KR20130025321A - 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편광자; 상기 편광자의 일면 또는 양면에 적층되고, 수지(고형분 함량 기준) 100중량부에 대하여 금속초산염이 3 내지 20중량부 범위로 함유된 접착제 조성물로 이루어진 접착제층; 및 상기 접착제층 상에 적층된 편광자 보호필름을 포함하는 편광판 및 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 편광판 및 액정표시장치는 종래와 동등 이상의 광학특성은 유지하면서 고온, 다습한 조건하에서도 편광자 및 편광자 보호필름과 접착력 및 내수성(편광자의 색빠짐 현상)이 우수하여 내구 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 건열 하에 둔 후에 열화가 방지되고 색상 내구성이 우수하다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치 {A POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 종래와 동등 이상의 광학특성은 유지하면서 내수성(편광자의 색빠짐 현상) 및 색상 내구성이 우수한 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
편광판은 통상 2색성 색소가 흡착 배향된 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 편광자의 양면 또는 한쪽 면에 투명 보호필름이 적층된 구조로 되어 있다.
2색성 색소로 요오드를 이용한 편광자는 요오드계 편광자이고, 2색성 염료를 이용한 편광자는 염료계 편광자라 한다. 이중 요오드계 편광자는 염료계 편광자에 비해 고투과율이며 고편광도(고콘트라스트)를 나타내어 널리 이용되고 있다.
그러나, 요오드계 편광자는 염료계 편광자에 비해 광학특성은 우수하나, 광학 내구성 등은 낮다. 예컨대, 요오드계 편광자 또는 상기 편광자를 포함하는 편광판을 건열 하에 방치하면 투과율이 저하되거나 편광자의 색빠짐 현상이 발생된다.
더욱이 최근에는 액정표시장치의 이용 분야가 확대되고 주변 기술이 진보하면서, 편광판의 성능에 대한 요구도 한층 더 엄격해지고 있는 실정이다. 구체적으로 고콘트라스트(고투과율 및 고편광도)이면서 동시에 내열성 및 내습열성 등의 내수성(편광자의 색빠짐 현상)이 우수한 편광판이 요구되고 있다.
이에 대하여 한국특허등록 제888572호에는 폴리비닐알코올 수지에 멜라민계 가교제를 함유하여 내수성은 개선하였으나, 내수성을 개선하기 위해 사용되는 멜라민 가교제의 양이 지나치게 많으며 아민의 함량이 높아 광학특성(투과도 및 편광도)등이 저하되는 단점이 있다.
또한, 한국특허등록 제914876호에는 폴리비닐알코올 수지에 아연염을 함유하여 내수성을 개선하였으나 상기 아연염으로 대부분 무기 아연염을 사용하여 pH가 상승하게 되므로 부식이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 종래와 동등 이상의 광학특성은 유지하면서 접착력이 우수할 뿐만 아니라 고온, 다습한 조건하에서 편광자 및 편광자 보호필름과 접착력 및 내수성(편광자의 색빠짐 현상)이 우수하여 내구 신뢰성을 향상된 편광판을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명자들은 금속초산염이 일정량 함유된 접착제 조성물은 가교도가 증가하여, 상기 접착제 조성물로 이루어진 접착제층이 포함된 편광판은 종래와 동등 이상의 광학특성을 유지하면서 접착력이 우수하여 고온 다습한 조건하에서도 편광자 및 편광자 보호필름과 접착력이 우수하다는 것을 알게 되었다.
따라서, 본 발명은 편광자; 상기 편광자의 일면 또는 양면에 적층되고, 수지(고형분 함량 기준) 100중량부에 대하여 금속초산염이 3 내지 20중량부 범위로 함유된 접착제 조성물로 이루어진 접착제층; 및 상기 접착제층 상에 적층된 편광자 보호필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
상기 금속초산염은 수지(고형분 함량 기준) 100중량부에 대하여 5 내지 15중량부 범위로 함유된 것일 수 있다.
상기 금속초산염은 구리, 아연, 코발트, 마그네슘, 철, 티타늄, 망간, 지르코늄, 알루미늄, 주석, 바나듐, 은, 칼슘, 크롬, 니켈, 나트륨 및 리튬으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 금속의 초산염일 수 있다.
상기 접착제 조성물은 pH가 4 내지 10일 수 있다.
상기 접착제 조성물은 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지(고형분 함량 기준) 100중량부, 글리옥실산염의 가교제 3 내지 25중량부 및 금속초산염 3 내지 20중량부 함유된 것일 수 있다.
상기 접착제 조성물은 알코올, 레벨링제 또는 이들의 혼합물이 추가로 함유된 것일 수 있다.
