KR20190106752A - 편광판 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 편광자; 상기 편광자 상에 위치하고, (메트)아크릴레이트계 (공)중합체를 포함하는 바인더 수지를 함유하는 제1 하드코팅층; 상기 제1 하드코팅층 상에 위치하고, 3000nm 이상의 리타데이션(Retardation)을 가지고, 면 내에 복굴절률을 갖는 광투과성 기재; 및 상기 광투과성 기재 상에 위치하고, 바인더 수지; 및 상기 바인더 수지에 분산된 솔리드형 무기 나노 입자;를 포함하는 제2 하드코팅층을 포함하고, 상기 광투과성 기재의 지상축과, 상기 편광자의 흡수축이 이루는 각도가 5 내지 85°인 편광판에 관한 것이다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 화상 표시 장치{POLARIZING PLATE AND IMAGE DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 화상 표시 장치를 구성하는 편광판 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
최근 스마트폰， 태블릿 PC와 같은 모바일 기기의 발전과 함께 디스플레이용 기재의 박막화 및 슬림화가 요구되고 있다. 이러한 모바일 기기의 디스플레이용 원도우 또는 전면판의 소재로는, 강도 및 인장 등의 기계적 특성이 우수해 외부 충격에 대한 충격 흡수가 뛰어난 유리 또는 강화 유리가 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 유리는 반사율이 높아 디스플레이의 시인성이 저하되고, 유리 자체의 무게로 인해 모바일 장치가 고중량화되고, 외부 충격에 의한 파손의 문제가 있다.
이에 유리를 대체할 수 있는 소재로 플라스틱 수지가 연구되고 있다. 플라스틱 수지 필름은 경량이면서도 깨질 우려가 적어 보다 가벼운 모바일 기기를 추구하는 추세에 적합하다. 특히，고경도 및 내마모성의 특성을 갖는 필름을 달성하기 위해 지지 기재에 하드코팅층이 코팅된 필름이 제안되고 있다.
이러한 하드코팅층이 코팅된 지지 기재로는 디스플레이의 화상 표시면 측에 배치된 편광자를 보호하는 편광자 보호 필름을 이용하는 방법이 알려져 있다. 편광자 보호 필름은 일반적으로 광투과성 기재 필름으로 이루어져 있으며, 이러한 광투과성 기재 필름으로서는 트리아세틸 셀룰로오스(TAC)로 대표되는 셀룰로오스에스테르계 필름이 가장 널리 사용되고 있다. 이러한 셀룰로오스에스테르계 필름은 투명성 및 광학 등방성이 우수하고, 면 내에 위상차를 거의 나타내지 않아서 간섭 무늬를 발생시키지 않고, 표시 장치의 표시 품질에 악영향을 미치는 점이 거의 없는 등의 장점을 가지고 있다.
그러나, 상기 셀룰로오스에스테르계 필름은 비용적으로 불리한 점이 있는 소재일 뿐 아니라, 투습도가 높고 내수성이 열악한 단점이 있다. 이러한 높은 투습도와 열악한 내수성으로 인해, 사용 중에 계속적으로 상당량의 수분 투과가 발생하여 편광자로부터 들뜸 현상이 발생할 수 있으며, 이 때문에 빛샘 현상을 야기할 수 있다.
이러한 셀룰로오스에스테르계 필름의 단점으로 인해, 최근에는 상기 편광자 보호 필름의 기재 필름으로 폴리에틸렌테레프탈레이트계(PET) 필름 등 폴리에스테르계 필름을 대체 적용하려는 시도가 이루어지고 있다. 이러한 폴리에스테르계 필름은 저가이며, 내수성이 우수하여 빛샘 현상을 유발할 가능성이 거의 없고, 기계적 물성이 뛰어난 장점이 있다.
그러나, 이러한 폴리에스테르계 필름은 구조 중에 높은 굴절율을 갖는 방향족 고리를 포함하며, 필름 제막 과정에서 MD/TD 방향의 연신율 차이 등으로 인한 굴절율 차이(면내 복굴절) 및 면내 위상차를 발생시키는 단점이 있다. 그 결과, 상기 폴리에스테르계 필름을 편광자 보호 필름의 기재 필름으로 적용할 경우, 빛의 투과/반사에 의해 레인보우 현상이 발생하여 화상 표시 장치의 시인성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 폴리에스테르계 기재 필름에서 유래하는 레인보우 현상의 발생을 효과적으로 억제하고, 시인성 및 기계적 물성이 우수하여 화상 표시 장치의 윈도우 또는 전면판에 적절하게 적용될 수 있는 편광판 및 이를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 편광자;
상기 편광자 상에 위치하고, (메트)아크릴레이트계 (공)중합체를 포함하는 바인더 수지를 함유하는 제1 하드코팅층;
상기 제1 하드코팅층 상에 위치하고, 3000nm 이상의 리타데이션(Retardation)을 가지고, 면 내에 복굴절률을 갖는 광투과성 기재; 및 상기 광투과성 기재 상에 위치하고, 바인더 수지; 및 상기 바인더 수지에 분산된 솔리드형 무기 나노 입자;를 포함하는 제2 하드코팅층을 포함하고, 상기 광투과성 기재의 지상축과, 상기 편광자의 흡수축이 이루는 각도가 5 내지 85°인, 편광판이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 편광판을 포함하는 화상 표시 장치가 제공될 수 있다.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 편광판 및 화상 표시 장치에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에서, 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, (메트)아크릴[(meth)acryl]은 아크릴(acryl) 및 메타크릴(methacryl) 양쪽 모두를 포함하는 의미이다.
