KR20110061722A

KR20110061722A - 편광판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20110061722A
Application number: KR1020090118217A
Authority: KR
Inventors: 송인규; 유정호
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-10

Abstract

본 발명의 편광판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편광자의 한 면에 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 이하인 보호필름이 접합되고, 편광자의 다른 한 면에 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름이 접합될 때 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름에서 편광자와 접합되는 면의 수 접촉각이 22 내지 38°가 되도록 함으로써 투습도가 높은 보호필름과 편광자 사이의 접착 속도가 느려지므로 투습도가 낮은 보호필름의 접착 속도와 차이가 줄어들어 편광판의 컬 발생을 억제할 수 있는 편광판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

투습도, 비누화도, 접착 속도, 수 접촉각, 표면에너지

Description

편광판 및 그 제조방법 {A POLARIZING PLATE AND PREPARING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 투습도가 상이한 보호필름들을 효과적으로 편광자에 접합함으로써 편광판의 컬 발생을 억제할 수 있는 편광판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

편광판은 액정표시장치에 있어서의 편광의 공급 소자로서 또한 편광의 검출 소자로서 널리 이용되고 있다.

일반적으로 편광판은 2색성 색소가 흡착 배향된 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA)계 수지로 된 편광자의 양쪽 면에 접착제를 통해 투명보호필름, 예컨대 트리아세틸셀룰로오스(triacetylcellulose, TAC)로 대표되는 아세트산셀룰로오스계 보호필름이 적층된 구조를 갖는다.

최근에는 종래에 없던 특이한 광학 특성을 발현하기 위하여 편광자의 양쪽 면에 물성 등이 서로 다른 보호필름을 배치하는 편광판이 증가하고 있다. 그러나 편광자의 양쪽 면에 다른 종류의 보호필름이 배치되면 편광자의 양쪽 면이 비대칭 이 되므로 편광판에 컬이 발생하는 문제가 있다. 특히, 편광자의 양쪽 면에 투습도가 다른 보호필름이 배치되면 더욱 악화된 컬이 발생한다.

편광판은 LCD의 기능향상, 휘도향상 및 대형화에 수반하여 핸들링이 요구되므로 컬을 억제하는 것이 바람직하다. 또한 컬이 발생한 편광판은 액정셀에 접착할 때 기포가 혼입되는 문제가 있다.

컬의 발생을 억제하기 위하여, 한국공개특허 제2007-96826호(2007.10.02 공개)에는 접착제로 편광자의 한쪽 면에 시클로올레핀계 수지 필름이 적층된 후 다른 한쪽 면에 아세트산셀룰로오스계 필름을 적층되며, 아세트산셀룰로오스계 필름이 적층되기 전의 수분율이 0.5% 이상으로 조정하는 편광판 제조방법이 개시되어 있다. 이 편광판은 컬을 억제할 수는 있지만 편광자와 시클로올레핀계 수지 필름이 적층된 상태의 수분율이 0.5%가 되어야 하므로 필름의 수분율을 일정 이상 유지해야 하며, 공정이 복잡해지는 문제가 있다. 또한 편광판을 제조하는 데 장시간이 소요되는 문제가 있다.

따라서 투습도가 서로 다른 보호필름과 편광자 사이의 접착 속도를 개선하여 컬을 억제할 수 있는 편광판에 대한 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 편광자와 투습도가 다른 보호필름 사이의 접착 속도가 균형을 이루는 편광판 및 그 효율적 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 컬 발생을 억제할 수 있는 편광판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

1. 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 이하인 보호필름; 편광자; 및 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름을 포함하고, 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름에서 편광자와 접합되는 면의 수 접촉각이 22 내지 38°인 편광판.

2. 위 1에 있어서, 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름의 표면에너지는 60 내지 85다인/㎝인 편광판.

3. 위 1에 있어서, 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 이하인 보호필름은 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리이미드계 수지, 노르보넨계 수지 및 폴리올레핀계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 것인 편광판.

4. 위 1에 있어서, 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름은 트리아세틸셀룰로오스계 수지로 이루어진 것인 편광판.

5. 위 3에 있어서, 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 이하인 보호 필름은 노르보넨계 수지로 이루어진 것인 편광판.

6. 편광자의 한 면에는 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 이하인 보호필름을, 다른 한 면에는 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름을 접합시켜 편광판을 제조함에 있어서, 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름에서 편광자와 접합되는 면의 수 접촉각을 22 내지 38°가 되도록 하는 것을 포함하는 편광판의 제조방법.

