KR20210009229A - 편광판의 제조방법, 이로부터 제조된 편광판 및 이로부터 제조된 편광판을 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

편광판의 제조방법, 이로부터 제조된 편광판 및 이로부터 제조된 편광판을 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

요오드, 이색성 염료 중 하나 이상이 염착된 편광자 또는 상기 편광자의 적어도 일면에 보호 필름이 형성된 적층체에 펨토초 레이저를 조사함으로써 단체 투과율이 80% 이상인 편광 해소 영역을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 펨토초 레이저는 파장 340nm 내지 346nm 영역 및 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 각각 선택되는 적어도 2종을 포함하는 것인, 편광판의 제조 방법, 이로부터 제조된 편광판 및 이로부터 제조된 편광판을 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다.

Description

편광판의 제조방법, 이로부터 제조된 편광판 및 이로부터 제조된 편광판을 포함하는 디스플레이 장치{METHOD FOR PREPARING POLARIZING PLATE, POLARIZING PLATE PREPARED FROM THE SAME AND DISPLAY APPARTUS COMPRISING POLARIZING PLATE PREPARED FROM THE SAME}
본 발명은 편광판의 제조 방법, 이로부터 제조된 편광판 및 이로부터 제조된 편광판을 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
편광판은 광학표시장치 중 액정 패널로부터 출사되는 광을 편광시켜 출사시키는 기능을 한다. 편광판은 편광자 및 편광자의 적어도 일면에 적층된 보호필름을 포함한다. 최근 광학표시장치는 화면을 보여주는 디스플레이 기능뿐만 아니라 카메라, 화상 통화 등의 다양한 기능들이 부가되는 것이 일반적이다. 편광판은 편광 기능에 의해 광량의 50% 이상을 투과시키지 못하므로 편광판을 그대로 카메라 영역에 사용할 경우 시인성이 저하될 수 있다.
이를 구현하기 위하여 편광판 중 일부 영역을 화학적인 방법으로 처리하거나 물리적으로 구멍을 뚫어 처리하는 방법이 있다. 하지만, 편광판을 물리적으로 처리할 경우 편광판 전체가 손상될 수 있고, 화학적으로 처리할 경우 편광 해소가 필요 없는 영역에까지 편광 해소가 됨으로써 실용성이 떨어질 수 있다.
이에, 최근에는 편광판 중 일부 영역에만 레이저를 조사함으로써 편광 해소 영역을 형성하는 방법이 고려되고 있다. 레이저로는 펄스 폭에 따라 밀리초, 나노초, 피코초 또는 펨토초 레이저를 이용할 수 있다. 특히 펨토초 레이저는 밀리초, 나노초, 피코초에 비하여 펄스 폭이 적어 레이저 조사시 편광자의 외관 변형 등을 줄일 수 있다. 한편, 본원발명 발명자는 기존의 펨토초 레이저로 편광 해소 영역을 형성하더라도 편광판을 고온 고습에서 장기간 방치할 경우 높아졌던 단체 투과율 및 낮아졌던 편광도가 다시 레이저 조사 전 상태로 원복됨을 확인하였다. 이를 막기 위하여 배리어층 및/또는 배리어 필름을 구비하면 되지만, 이것은 제조 공정성, 경제성이 좋지 않다. 최근 편광자의 일면에만 보호 필름을 형성하고 다른 일면에는 배리어층을 부가한 편광판이 개발되고 있으나, 상술 원복을 해소할 수 있을 지 여부는 분명하지 않다. 한편, 최근 파장 500nm 영역에서의 펨토초 레이저를 조사함으로써 투과 영역을 형성하는 방법이 개발되었으나 상술한 원복 문제를 해결할 수 없었다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 제2017-0037854호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 편광 해소 영역이 존재하고 고온 고습에서 장기간 방치하더라도 편광 해소 영역에서의 단체 투과율 변화율 및/또는 편광도 변화율이 낮아 고온 고습에서의 신뢰성이 우수한 편광판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 별도의 배리어층 및/또는 배리어필름을 구비할 필요가 없어 제조 공정성, 경제성이 우수하고, 박형화 효과가 가능한 편광판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 편광 해소 영역과 편광 영역의 경계면에서 크랙 및/또는 외관 변형이 없는 편광판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점은 편광판의 제조 방법이다.
1.편광판의 제조 방법은 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상이 염착된 편광자 또는 상기 편광자의 적어도 일면에 보호 필름이 형성된 적층체에 펨토초 레이저를 조사함으로써 단체 투과율이 80% 이상인 편광 해소 영역을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 펨토초 레이저는 파장 340nm 내지 346nm 영역 및 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 각각 선택되는 적어도 2종을 포함한다.
