KR20140080356A - 편광판의 제조 방법 - Google Patents

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KR20140080356A
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Abstract

본 발명은 기재 양면에 폴리비닐알코올계 필름이 적층된 제1적층체 중 폴리비닐알콜계 필름에 편광성을 부여하여, 상기 기재의 일면과 다른 일면에 각각 제1편광자와 제2편광자가 적층된 제2적층체를 제조하고, 상기 제1편광자와 제2편광자의 일면 각각에 제1광학용 필름과 제2광학용 필름을 적층하여, 상기 기재의 일면과 다른 일면에 각각 상기 제1편광자와 제1광학용 필름을 포함하는 제1편광판과 상기 제2편광자와 제2광학용 필름을 포함하는 제2편광판이 적층된 제3적층체를 제조하고, 그리고 상기 제3적층체의 기재로부터 상기 제1편광판과 상기 제2편광판 각각을 박리하여, 편광판 2매를 제조하는 단계를 포함하는 편광판의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

편광판의 제조 방법{METHOD FOR PREPARING POLARIZING PLATE}
본 발명은 편광판의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 1회의 공정으로 편광판 2매를 생산할 수 있고, 편광판 제조 공정 중 기재와 편광판의 적층체의 컬(curl) 발생을 최소화할 수 있는 편광판의 제조 방법에 관한 것이다.
종래 편광판은 일정 방향으로 연신된 폴리비닐알콜계(polyvinyl alcohol, PVA) 수지 필름에 요오드계 화합물 등을 포함하는 이색성 편광 물질이 흡착 배향되어 있다. 최근 슬림형 대형 벽걸이 TV, 모바일 타입의 컴퓨터 등과 같은 슬림화된 액정표시장치에 대한 시장이 급격하게 확대되고 있다. 이에 따라 액정표시장치의 모듈 전체를 얇게 하기 위하여 박형화 및 경량화된 박막형 편광판이 요구되고 있다. 또한 OLED의 기술 발전으로 플렉시블 디스플레이(flexible display)에 대한 연구가 진행되면서 저수축 박막형 필름의 요구가 가속화되고 있다. 그러나, 편광자에 사용되는 폴리비닐알코올계 필름은 연장 처리가 행해지기 때문에 제품화 후에 연신 방향으로의 수축이 발생하게 된다. 따라서 이것을 해결하기 위해서도 박막화가 요구되고 있다.
박막 편광판을 제조하는 방법은 기재 일체형 편광판 제작 방법이 가장 많이 사용되고 있다. 그러나, 상기 방법은 한쪽에만 보호필름이 합지됨으로써 컬 등의 편광판 제조 문제로 수율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
종래의 방법으로 기재형 박막 편광필름의 제조를 위해서는 PVA 자체의 두께를 줄여 기재에 적층하여 연신한다. 그러나, 보호필름 합지 후 박리를 진행할 경우 컬 등의 문제로 공정상 수율이 높지 못하여 생산성이 낮은 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 생산성이 우수한 박막 편광판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 편광판 제조 과정에서 컬이 발생하지 않게 하는 편광판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 편광판의 제조 방법은 기재 양면에 폴리비닐알코올계 필름이 적층된 제1적층체 중 폴리비닐알콜계 필름에 편광성을 부여하여, 상기 기재의 일면과 다른 일면에 각각 제1편광자와 제2편광자가 적층된 제2적층체를 제조하고, 상기 제1편광자와 제2편광자의 일면 각각에 제1광학용 필름과 제2광학용 필름을 적층하여, 상기 기재의 일면과 다른 일면에 각각 상기 제1편광자와 제1광학용 필름을 포함하는 제1편광판과 상기 제2편광자와 제2광학용 필름을 포함하는 제2편광판이 적층된 제3적층체를 제조하고, 그리고 상기 제3적층체의 기재로부터 상기 제1편광판과 상기 제2편광판 각각을 박리하여 편광판 2매를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 1회의 공정으로 편광판 2매를 생산할 수 있고 컬 발생을 최소화할 수 있는 편광판의 제조 방법을 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 구체예의 편광판의 제조 방법의 개념도이다.
