KR20090101763A - 광제어 초박형 편광판 및 이를 구비한 액정표시장치 - Google Patents

광제어 초박형 편광판 및 이를 구비한 액정표시장치

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KR20090101763A
KR20090101763A KR1020080027098A KR20080027098A KR20090101763A KR 20090101763 A KR20090101763 A KR 20090101763A KR 1020080027098 A KR1020080027098 A KR 1020080027098A KR 20080027098 A KR20080027098 A KR 20080027098A KR 20090101763 A KR20090101763 A KR 20090101763A
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meth
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pressure
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김인기
최한영
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 광제어 초박형 편광판(Ultra Thin Polarizing Plate) 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 편광자의 한 면에는 편광자 보호필름이 적층되어 있고 다른 한 면에는 점착제층이 적층되는 초박형 편광판의 구성에 있어서, 상기 점착제층으로써 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 5 내지 80질량%인 점착제 수지를 포함하여 이루어지고 저장탄성율(G')이 23℃에서 1.0 x 106Pa 이상인 감압점착제층이 적층됨으로써 연신된 편광자의 수축을 억제하여 편광판이 액정셀에서 박리되거나 액정셀과 점착제층 사이에 기포가 발생되는 문제에 대한 내구성이 우수할 뿐만 아니라 액정표시장치 화질 저하의 원인이 되는 빛샘현상을 개선할 수 있는 광제어 초박형 편광판 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따라 내구성 및 빛샘현상이 동시에 우수한 광제어 초박형 편광판 및 이를 구비한 액정표시장치를 경제적인 방법으로 제조할 수 있게 된다.

Description

광제어 초박형 편광판 및 이를 구비한 액정표시장치{LIGTH CONTROL ULTRA THIN POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 도 2로 대표되는 초박형 편광판의 제조에 있어서 연신된 편광자의 수축을 억제하여 편광판이 액정셀에서 박리되거나 액정셀과 점착제층 사이에 기포가 발생하는 문제에 대한 내구성이 우수할 뿐만 아니라 액정표시장치 화질 저하의 원인이 되는 빛샘현상을 개선할 수 있는 광제어 초박형 편광판 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid crystal display device, LCD)는 노트북, 휴대전화, 액정 TV 등의 다양한 용도로 이용되고 있으며, 일반적으로 액정을 포함하고 있는 액정셀과 편광판, 이를 접합하기 위한 점착제층 또는 접착제층으로 구성된다.
또한 액정표시장치에 사용되고 있는 편광판(10)은 일반적으로 도 1에 나타낸 바와 같이 일정한 방향으로 배열된 폴리비닐알코올계(polyvinyl alcohol, PVA) 수지 필름에 요오드계 화합물 또는 이색성 편광물질이 흡착 배향된 약 30㎛ 두께의 편광자(또는 '편광필름'이라고 함)(12)를 포함하며, 편광자(12)의 양 면에는 트리아세틸셀룰로오스 필름(triacetyl cellulose, TAC)으로 대표되는 약 80㎛ 두께의 제1 및 제2 편광자 보호필름(11, 13)이 접착제를 통하여 각각 적층되어 있으며, 상기 편광자 보호필름의 한 면에는 액정셀과 점합하게 되는 감압점착제층(14)이 적층되어 있는 다층 구조를 갖는다.
이러한 편광판의 각 구성 필름은 서로 다른 분자구조 및 조성을 가지는 재료로 이루어진 것이기 때문에 서로 상이한 물리화학적 특성을 가진다. 이중 PVA가 연신된 필름인 편광자는 높은 온도와 습도 하에서는 수축 또는 팽윤하는데 지지체인 TAC 필름이 이러한 현상을 막아주고 있다. 그러나 높은 온도에서는 고분자 물질의 특성으로 TAC의 지지력이 약해지고 PVA의 수축력에 의해 TAC와 PVA에 어느 정도의 변형이 발생하게 된다. 따라서 편광판의 구성 필름들이 구부러지거나 쉽게 떨어지게 되고 기포가 발생하는 등의 내구성이 저하되며, 변형된 TAC 필름이 굴절율 이방성을 갖게 되어 입사되는 광을 여러 각도로 굴절시켜 빛샘현상이 유발된다.
