KR20180118304A - 편광 필름의 제조방법 및 이에 의해 제조된 편광 필름 - Google Patents

편광 필름의 제조방법 및 이에 의해 제조된 편광 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 준비하는 단계; 및 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가습 분위기에서 연신하는 단계를 포함하는 편광 필름의 제조방법이 제공된다.

Description

편광 필름의 제조방법 및 이에 의해 제조된 편광 필름{MANUFACTURING METHOD FOR POLARIZING FILM AND POLARIZING FILM MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 편광 필름의 제조방법 및 이에 의해 제조된 편광 필름에 관한 것이다.
광학 기능성 필름은 디스플레이 장치 등의 부품으로 널리 활용되는데, 특히 편광 필름은 모든 방향으로 진동하는 빛 중에서 한 방향으로 진동하는 빛만 선택적으로 통과시키는 역할을 할 수 있다는 점에서, 액정표시장치 등의 디스플레이 장치에 널리 이용되고 있다. 더욱이, 편광 필름은 한 쌍으로 배치될 경우 빛의 통과와 차단을 결정할 수 있으므로, 최근에는 TV, 모니터, 노트북, 디지털 카메라, 휴대전화 등과 같은 다양한 디스플레이 장치의 필수 구성요소로 이용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치에는 광학특성을 나타내기 위하여 편광 필름이 반드시 사용되고 있으며, 요오드(I2) 또는 이색성 염료를 흡착시킨 폴리비닐알코올(Poly Vinyl Alcohol)계 필름이 일반적으로 사용되고 있다.
편광 필름에 사용되는 폴리비닐알코올계 필름은 여러 단계를 통해 제조될 수 있다. 폴리비닐알코올계 필름을 제조하는 단계는 염착 단계, 가교 단계, 연신 단계, 세정 단계, 보색 단계, 건조 단계를 포함할 수 있다. 상기 단계 중에서, 연신 단계는 폴리비닐알코올계 필름의 고분자 사슬을 일정한 방향으로 배향시키기 위한 것으로, 붕산, 요오드화 칼륨 등이 포함된 연신액에 침지시켜 연신할 수 있다.
연색액은 다량의 붕산, 요오드화 칼륨 등을 첨가하여 제조하고 있어, 폴리비닐알코올계 필름의 제조 비용이 증가될 수 있고, 다수의 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는데 사용된 연신액을 폐처리하는 경우, 추가적인 비용 및 환경오염의 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 친환경적으로 폴리비닐알코올계 필름을 저비용으로 용이하게 제조할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명은 편광 필름의 제조방법 및 이에 의해 제조된 편광 필름에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 준비하는 단계; 및 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가습 분위기에서 연신하는 단계를 포함하는 편광 필름의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 필름의 제조방법으로 제조된 편광 필름이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 디스플레이 패널 및 상기 편광 필름을 포함하고, 상기 디스플레이 패널의 적어도 일면 상에 상기 편광 필름이 구비된 디스플레이 유닛이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가습 분위기에서 연신시킴으로써, 붕산, 요오드화 칼륨 등의 사용량을 줄여 편광 필름의 제조 비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 연신액에 침지시키기 않고 가습분위기에서 연신시킴으로써, 연신액의 폐처리 비용을 절감할 수 있고, 환경오염을 저감할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학적 물성이 우수한 폴리비닐알코올계 필름을 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 가습 챔버를 이용하여 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 것을 모식화한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 폴리비닐알코올 필름의 가시광선 영역 내 단체투과율 및 직교투과율을 나타낸 도면이다.