본 발명의 편광판의 제조 방법은 기재 양면에 폴리비닐알코올계 필름이 적층된 제1적층체 중 폴리비닐알코올계 필름에 편광성을 부여하여, 상기 기재 양면에 편광자가 적층된 제2적층체를 제조하는 단계; 상기 편광자의 일면 각각에 광학용 필름을 적층하여, 상기 기재 양면에 상기 편광자와 상기 광학용 필름을 포함하는 편광판이 적층된 제3적층체를 제조하는 단계; 및 상기 기재로부터 상기 편광판 각각을 박리하여, 편광판 2매를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명 일 구체예의 편광판의 제조 방법의 개념도이다.
도 1에 의하면, 본 발명은 제1적층체(100)를 이용함으로써 편광판을 제조할 수 있다. 상기 제1적층체(100)는 기재(105) 양면에 폴리비닐알코올계 필름(110,115)이 적층된 것일 수 있다.
상기 기재는 폴리프로필렌계(PP) 수지로 된 필름으로서, 이에 제한되지 않는다. 상기 기재의 두께는 50㎛-200㎛, 바람직하게는 70㎛-120㎛가 될 수 있다.
상기 폴리비닐알코올계 필름은 상용의 제품을 사용하거나 용매캐스팅법, 용융압출법 등에 의해 제조된 것을 사용할 수 있다. 용매캐스팅법은 수지를 용제에 녹인 용액을 캐스팅롤 또는 벨트에 코팅한 후 용매를 증발시켜 필름을 제조하는 방법이다. 용융압출법은 수지를 용융온도 이상으로 올려 융융시킨 후 냉락롤에 압출, 냉각시켜 필름을 제조하는 방법이다.
상기 제1적층체의 제조는 용매 캐스팅법으로 할 수 있다. 즉, 박막의 폴리비닐알코올계 필름을 기재 양면에 적층할 수 있고, 또는 기재에 폴리비닐알코올계 수지를 도포하고 건조시켜 기재 일체형으로 제1적층체를 제조할 수 있다. 기재 일체형으로 제조함으로써 박막 편광판을 제조할 수 있다.
상기 '기재 일체형'은 기재에 폴리비닐알코올계 필름이 적층 상태로 된 것을 의미할 수 있다. 또한, 제1적층체는 기재 양면에 폴리비닐알코올계 필름이 적층된 상품을 이용할 수도 있다.
상기 제1적층체(100)는 제한되지 않지만, 롤(10)을 통해 이송되어 편광자 제조 공정(20)에 의해 제2적층체(200)로 제조될 수 있다. 상기 제2적층체(200)는 기재(105) 양면에 각각 제1편광자(205)와 제2편광자(210)가 적층된 것일 수 있다.
상기 편광자 제조 공정은 제1적층체 중 폴리비닐알코올계 필름에 편광성을 부여하는 것으로서, 염색, 연신 처리 등을 포함하는 공정을 포함할 수 있다. 즉, 폴리비닐알콜계 필름이 편광자 제조 공정을 거치면서 제1편광자와 제2편광자로 될 수 있다.
상기 폴리비닐알콜계 필름을 염색하기 전에 수세 및 팽윤 공정을 실시할 수 있다. 수세 공정은 폴리비닐알콜 필름에 존재하는 이물질 등을 제거할 수 있다. 팽윤 공정은 이후의 염색 공정이 원활히 이루어지도록 팽윤시키는 공정이다. 즉, 물 또는 염화물, 붕산, 무기산, 유기 용매 등이 포함된 팽윤조에 폴리비닐알콜계 필름을 통과시키는 것이다. 팽윤조의 온도는 20~40℃의 온도로 유지할 수 있다. 팽윤조의 제조 및 선택은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 수행될 수 있다.
팽윤을 거친 폴리비닐알콜계 필름에 편광성을 부여하는 이색성 물질(dichroic material)로 염색할 수 있다. 이색성 물질은 요오드, 이색성 염료를 사용할 수 있다. 요오드 분자로 염색하기 위한 요오드 염색조는 요오드 외에, 요오드화 칼륨을 더 포함할 수 있고, 붕산을 더 포함할 수도 있다. 상기 요오드 염색은 20-40℃의 온도에서 수행될 수 있다. 요오드 염색조에서 요오드의 농도는 0.1-0.5중량%, 요오드화 칼륨의 농도는 0.5-1.5중량%, 붕산의 농도는 0-1중량%가 될 수 있다.
