KR20160101336A - 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치 - Google Patents

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Abstract

편광자, 상기 편광자의 상부면에 형성된 접착층, 상기 접착층의 상부면에 형성되고 수분투과도가 30g/m2.24hr 이하인 보호필름, 및 상기 편광자의 하부면에 형성되고 유리전이온도가 200℃ 이상인 지환족 에폭시 수지를 포함하는 배리어층용 조성물로 형성된 배리어층을 포함하고, 식 1의 광투과도 변화율이 3% 이하인 것인 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치가 제공된다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치{POLARIZING PLATE AND OPTICAL DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 액정패널 및 액정패널의 양면에 각각 형성된 편광판을 포함한다. 편광판은 편광자 및 편광자의 양면에 각각 형성된 보호필름을 포함한다. 최근, 편광자의 일면에는 보호필름을 형성하고 편광자의 다른 일면에는 코팅층을 형성함으로써 편광판을 박형화하고 있다.
편광판은 고온 및 고습에서 편광자 내로 외부의 수분이 침투하면서 편광판의 내구성이 떨어질 수 있고 편광자의 내크랙성이 떨어질 수 있다. 고온에서의 내구성을 높인 편광판이 개발되고 있다. 그러나, 고온 및 고습은 고온보다 더 편광판에 가혹한 조건이다. 그리고 편광자는 수분에 취약하고 고습에서는 더더욱 수분에 취약하다. 따라서, 고온에서의 내구성이 높은 편광판이더라도 편광판의 고온 및 고습에서 내구성과 편광자의 내크랙성을 높이는 데에는 한계가 있다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 제2010-0018462호 등에 개시되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고온 및 고습에서 내구성이 좋은 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 편광자에 대한 밀착성이 우수하고 고온 및 고습에서 편광자의 내크랙성을 높일 수 있는 배리어층을 포함하는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 박형 경량성이고 재단성이 우수한 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 휨이 최소화된 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 편광판은 편광자, 상기 편광자의 상부면에 형성된 접착층, 상기 접착층의 상부면에 형성되고 40℃ 및 90% 상대습도에서 수분투과도가 30g/m2.24hr 이하인 보호필름, 및 상기 편광자의 하부면에 형성되고 유리전이온도가 200℃ 이상인 지환족 에폭시 수지를 포함하는 배리어층용 조성물로 형성된 배리어층을 포함하고, 상기 편광판은 하기 식 1의 광투과도 변화율이 3% 이하가 될 수 있다:
<식 1>
광투과도 변화율 = |T0 - T500|/T0 x 100
(상기 식 1에서, T0 및 T500는 하기 발명의 상세한 설명에서 정의된 바와 같다).
본 발명의 광학표시장치는 상기 편광판을 포함할 수 있다.
본 발명은 고온 및 고습에서의 내구성이 좋은 편광판을 제공하였다.
본 발명은 편광자에 대한 밀착성이 우수하고 고온 및 고습에서 편광자의 내크랙성을 높이는 배리어층을 포함하는 편광판을 제공하였다.
본 발명은 박형 경량성이고 재단성이 우수한 편광판을 제공하였다.
본 발명은 휨이 최소화된 편광판을 제공하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이다.
도 4는 휨의 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 구성요소를 지칭한다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시 관점에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간체 등의 다른 구조를 개재하지 않은 것을 나타낸다.
본 명세서에서 "수분투과도"는 필름 또는 배리어층 또는 편광자와 배리어층의 적층체에 대해 KS A1013에 준하여 40℃ 및 90% 상대습도에서 측정된 값이다.
본 명세서에서 "모듈러스"는 저장 모듈러스(storage modulus)이고, 모듈러스는 점착층용 조성물을 이형필름(예:폴리에틸렌테레프탈레이트 필름)에 코팅하고 35℃ 및 상대습도 45%에서 양생(aging)시켜　두께 25㎛의　점착필름을 제조하고, 제조한 점착필름을 복수 개 겹쳐 두께 0.8mm의 시편을 제조하고, 제조한 시편에 대해 ARES(Advanced Rheometry Expansion System, TA instrument)를 사용하여 Temperature sweep test(strain 5%, normal force 100N)로 23℃ 및 1Hz에서 측정한 값이다.
본 명세서에서 "(메트)아크릴"은 아크릴 및/또는 메타아크릴을 의미한다.
본 명세서에서 "비치환된 또는 치환된"에서 "치환된"은 해당 작용기 중 하나 이상의 수소 원자가 C1 내지 C10의 알킬기, 수산기, 아미노기, C6 내지 C10의 아릴기, 할로겐, 시아노기, C3 내지 C10의 시클로알킬기, 또는 C7 내지 C10의 아릴알킬기로 치환된 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판을 도 1을 참고하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판(100)은 편광자(110), 보호필름(120), 배리어층(130) 및 접착층(140)을 포함할 수 있다.
편광판(100)은 하기 식 1의 광투과도 변화율이 3% 이하, 구체적으로 0% 내지 3.0%가 될 수 있다: 상기 범위에서, 편광판의 고온 및 고습에서의 내구성이 좋아 광학표시장치에 사용될 수 있다:
<식 1>
광투과도 변화율 = |T0 - T500|/T0 x 100
(상기 식 1에서, T0는 파장 400nm 내지 700nm에서 편광판의 초기 광투과율, T500는 편광판을 85℃ 및 85% 상대습도에서 500시간 동안 방치하고 25℃에서 1시간 동안 방치한 후 파장 400nm 내지 700nm에서의 편광판의 광투과율).
편광판(100)은 상기 식 1에서 T500 ≤ T0이고, T500, T0은 각각 파장 400nm 내지 700nm에서 30% 이상, 구체적으로 30% 내지 50%, 더 구체적으로 40% 내지 49%가 될 수 있다.
편광판(100)은 하기 식 2의 편광도 변화율이 5% 이하, 구체적으로 0% 내지 3%가 될 수 있다: 상기 범위에서, 편광판의 고온 및 고습에서의 내구성이 좋아 광학표시장치에 사용될 수 있다:
<식 2>
편광도 변화율 = |P0 - P500|/P0 x 100
(상기 식 2에서, P0는 편광판의 초기 편광도, P500는 편광판을 85℃ 및 85% 상대습도에서 500시간 동안 방치하고 25℃에서 1시간 동안 방치한 후의 편광판의 편광도).
편광판(100)은 상기 식 2에서 P500 ≤ P0이고, P500, P0은 각각 90% 이상, 구체적으로 95.000% 내지 99.990%가 될 수 있다.
편광판(100)은 하기 식 3의 편광판의 수분 함량 변화율이 10% 이하, 구체적으로 0.8% 내지 5%가 될 수 있다: 상기 범위에서, 편광판의 고온 및 고습에서의 내구성이 좋아 광학표시장치에 사용될 수 있다:
<식 3>
편광판의 수분 함량 변화율 = |W500 - W0|/W0 x 100
(상기 식 3에서, W0는 편광판의 초기 수분 함량, W500는 편광판을 85℃ 및 85% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후의 편광판의 수분 함량).
상기 "수분 함량"은 편광판을 건조시키기 전의 무게(A), 편광판을 105℃ 오븐에서 2시간 동안 건조시킨 후의 무게(B)를 측정하고, |A-B|로부터 계산한 값이다. 이때 수분 함량은 가로x세로(10㎝x10㎝) 크기의 편광판에 대해 측정한 값이다.
편광판(100)은 두께가 115㎛ 이하, 구체적으로 108㎛ 이하, 더 구체적으로 56㎛ 이하가 될 수 있다. 예를 들면, 편광판(100)은 두께가 50㎛ 내지 115㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광학표시장치에 사용될 수 있다. 편광판(100)은 파장 400nm 내지 700nm에서 광투과도가 30% 이상, 구체적으로 30% 내지 50%, 더 구체적으로 40% 내지 49%가 될 수 있다. 편광판(100)은 편광도가 90% 이상, 구체적으로 95.000% 내지 99.990%가 될 수 있다. 상기 투과도와 편광도 범위에서, 광학표시장치에 사용될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 편광자(110), 보호필름(120), 배리어층(130), 접착층(140) 및 이들의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
편광자(110)는 배리어층(130)과 접착층(140) 사이에 형성되는 것으로, 편광판(100)으로 입사되는 외광을 편광시킬 수 있다.
편광자(110)는 폴리비닐알콜계 수지 필름으로 제조된 편광자를 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 편광자는 폴리비닐알콜계 수지 필름에 요오드, 이색성 염료 중 하나 이상이 흡착된 폴리비닐알콜계 편광자가 될 수 있다. 다른 구체예에서, 편광자는 폴리비닐알콜계 수지 필름을 탈수시켜 제조된 폴리엔계 편광자가 될 수 있다.
폴리비닐알콜계 수지 필름은 비누화도가 85몰% 내지 100몰%, 구체적으로 98몰% 내지 100몰%가 될 수 있다. 폴리비닐알콜계 수지 필름은 중합도가 1,000 내지 10,000, 구체적으로 1,500 내지 10,000이 될 수 있다. 폴리비닐알콜계 수지 필름은 두께가 50㎛ 내지 200㎛가 될 수 있다. 상기 비누화도, 중합도 및 두께 범위에서, 편광자를 제조할 수 있다.
