KR20170004137A - 편광판 및 이것이 구비된 액정표시장치 - Google Patents

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KR20170004137A
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 편광판 및 이것이 구비된 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프리즘 시트, 확산점착제층, 편광자 및 점착제층이 순차적으로 적층된 구조 를 가지는 편광판에 대해서, 상기 확산점착제층의 탄성률을 일정 범위 내로 한정한 편광판 및 이것이 구비된 액정표시장치에 관한 것이다.
상기 편광판은 프리즘 시트에서 기인하는 모아레 무늬 발생 현상을 억제하고 편광도와 휘도의 저하를 방지하여 액정표시장치의 시인성을 향상시키고 슬림화를 구현할 수 있다.

Description

편광판 및 이것이 구비된 액정표시장치{POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE COMPRISING THEREOF}
본 발명은 프리즘 시트로 인해 발생하는 모아레 무늬의 발생을 억제하여 액정표시장치에 도입시 우수한 시인성을 구현할 수 있는 편광판 및 이것이 구비된 슬림화된 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치(liquid crystal display; LCD)는 전력 소모가 적고 평면적으로 얇게 제조될 수 있어 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 평판디스플레이 중 현재 시장점유율이 가장 높다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid crystal display device, LCD)는 액정을 포함하고 있는 액정셀과 상기 액정셀의 양측에 적층된 편광판을 포함하는 액정패널과, 액정패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다.
백라이트 유닛은 광원의 빛을 균일하게 하고, 휘도 및 광의 이용 효율을 증가시키기 위한 것으로 이는 스스로 빛을 낼 수 없는 비자발광 디스플레이인 LCD에 있어서 반드시 필요한 핵심부품이다.
구체적으로 백라이트 유닛은 선과 같이 가는 형광등 빛을 LCD 구석구석까지 동일한 밝기로 유지시켜 면광으로 바꾸어 주는 역할을 한다. 이러한 백라이트 유닛은 발광 광원이 배치되는 방식에 따라 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 구분되며 이에 따라 반사판, 백라이트 광원, 도광판, 광확산 부재(확산판, 확산 시트), 프리즘 시트 등으로 구성된다.
직하형 백라이트 유닛은 액정패널의 바로 밑에 기기의 전면을 향하도록 광원을 배치된 점광원 구조이며 광원으로부터 출사된 빛은 반사판 및 확산판에 의해 반사, 확산된다. 이러한 직하형 백라이트 유닛은 고휘도, 경량화 등의 장점을 가지지만 박막화가 어렵고, 직진성이 강한 빛이 직접적으로 사용자의 시야에 들어오게 되므로 눈부심 및 피로감을 유발할 수 있다는 단점이 있다.
에지형 백라이트 유닛은 액정패널의 한 측면 혹은 양 측면에 광원을 배치하여 출사된 빛이 패널의 측단에서 입사되어 반사판 및 도광판에 의해 전체 면적으로 확산·산란되는 면광원 구조이다. 이러한 에지형 백하이트 유닛은 직하형과 비교하면 경량화에 불리한 반면, 휘도, 광지향 방향 조절이 용이하고, 박막화에 유리하며, 내구 수명도 긴 장점이 있다.
구체적으로, LCD에서의 에지형 백라이트 유닛은 광원으로부터 출사된 빛은 도광판에 입사하고, 도광판의 출광면(액정셀 측면)과 이면에서 전반사를 반복하면서 전파한다. 도광판 내를 전파하는 빛의 일부는 도광판의 이면 등에 형성된 광 산란체 등에 의해 진행 방향이 바뀌어 출광면으로부터 도광판 외로 출사한다. 도광판의 출광면으로부터 출사한 빛은 확산 시트, 프리즘 시트, 휘도 향상 필름 등의 각종 광학시트에 의해 확산·집광된 후, 액정 셀의 양측에 편광판이 배치된 액정 표시 패널에 입사한다. 액정 셀의 액정층의 액정 분자는 화소마다 구동되어, 입사된 빛의 투과 및 흡수를 제어함에 따라 화상이 표시된다.
앞서 설명한 백라이트 유닛에서 사용되는 프리즘 시트는 확산 시트 또는 확산판을 통과한 빛의 휘도 저하를 보상하기 위해 사용된다. 일반적으로 장치의 케이싱에 끼워넣어져, 도광판의 출사면에 근접하여 형성된다.
이와 같은 백라이트 유닛을 사용한 액정표시장치에서 프리즘 시트는 설치할 때나, 실사용 환경 하에 있어서 프리즘 시트에 의해 도광판이 문질러져 도광판이 흠집이 생기는 경우가 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 프리즘 시트를 광원측 편광판에 일체화하는 기술이 제안되었다. 그러나 이와 같은 프리즘 시트가 일체화된 편광판을 사용한 액정 표시 장치는, 정면 휘도가 불충분하여 어둡다는 문제가 있다.
또한, 프리즘 시트는 확산 시트 또는 확산판을 통과한 빛을 굴절 및 집광시켜 휘도를 향상시키는데 사용되고 있으나 프리즘 시트의 규칙적 구조로 인해 간섭 현상인 모아레 무늬(moire fringe)를 발생시킨다. 발생한 모아레 무늬는 액정표시장치의 시인성과 같은 표시품질을 저하시키는 원인이 된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 프리즘 시트에 광 확산층을 형성하는 것이 제안되어 있다. 그러나 모아레를 해소할 정도의 강한 광 확산성을 갖는 광 확산층을 사용하면, 액정표시장치의 휘도가 저하된다는 문제가 생긴다.
이에 일본 공개특허공보 제2011-123476호에서는 편광 필름의 일측면에 광 확산성을 나타내는 점착제가 적층되고, 다른 일측면에는 프리즘 형상을 갖는 시트 부재가 적층된 편광판이 개시되어 있다.
또한, 국제공개(WO) 제2009/108003호에서는 액정표시장치의 액정패널과 매치되는 광학시트의 배열이 일부는 평행하고 일부는 평행하지 않도록 적절히 매칭하여 모아레 무늬 발생을 최소화하는 기술이 개시되어 있다.
이들 특허들에 의해 모아레 무늬 발생의 억제를 꾀하고 있으나 액정표시장치의 편광도 및 휘도가 저하될 뿐 아니라 그 효과 또한 충분치 않다.
일본 공개특허공보 제2011-123476호 국제공개(WO) 제2009/108003호
이에 프리즘 시트와 액정패널로부터 야기되는 모아레 무늬 발생을 억제하기 위해 다각적으로 연구한 결과, 본 출원인은 프리즘 시트 일체형 편광자에 있어서, 상기 편광자와 프리즘 시트의 접합을 일정 범위의 탄성률을 갖는 확산점착제를 사용함에 따라 상기 문제점을 해결할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 별도의 확산시트를 구비하는 대신 탄성률이 제어된 확산점착제층을 형성하여 프리즘 시트와 확산점착제층 간의 접촉면적, 밀착력 및 에어갭 비율의 조절을 통해 프리즘 시트로 인한 모아레 무늬 발생이 억제되며 휘도 및 내구성이 개선된 편광판을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 편광판이 구비된 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 프리즘 시트, 확산점착제층, 편광자 및 점착제층의 순서로 적층되고, 상기 확산점착제층의 탄성률이 23 ℃에서 0.005 내지 2000 ㎫ 범위인 것을 특징으로 하는 편광판을 제공한다.
