KR101759558B1 - 편광판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PS(Polystyrene) 필름을 적용하여 상기 PS필름의 일면에 고분자 박막을 형성하고, 상기 PS필름의 타면에 휘도향상필름(APF)을 형성하여 편광판을 구성한다. 편광판은 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식에 의해 PS 필름을 포함하는 편광판 원단과 휘도향상필름(APF)를 접합함으로써 제조 비용 및 공정을 단순화시킬 수 있으며, 표시패널의 휨 특성을 개선할 수 있다.

Description

편광판 및 그 제조방법{POLARIZATION PLATE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 편광필름에 관한 것으로 특히, 표시소자에 적용되는 편광판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근에 계속해서 주목받고 있는 평판표시소자 중 하나인 액정표시소자(LCD: Liquid Crystal Display)는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 소자로서, 소비전력이 낮고 부피가 작으며 대형화 및 고정세가 가능하여 널리 사용하고 있다.

따라서, 액정표시장치(LCD)는 노트북 개인용 컴퓨터와 워드 프로세스용 디스플레이로서 널리 사용되고 있으며, 액정표시장치의 사용은 급속하게 보급되고 현저하게 성장하고 있다.

그러나, 액정표시소자의 계속적인 성장을 위해서는 비용의 합리화가 중요한 요인으로 작용한다. 특히 대 화면의 박막저항기(TFT, 액티브 매트릭스) 방식 또는 수퍼 트위스트 네마틱(super twist nematic: STN) 방식에서 불량제품이 많아짐에 따라 수율을 향상시켜 비용을 감소시키는 것이 시급하게 요구되었다.

액정표시소자에 있어서, 편광필름은 일정한 투과 광을 제공하고 투과 광의 칼라 색조를 변화시키기 위해서 필수적이고 중요한 부품으로서, 액정패널의 양면에 편광축이 서로 직교하도록 편광필름을 부착한다.

상기 편광필름이란, 360도 전방향의 진동면을 가지는 자연광을 일정 방향의 진동면을 가진 광만을 투과시키고 나머지 광은 흡수하여 편광된 빛을 얻는 가장 일반적인 편광소자이다.

광 흡수 특성을 갖는 편광자(예를 들어 PVA 폴리머)를 이용하여 입사면에 수직한 편광성분과 평행한 편광성분으로 나누는 소자를 사용하는 것이 일반적이며, 편광자에 의해 직선편광과 타원편광이 얻어진다.

이를 위해 적정한 소재를 선택하고 용도에 맞게 필름 형태로 가공하여 균일한 편광성과 고도의 편광효율을 갖도록 한다.

편광필름은 그 종류에 따라 다할로겐 편광필름, 염료 편광필름, 금속 편광필름, 폴리비닐렌 편광필름, 적외 편광필름, 근자외 편광필름 등으로 분류할 수 있는데, 이중 금속 편광필름 등은 이론적으로는 구명되어 있으나 아직까지는 연구개발 단계로써 추가적인 기술개발이 요구되며, 다할로겐(요오드계) 편광필름과 염료계 편광필름은 실용화되어 공업적으로 사용되고 있다.

이러한 편광필름은 그 특성상 고도의 투과성과 자외선 흡수성, 내수성, 치수나 변형에 대한 안정성, 내마모성 등을 고루 갖추는 것이 요구되는 기술집약형 제품이다.

종래의 편광필름을 적용한 편광판 구조에 대해 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래기술에 따른 편광필름을 적용한 편광판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

종래기술에 따른 편광 원판(1)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 요오드(Iodine)로 처리된 폴리비닐알콜(Poly Vinyl Alcohol: 이하 PVA라 한다) 필름(10)과, 상기 PVA 필름(10) 상에 형성되고 치수나 변형에 대한 안정성과 내마모성을 물론 우수한 투명성, 자외선 흡수성, 내구성을 가진 트리아세테이트 셀룰로오스(Triacetate Cellulose: 이하 TAC라 한다) 필름(20)과, 상기 PVA필름(10) 하부에 부착되어 PVA필름을 보호하고 패널과 부착하기 위해 PSA(Pressure Sensitive Adhesive) 필름 (30)을 포함한다.