본 발명의 편광판 및 그 제조방법은 투습도가 높은 보호필름에서 편광자와 접합되는 면의 비누화도를 조절하여 편광자와의 접착 시간이 저하됨에 따라 투습도가 낮은 보호필름과 편광자의 접착 속도와 차이가 줄어들어 편광판의 컬(Curl) 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 편광판 및 그 제조방법은 투습도가 높은 보호필름에서 편광자와 접합되는 면의 수 접촉각이 22 내지 38° 가 되도록 비누화 처리를 함으로써 편광자와 보호필름의 접착력이 우수하다.

본 발명의 편광판 및 그 제조방법은 컬 발생을 억제함으로써 액정셀에 접합시 기포가 혼입되는 문제를 해결하여 공정성이 크게 개선시킬 수 있다.

본 발명의 편광판 및 그 제조방법은 컬 발생을 억제함으로써 박형화 및 대형화된 편광판 생산에 유리하다.

본 발명은 편광자의 한 면에 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 이하인 보호필름이 접합되고, 편광자의 다른 한 면에 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름이 접합될 때 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름에서 편광자와 접합되는 면의 수 접촉각이 22 내지 38°가 되도록 함으로써 투습도가 높은 보호필름과 편광자 사이의 접착 속도가 느려지므로 투습도가 낮은 보호필름의 접착 속도와 차이가 줄어들어 편광판의 컬 발생을 억제할 수 있는 편광판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

편광자는 연신된 폴리비닐알코올계 필름에 이색성 색소가 흡착 배향된 것이다. 편광자를 구성하는 폴리비닐알코올계 수지는 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화함으로써 제조될 수 있다. 폴리아세트산비닐계 수지의 예로는, 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산비닐 및 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 아세트산비닐과 공중합 가능한 다른 단량체의 구체적인 예로는 불포화 카르복시산류, 불포화 술폰산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 들 수 있다. 또한, 폴리비닐알코올계 수지는 변성된 것일 수도 있는데, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말 또는 폴리비닐아세탈 등도 사용할 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는 통상 85 내지 100몰%, 바람직하게는 98몰% 이상일 수 있다. 또한, 폴리비닐알코올계 수지의 중합도는 통상 1,000 내지 10,000, 바람직하게는 1,500 내지 5,000이 다.

본 발명의 제조방법은 성분이 다른 2종의 접착제로 투습도가 서로 다른 보호필름들을 편광자에 접합시키는 것에 관한 것이다. 특히, 투습도가 높은 보호필름은 비누화(검화)처리된 것이다.

보호필름은 수지의 종류에 따라 투습도가 다르며, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성 및 등방성 등이 우수한 필름을 사용할 수 있다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 편광자의 한쪽 면에는 투습도가 높은 보호필름이 접합되며, 다른 한쪽 면에는 투습도가 낮은 보호필름이 접합된다. 투습도가 낮은 보호필름은 예컨대 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 이하, 바람직하게는 5 내지 300g/㎡·일인 보호필름을 포함하며, 그 구체적인 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트-이소프탈레이트 공중합체 등의 폴리에스테르계 수지; 피로멜리트산 2무수물과 디아미노디페닐에테르와 같은 방향족 디아민과 방향족 카복실산 무수물의 축합반응, 이미드 고리 폐쇄 반응 등에 의해 제조된 수지, 말레산 무수물과 디아미노디페닐메탄과 같은 방향족 디아민으로부터 수득된 폴리이미드 등의 폴리이미드계 수지; 고리 개방형 노르보넨 단량체의 (공)중합체를 말레산, 시클로펜타디엔 등 극성기에 도입하여 변성 후 수소를 첨가하여 수득된 수지, 노르보넨 단량체의 첨가 중합에 의해 수득된 수지, 노르보넨 단량체와 에틸렌 또는 α-올레핀 같은 올레핀 단량체의 첨가 중합에 의해 수득된 수지, 노르보넨 단량체와 시클로펜텐, 시클로옥텐 또는 5,6-디히드로디시클로펜타디엔 같은 환식 올레핀 단량체의 첨 가 중합에 의해 수득된 수지 등의 노르보넨계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 탄소수 1 내지 6의 폴리-4-메틸펜텐-1과 같은 α-올레핀의 단일중합체 또는 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지로 이루어진 군에서 선택된 필름을 들 수 있다.