상기 확산점착제층의 헤이즈 수치는 30 내지 99 % 범위인 것을 특징으로 한다.
이때 상기 확산점착제층은 평균 입경이 0.01 내지 20 ㎛ 범위인 입자를 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확산점착제층의 두께는 0.5 내지 40 ㎛ 범위인 것을 특징으로 한다.
상기 프리즘 시트와 확산점착제층의 접촉면적 합계는 프리즘 시트 전체 평면적에 대하여 0.5 내지 50 % 범위인 것을 특징으로 한다.
이때 상기 프리즘 시트와 확산점착제층의 접합면에서 하기 수학식 1로 표시되는 에어갭(airgap) 비율은 50% 이상인 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
(상기 수학식 1에서, H 및 h는 명세서 내 설명한 바와 같다)
상기 프리즘 시트에 대한 확산점착제층의 밀착력은 0.3 내지 35 N/25㎜ 범위인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 편광판은 점착제층의 적어도 한면에 접착제층 또는 보호필름을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
이에 더해서 본 발명은 상기 편광판을 구비한 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 편광판은 별도의 확산시트를 사용하지 않고 편광판을 구성하는 프리즘 시트와 편광자의 접합에 일정 범위의 탄성률을 갖는 확산점착제층을 사용하여 프리즘 시트로부터 야기되는 모아레 무늬 발생을 해결할 수 있다.
이에 더해서 상기 탄성률의 제어는 프리즘 시트와 확산점착제층 간의 접촉면적, 밀착력 및 에어갭 비율을 일정 수준으로 조절함에 따라 모아레 무늬 발생 현상 및 이로 인한 편광도, 휘도 저하 문제를 한층 더 개선하였다.
이에 편광판은 액정표시장치에 도입시 슬림화가 가능하며 고내구성을 확보하며 광학 품질이 개선되어 종래 편광판에 비해 우수한 시인성을 갖는 영상을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 편광판을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 편광판의 프리즘 시트와 확산점착제층을 도시한 단면도로 (a)는 접합 전, (b)는 접합 후를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예의 접촉면적 비율과 박리력의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 모아레 무늬 발생을 억제하여 액정표시장치의 표시품질 개선 및 슬림화가 가능한 편광판을 제시한다.
백라이트 유닛을 구성하는 요소들 중에서 프리즘 시트는 확산 시트 또는 확산판으로부터 나오는 넓게 방사된 빛을 굴절 및 집광시켜 휘도를 상승시키는 역할을 한다. 그러나 프리즘 시트의 규칙적인 단면 형상과 액정셀의 주기적인 구조와의 결합에 의해 또 다른 주기를 갖는 모아레 무늬를 발생시킨다. 이러한 모아레 무늬는 액정패널에서 주기적으로 밝고 어두운 형상을 나타내어 액정표시장치의 편광도 및 휘도 등의 품질을 저하시킨다.
이에 본 발명은 프리즘 시트 일체형 편광판에서 프리즘 시트와 편광자 사이에 구비된 확산점착체층의 탄성률을 일정 범위로 한정하는 것으로 상기한 문제를 해결한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 본 명세서에 첨부된 도면들은 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 설명상의 편의를 위해 일부 구성요소들은 도면 상에서 과장되게 표현되거나, 축소 또는 생략되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 편광판을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 편광판(100)은 하부에서부터 프리즘 시트(101), 확산점착제층(103), 편광자(105) 및 점착제층(107)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 이때 점착제층(107)은 표시장치에 도입시 액정셀(미도시)과 접합된다.
본 발명의 편광판(100)은 프리즘 시트 일체형 편광판으로 상기 확산점착제층(103)은 프리즘 시트(101)와 편광자(105)의 결합에 점착력을 제공한다. 이때 상기 프리즘 시트(101)의 표면 형상을 갖는 면이 편광자(105)측을 향해 적층된다. 상기 확산점착제층(103)의 양면이 각각 프리즘 시트(101) 및 편광자(105)와 접합 정도가 부족하거나 과한 경우 모아레 무늬 개선 효과가 없을 뿐만 아니라 층간 들뜸, 박리, 휘도 저하 등의 문제가 발생한다. 따라서, 상기 프리즘 시트(101)와 편광자(105)의 견고한 접착과 더불어 최종 얻어지는 편광판(100)의 광학 특성 및 내구성을 보다 견고히 하기 위해서는 확산점착제층(103)의 물성이 매우 중요하다.
이에 본 발명에서는 상기 확산점착제층(103)의 탄성률을 조절한다.
본 발명에서 확산점착체층(103)은 두께 방향으로 변화하는 탄성률을 가질 수 있다. 이때 확산점착체층(103)의 두께 방향은 필름 형태의 확산점착체층(103) 표면의 법선 방향을 의미할 수 있다. 두께 방향으로 탄성률의 구배가 형성된다는 것은 확산점착체층(103)의 일측 표면으로부터 다른측의 표면 방향을 따라서 두께 방향으로 탄성률이 연속적 또는 비연속적으로 증가 또는 감소하거나, 또는 증가와 감소를 반복하면서 변화하는 경우를 의미할 수 있다. 이와 같이 두께 방향으로 변화되는 탄성률을 가지는 경우에는 상기 언급된 탄성률은 점착제 전체에 대하여 측정된 탄성률, 즉 평균 탄성률일 수 있다.
이때 상기 확산점착체층(103)의 탄성률은 23 ℃에서 0.005 내지 2000 ㎫, 바람직하기로 0.01 내지 500 ㎫, 더욱 바람직하기로 0.03 내지 100 ㎫, 가장 바람직하기로 0.05 내지 50 ㎫ 범위일 수 있다. 만약 탄성률이 상기 범위 미만인 경우 피착체와 접착 특성이 증가되며 이는 프리즘 시트(101)와 접하는 면에서는 후술하는 에어갭(airgap)이 감소하여 편광도, 휘도 저하가 발생할 수 있다. 반대로 탄성률이 상기 범위를 초과하는 경우 불충분한 접착으로 인해 내구성을 저하시킬 수 있다.
전술한 물성을 만족하는 확산점착체층(103)은 빛을 산란·확산시킬 수 있는 입자가 분산된 점착제층이다. 상기 입자는 점착제 수지 중에 혼합 및 분산되어 균일하고 높은 광확산성을 갖는 것이라면 유기 입자, 무기 입자 등 다양한 물질이 사용 가능하며 본 발명에서는 특별히 한정하지 않는다.
