JP2017523286A - 偏光子保護フィルム用樹脂組成物、偏光子保護フィルム、およびこれを含む偏光板 - Google Patents

偏光子保護フィルム用樹脂組成物、偏光子保護フィルム、およびこれを含む偏光板 Download PDF

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Abstract

本発明は、偏光子保護フィルム用樹脂組成物、偏光子保護フィルム、およびこれを含む偏光板に関するものであって、より詳細には、高強度および優れた特性を示す偏光子保護フィルム用樹脂組成物、偏光子保護フィルム、およびこれを含む偏光板に関するものである。本発明の偏光板によると、高強度、優れたカール特性、および光学特性を示して多様な分野に有用に適用することができる。

Description

本発明は、偏光子保護フィルム用樹脂組成物、偏光子保護フィルム、およびこれを含む偏光板に関する。より詳細には、優れた物理的、光学的特性を示す偏光子保護フィルム用樹脂組成物、偏光子保護フィルム、およびこれを含む偏光板に関する。
本出願は、2014年7月30日付韓国特許出願第10−2014−0097314号および2015年7月29日付韓国特許出願第10−2015−0107552号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として組み込まれる。
液晶ディスプレイ(liquid crystal displayay、LCD)は、現在最も幅広く使用されている平板ディスプレイの一つである。一般に液晶ディスプレイは、TFT(Thin Film Transistor)アレイ基板とカラーフィルター基板との間に液晶層が封入された構造を有する。前記アレイ基板とカラーフィルター基板に存在する電極に電場を印加すると、その間に封入された液晶層の液晶分子の配列が変わり、これを用いて映像を表示するようになる。
一方、アレイ基板とカラーフィルター基板の外側には偏光板が備えられている。偏光板は、バックライトから入射される光および液晶層を通過した光の中の特定方向の光を選択的に透過することによって偏光を制御することができる。
偏光板は、一般に光を特定方向に偏光させることができる偏光子(polarizer)に、前記偏光子を支持および保護するための保護フィルムを接着させた構造からなる。
前記保護フィルムとしては、トリアセチルセルロース(TAC)からなるフィルムが幅広く利用されている。また、高強度および耐摩耗性の特性を有するフィルムを達成するためにハードコーティング層をコーティングする保護フィルムが提案されている。
一方、近年は液晶装置の用途が広範囲となって多様な分野の装置に使用されており、偏光板の強度の向上および薄型化に対する関心が高まっている。
しかし、十分な強度を有し、薄型化が可能なように低い厚さを示し、大量生産工程に適合に十分なカール特性を示す偏光板に対する開発が依然として要求されている。
前記課題を解決するために、本発明は、高強度および高透明度を示し、全体的な偏光板の薄型化が可能であり、同時にカール特性、コーティング作業性および耐クラック性に優れた偏光子保護フィルム用樹脂組成物、偏光子保護フィルム、およびこれを含む偏光板を提供することに目的がある。
前記のような問題を解決するために、本発明は、陽イオン硬化型単量体と、陽イオン光重合開始剤と、ラジカル硬化型単量体と、ラジカル光重合開始剤と、を含む樹脂組成物を提供する。
また、本発明は、基材と、前記基材の少なくとも一面に備えられるコーティング層と、を含み、前記コーティング層は、陽イオン硬化型単量体の硬化樹脂と、ラジカル硬化型単量体の硬化樹脂と、を含む偏光子保護フィルムを提供する。
また本発明は、偏光子と、接着剤層と、前記偏光子保護フィルムと、を含む偏光板を提供する。
本発明の偏光子保護フィルム用樹脂組成物は、カール特性、表面硬度、膜強度、コーティング作業性および耐クラック性に優れており、これを用いて製造した保護フィルムによると、高強度、高硬度、耐擦傷性、高透明度を示し、カールまたはクラックの発生が減少して偏光子保護フィルム用として有用に適用することができる。
特に、従来の偏光板構造では、一定の強度(hardness)およびモジュラス(modulus)の確保のために偏光子の上部および下部の両面に保護フィルムを必要としたが、本発明の偏光板によると、下部保護フィルムを省略しても従来と同等水準またはそれ以上の強度およびモジュラスを確保することができる。つまり、本発明の偏光子保護フィルムを偏光子の上部にのみ適用しても全体的な強度またはモジュラスの低下がないため、位相差値が大きい下部保護フィルムを省略する構造が可能である。
したがって、下部保護フィルムの省略で位相差値が低い、低位相差偏光板を提供することができ、より鮮明な画質具現が可能であり、低い位相差値が要求されるディスプレイデバイスに用途の制限なしに用いることができる。
また、このような下部保護フィルムが省略された構造の偏光板は、全体的な厚さが低くなりながらも高強度を示すことができるため、薄型化が可能である。
一般的な偏光板の構造を示した図面である。 本発明の一実施形態による偏光板の構造を示した図面である。
本発明の樹脂組成物は、陽イオン硬化型単量体と、陽イオン光重合開始剤と、ラジカル硬化型単量体と、ラジカル光重合開始剤と、を含む。
本発明の偏光子保護フィルムは、基材と、前記基材の少なくとも一面に備えられるコーティング層と、を含み、前記コーティング層は、陽イオン硬化型単量体の硬化樹脂と、ラジカル硬化型単量体の硬化樹脂と、を含む。
本発明の偏光板は、偏光子と、接着剤層と、前記偏光子保護フィルムと、を含む。
本発明は、多様な変更を加えることができ、多様な形態を有することができるところ、特定の実施形態を例示して下記で詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に対して限定しようとするのではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解されなければならない。
本発明で「上面」という用語は、偏光板がデバイスに装着された時、視聴者側に向かうように配置された面を意味する。また、「上部」は、偏光板がデバイスに装着された時、視聴者側に向かう方向を意味する。反対に、「下面」または「下部」は、偏光板がデバイスに装着された時、視聴者の反対側に向かうように配置された面または方向を意味する。
以下、本発明の偏光子保護フィルム用樹脂組成物、偏光子保護フィルム、およびこれを含む偏光板についてより詳細に説明する。
