KR20190082668A - 편광판 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

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KR20190082668A
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김효동
박민규
조천희
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예들은 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 형성되는 보호기재를 포함하며, 상기 보호기재는 보호필름 및 배리어층의 적층체를 포함하고, 상기 배리어층은 특정 반복단위를 포함하는 편광판을 제공한다. 이에 따라 수분 투습도가 낮으면서도, 상온, 고습 또는 고온, 고습 조건에서 편광판의 휨이 현저하게 방지되고, 빛샘 발생이 효과적으로 방지될 수 있다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 화상 표시 장치{POLARIZING PLATE AND IMAGE DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
화상 표시 장치는 디스플레이 패널 및 상기 디스플레이 패널의 양면에 각각 형성된 편광판을 포함할 수 있다. 편광판은 편광자 및 편광자의 양면에 각각 형성된 보호필름을 포함할 수 있다.
편광판은 고온 및 고습에서 편광자 내로 외부의 수분이 침투하면서 편광판의 내구성이 떨어질 수 있고 편광자의 내크랙성이 떨어질 수 있다.
한편, 최근 표시 장치의 박형화 추세가 가속화됨에 따라, 편광판의 두께를 줄이기 위해 편광자의 일면에만 보호필름을 구비하고, 반대면에는 보호필름 없이 바로 점착층을 형성하는 편면형 편광판들이 개발되고 있다. 그러나, 상기와 같이 편광자에 바로 점착층을 형성한 편면형 편광판들의 경우, ITO 필름 등과 같은 투명 도전막 전극 등이 처리된 표시장치 패널에 부착시키는 경우, 수분 투과도가 높아, 편광자에 염착된 요오드 등이 용출이 되어 ITO 필름 등과 같은 투명 도전막 전극을 부식시키는 문제점이 있으며, 이 경우 패널에 얼룩이 시인되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제2010-0018462호에 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치가 개시되어 있으나, 상술한 문제점을 해결하는 데에는 한계가 있다.
한국공개특허 제2010-0018462호
본 발명의 실시예들에 따른 편광판은 편광자 상에 형성된 특정 반복단위를 포함하는 배리어층을 포함하는 보호필름을 포함하여, 편광자로의 수분 투습도가 낮으면서도, 상온, 고습 또는 고온, 고습 조건에서 편광판의 휨이 현저하게 방지되고, 빛샘 발생이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 편광판은 위상차 변화가 적어 모아레 무늬 발생이 현저하게 감소될 수 있다.
1. 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 형성되는 보호필름을 포함하며, 상기 보호필름은 투명필름 및 배리어층의 적층체를 포함하고, 상기 배리어층은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는, 편광판:
[화학식 1]
Figure pat00001
(식 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, n은 10 내지 1,000,000의 정수임).
2. 위 1에 있어서, 상기 배리어층의 80℃에서의 저장탄성률은 500 내지 2,000MPa인, 편광판.
3. 위 1에 있어서, 상기 보호필름은 상대습도 90% 및 온도 40℃에서 24시간 이후 측정한 수분 투과도가 5 내지 50g/m2day인, 편광판.
4. 위 1에 있어서, 상기 배리어층의 두께는 0.05nm 내지 5㎛인, 편광판.
5. 위 1에 있어서, 상기 보호필름은 상기 배리어층이 상기 편광자와 마주보도록 배치되고, 상기 편광자 및 상기 배리어층 사이에 접착제층이 더 개재되는, 편광판.
6. 편광자; 및 상기 편광자의 양면에 각각 형성되는 제1 보호필름 및 제2 보호필름을 포함하며, 상기 제1 보호필름은 시인측에 배치되며 그 일면에 배리어층이 부착되고, 상기 배리어층은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는, 편광판:
[화학식 1]
Figure pat00002
(식 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, n은 10 내지 1,000,000의 정수임).
7. 위 6에 있어서, 상기 배리어층의 80℃에서의 저장탄성률은 500 내지 2,000MPa인, 편광판.
8. 위 6에 있어서, 상기 편광자와 상기 제1 보호필름 사이에 개재된 제1 접착제층 및 상기 편광자와 상기 제2 보호필름 사이에 개재된 제2 접착제층을 더 포함하는, 편광판.
9. 위 8에 있어서, 상기 배리어층은 상기 편광자와 마주보도록 배치되고, 상기 편광자 및 상기 배리어층 사이에 상기 제1 접착제층이 개재되는, 편광판.
10. 위 8에 있어서, 상기 제1 접착제층은 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지, 글리옥살계 가교제 및 2종 이상의 다가 금속 이온의 수용성 염을 포함하는 제1 접착제 조성물로 형성되고, 상기 제2 접착제층은 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 및 아지리딘 가교제를 포함하는 제2 접착제 조성물로 형성된 것인, 편광판.
11. 위 1 내지 10 중 어느 하나의 편광판을 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따른 편광판은 특정 반복단위를 포함하는 배리어층을 포함하여, 편광자로의 수분 투습도가 낮으면서도, 상온, 고습 또는 고온, 고습 조건에서 편광판의 휨이 현저하게 방지되고, 빛샘 발생이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 편광판은 위상차 변화가 적어 모아레 무늬 발생이 현저하게 감소될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 편광판을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 편광판을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
본 발명의 실시예들은 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 형성되는 보호기재를 포함하며, 상기 보호기재는 보호필름 및 배리어층의 적층체를 포함하고, 상기 배리어층은 특정 반복단위를 포함하는 편광판을 제공한다. 이에 따라 수분 투습도가 낮으면서도, 상온, 고습 또는 고온, 고습 조건에서 편광판의 휨이 현저하게 방지되고, 빛샘 발생이 효과적으로 방지될 수 있다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
한편, 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 실질적으로 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 동일하거나 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
<편광판>
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 편광판을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예들에 따른 편광판은 편광자(10) 및 보호기재(20)를 포함한다.
<편광자>
본 발명의 일 실시형태에서, 편광자(10)는 폴리비닐알코올계 필름에 이색성 색소가 흡착 배향된 것이다.
편광자(10)를 구성하는 폴리비닐알콜계 수지는 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화함으로써 얻어질 수 있다. 폴리아세트산 비닐계 수지로는 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 아세트산 비닐과 공중합 가능한 다른 단량체로는 불포화 카르복시산계, 불포화 술폰산계, 올레핀계, 비닐에테르계, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드계 단량체 등을들 수 있다. 또한, 폴리비닐알콜계 수지는 변성된 것일 수도 있으며, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말이나 폴리비닐아세탈 등도 사용할 수 있다.
폴리비닐알콜계 수지의 비누화도는 통상 85 내지 100몰%이며, 바람직하게는 98몰% 이상이다. 또한, 폴리비닐알콜계 수지의 중합도는 통상 1,000 내지 10,000이며, 바람직하게는 1,500 내지 5,000이다.
