KR101656454B1 - 편광자 보호 필름 및 이를 포함하는 편광판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 편광자 보호 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 우수한 물리적, 광학적 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 우수한 부착성을 갖는 편광자 보호 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다. 본 발명의 편광자 보호 필름 및 이를 포함하는 편광판에 따르면, 고경도, 고투명도, 및 고내찰상도를 구비하고, 박형화가 가능하므로, 각종 디스플레이 기기에 유용하게 적용할 수 있다.

Description

편광자 보호 필름 및 이를 포함하는 편광판{POLARIZER PROTECTING FILM AND POLARIZER PLATE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 편광자 보호 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 우수한 물리적, 광학적 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 우수한 부착성을 갖는 편광자 보호 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다.
액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 디스플레이 중 하나이다. 일반적으로 액정 디스플레이는 TFT(Thin Film Transistor) 어레이 기판과 칼라필터 기판 사이에 액정층이 봉입된 구조를 취한다. 상기 어레이 기판과 칼라필터 기판에 존재하는 전극에 전기장을 인가하면 그 사이에 봉입된 액정층의 액정 분자의 배열이 변하게 되고 이를 이용해 영상을 표시하게 된다.
한편, 어레이 기판과 칼라필터 기판의 외측에는 편광판이 구비되어 있다. 편광판은 백라이트로부터 입사되는 빛 및 액정층을 통과한 빛 중 특정 방향의 빛을 선택적으로 투과함으로써 편광을 제어할 수 있다.
편광판은 일반적으로 빛을 특정 방향으로 편광시킬 수 있는 편광자(polarizer)에, 상기 편광자를 지지 및 보호하기 위한 보호 필름을 접착시킨 구조로 이루어진다. 편광자 보호 층은 보통 편광자 보호 필름으로 사용되는 기재 상에 형성된다.
이러한 보호 필름으로는 일반적으로 트리아세틸셀룰로오스 (TAC)로 이루어진 필름이 널리 이용되고 있으며, 이를 대체하기 위하여 폴리에스터 필름(PET), 환상 올레핀 중합체 필름(COP), 폴리카보네이트 필름(PC), 폴리노보넨 계 필름(PNB), 및 아크릴 계 필름 등이 사용된다. 최근에는 특히 기계적 특성이 우수한 광학 필름을 개발하기 위하여, 연신 공정에 의해 생산되는 필름이 많이 사용된다.
연신 공정에 의해 생산된 필름의 경우, 연신 공정에서 고분자 재배열 등의 이유로 부착성이 감소하기 때문에, 부착성 확보를 위하여 별도의 공정(프라이머 부착 등)을 필요로 하는데, 이 경우, 필름 제조 공정상 별도의 공정이 추가되는 문제가 있으며, 필름마다 물리, 화학적 성질이 달라 범용 프라이머 개발이 어려운 문제가 있다.
본 발명은 우수한 물리적, 광학적 특성을 나타내면서도 기재와의 부착성이 우수한 하드코팅층을 포함하는 편광자 보호 필름 및 이를 포함하는 편광판을 제공하고자 한다.
본 발명은 기재; 및 상기 기재의 적어도 일면에, 기재와 직접 접촉하는 형태로 형성되는 하드코팅층을 포함하며; 상기 하드코팅층은 광경화성 단관능 모노머, 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 다관능 아크릴레이트계 폴리머와의 경화 수지 및 상기 경화 수지 내에 분산된 무기 미립자를 포함하고; 상기 광경화성 단관능 모노머는 수소결합이 가능한 반응기를 갖는 편광자 보호 필름을 제공한다.
또한 본 발명은 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일 면에 구비되는 보호 필름을 포함하며; 상기 보호 필름은 기재, 및 상기 기재의 적어도 일면에, 기재와 직접 접촉하는 형태로 형성되는 하드코팅층을 포함하고, 상기 하드코팅층은 광경화성 단관능 모노머, 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 다관능 아크릴레이트계 폴리머와의 경화 수지 및 상기 경화 수지 내에 분산된 무기 미립자를 포함하며; 상기 광경화성 단관능 모노머는 수소결합이 가능한 반응기를 갖는 편광판을 제공한다.