또한, 중공 구조의 무기 나노입자라 함은 무기 나노입자의 표면 및/또는 내부에 빈 공간이 존재하는 형태의 입자를 의미한다.
또한, (공)중합체는 공중합체(co-polymer) 및 단독 중합체(homo-polymer) 양쪽 모두를 포함하는 의미이다.
본 발명자들은, 지지 기재로 면 내에 복굴절률을 가지는 광투과성 기재를 사용하고, 상기 면 내에 복굴절률을 가지는 광투과성 기재에 있어서 굴절률이 가장 큰 방향인 지상축과, 상기 편광자의 흡수축이 이루는 예각의 각도가 5 내지 85°, 10 내지 80°, 20 내지 80°, 20 내지 70°, 30 내지 70°, 35 내지 65° 또는 35 내지 50°가 되도록, 상기 편광자에 대한 상기 광투과성 기재의 배열 방향을 제어함으로써 편광판의 레인보우 현상이 억제되고 휘도가 높아져 시인성이 향상되고, 강도 등의 기계적 특성이 향상된다는 점을 실험을 통해서 확인하고 발명을 완성하였다.
또한, 이와 함께 상기 면 내에 복굴절률을 가지는 광투과성 기재의 리타데이션을 3,000nm 이상, 4,000 내지 10,000nm, 또는 5,000 내지 8,000nm으로 제어함으로서 상쇄 간섭으로 인한 레인보우 현상이 억제되고, 셀룰로오스에스테르계 필름에 준하게 화상 표시 장치의 시인성을 향상시킬 수 있음이 확인되었다.
만일, 상기 광투과성 기재의 지상축과 편광자의 흡수축이 이루는 각도와, 상기 광투과성 기재의 리타데이션 중 하나라도 적절한 범위로 제어되지 못하는 경우, 기계적 특성이 저하되고, 광투과성 기재의 복굴절성으로 인해 레인보우 현상이 발생하고 화상 표시 장치의 시인성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 광투과성 기재의 양면에 각각 제1 및 제2 하드코팅층을 형성한 적층체를 편광자의 일면에 접합함에 따라, 외부 환경에 취약한 편광자를 보호할 수 있는 동시에, 편광판 전체의 기계적 물성을 향상시킬 수 있음이 확인되었다. 따라서, 편광자와 상기 편광자 상에 형성된 적층체를 포함하는 편광판은, 시인성 및 기계적 물성이 모두 우수함으로 인해 화상 표지 장치의 윈도우 또는 전면판에 적절하게 적용될 수 있다.
이하, 일 구현예의 편광판을 각 요소별로 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 일 구현예의 편광판은 편광자를 포함한다. 상기 편광자는 당해 기술분야에 잘 알려진 편광자, 예를 들면 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알콜(PVA)로 이루어진 필름을 사용할 수 있다. 이때, 상기 편광자는 폴리비닐알코올 필름에 요오드 또는 이색성 염료를 염착시키고 연신하여 제조될 수 있으나, 이의 제조방법은 특별히 한정되지 않는다.
한편, 상기 편광자가 폴리비닐알코올 필름인 경우, 폴리비닐알코올 필름은 폴리비닐알코올 수지 또는 그 유도체를 포함하는 것이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 이때, 상기 폴리비닐알코올 수지의 유도체로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 폴리비닐포르말 수지, 폴리비닐아세탈 수지 등을 들 수 있다. 또는, 상기 폴리비닐알코올 필름은 당해 기술분야에 있어서 편광자 제조에 일반적으로 사용되는 시판되는 폴리비닐알코올 필름, 예를 들어, 구라레 사의 P30, PE30, PE60, 일본합성사의 M3000, M6000 등을 사용할 수 있다.
한편, 상기 폴리비닐알코올 필름은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 중합도가 1000 내지 10000 또는 1500 내지 5000일 수 있다. 중합도가 상기 범위를 만족할 때, 분자 움직임이 자유롭고, 요오드 또는 이색성 염료 등과 유연하게 혼합될 수 있다. 또한, 상기 편광자가 두께는 30㎛ 이하, 20㎛ 이하, 1 내지 20㎛, 또는 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 이 경우, 상기 편광자를 포함하는 편광판이나 화상 표시 장치 등의 디바이스의 박형 경량화가 가능하다.
상기 일 구현예에 따른 편광판은, 상기 편광자의 일면에 제1 하드코팅층, 면 내에 복굴절률을 가지는 광투과성 기재, 및 제2 하드코팅층이 순차적으로 적층된 적층체가 접합될 수 있다. 이때, 상기 광투과성 기재로는 내수성이 우수하여 빛샘 현상을 유발할 가능성이 거의 없고, 기계적 물성이 우수한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 사용할 수 있다. 또한, 상기 광투과성 기재의 양면에 제1 및 제2 하드코팅층이 각각 형성됨으로 인해 유리 소재를 대체할 수 있는 기계적 물성을 갖게 되고, 이로 인해, 상기 적층체가 형성된 편광판은 화상 표시 장치의 윈도우 또는 전면판에 적절하게 적용될 수 있다.