本発明の一実施形態による樹脂組成物は、陽イオン硬化型単量体と、陽イオン光重合開始剤と、ラジカル硬化型単量体と、ラジカル光重合開始剤と、を含む。
前記本発明の樹脂組成物は、偏光子を外部から保護する用途で使用される偏光子保護フィルムを形成するのに使用されるコーティング組成物である。
一般に使用される偏光子保護フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート(polyethyleneterephtalate、PET)のようなポリエステル(polyester)、サイクリックオレフィン共重合体(cyclic olefin copolymer、COC)、ポリアクリレート(polyacrylate、PAC)、ポリカーボネート(polycarbonate、PC)、ポリエチレン(polyethylene、PE)、ポリメチルメタクリレート(polymethylmethacrylate、PMMA)、ポリエーテルエーテルケトン(polyetheretherketon、PEEK)、ポリエチレンナフタレート(polyethylenenaphthalate、PEN)、ポリエーテルイミド(polyetherimide、PEI)、ポリイミド(polyimide、PI)またはトリアセチルセルロース(triacetylcellulose、TAC)などからなる基材が挙げられる。
前記基材の中でも、特にトリアセチルセルロース(TAC)フィルムが光学的特性に優れて多く使用されている。しかし、前記TACフィルムは、単独で用いる場合、表面硬度が弱く、湿度にぜい弱であるため、紫外線硬化型樹脂を利用したハードコーティングなどの機能性コーティング層を追加する必要がある。コーティング層の表面硬度を向上させる方法としてハードコーティング層の厚さを増加させる方法が考慮され得る。ところで、一定の表面硬度を確保するためには、コーティング層の厚さを高く具現する必要があるが、コーティング層の厚さを増加させるほど表面硬度は高くなり、硬化収縮によりカール(curl)が大きくなると同時にコーティング層の亀裂や剥離が生じやすくなるため、実用的に適用することは容易でない。
特にこのような硬化収縮は、アクリレート系バインダーの硬化時に問題となる。紫外線硬化型樹脂として多く使用されるアクリレート系バインダーは、硬化後に高い膜強度を示して高硬度のコーティング層を形成するための目的で使用されるが、アクリレート系バインダーの二重結合が架橋されて硬化する方式で、架橋結合距離が短くて硬化収縮現象が発生し、これによって基材との付着性が低下したり、コーティング層にカールや亀裂が生じする現象が発生する。
そこで、本発明は、十分な膜強度および表面硬度を有しながらも硬化収縮が少なくてカールやクラックの問題がない保護フィルムおよびその製造に使用される樹脂組成物、前記保護フィルムを含む偏光子保護フィルムおよび偏光板を提供する。また本発明の保護フィルムは、偏光子保護フィルムに要求される優れた光学特性を示すことができる。
また、高いモジュラス(modulus)および強度(hardness)を示して、鮮明な画質具現のために偏光子下部の保護フィルムを省略し、上部にのみ本発明の保護フィルムを備えた偏光板構造に適用が可能である。つまり、本発明の偏光子保護フィルムを偏光板に適用する時、一定のモジュラス確保のために従来に必須として含んでいた偏光子下部保護フィルムを省略することができるため、偏光板の全体的な強度の低下なしに薄型化され、位相差値が低い低位相差偏光板およびディスプレイを提供することができる。
このような特性を具現するための本発明の樹脂組成物は、陽イオン硬化型単量体と、陽イオン光重合開始剤と、ラジカル硬化型単量体と、ラジカル光重合開始剤と、を含む。
前記陽イオン硬化型単量体は、紫外線照射により陽イオン光重合開始剤から生成された陽イオンにより硬化が開始される単量体であり、例えばエポキシ基(epoxy)、オキセタン基(oxetane)、ビニルエーテル基(vinyl ether)、またはシロキサン基(siloxane)基などの官能基を含む単量体であってもよい。本発明の一実施形態によると、前記陽イオン硬化型単量体は、少なくとも1個以上のエポキシ基を含む化合物であってもよい。
本発明の一実施形態によると、前記陽イオン硬化型単量体は、分子内に1個以上の陽イオン硬化型官能基を有し、好ましくは分子内に2個以上の陽イオン硬化型官能基を含むことができる。
また、追加的に分子内に1個以上のシクロアルキル基を含むことが好ましい。前記のように分子内にシクロアルキル基を含む構造の陽イオン硬化型単量体を用いる場合、シクロアルキル基が占める空間(void)により硬化後にも分子間に一定の距離が確保されてコーティング層の硬化収縮を減らすことができる。そのために、アクリレート系バインダーのようなラジカル硬化型単量体の硬化収縮により発生するコーティング層のカール特性を改善することができる。前記シクロアルキル基は、1個または2個以上の環化合物を含むことができ、前記2個以上の環は互いに単純連結されたり、他の連結基により連結されてもよい。または、前記2個以上の環が一つ以上の炭素原子を共有する縮合された(fused)形態で存在することができる。また、前記シクロアルキル基は、これに制限されないが、例えば炭素数3から90の化合物であってもよい。
前記のようにシクロアルキル基を含む陽イオン硬化型単量体は、陽イオン光重合開始剤から生成された陽イオンにより硬化が開始されて架橋構造を形成し、前記形成された架橋構造は柔軟性と弾性に優れている。したがって、これを含む樹脂組成物を用いて形成した保護フィルムは、機械的物性を確保しながらも高い弾性または柔軟性を確保することができ、コーティング作業性が良好であり、カールまたはクラック発生も最小化することができる。
前記陽イオン硬化型単量体は、単独または互いに異なる種類を組み合わせて用いることができる。
本発明の一実施形態によると、前記陽イオン硬化型単量体の重量平均分子量は特に制限されないが、例えば約1,000から約1,500g/mol未満の範囲を有することができる。前記重量平均分子量が過度に大きければ製造される保護フィルムの相溶性が低下したりコーティング膜の膜強度が低下することがあり、このような観点で前記陽イオン硬化型単量体の重量平均分子量は、約1,500g/mol未満であることが好ましい。
本発明の一実施形態によると、前記樹脂組成物の総重量を100重量部とする時、前記陽イオン硬化型単量体を約20から約90重量部、または約30から約85重量部、または約40から約85重量部で含むことができる。コーティング層の膜強度をはじめとした機械的物性の十分な具現およびコーティング作業性の観点で前述した重量部範囲が好ましい。