상기 편광자 보호필름은 플라즈마, 코로나, 프라이머 및 알칼리로 이루어진 군에서 선택된 방법으로 표면이 처리된 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 편광판은 종래와 동등 이상의 광학특성은 유지하면서 접착력이 우수할 뿐만 아니라 고온, 다습한 조건하에서 편광자 및 편광자 보호필름과 접착력 및 내수성(편광자의 색빠짐 현상)이 우수하여 내구 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 편광판은 건열 하에 방치한 후의 열화가 방지되고 색상 내구성이 우수하여, 휴대전화용 또는 차량 탑재용 등의 높은 온도에 노출될 가능성이 있는 액정표시장치에 유용하다.
또한, 본 발명은 편광판 또는 편광판이 포함된 액정표시장치가 열대 지방, 바다와 인접한 지역, 적도 근처 등 고온 다습한 지역을 거쳐 운송되거나 이러한 지역에서 사용될 경우 유용하게 활용될 수 있다.
또한, 본 발명은 보다 우수한 선명도를 위해 열 발생량이 많은 백라이트를 사용하거나 액정표시장치가 박형화되면서 편광판과 백라이트의 거리가 줄어드는 경우에도 효과적으로 활용될 수 있다.
도 1은 편광판의 내온수성 시험방법을 나타낸 것이다.
본 발명은 종래와 동등 이상의 광학특성은 유지하면서 내수성(편광자의 색빠짐 현상) 및 색상 내구성이 우수한 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 편광판은 편광자; 상기 편광자의 일면 또는 양면에 적층되고, 수지(고형분 함량 기준) 100중량부에 대하여 금속초산염이 3 내지 20중량부 범위로 함유된 접착제 조성물로 이루어진 접착제층; 및 상기 접착제층 상에 적층된 편광자 보호필름을 포함한다.
편광자는 연신된 폴리비닐알코올계 필름에 이색성 색소가 흡착 배향된 것이다.
편광자를 구성하는 폴리비닐알코올계 수지는 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화함으로써 얻어질 수 있다. 폴리아세트산 비닐계 수지로는 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 아세트산 비닐과 공중합 가능한 다른 단량체로는 불포화 카르복시산계, 불포화 술폰산계, 올레핀계, 비닐에테르계, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드계 단량체 등을 들 수 있다. 또한 폴리비닐알코올계 수지는 변성된 것일 수도 있으며, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말이나 폴리비닐아세탈 등도 사용할 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는 통상 85 내지 100몰%이며, 바람직하게는 98몰% 이상인 것이 좋다. 또한 폴리비닐알코올계 수지의 중합도는 통상 1,000 내지 10,000이며, 바람직하게는 1,500 내지 5,000인 것이 좋다.
이러한 폴리비닐알코올계 수지를 막으로 형성한 것이 편광자의 원반 필름으로서 사용된다. 폴리비닐알코올계 수지의 막 형성 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 공지된 방법을 이용할 수 있다. 원반 필름의 막 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 10 내지 150㎛일 수 있다.
본 발명의 편광자는 수용액 상에서 연속적으로 폴리비닐알코올계 필름을 일축 연신하는 공정, 이색성 색소로 염색하여 흡착시키는 공정, 붕산 수용액으로 처리하는 공정 및 수세, 건조하는 공정을 경유하여 제조된다.
폴리비닐알코올계 필름을 일축 연신하는 공정은 염색 전에 수행할 수 있고, 염색과 동시에 수행할 수 있으며, 염색 후에 수행할 수도 있다. 일축 연신을 염색 후에 수행하는 경우에는 붕산 처리 전에 수행할 수 있고, 붕산 처리 중에 수행할 수도 있다. 물론 이들 복수개의 단계로 일축 연신을 수행하는 것도 가능하다. 일축 연신에는 주속이 다른 롤 또는 열 롤을 이용할 수 있다. 또한 일축 연신은 대기 중에서 연신하는 건식 연신일 수도 있고, 용매로 팽윤시킨 상태에서 연신하는 습식 연신일 수도 있다. 연신비는 통상 4 내지 8배이다.
연신된 폴리비닐알코올계 필름을 이색성 색소로 염색하는 공정은, 예를 들면 폴리비닐알코올계 필름을 이색성 색소를 함유하는 수용액에 침지하는 방법을 이용할 수 있다. 이색성 색소로는 요오드나 이색성 염료가 이용된다. 또한, 폴리비닐알코올계 필름은 염색 전에 물에 미리 침지하여 팽윤시키는 것이 바람직하다.
이색성 색소로서 요오드를 이용하는 경우에는 통상 요오드 및 요오드화칼륨을 함유하는 염색용 수용액에 폴리비닐알코올계 필름을 침지하여 염색하는 방법을 이용할 수 있다. 통상 염색용 수용액에서의 요오드의 함량은 물(증류수) 100중량부에 대하여 0.01 내지 1중량부이고, 요오드화칼륨의 함량은 물 100중량부에 대하여 0.5 내지 20중량부이다. 염색용 수용액의 온도는 통상 20 내지 40℃이고, 침지시간(염색시간)은 통상 20 내지 1,800초이다.
