KR20160065511A - 박형 편광자의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 박형 편광자 및 편광판 - Google Patents

박형 편광자의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 박형 편광자 및 편광판 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 광학 물성이 우수한 박형 편광자를 용이하게 제조하기 위해 사용되는 고분자 필름의 부착력을 향상시키는 단계를 포함하는 박형 편광자의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 박형 편광자 및 편광판에 관한 것이다.

Description

박형 편광자의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 박형 편광자 및 편광판{PREPARING METHOD FOR THIN POLARIZER, THIN POLARIZER AND POLARIZING PLATE PREPARED BY THE SAME}
본 명세서는 박형 편광자의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 박형 편광자 및 편광판에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 광학 물성이 우수한 박형 편광자를 용이하게 제조하기 위해 사용되는 고분자 필름의 부착력을 향상시키는 단계를 포함하는 박형 편광자의 제조 방법 및 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, 미연신의 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 60㎛를 초과할 것이 요구된다. 미연신 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 미연신 두께가 60㎛를 넘는 폴리비닐알코올계 필름을 사용할 경우에 편광자의 두께를 줄이는데 한계가 있다. 따라서, 보다 얇은 두께의 편광자를 제조하기 위한 연구들이 시도되고 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2010-0071998호에는 기재층 상에 친수성 고분자층을 코팅하거나, 기재층 형성재와 친수성 고분자층 형성재를 공압출하여 제조되는 적층체를 이용하여 박형의 편광판을 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 있으며, 또한, 압출 조건, 코팅 조건 또는 제막 조건에 따라 제조되는 폴리비닐알코올 필름의 물성이 변화되기 쉬워 최종적으로 제조된 폴리비닐알코올의 물성이 저하될 뿐 아니라, 균일한 물성을 구현하기도 어렵다는 문제점이 있다.
한국 공개 특허 제2010-0071998호
본 명세서는 기재로부터 박리가 용이하고, 광학 물성이 우수한 폴리비닐알코올계 박형 편광자의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 박형 편광자 및 편광판을 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태는
고분자 필름을 횡 연신하는 단계;
상기 횡 연신된 고분자 필름의 적어도 일면에 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 적층하여 필름 적층체를 형성하는 단계;
상기 필름 적층체를 연신하는 단계; 및
상기 고분자 필름과 상기 폴리비닐알코올계 필름을 분리하는 단계를 포함하는 박형 편광자의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 상기 제조방법에 따라 제조된 박형 편광자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 상기 박형 편광자를 포함하는 편광판을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 표시패널; 및 상기 표시 패널의 일면 또는 양면에 부착되어 있는 상기 편광판을 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 횡 연신된 고분자 필름; 및 횡 연신된 고분자 필름의 일면에 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 구비한 적층체를 제공한다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 횡 연신된 고분자 필름; 및 상기 횡 연신된 고분자 필름의 일면에 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 구비한 적층체를 일축 또는 이축 연신한 것을 특징으로 하는 적층체를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자의 제조방법은 예컨대, 두께가 10㎛ 이하이고, 광학 물성이 우수한 폴리비닐알코올계 박형 편광자를 제조할 수 있다. 특히, 일반적으로 박형 편광자는 단체 투과도가 감소하면 편광도가 증가하고, 단체 투과도가 증가하면 편광도가 감소하는 광학 물성을 가지나, 본 명세서의 일 실시상태에 따라 제조된 박형 편광자는 이러한 종래의 박형 편광자 대비 편광도 및 단체 투과도 모두 높은, 우수한 광학 물성을 가질 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자의 제조방법은 고분자 필름 자체를 횡 연신하는 단계를 수행함으로써 넓은 폭의 고분자 필름을 확보하고, 연신을 통하여 표면 거칠기를 높여 표면 헤이즈를 높일 수 있다. 결과적으로, 높아진 표면 거칠기로 인해 폴리비닐알코올계 필름과의 부착력을 향상되어 연신 과정에서의 공정 안정성이 매우 우수하다. 다시 말해, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자의 제조방법은 고분자 필름의 광폭화 및 고분자 필름의 폴리비닐알코올계 필름과의 부착력 향상을 동시에 구현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자의 제조방법은 연신 후 분리 과정에서 표면 손상을 최소화할 수 있어 양질의 편광자를 제조할 수 있다.
도 1은 질감 분석기(Texture Analyzer)를 이용하여 부착력(Peeling Strenghth)을 측정하는 방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는 고분자 필름의 횡 연신비에 따른 폭 증가율 및 횡 연신된 고분자 필름의 종 연신 후 폭 수축률을 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 박형 편광자의 고분자 필름의 횡 연신비에 따른 편광도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 고분자 필름의 횡 연신 온도별 횡 연신비에 따른 종 연신 후 폭 증가율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 고분자 필름의 횡 연신 온도별 횡 연신비에 따른 폴리비닐알코올계 필름과의 부착력을 비교하여 나타낸 그래프이다.
이하, 본 명세서의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 명세서의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 명세서에 있어서, 횡 연신이란 고분자 필름을 TD 방향으로 연신하는 것을의미하며, 종 연신이란 고분자 필름 및/또는 폴리비닐알코올계 필름을 MD 방향으로 연신하는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 박형 편광자의 제조방법의 각 단계에 대해서 구체적으로 설명한다.