本発明の樹脂組成物は、紫外線照射により陽イオンを生成させることによって前記陽イオン硬化型単量体の硬化を開始する陽イオン光重合開始剤を含む。
前記陽イオン光重合開始剤としては、例えば、オニウム塩(onium salt)、有機金属塩などを用いることができるが、本発明がこれに制限されない。具体的に、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、アリールジアゾニウム塩、鉄−アレーン複合体などが挙げられ、より具体的に、アリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモニウム塩、アリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェート塩、ジフェニルジヨードニウムヘキサフルオロホスフェート塩、ジフェニルジヨードニウムヘキサアンチモニウム塩、ジトリルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート塩、9−(4−ヒドロキシエトキシフェニル)シアンスレニウムヘキサフルオロホスフェート塩などからなる群より選択された1種以上を含むことができるが、これに制限されない。
本発明の一実施形態によると、前記樹脂組成物の総重量を100重量部とする時、前記陽イオン光重合開始剤を約0.01から約5重量部または約0.1から約1重量部で含むことができる。前述した範囲で陽イオン光重合開始剤を含む時、組成物の物性低下なしに適切な陽イオン開始光重合が起きることができる。
本発明の樹脂組成物は、バインダーとして前記陽イオン硬化型単量体以外に、ラジカル硬化型単量体および前記ラジカル硬化型単量体の硬化を開始するためのラジカル光重合開始剤を含む。
前記ラジカル硬化型単量体は、紫外線照射によりラジカル光重合開始剤から生成された自由ラジカルにより硬化が開始される単量体である。
本発明の一実施形態によると、前記ラジカル硬化型単量体は、多官能アクリレート系単量体であってもよい。
前記多官能アクリレート系単量体は、アクリレート系官能基を2個以上、例えば2個から6個に含み、分子量が1,000g/mol未満であることを意味し得る。より具体的に例えばヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、トリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)、エチレングリコールジアクリレート(EGDA)、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレート(TMPEOTA)、グリセリンプロポキシル化トリアクリレート(GPTA)、ペンタエリスリトールトリ(テトラ)アクリレート(PETA)、またはジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)などが挙げられるが、本発明がこれに制限されるのではない。前記多官能アクリレート系単量体は、前述した陽イオン硬化型単量体と共に保護フィルムに一定の鉛筆硬度と耐摩耗性をさらに付与する役割を果たす。
本発明の一実施形態によると、前記樹脂組成物の総重量を100重量部とする時、前記ラジカル硬化型単量体を約5から約70重量部、または約10から約60重量部、約15から約50重量部で含むことができる。前記ラジカル硬化型単量体の含有量が前述した範囲より過度に多ければ硬化収縮によるカールが発生することがあり、前記ラジカル硬化型単量体が過度に少なく含まれれば保護フィルムの機械的物性の向上効果が十分でないことがある。
本発明の一実施形態によると、本発明の樹脂組成物において、前記陽イオン硬化型単量体およびラジカル硬化型単量体の重量比は、約2:8から約9:1、好ましくは約3:7から約9:1、より好ましくは約4:6から約9:1になることができる。前記陽イオン硬化型単量体およびラジカル硬化型単量体成分が前記重量比範囲で含まれる時、本発明の保護フィルムは、他の機械的物性の低下なしに膜強度向上の効果および良好なカール特性を有することができる。特に、前記陽イオン硬化型単量体およびラジカル硬化型単量体の重量比が約4:6から約9:1である樹脂組成物を用いて得られた保護フィルムは、カール特性と強度がバランスをとって最適化した特性を示すことができる。
本発明の樹脂組成物は、紫外線照射によりラジカルを生成させることによって前記ラジカル硬化型単量体の硬化を開始するラジカル光重合開始剤も含む。
前記ラジカル光重合開始剤としては、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−プロパノン、2−ヒドロキシ−1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−メチル−1−プロパノン、メチルベンゾイルホルメート、α,α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン、2−ベンゾイル−2−(ジメチルアミノ)−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−(4−モルホリニル)−1−プロパノンジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−ホスフィンオキシド、またはビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシドなどが挙げられるが、これに制限されない。また現在市販されている商品としては、Irgacure 184、Irgacure 500、Irgacure 651、Irgacure 369、Irgacure 907、Darocur 1173、Darocur MBF、Irgacure 819、Darocur TPO、Irgacure 907、Esacure KIP 100Fなどが挙げられる。これらのラジカル光重合開始剤は、単独または互いに異なる2種以上を混合して用いることができる。
本発明の一実施形態によると、前記樹脂組成物の総重量を100重量部とする時、前記ラジカル光重合開始剤を約0.01から約5重量部または約0.1から約1重量部で含むことができる。前述した範囲でラジカル光重合開始剤を含む時、組成物の物性低下なしに適切なラジカル開始光重合が起きることができる。