또한, 투습도가 높은 보호필름은 예컨대 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름을 포함하며, 일례로 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 아세틸셀룰로오스계 수지가 이에 해당될 수 있다. 바람직하게는 아세틸셀룰로오스계 수지는 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 500 내지 1000g/㎡·일이다.

본 발명에 이용되는 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름, 예컨대 아세틸셀룰로오스계 보호필름은 수 접촉각 22 내지 38° 또는 표면에너지 60 내지 85다인(dyne)/㎝가 되도록 표면이 비누화 처리되는 것이 바람직하다. 수 접촉각과 표면에너지는 보호필름의 수지 종류에 따라 달라질 수 있다.

아세틸셀룰로오스계 보호필름의 비누화 처리는 보호필름을 가열하는 공정, 보호필름에 알칼리 수용액을 도포하는 공정, 보호필름을 40℃ 및 90%RH로 유지하는 공정, 알칼리 수용액을 씻어내는 세정 공정 및 건조 공정을 포함하여 실시될 수 있다. 이때 보호필름에 알칼리 수용액을 도포하는 공정 전에 분진을 제거하기 위해서 또는 막 표면의 젖음성을 균일하게 하기 위해서 제전 처리, 제진 처리 또는 웨트 처리를 실시할 수 있으며, 제전 처리는 일본특허공개 소62-131500호, 제진 처리는 일본특허공개 평2-43157호에 기재된 방법에 따라 실시될 수 있다.

아세틸셀룰로오스계 보호필름을 가열하는 공정은 보호필름을 균일하게 건조하여 얼룩을 방지하는 목적을 이유로 온풍과 열풍의 충돌, 가열 롤에 의한 접촉전열, 마이크로파에 의한 유도가열 또는 적외선 히터에 의한 복사열 가열 등을 이용하여 28 내지 32℃로 가열한다. 특히 가열 롤에 의한 접촉전열은 열전달 효율이 높으므로 설치 면적이 작아도 되며, 반송 개시시 보호필름의 온도 상승이 빠르므로 바람직하게 이용될 수 있다. 가열 롤에 의한 접촉전열은 2중 재킷 롤이나 전자유도롤을 이용할 수 있다.

보호필름에 알칼리 수용액을 도포하여 비누화 처리하는 공정에서 알칼리 수용액은 알칼리제를 포함하는 용액이다. 알칼리제로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화암모늄 등의 무기 알칼리제; 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민, 트리이소프로필아민, n-부틸아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 디이소프로판올아민 등의 유기 알칼리제; 또는 이들의 할로겐화 염을 사용할 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서도 수산화나트륨, 수산화칼륨이 함량 조절에 따라 폭넓은 영역에 걸쳐 pH의 조정이 가능하다는 면에서 바람직하다. 알칼리제의 농도는 pH 10이상, 바람직하기로는 pH 12이상인 것이 바람직하다. 알칼리제의 농도가 pH 10 미만인 경우에는 비누화 속도가 저하되고 표면의 불균일성을 초래할 수 있다.

또한, 알칼리 수용액은 알칼리제의 용해성을 향상시키기 위하여 물이 추가로 함유될 수 있다. 용매 중 물의 함량(W)은 0 내지 50 중량%, 바람직하기로는 0 내지 30 중량% 범위로 함유할 수 있다. 물은 보호필름에 대한 습윤성을 우수하게 하고, 보호필름을 거의 팽윤시키지 않아 보호필름의 표면을 거칠게 만들지 않는다.

알칼리 수용액의 온도(T)는 30 내지 70℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 내지 60℃인 것이 좋다.

보호필름에 도포되는 알칼리 수용액의 도포량은 유기용매에 의한 소수성 물질의 추출량을 고려하여 적은 도포량이 바람직하며, 보다 바람직하게는 도포량이 8 내지 12g/㎡ 인 것이다.

알칼리 수용액의 도포 공정은 익스트루젼 코터, 슬라이드 코터 등의 다이 코터; 순전 롤 코터, 역전 롤 코터, 그라비어 코터 등의 롤 코터; 가는 금속선을 감은 로드 코터, 블레이드 코터 등을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 적은 도포량을 안정하게 조작할 수 있는 로드 코터, 그라비어 코트, 블레이드 코터, 다이 코터를 사용한다. 다이 코터는 알칼리 수용액에 보호필름을 침지 또는 접촉시킨다. 이때 침지시간(t)은 1 내지 300초일 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 60초인 것이 좋다. 침지시간이 1초 미만인 경우에는 원하는 비누화 효과를 얻기 어려우며, 300초를 초과하는 경우에는 보호필름 표면이 손상되는 문제점이 있다.

