KR20180031801A - 편광판 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
요철 평균 간격(RSm)이 500 내지 5000㎛이고, 최대 높이 조도(Rt)는 100 내지 1000nm인 편광자; 상기 편광자의 적어도 일면에 형성된 두께 250 내지 850nm인 접착층; 및 상기 접착층 상에 적층된 보호 필름;을 포함하는 편광판.
Description
본 발명은 광학적 특성과 외관 특성이 모두 우수한 편광판 및 그 제조방법과 상기 편광판을 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
시계, 휴대전화, PDA, 노트북, PC용 모니터, DVD 플레이어, TV 등과 같이 화상 표시 장치는 보편적으로 사용되는 전자 제품이다. 화상 표시 장치의 기본적인 구성 요소로 편광판이 사용된다.
편광판 제조 시 편광판의 성능 향상을 목적으로 편광자의 요오드 착체의 배향성을 향상시키기 위해 연신배율을 높이면, 편광자의 폭이 줄어들면서 편광판에 줄무늬 얼룩과 같은 외관 불량이 발생하는 경우가 있다.
이에 특허문헌 1(한국공개특허 제2014-0114923호)은 아세틸렌 골격의 레벨링제를 첨가하여 제조한 접착제 조성물로 접촉각을 향상시켜 외관 불량을 개선하는 기술을 개시하고 있다.
그러나 이러한 방법에 의하더라도 편광판의 외관 불량을 개선함과 동시에 요구되는 우수한 광학적 특성을 유지할 수는 없다.
본 발명은 투과율 및 편광도 등의 광학적 특성이 저하되지 않으면서, 외관 불량을 방지할 수 있는 편광판 및 이를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 접착성, 내수성, 내습성, 내열성(이하, 내습성 및 내열성을 합해서 내습열성이라고 부름)과 같은 물성이 우수한 편광판 및 이를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 요철 평균 간격(RSm)이 500 내지 5000㎛이고 최대 높이 조도(Rt)는 100 내지 1000nm인 편광자; 상기 편광자의 적어도 일면에 형성된 두께 250 내지 850nm인 접착층; 및 상기 접착층 상에 적층된 보호 필름;을 포함하는 편광판.
2. 위 1에 있어서, 상기 접착층의 두께는 300 내지 800nm인 편광판.
3. 위 1에 있어서, 상기 접착층은 아세토아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지, 및 글리옥실산염 가교제를 포함하는 접착제 조성물로 형성된 것인 편광판.
4. (i) 요철 평균 간격(RSm)이 500 내지 5000㎛이고 최대 높이 조도(Rt)가 100 내지 1000nm인 편광자를 제조하는 단계; (ii) 상기 편광자 및 보호 필름 중 적어도 어느 하나의 일면에 접착제 조성물을 도포하여 250 내지 850nm의 접착층을 형성하는 단계; 및 (iii) 상기 접착층을 통해 상기 편광자와 보호 필름을 접합하는 단계;를 포함하는 편광판의 제조방법.
5. 위 4에 있어서, 상기 접착제 조성물은 아세토아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지, 및 글리옥실산염 가교제를 포함하는 편광판의 제조방법.
6. 위 5에 있어서, 상기 아세토아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지, 및 글리옥실산염 가교제는 고형분을 기준으로 접착제 조성물 총 중량에 대하여 합계로 2.5 내지 6중량% 포함되는 편광판의 제조방법.
7. 위 4에 있어서, 상기 편광자와 상기 보호 필름을 접합하는 접합 속도가 10 내지 35m/min인 편광판의 제조방법.
8. 상기 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 편광판을 포함하는 화상 표시 장치.
본 발명에 따른 편광판은 투과율 및 편광도 등의 광학적 특성이 저하되지 않으면서도 줄무늬 얼룩과 같은 외관 불량이 현저히 적다.
본 발명에 따른 편광판은 우수한 접착성, 내수성, 내습열성을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 편광판의 제조방법에 의하면, 편광자를 사용할 수 있는 범위를 넓히는 것 및 불량률을 감소시키는 것이 가능하고, 불량을 제거하기 위한 추가 공정이 불필요하므로 제조 공정 상 편의성, 효율성 및 경제성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조예에서 제조된 편광자의 표면을 분석한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 편광판의 내수성 평가 시험 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 편광판의 내수성 평가 시험 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
＜편광판＞
본 발명의 일 실시형태는 요철 평균 간격(RSm)이 500 내지 5000㎛이고 최대 높이 조도(Rt)는 100 내지 1000nm인 편광자; 상기 편광자의 적어도 일면에 형성된 두께 250 내지 850nm인 접착층; 및 상기 접착층 상에 적층된 보호 필름을 포함함으로써 광학적 특성 및 외관 특성이 모두 우수한 편광판에 관한 것이다.
＜편광자＞
본 발명에 따른 편광판은 요철 평균 간격(RSm)이 500 내지 5000㎛이고 최대 높이 조도(Rt)가 100 내지 1000nm인 편광자를 포함한다.
요철 평균 간격(RSm)은 ISO 4287-1997에서 규정된 값이며, 조도 곡선을 그 평균선의 방향으로 기준 길이를 빼내고, 하나의 산 및 그것에 이웃하는 하나의 골에 대응하는 평균선의 길이의 합을 구하여, 기준 길이 내에서 평균한 값을 의미한다. 또한 상기의 요철 평균 간격(RSm)은 JIS B 0601:2013에서 규정된, 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm)에 상당한다.
최대 높이 조도(Rt)는 ISO 4287-1997에서 규정된 값이며, 기준 길이에서의 조도 곡선의 산 높이의 최대치와 골 깊이의 최대치의 합을 의미한다. 또한 상기의 최대 높이 조도(Rt)는 JIS B 0601:2013에서 규정된, 조도 곡선의 최대 단면 높이(Rt)에 상당한다.
본 발명에 따른 편광자는 상기 특정 범위의 RSm 및 Rt를 가짐으로써 광학적 특성 및 외관 특성이 모두 우수한 편광판을 제조할 수 있다. RSm이 500㎛ 미만이면 광학적 특성이 저하되는 문제점이 있고, 5000㎛ 초과이면 외관 불량이 개선되지 않는 문제점이 있다. 또한 Rt가 100nm 미만이면 광학적 특성이 저하되는 문제점이 있고, 1000nm를 넘으면 외관 불량이 개선되지 않는 문제점이 있다. 광학적 특성을 더욱 향상시키고 외관 불량을 더욱 개선하는 관점에서 바람직하게는, RSm은 750~5000㎛이고, Rt는 120~970nm이다.