本発明の一実施形態によると、前記樹脂組成物は、保護フィルムの表面硬度向上のために無機微粒子をさらに含むことができる。また前記無機微粒子は、前記陽イオン硬化型単量体、ラジカル硬化型単量体、または溶媒などに分散された形態で樹脂組成物に含まれてもよい。
前記無機微粒子としては、粒径がナノスケールである無機微粒子、例えば粒径が約100nm以下、または約10から約100nm、または約10から約50nmのナノ微粒子になることができる。また前記無機微粒子としては、例えばシリカ微粒子、アルミニウムオキシド粒子、チタニウムオキシド粒子、またはジンクオキシド粒子などを含むことができる。
前記無機微粒子を含むことによって保護フィルムの硬度をさらに向上させることができる。
本発明の一実施形態によると、前記樹脂組成物の総重量を100重量部とする時、前記無機微粒子を約10から約80重量部または約20から約70重量部で含むことができる。前記無機微粒子を前記範囲で含むことによって高硬度とカール特性のすべてに優れた保護フィルムを形成することができる。
本発明の樹脂組成物は、各成分の配合が均一で適切な粘度を有してコーティング工程に問題がない場合、溶媒を含まない無溶剤の形態で用いることができる。
一方、本発明の樹脂組成物は、各成分の均一な配合および塗布性のために有機溶媒をさらに含むことができる。
前記有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールのようなアルコール系溶媒、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、1−メトキシ−2−プロパノールのようなアルコキシアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルプロピルケトン、シクロヘキサノンのようなケトン系溶媒、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチルグリコールモノエチルエーテル、ジエチルグリコールモノプロピルエーテル、ジエチルグリコールモノブチルエテール、ジエチレングリコール−2−エチルヘキシルエーテルのようなエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族溶媒などを単独または混合して用いることができる。
本発明の一実施形態によると、前記有機溶媒の含有量は、樹脂組成物の物性を低下させない範囲内で多様に調節することができるため特に制限しない。
一方、前記樹脂組成物は、前述した陽イオン硬化型単量体、ラジカル硬化型単量体、陽イオン光重合開始剤、ラジカル光重合開始剤、無機微粒子、有機溶媒以外にも、UV吸収剤、界面活性剤、黄変防止剤、レベリング剤、防汚剤など本発明が属する技術分野における通常使用される添加剤を追加的に含むことができる。またその含有量は、本発明の保護フィルムの物性を低下させない範囲内で多様に調節することができるため特に制限しない。
本発明の一実施形態によると、例えば前記樹脂組成物は、添加剤として界面活性剤を含むことができ、前記界面活性剤は、1から2官能性のフッ素系アクリレート、フッ素系界面活性剤またはシリコン系界面活性剤であってもよい。
また、前記添加剤として黄変防止剤を含むことができ、前記黄変防止剤としてはベンゾフェノン系化合物またはベンゾトリアゾール系化合物などが挙げられる。
前記のように、陽イオン硬化型単量体、ラジカル硬化型単量体、陽イオン光重合開始剤、ラジカル光重合開始剤、および選択的に無機微粒子、有機溶媒、その他添加剤を含む本発明の樹脂組成物を光硬化させることによって偏光子保護フィルムを形成することができる。
本発明の他の一実施形態によると、基材と、前記基材の少なくとも一面に備えられるコーティング層と、を含み、前記コーティング層は、陽イオン硬化型単量体の硬化樹脂と、ラジカル硬化型単量体の硬化樹脂と、を含む偏光子保護フィルムを提供する。
本発明の偏光子保護フィルムにおいて、前記コーティング層は、前述した陽イオン硬化型単量体の硬化樹脂とラジカル硬化型単量体の硬化樹脂を含む。
本発明の保護フィルムは、前記樹脂組成物で前述したように、陽イオン硬化型単量体が硬化した硬化樹脂とラジカル硬化型単量体の硬化樹脂を同時に含むことによって光学物性の低下なしに高強度、高硬度および優れたカール特性を確保することができる。そのために、本発明の偏光子保護フィルムを偏光板に適用時、一定水準以上の膜強度確保のために従来に必須として含んでいた偏光子下部の保護フィルムを省略し、偏光子の上部にのみ本発明の保護フィルムを適用しても膜強度が低下しないため、薄型化、高硬度、高強度、低位相差およびより鮮明な画質具現が可能であり、低い位相差値が要求されるディスプレイデバイスに用いることができる。
また、本発明の一実施形態によると、前記陽イオン硬化型単量体およびラジカル硬化型単量体のそれぞれのバインダーの架橋結合形態により、前記コーティング層は、前記陽イオン硬化型単量体の硬化樹脂、前記陽イオン硬化型単量体とラジカル硬化型単量体との硬化樹脂、前記ラジカル硬化型単量体の硬化樹脂、またはこれらの混合物を含むことができる。
本発明の一実施形態によると、前記陽イオン硬化型単量体の硬化樹脂およびラジカル硬化型単量体の硬化樹脂の重量比は、約2:8から約9:1、好ましくは約3:7から約9:1、より好ましくは約4:6から約9:1であってもよい。前記2成分が前記重量比範囲で硬化する時、本発明の保護フィルムは、機械的物性の低下なしに十分なカール特性を有することができる。特に、前記コーティング層が陽イオン硬化型単量体の硬化樹脂およびラジカル硬化型単量体の硬化樹脂を約4:6から約9:1で含む時、カールがほとんど発生しないため、非常に良好なカール特性を示すことができる。
本発明の一実施形態によると、前記コーティング層は、無機微粒子を追加的に含むことができる。前記無機微粒子は、前記硬化樹脂内に分散している形態で含まれてもよい。
前記無機微粒子としては、粒径がナノスケールである無機微粒子、例えば粒径が約100nm以下、または約10から約100nm、または約10から約50nmのナノ微粒子になることができる。また前記無機微粒子としては、例えばシリカ微粒子、アルミニウムオキシド粒子、チタニウムオキシド粒子、またはジンクオキシド粒子などを含むことができる。
前記無機微粒子を含むことによって保護フィルムの硬度をさらに向上させることができる。
