KR20130051825A - 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 수분 투과도가 특정 범위를 가진 보호필름을 특정 접착제로 접착시킨 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명은 편광자의 수분 취약성을 보완함과 동시에 편광판의 내구성을 높였다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{Polarizing film and liquid crystal display apparatus comprising the same}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 수분 투과도가 특정 범위를 가진 보호필름을 특정 접착제로 편광자에 접착시킨 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명은 편광자의 수분 취약성을 해결함과 동시에 편광판의 내구성을 높였다.
편광판은 액정 표시 장치의 표시 패턴을 가시화하기 위해, 광의 진동 방향을 제어하는 목적으로 액정 셀의 안팎에 사용되고 있다. 액정 표시 장치의 적용 분야가 개발 초기의 소형 기기로부터 최근에는 노트북 컴퓨터, 액정 모니터, 액정 컬러 프로젝터, 액정 텔레비전, 차량 탑재용 네비게이션 시스템, 퍼스널 폰 및 옥 내외에서 사용되는 계측 기기 등으로 폭 넓은 범위를 나타내고 있다. 특히, 액정 표시 장치의 적용 분야 중에서도 액정 모니터, 액정 텔레비전 등은 고휘도의 백라이트를 사용하는 경우가 많다. 따라서, 편광판도 종래 제품 이상으로 높은 성능이 요구되기에 이르렀다.
일반적으로, 편광판은 편광자 및 상기 편광자의 양면에 적층되는 보호필름으로 구성된다. 편광자로 폴리비닐알코올계 필름이 주로 사용되고 있다. 그러나, 폴리비닐알코올계 필름은 흡습성이 높아 편광자로 사용시 편광판의 화상의 품질을 저하시킬 수 있고 내구성을 저하시킬 수 있다. 그러나, 현재까지 개발된 편광자의 주요 소재로는 폴리비닐알코올계 필름만이 주로 사용되고 있어, 이러한 편광자의 수분 취약성의 문제점을 보완하기 위해서는 편광자에 적층되는 보호필름을 개발할 필요가 있다.
한편, 보호필름으로 수분 투과율이 낮은 필름을 사용할 경우 폴리비닐알코올계 필름의 수분 취약성을 보완할 수 있다. 그러나, 종래 수계 접착제를 사용할 경우 편광판 제조시 건조 과정에서 수분이 충분히 휘발되지 못해 편광판의 내구성이 떨어질 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 편광자의 수분 취약성을 보완할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수분 취약성을 해결함과 아울러 편광판의 내구성 문제를 해결할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점인 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 무용제형 접착제에 의해 적층된 보호필름을 포함하고, 상기 보호필름은 40℃ 및 90% 상대습도에서 수분 투과도(water vapor transmission rate, WVTR)가 100g/m2·day이하가 될 수 있다.
일 구체예에서, 상기 수분 투과도는 40℃ 및 90% 상대습도에서 1-10g/m2·day가 될 수 있다.
일 구체예에서, 상기 무용제형 접착제는 우레탄계 고분자, (메타)아크릴레이트계, 우레탄계, 에폭시계, 에폭시 (메타)아크릴레이트계, 우레탄 (메타)아크릴레이트계 또는 이들의 혼합물을 포함하는 경화성 성분 90-99중량%와, 경화제 1-10중량%를 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 보호필름은 10,000nm 초과의 정면 위상차 값(Ro)을 가질 수 있다.
일 구체예에서, 상기 편광판은 파장 400~780nm에서 하기 식 1로 표시되는 광 투과도 변화율이 1% 이하가 될 수 있다.
<식 1>
광 투과도 변화율(%)=｜B-A｜/A x 100
(상기에서, A는 편광판의 초기 광 투과도의 평균값이고, B는 60℃ 및 90% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후 편광판의 광 투과도의 평균값이다).
본 발명의 다른 관점인 액정 표시 장치는 상기 편광판을 포함할 수 있다.
본 발명은 편광자의 수분 취약성을 보완할 수 있는 보호필름이 적층된 편광판을 제공하였다. 본 발명은 수분 취약성을 보완함과 아울러 편광판의 내구성 문제를 해결할 수 있는 편광판을 제공하였다. 본 발명은 상기 편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공하였다.
도 1은 본 발명의 편광판의 일 구체예를 나타낸 것이다.
100:편광자, 101, 102:보호필름
본 발명의 일 관점인 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 접착제층에 의해 적층된 보호필름을 포함하고, 상기 보호필름은 40℃ 및 90% 상대습도에서 수분투과도(water vapor transmission rate, WVTR)가 100g/m2·day이하이고, 상기 접착제층은 무용제형 접착제에 의해 형성될 수 있다.
