KR20170098569A - 편광필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20170098569A
KR20170098569A KR1020160020657A KR20160020657A KR20170098569A KR 20170098569 A KR20170098569 A KR 20170098569A KR 1020160020657 A KR1020160020657 A KR 1020160020657A KR 20160020657 A KR20160020657 A KR 20160020657A KR 20170098569 A KR20170098569 A KR 20170098569A
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Abstract

본 발명의 일 측면으로써, 편광자 및 편광자의 상하부면에 부착된 투명지지체를 포함하는 편광필름으로서, 투명지지체의 적어도 하나가 시클로올레핀폴리머 필름을 포함하고, 편광자의 일 측면은 상기 시클로올레핀폴리머의 용융물로 피복된 편광필름 및 그 제조방법이 제공될 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 열충격에 대한 내구성 및 침수에 대한 내구성이 우수한, COP 필름이 포함된 편광필름을 제공할 수 있다.

Description

편광필름 및 그 제조방법 {POLARIZING FILM AND PREPARATION THEREOF}
본 발명은 시클로올레핀폴리머를 포함하는 편광필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내열성 및 내침수성이 뛰어난 편광필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 편광필름에서 요오드 염착된 폴리비닐알콜(poly vinyl alcohol, PVA)의 상하부 지지체로서 TAC(tri acetyl cellulose) 필름을 사용해 왔는데, TAC 필름은 열과 습도에 약하기 때문에 고온 고습의 환경에서 장시간 사용할 경우, 편광도의 저하, 수분 열화로 인해 패널 가장자리의 빛샘 현상 등의 문제가 발생하는 등 내구성의 문제가 있다. 최근 TAC 필름의 대체재로 가시광 영역에서 높은 투과도와 내습，내열 및 기계적 강도가 우수하며 낮은 복굴절률 등의 특성을 보유한 투명 필름 소재인 시클로올레핀폴리머(cyclic olefin polymer, COP) 필름이 PVA 보호 필름으로 각광 받고 있다.
COP는 기존 편광자 보호 필름으로 널리 사용되는 TAC(triacetyl cellulose) 대비, 91% 이상의 광투과율을 갖는 고투명성과 낮은 굴절률(1.51 ~ 1.54) 및 복굴절률(20nm ~ 25nm) 등 탁월한 광학적 특성과 낮은 투습율, 높은 유리전이 온도(140℃ ~ 171℃)를 가져 우수한 내열성을 보유하여 압출, 사출, 공압 성형 등에서 변형이 작고 성형성이 우수한 장점을 가지며, 특히 COP가 가지는 낮은 흡습성은 변화하는 환경 조건에서 우수한 치수 안정성을 보이므로 평판 디스플레이의 광학 소재로 매우 적합하다고 할 수 있다.
우수한 광학 물성과 내구성을 가진 COP 필름을 이용해 제조된 편광필름을 탑재한 LCD 패널의 경우, 편광필름 원단을 특정 패널의 크기로 재단 및 가공하여야 하는데, 이때 가공 측면 즉 재단 단면에서 기인한 문제들이 발생할 수 있다. COP의 조성에 따라 정도의 차이가 있으나 COP가 갖는 소수성(hydrophobicity) 즉 낮은 표면 에너지로 인해 PVA 층 및 편광필름을 구성하는 다른 광학 필름들과의 접착력 개선이 요구된다. 이는 환상형 올레핀 고분자가 극성용매에 매우 안정한 성질을 갖는 것에 기인한 것으로, 접착력 개선을 위해 상압 플라즈마, 산소 플라즈마, 자외선/오전 및 화학적 코팅 처리 등이 수반되기도 한다. 접착력이 개선된 편광필름을 가공 및 재단하는 과정에 있어서 일반적으로 목형을 이용한 톰슨 프레스 가공, 나이프 가공 및 면취 가공을 포함한 기계적 가공 가공에 있어 절단부의 국소적 충격 및 필름 변형에 의해 COP와 PVA 간의 탄성계수, 인장 강도의 차에 기인한 계면 간 미소 박리에 따른 이격이 발생할 수 있다. 특히 편광자의 핵심인 PVA 층은 소재 자체의 탄성 계수가 크며, 연신축 즉 광 흡수축을 따라 연신 과정에 의해 필름 내부에 상당량의 잔류 응력이 존재하여 기계 가공시 절단면에 다수의 미세 크랙이 발생된다. 이러한 미세 크랙은 추후 사용자 환경의 온도차에 따라 액정 패널 중앙부로 크랙의 성장을 초래하고 패널 내 빛샘 불량을 발생한다.