本発明の一実施形態によると、前記コーティング層の総重量を100重量部とする時、前記無機微粒子を約10から約80重量部で含むことができ、または約20から約70重量部で含むことができる。前記無機微粒子を前記範囲で含むことによって硬度とカール特性のすべてに優れた保護フィルムを提供することができる。
本発明の一実施形態によると、前記コーティング層は、十分な膜強度およびカール特性をすべて満たす範囲として、約2μm以上、例えば約2から約50μm、または約5から約40μm、または約10から約30μm、または約20から約30μmの厚さを有することができる。特に、本発明のコーティング層は、陽イオン硬化型単量体の硬化樹脂、およびラジカル硬化型単量体の硬化樹脂を同時に含むことによって、20μm以上の厚膜コーティング時にも良好なカール特性を示すことができる。
また前記本発明の保護フィルムは、約30μm以上、例えば約30から約100μm、または約30から約70μm、または約35から約60μmの厚さを有することができる。
前記のような本発明の偏光子保護フィルムは、前述のような陽イオン硬化型単量体、陽イオン光重合開始剤、ラジカル硬化型単量体、ラジカル光重合開始剤、および選択的に無機微粒子、有機溶媒、その他添加剤を含む樹脂組成物を基材上に塗布し、光硬化させて形成することができる。
より具体的に、基材の一面または両面に前述した樹脂組成物を塗布し、前記塗布された樹脂組成物を光硬化することによって本発明の偏光子保護フィルムを製造することができる。
各成分に対する具体的な説明は、前記樹脂組成物で前述したとおりである。
前記基材は、本発明が属する技術分野で通常使用されるものであれば制限なしに用いることができる。本発明の一実施形態によると、例えばポリエチレンテレフタレート(polyethyleneterephtalate、PET)のようなポリエステル(polyester)、エチレンビニルアセテート(ethylene vinyl acetate、EVA)のようなポリエチレン(polyethylene)、サイクリックオレフィン重合体(cyclic olefin polymer、COP)、サイクリックオレフィン共重合体(cyclic olefin copolymer、COC)、ポリアクリレート(polyacrylate、PAC)、ポリカーボネート(polycarbonate、PC)、ポリエチレン(polyethylene、PE)、ポリメチルメタクリレート(polymethylmethacrylate、PMMA)、ポリエーテルエーテルケトン(polyetheretherketon、PEEK)、ポリエチレンナフタレート(polyethylenenaphthalate、PEN)、ポリエーテルイミド(polyetherimide、PEI)、ポリイミド(polyimide、PI)、トリアセチルセルロース(triacetylcellulose、TAC)、MMA(methyl methacrylate)、またはフッ素系樹脂などを含むフィルムであってもよく、好ましくは、TACフィルムを用いることができる。
前記基材は、断層または必要に応じて互いに同一もしくは異なる物質からなる2個以上の基材を含む多層構造であってもよく、特に制限されない。
また前記基材の厚さは特に限定しないが、約20から約200μm、または約20から約100μm、または約20から約50μmの厚さを有するフィルムを主に用いることができる。特に、本発明の保護フィルムは、コーティング層の高強度特性により、厚さが50μm以下である薄膜基材を用いても全体的に高い強度およびモジュラスを示すことができる。
前記樹脂組成物を塗布する方法は、本技術が属する技術分野で使用可能なものであれば特に制限されず、例えばバーコーティング方式、ナイフコーティング方式、ロールコーティング方式、ブレードコーティング方式、ダイコーティング方式、マイクログラビアコーティング方式、コンマコーティング方式、スロットダイコーティング方式、リップコーティング方式、またはソリューションキャスティング方式などを利用することができる。
次に、塗布された樹脂組成物に紫外線を照射して光硬化反応を行うことによって保護フィルムを形成することができる。前記紫外線を照射する前、樹脂組成物の塗布面を平坦化し、組成物に含まれている溶媒を揮発させるために乾燥する過程をさらに行うことができる。
前記紫外線の照射量は、例えば約20から約600mJ/cmであってもよい。紫外線照射の光源としては、本技術が属する技術分野で使用可能なものであれば特に制限されず、例えば高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ブラックライト(black light)蛍光ランプなどを用いることができる。
本発明の保護フィルムは、高強度、高硬度、優れたカール特性、耐擦傷性、高透明度、優れた光学特性などを示して偏光子保護用フィルムで使用可能であり、多様な偏光板に有用に適用することができる。
本発明において、前記コーティング層は、前記基材の一側面にのみ形成されたり、前記基材の両側面にすべて形成されてもよい。
本発明の他の一実施形態によると、偏光子と、接着剤層と、前記偏光子保護フィルムと、を含む偏光板を提供する。
前記保護フィルムについては、基材と、前記基材の少なくとも一面に備えられるコーティング層と、を含み、前記コーティング層は、陽イオン硬化型単量体の硬化樹脂と、ラジカル硬化型単量体の硬化樹脂と、を含み、これに対するより具体的な説明は前記偏光子保護フィルムで説明したとおりである。
偏光子は、多くの方向に振動しながら入射される光から一方向に振動する光のみを抽出できる特性を示す。このような特性は、ヨードを吸収したPVA(poly vinyl alcohol)を強い張力で延伸して達成することができる。例えばより具体的に、PVAフィルムを水溶液に浸漬して膨潤(swelling)させる膨潤する段階、前記膨潤されたPVAフィルムに偏光性を付与する異色性物質で染色する段階、前記染色されたPVAフィルムを延伸(stretch)して前記異色性染料物質を延伸方向に並んで配列させる延伸段階、および前記延伸段階を経たPVAフィルムの色を補正する補色段階を経て偏光子を形成することができる。しかし、本発明の偏光板がこれに制限されるのではない。
本発明の偏光板は、前記偏光子の少なくとも一面に備えられる保護フィルムを含む。
本発明の偏光板は、前記偏光子および偏光子保護フィルムの間に接着剤層を含む。
前記接着剤層は、透明性を有し、偏光子の偏光特性が維持され得る偏光子用接着剤を含むものであるとよい。使用可能な接着剤としては、当該技術分野に知られているものであれば特に制限されない。例えば、一液型または二液型のポリビニルアルコール(PVA)系接着剤、アクリル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、スチレンブタジエンゴム系(SBR)接着剤、またはホットメルト型接着剤などがあるが、本発明がこれらの例に限定されるのではない。
