KR20150113645A - 편광판 및 그의 제조 방법, 및 상기 편광판을 구비한 화상표시장치 - Google Patents

편광판 및 그의 제조 방법, 및 상기 편광판을 구비한 화상표시장치 Download PDF

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KR20150113645A
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김준석
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Abstract

본 발명은 보호필름(1), 편광필름, 보호필름(2) 및 하드코팅층이 이 순서로 적층된 구조를 포함하는 편광판으로서,
상기 편광판의 표면 마텐스 경도가 나노 인덴테이션법에 의해 picodentor HM500 장비를 이용하여, 부하 하중 990mN로 측정하였을 때 50 ~ 100 N/㎟인 것을 특징으로 하는 편광판 및 이의 제조방법, 및 상기 편광판을 구비한 화상표시장치에 관한 것이다.

Description

편광판 및 그의 제조 방법, 및 상기 편광판을 구비한 화상표시장치{POLARIZING PLATE, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND IMAGE DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 편광판 및 그의 제조 방법, 및 상기 편광판을 구비한 화상표시장치에 관한 것으로, 특히 액정 표시장치에서 사용하는 편광판에 관한 것이다.
화상 표시장치(특히, 액정 표시장치) 에서 사용하는 편광판은 다음과 같이 제조한다. 예를들어, 폴리비닐알코올(PVA) 필름은, 염색 공정, 가교결합 공정, 및 연신 공정을 거친 후에, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 필름 같은 투명 보호필름으로 각각 이루어진 보호층 사이에서 건조되고 적층된다. 염색 공정에서, 폴리비닐알코올(PVA) 필름은 이색성 요오드나 이색성 염료로 염색된다. 가교결합 공정에서, 필름은 붕산, 보랙스 등으로 가교결합된다. 연신 공정에서, 필름은 일축연신된다(염색, 가교결합, 및 연신 공정은 중 일부 공정은 동시에 행할 수 있다. 공정 순서는 특별히 제한되지는 않는다.
원래, 컬을 갖지 않는 보호 필름이 보호층으로서 사용된다. 그러나, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC)나 폴리카보네이트 같은 재료로 이루어진 필름을 보호 시트로서 사용할 때는, 연신에 의해 필름을 제조하기 때문에, 필름은 다소의 컬을 갖게 된다. 편광판의 컬이 큰 경우, 면내 광투과율(in-plane light transmittance) 같은 광학 특성이 상이한 부분이 발생한다. 이는 화상표시장치의 불균일을 유발한다. 액정에 접착될 편광판의 접착면이 액정 셀에 관하여 오목한 컬을 갖는 상태에서 편광판이 액정 셀에 접착되는 경우, 서로 접착된 편광판과 액정 셀간에는 보이드(void)가 생기게 된다.
상술한 컬은 보호 필름의 물리적인 상태를 조절하는 방법에 의해서 억제된다. 최근에는, 이전보다 더 큰 사이즈의 편광판에 대한 요구가 커지고 있다. 편광판의 면적이 증가하는 경우 에지측에서의 컬의 양이 불가피하게 증가하게 된다. 편광판에서 컬 양이 증가하는 경우 편광판을 패널에 접착시키는 것이 어렵기 때문에 작업 효율성이 저하되며, 다양한 종류의 광학 특성의 면내 편차의 문제가 발생한다. 따라서, 편광판의 컬을 충분하게 억제하는 것이 이슈가 되고 있다.
또한, 컬의 억제와 더불어 화상표시장치의 화상 표시면의 내찰상성을 향상시키 위하여 편광판의 표면에 경도가 높은 하드코트(HC)층을 형성하려는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 하드 코트층의 경도를 높일수록, 편광판 전체의 휘어짐(컬)이나 필름의 굴절이 더 크게 발생하는 문제 있다.
