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KR102662107B1 - 편광판의 제조 방법 - Google Patents

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KR102662107B1
KR102662107B1 KR1020190003685A KR20190003685A KR102662107B1 KR 102662107 B1 KR102662107 B1 KR 102662107B1 KR 1020190003685 A KR1020190003685 A KR 1020190003685A KR 20190003685 A KR20190003685 A KR 20190003685A KR 102662107 B1 KR102662107 B1 KR 102662107B1
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polymer film
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KR1020190003685A
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이현수
김계성
김영곤
김태우
김영태
박진용
나상현
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산진 옵토일렉트로닉스 (난징) 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 출원은 고분자 필름 및 편광판의 제조 방법에 관한 것이다. 본 출원에서는 편광판에서 요구되는 광학적 및 기계적 내구성을 효과적으로 만족시키고, 디스플레이 장치에 적용되었을 때에 벤딩을 유발하지 않는 편광판을 형성할 수 있는 고분자 필름과 그 고분자 필름을 적용한 편광판의 제조 방법을 제공할 수 있다. 본 출원에서는 얇은 디스플레이 장치에 적용되는 편광판 및/또는 얇은 두께의 편광판에서도 벤딩을 유발하지 않으면서, 요구되는 광학적 및 기계적 내구성을 실현할 수 있는 고분자 필름과 그 고분자 필름을 적용한 편광판의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Description

편광판의 제조 방법{Preparation Method of Polarizing Plate}
본 출원은 편광판의 제조 방법에 관한 것이다.
편광판은 다양한 디스플레이 장치에서 광의 상태를 제어하기 위해서 적용되는 고분자 필름이다. 통상 편광판은 편광 기능이 있는 편광 필름의 일면 또는 양면에 보호 필름을 부착하여 제조된다.
편광판은 디스플레이 장치의 사용 환경에 따라서 다양한 온도 및 습도 조건에 노출되기 때문에 내구성이 요구된다. 예를 들어, 편광판은, 온도 및 습도와 같은 외부 환경에 따라서도 설계된 광학 특성을 안정적으로 유지하여야 하고, 크렉(crack) 등과 같은 기계적 결함도 발생하지 않아야 한다.
편광 필름의 보호 필름은 편광판이 상기와 같은 요구 물성을 만족할 수 있도록 선택되어야 한다.
최근에는 보다 얇은 디스플레이 장치에 대한 요구도 증가하면서 벤딩(bending)을 유발하지 않는 얇은 편광판에 대한 요구도 존재한다. 편광판에 포함되는 편광 필름이나 기타 다른 구성 요소들은 통상 연신 공정을 거쳐 제조되기 때문에, 외부의 온도 및 습도에 따라서는 응력을 발생시키는 경향이 있다. 이러한 응력은 얇은 디스플레이 장치에서 벤딩을 유발할 수 있고, 그러한 벤딩은 디스플레이 장치의 성능에 악영향을 줄 수 있다.
본 출원은, 편광판의 제조 방법에 대한 것이다. 본 출원에서는 편광판에서 요구되는 광학적 및 기계적 내구성을 효과적으로 만족시키고, 디스플레이 장치에 적용되었을 때에 벤딩을 유발하지 않는 편광판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원에서는 얇은 디스플레이 장치에 적용되는 편광판 및/또는 얇은 두께의 편광판에서도 벤딩을 유발하지 않으면서, 요구되는 광학적 및 기계적 내구성을 실현할 수 있는 편광판의 제조 방법을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
본 명세서에서 각도를 정의하는 용어 중 수직, 평행, 직교 또는 수평 등은, 목적 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적인 수직, 평행, 직교 또는 수평을 의미하고, 상기 수직, 평행, 직교 또는 수평의 범위는 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등의 오차를 포함하는 것이다. 예를 들면, 상기 각각의 경우는, 약 ±15도 이내의 오차, 약 ±10도 이내의 오차 또는 약 ±5도 이내의 오차를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 해당 물성에 영향을 미치는 경우에 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상기 물성은 상온에서 측정한 물성이다.
본 명세서에서 용어 상온은 특별히 가온되거나 감온되지 않은 상태에서의 온도로서, 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 예를 들면, 약 15℃ 이상, 18℃ 이상, 20℃ 이상 또는 약 23℃ 이상이면서, 약 27℃ 이하의 온도를 의미할 수 있다. 또한, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에서 언급하는 온도의 단위는 ℃이다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 압력이 해당 물성에 영향을 미치는 경우에 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상기 물성은 상압에서 측정한 물성이다.
본 명세서에서 용어 상압은 특별히 가압하거나, 감압시키지 않은 자연 그대로의 압력으로서 통상 대기압과 같은 1기압 정도의 압력을 의미한다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 습도가 해당 물성에 영향을 미치는 경우에 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상기 물성은 약 0 RH% 내지 100 RH%의 범위 내의 어느 한 습도, 예를 들면, 약 90 RH% 이하, 약 80 RH% 이하, 약 70 RH% 이하, 약 60 RH% 이하, 약 50 RH% 이하, 약 40 RH% 이하, 약 30 RH% 이하, 약 20 RH% 이하, 약 18 RH% 이하, 15RH% 이하 또는 약 10RH% 이하이거나, 약 1 RH% 이상, 약 2RH% 이상, 약 5 RH% 이상, 약 10 RH% 이상, 약 15 RH% 이상, 약 20 RH% 이상, 약 25 RH% 이상, 약 30 RH% 이상, 약 35 RH% 이상, 약 40 RH% 이상 또는 약 45 RH% 이상의상대 습도에서 측정한 물성이다. 상기에서 단위 RH%는 해당 습도가 상대 습도(단위: %)임을 의미한다.
특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에서 언급하는 어느 2개의 방향이 이루는 각도는 상기 두 개의 방향이 이루는 예각 내지 둔각 중 예각이거나, 또는 시계 방향 및 반시계 방향으로 측정된 각도 중에서 작은 각도일 수 있다. 따라서, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에서 언급하는 각도는 양수이다. 다만, 경우에 따라서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 측정된 각도간의 측정 방향을 표시하기 위해서 상기 시계 방향으로 측정된 각도 및 반시계 방향으로 측정된 각도 중에서 어느 하나의 각도를 양수로 표기하고, 다른 하나의 각도를 음수로 표기할 수도 있다.
본 출원의 편광판의 제조 방법은, 고분자 필름을 열처리하는 단계; 및 열처리된 상기 고분자 필름을 일 방향으로 광흡수축이 형성된 편광 필름과 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 본 출원의 방법에서 상기 고분자 필름은, 광학적으로 의도된 하나 이상의 기능을 나타내는 고분자 필름을 수 있으며, 예를 들면, 상기 편광 필름의 보호 필름일 수 있다.
본 출원에서는 고분자 필름을 일단 열처리한 후에 편광 필름과 부착하는 것에 의해서 목적하는 편광판을 제조할 수 있다는 점을 확인하였다. 이러한 열처리는 특히 후술하는 것과 같은 기계적 비대칭성을 가지는 고분자 필름에 대해서 효과적이다.
본 출원의 일 예시에서 상기 열처리가 수행되는 고분자 필름은, 특정한 비대칭성을 가지는 필름일 수 있다. 이러한 필름을 상기 열처리 공정에 적용함으로써 목적을 효과적으로 달성할 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 각 고분자 필름의 물성의 측정은, 본 명세서의 실시예 항목에 기술한 방식에 따라 측정한다.
본 명세서에서 사용하는 용어 고분자 필름의 제 1 방향 및 제 2 방향은 상기 고분자 필름의 면내의 임의의 방향이다. 예를 들어, 고분자 필름이 연신 고분자 필름인 경우에 상기 면내의 방향은 상기 고분자 필름의 MD(Machine Direction) 및 TD(transverse direction) 방향에 의해 형성되는 면내의 방향일 수 있다. 다른 예시에서 상기 제 1 방향은, 고분자 필름이 연신 고분자 필름인 경우에 MD(Machine Direction) 및 TD(transverse direction) 방향 중 어느 한 방향이고, 제 2 방향은 MD(Machine Direction) 및 TD(transverse direction) 방향 중 다른 한 방향일 수 있다.
하나의 예시에서 본 명세서에서 언급하는 고분자 필름의 제 1 방향은, 상기 TD 방향일 수 있다.
상기 고분자 필름의 비대칭성은 고분자 필름의 수축력에 의해 대변될 수 있다. 본 명세서에서 언급하는 수축력(고분자 필름, 고분자 필름, 편광 필름 또는 편광판의 수축력)은 하기 실시예에서 기재한 방식으로 측정한 것이다. 또한, 상기 수축력은 고분자 필름 단독 또는 고분자 필름상에 후술하는 광학층이 형성되어 있는 상태에서 측정한 것일 수 있다.
일 예시에서 상기 고분자 필름은, 상기 열처리 전에 제 1 방향(예를 들면, 전술한 TD 방향)에서의 수축력이 5.5N 내지 15N의 범위 내일 수 있다. 상기 고분자 필름의 제 1 방향에서의 수축력은 다른 예시에서 약 6N 이상, 약 6.5 N 이상, 약 7 N 이상 또는 약 7.5 N 이상이거나, 약 15 N 이하, 14 N 이하, 13 N 이하, 12 N 이하, 11 N 이하, 10 N 이하, 9 N 이하 또는 8 N 이하일 수 있다. 이러한 일 방향에서의 높은 수축력은, 열처리 공정 후에 목적하는 고분자 필름이 효과적으로 형성될 수 있도록 한다.
상기 고분자 필름은, 열처리 전에 상기 제 1 방향에서의 수축력(S1)과 상기 제 1 방향에 수직하는 면내 제 2 방향에서의 수축력(S2)의 비율(S1/S2)이 10 이상일 수 있다. 상기 비율(S1/S2)은 다른 예시에서 약 11 이상, 약 12 이상, 약 13 이상, 약 14 이상, 약 15 이상 또는 약 15.5 이상이거나, 약 150 이하, 약 140 이하, 약 130 이하, 약 120 이하, 약 110 이하, 약 100 이하, 약 90 이하 또는 약 80 이하 정도일 수 있다. 상기에서 면내 제 2 방향은 일 예시에서 상기 MD 방향일 수 있다.
상기 고분자 필름은, 상기 열처리 전에 상기 제 2 방향(예를 들면, 전술한 MD 방향)에서의 수축력이 0.01N 내지 2N의 범위 내일 수 있다. 상기 고분자 필름의 제 2 방향에서의 수축력은 다른 예시에서 약 0.03N 이상, 약 0.05N 이상, 약 0.07 N 이상 또는 약 0.09N 이상이거나, 약 1.8 N 이하, 1.6 N 이하, 1.4 N 이하, 1.2 N 이하, 1 N 이하, 0.8 N 이하 또는 0.6 N 이하 정도일 수 있다. 이러한 일 방향에서의 높은 수축력은, 열처리 공정 후에 목적하는 고분자 필름이 효과적으로 형성될 수 있도록 한다.
상기와 같은 큰 수축력 및/또는 수축력의 비대칭성을 가지는 고분자 필름으로는, 대략 3,000nm 이상의 고위상차를 나타내는 소위 고연신 PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름 또는 SRF(Super Retardation Film) 등으로 알려진 필름이 대표적으로 알려져 있다. 따라서, 본 출원에서 상기 고분자 필름은, 예를 들면, 폴리에스테르 고분자 필름일 수 있다.
상기와 같은 고분자 필름, 즉 높은 위상차를 가지는 필름은 업계에 공지이고, 이러한 필름은 제조 과정에서의 고연신 등에 의해 기계적 물성도 큰 비대칭성을 나타낸다. 업계에 공지된 상태 상기 고분자 필름의 대표적인 예로는, PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름 등과 같은 폴리에스테르 필름이며, 예를 들면, Toyobo사에서 공급되는 상품명 SRF(Super Retardation Film) 계열의 필름이 있다.
통상 연신 PET 필름은 PET계 수지를 용융/압출로 제막하고, 연신하여 제조한 1층 이상의 일축 연신 필름 또는 제막 후 세로 및 가로 연신하여 제조한 1층 이상의 이축 연신 필름이다.
PET계 수지는 통상 반복 단위의 80 몰％ 이상이 에틸렌테레프탈레이트로 되는 수지를 의미하고, 다른 디카르복실산 성분과 디올 성분을 포함할 수도 있다. 다른 디카르복실산 성분으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 이소프탈산, p-베타-옥시에톡시벤조산, 4,4'-디카르복시디페닐, 4,4'-디카르복시벤조페논, 비스(4-카르복시페닐)에탄, 아디프산, 세박산 및/또는 1,4-디카르복시시클로헥산 등을 들 수 있다.
다른 디올 성분으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 시클로헥산디올, 비스페놀 A의 에틸렌옥사이드 부가물, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및/또는 폴리테트라메틸렌글리콜 등을 들 수 있다.
상기 디카르복실산 성분이나 디올 성분은 필요에 따라서 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, p-옥시벤조산 등의 옥시카르복실산을 병용할 수도 있다. 또한, 다른 공중합 성분으로서, 소량의 아미드 결합, 우레탄 결합, 에테르 결합 및 카르보네이트 결합 등을 함유하는 디카르복실산 성분, 또는 디올 성분이 이용될 수도 있다.
PET계 수지의 제조 방법으로서는, 테레프탈산, 에틸렌글리콜 및/또는 필요에 따라서 다른 디카르복실산 또는 다른 디올을 직접 중축합시키는 방법, 테레프탈산의 디알킬에스테르 및 에틸렌글리콜 및/또는 필요에 따라서 다른 디카르복실산의 디알킬에스테르 또는 다른 디올을 에스테르 교환 반응시킨 후 중축합시키는 방법, 및 테레프탈산 및/또는 필요에 따라서 다른 디카르복실산의 에틸렌글리콜에스테르 및/또는 필요에 따라서 다른 디올에스테르를 중축합시키는 방법 등이 채용된다.
각각의 중합 반응에는, 안티몬계, 티탄계, 게르마늄계 또는 알루미늄계 화합물을 포함하는 중합 촉매, 또는 상기 복합 화합물을 포함하는 중합 촉매를 사용할 수 있다.
중합 반응 조건은 사용되는 단량체, 촉매, 반응 장치 및 목적으로 하는 수지 물성에 따라서 적절하게 선택할 수 있고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면 반응 온도는 통상 약 150℃ 내지 약300℃, 약 200℃ 내지 약 300℃ 또는 약 260℃ 내지 약 300℃이다. 또한, 반응 압력은 통상 대기압 내지 약 2.7 Pa이고, 반응 후반에는 감압측일 수 있다.
중합 반응은 디올, 알킬 화합물 또는 물 등의 이탈 반응물을 휘발시킴으로써 진행된다.
중합 장치는 반응조가 하나로 완결되는 것일 수도 있고, 또는 복수의 반응조를 연결한 것일 수도 있다. 이 경우, 통상 중합도에 따라서 반응물은 반응조 사이를 이송되면서 중합된다. 또한, 중합 후반에 횡형 반응 장치를 구비하고, 가열/혼련하면서 휘발시키는 방법도 채용할 수 있다.
중합 종료 후의 수지는 용융 상태에서 반응조나 횡형 반응 장치로부터 방출된 후, 냉각 드럼이나 냉각 벨트 등에서 냉각ㆍ분쇄된 플레이크상의 형태로, 또는 압출기에 도입되어 끈 형상으로 압출된 후에 재단된 펠릿상의 형태로 얻어진다. 또한, 필요에 따라서 고상 중합을 행하여, 분자량을 향상시키거나 저분자량 성분을 감소시키거나 할 수도 있다. PET계 수지에 포함될 수 있는 저분자량 성분으로서는, 환상 3량체 성분을 들 수 있지만, 이러한 환상 3량체 성분의 수지 중에서의 함유량은 통상 5000 ppm 이하 또는 3000 ppm 이하로 조절된다.
PET계 수지의 분자량은, 페놀/테트라클로로에탄=50/50(중량비)의 혼합 용매에 수지를 용해시키고, 30℃에서 측정한 극한 점도로 나타내었 때, 통상 0.45 내지 1.0 dL/g, 0.50 내지 10dL/g 또는 0.52 내지 0.80 dL/g의 범위이다.
PET계 수지는 필요에 따라서 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제로서는, 예를 들면 윤활제, 블로킹 방지제, 열 안정제, 산화 방지제, 대전 방지제, 내광제 및 내충격성 개량제 등을 들 수 있다. 그의 첨가량은 광학 물성에 악영향을 미치지 않는 범위로 하는 것이 바람직하다.
PET계 수지는 이러한 첨가제의 배합을 위해서, 및 후술하는 필름 성형을 위해서, 통상 압출기에 의해 조립된 펠릿 형상으로 이용된다. 펠릿의 크기나 형상은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상 높이, 직경 모두 5 mm 이하인 원주상, 구상 또는 편평 구상이다. 이와 같이 하여 얻어지는 PET계 수지는 필름상으로 성형하고, 연신 처리함으로써, 투명하고 균질한 기계적 강도가 높은 PET 필름으로 할 수 있다. 그의 제조 방법으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 다음에 기재하는 방법이 채용된다.
건조시킨 PET 수지로 이루어지는 펠릿을 용융 압출 장치에 공급하고, 융점 이상으로 가열하여 용융시킨다. 다음에, 용융된 수지를 다이로부터 압출, 회전 냉각 드럼 상에서 유리전이온도 이하의 온도가 되도록 급냉 고화시켜, 실질적으로 비결정 상태의 미연신 필름을 얻는다. 이 용융 온도는 사용되는 PET계 수지의 융점이나 압출기에 따라서 정해지는 것이고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상 250℃ 내지 350℃이다. 또한, 필름의 평면성을 향상시키기 위해서는, 필름과 회전 냉각 드럼과의 밀착성을 높이는 것이 바람직하고, 정 전 인가 밀착법 또는 액체 도포 밀착법이 바람직하게 채용된다. 정전 인가 밀착법이란, 통상 필름의 상면측에 필름의 흐름과 직교하는 방향으로 선상 전극을 설치하고, 그 전극에 약 5 내지 10 kV의 직류 전압을 인가함으로써 필름에 정전하를 제공하여, 회전 냉각 드럼과 필름과의 밀착성을 향상시키는 방법이다. 또한, 액체 도포 밀착법이란, 회전 냉각 드럼 표면의 전체 또는 일부(예를 들면 필름 양단부와 접촉하는 부분만)에 액체를 균일하게 도포함으로써, 회전 냉각 드럼과 필름과의 밀착성을 향상시키는 방법이다. 필요에 따라서 양자를 병용할 수 도 있다. 사용되는 PET계 수지는 필요에 따라서 2종 이상의 수지, 구조나 조성이 다른 수지를 혼합할 수도 있다. 예를 들면, 블로킹 방지제로서의 입상 충전재, 자외선 흡수제 또는 대전 방지제 등이 배합된 펠릿과, 무배합의 펠릿을 혼합하여 이용하는 것 등을 들 수 있다.
압출시키는 필름의 적층수는 필요에 따라서 2층 이상으로 할 수도 있다. 예를 들면, 블로킹 방지제로의 입상 충전재를 배합한 펠릿과 무배합의 펠릿을 준비하고, 다른 압출기로부터 동일한 다이로 공급하여 「충전재 배합/무배합/충전재 배합」의 2종 3층으로 이루어지는 필름을 압출시키는 것 등을 들 수 있다.
상기 미연신 필름은 유리 전이 온도 이상의 온도에서 통상, 우선 압출 방향으로 세로 연신된다. 연신 온도는 통상 70℃ 내지 150℃, 80 내지 130℃ 또는 90 내지 120℃이다. 또한, 연신 배율은 통상 1.1 내지 6배 또는 2 내지 5.5배이다. 연신은 1회로 끝낼 수도, 필요에 따라서 복수회로 나누어 행할수도 있다.
이렇게 하여 얻어지는 세로 연신 필름은, 이 후에 열 처리를 행할 수 있다. 이어서, 필요에 따라서 이완 처리를 행할 수도 있다. 이 열 처리 온도는 통상 150℃ 내지 250℃, 180 내지 245℃ 또는 200 내지 230℃이다. 또한, 열 처리 시간은 통상 1 내지 600 초간 또는 1 내지 300 초간 또는 1 내지 60 초간이다.
이완 처리의 온도는 통상 90 내지 200℃ 또는 120 내지 180℃이다. 또한, 이완량은 통상 0.1내지 20％ 또는 2 내지 5％이다. 이 이완 처리의 온도 및 이완량은, 이완 처리 후의 PET 필름의 150℃에서의 열수축률이 2 ％ 이하가 되도록, 이완량 및 이완 처리시의 온도를 설정할 수 있다.
일축 연신 및 이축 연신 필름을 얻는 경우, 통상 세로 연신 처리 후에, 또는 필요에 따라서 열 처리 또는 이완처리를 거친 후에, 텐터에 의해서 가로 연신이 행해진다. 이 연신 온도는 통상 70℃ 내지 150℃, 80℃ 내지 130℃ 또는 90℃ 내지 120℃이다. 또한, 연신 배율은 통상 1.1 내지 6배 또는 2 내지 5.5배이다. 이 후, 열 처리 및 필요에 따라서 이완 처리를 행할 수 있다. 열 처리 온도는 통상 150℃ 내지 250℃ 또는 180℃ 내지 245℃ 또는 200 내지 230℃이다. 열 처리 시간은 통상 1 내지 600초간, 1 내지 300 초간 또는 1 내지 60 초간이다.
이완 처리의 온도는 통상 100 내지 230℃, 110 내지 210℃ 또는 120 내지 180℃이다. 또한, 이완량은 통상 01 내지 20 ％, 1 내지 10 ％ 또는 2 내지 5 ％이다. 이 이완 처리의 온도 및 이완량은, 이완 처리 후의 PET필름의 150℃에서의 열수축률이 2 ％ 이하가 되도록, 그의 이완량 및 이완 처리시의 온도를 설정할 수 있다.