이색성 색소로서 이색성 염료를 이용하는 경우는 통상 수용성 이색성 염료를 포함하는 수용액에 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지하여 염색하는 방법이 채용된다. 이 수용액에 있어서의 2색성 염료의 함유량은, 물 100 중량부당 통상 1×10-4 내지 10 중량부, 바람직하게는 1×10-3 내지 1 중량부이다. 이 수용액은 황산나트륨 등의 무기염을 염색 보조제로서 함유할 수도 있다. 염색에 이용하는 염료 수용액의 온도는 통상 20 내지 80℃이고, 또한 이 수용액에 대한 침지 시간은 통상 10 내지 1,800 초이다.
염색된 폴리비닐알코올계 필름을 붕산 처리하는 공정은 붕산 함유 수용액에 침지함으로써 수행할 수 있다. 통상 붕산 함유 수용액에서의 붕산의 함량은 물 100중량부에 대하여 2 내지 15중량부, 바람직하게는 5 내지 12중량부인 것이 좋다. 이색성 색소로서 요오드를 이용한 경우에는 붕산 함유 수용액은 요오드화칼륨을 함유하는 것이 바람직하며, 그 함량은 통상 물 100중량부에 대하여 0.1 내지 15중량부, 바람직하게는 5 내지 12중량부인 것이 좋다. 붕산 함유 수용액의 온도는 통상 50℃ 이상, 바람직하게는 50 내지 85℃, 보다 바람직하게는 60 내지 80℃인 것이 좋고, 침지시간은 통상 60 내지 1,200초, 바람직하게는 150 내지 600초, 보다 바람직하게는 200 내지 400초인 것이 좋다.
붕산 처리 후 폴리비닐알코올계 필름은 통상 수세 및 건조된다. 수세처리는 붕산 처리된 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지함으로써 수행할 수 있다. 수세처리의 물의 온도는 통상 5 내지 40℃이고, 침지시간은 통상 1 내지 120초이다. 수세 후 건조함으로써 편광자를 얻을 수 있다. 건조처리는 통상 열풍 건조기나 원적외선 가열기를 이용하여 수행할 수 있다. 건조처리 온도는 통상 30 내지 100℃, 바람직하게는 50 내지 80℃이고, 건조시간은 통상 60 내지 600초, 바람직하게는 120 내지 600초인 것이 좋다.
상기한 바와 같이 제조된 편광자의 두께는 5 내지 40㎛이다.
접착제층은 편광자와 편광자 보호필름을 접합할 수 있도록 하는 역할을 하며, 수지에 금속초산염이 함유된 접착제 조성물로 이루어진다.
상기 수지는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으며, 구체적으로 이소시아네이트계, 폴리비닐알코올계, 젤라틴계, 비닐폴리머계 라텍스형 및 수용성 폴리에스테르계로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 선택 사용할 수 있다. 편광자와의 친화성 등을 고려하여 폴리비닐알코올계를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폴리비닐알코올계 수지는 아세토아세틸기 변성, 카르복시기 변성, 메틸올기 변성, 아미노기 변성 등과 같은 변성된 폴리비닐알코올 수지 등이 사용될 수 있으며, 반응성이 높아 내구성 면에서 우수한 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지가 보다 바람직하다.
아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지는 폴리비닐알코올계 수지와 디케텐(diketene)을 공지된 방법으로 반응시켜 얻을 수 있다. 구체적으로, 폴리비닐알코올계 수지를 아세트산 등의 용매 중에 분산시킨 후 여기에 디케텐을 첨가하는 방법, 폴리비닐알코올계 수지를 디메틸포름아미드 또는 디옥산 등의 용매에 미리 용해시킨 후 여기에 디케텐을 첨가하는 방법, 또는 폴리비닐알코올계 수지에 디케텐 가스 또는 액상 디케텐을 직접 접촉시키는 방법 등에 의해 얻을 수 있다. 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지는 아세토아세틸기 변성도가 0.1몰% 이상인 것이면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 0.1 내지 40몰%, 보다 바람직하게는 1 내지 20몰%, 가장 바람직하게는 2 내지 7몰%인 것이 좋다. 아세토아세틸기의 변성도가 0.1몰% 미만인 경우에는 접착제층의 내수성이 불충분하여 부적합하며, 아세토아세틸기의 변성도가 40몰%를 초과하는 경우에는 내수성 향상 효과가 미미할 수 있다.
아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도도 특별히 제한되지 않지만, 80몰% 이상인 것이 바람직하고, 85몰% 이상인 것이 보다 바람직하다. 접착제 조성물에 포함되는 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도가 낮으면 충분한 수용성이 발현하기 어려워지기 때문에 접착성이 불충분해지기 쉽다.
아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지를 제조할 때에 이용되는 폴리비닐알코올은 특별히 한정되지 않지만, 편광판에 있어서의 편광 필름과 보호 필름간의 높은 접착성을 발현시키기 위해서는, 평균 중합도가 100 내지 3,000 범위에 있는 것이 바람직하고, 또한 평균 비누화도가 80 내지 100몰% 범위에 있는 것이 바람직하다.