보호필름은 편광자의 일면 또는 양면에 적층될 수 있다.
보호필름은 필름 두께 방향의 수분 투과도가 40℃ 및 90% 상대습도에서 100g/m2·day이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자의 수분 취약성을 보완하여 편광판의 내구성을 높일 수 있고, 무용제형 접착제를 사용할 경우 수분 건조 등의 문제를 예방할 수 있다. 바람직하게는, 수분 투과도는 1-10g/m2·day이 될 수 있다.
수분 투과도는 보호필름 두께 10㎛-200㎛에 대해 측정할 수 있다. 예를 들면, 40℃, 90% 상대습도, 760mmHg 압력 하에서 carrier gas를 질소 가스로 하여 MOCON 테스트로 측정할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
보호필름의 재질은 특별히 제한되지 않지만, 셀룰로오스계, 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 또는 이들의 혼합이 될 수 있다. 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하는 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀(COP)계, 트리아세틸셀룰로오스(TAC)를 포함하는 셀룰로오스계를 사용할 수 있다.
보호필름은 10㎛-200㎛의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 30㎛-120㎛의 두께를 가질 수 있다.
보호필름이 편광자의 양면에 적층되는 경우 편광자의 상부면에 적층되는 것을 제1보호필름, 하부면에 적층되는 것을 제2보호필름이라고 할 때, 제1보호필름과 제2보호필름은 수분 투과도, 재질, 두께 등이 동일하거나 또는 다를 수 있다. 바람직하게는, 제1보호필름은 40℃ 및 90% 상대습도에서 수분투과도가 100g/m2·day이하가 될 수 있다. 더 바람직하게는, 제1보호필름과 제2보호필름은 40℃ 및 90% 상대습도에서 수분투과도가 100g/m2·day이하가 될 수 있다.
보호필름은 10,000nm 초과의 정면 위상차 값(Ro)을 가질 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용시 무지개 얼룩이 발생하는 것을 막을 수 있다. 바람직하게는 10,100-50,000nm의 정면 위상차 값(Ro)을 가질 수 있다.
편광자는 폴리비닐알코올계 필름으로 이루어지며, 제조 방법에 관계 없이 폴리비닐알코올계 필름이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 편광자는 부분 포르말화 폴리비닐알코올 필름, 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올 필름 등의 변성 폴리비닐알코올 필름을 사용할 수 있다.
폴리비닐알코올의 중합도는 1,700-4,000이 바람직하다. 상기 범위 내에서, 편광 기재로 기능할 수 있고 편광 필름으로 제조시 광학적 특성이 벗어나지 않는다.
편광자는 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 일정방향으로 연신시켜 제조된다. 구체적으로, 팽윤 과정, 염색 단계, 연신 단계를 거쳐 제조된다. 각 단계를 수행하는 방법은 당업자들에게 통상적으로 알려져 있다.
편광자의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 15㎛-50㎛가 될 수 있다.
보호필름은 접착제층을 통해 편광자에 적층된다.
접착제층은 용매 특히 수분을 포함하지 않는 무용제형 접착제에 의해 형성될 수 있다. 무용제형 접착제는 광경화 또는 열경화에 의해 경화되는 경화성 성분 및 경화제를 포함할 수 있다.
경화성 성분의 예로는 특별히 제한되지 않지만, 우레탄계 고분자, (메타)아크릴레이트계, 우레탄계, 에폭시계, 에폭시 (메타)아크릴레이트계, 우레탄 (메타)아크릴레이트계 단량체 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는 반응성기, 예를 들면 비닐기를 갖는 (메타)아크릴레이트계 단량체를 포함할 수 있다. 이러한 성분으로는 탄소수 1-15의 선형 또는 분지형의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴레이트, 탄소수 5-15의 지환족(alicyclic) 기를 갖는 (메타)아크릴레이트, 탄소수 6-20의 아릴기를 갖는 (메타)아크릴레이트, 탄소수 7-20의 아랄킬기를 갖는 (메타)아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다. 바람직하게는, 메틸 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, iso-부틸 (메타)아크릴레이트, neo-펜틸 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트, 시클로헥실 (메타)아크릴레이트, 페닐 (메타)아크릴레이트, 및 벤질 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
경화제로는 광 경화 또는 열 경화제로서 예를 들면, 이소시아네이트계 경화제를 포함할 수 있다.
무용제형 접착제는 경화성 성분 90~99중량%와 경화제 1-10중량%를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 편광판의 일 구체예를 나타낸 것이다.