일축 연신 및 이축 연신 처리에 있어서는, 가로 연신 후, 보잉으로 대표되는 것과 같은 배향 주축의 변형을 완화시키기 위해서, 재차 열 처리를 행하거나 연신 처리를 행하거나 할 수 있다. 보잉에 의한 배향 주축의연신 방향에 대한 변형의 최대값은 통상 45도 이내, 30도 이내 또는 15도 이내이다. 또한, 여기서 연신 방향이란, 세로 연신 또는 가로 연신에 있어서의 연신 큰 방향을 말한다.
PET 필름의 이축 연신에서는, 통상 가로 연신 배율의 경우가 세로 연신 배율보다 약간 크게 행해지고, 이 경우, 연신 방향이란, 상기 필름의 긴 방향에 대하여 수직 방향을 말한다. 또한, 일축 연신에 서는, 통상 상기한 바와 같이 가로 방향으로 연신되며, 이 경우, 연신 방향이란, 동일하게 긴 방향에 대하여 수직 방향을 말한다.
배향 주축이란, 연신 PET 필름 상의 임의의 점에서의 분자 배향 방향을 말한다. 또한, 배향 주축의 연신 방향에 대한 변형이란, 배향 주축과 연신 방향과의 각도차를 말한다. 또한, 그의 최대값이란, 긴 방향에 대하여 수직 방향 상에서의 값의 최대값을 말한다. 배향 주축의 확인 방법은 공지이고, 예를 들면 위상차 필름ㆍ광학 재료 검사 장치 RETS(오오쯔까 덴시 가부시끼가이샤 제조) 또는 분자 배향계 MOA(오지 게이소꾸 기끼 가부시끼가이샤 제조)를 이용하여 측정할 수 있다.
본 출원에서 적용되는 상기 고분자 필름의 두께는 용도에 따라서 정해지는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 고분자 필름의 두께는 약 20μm 내지 250μm의 범위 내일 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서 약 240μm 이하, 약 230μm 이하, 약 220μm 이하, 약 210μm 이하, 약 200μm 이하, 약 190μm 이하, 약 180μm 이하, 약 170μm 이하, 약 160μm 이하, 150μm 이하, 약 140μm 이하, 약 130μm 이하, 약 120μm 이하, 약 110μm 이하 또는 100μm 이하일 수 있거나, 약 30 μm 이상, 40 μm 이상, 50 μm 이상, 60 μm 이상 또는 70μm 이상 정도일 수 있다.
상기 고분자 필름의 열처리는 상기 제 1 방향에서의 열처리 전의 고분자 필름의 수축력(SB)과 열처리 후의 고분자 필름의 수축력(SA)의 비율(SB/SA)이 대략 1을 초과할 수 있도록 수행될 수 있다. 상기 비율(SB/SA)은 다른 예시에서 약 1.01 이상, 약 1.02 이상, 약 1.03 이상, 1.04 이상, 약 1.05 이상, 약 1.06 이상, 약 1.07 이상, 약 1.08 이상, 약 1.09 이상, 약 1.1 이상, 약 1.11 이상, 약 1.12 이상, 약 1.13 이상, 1.14 이상, 약 1.15 이상, 약 1.16 이상, 약 1.17 이상, 약 1.18 이상, 약 1.19 이상, 약 1.2 이상, 약 1.21 이상, 약 1.22 이상, 약 1.23 이상, 약 1.24 이상, 약 1.25 이상, 약 1.26 이상, 약 1.27 이상, 약 1.28 이상, 약 1.29 이상 또는 약 1.3 이상, 이 되거나, 혹은 약 10 이하, 약 9 이하, 약 8 이하, 약 7 이하, 약 6 이하, 약 5 이하, 약 4 이하, 약 3 이하, 약 2 이하, 약 1.9 이하, 약 1.8 이하, 약 1.7 이하, 약 1.6 이하, 약 1.5 이하, 약 1.4 이하, 약 1.3 이하 또는 약 1.2 이하 정도가 될 수도 있다. 상기 고분자 필름의 제 1 방향에서의 수축력이 상기 범위 내로 보정되도록 수행하는 열처리에 의해서 전체적인 편광판의 물성이 목적하는 수준으로 유지될 수 있다.
상기 고분자 필름은 열처리 후에 상기 제 1 방향에서의 수축력이 대략 5N 내지 10N의 범위 내에 속할 수 있다. 상기 열처리 후의 제 1 방향에서의 수축력은 다른 예시에서 약 5.1N 이상, 약 5.2N 이상, 약 5.3N 이상, 약 5.4N 이상, 약 5.5N 이상, 5.6N 이상, 5.7N 이상, 5.8N 이상, 5.9N 이상, 6N 이상, 6.1N 이상, 6.2N 이상, 6.3N 이상, 6.4N 이상, 6.5N 이상, 6.6N 이상, 6.7N 이상, 6.8N 이상, 6.9N 이상, 약 7N 이상 또는 약 7.1N 이상이거나, 약 9.5N 이하, 약 9N 이하, 약 8.5N 이하, 약 8 이하, 약 7.5N 이하, 7.3N 이하, 7.2N 이하, 7.1N 이하, 7.0N 이하 또는 6.9N 이하일 수 있다. 상기 고분자 필름의 제 1 방향에서의 수축력이 상기 범위 내로 보정되도록 수행하는 열처리에 의해서 전체적인 편광판의 물성이 목적하는 수준으로 유지될 수 있다.
상기 고분자 필름은, 열처리 후에 상기 제 1 방향(예를 들면, 상기 TD 방향)에서의 수축력(S1)과 상기 제 1 방향에 수직하는 면내 제 2 방향(예를 들면, 상기 MD 방향)에서의 수축력(S2)의 비율(S1/S2)이 13 이상일 수 있다. 상기 비율(S1/S2)은 다른 예시에서 약 14 이상, 약 15 이상, 약 16 이상, 약 17 이상 또는 약 17.5 이상이거나, 약 150 이하, 약 140 이하, 약 130 이하, 약 120 이하, 약 110 이하, 약 100 이하, 약 90 이하 또는 약 80 이하, 약 70 이하, 약 60 이하, 약 50 이하, 약 40 이하 또는 약 38 이하 정도일 수 있다. 상기 고분자 필름의 수축력이 상기 범위 내로 보정되도록 수행하는 열처리에 의해서 전체적인 편광판의 물성이 목적하는 수준으로 유지될 수 있다.
상기 고분자 필름은, 상기 열처리 후에 상기 제 2 방향(예를 들면, 전술한 MD 방향)에서의 수축력이 0.05N 내지 3N의 범위 내일 수 있다. 상기 고분자 필름의 제 2 방향에서의 수축력은 다른 예시에서 약 0.07N 이상, 약 0.09N 이상, 약 0.1 N 이상, 약 0.15N 이상 또는 약 0.2N 이상이거나, 약 1.8 N 이하, 1.6 N 이하, 1.4 N 이하, 1.2 N 이하, 1 N 이하, 0.8 N 이하, 0.6 N 이하 또는 약 0.4 N 이하 정도일 수 있다. 상기 고분자 필름의 수축력이 상기 범위 내로 보정되도록 수행하는 열처리에 의해서 전체적인 고분자 필름의 물성이 목적하는 수준으로 유지될 수 있다.
통상 열처리 온도가 높아지거나, 열처리 시간이 길어지면, 수축력이 줄어드는 경향이 있으므로, 이를 감안하여 열처리 조건을 적절하게 조절할 수 있다.
전술한 고연신 폴리에스테르 필름은, 전술한 바와 같이 비대칭성을 나타내지만, 그 자체로는 본 출원에서 목적하는 수축력 특성의 달성이 쉽지 않다. 따라서, 본 출원에서는 상기 고연신 폴리에스테르 필름에 대해서 소정의 열처리를 수행하여 그 특성을 조절한다. 예를 들면, 고분자 필름은 해당 필름의 유리전이온도(Tg)를 기준으로 소정 범위의 온도에서의 열처리를 통해서 수축력을 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 해당 보호 필름의 유리전이온도를 Tg라고 할 때(단위: ℃), Tg-60(℃) 내지 Tg+50(℃)의 범위 내의 온도에서 열처리함으로써 수축력 등을 목적하는 범위로 조절할 수 있다. 이러한 경우에 일반적으로 소위 MD(Machine Direction) 방향보다는 TD(transverse direction) 방향에서의 수축력이 제어된다.
상기 열처리 온도는 다른 예시에서 Tg+45℃ 이하, Tg+40℃ 이하, Tg+35℃ 이하, Tg+30℃ 이하, Tg+25℃ 이하, Tg+20℃ 이하, Tg+15℃ 이하, Tg+10℃ 이하, Tg+5℃ 이하, Tg℃ 이하, Tg-5℃ 이하, Tg-10℃ 이하, Tg-15℃ 이하, Tg-20℃ 이하, Tg-25℃ 이하, Tg-30℃ 이하 또는 Tg-35℃ 이하 정도이거나, Tg-55℃ 이상, Tg-50℃ 이상, Tg-45℃ 이상 또는 Tg-40℃ 이상일 수 있고, 상기에서 Tg는 유리전이온도이다.
본 출원에서는 고연신 폴리에스테르 필름에 대해서 상기와 같은 온도에서 열처리를 수행함으로서 상기 목적하는 특성의 확보가 가능한 점을 확인하였다. 열처리가 수행되는 시간은 특별한 제한 없이 목적 특성을 고려하여 조절할 수 있으며, 통상 약 10초 내지 1,000초의 범위 내에서 수행될 수 있다. 상기 열처리 시간은 다른 예시에서 약 15초 이상, 약 20초 이상, 약 25초 이상 또는 약 30초 이상이거나, 약 900초 이하, 약 850초 이하, 약 800초 이하, 약 750초 이하, 약 700초 이하, 약 650초 이하, 약 600초 이하, 약 550초 이하, 약 500초 이하, 약 450초 이하, 약 400초 이하, 약 350초 이하, 약 300초 이하, 약 250초 이하, 약 200초 이하, 약 150초 이하, 약 100초 이하 또는 약 90초 이하 정도일 수도 있다.
상기와 같은 열처리를 거쳐 고분자 필름의 비대칭성을 목적하는 수준으로 보정하여 목적하는 편광판을 형성할 수 있다.
본 출원은 상기와 같은 방식으로 열처리한 고분자 필름을 편광 필름과 부착하는 단계를 포함하는 편광판을 제조하는 방법에 대한 것이다.
본 명세서에서 용어 편광 필름와 편광판은 다른 의미를 가진다. 용어 편광 필름는, 예를 들면, 요오드와 같은 이방성 물질이 흡착 및 배향되어 있는 PVA(poly(vinyl alcohol))계 필름과 같이 편광 기능을 나타내는 기능성 소자 자체를 의미하고, 편광판은 상기 편광 필름과 함께 다른 요소를 포함하는 소자를 의미한다. 상기에서 편광 필름과 함께 포함되는 다른 요소로는 편광 필름의 보호 필름, 시야각 보상 필름, 하드코팅층, 위상차 필름, 대전방지층, 접착제층, 점착제층 또는 저반사(Low Reflection)층 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 방법에서 사용되는 고분자 필름은, 상기 편광 필름과 함께 편광판에 포함되는 다른 요소일 수 있고, 일 예시에서 상기 편광 필름의 보호 필름으로서 상기 고분자 필름이 적용될 수 있다.
본 출원에서 제조되는 편광판은, 전체 두께가 200 μm 이하일 수 있다. 즉, 상기 편광판은, 전술한 다양한 요소를 포함할 수 있지만, 최종 두께는 상기 범위 내로 제한될 수 있다. 편광판의 두께를 200 μm 이하로 할 경우에 얇은 두께가 요구되는 다양한 용도에 효과적으로 대처할 수 있다. 통상 편광판에는 상기 편광판을 디스플레이 장치에 적용하기 위한 점착제층이 형성되어 있고, 상기 점착제층을 보호하기 위해서 이형 필름을 상기 점착제층에 부착하여 두거나, 편광판의 최외측에 일시적으로 이형성의 표면 보호 시트를 부착하여 두는 경우가 있다. 본 출원에서 언급하는 상기 200 μm 이하의 두께는 상기 이형 필름이나 표면 보호 시트와 같이 최종적으로 편광판을 디스플레이에 적용할 때에 제거되는 부위는 제외한 두께이다. 상기 두께는 다른 예시에서 약 195μm 이하, 약 190μm 이하, 약 185μm 이하, 약 180μm 이하, 약 175μm 이하, 약 170μm 이하, 약 165μm 이하, 약 160μm 이하, 약 155μm 이하, 약 150μm 이하, 약 145μm 이하 또는 약 140μm 이하 정도일 수 있다. 상기 편광판의 두께의 하한은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 일반적으로 약 50μm 이상, 60 μm 이상, 70 μm 이상, 80 μm 이상, 90 μm 이상, 100 μm 이상, 110 μm 이상 또는 120 μm 이상 정도일 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 두께는 대상 물품의 주된 표면과 주된 이면을 연결하는 최단 거리, 최대 거리 또는 평균 거리를 의미할 수 있고, 일정 부분의 제조 오차 내지 편차가 존재할 수도 있다.
상기에서 편광 필름으로는, 면내의 일 방향을 따라서 광흡수축이 형성되어 있는 편광 필름을 사용할 수 있다. 이러한 편광 필름은 다양하게 공지되어 있다. 일 예시에서 상기 편광 필름으로는, 대표적인 선형 흡수형 편광 필름인 폴리비닐알코올(poly(vinyl alcohol), 이하 PVA)계 편광 필름을 사용할 수 있다. 이러한 편광 필름은 통상 PVA 필름 및 상기 PVA 필름에 흡착 배향된 이방 흡수성 물질을 포함한다. 상기 이방 흡수성 물질로는, 다양한 이색성 색소가 사용될 수 있고, 대표적으로는 요오드 계열의 물질이 사용될 수 있다. 이러한 편광 필름은 일반적으로 요오드계 흡수성 선형 PVA 편광 필름으로 불리운다.
예를 들면, 상기 PVA계 편광 필름은 PVA계 필름에, 팽윤, 염색, 가교 및 연신 등의 각 처리를 실시하고, 세정 및 건조 공정을 거쳐 제조할 수 있다. 후술하는 바와 같이 상기 편광 필름은 수축력이 소정 범위로 조절될 수 있는데, 상기 공정 중 어느 한 공정에서 공정 조건을 조절하여 상기 수축력을 조절할 수 있다. 일반적으로 수축력은 상기 공정 중에서 연신 공정 시에 연신 배율 등에 영향을 받을 수 있다. 즉, 연신 배율이 높으면, 수축력이 높아지고, 낮으면 낮아질 수 있다. 그렇지만, 이러한 방식은 수축력을 조절할 수 있는 하나의 예시적인 방법에 해당하며, 편광 필름의 제조 분야의 당업자는 목적에 따라 원하는 수축력을 가지는 편광 필름을 용이하게 제조할 수 있다.
본 출원의 편광 필름은, 상기 요오드계 흡수형 선형 PVA 편광 필름으로서, PVA계 필름 및 상기 PVA계 필름상에 흡착 배향되어 있는 이방 흡수성 물질을 포함할 수 있다.
상기에서 PVA계 필름으로는, 예를 들어, 종래 편광 필름에 사용되고 있는 일반적인 PVA계 필름이 사용될 수 있다. 이러한 PVA계 필름의 재료로는, PVA 또는 그 유도체를 들 수 있다. PVA의 유도체로는, 폴리비닐포르말 또는 폴리비닐아세탈 등을 들 수 있고, 그 외에도 에틸렌 또는 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산 또는 크로톤산 등의 불포화 카르복실산 및 그 알킬 에스테르 또는 아크릴아미드 등에 의해 변성된 것을 들 수 있다. PVA의 중합도는 통상적으로 100 내지 10000 정도, 1000 내지 10000 정도이며, 비누화도는 80몰% 내지 100몰% 정도이지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
PVA계 필름으로는, 에틸렌 아세트산비닐 공중합체 계열의 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름, PVA의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등도 예시될 수도 있다.
PVA계 필름 중에는, 가소제 또는 계면 활성제 등의 첨가제가 포함되어 있을 수 있다. 상기에서 가소제로는, 폴리올이나 그 축합물 등이 예시될 수 있고, 예를 들면, 글리세린, 디글리세린, 트리글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 폴리에틸렌글리콜 등이 예시될 수 있다. 이러한 가소제가 사용될 경우에 그 비율은 특별히 제한되지 않으며, 통상적으로 PVA계 필름 중 대략 20 중량％ 이하일 수 있다.
편광 필름에 포함될 수 있는 이방 흡수성 물질의 종류 역시 특별히 제한되지 않는다. 본 출원에서는 공지의 이방 흡수성 물질 중에서 전술한 광학적 특성을 만족시킬 수 있는 것이 적절하게 선택될 수 있다. 이방 흡수성 물질의 예로는 요오드가 예시될 수 있다. 편광 필름 내의 이방 흡수성 물질의 비율도, 원하는 물성을 만족시킬 수 있는 범위라면 특별히 제한되지 않는다.
편광 필름은, 예를 들어, PVA계 필름에, 염색, 가교 및 연신 공정을 적어도 수행하여 제조할 수 있다.
염색 공정에서는, 상기 PVA계 필름에 요오드와 같은 이방 흡수성 물질을 흡착 및/또는 배향시킬 수 있다. 이러한 염색 공정은 연신 공정과 함께 수행될 수 있다. 염색은 상기 필름을 이방 흡수성 물질을 포함하는 용액, 예를 들면, 요오드 용액에 침지시켜서 일반적으로 수행될 수 있다. 요오드 용액으로 요오드 용액으로는, 예를 들면, 요오드 및 용해 보조제인 요오드화 화합물에 의해 요오드 이온을 함유시킨 수용액 등이 사용될 수 있다. 상기에서 요오드화 화합물로는, 예를 들어 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석 또는 요오드화티탄 등이 사용될 수 있다. 상기 요오드 용액 중에서 요오드 및/또는 요오드화 이온의 농도는, 목적에 따라 통상적인 범위 내에서 제어될 수 있다. 염색 공정에서 요오드 용액의 온도는 통상적으로 20℃ 내지 50℃, 25℃ 내지 40℃ 정도이고, 침지 시간은 통상적으로 10초 내지 300초 또는 20초 내지 240초 정도이지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
편광 필름의 제조 과정에서 수행되는 가교 공정은, 예를 들면, 붕소 화합물과 같은 가교제를 사용하여 수행할 수 있다. 가교 공정의 순서는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 염색 및/또는 연신 공정과 함께 수행하거나, 별도로 진행할 수 있다. 가교 공정은 복수 회 실시할 수도 있다. 상기 붕소 화합물로는 붕산 또는 붕사 등이 사용될 수 있다. 붕소 화합물은, 수용액 또는 물과 유기 용매의 혼합 용액의 형태로 일반적으로 사용될 수 있고, 통상적으로는 붕산 수용액이 사용된다. 붕산 수용액에서의 붕산 농도는, 가교도와 그에 따른 내열성 등을 고려하여 적정 범위로 선택될 수 있다. 붕산 수용액 등에도 요오드화칼륨 등의 요오드화 화합물을 함유시킬 수 있다.
가교 공정의 처리 온도는 통상적으로 25℃ 이상, 30℃ 내지 85℃ 또는 30℃ 내지 60℃ 정도의 범위이고, 처리 시간은 통상적으로 5초 내지 800초간 또는 8초 내지 500초간 정도이지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
연신 공정은, 일반적으로 1 축 연신으로 수행한다. 이러한 연신은, 상기 염색 및/또는 가교 공정과 함께 수행할 수도 있다. 연신 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 습윤식 연신 방식이 적용될 수 있다. 이러한 습윤식 연신 방법에서는, 예를 들어, 염색 후 연신을 수행하는 것이 일반적이나, 연신은 가교와 함께 수행될 수 있으며, 복수회 또는 다단으로 수행할 수도 있다.
습윤식 연신 방법에 적용되는 처리액에 요오드화칼륨 등의 요오드화 화합물을 함유시킬 수 있다. 연신에서 처리 온도는 통상적으로 25℃ 이상, 30℃ 내지 85℃ 또는 50℃ 내지 70℃의 범위 내 정도이고, 처리 시간은 통상 10초 내지 800초 또는 30초 내지 500초간이지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
연신 과정에서 총 연신 배율은 배향 특성 등을 고려하여 조절할 수 있고, PVA계 필름의 원래 길이를 기준으로 총 연신 배율이 3배 내지 10배, 4배 내지 8배 또는 5배 내지 7배 정도일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서 총 연신 배율은 연신 공정 이외의 팽윤 공정 등에 있어서도 연신을 수반하는 경우에는, 각 공정에 있어서의 연신을 포함한 누적 연신 배율을 의미할 수 있다. 이러한 총 연신 배율은, 배향성, 편광 필름의 가공성 내지는 연신 절단 가능성 등을 고려하여 적정 범위로 조절될 수 있다. 전술한 것과 같이 상기 연신 배율의 제어를 통해 수축력의 제어가 가능할 수 있다.
편광 필름의 제조 공정에서는 상기 염색, 가교 및 연신에 추가로 상기 공정을 수행하기 전에 팽윤 공정을 수행할 수도 있다. 팽윤에 의해서 PVA계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있고, 또한 이에 의해 염색 편차 등의 불균일을 줄일 수 있는 효과도 있다.
팽윤 공정에서는 통상적으로 물, 증류수 또는 순수 등이 사용될 수 있다. 당해 처리액의 주성분은 물이고, 필요하다면, 요오드화칼륨 등의 요오드화 화합물 또는 계면 활성제 등과 같은 첨가물이나, 알코올 등이 소량 포함되어 있을 수 있다.
