KR20140118875A - 편광자 보호 필름, 이를 포함하는 편광판 및 편광판의 제조방법 - Google Patents

편광자 보호 필름, 이를 포함하는 편광판 및 편광판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광자 보호 필름, 이를 포함하는 편광판 및 편광판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고경도 및 우수한 특성을 나타내는 편광자 보호 필름, 이를 포함하는 편광판 및 편광판의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 편광판에 따르면, 우수한 경도, 가요성, 및 광학 특성을 나타내어 다양한 분야에 유용하게 이용될 수 있다.

Description

편광자 보호 필름, 이를 포함하는 편광판 및 편광판의 제조방법{Polarizer protecting film, polarizer plate comprising the same, and method for preparing the polarizer plate}
본 발명은 편광자 보호 필름, 이를 포함하는 편광판 및 편광판의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 우수한 물리적, 광학적 특성을 나타내는 편광자 보호 필름, 이를 포함하는 편광판 및 편광판의 제조방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 디스플레이 중 하나이다. 일반적으로 액정 디스플레이는 TFT(Thin Film Transistor) 어레이 기판과 칼라필터 기판 사이에 액정층이 봉입된 구조를 취한다. 상기 어레이 기판과 칼라필터 기판에 존재하는 전극에 전기장을 인가하면 그 사이에 봉입된 액정층의 액정 분자의 배열이 변하게 되고 이를 이용해 영상을 표시하게 된다.
한편, 어레이 기판과 칼라필터 기판의 외측에는 편광판이 구비되어 있다. 편광판은 백라이트로부터 입사되는 빛 및 액정층을 통과한 빛 중 특정 방향의 빛을 선택적으로 투과함으로써 편광을 제어할 수 있다.
편광판은 일반적으로 빛을 특정 방향으로 편광시킬 수 있는 편광자(polarizer)에, 상기 편광자를 지지 및 보호하기 위한 보호 필름을 접착시킨 구조로 이루어진다.
상기 보호 필름으로는, 트리아세틸셀룰로오스(TAC)로 이루어진 필름이 널리 이용되고 있다. 또한, 고경도 및 내마모성의 특성을 갖는 필름을 달성하기 위해 하드코팅 층을 코팅하는 보호 필름이 제안되고 있다.
한편, 요즘에는 액정 장치의 용도가 광범위해져 여러 분야의 장치에 사용되고 있어, 편광판의 경도의 향상 및 박형화에 대한 관심이 높아지고 있다.
이러한 필요성에 대하여 TAC 필름을 생략하고, 편광자의 표면에 광중합성 화합물을 이용하여 보호층을 형성한 편광판이 일본 공개특허공보 2005-010329호 등에 제안되어 있다. 그러나, 충분한 경도를 가지며 박형화가 가능하도록 낮은 두께를 나타내며 대량 생산 공정에 적합하도록 충분한 가요성을 나타내는 편광판에 대해서 여전히 개발이 요구되고 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 고경도 및 고투명도를 나타내고 박형화가 가능하며, 동시에 우수한 가요성을 나타내어 컬 또는 크랙이 발생하지 않는 편광자 보호용 필름, 이를 포함하는 편광판 및 편광판의 제조방법을 제공한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 본 발명은, 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머와의 경화 수지를 포함하는 편광자 보호필름을 제공한다.
또한 본 발명은, 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일 면에 구비되는 보호필름을 포함하며, 상기 보호 필름은 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머와의 경화 수지를 포함하는 편광판을 제공한다.
또한, 본 발명은 이형 필름 상에 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머를 포함하는 바인더; 및 광 개시제를 포함하는 수지 조성물을 도포하는 단계;
상기 도포된 수지 조성물을 광경화하여 보호 필름을 형성하는 단계; 및
편광자의 일 면에 상기 보호 필름을 라미네이트하여 접착시키는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 편광자 보호필름에 따르면, 고경도, 내찰상성, 고투명도를 나타내며 우수한 가공성으로 컬 또는 크랙이 발생하지 않아 각종 디스플레이 기기에 유용하게 적용할 수 있으며, TAC 필름과 같은 기재 필름에 별도의 코팅없이 적용하여 박형화가 가능하다. 특히, 연신 필름을 포함하지 않으므로, 위상차값이 실질적으로 0에 가까울 정도로 낮아 편광자 보호용 필름뿐 아니라, 이러한 낮은 위상차값이 요구되는 각종 디바이스에 용도의 제한없이 사용될 수 있다.
