KR20140088475A - 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 적층된 점착 시트를 포함하고, 상기 점착 시트는 점착제; 및 상기 점착제에 함침된 보강재를 포함하는 편광판, 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치{POLARIZING PLATE AND OPTICAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 점착성과 보호필름으로서의 기능을 동시에 구현할 수 있는 점착 시트를 포함함으로써, 편광판 중 보호필름 없이 패널에 증착될 수 있고, 고온 고습 환경에서도 충분한 내구성을 구현할 수 있고, 편광판의 박형화 효과를 얻을 수 있는, 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.
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.
일반적으로, 편광판은 편광자 및 상기 편광자의 양면에 적층되는 보호필름으로 구성된다. 보호필름으로는 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름 등이 사용되고 있다.
최근 편광판이 구비된 표시 장치 자체가 박형화되면서, 이에 포함되는 편광판 역시 박형화될 필요가 있다. 이를 위해 보호필름을 생략한 편광판에 대한 개발이 진행되고 있다.
이와 관련하여, 한국공개특허 제2011-0014555호에는 편광자의 편면에만 투명 보호 필름이 접착제층을 개재하여 형성되어 있고, 상기 편광자의 다른 편면에는 인장 탄성률 100MPa 이상의 보호층을 개재하여 점착제층이 형성된 편광판을 개시하고 있다.
또한, 점착층의 경화도를 높인 hard type의 점착층을 적용하고자 하는 시도가 진행되고 있다. 그러나, 점착제의 경우 그 특성상 viscoelastic 물성을 가져 탄성과 흐름성을 동시에 가져야 하므로, 점착층 만으로 보호필름으로서의 역할을 하는 데에는 한계가 있다.
또한, 보호필름을 생략할 경우, 편광판을 고온 또는 고습의 환경에서 방치할 경우 편광자의 변형(수축 또는 팽창)에 의하여 기포 또는 들뜸 불량이 발생하면서, 편광판의 내구성이 떨어질 수 있다.
본 발명의 목적은 편광자의 일면에만 보호필름을 포함하더라도 내구성이 우수한 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 편광자의 일면에만 보호필름을 포함하더라도 편광자의 수축 또는 팽창을 방지할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 편광판의 박형화가 가능한 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 편광판을 포함하는 광학표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점인 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 적층된 점착 시트를 포함하고, 상기 점착 시트는 점착제; 및 상기 점착제에 함침된 보강재를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 광학표시장치는 액정패널 및 상기 액정패널에 적층된 편광판을 포함할 수 있다.
본 발명은 편광자의 일면에만 보호필름을 포함하더라도 내구성이 우수하고, 고온 또는 고습 환경에서도 편광자의 수축 또는 팽창을 막아 기포 발생 또는 들뜸을 방지할 수 있으며, 박형화가 가능한 편광판을 제공하였다. 또한, 본 발명은 보호필름의 역할을 하면서도 점착성도 가져 패널 등에 부착에 추가 공정이 필요없는 편광판을 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 구체예의 편광판의 단면도이다.
도 2는 본 발명 다른 구체예의 편광판의 단면도이다.
도 3은 편광판이 액정패널에 적층된 상태의 단면도이다.
도 4는 본 발명 일 구체예의 광학표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 박테리아 셀룰로오스의 펠리클(pellicle)이다.
도 6은 도 5의 일 부분을 주사 전자 현미경으로 확대한 것이다.
도 7은 박테리아의 배양물로부터 제조된 셀룰로오스의 주사 전자 현미경 결과이다.
도 8은 건조시킨 박테리아의 셀룰로오스 시트이다.
도 9는 점착제가 코팅된 박테리아의 셀룰로오스 시트를 나타낸 것이다.
도 10은 비교예의 편광판의 단면도이다.
본 발명의 일 관점인 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 적층된 점착 시트를 포함하고, 상기 점착 시트는 점착제; 및 상기 점착제에 함침된 보강재를 포함할 수 있다.
