산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중화제를 포함하며, 이때, 상기 중화제의 함량은, 중화제의 종류에 따라 달라질 수 있으나, 예를 들면, 0.001 중량% 내지 20 중량% 정도, 바람직하게는 0.003 중량% 내지 15 중량% 정도, 더 바람직하게는 0.005 중량% 내지 10 중량% 정도일 수 있다. 보다 바람직하게는, 아세트산 또는 시트르산을 사용하는 경우에는 중화제의 함량이 0.01 중량% 내지 10 중량% 정도일 수 있다. 중화제의 함량이 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 공정 수율, 편광판 외관 품질, 광학 특성 및 내구성 등이 우수하게 나타난다. 한편, 상기 중화 용액의 용매로는 물(순수)이 사용될 수 있다.
상기 중화 용액의 온도 및 중화 처리 시간은 각각 전술한 가교 용액의 온도 및 가교 처리 시간에 대한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 구체적으로 중화 처리 시 중화 용액의 온도는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 5℃ 내지 70℃일 수 있다. 또한, 상기 중화 처리 시간은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 3초 내지 30초 정도일 수 있다.
상기와 같이 중화 용액에 편광 부재를 침지시킬 경우, 탈색 단계(S20)에서 사용된 염기 용액의 양이온이 중화 처리에 의해 제거되면서 탈색에 의해 변형된 편광 부재의 외관 변형이 교정되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 외관 교정 단계는 가교 처리 단계 및 중화 처리 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 중화 처리 단계를 수행한 후에 가교 처리 단계를 수행할 수 있고, 이 경우 중화 처리에 의해 외관 변형을 교정하고 가교 처리를 통해 이를 고정시키는 효과를 얻을 수 있다. 중화 처리 단계를 먼저 수행한 후 가교 처리 단계를 수행하는 외관 교정 단계를 포함하는 본 발명의 일 구현예를 도 3에서 구체적으로 나타내었다.
본 발명자들의 연구에 따르면, 탈색 단계 이후에 상기와 같은 외관 교정 단계를 수행할 경우, 외관 교정 단계를 수행하지 않은 경우와 비교하여, 탈색 부분의 치수 변형율이 10% 내지 70%, 일반적으로는 20% 내지 60% 정도까지 줄어드는 것으로 나타났다.
구체적으로, 탈색 처리를 하면 편광 부재의 두께가 탈색 처리 이전 대비 5% 내지 30% 정도 두꺼워지게 되고, 주변부와의 두께 차이 때문에 탈색 부위가 솟아 있는 형태로 편광 부재의 외관이 변형된다. 탈색 단계 이후에 외관 교정 단계를 수행하면 편광 부재의 두께가 다시 5% 내지 30% 정도까지 감소하는 효과가 있어 탈색 단계 이전과 유사한 수준의 두께를 나타내어 주변부와의 두께 차이가 줄어들면서 외관 교정의 효과를 보인다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 탈색 단계 이후에 중화 처리 단계를 수행할 경우, 순수 세정만 수행한 경우와 비교하여, 탈색 부위가 솟아 있는 형태로 변형되는 정도가 약 7% 내지 22% 정도 완화되는 것으로 나타났다.
또한, 탈색 처리 후 편광 부재의 수축 변형으로 인해 편광 부재의 탈색 부위 중 솟아 있는 형태로 변형된 면의 반대면이 주변부 대비 가라앉는 형태를 보이나, 탈색 단계 이후에 외관 교정 단계를 수행하면 이러한 현상이 완화됨으로써 외관 교정의 효과를 보인다. 구체적으로, 본 발명자들의 연구에 따르면, 탈색 단계 이후에 중화 처리 단계를 수행할 경우, 순수 세정만 수행한 경우와 비교하여, 주변부 대비 아래로 처지는 외관 변형 정도가 약 60% 내지 80% 정도 완화되는 것으로 나타났다.
다음으로, 상기와 같은 외관 교정 단계가 완료된 후에, 필요에 따라, 상기 가교 처리된 편광 부재(150)를 세정 및 건조하는 단계(S50)를 추가로 실시할 수 있다. 본 단계는 편광 부재에 잔류하는 가교 용액 및/또는 중화 용액을 세척하고, 탈색 용액으로 인한 편광 부재의 외관 변형을 추가로 교정하기 위한 것으로, 당해 기술 분야에 알려져 있는 편광 부재의 세정 및 건조 방법을 통해 수행될 수 있다.
