KR20150085157A - 편광판 - Google Patents

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KR20150085157A
KR20150085157A KR1020140003984A KR20140003984A KR20150085157A KR 20150085157 A KR20150085157 A KR 20150085157A KR 1020140003984 A KR1020140003984 A KR 1020140003984A KR 20140003984 A KR20140003984 A KR 20140003984A KR 20150085157 A KR20150085157 A KR 20150085157A
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김효동
최윤석
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 편광판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 MD 방향 수축력이 3.5N/2mm 이하인 편광자와 보호필름이 그 사이에 개재된 열팽창 계수가 250ppm/K 이하인 접착층에 의해 접착됨으로써, 열충격 내구성이 현저히 우수하여, 고온 및 저온 환경에 노출되는 경우에도 크랙 발생 가능성이 현저히 낮은 편광판에 관한 것이다.

Description

편광판 {Polarizing plate}
본 발명은 편광판에 관한 것이다.
편광판은 액정 표시 장치를 구성하는 광학 부품 중 하나로서 유용하다. 편광판은 통상, 편광자의 양면에 보호필름이 적층된 구조를 갖고, 액정 표시 장치에 삽입된다. 편광자의 한쪽 면에만 보호필름을 설치하는 것도 알려져 있지만, 대부분의 경우, 다른 한쪽 면에는 단순한 보호필름이 아닌, 별도의 기능으로서 예를 들면 광학 기능을 갖는 층이 보호필름을 겸하여 접합된다. 또한 편광자의 제조 방법으로서, 2색성 색소에 의해 염색된 1축 연신 폴리비닐알코올계 수지 필름을 붕산 처리하고, 수세한 후, 건조하는 방법이 널리 채용되어 있다.
통상, 편광자에는 상술한 수세 및 건조 후, 즉시 보호필름이 접합된다. 이는 건조 후의 편광자는 물리적인 강도가 약하고, 일단 이를 권취하면, 가공 방향으로 찢어지기 쉽다는 등의 문제가 있기 때문이다. 따라서, 통상 건조 후 편광자에는 즉시 폴리비닐알코올계 수지의 수용액인 수계의 접착제가 도포되고, 이 접착제를 개재시켜 편광자의 양면에 동시에 보호필름이 접합된다.
이러한 편광판은 제조 공정, 취급, 운송, 사용 환경 등 다양한 온도 환경에서 노출될 수 있으므로, 이러한 환경에서도 크랙 등의 결함이 발생하지 않도록 충분한 내구성을 나타내어야 한다.
따라서, 편광판은 제조 이후에 저온 환경과 고온 환경에 번갈아 노출시키는 열충격 내구성 실험을 수행하는데, 이러한 열충격 내구성 실험은 통상적으로 저온과 고온 환경에 30분씩 번갈아 노출시키고, 이러한 6시간 동안의 과정을 1싸이클로 하여, 약 200싸이클 가량 수행된다.
이러한 가혹 조건에서 장시간 수행되는 내구성 실험을 통과하기 위해서는 우수한 열충격 내구성이 요구되나, 통상의 편광판의 경우 편광자와 보호필름의 열팽창 계수의 차이에 의해 실험 중에 편광자에 크랙이 발생하는 문제가 있다.
따라서, 이러한 크랙을 억제할 수 있는 우수한 열충격 내구성을 갖는 편광판의 개발이 요구되나, 그러한 편광판은 아직 확립되지 않은 실정이다.
한국공개특허 제2010-0089793호에는 내구성 및 내열성이 우수한 편광소자, 편광판 및 화상표시장치가 개시되어 있다.
한국공개특허 제2010-0089793호
본 발명은 열충격 내구성이 현저히 개선되어, 편광자의 크랙을 현저히 줄일 수 있는 편광판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. MD 방향 수축력이 3.5N/2mm 이하인 편광자와 보호필름이 그 사이에 개재된 열팽창 계수가 250ppm/K 이하인 접착층에 의해 접착된, 편광판.