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. 또한, 본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 준비하는 단계; 및 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가습 분위기에서 연신하는 단계를 포함하는 편광 필름의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가습 분위기에서 연신시킴으로써, 붕산, 요오드화 칼륨 등의 사용량을 줄여 편광 필름의 제조 비용을 절감시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 편광 필름의 제조 방법은 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 연신 공정 시에 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 연신액에 침지하여 연신하는 것이 아니고, 가습 분위기 하에서 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존의 연신액에 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 침지시켜 연신하는 방법에서 발생될 수 있는 연신액 폐처리 비용의 발생 및 환경오염을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연신하는 단계 이전에, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 염착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 염착하는 단계는 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 분자 및/또는 이색성 염료로 염착시킬 수 있다. 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 분자 및/또는 이색성 염료가 염착됨에 따라, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름은 연신 방향으로 진동하는 빛은 흡수하고, 수직 방향으로 진동하는 빛은 통과시킬 수 있는 특정한 진동 방향을 갖는 편광 특성을 보유할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 염착하는 단계는 요오드 용액 및/또는 이색성 염료를 함유하는 염착액이 담긴 처리욕에 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 침지시킬 수 있다. 상기 염착액은 용매와 요오드 및/또는 이색성 염료를 포함할 수 있다. 상기 용매로 물이 사용될 수 있고, 물과 상용성을 갖는 유기용매와 물이 혼합된 것을 사용할 수 있다. 상기 염착액의 요오드 및/또는 이색성 염료의 농도를 조절함으로써, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 포함하는 편광 필름의 투과도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 염착액은 용매 100 중량부에 대하여, 0.06 중량부 이상 0.25 중량부 이하의 요오드 및/또는 이색성 염료를 포함할 수 있다.
또한, 요오드화 화합물 등의 보조제를 추가로 상기 염착액에 첨가함으로써, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름에 대한 염착 효율을 향상시킬 수 있다. 요오드는 물에 대한 용해도가 낮아, 요오드의 용해도를 향상시킬 수 있는 요오드화 화합물 등의 보조제를 첨가함으로써, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름에 대한 염착 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 보조제로 사용될 수 있는 요오드화 화합물은 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석 및 요오드화 티탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 염착시키기 위하여, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 25 ℃ 이상 40 ℃ 이하의 염착액에 30 초 이상 120 초 이하 동안 침지시킬 수 있다. 상기 염착액의 온도를 25 ℃ 이상 40 ℃ 이하로 조절함으로써, 염착 효율을 향상시킬 수 있으며, 요오드가 승화되는 것을 방지하여 요오드의 사용량을 절감시킬 수 있다. 또한, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 상기 염착액에 30 초 이상 120 초 이하 동안 침지시킴으로써, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 염착을 균일하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 염착한 후, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름에 잔류하고 있는 염착액을 제거하기 위하여, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 세정할 수 있다. 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 세정하기 위하여, 물 또는 붕산 수용액을 이용할 수 있다. 구체적으로, 붕산의 농도가 0.1 중량% 이상 2.5 중량% 이하인 붕산 수용액을 사용할 수 있다
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 염착하는 단계 이후, 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가교하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가교시킴으로써, 요오드 및/또는 이색성 염료가 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 폴리비닐알코올 고분자 매트릭스에 흡착될 수 있다. 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가교제가 포함된 가교액에 침지시키거나 가교제가 포함된 가교액을 도포 또는 분사하여, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가교시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가교액은 용매 및 가교제를 포함할 수 있다. 가교제는 용매 100 중량부에 대하여, 0.5 중량부 이상 5 중량부 이하로 첨가될 수 있다. 상기 가교제의 함량을 상기 범위로 조절함으로써, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 연신성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 상기 가교제로 붕산, 붕사 등의 붕소 화합물, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가교하는 단계는 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 25 ℃ 이상 40 ℃ 이하의 가교액에 30 초 이상 120 초 이하 동안 침지시킬 수 있다. 상기 가교액의 온도를 25 ℃ 이상 40 ℃ 이하로 조절함으로써, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 연신성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 상기 가교액에 30 초 이상 120 초 이하 동안 침지시킴으로써, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름에 가교가 균일하게 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 보색하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 보색하는 단계는 염착 및 세정된 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가교하는 단계 전에 수행될 수도 있고, 또는 가교하는 단계 후에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보색하는 단계에서는 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 색을 보정할 수 있다. 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 색을 보정하기 위하여, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 요오드화칼륨을 포함하는 보색액에 침지시킬 수 있다. 상기 보색액으로 요오드화칼륨의 농도가 4.5 중량% 이상 6 중량% 이하인 용액을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보색된 미연신 폴리비닐알코올계 필름에 잔류하고 있는 보색액을 제거하기 위하여, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 세정할 수 있다. 다만, 상기 보색된 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 바로 세정하는 경우에는 상기 보색된 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 색 보정 효과가 감소될 수 있고 광특성 저하가 발생될 수 있으므로, 상기 보색된 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 건조한 후에 세정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연신하는 단계는 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가습 분위기에서 연신하는 것일 수 있다. 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가습 분위기에서 연신함으로써, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 고분자 사슬을 일정한 방향으로 배향시킬 수 있다.