그리고, 상기 TAC필름(20) 상부에는 휘도향상필름(APF)(50)이 더 구비되며, 상기 TAC필름(20)과 상기 휘도향상필름(APF)(50)은 점착층(40)에 의해 접착된다.

여기서, 상기 폴리비닐알콜(PVA) 필름(10)은 한쪽 방향으로 연신한 후 요오드(I)나 이색성 염료를 흡착하여 제조될 수 있다. 이때, 상기 PVA필름(10)은 연신 방향으로 흡수축을 가지며 흡수축에 수직한 방향으로 투과축을 가지게 된다.

상기 TAC필름(20)은 상기 PVA필름(10)을 지지하기 위한 것으로, PVA필름(10)의 일면 또는 양면에 각각 위치하며 상기 PVA필름(10)이 기계적 강도와 내열 및 내습성을 유지하도록 내구성을 가진다.

도 2는 종래기술에 따른 편광필름을 적용한 편광판 제조공정을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.

이와 같이 구성되는 종래기술에 따른 편광판 제조공정은, 도 2에 도시된 바와 같이, 편광 원판(1)을 시트(sheet) 형태의 다수 개로 재단하는 공정(S10)과, 재단된 다수 개의 편광 원판(1)을 롤(Roll) 방식으로 휘도향상필름(APF)(50)과 접합시키기 위해 90도 회전시키는 공정(S20)과, 90도 회전된 편광 원판(1)을 롤(Roll) 방식으로 테이핑(taping)하여 고정하는 공정(S30)과, 휘도향상필름(APF)의 이형 필름을 제거하는 공정(S40)과, 롤 방식에 의해 시트 형태의 다수 개의 상기 편광 원판(1)과 휘도향상필름(APF)을 접합시키는 공정(S50)과, 이러한 시트(Sheet) 방식 및 롤(Roll) 방식을 거쳐 상기 편광 원판과 휘도향상필름(APF)을 접합하여 롤 (Roll) 형태로 편광판(POL)을 제작하는 공정(S60)을 포함한다.

이와 같이, 최근의 액정디스플레이에 적용하는 편광판의 PVA필름의 두께를 5∼7um로 얇게 설계함으로써 외부환경 변화에 따른 수축 및 팽창을 줄여 패널의 휨을 최소화하기 위해 노력하고 있다.

그러나, 일반적으로 연신을 기본으로 하는 고분자필름의 경우 두께가 얇더라도 온도/습도에 민감하게 반응할 수밖에 없으며 두께 축소에 따른 원단의 잦은 파단으로 수율이 저하되고 있다.

그리고, 종래의 편광판은 편광판 원단 또는 휘도향상필름(APF) 원단을 재단 (cutting)한 후 90도 회전시켜 접합시킨 상태에서 다시 롤(Roll) 형태로 형성해야 하기 때문에 적어도 두 번의 공정이 필요하게 되므로 그만큼 제조 단가가 상승하게 된다.

더욱이, 편광판 원단 또는 휘도향상필름(APF) 원단을 시트(sheet) 형태로 재단(cutting)하여 편광판 원단과 휘도향상필름(APF) 원단을 서로 접합시킬 경우, 최종 제품 재단시 전체 면적을 활용할 수 없으므로 유효 면적이 감소하고 수율이 저하된다.

그리고, 휘도향상필름(APF)의 경우는 투과축이 휘도향상필름 원단의 진행방향과 동일하게 형성되어 있어 편광판 원단의 투과축과는 수직하게 형성되므로, 상기 휘도향상필름(APF)과 편광판을 직접 접합하는 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식이 불가능하다.