대한민국 공개특허 제2013-0137161호
본 발명은 종래기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
내굴곡성 및 내찰상성이 우수한 편광판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 편광판을 간단한 방법에 의해 매우 효율적으로 제조할 수 있는 편광판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 편광판을 구비함으로써 내구성이 우수하고, 고품질의 화상을 제공하는 할 수 있는 화상표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은
보호필름(1), 편광필름, 보호필름(2) 및 하드코팅층이 이 순서로 적층된 구조를 포함하는 편광판으로서,
상기 편광판의 표면 마텐스 경도가 나노 인덴테이션법에 의해 picodentor HM500 장비를 이용하여, 부하 하중 990mN로 측정하였을 때 50 ~ 100 N/㎟인 것을 특징으로 하는 편광판을 제공한다.
또한, 본 발명은
편광필름의 일면에 보호필름(1)을 적층하는 단계; 및
상기 편광필름의 타면에 보호필름(2)와 하드코팅층이 이 순서로 적층되도록 보호필름(2)와 하드코팅층을 적층하는 단계를 포함하여 편광판을 제조하며,
상기 편광판의 표면 마텐스 경도가 나노 인덴테이션법에 의해 picodentor HM500 장비를 이용하여, 부하 하중 990mN로 측정하였을 때 50 ~ 100 N/㎟가 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
상기 편광판을 구비한 것을 특징으로 하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명의 편광판은 적절한 범위의 마텐스경도를 가짐으로써 내굴곡성 및 내찰상성이 우수한 특성을 제공한다.
또한, 본 발명의 편광판의 제조방법은 내굴곡성 및 내찰상성이 우수한 편광판을 간단한 방법에 의해 매우 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 편광판을 구비한 화상표시장치는 내구성이 우수하며, 우수한 화상을 제공한다.
도 1은 본 발명의 편광판의 구조를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 편광판에 대한 마텐스 경도의 측정위치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 편광판에 대한 마텐스 경도의 측정조건을 도시한 그래프이다.
본 발명은 보호필름(1), 편광필름, 보호필름(2) 및 하드코팅층이 이 순서로 적층된 구조를 포함하는 편광판으로서,
상기 편광판의 표면 마텐스 경도가 나노 인덴테이션법에 의해 picodentor HM500 장비를 이용하여, 부하 하중 990mN로 측정하였을 때 50 ~ 100 N/㎟인 것을 특징으로 하는 편광판에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 마텐스 경도는 70 ~ 100 N/㎟인 것이 더욱 바람직하다. 상기 마텐스 경도가 50 N/㎟ 미만인 경우 내찰상성이 저하되어 표면결함이 많아지며, 100 N/㎟을 초과하는 경우 내굴곡성이 저하되어 편광판 제조 공정시 파단 등의 문제가 발생한다. 그러므로, 내찰상성 및 내굴곡성 모두를 고려할 때, 상기 범위가 바람직하다.
상기에서 마텐스 경도는 여러 곳을 측정하여 평균값을 구하는 것이 바람직하며, 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 편광판의 전체 면을 대표할 수 있는 곳을 선택하여 측정하고 평균값을 구하는 것이 바람직하다.
상기 마스텐 경도 측정방법에 있어서, 예컨대, Tip size는 50㎛ x 50㎛이 사용될 수 있으며, 압입 조건은 Tip down, 승압, Holding, 감압, Holding 순서로 50초 간격으로 측정할 수 있다. 측정지점은 5point로 하고, 이들 값의 평균값을 사용할 수 있다.
상기 보호필름(1) 및 보호필름(2)의 밀도는 1200 kg/m3 ~ 1500 kg/m3이고, 1250kg/m3 ~ 1400 kg/m3인 것이 더욱 바람직하다.
상기 보호필름의 밀도가 1200 kg/m3 미만인 경우, 연필경도 저하 및 내찰상성이 저하되며 제조공정시 장력의 영향으로 광학특성이 변할 수 있고, 1500 kg/m3를 초과하는 경우는 내굴곡성이 저하되며 제조공정시 파단, 접힘 등의 공정트러블이 발생할 수 있다.
상기 보호필름(1) 및 보호필름(2)의 연필경도는 HB 이상 6H 이하가 바람직하다. 보호필름(1) 및 보호필름(2)의 연필경도가 상기의 범위를 벗어나는 경우는 이러한 보호필름을 사용하여 제조되는 편광판은 상기와 같은 범위의 마텐스 경도 범위를 충족하기 어렵다.