또한, 우수한 가공성 및 가요성을 나타내어 대면적 또는 곡면 디스플레이에도 적용이 가능한 장점이 있다.
본 발명의 편광자 보호 필름은, 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머와의 경화 수지를 포함한다.
본 발명의 편광판은, 편광자; 상기 편광자의 적어도 일 면에 구비되는 보호 필름을 포함하며, 상기 보호 필름은 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머와의 경화 수지를 포함한다.
본 발명의 편광판의 제조방법은, 이형 필름 상에 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머를 포함하는 바인더; 및 광 개시제를 포함하는 수지 조성물을 도포하는 단계; 상기 도포된 수지 조성물을 광경화하여 보호 필름을 형성하는 단계; 및 편광자의 일 면에 상기 보호 필름을 라미네이트하여 접착시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 편광자 보호 필름, 이를 포함하는 편광판 및 편광판의 제조방법에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 명세서에서 아크릴레이트계란, 아크릴레이트 뿐만 아니라 메타크릴레이트, 또는 아크릴레이트나 메타크릴레이트에 치환기가 도입된 유도체를 모두 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 편광자 보호 필름은, 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머와의 경화 수지를 포함한다.
상기 편광자 보호 필름은 편광자를 외부로부터 보호하는 용도로 사용한다.
일반적으로 사용되는 편광자 보호 필름으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephtalate, PET)와 같은 폴리에스테르(polyester), 사이클릭 올레핀 공중합체(cyclic olefin copolymer, COC), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAC), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketon, PEEK), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리이미드(polyimide, PI) 또는 트리아세틸셀룰로오스(triacetylcellulose, TAC) 등으로 이루어진 기재를 들 수 있다.
상기 기재 중에서도 특히 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름이 광학적 특성이 우수하여 많이 사용되고 있다. 그런데 상기 TAC 필름은 단독으로 사용할 경우 표면 경도가 약하고 습도에 취약하여, 하드코팅 등의 기능성 코팅층을 추가할 필요가 있다. 그러나 이와 같이 기능성 코팅층을 더 포함할 경우 보호 필름의 전체 두께가 높아져 최근의 박형화 요구에 부합하지 못하고 추가 코팅으로 인해 필름에 컬이나 크랙 등이 발생할 우려가 있다.
이에, 본 발명은 범용적으로 사용되고 있는 TAC 필름을 대체하며, 별도의 코팅층을 포함하지 않으면서도 충분한 경도 및 박형화 추세에 부합할 수 있도록 낮은 두께를 갖는 보호 필름을 제공한다. 또한 본 발명의 보호 필름은 편광자 보호 필름에 요구되는 우수한 광학 특성을 나타내며, 생산, 가공, 보관 및 운반 등에 용이하도록 우수한 가요성을 나타낼 수 있다.
또한, 연신 필름을 포함하지 않으므로, 위상차값이 실질적으로 0에 가까울 정도로 낮아 편광자 보호용 필름뿐 아니라, 이러한 낮은 위상차값이 요구되는 각종 디바이스에 용도의 제한 없이 사용될 수 있다.
더하여, 우수한 가공성 및 가요성을 나타내어 대면적 또는 곡면 디스플레이에도 적용이 가능한 장점이 있다.
본 발명의 편광자 보호 필름은 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머와의 경화 수지를 포함한다.
상기 다관능 아크릴레이트계 모노머는 아크릴레이트계 관능기를 2개 이상으로 포함하고 분자량이 1,000 g/mol 미만인 것을 의미한다. 보다 구체적으로 예를 들어 헥산디올디아크릴레이트(HDDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(EGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETA), 또는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 등을 들 수 있으나, 본 발명의 다관능 아크릴레이트계 모노머가 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머는 서로 가교되거나, 또는 후술하는 아크릴레이트계 올리고머와 가교되어 보호 필름에 일정한 강도와 내마모성을 부여하는 역할을 한다.
상기 다관능 아크릴레이트계 모노머는 단독으로 또는 서로 다른 종류를 조합하여 사용할 수 있다.