또한, 기계적 가공을 통해 재단된 편광 필름의 재단면은 PVA 층이 노출되어 있다. 비록 노출 영역이 PVA 필름의 두께로 매우 미소한 수준이나 패널의 크기가 크고 장시간 사용되는 것을 고려할 때, 흡습에 의한 패널 가장자리에서 개시되는 수분 열화 및 편광도의 저하에 의한 불량을 초래할 수 있다. 최근 디스플레이 업계에 편광필름의 침수 테스트와 같은 평가 항목이 요구되기도 하는데, 이는 종래의 디스플레이가 주로 TV나 테스크 탑 모니터와 같은 실내 가전용도에서 최근 사용자의 환경의 변화가 심한 스마트폰, 테블릿과 같은 모바일 디스플레이나 차량용 계기판 클러스터나 CID(Central Information Dislplay)의 시장 전이가 급속하게 진행됨에 따라 가공품질에 있어 상당히 중요한 제품의 평가 항목으로 포함되고 있다.
편광필름의 가공 방식에 있어 종래의 널리 사용하던 기계적 재단 방식에서 최근 집속된 레이저 빔을 이용한 필름 가공 방식이 편광 필름 가공 생산에 적용이 되어 오고 있는데, 종래의 TAC 기재와 달리 COP는 소재 자체가 가지는 낮은 광흡수와 내열 특성으로 인해 CO2 레이저와 같은 기존 가공용 레이저를 이용한 재단 및 가공에 있어 어려움이 있다. 상용화된 가공용 레이저의 출사 파장영역, 자외선 (355nm), 가시광 (532 nm), 적외선 (1064nm, 9.3㎛ ~ 10.6㎛)에서 소재의 광흡수율이 낮아 광열반응에 의한 COP 소재의 가공 효율이 낮다. 따라서 COP를 포함하는 편광필름의 경우, 레이저를 이용한 재단 공정 개발의 난이도가 높다. 특히 경제성을 고려한 레이저 재단 공정 개발에서 CO2 레이저를 이용하여 COP를 포함하는 편광필름의 절단이 COP를 제외한 편광필름을 구성하는 필름들의 CO2(9.3㎛ ~ 10.6㎛) 파장 영역에서의 효율적인 광열(photothermal) 반응에 의해 COP층의 용융 절단을 유도할 수 있다. 이때, 인접 필름층의 효과적인 광열 반응으로 인한 고온의 COP 용융층의 표면 장력에 의해 인접한 PVA층의 노출면을 효과적으로 덮을 수 있으며 이를 통해 레이저 가공, 필름 재단과 동시에 절단면에 의해 외부로 노출된 PVA 층의 피복층을 효과적으로 형성시킬 수 있다. 이를 통해 외부 환경 변화에 의한 편광필름의 내구성을 효과적으로 개선시킬 수 있다.
대한민국 공개 특허 제 10-2013-0130692(이하, 특허문헌 1)는 레이저 광의 평균 흡수율이 2％ 이하인 COP 필름을 포함하는 편광필름을 절단하는 방법을 제안하고 있다. 이 특허는 레이저 광을 조사하여 COP 필름에 홈을 형성하는 홈 형성 공정과, 인열각도 및 편광필름에 부여하는 장력을 조정하면서, 상기 홈을 따라서, 상기 홈 형성 공정 후의 상기 편광필름을 인열하는 인열공정을 포함하는 편광필름을 절단하는 방법을 개시하고 있다. 특허문헌 1에 개시된 편광필름을 절단하는 방법은 레이저 광을 조사하는 공정 이외에 편광필름을 인열하는 추가적인 공정이 요구되며, 침수에 대한 편광필름의 보호에 어려움이 있다.