일례의 제품으로는 Z-100, Z-200, Z-200H, Z-210, Z-220 및 Z-320(일본합성화학 Gohsefimer사) 등이 있다.
본 발명의 접착제 조성물은 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지, 글리옥실산염의 가교제 및 금속초산염을 함유하는 것이 바람직하다.
가교제로 사용되는 글리옥실산염은 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지와, 편광자 및 편광자 보호필름과의 접착력을 향상시키는 역할을 한다.
글리옥실산염은 글리옥실산의 알칼리 금속염 또는 알칼리 토금속염 등이 사용될 수 있다. 상기 글리옥실산의 알칼리 금속염 및 알칼리 토금속염은 거의 동일한 효과를 얻을 수 있는 바, 이의 사용에 특별히 제약은 없다. 이는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속이 모두 전기 음성도가 낮고, 상기 금속 또는 토금속의 카르복실산염은 화학적 성질이 유사하기 때문이라 예측된다. 또한, 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올의 가교제로서 작용하는 부분은 글리옥실산염의 알데히드기이므로 상기 금속 또는 토금속은 동일한 효과를 나타낼 것이라 예측된다.
상기 글리옥실산염은 글리옥실산리튬, 글리옥실산나트륨, 글리옥실산칼륨 등의 알칼리 금속염, 글리옥실산마그네슘, 글리옥실산칼슘, 글리옥실산스트로튬, 글리옥실산바륨 등의 알칼리 토금속염이 사용될 수 있다. 그 중 물에 대한 용해성을 고려하면 알칼리 금속염이 바람직하고, 특히 글리옥실산나트륨이 보다 바람직하다.
이러한 글리옥실산염은 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지(고형분 함량 기준)수지 100중량부에 대하여 3 내지 25중량부, 바람직하기로는 5 내지 20중량부 함유한다. 상기 함유량이 3중량부 미만인 경우에는 편광판의 내수성이 충분히 발현되기 어렵다. 또한, 함유량이 25중량부를 초과하는 경우에는 편광판의 광학 특성(투과도, 편광도)이 저하되는 문제가 있다.
금속초산염은 접착제층의 수지와, 편광자 및 편광자 보호필름 간의 가교도를 상승시켜 접착력 및 내수성을 향상시키는 가교조제의 역할을 한다.
금속초산염은 구체적으로 구리, 아연, 코발트, 마그네슘, 철, 티타늄, 망간, 지르코늄, 알루미늄, 주석, 바나듐, 은, 칼슘, 크롬, 니켈, 나트륨 및 리튬으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 금속의 초산염이 사용될 수 있다. 이중 내수성면에서 우수한 아연, 코발트, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 구리 및 은으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 금속초산염은 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지(고형분 함량 기준) 100중량부에 대하여 3 내지 20중량부, 바람직하기로는 5 내지 15중량부 함유한다.
상기 함유량이 3중량부 미만이면 가교도가 낮아 편광판의 내수성이 충분히 발현되기 어렵고, 20중량부를 초과하는 경우에는 접착제 조성물의 겔화 현상이 발생되는 문제가 있다.
본 발명의 접착제 조성물은 pH가 4 내지 10인 것이 바람직하다. 상기 pH가 4미만이면 편광판의 내수성을 충분히 발현할 수 없고, pH가 10을 초과하는 경우에는 접착제 조성물의 겔화 현상이 발생되는 문제가 있다.
또한, 상기 접착제 조성물은 점도(20℃)가 3 내지 25mPa·sec 범위에 있는 것이 바람직하다. 상기 점도가 3mPa·sec 미만이면 편광판의 내수성을 충분히 발현할 수 없고, 점도가 25mPa·sec을 초과하는 경우에는 편광판의 광학 특성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 상기 접착제 조성물은 목적으로 하는 효과를 저해하지 않는 범위내에서 당 분야에서 일반적으로 사용되는 가소제, 실란 커플링제, 대전 방지제, 미립자, 알코올 및 레벨링제 등의 첨가제를 사용할 수 있다. 특히 접착제 조성물의 퍼짐성을 향상시키기 위하여 알코올, 레벨링제 등을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 첨가제는 수지(고형분 함량 기준) 100중량부에 대하여 0.01 내지 3중량부 범위로 사용할 수 있다.
상기 접착제 조성물은 피착체인 편광자 또는 보호필름의 표면에 균일한 접착제층을 형성하기 위해 액형인 것이 바람직하다. 이러한 액형의 접착제는 각종 용제의 용액형 또는 분산액형을 사용할 수 있으며, 기재의 도공성면을 고려하면 용액형이 바람직하고, 안정성면을 고려하면 물을 용매로한 용액형 또는 분산액형이 적합하다.