상기 아크릴레이트계 올리고머는 ASTM D638에 의해 측정하였을 때, 약 5 내지 약 200%, 또는 약 5 내지 약 100%, 또는 약 10 내지 약 50%의 신율을 가지는 아크릴레이트로써 특히, 아크릴레이트 관능기를 2개 이상으로 가지고 있는 올리고머를 의미한다. 상기 아크릴레이트계 올리고머의 신율이 상기 범위를 가질 때 기계적 물성의 저하 없이 우수한 유연성과 탄성을 나타낼 수 있다. 상기와 같은 신율 범위를 만족하는 아크릴레이트계 올리고머는 유연성과 탄성이 우수하여 상기 아크릴레이트계 모노머와 경화 수지를 형성하며, 이를 포함하는 보호 필름에 충분한 가요성, 컬 특성 등을 부여할 수 있음을 기초로 하여 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아크릴레이트계 올리고머의 중량평균분자량은 약 1,000 내지 약 10,000 g/mol, 또는 약 1,000 내지 약 5,000 g/mol, 또는 약 1,000 내지 약 3,000 g/mol의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아크릴레이트계 올리고머는 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide), 프로필렌 옥사이드(propylene oxide), 또는 카프로락톤(caprolactone) 중 1종 이상으로 변성된 아크릴레이트계 올리고머일 수 있다. 상기 변성된 아크릴레이트계 올리고머를 사용할 경우 변성에 의해 상기 아크릴레이트계 올리고머에 유연성이 더욱 부여되어 보호 필름의 컬 특성 및 가요성이 증가할 수 있다.
상기 아크릴레이트계 올리고머는 단독으로 또는 서로 다른 종류를 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 보호 필름은 상술한 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머가 자외선에 의해 경화된 경화 수지를 포함한다. 또한, 본 발명의 보호 필름은 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 성분을 포함하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 경화 수지는 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머가 약 2:8 내지 약 8:2, 또는 약 3:7 내지 약 7:3, 또는 약 4:6 내지 약 6:4의 중량비로 경화되어 있는 것일 수 있다. 상기 경화 수지가 상기 범위로 경화될 때 본 발명의 보호 필름은 기계적 특성의 저하없이 충분하 가요성을 가질 수 있다.
본 발명의 보호 필름은, 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머가 경화된 경화 수지를 포함함으로써 광학 물성의 저하 없이 고경도 및 박형화가 가능하다. 또한 하드코팅과 같은 별도의 기능성 코팅층 없이도 표면 경도 및 내스크래치 특성이 우수하다. 더하여 우수한 유연성, 내충격성 및 가요성을 확보할 수 있어, 대면적 또는 곡면 디스플레이에도 적용이 가능하다. 또한 연신 필름이 아닌 경화 수지층을 포함하므로, 위상차값이 실질적으로 0에 가까울 정도로 낮아 편광자 보호용 필름뿐 아니라, 낮은 위상차값이 요구되는 각종 디스플레이 장치에 용도의 제한없이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 보호 필름은 상술한 다관능 아크릴레이트계 모노머와 함께 아크릴레이트계 올리고머가 가교 중합된 경화 수지를 포함함으로써, 고경도를 나타내면서도 동시에 유연성을 갖출 수 있다. 이에 따라, 별도의 기능성 코팅층 없이 편광자 보호층의 기능을 하면서 동시에 하드코팅 층의 역할을 하여 다기능성의 편광자 보호 필름으로 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 보호 필름은 무기 미립자를 더 포함할 수 있다. 상기 무기 미립자는 상기 경화 수지 내에 분산되어 있는 형태로 포함될 수 있다.
상기 무기 미립자로 입경이 나노 스케일인 무기 미립자, 예를 들어 입경이 약 100nm 이하, 또는 약 10 내지 약 100nm, 또는 약 10 내지 약 50nm의 나노 미립자가 될 수 있다. 또한 상기 무기 미립자로는 예를 들어 실리카 미립자, 알루미늄 옥사이드 입자, 티타늄 옥사이드 입자, 또는 징크 옥사이드 입자 등을 포함할 수 있다.