한편 최근에는 슬림형 대형 벽걸이 TV, 모바일 타입의 컴퓨터, 차량용 TV, 차량용 네비게이션 시스템의 디스플레이, 휴대전화 등과 같은 슬림화된 액정표시장치에 대한 시장이 급격하게 확대되고 있다. 이에 따라 액정표시장치의 모듈 전체를 얇게 하기 위하여 박형화 및 경량화된 초박형 편광판(ultra thin polarizing plate, UTP)이 요구되고 있다.
초박형 편광판을 제조하기 위한 방법으로서 편광자 또는 편광자 보호필름의 두께를 얇게 조절하는 방법과, 편광자의 양쪽 면에 보호필름이 적층되는 구성 대신에 한쪽 면의 편광자 보호필름을 생략하고 점착제층 또는 감압점착제층을 직접 편광자에 적층함으로써 박형 편광판을 제조하는 방법이 제안되었다. 그러나 이러한 방법을 이용하는 경우 편광자의 수축율이 더욱 커지게 되고, 이로 인하여 빛샘현상 문제가 더욱 극대화되었다.
한국공개특허 제2007-0034601호(2007.3.28. 공개)에는 23℃에서 저장탄성율이 1.0 x 105Pa 이하인 점착제층을 편광자의 한 면에 적층함으로써 고온에서의 변형성이 증대된 편광판이 개시되어 있다. 또한, 한국공개특허 제2005-0076706호(2005.6.21. 공개)에는 유리전이온도가 서로 다른 (메타)아크릴산에스테르 단량체의 공중합체를 포함하는 아크릴계 점착제 조성물로 이루어진 점착제층이 편광자의 한 면에 적층된 편광판이 개시되어 있다. 상기 문헌들에서는 점착제층에 유연성, 또는 유연성과 함께 응집력을 부여함으로써 편광판의 수축 또는 팽창에 의한 치수변화에 따른 응력을 완화시켜 빛샘현상을 개선하고자 하였다.
그러나 초박형 편광판을 제조하기 위하여 편광자에 편광자 보호필름 대신에 점착제층을 적층하는 경우에는 점착제층이 편광자 보호필름의 역할을 동시에 수행하여야 한다. 그러므로 점착제층은 유연성 보다는 단단한 물성을 나타내야 하여 높은 저장탄성율이 요구되며, 동시에 빛샘현상을 개선하기 위하여 편광판의 변형에 따른 굴절율 이방성의 보상기능이 요구된다.
본 발명은 내구성과 빛샘현상 개선 효과가 우수한 광제어 초박형 편광판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 광제어 초박형 편광판을 구비한 액정표시장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 편광판에 적층되는 TAC으로 대표되는 편광자 보호필름 대신에 높은 저장탄성율과 굴절율 이방성에 대한 보상 기능을 가진 감압점착제층을 편광자에 직접 적층함으로써 우수한 내구성을 가지며, 동시에 빛샘현상을 방지할 수 있는 광제어 초박형 편광판에 대하여 연구를 진행하였다.
이에 본 발명자들은 예의 연구를 거듭한 결과, 종래 편광판에 사용되었던 편광자 보호필름 대신에 편광자에 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위가 5 내지 80질량%인 점착제 수지를 포함하는 점착제 조성물로 이루어진 감압점착제층을 적층하는 경우, 점착제 수지가 감압점착제층의 굴절율 이방성에 대한 보상 기능을 부여할 뿐만 아니라 저장탄성율도 보다 큰 값으로 조절함으로써 내구성과 빛샘현상의 개선 효과를 동시에 갖는 광제어 초박형 편광판을 제공할 수 있음을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 편광자의 한 면에 편광자 보호필름대신에 저장탄성율(G')이 23℃에서 1.0 x 106Pa 이상인 감압점착제층이 적층된 편광판으로서, 상기 감압점착제층의 점착제 수지는 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 5 내지 80질량%인 광제어 초박형 편광판을 제공한다.
