KR100844296B1

KR100844296B1 - 중합체 필름의 연신방법, 편광 필름 및 편광 필름을 제조하기 위한 방법, 편광자, 복굴절 필름, 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR100844296B1
Application number: KR1020010041201A
Authority: KR
Inventors: 사카마키사토시; 타쿠치케이이치
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2008-07-07
Also published as: US20020008840A1; TWI280187B; KR20020005996A; JP2002086554A; US7023505B2; US6746633B2; US20040022965A1

Abstract

본 발명은 다음 식(1)을 만족하는 상기 중합체 필름의 일측 에지 상의 실질적인 고정시작점으로부터 실질적인 고정해제점까지 고정수단의 제 1 궤적(L1)을 허용하고, 상기 중합체 필름의 타측 에지 상의 실질적인 고정시작점으로부터 실질적인 고정해제점까지 고정수단의 제 2 궤적(L2)을 허용하며, 두 개의 실질적인 고정해제점 사이의 거리(W)를 허용하는 단계,

｜L2-L1｜ > 0.4 W (1)

상기 중합체 필름의 지지특성(SUPPORTING PROPERTY)을 유지하는 단계, 및

휘발성분 함량이 5%이상인 상태에서 상기 필름을 연신하는 단계를 포함하는 광학 중합체 필름을 연신하는 방법에 관한 것이다.

중합체 필름, 편광 필름, 편광자, 복굴절 필름, 액정 표시 장치, 연신방법

Description

중합체 필름의 연신방법, 편광 필름 및 편광 필름을 제조하기 위한 방법, 편광자, 복굴절 필름, 및 액정 표시 장치 {METHOD FOR STRETCHING POLYMER FILM, POLARIZING FILM AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME, POLARIZER, BIREFRINGENCIAL FILM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1 은 본 발명의 방법을 적용한 제 1 실시예를 보이는 도식적인 평면도.

도 2 는 본 발명의 방법을 적용한 제 2 실시예를 보이는 도식적인 평면도.

도 3 은 본 발명의 방법을 적용한 제 3 실시예를 보이는 도식적인 평면도.

도 4 는 본 발명의 방법을 적용한 제 4 실시예를 보이는 도식적인 평면도.

도 5 는 본 발명의 방법을 적용한 제 5 실시예를 보이는 도식적인 평면도.

도 6 은 본 발명의 방법을 적용한 제 6 실시예를 보이는 도식적인 평면도.

도 7 은 종래의 각인방식에 의해 제조되는 편광자를 보이는 도식적인 평면도.

도 8 은 본 발명의 각인방식에 의해 제조되는 편광자를 보이는 도식적인 평면도.

도 9 는 제 5 실시예의 액정 표시 장치의 층구조를 보이는 도식적인 평면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

(A) : 필름 진입방향 (B) : 다음 단계로 이송되는 필름의 방향

(a) : 필름 진입단계 (b) : 필름 연신단계

(c) : 다음 단계로 연신된 필름을 이송하는 단계

A1 : 고정수단에 의한 필름 고정위치와 필름 연신의 시작위치(실질적인 고정시작점: 우측)

B1 : 고정수단(좌측)에 의한 필름 고정위치

C1 : 필름 연신의 시작위치(실질적인 고정시작점 : 좌측)

Cx : 필름 해제위치와 필름 연신의 최종참조위치(실질적인 고정해제점: 좌측)

Ay : 필름연신의 최종참조위치(실질적인 고정해제점 : 우측)

｜L1-L2｜ : 좌우측 필름고정수단 사이의 이송중 격차

W : 최종연신단계에서 필름의 실질적인 폭

θ: 필름의 연신방향과 진행방향에 의해 만들어지는 경사각

11 : 진입측에서 필름의 중심선

12 : 다음 단계로 이송된 필름의 중심선

13 : 필름 고정수단의 궤적(좌측) 14 : 필름 고정수단의 궤적(우측)

15 : 진입측에서의 필름 16 : 다음 단계로 이송된 필름

17, 17' : 좌우측 필름 고정시작점

18, 18' : 좌우측 필름 고정수단으로부터 해제점

21 : 진입측의 필름의 중심선

22 : 다음 단계로 이송된 필름의 중심선

23 : 필름 고정수단의 궤적(좌측) 24 : 필름 고정수단의 궤적(우측)

25 : 진입측의 필름 26 : 다음 단계로 이송된 필름

27, 27' : 좌우측 필름 고정시작점

28, 28' : 좌우측 필름 고정수단의 해제점

33, 43, 53, 63 : 필름 고정수단의 궤적들(좌측)

34, 44, 54, 64 : 필름 고정수단의 궤적들(우측)

35, 45, 55, 65 : 진입측의 필름

36, 46, 56, 66 : 다음 단계로 이송된 필름

71 : 흡광축(연신축) 72 : 종방향

81 : 흡광축(연신축) 82 : 종방향

91, 91' : 요오드형 편광자(편광층) 92 : 저편광자

93 : 고편광자 94, 94' : 광학 보상필름

95 : 섬광 및 반사방지 필름 96 : 보호 필름(Fujitac)

97 : 액정셀 98 : 백라이트

본 발명은 광학 중합체 필름을 사선 연신에 의하여 배향하는 방법, 고 수율을 갖는 편광 필름을 제조하는 방법, 이 방법에 의해 획득된 광학 중합체 필름을 이용하는 편광 필름, 편광자 및 복굴절 필름, 및 이 편광자를 이용하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

편광자의 수요는 액정 표시 장치(이하, "LCD"라 약칭함)의 확산으로 급격히 증가되어왔다. 편광자에 있어서, 일반적으로 보호 필름은 접착층을 통해 편광기능을 갖는 편광층의 일측 또는 양측에 라미네이트된다.

편광층의 원료는 폴리비닐알코올(이하, "PVA"라 약칭함)이 주로 이용되며, PVA 필름은 단축으로 연신(UNIAXIAL STRETCHING) 이후에 요오드 또는 2색성 염료로 염색되거나 염색 이후에 연신되고, 그 후 붕소 화합물과 가교(CROSSLINK)되어 편광층을 위한 편광필름을 형성한다.

보호 필름으로써 광학적으로 투명하며 낮은 복굴절성을 갖는 셀룰로오스 트리아세테이트가 주로 사용된다. 일반적으로 편광 필름의 흡광축(ABSORPTION AXES)이 대체적으로 종방향과 나란하기 때문에 상기 필름은 종방향으로 단축연신되어진다.

종래의 LCD는 편광자의 투과축(TRANSMISSION AXES)이 상(IMAGE)의 종방향 또는 횡방향에 대하여 45°기울어져 배열되었다. 따라서, 롤(ROLL)형태로 생산된 편광자의 각인 공정(STAMPING PROCESS)에서, 각인은 상기 롤의 종방향에 대하여 45°기울어진 방향에서 행해져왔다.

그러나, 45°기울어진 방향에서의 각인은 롤의 끝부분에서 예외적인 부분을 발생시킨다. 특히, 대형 편광자는 저수율의 문제점을 갖는다. 또한, 라미네이션(LAMINATION)을 한 편광자는 그 물질을 재활용하기 어려워, 폐기물 증가라는 문제점을 야기시키고 있다.