상기 무기 미립자를 포함함으로써 보호 필름의 경도를 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보호 필름이 무기 미립자를 더 포함하는 경우, 상기 경화 수지의 총 중량을 100 중량부로 할 때, 상기 무기 미립자를 약 1 내지 약 100 중량부로 포함할 수 있으며, 또는 약 10 내지 약 50 중량부로 포함할 수 있다. 상기 무기 미립자를 상기 범위로 포함함으로써 고경도와 가요성이 모두 우수한 보호 필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보호 필름은 두께가 약 10㎛ 이상, 예를 들어 약 10 내지 약 200㎛, 또는 약 10 내지 약 100㎛, 또는 약 10 내지 약 50㎛, 또는 약 10 내지 약 40㎛, 또는 약 10 내지 약 30㎛의 두께를 가질 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기와 같은 두께를 가짐으로써 별도의 코팅층을 포함하는 필름에 비하여 박형화가 가능하며, 컬이나 크랙 발생 없이 고경도의 보호 필름을 제공할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 편광자 보호 필름은 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머, 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머, 광 개시제, 및 선택적으로 무기 미립자, 유기 용매를 포함하는 수지 조성물을 광경화시켜 형성할 수 있다.
상기 광 개시제로는 1-히드록시-시클로헥실-페닐 케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-하이드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 메틸벤조일포르메이트, α,α-디메톡시-α-페닐아세토페논, 2-벤조일-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포린일)페닐]-1-부타논, 2-메틸-1-[4-(메틸씨오)페닐]-2-(4-몰포린일)-1-프로판온 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥사이드, 또는 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한 현재 시판되고 있는 상품으로는 Irgacure 184, Irgacure 500, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907, Darocur 1173, Darocur MBF, Irgacure 819, Darocur TPO, Irgacure 907, Esacure KIP 100F 등을 들 수 있다. 이들 광 개시제는 단독으로 또는 서로 다른 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유기 용매로는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올과 같은 알코올계 용매, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 1-메톡시-2-프로판올과 같은 알콕시 알코올계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸프로필케톤, 사이클로헥사논과 같은 케톤계 용매, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸글리콜모노에틸에테르, 디에틸글리콜모노프로필에테르, 디에틸글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜-2-에틸헥실에테르와 같은 에테르계 용매, 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 용매 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
한편, 상기 수지 조성물은 전술한 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머, 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머, 무기 미립자, 광 개시제, 유기 용매 외에도, UV 흡수제, 계면활성제, 황변 방지제, 레벨링제, 방오제 등 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 또한 그 함량은 본 발명의 보호 필름의 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 다양하게 조절할 수 있으므로, 특별히 제한하지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 예를 들어 상기 수지 조성물은 첨가제로 계면활성제를 포함할 수 있으며, 상기 계면활성제는 1 내지 2 관능성의 불소계 아크릴레이트, 불소계 계면 활성제 또는 실리콘계 계면 활성제일 수 있다. 이때 상기 계면활성제는 상기 경화 수지 내에 분산 또는 가교되어 있는 형태로 포함될 수 있다.
또한, 상기 첨가제로 황변 방지제를 포함할 수 있으며, 상기 황변 방지제로는 벤조페논계 화합물 또는 벤조트리아졸계 화합물 등을 들 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일 면에 구비되는 보호 필름을 포함하며, 상기 보호 필름은 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머와의 경화 수지를 포함하는 편광판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 이형 필름 상에 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머를 포함하는 바인더; 및 광 개시제를 포함하는 수지 조성물을 도포하는 단계; 상기 도포된 수지 조성물을 광경화하여 보호 필름을 형성하는 단계; 및 편광자의 일 면에 상기 보호 필름을 라미네이트하여 접착시키는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법을 제공한다.
먼저, 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머를 포함하는 바인더; 및 광 개시제를 포함하는 수지 조성물을 이형 필름 상에 도포한다. 상기 수지 조성물에 포함되는 성분에 대한 구체적인 설명은 상기 편광자 보호 필름에서 설명한 바와 같다. 상기 수지 조성물은 선택적으로 유기 용매, 무기 미립자, 첨가제 등을 더 포함할 수 있다.
상기 이형 필름은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이형 필름은 폴리에스테르 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리프로필렌 필름 등의 폴리올레핀계 필름, 또는 테프론계 필름일 수 있으며, 바람직하게는 박리가 용이하도록 실리콘계 수지, 멜라민계 수지 또는 요소계 수지 등으로 이형 처리된 필름일 수 있다. 상기 이형 필름의 두께는 특별히 한정하지 않으나, 약 20 내지 약 200㎛의 두께를 갖는 이형 필름을 주로 사용할 수 있다.
상기 이형 필름은 수지 조성물의 경화 후 상기 보호 필름을 편광자에 부착하기 전 박리하여 제거될 수 있다. 또는 운반 및 보관 등에 유리하도록 편광자에 부착한 후에 제거될 수도 있다.