또한 본 발명은 액정셀의 적어도 한 면에 상기 광제어 초박형 편광판을 구비한 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 높은 온도와 습도 하에서 장시간 사용시 발생되는 연신된 편광자의 수축을 억제하여 편광판이 액정셀로부터 박리되거나 액정셀과 점착제층 사이에 기포가 발생하는 문제에 대한 내구성이 우수하며, 동시에 감압점착제층에 굴절율 이방성에 대한 보상 기능을 부여함으로써 빛샘현상을 방지할 수 있도록 개선된 광제어 초박형 편광판을 제공할 수 있다. 또한 고가의 셀룰로오스계 편광자 보호필름을 사용하지 않고도 경제적인 방법으로 편광판의 박형화 및 경량화를 달성할 수 있다.
도 1은 종래의 편광판을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 광제어 초박형 편광판을 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 편광판(종래) 11, 21 : 제1 편광자 보호필름
12, 22 : 편광자 13 : 제2 편광자 보호필름
14 : 점착제층 또는 감압점착제층(종래)
20 : 광제어 초박형 편광판
23 : 감압점착제층
본 발명은 연신된 편광자의 수축을 억제하여 편광판이 액정셀에서 박리되거나 액정셀과 점착제층 사이에 기포가 발생하는 문제에 대한 내구성이 우수할 뿐만 아니라 액정표시장치 화질 저하의 원인이 되는 빛샘현상을 개선할 수 있는 광제어 초박형 편광판 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 광제어 초박형 편광판은, 편광자의 한 면에 편광자 보호필름 대신에 저장탄성율(G')이 23℃에서 1.0 x 106Pa 이상인 감압점착제층이 적층된 것으로서, 상기 감압점착제층의 점착제 수지는 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 5 내지 80질량%인 것을 특징으로 한다. 보다 상세하게는, 편광자의 한 면에는 편광자 보호필름이 적층되어 있고 다른 한 면에는 편광자 보호필름 대신에 굴절율 이방성에 대한 보상 기능을 가진 감압점착제층이 적층된 구성을 갖는 편광판이다. 여기서, “감압 접착제”란 압력을 가하는 것만으로도 피착제의 표면에 점착되고, 또한 적절한 강도를 가하면 피착면에 거의 흔적을 남기지 않고도 피착면으로부터 제거할 수 있는 점착제를 의미한다.
편광자는 입사하는 자연광을 원하는 단일 편광상태(선편광 상태)로 바꿔주는 광학필름으로서, 폴리비닐알코올계 수지로 된 필름에 2색성 색소가 흡착 배향된 것을 사용할 수 있다.
상기 편광자를 구성하는 폴리비닐알코올계 수지는 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화함으로써 제조할 수 있다. 폴리아세트산 비닐계 수지의 예로는, 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 아세트산 비닐과 공중합 가능한 다른 단량체의 구체적인 예로는, 불포화 카르복실산류, 불포화 술폰산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 들 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는 통상 85 내지 100몰% 정도, 바람직하게는 98몰% 이상일 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지는 변성된 것일 수도 있는데, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말이나 폴리비닐아세탈 등도 사용할 수 있다. 또한, 폴리비닐알코올계 수지의 중합도는 통상 1,000 내지 10,000 정도, 바람직하게는 1,500 내지 5,000 정도이다.
편광자는 통상 상기와 같은 폴리비닐알코올계 수지 필름을 일축 연신하는 공정, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 2색성 색소로 염색하여 상기 2색성 색소를 흡착시키는 공정, 2색성 색소가 흡착된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 붕산 수용액으로 처리하는 공정, 및 이 붕산 수용액에 의한 처리 후에 수세하는 공정을 통하여 제조할 수 있다. 이때, 2색성 색소로는 요오드나 2색성의 유기 염료를 사용할 수 있다.
감압점착제층은 아크릴계 점착제 수지 및 자외선 경화형 화합물을 포함하는 점착제 조성물로 이루어진다.
아크릴계 점착제 수지로는 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 5 내지 80질량%인 아크릴계 공중합체로서, 특히 (메타)아크릴산에스테르계 단량체와 방향족 고리를 함유하는 (메타)아크릴산에스테르 단량체를 주성분으로 하는 (메타)아크릴산에스테르 공중합체인 것이 바람직하다. 이때, (메타)아크릴산은 아크릴산 및 메타아크릴산 모두를 의미한다.