＜접착층＞
본 발명에 따른 편광판은 상기 편광자의 적어도 일면에 그 두께가 250 내지 850nm인 접착층을 포함한다.
상기 본 발명의 RSm 및 Rt 범위를 가진 편광자는 통상적인 방법으로 편광판의 제조에 이용될 경우, 줄무늬 얼룩이 발생하게 된다. 이에, 본 발명은 상기 특정 범위의 두께를 가진 접착층을 도입함으로써 편광도 또는 투과성 등의 광학적 특성의 저하 없이 편광판의 줄무늬 얼룩을 현저하게 감소시킨다. 접착층의 두께가 250nm 미만이면 외관 불량이 개선되지 않고, 850nm를 넘으면 광학적 특성이 저하된다는 문제점이 있다. 광학적 특성의 저하 없이 편광판의 줄무늬 얼룩을 더욱 감소시키는 관점에서 접착층의 두께는 300 내지 800nm인 것이 보다 바람직하다.
접착층의 두께를 두껍게 하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 접착제 조성물 중 고형분의 농도를 높이거나, 또는 접착층을 통해 편광자와 보호 필름을 접합하는 접합 속도를 높이는 방법을 사용할 수 있다.
＜보호 필름＞
본 발명에 의한 보호 필름은 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차폐성, 등방성 등이 우수한 필름이라면 특별히 한정되지 않으며, 구체적인 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스, 셀룰로오스 아세트산 프로피오네이트 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 폴리아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노르보르넨 구조를 가진 폴리올레핀, 에틸렌프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화 비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있고, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한 (메타)아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 이루어진 필름을 사용할 수도 있다.
상기 보호 필름에 시클로올레핀계 수지가 사용될 경우에는 당 분야에 공지된 시클로올레핀계 수지를 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 시클로올레핀계 수지는 노르보르넨이나 다환 노르보르넨계 단량체와 같은 시클로올레핀의 단량체 유닛을 가진 열가소성 수지여도 되고, 상기 시클로올레핀의 개환 중합체 또는 2종 이상의 시클로올레핀을 이용한 개환 공중합체의 수소 첨가물이어도 되고, 시클로올레핀과, 쇄상 올레핀 또는 비닐기를 가진 방향족 화합물과의 부가 공중합체여도 된다. 또한 시클로올레핀계 수지에 극성기가 도입되어 있어도 된다.
전술한 수지 중에서 셀룰로오스계 수지, 폴리올레핀계 수지 또는 폴리아크릴계 수지로 구성되는 필름이, 편광 특성 또는 내구성을 고려하면 바람직하다.
＜편광판의 제조방법＞
본 발명의 다른 일 실시형태는 요철 평균 간격(RSm)이 500 내지 5000㎛이고, 최대 높이 조도(Rt)가 100 내지 1000nm인 편광자를 제조하는 단계; 상기 편광자 또는 보호 필름의 적어도 일면에 접착제 조성물을 도포하여 250 내지 850nm의 접착층을 형성하는 단계; 및 상기 접착층을 통해 상기 편광자와 보호 필름을 접합하는 단계;를 포함하는 편광판의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 편광판의 제조방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 요철 평균 간격(RSm)이 500 내지 5000㎛이고, 최대 높이 조도(Rt)가 100 내지 1000nm인 편광자를 제조한다(i).
편광자가 상기 특정 RSm 및 Rt 범위를 갖도록 하기 위해서는 편광자의 제조 공정 조건을 조절할 수 있다. 예를 들면 연신비, 건조 시간 등을 조절할 수 있다. 이하, 본 발명에 의한 편광자의 제조방법의 일례를 구체적으로 설명한다.
편광자를 제조하기 위한 고분자 필름은 편광판의 제조에 이용되는 고분자 필름이라면 당 분야에 공지된, 이색성 물질(예를 들면 요오드)에 의해서 염색할 수 있는 필름을 특별한 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들면 폴리비닐알코올 필름, 부분적으로 검화된 폴리비닐알코올 필름; 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 필름, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 필름, 셀룰로오스 필름, 이들의 부분적으로 검화된 필름 등과 같은 친수성 고분자 필름; 또는 탈수 처리된 폴리비닐알코올계 필름, 탈염산 처리된 폴리염화 비닐계 필름 등과 같은 폴리엔 배향 필름; 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서 면내에서 편광도의 균일성을 강화하는 효과가 우수할 뿐만 아니라, 요오드에 대한 염색 친화성이 우수하다는 점에서 폴리비닐알코올계 필름이 바람직하다.
상기 편광자의 제조방법은 팽윤 단계, 염색 단계, 가교 단계, 보색 단계, 연신 단계, 수세 단계 및 건조 단계를 포함할 수 있으며, 연신 방법에 의해 분류할 수 있다. 예를 들면 건식 연신 방법, 습식 연신 방법, 또는 상기 2종류의 연신 방법을 혼합한 하이브리드 연신 방법 등을 들 수 있다. 이하에서는 습식 연신 방법을 일례로 해서 본 발명의 편광자 제조방법을 설명하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 단계 중에서 건조 단계를 제외한 나머지 단계는 각각 다양한 종류의 용액 중에서 선택된 1종 이상의 용액으로 채워진 항온 수조(bath) 내에 폴리비닐알코올계 필름을 침지한 상태에서 행할 수 있다.
＜팽윤 단계＞
팽윤 단계는 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 염색하기 전에 팽윤용 수용액으로 채워진 팽윤조에 침지하고, 폴리비닐알코올계 필름의 표면 상에 퇴적된 먼지 또는 블록킹 방지제와 같은 불순물을 제거하고, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시켜 연신 효율을 향상시키고 염색 불균일성을 방지하여 편광자의 물성을 향상시키기 위한 단계이다.
팽윤용 수용액으로는 당 분야에 공지된 팽윤용 수용액을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 물(순수, 탈이온수)을 단독으로 사용해도 되고, 여기에 소량의 글리세린 또는 요오드화칼륨이 첨가될 경우 고분자 필름의 팽윤과 함께 가공성도 향상될 수 있다. 팽윤용 수용액 100중량%에 대하여 글리세린의 함량은 5중량% 이하여도 되고, 요오드화칼륨의 함량은 10중량% 이하여도 되지만, 이에 제한되지 않는다.
팽윤조의 온도는 특별히 제한되지 않지만, 20 내지 45℃여도 되고, 예를 들면 25 내지 40℃여도 된다.