상기 수지 조성물을 도포하는 방법은 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 바코팅 방식, 나이프 코팅방식, 롤 코팅방식, 블레이드 코팅방식, 다이 코팅방식, 마이크로 그라비아 코팅방식, 콤마코팅 방식, 슬롯다이 코팅방식, 립 코팅방식, 또는 솔루션 캐스팅방식 등을 이용할 수 있다.
다음에, 도포된 수지 조성물에 조외선을 조사하여 광경화 반응을 수행함으로써 보호 필름을 형성할 수 있다. 상기 자외선을 조사하기 전, 수지 조성물의 도포면을 평탄화하고 조성물에 포함된 용매를 휘발시키기 위해 건조하는 과정을 더 수행할 수 있다.
상기 자외선의 조사량은, 예를 들면 약 20 내지 약 600 mJ/cm2일 수 있다. 자외선 조사의 광원으로는 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, 블랙 라이트(black light) 형광 램프 등을 사용할 수 있다.
상기 수지 조성물이 완전히 경화된 후 TAC과 같은 기재 필름이나 별도의 코팅층 없이 단일층으로 형성된 편광자 보호 필름을 수득할 수 있다.
본 발명의 편광자 보호 필름에 따르면, 보호 필름을 편광자 상에 직접 형성하지 않고 별도의 이형 필름 상에 도포하여 경화하므로 기재 수축의 영향을 받지 않아 컬이나 크랙이 발생하지 않으며 고경도의 보호 필름을 형성할 수 있다. 또한, 낮은 위상차값을 나타내며, 광투과율, 헤이즈 등 편광자 보호 필름에 요구되는 광학 물성의 저하 없이 고경도의 편광자 보호 필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 보호 필름은 고경도, 가요성, 내찰상성, 고투명도 등을 나타내어 편광자 보호용으로 단일층의 필름으로 사용 가능하며 다양한 표시 장치에 유용하게 이용될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 보호 필름은 상기 편광자의 한쪽 면에만 포함되거나, 상기 편광자의 양쪽 면에 모두 포함될 수 있다.
편광자는 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 빛으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 빛만을 추출할 수 있는 특성을 나타낸다. 이러한 특성은 요오드를 흡수한 PVA(poly vinyl alcohol)를 강한 장력으로 연신하여 달성할 수 있다. 예를 들어 보다 구체적으로, PVA 필름을 수용액에 담가 팽윤(swelling)시키는 팽윤하는 단계, 상기 팽윤된 PVA 필름에 편광성을 부여하는 이색성 물질로 염색하는 단계, 상기 염색된 PVA 필름을 연신(stretch)하여 상기 이색성 염료 물질을 연신 방향으로 나란하게 배열시키는 연신 단계, 및 상기 연신 단계를 거친 PVA 필름의 색을 보정하는 보색 단계를 거쳐 편광자를 형성할 수 있다. 그러나, 본 발명의 편광판이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 편광판은 상기 편광자의 적어도 일 면에 구비되는 보호 필름을 포함한다.
상기 보호 필름은 약 10㎛이상, 예를 들어 약 10 내지 약 100㎛, 또는 약 10 내지 약 50㎛, 또는 약 10 내지 약 40㎛, 또는 약 10 내지 약 30㎛의 두께를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 편광판의 전체 두께는 약 45㎛이상, 예를 들어 약 45 내지 약 250㎛, 또는 약 50 내지 약 120㎛, 또는 약 50 내지 약 100㎛가 될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기와 같은 박형의 두께를 가지면서도 컬이나 크랙 발생 없이 고경도를 달성할 수 있다.
상기 보호 필름은 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머와의 경화 수지를 포함하며, 선택적으로 상기 경화 수지 내에 분산되어 있는 무기 미립자를 더 포함할 수 있다. 이에 대한 보다 구체적인 설명과 상기 보호 필름을 제조하는 방법은 상기 편광자용 보호 필름에서 설명한 바와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 편광판은 상기 편광자 및 보호 필름 사이에 구비되는 접착제층을 더 포함할 수 있다.
상기 접착제층은 투명성을 갖고 편광자의 편광 특성이 유지될 수 있는 편광자용 접착제를 포함하는 것일 수 있다. 사용 가능한 접착제로는 당 기술분야에 알려져 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 일액형 또는 이액형의 폴리비닐알콜(PVA)계 접착제, 아크릴계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 스티렌 부타디엔 고무계(SBR) 접착제, 또는 핫멜트형 접착제 등이 있으나, 본 발명이 이들 예에만 한정되는 것은 아니다.