기존 연구중인 코팅하는 편광판의 경우에는 농도전이형 액정(LLC) 또는 나노 구조(nano-structure)를 이용하기 때문에 생산 시간이 길며 대면적 생산에 어려움이 있을 것으로 예상된다. 이는 기존에 연구 개발중인 코팅하는 편광판의 한 종류인 농도전이형 액정(LLC)은 베이스 기재 위에 코팅한 후 전단응력(shear force)을 가해야 한 방향으로 정렬되며, 나노 구조(nano structure)를 이용한 방법은 UV 경화성 수지(Resin)를 이용하여 패턴을 형성해야 특정 방향으로 흡수축을 형성할 수 있게 된다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식에 의해 편광판 원단과 휘도향상필름(APF) 원단을 접합함으로써 제조 비용 및 공정을 단순화시킬 수 있으며, 표시패널의 휨 특성을 개선할 수 있는 편광판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

전술한 과제를 달성하기 위해, 일 측면에서, 본 발명은, PS(Polystyrene) 필름과, 상기 PS필름의 일면에 구비되는 고분자 박막과, 상기 PS필름의 타면에 위치하는 휘도향상필름(APF)과, 상기 고분자 박막 상부에 위치하는 PSA필름을 포함하는 편광판을 제공할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 편광판에 있어서, 상기 고분자 박막과 PSA필름 사이에 지지필름을 더 구비할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 편광판에 있어서, 상기 고분자 박막은 Dye와 RM (Reative Mesogen; 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물층일 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 편광판에 있어서, 상기 지지필름의 재질로는 TAC (tri-acetyl cellulose), Acryl 또는 COP(Cyclo Olefin Polymer)를 포함하는 고분자 코팅 필름으로 형성될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 편광판에 있어서, 상기 PS필름은 러빙 방향에 대해 수직으로 액정이 배향되는 특성을 갖는 재질일 수 있다.

전술한 과제를 해결하기 위해, 다른 측면에서, 본 발명은, PS(polystyrene) 필름을 제공하는 단계와, 상기 PS필름의 일면에 UV 경화성 고분자를 코팅하는 단계와, 상기 UV 경화성 고분자에 UV를 조사하여 고분자 박막을 형성하는 단계와, 상기 PS필름의 타면에 휘도향상필름(APF)을 접합시키는 단계를 포함하는 편광판 제조방법을 제공할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 편광판 제조방법에 있어서, 상기 고분자 박막을 형성하는 단계 이후에 지지필름을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 편광판 제조방법에 있어서, 상기 지지필름의 재질로는 TAC(tri-acetyl cellulose), Acryl 또는 COP(Cyclo Olefin Polymer)를 포함하는 고분자 코팅 필름으로 형성될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 편광판 제조방법에 있어서, 상기 UV 경화성 고분자는 Dye와 RM(Reative Mesogen; 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물층일 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 편광판 제조방법에 있어서, 상기 PS필름은 러빙 방향에 대해 수직으로 액정이 배향되는 특성을 갖는 재질일 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 편광판 제조방법에 있어서, 상기 고분자 박막의 투과축과 상기 휘도향상필름(APF)의 투과축은 일치할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 편광판 제조방법에 있어서, 상기 PS필름과 휘도향상필름은 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식을 통해 접합될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 편광판 제조방법에 있어서, 상기 고분자 박막의 타면에 PSA필름을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 폴리스티렌(PS: polystyrene) 필름을 베이스 기재로 활용하여 기존의 액정 디스플레이 제조시에 사용되는 러빙 공정을 이용하여 UV 경화성 고분자 박막, 즉 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)으로 구성된 박막을 정렬시킬 수 있으므로, 기존의 코팅 방식의 편광판 제조공정에 비해 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 코팅하는 UV 경화성 고분자 박막, 즉 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)으로 구성된 박막이 PS 필름 표면에서 러빙 방향에 수직으로 배향되므로, 휘도향상필름(APF)의 접합시에 편광판 원단 또는 휘도향상필름(APF) 원단을 시트(sheet) 형태로 재단하는 단계없이도 롤-투-롤 (Roll -to-Roll) 방식을 통해 직접 접합할 수 있음으로써 제조 공정이 단순화로 수율 상승 및 제조 단가를 낮출 수 있다.