또한, 상기 편광판의 연필경도는 2H 이상 6H 이하인 것이 바람직하다. 상기 편광판의 연필경도가 상기의 범위를 벗어나는 경우는 편광판의 마텐스 경도도 상기의 범위를 충족하기 어렵다.
또한, 이 분야에서 상기 보호필름(2)와 그 위에 형성된 하드코팅층을 묶어서 보통 하드코팅필름이라고 호칭하고 있는데, 상기 하드코팅필름의 연필경도는 3H~6H인 것이 바람직하다.
상기 하드코팅필름의 연필경도가 상기의 범위를 벗어나는 경우는 편광판의 마텐스 경도도 상기의 범위를 충족하기 어렵다.
상기에서 보호필름(1) 및 보호필름(2) 및 하드코팅필름이 상기의 조건을 모두 충족하는 경우, 이러한 조건에 의해 제조된 편광판의 표면 마텐스 경도는 본 발명의 범위를 충족하게 된다.
본 발명의 편광판은 편광필름과 일면이 결합된 보호필름(1)의 타면에 점착층을 더 형성할 수 있다. 상기 점착층은 이 분야에서 공지된 통상의 점착제로 형성될 수 있다. 상기 편광판은 이러한 점착층에 의해 화상표시패널에 용이하게 접착될 수 있다.
이하에서, 본 발명 편광판의 구성요소에 대하여 상세히 설명한다. 하기에 설명된 구성요소들은 예를 들어 기술한 것으로서 상기에 기술한 본 발명의 기술적 특징을 포함하는 경우에는 특별히 제한되지 않는다.
1. 편광필름
본 발명의 편광판에서 사용되는 편광필름으로는 이 분야에서 공지된 것이 사용될 수 있다. 편광필름은 통상 폴리비닐알코올계 필름을 일축연신하는 공정, 이색성 색소로 염색하여 흡착시키는 공정, 붕산 수용액으로 처리하는 공정 및 수세와 건조하는 공정을 경유하여 제조된다.
폴리비닐알코올계 필름을 일축연신하는 공정은 염색 전에 수행, 염색과 동시에 수행 또는 염색 후에 수행될 수 있다. 일축연신이 염색 후에 수행되는 경우에는 붕산 처리 전 또는 붕산 처리 중에 수행될 수도 있다. 물론, 이들 각각이 조합된 복수개의 단계로 일축 연신을 수행하는 것도 가능하다. 일축 연신은 주속이 다른 롤 또는 열롤을 사용할 수 있으며, 대기 중에서 연신하는 건식 연신일 수도 있고 용매로 팽윤시킨 상태에서 연신하는 습식 연신일 수도 있다. 연신비는 통상 3 내지 8배이다.
연신된 폴리비닐알코올계 필름을 이색성 색소로 염색하는 공정은 예를 들면 이색성 색소를 함유하는 수용액에 폴리비닐알코올계 필름을 침지하는 방법이 이용될 수 있다. 이색성 색소의 구체적인 예로는 요오드 또는 이색성 유기염료가 이용된다. 또한, 폴리비닐알코올계 필름은 염색 전에 물에 미리 침지하여 팽윤시키는 것이 바람직하다.
이색성 색소로서 요오드를 사용하는 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 예컨대 염색시간은 통상 20 내지 1800초이다.
한편, 이색성 색소로서 이색성 유기염료를 이용하는 경우에는 통상 수용성 이색성 유기염료를 포함하는 염색용 수용액에 폴리비닐알코올계 필름을 침지하여 염색하는 방법을 이용할 수 있다. 염색용 수용액에서의 이색성 유기 염료의 함량은 물 100중량부에 대하여 통상 1×10-4 내지 10중량부, 바람직하게는 1×10 내지 1중량부인 것이 좋다. 염색용 수용액은 황산나트륨 등의 무기염을 염색 보조제로서 더 함유할 수 있다. 염색용 수용액의 온도는 통상 20 내지 80℃이고, 침지시간 예컨대 염색 시간은 통상 10 내지 1,800초이다.