팽윤 과정에서의 처리 온도는 통상적으로 20℃ 내지 45℃ 또는 20℃ 내지 40℃ 정도이지만 이에 제한되지 않는다. 팽윤 편차는 염색 편차를 유발할 수 있기 때문에 이러한 팽윤 편차의 발생이 가능한 억제되도록 공정 변수가 조절될 수 있다. 필요하다면, 팽윤 공정에서도 적절한 연신이 수행될 수 있다. 연신 배율은, PVA계 필름의 원래 길이를 기준으로 6.5배 이하, 1.2 내지 6.5배, 2배 내지 4배 또는 2배 내지 3배 정도일 수 있다. 팽윤 과정에서의 연신은, 팽윤 공정 후에 수행되는 연신 공정에서의 연신을 작게 제어할 수 있고, 필름의 연신 파단이 발생하지 않도록 제어할 수 있다.
편광 필름의 제조 과정에서는 금속 이온 처리가 수행될 수 있다. 이러한 처리는, 예를 들면, 금속염을 함유하는 수용액에 PVA계 필름을 침지함으로써 실시한다. 이를 통해 평관자 내에 금속 이온을 함유시킬 수 있는데. 이 과정에서 금속 이온의 종류 내지는 비율을 조절함으로써도 PVA계 편광 필름의 색조 조절이 가능하다. 적용될 수 있는 금속 이온으로는, 코발트, 니켈, 아연, 크롬, 알루미늄, 구리, 망간 또는 철 등의 전이 금속의 금속 이온이 예시될 수 있고, 이 중 적절한 종류의 선택에 의해 색조의 조절이 가능할 수도 있다.
편광 필름의 제조 과정에서는 염색, 가교 및 연신 후에 세정 공정이 진행될 수 있다. 이러한 세정 공정은, 요오드화칼륨 등의 요오드 화합물 용액에 의해 수행할 수 있고, 물을 사용하여 수행할 수도 있다.
이러한 물에 의한 세정과 요오드 화합물 용액에 의한 세정은 조합될 수도 있으며, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올 또는 프로판올 등의 액체 알코올을 배합한 용액도 사용될 수도 있다.
이러한 공정을 거친 후에 건조 공정을 수행하여 편광 필름을 제조할 수 있다. 건조 공정에서는, 예를 들면, 편광 필름에 요구되는 수분율 등을 고려하여 적절한 온도에서 적절한 시간 동안 수행될 수 있고, 이러한 조건은 특별히 제한되지 않는다.
본 출원에서 적용하는 편광 필름의 두께는 통상 약 5μm 내지 25μm의 범위 내일 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서 약 24μm 이하, 23μm 이하, 22μm 이하, 21μm 이하, 20μm 이하, 19μm 이하, 18μm 이하 또는 17μm 이하일 수 있거나, 약 6 μm 이상, 7 μm 이상, 8 μm 이상, 9 μm 이상, 10 μm 이상, 11 μm 이상, 12 μm 이상, 13 μm 이상, 14μm 이상, 15μm 이상 또는 16μm 이상 정도일 수 있다.
상기 편광 필름은, 면내의 일 방향에서의 수축력이 약 0.1N 내지 15N의 범위 내일 수 있다. 상기 면내의 일 방향은 예를 들면, 전술한 광흡수축이 형성된 방향일 수 있다. 상기 수축력은 14.5 N 이하, 14 N 이하, 13.5 N 이하, 13 N 이하, 12.5 N 이하, 12 N 이하, 11.5 N 이하, 11 N 이하, 10.5 N 이하, 10 N 이하, 10 N 이하, 9.5 N 이하 또는 9 N 이하일 수 있거나, 또는 0.5 N 이상, 1 N 이상, 2 N 이상, 3 N 이상, 4 N 이상, 5 N 이상, 6 N 이상, 7 N 이상 또는 8N 이상 일 수 있다. 본 명세서에서 언급하는 수축력은 실시예에서 제시된 방식으로 측정한 값이다. 통상 PVA계 편광 필름은 광흡수축 방향에서 상기 언급한 수축력을 나타낸다.
상기와 같은 수축력의 편광 필름은 입수 가능한 편광 필름 중에서 상기 수축력을 가지는 편광 필름을 선택하거나, 혹은 전술한 바와 같이 제조 과정에서 연신 조건 등의 공정 조건을 제어하여 적용할 수 있다. 통상 PVA계 필름을 사용하여 제조한 편광 필름을 광흡수축 방향에서 상기 언급한 범위의 수축력을 나타내기 때문에, 일반적으로는 본 출원에서 상기 PVA계 필름을 제조된 편광 필름, 즉 PVA계 편광 필름이 사용될 수 있다.
본 출원의 제조 방법에서는 상기와 같은 편광 필름과 상기 고분자 필름을 부착하는 단계를 수행한다.
본 출원의 제조 방법에서 상기 편광 필름과 상기 고분자 필름의 부착은, 상기 편광 필름의 광흡수축 방향의 전체 편광판의 수축력(SP)과 상기 광흡수축 방향과 수직한 방향의 전체 편광판의 수축력(SV)의 비율(SP/SV)이 0.78 내지 1.5의 범위 내가 되도록 수행될 수 있다. 상기 비율(SP/SV)은 다른 예시에서 약 0.79 이상, 약 0.8 이상, 약 0.81 이상, 약 0.82 이상, 약 0.83 이상, 약 0.84 이상, 약 0.85 이상, 약 0.86 이상, 약 0.87 이상, 약 0.88 이상, 약 0.89 이상, 약 0.9 이상, 약 0.91 이상, 약 0.92 이상, 약 0.93 이상, 약 0.94 이상, 약 0.95 이상, 약 0.96 이상 또는 약 0.97 이상이거나, 약 1.49 이하, 약 1.48 이하, 약 1.47 이하, 약 1.46 이하, 약 1.45 이하, 약 1.44 이하, 약 1.43 이하, 약 1.42 이하, 약 1.41 이하, 약 1.4 이하, 약 1.39 이하, 약 1.38 이하, 약 1.37 이하, 약 1.36 이하, 약 1.35 이하, 약 1.34 이하, 약 1.33 이하, 약 1.32 이하, 약 1.31 이하, 약 1.30 이하, 약 1.29 이하, 약 1.28 이하, 약 1.27 이하, 약 1.26 이하, 약 1.25 이하, 약 1.24 이하, 약 1.23 이하, 약 1.22 이하, 약 1.21 이하, 약 1.2 이하, 약 1.19 이하, 약 1.18 이하, 약 1.17 이하, 약 1.16 이하, 약 1.15 이하, 약 1.14 이하, 약 1.13 이하, 약 1.12 이하, 약 1.11 이하, 약 1.1 이하, 약 1.09 이하, 약 1.08 이하, 약 1.07 이하, 약 1.06 이하, 약 1.05 이하, 약 1.04 이하, 약 1.03 이하, 약 1.02 이하, 약 1.01 이하 또는 약 1 이하 정도일 수 있다. 상기 비율을 조절함으로써, 목적하는 편광판, 즉 두께 및 광흡수축 방향, 그리고 편광판의 사이즈 등과 무관하게 벤딩 내지는 트위스팅을 방지할 수 있는 편광판을 형성할 수 있다.
본 출원의 제조 방법에서 상기 편광 필름과 고분자 필름의 부착은 또한 상기 편광 필름의 광흡수축과 평행한 방향에서의 전체 편광판의 수축력이 6.5N 내지 15N의 범위 내일 수 있다. 상기 수축력은, 다른 예시에서 약 6.6N 이상, 6.7N 이상, 6.8N 이상, 6.9N 이상, 7N 이상, 7.1N 이상, 7.2N 이상, 7.3N 이상, 7.4N 이상, 7.5N 이상, 7.6 N 이상 또는 7.7 N 이상이거나, 14.9N 이하, 14.8N 이하, 14.7N 이하, 14.6N 이하, 14.5N 이하, 14.4N 이하, 14.3N 이하, 14.2N 이하, 14.1N 이하, 14N 이하, 13.9N 이하, 13.8N 이하, 13.7N 이하, 13.6N 이하, 13.5N 이하, 13.4N 이하, 13.3N 이하, 13.2N 이하, 13.1N 이하, 13N 이하, 12.9N 이하, 12.8N 이하, 12.7N 이하, 12.6N 이하, 12.5N 이하, 12.4N 이하, 12.3N 이하, 12.2N 이하, 12.1N 이하, 12N 이하, 11.9N 이하, 11.8N 이하, 11.7N 이하, 11.6N 이하, 11.5N 이하, 11.4N 이하, 11.3N 이하, 11.2N 이하, 11.1N 이하, 11N 이하, 10.9N 이하, 10.8N 이하, 10.7N 이하, 10.6N 이하, 10.5N 이하, 10.4N 이하, 10.3N 이하, 10.2N 이하, 10.1N 이하, 10N 이하, 9.9N 이하, 9.8N 이하, 9.7N 이하, 9.6N 이하, 9.5N 이하, 9.4N 이하, 9.3N 이하, 9.2N 이하, 9.1N 이하, 9N 이하, 8.9N 이하, 8.8N 이하, 8.7N 이하, 8.6N 이하, 8.5N 이하, 8.4N 이하, 8.3N 이하, 8.2N 이하 또는 8.1N 이하일 수 있다. 상기 비율을 조절함으로써, 목적하는 편광판, 즉 두께 및 광흡수축 방향, 그리고 편광판의 사이즈 등과 무관하게 벤딩 내지는 트위스팅을 방지할 수 있는 편광판을 형성할 수 있다.
본 출원의 제조 방법은 또한 상기 편광 필름의 광흡수축과 수직한 방향에서의 전체 편광판의 수축력이 6N 내지 15N의 범위 내가 되도록 수행될 수 있다. 상기 수축력은, 다른 예시에서 약 6.1N 이상, 약 6.2N 이상, 약 6.3N 이상, 약 6.4N 이상, 약 6.5N 이상, 6.6N 이상, 6.7N 이상, 6.8N 이상, 6.9N 이상, 7N 이상, 7.1N 이상 또는 7.2N 이상이거나, 14.9N 이하, 14.8N 이하, 14.7N 이하, 14.6N 이하, 14.5N 이하, 14.4N 이하, 14.3N 이하, 14.2N 이하, 14.1N 이하, 14N 이하, 13.9N 이하, 13.8N 이하, 13.7N 이하, 13.6N 이하, 13.5N 이하, 13.4N 이하, 13.3N 이하, 13.2N 이하, 13.1N 이하, 13N 이하, 12.9N 이하, 12.8N 이하, 12.7N 이하, 12.6N 이하, 12.5N 이하, 12.4N 이하, 12.3N 이하, 12.2N 이하, 12.1N 이하, 12N 이하, 11.9N 이하, 11.8N 이하, 11.7N 이하, 11.6N 이하, 11.5N 이하, 11.4N 이하, 11.3N 이하, 11.2N 이하, 11.1N 이하, 11N 이하, 10.9N 이하, 10.8N 이하, 10.7N 이하, 10.6N 이하, 10.5N 이하, 10.4N 이하, 10.3N 이하, 10.2N 이하, 10.1N 이하, 10N 이하, 9.9N 이하, 9.8N 이하, 9.7N 이하, 9.6N 이하, 9.5N 이하, 9.4N 이하, 9.3N 이하, 9.2N 이하, 9.1N 이하, 9N 이하, 8.9N 이하, 8.8N 이하, 8.7N 이하, 8.6N 이하, 8.5N 이하, 8.4N 이하, 8.3N 이하, 8.2N 이하 또는 8.1N 이하일 수 있다. 상기 비율을 조절함으로써, 목적하는 편광판, 즉 두께 및 광흡수축 방향, 그리고 편광판의 사이즈 등과 무관하게 벤딩 내지는 트위스팅을 방지할 수 있는 편광판을 형성할 수 있다.
상기와 같은 편광판의 형성을 위해서 고분자 필름과 편광 필름의 부착 시에 부착 위치가 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 부착은 상기 고분자 필름의 제 1 방향, 즉 상기 열처리 후의 수축력이 5N 내지 10N의 범위 내인 방향(예를 들면, 고분자 필름의 TD 방향)이 상기 편광 필름의 광흡수축과 서로 대략 수직하도록 수행될 수 있다.
따라서, 상기 부착 공정에서 적용되는 고분자 필름의 제 1 방향에서의 수축력(S1)과 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향에서의 수축력(S2)의 비율(S1/S2)(열처리 후의 상기 비율)은 13 이상일 수 있다.
상기 열처리 후의 고분자 필름 또는 고분자 필름의 제 1 방향에서의 수축력이나, 수축력의 비율(S1/S2) 및 기타 특성의 구체적인 사항은 이미 기술한 바와 같다.
전술한 편광 필름의 광흡수축 방향의 수축력을 감안할 때에 상기와 같은 부착 공정에 의해서 상기 광흡수축 방향과 평행한 면내 방향의 편광 필름의 수축력(SPVA)과 고분자 필름(고분자 필름)의 상기 제 1 방향에서의 수축력(SPro)의 비율(SPro/SPVA)이 0.1 내지 5의 범위 내일 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 0.15 이상, 약 0.2 이상, 약 0.25 이상, 약 0.3 이상, 약 0.35 이상, 약 0.4 이상, 약 0.45 이상, 약 0.5 이상, 약 0.55 이상, 약 0.6 이상 또는 약 0.65 이상이거나, 약 4.5 이하, 약 4 이하, 약 3.5 이하, 약 3 이하, 약 2.5 이하, 약 2 이하, 약 1.5 이하, 약 1 이하, 약 0.95 이하, 약 0.9 이하, 약 0.85 이하, 약 0.8 이하 또는 약 0.75 이하 정도일 수 있다.
상기와 같은 배치를 통해서 본 출원에서는 두께, 광흡수축의 형성 방향 및 편광판의 사이즈와 무관하게 내구성이나 휨 또는 트위스팅의 문제가 없는 편광판을 제공할 수 있다.
본 출원의 제조 방법에서는 상기와 같은 편광 필름과 상기 고분자 필름을 부착하는 과정은, 상기 고분자 필름의 전술한 제 1 방향, 즉 상기 열처리 후의 수축력이 5N 내지 10N의 범위 내인 방향(예를 들면, 고분자 필름의 TD 방향)과 상기 편광 필름의 광흡수축의 방향이 이루는 각도가 약 80도 내지 100도의 범위 내가 되도록 수행될 수 있다. 상기 각도는 다른 예시에서 대략 82도 이상 정도, 84도 이상 정도, 86도 이상 정도, 88도 이상 정도 또는 90도 이상 정도이거나, 98도 이하 정도, 96도 이하 정도, 94도 이하 정도, 92도 이하 정도 또는 90도 이하 정도일 수 있다.
상기와 같은 공정을 통해 본 출원에서는 두께, 광흡수축의 형성 방향 및/또는 편광판의 사이즈와 무관하게 내구성이나 휨 또는 트위스팅의 문제가 없는 편광판을 제공할 수 있다.
상기 편광판의 제조 방법에서 상기 고분자 필름과 편광 필름의 부착은 공지의 접착제를 사용하여 수행할 수 있다. 따라서, 상기 편광판에서 상기 고분자 필름과 편광 필름의 사이에는 접착제층이 추가로 포함될 수 있다.
접착제로는, 예를 들면, 종래의 편광판에서 편광 필름과 고분자 필름을 부착하는 것에 사용하던 접착제층을 사용할 수 있다.
접착제층은, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제; 아크릴계 접착제; 비닐 아세테이트계 접착제; 우레탄계 접착제; 폴리에스테르계 접착제; 폴리올레핀계 접착제; 폴리비닐알킬에테르계 접착제; 고무계 접착제; 염화비닐-비닐아세테이트계 접착제; 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 접착제; 스티렌-부타디엔-스티렌의 수소 첨가물(SEBS)계 접착제; 에틸렌계 접착제; 및 아크릴산 에스테르계 접착제 등의 일종 또는 이종 이상을 포함할 수 있다. 상기와 같은 접착제는, 예를 들면, 수계, 용제계 또는 무용제계 접착제 조성물을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 접착제 조성물은, 열경화형, 상온 경화형, 습기 경화형, 활성 에너지선 경화형 또는 혼성 경화형 접착제 조성물일 수 있다.
이러한 접착제를 사용하여 편광 필름과 고분자 필름을 부착하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 접착제 조성물을 편광 필름 또는 고분자 필름에 도포하고 상기 편광 필름과 고분자 필름을 합지한 후에 경화시키는 방식이나 액적 방식 등을 사용할 수 있다.
이러한 접착제층의 두께는, 예를 들면, 약 1μm 내지 5 μm 또는 약 2 μm 내지 4 μm의 범위 내일 수 있다.
상기 제조 방법에 적용되는 고분자 필름의 표면에는 광학층이 존재할 수도 있다. 상기에서 고분자 필름의 표면에 형성되는 광학층의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 광학층은, 예를 들면, 소위 하드코팅층, 반사방지층, 대전방지층(anti-static layer) 또는 눈부심방지층(Anti-glare layer)이거나, 상기 언급된 층이 나타내는 기능 중에서 2개 이상의 기능이 복합화된 광학층일 수 있다.
상기 하드코트층은 통상 편광판이나 고분자 필름의 표면에서의 스크래치 방지 등을 목적으로 형성된다. 반사방지층은, 통상 편광판이나 고분자 필름의 표면에서의 외광 반사의 방지를 목적으로 실시되며, 눈부심 방지층은, 편광판이나 고분자 필름의 표면에서의 외광 반사에 의해 시인성이 저하되는 것을 방지할 목적으로 형성되는 층이다. 또한, 대전방지층은 통상 광학 필름의 전기 저항을 적정 수준으로 조정하여 광학 필름이 불필요하거나, 과도하게 대전되는 현상을 방지하기 위해 형성되는 층이다.
상기 언급된 광학층의 재료와 그 형성 방법은 편광판 등의 고분자 필름 업계에서 잘 알려져 있으며, 본 출원에서는 이러한 공지의 재료 및 방법이 적용될 수 있다.
통상적으로 상기 언급된 광학층들은 광경화성 바인더를 포함하고, 따라서 본 출원에서 적용되는 상기 광학층들도 광경화성 바인더를 포함한다. 상기에서 광경화성 바인더는, 광경화성 내지는 광중합성의 화합물을 경화 내지 중합시켜서 형성된 바인더를 의미한다. 또한, 상기에서 광경화성 내지는 광중합성의 화합물의 경화 내지 중합을 유도하는 광의 범주에는, 마이크로파(microwaves), 적외선(IR), 자외선(UV), X선 및 감마선은 물론, 알파-입자선(alpha-particle beam), 프로톤빔(proton beam), 뉴트론빔(neutron beam) 또는 전자선(electron beam)과 같은 입자빔 등이 포함될 수 있다. 통상적으로는 자외선 또는 전자선 경화형 내지는 중합성 화합물이 상기 광학층의 바인더로 사용된다.
대표적인 광경화성 내지는 광중합성 화합물로는, 아크릴계 화합물이 예시될 수 있다.
예를 들면, 상기 아크릴계 화합물을 바인더로서 함유하는 코팅 조성물을 코팅하고, 상기 화합물을 가교 또는 중합시켜 상기 광학층을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 광학층은, 상기 아크릴계 화합물의 가교물 또는 경화물을 바인더로서 포함하는 경화성 조성물의 가교층 또는 경화층일 수 있다.
적용 가능한 아크릴계 화합물의 비제한적 예에는, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트 또는 프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴산 디에스테르; 트리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트 또는 폴리프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트 등의 폴리옥시알킬렌글리콜의 (메트)아크릴산 디에스테르; 펜타에리스리톨 디(메트)아크릴레이트 등의 다가 알코올의 (메트)아크릴산 디에스테르; 에폭시 (메트)아크릴레이트, 우레탄 (메트)아크릴레이트 또는 폴리에스테르 (메트)아크릴레이트 등의 화합물이나, 트리메틸롤프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸롤에탄 트리(메트)아크릴레이트, 1,2,4-시클로헥산 테트라(메트)아크릴레이트, 펜타글리세롤 트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메트)아크릴레이트, (디)펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, (디)펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, (디)펜타에리스리톨 테트라(메트)아크릴레이트, (디)펜타에리스리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨 트리아크릴레이트 또는 트리펜타에리스리톨 헥사트리아크릴레이트 등의 3 이상의 (메트)아크릴로일기를 가지는 다관능 화합물 등이 포함된다.
상기 광학층 또는 상기 광학층을 형성하기 위한 경화성 조성물은 상기 바인더에 추가로 필요한 기능을 확보하기 위한 임의의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 광학층 또는 경화성 조성물은 상기 아크릴 화합물의 경화 내지 가교를 개시 혹은 촉진시키기 위한 개시제나 촉매, 해당 광학층의 굴절률을 제어하기 위한 고굴절 혹은 저굴절의 입자, 계면 활성제 또는 레벨링제 등의 임의의 첨가제를 추가로 포함할 수 있고, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다.
상기 편광판의 제조 방법은, 상기 고분자 필름의 열처리 전에 상기 고분자 필름을 스팀 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 스팀 처리 단계는 상기 고분자 필름을 스팀에 노출시키는 단계이고, 이 단계에 의해서 상기 고분자 필름의 평탄도가 개선될 수 있다. 평탄도가 개선된 고분자 필름에 대해서 전술한 열처리를 수행함으로써 목적하는 특성을 보다 효과적으로 확보할 수 있다.