일례로, 상기 유기 입자는 폴리스티렌계 수지, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 아크릴계 수지 등의 고분자 화합물로 구성되는 입자일 수 있다. 또한, 에틸렌, 프로필렌, 스티렌, 메타크릴산 메틸, 벤조구아나민, 포름알데히드, 멜라민, 부타디엔 등으로부터 선택되는 2종 이상의 모노머가 공중합되어서 이루어지는 공중합체로 이루어진 입자일 수 있다. 상기 무기 입자로는 예를 들면, 실리카, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 이산화티탄 등의 입자를 들 수 있다.
이들 입자는 무색 또는 백색인 것이 바람직하다.
이에 더해서, 상기 입자는 다양한 형상일 수 있으며 본 발명에서는 특별히 제한되지 않는다. 바람직하기로 구상이 적합하다. 또한, 상기 입자의 평균 입경은 0.01 내지 20 ㎛ 범위가 적정한 수준이며 바람직하게는 0.1 내지 10 ㎛ 범위이다. 만약 상기 입자의 평균 입경이 전술한 범위 미만이면 광확산 기능이 발현되지 않으며 반대로 전술한 범위를 초과하면 액정표시장치에 적용시 표시 품위를 저하시킬 수 있다.
이러한 입자의 함량은 특별히 제한되지 않으며 입자의 평균 입경과 확산점착제층(103)의 두께에 따라 조절될 수 있다. 일례로, 피분산체인 점착제 100 중량부에 대해서, 0.01 내지 100 중량부 범위이며 바람직하게는 1 내지 50 중량부 적합하다.
이에 더해서 상기 입자는 분말 형태이므로 후술하는 점착제 수지에 직접 첨가하는 경우 분산 안정성이 저하되어 입자가 점착제 수지 내에 균일하게 분포되지 않는다. 따라서, 입자를 용매에 완전히 분산시킨 후 점착제에 첨가하는 것이 바람직하다. 따라서, 입자를 분산시키기 위한 용매로는 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 점착제 수지의 제조시 사용된 용매와 동일한 용매를 사용할 수 있으며, 유기 입자에 대한 분산성 및 내용제성이 우수한 아세테이트계, 벤젠계 또는 케톤계 용매로 에틸아세테이트, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤 등을 사용할 수도 있다.
상기 확산점착제층(103)에 사용되는 점착제는 프리즘 시트(101)와 편광자(105)를 접합하기 위한 것으로 공지의 점착제를 이용할 수 있으며 예를 들어 아크릴계 점착제, 우레탄계 점착제, 실리콘계 점착제 등을 들 수 있다. 이들 중에서 투명성, 점착력, 신뢰성, 리워크성 등의 관점에서 아크릴계 점착제가 바람직하다.
일례로, 상기 확산점착제층(103)은 아크릴계 점착제 수지, 가교제, 및 실란커플링제를 포함할 수 있다.
아크릴계 점착제 수지는 아크릴계 점착제 수지는 아크릴계 공중합체로서, 알킬기의 탄소수가 1 내지 14인 (메타)아크릴레이트 단량체와 가교가능한 관능기를 가지는 단량체의 공중합체를 사용할 수 있다. 이때, (메타)아크릴레이트는 “아크릴레이트”와 “메타크릴레이트”모두를 의미한다.
탄소수가 1 내지 14인 (메타)아크릴레이트 단량체의 구체적인 예로는, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, s-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, n-노닐(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트, n-데실(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, n-도데실(메타)아크릴레이트, n-트리데실(메타)아크릴레이트, n-테트라데실(메타)아크릴레이트, 펜타플루오로옥틸아크릴레이트, 6-(1-나프틸옥시)-1-헥실아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 탄소수 1 내지 14의 (메타)아크릴레이트 단량체는 아크릴계 공중합체의 제조에 사용되는 총 단량체 함량(100중량%)에 대하여 50 내지 99중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
가교관능기를 가지는 단량체는 가교제와 반응하여 고온 또는 고습 조건 하에서 점착제의 응집력 파괴가 일어나지 않도록 화학결합에 의한 응집력 또는 점착강도를 부여하는 작용을 하는 것으로서, 예를 들면 술폰산기 함유 단량체, 인산기 함유 단량체, 시아노기 함유 단량체, 비닐에스테르류, 방향족 비닐 화합물, 카르복시기 함유 단량체, 산무수물기 함유 단량체, 히드록시기 함유 단량체, 아미드기 함유 단량체, 아미노기 함유 단량체, 이미드기 함유 단량체, 에폭시기 함유 단량체, 에테르기 함유 단량체 등을 사용할 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 술폰산기 함유 단량체로는 스티렌술폰산, 알릴술폰산, 2-(메타)아크릴아미도-2-메틸프로페인술폰산, (메타)아크릴아미도프로페인설폰산, 술포프로필(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴로일옥시나프탈렌술폰산, 비닐술폰산나트륨 등을 들 수 있다.
상기 인산기 함유 단량체로는 2-히드록시에틸아크릴로일포스페이트를 들 수 있다.
상기 시아노기 함유 단량체로는 (메타)아크릴로니트릴을 들 수 있다.
상기 비닐에스테르류로는 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 라우르산비닐 등을 들 수 있다.
상기 방향족 비닐 화합물로는 스티렌, 클로로스티렌, 클로로메틸스티렌, α-메틸스티렌, 기타 치환된 스티렌 등을 들 수 있다.
상기 카르복시기 함유 단량체로는 (메타)아크릴산, 카르복시에틸(메타)아크릴레이트, 카르복시펜틸(메타)아크릴레이트, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산, 이소크로톤산 등을 들 수 있다.
상기 산무수물 함유 단량체로는 무수 말레산, 무수 이타콘산 및 이들의 산무수물체 등을 들 수 있다.
상기 히드록시기 함유 단량체로는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메타)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸(메타)아크릴레이트, 10-히드록시데실(메타)아크릴레이트, 12-히드록시라우릴(메타)아크릴레이트, (4-히드록시메틸시클로헥실)메틸아크릴레이트, N-메틸올(메타)아크릴아미드, 비닐알코올, 알릴알코올, 2-히드록시에틸비닐에테르, 4-히드록시부틸비닐에테르, 디에틸렌글리콜모노비닐에테르 등을 들 수 있다.
상기 아미드기 함유 단량체로는 (메타)아크릴아미드, 디에틸아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, N,N-디메틸(메타)아크릴아미드, N,N-디에틸(메타)아크릴아미드, N,N′-메틸렌비스아크릴아미드, N,N-디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드 등을 들 수 있다.
상기 아미노기 함유 단량체로는 아미노에틸(메타)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴로일모르포린 등을 들 수 있다.
상기 이미드기 함유 단량체로는 시클로헥실말레이미드, 이소프로필말레이미드, N-시클로헥실말레이미드, 이타콘이미드 등을 들 수 있다.
