KR20200068009A - 편광 필름 제조 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수 개의 처리 설비를 포함하는 편광 필름 제조 시스템에 관한 것이다. 상기 처리 설비는 편광 필름 전구체에 대해 처리를 진행하여 편광 필름을 형성하도록 한다. 상기 처리 설비는 요오드 이온을 함유하는 조액(槽液)을 수용하는 처리조를 포함한다. 상기 조액은 조광 환경 및 분위기 환경 중 적어도 하나에 위치하여, 편광 필름 전구체가 상기 처리조를 통과할 때, 조액이 위치하는 조광 환경은 파장이 430 nm 이상인 빛 속이고, 및/또는 조액이 위치하는 분위기 환경은 비산화성 분위기가 되도록 한다.

Description

편광 필름 제조 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR MANUFACTURING A POLARIZER FILM}
본 발명은 제조 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 특히 편광 필름 제조 방법 및 시스템에 관한 것이다.
편광판은 액정 디스플레이 장치(LCD)에 널리 사용되는 광학 소자이다. 액정 디스플레이 장치가 발전함에 따라, 액정 디스플레이 장치에 탑재되는 소자의 품질에 대한 요구도 더욱 높아지고 있다. 통상, 편광판은 편광 필름에 보호 필름을 부착하여 형성된다(예를 들면, 특허문헌 1). 여기서, 편광 필름은 가요성을 갖는 편광 필름 전구체가 복수 개의 처리 설비를 통과하게 함으로써 얻을 수 있다. 처리 설비는, 예를 들어 처리조이며, 여기서 조액(槽液) 조건은 편광 필름의 품질에 영향을 미치게 되므로, 적절한 방식으로 조액의 변화를 일정한 범위 내로 제어해야 한다. 예를 들어, 일반적으로 원하는 처리조에 각종 밸런스용 약제를 투입하고, 정해진 시간에 조액을 교체한다.
일본 특허 공개 제2004-245925호 공보
본 발명의 목적은, 조액에 투입하는 약제를 줄일 수 있거나 및/또는 조액의 교체 시간을 연장할 수 있는 편광 필름 제조 시스템 및 편광 필름 제조 방법을 제공하는 데 있다.
일부 실시양태에 따르면, 본 발명은 편광 필름 제조 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 복수 개의 처리 설비를 포함한다. 상기 처리 설비는 편광 필름 전구체에 대해 처리를 진행하여 편광 필름을 형성하도록 한다. 상기 처리 설비는 요오드 이온을 함유하는 조액을 수용하는 처리조를 포함한다. 상기 조액은 조광(照光) 환경과 분위기 환경 중 적어도 하나에 위치하여, 편광 필름 전구체가 상기 처리조를 통과할 때, 조액이 위치하는 조광 환경은 파장이 430 nm 이상인 빛 속이고, 및/또는 조액이 위치하는 분위기 환경은 비산화성 분위기가 되도록 한다.
일부 실시양태에 따르면, 본 발명은 편광 필름 제조 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 복수 개의 처리 설비를 포함한다. 처리 설비는 편광 필름 전구체에 대해 처리를 진행하여 편광 필름을 형성하도록 한다. 상기 처리 설비는 처리조를 포함한다. 상기 시스템은 처리조와 연통되는 외부 탱크를 더 포함한다. 외부 탱크에는 요오드 이온을 함유하는 조액이 수용된다. 상기 조액은 조광 환경 및 분위기 환경 중 적어도 하나에 위치하여, 조액이 위치하는 조광 환경은 파장이 430 nm 이상인 빛 속이고, 및/또는 조액이 위치하는 분위기 환경은 비산화성 분위기가 되도록 한다.
일부 실시양태에 따르면, 본 발명은 편광 필름 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 편광 필름 전구체가 복수 개의 처리 설비를 통과하여 편광 필름을 형성하도록 한다. 상기 처리 설비는 요오드 이온을 함유하는 조액을 수용하는 처리조를 포함한다. 상기 방법은 상기 조액이 조광 환경 및 분위기 환경 중 적어도 하나에 위치하여, 편광 필름 전구체가 상기 처리조를 통과할 때, 조액이 위치하는 조광 환경은 파장이 430 nm 이상인 빛 속이고, 및/또는 조액이 위치하는 분위기 환경은 비산화성 분위기가 되도록 제어하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 상기 및 기타 측면을 더 명확하게 이해할 수 있도록, 이하 실시예 방안과 실시예를 예로 들어, 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
조액에 투입하는 약제를 줄일 수 있거나 및/또는 조액의 교체 시간을 연장할 수 있는 편광 필름 제조 시스템 및 편광 필름 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 하나의 실시양태에 따른 편광 필름 제조 시스템의 일부를 나타내는 도면이다.
도 2는 하나의 실시양태에 따른 편광 필름 제조 시스템의 일부를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예와 비교예에 사용되는 실험 배치를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예와 비교예에 사용되는 다른 실험 배치를 나타내는 도면이다.