도 1에 따르면, 편광자(100)의 양면에 보호필름(101, 102)이 접착제층(도시되지 않음)을 통해 적층되어 있다. 바람직하게는, 편광자의 상부면에 적층되는 보호필름을 제1보호필름(101), 하부면에 적층되며 액정표시패널 위에 적층되는 보호필름을 제2보호필름(102)이라고 할 때, 제1보호필름은 40℃ 및 90% 상대습도에서 수분투과도가 100g/m2·day 이하일 수 있다. 바람직하게는, 수분 투과도는 1-10g/m2·day이 될 수 있다. 예를 들면, 제1보호필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하는 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 또는 이들의 혼합이 될 수 있다.
또한, 제1보호필름은 10,000nm 초과의 정면 위상차 값(Ro)을 가질 수 있다. 바람직하게는 10,100-50,000nm의 정면 위상차 값(Ro)을 가질 수 있다.
제2보호필름은 40℃ 및 90% 상대습도에서 수분투과도가 100g/m2·day 이하, 또는 100g/m2·day 초과가 될 수도 있다. 바람직하게는, 제2보호필름은 40℃ 및 90% 상대습도에서 수분투과도가 100g/m2·day 이하가 될 수 있다. 더 바람직하게는, 수분 투과도는 1-10g/m2·day이 될 수 있다.
편광판은 편광판 제조를 위한 통상의 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 염색, 연신 등을 처리한 폴리비닐알코올계 필름으로 이루어진 편광자와 보호필름을 무용제형 접착제에 의해 적층하는 단계, 및 광경화 또는 열경화 방식으로 무용제형 접착제를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
편광판은 하기 식 1로 표시되는 광 투과도 변화율이 1% 이하가 될 수 있다.
<식 1>
광 투과도 변화율(%)=｜B-A｜/A x 100
(상기에서, A는 편광판의 초기 광 투과도의 평균값이고, B는 60℃ 및 90% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후 편광판의 광 투과도의 평균값이다).
상기 범위에서, 편광판의 내구성이 좋을 수 있다. 바람직하게는, 광 투과도 변화율은 0.1-1%가 될 수 있다.
광 투과도 변화율은 두께 60㎛~220㎛의 편광판에 대해 파장 400nm~780nm에서 2nm 간격으로 측정된 광 투과도의 평균값으로부터 계산될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 다른 관점인 액정 표시 장치는 상기 편광판을 포함할 수 있다.
구체적으로, 액정 표시 장치에서 편광판은 액정 표시 패널의 전면(front side) 측에 위치하는 전면 편광판, 후면(rear side) 측 즉 백라이트부와 액정표시패널 사이에 위치하는 후면 편광판, 또는 둘 다 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
제1보호필름과 제2보호필름으로 하기의 필름을 선택하여 사용하였다. 편의상 편광판에서 편광자의 상부면에 적층되는 보호필름을 '제1보호필름', 하부면에 적층되고 액정표시패널 위에 적층되는 보호필름을 '제2보호필름'이라고 하였다.
(A)수분투과도가 40℃ 및 90% 상대습도에서 100g/m2·day 이하인 필름으로
(a1)PET 필름(수분투과도:8g/m2·day, 두께:80㎛, COSMOSHINE, Toyobo사)
(a2)COP 필름(수분투과도:5g/m2·day, 두께:80㎛, ZEONOR, Zeon사)을 사용하였다.
(B)수분투과도가 40℃ 및 90% 상대습도에서 100g/m2·day 초과인 필름으로
(b1)TAC 필름(수분투과도:800g/m2·day, 두께:80㎛, FujiTAC, Fuiji사)
(b2)TAC 필름에 하드코팅 및 저반사 코팅이 되어 있는 필름(수분투과도:180g/m2·day, 두께:85㎛, LR-film, Toppan사)을 사용하였다.
(C)무용제형 접착제로 우레탄계 고분자 및 반응성 (메타)아크릴계 단량체 혼합 용액 95중량부에 이소시아네이트계 경화제(트리메틸올프로판의 톨루엔 디이소시아네이트 어덕트, AK-75, 애경화학) 5중량부를 첨가하여 무용제형 접착제를 제조하여 사용하였다.
(D)수용성 접착제로 POVAL(Kuraray사, 경화성 성분 미포함)을 사용하였다.
실시예 1-3
폴리비닐알코올 필름(두께: 75 ㎛, 중합도 2400, 비누화도 99% 이상)을 25℃ 수용액에서 팽윤, 30℃의 염착조에서 염착하고 염착된 폴리비닐알코올 필름을 55℃ 붕산 수용액에서 추가 연신하여, 최종 연신율이 6배가 되도록 만들었다. 폴리비닐알코올 필름을 50℃ 챔버에서 3분 동안 건조하여 편광자(두께 20㎛)를 제조하였다. 상기 편광자에 하기 표 1과 같은 구성의 제1보호필름과 제2보호필름을 무용제형 접착제를 사용하여 UV 경화 방법으로 경화시켜 적층시킴으로써 편광판을 제조하였다.