본 발명의 편광자 보호 필름 및 이를 포함하는 편광판에 따르면, 고경도, 고투명도, 및 고내찰상도를 구비하고, 박형화가 가능하므로, 각종 디스플레이 기기에 유용하게 적용할 수 있다. 또한 TAC 필름과 같은 기재뿐만 아니라, PET 필름, COP 필름, PC 필름, PNB 필름 및 아크릴계 필름 등의 기재에 별도의 프라이머 처리 없이 적용 가능하여, 제조 공정이 단순하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광자 보호 필름의 단면을 나타낸 SEM 이미지이다.
본 발명의 편광자 보호 필름은 기재; 및 상기 기재의 적어도 일면에, 기재와 직접 접촉하는 형태로 형성되는 하드코팅층을 포함하며; 상기 하드코팅층은 광경화성 단관능 모노머, 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 다관능 아크릴레이트계 폴리머와의 경화 수지; 및 상기 경화 수지 내에 분산된 무기 미립자를 포함하고; 상기 광경화성 단관능 모노머는 수소결합이 가능한 반응기를 갖는다.
또한 본 발명의 편광판은 편광자; 및 상기 기재의 적어도 일면에, 기재와 직접 접촉하는 형태로 형성되는 하드코팅층을 포함하며; 상기 보호 필름은 기재, 및 상기 기재의 적어도 일면에 형성되는 하드코팅층을 포함하고, 상기 하드코팅층은 광경화성 단관능 모노머, 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 다관능 아크릴레이트계 폴리머와의 경화 수지 및 상기 경화 수지 내에 분산된 무기 미립자를 포함하고, 상기 광경화성 단관능 모노머는 수소결합이 가능한 반응기를 갖는다.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서 전체에서 상기 아크릴레이트계란, 아크릴레이트 뿐만 아니라 메타크릴레이트, 또는 아크릴레이트나 메타크릴레이트에 치환기가 도입된 유도체를 모두 의미한다.
이하, 본 발명의 편광자 보호 필름 및 편광판을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 편광자 보호 필름은 기재; 및 상기 기재의 적어도 일면에, 기재와 직접 접촉하는 형태로 형성되는 하드코팅층을 포함하며; 상기 하드코팅층은 광경화성 단관능 모노머, 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 다관능 아크릴레이트계 폴리머와의 경화 수지 및 상기 경화 수지 내에 분산된 무기 미립자를 포함하고; 상기 광경화성 단관능 모노머는 수소결합이 가능한 반응기를 갖는다.
상기 편광자 보호 필름은 편광자를 외부로부터 보호하는 용도로 사용한다.
일반적으로 사용되는 편광자 보호 필름으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephtalate, PET)와 같은 폴리에스테르(polyester), 사이클릭 올레핀 공중합체(cyclic olefin copolymer, COC), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAC), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketon, PEEK), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리이미드(polyimide, PI) 또는 트리아세틸셀룰로오스(triacetylcellulose, TAC) 등으로 이루어진 기재를 들 수 있다.
상기 기재 중에서도 특히 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름이 광학적 특성이 우수하여 많이 사용되고 있다. 상기 TAC 필름은 단독으로 사용될 경우 표면 경도가 약하고 습도에 취약하기 때문에, 하드코팅층 등의 기능성 코팅층이 추가된 채로 사용되거나, 상기 TAC 필름을 대신하여 폴리에스터 필름(PET), 환상 올레핀 중합체 필름(COP), 폴리카보네이트 필름(PC), 폴리노보넨 계 필름(PNB), 및 아크릴 계 필름 등이 사용된다. 최근에는 특히 기계적 특성이 우수한 광학 필름을 개발하기 위하여, 연신 공정에 의해 생산되는 필름이 많이 사용된다.
연신 공정에 의해 생산된 필름의 경우, 연신 공정에서 고분자 재배열 등의 이유로 하드코팅층 또는 기타 기능성층 등에 대한 부착성이 감소하기 때문에, 부착성 확보를 위하여 별도의 공정(프라이머 부착 등)을 필요로 하는데, 이 경우, 필름 제조 공정상 별도의 공정이 추가되는 문제가 있으며, 필름마다 물리, 화학적 성질이 달라 범용 프라이머 개발이 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 편광자 보호 필름은 고경도, 고투명도, 및 고내찰상도를 구비하고, 박형화가 가능하면서도, 하드코팅층과 기재와의 부착성이 우수하여, TAC 필름과 같은 주조 필름 외에, PET필름, COP필름, PC필름, PNB필름, 및 아크릴 필름 등의 연신 필름이 기재로 사용되는 경우에도 별도의 프라이머 처리 없이 적용이 가능하다.