특허문헌 1: 대한민국 공개 특허 제 10-2013-0130692호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 열충격에 대한 내구성 및 침수에 대한 내구성이 우수한, COP 필름을 포함하는 편광필름 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
편광자; 및 상기 편광자의 상하부면에 부착된 투명지지체를 포함하는 편광필름으로서, 상기 투명지지체의 적어도 하나가 시클로올레핀폴리머 필름을 포함하고, 상기 편광자의 일 측면은 상기 시클로올레핀폴리머의 용융물로 피복된 편광필름이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면,
편광자; 상기 편광자의 상하부면에 부착된 투명지지체를 포함하고, 상기 투명지지체의 적어도 하나가 시클로올레핀폴리머 필름을 포함하는 편광필름을 준비하는 단계;
상기 편광 필름에 레이저를 조사하여 상기 편광자의 일 측면이 상기 시클로올레핀폴리머의 용융물로 피복되도록 재단하는 단계를 포함하는 편광필름의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 열충격에 대한 내구성 및 침수에 대한 내구성이 우수한, COP 필름이 포함된 편광필름을 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 구현예에 따른 편광필름의 구성을 개략적으로 나타내는 단면 모식도이고, 도 1b는 본 발명의 다른 구현예에 따른 편광필름의 구성을 개략적으로 나타낸 단면 모식도이다.
도 2는 COP 필름의 적외선 파장 영역에서의 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 일 구현예에 따른 편광필름 재단면의 광학 현미경 이미지이고, 도 3b는 본 발명의 다른 구현예에 따른 편광필름 재단면의 광학 현미경 이미지이다.
도 4a는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1에서 사용되는 편광필름의 구성을 나타내는 단면 모식도이고, 도 4b는 본 발명의 실시예 7, 실시예 8 및 비교예 2에서 사용되는 편광필름의 구성을 나타내는 단면 모식도이고, 도 4c는 본 발명의 실시예 9에서 사용되는 편광필름의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 방법으로 재단된 편광필름의 열충격 테스트 결과를 나타낸 광학 현미경 이미지이다.
도 6a는 본 발명의 비교예 1 및 실시예 3 내지 실시예 6의 방법으로 재단된 편광필름의 침수 테스트 결과를 나타낸 이미지이다. 도 6b는 본 발명의 비교예 1의 방법으로 재단된 편광필름의 침수 테스트 결과를 확대한 이미지이고, 도 6c는 본 발명의 실시예 5의 방법으로 재단된 편광필름의 침수 테스트 결과를 확대한 이미지이다.
도 7은 본 발명의 비교예 1 및 실시예 3 내지 실시예 6의 방법으로 재단된 편광필름의 침수 테스트 후 색빠짐을 나타낸 이미지이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3 내지 실시예 6의 방법으로 제조된 편광필름의 침수 테스트 후 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 비교예 2 및 실시예 7, 실시예 8의 방법으로 재단된 편광필름의 침수 테스트 후 색빠짐을 나타낸 이미지이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 편광필름은 편광자; 및 상기 편광자의 상하부면에 부착된 투명지지체를 포함하는 편광필름으로서, 상기 투명지지체의 적어도 하나가 시클로올레핀폴리머 필름을 포함하고, 상기 편광자의 일 측면은 상기 시클로올레핀폴리머의 용융물로 피복되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 편광필름은 열충격에 대한 내구성 및 침수에 대한 내구성이 우수하다.
상기 투명지지체에 포함되는 시클로올레핀폴리머(cyclic olefin polymer, COP)는 비정질(무정형, amorphous) 폴리올레핀 수지이며, 공지의 방법, 예를 들어, 시클릭 올레핀과 메틸렌을 공중합 성능을 갖는 메탈로센 촉매 또는 지글러-나타(Ziegler-natta) 촉매를 이용한 공중합 또는 개환 상호교환반응형 중합(ROMP: ring opening metathesis polymerization) 방법으로 합성할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 편광자는 요오드 분자가 염착된 폴리비닐알콜 필름일 수 있다.
상기 편광자의 상부면에 위치하는 투명지지체는 아크릴계 필름, 예를 들어, 폴리메틸 아크릴레이트 또는 폴리메틸메타아크릴레이트이고, 하부면에 위치하는 투명지지체는 시클로올레핀폴리머이거나, 상기 편광자의 상하부면에 위치하는 투명지지체가 모두 시클로올레핀폴리머일 수 있다.