실시양태에 따른 시스템과 방법을 더욱 명확하게 이해할 수 있도록, 아래에 도면을 참조하여 실시양태에 따른 시스템과 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 도면과 이와 관련되는 설명은 예시적으로 해석하기 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것이 아님을 이해해야 한다. 또한, 일 실시양태 또는 실시예에서의 구성 요소, 조건 및 특징은 추가로 열거하지 않은 다른 실시양태 또는 실시예에 유리하게 적용될 수 있다는 것이 고려된다.
실시양태에 따른 편광 필름 제조 시스템은, 복수 개의 처리 설비를 포함한다. 상기 처리 설비는 편광 필름 전구체에 대해 처리를 진행하여 편광 필름을 형성하도록 한다. 상기 처리 설비는 조액을 수용하는 적어도 하나의 처리조를 포함하며, 여기서 상기 조액에 함유되는 일부 이온이 조액 중에서 쉽게 자발적으로 산화 환원 반응을 일으켜, 형성된 편광 필름의 품질에 악영향을 미치는 생성물을 발생시킨다. 예를 들어, 일부 처리조 내의 요오드 이온(I-), 예를 들어 가교조 및/또는 보색조 내의 요오드 이온은 자발적으로 요오드 분자(I2)로 산화되어, 제조된 편광 필름의 품질에 악영향을 미치게 되며, 예를 들어 편광 필름의 광학 성질에 영향을 미치게 된다. 실시양태에 따르면, 이러한 적어도 하나의 처리조 내의 조액이 조광 환경 및 분위기 환경 중 적어도 하나에 위치하여, 편광 필름 전구체가 처리조를 통과할 때, 조액이 위치하는 조광 환경은 파장이 430 nm 이상인 빛 속이고, 및/또는 조액이 위치하는 분위기 환경은 비산화성 분위기가 되도록 한다. 예를 들어, 이러한 환경 제어는 나아가 예를 들어 시스템(예를 들어, 유지 보수 또는 조액 교체를 위해) 정지 시에만 정지할 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 처리조에 대해 반드시 모니터링 또는 인공 처리 등 광원이 필요한 상황을 제외하고, 상기 처리조는 광이 조사되지 않아 어두운 상태일 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 조광 환경은 파장이 550 nm∼780 nm인 빛 속에 있는 것이다. 일부 실시양태에 있어서, 비산화성 분위기는 질소 가스 분위기 및/또는 비활성 기체 분위기이다. 일부 실시양태에 있어서, 비산화성 분위기를 처리조로 주입하는 주입량은 5 L/min∼100 L/min일 수 있으며, 바람직하게는 5 L/min∼10 L/min이다. 분위기 환경의 제어 기압은 시스템이 상기 처리조 이외의 부분에서의 환경 기압보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 기압과 상기 환경 기압의 기압차는 1 Pa(파스칼)∼30 Pa일 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 처리조 내의 분위기 환경은 제1 체적을 가지고, 처리조 내의 조액은 제2 체적을 가지며, 제1 체적을 제2 체적으로 나눈 비율은 0.01과 0.5 사이이며, 바람직하게는 0.01과 0.05 사이이다. 일부 실시양태에 있어서, 상기 처리조에서 환원제를 배합하여 사용할 수 있다. 환원제는 중량%가 10%±2%인 수용액일 수 있다. 환원제를 조액으로 주입하는 유량은 0.1 L/min∼1 L/min일 수 있다.