이러한 폴리비닐알콜계 수지를 막으로 형성한 것이 편광자의 원반 필름으로서 사용된다. 폴리비닐알콜계 수지의 막 형성 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 공지된 방법을 이용할 수 있다. 폴리비닐알콜계 원반 필름의막 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 10 내지 150㎛일 수 있다.
편광자(10)는 통상 상기와 같은 폴리비닐알콜계 필름을 일축 연신하는 공정, 이색성 색소로 염색하여 흡착시키는 공정, 붕산 수용액으로 처리하는 공정 및 수세, 건조하는 공정을 경유하여 제조된다.
폴리비닐알콜계 필름을 일축 연신하는 공정은 염색 전에 수행할 수 있고, 염색과 동시에 수행할 수 있으며, 염색 후에 수행할 수도 있다. 일축 연신을 염색 후에 수행하는 경우에는 붕산 처리 전에 수행할 수 있고, 붕산처리 중에 수행할 수도 있다. 물론, 이들 복수개의 단계로 일축 연신을 수행하는 것도 가능하다. 일축연신에는 주속이 다른 롤 또는 열 롤을 이용할 수 있다. 또한, 일축 연신은 대기 중에서 연신하는 건식 연신일 수도있고, 용매로 팽윤시킨 상태에서 연신하는 습식 연신일 수도 있다. 연신비는 통상 3 내지 8배이다. 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 이색성 색소로 염색하는 공정은, 예를 들면 폴리비닐알콜계 필름을 이색성 색소를 함유하는 수용액에 침지하는 방법을 이용할 수 있다. 이색성 색소로는 요오드나 이색성 염료가 이용된다. 또한, 폴리비닐알콜계 필름은 염색 전에 물에 미리 침지하여 팽윤시키는 것이 바람직하다.
이색성 색소로서 요오드를 이용하는 경우에는, 통상 요오드 및 요오드화칼륨을 함유하는 염색용 수용액에 폴리비닐알콜계 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 내지20중량부이다. 염색용 수용액의 온도는 통상 20 내지 40℃이고, 침지시간(염색시간)은 통상 20 내지 1,800초이다.
한편, 이색성 색소로서 이색성 유기 염료를 이용하는 경우에는, 통상 수용성 이색성 유기 염료를 포함하는 염색용 수용액에 폴리비닐알콜계 필름을 침지하여 염색하는 방법을 이용할 수 있다. 염색용 수용액에서의 이색성 유기 염료의 함량은 물 100중량부에 대하여 통상 1×10-4 내지 10중량부, 바람직하게는 1×10-3 내지 1중량부이다. 이 염색용 수용액은 황산나트륨 등의 무기염을 염색 보조제로서 더 함유할 수 있다. 염색용 수용액의 온도는 통상 20 내지 80℃이고, 침지시간(염색시간)은 통상 10 내지 1,800초이다.
염색된 폴리비닐알콜계 필름을 붕산 처리하는 공정은 붕산 함유 수용액에 침지함으로써 수행할 수 있다. 통상붕산 함유 수용액에서의 붕산의 함량은 물 100중량부에 대하여 2 내지 15중량부, 바람직하게는 5 내지 12중량부이다. 이색성 색소로서 요오드를 이용한 경우에는 붕산 함유 수용액은 요오드화칼륨을 함유하는 것이 바람직하며, 그 함량은 통상 물 100중량부에 대하여 0.1 내지 15중량부, 바람직하게는 5 내지 12중량부이다. 붕산 함유수용액의 온도는 통상 50℃ 이상, 바람직하게는 50 내지 85℃, 보다 바람직하게는 60 내지 80℃이고, 침지시간은 통상 60 내지 1,200초, 바람직하게는 150 내지 600초, 보다 바람직하게는 200 내지 400초이다. 붕산 처리 후 폴리비닐알콜계 필름은 통상 수세 및 건조된다. 수세 처리는 붕산 처리된 폴리비닐알콜계 필름을 물에 침지함으로써 수행할 수 있다. 수세 처리의 물의 온도는 통상 5 내지 40℃이고, 침지시간은 통상 1 내지120초이다. 수세 후 건조함으로써 편광자를 얻을 수 있다. 건조 처리는 통상 열풍 건조기나 원적외선 가열기를 이용하여 수행할 수 있다. 건조 처리 온도는 통상 30 내지 100℃, 바람직하게는 50 내지 80℃이고, 건조시 간은 통상 60 내지 600초, 바람직하게는 120 내지 600초이다.
본 발명의 실시예들에 따른 편광자(10)에 대한 상세한 내용은 한국공개특허 제10-2016-000732호를 준용할 수 있다.
<보호기재>
보호기재(20)는 편광자(10)의 적어도 일면에 형성되며, 예를 들면 도 1에 도시된 바와 같이 보호필름(21) 및 배리어층(22)을 포함하는 적층체를 포함할 수 있다.
보호필름
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 보호필름(21)은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등에서 우수한 필름이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름;폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 필름; 폴리카보네이트계 필름; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌 프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 염화비닐계 필름; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 필름; 이미드계 필름; 폴리에테르술폰계 필름; 술폰계 필름; 폴리에테르에테르케톤계 필름; 황화 폴리페닐렌계 필름; 비닐알콜계 필름; 염화비닐리덴계 필름; 폴리옥시메틸렌계 필름; 에폭시계 필름 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 폴리에스테르계 필름, 셀룰로오스계 필름,아크릴계 필름 또는 폴리올레핀계 필름이 사용될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 보호필름(21)의 두께는 통상 20 내지 500㎛이다.
보호필름(21)은 당해 기술분야의 통상의 방법으로 제조할 수 있으며, 예를 들면 T-다이법 또는 인플레이션 등의 용융 압출법을 이용하는 압출 성형, 용융 유연법을 이용하는 캐스트 성형, 또는 캘린더 성형에 의해 제조하는 것이 바람직하다. 압출 성형은 드라이(dry) 라미네이션 방법과 같이 가공시에 사용되는 접착제 중의 유기용매를 건조, 비산시키는 공정이 불필요하여 생산성 면에서 좋다. 구체적인 예로, T-다이에 연결된 압출기에 원료가 되는 (메타)아크릴레이트계 수지 조성물을 공급, 용융 혼련, 압출한 후 수냉시켜 인취하여 필름을 성형하는 방법을 들 수 있다. 압출기의 스크류 타입은 단축 또는 2축일 수 있으며, 가소제 또는 산화방지제 등의 첨가제를 첨가하여도 된다. 압출성형 온도는 적절하게 조절할 수 있지만, 보호필름의 원료가 되는 수지의 유리전이온도(Tg)보다 80 내지 180℃ 높은 것이 바람직하고, 100 내지 150℃ 높은 것이 보다 바람직하다. 압출 성형온도가 너무 낮으면 수지의 유동성이 부족하여 성형성이 좋지 못하며, 온도가 너무 높으면 수지의 점도가 낮아져 최종 성형된 필름의 두께 불균일 등의 생산 안정성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
보호필름(10) 상에는 필요에 따라 하드코팅층, 반사방지층, 방현층, 대전방지층 등의 표면처리층이 더 적층될 수 있다.