본 발명에서는 상기 투명지지체중 적어도 하나가 시클로올레핀폴리머이고, 상기 편광자 필름의 일 측면이 상기 시클로올레핀폴리머의 용융물이 피복되어 있다.
도 1a는 본 발명의 일 구현예에 따른 편광필름의 구성을 개략적으로 나타내는 단면 모식도이고, 도 1b는 본 발명의 다른 구현예에 따른 편광필름의 구성을 개략적으로 나타낸 단면 모식도이다.
도 1a의 편광필름은 편광자(110a) 상부에 아크릴계 폴리머층(130a)이 위치하고, 상기 편광자(110a) 하부에 COP 필름(120a)이 위치하고, 상기 COP 필름(120a)의 용융물이 상기 편광자(110a)의 일 측면을 피복하고 있다.
또한, 도 1b의 편광필름은 편광자(110b) 상부에 COP 필름(130b)이 위치하고, 상기 편광자(110a) 하부에도 COP 필름(120b)이 위치하여, 상기 COP 필름(120b, 130b)의 용융물이 상기 편광자(110b)의 일 측면을 피복하고 있다.
이와 같은 구성을 가짐으로써 본 발명의 일 구현예에 따른 편광필름은 열충격에 대한 내구성이 증가할 뿐만 아니라 침수 시 편광자 필름중의 염착된 요오드 분자의 탈리로 인한 모서리의 색빠짐이 방지될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 편광필름은 상기 편광자의 상부면에 부착된 투명지지체 상부에 부착된 보호 필름, 및 상기 편광자의 하부면에 부착된 투명지지체 하부에 부착된 이형 필름을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 편광필름의 제조방법은 편광자; 상기 편광자의 상하부면에 부착된 투명지지체를 포함하고, 상기 투명지지체의 적어도 하나가 시클로올레핀폴리머 필름을 포함하는 편광필름을 준비하는 단계; 상기 편광 필름에 레이저를 조사하여 상기 편광자의 일 측면이 상기 시클로올레핀폴리머의 용융물로 피복되도록 재단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 레이저가 조사됨으로써, COP 필름이 용융되어 편광자의 일 측면을 피복하는 형태로 재단된다.
도 2는 COP 필름의 적외선 파장 영역에서의 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 도 2의 특정된 부분(200)은 CO2 레이저 파장(9.3㎛ ~10.6㎛) 영역을 표시한 것으로, CO2 레이저에 대한 COP 필름의 광흡수율은 반사광과 측정 오차를 고려하면 10% 이하로 예상되며, 레이저 빔의 흡수에 따른 COP 필름의 재단을 기대하기는 어렵다.
그러나, 편광필름에서 COP 필름을 제외한 편광자, 보호 필름, 이형 필름 등은 각각의 필름의 광학적 특성에 따라 다르겠지만 일정한 광흡수율을 가진다. 이를 이용하여 COP 필름을 제외한 다른 필름들의 열분해 및 용융열의 전도를 통해 용융매개체로 COP 필름을 재단할 수 있으며, 이 때 용융되는 COP 필름이 편광자 필름의 일 측면을 피복하면서 재단된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 레이저는 CO2 펄스 레이저일 수 있다. 플라스틱 가공에 있어서 널리 사용되는 레이저 소스(source)는 이산화탄소(CO2) 레이저로 레이저 발진 파장을 결정하는 공진기(resonator) 및 이득 매질(gain media)에 CO2가 사용된다. CO2 펄스 레이저를 사용하여 편광필름을 재단하는 경우, 절삭 공구 등이 요구되지 않으며 물리적 외력에 의한 재단에 따른 편광필름의 변형 및 균형이 발생하는 현상을 감소시킬 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 구현예에 따른 편광필름 재단면의 광학 현미경 이미지이고, 도 3b는 본 발명의 다른 구현예에 따른 편광필름 재단면의 광학 현미경 이미지이다.