상기 에폭시기 함유 단량체로는 글리시딜(메타)아크릴레이트, 메틸글리시딜(메타)아크릴레이트, 알릴글리시딜에테르 등을 들 수 있다.
상기 에테르기 함유 단량체로는 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트 및 아크릴로일모르포린 등을 들 수 있다.
전술한 가교관능기를 가지는 단량체는 아크릴계 공중합체의 제조에 사용되는 총 단량체 함량(100 중량%)에 대하여 1 내지 50 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 성분으로 이루어지는 아크릴계 공중합체는 용액중합법, 광중합법, 괴상중합법, 현탁중합법 및 유화중합법 등의 통상의 방법으로 제조할 수 있으며, 바람직하게는 용액중합법으로 제조하는 것이다.
상기 아크릴계 공중합체는 겔투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography, GPC)법에 의해 측정된 중량평균분자량(폴리스티렌 환산)이 통상 50,000 내지 2,000,000이며, 바람직하게는 100,000 내지 1,800,000이고, 보다 바람직하게는 500,000 내지 1,500,000이다.
가교제는 아크릴계 공중합체를 적절히 가교함으로써 점착제 조성물의 응집력을 강화하기 위하여 사용되는 것으로서, 이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 멜라민계 수지, 아지리딘계 화합물 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이소시아네이트 화합물 또는 에폭시 화합물을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 이소시아네이트 화합물로는 톨릴렌디이소시아네이트, 자일렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 2,4-디페닐메탄디이소시아네트, 4,4-디페닐메탄디이소시아네트, 이소포론디이소시아네이트, 테트라메틸자일렌디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트 등을 들 수 있다.
상기 에폭시 화합물로는 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 트리글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, N,N,N′,N′-테트라글리시딜디아민, 글리세린디글리시딜에테르, 1,3-비스(N,N-디글리시딜아미노메틸)시클로헥세인 등을 들 수 있다.
상기 멜라민계 수지로는 헥사메틸올멜라민을 들 수 있다.
상기 아지리딘계 화합물로는 N,N′-톨루엔-2,4-비스(1-아지리딘카르복사이드), N,N′-디페닐메탄-4,4′-비스(1-아지리딘카르복사이드), 트리에틸렌멜라민, 비스이소프로탈로일-1-(2-메틸아지리딘), 트리-1-아지리디닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있다.
상기 가교제는 아크릴계 점착제 수지 100 중량부(고형분 함량 기준)에 대하여 0.01 내지 15 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 점착제의 점착력 또는 응집력이 좋지 못하며, 반대로 상기 범위를 초과하는 경우에는 상용성이 감소되어 표면이행이 일어날 수 있으며 가교반응이 너무 진행되어 점착력이 저하된다.
상기와 같은 성분을 포함하는 확산점착제층(103) 형성을 위한 조성물은 액정셀 또는 기재와 접합시 밀착성을 보다 양호하게 하기 위하여 필요에 따라 실란커플링제를 더 포함할 수 있다.
상기 실란커플링제의 구체적인 예로는, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란 및 3-클로로프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 실란커플링제는 아크릴계 점착제 수지 100 중량부(고형분 함량 기준)에 대하여 0.005 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
추가적으로, 상기 조성물은 발명의 효과에 영향을 미치지 않는 범위에서 에폭시 수지, 경화제, 자외선 안정제, 산화 방지제, 조색제, 보강제, 충진제, 소포제, 계면 활성제 및 가소제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 확산점착제층(103)을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 일례로 상기 확산점착제층(103)은 전술한 성분을 배합하여 확산점착제층 형성용 조성물을 제조한 후에 이를 프리즘 시트 및/또는 보호필름 등의 적절한 공정 기재에 바코터 또는 콤마 코터 등의 통상의 수단으로 도포하고 경화시키는 방식을 사용할 수 있다. 또한, 상기 확산점착제층 형성용 조성물을 경화 방법도 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면 상기 아크릴계 점착제 수지 및 가교제의 가교 반응이 진행될 수 있도록 적정 온도에서 숙성시키는 방식일 수 있다.
전술한 조성 및 방법을 통해 형성된 확산점착제층(103)은 헤이즈 수치가 30 내지 99 %, 바람직하기로는 40 내지 90 %, 더욱 바람직하기로 50 내지 80 % 범위이다. 이때 헤이즈 수치는 빛이 시료를 통과할 때 나타나는 흐림의 정도로서, 본 발명에서의 시료는 확산접착제층(107)을 말한다. 헤이즈 수치는 확산투과광(Diffuse Transmittance, Td)을 총투과광(Total Transmittance, Tt)으로 나눈 비율을 이야기한다. 여기서 확산투과광(Td)은 시료를 투과한 빛 중 산란된 빛의 양이며 총투과광(Tt)은 시료를 투과한 모든 빛의 양을 말한다. 한편, 평행투과광(Tp)은 투과된 빛 중 산란을 일으키지 않고 투과된 빛의 양으로 총투과광(Tt)에서 확산투과광(Td)을 뺀 값으로 나타낼 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 확산접착제층(107)의 헤이즈 수치가 상기 범위 미만인 경우 광확산이 저하되어 모아레 무늬가 발생하게 되며 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 산란각이 커져 휘도가 저하되는 문제점이 있다.
상기 확산점착제층(103)의 두께는 0.5 내지 40 ㎛ 범위, 바람직하기로는 1 내지 33 ㎛ 범위이다. 상기 두께가 전술한 범위로 조절함으로써 가혹 조건에서도 수축 또는 팽창 등을 효과적으로 방지하여 우수한 내구성을 유지할 수 있다.
본 발명의 프리즘 시트(101)는 시트의 한쪽 표면에 단위 프리즘이 병렬되어 구성됨으로써 입사되는 빛의 방향을 의도적으로 변화시키며 휘도를 향상시킨다.
상기 단위 프리즘은 본 발명의 효과가 얻어지는 범위에 있어서 임의의 적절한 구성이 채용될 수 있다. 상기 단위 프리즘은 그 배열 방향에 평행하고 두께 방향에 평행한 단면에 있어서, 그 단면 형상이 삼각형상이어도 되고, 그 밖의 형상(예를 들어, 삼각형의 일방 또는 양방의 사면(斜面)이 경사각이 상이한 복수의 평탄면을 갖는 형상) 이어도 된다. 삼각형상으로는, 단위 프리즘의 정점을 지나 시트면에 직교하는 직선에 대해 비대칭인 형상(예를 들어, 부등변 삼각형)이어도 되고, 당해 직선에 대해 대칭인 형상(예를 들어, 이등변 삼각형)이어도 된다. 또한, 단위 프리즘의 정점은, 면취된 곡면상으로 되어 있어도 되고, 선단이 평탄면이 되도록 커트되어 단면 사다리꼴상으로 되어 있어도 된다. 상기 단위 프리즘은 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나 바람직하기로는 삼각형상이다.
