CN102763010A - 偏光板、其制备方法以及包括该偏光板的图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种偏光板、其制备方法以及包括该偏光板的图像显示装置，更具体而言，涉及一种偏光板，其特征在于包括：a)偏光器，和b)硬化树脂层，该硬化树脂层设置在所述偏光器的至少一面上且由可光致固化组合物形成，所述可光致固化组合物包含：基于100重量份的该可光致固化组合物，4～95重量份的(A)可光致固化丙烯酸类聚合物、4～95重量份的(B)多官能丙烯酸类单体和1～20重量份的(C)光聚合引发剂，本发明涉及一种制备该偏光板的方法以及使用该偏光板的图像显示装置。根据本发明，可以提供一种显示出优异的偏光性能和耐久性、具有高的表面硬度且可以形成为薄板的偏光板。
Description
技术领域
本发明涉及一种偏光板、其制备方法以及使用该偏光板的图像显示装置。本申请要求于2009年12月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2009-0124757的优先权和权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本说明书中。
背景技术
偏光板由多层塑料光学膜构成并设置在液晶面板的前面和后面，在这些光学膜中，其上吸附有偏光介质(例如碘和染料等)的聚乙烯醇(PVA)偏光膜是偏光板的必需部分。PVA偏光膜显示出优异的偏光性能，但对温度、湿度和光具有弱的耐久性，因此需要在PVA的两面粘附用于保护PVA偏光膜的保护膜以补充强度和耐久性。
近年来，偏光板保护膜倾向于发展成同时具有几种功能的高功能型，并且已经发展成同时具有例如硬膜处理、防眩光涂层和防反射涂层等功能的一体型偏光板保护膜，从而实现了薄板的形成和价格竞争力。特别是，最近图像液晶装置的用途广泛，用于各种领域的装置中，因此对改善偏光板的硬度和薄板的形成的关注已经日益增加。
发明内容
技术问题
为了解决相关领域中的问题，本发明的一个目的是提供一种具有优异偏光性能、耐久性和表面硬度并且可以形成为薄板的偏光板及其制备方法。
另外，本发明的另一个目的是提供一种包括所述偏光板的图像显示装置。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供了一种偏光板，包括：
a)偏光器，和
b)硬化树脂层，该硬化树脂层设置在所述偏光器的至少一面上并且由可光致固化组合物形成，所述可光致固化组合物包含：基于100重量份的该可光致固化组合物，4～95重量份的(A)可光致固化丙烯酸类聚合物、4～95重量份的(B)多官能丙烯酸类单体、1～20重量份的(C)光聚合引发剂和0～50重量份的(D)可光致固化低聚物。
另外，本发明提供一种制备偏光板的方法，包括：
a)制备可光致固化组合物，所述可光致固化组合物包含：基于100重量份的该可光致固化组合物，4～95重量份的(A)可光致固化丙烯酸类聚合物、4～95重量份的(B)多官能丙烯酸类单体和1～20重量份的(C)光聚合引发剂；和
b)使用所制得的可光致固化组合物在偏光器的至少一面上直接形成硬化树脂层。
在步骤a)之前，还可以包括制备(A)可光致固化丙烯酸类聚合物。
另外，本发明提供了一种制备偏光板的方法，包括：
a)制备可光致固化组合物，所述可光致固化组合物包含：基于100重量份的该可光致固化组合物，4～95重量份的(A)可光致固化丙烯酸类聚合物、4～95重量份的(B)多官能丙烯酸类单体和1～20重量份的(C)光聚合引发剂；和
b)隔着粘合剂层在偏光器的至少一面上形成硬化树脂层，该硬化树脂层是由所制得的可光致固化组合物制备的。
在步骤a)之前，还可以包括制备(A)可光致固化丙烯酸类聚合物。
在本发明中，(A)可光致固化丙烯酸类聚合物优选包含丙烯酰基官能团，且更优选包含(a)基于丙烯酸酯的单体、(b)基于芳族乙烯基的单体和(c)基于N-取代的马来酰亚胺的单体以及丙烯酰基官能团。