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 3 내지 12중량부인 것이 좋다. 이색성 색소로서 요오드를 이용한 경우의 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 50℃ 이상, 바람직하게는 50 내지 85℃, 보다 바람직하게는 50 내지 80℃인 것이 좋다. 침지시간은 60 내지 1,200초, 바람직하게는 150 내지 600초, 보다 바람직하게는 200 내지 400초인 것이 좋다.
붕산 처리 후 폴리비닐알코올계 필름은 수세 및 건조된다. 수세처리는 붕산 처리된 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지함으로써 수행할 수 있으며, 수세처리 시 물의 온도는 5 내지 40℃이고, 침지시간은 1 내지 120초이다. 수세 후 건조됨으로써 편광필름을 얻을 수 있다. 건조처리는 통상 열풍 건조기나 원적외선 가열기를 이용하여 수행할 수 있으며, 건조처리 온도는 통상 30 내지 100℃, 바람직하게는 50 내지 80℃이고, 건조시간은 통상 60 내지 600초, 바람직하게는 120 내지 600초인 것이 좋다. 편광필름의 두께는 5 내지 40㎛일 수 있다.
2. 보호필름
본 발명의 편광판에 있어서, 보호필름의 소재는 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 필름이라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌 프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르케톤계 수지: 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선경화형 수지로 된 필름을 사용할 수도 있다. 이들 중에서도 특히 알칼리 등에 의해 비누화(검화)된 표면을 가진 셀룰로오스계 필름이 편광특성 또는 내구성을 고려하면 바람직하다.
상기, 보호필름의 노출면에는 반사 방지층이나 방현층, 하드 코팅층, 접착층 등 공지된 각종 기능성층이 형성될 수도 있다.
3. 접착제
상기 요오드계 편광필름과 상기 보호필름을 적층하는 단계에서는 접착제를 사용하여 적층한다. 상기 편광 필름과 투명 보호필름의 접착 처리에서는 접착제를 사용할 수 있다. 상기 접착제로는 이소시아네이트계 접착제, 폴리비닐 알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐 폴리머계 라텍스형 접착제, 수용성 폴리에스테르계 접착제 등을 사용할 수 있다. 상기 접착제는 일반적으로 수용액을 포함하는 접착제로서 사용되며, 일반적으로 0.5 내지 60중량% 의 고형분을 포함한다.
접착제의 도포는 보호필름이나 요오드계 편광필름 중 하나에 수행할 수 있고 그들 양쪽에 수행할 수도 있으며, 일반적으로 접착 후에 건조 처리를 실시하여 도포된 건조층을 포함하는 접착층을 형성한다. 편광필름과 투명 보호필름의 접착 처리는 롤 라미네이터 등을 사용하여 수행할 수 있다. 접착층의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 일반적으로 대략 0.1 내지 5μm 이다
4. 점착제
보호필름이 부착된 편광필름을 액정 패널에 부착하기 위해 형성된 점착층, 보통 아크릴계열의 점착제가 주로 사용된다.
5. 하드코팅층
표면의 하드코팅층은 자외선 경화형 수지 조성물로 다관능 (메타)아크릴레이트 10내지 60 중량%, 유기용매 40 내지 90중량%를 함유하여 이루어진 하드 코트액 조성물을 사용하여 형성한다. 이때 상기 (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트오 메타아크릴레이트 모두를 의미한다.