상기 (메타)아크릴산에스테르 공중합체는 알킬기의 탄소수가 1 내지 20인 (메타)아크릴산에스테르 단량체, 알킬기의 탄소수가 1 내지 10인 방향족 고리를 함유하는 (메타)아크릴산에스테르 단량체 및 가교성 관능기를 가지는 단량체와의 공중합체일 수 있다.
상기 알킬기의 탄소수가 1 내지 20인 (메타)아크릴산에스테르 단량체의 구체적인 예로는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 데실(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 미리스틸(메타)아크릴레이트, 팔미틸(메타)아크릴레이트 및 스테아릴(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 (메타)아크릴산에스테르 단량체는 (메타)아크릴산에스테르 공중합체에 사용되는 총 단량체 함량(100질량%)에 대하여 10 내지 80질량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 알킬기의 탄소수가 1 내지 10인 방향족 고리를 함유하는 (메타)아크릴산에스테르 단량체의 구체적인 예로는 페녹시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 벤질아크릴레이트 및 벤질옥시에틸아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 페녹시에틸아크릴레이트인 것이다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 방향족 고리를 함유하는 (메타)아크릴산에스테르 단량체는 (메타)아크릴산에스테르 공중합체에 사용되는 총 단량체 함량(100질량%)에 대하여 5 내지 80질량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 내지 60질량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위인 경우에는 점착 물성을 저하시키지 않으면서도 편광판의 변형에 대한 광보상 기능을 부여할 수 있다.
상기 가교성 관능기를 가지는 단량체는 히드록시기, 카르복시기, 아미노기 및 이미드기 중 적어도 1개의 관능기를 가지는 단량체로서, 구체적인 예로는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 3-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 3-히드록시부틸(메타)아크릴레이트 및 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트 등의 히드록시알킬(메타)아크릴레이트; (메타)아크릴아미드, N-메틸(메타)아크릴아미드 및 N-메틸올메타크릴아미드 등의 아크릴아미드류; (메타)아크릴산모노메틸, (메타)아크릴산모노에틸, (메타)아크릴산모노메틸아미노프로필 및 (메타)아크릴산모노에틸아미노프로필 등의 (메타)아크릴산모노알킬아미노알킬; 및 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 말레산, 이타콘산 및 시트라콘산 등의 에틸렌성 불포화 카르복실산 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 가교성 관능기를 가지는 단량체는 (메타)아크릴산에스테르 공중합체에 사용되는 총 단량체 함량(100질량%)에 대하여 0.01 내지 15질량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 상기 범위인 경우에는 하기 가교제와의 반응이 충분하여 내구성이 양호해지며 액정셀에 부착시 점합성도 적합하다.
상기 (메타)아크릴산에스테르 공중합체는 겔투과 크로마토그래피(gel permeation chromatography, GPC)법에 의해 측정된 폴리스티렌 환산 중량평균분자량이 800,000 내지 2,000,000인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 100,000 내지 1,800,000인 것이다. 중량평균분자량이 상기 범위인 경우에는 액정셀과의 밀착성이나 점착 내구성이 우수하여 떨어짐 또는 벗겨짐 등이 발생하지 않는다.
상기 (메타)아크릴산에스테르 공중합체는 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 5 내지 80질량%인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 내지 60질량%인 것이다. 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 상기 범위인 경우에는 감압점착제층의 굴절율 이방성에 대한 보상 기능이 부여될 수 있으며, 자외선 경화형 화합물과의 상호작용을 통하여 감압점착제층의 저장탄성율도 더 높게 조절할 수 있다.