한편, 상기 제1 하드코팅층과 대향하는 편광자의 다른 일면에 쿼터웨이브 플레이트 (Quarter Wave Plate)가 접합될 수 있다. 상기 쿼터웨이브 플레이트는 빛의 편광방향을 45° 변화시키는 파장판(Wave Plate)으로, 선편광인 입사편광을 원편광으로 바꾸는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 선편광과 광축과의 각도가 45°인 경우 출사편광은 우원편광(right handed circular polarization)이 될 수 있다.
상기 편광자의 양면에 각각 상기 쿼터웨이브 플레이트 및 적층체를 위치시키고, 상기 편광자의 흡수축과 상기 광투성 기재의 지상축이 이루는 각도가 5 내지 85°로 제어함으로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판의 레인보우 현상이 억제되고 휘도가 높아져 시인성이 향상될 수 있다.
상기 편광자의 일면에 상기 제1 하드코팅층을 포함하는 적층체를 접합하고, 다른 일면에 쿼터웨이브 플레이트를 접합하는 방법은, 예를 들어, 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 편광자, 제1 하드코팅층 또는 쿼터웨이브 플레이트 표면에 접착제를 코팅한 후, 이들을 합지 롤로 가열 합지하거나, 상온 압착하여 합지하는 방법 또는 합지 후 UV 조사하는 방법 등에 의해 수행될 수 있다. 한편, 상기 접착제로는 당해 기술 분야에서 사용되는 다양한 편광판용 접착제들, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제, 양이온계 또는 라디칼계 접착제 등이 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 일 구현예의 편광판은, 상기 편광자 및 면 내에 복굴절률을 가지는 광투과성 기재 사이에 위치하는 제1 하드코팅층을 포함한다.
상기 제1 하드코팅층은 (메트)아크릴레이트계 (공)중합체를 포함하는 바인더 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 바인더 수지에 함유된 (메트)아크릴레이트계 (공)중합체는, 단관능 혹은 다관능 (메트)아크릴레이트계 반복단위 및 우레탄 (메트)아크릴레이트계 반복단위를 포함하여, 제1 하드코팅층에 고경도, 유연성 및 내충격성을 부여할 수 있다.
상기 단관능 혹은 다관능 (메트)아크릴레이트계 반복단위는 단관능 혹은 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물로부터 유래한 것이고, 상기 우레탄 (메트)아크릴레이트계 반복단위는 우레탄 (메트)아크릴레이트계 화합물로부터 유래한 것이다. 따라서, 상기 (메트)아크릴레이트계 (공)중합체는, 상기 단관능 혹은 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물 및 우레탄 (메트)아크릴레이트계 화합물이 가교 중합되어 형성될 수 있다.
상기 단관능 혹은 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물은 자외선, 적외선, E-beam, 열에 의해 가교반응이 진행되어 도막을 경화시킬 수 있는 (메타)아크릴레이트 구조가 분자 내에 1개 이상 포함한 화합물인 것으로, 예를 들어, 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트, 하이드록시 에틸 아크릴레이트, 하이드록시 프로필 아크릴레이투, 하이드록시 부틸 아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA), 또는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 등 일 수 있다.
한편, 상기 우레탄 (메트)아크릴레이트계 화합물은 우레탄 결합을 매개로 (메트)아크릴레이트계 화합물이 결합된 것으로, 모노머 형태 혹은 올리고머 형태일 수 있다. 상기 우레탄 (메타)아크릴레이트계 모노머 혹은 올리고머의 평균 분자량은 500 내지 200,000, 700 내지 150,000, 1,000 내지 120,000, 또는 2,000 내지 100,000일 수 있다.
상기 일 구현예에 따른 편광판은, 상기 제1 하드코팅층 상에 위치하는 면 내에 복굴절률을 가지는 광투과성 기재를 포함한다. 앞서 언급한 바와 같이, 상기 광투과성 기재는, 리타데이션(Retardation)이 3,000nm 이상, 4,000 내지 10,000nm, 또는 5,000 내지 8,000nm이고, 광투과성 기재의 지상축과 편광자의 흡수축이 이루는 예각의 각도가 5 내지 85°가 되도록, 상기 제1 하드코팅층 상에 배열함으로 인해 레인보우 현상이 나타나지 않으면서 시인성이 우수한 효과 및 기계적 물성이 우수한 효과를 나타낼 수 있다.
상기 리타데이션은 광투과성 기재의 면 내에서 가장 굴절률이 큰 방향인 지상축 방향의 굴절률(nx), 상기 지상축 방향과 직교하는 방향인 진상축 방향의 굴절률(ny), 및 상기 광투과성 기재의 두께 d(단위: nm)를, 하기 수학식 1에 대입하여 계산한 것일 수 있다.