알칼리 수용액은 추후 진행되는 공정에서 알칼리 수용액을 용이하게 씻어내기 위하여 보호필름의 하면, 예컨대 편광자와 접합되는 면에 도포되는 것이 바람직하다.

보호필름은 편광자에 대한 밀착성을 높이고, 보호필름의 표면 특성을 제어하기 위하여 산소 기체가 감소된 대기 하에서 비누화 처리 공정이 수행되는 것이 바 람직하다. 대기중의 산소농도는 18중량% 미만, 바람직하기로는 0 내지 15중량% 미만, 보다 바람직하기로는 0 내지 10중량%의 범위이다.

산소 이외의 대기중의 기체 성분은 불활성 기체인 것이 바람직하다. 불활성 기체는 질소, 헬륨 및 아르곤 등이 사용될 수 있으며, 질소가 특히 바람직하다.

알칼리 수용액의 도포량, 침지시간, 알칼리제의 농도 및 온도 등은 보호필름이 손상되지 않는 범위 내에서 보호필름의 소재나 구성, 목표로 하는 수 접촉각 및 표면에너지 등에 따라 설정이 가능하다.

비누화 공정은 보호필름 표면의 물에 대한 접촉각이 특정 범위의 값이 되도록 수행되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 보호필름이 아세틸셀룰로오스계 보호필름인 경우 표면의 수 접촉각이 22 내지 38°이며, 바람직하기로는 28 내지 32°가 되도록 하는 것이 좋다. 수 접촉각은 비누화도와 반비례하며, 비누화도가 너무 높아 수 접촉각이 22° 미만인 경우에는 편광자와 접합 시 접착 속도가 빨라져 컬이 발생할 수 있으며, 비누화도가 너무 낮아 수 접촉각이 38° 초과인 경우에는 접착제의 퍼짐성 저하로 인한 접착성이 저하될 수 있다.

또한 비누화 공정은 보호필름이 특정 범위의 표면에너지를 갖도록 수행되는 것이 바람직하며, 예를 들면 표면에너지가 60 내지 85다인/㎝, 바람직하기로는 65 내지 80다인/㎝이 되도록 하는 것이 좋다. 표면에너지가 60다인/㎝ 미만인 경우에는 접착제의 도포가 불균일하여 불균일한 접착 문제가 발생될 수 있으며, 85다인/㎝ 초과인 경우에는 편광자와 접합 시 접착 속도의 증가로 컬 악화의 문제점이 발생할 수 있다.

보호필름에 알칼리 수용액을 도포하여 비누화 처리한 후 온습도의 변화에 따른 함수율 변화 및 치수변화 방지의 목적을 이유로 비누화 처리된 보호필름을 40℃ 및 90%RH로 유지한다.

다음으로 순수(물)를 사용하여 알칼리 수용액을 보호필름으로부터 씻어내는 세정 공정을 실시한다. 세정력 향상을 위하여 탄소수 1 내지 5의 알코올 0 내지 50 중량%를 순수에 혼합하여 사용할 수도 있다.

세정은 일반적인 방법으로 특별히 한정하지 않으며, 통상 수조에 침지하거나 보호필름에 분무하여 수행할 수 있다. 세정시간(t)은 40 내지 200초이고, 순수의 온도는 10 내지 60℃, 바람직하게는 15 내지 40℃를 유지하는 것이 좋다.

보호필름을 세정한 후 건조할 수 있다. 건조방법으로는 자연건조, 에어건조, 가열건조(열풍건조) 등의 공지된 방법을 이용할 수 있으며, 일반적으로 가열건조(열풍건조)가 바람직하게 이용된다. 가열건조의 온도는 40 내지 200℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 내지 150℃, 가장 바람직하게는 60 내지 120℃인 것이 좋다. 또한, 가열건조 시간은 1 내지 200초인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 120초인 것이 좋다. 가열건조 온도와 시간이 상기 범위를 초과하는 경우에는 보호필름의 열수축 현상이 커지게 되며, 이로 인하여 편광판의 단면이 파괴되어 표시불량을 유발시키게 된다.