팽윤 단계의 수행 시간(팽윤조 침지 시간)은 당 분야에 공지된 수행 시간을 특별한 제한 없이 적용할 수 있으며, 예를 들면 180초 이하여도 되고, 바람직하게는 90초 이하여도 된다. 침지 시간이 상기 범위일 경우에는 팽윤이 과도하게 포화 상태가 되는 것을 억제할 수 있으며, 폴리비닐알코올계 필름의 연화에 따른 파단이 방지되고, 염색 단계에서 요오드의 흡착이 균일해지고 편광도가 향상될 수 있다.
팽윤 단계와 함께 연신 단계를 할 수 있으며, 이때 연신비는 약 1.1 내지 3.5배여도 되지만 제한되지 않으며, 바람직하게는 1.5 내지 3.0배여도 된다. 상기 연신비가 1.1배 미만이면 주름이 발생할 가능성이 있고, 3.5배를 넘을 경우에는 초기 광학적 특성이 취약해질 수 있다.
＜염색 단계＞
염색 단계는 폴리비닐알코올계 필름을 이색성 물질, 예를 들면 요오드를 포함하는 염색용 수용액으로 채워진 염색조에 침지시키고, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 흡착시키는 단계이다.
염색용 수용액은 당 분야에 공지된 염색용 수용액을 특별한 제한 없이 사용할 수 있고, 물, 수용성 유기 용매 또는 이들의 혼합 용매와 요오드를 포함할 수 있다. 요오드의 함량은 염색용 수용액에 대하여 0.4 내지 400mmol/L여도 되지만, 이에 제한되지 않으며 바람직하게는 0.8 내지 275mmol/L, 가장 바람직하게는 1 내지 200mmol/L여도 된다. 염색 효율을 향상시키기 위해, 용해 보조제로 요오드화물을 더 포함해도 된다. 요오드화물로는 당 분야에 공지된 요오드화물을 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들면 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티탄으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이 중에서 요오드화칼륨이 물에 대한 용해도가 크다는 점에서 바람직하다. 요오드화물의 함량은 염색용 수용액 100중량%에 대하여 0.01 내지 10중량%여도 되지만 제한되지 않으며, 바람직하게는 0.1 내지 5중량%여도 된다.
또한 폴리비닐알코올계 필름 내에서 요오드 착체의 함량을 증가시키기 위해, 염색조에 붕산이 염색용 수용액 100중량%에 대하여 0.3 내지 5중량%로 첨가되어도 되지만, 이에 한정되지 않는다. 염색조의 붕산이 0.3중량% 미만인 경우에는 PVA-I3 -착체 및 PVA-I5 - 착체 함량의 증가에 효과가 없을 가능성이 있고, 염색조의 붕산이 5중량%보다 높은 농도일 경우에는 필름의 파단 위험성이 높아질 수 있다.
염색조의 온도는 5 내지 42℃여도 되지만, 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 10 내지 35℃여도 된다. 또한 염색조 내에서의 폴리비닐알코올계 필름의 침지 시간은 특별히 제한되지 않으며, 1 내지 20분이어도 되고 바람직하게는 2 내지 10분이어도 된다.
본 발명에서는 염색 단계와 함께 연신 단계를 할 수 있고 이때 연신비는 1.01 내지 2.0배여도 되지만, 이에 제한되는 것은 아니며 바람직하게는 1.1 내지 1.8배여도 된다.
또한 상기 팽윤 및 상기 염색 단계를 포함하는 상기 염색 단계까지의 누적 연신비는 1.2 내지 4.0배여도 된다. 상기 누적 연신비가 1.2배 미만이면 필름의 주름이 발생하여 외관 불량이 발생할 가능성이 있고, 4.0배를 넘는 경우에는 초기 광학적 특성이 취약해질 수 있다.
＜가교 단계＞
가교 단계는 물리적으로 흡착되어 있는 요오드 분자에 의한 염색성이 외부 환경에 의해서 저하되지 않도록, 염색된 폴리비닐알코올계 필름을 가교용 수용액에 침지시키고, 흡착된 요오드 분자를 고정시키는 단계이다.
이색성 염료인 요오드는 가교 반응이 불충분한 경우, 습열 환경에 의해 요오드 분자가 탈리되는 경우가 있어 충분한 가교 반응이 요구된다. 또한 폴리비닐알코올의 분자와 분자 사이에 위치하는 요오드 분자를 배향시키고, 광학적 특성을 향상시키기 위해 가장 큰 연신비로 연신하는 것을 가교 단계에서 할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 편광자의 제조방법은 당 분야에 공지된 가교 단계를 특별한 제한 없이 수행할 수 있으며, 예를 들면 제1 및 제2 가교 단계로 구성된 가교 단계를 수행할 수 있고, 상기 제1 및 제2 가교 단계 중 하나 이상의 단계는 붕소 화합물을 함유하는 가교 수용액을 사용할 수 있다. 이에 의해 편광자의 광학적 특성 및 색상 내구성이 향상될 수 있다.
상기 가교 수용액은 당 분야에 공지된 가교 수용액을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 용매인 물과, 붕산 또는 붕산나트륨 등의 붕소 화합물을 포함해도 되고, 물과 함께 상호 용해 가능한 유기 용매 및 요오드화물을 더 포함해도 된다.
붕소 화합물은 짧은 가교 결합과 강직성을 편광자에 부여하고 공정 중에 필름에 주름이 발생하는 것을 억제함으로써, 필름의 취급성을 향상시킬 수 있으며, 편광자의 요오드 배향을 형성하는 역할을 할 수 있다.
상기 붕소 화합물의 함량은 당 분야에 공지된 함량을 적용할 수 있고, 예를 들면 가교 수용액 100중량%에 대하여 1 내지 10중량%여도 되고, 바람직하게는 2 내지 6중량%여도 된다. 그 함량이 1중량% 미만이면, 붕소 화합물의 가교 효과가 감소하여 편광자에 강직성을 부여하기 힘든 경우가 있고, 10중량%를 넘으면 무기계 가교제의 가교 반응이 과도하게 활성화되어 유기계 가교제의 가교 반응이 효과적으로 진행하기 힘든 경우가 있다.
본 발명에서 요오드화물은 편광자의 면내에서 편광도의 균일성을 유지하기 위해, 또한 염착된 요오드의 탈착을 방지하기 위해 사용할 수 있다. 상기 요오드화물은 상기 염색 단계에서 사용된 것과 동일한 것이어도 되고, 그 함량은 가교 수용액 100중량%에 대하여 0.05 내지 15중량%여도 되지만 제한되지 않으며, 바람직하게는 0.5 내지 14중량%여도 된다. 그 함량이 0.05중량% 미만이면 필름 내의 요오드 이온이 빠져나와 편광자의 투과율을 증가시킬 가능성이 있고, 15중량%를 넘으면 수용액 내의 요오드 이온이 필름으로 침투하여 편광자의 투과율을 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 가교조의 온도는 20 내지 70℃여도 되지만, 이에 제한되지 않는다. 상기 가교조에서의 폴리비닐알코올계 필름의 침지 시간은 1초 내지 15분이어도 되지만 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 5초 내지 10분이어도 된다.
