KR20090064963A - 두께 균일성이 우수한 고배향 필름 및 이를 포함하는편광판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 첨가제가 없거나 제거된 미연신 필름을 고온에서 건식 연신하는 두께 균일성이 우수한 배향필름의 제조방법 및 상기 배향필름을 이색성 염료로 염색하는 단계를 포함하는 편광필름의 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 제조방법에 따른 편광필름을 포함하는 편광판 및 화상표시장치를 제공한다.

배향필름, 편광필름, 첨가제, 건식연신

Description

두께 균일성이 우수한 고배향 필름 및 이를 포함하는 편광판의 제조방법{Preparation method for highly oriented film with good thickness-uniformity and polarizer containing the same}

본 발명은 미연신 필름을 건식 연신법에 의해 고배율 연신하여 고배향 필름을 제조하는 방법 및 그에 따라 제조된 배향필름을 사용하여 제조된 액정 표시장치의 핵심 소재인 편광판에 관한 것이다.

통상의 편광판 제조방법으로는 폴리비닐알코올 필름을 수중에서 요오드 등의 이색성 염료로 염색한 후 수중에서 4배 이상 종방향(machine direction, MD)으로 고배율 연신하여 제조하는 수중연신법과 고온에서 고배율 연신하여 배향필름을 제조하고, 이를 요오드 또는 이색성 염료로 습식 염색하여 제조하는 건식연신법으로 구분할 수 있다.

상기 통상의 편광판 제조방법은 롤 간의 속도비를 조절함으로써 쉽게 고배율 연신이 가능하기 때문에 높은 편광 특성이 발현될 수 있으나, 고배율 연신시 급격한 폭수축(necking)이 발생하여 폭 방향으로의 두께 편차 및 그에 따른 광학 불균일을 가져올 수 있다. 또한 4배 이상 연신시 약 50%의 폭수축이 발생하기 때문에 광폭의 편광판을 제조하기 위해서는 2배 이상의 폭을 가진 폴리비닐알코올 필름 및 이를 제조할 수 있는 설비가 요구되는데, 이는 폭 2m이상의 초광폭화 편광판을 제조하는데 있어 큰 제약이 된다.

상기 문제를 해결하기 위해 연신 롤 간 거리를 조절하여 폭 수축을 억제하는 방법(일본 특허공개2002-326278, 일본 특허등록2731813), 국부적인 비접촉가열에 의한 연신법(일본 특허공개2002-333521), 크라운 롤 등을 이용하여 폭방향(Transverse direction, TD)으로 연장 처리하는 방법(일본 특허공개2005-284047, 일본 특허공개2004-338110) 등이 제시 되었다. 그러나, 근본적으로 고배율 연신시 충분한 폭 수축이 일어나지 않으면 고배향도를 구현할 수 없기 때문에, 상기와 같은 방법을 이용하여 광폭의 편광판을 제조하면 폭수축을 억제할 수 있지만 만족할만한 편광특성을 얻기에는 한계가 있다. 즉, 연신과정 중 폭수축을 억제할 경우, 고분자 사슬이 폭방향으로 서로 치밀하게 배열하지 못하기 때문에 면내 분자 배향성(in-plane orientation)이 저하되는 문제가 있다.

상기한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 건식연신법을 이용해 고배향성을 갖으면서 폭수축이 작은 배향필름의 제조방법을 제공하고자 한다. 또한, 상기 제조방법에 따라 제조된 배향필름을 사용하여 습식 염색을 통해 우수한 편광특성을 갖고 있으면서도 광폭이고 폭방향 두께 균일성이 뛰어난 편광판을 제공하고자 한다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은 필름 중량 대비 4 중량% 이하의 가소제를 포함하는 미연신 필름을 고온에서 건식 연신하여 배향필름을 제조하는 배향필름의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 실시 상태로서 (a) 첨가제가 제거된 미연신 필름을 제조하는 단계, 및 (b) 상기 미연신 필름을 고온에서 건식 연신하여 배향필름을 제조하는 단계를 포함하는 두께 균일성이 우수한 배향필름의 제조방법 및 그에 따라 제조된 배향필름을 제공한다.

또한, 상기 제조방법에 따라 제조된 배향필름을 이색성 염료로 염색하는 단계를 포함하는 편광필름의 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 편광필름 및 이 편광필름을 포함하는 편광판 및 화상표시장치를 제공한다.