另外，本发明提供了一种包括根据本发明的偏光板的图像显示装置。
有益效果
根据本发明，可以提供一种偏光板，该偏光板显示出优异的偏光性能和耐久性，具有高的表面硬度且可以形成为薄板。另外，可以提供一种包括根据本发明的偏光板的图像显示装置，该图像显示装置具有优异的物理性能，例如偏光性能等。
附图说明
图1是图示说明根据本发明的示例性实施方案的偏光板的结构的示意图(1:偏光器，3:硬化树脂层)。
图2是图示说明根据本发明的示例性实施方案的偏光板的结构的示意图(1:偏光器，2:粘合剂层，3:硬化树脂层)。
具体实施方式
在下文中，将详细描述本发明。
根据本发明的偏光板的特征在于包括：a)偏光器；和b)硬化树脂层，该硬化树脂层设置在所述偏光器的至少一面上且由可光致固化组合物形成，所述可光致固化组合物包含：基于100重量份的该可光致固化组合物，4～95重量份的(A)可光致固化丙烯酸类聚合物、4～95重量份的(B)多官能丙烯酸类单体和1～20重量份的(C)光聚合引发剂。
＜偏光器＞
作为本发明所用的偏光器，只要该偏光器可以实现本发明的目的，就可以适当地选择和使用任何偏光器。尽管在本发明中没有特别限制，但可以优选使用PVA膜。
＜硬化树脂层的制备＞
根据本发明的硬化树脂层的特征在于由可光致固化组合物形成，所述可光致固化组合物包含：基于100重量份的该可光致固化组合物，4～95重量份的(A)可光致固化丙烯酸类聚合物、4～95重量份的(B)多官能丙烯酸类单体、1～20重量份的(C)光聚合引发剂和0～50重量份的(D)可光致固化低聚物。
所述(A)可光致固化的丙烯酸类聚合物是包含(a)基于丙烯酸酯的单体、(b)基于芳族乙烯基的单体和(c)基于N-取代的马来酰亚胺的单体的聚合物，包含在紫外(UV)硬化过程中可以参与反应的丙烯酰基官能团。此处，应理解要包含在聚合物中的单体是指单体的双键被聚合从而连接成聚合物的结构。
基于100重量份的形成硬化树脂层的可光致固化组合物，所述(A)可光致固化丙烯酸类聚合物的含量优选是4～95重量份。
(A)可光致固化丙烯酸类聚合物的重均分子量优选在10,000g/mol～200,000g/mol的范围内。如果(A)可光致固化丙烯酸类聚合物的重均分子量小于10,000g/mol，则可能不能很好地形成膜且形成的膜具有脆性，这不是优选的。如果所述重均分子量太高，则可能得不到形成的膜的所需硬度水平。
优选(A)可光致固化丙烯酸类聚合物包含在紫外(UV)硬化过程中可以参与反应的丙烯酰基官能团，基于100重量份的所述可光致固化丙烯酸类聚合物，该丙烯酰基官能团的含量是5～90重量份。所述(a)基于丙烯酸酯的单体优选选自如下单体中：丙烯酸烷基酯，例如丙烯酸乙酯等；甲基丙烯酸烷基酯，例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸苄酯等；及其混合物，基于100重量份的(A)可光致固化丙烯酸类聚合物，(a)基于丙烯酸酯的单体的含量优选是30～98重量份。
所述(b)基于芳族乙烯基的单体优选选自苯乙烯、甲基苯乙烯及其混合物中，基于100重量份的(A)可光致固化丙烯酸类聚合物，(b)基于芳族乙烯基的单体的含量优选是1～30重量份。
所述(c)基于N-取代的马来酰亚胺的单体优选选自如下物质中：N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-正丙基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、N-正丁基马来酰亚胺、N-s-马来酰亚胺、N-t-马来酰亚胺、N-正己基马来酰亚胺、N-正十二烷基马来酰亚胺、N-烯丙基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-硝基苯基马来酰亚胺、N-羟基马来酰亚胺、N-甲氧基马来酰亚胺、N-乙氧基马来酰亚胺、N-一氯代苯基马来酰亚胺、N-二氯代苯基马来酰亚胺、N-一甲基苯基马来酰亚胺、N-二甲基苯基马来酰亚胺和N-乙基苯基马来酰亚胺，且更优选是N-环己基马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺。基于100重量份的(A)可光致固化丙烯酸类聚合物，(c)基于N-取代的马来酰亚胺的单体的含量优选是1～40重量份。