상기 가교 단계와 함께 연신 단계를 수행할 수 있고, 이때 상기 제1 가교 단계의 연신비는 1.4 내지 3.0배여도 되지만 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 1.5 내지 2.5배여도 된다.
또한 상기 제2 가교 단계의 연신비는 1.01 내지 2.0배여도 되지만 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 1.2 내지 1.8배여도 된다.
또한 상기 제1 및 제2 가교 단계의 누적 연신비는 1.5 내지 5.0배여도 되지만 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 1.7 내지 4.5배여도 된다. 상기 누적 연신비가 1.5배 미만이면 요오드의 배향 효과가 불충분해질 가능성이 있고, 5.0배를 넘으면 과도한 연신에 의해서 필름 파단이 발생하는 경우가 있으며 생산 효율성이 저하될 수 있다.
＜보색 단계＞
보색 단계는 요오드 착체가 물리적으로 흡착되어 있는 폴리비닐알코올계 필름의 분자와 분자 사이에 위치하는 요오드 착체를 붕산 가교 근처에 배향시켜 요오드 착체를 안정화시키는 단계여도 된다.
또한 상기 가교 단계에서의 요오드 착체의 염색이 불충분한 폴리비닐알코올계 필름에 대하여 색을 보정하는 단계여도 된다.
상기 보색 단계의 수용액은 당 분야에 공지된 수용액을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 용매인 물과, 붕산 등의 붕소 화합물을 포함하고, 물과 함께 상호 용해 가능한 유기 용매 및 요오드화물을 더 포함해도 된다.
본 발명에서 붕소 화합물은 짧은 가교 결합과 강직성을 편광자에 부여하고 공정 중에 필름에 주름이 발생하는 것을 억제함으로써, 필름의 취급성을 향상시키고 편광자의 요오드 배향을 형성하는 역할을 할 수 있다.
상기 붕소 화합물의 함량은 보색 단계의 수용액 100중량%에 대하여 1 내지 10중량%여도 되지만 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 2 내지 6중량%여도 된다. 그 함량이 1중량% 미만인 경우, 붕소 화합물의 가교 효과가 감소하여 편광자에 강직성을 부여하기 힘든 경우가 있고, 10중량%를 넘으면 무기계 가교제의 가교 반응이 지나치게 활성화되어 유기계 가교제의 가교 반응이 효과적으로 진행하기 힘든 경우가 있다.
본 발명에서 요오드화물은 편광자의 면내에서 편광도의 균일성을 유지하기 위해, 또한 염착된 요오드의 탈착을 방지하기 위해 사용할 수 있다. 상기 요오드화물은 상기 염색 단계에서 사용된 것과 동일한 것을 사용해도 되고, 그 함량은 보색 단계의 수용액 100중량%에 대하여 0.05 내지 15중량%여도 되지만 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 0.5 내지 11중량%여도 된다. 그 함량이 0.05중량% 미만이면 필름 내의 요오드 이온이 빠져나와 편광자의 투과율을 증가시킬 가능성이 있고, 15중량%를 넘으면 수용액 내의 요오드 이온이 필름에 침투하여 편광자의 투과율을 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 보색조의 온도는 20 내지 70℃여도 된다. 보색조에서의 폴리비닐알코올계 필름의 침지 시간은 1초 내지 15분이어도 되지만 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 5초 내지 10분이어도 된다.
상기 보색 단계와 함께 연신 단계를 수행할 수 있으며, 이때 보색 단계의 연신비는 1.01 내지 1.1배여도 되지만 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 1.01 내지 1.08배여도 된다.
상기 연신비가 1.01배 미만이면 요오드 착체의 안정화 효과가 불충분해질 가능성이 있고, 1.1배를 넘으면 과도한 연신으로 인해 필름의 파단이 발생하는 경우가 있어 생산 효율성이 저하될 수 있다.
＜연신 단계＞
본 발명에서 연신 단계는 전술한 바와 같이 다른 공정과 동시에 수행되어도 되고, 별도로 수행되어도 된다.
또한 연신 단계는 적어도 1회 수행해도 되고, 복수회 수행해도 된다. 복수회 수행되는 경우에는 편광자의 제조 공정 중 임의의 단계로 나누어서 수행해도 된다.
본 발명에서 Rt를 크게 하기 위해서는 연신비를 크게 하고, Rt를 작게 하기 위해서는 연신비를 작게 함으로써 조정할 수 있다. 또한 RSm을 크게 하기 위해서는 연신비를 크게 하고, RSm을 작게 하기 위해서는 연신비를 작게 함으로써 조정할 수 있다.
본 발명의 제조방법에서 편광자의 총 누적 연신비는 4.0 내지 7.0배가 되는 것이 바람직하고, 5.3 내지 6.5배인 것이 보다 바람직하다.
본 명세서에서 "누적 연신비"는 각 단계에서의 연신비의 곱의 값을 포함할 수 있다.
＜수세 단계＞
상기 가교 및 연신이 완료된 폴리비닐알코올계 필름을 수세용 수용액으로 채워진 수세조에 침지시켜, 수세 단계까지의 단계에서 폴리비닐알코올계 필름에 부착된 붕산과 같은 불필요한 잔류물을 제거하는 수세 단계를 수행할 수 있다.
본 발명에서 수세용 수용액은 당 분야에 공지된 수세용 수용액을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 물이어도 되고, 여기에 요오드화물이 더 첨가되어도 되지만, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에서 수세조의 온도는 10 내지 60℃여도 되지만 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 15 내지 40℃여도 된다.
상기 수세 단계는 생략 가능하며, 상기 염색 단계 또는 상기 가교 단계와 같은 수세 단계보다 전의 단계가 완료될 때마다 수행할 수도 있다. 또한 1회 이상 반복해도 되며, 그 반복 횟수는 특별히 제한되지 않는다.
＜건조 단계＞
본 발명에서 편광자의 제조방법의 건조 단계는 수세된 폴리비닐알코올계 필름을 건조시키고, 건조에 의한 네크인으로 염착된 요오드 분자의 배향을 보다 향상시켜 광학적 특성이 우수한 편광자를 얻는 단계이다. 한편, 네크인이란, 필름의 폭이 좁아지는 것이다.