1에 있어서, 상기 펨토초 레이저는 파장 343nm와 파장 515nm에서 각각 선택될 수 있다.
1-2에 있어서, 상기 펨토초 레이저는 100 펨토초(fs) 내지 500 펨토초(fs) 의 펄스 폭 및 100kHz 내지 500kHz의 주파수로 조사될 수 있다.
1-3에 있어서, 상기 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 조사되는 펨토초 레이저는 0.01J/(cm2 ㆍ 펄스) 내지 0.20J/(cm2 ㆍ 펄스)으로 0.1초 내지 1000초 동안 조사되고, 상기 파장 340nm 내지 346nm 영역에서 조사되는 펨토초 레이저는 0.01J/(cm2 ㆍ 펄스) 내지 0.17J/(cm2 ㆍ 펄스)으로 0.1초 내지 1000초 동안 조사될 수 있다.
1-4에 있어서, 상기 편광자를 제조하는 단계는 폴리비닐알코올계 필름을 상기 요오드, 이색성 염료 중 하나 이상으로 염착시키고, 가교시키고, 연신시켜 제조될 수 있다.
1-5에 있어서, 상기 편광판의 제조방법으로 제조된 편광판은 하기 식 1의 단체 투과율의 변화율이 10% 이하일 수 있다.
[식 1]
단체 투과율의 변화율 = │T2 - T1│/T1 x 100
(상기 식 1에서, T1은 상기 편광자 또는 편광판 중 레이저가 조사된 영역의 최초 단체 투과율(단위:%)
T2는 상기 편광자 또는 편광판을 60℃ 및 95% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후 상기 레이저가 조사된 영역의 단체 투과율(단위:%)).
1-6에 있어서, 상기 편광판의 제조방법은 상기 편광자 또는 상기 적층체의 적어도 일면에 배리어층 또는 배리어필름을 적층하는 단계를 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 편광판은 본 발명의 편광판의 제조 방법에 의해 제조된 편광판을 포함한다.
상기 편광판은 하기 식 3의 단체 투과율 변화율이 10% 이하일 수 있다:
[식 3]
단체 투과율의 변화율 = │T2 - T1│/T1 x 100
(상기 식 3에서, T1은 단체 투과율이 80% 이상인 영역의 최초 단체 투과율(단위:%)
T2는 상기 편광판을 60℃ 및 95% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후 상기 단체 투과율이 80% 이상인 영역의 단체 투과율(단위:%)).
본 발명의 디스플레이 장치는 본 발명의 편광판의 제조 방법에 의해 제조된 편광판을 포함한다.
본 발명은 편광 해소 영역이 존재하고 고온 고습에서 장기간 방치하더라도 편광 해소 영역에서의 단체 투과율 변화율 및/또는 편광도 변화율이 낮아 고온 고습에서의 신뢰성이 우수한 편광판의 제조 방법을 제공하였다.
본 발명은 별도의 배리어층 및/또는 배리어필름을 구비할 필요가 없어 제조 공정성, 경제성이 우수하고, 박형화 효과가 가능한 편광판의 제조 방법을 제공하였다.
본 발명은 편광 해소 영역과 편광 영역의 경계면에서 크랙 및/또는 외관 변형이 없는 편광판의 제조 방법을 제공하였다.
첨부한 실시예에 의해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 "단체 투과율"은 파장 400nm 내지 800nm에서 측정된 값이다.
본 명세서에서 수치 범위 기재 시 "X 내지 Y"는 X 이상 Y 이하(X≤ 그리고 ≤Y)를 의미한다.
본 발명의 편광판의 제조 방법은 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상이 염착된 편광자 또는 상기 편광자의 적어도 일면에 보호필름이 형성된 적층체에 펨토초 레이저를 조사하는 단계를 포함하고, 상기 펨토초 레이저는 파장 340nm 내지 346nm 영역 및 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 각각 선택되는 적어도 2종의 펨토초 레이저를 포함한다. 이를 통해, 상기 편광자 또는 상기 적층체의 일부 영역에 단체 투과율이 80% 이상인 투과 영역을 형성할 수 있다. 또한, 파장 340nm 내지 346nm 영역 및 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 각각 선택되는 적어도 2종의 펨토초 레이저는 편광자 또는 편광판의 고온 고습에서의 신뢰성을 높일 수 있다. 상기 고온 고습에서의 신뢰성은 하기에서 보다 상세하게 설명한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판의 제조 방법을 설명한다.
편광판의 제조 방법은 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상이 염착된 편광자에 펨토초 레이저를 조사하는 단계를 포함하고, 상기 펨토초 레이저는 파장 340nm 내지 346nm 영역 및 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 각각 선택되는 적어도 2종의 펨토초 레이저를 포함한다.