상기 접착제층의 두께는 약 0.1 내지 약 10㎛, 또는 약 0.1 내지 약 5㎛일 수 있으나, 본 발명이 이들 예에만 한정되는 것은 아니다.
다음에, 형성된 보호 필름을 접착제를 이용하여 편광자에 라미네이트하여 접착시킴으로써 본 발명의 편광판을 수득할 수 있다. 이?, 상기 이형 필름은 수지 조성물의 경화 후 상기 보호 필름을 편광자에 부착하기 전이나 또는 후에 선택적으로 박리하여 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보호 필름은 편광자의 양 면에 부착할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 보호 필름은 편광자의 일 면에만 부착하고, 다른 일 면에는 TAC과 같은 다른 범용의 필름을 부착할 수 있다. 이때, 상기 보호 필름이 사용자와 대면하는 최외각에 위치하도록 할 수 있다. 이처럼 본 발명의 보호 필름은 최외각층에 적합한 고경도, 내스크래치성, 및 광학 특성을 나타낸다.
본 발명의 보호 필름은 TAC 필름을 대체할 수 있을 정도로 우수한 특성을 나타내며, 따라서 이를 포함하는 편광판은 우수한 연필 경도, 컬 특성, 가요성 및 광학 특성을 가질 수 있다.
예를 들어 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 편광판은, 상온에서 24 시간 동안 노출시킨 후 평면에 위치시켰을 때, 상기 편광판의 각 모서리 또는 일 변이 평면에서 이격되는 거리의 평균값이 약 3mm 이하, 또는 약 2mm 이하, 또는 약 1mm 이하일 수 있다.
또한 본 발명의 편광판은, 500g 하중에서의 연필 경도가 1H 이상, 또는 2H 이상, 또는 3H 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 편광판은 단체 투과율이 40% 이상, 또는 42% 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 편광판은 직경 15mm, 또는 12mm, 또는 5mm의 원통형 만드렐에 끼워 감았을 때 크랙이 발생하지 않을 수 있다.
또한, 본 발명의 편광판에 구비되는 보호 필름은 0 내지 1nm, 또는 0 내지 0.6nm, 또는 0 내지 0.5nm의 면 방향 위상차값을 나타낼 수 있다.
이와 같은 본 발명의 보호 필름을 구비하는 편광판은, 다양한 분야에서 활용이 가능하다. 예를 들어 이동통신 단말기, 스마트폰, 기타 모바일 기기, 디스플레이 기기, 전자칠판, 옥외 전광판, 각종 표시부의 용도로 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 편광판은 TN(Twisted Nematic), STN(Super Twisted Nematic) 액정용 편광판일 수 있으며, IPS(In-Plane Switching), Super-IPS, FFS(Fringe Field Switching) 등의 수평배향모드용 편광판일 수도 있고, 수직배향모드용 편광판일 수도 있다..
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
< 실시예 >
보호 필름의 제조
실시예 1
트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 50g, DPCA120 (Nippon Kayaku, 카프로락톤 변성 6 관능기 아크릴레이트, ASTM D638로 측정한 신율 12%, Mw 1,950) 20g, PU3400 (미원, 에틸렌 옥사이드 변성 3 관능기 아크릴레이트, ASTM D638로 측정한 신율 20%, Mw 2,500) 30g, 광개시제(상품명 Darocur TPO) 6g, UV흡수제(상품명 Chimassorb 81) 3g, MEK 10g을 혼합하여 코팅액을 제조하고 PET 이형 필름에 bar 코팅하였다. 이를 60℃에서 2분간 건조한 후, 질소 분위기에서 black UV를 조사하여 두께가 25㎛인 보호 필름을 얻었다.
실시예 2
트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 50g, DPCA120 20g, TA604AU (일본유지, 에틸렌 옥사이드 변성 3 관능기 아크릴레이트, ASTM D638로 측정한 신율 49%, Mw 2,300) 30g, 광개시제(상품명 Darocur TPO) 6g, UV흡수제(상품명 Chimassorb 81) 3g, MEK 10g을 혼합하여 코팅액을 제조하고 PET 이형 필름에 bar 코팅하였다. 이를 60℃에서 2분간 건조한 후, 질소 분위기에서 black UV를 조사하여 두께가 25㎛인 보호 필름을 얻었다.