2. 위 1에 있어서, 상기 편광자는 TD 방향 수축력이 2.5N/2mm이하인, 편광판.
3. 위 1에 있어서, 상기 편광자는 MD 방향 수축력이 TD 방향 수축력의 2.5배 이하인, 편광판.
4. 위 1에 있어서, 상기 보호필름은 아크릴계 수지 필름, 폴리에스테르계 수지 필름, 셀룰로스계 수지 필름 또는 폴리올레핀계 수지 필름인, 편광판.
5. 위 1에 있어서, 상기 접착층은 열팽창 계수가 200ppm/K 이하인, 편광판.
6. 위 1 내지 5 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 화상 표시 장치.
본 발명의 편광판은 열충격 내구성이 현저히 우수하다. 따라서, 고온 및 저온 환경에 노출되는 경우에도 크랙 발생 가능성이 현저히 낮다.
본 발명은 MD 방향 수축력이 3.5N/2mm 이하인 편광자와 보호필름이 그 사이에 개재된 열팽창 계수가 250ppm/K 이하인 접착층에 의해 접착됨으로써, 열충격 내구성이 현저히 우수하여, 고온 및 저온 환경에 노출되는 경우에도 크랙 발생 가능성이 현저히 낮은 편광판에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
액정표시장치 등에 사용되는 편광판은 통상적으로 폴리비닐알콜계 연신 필름으로 제조된 편광자, 그리고 그 양면에 보호필름이 부착된 구조를 갖는다.
이러한 편광판은 제조 공정, 취급, 운송, 사용 환경 등 다양한 온도 환경에서 노출될 수 있으므로, 이러한 환경에서도 결함이 발생하지 않도록 충분한 내구성을 나타내어야 한다. 이러한 내구성이 떨어지는 경우, 고온 및 저온 환경에 반복되어 노출되는 경우 등의 극한 조건에서 편광자에 크랙이 발생하는 문제가 있다.
그러나, 본 발명의 편광판은 MD 방향 수축력이 3.5N/2mm 이하인 편광자와 보호필름이 그 사이에 개재된 열팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)가 250ppm/K 이하인 접착층에 의해 접착됨으로써, 열충격 내구성이 현저히 개선된다.
본 명세서에서 MD 방향은 편광자 제조 공정 중 필름의 진행 방향을 의미하고, TD 방향은 MD 방향에 수직인 방향을 의미한다.
본 발명에 따른 편광자는 연신된 폴리비닐알코올계 수지 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.
본 발명에 따른 편광자의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 5 내지 40㎛일 수 있다.
본 발명에 따른 편광자는 MD 방향의 수축력이 3.5N/2mm 이하이다. MD 방향 수축력이 상기 범위 내인 경우 편광판에 적용된 경우에 열충격 내구성이 우수하다. 그러한 측면에서 바람직하게는 3.2N/2mm 이하일 수 있다.
편광자는 MD 방향으로 연신되어 MD 방향으로 대분분 수축하게 되므로, 편광자의 크랙은 주로 MD 방향 수축력과 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 본 발명은 TD 방향 수축력이 2.5N/2mm 이하인 경우에 열충격 내구성이 더욱 개선되는 것을 발견하였다. 따라서, TD 방향 수축력이 2.5N/2mm 이하인 경우 보다 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 바람직하게는 본 발명에 따른 편광자는 MD 방향 수축력이 TD 방향 수축력의 2.5배 이하일 수 있다. 그러한 경우에 MD 방향 수축력과 TD 방향 수축력 사이의 균형이 우수하고, 내부 응력이 균일하게 해소되어 열충격 내구성이 현저히 개선된다. 바람직하게는 1 내지 2.3 배일 수 있다.