前記接着剤層の厚さは、約0.1から約10μm、または約0.1から約5μmであってもよいが、本発明がこれらの例に限定されるのではない。
前記本発明の偏光板は、前記偏光子保護フィルムを接着剤を用いて偏光子にラミネートして接着させることによって得ることができる。
本発明の一実施形態によると、前記保護フィルムは、偏光子の両面にすべて付着することができる。
本発明の他の実施形態によると、前記保護フィルムは、偏光子の一面にのみ付着し、他の一面にはTACのような他の汎用の保護フィルムを付着することができる。
または、前記本発明の保護フィルムは、偏光子の一面にのみ付着し、他の一面には保護フィルムを省略することができる。つまり、本発明の一実施形態による偏光板は、偏光子と、前記偏光子上部に備えられる接着剤層と、前記接着剤層上部に備えられる偏光子保護フィルムと、を含み、前記偏光子の下面には偏光子保護フィルムを含まなくてもよい。
前述したように、このように偏光子下部の保護フィルムを省略し、偏光子の上部にのみ本発明の保護フィルムを適用しても膜強度が低下しないため、薄型化が可能である。また、位相差値を発生させる従来の下部保護フィルムを省略しても膜強度またはモジュラスが低下しないため、低位相差の高強度偏光板を提供することができる。そのために、より鮮明な画質具現が可能であり、低い位相差値が要求されるディスプレイデバイスに用いることができる。
図1は、一般的な偏光板の構造を示した図面であり、図2は、本発明の一実施形態による偏光板の構造を示した図面である。
図1を参照すると、従来の一般的な偏光板100は、偏光子5を中心に、偏光子5上下面の接着剤層6、4を媒介として偏光子5を保護するためにそれぞれ上部保護フィルム7と下部保護フィルム3が積層される構造を有する。下部保護フィルム3の下面には、偏光板100を他の層やフィルムのような被粘着物に粘着させるための粘着剤層2が備えられ、追加的に粘着剤層2を保護するための離型フィルム1が備えられてもよい。離型フィルム1は後に剥離される。
これと比較して、本発明の一実施形態による偏光板の構造を図2に示した。
図2を参照すると、本発明の一実施形態による偏光板200は、偏光子30を保護するための保護フィルムとして偏光子30上面の接着剤層40を媒介とする上部保護フィルム50のみを含むことができ、図1と同様に下部接着剤層および下部保護フィルムは省略する構造を有することができる。したがって、偏光子30の下面には、下部保護フィルムなしに偏光板200を粘着させるための粘着剤層20および粘着剤層20を保護するための離型フィルム10のみが備えられてもよい。
図1に示したような従来の偏光板構造では、粘着剤層2の低いモジュラスを補完するために、つまり、低いモジュラスを有する粘着剤層による偏光板押され現象を改善するために下部保護フィルムが必須である。また上部保護フィルムに対するハードコーティング層の形成が要求されることがあるが、コーティング層の強度を向上させる方法によりコーティング層の厚さを増加させる方法が考慮され得る。ところで、高い膜強度を確保するためには、コーティング層の厚さを高く具現する必要があるが、コーティング層の厚さを増加させるほど強度は高くなり得るが、硬化収縮によりシワやカール(curl)が大きくなると同時にコーティング層の亀裂や剥離が生じやすくなる問題点がある。特にこのような硬化収縮は、紫外線硬化型樹脂として多く使用されるアクリレート系バインダーで問題となる。アクリレート系バインダーは、硬化後に高い膜強度を示して高強度のコーティング層を形成するための目的で使用されるが、硬化収縮現象が発生し、これによって基材との付着性が低下したり、コーティング層にカールや亀裂が生じる現象が発生するためである。また、偏光板に下部保護フィルムを含む場合、偏光板の全体厚さが厚くなって薄型化に不利であり、位相差値が大きくなる短所がある。
しかし、本発明の一実施形態による偏光板は、十分な強度を有しながらも硬化収縮が少なくてカールやクラックの問題がない保護フィルムを備え、このような保護フィルムを偏光子の上部にのみ適用し、下部保護フィルムを省略しても粘着剤層による押され現象を防止し、高強度および高いモジュラスを示すことができる。
このように本発明の偏光子保護フィルムおよびこれを含む偏光板は、高強度および低位相差の特性を示して多様なディスプレイデバイスに制限なしに用いることができる。
例えば本発明の一実施形態によると、本発明の偏光子保護フィルムは、10cm×10cmに切断して常温で24時間保管した後に平面に位置させた時、各角または一辺が平面から離隔する距離の平均値が50mm以下、または30mm以下、または約20mm以下を示すことができる。
また本発明の偏光子保護フィルムは、ASTM D3363に準拠して500g荷重で測定した鉛筆硬度がH以上、または3H以上、または4H以上であってもよい。
また、本発明の偏光子保護フィルムは、光透過率が90%以上、または91%以上であり、ヘイズが2%以下、または1%以下、または0.5%以下であってもよい。
また、本発明の一実施形態による偏光板は、ナノインデンテーション(Nano indentation)法により測定した時、約4GPa以上、または約5GPa以上、または約6GPa以上、および約9GPa以下、または約8GPa以下、または約7GPa以下のモジュラス(modulus)を示すことができる。
また、本発明の一実施形態による偏光板は、ナノインデンテーション法により測定した時、約0.4GPa以上、または約0.5GPa以上、または約0.6GPa以上、および約1.0GPa以下、または約0.9GPa以下、または約0.8GPa以下の強度(hardness)を示すことができる。
このような本発明の偏光子保護フィルムおよびこれを備えた偏光板は、多様な分野で活用が可能である。例えば移動通信端末、スマートフォン、その他モバイル機器、ディスプレイ機器、電子黒板、屋外電光板、各種表示部の用途で用いることができる。本発明の一実施形態によると、前記偏光板は、TN(Twisted Nematic)、STN(Super Twisted Nematic)液晶用偏光板であってもよく、IPS(In−Plane Switching)、Super−IPS、FFS(Fringe Field Switching)などの水平配向モード用偏光板であってもよく、垂直配向モード用偏光板であってもよい。