보호필름(10)에 대한 상세한 내용은 한국공개특허 제10-2016-000732호를 준용할 수 있다.
배리어층
배리어층(22)은 편광자(10)를 보호하고, 외부의 수분이 편광자(10)로 침투하는 것을 차단하여 상온/고습 또는 고온/고습 조건에서 내구성을 높이기 위해 제공될 수 있다.
실시예들에 있어서, 배리어층(22)은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00003
(식 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, n은 10 내지 1,000,000의 정수임).
실시예들에 따른 배리어층(22)은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함함으로써, 편광자(10)에 대한 수분차폐 효과가 우수하여 편광판의 품질을 향상시킬 수 있고, 상온/고습 조건에서 편광판의 빛샘 발생, 패널의 휨에 의한 손상, 파손 등의 불량 발생을 현저히 감소시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 배리어층(22)은 실리콘(Si) 계열 화합물, 광경화성 수지, 중합 개시제 및 용제를 포함하는 배리어층 형성용 조성물로 형성된 것일 수 있다.
상기 실리콘(Si) 계열 화합물은 예를 들면 퍼하이드로폴리실라잔(perhydropolysilazane, PHPS)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 실리콘(Si) 계열 화합물은 상기 퍼하이드로폴리실라잔 외에도 폴리실록산 구조를 갖는 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 폴리실록산 구조를 갖는 화합물의 예로서 반응성 실리콘, 양 말단에 실란올기를 함유하는 폴리실록산 등을 들 수 있다.
상기 폴리실록산 구조를 갖는 화합물은 예를 들면 실란 커플링제 및/또는 불소 함유 실란 커플링제를 촉매 공존 하에 축합 반응으로 경화시켜 수득될 수 있다. 상기 실란 커플링제 및/또는 불소 함유 실란 커플링제의 구체예로서, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 이소부틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, 3,3,3-트리플루오로프로필트리메톡시실란, 메틸-3,3,3-트리플루오로프로필디메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시메틸트리메톡시실란, γ-글리시독시메틸트리에톡시실란, γ-글리시독시에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시에틸트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-(β-글리시독시메톡시)프로필트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시메틸트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시메틸트리에톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시에틸트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시에틸트리에톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시프로필트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시프로필트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시프로필트리에톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, 헥실트리에톡시실라옥틸트리에톡시실란, 데실트리에톡시실란, 부틸트리에톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 3-우레이도이소프로필프로필트리에톡시실란, 퍼플루오로옥틸에틸트리메톡시실란, 퍼플루오로옥틸에틸트리에톡시실란, 퍼플루오로옥틸에틸트리이소프로폭시실란, 트리플우로오프로필트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, 트리메틸실란올, 메틸트리클로로실란로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 사용 할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 실리콘 계열 화합물은 배리어층 형성용 조성물 100중량%를 기준으로 5 내지 55중량%로 포함될 수 있다.
상기 중합 개시제는 광중합 개시제가 바람직하며, 상기 광중합 개시제는 예를 들면, 아세토페논류, 벤조페논류, 베조인류, 포스핀옥사이드류, 케탈류, 안트라퀴논류, 티오크산톤류, 아조 화합물, 과산화물류, 2,3-디알킬디온 화합물류, 디술파이드 화합물류, 플루오로아민 화합물류, 방향족 술포늄류, 로핀 다이머류, 오늄염류, 보레이트염류, 활성 에스테르류, 활성 할로겐류, 무기 착물, 쿠마린류 중합 개시제를 사용할 수 있으며, 이들은 2 이상 조합되어 사용될 수도 있다.
시판되는 광중합 개시제로는 예를 들면 치바·스페셜리티·케미컬즈 (주) 제조의 「이르가큐어 651」, 「이르가큐어 184」, 「이르가큐어 819」, 「이르가큐어 907」, 「이르가큐어 1870」 (CGI-403/이르가큐어184 = 7/3 혼합 개시제), 「이르가큐어 500」, 「이르가큐어 369」, 「이르가큐어 1173」, 「이르가큐어2959」, 「이르가큐어 4265」, 「이르가큐어 4263」, 「이르가큐어 127」, "OXE01" 등； 니혼 카야쿠 (주) 제조의 「카야큐어 DETX-S」, 「카야큐어 BP-100」, 「카야큐어 BDMK」, 「카야큐어 CTX」, 「카야큐어 BMS」, 「카야큐어 2-EAQ」, 「카야큐어 ABQ」, 「카야큐어 CPTX」, 「카야큐어 EPD」, 「카야큐어 ITX」, 「카야큐어 QTX」, 「카야큐어 BTC」, 「카야큐어 MCA」 등； 사토머사 제조의 "Esacure (KIP100F, KB1, EB3, BP, X33, KTO46,KT37, KIP150, TZT)" 등일 수 있고, 이들은 각각 또는 2 이상 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 중합 개시제는 배리어층 형성용 조성물 100중량%에 대하여 0.5 내지 7중량%, 바람직하게는 1 내지 5중량%로 포함될 수 있다.
상기 광경화성 수지는 예를 들면 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머 또는 광경화형 모노머의 중합체일 수 있다.
상기 광경화성 (메타)아크릴레이트 올리고머는 예를 들면 에폭시 (메타)아크릴레이트 또는 우레탄 (메타)아크릴레이트를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 우레탄 (메타)아크릴레이트를 포함할 수 있다.
상기 우레탄 (메타)아크릴레이트는 예를 들면, 분자내에 히드록시기를 갖는 다관능 (메타)아크릴레이트와 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 촉매 존재 하에서 중합하여 제조할 수 있다.
상기 분자 내에 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴레이트는 예를 들면 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시이소프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 개환 히드록시아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리/테트라(메타)아크릴레이트 혼합물 및 디펜타에리스리톨펜타/헥사(메타)아크릴레이트 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 사용될 수 있다.
상기 이소시아네이트기를 갖는 화합물은 예를 들면 1,4-디이소시아나토부탄, 1,6-디이소시아나토헥산, 1,8-디이소시아나토옥탄, 1,12-디이소시아나토도데칸, 1,5-디이소시아나토-2-메틸펜탄, 트리메틸-1,6-디이소시아나토헥산, 1,3-비스(이소시아나토메틸)시클로헥산, 트랜스-1,4-시클로헥센디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실이소시아네이트), 이소포론디이소시아네이트, 톨루엔-2,4-디이소시아네이트, 톨루엔-2,6-디이소시아네이트, 자일렌-1,4-디이소시아네이트, 테트라메틸자일렌-1,3-디이소시아네이트, 1-클로로메틸-2,4-디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌비스(2,6-디메틸페닐이소시아네이트), 4,4'-옥시비스(페닐이소시아네이트), 헥사메틸렌디이소시아네이트로부터 유도되는 3관능 이소시아네이트, 및 트리메탄프로판올어덕트톨루엔디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 사용될 수 있다.
