KR20160065409A - 편광자 보호층 조성물, 이로부터 제조된 편광자 보호층, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치 - Google Patents

편광자 보호층 조성물, 이로부터 제조된 편광자 보호층, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (A)폴리에스테르 (메트)아크릴레이트, (B)수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트 및 (C)이소시아누레이트계 화합물을 포함하는 조성물이며, 상기 조성물은 경화 후 유리전이온도(Tg)가 50 ℃ 이상인 편광자 보호층 조성물에 관한 것이다.

Description

편광자 보호층 조성물, 이로부터 제조된 편광자 보호층, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치{COMPOSITION OF PROTECTIVE LAYER FOR POLARIZING PLATE, PROTECTIVE LAYER PREPARED USING THE SAME, POLARIZING PLATE COMPRISING THE SAME AND OPTICAL DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 편광자 보호층 조성물, 이로부터 제조된 편광자 보호층, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.
액정 표시장치는 액정패널 표면을 형성하는 유리기판의 양측으로 편광판을 배치하는 방식으로 화상이 형성된다. 편광판은 일반적으로는, 폴리비닐알코올계(PVA) 필름과 요오드 등의 이색성 재료로 이루어진 편광자의 편면 또는 양면에 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등을 이용한 편광자용의 투명 보호 필름을 폴리비닐알코올계 접착제로 접합한 것이 이용되고 있다.
최근에는 박형화 목적으로 편광자의 편면에만 투명 보호 필름을 포함한 편광판이 이용되기도 한다. 또한, 편광판을 포함하는 장치들의 사용 환경이 다양해지고 있어, 저온 및 고온하의 가혹한 환경하에서의 내구성이 요구되고 있다.
그러나, 편광자의 편측에만 투명 보호 필름을 설치한 박형의 점착형 편광판에서는 내구성이 나쁘고, 상기 가혹한 환경하에서 편광자의 연신 방향(MD방향)으로 크랙이 생기기 쉬운 문제가 있다. 특히, 상기 크랙의 발생은 편광판의 사이즈가 커졌을 경우에 생기기 쉽다.
따라서 박형화에 따른 상기의 문제점을 해결하기 위하여 편광자의 적어도 한쪽에 보호막 또는 보호층이 형성된 편광판이 제안되고 있다.
이와 관련하여, 본 발명의 배경기술은 일본 공개특허 제2006-220732호에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 내수성이 우수하고, 열충격 조건 하에 편광자 면내 크랙을 방지할 수 있는 편광자 보호층 조성물, 이로부터 제조된 편광자 보호층, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 밀착성 및 재단성이 우수한 편광자 보호층 조성물, 이로부터 제조된 편광자 보호층, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 편광자 보호층 조성물에 관한 것이다.
하나의 구체예에 따르면, 상기 편광자 보호층 조성물은 (A)폴리에스테르 (메트)아크릴레이트, (B)수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트 및 (C)이소시아누레이트계 화합물을 포함하는 조성물이며, 상기 조성물은 경화 후 유리전이온도(Tg)가 50 ℃ 이상이다.
상기 조성물은 (A)폴리에스테르 (메트)아크릴레이트 25 내지 80 중량%, (B)수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트 5 내지 60 중량% 및 (C)이소시아누레이트계 화합물 5 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.
다른 구체예에 따르면, 상기 조성물은 상기 (A), (B) 및 (C)의 총 합 100 중량부 대비 (D)광증감제 0.1 내지 10 중량부 및 (E)광라디칼 중합개시제 0.1 내지 10 중량부 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 편광자 보호층에 관한 것이다.
하나의 구체예에 따르면, 상기 편광자 보호층은 상기 편광자 보호층용 조성물로 형성될 수 있다.
상기 보호층은 25 ℃에서의 모듈러스(modulus)가 1,000 MPa 내지 2,500 MPa가 될 수 있다.
다른 구체예에 따르면, 상기 보호층은 25 ℃에서의 모듈러스(modulus)가 2,000 MPa 초과 2,500 MPa 이하가 될 수 있다.