以下、発明の具体的な実施例を通して、発明の作用および効果をより詳述する。ただし、このような実施例は発明の例示として提示されたものに過ぎず、これによって発明の権利範囲が定められるのではない。
<実施例>
保護フィルムおよび偏光板の製造
実施例1
陽イオン硬化型単量体としてcelloxide 8000(製造会社:Daicel)6g、ラジカル硬化型単量体としてペンタエリスリトールトリ(テトラ)アクリレート(PETA)6g、陽イオン光重合開始剤(商品名:UVI−6976、製造会社:Dow chemical)0.05g、ラジカル光重合開始剤(商品名:Irgacure 184)0.1g、MEK10gを混合して樹脂組成物を製造した。
前記樹脂組成物を厚さ25μmのTACフィルムの一面に塗布した。これを60℃で2分間乾燥した後、メタルハライドランプで約200mJ/cmを照射して保護フィルムを得た。硬化が完了した後のコーティング層の厚さは20μmであった。
前記保護フィルムをアクリル系接着剤を用いて接着層の厚さがほぼ2μmになるようにPVAフィルムとラミネーションして接着した。
PVAフィルムの他の一面には保護フィルムなしにガラスに12μm厚さの粘着フィルムを用いてラミネーションして偏光板を製造した。
実施例2
陽イオン硬化型単量体としてcelloxide 8000(製造会社:Daicel)6g、ラジカル硬化型単量体としてペンタエリスリトールトリ(テトラ)アクリレート(PETA)6g、陽イオン光重合開始剤(商品名:UVI−6976、製造会社:Dow chemical)0.05g、ラジカル光重合開始剤(商品名:Irgacure 184)0.1g、表面改質されたコロイダルシリカMEK−AC−2140Z(製造会社:Nissan chemical、固形分30%)30g、MEK5gを混合して樹脂組成物を製造した。
残りの工程は、実施例1と同様にして保護フィルムおよび偏光板を製造した。
実施例3
陽イオン硬化型単量体としてcelloxide 8000(製造会社:Daicel)5g、ラジカル硬化型単量体としてペンタエリスリトールトリ(テトラ)アクリレート(PETA)7g、陽イオン光重合開始剤(商品名:UVI−6976、製造会社:Dow chemical)0.05g、ラジカル光重合開始剤(商品名:Irgacure 184)0.1g、表面改質されたコロイダルシリカMEK−AC−2140Z(製造会社:Nissan chemical、固形分30%)30g、MEK5gを混合して樹脂組成物を製造した。
残りの工程は、実施例1と同様にして保護フィルムおよび偏光板を製造した。
実施例4
陽イオン硬化型単量体としてcelloxide 8000(製造会社:Daicel)10g、ラジカル硬化型単量体としてペンタエリスリトールトリ(テトラ)アクリレート(PETA)2g、陽イオン光重合開始剤(商品名:UVI−6976、製造会社:Dow chemical)0.05g、ラジカル光重合開始剤(商品名:Irgacure 184)0.1g、表面改質されたコロイダルシリカMEK−AC−2140Z(製造会社:Nissan chemical、固形分30%)30g、MEK5gを混合して樹脂組成物を製造した。
残りの工程は、実施例1と同様にして保護フィルムおよび偏光板を製造した。
比較例1
ラジカル硬化型単量体としてペンタエリスリトールトリ(テトラ)アクリレート(PETA)10g、ラジカル光重合開始剤(商品名:Irgacure 184)0.1g、MEK5gを混合して樹脂組成物を製造した。
残りの工程は、実施例1と同様にして保護フィルムおよび偏光板を製造した。
比較例2
比較例1の樹脂組成物において、表面改質されたコロイダルシリカMEK−AC−2140Z(製造会社:Nissan chemical、固形分30%)30gをさらに混合したことを除いては比較例1と同様に保護フィルムを製造した。
残りの工程は、実施例1と同様にして保護フィルムおよび偏光板を製造した。
比較例3
陽イオン硬化型単量体としてcelloxide 8000(製造会社:Daicel)12g、陽イオン光重合開始剤(商品名:UVI−6976、製造会社:Dow chemical)0.05g、MEK5gを混合して樹脂組成物を製造した。
残りの工程は、実施例1と同様にして保護フィルムおよび偏光板を製造した。
<実験例>
<測定方法>
実施例および比較例の偏光子保護フィルムおよび偏光板について下記の方法で物性を測定した。
1)透過率
Haze meter(HM150)を用いて透過率とヘイズを測定した。
2)鉛筆硬度
鉛筆硬度測定器を用いて前記偏光子保護フィルムのコーティング層表面に対して測定標準ASTM D3363に準拠して500gの荷重で1回引っ掻いた後、キズがない硬度を確認した。
3)耐スクラッチ性
Steel wool #0000に一定の荷重をかけて前記偏光子保護フィルムのコーティング層表面に対して往復して10回擦った後、キズが生じない荷重を確認した。
5)カール特性
各偏光子保護フィルムを10cm×10cmに切断して常温で24時間保管した後に平面に位置させた時、各角の一辺が平面から離隔する距離の平均値を測定した。コーティング面方向にカールが生じた場合は+、反対方向にカールが生じた場合は−に表記した。また、保護フィルムが巻かれて平面から離隔する距離を測定できない場合はNGに表記した。
6)強度(hardness)およびモジュラス(modulus)
強度およびモジュラスは、次のような方法で測定した。
まず、実施例および比較例のそれぞれの偏光子保護フィルムをアクリル系接着剤を用いて接着層の厚さがほぼ2μmになるようにPVAフィルムの一面にラミネーションして接着した。PVAフィルムの他の一面には保護フィルムなしに12μm厚さの粘着フィルムだけを付着し、前記粘着フィルムが付着された状態の偏光板をMTSのナノインデンター(Nanoindenter)XP装備を用いて下記の測定条件で測定した。
Poissons Ratio(0.18), Surface Approach Velocity(10nm/s), Depth Limit(1000nm), Delta X For Finding Surface(−50μm), Delta Y For Finding Surface(−50μm), Strain Rate Target(0.05/s), Allowable Drift Rate(0.3nm/s), Harmonic Displacement Target(2nm), Approach Distance to store(1000nm), Frequency Target(45 Hz), Surface Approach Distance(1000nm), Surface Approach Sensitivity(20%)