상기 다관능 (메타)아크릴레이트는 구체적으로 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아트릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴릭에스테르, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸히드록시에틸)이소시아누레이트트리(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌 글리콜(메타)아크릴레이트, 1,-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴ㄹ레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스(2-히드릭시에틸)이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 히드록시 부틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴ㄹ레이트 및 페녹시 에틸(메타)아크릴레이트 중에서 선택되는 단일 화합물 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
광중합 개시제의 경우, 디페닐케톤벨질디메틸케탈, 아세트페논디메틸케탈, p-디메틸아민벤조산에스테르, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-은, 4-히드록시시클로페닐케톤, 디메톡시-2-페닐아세토페논, 안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 벤조페논, p-페닐벤조페논, 3-메틸아세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 4,4-디아미노벤조페논, 벤조인 및 2-에틸티옥산톤 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 단일화합물 또는 2종이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 유기용매는 기능성 코팅막의 두께 조절 및 양호한 코팅성을 유지하기 위해사용하며 다관능(메타)아크릴레이트와의 상용성에 문제가 없는 모든 유기용매를 사용하는 것이 가능하다. 구체적으로, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 에틸셀루솔브, 메닐셀루솔브, 부틸아세티에트, 디메틸포름아미드, 디아세톤알콜, 에틸렌글리콜이소프로필알콜, 프로필렌글리콜이소프로필알콜, 메틸에틸케톤 및 N-메틸피롤리돈 중에서 선택된 단일화합물 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
코팅층은 일반적으로 사용되는 방법으로 코팅층 형성을 수행하는 바, 구체적으로 다이코터, 에어 나이프, 리버스 롤, 블레이드, 캐스팅 및 그라비아 등을 사용할 수 있다. 이때, 기능성 코팅층의 두께는 보통 약 0.1 내지 200μm이며, 바람직하게는 약 1 내지 50μm이고, 가장 바람직하게는 3 내지 30μm을 유지한다. 상기 코팅된 조성물은 30내지 150℃ 온도에서 1초 내지 2시간, 바람직하게는 5초 내지 1시간 동안 휘발물의 증발에 의해서 건조시킨다. UV광으로 경화과정을 수행하는 바, 이때 UV광의 조사량은 약 0.01 내지 10J/cm2이고, 바람직하게는 0.01 내지 2J/cm2범위를 유지한다.
또한, 본 발명은
편광필름의 일면에 보호필름(1)을 적층하는 단계; 및
상기 편광필름의 타면에 보호필름(2)와 하드코팅층이 이 순서로 적층되도록 보호필름(2)와 하드코팅층을 적층하는 단계를 포함하여 편광판을 제조하며,
상기 편광판의 표면 마텐스 경도가 나노 인덴테이션법에 의해 picodentor HM500 장비를 이용하여, 부하 하중 990mN로 측정하였을 때 50 ~ 100 N/㎟가 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 마텐스 경도는 90 ~ 100 N/㎟인 것이 더욱 바람직하다. 상기 마텐스 경도가 50 N/㎟ 미만인 경우 내찰상성이 저하되며, 100 N/㎟을 초과하는 경우 내굴곡성이 저하되는 문제가 발생한다. 그러므로, 내찰상성 및 내굴곡성 모두를 고려할 때, 상기 범위가 바람직하다.
마스텐 경도 측정과 관련하여, 본 발명의 편광판과 관련하여 상술된 내용은 편광판의 제조방법에 있어서도 동일하게 적용된다.
상기 보호필름(1) 및 보호필름(2)의 밀도는 1200 kg/m3 ~ 1500 kg/m3이고, 1250kg/m3 ~ 1400 kg/m3인 것이 더욱 바람직하다.
상기 보호필름의 밀도가 1200 kg/m3 미만인 경우, 내찰상성이 저하되며, 1500 kg/m3를 초과하는 경우는 내굴곡성이 저하된다.
상기 보호필름(1) 및 보호필름(2)의 연필경도는 HB 이상 6H 이하가 바람직하며, 상기 편광판의 연필경도는 2H 이상 6H 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 하드코팅필름의 연필경도는 3H~6H인 것이 바람직하다.
본 발명의 편광판의 제조방법에 있어서, 보호필름(1) 및 보호필름(2), 하드코팅층, 하드코팅필름, 점착층 등에 관한 내용은 상기 편광판에서 기술된 내용이 그대로 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은
상기의 편광판을 구비한 것을 특징으로 하는 화상표시장치에 관한 것이다.
상가 화상표시장치는 LCD, PDP, FED, ELD(유기 EL, 무기 EL), CRT, 터치 패널, 전자 페이퍼, 태블릿 PC 등을 포함한다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해질 것이다.