상기 스팀 처리를 수행하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 고분자 필름을 평편한 면상에 위치시키거나, 중력 방향과 수평한 방향으로 고분자 필름을 위치시키거나, 혹은 평탄도를 확보할 수 있는 기타 위치에 고분자 필름을 위치시킨 후에 고분자 필름의 전부 또는 일부를 스팀에 노출시키는 방식으로 수행할 수 있다.
상기 처리에 적용되는 스팀으로는, 고분자 필름의 유리전이온도 등을 고려하여 적정 범위의 온도의 스팀을 적용하여 상기 스팀 처리를 수행할 수 있다. 일 예시에서 상기 스팀 처리 시에 적용되는 스팀의 온도는 50℃ 내지 150℃의 범위 내일 수 있다. 상기 스팀 온도는 다른 예시에서 약 55℃ 이상, 약 60℃ 이상, 약 65℃ 이상, 약 70℃ 이상, 약 75℃ 이상 또는 약 80℃ 이상이거나, 약 145℃ 이하, 약 140℃ 이하, 약 135℃ 이하, 약 130℃ 이하, 약 125℃ 이하, 약 120℃ 이하, 약 115℃ 이하, 약 110℃ 이하, 약 105℃ 이하 또는 약 100℃ 이하 정도일 수도 있다.
상기 스팀 처리를 수행하는 시간은 목적하는 고분자 필름의 평탄도가 확보될 수 있는 범위 내로 설정할 수 있으며, 구체적인 범위는 고분자 필름의 상태, 스팀의 온도 등에 의해 변동될 수 있다. 통상 상기 스팀 처리는 10초 내지 1 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 스팀 처리 시간은 다른 예시에서 약 55분 이하, 약 50분 이하, 약 45분 이하, 약 40분 이하, 약 35분 이하, 약 30분 이하, 약 25분 이하, 약 20분 이하, 약 15분 이하, 약 10분 이하, 약 5분 이하 또는 약 1분 이하이거나, 약 20초 이상 정도일 수도 있다.
광학층을 고분자 필름에 형성한다면, 상기 광학층의 형성은 상기 스팀 처리 후에 수행될 수 있다. 상기 광학층을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 광학층을 형성하는 공지의 방식에 따라 광학층을 형성할 수 있다. 예를 들면, 전술한 바인더로서의 아크릴 화합물과 기타 필요한 첨가제를 사용하여 제조한 경화성 조성물을 고분자 필름의 일면에 코팅한 후에 아크릴 화합물을 가교 내지는 중합시키는 방식으로 광학층을 형성할 수 있다.
본 출원의 제조 방법은 상기 열처리 공정 전에 상기 고분자 필름을 수처리 하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 상기 스팀 처리가 수행된다면, 상기 수처리는 상기 스팀 처리 후에 수행될 수 있다.
상기 수처리를 수행한 후에 열처리를 진행함으로써 목적하는 고분자 필름의 특성을 보다 효과적으로 달성할 수 있다. 상기 수처리는, 예를 들면, 적정 온도로 유지된 물 중에 상기 고분자 필름을 침지시키는 방식으로 수행할 수 있다. 상기 수처리 시에 고분자 필름이 침지되는 물의 온도는, 예를 들면, 10℃ 내지 100℃의 범위 내일 수 있다. 상기 온도는 다른 예시에서 약 15℃ 이상 또는 20℃ 이상이거나, 약 90℃ 이하, 약 80℃ 이하, 약 70℃ 이하, 약 60℃ 이하, 약 50℃ 이하, 약 40℃ 이하 또는 약 30℃ 이하 정도일 수도 있다.
상기 수처리는 상기 물 중에 고분자 필름을 통상 약 5초 내지 1,000초의 범위 내의 시간 동안 침지시켜 수행될 수 있다. 상기 수처리 시간은 다른 예시에서 약 10초 이상, 약 15초 이상, 약 20초 이상, 약 25초 이상 또는 약 30초 이상이거나, 약 900초 이하, 약 850초 이하, 약 800초 이하, 약 750초 이하, 약 700초 이하, 약 650초 이하, 약 600초 이하, 약 550초 이하, 약 500초 이하, 약 450초 이하, 약 400초 이하, 약 350초 이하, 약 300초 이하, 약 250초 이하, 약 200초 이하, 약 150초 이하, 약 100초 이하, 약 90초 이하, 약 80초 이하, 약 70초 이하, 약 60초 이하, 약 50초 이하, 약 40초 이하, 약 30초 이하 또는 약 20초 이하 정도일 수도 있다.
본 출원의 제조 방법에서 제조되는 상기 편광판은, 기본적으로 편광 필름 및 상기 고분자 필름을 포함할 수 있으며, 이 때 상기 고분자 필름은 상기 편광 필름의 보호 필름으로서 포함될 수 있다. 또한, 상기 편광판은, 점착제층을 포함할 수 있다. 이러한 점착제층은 상기 편광판을 디스플레이 장치에 부착하기 위한 점착제층일 수 있다. 점착제층이 포함되는 경우에 편광판의 구성 요소들은 상기 고분자 필름, 편광 필름 및 점착제층의 순서로 배치될 수 있다.
따라서, 상기 제조 방법은 상기 편광 필름의 고분자 필름이 부착되는 면과 반대측의 면에 점착제층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다.
상기 점착제층은, LCD나 OLED 등의 디스플레이 장치에 상기 편광판을 부착하기 위해 존재할 수 있다. 상기 점착제층을 형성하는 점착제는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르 또는 불소계나 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 전술한 것과 같이 성기 점착제층의 노출면에 대해서는, 실용에 제공할 때까지의 동안에 그 오염 방지 등을 목적으로 이형 필름이 임시 부착되어 커버될 수 있다.
점착제층의 두께는 통상 5 μm 내지 100 μm의 범위 내일 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서 약 10μm 이상, 15 μm 이상 또는 20 μm 이상이거나, 약 90 μm 이하, 80 μm 이하, 70 μm 이하, 60 μm 이하, 50 μm 이하, 40 μm 이하 또는 30 μm 이하일 수 있다.
상기 점착제층의 형성 과정이 추가로 수행되는 경우에 상기 편광판의 제조 방법은, 하기 수식 1에 따른 A값의 범위가 0.01 내지 26 N·mm의 범위 내가 되도록 수행될 수 있다. 즉, 편광판 제조 시에 적용되는 고분자 필름과 편광 필름의 수축력을 고려하여, 상기 고분자 필름, 점착제층 및/또는 편광 필름의 두께 또는 상기 외에 편광판에 포함되는 각 요소의 두께를 조절함으로써 하기 수식 1을 만족시킬 수 있다.
[수식 1]
A = a Х (SPVA Х (T1+b) + SProХ (T2+b))
수식 1에서 SPVA는 상기 편광 필름의 광흡수축 방향의 수축력이고, SPro는 고분자 필름의 상기 편광 필름의 광흡수축 방향과 평행한 방향의 수축력과 고분자 필름의 상기 광흡수축 방향과 수직한 방향의 수축력 중 큰 수축력이며, T1은 상기 점착제층의 가장 하부에서 상기 편광 필름의 중심까지의 거리이고(단위: mm)이고, T2은 상기 점착제층의 가장 하부에서 상기 고분자 필름의 중심까지의 거리(단위: mm)이며, a는 0.5 내지 2의 범위 내의 수이고, b는 0.14 내지 0.6의 범위 내의 수이다.
상기 수식 1의 A값은, 편광판의 벤딩(bending) 특성을 반영한다. 편광판이 상기 A값을 가지면, 그 편광판이 얇게 형성되는 경우에도 LCD나 OLED 등의 디스플레이 장치에 적용되었을 때 휨이나 트위스팅을 유발하지 않고, 내구성 및 광학 특성이 우수한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
상기 수식 1의 A값은, 다른 예시에서 0.05 N·mm 이상, 0.1 N·mm 이상, 0.15 N·mm 이상, 0.2 N·mm 이상, 0.25 N·mm 이상, 0.3 N·mm 이상, 0.35 N·mm 이상, 0.4 N·mm 이상, 0.45 N·mm 이상, 0.5 N·mm 이상, 0.55 N·mm 이상, 0.6 N·mm 이상, 0.65 N·mm 이상, 0.7 N·mm 이상, 0.75 N·mm 이상, 0.8 N·mm 이상, 0.85 N·mm 이상, 0.9 N·mm 이상, 0.95 N·mm 이상, 0.1 N·mm 이상, 0.5 N·mm 이상, 1 N·mm 이상, 1.5 N·mm 이상, 2 N·mm 이상, 2.5 N·mm 이상, 3 N·mm 이상, 3.5 N·mm 이상, 4 N·mm 이상, 4.5 N·mm 이상, 5 N·mm 이상, 5.5 N·mm 이상, 6 N·mm 이상, 6.5 N·mm 이상, 7 N·mm 이상, 7.5 N·mm 이상, 8 N·mm 이상, 8.5 N·mm 이상, 9 N·mm 이상, 9.5 N·mm 이상, 10 N·mm 이상, 11 N·mm 이상, 12 N·mm 이상, 13 N·mm 이상, 14 N·mm 이상, 15 N·mm 이상, 16 N·mm 이상, 17 N·mm 이상, 18 N·mm 이상, 19 N·mm 이상 또는 20 N·mm 이상 정도이거나, 25 N·mm 이하, 24 N·mm 이하, 23 N·mm 이하, 22 N·mm 이하, 21 N·mm 이하, 20 N·mm 이하, 19 N·mm 이하, 18 N·mm 이하, 17 N·mm 이하, 16 N·mm 이하, 15 N·mm 이하, 14 N·mm 이하, 13 N·mm 이하, 12 N·mm 이하, 11 N·mm 이하, 10 N·mm 이하, 9 N·mm 이하, 8 N·mm 이하, 7 N·mm 이하, 6N·mm 이하 또는 5 N·mm 이하일 수 있다.
상기 A값은, 상기 규정된 a 및/또는 b의 전체 범위 내에서 상기 기술한 수치 범위 내에 속하건, 혹은 a의 범위 내의 어느 한 값 및 b의 범위 내의 어느 한 값을 대입하였을 때에 상기 기술한 수치 범위에 속할 수도 있다.
상기 수식 1에서 a값은 0.5 내지 2의 범위 내의 수일 수 있다. 상기 a값은 다른 예시에서 약 0.55 이상, 약 0.6 이상, 약 0.65 이상, 약 0.7 이상, 약 0.75 이상, 약 0.8 이상, 약 0.85 이상, 약 0.9 이상, 약 1 이상 또는 약 1.5 이상이거나, 1.9 이하, 약 1.8 이하, 약 1.7 이하, 약 1.6 이하, 약 1.5 이하, 약 1.4 이하, 약 1.3 이하, 약 1.2 이하, 약 1.1 이하, 약 1.0 이하, 약 0.95 이하, 약 0.9 이하, 약 0.85 이하, 약 0.8 이하, 약 0.75 이하, 약 0.7 이하 또는 약 0.65 이하일 수도 있다.
상기 수식 1에서 b값은 0.14 내지 0.6의 범위 내의 수일 수 있다. 상기 수식 1에 대입되는 b값은, 다른 예시에서 0.15 이상 또는 0.2 이상이거나, 0.55 이하, 0.5 이하, 0.45 이하, 0.4 이하, 0.35 이하 또는 0.3 이하일 수 있다. 일 예시에서 상기 편광판이 LCD에 적용되는 경우에 상기 b값은 상기 LCD 패널의 두께에 따라 정해질 수 있고, 예를 들면, 상기 LCD 패널의 두께(단위: mm)의 1/2배가 상기 b값이 될 수 있다.
추가 구성으로서 편광판은, 상기 편광 필름과 점착제층의 사이에 경화 수지층 또는 다른 종류의 편광 필름의 보호 필름을 추가로 포함할 수 있다. 보다 얇은 두께의 편광판의 형성을 위해서는 보호 필름보다는 경화 수지층이 유리하지만, 상기 보호 필름도 적용될 수 있다. 이러한 경화 수지층은 통상 하드코팅층으로도 불리우며, 일반적으로 편광판에서 어느 하나의 고분자 필름을 생략하는 대신에 적용되고 있다. 본 출원에서 적용될 수 있는 상기 경화 수지층의 종류는 특별한 제한이 없고, 상기 얇은 편광판을 제공하기 위해서 사용되고 있는 다양한 종류의 경화 수지층이 모두 적용될 수 있다. 통상 이러한 경화 수지층은, 에폭시 수지, 옥세탄 수지, 우레탄 수지 및/또는 아크릴 수지 등을 포함할 수 있으며, 이러한 수지층은 다양하게 공지되어 있다.
이러한 경화 수지층의 두께는, 예를 들면, 약 4μm 내지 10μm 또는 약 4.5 μm 내지 10 μm의 범위 내일 수 있다.
본 출원에서 적용될 수 있는 보호 필름의 종류도 특별히 제한되지 않고, 공지의 재료에서 적절하게 선택될 수 있다.
본 출원의 편광판은 전술한 바와 같이 목적에 따라서, 공지의 다른 구성, 예를 들면, 위상차판, 광시야각 보상 필름 및/또는 휘도 향상 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기능성층을 추가로 포함할 수도 있으며, 따라서 상기 제조 방법에서는 이러한 기능성층을 필요한 위치에 형성하는 단계를 또한 포함할 수 있다.
상기 편광판은 적용되는 용도, 예를 들면, 적용되는 디스플레이 장치의 종류나 해당 장치의 모드(mode) 등에 따라서 다양한 형태로 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 편광판에서 상기 편광 필름의 한변과 상기 편광 필름의 광 흡수축이 이루는 각도 중 작은 각도는 0도 내지 10도의 범위 내 또는 80도 내지 100도의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 각도는 다른 예시에서 9도 이하, 8도 이하, 7도 이하, 6도 이하, 5도 이하, 4도 이하, 3도 이하, 2도 이하 또는 1도 이하일 수 있다. 또한, 상기 각도는 다른 예시에서 약 81도 이상, 82도 이상, 83도 이상, 84도 이상, 85도 이상, 86도 이상, 87도 이상, 88도 이상, 89도 이상 또는 90도 이상이거나, 99도 이하, 98도 이하, 97도 이하, 96도 이하, 95도 이하, 94도 이하, 93도 이하, 92도 이하, 91도 이하 또는 90도 이하 정도일 수도 있다.
다른 예시에서 상기 편광판에서 상기 편광 필름의 한변과 상기 편광 필름의 광 흡수축이 이루는 각도 중 작은 각도가 35도 내지 55도의 범위 내 또는 125도 내지 145도의 범위 내에 있을 수 있다.
상기 각도는 다른 예시에서 약 36도 이상 정도, 37도 이상 정도, 38도 이상 정도, 39도 이상 정도, 40도 이상 정도, 41도 이상 정도, 42도 이상 정도, 43도 이상 정도, 44도 이상 정도 또는 45도 이상 정도이거나, 54도 이하 정도, 53도 이하 정도, 52도 이하 정도, 51도 이하 정도, 50도 이하 정도, 49도 이하 정도, 48도 이하 정도, 47도 이하 정도, 46도 이하 정도 또는 45도 이하 정도일 수 있고, 또한 약 126도 이상 정도, 127도 이상 정도, 128도 이상 정도, 129도 이상 정도, 130도 이상 정도, 131도 이상 정도, 132도 이상 정도, 133도 이상 정도, 134도 이상 정도 또는 135도 이상 정도이거나, 144도 이하 정도, 143도 이하 정도, 142도 이하 정도, 141도 이하 정도, 140도 이하 정도, 139도 이하 정도, 138도 이하 정도, 137도 이하 정도, 136도 이하 정도 또는 135도 이하 정도일 수 있다.
통상 편광 필름 및 편광판은 사각형이고, 상기 광흡수축과 상기 각도를 이루는 편광 필름의 한변은 상기 사각형의 임의의 한 변일 수 있다. 예를 들어, 상기 사각형이 직사각형이라면, 상기 한변은 상기 직사각형의 장변 또는 단변일 수 있다.
본 출원의 경우, 편광판의 적용 용도에 따라서 광흡수축이 어떤 식으로 형성되어도 적절한 성능의 편광판을 제공할 수 있다.
본 출원은 또한 디스플레이 장치에 대한 것이고, 예를 들면, LCD나 OLED에 대한 것이다. 상기 LCD나 OLED 등의 디스플레이 장치는 본 출원의 상기 편광판을 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 예를 들면, LCD 패널이나 OLED 패널 등의 디스플레이 패널과 상기 디스플레이 패널에 부착된 본 출원의 상기 편광판을 포함할 수 있다.
본 출원의 디스플레이 장치에 적용될 수 있는 상기 디스플레이 패널의 종류나 그 패널에 부착되는 편광판의 위치 등은 특별히 제한되지 않는다. 즉, 상기 본 출원의 편광판이 적용되는 한 다앙한 공지의 방식으로 상기 디스플레이 패널은 구현될 수 있다.
본 명세서에서 각도를 정의하는 용어 중 수직, 평행, 직교 또는 수평 등은, 목적 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적인 수직, 평행, 직교 또는 수평을 의미하고, 상기 수직, 평행, 직교 또는 수평의 범위는 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등의 오차를 포함하는 것이다. 예를 들면, 상기 각각의 경우는, 약 ±15도 이내의 오차, 약 ±10도 이내의 오차 또는 약 ±5도 이내의 오차를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 해당 물성에 영향을 미치는 경우에 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상기 물성은 상온에서 측정한 물성이다.
본 명세서에서 용어 상온은 특별히 가온되거나 감온되지 않은 상태에서의 온도로서, 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 예를 들면, 약 15℃ 이상, 18℃ 이상, 20℃ 이상 또는 약 23℃ 이상이면서, 약 27℃ 이하의 온도를 의미할 수 있다. 또한, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에서 언급하는 온도의 단위는 ℃이다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 압력이 해당 물성에 영향을 미치는 경우에 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상기 물성은 상압에서 측정한 물성이다.
본 명세서에서 용어 상압은 특별히 가압하거나, 감압시키지 않은 자연 그대로의 압력으로서 통상 대기압과 같은 1기압 정도의 압력을 의미한다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 습도가 해당 물성에 영향을 미치는 경우에 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상기 물성은 약 0 RH% 내지 100 RH%의 범위 내의 어느 한 습도, 예를 들면, 약 90 RH% 이하, 약 80 RH% 이하, 약 70 RH% 이하, 약 60 RH% 이하, 약 50 RH% 이하, 약 40 RH% 이하, 약 30 RH% 이하, 약 20 RH% 이하, 약 18 RH% 이하, 15RH% 이하 또는 약 10RH% 이하이거나, 약 1 RH% 이상, 약 2RH% 이상, 약 5 RH% 이상, 약 10 RH% 이상, 약 15 RH% 이상, 약 20 RH% 이상, 약 25 RH% 이상, 약 30 RH% 이상, 약 35 RH% 이상, 약 40 RH% 이상 또는 약 45 RH% 이상의상대 습도에서 측정한 물성이다. 상기에서 단위 RH%는 해당 습도가 상대 습도(단위: %)임을 의미한다.
특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에서 언급하는 어느 2개의 방향이 이루는 각도는 상기 두 개의 방향이 이루는 예각 내지 둔각 중 예각이거나, 또는 시계 방향 및 반시계 방향으로 측정된 각도 중에서 작은 각도일 수 있다. 따라서, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에서 언급하는 각도는 양수이다. 다만, 경우에 따라서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 측정된 각도간의 측정 방향을 표시하기 위해서 상기 시계 방향으로 측정된 각도 및 반시계 방향으로 측정된 각도 중에서 어느 하나의 각도를 양수로 표기하고, 다른 하나의 각도를 음수로 표기할 수도 있다.
본 출원의 편광판의 제조 방법은, 고분자 필름을 열처리하는 단계; 및 열처리된 상기 고분자 필름을 일 방향으로 광흡수축이 형성된 편광 필름과 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 본 출원의 방법에서 상기 고분자 필름은, 광학적으로 의도된 하나 이상의 기능을 나타내는 고분자 필름을 수 있으며, 예를 들면, 상기 편광 필름의 보호 필름일 수 있다.
본 출원에서는 고분자 필름을 일단 열처리한 후에 편광 필름과 부착하는 것에 의해서 목적하는 편광판을 제조할 수 있다는 점을 확인하였다. 이러한 열처리는 특히 후술하는 것과 같은 기계적 비대칭성을 가지는 고분자 필름에 대해서 효과적이다.
본 출원의 일 예시에서 상기 열처리가 수행되는 고분자 필름은, 특정한 비대칭성을 가지는 필름일 수 있다. 이러한 필름을 상기 열처리 공정에 적용함으로써 목적을 효과적으로 달성할 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 각 고분자 필름의 물성의 측정은, 본 명세서의 실시예 항목에 기술한 방식에 따라 측정한다.
본 명세서에서 사용하는 용어 고분자 필름의 제 1 방향 및 제 2 방향은 상기 고분자 필름의 면내의 임의의 방향이다. 예를 들어, 고분자 필름이 연신 고분자 필름인 경우에 상기 면내의 방향은 상기 고분자 필름의 MD(Machine Direction) 및 TD(transverse direction) 방향에 의해 형성되는 면내의 방향일 수 있다. 다른 예시에서 상기 제 1 방향은, 고분자 필름이 연신 고분자 필름인 경우에 MD(Machine Direction) 및 TD(transverse direction) 방향 중 어느 한 방향이고, 제 2 방향은 MD(Machine Direction) 및 TD(transverse direction) 방향 중 다른 한 방향일 수 있다.
하나의 예시에서 본 명세서에서 언급하는 고분자 필름의 제 1 방향은, 상기 TD 방향일 수 있다.