또한, 건조 공정의 단축을 목적으로 접착제 용액 중에 물과 용이하게 혼화하고 물보다도 비점이 낮은 알코올계 용제를 배합한 물/알코올 혼합 용제를 이용할 수도 있다. 알코올계 용제의 비점은 비점이 100℃ 이하, 특히 80℃ 이하, 또는 70℃ 이하인 것이 바람직하다.
편광자 보호필름은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 것으로 특별히 제안되지 않으며, 구체적으로 아크릴계, 셀룰로스계, 폴리올레핀계 또는 폴리에스테르계 등이 사용될 수 있다.
예컨대, 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로스, 트리아세틸셀룰로스 등의 셀룰로스계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노르보넨 구조를 갖는 폴리올레핀계, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 등을 포함하는 보호필름을 들 수 있다.
편광자 보호필름의 두께는 10 내지 200㎛, 바람직하기로는 10 내지 150㎛인 것이 좋다. 또한, 편광자의 양면에 편광자 보호필름이 적층되는 경우 동일하거나 상이한 두께를 유지할 수 있다.
보호필름의 편광자와 접합되는 면에는 접합용이 처리를 행할 수 있다. 접합용이 처리로서는 프라이머 처리, 플라즈마 처리, 코로나 처리 등의 드라이 처리, 알칼리 처리(비누화 처리) 등의 화학 처리, 용이한 접착제층을 형성하는 코팅 처리 등을 들 수 있다.
접착제층의 두께는 통상 0.01 내지 10㎛ 정도, 바람직하게는 0.05 내지 5㎛, 가장 바람직하게는 0.1 내지 1㎛이 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 보호필름의 편광자와 접합되지 않는 면에는 하드코트처리, 반사방지처리, 스티킹 방지, 확산 또는 안티글레어를 목적으로 한 처리를 행한 것이어도 좋다.
접합방법은 당 분야에서 통상적인 방법일 수 있으며 예를 들면 유연법, 마이어 바 코팅법, 그라비아 코팅법, 다이 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법 등을 이용하여 편광자 또는 보호필름의 접합면에 접착제 조성물을 도포한 후 이들을 접합하는 방법을 들 수 있다. 유연법은 편광자 또는 보호필름을 대체로 수직방향, 수평방향 또는 이 둘 사이의 경사방향으로 이동시키면서 접합면에 접착제 조성물을 유하(流下)하여 도포하는 방법이다. 접착제 조성물을 도포한 후 편광자 또는 보호필름을 닙롤 등에 끼워서 접합시킨다.
편광자와 보호필름을 접합한 후에는 건조처리가 수행될 수 있다. 건조처리는 예를 들면 열풍을 분무함으로써 수행되는데, 건조온도는 40 내지 100℃, 바람직하게는 60 내지 100℃의 범위에서 적절하게 선택된다. 건조시간은 20 내지 1,200초 정도일 수 있다. 건조 후에는 상온 또는 그보다 약간 높은 온도, 예를 들면 20 내지 50℃의 온도에서 12 내지 600시간 정도 양생시키는 것이 바람직하다. 건조 후 접착제층의 두께는 통상 0.001 내지 5㎛이고, 바람직하게는 0.01㎛ 내지 2㎛, 보다 바람직하게는 0.01 내지 1㎛ 이하인 것이 좋다. 접착제층의 두께가 5㎛를 초과하는 경우에는 편광판의 외관 불량 문제를 일으키기 쉽다.
일면에 편광자 보호필름이 접합된 편광자의 다른 면 상에는 필요에 따라 하드코팅층, 반사방지층, 방현층, 대전방지층 등의 표면처리층이 더 적층될 수 있다. 또한 점착제층에 의해 광학 기능성 필름이 더 적층될 수도 있다. 광학 기능성 필름으로는, 예를 들면 기재 표면에 액정성 화합물 또는 이의 고분자 화합물 등이 배향되어 있는 광학보상 필름, 어떠한 종류의 편광광을 투과시키고 그것과 반대되는 성질의 편광광을 반사시키는 반사형 편광분리 필름, 폴리카보네이트 수지를 포함하는 위상차 필름, 환상 폴리올레핀계 수지를 포함하는 위상차 필름, 표면에 요철 형상을 갖는 방현기능 부가 필름, 표면 반사 방지 처리된 부가 필름, 표면에 반사 기능을 갖는 반사 필름, 반사 기능과 투과 기능을 함께 갖는 반투과 반사 필름 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 편광판을 포함하여 액정표시장치를 형성할 수있다.
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.
제조예 : 편광자 제조
평균중합도가 2,400이고, 비누화도가 99.9몰% 이상인 75㎛ 두께의 폴리비닐알코올 필름을 건식으로 약 5배로 일축 연신하고, 연신 상태를 유지한 채로 60℃의 물(증류수)에 1분 동안 침지한 후 요오드/요오드화칼륨/증류수의 중량비가 0.05/5/100인 28℃의 수용액에서 60초 동안 침지하였다. 그 후, 요오드화칼륨/붕산/증류수의 중량비가 8.5/8.5/100인 72℃ 수용액에 300초 동안 침지하고, 26℃의 증류수로 20초 동안 세정한 후 65℃에서 건조하여 PVA계 필름에 요오드가 흡착 배향된 편광자를 제조하였다.