所述(B)多官能丙烯酸类单体是指包含一个或多个在紫外(UV)固化过程中可以参与反应的丙烯酸酯官能团的单体，其种类没有特别限制，且可以选择和使用本发明所属领域常用的那些多官能丙烯酸类单体。具体而言，(B)多官能丙烯酸类单体优选选自二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇羟基五丙烯酸酯(dipentaerythritol hydroxy pentaacrylate)、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三亚甲基丙基三丙烯酸酯(trimethylene propyl triacrylate)、丙氧基化甘油三丙烯酸酯(propoxylated glycerol triacrylate)和三羟甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯(trimethylolpropane ethoxy triacrylate)之中，基于100重量份的形成硬化树脂层的可光致固化组合物，(B)多官能丙烯酸类单体的含量优选是4～95重量份。
作为所述(C)光聚合引发剂，使用本领域中通常使用的光聚合引发剂且在本发明中没有特别限制。具体而言，可以使用氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、羟基苯乙酮(商标名:Darocure 1173和Irgacure 184等)、α-氨基苯乙酮(商标名：Irgacure-907等)、安息香醚、苄基二甲基缩酮(benzyl dimethyl ketal)(商标名：Irgacure-651等)、二苯甲酮、噻吨酮和2-乙基蒽醌(2-ETAQ)等，并且可以根据要使用的UV灯的波长范围来进行选择和使用。
基于100重量份的形成硬化树脂层的可光致固化组合物，(C)光聚合引发剂的含量优选是1～20重量份。
所述(D)可光致固化低聚物是指包含至少一个在紫外(UV)硬化过程中可以参与反应的丙烯酸酯官能团的低聚物，其种类没有特别限制，但特别可以使用氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(urethane acrylate oligomer)和丙烯酸丙烯酸酯低聚物(acrylic acrylate oligomer)等。
基于100重量份的形成硬化树脂层的可光致固化组合物，(D)可光致固化低聚物的含量优选是0～50重量份。
(D)可光致固化低聚物的重均分子量优选在1,000g/mol～100,000g/mol的范围内。
所述可光致固化组合物可以还包含溶剂。作为溶剂，可以使用本领域中已知的溶剂。例如，可以使用甲基乙基酮等。可考虑涂布性能和可加工性能等，本领域技术人员可以容易地确定所用溶剂的量。
＜偏光板和图像显示装置的制备＞
根据本发明的示例性实施方案的偏光板包括偏光器和硬化树脂层，其特征在于该硬化树脂层在所述偏光器的至少一面上形成(图1)。
另外，根据本发明的另一个示例性实施方案的偏光板的特征在于：该偏光板是通过利用在偏光器的至少一面上的粘合剂来层压使用所述可光致固化组合物形成的膜而制备的(图2)。此时，使用所述可光致固化组合物形成的膜可以涂布并形成于单独的剥离膜上。
所述硬化树脂层的厚度可以是0.1μm～50μm，优选是5μm～30μm，且更优选是10μm～20μm。
如上所述，所述硬化树脂层的厚度可以控制在上述范围内，从而根据本发明的偏光板可以实现最高60μm～70μm的厚度。