비교예 1: 편광판의 제조 및 물성 평가
상기 기술된 편광필름은 폴리 비닐 알코올(이하PVA) 소재로 쿠라레社의 PE6000 제품을 사용하여 연신후 두께가 23um가 되도록 제작하였다. 또한 상기 편광필름의 한면에는 밀도가 960kg/m3, 연필경도 3B이며 두께가 25um인 트리 아세틸 셀룰로오즈(이하 TAC) 보호필름을 수계 접착제를 이용하여 접합하였다. 이 보호필름의 접합은 롤라미네이터에 의해 속도 9m/min으로 하였으며 접합 후 80℃에서 5분 건조하였다. 다른 한면에는 하드코팅이 처리된 보호필름(이하 하드코팅필름)을 접합하였다. 상기 하드코팅을 위하여 동우 화인켐 주식회사의 YSC-080 코팅액을 사용하였으며 주성분이 아크릴 계열 올리고머이며, 코팅액의 점도는 3.5cps 이며, 두께는 6㎛로 코팅하였다. 코팅액의 경화는 80도 2분정도 건조단계를 거쳐 자외선 경화기를 이용하여 400mJ로 경화하였다. 상기 하드코팅필름을 구성하는 보호필름은 상기에서 사용된 것과 동일한 것을 사용하였다. 이때 상기 하드코팅필름의 연필경도는 2H이었다. 상기 하드코팅필름의 보호필름면을 상기 편광필름에 수계접착제를 이용하여 접합하여 편광판을 제조하였다. 상기 편광판의 연필경도는 B이었으며 마텐스 경도는 28 N/mm2로 측정되었다. 상기 편광판은 스틸울 평가시 스크래치의 개수가 56개였으며, 굴곡특성인 만드렐 평가는 12Φ로 측정되었다.
비교예 2: 편광판의 제조
밀도가 1430kg/m3, 연필경도 B이며 두께가 25um인 보호필름을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 상기 편광판의 연필경도는 2H이었으며, 마텐스 경도는 49 N/mm2 로 측정되었다. 편광판 스틸울 평가시 스크래치 개수는 23개였다. 또한 굴곡특성인 만드렐 평가는 9 Φ로 측정되었다.
비교예 3: 편광판의 제조 및 물성 평가
밀도가 1086kg/m3, 연필경도 HB이며 두께가 25um인 보호필름을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 상기 편광판의 연필경도는 F이었으며, 마텐스 경도는 48 N/mm2 로 측정되었다. 편광판 스틸울 평가시 스크래치 개수는 25개였다. 또한 굴곡특성인 만드렐 평가는 10 Φ로 측정되었다.
비교예 4: 편광판의 제조 및 물성 평가
밀도가 1512kg/m3, 연필경도 3B이며 두께가 25um인 보호필름을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 상기 편광판의 연필경도는 H이었으며, 마텐스 경도는 34 N/mm2 로 측정되었다. 편광판 스틸울 평가시 스크래치 개수는 35개였다. 또한 굴곡특성인 만드렐 평가는 8 Φ로 측정되었다.
비교예 5: 편광판의 제조 및 물성 평가
밀도가 1710kg/m3, 연필경도 HB이며 두께가 40um인 보호필름을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 상기 편광판의 연필경도는 2H이었으며, 마텐스 경도는 112 N/mm2 로 측정되었다. 편광판 스틸울 평가시 스크래치 개수는 5개였다. 또한 굴곡특성인 만드렐 평가는 12 Φ로 측정되었다.
비교예 6: 편광판의 제조 및 물성 평가
밀도가 1550kg/m3, 연필경도 HB이며 두께가 25um인 보호필름을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 상기 편광판의 연필경도는 2H이었으며, 마텐스 경도는 107 N/mm2 로 측정되었다. 편광판 스틸울 평가시 스크래치 개수는 3개였다. 또한 굴곡특성인 만드렐 평가는 12 Φ로 측정되었다.
실시예 1: 편광판의 제조 및 물성 평가
밀도가 1390kg/m3, 연필경도 HB이며 두께가 40um인 보호필름을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 상기 편광판의 연필경도는 2H이었으며, 마텐스 경도는 97 N/mm2로 측정되었다. 편광판 스틸울 평가시 스크래치 개수는 2개였다. 또한 굴곡특성인 만드렐 평가는 9 Φ로 측정되었다.