예를 들면, 상기 세정 및 건조 단계는 편광 부재가 세정 롤(420) 및 가열 롤(460)을 통과하도록 하는 방법으로 수행될 수 있으며, 이때, 상기 가열 롤(460)은 직경이 100Φ 내지 500Φ, 바람직하게는 150Φ 내지 300Φ 정도일 수 있다. 상기 가열 롤(460)의 온도는 30℃ 내지 150℃ 정도, 바람직하게는, 60℃ 내지 150℃ 정도일 수 있다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 상기 세정 및 건조 단계에서의 가열 롤의 직경과 온도에 따라 편광 부재의 외관 변형의 교정 효과가 달라지는 것으로 나타났으며, 가열 롤(460)의 직경 및 온도가 상기 수치 범위를 만족할 경우, 편광 부재의 외관 변형이 효과적으로 교정되는 것으로 나타났다. 건조 단계에서는 가열롤 통과 없이 건조 오븐을 통과시켜 건조하는 방법을 사용할 수도 있다. 이 경우 건조 온도는 25 ℃ 내지 100℃ 정도, 바람직하게는 30℃ 내지 80℃ 정도일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 세정 및 건조단계에서 상기 건조는 상기 편광 부재를 건조 오븐에 통과시키는 방법을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조 방법은, 필수적인 것은 아니나, 편광 부재의 표면 평활도를 추가적으로 향상시키기 위해, 상기 외관 교정 단계 이후에 PVA 편광자의 일면에 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 평탄화층은 탈색 용액이 접촉된 면에 형성되는 것이 바람직하며, 그 두께는 1㎛ 내지 10㎛ 정도, 보다 바람직하게는 2㎛ 내지 5㎛ 정도일 수 있다.
또한, 본 발명의 제조 방법은, 필수적인 것은 아니나, 필요에 따라, 상기 외관 교정 단계 이후에 상기 편광 부재의 적어도 일면에 광학층을 형성하는 단계(미도시)를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 광학층은 보호 필름 또는 위상차 필름과 같은 고분자 필름층일 수도 있고, 휘도향상필름과 같은 기능성 필름층일 수도 있으며, 하드 코팅층, 반사방지층, 점착층과 같은 기능성층일 수도 있고, 이들의 조합일 수도 있다.
한편, 상기 광학층은 폴리비닐알코올 편광자 면에 직접 부착 또는 형성될 수도 있고, 폴리비닐알코올 편광자의 일면에 필름이나 수지 코팅층 등이 형성되어 있는 경우라면, 상기 필름이나 수지 코팅층 상에 부착될 수도 있다.
상기 광학층의 형성 방법은, 형성하고자 하는 광학층의 종류에 따라 각기 다른 방법으로 형성될 수 있으며, 예를 들면, 당해 기술 분야에 잘 알려진 광학층 형성 방법들을 이용하여 형성될 수 있고, 그 방법이 특별히 제한되는 것은 아니다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 상기와 같은 과정을 거쳐 제조된 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재를 제공한다. 즉, 본 발명의 일 구현예는 상기 편광 부재의 제조방법에 의해 제조된 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재를 제공한다. 상기 국지적 탈색 영역은 편광 해소 영역일 수 있다. 상기 편광 해소 영역은, 가시광선 영연인 400nm 내지 800nm, 보다 바람직하게는 450nm에서 750nm의 파장 대역에서의 단체 투과도가 80% 이상이고, 85% 이상인 것이 바람직하고, 90% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 편광 해소 영역은 편광도가 10% 이하이고, 5% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 상기 편광 해소 영역의 단체 투과도가 높고 편광도가 낮을수록 시인성이 향상되어, 상기 영역에 위치하게 될 카메라 렌즈 등의 성능 및 화질을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 명세서의 "단체 투과도"는 편광판의 흡수축의 투과도와 투과축의 투과도의 평균값으로 나타내어진다. 또한, 본 명세서의 "단체 투과도" 및 "편광도"는 JASCO사의 V-7100 모델을 이용하여 측정된 값이다.
