KR100947937B1

KR100947937B1 - 편광판의 제조방법

Info

Publication number: KR100947937B1
Application number: KR1020070137946A
Authority: KR
Inventors: 여정섭; 김영우; 이창희; 임경율
Original assignee: 주식회사 에이스 디지텍
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2010-03-15
Also published as: KR20090070069A

Abstract

본 발명은 편광자 제조공정 및 그로부터 제조된 편광자를 편광자보호필름과 합지하는 합지공정을 포함하는 편광판의 제조방법에 있어서, 상기 편광자 제조공정은 상기 편광자의 기재필름인 40 내지 75㎛ 두께의 폴리비닐알콜(PVA)필름을 염색단계 이전에 전처리단계로서 팽윤액이 담긴 팽윤조에서 팽윤시키는 팽윤단계; 상기 기재필름을 요오드 또는 이색성 염료로 염색하는 염색단계; 상기 기재필름을 가교제에 의해 가교하는 가교단계; 상기 기재필름을 40 내지 60℃ 온도 하에서 건조하는 건조단계; 상기 염색단계 내지 건조단계 중 적어도 한 단계에서 상기 기재필름을 연신롤러를 이용하여 연신하는 연신단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 박형의 기재필름을 이용하여 편광자를 제조함으로써, 광특성이 우수한 편광자와, 염색효율이 극대화된 편광자의 제조방법을 얻을 수 있으며, 상기 박형이 기재필름을 적용하는 경우에 적합한 제조방법을 제공할 수 있다.

편광자, 편광판, PVA필름, 두께, 연신공정, 2단연신, 팽윤공정

Description

편광판의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING POLARIZER}

본 발명은 모바일, 노트북, 컴퓨터 모니터 및 TV용 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)에 사용되는 편광판의 제조방법과 이로부터 제조된 편광판에 관한 것이다.

편광판은 액정표시장치의 표시패턴을 가시화 하기 위해, 광의 진동방향을 제어하는 목적으로 액정 셀의 안팎에 사용되고 있다. 일반적으로 사용되고 있는 편광판은, 폴리비닐알콜(PVA)계 수지 필름에 이색성 색소의 흡착에 의한 염색 및 일축 연신을 실시하여 그 이색성 색소를 배향시킨 편광자의 일면 또는 양면에 접착층을 통해 투명수지필름, 특히 트리아세틸셀룰로오스(TAC)로 대표되는 아세트산 셀룰로오스계의 편광자 보호필름을 적층한 구성으로 되어 있다. 이것을 필요에 따라 다른 광학필름을 통해 액정 셀에 점착제로 접합하여 액정표시소자가 구성된다. 이색성 색소로는 안트라퀴논 및 아조 염료, 뿐만 아니라 요오드를 포함한다.

상기 광특성이 우수한 편광판을 구성하기 위해서는 가시광 전역(380 내지 780nm)의 파장에서 빛샘 현상이 최소한으로 발생하여야 한다. 이러한 광특성은 편광판 제조공정 중에 연신공정에서 이루어진다.

상기 연신공정에서 일반적으로 중요하게 고려되는 것은 적정 전체 연신비의 설정, 구간 연신비의 설정, 용액온도의 설정, 붕소화합물 첨가 농도 설정 및 건조온도 설정 등이다. 하지만, 편광판 제조에 있어서 연신공정의 단위 공정이 적게는 7개에서 많게는 10개로 연결되어 있어, 각각의 단위공정 조건을 설정하기가 다소 복잡하다는 문제가 있다.

또한, 액정표시장치가 여러 곳에 사용됨에 따라 핸드폰 등에 적용되는 액정표시장치에서는 박형화, 경량화가 요구되며, 이에 따라 편광판 역시 박형화, 경량화가 요구되는 실정이다.

종래에는 편광자 기재로 사용되는 폴리비닐알콜(PVA) 필름의 두께가 75㎛ 이상이며, 이로부터 제조된 편광자의 두께가 30㎛ 이상이었으나, 상기 박형화 요구에 따라 편광자의 두께를 얇게 하려는 시도가 많이 있었다. 이것은 편광자의 기재필름의 두께를 박형화함에 따라 염색공정에서 상기 기재필름의 두께 대비 요오드 화합물 등 이색성 염료의 기재필름 내부로의 염착 효율을 높게하여 연신 시 요오드 이온의 배향을 보다 높여 결과적으로 광특성이 우수한 편광판의 제조를 용이하게 하는 장점이 있기 때문이다.