착색 방지와 시야각 증대와 같은 광학보상(OPTICAL COMPENSATION)을 위한 복굴절 필름은 LCD를 구성하는 편광자 등에 부착하여 사용되며, 복굴절 필름의 배향축(ORIENTATION AXES)을 편광자의 투과축에 대하여 다양한 각도로 설정하는 것이 필요하다. 일반적으로, 배향축이 필름의 에지에 대하여 특정각도를 갖도록 하여 각인함으로써 단축방향으로 연신된 필름을 종방향 또는 횡방향으로 절단하는 장치는 저수율의 문제점이 야기되며, 편광자에서도 마찬가지이다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 중합체 필름의 배향축이 필름 이송방향에 대하여 원하는 각도로 기울게 하는 몇 가지 방법들이 제안되었다. 일본특허 공개공보 제 JP-A-2000-9912 호(본 명세서에서 사용된 "JP-A"라는 용어는 "미심사로 공개된 일본특허출원"을 의미함)는 플라스틱 필름이 연신방향으로 좌우측이 각각 다른 속도로 종방향 또는 횡방향으로 연신되고, 동시에 상기 언급된 연신방향과 다른 횡방향 또는 종방향으로 필름을 단축 연신시킴으로써 단축연신 방향에 대하여 상기 필름의 배향축을 기울이는 방법을 제안한다. 그러나, 예를 들어 이러한 방법에 따라 텐터 장치(TENTER)를 사용할 때는 연신방향에 대하여 좌우측 사이에 이송속도차를 주는 것이 필요하다. 결론적으로, 불균일한 연신 강도로 인한 접힘(CREASE)과, 이로 인해 야기된 주름과 필름두께의 부분적 불균일이 진전되어 원하는 경사각(편광자에서 45°)을 얻는데 어려움이 있다. 상기 필름의 좌우 속도차를 감소시키려면 연신단계가 길어져야만 하며 이로 인해 설치비용은 매우 증가된다.

또한, 일본특허 공개공보 제 JP-A-3-182701 호는 필름의 진행방향에 대하여 임의의 각( θ)의 연신축을 갖는 필름을 제조하는 방법을 제안하고 있는데, 이 방법은 연속한 필름을 좌우측 에지에서 필름의 진행방향에 대하여 특정각( θ)으로 기울어진 다수의 고정점으로 고정하고, 필름의 진행과 함께 각각 쌍을 이루는 점에 의해서 θ방향으로 상기 필름을 연신시키는 방법이다. 그러나, 이러한 방법은 또한 필름의 좌우측 에지의 이송속도 차이로 인해 필름에서 접힘과 주름을 발생시킨다. 이러한 문제점을 완화하기 위해서는 연신단계가 길어져야하며 이로 인한 설치비용은 매우 증가된다.

또한, 일본특허 공개공보 제 JP-A-2-113920 호는 필름의 종방향에 대하여 사선방향으로 필름을 연신시키는 방법을 제안하고 있는데, 이 방법은 정열된 텐터 레일 상을 진행하는 두 줄의 척(CHUCK) 사이에 필름을 고정하면서 주행시킴으로서 필름의 양측상에 지정된 주행구역 내에서 척의 주행거리를 서로 다르게 하는 방법이다. 그러나, 본 방법도 또한 필름을 사선방향으로 연신시킬 때 접힘과 주름이 발생되어 광학 필름의 제조에 있어서 바람직하지 못하다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 그 목적은 편광자 또는 복굴절 필름의 각인과정에서 수율을 향상시킬 수 있는 중합체 필름의 사선방향 연신방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 얻어지는 사선방향으로 연신된 중합체로 이루어지는 고성능, 저비용의 편광자 또는 복굴절 필름을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 편광자를 이용한 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 집중적인 연구의 결과로 본 발명가들은 접힘, 주름과 부분적 필름 두께의 불균일 현상없이 연신 공정과 수축 공정에서 휘발성분의 함량을 조절함으로써 사선 배향을 얻는 방법을 발견하였다.

환언하자면, 본 발명에 따라 각각 하기와 같은 구성을 갖는 중합체 필름, 편광 필름, 편광자, 복굴절 필름을 연신하는 방법과 액정 표시 장치를 제공한다.

(1) 하기 식(1)을 만족하는 중합체 필름의 일측 에지상에서 실질적인 고정시작점으로부터 고정해제점까지 고정수단의 제 1 궤적(L1)을 허용하고, 중합체 필름의 타측 에지상에서 실질적인 고정시작점으로부터 고정해제점까지 고정수단의 제 2 궤적(L2)을 허용하며, 두 개의 고정해제점들 사이의 거리(W)를 허용하는 방법과, 중합체 필름의 지지특성을 유지하는 단계, 휘발성분 함량이 5%이상인 상태에서 상기 필름을 연신하는 단계, 및 상기 필름을 수축시키는 동안 휘발성분 함량을 감소시키는 단계로 구성되어, 연속적으로 제공된 중합체 필름의 양쪽 에지를 고정수단에 의해 고정하고 광학 중합체 필름을 연신하고, 필름의 종방향으로 고정수단이 전진하는 동안 필름에 장력을 가하는 방법:

｜L2-L1｜ > 0.4 W (1);

(2) 상기 제 1 궤적(L1), 제 2 궤적(L2)과 거리(W)가 하기 식 (2)을 만족하는 것이 특징인, 상기 식(1)으로 기재된 연신방법:

0.9 W < ｜L2-L1｜ < 1.1 W (2);

(3) 상기 중합체 필름의 양측 에지상에 위치한 고정수단들의 종방향 전진속도의 차이가 1% 미만인 것이 특징인, 상기 식(1)으로 기재된 연신방법;

(4) 고정을 위해 진입된 중합체 필름의 중심선과 고정해제후 다음 단계로 보내진 중합체 필름의 중심선이 이루는 각도가 3°이하인 것이 특징인, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 연신방법;

(5) 상기 중합체 필름의 연신률이 1.2 내지 10 범위인 것이 특징인, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 연신방법;

(6) 상기 중합체 필름은 휘발성분 함량이 7%이상인 상태에서 연신되는 것이 특징인, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 연신방법;

(7) 상기 중합체 필름은 휘발성분 함량이 10%이상인 상태에서 연신되는 것이 특징인, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 연신방법;

(8) 상기 중합체 필름은 휘발성분 함량이 10%이상인 상태에서 연신률이 2 내지 10 범위에서 한 번 연신되어지고, 10%이상 수축되어 중합체 필름의 배향방향이 필름의 종방향에 대해 40 내지 50°범위로 기울어지는 것이 특징인, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 연신방법;

(9) (i) 상기 필름을 적어도 폭방향으로 1.1 내지 20.0 범위의 연신률을 갖도록 연신하는 단계,

(ii) 상기 필름 양 에지상의 고정수단들 사이의 종방향 전진속도의 차이를 1% 이하로 조절하는 단계,

(iii) 상기 필름의 양 에지를 고정하는 단계의 출구에서 필름의 전진방향이 필름의 실질적인 연신방향에 대하여 20 내지 70°범위의 경사각을 갖도록 필름의 양 에지가 고정된 상태에서 필름의 전진방향을 굽히는 단계,

(iv) 상기 중합체 필름의 지지특성을 유지하며, 상기 필름을 휘발성분 함량이 5%이상인 상태에서 연신하고, 상기 필름의 수축시 휘발성분 함량을 감소시키는 단계를 포함하는 것이 특징인, 고정수단에 의해 필름의 양 에지를 고정하면서 필름에 장력을 가함으로써 연속적으로 공급되는 광학 중합체 필름의 연신방법;

(10) 상기 중합체가 폴리비닐알코올, 셀룰로오스 아실레이트, 폴리카보네이트 또는 폴리술폰인 것이 특징인, 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나의 연신방법;

(11) 상기 중합체가 비닐알코올계인 것이 특징인, 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나의 연신방법;

(12) 비닐알코올계인 중합체를 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나의 연신방법으로 연신하고, 연신 전 또는 후에 흡착될 편광소자를 제공하는 것이 특징인, 편광 필름 제조방법;

(13) 상기 필름의 종방향이 투과축방향에 대하여 20 내지 70°범위의 경사각을 갖도록 기울어지는 것이 특징인, 상기 (12)의 방법에 의해 제조된 편광필름;

(14) 상기 필름의 종방향은 투과축방향에 대하여 40 내지 50°범위의 경사각을 갖도록 기울어지는 것이 특징인, 상기 (13)의 편광필름

(15) 상기 (13) 또는 (14)의 편광필름의 최소 일측은 투명 필름으로 보호되는 것이 특징인, 편광자;

(16) 632.8㎚에서 최소 일측면상에 있는 보호 필름의 지연값은 10㎚ 이하인 것이 특징인, 상기 (15)의 편광자;

(17) 상기 (16)의 편광자가 액정셀(cell)의 양측면상에 놓여진 두 개의 편광자 중 최소 하나로 사용되는 것이 특징인, 액정 표시 장치;와

(18) 상기 필름의 종방향과 배향방향이 수평에 대하여 20 내지 70°범위의 경사각을 갖도록 기울어지는 것이 특징인, 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나의 연신방법에 따라 연신됨으로써 제조된 복굴절 필름.