보호필름에는 적절한 1종 이상의 첨가제가 함유될 수도 있다. 첨가제의 구체적인 예로는 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다.

종래 한쪽 면에는 투습도가 높은 보호필름이 구비되고, 다른 한쪽 면에 투습도가 낮은 보호필름이 구비되는 편광자는 건조 공정을 거치면서 투습도가 높은 보호필름과 먼저 접합되고, 동일한 속도로 건조되던 투습도가 낮은 보호필름은 접합되지 않으므로 투습도가 높은 필름방향으로 수축응력이 발생되어 컬이 커지는 현상이 생긴다.

이를 개선하기 위하여 본 발명은 편광자와 접합되는 투습도가 높은 보호필름의 표면의 비누화도를 조절한다. 투습도가 높은 보호필름은 편광자와의 접착 속도(건조 속도)가 빠르므로 투습도가 높은 보호필름의 비누화도를 조절하여 편광자와의 접착 속도를 느리게 한다. 그러므로 투습도가 낮아 접착이 느린 보호필름과 편광자의 접착 속도와 차이가 줄어들므로 수축응력이 억제되어 컬의 발생을 억제시킨다. 이때 비누화 처리되는 보호필름, 예컨대 아세틸셀룰로오스계 보호필름은 표면에서 비누화 처리가 진행되면 표면의 아세틸기가 히드록시기로 치환되므로, 비누화도가 감소하면 히드록시기의 치환도 감소하여 접착 속도가 느려진다. 따라서 투습도가 높은 보호필름을 비누화 처리하여 비누화도를 조절함으로써 수 접촉각이 22 내지 38° 또는 표면에너지가 60 내지 85다인/㎝이 되도록 하면 투습도가 높은 보호필름과 편광자의 접착 속도를 늦출 수 있다.

편광자와 보호필름을 접합시키는 접착제는 상기 편광자 및 보호필름의 어느 일측에 도포되거나 양자에 도포된다. 도포 조작은 특별히 제한되지 않고 롤법, 분무(스프레이)법, 침지법 등의 각종 방법을 사용할 수 있다. 접착제는 폴리비닐알코올계 수지에 가교제가 추가로 첨가될 수 있다.

접착제의 구성 성분 중 하나인 폴리비닐알코올계 수지는 비닐계 고분자 수지로서 폴리비닐알코올계 편광자와의 접착성이 우수하다. 편광판의 내구성을 향상시키기 위해서는 아세토아세틸기가 함유된 폴리비닐알코올 수지가 바람직하며, 접착제 조성물의 밀착성 및 내습열성을 향상시키기 위해서는 반응성이 높은 관능기가 함유된 카르복시기 변성 폴리비닐알코올계 수지가 바람직하다.

폴리비닐알코올계 수지의 중합도 및 비누화도는 특별히 제한되는 것은 아니며, 접착성을 고려하여 평균 중합도는 100 내지 3,000, 평균 비누화도는 85 내지 100몰%인 것이 바람직하다.

가교제는 접착제의 내수성 및 내구성을 향상시키기 위한 것으로서 통상의 가교제를 사용할 수 있으나, 구체적인 예로는 유기계 가교제로서 포름알데히드, 글리옥살, 글루탈알데히드 등의 알데히드 화합물; 요소 수지, 구아나민 수지, 아닐린알데히드 수지, 멜라민 수지, 메틸올멜라민 수지 등의 아미노기 함유 화합물; 수용성 에폭시 수지, 폴리아미노폴리아미드-에피클로로히드린 등의 글리시딜기 함유 화합물; 에틸렌디아민, 헥사메틸렌디아미노, 메타크실렌디아민, 1,3-비스아미노시클로헥산, 폴리옥시알킬렌디아민, 폴리아민 등의 아민계 화합물; 아디프산히드라지드, 카르보히드라지드, 폴리아크릴산히드라지드 등의 히드라지드 화합물; 폴리이소시아네이트, 블록이소시아네이트 등의 이소시아네이트 화합물; 히드라진 화합물; 산무수물 등과 무기계 가교제로서 붕산, 붕사 등의 붕소 화합물; 클로로히드록시옥소지르코늄, 질산지르코닐, 지르코졸 등의 지르코늄 화합물; 테트라알콕시티타네이트, 수용성 티타늄 화합물 등의 티타늄 화합물; 황산알루미늄, 염화알루미늄, 질산알루 미늄 등의 알루미늄 화합물; 아인산에스테르, 비스페놀A 변성 폴리인산 등의 인산 화합물; 알콕시기 또는 글리시딜기 등의 반응성 작용기를 갖는 실리콘화합물 등에서 선택될 수 있다.