한편, 상기와 같은 과정을 거쳐 제조된 본 발명의 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재(160)는 장척의 필름 형태일 수 있으며, 이를 권취함으로써 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 롤(170)을 제조하는 단계(S60)를 추가로 실시할 수 있다.
한편, 본 발명은, 상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 편광 부재 롤을 절단하여 매엽형 편광 부재를 제조하는 단계(S70)를 포함하는 국지적 탈색 영역을 포함하는 매엽형 편광 부재의 제조 방법을 제공한다. 도 4에는 본 발명의 매엽형 편광 부재의 제조 방법의 일 구현예가 도시되어 있다.
본 발명의 국지적 탈색 영역을 포함하는 매엽형 편광 부재를 제조하는 방법은, 상기 본 발명의 방법에 따라 제조된 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 롤로부터 편광 부재를 제공하는 단계; 및 상기 편광 부재를 칩 형상으로 절단하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 편광 부재를 제공하는 단계는 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 롤(170)로부터 편광 부재를 권출시키는 방법으로 수행될 수 있으며, 상기 절단 단계는, 이로써 한정되는 것은 아니지만, 레이저(2000)를 이용하여 수행되는 것이 바람직하다. 금형이나 나이프를 이용하여 편광 부재를 절단할 경우, 절단된 편광 부재에서 탈색 영역이 동일한 위치를 갖도록 조절하는 것이 쉽지 않아, 불량 발생율이 높아지기 때문이다. 또한, 레이저를 이용하여 절단할 경우, 금형이나 나이프를 이용하는 경우에 비해, 편광 부재의 형상을 비교적 자유롭게 조절할 수 있다는 장점이 있다. 예를 들면, 레이저를 이용하여 편광 부재를 절단할 경우, 편광 부재의 네 모서리의 형상을 서로 다르게 한다든지, 직선이 아닌 곡선 형상으로 절단하는 등의 변형이 가능하다. 상기 레이저 장치(2000)는 당 기술분야에 알려진 것이라면 그 구성요소가 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 레이저(2100), 반사거울(2200, reflection mirror), F-Theta Lens(2300), 빔 익스펜더(2501, beam expender), 빔 쉐이퍼(2502, beam shaper) 및 기재(2400) 등을 포함한다. 구체적으로, 빔 쉐이퍼(2502)과 빔 익스펜더(2501)는 반사거울(2200)과 F-Theta Lens(2300)사이에 삽입될 수 있으며, 도면에는 반사거울(2200)과 F-Theta Lens(2300)사이에 하나만 위치하도록 표시되어 있으나, 빔 쉐이퍼(2502) 및 빔 익스펜더(2501) 중 어느 하나가 단독으로 사용될 수도 있고, 두 개 모두 사용될 수도 있다. 도 4의 레이저 장치(2000)의 구체적인 구조를 도 5에 나타내었다.
보다 바람직하게는, 상기 절단 단계는, 도 4에 도시된 바와 같이, 편광 부재의 탈색 영역의 위치를 인식하는 단계; 상기 탈색 영역의 위치 정보를 기초로 절단 위치를 설정하는 단계; 및 레이저를 이용하여 상기 절단 위치에서 절단을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 탈색 영역의 위치를 인식하는 단계는 CCD 카메라와 같은 비전(VISION) 장치(1000)를 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 탈색 영역의 위치는, 예를 들면, 탈색 영역의 중앙과 같은 특정 위치일 수 있다. 한편, 필수적인 것은 아니나, 절단 정밀도를 향상시키기 위해, 상기 비전(VISION) 장치(1000)는 탈색 영역의 위치 외에도 편광 부재의 말단 위치 또는 진행 방향 등을 인식하도록 설정되거나, 또는 편광 부재의 말단 위치나 진행 방향을 인식하기 위한 비전 장치(미도시)를 별도로 구비할 수 있다.
그런 다음, 인식된 탈색 영역의 위치를 이용하여, 편광 부재의 절단 위치를 설정하는 단계를 수행한다. 이 단계는 비전 장치(1000)와 전기적으로 연결된 연산 장치(미도시)를 통해 수행될 수 있으며, 설정된 절단 위치 정보는 레이저 장치(2000)로 전송된다. 그런 다음, 레이저 장치(2000)에서 상기 절단 위치 정보대로 편광 부재를 절단한다.