먼저, 고분자 필름을 횡 연신하는 단계를 수행한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 박형 편광자의 제조방법은 고분자 필름의 적어도 일면에 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 부착하기 전에 고분자 필름 자체를 횡 연신하는 단계를 포함한다. 이 때, 횡 연신이란 횡 방향(TD)으로 일축 연신하는 것을 의미한다. 상기의 고분자 필름을 횡 연신하는 단계를 수행함으로써 보다 넓은 폭의 고분자 필름을 확보할 수 있으며, 더욱이, 횡 연신을 통하여 표면 헤이즈를 높여 폴리비닐알코올계 필름과의 부착력을 향상시킬 수 있다. 결과적으로, 편광자 제조 과정에서 편광자와 폴리비닐알코올계 필름이 분리되지 않아 공정 안정성이 확보된다는 장점이 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 고분자 필름은 연신 과정에서 폴리비닐알코올계 필름이 파단되는 것을 방지하기 위한 것으로, 당 기술분야에 알려진 것이라면 그 재료는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 열가소성 폴리우레탄계 수지, 저밀도 폴리에틸렌계 수지, 고밀도 폴리에틸렌계 수지, 고밀도 폴리에틸렌에 에틸렌 비닐아세테이트가 함유된 공중합체 수지, 폴리프로필렌계 수지, 이소프탈산을 함유한 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴계 수지 및 수용성 셀룰로오스계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 고분자 필름을 사용할 수 있다.
한편, 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 고분자 필름은 그 중에서도 특히 열가소성 폴리우레탄계 수지를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 열가소성 폴리우레탄계 수지를 포함하는 경우 열 수축 특성이 폴리비닐알코올계 필름과 유사하여 건조 과정에서 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 폭 수축을 저해하지 않고, 원활한 폭 수축을 유도할 수 있어, 폴리비닐알코올-요오드 착체의 배향성을 더 증대시킬 수 있기 때문이다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고분자 필름은 열가소성 폴리우레탄계 수지를 포함한다.
한편, 상기 고분자 필름의 모듈러스는 50 MPa 내지 4000 MPa 정도, 바람직하게는 100 MPa 내지 3000 MPa 정도인 것이 좋다. 고분자 필름의 모듈러스가 50 MPa 미만이면 필름의 강성이 저하되어 파단 등의 공정 불안정성이 야기될 수 있으며, 4000 MPa을 초과하면 연신 시 많은 힘을 필요로 하여 연신성이 저하되므로 고배율 연신이 어려울 수 있다.
상기 모듈러스(Young's Modulus)는 JIS-K6251-1 규격에 따라 준비한 샘플의 양 끝 단을 고정시킨 후, 필름의 두께 방향에 수직한 방향으로 힘을 가하여 인장율(Strain)에 따른 단위 면적당의 응력(Stress)을 측정하여 얻어진 값을 말하며, 이 때 측정 기기로는, 예컨대, 인장강도계(Zwick/Roell Z010 UTM) 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 고분자 필름은 두께가 60㎛ 내지 300㎛ 정도, 바람직하게는 80㎛ 내지 200㎛ 정도인 것이 좋다. 고분자 필름의 두께가 60㎛ 미만이면 적층체 구조를 이루어 연신 공정을 진행할 때 폴리비닐알코올계 필름을 충분히 지지하지 못하여 공정 상의 파단 등의 문제점이 야기될 수 있으며, 200㎛를 초과하면 모듈러스가 증가하여 연신성이 저하되며, 또한 폴리비닐알코올계 필름의 건조 구간에서의 자유로운 폭 수축을 방해하여 최종적으로 얻어진 편광자의 광학 물성을 저해할 수 있다. 이 때, 고분자 필름의 두께는 횡 연신 후의 두께를 의미한다.
또한, 본 발명에 있어서 상기 두께는 당해 기술분야에 잘 알려진 방법에 의하여 측정할 수 있으며, 예컨대 두께 측정기(TESA Mu-hite Electronic Height Gauge 100mm)을 이용하여 측정할 수 있다.
한편, 상기 횡 연신하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 텐터를 통해 일단(一端)을 고정시킨 고정단 일축 연신 방법 등을 들 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고분자 필름을 횡 연신하는 단계에서 횡 연신 온도는 50℃ 내지 80℃이고, 보다 바람직하게는 60℃ 내지 70℃이고, 가장 바람직하게는 65℃ 내지 70℃이다. 횡 연신 온도가 50℃ 미만일 경우, 고분자 필름의 복원력이 크게 작용하여 횡 연신 효과가 줄어들며, 횡 연신 온도가 80℃를 초과할 경우, 고분자 필름의 유동성(mobility)가 크게 증가하여 고분자 필름의 표면에 주름이 발생하는 문제점이 있다.
도 4는 열가소성 폴리우레탄계 수지(TPU, thermoplastic polyurethane)를 포함하는 고분자 필름의 온도 별 횡 연신비에 따른 종 연신 후 폭 증가율을 나타낸 그래프이다. 구체적으로, WTD _λ6/WO _λ6은 [횡 연신된 고분자 필름을 6배 종 연신한 후의 최종 폭]/[횡 연신을 하지 않은(미연신) 고분자 필름을 6배 종 연신한 후의 최종폭]을 의미한다. 즉, WTD _λ6/WO _λ6은 고분자 필름의 횡 연신에 따른 6배 종 연신 후 최종 폭 증가율을 의미한다. 도 4를 통해, 고분자 필름을 횡 연신하는 단계에서의 횡 연신 온도가 50℃ 내지 80℃범위 내에서 높을수록 동일 횡 연신비에서 종 연신 후 폭 증가율이 높음을 알 수 있고, 결과적으로 횡 연신 온도가 50℃ 내지 80℃범위 내에서 높을수록 넓은 폭의 고분자 기재 원단을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고분자 필름을 횡 연신하는 단계에서 횡 연신비는 1.5배 내지 5배이고, 바람직하게는 2배 내지 3배이다. 횡 연신비가 1.5배 미만일 경우, 고분자 필름의 횡 연신 효과가 미미하며, 5배 초과일 경우, 고분자 필름의 종(MD) 연신 과정에서 횡(TD) 방향 폭 수축이 크게 일어나 횡 연신 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.