구체적으로, 폴리비닐알콜계 편광자는 폴리비닐알콜계 수지 필름에 요오드, 이색성 염료 중 하나 이상을 흡착시키고 최종 연신비 2배 내지 8배, 구체적으로 3배 내지 6배로 MD(machine direction) 1축 연신하여 제조될 수 있다. 연신은 건식 연신, 습식 연신 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 "최종 연신비"는 폴리비닐알콜계 수지 필름의 최초 길이에 대한 최종 폴리비닐알콜계 편광자의 길이의 비를 의미한다. 연신 후 붕산 수용액, 요오드화 칼륨 수용액에서의 침지를 통한 색상 보정을 더 할 수도 있다.
구체적으로, 폴리엔계 편광자는 폴리비닐알콜계 수지 필름에 산 촉매를 가하여 탈수, 건조시킴으로써 제조될 수 있다. 산 촉매는 파라 톨루엔술폰산 등을 포함하는 톨루엔술폰산 등의 방향족 술폰산을 포함하는 유기산, 무기산 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
편광자(110)는 두께가 5㎛ 내지 100㎛, 구체적으로 5㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있고, 보호필름, 접착층 및 접착층과 조합 시 상기 식 1의 광투과도 변화율, 상기 식 2의 편광도 변화율, 상기 식 3의 수분 함량 변화율을 나타낼 수 있다.
박형화가 요구됨에 따라 편광자(110)를 5㎛, 6㎛, 7㎛, 8㎛, 9㎛, 10㎛, 11㎛, 또는 12㎛ 두께를 사용함에 따라 편광판이 얇아질 수 있다.
보호필름(120)은 편광자(110)의 일면에 형성되어 편광자(110)를 보호하는 것으로, 접착층(130)에 의해 편광자(110)의 일면에 형성될 수 있다.
보호필름(120)은 수분투과도가 30g/m2.24hr 이하, 구체적으로 1g/m2.24hr 내지 25g/m2.24hr, 더 구체적으로 5g/m2.24hr 내지 15g/m2.24hr가 될 수 있다. 상기 범위에서 외부의 수분이 편광자에 침투되는 것을 차단함으로써 편광판의 고온 및 고습에서의 내구성을 높일 수 있고, 접착층과 함께 편광판의 고온 및 고습에서의 내구성을 더 높일 수 있다.
보호필름(120)은 파장 550nm에서 하기 식 4의 면내 위상차(Re)가 5,000nm 이상, 구체적으로 5,000nm 내지 15,000nm, 더 구체적으로 6,000nm 내지 12,000nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판 사용시 무지개 얼룩이 발생하지 않도록 할 수 있다.
<식 4>
Re = (nx - ny) x d
(상기 식 4에서, nx 및 ny는 각각 파장 550nm에서 보호필름의 x축 및 y축 방향의 굴절률이고, d는 보호필름의 두께(단위:nm)이다).
보호필름(120)은 파장 550nm에서 하기 식 5의 이축정 정도(NZ)가 1.8 이하, 구체적으로 1.0 내지 1.8이 될 수 있다: 상기 범위에서 복굴절에 의한 무지개 얼룩 제거 효과가 있을 수 있다.
<식 5>
NZ = (nx - nz)/(nx - ny)
(상기 식 5에서, nx, ny 및 nz는 각각 파장 550nm에서 보호필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절률이다).
보호필름(120)은 파장 550nm에서 하기 식 6의 두께 방향 위상차(Rth)가 15,000nm 이하, 구체적으로 6,000nm 내지 12,000nm가 될 수 있다: 상기 범위에서 복굴절에 의한 무지개 얼룩 제거 효과가 있을 수 있다.
<식 6>
Rth = ((nx + ny)/2 - nz) x d
(상기 식 6에서, nx, ny 및 nz는 각각 파장 550nm에서 보호필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절률이고, d는 보호필름의 두께(단위:nm)이다).
보호필름(120)은 파장 550nm에서 x축 방향의 굴절률 nx, y축 방향의 굴절률 ny 중 어느 하나가 1.65 이상이 될 수 있다. nx, ny 모두가 1.65 미만 또는 nx, ny 모두가 1.65 이상이면 보호필름으로 사용시 입사각 및 파장에 따라 위상차값의 변화로 인한 복굴절에 의해 무지개 얼룩이 발생할 수 있다. 일 구체예에서, nx는 1.65 이상 구체적으로 1.67 내지 1.75이고, ny는 1.45 내지 1.55가 될 수 있다. 다른 구체예에서, ny는 1.65 이상 구체적으로 1.67 내지 1.72, 더 구체적으로 1.69 내지 1.72이고, nx는 1.45 내지 1.55가 될 수 있다. 이때 |nx-ny|는 0.1 내지 0.2, 구체적으로 0.12 내지 0.18이 될 수 있다. 상기 범위에서 시야각을 보다 개선할 수 있고, 무지개 얼룩이 발생하지 않도록 할 수 있다.
본 명세서에서 'x축'은 보호필름에 대해 지상축, 'y축'은 진상축, 'z축'은 두께를 의미하고, x축, y축, 및 z축은 서로 직교한다.
보호필름(120)은 폴리에스테르 수지로 형성되고 광학적으로 투명한 필름을 포함할 수 있다. 구체적으로, 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 일 구체예에서, 보호필름(120)은 1종의 폴리에스테르 수지로 형성되고, 단일층(one layer) 필름일 수 있다. 보호필름(120)은 단일층 필름이더라도 상술한 수분투과도를 가짐으로써 편광판의 고온 및 고습에서의 내구성을 높일 수 있다.
보호필름(120)은 하기 상술되는 바와 같이 TD 1축 연신된 필름이고, 편광자(110)는 상기 상술되는 바와 같이 MD 1축 연신 필름이다. 편광판(100)은 보호필름(120)의 TD와 편광자(110)의 MD가 실질적으로 직교할 수 있다. 그 결과, 편광판(100)의 휨 발생을 막을 수 있다. 본 명세서에서 "실질적으로 직교"는 보호필름의 TD와 편광자의 MD가 90°로 직교하는 경우뿐만 아니라 90°에서 약간의 오차가 있는 경우도 포함할 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 보호필름(120)은 보호필름(120)의 일면에 기능성 코팅층을 더 포함함으로써 편광판에 추가적인 기능을 제공할 수 있다. 구체적으로, 기능성 코팅층은 하드코팅층, 반사방지층, 내지문성층, 대전방지층, 저반사층 중 하나 이상이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 기능성 코팅층은 두께가 1㎛ 내지 100㎛, 구체적으로 1㎛ 내지 50㎛, 더 구체적으로 1㎛ 내지 20㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 보호필름에 영향을 주지 않으면서 편광판에 추가적인 기능을 제공할 수 있고, 편광판에 사용될 수 있다.
또한, 도 1에서 도시되지 않았지만 보호필름(120)은 보호필름(120)의 다른 일면에 프라이머층을 더 포함함으로써 접착층(140)이 편광자(110)와 보호필름(120)을 더 잘 접착시키도록 할 수 있다. 프라이머층은 친수성의 표면 개질층이 될 수 있다. 프라이머층은 친수성기와 소수성기를 갖는 프라이머층 형성용 수지를 포함하는 조성물로 코팅하여 형성될 수 있다. 프라이머층 형성용 수지는 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐아세테이트계 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 프라이머층은 두께가 1nm 내지 100nm, 구체적으로 1nm 내지 50nm, 더 구체적으로 1nm 내지 20nm가 될 수 있다. 상기 범위에서 편광자에 대한 밀착력을 높일 수 있고 전광선 투과율을 높일 수도 있다.
보호필름(120)은 두께가 5㎛ 내지 200㎛, 구체적으로 10㎛ 내지 150㎛, 더 구체적으로 50㎛ 내지 120㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있고, 배리어층과 함께 편광판의 휨을 억제할 수 있다.
보호필름(120)은 보호필름용 폴리에스테르 수지를 포함하는 조성물을 용융 압출하여 용융 압출된 수지 필름을 제조하고, 상기 용융 압출된 수지 필름을 TD(transverse direction)로만 2배 내지 10배 연신하고, 소정 범위의 온도에서 가열 처리 및 연신 정도를 낮추어(tension-relaxation) TD 연신하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
보호필름용 폴리에스테르 수지를 포함하는 조성물은 보호필름용 폴리에스테르 수지 이외에 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 첨가제는 자외선 흡수제, 레벨링제, 대전방지제 등을 포함할 수 있다. 자외선 흡수제는 파장 200nm 내지 400nm의 광을 흡수하는 통상의 자외선 흡수제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 자외선 흡수제는 페놀계, 벤조트리아졸계, 살리실란계, 트리아진계, 옥스아미드계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특히 페놀계 자외선 흡수제는 폴리에스테르 수지와 상용성이 높아 폴리에스테르 수지와 잘 혼합됨으로써 폴리에스테르 필름 중 용출을 억제하고 필름 내부 또는 표면에서 홀(hole) 발생을 억제하여 외관을 우수하게 할 수 있다.