본 발명에 따른 배향필름은 기존 제품대비 편광특성 저하가 없으면서도 과도 한 폭방향 수축이 억제되기 때문에 폭 방향으로 균일한 두께를 가져 중앙부와 사이드부의 광학 편차가 적다. 특히, 종래의 방법에 비해서 동일한 폭의 미연신 필름으로 훨씬 넓은 배향필름을 제조할 수 있기 때문에 2 m 이상의 초광폭 편광판 제조에 있어서 미연신 필름의 폭 및 설비에 큰 제약을 받지 않는다. 따라서 본 발명에 따른 초광폭의 편광판은 시장의 대면적 디스플레이용 편광판 요구에 빠르게 대응할 수 있으며, 기존 폭의 편광판 시장에서도 효율적인 재단을 통해 낭비되는 부분을 줄임으로서 생산성 향상을 기대할 수 있다.

본 발명은 광폭의 편광자를 제조하기 위해 폭수축을 억제함으로 인해 발생하는 배향성 저하의 문제를 첨가제가 없거나 제거된 미연신 필름을 사용하여 극복할 수 있다. 즉, 폭수축에 의한 배향성 저하를 첨가제 제거를 통한 배향성 향상 효과로 상쇄시켜 광폭이면서 폭방향 두께 균일성이 뛰어나며, 종래 제품과 비교하여 동등한 수준의 편광도를 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 편광판 제조를 위해 사용되는 미연신 필름으로는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 폴리비닐알코올계 수지, 에틸렌비닐알코올계 수지, 셀룰로오스계 수지 및 폴리카보네이트계 수지 등을 사용할 수 있고, 폴리비닐알코올 또는 그 유도체로 제조된 폴리비닐알코올계 미연신 필름(이하 폴리비닐알코올 필름)을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 미연신 필름은 필름 중량 대비 4 중량% 이하의 가소제를 포함하는 미연신 필름을 고온에서 건식 연신하여 배향필름을 제조할 수 있다.

상기 미연신 필름은 배향성의 향상을 위해 필름 중량 대비 4 중량% 이하의 수분을 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 제조방법의 각 단계를 폴리비닐알코올 필름을 예를 들어 더욱 상세히 설명한다

(a) 미연신 폴리비닐알코올 필름의 첨가제를 제거하는 단계:

본 발명에 따른 편광판 제조를 위해 사용되는 폴리비닐알코올 필름으로는 30 내지 150 ㎛의 두께인 것이 바람직하다.

통상적으로 현재 시판되고 있는 광학용 폴리비닐알코올 필름은 광학 균일성이 뛰어난 무연신 필름을 구현하기 위해 각종 첨가제를 포함하도록 제조된다. 대표적인 것으로 일정 수분율 이하에서 필름의 유연성, 신장성 향상 및 권취시 블로킹방지를 위해 다량의 가소제가 사용된다. 또한, 필름과 건조 벨트, 건조 드럼, 또는 건조 롤과의 박리성을 위해 1종 이상의 계면활성제가 첨가된다. 상기 첨가제들은 수중 연신법에 의한 편광판 제조방법의 경우 초기 수세/팽윤 공정에서 모두 제거되기 때문에 공정상 큰 문제를 야기하지 않으나, 건식 연신법에서는 통상적으로 이러한 첨가제를 제거하는 공정을 따로 두고 있지 않기 때문에 고온 연신 중 여러 가지 문제를 가져올 수 있다.

가소제의 경우 글리세린, 에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 또는 이들의 혼합물과 같은 다가 알코올계 화합물이 사용되며, 통상적으로 폴리비닐알코올 100중량부에 대하여 5~20중량부로 첨가된다. 첨가된 가소제에 의해 폴리비닐알코올 필름의 유리전이온도(Tg)는 크게 낮아지기 때문에 저온에서의 연신성이 크게 개선되지 만, 과량을 첨가할 경우 고분자 사슬의 과도한 유동성 부여로 사슬간 수소결합 파괴 및 응력 완화 등의 역효과를 가져와 동일 연신 조건에서 폴리비닐알코올 분자사슬의 배향도가 저하된다. 통상적으로 가장 많이 사용되는 가소제인 글리세린의 경우 1% 첨가할 때 마다 폴리비닐알코올의 유리전이온도가 약 3 ~ 4℃씩 낮아진다고 알려져 있다. 따라서 배향도를 더 높이기 위해서는 필름내 가소제 양을 최소화하는 것이 필요한데, 바람직하게는 폴리비닐알코올 필름의 4 중량% 이하, 보다 바람직하게는 2 중량% 이하, 그리고, 가장 바람직하게는 가소제를 포함하지 않도록 조절함으로서 고온 연신에 의해 폴리비닐알코올 분자 배향도를 크게 향상시킬 수 있다.