이처럼 상기 기재필름의 두께를 얇게 하는 발명에 대해서는 많은 시도가 있었으나, 기재필름의 두께가 얇아질수록 염색공정 이전의 팽윤단계에서 물에 대한 동일한 침지시간 하에서 기재필름의 팽윤되는 정도가 크기 때문에 상기 기재필름에 주름이 발생되는 문제가 많이 발생하였다.

또한, 건조공정에서는 종래 두께(75㎛ 이상)의 기재필름을 사용할 때보다 수분 증발이 크기 때문에 편광자가 보다 큰 취성(brittleness)을 가지게 되어 건조 후 편광자 보호필름과 합지하는 공정에서 편광자에 크랙(crack)이 발생될 가능성이 높고, 이로 인해 기재필름의 두께가 얇을수록 편광판 제작시 불량발생 가능성이 높게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 보다 얇은 기재필름을 적용하기 위한 최적의 공정 조건을 제시하여 편광자 염색공정에 있어서의 염색효율을 극대화시키고, 광특성이 향상된 편광자를 제조하기 위한 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 편광자 제조공정 및 상기 편광자를 편광자보호필름과 합지하는 합지공정을 포함하는 편광판의 제조방법에 있어서, 상기 편광자 제조공정은 상기 편광자의 기재필름인 40 내지 75㎛ 두께의 폴리비닐알콜(PVA)필름을 염색단계 이전에 전처리단계로서 팽윤액이 담긴 팽윤조에서 팽윤시키는 팽윤단계; 상기 기재필름을 요오드 또는 이색성 염료로 염색하는 염색단계; 상기 기재필름을 가교제에 의해 가교하는 가교단계; 상기 기재필름을 40 내지 60℃ 온도 하에서 건조하는 건조단계; 상기 팽윤단계 내지 건조단계 중 적어도 한 단계에서 상기 기재필름을 연신롤러를 이용하여 연신하는 연신단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 팽윤단계는 상기 기재필름을 수조에서 물로 세척하는 수세단계와 상기 기재필름을 팽윤조에 침지하는 팽윤조침지단계를 포함하여 이루어지며, 상기 수세단계와 상기 팽윤조침지단계의 입구 및 출구에는 상기 기재필름이 이송 및 연신되도록 이송롤러가 설치되며, 상기 수조 및 팽윤조 입구 및 출구의 이송롤러는 각각 서로 다른 속도로 회전하는 것이 박형화된 편광자의 기재필름을 적용하기 위하여 바람직하다.

여기서, 상기 이송롤러는 상기 수조의 입구 및 출구에 각각 설치된 수세입구롤러와 수세출구롤러와, 상기 팽윤조의 입구 및 출구에 각각 설치된 팽윤입구롤러와 팽윤출구롤러로 이루어지며, 상기 수세입구롤러와 상기 수세출구롤러의 회전속도비 R₁이 (수세출구롤러의 회전속도)/(수세입구롤러의 회전속도)이고, 상기 팽윤입구롤러와 상기 팽윤출구롤러의 회전속도비 R₂가 (팽윤출구롤러의 회전속도)/(팽윤입구롤러의 회전속도)로 표현될 때, R₁×R₂로 표현되는 구간속도비가 1.5 내지 3.0인 것이 박형화 편광자를 제조하기 위하여 특히 바람직하다.

또한, 상기 팽윤조 내의 팽윤액의 온도가 15 내지 40℃인 것이 바람직하다.

또한, 상기 연신단계는 상기 연신롤러의 회전속도의 변화에 따라 제1연신단계와 제2연신단계로 이루어지며, 상기 제1연신단계에서의 기재필름의 연신배율이 1.5 내지 3.0배이며, 상기 제2연신단계에서의 기재필름의 연신배율이 2.0 내지 3.0배이고, 상기 편광자 제조공정을 거친 기재필름의 전체 연신배율이 5.0 내지 8.0배인 것이 광특성이 우수한 편광자를 제조하기 위하여 바람직하다.

또한, 상기 제1연신단계는 상기 기재필름을 붕산수용액이 담긴 제1염색조와, 요오드 수용액 및 요오드화 칼륨 수용액이 담긴 제2염색조와, 붕산 수용액이 담긴 제3염색조에 순차적으로 참지하면서 일축 연신하고, 상기 제2연신단계는 상기 기재 필름을 붕산수용액이 담긴 가교조에 침지하면서 일축 연신하여 수행하는 것이 박형화 PVA 기재필름을 적용하기 위하여 최적화된 연신조건이다.