자외선 경화형 화합물은 감압점착제층의 저장탄성율을 조절하기 위한 것으로서, 분자량이 1,000 미만인 다관능성(메타)아크릴레이트계 단량체를 사용할 수 있다. 구체적인 예로는 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 인산디(메타)아크릴레이트, 디(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 알릴화 시클로헥실디(메타)아크릴레이트, 디메틸올디시클로펜탄디아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 헥사히드로프탈산디아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸올프로판디아크릴레이트 및 아다만탄디아크릴레이트 등의 2관능성 단량체; 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트 및 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트 등의 3관능성 단량체; 디글리세린테트라(메타)아크릴레이트 및 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능성 단량체; 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능성 단량체; 및 카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 6관능성 단량체 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
또한 상기 자외선 경화형 화합물로는 중량평균분자량이 50,000 이하인 자외선 경화형 올리고머를 사용할 수도 있으며, 예를 들면 폴리에스테르아크릴레이트계, 에폭시아크릴레이트계, 우레탄아크릴레이트계, 폴리에테르아크릴레이트계, 폴리부타디엔아크릴레이트계, 실리콘아크릴레이트계 등의 올리고머를 사용할 수 있다.
상기 (메타)아크릴산에스테르 공중합체와 자외선 경화형 화합물은 질량비로 100:1 내지 100:100의 함량으로 사용할 수 있다.
상기 점착제 조성물은 광중합개시제, 가교제, 실란커플링제 등을 더 포함할 수 있다.
광중합개시제의 구체적인 예로는 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인-n-부틸에테르, 벤조인이소부틸에테르, 아세토페논, 디메틸아미노아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실 페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노-프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-2-(히드록시-2-프로필)케톤, 벤조페논, p-페닐벤조페논, 4,4'-디에틸아미노벤조페논, 디클로로벤조페논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 2-메틸티옥산톤, 2-에틸티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2,4-디메틸티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 벤질디메틸케탈, 아세토페논디메틸케탈, p-디메틸아미노벤조산에스테르 및 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 또한 광중합개시제는 자외선 경화형 화합물의 총 함량 100질량부에 대하여 0.2 내지 20질량부로 사용할 수 있다.
가교제의 구체적인 예로는 폴리이소시아네이트 화합물, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 디알데히드류, 메틸올 고분자, 아지리딘계 화합물, 금속 킬레이트 화합물, 금속 알콕시드 및 금속염 등을 들 수 있으며, 이 중에서 폴리이소시아네이트 화합물이 바람직하다. 이들은 (메타)아크릴산에스테르 공중합체 100질량부에 대하여 0.01 내지 20질량부로 사용할 수 있다.
실란커플링제는 액정셀과 점합시 밀착성을 보다 양호하게 하기 위한 것으로서, 구체적인 예로는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란 및 3-클로로프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들은 점착제 조성물에 통상적으로 사용되는 함량으로 사용할 수 있다.
상기와 같은 성분을 포함하는 점착제 조성물은 필요에 따라 점착제의 점착력, 응집력, 점성, 탄성률, 유리전이온도 등을 조절하기 위하여, 점착성 부여 수지, 산화방지제, 염료, 안료, 소포제, 부식제, 충전제 또는 광안정제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 점착제 조성물로 이루어진 감압점착제층을 편광자의 한 면에 적층하는 방법으로는 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 편광자의 한 면에 점착제 조성물을 유동 주조법, 및 에어 나이프(air knife), 그라비아(gravure), 리버스 롤(reverse roll), 키스 롤(kiss roll), 스프레이(spray) 또는 블레이드(blade) 방법 등의 도포방법을 이용하여 적당한 전개방식으로 직접 도포하여 건조한 후, 자외선을 조사함으로써 적층할 수 있다. 또한 실리콘 코팅된 세퍼레이터 필름 상에 상기와 동일한 도포방법으로 점착제층을 형성하고, 이를 롤압착장치를 이용하여 편광자에 적층한 후 자외선을 조사함으로써 적층할 수도 있다.
상기 감압점착제층의 두께는 그 점착력 및 저장탄성율에 따라 조절될 수 있으며, 통상 1 내지 40㎛인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 3 내지 25㎛인 것이다. 그 두께가 상기 범위인 경우에는 가공성이나 내구성 등의 특성을 저하시키지 않으면서도 초박형 편광판을 얻는 것이 가능하다.