상기 프리즘 시트(101)의 단위 프리즘이 삼각형상인 경우, 단위 프리즘의 꼭지각은 프리즘에 입사하는 빛을 집광하기 위한 것으로 30 내지 100 °범위이며 바람직하기로는 40 내지 75 °범위인 것이 좋다. 또한, 단위 프리즘의 높이(단위 프리즘의 바닥면과 꼭지각 사이의 수직 방향에 따른 직선 거리)는 프리즘 시트의 취급의 용이성을 위해 10 내지 200 ㎛ 범위이며 바람직하기로는 15 내지 100 ㎛ 범위이다. 또한, 단위 프리즘 피치 간격(인접한 단위 프리즘의 능선 간 최단 거리)는 전술한 꼭지각 및 높이를 채우기 위해 5 내지 300 ㎛ 범위이며 바람직하기로는 10 내지 100 ㎛ 범위이다.
상기 프리즘 시트(101)의 표면에 존재하는 단위 프리즘은 전술한 범위에 해당하는 다른 복수의 꼭지각, 피치 간격 또는 높이를 가지는 단위 프리즘을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 프리즘 시트(101)가 가지는 단위 프리즘은 틈새 없게 연속해서 배치되거나 일정한 간격으로 배치되어 있을 수 있으며 이는 복수의 단위 프리즘에도 동일하게 적용될 수 있다.
상기 프리즘 시트(101)의 재질은 공지의 각종 재료를 이용할 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트의 폴리에스테르계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 노르보르넨계 수지 등의 환상 올레핀계 수지, 폴리우레탄계 수지, 메타크릴산 메틸계 수지 등의 아크릴계 수지, 폴리스티렌계 수지, 메타크릴산 메틸-스티렌계 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌계 공중합체 등의 합성 고분자, 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 투명성, 투습성 및 생산성의 관점에서, 폴리올레핀계 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리스티렌계 수지, 메타크릴산 메틸-스티렌계 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌계 공중합체 중 어느 하나 이상의 열가소성 수지가 적합하다. 또한, 필요에 따라, 자외선 흡수제나 산화 방지제, 가소제 등의 첨가제를 함유할 수 있다.
상기 프리즘 시트(101)는 전술한 수지를 기재로서 포토폴리머 프로세스법, 이형 압출법, 프레스 성형법, 사출 성형법, 롤 전사법, 레이저 어블레이션법, 기계 절삭법, 기계 연삭법 등의 공지의 방법으로 제조할 수 있어 이들의 방법을 각각 단독으로 사용 또는 2종 이상의 방법을 조합해 사용할 수 있다.
상기 프리즘 시트(101)의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 편광판의 박막화를 위해 20 내지 200 ㎛ 범위 내인 것이 바람직하고, 30 내지 100 ㎛ 범위인 것이 보다 바람직하다. 이때 프리즘 시트(101)의 두께란, 그 프리즘 시트(101)의 한쪽의 면을 구성하는 평탄면(단위 프리즘이 형성된 면의 반대면)으로부터, 단위 프리즘의 정상부까지의 최단 거리를 의미한다.
도 2는 앞서 설명한 편광판의 프리즘 시트(101) 및 확산점착체층(103) 사이를 도시한 단면도이다.
도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 확산점착체층(103)은 프리즘 시트(101)와 접합이 이루어지면 상기 프리즘 시트(101)의 표면형상의 꼭지각 부분과 접촉하여 복수의 점 형상 또는 띠 형상을 갖는 접촉 영역이 형성된다. 이때 형성되는 복수의 점 형상 또는 띠 형상의 접착 영역은 프리즘 시트(101)와 서로 부분 접합하여 견고한 결합력을 제공한다. 특히, 단위 프리즘이 삼각형상인 경우, 상기 복수의 띠 형상의 접촉 영역은 단위 프리즘이 형성된 방향 및 간격과 동일한 방향 및 간격으로 연장 형성될 수 있다.
특히 상기 복수의 점 형상 또는 띠 형상의 접촉 영역은 전술한 확산점착체층(103)의 탄성률에 따라 프리즘 시트(101)의 전체 면에서 차지하는 면적의 비율과 두께에 달라지며 이는 편광판(100)의 휘도, 편광도 등과 같은 광학 품질에 영향을 줄 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 프리즘 시트(101)와 확산점착체층(103)의 접합을 통해 형성된 접촉 영역의 총합 즉, 접촉면적 합계는 프리즘 시트(101)의 전체 평면적에 대하여 0.5 내지 50 %, 바람직하기로 1 내지 25 % 범위이다. 만약 접촉면적 합계가 상기 범위 미만인 경우, 접착력이 부족하여 모아레 무늬가 발생하거나 가벼운 외력에도 파손이 발생할 수 있으며 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 접착력이 과해 광 특성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 프리즘 시트(101)의 표면 형상과 확산점착제층(103)의 물성으로 인해 프리즘 시트(101)의 단위 프리즘의 꼭지각 부근이 확산점착제층(103)에 일부 침투하게 되고 이에 따라 상기 프리즘 시트(101)와 확산점착제층(103) 사이에 에어갭(airgap)이 형성되며 이 에어갭(airgap)은 모아레 무늬 발생과 더불어 편광판의 휘도 및 내구성에 영향을 준다.
이때 단위 프리즘의 높이를 H, 단위 프리즘이 확산점착제층에 침투한 깊이를 p라 하면, 에어갭(airgap) 높이(h)는 H와 p의 차이이며 에어갭(airgap) 비율은 하기 수학식 1로 정의할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00002
(상기 수학식 1에서, H는 단위 프리즘의 높이이고, h는 에어갭(airgap) 높이이다)
특히, 상기 에어갭(airgap) 비율은 전술한 바와 같이 모아레 무늬 발생과 관련이 있으므로 이를 50 % 이상으로 조절함으로써 모아레 무늬의 발생을 개선하여 편광판의 휘도를 향상시킬 수 있으며 우수한 내구성을 나타낼 수 있다. 바람직하기로는 60 내지 95 % 범위이다.
이에 더해서, 상기 프리즘 시트(101)와 확산점착제층(103)은 부분 접합하여 이루어지기 때문에 두 층간의 밀착력 또한 고려되어야 한다. 본 발명에 있어서, 상기 확산점착체층(103)의 프리즘 시트(101)에 대한 밀착력은 0.3 내지 35 N/25㎜, 바람직하기로 0.5 내지 30 N/25㎜, 더욱 바람직하기로 5 내지 20 N/25㎜ 범위이다. 밀착력이 상기 범위에 해당하는 경우 적정 내구도를 유지할 뿐 아니라 편광판 전체의 광학 품질도 우수하다.
본 발명의 편광자(105)는 입사하는 자연광을 원하는 단일 편광상태(선평광 상태)로 바꿔주는 역할을 하는 광학필름으로서, 폴리비닐알콜계 수지로 된 필름에 2색성 색소가 흡착 배향된 것을 사용할 수 있다.
상기 편광자(105)를 구성하는 폴리비닐알콜계 수지는 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화함으로써 제조할 수 있다.