또한, 본 발명에 의한 편광판은 상기 편광판의 제조방법 중 어느 하나의 제조방법에 의해 제조된 편광판으로서, 상기 편광자의 두께가 10 내지 30㎛인 것이다.

본 발명에 의한 편광판의 제조방법 및 그를 이용하여 제조된 편광판에 따르면, 박형의 기재필름을 이용하여 편광자를 제조함으로써, 광특성이 우수한 편광자 및 편광판과, 염색효율이 극대화된 편광자의 제조방법을 얻을 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 편광판의 정단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 편광판은 편광자(100)의 양면에 접착제(200)를 매개로 하여 편광자보호필름(300)이 합지된 형태를 이룬다.

여기서, 상기 편광자(100)는 폴리비닐알콜계 수지필름으로 이루어지며, 상기 일실시예에서와 달리, 편광자보호필름(300)은 편광자(100)의 상측 또는 하측 중 어 느 일면에만 형성된 구성을 가질 수 있다.

편광자(100)는 후술한 제조방법에 의해 제조된 것이며, 그 두께는 10 내지 30㎛인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15 내지 25㎛이다. 종래의 편광자의 두께는 30㎛ 이상으로 구성하였으나, 30㎛ 이상의 두께의 편광자의 경우에는 편광자의 기재필름인 PVA필름의 두께가 75㎛ 이상의 것을 사용함으로써 염착효율이 낮고, 연신 및 건조에 의하여 편광자에 발생하는 잔류 응력이 많아지며, 스트레스가 가해졌을 때 편광자의 수축을 억제하지 못하여 편광자보호필름에 대한 부하가 증가함으로써 편광판 전체적으로 수축이 증가된다. 따라서 액정 패널의 실장시에 패널 색상의 변화가 발생하는 문제가 있으며 10㎛ 미만의 두께로 편광자를 제조할 경우에는 편광기능이 충분히 확보되지 못하고 내구성이 떨어질 우려가 있는바, 상기 문제점을 해결하기 위한 두께 구성으로서 본 발명에서는 10 내지 30㎛ 두께의 편광자를 사용한다.

접착제(200)는 편광자(100) 및 편광자보호필름(300)을 접착시키는 재료로서, 비닐알콜계 폴리머로 이루어진 접착제, 또는 이것과 붕산 또는 붕사, 글루타르알데히나나 멜라민, 옥살산 등, 비닐알콜계 폴리머의 수용성 가교제 등을 단독 또는 혼합하여 이루어질 수 있다. 이러한 접착제는 수용액의 도포 건조층 등으로 형성되고, 필요에 따라 다른 첨가제나 산 등의 촉매를 배합할 수 있다. 특히, 폴리비닐알콜로 이루어지는 접착제를 사용하는 것이 편광자용 PVA 기재와의 접착성이 가장 양호하다는 점에 있어서 바람직하다.

편광자보호필름(300)은 편광자(100)의 상하 양측에 부착되어 편광자를 지지 및 보호하는 필름이며, 투명성이나 기계적 강도, 열 안정성이나 수분 차폐성 등이 뛰어난 폴리머 등이 바람직하게 사용된다. 예를 들어 트리아세틸셀룰로오스(TAC)와 같은 아세테이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, 아크릴계 수지, 폴리노르보르넨계 수지 등을 들 수 있다. 편광 특성이나 내구성 등을 고려할 때 가장 바람직하게는 표면을 알칼리 등으로 비누화 처리한 두께 80㎛ 이상의 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 사용한다.

다음으로, 도 2는 본 발명에 의한 편광판의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 편광판의 제조방법은 팽윤단계(S10), 염색단계(S20), 가교단계(S30), 건조단계(S40), 연신단계(S50)로 이루어진 편광자 제조공정(S100)과, 그로부터 제조된 편광자를 편광자보호필름과 합지하는 합지공정(S200)으로 이루어진다.