실시예 1
물(증류수)에 검화도가 99.2몰%인 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지(코세놀 Z200, 일본합성화학공업㈜)를 용해하여 고형분 함량이 5 중량%인 수용액을 제조하였다.
상기 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 수용액 100중량부에 글리옥실산나트륨(10중량% 수용액) 가교제 5중량부, 가교조제가 되는 아연 아세테이트(10중량% 수용액) 5중량부가 되도록 혼합하여 접착제 조성물을 제조하였다. 이때 상기 각 성분은 고형분 함량을 기준으로 혼합하였으며, 접착제 조성물의 pH는 6.1이고 점도(20℃)는 3.4mPa·sec 이었다.
상기 제조예 1의 요오드가 흡착 배향된 편광자의 양면에, 상기 접착제 조성물을 건조막 두께가 0.1㎛가 되도록 도포한 후 니프롤을 이용하여 트리아세틸셀룰로스 보호필름(코니카사, KC8UX)을 접합시켰다. 이후에 80℃의 열풍건조기에서 5분 동안 건조하여 편광판을 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 트리아세틸셀룰로스 보호필름 대신에 아크릴계 보호필름(일본 제온사, I-필름)을 사용하여 편광판을 제조하였다.
실시예 3 내지 14 및 비교예 1 내지 5
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 성분의 조성을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 사용하여 편광판을 제조하였다.
구분 (중량부) 폴리비닐알코올계 수지 가교제 금속초산염 레벨링제 pH 점도
실시예3 100 글리옥실산 나트륨(5) 마그네슘 아세테이트
(10)		 - 6.1 3.4
실시예4 100 글리옥실산 나트륨(5) 마그네슘 아세테이트
(15)		 - 5.8 3.8
실시예5 100 글리옥실산 나트륨(5) 마그네슘 아세테이트
(20)		 - 5.6 4.4
실시예6 100 글리옥실산 나트륨(5) 마그네슘 아세테이트
(10)		 3 5.9 4.2
실시예7 100 글리옥실산 나트륨(5) 코발트 아세테이트
(10)		 - 7.4 4.4
실시예8 100 글리옥실산 나트륨(5) 지르코늄 아세테이트
(10)		 - 4.3 3.4
실시예9 100 글리옥실산 나트륨(5) 구리 아세테이트
(10)		 - 9.2 4.1
실시예10 100 글리옥실산 나트륨(5) 철 아세테이트
(10)		 - 7.2 4.3
실시예11 100 글리옥실산 나트륨(5) 티타늄 아세테이트 (10) - 4.5 4.2
실시예12 100 글리옥실산 나트륨(5) 알루미늄 아세테이트
(10)		 - 4.2 4.4
실시예13 100 글리옥실산 나트륨(5) 은 아세테이트
(10)		 - 5.1 4.9
실시예14 100 글리옥실산 나트륨(5) 칼슘 아세테이트
(10)		 - 5.2 4.3
비교예1 100 글리옥실산 나트륨(5) - - 4.7 3.4
비교예2 100 글리옥실산 나트륨(5) 염화아연
(10)		 - 3.2 3.9
비교예3 100 멜라민 가교제(5) - - 8.2 4.8
비교예4 100 글리옥실산 나트륨(5) 마그네슘 아세테이트
(1)		 - 6.3 4.2
비교예5 100 글리옥실산 나트륨(5) 마그네슘 아세테이트
(25)		 - 7.1 5.4
폴리비닐알코올계 수지: 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지(코세놀 Z200, 일본합성화학공업㈜)
레벨링제:ISA상사, Surfynol 465제품
점도(mPa·sec) : 20℃에서 측정
상기 각 성분의 함량은 고형분 함량 기준임
실험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광판의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1. 접착력(커터 평가)
제조된 편광판을 1시간 상온에서 방치한 후, 편광판의 각 필름 사이(편광자와 편광자 보호필름 사이)에 커터의 날을 넣고, 날을 밀고 나아갔을 때의 날이 들어가는 방식을 하기의 기준으로 평가하였다.
[평가방법]
◎: 커터의 날이 어느 필름 사이에도 들어가지 않는다.
○: 날을 밀고 나아갔을 때, 적어도 어느 한 쪽의 필름 사이에 날이 1 내지 2mm 들어갔을 때 멈춘다.
△: 날을 밀고 나아갔을 때, 적어도 어느 한 쪽의 필름 사이에 날이 3 내지 5mm 들어갔을 때 멈춘다.
×: 날을 밀고 나아갔을 때, 적어도 어느 한 쪽의 필름 사이에 날이 무리 없이 들어간다.