상기 편광자는 폴리비닐알코올계 필름으로부터 제조될 수 있다. 구체예에서, 상기 폴리비닐알코올계 필름은 제조 방법에 관계 없이 임의의 폴리비닐알코올계 필름을 사용할 수 있다. 다른 구체예에서, 상기 폴리비닐알코올계 필름은 부분 포르말화 폴리비닐알코올 필름, 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올 필름 등의 변성 폴리비닐알코올 필름을 사용할 수도 있다.
상기 편광자는 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 일정 방향으로 연신시켜 제조된다. 구체적으로, 팽윤 과정, 염색 단계, 연신 단계를 거쳐 제조된다. 각 단계를 수행하는 방법은 당업자들에게 통상적으로 알려져 있다. 구체예에서, 연신비는 3-7배가 될 수 있다. 연신 단계 이후에 붕산과 요오드화칼륨에 의한 가교 처리를 할 수도 있다.
상기 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 5㎛-40㎛가 될 수 있다.
상기 편광자의 다른 일면에는 기능성 필름 또는 기능성 층이 더 적층됨으로써, 편광자에 추가적인 기능을 제공할 수 있다.
상기 편광자의 '일 면'과 '다른 일면'은 상기 편광자에 대해 서로 대향할 수 있다.
한 구체예에서, 상기 편광자의 다른 일면에는 보호필름이 더 적층될 수도 있다. 상기 보호필름은 상기 편광자에 적층되어, 외부 환경으로부터 편광자를 보호할 수 있다. 구체예에서, 상기 보호필름은 상기 편광자에 통상의 수계 접착제를 사용하여 접착될 수 있다.
상기 보호필름은 투명성을 갖는 필름이라면 제한이 없다.
구체예에서, 상기 보호필름은 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로오스계, 비정성 환상 폴리올레핀(cyclic olefin polymer, COP) 등을 포함하는 고리형 폴리올레핀계, 폴리메틸메타아크릴레이트 등을 포함하는 폴리(메타)아크릴레이트계, 폴리카보네이트계, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 포함하는 폴리에스테르계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 또는 이들의 혼합이 될 수 있다.
상기 보호필름의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 1㎛-200㎛, 바람직하게는 3㎛-80㎛가 될 수 있다.
상기 보호필름의 일면(편광자와 접하지 않는 면)에는 반사방지층, 하드코팅층 등이 더 형성될 수 있다. 반사방지층, 하드코팅층 등은 통상의 당업자에게 알려진 것을 사용할 수 있다.
다른 구체예에서, 상기 편광자의 다른 일면에는 반사방지층, 하드코팅층 등이 더 형성될 수 있다. 반사방지층, 하드코팅층 등은 통상의 당업자에게 알려진 것을 사용할 수 있다.
상기 점착 시트는 두께 방향으로 점착 시트 양면에 점착성이 있어, 상기 편광자에 바로 적층될 수 있고 액정패널 등을 포함하는 패널에 적층될 수 있다.
상기 점착 시트는 점착제 및 상기 점착제에 함침된 보강재를 포함할 수 있다.
상기 점착제는 상기 점착 시트에 점착력을 제공하기 위한 것으로서, 점착력을 제공할 수 있는 통상의 점착제를 사용할 수 있다. 추가로, 상기 점착제는 광학적 투명성이 우수하고, 적당한 습윤성과 응집성, 점착성, 내후성, 내열성이 우수한 것을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 점착제는 고무계 점착제, (메타)아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제, 비닐알킬에테르계 점착제, 폴리비닐알코올계 점착제, 폴리비닐피롤리돈계 점착제, 폴리아크릴아미드계 점착제, 셀룰로오스계 점착제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는 (메타)아크릴계 점착제를 사용할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 점착제는 알킬기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머, 카르복시산기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머, 및 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머의 (메타)아크릴계 공중합체, 및 가교제를 포함하는 점착제 조성물로 형성될 수 있다.