팽윤단계(S10)는 염색단계(S20)를 비롯한 본 공정을 수행하기 이전에 PVA 기재필름 내의 PVA의 분자 사슬을 보다 유연하게 하며, 분자 사슬을 이완시켜 염색공정에서 요오드 화합물 등의 염료가 PVA 필름 내부로 염착되는 것이 용이하도록 하기 위한 공정이며, 본 발명에서의 팽윤단계(S10)에서는 편광자(100)의 기재필름인 40 내지 75㎛ 두께의 폴리비닐알콜(PVA)필름을 염색단계(S20) 이전의 전처리단계로서 팽윤액이 담긴 팽윤조에서 팽윤시킴으로써 수행된다.

본 발명의 팽윤단계(S10)에서 제공되는 편광자의 기재필름인 폴리비닐알콜 필름은 40 내지 75㎛, 바람직하게는 45 내지 60㎛ 두께의 필름을 적용한다. 상기 기재필름의 두께가 75㎛을 초과하는 경우에는 상술한 바와 같이 염착 효율이 저하될 뿐 아니라, 제작된 편광자를 액정 표시장치에 실장할 경우, 표시패널의 색변화가 커지고, 그 두께가 40㎛ 미만인 경우에는 연신단계(S50)를 수행하기가 용이하지 아니한 문제점이 있다.

팽윤단계(S10)에서 사용되는 팽윤액은 순수 또는 바람직하게는 붕산수용액으로 이루어진 붕소화합물 중 적어도 하나로 이루어진 것을 사용하고, 그 온도는 15 내지 40℃인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 35℃이며, 특히 바람직하게는 20 내지 25℃이다. 팽윤액의 온도 15 내지 40℃는 종래의 팽윤액 온도 대비 5 내지 10℃를 낮춘 값으로서, 두께가 75㎛ 이하인 얇은 기재필름을 사용할 경우에 연신단계(S20)를 수행함에 있어 팽윤되는 정도를 적절히 작게하여 기재필름에서의 주름발생을 억제하기 위하여 설정하는 최적의 온도조건이다.

본 발명에 있어서의 팽윤단계(S10)는 도 2에 도시된 바대로, 수세단계(S11) 및 팽윤조침지단계(S12)를 포함하여 이루어질 수 있다.

수세단계(S11)에서는 팽윤조침지단계(S12) 이전에 수조에서 물로 기재필름을 세척하는 단계이며, 팽윤조침지단계(S12)는 붕산수용액 또는 물이 담긴 팽윤조에 상기 기재필름을 침지하는 단계이다.

본 발명에서는 팽윤단계(S10)를 수조에서의 수세단계(S11)와 팽윤조에서의 팽윤조침지단계(S12)로 구성함으로써 상기 수조 및 팽윤조 입구 및 출구 각각에 이송롤러를 설치하고, 각 이송롤러의 회전속도를 다르게 함으로 인해 상기 얇은 두께 의 기재필름으로써 편광자(100)를 제조하기 위한 최적의 제조방법을 제공하고자 한다.

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 팽윤단계(S10)의 일실시예는 수세단계(S11)와, 팽윤조침지단계(S12), 각각의 입구 및 출구에 배치된 3쌍의 이송롤러(3)로 이루어진다. 도 3에서는 수세단계(S11)의 출구와 팽윤조침지단계(S12)의 입구가 중복되는 형태로 이루어지며, 양자가 분리된 형태를 이루어도 무방하다. 또한, 상기 이송롤러(3)는 기재필름의 일축 연신을 수행하는 것으로서, 한쌍의 닙 롤(nip roll)에 기재필름을 개재하여 사용할 수도 있고, 나열된 롤에 기재필름을 걸쳐서 사용할 수도 있다.

상기 이송롤러(3)는 상기 수세단계(S11)의 입구 및 출구에 각각 설치된 수세입구롤러(3-1)와 수세출구롤러(3-2)와, 상기 팽윤조침지단계(S12)의 입구 및 출구에 각각 설치된 팽윤입구롤러(3-2)와 팽윤출구롤러(3-3)로 이루어질 수 있으며, 본 발명에서는 수세단계(S11)의 출구와 팽윤조침지단계(S12)의 입구가 중복되어 있기 때문에, 수세출구롤러(3-2)와 팽윤입구롤러(3-2)를 동일한 롤러로써 사용하였다.