용융 압출된 수지 필름을 TD로만 2배 내지 10배, 구체적으로 5배 내지 8배 연신한다. 상기 연신비 범위에서, 보호필름은 무지개 얼룩이 발생하지 않을 수 있다. 이때, 용융 압출된 수지 필름은 MD로는 1배 내지 1.1배로 연신될 수도 있다. "1배 내지 1.1배의 MD 연신"은 용융 압출된 수지 필름의 TD 연신 과정에서 필름을 롤러(roller) 등에 의해 MD로 이동시키는 것에 의한 기계적인 연신을 제외하고는 추가적인 연신이 없는 것을 의미한다. 연신은 건식 연신, 습식 연신 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 연신 온도는 폴리에스테르 수지의 유리전이온도(Tg)에 대해 (Tg - 20)℃ 내지 (Tg + 20)℃, 구체적으로 70℃ 내지 150℃, 더 구체적으로 80℃ 내지 130℃, 보다 더 구체적으로 90℃ 내지 120℃가 될 수 있다. 상기 연신비와 온도 범위에서, 압출된 수지가 일률적으로 동일하게 연신될 수 있다.
용융 압출된 수지 필름은 TD 연신 전에 용융 압출된 수지 필름의 적어도 일면에 기능성 코팅층, 프라미어층 중 하나 이상을 더 형성할 수도 있다.
가열 처리 및 tension-relaxation에 의한 TD 연신은 수지 필름을 TD로만 연신하되 가열 처리에 의해 필름을 결정화 및 안정화시키는 것이다. 가열 처리는 폴리에스테르 수지의 Tg 이상의 온도, 구체적으로 100℃ 내지 300℃에서 1초 내지 2시간 동안 처리하는 것이다. TD 연신비는 0배 내지 3배, 구체적으로 0.1배 내지 2배, 더 구체적으로 0.1배 내지 1배가 될 수 있다. 상기 온도와 연신비 범위에서, 보호필름의 위상차값이 유지될 수 있고, 필름의 결정화 및 안정화가 잘 될 수 있다.
배리어층(130)은 편광자(110)의 다른 일면에 형성되어, 편광자(110)에 대해 보호필름(120)과는 반대면에서 편광자(110)를 보호하고 외부의 수분이 편광자(110)에 침투되는 것을 차단함으로써 편광판(100)의 고온 및 고습에서의 내구성을 높일 수 있다.
배리어층(130)은 편광자(110)에 대한 외부 수분의 영향을 현저하게 낮춤으로써, 고온 고습에서의 편광판의 내구성을 높일 수 있다. 구체적으로, 편광자(110)의 수분투과도는 1300g/m2.24hr 내지 1400g/m2.24hr가 될 수 있다. 그러나, 상기 배리어층(130)과 편광자(110) 전체의 수분투과도는 500g/m2.24hr이하, 구체적으로 300g/m2.24hr 이하, 더 구체적으로 10g/m2.24hr 내지 300g/m2.24hr가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판의 고온 및 고습에서의 내구성을 높일 수 있다.
배리어층(130)은 편광자(110)의 바로 아래에 형성되고, 편광자(110)에 대한 밀착성이 높아서 접착층(140) 없이 편광자(110)에 직접적으로 형성됨으로써 편광판(100)의 박형화 효과를 구현할 수 있다.
배리어층(130)은 보호필름(120)과 접착층(140) 전체 대비 편광자(110)의 다른 일면에 형성되어 편광판(100)의 휨을 억제할 수 있다. 구체적으로, 보호필름과 접착층 전체의 두께: 배리어층의 두께의 두께 비는 5:1 내지 100:1, 구체적으로 10:1 내지 50:1, 더 구체적으로 10:1 내지 30:1이 될 수 있다. 상기 범위에서 편광판의 휨을 억제할 수 있다.
배리어층(130)은 두께가 20㎛ 이하, 구체적으로 2㎛ 내지 15㎛, 더 구체적으로 5㎛ 내지 12㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있고, 보호필름과 접착층 전체에 대해 적정 두께를 가져 편광판의 휨을 억제할 수 있으며, 배리어성을 높혀 crack 방지를 할 수 있다.
배리어층(130)은 배리어층용 조성물로 형성될 수 있다. 배리어층용 조성물은 광경화 조성물이고, 자외선, 전자선 등을 포함하는 활성 에너지선으로 경화될 수 있다. 이하, 배리어층용 조성물에 대해 상세히 설명한다.
배리어층용 조성물은 경화성 성분과 개시제를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 "경화성 성분"은 배리어층용 조성물 중 활성 에너지선에 의해 경화될 수 있는 성분을 의미한다.
배리어층용 조성물은 경화성 성분으로서, 유리전이온도(Tg)가 200℃ 이상인 지환족 에폭시 수지와 단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물을 포함하고 그리고 개시제를 포함할 수 있다.
지환식 에폭시 수지는 유리전이온도가 200℃ 이상, 구체적으로 200℃ 내지 300℃, 더 구체적으로 200℃ 내지 260℃가 될 수 있다. 지환식 에폭시 수지는 활성 에너지선에 의해 경화될 수 있고, 편광자에 대한 밀착력을 높일 수 있고 중합성이 좋을 수 있다. 상기 유리전이온도 범위를 갖는 지환족 에폭시 수지는 외부의 수분이 편광자에 침투되는 것을 차단함으로써 보호필름과 함께 편광판의 고온 및 고습에서의 내구성을 높일 수 있고, 편광자의 내크랙성을 높일 수 있다. 또한, 상기 유리전이온도 범위를 갖는 지환족 에폭시 수지는 배리어층이 접착층 및 보호필름 전체 대비 소정의 강도를 갖도록 하여 편광자의 연신 방향(MD)의 수축을 제어하여 편광판의 휨을 억제할 수 있고, 편광자의 내크랙성을 높일 수 있다. 편광자의 일면에만 보호필름과 접착층이 형성된 편광판은 편광자의 다른 면에서는 수분 차단 효과가 없어서 편광판의 고온 및 고습에서의 내구성이 떨어질 수 있고 편광판의 수축 제어가 어려움에 따라 휨이 더 생길 수 있다. 편광자의 양면에 보호필름과 접착층이 형성된 편광판은 편광판의 박형화 효과를 얻을 수 없다.
일 구체예에서, 지환족 에폭시 수지는 1개 이상 구체적으로 2개 이상의 지환식 에폭시기를 갖는 수지를 포함할 수 있다. 상기 '지환식 에폭시기'는 C2 내지 C20의 지환족기가 에폭시화된 작용기, C2 내지 C20의 지환족기가 에폭시화된 작용기를 갖는 C2 내지 C20의 지환족기, 또는 C2 내지 C20의 지환족기가 에폭시화된 작용기를 갖는 C1 내지 C10의 알킬기를 의미한다. 구체적으로, 지환식 에폭시기는 에폭시시클로헥실기; 옥시란일기; 옥시란일기 함유 시클로헥실기; 글리시딜기중 하나 이상을 의미한다.
지환식 에폭시 수지는 상품명 CELLOXIDE 8000, EHPE 3150(이상, Daicel사) 등을 사용할 수 있다. 지환족 에폭시 수지는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 광경화형 조성물에 포함될 수 있다.
지환족 에폭시 수지는 고형분 기준 배리어층용 조성물 중 40중량% 내지 90중량%, 구체적으로 50중량% 내지 85중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자에 대한 밀착성이 좋고, 배리어층용 조성물의 유리전이온도가 높아 편광자의 내크랙성을 좋게 하고, 배리어층용 조성물의 점도가 높아지지 않아서 코팅성이 좋을 수 있다.
지환족 에폭시 수지는 고형분 기준 배리어층용 조성물의 경화성 성분 중 40중량% 내지 90중량%, 예를 들면 60중량% 내지 90중량%, 예를 들면 40중량% 내지 80중량%, 또는 예를 들면 50중량% 내지 85중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자에 대한 밀착성이 좋고, 배리어층용 조성물의 유리전이온도가 높아 내크랙성이 좋고, 배리어층용 조성물의 점도가 높아지지 않아서 코팅성이 좋을 수 있다.
단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물은 배리어층용 조성물에 포함되어 점도를 낮춤으로써 조성물의 코팅성을 높일 수 있고, 배리어층의 경도를 높이고, 배리어층용 조성물의 경화를 촉진할 수 있다. 단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물은 광에너지에 의해 개시되는 라디칼에 의해 반응할 수 있다.
단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물은 분자 내에 1개의 (메트)아크릴옥시기를 갖는 단관능 (메트)아크릴계 화합물, 분자 내에 2개의 (메트)아크릴옥시기를 갖는 2관능 (메트)아크릴계 화합물, 이들의 올리고머, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 배리어층용 조성물에 포함될 수 있다.