실시예 3
C150 (Nano resin의 TMPTA에 20nm SiO2가 50% 분산되어 있는 제품, 25g, SiO2 25g) 50g, PU3400 20g, TA604AU 30g, 광개시제(상품명 Darocur TPO 6g, UV흡수제(상품명 Chimassorb 81) 3g, MEK 10g을 혼합하여 코팅액을 제조하고 PET 이형 필름에 bar 코팅하였다. 이를 60℃에서 2분간 건조한 후, 질소 분위기에서 black UV를 조사하여 두께가 25㎛인 보호 필름을 얻었다.
비교예 1
트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 50g, EB1290 (SK Cytec, 6 관능기 우레탄 아크릴레이트, ASTM D638로 측정한 신율 0%, Mw 1,000) 50g, 광개시제(상품명 Darocur TPO) 6g, UV흡수제(상품명 Chimassorb 81) 3g, MEK 10g을 혼합하여 코팅액을 제조하고 40㎛두께의 TAC 필름에 bar 코팅하였다. 이를 60℃에서 2분간 건조한 후, 질소 분위기에서 black UV를 조사하여 TAC 필름 상에 두께가 6㎛인 보호 필름을 얻었다.
편광판의 제조
실시예 4
실시예 1에서 제조한 보호 필름을 아크릴계 접착제를 이용하여 접착층의 두께가 대략 1㎛가 되도록 PVA필름과 라미네이션하여 접착하고, PET 이형필름을 박리하였다.
PVA의 다른 한 면에는 40㎛두께의 TAC을 동일한 방법으로 접착시킴으로써 편광판을 제조하였다.
실시예 5
PVA 필름의 한 쪽 면에는 실시예 2의 보호 필름을 부착하고 다른 한 면에는 40㎛두께의 TAC 필름을 부착하여 실시예 4와 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예 6
PVA 필름의 한 쪽 면에는 실시예 3의 보호 필름을 부착하고 다른 한 면에는 40㎛두께의 TAC 필름을 부착하여 실시예 4와 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 2
PVA 필름의 한 쪽 면에는 비교예 1의 코팅층이 형성된 TAC 필름을 부착하고 다른 한 면에는 40㎛두께의 TAC 필름을 부착하여 실시예 4와 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 3
PVA 필름의 양 면에 40㎛두께의 TAC 필름을 아크릴계 접착제를 이용하여 접착층의 두께가 대략 1㎛가 되도록 PVA 필름과 라미네이션하여 접착하여 편광판을 제조하였다.
< 실험예 >
<측정 방법>
1)두께
디지털 마이크로미터기를 이용하여 측정하였다.
2) 투과율
Haze meter(HM 150)를 이용하여 투과율과 헤이즈를 측정하였다.
3) 위상차
위상차 측정기(Axoscan)을 이용하여 면 방향 위상차 값을 측정하였다.
4)연필 경도
연필경도 측정기를 이용하여 상기 편광판 표면에 대하여 측정 표준 JIS K5400에 따라 500g의 하중으로 5회 왕복한 후 흠집이 없는 경도를 확인하였다.
5) 내스크래치성
Steel wool #0000에 일정한 하중을 걸어 왕복하여 10회 문지른 뒤 흠집이 생기지 않는 하중을 확인하였다.
6) 컬 특성
각 편광판을 10cm ｘ 10cm로 잘라 24시간 동안 보관한 후 평면에 위치시켰을 때 각 모서리의 일변이 평면으로부터 이격되는 거리의 평균값을 측정하였다.
7) 원통형 굴곡 테스트
각 편광판을 직경 5mm의 원통형 만드렐에 끼워 감은 후 크랙 발생유무를 판단하여 크랙이 발생하지 않은 경우를 OK, 크랙이 발생한 경우를 X로 평가하였다.
