WO2010090449A2 - 내구성 및 내열성이 우수한 편광소자, 편광판 및 화상표시장치 - Google Patents

내구성 및 내열성이 우수한 편광소자, 편광판 및 화상표시장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2010090449A2
WO2010090449A2 PCT/KR2010/000672 KR2010000672W WO2010090449A2 WO 2010090449 A2 WO2010090449 A2 WO 2010090449A2 KR 2010000672 W KR2010000672 W KR 2010000672W WO 2010090449 A2 WO2010090449 A2 WO 2010090449A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polarizer
zinc
film
weight
iodine
Prior art date
Application number
PCT/KR2010/000672
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2010090449A3 (ko
Inventor
권기옥
김승애
나균일
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to US13/147,555 priority Critical patent/US20110310481A1/en
Priority to JP2011547816A priority patent/JP2012517025A/ja
Priority to CN2010800064338A priority patent/CN102301261A/zh
Publication of WO2010090449A2 publication Critical patent/WO2010090449A2/ko
Publication of WO2010090449A3 publication Critical patent/WO2010090449A3/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid

Definitions

  • the present invention relates to a polarizer, a polarizing plate, and an image display device having excellent durability and heat resistance, and more particularly, to a polarizer, a polarizing plate having excellent durability and heat resistance, in which the content of zinc, boron, and iodine in a polarizing element is controlled to a specific range. And an image display apparatus.
  • Polarizing plates are used in image display devices such as liquid crystal displays, organic light emitting (EL) displays, plasma display panels (PDPs), etc., and are required to have a high transmittance and a polarization degree in order to provide images with excellent color reproducibility.
  • a polarizing plate is conventionally produced by dyeing a polyvinyl alcohol-based film using a dichroic iodine or a dichroic dye or the like, crosslinking, and then oriented by a method such as uniaxial stretching.
  • an image display device using a polarizing plate is used for display panels of televisions, monitors, automobile dashboards, computers, notebooks, PDAs, telephones, TVs, audio / video devices, various office and industrial machines.
  • the durability of the conventional polarizing plate has been improved by modifying the polyvinyl alcohol-based resin film itself and / or by using a non-sublimable dichroic dye instead of a sublimable iodine-based polarizer.
  • a non-sublimable dichroic dye instead of a sublimable iodine-based polarizer.
  • iodine or dichroic dye may not be sufficiently adsorbed to the polymer matrix, resulting in low polarization or poor transmittance due to modification of the matrix.
  • the method using a non-sublimable dye has a problem in that it is difficult to control the orientation during the stretching of the PVA film and thus sufficient polarization cannot be obtained.
  • the present invention provides a polarizing element exhibiting excellent durability and heat resistance.
  • the present invention provides a polarizing plate and an image display device including a polarizing element exhibiting excellent durability and heat resistance.
  • a polarizer is provided.
  • a polarizing plate including a polarizing element according to an embodiment of the present invention is provided.
  • an image display device including a polarizer or a polarizer according to one embodiment of the present invention.
  • / I content (% by weight) to not less than 0.1 and not more than 3.0, the polarizing element, the polarizing plate and the image display apparatus including the same exhibit excellent initial orthogonal transmittance and color, and these characteristics are not only maintained, but also at high temperature conditions. Even when left unattended, it exhibits excellent durability and heat resistance in which initial excellent transmittance, polarization degree and color are maintained.
  • the present inventors have studied the polarizer and the polarizing plate excellent in durability and heat resistance, the specific content relation of zinc, boron, iodine in the polarizer has a very close correlation with the heat resistance and durability, to improve the durability and heat resistance of the polarizer In order to control the specific relationship between zinc, boron and iodine rather than the zinc content of the polarizer itself, it was found that the durability and heat resistance of the polarizer were significantly increased.
  • the positive reaction of the following Reaction Scheme 1 may be accelerated at high temperature, and the color change and polarization degree may be lowered after being left at high temperature.
  • the heat resistance of the polarizing device is improved due to the addition of zinc, when the zinc is added in excess of an appropriate amount, the initial optical properties of the polarizing device become weak. Therefore, the zinc content in the polarizer should be controlled in an appropriate amount in terms of controlling the initial optical properties, durability and heat resistance of the polarizer.
  • the zinc, boron and iodine contents in the polarizers are related to the initial optical properties, the heat resistance and the durability at high temperature conditions in the polarizers, respectively. Not only exhibits excellent initial optical properties such as initial color and polarization degree, but also exhibits excellent durability and heat resistance in which changes in initial excellent optical properties are minimized even when left under high temperature conditions. Accordingly, the present invention takes account of these characteristics of the polarizing element, so that the relation of the contents of zinc, boron and iodine in the polarizing element in a specific relation is controlled to satisfy a specific range.
  • the Zn content (% by weight) x B content (weight) at all points where the depth D from the surface of the polarizer to the center (D) 0 ⁇ D ⁇ 200nm (nanometer) There is provided a polarizing element having a value of%) / I (% by weight) of 0.1 to 3.0.
  • the polarizer is generally made of a polyvinyl alcohol-based film, and specifically, a film made of polyvinyl alcohol-based resin or a derivative thereof is used.
  • a polyvinyl alcohol-based resin derivative any one generally known in the art may be used.
  • modified polyvinyl alcohol-based resins copolymerized with unsaturated carboxylic acids or derivatives thereof, unsaturated sulfonic acids or derivatives thereof, and olefins such as ethylene and propylene can be used.
  • the thickness of the polarizer is generally in the range of 20 ⁇ m (micrometer) to 34 ⁇ m (micrometer), and the polarizer according to one embodiment of the present invention is centered from the surface of the polarizer so as to exhibit not only heat resistance but also excellent initial color and degree of polarization.
  • Zn * B / I value is very large at the surface of the polarizer because Zn is mainly concentrated on the surface of the polarizer with less heat resistance.
  • a large Zn * B / I value is not maintained from the surface of the polarizer to the depth D to 200 nm (nanometer) from the center. That is, the conventional polarizer breaks the polarization of oriented iodine because excess zinc is concentrated on the surface, and thus the initial optical properties are degraded.
  • the polarizer in which zinc is concentrated only on the surface of the polarizer exhibits poor heat resistance compared to the polarizer capable of reacting zinc with iodine and boron over a wider area, since zinc reacts with iodine and boron only in a limited region. .
  • a polarizer having a value of 0.1 ⁇ Zn * B / I ⁇ 3.0 from a surface of a polarizer to a depth D of 200 nm (nanometer) in a center may be formed in a wider area. It is estimated that zinc salt reacts with the boron component, for example, to form zinc borate, and the zinc borate thus formed absorbs and / or blocks heat supplied from the outside, It is considered that the reaction of iodine is suppressed and, therefore, the heat resistance of the polarizing element according to the present invention is improved.
  • the specific content relation of zinc, boron and iodine in the polarizer has a very close correlation with the heat resistance of the polarizer, and the depth (D) from the surface of the polarizer to the center (D) is 0 ⁇ D ⁇ 200nm (nanometer).
  • a polarizer having a Zn * B / I value of 0.1 or more at the point exhibits excellent initial orthogonal transmittance, maintains color, and exhibits excellent durability and heat resistance in which transmittance, polarization degree and color are maintained even under high temperature conditions. If the Zn * B / I value exceeds 3.0, the initial optical properties become weak.
  • the Zn * B / I value exceeding 3.0 means that the Zn content in the polarizer is excessively large or the I content is excessively small.
  • the initial optical properties become weak. Therefore, in the polarizer according to the present invention, Zn * B / I values are controlled to 0.1 to 3.0 at all points where 0 ⁇ D ⁇ 200 nm (nanometer).
  • the Zn * B / I values are measured by the ESCA method at all points having a depth D of 0 ⁇ D ⁇ 200 nm (nanometer) from the surface of the polarizer.
  • the photon spectroscopy (XPS or ESCA) ESCALAB 250 (VG) is used to obtain the Zn * B / I value, zinc, boron and iodine content in the polarizer by the ESCA method.
  • the Zn * B / I value at every point where the depth D from the surface of the polarizer to the center D 0 ⁇ D ⁇ 200 nm (ie, up to 200 nm (nanometer) from the surface) is determined by the polarizer. Is obtained by etching for 2000 seconds to a depth of up to 200 nm (nanometer) at 0.1 nm (nanometer) / sec and analyzed by Electron Spectroscopy of Chemical Analysis (ESCA) analysis.
  • ESCA Electron Spectroscopy
  • the Zn * B / I value is calculated as the weight of zinc, boron, and iodine, respectively, but the atomic% (at%) of zinc, boron, and iodine is measured at all points of the actual polarizer. It is calculated from the weight of each element component.
  • the polarizer according to the embodiment of the present invention may be manufactured by the following method so that the above Zn * B / I range of the value is satisfied.
  • a polarizer is generally produced by dyeing, crosslinking, stretching, washing with water and drying an unstretched polyvinyl alcohol-based resin (PVA) film.
  • PVA polyvinyl alcohol-based resin
  • the dyeing, crosslinking, and stretching steps may be performed separately or simultaneously, and the order of each step is also variable, and the order of reaction steps is not fixed.
  • the dyeing step is a step of dyeing iodine or dye on a polyvinyl alcohol-based resin film, and dyeing iodine molecules or dyes having dichroism on the polyvinyl alcohol-based resin film.
  • the iodine molecule or dye molecule absorbs light oscillating in the stretching direction of the polarizing plate and transmits light oscillating in the vertical direction, thereby obtaining polarized light having a specific vibration direction.
  • dyeing is performed by impregnating a polyvinyl alcohol-based resin film in an iodine solution.
  • the dyeing step is 0.05 to 0.2% by weight (weight percent) of iodine concentration, 0.2 to 1.5% by weight (weight percent) of potassium iodide concentration and 20 to 40 °C (degrees)
  • the polyvinyl alcohol-based film is immersed in a dyeing aqueous solution of 20 to 35 ° C. (degrees) for 150 seconds to 300 seconds.
  • the iodine concentration in the dyeing solution of the dyeing step is less than 0.05% by weight is not preferable because the transmittance of the polarizer is too high, if it exceeds 0.2% by weight is not preferable because the transmittance of the polarizer is too low.
  • the potassium iodide concentration is less than 0.2% by weight, the amount of potassium iodide used as a dissolving aid of iodine is insufficient, so that iodine is not properly dissolved.
  • the potassium iodide concentration exceeds 1.5% by weight, the solubility of potassium iodide itself in water and It is not preferable because foreign matter may occur.
  • the temperature of the iodine solution is less than 20 ° C, the degree of dissolution of iodine and potassium iodide in water becomes weak, and the dyeing (dyeing) rate on the PVA film is low. It is not preferable because iodine may sublimate.
  • the transmittance of the polarizing element it is preferable to immerse in 300 seconds or less.