상기 광경화형 모노머는 예를 들면 광경화형 관능기로 (메타)아크릴로일기, 비닐기, 스티릴기, 알릴기 등의 불포화기를 포함할 수 있다. 바람직하게는, (메타)아크릴로일기를 포함할 수 있다.
상기 (메타)아크릴로일기를 포함하는 광경화형 모노머는 예를 들면 네오펜틸글리콜아크릴레이트, 1,6-헥산디올(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 1,2,4-시클로헥산테트라(메타)아크릴레이트, 펜타글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨헥사트리(메타)아크릴레이트, 비스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트, 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소-덱실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트 및 이소보네올(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종이 사용될 수 있다.
상기 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 광경화형 모노머는 예를 들면 각각 단독으로 또는 2종 이상이 혼합될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 광경화성 수지는 배리어층 형성용 조성물 100중량%를 기준으로 1 내지 80중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 배리어층의 경도 및 밀착력이 우수하고, Haze 및 컬링의 발생을 억제할 수 있다.
상기 용제는 예를 들면 아세톤, 2-옥타논, 2-펜타논, 2-헥사논, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 디이소부틸케톤, 메틸이소부틸케톤(MIBK), 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논, 1,2-디아세톡시아세톤, 아세틸아세톤, 디아세톤알코올, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸 등의 케톤류 용제, 에틸아세테이트, 프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 아세트산이소부틸, 2-메톡시아세트산메틸, 2-에톡시아세트산메틸 및 2-에톡시아세트산에틸 등의 아세테이트류 용제 및 디메틸포름아마이드, 디메틸아세트아마이드 등의 아마이드류 용제로 이루어진 군으로 선택된 적어도 1종이 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 용제는 케톤류 또는 아세테이트 용제 중 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 부틸 아세테이트 및 메틸 에틸 케톤을 사용할 수 있다.
상기 용제는 상기 배리어층의 표면을 스웰링 시켜 상기 배리어층과 상기 편광자의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 용제는 배리어층 형성용 조성물 100중량%를 기준으로 10 내지 95중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 20 내지 80중량%로 포함될 수 있다.
상기 범위에서 배리어층 형성용 조성물의 점도를 조절하여 배리어층과 편광자에 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 용제의 함량이 95 중량%를 초과할 경우 배리어층이 손상되어 Haze가 발생할 수 있으며, 10 중량% 미만일 경우 배리어층의 표면이 충분히 스웰링 되지 않아 편광자와 배리어층의 밀착성이 저하될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 용제는 배리어층 형성용 조성물 100중량%를 기준으로 아세테이트류 용제 20 내지 35 중량% 및 케톤류 용제 50 내지 65 중량%를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 아세테이트류 용제 20 내지 30중량% 및 케톤류 용제 55 내지 65중량%를 포함할 수 있다.
상기 용제의 함량 범위에서 배리어층 형성용 조성물의 외관이 우수하며, 형성된 배리어층의 cutter 평가, 꺾임평가 및 180°박리력이 모두 우수할 수 있다. 또한 코팅의 두께를 용이하게 조절하고, 헤이즈의 발생을 용이하게 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 용제는 상술한 혼합물과의 상용성이 우수한 용제를 더 포함할 수 있다.
상기 용제는 예를 들면, 디부틸에테르, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 프로필렌옥사이드, 1,4-디옥산, 1,3-디옥솔란, 1,3,5-트리옥산, 테트라하이드로푸란, 아니솔, 페네톨, 탄산디메틸, 탄산메틸에틸, 탄산디에틸, 포름산에틸, 포름산프로필, 포름산펜틸, 아세트산메틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, γ-부티로락톤, 2-에톡시프로피온산에틸, 2-메톡시에탄올, 2-프로폭시에탄올, 2-부톡시에탄올, 메틸알코올, 에틸알코올, 이소프로필알코올, n-부틸알코올, 시클로헥실알코올, 벤질알코올, 에틸렌글리콜에틸에테르, 에틸렌글리콜이소프로필에테르, 에틸렌글리콜부틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르, 에틸카비톨, 부틸카비톨, 헥산, 헵탄, 옥탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 및 프로필렌글리콜 모노메틸에터 로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 배리어층 형성용 조성물은 실리콘 계열 화합물, 중합 개시제를 제외한 여분 또는 잔량으로 용제를 포함할 수 있다.
본 출원에 사용된 용어 “여분 또는 잔량”은 기타 첨가제가 포함되는 경우, 상술한 실리콘 계열 화합물, 중합 개시제 및 상기 첨가제를 제외한 양을 포함하는 가변적인 양을 의미한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 배리어층 형성용 조성물은 추가적인 기능을 제공하기 위해 상술한 실리콘 계열 화합물, 중합 개시제 및 용제 외에, 이들의 작용을 저해하지 않는 범위 내에서 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예들 들면, 상기 첨가제는 투광성 입자, 불소 함유 화합물, UV 흡수제, 반응 억제제, 접착성 향상제, 도전성 부여제, 안정화제, 대전방지제, 산화방지제, 레벨링제 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일부 실시예들에 있어서, 배리어층(22)은 80℃에서의 저장탄성률은 500 내지 2,000MPa, 바람직하게는 1,000 내지 1,500MPa일 수 있다. 상기 저장탄성률은 배리어층(22)의 굴곡 특성, 경화도 등을 나타내는 지표로서 활용될 수 있다.
일부 실시예들에 따른 배리어층(22)은 80℃에서의 저장탄성률이 상술한 범위로 조절됨으로써, 상온 및 고습 조건은 물론, 고온 및 고습 조건에서도 배리어층(22) 또는 이를 포함하는 편광판의 열, 수분 등에 의한 팽창, 변형 또는 휨을 방지할 수 있어 편광판의 빛샘 발생, 휨에 의한 손상, 파손 등의 불량 발생을 현저히 감소시킬 수 있다. 또한, 상술한 범위의 저장탄성률을 가지는 배리어층(22)을 포함하는 편광판은 편광자(10)로의 수분 투과도를 낮출 수 있어 고품질을 유지할 수 있다.
또한, 상술한 범위의 저장탄성률을 갖는 실시예들에 따른 배리어층(22)은 예를 들면 편광자(10) 상에 적층되어 편광판의 위상차 변화를 감소시킬 수 있고 이에 따라 편광판에 발생될 수 있는 모아레 무늬 발생을 방지할 수 있다.