상기 하드코팅층은 수소결합이 가능한 반응기를 갖는 광경화성 단관능 모노머, 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 다관능 아크릴레이트계 폴리머의 경화 수지를 포함한다. 상기 광경화성 단관능 모노머는 용제에 비해 덜 증발되며, 반응성이 좋아 기재의 조성과 큰 상관 없이 기재 상에 침식이 가능하다.
이러한 기재 침식으로 인하여, 기재 침식 후, 기재층과 하드코팅층과의 화학적 결합이 가능하게 되기 때문에, 별도의 추가적인 접착제나 가교제 등을 포함하지 않더라도, 기재의 특성에 상관없이 우수한 부착력을 유지할 수 있다.
상기 하드코팅층은, 기재 침식 부분을 포함한 하드코팅층 전체 두께에 대해 약 20 내지 약 50%가 기재 층을 침식하는 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 하드코팅층에 의한 기재 침식 두께가 상기의 범위에 있을 때, 상기 하드코팅층이 우수한 부착성을 유지할 수 있으며, 또한, 편광자 보호 필름이 고경도, 고투명도 등의 우수한 기계적 물성을 유지할 수 있다.
또한, 하드코팅층의 경화 수지 내에서 수소 결합이 가능한 반응기가 존재하게 되고, 경화 후, 상기 하드코팅층과 기재의 경계면 내에서 분자 간 수소 결합이 가능하게 되어 하드코팅층과 기재와의 부착성이 더욱 우수해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광자 보호 필름의 단면을 나타낸 SEM 이미지이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광자 보호 필름은 기재(100); 및 상기 기재(100)의 적어도 일면에, 기재와 직접 접촉하는 형태로 형성되는 하드코팅층(200)을 포함하는 것을 확인할 수 있으며, 특히, 상기 하드코팅층(200)은, 기재 침식 부분(210)을 포함한 하드코팅층 전체 두께에 대해 약 20 내지 약 50%가 기재 층을 침식하는 형태로 형성되는 것을 확인할 수 있다.
상기 수소 결합이 가능한 반응기는, 분자 내 혹은 분자 간 수소 결합이 가능한 관능기 또는 잔기 등이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, -OH기, -NH2기, -NHR기, -COOH기, -CONH2기, -NHOH기 등의 반응기, 또는 분자 내에 존재하는 -NHCO-결합, -NH-결합, -CONHCO-결합, -NH-NH-결합 등의 잔기를 들 수 있다. 또한 서로 다른 수지 상에 포함된 부위라도 상호 간에 수소 결합이 가능하다면 수소 결합성 부위로서 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, N 또는 O를 포함하는 관능기 또는 잔기가 다른 수지에 포함된 -OH기 또는 -NH2기 등과 수소 결합이 가능하다면 상기 수소 결합성 부위로 볼 수 있다. 상기에서 R은 지방족 탄화 수소, 방향족 탄화 수소, 및 이들의 유도체일 수 있으며, 예를 들면, 탄소수 1 내지 16 또는 탄소수 1 내지 9의 지방족 탄화수소, 탄소수 5 내지 30 또는 탄소수 5 내지 16의 방향족 탄화수소 및 이들의 유도체일 수 있다. 수소 결합이 가능한 반응기를 포함하는 광경화성 단관능 모노머는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, N-치환(메트)아크릴레이트 또는 N,N-치환(메트)아크릴레이트와 같은 아미노기 함유 모노머, 비닐 아세테이트 또는 하이드록시알킬(메트)아크릴레이트와 같은 하이드록시기 함유 모노머, (메트)아크릴산, 2-(메트)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메트)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메트)아크릴로일옥시 부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산, 또는 말레산 무수물 등과 같은 카복실기 함유 모노머, 비닐 피롤리돈 또는 아크릴로일 모폴린과 같은 헤테로 고리 화합물, 2-우레이도-피리미디논기 함유 모노머일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구체적으로 예를 들어, 테트라하이드로퍼퓨릴아크릴레이트(tetrahydrofurfurylacrylate, THFA), 테트라하이드로퍼퓨릴메타크릴레이트(tetrahydrofurfurylmethacrylate THFMA), 하이드록시에틸아크릴레이트(hydroxyethylacrylate, HEA), 하이드록시에틸메타크릴레이트(hydroxyethylmethacrylate HEMA), 카르복시에틸아크릴레이트(carboxyethylacrylate), 카르복시에틸메타크릴레이트(carboxyethylmethacrylate) 등을 사용하는 것이 바람직할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상술한 바와 같은 수소 결합이 가능한 작용 부위를 갖는 광경화성 단관능 모노머는 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 상기 광경화성 단관능 모노머는 단독으로 또는 서로 다른 종류를 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 편광자 보호 필름에 포함된 상기 하드코팅층의 두께는 약 1 내지 약 10μm 일 수 있다. 상기 하드코팅층의 두께가 약 1μm 미만일 경우, 하드코팅층으로서의 기능을 다하지 못할 수 있으며, 약 10μm를 초과할 경우, 보호 필름의 전체 두께가 두꺼워져 최근의 박형화 요구에 부합하지 못할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 편광자 보호 필름은, 상기 경화 수지 약 100 중량부에 대하여, 상기 광경화성 단관능 모노머가 약 10 내지 약 80 중량부, 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머가 약 10 내지 약 80 중량부, 및 상기 다관능 아크릴레이트계 폴리머가 약 5 내지 약 30 중량부로 경화되어있을 수 있다. 