접착제 조성물은 폴리비닐알코올계 수지(고형분 함량 기준) 100중량부에 대하여 가교제 1 내지 100중량부를 포함한다. 가교제의 함량이 폴리비닐알코올계 수지 100중량부에 대하여 1중량부 미만인 경우에는 내습열성이 취약해질 수 있으며, 100 중량부 초과인 경우에는 접착력이 저하될 수 있다.

접착제층은 고형분의 함량을 고려하여 건조 후에 형성되는 접착제층의 두께가 10 내지 5,000㎚, 바람직하게는 30 내지 600㎚가 되도록 도포하는 것이 바람직하다. 두께가 10㎚ 미만인 경우에는 접착력이 불량해질 수 있으며, 5,000㎚ 초과인 경우에는 접착제의 균일한 도포가 어려워지거나 두께 불균일이 발생하여 외관이 불량해질 수 있다. 또한 상기 편광자와 보호필름의 접합시 보호필름에 장력을 가할 수 있으나, 장력은 보호필름에 변형을 가하므로 최대한 낮은 것이 바람직하다.

접착제를 도포한 후에는 상기 편광자와 보호필름을 롤 라미네이터(Roll Laminator) 등으로 접합시킨다. 상기 편광자와 보호필름을 접합한 후에는 건조 공정을 수행하여 도포 건조층으로 이루어지는 접착제층을 형성한다.

편광자와 보호필름이 접합된 편광판은 건조 공정이 수행된다. 건조 공정의 예로는 열풍을 이용하여 건조온도가 40 내지 100℃, 바람직하게는 60 내지 100℃인 열풍건조가 있다. 건조시간은 20 내지 1200초이지만, 생산성 향상을 위하여 가능한 건조시간이 짧은 것이 좋다. 열풍건조 후에는 상온 또는 상온보다 높은 온도, 예를 들어 20 내지 50℃에서 12 내지 600시간 동안 양생시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 편광판은 편광자와 접합되지 않은 보호필름의 다른 한 면에 필요에 따라 하드코팅층, 반사방지층, 부착방지층, 확산층 및 섬광방지층 등의 표면처리층이 더 적층될 수 있다. 또한, 점착제층에 의해 광학 기능성 필름이 더 적층될 수 있다.

하드코팅층은 편광판 표면의 손상을 방지하기 위해 수행되며, 예로는 실리콘 수지와 같은 적합한 자외선 경화성 수지를 보호필름의 표면에 첨가하는 시스템에 의해 형성된 경도, 미끄럼 특성 등이 우수한 경화된 피복 필름을 들 수 있다. 또한, 반사방지층은 외광이 편광판의 표면에서 반사되는 것을 방지할 목적으로 수행된다. 반사방지층은 종래 기술에 따라 반사 방지 필름을 형성함으로써 달성될 수 있다. 또한, 부착방지층은 보호필름이 인접층에 밀착되는 것을 방지할 목적으로 수행된다. 섬광방지층은 편광자를 투과한 빛의 시각 인지성이 편광판 표면에서 반사된 외광에 의해 저해되는 것을 방지할 목적으로 수행되며, 예로는 샌드블래스팅, 엠보싱 등을 사용하는 조면화 시스템 또는 투명입자 혼합 시스템 등에 의해 미세요철 구조를 보호필름의 표면에 부여할 수 있다. 투명입자는 평균입자크기가 0.5 내지 20㎛이며, 구체적인 예로는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화 주석, 산화 인듐, 산화 카드뮴, 산화 안티몬 등으로 제조된 입자를 포함한다. 또한, 투명입자는 도전성을 갖는 무기 미립자 또는 가교되거나 가교되지 않은 과립상 중합체 등으로 제조된 유기 미립자를 사용할 수도 있다. 이 투명입자는 수지 100중량부에 대하여 2 내지 70중량부, 바람직하게는 5 내지 50중량부이다. 투명 미립자를 함유하는 섬광방지층은 보호필름 그 자체로서 또는 보호필름의 표면에 도포된 코팅층 등으로서 제공될 수 있다. 섬광방지층은 편광판을 통해 투과된 빛을 확산시킴으로써 시야각을 확장시키는 확산층(시야각 보상기능 등)으로서도 작용할 수 있다.