필름의 박리성 향상을 위해 첨가되는 계면활성제는 그 양이 통상적으로 폴리비닐알코올 필름 100중량부에 대하여 0.05 ~ 0.3 중량부로 비교적 소량이 포함된다. 그러나, 상기 계면활성제는 고온 건식연신 공정 중 필름 표면에서 증발되어 연신 롤의 표면을 오염시키므로, 장시간의 연속 작업시 필름의 밀착 불균일 및 그에 따른 표면 불량을 가져올 수 있다. 따라서, 고온 연신 전에 필름 내에 존재하는 계선활성제를 반드시 제거하는 것이 필요하다. 바람직하게는 폴리비닐알코올 필름의 0.02 중량% 이하, 보다 바람직하게는 0.01 중량% 이하로 조절하는 것이 필요하다.

본 발명에서 예시하는 폴리비닐알코올 미연신 필름은 필름 제작단계에서 첨가제 사용량을 최소한으로 줄여 제작하는 것이 가장 바람직하겠지만, 제조 공정상 불가능 할 경우에는 건식연신공정 전 별도의 세척 공정을 통해 제거할 수 있다.

상기 세척 공정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려진 통상의 기술이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 도 1에 필름을 수중에 침지해서 세척하는 일반적 인 모식도를 나타내었다. 첨가제를 충분히 제거하기 위해서는 필름이 수중에 적어도 60초 이상 체류하도록 수세조 크기를 설계하거나 롤의 속도 등을 조절할 수 있다.

또한, 폴리비닐알코올 필름은 수중에서 빠르게 팽윤하기 때문에 수중에서 완전 팽윤시 MD 방향(종방향) 뿐만 아니라 TD 방향(폭방향)으로 통상적으로 5% ~ 20%정도 팽창한다. 따라서 MD 방향으로 필름의 처짐 방지를 위해 모든 롤은 독립적인 구동이 가능한 것이 바람직하며, 후단 롤의 속도를 전단 롤의 속도 대비 5 ~ 20% 이상 빠르게 하여 필름 처짐을 방지할 수 있다.

또한, TD방향으로는 팽창하면서 폭방향 주름이 생기기 쉬우므로 확장롤(expander roll)을 사용해서 이를 방지하는 것이 바람직하다.

또한, 팽윤된 필름은 적은 장력 하에서도 쉽게 연신되기 때문에 저장력 하에서 필름을 이송하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 수세조의 최후단 롤에서 필름에 부과되는 장력을 바람직하게는 0.001 ~ 0.03 N/mm 범위로, 더욱 바람직하게는 0.001 ~ 0.01 N/mm 범위로 조절할 수 있다.

팽윤된 필름은 연신공정 전에 충분한 건조가 필요하다. 건식 연신공정 직전의 필름의 적정한 수분 함량으로는 폴리비닐알코올 필름의 4 중량% 이하인 것이 바람직하고, 폴리비닐알코올 필름의 2 중량% 이하가 더욱 바람직하다. 4 중량%를 초과하여 수분을 포함하는 경우에는 고온 연신공정 중에 수분 증발에 따른 배향필름의 표면 불량 및 배향도 저하의 원인이 될 수 있다.

건조 방식은 연속된 가열롤을 통과하면서 건조하는 방식과 부유식 열풍 건조 방식에 의한 건조 방식, 그리고 이들을 조합하는 방식 모두 가능하다. 건조 온도는 40 ~ 110 ℃ 의 범위가 바람직하며, 40 ℃ 미만에서는 건조 효율이 떨어지고, 110 ℃ 초과의 온도에서는 급격한 수분 증발에 따른 표면 불량, 급격한 폭수축 및 결정성 증가를 가져올 수 있다.