더욱이, 본 발명은 기존의 연신에 의해 요오드를 정렬하는 것이 아니라 PS 필름 러빙에 의해 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)으로 구성된 박막을 정렬하므로 외부 환경, 즉 온도/습도의 변화에 따라 편광판의 수축 및 팽창에 의한 패널의 휨을 최소화할 수 있다. 특히, Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)으로 구성된 박막은 UV 경화를 통해 안정된 고분자 박막이기 때문에 외부 환경, 즉 온도/습도 변화에 민감하게 반응하지 않으므로 보호 기재의 삭제가 가능하여 박형의 편광판 구현이 가능하며, 컬 (curl) 및 웨이브(wave), 패널 휨 등을 최소화할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 편광필름을 적용한 편광판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 편광필름을 적용한 편광판 제조공정을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 편광필름을 적용한 편광판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 편광필름을 적용한 편광판 제조공정을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 편광판에 사용되는 PS필름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 PS필름과 휘도향상필름(APF)의 접합공정을 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식을 통해 진행되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 PS필름을 적용한 편광판 제조공정에 대해 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 PS필름을 적용한 편광판 구조에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 편광필름을 적용한 편광판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 편광판(100)은 편광자의 내구성 또는 기계적 강도를 보장하기 위해 여러 장의 필름을 적층하여 형성하는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 필름인 PS(Polystyrene) 필름(110)과, 상기 PS필름(110)의 일면에 형성되는 고분자 박막(120)과, 상기 고분자 박막(120) 상부에 위치하는 PSA(pressure sensitive adhesive) 필름(130)을 포함한다.

그리고, 상기 PS필름(110)의 타면에는 휘도향상필름(APF)(150)이 더 부착될 수 있는데, 상기 휘도향상필름(APF)(150)은 표시패널의 휘도를 향상시킬 수 있다.

상기 PS(Polystyrene) 필름(110)은 러빙(Rubbing) 방향에 대해 수직으로 액정이 배향되는 성질을 갖는다. 이때, 상기 PS(Polystyrene) 필름(110)을 베이스 필름(Base film)으로 활용하여 기존의 액정 디스플레이 제작시에 사용되는 러빙 공정의 적용이 가능하다. 따라서, 이로 인해 코팅 편광판 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.

그리고, 상기 PS(Polystyrene) 필름(110)에 러빙(Rubbing) 공정을 진행한 후 상기 PS 필름(110) 상에 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물을 코팅하여 편광판 원단의 진행 방향에 대해 수직하게 정렬시킴으로써 흡수축을 진행방향에 대해 수직하게 형성하게 된다.

상기 고분자 박막(120)은 UV 경화성 고분자인 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물로 구성되어 있다. 특히, 상기 고분자 박막(120)은 상기 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물에 UV 조사를 통해 하나의 고분자 박막을 형성하게 된다. 이때, 상기 고분자 박막은 빛에 편광 기능을 부여하여 필름 형태의 편광판(Pol)과 동일한 광학기능을 갖게 된다.

상기 고분자 박막(120)을 구성하는 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물층의 경우, UV 경화를 통해 안정된 고분자이므로, 외부환경, 즉 온도/습도 변화에 민감하게 반응하지 않으므로 별도의 보호기재를 삭제할 수 있다. 따라서, 이로 인해 박형의 편광판 구현이 가능하며, 컬(Curl) 및 웨이브 (Wave), 패널의 휨 등을 최소화할 수 있다.

한편, 상기 PSA필름(130)의 표면에는 이형필름(미도시)이 부착되고, 상기 휘도향상필름(APF)(150)의 표면에는 보호필름(미도시)이 부착될 수 있다. 이때, 상기 이형필름과 보호필름은 최종제품에 편광판을 부착할 경우 떼어내게 된다.

상기 이형필름은 폴리에티렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate: 이하 PET라 한다) 필름에 의해 이형 처리한 것으로, 출하 전의 검사를 위해 투명성일 것, 배향각이 작을 것, 플라이 스펙(광학적 이물질)이 적을 것, 이형성을 얻기 위해 실리콘층을 도포형성할 때 실리콘 접착이 용이할 것, 가공작업성이 양호할 것 등이 요구된다.

상기 보호필름은 PET 필름이 일반적으로 사용되며, 본 발명의 목적에서 벗어나지 않는 한, 경질 피막 처리, 반사 방지 처리 또는 접착 방지 처리된다. 이중, 상기 경질 피막 처리는 편광필름의 표면이 손상되지 않도록 하기 위한 기술로서, 경도, 미끄럼 특성 등이 우수하고 실리콘이 케이징된 수지와 같은 적절한 자외선 경화성 수지로 이루어진 경질 코팅 필름을 투명 보호 필름의 표면상에 형성하는 기술이다. 상기 이형필름과 보호필름은 전체 편광판의 보호층으로 사용된다.