일반적으로, 미연신된 폴리비닐알코올계 필름을 연신시키기 위하여, 붕산, 요오드화 칼륨 등이 포함된 연신액에 침지시키는 방법을 사용하고 있다. 다만, 길게 연장된 형태의 폴리비닐알코올계 필름을 연속적으로 연신액에 침지시키며 연신하는 과정에서, 폴리비닐알코올계 필름으로부터 저분자량의 폴리비닐알코올 분자들이 빠져나와 연신액에 존재할 수 있게 된다. 연신액에 존재하는 저분자량의 폴리비닐알코올 분자들은 이후에 새로 연신되는 폴리비닐알코올계 필름 표면에 부착될 수 있으며, 이물질로 석출되어 제조되는 편광 필름의 불량을 야기시킬 수 있다. 또한, 다량의 붕산, 요오드화 칼륨 등을 첨가하여 연신액을 제조함에 따라 폴리비닐알코올계 필름의 제조 비용이 증가될 수 있고, 저분자량의 폴리비닐알코올 분자들이 존재하는 연신액을 폐처리하는 비용이 추가적으로 발생되는 문제가 있다.
반면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가습 분위기에서 연신함으로써, 폴리비닐알코올계 필름의 제조 비용을 절감시킬 수 있으며, 광학적 물성이 우수한 폴리비닐알코올계 필름을 구현할 수 있다. 또한, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 연신조에 침지시키지 않음으로써, 이송되는 폴리비닐알코올계 필름의 표면 상태가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연신하는 단계는, 70 RH% 이상 100 RH% 이하의 습도에서 수행될 수 있다. 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 과정에서 공급되는 수증기의 양을 조절하여, 70 RH% 이상 100 RH% 이하의 습도 조건에서 연신함으로써, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 고분자 사슬을 효과적으로 배향시킬 수 있으며, 폴리비닐알코올계 필름의 연신 공정 중에 폴리비닐알코올계 필름의 주행 안정성을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연신하는 단계는, 40 ℃ 이상 70 ℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보일러를 사용하여 40 ℃ 이상 70 ℃ 이하의 온도를 가지는 수증기를 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름에 공급할 수 있고, 열 교환기를 거친 공기와 수증기를 혼합하여 40 ℃ 이상 70 ℃ 이하의 온도를 가지는 수증기를 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름에 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 40 ℃ 이상 70 ℃ 이하의 온도에서 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 연신함으로써, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 연신성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 폴리비닐알코올계 필름의 유연성(Flexibility)을 향상시켜 폴리비닐알코올계 필름의 연신 공정 중에 폴리비닐알코올계 필름의 주행 안정성을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연신하는 단계는, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 4.0 배 이상 7.0 배 이하의 연신비로 연신할 수 있다. 구체적으로, 5.0 배 이상 6.0 배 이하의 연신비로 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 연신할 수 있다.