보호필름의 종류는 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 아크릴계 수지 필름, 셀룰로스계 수지 필름, 폴리올레핀계 수지 필름 및 폴리에스테르계 수지 필름으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 각종 투명 수지 필름을 사용할 수 있다.
상기 보호필름의 구체적인 예를 들면, 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지 필름; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지 필름; 디아세틸셀룰로스, 트리아세틸셀룰로스 등의 셀룰로스계 수지 필름; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노르보넨 구조를 갖는 폴리올레핀계, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지 필름; 등을 들 수 있고 열충격 내구성 개선의 측면에서 바람직하게는 아크릴계 수지 필름일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 접착제층에 의해 접착시에 열충격 내구성을 더욱 개선할 수 있다는 측면에서 바람직하게는 본 발명에 따른 보호필름의 MD 방향 과 TD 방향의 열팽창계수가 각각 15 내지 70ppm/K 일 수 있다.
상기 보호필름의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 10 내지 200㎛일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 150㎛인 것이 좋다. 보호필름의 두께가 10 내지 200㎛인 경우, 편광자의 양면에 편광자 보호필름이 적층되는 경우 각 보호필름은 서로 동일하거나 상이한 두께를 가질 수 있다.
접착성을 향상시키기 위해, 편광자 및/또는 보호 필름은 서로 접합되는 면에 프라이머 처리, 플라즈마 처리, 코로나 처리 등의 드라이 처리, 비누화(알칼리) 처리 등의 화학 처리의 표면 처리를 수행한 것일 수 있다. 비누화(알칼리) 처리로는 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 알칼리의 수용액에 침지하는 방법을 들 수 있다.
접착층은 편광자와 보호필름 사이에 개재되어, 이들을 서로 접착시킨다.
본 발명에 따른 접착층은 열팽창 계수가 250ppm/K 이하이다. 그러한 경우에, MD 방향 수축력이 3.5N/2mm 이하인 편광자와 보호필름을 접착시켜, 열충격 내구성을 현저히 개선할 수 있다.
접착층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 0.01 내지 10㎛일 수 있으며, 바람직하게는, 0.1 내지 5㎛인 것이 좋다. 접착층의 두께가 0.5㎛ 이하인 경우에는 접착시 기포 혼입 가능성이 높은 문제점이 있으며, 접착층의 두께가 5㎛ 이상인 경우에는 가격이 상승하는 문제점이 있다.
접착층은 편광자 및 보호필름의 서로 접착되는 면 중 적어도 일면에 광경화성 접착제 조성물을 도공하여 이들을 서로 부착하고, 도공된 접착제 조성물을 노광시켜 형성한 것일 수 있다.
광경화성 접착제 조성물은 광중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함한다.
광중합성 화합물은 광 라디칼 중합성 화합물 및 광 양이온 중합성 화합물 중 적어도 하나일 수 있다.
광 라디칼 중합성 화합물만 포함하는 경우에는 내수성이 저하될 수 있고, 광 양이온 중합성 화합물만 포함하는 경우에는 조성물의 점도가 높아질 수 있으므로 바람직하게는 광 라디칼 중합성 화합물과 광 양이온 중합성 화합물을 모두 포함할 수 있다.
광 라디칼 중합성 화합물로는 1 내지 6관능성 단량체를 들 수 있으며, 구체적으로 메틸(메타)아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 2-에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, 2-도데실티오에틸메타크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소덱실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트, 테트라퍼푸릴(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 등의 1관능성 단량체; 1,3-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A-에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 인산디(메타)아크릴레이트, 비스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트, 디(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 알릴화 시클로헥실디(메타)아크릴레이트, 디메틸올디시클로펜탄디아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 헥사히드로프탈산디아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸올프로판디아크릴레이트, 아다만탄디아크릴레이트 등의 2관능성 단량체; 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트트리(메타)아크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 글리세롤트리(메타)아크릴레이트 등의 3관능성 단량체; 디글리세린테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(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 있으며, 이들 중에서 1 내지 3관능성 단량체가 바람직하다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
바람직한 구체적인 예시로는 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 히드록시부틸(메타)아크릴레이트 등의 단관능 아크릴레이트, 디(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 알릴화 시클로헥실디(메타)아크릴레이트, 디메틸올디시클로펜탄디아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 헥사히드로프탈산디아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올아크릴레이트 등의 2관능 아크릴레이트 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트트리(메타)아크릴레이트 등의 3관능 아크릴레이트, 디글리세린테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트 의 4관능 아크릴레이트 등을 들 수 있다.