  • the iodine molecules or dye molecules are adsorbed onto the polymer matrix of the polyvinyl alcohol film by a hydroxyl group (OH) generated in an aqueous solution by at least one boron donor selected from the group consisting of boric acid, borate and borax. . If iodine molecules or dye molecules are not properly adsorbed on the polymer matrix, the polarization degree is reduced, the polarizer can not play its original role.
  • OH hydroxyl group
  • Crosslinking is generally performed by immersing a polyvinyl alcohol-based film in a crosslinking aqueous solution containing a boron component-providing material, but may also be performed by spraying or applying a crosslinking aqueous solution to a PVA film.
  • the crosslinking step is boron concentration of 0.36 ⁇ 0.83% by weight (weight percent), potassium iodide concentration of 4-7% by weight (weight percent) and the temperature of 15 ⁇ 60 °C ( It is performed by immersing a PVA film for 30 to 120 second in the bridge
  • crosslinking aqueous solution which is FIG.
  • the PVA film may not be sufficiently crosslinked and the initial optical properties and durability become weak, and if it exceeds 0.83%, the solubility in water is not preferable. not.
  • at least one or more selected from the group consisting of boric acid, borate, and borax may be used as the boron component providing material.
  • potassium iodide or the like may be added to the crosslinking aqueous solution, such that iodine ions may be included in the crosslinking aqueous solution.
  • a polarizer having little coloration that is, a neutral gray polarizer that provides an approximately constant absorbance for all wavelength ranges of visible light can be obtained.
  • the concentration of potassium iodide in the crosslinked aqueous solution is preferably 4% by weight or more in order to achieve an appropriate neutral gray color.
  • the temperature of the crosslinked aqueous solution is less than 15 ° C., the boron component providing material is not sufficiently dissolved. If the temperature exceeds 60 ° C., the boron component providing material is introduced into the film due to the high temperature. The reaction in which the component donor is eluted is more prevalent and no suitable crosslinking reaction occurs.
  • the immersion time of the polyvinyl alcohol-based film or the dyed polyvinyl alcohol-based film in the cross-linking aqueous solution is less than 30 seconds, boron component providing material does not sufficiently penetrate in the depth direction of the PVA film 120 can not be properly crosslinked If it exceeds the second, the crosslinking proceeds excessively due to excessive inflow of the boron component providing material into the PVA film, thereby weakening the initial optical properties of the polarizer.
  • the stretching step refers to stretching the film uniaxially so that the polymers of the film are oriented in a constant direction.
  • the iodine molecules or dye molecules are arranged side by side in the stretching direction, so that the iodine molecules (I 2 ) or the dye molecules show dichroism, so the light oscillating in the stretching direction is absorbed and the light oscillating in the vertical direction is transmitted.
  • the stretching method can be divided into wet drawing method and dry drawing method, and the dry drawing method is again an inter-roll drawing method, a heating roll drawing method, a compression drawing method, a tenter drawing method, and the like.
  • the wet stretching method a tenter stretching method, an inter-roll stretching method, or the like can be used.
  • the stretching method in the present invention is not particularly limited, and any stretching method known in the art may be used. Both the wet stretching method and the dry stretching method may be used, or may be used in combination if necessary.
  • the stretching process may be performed simultaneously or separately with the dyeing process or the crosslinking process.
  • the temperature of the stretching bath may be 35 ° C. to 60 ° C., preferably 40 ° C. to 60 ° C.
  • the temperature of the soft bath is preferably 35 ° C. to 60 ° C. in view of smooth stretching of the PVA film, stretching process efficiency, prevention of film breakage during stretching, and the like.
  • the stretching process is performed simultaneously with the dyeing process, it is preferable that the stretching process is performed in the dye aqueous solution. If the stretching step is performed simultaneously with the crosslinking step, it is preferably performed in the crosslinking aqueous solution.
  • the stretching time is not particularly limited, and the dyeing, crosslinking, separate zinc salt treatment, or separate phosphate treatment process, when performed with dyeing, crosslinking, separate zinc salt treatment, or separate phosphate treatment process It can also be performed in a time range.
  • the wet stretching step is not particularly limited, stretching may be performed in the range of 60 seconds to 120 seconds in consideration of the orientation of the PVA film, the optical characteristics of the polarizing element, the process efficiency, and the like.
  • the zinc content of the polarizing device according to the present invention is a polarizing device in relation to the boron and iodine content by adding zinc salt to at least one or more of the dyeing step, crosslinking step, wet drawing step and separate zinc salt treatment step It is possible to adjust the Zn * B / I value to be more than 0.1 and less than 3.0 at all points of medium depth (D) 0 ⁇ D ⁇ 200nm (nanometer).
  • the zinc salt may be added to any one of at least one of the dyeing step, the crosslinking step, the wet drawing step and the separate zinc salt treating step, and it is more preferably added to the plurality of steps.
  • the content of the zinc salt in the aqueous solution may be 0.4% by weight (wt%) to 7.0% by weight (wt%), preferably 0.5 to 6.5% by weight, more preferably 0.5 to 3.0% by weight, based on the weight of the aqueous solution. If the content of zinc salt is less than 0.4% by weight, the effect of improving durability is insignificant, and if it exceeds 7.0% by weight, foreign matter may occur on the surface of the polarizer due to solubility problems and the like. Even when the zinc salt is added to two or more processes, it may be added in an amount of 0.4 wt% to 7 wt% in the aqueous solution of each process.
  • the zinc salt treatment When the zinc salt treatment is performed together with a dyeing, crosslinking or wet stretching step, the zinc salt treatment can be performed under dyeing, crosslinking or wet stretching step conditions (aqueous solution temperature and dipping time).
  • the separate zinc salt treatment process may be performed at any stage before the washing step, but it is most effective to be performed just before the washing step.
  • the zinc salt treatment step in particular, when the zinc salt treatment step is performed in a separate step immediately before the washing step, for example, but not limited to, solubility of the zinc salt,
  • the PVA film may be immersed in an aqueous zinc salt solution at 15 ° C. to 40 ° C. for 20 to 60 seconds.
  • zinc salt zinc chloride, zinc iodide, zinc sulfate, zinc nitrate, zinc acetate, or the like may be used alone or as a mixture of two or more thereof.
  • the zinc salt may be added to an aqueous solution prepared in advance in each step (for example, an aqueous solution of iodine and potassium iodide in the dyeing step, a cross-linking aqueous solution in the crosslinking step) or in the preparation of the aqueous solution in each step.
  • Zinc salts may also be added with iodine, potassium iodide and / or boron component providing materials.
  • the temperature in the above-mentioned temperature range of the dyeing aqueous solution and / or the crosslinking aqueous solution is The higher, the more the zinc salt diffuses from the surface of the polarizing film to the deeper portion (in the thickness direction) of the polarizing element and can penetrate deeper in the 200 nm (nanometer) depth direction.
  • the washing step is performed by immersing the polyvinyl alcohol-based film dyed, crosslinked and stretched in pure water such as ion-exchanged water or distilled water at a temperature of 25 to 30 ° C (degrees) for 10 to 30 seconds. If the temperature of the pure water is less than 25 °C (degrees) is not preferable in dissolving and removing foreign matters, and if it exceeds 30 °C (degrees), it is not preferable because excessive elution of boron, potassium, zinc, phosphorus, etc. from the PVA film not.
  • pure water such as ion-exchanged water or distilled water
  • the immersion time of the polyvinyl alcohol-based film on the pure water is less than 10 seconds, the water washing effect is insignificant, and if it exceeds 30 seconds, elution of boron, potassium, zinc, phosphorus, etc. from the PVA film is not preferable.
  • Water washing is performed after the dyeing, crosslinking and stretching step to remove foreign substances remaining on the surface of the polarizer.
  • foreign substances remaining on the surface of the polarizing element are removed, as well as boric acid, iodine, potassium iodide, and zinc salts contained in the polyvinyl alcohol-based film are eluted with a washing solution to remove from the polyvinyl alcohol-based film (polarizing element). Some are removed.
  • water washing is performed in consideration of the content of iodine, potassium iodide, boron component providing compound, zinc salt and the like used in the dyeing step and the crosslinking step, Zn * at the depth (D) of the polarizing element 0 ⁇ D ⁇ 200nm (nanometer) It is preferable to immerse the polarizer for 10 to 30 seconds in pure water at a temperature of 25 to 30 ° C (degrees) so that the B / I value is 0.1 or more and 3.0 or less.
  • the washing step is different in order, the control of the substance content in the polarizing element is different, and therefore, it is preferable to perform the washing step immediately after the completion of the dyeing, crosslinking and stretching process and immediately before drying.
  • the washed PVA film is placed in an oven and dried to obtain a polarizer.
  • the drying step is generally carried out for 10 to 500 seconds at a temperature of 40 ⁇ 100 °C (degrees). If the drying temperature is less than 40 ° C (degrees), the moisture remaining in the PVA film is not enough to dry the film wrinkles, the color of the polarizer is not neutral gray (neutral gray) color becomes blue, the initial orthogonal physical properties This becomes vulnerable.
  • the polarizer has a neutral gray color by properly adjusting the ratio of each iodine ion species through a reaction as in Scheme 1 above.
  • this reaction is further accelerated by the heat supplied during the PVA film drying process, the polarizing film is close to the blue color in the previous step of color control by this principle. Therefore, when the temperature of the drying step is low, the reaction as shown in the above reaction does not occur smoothly, the color of the polarizing device is blue (bluish), and thus the initial orthogonal physical properties become weak. If the drying temperature exceeds 100 °C (degrees), the film is easily broken due to excessive drying, and the initial color of the polarizer becomes red outside the neutral gray, thereby making the initial optical properties weak.
  • the drying time is less than 10 seconds, the drying is insufficient, and if it exceeds 500 seconds, the film is easily broken due to excessive drying, and the initial color of the polarizer is reddish out of neutral gray, which makes the initial optical property weak. Become.
  • the iodine component, potassium iodide, and boron in at least one or more of the dyeing step, the crosslinking step and the stretching step so that the Zn * B / I value in the polarizing device is 0.1 or more and 3.0 or less.
  • the content of the component providing substance and the zinc salt, the temperature of the dyeing solution and the crosslinking aqueous solution, and the immersion time, the washing temperature and the washing time of the polyvinyl alcohol-based film in these aqueous solutions can be controlled in the above ranges.
  • a polarizing plate is manufactured by laminating a protective film on one or both surfaces of a polarizing device manufactured by the above method using an adhesive.
  • the protective film is to prevent the exposure of the outer surface of the polarizing plate during the process and prevents the inflow of contaminants and protects the surface of the polarizing plate.
  • an easy to manufacture film base material, good adhesion with a PVA film (polarizing element), and optically transparent may be preferably used, but not limited thereto.