상기와 같은 방법을 통해 편광 부재를 절단할 경우, 탈색 영역의 위치로부터 절단 위치가 설정되기 때문에, 최종적으로 생성되는 매엽형 편광 부재(5000)에 있어서 탈색 영역의 위치가 동일하게 되고, 그 결과 불량율을 감소시키고, 품질의 균일성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 과정을 통해, 편광 부재가 절단되면, 박리롤(3000) 등을 이용하여 절단된 매엽형 편광 부재(5000)와, 나머지 부분(4000)을 분리시킴으로써 매엽형 편광 부재(5000)를 얻을 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 전술한 매엽형 편광 부재의 제조 방법에 의해 제조된 국지적 탈색 영역을 포함하는 매엽형 편광 부재를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 상기 매엽형 편광 부재를 포함하는 편광판을 제공한다. 상기 국지적 탈색 영역은 전술한 바와 같이, 편광 해소 영역일 수 있으며, 편광 해소 영역의 단체 투과도 및 편광도는 전술한 내용이 적용될 수 있다. 한편, 상기 편광판의 편광 해소 영역을 제외한 영역은 단체 투과도가 40% 내지 47%인 것이 바람직하며, 41% 내지 46%인 것이 더욱 바람직하다. 나아가, 상기 편광판의 편광 해소 영역을 제외한 영역은 편광도가 99% 이상인 것이 바람직하다. 이는 편광 해소 영역을 제외한 나머지 영역은, 본래의 편광판 기능을 함으로써, 상기 범위와 같은 우수한 광학 물성을 나타내야 하기 때문이다.
상기 편광판은 본 발명의 일 구현예에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재를 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려진 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 위상차 필름, 하드 코팅층 등을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 측면에서, 본 발명은, 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 일면 또는 양면에 부착되어 있는 전술한 편광판을 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
상기 표시 패널은 액정 패널, 플라즈마 패널 및 유기발광 패널일 수 있으며, 이에 따라, 상기 화상표시장치는 액정표시장치(LCD), 플라즈마 표시장치(PDP) 및 유기전계발광 표시장치(OLED)일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 화상표시장치는 액정 패널 및 이 액정 패널의 양면에 각각 구비된 편광판들을 포함하는 액정표시장치일 수 있으며, 이때, 상기 편광판 중 적어도 하나가 전술한 본 발명의 일 구현예에 따른 편광판일 수 있다.
이때, 상기 액정표시장치에 포함되는 액정 패널의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 그 종류에 제한되지 않고, TN(twisted nematic)형, STN(super twisted nematic)형, F(ferroelectic)형 또는 PD(polymer dispersed)형과 같은 수동 행렬 방식의 패널; 2단자형(two terminal) 또는 3단자형(three terminal)과 같은 능동행렬 방식의 패널; 횡전계형(IPS; In Plane Switching) 패널 및 수직배향형(VA; Vertical Alignment) 패널 등의 공지의 패널이 모두 적용될 수 있다. 또한, 액정표시장치를 구성하는 기타 구성, 예를 들면, 상부 및 하부 기판(예를 들어, 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판) 등의 종류 역시 특별히 제한되지 않고, 이 분야에 공지되어 있는 구성이 제한없이 채용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 화상표시장치는 상기 편광판의 편광 해소 영역에 구비된 카메라 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치일 수 있다. 가시광성 영역의 투과도가 향상되고 편광도가 해소된 편광 해소 영역에 카메라 모듈을 위치시킴으로써, 카메라 렌즈부의 시인성을 증대시키는 효과를 가져올 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 잉크젯 방식 적용
폴리비닐알코올계 필름(쿠라레이(KURARAY)社)을 준비하여, 25℃ 순수 용액에서 팽윤 공정을 15초간 거친 후, 0.2wt% 농도 및 25℃의 요오드 용액에서 60초간 염착 공정을 진행하였다. 이후, 붕산 1wt%, 45℃ 용액에서 30초간 세정 공정을 거친 후 붕산 2.5wt%, 52℃의 용액에서 6배 연신 공정을 진행하였다. 연신 이후 5wt%의 요오드화 칼륨(KI) 용액에서 보색 공정을 거친 후 60℃ 오븐에서 5초간 건조시켜 12㎛의 편광자를 제조하였다.
