KR102043493B1 - 광학 필름, 편광판 및 액정 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에는 기재; 및 상기 기재 상에 구비되고, 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지 및 광개시제를 포함하는 코팅층을 포함하고, 상기 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 100,000 내지 500,000인 광학 필름, 편광판 및 액정 디스플레이 장치가 기재된다.
Description
본 출원은 광학 필름, 편광판 및 디스플레이에 관한 것이다.
액정 디스플레이는 음극선관 디스플레이에 비해 소비 전력이 낮고, 부피가 작고, 가벼워 휴대가 용이하기 때문에 광학 디스플레이 소자로서 보급이 확산되고 있다. 일반적으로 액정 디스플레이는 액정 셀의 양측에 편광판을 설치한 기본 구성을 가진다.
편광판은 통상 편광자와 편광자 보호 필름을 포함한다. 일반적으로, 편광자는 매우 강하게 연신되어 있고, 친수성을 띠기 때문에 고온 및 다습한 환경에서 탈색, 컬링, 및 치수 변화 등이 발생하는 문제가 있다. 이를 해결하기 위하여, 편광자 보호 필름은 높은 유리 전이 온도, 낮은 수분투과도, 강한 기계적 강도 등을 가지고 외부 환경에서부터 편광자를 보호할 수 있어야 한다. 또한, 그 중에서도 백라이트 유닛과 인접한 편광판은 백라이트에 의한 빛에 지속적으로 노출되므로, 고온에서의 안정성이 중요하다.
상기 물성과 더불어, 편광자 보호 필름에 요구되는 사항은 얇은 두께이다. 디스플레이의 두께를 줄이는 것은 심미적인 측면, 경량화, 원가 절감 등을 위해 필연적인데, 현재 사용되는 아크릴, TAC, COP 등의 편광자 보호 필름은 고분자의 압출.연신이나 캐스팅 등을 통해 제조 및 권취되므로 두께를 줄이는 데 한계가 있다. 현재 일반적인 편광판 보호필름의 재료로는 트리아세틸셀룰로오스가 사용되고 있다. 트리아세틸 셀룰로오스는 유리 전이 온도가 높고 기계적 강도가 좋은 장점이 있으나, 수분에 약하고 두껍다는 단점이 있다.
본 출원은 기존 편광판 보호필름 (TAC 필름)을 수지 코팅층으로 대체하여, 편광판의 두께를 얇게하고, 가격경쟁력을 우수한 광학필름, 편광판 및 디스플레이 장치를 제공한다.
기재; 및 상기 기재 상에 구비된 코팅층을 포함하는 광학필름에 있어서, 상기 코팅층은 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지 및 광개시제를 포함하고, 상기 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 100,000 내지 500,000인 광학필름을 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 상기 광학필름으로서, 상기 코팅층이 상기 편광자에 인접하여 배치된 광학 필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비되고, 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지 및 광개시제를 포함하는 코팅층을 포함하고, 상기 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 100,000 내지 500,000인 편광판을 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 전술한 편광판을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 제공한다.
본 명세서에 기재된 실시상태들에 따르면, 기존 편광판 보호필름 (TAC 필름)을 수지 코팅층으로 대체하여, 편광판의 두께를 얇게하고, 제조비용을 크게 절감할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태의 광학필름의적층 구조를 예시한 것이다..
도 2 및 3는 본 명세서의 일 실시상태의 편광판의적층 구조를 예시한 것이다.
도 4 및 5은 본 명세서의 일 실시상태에 디스플레이 장치편광판의 적층 구조를 예시한 것이다.
도 2 및 3는 본 명세서의 일 실시상태의 편광판의적층 구조를 예시한 것이다.
도 4 및 5은 본 명세서의 일 실시상태에 디스플레이 장치편광판의 적층 구조를 예시한 것이다.
이하, 본 출원의 실시상태들에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에 있어서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 알콕시기이다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 광학필름은, 기재; 상기 기재 상에 구비된 코팅층을 포함하는 광학필름에 있어서, 상기 코팅층은 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지 및 광개시제를 포함하고, 상기 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 100,000 내지 500,000 이다.