본 발명의 제조방법으로 제조된 편광판은 액정표시장치에 사용될 수 있다. 액정표시장치는 점착제 부착 편광판의 박리이형필름을 박리한 후 점착제층을 액정 패널에 붙이는 방법으로 제조될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다. 실시예는 본 발명에 속하는 일례를 나타내는 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하지 않음은 자명하다. 본 발명의 기본 기술 사상을 손상하지 않는 범위 내에서의 실시예의 변경 및 수정 사항이 본 발명의 권리범위에 속하는 것도 당연하다.

[실시예]

제조예 1. 편광자의 제조

중합도가 2,400이고, 비누화도가 99.9몰% 이상인 75㎛ 두께의 폴리비닐알코올(PVA) 필름을 건식으로 약 5배로 일축 연신하고, 긴장 상태를 유지한 채로 60℃의 증류수에 1분 동안 침지한 후 요오드/요오드화칼륨/증류수의 중량비가 0.05/5/100인 28℃의 수용액에서 60초 동안 침지하였다. 그 후 요오드화칼륨/붕산/증류수의 중량비가 8.5/8.5/100인 72℃ 수용액에 300초 동안 침지하고, 26℃의 증류수로 20초 동안 세정한 후 65℃에서 건조하여 PVA계 필름에 요오드가 흡착 배향된 편광자를 제조하였다.

제조예 2. 접착제 조성물

증류수 100중량부에 아세토아세틸렌 변성 폴리비닐알코올 수지(Z200, ㈜일본합성화학) 5중량부와 글리옥살 가교제 0.5중량부를 첨가하여 접착제 조성물을 제조하였다.

제조예 3. 보호필름1(노르보넨계 필름)의 전처리

(1)노르보넨계 필름의 제작

노르보넨계 필름 (일본 제온사 제조, 상품명「ZEONOR」, 40㎛)의 한 면을 200w·분/㎡의 방전량으로 코로나 처리하였으며, 투습도는 250g/㎡·일 이었다.

제조예 4. 보호필름2(트리아세틸셀룰로오스 필름)의 전처리

(1)트리아세틸셀룰로오스 필름의 제작

트리아세틸셀룰로오스 필름(㈜ 코니카 제조, 상품명 「Konica Tack KC80UVSHF」)를 30℃로 가열한 후 40℃를 유지하는 4.5노르말 농도의 수산화칼륨용액에 28초 동안 침지하였다. 그 후 보호필름을 40℃, 90%RH로 유지하고 흐르는 순수로 60초간 세정하여 수산화칼륨용액을 제거한다. 세정된 트리아세틸셀룰로오스 필름을 100℃의 오븐에서 60초간 건조하여 알칼리 비누화가 완료된 트리아세틸셀룰로오스 필름을 제조하였다. 알칼리 비누화가 완료된 트리아세틸셀룰로오스 필름은 투습도가 900g/㎡·일이며, 두께는 80㎛이다.

(2)트리아세틸셀룰로오스 필름의 제작

수산화칼륨 용액에 24초 동안 침지한 이외에는 제조예 4-1과 동일하게 제조하였다.

(3)트리아세틸셀룰로오스 필름의 제작

수산화칼륨 용액에 19초 동안 침지한 이외에는 제조예 4-1과 동일하게 제조하였다.

(4)트리아세틸셀룰로오스 필름의 제작

수산화칼륨 용액에 11초 동안 침지한 이외에는 제조예 4-1과 동일하게 제조하였다.

(5)트리아세틸셀룰로오스 필름의 제작

수산화칼륨 용액에 43초 동안 침지한 이외에는 제조예 4-1과 동일하게 제조하였다.

실시예 1

제조예 1에서 제조된 PVA계 편광자의 양쪽 면에 각각 위치된 제조예 3의 보호필름1과 제조예 4-1의 보호필름2 사이에 제조예 2의 접착제를 건조 후 두께 500nm가 되도록 스프레이 도포한 후, 닙 롤을 이용하여 접합시켰다. 접합된 편광판을 열풍오븐에 넣고 60℃ 온도에서 5분간 건조하여 편광판을 제조하였다.

실시예 2

제조예 4-1의 보호필름 대신에, 제조예 4-2의 보호필름을 이용한 이외에는 실시예 1과 동일하게 편광판을 제조하였다.