일 구체예에서, 편광자는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 제조된 편광자를 포함할 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지 필름은 염착 전 및 염착 후 모두, 파장 340nm 내지 346nm 영역 및 파장 510nm 내지 520nm 영역의 빛에 대해서는 광 투과율이 높아 상술한 2개 영역의 레이저를 조사하더라도 변형이 일어나지 않는다. 또한, 340nm 내지 346nm 영역 및 파장 510nm 내지 520nm 영역의 빛은 보호 필름 없이 편광자에 직접적으로 조사되더라도 편광자 및/또는 편광판에 열 변형 없이 효과적으로 가능할 수 있다.
본 발명에서는 편광자 또는 편광판 중 적어도 일부에 단체 투과율 80% 이상의 편광 해소 영역을 형성하기 위하여 펨토초 레이저를 조사한다. 펨토초 레이저는 밀리초, 나노초, 피코초 레이저에 비하여 편광자에 레이저 조사시 열변형을 억제함으로써 레이저 조사면과 레이저 조사되지 않은 면의 경계면에서 광 특성이 변화되는 영역의 폭을 줄일 수 있고, 기포 발생 및/또는 편광자 표면에서의 굴곡 발생 등의 문제점이 없어 외관 향상의 효과를 제공할 수 있다.
파장 510nm 내지 520nm 영역의 빛은 편광자에 염착된 요오드, 이색성 염료를 바닥 상태에서 들뜬 상태로 전이시킴으로써 요오드, 이색성 염료를 분해시킴으로써 해당 빛이 조사된 영역에서의 편광 기능을 해소함과 동시에 단체 투과율을 80% 이상으로 높일 수 있다. 파장 340nm 내지 346nm 영역 및 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 각각 선택되는 적어도 2종의 펨토초 레이저가 편광자에 조사되는 경우 상술한 편광 기능을 해소 및 단체 투과율을 높임과 동시에, 편광자 또는 편광판의 고온 고습 신뢰성을 높일 수 있다. 여기에서 "고온 고습 신뢰성"은 편광자 또는 편광판을 고온 고습에서 장기간 방치할 경우 빛이 조사된 영역에서 단체 투과율 및/또는 편광도가 변화되는 정도가 적음을 의미한다.
구체적으로 편광자 또는 편광판에서 레이저가 조사된 영역은 하기 식 1에 따른 단체 투과율의 변화율이 10% 이하, 예를 들면 0% 내지 2%가 될 수 있다: 상기 범위에서 편광판을 고온 고습에서 장시간 방치하더라도 레이저가 조사된 영역의 단체 투과율이 레이저 조사 전 상태로 원복되는 정도가 낮아서 편광판을 디스플레이 장치에 사용시 자주 교체할 필요가 없다. 특별히 제한되지 않지만, 단체 투과율이 80% 이상인 영역은 디스플레이 장치에 적용시 카메라 모듈 등이 형성되는 영역이 될 수 있다.
[식 1]
단체 투과율의 변화율 = │T2 - T1│/T1 x 100
(상기 식 1에서, T1은 상기 편광자 또는 편광판 중 레이저가 조사된 영역의 최초 단체 투과율(단위:%)
T2는 상기 편광자 또는 편광판을 60℃ 및 95% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후 상기 레이저가 조사된 영역의 단체 투과율(단위:%)).
구체적으로 편광자 또는 편광판에서 레이저가 조사된 영역은 하기 식 2에 따른 편광도의 변화율이 10% 이하, 예를 들면 0% 내지 5%가 될 수 있다: 상기 범위에서 편광판을 고온 고습에서 장시간 방치하더라도 레이저가 조사된 영역의 편광도가 레이저 조사 전 상태로 원복되는 정도가 낮아서 편광판을 디스플레이 장치에 사용시 자주 교체할 필요가 없다. 단체 투과율이 80% 이상인 영역은 디스플레이 장치에 적용시 카메라 모듈 등이 형성되는 영역이 될 수 있다.
[식 2]
편광도의 변화율 = │P2 - P1│/P1 x 100
(상기 식 2에서, P1은 상기 편광자 또는 편광판 중 레이저가 조사된 영역의 최초 편광도(단위:%)
P2는 상기 편광자 또는 편광판을 60℃ 및 95% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후 상기 레이저가 조사된 영역의 편광도(단위:%)).
이와 같이, 본 발명의 편광판의 제조 방법은 파장 340nm 내지 346nm 영역 및 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 각각 선택되는 서로 다른 파장의 적어도 2종의 펨토초 레이저를 조사함으로써 편광판 중 일부 영역에 편광 해소 영역을 형성함과 동시에 편광판의 고온 고습에서의 신뢰성을 높인 것이다.
