KR101336300B1 - 편광판용 접착제 및 이를 포함하는 편광판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 편광판용 접착제 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머, 라디칼 중합 개시제, 에폭시 수지 및 양이온성 광중합 개시제를 포함하는 편광판용 접착제 조성물 및 편광자; 상기 편광자의 일면 또는 양면에 부착되는 고분자 필름; 및 상기 편광자와 상기 고분자 필름을 부착시키기 위한 접착층으로 이루어지며, 상기 접착층은 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머, 라디칼 중합 개시제, 에폭시 수지 및 양이온성 광중합 개시제를 포함하는 접착제 조성물로 이루어진 편광판에 관한 것이다.
본 발명의 편광판용 접착제 조성물을 이용하면, 저점도를 유지하면서 접착력 및 내수성 그리고 광학물성이 우수하며, 특히 열충격 물성이 향상된 편광판용 접착제 조성물 및 이를 이용하여 부착된 편광판을 제조할 수 있다.

Description

편광판용 접착제 및 이를 포함하는 편광판{Adhesive for polarizing plate and polarizing plate comprising the same}
본 발명은 편광자와 보호 필름 또는 보상필름을 부착시키기 위한 편광판용 비수계 접착제 조성물 및 이를 이용하여 부착함으로써 제조된 편광판에 관한 것이다.
액정표시장치는 소비 전력이 낮고, 저전압으로 동작하고, 경량이고 박형인 등의 특징을 살려 각종 표시용 디바이스에 사용되고 있다. 액정표시장치는 액정셀, 편광판, 위상차 필름, 집광 시트, 확산 필름, 도광판, 광반사 시트 등 많은 재료로 구성되어 있다. 그 때문에, 구성 필름의 매수를 줄이거나 필름 또는 시트의 두께를 얇게 함으로써 생산성이나 경량화, 명도의 향상 등을 목표로 한 개량이 활발하게 이루어지고 있다.
편광판은 통상 이색성 염료 또는 요오드로 염색된 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, 이하 'PVA'라 함)계 수지로 이루어진 편광자의 일면 또는 양면에 폴리비닐알코올계의 재료를 물에 녹여 사용하는 수계 접착제에 의해 보호필름을 적층한 구조로 사용되어 왔으나, 필름과 수계 접착제와의 낮은 접착력으로 인해 코로나 처리 또는 프라이머 처리가 수행되는 번거로움이 있었다.
상기 보호필름은 트리아세틸셀룰로오스(TAC, triacetyl cellulose), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 싸이클로올레핀 폴리머(COP, cycloolefin polymer), 아크릴 필름 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
상기 편광자와 보호필름을 부착시키는데 사용될 수 있는 접착제로는, 아크릴 접착제, 폴리우레탄계 수지 용액과 폴리이소시아네이트 수지 용액을 혼합한 드라이 라미네이트용 접착제, 스티렌 부타디엔 고무계 접착제, 에폭시계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 폴리에스테르계 아이오노머(ionomer)형 우레탄 수지와 글리시딜옥시기를 갖는 화합물을 함유한 접착제, 열경화형 접착제 등이 알려져 있으며, 특히 폴리비닐알콜계 수지의 수용액으로 이루어지는 수계 접착체를 사용하는 경우가 대부분이다.
그러나, 상기 보호필름이 아크릴계 필름인 경우에는 소재의 특성상 상기 수계 접착제와의 접착력이 약하고, 이로 인해 재가공성이나 재단성에 문제가 발생할 수 있다. 이 때문에 상기 보호필름에 프라이머를 코팅한 후, 수계 접착제와 접착하거나 코로나 방전을 가하여 물에 대한 젖음성(wetting)을 증가시키는 번거로움이 발생하게 된다.
한편, 기재에 따른 접착력 불량 문제 외에도, PVA 소자의 일면과 타면이 다른 기재를 보호 필름으로써 이용하게 될 경우, 수계 접착제의 건조 공정에 의한 편광판의 컬(curl) 발생의 문제 및 초기 광학 물성 저하 등의 문제가 발생하며, 이를 해결하기 위해 비수계 접착제가 개발되었다.
일반적으로, 비수계 접착제의 경우 최종 접착층의 두께가 수계 접착제와 비교했을 때 두꺼운 경향이 있다. 따라서, 점도를 최소화하여 접착층의 두께를 감소시키는 것이 바람직하다. 이때, 비수계 접착제의 저점도를 유지하기 위해 올리고머 함량을 낮추고 친수성 모노머를 사용하는 경우 내수성이 취약해지며, 내수성을 개선하기 위해 다관능 모노머 또는 소수성 모노머를 추가하는 경우 접착력의 저하가 일어나는 경우가 일반적이다. 내수성 증진을 위한 다른 방법으로 내수성이 좋은 이소시아네이트계 화합물을 첨가할 수도 있으나, 이 경우에는 친수성 모노머와 반응하여 액안정성의 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 다양한 기재, 예를 들어, TAC 필름, 아크릴 필름, COP 필름, PET 필름 등에 사용할 수 있는 접착제 조성물로써 접착력이 우수하면서도 저점도에서 내수성 및 경화도가 향상되고 특히 열충격 특성이 우수한 비수계 편광판용 접착제 및 이를 이용하여 부착된 편광판의 개발이 요구된다.