[수학식 1]
Re = (nx-ny) Х d
또한, 이러한 리타데이션은 예를 들어 자동 복굴절계(KOBRA-WR, 측정각: 0°, 측정파장: 548.2nm)를 이용하여 측정된 값일 수 있다. 또는, 상기 리타데이션은 다음 방법에서도 구할 수 있다. 우선 2매의 편광판을 이용하여 상기 광투과성 기재의 배향축 방향으로 구비하고, 배향축 방향에 대해서 직교하는 두 개의 축 굴절률(nx, ny)을 Abbe식 굴절률계(NAR-4T)에 의해 구한다. 이때, 보다 큰 굴절률을 나타내는 축을 지상축으로 정의한다. 또한, 상기 광투과성 기재의 두께를 예를 들어 전기 마이크로미터를 이용하여 측정하고, 앞서 얻은 굴절률을 이용해 굴절률 차이(nx-ny)(이하, nx-ny를 Δn 라 한다)를 산출하고, 이 굴절률 차이 Δn와 광투과성 기재의 두께 d(nm)와의 곱에 의해 리타데이션을 구할 수 있다.
상기 광투과성 기재의 리타데이션이 3000nm 이상이므로, 굴절률 차이(Δn), 즉, 지상축 방향의 굴절률(nx)과, 상기 지상축 방향과 직교하는 방향인 진상축 방향의 굴절률(ny)의 차(Δn = nx-ny)는 0.05 이상, 0.05 내지 0.20, 또는 0.08 내지 0.13일 수 있다. 상기 굴절률 차이(Δn)가 0.05 미만이면 상술한 리타데이션 값을 얻기 위해 필요한 상기 광투과성 기재의 두께가 두꺼워질 수 있다. 한편, 굴절률 차이Δn가 0.20을 초과하면, 연신 배율을 과도하게 높일 필요가 발생하므로, 상기 광투과성 기재가 찢어지고 파괴되기 쉬어 공업 재료로서의 실용성이 현저하게 저하될 수 있고, 내습열성이 저하될 수 있다.
상기 광투과성 기재의 지상축 방향에서의 굴절률 (nx)은 1.60 내지 1.80 또는 1.65 내지 1.75일 수 있다. 한편, 상기 면 내에 복굴절률을 가지는 광투과성 기재의 진상축 방향에서의 굴절률(ny)은 1.50 내지 1.70, 또는 1.55 내지 1.65일 수 있다.
상기 면 내에 복굴절률을 가지는 광투과성 기재의 두께는 이로써 제한되는 것은 아니지만, 10 내지 500㎛, 30 내지 400㎛, 또는 50 내지 350㎛일 수 있다. 상기 광투과성 기재의 두께가 10㎛ 미만이면 하드코팅층의 두께보다 지나치게 얇아 휨이 발생하고, 광투과성 기재의 유연성이 떨어져 공정을 제어하기 어려울 수 있으며, 500㎛ 초과하면 광투과성 기재의 투과율이 감소하여 광학 물성이 하락할 수 있으며, 이를 포함하는 화상 표시 장치를 박막화하기 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 상기 광투과성 기재로는 내수성이 우수하여 빛샘 현상을 유발할 가능성이 거의 없고, 기계적 물성이 뛰어난 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 사용할 수 있다.
상기 일 구현예의 편광판은 상기 면 내에 복굴절률을 가지는 광투과성 기재 상에 위치하는 제2 하드코팅층을 포함한다. 상기 제2 하드코팅층은 바인더 수지; 및 상기 바인더 수지에 분산된 솔리드형 무기 나노 입자를 포함하여, 제2 하드코팅층에 고경도, 유연성 및 내충격성을 부여할 수 있다.
상기 제2 하드코팅층의 바인더 수지는, 광경화성 수지 및 중량평균분자량이 10,000g/mol 이상인 (공)중합체(이하, 고분자량 (공)중합체라 함)를 포함할 수 있다.
상기 광경화성 수지는 자외선 등의 광이 조사되면 중합 반응을 일으킬 수 있는 광중합성 화합물의 중합체로서, 예를 들어, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭사이드 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 아크릴레이트 및 폴리에테르 아크릴레이트로 이루어진 반응성 아크릴레이트 올리고머 군; 및 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 글리세린 프로폭시레이트 트리아크릴레이트, 트리메틸프로판 에톡시레이트 트리아크릴레이트, 트리메틸프로필 트리아키를레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 및 에틸렌글리콜 디아크릴레이트로 이루어진 다관능성 아크릴레이트 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상이 사용될 수 있다.
상기 고분자량 (공)중합체는, 예를 들어, 셀룰로오스계 폴리머, 아크릴계 폴리머, 스티렌계 폴리머, 에폭사이드계 폴리머, 나일론계 폴리머, 우레탄계 폴리머 및 폴리올레핀계 폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 폴리머를 포함할 수 있다.
상기 제2 하드코팅층의 바인더 수지에 분산된 솔리드형 무기 나노 입자는 100㎚ 미만의 최대 직경을 가지며 그 내부에 빈 공간이 존재하지 않는 형태의 입자를 의미한다. 상기 솔리드형 무기 나노 입자는 0.5 내지 100㎚, 또는 1 내지 30㎚ 의 직경을 가질 수 있다. 또한, 상기 솔리드형 무기 나노 입자는 2.00g/㎤ 내지 5.00g/㎤의 밀도를 가질 수 있다.
상기 솔리드형 무기 나노 입자는 표면에 (메트)아크릴레이트기, 에폭사이드기, 비닐기(Vinyl) 및 싸이올기(Thiol)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 반응성 작용기를 함유할 수 있다. 상기 솔리드형 무기 나노 입자 표면에 상술한 반응성 작용기를 함유함에 따라서, 보다 높은 가교도를 가질 수 있어 제2 하드코팅층에 고경도, 유연성 및 내충격성을 부여할 수 있다.