염색 공정 이후에 가교 공정을 더 거칠 수 있다. 즉, 요오드 분자를 폴리비닐알콜 고분자 매트릭스에 강하게 부착시키기 위한 것이다. 가교제는 붕산을 사용할 수 있고, 인산 화합물 등이 더 포함될 수 있다.
염색(염착)된 폴리비닐알콜계 필름은 연신 공정을 거칠 수 있다. 연신 방법으로는 건식연신과 습식연신이 모두 가능하다. 건식연식법으로는 인터롤연신법(inter-roll stretching method), 압축연신법(compression stretching method), 가열롤연신법(heated roll stretching method) 등을 사용할 수 있다. 또한 건식연신 후 습식 연신을 이어서 하는 것도 가능하다.
습식연신을 위한 연신조에는 붕산이 포함될 수 있다. 연신조의 온도는 50-90℃ 범위일 수 있다. 연신조에서 붕산의 농도는 1-5중량%가 될 수 있다.
연신율은 제1편광자와 제2편광자의 연신율을 동일하게 하거나 다르게 할 수 있다. 구체예에서, 제1편광자와 제2편광자의 연신율의 차이는 0-1%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광학용 필름 부착 후 건조시키는 공정에서 컬(curl)을 방지할 수 있다.
일 구체예에서, 제1편광자의 연신율은 500-700%가 될 수 있고, 제2편광자의 연신율도 500-700%가 될 수 있다.
상기 연신 공정은 염색 공정과 동시에 진행될 수도 있고, 가교 공정과 동시에 진행될 수도 있다. 염색 공정과 동시에 진행되는 경우에는 요오드를 포함하는 용액에서 수행될 수 있으며, 가교 공정과 동시에 진행되는 경우에는 붕산을 포함하는 용액에서 진행될 수 있다.
연신 공정 후에는 붕산 처리를 더 할 수도 있다. 붕산 처리 공정은 붕산이 1-5중량% 포함된 용액에서 제1적층체를 처리하는 공정을 포함할 수 있다.
연신 공정을 거친 폴리비닐알콜 필름은 색보정을 하는 보색 공정을 거칠 수 있다. 보색 공정은 요오드화칼륨 및/또는 붕산이 함유된 보색조를 통해 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 보색 공정은 요오드화칼륨은 1-5중량%, 붕산은 1-3중량% 포함된 보색조에서 수행될 수 있다.
이로부터 제조된 편광자는 건조 존을 통과시켜 건조시키게 된다. 건조 과정에서 건조 온도, 편광자의 체류 패스, 건조 존 내의 풍량 등을 제어할 수 있다. 건조 온도는 50-100℃로 할 수 있다.
상기 제1편광자와 제2편광자의 두께의 차이는 0-3㎛가 되도록 하는 것이 좋다. 상기 범위에서, 컬을 방지할 수 있다.
상기 제1편광자:제2편광자의 두께의 비는 1:1 내지 1:1.1인 것이 좋다. 상기 범위에서, 컬을 방지할 수 있다.
상기 제1편광자와 제2편광자의 각각의 두께는 3-100㎛, 바람직하게는 3-20㎛, 더 바람직하게는 3-10㎛가 될 수 있다.
그런 다음, 상기 제2적층체의 편광자 일면 각각에 제1광학용 필름(405)과 제2광학용 필름(410)을 적층하여 제3적층체(400)를 제조할 수 있다.
상기 제3적층체(400)는 상기 기재(105)의 일면에 제1편광자(205)와 제1광학용 필름(405)을 포함하는 제1편광판(600)이 적층되고, 상기 기재(105)의 다른 일면에 제2편광자(210)와 제2광학용 필름(410)을 포함하는 제2편광판(500)이 적층된 것일 수 있다.
상기 제1광학용 필름(405)과 제2광학용 필름(410)은 각각 광학용 필름 공급용 롤(40a,40b)로부터 공급되어 각각 제1편광자(205)와 제2편광자(210) 일면에 적층될 수 있다.
