WO2014077599A1 - 박형 편광자의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 박형 편광자 및 편광판 - Google Patents

박형 편광자의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 박형 편광자 및 편광판 Download PDF

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WO2014077599A1
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film
polyvinyl alcohol
stretching
thin polarizer
laminate
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PCT/KR2013/010340
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남성현
엄준근
나균일
정종현
유혜민
이남정
박세정
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주식회사 엘지화학
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    • 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
    • G02B5/3041—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 comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks
    • G02B5/305—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 comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks including organic materials, e.g. polymeric layers

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a thin polarizer, a thin polarizer and a polarizing plate manufactured using the same, and more particularly, a method of manufacturing a thin polarizer having a thin thickness of 10 ⁇ m or less, a thin polarizer and a polarizing plate manufactured using the same. It is about.
  • the polarizer used in the polarizing plate is an optical element for making natural light or arbitrary polarization into a polarized light in a specific direction, and is widely used in a display device such as a liquid crystal display device and an organic light emitting device (OLED).
  • a polarizer used in the display device a polyvinyl alcohol polarizing film in which molecular chains containing an iodine compound or a dichroic dye are oriented in a constant direction is generally used.
  • the polyvinyl alcohol polarizing film is prepared by a method of dyeing and crosslinking iodine or dichroic dye on a polyvinyl alcohol-based film, and stretching in a predetermined direction, wherein the stretching process is an aqueous solution of boric acid or an iodine solution. Wet drawing carried out in solution or dry drawing carried out in air, and the like, and the draw ratio is generally at least 5 times.
  • stretching exceeds 60 micrometers.
  • polarizers are also required to have a thinner thickness.
  • a polyvinyl alcohol-based film having a thickness before stretching of more than 60 ⁇ m as in the prior art there is a limit in reducing the thickness of the polarizer. Therefore, studies have been attempted to fabricate thinner polarizers.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 2010-0071998 discloses a method of manufacturing a thin polarizer using a laminate prepared by coating a hydrophilic polymer layer on a substrate layer or co-extrusion of a substrate layer forming material and a hydrophilic polymer layer forming material. It is.
  • the separation of the polyvinyl alcohol layer and the base layer is not easy after stretching and a high peel force is required for the separation, the polyvinyl alcohol layer is damaged or deformed during the separation process. Problems tend to occur, and as a result, there is a problem that optical properties such as polarization degree of the polyvinyl alcohol film are inferior.
  • the polyvinyl alcohol resin is manufactured by melting and extruding the polyvinyl alcohol resin or by applying the coating solution after coating and then applying the polyvinyl alcohol according to extrusion conditions, coating conditions or film forming conditions.
  • the physical properties of the film tend to change, and not only the physical properties of the finally produced polyvinyl alcohol are lowered, but also it is difficult to realize uniform physical properties.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2012-118521 discloses a method of manufacturing a thin polarizer by bonding a polyvinyl alcohol film to one side of a base film using a polyvinyl alcohol-based water-based adhesive and stretching the film.
  • a polyvinyl alcohol-based water-based adhesive used in this manner, a large amount of fine wrinkles in the form of cracks are generated on the surface due to the difference in the swelling degree of the base film and the polyvinyl alcohol film, and the curling becomes severe before stretching.
  • instability increased and breakage was likely to occur during the stretching process.
  • the base film and the polyvinyl alcohol film were stretched after being attached with an adhesive agent, the side portion curling phenomenon occurred after the stretching.
  • the present invention is to solve the above problems, to provide a method of manufacturing a thin polarizer with excellent optical properties and high process stability.
  • the present invention comprises the steps of: attaching an unstretched polyvinyl alcohol-based film having a thickness of 10 to 60 ⁇ m to at least one surface of the unstretched base film by a force to form a film laminate; And stretching the film laminate such that the polyvinyl alcohol-based film has a thickness of 10 ⁇ m or less.
  • the base film may be a polymer film having a maximum draw ratio of 5 times or more, for example, a high density polyethylene film, a polyurethane film, a polypropylene film, a polyolefin film, an ester film, a low density polyethylene film, a high density polyethylene, and a low density It may be at least one selected from the group consisting of polyethylene coextrusion film, copolymer resin containing ethylene vinyl acetate in high density polyethylene, acrylic film, polyethylene terephthalate film, polyvinyl alcohol film and cellulose film.
  • the attractive force between the unstretched base film and the unstretched polyvinyl alcohol-based film is preferably about 0.1 to 2N / 2 cm.
  • the stretching of the film laminate may be performed by dry stretching or wet stretching, and preferably, a stretching ratio of 5 to 15 times may be performed at a temperature of 20 ° C to 85 ° C.
  • the stretching of the film laminate may be performed in an aqueous boric acid solution.
  • the method may further include dyeing at least one of iodine and dichroic dye on the film laminate before the stretching step.
  • the thin polarizer manufacturing method of the present invention may further comprise the step of separating the polyvinyl alcohol-based film from the base film after the step of stretching the film laminate.
  • the separating of the polyvinyl alcohol-based film from the base film may be performed by applying a peel force of 2N / 2cm or less.
  • the present invention provides a thin polarizer having a thickness of 10 ⁇ m or less, a single transmittance of 40 to 45%, a polarization degree of 99% or more, and a polarizing plate including the same.
  • a thin polarizer having a thickness of 10 ⁇ m or less having excellent optical characteristics can be manufactured in a stable process.
  • 1 is a schematic diagram showing a method for measuring adhesion using a texture analyzer (Texture Analyzer).
  • FIG. 2 is a view showing a state of a film laminate prepared according to the method of Comparative Example 1.
  • FIG. 7 is a photograph showing a side portion curl phenomenon after stretching of the film laminate of Comparative Example 4.
  • the present inventors have long been studied to produce a polarizer having no optical breakage at 10 ⁇ m or less and excellent optical properties in the manufacturing process, and as a result, a polyvinyl alcohol-based film is used on a base film without an adhesive or the like. It was found that the above object can be achieved by attaching with a weak attraction force between the films, and then drawing it.
  • a step of forming a film laminate by attaching a non-stretched polyvinyl alcohol-based film having a thickness of 10 to 60 ⁇ m to at least one surface of the unstretched base film by attraction. ; And stretching the film laminate such that the polyvinyl alcohol-based film has a thickness of 10 ⁇ m or less.
  • the unstretched polyvinyl alcohol-based film is attached onto the unstretched base film with no attraction through a manpower to form a film laminate.
  • the base film and the polyvinyl alcohol-based film may be attached by a weak attraction generated on the surface of the base film and the unstretched polyvinyl alcohol-based film without a separate medium, the base film and the unstretched polyvinyl alcohol-based
  • the attraction between the films is not limited thereto, but is preferably 2 N / 2 cm or less, preferably about 0.1 to 2 N / 2 cm, and more preferably about 0.1 to 1 N / 2 cm.
