PES를 응용한 광학필름의 제조에 관한 연구

[카리]

편광판은 LCD에 매우 중요한 소재이다. 일반적으로 LCD는 그 위쪽과 아래쪽에 두 개의 편광판을 가진다. LCD 표시장치에 사용하기 위한 편광판은 높은 편광도와 투과도, 그리고 내구성을 필요로 한다. 가장 상업적으로 개발된 편광판은 폴리비닐알콜-요오드 착체로 만든 것으로 1938년 E. H. Landin이 개발한 것이다. 그것은 I₂/KI 수용액 상에서 일축연신한 필름으로 만들어졌다. PVA 편광판은 PVA의 높은 분자량과 높은 연신율로 인해 높은 편광도를 가진다. 하지만, 요오드와 PVA로 구성된 편광판은 요오드 분자의 승화성으로 인해 높은 온도와 높은 습도에서 쉽게 승화된다는 단점이 있다. 그리고 높은 연신율로 인해 필름 자체가 쉽게 깨질 수 있다. 그래서 PVA는 TAC 필름과 같은 보호필름을 필요로 한다. 보호필름은 편광판의 다층화를 야기시켜 편광판이 매우 두꺼워지게 만든다. 두꺼워진 편광필름은 구부리기 어려워서 플렉서블한 디스플레이에는 적합하지 않다.
PVA 편광판과는 반대로, PES 필름은 플렉서블 디스플레이 분야에서 가장 많이 연구되는 필름중의 하나로 열적 내구성이 좋고, 높은 투과도와 내구성을 가졌다. 또한 요오드의 승화는 아조계 염료로 대체할 수 있다. 또한 PES 필름 자체의 높은 내구도로 인해 쉽게 깨지지 않는다는 장점이 있다. 하지만 연신과 직접염색(PVA 편광판과 같이)을 통한 PES 편광판은 연신율이 제한되어 있고 염료와의 흡착이 좋지 않아 낮은 편광효율을 가진다. 편광효율을 향상시키기 위해 반응성 액정과 이색성 염료의 혼합물을 PES 필름에 코팅시키고 UV로 경화하였다. 염료가 혼합된 액정은 그 높은 복굴절율과 플렉서블한 성질 때문에 많은 광학필름에서 각광을 받고 있다. 또한 LCD cell 내부에 직접 코팅이 가능하여 in-cell 기술에 적용이 가능하다는 장점이 있다.
이렇게 제조한 PES 광학필름의 편광특성은 PES의 구조상 하이드록시기가 존재하지 않아 요오드 및 염료의 염착이 잘 이루어지지 않고 액정용액에 염료의 용해가 용이하지 않아 편광기능이 좋지 않음을 확인하였다. 하지만 필름 자체의 이방성과 액정의 이방성으로 인하여 위상지연이 이루어짐을 확인하였고, 이는 액정 및 필름의 연신을 조절하여 retarder로 사용할 수 있음을 알 수 있었다.

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