도 2는 열가소성 폴리우레탄계 수지(TPU, thermoplastic polyurethane)를 포함하는 고분자 필름의 횡 연신비에 따른 폭 증가율 및 횡 연신된 고분자 필름의 종 연신 후 폭 수축률을 나타낸 그래프이다. 구체적으로, WTD/WO는 횡 연신 후 고분자 필름의 폭/횡 연신 전 고분자 필름의 폭을 의미하며, 값이 클수록 폭 증가율이 큰 것을 의미한다. 도 2를 살펴보면, 횡 연신비가 클수록 횡 연신에 의한 고분자 필름의 폭 증가율이 큼을 알 수 있다. 한편, Wλ6/WO는 횡 연신된 고분자 필름의 6배 종 연신 후 폭/횡 연신된 고분자 필름의 종 연신 전 폭을 의미하며, 즉, 횡 연신된 고분자 필름의 종 연신 후 폭 감소율을 의미한다. 도 2를 통해, 횡 연신비가 클수록 종 연신 후 폭 수축율(폭 감소율)이 큼을 알 수 있다.
도 5는 열가소성 폴리우레탄계 수지(TPU, thermoplastic polyurethane)를 포함하는 고분자 필름의 온도 별 횡 연신비에 따른 폴리비닐알코올계 필름과의 부착력 변화를 나타낸 그래프이다. 구체적으로 살펴보면, 횡 연신비가 증가할수록 부착력이 증가함을 알 수 있으며, 또한, 횡 연신 온도가 횡 연신 온도가 50℃ 내지 80℃범위 내에서 높을수록 횡 연신비 증가에 따른 부착력 향상 효과가 효율적으로 나타남을 알 수 있다.
다음으로, 상기 필름 적층체를 형성하는 단계를 수행한다.
상기 횡 연신된 고분자 필름의 적어도 일면에 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 적층하는 방법은 예를 들어, 부착하는 방법을 이용할 수 있고, 부착하는 방법은 당 기술분야에 알려진 재료 및 방법을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 고분자 필름의 적어도 일면에 적층되는 폴리비닐알코올계 필름은 연신 및 염착 공정 등을 거친 후 폴리비닐알코올계 박형 편광자로 사용되는 것으로, 폴리비닐알코올 수지 또는 그 유도체를 포함하는 것이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 이때, 상기 폴리비닐알코올 수지의 유도체로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 폴리비닐포르말 수지, 폴리비닐아세탈 수지 등을 들 수 있다. 또는, 상기 폴리비닐알코올계 필름은 당해 기술분야에 있어서 편광자 제조에 사용되는 시판되는 폴리비닐알코올계 필름으로써 예컨대, 일본합성社의 M2001, M2005, Kurary社의 PE20등을 사용할 수도 있다.
한편, 상기 폴리비닐알코올계 필름의 모듈러스는 50MPa 내지 4000MPa 정도, 바람직하게는 100MPa 내지 3000MPa 정도인 것이 좋다. 폴리비닐알코올계 필름의 모듈러스가 50MPa 미만이면 필름의 강성이 저하되어 파단 등의 공정 불안정성이 야기될 수 있으며, 4000MPa을 초과하면 연신 시 많은 힘을 필요로 하여 연신성이 저하되므로 고배율 연신이 어려울 수 있다.
또한, 상기 폴리비닐알코올계 필름은 두께가 10㎛ 내지 60㎛ 정도, 바람직하게는 10㎛ 내지 40㎛ 정도인 것이 좋다. 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 10㎛ 미만이면 적층체 구조를 이루어 연신 공정을 진행할 때 쉽게 파단이 일어나는 등의 문제점이 야기될 수 있으며, 60㎛를 초과하면 최종적으로 얻어지는 편광자의 두께가 두꺼워져 두께가 10㎛ 이하인 박형 편광자의 제조에 적합하지 않다.
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.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 필름 적층체를 형성하는 단계는 상기 횡연신된 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름 표면의 약한 인력 또는 접착제층을 이용하여 부착될 수 있다. 바람직하게는 접착제층을 이용하여 부착될 수 있다.
상기 접착제층은 접착제를 포함하며, 접착제만으로 이루어질 수도 있다.
구체적으로, 상기 접착제층은 폴리비닐알코올계 수지, 아크릴계 수지 및 비닐아세테이트계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 수계 접착제에 의해 형성될 수 있다. 또는, 상기 접착제층은 아크릴기 및 히드록시기를 갖는 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 수계 접착제에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 아크릴기 및 히드록시기를 갖는 폴리비닐알코올계 수지는 중합도가 500 내지 1800 정도일 수 있다. 상기와 같은 수계 접착제를 이용할 경우, 접착제층의 두께는 20nm 내지 1,000nm정도인 것이 바람직하다.
한편, 상기 접착제층은, 자외선 경화형 접착제로 형성될 수도 있으며, 예를 들면, 호모폴리머의 유리전이온도가 120℃ 이상인 제1에폭시 화합물, 호모폴리머의 유리전이온도가 60℃ 이하인 제2에폭시 화합물 및 양이온성 광 중합 개시제를 포함하는 자외선 경화형 접착제로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 자외선 경화형 접착제는 호모폴리머의 유리전이온도가 120℃ 이상인 제1에폭시 화합물 100 중량부, 호모폴리머의 유리전이온도가 60℃ 이하인 제2에폭시 화합물 30 내지 100 중량부 및 양이온성 광 중합 개시제 0.5 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 에폭시 화합물은 분자 내에 1개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물을 의미하는 것으로, 바람직하게는 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물이며, 단량체(monomer), 중합체(polymer) 또는 수지(resin)의 형태의 화합물들을 모두 포함하는 개념이다. 바람직하게는 본 발명의 에폭시 화합물은 수지 형태일 수 있다.