  • the attraction force between the base film and the unstretched polyvinyl alcohol film satisfies the above range, the base film and the unstretched polyvinyl alcohol-based film are not separated in the stretching process, and surface damage can be minimized during the separation process after stretching. to be.
  • the attraction force is an adhesive force measured when 2 cm long sample films are attached, and a specific measuring method is illustrated in FIG. 1.
  • the adhesion between the films as shown in Figure 1, after fixing the polyvinyl alcohol film (A) of the film laminate with a sample holder (H), with respect to the surface direction of the film laminate Peel strength measured while peeling the polyvinyl alcohol film (A) from the base film (B) by applying a force in a vertical direction, wherein the measuring instrument is a texture analyzer (Model name: TA-) of Stable Micro Systems XT Plus) was used.
  • surface treatment may be performed on one or both sides of the base film or polyvinyl alcohol-based film.
  • the surface treatment may be performed through various surface treatment methods well known in the art, for example, corona treatment, plasma treatment, or surface modification treatment using a strong base aqueous solution such as NaOH or KOH.
  • the unstretched polyvinyl alcohol-based film may be attached to one side or both sides of the unstretched base film.
  • a polyvinyl alcohol-based film is attached to both sides of the unstretched base film.
  • the polyvinyl alcohol-based film is attached to both sides of the base film, it is easier to balance the tension and the modulus acting per unit area in the stretching process than in the case where the polyvinyl alcohol-based film is attached only to one side, and thus the process stability is excellent.
  • two thin polarizers can be obtained in one step, thereby improving productivity.
  • the unstretched base film is to prevent the polyvinyl alcohol-based film from breaking in the stretching process, preferably, may be a polymer film having a maximum draw ratio of 5 times or more under a temperature condition of 20 °C to 85 °C.
  • the maximum draw ratio means a draw ratio immediately before breakage occurs.
  • the stretching may be dry stretching or wet stretching, in the case of wet stretching, the stretching ratio in the case of stretching in an aqueous boric acid solution having a boric acid concentration of 1.0 to 5% by weight.
  • Such base films include, but are not limited to, high density polyethylene films, polyurethane films, polypropylene films, polyolefin films, ester films, low density polyethylene films, high density polyethylene and low density polyethylene coextrusion films, high density polyethylene, for example.
  • the unstretched polyvinyl alcohol-based film attached to the base film has a thickness of about 10 to 60 ⁇ m, preferably about 10 to 40 ⁇ m.
  • the thickness of the polyvinyl alcohol-based film exceeds 60 ⁇ m, it is difficult to achieve a thickness of 10 ⁇ m or less even when stretched, when the thickness is less than 10 ⁇ m tends to break during stretching.
  • the polyvinyl alcohol-based film is not limited to this, but the degree of polymerization is preferably about 1,000 to 10,000, preferably 1,500 to 5,000. This is because when the degree of polymerization satisfies the above range, the molecular motion is free and can be mixed flexibly with iodine or dichroic dye.
  • polyvinyl alcohol-based film of the present invention a commercially available polyvinyl alcohol-based film may be used.
  • Gurere's PE20, PE30, PE60, Japan Synthetic's M2000, M3000 M6000, and the like may be used.
  • the stretching is preferably carried out so that the thickness of the polyvinyl alcohol-based film is less than 10 ⁇ m, for example, the thickness of the polyvinyl alcohol-based film is 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, 3 ⁇ m to 10 ⁇ m or 1 ⁇ m It is preferable to carry out so that it becomes about 5 micrometers.
  • the stretching conditions are not particularly limited, for example, the stretching may be carried out at a draw ratio of 5 times to 15 times at a temperature of 20 °C to 85 °C, more preferably 40 It may be carried out at a draw ratio of 5 to 12 times at a temperature of °C to 80 °C.
  • the stretching may be performed by wet stretching or dry stretching.
  • the wet stretching is more preferable since the surface adhesion of the base film and the polyvinyl alcohol-based film becomes stronger than the dry stretching.
  • the wet stretching is preferably carried out in an aqueous boric acid solution, wherein the boric acid concentration of the aqueous boric acid solution is preferably about 1.0 to 5.0 wt%.
  • the manufacturing process of the polarizing element is a process of washing with water, swelling, dyeing, washing, stretching, complementary color, drying and the like
  • the washing and stretching process is preferably carried out in an aqueous boric acid solution.
  • the boric acid concentration may be about 0.1 to 2.5 wt%, preferably about 0.5 to 2.0 wt%
  • the boric acid concentration is about 1.0 to 5.0 wt%, preferably 1.5 to It may be about 4.5 wt%.
  • the stretching step at least one of the step of dyeing iodine and / or dichroic dye on the polyvinyl alcohol-based film and / or cross-linking the dyed iodine and / or dichroic dye to the polyvinyl alcohol-based film It may be performed together with the above steps.
  • the dyeing, crosslinking and stretching processes can be performed simultaneously.
  • the laminated film on which the dyeing is completed is immersed in an aqueous solution of boric acid, and stretching is performed in an aqueous solution of boric acid.
  • the crosslinking step and the stretching step may be performed together.
  • the drying is preferably 20 °C to 100 °C, more preferably about 40 to 90 °C degree, it is preferably carried out for 1 to 10 minutes at the above temperature.
  • the drying process prevents the PVA polarizer from deteriorating the physical properties of the PVA polarizer by water removal during the production of the PVA surface and the inside and smoothly induces the shrinkage of the polyvinyl alcohol film stretched during the drying process. It serves to improve the polarization degree of the polarizer by increasing the orientation of the complex composed of iodine.
  • the step of separating the polyvinyl alcohol-based film and the base film may be further carried out.
  • the separating step may be performed by applying a peel force to the polyvinyl alcohol-based film or the base film to leave both films.
  • the peel force is preferably 2N / 2cm or less, for example, may be 0.1 to 2N / 2cm, 0.1 to 1N / 2cm or so.
  • the base film and the polyvinyl alcohol-based film are attached with a weak attraction force without a medium such as an adhesive, the polyvinyl alcohol-based film and the base film are cleanly separated.
  • the peel force required to separate the polyvinyl alcohol-based film and the base film is very weak. Not only can the film be easily separated, but also the damage of the polyvinyl alcohol-based film in the separation process shows very good optical performance.
  • a polyvinyl alcohol polarizer having a thickness of 10 ⁇ m or less is obtained.
  • a polyvinyl alcohol-type film is affixed on both surfaces of a base film, two thin polarizers can be obtained by one process.
  • the polarizer of the present invention produced by the above method is very thin, the thickness of 10 ⁇ m or less, for example, 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, 3 ⁇ m to 10 ⁇ m or 1 ⁇ m to 5 ⁇ m, even in this thin thickness ,
  • the single transmittance is about 40 to 45%, the polarization degree is 99.0% or more, 99.5% or more, more preferably 99.7% or more, very excellent optical properties.
  • the present invention provides a polarizing plate comprising a thin polarizer manufactured by the above method.