본 발명의 다른 목적과 장점뿐만 아니라 특징을 관련 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

삭제

도 1과 도 2는 각각 중합체 필름이 본 발명의 사선방향으로 연신되는 방법의 대표적인 실시예를 보이는 도식적인 평면도이다.

본 발명의 연신방법은 (a) 화살표(A)방향으로 필름 재료를 진입하는 단계, (b) 상기 필름 재료를 폭방향으로 연신하는 단계, 및 (c) 연신된 필름을 다음 단계, 즉 화살표(B)방향으로 이송하는 단계를 포함한다. "연신단계"라는 용어는 하기부터 상기 (a)에서 (c)를 포함하는 본 발명의 연신방법을 수행하기 위한 모든 단계를 의미한다.

상기 필름은 화살표(A)방향으로 연속적으로 도입되어, 진입측에서 볼 때 좌측상의 고정수단에 의해 점 B1에서 제 1 고정이 된다. 이때, 필름의 타측 에지는 고정되지 않아 폭방향에서 발생되는 장력은 없다. 환언하면, 점 B1은 본 발명의 실질적인 고정시작점에 상응하는 것이 아니다.

본 발명에서 실질적인 고정시작점은 상기 필름의 양측 에지가 제 1 고정된 점들에 의해 정의된다. 실질적인 고정시작점은 하류의 고정시작점(A1)과, 이 고정시작점(A1)으로부터 중심선(11, 도 1) 또는 고정수단의 궤적(13, 도 1)(23, 도 2)을 가로지르는 진입측 필름의 중심선(21, 도 2)까지 거의 수직하게 만나는 수직선상의 점(C1)으로 도시된다.

양 에지상의 고정수단은 이러한 점들에서 시작하여 실질적인 동일한 속도로 각 단위시간당 A1에서 A2, A3, ... An으로 이동하며, C1도 유사하게 C2, C3, ... Cn으로 이동한다. 환언하면, 순간의 연신방향은 기준고정수단이 동시에 지나는 점 Cn 과 점 An을 연결하는 선으로 나타난다.

본 발명의 방법에서 An은 도 1 과 도 2에서 보이는 것처럼 점차적으로 Cn보다 지연되어, 연신방향은 서서히 수직방향으로부터 이송방향측으로 기울게 된다. 본 발명의 실질적인 고정해제점은 상기 필름이 고정수단으로부터 해제되는 하류측상의 점 Cx와, 점 Cx로부터 반대측상의 고정수단의 궤적(14, 도 1) 또는 궤적(24, 도 2)을 가로지르는 다음단계로 이송된 필름의 중심선(12, 도 1) 또는 중심선(22, 도 2)까지 거의 수직으로 만나는 점 Ay로 도시된다.

상기 필름의 최종 연신방향의 각도는 연신단계의 실질적인 끝점(실질적인 고정해제점)에서의 좌우측 고정수단의 주행상 격차 Ay-Ax(환언하면, ｜L1-L2｜)와 실질적인 고정해제점들 사이의 거리(W)(Cx와 Ay사이의 거리)의 비율에 의해서 결정된다. 따라서, 경사각(θ)은 연신방향과 하기 식 을 만족하는 다음 단계로의 이송방향에 의해서 만들어진다:

Tanθ = W/(Ay-Ax), 환언하면, Tanθ = W/｜L1-L2｜

도 1 과 도 2에서 상기 필름의 상부 에지가 또한 점 Ay 이후에도 점 18(도 1) 또는 점 28(도 2)까지 고정되지만, 다른 에지는 고정되지 않는다. 따라서, 폭방향 연신은 더 이상 발생하지 않으므로 점 18과 28은 본 발명의 실질적인 고정해제점과 상응하지 않는다.

상기와 같이 본 발명은 상기 필름의 양 에지상의 실질적인 고정시작점은 좌우측 고정수단에 의한 단순한 고정점들이 아니다. 상기 정의를 상세히 설명하면, 본 발명의 두 개의 실질적인 고정시작점들은 좌우 고정점 중 하나와 상기 필름의 고정단계로 진입된 필름의 중심선을 거의 직각으로 교차하여 다른 고정점을 연결하는 직선의 각 점이며, 최상류에 위치하는 점들로 정의된다.

삭제

이와 유사하게 본 발명에서 두 개의 고정해제점은 좌우 고정점 중 하나와 상기 필름의 다음 단계로 이송된 상기 필름의 중심선을 거의 직각으로 교차하여 다른 고정점을 연결하는 직선의 각 점이며, 최하류에 위치하는 점들로 정의된다.

상기 용어 "거의 직각"은 여기서 상기 필름의 중심선과 좌우 실질적인 고정시작점 또는 실질적인 고정해제점을 연결하는 직선에 의해 이루어지는 경사각으로 90±0.5°이다.

주행중에 상기 좌우 고정수단 사이의 격차는 본 발명의 텐터장치와 같은 연신기계를 사용함으로써 얻어질 수 있으며, 상기 고정수단에 의한 고정점과 실질적인 고정시작점 사이 또는 상기 고정수단으로부터의 해제점과 실질적인 고정해제점 사이의 큰 격차는 때때로 레일길이(the length of a rail) 같은 기계적인 제약에 의해 발생된다. 그러나, 상기 정의된 실질적인 고정시작점과 실질적인 고정해제점 사이의 주행은 식 (1)의 관계를 만족시킬 만큼 길므로, 본 발명의 목적이 달성되는 것이다.

상기에서, 생성된 연신필름의 배향축의 경사각은 주행중 단계(c)의 출구폭(W)에 대한 좌우 고정수단 사이의 격차(｜L1-L2｜)의 비(ratio)에 따라 제어 및 조절이 가능하다.

상기 편광자와 복굴절 필름들은 종방향에 대하여 45°배향이 자주 요구된다. 이러한 경우에 거의 45°의 배향각을 얻기 위해서는 하기 식 (2)를 만족하는 것이 바람직하다:

0.9W < ｜L1-L2｜ < 1.1W (2)

하기 식 (3)을 만족하는 것은 더욱 바람직하다:

0.97W < ｜L1-L2｜ < 1.03W (3)

상기 연신단계의 구조에 대한 상세한 실시예는 식 (1)을 만족하도록 중합체 필름을 사선방향으로 연신하는 도 1 내지 도 6에서 보이고 있으며, 이러한 실시예는 설치비용과 생산성을 고려하여 변경설계가 가능하다.

상기 필름이 연신단계로 진입하는 방향(A)와 상기 필름이 다음 단계로 이송되는 방향(B)가 이루는 각도는 임의의 수치일 수 있다. 연신 전후단계를 포함하는 설비의 전체 설치공간을 최소화한다는 관점에서, 상기 각도는 가급적 작을수록 바람직하다. 상기 각도는 3°이내가 바람직하며, 0.5°이내는 더욱 바람직하다. 예를 들어, 도 1 과 도 4에서 보이는 구조는 이러한 수치를 얻을 수 있다.

상기 필름의 주행방향이 실질적으로 상기와 같이 변경되지 않는 방법에 있어서, 편광자와 복굴절 필름에 바람직하도록 종방향에 대하여 45°의 배향각을 얻는 것은 어렵고, 단지 상기 고정수단들 사이의 격차를 확대함으로써 얻을 수 있다. 따라서, 도 1에서 보이는 것처럼 한번 연신된 필름에 수축단계를 제공함으로써 격차｜L1-L2｜를 증가시킬 수 있다.