단관능 (메트)아크릴계 화합물은 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트, 1개 이상의 수산기를 갖는 C1 내지 C10의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트, C3 내지 C10의 지환족기를 갖는 (메트)아크릴레이트, C6 내지 C20의 아릴기를 갖는 (메트)아크릴레이트, 또는 C7 내지 C20의 아릴알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 구체적으로, 단관능 (메트)아크릴계 화합물은 t-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2- 또는 3-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 단관능 (메트)아크릴계 화합물은 테트라히드로푸르푸릴(메트)아크릴레이트, 페녹시에틸(메트)아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸(메트)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, 에틸카르비톨(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판모노(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨모노(메트)아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜모노(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
또한, 단관능 (메트)아크릴계 화합물은 카르복시산기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체를 포함할 수 있다. 구체적으로, 카르복시산기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체는 (메트)아크릴산, 2-(메트)아크릴로일옥시에틸프탈산, 2-(메트)아크릴로일옥시에틸헥사히드로프탈산, 카르복시에틸(메트)아크릴레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시에틸숙신산, N-(메트)아크릴로일옥시-N',N'-디카르복시메틸-p-페닐렌디아민, 4-(메트)아크릴로일옥시에틸트리멜리트산 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
2관능 (메트)아크릴계 화합물은 비치환된, 알킬렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리옥시알킬렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 할로겐 치환 알킬렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 지방족 폴리올의 디(메트)아크릴레이트, 수소 첨가된 디시클로펜타디엔 또는 트리시클로데칸디알칸올의 디(메트)아크릴레이트, 디옥산글리콜 또는 디옥산디알칸올의 디(메트)아크릴레이트, 비스페놀 A 또는 비스페놀 F의 알킬렌옥사이드 부가물의 디(메트)아크릴레이트, 비스페놀 A 또는 비스페놀 F의 에폭시디(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 2관능 (메트)아크릴계 화합물은 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 1,3-부탄디올디(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨디(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리테트라메틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 실리콘디(메트)아크릴레이트, 히드록시피발산에스테르네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 2,2-비스[4-(메트)아크릴로일옥시에톡시에톡시페닐]프로판, 2,2-비스[4-(메트)아크릴로일옥시에톡시에톡시시클로헥실]프로판, 수소 첨가된 디시클로펜타디에닐디(메트)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올디(메트)아크릴레이트, 1,3-디옥산-2,5-디일디(메트)아크릴레이트, 트리스(히드록시에틸)이소시아누레이트디(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
1개 이상의 수산기를 함유하는 단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물은 편광자의 수산기와의 작용으로 편광자와 배리어층 간의 밀착력을 높일 수 있다. 또한, 1개 이상의 수산기를 함유하는 단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물은 수분에 의한 경화 반응 저해가 없어 편광자의 수분에 의한 반응 저해를 받지 않고 안정적으로 경화하여 배리어층의 신뢰성을 높일 수 있다. 구체적으로, 1개 이상의 수산기를 함유하는 단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물은 유리전이온도가 -45℃ 내지 60℃가 될 수 있다. 더 구체적으로, 1개 이상 구체적으로 1개 내지 10개의 수산기를 함유하는 단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물은 1개 이상의 수산기를 갖는 C1 내지 C10의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물은 고형분 기준 배리어층용 조성물의 경화성 성분 중 10중량% 내지 60중량%, 구체적으로 10중량% 내지 50중량%, 더 구체적으로 10중량% 내지 40중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자와 배리어층의 간의 밀착력을 좋게 할 수 있고, 편광자의 내크랙성을 높일 수 있다.
개시제는 경화성 성분을 경화시킬 수 있다. 개시제는 광양이온 개시제, 광라디칼 개시제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 개시제는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
광양이온 개시제는 당업자에게 통상적으로 알려진 것을 사용할 수 있다. 구체적으로, 광양이온 개시제는 양이온과 음이온을 포함하는 오늄염(onium salt)을 사용할 수 있다. 구체적으로, 양이온은 디페닐요오드늄, 4-메톡시디페닐요오드늄, 비스(4-메틸페닐)요오드늄, 비스(4-터트-부틸페닐)요오드늄, 비스(도데실페닐)요오드늄, (4-메틸페닐)[(4-(2-메틸프로필)페닐)요오드늄 등의 디아릴요오드늄, 트리페닐술포늄, 디페닐-4-티오페녹시페닐술포늄 등의 트리아릴술포늄, 비스[4-(디페닐술포니오)페닐]술피드 등을 들 수 있다. 구체적으로, 음이온은 헥사플루오로포스페이트(PF6 -), 테트라플루오로보레이트(BF4 -), 헥사플루오로안티모네이트(SbF6 -), 헥사플루오로아르세네이트(AsF6 -), 헥사클로로안티모네이트(SbCl6 -) 등을 들 수 있다.
광라디칼 개시제는 당업자에게 통상적으로 알려진 것을 사용할 수 있다. 구체적으로, 광라디칼 개시제는 티오크산톤계, 인계, 트리아진계, 아세토페논계, 벤조페논계, 벤조인계, 옥심계 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
개시제는 고형분 기준 배리어층용 조성물 중 경화성 성분의 총합 100중량부에 대해, 0.1중량부 내지 10중량부, 구체적으로 1중량부 내지 6중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 경화성 성분이 충분히 경화될 수 있고, 잔량의 개시제가 남아서 배리어층의 투명도가 저하되는 것을 막을 수 있다.
일 구체예에서, 배리어층용 조성물은 고형분 기준, 지환족 에폭시 수지 40중량% 내지 90중량%, 단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물 10중량% 내지 60중량%를 포함하는 경화성 성분, 경화성 성분 100중량부에 대해 개시제 0.1중량부 내지 10중량부를 포함할 수 있다.
배리어층용 조성물은 경화성 성분으로서, 에폭시 모노머, 3관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
에폭시 모노머는 배리어층용 조성물에 포함되어 배리어층용 조성물의 점도를 낮춤으로써 코팅성을 높이고, 지환족 에폭시 수지와 함께 경화되어 배리어층의 수분 차단 효과를 높일 수 있다. 또한, 지환족 에폭시 수지와 마찬가지로 에폭시기를 포함함으로써, 배리어층용 조성물의 상용성을 높일 수도 있다.
에폭시 모노머는 3개 이상의 에폭시기를 갖는 3관능 이상의 에폭시 모노머를 포함할 수도 있으나, 단관능 또는 2관능의 에폭시 모노머를 포함할 수 있다. 그 결과, 지환족 에폭시 수지 간에 반응하여 경화 반응 속도의 조절이 용이할 수 있고, 에폭시 수지의 반응율을 높이고, 배리어층용 조성물의 응집력을 높이며, 배리어층의 가교 밀도가 지나치게 높아지는 것을 막을 수 있다. 구체적으로, 에폭시 모노머는 단관능 에폭시 모노머를 포함함으로써, Tg 200℃ 이상의 지환족 에폭시 수지와 반응 시 응집력을 높이고, 배리어층의 가교 밀도의 지나친 상승을 막을 수 있다.
단관능 에폭시 모노머는 지방족 에폭시 모노머, 방향족 에폭시 모노머, 지환족 에폭시 모노머, 수소 첨가된 방향족 에폭시 모노머 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단관능 에폭시 모노머는 글리시딜 에테르일 수 있다. 구체적으로, 단관능 에폭시 모노머는 하기 화학식 1로 표시될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다:
<화학식 1>
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서, R은 비치환 또는 치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 비치환 또는 치환된 C6 내지 C20의 아릴기, 비치환 또는 치환된 C7 내지 C20의 아릴알킬기, 또는 비치환 또는 치환된 C3 내지 C20의 시클로알킬기이다).
구체적으로, 단관능 에폭시 모노머는 에틸글리시딜에테르, 부틸글리시딜 에테르, 헥실글리시딜에테르, 옥틸글리시딜에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 도데실글리시딜에테르, 옥타데실글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 크레실글리시딜에테르 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
에폭시 모노머는 배리어층용 조성물 중 지환족 에폭시 수지 대비 적게 포함될 수 있다. 구체적으로, 에폭시 모노머:지환족 에폭시 수지의 배리어층용 조성물 중 중량비는 1:3 내지 1:15로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시 모노머와 지환족 에폭시 수지의 효과를 구현할 수 있다.
에폭시 모노머는 고형분 기준 배리어층용 조성물의 경화성 성분 중 0 내지 30중량%, 구체적으로 5중량% 내지 30중량%, 더 구체적으로 5중량% 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 배리어층용 조성물의 응집력이 좋아질 수 있고, 배리어층용 조성물의 경화를 촉진할 수 있고, 편광자의 내크랙성을 높일 수 있다.
일 구체예에서, 배리어층용 조성물은 고형분 기준, 지환족 에폭시 수지 40중량% 내지 80중량%, 단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물 10중량% 내지 50중량%, 에폭시 모노머 5중량% 내지 30중량%를 포함하는 경화성 성분, 경화성 성분 100중량부에 대해 개시제 0.1중량부 내지 10중량부를 포함할 수 있다.