상기 편광자의 한쪽 면에 보호 필름을 부착하고, 보호 필름이 부착되지 않은 반대쪽 면에 pH14, 50℃ 및 KOH 10%의 탈색 용액을 잉크젯 방식을 이용하여 국지적으로 탈색하였다. 탈색 된 편광 부재를 시트르산(citric acid) 3% 용액으로 중화 처리하는 단계를 거친 부분 탈색된 편광 부재를 제조하였다. 구체적으로, KOH 용액의 온도는 50℃, 처리 시간은 15초 조건으로 제조하였으며, 제조 후에는 필름을 20℃의 순수로 세정 한 후 25℃의 시트르산 3% 용액에 10초 간 침지시켜 중화 처리를 실시하였다. 중화 처리 후에도 잔류된 산 용액을 제거하기 위해 20℃의 순수로 세정을 실시하였다. 중화 처리 이후에는 남아 있는 수분을 제거하기 위해 50℃ 조건에서 30초 간 건조 오븐을 통과시켜 건조를 진행하였다.
<실시예 1> 그라비아 인쇄 방식 적용
폴리비닐알코올계 필름(쿠라레이(KURARAY)社)을 준비하여, 25℃ 순수 용액에서 팽윤 공정을 15초간 거친 후, 0.2wt% 농도 및 25℃의 요오드 용액에서 60초간 염착 공정을 진행하였다. 이후, 붕산 1wt%, 45℃ 용액에서 30초간 세정 공정을 거친 후 붕산 2.5wt%, 52℃의 용액에서 6배 연신 공정을 진행하였다. 연신 이후 5wt%의 요오드화 칼륨(KI) 용액에서 보색 공정을 거친 후 60℃ 오븐에서 5초간 건조시켜 12㎛의 편광자를 제조하였다.
상기 편광자의 한쪽 면에 보호 필름을 부착하고, 보호 필름이 부착되지 않은 반대쪽 면에 pH14, 50℃, 점도 50cp 및 KOH 10%의 탈색 용액을 그라비아 인쇄 방식을 이용하여 국지적으로 탈색하였다. 탈색 된 편광 부재를 시트르산(citric acid) 3% 용액으로 중화 처리하는 단계를 거친 부분 탈색된 편광 부재를 제조하였다. 구체적으로, KOH 용액의 온도는 50℃, 처리 시간은 15초 조건으로 제조하였으며, 제조 후에는 필름을 20℃의 순수로 세정 한 후 25℃의 시트르산 3% 용액에 10초 간 침지시켜 중화 처리를 실시했다. 중화 처리 후에도 잔류된 산 용액을 제거하기 위해 20℃의 순수로 세정을 실시하였다. 중화 처리 이후에는 남아 있는 수분을 제거하기 위해 50℃ 조건에서 30초 간 건조 오븐을 통과시켜 건조를 진행하였다.
<비교예 1>
중화 처리하는 단계를 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 편광 부재를 제조하였다.
비교예 1에 따라 제조된 편광 부재에 비교하여, 실시예 1에 따라 제조된 편광 부재의 부분 탈색 부위의 외관 변형 정도가 완화되었음을 확인하였으며 그 결과는 도 6 및 도 7에 나타내었다.
도 6은 실시예 1과 비교예 1의 탈색 부분의 부푼 정도를 비교한 결과이며, 구체적으로, 레이저 현미경으로 탈색 부분이 부풀어 올라 솟아오른 높이를 측정한 결과이다.
한편, 도 7은 실시예 1과 비교예 1의 탈색 부분의 처진 정도를 비교한 결과이며, 구체적으로, 레이저 현미경으로 탈색 부분이 주변부에 비해 처진 깊이를 측정한 결과이다.
도 6 및 도 7을 통하여, 본 발명의 일 구현예와 같이, 부분 탈색 단계 이후에 외관 교정 단계를 수행함으로써, 편광 부재의 외관 변형을 완화하여 결과적으로 치수안정성을 높일 수 있음을 알 수 있다.