상기 감압점착제층의 저장탄성율(G')은 23℃에서 1.0 x 106Pa 이상인 것이 바람직하다. 저장탄성율이 상기 범위인 경우에는 단단한 물성을 갖게 되어 편광자 보호필름의 역할을 동시에 수행할 수 있으며, 높은 온도와 습도 하에서 연신된 편광자의 수축을 억제할 수 있어 편광판이 액정셀로부터 박리되고나 액정셀과 점착제층 사이에 기포가 발생되는 문제애 대한 내구성이 우수하다. 또한, 23℃에서 저장탄성율(G')의 상한은 특별히 한정하지 않지만, 편광판을 액정셀에 부착시키는데 적용되는 용도로부터 점착제가 너무 딱딱해지면 이의 적용이 어렵고 내구성이 손상되므로, 23℃에서 저장탄성율(G')의 상한은 1.5 x 107Pa이고, 바람직하게는 1.0 x 107Pa이다.
또한 상기 갑압점착제층은 점착제 수지의 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 5 내지 80질량%인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 내지 60질량%인 것이다. 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 상기 범위인 경우에는 통상적인 아크릴계 공중합체로 이루어진 감압점착제층과 비교하여 편광판 수축에 의한 굴절율 이방성에 대한 광보상 기능이 부여되어 빛샘현상을 개선할 수 있다.
도 2에 본 발명의 광제어 초박형 편광판의 단면도를 나타내었다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 광제어 초박형 편광판(20)은 편광자(22)의 한 면에 통상의 제1 편광자 보호필름(21)이 적층되어 있으며, 다른 한 면에는 편광자 보호필름 대신에 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 5 내지 80질량%인 점착제 수지를 포함하는 점착제 조성물로 이루어지고 저장탄성율(G')이 23℃에서 1.0 x 106Pa 이상인 감압점착제층(23)이 적층된 구조를 갖는다.
제1 편광자 보호필름(21)은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하며, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리카보네이트 필름; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 필름; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 폴리이미드계 필름; 폴리에테르설폰계 필름; 설폰계 필름 등의 통상의 필름을 사용할 수 있다.
제1 편광자 보호필름(21) 상에는 필요에 따라 하드코팅층, 반사방지층, 방현층 등의 표면처리층이 더 적층될 수 있다. 구체적으로 하드코팅층은 편광판 표면의 손상을 방지하기 위한 것으로서, 예를 들면 밀착성이나 경도가 우수한 아크릴계 또는 실리콘계 수지로부터 형성될 수 있다. 반사방지층은 편광판의 표면에 있어서의 외광의 반사를 방지하기 위한 것으로서, 공지된 방법으로 형성될 수 있다. 또한 방현층은 편광판의 표면에 외광이 비쳐들어가 발생하는 시인성의 저해를 방지하기 위한 것으로서, 예를 들면 샌드블러스트 방식이나 엠보스 가공 방식 등에 의한 조면화 방식, 또는 자외선 경화형 수지에 투명 미립자를 혼합한 조성물을 도포하여 경화시키는 방식 등에 의해 형성될 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 광제어 초박형 편광판은, 종래 사용되었던 고가의 편광자 보호필름 대신에 감압점착제층을 편광자에 직접 적층시키는 경제적인 방법으로 제조된 것으로서, 내구성이 우수하며 동시에 빛샘현상을 개선할 수 있는 편광판이다.
다음으로, 본 발명의 액정표시장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 액정표시장치는 액정셀의 적어도 한 면에 상기 광제어 초박형 편광판이 적층된 것을 특징으로 한다.
상기 광제어 초박형 편광판은 편광자의 한 면에 편광자 보호필름 대신에 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 5 내지 80질량%인 점착제 수지를 포함하는 점착제 조성물로 이루어지고 저장탄성율(G')이 23℃에서 1.0 x 106Pa 이상인 감압점착제층이 적층된 편광판으로서, 높은 온도와 습도 하에서 연신된 편광자의 수축을 억제하여 내구성이 우수하여 편광판이 액정셀로부터 박리되거나 액정셀과 점착제층 사이에 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 동시에 굴절율 이방성에 대한 광보상 기능을 통하여 빛샘현상도 개선할 수 있다.