  • cellulose ester films such as triacetyl cellulose film (TAC film), cellulose acetate propionate film, polycarbonate film (PC film), polystyrene film, polyarylate film, norbornene resin film and polysulfone film are transparent. , Mechanical properties and optical anisotropy are preferred.
  • Triacetyl cellulose film (TAC film) and polycarbonate film (PC film) are more preferably used because they are easily formed into a film and are excellent in workability, and in particular, TAC film is most preferably used.
  • the polarizing plate protective film may be surface modified to improve adhesion to the PVA film to which the protective film is bonded.
  • Specific examples of the surface treatment include corona discharge treatment, glow discharge treatment, flame treatment, acid treatment, alkali treatment, ultraviolet irradiation treatment, and the like.
  • it is also preferably used to provide an undercoat layer.
  • Surface modification treatment using a double alkali solution increases the adhesion of the protective film to the polarizer by introducing a -OH group to the hydrophobic protective film to modify the surface of the protective film to hydrophilic.
  • an aqueous adhesive is generally used.
  • any water-based adhesive generally used in the art may be used, but is not limited thereto.
  • isocyanate-based adhesive, polyvinyl alcohol-based adhesive, gelatin-based adhesive, vinyl latex-based, water-based polyurethane , Aqueous polyester, and the like can be exemplified.
  • a polyvinyl alcohol adhesive is used preferably.
  • the water based adhesive may comprise a crosslinking agent.
  • the adhesive is usually used as an aqueous solution.
  • the aqueous solution concentration is not particularly limited, but is generally 0.1 to 15% by weight, preferably 0.5 to 10% by weight, and more preferably about 0.5 to 5% by weight, in consideration of coating properties and standing stability.
  • the said adhesive agent can further mix
  • the polarizing plate to which the protective film is adhered to one side or both sides of the polarizing element or the polarizing element is not limited thereto.
  • a liquid crystal display device an organic light emitting (EL) display device, a plasma display panel (PDP), or the like may be used.
  • EL organic light emitting
  • PDP plasma display panel
  • a 75 ⁇ m (micrometer) thick polyvinyl alcohol film was immersed at 30 ° C. for 5 minutes in a dye bath containing a dyeing solution of 30 ° C. (degrees) having a concentration of 0.1% by weight of iodine and 1% by weight of potassium iodide. Stained.
  • A. Dyeing step The dyed polyvinyl alcohol film was stretched five times by immersing in a crosslinked aqueous solution at 40 ° C. (degrees) having a concentration of 5% by weight of potassium iodide and 0.64% by weight of boron for 120 seconds.
  • B. Bridge and drawing stage The PVA polarizer obtained by the above process was placed in an oven and dried at 80 ° C. for 5 minutes.
  • a TAC film having a thickness of 80 ⁇ m (micrometer) was bonded to both surfaces of the polarizer with a polyvinyl alcohol adhesive and dried at 80 ° C. for 5 minutes to prepare a polarizer.
  • a polarizing device and a polarizing plate were manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 except that 1.0 wt% of zinc nitrate was added in the crosslinking and stretching step (B).
  • a polarizing device and a polarizing plate were manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that zinc nitrate was added at 4.0 wt% in the crosslinking and stretching step (B).
  • the iodine concentration is 0.4% by weight, the potassium iodide concentration is 8% by weight, and in the crosslinking and stretching step (B), the boron concentration is 0.91% by weight, the potassium iodide concentration is 9% by weight and the temperature of the crosslinking aqueous solution is 62%.
  • the polarizing element was adjusted to °C (degree), the zinc chloride concentration was added at 0.16% by weight, and immersed in distilled water of 15 °C (degree) for 1 second in the washing step (C) in the same manner as in Comparative Example 1 And a polarizing plate was prepared.
  • a polarizing element and a polarizing plate were manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 except that the potassium iodide concentration was 0.01 wt% and the zinc chloride concentration was 3.0 wt% in the crosslinking and stretching step (B).
  • the iodine concentration is adjusted to 0.03% by weight
  • the boron concentration is 0.46% by weight
  • zinc nitrate is 1.0% by weight
  • the temperature of the crosslinking aqueous solution is adjusted to 50 ° C (degrees).
  • a polarizing element and a polarizing plate were manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that it was immersed in distilled water at 15 ° C. for 1 second.
  • the crosslinking and stretching step (B) was carried out by adding a 2.0 wt% zinc nitrate to the temperature of the crosslinked aqueous solution at 50 ° C (degrees), and then immersed in distilled water at 25 ° C (degrees) for 20 seconds to wash the water (C). Except for performing the polarizing element and the polarizing plate in the same manner as in Comparative Example 1.
  • the crosslinking and stretching step (B) was carried out by adding a 3.0 wt% zinc sulfate to 55 ° C (degrees) at a temperature of the crosslinked aqueous solution, and then immersed in distilled water at 25 ° C (degrees) for 10 seconds to wash the water (C). Except for performing the polarizing element and the polarizing plate in the same manner as in Comparative Example 1.
  • the crosslinking and stretching step (B) was carried out by adding the temperature of the crosslinked aqueous solution to 55 ° C (degrees), boron concentration of 0.55% by weight, and zinc chloride (2.0% by weight), followed by distilled water at 25 ° C (degrees).
  • a polarizing element and a polarizing plate were manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that the washing step (C) was performed by dipping for seconds.
  • the crosslinking and stretching step (B) was carried out by adding the temperature of the crosslinked aqueous solution to 55 ° C (degrees), boron concentration of 0.46% by weight and zinc iodide (2.0% by weight), followed by distilled water at 25 ° C (degrees).
  • a polarizing element and a polarizing plate were manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that the washing step (C) was performed by dipping for seconds.
  • the iodine concentration is adjusted to 0.12% by weight, the potassium iodide concentration to 1.2% by weight, respectively, in the crosslinking and stretching step (B), the boron concentration is 0.55% by weight, zinc acetate at 0.5% by weight and
  • the polarizing device and the polarizing plate were prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the temperature of the crosslinked aqueous solution was adjusted to 58 ° C. (degree) and immersed in distilled water at 25 ° C. (degrees) for 10 seconds in the washing step (C). .
  • the iodine concentration is adjusted to 0.12% by weight, the potassium iodide concentration to 1.2% by weight, respectively, in the crosslinking and stretching step (B), the boron concentration is 0.46% by weight, zinc nitrate at 6.5% by weight and
  • the polarizing device and the polarizing plate were prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the temperature of the crosslinked aqueous solution was adjusted to 60 ° C (degrees) and immersed in distilled water at 30 ° C (degrees) for 20 seconds in the washing step (C). .
  • the polarizing plates prepared by the methods of Comparative Examples 1-6 and Examples 1-6 were cut to a size of 50 mm x 50 mm, and then bonded to glass with an acrylic adhesive to prepare a specimen. Thereafter, the initial optical properties of each polarizing plate, that is, single transmittance (Ts), orthogonal transmittance (Tc), single color (a, b), and orthogonal color (x, y) were measured. Thereafter, the polarizing plate was left in an oven at 100 ° C. (degrees) for 500 hours, and the optical properties were measured again, and the optical properties before and after heat resistance were compared, and the relative change in ⁇ L * ab (delta L * ab) was orthogonal. The color x relative change and the Tc relative change are shown in Table 2 below. On the other hand, the polarizing plate manufacturing conditions of Comparative Example 1-6 and Example 1-6 are shown in Table 1.
  • the optical properties were measured by an N & K analyzer (N & K Technology Inc.), and the single transmittance (Ts) and single color (a, b) were measured with one polarizer, and the orthogonal transmittance (Tc) and the orthogonal color (x , y) was cut in one direction of the polarizing plate, the other one in the direction perpendicular to the stretching direction, and the two polarized plates were orthogonal to each other so that the absorption axis is 90 ° (degrees), and then the transmittance was measured. .
  • L *, a *, b * are the color values of the group state
  • L *, a *, b * are the color L * values, a * values, b * value, measured using a N & K analyzer on a single polarizer specimen
  • L * 0 , a * 0 and b * 0 are the color values of the initial single phase of the polarizer
  • L * 500 , a * 500 , b * 500 is the color value of single phase measured after 500 hours in 100 °C (degree) oven.
  • Tc (%) 100 * (Tc 500 -Tc 0 ) / Tc 0
  • Tc 0 is the initial orthogonal transmittance of each polarizing plate
  • Tc 500 is orthogonal transmittance measured after 500 hours standing in 100 ° C (degree) oven, and orthogonal transmittance (Tc) was measured at the same single transmittance (Ts.) Value).
  • x (%) 100 * (x 500 -x 0 ) / x 0
  • x is the color value of the orthogonal state of two polarizers.
  • X represents the color value of the xyz Chromaticity coordinates, and is calculated from the orthogonal color value of the two polarizers with an N & K analyzer.
  • N & K analyzer 0 silver Color value of initial orthogonal state of polarizer, x 500 Measured after 500 hours in an oven at 100 ° C Color value of the orthogonal state of the polarizing plate.
  • Tc relative rate of change Example Tc (%) / Comparative Example 1 Tc (%)
  • Electron Spectroscopy of Chemical Analysis (ESCA) analysis is performed by using an optoelectronic spectrometer (XPS or ESCA, model name ESCA LAB 250 system (VG)) to etch the surface of the polarizer step by step as shown in Table 3 below.
  • XPS optoelectronic spectrometer
  • ESCA model name ESCA LAB 250 system
  • the atomic% (at%) of zinc, boron and iodine at the point corresponding to the depth was measured and the weight of each element component was calculated from this to obtain a Zn * B / I value.
  • ESCA analysis conditions were as follows.
  • Base chamber pressure 2.5 x 10 -10 mbar
  • CAE Constant Analyzer Energy
  • Charge Compensation Use low energy flood gun, no ion flood gun.
  • the polarizing device was etched by the etching time of Table 3 to measure the contents of zinc, boron and iodine at a depth of 200 nm (nanometer) from the surface of the polarizing device. By etching for 10 seconds, the polarizing element 1 nm (nanometer) is etched. In this test, etching was carried out to a total depth of 200 nm (nanometer) (2000 seconds) in the steps as shown in Table 3 below, and the contents of zinc, boron and iodine at each point of the polarizer were measured.
  • the polarization element depth (D) 0 to D ⁇ 200nm (nanometer) Zn * B / I value includes the polarization elements of Examples 1 to 6 satisfying the scope of the present invention It was confirmed that the polarizing plate was small in the color after heat resistance and the rate of change in the orthogonal transmittance. As described above, the polarizing element and the polarizing plate according to one embodiment of the present invention have excellent durability and heat resistance, so that the change in optical properties at a high temperature is small and excellent physical properties can be secured even from harsh conditions. However, the polarizing plates of Comparative Examples 2 to 6 showing a large Zn * B / I value only on the surface of the polarizing element showed poor durability and heat resistance compared to the polarizing plates of the examples.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 편광소자중의 아연, 붕소 및 요오드 함량이 특정한 범위로 제어된 내구성 및 내열성이 우수한 편광소자, 편광판 및 화상표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 구현에 의하면, 편광소자 표면으로부터 중심으로의 깊이(D) 0≤D≤200nm(나노미터)인 모든 지점에서 아연함량(중량%)x붕소함량(중량%)/요오드함량(중량%) 값이 0.1~3.0인 편광소자, 이러한 편광소자를 포함하는 편광판 및 화상표시장치가 제공된다. 본 발명의 일 구현에 의한 편광소자, 편광판 및 화상표시장치는 초기 직교 투과도 및 색상이 유지되고, 고온조건하에서도 투과도, 편광도 및 색상이 유지되는 우수한 내구성 및 내열성을 나타낸다.