또한, 팽윤된 필름은 건조되면서 폭방향 뿐만 아니라 MD 방향으로 재수축을 하는데 이때 수축율에 맞춰서 필름의 이송 속도를 늦춰주는 것이 필요하다. 연속된 가열롤 건조 방식에서는 각각의 롤 구동 속도를 단계적으로 늦춰줘야 하며, 부유식 열풍건조방식에서는 후단 롤의 구동 속도 및 장력 조절이 필요하다.

두 방식 모두 최후단 롤에서 건조되는 필름에 부과되는 장력을 바람직하게는 0.001 ~ 0.05 N/mm 범위, 더욱 바람직하게는 0.001 ~ 0.03 N/mm 범위로 조절할 수 있다. 최후단 롤에 걸리는 장력값이 0.05 N/mm를 초과할 경우 필름이 MD 방향으로 수축되지 못하고 TD 방향으로만 수축되면서 폭이 급격히 줄 수 있으며, 또한 충분한 연신성을 확보하지 못해 연신 공정에서 파단이 발생할 수 있다.

(b) 첨가제가 제거된 폴리비닐알코올 필름을 연신하여 배향필름을 제조하는 단계:

롤간 MD방향 연신시 발생하는 과도한 폭수축은 연신 구간을 최소화하는 방법으로 제어할 수 있다. 도 2는 가열롤과 냉각롤 사이에서 연신하는 방법으로, 두 롤 간 거리를 최소화 하여 폭 수축을 억제할 수 있다.

이 때 가열롤의 온도는 70℃ ~ 140℃ 인 것이 바람직하며, 냉각롤의 온도는 가열롤 대비 10℃ ~ 50 ℃ 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 가열롤의 온도가 70℃ 미만인 경우 필름의 연신성 부족으로 파단이 일어날 수 있으며, 가열롤의 온도가 140℃ 초과의 경우 배향성 저하가 일어날 수 있다. 또한, 가열롤과 냉각롤의 온도차가 10℃미만일 경우 폭수축 억제 효과가 떨어지며, 온도차가 50℃초과의 경우 급속한 냉각으로 폭방향 주름 등의 불량 원인이 될 수 있다.

도 3에 나타낸 모식도와 같이, 열원으로 열판이나 적외선 장치를 이용한 복사열 가열방식을 채용할 수도 있으며, 롤 간격을 최소화하여 폭 수축을 억제할 수 있다. 이 경우, 가열 온도는 70℃ ~ 140℃의 범위가 바람직하며, 전후단 롤의 온도는 가열온도 대비 10℃ ~ 50 ℃ 이상 낮게 유지하는 것이 바람직하다.

상기의 방법들에서 필름의 과도한 폭수축을 방지하기 위한 롤 간 거리는 연신 온도, 분위기 온도, 연신배율 등의 연신 조건에 따라 달라질 수 있다. 바람직하게는, 수축율을 30% 이내로 조절하기 위해서 롤 간 거리를 필름 폭 대비 100% 이하가 되도록 할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 폭 수축율을 20% 이내로 조절하기 위해서 롤 간 거리를 필름 폭 대비 60% 이하가 되도록 유지할 수 있다. 여기서, 롤 간 거리는 전단 롤의 필름이 박리되는 지점에서부터 후단 롤에 밀착되기 시작하는 지점까지의 거리를 말한다.

연신 배율은 전단롤 속도와 후단롤의 속도비를 통해 조절할 수 있는데, 고배향도 및 높은 편광도를 구현하기 위해서는 3.5 ~ 6배가 바람직하며, 보다 바람직하게는 4 ~ 5.5 배 정도가 적합하다.

제조된 배향필름은 장력이 일정하게 유지된 채로 바로 습식 염색을 실시하거 나, 일단 권취한 후 추후에 염색을 실시할 수 있다. 후자의 경우 권취 상태에서 장기 보관시 흡습 및 수축 등에 의한 변형이 생길 수 있는데 이를 방지하기 위해 권취 전 적절한 열처리가 필요하다. 상기 열처리는 가열 롤이나 열풍 및 열판 등을 이용하는 각종 가열 방식을 이용할 수 있다. 적합한 열처리 조건은 80 ~ 150℃의 온도에서 5초 ~ 60초의 범위가 바람직하다. 열처리가 부족할 경우 변형방지효과가 없으며, 너무 과도할 경우 연신 필름의 결정화도가 크게 증가해 염색성이 저하된다.