건조방법으로는 당 분야에 공지된 건조방법을 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들면 자연 건조, 에어 건조, 가열 건조, 원적외선 건조, 마이크로파 건조, 열풍 건조 등의 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들면 20 내지 100℃에서 1 내지 10분간 열풍 건조할 수 있다. 또한 건조 온도는 편광자의 열화를 방지하기 위해 낮게 할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 100℃ 이하여도 된다.
본 발명에서 Rt를 크게 하기 위해서는 건조 시간을 길게 하고, Rt를 작게 하기 위해서는 건조 시간을 짧게 함으로써 조정할 수 있다. 또한 RSm을 크게 하기 위해서는 건조 시간을 길게 하고, RSm을 작게 하기 위해서는 건조 시간을 짧게 함으로써 조정할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 편광자가 제조된 후에는 편광자 및 보호 필름 중 적어도 어느 일면에 접착제 조성물을 도포하여 250 내지 850nm의 접착층을 형성한다(ii).
접착층은 당 분야에 공지된 접착제 조성물을 특별한 제한 없이 사용하여 형성할 수 있고, 예를 들면 수계 접착제 조성물을 사용할 수 있으며, 수계 접착제 조성물로는 내수성 개선 측면에서 아세토아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지 및 글리옥실산염의 가교제를 포함하는 접착제 조성물을 사용할 수 있다.
＜아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지＞
아세토아세틸(acetoacetyl)기 변성 폴리비닐알코올(PVA)계 수지는 폴리비닐알코올(PVA)계 편광자와, 셀룰로오스계 필름 또는 올레핀계 필름 등과 같은 보호 필름과의 접착력을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올(PVA)계 수지는 카르복실기 변성, 메틸올기 변성, 아미노기 변성 등과 같은 변성 폴리비닐알코올 수지에 비해 반응성이 높은 관능기를 함유하고 있어 내구성 향상의 점에서 우수하다.
아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지는 당 분야에 공지된 방법이라면 특별한 제한 없이 사용되어, 제조될 수 있으며, 예를 들면 폴리비닐알코올계 수지와 디케텐(diketene)을 공지된 방법으로 반응시켜 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지를 얻을 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알코올계 수지를 아세트산 등의 용매 중에 분산시킨 후 여기에 디케텐을 첨가하는 방법, 폴리비닐알코올계 수지를 디메틸포름아미드 또는 디옥산 등의 용매에 미리 용해시킨 후 여기에 디케텐을 첨가하는 방법, 또는 폴리비닐알코올계 수지에 디케텐 가스 또는 액상 디케텐을 직접 접촉시키는 방법 등에 의해 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지를 제조할 수 있다. 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지는 아세토아세틸기 변성도가 0.1몰% 이상이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 0.1 내지 40몰%여도 되고, 바람직하게는 1 내지 20몰%, 가장 바람직하게는 2 내지 7몰%여도 된다. 아세토아세틸기의 변성도가 0.1몰% 미만인 경우에는 접착제층의 내수성이 불충분하여 부적합할 수 있으며, 아세토아세틸기의 변성도가 40몰%를 넘는 경우에는 내수성 향상 효과가 불충분해질 가능성이 있다.
본 발명에서 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지의 검화도는 특별히 제한되지 않지만 80몰% 이상이어도 되고, 바람직하게는 85몰% 이상이어도 된다. 접착제 조성물에 포함되는 폴리비닐알코올계 수지의 검화도가 낮으면 접착제 조성물이 충분한 수용성을 발현하기 어려워지기 때문에 접착성이 불충분해지는 경우가 있다.
상기 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지를 제조할 때 사용되는 폴리비닐알코올은 특별히 한정되지 않지만, 편광판에 있어서 편광자와 보호 필름 간의 높은 접착성을 발현시키기 위해서는 평균 중합도가 100 내지 3,000의 범위여도 되고, 바람직하게는 평균 검화도가 80 내지 100몰%의 범위여도 된다.
상기 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 제품의 일례로는 Z-100, Z-200, Z-200H, Z-210, Z-220 및 Z-320(일본합성화학사 Gohsefimer) 등을 포함할 수 있다.
＜글리옥실산염 가교제＞
본 발명에서 편광자의 제조방법의 접착제 조성물에 포함되는 글리옥실산염 가교제는 아세토아세틸(acetoacetyl)기 변성 폴리비닐알코올(PVA)계 수지와, 폴리비닐알코올(PVA)계 편광자 및 셀룰로오스계 필름 또는 올레핀계 필름 등과 같은 보호 필름과의 접착력을 향상시킬 수 있다.
상기 글리옥실산염은 글리옥실산의 알칼리 금속염 또는 알칼리 토류 금속염이어도 된다. 본 발명에서 글리옥실산의 알칼리 금속염, 알칼리 토류 금속염 중 어느 하나를 사용한 경우에도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 그 이유는 어떠한 이론에도 구속되지 않지만, 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속은 모두 전기 음성도가 작은 원소이고, 그의 카르복실산염은 화학적 성질이 유사하고 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올의 가교제로서 기능하는 것은 글리옥실산염의 알데히드 부분이기 때문이다.
상기 글리옥실산염은 당 분야에 공지된 글리옥실산염을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 알칼리 금속염으로서 글리옥실산 리튬, 글리옥실산 나트륨, 글리옥실산 칼륨 등이어도 되고, 알칼리 토류 금속염으로서 글리옥실산 마그네슘, 글리옥실산 칼슘, 글리옥실산 스트론튬, 글리옥실산 바륨 등이어도 된다. 그 중에서도 물에 용해되기 쉽기 때문에 알칼리 금속염이 바람직하고, 글리옥실산 나트륨이 특히 바람직하다.
상기 글리옥실산염은 아세토아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지 100중량부에 대하여 3 내지 25중량부의 범위여도 된다. 폴리비닐알코올계 수지 100중량부에 대한 글리옥실산염의 중량비가 3중량부 이하이면 편광판에 했을 때 접착제층의 내수성이 충분히 발현되기 어려워지고, 또한 폴리비닐알코올계 수지 100중량부에 대한 글리옥실산염의 중량비가 25중량부를 넘으면 편광판의 광학적 특성이 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 접착층의 두께는 예를 들면 접착제 조성물 중 고형분의 농도를 조절하여 조정할 수 있다. 예를 들어 상기 접착제 조성물 총 중량에 대하여 아세토아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지 및 글리옥실산염 가교제의 합계가 고형분을 기준으로 2.5 내지 6중량% 포함되도록 해도 되고, 바람직하게는 3 내지 5중량% 포함되도록 해도 된다. 상기 범위 내이면, 접착층의 두께를 전술한 본 발명의 편광판의 접착층의 두께 범위로 조정할 수 있다.