상기 기재는 상기 광학 필름을 편광자의 일면에 합지한 후 박리될 것이므로, 상기 광학 필름의 제조 공정 도중 지지체의 역할을 할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 상기 기재는 지지체로서의 역할을 할 수 있도록 기계적 물성과 필름 공정에서 필요한 유연성을 가지고 있는 것이라면, 투명할 필요는 없다. 예컨대, 상기 기재로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, COP(cyclo olefin polymer) 필름, PC(폴리카보네이트) 필름, TAC(tri-acetyl-cellulose) 필름, PES(polyethersulphone) 필름 등이 사용될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 코팅층은 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지를 코팅하여 형성될 수 있다. 상기 코팅시 상기 수지를 용해시킬 수 있는 유기 용매를 함께 사용하는 것이 바람직하다. 상기 코팅층을 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 포함하는 아크릴계 수지 및 유기 용매를 포함하는 코팅액을 코팅하여 형성하는 경우, 코팅 후 건조가 수행될 수 있다.
상기 용매로는 톨루엔, 자일렌, 에틸아세테이트, 케톤류, 알코올류 등이 사용될 수 있다.
구체적으로 상기 용매로는 메틸에틸케톤 용액를 단독으로 사용하거나 메틸에틸케톤용액과 지건성 용매 혼합액에서 용해하여 코팅액을 제조할 수 있으며, 상기 지건성 용매는 디아세틸 알코올을 사용할 수 있다. 바람직하게, 메틸에틸케톤 용액과 디아세틸알코올은 7 : 3의 부피 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 보호층은 바 코팅, 스핀코팅, 롤 코팅, 슬롯다이 코팅 또는 스프레이 코팅 등의 통상의 코팅법을 이용하여 기재의 일면에 도포될 수 있다. 상기 코팅법은 1종 또는 2종 이상의 방법이 혼합 실시 될 수 있으며, 코팅법에 따라서 코팅액의 점도를 적절하게 조절 할 수 있으며, 구체적으로 슬롯다이 코팅 또는 바코팅을 하는 경우의 상기 코팅액의 점도는 100cP 내지 300cP가 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅 후 건조 단계는 100℃ 내지 150℃ 에서 수행 될 수 있으며, 바람직하게 120℃ 내지 140℃에서 건조될 수 있으며, 건조 시간은 1분 내지 10분이 적절하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 사슬에 하이드록시기를 갖는 아크릴계 수지는 (메트)아크릴레이트계 단량체 및 하이드록시 아크릴레이트계 단량체의 공중합체이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 사슬에 하이드록시기를 갖는 아크릴계 수지는 하기 화학식 1 및 화학식 2의 단위를 포함한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 2에 있어서, 상기 R1 내지 R7은 서로 같거나 상이하며 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고, R8은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서,상기 R1, R2, R5 및 R6는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서,상기 R3, R4 및 R7은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서,상기 R3, R4 및 R7은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3, R4 및 R7은 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R8은 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기 또는 부틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R8은 프로필렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 사슬에 하이드록시기를 갖는 아크릴계 수지의 화학식 1과 화학식 2의 단위의 중량비는 99:1 내지 9:1 이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 하이드록시기와 반응하는 작용기는 이소시아네이트기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 하이드록시기와 반응하는 작용기 및 이중결합 작용기를 갖는 단량체는 아크릴로일 옥시 알킬 이소시아네이트계 단량체이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 하이드록시기와 반응하는 작용기 및 이중결합 작용기를 갖는 단량체는 2-(아크릴로일옥시)에틸 이소시아네이트 또는 메타아크릴로일에틸 이소시아네이트이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지는 상기 화학식 1 및 화학식 3의 단위를 포함한다.
[화학식 3]
상기 화학식 1 및 3에 있어서, R1 내지 R7 및 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고, R8 및 R9는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬렌기이다.
상기 화학식 3에 있어서, R5 내지 R7 및 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고, R8 및 R9은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서,상기 R5 및 R6는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R7은 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R7은 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R8 및 R9은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기 또는 부틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R8 및 R9은 에틸렌기이다..