그리고, 상기와 같은 편광판(100)은 그 용도상 편광 성능을 유지하면서 두께가 얇을수록 유용하고, 그 특성상 고도의 광 투과성과 자외선 흡수성, 내수성, 치수 안정성, 내마모성 등을 고루 갖추는 것이 요구된다.

상기 고분자 박막(120)과 PSA필름(130) 사이에는 지지필름(미도시)이 더 구비될 수 있다. 이때, 상기 지지필름은 상기 고분자 박막(120)을 포함한 PS필름 (110)의 보호층으로 사용된다. 그리고, 상기 지지필름의 재질로는 TAC (tri-acetyl cellulose), Acryl 또는 COP(Cyclo Olefin Polymer)를 포함하는 고분자 코팅 필름으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 고분자 박막(120)의 투과축과 휘도향상필름(APF)(150)의 투과축은 일치하기 때문에, 두 원단, 즉 PS 필름(110)을 포함하는 편광판 원단과 휘도향상필름(APF)(150) 간의 접합은 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식을 통해 접합이 가능하다.

이와 같이, 본 발명은 기존의 연신에 의해 요오드를 정렬하는 것이 아니라 PS 필름 러빙에 의해 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)으로 구성된 박막을 정렬하므로 외부 환경, 즉 온도/습도의 변화에 따라 편광판의 수축 및 팽창에 의한 패널의 휨을 최소화할 수 있다. 특히, Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)으로 구성된 박막은 UV 경화를 통해 안정된 고분자 박막이기 때문에 외부 환경, 즉 온도/습도 변화에 민감하게 반응하지 않으므로 보호 기재의 삭제가 가능하여 박형의 편광판 구현이 가능하며, 컬 (curl) 및 웨이브(wave), 패널 휨 등을 최소화할 수 있다.

이와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 PS필름을 적용한 편광판 제조방법에 대해 도 4 및 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 편광필름을 적용한 편광판 제조공정을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.

도 5는 본 발명에 따른 편광판에 사용되는 PS필름을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 PS필름을 적용한 편광판 제조방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 단계(S110)로서, 베이스 필름으로서 사용하는 PS(polystyrene) 필름(110)을 제공한다. 이때, 상기 PS필름(110)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 러빙 방향에 대해 수직으로 액정이 배향되는 특성을 갖는다.

그리고, 상기 PS(Polystyrene) 필름(110)을 베이스 필름(Base film)으로 활용하여 기존의 액정 디스플레이 제작시에 사용되는 러빙 공정의 적용이 가능하다. 따라서, 이로 인해 코팅 편광판 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.

그런 다음, 제2 단계(S120)로서, 상기 PS필름(110)의 일면에 러빙(Rubbing) 공정을 진행하여 필름의 표면이 일정한 방향성을 갖도록 한다.

이어, 제3 단계(S130)로서, 러빙 공정을 통해 일정한 방향성을 가진 PS필름 (110)의 일면에 UV 경화성 고분자인 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물을 코팅한다. 이때, UV 경화성 고분자인 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물을 PS필름, 즉 편광판 원단의 진행 방향에 대해 수직하게 정렬시킴으로써 흡수축을 진행방향에 대해 수직하게 형성하게 된다.

그런 다음, 제4 단계(S140)로서, 상기 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물에 UV 조사를 통해 하나의 고분자 박막(120)을 형성한다. 이때, 상기 고분자 박막(120)은 빛에 편광 기능을 부여하여 필름 형태의 편광판 (Pol)과 동일한 광학기능을 갖게 된다.

그리고, 상기 고분자 박막(120)을 구성하는 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물층의 경우, UV 경화를 통해 안정된 고분자이므로, 외부환경, 즉 온도/습도 변화에 민감하게 반응하지 않으므로 별도의 보호기재를 삭제할 수 있다. 따라서, 이로 인해 박형의 편광판 구현이 가능하며, 컬(Curl) 및 웨이브(Wave), 패널의 휨 등을 최소화할 수 있다.

