KR101565008B1 - 편광자의 제조방법, 편광자 및 이것을 구비한 편광판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄산염을 첨가하여 케톤의 생성을 억제하는 단계를 포함함으로써 종래 PVA와 요오드의 반응시 PVA의 분자 사슬에 케톤이 부분적으로 생성되어 PVA 분자 사슬의 선형구조가 비틀어지게 되는 문제점을 해결하여 투과율과 편광도를 저하시키지 않으면서도 내열성이 우수하여 편광판에 높은 백색 휘도와 명암비를 부여할 수 있는 PVA계 편광자 보호필름에 요오드가 흡착 배향된 편광자의 제조방법과, 상기 제조방법에 따라 제조된 편광자 및 이것이 구비된 편광판에 관한 것이다.

폴리비닐알콜계 필름, 편광자, 탄산염, 케톤, 편광판

Description

편광자의 제조방법, 편광자 및 이것을 구비한 편광판{METHOD FOR PREPARING POLARIZER, POLARIZER AND POLARIZING PLATE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 투과율과 편광도를 저하시키지 않으면서도 내열성이 우수하여 편광판에 높은 휘도와 명암비를 부여할 수 있는 편광자의 제조방법, 상기 제조방법에 따라 제조된 편광자 및 이것이 구비된 편광판에 관한 것이다.

액정표시장치(Liquid crystal display device, LCD)에 사용되는 편광판은 편광자와 상기 편광자의 한 면 또는 양변에 트리아세틸셀룰로오스 필름으로 대표되는 보호필름이 적층되어 있는 다층구조를 갖는다.

일반적으로 편광자는 자연광을 통과시켰을 때 일정방향의 진동면을 가진 편광을 얻을 수 있게 하는 것으로서, 폴리비닐알콜계(polyvinyl alcohol, PVA) 필름에 요오드가 흡착 배향된 요오드계 편광자 또는 2색성 염료가 흡착 배향된 염료계 편광자 등이 주로 사용된다. 이들 중에서 요오드계 편광판은 염료계 편광판에 비하여 투과율, 편광도와 같은 광학적인 특성이 우수하다는 점에서 각종 LCD에 사용되 고 있으며, 표시기능으로서 충분한 품질을 가지고 있다.

최근에는 액정표시장치(Liquid crystal display device, LCD)를 이용한 제품이 다양해지고, 이에 대한 수요 또한 꾸준히 증가함에 따라, LCD의 화질을 향상시키기 위한 다방면의 연구가 활발히 진행되고 있다. 고화질을 구현하기 위해서는 무엇보다 화면의 밝기를 좌우하는 백색 휘도와 명암비(contrast ratio, CR)가 높아야 한다. 백색 휘도는 평행한 두 장의 편광판을 통과하여 나온 빛의 밝기를 나타내는 것으로서, 이것이 낮은 경을 경우에는 화면이 어두워 고화질의 화상을 구현하기 어렵다. 또한, 명암비는 백색 휘도와 직교 상태의 두 장의 편광판을 통과하여 나온 빛의 밝기인 블랙 휘도의 비율을 나타내는 것으로서, 명암비가 높을수록 원색에 가까운 화상을 구현할 수 있게 된다.

종래 LCD의 백색 휘도를 상승시키기 위한 방법으로는 편광판에 사용되는 PVA 편광자의 제조시 흡착되는 요오드의 양을 감소시켜 빛의 투과량을 증가시키는 방법이 사용되었다. 그러나, 빛의 투과량이 증가하는 경우에는 블랙 휘도 역시 상승하게 되는데, 이때 백색 휘도의 상승폭보다 블랙 휘도의 상승폭이 더 크기 때문에 명암비가 감소하게 되어 선명한 색상을 구현할 수 없게 된다.

반대로, 명암비를 향상시키기 위하여 PVA 편광자의 제조시 흡착되는 요오드의 양을 증가시키는 방법이 사용되었다. 그러나, 이 경우에는 백색 휘도가 낮아지게 되기 때문에 화면에 전체적으로 어두워지게 되는 문제점이 있었다.