作为所述粘合剂，可以使用本领域通常使用的粘合剂而在发明中无特别限制。
根据本发明的图像显示装置的特征在于包括根据本发明的偏光板。当该图像显示装置包括根据本发明的偏光板时，可以提供具有优异的物理性能(例如偏光性能和耐久性等)的图像显示装置。除了包括根据本发明的偏光板之外，根据本发明的图像显示装置的其它部分没有任何限制。例如，该图像显示装置可以具有包括液晶盒和两个设置在该液晶盒的两面上的偏光板的结构，且该偏光板中的至少一个可以是根据本发明的偏光板。该图像显示装置可以还包括光学膜，例如背光单元或延迟膜等。
通过下面实施例将更详细地描述本发明。然而，这些实施例仅是说明性的，而不是用来限制本发明的技术范围。
[物理性能的评价]
*厚度测量；使用数字千分尺进行测量。
*铅笔硬度测量；通过使用不同硬度的铅笔测量硬化树脂层表面上的铅笔划痕值。
[实施例]
实施例1
(A)可光致固化丙烯酸类聚合物的制备
将60g甲基丙烯酸甲酯、30g甲基丙烯酸缩水甘油酯、5g苯乙烯、5gN-环己基马来酰亚胺和0.2g正十二烷基硫醇以及233g作为有机溶剂的甲基异丁基酮进行混合，然后，当得到的反应溶液的内部温度达到65°C时，在该溶液中引入0.3g偶氮二异丁腈，然后使混合物进行聚合反应18小时。向上述混合物中引入0.1g作为阻聚剂的4-叔丁基邻苯二酚以完成反应，得到收率为99%的聚合物。将15g丙烯酸和0.1g二甲基氨基吡啶引入到如此制得的聚合物中，并使其在110°C温度下反应18小时，制得包含丙烯酰基官能团的可光致固化丙烯酸类聚合物(重均分子量80,000g/mol)。
(B)可光致固化组合物的制备(硬涂层组合物)
将40g上述制得的可光致固化丙烯酸类聚合物、60g季戊四醇三丙烯酸酯、20g氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物RS27-921(DIC Corp.)、作为光聚合引发剂的1.5g羟基苯乙酮(Darocure 1173)、2.4g羟基苯乙酮(Irgacure 184)和1.9g α-氨基苯乙酮(Irgacure 907)以及89g作为有机溶剂的甲基乙基酮进行混合以制得可光致固化组合物(硬涂层组合物)。
(C)偏光板的制备
将上述制得的硬涂层组合物以棒涂方式涂布在PET剥离膜(50μm)上以具有15μm的干燥厚度。将涂布的膜在90°C的烘箱中干燥3分钟，然后在氮气气氛下使用高压汞灯进行照射以具有610mJ/cm2的累积光量。
使用粘合剂将上述制得的硬涂层膜层压在偏光器PVA膜的两面上。各个膜被粘合在一起，于是形成了厚度为65μm的具有多层膜的偏光板。
上述制得的偏光板中硬化树脂层的表面上的铅笔硬度是4H，在室温下储存24小时后，在该硬化层的表面上观察不到裂纹和卷曲。
实施例2
按照与实施例1相同的方式制备(A)可光致固化丙烯酸类聚合物和(B)可光致固化组合物(硬涂层组合物)。
(C)偏光板的制备
将上述制得的(B)可光致固化组合物(硬涂层组合物)以棒涂方式涂布在偏光器PVA膜上以具有15μm的干燥厚度。将涂布的膜在90°C的烘箱中干燥3分钟，然后在氮气气氛下使用高压汞灯进行照射以具有610mJ/cm2的累积光量。
除了以双面印刷方式进行涂布以形成膜厚度为65μm的偏光板之外，以与实施例1相同方式进行操作。
上述制得的偏光板中硬化树脂层的表面上的铅笔硬度是5H，在室温下储存24小时后，在该硬化层的表面上观察不到裂纹和卷曲。
实施例3
(A)可光致固化丙烯酸类聚合物的制备
以与实施例1相同的方式进行操作。
(B)可光致固化组合物的制备(硬涂层组合物)
除了使用40g实施例1中制得的(A)可光致固化丙烯酸类聚合物和60g季戊四醇三丙烯酸酯以及不使用氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物之外，以与实施例1相同的方式进行操作(图1)。
(C)偏光板的制备