  • the polarizing plate of the present invention may be formed by laminating a transparent film on one or both surfaces of the thin polarizer of the present invention.
  • various films used in the art as a polarizer protective film or a retardation film may be used without limitation, for example, polyester polymer, styrene polymer, cellulose polymer, polyether sulfone type Polymer, polycarbonate polymer, acrylic polymer, polyolefin polymer, polyamide polymer, polyimide polymer, sulfone polymer, polyether sulfone polymer, polyether ether ketone polymer, polyphenylene sulfide polymer, vinyl Films comprising at least one selected from the group consisting of alcohol polymers, vinylidene chloride polymers, vinyl butyral polymers, arylate polymers, polyoxy methylene polymers, epoxy polymers and mixtures of these polymers can be used. .
  • the method of laminating the polarizer and the transparent film is not particularly limited, and may be performed using an adhesive or an adhesive well known in the art.
  • the pressure-sensitive adhesive or adhesive may be appropriately selected in consideration of the material of the transparent film to be used, for example, when using a TAC as a transparent film, an aqueous adhesive such as a polyvinyl alcohol-based adhesive may be used, When using an acrylic film, a COP film, etc. as a transparent film, photocuring or thermosetting adhesives, such as an acrylic adhesive and an epoxy adhesive, can be used.
  • the polarizing plate of the present invention may further include an adhesive layer on the thin polarizer or the transparent film of the present invention.
  • the pressure-sensitive adhesive layer is well-known pressure-sensitive adhesive compositions, for example, acrylic copolymer, epoxy resin, polyurethane resin, silicone resin, polyether resin, polyamide resin and polyvinyl alcohol-based At least one pressure-sensitive adhesive composition selected from the group consisting of resins may be applied on a polarizer or a transparent film and then cured by irradiation with light or heat.
  • the polarizing plate of the present invention is formed on a polyvinyl alcohol polarizer having a thickness of 10 ⁇ m or less, a transparent film attached to at least one surface of the polyvinyl alcohol polarizer via an adhesive layer and the polarizer or the transparent film. It may include a pressure-sensitive adhesive layer.
  • the polarizing plate of the present invention is formed on a polyvinyl alcohol polarizer having a thickness of 10 ⁇ m or less, a transparent film attached to one surface of the polyvinyl alcohol polarizer via an adhesive layer and the other surface of the polyvinyl alcohol polarizer. It may include a pressure-sensitive adhesive layer.
  • a primer layer or an adhesive layer may be further included between the adhesive layer and the polyvinyl alcohol-based polarizer and / or between the adhesive layer and the transparent film.
  • a film laminate was formed by laminating 30 ⁇ m PVA films of M3000 grade manufactured by Nippon Synthetic Co., Ltd. on both sides of a 60 ⁇ m-thick thermoplastic polyurethane substrate.
  • the film laminate was swelled in a 25 ° C. pure solution for 15 seconds and then dyed for 60 seconds in a 0.3 wt% concentration and 25 ° C. iodine solution. Thereafter, after washing for 15 seconds in a solution of 1 wt% boric acid and 25 ° C., a 7-fold stretching process was performed in a solution of 2.5 wt% boric acid and 52 ° C. After stretching, the process was complementary in a 5 wt% KI solution, followed by drying in an 80 ° C.
  • PVA film (M-grade, Nippon Synthetic Co., Ltd., average polymerization degree: 2400 average saponification degree: 99mol%) was dissolved in 100 ° C pure water to form a PVA aqueous solution, and then a lip coater was placed on a 200 ⁇ m-thick PET (NOVA-Clear SG007 grade of MCC). It was coated using and dried for 10 minutes in an oven at 80 °C to form a film with a PVA coating layer. At this time, the thickness of the PVA coating layer was 10 ⁇ m. The film was subjected to a swelling process for 15 seconds in a 25 ° C.
  • PVA film (M-grade, Nippon Synthetic Co., Ltd., average polymerization degree: 2400 average saponification degree: 99mol%) was dissolved in 100 ° C pure water to form a PVA aqueous solution, and then a lip coater was placed on a 200 ⁇ m-thick PET (NOVA-Clear SG007 grade of MCC). It was coated using and dried for 10 minutes in an oven at 80 °C to form a film with a PVA coating layer. At this time, the thickness of the PVA coating layer was 10 ⁇ m. The film was subjected to a swelling process in a 1.0 wt% aqueous solution of boric acid at 25 ° C.
  • Ts The simple transmittance (Ts), orthogonal transmittance (Tc), polarization degree (DOP), simple color a, b and orthogonal colors a and b of the thin polarizer prepared by the Example and the thin polarizer prepared by Comparative Example 2 were obtained by JASCO. Measurement was made with a V-7100 Spectrophotometer. The measurement results are shown in the following [Table 1].
  • M3000 grade 30 ⁇ m PVA film manufactured by Nippon Synthetic Co., Ltd. was prepared using a polyvinyl alcohol adhesive (solid content 4 wt%, trade name: JC25, manufacturer: JAPAN VAM & POVAL Co., Ltd.) on both sides of a 60 ⁇ m thick thermoplastic polyurethane substrate film. It laminated
  • the film laminate was swelled in a 25 ° C. pure solution for 15 seconds and then dyed for 60 seconds in a 0.3 wt% concentration and 25 ° C. iodine solution. Thereafter, after washing for 15 seconds in a solution of 1 wt% boric acid and 25 ° C., a 7-fold stretching process was performed in a solution of 2.5 wt% boric acid and 52 ° C.
  • FIG. 3 shows the surface state immediately after attaching the PVA film to the base film with the PVA adhesive
  • FIG. 4 shows the curling phenomenon of the film laminate.
  • 5 and 6 are photographs showing the state of the film laminate of Comparative Example 3 in the cleaning process and the stretching process, respectively.
  • the film laminate of Comparative Example 3 had a phenomenon in which the PVA film broke during the cleaning and stretching process. This is believed to be due to stress caused by the base film and the PVA film having different swelling ratios forcibly attached by the adhesive.
  • M3000 grade 30 ⁇ m PVA film manufactured by Nippon Synthetic Co., Ltd. was prepared using a polyvinyl alcohol adhesive (solid content 4 wt%, trade name: JC25, manufacturer: JAPAN VAM & POVAL Co., Ltd.) on both sides of a 60 ⁇ m thick thermoplastic polyurethane substrate film. It laminated
  • the film laminate was swelled in a 25 ° C. pure solution for 15 seconds and then dyed for 60 seconds in a 0.3 wt% concentration and 25 ° C. iodine solution. Thereafter, 1 wt% boric acid and a washing process for 15 seconds in a 25 °C solution, and then a 6-fold stretching process in a 2.5 wt% boric acid, 52 °C solution. After stretching, the process was complementary in a 5 wt% KI solution, followed by drying in an 80 ° C. oven for 5 minutes. Then, the polyurethane base film was held, and the base film and the polyvinyl alcohol-based film were separated with a peel force of 2.3 N / 2 cm to finally prepare a thin polarizer having a thickness of 8.7 ⁇ m.