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R10은 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R10은 수소, 또는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지는 고분자 사슬에 하이드록시기를 갖는 아크릴계 수지를 하이드록시기와 반응하는 작용기 및 이중결합 작용기를 갖는 단량체를 중합한 공중합체인 것인 광학필름을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지 100중량부에 대하여, (메트)아크릴레이트계 단량체 90 내지 99중량부와 하이드록시 아크릴레이트계 단량체 1 내지 10중량부를 중합한 후에 아크릴로일옥시 알킬 이소시아네이트계 단량체 1 내지 10중량부를 중합한 공중합체이고, 보다 바람직하게는 (메트)아크릴레이트계 단량체 90 내지 95중량부, 하이드록시 아크릴레이트계 단량체 5 내지 10중량부를 중합한 후에 아크릴로일옥시 알킬 이소시아네이트계 단량체 5 내지 10중량부를 중합한 공중합체이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 100,000 내지 500,000이며, 보다 바람직하게는 15만 내지 50만이다. 분자량이 10만 이하인 경우 분자량이 낮아서 이형 PET에 코팅이 제대로 되지 않는 단점이 있으며, 분자량이 높을수록 기계적 물성이 우수해지는 효과가 있다. 또한 중량 평균 분자량이 50만 이하인 경우 코팅공정에 유리하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지는 개시제의 농도를 조절하여 중량 평균 분자량을 조절할 수 있다.
상기 범위를 만족하지 않는 경우, 내열충격성이 떨어지며, 코팅 공정에서의 어려움이 있다.
본 명세서에서 공중합체라 함은, 본 명세서에서 단량체로 언급된 요소가 중합되어 공중합체 수지 내에서 반복 단위로서 포함되는 것을 의미하며, 본 명세서에서 상기 공중합체는 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.또한, 본 명세서에서 공중합체에 포함되는 단량체를 언급하는 경우에도, 언급된 단량체만을 포함하는 것으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서, 상기 언급된 단량체 외에 다른 단량체를 공단량체로 추가로 포함할 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴레이트계 단량체로는 메틸메타크릴레이트(MMA), 에틸(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트,라우릴(메타)아크릴레이트, 노르말부틸메타아크릴레이트, 이소보닐(메트)아크릴레이트, 하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필(메트)아크릴레이트, 아미노에틸(메트)아크릴레이트, 메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트 및 디프로필아미노 에틸(메트)아크릴레이트를 포함하는 (메트)아크릴레이트 단량체 군에서 1종 이상을 선택, 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
일 실시상태에 따르면, 상기 하이드록시 아크릴레이트계 단량체로는 하이드록시기를 갖는 아크릴레이트계 단량체라면 사용할 수 있으며, 대표적인 하이드록시 아크릴레이트계 단량체로는 하이드록시프로필메타크릴레이트(HPMA)가 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 아크릴로일옥시 알킬 이소시아네이트계 단량체로는 이소시아네이트 작용기와 이중 결합 작용기를 갖는 단량체라면 한정되지 않으며, 대표적인 아크릴로일옥시 알킬 이소시아네이트계 단량체로는 2-(아크릴로일옥시)에틸 이소시아네이트 또는 메타아크릴로일옥시에틸 이소시아네이트가 있다.
일 실시상태에 따르면, 전술한 코팅층을 제조하기 위한 공중합체 또는 이를 포함하는 조성물의 유리전이온도는 100℃ 내지 150℃ 정도인 것이 바람직하며, 105℃ 내지 140℃ 인 것이 더 바람직하고, 110℃ 내지 130℃인 것이 가장 바람직하다. 유리전이온도가 100℃ 이상인 경우, 내열성이 우수하여 고온 고습 조건에서 필름의 변형을 방지할 수 있고, 그로 인해 편광판의 변형을 방지하여 액정 패널의 불균일성을 방지할 수 있다. 유리전이온도가 150℃ 이하인 경우, 수지 가공 특성이 양호하여, 적당한 점도로 인해 코팅층 형성이 용이하여, 생산성을 향상시킬 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 아크릴계 수지로서 중량평균분자량이 100,000 내지 2,000,000, 구체적으로 15만 내지 50만, 일 예로서 15만에서 30만인 수지를 사용할 수 있다. 일 예에 따른 아크릴계 수지의 유리전이온도는 100~150℃이며, 구체적으로 120℃ 내지 140℃이고, MI(220℃, 10kg) 10이하, 바람직하게는 4~10이며, 내부 헤이즈 0.1~0.3%의 특징을 갖는다. 상기 MI는 수지의 흐름을 나타내는 척도로 230℃에서 하중 3.8kg으로 눌렀을 때 분당 흐르는 양을 나타낸다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 코팅층은 필요에 따라 자외선 흡수제를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 코팅층은 상기 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여, 자외선 흡수제를 0.1 내지 10 중량부를 더 포함한다.