상기 연신률은 1.1 내지 10.0 범위가 바람직하며, 2 내지 10 범위가 더욱 바람직하다. 뒤이은 수축률은 10%이상이 바람직하다. 또한, ｜L1-L2｜가 증가될 수 있으므로, 도 4에서 보는 바와 같이 연신과 수축은 2번 이상 행하는 것이 바람직하다.

또한, 연신단계의 설치비용을 최소화하려는 관점에서, 상기 고정수단 궤적의 굴곡주기와 굴곡각이 작을수록 바람직하다. 이러한 관점에서, 상기 필름의 양 에지를 고정하는 단계의 출구에서 상기 필름의 주행방향이 도 2, 도3 과 도 5에서 보이는 바와 같이 필름의 실질적인 연신방향에 대하여 20 내지 70°범위의 경사각을 갖도록, 상기 필름의 주행방향은 필름의 양 에지와 함께 굴곡되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 필름의 양 에지를 고정하면서 연신시키는 장치로서, 도 1 내지 도 5 중 어느 하나에서 보이는 텐터장치를 사용하는 것이 바람직하다. 종래의 2차원 텐터장치에 부가하여, 또한 도 6에서 보이는 바와 같이 주행중 양 에지상의 고정수단의 격차를 나선형으로 주는 연신단계도 가능하다.

텐터형 연신장치에서 클립으로 고정되는 체인은 대다수의 경우 레일을 따라 이동한다. 본 발명과 같은 횡적으로 비균일한 연신 방법은 상기 단계의 입구과 출구에서 레일의 최종선단의 편차가 발생되어, 때때로 상기 필름이 도 1과 도 2에서 보이는 것처럼 좌우 에지에서 동시에 고정도 해제도 되지 않은 필름이 발생된다. 이러한 경우에 실질적인 주행길이 L1과 L2는 고정점과 해제점 사이의 단순한 거리가 아니며 전술한 것처럼 고정수단으로 고정되는 상기 필름의 양쪽 선단부의 주행거리가 된다.

연신단계의 출구에서 상기 필름의 좌우 에지사이의 주행속도차이가 있을 때, 주름과 필름두께의 부분적 불균일은 연신단계의 출구에서 발생된다. 따라서 필름의 좌우 고정수단은 실제 동일한 이송속도를 갖도록 요구된다. 이송속도의 차이는 1%이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5%이하이며, 가장 바람직하게는 0.05%이하이다. 이하에 사용되는 용어 "속도"는 분당 이동되는 좌우 고정수단에 의한 각각의 궤적의 길이를 의미한다. 일반적인 텐터형 연신장치등에서 속도의 불균일은 체인을 구동시키는 스프라켓의 치(teeth)의 주기와 구동모터의 주파수에 따라 수초마다 발생되며, 몇 퍼센트의 불균일은 자주 발생된다. 그러나, 이러한 속도의 불균일은 본 발명에서 설명하는 속도 차이와는 다르다.

주름과 필름 두께의 부분적인 불균일은 주행중 좌우 고정수단 사이 거리격차의 발생에 따라 발생된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 중합체 필름의 지지특성 유지, 휘발성분 함량이 5%이상인 상태에서 필름의 연신과, 그리고 상기 필름의 수축중 휘발성분의 감소를 특징으로 한다. 상기 용어 "중합체 필름의 지지특성 유지"는 여기서는 상기 필름이 필름특성의 손상없이 양측을 고정시킬 수 있다는 것을 의미한다.

또한, "휘발성분 함량이 5%이상인 상태에서 필름의 연신" 이라는 용어는 반드시 휘발성분 함량이 5%이상인 상태가 연신단계의 전과정동안 지속된다는 것을 의미하는 것이 아니고, 연신단계의 일부는 휘발성분 함량이 5%이하일 수도 있으나 휘발성분 함량이 5%이상인 상태에서의 연신이 오랠수록 본 발명의 효과가 잘 나타난다는 것을 의미한다. 그러한 필름에 휘발성분 물질을 함유시키는 방법에는 물과 같은 휘발성분 물질 또는 비수용성 용매가 함유되도록 하는 캐스팅하는 방법과, 연신 전에 물과 같은 휘발성분 물질 또는 비수용성 용매에 필름을 침지하거나, 필름에 코팅하거나, 필름 위에 분무하는 방법과, 또한 연신 중에 물과 같은 휘발성분 물질 또는 비수용성 용매로 필름을 코팅하는 방법이 있다. 폴리비닐알코올과 같은 친수성(hydrophilic)중합체는 고온다습한 분위기에서 수분을 함유하고 있어, 다습한 분위기 중에서 수분조절을 한 후 연신하거나 또는 다습한 상태에서 연신함으로써 휘발성분 물질을 함유하도록 할 수 있다. 이러한 방법 외에 중합체 필름의 휘발성분 함량이 5%이상이라면 어떠한 방법도 이용 가능하다.

바람직한 휘발성분 함량은 중합체 필름의 종류에 따라 다르다. 휘발성분 함량의 최대값은 중합체 필름의 지지특성이 유지되는 범위에서 어떠한 값도 될 수도 있다. 폴리비닐알코올의 경우 휘발성분 함량은 10% 내지 100%의 범위가 바람직하며, 셀룰로오스 아실레이트의 경우는 10% 내지 200%의 범위가 바람직하다.

연신된 필름은 연신단계 또는 연신이후 단계에서 수축될 수 있다. 상기 필름을 수축시키는 방법은 온도의 상승을 통해 휘발성분 물질을 제거하는 방법이 있다. 그러나 필름이 수축되는 범위 내에서 어떠한 방법도 이용 가능하다. 건조 후 휘발성분 함량은 3%이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2%이하이며, 가장 바람직하게는 1.5%이하이다.

상기와 같이 본 발명의 바람직한 실시예는

(i) 상기 필름을 적어도 폭방향으로 1.1 내지 20.0 범위의 연신률을 갖도록 연신하는 단계,

(iii) 상기 필름의 양 에지를 고정하는 단계의 출구에서 필름의 전진방향이 필름의 실질적인 연신방향에 대하여 20 내지 70°범위의 경사각을 갖도록 필름의 양 에지가 고정된 상태에서 필름의 전진방향을 굽히는 단계, 및

(iv) 상기 중합체 필름의 지지특성을 유지하며, 상기 필름을 휘발성분 함량이 5%이상인 상태에서 연신하고, 상기 필름의 수축시 휘발성분 함량을 감소시키는 단계로 구성되는 광학 중합체 필름의 연신방법이다.

본 발명의 고정수단의 궤적을 한정하는 레일은 높은 굴곡율을 갖는 것이 필요하다. 급격한 휨으로 인한 상기 필름 고정수단들 사이의 간섭 또는 부분적 응력집중을 피하기 위하여, 상기 고정수단의 궤적이 굴곡부에서 원호를 그리는 것이 바람직하다.

본 발명에서 연신될 중합체 필름은 특별한 제한이 없다. 휘발성 용매에 용해가능한 적절한 중합체 필름이면 이용 가능하다. 중합체의 예는 PVA, 폴리카보네이트, 셀룰로오스 아실레이트와 폴리술폰을 들 수 있다.

연신 전 상기 필름의 두께에는 특별한 제한이 없으나, 필름고정의 안정성 및 연신의 균일성의 관점에서 볼 때, 1㎛ 내지 1mm의 범위가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20㎛ 내지 200㎛의 범위이다.

본 발명의 연신된 필름은 다양한 목적으로 이용 가능하지만, 배향축이 종방향에 대하여 경사각을 갖는 특성 때문에 편광 필름 또는 복굴절 필름으로 사용하기에 적합하다. 특히, LCD용 편광자로서 바람직한 편광필름은 종방향에 대하여 배향축이 40 내지 50°의 범위를 갖는 것이며, 더욱 바람직하게는 44 내지 46°의 범위를 갖는 것이다.