한편, 상기 제1에폭시 화합물로는, 호모폴리머의 유리전이온도가 120℃ 이상인 에폭시 화합물이면 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 호모 폴리머의 유리전이온도가 120℃ 이상인 지환족 에폭시 화합물 및/또는 방향족 에폭시가 본 발명의 제1에폭시 화합물로 사용될 수 있다. 호모폴리머의 유리전이온도가 120℃ 이상인 에폭시 화합물의 구체적인 예로는, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4'-에폭시시클로헥산카복실레이트, 비닐사이클로헥센디옥사이드 디시클로펜타디엔디옥사이드, 비스에폭시사이클로펜틸에테르, 비스페놀 A 계 에폭시 화합물, 비스페놀 F 계 에폭시 화합물 등을 들 수 있다. 한편, 상기 제1에폭시 화합물은 호모폴리머의 유리전이온도가 120℃ 내지 200℃ 정도인 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 제2에폭시 화합물은, 호모폴리머의 유리전이온도가 60℃ 이하인 에폭시 화합물이면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2에폭시 화합물로 지환족 에폭시 화합물, 지방족 에폭시 화합물 등이 사용될 수 있다. 한편, 상기 제2에폭시 화합물은 호모폴리머의 유리전이온도가 0℃ 내지 60℃ 정도인 것이 보다 바람직하다
이때, 상기 지환족 에폭시 화합물로는, 2관능형 에폭시 화합물, 즉 2개의 에폭시를 가지는 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 2개의 에폭시기가 모두 지환식 에폭시기인 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 지방족 에폭시 화합물로는, 지환족 에폭시기가 아닌 지방족 에폭시기를 가지는 에폭시 화합물이 예시될 수 있다. 예를 들면, 지방족 다가 알코올의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 알코올의 알킬렌옥시드 부가물의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 알코올과 지방족 다가 카복실산의 폴리에스테르 폴리올의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 카복실산의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 알코올과 지방족 다가 카복실산의 폴리에스테르 폴리카복실산의 폴리글리시딜에테르; 글리시딜 아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트의 비닐 중합에 의해 얻어지는 다이머, 올리고머 또는 폴리머; 또는 글리시딜 아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트와 다른 비닐계 단량체의 비닐 중합에 의해 얻어지는 올리고머 또는 폴리머가 예시될 수 있고, 바람직하게는 지방족 다가 알코올 또는 그 알킬렌옥시드 부가물의 폴리글리시딜에테르가 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 지방족 다가 알코올로는, 예를 들면, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 지방족 다가 알코올이 예시될 수 있고, 예를 들면, 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 3-메틸-2,4-펜탄디올, 2,4-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 3,5-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올 등의 지방족 디올; 시클로헥산디메탄올, 시클로헥산디올, 수소 첨가 비스페놀 A, 수소 첨가 비스페놀 F 등의 지환식 디올; 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 헥시톨류, 펜티톨류, 글리세린, 폴리글리세린, 펜타에리스리톨, 디펜타에리스리톨, 테트라메틸올프로판 등이 예시될 수 있다.
또한, 상기 알킬렌옥시드로는, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌옥시드가 예시될 수 있고, 예를 들면, 에틸렌옥시드, 프로필렌옥시드 또는 부틸렌옥시드 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 지방족 다가 카복실산으로는, 예를 들면, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베린산, 아젤라산, 세바신산, 도데칸이산, 2-메틸숙신산, 2-메틸아디프산, 3-메틸아디프산, 3-메틸펜탄이산, 2-메틸옥탄이산, 3,8-디메틸데칸이산, 3,7-디메틸데칸이산, 1,20-에이코사메틸렌디카르복실산, 1,2-시클로펜탄디카르복실산, 1,3-시클로펜탄디카르복실산, 1,2-시클로헥산디카르복실산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 1,4-디카르복실메틸렌시클로헥산, 1,2,3-프로판트리카르복실산, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 제2에폭시 화합물은 글리시딜 에테르기를 하나 이상 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들면, 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르, 1,4-부탄디올디글시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 네오펜틸디글시딜에테르, 레조시놀디글리시딜에테르, 디에틸렌글라이콜디글리시딜에테르, 에틸렌글라이콜디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, n-부틸 글리시딜 에테르, 2-에틸헥실 글리시딜 에테르, 페닐 글리시딜 에테르, 및 o-크레실(Cresyl) 글리시딜 에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상이 본 발명의 제2에폭시 화합물로 사용될 수 있다.
한편, 이로써 한정되는 것은 아니나, 본 발명의 경우, 상기 에폭시 화합물로 에폭시화 지방족 고리기를 하나 이상 포함하는 제1에폭시 화합물 및 글리시딜에테르기를 하나 이상 포함하는 제2에폭시 화합물의 조합을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 필름 적층체를 형성하는 단계에서 상기 횡 연신된 고분자 필름의 폴리비닐알코올계 필름에 대한 부착력이 1.5N/2cm 이상이고, 구체적으로 2N/2cm 이상일 수 있다.
한편, 상기 부착력은 2cm 폭의 샘플 필름들을 부착하였을 때 측정되는 부착력이며, 보다 구체적으로, 상기 부착력은 하기 도 1에서 도시한 바와 같이, 적층체의 폴리비닐알코올계 필름(A)을 샘플 홀더(H)로 고정한 후, 적층체의 면 방향에 대해 수직한 방향으로 힘을 가하여 고분자 필름(B)으로부터 폴리비닐알코올계 필름(A)을 박리하면서 측정한 박리력(Peel Strength)을 말하며, 이때 측정 기기로는, 예컨대, Stable Micro Systems사의 Texture Analyzer (모델명: TA-XT Plus)를 사용할 수 있다.