상기 보호층은 두께가 1 ㎛ 내지 10 ㎛가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 편광판에 관한 것이다.
하나의 구체예에 따르면, 상기 편광판은 편광자 및 상기 편광자의 일면 또는 양면에 형성된 상기 중 어느 하나의 편광자 보호층을 포함할 수 있다.
다른 구체예에 따르면, 상기 편광판은 상기 편광자의 일면에 상기 편광자 보호층을 포함하고, 상기 편광자의 이면에 형성된 광학필름을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 광학표시장치에 관한 것이다.
하나의 구체예에 따르면, 상기 광학표시장치는 상기의 편광판을 포함할 수 있다.
본 발명은 내수성이 우수하고 열충격 조건 하에서 편광자 면내 크랙을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 밀착성 및 재단성이 우수한 편광자 보호층 조성물, 이로부터 제조된 편광자 보호층, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치를 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 광학표시장치의 단면도이다.
첨부한 도면을 참고하여 실시예에 의해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 본 명세서에서, '상부'와 '하부'는 도면을 기준으로 정의한 것으로, 보는 시각에 따라 '상부'와 '하부'로, '하부'가 '상부'로 변경될 수 있고, '(메트)아크릴레이트'는 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 '화합물'은 모노머, 올리고머, 수지 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 '모듈러스'는 편광자 보호층 조성물을 이형 필름(예: 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름)에 두께 50 ㎛로 도포하고, 조도 400 mw/㎠, 광량 1,000mJ/㎠로 경화시킨 후 이형 필름을 제거하고, 제조된 접착 필름을 가로x세로(10 mm x 100 mm)로 커팅하여 시편을 준비하고, DMA(Q800, TA Instruments)에 고정시키고, 분석 모드로 Tension Film, amplitude로 25 ㎛, pre load로 0.5 N, 승온 속도 10 ℃/min, 온도 구간 -50 ℃ ~ 100 ℃, 주파수 1 Hz, strain 0.5%에서 측정하고, 25 ℃에서의 값을 저장 모듈러스로 구하였다.
이하, 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.
본 발명의 편광자 보호층 조성물은 (A)폴리에스테르 (메트)아크릴레이트, (B)수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트 및 (C)이소시아누레이트계 화합물을 포함하는 조성물이며, 상기 조성물은 경화 후 유리전이온도(Tg)가 50 ℃ 이상이다.
보호층 조성물이 경화 후 유리 전이온도(Tg)가 50 ℃ 이상, 구체적으로 57 ℃ 이상, 더욱 구체적으로 65 ℃ 이상이 됨으로써, 내수성 증가와 함께, 열충격 조건 하게 편광자 면내 크랙을 방지하는 효과가 있다.
이하 보호층 조성물에 대해 설명한다.
(A) 폴리에스테르 (메트)아크릴레이트
폴리에스테르 (메트)아크릴레이트(A)는 여러 단계 또는 한 단계로 (메트)아크릴산, 폴리카르복시산 및 폴리올로부터 제조할 수 있다.
폴리에스테르계 (메트)아크릴레이트 올리고머는, 예를 들면 다가 카르복시산과 다가 알코올의 축합에 의해 양 말단에 수산기를 갖는 폴리에스테르 올리고머를 제조하고, 상기 폴리에스테르 올리고머의 수산기를 (메트)아크릴산으로 에스테르화하여 제조할 수 있다. 다른 구체예에서는, 다가 카르복시산에 알킬렌 옥사이드를 부가하여 올리고머를 제조하고, 상기 올리고머의 말단 수산기를 (메트)아크릴산으로 에스테르화하여 제조할 수 있다.