이와 대응하게, 실시양태에 따른 편광 필름 제조 방법은, 편광 필름 전구체를 복수 개의 처리 설비로 통과시켜 편광 필름을 형성하도록 하는 것을 포함한다. 상기 처리 설비는 조액을 수용하는 적어도 하나의 처리조를 포함하며, 상기 조액에 전술한 자발적으로 반응하는 이온, 예를 들어 요오드 이온이 함유된다. 실시양태에 따르면, 상기 방법은 상기 조액이 조광 환경 및 분위기 환경 중 적어도 하나에 위치하여, 편광 필름 전구체가 처리조를 통과할 때, 조액이 위치하는 조광 환경은 파장이 430 nm 이상인 빛 속이고, 및/또는 조액이 위치하는 분위기 환경은 비산화성 분위기가 되도록 제어하는 것을 더 포함한다. 예를 들어, 이러한 환경 제어는 나아가, 예를 들어 시스템(예를 들어 유지 보수 또는 조액 교체를 위해) 정지 시에만 정지할 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 처리조에 대해 반드시 모니터링 또는 인공 처리 등 광원이 필요한 상황을 제외하고, 상기 처리조로 광을 조사하는 시간을 최대한 줄이고, 나아가 이를 사용 시 어두운 상태에 놓이도록 할 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 편광 필름 전구체가 상기 처리조를 통과할 때, 상기 조액이 파장이 550 nm∼780 nm의 광 조사를 받도록 한다. 일부 실시양태에 있어서, 편광 필름 전구체가 상기 처리조를 통과할 때, 조액이 질소 가스 분위기 및/또는 비활성 기체 분위기에 놓이도록 한다. 비산화성 분위기의 제어 기압은 시스템의 상기 처리조 이외의 부분에서의 환경 기압보다 크게 할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 기압과 상기 환경 기압의 기압차는 1 Pa∼30 Pa일 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 상기 처리조의 조액 내의 요오드 이온 함량을 정해진 시간에 모니터링할 수 있으며, 요오드 이온 함량이 0.5 mM 이상일 경우, 환원제를 조액 내로 투입하거나 또는 조액을 교체한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 실시양태에 따른 편광 필름 제조 시스템을 나타내는 도면이다. 앞서 언급한 염색조와 가교조 외에, 도 1에서는 다른 편광 필름 제조 처리 설비를 도시하고 있다. 구체적으로, 도 1에서 시스템의 처리 설비는 팽윤조(21), 염색조(22), 가교조(23), 보색조(24), 세정조(25) 및 건조로(26)를 포함하도록 도시되어 있다. 시스템에서의 모든 처리 설비는 선택적으로 추가, 감소, 중복 배치 또는 기타 조절을 행할 수 있다. 예를 들어, 일 시스템에서, 복수 개의 염색조(22)를 포함할 수 있다. 일 시스템에서, 복수 개의 가교조(23)를 포함할 수 있다. 일 시스템에서, 보색조(24)를 생략할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템의 처리 설비는 처리 공간(30)에 설치될 수 있으며, 처리 공간(30)은 예를 들어 처리 챔버 또는 처리 룸일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 편광 필름 전구체(10)는 시스템의 복수 개의 롤러(31)의 전송에 의해, 각 처리 설비(21∼26)를 차례로 통과하여 편광 필름(10')을 형성한다. 편광 필름(10')은 광선을 비편광에서 편광으로 전환할 수 있으며, 예를 들어, 이는 이색성 색소가 흡착 배향된 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA) 필름 또는 액정 재료에 염료 분자를 흡수시켜 형성된다.
편광 필름(10')을 형성하는 편광 필름 전구체(10)는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA) 또는 기타 적합한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 편광 필름 전구체(10)는 PVA 필름일 수 있다. PVA는 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetate)를 비누화함으로써 형성될 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, PVA의 비누화도는 85 몰%∼100 몰%일 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 폴리비닐 아세테이트는 비닐 아세테이트의 단량체이거나, 비닐 아세테이트와 비닐 아세테이트의 공중합체와 기타 비닐 아세테이트와 공중합 가능한 기타 단량체의 공중합체일 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 폴리비닐 알코올은 개질을 통해, 예를 들어 알데히드류 개질을 통한 폴리비닐 포르말(polyvinylformal), 폴리비닐 알코올 아세테이트, 폴리비닐 아세트알데히드, 또는 폴리비닐 부티랄(polyvinylbutyral) 등이다. 일부 실시양태에 있어서, 편광 필름 전구체(10)의 두께는 약 1 μm(마이크로미터)∼200 μm이다.
편광 필름 전구체(10)는 롤러(31)에 의해 팽윤조(21)로 유도되어 편광 필름 전구체(10)에 대해 팽윤 처리를 하도록 한다. 팽윤 처리는 편광 필름 전구체(10) 표면의 이물질 및 편광 필름 전구체(10) 내의 가소제를 제거할 수 있고, 후속 단계의 염색 처리와 가교 처리의 진행에 도움이 된다. 팽윤조(21) 내의 조액은 주로 순수이며, 이는 편광 필름 전구체(10)와 반응한다. 일부 실시양태에 있어서, 팽윤 처리 온도는 10℃∼50℃이고, 팽윤 처리 시간은 5 초∼300 초이다.
일부 실시양태에 따르면, 연신된 편광 필름 전구체(10)를 사용할 수 있다. 다른 일부 실시양태에 따르면, 편광 필름 제조 시스템에서 편광 필름 전구체(10)에 대해 연신 처리를 실시할 수 있다. 연신 처리는 팽윤조(21) 및/또는 후속 단계의 염색조(22), 가교조(23)를 통과할 때 진행할 수 있다. 예를 들어, 팽윤조(21) 입구에 설치된 롤러(31)와 팽윤조(21) 출구에 설치된 롤러(31)에 원주 속도 차이가 존재하도록 하여, 단축 연신 처리를 진행할 수 있다.
이어서, 편광 필름 전구체(10)는 롤러(31)에 의해 염색조(22)로 유도되어 편광 필름 전구체(10)에 대해 염색 처리를 진행하도록 한다. 염색조(22) 내의 조액에는 염색제가 함유된다. 염색제는 이색성 색소를 사용하거나, 또는 기타 적절한 수용성 이색성 염료를 사용할 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 염색제는 요오드와 요오드화칼륨을 포함한다. 예를 들어, 염색제는 0.003 중량부∼0.2 중량부의 요오드 및 3 중량부∼30 중량부의 요오드화칼륨을 포함하는 수용액일 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 염색 처리 온도는 10℃∼50℃이고, 염색 처리 시간은 10 초∼600 초이다. 더 우수한 염색 처리 효과를 얻기 위해, 조액에 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에 있어서 추가로 붕산을 첨가할 수 있다.