한편, 종래의 경우, 상기 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름의 부착력을 향상시키기 위해서, 고분자 필름이나 폴리비닐알코올계 필름의 일면 또는 양면에 코로나 처리, 플라즈마 처리 또는 강염기 수용액을 이용한 표면 개질 처리 등을 통한 표면처리를 수행하였으나, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자의 제조방법은 고분자 필름의 횡 연신을 통한 부착력 향상으로 인해 별도의 표면처리 과정을 필요로 하지 않는다는 장점이 있다. 결과적으로, 공정 안정성뿐만 아니라 공정 경제성도 우수한 효과가 있다.
고분자 필름 상에 폴리비닐알코올계 필름을 부착하여 필름 적층체가 형성되면 상기 적층체를 연신하는 단계를 수행한다. 이때, 상기 연신은 습식 연식으로 수행되는 것이 바람직하다. 폴리비닐알코올계 필름의 경우, 건식보다 습식일 때 모듈러스 값이 1/10 정도로 감소하여 보다 적은 힘으로 많은 배율의 연신이 가능하며, 폴리비닐알코올계 필름의 한계 연신비 또한 건식에 비하여 1.5배 이상 증가한다는 장점이 있다. 염착 단계를 포함하는 공정의 경우, 더욱이 상기 연신이 습식 연신으로 수행되는 것이 바람직하다.
상기 필름 적층체를 연신하는 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. 또는, 상기 연신 단계 전에 상기 적층체에 요오드 및/또는 이색성 염료를 염착시키는 단계를 수행할 수 있다.
또한, 상기 필름 적층체를 연신하는 단계를 붕산 수용액 내에서 실시함으로써, 상기 필름 적층체를 연신하는 단계와 상기 요오드 및/또는 이색성 염료를 폴리비닐알코올 필름에 가교시키는 단계를 동시에 수행할 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 적층체를 요오드 및/또는 이색성 염료를 포함하는 수용액에 침지시켜 염착 단계를 수행한 후에, 상기 염착이 완료된 적층체를 붕산 수용액에 침지시키고, 붕산 수용액 내에서 연신을 수행함으로써, 가교 단계와 연신 단계를 함께 수행할 수도 있다.
한편, 일반적으로 편광소자(편광자) 제조 공정은, 수세, 팽윤, 염착, 세정, 연신, 보색, 건조 등의 과정으로 이루어지는데, 본 명세서의 경우, 세정 및 연신 공정이 붕산 수용액에서 수행되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 세정 공정의 경우 붕산 농도가 0.1 중량% 내지 2.5 중량% 정도, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 2.0 중량% 정도일 수 있으며, 연신 공정의 경우 붕산 농도는 1 중량% 내지 5 중량% 정도, 바람직하게는 1 중량% 내지 4 중량%정도, 보다 바람직하게는 1.5 중량% 내지 4.5 중량% 정도일 수 있다. 이와 같은 붕산 수용액에서 연신이 수행될 경우, 붕산 가교로 인해 폴리비닐알코올계 필름의 파단 발생율이 저하되어 공정 안정성이 증대되며, 습식 공정 중 발생하기 쉬운 폴리비닐알코올계 필름의 주름 발생을 제어할 수 있다. 또한 건식연신 대비 저온에서도 연신이 가능하다는 장점이 있다.
한편, 상기 연신은 편광자의 박형화를 위하여 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 10㎛이하가 되도록 수행되는 것이 바람직하며, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 필름의 두께가 1㎛ 내지 10㎛ 또는 3㎛ 내지 10㎛ 정도가 되도록 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연신은, 이에 한정되는 것은 아니나, 20℃ 내지 85℃의 온도에서, 5배 내지 15배의 연신 배율로 수행될 수 있으며, 바람직하게는 40℃ 내지 80℃의 온도에서, 보다 바람직하게는 45℃ 내지 55℃의 온도에서 5배 내지 10배의 연신 배율로 수행하는 것이 광학 물성을 고려할 때 특히 바람직하다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 필름 적층체를 연신하는 단계에서 연신 온도가 45℃ 내지 55℃이고, 연신비가 5배 내지 15배이다. 보다 구체적으로, 연신비가 약 6배일 수 있다.
또한, 연신 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 상기 적층체를 종 방향(MD)에 대하여 일축 연신을 실시할 수 있고, 또는 상기 적층체를 횡 방향(TD)에 대하여 일축 연신을 실시할 수도 있다. 또한, 상기 적층체를 횡 방향(TD) 연신 시 동시 이축으로 종 방향(MD) 수축을 유발할 수도 있다. 한편, 상기 적층체의 횡 방향(TD) 연신 방법으로는 예를 들어, 텐터를 통해 일단(一端)을 고정시킨 고정단 일축 연신 방법 등을 들 수 있으며, 상기 적층체의 종 방향(MD) 연신 방식으로는, 롤간 연신 방법, 압축 연신 방법, 자유단 일축 연신 방법 등을 들 수 있다. 한편, 연신 처리는 다단으로 실시할 수도 있으며, 또는 이축 연신, 경사 연신 등을 실시함으로써 이루어질 수도 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 적층체를 연신하는 단계는 적층체를 종 연신하는 단계일 수 있다.
한편, 상기 필름 적층체를 연신하는 단계 이후에 필요에 따라, 상기 연신 적층체를 건조하는 단계를 수행할 수 있다. 이때, 상기 건조는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 편광자의 광학 특성을 고려할 때, 20℃ 내지 100℃, 더 바람직하게는 40℃ 내지 90℃ 정도의 온도에서 수행되는 것이 바람직하며, 상기 건조 시간은 1분 내지 10분 정도인 것이 바람직하다. 건조 공정은 폴리비닐알코올의 표면 및 내부의 수분 제거를 통해 편광판 제조공정 중 수분에 의한 폴리비닐알코올계 편광자의 물성 저하를 방지하고, 건조 과정에서 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 폭수축을 원활하게 유도해주어 폴리비닐알코올 및 요오드로 구성된 착체의 배향성을 증대시켜 편광자의 편광도를 향상시키는 역할을 한다.