광 양이온 중합성 화합물로는 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지; 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지; 지방족 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 다관능성 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지; 수소화된 비스페놀A형 에폭시 수지 등의 알콜형 에폭시 수지; 브롬화 에폭시 수지 등의 할로겐화 에폭시 수지; 고무 변성 우레탄 수지, 우레탄 변성 에폭시 수지, 에폭시화 폴리부타디엔, 에폭시화 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 에폭시기 함유 폴리에스테르 수지, 에폭시기 함유 폴리우레탄 수지, 에폭시기 함유 아크릴 수지 등의 에폭시기 함유화합물; 페녹시메틸옥세탄, 3,3-비스(메톡시메틸)옥세탄, 3,3-비스(페녹시메틸)옥세탄, 3-에틸-3-(페녹시메틸)옥세탄, 3-에틸-3-(2-에틸헥실옥시메틸)옥세탄, 3-에틸-3-{[3-(트리에톡시실릴)프로폭시]메틸}옥세탄, 페놀 노볼락 옥세탄, 1,4-비스{[(3-에틸3-옥세타닐)메톡시]메틸}벤젠 등의 옥세타닐기 함유 화합물; 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
바람직한 구체적인 예시로는 비스페놀A형 에폭시, 지환식 에폭시 수지, 다관능성 에폭시 수지, 옥세탄 수지 등을 들 수 있다.
광중합성 화합물이 광 라디칼 중합성 화합물 및 광 양이온 중합성 화합물을 모두 포함하는 경우, 이들의 혼합비는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 전체 중합성 화합물 총 중량 중 광 양이온 중합성 화합물이 50중량% 이상 포함될 수 있다. 그러한 경우에 접착층의 열팽창 계수가 낮아져 열충격 내구성이 우수하다.
광중합 개시제는 경화 반응의 효율을 향상시키기 위한 것으로서, 아세토페논계, 벤조페논계, 티오크산톤계, 벤조인계, 벤조인알킬에테르계 등의 광 라디칼 중합 개시제; 방향족 디아조늄염, 방향족 술포늄염, 방향족 요오드알루미늄염, 벤조인술폰산에스테르 등의 광양이온 중합 개시제; 등을 들 수 있다.
사용 가능한 시판되고 있는 광 라디칼 중합개시제로는 시바사의 darocur 1173, darocur 4265, darocur BP, darocur TPO, darocur MBF, irgacure 184, irgacure 500, irgacure 2959, irgacure 754, irgacure 651, irgacure 369, irgacure 907, irgacure 1300, irgacure 819, irgacure 2022, irgacure 819DW, irgacure 2100, irgacure 784, irgacure 250 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다
또한, 광 양이온 중합 개시제로는 오푸토마-SP-151, 오푸토마-SP-170, 오푸토마-SP-171(아사히 전화공업사), 이가큐어-261(시바사), 씨에이드 SI-60L, UVI-6990(유니온 칼바이드사), BBI-1C3, MPI-103, TPS-103, DTS-103, NAT-103, NDS-103(미도리 화학사), CPI-110A(산 에프로사) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
광중합 개시제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 광중합성 화합물 100중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부로 포함될 수 있다. 함량이 상기 범위 내인 경우, 적정 경화 속도를 가지며, 우수한 내구성을 갖도록 한다.