상기 실시상태에 있어서, 자외선 흡수제는 당기술분야에 공지된 것들이 1 종 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있으며, 예컨대 벤조페논계 자외선 흡수제, (벤조)트리아졸계 자외선 흡수제, 트리아진계 자외선 흡수제 등이 사용될 수 있다.
구체적인 예로서, 비스 (bis) (2,2,6,6-테트라메틸(tetramethyl)-4-피페리딜(piperidyl)) 세바케이트(sebacate) 등의 힌더드 아민(hindered amine)계 광안정제 등을 사용할 수 있다. 바람직하게로는 Tinuvin328, Tinuvin321, Tinuvin 326 및 Tinuvin 360이 사용될 수 있다. 열안정제로는 Igafos168, Iganox 1076, Iganox 245 등이 첨가될 수 있다. 상기 자외선 흡수제의 함량은 이를 포함하는 코팅층 중량을 기준으로 0.5-10 중량%로 포함될 수 있다.
일 예에 따르면, 전술한 실시상태에 따른 광학 필름은 380 nm의 자외선 투과도가 20% 이하이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 코팅층은 상기 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여, 광 개시제 0.1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 개시제를 포함하는 경우 내열충격성이 향상된다.
본 출원의 또하나의 실시상태에 따르면, 상기 개시제는 광 개시제가 바람직하며, 광 개시제로는 알파아미노 케톤류, 아세토페논류, 벤조인류, 벤조페논류, 포스핀옥사이드류, 케탈류, 안트라퀴논류, 싸이옥산톤류, 아조 화합물, 과산화물류, 2,3-다이알킬다이온 화합물류, 다이설파이드 화합물류, 플루오로아민 화합물류, 방향족 설포늄류, 로핀 다이머류, 오늄염류, 보레이트염류, 활성 에스터류, 활성 할로젠류, 무기 착제, 쿠마린류 등을 들 수 있다.
시판 중인 광 개시제로는 BASF사제(구 치바·스페셜티·케미컬즈사제 (주)제)의 "이르가큐어 651", "이르가큐어 184", "이르가큐어 819", "이르가큐어 907", "이르가큐어 1870"(CGI-403/이르가큐어 184=7/3 혼합 개시제), "이르가큐어 500", "이르가큐어 369", "이르가큐어 1173", "이르가큐어 2959", "이르가큐어 4265", "이르가큐어 4263", "이르가큐어 127", "OXE01" 등; 닛폰 가야쿠(주)제의 "카야 큐어-DETXS", "카야 큐어-BP-100", "카야 큐어-BDMK", "카야 큐어-CTX", "카야 큐어-BMS", "카야 큐어-2-EAQ", "카야 큐어-ABQ", "카야 큐어-CPTX", "카야 큐어-EPD", "카야 큐어-ITX", "카야 큐어-QTX", "카야 큐어-BTC", "카야 큐어-MCA" 등; 사토머사제의 "Esacure(KIP100F, KB1, EB3, BP, X33, KTO46, KT37, KIP150, TZT)" 등, 및 이들의 조합을 바람직한 예로서 들 수 있다.
그외, 상기코팅층은 필요에 따라 안티블로킹제(anti-blocking agent), 가소제, 윤활제, 충격완화제, 정전기방지제, 안정제, 산화방지제, UV 안정제, 열안정제 등 각종 공지의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 첨가제들은 코팅층을 포함하는 광학 필름의 물성을 해하지 않는 범위 내에서 적절한 함량으로 포함될 수 있으며, 예를 들면, 전체 코팅층 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 5 중량부 정도로 포함될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅층의 두께 편차는 -5% 내지 5% 이다. 전술한 바와 같이, 코팅 방식에 의하여 코팅층을 도입함으로써, 기존의 압출 공정이나 용융 캐스팅 방법에 비하여 두께 편차가 작다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅층의 두께는 2 내지 20 마이크로미터이다. 기존에는 두께 25 마이크로미터 이상의 보호필름을 주로 사용하였으나, 본 출원의 실시상태들에 따르면, 코팅층을 얇게 도입할 수 있고, 이에 따라 편광판의 박형화를 실현할 수 있다.