다음으로, 상기 고분자 필름과 상기 폴리비닐알코올계 필름을 분리하는 단계를 수행한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름을 분리하는 단계는 2N/2cm 이하의 박리력을 가하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 0.1N/2cm 내지 2N/2cm, 0.1N/2cm 내지 1N/2cm 정도일 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 경우, 코팅이나 공압출을 이용하여 적층된 경우에 비해, 폴리비닐알코올계 필름과 고분자 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.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 제조방법은 고분자 필름을 횡 연신하여 폴리비닐알코올계 필름과의 부착력을 향상시키는 단계를 포함하나, 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름의 필름 적층체를 5배 이상 연신 시키면 접착제층의 두께가 1/3 이상 감소되어 향상된 고분자 필름 표면의 거칠기 및/또는 고분자 필름의 헤이즈 값과 상관없이 연신 후 약한 박리력을 이용해 효율적으로 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름을 분리할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 전술한 실시상태들에 따라 제조된 박형 편광자를 제공한다.
상기와 같은 방법에 의해 제조된 본 명세서의 일 실시상태에 따른 박형 편광자는 그 두께가 10㎛ 이하, 바람직하게는 1㎛ 내지 10㎛ 정도, 보다 바람직하게는 3㎛ 내지 10㎛ 정도로 매우 얇다. 따라서 이를 포함하는 편광판 등의 박형 경량화가 가능하다.
또한, 상기와 같은 방법에 의해 제조된 본 명세서의 일 실시상태에 따른 박형 편광자는 이와 같이 얇은 두께에서도, 단체 투과도가 40% 내지 45% 정도, 바람직하게는 41% 내지 43% 정도이며, 편광도가 99% 이상 또는 99.5%이상, 바람직하게는 99.9% 이상, 더 바람직하게는 99.99% 이상으로 매우 우수한 광학 물성을 나타낸다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 박형 편광자는 단체투과도가 40% 내지 45%이고, 편광도가 99.9% 이상이다.
일반적으로 박형 편광자는 단체 투과도가 감소하면 편광도가 증가하고, 단체 투과도가 증가하면 편광도가 감소하는 광학 물성을 가진다. 따라서, 편광도와 단체 투과도가 모두 높은 광학 물성을 가지지 못하는 문제점이 있었다. 그러나, 본 명세서의 일 실시상태에 따라 제조된 박형 편광자는 상기와 같이, 편광도 및 단체 투과도가 모두 높은 광학 물성을 가진다는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 상기 편광자를 포함하는 편광판을 제공한다. 이때, 편광판의 구조는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 편광자를 포함하는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 편광자의 적어도 일면에 보호 필름이 구비된 구조일 수 있으며, 필요에 따라, 위상차 필름, 휘도 향상 필름, 하드 코팅층, 반사방지층, 점착층 등이 될 수 있으며, 그 재료 및 적층 방법은 당 기술분야에 알려진 것이라면 특별히 한정되지 않는다.
이때, 상기 보호 필름으로는, 상기 보호 필름은 편광자를 지지 및 보호하기 위한 것으로, 당해 기술 분야에 일반적으로 알려져 있는 다양한 재질의 보호 필름들, 예를 들면, 셀룰로오스계 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate) 필름, 싸이클로올레핀 폴리머(COP, cycloolefin polymer) 필름, 아크릴계 필름 등이 제한없이 사용될 수 있다. 이 중에서도 광학 특성, 내구성, 경제성 등을 고려할 때, 아크릴계 필름을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
편광자와 보호 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 보호 필름의 재질 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들면, 보호 필름으로 TAC을 사용하는 경우에는 폴리비닐알코올계 접착제와 같은 수계 접착제를 이용할 수 있고, 보호 필름으로 아크릴 필름이나 COP 필름 등을 사용하는 경우에는 아크릴계 접착제, 에폭시계 접착제와 같은 광 경화 또는 열경화성 접착제를 이용할 수 있다.
한편, 본 명세서에 일 실시상태에 따른 상기 편광판은 다양한 디스플레이 장치에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 편광판은 액정표시장치(LCD), 유기발광소자(OLED)와 같은 다양한 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 일면 또는 양면에 부착되어 있는 전술한 편광판을 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
상기 표시 패널은 액정 패널, 플라즈마 패널 및 유기발광 패널일 수 있으며, 이에 따라, 상기 화상표시장치는 액정표시장치(LCD), 플라즈마 표시장치(PDP) 및 유기전계발광 표시장치(OLED)일 수 있다.