상기한 바와 같이 세척하여 첨가제를 제거하고 건조한 후, 건식 연신된 배향필름은 필름내의 잔류 가소제, 계면활성제 함량이 필름 총 중량에 대해 각각 4 중량% 이하, 0.02 중량% 이하이다. 또한, 상기 배향필름은 과도한 폭수축을 방지하여, 양쪽 가장자리를 슬리팅(slitting)한 후 측정한 폭방향 두께차가 0.01 ~ 5 ㎛의 범위로 두께 균일성이 우수하다.

(c) 배향필름을 수중에서 염색하여 편광필름을 제조하는 단계:

본 발명이 제공하는 방법으로 제조된 배향필름을 이색성 물질로 염색하는 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려진 통상의 기술들이 이용될 수 있다. 통상적으로는 팽윤-염색-가교-세척-건조-합지의 단계로 구성되어 있다.

먼저 MD방향으로 배향된 필름이 이완되지 않도록 충분한 장력을 가한 상태로 수중에 침지하여 팽윤시킨 후, 이색성 물질이 용해된 수용액 중에서 염색을 실시한다. 이 때 이색성 물질로 요오드를 사용하는 경우에는 용해성의 향상을 위해 요오 드화 칼륨을 과량 함께 첨가할 수 있다. 여기서 용액 농도 및 처리 시간은 특별히 한정하지 않으며, 필름의 결정성, 연신배율에 따른 배향도, 필름 두께 등에 따라 적절히 변경해서 원하는 성능이 얻어지도록 할 수 있다.

상기한 바와 같이 제조된 편광필름은 폭방향 두께차가 0.01 ~ 5 ㎛의 범위로 두께 균일성이 우수하다.

염색된 필름은 내구성 향상을 목적으로 가교제로 가교처리를 행하는데 통상적으로 붕산 수용액을 사용한다. 이 때 필름내부에 염착배열된 요오드의 탈착을 방지하기 위해 요오드화 칼륨을 함께 첨가할 수 있다. 상기 가교 처리 조건은 특별히 한정되는 것은 아니며, 원하는 내구성이 얻어지는 조건을 임의로 선택하여 실시할 수 있다.

가교처리가 종료되면 수세 등의 표면세척을 한 후 건조시킨다. 건조 방식은 열풍이나 열판 건조 등의 통상의 방법으로 행하며 특별히 한정하지는 않는다. 다만, 염색된 요오드의 탈착을 방지하기 위해 90℃ 미만의 온도에서 1분 ~ 10분간 건조하는 것이 바람직하다.

상기한 과정을 통하여 얻어진 편광필름은 기계적 강도 부여 및 장기내구성을 위해 통상적으로 보호필름과 합지를 한다. 일반적으로 사용되는 보호필름으로는 셀룰로오스 아세테이트계, 아크릴계, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 폴리올레핀계, 폴리술폰계 등이 있지만, 특별히 이것에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 다른 실시 상태로서 기재 및 상기한 바와 같이 제조된 편광필름을 포함하고, 필요한 경우 상기 편광필름의 적어도 일면에 보호필름을 포함하는 편광 판을 제공한다. 상기 편광판의 제조방법은 해당 기술분야에 주지된 방법으로 제조될 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 다른 실시 상태로서, 상기 편광판을 포함하는 화상표시장치를 제공한다. 상기 화상표시장치는 해당 기술분야의 주지된 방법으로 제조되는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1.

평균 중합도 2400, 폭 800 mm, 두께 75 ㎛의 폴리비닐알코올 필름(일본 쿠라레 제)을 도 1에 나타낸 바와 같은 수세조에서 180초간 수중에 침지하여 세척한 후 80℃의 연속된 가열롤을 통과시키는 건조방식을 통해 300초간 건조하였다.

건조가 완료된 필름 내에 가소제 및 계면활성제는 검출되지 않았으며, 필름의 잔류수분율은 1.1%였다.

세척 및 건조가 완료된 필름을 도 2의 건식 연신기에서 4.5배 일축연신을 실시하였다. 이 때 롤간 거리는 300mm, 가열롤의 온도는 120℃, 냉각롤의 온도는 60℃로 설정하였다.