이어, 제5 단계(S150)로서, 상기 고분자 박막(120)의 일면에 PSA필름(130)을 형성한다.

그런 다음, 제6 단계(S160)로서, 상기 PS필름(110)의 타면에 휘도향상필름 (APF)(150)을 점착층(140)을 통해 접합시킨다. 이때, 상기 고분자 박막(120)의 투과축과 상기 휘도향상필름(APF)(150)의 투과축은 일치하므로, 상기 PS필름(110)과 휘도향상필름(APF)(150)은 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식을 통해 접합할 수 있다.

이어, 제7 단계(S170)로서, 상기 PSA필름(130)과 휘도향상필름(APF)(150)의 각 표면에 이형필름(미도시)과 보호필름(미도시)을 부착하여 편광판(100)을 형성함으로써 편광판 제조공정을 완료한다. 이때, 상기 이형필름과 보호필름은 최종제품에 편광판을 부착할 경우 떼어내게 된다.

상기 이형필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate: 이하 PET라 한다) 필름에 의해 이형 처리한 것으로, 출하 전의 검사를 위해 투명성일 것, 배향각이 작을 것, 플라이 스펙(광학적 이물질)이 적을 것, 이형성을 얻기 위해 실리콘층을 도포형성할 때 실리콘 접착이 용이할 것, 가공작업성이 양호할 것 등이 요구된다.

상기 보호필름은 PET 필름이 일반적으로 사용되며, 본 발명의 목적에서 벗어나지 않는 한, 경질 피막 처리, 반사 방지 처리 또는 접착 방지 처리된다. 이중, 상기 경질 피막 처리는 편광필름의 표면이 손상되지 않도록 하기 위한 기술로서, 경도, 미끄럼 특성 등이 우수하고 실리콘이 케이징된 수지와 같은 적절한 자외선 경화성 수지로 이루어진 경질 코팅 필름을 투명 보호 필름의 표면상에 형성하는 기술이다. 상기 이형필름과 보호필름은 전체 편광판의 보호층으로 사용할 수 있다.

그리고, 상기와 같은 편광판(100)은 그 용도상 편광 성능을 유지하면서 두께가 얇을수록 유용하고, 그 특성상 고도의 광 투과성과 자외선 흡수성, 내수성, 치수 안정성, 내마모성 등을 고루 갖추는 것이 요구된다.

한편, 상기 제4 단계(S140)로서, 상기 고분자 박막(120)을 형성한 이후에 지지필름(미도시)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 지지필름(미도시)의 재질로는 TAC (tri-acetyl cellulose), Acryl 또는 COP(Cyclo Olefin Polymer)를 포함하는 고분자 코팅 필름으로 형성할 수 있다.

한편, 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식을 통해 제조되는 본 발명에 따른 편광판 제조방법에 대해 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 PS필름과 휘도향상필름(APF)의 접합공정을 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식을 통해 진행되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1 롤(171)로부터 조출된 PS필름(110)을 포함하는 편광판 원단이 제1, 2 안내롤(173, 174)을 거쳐 진행하고, 제2 롤(172)로부터 조출된 휘도향상필름(150) 원단은 제3, 4 안내롤(175, 176)을 거쳐 진행한다.

그런 다음, 상기 PS필름(110)을 포함하는 편광판 원단과 휘도향상필름(150) 원단은 제5, 6 안내롤(177, 178)을 통과하면서 접합되어 편광판(100)을 형성하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 편광판(100)은 제1 내지 6 안내롤(173∼178)에 의한 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식을 통해 제조된다.

이와 같은 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식을 통해 편광판 제조방법에 대해 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 PS필름을 적용한 편광판 제조공정에 대해 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1 롤(171)로부터 조출된 PS필름(110)의 표면에 러빙 공정을 진행한다. 이때, 상기 PS필름(110)의 일면에 러빙(Rubbing) 공정을 진행하여 필름의 표면이 일정한 방향성을 갖도록 한다. 그리고, 상기 PS 필름(110)은 러빙(Rubbing) 방향에 대해 수직으로 액정이 배향되는 성질을 갖는다.