구체적으로 상기 폴리체스테르 (메트)아크릴레이트(A)에는 단관능 또는 다관능 폴리에스테르 (메트)아크릴레이트일 수 있다. 예를 들어, 4관능(tetrafunctional) 폴리에스테르 아크릴레이트(Tetrafunctional polyester acrylate, PS-420, 미원상사), 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머(Polyester acrylate oligomer, CN2303, SARTOMER) 또는 그 조합이 가능하며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 폴리에스테르 (메트)아크릴레이트(A)는 편광자 보호층 조성물 중에 25 내지 80 중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 30 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게 40 내지 60 중량% 포함될 수 있다. 상기의 범위에서 광에너지에 의한 라디칼 중합의 경화속도가 상승하여 반응성이 우수한 효과가 있다.
(B) 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트
편광자 보호층 조성물에 포함되는 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트(B)의 수산기는 폴리비닐알코올(PVA) 소자와의 상용성이 좋으므로, 폴리비닐알코올계(PVA) 필름과 요오드 등의 이색성 재료로 이루어진 편광자와의 접착성을 향상시킨다.
수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트(B)는 1개 이상의 수산기를 갖는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 바람직하게는 1개 이상의 수산기를 갖는 탄소수 1 내지 5의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트, 1개 이상의 수산기를 갖는 탄소수 3 내지 10의 지환족기를 갖는 (메트)아크릴레이트가 될 수 있다. 예를 들면, 1개 이상의 수산기를 갖는 단관능 (메트)아크릴레이트는 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메트)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메트)아크릴레이트, 1,4-시클로헥산디메탄올 모노(메트)아크릴레이트, 1-클로로-2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 모노(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 모노(메트)아크릴레이트, 4-히드록시사이클로펜틸 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시사이클로헥실 (메트)아크릴레이트 등이 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다.
수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트(B)는 편광자 보호층 조성물 중에 5 내지 60 중량%, 바람직하게는 15 내지 55 중량%, 더욱 바람직하게는 25 내지 45 중량% 포함할 수 있다. 상기 범위에서 편광자와의 밀착성과 재단성이 우수하다.
(C) 이소시아누레이트계 화합물
편광자 보호층 조성물은 하기의 화학식 1로 표현되는 (C)이소시아누레이트계 화합물을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(상기 R1, R2, R3는 각각 독립적으로 C1-10의 알킬렌기, Y1, Y2, Y3는 각각 독립적으로 하이드록시기 또는 (메트)아크릴레이트기이다.)
상기 R1, R2, R3는 바람직하게는 C1-5의 알킬렌기이다.
상기의 (C)이소시아누레이트계 화합물은 폴리에스테르 (메트)아크릴레이트(A) 및 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트(B)의 화합물에 첨가되어 기계적 강도 및 내열성 향상에 효과를 가지고, 편광자 보호층의 유리 전이온도(Tg)를 상승시켜 열충격 조건 하에 편광자의 내크랙성을 향상 시킨다.
(C)이소시아누레이트계 화합물은 편광자 보호층 조성물 중에 5 내지 30 중량%, 바람직하게는 9 내지 25 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위에서 박막화가 용이하며, 기계적 강도와 내열성이 우수하고, 편광자 보호층의 유리 전이온도(Tg)를 상승시켜 열충격 조건 하에 편광자의 내크랙성을 향상시킬 수 있다.
구체예에서, 상기 조성물로 형성된 보호층은 모듈러스(modulus)가 1,000 MPa 내지 2,500 MPa이 될 수 있다. 상기 보호층은 모듈러스(modulus)가 1,000 MPa 이상이 됨으로써, 내수성이 우수하고, 열충격 조건 하에 편광자 면내 크랙을 방지할 수 있다. 또한 모듈러스(modulus)가 2,500 MPa 이하로써, 재단성이 우수한 효과가 있다.
다른 구체예에서, 상기 조성물로 형성된 보호층은 모듈러스(modulus)가 2,000 MPa 초과 2,500 MPa 이하일 수 있다. 상기 보호층은 모듈러스(modulus)가 2,000 MPa 초과함으로써, 내수성이 우수하고, 열충격 조건 하에 편광자 면내 크랙을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 배리어성이 우수하여 내수성 및 내열안정성도 우수한 효과가 있다. 또한 모듈러스(modulus)가 2,500 MPa 이하로써, 재단성이 우수하다.