상기 고분자 필름의 비대칭성은 고분자 필름의 수축력에 의해 대변될 수 있다. 본 명세서에서 언급하는 수축력(고분자 필름, 고분자 필름, 편광 필름 또는 편광판의 수축력)은 하기 실시예에서 기재한 방식으로 측정한 것이다. 또한, 상기 수축력은 고분자 필름 단독 또는 고분자 필름상에 후술하는 광학층이 형성되어 있는 상태에서 측정한 것일 수 있다.
일 예시에서 상기 고분자 필름은, 상기 열처리 전에 제 1 방향(예를 들면, 전술한 TD 방향)에서의 수축력이 5.5N 내지 15N의 범위 내일 수 있다. 상기 고분자 필름의 제 1 방향에서의 수축력은 다른 예시에서 약 6N 이상, 약 6.5 N 이상, 약 7 N 이상 또는 약 7.5 N 이상이거나, 약 15 N 이하, 14 N 이하, 13 N 이하, 12 N 이하, 11 N 이하, 10 N 이하, 9 N 이하 또는 8 N 이하일 수 있다. 이러한 일 방향에서의 높은 수축력은, 열처리 공정 후에 목적하는 고분자 필름이 효과적으로 형성될 수 있도록 한다.
상기 고분자 필름은, 열처리 전에 상기 제 1 방향에서의 수축력(S1)과 상기 제 1 방향에 수직하는 면내 제 2 방향에서의 수축력(S2)의 비율(S1/S2)이 10 이상일 수 있다. 상기 비율(S1/S2)은 다른 예시에서 약 11 이상, 약 12 이상, 약 13 이상, 약 14 이상, 약 15 이상 또는 약 15.5 이상이거나, 약 150 이하, 약 140 이하, 약 130 이하, 약 120 이하, 약 110 이하, 약 100 이하, 약 90 이하 또는 약 80 이하 정도일 수 있다. 상기에서 면내 제 2 방향은 일 예시에서 상기 MD 방향일 수 있다.
상기 고분자 필름은, 상기 열처리 전에 상기 제 2 방향(예를 들면, 전술한 MD 방향)에서의 수축력이 0.01N 내지 2N의 범위 내일 수 있다. 상기 고분자 필름의 제 2 방향에서의 수축력은 다른 예시에서 약 0.03N 이상, 약 0.05N 이상, 약 0.07 N 이상 또는 약 0.09N 이상이거나, 약 1.8 N 이하, 1.6 N 이하, 1.4 N 이하, 1.2 N 이하, 1 N 이하, 0.8 N 이하 또는 0.6 N 이하 정도일 수 있다. 이러한 일 방향에서의 높은 수축력은, 열처리 공정 후에 목적하는 고분자 필름이 효과적으로 형성될 수 있도록 한다.
상기와 같은 큰 수축력 및/또는 수축력의 비대칭성을 가지는 고분자 필름으로는, 대략 3,000nm 이상의 고위상차를 나타내는 소위 고연신 PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름 또는 SRF(Super Retardation Film) 등으로 알려진 필름이 대표적으로 알려져 있다. 따라서, 본 출원에서 상기 고분자 필름은, 예를 들면, 폴리에스테르 고분자 필름일 수 있다.
상기와 같은 고분자 필름, 즉 높은 위상차를 가지는 필름은 업계에 공지이고, 이러한 필름은 제조 과정에서의 고연신 등에 의해 기계적 물성도 큰 비대칭성을 나타낸다. 업계에 공지된 상태 상기 고분자 필름의 대표적인 예로는, PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름 등과 같은 폴리에스테르 필름이며, 예를 들면, Toyobo사에서 공급되는 상품명 SRF(Super Retardation Film) 계열의 필름이 있다.
통상 연신 PET 필름은 PET계 수지를 용융/압출로 제막하고, 연신하여 제조한 1층 이상의 일축 연신 필름 또는 제막 후 세로 및 가로 연신하여 제조한 1층 이상의 이축 연신 필름이다.
PET계 수지는 통상 반복 단위의 80 몰％ 이상이 에틸렌테레프탈레이트로 되는 수지를 의미하고, 다른 디카르복실산 성분과 디올 성분을 포함할 수도 있다. 다른 디카르복실산 성분으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 이소프탈산, p-베타-옥시에톡시벤조산, 4,4'-디카르복시디페닐, 4,4'-디카르복시벤조페논, 비스(4-카르복시페닐)에탄, 아디프산, 세박산 및/또는 1,4-디카르복시시클로헥산 등을 들 수 있다.
다른 디올 성분으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 시클로헥산디올, 비스페놀 A의 에틸렌옥사이드 부가물, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및/또는 폴리테트라메틸렌글리콜 등을 들 수 있다.
상기 디카르복실산 성분이나 디올 성분은 필요에 따라서 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, p-옥시벤조산 등의 옥시카르복실산을 병용할 수도 있다. 또한, 다른 공중합 성분으로서, 소량의 아미드 결합, 우레탄 결합, 에테르 결합 및 카르보네이트 결합 등을 함유하는 디카르복실산 성분, 또는 디올 성분이 이용될 수도 있다.
PET계 수지의 제조 방법으로서는, 테레프탈산, 에틸렌글리콜 및/또는 필요에 따라서 다른 디카르복실산 또는 다른 디올을 직접 중축합시키는 방법, 테레프탈산의 디알킬에스테르 및 에틸렌글리콜 및/또는 필요에 따라서 다른 디카르복실산의 디알킬에스테르 또는 다른 디올을 에스테르 교환 반응시킨 후 중축합시키는 방법, 및 테레프탈산 및/또는 필요에 따라서 다른 디카르복실산의 에틸렌글리콜에스테르 및/또는 필요에 따라서 다른 디올에스테르를 중축합시키는 방법 등이 채용된다.
각각의 중합 반응에는, 안티몬계, 티탄계, 게르마늄계 또는 알루미늄계 화합물을 포함하는 중합 촉매, 또는 상기 복합 화합물을 포함하는 중합 촉매를 사용할 수 있다.
중합 반응 조건은 사용되는 단량체, 촉매, 반응 장치 및 목적으로 하는 수지 물성에 따라서 적절하게 선택할 수 있고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면 반응 온도는 통상 약 150℃ 내지 약300℃, 약 200℃ 내지 약 300℃ 또는 약 260℃ 내지 약 300℃이다. 또한, 반응 압력은 통상 대기압 내지 약 2.7 Pa이고, 반응 후반에는 감압측일 수 있다.
중합 반응은 디올, 알킬 화합물 또는 물 등의 이탈 반응물을 휘발시킴으로써 진행된다.
중합 장치는 반응조가 하나로 완결되는 것일 수도 있고, 또는 복수의 반응조를 연결한 것일 수도 있다. 이 경우, 통상 중합도에 따라서 반응물은 반응조 사이를 이송되면서 중합된다. 또한, 중합 후반에 횡형 반응 장치를 구비하고, 가열/혼련하면서 휘발시키는 방법도 채용할 수 있다.
중합 종료 후의 수지는 용융 상태에서 반응조나 횡형 반응 장치로부터 방출된 후, 냉각 드럼이나 냉각 벨트 등에서 냉각ㆍ분쇄된 플레이크상의 형태로, 또는 압출기에 도입되어 끈 형상으로 압출된 후에 재단된 펠릿상의 형태로 얻어진다. 또한, 필요에 따라서 고상 중합을 행하여, 분자량을 향상시키거나 저분자량 성분을 감소시키거나 할 수도 있다. PET계 수지에 포함될 수 있는 저분자량 성분으로서는, 환상 3량체 성분을 들 수 있지만, 이러한 환상 3량체 성분의 수지 중에서의 함유량은 통상 5000 ppm 이하 또는 3000 ppm 이하로 조절된다.
PET계 수지의 분자량은, 페놀/테트라클로로에탄=50/50(중량비)의 혼합 용매에 수지를 용해시키고, 30℃에서 측정한 극한 점도로 나타내었 때, 통상 0.45 내지 1.0 dL/g, 0.50 내지 10dL/g 또는 0.52 내지 0.80 dL/g의 범위이다.
PET계 수지는 필요에 따라서 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제로서는, 예를 들면 윤활제, 블로킹 방지제, 열 안정제, 산화 방지제, 대전 방지제, 내광제 및 내충격성 개량제 등을 들 수 있다. 그의 첨가량은 광학 물성에 악영향을 미치지 않는 범위로 하는 것이 바람직하다.
PET계 수지는 이러한 첨가제의 배합을 위해서, 및 후술하는 필름 성형을 위해서, 통상 압출기에 의해 조립된 펠릿 형상으로 이용된다. 펠릿의 크기나 형상은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상 높이, 직경 모두 5 mm 이하인 원주상, 구상 또는 편평 구상이다. 이와 같이 하여 얻어지는 PET계 수지는 필름상으로 성형하고, 연신 처리함으로써, 투명하고 균질한 기계적 강도가 높은 PET 필름으로 할 수 있다. 그의 제조 방법으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 다음에 기재하는 방법이 채용된다.
건조시킨 PET 수지로 이루어지는 펠릿을 용융 압출 장치에 공급하고, 융점 이상으로 가열하여 용융시킨다. 다음에, 용융된 수지를 다이로부터 압출, 회전 냉각 드럼 상에서 유리전이온도 이하의 온도가 되도록 급냉 고화시켜, 실질적으로 비결정 상태의 미연신 필름을 얻는다. 이 용융 온도는 사용되는 PET계 수지의 융점이나 압출기에 따라서 정해지는 것이고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상 250℃ 내지 350℃이다. 또한, 필름의 평면성을 향상시키기 위해서는, 필름과 회전 냉각 드럼과의 밀착성을 높이는 것이 바람직하고, 정 전 인가 밀착법 또는 액체 도포 밀착법이 바람직하게 채용된다. 정전 인가 밀착법이란, 통상 필름의 상면측에 필름의 흐름과 직교하는 방향으로 선상 전극을 설치하고, 그 전극에 약 5 내지 10 kV의 직류 전압을 인가함으로써 필름에 정전하를 제공하여, 회전 냉각 드럼과 필름과의 밀착성을 향상시키는 방법이다. 또한, 액체 도포 밀착법이란, 회전 냉각 드럼 표면의 전체 또는 일부(예를 들면 필름 양단부와 접촉하는 부분만)에 액체를 균일하게 도포함으로써, 회전 냉각 드럼과 필름과의 밀착성을 향상시키는 방법이다. 필요에 따라서 양자를 병용할 수 도 있다. 사용되는 PET계 수지는 필요에 따라서 2종 이상의 수지, 구조나 조성이 다른 수지를 혼합할 수도 있다. 예를 들면, 블로킹 방지제로서의 입상 충전재, 자외선 흡수제 또는 대전 방지제 등이 배합된 펠릿과, 무배합의 펠릿을 혼합하여 이용하는 것 등을 들 수 있다.
압출시키는 필름의 적층수는 필요에 따라서 2층 이상으로 할 수도 있다. 예를 들면, 블로킹 방지제로의 입상 충전재를 배합한 펠릿과 무배합의 펠릿을 준비하고, 다른 압출기로부터 동일한 다이로 공급하여 「충전재 배합/무배합/충전재 배합」의 2종 3층으로 이루어지는 필름을 압출시키는 것 등을 들 수 있다.
상기 미연신 필름은 유리 전이 온도 이상의 온도에서 통상, 우선 압출 방향으로 세로 연신된다. 연신 온도는 통상 70℃ 내지 150℃, 80 내지 130℃ 또는 90 내지 120℃이다. 또한, 연신 배율은 통상 1.1 내지 6배 또는 2 내지 5.5배이다. 연신은 1회로 끝낼 수도, 필요에 따라서 복수회로 나누어 행할수도 있다.
이렇게 하여 얻어지는 세로 연신 필름은, 이 후에 열 처리를 행할 수 있다. 이어서, 필요에 따라서 이완 처리를 행할 수도 있다. 이 열 처리 온도는 통상 150℃ 내지 250℃, 180 내지 245℃ 또는 200 내지 230℃이다. 또한, 열 처리 시간은 통상 1 내지 600 초간 또는 1 내지 300 초간 또는 1 내지 60 초간이다.
이완 처리의 온도는 통상 90 내지 200℃ 또는 120 내지 180℃이다. 또한, 이완량은 통상 0.1내지 20％ 또는 2 내지 5％이다. 이 이완 처리의 온도 및 이완량은, 이완 처리 후의 PET 필름의 150℃에서의 열수축률이 2 ％ 이하가 되도록, 이완량 및 이완 처리시의 온도를 설정할 수 있다.
일축 연신 및 이축 연신 필름을 얻는 경우, 통상 세로 연신 처리 후에, 또는 필요에 따라서 열 처리 또는 이완처리를 거친 후에, 텐터에 의해서 가로 연신이 행해진다. 이 연신 온도는 통상 70℃ 내지 150℃, 80℃ 내지 130℃ 또는 90℃ 내지 120℃이다. 또한, 연신 배율은 통상 1.1 내지 6배 또는 2 내지 5.5배이다. 이 후, 열 처리 및 필요에 따라서 이완 처리를 행할 수 있다. 열 처리 온도는 통상 150℃ 내지 250℃ 또는 180℃ 내지 245℃ 또는 200 내지 230℃이다. 열 처리 시간은 통상 1 내지 600초간, 1 내지 300 초간 또는 1 내지 60 초간이다.
이완 처리의 온도는 통상 100 내지 230℃, 110 내지 210℃ 또는 120 내지 180℃이다. 또한, 이완량은 통상 01 내지 20 ％, 1 내지 10 ％ 또는 2 내지 5 ％이다. 이 이완 처리의 온도 및 이완량은, 이완 처리 후의 PET필름의 150℃에서의 열수축률이 2 ％ 이하가 되도록, 그의 이완량 및 이완 처리시의 온도를 설정할 수 있다.
일축 연신 및 이축 연신 처리에 있어서는, 가로 연신 후, 보잉으로 대표되는 것과 같은 배향 주축의 변형을 완화시키기 위해서, 재차 열 처리를 행하거나 연신 처리를 행하거나 할 수 있다. 보잉에 의한 배향 주축의연신 방향에 대한 변형의 최대값은 통상 45도 이내, 30도 이내 또는 15도 이내이다. 또한, 여기서 연신 방향이란, 세로 연신 또는 가로 연신에 있어서의 연신 큰 방향을 말한다.
PET 필름의 이축 연신에서는, 통상 가로 연신 배율의 경우가 세로 연신 배율보다 약간 크게 행해지고, 이 경우, 연신 방향이란, 상기 필름의 긴 방향에 대하여 수직 방향을 말한다. 또한, 일축 연신에 서는, 통상 상기한 바와 같이 가로 방향으로 연신되며, 이 경우, 연신 방향이란, 동일하게 긴 방향에 대하여 수직 방향을 말한다.
배향 주축이란, 연신 PET 필름 상의 임의의 점에서의 분자 배향 방향을 말한다. 또한, 배향 주축의 연신 방향에 대한 변형이란, 배향 주축과 연신 방향과의 각도차를 말한다. 또한, 그의 최대값이란, 긴 방향에 대하여 수직 방향 상에서의 값의 최대값을 말한다. 배향 주축의 확인 방법은 공지이고, 예를 들면 위상차 필름ㆍ광학 재료 검사 장치 RETS(오오쯔까 덴시 가부시끼가이샤 제조) 또는 분자 배향계 MOA(오지 게이소꾸 기끼 가부시끼가이샤 제조)를 이용하여 측정할 수 있다.
본 출원에서 적용되는 상기 고분자 필름의 두께는 용도에 따라서 정해지는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 고분자 필름의 두께는 약 20μm 내지 250μm의 범위 내일 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서 약 240μm 이하, 약 230μm 이하, 약 220μm 이하, 약 210μm 이하, 약 200μm 이하, 약 190μm 이하, 약 180μm 이하, 약 170μm 이하, 약 160μm 이하, 150μm 이하, 약 140μm 이하, 약 130μm 이하, 약 120μm 이하, 약 110μm 이하 또는 100μm 이하일 수 있거나, 약 30 μm 이상, 40 μm 이상, 50 μm 이상, 60 μm 이상 또는 70μm 이상 정도일 수 있다.
상기 고분자 필름의 열처리는 상기 제 1 방향에서의 열처리 전의 고분자 필름의 수축력(SB)과 열처리 후의 고분자 필름의 수축력(SA)의 비율(SB/SA)이 대략 1을 초과할 수 있도록 수행될 수 있다. 상기 비율(SB/SA)은 다른 예시에서 약 1.01 이상, 약 1.02 이상, 약 1.03 이상, 1.04 이상, 약 1.05 이상, 약 1.06 이상, 약 1.07 이상, 약 1.08 이상, 약 1.09 이상, 약 1.1 이상, 약 1.11 이상, 약 1.12 이상, 약 1.13 이상, 1.14 이상, 약 1.15 이상, 약 1.16 이상, 약 1.17 이상, 약 1.18 이상, 약 1.19 이상, 약 1.2 이상, 약 1.21 이상, 약 1.22 이상, 약 1.23 이상, 약 1.24 이상, 약 1.25 이상, 약 1.26 이상, 약 1.27 이상, 약 1.28 이상, 약 1.29 이상 또는 약 1.3 이상, 이 되거나, 혹은 약 10 이하, 약 9 이하, 약 8 이하, 약 7 이하, 약 6 이하, 약 5 이하, 약 4 이하, 약 3 이하, 약 2 이하, 약 1.9 이하, 약 1.8 이하, 약 1.7 이하, 약 1.6 이하, 약 1.5 이하, 약 1.4 이하, 약 1.3 이하 또는 약 1.2 이하 정도가 될 수도 있다. 상기 고분자 필름의 제 1 방향에서의 수축력이 상기 범위 내로 보정되도록 수행하는 열처리에 의해서 전체적인 편광판의 물성이 목적하는 수준으로 유지될 수 있다.
상기 고분자 필름은 열처리 후에 상기 제 1 방향에서의 수축력이 대략 5N 내지 10N의 범위 내에 속할 수 있다. 상기 열처리 후의 제 1 방향에서의 수축력은 다른 예시에서 약 5.1N 이상, 약 5.2N 이상, 약 5.3N 이상, 약 5.4N 이상, 약 5.5N 이상, 5.6N 이상, 5.7N 이상, 5.8N 이상, 5.9N 이상, 6N 이상, 6.1N 이상, 6.2N 이상, 6.3N 이상, 6.4N 이상, 6.5N 이상, 6.6N 이상, 6.7N 이상, 6.8N 이상, 6.9N 이상, 약 7N 이상 또는 약 7.1N 이상이거나, 약 9.5N 이하, 약 9N 이하, 약 8.5N 이하, 약 8 이하, 약 7.5N 이하, 7.3N 이하, 7.2N 이하, 7.1N 이하, 7.0N 이하 또는 6.9N 이하일 수 있다. 상기 고분자 필름의 제 1 방향에서의 수축력이 상기 범위 내로 보정되도록 수행하는 열처리에 의해서 전체적인 편광판의 물성이 목적하는 수준으로 유지될 수 있다.
상기 고분자 필름은, 열처리 후에 상기 제 1 방향(예를 들면, 상기 TD 방향)에서의 수축력(S1)과 상기 제 1 방향에 수직하는 면내 제 2 방향(예를 들면, 상기 MD 방향)에서의 수축력(S2)의 비율(S1/S2)이 13 이상일 수 있다. 상기 비율(S1/S2)은 다른 예시에서 약 14 이상, 약 15 이상, 약 16 이상, 약 17 이상 또는 약 17.5 이상이거나, 약 150 이하, 약 140 이하, 약 130 이하, 약 120 이하, 약 110 이하, 약 100 이하, 약 90 이하 또는 약 80 이하, 약 70 이하, 약 60 이하, 약 50 이하, 약 40 이하 또는 약 38 이하 정도일 수 있다. 상기 고분자 필름의 수축력이 상기 범위 내로 보정되도록 수행하는 열처리에 의해서 전체적인 편광판의 물성이 목적하는 수준으로 유지될 수 있다.
상기 고분자 필름은, 상기 열처리 후에 상기 제 2 방향(예를 들면, 전술한 MD 방향)에서의 수축력이 0.05N 내지 3N의 범위 내일 수 있다. 상기 고분자 필름의 제 2 방향에서의 수축력은 다른 예시에서 약 0.07N 이상, 약 0.09N 이상, 약 0.1 N 이상, 약 0.15N 이상 또는 약 0.2N 이상이거나, 약 1.8 N 이하, 1.6 N 이하, 1.4 N 이하, 1.2 N 이하, 1 N 이하, 0.8 N 이하, 0.6 N 이하 또는 약 0.4 N 이하 정도일 수 있다. 상기 고분자 필름의 수축력이 상기 범위 내로 보정되도록 수행하는 열처리에 의해서 전체적인 고분자 필름의 물성이 목적하는 수준으로 유지될 수 있다.
통상 열처리 온도가 높아지거나, 열처리 시간이 길어지면, 수축력이 줄어드는 경향이 있으므로, 이를 감안하여 열처리 조건을 적절하게 조절할 수 있다.
전술한 고연신 폴리에스테르 필름은, 전술한 바와 같이 비대칭성을 나타내지만, 그 자체로는 본 출원에서 목적하는 수축력 특성의 달성이 쉽지 않다. 따라서, 본 출원에서는 상기 고연신 폴리에스테르 필름에 대해서 소정의 열처리를 수행하여 그 특성을 조절한다. 예를 들면, 고분자 필름은 해당 필름의 유리전이온도(Tg)를 기준으로 소정 범위의 온도에서의 열처리를 통해서 수축력을 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 해당 보호 필름의 유리전이온도를 Tg라고 할 때(단위: ℃), Tg-60(℃) 내지 Tg+50(℃)의 범위 내의 온도에서 열처리함으로써 수축력 등을 목적하는 범위로 조절할 수 있다. 이러한 경우에 일반적으로 소위 MD(Machine Direction) 방향보다는 TD(transverse direction) 방향에서의 수축력이 제어된다.