파장 340nm 내지 346nm 영역에서 선택되는 펨토초 레이저만을 조사하는 경우 460nm 내지 620nm의 장파장 영역의 요오드 PVA Complex I5 -와 I3 - 이온을 짧은 시간에 해리하지 못하여 편광 해소 영역을 형성하는데 레이저 조사 시간이 길어서 경제적이지 못할 수 있다.
반면, 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 선택되는 펨토초 레이저만을 조사하는 경우 250nm 내지 450nm의 단파장 영역의 요오드 이온 I3 -, I2를 완벽히 해리시키지 못하여 고온 고습에서 PVA Complex I5 -와 I3 -로 다시 결합하여 편광 해소 영역의 투과도가 낮아지는 현상으로 상술한 고온 고습 신뢰성에 도달하기가 어려울 수 있다. 일반적으로, 펨토초 레이저로 조사하여 단체 투과율 80% 이상의 투과 영역이 형성된 편광판은 고온 고습에서 장기간 방치하는 경우 편광 해소 기능이 원복되면서 단체 투과율이 80% 미만으로 떨어질 수 있다. 이를 해소하기 위하여 편광자의 적어도 일면에 수분 투과도가 낮은 배리어층 또는 배리어필름을 추가로 적층시켜야 하는 문제점이 있으나, 본 발명의 편광판의 제조 방법으로 제조된 편광판은 상기 배리어층 또는 배리어필름을 포함하지 않더라도 고온 고습에서 장기간 방치 후 단체 투과율이 80% 이상으로 유지될 수 있다. 상기 "배리어층", "배리어필름"은 수분 투과도가 낮아 외부로부터의 수분 등의 침투를 억제할 수 있는, 당업자에게 알려진 통상의 종류를 포함할 수 있다.
구체적으로, 파장 340nm 내지 346nm 영역에서는 파장 340nm, 341nm, 342nm, 343nm, 344nm, 345nm, 346nm, 바람직하게는 343nm의 펨토초 레이저가 선택될 수 있다. 구체적으로, 파장 510nm 내지 520nm 영역에서는 파장 510nm, 511nm, 512nm, 513nm, 514nm, 515nm, 516nm, 517nm, 518nm, 519nm, 520nm, 바람직하게는 515nm의 펨토초 레이저가 선택될 수 있다. 최적으로는, 파장 343nm 및 파장 515nm 각각에서 펨토초 레이저가 조사될 수 있다.
파장 340nm 내지 346nm 영역 및 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 각각 선택되는 적어도 2종의 펨토초 레이저는 동시에 조사되거나 또는 순차적으로 조사될 수 있다. 바람직하게는, 515nm를 조사하고, 그 다음에 343nm를 조사 하는 것이 편광 해소 영역에서 단체 투과율 원복 정도를 더 낮출 수 있다.
본 발명에서는 상기 2개 영역의 파장에서 각각 선택된 펨토초 레이저가 조사됨과 동시에 각각 영역에서 조사되는 펨토초 레이저의 세기가 조절됨으로써 본 발명의 효과가 더 잘 구현될 수 있다. 구체적으로, 파장 340nm 내지 346nm 영역에서 조사되는 펨토초 레이저는0.01J/(cm2 ㆍ 펄스) 내지 0.17J/(cm2 ㆍ 펄스), 바람직하게는 0.08J/(cm2 ㆍ 펄스) 내지 0.011J/(cm2 ㆍ 펄스)로 조사될 수 있다. 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 조사되는 펨토초 레이저는 0.01J/(cm2 ㆍ 펄스) 내지 0.20J/(cm2 ㆍ 펄스), 바람직하게는 0.15J (cm2 ㆍ 펄스) 내지 0.17J/ (cm2 ㆍ 펄스)로 조사될 수 있다. 상기 범위에서, 단파장(300 내지 450nm)과 장파장(450 내지 560nm)에 존재하는 I2, I3 -, I5 -이온을 짧은 시간에 효과적으로 해리시켜 투과율이 80% 이상이고, 고온 고습하에서 요오드 재결합으로 인한 투과도 저하 현상을 막을 수 있는 효과가 있을 수 있다. 상기 'J/(cm2 ㆍ 펄스)'는 펨토초 레이저 조사 파장에 있어서, 펄스당 편광자에 조사되는 총 에너지를 펨토초 레이저가 조사되는 총 면적으로 나눈 값으로 정의된다.