상기 알킬기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머는 탄소 1-16의 선형 또는 분지형의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르를 포함할 수 있다. 예를 들면, 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, 프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, 이소-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 헥실 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 헵틸 (메타)아크릴레이트, 옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소-옥틸 (메타)아크릴레이트, 노닐 (메타)아크릴레이트, 데실 (메타)아크릴레이트 중 하나 이상을 의미할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
상기 카르복시산기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머는 (메타)아크릴산, β-카르복시에틸 (메타)아크릴레이트 중 하나 이상을 의미할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
상기 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머는 말단 또는 구조 내에 히드록시기를 갖고 탄소수 2-20의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르가 될 수 있다. 예를 들면, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 1,4-시클로헥산디메탄올 모노 (메타)아크릴레이트, 1-클로로-2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 모노(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글라이콜 모노(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄 디(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페닐옥시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시사이클로펜틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록시사이클로헥실 (메타)아크릴레이트, 사이클로헥산 디메탄올 모노(메타)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
상기 (메타)아크릴계 공중합체는 상기 알킬기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머 95-98.5중량%, 상기 카르복시산기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머 2-5중량%, 및 상기 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머 2-5중량%의 공중합체일 수 있다. 상기 범위에서, 편광필름에 대한 신뢰성 및 점착특성을 구현할 수 있다.
바람직하게는, 상기 (메타)아크릴계 공중합체는 상기 알킬기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머 95-96중량%, 상기 카르복시산기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머 2-3중량%, 및 상기 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머 2-3중량%의 공중합체가 될 수 있다.
상기 (메타)아크릴계 공중합체는 중량평균분자량이 100만-150만g/mol이 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광필름에 대한 신뢰성 및 점착특성을 구현할 수 있다.
상기 (메타)아크릴계 공중합체는 통상의 공중합체 제조 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 단량체의 혼합물에 개시제를 첨가하고 중합할 수 있다.
상기 가교제는 이소시아네이트계, 카르보디이미드계, 에폭시계, 아지리딘계, 멜라민계, 아민계, 이미드계, 아미드계 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 가교제는 상기 (메타)아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여 0.1-10중량부, 바람직하게는 0.1-9중량부로 포함될 수 있다.
상기 점착제는 실란 커플링제를 더 포함할 수 있다. 상기 실란커플링제는 상기 (메타)아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여 0.01-5중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 액정 패널과의 접착력이 우수하고 (메타)아크릴계 공중합체의 저장 안정성이 우수할 수 있다. 바람직하게는 0.01-1중량부, 더 바람직하게는 0.01-0.5중량부로 포함될 수 있다.
상기 실란커플링제는 당업자에게 알려진 통상의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 3-글리시드옥시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시드옥시 프로필메틸 디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸 트리메톡실란 등의 에폭시기를 갖는 알콕시(예:탄소수 1-5의 알콕시)실란을 사용할 수 있다.
상기 점착제는 상기 점착 시트 중 50-99.5중량%, 바람직하게는 80-99.5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 충분한 점착성을 확보하면서 점착 시트의 내구성을 높일 수 있다.
상기 보강재는 상기 점착 시트에 포함되어, 편광자의 변형(수축 또는 팽창)을 억제함으로써 기존의 보호필름과 동일한 효과를 갖게 할 수 있다. 그 결과, 상기 편광판은 액정패널 등에 적층시 보호필름 없이 상기 점착 시트에 의해 패널에 바로 적층될 수 있고, 고온 고습 하에서의 기포 또는 들뜸 등의 문제가 없어 편광판의 내구성을 좋게 할 수 있다. 또한, 편광자 내의 요오드가 승화되는 현상도 방지할 수 있다.
상기 보강재는 보강 섬유 또는 보강 섬유의 섬유상 네트 워크를 포함할 수 있다. 상기 섬유는 직경이 작으면서도 높은 내구성을 제공할 수 있고, 편광판의 박형화 효과도 제공할 수 있다. 특히, 섬유상 네트워크는 섬유의 복잡한 연결 관계를 포함함으로써 내구성을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 대형 패널에 부착할 수 있는 편광판을 제공할 수 있고, 편광자 내의 요오드가 승화되는 현상도 방지할 수 있다.