이와 같이, 종래의 요오드계 PVA 편광자의 제조방법에 의해서는 편광판의 휘도와 명암비를 동시에 만족시키는데 한계가 있었다. 또한, 요오드계 편광자는 요오 드 자체가 승화되기 쉬운 물질이므로 열안정성이 낮아, 예를 들어 고온 조건 하에서 방치해 두면 탈색에 의해 투과율이 상승하여 편광도와 같은 광학특성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 투과율과 편광도를 저하시키지 않으면서도 내열성이 우수하여 편광판에 높은 백색 휘도와 명암비와 같은 광학특성을 부여할 수 있는 편광자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 편광자를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 편광자가 구비된 편광판 또는 광학필름을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 편광판 또는 광학필름이 구비된 액정표시장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, PVA와 요오드의 반응, 즉 염색 또는 가교반응시 이들이 반응하여 PVA 분자 사슬에 케톤이 부분적으로 생성되는 것을 확인하였다. 또한, 생성된 케톤으로 인하여 PVA 분 자 사슬의 선형구조가 비틀어지게 되고, 분자 내의 응력 불균형이 발생함에 따라 요오드-PVA 복합체의 형성이 억제되고, 분자 배열이 뒤틀려 요오드의 배향성도 저하되는 것을 알게 되었다. 이에 본 발명자들은 가교반응 단계 또는 그 이전에 탄산염 수용액을 첨가하는 경우 케톤의 생성이 억제되어 PVA 분자 사슬의 선형구조를 유지하고 곡선구조를 지양함으로써 편광판의 빛 흡수 성분인 요오드의 배향성을 향상시킬 수 있음을 발견하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 탄산염을 첨가하여 케톤의 생성을 억제하는 단계를 포함하는 PVA계 필름에 요오드가 흡착 배향된 편광자의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 PVA계 필름에 요오드가 흡착 배향된 편광자를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 편광자가 구비된 편광판 또는 광학필름을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 편광판 또는 광학필름이 구비된 액정표시장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 종래 PVA와 요오드의 반응시 PVA의 분자 사슬에 케톤이 부분적으로 생성되어 PVA 분자 사슬의 선형구조가 비틀어지게 되는 문제점을 해결하여, 요오드-PVA 복합체의 형성을 촉진하고 PVA 분자 사슬의 선형구조를 유지하여 요오드의 흡착 배향성을 향상시킴으로써 투과율과 편광도를 저하시키지 않으면서도 내열성이 우수한 편광자를 제공할 수 있으며, 이를 이용하여 편광판에 높은 백색 휘도와 명암비와 같은 광학특성을 부여하여 LCD의 화질을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 편광자의 제조방법, 상기 제조방법에 따라 제조된 편광자 및 이것이 구비된 편광판에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 편광자의 제조방법은 탄산염을 첨가하여 케톤의 생성을 억제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

편광자는 PVA계 필름에 요오드가 흡착 배향된 요오드계 편광자이다.

상기 PVA계 필름을 구성하는 PVA계 수지는 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화함으로써 얻어질 수 있다. 폴리아세트산 비닐계 수지의 예로는, 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 아세트산 비닐과 공중합 가능한 다른 단량체로는, 예를 들면 불포화 카르복시산류, 불포화 술폰산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 들 수 있다. PVA계 수지의 비누화도는 통상 85 내지 100몰% 정도, 바람직하게는 98몰% 이상이다. 상기 PVA계 수지는 또한 변성되어 있을 수도 있는데, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말이나 폴리비닐아세탈 등도 사용할 수 있다. 또한, PVA계 수지의 중합도는 통상 1,000 내지 10,000 정도일 수 있으며, 중합도가 1,000 내지 5,000 정도인 서로 다른 수지를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

팽윤단계는 미연신된 PVA계 필름을 탈이온수(팽윤용 수용액)에 침지시켜 불순물을 제거하고 팽윤시키는 단계이다. 미연신된 PVA계 필름에는 PVA계 수지 이외의 첨가제, 예를 들면 글리세린 등이 존재하게 되는데, 이와 같은 첨가제는 편광자의 제조공정 상에서 불량을 유발할 수 있으며, 제조후 편광자의 성능을 저하시킬 수도 있다. 따라서, 미연신된 PVA계 필름을 따뜻한 탈이온수가 담겨 있는 팽윤조를 통과시켜 팽윤시킴으로써 첨가제를 녹여서 제거한다.