본 발명이 편광 필름의 제조용으로 이용될 때는 중합체로서 PVA가 사용되는 것이 바람직하다. PVA는 일반적으로 폴리비닐아세테이트를 비누화하여 얻어진 제품이다. 그러나, PVA는 비닐아세테이트와 혼성중합될 수 있는 성분들, 예를 들어 불포화 카르복실산, 불포화 술폰산, 올레핀과 비닐에테르와 같은 성분들을 함유하고 있다. 아세토아세틸기를 함유한 변형 PVA, 술폰산기, 카르복실기 및/또는 옥시알킬렌기가 또한 이용 가능하다.

PVA의 비누화도에 특별한 제한은 없으나, 용해도의 관점에서 볼 때, 80 내지 100 몰%의 범위가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 90 내지 100 몰%의 범위이다. 또한, PVA의 중합반응도에 특별한 제한은 없으나, 1000 내지 10000의 범위가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1500 내지 5000의 범위이다.

편광 필름은 PVA를 염색하여 얻어지며, 그 염색 과정은 기체상태 또는 액체상태의 흡착으로 행해진다. 액체상태 흡착의 예로서 요오드가 사용될 때, PVA 필름을 요오드-요오드화 칼륨 수용액 속에 침지시킨다. 요오드의 양은 0.1 내지 20g/liter의 범위가 바람직하며, 요오드화 칼륨의 양은 1 내지 100g/liter의 범위가 바람직하고, 요오드와 요오드화 칼륨의 중량부는 1 내지 100의 범위에 있는 것이 바람직하다. 염색시간은 30 내지 5000 초의 범위가 바람직하며, 수용액온도는 5 내지 50 ℃의 범위가 바람직하다. 염색방법으로써 침지 뿐만 아니라 요오드 또는 염색수용액의 코팅 또는 분무와 같은 어떠한 방법도 이용 가능하다. 염색단계는 본 발명의 연신 전 또는 후에 위치할 수 있다. 그러나, 상기 필름이 연신에 용이하도록 적당히 부풀려지기 때문에, 상기 필름이 연신단계 전에 액체상태로 염색되는 것이 더욱 바람직하다.

요오드와 마찬가지로 2색성 염료로 염색하는 것도 바람직하다. 2색성 염료의 구체적인 예로써 아조계 염료, 스틸벤계 염료, 피라졸론계 염료, 트리페닐메탄계 염료, 퀴놀린계 염료, 옥사진계 염료, 트리아진계 염료 및 안트라퀴논계 염료가 있다. 염료는 수용성이 바람직하지만, 수용성으로 제한하지는 않는다. 또한, 술폰산기, 아미노기 및 히드록실기와 같은 친수성 치환기가 이러한 2색 분자들 중에 투입되는 것이 바람직하다. 2색 분자의 구체적인 예로는 C.I.Direct Yellow 12, C.I.Direct Orange 39, C.I.Direct Orange 72, C.I.Direct Red 39, C.I.Direct Red 79, C.I.Direct Red 81, C.I.Direct Red 83, C.I.Direct Red 89, C.I.Direct Violet 48, C.I.Direct Blue 67, C.I.Direct Blue 90, C.I.Direct Green 59와 C.I.Acid Red 37이 있으며, 또한 일본공개공보 제 JP-A-1-161202 호, 제 JP-A-1-172906 호, 제 JP-A-1-172907 호, 제 JP-A-1-183602 호, 제 JP-A-1-248105 호, 제 JP-A-1-265205 호 및 제 JP-A-7-261024 호에 기술된 염료가 있다. 이러한 2색 분자는 유리산, 알칼리금속염, 암모늄염 또는 아민염으로 사용된다. 이러한 2색 분자를 2종 이상 다양하게 혼합하면, 다양한 색조를 갖는 편광자가 제조될 수 있다. 흑색을 나타내기 위해서, 편광축이 직각으로 가로지를 때 흑색을 나타내는 화합물(염료)을 함유하거나, 다양한 종류의 2색 분자를 함유하는 편광소자 또는 편광자는 단일판 투과도 또는 편광률을 크게 향상시킬 수 있다.

삭제

PVA를 연신하여 편광필름을 제조하는 과정에서 PVA를 가교하기 위한 첨가제를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 사선방향 연신방법을 이용할 때, 연신단계의 출구에서 충분히 굳지않은 PVA필름이 그 단계에서 얻은 장력에 의해 PVA필름의 배향방향의 편차가 때때로 발생된다. 따라서, 상기 필름에 가교제를 함유시키기 위하여 상기 필름을 연신 이전단계 또는 연신단계에서 가교제 용액에 침지시키거나 코팅하는 것이 바람직하다. 미국 재등록 특허 제 232897 호에 개시된 가교제가 사용 가능하며, 붕산 화합물을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 본 발명의 연신방법은 이중결합의 짝을 맞춤으로써 발생되는 편광을 얻기 위하여 PVA의 탈수 또는 폴리비닐염화물의 탈염화에 의해 형성되는 폴리엔 구조를 갖는 소위 폴리비닐렌계 편광필름의 제조에 바람직하게 이용된다.

본 발명으로 제조된 편광필름은 그 일면 또는 양면에 보호 필름 또는 보호 필름들을 부착하여 편광자로서 사용할 수 있다. 보호 필름의 종류에 특별한 제한은 없다. 본 발명에 이용 가능한 보호 필름의 예로는 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 부티레이트 및 셀룰로오스 프로피오네이트와 같은 셀룰로오스 에스테르, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 폴리스틸렌 및 폴리에스테르가 포함된다. 그러나, 보호필름의 지연값은 특정값과 동일하거나 그 이상일 경우에 보호 필름의 편광축과 배향축이 사선방향으로 서로 벗어나 있어서, 바람직하지 못하게 선형 편광이 타원형 편광으로 변한다. 따라서, 보호 필름의 지연값은 작을수록 바람직하다.

예를 들어, 632.8㎚에서 적당한 지연값은 10㎚ 이하의 범위이며, 더욱 바람직하게는 5㎚ 이하의 범위이다. 이러한 낮은 지연을 얻기 위해서는, 보호필름을 위해 사용되는 중합체로서 셀룰로오스 트리아세테이트가 특히 바람직하다. 또한, Zeonex와 Zeonor(모두 Nippon Zeon Co., Ltd. 제조)와 같은 폴리올레핀과 ARTON(JSR Corp. 제조)도 바람직하다. 또한, 예를 들어 일본 특허공개공보 제 JP-A-8-110402 호 또는 제 JP-A-11-293116 호에 개시된 비복굴절 광학수지 물질이 바람직하다.

편광필름에 보호층 접착을 위한 접착제에 대하여 특별한 제한은 없으나, 접착제의 예로는 PVA계 수지(아세토아세틸기, 술폰산기, 카르복실기 및/또는 옥시알킬렌기를 함유하는 변형 PVA 포함)와 붕소화합물의 수용액을 들 수 있다. 물론, PVA계 수지가 바람직하다. 접착층의 두께는 건조후에 0.01 내지 10㎛의 범위가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 5㎛의 범위이다.

도 7 은 종래의 편광자를 각인하는 예시를 보이고 있으며, 도 8 은 본 발명의 편광자를 각인하는 예시를 보이고 있다. 종래의 편광자에서는 편광흡광축(71), 환언하면, 연신축이 도 7에서 보이는 종방향(72)과 부합되는 것에 반하여, 본 발명의 편광자에서 편광흡광축(81), 환언하면, 연신축은 도 8에서 보이는 종방향에 대하여 45°기울어져 있다. 이러한 각은 LCD에서 액정셀상의 라미네이트된 편광자의 흡광축과, 각인단계에서 사선 각인이 필요치 않은 액정셀의 종방향 또는 횡방향에 의해 만들어지는 각과 부합된다. 또한, 도 8에서 보이는 본 발명의 편광자는 각인없이 종방향을 따라 절단하여 제조가능하도록 종방향을 따라 선형으로 절단되었다. 따라서 본 발명의 편광자는 생산성에 있어서 매우 우수하다.