  • FIGS. 7 and 8 are photographs showing a state after stretching of the film laminate of the embodiment.
  • the film laminate of Comparative Example 4 had side curl after stretching, whereas this phenomenon did not occur in the film laminate of Examples.

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Abstract

본 발명은 미연신 기재 필름의 적어도 일면에 두께가 10 내지 60㎛인 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 인력으로 부착하여 필름 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 10㎛ 이하가 되도록 상기 필름 적층체를 연신하는 단계를 포함하는 박형 편광자의 제조 방법 및 이에 의해 제조되는 박형 편광자에 관한 것이다.

Description

박형 편광자의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 박형 편광자 및 편광판
본 발명은 박형 편광자의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 박형 편광자 및 편광판에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 10㎛ 이하의 얇은 두께를 갖는 박형 편광자의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 박형 편광자 및 편광판에 관한 것이다.
편광판에 사용되는 편광자는 자연광 또는 임의의 편광을 특정 방향의 편광으로 만들기 위한 광학 소자로, 액정표시소자, 유기발광소자(OLED)와 같은 디스플레이 장치에 널리 이용되고 있다. 현재 상기 디스플레이 장치에 사용되는 편광자로는 요오드계 화합물 또는 이색성 염료를 함유하는 분자 사슬이 일정한 방향으로 배향된 폴리비닐알코올계 편광 필름이 일반적으로 사용되고 있다.
상기 폴리비닐알코올계 편광필름은 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 또는 이색성 염료를 염착시킨 후, 일정 방향으로 연신하고 가교하는 방법에 의해 제조되고 있으며, 이때 상기 연신 공정은 붕산 수용액 또는 요오드 수용액과 같은 용액 상에서 수행되는 습식 연신 또는 대기 중에서 수행되는 건식 연신 등으로 수행될 수 있고, 연신 배율은 일반적으로 5배 이상이다. 그런데, 이와 같은 종래의 제조 공정에서, 파단 발생 없이 연신이 수행되기 위해서는, 연신 전의 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 60㎛를 초과할 것이 요구된다. 연신 전 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 60㎛ 이하일 경우, 폴리비닐알코올계 필름의 팽윤도가 높아지고, 얇은 두께로 인해 연신 공정에서 단위 면적 당 작용하는 모듈러스가 커져 파단이 쉽게 발생할 수 있기 때문이다.
한편, 최근 디스플레이 장치들의 박형화 경향에 따라 편광판 역시 보다 얇은 두께를 가질 것이 요구되고 있다. 그러나 종래와 같이 연신 전 두께가 60㎛를 넘는 폴리비닐알코올계 필름을 사용할 경우에 편광자의 두께를 줄이는데 한계가 있다. 따라서, 보다 얇은 두께의 편광자를 제조하기 위한 연구들이 시도되고 있다.
한국공개특허 제2010-0071998호에는 기재층 상에 친수성 고분자층을 코팅하거나, 기재층 형성재와 친수성 고분자층 형성재를 공압출하여 제조되는 적층체를 이용하여 박형의 편광자를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 코팅이나 공압출법의 경우, 연신 후에 폴리비닐알코올층과 기재층의 분리가 쉽지 않고, 분리를 위해 높은 박리력이 요구되기 때문에, 분리 과정에서 폴리비닐알코올층이 손상되거나 변형되는 등의 문제가 발생하기 쉬우며, 그 결과 폴리비닐알코올 필름의 편광도 등의 광학 물성이 떨어진다는 문제점이 있었다. 또한, 코팅법이나 공압출법을 이용할 경우, 폴리비닐알코올 수지를 용융시킨 다음 압출하거나, 코팅액으로 제조한 후에 도포하는 방식으로 제조되기 때문에 압출 조건, 코팅 조건 또는 제막 조건에 따라 제조되는 폴리비닐알코올 필름의 물성이 변화되기 쉬워 최종적으로 제조된 폴리비닐알코올의 물성이 저하될 뿐 아니라, 균일한 물성을 구현하기도 어렵다.
또한, 일본공개특허 제2012-118521호에는 폴리비닐알코올계 수계 접착제를 이용하여 기재 필름의 편면에 폴리비닐알코올 필름을 접합한 후 연신하여 박형의 편광자를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이와 같이 접착제를 이용하여 폴리비닐알코올 필름과 기재 필름을 접합시킬 경우, 기재필름과 폴리비닐알코올 필름의 팽윤도 차이에 의해 표면에 크랙 형태의 미세 주름이 대량 발생하고, 연신 전 컬이 심해져 공정 불안정성이 증가하고, 연신 공정 중 파단이 발생하기 쉽다는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 기재 필름과 폴리비닐알코올 필름을 접착제로 부착한 후 연신할 경우, 연신 후에 사이드부 말림 현상이 발생하는 것으로 나타났다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광학 특성이 우수하면서도 공정 안정성이 높은 박형 편광자의 제조 방법을 제공하고자 한다.
일 구현예에 따르면, 본 발명은, 미연신 기재 필름의 적어도 일면에 두께가 10 내지 60㎛인 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 인력으로 부착하여 필름 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 10㎛ 이하가 되도록 상기 필름 적층체를 연신하는 단계를 포함하는 박형 편광자의 제조 방법을 제공한다.
이때, 상기 기재 필름은 최대 연신 배율이 5배 이상인 고분자 필름일 수 있으며, 예를 들면, 고밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리우레탄 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리올레핀 필름, 에스테르계 필름, 저밀도 폴리에틸렌 필름, 고밀도 폴리에틸렌 및 저밀도 폴리에틸렌 공압출 필름, 고밀도 폴리에틸렌에 에틸렌 비닐아세테이트가 함유된 공중합체 수지, 아크릴 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리비닐알코올계 필름 및 셀룰로오스계 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
한편, 상기 미연신 기재 필름과 미연신 폴리비닐알코올계 필름 사이의 인력은 0.1 내지 2N/2cm 정도인 것이 바람직하다.
또한, 상기 필름 적층체를 연신하는 단계는 건식 연신 또는 습식 연신으로 수행될 수 있으며, 바람직하게는, 20℃ 내지 85℃의 온도에서 5배 내지 15배의 연신 배율로 수행될 수 있다. 또한, 상기 필름 적층체를 연신하는 단계는 붕산 수용액 내에서 수행될 수 있다.
한편, 상기 연신 단계 전에 상기 필름 적층체에 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나를 염착시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 박형 편광자 제조 방법은 상기 필름 적층체를 연신하는 단계 이후에 폴리비닐알코올계 필름을 기재 필름으로부터 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 폴리비닐알코올계 필름을 기재 필름으로부터 분리하는 단계는 2N/2cm 이하의 박리력을 가하여 수행될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 본 발명은, 상기와 같은 방법에 의해 제조된 두께가 10㎛ 이하이고, 단체 투과도 40 ~ 45%이며, 편광도가 99% 이상인 박형 편광자 및 이를 포함하는 편광판을 제공한다.