2. 내수성
제조된 편광판을 23℃, 상대습도 55%의 환경 하에서 24 시간 방치한 후 내온수성을 시험하였다. 먼저, 편광판의 흡수축(연신방향)을 장변으로 하여 5㎝×2㎝의 직사각형 형상으로 편광판을 절단하여 샘플을 제작하고, 장변 방향의 치수를 정확히 측정하였다. 여기서, 샘플은 편광자에 흡착된 요오드에 기인하여 전면에 걸쳐 균일하게 특유의 색을 나타내고 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, (A)는 온수에 침지하기 전에 샘플(1)의 단변 측을 파지부(把持部)(5)에서 파지하는 것을 나타내며, (B)는 파지된 샘플(1)의 길이방향의 8할 정도를 60℃의 온수 수조에 침지하여 4시간 동안 유지한 후의 수축된 샘플(4)의 도면이다. 침지가 완료되면 샘플(4)을 수조로부터 꺼내 수분을 닦아 내고, 편광자의 수축정도를 측정한다. 구체적으로 샘플(1)의 단변 중앙에 있어서의 보호필름의 끝(1a)으로부터 수축한 편광자(4)의 끝까지의 거리를 측정하고, 이를 수축길이로 하였다. 또한 도 1(B)에서 온수 침지에 의해 편광판의 한가운데 위치하는 편광자(4)가 수축하고, 2장의 보호필름 사이에 편광자(4)가 존재하지 않는 영역(2)이 형성된다. 또한 온수 침지에 의해 온수에 접하는 편광자(4)의 주변부로부터 요오드가 용출하여 샘플(1)의 주변부에 색이 빠진 부분(3)이 생긴다. 이 탈색 정도를 샘플(1)의 단변 중앙에 있어서의 수축한 편광자(4)의 끝으로부터 편광판 특유의 색이 남아 있는 영역까지의 거리를 측정하고, 이를 요오드 빠짐 길이로 하였다. 상기 수축길이와 요오드 빠짐길이의 합계를 총 침식길이(X)로 하였는데, 즉 총 침식길이(X)란 샘플(1)의 단변 중앙에 있어서의 샘플(1)의 끝(1a)에서부터 편광판 특유의 색이 남아있는 영역까지의 거리가 된다. 수축길이, 요오드 빠짐 길이 및 총 침식길이(X)가 작을수록 물의 존재 하에서 접착성(내온수성)이 높다고 판단할 수 있다.
[평가방법]
◎: 총 침식길이(X) < 2㎜
○: 2㎜ ≤ 총 침식길이(X) < 3㎜
△: 3㎜ ≤ 총 침식길이(X) < 5㎜
×: 5㎜ ≤ 총 침식길이(X)
3. 광학특성(투과율, 편광도)(%)
제조된 편광판을 4㎝ × 4㎝ 크기로 절단하여 시편을 제작하고, 이 시편을 측정 홀더에 붙인 후 자외가시광선분광계(V-7100, JASCO사 제조)를 이용하여 투과율을 측정하였다. 이때, 편광도는 하기 수학식 1로 정의된다.
Figure pat00001
(식 중, T1은 한 쌍의 편광자를 흡수축이 평행한 상태로 배치하였을 경우 얻어지는 평행 투과율이고, T2는 한 쌍의 편광자를 흡수축이 직교하는 상태로 배치하였을 경우 얻어지는 직교 투과율임).
4. 색상 내구성
1) ΔA700, Δ직교b 평가
분광 광도계(㈜일본분광사의 V7100)를 이용하여 편광자의 분광 투과율 τ(λ)를 측정하였다. 측정된 분광 투과율 τ(λ)로부터 직교 분광 투과 스펙트럼을 구하고, 분광 투과 스펙트럼으로부터 직교 색상 b 및 수학식 2를 사용하여 A700을 구하였다. 이후에, 상기 편광자를 105℃의 건조 분위기에서 30분간 방치한 후(내구성 시험) 다시 분광 투과율 τ(λ)을 측정하고, 측정된 분광 투과율 τ(λ)로부터 직교 분광 투과 스펙트럼을 구하고, 분광 투과 스펙트럼으로부터 직교 색상 b 및 하기 수학식 2를 사용하여 A700을 구하여 직교 색상 b의 내구성 시험 전후의 차이를 Δ직교b, A700의 내구성 시험 전후의 차이를 ΔA700로 하였다.
Figure pat00002
(식 중, TMD,700은 한 쌍의 편광판을 흡수축이 평행한 상태로 배치하였을 때 얻어지는 700nm 파장에서의 평행 투과율이고, TTD,700은 한 쌍의 편광판을 흡수축이 직교하는 상태로 배치하였을 때 얻어지는 700nm 파장에서의 직교 투과율임)
2) ΔE 평가
분광 투과 스펙트럼으로부터 직교 L, 직교 a 및 직교 b 값을 사용하여 수학식 3를 사용하여 내구성 시험 전후의 차이를 ΔE로 하였다.