3관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물은 배리어층의 가교 밀도를 향상시켜 배리어층의 응집 에너지를 높이고 신뢰성을 높일 수 있다. 3관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물은 광에너지에 의해 개시되는 라디칼에 의해 반응할 수 있다. 구체적으로, 3관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물은 3관능 내지 6관능의 (메트)아크릴계 화합물이 될 수 있다.
3관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물은 비치환된, 글리세린트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트 등의 비치환된 3관능 이상의 지방족 폴리올의 폴리(메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 또한, 3관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물은 할로겐 치환된 지방족 폴리올의 폴리(메트)아크릴레이트, 글리세린의 알킬렌옥사이드 부가물의 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판의 알킬렌옥사이드 부가물의 트리(메트)아크릴레이트, 1,1,1-트리스[(메트)아크릴로일옥시에톡시에톡시]프로판, 트리스(히드록시에틸이소시아누레이트트리(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
3관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물은 고형분 기준 배리어층용 조성물의 경화성 성분 중 0 내지 10중량%, 구체적으로 0.1중량% 내지 10중량%, 더 구체적으로 1중량% 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 배리어층의 신뢰성을 높이고, 배리어층용 조성물의 경화 수축이 없어 밀착성 감소가 일어나지 않고, 편광판의 재단성이 좋을 수 있다.
3관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물은 단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물과 마찬가지로 라디칼 중합성 화합물이므로 배리어층, 편광판의 효과를 높이기 위해서는 함량비가 중요하다. 3관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물은 단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물과 3관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물 합 중 20중량% 이하, 구체적으로 10중량% 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 경화 수축이 적어 밀착성 감소가 일어나지 않고 재단성 불량이 일어나지 않을 수 있다.
일 구체예에서, 배리어층용 조성물은 고형분 기준, 지환족 에폭시 수지 40중량% 내지 80중량%, 단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물 10중량% 내지 50중량%, 에폭시 모노머 5중량% 내지 30중량%, 및 3관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물 0.1중량% 내지 10중량%를 포함하는 경화성 성분, 경화성 성분 100중량부에 대해 개시제 0.1중량부 내지 10중량부를 포함할 수 있다.
배리어층용 조성물은 용제를 포함하지 않는 무용제형 조성물이나, 코팅성, 도공성 또는 가공성을 용이하게 하기 위해 용제를 더 포함할 수도 있다. 용제는 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
배리어층용 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 배리어층에 추가적인 기능을 제공할 수 있다. 구체적으로, 첨가제는 UV 흡수제, 반응 억제제, 접착성 향상제, 요변성 부여제, 도전성 부여제, 색소 조정제, 안정화제, 대전방지제, 산화방지제, 레벨링제 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
배리어층용 조성물은 미립자를 더 포함함으로써 배리어층의 경도 및 기계적 강도를 더 높일 수 있다. 구체적으로, 미립자는 흡습성 미립자를 포함함으로써, 배리어층의 수분 차단 효과를 더 높일 수 있다.
미립자는 실리카, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화티타늄 중 하나 이상을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 미립자는 상용성을 높이기 위해 미립자 표면의 전체 또는 일부가 에폭시기, (메트)아크릴레이트기 또는 비닐기로 표면 처리될 수도 있다. 미립자는 형상, 크기에 제한을 두지 않는다. 구체적으로, 미립자는 구형, 판상형, 무정형 등의 형상의 입자를 포함할 수 있다. 미립자는 평균입경이 1nm 내지 200nm, 구체적으로 8nm 내지 50nm가 될 수 있다. 상기 범위에서 배리어층의 표면 조도와 투명성에 영향을 주지 않고 배리어층의 경도를 높일 수 있다.
미립자는 고형분 기준 배리어층용 조성물 중 3중량% 내지 30중량%, 구체적으로 5중량% 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 배리어층의 표면 조도와 투명성에 영향을 주지 않고 배리어층의 경도를 높일 수 있다.
배리어층용 조성물은 25℃에서 점도가 5cP 내지 200cP, 구체적으로 10cP 내지 150cP가 될 수 있다. 상기 범위에서 배리어층의 형성이 용이할 수 있다.
접착층(140)은 편광자(110)와 보호필름(120)의 사이에 형성되어 편광자(110)와 보호필름(120)을 접착시킬 수 있다.
접착층(140)은 두께가 5㎛ 이하, 구체적으로 1㎛ 내지 4㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
접착층(140)은 활성 에너지선 경화형 접착제 조성물로 형성됨으로써, 보호필름과 함께 편광판의 고온 및 고습에서의 내구성을 높일 수 있고, 내크랙성을 높일 수 있다.
접착제 조성물은 에폭시계 화합물, (메트)아크릴계 화합물, 및 개시제를 포함할 수 있다.
에폭시계 화합물은 지환족 에폭시계 화합물, 방향족 에폭시계 화합물, 지방족 에폭시계 화합물, 수소화 에폭시계 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
지환족 에폭시계 화합물은 지환식 고리에 1개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물이 될 수 있다. 지환족 에폭시계 화합물은 지환족 디에폭시 카르복실레이트가 될 수 있다. 구체예에서, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산카르복실레이트, 2-(3,4-에폭시시클로헥실-5,5-스피로-3,4-에폭시)시클로헥산-메타-디옥산, 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트, 비스(3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실)아디페이트, 3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실-3',4'-에폭시-6'-메틸시클로헥산카르복실레이트, ε-카프로락톤 변성 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산카르복실레이트, 트리메틸카프로락톤 변성 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산카르복실레이트, β-메틸-δ-발레로락톤 변성 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산카르복실레이트, 메틸렌비스(3,4-에폭시시클로헥산), 에틸렌글리콜의 디(3,4-에폭시시클로헥실메틸)에테르, 에틸렌비스(3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트), 에폭시시클로헥사히드로프탈산디옥틸, 에폭시시클로헥사히드로프탈산 디-2-에틸헥실 등을 들 수 있다.
방향족 에폭시계 화합물은 비스페놀 A, F, 및 페놀 노블락, 크레졸 노블락, 비스페놀 A-노블락, 다이클로로펜타디엔 노블락, 트리페놀메탄의 글리시딜 에테르, 트리글리시딜 파라아미노페놀, 테트라글리시딜 메틸렌 디아닐린 등이 될 수 있다.
지방족 에폭시계 화합물은 구체예로서 1,4-부탄디올디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 글리세린트리글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르류; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 글리세린 등의 지방족 다가 알코올에 1종 또는 2종 이상의 알킬렌옥시드를 부가함으로써 얻어지는 폴리에테르폴리올의 폴리글리시딜에테르류; 지방족 장쇄 이염기산의 디글리시딜에스테르류; 지방족 고급 알코올의 모노글리시딜에테르류; 고급 지방산의 글리시딜에테르류; 에폭시화 대두유; 에폭시스테아르산부틸; 에폭시스테아르산옥틸; 에폭시화아마인유; 에폭시화 폴리부타디엔 등을 들 수 있다.
수소화 에폭시계 화합물은 방향족 에폭시 수지를 촉매 존재 하에 가압 하에서 선택적으로 수소화 반응을 행하여 얻어지는 수지를 의미한다. 상기 방향족 에폭시 수지로는 예를 들면, 비스페놀 A의 디글리시딜에테르, 비스페놀 F의 디글리시딜 에테르, 비스페놀 S의 디글리시딜 에테르 등과 같은 비스페놀형 에폭시 수지; 페놀 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 히드록시벤즈알데히드페놀노볼락에폭시 수지와 같은 노볼락형 에폭시 수지; 테트라히드록시페닐메탄의 글리시딜 에테르, 테트라히드록시벤조페논의 글리시딜 에테르, 에폭시화 폴리비닐 페놀과 같은 다관능형의 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 방향족 에폭시 수지의 모핵 수소 첨가 물이 수소화 에폭시 수지가 되지만, 이 중에서 수소화한 비스페놀 A의 글리시딜 에테르를 사용하는 것이 바람직하다.
(메트)아크릴계 화합물은 (메트)아크릴레이트기를 1개 갖는 단관능 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴레이트기를 2개 갖는 2관능 (메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. (메트)아크릴계 화합물은 1개 이상의 수산기를 함유함으로써 편광자에 대한 밀착력을 높일 수 있다. 구체적으로, (메트)아크릴계 화합물은 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 2-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, 2-히드록시-3-페닐옥시프로필 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시사이클로펜틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페닐옥시부틸 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시사이클로헥실 (메타)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
에폭시계 화합물과 (메트)아크릴계 화합물의 합 100중량부 중 에폭시계 화합물은 50중량부 내지 90중량부, (메트)아크릴계 화합물은 10중량부 내지 50중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자에 대한 밀착성이 좋을 수 있다.
개시제는 에폭시계 화합물과 (메트)아크릴계 화합물을 경화시킬 수 있다. 개시제는 광양이온 개시제, 광라디칼 개시제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 개시제는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 광양이온 개시제, 광라디칼 개시제에 대한 내용은 상기 배리어층에서 상술한 바와 같다.