이어서, 편광 필름 전구체(10)는 롤러(31)에 의해 가교조(23)로 유도되어 편광 필름 전구체(10)에 대해 가교 처리를 진행하도록 한다. 가교조(23) 내의 조액에는 가교제가 함유된다. 가교제는 붕산을 사용할 수 있다. 가교조(23) 내의 조액에는 광학 조절제를 더 함유할 수 있다. 광학 조절제의 농도를 변경함으로써 편광 필름 색상을 조절할 수 있다. 광학 조절제는 요오드화칼륨, 요오드화아연 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 조액은 수용액이며, 1 중량부∼10 중량부의 붕산 및 1 중량부∼30 중량부의 요오드화칼륨을 포함한다. 일부 실시양태에 있어서, 가교 처리 온도는 10℃∼70℃이고, 가교 처리 시간은 1 초∼600 초일 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 가교 처리는 산성 환경에서 진행되며, pH 값은 예를 들어 2∼5이다. 따라서, 가교조의 조액은 pH 값 조절제를 더 함유할 수 있다. pH 값 조절제는 과염소산, 요오드화수소산, 브롬화수소산, 염산, 황산, 질산, 인산, 불화수소산, 포름산, 아스코르브산 및/또는 아세트산을 사용할 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 전술한 요오드계 광학 조절제의 사용으로 인해, 조액에 형성된 요오드 이온(I-)이 가교 처리에서 사용된 산성 환경에서 자발적으로 요오드 분자(I2)로 산화되므로, 요오드 이온, 요오드 분자의 농도를 유지 및 제어하기 위해, 가교조의 조액은 환원제를 더 함유할 수 있다. 환원제는 황산염, 티오황산염, 디티오설핀산염, 아황산염, 아황산, 아질산염, 철염 및/또는 주석염을 사용할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시양태에 있어서, 이어서, 편광 필름 전구체(10)는 롤러(31)에 의해 보색조(24)로 유도되어 편광 필름 전구체(10)에 대해 보색 처리를 진행하도록 한다. 보색 처리는 편광 필름 전구체(10')에 대해 추가 조절을 진행함으로써 편광 필름(10')이 필요한 색상을 얻도록 한다. 보색조(24) 내의 조액은 가교조(23) 내의 조액과 유사하거나 동일한 구성을 가질 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 보색 처리 온도는 10℃∼70℃이고, 보색 처리 시간은 1 초∼15 분이다.
이어서, 편광 필름 전구체(10)는 롤러(31)에 의해 세정조(25)로 유도되어 편광 필름 전구체(10)에 대해 세정 처리를 진행하도록 한다. 세정 처리는 수중에 침지하거나, 워터 제트로 분무를 진행하거나, 또는 전술한 방식을 조합하여 진행할 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 세정 처리 온도는 2℃∼45℃이고, 세정 처리 시간은 2 초∼120 초이다.
이어서, 세정 처리를 거친 편광 필름 전구체(10)는 롤러(31)에 의해 건조로(26)로 유도되어 편광 필름 전구체(10)에 대해 건조 처리를 진행하도록 하며, 건조 처리를 한 후 바로 편광 필름(10')이 된다. 일부 실시양태에 있어서, 건조 처리 온도는 35℃∼105℃이고, 건조 처리 시간은 10초∼300초이다.