이에 본 발명의 한 측면은 접착제의 저점도를 유지하면서 접착력, 내수성 및 열충격 특성이 우수한 저점도 편광판용 접착제를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기와 같은 접착제를 포함하는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기와 같은 편광판을 포함하는 광학 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 견지에 의하면, 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머, 라디칼 중합 개시제, 에폭시 수지 및 양이온성 광중합 개시제를 포함하는 편광판용 접착제 조성물이 제공된다.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 편광자; 상기 편광자의 일면 또는 양면에 부착되는 고분자 필름; 및 상기 편광자와 상기 고분자 필름을 부착시키기 위한 접착층을 포함하며, 상기 접착층은 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머, 라디칼 중합 개시제, 에폭시 수지 및 양이온성 광중합 개시제를 포함하는 접착제 조성물로 이루어진 편광판이 제공된다.
본 발명의 또 다른 견지에 의하면, 편광판을 포함하는 광학소자가 제공된다.
상기 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머 20 내지 80 중량부, 라디칼 중합 개시제 0.5 내지 10 중량부, 에폭시 수지 30 내지 80 중량부 및 양이온성 광중합 개시제 1 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머 20 내지 50 중량부, 라디칼 중합 개시제 0.5 내지 5 중량부, 에폭시 수지 20 내지 60 중량부 및 양이온성 광중합 개시제 1 내지 7 중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 친수성 기는 히드록시기(-OH)인 것이 바람직하다.
상기 에폭시 수지는 에폭시화 지방족고리기를 하나 이상 포함하는 제 1 에폭시 화합물 및 글리시딜에테르기를 하나 이상 포함하는 제 2 에폭시 화합물의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제 1 에폭시 화합물은 3,4-에폭시시클로헥실메틸, 3,4-에폭시시클로 헥산 카복실레이트, 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트디시클로펜타디엔디옥시드, 리모넨디옥시드 및 4-비닐시클로헥센디옥시드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하다.
상기 제 2 에폭시 화합물은 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르, 노볼락 에폭시, 비스페놀 A 계 에폭시, 비스페놀 F 계 에폭시, 브롬화 비스페놀계 에폭시, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, n-부틸 글리시딜 에테르, 알리파틱 글리시딜 에테르(C12-C14), 2-에틸헥실 글리시딜 에테르, 페닐 글리시딜 에테르, o-크레실(Cresyl) 글리시딜 에테르, 및 노닐 페닐 글리시딜 에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이 바람직하다.
편광판용 접착제 조성물 100 중량부에 대하여 상기 제 1 에폭시 화합물 15 내지 40 중량부 및 제 2 에폭시 화합물 15 내지 40 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 에폭시 화합물 및 제 2 에폭시 화합물은 1: 3 내지 3: 1의 중량비로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 친수성기를 갖는 아크릴 모노머는 히드록시에틸 아크릴레이트(Hydroxyethyl acrylate, HEA), 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 히드록시부틸 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이 바람직하다.
상기 편광판용 접착제 조성물은 전체 접착제 조성물 100 중량부에 대하여 0 초과 50 중량부의 단관능 소수성 모노머를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 단관능 소수성 모노머는 이소보닐 아크릴레이트(IBOA), 벤질 (메타)아크릴레이트, 노닐(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 로릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 메타아크릴레이트, 옥틸/데실 아크릴레이트, 페녹시에틸 아크릴레이트(PEA), 노닐 페놀 에톡시레이트 아크릴레이트, 다이사이클로펜테닐 아크릴레이트, 다이사이클로펜테닐 옥시에틸 아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 모노(메타)아크릴레이트 및 에톡시에톡시 에틸 아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 모노머를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 단관능 소수성 모노머는 페녹시에틸 아크릴레이트(Penoxyethyl acrylate, PEA) 및 이소보닐 아크릴레이트(Isobornyl acrylate, IBOA)인 것이 바람직하다.