Figure pat00003
(식 중, L0: 내구 전 직교L값, L1: 내구 후 직교L값, a0: 내구 전 직교a값, a1: 내구 후 직교a값, b0: 내구 전 직교b값, b1: 내구 후 직교b값)
상기 광학특성 및 색상평가에서 변화량은 값이 작을수록 내구 특성이 우수한 것으로 간주한다.
3) 적변 평가
제조된 편광자 2장을 서로 직교시켜 암실에서 백라이트를 켜서 초기의 암(dark) 상태를 확인하고, 105℃의 건조 분위기에서 30분간 방치한 후 다시 암(dark) 상태를 확인하여 색상변화(적변 발생) 여부를 육안으로 확인하였다.
구분 접착력 내수성 광학특성 (%) 색상 내구성
투과율 편광도 ΔA700 Δ직교b ΔE 적변발생
유/무
실시예1 ◎ ○ 43.4 99.999 0.54 0.12 0.41 무
실시예2 ◎ ◎ 43.4 99.999 0.43 0.14 0.43 무
실시예3 ◎ ◎ 43.5 99.999 0.34 0.1 0.21 무
실시예4 ◎ ◎ 43.7 99.999 0.33 0.1 0.2 무
실시예5 ◎ ◎ 43.5 99.999 0.35 0.1 0.2 무
실시예6 ◎ ◎ 43.5 99.999 0.65 0.23 0.45 무
실시예7 ◎ ◎ 43.5 99.999 0.33 0.1 0.2 무
실시예8 ◎ ◎ 43.4 99.999 0.58 0.22 0.39 무
실시예9 ◎ ◎ 43.5 99.999 0.33 0.1 0.21 무
실시예10 ◎ ○ 43.5 99.999 0.76 0.29 0.48 무
실시예11 ◎ ○ 43.3 99.999 0.28 0.1 0.13 무
실시예12 ◎ ○ 43.6 99.999 0.71 0.31 0.28 무
실시예13 ◎ ○ 43.4 99.999 0.22 0.1 0.12 무
실시예14 ◎ ○ 43.5 99.999 0.82 0.33 0.61 무
비교예1 ○ × 43.4 99.999 1.54 0.51 1.34 유
비교예2 ○ △ 43.5 99.999 1.21 0.44 1.28 유
비교예3 ◎ △ 43.0 99.998 1.62 0.53 1.45 유
비교예4 ○ △ 43.5 99.999 1.49 0.48 1.31 유
비교예5 - - - 겔화현상발생 - - - -
상기 표에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 금속초산염을 함유한 접착제층이 포함된 실시예 1 내지 14의 편광판은 접착력, 내수성, 광학특성(투과율 및 편광도) 및 색상 내구성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
특히, 내수성은 마그네슘, 코발트, 지르코늄 및 구리 금속의 초산염을 사용한 실시예 2 내지 9가 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
반면에, 비교예 1 내지 4는 전반적으로 내수성 및 색상 내구성이 취약함을 확인할 수 있고, 비교예 5는 접착제 조성물의 겔화 현상으로 물성을 측정할 수 없는 바 이는 접착제층으로 사용할 수 없음을 의미한다.
1 : 샘플
1a : 보호필름의 끝
2 : 편광자가 존재하지 않는 영역
3 : 샘플의 주변부에 색이 빠진 부분
4 : 편광자
5 : 파지부

Claims (8)

  1. 편광자;
    상기 편광자의 일면 또는 양면에 적층되고, 수지(고형분 함량 기준) 100중량부에 대하여 금속초산염이 3 내지 20중량부 범위로 함유된 접착제 조성물로 이루어진 접착제층; 및
    상기 접착제층 상에 적층된 편광자 보호필름을 포함하는 편광판.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 금속초산염은 수지(고형분 함량 기준) 100중량부에 대하여 5 내지 15중량부 범위로 함유된 것인 편광판.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 금속초산염은 구리, 아연, 코발트, 마그네슘, 철, 티타늄, 망간, 지르코늄, 알루미늄, 주석, 바나듐, 은, 칼슘, 크롬, 니켈, 나트륨 및 리튬으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 금속의 초산염인 편광판.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 접착제 조성물은 pH가 4 내지 10인 편광판.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 접착제 조성물은 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지(고형분 함량 기준) 100중량부, 글리옥실산염의 가교제 3 내지 25중량부 및 금속초산염 3 내지 20중량부 함유된 것인 편광판.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 접착제 조성물은 알코올, 레벨링제 또는 이들의 혼합물이 추가로 함유된 것인 편광판.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 편광자 보호필름은 플라즈마, 코로나, 프라이머 및 알칼리로 이루어진 군에서 선택된 방법으로 표면이 처리된 것인 편광판.
  8. 청구항 1 내지 7중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 액정표시장치.
KR1020120029271A 2011-09-01 2012-03-22 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치 KR101879833B1 (ko)

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