상기 섬유는 직경이 가시광선 파장(예:약 380-780nm) 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 점착 시트에 포함되더라도 시인되지 않을 수 있고, 편광판의 투과도도 저해하지 않을 수 있고 투명한 형태로 존재할 수 있다.
구체예에서, 상기 섬유는 직경이 380nm 이하, 바람직하게는 직경은 50nm-380nm가 될 수 있다.
상기 섬유는 셀룰로오스 섬유, 유리섬유, 탄소 섬유, 목화솜 섬유 등을 포함하는 면섬유, 탄소나노튜브 섬유 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 섬유는 셀룰로오스 섬유로서, 상기 보강재는 셀룰로오스 시트가 될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 셀룰로오스 시트는 박테리아의 셀룰로오스 시트로서, 박테리아의 배양물로부터 얻은 셀롤로오스 함유 겔로부터 얻을 수 있다. 구체적으로, 박테리아를 배양하고 얻은 배양물에서 균체를 제거하여 셀룰로오스 함유 겔을 얻은 후 건조시켜 보강재를 얻을 수 있다. 이로부터 얻은 보강재는 셀룰로오스 시트로서, 셀룰로오스 섬유가 네트워크된 형태일 수 있다. 원하는 섬유의 형태, 보강재의 두께, 모양을 얻기 위해서 박테리아의 배양기의 모양, 배양 기간 등을 조절할 수 있다.
상기 보강재는 상기 섬유 또는 섬유상 네트 워크를 포함하는 형태라면 제한이 없다. 구체예에서, 상기 보강재는 시트(sheet), 입자, 필름 등의 형태가 될 수 있다. 바람직하게는, 내구성, 제조 방법 등을 고려하여 시트 형태로 포함될 수 있다.
상기 보강재의 두께는 50nm-20㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 점착 시트에 포함시 시인되지 않고, 편광판의 투과도에 영향을 주지 않을 수 있다. 바람직하게는, 두께는 0.05㎛-100㎛, 더 바람직하게는 0.1㎛-10㎛가 될 수 있다.
상기 보강재는 상기 점착 시트에 임의의 위치에 포함될 수 있다. 구체예에서, 상기 보강재는 상기 점착 시트의 내부, 또는 편광자와 접촉 부위에 포함될 수도 있다.
도 1과 도 2는 본 발명 일 구체예의 편광판의 단면도이다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 편광판(100)은 편광자(110); 및 상기 편광자(110)의 상부에 적층된 보호필름(120), 상기 편광자의 하부에 적층된 점착 시트(130)를 포함하고, 상기 점착 시트(130)는 상기 편광자와 접하는 상부와 액정패널(도시되지 않음)과 접하는 하부를 포함하고, 상기 점착 시트(130)는 보강재(140)와, 상기 보강재의 상부에 접촉되는 제1점착제(150a)와, 상기 보강재의 하부에 접촉되는 제2점착제(150b)를 포함할 수 있다.
상기 제1점착제는 상기 편광자와 상기 보강재 사이에 포함될 수 있다.
상기 제2점착제는 상기 제1점착제와 대향하고, 상기 보강재와 상기 점착 시트의 하부 사이에 포함될 수 있다.
상기 보강재의 각각 상부와 하부에 존재하는 제1점착제(150a)와 제2점착제(150b)는 동일하거나 이종의 점착제를 사용할 수 있다. 또한, 저장 모듈러스인 softness가 동일하거나 이종의 점착제를 사용할 수도 있다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 편광판(200)은 편광자(110); 및 상기 편광자(110)의 상부에 적층된 보호필름(120), 상기 편광자의 하부에 적층된 점착 시트(130)를 포함하고, 상기 점착 시트(130)는 점착제(160)와 상기 점착제(160) 내에 함침된 보강재(140)를 포함할 수 있다.
상기 보강재의 최대 길이는 상기 점착 시트의 길이 대비 1 이하, 바람직하게는 0.8 내지 1이 될 수 있다.