상기 편광자로는 당기술분야에 알려져 있는 것들이 사용될 수 있다. 예컨대 폴리비닐알코올계(이하, PVA라함) 폴리머필름에 요오드 또는 이색성염료를 흡착배향시킨 편광자가 사용될 수 있다.
상기 편광자와 상기 광학 필름의 코팅층은 접착 또는 점착제를 이용하여 합지될 수 있다. 상기 접착 또는 점착제로는 당기술분야에 알려진 것들이 사용될 수 있다.
상기 편광자의 타면에 구비된 추가의 광학 필름(5)으로는 당 기술 분야에 알려진 것을 사용할 수 있으며, 예컨대, 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC) 필름, 아크릴계 필름 개환 상호교환 중합(ring opening metathesis polymerization; ROMP)으로 제조된 폴리노보넨계 필름, 개환 중합된 고리형 올레핀계 중합체를 다시 수소 첨가하여 얻어진 HROMP(ring opening metathesis polymerization followed by hydrogenation) 중합체 필름, 폴리에스터 필름, 또는 부가중합(addition polymerization)으로 제조된 폴리노보넨계 필름 등이 사용될 수 있다. 이외에도 투명한 고분자 재료로 제조된 필름이 보호 필름 등이 사용될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태는 전술한 방법에 의하여 제조된 광학 필름을 제공한다. 도 1는 일 예에 따른 광학 필름의 적층 구조를 예시한 것이다. 도 1에 따른 광학 필름은 기재(1) 및 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지를 포함하는 코팅층 (2)을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태는 전술한 방법에 의하여 제조된 편광판을 제공한다. 도 2는 일 예에 따른 편광판의 적층 구조를 예시한 것이다. 도 2에 따른 편광판은 기재(1), 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지를 포함하는 코팅층(2)을 포함하는 광학 필름과, 상기 광학 필름의 코팅층(2) 상에 구비된 편광자(3) 및 추가의 광학 필름(4)를 포함한다. 도 3은 코팅층(2)과 편광자(3) 사이에 구비된 점착 또는 접착층(6)과, 추가의 광학 필름(4)과 편광자(3) 사이에 구비된 점착 또는 접착층(5)이 추가로 도시되어 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비되고 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지를 포함하는 코팅층을 포함하고, 상기 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 100,000 내지 500,000인 편광판을 제공한다. 상기 아크릴계 수지는 아크릴레이트계 단량체, 하이드록시 아크릴레이트계 단량체 및 아크릴로일옥시 알킬 이소시아네이트계 단량체를 포함하는 공중합체일 수 있다. 이와 같은 편광판은 전술한 방법에 의하여 제조된 편광판에서 기재(1)를 박리함으로써 얻어질 수 있다. 이 때, 편광판의 일면에 구비된 코팅층은 전술한 바와 같은 두께 편차 또는 두께 범위를 가질 수 있다.
본 출원의 일 실시상태는 전술한 편광판을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 제공한다. 도 4은 액정 디스플레이 장치의 적층 순서를 예시한 것이다. 액정 디스플레이 장치는 전술한 편광판의 편광자(3) 또는 추가의 광학 필름(4)이 액정 패널(7)에 가깝게 배치될 수 있다. 도 4의 기재(1)는 전술한 편광자가 액정 패널(7)에 부착된 후, 또는 부착되기 전에 박리될 수 있다. 기재(1)가 박리되는 경우 도 5과 같은 구조를 가질 수 있다. 상기 편광판은 액정 패널(7)에 감압접착제(PSA)를 통하여 부착될 수 있으며, 상기 감압접착제로는 당기술분야에 알려진 것들이 사용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 출원의 실시상태들을 예시한다. 이하의 실시예는 본 출원 발명을 예시하기 위한 것이며, 실시예들에 의하여 본 발명이 한정될 것을 의도한 것은 아니다.