액정 표시 장치의 콘트라스트(CONTRAST)를 증가시키는 관점에서 본 발명의 편광자는 더 높은 투과도와 편광도를 갖고 있어 바람직하다. 투과도는 550㎚에서 30%이상이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 40%이상이다. 편광도는 550㎚에서 95.0%이상이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 99.0%이상이고, 가장 바람직하게는 99.9%이상이다.

또한, 본 발명에 따른 연신된 필름은 복굴절판으로 이용하기에 적합하도록 종방향에 대하여 사선 배향을 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 필름이 복굴절판으로 이용될 때는, 투명도가 뛰어난 재질을 연신하여 얻어진 필름이 바람직하며, 예로서 폴리카보네이트, 폴리술폰 또는 셀룰로오스 아세테이트와 같은 셀룰로오스 아실레이트를 들 수 있다. 이중 셀룰로오스 아실레이트가 특히 바람직하다. 상기 필름의 두께에 있어서는 특별한 제한은 없으나, 일반적으로 5 내지 300㎛의 범위이다.

이하, 다음의 실시예들을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하지만, 그러나 이 실시예에 의해 제한되지는 않는다.

[실시예 1]

PVA필름이 25℃에서 90초 동안 5.0g/l의 요오드와 10.0g/l의 요오드화칼륨 수용액에 침지하고, 또한 25℃에서 60초 동안 10g/l의 붕산 수용액에 침지시킨다. 다음으로, 상기 필름을 도 1의 형상을 갖는 텐터형 연신기계에 투입하고, 60℃, 90% RH의 분위기에서 7.0의 연신률로 한번 연신을 한다. 그 후, 상기 필름을 5.3배로 수축시키고, 필름의 폭을 일정하게 유지하면서 70℃에서 건조하였다. 다음으로, 상기 필름을 텐터로부터 송출하였다. 연신시작전의 PVA필름의 휘발성분 함량은 31%이었으나, 건조후에는 1.5%가 되었다.

삭제

좌우 텐터 클립사이의 이송속도차이는 0.05%이하였으나, 진입된 상기 필름의 중심선과 다음단계로 이송된 필름의 중심선이 이루는 경사각은 0°였다. 여기서 ｜L1-L2｜는 0.7m, W는 0.7m이고, ｜L1-L2｜= W 의 관계가 만족되었다. 주름과 필름두께의 부분적 불균일은 텐터의 출구에서 발견할 수 없었다.

또한, 상기 언급된 연신된 필름은 (주)후지 포토 필름에서 제조되고 접착제로서 PVA(Kuraray Co., Ltd. 에서 제조된 PVA-117H) 3% 수용액을 사용하는 비누화된 Fujitac 필름(셀룰로오스 트리아세테이트, 지연값: 3.0 ㎚)으로 라미네이트되었다. 라미네이트된 필름은 650mm의 실질적인 폭을 갖는 편광자를 얻기 위해 80℃에서 건조된다. 이렇게 얻어진 편광자의 흡광측 방향은 필름의 종방향에 대하여 45°의 경사각을 갖도록 기울어졌다. 이러한 편광자의 투과도는 550㎚에서 43.3%이었고, 편광자의 편광도는 99.98%이다.

그리고, 상기 편광자는 도 8에서 보이는 것처럼 310 X 233 mm의 크기로 절단되었다. 그 결과, 측면에 대해서 45°의 경사각을 갖도록 기울어진 흡광축을 갖는 편광자는 91.5%의 면적효율을 얻을 수 있었다.

[실시예 2]

PVA 필름을 25℃에서 240초 동안 2.0 g/l의 요오드와 4.0 g/l의 요오드화 칼륨의 수용액에 침지하고, 25℃에서 60초 동안 10 g/l의 붕산 수용액에 침지시킨다. 그리고, 상기 필름을 도 2에서 보는 바와 같은 형태를 갖는 텐터형 연신장치에 진입시켜, 5.3의 연신도로 연신시켰다. 텐터는 도 2에서 보는 바와 같은 연신방향으로 굴곡시켰다. 그 후, 필름의 폭을 일정하게 유지하면서 80℃의 분위기에서 건조시키고 수축시켰다. 다음으로, 이 필름을 텐터로부터 송출하였다. 연신시작전에 PVA 필름의 휘발성분 함량은 31%이었고, 건조후에는 1.5%이었다.

좌우텐터클립 사이의 이송속도차이는 0.05%이하이고, 진입된 상기 필름의 중심선과 다음 단계로 이송된 필름의 중심선이 이루는 경사각은 46°이었다. 여기서, ｜L1-L2｜는 0.7m, W는 0.7m, 그리고 ｜L1-L2｜= W의 관계가 만족되었다. 상기 텐터의 출구에서 실질적인 연신방향 Ax-Cx는 다음 단계로 이송되어진 상기 필름의 중심선(22)에 대하여 45°의 경사각을 갖도록 기울어졌다. 주름과 필름두께의 부분적 불균일은 텐터의 출구에서 발견할 수 없었다.

또한, 상기 언급된 연신된 필름은 (주)후지 포토 필름에서 제조되고 접착제로서 PVA(Kuraray Co., Ltd. 에서 제조된 PVA-117H) 3% 수용액을 사용하는 비누화된 Fujitac 필름(셀룰로오스 트리아세테이트, 지연값: 3.0 ㎚)으로 라미네이트되었다. 라미네이트된 필름은 650mm의 실질적인 폭을 갖는 편광자를 얻기 위해 80℃에서 건조된다.

이렇게 얻어진 편광자의 흡광축 방향은 필름의 종방향에 대하여 45°의 경사각을 갖도록 기울어졌다. 이러한 편광자의 투과도는 550㎚에서 43.7%이었고, 편광자의 편광도는 99.97%이다. 그리고, 상기 편광자는 도 8에서 보이는 것처럼 310 X 233 mm의 크기로 절단되었다. 그 결과, 측면에 대해서 45°의 경사각을 갖도록 기울어진 흡광축을 갖는 편광자는 91.5%의 면적효율을 얻을 수 있었다.

[실시예 3]

다음의 고체성분들은 농축액 준비를 위해 디클로로메탄과 메탄올의 중량부가 92 대 8로 이루어진 혼합용매에 용해되었다.

셀룰로오스 트리아세테이트: 89 중량부
트리페닐 인산염: 7.39 중량부

삭제

비페닐디페닐 인삼염: 3.60 중량부

실리카: 0.01 중량부

농축액의 고체농축은 18.2% 이였다. 농축액은 무한밴드(endless band)상에 밀려 올라와서 자체 지지특성이 나타날 때까지 건조되어 필름으로서 분리된다.

상기 필름은 도 3의 형태를 갖는 텐터에 휘발성분 함량 32%일 때 진입되어, 필름의 폭방향으로 20% 연신된다. 또한, 도 3에서 보는 바와 같이 텐터는 필름 진입방향에 대하여 30°의 경사각을 갖도록 굴곡되어 있다. 그후 상기 필름은 폭을 일정하게 유지하면서 위에 145℃의 열기를 불어넣어 건조시킨 후 수축시킨다. 또한, 상기 필름을 텐터로부터 송출하였다. 건조후 휘발성분 함량은 0.5%였다.

좌우텐터클립 사이의 이송속도차이는 0.05%이하이고, 진입된 상기 필름의 중심선과 다음 단계로 이송된 필름의 중심선이 이루는 경사각은 30°이었다. 여기서, ｜L1-L2｜는 0.29m, W는 0.5m, 그리고 ｜L1-L2｜= 0.58W의 관계가 만족되었었다. 주름과 필름두께의 부분적 불균일은 텐터의 출구에서 발견할 수 없었으며, 출구에서의 휘발성분 함량은 8% 이었다. 상기 텐터의 출구에서 실질적인 연신방향은 다음 단계로 이송되어진 상기 필름의 중심선에 대하여 60°의 경사각을 갖도록 기울어졌다. 또한, 상기 필름은 휘발성분 함량이 1% 감소할 때까지 건조된다. 이와 같은 결과로서 얻어진 필름의 지연은 23㎚ 이었으며, 완축(slow axis)은 필름의 종방향에 대하여 60°의 경사각을 갖도록 기울어졌다.