구체예에서, 도 1에서와 같이, 상기 점착 시트의 길이(B)에 대한 상기 보강재의 최대 길이(A)의 비(A/B)는 1일 수 있다.
다른 구체예에서, 도 2에서와 같이, 상기 점착 시트의 길이(B)에 대한 상기 보강재의 최대 길이(A)의 비(A/B)는 1 이하, 바람직하게는 0.8~1이 될 수 있다.
본 명세서에서 '상부'와 '하부'는 기준이 되는 편광자 또는 보강재에 대해 서로 대향하는 것으로, 보는 시각에 따라 각각 '상부'와 '하부'로 정의한 것이고, '상부'가 '하부'로, '하부'가 '상부'로 변경될 수 있다.
상기 보강재가 시트 형태일 때, 상기 보강재는 상기 점착 시트에 단일층 또는 다중층으로 포함될 수도 있다.
상기 '단일층'은 보강재를 구성하는 복수 개의 층 간에는 어떠한 접착제 등에 의해서도 접착되지 않고 동일 성분임을 의미한다.
상기 보강재가 시트 형태일 때, 상기 보강재의 두께(T)는 50nm-20㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용할 수 있고 편광판을 박형화할 수 있다.
상기 점착 시트의 전체 두께는 3㎛-100㎛, 바람직하게는 5㎛-50㎛, 더 바람직하게는 5㎛-30㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용할 수 있고 편광판을 박형화할 수 있다.
상기 보강재는 상기 점착 시트 중 0.5~50중량%, 바람직하게는 0.5-20중량%, 1~10중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 충분한 점착성을 확보하면서 점착 시트의 내구성을 높일 수 있다.
상기 점착 시트는 상기 점착제와 상기 보강재를 사용하여 통상의 방법으로 제조할 수 있다.
구체예에서, 상기 보강재의 양면에 상기 점착제를 코팅함으로써 양면에 점착력이 있는 점착 시트를 제조할 수 있다. 상기 점착제의 코팅 방법은 통상의 도포 방법을 사용할 수 있다. 구체예에서, 리버스 코팅, 그라비아 코팅 등의 롤 코팅, 스핀 코팅, 스크린 코팅, 파운틴 코팅, 디핑 코팅, 스프레이 코팅법 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
다른 구체예에서, 상기 보강재를 상기 점착제에 침지하여 점착 시트를 제조할 수 있다.
또 다른 구체예에서, 점착제를 이형 시트에 코팅한 후 상기 보강재에 전사하는 방법을 사용할 수 있다.
상기 점착제는 통상의 용제에 점착제용 조성물을 용해 또는 분산시킨 용액의 형태로 사용될 수 있다. 구체예에서, 상기 용제는 톨루엔, 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다. 상기 용액 중 상기 점착제용 조성물의 농도는 10-40중량%로 포함될 수 있다.
상기 편광판은 편광자에 점착 시트를 라미네이트하고, 통상의 점착제 숙성 방법에 의해 제조할 수 있다. 구체예에서, 35-40℃, 상대습도 45-50% 조건에서 숙성시켜 제조할 수 있다.
상기 편광판은 도 3에서 도시된 바와 같이, 보호필름 없이 점착 시트로 액정 패널에 적층될 수 있고, 상기 점착 시트는 점착성과 함께 보호필름로서의 역할을 동시에 수행함으로써 편광판 박형화 효과를 얻을 수 있다.
도 3에 의하면, 상기 편광판(100)은 편광자(110); 및 상기 편광자(110)의 상부에 적층된 보호필름(120), 상기 편광자의 하부에 적층된 점착 시트(130)를 포함하고, 상기 점착 시트(130)는 보강재(140)를 포함할 수 있다. 상기 편광판(100)은 상기 점착 시트(130)에 의해 액정 패널(300)에 바로 적층될 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 편광판용 점착 시트는 점착제에 함침된 보강재를 포함할 수 있다.
상기 점착제, 보강재, 점착 시트에 대한 상세 내용은 상기에서 상술한 바와 같다.
상기 편광판용 점착 시트는 점착성과 함께 보강재를 포함하여 내구성을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점인 광학표시장치는 상기 편광판을 포함할 수 있다.