상기 경화 수지가 상기 범위로 경화되어 있을 때, 본 발명의 편광자 보호 필름이 물리적, 광학적 특성의 저하 없이 충분한 가요성 및 부착성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머는 빛에 의한 경화가 가능하며, 관능기를 2 이상 갖는 아크릴레이트계 모노머로 본 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 모노머는 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 헥산디올디아크릴레이트(hexandiol diacrylate, HDDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(tripropyleneglycoldiacrylate, TPGDA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethyleneglycoldiacrylate, EGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate, TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(trimethylolpropane ethoxylated triacrylate, TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(glycerol propoxylated triacrylate, GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate, PETA), 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate, DPHA) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 해당 분야에서 일반적으로 사용되는 다관능 아크릴레이트계 모노머는 별다른 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머는 단독으로 또는 서로 다른 종류를 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다관능 아크릴레이트계 폴리머는 중량 평균 분자량이 약 10,000 g/mol 내지 약 100,000 g/mol인 것일 수 있다. 상기 다관능 아크릴레이트계 폴리머가 상기의 범위에 있을 때, 유연성과 탄성이 우수하게 되어, 상기 아크릴레이트계 모노머와 경화 수지를 형성할 수 있으며, 이를 포함하는 편광자 보호 필름에 충분한 가요성을 부여할 수 있다. 중량 평균 분자량이 상기 범위보다 작을 경우 하드코팅층과 기재 간의 부착성이 약해질 수 있으며, 상기 범위보다 클 경우 막의 강도가 약해질 수 있다. 상기 다관능 아크릴레이트계 폴리머는 단독으로 또는 서로 다른 종류를 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 다관능 아크릴레이트계 폴리머는 수소결합이 가능한 반응기를 포함할 수 있다. 상기 수소결합이 가능한 반응기는, 예를 들면, -OH기, -NH2기, -NHR기, -COOH기, -CONH2기, -NHOH기 등의 반응기, 또는 분자 내에 존재하는 -NHCO-결합, -NH-결합, -CONHCO-결합, -NH-NH-결합 등의 잔기를 들 수 있다. 상기 수소 결합이 가능한 반응기를 포함하는 다관능 아크릴레이트계 폴리머가 사용되는 경우, 하드코팅층 내에 경화되어 포함된 다관능 아크릴레이트계 폴리머 내에 수소 결합이 가능한 반응기의 역할에 의해 기재와의 부착성이 더욱 우수해질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 미립자는 입경이 나노 스케일인 무기 미립자, 예를 들어 입경이 약 100nm이하, 예를 들어, 약 10 내지 약 100nm, 바람직하게는 약 20내지 약 50nm의 나노 미립자일 수 있다. 또한 상기 무기 미립자는 실리카 나노 미립자, 알루미늄 옥사이드 미립자, 티타늄 옥사이드 미립자 및 징크 옥사이드 미립자 등을 예로 들 수 있다. 상기 무기 미립자를 포함함으로써 편광자 보호 필름의 경도 및 내찰상성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 미립자는 상기 경화 수지 100중량부에 대하여 약 10 내지 약 70 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 약 30 내지 약 60 중량부로 포함될 수 있다. 상기 무기 미립자가 상기 범위로 포함될 때, 경도와 가요성이 모두 우수한 편광자 보호 필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(polyethyleneterephtalate, PET), 사이클릭 올레핀 공중합체 필름(cyclic olefin copolymer, COC), 폴리아크릴레이트 필름(polyacrylate, PAC), 폴리카보네이트 필름(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌 필름(polyethylene, PE), 폴리메틸메타크릴레이트 필름(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르에테르케톤 필름(polyetheretherketon, PEEK), 폴리에틸렌나프탈레이트 필름(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에테르이미드 필름(polyetherimide, PEI), 폴리이미드 필름(polyimide, PI) 및 트리아세틸셀룰로오스 필름(triacetylcellulose, TAC) 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 편광자 보호용으로 일반적으로 사용되는 기재 필름에 특별한 제한 없이 적용이 가능하다.