상기 열처리 온도는 다른 예시에서 Tg+45℃ 이하, Tg+40℃ 이하, Tg+35℃ 이하, Tg+30℃ 이하, Tg+25℃ 이하, Tg+20℃ 이하, Tg+15℃ 이하, Tg+10℃ 이하, Tg+5℃ 이하, Tg℃ 이하, Tg-5℃ 이하, Tg-10℃ 이하, Tg-15℃ 이하, Tg-20℃ 이하, Tg-25℃ 이하, Tg-30℃ 이하 또는 Tg-35℃ 이하 정도이거나, Tg-55℃ 이상, Tg-50℃ 이상, Tg-45℃ 이상 또는 Tg-40℃ 이상일 수 있고, 상기에서 Tg는 유리전이온도이다.
본 출원에서는 고연신 폴리에스테르 필름에 대해서 상기와 같은 온도에서 열처리를 수행함으로서 상기 목적하는 특성의 확보가 가능한 점을 확인하였다. 열처리가 수행되는 시간은 특별한 제한 없이 목적 특성을 고려하여 조절할 수 있으며, 통상 약 10초 내지 1,000초의 범위 내에서 수행될 수 있다. 상기 열처리 시간은 다른 예시에서 약 15초 이상, 약 20초 이상, 약 25초 이상 또는 약 30초 이상이거나, 약 900초 이하, 약 850초 이하, 약 800초 이하, 약 750초 이하, 약 700초 이하, 약 650초 이하, 약 600초 이하, 약 550초 이하, 약 500초 이하, 약 450초 이하, 약 400초 이하, 약 350초 이하, 약 300초 이하, 약 250초 이하, 약 200초 이하, 약 150초 이하, 약 100초 이하 또는 약 90초 이하 정도일 수도 있다.
상기와 같은 열처리를 거쳐 고분자 필름의 비대칭성을 목적하는 수준으로 보정하여 목적하는 편광판을 형성할 수 있다.
본 출원은 상기와 같은 방식으로 열처리한 고분자 필름을 편광 필름과 부착하는 단계를 포함하는 편광판을 제조하는 방법에 대한 것이다.
본 명세서에서 용어 편광 필름와 편광판은 다른 의미를 가진다. 용어 편광 필름는, 예를 들면, 요오드와 같은 이방성 물질이 흡착 및 배향되어 있는 PVA(poly(vinyl alcohol))계 필름과 같이 편광 기능을 나타내는 기능성 소자 자체를 의미하고, 편광판은 상기 편광 필름과 함께 다른 요소를 포함하는 소자를 의미한다. 상기에서 편광 필름과 함께 포함되는 다른 요소로는 편광 필름의 보호 필름, 시야각 보상 필름, 하드코팅층, 위상차 필름, 대전방지층, 접착제층, 점착제층 또는 저반사(Low Reflection)층 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 방법에서 사용되는 고분자 필름은, 상기 편광 필름과 함께 편광판에 포함되는 다른 요소일 수 있고, 일 예시에서 상기 편광 필름의 보호 필름으로서 상기 고분자 필름이 적용될 수 있다.
본 출원에서 제조되는 편광판은, 전체 두께가 200 μm 이하일 수 있다. 즉, 상기 편광판은, 전술한 다양한 요소를 포함할 수 있지만, 최종 두께는 상기 범위 내로 제한될 수 있다. 편광판의 두께를 200 μm 이하로 할 경우에 얇은 두께가 요구되는 다양한 용도에 효과적으로 대처할 수 있다. 통상 편광판에는 상기 편광판을 디스플레이 장치에 적용하기 위한 점착제층이 형성되어 있고, 상기 점착제층을 보호하기 위해서 이형 필름을 상기 점착제층에 부착하여 두거나, 편광판의 최외측에 일시적으로 이형성의 표면 보호 시트를 부착하여 두는 경우가 있다. 본 출원에서 언급하는 상기 200 μm 이하의 두께는 상기 이형 필름이나 표면 보호 시트와 같이 최종적으로 편광판을 디스플레이에 적용할 때에 제거되는 부위는 제외한 두께이다. 상기 두께는 다른 예시에서 약 195μm 이하, 약 190μm 이하, 약 185μm 이하, 약 180μm 이하, 약 175μm 이하, 약 170μm 이하, 약 165μm 이하, 약 160μm 이하, 약 155μm 이하, 약 150μm 이하, 약 145μm 이하 또는 약 140μm 이하 정도일 수 있다. 상기 편광판의 두께의 하한은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 일반적으로 약 50μm 이상, 60 μm 이상, 70 μm 이상, 80 μm 이상, 90 μm 이상, 100 μm 이상, 110 μm 이상 또는 120 μm 이상 정도일 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 두께는 대상 물품의 주된 표면과 주된 이면을 연결하는 최단 거리, 최대 거리 또는 평균 거리를 의미할 수 있고, 일정 부분의 제조 오차 내지 편차가 존재할 수도 있다.
상기에서 편광 필름으로는, 면내의 일 방향을 따라서 광흡수축이 형성되어 있는 편광 필름을 사용할 수 있다. 이러한 편광 필름은 다양하게 공지되어 있다. 일 예시에서 상기 편광 필름으로는, 대표적인 선형 흡수형 편광 필름인 폴리비닐알코올(poly(vinyl alcohol), 이하 PVA)계 편광 필름을 사용할 수 있다. 이러한 편광 필름은 통상 PVA 필름 및 상기 PVA 필름에 흡착 배향된 이방 흡수성 물질을 포함한다. 상기 이방 흡수성 물질로는, 다양한 이색성 색소가 사용될 수 있고, 대표적으로는 요오드 계열의 물질이 사용될 수 있다. 이러한 편광 필름은 일반적으로 요오드계 흡수성 선형 PVA 편광 필름으로 불리운다.
예를 들면, 상기 PVA계 편광 필름은 PVA계 필름에, 팽윤, 염색, 가교 및 연신 등의 각 처리를 실시하고, 세정 및 건조 공정을 거쳐 제조할 수 있다. 후술하는 바와 같이 상기 편광 필름은 수축력이 소정 범위로 조절될 수 있는데, 상기 공정 중 어느 한 공정에서 공정 조건을 조절하여 상기 수축력을 조절할 수 있다. 일반적으로 수축력은 상기 공정 중에서 연신 공정 시에 연신 배율 등에 영향을 받을 수 있다. 즉, 연신 배율이 높으면, 수축력이 높아지고, 낮으면 낮아질 수 있다. 그렇지만, 이러한 방식은 수축력을 조절할 수 있는 하나의 예시적인 방법에 해당하며, 편광 필름의 제조 분야의 당업자는 목적에 따라 원하는 수축력을 가지는 편광 필름을 용이하게 제조할 수 있다.
본 출원의 편광 필름은, 상기 요오드계 흡수형 선형 PVA 편광 필름으로서, PVA계 필름 및 상기 PVA계 필름상에 흡착 배향되어 있는 이방 흡수성 물질을 포함할 수 있다.
상기에서 PVA계 필름으로는, 예를 들어, 종래 편광 필름에 사용되고 있는 일반적인 PVA계 필름이 사용될 수 있다. 이러한 PVA계 필름의 재료로는, PVA 또는 그 유도체를 들 수 있다. PVA의 유도체로는, 폴리비닐포르말 또는 폴리비닐아세탈 등을 들 수 있고, 그 외에도 에틸렌 또는 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산 또는 크로톤산 등의 불포화 카르복실산 및 그 알킬 에스테르 또는 아크릴아미드 등에 의해 변성된 것을 들 수 있다. PVA의 중합도는 통상적으로 100 내지 10000 정도, 1000 내지 10000 정도이며, 비누화도는 80몰% 내지 100몰% 정도이지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
PVA계 필름으로는, 에틸렌 아세트산비닐 공중합체 계열의 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름, PVA의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등도 예시될 수도 있다.
PVA계 필름 중에는, 가소제 또는 계면 활성제 등의 첨가제가 포함되어 있을 수 있다. 상기에서 가소제로는, 폴리올이나 그 축합물 등이 예시될 수 있고, 예를 들면, 글리세린, 디글리세린, 트리글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 폴리에틸렌글리콜 등이 예시될 수 있다. 이러한 가소제가 사용될 경우에 그 비율은 특별히 제한되지 않으며, 통상적으로 PVA계 필름 중 대략 20 중량％ 이하일 수 있다.
편광 필름에 포함될 수 있는 이방 흡수성 물질의 종류 역시 특별히 제한되지 않는다. 본 출원에서는 공지의 이방 흡수성 물질 중에서 전술한 광학적 특성을 만족시킬 수 있는 것이 적절하게 선택될 수 있다. 이방 흡수성 물질의 예로는 요오드가 예시될 수 있다. 편광 필름 내의 이방 흡수성 물질의 비율도, 원하는 물성을 만족시킬 수 있는 범위라면 특별히 제한되지 않는다.
편광 필름은, 예를 들어, PVA계 필름에, 염색, 가교 및 연신 공정을 적어도 수행하여 제조할 수 있다.
염색 공정에서는, 상기 PVA계 필름에 요오드와 같은 이방 흡수성 물질을 흡착 및/또는 배향시킬 수 있다. 이러한 염색 공정은 연신 공정과 함께 수행될 수 있다. 염색은 상기 필름을 이방 흡수성 물질을 포함하는 용액, 예를 들면, 요오드 용액에 침지시켜서 일반적으로 수행될 수 있다. 요오드 용액으로 요오드 용액으로는, 예를 들면, 요오드 및 용해 보조제인 요오드화 화합물에 의해 요오드 이온을 함유시킨 수용액 등이 사용될 수 있다. 상기에서 요오드화 화합물로는, 예를 들어 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석 또는 요오드화티탄 등이 사용될 수 있다. 상기 요오드 용액 중에서 요오드 및/또는 요오드화 이온의 농도는, 목적에 따라 통상적인 범위 내에서 제어될 수 있다. 염색 공정에서 요오드 용액의 온도는 통상적으로 20℃ 내지 50℃, 25℃ 내지 40℃ 정도이고, 침지 시간은 통상적으로 10초 내지 300초 또는 20초 내지 240초 정도이지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
편광 필름의 제조 과정에서 수행되는 가교 공정은, 예를 들면, 붕소 화합물과 같은 가교제를 사용하여 수행할 수 있다. 가교 공정의 순서는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 염색 및/또는 연신 공정과 함께 수행하거나, 별도로 진행할 수 있다. 가교 공정은 복수 회 실시할 수도 있다. 상기 붕소 화합물로는 붕산 또는 붕사 등이 사용될 수 있다. 붕소 화합물은, 수용액 또는 물과 유기 용매의 혼합 용액의 형태로 일반적으로 사용될 수 있고, 통상적으로는 붕산 수용액이 사용된다. 붕산 수용액에서의 붕산 농도는, 가교도와 그에 따른 내열성 등을 고려하여 적정 범위로 선택될 수 있다. 붕산 수용액 등에도 요오드화칼륨 등의 요오드화 화합물을 함유시킬 수 있다.
가교 공정의 처리 온도는 통상적으로 25℃ 이상, 30℃ 내지 85℃ 또는 30℃ 내지 60℃ 정도의 범위이고, 처리 시간은 통상적으로 5초 내지 800초간 또는 8초 내지 500초간 정도이지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
연신 공정은, 일반적으로 1 축 연신으로 수행한다. 이러한 연신은, 상기 염색 및/또는 가교 공정과 함께 수행할 수도 있다. 연신 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 습윤식 연신 방식이 적용될 수 있다. 이러한 습윤식 연신 방법에서는, 예를 들어, 염색 후 연신을 수행하는 것이 일반적이나, 연신은 가교와 함께 수행될 수 있으며, 복수회 또는 다단으로 수행할 수도 있다.
습윤식 연신 방법에 적용되는 처리액에 요오드화칼륨 등의 요오드화 화합물을 함유시킬 수 있다. 연신에서 처리 온도는 통상적으로 25℃ 이상, 30℃ 내지 85℃ 또는 50℃ 내지 70℃의 범위 내 정도이고, 처리 시간은 통상 10초 내지 800초 또는 30초 내지 500초간이지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
연신 과정에서 총 연신 배율은 배향 특성 등을 고려하여 조절할 수 있고, PVA계 필름의 원래 길이를 기준으로 총 연신 배율이 3배 내지 10배, 4배 내지 8배 또는 5배 내지 7배 정도일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서 총 연신 배율은 연신 공정 이외의 팽윤 공정 등에 있어서도 연신을 수반하는 경우에는, 각 공정에 있어서의 연신을 포함한 누적 연신 배율을 의미할 수 있다. 이러한 총 연신 배율은, 배향성, 편광 필름의 가공성 내지는 연신 절단 가능성 등을 고려하여 적정 범위로 조절될 수 있다. 전술한 것과 같이 상기 연신 배율의 제어를 통해 수축력의 제어가 가능할 수 있다.
편광 필름의 제조 공정에서는 상기 염색, 가교 및 연신에 추가로 상기 공정을 수행하기 전에 팽윤 공정을 수행할 수도 있다. 팽윤에 의해서 PVA계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있고, 또한 이에 의해 염색 편차 등의 불균일을 줄일 수 있는 효과도 있다.
팽윤 공정에서는 통상적으로 물, 증류수 또는 순수 등이 사용될 수 있다. 당해 처리액의 주성분은 물이고, 필요하다면, 요오드화칼륨 등의 요오드화 화합물 또는 계면 활성제 등과 같은 첨가물이나, 알코올 등이 소량 포함되어 있을 수 있다.
팽윤 과정에서의 처리 온도는 통상적으로 20℃ 내지 45℃ 또는 20℃ 내지 40℃ 정도이지만 이에 제한되지 않는다. 팽윤 편차는 염색 편차를 유발할 수 있기 때문에 이러한 팽윤 편차의 발생이 가능한 억제되도록 공정 변수가 조절될 수 있다. 필요하다면, 팽윤 공정에서도 적절한 연신이 수행될 수 있다. 연신 배율은, PVA계 필름의 원래 길이를 기준으로 6.5배 이하, 1.2 내지 6.5배, 2배 내지 4배 또는 2배 내지 3배 정도일 수 있다. 팽윤 과정에서의 연신은, 팽윤 공정 후에 수행되는 연신 공정에서의 연신을 작게 제어할 수 있고, 필름의 연신 파단이 발생하지 않도록 제어할 수 있다.
편광 필름의 제조 과정에서는 금속 이온 처리가 수행될 수 있다. 이러한 처리는, 예를 들면, 금속염을 함유하는 수용액에 PVA계 필름을 침지함으로써 실시한다. 이를 통해 평관자 내에 금속 이온을 함유시킬 수 있는데. 이 과정에서 금속 이온의 종류 내지는 비율을 조절함으로써도 PVA계 편광 필름의 색조 조절이 가능하다. 적용될 수 있는 금속 이온으로는, 코발트, 니켈, 아연, 크롬, 알루미늄, 구리, 망간 또는 철 등의 전이 금속의 금속 이온이 예시될 수 있고, 이 중 적절한 종류의 선택에 의해 색조의 조절이 가능할 수도 있다.
편광 필름의 제조 과정에서는 염색, 가교 및 연신 후에 세정 공정이 진행될 수 있다. 이러한 세정 공정은, 요오드화칼륨 등의 요오드 화합물 용액에 의해 수행할 수 있고, 물을 사용하여 수행할 수도 있다.
이러한 물에 의한 세정과 요오드 화합물 용액에 의한 세정은 조합될 수도 있으며, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올 또는 프로판올 등의 액체 알코올을 배합한 용액도 사용될 수도 있다.
이러한 공정을 거친 후에 건조 공정을 수행하여 편광 필름을 제조할 수 있다. 건조 공정에서는, 예를 들면, 편광 필름에 요구되는 수분율 등을 고려하여 적절한 온도에서 적절한 시간 동안 수행될 수 있고, 이러한 조건은 특별히 제한되지 않는다.
본 출원에서 적용하는 편광 필름의 두께는 통상 약 5μm 내지 25μm의 범위 내일 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서 약 24μm 이하, 23μm 이하, 22μm 이하, 21μm 이하, 20μm 이하, 19μm 이하, 18μm 이하 또는 17μm 이하일 수 있거나, 약 6 μm 이상, 7 μm 이상, 8 μm 이상, 9 μm 이상, 10 μm 이상, 11 μm 이상, 12 μm 이상, 13 μm 이상, 14μm 이상, 15μm 이상 또는 16μm 이상 정도일 수 있다.
상기 편광 필름은, 면내의 일 방향에서의 수축력이 약 0.1N 내지 15N의 범위 내일 수 있다. 상기 면내의 일 방향은 예를 들면, 전술한 광흡수축이 형성된 방향일 수 있다. 상기 수축력은 14.5 N 이하, 14 N 이하, 13.5 N 이하, 13 N 이하, 12.5 N 이하, 12 N 이하, 11.5 N 이하, 11 N 이하, 10.5 N 이하, 10 N 이하, 10 N 이하, 9.5 N 이하 또는 9 N 이하일 수 있거나, 또는 0.5 N 이상, 1 N 이상, 2 N 이상, 3 N 이상, 4 N 이상, 5 N 이상, 6 N 이상, 7 N 이상 또는 8N 이상 일 수 있다. 본 명세서에서 언급하는 수축력은 실시예에서 제시된 방식으로 측정한 값이다. 통상 PVA계 편광 필름은 광흡수축 방향에서 상기 언급한 수축력을 나타낸다.
상기와 같은 수축력의 편광 필름은 입수 가능한 편광 필름 중에서 상기 수축력을 가지는 편광 필름을 선택하거나, 혹은 전술한 바와 같이 제조 과정에서 연신 조건 등의 공정 조건을 제어하여 적용할 수 있다. 통상 PVA계 필름을 사용하여 제조한 편광 필름을 광흡수축 방향에서 상기 언급한 범위의 수축력을 나타내기 때문에, 일반적으로는 본 출원에서 상기 PVA계 필름을 제조된 편광 필름, 즉 PVA계 편광 필름이 사용될 수 있다.
본 출원의 제조 방법에서는 상기와 같은 편광 필름과 상기 고분자 필름을 부착하는 단계를 수행한다.
본 출원의 제조 방법에서 상기 편광 필름과 상기 고분자 필름의 부착은, 상기 편광 필름의 광흡수축 방향의 전체 편광판의 수축력(SP)과 상기 광흡수축 방향과 수직한 방향의 전체 편광판의 수축력(SV)의 비율(SP/SV)이 0.78 내지 1.5의 범위 내가 되도록 수행될 수 있다. 상기 비율(SP/SV)은 다른 예시에서 약 0.79 이상, 약 0.8 이상, 약 0.81 이상, 약 0.82 이상, 약 0.83 이상, 약 0.84 이상, 약 0.85 이상, 약 0.86 이상, 약 0.87 이상, 약 0.88 이상, 약 0.89 이상, 약 0.9 이상, 약 0.91 이상, 약 0.92 이상, 약 0.93 이상, 약 0.94 이상, 약 0.95 이상, 약 0.96 이상 또는 약 0.97 이상이거나, 약 1.49 이하, 약 1.48 이하, 약 1.47 이하, 약 1.46 이하, 약 1.45 이하, 약 1.44 이하, 약 1.43 이하, 약 1.42 이하, 약 1.41 이하, 약 1.4 이하, 약 1.39 이하, 약 1.38 이하, 약 1.37 이하, 약 1.36 이하, 약 1.35 이하, 약 1.34 이하, 약 1.33 이하, 약 1.32 이하, 약 1.31 이하, 약 1.30 이하, 약 1.29 이하, 약 1.28 이하, 약 1.27 이하, 약 1.26 이하, 약 1.25 이하, 약 1.24 이하, 약 1.23 이하, 약 1.22 이하, 약 1.21 이하, 약 1.2 이하, 약 1.19 이하, 약 1.18 이하, 약 1.17 이하, 약 1.16 이하, 약 1.15 이하, 약 1.14 이하, 약 1.13 이하, 약 1.12 이하, 약 1.11 이하, 약 1.1 이하, 약 1.09 이하, 약 1.08 이하, 약 1.07 이하, 약 1.06 이하, 약 1.05 이하, 약 1.04 이하, 약 1.03 이하, 약 1.02 이하, 약 1.01 이하 또는 약 1 이하 정도일 수 있다. 상기 비율을 조절함으로써, 목적하는 편광판, 즉 두께 및 광흡수축 방향, 그리고 편광판의 사이즈 등과 무관하게 벤딩 내지는 트위스팅을 방지할 수 있는 편광판을 형성할 수 있다.