본 발명에 따르면, 광학 특성이 우수한 10㎛ 이하의 두께를 갖는 박형의 편광자를 안정적인 공정으로 제조할 수 있다.
도 1은 질감 분석기(Texture Analyzer)를 이용한 부착력 측정 방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는 비교예 1의 방법에 따라 제조된 필름 적층체의 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 비교예 3의 기재 필름과 PVA 필름 부착 직후의 필름 적층체의 표면 상태를 보여주는 사진이다.
도 4는 비교예 3의 기재 필름과 PVA 필름 부착 직후의 필름 적층체의 컬 현상을 보여주는 사진이다.
도 5는 세정 과정에서의 비교예 3의 필름 적층체의 상태를 보여주는 사진이다.
도 6은 연신 과정에서의 비교예 3의 필름 적층체의 상태를 보여주는 사진이다.
도 7은 비교예 4의 필름 적층체의 연신 이후의 사이드부 말림 현상을 보여주는 사진이다.
도 8은 실시예의 필름 적층체의 연신 이후의 상태를 보여주는 사진이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명자들은 제조 공정에서 파단이 발생하지 않고, 10㎛ 이하로 매우 얇으면서도 광학 물성이 우수한 편광자를 제조하기 위해 오랜 연구를 거듭한 결과, 기재 필름 상에 폴리비닐알코올계 필름을 접착제 등과 같은 매개물 없이 필름들 간의 약한 인력으로 부착시킨 다음, 이를 연신함으로써 상기와 같은 목적을 달성할 수 있음을 알아내었다.
보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 박형 편광판의 제조 방법은, 미연신 기재 필름의 적어도 일면에 두께가 10 내지 60㎛인 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 인력으로 부착하여 필름 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 10㎛ 이하가 되도록 상기 필름 적층체를 연신하는 단계를 포함한다.
먼저, 미연신 기재 필름 상에 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 별도의 매개물 없이 인력으로 부착하여 필름 적층체를 형성한다. 이때, 상기 기재 필름과 폴리비닐알코올계 필름은 별도의 매개물 없이 기재 필름과 미연신 폴리비닐알코올계 필름의 표면에서 발생하는 약한 인력에 의해 부착될 수 있으며, 상기 기재 필름과 미연신 폴리비닐알코올계 필름 간의 인력은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 2N/2cm 이하, 바람직하게는, 0.1 내지 2N/2cm 정도, 더 바람직하게는 0.1 내지 1N/2cm 정도인 것이 바람직하다. 기재 필름과 미연신 폴리비닐알코올 필름 사이의 인력이 상기 범위를 만족할 경우, 연신 과정에서 기재 필름과 미연신 폴리비닐알코올계 필름이 분리되지 않고, 연신 후 분리 과정에서 표면 손상을 최소화할 수 있기 때문이다. 이때, 상기 인력은 2cm 길이의 샘플 필름들을 부착하였을 때 측정되는 부착력이며, 구체적인 측정 방법은 도 1에 도시되어 있다. 본 발명에 있어서, 상기 필름들 사이의 부착력은, 도 1에 도시된 바와 같이, 필름 적층체의 폴리비닐알코올 필름(A)을 샘플 홀더(H)로 고정한 후, 필름 적층체의 면 방향에 대해 수직한 방향으로 힘을 가하여 기재 필름(B)으로부터 폴리비닐알코올 필름(A)을 박리하면서 측정한 박리력(Peel Strength)을 말하며, 이때 측정 기기로는 Stable Micro Systems사의 Texture Analyzer (모델명: TA-XT Plus)를 사용하였다.
한편, 상기 기재 필름과 폴리비닐알코올계 필름 적층 시에 적절한 부착력을 갖도록 하기 위해, 기재 필름 또는 폴리비닐알코올계 필름의 일면 또는 양면에 표면처리를 수행할 수 있다. 이때, 상기 표면처리는 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 다양한 표면처리 방법, 예를 들면, 코로나 처리, 플라즈마 처리 또는 NaOH나 KOH와 같은 강염기 수용액을 이용한 표면 개질 처리 등을 통해 수행될 수 있다.
한편, 상기 미연신 폴리비닐알코올계 필름은 미연신 기재 필름의 일면 또는 양면에 부착될 수 있다. 생산성 및 공정 안정성을 고려할 때, 미연신 기재 필름의 양면에 폴리비닐알코올계 필름이 부착되는 것이 보다 바람직하다. 기재 필름의 양면에 폴리비닐알코올계 필름이 부착될 경우, 일면에만 폴리비닐알코올계 필름을 부착하는 경우에 비해 연신 공정에서 장력 및 단위면적 당 작용하는 모듈러스의 균형을 맞추기가 용이해 공정 안정성이 우수할 뿐 아니라, 1번의 공정으로 2개의 박형 편광자를 얻을 수 있어 생산성이 향상되는 효과가 있다.
한편, 상기 미연신 기재 필름은 연신 공정에서 폴리비닐알코올계 필름이 파단되는 것을 방지하기 위한 것으로, 바람직하게는, 20℃ 내지 85℃ 온도 조건하에서 최대 연신 배율이 5배 이상인 고분자 필름일 수 있다. 이때, 상기 최대 연신 배율은 파단이 발생하기 직전의 연신 배율을 의미한다. 한편, 상기 연신은 건식 연신 또는 습식 연신일 수 있으며, 습식 연신의 경우, 붕산 농도가 1.0 내지 5중량%인 붕산 수용액에서 연신을 실시한 경우의 최대 연신 배율을 의미한다.
이러한 기재 필름으로는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 고밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리우레탄 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리올레핀 필름, 에스테르계 필름, 저밀도 폴리에틸렌 필름, 고밀도 폴리에틸렌 및 저밀도 폴리에틸렌 공압출 필름, 고밀도 폴리에틸렌에 에틸렌 비닐아세테이트가 함유된 공중합체 수지 필름, 아크릴 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리비닐알코올계 필름, 셀룰로오스계 필름 등을 들 수 있다.
다음으로, 상기 기재 필름에 부착되는 미연신 폴리비닐알코올계 필름은 그 두께가 10 내지 60㎛ 정도, 바람직하게는 10 내지 40㎛ 정도인 것이 좋다. 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 60㎛를 초과할 경우, 연신하여도 10㎛ 이하의 두께를 구현하기 어렵고, 그 두께가 10㎛ 미만인 경우에는 연신 중 파단이 발생하기 쉽다.
한편, 상기 폴리비닐알코올계 필름은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 중합도가 1,000 내지 10,000 정도, 바람직하게는 1,500 내지 5,000 정도인 것이 좋다. 중합도가 상기 범위를 만족할 때, 분자 움직임이 자유롭고, 요오드 또는 이색성 염료 등과 유연하게 혼합될 수 있기 때문이다.