상기 광학표시장치는 편광판을 포함하는 통상의 장치로 예를 들면 액정표시장치가 될 수 있다. 구체예에서, 상기 광학표시장치는 액정 패널 및 상기 액정 패널에 적층된 편광판을 포함할 수 있다.
도 4에서 도시된 바와 같이, 제1기판(10a)과 제2기판(10b) 사이에 봉입된 액정층(20)을 포함하는 액정 패널을 포함하며, 상기 제1기판(10a)의 일면(상부면)에 상기 편광판이 적층될 수 있다. 구체예에서, 상기 편광판의 점착 시트가 상기 제1기판의 일면(상부면)에 적층될 수 있다.
본 발명에서 상부(면), 하부(면)은 도면 상의 상, 하를 기준으로 편의상 붙여진 명칭이며 반드시 상부와 하부를 의미하는 명칭으로 사용하는 것은 아니다.
구체예에서는 상기 제1기판(10a)은 칼라필터(CF) 기판(상부 기판), 제2기판(10b)은 TFT(Thin Film Transistor) 기판(하부 기판)일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 제1기판(10a)과 제2기판(10b)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 플라스틱 기판은 플렉서블(flexible) 디스플레이에 사용될 수 있는 PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyether sulfone), PAR(polyarylate) 및 COC(cycloolefin copolymer) 등의 플라스틱 기판일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제1기판(10a) 상에는 본 발명의 편광판(100)이 적층될 수 있다. 또한 도면에는 도시하지 않았으나, 제2기판(10b) 하부에도 본 발명의 편광판(100)이 적층될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
제조예 1: 셀룰로오스 시트 제조
Acetobacter xylinum (Gluconacetobacter xylinum BRC 5, 연세대학교)라는 균주를 사용하여 셀룰로오스 시트를 제조하였다. 패트리디쉬에 5~10 mL Hestrin & Schramm 배지를 담고 전 배양에서 얻어진 배양액을 50㎕를 접종한 후 30℃에서 원하는 두께의 시트가 생성되도록 3~7일 동안 배양기 안에서 정치 배양(stationary culture)하여 도 5와 같이 얻었다. 도 5의 일 부분을 확대한 결과, 도 6과 같이, 균체에 셀룰로오스 섬유가 혼합된 상태를 얻을 수 있다.
배양 후 얻어진 셀룰로오스는 겔의 형태로 존재한다. 증류수를 이용하여 세척하고 0.25 M의 NaOH 용액에 48시간 동안 침지하여 균체를 제거하였다. 균체의 용출의 효율을 높이기 위해서 NaOH용액은 3,6, 12, 24, 48시간되는 시점에서 교환해주었다. 그리고 다시 증류수를 통해 수 회 세척하여 pH가 7이 되도록 중화시켰다. 정제된 셀룰로오스 겔은 상온에서 건조함으로써 시트의 형태로 얻을 수 있다. 도 7은 정제 후 박테리아 셀룰로오스의 표면의 주사 전자 현미경 결과이다. 건조된 셀룰로오스 시트의 두께는 5㎛이었다. 도 8은 건조시킨 셀룰로오스 시트이다.
제조예 2: 점착제 I의 제조
95중량부의 탄소수 1 내지 16의 알킬기를 가진 모노머(부틸 아크릴레이트)와, 각각 2.5 중량부의 카르복시산기를 갖는 모노머(아크릴산)와 하이드록실기를 갖는 모노머(2-히드록시에틸메타크릴레이트)가 평균 분자량이 100만g/mol로 공중합되어 있는 아크릴계 점착수지 100중량부, 희석제로 메틸에틸케톤 20중량부, 가교제로서 디이소시아네이트의 트리메틸올프로판 어덕트체 0.5중량부, 커플링제로서 에폭시기를 함유한 메톡시실란 0.06중량부를 넣고 20분간 교반하여 점착 도공액을 제조한다.