실시예 3

제조예 4-1의 보호필름 대신에, 제조예 4-3의 보호필름을 이용한 이외에는 실시예 1과 동일하게 편광판을 제조하였다.

비교예 1

제조예 4-1의 보호필름 대신에, 제조예 4-4의 보호필름을 이용한 이외에는 실시예 1과 동일하게 편광판을 제조하였다.

비교예 2

제조예 4-1의 보호필름 대신에, 제조예 4-5의 보호필름을 이용한 이외에는 실시예 1과 동일하게 편광판을 제조하였다.

시험예

1. 트리아세틸셀룰로오스 필름의 수 접촉각 측정

수 접촉각 측정기(교와인터페이스사이언스사 제조, 모델명 CA-A형)를 사용하여 수 접촉각을 측정하였다.

2. 편광판의 컬량

테이블 위의 평면과 같은 기준면에 컬링된 샘플의 오목한 면이 위로 향하도록 위치시키고, 25℃, 65%RH의 분위기 하에서 48시간 동안 습도를 조절한다. 샘플은 장변이 305㎜, 단변이 254㎜인 장방형 샘플을 각 변이 편광막의 제막방향에 대하여 45°의 각도로 이루어지도록 재단한 것이다.

습도가 조절된 샘플의 2개의 대각선 중 편광막의 제막방향에 가까운 각도를 이루는 대각선의 양단의 각이 컬에 의하여 기준면으로부터의 들려진 높이를 측정하고 이를 평균하여 편광판의 컬량을 측정하였다.

편광판의 실용상 허용되는 컬량은 20㎜ 이하, 바람직하게는 15㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 10㎜ 이하다.

3. 접착성

편광판의 편광자와 보호필름1, 편광자와 보호필름2 사이를 각각 손으로 박리하면서 박리 정도와 파손 정도를 관찰하고, 하기의 기준에 의하여 평가하였다. 이때 편광자와 보호필름은 서로 박리되지 않고 파손될수록 접착력이 우수한 것이다.

○: 박리되지 않고 파손됨.

△: 박리되는 면적이 크고 일부는 파손됨.

×: 대부분 박리됨.

구분	수접촉각(°)	컬량(mm)	접착성	평가
실시예 1	25	14.5	○	컬 완화
실시예 2	31	13.0	○	컬 완화
실시예 3	35	11.0	○	컬 완화
비교예 1	46	14.0	×	컬 완화
비교예 2	19	49.0	○	컬 악화

위 표와 같이, 본 발명에 따라 비누화도가 조절된 투습도가 높은 보호필름과 편광자를 접착제로 접합시킨 실시예 1 내지 3의 편광판은 비교예 2의 편광판에 비하여 컬이 억제되었다. 또한, 비교예 1의 편광판과 같이 수 접촉각이 본 발명의 범위에 비하여 증가되면 컬은 억제되지만 접착성이 저하되는 것을 확인하였다.

본 발명의 편광판은 편광자와 보호필름1 및 2의 접착 속도 차이가 줄어들므로 편광판 및 액정표시장치 제조 공정에 활용될 경우 제품의 컬을 개선하므로 생산 수율이 향상되고, 공정성이 현저히 증대될 것으로 기대된다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 컬이 발생되지 않는 편광판이 요구되는 액정표시장치와 같은 각종 화상표시장치의 제조 공정에 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 편광판의 수직 단면도이다.

Claims

40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 이하인 보호필름; 편광자; 및 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름을 포함하고, 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름에서 편광자와 접합되는 면의 수 접촉각이 22 내지 38°인 편광판.
청구항 1에 있어서, 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름의 표면에너지는 60 내지 85다인/㎝인 편광판.
청구항 1에 있어서, 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 이하인 보호필름은 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리이미드계 수지, 노르보넨계 수지 및 폴리올레핀계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 것인 편광판.
청구항 1에 있어서, 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름은 트리아세틸셀룰로오스계 수지로 이루어진 것인 편광판.
청구항 3에 있어서, 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 이하인 보호필름은 노르보넨계 수지로 이루어진 것인 편광판.
편광자의 한 면에는 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 이하인 보호필름을, 다른 한 면에는 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름을 접합시켜 편광판을 제조함에 있어서, 40℃ 및 90%RH에서의 투습도가 300g/㎡·일 초과인 보호필름에서 편광자와 접합되는 면의 수 접촉각을 22 내지 38°가 되도록 하는 것을 포함하는 편광판의 제조방법.