본 발명에서는, 수세입구롤러(3-1)와 수세출구롤러 또는 팽윤입구롤러(3-2)의 회전속도비 R₁은 (수세출구롤러의 회전속도)/(수세입구롤러의 회전속도)이고, 수세출구롤러 또는 팽윤입구롤러(3-2)와 팽윤출구롤러(3-3)의 회전속도비 R₂는 (팽윤출구롤러의 회전속도)/(팽윤입구롤러의 회전속도)로 표현될 때, R₁×R₂로 표현되는 구간속도비, 즉 수세단계(S11)부터 팽윤조침지단계(S12)까지의 연신속도비 가 1.5 내지 3.0, 더욱 바람직하게는 1.6 내지 2.0이다.

이처럼, 팽윤단계(S10)에서 본 공정에 앞서 회전속도가 서로 다른 이송롤러(3)를 사용하여 일축 연신을 수행하고, 특히 상기 구간속도비로써 연신을 수행하는 것은 상기 팽윤조의 온도 조건에서 설명한 바와 마찬가지로, 두께가 75㎛ 이하인 얇은 기재필름을 사용할 경우에 있어서, 기재필름에 주름이 생기지 않게 하고, 제조된 편광자의 취성을 낮추기 위한 최적의 조건으로 도출된 것이다.

염색단계(S20)는 기재필름을 요오드 또는 이색성 염료에 침지하여 상기 염료를 기재필름 내부에 흡착시키는 공정이다. 여기서, 요오드 수용액을 염료로 사용하는 경우에는 요오드에 요오드화 칼륨수용액을 용해 보조제로 하여 요오드 이온을 포함하는 수용액을 사용할 수 있으며, 상기 요오드의 사용 농도는 대략적으로 0.01내지 1중량%, 바람직하게는 0.02 내지 0.8중량%이며, 상기 요오드화 칼륨의 사용 농도는 0.01 내지 10중량%, 보다 바람직하게는 0.05 내지 8중량%이다.

가교단계(S30)는 기재필름을 가교제에 침적시킴으로써 기재필름의 PVA 분자사슬을 가교시키기 위하여 수행되는 단계로서, 사용되는 가교제는 붕산이나 붕사 수용액을 바람직하게 사용한다. 상기 붕산 수용액에는 요오드화 칼륨이 포함될 수 있다.

건조단계(S40)는 상기 기재필름을 40 내지 60℃, 바람직하게는 55 내지 60℃ 온도 하에서 건조하는 단계이며, 상기 온도범위는 종래의 건조온도에 비하여 약 5 내지 10℃를 낮추어 실시함으로써, 75㎛ 미만의 기재필름을 사용하는 경우에 수분 증발을 최소화시키는 구성을 갖게 되어, 취성을 최소화시킨 편광자를 얻게 할 수 있는 온도범위이다.

연신단계(S50)는 상기 팽윤단계(S10) 내지 건조단계(S40) 중 적어도 어느 한 단계와 함께 수행할 수도 있고, 상기 단계들 중 적어도 어느 한 단계의 시작되기 전이나 마친 후, 또는 각 단계들 사이에 수행할 수도 있다.

상기 연신단계(S50)에서 사용되는 연신방법은 특별히 제한되지는 아니하지만, 습윤 연신법과 건식 연신법 양자를 모두 사용할 수 있다. 건식 연신법에 의한 연신방법으로는 예를 들어, 인터롤 연신법(inter-roll stretching method), 가열롤 연신법(heated roll stretching method) 및 압축 연신법(compression stretching method) 등이 있으며, 다단계로 수행될 수 있다.

본 발명에 의한 연신단계(S50)는 제1연신단계(S51)과, 제2연신단계(S52)의 2단 연신으로 이루어지며, 상기 제1연신단계(S51)와 제2연신단계(S52)로 연신단계(S50)를 나누는 것은 연신을 수행하는 연신배율의 변화에 따라 구분한 것이다. 상기 2단 연신을 수행하는 것은 앞서 설명한 바와 같이, 안정적인 연속생산이 가능하고, 결과적으로 전체 연신비를 올리는데 유리하여 광특성 향상에 도움이 되기 때문이다.

여기서, 상기 제1연신단계(S51)에서의 기재필름의 연신배율이 1.5 내지 3.0배이며, 상기 제2연신단계(S52)에서의 기재필름의 연신배율이 2.0 내지 3.0배이고, 상기 편광자 제조공정을 거친 기재필름의 전체 연신배율이 5.0 내지 8.0배가 되도록 연신단계(S50)를 수행한다.