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실시예
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편광판 제조
본 발명의 보호필름을 이용한 편광판 제조 과정은 크게, 보호필름 코팅, 편광자/보호필름 합지, 편광판 유리 라미, 3 단계로 나뉜다. 각 과정의 구체적인 내용은 다음과 같다.
1) 코팅액 제조 및 보호필름 코팅
아크릴계 수지를 메틸에틸케톤(MEK, methyl ethyl ketone)에 용해해서, 고형분 15wt% 용액을 만들고, 광개시제로 Basf사의 Irgacure. 907를 수지 대비 5% 첨가하였고, 자외선(UV) 안정제인 Basf사의 Tinuvin 326, Tinuvin P를 각각 수지 대비 4%, 2% 첨가하여 코팅액을 제조하였다. 다관능 아크릴레이트를 함께 사용하는 경우, 아크릴계 수지와 원하는 비율로 혼합하고 메틸에틸케톤(MEK, methyl ethyl ketone)에 용해하여, 고형분 15wt% 용액을 만들었다. 광개시제와 자외선(UV) 안정제는 아크릴 수지와 다관능 아크릴레이트의 총량을 기준으로 하여 위와 같은 비율로 첨가하였다.
코로나를 5회 처리한 미츠비시케미칼 사의 이형 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하 'PET', polyethyleneterephthalate) 필름의 이형면에 60번 바(bar)를 사용해서 코팅하고 130℃에서 2분 동안 건조하였다. 그 후 UV경화기를 사용해서, 이형PET 면 위로 UV를 조사하여 보호필름 한 면을 UV경화하였다.
2)
편광자
/보호 필름
합지
편광자는 요오드를 염착하고 습식 연신한 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, 이하 'PVA'라 함) 이며, 한 면에 아크릴 필름을 적층한 반제품을 사용하였다. 코팅한 보호필름에 코로나를 5회 실시하고, 보호필름이 없는 PVA면에 라미네이터를 사용하여 합지하였다. 이 때 PVA와 접착력을 확보하기 위해서 UV경화형 접착제를 PVA와 보호필름 층 사이에 도포하였다. 라미네이션 후, PVA 위로 UV를 조사하여, 접착제와 보호필름을 함께 UV경화하였다. D 벌브(bulb)를 사용했으며 광량은 약 200mJ/cm2 이었다.
3) 편광판 유리
라미네이션
편광판을 유리에 라미네이션하기 위해서, 보호필름 합지 후 점착 필름을 편광판에 적층한다. 점착 필름은 코팅한 보호필름이 아니라 아크릴 필름 상에 라미네이터를 이용하여 적층하며, 아크릴 필름과 점착 필름 간 접착력을 확보하기 위해서, 미리 아크릴 필름에 코로나를 5회 실시한다. 점착 필름을 적층 후, 점착 필름의 보호필름을 제거하고, 라미네이터를 사용해서 유리 상에 편광판을 라미네이션한다. 라미네이션 후, 코팅한 보호필름이 외부로 노출된다.
<
실시예
1>
메틸(메트)아크릴레이트 단량체 95 중량부와 하이드록시프로필메타크릴레이트(HPMA) 단량체 5중량부를 중합하여 고분자 사슬에 히드록시기를 도입하고, 히드록시기와 같은 몰 수의 2-(아크릴로일옥시)에틸 이소시아네이트와 반응시켜 고분자 사슬에 이중 결합 작용기를 도입하여 중량 평균 분자량이 20만인 아크릴계 수지를 제조하였다. 상기 수지를 사용하여, 실시예의 방법대로 코팅액을 제조하고 편광판을 제조하였다.
<
비교예
1>
메틸(메트)아크릴레이트 단량체만으로 중합하여, 중량 평균 분자량이 11만인 이중결합 작용기를 가지지 않는 아크릴계 수지를 제조하였고, 상기 수지를 사용하여 실시예의 방법대로 코팅액을 제조하고 편광판을 제조하였다.
<
비교예
2>
상기 실시예 1에서 제조된 아크릴계 수지를 사용하고, 코팅액 제조에 있어서 광개시제를 첨가하지 않은 것을 제외하고 동일하게 편광판을 제조하였다.