상기 제1하드코팅층 및 제2 하드코팅층의 두께비는 1:0.5 내지 1:1.5, 1:0.6 내지 1.4, 또는 1:0.8 내지 1.3일 수 있다. 상기 제1하드코팅층과 제2하드코팅층의 두께비가 1:0.5 미만이거나 1:1.5 초과하면, 필름의 휨이 발생하여 편평한 필름 형태를 유지하기 어렵고 광학필름으로 활용할 수 없게 된다.
상기 광투과성 기재 및 제2 하드코팅층의 두께비는 1:0.1 내지 1:1, 1:0.2 내지 0.9, 또는 1:0.3 내지 0.8일 수 있다. 상기 광투과성 기재 및 제2하드코팅층은 두께비가 1:0.1 미만이면 필름의 경도와 내스크래치성이 낮아져 외부 충격으로부터 편광판을 보호할 수 없으며, 1:1 초과하면 필름의 경도가 지나치게 높아져 편광자와의 접합공정과 제 1하드코팅층 코팅 공정 시 필름이 휘어지지 않고 부러질 수 있다.
상기 광투과성 기재의 양면에 각각 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층을 형성하는 방법은, 예를 들어, 상기 광투과성 기재의 앙면에 각각 제1 및 제2 하드코팅층 형성용 조성물을 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터 또는 캐필러리 코터 등의 방법으로 코팅하고, 용매를 휘발시킨 후 열/광경화하여 상기 제1 및 제2 하드코팅층을 포함하는 적층체를 제조할 수 있다.
이후, 상기 편광자 또는 적층체에 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 접착제를 코팅한 후, 이들을 합지 롤로 가열 합지하거나, 상온 압착하여 합지하는 방법 또는 합지 후 UV 조사하는 방법 등에 의해 수행될 수 있다. 한편, 상기 접착제로는 당해 기술 분야에서 사용되는 다양한 편광판용 접착제들, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제, 양이온계 또는 라디칼계 접착제 등이 제한 없이 사용될 수 있다.
또는, 편광자에 제1 하드코팅층 형성용 조성물을 코팅 및 열/광경화하여 제1 하드코팅층을 형성하고, 상기 제1 하드코팅층에 대향하도록 상기 편광자의 다른 일면에 위치하는 쿼터웨이브 플레이트를 접합하고, 상기 제1 하드코팅층 상에 상기 광투과성 기재를 접합한 이후, 상기 광투과성 기재 상에 제2 하드코팅층 형성용 조성물을 코팅 및 열/광경화하여 제2 하드코팅층을 형성하는 방법으로, 상기 편광판을 제조할 수 있다.
상기 일 구현예의 편광판은, 상기 제2 하드코팅층 상에 위치하는 저반사층을 더 포함할 수 있다. 이러한 저반사층은 바인더 수지; 및 상기 바인더 수지에 분산된 무기 나노 입자를 포함할 수 있다. 이때, 상기 무기 나노 입자는 중공형 무기 나노 입자, 솔리드형 무기 나노 입자, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 바인더 수지는 다관능 (메트)아크릴레이트계 반복단위를 포함하는 (공)중합체를 포함하고, 이러한 반복단위는 예를 들어, 트리메틸올프로페인 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETA), 또는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 등의 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물로부터 유래한 것일 수 있다.
상기 저반사층은 광반응성 작용기를 갖는 함불소 화합물 및/또는 광반응성 작용기를 갖는 실리콘계 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 함불소 화합물 또는 실리콘계 화합물에 포함되는 광반응성 작용기는 (메트)아크릴레이트기, 에폭사이드기, 비닐기(Vinyl) 및 싸이올기(Thiol)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 작용기를 포함할 수 있다.
상기 광반응성 작용기를 포함한 함불소 화합물은 i) 하나 이상의 광반응성 작용기가 치환되고, 적어도 하나의 탄소에 1이상의 불소가 치환된 지방족 화합물 또는 지방족 고리 화합물; ii) 1 이상의 광반응성 작용기로 치환되고, 적어도 하나의 수소가 불소로 치환되고, 하나 이상의 탄소가 규소로 치환된 헤테로(hetero) 지방족 화합물 또는 헤테로(hetero)지방족 고리 화합물; iii) 하나 이상의 광반응성 작용기가 치환되고, 적어도 하나의 실리콘에 1이상의 불소가 치환된 폴리디알킬실록산계 고분자; 및 iv) 1 이상의 광반응성 작용기로 치환되고 적어도 하나의 수소가 불소로 치환된 폴리에테르 화합물;로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.
상기 중공형 무기 나노 입자는 200㎚ 미만의 최대 직경을 가지며 그 표면 및/또는 내부에 빈 공간이 존재하는 형태의 입자를 의미한다. 상기 중공형 무기 나노 입자는 1 내지 200㎚, 또는 10 내지 100㎚의 수평균 입경을 갖는 솔리드형 무기 미세 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 중공형 무기 나노 입자는 1.50g/㎤ 내지 3.50g/㎤의 밀도를 가질 수 있다.