비교예 1-4
상기 실시예에서, 제1보호필름과 제2보호필름을 하기 표 1과 같이 변경하거나, 무용제형 접착제 대신에 수용성 접착제를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법을 실시하여 편광판을 제조하였다.
실험예 : 편광판의 물성 측정
상기 실시예와 비교예에서 제조한 두께 180㎛의 편광판에 대해 분광광도계(V-7100, Jasco사)를 이용하여 파장 400nm~780nm에서 2nm 간격으로 광 투과도를 측정하고 그로부터 광 투과도 평균값을 구한다. 하기 식 1에 따라 광 투과도 변화율을 계산하였다. 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
<식 1>
광 투과도 변화율(%)=｜B-A｜/A x 100
(상기에서, A는 편광판의 초기 광 투과도의 평균값이고, B는 60℃ 및 90% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후 편광판의 광 투과도의 평균값이다).
제1보호필름의 수분투과도(g/m2·day) 제2보호필름의 수분투과도
(g/m2·day)		 접착제 유형 광 투과도 변화율(%)
실시예 1 8 8 무용제형 접착제 0.6
실시예 2 5 8 무용제형 접착제 0.5
실시예 3 8 180 무용제형 접착제 0.8
비교예 1 180 800 수용성 접착제 1.8
비교예 2 5 800 수용성 접착제 1.1
비교예 3 180 8 수용성 접착제 1.3
비교예 4 180 800 무용제형 접착제 1.5
상기 표 1에서와 같이, 본 발명에 따라 수분 투과도가 100g/m2·day 이하이고 무용제 접착제를 사용한 실시예 1-3의 편광판은 광 투과도 변화율이 낮은 것으로 보아 내구성이 높음을 알 수 있다. 그러나, 수분 투과도가 100g/m2·day 초과이거나, 수용성 접착제를 사용한 비교예 1-4의 편광판은 광 투과도 변화율이 높은 것으로 보아 내구성이 떨어졌음을 알 수 있다.

Claims (11)

  1. 편광자; 및
    상기 편광자의 적어도 일면에 접착제층에 의해 적층된 보호필름을 포함하고,
    상기 보호필름은 40℃ 및 90% 상대습도에서 수분 투과도(water vapor transmission rate, WVTR)가 100g/m2·day이하이고, 상기 접착제층은 무용제형 접착제에 의해 형성된 것인 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 편광판은
    편광자;
    상기 편광자의 상부면에 접착층에 의해 적층되는 제1보호필름; 및
    상기 편광자의 하부면에 접착제층에 의해 적층되고, 액정표시패널 위에 적층되는 제2보호필름을 포함하고,
    상기 제1보호필름은 40℃ 및 90% 상대습도에서 수분 투과도가 100g/m2·day이하이고, 상기 접착제층은 무용제형 접착제에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 편광판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2보호필름은 40℃ 및 90% 상대습도에서 수분 투과도가 100g/m2·day이하인 것을 특징으로 하는 편광판.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수분 투과도는 40℃ 및 90% 상대습도에서 1-10g/m2·day인 것을 특징으로 하는 편광판.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보호필름은 셀룰로오스계, 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 또는 이들의 혼합인 것을 특징으로 하는 편광판.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무용제형 접착제는 우레탄계 고분자, (메타)아크릴레이트계, 우레탄계, 에폭시계, 에폭시 (메타)아크릴레이트계, 우레탄 (메타)아크릴레이트계 단량체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 경화성 성분 90-99중량%와, 경화제 1-10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보호필름은 10㎛-200㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 편광판.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제1보호필름은 10,000nm 초과의 정면 위상차 값(Ro)을 갖는 것을 특징으로 하는 편광판.
  9. 제2항에 있어서, 상기 제1보호필름은 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 또는 이들의 혼합인 것을 특징으로 하는 편광판.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편광판은 파장 400~780nm에서 하기 식 1로 표시되는 광 투과도 변화율이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 편광판:
    <식 1>
    광 투과도 변화율(%)=｜B-A｜/A x 100
    (상기에서, A는 편광판의 초기 광 투과도의 평균값이고, B는 60℃ 및 90% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후 편광판의 광 투과도의 평균값이다).
  11. 제1항 또는 제2항의 편광판을 포함하는 액정 표시 장치.
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