펨토초 레이저는 상기 각각의 파장 영역에서 100 펨토초(fs) 내지 500 펨토초(fs), 바람직하게는 200 펨토초(fs) 내지 400 펨토초(fs)의 펄스 폭, 및 100kHz 내지 500kHz, 바람직하게는 150kHz 내지 350kHz의 주파수로 조사될 수 있다. 상기 범위에서, 열에 의한 가공면의 표면 탄화 또는 레이저 해칭(hatching) 현상이 없고 조사 경계면에서의 정밀도가 50㎛ 이하이며, 더 바람직하게는 10㎛ 이하인 편광해소 영역을 형성시킬 수 있다.
펨토초 레이저는 상기 각각의 파장 영역에서 0.1 초 내지 1000초, 예를 들면 0.1초 내지 100초 동안 조사될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자 및 보호필름의 열변형 없이 상기 조사 조건 하에 조사 시간 또는 횟수를 올려 보다 뉴트럴(Neutral)하고, 색깔이 없는(Colorless) 고투과 부를 형성할 수 있다.
펨토초 레이저는 상기 각각의 파장 영역에서 30℃ 내지 120℃, 바람직하게는 60℃ 내지 90℃에서 조사될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자 및 보호필름의 열변형 없이 상기 조사 조건 하에 조사 시간 또는 횟수를 올려 보다 뉴트럴하고, 색깔이 없는 고 투과부를 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 펨토초 레이저가 조사된 영역은 단체 투과율이 80% 이상, 구체적으로 80% 내지 100%, 편광도가 40% 이하, 구체적으로 0% 내지 40%가 됨으로써, 디스플레이 장치에 적용시 카메라 모듈 형성 영역에 적용되어 카메라 시인성을 좋게 할 수 있다. 편광판 중 펨토초 레이저가 조사된 영역은 편광판 중 일부 영역으로서 예를 들면 편광판 중 0% 초과 50% 이하, 예를 들면 10% 내지 50%가 될 수 있다. 편광판 중 펨토초 레이저가 조사되지 않은 영역은 단체 투과율이 40% 이상, 예를 들면 40% 내지 50%, 편광도가 80% 이상, 예를 들면 80% 내지 100%가 될 수 있다.
펨토초 레이저는 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상이 염착된 편광자에 조사된다. 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상이 염착된 편광자는 하기 상술되는 방법에 의해 제조될 수 있다.
편광자는 염착, 연신, 가교, 보색 공정에 의해 제조될 수 있다. 본 발명의 편광자의 제조방법에서 염착, 연신의 순서는 제한되지 않는다. 즉, 폴리비닐알콜계 필름을 염착한 후 연신할 수도 있고, 연신한 후 염착할 수도 있으며, 염착과 연신을 동시에 수행할 수도 있다.
폴리비닐알콜계 필름은 종래 편광자 제조시 사용되는 통상의 폴리비닐알콜계 필름을 사용할 수 있다. 구체적으로 폴리비닐알콜 또는 그 유도체로 형성된 필름을 사용할 수 있다. 폴리비닐알콜의 중합도는 1000　내지 5000이 될 수 있고, 검화도는 80mol% 내지 100mol%가 될 수 있고, 두께는 1㎛ 내지 30㎛, 구체적으로 3㎛ 내지 30㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서, 박형의 편광자 제조에 사용될 수 있다.
폴리비닐알콜계 필름은 염착, 연신되기 전에, 수세, 팽윤 처리될 수 있다. 폴리비닐알콜계 필름을 수세 처리함으로써 폴리비닐알콜계 필름 표면에 묻어있는 이물을 제거할 수 있다. 폴리비닐알콜계 필름을 팽윤 처리함으로써, 폴리비닐알콜계 필름의 염착 또는 연신이 더 잘되도록 할 수 있다. 팽윤 처리는 당업자에게 알려진 바와 같이 팽윤조의 수용액에서 폴리비닐알콜계 필름을 방치하여 수행할 수 있다. 상기 팽윤조의 온도 및 팽윤 처리 시간은 특별히 제한되지 않는다. 팽윤조는 붕산, 무기산, 계면활성제 　등이 더 포함될 수 있고, 이들의 함량은 조절될 수 있다.
폴리비닐알콜계 필름을 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상 함유 염착조에서 염착시킴으로써 폴리비닐알콜계 필름을 염착시킬 수 있다. 염착 공정에서는 폴리비닐알콜계 필름을 염착 용액에 침지하게 되는데, 염착 용액은 요오드, 이색성 염료를 포함하는 수용액이 될 수 있다. 구체적으로 요오드는 요오드계 염료로부터 제공되며, 요오드계 염료는 요오드화칼륨, 요오드화수소, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화리튬, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 염착 용액은 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상을 1중량%　내지 5중량%를 포함하는 수용액이 될 수 있다. 상기 범위에서, 소정 범위의 편광도를 가져 디스플레이 장치에 사용될 수 있다.