본 발명에 있어서, 액정표시장치는 본 발명의 기술분야에서 당업자에게 잘 알려져 있는 것이므로, 광제어 초박형 편광판을 제외한 각 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
반응기에 에틸아세테이트 120질량부, n-부틸아크릴레이트 69질량부, 페녹시디에틸렌글리콜아크릴레이트 30질량부, 4-히드록시부틸아크릴레이트 1질량부, 아조비스이소부티로니트릴 0.1중량부를 넣고 반응기 내부를 질소 가스로 치환시킨 후 교반하면서 66℃에서 10시간 동안 반응시켰다. 반응이 종료된 후 에틸아세테이트로 희석하여 고형분 함량이 20%인 (메타)아크릴산에스테르 공중합체 용액을 수득하였다. 제조된 공중합체 용액의 GPC에 의한 중량평균분자량은 1,100,000이고, 방향족 고리(벤젠고리)의 함량은 30 질량%였다.
제조된 (메타)아크릴산에스테르 공중합체(고형분 함량 기준) 100질량부, 자외선 경화형 화합물인 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 15질량부, 광중합개시제인 벤조페논 0.3질량부, 가교제인 트리메틸올프로판 변성 톨릴렌디이소시아네이트 2질량부, 실란커플링제인 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 0.1질량부를 첨가하여 점착제 조성물을 제조하였다.
폴리비닐알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 두께 25㎛의 필름으로 이루어지는 편광자의 한 면에 두께가 40㎛인 TAC 필름을 폴리비닐알코올과 수용성 에폭시 수지를 포함하는 점착제를 이용하여 적층하였다. 이어서, 상기 편광자의 다른 한 면에 제조된 점착제 조성물을 건조후 두께가 15㎛가 되도록 직접 도포하고 90℃에서 1분 동안 건조한 후 자외선을 조사하여 감압점착제층을 적층함으로써 초박형 편광판을 제조하였다.
실시예 2
(메타)아크릴산에스테르 공중합체의 제조시 n-부틸아크릴레이트 89질량부, 페녹시디에틸렌글리콜아크릴레이트 10질량부, 4-히드록시부틸아크릴레이트 1질량부를 사용하여 방향족 고리(벤젠고리)를 포함하는 단량체 단위의 함량이 10질량%인 공중합체를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 3
(메타)아크릴산에스테르 공중합체의 제조시 n-부틸아크릴레이트 39질량부, 페녹시디에틸렌글리콜아크릴레이트 60질량부, 4-히드록시부틸아크릴레이트 1질량부를 사용하여 방향족 고리(벤젠고리)를 포함하는 단량체 단위의 함량이 60질량%인 공중합체를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 1
(메타)아크릴산에스테르 공중합체의 제조시 n-부틸아크릴레이트 99질량부, 4-히드록시부틸아크릴레이트 1질량부를 사용하여 방향족 고리(벤젠고리)를 함유하지 않는 공중합체를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 2
(메타)아크릴산에스테르 공중합체의 제조시 n-부틸아크릴레이트 9질량부, 페녹시디에틸렌글리콜아크릴레이트 90질량부, 4-히드록시부틸아크릴레이트 1질량부를 사용하여 방향족 고리(벤젠고리)를 포함하는 단량체 단위의 함량이 90질량%인 공중합체를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 3
점착제 조성물의 제조시 자외선 경화형 화합물인 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 광중합개시제인 벤조페논을 사용하지 않고, 초박형 편광판의 제조시 자외선을 조사하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
시험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 초박형 편광판의 물성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
* 저장탄성율(G', Pa)
8㎜Φ x 1㎜ 두께의 원주를 시험편으로 하고, DYNAMIC ANALYZER RDA Ⅱ(REOMETRIC사 제조)를 이용하여 주파수 1Hz, 23℃에서 비틀림 전단법(torsional shear method)으로 측정하였다.
* 내구성
제조된 편광판(90㎜ x 170㎜)을 유리기판(110㎜ x 190㎜ x 0.7㎜)의 양면에 광학 흡수측이 크로스된 상태로 부착하여 시편을 제조하였다. 이때, 가해진 압력은 약 5㎏/㎠으로 기포나 이물이 생기지 않도록 크린룸 작업을 하였다. 상기 시편을 내습열 특성을 파악하기 위하여 60℃, 90% 상대습도 조건 하에서 1000 시간 방치한 후 기포의 발생여부와 박리여부를 육안으로 관찰하고, 하기의 기준에 의거하여 평가하였다.