<
비교예
3>
메틸(메트)아크릴레이트 단량체 95 중량부와 하이드록시프로필메타크릴레이트(HPMA) 단량체 5중량부를 중합하여 고분자 사슬에 히드록시기를 도입하고, 히드록시기와 같은 몰 수의 2-(아크릴로일옥시)에틸 이소시아네이트와 반응시켜 고분자 사슬에 이중 결합 작용기를 도입하여 중량 평균 분자량이 8만인 아크릴계 수지를 제조하였다. 상기 수지를 사용하여, 실시예의 방법대로 코팅액을 제조하고 편광판을 제조하였다.
실시예 1, 비교예 1, 2 및 3의 내열충격성을 확인하였다. 내열충격성은 샘플을 영하 40℃에서 30분, 이후 80℃에서 30분 100회 반복하여 노출시킨 후 발생한 실금의 수 및 크기를 육안으로 확인하여 평가하였다. 먼저 분자량이 낮은 비교예 3의 경우 이형PET의 코팅이 제대로 되지 않아 편광판을 제조할 수 없었다.
실시예 1, 비교예 1,2의 내열충격성 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 내열충격성 | |
| 실시예 1 | OK(실금 없음) |
| 비교예 1 | NG |
| 비교예 2 | NG |
이를 통해, 고분자 사슬에 이중 결합을 도입하고, 광개시제를 첨가하여 가교를 형성한 결과, 내열충격성을 개선할 수 있음을 확인하였다.
1: 기재
2: 코팅층
3: 편광자
4: 추가의 광학 필름
5, 6, 8: 점착 또는 점착층
7: 액정 패널
2: 코팅층
3: 편광자
4: 추가의 광학 필름
5, 6, 8: 점착 또는 점착층
7: 액정 패널
Claims (17)
- 기재; 및 상기 기재 상에 구비된 코팅층을 포함하는 광학필름에 있어서,
상기 코팅층은 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지 및 광개시제를 포함하고,
상기 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 100,000 내지 500,000이고,
상기 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지는 하기 화학식 1의 단위 및 화학식 3의 단위를 포함하는 것인 광학필름:
[화학식 1]
[화학식 3]
상기 화학식 1 및 3에 있어서, R1 내지 R7 및 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
R8 및 R9은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬렌기이다. - 청구항 1에 있어서, 상기 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 150,000 내지 500,000인 광학필름.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서, 상기 코팅층은 상기 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여, 자외선 흡수제를 0.1 내지 10 중량부를 더 포함하는 것인 광학필름.
- 청구항 6에 있어서, 상기 자외선 흡수제는 벤조페논계 자외선 흡수제, (벤조)트리아졸계 자외선 흡수제, 트리아진계 자외선 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 광학필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여, 광개시제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 광학필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 코팅층의 두께 편차는 -5% 내지 5% 인 것인 광학 필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 2~20 마이크로미터인 것인 광학 필름.
- 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 청구항 1, 2 및 6 내지 10 중 한 항의 광학필름으로서, 상기 코팅층이 상기 편광자에 인접하여 배치된 광학필름을 포함하는 편광판.
- 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비되고, 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지 및 광개시제를 포함하는 코팅층을 포함하고,
상기 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 100,000 내지 500,000이며,
상기 고분자 사슬에 이중결합 작용기를 가지는 아크릴계 수지는 하기 화학식 1의 단위 및 화학식 3의 단위를 포함하는 것인 편광판:
[화학식 1]
[화학식 3]
상기 화학식 1 및 3에 있어서, R1 내지 R7 및 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
R8 및 R9은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬렌기이다. - 삭제
- 청구항 12에 있어서, 상기 코팅층의 두께 편차는 -5% 내지 5%인 것인 편광판.
- 청구항 12에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 2~20 마이크로미터인 것인 편광판.
- 청구항 11에 따른 편광판을 포함하는 액정 디스플레이 장치.
- 청구항 12, 14 및 15 중 한 항에 따른 편광판을 포함하는 액정 디스플레이 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020160076056A KR102043493B1 (ko) | 2016-06-17 | 2016-06-17 | 광학 필름, 편광판 및 액정 디스플레이 장치 |
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2009204726A (ja) | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Fujifilm Corp | 光学フィルム、偏光板、及び画像表示装置 |
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