도공액을 이형필름에 도포하고 건조 후 점착층의 두께가 25㎛가 되도록 점착시트를 제조하여 편광판에 라미네이션하여 35℃, 45% 조건에서 점착제를 숙성시킨다.
1mm 두께로 적층시킨 점착제를 지름 8mm의 원형으로 절단하여 시편을 준비한다. Physica社의 MCR-501 장비를 사용하여 25℃의 온도에서 10-3 ~ 102 Hz의 각속도로 oscillation하여 frequency sweep 테스트를 진행하여 저장 탄성률(storage modulus, G')을 측정하였다. 저장 탄성율은 1Hz에서의 값으로 1 x 104 Pa였다.
상기 점착제에 제조예 1의 셀룰로오스 시트를 코팅한 결과 도 9와 같이 투명함을 확인하였다.
제조예 3: 점착제 II 의 제조
96중량부의 탄소수 1 내지 16의 알킬기를 가진 모노머(부틸 아크릴레이트)와, 각각 2중량부의 카르복시산기를 갖는 모노머(아크릴산)와 하이드록실기를 가진 모노머(2-히드록시에틸메타크릴레이트)가 평균 분자량이 150만g/mol로 공중합되어 있는 아크릴계 점착수지 100중량부, 희석제로 메틸에틸케톤 20중량부, 가교제로서 디이소시아네이트의 트리메틸올프로판 어덕트체 8중량부, 카보디이미드계 0.003중량부, 커플링제로서 에폭시기를 함유한 메톡시실란 0.06중량부를 넣고 20분간 교반하여 점착 도공액을 제조한다. 도공액을 이형필름에 도포하고 건조 후 점착층의 두께가 25㎛가 되도록 점착시트를 제조하여 편광판에 라미네이션하여 35℃, 45% 조건에서 점착제를 숙성시킨다.
상기 제조예 2와 동일한 방법으로 저장 탄성율을 측정하였고, 저장 탄성율은 1 x 107 Pa였다.
제조예 4: 편광자의 제조
폴리비닐알코올 필름을 가이드롤을 이용하여 움직이면서, 요오드와 요오드화칼륨의 염색액에 침지하여 염색한 후 3~5배 연신 처리하였다. 이어서, 상기 필름을 붕산과 요오드화칼륨의 조 안으로 투입하여 가교 처리를 하고, 80℃에서 5~8분간 건조하여 편광자를 얻었다.
실시예 1
제조예 4의 편광자의 일면에 수성 접착제를 이용하여 한 면에 보호필름인 트리아세틸셀룰로오스 필름을 접착시키고 라미네이트한다. 제조예 1의 셀룰로오스 시트 일면에 상부 점착제로 제조예 2의 점착제를, 다른 일면에 하부 점착제로 제조예 3의 점착제를 코팅하여 양면에 점착력이 있는 점착 시트를 제조한다. 점착 시트를 편광자의 다른 일면에 라미네이트하고, 35℃, 45% 상대 습도에서 숙성시켜 도 1의 구조를 갖는 편광판을 제조하였다.
실시예 2
제조예 4의 편광자의 일면에 수성 접착제를 이용하여 한 면에 보호필름을 접착시키고 라미네이트한다. 제조예 2의 점착제에 제조예 1의 셀룰로오스 시트를 함침하여 점착 시트를 제조한다. 점착 시트를 편광자의 다른 일면에 라미네이트하고, 35℃, 45% 상대 습도에서 숙성시켜 도 2의 구조를 갖는 편광판을 제조하였다.
실시예 3-6
상기 실시예 1-2에서, 점착제의 종류, 편광판의 구조를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 1-4
상기 실시예 1-2에서, 점착제의 종류, 편광판의 구조를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
도 10에 의하면, 편광판(50)은 편광자(10), 상기 편광자의 상부면에 적층된 보호필름(20), 상기 편광자의 하부면에 적층된 점착층(30)을 포함한다.