○ : 기포나 박리현상이 없음
△ : 기포나 박리현상이 다소 있음
X : 기포나 박리현상이 있음
* 광 누출시험(빛샘)
상기 내구성 시험에서 사용된 시편을 사용하여 광 누출성을 조사하기 위하여 암실에서 빛이 새어 나오는 부분이 있는지를 육안으로 관찰하고, 하기의 기준에 의거하여 평가하였다. 이때, 광 누출성을 실험하는 방법으로는 코팅된 편광판(200㎜ x 200㎜)을 유리기판(210㎜ x 210㎜ x 0.7㎜)에 90˚로 교차하여 양면에 부착하여 관찰하는 방법을 채택하였다.
○ : 광투과성의 불균일 현상을 육안으로 판단하기 어려움
△ : 광투과성의 불균일 현상이 다소 있음
X : 광투과성의 불균일 현상이 있음
구분 저장탄성율(Pa) 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량 (질량%) 내구성 광 누출
실시예 1 5 x 106 30 ○ ○
실시예 2 3 x 106 10 ○ ○
실시예 3 5 x 106 60 ○ △~○
비교예 1 2 x 106 0 ○ X
비교예 2 5 x 106 90 X △~○
비교예 3 7 x 105 30 X △
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 5 내지 80질량%인 점착제 수지로 이루어지고 저장탄성율이(G')이 23℃에서 1.0 x 106Pa 이상인 감압점착제층이 적층된 실시예 1 내지 3의 초박형 편광판은 박리나 기포발생의 현상이 없이 내구성이 우수하며, 동시에 광투과성의 불균일함이 없어 빛샘현상이 개선된 것을 확인할 수 있었다. 반면, 비교예 1 내지 3의 편광판은 저장탄성율 또는 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 본 발명의 범위에 포함되지 않아 내구성과 빛샘현상 개선의 효과를 동시에 겸비할 수 없음을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. 편광자의 한 면에 편광자 보호필름 대신에 저장탄성율(G')이 23℃에서 1.0 x 106Pa 이상인 감압점착제층이 적층된 편광판으로서, 상기 감압점착제층의 점착제 수지는 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 5 내지 80질량%인 광제어 초박형 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감압점착제층의 점착제 수지는 방향족 고리를 포함하는 단량체 단위의 함량이 10 내지 60질량%인 광제어 초박형 편광판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 감압점착제층은 아크릴계 점착제 수지와 자외선 경화형 화합물을 포함하는 점착제 조성물로 이루어진 광제어 초박형 편광판.
  4. 제3항에 있어서, 상기 아크릴계 점착제 수지는 알킬기의 탄소수가 1 내지 20인 (메타)아크릴산에스테르 단량체 10 내지 80질량%, 알킬기의 탄소수가 1 내지 10인 방향족 고리를 함유하는 (메타)아크릴산에스테르 단량체 5 내지 80질량% 및 가교성 관능기를 가지는 단량체 0.01 내지 15질량%의 공중합체인 광제어 초박형 편광판.
  5. 제4항에 있어서, 상기 방향족 고리를 함유하는 (메타)아크릴산에스테르 단량체는 페녹시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 벤질아크릴레이트 및 벤질옥시에틸아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 광제어 초박형 편광판.
  6. 제3항에 있어서, 상기 자외선 경화형 화합물은 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 인산디(메타)아크릴레이트, 디(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 알릴화 시클로헥실디(메타)아크릴레이트, 디메틸올디시클로펜탄디아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 헥사히드로프탈산디아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸올프로판디아크릴레이트, 아다만탄디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 디글리세린테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트 및 카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 광제어 초박형 편광판.
  7. 제3항에 있어서, 상기 점착제 조성물은 광중합개시제, 가교제 및 실란커플링제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 광제어 초박형 편광판.
  8. 제1항에 있어서, 상기 감압점착제층은 두께가 1 내지 40㎛인 광제어 초박형 편광판.
  9. 액정셀의 적어도 한 면에 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 광제어 초박형 편광판이 적층된 액정표시장치.
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