상기 편광판용 접착제 조성물은 편광판용 접착제 조성물 100 중량부에 대하여 히드록시에틸 아크릴레이트 20 내지 80 중량부, 페녹시에틸 아크릴레이트 0 초과 30 이하 중량부, 이소보닐 아크릴레이트 0 초과 20 이하 중량부, 에폭시 수지 30 내지 80 중량부, 양이온성 광중합 개시제 1 내지 7 중량부 및 라디칼 중합 개시제 0.5 내지5 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 편광판용 접착제 조성물은 25℃에서 10cP 내지 30cP의 점도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 편광판용 접착제 조성물은 우레탄 아크릴레이트를 0 초과 4 이하의 중량부로 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 편광판용 접착제 조성물을 이용하면, 저점도를 유지하면서 접착력 및 내수성 등의 광학물성이 우수하며, 특히 열충격 물성이 향상된 편광판용 접착제 조성물 및 이를 이용하여 부착된 편광판을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 접착제 조성물에 의해 형성된 접착제층(3)에 의해 부착된 편광자(1) 및 보호필름 또는 시야각 보상필름(2a)을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 접착제 조성물을 포함하는 편광판(P)이 양면에 배치된 액정셀(C)을 도시한 것이다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머, 라디칼 중합 개시제, 에폭시 수지 및 양이온성 광중합 개시제를 포함하는 편광판용 접착제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머 20 내지 80 중량부, 라디칼 중합 개시제 0.5 내지 10 중량부, 에폭시 수지 30 내지 80 중량부 및 양이온성 광중합 개시제 1 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 이 경우 저점도이면서 필름과 편광자간의 접착력이 및 내수성이 우수하다.
보다 바람직하게는 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머 20 내지 50 중량부, 라디칼 중합 개시제 0.5 내지 5 중량부, 에폭시 수지 20 내지 60 중량부 및 양이온성 광중합 개시제 1 내지 7 중량부를 포함하며, 더욱 바람직하게는 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머 30 중량부, 라디칼 중합 개시제 3 중량부, 에폭시 수지 40 중량부 및 양이온성 광중합 개시제 3 중량부를 포함한다.
친수성기를 갖는 아크릴계 모노머가 20 중량부 미만인 경우 접착력이 떨어지는 문제가 있으며, 80 중량부를 초과하는 경우는 편광판의 내수성 및 접착력이 떨어지는 문제가 있고, 에폭시 수지가 30 중량부 미만인 경우 내수 및 내구 신뢰성 개선 효과가 떨어지며, 80 중량부를 초과하는 경우는 상용성 및 점도 상승 문제가 있고, 라디칼 중합 개시제가 0.5 중량부 미만인 경우 양이온 중합 성분의 함량이 증가하여 경화 속도가 저하되는 문제가 있으며, 10 중량부를 초과하는 경우는 상용성 및 광학 내구성의 문제가 있고, 양이온성 광중합 개시제가 1 중량부 미만인 경우 내수개선 효과가 떨어지며, 10 중량부를 초과하는 경우는 단가가 상승하나 효능 개선이 미미하다.
본 발명의 접착제 조성물은 친수성 기를 함유하는 아크릴 모노머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 모노머를 주성분으로 하며, 상기와 같은 모노머의 친수성으로 인해 저하된 내수성의 증진을 위해 에폭시 수지 및 양이온성 광중합 개시제를 첨가한 조성의 광경화형 편광판용 접착제이다.
특히 본 발명에 사용될 수 있는 에폭시 수지는 에폭시화 지방족고리기를 하나 이상 포함하는 제 1 에폭시 화합물 및 글리시딜에테르기를 하나 이상 포함하는 제 2 에폭시 화합물의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같은 제1 및 제 2 에폭시의 조합을 사용하는 경우 열충격 물성이 향상된 편광판용 접착제를 제조할 수 있으며, 편광판용 접착제 조성물 100 중량부에 대하여 상기 제1 에폭시 화합물 15 내지 40 중량부 및 제 2 에폭시 화합물 15 내지 40 중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 제 1 에폭시 및 제 2 에폭시를 각각 20 중량부씩 포함한다. 상기와 같이 제 1 에폭시 화합물 및 제 2 에폭시 화합물의 조합으로 이루어지는 에폭시 수지를 사용하는 경우 TAC에 대한 보다 바람직한 접착을 제공할 수 있다.
한편, 상기 제 1 에폭시 화합물 및 제 2 에폭시 화합물은 1:3 내지 3:1의 중량비로 포함되는 것이 보다 바람직하며, 제 1 에폭시 화합물이 상기 범위 미만으로 포함되는 경우 열충격 개선 효과가 떨어지는 문제가 있으며, 제 1 에폭시 화합물이 상기 범위를 초과하여 포함되는 경우 기재에 대한 부착력이 제한되는 경우가 많은 문제가 있다.