실시예 2: 편광판의 제조 및 물성 평가
밀도가 1280kg/m3, 연필경도 HB이며 두께가 25um인 보호필름을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 상기 편광판의 연필경도는 2H이었으며, 마텐스 경도는 92 N/mm2 로 측정되었다. 편광판 스틸울 평가시 스크래치 개수는 3개였다. 또한 굴곡특성인 만드렐 평가는 9 Φ로 측정되었다.
실시예 3: 편광판의 제조 및 물성 평가
밀도가 1250kg/m3, 연필경도 HB이며 두께가 25um인 보호필름을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 상기 편광판의 연필경도는 2H이었으며, 마텐스 경도는 94 N/mm2 로 측정되었다. 편광판 스틸울 평가시 스크래치 개수는 5개였다. 또한 굴곡특성인 만드렐 평가는 9 Φ로 측정되었다.
실시예 4: 편광판의 제조 및 물성 평가
밀도가 1135kg/m3, 연필경도 HB이며 두께가 25um인 보호필름을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 상기 편광판의 연필경도는 2H이었으며, 마텐스 경도는 74 N/mm2 로 측정되었다. 편광판 스틸울 평가시 스크래치 개수는 15개였다. 또한 굴곡특성인 만드렐 평가는 9 Φ로 측정되었다.
실시예 5: 편광판의 제조 및 물성 평가
밀도가 1201kg/m3, 연필경도 HB이며 두께가 25um인 보호필름을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 상기 편광판의 연필경도는 2H이었으며, 마텐스 경도는 88 N/mm2 로 측정되었다. 편광판 스틸울 평가시 스크래치 개수는 11개였다. 또한 굴곡특성인 만드렐 평가는 9 Φ로 측정되었다.
물성 테스트 방법
(1) 보호필름의 밀도 측정
측정하고자 하는 샘플을 Super cutter를 이용하여 50x50 ㎟ 또는 100x100 ㎟ 로 커팅하였다(n = 5). 두께(c)는 Sony사의 두께 측정기를 이용하여 측정하였으며 가로(a) 세로(b) 사이즈는 2차원 측정기(인텍IMS)장비를 이용하여 측정하였다. 무게(d)는 소수점 4자리용 저울을 이용하여 측정하였다. 측정된 사이즈 및 두께를 이용하여 부피를 계산, 무게와의 상관식을 이용하여 밀도를 계산하였다.
밀도 [g/cm3]= 무게(d)/부피(axbxc)
(2) 연필경도 측정
연필 경도는 JIS K 5400, 5600 규격에 준하여 Pencil Hardness Tester(석보과학)에서 제작된 평가기기를 이용하여 측정하였다. 연필은 Mitsubishi社에서 제작된 경도보증용 연필 중 6B~6H 경도 범위를 사용하였다. 측정 시 코팅방향으로 이동하여 5회 1 lot로 3 lot평가를 실시하고, 먼저 육안으로 눌림이나 흠집 등을 관찰하여 5회 측정중 3회 이상 눌림 또는 흠집이 발생하는 것은 fail로 처리하고, 2회까지 발생하는 것은 OK로 판정하였다. 육안으로 판단이 안될 경우 루페로 관찰하거나 백라이트를 이용하여 측정구간의 빛샘을 확인하였다. 통상 기재의 연필경도가 6H 초과이거나 편광판의 연필경도가 6H 초과시 내크렉성이 저하되어 만드렐 측정치가 저하된다. 또한 코팅층의 박리현상이 발생되기도 한다.
(3) 마텐스경도 측정
제작한 평관판의 5 point에 대한 마텐스 경도를 측정하기 위하여 샘플을 100mm X 100mm 코닝glass에 부착하여 샘플을 제작하였다. 경도 측정 및 평가를 위한 장비는 picodentor HM500 장비를 사용하였으며, 5회 측정하여 평균값을 취하였다.
< picodentor HM500>
-. TEST load range : 0.1 ~ 2000mN
-. Load resolution : ≤ 40μN
-. Distance resolution : ≤ 100pm
-. Maximum indentation depth : 150㎛
-. 평가조건 :
1) Tip size : 50μm x 50μm
2) Tip down ⇒ 승압 ⇒ Holding ⇒ 감압 ⇒ Holding 50초 간격으로 측정하였다.