상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 4.0 배 이상 7.0 배 이하의 연신비로 연신함으로써, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 고분자 사슬이 충분히 배향되도록 할 수 있으며, 상기 고분자 사슬이 절단되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 가습 챔버를 이용하여 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 것을 모식화한 도면이다. 도 1을 참고하면, 길게 연장된 형태의 미연신 폴리비닐알코올계 필름(F)은 가습 분위기에서 필름의 길이 방향을 따라 제1 연신롤(110)로부터 제3 연신롤(130)로 이송되며 연신될 수 있다. 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름(F)에 가습 분위기를 형성하기 위하여, 제1 가습 챔버(210), 제2 가습 챔버(220) 2개의 가습 챔버가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연신하는 단계는, 서로 다른 온도 및 습도를 가지는 가지는 2 이상의 가습 챔버 내에서 수행될 수 있다. 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름은 연신되는 과정에서 물성이 변화될 수 있다. 온도 및 습도가 상이하게 설정된 2 이상의 가습 챔버를 사용하여, 연신되는 과정 중에 물성이 변화되는 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름에 적절한 온도 및 습도를 가지는 수증기를 공급할 수 있다. 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 변화되는 물성에 대응하여, 적절한 온도 및 습도를 가지는 수증기를 2 이상의 가습 챔버를 통해 별도로 공급함으로써, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 연신성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 고분자 사슬을 효과적으로 배향시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연신하는 단계는, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 40 ℃ 이상 60 ℃ 이하의 온도 및 70 RH% 이상 100 RH% 이하의 분위기의 제1 가습 챔버; 및 50 ℃ 이상 70 ℃ 이하의 온도 및 80 RH% 이상 100 RH% 이하의 분위기의 제2 가습 챔버에서 순차적으로 통과시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 가습 챔버는 40 ℃ 이상 60 ℃ 이하의 온도 및 80 RH% 이상 100 RH% 이하의 분위기일 수 있고, 상기 제1 가습 챔버는 50 ℃ 이상 60 ℃ 이하의 온도 및 90 RH% 이상 100 RH% 이하의 분위기일 수 있다.
또한, 상기 제2 가습 챔버는 50 ℃ 이상 70 ℃ 이하의 온도 및 90 RH% 이상 100 RH% 이하의 분위기일 수 있고, 상기 제2 가습 챔버는 60 ℃ 이상 70 ℃ 이하의 온도 및 90 RH% 이상 100 RH% 이하의 분위기일 수 있다.
도 1을 참고하면, 제1 연신롤(110)과 제2 연신롤(120) 사이에 제1 가습 챔버(210)가 구비될 수 있고, 제2 연신롤(120)과 제3 연신롤(130) 사이에 제2 가습 챔버(220)가 구비될 수 있다. 상기 제1 가습 챔버(210)를 통한 40 ℃ 이상 60 ℃ 이하의 온도 및 70 RH% 이상 100 RH% 이하의 분위기에서, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름(F)이 제1 연신롤(110)로부터 제2 연신롤(120)로 이송되면서 3 배 이상 4.5 배 이하의 연신비로 연신될 수 있다. 또한, 상기 제2 가습 챔버(220)를 통한 50 ℃ 이상 70 ℃ 이하의 온도 및 80 RH% 이상 100 RH% 이하의 분위기에서, 상기 폴리비닐알코올계 필름(F)은 제2 연신롤(120)로부터 제3 연신롤(130)로 이송되면서, 상기 제1 연신롤(110)로 공급되는 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름 대비 4.5 배 이상 7.0 배 이하의 연신비로 최종적으로 연신될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 가습 챔버의 온도를 상기 제2 가습 챔버의 온도보다 높게 설정함으로써, 연신되는 폴리비닐알코올계 필름에 적절한 유연성(Flexibility)를 부여하여, 순수에 침지시키지 않은 상태에서도 폴리비닐알코올계 필름의 고분자 사슬 및 요오드의 배향성을 향상시켜, 우수한 광특성을 보유하는 연신 폴리비닐알코올계 필름을 제공할 수 있다. 