이때, 상기 액정표시장치에 포함되는 액정 패널의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 그 종류에 제한되지 않고, TN(twisted nematic)형, STN(super twisted nematic)형, F(ferroelectic)형 또는 PD(polymer dispersed)형과 같은 수동 행렬 방식의 패널; 2단자형(two terminal) 또는 3단자형(three terminal)과 같은 능동행렬 방식의 패널; 횡전계형(IPS; In Plane Switching) 패널 및 수직배향형(VA; Vertical Alignment) 패널 등의 공지의 패널이 모두 적용될 수 있다. 또한, 액정표시장치를 구성하는 기타 구성, 예를 들면, 상부 및 하부 기판(예를 들어, 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판) 등의 종류 역시 특별히 제한되지 않고, 이 분야에 공지되어 있는 구성이 제한없이 채용될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 횡 연신된 고분자 필름 및 상기 횡 연신된 고분자 필름의 일면에 구비된 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 포함하는 적층체를 제공한다. 이 때, 상기 고분자 필름 및 폴리비닐알코올계 필름에 관한 설명은 전술한 내용이 적용될 수 있다. 또한, 상기 고분자 필름을 횡 연신하는 방법과 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 고분자 필름에 구비하는 방법도 전술한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 적층체의 횡 연신된 고분자 필름은 폭이 2400mm 이상인 고분자 필름일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 적층체의 횡 연신된 고분자 필름은 표면 헤이즈 값이 2% 이상일 수 있다. 이 때, 표면 헤이즈 값은 당 기술분야에서 알려진 방법으로 수행될 수 있으며, 예를 들면, NDK社 NDH5000SP Haze Meter 기기를 이용할 수 있으며, 샘플 로딩(loading)후, 측정 센서를 샘플 표면에 접촉시켜 표면 헤이즈 값을 측정할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 횡 연신된 고분자 필름; 및 상기 횡 연신된 고분자 필름의 일면에 구비된 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 포함하는 적층체를 일축 또는 이축 연신한 것을 특징으로 하는 적층체를 제공한다. 이 때, 바람직하게는 종 방향으로 일축 연신한 것을 특징으로 하는 적층체를 의미한다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 명세서의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
미연신 열가소성 폴리우레탄 필름을 70℃에서 횡 방향으로 1.5배 연신시켰다. 횡 연신된 열가소성 폴리우레탄 필름의 일면에 미연신 폴리비닐알코올계 필름(일본합성社, M2001 grade 20㎛ PVA 필름)을 부착하여 필름 적층체를 형성하였다.
상기 적층체에 대해, 25℃의 순수 용액에서 15초간 팽윤(swelling) 공정을 거친 후, 0.3wt% 농도 및 25℃의 요오드 용액에서 60초간 염착 공정을 진행하였다. 이후 붕산 1.0wt% 용액에서 15초간 세정 공정을 거친 후 50℃의 붕산 2.0wt% 용액에서 종 방향으로 6배 연신 공정을 진행하였다.
연신 이후 5wt%의 요오드화 칼륨(KI) 용액에서 보색 공정을 거친 후, 80℃ 오븐에서 5분간 건조 공정을 진행하였다. 건조 공정 이후 고분자 필름으로부터 폴리비닐알코올계 필름을 박리시킴으로써 최종적으로 두께 5.8㎛의 폴리비닐알코올계 박형 편광자를 제조하였다.
실시예 2
미연신 열가소성 폴리우레탄 필름을 70℃에서 횡 방향으로 2배 연신시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 5.8㎛의 폴리비닐알코올계 박형 편광자를 제조하였다.
실시예 3
미연신 열가소성 폴리우레탄 필름을 70℃에서 횡 방향으로 2.5배 연신시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 5.8㎛의 폴리비닐알코올계 박형 편광자를 제조하였다.
실시예 4
미연신 열가소성 폴리우레탄 필름을 70℃에서 횡 방향으로 3배 연신시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 5.8㎛의 폴리비닐알코올계 박형 편광자를 제조하였다.
비교예 1
필름 적층체를 형성하기 전에 미연신 열가소성 폴리우레탄 필름을 횡 연신하는 단계를 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 5.6㎛의 폴리비닐알코올계 박형 편광자를 제조하였다.
실험예 1
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에 따라 제조된 박형 편광자의 부착력, 광학 특성 등을 측정하여 하기 [표 1]에 나타내었다.
λTD 단체투과율 (%) 편광도(%) WTD/Wo (%) WTD_λ6/Wo' (%) 부착력 (N)
실시예 1 1.5 43.0 99.9901 150 37.5 1.6
실시예 2 2.0 43.0 99.9914 200 31.0 2.1
실시예 3 2.5 43.0 99.9930 250 29.1 2.7
실시예 4 3.0 43.0 99.9932 300 28.5 2.8
비교예 1 1.0 43.0 99.9874 100 43.8 1.4
상기 [표 1]에 있어서, λTD는 고분자 필름의 횡 연신비이고, WTD_λ6/Wo'는 횡 연신된 고분자 필름을 6배 종 연신한 후의 최종 폭/횡 연신된 고분자 필름의 종 연신전 폭(종 연신 후 폭 수축률)이며, WTD/WO는 횡 연신 후 고분자 필름의 폭/횡 연신 전 고분자 필름의 폭(횡 연신 후 폭 증가율)이다. 이 때, 고분자 필름은 미연신 열가소성 폴리우레탄 필름이다.
상기 [표 1]에서 볼 수 있듯이, 고분자 필름의 횡 연신비가 클수록 고분자 필름 폭 증가율이 크며 결과적으로 폴리비닐알코올계 필름과의 부착력이 커짐을 알 수 있다. 즉, 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 편광자에 포함되는 기재 필름인 고분자 필름은 폴리비닐알코올계 필름과의 부착력 향상과 동시에 광폭화를 구현하고 있다.
상기 횡 연신비에 따른 고분자 필름의 폭 증가율 및 횡 연신된 고분자 필름의 종 연신 후 폭 수축률을 도 2의 그래프로 나타내었다. 도 2에 대한 설명은 전술한 내용이 적용될 수 있다.
또한, [표 1] 및 도 3에서 볼 수 있듯이, 실시예 1 내지 4의 제조 방법에 의하여 제조되는 박형 편광자는 비교예 1의 제조 방법에 의하여 제조되는 박형 편광자에 비하여 우수한 편광도를 보이며, 고분자 필름 기재와 폴리비닐알코올계와의 부착력 또한 우수함을 알 수 있다. 이를 통하여 본 명세서의 일 실시상태에 의하면 단체 투과도와 편광도가 모두 우수한 박형 편광자를 공정 안정성이 우수한 제조방법을 통해 제조할 수 있음을 알 수 있다.
실험예 2
각각 다른 횡 연신온도와 횡 연신비로 미연신 열가소성 폴리우레탄 필름을 횡 연신한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 제조한 여러 개의 박형 편광자의 횡 연신 효율을 측정하였다. 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.