배리어층(22)의 80℃에서의 저장탄성률이 500MPa 미만이면 배리어층의 수분 차폐 효과가 충분히 구현될 수 없고, 상온 및 고습 조건에서 패널의 휨 현상이 충분히 방지될 수 없어 빛샘 발생이 우려되며, 2,000MPa 초과이면 고온 및 고습 조건에서 배리어층의 손상으로 인해 편광판 불량이 발생할 수 있다.
배리어층(22)의 상술한 범위의 저장탄성률은 상기 배리어층 형성용 조성물의 성분, 함량 등을 적절히 조절하여 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 배리어층(22)의 두께는 0.05nm 내지 0.5㎛, 바람직하게는 100 내지 250nm일 수 있다. 상술한 두께 범위에서 배리어층(22)이 수분차폐 효과 및 편광자의 휨 방지 효과를 우수한 수준으로 발휘할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 보호기재(20)는 상대습도 90% 및 40℃에서 24시간 이후 측정한 수분 투과도가 5 내지 50g/m2·day, 바람직하게는 5 내지 40g/m2·day일 수 있으며, 이에 따라 보호기재(20) 또는 이에 포함되는 배리어층(22)의 수분 차폐 효과가 더욱 우수하게 발현될 수 있다.
본 명세서에서 수분 투과도는 특정 상대습도 및 온도에서 특정 시간 이후 보호기재(20)의 내습 후 무게와 초기 무게의 차이를 투습 면적으로 나눈 값으로 정의될 수 있으며, 예를 들면 하기 수학식 1로 계산하여 얻어질 수 있다.
[수학식 1]
수분 투과도(g/m2day) = (B - A)/(C × D)
상기 수학식 1 중, A는 보호기재(20)의 초기 무게(g)이고, B는 특정 상대습도 및 온도에서 특정 시간 이후 측정한 보호기재(20)의 내습 후 무게(g)이고, C는 투습면적(m2)이고, D는 특정한 시간(day)이다.
일부 실시예들에 있어서, 보호기재(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 배리어층(22)이 편광자(10)와 마주보도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 보호필름(21)은 도 1에 도시된 바와 같이 편광판의 시인측 또는 외곽에 위치하도록 배치되며, 배리어층(22)은 편광자(10)와 마주보도록 배치되어 편광자(10)로의 수분 투과 및 휨에 의한 빛샘 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 이 경우 도 1에 도시된 바와 같이 편광자(10) 및 배리어층(22) 사이에 접착제층(30)이 더 개재될 수 있는데 이에 대해서는 후술한다.
실시예들에 따른 편광판은 투명필름(21) 및 배리어층(22)의 적층체를 포함하는 보호기재(20)을 포함하고, 배리어층(22)은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하여 편광자(10)에 대한 수분 차폐 효과가 우수하며, 상온, 고습 또는 고온, 고습 조건에서 편광판의 휨이 현저하게 방지되고, 빛샘 발생이 방지될 수 있다.
<접착제층>
일부 실시예들에 있어서, 편광판은 접착제층(30)을 더 포함할 수 있으며, 예를 들면 보호기재(20)을 편광자(10)와 접착 또는 부착하기 위해 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 접착제층(30)은 도 1에 도시된 바와 같이 배리어층(22) 및 편광자(10) 사이에 개재되어, 편광자(10) 및 배리어층(22)을 부착 또는 접착하기 위해 제공될 수 있다. 예를 들면 투명필름(21) 및 배리어층(22)을 포함하는 보호기재(20)를 형성한 후, 배리어층(22)을 접착제층(30)을 통해 편광자(10)와 접착할 수 있다.
접착제층(30)은 보호기재(20) 또는 배리어층(22)을 편광자(10)에 부착할 수 있는 수단이라면 특별하게 제한되지 않으며, 예를 들면 이소시아네이트계, 폴리비닐알콜계, 멜라민계, 젤라틴계, 비닐폴리머계, 수용성 폴리에스테르계 등의 수용성 접착제와, 우레탄계, 에폭시계, 아크릴계, 실리콘계 등의 열경화 및 자외선 경화형 접착제를 사용하여 형성될 수 있다. 이 중에서도 폴리비닐알콜계 접착제가 주로 사용되며, 고형분 함량이 0.5 내지 10중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.5 내지 5.0중량%인 것이다.
일부 실시예들에 있어서, 접착제층(30)의 두께는 0.1 내지 5㎛일 수 있다.
접착제층(30)에 대한 상세한 내용은 한국공개특허 제10-2010-0134961호를 준용할 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 편광판을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 실시예들에 따른 편광판은 편광자(10) 및 편광자(10)의 양면에 각각 형성되는 제1 보호필름(41) 및 제2 보호필름(42)을 포함하며, 제1 보호필름(41)은 시인측에 배치되며 그 일면에 배리어층(50)이 부착되고, 배리어층(50)은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함한다.
제1 보호필름(41) 및 제2 보호필름(42)는 도 2에 도시된 바와 같이 편광자(10)의 양면에 각각 형성될 수 있다.
실시예들에 있어서, 편광판에 포함되는 제1 보호필름(41)은 사용자의 시인측에 배치될 수 있고, 제2 보호필름(42)은 예를 들면 편광판이 화상표시장치에 부착될 때 시인측의 반대편, 예를 들면 화상표시장치의 광원 측에 배치될 수 있다.
제1 보호필름(41) 및 제2 보호필름(42)에 특별한 제한은 없으며 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 보호필름을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 제1 보호필름(41) 및/또는 제2 보호필름(42)은 도 1을 참조로 설명한 보호필름(21)과 동일한 소재, 두께를 가지거나 처리 방법이 수행된 보호필름이 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 보호필름(41) 및 제2 보호필름(42)는 예를 들면 제1 보호필름(41)은 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름, 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA)일 수 있고, 제2 보호필름(42)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 및/또는 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름;일 수 있다.
배리어층(50)은 제1 투명필름(41) 및/또는 제2 투명필름(42)의 일면 또는 양면에 각각 부착될 수 있고, 그 부착 위치가 특별히 제한되는 것은 아니며, 일부 실시예들에 있어서 배리어층(50)은 도 2에 도시된 바와 같이 시인측 또는 외부로부터의 수분 침투를 방지한다는 측면에서 제1 투명필름(41)의 일면에 부착될 수 있다.
배리어층(50)은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하여, 편광자(10)에 대한 수분차폐 효과가 우수하여 편광판의 품질을 향상시킬 수 있고, 상온/고습 조건에서 편광판의 빛샘 발생, 패널의 휨에 의한 손상, 파손 등의 불량 발생을 현저히 감소시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 배리어층(50)의 80℃에서의 저장탄성률은 500 내지 2,000MPa, 바람직하게는 바람직하게는 1,000 내지 1,500MPa일 수 있으며, 이에 따라 상온/고습 조건은 물론 고온/고습 조건에서도 편광판의 열, 수분 등에 의한 팽창, 변형 또는 휨을 현저히 방지할 수 있어 편광판의 빛샘 발생, 휨에 의한 손상, 파손 등의 불량 발생을 현저히 감소시킬 수 있다. 또한, 상술한 범위의 저장탄성률을 가지는 배리어층(50)을 포함하는 편광판은 편광자(10)로의 수분 투과도를 낮출 수 있어 고품질을 유지할 수 있다.