개시제는 고형분 기준 에폭시계 화합물과 (메트)아크릴계 화합물의 합 100중량부에 대해 0.1중량부 내지 10중량부, 구체적으로 1중량부 내지 6중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시계 화합물과 (메트)아크릴계 화합물이 충분히 경화될 수 있고, 잔량의 개시제로 접착층의 투명성이 떨어지는 것을 막을 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판을 제조 방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 편광판은 보호필름의 일면에 접착층용 조성물을 도포하고, 편광자의 일면과 합지하고, 편광자의 다른 일면에 배리어층용 조성물을 도포하고, 접착층용 조성물과 배리어층용 조성물을 경화시키는 단계에 의해 제조될 수 있다.
접착층용 조성물과 배리어층용 조성물은 각각 통상의 도포 방법에 의해 도포될 수 있다. 구체적으로, 다이 코팅, 그라비아 코팅 등으로 도포될 수 있다. 경화는 활성 에너지선 구체적으로 UV에서 100mW/cm2 내지 2000mW/cm2, 100mJ/cm2 내지 1000mJ/cm2으로 조사하는 것을 포함할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판을 설명한다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판(200)은 편광자(110), 보호필름(120), 배리어층(130), 접착층(140) 및 점착층(150)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 편광판은 배리어층(130)의 하부면에 점착층(150)이 형성됨으로써, 액정패널과 같은 광학표시장치용 패널과 편광판을 점착시킬 수 있다. 점착층이 더 형성된 점을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판과 실질적으로 동일하다. 이에, 이하에서는 점착층에 대해서만 설명한다.
점착층(150)은 배리어층의 하부면에 형성되어 편광판을 패널 등에 점착시킬 수 있다.
점착층(150)은 모듈러스가 0.1MPa 이하, 구체적으로 0.001MPa 내지 0.1MPa 가 될 수 있다. 상기 범위에서, 보호필름, 접착층, 편광자 및 배리어층이 적층 시 휨이 최소화되고, 편광자가 가질 수 있는 응력을 완화해줌으로써 내 크랙성이 우수할 수 있다. 구체적으로, 편광판(200)은 휨이 3mm 이하, 구체적으로 0mm 내지 2.5mm이 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판으로 사용될 수 있다.
점착층(150)은 두께가 5㎛ 내지 40㎛, 구체적으로 10㎛ 내지 30㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
점착층(150)은 (메트)아크릴계 공중합체와 가교제를 포함하는 점착층용 조성물로 형성될 수 있다. 이하, 점착층용 조성물에 대해 설명한다.
점착층용 조성물은 알킬기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체와 수산기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물의 (메트)아크릴계 공중합체와 가교제를 포함할 수 있다.
알킬기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르를 포함할 수 있다. 구체적으로, 알킬기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체는 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, N-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다.
수산기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체는 1개 이상의 수산기를 갖는 C1 내지 C20의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르를 포함할 수 있다. 구체적으로, 수산기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체는 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 3-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다.
단량체 혼합물은 고형분 기준 알킬기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체 90중량부 내지 99중량부, 수산기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체 1중량부 내지 10중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 배리어층 및 액정 유리에 대한 점착력이 높을 수 있다.
(메트)아크릴계 공중합체는 통상의 방법으로 제조될 수 있다. 구체적으로, 단량체 혼합물에 개시제를 첨가하고, 50℃ 내지 100℃에서 반응시켜 제조될 수 있다. 개시제는 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 등을 사용할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 개시제는 단량체 혼합물 100중량부에 대해 0.01중량부 내지 1중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, (메트)아크릴계 공중합체의 생성 수율을 높일 수 있다.
가교제는 (메트)아크릴계 공중합체를 경화시키는 것으로, 통상의 이소시아네이트 가교제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 가교제는 헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트, 트리메틸올프로판 변성 톨릴렌디이소시아네이트 어덕트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 가교제는 (메트)아크릴계 공중합체 100중량부에 대해 0.1중량부 내지 1중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 점착제 조성물이 잘 가교되어 점착 효과가 구현될 수 있다.
점착제 조성물은 실란커플링제, 가교 촉매 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
실란커플링제는 점착제 조성물로 제조된 점착층의 접착력을 높일 수 있다. 실란커플링제는 글리시독시프로필트리메톡시실란, 글리시독시프로필메틸디메톡시실란 등의 에폭시기 함유 실란커플링제를 사용할 수 있다. 실란커플링제는 (메트)아크릴계 공중합체 100중량부에 대해 0.1중량부 내지 5중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 점착력 개선 효과가 있을 수 있다. 가교 촉매는 점착제 조성물로 제조된 점착층의 가교도를 높일 수 있다. 가교 촉매는 금속, 또는 금속 함유 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 가교 촉매는 주석 함유 화합물, 아연 함유 화합물, 티탄 화합물, 비스무트 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 가교 촉매는 디부틸틴디라우레이트, 디말레에이트주석 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 가교 촉매는 (메트)아크릴계 공중합체 100중량부에 대해 0.01중량부 내지 1.5중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 점착제 조성물의 가교도가 증가할 수 있고 수분 침투가 억제될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치는 본 발명의 실시예들에 따른 편광판을 포함할 수 있다. 광학표시장치는 액정표시장치가 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치를 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(300)는 액정패널(310), 액정패널(310) 일면에 형성된 제1편광판(320), 액정패널(310)의 다른 일면에 형성된 제2편광판(330), 제2편광판(330)의 하부면에 위치된 백라이트 유닛(340)을 포함하고, 제1편광판(320)은 본 발명의 실시예들에 따른 편광판을 포함할 수 있다.
액정패널(310)은 제1편광판(320)과 제2편광판(330) 사이에 형성되어, 제2편광판으로부터 입사된 광을 제1편광판(320)으로 투과시킬 수 있다. 액정패널(310)은 액정층을 포함하고, 액정층은 IPS(in plane switching) 모드, TN(twist nematic) 모드, VA(vertical alignment) 모드, PVA(patterned vertical alignment) 모드, S-PVA(super-patterned vertical alignment) 모드를 채용할 수 있다.
제2편광판(330)은 편광자, 및 편광자의 적어도 일면에 형성된 보호필름을 포함하는 통상의 편광판을 포함할 수 있다. 편광자는 백라이트 유닛(340)으로부터 입사된 광을 편광시키는 것으로, 당업자에게 알려진 통상의 편광자를 포함할 수 있다. 보호필름은 광학적으로 투명한 필름으로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지 등을 포함하는 폴리에스테르계 수지, 시클로올레핀폴리머(COP)계 수지, 트리아세틸셀룰로스 수지 등을 포함하는 셀룰로스 수지, 폴리아세탈 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 스티렌계 수지, 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 포함하는 비-시클릭형 폴리올레핀 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리아릴술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 불소계 수지, (메트)아크릴계 수지 중 하나 이상을 포함하는 필름일 수 있다.
백라이트 유닛(340)은 도광판, 광원, 반사시트, 확산시트 등을 포함할 수 있다.
도 3은 제1편광판(320)은 본 발명의 실시예들에 따른 편광판인 경우를 도시한 것이다. 그러나, 제2편광판(330)이 본 발명의 실시예들에 따른 편광판이고 제1편광판(310)이 상술한 통상의 편광판인 경우도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. 또한, 제1편광판(320)과 제2편광판(330)이 모두 본 발명의 실시예들에 따른 편광판인 경우도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다.
이하, 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다
A:지환족 에폭시 수지(cycloaliphatic diepoxide, CELLOXIDE 8000, Tg:255℃, Daicel)
B:지환족 에폭시 수지(cycloaliphatic epoxide, EHPE 3150, Tg:224℃, Daicel)
C:지환족 에폭시 수지(cycloaliphatic diepoxide, CELLOXIDE 2021P, Tg:196℃, Daicel)
D:2-히드록시에틸아크릴레이트(Sigma-Aldrich)
E:페닐글리시딜에테르(EX-141, Nagase)
F:2-에틸헥실글리시딜에테르(EX-121, Nagese)
G:펜타에리트리톨테트라아크릴레이트(M-340, 미원상사)
H:보호필름 1(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 수분투과도:10g/m2.24hr, 파장 550nm에서 Re:10,500nm, Rth:12,000nm, 두께:80㎛, Toyobo社)
I:보호필름 2(트리아세틸셀룰로스 필름, 수분투과도:400g/m2.24hr, 파장 550nm에서 Ro:2nm, 두께:80㎛, Fuji사)
J:2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드(Darocur TPO, Ciba사)
K:(4-메틸페닐)[4-(2-메틸프로필)페닐]요오드늄 헥사플루오로포스페이트(Irgcure 250, Ciba사)
*보호필름의 수분투과도는 KS A1013에 준하여 40℃ 및 90% 상대습도에서 측정된 값이다.