또한, 상기 연신 폴리비닐알코올게 필름을 포함하는 편광 필름의 내열 및 내습열 내구성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 제1 가습 챔버의 습도를 상기 제2 가습 챔버의 습도보다 높게 설정함으로써, 연신되는 과정 중에 물성이 변화되는 폴리비닐알코올계 필름의 주행 안정성을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제1 가습 챔버와 제2 가습 챔버의 온도 차이는 0 ℃ 초과 20 ℃ 이하일 수 있고, 상기 제1 가습 챔버와 제2 가습 챔버의 습도 차이는 0 RH% 초과 30 RH% 이하일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 가습 챔버와 제2 가습 챔버의 온도 차이는 2 ℃ 이상 10 ℃ 이하일 수 있다. 상기 제1 가습 챔버와 제2 가습 챔버의 온도 차이를 0 ℃ 초과 20 ℃ 이하로 설정함으로써, 급격한 온도 차이로 인하여 상기 폴리비닐알코올계 필름이 열충격을 받는 것을 억제할 수 있으며, 상기 폴리비닐알코올계 필름의 고분자 사슬의 결정화가 과도하게 일어나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제1 가습 챔버와 제2 가습 챔버의 습도 차이는 5 RH% 이상 20 RH% 이하, 5 RH% 이상 10 RH% 이하일 수 있다. 상기 제1 가습 챔버와 제2 가습 챔버의 습도 차이를 0 RH% 초과 30 RH% 이하로 조절함으로써, 상기 폴리비닐알코올계 필름의 연신성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 두께는 10 ㎛ 이상 70 ㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 두께는 15 ㎛ 이상 60 ㎛ 이하일 수 있다. 두께가 10 ㎛ 이상 70 ㎛ 이하인 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 사용함으로써, 연신되는 과정에서 필름의 두께가 얇야짐에 따라 폴리비닐알코올계 필름의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 필름의 제조방법으로 제조된 편광 필름이 제공된다. 상기 편광 필름은 본 발명의 일 실시예에 따른 가습 분위기에서 연신된 폴리비닐알코올계 필름을 포함할 수 있다. 상기 가습 분위기에서 연신된 폴리비닐알코올계 필름을 사용함으로써, 광학적 특성이 우수한 편광 필름을 구현할 수 있고, 편광 필름의 제조 비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 편광 필름을 포함하는 편광판을 제공할 수 있다. 상기 편광판은 상기 편광 필름의 적어도 일면에 부착되는 보호필름을 포함할 수 있다. 상기 편광 필름의 일면 또는 양면에 부착되는 보호필름으로, 적절한 투명 필름을 사용할 수 있다. 구체적으로, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차단성, 등방성 등이 우수한 열가소성 수지가 사용될 수 있다. 상기 열가소성 수지로, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리술폰 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, (메트)아크릴 수지, 환상 폴리올레핀 수지(노르보르넨계 수지), 폴리아릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐알코올 수지, 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 다만, 전술한 열가소성 수지의 종류는 설명을 위한 예시일 뿐, 열가소성 수지의 종류를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 편광판은 상기 편광 필름 이외에 위상차 필름, 시각 보상필름, 휘도 향상필름 등의 광학적 특성을 보유하는 필름을 포함할 수 있다. 또한, 상기 편광판에는 표면을 보호하기 위한 보호용 투명필름이 부착될 수 있다. 