구체예에 따르면, 상기 편광자 보호층 조성물은 보호층 조성물 100 중량부 대비 (D)광증감제 0.1 내지 10 중량부 및 (E)광라디칼 중합개시제 0.1 내지 10 중량부 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
(D) 광증감제
광증감제(D)는 소량의 라디칼을 발생시켜 경화 반응을 촉매한다. 광증감제(D)는 (메트)아크릴레이트계 화합물을 경화시키는 광라디칼 중합 개시제의 개시 반응을 촉매하는 역할을 함으로써, 광라디칼 중합 개시제의 반응성을 개선할 수 있다.
광증감제(D)는 인계, 트리아진계, 아세토페논계, 벤조페논계, 티오크산톤계, 벤조인계, 옥심계 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 구체예에서 티오크산톤계 또는 이들의 혼합물인 티오크산톤계 광증감제를 포함할 수 있다.
광증감제(D)는 (A), (B) 및 (C)의 총 합 100 중량부에 대해 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.5 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 공정의 광량 조건 하에서 (메트)아크릴레이트계 화합물이 충분히 경화되고, 광라디칼 중합 개시제의 반응성을 개선하는 효과가 있다.
(E) 광라디칼 중합개시제
광라디칼 중합개시제(E)는 광 조사에 의해 라디칼을 발생시켜 경화를 촉매하는 것으로, 광라디칼 중합개시제(E)는 통상의 광라디칼 중합개시제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 광라디칼 중합개시제(E)는 인계, 트리아진계, 아세토페논계, 벤조페논계, 티오크산톤계, 벤조인계, 옥심계 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
광라디칼 중합개시제(E)는 (A), (B) 및 (C)의 총 합 100 중량부에 대해 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 상기의 범위에서, (메트)아크릴레이트계 화합물의 중합이 충분히 될 수 있고, 잔량의 개시제가 남는 것을 막을 수 있다.
이하, 본 발명의 구체예에 따른 보호층, 편광판 및 광학표시장치에 대해 도면을 참고하여 설명한다.
편광판
상기 편광자 보호층 조성물은 편광자(110)의 일면 혹은 양면에 코팅되어 보호층(130, 131, 132)을 형성할 수 있다.
한 구체예에서 편광판(100)은 편광자(110) 일면에 보호층(130)을 형성할 수 있다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 편광판(100)의 단면도이다.
상기 편광자(110)는 자연광 또는 인공광을 편광시켜 표시 장치에서 화면이 보이도록 하는 것으로, 주로 폴리비닐알코올계(PVA) 필름으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 편광자(110)는 부분 포르말화 폴리비닐알코올 필름, 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올 필름 등의 변성 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 MD(machine direction)로 연신시켜 제조된다. 구체적으로, 팽윤 과정, 염색 단계, 연신 단계를 거쳐 제조된다. 각 단계를 수행하는 방법은 당업자들에게 통상적으로 알려져 있다.
편광자(110)는 두께가 5 ㎛ 내지 50 ㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 광학표시장치에 사용할 수 있다.
상기 보호층(130)은 상기 편광자 보호층 조성물을 편광자(110)의 일면에 코팅하고 경화시켜 형성될 수 있다. 구체적으로, 100 내지 1,000 mW/cm2의 조도, 100 내지 1,000 mJ/cm2의 광량으로 경화시켜 형성될 수 있다.
보호층(130)은 편광판용 점착필름 등으로부터 편광자(110)를 보호하고 열충격 하에서도 편광자(110)의 크랙 발생을 방지할 수 있다. 또한, 보호층(130)은 편광자(110)에 대해 접착력을 가져 편광판(100)의 박형화 효과도 구현할 수 있으며, 통상의 광학필름은 편광자에 접착하기 위해 코로나처리 등의 추가 처리를 필요로 하는 반면, 보호층(130)은 이러한 추가 처리 없이도 편광자(110)에 잘 접착할 수 있다.