또한, 상술한 범위의 저장탄성률을 갖는 실시예들에 따른 배리어층(50)은 예를 들면 편광자(10) 상에 적층되어 편광판의 위상차 변화를 감소시킬 수 있고 이에 따라 편광판에 발생될 수 있는 모아레 무늬 발생을 방지할 수 있다.
배리어층(50)의 형성 방법, 두께, 배치 등은 도 1을 참조로 설명한 배리어층(22)와 형성 방법, 두께 및/또는 배치와 동일할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이 편광판은 제1 접착제층(61) 및 제2 접착제층(62)을 더 포함할 수 있으며, 제1 접착제층(61)은 편광자(10)와 제1 보호필름(41)에 개재되며, 제2 접착제층(62)은 편광자(10)와 제2 보호필름(42) 사이에 개재될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 배리어층(50)은 도 2에 도시된 바와 같이 편광자(10)와 마주보도록 배치되고, 편광자(10) 및 배리어층(50) 사이에 제1 접착제층(61)이 개재될 수 있다. 예를 들면, 제1 보호필름(41)은 도 2에 도시된 바와 같이 편광판의 외곽에 위치하도록 배치되며, 배리어층(50)은 편광자(10)와 마주보도록 배치되어 편광자(10)로의 수분 투과 및 휨에 의한 빛샘 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
제1 접착제층(61) 및 제2 접착제층(62)은 편광자(10), 투명필름(41, 42) 및/또는 배리어층(50)을 부착할 수 있는 수단이라면 특별하게 제한되지 않는다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 접착제층(61) 및 제2 접착제층(62)에 사용되는 접착제 종류는 상이할 수 있고, 예를 들면 제1 접착제층(61)은 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지, 글리옥살계 가교제 및 2종 이상의 다가 금속 이온의 수용성 염을 포함하는 제1 접착제 조성물로 형성될 수 있고, 제2 접착제층(62)은 예를 들면 제1 접착제층과 다른 접착제 조성물이 사용될 수 있으며, 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 및 아지리딘 가교제를 포함하는 제2 접착제 조성물로 형성될 수 있다.
<화상표시장치>
또한, 본 발명은 상기 편광판을 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명의 화상표시장치는 상기 편광판 외에 당 분야에 공지된 구성을 더 포함할 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.
실험예 1
제조예 1: 편광자의 제조
평균 중합도가 2,400이고, 검화도가 99.9%인 75㎛ 두께의 PVA 필름(VF-PS, KURARAY사)을 25℃의 탈이온수로 채워진 팽윤조에서 팽윤시키고 1.30배 연신하였다. 연신된 필름을 탈이온수 100중량부, 요오드 3.0mM, 요오드화칼륨 2.5중량부가 함유된 30℃의 염색용 수용액에 180초 동안 침지하여 염색시키며 1.40배 연신하였다. 이어서, 탈이온수 100중량부, 붕산 3.7중량부, 요오드화칼륨 11.5중량부가 함유된 53℃의 가교용 수용액에 황산을 첨가하여 pH 2.8로 조절한 후 여기에 90초 동안 침지하여 가교시키며 3.40배 연신하여, 총 연신비가 6.19배가 되도록하였다. 연신과 가교가 완료되면, 탈이온수로 세정한 후 60℃의 오븐에서 4분 동안 건조시켜 편광자를 제조하였다.
제조예 2: 배리어층 형성용 조성물의 제조
실리콘 계열 화합물로서 퍼하이드로폴리실라잔 10중량%, 광경화성수지 M340 (미원스페셜케미칼社) 5중량%, 유기 용매로서 메틸에틸케톤 60중량%, 부틸아세테이트 22중량%, 중합 개시제로서 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-온 2.5중량부, 첨가제로서 BYK-3550을 0.5중량부를 혼합하여 배리어층 형성용 조성물을 제조하였다.
제조예 3: 제1 접착제 조성물의 제조
A액 조성물 제조: 물(증류수)에 검화도가 99.2몰%인 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지(코세놀 Z200, 일본합성화학공업(주))를 용해하여 고형분 함량이 3.8%인 수용액을 제조하였다. 상기 수용액에 글리옥살 가교제 40% 수용액(대정화금)을 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 100중량부를 기준으로 30중량부로 추가한 후 혼합하여 접착제 A액 조성물을 제조하였다.
B액 조성물 제조: 물(증류수)에 검화도가 99.2몰%인 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지(코세놀 Z200, 일본합성화학공업(주))를 용해하여 고형분 함량이 3.8중량%인 수용액을 제조하였다. 상기 수용액에 다가 금속 이온의 수용성 염으로서 염화아연(대정화금) 및 질산아연(대정화금)을 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 100중량부를 기준으로 각각 2중량부, 30중량부로 추가한 후 혼합하여 접착제 B액 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 A액 조성물 및 B액 조성물을 상온에서 혼합하고, 약 30분 동안 교반하여 제1 접착제 조성물을 제조하였다.
제조예 4: 제2 접착제 조성물의 제조
물(증류수)에 검화도가 99.2몰%인 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지(코세놀 Z200, 일본합성화학공업사)를 용해하여 고형분 함량이 5중량%인 수용액을 제조하였다.
상기 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 수용액에 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 100중량부(고형분 함량 기준)를 기준으로 아지리딘 가교제로서 트리메틸올프로판-트리스(2-메틸-1-아지리딘프로피오네이트) 50중량부를 혼합하여 제2 접착제 조성물을 제조하였다.
실시예: 편광판의 제조
실시예 1
제1 보호필름으로서 60㎛ 두께의 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 필름을 사용하고, 제1 보호필름의 일면에 제조예 2로부터 제조된 배리어층 형성용 조성물을 도포하여 건조 조건 120℃에서 5분 간, 경화 조건 1,000mJ(UV-A)로 두께 102nm의 배리어층을 형성하여 제1 보호필름 및 배리어층의 적층체를 제조하였다.
제조예 1로부터 제조된 편광자의 일면에 제조예 3로부터 제조된 제1 접착제 조성물을 도포하고, 제1 접착제 조성물이 도포된 면에 배리어층이 편광자와 마주보도록 하여 제1 보호필름 및 배리어층의 적층체를 편광자 상에 부착하였다.
또한, 제조예 4로부터 제조된 제2 접착제 조성물을 편광자의 다른 일면에 도포하고, 제2 보호필름으로서 60㎛ 두께의 트리아세틸셀룰로오스 필름을 편광자에 부착하여 실시예 1의 편광판을 제조하였다.