以与实施例1相同方式进行操作，结果，形成了厚度为65μm的具有多层膜的偏光板。
上述制得的偏光板中硬化树脂层的表面上的铅笔硬度是4H，在室温下储存24小时后，在该硬化层的表面上观察不到裂纹和卷曲。
实施例4
(A)可光致固化丙烯酸类聚合物的制备
将60g甲基丙烯酸甲酯、30g甲基丙烯酸缩水甘油酯、5g苯乙烯、5g N-苯基马来酰亚胺和0.2g正十二烷基硫醇以及233g作为有机溶剂的甲基异丁基酮进行混合，然后，当得到的反应溶液的内部温度达到65°C时，在该溶液中引入0.3g偶氮二异丁腈，然后使混合物进行聚合反应18小时。向上述混合物中引入0.1g作为阻聚剂的4-叔丁基邻苯二酚以完成反应，得到收率为99%的聚合物。
将15g丙烯酸和0.1g二甲基氨基吡啶引入到如此制得的聚合物中，并使其在110°C温度下反应18小时以制得包含丙烯酰基官能团的可光致固化丙烯酸类聚合物。
(B)可光致固化组合物的制备(硬涂层组合物)
以与实施例1相同方式进行操作。
(C)偏光板的制备
以与实施例1相同方式进行操作。上述制得的偏光板中硬化树脂层的表面上的铅笔硬度是4H，在室温下储存24小时后，在该硬化层的表面上观察不到裂纹和卷曲。
对比例1
(B)硬涂层组合物和(C)偏光板的制备
与实施例1不同，除了不使用(A)可光致固化丙烯酸类聚合物而使用60g氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物RS27-921(DIC Corp.)和40g季戊四醇三丙烯酸酯之外，以与实施例1相同的方式进行操作，结果，形成厚度为65μm的偏光板。
上述制得的偏光板中硬化树脂层的表面上的铅笔硬度是2H，在室温下储存24小时后，在该硬化层的表面上观察到裂纹和卷曲。
对比例2
(B)硬涂层组合物和(C)偏光板的制备
与实施例1不同，除了不使用(A)可光致固化丙烯酸类聚合物和氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物而使用60g季戊四醇三丙烯酸酯和40g二季戊四醇六丙烯酸酯之外，与实施例1相同的方式进行操作，结果，形成了厚度为65μm的偏光板。
上述制得的偏光板中硬化树脂层的表面上的铅笔硬度是3H，在室温下储存24小时后，在该硬化层的表面上观察到裂纹和卷曲。
如上所述，可以看出与对比例中制得的偏光板相比，使用根据本发明的可光致固化组合物的偏光板具有优异的表面硬度和更薄的厚度，其效果是极好的，在硬化层的表面上没有产生裂纹和卷曲。
尽管参照上述具体实施例已经详细描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在本发明的技术精神和范围内可以做出各种变化和改变，且这些变化和改变也当然属于所附权利要求的范围内。
Claims (20)
1.一种偏光板，包括：
a)偏光器，和
b)硬化树脂层，该硬化树脂层设置在所述偏光器的至少一面上且由可光致固化组合物形成，所述可光致固化组合物包含：基于100重量份的该可光致固化组合物，4～95重量份的(A)可光致固化丙烯酸类聚合物、4～95重量份的(B)多官能丙烯酸类单体和1～20重量份的(C)光聚合引发剂。
2.根据权利要求1所述的偏光板，其中，所述硬化树脂层由所述可光致固化组合物形成，所述可光致固化组合物还包含：基于100重量份的该可光致固化组合物，大于0～50重量份的(D)可光致固化低聚物。
3.根据权利要求1所述的偏光板，其中，所述(A)可光致固化丙烯酸类聚合物是包含(a)基于丙烯酸酯的单体、(b)基于芳族乙烯基的单体和(c)基于N-取代的马来酰亚胺的单体的聚合物，以及所述(A)可光致固化丙烯酸类聚合物包含丙烯酰基官能团。
4.根据权利要求1所述的偏光板，其中，所述(A)可光致固化丙烯酸类聚合物的重均分子量是10,000g/mol～200,000g/mol。
5.根据权利要求3所述的偏光板，其中，基于100重量份的所述(A)可光致固化丙烯酸类聚合物，该(A)可光致固化丙烯酸类聚合物包含5～90重量份的所述丙烯酰基官能团。