상기 제 1 에폭시 화합물은 Tg를 높여주고, 접착층의 강도(hardness)를 부여하는 것이면 특히 제한되지 않으며, 다만 상기 제 1 에폭시 화합물의 에폭시화 지방족고리기는 에폭시화시클로헥실기, 더욱 바람직하게는 3,4-에폭시시클로헥실메틸기인 것이며, 3,4-에폭시 시클로 헥실메틸, 3,4-에폭시 시클로 헥산 카복실레이트, 비스(3,4-에폭시 시클로 헥실메틸)아디페이트 디시클로펜타디엔 디옥시드, 리모넨디옥시드 및 4-비닐시클로헥센 디옥시드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 제 2 에폭시 화합물은 상기 지방족 에폭시 화합물은 글리시딜에테르기를 하나 이상 포함하는 것이면 특히 제한되지 않으며, 보다 상세하게는 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르, 노볼락 에폭시, 비스페놀 A 계 에폭시, 비스페놀 F 계 에폭시, 브롬화 비스페놀계 에폭시, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, n-부틸 글리시딜 에테르, 알리파틱 글리시딜 에테르(C12-C14), 2-에틸헥실 글리시딜 에테르, 페닐 글리시딜 에테르, o-크레실(Cresyl) 글리시딜 에테르, 및 노닐 페닐 글리시딜 에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 상기 제 2 에폭시 화합물은 접착층의 접착력을 향상시킬 수 있는 것이 바람직하며, 특히 연성(softness)을 부여하여 접착력을 수여할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 아크릴 모노머의 친수성기는 히드록시기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH) 등일 수 있으며, 바람직하게는 히드록시기(-OH)이다. 상기 친수성 기를 갖는 모노머의 구체적인 예로는 히드록시에틸 아크릴레이트(Hydroxyethyl acrylate, HEA), 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 히드록시부틸 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 다만 이에 제한되는 것은 아니고 당해 기술분야에 잘 알려진 친수기를 함유하는 모노머를 포함한다.
양이온성 광중합 개시제는 활성 에너지 선의 조사에 의해 양이온(cation) 종이나 루이스산을 만들어내는 화합물로서, 예를 들면 방향족 디아조늄염, 방향족 요오드 알루미늄염이나 방향족 설포늄염과 같은 오늄염, 철-아렌 착제 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 개시제의 효율에 따라 광증감제를 사용할 수도 있다.
나아가, 본 발명의 편광판 조성물의 개시제에 대한 접착제 상용성 증가 및 기재에 대한 접착성을 증가시키기 위해 단관능 소수성 모노머를 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 단관능 소수성 모노머는 예를 들어 이소보닐 아크릴레이트(IBOA), 벤질 (메타)아크릴레이트, 노닐(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 로릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 메타아크릴레이트, 옥틸/데실 아크릴레이트, 페녹시에틸 아크릴레이트(PEA), 노닐 페놀 에톡시레이트 아크릴레이트, 다이사이클로펜테닐 아크릴레이트, 다이사이클로펜테닐 옥시에틸 아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 모노(메타)아크릴레이트 및 에톡시에톡시 에틸 아크릴레이트 등이 있으며, 단관능 소수성 모노머이면 특별히 제한되지 않으나, 페녹시에틸 아크릴레이트(Penoxyethyl acrylate, PEA) 및 이소보닐 아크릴레이트(Isobornyl acrylate, IBOA)를 혼용하여 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 단관능 소수성 모노머는 전체 접착제 조성물 100 중량부에 대하여 0 초과 50 중량부 이하로 포함될 수 있으며, 예를 들어, 페녹시에틸 아크릴레이트(Phenoxyethyl acrylate, PEA) 및 이소보닐 아크릴레이트(Isobornyl acrylate, IBOA)를 포함하는 경우에는 각각 전체 접착제 조성물 100 중량부에 대하여 페녹시에틸 아크릴레이트 0 초과 30 중량부 이하, 이소보닐 아크릴레이트 0 초과 20 중량부 이하로 포함될 수 있으며, 페녹시에틸 아크릴레이트가 첨가되면 소수성 기재와의 접착이 향상되며, 30 중량부를 초과하는 경우는 PVA와의 부착력이 저하되어 편광판의 접착력에 문제가 있고, 이소보닐 아크릴레이트가 첨가되면 소수성 기재와의 접착이 향상되며, 20 중량부를 초과하는 경우는 오히려 접착력 저하 문제가 있으며, 페녹시에틸 아크릴레이트(Phenoxyethyl acrylate, PEA) 및 이소보닐 아크릴레이트(Isobornyl acrylate, IBOA)가 상기 범위 내의 중량부로 포함되는 경우, 본 발명의 접착제 조성물의 접착력이 향상될 수 있다.