제조한 편광판에 대해 내구성을 평가하였다. 내구성은 편광판을 액정 표시 장치 또는 Glass에 100mm x 80mm로 부착 후 50℃, 3.5기압에서 밀착시킨다. 이후, 건열 조건인 85℃에서 500 시간, 내습열 조건인 60℃/90%에서 500 시간을 보관한 후 1시간 상온 방치하여 편광판 단부의 점착제 들뜸 및 기포 발생 유/무를 확인하였다. 하기 평가 기준으로 평가하였다.
○ : 단부 들뜸 및 기포 발생 없음.
× : 단부 들뜸 및 기포 발생.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4
편광판 구조 도 1 도 2 도 1 도 2 도 1 도 1 도 10 도 10 도 10 도 10
상부 점착제 유형 I I II II II I I II II I
하부 점착제 유형 I I II II I II I II I II
내구성 × × × ×
상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 점착 시트를 포함하는 편광판은 셀룰로우스 세트가 보강재의 역할을 하면서 내구성이 개선되었다. 이러한 내구성은 빛샘, 패널 휨 등 제품에서 요구되는 물성도 개선할 수 있다.
반면에, 본 발명의 점착 시트를 포함하지 않는 비교예 1-4의 편광판은 점착층이 편광자의 수축을 견디지 못하고 들뜨는 현상이 발생하여 내구성이 좋지 않았다.

Claims (18)

  1. 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 적층된 점착 시트를 포함하고,
    상기 점착 시트는 점착제; 및 상기 점착제에 함침된 보강재를 포함하는 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 점착제는 고무계 점착제, (메타)아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제, 비닐알킬에테르계 점착제, 폴리비닐알코올계 점착제, 폴리비닐피롤리돈계 점착제, 폴리아크릴아미드계 점착제, 셀룰로오스계 점착제 중 하나 이상을 포함하는 편광판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 점착제는 (메타)아크릴계 공중합체와 가교제를 포함하는 점착제용 조성물의 경화물을 포함하는 편광판.
  4. 제3항에 있어서, 상기 (메타)아크릴계 공중합체는 알킬기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머 95-96중량%, 카르복시산기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머 2-3중량%, 및 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴계 모노머 2-3중량%의 공중합체를 포함하는 편광판.
  5. 제3항에 있어서, 상기 점착제용 조성물은 실란커플링제를 더 포함하는 편광판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보강재는 섬유 또는 섬유 네트 워크를 포함하는 편광판.
  7. 제6항에 있어서, 상기 섬유는 직경이 380nm 이하인 편광판.
  8. 제6항에 있어서, 상기 섬유는 셀룰로오스 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 면 섬유, 탄소나노튜브 섬유 중 하나 이상을 포함하는 편광판.
  9. 제1항에 있어서, 상기 보강재는 셀룰로오스 시트를 포함하는 편광판.
  10. 제1항에 있어서, 상기 보강재는 시트, 입자, 필름의 형태를 갖는 편광판.
  11. 제1항에 있어서, 상기 점착 시트의 길이(B)에 대한 상기 보강재의 최대 길이(A)의 비(A/B)는 1 이하인 편광판.
  12. 제1항에 있어서, 상기 점착 시트는 상기 보강재; 및 상기 보강재의 상부에 접촉되는 제1 점착제와 상기 보강재의 하부에 접촉되는 제2 점착제를 포함하는 편광판.
  13. 제1항에 있어서, 상기 점착 시트의 두께는 3㎛-100㎛인 편광판.
  14. 제1항에 있어서, 상기 점착 시트 중 상기 점착제는 50-99.5중량%, 상기 보강재는 0.5-50중량%로 포함되는 편광판.
  15. 제1항에 있어서, 상기 편광자의 다른 일면에 보호필름이 더 적층된 편광판.
  16. 제15항에 있어서, 상기 보호필름은 셀룰로오스계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리(메타)아크릴레이트계, 폴리카보네이트계, 폴리에스테르계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 또는 이들의 혼합을 포함하는 편광판.
  17. 제1항에 있어서, 상기 점착 시트는 액정 패널에 적층되는 편광판.
  18. 액정 패널; 및
    상기 액정 패널에 적층된 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 광학표시장치.
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