그런 다음, 러빙 공정을 통해 일정한 방향성을 가진 PS필름(110)의 일면에 UV 경화성 고분자인 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물을 코팅한다. 이때, UV 경화성 고분자인 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물을 PS필름, 즉 편광판 원단의 진행 방향에 대해 수직하게 정렬시킴으로써 흡수축을 진행방향에 대해 수직하게 형성하게 된다.

이어, 상기 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물에 UV 조사를 통해 하나의 고분자 박막(120)을 형성한다. 이때, 상기 고분자 박막 (120)은 빛에 편광 기능을 부여하여 필름 형태의 편광판(Pol)과 동일한 광학기능을 갖게 된다.

그리고, 상기 고분자 박막(120)을 구성하는 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물층의 경우, UV 경화를 통해 안정된 고분자이므로, 외부환경, 즉 온도/습도 변화에 민감하게 반응하지 않으므로 별도의 보호기재를 삭제할 수 있다. 따라서, 이로 인해, 박형의 편광판 구현이 가능하며, 컬(Curl) 및 웨이브(Wave), 패널의 휨 등을 최소화할 수 있다.

그런 다음, 제1, 2 안내롤(173, 174)을 거치면서 상기 고분자 박막(120)의 일면에 PSA필름(130)을 형성한다.

이어, 제2 롤(172)로부터 조출된 휘도향상필름(APF)(150)이 제3 안내롤(175)을 거치면서 상기 PS필름(110)의 타면에 점착제에 의해 접합된다. 이때, 상기 고분자 박막(120)의 투과축과 상기 휘도향상필름(APF)(150)의 투과축은 일치할 수 있다. 그리고, 상기 PS필름(110)과 휘도향상필름(APF)(150)은 롤-투-롤 (Roll- to-Roll) 방식을 통해 접합하게 된다.

그런 다음, 제3 롤(179)로부터 조출된 보호필름(162)이 제5 안내롤(177)을 거치면서 상기 휘도향상필름(150) 표면에 점착되고, 제4 롤(180)로부터 조출된 이형필름(164)이 제6 안내롤(178)을 거치면서 상기 PSA필름(130) 표면에 점착됨으로써 편광판(100)이 형성된다. 이때, 상기 이형필름과 보호필름은 최종제품에 편광판을 부착할 경우 떼어내게 된다.

상기 이형필름은 폴리에스텔(Polyethylene terephthalate: 이하 PET라 한다) 필름에 의해 이형 처리한 것으로, 출하 전의 검사를 위해 투명성일 것, 배향각이 작을 것, 플라이 스펙(광학적 이물질)이 적을 것, 이형성을 얻기 위해 실리콘층을 도포형성할 때 실리콘 접착이 용이할 것, 가공작업성이 양호할 것 등이 요구된다.

상기 보호필름은 PET 필름이 일반적으로 사용되며, 본 발명의 목적에서 벗어나지 않는 한, 경질 피막 처리, 반사 방지 처리 또는 접착 방지 처리된다. 이중, 상기 경질 피막 처리는 편광필름의 표면이 손상되지 않도록 하기 위한 기술로서, 경도, 미끄럼 특성 등이 우수하고 실리콘이 케이징된 수지와 같은 적절한 자외선 경화성 수지로 이루어진 경질 코팅 필름을 투명 보호 필름의 표면상에 형성하는 기술이다. 상기 이형필름과 보호필름은 전체 편광판의 보호층으로 사용할 수 있다.

이어, 상기 보호필름(162)과 이형필름(164)이 점착된 편광판(100)은 제3 롤(181)에 권취됨으로써, 롤-투-롤 방식을 통한 본 발명에 따른 편광판 제조 공정을 완료하게 된다.