얻어진 배향필름은 MD 방향으로 이완되지 않도록 장력을 유지한 채로 수중에 120초간 팽윤시킨 후, 요오드 농도 0.1%, 요오드화 칼륨 농도 1.5%의 25℃ 수용액 에서 60초간 염색하였다. 이어서, 60℃의 붕산 농도 5%, 요오드화 칼륨 농도 5 %의 붕산 수용액에서 120 초간 침지하여 가교반응이 일어나도록 하였다.

그 후 25℃의 순수로 10초간 수세한 후 70℃에서 5분 동안 건조하여 편광필름을 제조하였다.

실시예 2.

연식전 세척공정 중 수세조에서의 체류시간을 90초 설정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리비닐알코올 배향필름을 제조하였다.

세척 및 건조후 필름내 함유된 가소제는 1.5%가 검출되었지만 계면활성제는 검출되지 않았으며, 필름의 잔류 수분율은 0.9% 였다. 건조된 배향필름은 실시예 1과 동일한 방법으로 염색하여 편광필름을 제조하였다.

실시예 3.

실시예 1의 방법에서, 건식 연신공정에서 롤간 거리를 800 mm로 하고, 냉각롤의 온도를 90℃로 설정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광필름을 제조하였다.

비교예 1.

평균 중합도 2400, 폭 800 mm, 두께 75 ㎛의 폴리비닐알코올 필름(일본 쿠라레 제)을 건식연신 전에 세척과정을 거치지 않고 사용하였다. 연신 전 필름 내의 가소제는 약 10%, 계면활성제는 0.08%가 검출되었으며, 필름의 잔류수분율은 2.8%이었다.

배향필름은 실시예 1과 동일한 연신조건에서 4.5배 일축연신하여 제조하였다. 얻어진 배향필름은 실시예 1과 동일한 방법으로 염색하여 편광필름을 제조하였다.

비교예 2.

연신롤 간 거리를 1000 mm로 유지하고 그 사이에 균일한 열풍을 불어주면서 4.5배 연신하는 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 배향필름을 제조하였다. 이때 양 롤의 온도는 60℃, 열풍의 온도는 120℃로 설정하였다.

얻어진 배향필름은 염색조에서 염색을 90초간 실시한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 염색을 실시하여 편광필름을 제조하였다.

성능평가

필름의 배향도는 베렉 보상판(Berek compensator, 일본 Nichika Co. 제)이 장착된 편광 현미경(일본 Nikon 제)을 사용하여 복굴절율(Dn )을 측정하여 평가하였다.

폭방향 두께차는 필름의 양쪽 끝단 10%를 절단(slitting)한 후에 정중앙부와 양 끝단의 두께 차이를 측정하여 평가하였다.

투과율은 N&K Technology 사의 N&K1280 분광계를 사용하여 편광자 1개의 투 과율을 측정하였다.

편광도는 제조된 편광자 두 장을 중첩한 상태에서 빛의 투과곡선을 상기의 분광계를 이용하여 측정하여 하기의 식에 의하여 구하였다.

상기 식에서 H_//는 두 장의 편광자를 편광축이 서로 평행하도록 중첩 시킨 상태에서 측정한 빛의 투과율이며, H_⊥는 편광축이 서로 직교하도록 중첩시킨 후 측정한 투과율이다.

상기의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 배향필름 및 편광판의 성능 평가 결과를 표1에 나타내었다.

실시예 1에 따라 제조된 배향필름은 12%의 낮은 폭수축율을 보였으며 폭방향 두께차가 1 ㎛ 이내로 폭방향으로 두께 균일성이 매우 우수하였다. 또한 복굴절율도 상대적으로 높은 값을 나타내었다. 요오드 염색 후 측정한 편광도는 99.7%로 매우 우수하였다.

실시예 2에 따라 제조된 배향필름 또한 낮은 폭수축율 및 우수한 폭방향 두께 균일성을 나타내었다. 복굴절율은 실시예 1과 비교해 약간 낮지만 99.7%의 양호한 편광도를 보였다.

실시예 3에 따라 제조된 배향필름은 약 18%의 폭 수축율 및 약 2㎛의 폭방향 두께차를 나타내었다. 이때의 복굴절율 Dn은 0.0397로 가장 높은 값을 보였고, 편광도도 우수하였다.