상기와 같은 본 발명의 편광자 보호 필름은 상기 광경화성 단관능 모노머, 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머, 상기 다관능 아크릴레이트계 폴리머, 무기 미립자, 광중합 개시제, 및 용매를 포함한 수지 조성물을 기재상에 도포한 후 경화시켜 형성할 수 있다.
상기 광 개시제로는 1-히드록시-시클로헥실-페닐 케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-하이드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 메틸벤조일포르메이트, α,α-디메톡시-α-페닐아세토페논, 2-벤조일-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포린일)페닐]-1-부타논, 2-메틸-1-[4-(메틸씨오)페닐]-2-(4-몰포린일)-1-프로판온 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥사이드, 또는 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한 현재 시판되고 있는 상품으로는 Irgacure 184, Irgacure 500, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907, Darocur 1173, Darocur MBF, Irgacure 819, Darocur TPO, Irgacure 907, Esacure KIP 100F 등을 들 수 있다. 이들 광 개시제는 단독으로 또는 서로 다른 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유기 용매로는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올과 같은 알코올계 용매, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 1-메톡시-2-프로판올과 같은 알콕시 알코올계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸프로필케톤, 사이클로헥사논과 같은 케톤계 용매, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸글리콜모노에틸에테르, 디에틸글리콜모노프로필에테르, 디에틸글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜-2-에틸헥실에테르와 같은 에테르계 용매, 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 용매 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
한편, 상기 수지 조성물은 전술한 상기 상기 광경화성 단관능 모노머, 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머, 상기 다관능 아크릴레이트계 폴리머, 무기 미립자, 광중합 개시제, 및 용매 외에도, UV 흡수제, 계면활성제, 황변 방지제, 레벨링제, 방오제 등 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 또한 그 함량은 본 발명의 보호 필름의 물성을 저하시키기 않는 범위 내에서 다양하게 조절할 수 있으므로, 특별히 제한하지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보호 필름은 하기와 같은 방법으로 제조할 수 있다.
먼저, 상술한 성분들을 포함하는 수지 조성물을 기재 상에 도포한다. 상기 수지 조성물을 도포하는 방법은 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 바코팅 방식, 나이프 코팅방식, 롤 코팅방식, 블레이드 코팅방식, 다이 코팅방식, 마이크로 그라비아 코팅방식, 콤마코팅 방식, 슬롯다이 코팅방식, 또는 립 코팅방식 등을 이용할 수 있다.
다음에, 도포된 수지 조성물에 조외선을 조사하여 광경화 반응을 수행함으로써 보호 필름을 형성할 수 있다. 상기 자외선을 조사하기 전, 수지 조성물의 도포면을 평탄화하고 조성물에 포함된 용매를 휘발시키기 위해 건조하는 과정을 더 수행할 수 있다.
상기 자외선의 조사량은, 예를 들면 약 20 내지 약 600mJ/cm2 일 수 있다. 자외선 조사의 광원으로는 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, 블랙 라이트(black light) 형광 램프 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일 면에 구비되는 보호 필름을 포함하며; 상기 보호 필름은 기재, 및 상기 기재의 적어도 일면에, 기재와 직접 접촉하는 형태로 형성되는 하드코팅 층을 포함하고, 상기 하드코팅 층은 광경화성 단관능 모노머, 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 다관능 아크릴레이트계 폴리머와의 경화 수지 및 상기 경화 수지 내에 분산된 무기 미립자를 포함하며; 상기 광경화성 단관능 모노머는 수소결합이 가능한 반응기를 갖는 편광판을 제공한다.