접착층의 열팽창 계수가 250ppm/K 이하가 되도록 조절하는 방법은 특별히 한정되지 않고 당 분야에 공지된 방법에 의할 수 있으며, 예를 들면 유리전이온도(Tg)가 높은 광중합성 화합물을 사용하거나, 적산광량을 높게 하여 탄성율을 높힘으로써 열팽창 계수를 낮추는 등의 방법에 의할 수 있다.
본 발명의 편광판에서 보호필름은 편광자의 적어도 일면에 접착되는 것으로서, 편광자의 일면 또는 양면 모두에 접착될 수 있다.
보호필름이 편광자의 일면에만 접착되는 경우에는, 편광자의 나머지 면은 필요에 따라, 하드코트 처리, 반사방지 처리, 스티킹 방지 처리, 확산 또는 안티글래어 목적으로 한 처리 등의 표면처리를 적절하게 실시할 수도 있다.
또한, 일면에 보호필름이 접합된 편광자의 다른 면은 전술한 표면처리 외에도, 필요에 따라 하드코팅층, 반사방지층, 방현층, 대전방지층 등의 표면처리층이 더 적층될 수 있으며, 점착제층에 의해 광학 기능성 필름이 더 적층될 수도 있다.
상기 광학 기능성 필름의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 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 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 편광판은 통상의 액정 표시 장치뿐만 아니라, 전계 발광 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등 각종 화상 표시 장치에 적용이 가능하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
제조예 . 편광자의 제조
평균중합도가 2,400이고, 비누화도가 99.9% 이상인 75㎛ 두께의 폴리비닐알코올 필름(PS 7500, Kuraray사)을 30℃의 물(탈이온수)에서 2분 동안 침지하여 팽윤시킨 후 요오드3.5mmol/L와 요오드화칼륨 2중량%가 함유된 30℃의 염색용 수용액에 4분 침지하여 염색시켰다. 이후에 요오드화칼륨 2중량%, 및 붕산 3.7중량%가 첨가된 53℃의 가교용 수용액에 2분 동안 침지하여 가교시켰다.
이후에 25℃의 증류수로 20초간 세정하였다.
각 팽윤/염색/가교/수세 단계까지의 누적 연신비가 5.5배가 되도록 하였으며, 이후에 70℃에서 5분간 열처리를 진행하여 편광자(제조예 1)를 제조 하였다.
제조예 2 내지 8의 편광자는 하기 표 1에 기재된 조건을 제외하고는 제조예 1과 동일한 조건 및 공정으로 제조하였다.
그리고, 제조된 편광자를 3.0㎝(MD)×2mm(TD), 3.0㎝(TD)×2mm(MD) 크기로 절단한 후, DMA Q800(Dynamic mechanical analyzer, TA사)로 MD, TD 수축력을 측정하였다(측정조건은 상온에서 80℃까지 분당 10℃씩 승온시킨 후 80℃에서 1시간 수축력을 측정) 이때, 측정 전 편광자를 팽팽한 상태로 유지하기 위해 최소한의 Pre-load를 사용하여 측정하였다.