보호용 투명필름으로, 예를 들면, 트리아세틸셀룰로오스 필름, 폴리에틸렌프탈레이트 필름 등이 사용될 수 있다. 상기 편광판의 일면에는 상기 편광판을 패널에 부착시킬 수 있는 점착층이 형성되고, 점착층을 보호하기 위하여 이형필름이 점착층에 부착될 수 있다. 점착층은 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제 또는 우레탄계 점착제로 이루어질 수 있으며, 이형필름으로 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름, 폴리올레핀계 필름 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 디스플레이 패널 및 상기 편광 필름을 포함하고, 상기 디스플레이 패널의 적어도 일면 상에 상기 편광 필름이 구비된 디스플레이 유닛이 제공된다. 가습 분위기에서 연신된 폴리비닐알코올계 필름을 포함하는 편광 필름을 사용함으로써, 기존의 폴리비닐알코올계 필름을 연신조에 침지시켜 연신하는 방식에서 발생될 수 있는 문제점을 극복할 수 있어, 디스플레이 유닛의 제조 비용 및 불량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
미연신 폴리비닐알코올 필름의 준비
폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol; PVA) 필름(일본합성 社, M2004) 20 ㎛를 상온 수조에 60 초간 팽윤 시킨 후, 이색성 염료(요오드:요오드화 칼륨 = 1:30) 3 중량%를 포함하는 25 ℃ 이상 30 ℃ 이하의 염착액에 폴리비닐알코올 필름을 60 초 동안 침지시켜 염착 처리하였다. 염착된 폴리비닐알코올 필름을 물로 세정한 후, 붕산 3 중량%를 포함하는 30 ℃ 이상 45 ℃ 이하의 가교액에 폴리비닐알코올 필름을 60 초 동안 침지시켜 가교 처리하였다. 가교 처리된 폴리비닐알코올 필름을 물로 세정한 후, 요오드화칼륨의 농도가 5 중량%인 보색액에 침지시켜 보색 처리하였다. 보색된 폴리비닐알코올 필름을 80 ℃에서 건조시킨 후에 세정하여 미연신 폴리비닐알코올 필름을 준비하였다.
폴리비닐알코올 필름의 제조
실시예 1
상기 준비된 미연신 폴리비닐알코올 필름을 제1 가습 챔버를 통해 50 ℃ 및 94 RH%의 분위기에서, 4.4 배 연신하였고, 제2 가습 챔버를 통해 60 ℃ 및 98 RH%의 분위기에서 최종적으로 5.4 배 연신된 폴리비닐알코올 필름을 제조하였다. 이후, 폴리비닐알코올 필름을 80 오븐에서 3분간 건조한 후, 물을 이용하여 건조된 폴리비닐알코올 필름을 1초간 세정하여, 최종 폴리비닐알코올 필름을 제조하였다.
실시예 2
상기 준비된 미연신 폴리비닐알코올 필름을 제1 가습 챔버를 통해 50 ℃ 및 93 RH%의 분위기에서, 4.43 배 연신하였고, 제2 가습 챔버를 통해 55 ℃ 및 99 RH%의 분위기에서 최종적으로 5.4 배 연신한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리비닐알코올 필름을 제조하였다.
비교예 1
상기 준비된 미연신 폴리비닐알코올 필름을 붕산 1.5 중량%를 포함하는 52 ℃의 연신액에 폴리비닐알코올 필름을 60 초 동안 침지시키며 5.4 배 연신하였다.
비교예 2
상기 준비된 미연신 폴리비닐알코올 필름을 가습 분위기가 아닌 미가습 조건에서 4.60 배 연신하였고, 가습 분위기가 아닌 미가습 조건에서 최종적으로 5.4 배 연신하여 폴리비닐알코올 필름을 제조하였다.
광특성 측정
본 발명의 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 폴리비닐알코올 필름을 V-7100 SMPL JIG에 테이프로 부착한 후, 분광광도계(JAS.CO 社, V-7100)를 이용하여 광특성을 측정하였다.
하기 표 1에 본 발명의 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 비교예 2에서 제조된 폴리비닐알코올 필름의 광특성 측정 실험 결과를 나타내었다. 하기 표 1에서, Ts는 폴리비닐알코올 필름의 단체투과율, Tp는 폴리비닐알코올 필름의 평행투과율, Tc는 폴리비닐알코올 필름의 직교투과율, P.E는 폴리비닐알코올 필름의 편광도, a, b, 직교a, 직교 b는 폴리비닐알코올 필름의 hunter lab 색좌표이고, 직교 405는 405 nm의 파장값을 가지는 빛에 대한 폴리비닐알코올 필름의 직교투과율, 직교 440은 440 nm의 파장값을 가지는 빛에 대한 폴리비닐알코올 필름의 직교투과율, 직교 700은 700 nm의 파장값을 가지는 빛에 대한 폴리비닐알코올 필름의 직교투과율이다.