상기 물성 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 2 비교예 3
편광판 두께 91㎛ 90㎛ 91㎛ 111㎛ 105㎛
투과율 43.0% 43.0% 42.7% 42.6% 42.7%
헤이즈 0.2 0.3 0.2 0.3 0.2
위상차 0.2nm 0.3nm 0.3nm 2.2nm 2.2nm
연필경도 3H 2H 3H 3H HB
내스크래치 500g 500g 500g 500g 50g
컬특성 0.7mm 0.3mm 0.3mm 28.5mm 0.1mm
굴곡 테스트 OK OK OK X OK
상기 표 1과 같이, 본 발명의 실시예의 편광판은 각 물성에서 모두 양호한 특성을 나타내었다. 특히, 비교예 2와 같이 TAC 및 코팅층을 포함하는 종래의 보호필름 및 TAC만을 포함하는 비교예 3과 비교하여, 낮은 두께로 고경도 및 우수한 컬 특성과 가요성, 낮은 위상차 등을 나타내어 박형화가 요구되는 표시 장치에 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (21)

  1. 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머와의 경화 수지를 포함하는 편광자 보호 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경화 수지는 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머가 2:8 내지 8:2의 중량비로 경화되어 있는 편광자 보호 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머는 헥산디올디아크릴레이트(HDDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(EGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETA), 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 편광자 보호 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 아크릴레이트계 올리고머는 아크릴레이트 관능기를 2개 이상 가지고 있고 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide), 프로필렌 옥사이드(propylene oxide) 및 카프로락톤(caprolactone)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 변성된 것인 편광자 보호 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 경화 수지 내에 분산되어 있는 무기 미립자를 더 포함하는 편광자 보호 필름.
  6. 제5항에 있어서, 상기 경화 수지의 중량을 100 중량부로 할 때, 상기 무기 미립자를 1 내지 100 중량부로 포함하는 편광자 보호 필름.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 무기 미립자는 실리카 나노 미립자, 알루미늄 옥사이드 미립자, 티타늄 옥사이드 미립자 및 징크 옥사이드 미립자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 편광자 보호 필름.
  8. 편광자; 및
    상기 편광자의 적어도 일 면에 구비되는 보호 필름을 포함하며, 상기 보호 필름은 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머와의 경화 수지를 포함하는 편광판.
  9. 제8항에 있어서, 상기 경화 수지는 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머가 2:8 내지 8:2의 중량비로 경화되어 있는 편광판.
  10. 제8항에 있어서, 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머는 헥산디올디아크릴레이트(HDDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(EGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETA), 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 편광판.
  11. 제8항에 있어서, 상기 아크릴레이트계 올리고머는 아크릴레이트 관능기를 2개 이상 가지고 있고 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide), 프로필렌 옥사이드(propylene oxide) 및 카프로락톤(caprolactone)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 변성된 것인 편광판.
  12. 제8항에 있어서, 상기 보호 필름은 상기 경화 수지 내에 분산되어 있는 무기 미립자를 더 포함하는 편광판.
  13. 제8항에 있어서, 상기 보호 필름은 상기 편광자의 양 면에 구비되는 편광판.
  14. 제8항에 있어서, 상기 편광자 및 상기 보호 필름 사이에 구비되는 접착제층을 더 포함하는 편광판.
  15. 제8항에 있어서, 상기 보호 필름의 두께는 10 내지 100㎛인 편광판.
  16. 제 8항에 있어서, 상기 편광판의 두께는 45 내지 250㎛인 편광판.
  17. 제 8항에 있어서, 500g 하중에서, 1H이상의 연필 경도를 나타내는 편광판.
  18. 제8항에 있어서, 상온에서 24 시간 동안 노출시킨 후 평면에 위치시켰을 때, 상기 편광판의 각 모서리 또는 일 변이 평면에서 이격되는 거리의 평균값이 약 3mm 이하인 편광판.
  19. 제8항에 있어서, 직경 15mm의 원통형 만드렐에 끼워 감았을 때 크랙이 발생하지 않는 편광판.
  20. 이형 필름 상에 다관능 아크릴레이트계 모노머, 및 5 내지 200%의 신율을 갖는 아크릴레이트계 올리고머를 포함하는 바인더; 및 광 개시제를 포함하는 수지 조성물을 도포하는 단계;
    상기 도포된 수지 조성물을 광경화하여 보호 필름을 형성하는 단계; 및
    편광자의 일 면에 상기 보호 필름을 라미네이트하여 접착시키는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 편광자의 일 면에 상기 보호 필름을 라미네이트하여 접착시키는 단계 이전 또는 이후에 상기 이형 필름을 박리하는 단계를 더 포함하는 편광판의 제조방법.
KR1020140035589A 2013-03-27 2014-03-26 편광자 보호 필름, 이를 포함하는 편광판 및 편광판의 제조방법 KR101586845B1 (ko)

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