Description

내구성 및 내열성이 우수한 편광소자, 편광판 및 화상표시장치
본 발명은 내구성 및 내열성이 우수한 편광소자, 편광판, 및 화상표시장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 편광소자에서 아연, 붕소 및 요오드 함량이 특정한 범위로 제어된 내구성 및 내열성이 우수한 편광소자, 편광판, 및 화상표시장치에 관한 것이다.
편광판은 액정표시장치, 유기발광(EL)표시장치, PDP(플라즈마 디스플레이 패널)등의 화상표시장치에 사용되는 것으로 색상 재현성이 우수한 화상을 제공하기 위해 높은 투과율 및 편광도를 겸비할 것이 요구된다. 이러한 편광판은 종래 폴리비닐알코올계 필름을 이색성 요오드 또는 이색성 염료등을 사용하여 염색하고, 가교한 후, 일축연신등의 방법으로 배향하여 제조된다.
최근 편광판을 사용하는 화상표시장치는 텔레비젼, 모니터, 자동차 계기판, 컴퓨터, 노트북, PDA, 전화기, TV, 오디오/비디오 기기, 각종 사무용, 공업용 기계들의 표시판에 사용되고 있다. 이와 같이 화상표시장치의 사용영역이 확대됨에 따라 고온, 고습등 가혹한 조건에서 장시간 사용하게 되는 경우가 많아졌다. 따라서, 이러한 가혹한 환경에서 편광판 본래의 기능을 잘 발휘할 수 있도록 우수한 내구성 및 내열성을 필요로 한다.
종래 편광판의 내구성은 폴리비닐알코올계 수지 필름 자체를 개질하거나 및/또는 승화성있는 요오드계 편광소자 대신 비승화성 이색성 염료를 사용하는 방법으로 개선하여 왔다. 그러나, 폴리비닐알코올계 (이하, 'PVA'라함.) 필름 자체를 개질하는 방법에서는 요오드 또는 이색성 염료가 고분자 매트릭스에 충분히 흡착되지 않아 편광도가 낮아지거나 매트릭스의 개질로 인하여 투과도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 비승화성 염료를 이용하는 방법은 PVA필름 연신시 배향조절이 어려워 충분한 편광도를 얻을 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 우수한 내구성 및 내열성을 나타내는 편광소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 우수한 내구성 및 내열성을 나타내는 편광소자를 포함하는 편광판 및 화상표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 견지에 의하면,
편광소자 표면으로부터 중심으로의 깊이(D) 0≤D≤200nm(나노미터)인 모든 지점에서 아연함량(중량%)x붕소함량(중량%)/요오드함량(중량%) 값이 0.1 ~ 3.0인 편광소자가 제공된다.
본 발명의 다른 견지에 의하면,
본 발명의 일 구현에 의한 편광소자를 포함하는 편광판이 제공된다.
본 발명의 또 다른 견지에 의하면,
본 발명의 일 구현에 의한 편광소자 또는 편광판을 포함하는 화상표시장치가 제공된다.
편광소자의 표면 뿐만 아니라, 편광소자의 일정한 깊이, 구체적으로 편광소자 표면으로부터 중심으로의 깊이(D) 0≤D≤200nm(나노미터)인 모든 지점에서 Zn함량(중량%)xB함량(중량%)/I함량(중량%)을 0.1이상 그리고 3.0이하로 제어하므로써, 편광소자, 이를 포함하는 편광판 및 화상표시장치는 우수한 초기 직교 투과도 및 색상을 나타내며, 이러한 특성이 유지될 뿐만 아니라, 고온조건에서 방치되는 경우에도, 초기의 우수한 투과도, 편광도 및 색상이 유지되는 우수한 내구성 및 내열성을 나타낸다.
본 발명자들은 내구성 및 내열성이 우수한 편광소자 및 편광판에 대한 연구결과, 편광소자중 아연, 붕소, 요오드의 특정한 함량관계가 내열성 및 내구성과 매우 밀접한 상관관계가 있으며, 편광소자의 내구성 및 내열성을 향상시키기 위해 편광소자중의 아연 함량 자체 보다는 아연, 붕소 및 요오드의 특정한 함량관계를 제어하므로써 편광소자의 내구성 및 내열성이 현저하게 증대됨을 발견하였다.
편광소자중 가교제로 사용되는 붕산, 보레이트 혹은 보락스는 수용액 중에서 히드록시기(OH)를 발생시키며 이에 의해 폴리비닐알코올계 수지(이하, 'PVA'라 함)가 가교된다. 또한, 요오드가 I5 -, I3 -로 존재하는 폴리요오드는 PVA와 붕소제공 물질에 의한 가교 망상구조 사이에 삽입된다. 따라서, 가교제인 붕소제공 물질의
함량이 많아질수록 PVA-폴리요오드 사이의 망상구조가 더욱 견고해지고 연신 후, PVA 및 폴리요오드의 변형 그리고 폴리요오드의 분해(degradation) 및/또는 승화가 억제되어 내열성이 증대되는 것으로 여겨진다. 그러나, 붕소(B)의 함량이 무한정 높아진다고 내열특성이 무한정 우수해지지는 않으며, 붕소를 과량 사용하면 초기 직교 광학물성이 취약해지는 부작용이 발생한다. 또한, 붕소의 함량이 너무 적으면 초기 직교 특성뿐만 아니라 내열성도 취약해진다.
이와 더불어, 편광소자 중에 함유되어 있는 I- 의 함량이 많으면 고온에서 하기 반응식 1의 정반응을 가속화하여 고온조건에서 방치된 후에 색상변화 및 편광도가 저하될 수 있다.
[반응식 1]
I- + I5 - -> I2 + I3 - + I-
또한, 아연의 첨가로 인하여 편광소자의 내열성을 개선하지만, 아연이 적정량을 초과하여 첨가되면 편광소자의 초기 광학물성이 취약해진다. 따라서, 편광소자중의 아연함량은 편광소자의 초기 광학물성과 내구성 및 내열성 제어 측면에서 적정 양으로 제어되어야 한다.
이와 같이, 편광소자중의 아연, 붕소 및 요오드 함량은 각각 편광소자중의 초기 광학물성, 고온조건에서의 내열성 및 내구성과 관련된 것으로, 편광소자 중 이들 성분 함량의 특정한 관계식을 만족하도록 제어하므로써 편광소자가 초기 색상 및 편광도등의 우수한 초기 광학물성을 나타낼 뿐만 아니라, 고온 조건하에서 방치하는 경우에도 초기의 우수한 광학물성의 변화가 최소화되는 우수한 내구성 및 내열성을 나타낸다. 따라서, 본 발명은 편광소자의 이러한 특성을 고려하여, 특정한 관계식에서 편광소자중의 아연, 붕소 및 요오드의 함량 관계가 특정한 범위를 만족하도록 제어된다.
상기한 바와 같은 연구 결과에 따라 본 발명의 일 구현에 있어서, 편광소자 표면으로부터 중심으로의 깊이(D) 0≤D≤200nm(나노미터)인 모든 지점에서 Zn함량(중량%)xB함량(중량%)/I함량(중량%) 값이 0.1 ~ 3.0인 편광소자가 제공된다.
편광소자는 일반적으로 폴리비닐알코올계 필름으로 제조되며, 구체적으로는 폴리비닐알코올계 수지 또는 그 유도체로된 필름이 사용된다. 폴리비닐알코올계 수지 유도체로는 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 어떠한 것이 사용될 수 있다. 이로써 한정하는 것은 아니지만 예를들어, 불포화 카르본산 또는 그 유도체, 불포화 술폰산 또는 그 유도체, 에틸렌, 프로필렌등의 올레핀등과 공중합한 변성 폴리비닐알코올계 수지등이 사용될 수 있다.
편광소자의 두께는 일반적으로 20㎛(마이크로미터) 내지 34㎛(마이크로미터) 범위이며, 본 발명의 일 구현에 의한 편광소자는 내열성뿐만 아니라 우수한 초기색상 및 편광도를 나타내도록, 편광소자 표면으로부터 중심으로의 깊이(D) 0≤D≤200nm(나노미터)인 모든 지점에서 Zn*B/I 값이 0.1 이상 그리고 3.0 이하임을 특징으로 한다. 깊이(D)=0 은 편광소자 표면을 말한다.
편광소자의 모든 지점에서 아연, 붕소 및 요오드 성분의 함량 분석결과, 내열성이 덜 우수한 편광소자는 Zn이 주로 편광소자의 표면에만 집중적으로 침투되어 있어 편광소자의 표면에서 매우 큰 Zn*B/I 값을 나타내지만 편광소자 표면으로부터 중심으로의 깊이(D) 200nm(나노미터)에 이르기까지 큰 Zn*B/I 값이 유지되지 않는다. 즉, 종래의 편광소자는 과량의 아연이 표면에 집중되어 있으므로 배향되어 있는 요오드의 편광을 깨뜨리며, 이에 따라 초기 광학물성이 저하된다. 또한, 종래의 아연이 표면에만 집중되어 있는 편광소자는 제한된 영역에서만 아연이 요오드 및 붕소와 반응하므로, 보다 넓은 영역에 걸쳐, 아연이 요오드 및 붕소와 반응될 수 있는 편광소자에 비하여 저조한 내열성을 나타낸다.
이와 달리, 본 발명의 일 구현에 의한, 편광소자 표면으로부터 중심으로의 깊이(D) 200nm(나노미터)에 이르기까지 0.1≤ Zn*B/I ≤3.0의 값을 갖는 편광소자는 보다 넓은 영역에서, 아연염이 붕소 성분과 반응하여, 예를들어, 붕산아연(zinc borate)을 형성하는 것으로 추정되며, 이와 같이 형성된 붕산아연은 외부에서 공급된 열을 흡수 및/또는 차단하여 상기 반응식 1에 의한 요오드의 반응을 억제하며, 따라서, 본 발명에 의한 편광소자의 내열성이 개선되는 것으로 여겨진다.
이와 같이, 편광소자에서 아연, 붕소 및 요오드의 특정한 함량관계는 편광소자의 내열성과 매우 밀접한 상관관계를 갖는 것으로 편광소자 표면으로부터 중심으로의 깊이(D) 0≤D≤200nm(나노미터)인 모든 지점에서 Zn*B/I 값이 0.1이상인 편광소자는 우수한 초기 직교 투과도를 나타내며, 색상이 유지되고, 또한 고온조건하에서도 투과도, 편광도 및 색상이 유지되는 우수한 내구성 및 내열성을 나타낸다. Zn*B/I 값이 3.0을 초과하면 초기 광학물성이 취약해 진다. 보다 구체적으로, Zn*B/I 값이 3.0을 초과한다는 것은 편광소자중의 Zn함량이 과도하게 많거나, I 함량이 과도하게 작음을 의미한다. 한편, 편광소자중 Zn 함량이 많거나, I 함량이 작으면 초기 광학물성이 취약해진다. 따라서, 본 발명에 의한 편광소자에서는 0≤D≤200nm(나노미터)인 모든 지점에서 Zn*B/I 값이 0.1~3.0로 제어된다.
편광소자 표면으로부터 중심으로 깊이(D) 0≤D≤200nm(나노미터)인 모든 지점에서 Zn*B/I 값은 ESCA법으로 측정된 값이다. 광전자 분광기(XPS 혹은 ESCA) ESCALAB 250 (VG)를 사용하여 ESCA법으로 편광소자중의 Zn*B/I 값, 아연, 붕소 및 요오드의 함량을 얻는다. 구체적으로, 편광소자 표면으로부터 중심으로의 깊이(D) 0≤D≤200nm(나노미터)(즉, 표면으로 부터 200nm(나노미터) 깊이까지)인 모든 지점에서 Zn*B/I 값은 편광소자를 0.1㎚(나노미터)/sec로 최대 200nm(나노미터) 깊이까지 2000초 동안 에칭하여 ESCA(Electron Spectroscopy of Chemical Analysis)분석법으로 분석하여 얻는다.