비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2
Ts 41.99 41.95 41.95 42.08
Tp 35.27 35.20 35.22 35.43
Tc 0.0011 0.0018 0.0006 0.0007
P.E 99.9969 99.9947 99.9982 99.9980
a -0.51 -0.69 -0.59 -0.58
b 2.04 2.03 2.67 2.63
직교 a 0.56 1.14 0.19 0.19
직교 b -0.91 -2.53 -0.18 -0.20
직교 405 0.055 0.105 0.013 0.016
직교 440 0.006 0.021 0.001 0.001
직교 700 0.016 0.007 0.005 0.006
상기 표 1을 참고하면, 유사한 단체투과율(Ts)에서, 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따른 폴리비닐알코올 필름은 비교예 1 및 비교예 2에 따른 폴리비닐알코올 필름보다 높은 편광도(P.E)를 보유하는 것을 알 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 폴리비닐알코올 필름의 가시광선 영역 내 단체투과율 및 직교투과율를 나타낸 도면이다. 도 2에서, x축은 폴리비닐알코올 필름에 조사되는 빛의 파장값을 나타내며, 좌측의 y축은 폴리비닐알코올 필름에 조사되는 빛에 대한 폴리비닐알코올 필름의 단체투과율(Ts), 우측의 y축은 폴리비닐알코올 필름에 조사되는 빛에 대한 폴리비닐알코올 필름의 직교투과율(Tc)을 나타내고 있다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 폴리비닐알코올 필름의 단체투과율 및 직교투과율은 비교예 1에 따른 폴리비닐알코올 필름의 단체투과율 및 직교투과율과 유사한 바, 가습 분위기에서 연신한 본 발명의 폴리비닐알코올 필름은 연신액에 침지시켜 연신된 기존의 폴리비닐알코올 필름과 광학적 특성이 유사한 것을 알 수 있다.
110: 제1 연신롤
120: 제2 연신롤
130: 제3 연신롤
210: 제1 가습 챔버
220: 제2 가습 챔버

Claims (11)

  1. 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 준비하는 단계; 및
    상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 가습 분위기에서 연신하는 단계를 포함하는 편광 필름의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연신하는 단계는, 70 RH% 이상 100 RH% 이하의 습도에서 수행되는 것인 편광 필름의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연신하는 단계는, 40 ℃ 이상 70 ℃ 이하의 온도에서 수행되는 것인 편광 필름의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 연신하는 단계는, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 4.0 배 이상 7.0 배 이하의 연신비로 연신하는 것인 편광 필름의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 연신하는 단계는, 서로 다른 온도 및 습도를 가지는 가지는 2 이상의 가습 챔버 내에서 수행되는 것인 편광 필름의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 연신하는 단계는, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 40 ℃ 이상 60 ℃ 이하의 온도 및 70 RH% 이상 100 RH% 이하의 분위기의 제1 가습 챔버; 및 50 ℃ 이상 70 ℃ 이하의 온도 및 80 RH% 이상 100 RH% 이하의 분위기의 제2 가습 챔버에서 순차적으로 통과시키는 것인 편광 필름의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 가습 챔버와 제2 가습 챔버의 온도 차이는 0 ℃ 초과 20 ℃ 이하인 것인 편광 필름의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 가습 챔버와 제2 가습 챔버의 습도 차이는 0 RH% 초과 30 RH% 이하인 것인 편광 필름의 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 두께는 10 ㎛ 이상 70 ㎛ 이하인 것인 편광 필름의 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 연신하는 단계 이전에, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 염착하는 단계를 더 포함하는 것인 편광 필름의 제조방법.
  11. 청구항 1에 따른 제조 방법으로 제조된 편광 필름.
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