상기 제1연신단계(S51)에서의 연신배율을 1.5 내지 3.0배로 수행하는 것은 염색 처리에 의한 기재필름의 늘어짐이나 주름의 발생 염려를 감소시키고, 연신의 얼룩을 없애기 위함이다. 연신배율이 1.5배 미만인 경우에는 필름이 늘어져 염색 시에 그 부분이 염색 얼룩이 되는 문제점이 있으며, 3.0배를 초과하는 경우에는 고투과율, 고편광도의 편광판을 얻기 어렵다는 문제점이 있다.

제2연신단계(S52)에서의 연신배율이 2.0 내지 3.0배인 것은, 2.0배 미만인 경우에는 기재필름의 늘어짐 또는 주름의 발생이라는 문제점이 발생되고, 3.0배를 초과하는 경우에는 연신 중의 필름의 절단이 발생하는 문제점이 있기 때문이다.

상기 편광자 제조공정(S100)을 거쳐 제조된 편광자(100)와 상술한 편광자보호필름(300)과 합지하는 합지공정(S200)을 통해 편광판으로 제조된다.

편광자(100) 및 편광자보호필름(300)을 접착하는 방식은 특별히 제한되지는 아니하지만, 탑-다운(top-down) 방식, 다운-탑(down-top)방식, 그리고 수평합지방식으로 나뉜다. 본 발명에서는 세가지 방식을 모두 사용할 수 있다.

그리고, 편광자(100)에 편광자보호필름(300)을 접착시킬 때에는 미리 접착제를 도포하여 접착시키거나, 편광자(100)와 편광자보호필름(300)이 합지되는 시점에 접착제를 떨어뜨려 접착시키는 방법이 있다. 본 발명에서는 접착제를 도포하여 접착하거나, 떨어뜨려 접착시키는 방식 중 하나를 선택하거나, 두가지 방식을 모두 함께 사용할 수 있다.

상기 제조방법에 의해 제조된 편광판에 다른 광학층 등의 광학부재를 적용하여 사용할 수 있다. 그 광학부재로서는 특별히 제한되지는 아니하나, 예를 들어 반사판이나 반투과 반사판, 위상차판(1/2 파장판, 1/4 파장판 등의 λ판도 포함한 다.), 시각보상필름, 휘도향상 필름 등 액정 표시장치 등의 형성에 사용될 수 있는 적절한 광학층의 1층 또는 2층 이상을 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예와 본 발명과 비교되는 비교예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

실시예 1

기재필름으로서 60㎛ 두께의 PVA필름을 25℃ 붕산수용액이 담긴 팽윤조와, 30℃ 요오드 수용액 및 요오드화 칼륨 수용액이 담긴 염색조와, 50℃ 붕산 수용액이 담긴 가교조에 순차적으로 참지하면서 일축 연신하여 연신배율 2.70배로 연신한 후, 상기 기재필름을 붕산수용액이 담긴 연신조에 침지하면서 일축 연신하여 연신배율 2.33배로 연신하여 전체 연신배율 6.3배로 연신한 후, 55℃ 환경 하에서 건조하여 편광자를 제조하였다. 상기 편광자 제작 후 편광자보호필름인 테트라아세테이트셀룰로오스(TAC) 필름을 편광자와 합지하는 방식으로 편광판을 제조하였다.

실시예 2

기재필름으로서 두께 40㎛인 것을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조방법에 의해 편광판을 제조하였다.

비교예

기재필름으로서 두께 75㎛인 것을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조방법에 의해 편광판을 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에 의해 제조된 편광판의 특성 평가에 대해서는 아래와 같은 실험을 수행하였다.

투과율

투과율은 분광도계(Jasco사의 V-7100)를 사용하여 측정하였으며, 다음의 식을 이용하여 구하였다.

투과율(%) = (I_out/I_in) * 100

여기서, I_in 는 입사광, I_out 는 투과광이며,

단체투과율(Ts)은 1개의 편광판의 전광선 투과율(%),

평행투과율(Tp)은 2매의 편광판의 편광축을 평행으로 하여 겹칠 때의 전광선 투과율(%),

직교투과율(Tc)은 2매의 편광판의 편광축을 직교시켜서 겹칠 때의 전광선 투과율(%)이다.

편광도( PE )

편광도는 다음의 식을 이용하여 구하였다.

편광도(PE) = [(Tp-Tc)/(Tp+Tc)]^1/2* 100 (%)

편광판 CR

편광판 CR은 평행투과율(Tp)/직교 투과율(Tc)의 식을 이용하여 구하였다.