한편, 본 발명의 일 구현에서 Zn*B/I 값은 각각 아연, 붕소, 및 요오드의 중량으로 계산하였으나, 실제 편광소자 모든 지점에서 아연, 붕소 및 요오드의 원자%(at%)를 측정하고 이로부터 각 원소성분의 중량으로 환산하여 계산한 값이다.
본 발명의 일 구현에 의한 편광소자는 상기한 Zn*B/I 값의 범위가 만족되도록 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.
편광소자는 일반적으로 연신되지 않은 폴리비닐알코올계 수지(PVA) 필름을 염색, 가교, 연신, 수세 및 건조하여 제조한다. 다만, 염색, 가교, 연신단계는 개별적으로 혹은 동시에 진행될 수 있으며, 각 단계의 진행 순서 또한 가변적인 것으로 반응단계 순서가 고정되는 것은 아니다.
염색단계는 폴리 비닐알코올계 수지 필름에 요오드 또는 염료를 염색하는 공정으로서 이색성을 갖는 요오드 분자 혹은 염료를 폴리비닐알코올계 수지 필름에 염착시키는 단계이다.
상기 요오드 분자 또는 염료 분자는 편광판의 연신 방향으로 진동하는 빛은 흡수하고, 수직 방향으로 진동하는 빛은 투과시킴으로써, 특정한 진동 방향을 갖는 편광을 얻을 수 있도록 해준다.
일반적으로 염색은 폴리비닐알코올계 수지 필름을 요오드 용액에 함침시켜서 행한다. 본 발명에 의한 편광소자를 제조함에 있어서, 염색단계는 요오드 농도가 0.05~0.2중량%(중량 퍼센트), 요오드화 칼륨농도가 0.2~1.5중량%(중량 퍼센트) 그리고 온도가 20~40℃(도), 바람직하게는 20~35℃(도)인 염색 수용액에 폴리비닐알코올계 필름을 150초 내지 300초 동안 침지하여 행한다.
상기 염색단계의 염색 수용액에서 요오드 농도가 0.05중량% 미만이면 편광소자의 투과도가 너무 높아지므로 바람직하지 않고, 0.2중량%를 초과하면 편광소자의 투과도가 너무 낮아지므로 바람직하지 않다. 또한, 요오드화 칼륨농도가 0.2중량% 미만이면 요오드의 용해 보조제로 사용되는 요오드 칼륨의 양이 불충분하여 요오드가 적절히 용해되지 않으며, 1.5중량%를 초과하면 요오드화 칼륨자체의 물에 대한 용해도 문제와 이로 인하여 이물질이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다. 요오드 용액의 온도가 20℃(도)미만이면 요오드 및 요오드화 칼륨의 물에 대한 용해 정도가 취약해지며 PVA 필름에 대한 염색(염착) 속도가 낮아지므로 바람직하지 않고 40℃(도)을 초과하면 고온으로 인하여 요오드가 승화될 수 있으므로 바람직하지 않다. 한편, 상기 염색 수용액에 의해 폴리비닐알코올계 필름이 충분히 염착되도록 150초 이상 침지하는 것이 바람직하다. 한편, 편광소자의 투과도 측면에서, 300초 이하로 침지하는 것이 바람직하다.
가교단계에서는 붕산, 보레이트 및 보락스로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종의 붕소 제공물질에 의해 수용액에서 발생되는 히드록시기(OH)에 의해 상기 요오드 분자 또는 염료 분자를 폴리비닐알코올계 필름의 고분자 매트릭스에 흡착된다. 요오드 분자나 염료분자가 고분자 매트릭스 위에 제대로 흡착되지 않으면 편광도가 떨어져 편광판이 본래의 역할을 수행할 수 없다.
가교는 폴리비닐알코올계 필름을 붕소성분 제공물질을 포함하는 가교 수용액에 침적시켜 수행하는 침적법이 일반적으로 사용되지만, PVA 필름에 가교수용액을 분사 혹은 도포하여 행할 수도 있다.
본 발명에 의한 편광소자를 제조함에 있어서, 상기 가교단계는 붕소 농도가 0.36 ~0.83중량%(중량 퍼센트), 요오드화 칼륨의 농도가 4~7중량%(중량 퍼센트)이고 온도가 15~60℃(도)인 가교 수용액에 PVA 필름을 30초 내지 120초 동안 침지하여 행한다.
상기 가교단계의 가교 수용액에서 붕소 농도가 0.36중량% 미만이면 PVA 필름을 충분히 가교시키지 못하고 초기 광학물성 및 내구성이 취약해지므로 바람직하지 않고, 0.83중량%를 초과하면 물에 대한 용해도가 낮아지므로 바람직하지 않다. 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 붕소성분 제공 물질로는 붕산, 보레이트 및 보락스로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 가교단계에서는 상기 가교 수용액에 요오드화 칼륨 등을 첨가함으로써, 상기 가교 수용액에 요오드 이온이 포함되도록 할 수도 있다. 이와 같이 요오드 이온이 함유된 가교 수용액을 사용할 경우, 적은 착색을 갖는 편광자, 즉, 가시광의 모든 파장 영역에 대하여 대략적으로 일정한 흡광도를 제공하는 뉴트럴 그레이 편광자를 얻을 수 있다. 적절한 뉴트럴 그레이 색상이 구현되도록 가교수용액 중에서 요오드화 칼륨의 농도가 4중량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 요오드화 칼륨 농도가 7중량%를 초과하면 요오드화 칼륨에 의해 과량의 I-가 제공되며, 편광소자에 함유되어 있는 과량의 I-에 의해 고온에서 상기 반응식 1의 정반응이 가속화되어 고온에서 방치 후의 색상변화 및 편광도 저하가 야기된다.
가교 수용액의 온도가 15℃(도)미만이면 붕소성분 제공물질이 충분히 용해되지 않으며, 60℃(도)을 초과하면 높은 온도로 인하여 필름으로 붕소 성분제공물질이 유입되고 가교되는 반응보다 필름으로부터 붕소 성분제공물질이 용출되는 반응이 더욱 우세하여 적절한 가교반응이 일어나지 못한다.
한편, 상기 가교 수용액에 대한 폴리비닐알코올계 필름 혹은 염색된 폴리비닐알코올계 필름의 침지시간이 30초 미만이면 PVA필름의 깊이 방향으로 붕소 성분제공 물질이 충분히 침투하지 못하므로 적절하게 가교되지 못하고 120초를 초과하면 PVA필름으로의 과도한 붕소 성분 제공물질의 유입으로 인하여 가교가 과도하게 진행되어 편광소자의 초기 광학물성이 취약해진다.
연신단계는 필름의 고분자들이 일정한 방향으로 배향되도록 필름을 일축으로 잡아늘이는 것을 말한다. 연신에 의해 요오드 분자 또는 염료 분자가 연신 방향으로 나란하게 배열되어 요오드 분자(I2) 또는 염료 분자가 이색성을 보이므로 연신 방향으로 진동하는 빛은 흡수하고, 수직한 방향으로 진동하는 빛은 투과하는 기능을 갖게 된다.
연신 방법은 습식 연신법과 건식 연신법으로 구분할 수 있으며, 건식 연신법은 다시 롤간(inter-roll)연신 방법, 가열 롤(heating roll) 연신 방법, 압축 연신 방법, 텐터(tenter) 연신 방법 등이 그리고 습식 연신 방법은 텐터 연신 방법, 롤간 연신 방법 등이 사용될 수 있다.
본 발명에서 연신 방법은 특별히 제한되지 않으며, 이 기술분야에 알려져 있는 어떠한 연신방법이 사용될 수 있다. 상기 습식 연신법, 건식 연신법이 모두 사용할 수 있으며, 필요한 경우 이들을 조합하여 사용할 수도 있다.
연신은 4 배 내지 6배의 연신비율로 행하는 것이 바람직하다. 연신비율이 4배 미만이면 PVA 필름의 연신이 불충분하며, 6배를 초과하면 과도한 연신으로 인하여 PVA 필름이 파단되거나 PVA 분자의 배향이 틀어지며, 결과적으로 요오드 이온 종의 배향이 취약해져서 초기 광학물성이 나빠진다.
상기 연신공정은 상기 염색 공정 또는 가교 공정과 동시에 또는 별도로 진행될 수 있다. 또한, 습식 연신을 별도로 행하는 경우에, 연신욕의 온도는 35℃(도) 내지 60℃(도), 바람직하게는 40℃(도) 내지 60℃(도)일 수 있다. 연식욕의 온도는 PVA필름의 원활한 연신, 연신 공정효율, 연신 도중의 필름 파단 방지 등의 측면에서 35℃(도) 내지 60℃(도)로 하는 것이 바람직하다.
연신 공정이 염색 공정과 동시에 진행되는 경우에는 상기 연신 공정은 염색 수용액 내에서 수행되는 것이 바람직하다. 연신공정이 가교 공정과 동시에 진행되는 경우라면 가교 수용액 내에서 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 염색 공정, 가교공정 혹은 후술하는 아연염 처리공정과 연신공정이 동시에 진행되는 경우에, 수용액의 온도는 동시에 진행되는 공정 온도와 중복되는 보다 좁은 온도 조건에서 행하는 것이 바람직하다. 예를들어, 가교공정과 습식 연신공정이 동시에 진행되는 경우에는 연신공정의 연신욕의 수용액 온도에서 가교 및 연신을 행할 수 있다.
한편, 연신이 다른 공정과 함께 진행되는 경우에, 여러 가지 공정조건 중 특히 원활하게 진행되도록 하고자 하는 공정이 있는 경우에는 해당 공정의 조건을 따를 수도 있다. 연신 시간은 특별히 한정되지 않으며, 염색, 가교, 별도의 아연염 처리, 또는 별도의 인산화합물 처리공정과 함께 행하여지는 경우에, 상기 염색, 가교, 별도의 아연염 처리, 또는 별도의 인산화합물 처리공정 시간 범위에서 행할 수도 있다. 습식 연신 공정을 별도로 행하는 경우에는 특별히 한정하는 것은 아니지만, PVA필름의 배향성, 편광소자의 광학적 특성 및 공정 효율 등으로 고려하여 60초 내지 120초 범위에서 연신할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 편광소자중의 아연함량은 상기 염색단계, 가교단계, 습식 연신단계 및 별도의 아연염 처리단계 중 최소 하나 이상의 단계에 아연염을 첨가하여 붕소 및 요오드 함량과 관련하여 편광소자중 깊이 (D) 0≤D≤200nm(나노미터)인 모든 지점에서 Zn*B/I값이 0.1이상 그리고 3.0이하가 되도록 조절할 수 있다. 아연염은 상기 염색 단계, 가교 단계, 습식연신 단계 및 별도의 아연염 처리단계 중 최소 하나의 단계 중 어느 단계에 투입되어도 무관하며, 복수의 단계에 첨가되는 것이 더 바람직하다.
수용액에서 아연염의 함량은 수용액의 중량을 기준으로 0.4중량%(중량 퍼센트) ~7.0 중량% (중량퍼센트), 바람직하게는 0.5~6.5중량%, 보다 바람직하게는 0.5~3.0중량%일 수 있다. 아연염의 함량이 0.4중량% 미만이면 내구성 향상 효과가 미미하며, 7.0 중량%를 초과하면 용해도 문제등으로 인해 편광소자 표면에 이물질이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다. 아연염이 2이상의 공정에 투입되는 경우에도, 각 공정의 수용액에서 0.4중량% ~ 7중량%로 투입될 수 있다.
상기 아연염 처리를 염색, 가교 또는 습식 연신 공정과 함께 행하는 경우에는, 염색, 가교 또는 습식 연신 공정 조건(수용액 온도 및 침지시간)에서 행할 수 있다.