본 발명에서 접착제 조성물은 pH를 4 내지 10의 범위로 하여 사용할 수 있다. 이 수용액의 pH가 4 미만인 경우에는 이를 사용해서 편광판이 제조되었을 때 그 내수성이 충분히 발현될 수 없고, 수용액의 pH가 10을 넘는 경우에는 접착제 조성물이 겔화될 수 있다.
상기 접착제 조성물의 20℃에서의 점도는 3 내지 25mPa·sec 범위여도 된다. 접착제 조성물의 점도가 3mPa·sec 미만인 경우에는 이를 사용해서 편광판이 제조되었을 때 그 내수성이 충분히 발현될 수 없고, 점도가 25mPa·sec를 넘는 경우에는 편광판의 광학적 특성이 저하될 수 있다.
본 발명에서 접착제 조성물은 그 효과를 저해하지 않는 범위에서 가소제, 실란 커플링제, 대전 방지제, 미립자, 확산성을 좋게 하는 알코올, 금속염 등 당 분야에서 공지된 적절한 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 첨가하여 형성해도 된다.
상기 접착제 조성물의 형태는 당 분야에 공지된 형태를 특별한 제한 없이 적용할 수 있고, 예를 들면 피착체인 편광자 또는 보호 필름의 표면에 균일한 접착제층을 형성하기 위해 액형이어도 된다. 이러한 액형의 접착제는 각종 용제의 용액형 또는 분산액형이어도 되고, 기재의 도공성 측면을 고려하면 용액형이 바람직하고, 안정성 측면을 고려하면 물을 용매로 한 용액형 또는 분산액형이 적합할 수 있다.
또한 건조 공정의 단축을 목적으로 해서 접착제 용액 중에 물과 용이하게 혼화하고 물보다 비점이 낮은 알코올계 용제를 배합한 물/알코올 혼합 용제를 사용할 수도 있다. 알코올계 용제의 비점은 특별히 제한되지 않으며, 비점이 100℃ 이하, 80℃ 이하여도 되지만, 바람직하게는 70℃ 이하여도 된다.
다음으로, 상기 접착층을 통해 편광자와 보호 필름을 접합한다(iii).
본 발명에 따른 보호 필름의 접합방법은 당 분야에 공지된 방법을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 유연법, 메이어 바 코팅법, 그라비아 코팅법, 다이 코팅법, 침지 코팅법, 분무법 등에 의해 편광자 및/또는 보호 필름의 접착면에 접착제 조성물을 도포하고 양자를 중첩할 수 있다. 여기서, 접합한다는 것은 편광자와 보호 필름을 접착층을 통해 간접적으로 접촉시켜 접착하는 것을 말한다.
상기 접착제 조성물을 도포한 후, 편광자와 보호 필름을 니프 롤로 끼워서 접합할 수도 있다.
본 발명에서 접합 속도는 접착층의 두께를 두껍게 할 수 있는 접합 속도라면 제한 없이 적용할 수 있는데, 예를 들어 접착층에 보호 필름을 접합하는 접합 속도가 10 내지 35m/min여도 되나, 바람직하게는 20 내지 30m/min여도 된다. 상기 범위 내이면, 접착층의 두께를 전술한 본 발명의 편광판의 접착층 두께 범위로 조정할 수 있다. 여기서 접합 속도란, 단위 시간당, 편광자 및 보호 필름이 접착층을 통해 접합된 길이를 말한다.
또한 접착성을 향상시키기 위해, 당 분야에 공지된 처리를 특별한 제한 없이 적용할 수 있으며, 예를 들어 편광자 및/또는 보호 필름의 표면에 플라즈마 처리, 코로나 처리, 자외선 조사 처리, 프레임 처리, 검화 처리 등의 표면 처리를 실시해도 된다. 검화 처리로는 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 알칼리 수용액에 침지하는 방법을 포함할 수 있다.
본 발명에서 편광자, 접착층 및 보호 필름이 적층된 후에 건조 처리를 실시할 수 있다. 건조 처리는 당 분야에 공지된 건조 처리를 특별한 제한 없이 적용할 수 있으며, 예를 들면 열풍을 분무함으로써 할 수 있고 그때의 온도는 50 내지 100℃의 범위여도 되지만 이에 제한되는 것은 아니며, 건조 시간은 30 내지 1,000초여도 되지만 이에 한정되는 것은 아니다.
＜화상 표시 장치＞
또한 본 발명은 상기 편광판을 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 편광판은 편광판 외에 당 분야에 공지된 구성을 더 포함하여 화상 표시 장치에 적용할 수 있다. 본 발명에 따른 편광판을 적용할 수 있는 화상 표시 장치로는 편광판을 적용할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 통상의 액정 표시 장치, 전계 발광 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등의 각종 화상 표시 장치여도 된다.
실시예
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 제조예 및 실시예를 제시하지만, 이들 제조예 및 실시예는 본 발명을 예시하는 것에 불과하고 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상의 범위 내에서 제조예 및 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능하다는 것은 당업자에게 있어 명백하며, 이들의 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
＜제조예 1: 편광자의 제조＞
검화도가 99.9% 이상인 투명한 미연신 폴리비닐알코올 필름(PE60, KURARAY사)을 25℃의 물(탈이온수)로 1분 20초간 침지하여 팽윤시킨(팽윤 단계) 후, 요오드 1.25mM/L와 요오드화칼륨 1.25중량%, 붕산 0.3중량%가 함유된 30℃의 염색용 수용액에 2분 30초간 침지하여 염색하였다(염색 단계). 이때 팽윤 및 염색 단계에서 각각 1.56배, 1.64배의 연신비로 연신하여, 염색조까지의 누적 연신비가 2.56배가 되도록 연신하였다. 이어서 요오드화칼륨 13.9중량%, 붕산 3중량%가 함유된 56℃의 가교용 수용액에 26초간 침지(제1 가교 단계)하여 가교시키면서 1.7배의 연신비로 연신하였다. 그 후, 요오드화칼륨 13.9중량%, 붕산 3중량%가 함유된 56℃의 가교용 수용액에 20초간 침지(제2 가교 단계)하여 가교시키면서 1.34배의 연신비로 연신하였다. 이어서 요오드화칼륨 5중량%, 붕산 2중량%가 함유된 40℃의 보색용 수용액에 10초간 침지(보색 단계)하면서 1.01배로 연신하였다. 이때 팽윤, 염색 및 가교, 보색 단계의 총 누적 연신비가 6배가 되도록 하였다. 가교가 완료된 후 폴리비닐알코올 필름을 90℃의 오븐에서 4분간 건조시켜 줄무늬 얼룩이, 후술하는 레벨 중에서 Lv3이 되는 편광자를 제조하였다(RSm=3000㎛, Rt=700nm).