이러한 시스템에서, 상기 조광과 분위기가 제어되는 적어도 하나의 처리조는 가교조(23) 및/또는 보색조(24)를 포함할 수 있다. 또한, 도 1에 도시되어 있지 않지만, 일부 실시양태에 있어서 염색조(22)도 포함할 수 있다. 예를 들어, 염색조(22), 가교조(23), 보색조(24), 또는 복수 개의 가교조(23)(예를 들어 3개의 가교조(23)), 또는 모든 염색조(22)와 가교조(23)와 보색조(24)에 대해 제어할 수 있으며, 이는 필요에 따라 조절할 수 있다. 즉, 조액이 조광 환경 및 분위기 환경 중 적어도 하나에서의 적어도 하나의 처리조에 위치하는 것은, 염색조, 가교조 및 보색조로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. 조광 제어 측면에서, 일부 실시양태에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템은 하나 이상의 광원(32)을 포함할 수 있으며, 광원(32)은 모든 처리 설비를 조사한다. 광원(32)이 존재하는 목적은, 자동화 제조 공정이더라도, 시스템의 모니터링, 또는 인공 협조 작업 처리 등 목적을 위해, 가시광을 제공할 수 있는 광원(32)이 여전히 필요하기 때문이다. 그러나, 조액에 자발적으로 반응하는 이온을 함유하는 적어도 하나의 처리조(23, 24)에서 진행되는 조광 제어에 맞추기 위해, 실시양태에 따른 광원(32)이 조사하는 파장은 430 nm 이상이고, 바람직하게는 550 nm∼780 nm의 빛으로, 상기 조광 환경을 형성하도록 한다. 예를 들어, 500 nm(청색광), 550 nm(녹색광)와 610 nm(적색광) 등의 단일 파장을 조사하는 광원(32)을 선택할 수 있다. 또한 예를 들면, 1개의 주파수 구간의 파장을 조사하는 광원(32)도 선택할 수 있으며, 조사하는 광이 파장 430 nm 이하의 주파수 구간을 포함하지 않으면 된다. 일부 실시양태에 있어서, 광원(32)의 조도는 150∼1000 루멘일 수 있으며, 예를 들어 400∼700 루멘이다. 일부 실시양태에 있어서, 광원(32)의 수량은 20∼60 개일 수 있으며, 예를 들어 30∼40 개이다. 일부 실시양태에 있어서, 광원(32)이 조액과 이격되는 수직 높이(d3)는 2∼10 미터일 수 있다. 다른 일부 실시양태에 따르면, 제어하고자 하는 적어도 하나의 처리조(23, 24)를 기타 처리 설비(21, 22, 25, 26)와 광학적으로 이격시켜, 상기 처리조를 별도로 제어하여, 적어도 편광 필름 전구체가 상기 처리조를 통과할 때 처리조 내의 조액이 파장 430 nm 이하의 광에 의해 조사되지 않도록 할 수 있다. 예를 들어, 편광 필름 전구체가 상기 처리조를 통과할 경우, 처리조를 어두운 상태로 할 수 있다. 또는, 시스템의 제어, 인공 협조 작업 처리 등의 목적을 위해, 특별히 상기 처리조에 광원을 제공하되, 상기 광원이 조사하는 광의 파장은 430 nm 이상이며, 더욱 바람직하게는 550 nm∼780 nm이다.
분위기의 제어 측면에서, 일부 실시양태에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템은 분위기 제어 설비(33)를 포함할 수 있으며, 분위기 제어 설비(33)는 상기 적어도 하나의 처리조(23, 24) 내의 조액이 상기 분위기 환경에 놓이도록 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 분위기 제어 설비(33)는 예를 들어 탱크 덮개이다.탱크 덮개는 기체 유입구(34)를 포함한다. 탱크 덮개는 기체 배출구도 제공한다. 예를 들어, 상기 탱크 덮개와 상기 적어도 하나의 처리조(23, 24)는 편광 필름 전구체(10)가 처리조를 출입하는 위치에 기체 배출구(35)를 형성한다. 일부 실시양태에 따르면, 분위기 제어 설비(33)는 처리조 내의 조액이 질소 가스 분위기 및/또는 비활성 기체 분위기에 놓이도록 하고, 여기서, 비활성 기체 분위기는, 예를 들어 헬륨 가스 분위기, 네온 가스 분위기, 아르곤 가스 분위기, 크립톤 가스 분위기, 제논 가스 분위기 및/또는 라돈 가스 분위기이다. 일부 실시양태에 있어서, 기체 분위기는 바람직하게 질소 가스 분위기 또는 아르곤 가스 분위기를 선택한다. 일부 실시양태에 있어서, 질소 가스 분위기 및/또는 비활성 기체 분위기의 제어 기압(P1)은 시스템이 상기 적어도 하나의 처리조 이외의 부분에서의 환경 기압(P2)보다 크게 할 수 있다. 이로써, 제어 기압(P1)과 환경 기압(P2)의 기압차로 인해, 편광 필름 전구체(10)가 상기 적어도 하나의 처리조를 출입하는 위치에는 밀폐를 하지 않아도 자연적으로 기체 배출구(35)가 형성되어, 상기 적어도 하나의 처리조(23, 24) 내의 조액이 비산화성 분위기에서 산화성 분위기를 포함하는 환경 분위기(예를 들어, 공기)의 영향을 받지 않도록 한다. 일부 실시양태에 따르면, 제어 기압(P1)과 환경 기압(P2)의 기압차는 1 Pa∼30 Pa일 수 있다. 즉, P1 - P2 = 1∼30 Pa이다. 일부 실시양태에 있어서, 비산화성 분위기를 처리조로 주입하는 주입량은 5 L/min∼100 L/min이고, 예를 들어 5 L/min∼10 L/min이다. 일부 실시양태에 있어서, 처리조 내의 분위기 환경은 제1 체적(V1)을 가지고, 처리조 내의 조액은 제2 체적(V2)을 가지며, 제1 체적(V1)을 제2 체적(V2)으로 나눈 비율은 0.01과 0.5 사이이며, 예를 들어 0.01과 0.05 사이이다. 일부 실시양태에 있어서, 하나의 탱크 덮개는 하나의 처리조에 대응된다. 다른 일부 실시양태에 있어서, 1개의 탱크 덮개는 복수 개의 처리조에 대응될 수 있으며, 예를 들어, 1개의 탱크 덮개만으로 모든 분위기 제어가 필요한 처리조를 커버할 수 있다.