6.根据权利要求3所述的偏光板，其中，所述(a)基于丙烯酸酯的单体选自丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯及其混合物中。
7.根据权利要求3所述的偏光板，其中，基于100重量份的所述(A)可光致固化丙烯酸类聚合物，所述偏光板包含30～98重量份的所述(a)基于丙烯酸酯的单体。
8.根据权利要求3所述的偏光板，其中，所述(b)基于芳族乙烯基的单体选自苯乙烯、甲基苯乙烯及其混合物中。
9.根据权利要求3所述的偏光板，其中，基于100重量份的所述(A)可光致固化丙烯酸类聚合物，所述偏光板包含1～30重量份的所述(b)基于芳族乙烯基的单体。
10.根据权利要求3所述的偏光板，其中，所述(c)基于N-取代的马来酰亚胺的单体选自N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-正丙基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、N-正丁基马来酰亚胺、N-s-马来酰亚胺、N-t-马来酰亚胺、N-正己基马来酰亚胺、N-正十二烷基马来酰亚胺、N-烯丙基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-硝基苯基马来酰亚胺、N-羟基马来酰亚胺、N-甲氧基马来酰亚胺、N-乙氧基马来酰亚胺、N-一氯代苯基马来酰亚胺、N-二氯代苯基马来酰亚胺、N-一甲基苯基马来酰亚胺、N-二甲基苯基马来酰亚胺和N-乙基苯基马来酰亚胺中。
11.根据权利要求3所述的偏光板，其中，基于100重量份的所述(A)可光致固化丙烯酸类聚合物，所述偏光板包含1～40重量份的所述(c)基于N-取代的马来酰亚胺的单体。
12.根据权利要求3所述的偏光板，其中，所述(c)基于N-取代的马来酰亚胺的单体选自N-环己基马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺中。
13.根据权利要求2所述的偏光板，其中，所述(D)可光致固化低聚物的重均分子量为1,000g/mol～100,000g/mol。
14.根据权利要求1所述的偏光板，其中，该偏光板的厚度为60μm～70μm。
15.根据权利要求1所述的偏光板，其中，所述偏光板还包括在所述偏光器和所述硬化树脂层之间的粘合剂层。
16.根据权利要求1所述的偏光板，其中，所述硬化树脂层直接在所述偏光器上形成。
17.一种制备偏光板的方法，包括：
a)制备可光致固化组合物，所述可光致固化组合物包含：基于100重量份的该可光致固化组合物，4～95重量份的(A)可光致固化丙烯酸类聚合物、4～95重量份的(B)多官能丙烯酸类单体和1～20重量份的(C)光聚合引发剂；和
b)使用所制得的可光致固化组合物在偏光器的至少一面上直接形成硬化树脂层。
18.一种制备偏光板的方法，包括：
a)制备可光致固化组合物，所述可光致固化组合物包含：基于100重量份的该可光致固化组合物，4～95重量份的(A)可光致固化丙烯酸类聚合物、4～95重量份的(B)多官能丙烯酸类单体和1～20重量份的(C)光聚合引发剂；和
b)隔着粘合剂层在偏光器的至少一面上形成硬化树脂层，该硬化树脂层是由所制得的可光致固化组合物制备的。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述(A)可光致固化丙烯酸类聚合物包含(a)基于丙烯酸酯的单体、(b)基于芳族乙烯基的单体和(c)基于N-取代的马来酰亚胺的单体，以及所述(A)可光致固化丙烯酸类聚合物包含丙烯酰基官能团。
20.一种图像显示装置，该图像显示装置包括根据权利要求1～16中任何一项所述的偏光板。
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