[실시예 4]

PVA 필름은 25℃에서 30초 동안 1.0 g/l의 요오드와 60.0 g/l의 요오드화칼륨의 수용액에 침지시킨후, 25℃에서 120초 동안 40 g/l의 붕산과 30 g/l의 요오드화칼륨의 수용액에 침지시킨다. 그리고 도 4의 형태를 갖는 텐터형 연신장치에 상기 필름을 진입시키고, 60℃, 90% RH의 분위기에서 연신률 2로 연신된다. 텐터는 도 3에서 보이는 바와 같이 연신방향에 대하여 굴곡되었고 수축은 반복되었다. 그후, 상기 필름은 80℃의 분위기에서 건조되고, 텐터로부터 송출되었다. 연신시작전의 PVA 필름의 휘발성분 함량은 31%이고, 건조후는 1.5%이었다.

좌우텐터클립 사이의 이송속도차이는 0.05%이하이고, 진입된 상기 필름의 중심선과 다음 단계로 이송된 필름의 중심선이 이루는 경사각은 0°이었다. 여기서, ｜L1-L2｜는 0.7m, W는 0.7m, 그리고 ｜L1-L2｜= W의 관계가 만족되었다. 상기 텐터의 출구에서 실질적인 연신방향 Ax-Cx는 다음 단계로 이송되어진 상기 필름의 중심선에 대하여 45°의 경사각을 갖도록 기울어졌다. 주름과 필름두께의 부분적 불균일은 텐터의 출구에서 발견할 수 없었다.

또한, 상기 언급된 연신된 필름은 (주)후지 포토 필름에서 제조되고 접착제로서 PVA(Kuraray Co,, Ltd. 에서 제조된 PVA-117H) 3% 수용액을 사용하는 비누화된 Fujitac 필름(셀룰로오스 트리아세테이트, 지연값: 3.0 ㎚)으로 라미네이트되었다. 라미네이트된 필름은 650mm의 실질적인 폭을 갖는 편광자를 얻기 위해 80℃에서 건조된다.

[실시예 5]

PVA 필름은 25℃에서 30초 동안 1.0 g/l의 요오드와 60.0 g/l의 요오드화칼륨의 수용액에 침지시킨후, 25℃에서 120초 동안 40 g/l의 붕산과 30 g/l의 요오드화칼륨의 수용액에 침지시킨다. 그리고 도 2의 형태를 갖는 텐터형 연신장치에 상기 필름을 진입시키고, 60℃, 90% RH의 분위기에서 연신률 5.3으로 연신한다. 텐터는 도 2에서 보이는 바와 같이 연신방향에 대하여 굴곡되었다. 그후, 상기 필름은 폭을 일정하게 유지하면서 80℃의 분위기에서 건조되고 수축되었다. 그리고, 상기 필름은 텐터로부터 송출된다. 60℃, 90% RH의 분위기에서 연신하는 중의 PVA 필름의 휘발성분 함량은 19%이고, 건조후는 1.0%이었다.

[비교예 1]

판매용 요오드 편광자(HLC 2-5618, 폭: 650mm, Sanritz Corporation 제조)는 비교예 1을 위한 편광자로서 사용했다. 상기 편광자는 도 7에서 보이는 바와 같이 절단되어 일측면에 대하여 45°의 경사각을 갖도록 기울어진 흡광축을 제공하여 면적효율이 64.7% 였다.

[비교예 2]

실시예 2에서와 같은 방법으로 PVA 필름은 25℃에서 240초 동안 2.0 g/l의 요오드와 4.0 g/l의 요오드화칼륨의 수용액에 침지시키고, 25℃에서 60초 동안 10 g/l의 붕산 수용액에 침지시킨 후, 80℃에서 10분 동안 건조한다. 상기 PVA 필름의 휘발성분 함량은 1% 였다. 건조된 필름은 도 2의 형태를 갖는 텐터형 연신장치에 진입되어 5.3의 연신률로 연신된다. 텐터는 도 2에서 보이는 바와 같이 연신방향에 대하여 굴곡되었다. 그 후, 상기 필름은 폭을 일정하게 유지하면서 80℃의 분위기에서 건조되고 수축되었다. 그리고, 상기 필름은 텐터로부터 송출된다. 광학 필름으로 사용하기에 불가능할 정도의 주름이 상기 필름에 전체적으로 남았다.

[실시예 6]

(광학보상필름의 준비)

30g의 직쇄형 알킬-변형 PVA(MP-203, Kuraray Co., Ltd. 제조)를 용해시키기 위하여 물(130g)과 40g의 메탄올을 첨가하여 젓고, 구멍크기가 30㎛ 인 폴리프로필렌 필터로 여과하였다. 이와 같이 하여, 배향층을 위한 코팅용액을 준비한다.

얇은 젤라틴 필름(0.1㎛)의 언더코트층을 갖는 100-㎛ 두께의 트리아세틸 셀룰로오스 필름((주)후지 포토 필름 제조)은 막대 코팅기(BAR COATER)를 이용하여 상기 언급된 배향층을 위한 코팅용액으로 코팅하고 60℃에서 건조한다. 0.5㎛의 두께를 갖는 배향층을 형성하기 위하여 장치방향에 대하여 45°의 경사진 방향으로 러빙처리(RUBBING TREATMENT)를 한다.

그리고, 액정 원반상형 화합물(LIQUID CRYSTAL DISCOTIC COMPOUND)로서 다음과 같은 구조를 갖는 1.6g의 화합물 LC-1, 0.4g의 페녹시디에틸렌 글리콜 아크릴레이트(M-101, Toagosei Chemical Industry Co., Ltd. 제조), 0.05g의 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(CAB 531-1, Eastman Chemical Co. 제조)과 0.01g의 광중합 기폭제(PHOTOPOLYMERIZATION INITIATOR, Irugacure 907, Ciba Specialty Chemicals Inc. 제조) 를 3.65g의 메틸에틸 케톤에 용해시킨 후, 광학이방성층을 위한 용액준비를 위해 구멍크기가 1㎛인 폴리프로필렌 필터로 여과한다.

광학이방성층을 위한 상기 코팅용액을 막대 코팅기로 상기 배향층 위에 도포하고 120℃에서 건조한다. 또한, 액정을 숙성시키기 위하여 3분간 가열하여 원반상형 화합물을 배향한다. 또한, 120℃를 유지하면서 300mJ/㎠의 조사에너지를 얻기위하여 160-W 공기-냉각 금속 할로겐램프(Eye Graphics Co., Ltd. 제조)를 사용하여 400㎽/㎠의 조사강도의 자외선을 코팅층에 조사하고, 1.8㎛의 두께를 갖는 광학이방성층을 형성하도록 코팅층을 경화하여 광학보상필름을 준비한다.

그리고, 도 9에서 보이는 바와 같이 광학보상필름(94')은 실시예 2에서 준비된 두 개의 요오드편광필름(91, 91')중 하나의 편광필름(91')의 일측상에 제공되고, (주)후지 포토 필름에서 제조된 비누화된 Fujitac 필름(96, 셀룰로오스 트리아세테이트, 지연값: 3.0㎚)은 편광자(92) 준비를 위해 그 반대편에 라미네이트된다. 광학보상필름(94)은 또 다른 편광필름(91)의 일측상에 제공되고, 판매용 섬광 및 반사방지 필름(95, Sanritz Corporation 제조)은 편광자(93) 준비를 위해 그 반대편에 제공된다. 그 때에, 배향층의 러빙방향이 편광층의 연신방향과 동일하도록 광학보상필름을 라미네이트한다.