팽윤단계에서 팽윤이 충분히 이루어지지 않으면 하기의 염색, 가교 및 연신 단계에서 만족할 만큼의 편광도를 얻기 어려우며, 특히 연신단계에서 PVA계 필름이 절단되는 등의 문제를 해결할 수 없으므로, 팽윤이 충분히 되도록 하는 것이 좋다.

팽윤시간은 PVA계 필름이 충분히 팽윤될 수 있을 정도의 시간이라면 특별히 제한되지 않는다.

또한, 팽윤단계의 탈이온수의 온도는 20 내지 50℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 내지 40℃인 것이다.

염색단계는 팽윤된 PVA계 필름에 요오드 분자를 염착시키기 위한 단계이다. 보다 상세하게 팽윤된 PVA계 필름을 요오드 및 요오드화 칼륨을 함유하는 염색용 수용액이 담겨 있는 염색조에 함침시켜 PVA계 필름에 요오드 분자를 염착시킨다.

요오드 분자는 염색된 PVA계 필름을 연신하거나 또는 연신된 PVA계 필름을 염색하는 경우, 상기 PVA계 필름의 연신방향과 나란하게 배열되게 된다. 이와 같이 배열된 요오드 분자는 높은 2색성을 갖기 때문에 연신방향으로 진동하는 빛은 흡수 되고, 연신방향에 수직으로 진동하는 빛은 투과된다. 그 결과, 편광판에 투과된 자연광으로부터 특정한 방향으로 진동하는 편광을 얻을 수 있게 된다.

염색용 수용액에서의 요오드의 농도는 0.001 내지 0.1mol/L인 것이 바람직하다.

또한, 요오드화 칼륨은 용해 보조제로서 염색용 수용액에서의 농도는 0.01 내지 10중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5중량%인 것이다.

염색용 수용액의 온도는 20 내지 50℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 내지 35℃인 것이다.

염색용 수용액에서의 함침시간은 10 내지 300초인 것이 바람직하다.

또한, 염색용 수용액은 붕산을 더 포함할 수 있다. 붕산은 PVA계 필름과 요오드 분자의 가교를 더욱 견고하게 하는 것으로서, 염색용 수용액에 소량 포함되는 것이 바람직하다. 붕산이 과량으로 포함되는 경우에는 물에 완전히 용해되지 않는 문제점이 있다.

가교단계는 PVA계 필름에 염착된 요오드 분자를 흡착 및 고정시키는 단계이다. 보다 상세하게 염착된 PVA계 필름을 가교제인 붕산을 포함하는 가교용 수용액이 담겨 있는 가교조를 통과시켜 PVA과 요오드 분자 간의 결합을 도와 요오드 이온을 PVA계 필름에 흡착 및 고정시킨다. 요오드 분자가 PVA계 필름에 충분히 흡착, 고정되지 않은 경우에는 편광도가 저하되게 되어 편광판에 적용시 제 역할을 수행할 수 없게 된다.

요오드 분자의 가교제로는 붕산과 붕산염이 주로 사용되고 있으나, 다른 종 류의 것을 사용하는 것도 가능하다.

가교방법으로는 가교용 수용액에 침적시키는 침적법이 주로 사용되고 있으며, 도포법이나 분무법도 사용 가능하다.

가교용 수용액에서의 붕산의 함량은 2 내지 15중량% 정도이며, 바람직하게는 3 내지 10중량%인 것이다.

가교용 수용액의 온도는 20℃ 이상이며, 바람직하게는 30 내지 85℃인 것이다.

가교용 수용액에서의 침적시간은 100 내지 1200초이고, 바람직하게는 200 내지 500초인 것이다.

또한, 가교용 수용액은 가교제인 붕산과 함께 요오드화 칼륨을 이용한 요오드 이온을 더 포함할 수 있다. 그 함량은 0.1 내지 15중량%인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 편광자의 제조방법은 탄산염을 첨가하여 케톤의 형성을 억제하는 단계를 포함하며, 탄산염은 상기 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 중 하나 이상의 단계에서 첨가될 수 있다.