본 발명은 광경화형 접착제 조성물에 해당하는 것으로, 이와 같은 광경화형 접착제의 경우 용제가 첨가되지 않을 경우에는 고형분이 100%임으로 인해 최종 접착층의 두께가 수계 접착제와 비교했을 때 매우 두꺼워지게 된다. 따라서, 점도를 최소화하여 접착층의 두께를 감소시키는 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 상기 편광판용 접착제 조성물은 25℃에서 10 내지 30cP의 점도를 갖는 것이 바람직하며, 20cP 내외의 점도를 갖는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 의한 접착제 조성물은 저점도이고, 친수성기를 갖는 아크릴 모노머를 주성분으로 하며, 에폭시 수지 와 양이온성 광중합 개시제를 첨가하며 접착력과 내수성을 향상시킬 수 있다. 특히 본원발명과 같이 에폭시화 지방족고리기를 하나 이상 포함하는 제 1 에폭시 화합물 및 글리시딜에테르기를 하나 이상 포함하는 제 2 에폭시 화합물의 조합을 이용하는 경우 열충격 물성을 향상시킬 수 있다.
양이온 중합개시제는 가시광선, 자외선, X선, 전자선 등의 활성 에너지 선의 조사 혹은 가열에 따라서, 양이온 또는 루이스 산을 발생하고 에폭시기의 중합 반응을 개시한다. 따라서, 본 발명의 에폭시 수지는 양이온 및 라디칼 개시제에 의한 하이브리드 경화형 수지라고 할 수 있다.
상기 편광판용 접착제 조성물은 필요에 따라 광증감제, 산화방지제, 올리고머 및 부착증진제를 추가로 포함할 수 있으며, 우레탄 아크릴레이트를 0 초과 4 이하의 중량부로 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 우레탄 아크릴레이트가 추가되는 경우 점도가 상승하는 경향이 있으나 온도를 가하여 접착제의 상승된 점도를 낮출 수 있다.
한편, 상기와 같이 우레탄 아크릴레이트가 추가되는 본 발명의 편광판용 접착제 조성물은 아크릴계 필름에 대한 사용에 있어서 보다 적절한 접착력을 부여할 수 있다.
한편, 편광자를 보호하기 위한 편광자 보호필름에는 일반적으로 UV 차단제가 포함되며, 이와 같이 UV 차단제가 포함되는 경우 365nm 이하의 자외선은 대부분 UV 차단제에 의해 흡수되므로, 상기 광중합 개시제는 365nm 이상의 범위에서 빛을 흡수하는 장파장 개시제를 사용하는 것이 바람직하다. 이의 구체적인 예로는, α-히드록시케톤, 페닐글리옥실레이트, 벤질디메틸케탈, α-아미노케톤, 모노아실포스핀, 비스아실포스핀, 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 접착제 조성물에 의해 형성되는 접착층의 두께는 0 초과 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니며, 다만 두께가 10 ㎛를 초과하는 경우 접착제 단가 상승, 접착층 물성에 대한 내구 특성 및 외관의 변형이 발생할 수 있다.
도 1은 본 발명의 접착제 조성물에 의한 접착제층(3)에 의해 부착된 편광자(1) 및 투명 보호필름 또는 시야각 보호필름(2a)을 예시적으로 도시한 것이다.
본 발명의 접착제 조성물은 친수성 기를 갖는 아크릴 모노머에 의해 친수성을 부여함과 더불어 저점도를 위해 고점도인 올리고머의 함량을 낮추고, 에폭시 수지 및 양이온성 광중합 개시제를 소량만 포함하여 경화도를 상승시키고 내수성 및 열충격 물성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 편광자; 상기 편광자의 일면 또는 양면에 부착되는 고분자 필름; 및 상기 편광자와 상기 고분자 필름을 부착시키기 위한 접착층을 포함하며, 상기 접착층은 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머, 라디칼 중합 개시제, 에폭시 수지 및 양이온성 광중합 개시제를 포함하는 접착제 조성물로 이루어진 편광판이 제공된다. 본 발명의 편광판의 제조에 사용될 수 있는 접착제 조성물은 상술한 바와 같다.
본 발명의 편광판 제조에 사용될 수 있는 상기 고분자 필름은 아크릴계 필름, PET필름, 아크릴계 프라이머 처리된 PET 필름, 폴리노르보넨(PNB)계 필름, COP 필름, 폴리카보네이트 필름 및 NRT(60um, 후지필름), N TAC(40um, 코니카), V TAC(80um, 후지필름), UZ TAC(60um, 후지필름) 등을 포함하는 TAC필름으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있으며, 다만 이에 제한되는 것은 아니고 당해 기술 분야에 알려진 고분자 필름을 사용할 수 있다. 한편, 상기 고분자 필름과의 접착 시 필요에 따라 코로나 처리 등이 추가로 수행될 수 있다.