구체예에서, 보호층(130)은 모듈러스(modulus)가 1,000 MPa 내지 2,500 MPa가 될 수 있다. 상기 보호층(130)은 모듈러스(modulus)가 1,000 MPa 이상으로써, 내수성이 우수하고, 열충격 조건 하에 편광자(110) 면내 크랙을 방지하는 효과가 있다. 또한 모듈러스(modulus)가 2,500 MPa 이하로써, 재단성과 내수성이 우수하다.
다른 구체예에서, 보호층(130)은 모듈러스(modulus)가 2,000 MPa 초과 2,500 MPa 이하가 될 수 있다. 상기 보호층(130)은 모듈러스(modulus)가 2,000 MPa을 초과함으로써, 내수성이 우수하고, 열충격 조건 하에 편광자(110) 면내 크랙을 방지하는 효과뿐만 아니라, 배리어성이 우수하여 내수성 및 내열안정성도 우수한 효과가 있다. 또한 모듈러스(modulus)가 2,500 MPa 이하로써, 재단성과 내수성이 우수하다.
상기의 보호층(130)은 유리 전이온도(Tg)가 50 ℃ 이상, 구체적으로 57 ℃ 이상, 더욱 구체적으로 65 ℃ 이상일 수 있음은 상기 보호층 조성물에서 설명한 바와 같다. 상기의 범위에서 내수성 증가와 함께, 열충격 조건 하게 편광자(110) 면내 크랙을 방지하는 효과가 있다.
보호층(130)은 소정 범위의 두께를 가짐으로써 기계적 강도가 떨어질 수 있는 편광판(100)의 강도를 보완해줄 수 있고 박형화 효과도 구현할 수 있다. 구체적으로, 보호층(130)은 두께가 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 예를 들면 2 ㎛ 내지 5 ㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 편광판(100)에 사용가능하고, 편광판(100)의 기계적 강도가 보완될 수 있다.
다른 구체예에서 편광판(101)은 편광자(110) 및 편광자(110)의 양면에 형성된 보호층(131, 132)을 포함할 수 있다. 도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 편광판(101)의 단면도이다. 기계적 강도의 향상 또는 크랙방지를 위하여 편광자(110)의 양면에 보호층(131, 132)을 형성할 수 있다.
또 다른 구체예에서 편광판(102)은 편광자(110), 편광자(110)의 일면에 형성된 광학필름(120) 및 편광자(110)의 이면에 형성된 보호층(130)을 포함할 수 있다. 도3은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 편광판(102)의 단면도이다.
상기 편광자(110)는 폴리비닐알콜계(PVA) 필름을 연신 방향인 MD(machine direction)로 1축 연신하여 제조되기 때문에 열충격을 포함하는 가혹 환경에 방치되었을 때 MD(machine direction)로 수축이 일어나게 된다. 그런데, 편광자(110)의 일면에만 광학필름(120)이 형성된 편광판(102)을 열충격을 포함하는 가혹 환경에 방치하였을 때에는 편광자의 일면에서만 편광자(110)의 수축을 잡아주게 됨으로써 편광자(110)에 MD(machine direction)로 크랙이 더 생길 수 있다. 물론, 편광자(110)의 다른 일면에 광학필름(120)과 접착층을 더 형성할 수도 있지만 광학필름(120)과 접착층의 형성만으로는 크랙 발생을 막는데 한계가 있고, 광학필름(120)과 접착층으로 인하여 편광판(102)의 두께가 두꺼워질 수 있다.
반면에, 본 발명 일 구체예의 편광판(102)은 편광자(110)의 일면에 광학필름(120)을 형성하고 편광자(110)의 다른 일면에는 모듈러스가 1,000 MPa 초과인 보호층(130)을 더 형성함으로써 열충격에 의한 가혹 환경에서도 편광자(110)의 크랙 발생을 방지할 수 있다. 구체적으로, 보호층(130)의 모듈러스는 1,000 MPa 초과 2,500 MPa 이하가 될 수 있고, 상기 범위에서 가혹 환경에서 편광자(110)의 크랙 발생을 방지하고, 내구성 향상의 효과가 있다.