상기 중공형 무기 나노 입자는 표면에 (메트)아크릴레이트기, 에폭사이드기, 비닐기(Vinyl) 및 싸이올기(Thiol)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 반응성 작용기를 함유할 수 있다. 상기 중공형 무기 나노 입자 표면에 상술한 반응성 작용기를 함유함에 따라서, 보다 높은 가교도를 가질 수 있다.
상기 솔리드형 무기 나노입자는 0.5 내지 100nm의 수평균 입경을 갖는 솔리드형 무기 미세 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 저반사층은 상기 (공)중합체 100중량부 대비 상기 무기 나노 입자 10 내지 400중량부; 및 상기 광반응성 작용기를 포함한 함불소 화합물 및/또는 실리콘계 화합물 20 내지 300중량부를 포함할 수 있다.
상기 편광판은 이러한 저반사층을 포함함에 따라, 상기 제1 하드코팅층 상에 위치하는 광투과성 기재에서의 반사 자체가 줄어들 수 있으며, 그 결과 일 구현예의 편광판에서 레인보우 현상의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 상기 저반사층을 포함한 화상 표시 장치의 표시면에서의 난반사를 줄여 해상도 및 시인성을 보다 향상시킬 수 있다.
이러한 저반사층은 상기 면 내에 복굴절률을 가지는 광투과성 기재에서의 반사나, 화상 표시 장치의 표시면에서의 난반사 등을 효과적으로 억제하기 위해, 예를 들어, 1.3 내지 1.5, 1.35 내지 1.45, 혹은 1.38 내지 1.43의 굴절율을 가지며, 1 내지 300nm, 5 내지 200nm, 혹은 50 내지 150nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 일 구현예의 편광판은 상기 제2 하드코팅층 상에 위치하는 내오염층을 더 포함할 수 있다. 상기 내오염층은 바인더 수지; 상기 바인더 수지에 분산된 솔리드형 무기 나노 입자; 및 불소계 화합물을 포함할 수 있다.
상기 내오염층의 바인더 수지는 (메트)아크릴레이트계 반복단위를 함유한 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트계 반복단위는 예를 들어, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA), 또는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 등의 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물로부터 유래한 것일 수 있다. 상기 내오염층의 바인더 수지는 솔리드형 무기 나노 입자와 혼합해서 사용시 적절한 분산성과 가교도를 유지하기 위해 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 솔리드형 무기 나노 입자는 0.5 내지 100㎚, 또는 1 내지 30㎚ 의 직경을 가질 수 있다. 또한, 상기 솔리드형 무기 나노 입자는 2.00g/㎤ 내지 5.00g/㎤의 밀도를 가질 수 있다. 또한, 상기 솔리드형 무기 나노 입자는 표면에 (메트)아크릴레이트기, 에폭사이드기, 비닐기(Vinyl) 및 싸이올기(Thiol)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 반응성 작용기를 함유할 수 있다. 상기 솔리드형 무기 나노 입자 표면에 상술한 반응성 작용기를 함유함에 따라서, 보다 높은 가교도를 가질 수 있으며, 이에 따라 보다 향상된 방오성을 확보할 수 있다.
상기 불소계 화합물은 화합물 중 적어도 1개 이상의 불소 원소가 포함된 화합물을 의미하는 것으로, 상기 내오염층에는 불소계 화합물이 포함되거나, 상기 불소계 화합물 간의 가교 (공)중합체를 포함할 수 있다.
상기 불소계 화합물은 2,000 내지 200,000, 또는 5,000 내지 100,000의 중량평균분자량(GPC법에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량)을 가질 수 있다. 상기 불소계 화합물의 중량평균분자량이 2,000 미만이면 불소계 화합물들이 균일하고 효과적으로 배열하지 못하여 내오염층의 방오성이 저하될 수 있고, 200,000 초과하면 다른 성분들과의 상용성이 낮아질 수 있다.
상기 편광판은, 상기 편광자에 대향하도록 상기 쿼터웨이브 플레이트의 다른 일면에 형성된 점착층을 더 포함할 수 있다. 상기 쿼터웨이브 플레이트의 일면에는 편광자가 위치하며, 상기 편광자가 쿼터웨이브 플레이트의 일면의 반대면에는 상기 점착층이 위치할 수 있다.
상기 점착층은 상기 일 구현예의 편광판과 화상 표시 장치의 화상 패널의 부착이 가능하게 할 수 있다. 상기 점착층은 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 다양한 점착제들을 사용하여 형성될 수 있으며, 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 점착층은 고무계 점착제, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제, 폴리비닐알코올계 점착제, 폴리비닐피롤리돈계 점착제, 폴리아크릴아미드계 점착제, 셀룰로오스계 점착제, 비닐알킬에테르계 점착제 등을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 점착층은 쿼터웨이브 플레이트의 상부에 점착제를 도포하는 방법으로 형성될 수도 있고, 이형 시트 상에 점착제를 도포한 후 건조시켜 제조되는 점착 시트를 쿼터웨이브 플레이트 상부에 부착하는 방법으로 형성될 수도 있다.
상기 일 구현예에 따른 편광판의 편광자의 일면에는, 면 내에 복굴절률을 가지는 광투과성 기재와 상기 광투과성 기재의 양면에 형성된 제1 및 제2 하드코팅층을 포함하는 적층체가 접합되어 있음으로써, 경도 등의 기계적 물성이 매우 우수한 장점이 있다. 구체적으로, 상기 편광판은 500g 하중에서 연필 경도가 6H 이상, 7H 내지 9H, 또는 8H 내지 9H일 수 있습니다.