본 출원의 제조 방법에서 상기 편광 필름과 고분자 필름의 부착은 또한 상기 편광 필름의 광흡수축과 평행한 방향에서의 전체 편광판의 수축력이 6.5N 내지 15N의 범위 내일 수 있다. 상기 수축력은, 다른 예시에서 약 6.6N 이상, 6.7N 이상, 6.8N 이상, 6.9N 이상, 7N 이상, 7.1N 이상, 7.2N 이상, 7.3N 이상, 7.4N 이상, 7.5N 이상, 7.6 N 이상 또는 7.7 N 이상이거나, 14.9N 이하, 14.8N 이하, 14.7N 이하, 14.6N 이하, 14.5N 이하, 14.4N 이하, 14.3N 이하, 14.2N 이하, 14.1N 이하, 14N 이하, 13.9N 이하, 13.8N 이하, 13.7N 이하, 13.6N 이하, 13.5N 이하, 13.4N 이하, 13.3N 이하, 13.2N 이하, 13.1N 이하, 13N 이하, 12.9N 이하, 12.8N 이하, 12.7N 이하, 12.6N 이하, 12.5N 이하, 12.4N 이하, 12.3N 이하, 12.2N 이하, 12.1N 이하, 12N 이하, 11.9N 이하, 11.8N 이하, 11.7N 이하, 11.6N 이하, 11.5N 이하, 11.4N 이하, 11.3N 이하, 11.2N 이하, 11.1N 이하, 11N 이하, 10.9N 이하, 10.8N 이하, 10.7N 이하, 10.6N 이하, 10.5N 이하, 10.4N 이하, 10.3N 이하, 10.2N 이하, 10.1N 이하, 10N 이하, 9.9N 이하, 9.8N 이하, 9.7N 이하, 9.6N 이하, 9.5N 이하, 9.4N 이하, 9.3N 이하, 9.2N 이하, 9.1N 이하, 9N 이하, 8.9N 이하, 8.8N 이하, 8.7N 이하, 8.6N 이하, 8.5N 이하, 8.4N 이하, 8.3N 이하, 8.2N 이하 또는 8.1N 이하일 수 있다. 상기 비율을 조절함으로써, 목적하는 편광판, 즉 두께 및 광흡수축 방향, 그리고 편광판의 사이즈 등과 무관하게 벤딩 내지는 트위스팅을 방지할 수 있는 편광판을 형성할 수 있다.
본 출원의 제조 방법은 또한 상기 편광 필름의 광흡수축과 수직한 방향에서의 전체 편광판의 수축력이 6N 내지 15N의 범위 내가 되도록 수행될 수 있다. 상기 수축력은, 다른 예시에서 약 6.1N 이상, 약 6.2N 이상, 약 6.3N 이상, 약 6.4N 이상, 약 6.5N 이상, 6.6N 이상, 6.7N 이상, 6.8N 이상, 6.9N 이상, 7N 이상, 7.1N 이상 또는 7.2N 이상이거나, 14.9N 이하, 14.8N 이하, 14.7N 이하, 14.6N 이하, 14.5N 이하, 14.4N 이하, 14.3N 이하, 14.2N 이하, 14.1N 이하, 14N 이하, 13.9N 이하, 13.8N 이하, 13.7N 이하, 13.6N 이하, 13.5N 이하, 13.4N 이하, 13.3N 이하, 13.2N 이하, 13.1N 이하, 13N 이하, 12.9N 이하, 12.8N 이하, 12.7N 이하, 12.6N 이하, 12.5N 이하, 12.4N 이하, 12.3N 이하, 12.2N 이하, 12.1N 이하, 12N 이하, 11.9N 이하, 11.8N 이하, 11.7N 이하, 11.6N 이하, 11.5N 이하, 11.4N 이하, 11.3N 이하, 11.2N 이하, 11.1N 이하, 11N 이하, 10.9N 이하, 10.8N 이하, 10.7N 이하, 10.6N 이하, 10.5N 이하, 10.4N 이하, 10.3N 이하, 10.2N 이하, 10.1N 이하, 10N 이하, 9.9N 이하, 9.8N 이하, 9.7N 이하, 9.6N 이하, 9.5N 이하, 9.4N 이하, 9.3N 이하, 9.2N 이하, 9.1N 이하, 9N 이하, 8.9N 이하, 8.8N 이하, 8.7N 이하, 8.6N 이하, 8.5N 이하, 8.4N 이하, 8.3N 이하, 8.2N 이하 또는 8.1N 이하일 수 있다. 상기 비율을 조절함으로써, 목적하는 편광판, 즉 두께 및 광흡수축 방향, 그리고 편광판의 사이즈 등과 무관하게 벤딩 내지는 트위스팅을 방지할 수 있는 편광판을 형성할 수 있다.
상기와 같은 편광판의 형성을 위해서 고분자 필름과 편광 필름의 부착 시에 부착 위치가 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 부착은 상기 고분자 필름의 제 1 방향, 즉 상기 열처리 후의 수축력이 5N 내지 10N의 범위 내인 방향(예를 들면, 고분자 필름의 TD 방향)이 상기 편광 필름의 광흡수축과 서로 대략 수직하도록 수행될 수 있다.
따라서, 상기 부착 공정에서 적용되는 고분자 필름의 제 1 방향에서의 수축력(S1)과 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향에서의 수축력(S2)의 비율(S1/S2)(열처리 후의 상기 비율)은 13 이상일 수 있다.
상기 열처리 후의 고분자 필름 또는 고분자 필름의 제 1 방향에서의 수축력이나, 수축력의 비율(S1/S2) 및 기타 특성의 구체적인 사항은 이미 기술한 바와 같다.
전술한 편광 필름의 광흡수축 방향의 수축력을 감안할 때에 상기와 같은 부착 공정에 의해서 상기 광흡수축 방향과 평행한 면내 방향의 편광 필름의 수축력(SPVA)과 고분자 필름(고분자 필름)의 상기 제 1 방향에서의 수축력(SPro)의 비율(SPro/SPVA)이 0.1 내지 5의 범위 내일 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 0.15 이상, 약 0.2 이상, 약 0.25 이상, 약 0.3 이상, 약 0.35 이상, 약 0.4 이상, 약 0.45 이상, 약 0.5 이상, 약 0.55 이상, 약 0.6 이상 또는 약 0.65 이상이거나, 약 4.5 이하, 약 4 이하, 약 3.5 이하, 약 3 이하, 약 2.5 이하, 약 2 이하, 약 1.5 이하, 약 1 이하, 약 0.95 이하, 약 0.9 이하, 약 0.85 이하, 약 0.8 이하 또는 약 0.75 이하 정도일 수 있다.
상기와 같은 배치를 통해서 본 출원에서는 두께, 광흡수축의 형성 방향 및 편광판의 사이즈와 무관하게 내구성이나 휨 또는 트위스팅의 문제가 없는 편광판을 제공할 수 있다.
본 출원의 제조 방법에서는 상기와 같은 편광 필름과 상기 고분자 필름을 부착하는 과정은, 상기 고분자 필름의 전술한 제 1 방향, 즉 상기 열처리 후의 수축력이 5N 내지 10N의 범위 내인 방향(예를 들면, 고분자 필름의 TD 방향)과 상기 편광 필름의 광흡수축의 방향이 이루는 각도가 약 80도 내지 100도의 범위 내가 되도록 수행될 수 있다. 상기 각도는 다른 예시에서 대략 82도 이상 정도, 84도 이상 정도, 86도 이상 정도, 88도 이상 정도 또는 90도 이상 정도이거나, 98도 이하 정도, 96도 이하 정도, 94도 이하 정도, 92도 이하 정도 또는 90도 이하 정도일 수 있다.
상기와 같은 공정을 통해 본 출원에서는 두께, 광흡수축의 형성 방향 및/또는 편광판의 사이즈와 무관하게 내구성이나 휨 또는 트위스팅의 문제가 없는 편광판을 제공할 수 있다.
상기 편광판의 제조 방법에서 상기 고분자 필름과 편광 필름의 부착은 공지의 접착제를 사용하여 수행할 수 있다. 따라서, 상기 편광판에서 상기 고분자 필름과 편광 필름의 사이에는 접착제층이 추가로 포함될 수 있다.
접착제로는, 예를 들면, 종래의 편광판에서 편광 필름과 고분자 필름을 부착하는 것에 사용하던 접착제층을 사용할 수 있다.
접착제층은, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제; 아크릴계 접착제; 비닐 아세테이트계 접착제; 우레탄계 접착제; 폴리에스테르계 접착제; 폴리올레핀계 접착제; 폴리비닐알킬에테르계 접착제; 고무계 접착제; 염화비닐-비닐아세테이트계 접착제; 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 접착제; 스티렌-부타디엔-스티렌의 수소 첨가물(SEBS)계 접착제; 에틸렌계 접착제; 및 아크릴산 에스테르계 접착제 등의 일종 또는 이종 이상을 포함할 수 있다. 상기와 같은 접착제는, 예를 들면, 수계, 용제계 또는 무용제계 접착제 조성물을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 접착제 조성물은, 열경화형, 상온 경화형, 습기 경화형, 활성 에너지선 경화형 또는 혼성 경화형 접착제 조성물일 수 있다.
이러한 접착제를 사용하여 편광 필름과 고분자 필름을 부착하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 접착제 조성물을 편광 필름 또는 고분자 필름에 도포하고 상기 편광 필름과 고분자 필름을 합지한 후에 경화시키는 방식이나 액적 방식 등을 사용할 수 있다.
이러한 접착제층의 두께는, 예를 들면, 약 1μm 내지 5 μm 또는 약 2 μm 내지 4 μm의 범위 내일 수 있다.
상기 제조 방법에 적용되는 고분자 필름의 표면에는 광학층이 존재할 수도 있다. 상기에서 고분자 필름의 표면에 형성되는 광학층의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 광학층은, 예를 들면, 소위 하드코팅층, 반사방지층, 대전방지층(anti-static layer) 또는 눈부심방지층(Anti-glare layer)이거나, 상기 언급된 층이 나타내는 기능 중에서 2개 이상의 기능이 복합화된 광학층일 수 있다.
상기 하드코트층은 통상 편광판이나 고분자 필름의 표면에서의 스크래치 방지 등을 목적으로 형성된다. 반사방지층은, 통상 편광판이나 고분자 필름의 표면에서의 외광 반사의 방지를 목적으로 실시되며, 눈부심 방지층은, 편광판이나 고분자 필름의 표면에서의 외광 반사에 의해 시인성이 저하되는 것을 방지할 목적으로 형성되는 층이다. 또한, 대전방지층은 통상 광학 필름의 전기 저항을 적정 수준으로 조정하여 광학 필름이 불필요하거나, 과도하게 대전되는 현상을 방지하기 위해 형성되는 층이다.
상기 언급된 광학층의 재료와 그 형성 방법은 편광판 등의 고분자 필름 업계에서 잘 알려져 있으며, 본 출원에서는 이러한 공지의 재료 및 방법이 적용될 수 있다.
통상적으로 상기 언급된 광학층들은 광경화성 바인더를 포함하고, 따라서 본 출원에서 적용되는 상기 광학층들도 광경화성 바인더를 포함한다. 상기에서 광경화성 바인더는, 광경화성 내지는 광중합성의 화합물을 경화 내지 중합시켜서 형성된 바인더를 의미한다. 또한, 상기에서 광경화성 내지는 광중합성의 화합물의 경화 내지 중합을 유도하는 광의 범주에는, 마이크로파(microwaves), 적외선(IR), 자외선(UV), X선 및 감마선은 물론, 알파-입자선(alpha-particle beam), 프로톤빔(proton beam), 뉴트론빔(neutron beam) 또는 전자선(electron beam)과 같은 입자빔 등이 포함될 수 있다. 통상적으로는 자외선 또는 전자선 경화형 내지는 중합성 화합물이 상기 광학층의 바인더로 사용된다.
대표적인 광경화성 내지는 광중합성 화합물로는, 아크릴계 화합물이 예시될 수 있다.
예를 들면, 상기 아크릴계 화합물을 바인더로서 함유하는 코팅 조성물을 코팅하고, 상기 화합물을 가교 또는 중합시켜 상기 광학층을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 광학층은, 상기 아크릴계 화합물의 가교물 또는 경화물을 바인더로서 포함하는 경화성 조성물의 가교층 또는 경화층일 수 있다.
적용 가능한 아크릴계 화합물의 비제한적 예에는, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트 또는 프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴산 디에스테르; 트리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트 또는 폴리프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트 등의 폴리옥시알킬렌글리콜의 (메트)아크릴산 디에스테르; 펜타에리스리톨 디(메트)아크릴레이트 등의 다가 알코올의 (메트)아크릴산 디에스테르; 에폭시 (메트)아크릴레이트, 우레탄 (메트)아크릴레이트 또는 폴리에스테르 (메트)아크릴레이트 등의 화합물이나, 트리메틸롤프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸롤에탄 트리(메트)아크릴레이트, 1,2,4-시클로헥산 테트라(메트)아크릴레이트, 펜타글리세롤 트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메트)아크릴레이트, (디)펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, (디)펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, (디)펜타에리스리톨 테트라(메트)아크릴레이트, (디)펜타에리스리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨 트리아크릴레이트 또는 트리펜타에리스리톨 헥사트리아크릴레이트 등의 3 이상의 (메트)아크릴로일기를 가지는 다관능 화합물 등이 포함된다.
상기 광학층 또는 상기 광학층을 형성하기 위한 경화성 조성물은 상기 바인더에 추가로 필요한 기능을 확보하기 위한 임의의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 광학층 또는 경화성 조성물은 상기 아크릴 화합물의 경화 내지 가교를 개시 혹은 촉진시키기 위한 개시제나 촉매, 해당 광학층의 굴절률을 제어하기 위한 고굴절 혹은 저굴절의 입자, 계면 활성제 또는 레벨링제 등의 임의의 첨가제를 추가로 포함할 수 있고, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다.
상기 편광판의 제조 방법은, 상기 고분자 필름의 열처리 전에 상기 고분자 필름을 스팀 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 스팀 처리 단계는 상기 고분자 필름을 스팀에 노출시키는 단계이고, 이 단계에 의해서 상기 고분자 필름의 평탄도가 개선될 수 있다. 평탄도가 개선된 고분자 필름에 대해서 전술한 열처리를 수행함으로써 목적하는 특성을 보다 효과적으로 확보할 수 있다.
상기 스팀 처리를 수행하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 고분자 필름을 평편한 면상에 위치시키거나, 중력 방향과 수평한 방향으로 고분자 필름을 위치시키거나, 혹은 평탄도를 확보할 수 있는 기타 위치에 고분자 필름을 위치시킨 후에 고분자 필름의 전부 또는 일부를 스팀에 노출시키는 방식으로 수행할 수 있다.
상기 처리에 적용되는 스팀으로는, 고분자 필름의 유리전이온도 등을 고려하여 적정 범위의 온도의 스팀을 적용하여 상기 스팀 처리를 수행할 수 있다. 일 예시에서 상기 스팀 처리 시에 적용되는 스팀의 온도는 50℃ 내지 150℃의 범위 내일 수 있다. 상기 스팀 온도는 다른 예시에서 약 55℃ 이상, 약 60℃ 이상, 약 65℃ 이상, 약 70℃ 이상, 약 75℃ 이상 또는 약 80℃ 이상이거나, 약 145℃ 이하, 약 140℃ 이하, 약 135℃ 이하, 약 130℃ 이하, 약 125℃ 이하, 약 120℃ 이하, 약 115℃ 이하, 약 110℃ 이하, 약 105℃ 이하 또는 약 100℃ 이하 정도일 수도 있다.
상기 스팀 처리를 수행하는 시간은 목적하는 고분자 필름의 평탄도가 확보될 수 있는 범위 내로 설정할 수 있으며, 구체적인 범위는 고분자 필름의 상태, 스팀의 온도 등에 의해 변동될 수 있다. 통상 상기 스팀 처리는 10초 내지 1 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 스팀 처리 시간은 다른 예시에서 약 55분 이하, 약 50분 이하, 약 45분 이하, 약 40분 이하, 약 35분 이하, 약 30분 이하, 약 25분 이하, 약 20분 이하, 약 15분 이하, 약 10분 이하, 약 5분 이하 또는 약 1분 이하이거나, 약 20초 이상 정도일 수도 있다.
광학층을 고분자 필름에 형성한다면, 상기 광학층의 형성은 상기 스팀 처리 후에 수행될 수 있다. 상기 광학층을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 광학층을 형성하는 공지의 방식에 따라 광학층을 형성할 수 있다. 예를 들면, 전술한 바인더로서의 아크릴 화합물과 기타 필요한 첨가제를 사용하여 제조한 경화성 조성물을 고분자 필름의 일면에 코팅한 후에 아크릴 화합물을 가교 내지는 중합시키는 방식으로 광학층을 형성할 수 있다.
본 출원의 제조 방법은 상기 열처리 공정 전에 상기 고분자 필름을 수처리 하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 상기 스팀 처리가 수행된다면, 상기 수처리는 상기 스팀 처리 후에 수행될 수 있다.
상기 수처리를 수행한 후에 열처리를 진행함으로써 목적하는 고분자 필름의 특성을 보다 효과적으로 달성할 수 있다. 상기 수처리는, 예를 들면, 적정 온도로 유지된 물 중에 상기 고분자 필름을 침지시키는 방식으로 수행할 수 있다. 상기 수처리 시에 고분자 필름이 침지되는 물의 온도는, 예를 들면, 10℃ 내지 100℃의 범위 내일 수 있다. 상기 온도는 다른 예시에서 약 15℃ 이상 또는 20℃ 이상이거나, 약 90℃ 이하, 약 80℃ 이하, 약 70℃ 이하, 약 60℃ 이하, 약 50℃ 이하, 약 40℃ 이하 또는 약 30℃ 이하 정도일 수도 있다.
상기 수처리는 상기 물 중에 고분자 필름을 통상 약 5초 내지 1,000초의 범위 내의 시간 동안 침지시켜 수행될 수 있다. 상기 수처리 시간은 다른 예시에서 약 10초 이상, 약 15초 이상, 약 20초 이상, 약 25초 이상 또는 약 30초 이상이거나, 약 900초 이하, 약 850초 이하, 약 800초 이하, 약 750초 이하, 약 700초 이하, 약 650초 이하, 약 600초 이하, 약 550초 이하, 약 500초 이하, 약 450초 이하, 약 400초 이하, 약 350초 이하, 약 300초 이하, 약 250초 이하, 약 200초 이하, 약 150초 이하, 약 100초 이하, 약 90초 이하, 약 80초 이하, 약 70초 이하, 약 60초 이하, 약 50초 이하, 약 40초 이하, 약 30초 이하 또는 약 20초 이하 정도일 수도 있다.
본 출원의 제조 방법에서 제조되는 상기 편광판은, 기본적으로 편광 필름 및 상기 고분자 필름을 포함할 수 있으며, 이 때 상기 고분자 필름은 상기 편광 필름의 보호 필름으로서 포함될 수 있다. 또한, 상기 편광판은, 점착제층을 포함할 수 있다. 이러한 점착제층은 상기 편광판을 디스플레이 장치에 부착하기 위한 점착제층일 수 있다. 점착제층이 포함되는 경우에 편광판의 구성 요소들은 상기 고분자 필름, 편광 필름 및 점착제층의 순서로 배치될 수 있다.
따라서, 상기 제조 방법은 상기 편광 필름의 고분자 필름이 부착되는 면과 반대측의 면에 점착제층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다.
상기 점착제층은, LCD나 OLED 등의 디스플레이 장치에 상기 편광판을 부착하기 위해 존재할 수 있다. 상기 점착제층을 형성하는 점착제는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르 또는 불소계나 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 전술한 것과 같이 성기 점착제층의 노출면에 대해서는, 실용에 제공할 때까지의 동안에 그 오염 방지 등을 목적으로 이형 필름이 임시 부착되어 커버될 수 있다.
점착제층의 두께는 통상 5 μm 내지 100 μm의 범위 내일 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서 약 10μm 이상, 15 μm 이상 또는 20 μm 이상이거나, 약 90 μm 이하, 80 μm 이하, 70 μm 이하, 60 μm 이하, 50 μm 이하, 40 μm 이하 또는 30 μm 이하일 수 있다.
상기 점착제층의 형성 과정이 추가로 수행되는 경우에 상기 편광판의 제조 방법은, 하기 수식 1에 따른 A값의 범위가 0.01 내지 26 N·mm의 범위 내가 되도록 수행될 수 있다. 즉, 편광판 제조 시에 적용되는 고분자 필름과 편광 필름의 수축력을 고려하여, 상기 고분자 필름, 점착제층 및/또는 편광 필름의 두께 또는 상기 외에 편광판에 포함되는 각 요소의 두께를 조절함으로써 하기 수식 1을 만족시킬 수 있다.
[수식 1]
A = a Х (SPVA Х (T1+b) + SProХ (T2+b))
수식 1에서 SPVA는 상기 편광 필름의 광흡수축 방향의 수축력이고, SPro는 고분자 필름의 상기 편광 필름의 광흡수축 방향과 평행한 방향의 수축력과 고분자 필름의 상기 광흡수축 방향과 수직한 방향의 수축력 중 큰 수축력이며, T1은 상기 점착제층의 가장 하부에서 상기 편광 필름의 중심까지의 거리이고(단위: mm)이고, T2은 상기 점착제층의 가장 하부에서 상기 고분자 필름의 중심까지의 거리(단위: mm)이며, a는 0.5 내지 2의 범위 내의 수이고, b는 0.14 내지 0.6의 범위 내의 수이다.
상기 수식 1의 A값은, 편광판의 벤딩(bending) 특성을 반영한다. 편광판이 상기 A값을 가지면, 그 편광판이 얇게 형성되는 경우에도 LCD나 OLED 등의 디스플레이 장치에 적용되었을 때 휨이나 트위스팅을 유발하지 않고, 내구성 및 광학 특성이 우수한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
상기 수식 1의 A값은, 다른 예시에서 0.05 N·mm 이상, 0.1 N·mm 이상, 0.15 N·mm 이상, 0.2 N·mm 이상, 0.25 N·mm 이상, 0.3 N·mm 이상, 0.35 N·mm 이상, 0.4 N·mm 이상, 0.45 N·mm 이상, 0.5 N·mm 이상, 0.55 N·mm 이상, 0.6 N·mm 이상, 0.65 N·mm 이상, 0.7 N·mm 이상, 0.75 N·mm 이상, 0.8 N·mm 이상, 0.85 N·mm 이상, 0.9 N·mm 이상, 0.95 N·mm 이상, 0.1 N·mm 이상, 0.5 N·mm 이상, 1 N·mm 이상, 1.5 N·mm 이상, 2 N·mm 이상, 2.5 N·mm 이상, 3 N·mm 이상, 3.5 N·mm 이상, 4 N·mm 이상, 4.5 N·mm 이상, 5 N·mm 이상, 5.5 N·mm 이상, 6 N·mm 이상, 6.5 N·mm 이상, 7 N·mm 이상, 7.5 N·mm 이상, 8 N·mm 이상, 8.5 N·mm 이상, 9 N·mm 이상, 9.5 N·mm 이상, 10 N·mm 이상, 11 N·mm 이상, 12 N·mm 이상, 13 N·mm 이상, 14 N·mm 이상, 15 N·mm 이상, 16 N·mm 이상, 17 N·mm 이상, 18 N·mm 이상, 19 N·mm 이상 또는 20 N·mm 이상 정도이거나, 25 N·mm 이하, 24 N·mm 이하, 23 N·mm 이하, 22 N·mm 이하, 21 N·mm 이하, 20 N·mm 이하, 19 N·mm 이하, 18 N·mm 이하, 17 N·mm 이하, 16 N·mm 이하, 15 N·mm 이하, 14 N·mm 이하, 13 N·mm 이하, 12 N·mm 이하, 11 N·mm 이하, 10 N·mm 이하, 9 N·mm 이하, 8 N·mm 이하, 7 N·mm 이하, 6N·mm 이하 또는 5 N·mm 이하일 수 있다.