RSm 및 Rt의 측정방법은 다음과 같다.
제조예에서 제작된 편광자를 폭 10mm×길이 10mm 크기가 되도록 준비한 뒤, Bruker사의 간섭계 현미경(모델 Contour GT-I)의 X/Y 스테이지에, 샘플 표면에 굴곡이 생기지 않도록 유지하기 위해 테이프 고정한다.
측정방법은 AcuityXR PSI Mode, 오브젝트 10X, 멀티플러 1.0X, 측정 면적 10mm×10mm, 일루미네이션 Green으로 조건을 설정한 뒤 편광자의 표면을 측정하고, ISO 4287-1997에 기초하여 RSm 및 Rt를 산출하였다.
참고로, 제조된 편광자의 표면 사진을 도 1에 제시하였다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 줄무늬 얼룩은 형광등 반사법에 의해서 이하의 기준으로 육안 확인한다. 형광등 반사법이란, 45° 정도의 사선방향에서 형광등 빛을 입사하고, 반사광으로 편광판의 얼룩을 육안 확인하는 평가 방법이다.
Lv1.: 줄무늬 얼룩 확인 불가능
Lv2.: 형광등 반사법에서는 줄무늬 얼룩이 시인 가능하나 육안으로는 확인 불가능
Lv3.: 형광등 반사법 및 육안으로 줄무늬 얼룩 시인 가능
＜제조예 2: 편광자의 제조＞
제1 및 제2 가교 단계의 온도를 56℃에서 59℃로, 팽윤, 염색, 가교 및 보색 단계의 총 누적 연신비를 6.1배로 변경한 것 외에는 제조예 1과 마찬가지로 해서 편광자를 제조하였다. (줄무늬 얼룩: Lv3, RSm=3700㎛, Rt=790nm).
＜제조예 3: 편광자의 제조＞
제1 및 제2 가교 단계의 온도를 56℃에서 59℃로, 제1 및 제2 가교 단계의 가교용 수용액 중 붕산을 3중량%에서 3.6중량%로 변경하고, 팽윤, 염색, 가교 및 보색 단계의 총 누적 연신비를 6.3배로 변경한 것 외에는 제조예 1과 마찬가지로 해서 편광자를 제조하였다. (줄무늬 얼룩: Lv3, RSm=4900㎛, Rt=950nm).
＜제조예 4: 편광자의 제조＞
제1 및 제2 가교 단계의 온도를 56℃에서 59℃로, 제1 및 제2 가교 단계의 가교용 수용액 중 붕산을 3중량%에서 3.6중량%로 변경하고, 팽윤, 염색, 가교 및 보색 단계의 총 누적 연신비를 6.5배로 변경한 것 외에는 제조예 1과 마찬가지로 해서 편광자를 제조하였다. (줄무늬 얼룩: Lv3, RSm=6000㎛, Rt=1100nm).
＜제조예 5: 편광자의 제조＞
팽윤 단계의 침지 시간을 1분 20초에서 50초로, 염색 단계의 침지 시간을 2분 30초에서 2분으로 변경하고, 염색 단계까지의 누적 연신비를 2.56배에서 3배로, 팽윤, 염색, 가교 및 보색 단계의 총 누적 연신비를 6배에서 5.4배로 변경한 것 외에는 제조예 1과 마찬가지로 해서 편광자를 제조하였다. (줄무늬 얼룩: Lv1, RSm=1000㎛, Rt=140nm).
＜실시예 1＞
(a) 접착제 조성물의 제조
물(증류수)에 검화도가 99.2몰%인 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지(고세놀 Z-200, 일본합성화학공업(주))를 용해하여 고형분 함량이 3중량%인 수용액을 제조하였다.
이 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 수용액과, 가교제가 되는 글리옥실산나트륨(10% 수용액)을 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 고형분 100중량부에 대하여, 글리옥실산나트륨의 고형분이 10중량부가 되도록 혼합하여, 전체 고형분 함량이 3.3중량%인 접착제 조성물을 제조하였다. 이 때 접착제 조성물의 pH는 6.1, 점도는 7.5mPa·sec였다.
(b) 편광판의 제조
상기 제조예 1의 편광자의 양면에, (a)에서 제조한 접착제 조성물을 도포한 뒤 양면에 보호 필름인 트리아세틸셀룰로오스 필름 KC8UX(코니카사 검화 TAC)를 접합하였다. 접합 속도는 20m/min였다.
접합 후 80℃의 온도에서 5분간 건조하여 편광판을 제작하였다(접착층의 두께: 300nm).
＜실시예 2-9 및 비교예 1-4＞
표 1에 기재한 바와 같이 접착층의 두께를 조절하기 위해 접착제 고형분의 농도 및 접합 속도를 변경한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 편광판을 제조하였다. 단, 실시예 7의 접착제 조성물 중 가교제는 알드리치사의 메틸올멜라민을 사용하였다.
＜실시예 10 및 11＞
제조예 2의 편광자를 사용한 것 외에는 각각 실시예 1(실시예 10) 및 실시예 2(실시예 11)와 마찬가지로 해서 편광판을 제조하였다.
＜실시예 12 및 13＞
제조예 3의 편광자를 사용한 것 외에는 각각 실시예 1(실시예 12) 및 실시예 2(실시예 13)와 마찬가지로 해서 편광판을 제조하였다.
＜비교예 5＞
제조예 4의 편광자를 사용한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 편광판을 제조하였다.
＜실시예 14＞
제조예 5의 편광자를 사용한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 편광판을 제조하였다.
[평가 시험]
실시예 1~14 및 비교예 1~5에서 얻어진 각각의 편광판에 대하여, 이하의 평가 시험을 실시하였다.
1. 접착성(커터 평가)
각 편광판을 1시간 상온에서 방치한 후, 편광판의 각 필름 사이(편광자와 한쪽 보호 필름 사이 및 편광자와 다른 한쪽 보호 필름 사이)에 커터 날을 넣고, 날을 밀고 나아갔을 때 날이 들어가는 방식을 이하의 기준으로 평가하였다.
◎: 커터의 날이 어느 필름 사이에도 들어가지 않는다.
○: 커터의 날끝이 필름 사이에 2mm 이하로 들어갔을 때 멈춘다.
△: 날을 밀고 나아갔을 때, 적어도 한쪽 필름 사이에 날이 2mm보다 크고 5mm 이하로 들어갔을 때 멈춘다.
