KR101498822B1

KR101498822B1 - 박형 편광자의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 박형 편광자 및 편광판

Info

Publication number: KR101498822B1
Application number: KR1020130137456A
Authority: KR
Inventors: 남성현; 엄준근; 나균일; 정종현; 유혜민; 이남정; 박세정
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-03-05
Also published as: TWI516812B; KR20140063442A; US20150309234A1; CN103959111B; US9304239B2; JP2015505071A; JP6052522B2; TW201428358A; CN103959111A

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{PREPARING METHOD FOR THIN POLARIZER, THIN POLARIZER AND POLARIZING PLATE COMPRISING THE SAME}

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.

구분	Ts(%	Tc(%)	DOP(%)	단체 색상		직교 색상
구분	Ts(%	Tc(%)	DOP(%)	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

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.

H: 홀더
A: 폴리비닐알코올계 필름
B: 기재 필름
MD: 종연신 방향

Claims

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 포함하고,
상기 미연신 기재 필름과 미연신 폴리비닐알코올계 필름 사이의 인력은 0.1 내지 2N/2cm인 것인 박형 편광자의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 기재 필름은 최대 연신 배율이 5배 이상인 고분자 필름인 것인 박형 편광자의 제조 방법.
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.
삭제
제1항에 있어서,
상기 필름 적층체를 연신하는 단계는 습식 연신으로 수행되는 것인 박형 편광자의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 필름 적층체를 연신하는 단계는 20℃ 내지 85℃의 온도에서 5배 내지 15배의 연신 배율로 수행되는 것인 박형 편광자의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 연신 단계 전에 상기 필름 적층체에 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나를 염착시키는 단계를 더 포함하는 박형 편광자의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 필름 적층체를 연신하는 단계는 붕산 수용액 내에서 수행되는 것인 박형 편광자의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 필름 적층체를 연신하는 단계 이후에 폴리비닐알코올계 필름을 기재 필름으로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 박형 편광자의 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 폴리비닐알코올계 필름을 기재 필름으로부터 분리하는 단계는 2N/2cm 이하의 박리력을 가하여 수행되는 것인 박형 편광자의 제조 방법.
청구항 1 내지 3 및 5 내지 10 중 어느 한 항의 방법으로 제조되며,
두께가 10㎛ 이하이고, 단체 투과도 40 ~ 45%이며, 편광도가 99% 이상인 박형 편광자.
청구항 11의 박형 편광자를 포함하는 편광판.