염착조의 온도는 20℃ 내지 45℃가 될 수 있고 폴리비닐알콜계 필름의 염착조 침지 시간은 10 내지 300초가 될 수 있다. 상기 범위에서 편광도가 높은 편광자를 구현할 수 있다.
염착된 폴리비닐알콜계 필름을 연신조에서 연신함으로써 폴리비닐알콜계 필름은 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상이 배향되어 편광성을 가질 수 있다. 구체적으로 연신은 건식 연신과 습식 연신법이 모두 가능하다. 건식 연신은 인터롤 연신, 압축 연신, 가열롤 연신 등이 가능할 수 있고, 습식 연신은 35 내지 65℃의 물을 포함하는 습식 연신조에서 수행될 수 있다. 습식 연신조는 붕산을 더 포함함으로써 연신 효과를 높일 수도 있다.
폴리비닐알콜계 필름은 소정의 연신비로 연신될 수 있는데, 구체적으로 총 연신비가 5 내지 7배, 구체적으로 5.5 내지 6.5배가 되도록 연신될 수 있고, 상기 범위에서 연신되는 폴리비닐알콜계 필름의 절단 현상, 주름 발생 등을 방지할 수 있고, 편광도와 투과율이 높인 편광자를 구현할 수 있다. 연신은 1축 연신으로서 1단 연신으로 연신할 수도 있지만 2단, 3단 연신 등의 다단 연신함으로써 박형의 편광자를 제조하면서도 파단을 막을 수도 있다.
상기에서는 폴리비닐알콜계 필름을 염착한 후 연신하는 순서로 설명하였으나, 염착과 연신은 동일 반응조에서 수행될 수도 있다.
염착된 폴리비닐알콜계 필름을 연신하기 전에 또는 염착 후 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 가교조에서 가교 처리할 수도 있다. 가교는 폴리비닐알콜계 필름에 요오드, 이색성 염료 중 1조 이상이 더 강하게 염착되도록 하는 공정으로서, 가교제로는 붕산을 사용할 수 있다. 가교 효과를 높이기 위해 인산 화합물, 요오드화 칼륨 등이 더 포함될 수도 있다.
염착 및 연신된 폴리비닐알콜계 필름은 보색조에서 보색 처리될 수 있다. 보색 처리는 상기 염착 및 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 요오드화칼륨을 포함하는 보색액을 포함하는 보색조에서 침지하는 것이다. 이를 통해서, 편광자의 색상값을 낮추고 편광자 내의 요오드 음이온 I-을 제거하여 내구성을 좋게 할 수 있다. 보색조의 온도는 20℃ 내지 45℃가 될 수 있고 폴리비닐알콜계 필름의 보색조 침지 시간은 10초 내지 300초가 될 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 편광자는 두께가 1㎛ 내지 30㎛, 구체적으로 3㎛ 내지 30㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
편광판의 제조 방법은 편광자의 적어도 일면에 보호필름을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다. 보호필름은 편광자의 보호필름으로 통상적으로 사용되는 보호필름을 사용할 수 있다. 예를 들면, 보호필름은 트리아세틸셀룰로스 등을 포함하는 셀룰로오스계, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 수지로 된 보호필름을 포함할 수 있다. 보호필름은 두께가 10㎛ 내지 100㎛, 예를 들면 10㎛ 내지 60㎛가 될 수 있다. 상기 적층은 접착제로 수행될 수 있으며, 이것은 당업자에게 알려진 통상의 방법에 의한다.
이하, 본 발명의 다른 실시예의 편광판의 제조 방법을 설명한다.
편광판의 제조 방법은 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상이 염착된 편광자의 적어도 일면에 보호필름이 형성된 적층체에 펨토초 레이저를 조사하는 단계를 포함하고, 상기 펨토초 레이저는 파장 340nm 내지 346nm 영역 및 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 각각 선택되는 적어도 2종의 펨토초 레이저를 포함한다. 펨토초 레이저가 편광자에 조사되지 않고 편광자와 보호필름의 적층체에 조사되는 점을 제외하고는 상기 일 실시예의 편광판의 제조 방법과 실질적으로 동일하다. 레이저가 편광판 중 상부 보호 필름, 편광자의 순서로 투과되며, 파장 340nm 내지 346nm 및 510nm 내지 520nm의 레이저는 상부 보호 필름에서 투과율이 90% 이상이 됨으로써 편광자에 편광 해소 영역을 제대로 형성할 수 있음과 동시에 상부 보호 필름, 편광자, 및 편광판에서 열 변형이 없도록 할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판을 설명한다.