염색단계에서의 PVA계 필름 또는 염색단계를 거쳐 가교단계에 투입된 PVA계 필름의 경우, PVA계 필름과 요오드 분자가 수용액 상에서 반응하여 PVA계 필름의 분자 사슬에 케톤이 생성된다. 즉, 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 산 수용액 하에서 요오드 분자와 PVA 분자의 수산화기가 산화반응에 의해 카르보닐기가 생성되는 케톤화 반응이 일어나게 되며, 이로 인하여 PVA계 필름의 산화가 진행된다.

이러한 케톤의 이중결합으로 인하여 PVA계 필름의 분자 사슬의 선형구조가 비틀어지게 됨으로써, PVA계 분자 내에 응력 불균형이 발생하여 요오드-PVA 복합체의 형성이 억제된다. 또한, PVA계 필름에 염착된 요오드 이온의 선형구조도 불안정하게 되고, 미시적인 범위에서 요오드 이온의 배향성이 저하되게 된다.

이를 방지하기 위하여, PVA계 필름에 요오드 분자가 흡착, 고정되기 이전에 염기성 화합물로서 탄산염을 수용액 상태로 첨가함으로써 케톤의 생성을 억제하여 PVA계 필름의 산화를 방지하고, PVA계 필름의 선형구조를 안정화시킬 수 있게 된다. 또한, 이를 통하여 PVA계 필름에 염착된 요오드의 선형구조도 함께 안정화되고 배향성도 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 빛을 흡수하는 성분인 요오드의 배향성이 향상되면 편광도가 증가하여 직교 상태의 두 장의 편광판을 통과하는 빛의 밝기, 즉 블랙휘도가 작아지게 되므로 빛 흡수 성분의 배향성 향상을 이용하면 백색 휘도의 저하됨이 없이도 블랙휘도를 낮출 수 있게 되어, 화면의 밝기 및 명암비를 모두 향상시킬 수 있게 된다.

탄산염의 첨가는 PVA계 필름에 염착된 요오드 분자가 흡착, 고정되기 전에 수행되는 것이 바람직하며, 예를 들면 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 중 하나 이상 의 단계에 첨가될 수 있다. 탄산염이 팽윤단계에서 첨가되는 경우에는, 탈이온수 내에 존재하는 탄산염이 PVA계 필름의 팽윤시 표면에 흡착됨으로써 PVA계 필름의 염색, 가교단계에서 PVA계 필름과 요오드의 반응에 의한 케톤의 생성을 억제할 수 있게 된다. 또한, 탄산염이 염색단계, 가교단계에서 첨가되는 경우에는 염색용 수용액 또는 가교용 수용액 내에 존재하는 탄산염이 PVA계 필름과 요오드의 반응시 직접 작용하여 케톤의 생성을 억제할 수 있다. 이러한 탄산염의 첨가는 염색단계, 가교단계 중 하나 이상의 단계에서 수행되는 것이 생성되는 케톤의 억제효과가 더 크다는 점에서 보다 바람직하다.

탄산염은 수용액에서 강염기로 작용하는 염기성 화합물로서, 염색단계와 가교단계에서 발생되는 케톤의 생성을 억제하고, 이를 통해 PVA의 산화를 방지할 수 있다.

탄산염으로는 탄산염은 탄산 나트륨, 탄산 칼륨, 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 탄산 암모늄, 탄산 아연, 탄산 구리, 탄산 바륨 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 탄산 나트륨, 탄산 칼륨, 탄산 마그네슘, 탄산 아연, 탄산 구리 등을 사용하는 것이고, 보다 바람직하게는 탄산 나트륨을 사용하는 것이다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

탄산염은 분말 상태가 아니라 수용액 상태로 첨가되는 것이 짧은 반응시간 내에 케톤의 형성을 효율적으로 억제할 수 있다는 점에서 보다 바람직하다.

또한, 탄산염은, 탄산염이 첨가되는 단계에서 사용되는 수용액, 예를 들면 팽윤단계에서 사용되는 탈이온수, 염색단계에 사용되는 염색용 수용액 또는 가교단 계에서 사용되는 가교용 수용액의 제조시에 다른 성분들과 함께 투입되어 각 단계의 수용액에 미리 존재하게 될 수도 있다.