편광자는 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 빛으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 빛만을 추출할 수 있는 특성을 나타낸다. 이러한 특성은 요오드를 흡수한 PVA(poly vinyl alcohol)를 강한 장력으로 연신하여 달성할 수 있다. 예를 들어 보다 구체적으로, PVA 필름을 수용액에 담가 팽윤(swelling) 시키는 팽윤하는 단계, 상기 팽윤된 PVA 필름에 편광성을 부여하는 이색성 물질로 염색하는 단계, 상기 염색된 PVA 필름을 연신(stretch)하여 상기 이색성 염료 물질을 연신 방향으로 나란하게 배열시키는 연신 단계, 및 상기 연신 단계를 거친 PVA 필름의 색을 보정하는 보색 단계를 거쳐 편광자를 형성할 수 있다. 그러나, 본 발명의 편광판이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 편광판은 상기 편광자의 적어도 일 면에 구비되는 편광자 보호 필름을 포함한다. 상기 편광자 보호 필름은 기재, 및 상기 기재의 적어도 일면에, 기재와 직접 접촉하는 형태로 형성되는 하드코팅 층을 포함하고, 상기 하드코팅 층은 광경화성 단관능 모노머, 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 다관능 아크릴레이트계 폴리머와의 경화 수지 및 상기 경화 수지 내에 분산된 무기 미립자를 포함한다. 이에 대한 보다 구체적인 설명과 상기 편광자 보호 필름을 제조하는 방법은 상기 편광자 보호 필름에서 설명한 바와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 편광판은 하기와 같은 방법으로 제조할 수 있다.
먼저, 상기 광경화성 단관능 모노머, 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머, 상기 다관능 아크릴레이트계 폴리머, 무기 미립자, 광중합 개시제, 및 용매를 포함한 조성물을 기재상에 도포한 후 광경화 반응을 수행하여 편광자 보호 필름을 형성한다. 상기 보호 필름을 형성하는 단계에 대한 보다 구체적인 설명은 상기 편광자 보호 필름에서 설명한 바와 같다.
다음에, 형성된 보호 필름을 접착제를 이용하여 편광자에 라미네이트하여 접착시킴으로써 본 발명의 편광판을 수득할 수 있다.
그러나 본 발명의 편광판이 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에 본 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 편광판 제조 방법은 특별한 제한 없이 사용이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보호 필름은 편광자의 양 면에 부착할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 다른 편광자 보호 필름은 우수한 물리적, 기계적 특성을 나타내며, 이를 포함하는 편광판은 우수한 부착성 및 내스크래치성을 가질 수 있다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
< 실시예 >
하드코팅층을 위한 조성물 제조
[제조예 1]
2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 17.5 중량%, 펜타에리트리톨 트리(테트라)아크릴레이트(PETA) 12.5 중량%, 나노 실리카 입자 12.5 중량%, 다관능 아크릴레이트계 폴리머로 GH-1203(제조사 신나카무라, Mw:14,000) 5 중량%, 광중합 개시제로서 Irgacure184 2.5 중량%, 및 유기용매로서 메틸에틸케톤 50 중량%가 되도록 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다.
[제조예 2]
테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트(THFA) 17.5 중량%, 펜타에리트리톨 트리(테트라)아크릴레이트(PETA) 12.5 중량%, 나노 실리카 입자 12.5 중량%, 다관능 아크릴레이트계 폴리머로 GH-1203(제조사 신나카무라, Mw:14,000) 5 중량%, 광중합 개시제로서 Irgacure184 2.5 중량%, 및 유기용매로서 메틸에틸케톤 50 중량%가 되도록 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다.
[제조예 3]
펜타에리트리톨 트리(테트라)아크릴레이트(PETA) 27.5 중량%, 나노 실리카 입자 20 중량%, 광중합 개시제로서 Irgacure184 2.5 중량%, 및 유기용매로서 메틸에틸케톤 50 중량%가 되도록 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다.
[제조예 4]
테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트(THFA) 17.5 중량%, 펜타에리트리톨 트리(테트라)아크릴레이트(PETA) 30 중량%, 광중합 개시제로서 Irgacure184 2.5 중량%, 및 유기용매로서 메틸에틸케톤 50 중량%가 되도록 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다.
하드코팅층을 포함하는 편광자 보호 필름 제조
[실시예 1]
제조예 1에서 제조된 수지 조성물을 이용하여 두께 50㎛ 아크릴계 연신 필름 위에 바(Bar) 코팅 방식으로 도포한 후, 100℃에서 2분간 건조하였다. 도포한 조성물의 건조 후 두께는 5㎛였다. 건조 후, 수은 램프를 이용하여 200 mj/cm2의 조건에서 경화하여 편광자 보호 필름을 제조하였다.