상기 아크릴계 필름은 알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체, 및 주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 필름이거나, 알킬(메트)아크릴레이트계 단위, 스티렌계 단위, 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위 및 비닐 시아나이드 단위를 포함하는 필름이거나, 또는 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 단위 및 1종 이상의 스티렌계 유도체를 포함하는 스티렌계 단위를 포함하는 필름일 수 있다. 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 단위 및 1종 이상의 스티렌계 유도체를 포함하는 스티렌계 단위를 포함하는 필름은 연신 유무와 관계없이 면내 위상차(Rin) 및 두께 방향 위상차(Rth)의 절대값이 10nm 이하인 필름일 수 있다.
본 발명에 따른 편광판에 있어서, 상기 편광자로는 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 필름을 사용할 수 있다. 상기 편광자는 PVA 필름에 요오드 또는 이색성 염료를 염착시켜 제조될 수 있으나, 이의 제조방법은 특별히 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서, 편광자는 보호필름을 포함하지 않는 상태를 의미하며, 편광판은 보호필름을 포함하는 상태를 의미한다.
본 발명에 따른 편광판은 상술한 편광자, 고분자 필름으로서 편광자 보호필름 또는 시야각 보상필름 및 본 발명에 따른 접착제 조성물을 이용하여 당해 기술분야에 알려진 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 편광판은 편광자 또는 편광자 보호필름 또는 보상필름의 적어도 한 면에 본 발명의 접착제 조성물을 도포하고, 편광자 및 편광자 보호필름 또는 보상필름을 라미네이터 등을 통과시켜 제조할 수 있으며, 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 의하면 상기 편광판을 포함하는 광학소자를 포함한다. 예를 들어 본 발명의 광학소자는 도 2에 도시된 바와 같은 액정표시장치일 수 있으며, 액정 셀 및 이 액정셀의 양면에 각각 구비된 제1 편광판 및 제2 편광판을 포함하는 액정 표시장치로서, 상기 제1 편광판 및 상기 제2 편광판 중 적어도 하나가 본 발명에 따른 편광판인 것을 특징으로 한다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것이며, 하기 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것으로 의도되지 않는다.
< 실시예 >
제조예 1: 편광자 보호필름의 제조
(1)아크릴계 고분자 필름
폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트), 스티렌-무수말레산 공중합체 수지 및 페녹시계 수지를 100:2.5:5의 중량비로 균일하게 혼합한 수지 조성물을 원료 호퍼(hopper)로부터 압출기까지를 질소 치환한 24φ의 압출기에 공급하여 250℃에서 용융하여 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다.
페녹시계 수지는 InChemRez® 사의 PKFE(Mw=60,000, Mn=16,000, Tg=95℃)을 사용하였고, 스티렌-무수말레산 공중합체 수지는 스티렌 85 중량%, 무수말레익안하이드라이드 15 중량%인 Dylaeck 332를 사용하였으며, 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지는 NMR 분석 결과 N-시클로헥실말레이미드의 함량이 6.5 중량%였다.
얻어진 원료 펠렛을 진공 건조하고 260℃에서 압출기로 용융, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)에 통과시키고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 두께 150 ㎛의 필름을 제조하였다. 이 필름을 파일로트 연신 장비를 사용하여 125℃에서 MD 방향으로 롤의 속도 차를 이용하여 하기 표 1에 기재한 비율로 연신한 후, TD 방향으로 125℃에서 텐더를 이용하여 하기 표 1에 기재한 비율로 연신하여 필름을 제조하였다. 상기 필름의 면 방향 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값을 하기 표 1에 나타내었다.
MD 연신비 TD 연신비 위상차 값(nm) 두께(㎛)
Rin Rth
100% 100% 0.4 +0.6 160
150% 100% 0.2 +1.0 118
150% 200% 1.0 -1.6 59
150% 250% 0.9 -1.1 47
160% 100% 0.4 +0.1 116
160% 200% 0.9 -1.5 56
160% 250% 0.8 -1.3 46
170% 100% 1.0 +1.9 114
170% 200% 0.7 -1.9 55
170% 220% 0.5 -1.5 50
170% 250% 0.5 -1.4 42
(2)TAC계 고분자 필름
TAC계 고분자 필름으로, V TAC (후지 사), N TAC (코니카 사) 및 UZ TAC (후지 사)를 상업적으로 입수하여 사용하였다.
실시예 1
(1) 접착제의 제조
모노머로서 2-HEA(2-Hydroxyethyl acrylate) 38.5중량 %, PEA(Phenoxyethyl acrylate) 10중량 %, IBOA(Isobornyl acrylate) 15중량 %, 라디칼 개시제로서 CGI 819 3중량 %, 양이온성 광중합 개시제로서 요오드 개시제(Irgacure 250, Ciba 사) 3중량 %, 광증감제(이소프로필 티옥산톤, 알드리치) 0.5 중량%, 에폭시 수지로서 셀록시드(Celloxide) 2021P 15 중량%, 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르 (CHDMGDE)(하진컴텍 사) 15 중량 %를 혼합하여 편광판용 접착제 조성물을 제조하였다.