×: 날을 밀고 나아갔을 때, 적어도 한쪽 필름 사이에 날이 무리 없이 들어간다(한쪽 필름 사이에 날이 무리 없이 들어가는 것이라면, 나머지 한쪽에는 날이 들어가지 않거나 5mm 이하로 들어갔을 때 멈추는 경우도 포함함).
2. 내수성
23℃, 상대 습도 55%의 환경 하에서 24시간 방치한 각 편광판에 대하여, 이하의 내수성 시험(온수 침지 시험)을 하여 내수성을 평가하였다. 우선, 편광판의 흡수축(연신방향)을 긴 변으로 하여 5cm×2cm의 직사각형 형상으로 편광판을 컷트하여 샘플을 제작하고, 긴 변 방향의 치수를 정확히 측정하였다. 여기서 샘플은, 편광자에 흡착된 요오드에 기인하여 전면(全面)에 걸쳐 균일하게 특유의 색을 나타내고 있다. 여기서 도 2는 내수성 평가 시험 방법을 모식적으로 나타내는 도면이고, 도 2(A)는 온수 침지 전의 샘플(1)을, 도 2(B)는 온수 침지 후의 샘플(1)을 나타내고 있다. 도 2(A)에 나타낸 바와 같이, 샘플 하나의 짧은 변 측을 파지부(5)에서 파지하고, 길이방향의 8할 정도를 60℃의 수조에 침지하여 4시간 유지하였다. 그 후, 샘플(1)을 수조로부터 꺼내서 수분을 닦아냈다.
온수 침지에 의해, 편광판의 편광자(4)는 수축한다. 이 편광자(4)의 수축 정도를, 샘플(1)의 짧은 변 중앙에 있어서의 샘플(1)의 끝(1a)(보호 필름의 끝)에서부터 수축된 편광자(4)의 끝까지의 거리를 측정함으로써 평가하여, 수축 길이로 하였다. 또한 도 2(B)에 나타낸 바와 같이, 온수 침지에 의해 편광판의 한가운데에 위치하는 편광자(4)가 수축함으로써 보호 필름 사이에 편광자(4)가 존재하지 않는 영역(2)이 형성된다.
또한 온수 침지에 의해 온수에 접하는 편광자(4)의 주변부로부터 요오드가 용출하여, 샘플(1)의 주변부에 색이 빠진 부분(3)이 생긴다. 이 탈색 정도를, 샘플(1)의 짧은 변 중앙에 있어서의 수축된 편광자(4)의 끝에서부터 편광판 특유의 색이 남아 있는 영역(6)까지의 거리를 측정함으로써 평가하여, 요오드 빠짐 길이로 하였다. 또한 상기 수축 길이와 요오드 빠짐 길이의 합계를 총 침식 길이(X)로 하였다. 즉, 총 침식 길이(X)란, 샘플(1)의 짧은 변 중앙에 있어서의 샘플(1)의 끝(1a)(보호 필름의 끝)에서부터 편광판 특유의 색이 남아 있는 영역(6)까지의 거리이다. 수축 길이, 요오드 빠짐 길이 및 총 침식 길이(X)가 작을수록, 물 존재하에서의 접착성(내수성)이 높다고 판단할 수 있다.
◎: 총 침식 길이 X가 2mm 미만
○: 총 침식 길이 X가 2mm 이상 3mm 미만
△: 총 침식 길이 X가 3mm 이상 5mm 미만
×: 총 침식 길이 X가 5mm 이상
3. 줄무늬 얼룩의 레벨 측정
편광판 제조 후, 형광등 반사법에 의해 줄무늬 얼룩의 시인 유무를 전술한 기준으로 확인하였다.
4. 광학적 특성(투과율, 편광도)
제조된 편광판을 4cm×4cm의 크기로 절단한 후 자외가시광선 분광계(V-7100, JASCO사 제조)를 이용하여 투과율을 측정하였다. 이때 편광도는 하기 수학식 1로 정의된다.
[수학식 1]
편광도(P)=[(T1-T2)/(T1+T2)]1 /2
(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).
상기 표 2를 참조하면, 실시예들의 편광판은 비교예들에 비해 광학적 특성(편광도) 및 외관 특성(줄무늬 얼룩 레벨)이 같이 우수한 것을 확인할 수 있다.
또한, 가교제로서 글리옥실산 나트륨을 사용한 실시예 1은, 가교제로서 메틸올멜라민을 사용한 실시예 7에 비해 내수성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
1: 샘플
1a: 보호 필름의 끝
2: 편광자가 존재하지 않는 영역
3: 샘플의 주변부에 색이 빠진 부분
4: 편광자
5: 파지부
6: 편광판 특유의 색이 남아 있는 영역
1a: 보호 필름의 끝
2: 편광자가 존재하지 않는 영역
3: 샘플의 주변부에 색이 빠진 부분
4: 편광자
5: 파지부
6: 편광판 특유의 색이 남아 있는 영역
Claims (8)
- 요철 평균 간격(RSm)이 500 내지 5000㎛이고 최대 높이 조도(Rt)는 100 내지 1000nm인 편광자;
상기 편광자의 적어도 일면에 형성된 두께 250 내지 850nm인 접착층; 및
상기 접착층 상에 적층된 보호 필름;을 포함하는 편광판. - 청구항 1에 있어서, 상기 접착층의 두께는 300 내지 800nm인 편광판.
- 청구항 1에 있어서, 상기 접착층은 아세토아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지, 및 글리옥실산염 가교제를 포함하는 접착제 조성물로 형성된 것인 편광판.
- (i) 요철 평균 간격(RSm)이 500 내지 5000㎛이고 최대 높이 조도(Rt)가 100 내지 1000nm인 편광자를 제조하는 단계;
(ii) 상기 편광자 및 보호 필름 중 적어도 어느 하나의 일면에 접착제 조성물을 도포하여 250 내지 850nm의 접착층을 형성하는 단계; 및
(iii) 상기 접착층을 통해 상기 편광자와 보호 필름을 접합하는 단계;를 포함하는 편광판의 제조방법. - 청구항 4에 있어서, 상기 접착제 조성물은 아세토아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지, 및 글리옥실산염 가교제를 포함하는 편광판의 제조방법.
- 청구항 5에 있어서, 상기 아세토아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지 및 글리옥실산염 가교제는 고형분을 기준으로 접착제 조성물 총 중량에 대하여 합계로 2.5 내지 6중량% 포함되는 편광판의 제조방법.
- 청구항 4에 있어서, 상기 편광자와 상기 보호 필름을 접합하는 접합 속도가 10 내지 35m/min인 편광판의 제조방법.
- 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 편광판을 포함하는 화상 표시 장치.
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