前記物性測定結果を下記表1および2に示した。
Figure 2017523286
Figure 2017523286
前記表1に示すように、本発明の実施例の保護フィルムは、3Hから4Hの鉛筆硬度を示しながらも、保護フィルムが平面から離隔する距離を測定する方法で評価した時、良好なカール特性を示した。また、高い強度およびモジュラスを示した。
一方、表2によると、比較例1から2の場合、フィルムが硬化収縮により円筒形で巻かれる現象を示してカール特性が非常に不良であり、強度やモジュラスが本発明に至らなかった。比較例3の場合は、カール特性は比較的に良好であったが、鉛筆硬度、強度、モジュラス、耐スクラッチ性、他の物性は不足したことが明らかになった。
10…離型フィルム
20…粘着剤層
30…偏光子
40…接着剤層
50…上部保護フィルム
200…偏光板

Claims (22)

  1. 陽イオン硬化型単量体と、陽イオン光重合開始剤と、ラジカル硬化型単量体と、ラジカル光重合開始剤と、を含む樹脂組成物。
  2. 前記樹脂組成物の総重量を100重量部とする時、前記陽イオン硬化型単量体を20から90重量部、前記陽イオン光重合開始剤を0.01から5重量部、前記ラジカル硬化型単量体を5から70重量部、前記ラジカル光重合開始剤を0.01から5重量部で含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. 前記陽イオン硬化型単量体は、エポキシ基(epoxy)、オキセタン基(oxetane)、ビニルエーテル基(vinyl ether)、およびシロキサン基(siloxane)からなる群より選択される1種以上の官能基を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
  4. 前記陽イオン硬化型単量体は、分子内に1個以上のエポキシ基を含む、請求項3に記載の樹脂組成物。
  5. 前記陽イオン硬化型単量体は、分子内に1個以上のシクロアルキル基を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
  6. 前記ラジカル硬化型単量体は、多官能アクリレート系単量体である、請求項1に記載の樹脂組成物。
  7. 前記多官能アクリレート系単量体は、ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、トリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)、エチレングリコールジアクリレート(EGDA)、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレート(TMPEOTA)、グリセリンプロポキシル化トリアクリレート(GPTA)、ペンタエリスリトールトリ(テトラ)アクリレート(PETA)、およびジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)からなる群より選択される1種以上を含む、請求項6に記載の樹脂組成物。
  8. 前記陽イオン硬化型単量体およびラジカル硬化型単量体の重量比は、2:8から9:1である、請求項1に記載の樹脂組成物。
  9. 無機微粒子をさらに含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
  10. 基材と、
    前記基材の少なくとも一面に備えられるコーティング層と、を含み、
    前記コーティング層は、陽イオン硬化型単量体の硬化樹脂と、ラジカル硬化型単量体の硬化樹脂と、を含む偏光子保護フィルム。
  11. 前記陽イオン硬化型単量体は、分子内に1個以上のエポキシ基を含む、請求項10に記載の偏光子保護フィルム。
  12. 前記陽イオン硬化型単量体は、分子内に1個以上のシクロアルキル基を含む、請求項10に記載の偏光子保護フィルム。
  13. 前記陽イオン硬化型単量体の硬化樹脂およびラジカル硬化型単量体の硬化樹脂の重量比は、2:8から9:1である、請求項10に記載の偏光子保護フィルム。
  14. 前記ラジカル硬化型単量体は、多官能アクリレート系単量体である、請求項10に記載の偏光子保護フィルム。
  15. 前記多官能アクリレート系単量体は、ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、トリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)、エチレングリコールジアクリレート(EGDA)、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレート(TMPEOTA)、グリセリンプロポキシル化トリアクリレート(GPTA)、ペンタエリスリトールトリ(テトラ)アクリレート(PETA)、およびジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)からなる群より選択される1種以上を含む、請求項14に記載の偏光子保護フィルム。
  16. 前記コーティング層は、無機微粒子をさらに含む、請求項10に記載の偏光子保護フィルム。
  17. 前記コーティング層の厚さは、2から50μmである、請求項10に記載の偏光子保護フィルム。
  18. 偏光子と、
    接着剤層と、
    請求項10から17のいずれか一項に記載の偏光子保護フィルムと、を含む偏光板。
  19. 前記偏光子保護フィルムは、上部保護フィルムであり、前記偏光子の下部には偏光子保護フィルムを含まない、請求項18に記載の偏光板。
  20. ASTM D3363に準拠して500g荷重で測定した鉛筆硬度が3H以上である、請求項10から17のいずれか一項に記載の偏光子保護フィルム。
  21. ナノインデンテーション(Nano indentation)法により測定した時、4GPa以上のモジュラス(modulus)を示す、請求項18に記載の偏光板。
  22. ナノインデンテーション(Nano indentation)法により測定した時、0.4GPa以上の強度(hardness)を示す、請求項18に記載の偏光板。
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