한편, 배리어층의 80℃에서의 저장탄성률은 점탄성 측정 장치(MCR-301, Anton Paar사)를 사용하여 측정하였다. 구체적으로, 배리어층 샘플 사이즈를 길이 30mm×폭 30mm로 하고, 샘플을 Glass Plate에 접합 후 측정 tip과 접착한 상태에서 주파수 1.0Hz, 변형 2％의 조건 하에서 측정하였다.
실시예 2 내지 7
하기 표 1와 같이 배리어층 형성 조건 및 두께, 제1 보호필름의 종류 등이 실시예 1 상이한 점을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2 내지 7의 편광판을 제조하였다. 편광판의 편광자, 제1 접착제 조성물, 제2 접착제 조성물의 종류, 조성, 두께, 형성 방법 등은 실시예 1의 편광판의 경우와 같았다.
비교예 1 내지 3
하기 표 1와 같이 배리어층 형성 조건, 두께 등이 실시예 1 상이한 점을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1 내지 3의 편광판을 제조하였다. 편광판의 편광자, 제1 접착제 조성물, 제2 접착제 조성물의 종류, 조성, 두께, 형성 방법 등은 실시예 1의 편광판의 경우와 같았다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3
제1 보호필름 종류 PMMA PMMA PMMA PMMA PMMA PMMA PET PMMA PET TAC
두께
(㎛)		 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60
배리어층 종류 제조예 2-1 제조예 2-1 제조예 2-1 제조예 2-1 제조예 2-1 제조예 2-1 제조예 2-1 없음 없음 없음
두께
(nm)		 102 120 231 40 50 85 102 - - -
건조 조건 120℃에서 약 5분 150℃에서 약 5분 120℃에서 약 5분 120℃에서 약 5분 150℃에서 약 5분 150℃에서 약 5분 120℃에서 약 5분 - - -
경화 조건(mJ, UV-A 기준) 1,000 1,000 1,000 500 500 500 1,000 - - -
저장탄성률(80℃) 1,000 1,000 1,200 700 700 900 1,000 - - -
제2 보호필름 종류 TAC TAC TAC TAC TAC TAC TAC TAC TAC TAC
두께
(㎛)		 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60
PMMA: 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethacrylate) 필름
PET: 폴리에틸테레프탈레이트(Polyterephthalate) 필름
TAC: 트리아세틸 셀룰로오스(Triacetyl cellulose) 필름
실험예 1
실험예 1-1: 상온 및 고습 조건에서의 패널 휨 측정
실시예 및 비교예들에 따른 제1 보호필름 및 배리어층의 적층체(배리어층이 없는 경우는 제1 보호필름)를 상대습도 90% 및 온도 25℃에서 72시간 방치한 후, 상대습도 55% 및 온도 25℃에서 1시간 방치하고, 상대습도 55% 및 온도 40℃에서 24시간 방치한 이후 패널휨을 2차원 측정기를 이용하여 측정하였다.
실험예 1-2: 수분 투과도 측정
실시예 및 비교예들에 따른 제1 보호필름 및 배리어층의 적층체(배리어층이 없는 경우는 제1 보호필름) 샘플을 10cm X 10cm 크기로 준비하였다. 이후, 투습도 측정용 컵에 염화칼슘을 약 7g 담고, 각 샘플, 지지대 순서로 고정시키고 지지대 주변에 파라핀 용액을 넘치지 않게 담그고 자연 냉각시키고, 전자 저울을 이용하여 샘플이 고정된 컵의 무게를 측정하였다.
이후, 해당 컵을 온도 40℃, 상대습도 90%의 오븐에 투입하여 24시간을 두었다. 이후 샘플이 고정된 컵을 꺼내어 투습도를 하기 수학식 1에 따라 측정하였다.
[수학식 1]
수분 투과도(g/m2day) = (B - A)/(C × D)
(수학식 1 중, A는 보호기재(20)의 초기 무게(g)이고, B는 특정 상대습도 및 온도에서 특정 시간 이후 측정한 보호기재(20)의 내습 후 무게(g)이고, C는 투습면적(m2)이고, D는 특정한 시간(day)임)
실험예 1-3: 위상차 측정
위상차 측정은 완자계측기(KOBRA-WPR)를 사용하여 측정하였다. 실시예 및 비교예들에 따른 제1 보호필름 및 배리어층의 적층체(배리어층이 없는 경우는 제1 보호필름) 샘플을 4cm X 5cm 크기로 준비하였다. 준비된 샘플을 계측기 주변 온, 습도 포화를 위해 12시간 이상 방치한 후, 계측기에 고정시키고, 지상축, 입사각 40°로 설정하여 두께 방향 위상차값(Rth)를 측정하였다.
실험예 1-4: 모아레 무늬 평가
제조된 실시예 및 비교예의 편광판을 반사판, 광원, 확산판 및 프리즘 시트가 이 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
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3
패널 휨
(mm)		 0.1001 0.1381 0.1305 0.1541 0.1530 0.1423 0.1530 0.1540 0.1650 0.4110
수분 투과도(g/m2·day) 30 40 50 95 89 74 50 101 60 1,076
위상차(Rth) 100 100 100 100 100 100 9,000 100 9,000 100
모아레 무늬 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ △ × ×
표 2를 참조하면, 실시예들에 따른 보호기재 또는 편광판은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 배리어층을 포함함으로써 우수한 패널 휨 방지, 낮은 수분 투과도, 모아레 발생 방지 효과를 나타내지만 비교예들은 그렇지 않았다.
실험예 2: 배리어층 형성용 조성물 성분에 따른 추가 물성/외관 평가
하기의 표 3과 같은 함량의 실리콘 계열 화합물로서 퍼하이드로폴리실라잔, 광경화수지 M340 (미원스페셜케미칼社), 유기 용매, 중합 개시제로서 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-온 및 첨가제로서 BYK-3550을 혼합하여 샘플 1 내지 8의 배리어층 형성용 조성물을 제조하였다.
구분 실리콘 계열 화합물
(SiNH)		 광경화성수지
(M340)		 첨가제
(byk3550)		 유기 용매 중합
개시제
(I-184)
PGME Butyl
Acetate		 Ethyl
Acetate		 MEK
샘플 1 10 5 0.5 - 22 - 60 2.5
샘플 2 10 5 0.5 - 32 - 50 2.5
샘플 3 10 5 0.5 - 40 12 30 2.5
샘플 4 20 5 0.5 - 12 - 60 2.5
샘플 5 10 5 0.5 30 22 - 30 2.5
샘플 6 10 20 0.5 - 7 - 60 2.5
샘플 7 10 5 0.5 - 52 - 30 2.5
샘플 8 10 5 0.5 - 60 22 - 2.5
PGME: 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(Propylene glycol methyl ether)
MEK: 메틸 에틸 케톤(Methyl ethyl ketone)
샘플 1 내지 8로부터 제조된 배리어층 형성용 조성물을 제1 보호필름의 일면에 도포한 점을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판 샘플 1 내지 8을 제조하였다.