구분 PVA필름
(상품명, 제조사)		 염색조
붕산 함량
(중량%)		 가교조
붕산 함량
(중량%)		 건조 조건 MD방향 수축력
(N/2mm)		 TD 방향 수축력
(N/2mm)		 MD 방향 수축력
과 TD 방향 수축력의 비
제조예 1 PS7500, kuraray 0 3.7 70℃, 5분 3.40 1.37 2.48:1
제조예 2 PE6000, kuraray 0 3.7 70℃, 5분 3.20 1.34 2.39:1
제조예 3 PE3000, kuraray 0 3.7 70℃, 5분 3.14 1.34 2.34:1
제조예 4 PE6000, kuraray 1 2.7 70℃, 5분 3.01 1.33 2.26:1
제조예 5 PE6000, kuraray 3 1.7 70℃, 5분 2.51 1.14 2.20:1
제조예 6 PE6000, kuraray 0.3 3.7
(가교조 온도 59도)		 80℃, 5분 2.31 1.22 1.89:1
제조예 7 PE6000, kuraray 1 2.7
(가교조 온도 59도)		 90℃, 5분 1.41 1.19 1.18:1
제조예 8 PE6000, kuraray 5 3.7
(가교조 온도 56도)		 80도 5분 3.46 2.54 1.36:1
제조예 9 PE6000, kuraray 3 3.7
(가교조 온도 56도)		 90도
5분		 3.37 1.30 2.59:1
제조예 10 PE6000, kuraray 0 3.7 60℃, 5분 3.82 1.52 2.51:1
실시예 및 비교예
상기 편광자의 양면에 하기 표 1에 기재된 조성 및 함량의 접착제 조성물을 두께 2㎛가 되도록 도포한 후, 니프롤을 이용하여 코로나 처리된 아크릴계 필름(미연신 PMMA 필름, MD 방향 열팽창계수 59.4 ppm/K, TD 방향 열팽창 계수 53.6 ppm/K)을 양쪽에 접합시킨 후 고압수은램프에서 UV 경화를 시켜 편광판을 제조하였다.
실시예 9의 경우는 편광자의 일면에는 상기 아크릴계 필름을 접합하고, 나머지 일면에는 트리아세틸셀룰로오스 필름(MD 방향 열팽창계수 20.7 ppm/K, TD 방향 열팽창 계수 22.1 ppm/K)을 접합하였다.
상기 아크릴계 필름 및 트리아세틸셀룰로오스 필름의 열팽창 계수는 8.0mm×4.0mm 크기로 절단한 후, TMA(TA사)으로 측정하였다.(측정 조건은 30℃에서 70℃까지 분당 10℃씩 승온시킨 후 70℃까지의 기울기로 열팽창 계수를 확인)
구분 편광자 광경화 조건 광중합성 화합물
(중량부)		 광중합 개시제
(중량부)
CEL 2021P 2-HEA GMA CPI-110A Irg184
실시예 1 제조예 1 UVA 적산광량 500mJ/cm2 60 30 5 3 2
실시예 2 제조예 2 UVA 적산광량 500mJ/cm2 60 30 5 3 2
실시예 3 제조예 3 UVA 적산광량 500mJ/cm2 60 30 5 3 2
실시예 4 제조예 4 UVA 적산광량 500mJ/cm2 60 30 5 3 2
실시예 5 제조예 5 UVA 적산광량 500mJ/cm2 60 30 5 3 2
실시예 6 제조예 6 UVA 적산광량 500mJ/cm2 60 30 5 3 2
실시예 7 제조예 7 UVA 적산광량 500mJ/cm2 60 30 5 3 2
실시예 8 제조예 1 UVA 적산광량 500mJ/cm2 80 5 10 3 2
실시예 9 제조예 1 UVA 적산광량 500mJ/cm2 60 30 5 3 2
실시예 10 제조예 1 UVA 적산광량 500mJ/cm2 55 35 5 3 2
실시예 11 제조예 8 UVA 적산광량 500mJ/cm2 60 30 5 3 2
실시예 12 제조예 9 UVA 적산광량 500mJ/cm2 60 30 5 3 2
비교예 1 제조예 10 UVA 적산광량 500mJ/cm2 30 60 5 3 2
비교예 2 제조예 10 UVA 적산광량 500mJ/cm2 60 30 5 3 2
비교예 3 제조예 4 UVA 적산광량 500mJ/cm2 30 60 5 3 2
CEL 2021P: 3,4-에폭시시클로헥실메틸 3',4'-에폭시시클로헥산카르복실레이트 (다이셀사)
2-HEA: 2-히드록시에틸아크릴레이트(알드리치사)
GMA: 글리시딜메타크릴레이트(알드리치사)
CPI-110A: 광양이온 중합 개시제(산 에프로사)
Irg184: 광라디칼 중합 개시제 (시바사)
실험예
(1) 접착층의 열팽창 계수( CTE )
코로나 처리되지 않은 시클로올레핀폴리머(COP) 필름(제온사) 1장에 상기 표 2의 접착제 조성물을 각각 30㎛ 두께로 바 코팅으로 도공한 후, 고압수은램프(UVA 적산광량이 500mJ/cm2 * 4회)로 UV 경화를 진행하였다.