폴리아세트산 비닐계 수지의 예로는, 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산 비닐과 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 아세트산 비닐과 공중합 가능한 다른 단량체의 구체적인 예로는, 불포화 카르복시산류, 불포화 술폰산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 들 수 있다. 폴리비닐알콜계 수지의 비누화도는 통상 85 내지 100몰% 정도, 바람직하게는 98몰% 이상일 수 있다. 폴리비닐알콜계 수지는 변성된 것일 수도 있는데, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말 또는 폴리비닐아세탈 등도 사용할 수 있다. 또한, 폴리비닐알콜계 수지의 중합도는 통상 1,000 내지 10,000 정도, 바람직하게는 1,500 내지 5,000 정도이다.
상기 편광자(105)는 통상 상기와 같은 폴리비닐알콜계 필름을 일축 연신하는 공정, 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 2색성 색소로 염색하여 흡착시키는 공정, 2색성 색소가 흡착된 폴리비닐알콜계 필름을 붕산 수용액으로 처리하는 공정, 및 수세하는 공정을 통하여 제조할 수 있다. 이때, 2색성 색소로는 요오드나 2색성의 유기 염료를 사용할 수 있다. 최종 얻어진 편광자의 두께는 일반적으로 5 내지 40 ㎛ 범위이다.
본 발명의 점착제층(107)은 액정셀과 접합을 위한 층으로, 상기 확산점착제층(103)에서 언급한 바를 따른다.
상기 점착제층(107)은 추가로 이형필름(미도시)을 구비할 수 있다.
이형필름은 점착제층을 보호하기 위한 필름으로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 필름이라면 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 구체적인 예로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-1-부텐, 폴리-4-메틸-1-펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-1-부텐 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 나일론-6, 부분 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 필름; 폴리염화비닐 필름; 폴리염화비닐리덴 필름; 또는 폴리카보네이트 필름 등을 들 수 있다. 이들은 실리콘계 이형제, 불소계 이형제 또는 실리카 분말 등에 의해 적절히 이형처리된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 편광판(100)은 점착제층(107)의 적어도 한면에 접착제층 또는 보호필름을 추가로 구비할 수 있다.
접착제층은 편광자에 보호필름을 접합하기 위한 것으로 접착제 조성물을 편광자의 일면에 도포하고, 건조, 가열 또는 전자기파의 조사 등에 의해 경화시켜 형성할 수 있다.
상기 접착제층으로 사용할 수 있는 구체적인 종류는, 경화되어 목적하는 접착 특성을 발현할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제; 아크릴 접착제; 비닐 아세테이트계 접착제; 우레탄계 접착제; 폴리에스테르계 접착제; 폴리올레핀계 접착제; 폴리비닐알킬에테르계 접착제; 고무계 접착제; 염화비닐-비닐아세테이트계 접착제; 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 접착제; 스티렌-부타디엔-스티렌의 수소 첨가물(SEBS)계 접착제; 에틸렌계 접착제; 및 아크릴산 에스테르계 접착제 등의 일종 또는 이종 이상을 사용할 수 있다. 상기와 같은 접착제층은, 예를 들면, 수계, 용제계 또는 무용제계 접착제 조성물을 경화시켜 조제할 수 있다. 또한, 상기 접착제층은, 열경화형, 상온 경화형, 습기 경화형 또는 광경화형 접착제 조성물을 경화된 상태로 포함할 수 있다. 또한, 상기 접착제층의 바람직한 예시로는, 수계 폴리비닐알코올계 접착제 조성물; 무용제형 아크릴 접착제 조성물; 또는 무용제형 비닐 아세테이트계 접착제 조성물을 경화된 상태로 포함하는 접착제층을 들 수 있다.
상기 접착제층의 두께는 특별히 한정하지 않으나, 일반적으로 0.5 내지 20 ㎛ 범위인 것이 바람직하다.
보호필름은 전술한 편광자의 강도 및 광학적 물성 보강을 위한 것이다. 편광자는 폴리비닐알코올 등의 친수성 수지로 제조되기에 일반적으로 수분에 취약하다. 또한, 편광자는 연신 공정을 거쳐 제조되기 때문에 가습 조건 하에서는 수축 등 변형이 일어나기 쉽고 이에 따라 편광판의 광학 특성이 악화되는 문제점이 있다. 이에 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 소재로 이루어진 보호필름이 사용된다.
예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리카보네이트 필름; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 필름 등을 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 염화비닐계 필름; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 필름; 이미드계 필름; 폴리에테르술폰계 필름; 술폰계 필름; 폴리에틸케톤계 필름; 비닐알콜계 필름; 폴리옥시메틸렌계 필름; 에폭시계 필름 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 상기 필름용 수지를 2종 이상 블렌드하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 보호필름은 아크릴계, 우레탄계, 아크릴-우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 또는 광경화성 수지로부터 형성된 경화층일 수도 있다. 이들 중에서 상기 보호필름은 적용되는 위치가 편광자와 점착제층 사이이며 최종 제조되는 편광판의 편광 특성이나 내구성을 고려하여 셀룰로오스계 필름이 바람직하다. 또한, 보호필름이 보호필름이면서 위상차 필름의 역할을 하는 위상차 필름이어도 되고, 보호필름에 공지의 위상차 필름이 적층된 것이어도 무방하다.
상기 보호필름의 두께는 일반적으로 강도, 취급성 등의 작업성, 박막성 등을 고려하여 1 내지 200 ㎛인 것이 좋고, 바람직하게는 5 내지 100 ㎛인 것이다.
또한, 상기 보호필름이 편광자와 접합되지 않는 다른 한 면 상에는, 필요에 따라 하드코팅층, 반사방지층, 확산 또는 안티글레어 코팅층, 방현층, 대전방지층 등의 기능성 표면처리층이 추가로 적층될 수 있다.
본 발명에 따른 편광판은 프리즘 시트와 편광자 사이에 확산점착제층을 구비하여 특히, 상기 확산점착제층이 일정 범위의 탄성률을 가진다.
상기 편광판은 광산란 특성을 가진 입자를 포함하는 확산점착제층을 구비하며 상기 확산점착제층의 탄성률 및 헤이즈 수지를 일정 범위로 제어함에 따라 프리즘 시트와의 접촉 면적, 두 층 사이에 형성된 에어갭(airgap) 비율 및 밀착력을 유지하여 모아레 무늬가 발생을 억제할 뿐만 아니라 편광판의 휘도 및 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 별도의 확산시트를 사용하지 않고 프리즘 시트를 편광판에 일체화하기 때문에 액정장치에 적용시 종래보다 전체 두께를 감소시킬 수 있다.