한편, 본 발명의 폴리비닐알코올계 필름으로는 시판되는 폴리비닐알코올계 필름을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 구라레 사의 PE20, PE30, PE60, 일본합성사의 M2000, M3000 M6000 등이 사용될 수 있다.
한편, 기재 필름 상에 폴리비닐알코올계 필름을 부착하여 필름 적층체가 형성되면 상기 필름 적층체를 연신한다. 이때, 상기 연신은 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 10㎛이하가 되도록 수행하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 1㎛ 내지 10㎛, 3㎛ 내지 10㎛ 또는 1㎛ 내지 5㎛ 정도가 되도록 수행하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 있어서, 연신 조건은 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 상기 연신은 20℃ 내지 85℃의 온도에서 5배 내지 15배의 연신 배율로 수행될 수 있으며, 보다 바람직하게는 40℃ 내지 80℃의 온도에서 5배 내지 12배의 연신 배율로 수행될 수 있다.
이때, 상기 연신은 습식 연신 또는 건식 연신으로 수행될 수 있다. 다만, 습식 연신을 실시하는 경우, 건식 연신에 비해 기재 필름과 폴리비닐알코올계 필름의 표면 부착력이 강해지기 때문에 안정적으로 연신을 수행할 수 있다는 점에서 보다 바람직하다. 한편, 상기 습식 연신은 붕산 수용액 내에서 수행되는 것이 바람직하며, 이때, 상기 붕산 수용액의 붕산 농도는 1.0~5.0 wt% 정도인 것이 바람직하다.
상기와 같은 붕산 수용액에서 연신이 수행될 경우, 붕산 가교로 인해 PVA 필름의 파단 발생율이 저하되어 공정 안정성이 증대되며, 습식 공정 중 발생하기 쉬운 PVA 필름의 주름 발생을 제어할 수 있다. 또한 건식연신 대비 저온에서도 연신이 가능하다는 장점이 있다.
한편, 일반적으로 편광소자 제조 공정은, 수세, 팽윤, 염착, 세정, 연신, 보색, 건조 등의 과정으로 이루어지는데, 본 발명의 경우, 세정 및 연신 공정이 붕산 수용액에서 수행되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 세정 공정의 경우 붕산 농도가 0.1~2.5 wt% 정도, 바람직하게는 0.5~2.0 wt% 정도일 수 있으며, 연신 공정의 경우 붕산 농도는 1.0~5.0 wt% 정도, 바람직하게는 1.5~4.5 wt%정도일 수 있다.
한편, 상기 연신 단계는, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 및/또는 이색성 염료를 염착시키는 단계 및/또는 상기 염착된 요오드 및/또는 이색성 염료를 폴리비닐알코올계 필름에 가교시키는 단계 중 적어도 하나 이상의 단계와 함께 수행될 수 있다.
예를 들면, 상기 연신을 요오드 및/또는 이색성 염료와 붕산을 포함하는 수용액 내에서 수행함으로써, 염착, 가교 및 연신 공정을 동시에 수행할 수 있다. 또는, 상기 연신 단계 전에 필름 적층체를 요오드 및/또는 이색성 염료를 포함하는 수용액에 침지시켜 염착 단계를 수행한 후에, 상기 염착이 완료된 적층 필름을 붕산 수용액에 침지시키고, 붕산 수용액 내에서 연신을 수행함으로써, 가교 단계와 연신 단계를 함께 수행할 수도 있다.
한편, 상기와 같이 필름 적층체를 연신한 후에, 필요에 따라, 연신된 필름 적층체를 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 건조는 20℃ 내지 100℃, 더 바람직하게는 40 내지 90℃ 정도인 것이 좋으며, 상기의 온도로 1 내지 10분 동안 수행되는 것이 바람직하다. 건조 공정은 PVA 표면 및 내부의 수분 제거를 통해 편관판 제조공정 중 수분에 의한 PVA 편광자의 물성 저하를 방지하고, 건조 과정에서 연신된 폴리비닐알코올 필름의 폭수축을 원활하게 유도해주어 폴리비닐알코올 및 요오드로 구성된 착체의 배향성을 증대시켜 편광자의 편광도를 향상시키는 역할을 한다.
한편, 상기와 같이 필름 적층체를 연신한 후에, 필요에 따라, 상기 폴리비닐알코올계 필름과 기재 필름을 분리시키는 단계를 추가로 실시할 수 있다. 상기 분리 단계는 폴리비닐알코올계 필름 또는 기재 필름에 박리력을 가하여 양 필름을 이탈시키는 방법으로 수행될 수 있다. 이때, 상기 박리력은 2N/2cm 이하인 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.1 내지 2N/2cm, 0.1 내지 1N/2cm 정도일 수 있다. 본 발명의 경우, 기재 필름과 폴리비닐알코올계 필름이 접착제와 같은 매개물 없이 약한 인력으로 부착되어 있기 때문에, 폴리비닐알코올계 필름과 기재 필름이 깨끗하게 분리된다. 또한, 기재 필름 상에 코팅이나 공압출을 이용하여 폴리비닐알코올 수지층을 형성한 경우에 비해, 폴리비닐알코올계 필름과 기재 필름을 분리하는데 요구되는 박리력이 매우 약하기 때문에 별다른 공정이나 장비 없이도 두 필름을 쉽게 분리할 수 있을 뿐 아니라, 분리 공정에서 폴리비닐알코올계 필름의 손상이 적어 매우 우수한 광학 성능을 나타낸다.
상기와 같은 분리 단계가 완료되면, 10㎛ 이하의 두께를 갖는 폴리비닐알코올계 편광자가 얻어진다. 기재 필름의 양면에 폴리비닐알코올계 필름을 부착한 경우라면, 한번의 공정으로 2개의 박형 편광자를 얻을 수 있다. 상기와 같은 방법에 의해 제조된 본 발명의 편광자는 그 두께가 10㎛ 이하, 예를 들면, 1㎛ 내지 10㎛, 3㎛ 내지 10㎛ 또는 1㎛ 내지 5㎛ 정도로 매우 얇고, 이와 같이 얇은 두께에서도, 단체 투과도가 40 ~ 45% 정도이며, 편광도가 99.0% 이상, 99.5% 이상, 보다 바람직하게는 99.7% 이상으로 매우 우수한 광학 물성을 나타낸다.
한편, 본 발명은 상기와 같은 방법으로 제조된 박형 편광자를 포함하는 편광판을 제공한다.
본 발명의 편광판은, 상기 본 발명의 박형 편광자의 일면 또는 양면에 투명 필름을 적층하여 형성될 수 있다. 이때 상기 투명 필름으로는, 당해 기술 분야에서 편광자 보호 필름 또는 위상차 필름으로 사용되는 다양한 필름들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 폴리에스테르계 중합체, 스티렌계 중합체, 셀룰로오스계 중합체, 폴리에테르술폰계 중합체, 폴리카보네이트계 중합체, 아크릴계 중합체, 폴리올레핀계 중합체, 폴리아미드계 중합체, 폴리이미드계 중합체, 술폰계 중합체, 폴리 에테르 술폰계 중합체, 폴리에테르 에테르 케톤계 중합체, 폴리페닐렌 술파이드계 중합체, 비닐 알코올계 중합체, 염화 비닐리덴계 중합체, 비닐 부티랄계 중합체, 아릴레이트계 중합체, 폴리옥시 메틸렌계 중합체, 에폭시계 중합체 및 이들 중합체의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 필름들이 사용될 수 있다.