횡 연신 온도 횡 연신비(λTD) WTD _λ6/WO _λ6
TD 미연신 1 0
50℃ 1.5 18.2
50℃ 2 22.4
50℃ 2.5 22.1
50℃ 3 41.1
60℃ 1.5 16.4
60℃ 2 23.3
60℃ 2.5 33.6
60℃ 3 59.6
70℃ 1.5 28.4
70℃ 2 41.6
70℃ 2.5 66.1
70℃ 3 95.2
전술한 바와 같이, WTD _λ6/WO _λ6은 [횡 연신된 고분자 필름을 6배 종 연신한 후의 최종 폭]/[횡 연신을 하지 않은(미연신) 고분자 필름을 6배 종 연신한 후의 최종폭]을 의미한다. 즉, WTD _λ6/WO _λ6은 고분자 필름의 횡 연신에 따른 6배 종 연신 후 최종 폭 증가율을 의미한다. 상기 [표 2]의 결과를 도 4의 그래프로 나타내었다.
[표 2] 및 도 4를 통해, 고분자 필름을 횡 연신하는 단계에서의 횡 연신 온도가 50℃ 내지 80℃범위 내에서 높을수록 동일 횡 연신비에서 종 연신 후 폭 증가율이 높음을 알 수 있고, 결과적으로 횡 연신 온도가 50℃ 내지 80℃범위 내에서 높을수록 넓은 폭의 고분자 기재 원단을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 한편, 횡 연신 효과가 낮은 횡 연신비(λTD) 1.5의 경우, 횡 연신 온도가 60℃일 때, 횡 연신 온도가 더 낮은 50℃인 경우에 비하여, WTD _λ6/WO _λ6 값이 작으나, 편차수준(±1.0)내에 값 차이를 보이는 바, 동등 수준으로 볼 수 있다. 그 외의 횡 연신비의 경우, 모두 온도가 상승함에 따라 동일 횡 연신비에서 폭 증가 경향이 나타남을 볼 수 있다.
또한, 고분자 필름을 횡 연신하는 단계에서 횡 연신 온도가 동일할 경우, 횡 연신비가 높을수록 종 연신 후 폭 증가율이 높음을 알 수 있다.
H: 홀더
A: 폴리비닐알코올계 필름
B: 고분자 필름
MD: 종 연신 방향
Wo: 횡 연신 전 고분자 필름의 폭
Wo': 횡 연신 된 고분자 필름의 종 연신 전 폭
WTD: 횡 연신 후 고분자 필름의 폭
Wλ6: 횡 연신 된 고분자 필름의 6배 종 연신 후 폭
DOP: 편광도
Wo_λ6: 횡 연신을 하지 않은(미연신) 고분자 필름을 6배 종 연신한 후의 최종 폭
WTD_λ6: 횡 연신 된 고분자 필름을 6배 종 연신한 후의 최종 폭

Claims (18)

  1. 고분자 필름을 횡 연신하는 단계;
    상기 횡 연신된 고분자 필름의 적어도 일면에 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 적층하여 필름 적층체를 형성하는 단계;
    상기 필름 적층체를 연신하는 단계; 및
    상기 고분자 필름과 상기 폴리비닐알코올계 필름을 분리하는 단계를 포함하는 박형 편광자의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고분자 필름을 횡 연신하는 단계에서 횡 연신 온도가 50℃ 내지 80℃인 것을 특징으로 하는 박형 편광자의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고분자 필름을 횡 연신하는 단계에서 횡 연신비가 1.5배 내지 5배인 것을 특징으로 하는 박형 편광자의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름 적층체를 형성하는 단계는 상기 횡 연신된 고분자 필름과 폴리비닐알코올계 필름 표면의 약한 인력 또는 접착제층을 이용하여 부착되는 것을 특징으로 하는 박형 편광자의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름 적층체를 형성하는 단계에서 상기 횡 연신된 고분자 필름의 폴리비닐알코올계 필름에 대한 부착력이 1.5 N/2cm 이상인 것을 특징으로 하는 박형 편광자의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름 적층체를 연신하는 단계에서 연신 온도가 45℃ 내지 55℃이고, 연신비가 5배 내지 15배인 것을 특징으로 하는 박형 편광자의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름 적층체를 연신하는 단계는 붕산 농도가 1 중량% 내지 5 중량%인 붕산 수용액 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 박형 편광자의 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름 적층체를 연신하는 단계 전에 상기 적층체에 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상의 염료를 염착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 편광자의 제조 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 고분자 기재와 폴리비닐알코올계 필름을 분리하는 단계는 2N/2cm 이하의 박리력을 가하여 수행되는 것을 특징으로 하는 박형 편광자의 제조 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 고분자 필름은 열가소성 폴리우레탄계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 편광자의 제조 방법.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 따라 제조된 박형 편광자.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 박형 편광자는 단체 투과도가 40% 내지 45%이고,
    편광도가 99.9% 이상인 것을 특징으로 하는 박형 편광자.
  13. 청구항 11의 박형 편광자를 포함하는 편광판.
  14. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 일면 또는 양면에 부착되어 있는 청구항 13에 따른 편광판을 포함하는 화상표시장치.
  15. 횡 연신된 고분자 필름; 및
    상기 횡 연신된 고분자 필름의 일면에 구비된 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 포함하는 적층체.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 횡 연신된 고분자 필름은 폭이 2400mm 이상인 고분자 필름인 것을 특징으로 하는 적층체.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 횡 연신된 고분자 필름은 표면 헤이즈 값이 2% 이상인 고분자 필름인 것을 특징으로 하는 적층체.
  18. 횡 연신된 고분자 필름; 및
    상기 횡 연신된 고분자 필름의 일면에 미연신 폴리비닐알코올계 필름을 구비한 적층체를 일축 또는 이축 연신한 것을 특징으로 하는 적층체.
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