또한, 아연염을 별도의 공정으로 처리하는 경우, 별도의 아연염 처리공정은 수세단계전의 어떠한 단계에서 행할 수 있으나, 수세단계 바로 전 단계에 행하는 것이 가장 효과적이다. 별도의 아연염 처리공정을 행하는 경우에, 특히, 수세단계의 바로 전 단계에서 아연염처리 단계를 별도의 공정으로 행하는 경우에, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 아연염의 용해도, 편광소자에 대한 아연염의 침투성, 공정효율 및 편광소자의 광학적 특성을 고려하여 15℃(도) 내지 40℃(도)의 아연염 수용액에 PVA 필름을 20 내지 60초간 침지하여 행할 수 있다.
상기 아연염으로는 염화아연, 요오드화아연, 황산아연, 질산아연, 초산아연등이 단독으로 혹은 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다.
아연염은 각 단계에서 미리 만들어진 수용액 (예를들어, 염색 단계의 요오드 및 요오드화 칼륨 수용액, 가교 단계의 가교 수용액)에 투입되거나 또는 각 단계의 수용액 제조시 투입될 수 있다. 또한, 아연염은 요오드, 요오드화 칼륨 및/또는 붕소성분 제공물질과 함께 투입될 수 있다.
염색 수용액 및/또는 가교수용액에 아연염이 첨가되어, 염색 단계 및/또는 가교 단계에서 편광소자에 아연염이 부여되도록 처리되는 경우에, 상기한 염색 수용액 및/또는 가교수용액의 온도범위에서 온도가 높아질수록, 아연염이 편광필름의 표면으로부터 편광소자의 보다 깊은 부분(두께 방향으로)으로 더 많이 확산하여 200nm(나노미터) 깊이 방향으로 더 깊게 침투할 수 있다.
수세단계는 25~30℃(도) 온도의 이온교환수, 증류수등의 순수에 염색, 가교 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름을 10 내지 30초 동안 침지하여 행한다. 순수의 온도가 25℃(도) 미만이면 이물의 용해 및 제거가 미미한 점에서 바람직하지 않고 30℃(도)를 초과하면 PVA 필름으로 부터의 붕소, 칼륨, 아연, 인등의 용출이 과도하므로 바람직하지 않다. 순수에 대한 폴리비닐알코올계 필름의 침지시간이 10초 미만이면 수세 효과가 미미하며, 30초를 초과하면 PVA필름으로 부터 붕소, 칼륨, 아연, 인 등의 용출이 과도하므로 바람직하지 않다.
수세는 염색, 가교 및 연신 단계 이후에, 편광소자 표면에 남아 있는 이물질을 제거하기 위해 행하여진다. 수세단계에서 편광소자의 표면에 잔존하는 이물질이 제거될 뿐만 아니라 폴리비닐알코올계 필름내에 포함되어 있는 붕산, 요오드, 요오드화 칼륨 및 아연염들이 수세용액으로 용출되어 폴리비닐알코올계 필름(편광소자)로부터 일부 제거된다. 수세용액에 대한 편광소자의 침지 시간이 길고, 수세용액의 온도가 높을수록 편광소자로부터 용출되어 나오는 붕소, 요오드, 요오드화 칼륨 및 아연염의 함량이 증가하고, 결과적으로 최종 편광소자 내에 잔류하는 함량이 감소한다. 특히, 수세에 의해 편광필름의 표면으로부터 붕산, 요오드, 요오드화 칼륨, 아연염의 함량이 감소됨과 동시에, 필름 표면에 함유되어 있는 화합물이 많이 제거되어 표면으로부터 두께 방향으로의 Zn*B/I의 함량비가 상이해 진다. 따라서, 수세는 염색단계 및 가교단계에서 사용된 요오드, 요오드화 칼륨, 붕소성분 제공 화합물 및 아연염 등의 함량을 고려하여, 편광소자의 깊이(D) 0≤D≤200nm(나노미터)에서 Zn*B/I 값이 0.1이상 그리고 3.0이하가 되도록 25~30℃(도) 온도의 순수에 편광소자를 10 내지 30초 침지하는 것이 바람직하다. 수세 단계는 그 순서가 달라지면, 편광소자내의 물질 함량의 제어가 달라지므로, 염색, 가교 및 연신 공정 완료 후, 건조 직전에 행하는 것이 바람직하다.
수세된 PVA 필름을 오븐에 넣고 건조시켜서 편광소자를 얻는다. 건조단계는 일반적으로 40 ~ 100℃(도) 온도에서 10 ~ 500초 동안 행한다. 건조온도가 40℃(도) 미만이면 PVA 필름 내에 잔류하는 수분의 건조가 충분하지 않아 필름 주름이 발생하고, 편광소자의 색상이 뉴트럴 그레이(neutral gray)색상을 띄지 않고 청색을 띄게 되므로 초기 직교 물성이 취약해진다. 구체적으로 편광소자는 상기 반응식 1과 같은 반응을 통해 각 요오드 이온 종의 비율이 적절하게 조절되어 뉴트럴 그레이 색상을 띄게 된다. 한편, 이러한 반응은 PVA 필름 건조과정에서 공급되는 열에 의해 더욱 가속화되며, 이러한 원리에 의한 색성 조절 이전단계에서 편광필름은 푸른 색상에 가깝다. 따라서, 건조단계의 온도가 낮으면 상기 반응식에서와 같은 반응이 원활하게 일어나지 못해 편광소자의 색상은 청색(bluish)을 띄며, 이러 인하여 초기 직교 물성이 취약해 진다. 건조온도가 100℃(도)를 초과하면 과도한 건조로 인하여 필름이 쉽게 부서지기 쉽고 편광소자의 초기 색상이 뉴트럴 그레이를 벗어나서 적색을 띄게 되며, 이로 인하여 초기 광학물성이 역시 취약해진다. 건조시간이 10초 미만이면 건조가 불충분하며, 500초를 초과하면 과도한 건조로 인하여 필름이 쉽게 부서지기 쉽고 편광소자의 초기 색상이 뉴트럴 그레이를 벗어나서 적색을 띄게 되며, 이로 인하여 초기 광학물성이 역시 취약해진다.
상기한 본 발명에 의한 편광소자 제조방법에서 편광소자중의 Zn*B/I값이 0.1 이상 3.0이하가 되도록 상기 염색단계, 가교단계 및 연신단계중 최소 하나 이상의 단계에서 요오드 성분, 요오드화 칼륨, 붕소 성분 제공물질 및 아연염의 함량 및 염색 수용액 및 가교 수용액의 온도 및 이들 수용액에 대한 폴리비닐알코올계 필름의 침지시간, 수세온도 및 수세시간 등을 상기 범위에서 제어할 수 있다.
상기 방법으로 제조된 편광소자의 일면 또는 양면에 접착제를 이용하여 보호 필름을 적층시켜서 편광판을 제조한다. 보호필름은 공정진행시 편광판 외측면의 노출을 방지하기 위한 것으로 오염물질이 유입되는 것을 막고 편광판의 표면을 보호하는 역할을 한다.
보호필름의 수지 필름기재로는 필름기재로 제조하기 용이하고 PVA 필름(편광소자)와 접착성이 양호하며 광학적으로 투명한 것이 바람직하게 사용될 수 있으며, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 셀룰로오스 에스테르 필름, 폴리에스테르 필름(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름), 폴리카보네이트 필름, 폴리아릴레이트 필름, 폴리술폰(폴리에테르술폰 포함) 필름, 노르보르넨 수지 필름, 폴리올레핀 필름(폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름), 셀로판, 셀룰로오스디아세테이트 필름, 셀룰로오스 아세테이트부틸레이트 필름, 폴리염화비닐리덴 필름, 폴리비닐알코올 필름, 에틸렌비닐알코올 필름, 폴리스티렌 필름, 폴리카르보네이트 필름, 시클로올레핀 중합체 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리에테르케톤 필름, 폴리에테르케톤이미드 필름, 폴리아미드계 필름, 불소 수지 필름, 나일론 필름, 폴리메틸메타크릴레이트 필름, 폴리아세테이트 필름, 폴리아크릴 필름기재 등을 들 수 있다.
특히, 트리아세틸 셀룰로오스 필름(TAC 필름), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 필름 등의 셀룰로오스 에스테르 필름, 폴리카보네이트 필름(PC 필름), 폴리스티렌 필름, 폴리아릴레이트 필름, 노르보르넨 수지 필름 및 폴리술폰 필름이 투명성, 기계적 성질, 광학적 이방성이 없는점 등에서 바람직하다. 트리아세틸 셀룰로오스 필름(TAC 필름) 및 폴리카보네이트 필름(PC 필름)이 제막성이 용이하고 가공성이 우수하기 때문에 보다 바람직하게 사용되고, 특히 TAC 필름이 가장 바람직하게 사용된다.
상기 편광판 보호필름은 보호필름이 접착되는 PVA 필름에 대한 접착력을 향상시키기 위해 표면개질 처리될 수 있다. 표면처리의 구체적 예로는, 코로나 방전 처리, 글로우(glow) 방전 처리, 화염 처리, 산 처리, 알칼리 처리, 및 자외선 조사 처리 등이 있다. 또한, 언더코트층을 제공하는 것도 바람직하게 이용된다. 이중 알칼리 용액을 이용한 표면개질 처리는 소수성 보호필름에 -OH그룹을 도입하여 보호필름 표면을 친수성으로 개질함으로써 보호필름의 편광소자에 대한 접착력을 증대시킨다.
접착제로는 일반적으로 수계 접착제가 사용된다. 수계 접착제로는 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 어떠한 수계 접착제가 사용될 수 있으며 이로써 한정하는 것은 아니지만 예를들어, 이소시아네이트계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계, 수계 폴리우레탄, 수계 폴리에스테르 등을 예시할 수 있다. 이들 중에서도 폴리비닐알코올계 접착제가 바람직하게 사용된다. 수계 접착제는 가교제를 포함할 수 있다. 상기 접착제는 통상 수용액으로 사용된다. 수용액 농도는 특히 제한하는 것은 아니지만, 도포성이나 방치 안정성 등을 고려하면 일반적으로 0.1∼15중량%, 바람직하게는 0.5∼10중량%, 더욱 바람직하게는 0.5∼5중량% 정도이다. 또한, 상기 접착제에는, 추가로 실란커플링제, 티탄커플링제 등의 커플링제, 각종 점착 부여제, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 내열 안정제, 내가수분해 안정제 등의 안정제 등을 배합할 수도 있다.
상기한 바와 같이 편광소자 혹은 편광소자의 일면 혹은 양면에 보호필름이 접착된 편광판은 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 액정표시장치, 유기발광(EL)표시장치, PDP(플라즈마 디스플레이 패널)등에 사용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예로 본 발명을 한정하는 것으로 아니다.
비교예 1
요오드 농도가 0.1중량% 그리고 요오드화 칼륨 농도가 1중량%인 30℃(도)의 염색 수용액이 담긴 염착조에 두께 75㎛(마이크로미터)의 폴리 비닐 알코올 필름을 30℃(도)에서 5분간 침지시켜 염색하였다. (A.염색단계) 염색된 폴리비닐 알코올 필름을 요오드화 칼륨의 농도가 5중량% 그리고 붕소 농도가 0.64중량%인 40℃(도)의 가교 수용액에 120 초간 침지시켜서 5배 연신처리하였다. (B.가교 및 연신단계). 상기 과정에 의해 얻어진 PVA 편광소자를 오븐에 넣고 80℃(도)에서 5분간 건조시켰다. PVA 편광소자의 건조가 완료되면, 상기 편광소자의 양면에 두께 80㎛(마이크로미터)인 TAC 필름을 폴리비닐알코올 접착제로 접합시키고 80℃(도)에서 5분간 건조하여 편광판을 제조하였다.