100 : 편광 부재 롤
120 : 편광 부재
140 : 부분 탈색된 편광 부재
150 : 가교 처리된 편광 부재
160 : 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재
170 : 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 롤
200 : 인쇄 장치
300 : 중화 용액
310: 가교 용액(가교조)
400 : 세정 및 건조조
420 : 세정 롤
440 : 건조조
460 : 가열 롤
1000 : 비전(VISION) 장치
2000 : 레이저 장치
2100 : 레이저
2200 : 반사거울
2300 : F-Theta Lens 또는 Lens
2310: 집광 렌즈
2400 : 기재
2501 : 빔 익스펜더 (beam expender)
2502: 빔 쉐이퍼 (beam shaper)
3000 : 박리 롤
4000 : 매엽형 편광 부재를 제외한 나머지 부분
5000 : 매엽형 편광 부재

Claims (21)

  1. 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 일정한 방향으로 배향된 폴리비닐알코올계 편광자를 포함하는 편광 부재를 제공하는 단계;
    상기 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 인쇄법을 통해 탈색 용액을 접촉시켜 폴리비닐알코올계 편광자를 부분 탈색시키는 단계; 및
    상기 부분 탈색된 편광 부재의 외관 교정 단계를 포함하는 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탈색 용액은 pH 11 내지 14인 강염기 용액인 것인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탈색 용액은 수산화나트륨(NaOH), 황산화나트륨(NaSH), 아지트화나트륨(NaN3), 수산화칼륨(KOH), 황산화칼륨(KSH) 및 티오황산칼륨(KS2O3)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 탈색제를 포함하는 것인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탈색 용액 내의 탈색제 농도가 1 중량% 내지 30 중량%인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탈색 용액은 점도가 1cps 내지 2000cps인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부분 탈색시키는 단계는 잉크젯 마킹법 또는 그라비아 인쇄법에 의해 수행되는 것인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 부분 탈색된 편광 부재의 외관 교정 단계는 편광 부재를 가교 용액에 침지시키는 방법으로 수행되는 것인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가교 용액은 붕산, 붕사, 숙신산, 글루타르산 및 시트르산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 가교제를 포함하는 것인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 부분 탈색된 편광 부재의 외관 교정 단계는 편광 부재를 중화 용액에 침지시키는 방법으로 수행되는 것인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중화 용액은 황산, 질산, 인산, 아세트산, 시트르산, 염산, 글루타르산 및 숙신산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 중화제를 포함하는 것인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 부분 탈색된 편광 부재의 외관 교정 단계는 가교 용액에 침지시키는 방법 및 중화 용액에 침지시키는 방법으로 수행되는 것인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 외관 교정 단계 이후에 상기 편광 부재를 세정 및 건조하는 단계를 더 포함하는 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 세정 및 건조하는 단계에서 상기 건조는 직경이 100Φ 내지 500Φ인 가열 롤(heating roll)을 이용하여 수행되는 것인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가열 롤의 온도는 30℃ 내지 150℃인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 세정 및 건조하는 단계에서 상기 건조는 상기 편광 부재를 건조 오븐에 통과시키는 방법을 이용하는 것인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 외관 교정 단계 이후에 상기 편광 부재의 적어도 일면에 광학층을 형성하는 단계를 더 포함하는 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 광학층은 보호 필름, 위상차 필름, 휘도향상필름, 하드코팅층, 반사방지층, 점착층, 접착층 또는 이들의 조합인 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 제조 방법.
  18. 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 제조 방법에 의해 형성된 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재를 권취하는 단계를 포함하는 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재 롤의 제조 방법.
  19. 청구항 18에 제조 방법에 따라 제조된 국지적 탈색 영역을 포함하는 편광 부재의 롤로부터 편광 부재를 제공하는 단계; 및
    상기 편광 부재를 매엽형으로 절단하는 단계를 포함하는 국지적 탈색 영역을 포함하는 매엽형 편광 부재의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 절단하는 단계는 레이저를 이용하여 수행되는 것인 국지적 탈색 영역을 포함하는 매엽형 편광 부재의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 절단하는 단계는,
    편광 부재의 탈색 영역의 위치를 인식하는 단계;
    상기 탈색 영역의 위치를 기초로 절단 위치를 설정하는 단계; 및
    레이저를 이용하여 상기 절단 위치에서 절단을 수행하는 단계를 포함하는 것인 국지적 탈색 영역을 포함하는 매엽형 편광 부재의 제조 방법.
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