상기 제1광학용 필름과 제2광학용 필름은 보호필름, 위상차 필름 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 보호필름은 투명성을 갖는 필름으로서, 종래 편광자의 보호필름으로 사용되고 있는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 보호필름은 셀룰로오스계, 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 재질로 된 필름일 수 있다.
상기 위상차필름은 λ/2 또는 λ/4 위상차 기능을 갖는 필름이라면 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 시클로올레핀폴리머(COP) 등을 포함하는 올레핀계, 아크릴계, 셀룰로오스계, 또는 이들의 혼합으로 만들어진 필름을 사용할 수 있다.
상기 제1광학용 필름: 상기 제2광학용 필름의 두께의 비는 1:1 내지 1:1.5가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판 용도로 사용할 수 있고, 광학용 필름 접착 후 건조시키는 과정에서 컬이 발생하지 않을 수 있다.
상기 제1광학용 필름과 제2광학용 필름 각각의 두께는 10㎛-100㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용 가능하고, 박막 편광판을 제공할 수 있고, 컬 발생을 방지할 수 있다. 바람직하게는 10㎛-60㎛가 될 수 있다.
광학용 필름의 적층은 접착층을 이용하는 통상의 방법에 의해 수행될 수 있다. 접착층에 의한 광학용 필름의 적층은 접착제의 도포 또는 접착 필름의 적층에 의해 수행될 수 있다.
즉, 도 1에서 도시된 바와 같이, 접착제 공급조(30a,30b)로부터 접착제를 편광자 일면 각각에 도포할 수 있다. 이로부터, 중간 적층체(300)를 제조할 수 있다. 상기 중간 적층체(300)는 상기 기재(105) 일면에 제1편광자(205)와 제1접착층(305)이 순차적으로 적층되고, 상기 기재(105) 다른 일면에 제2편광자(210)와 제2접착층(310)이 순차적으로 적층된 것일 수 있다.
다른 방법으로, 이형 필름 위에 형성된 접착 필름을 이용하여 편광자 위에 접착층을 형성할 수 있다.
접착제는 수계 접착제, 감압형 접착제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체예에서, 아크릴계 접착제를 사용할 수 있다.
그런 다음, 제3적층체(400)는 편광자와 광학용 필름의 접착을 위하여 롤(50a, 50b)에 의한 압착 공정을 거칠 수도 있다.
또한, 제3적층체는 편광자와 광학용 필름의 접착 정도를 높이기 위하여 건조 공정(60)을 거칠 수도 있다. 건조 공정은 제한되지 않지만, 50-90℃에서 1-5분 동안 수행될 수 있다. 상기 범위에서, 컬이 발생하지 않을 수 있다.
압착과 건조 공정은 동시에 할 수도 있고, 순서를 바꾸어 할 수도 있다.
또한, 상기 건조 공정 전에 상기 제3적층체에서 제1광학용 필름과 제2광학용 필름의 길이가 제1편광자와 제2편광자의 길이와 동일하도록 제1광학용 필름과 제2광학용 필름의 단부를 절단하는 공정을 더 수행할 수 있다.
그런 다음, 제3적층체(400)에서 상기 기재(105)로부터 제1편광판(600)과 제2편광판(500)을 각각 박리하여 편광판 2매를 제조할 수 있다.
박리는 양쪽의 권취롤에 의해 수행될 수 있다.
상기 건조 후 및 박리 전에 상기 제3적층체에서 제1광학용 필름과 제2광학용 필름의 길이가 제1편광자와 제2편광자의 길이와 동일하도록 제1광학용 필름과 제2광학용 필름의 단부를 절단하는 공정을 더 수행할 수 있다.
또한, 기재로부터 편광판을 박리하는 과정에서 편광판에 압력이 가해짐으로써 주름이 생기는 것을 방지하기 위하여 분리 시점에서 롤(70a,70b)에 의해 압착을 할 수도 있다.