도 3a 및 도 3b에 보듯이, 편광자 필름의 하부 또는 상하부에 위치하는 COP 필름이 상기 편광자 필름의 일 측면을 피복하고 있는 것을 확인할 수 있다.
상기 편광자의 상부면에 위치하는 투명지지체는 아크릴계 필름, 예를 들어, 폴리메틸 아크릴레이트 또는 폴리메틸메타아크릴레이트이고, 하부면에 위치하는 투명지지체는 시클로올레핀폴리머이거나, 상기 편광자의 상하부면에 위치하는 투명지지체가 모두 시클로올레핀폴리머일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 편광필름은 상기 편광자의 상부면에 부착된 투명지지체 상부에 부착된 보호 필름, 및 상기 편광자의 하부면에 부착된 투명지지체 하부에 부착된 이형 필름을 추가로 포함할 수 있다.
상기 편광자는, 요오드를 원료로 하는 요오드화칼륨을 순수한 물에 용해시켜서 적정한 농도의 요오드화칼륨 용액으로 조정한 후, 이 용액에 PVA 필름을 통과시켜 PVA 필름에 요오드 이온을 흡착시키고 연신함으로써 제조되는 폴리비닐알콜(PVA)계 필름을 포함할 수 있다.
상기 보호 필름은, 편광필름의 유통 과정이나 액정표시장치에 대한 부착 공정 등에서 편광필름의 표면이 오염되거나 손상되는 것을 방지하는 목적으로 사용되는 것이며, 점착제를 통하여 편광필름에 점착되어 액정표시장치에 부착할 때 용이하게 박리 가능한 것이 바람직하다. 또한, 보호 필름으로 폴리에틸렌 필름, 폴리 프로필렌 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 등이 이용될 수 있다. 다만, 보호 필름의 소재는 전술한 예로 한정되지는 않는다.
편광필름에는 편광자, COP 필름, 보호 필름, 이형 필름, 아크릴 필름 또는 TAC 필름등 이외에도, 요구되는 사양에 맞게 다른 종류의 필름이 포함될 수 있다. 예를 들면, 편광필름에는 편광선글라스를 착용한 LCD 디스플레이 사용자의 편의를 위한 위상차 필름인 QWP 필름 또는 터치패널의 정전기 바이패스(by-pass) 용도로 사용되는 AS-HC 필름이 더 포함될 수 있다. 다만, 전술한 필름의 종류는 설명을 위한 예시일 뿐 필름의 종류를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 레이저의 평균 출력은 재단 속도에 따라 상이하나 10W 내지 100W가 될 수 있다. 편광필름의 재단에 이용되는 레이저의 출력 범위는 재단 속도뿐 아니라 편광필름의 두께, 편광필름을 구성하는 필름의 광투과율 등에 따라 조정될 수 있다. 레이저의 평균 출력이 낮은 경우에는, 레이저의 출력이 불안정하게 되어 레이저가 편광필름에 안정적으로 도달하지 못하는 문제가 발생될 수 있기에 레이저의 평균 출력은 고출력인 것이 바람직하다. 다만, 레이저의 평균 출력이 너무 높으면, 재단면의 열분해 및 인접부위의 과도한 열팽창 등에 의해 편광필름의 재단면에 품질의 저하가 발생될 수 있다. 따라서, 레이저의 평균 출력은 10W 내지 100W인 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 레이저의 재단속도는 100mm/s 내지 500mm/s가 될 수 있다. 레이저에 의한 편광필름의 재단속도가 빠를수록 재단면의 품질 및 생산성이 향상될 수 있다. 낮은 에너지 밀도를 갖는 레이저가 편광필름에 오랜 시간 노출되어 재단이 진행되는 경우, 레이저 노출면 인근의 열화가 장시간 발생되며 재단면의 품질 저하를 유발시킬 수 있다. 이와 달리, 편광필름의 재단에 필요한 에너지 밀도를 갖는 레이저를 순간적으로 노출시켜 편광필름을 구성하는 필름들의 열화시간을 최소화하는 경우, 재단면의 품질 저하가 감소될 수 있다. 다만, 재단속도를 증가시키기 위해서는 레이저의 출력을 높여야 하는바, 레이저의 출력을 고려하여 재단속도를 조정하는 것이 바람직하다. 재단속도는 편광필름을 이동시키는 속도를 변화시켜 조정할 수 있고, 편광필름에 대한 레이저 조사장치를 이동시키는 속도를 변화시켜 조정할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 레이저는 CO2 펄스 레이저일 수 있고, 펄스 반복률은 20kHz 내지 50kHz가 될 수 있다. 레이저의 펄스 반복률은 레이저의 출력 및 편광필름의 두께, 편광필름을 구성하는 필름의 광투과율 등을 고려하여 적절히 조정될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 레이저의 출사방향은 전면출사 또는 후면출사일 수 있다. 전면출사는 레이저의 출사면을 예를 들어, 보호 필름으로 설정하여 레이저에 의한 재단을 수행하는 것이고, 후면출사는 레이저의 출사면을 예를 들어, 보호 필름이 아닌 이형 필름으로 설정하여 레이저에 의한 재단을 수행하는 것이다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
도 4a는 하기 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1에서 사용되는 편광필름의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 4a를 참조하면, 자외선 접착제 기반의 침수 내구성이 우수한 편광필름을 사용하였다.