본 실시예에 따른 편광판은 상술한 본 발명의 편광판의 제조 방법에 의해 제조될 수 있다. 편광판은 펨토초 레이저가 조사되어 단체 투과율이 80% 이상인 영역이 적어도 일부 형성되어 있다. 편광판의 두께는 30㎛ 내지 200㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치용 편광판에 사용할 수 있다. 일 구체예에서, 편광판은 하기 식 3의 단체 투과율 변화율이 10% 이하, 예를 들면 0% 내지 2%가 될 수 있다:
[식 3]
단체 투과율의 변화율 = │T2 - T1│/T1 x 100
(상기 식 3에서, T1은 편광판 중 단체 투과율이 80% 이상인 영역의 최초 단체 투과율(단위:%)
T2는 상기 편광판을 60℃ 및 95% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후 상기 단체 투과율이 80% 이상인 영역의 단체 투과율(단위:%)).
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 설명한다.
본 발명의 디스플레이 장치는 본 발명의 편광판 또는 본 발명의 편광자를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 액정표시장치, 유기발광표시장치 등을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
(1)편광자의 재료: 폴리비닐알코올 필름(VF-PE3000, 일본 Kuraray社, 두께:30㎛)
(2)보호필름: 트리아세틸셀룰로오스 필름(KC4UYW, 일본 Konica社, 두께 40㎛)
실시예 1
물로 수세한 폴리비닐알콜계 필름을 30℃ 물의 팽윤조에서 팽윤 처리하였다.
팽윤조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 요오드화칼륨 3중량%를 포함하는 수용액을 함유하는 30℃의 염착조에서 30초 내지 200초 동안 처리하였다. 염착조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 붕산 3중량%를 함유하는 30℃내지 60℃ 수용액인 습식 가교조를 통과시켰다. 가교조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 붕산 3중량%를 함유하는 50℃내지 60℃ 수용액인 연신시키되, 총 연신비가 6배가 되도록 연신시켜 편광자를 제조하였다. 제조한 편광자의 양면에 접착제(Z-200, Nippon Goshei사)를 사용하여 보호필름을 접착시켜 적층체를 제조하였다.
상기 적층체를 소정의 크기로 재단하고, 적층체 중 일부 영역에만 레이저를 사용해서 파장 515nm의 펨토초 레이저를 0.17J/(cm2 ㆍ 펄스)의 세기로 0.5초 동안 조사하고, 파장 343nm의 펨토초 레이저를 0.09J/(cm2 ㆍ 펄스)의 세기로 0.5초 동안 조사하여 편광 해소 영역이 형성된 편광판을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에서 조사 횟수를 1회에서 10회로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서 파장 515nm의 펨토초 레이저를 조사하지 않고, 파장 343nm의 펨토초 레이저를 0.09J/(cm2 ㆍ 펄스)의 세기로 0.5초 동안만 조사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 2
실시예 1에서 파장 343nm의 펨토초 레이저를 조사하지 않고, 파장 515nm의 펨토초 레이저를 0.17J/(cm2 ㆍ 펄스)의 세기로 0.5초 동안 조사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 3
실시예 1에서 파장 533nm의 펨토초 레이저를 0.23J/(cm2 ㆍ 펄스)의 세기로 0.5초 동안 조사하고, 파장 343nm의 펨토초 레이저를 0.09J/(cm2 ㆍ 펄스)의 세기로 0.5초 동안 조사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 4
실시예 1에서 파장 515nm의 펨토초 레이저를 0.17J/(cm2 ㆍ 펄스)의 세기로 0.5초 동안 조사하고, 파장 265nm의 펨토초 레이저를 0.09J/(cm2 ㆍ 펄스)의 세기로 0.5초 동안 조사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예와 비교예에서 제조한 편광판에 대하여 하기 물성을 평가하였다.
(1)외관: 레이저가 조사된 영역과 레이저가 조사되지 않은 영역의 경계면에서 기포 발생 여부, 표면 굴곡 발생 여부를 평가하였다. 기포, 표면 굴곡이 발생하지 않은 경우 양호, 기포, 표면 굴곡이 발생한 경우 불량으로 평가하였다. 편광판을 60℃ 및 95% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후 동일한 방법으로 내구성 평가 후 외관을 평가하였다.
(2)최초 단체 투과율과 편광도: 파장 400nm 내지 800nm에서 편광판에 대해 JASCO사 V7100을　이용하여 단체 투과율과 편광도를 측정하였다. 단체 투과율과 편광도는 펨토초 레이저가 조사된 영역과 펨토초 레이저가 조사되지 않은 영역 각각에서 측정하였다.