이후에 30㎛의 접착제층을 COP 필름에서 벗기고 8.0mm×4.0mm 크기로 절단한 후, TMA(TA사)으로 열팽창 계수를 측정하였다. (측정 조건은 30℃에서 70℃까지 분당 10℃씩 승온시킨 후 70℃까지의 기울기로 열팽창 계수를 확인)
(2) 열충격 내구성 실험
실시예 및 비교예에서 제조된 편광판을 15.0cm(MD)×11cm(TD) 크기로 절단한 후, 아크릴계 접착제 조성물로 글라스에 접합 하고, 오토클레이브 처리(50℃, 20분, 5기압)를 수행하였다.
이후에 상온에서 24시간 방치하고, 열충격 오븐(온도가 30분씩 번갈아서 -40℃에서 85℃로 변경됨, 6시간이 1싸이클)에 편광판을 투입하여 시간에 따른 편광자의 크랙 발생 유무를 확인하였다.
각 실시예 및 비교예마다 5개씩의 샘플로 실험을 수행하여, 크랙수는 5개 샘플에서 발생한 크랙수를 합하여 계산하였다.
구분 편광자의
MD 방향 수축력
(N/2mm)		 접착층의 열팽창계수
(ppm/K)		 열충격 내구성 시험
50싸이클 100싸이클 150싸이클 200싸이클 총 크랙수
실시예 1 3.40 187.3 0 0 1 0 1
실시예 2 3.20 187.3 0 0 0 0 0
실시예 3 3.14 187.3 0 0 0 0 0
실시예 4 3.01 187.3 0 0 0 0 0
실시예 5 2.51 187.3 0 0 0 0 0
실시예 6 2.31 187.3 0 0 0 0 0
실시예 7 1.41 187.3 0 0 0 0 0
실시예 8 3.40 112.1 0 0 0 0 0
실시예 9 3.40 187.3 0 0 0 0 0
실시예 10 3.40 210.2 0 0 1 1 2
실시예 11 3.46 187.3 0 0 1 2 3
실시예 12 3.37 187.3 0 1 2 2 5
비교예 1 3.82 264.6 3 3 4 3 13
비교예 2 3.82 187.3 2 3 3 2 10
비교예 3 3.01 264.6 2 3 2 3 10
상기 표 3을 참조하면, 실시예 1 내지 12의 편광판은 크랙이 전혀 발생하지 않거나 아주 적은 수의 크랙만이 발생하여, 열충격 내구성이 현저히 우수함을 확인하였다.
그러나, 비교예 1 내지 3의 편광판은 다수의 크랙이 발생하여, 열충격 내구성이 떨어졌다.

Claims (6)

  1. MD 방향 수축력이 3.5N/2mm 이하인 편광자와 보호필름이 그 사이에 개재된 열팽창 계수가 250ppm/K 이하인 접착층에 의해 접착된, 편광판.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 편광자는 TD 방향 수축력이 2.5N/2mm이하인, 편광판.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 편광자는 MD 방향 수축력이 TD 방향 수축력의 2.5배 이하인, 편광판.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 보호필름은 아크릴계 수지 필름, 폴리에스테르계 수지 필름, 셀룰로스계 수지 필름 또는 폴리올레핀계 수지 필름인, 편광판.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 접착층은 열팽창 계수가 200ppm/K 이하인, 편광판.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 화상 표시 장치.
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