탄산염의 함량은 각 단계에서 사용되는 탈이온수 또는 수용액의 총 함량(100중량%)에 대하여 0.01 내지 30중량% 정도인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 15중량%이고, 가장 바람직하게는 1 내지 10중량%인 것이다. 상기와 같은 함량 범위에서는 편광자의 편광도에 영향을 미치지 않으면서 케톤의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

연신단계는 흡착, 고정된 요오드 분자를 일정한 방향으로 배열하기 위하여 PVA계 필름을 일정한 방향으로 연신시키는 단계이다.

연신방법으로는 특별히 제한되지 않으며, 대기 중에서 연신을 행하는 건식 연신법과 용제로 팽윤시킨 상태에서 연신을 행하는 습식 연신법을 사용할 수 있으며, 필요에 따라 이들을 조합하여 사용할 수도 있다. 건식 연신법으로는 롤간(interroll) 연신법, 가열롤(heating roll) 연신법, 압축 연신법, 텐터(tenter) 연신법 등이 사용할 수 있으며, 습식 연신법으로는 롤간 연신법, 텐터 연신법 등을 사용할 수 있다.

연신단계는 염색단계 또는 가교단계와 동시에 수행될 수도 있다. 연신이 염색단계와 동시에 수행되는 경우에는 염색용 수용액 내에서 수행될 수 있으며, 가교단계와 동시에 수행되는 경우에는 가교용 수용액 내에서 수행될 수 있다. 또한, 연신단계가 염색단계 또는 가교단계와 동시에 수행됨에 따라 연신단계에서 케톤의 생성을 억제하기 위한 탄산염이 첨가될 수도 있다.

상기의 단계들이 완료된 PVA계 필름을 건조하기 전에 수세하는 단계를 더 포함할 수 있다.

수세단계는 가교와 연신이 완료된 PVA계 필름을 물에 침지함으로써 수행될 수 있으며, 수세 단계에 있어서의 물의 온도는 통상 5 내지 40℃ 정도이고, 침지시간은 통상 1 내지 120초 정도이다.

건조단계는 가교와 연신이 완료된 PVA계 필름 또는 수세처리된 PVA계 필름을 건조시켜 최종 편광자를 얻는 단계이다.

건조처리는 통상 열풍건조기나 원적외선 가열기 등을 이용하여 수행된다.

건조처리의 온도는 30 내지 100℃ 정도이며, 바람직하게는 50 내지 80℃인 것이다.

또한, 건조처리의 시간은 60 내지 600초 정도이고, 바람직하게는 120 내지 600초 정도이다.

본 발명의 편광자는 상기와 같은 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 편광자는 탄산염의 첨가에 의해 케톤의 생성이 억제되어, PVA계 필름의 선형구조가 안정화되고 여기에 흡착 배향되는 폴리 요오드 분자의 배향이 향상됨으로써 투과율이 저하되지 않으면서도 직교 투과도가 크게 개선된 편광자이다.

상기 편광자는 편광판 또는 각종 광학필름에 적용되어 광학적 특성을 개선시킬 수 있다.

본 발명의 편광판은 상기 편광자가 구비된 것을 특징으로 한다.

편광판의 구조는 특별히 제한되지 않으며, 필요한 광학특성을 만족시킬 수 있는 여러 종류의 광학층이 편광자 상에 적층된 것일 수 있다. 예를 들어, 편광자의 적어도 한 면에 편광자를 보호하는 편광자 보호필름이 적층된 구조; 편광자의 적어도 한 면 또는 편광자 보호필름 상에 하드코팅층, 반사방지층, 점착방지층(anti-sticking), 확산방지층, 눈부심방지층 등의 표면처리층이 적층된 구조; 편광자의 적어도 한 면 또는 편광자 보호필름 상에 시야각을 보상하는 배향액정층 또는 또 다른 기능성 막이 적층된 구조를 가지는 것일 수 있다. 또한, 각종 화상표시장치를 형성하는데 이용되는 편광변환장치와 같은 광학막, 리플렉터, 반투과판, 1/2 파장판 또는 1/4 파장판과 등의 파장판(λ판 포함)을 포함하는 위상차판, 시야각 보상막, 휘도향상막 중의 하나 이상이 광학층으로 적층된 구조일 수도 있다. 보다 상세하게는 편광자의 한 면에 편광자 보호필름이 적층된 구조의 편광판의 상기 편광자 보호필름 상에, 리플렉터 또는 반투과 리플렉터가 적층된 반사형 편광판 또는 반투과형 편광판; 위상차판이 적층된 타원형 또는 원형 편광판; 시야각 보상층 또는 시야각 보상막이 적층된 넓은 시야각 편광판; 또는 휘도 향상막이 적층된 편광판 등이 바람직하다.