반면에 비교예 1에 따라 제조된 배향필름은 폭수축율 및 폭방향 두께 균일성은 매우 우수하지만, 가장 낮은 복굴절율을 보였으며 그에 따라 편광도도 98.9%로 가장 낮은 값을 나타내었다.

비교예 2에 따라 제조된 배향필름의 복굴절율과 최종 제품인 편광필름의 편광도는 우수하였지만, 폭 수축율이 35%로 매우 높았고, 폭방향 두께차이도 매우 컸다.

상기의 성능 평가 결과로 첨가제를 제거한 미연신 폴리비닐알코올 필름을 사용했을 경우 폭 수축이 작음에도 불구하고 높은 복굴절율과 그에 따른 우수한 편광특성을 가짐을 확인할 수 있다.

도 1은 필름을 수중에 침지해서 세척하는 공정을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 2는 가열롤 및 냉각롤 사이에서 필름을 연신하는 공정을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 3은 복사열 가열방식을 이용하여 필름을 연신하는 공정을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

Claims (19)

1. 필름 중량 대비 4 중량% 이하의 가소제를 포함하는 미연신 필름을 고온에서 건식 연신하여 배향필름을 제조하는 배향필름의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 미연신 필름은 필름 중량 대비 4 중량% 이하의 수분을 포함하는 것을 특징으로 하는 배향필름의 제조방법.
3. (a) 첨가제가 제거된 미연신 필름을 제조하는 단계, 및 (b) 상기 미연신 필름을 고온에서 건식 연신하여 배향필름을 제조하는 단계를 포함하는 배향필름의 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 (a) 단계는 첨가제가 포함된 미연신 필름을 수중에서 세척하여 진행되는 것을 특징으로 하는 배향필름의 제조방법.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 첨가제가 제거된 미연신 필름의 제조는 미연신 필름을 수중에서 세척 후, 건조하는 과정을 추가로 포함하여 진행되는 것을 특징으로 하는 배향필름의 제조방법.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 미연신 필름을 60 ~ 240 초 동안 수중에서 침지하 여 세척하는 것을 특징으로 하는 배향필름의 제조방법.
7. 청구항 4에 있어서, 상기 미연신 필름에 부과되는 장력은 0.001 ~ 0.03 N/mm 인 것을 특징으로 하는 배향필름의 제조방법.
8. 청구항 5에 있어서, 상기 미연신 필름을 세척한 후 40 ~ 110 ℃의 온도에서 건조하는 것을 특징으로 하는 배향필름의 제조방법.
9. 청구항 5에 있어서, 상기 미연신 필름에 부과되는 장력은 0.001 ~ 0.05 N/mm 인 것을 특징으로 하는 배향필름의 제조방법.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 고온에서 연식하는 단계는 80 ~ 130 ℃의 온도범위에서 3 ~ 6배 MD 방향(종방향)으로 연신하여 진행되는 것을 특징으로 하는 배향필름의 제조방법.
11. 청구항 10에 있어서, 연신 중 롤 간 거리는 적어도 필름 폭과 같거나 작은 것을 특징으로 하는 배향필름의 제조방법.
12. 청구항 1에 있어서, 상기 고온에서 건식 연신하는 단계 이후 80 ~ 150 ℃의 범위에서 5 ~ 60 초 동안 열처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배향필름의 제조방법.
13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 의해 제조되고, 필름 내 잔류 가소제의 함량이 필름 총 중량에 대해 4 중량%이하인 것을 특징으로 하는 배향필름.
14. 청구항 13에 있어서, 폭방향 두께차가 0.01 ~ 5 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 배향필름.
15. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 따라 배향필름을 제조하는 단계 및 상기 배향필름을 이색성 염료로 염색하는 단계를 포함하는 편광필름의 제조방법.
16. 청구항 15에 따라 제조되고, 폭방향 두께차가 0.01 ~ 5 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 편광필름.
17. 기재 및 청구항 15에 따라 제조된 편광필름을 포함하는 편광판.
18. 청구항 17에 있어서, 추가적으로 상기 편광필름의 적어도 일면에 보호필름을 포함하는 편광판.
19. 청구항 17 또는 청구항 18에 따른 편광판을 포함하는 화상표시장치.

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