조광 및 분위기의 제어에 의해, 전술한 자발적으로 반응하는 이온의 반응을 대폭 억제할 수 있으며, 예를 들어 반응 속도가 점차 느려져, 이와 관련되는 투입제의 사용을 줄일 수 있고, 및/또는 조액의 교체 시간을 연장할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에 있어서, 가교조(23)(및 보색조(24))의 조액 내의 요오드 이온 함량에 대해 주기적으로 모니터링을 진행하여, 요오드 이온 함량이 설정 값(예를 들어 0.5 mM) 이상일 경우, 환원제를 조액에 투입하거나 조액을 교체한다(예를 들어 조액 자체가 환원제를 함유하나 표준을 초과한 상황이 여전히 발생함). 일부 실시양태에 있어서, 가교조(23)(및 보색조(24))의 조액 내의 요오드 이온 함량이 0.5 mM 이상일 경우, 편광 필름(10')의 품질에 현저한 영향이 발생하는 것을 발견할 수 있으므로, 이를 전술한 설정값으로 한다. 가교조(23)(및 보색조(24))가 조광 및 분위기의 제어를 받을 경우, 일 측면에 따르면, 환원제의 사용량을 줄일 수 있어, 환원제의 음이온이 조액에 누적되어 편광 필름(10')의 품질에 대한 영향을 줄일 수 있다. 또한, 활성탄의 사용을 생략 또는 줄일 수 있다. 다른 일 측면에 따르면, 조액의 교체 시간을 연장할 수 있어, 시스템을 정지해야 하는 시간을 줄여, 생산량의 향상 또는 제조 속도를 높일 수 있다.
일부 실시양태에 있어서, 시스템은 하나 이상의 외부 탱크를 포함할 수 있으며, 각각 하나 이상의 전술한 조액을 포함하는 처리 설비(팽윤조(21), 염색조(22), 가교조(23), 보색조(24), 세정조(25)를 포함하나 이에 제한되지 않음)와 대응되게 연통된다. 이로써, 조액의 제공과 회수를 진행할 수 있다. 일부 실시양태에 있어서, 조액 교체 과정에서 여과 등 처리를 진행할 수도 있다. 여기서, 전술한 제어하고자 하는 적어도 하나의 처리조(염색조(22), 가교조(23), 보색조(24))와 연통되는 외부 탱크는 동일한 조액을 구비하므로, 유사한 방식으로 제어할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 외부 탱크(40)는 처리 공간(30)의 외부에 설치되어 염색조(22), 가교조(23), 보색조(24) 중의 하나와 연통된다. 외부 탱크(40)에 하나의 조액이 수용되고, 조액에는 요오드 이온이 함유된다. 상기 조액은 조광 환경 및 분위기 환경 중 적어도 하나에 위치하여, 조액이 위치하는 조광 환경은 파장이 430 nm 이상의 빛 속에 있고, 및/또는 조액이 위치하는 분위기 환경은 비산화성 분위기가 되도록 한다. 일부 실시양태에 따르면, 전술한 임의의 실시양태에 의한 처리조에 대한 제어 방식을 사용하여 외부 탱크(40)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어 탱크 덮개의 분위기 제어 설비(43)를 사용할 수 있어, 탱크 덮개의 기체 유입구(44)를 통해 질소 가스 분위기 및/또는 비활성 기체 분위기를 주입하고, 탱크 덮개와 외부 탱크(40) 사이의 간격을 통해 기체 배출구(45)를 제공한다. 또한, 질소 가스 분위기 및/또는 비활성 기체 분위기의 제어 기압이 외부 탱크(40) 외부의 환경 기압보다 크도록 할 수 있으며, 예를 들어 전술한 제어 기압(P1)과 환경 기압(P2) 사이의 관계와 유사한 관계를 갖는다.
[실시예]
아래에 구체적인 실시예와 비교예를 제공하여, 조광 및 분위기의 제어에 의해 제공할 수 있는 장점에 대해 더욱 명확하게 이해할 수 있도록 설명한다.
[샘플 준비]
60 g의 순수, 2.5 g의 붕산, 7.2 g의 요오드화칼륨과 0.1 g의 황산을 균일하게 혼합하여 침전물이 없어질 때까지 교반하고, 가교조/보색조 내의 조액을 모의한 샘플로 한다.