편광자 보호필름은 편광자의 한 면 또는 양면에 적층되는 투명 보호필름으로서, 투명도, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 필름을 사용할 수 있다. 구체적인 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이 트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리카보네이트 필름; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 필름; 폴리카보네이트계 필름; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌 프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 염화비닐계 필름; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 필름; 이미드계 필름; 폴리에테르술폰계 필름; 술폰계 필름; 폴리에틸케톤계 필름; 황화 폴리페닐렌계 필름; 비닐알콜계 필름; 염화 비닐리덴계 필름; 폴리옥시메틸렌계 필름; 에폭시계 필름 등을 들 수 있다. 또한, 편광자 보호필름은 아릴 수지, 우레탄 수지, 아크릴-우레탄 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등과 같은 열경화 또는 자외선 경화형 수지로부터 형성된 경화층일 수도 있다, 이들 중에서도 특히 알칼리 등에 의해 검화된 표면을 가진 셀룰로오스계 필름이 편광특성 또는 내구성을 고려하면 바람직하다.

이러한 편광자 보호필름 상에 광학층 또는 광학막을 적층시킨 후, 편광자와 적층하는 것이 바람직하다.

편광자와 편광자 보호필름의 적층은 수계 접착제를 매개로 하여 접합한 후 건조함으로써 수행된다. 이때, PVA계 편광자의 접합에 사용되는 수계 접착제로는 PVA계 접착제와 필요에 따라 산과 같은 촉매와 첨가제가 혼합된 것이 바람직하다.

편광자 또는 편광자 보호필름의 한 면에는 점착제층과 이형필름이 순서대로 적층될 수 있다.

점착제층은 액정셀과 접합하기 위한 것으로서, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 폴리에스테르계 점착제, 폴리우레탄계 점착제, 폴리에테르계 점착제, 고무계 점착제 등으로부터 형성될 수 있다. 점착제층은 흡습에 의한 벗겨짐 현상이나 기포현상의 방지와 열팽창계수들 간의 차이에 의한 액정셀의 뒤틀림이나 광학특성 저하의 방지, 품질과 내구성에서 우수한 화상표시장치의 성형성 등의 관점에서, 흡습율이 낮고 내열성이 우수한 것이 바람직하다. 또한, 편광판의 광학특성이 변경되는 것을 방지하는 관점에서, 경화 또는 건조하기 위한 어떠한 고온처리도 필요하지 않거나 장기간의 경화 또는 건조도 필요하지 않는 점착제가 바람직하다. 이러한 관점에서 아크릴계 점착제층이 바람직하다.

또한, 점착제층은 광확산 특성을 갖도록 미세입자를 포함하는 층일 수도 있다. 점착제층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 5 내지 35㎛의 범위인 것이 바람직하고, 편광판과 편광자의 크기 거동에 따른 응력 완화를 고려하면 15 내지 25㎛인 것이 보다 바람직하다.

이형필름은 점착제층을 보호하기 위한 것으로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 필름이라면 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 구체적인 예로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-1-부텐, 폴리-4-메틸-1-펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-1-부텐 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐알콜 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 나일론6, 부분 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 필름; 폴리염화비닐 필름; 폴리염화비닐리덴 필름; 또는 폴리카보네이트 필름 등을 들 수 있다. 이들은 실리콘계, 불소계, 긴사슬 알칼리계, 황화몰리브덴, 실리카 분말 등의 이형제에 의해 적절히 이형처리된 것일 수도 있다.

이와 같은 구조의 편광판은 각종 광학필름 또는 액정표시장치에 적용된다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

이하의 실시예 및 비교예에서 함량을 나타내는 “%” 및 “부”는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.