상기 A값은, 상기 규정된 a 및/또는 b의 전체 범위 내에서 상기 기술한 수치 범위 내에 속하건, 혹은 a의 범위 내의 어느 한 값 및 b의 범위 내의 어느 한 값을 대입하였을 때에 상기 기술한 수치 범위에 속할 수도 있다.
상기 수식 1에서 a값은 0.5 내지 2의 범위 내의 수일 수 있다. 상기 a값은 다른 예시에서 약 0.55 이상, 약 0.6 이상, 약 0.65 이상, 약 0.7 이상, 약 0.75 이상, 약 0.8 이상, 약 0.85 이상, 약 0.9 이상, 약 1 이상 또는 약 1.5 이상이거나, 1.9 이하, 약 1.8 이하, 약 1.7 이하, 약 1.6 이하, 약 1.5 이하, 약 1.4 이하, 약 1.3 이하, 약 1.2 이하, 약 1.1 이하, 약 1.0 이하, 약 0.95 이하, 약 0.9 이하, 약 0.85 이하, 약 0.8 이하, 약 0.75 이하, 약 0.7 이하 또는 약 0.65 이하일 수도 있다.
상기 수식 1에서 b값은 0.14 내지 0.6의 범위 내의 수일 수 있다. 상기 수식 1에 대입되는 b값은, 다른 예시에서 0.15 이상 또는 0.2 이상이거나, 0.55 이하, 0.5 이하, 0.45 이하, 0.4 이하, 0.35 이하 또는 0.3 이하일 수 있다. 일 예시에서 상기 편광판이 LCD에 적용되는 경우에 상기 b값은 상기 LCD 패널의 두께에 따라 정해질 수 있고, 예를 들면, 상기 LCD 패널의 두께(단위: mm)의 1/2배가 상기 b값이 될 수 있다.
추가 구성으로서 편광판은, 상기 편광 필름과 점착제층의 사이에 경화 수지층 또는 다른 종류의 편광 필름의 보호 필름을 추가로 포함할 수 있다. 보다 얇은 두께의 편광판의 형성을 위해서는 보호 필름보다는 경화 수지층이 유리하지만, 상기 보호 필름도 적용될 수 있다. 이러한 경화 수지층은 통상 하드코팅층으로도 불리우며, 일반적으로 편광판에서 어느 하나의 고분자 필름을 생략하는 대신에 적용되고 있다. 본 출원에서 적용될 수 있는 상기 경화 수지층의 종류는 특별한 제한이 없고, 상기 얇은 편광판을 제공하기 위해서 사용되고 있는 다양한 종류의 경화 수지층이 모두 적용될 수 있다. 통상 이러한 경화 수지층은, 에폭시 수지, 옥세탄 수지, 우레탄 수지 및/또는 아크릴 수지 등을 포함할 수 있으며, 이러한 수지층은 다양하게 공지되어 있다.
이러한 경화 수지층의 두께는, 예를 들면, 약 4μm 내지 10μm 또는 약 4.5 μm 내지 10 μm의 범위 내일 수 있다.
본 출원에서 적용될 수 있는 보호 필름의 종류도 특별히 제한되지 않고, 공지의 재료에서 적절하게 선택될 수 있다.
본 출원의 편광판은 전술한 바와 같이 목적에 따라서, 공지의 다른 구성, 예를 들면, 위상차판, 광시야각 보상 필름 및/또는 휘도 향상 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기능성층을 추가로 포함할 수도 있으며, 따라서 상기 제조 방법에서는 이러한 기능성층을 필요한 위치에 형성하는 단계를 또한 포함할 수 있다.
상기 편광판은 적용되는 용도, 예를 들면, 적용되는 디스플레이 장치의 종류나 해당 장치의 모드(mode) 등에 따라서 다양한 형태로 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 편광판에서 상기 편광 필름의 한변과 상기 편광 필름의 광 흡수축이 이루는 각도 중 작은 각도는 0도 내지 10도의 범위 내 또는 80도 내지 100도의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 각도는 다른 예시에서 9도 이하, 8도 이하, 7도 이하, 6도 이하, 5도 이하, 4도 이하, 3도 이하, 2도 이하 또는 1도 이하일 수 있다. 또한, 상기 각도는 다른 예시에서 약 81도 이상, 82도 이상, 83도 이상, 84도 이상, 85도 이상, 86도 이상, 87도 이상, 88도 이상, 89도 이상 또는 90도 이상이거나, 99도 이하, 98도 이하, 97도 이하, 96도 이하, 95도 이하, 94도 이하, 93도 이하, 92도 이하, 91도 이하 또는 90도 이하 정도일 수도 있다.
다른 예시에서 상기 편광판에서 상기 편광 필름의 한변과 상기 편광 필름의 광 흡수축이 이루는 각도 중 작은 각도가 35도 내지 55도의 범위 내 또는 125도 내지 145도의 범위 내에 있을 수 있다.
상기 각도는 다른 예시에서 약 36도 이상 정도, 37도 이상 정도, 38도 이상 정도, 39도 이상 정도, 40도 이상 정도, 41도 이상 정도, 42도 이상 정도, 43도 이상 정도, 44도 이상 정도 또는 45도 이상 정도이거나, 54도 이하 정도, 53도 이하 정도, 52도 이하 정도, 51도 이하 정도, 50도 이하 정도, 49도 이하 정도, 48도 이하 정도, 47도 이하 정도, 46도 이하 정도 또는 45도 이하 정도일 수 있고, 또한 약 126도 이상 정도, 127도 이상 정도, 128도 이상 정도, 129도 이상 정도, 130도 이상 정도, 131도 이상 정도, 132도 이상 정도, 133도 이상 정도, 134도 이상 정도 또는 135도 이상 정도이거나, 144도 이하 정도, 143도 이하 정도, 142도 이하 정도, 141도 이하 정도, 140도 이하 정도, 139도 이하 정도, 138도 이하 정도, 137도 이하 정도, 136도 이하 정도 또는 135도 이하 정도일 수 있다.
통상 편광 필름 및 편광판은 사각형이고, 상기 광흡수축과 상기 각도를 이루는 편광 필름의 한변은 상기 사각형의 임의의 한 변일 수 있다. 예를 들어, 상기 사각형이 직사각형이라면, 상기 한변은 상기 직사각형의 장변 또는 단변일 수 있다.
본 출원의 경우, 편광판의 적용 용도에 따라서 광흡수축이 어떤 식으로 형성되어도 적절한 성능의 편광판을 제공할 수 있다.
본 출원은 또한 디스플레이 장치에 대한 것이고, 예를 들면, LCD나 OLED에 대한 것이다. 상기 LCD나 OLED 등의 디스플레이 장치는 본 출원의 상기 편광판을 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 예를 들면, LCD 패널이나 OLED 패널 등의 디스플레이 패널과 상기 디스플레이 패널에 부착된 본 출원의 상기 편광판을 포함할 수 있다.
본 출원의 디스플레이 장치에 적용될 수 있는 상기 디스플레이 패널의 종류나 그 패널에 부착되는 편광판의 위치 등은 특별히 제한되지 않는다. 즉, 상기 본 출원의 편광판이 적용되는 한 다앙한 공지의 방식으로 상기 디스플레이 패널은 구현될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 언급하는 용어 MD는 특별히 달리 규정하지 않는 한 연신 필름의 Machine Direction을 의미하고, TD는 특별히 달리 규정하지 않는 한 연신 필름의 transverse direction을 의미한다.
1. 수축력의 측정
본 명세서에서 언급하는 편광 필름, 고분자 필름, 편광판 또는 고분자 필름의 수축력은 TA社의 DMA 장비를 사용하여 하기 방식으로 측정하였다. 시편은, 폭이 약 5.3 mm이고, 길이가 약 15 mm가 되도록 제작하고, 상기 시편의 길이 방향의 양 말단을 측정 장비의 클램프에 고정한 후에 수축력을 측정하였다. 상기에서 시편의 길이 15 mm는 클램프에 고정되는 부위를 제외한 길이이다. 상기와 같이 시편을 클램프에 고정한 후에 preload 0N의 상태에서 strain 0.1%가 유지되도록 시료를 당겨 고정한 후에 하기 온도 조건의 고온에서 strain 0.1%가 유지될 때 걸리는 수축력을 측정하였다. 상기 수축력은 대략 48% 정도로 유지된 상대 습도에서 측정하였다. 수축력의 결과는 하기 온도 조건의 80℃ 안정화 후에 120분 지난 후의 값을 측정하였다.
<측정 온도 조건 및 시간>
온도: 25℃ start → 3분 후 75℃ → 7분 후 80℃ 안정화(Acceleration 조건은 없음)
측정 시간: 120분
제조예 1. PVA계 편광 필름(A)의 제작
편광 필름 제작에 사용되는 두께가 약 45 ㎛ 정도인 PVA(poly(vinyl alcohol)) 필름(일본합성社, 중합도 약 3,000 내외)을 약 20℃ 내지 30℃의 범위의 온도의 순수 용액에서 팽윤(swelling)시킨 후에, 30℃ 내지 40℃ 정도의 온도의 요오드 용액에서 약 10초 내지 30초 정도 염색 공정을 진행하였다. 이 후, 약 40℃ 정도의 온도의 붕산 용액(농도: 약 2 중량%)으로 약 20초간 세정 공정을 수행한 후에 50℃ 내지 60℃ 및 약 4.0 중량% 농도의 붕산 용액 내에서 약 6배 연신하고, 연신 후에 약 2 내지 4 중량%의 농도의 KI 용액에서 보색 공정을 수행하고, 건조시켜 두께가 약 17㎛ 정도인 편광 필름을 제작하였다. 상기 제작된 PVA계 편광 필름의 광흡수축 방향의 수축력(이하, MD 수축력)을 측정한 결과 대략 8 내지 10 N 정도였다.
실시예 1.
고분자 필름의 열처리
PET(Polyethylene terephthalate) 고분자 필름(SRF 필름, 두께: 80㎛, 제조사: Toyobo, 제품명: TA055, 유리전이온도: 80℃, 열처리 전 TD 방향 수축력: 약 7.53 N, MD 방향 수축력: 약 0.1 내지 0.5N의 범위)에 대해서 우선 수처리 공정을 진행하고, 이어서 열처리를 진행하였다. 우선 상기 SRF 필름을 온도가 대략 20℃ 내지 30℃ 정도로 유지된 물에 전체가 잠기도록 침지한 후에 약 10초 내지 20초 동안 유지하여 수처리 공정을 수행하였다. 이어서 상기 SRF 필름을 대략 50℃ 정도의 온도에서 10초 내지 60초 정도 유지하여 열처리를 수행하였다. 상기 열처리 공정 후에 상기 SRF 필름의 TD(transverse direction) 방향의 수축력은 약 7N 정도였고, MD 방향 수축력은 약 0.2 내지 0.35N 정도의 수준이였다.
편광판의 제작
상기 열처리된 SRF 필름을 보호 필름으로 적용하여 편광판을 다음의 방식으로 제작하였다. 우선 제조예 1에서 제조된 PVA 편광 필름(MD 수축력: 8 내지 10 N, 두께: 17㎛)의 일면에 에폭시계 자외선 경화형 접착제(두께: 2㎛ 내지 3㎛)를 사용하여 상기 SRF 필름을 부착하였다. 상기 부착 시에는 SRF 필름의 TD(transverse direction) 방향과 PVA 편광 필름의 MD 방향(흡수축 방향)이 대략 수직하도록 부착하였다. 이어서, 상기 PVA 편광 필름의 SRF 필름이 부착되지 않은 면에 에폭시계 하드코팅층을 약 5 내지 7㎛ 정도의 두께로 형성하였다. 그 후, 하드코팅층의 하부에 약 25㎛ 정도의 두께의 아크릴계 점착제층을 형성하여 편광판을 제작하였다.
상기 제작된 편광판의 편광 필름의 MD 방향을 따른 수축력은 대략 8N이고, 편광 필름의 TD 방향에 따른 수축력은 대략 9.0N 정도였다.
상기 제작된 편광판에 대해서 상기 수식 1의 A값을 구한 결과 대략 3.89 Nmm 내지 6.34 Nmm 정도였다. 상기 A값의 범위의 하한은, 수식 1에 a로서 0.78을 적용하고, b로서 0.25 mm (=적용 LCD 패널 두께(mm)/2)를 적용하였으며, SPVA로서, 약 9 N을 적용하고, SPro로서, 7N을 적용하고, T1으로서, 0.0395mm(=점착제 두께(25㎛)+하드코팅층 두께(6㎛)+편광필름 두께(17㎛)/2)을 적용하였으며, T2로서 0.0905mm(=점착제 두께(25㎛)+하드코팅층 두께(6㎛)+편광필름 두께(17㎛)+접착제층 두께(2.5㎛)+보호 필름 두께(80㎛)/2)를 적용하여 구하였다. //// 또한, 상기 A값의 범위의 상한은, 수식 1에 a로서 1.27을 적용하고, b로서 0.25 mm (=적용 LCD 패널 두께(mm)/2)를 적용하였으며, SPVA로서, 약 9 N을 적용하고, SPro로서, 7N을 적용하고, T1으로서, 0.0395mm(=점착제 두께(25㎛)+하드코팅층 두께(6㎛)+편광필름 두께(17㎛)/2)을 적용하였으며, T2로서 0.0905mm(=점착제 두께(25㎛)+하드코팅층 두께(6㎛)+편광필름 두께(17㎛)+접착제층 두께(2.5㎛)+보호 필름 두께(80㎛)/2)를 적용하여 구하였다.
실시예 2.
실시예 1과 동일한 방식으로 수처리가 수행된 SRF 필름을 대략 100℃ 정도의 온도에서 10초 내지 60초 정도 유지하여 열처리를 수행하였다. 상기 열처리 공정 후에 상기 SRF 필름의 TD(transverse direction) 방향의 수축력은 약 6.6N 정도였다. 상기 SRF 필름을 사용하여 실시예 1과 동일하게 편광판을 제조하였다. 상기 제작된 편광판의 편광 필름의 MD 방향에 따른 수축력은 대략 8N이고, 편광 필름의 TD 방향을 따른 수축력은 대략 8.6N 정도였다. 상기 제작된 편광판에 대해서 상기 수식 1의 A값을 구한 결과 대략 4.17 Nmm 내지 5.68 Nmm 정도였다. 상기 A값의 범위의 하한은, 수식 1에 a로서 0.86을 적용하고, b로서 0.25 mm (=적용 LCD 패널 두께(mm)/2)를 적용하였으며, SPVA로서, 약 9 N을 적용하고, SPro로서, 6.6N을 적용하고, T1으로서, 0.0395mm(=점착제 두께(25㎛)+하드코팅층 두께(6㎛)+편광필름 두께(17㎛)/2)을 적용하였으며, T2로서 0.0905mm(=점착제 두께(25㎛)+하드코팅층 두께(6㎛)+편광필름 두께(17㎛)+접착제층 두께(2.5㎛)+보호 필름 두께(80㎛)/2)를 적용하여 구하였다. 또한, 상기 A값의 범위의 상한은, 수식 1에 a로서 1.17을 적용하고, b로서 0.25 mm (=적용 LCD 패널 두께(mm)/2)를 적용하였으며, SPVA로서, 약 9 N을 적용하고, SPro로서, 6.6N을 적용하고, T1으로서, 0.0395mm(=점착제 두께(25㎛)+하드코팅층 두께(6㎛)+편광필름 두께(17㎛)/2)을 적용하였으며, T2로서 0.0905mm(=점착제 두께(25㎛)+하드코팅층 두께(6㎛)+편광필름 두께(17㎛)+접착제층 두께(2.5㎛)+보호 필름 두께(80㎛)/2)를 적용하여 구하였다.
비교예 1.
SRF 필름에 열처리를 수행하지 않은 것을 제외하면 실시예 1과 동일한 방식으로 편광판을 제조하였다. 상기 제작된 편광판의 편광 필름의 MD 방향에 따른 수축력은 대략 8N이고, 편광 필름의 TD 방향을 따른 수축력은 대략 10.4N 정도였다.
벤딩 특성 평가
각각의 실시예 및 비교예에서 제작된 편광판을 일반 32인치 LCD(Liquid Crystal Display) 패널(두께: 약 500μm)의 상부면과 하부면에 각각 편광판의 점착제층을 통해 부착하였다. 이어서 상기 LCD 패널의 평면도(초기 평면도)를 측정하였다. 그 후 상기 패널을 60℃의 온도의 챔버 내에 72 시간 동안 투입한 후에 꺼내어 2 시간 경과 시점과 24 시간 경과 시점에 있어서의 패널 변화량을 측정하여 하기 표 1에 정리하였다. 하기 표 1에서 용어 평면도는, 액정 패널에서 상부 편광판쪽으로 가장 많이 휜 부분과 하부 편광판쪽으로 가장 많이 휜 부분의 차이이고, 이러한 평면도는 공지의 3차원 측정기(㈜덕인)를 사용하여 확인할 수 있다.
초기 2 시간 경과 후 6 시간 경화 후
평면도 평면도 변화량 평면도 변화량
실시예1 1.9 2.8 0.9 2.6 0.7
실시예2 1.4 2.6 1.2 2.4 1
비교예 1 2.3 3.2 0.9 3.1 0.8

Claims (20)

  1. 고분자 필름을 수처리한 후 열처리하는 단계와; 열처리된 상기 고분자 필름을 접착제층을 이용하여 일방향으로 광 흡수축이 형성된 편광 필름과 부착하는 단계와; 편광 필름의 고분자 필름이 부착되는 면과 반대측의 면에 점착제층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지되,
    상기 고분자 필름의 수처리는, 고분자 필름을 온도가 20℃ 내지 30℃의 물에 침지한 후 10초 내지 20초 동안 유지하여 수행하고,
    열처리 전의 고분자 필름은, 제1방향에서의 수축력이 5.5N 내지 15N이고, 제1방향과 수직을 이루는 제2방향에서의 수축력이 0.01N 내지 2N이며,
    열처리 전의 고분자 필름은, 제 1 방향에서의 수축력(S1)과 제 2 방향에서의 수축력(S2)의 비율(S1/S2)이 10 이상이고,
    상기 고분자 필름의 열처리는, 50 내지 100℃의 온도에서 10초 내지 60초 유지하여 열처리를 수행하며,
    열처리 후의 고분자 필름은 제 1 방향에서의 수축력이 5N 내지 10N이고,
    열처리 전의 고분자 필름의 제 1 방향에서의 수축력(SB)과 열처리 후의 고분자 필름의 상기 제 1 방향에서의 수축력(SA)의 비율(SB/SA)이 1을 초과하고,
    열처리 후의 고분자 필름은, 제 1 방향에서의 수축력(S1)과 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향에서의 수축력(S2)의 비율(S1/S2)이 13이상 이며,
    상기 고분자 필름의 TD방향과 상기 편광 필름의 MD방향(광 흡수축 방향)이 80도 내지 100도의 범위 내의 각도를 이루도록 고분자 필름과 편광 필름을 부착하며,
    편광 필름의 광흡수축 방향의 편광판의 수축력(SP)과 상기 광흡수축 방향과 수직한 방향의 편광판의 수축력(SV)의 비율(SP/SV)이 0.78 내지 1.5이며,
    광흡수축 방향과 평행한 방향의 편광 필름의 수축력(SPVA)과 고분자 필름의 제 1 방향에서의 수축력(SPro)의 비율(SPro/SPVA)이 0.1 내지 5이며,
    순차적으로 적층되는 상기 고분자 필름, 접착제층, 편광 필름 및 점착제층의 두께(A)가 하기 [수식 1]을 만족하도록 조절하여 편광판을 제조하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조 방법.
    [수식 1] A = 3.89 내지 6.34 N·mm = a Х (SPVA Х (T1+b) + SProХ (T2+b))
    SPVA는 편광 필름의 광 흡수축 방향의 수축력이고,
    SPro는 편광 필름의 광 흡수축 방향과 평행한 방향의 고분자 필름의 수축력과 광흡수축 방향과 수직한 방향의 고분자 필름의 수축력 중 큰 수축력이며,
    T1(단위: mm)은 점착제층의 가장 하부에서 편광 필름의 중심까지의 거리이고,
    T2(단위: mm)은 점착제층의 가장 하부에서 편광 필름의 두께, 접착제층의 두께 및 고분자 필름의 중심까지의 거리이며,
    a는 0.7 내지 1의 범위 내의 수이고,
    b(단위: mm)는 0.14 내지 0.4의 범위 내의 수이며 LCD 패널의 두께의 1/2배임.
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