인덴테이션 압입자의 조건을 990mN으로 편광판의 마텐스 경도를 측정하였다.
(4) 표면결함의 측정: 스틸울
100mm * 100mm 편광판 샘플의 스틸울 평가시 표면결함의 수를 카운트 하였다. 스틸울 테스터기는 DAIEI KAGAKU SEIKI MF사 PAS-400을 사용하여 500g 하중으로, Free Set Counter 설정은 10회, Speed 설정은 50m/min으로 하여 평가를 진행하였다.
A : 스크래치가 0개일 경우
A' : 스크래치가 1 ~ 10 개일 경우
B : 스크래치가 11 ~ 20 개일 경우
C : 스크래치가 21 ~ 30 개일 경우
D : 스크래치가 31개 이상일 경우
(5) 만드렐 평가
측정하고자하는 필름을 25*200mm로 준비한 후, 만드렐 굴곡 측정기를 사용하여 측정하였다. 필름샘플을 굴곡 측정기에 넣고 180도 굴곡이 되도록 한 다음 굴곡된 부분을 삼파장 램프로 빛투과 검사하여 Crack여부를 확인한다. 육안으로 확인이 되지 않을 시 루페, 현미경 등을 사용하여 정밀 검사한다. 만드렐 시편은 직경이 큰 시편으로 시작하여 직경이 작은 순으로 평가를 진행하였다
구분 보호
필름
두께		 보호
필름
밀도
(kg/m3)
 보호
필름
연필
경도		 하드코팅
필름의
연필경도		 편광판
연필
경도		 마텐스
경도		 스틸울
평가		 만드렐
평가(Φ)
비교예 1 25um 960 3B 3H B 28 D 12
비교예 2 25um 1430 B 3H 2H 49 C 9
비교예 3 25um 1086 HB 3H F 48 C 10
비교예 4 25um 1512 3B 3H H 34 D 8
비교예 5 40um 1710 HB 3H 2H 112 A’ 12
비교예 6 25um 1550 HB 3H 2H 107 A’ 12
실시예1 40um 1390 HB 3H 2H 97 A’ 9
실시예2 25um 1280 HB 3H 2H 92 A’ 9
실시예3 25um 1250 HB 3H 2H 94 A’ 9
실시예4 25um 1135 HB 3H 2H 74 B 9
실시예5 25um 1201 HB 3H 2H 88 B 9

Claims (9)

  1. 보호필름(1), 편광필름, 보호필름(2) 및 하드코팅층이 이 순서로 적층된 구조를 포함하는 편광판으로서,
    상기 편광판의 표면 마텐스 경도가 나노 인덴테이션법에 의해 picodentor HM500 장비를 이용하여, 부하 하중 990mN로 측정하였을 때 50 ~ 100 N/㎟인 것을 특징으로 하는 편광판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호필름(1) 및 보호필름(2)의 밀도는 1200kg/m3 ~ 1500 kg/m3인 것을 특징으로하는 편광판.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 보호필름(1) 및 보호필름(2)의 연필경도는 HB 이상 6H 이하인 것을 특징으로 하는 편광판.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 편광판의 연필경도는 2H 이상 6H 이하인 것을 특징으로 하는 편광판.
  5. 편광필름의 일면에 보호필름(1)을 적층하는 단계; 및
    상기 편광필름의 타면에 보호필름(2)와 하드코팅층이 이 순서로 적층되도록 보호필름(2)와 하드코팅층을 적층하는 단계를 포함하여 편광판을 제조하며,
    상기 편광판의 표면 마텐스 경도가 나노 인덴테이션법에 의해 picodentor HM500 장비를 이용하여, 부하 하중 990mN로 측정하였을 때 50 ~ 100 N/㎟가 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 보호필름(1) 및 보호필름(2)의 밀도는 1200kg/m3 ~ 1500 kg/m3로 조절되는 것을 특징으로하는 편광판의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 보호필름(1) 및 보호필름(2)의 연필경도는 HB 이상 6H 이하로 조절되는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 편광판의 연필경도는 2H 이상 6H 이하로 조절되는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
  9. 청구항 1의 편광판을 구비한 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
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