본 발명의 다른 구체예의 편광판(102)은 편광자(110)의 일면에 광학필름(120)을 형성하고 편광자(110)의 다른 일면에는 모듈러스가 2,000 MPa 초과 2,500 MPa 이하인 보호층(130)을 더 형성함으로써 열충격에 의한 가혹 환경에서도 편광자(110)의 크랙 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 배리어성이 우수하여 내수성 및 내열안정성도 우수한 효과가 있다.
그 결과, 편광판(102)은 고온 및/또는 고습에서 방치 시 편광자(110)의 단부에서 MD로 생성되는 크랙의 최장길이가 500 ㎛ 이하, 예를 들면 200 ㎛ 내지 500 ㎛, 구체적으로 200 ㎛ 내지 400 ㎛가 될 수 있다. 상기 열충격은 -40℃에서 85℃로 승온하되 -40℃에서 30분 방치하고 85℃로 승온한 뒤 85℃에서 30분 방치하는 것을 1cycle로 하였을 때 100cycle을 진행하는 것을 의미한다.
광학필름(120)은 편광자(110)의 일면에 형성되어 편광자(110)를 보호하는 것으로, 광학적으로 투명한 통상의 필름을 포함할 수 있다. 예를 들면, 비정성 환상 폴리올레핀(cyclic olefin polymer, COP) 등을 포함하는 고리형 폴리올레핀계, 폴리(메타)아크릴레이트계, 폴리카보네이트계, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 포함하는 폴리에스테르계, 트리아세틸셀룰로스 등을 포함하는 셀룰로스 에스테르계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아크릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상으로 형성된 필름이 될 수 있다.
광학필름(120)의 두께는 10 ㎛ 내지 200 ㎛, 예를 들면 30 ㎛ 내지 120 ㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 광학표시장치에 사용할 수 있다.
도 3에서 도시되지 않았지만, 광학필름(120)의 상부면에는 기능성 코팅층이 더 형성되어 편광판(102)에 추가 기능을 제공할 수 있는데, 예를 들면 하드코팅층, 내지문성층, 반사방지층 등이 될 수 있다.
광학표시장치
본 발명의 광학표시장치(200)는 본 발명의 편광판(100, 101, 102)을 포함할 수 있다. 광학표시장치(200)는 편광판(100, 101, 102)이 포함되는 통상의 광학표시장치(200)로서, 예를 들면 액정표시장치 등을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명 구체예의 광학표시장치(200)를 도4를 참고하여 설명한다. 도4는 본 발명 구체예의 광학표시장치(200)의 단면도이다.
도4를 참고하면, 본 발명 일 실시예의 광학표시장치(200)는 액정표시패널(210), 액정표시패널(210)의 일면에 형성된 제1편광판(220), 및 액정표시패널(210)의 다른 일면 및 액정표시패널(210)과 광원부(240) 사이에 형성된 제2편광판(230)을 포함하고, 제1편광판(220)과 제2편광판(230) 중 하나 이상은 본 발명 실시예의 편광판(100, 101, 102)을 포함할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
A. 폴리에스테르 (메트)아크릴레이트
(A1) Tetrafunctional polyester acrylate(PS-420, 미원상사)
(A2) Polyester acrylate oligomer(CN2303, SARTOMER)
B. 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트
(B) 2-Hydroxyethyl acrylate(Sigma-Aldrich)
C. 이소시아누레이트계 화합물
(C1) THEICDA, Tris(2-hydroxy ethyl)isocyanurate diacrylate(M-2370, 미원상사)
(C2) Tris(2-hydroxy ethyl)isocyanurate triacrylate(SR368NS, SARTOMER)
E. 광라디칼 중합개시제
(E) 2,4,6-Trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphineoxide (Darocure TPO, Ciba)
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 6
성분 A, B 및 C를 하기의 표1의 함량으로 배합하고, 여기에 광라디칼 중합개시제(E)를 2 중량부(A, B 및 C의 총합 100 중량부 대비)를 배합하고 믹싱하여 편광자 보호층 조성물을 제조하였다.