실시예 1

(1) 편광자의 제조

투명한 미연신 PVA(VF-PS, 쿠라레) 필름을 30℃의 탈이온수에 120초 동안 함침시켜 충분히 팽윤되도록 하였다. 팽윤된 PVA 필름을 1.6mmol/L의 요오드, 1.5중량%의 요오드화 칼륨 및 2중량%의 붕산이 함유된 32℃의 염색용 수용액이 담겨있는 염색조에 240초 동안 침지시켜 염색하였다. 염색된 PVA 필름을 10중량%의 요오드화 칼륨, 3중량%의 붕산과 5중량%의 탄산 나트륨이 함유된 55℃의 가교용 수용액에 150초 동안 침지시켜 케톤의 생성을 억제하면서 가교시키는 동시에 5배 연신처리하였다. 가교가 완료되면 PVA 필름을 열풍 건조기에 넣고 80℃에서 5분 동안 건조시켜 편광자를 제조하였다.

(2) 편광판의 제조

제조된 편광자의 양면에 검화처리한 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 폴리비닐알콜계 수계 접착제를 이용하여 접합시킨 후 80℃에서 5분 동안 건조하여 편광판을 제조하였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 염색단계에서 탄산 나트륨 5중량%를 함유한 염색용 수용액을 이용하여 염색한 후, 가교단계에서 탄산 나트륨 5중량%를 함유한 가교용 수용액을 이용하여 가교 및 연신처리하였다.

비교예 1

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 탄산 나트륨을 사용하지 않았다.

시험예

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광자 및 편광판의 물성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(1) 투과율, 편광도(%)

제조된 편광판을 4㎝ × 4㎝ 크기로 절단하여 시편을 제작하고, 이 시편을 측정 홀더에 붙인 후 자외가시광선 분광계(V-7100, JASCO사 제조)를 이용하여 측정하였다.

(2) 내열성

제조된 편광판을 4㎝ × 4㎝ 크기로 절단하여 시편을 제작하였다. 자외가시광선 분광계(V-7100, JASCO사 제조)를 이용하여 제작된 시편의 초기의 색상과 90℃ 오븐에서 500시간 동안 보관한 후의 색상을 측정하고, 색상의 변화량(△b*)을 계산하였다.

(3) 백색휘도와 명암비

제조된 편광판을 7㎝ × 7㎝로 절단하여 간이 휘도측정기(CA-210)를 이용하여 휘도와 명암비를 측정하였다.

구분	투과율 (%)	편광도 (%)	휘도 (nit)	명암비	내열성(90℃, 500시간) (△b*)
실시예 1	40.9	99.973	298	961.3	0.68
실시예 2	41.0	99.995	301	971.0	0.66
비교예 1	41.3	95.926	303	865.7	1.00

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 염색단계와 가교단계 중 하나 이상의 단계에 탄산염을 첨가하여 제조한 편광자를 포함하는 실시예 1과 2의 편광판은 종래 PVA계 필름과 요오드의 반응에 의한 케톤의 생성이 억제되어 PVA계 필름에 흡착되는 요오드의 배향성을 향상시킴으로써 비교예 1의 편광판과 비교하여 투과율과 편광도가 우수하고 내열성이 크게 개선되었을 뿐만 아니라 휘도와 명암비가 높아 LCD의 고화질을 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

1. PVA계 필름에 요오드를 흡착 배향시켜 편광자를 제조하는 방법에 있어서,

   탄산염을 첨가하여 케톤의 생성을 억제하는 단계를 포함하는 편광자의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄산염은 편광자 제조 시 팽윤단계, 염색단계, 가교단계 중에 하나 이상의 단계에서 첨가되는 것인 편광자의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 탄산염은 편광자 제조 시 염색단계, 가교단계 중 하나 이상의 단계에 첨가되는 것인 편광자의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 탄산염은 탄산 나트륨, 탄산 칼륨, 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 탄산 암모늄, 탄산 아연, 탄산구리 및 탄산 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 편광자의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 탄산염은 수용액 상태로 첨가되는 것인 편광자의 제조방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 탄산염의 함량은 각 단계에서 사용되는 수용액의 총 함량에 대하여 0.01 내지 30중량%인 편광자의 제조방법.
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