제1편광판과 제2편광판은 두께가 20-120㎛가 될 수 있다. 상기 범위 내에서, 액정표시장치를 포함하는 광학표시장치의 편광판으로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
폴리프로필렌 기재 양면에 폴리비닐알코올계 필름이 적층된 적층체를 30℃ 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에 침지하였다. 염색액의 요오드 함유량은 물 100중량부에 대해서 0.1중량부로 하고, 요오드화 칼륨은 1.5 중량부로 했다. 그 후 55℃ 붕산 수용액 중에서 연신율 580%로 일축 연신 하였다. 이 연신된 적층체 필름을 붕산 수용액으로부터 꺼내, 60℃ 온풍으로 건조했다. 편광자 일면 각각에 수계 접착제인 아크릴계 접착제 사용하여 보호필름으로서 두께 40㎛ 트리아세틸셀룰로오스 필름을 편광자 일면 각각에 적층하였다. 70℃에서 3분 동안 건조시키고 기재로부터 편광판 2매를 박리하였다.
비교예
상기 실시예에서 폴리프로필렌 기재필름 일면에만 폴리비닐알코올계 필름이 적층된 적층체를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법을 실시하여 편광판을 제조하였다.
상기 공정 중 편광판 박리 전 적층체에 대해 컬을 평가하였다. 25℃에서 100mm x 150mm 크기의 적층체(전체 두께 실시예:115㎛, 비교예:70㎛)를 준비하고, 바닥에서 네 모서리의 높이 중 가장 높은 곳의 높이를 측정하였다. 컬은 적층체가 바닥을 기준으로 휘어진 최고 높이를 의미한다. 실시예에 의한 적층체는 컬이 1-3mm인 반면에, 비교예에 의한 적층체는 컬이 10-30mm로서 본 발명에 의할 경우 컬이 낮고 2매의 편광판을 동시에 제조할 수 있음을 확인하였다.

Claims (13)

  1. 기재 양면에 폴리비닐알코올계 필름이 적층된 제1적층체 중 상기 폴리비닐알콜계 필름에 편광성을 부여하여, 상기 기재의 일면과 다른 일면에 각각 제1편광자와 제2편광자가 적층된 제2적층체를 제조하고,
    상기 제1편광자와 제2편광자의 일면 각각에 제1광학용 필름과 제2광학용 필름을 적층하여, 상기 기재의 일면과 다른 일면에 각각 상기 제1편광자와 제1광학용 필름을 포함하는 제1편광판과 상기 제2편광자와 제2광학용 필름을 포함하는 제2편광판이 적층된 제3적층체를 제조하고, 그리고
    상기 제3적층체의 기재로부터 상기 제1편광판과 상기 제2편광판 각각을 박리하여, 편광판 2매를 제조하는 단계를 포함하는 편광판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1적층체는 상기 기재와 상기 폴리비닐알코올계 필름의 일체형 적층체인 편광판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2적층체의 제조는 상기 제1적층체를 염색 및 연신 처리하는 것을 포함하는 편광판의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 염색은 상기 제1적층체를 20-40℃ 및 요오드의 농도 0.1-0.5중량%의 염색조에서 수행되는 편광판의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1편광자와 상기 제2편광자의 연신율의 차이는 0-1%인 편광판의 제조 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 염색 및 연신 처리 후 붕산 처리하는 것을 더 포함하는 편광판의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1편광자:상기 제2편광자의 두께의 비는 1:1 내지 1:1.1인 편광판의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1광학용 필름과 상기 제2광학용 필름의 적층은 접착제를 사용하는 편광판의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 접착제는 수계 접착제, 감압형 접착제 중 하나 이상을 포함하는 편광판의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1광학용 필름과 상기 제2광학용 필름은 보호필름, 위상차필름 중 하나 이상을 포함하는 편광판의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 보호필름은 셀룰로오스계, 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 재질로 된 필름을 포함하는 편광판의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1광학용 필름:상기 제2광학용 필름의 두께의 비는 1:1 내지 1:1.5인 편광판의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 박리 전에 상기 제3적층체를 50-90℃에서 1-5분 동안 건조시키는 공정을 더 포함하는 편광판의 제조 방법.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150052772A (ko) * 2013-11-06 2015-05-14 후지필름 가부시키가이샤 편광판의 제조 방법

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