또한, 상기 편광판에서 편광자를 제외한 구조, 즉, 상기 제1하드코팅층, 광투과성 기재 및 제2하드모팅층을 포함하는 적층체는 1kg 하중에서 연필 경도가 6H 이상, 7H 내지 9H, 또는 8H 내지 9H일 수 있습니다.
나아가, 상기 적층체, 및 상기 적층체 상에 형성된 저반사층(또는 내오염층)을 포함하는 반사 방지 필름은, 1kg 하중에서 연필 경도가 6H 이상, 7H 내지 9H, 또는 8H 내지 9H일 수 있습니다.
한편, 상기 편광판에 포함된 면 내에 복굴절률을 가지는 광투과성 기재는, 상기 광투과성 기재의 지상축과 상기 편광자의 흡수축이 이루는 예각의 각도가 5 내지 85°가 되도록 배열됨으로 인해, 레인보우 현상이 억제되는 장점이 있다.
상기 편광판의 레인보우 현상을 정량적으로 측정하기 위해, 먼저, 편광판의 반사율을 측정하고, 측정된 반사율 데이터로부터 반사율의 평균 및 최대반사율과 최소반사율의 차이를 계산한 후, 이를 하기 수학식 1에 대입하여 레인보우의 변동비를 정략적으로 확인할 수 있다.
구체적으로, 편광판의 반사율 측정은 Shimadzu 사의 UV-VIS 분광기(UV-VIS spectrometer, 모델명: UV2550)를 사용하고, 5° 반사 모드, 슬릿 폭(slit width) 2nm, 및 분석 파장 범위 380 내지 780nm의 조건에서 반사율을 측정하고, 450 내지 650nm 사이에서의 반사율 데이터를 도출한 후, 450 내지 650nm에서의 반사율 평균 및 최대반사율과 최소반사율의 차이를 계산하고, 이를 하기 수학식 2에 대입하여 레인보우의 변동비(ΔRb)를 계산할 수 있다. 이때, 상기 레인보우 변동비는 10% 이하, 또는 1% 내지 10%일 수 있다.
[수학식 2]
ΔRb= (450 내지 650nm에서의 최대반사율 - 450 내지 650nm에서의 최소 반사율) ÷ (450 내지 650nm에서의 반사율 평균) × 100
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 편광판을 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다. 구체적으로, 상기 화상 표시 장치는 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 적어도 일면에 위치하는 상기 편광판을 포함할 수 있다.
상기 표시 패널은 액정 패널, 플라즈마 패널 및 유기발광 패널일 수 있으며, 이에 따라, 상기 화상 표시 장치는 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 표시 장치(PDP) 및 유기전계발광 표시 장치(OLED)일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 화상 표시 장치는 액정 패널 및 상기 액정 패널의 양면에 각각 구비된 광한 적층체를 포함하는 액정 표시 장치일 수 있으며, 이때, 상기 편광판 중 적어도 하나가 전술한 본 명세서의 일 실시상태에 따른 편광자를 포함하는 편광판일 수 있다. 이때, 상기 액정 표시 장치에 포함되는 액정 패널의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, TN(twisted nematic)형, STN(super twisted nematic)형, F(ferroelectic)형 또는 PD(polymer dispersed)형과 같은 수동 행렬 방식의 패널; 2단자형(two terminal) 또는 3단자형(three terminal)과 같은 능동행렬 방식의 패널; 횡전계형(IPS; In Plane Switching) 패널 및 수직배향형(VA; Vertical Alignment) 패널 등의 공지의 패널이 모두 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 폴리에스테르계 기재 필름을 포함하면서도, 레인보우 현상이 나타나지 않고, 시인성 및 기계적 물성이 우수함에 따라, 화상 표시 장치의 윈도우 또는 전면판에 바람직하게 적용될 수 있는 편광판 및 이를 포함하는 화상 표시 장치가 제공될 수 있다.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
합성예 1: 폴리변성 우레탄 아크릴레이트 합성
3관능 이상의 다가 이소시아네이트계 화합물로서 HDI계 트라이머인 애경화학의 DN980S를 사용하고, 폴리에틸렌글리콜 변성 (메트)아크릴레이트계 화합물로서, 서로 다른 반복수의 폴리에틸렌글리콜 반복 단위를 포함하여 서로 다른 수 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌글리콜 모노 아크릴레이트(Mn=300)와, 폴리에틸렌글리콜 모노 아크릴레이트(Mn=500)를 각각 사용하였다.
상기 다가 이소시아네이트계 화합물 40g, 폴리에틸렌글리콜 모노 아크릴레이트(Mn=300) 30g, 폴리에틸렌글리콜 모노 아크릴레이트(Mn=500) 30g을 DBTDL(Dibutyl tin dilaurate) 0.1g 및 메틸 에틸 케톤 (methyl ethyl ketone) 200g과 함께 혼합하고, 60℃에서 약 5 시간 동안 교반하여 우레탄 반응을 진행하였다. 이러한 우레탄 반응의 종료에 의해, 폴리에틸렌글리콜 변성 다관능 우레탄 (메트)아크릴레이트계 바인더를 제조하였다.