[실시예 2]
제조예 1에서 제조된 수지 조성물을 이용하는 대신, 제조예 2에서 제조된 수지 조성물을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 편광자 보호 필름을 제조하였다.
[비교예 1]
제조예 1에서 제조된 수지 조성물을 이용하는 대신, 제조예 3에서 제조된 수지 조성물을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 편광자 보호 필름을 제조하였다.
[비교예 2]
제조예 1에서 제조된 수지 조성물을 이용하는 대신, 제조예 4에서 제조된 수지 조성물을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 편광자 보호 필름을 제조하였다.
상기 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1, 비교예 2에서 사용된 수지 조성물의 조성을 하기 표 1에 정리하였으며, 상기 수지 조성물은 하기 표 1의 조성에 광중합 개시제 2.5 중량% 및 유기 용매 50 중량%를 포함한다.
광경화성
단관능 모노머
(함량:중량%)		 다관능
아크릴레이트계
모노머
(함량:중량%)		 다관능
아크릴레이트계
폴리머
(함량:중량%)		 무기미립자
(함량:중량%)
실시예 1 HEA
(17.5)		 PETA
(12.5)		 GH-1203
5		 12.5
실시예 2 THFA
(17.5)		 PETA
(12.5)		 GH-1203
5		 12.5
비교예 1 - PETA
(27.5)		 - 20
비교예 2 THFA
(17.5)		 PETA
(30)		 - -
< 실험예 >
부착력 실험
상기 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1, 및 비교예 2에서 제조한 편광자 보호 필름에 대해, Cross-cut tape 테스트 방법에 의하여 부착력을 실험하였다. 경화된 편광자 보호 필름 위에 칼로 1mm 간격으로 가로 세로 11줄씩 줄을 낸 후, 접착 테이프를 붙였다가 갑자기 떼어내면서 필름이 제거되지 않은 면적에 따라 부착력을 평가하였다. 필름이 제거되지 않은 면적이 100%인 경우를 5B로, 95 내지 99%인 경우를 4B로, 85 내지 94%인 경우를 3B로, 65 내지 84%인 경우를 2B로, 35 내지 64%인 경우를 1B로, 34%이하인 경우를 0B로 평가하였다.
내찰상성 실험
상기 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1, 및 비교예 2 에서 제조한 편광자 보호 필름을 이용하여, 마찰시험기에 강철솜(#0000)을 창착하고 추의 무게를 달리하여 10회 왕복하였다. 왕복 후 편광자 보호 필름 표면의 흠집이 2개 이하가 되는 추의 무게를 관찰하였다.
상기 부착력 실험 및 내찰상성 실험의 결과를 하기 표2에 정리하였다.
비고 부착력 내찰상성
실시예 1 5B 500g
실시예 2 4B 400g
비교예 1 0B 500g
비교예 2 4B 50g
실시예 1 및 2의 경우가 비교예 1 및 2의 경우보다 부착력 및 내찰상성에서 대체적으로 우수한 것을 알 수 있다. 특히, 비교예 1의 경우 내찰상성이 우수하였고, 비교예 2의 경우 부착력이 우수하였으나, 실시예 1 및 2는 부착력 및 내찰상성이 모두 우수한 것으로 나타났다.
이러한 결과는 상기 설명한 바와 같이, 광경화성 단관능 모노머의 역할에 의해 우수한 부착력을 나타내는 것으로 보이며, 무기미립자의 역할에 의해 우수한 내찰상성을 나타내는 것으로 보인다.