실시예 1 및 실시예 2
도 4a에서와 같이 구성된 편광필름을 준비한 후, 하기 표 1에 기재한 조건에 따른 CO2 펄스 레이저를 이용하여 편광필름을 재단하였다.
Figure pat00001
비교예 1
도 4a에서와 같이 구성된 편광필름을 준비한 후, 기계적 절삭 및 End-mill 4회를 통한 면취를 수행하였다.
열충격 테스트
열충격 테스트는 재단된 편광필름으로부터 보호 필름 및 이형 필름을 제거하고 유리판에 합착시킨 후, 영하 40℃ 내지 영상 85℃로 가열, 냉각을 반복하여 50 사이클마다 크랙이 발생하는지 여부를 확인하는 방식으로 진행하였다.
실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 방법으로 재단된 편광필름의 열충격 테스트 결과를 표 2에 나타내었다.
Figure pat00002
도 5는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 방법으로 재단된 편광필름의 열충격 테스트 결과를 나타낸 광학 현미경 이미지이다.
상기 표 2 및 도 5에서 보듯이, 기존의 기계적 절삭방법으로 재단된 편광필름은 열충격 테스트를 수행하는 경우, 재단면에 크랙이 발생하게 된다. 반면, 400W 출력전력에 대한 듀티 사이클이 6% 및 8% 조건의 레이저를 이용하여 재단된 편광필름은 열충격 테스트 후에도 재단면에 크랙이 발생하지 않는다.
따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 편광필름의 제조방법에 의하면 열충격에 대한 내구성이 우수한 COP 필름이 포함된 편광필름이 제공될 수 있다.
실시예 3 내지 실시예 6
도 4a에서와 같이 구성된 자외선 접착제 기반의 침수 내구성이 우수한 편광필름을 준비한 후, 하기 표 3에 기재한 조건에 따른 CO2 펄스 레이저를 이용하여 편광필름을 재단하였다.
Figure pat00003
도 4b는 본 발명의 실시예 7, 실시예 8 및 비교예 2 에서 사용되는 편광필름의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 4b에서 보듯이, 수계 접착제 기반의 침수 내구성이 취약한 편광필름을 사용하였다.
비교예 2
도 4b에서와 같이 구성된 편광필름을 준비한 후, 기계적 절삭 및 End-mill 4회를 통한 면취를 수행하였다.
실시예 7 및 실시예 8
도 4b에서와 같이 구성된 수계 접착제 기반의 침수 내구성이 취약한 편광필름을 준비한 후, 하기 표 4에 기재한 조건에 따른 CO2 펄스 레이저를 이용하여 편광필름을 재단하였다.
Figure pat00004
도 4c는 본 발명의 실시예 9에서 사용되는 편광필름의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 4c에서 보듯이, PVA 필름의 상부 및 하부에 COP 필름이 적층된 편광필름을 사용하였다.
실시예 9
도 4c에서와 같이 구성된 편광필름을 준비한 후, 하기 표 5에 기재한 조건에 따른 CO2 펄스 레이저를 이용하여 편광필름을 재단하였다.