이에 더해서, 본 발명의 편광판을 액정셀의 상부, 하부 또는 상부와 하부에 모두 적용하는 경우 액정셀을 기준으로 확산접착제층 및/또는 확산점착제층이 상부 편광판의 편광자와 하부 편광판의 편광자 사이가 아니라 상기 편광자들의 외부에 위치하게 되기 때문에 백라이트 유닛으로부터 나온 빛이 편광-확산-편광되는 것을 방지하여 편광도와 휘도가 저하되는 것을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
액정표시장치에 포함되는 액정셀의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 그 종류에 제한되지 않고, TN(twisted nematic)형, STN(super twisted nematic)형, F(ferroelectic)형 또는 PD(polymer dispersed)형과 같은 수동 행렬 방식의 액정셀; 2단자형(two terminal) 또는 3단자형(three terminal)과 같은 능동행렬 방식의 액정셀; 횡전계형(IPS; In Plane Switching) 패널 및 수직배향형(VA; Vertical Alignment) 액정셀 등의 공지의 액정셀이 모두 적용될 수 있다.
또한, 액정표시장치를 구성하는 기타 구성, 예를 들면, 상부 및 하부 기판(ex. 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판) 등의 종류 역시 특별히 제한되지 않고, 이 분야에 공지되어 있는 구성이 제한 없이 채용될 수 있다.
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.
합성예 1. 아크릴계 공중합체(A)의 합성
질소 가스가 환류되고 온도 조절이 용이하도록 냉각 장치를 설치한 4-넥 재킷(neck jacket) 반응기(1L)에 n-부틸 아크릴레이트(n-BA) 79 중량부, 메톡시 에틸렌글리콜 아크릴레이트(MEA) 20 중량부 및 히드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 1.0 중량부를 투여하였다.
이어서, 용제로서 에틸 아세테이트(EAc) 120 중량부를 투입하고, 산소를 제거하기 위하여 질소 가스를 60분 동안 퍼징(purging)하였다. 그 후, 온도를 60 ℃로 유지한 상태에서, 반응 개시제인 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 0.03 중량부를 투입하고, 8 시간 동안 반응시켰다.
반응 후 에틸아세테이트(EAc)로 희석하여, 고형분 농도가 15 중량%이고, 중량평균분자량이 180만이며, 분자량 분포가 4.5인 아크릴계 공중합체(A)를 합성하였다.
합성예 2. 아크릴계 공중합체(B) 내지 (D)의 합성
하기 표 1의 성분 및 함량(중량부)을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 공중합체를 제조하였다.
아크릴계 공중합체
(A)		 아크릴계 공중합체
(B)		 아크릴계
공중합체
(C)		 아크릴계 공중합체
(D)
n-부틸 아크릴레이트 79 79 79 65
메톡시 에틸렌글리콜 아크릴레이트 20 - - -
에톡시 디에틸렌글리콜 아크릴레이트 - 30 - -
페녹시 에틸렌글리콜 아크릴레이트 - - 25 -
2-히드록시에틸
아크릴레이트		 1 1 1 1
아크릴산 - - -
2,2'-아조비스
이소부티로니트릴		 0.03 0.03 0.03 0.03
중량평균분자량 180만 165만 150만 100만
분자량 분포 4.5 5.1 4.7 3.5
제조예 1.
하기 표 2의 조성을 포함하는 점착제 조성물을 준비한 다음, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(토요보 에스테르 필름 E7002, 토요 방적(주)사 제조)의 편면에, 도포기(바 코터, 다이이치이화(주)사 제조)를 사용하여 경화 후 두께가 10 ㎛가 되도록 도포하였다.
다음으로 100 ℃ 오븐의 강제순환식 열풍 건조기에서 3분간 건조하여 확산점착시트를 제조한 후, 여기에 실리콘 이형처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 이형필름을 접합함으로써 확산점착제 전사 테이프를 제조하였다.
이때 확산점착제 전사 테이프의 탄성률을 이 필름을 10mm x 10mm (폭*길이)의 사이즈로 재단하여 시편을 준비한 후 만능재료시험기(Zwick Roell Z010, Instron사 제조)를 이용하여 23 ℃에서 ASTM D638 규정에 의거하여 측정하였다.
또한, 확산점착제 전사 테이프의 헤이즈 수치를 헤이즈미터기(HZ-1, Suga Test Instrument Co., Ltd. 제조)를 이용하여 JIS K 7361-1 규정에 의거하여 측정하고, 상기 수학식 2로 계산하였다.
[수학식 2]
Figure pat00003
이때 얻어진 탄성률과 헤이즈 수치는 하기 표 3에 나타내었다.
조성
(중량부)		 제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4 제조예 5 제조예 6 제조예 7 제조예 8 제조예 9 제조예10 제조예11
아크릴계 공중합체 (A) 10 - 90 - - - 100 100 - - -
아크릴계 공중합체 (B) - 80 - 90 100 - - - - - -
아크릴계 공중합체 (C) - 20 10 10 - 100 - - - - -
아크릴계 공중합체 (D) 90 - - - - - - - 100 100 100
가교제1 ) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 1.5 0.2 0.4 0.4
실란커플링제2 ) 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
입자3 ) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 0
1) 콜로네이트 L(톨릴렌 디이소시아네이트의 트리메틸올프로판 어덕트체의 초산에틸 용액(고형분 농도 75％)), 일본폴리우레탄(주)사 제품
2) KBM-403(3-글리시독시프로필트리메톡시실란), 신에츠카가쿠코교(주)사 제품
3) MX-500(구형 타입의 아크릴 미립자, 평균 입경이 6 ㎛, 굴절률 1.49), 소켄카가쿠(주)사 제품
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 3
평균 중합도 약 2400, 비누화도 99.9 몰% 이상, 두께 75 ㎛인 폴리비닐알콜 필름을, 30 ℃의 순수에 침지한 후, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.02/2/100인 수용액에 30 ℃에서 침지했다. 그 후, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 12/5/100인 수용액에 56.5 ℃에서 침지했다. 계속해서 8 ℃의 순수로 세정한 후, 65 ℃에서 건조시켜, 폴리비닐알콜에 요오드가 흡착 배향된 편광자를 제조하였다. 연신은, 주로 요오드 염색 및 붕산 처리의 공정에서 행하고, 토탈 연신 배율은 5.3배였다.
제조된 편광자의 한쪽 면에 높이가 50 ㎛, 꼭지각이 65 °인 삼각형상의 단위 프리즘를 갖는 프리즘 시트를 제조예 1 내지 10에서 얻어진 확산점착체를 도포하여 접합했다. 편광자의 다른쪽 면에는 아세틸셀룰로오스계 수지로 이루어지는 두께 40 ㎛의 위상차 필름(N-TAC KC4FR-1, 코니카 미놀타 옵토(주)사 제조)의 표면에 코로나 방전 처리를 실시하고, 그 코로나 방전 처리면에 접착제(KR-70T, 아데카(ADEKA)사 제조) 용액을 경화 후의 막두께가 약 2 ㎛ 가 되도록, 바 코터를 사용하여 도포하였다. 그 접착제층 상에 두께 80 ㎛ 의 트리아세틸셀룰로오스 필름(코니카택 KC8UX2MW, 코니카 미놀타 옵토(주)사 제조)을 접합하여 적층물을 제작하였다. 이 적층물의 아세틸셀룰로오스계 위상차 필름측으로부터, 벨트 컨베이어가 부착된 자외선 조사 장치(D 밸브, 퓨전 UV 시스템즈사 제조)를 사용하여 적산 광량이 250 mJ/㎠ 가 되도록 자외선을 조사하여, 접착제를 경화시겼다.