Figure pat00002
(상기 표 1의 단위는 중량%이다)
편광판의 제조
80 ㎛ 두께의 폴리비닐알코올 필름(검화도: 99.5, 중합도: 2,000)을 0.3% 요오드 수용액에 침지시켜 염착한 후, 연신비가 5.0이 되도록 MD 연신하였다. 이어서 연신된 폴리비닐알코올 필름을 3% 농도의 붕산 용액과 2% 요오드화 칼륨 수용액에 침지시켜 색상 보정을 한 후, 50 ℃에서 4 분간 건조하여 편광자(두께 25 ㎛)를 제조하였다. 40 ㎛ 두께의 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC)를 검화 처리하여 광학필름으로 사용하였다
온도 22 ℃ 내지 25 ℃, 상대습도 20% 내지 60%에서 상기 편광자의 일면에 접착제를 도포하고 광학필름을 적층하였다. 이때 접착제는 수계 폴리비닐알콜 접착제(물 100 중량부, 폴리비닐알코올 5 중량부, 폴리에틸렌이민 0.5 중량부, 산화지르코늄 0.5 중량부의 혼합물)를 사용하였다. 편광자의 다른 일면에 실시예 및 비교예에서 제조된 보호층용 조성물을 도포하고, 메탈 할라이드 램프(Metal halide lamp)로 400 mW/㎠, 1,000 mJ/㎠ 조건으로 자외선을 조사하였다. 보호층에 점착제(soken 사에서 제조한 CI-205) 를 다시 코팅하여 편광판을 제조하였다.
실시예와 비교예의 보호층용 조성물, 이를 이용하여 제조된 편광판에 대해 하기 표 2의 물성을 평가하였다.
Figure pat00003
상기 표 2에서와 같이, 본 발명의 편광판은 편광판을 열충격에 방치시 편광자 전면에서 크랙 발생이 없었으며, 편광자의 단부에 형성된 크랙도 미미하였다. 또한, 편광자에 대한 접착성과 재단성이 좋아서 편광자와 보호층 사이에 접착층을 추가로 형성할 필요가 없다.
반면에, 편광자 보호층 조성물에 이소시아누레이트계 화합물을 포함하지 않거나, 함량이 본 발명의 범위를 벗어나는 경우에는 접착성, 재단성, 내수성에 문제가 있을 뿐 아니라, 편광자의 단부에 크랙도 발생하였다.
물성측정 방법
1) 접착성:  편광자와 보호층의 접착성을 확인하기 위해서 단부의 보호층과 편광자 사이에 커터 칼끝을 삽입하였다. 칼끝이 보호층과 편광자 사이에 들어가지 않는 것을 ◎, 칼끝이 조금 들어간 것은 ○, 칼끝이 조금 들어갔지만 일정한 강도가 있어도중에 보호층이 찢어진 것을 △, 칼끝이 용이하게 들어간 것을 X 로 평가하였다.
2) 재단성: 편광판의 재단성을 확인하기 위해서 제작한 편광판을 가로x세로(500 mm × 500 mm)로 재단하고 커터날을 사용하여 보호층 측으로부터 펀칭하였다. 펀칭된 편광판 4면의 끝부분 박리 상태를 눈으로 관찰하였다. 박리되지 않은 것을 ◎, 0 초과 1 mm 이하 박리된 것을 ○, 1 mm 초과 2 mm 이하 박리된 것을 △, 2 mm 초과로 박리된 것을 X로 평가하였다.