비교예 2
가교 및 연신단계(B)에서 질산아연을 1.0중량%로 첨가한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광소자 및 편광판을 제조하였다.
비교예 3
가교 및 연신단계(B)에서 질산아연을 4.0중량%로 첨가한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광소자 및 편광판을 제조하였다.
비교예 4
염색단계(A)에서 요오드 농도는 0.4중량%, 요오드화 칼륨 농도는 8중량% 그리고 가교 및 연신단계(B)에서 붕소 농도는 0.91중량%, 요오드화 칼륨 농도는 9중량% 그리고 가교수용액의 온도는 62℃(도)로 조정하고, 염화아연 농도는 0.16중량%로 첨가하고 수세단계(C)에서는 15℃(도)의 증류수에 1초간 침지한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광소자 및 편광판을 제조하였다.
비교예 5
가교 및 연신단계(B)에서 요오드화 칼륨 농도는 0.01중량% 그리고 염화아연 농도는 3.0중량%로 첨가한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광소자 및 편광판을 제조하였다.
비교예 6
염색단계(A)에서 요오드 농도는 0.03중량%로 조절하고 가교 및 연신단계(B)에서 붕소 농도는 0.46중량%로, 질산아연은 1.0중량% 그리고 가교수용액의 온도는 50℃(도)로 조정하고 수세단계(C)에서는 15℃(도)의 증류수에 1초간 침지한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광소자 및 편광판을 제조하였다.
실시예 1
가교 수용액의 온도를 50℃(도)로 하고 2.0중량%의 질산아연을 첨가하여 가교 및 연신단계(B)를 행한 다음에, 25℃(도)의 증류수에 20초간 침지하여 수세공정(C)을 행한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광소자 및 편광판을 제조하였다.
실시예 2
가교 수용액의 온도를 55℃(도)로 하고 3.0중량%의 황산아연을 첨가하여 가교 및 연신단계(B)를 행한 다음에, 25℃(도)의 증류수에 10초간 침지하여 수세공정(C)을 행한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광소자 및 편광판을 제조하였다.
실시예 3
가교 수용액의 온도를 55℃(도)로 그리고 붕소 농도를 0.55중량%로 하고 염화아연을 2.0중량%로 첨가하여 가교 및 연신단계(B)를 행한 다음에, 25℃(도)의 증류수에 10초간 침지하여 수세공정(C)을 행한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광소자 및 편광판을 제조하였다.
실시예 4
가교 수용액의 온도를 55℃(도)로 그리고 붕소 농도를 0.46중량%로 하고 요오드화 아연을 2.0중량%로 첨가하여 가교 및 연신단계(B)를 행한 다음에, 25℃(도)의 증류수에 20초간 침지하여 수세공정(C)을 행한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광소자 및 편광판을 제조하였다.
실시예 5
염색단계(A)에서 요오드 농도는 0.12중량%로, 요오드화 칼륨 농도는 1.2중량%로 각각 조절하고 가교 및 연신단계(B)에서 붕소 농도는 0.55중량%로, 초산아연을 0.5중량% 농도로 그리고 가교수용액의 온도는 58℃(도)로 조정하고 수세단계(C)에서는 25℃(도)의 증류수에 10초간 침지한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광소자 및 편광판을 제조하였다.
실시예 6
염색단계(A)에서 요오드 농도는 0.12중량%로, 요오드화 칼륨 농도는 1.2중량%로 각각 조절하고 가교 및 연신단계(B)에서 붕소 농도는 0.46중량%로, 질산아연을 6.5중량% 농도로 그리고 가교수용액의 온도는 60℃(도)로 조정하고 수세단계(C)에서는 30℃(도)의 증류수에 20초간 침지한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광소자 및 편광판을 제조하였다.
시험예: 내열성 평가
상기 비교예 1-6 및 실시예 1-6의 방법으로 제조된 편광판을 50mm x 50mm 크기로 절단하고, 이를 아크릴 점착제로 유리에 접합시켜 시편을 준비하였다. 그 후, 각 편광판의 초기광학 물성, 즉, 단체 투과도(Ts), 직교 투과도(Tc), 단체 색상(a, b), 직교 색상(x, y)를 측정하였다. 그 후, 편광판을 100℃(도)의 오븐에 500시간 동안 방치한 후 상기 광학물성을 다시 측정하고, 내열 전/후의 광학물성을 비교하여 △L*ab (델타 L*ab) 상대 변화량, 직교색상 x 상대변화량 및 Tc 상대변화량을 하기 표 2에 나타내었다. 한편, 비교예 1-6 및 실시예 1-6의 편광판 제조조건을 표 1에 나타내었다.
상기 광학물성은 N&K 분석기(analyzer)(N&K Technology Inc.)로 측정하였으며, 단체 투과도(Ts)와 단체 색상(a, b)는 편광판 한 장으로 측정하였고, 직교 투과도(Tc)와 직교 색상(x, y)는 한장의 편광판은 연신된 방향으로, 나머지 한장은 연신 방향의 직교 방향으로 재단하고, 재단된 편광판 두 장을 흡수축이 90°(도)가 되도록 서로 직교시킨 후, 투과도를 측정하였다.
내열변화량은 다음과 같이 계산하였다.
△L*ab = [(L*500-L*0)2+(a*500-a*0)2+(b*500-b*0)2]0.5
(식 중 L*, a*, b* 는 단체 상태의 색상 값이며, L*, a*, b*는 Color Space 색좌표계(defined by the CIE in 1976)의 색상 L* 값, a* 값, b* 값이다. 이는 N&K 분석기를 사용하여 한장의 편광판 시편으로 측정하였다. L*0, a*0 및 b*0은 편광판의 초기 단체상태의 색상값이며, L*500, a*500, b*500은 100℃(도) 오븐에서 500 시간 방치한 후에 측정한 단체상태의 색상값이다.)
Tc(%) = 100*(Tc500-Tc0)/Tc0
(식중 Tc0 는 각 편광판의 초기 직교 투과도 이며, Tc500 은 100℃(도) 오븐에서 500 시간 방치 후에 측정한 직교 투과도이며, 직교투과도 (Tc)는 동일한 단체 투과도(Ts.)값에서 측정하였다.)
x(%) = 100*(x500-x0)/ x0
(식중 x는 편광판 두장의 직교상태의 색상값이다. x는 xyz Chromaticity 좌표계(coordinates)의 색상값을 나타내며, N&K 분석기로 두 장의 편광소자의 직교색상 값으로부터 계산된다. x0 은 편광판의 초기 직교상태의 색상값이며, x500 은 100℃(도) 오븐에서 500 시간 방치한 후에 측정한 편광판의 직교상태의 색상값이다.)
△L*ab 상대 변화율 = 실시예 △L*ab / 비교예 1 △L*ab
Tc 상대 변화율 = 실시예 Tc(%) / 비교예 1 Tc(%)
x 상대 변화율 = 실시예 x(%) / 비교예 1 x(%)
[표 1]
Figure PCTKR2010000672-appb-I000001
[표 2]
Figure PCTKR2010000672-appb-I000002
무기함량 분석
비교예 1 내지 6 및 실시예 1 내지 6의 편광소자 중 표 4에 나타낸 깊이에 해당하는 지점에서의 Zn*B/I 값을 ESCA(Electron Spectroscopy of Chemical Analysis)법으로 분석하여 표 4에 나타내었다. ESCA(Electron Spectroscopy of Chemical Analysis)분석법은 광전자 분광기(XPS 혹은 ESCA, 모델명 ESCA LAB 250 system (VG))를 사용하여 하기 표 3과 같이 단계별로 편광소자의 표면을 에칭하여 편광소자중 표 4에 나타낸 깊이에 해당하는 지점에서의 아연, 붕소 및 요오드의 원자%(at%)를 측정하고 이로부터 각 원소성분의 중량을 계산하여 Zn*B/I 값을 구하였다. 한편, 본 실시예에서, ESCA 분석조건은 다음과 같이 하였다.
<ESCA 분석조건>
(1) 전체 ESCA 시스템 조건
베이스 챔버 압력 : 2.5 x 10-10 mbar
X-레이 공급원: monochromatic Al Kα(1486.6 eV (전자볼트))
X-레이 스팟(spot) 크기: 400㎛(마이크로미터)
렌즈 모드: LargeAreaXL
오퍼레이션 모드: CAE(Constant Analyzer Energy) 모드
Ar 이온 에칭: 에칭 속도 ~0.1 ㎚(나노미터)/sec (Mag 10) SiO2기준
전하 보상(Charge Compensation): 저에너지 전자 플러드 건(low energy flood gun)사용, 이온플러드 건 사용하지 않음.
(2) 편광소자의 에칭
하기 표 3의 에칭시간으로 편광소자를 에칭하여 편광소자 표면으로 부터 200㎚(나노미터)깊이에서의 아연, 붕소 및 요오드의 함량을 측정하였다. 10초 동안 에칭하므로써 편광소자 1㎚(나노미터)가 에칭된다. 본 시험에서는 하기 표 3에 나타낸 바와 같은 단계로 총 200㎚(나노미터)깊이(2000초)까지 에칭하여, 편광소자 각 지점에서의 아연, 붕소 및 요오드의 함량을 측정하였다.
[표 3]
Figure PCTKR2010000672-appb-I000003
[표 4]
Figure PCTKR2010000672-appb-I000004
상기 표 3 및 4에서 알 수 있듯이, 편광소자 깊이(D) 0≤D≤200nm(나노미터) 에서 Zn*B/I 값이 본 발명의 범위를 만족하는 실시예 1 내지 6의 편광소자를 포함하는 편광판은 내열후의 색상, 직교 투과도 변화율등이 작음을 확인할 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 일 구현에 의한 편광소자 및 편광판은 내구성 및 내열성이 우수하여 고온에서 광학물성의 변화가 작고 이로부터 가혹한 조건에서도 우수한 물성이 확보됨을 알 수 있다. 그러나, 편광소자 표면에서만 큰 Zn*B/I 값을 나타내는 비교예 2 내지 6의 편광판은 실시예의 편광판에 비하여 저조한 내구성 및 내열성을 나타내었다.