다음으로 트리아세틸셀룰로오스 필름의 외면에, 두께 25 ㎛의 아크릴계 점착제의 층을 형성하여 편광판을 얻었다.
실험예 : 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광판의 물성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
(1) 에어갭 비율
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광판을 5 mm X 5 mm크기로 재단하여 시편을 제조한 후 마이크로 토밍을 통해 깨끗한 단면 형상을 얻고, SEM(S-4700; Hitach사 제조)을 이용하여 Scanning 이미지상의 프리즘 시트의 에어갭을 실측하고, 상기 수학식 1에 의해 에어갭 비율을 계산하였다.
(2) 접촉면적
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광판을 5 mm X 5 mm크기로 재단하여 시편을 제조한 후 마이크로 토밍을 통해 깨끗한 단면 형상을 얻고, SEM(S-4700; Hitach사 제조)을 이용하여 Scanning 이미지상의 프리즘 시트와 접촉하는 확산점착제의 면적을 측정하고, 하기 수학식 3에 의해 접촉면적 비율을 계산하였다.
[수학식 3]
Figure pat00004
(3) 박리력
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광판을 200 mm X 25 mm크기로 재단하여 시편을 제조한 후 소다라임 유리판(sodalime glass)에 압력을 가해 부착 시켜 시편을 준비하였다. 이때 박리력 측정은 UTM 기기(EZ-LX; Shimadzu사 제조)를 이용하였는데, 약 300 mm/min의 속도로 200 mm의 길이를 180° 박리할 때 30 내지 180 mm 구간에서 측정된 평균 박리력이다.
(4) 광학내구성
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광판을 A4 크기로 절단하고, 이를 아크릴 점착제로 유리에 접합시켜 시편을 준비하였다.
준비한 시편을 내열 80 ℃ 조건의 오븐에 500시간 동안 방치한 후, 편광판의 초기 편광도 및 정면 휘도 대비 변화율 기준에 의거하여 평가하였다.
<기준>
○: 초기 편광도 및 정면 휘도 대비 ±5%이내 변화율
△: 초기 편광도 및 정면 휘도 대비 ±10%이내 변화율
×: 초기 편광도 및 정면 휘도 대비 ±10%이상의 변화율
(5) 모아레 무늬
제조된 편광판을 액정셀의 하판 편광판으로 접합하고, 상기 액정셀의 상판 편광판으로는 통상의 편광판을 접합한 후, 반사판, 광원, 확산판 및 프리즘 시트가 순서대로 적층되어 있는 백라이트 유닛의 프리즘 시트 상에 적층하였다. 이어서, 프리즘 시트로부터 기인한 모아레 무늬의 발생 강도를 육안으로 관찰하고, 하기 기준에 의거하여 평가하였다.
<기준>
◎: 모아레 무늬가 전혀 발생하지 않음
○: 모아레 무늬가 조금 발생함
△: 모아레 무늬가 부분적으로 발생함
×: 모아레 무늬가 선명하게 발생함
확산점착제 에어갭 비율
(%)		 접촉
면적
비율
(%)		 박리력(N/25㎜) 광학
내구성		 모아레 무늬
조성 탄성률
(㎫)		 Tt
(%)		 헤이즈
(%)
실시예 1 제조예 1 0.061 91 60 60.2 42.3 20.8 △ ○
실시예 2 제조예 2 0.356 91 60 75.9 42.0 18.8 △ ○
실시예 3 제조예 3 0.405 91 60 74.5 33.8 16.5 △ ○
실시예 4 제조예 4 0.396 91 60 80.4 33.7 20.5 ○ ○
실시예 5 제조예 5 0.542 91 60 88.7 33.2 13.5 ○ ◎
실시예 6 제조예 6 0.413 91 60 89.5 20.0 8 ○ ○
실시예 7 제조예 7 1.14 91 60 90.3 12.1 3.4 ○ ◎
실시예 8 제조예 8 1.41 91 60 92.5 9.1 0.5 ○ ◎
비교예 1 제조예 9 0.003 91 60 48.2 14.9 15.4 × ×
비교예 2 제조예 10 0.004 91 60 48.5 13.5 10.3 × ×
비교예 3 제조예 11 0.004 91 2.1 48.3 13.9 10.4 × ×
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예에 따른 편광판은 모아레 무늬가 발생하지 않았으며 우수한 박리력을 가져 밀착력이 향상되어 내구성이 개선됨을 확인할 수 있었다.
이에 더해서 실시예 및 비교예의 접촉면적과 밀착력 간의 관계를 나타낸 도 3을 참조하면 접촉면적 비율이 증가함에 따라 박리력 또한 증가함을 확인할 수 있고, 접촉면적 비율을 50 %이하로 제어함으로 우수한 광학 내구성을 확보 할 수 있다.
본 발명에 따른 편광판은 모아레 무늬 발생을 억제하고, 이를 액정표시장치에 적용시 고내구성, 고밀착특성 및 우수한 광학 특성을 확보하여 고품위의 생생한 화질을 구현할 수 있다.
100: 편광판
101: 프리즘 시트 103: 확산점착제층
105: 편광자 107: 점착제층

Claims (9)

  1. 프리즘 시트, 확산점착제층, 편광자 및 점착제층의 순서로 적층되고,
    상기 확산점착제층의 탄성률이 23 ℃에서 0.005 내지 2000 ㎫ 범위인 것을 특징으로 하는 편광판.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 확산점착제층의 헤이즈 수치는 30 내지 99 % 범위인 것을 특징으로 하는 편광판.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 확산점착제층은 평균 입경이 0.01 내지 20 ㎛ 범위인 입자를 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 확산점착제층의 두께는 0.5 내지 40 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 편광판.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘 시트와 확산점착제층의 접촉면적 합계는 프리즘 시트 전체 평면적에 대하여 0.5 내지 50 % 범위인 것을 특징으로 하는 편광판.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘 시트와 확산점착제층의 접합면에서 하기 수학식 1로 표시되는 에어갭(airgap) 비율은 50% 이상인 것을 특징으로 하는 편광판:
    [수학식 1]
    Figure pat00005

    (상기 수학식 1에서, H는 단위 프리즘의 높이이고, h는 에어갭(airgap) 높이이다)
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘 시트에 대한 확산점착제층의 밀착력은 0.3 내지 35 N/25㎜ 범위인 것을 특징으로 하는 편광판.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 점착제층의 적어도 어느 한면에 접착제층 또는 보호필름을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  9. 청구항 1의 편광판을 구비한 액정표시장치.
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