3) 내수성: 편광판의 내수성을 확인하기 위해서 제작한 편광판을 가로x세로(500 mm × 500 mm)로 펀칭하고, 펀칭한 것을 항온수(60 ℃) 중에 2 시간 동안 각각 침지시킨 후, 편광판의 박리 정도와 편광자의 탈색 상태를 눈으로 관찰하였다. 박리와 탈색되지 않은 것을 ◎, 2 mm정도 박리된 것을 ○, 그 이외에 박리와 탈색이 된 것을 X로 평가하였다.
4) 보호층의 모듈러스: 편광자 보호층 조성물을 이형 필름(예: 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름)에 두께 50 ㎛로 도포하고, 조도 400 mw/㎠, 광량 1,000mJ/㎠로 경화시킨 후 이형 필름을 제거하고, 제조된 접착 필름을 가로x세로(10 mm x 100 mm)로 커팅하여 시편을 준비하고, DMA(Q800, TA Instruments)에 고정시키고, 분석 모드로 Tension Film, amplitude로 25 ㎛, pre load로 0.5 N, 승온 속도 10 ℃/min, 온도 구간 -50 ℃ ~ 100 ℃, 주파수 1 Hz, strain 0.5%에서 측정하고, 25 ℃에서의 값을 저장 모듈러스로 구하였다.
5) 편광자의 전면 크랙 발생 여부와 편광자 단부에서 발생된 크랙의 최장길이: 편광판의 열충격 조건 하 Crack 수준을 알아보기 위해 가로x세로(50 ㎜ x 50 ㎜)으로 편광판을 재단하고, Glass에 Lamination 시켜 시료를 준비한다. -40 ℃에서 85 ℃로 승온하되 -40 ℃에서 30 분 방치하고 85 ℃에서 30 분 방치하는 것을 1 cycle로 하여 100 cycle을 진행하고, 형광등 아래의 반사모드 및 Back Light 모드에서 MD로 편광자 Crack이 발생하였는지를 확인하여 그 개수 및 가장 긴 길이를 측정하였다. 편광자 전면에서 크랙이 0 개 발생한 경우 X로 평가하고, 1 내지 30 개 발생한 경우 ○로 평가하였다.
본 발명은 상기 구체예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구체예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
100, 101, 102 : 편광판 110 : 편광자
120 : 광학필름 130, 131, 132 : 보호층
210 : 액정표시패널 220, 230 : 편광판
240 : 광원부

Claims (10)

  1. (A)폴리에스테르 (메트)아크릴레이트, (B)수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트 및 (C)이소시아누레이트계 화합물을 포함하는 조성물이며, 상기 조성물은 경화 후 유리전이온도(Tg)가 50 ℃ 이상인 편광자 보호층 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 (A)폴리에스테르 (메트)아크릴레이트 25 내지 80 중량%, (B)수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트 5 내지 60 중량% 및 (C)이소시아누레이트계 화합물 5 내지 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자 보호층 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 상기 (A), (B) 및 (C)의 총 합 100 중량부 대비 (D)광증감제 0.1 내지 10 중량부 및 (E)광라디칼 중합개시제 0.1 내지 10 중량부 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자 보호층 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 조성물로 형성된 편광자 보호층.
  5. 제4항에 있어서, 상기 보호층은 25 ℃에서의 모듈러스(modulus)가 1,000 MPa 내지 2,500 MPa인 편광자 보호층.
  6. 제4항에 있어서, 상기 보호층은 25 ℃에서의 모듈러스(modulus)가 2,000 MPa 초과 2,500 MPa 이하인 편광자 보호층.
  7. 제4항에 있어서, 상기 보호층은 두께가 1 ㎛ 내지 10 ㎛인 편광자 보호층.
  8. 편광자; 및 상기 편광자의 일면 또는 양면에 형성된 제4항의 편광자 보호층을 포함하는 편광판.
  9. 제8항에 있어서, 상기 편광판은 상기 편광자의 일면에 제4항의 편광자 보호층을 포함하고, 상기 편광자의 이면에 형성된 광학필름을 포함하는 편광판.
  10. 제8항의 편광판을 포함하는 광학표시장치.

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