[조광 제어 실험]
[실험 배치]
조광 제어 실험의 실험 배치는 도 3에 도시된 바와 같다. 용기(141)에 전술한 방식으로 제조된 샘플(142)을 넣은 후, 모두 공기에 노출시킨다. 광원(132)으로 조사하고, 광원(132)과 샘플(142)의 거리(d1))는 25 센티미터이다. 실시예 1∼3과 비교예 1∼3에 대해, 각각 파장이 610 nm인 적색 광원, 파장이 550 nm인 녹색 광원, 파장이 500 nm인 청색 광원, 파장이 430 nm인 남색 광원, 파장이 340 nm인 자외선 광원과 파장이 280 nm인 자외선 광원을 사용하고, 조도는 모두 700 루멘이다. 조사 전과 조사 1 시간 후 각각 샘플(142)을 꺼내어 자외광/가시광 분광기(UV-2450, Shimadzu)를 사용하여, 흡수 파장 350 nm로 설정된 요오드의 흡수 최대 피크를 측정하고, 이로 샘플(142)의 요오드 분자 농도(mM)를 측정한다.
[결과 토론]
조광 제어 실험의 실험 결과는 표 1에 표시된 바와 같다. 표 1의 비교예 1∼3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 조사된 광의 파장이 430 nm이거나 더욱 낮을 경우, 1 시간 내에 바로 환원제의 투입 또는 조액의 교체가 필요하다. 이와 반대로, 실시예 1∼3에서 파장 430 nm 이상의 빛으로 조사한 경우, 적어도 1 시간 간격으로 모니터링을 한 결과, 조액 내의 요오드 이온 함량이 주의하지 않는 틈에 설정값(예를 들어 0.5 mM)을 초과하여, 형성된 편광 필름의 품질에 영향을 주지는 않는다. 표 1의 실시예 1∼2로부터 더 알 수 있는 바와 같이, 파장이 550 nm∼780 nm의 범위 내의 광원을 사용한 경우, 가교조/보색조의 조절/교체 시간을 2배 이상으로 연장할 수 있다.
요오드 분자 농도(mM)
조사 전 조사 후
초기 1 시간
실시예 1 적색광(610 nm) 0.01 0.18
실시예 2 녹색광(550 nm) 0.01 0.2
실시예 3 청색광(500 nm) 0.01 0.44
비교예 1 남색광(430 nm) 0.01 0.5
비교예 2 자외광(340 nm) 0.01 0.8
비교예 3 자외광(280 nm) 0.01 1
[분위기 제어 실험]
[실험 배치]
분위기 제어 실험의 실험 배치는 도 4에 도시된 바와 같다. 용기(241)에 전술한 방법으로 제조된 샘플(242)을 넣은 후, 용기(241)를 마개(233)로 밀폐시키고, 샘플(242)로 삽입 연신된 파이프(234)를 기체 유입구로 하고, 샘플(242)로 삽입되어 닿지 않는 파이프(235)를 기체 배출구로 한다. 실시예 4∼5와 비교예 4∼5에 대해, 샘플(242)을 넣은 후, 마개(233)를 사용하여 밀폐 공간을 구성하고, 이 공간을 진공 상태로 한 후, 파이프(234)를 통해 각각 아르곤 가스, 질소 가스, 산소 가스, 공기를 주입하되, 기체 유량은 300 cc/min이다. 광원(232)으로 조사하며, 여기서 광원(232)과 샘플(242)의 거리(d2)는 30 센티미터이다. 백색 광원을 사용하고, 조도가 700 루멘이다. 조사 전과 조사 하루 후 각각 샘플(242)을 꺼내어 자외광/가시광 분광기(UV-2450, Shimadzu)를 사용하여, 흡수 파장 350 nm로 설정된 요오드의 흡수 최대 피크를 측정하고, 이로 샘플(242)의 요오드 분자 농도(mM)를 측정한다.
[결과 토론]
조광 제어 실험의 실험 결과는 표 2에 표시된 바와 같다. 표 2의 실시예 4∼5와 비교예 4∼5의 비교를 통해 알 수 있는 바와 같이, 비산화성 기체와 산화성 기체를 포함하는 산소와 공기를 사용하면, 요오드 분자의 농도 증가는 한 자리 차이가 인정된다. 따라서, 가교조/보색조의 조액을 비산화성 기체로 제어하면, 조절/교체 시간을 크게 연장할 수 있다
요오드 분자 농도(mM)
조사 전 조사 후
초기 하루
실시예 4 아르곤 가스 0.01 0.02
실시예 5 질소 가스 0.01 0.05
비교예 4 산소 0.01 0.56
비교예 5 공기 0.01 0.38
상술한 바와 같이, 본 발명은 실시양태로 상기 내용을 설명하였으나, 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 각종 변경과 윤색을 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해 정해지는 것을 기준으로 한다.