편광자와 투명 필름의 적층 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술 분야에 잘 알려진 접착제 또는 점착제 등을 이용하여 수행될 수 있다. 이때 상기 점착제 또는 접착제는 사용되는 투명 필름의 재질 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들면, 투명 필름으로 TAC을 사용하는 경우에는 폴리비닐알코올계 접착제와 같은 수계 접착제를 이용할 수 있고, 투명 필름으로 아크릴 필름이나 COP 필름 등을 사용하는 경우에는 아크릴계 접착제, 에폭시계 접착제와 같은 광 경화 또는 열경화성 접착제를 이용할 수 있다.
또한, 필요에 따라, 본 발명의 편광판은 상기 본 발명의 박형 편광자 또는 상기 투명 필름 상에 점착층을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 점착층은 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 점착제 조성물들, 예를 들면, 아크릴계 공중합체, 에폭시계 수지, 폴리우레탄계 수지, 실리콘계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리아마이드계 수지 및 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 점착제 조성물을 편광자 또는 투명 필름 상에 도포한 다음, 광 또는 열을 조사하여 경화시키는 방법으로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 편광판은 10㎛ 이하의 두께를 갖는 폴리비닐알코올계 편광자, 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 적어도 일면에 접착층을 매개로 부착되는 투명 필름 및 상기 편광자 또는 투명 필름 상에 형성되는 점착층을 포함할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 편광판은 10㎛ 이하의 두께를 갖는 폴리비닐알코올계 편광자, 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 접착층을 매개로 부착되는 투명 필름 및 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 타면에 형성되는 점착층을 포함할 수 있다.
한편, 필요에 따라, 상기 점착층과 폴리비닐알코올계 편광자 사이 및/또는 상기 접착층과 투명 필름 사이에는 부착력 증진을 위한 프라이머층 또는 접착층 등이 추가로 포함될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
실시예
60㎛ 두께의 열가소성 폴리우레탄 기재 양면에 일본합성社 M3000 grade 30㎛ PVA 필름을 적층하여 필름 적층체를 형성하였다. 상기 필름 적층체를 25℃ 순수 용액에서 15초간 팽윤 (swelling)시킨 후, 0.3wt% 농도 및 25℃의 요오드 용액에서 60초간 염착하는 공정을 진행하였다. 이후 붕산 1wt%, 25℃ 용액에서 15초간 세정 공정을 거친 후 붕산 2.5wt%, 52℃ 용액에서 7배 연신 공정을 진행하였다. 연신 이후 5wt%의 KI 용액에서 보색 공정을 거친 후, 80℃ 오븐에서 5분간의 건조시켰다. 그런 다음, 폴리우레탄 기재 필름을 잡고 0.7N/2cm의 박리력으로 기재 필름과 폴리비닐알코올계 필름을 분리시켜, 최종적으로 두께 7.5㎛의 박형 편광자를 제조하였다.
비교예1
PVA 필름(일본합성社 M-grade, 평균 중합도 2400 평균 검화도 99mol%)을 100℃ 순수에 용해시켜 PVA 수용액을 형성한 후 200㎛ 두께의 PET (MGC社 NOVA-Clear SG007 grade) 위에 립코터를 이용해 코팅하고 80℃ 오븐에서 10분간 건조하여 PVA 코팅층이 형성된 필름을 형성하였다. 이 때 상기 PVA 코팅층의 두께는 10㎛였다. 상기 필름을 25℃ 순수 용액에서 팽윤 (swelling) 공정을 15초간 거친 후, 0.3wt% 농도 및 25℃의 요오드 용액에서 60초간 염착 공정을 진행하였다. 이후 붕산 1wt%, 25℃ 용액에서 15초간 세정 공정을 거친 후 붕산 2.5wt%, 52℃ 용액에서 5.5배 연신 공정을 진행하였다. 연신 이후 5wt%의 KI 용액에서 보색 공정을 거친 후, 80℃ 오븐에서 5분간의 건조시켰다. 그러나, 연신 과정에서 PVA 코팅층이 벗겨져 박형 PVA 필름을 제조하는 것이 불가능하였다. 도 2에는 비교예 1의 방법에 따라 제조된 필름의 상태가 도시되어 있다.
비교예2
PVA 필름(일본합성社 M-grade, 평균 중합도 2400 평균 검화도 99mol%)을 100℃ 순수에 용해시켜 PVA 수용액을 형성한 후 200㎛ 두께의 PET (MGC社 NOVA-Clear SG007 grade) 위에 립코터를 이용해 코팅하고 80℃ 오븐에서 10분간 건조하여 PVA 코팅층이 형성된 필름을 형성하였다. 이 때 상기 PVA 코팅층의 두께는 10㎛였다. 상기 필름을 25℃의 붕산 1.0wt% 수용액에서 팽윤 (swelling) 공정을 15초간 거친 후, 요오드 농도 0.3wt% 및 붕산 농도 3.0wt%, 25℃의 요오드 용액에서 60초간 염착 공정을 진행하였다. 이후 붕산 1wt%, 25℃ 용액에서 15초간 세정 공정을 거친 후 붕산 2.5wt%, 60℃ 용액에서 5.5배 연신 공정을 진행하였다. 연신 이후 5wt%의 KI 용액에서 보색 공정을 거친 후, 100℃ 오븐에서 8분간의 건조시켰다. 그런 다음, PET 기재 필름을 잡고 2.7N/2cm의 박리력으로 기재 필름과 폴리비닐알코올계 필름을 분리시켜 최종적으로 두께 4~4.5㎛의 박형 편광자를 제조하였다.
실험예 1- 광학 특성 비교
실시예에 의해 제조된 박형 편광자와 비교예 2에 의해 제조된 박형 편광자의 단체 투과율(Ts), 직교 투과율(Tc), 편광도(DOP), 단체 색상 a, b 및 직교색상 a, b를 JASCO V-7100 Spectrophotometer로 측정하였다. 측정 결과는 하기 [표 1]에 나타내었다.
표 1
구분 Ts(% Tc(%) DOP(%) 단체 색상 직교 색상
a b a b
실시예 42.55 0.0647 99.8275 -0.03 2.05 2.40 -1.41
비교예2 34.97 0.1259 99.4971 -0.07 0.56 2.12 -3.01
상기 [표 1]에 따르면, 실시예의 경우, 비교예 2에 비해 투과율 (Ts)이 높은데도 불구하고 더 높은 편광도 결과를 보임으로써 더 우수한 광학성능을 가짐을 알 수 있다.