상기와 같은 편광판(100)은 그 용도상 편광 성능을 유지하면서 두께가 얇을수록 유용하고, 그 특성상 고도의 광 투과성과 자외선 흡수성, 내수성, 치수 안정성, 내마모성 등을 고루 갖추는 것이 요구된다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 폴리스티렌(PS: polystyrene) 필름을 베이스 기재로 활용하여 기존의 액정 디스플레이 제조시에 사용되는 러빙 공정을 이용하여 UV 경화성 고분자 박막, 즉 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머) 박막을 정렬시킬 수 있으므로, 기존의 코팅 방식의 편광판 제조공정에 비해 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 코팅하는 UV 경화성 고분자 박막, 즉 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머) 박막이 PS 필름 표면에서 러빙 방향에 수직으로 배향되므로, 휘도향상필름(APF)의 접합시에 편광판 원단 또는 휘도향상필름(APF) 원단을 시트(sheet) 형태로 재단하는 단계없이도 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식을 통해 직접 접합할 수 있음으로써 제조 공정이 단순화로 수율 상승 및 제조 단가를 낮출 수 있다.

더욱이, 본 발명은 기존의 연신에 의해 요오드를 정렬하는 것이 아니라 PS 필름 러빙에 의해 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)으로 구성된 박막을 정렬하므로 외부 환경, 즉 온도/습도의 변화에 따라 편광판의 수축 및 팽창에 의한 패널의 휨을 최소화할 수 있다. 특히, Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)으로 구성된 박막은 UV 경화를 통해 안정된 고분자 박막이기 때문에 외부 환경, 즉 온도/습도 변화에 민감하게 반응하지 않으므로 보호 기재의 삭제가 가능하여 박형의 편광판 구현이 가능하며, 컬 (curl) 및 웨이브(wave), 패널 휨 등을 최소화할 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

110: PS(Polystrene) 필름 120: 고분자 박막
130: PSA필름 140: 점착층
150: 휘도향상필름(APF)

Claims (13)

1. PS(Polystyrene) 필름;
   상기 PS필름의 일면에 있는 고분자 박막;
   상기 PS필름의 타면에 위치하는 휘도향상필름(APF);
   상기 고분자 박막 하면에 위치하는 PSA(pressure sensitive adhesive)필름을 포함하며,
   상기 고분자 박막은 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물로 구성되고,
   상기 고분자 박막의 투과축과 상기 휘도향상필름(APF)의 투과축은 일치하는 편광판.
2. 제1 항에 있어서, 상기 고분자 박막과 PSA필름 사이에 지지필름이 더 구비된 편광판.
3. 삭제
4. 제2 항에 있어서, 상기 지지필름의 재질로는 TAC (tri-acetyl cellulose), Acryl 또는 COP(Cyclo Olefin Polymer)를 포함하는 고분자 코팅 필름이 사용되는 편광판.
5. 제1 항에 있어서, 상기 PS필름은 러빙 방향에 대해 수직으로 액정이 배향되는 특성을 갖는 재질인 편광판.
6. PS(polystyrene) 필름을 제공하는 단계;
   상기 PS필름의 일면에 UV 경화성 고분자를 코팅하는 단계;
   상기 UV 경화성 고분자에 UV를 조사하여 고분자 박막을 형성하는 단계; 및
   상기 PS필름의 타면에 휘도향상필름(APF)을 접합시키는 단계를 포함하며,
   상기 고분자 박막은 Dye와 RM(Reative Mesogen: 광경화성 액정상 폴리머)의 혼합물로 이루어지고,
   상기 고분자 박막의 투과축과 상기 휘도향상필름(APF)의 투과축은 일치하는 편광판 제조방법.
7. 제6 항에 있어서, 상기 고분자 박막을 형성한 이후에 지지필름을 형성하는 단계를 더 포함하는 편광판 제조방법.
8. 제7 항에 있어서, 상기 지지필름의 재질로는 TAC (tri-acetyl cellulose), Acryl 또는 COP(Cyclo Olefin Polymer)를 포함하는 고분자 코팅 필름을 사용하는 편광판 제조방법.
9. 삭제
10. 제6 항에 있어서, 상기 PS필름은 러빙 방향에 대해 수직으로 액정이 배향되는 특성을 갖는 재질인 편광판 제조방법.
11. 삭제
12. 제6 항에 있어서, 상기 PS필름과 휘도향상필름은 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 방식을 통해 접합하는 편광판 제조방법.
13. 제6 항에 있어서, 상기 고분자 박막의 타면에 PSA필름을 형성하는 단계를 더 포함하는 편광판 제조방법.

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