(2) 편광판의 제조
상기 실시예 1(1)에서 제조된 접착제를 V TAC(또는 N TAC 또는 제조예 1(1)의 아크릴 필름) (기재 1)과 TAC(UZ TAC)(기재 2)이 양면으로 덮혀진 PVA 소자 앞뒷면 위에 스포이드로 액을 도포한 뒤. 라미네이터(5m/min)를 통과시킨다. 최종 접착층 두께가 1~2㎛이 되도록 조건을 설정한 후 합지된 편광판을 UV 조사장치(Metal halide lamp) 벨트 위로 2000mJ/cm2의 자외선을 조사한다.
실시예 2
에폭시 수지로서 셀록시드(Celloxide) 2021P 20 중량%, 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르 (CHDMGDE)(하진컴텍 사) 10 중량 %를 포함한 접착제를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 편광판을 제조하였다.
실시예 3
모노머로서 2-HEA(2-Hydroxyethyl acrylate) 28.5중량 %, 에폭시 수지로서 셀록시드(Celloxide) 2021P 20 중량%, 및 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르 (CHDMGDE)(하진컴텍 사) 20 중량 %를 포함한 접착제를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 편광판을 제조하였다.
실시예 4
모노머로서 2-HEA(2-Hydroxyethyl acrylate) 29중량 %, 에폭시 수지로서 셀록시드(Celloxide) 2021P 20 중량%, 및 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르 (CHDMGDE)(하진컴텍 사) 20 중량 %를 포함하며, 요오드 개시제 및 광증감제를 포함하지 않고 설포늄염 개시제(제품명, 제조사)를 3 중량% 포함한 접착제를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 편광판을 제조하였다.
실시예 5
모노머로서 2-HEA(2-Hydroxyethyl acrylate) 28.5중량 %, 에폭시 수지로서 셀록시드(Celloxide) 2021P 10 중량%, 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르 (CHDMGDE)(하진컴텍 사) 15 중량 % 및 비스페놀 F 타입(시그마 알드리치 사) 에폭시 15중량%를 포함한 접착제를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 편광판을 제조하였다.
비교예 1
에폭시 수지로서 셀록시드(Celloxide) 2021P 및 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르 (CHDMGDE)(하진컴텍 사)를 포함하지 않고 2-HEA(2-Hydroxyethyl acrylate)를 68.5중량 %를 포함한 접착제를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 편광판을 제조하였다.
비교예 2
에폭시 수지로서 셀록시드(Celloxide) 2021P 30 중량%을 포함하고 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르 (CHDMGDE)(하진컴텍 사)를 포함하지 않은 접착제를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 편광판을 제조하였다.
비교예 3
에폭시 수지로서 셀록시드(Celloxide) 2021P를 포함하지 않고, 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르 (CHDMGDE)(하진컴텍 사) 30 중량 %를 포함한 접착제를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 편광판을 제조하였다.
비교예 4
에폭시 수지로서 셀록시드(Celloxide) 2021P를 40중량%, 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르 (CHDMGDE)(하진컴텍 사) 5 중량 %를 포함한 접착제를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 편광판을 제조하였다.
비교예 5
에폭시 수지로서 셀록시드(Celloxide) 2021P를 5 중량%, 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르 (CHDMGDE)(하진컴텍 사) 40 중량 %를 포함한 접착제를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 편광판을 제조하였다.
실험예 1: 편광판의 박리력 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제작한 편광판에 대하여 편광자와 편광판 보호필름의 박리력을 측정하였다. 박리 실험은 폭 20mm, 길이 100mm의 편광판을 이용하여, 속도 300m/min, 90도로 박리시의 박리력을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.(2 N/cm 초과: OK, 2N/cm 이하: NG).
실험예 2: 점도의 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 접착제의 점도를 25℃에서 측정하였으며, 점도 측정 시 Viscometer TV-22(TOK SANGYO)를 사용하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실험예 3: 유리전이 온도( Tg ) 측정 방법
시차주사열량계(DSC Mettler 社)를 이용하여 접착층의 유리전이온도(Tg)를 확인하였다. 상기와 같은 경화조건으로 제조된 편광판의 접착층을 분리해낸 후, -50~150℃로 승온시켜 세컨드 런(second run)에서의 유리전이 온도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실험예 4: 열충격물성 평가
글래스 라미네이션(glass lamination)된 편광판을 내구 평가(-40도 ~80도, 100 cycle)를 진행한 후, 편광판의 외관을 평가한다.(변형 없음: OK, PVA 크랙 발생 시: NG) 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
그 결과를 하기 표 2에 나타내었으며, 이는 코로나 처리 후의 데이터이다.