100: 기재
200: 하드코팅층
210: 기재 침식 부분

Claims (16)

  1. 기재; 및
    상기 기재의 적어도 일면에, 기재와 직접 접촉하는 형태로 형성되는 하드코팅층을 포함하며;
    상기 하드코팅층은 광경화성 단관능 모노머, 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 다관능 아크릴레이트계 폴리머와의 경화 수지; 및 상기 경화 수지 내에 분산된 무기 미립자를 포함하고;
    상기 경화 수지 100중량부에 대하여, 상기 광경화성 단관능 모노머가 10 내지 80 중량부, 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머가 10 내지 80 중량부, 및 상기 다관능 아크릴레이트계 폴리머가 5 내지 30 중량부로 경화되며;
    상기 다관능 아크릴레이트계 폴리머는 중량 평균 분자량이 10,000 g/mol 내지 100,000 g/mol 이고;
    상기 광경화성 단관능 모노머는 수소결합이 가능한 반응기를 가지며;
    상기 하드코팅층은, 하드코팅층 전체 두께에 대해 20 내지 50%가 상기 기재 층을 침식하는 형태로 형성되며;
    ASTM D 3359에 의해 측정된 상기 하드코팅층 및 상기 기재 사이의 접착력이 4B 내지 5B인, 편광자 보호 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하드코팅층의 두께는 1 내지 10 μm 인 편광자 보호 필름.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광경화성 단관능 모노머는 -OH기, -NH2기, -COOH기, -CONH2기, 또는 -NHOH기를 포함하는 반응기; 또는
    -NH-결합, -NH-NH-결합, -NHCO-결합, 또는 -CONHCO-결합을 포함하는 작용 부위;를 갖는 편광자 보호 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다관능 아크릴레이트계 모노머는 헥산디올디아크릴레이트(hexandiol diacrylate, HDDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(tripropyleneglycoldiacrylate, TPGDA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethyleneglycoldiacrylate, EGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate, TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(trimethylolpropane ethoxylated triacrylate, TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(glycerol propoxylated triacrylate, GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate, PETA), 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate, DPHA)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 편광자 보호 필름.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무기 미립자는 입경이 100nm이하인 편광자 보호 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무기 미립자는 실리카 나노 미립자, 알루미늄 옥사이드 미립자, 티타늄 옥사이드 미립자 및 징크 옥사이드 미립자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 편광자 보호 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무기 미립자는 상기 경화 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 70 중량부로 포함되는 편광자 보호 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephtalate, PET), 사이클릭 올레핀 공중합체(cyclic olefin copolymer, COC), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAC), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketon, PEEK), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리이미드(polyimide, PI) 및 트리아세틸셀룰로오스(triacetylcellulose, TAC)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 편광자 보호 필름.
  11. 편광자; 및
    상기 편광자의 적어도 일 면에 구비되는 보호 필름을 포함하며;
    상기 보호 필름은 기재, 및 상기 기재의 적어도 일면에, 기재와 직접 접촉하는 형태로 형성되는 하드코팅층을 포함하고;
    상기 하드코팅층은 광경화성 단관능 모노머, 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 다관능 아크릴레이트계 폴리머와의 경화 수지 및 상기 경화 수지 내에 분산된 무기 미립자를 포함하며;
    상기 경화 수지 100중량부에 대하여, 상기 광경화성 단관능 모노머가 10 내지 80 중량부, 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머가 10 내지 80 중량부, 및 상기 다관능 아크릴레이트계 폴리머가 5 내지 30 중량부로 경화되며;
    상기 다관능 아크릴레이트계 폴리머는 중량 평균 분자량이 10,000 g/mol 내지 100,000 g/mol 이고;
    상기 광경화성 단관능 모노머는 수소결합이 가능한 반응기를 가지며;
    상기 하드코팅층은, 하드코팅층 전체 두께에 대해 20 내지 50%가 상기 기재 층을 침식하는 형태로 형성되며;
    ASTM D 3359에 의해 측정된 상기 하드코팅층 및 상기 기재 사이의 접착력이 4B 내지 5B인, 편광판.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하드코팅층의 두께는 1 내지 10 μm 인 편광판.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 광경화성 단관능 모노머는 -OH기, -NH2기, -COOH기, -CONH2기, 또는 -NHOH기를 포함하는 반응기; 또는
    -NH-결합, -NH-NH-결합, -NHCO-결합, 또는 -CONHCO-결합을 포함하는 작용 부위;를 갖는, 편광판.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 다관능 아크릴레이트계 모노머는 헥산디올디아크릴레이트(hexandiol diacrylate, HDDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(tripropyleneglycoldiacrylate, TPGDA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethyleneglycoldiacrylate, EGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate, TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(trimethylolpropane ethoxylated triacrylate, TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(glycerol propoxylated triacrylate, GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate, PETA), 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate, DPHA)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 편광판.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephtalate, PET), 사이클릭 올레핀 공중합체(cyclic olefin copolymer, COC), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAC), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketon, PEEK), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리이미드(polyimide, PI) 및 트리아세틸셀룰로오스(triacetylcellulose, TAC)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 편광판.
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