실험예 2
실험예 2-1: 배리어층 형성용 조성물 외관 평가
샘플 1 내지 8의 배리어층 형성용 조성물에 대해 투광율을 평가하여 배리어층의 외관을 평가 한다.
[평가 기준]
◎ : 배리어층 형성용 조성물 투과율 97% 이상
○ : 배리어층 형성용 조성물 90% 이상 97% 미만
△ : 배리어층 형성용 조성물 80% 이상 90% 미만
X : 배리어층 형성용 조성물 80% 미만
실험예 2-2: 밀착력 평가 (Cutter 평가)
편광판 샘플 1 내지 8의 제1 보호필름과 배리어층 사이로 Cutter 칼을 70˚ 기울여서 삽입하여, 칼날이 배리어층으로 삽입되는 정도를 평가 한다. 칼날 삽입이 안될 경우 밀착력이 우수하다고 판단 할 수 있다.
[평가 기준]
○: 칼날 삽입 불가
△: 칼날 삽입 후 2mm 이내 기재 절단
X: 칼날 삽입 가능
실험예 2-3: 밀착력 평가 (꺾임 평가)
편광판 샘플 1 내지 8의 제1 보호필름에 Cutter 칼을 사용하여 깊이 0.5mm 이내로 표면 손상을 주고 손상방향을 기준으로 편광판을 180˚ 꺾어서 기포 발생 여부를 확인 한다. 기포 발생이 적을수록 밀착력이 우수하다고 판단 할 수 있다.
[평가 기준]
◎: HAZE 3% 미만
○: HAZE 3% 이상 5% 미만
△: HAZE 5% 이상 7% 미만
X: HAZE 7% 이상
실험예 2-4: 밀착력 평가 (180˚ peel 박리력)
편광판 샘플 1 내지 8을 편광자의 연신방향 기준으로 폭 2.5mm, 길이 20cm 이상으로 잘라서 샘플을 준비 한다. 해당 샘플의 커팅은 샘플정밀커터(TOKO 사, TMC-600) 를 이용하였다. 편광판의 배리어층이 존재하는 제1 보호필름을 Glass Plate에 양면테이프로 고정 시키고, 편광판을 제1 보호필름(PMMA)과 배리어층의 적층체와 제2 투명필름(TAC)과 편광판의 적층체로 180°로 박리하면서 측정되는 힘을 평가하였다. 180°박리력은 UTM 장비(Shimadzu 사 CA-210) 를 이용하여 측정하였다.
실험예 2-5: 코팅 필름 HAZE
편광판 샘플 1 내지 8의 제1 보호필름 면으로 Haze를 평가 한다. 헤이즈의 측정은 헤이즈미터(MH-150, 무라카미 사)를 이용하여 측정하였다.
[평가 기준]
○: 기포 없음
△: 기포 1mm 2개 미만
X: 기포 1mm 2개 이상
구분 코팅액외관 밀착력 코팅두께
조절(~100nm)		 코팅필름
Haze
Cutter평가 꺾임평가 180º박리력
샘플 1 ◎ O O 5.0N O ◎
샘플 2 ◎ O O 4.0N O ◎
샘플 3 ◎ △ X 0.8N O ○
샘플 4 △ O △ 3.0N O △
샘플 5 ○ △ X 0.8N O △
샘플 6 X △ △ 3.0N X X
샘플 7 ○ △ X 0.8N O ○
샘플 8 ○ X X 0.5N O ○
표 4를 참조하면, 샘플 1의 배리어층 형성용 조성물을 사용한 샘플 1 편광판은 배리어층 형성용 조성물의 외관 및 배리어층의 밀착력이 우수하며, 배리어층의 헤이즈 발생 없이 배리어층의 두께를 용이하게 조절할 수 있음을 확인할 수 있었다. 샘플 2의 경우 메틸에틸케톤(MEK)과 부틸아세테이트의 함량을 조절 하였더니 180˚ 박리력이 낮아짐을 확인할 수 있었다. 그 이외에 샘플 3 내지 8의 경우 유기용매의 종류와 광경화 수지등의 조절에 의해 코팅액 외관과 밀착력 이 저하 됨을 확인 할 수 있다.
10: 편광자 20: 보호기재
21: 보호필름 22: 배리어층
30: 접착제층 41: 제1 보호필름
42: 제2 보호필름 50: 배리어층
61: 제1 접착제층 62: 제2 접착제층

Claims (11)

  1. 편광자; 및
    상기 편광자의 적어도 일면에 형성되는 보호기재을 포함하며,
    상기 보호기재는 보호필름 및 배리어층의 적층체를 포함하고,
    상기 배리어층은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는, 편광판:
    [화학식 1]
    Figure pat00004

    (식 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, n은 10 내지 1,000,000의 정수임).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 배리어층의 80℃에서의 저장탄성률은 500 내지 2,000MPa인, 편광판.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 보호기재는 상대습도 90% 및 온도 40℃에서 24시간 이후 측정한 수분 투과도가 5 내지 50g/m2day인, 편광판.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 배리어층의 두께는 0.05nm 내지 5㎛인, 편광판.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 보호필름은 상기 배리어층이 상기 편광자와 마주보도록 배치되고,
    상기 편광자 및 상기 배리어층 사이에 접착제층이 더 개재되는, 편광판.
  6. 편광자; 및
    상기 편광자의 양면에 각각 형성되는 제1 보호필름 및 제2 보호필름을 포함하며,
    상기 제1 보호필름은 시인측에 배치되며 그 일면에 배리어층이 부착되고,
    상기 배리어층은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는, 편광판:
    [화학식 1]
    Figure pat00005

    (식 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, n은 10 내지 1,000,000의 정수임).
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 배리어층의 80℃에서의 저장탄성률은 500 내지 2,000MPa인, 편광판.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 편광자와 상기 제1 보호필름 사이에 개재된 제1 접착제층 및 상기 편광자와 상기 제2 보호필름 사이에 개재된 제2 접착제층을 더 포함하는, 편광판.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 배리어층은 상기 편광자와 마주보도록 배치되고,
    상기 편광자 및 상기 배리어층 사이에 상기 제1 접착제층이 개재되는, 편광판.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 접착제층은 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지, 글리옥살계 가교제 및 2종 이상의 다가 금속 이온의 수용성 염을 포함하는 제1 접착제 조성물로 형성되고,
    상기 제2 접착제층은 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올계 수지 및 아지리딘 가교제를 포함하는 제2 접착제 조성물로 형성된 것인, 편광판.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는, 화상 표시 장치.
KR1020180169891A 2018-01-02 2018-12-26 편광판 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 KR20190082668A (ko)

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