Claims (7)

  1. 편광소자 표면으로부터 중심으로의 깊이(D) 0≤D≤200nm(나노미터)인 모든 지점에서 아연함량(중량%, 중량 퍼센트)x붕소함량(중량%, 중량 퍼센트)/요오드함량(중량%, 중량 퍼센트) 값이 0.1 ~ 3.0인 편광소자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 아연 성분은 염화아연, 요오드화아연, 황산아연, 질산아연 및 초산아연으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종으로부터 유래함을 특징으로 하는 편광소자.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 붕소성분은 붕산, 보레이트 및 보락스로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종으로부터 유래함을 특징으로 하는 편광소자.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 요오드 성분은 요오드(I2) 및 요오드화 칼륨으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종으로부터 유래함을 특징으로 하는 편광소자.
  5. 제 1항에 있어서, 편광소자 표면으로부터 중심으로의 깊이(D) 0≤D≤200nm(나노미터)인 모든 지점에서 아연함량(중량%)x붕소함량(중량%)/요오드함량(중량%) 값은
    편광소자를 0.1㎚(나노미터)/sec(초)로 최대 200nm(나노미터) 깊이까지 2000초 동안 에칭하여 ESCA(Electron Spectroscopy of Chemical Analysis)분석법으로 얻어짐을 특징으로 하는 편광소자.
  6. 청구항 1 내지 5중 어느 한항의 편광소자를 포함하는 편광판.
  7. 청구항 1 내지 5중 어느 한항의 편광소자를 포함하는 화상표시장치.
PCT/KR2010/000672 2009-02-03 2010-02-03 내구성 및 내열성이 우수한 편광소자, 편광판 및 화상표시장치 WO2010090449A2 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/147,555 US20110310481A1 (en) 2009-02-03 2010-02-03 Polarization device, polarization plate and video display device having superior durability and heat resistance
JP2011547816A JP2012517025A (ja) 2009-02-03 2010-02-03 耐久性及び耐熱性に優れた偏光素子、偏光板、画像表示装置
CN2010800064338A CN102301261A (zh) 2009-02-03 2010-02-03 具有优异耐久性和耐热性的偏振片件、偏振板及视频显示器

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20090008614 2009-02-03
KR10-2009-0008614 2009-02-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2010090449A2 true WO2010090449A2 (ko) 2010-08-12
WO2010090449A3 WO2010090449A3 (ko) 2010-11-25

Family

ID=42542508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2010/000672 WO2010090449A2 (ko) 2009-02-03 2010-02-03 내구성 및 내열성이 우수한 편광소자, 편광판 및 화상표시장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20110310481A1 (ko)
JP (1) JP2012517025A (ko)
KR (1) KR20100089793A (ko)
CN (1) CN102301261A (ko)
WO (1) WO2010090449A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103091760A (zh) * 2011-11-07 2013-05-08 第一毛织株式会社 具有提高的光耐久性的偏振器及其制备方法
CN113614591A (zh) * 2019-03-20 2021-11-05 三星Sdi株式会社 偏振板及包括其的光学显示装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120236408A1 (en) * 2009-01-30 2012-09-20 Ki-Ok Kwon Outstandingly durable and heat-resistant polarising element, polarising plate and image-display device, and polarising-element production method
KR101938896B1 (ko) * 2012-04-12 2019-01-16 동우 화인켐 주식회사 편광자의 제조방법 및 이를 이용한 편광판
KR20160091014A (ko) * 2015-01-23 2016-08-02 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 편광자 및 이의 제조 방법
ES2640838T3 (es) * 2015-03-26 2017-11-06 Carl Zeiss Vision International Gmbh Método para producir unas gafas polarizadas
KR102258279B1 (ko) 2015-12-02 2021-05-31 주식회사 엘지화학 광학 소자
JP2017187664A (ja) * 2016-04-07 2017-10-12 株式会社東海理化電機製作所 表示装置、表示板の製造方法
US20220152980A1 (en) * 2019-03-29 2022-05-19 Lg Chem, Ltd. Optical laminate
EP3950308A4 (en) * 2019-03-29 2022-04-27 Lg Chem, Ltd. OPTICAL LAMINATE
US20220171108A1 (en) * 2019-03-29 2022-06-02 Lg Chem, Ltd. Optical laminate
WO2020204330A1 (ko) * 2019-03-29 2020-10-08 주식회사 엘지화학 광학 적층체
JP2022527886A (ja) * 2019-03-29 2022-06-07 エルジー・ケム・リミテッド 光学積層体
KR102484679B1 (ko) * 2019-03-29 2023-01-05 주식회사 엘지화학 광학 적층체
WO2020204331A1 (ko) * 2019-03-29 2020-10-08 주식회사 엘지화학 광학 적층체
JP2022150490A (ja) * 2021-03-26 2022-10-07 住友化学株式会社 偏光フィルム及び偏光板の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004240042A (ja) * 2003-02-04 2004-08-26 Fuji Photo Film Co Ltd 偏光板
JP2005266048A (ja) * 2004-03-17 2005-09-29 Sumitomo Chemical Co Ltd ヨウ素系偏光フィルム、その製造方法及びそれを用いた偏光板
KR20080093361A (ko) * 2007-04-16 2008-10-21 닛토덴코 가부시키가이샤 편광판, 광학 필름 및 화상 표시 장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3979688B2 (ja) * 1996-11-07 2007-09-19 日本合成化学工業株式会社 偏光フィルムの製造方法
JP2000035512A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Sumitomo Chem Co Ltd 偏光フィルム
TWI243264B (en) * 2000-12-04 2005-11-11 Fuji Photo Film Co Ltd Optical compensating sheet and process for producing it, polarizing plate and liquid crystal display device
JP4043263B2 (ja) * 2002-03-18 2008-02-06 日東電工株式会社 偏光子の製造方法、偏光子、偏光板および画像表示装置
US20070035681A1 (en) * 2003-09-19 2007-02-15 Masaru Okada Polarizing film, polarizing plate and liquid crystal display device
JP2006047978A (ja) * 2004-06-29 2006-02-16 Nitto Denko Corp 偏光子、その製造方法、偏光板、光学フィルムおよび画像表示装置
US7839569B2 (en) * 2004-09-22 2010-11-23 Fujifilm Corporation Polarizing plate and liquid crystal display

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004240042A (ja) * 2003-02-04 2004-08-26 Fuji Photo Film Co Ltd 偏光板
JP2005266048A (ja) * 2004-03-17 2005-09-29 Sumitomo Chemical Co Ltd ヨウ素系偏光フィルム、その製造方法及びそれを用いた偏光板
KR20080093361A (ko) * 2007-04-16 2008-10-21 닛토덴코 가부시키가이샤 편광판, 광학 필름 및 화상 표시 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103091760A (zh) * 2011-11-07 2013-05-08 第一毛织株式会社 具有提高的光耐久性的偏振器及其制备方法
CN113614591A (zh) * 2019-03-20 2021-11-05 三星Sdi株式会社 偏振板及包括其的光学显示装置
CN113614591B (zh) * 2019-03-20 2023-11-03 三星Sdi株式会社 偏振板及包括其的光学显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100089793A (ko) 2010-08-12
WO2010090449A3 (ko) 2010-11-25
JP2012517025A (ja) 2012-07-26
CN102301261A (zh) 2011-12-28
US20110310481A1 (en) 2011-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010087653A2 (ko) 내구성 및 내열성이 우수한 편광소자, 편광판 및 화상표시장치 및 편광소자 제조방법
WO2010090449A2 (ko) 내구성 및 내열성이 우수한 편광소자, 편광판 및 화상표시장치
WO2016003105A1 (ko) 국지적으로 편광 해소 영역을 갖는 편광판 제조방법, 이를 이용하여 제조된 편광판
WO2015108261A1 (ko) 국지적으로 편광 해소 영역을 갖는 편광자 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 편광자 및 편광판
WO2015147553A1 (ko) 국지적으로 편광 해소 영역을 갖는 편광자 제조방법, 이를 이용하여 제조된 편광자, 편광판 및 화상표시장치
WO2016105017A1 (ko) 광학필름 및 이를 구비한 oled 표시장치
WO2015008925A1 (ko) 위상차 필름 및 이를 구비하는 화상 표시 장치
WO2014204205A1 (ko) 편광판 및 이를 포함하는 화상표시장치
WO2013094969A2 (ko) 편광판 및 이를 구비한 화상표시장치
WO2020138878A1 (ko) 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치
WO2016195440A1 (ko) 편광자의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 편광자
WO2014204150A1 (ko) 연신 적층체, 박형 편광자의 제조 방법, 이를 이용하여 제조되는 박형 편광자 및 이를 포함하는 편광판
WO2012002662A2 (ko) 편광자의 제조방법
WO2020040568A1 (ko) 마스크 필름 및 이를 이용한 편광판의 제조방법
WO2015046962A1 (ko) 내츄럴 블랙에 근접한 편광판 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 편광판
WO2014088273A1 (ko) 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치
WO2020153566A1 (ko) 편광자 및 이의 제조방법
WO2010016696A2 (ko) 이색성 염료가 포함된 편광필름 및 이의 제조방법
WO2019245145A1 (ko) 광학필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
WO2012074188A1 (ko) 편광자의 제조방법
WO2022220442A1 (ko) 액정표시소자
WO2022211398A1 (ko) 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치
WO2022225288A1 (ko) 편광자, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치
WO2013191418A1 (ko) 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치
WO2014200296A1 (ko) Uv 조사에 의해 편광자의 색상을 조절하는 단계를 포함하는 편광판 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080006433.8

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10738733

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011547816

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13147555

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10738733

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2