Figure pat00005
침수 테스트
재단방법에 따른 편광필름의 침수 내구성을 조사하기 위해, 기존의 기계적 절삭방법과 본 발명의 일 구현예에 따른 레이저를 이용한 재단방법에 의해 재단된 편광필름에 대한 침수 테스트를 진행하였다. 일반적으로, 침수 테스트는 재단된 편광필름을 보호 필름을 제거하고 유리판에 합착시킨 후, 상온의 증류수에 24시간 침수시킨 후의 편광필름의 물성 및 투과도를 측정하는 방식이다. 실시예 3 내지 실시예 6의 방법으로 재단된 편광필름의 경우, PVA 필름과 COP 필름간 계면을 자외선 경화 접착제를 이용하여 부착함으로써 침수 내구성이 우수한 바, 침수에 따른 장기 내구성을 확인하기 위해 3개월간 침수를 진행한 후 분석을 진행하였다. 반면, 실시예 7 및 실시예 8의 방법으로 재단된 편광필름의 경우, PVA 필름과 COP 필름간 계면을 수계 접착제를 이용하여 부착함으로써 침수 내구성이 취약한 바, 5일간 침수를 진행한 후 분석을 진행하였다.
도 6a는 본 발명의 비교예 1 및 실시예 3 내지 실시예 6의 방법으로 재단된 편광필름의 침수 테스트 결과를 나타낸 이미지이다. 도 6b는 본 발명의 비교예 1의 방법으로 재단된 편광필름의 침수 테스트 결과를 확대한 이미지이고, 도 6c는 본 발명의 실시예 5의 방법으로 재단된 편광필름의 침수 테스트 결과를 확대한 이미지이다.
도 6b에 도시한 것과 같이 장기간 침수테스트 후 외관을 관찰한 결과, 기존의 기계적 절삭방법으로 재단된 편광필름은 침수 테스트를 수행하는 경우, 편광필름 내부에 많은 수포가 형성되었다. 반면, 도 6a 및 도 6c를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 레이저 재단방법으로 재단되고 침수 테스트를 수행한 편광필름 내부에는 수포가 형성되지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 레이저 재단방법으로 편광필름을 재단하는 경우, 기존의 기계적 절삭방법에 비해 침수에 대한 내구성 및 치수 안정성이 우수한 편광필름이 제공될 수 있다.
도 7은 본 발명의 비교예 1 및 실시예 3 내지 실시예 6의 방법으로 재단된 편광필름의 침수 테스트 후 색빠짐을 나타낸 이미지이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 레이저 재단방법으로 재단된 편광필름이 기존의 기계적 절삭방법으로 재단된 편광필름보다 모서리 부분의 색빠짐의 정도가 작음을 확인할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따른 레이저 재단방법으로 제조된 편광필름은 기계적 절삭방법보다 우수한 품질의 편광필름을 제공할 수 있다. 또한, 실시예 5 및 실시예 6의 방법으로 재단된 편광필름의 모서리 부분의 색빠짐의 정도는 실시예 3 및 실시예 4의 방법으로 재단된 편광필름의 경우보다 미소하게 작은 것으로 확인되었다. 따라서, 편광필름의 재단에 이용되는 레이저의 조건이 동일한 경우, 전면출사보다 후면출사로 재단하는 방법을 통해 우수한 품질의 편광필름이 제공될 수 있다고 판단된다.
도 8은 본 발명의 실시예 3 내지 실시예 6의 방법으로 재단된 편광필름의 침수 테스트 후 투과도를 나타내는 그래프이다. 도 8을 참조하면, 400W 출력전력에 대한 듀티 사이클이 8% 조건의 레이저를 사용하여 재단된 편광필름이 400W 출력전력에 대한 듀티 사이클이 6% 조건의 레이저를 사용하여 재단된 편광필름보다 투과도가 작다. 따라서, 레이저의 듀티 사이클을 조정함으로써, 편광필름의 침수에 대한 내구성이 향상될 수 있다. 또한, 실시예 5 및 실시예 6의 방법으로 재단된 편광필름의 투과도가 실시예 3 및 실시예 4의 방법으로 재단된 편광필름의 투과도보다 작은 것으로 확인되었다. 이를 통해, 전면출사보다 후면출사로 재단하는 방법을 통해 수분차단 특성이 개선된 편광필름이 제공될 수 있다.