Tg 점도(cP) 열충격평가 V TAC
코로나		 N TAC
코로나		 UZ TAC
코로나		 G-코로나
실시예 1 40 16 OK OK OK OK NG
실시예 2 42 17 OK OK OK OK NG
실시예 3 45 21 OK OK OK OK NG
실시예 4 40 20 OK OK OK OK OK
실시예 5 47 23 OK NG OK OK OK
비교예 1 18 10 NG OK OK OK NG
비교예 2 56 16 OK NG NG OK NG
비교예 3 20 12 NG OK OK OK NG
비교예 4 65 24 OK NG NG NG NG
비교예 5 21 17 NG OK OK OK NG
CHDMGDE: 시그마 알드리치 사
비스페놀 F-타입: 시그마 알드리치 사
샐록시드 2010P: Daicel 사
G-코로나: 제조예 1(1)에서 제조된 아크릴 필름
1: 편광자
2a: 보호필름 또는 보상필름
2b: 보호필름
3: 접착제층
P: 편광판
C: 액정셀(cell)

Claims (34)

  1. 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머, 라디칼 중합 개시제, 에폭시 수지 및 양이온성 광중합 개시제를 포함하며,
    상기 친수성기를 갖는 아크릴 모노머는 히드록시에틸 아크릴레이트(Hydroxyethyl acrylate, HEA), 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 히드록시부틸 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
    상기 에폭시 수지는 에폭시화 지방족고리기를 하나 이상 포함하는 제 1 에폭시 화합물 및 글리시딜에테르기를 하나 이상 포함하는 제 2 에폭시 화합물의 조합으로 이루어지며,
    상기 제1에폭시 화합물 및 제2에폭시 화합물은 1: 3 내지 3:1의 중량비로 포함되는 것인 편광판용 접착제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머 20 내지 80 중량부, 라디칼 중합 개시제 0.5 내지 10 중량부, 에폭시 수지 30 내지 80 중량부 및 양이온성 광중합 개시제 1 내지 10 중량부를 포함하는 편광판용 접착제 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머 20 내지 50 중량부, 라디칼 중합 개시제 0.5 내지 5 중량부, 에폭시 수지 20 내지 60 중량부 및 양이온성 광중합 개시제 1 내지 7 중량부를 포함하는 편광판용 접착제 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머 30 중량부, 라디칼 중합 개시제 3 중량부, 에폭시 수지 40 중량부 및 양이온성 광중합 개시제 3 중량부를 포함하는 편광판용 접착제 조성물.
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  16. 제 1항에 있어서, 상기 편광판용 접착제 조성물은 25℃에서 10cP 내지 30cP의 점도를 갖는 편광판용 접착제 조성물.
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  18. 편광자;
    상기 편광자의 일면 또는 양면에 부착되는 고분자 필름; 및
    상기 편광자와 상기 고분자 필름을 부착시키기 위한 접착층을 포함하며,
    상기 접착층은 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머, 라디칼 중합 개시제, 에폭시 수지 및 양이온성 광중합 개시제를 포함하고,
    상기 친수성기를 갖는 아크릴 모노머는 히드록시에틸 아크릴레이트(Hydroxyethyl acrylate, HEA), 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 히드록시부틸 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되며,
    상기 에폭시 수지는 에폭시화 지방족고리기를 하나 이상 포함하는 제 1 에폭시 화합물 및 글리시딜에테르기를 하나 이상 포함하는 제 2 에폭시 화합물의 조합으로 이루어지며,
    상기 제1에폭시 화합물 및 제2에폭시 화합물은 1: 3 내지 3:1의 중량비로 포함되는 것인 편광판용 접착제 조성물로 이루어진 편광판.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 친수성기를 갖는 1종 이상의 아크릴계 모노머 20 내지 80 중량부, 라디칼 중합 개시제 0.5 내지 10 중량부, 에폭시 수지 30 내지 80 중량부 및 양이온성 광중합 개시제 1 내지 10 중량부를 포함하는 편광판.
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  31. 제 18항에 있어서, 상기 편광판용 접착제 조성물은 25℃에서 10cP 내지 30cP의 점도를 갖는 편광판.
  32. 삭제
  33. 제 18항에 있어서, 상기 고분자 필름은 아크릴계 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET)필름, 아크릴계 프라이머 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 필름, 트리아세틸셀룰로오스(Triacetyl cellulose, TAC) 필름, 싸이클로올레핀 폴리머(Cycloolefin polymer, COP) 필름, 폴리카보네이트 필름 및 폴리노르보넨(PNB)계 필름으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 편광판.
  34. 제 18항 , 제19항, 제 31항 및 제 33항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 광학소자.
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