10: 편광 필름 전구체
10': 편광 필름
21: 팽윤조
22: 염색조
23: 가교조
24: 보색조
25: 세정조
26: 건조로
30: 처리 공간
31: 롤러
32: 광원
33: 분위기 제어 설비
34: 기체 유입구
35: 기체 배출구
40: 외부 탱크
43: 분위기 제어 설비
44: 기체 유입구
45: 기체 배출구
132: 광원
141: 용기
142: 샘플
232: 광원
233: 마개
234: 파이프
235: 파이프
241: 용기
242: 샘플
d1: 거리
d2: 거리
d3: 거리
P1: 제어 기압
P2: 환경 기압
V1: 제1 체적
V2: 제2 체적

Claims (18)

  1. 편광 필름 제조 시스템에 있어서,
    편광 필름 전구체에 대해 처리를 진행하여 편광 필름을 형성하는 복수 개의 처리 설비를 포함하며;
    상기 처리 설비는 요오드 이온을 함유하는 조액(槽液)을 수용하는 처리조를 포함하며, 상기 조액은 조광 환경 및 분위기 환경 중 적어도 하나에 위치하여, 상기 편광 필름 전구체가 상기 처리조를 통과할 때, 상기 조액이 위치하는 조광 환경은 파장이 430 nm 이상인 빛 속이고, 및/또는 상기 조액이 위치하는 분위기 환경은 비산화성 분위기가 되도록 하는, 편광 필름 제조 시스템.
  2. 편광 필름 제조 시스템에 있어서,
    편광 필름 전구체에 대해 처리를 진행하여 편광 필름을 형성하도록 하고, 처리조를 포함하는 복수 개의 처리 설비; 및
    상기 처리조와 연통되며, 요오드 이온을 함유하는 조액이 수용되는 외부 탱크를 포함하며, 상기 조액은 조광 환경 및 분위기 환경 중 적어도 하나에 위치하여, 상기 조액이 위치하는 조광 환경은 파장이 430 nm 이상인 빛 속이고, 및/또는 상기 조액이 위치하는 분위기 환경은 비산화성 분위기가 되도록 하는, 편광 필름 제조 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조광 환경은 파장이 550 nm∼780 nm인 빛 속인 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비산화성 분위기는 질소 가스 분위기 및/또는 비활성 기체 분위기이며, 및/또는 상기 비산화성 분위기의 통기량은 5 L/min∼100 L/min인 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분위기 환경의 제어 기압이 환경 기압보다 큰 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 기압과 상기 환경 기압의 기압차가 1 Pa∼30 Pa인 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하나 이상의 광원을 포함하며, 상기 광원은 파장이 550 nm∼780 nm인 광을 조사하여 상기 조광 환경을 형성하도록 하고, 및/또는 상기 광원의 조도는 150∼1000 루멘이고, 및/또는 상기 하나 이상의 광원의 수량은 20∼60 개이고, 및/또는 상기 광원이 상기 조액과 이격되는 수직 높이는 2∼10 미터인 것을 특징으로 하는 편광 필름 제조 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분위기 환경은 제1 체적을 가지고, 상기 조액은 제2 체적을 가지며, 상기 제1 체적을 상기 제2 체적으로 나눈 비율은 0.01과 0.5 사이인 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    기체 유입구를 구비하고, 기체 배출구도 구비하는 탱크 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 시스템.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조액은 환원제를 더 함유하고, 상기 환원제는 중량%가 10%인 수용액이며, 상기 환원제를 상기 조액으로 주입하는 유량은 0.1 L/min∼1 L/min인 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 처리조는 염색조, 가교조 및 보색조로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 시스템.
  12. 편광 필름 제조 방법에 있어서,
    편광 필름 전구체가 복수 개의 처리 설비를 통과하여 편광 필름을 형성하도록 하고, 상기 처리 설비는 요오드 이온을 함유하는 조액을 수용하는 처리조를 포함하는 것인 단계; 및
    상기 조액이 조광 환경 및 분위기 환경 중 적어도 하나에 위치하여, 상기 편광 필름 전구체가 상기 처리조를 통과할 때, 상기 조액이 위치하는 조광 환경은 파장이 430 nm 이상인 빛 속이고, 및/또는 상기 조액이 위치하는 분위기 환경은 비산화성 분위기가 되도록 제어하는 단계
    를 포함하는, 편광 필름 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 편광 필름 전구체가 상기 처리조를 통과할 때, 상기 조액이 파장이 550 nm∼780 nm인 광 조사를 받도록 하는 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 편광 필름 전구체가 상기 처리조를 통과할 때, 상기 조액이 질소 가스 분위기 및/또는 비활성 기체 분위기에 놓이도록 하는 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 비산화성 분위기의 제어 기압이, 상기 시스템의 상기 처리조 이외의 부분에서의 환경 기압보다 크도록 하는 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어 기압과 상기 환경 기압의 기압차가 1 Pa∼30 Pa인 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 처리조의 상기 조액 내의 요오드 이온 함량을 정시간 모니터링하여, 상기 요오드 이온 함량이 0.5 mM 이상일 경우, 환원제를 상기 조액으로 투입하거나 상기 조액을 교체하는 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 처리조는 염색조, 가교조 및 보색조로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 편광 필름 제조 방법.
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