(3)고온 고습 후의 단체 투과율과 편광도: 편광판을 60℃ 및 95% 상대습도에서 500시간 동안 방치하였다. (2)와 동일한 방법으로 펨토초 레이저가 조사된 영역에서 단체 투과율과 편광도를 측정하였다.
실시예 비교예
1 2 1 2 3 4
외관 양호 양호 양호 양호 불량 불량
레이저가 조사되지 않은 영역의 단체 투과율(%) 43.2 43.2 43.2 43.2 43.2 43.2
레이저가 조사되지 않은 영역의 편광도(%) 99.996 99.996 99.996 99.996 99.996 99.996
레이저가 조사된 영역
단체 투과율(%) 최초 88.2 89.5 59.4 87.5 73.3 75.1
고온 고습후 89.3 89.8 45.4 55.4 48.5 52.1
식 1의 값(%) 1.2 0.3 23.5 36.7 33.8 30.6
편광도(%) 최초 0.668 0.558 51.586 12.121 29.988 21.125
고온 고습후 0.636 0.541 91.060 60.154 88.176 84.132
식 2의 값(%) 4.8 3.0 76.5 396 194 298
내구성 후 외관 양호 양호 양호 양호 불량 불량
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 편광판의 제조 방법은 고온 고습에서 장기간 방치하더라도 편광 해소 영역에서의 단체 투과율 변화율, 편광도 변화율이 낮아 편광 해소 영역의 고온 고습 신뢰성이 우수하였으며, 초기 외관 및 내구성 평가 후 외관이 모두 우수하였다. 반면에, 340nm 내지 346nm, 510nm 내지 520nm 중 어느 하나의 파장으로 펨토초가 조사되거나, 펨토초가 조사되더라도 본 발명의 파장 영역을 벗어나는 경우 본 발명의 효과를 모두 얻을 수 없었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (10)

  1. 요오드, 이색성 염료 중 하나 이상이 염착된 편광자 또는 상기 편광자의 적어도 일면에 보호 필름이 형성된 적층체에 펨토초 레이저를 조사함으로써 단체 투과율이 80% 이상인 편광 해소 영역을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 펨토초 레이저는 파장 340nm 내지 346nm 영역 및 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 각각 선택되는 적어도 2종을 포함하는 것인, 편광판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펨토초 레이저는 파장 343nm와 파장 515nm에서 각각 선택된 것인, 편광판의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 펨토초 레이저는 100 펨토초(fs) 내지 500 펨토초(fs)의 펄스 폭 및 100kHz 내지 500kHz의 주파수로 조사되는 것인, 편광판의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 파장 510nm 내지 520nm 영역에서 조사되는 펨토초 레이저는 0.01J/(cm2 ㆍ 펄스) 내지 0.20J/(cm2 ㆍ 펄스)으로 0.1초 내지 1000초 동안 조사되고, 상기 파장 340nm 내지 346nm 영역에서 조사되는 펨토초 레이저는 0.01J/(cm2 ㆍ 펄스) 내지 0.17J/(cm2 ㆍ펄스)로 0.1초 내지 1000초 동안 조사되는 것인, 편광판의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 편광자를 제조하는 단계는 폴리비닐알코올계 필름을 상기 요오드, 이색성 염료 중 하나 이상으로 염착시키고, 가교시키고, 연신시켜 제조되는 것인, 편광판의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 편광판의 제조방법으로 제조된 편광판은 하기 식 1의 단체 투과율의 변화율이 10% 이하인 것인, 편광판의 제조방법:
    [식 1]
    단체 투과율의 변화율 = │T2 - T1│/T1 x 100
    (상기 식 1에서, T1은 상기 편광자 또는 편광판 중 레이저가 조사된 영역의 최초 단체 투과율(단위:%),
    T2는 상기 편광자 또는 편광판을 60℃ 및 95% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후 상기 레이저가 조사된 영역의 단체 투과율(단위:%)).
  7. 제1항에 있어서, 상기 편광판의 제조방법은 상기 편광자 또는 상기 적층체의 적어도 일면에 배리어층 또는 배리어필름을 적층하는 단계를 포함하지 않는 것인, 편광판의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 편광판.
  9. 제8항에 있어서, 상기 편광판은 하기 식 3의 단체 투과율 변화율이 10% 이하인 것인, 편광판:
    [식 3]
    단체 투과율의 변화율 = │T2 - T1│/T1 x 100
    (상기 식 3에서, T1은 단체 투과율이 80% 이상인 영역의 최초 단체 투과율(단위:%)
    T2는 상기 편광판을 60℃ 및 95% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후 상기 단체 투과율이 80% 이상인 영역의 단체 투과율(단위:%)).
  10. 제8항의 편광판을 포함하는 디스플레이 장치.
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