도 9는 본 발명의 비교예 2 및 실시예 7, 실시예 8의 방법으로 재단된 편광필름의 침수 테스트 후 색빠짐을 나타낸 이미지이다. 도 9를 참조하면, PVA 필름과 COP 필름간 계면에 수계(water soluble) 접착제를 사용한 편광필름을 비교예 2의 방법으로 재단하는 경우, 침수테스트 2일차에 PVA 필름과 COP 필름간 박리가 완벽하게 일어났으며, 5일 경과 후 편광필름 모서리의 색빠짐이 확연하게 관찰되었다. 반면, 실시예 7 및 실시예 8의 방법으로 재단된 편광필름의 경우, 비교예 2의 방법으로 재단된 편광필름보다 모서리 부분의 색빠짐의 정도가 작음을 확인할 수 있었다. 본 발명의 일 구현예에 따른 레이저 재단방법으로 제조된 편광필름은 기계적 절삭방법보다 우수한 품질의 편광필름을 제공할 수 있다. 또한, 실시예 8의 방법으로 재단된 편광필름의 모서리 부분의 색빠짐의 정도는 실시예 7의 방법으로 재단된 편광필름의 경우보다 미소하게 작은 것으로 확인되었다. 따라서, 전면출사보다 후면출사로 재단하는 방법을 통해 수분차단 특성이 개선된 편광필름이 제공될 수 있다고 판단된다.
또한, 편광자 하부에 COP 필름이 부착된 편광필름을 실시예 3 내지 실시예 7의 방법으로 재단하여 침수 테스트를 수행한 결과를 참고하면, 편광자 하부 및 상부에 COP 필름이 부착된 편광필름을 실시예 9의 방법으로 재단하는 경우, 침수에 대한 내구성이 우수한 편광필름이 제공될 수 있다고 예상된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110a, 110b, 310a, 310b: 편광자
120a, 120b, 130b, 320a, 320b, 330b: COP 필름
130a, 330a: 아크릴계 폴리머층
200: CO2 레이저 파장 영역

Claims (10)

  1. 편광자; 및 상기 편광자의 상하부면에 부착된 투명지지체를 포함하는 편광필름으로서, 상기 투명지지체의 적어도 하나가 시클로올레핀폴리머 필름을 포함하고, 상기 편광자의 일 측면은 상기 시클로올레핀폴리머의 용융물로 피복된 편광필름.
  2. 편광자; 상기 편광자의 상하부면에 부착된 투명지지체를 포함하고, 상기 투명지지체의 적어도 하나가 시클로올레핀폴리머 필름을 포함하는 편광필름을 준비하는 단계;
    상기 편광 필름에 레이저를 조사하여 상기 편광자의 일 측면이 상기 시클로올레핀폴리머의 용융물로 피복되도록 절단하는 단계를 포함하는 편광필름의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 편광자는 요오드 분자가 염착된 폴리비닐알콜 필름인 편광필름의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 편광자의 상부면에 부착된 투명지지체는 아크릴계 폴리머층이고, 상기 편광자의 하부면에 부착된 투명지지체는 시클로올레핀폴리머 필름인 편광필름의 제조방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 편광자의 상부면에 부착된 투명지지체는 시클로올레핀폴리머이고, 상기 편광자의 하부면에 부착된 투명지지체는 시클로올레핀폴리머인 편광필름의 제조방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 편광자의 상부면에 부착된 투명지지체 상부에 부착된 보호 필름, 및 상기 편광자의 하부면에 부착된 투명지지체 하부에 부착된 이형 필름을 추가로 포함하는 편광필름의 제조방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저는 10W 내지 100W의 평균 출력으로 조사되는 편광필름의 제조방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저는 100mm/s 내지 500mm/s의 속도로 재단하도록 조사되는 편광필름의 제조방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저는 20kHz 내지 50kHz의 펄스 반복률을 갖는 CO2 펄스 레이저인 편광필름의 제조방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저는 전면출사 또는 후면출사로 조사되는 편광필름의 제조방법.

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