상기 특성 평가데이터는 아래 <표 1>에 정리하였다.

	연신 및 건조 후의 편광자의 두께(㎛)	단체투과율(Ts) (%)	평행투과율(Tp) (%)	직교 투과율(Tc) (%)	편광도(PE) (%)	편광판 CR (Tp/Tc)
실시예 1	16	43.39	37.55	0.015	99.960	2503.33
실시예 2	27	43.67	37.79	0.008	99.979	4723.75
비교예	22	43.27	37.43	0.021	99.944	1782.38

상기 <표 1>에 나타난 바와 같이, PVA 필름의 두께가 얇아질수록 동일수준의 단체투과율(Ts) 및 평행투과율(Tp)에서 직교 투과율(Tc)는 저하되고, 편광도(PE)가 상승되는 것을 알 수 있으며, 편광판 CR이 높아짐을 알 수 있는바, 이로부터 광특성이 향상되는 것을 검증하였다.

이상, 본 발명을 구성을 중심으로 실시예와 비교예를 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 편광판의 정단면도

도 2는 본 발명에 의한 편광판의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도

도 3은 본 발명의 일시예에 의한 팽윤단계를 수행하기 위한 장치를 나타낸 도면

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

3: 이송롤러 100: 편광자

200: 접착제 300: 편광자보호필름

Claims

편광자 제조공정 및 상기 편광자를 편광자보호필름과 합지하는 합지공정을 포함하는 편광판의 제조방법에 있어서,

상기 편광자 제조공정은

상기 편광자의 기재필름인 40 내지 75㎛ 두께의 폴리비닐알콜(PVA)필름을 염색단계 이전에 전처리단계로서 온도가 15 내지 40℃인 팽윤액이 담긴 팽윤조에서 팽윤시키는 팽윤단계;

상기 기재필름을 요오드 또는 이색성 염료로 염색하는 염색단계;

상기 기재필름을 가교제에 의해 가교하는 가교단계;

상기 기재필름을 40 내지 60℃ 온도 하에서 건조하는 건조단계;

상기 팽윤단계 내지 건조단계 중 적어도 한 단계에서 상기 기재필름을 연신롤러를 이용하여 연신하는 연신단계;를 포함하여 이루어지며,

상기 팽윤단계는 상기 기재필름을 수조에서 물로 세척하는 수세단계와 상기 기재필름을 팽윤조에 침지하는 팽윤조침지단계를 포함하여 이루어지며, 상기 수세단계와 상기 팽윤조침지단계의 입구 및 출구에는 상기 기재필름이 이송 및 연신되도록 이송롤러가 설치되며, 상기 수조 및 팽윤조 입구 및 출구의 이송롤러는 각각 서로 다른 속도로 회전하고,

상기 이송롤러는 상기 수조의 입구 및 출구에 각각 설치된 수세입구롤러와 수세출구롤러와, 상기 팽윤조의 입구 및 출구에 각각 설치된 팽윤입구롤러와 팽윤출구롤러로 이루어지며, 상기 수세입구롤러와 상기 수세출구롤러의 회전속도비 R₁이 (수세출구롤러의 회전속도)/(수세입구롤러의 회전속도)이고, 상기 팽윤입구롤러와 상기 팽윤출구롤러의 회전속도비 R₂가 (팽윤출구롤러의 회전속도)/(팽윤입구롤러의 회전속도)로 표현될 때, R₁×R₂로 표현되는 구간속도비가 1.5 내지 3.0인 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
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제1항에 있어서,

상기 연신단계는 상기 연신롤러의 회전속도의 변화에 따라 제1연신단계와 제2연신단계로 이루어지며,

상기 제1연신단계에서의 기재필름의 연신배율이 1.5 내지 3.0배이며,

상기 제2연신단계에서의 기재필름의 연신배율이 2.0 내지 3.0배이고,

상기 편광자 제조공정을 거친 기재필름의 전체 연신배율이 5.0 내지 8.0배이며,

상기 제1연신단계는 상기 기재필름을 붕산수용액이 담긴 팽윤조와, 요오드 수용액 및 요오드화 칼륨 혼합수용액이 담긴 염색조와, 붕산 수용액이 담긴 가교조에 순차적으로 참지하면서 연신하고, 상기 제2연신단계는 상기 기재필름을 붕산수용액이 담긴 연신조에 침지하면서 연신하여 수행하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
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