실시예 1
(1)편광자 제조
폴리비닐알콜계 필름(제품명, 제조사, 비누화도:99.5몰%, 중합도:2000, 두께:80㎛)을 0.3% 요오드 수용액에 침지시켜 염착시켰다. 연신비 5.0으로 1축 연신 시켰다. 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 3%의 붕산 수용액과 2% 요오드화 칼륨 수용액에 침지시켜 색상 보정을 하였다. 50℃에서 4분 동안 건조시켜 편광자(두께:23㎛)를 제조하였다.
(2)접착층용 조성물 제조
CELLOXIDE 2021P 60중량부, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 40중량부를 혼합하고, Darocure TPO 1중량부, Irgcure 2중량부를 더 배합하여, 접착층용 조성물을 제조하였다.
(3)배리어층용 조성물 제조
CELLOXIDE 8000 70중량부, 2-히드록시에틸아크릴레이트 30중량부를 혼합하여 경화성 성분을 제조하였다. 경화성 성분에 Darocure TPO 2중량부, Irgcure 3중량부를 더 배합하여, 배리어층용 조성물을 제조하였다.
(4)편광판 제조
편광판은 22℃ 내지 25℃, 상대습도 20% 내지 60%에서 제조하였다. 보호필름 1의 일면에 상기 제조한 접착층용 조성물을 도포하고 편광자의 일면과 합지하였다. 편광자의 다른 일면에 상기 제조한 배리어층용 조성물을 도포하고 금속 할라이드 램프로 400mW/cm2, 1000mJ/cm2에서 자외선 조사하여, 배리어층(두께:5㎛), 편광자(두께:23㎛), 접착층(두께:3㎛), 보호필름 1(두께:80㎛)이 순차로 형성된 편광판을 제조하였다.
실시예 2 내지 8
실시예 1에서, CELLOXIDE 8000 70중량부, 2-히드록시에틸아크릴레이트 30중량부가 혼합된 경화성 성분 대신에 하기 표 1(단위:중량부)의 경화성 성분을 사용하여 배리어층용 조성물을 제조한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예 9
질소 가스가 환류되고 온도 조절이 용이하도록 냉각 장치가 설치된 1L 반응기에 4-히드록시부틸아크릴레이트 1중량부 및 N-부틸아크릴레이트 99중량부를 첨가하고, 에틸아세테이트 120중량부를 투입하였다. 질소 가스를 60분 동안 퍼징하여 산소를 제거한 후, 60℃로 유지하고, 반응 개시제인 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 0.03중량부를 45% 농도로 에틸아세테이트에 희석시켜 투입하였다. 60℃에서 8시간 동안 반응시켜 아크릴계 공중합체를 제조하였다. 제조된 아크릴계 공중합체의 중량평균분자량(폴리스티렌 환산 값)은 1600000g/mol이었다. 제조한 아크릴계 공중합체 100중량부, 경화제로 트리메틸올프로판의 톨릴렌디이소시아네이트의 부가물(L-45 소켄사) 0.125중량부, 디부틸틴디라우레이트(소켄사, 촉진제S) 0.125중량부, 및 감마에폭시프로필트리메톡시실란(신예츠, KBM403) 0.3중량부를 용제인 메틸에틸케톤에 투입하여 점착제 조성물을 제조하였다.
점착층용 조성물을 이형필름에 코팅하고 35℃ 및 상대습도 45%에서 경화시켜　두께 25㎛의　점착필름을 제조하고, 이를 복수 개 겹쳐 두께 0.8m, 직경이 8mm의 시편에 대해 ARES(Advanced Rheometry Expansion System, TA instrument, 패러랠 프레이트 픽스처(parallel plate fixture))를 사용하여 Temperature sweep test(strain 5%, normal force 100N, 0℃부터 100℃까지(heating rate: 10℃/min))로 23℃ 및 1Hz에서 측정한 결과, 23℃에서 모듈러스는 0.08MPa이었다.
실시예 1과 동일한 방법으로 편광자, 접착층용 조성물, 배리어층용 조성물을 제조하였다.
편광판은 22℃ 내지 25℃, 상대습도 20% 내지 60%에서 제조하였다. 보호필름 1에 상기 제조한 접착층용 조성물을 도포하고 편광자의 일면과 합지하였다. 편광자의 다른 일면에 상기 제조한 배리어층용 조성물을 도포하고 금속 할라이드 램프로 400mW/cm2, 1000mJ/cm2에서 자외선 조사하였다. 상기 제조한 점착층용 조성물을 이형필름(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름)에 도포하여 점착 필름을 제조하였다. 배리어층에 점착 필름을 합지하고, 35℃ 및 상대습도 45%에서 48시간 숙성시켜, 점착층(두께:20㎛), 배리어층(두께:5㎛), 편광자(두께:23㎛), 접착층(두께:3㎛), 보호필름 1(두께:80㎛)이 순차로 형성된 편광판을 제조하였다.
실시예 10과 11
실시예 9에서, CELLOXIDE 8000 70중량부, 2-히드록시에틸아크릴레이트 30중량부가 혼합된 경화성 성분 대신에 하기 표 1의 경화성 성분을 사용하여 배리어층용 조성물을 제조한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1과 동일한 방법으로 편광자와 접착층용 조성물을 제조하였다. CELLOXIDE 8000 80중량부, 2-히드록시에틸아크릴레이트 10중량부, EX-141 10중량부를 혼합하여 경화성 성분을 제조하였다. 경화성 성분에 Darocur TPO 2중량부, Irgcure 250 3중량부 배합하여, 배리어층용 조성물을 제조하였다.
편광판은 22℃ 내지 25℃, 상대습도 20% 내지 60%에서 제조하였다. 보호필름 2에 상기 제조한 접착층용 조성물을 도포하고 편광자의 일면과 합지하였다. 편광자의 다른 일면에 상기 제조한 코팅층용 조성물을 도포하고 금속 할라이드 램프로 400mW/cm2, 1000mJ/cm2에서 자외선 조사하여, 코팅층 (두께:5㎛), 편광자(두께:23㎛), 접착층(두께:3㎛), 보호필름 2(두께:80㎛)이 순차로 형성된 편광판을 제조하였다.
비교예 2 내지 3
비교예 1에서, 코팅층용 조성물을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 4
실시예 1에서, CELLOXIDE 8000 70중량부, 2-히드록시에틸아크릴레이트 30중량부가 혼합된 경화성 성분 대신에 하기 표 1의 경화성 성분을 사용하여 코팅층용 조성물을 제조한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 5
실시예 1과 동일한 방법으로 편광자와 접착층용 조성물을 제조하였다.
편광판은 22℃ 내지 25℃, 상대습도 20% 내지 60%에서 제조하였다. 보호필름 1에 상기 제조한 접착층용 조성물을 도포하고 편광자의 일면과 합지하였다. 금속 할라이드 램프로 400mW/cm2, 1000mJ/cm2에서 자외선 조사하여, 편광자(두께:23㎛), 접착층(두께:3㎛), 보호필름 1(두께:80㎛)이 순차로 형성된 편광판을 제조하였다.
실시예와 비교예의 편광판 구성을 하기 표 1에 나타내었다.
　 배리어층/코팅층 보호필름 점착층
지환족 에폭시
수지		 단관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 화합물 에폭시 모노머 3관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물
A B C D E F G H I
실시예1 70 - - 30 - - - ○ - -
실시예2 80 - - 10 10 - - ○ - -
실시예3 60 - - 20 20 - - ○ - -
실시예4 60 - - 25 10 - 5 ○ - -
실시예5 60 - - 35 5 - - ○ - -
실시예6 70 - - 25 - 5 - ○ - -
실시예7 　 - 60 - 35 - 5 - ○ - -
실시예8 10 60 - 20 10 - - ○ - -
실시예9 70 - - 30 - - - ○ - ○
실시예10 80 - - 10 10 - - ○ - ○
실시예11 60 - - 25 10 - 5 ○ - ○
비교예1 80 - - 10 10 - - - ○ -
비교예2 95 - - 5 - - - - ○ -
비교예3 70 - - - 10 - 20 - ○ -
비교예4 　 - - 60 40 - - - ○ - -
비교예5 - - - - - - - ○ - -
실시예와 비교예의 편광판에 대해 하기 표 2의 물성을 평가하였다.
　 밀착성 재단성 내크랙성 고온 및 고습 내구성 휨(mm)
광투과도 변화율(%) 편광도 변화율(%) 수분함량 변화율(%)
실시예1 ○ ◎ X 0.9 0.1 1.3 -
실시예2 ○ ○ X 1.2 0.1 0.9 -
실시예3 ○ ○ X 1.0 0.1 1.0 -
실시예4 ◎ ○ X 0.9 0.1 1.0 -
실시예5 ◎ ○ X 0.9 0.1 2.6 -
실시예6 ◎ ◎ X 1.0 0.1 1.2 -
실시예7 ◎ ◎ X 0.9 0.1 0.8 -
실시예8 ○ ◎ X 1.1 0.1 1.1 -
실시예9 ○ ○ X 1.5 0.1 1.2 2.0
실시예10 ◎ ◎ X 0.8 0.1 2.1 1.2
실시예11 ◎ ◎ X 0.7 0.1 0.9 1.2
비교예1 X X X 61.2 3.6 6.1 -
비교예2 X X X 48.8 5.5 5.5 -
비교예3 ○ ◎ ○ 22.2 5.1 5.3 -
비교예4 ○ ◎ ○ 3.5 0.2 1.2 -
비교예5 - X ○ 48.3 3.3 3.3 -
상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 본 실시예에 따른 편광판은 고온 및 고습에서의 내구성이 좋았다. 또한, 본 실시예에 따른 편광판은 배리어층과 편광자 간의 밀착성, 재단성이 좋으며, 내크랙성이 좋아서, 편광판을 열충격에 방치하더라도 편광자의 크랙이 생성되지 않게 할 수 있다. 또한, 점착층이 형성된 편광판은 휨 값이 낮았다.