한편, 비교예 1과 같이 실시예와 동일한 제조 공정 조건 하에서 코팅형 방식으로 박형 편광자를 제조하는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 코팅된 PVA 필름이 벗겨져 박형 편광자 제조 자체가 불가능하였다. 비교예 2와 같이, 팽윤, 염착 공정에서 붕산을 추가하고, 연신 온도를 증가시킬 경우, 코팅형 방식을 이용하여 PVA 필름을 제조할 수 있기는 하나, 연신 전 붕산 추가에 의한 PVA 필름 가교도 증가로 인해 편광자의 투과율 저하 현상이 수반되었으며, 따라서 본 발명에서 제시하는 투과율 40~45%에서 편광도 99.0% 이상의 조건을 만족하는 편광자 제조가 불가능하였다.
비교예 3
60㎛ 두께의 열가소성 폴리우레탄 기재 필름 양면에 폴리비닐알코올계 접착제(고형분 4중량%, 상품명: JC25, 제조사: JAPAN VAM & POVAL Co., Ltd)를 이용하여 일본합성社 M3000 grade 30㎛ PVA 필름을 적층하여 필름 적층체를 제조하였다.
상기 필름 적층체를 25℃ 순수 용액에서 15초간 팽윤 (swelling)시킨 후, 0.3wt% 농도 및 25℃의 요오드 용액에서 60초간 염착하는 공정을 진행하였다. 이후 붕산 1wt%, 25℃ 용액에서 15초간 세정 공정을 거친 후 붕산 2.5wt%, 52℃ 용액에서 7배 연신 공정을 진행하였다.
그러나, 상기와 같이 접착제를 이용하여 기재필름과 PVA를 부착하여 제조된 필름 적층체의 경우, 부착 직후에 필름 적층체의 표면에 크랙 형태의 미세 주름이 대량 발생하였으며, 컬이 발생하여 필름 적층체가 말리는 현상이 발생하였다. 도 3에는 기재 필름에 PVA 필름을 PVA 접착제로 부착한 직후의 표면 상태가 도시되어 있으며, 도 4에는 필름 적층체의 말림 현상이 도시되어 있다. 이와 같이 필름 표면에 주름이 발생하고, 필름 적층체가 말리는 현상이 발생할 경우, 연신 공정에서 파단 발생율이 증가한다.
도 5 및 도 6에는 각각 세정 과정 및 연신 과정에서 비교예 3의 필름 적층체의 상태를 보여주는 사진이 도시되어 있다. 도 5 및 도 6을 통해 알 수 있듯이, 비교예 3의 필름 적층체는 세정 및 연신 과정에서 PVA 필름이 파단되는 현상이 발생하였다. 이는 팽윤율이 서로 다른 기재 필름과 PVA 필름이 접착제에 의해 강제로 부착되어 발생된 스트레스(stress)로 인한 것으로 판단된다.
비교예 4
60㎛ 두께의 열가소성 폴리우레탄 기재 필름 양면에 폴리비닐알코올계 접착제(고형분 4중량%, 상품명: JC25, 제조사: JAPAN VAM & POVAL Co., Ltd)를 이용하여 일본합성社 M3000 grade 30㎛ PVA 필름을 적층하여 필름 적층체를 제조하였다.
상기 필름 적층체를 25℃ 순수 용액에서 15초간 팽윤 (swelling)시킨 후, 0.3wt% 농도 및 25℃의 요오드 용액에서 60초간 염착하는 공정을 진행하였다. 이후 붕산 1wt%, 25℃ 용액에서 15초간 세정 공정을 거친 후 붕산 2.5wt%, 52℃ 용액에서 6배 연신 공정을 진행하였다. 연신 이후 5wt%의 KI 용액에서 보색 공정을 거친 후, 80℃ 오븐에서 5분간의 건조시켰다. 그런 다음, 폴리우레탄 기재 필름을 잡고 2.3N/2cm의 박리력으로 기재 필름과 폴리비닐알코올계 필름을 분리시켜, 최종적으로 두께 8.7㎛의 박형 편광자를 제조하였다.
이 경우, 연신 및 세정 공정에서 파단이 발생하지는 않았으나, 연신 후에 필름 적층체의 사이드부(side)가 말리는 현상이 발생하였다. 도 7에는 비교예 4의 필름 적층체의 연신 후 상태를 보여주는 사진이 도시되어 있다. 한편, 도 8에는 실시예의 필름 적층체의 연신 후 상태를 보여주는 사진이 도시되어 있다. 도 7 및 도 8의 도시된 바와 같이, 비교예 4의 필름 적층체는 연신 후 사이드 부 말림이 발생하는데 반해, 실시예의 필름 적층체에서는 이러한 현상이 발생하지 않았다.
<부호의 설명>
H: 홀더
A: 폴리비닐알코올계 필름
B: 기재 필름
MD: 종연신 방향

Claims (12)

  1. 미연신 기재 필름의 적어도 일면에 두께가 10 내지 60㎛인 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 인력으로 부착하여 필름 적층체를 형성하는 단계; 및
    상기 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 10㎛ 이하가 되도록 상기 필름 적층체를 연신하는 단계를 포함하는 박형 편광자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기재 필름은 최대 연신 배율이 5배 이상인 고분자 필름인 것인 박형 편광자의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기재 필름은 고밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리우레탄 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리올레핀 필름, 에스테르계 필름, 저밀도 폴리에틸렌 필름, 고밀도 폴리에틸렌 및 저밀도 폴리에틸렌 공압출 필름, 고밀도 폴리에틸렌에 에틸렌 비닐아세테이트가 함유된 공중합체 수지, 아크릴 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리비닐알코올계 필름 및 셀룰로오스계 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 박형 편광자의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미연신 기재 필름과 미연신 폴리비닐알코올계 필름 사이의 인력은 0.1 내지 2N/2cm인 것인 박형 편광자의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 필름 적층체를 연신하는 단계는 습식 연신으로 수행되는 것인 박형 편광자의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 필름 적층체를 연신하는 단계는 20℃ 내지 85℃의 온도에서 5배 내지 15배의 연신 배율로 수행되는 것인 박형 편광자의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연신 단계 전에 상기 필름 적층체에 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나를 염착시키는 단계를 더 포함하는 박형 편광자의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 필름 적층체를 연신하는 단계는 붕산 수용액 내에서 수행되는 것인 박형 편광자의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 필름 적층체를 연신하는 단계 이후에 폴리비닐알코올계 필름을 기재 필름으로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 박형 편광자의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 폴리비닐알코올계 필름을 기재 필름으로부터 분리하는 단계는 2N/2cm 이하의 박리력을 가하여 수행되는 것인 박형 편광자의 제조 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항의 방법으로 제조되며,
    두께가 10㎛ 이하이고, 단체 투과도 40 ~ 45%이며, 편광도가 99% 이상인 박형 편광자.
  12. 청구항 11의 박형 편광자를 포함하는 편광판.
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