LCD의 액정셀(97)이 설치된 사이에 상기 2개의 편광자 중 백라이트(98)의 일측면상의 편광자로서 상기 편광자(92)를 사용하고, 그 디스플레이 측에 편광자로서 상기 편광자(93)를 사용하는데, 상기 2개의 편광자는 모두 LCD 준비를 위해 접착제를 사용하여 광학보상필름(94)(94')의 광학이방성층에 액정셀(97)로 라미네이트된다.

이와 같이 준비된 LCD는 휘도(LUMINANCE), 시야각(VISUAL FIELD ANGLE)특성과 시야각(VISIBILITY)가 뛰어나며, 심지어 40℃, 30%의 RH에서 1개월 동안 사용하여도 디스플레이 품질에 있어 전혀 이상이 없었다.

투과도는 Shimazu 기록 분광광도계 UV2100로 측정되었다. 또한, 서로 동일한 흡광축을 갖는 두 개의 편광자가 서로 겹쳐놓일 때 측정된 투과도를 H0(%)로 하고, 직각으로 교차된 흡광축을 갖는 두 개의 편광자가 서로 겹쳐놓일 때 측정된 투과도를 H1(%)로 하면, 편광도 P(%)는 다음과 같은 식으로 결정된다:

P = ((H0-H1)/(H0+H1))^1/2 ×100

(지연 측정)

지연은 Oji Keisoku KiKi Co., Ltd. 에서 제조된 KOBRA 21DH로 632.8㎚에서 측정되었다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명의 연신방법에 의해 사선방향으로 연신된 중합체 필름으로 제조된 상기 편광 필름, 편광자와 복굴절 필름은 각인단계에서 고수율(HIGH YIELDS)을 얻을 수 있다. 따라서, 제조가 용이하여 비용을 줄일 수 있다. 또한, 고품질의 액정 표시 장치를 저렴하게 제조할 수 있다.

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Claims

연속적으로 공급되는 광학 중합체 필름의 양 에지를 고정수단으로 고정하고, 상기 광학 중합체 필름의 종방향으로 상기 고정수단을 전진시키면서 장력을 부과하여, 광학 중합체 필름을 연신하는 방법으로서,

상기 광학 중합체 필름의 일 에지 상의 실질적인 고정시작점으로부터 실질적인 고정해제점까지 고정수단의 궤적(L1), 상기 광학 중합체 필름의 타 에지 상의 실질적인 고정시작점으로부터 실질적인 고정해제점까지 고정수단의 궤적(L2), 및 2 개의 실질적인 고정해제점 사이의 거리(W) 가 하기 식 (1) 을 만족시키도록 하는 단계,

｜L2-L1｜ > 0.4 W (1)

상기 광학 중합체 필름의 지지특성을 유지하는 단계,

휘발성분 함량이 5%이상인 상태에서 상기 필름을 연신하는 단계, 및

다음으로, 상기 광학 중합체 필름을 수축시키면서 상기 휘발성분 함량을 감소시키는 단계를 포함하는, 광학 중합체 필름의 연신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 궤적(L1), 궤적(L2), 및 거리(W) 는, 하기 식 (2)

0.9W < ｜L2-L1｜ < 1.1 W (2)

를 만족하는, 광학 중합체 필름의 연신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 중합체 필름의 양 에지 상의 고정수단들 사이의 종방향 전진속도차이가 1%이하인, 광학 중합체 필름의 연신 방법.
제 1 항에 있어서,

고정을 위해 진입되는 광학 중합체 필름의 중심선과 고정을 해제한 후 다음 단계로 이송되는 광학 중합체 필름의 중심선이 이루는 각도가 3°이내인, 광학 중합체 필름의 연신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 중합체 필름의 연신률은 1.2 내지 10 의 범위인, 광학 중합체 필름의 연신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 중합체 필름은 휘발성분 함량이 7% 이상인 상태에서 연신되는, 광학 중합체 필름의 연신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 중합체 필름은 휘발성분 함량이 10%이상인 상태에서 연신되는, 광학 중합체 필름의 연신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 중합체 필름은 휘발성분 함량이 10% 이상인 상태에서 연신률이 2 내지 10의 범위로 한 번 연신되고, 다음으로, 10 % 이상 수축됨으로써, 상기 광학 중합체 필름의 종방향에 대하여 40 내지 50°으로 상기 광학 중합체 필름의 배향방향이 경사를 갖는, 광학 중합체 필름의 연신 방법.
광학 중합체 필름의 양 에지를 고정수단에 의해 고정하면서 장력을 가함으로써, 연속적으로 공급되는 광학 중합체 필름을 연신하는 방법으로서,

(i) 상기 광학 중합체 필름을 적어도 폭방향으로 1.1 내지 20.0 범위의 연신률로 연신하는 단계,

(ii) 상기 광학 중합체 필름 양 에지상의 고정수단들 사이의 종방향 전진속도의 차이를 1% 이하로 조절하는 단계,

(iii) 상기 광학 중합체 필름의 양 에지를 고정하는 단계의 출구에서 광학 중합체 필름의 전진방향이 상기 광학 중합체 필름의 연신방향에 대하여 20 내지 70°의 각도로 경사를 갖도록 상기 광학 중합체 필름의 양 에지가 고정된 상태에서 상기 광학 중합체 필름의 전진방향을 굽히는 단계, 및

(iv) 상기 광학 중합체 필름의 지지특성을 유지하고, 상기 광학 중합체 필름을 휘발성분 함량이 5%이상인 상태에서 연신하고, 상기 광학 중합체 필름의 수축시 휘발성분 함량을 감소시키는 단계를 포함하는, 광학 중합체 필름의 연신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 중합체는 폴리비닐알코올, 셀룰로오스 아실레이트, 폴리카보네이트 또는 폴리술폰인, 광학 중합체 필름의 연신 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 중합체는 폴리비닐알코올, 셀룰로오스 아실레이트, 폴리카보네이트 또는 폴리술폰인, 광학 중합체 필름의 연신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 중합체는 비닐알코올계 폴리머인, 광학 중합체 필름의 연신 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 중합체는 비닐알코올계 폴리머인, 광학 중합체 필름의 연신방법.
제 1 항에 기재된 광학 중합체 필름의 연신 방법에 의해 비닐알코올계 중합체를 연신하는 단계, 및 연신 전 또는 후에 편광소자를 흡착시키는 단계를 포함하는, 편광 필름의 제조 방법.
제 9 항에 기재된 광학 중합체 필름의 연신 방법에 의해 비닐알코올계 중합체를 연신하는 단계, 및 연신 전 또는 후에 편광소자를 흡착시키는 단계를 포함하는, 편광 필름의 제조 방법.
제 14 항에 기재된 편광 필름의 제조 방법으로 제조되는 편광 필름으로서,

상기 편광 필름의 종방향이 투과축 방향에 대하여 20 내지 70°각도로 경사를 갖도록 하는, 편광 필름.
제 16 항에 있어서,

상기 편광 필름의 종방향은 투과축방향에 대하여 40 내지 50°범위의 경사각을 갖도록 기울어지는, 편광 필름.
제 16 항에 기재된 편광 필름의 적어도 일면이 투명 필름으로 보호되는, 편광자.
제 18 항에 있어서,

632.8㎚에서 적어도 일면 상의 보호 필름의 지연이 10㎚이하인, 편광자.
제 19 항에 기재된 편광자가 액정셀의 양면에 배치된 2 개의 편광자 중 하나 이상으로서 사용되는, 액정 표시 장치.
제 1 항에 기재된 광학 중합체 필름의 연신방법에 의해 제조된 복굴절 필름으로서,

상기 복굴절 필름의 종방향과 배향방향은 평행선에 대하여 20 내지 70°로 경사를 갖는, 복굴절 필름.
제 9 항에 기재된 광학 중합체 필름의 연신방법에 의해 제조된 복굴절 필름으로서,

상기 복굴절 필름의 종방향과 배향방향은 평행선에 대하여 20 내지 70°로 경사를 갖는, 복굴절 필름.