반면에, 수분투과도 30g/m2.24hr 초과의 보호필름을 포함하는 비교예 1 내지 3의 편광판은 보호필름이 수분투과도가 높아서 고온 고습에서의 내구성이 낮았다. 유리전이온도 200℃ 미만의 지환족 에폭시 수지를 포함하는 코팅층을 함유하는 비교예 4의 편광판은 편광자의 내크랙성이 좋지 않았다. 본 실시예의 배리어층을 포함하지 않는 비교예 5의 편광판은 고온 및 고습에서의 내구성 및 내크랙성, 재단성이 좋지 않았다.
(1)밀착성: 편광판 단부의 배리어층과 편광자 사이에 커터 칼끝을 삽입하였다. 칼끝이 배리어층과 편광자 사이에 들어가지 않는 것은 ◎, 칼끝이 조금 들어간 것은 ○, 칼끝이 조금 들어갔지만 일정한 강도가 있어 도중에 배리어층이 찢어진 것을 △, 칼끝이 용이하게 들어 간 것을 X 로 평가하였다.
(2)재단성: 편광판을 커터날을 사용하여 가로x세로(500mm×500mm)의 크기로 보호필름측으로부터 펀칭하였다. 펀칭된 편광판 4면의 끝부분 박리 상태를 육안으로 관찰하였다. 배리어층이 박리되지 않은 것을 ◎, 배리어층이 1mm 이하 박리된 것을 ○, 배리어층이 1mm 초과 2mm 이하 박리된 것을 △, 배리어층이 2mm 초과로 박리된 것을 X로 평가하였다.
(3)내크랙성: 편광판의 열충격 하에서의 내크랙성을 평가하였다. 가로x세로(50㎜ x 50㎜)의 편광판을 유리판에 라미네이션시켜 시료를 준비하였다. 시료를 -40℃에서 30분 방치하고 -40℃에서 85℃로 승온시키고, 85℃에서 30분 방치하는 것을 1cycle로 하여 200cycle 수행하여 열충격을 주었다. 시료를 형광등 아래의 반사 모드 및 Back Light 모드에서 편광자의 MD로 크랙이 발생하였는지 여부를 육안으로 확인하였다. 크랙이 전혀 발생하지 않은 경우 X, 크랙이 조금이라도 발생한 경우 ○로 평가하였다.
(4)고온고습 내구성: 가로x세로(25㎜x25㎜)의 편광판을 유리판 중앙에 라미네이션시킨 후 V-7170(Jasco社)을 사용하여 파장 400nm 내지 700nm에서 편광판의 초기 투과율(T0) 및 초기 편광도(P0)를 측정하였다. 편광판을 85℃ 및 85% 상대습도에서 500시간 동안 방치하고, 25℃에서 1시간 동안 방치한 후 V-7170(Jasco社)을 사용하여 파장 400nm 내지 700nm에서 편광판의 투과율(T500)및 편광도(P500)을 측정하였다. 상기 식 1에 따라 광투과도 변화율을 계산하였다. 상기 식 2에 따라 편광도 변화율을 계산하였다.
가로x세로(10㎝x10㎝) 크기의 편광판을 건조시키기 전의 무게(A0)를 측정하고, 편광판을 105℃ 오븐에서 2시간 동안 건조시킨 후의 무게(B0)를 측정하였다. |A0-B0|은 편광판의 초기 수분 함량(W0)이다. 편광판을 85℃ 및 85% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후 편광판의 무게(A500)를 측정하고, 편광판을 105℃ 오븐에서 2시간 동안 건조시킨 후의 무게(B500)를 측정하였다. |A500-B500|은 편광판을 85℃ 및 85% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후의 편광판의 수분 함량(W500)이다. 상기 식 3으로부터 계산하였다.
(5)휨: 편광판을 편광자의 MDx편광자의 TD(150mmx90mm)으로 절단하여 시료를 준비하고, 시료를 두께 0.5cm의 유리판에 점착층과 유리판이 접하도록 합지하고, 휨 측정을 위한 시료를 제조하였다. 휨 측정 시료를 85℃에서 72시간 동안 방치하고, 휨을 측정하였다. 도 4를 참조하면, 휨은 휨 측정용 시료(30)가 바닥(40)으로부터 휘어진 최고 높이(H)를 의미한다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (18)

  1. 편광자, 상기 편광자의 상부면에 형성된 접착층, 상기 접착층의 상부면에 형성되고 수분투과도가 30g/m2.24hr 이하인 보호필름, 및 상기 편광자의 하부면에 형성되고 유리전이온도가 200℃ 이상인 지환족 에폭시 수지를 포함하는 배리어층용 조성물로 형성된 배리어층을 포함하는 편광판이고,
    상기 편광판은 하기 식 1의 광투과도 변화율이 3% 이하인 것인 편광판:
    <식 1>
    광투과도 변화율 = |T0 - T500| / T0 x 100
    (상기 식 1에서, T0는 파장 400nm 내지 700nm에서 편광판의 초기 투과율, T500는 편광판을 85℃ 및 85% 상대습도에서 500시간 동안 방치하고, 25℃에서 1시간 동안 방치한 후 파장 400nm 내지 700nm에서 편광판의 투과율).
  2. 제1항에 있어서, 상기 편광판은 하기 식 3의 편광판의 수분 함량 변화율이 10% 이하인 것인 편광판:
    <식 3>
    편광판의 수분 함량 변화율 = |W500 - W0|/W0 x 100
    (상기 식 3에서, W0는 편광판의 초기 수분 함량, W500는 편광판을 85℃ 및 85% 상대습도에서 500시간 동안 방치한 후의 편광판의 수분 함량).
  3. 제1항에 있어서, 상기 보호필름은 파장 550nm에서 하기 식 4의 면내 위상차(Re)가 5,000nm 이상인 것인 편광판:
    <식 4>
    Re = (nx - ny) x d
    (상기 식 4에서, nx, ny는 각각 파장 550nm에서 보호필름의 x축 및 y축 방향의 굴절률이고, d는 보호필름의 두께(단위:nm)이다).
  4. 제1항에 있어서, 상기 보호필름은 폴리에스테르 수지로 형성된 필름을 포함하는 것인 편광판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보호필름은 폴리에스테르 수지를 포함하는 필름을 TD로 5배 내지 8배의 연신비로 연신한 필름을 포함하는 것인 편광판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 편광자의 MD방향과 상기 보호필름의 TD방향는 서로 직교하는 것인 편광판.
  7. 제4항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 중 하나 이상을 포함하는 것인 편광판.
  8. 제1항에 있어서, 상기 보호필름과 상기 접착층 전체의 두께: 상기 배리어층의 두께의 두께 비는 10:1 내지 50:1인 것인 편광판.
  9. 제1항에 있어서, 상기 배리어층은 두께가 2㎛ 내지 12㎛인 것인 편광판.
  10. 제1항에 있어서, 상기 지환족 에폭시 수지는 고형분 기준 상기 배리어층용 조성물 중 40중량% 내지 90중량%로 포함되는 것인 편광판.
  11. 제1항에 있어서, 상기 배리어층용 조성물은 상기 지환족 에폭시 수지; 단관능 (메트)아크릴계 화합물, 2관능의 (메트)아크릴계 화합물 또는 이들의 혼합물; 및 개시제를 포함하는 것인 편광판.
  12. 제11항에 있어서, 상기 단관능 (메트)아크릴계 화합물과 상기 2관능의 (메트)아크릴계 화합물은 각각 1개 이상의 수산기를 갖는 것인 편광판.
  13. 제11항에 있어서, 상기 배리어층용 조성물은 에폭시 모노머, 3관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물 중 하나 이상을 더 포함하는 것인 편광판.
  14. 제13항에 있어서, 상기 에폭시 모노머는 단관능의 에폭시 모노머를 포함하는 것인 편광판.
  15. 제1항에 있어서, 상기 배리어층의 하부면에 점착층이 더 형성된 것인 편광판.
  16. 제15항에 있어서, 상기 점착층은 23℃에서 모듈러스가 0.1MPa 이하인 것인 편광판.
  17. 제1항에 있어서, 상기 편광판은 두께가 115㎛ 이하인 것인 편광판.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 광학표시장치.
KR1020150023700A 2015-02-16 2015-02-16 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치 KR101780540B1 (ko)

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