상기 우레탄 반응의 진행 여부 및 바인더의 생성은 FT-IR을 통하여 확인하였다. FT-IR 분석 시 약 2268.5cm-1의 위치에서 나타나는 이소시아네이트기(-NCO) 유래 피크가 우레탄 반응 전후 사라지는 것을 통해 상기 우레탄 반응의 진행 여부 및 바인더의 생성을 확인했다.
합성예 2: 고분자량 공중합체 합성
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 폴리부틸아크릴레이트(PBA)를 RAFT중합(Reversible addition fragment chain transfer polymerization) 반응하여 고분자량 공중합체(PMMA-PBA 블록 공중합체)를 제조하였다. 이때, PMMA와 PBA의 부피비는 약 1:1이고, 수평균 분자량은 약 30,000g/mol이었다. 또한, PMMA-PBA 블록 공중합체의 자기 조립에 의해 형성된 마이쉘 구조의 평균입경은 약 15nm이었다.
제조예 1: 제1하드코팅층 형성용 코팅액(A) 제조
트리메틸프로필 트리아크릴레이트(TMPTA) 38.74g, 상기 합성예 1에서 제조한 폴리변성 우레탄 아크릴레이트 30.99g, 상기 합성예 2에서 제조한 고분자량 공중합체 7.75g, TPO(Ciba 사 광경화용 개시제) 2.31g, T270(Tego 사 레벨링제) 0.21g, 용매인 에틸메틸케톤(MEK) 13.33g 및 메틸이소부틸케톤(MIBK) 6.67g을 혼합하여 제2 하드코팅층 형성용 코팅액(A)을 제조하였다.
제조예2 : 제2 하드코팅층 형성용 코팅액(B-1) 제조
펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA) 12.48g, C165(평균직경 12nm인 솔리드형 실리카 나노입자와 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트가 1:1 중량비로 혼합된 제품. NanoResin사 제품) 49.90g, 상기 합성예2 에서 제조한 고분자량 공중합체 4.80g, TPO(Ciba 사 광경화용 개시제) 2.69g, T270(Tego 사 레벨링제) 0.13g, 용매인 에틸메틸케톤(MEK) 20g 및 메틸이소부틸케톤(MIBK) 10g을 혼합하여 제2 하드코팅층 형성용 코팅액(B-1)을 제조하였다.
제조예3 : 제2 하드코팅층 형성용 코팅액(B-2) 제조
다이펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 4.12g, C165(평균크기 12nm인 중공형 나노입자와 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트가 1:1 중량비로 혼합된 제품. NanoResin사 제품) 51.49g, 상기 합성예 2에서 제조한 고분자량 공중합체 6.18g, TPO(Ciba 사 광경화용 개시제) 3.09g, T270(Tego 사 레벨링제) 0.12g, 용매인 에틸메틸케톤(MEK) 23.33g 및 메틸이소부틸케톤(MIBK) 11.67g을 혼합하여 제2 하드코팅층 형성용 코팅액(B-2)을 제조하였다.
제조예 4: 저반사층 형성용 코팅액(C)의 제조
트리메틸올프로페인 트리아크릴레이트(TMPTA) 100g, 중공형 실리카 나노 입자(직경범위: 약 42 ㎚ 내지 66 ㎚, JSC catalyst and chemicals사 제품) 283g, 솔리드형 실리카 나노 입자(직경범위: 약 12 ㎚ 내지 19 ㎚) 59g, 제1 함불소 화합물(X-71-1203M, ShinEtsu사) 115g, 제2 함불소 화합물 (RS-537, DIC사) 15.5g 및 개시제 (Irgacure 127, Ciba사) 10g를, MIBK(methyl isobutyl ketone)용매에 고형분 농도 3 중량%가 되도록 희석하여 저반사층 형성용 코팅액(C)을 제조하였다.
제조예 5: 내오염층 형성용 코팅액(D) 제조
다관능 아크릴레이트로 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA) 28g, 우레탄 아크릴레이트로 톨루엔 디이소시아네이트와 펜타 에리스리톨트리아크릴레이트의 반응물(UA-306T, Kyoeisha제품) 4.5g, 평균입경이 12nm인 솔리드형 실리카 나노 입자가 메틸이소부틸케톤에 분산된 분산액(MEK-AC-2202, 고형분 40%, 용매: 메틸에틸케톤(MEK), Nissan Chemical 제품) 10g, 개시제로 이가큐어184 및 이가큐어127 각 1.6g를 용매인 메틸에틸케톤 35.2g 및 이소프로필알코올 17.6g과 혼합하였다. 이후, 불소계 화합물인 Optool DAC(고형분20%, 용매: 메틸에틸케톤:메틸이소부틸케톤=3:1, Shinetsu 제품) 1.5g를 첨가하여 내오염층 형성용 코팅액(D)을 제조하였다.
실시예 1
(1) 제1 하드코팅층 , 기재, 및 제2 하드코팅층을 포함하는 적층체 제조
250㎛의 두께와 3000nm 리타데이션을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 상에 상기 제조예 1에서 제조된 제1 하드코팅층 형성용 코팅액(A)을 #85번 mayer bar로 코팅한 후 80℃에서 2분 건조하고, UV경화하여 제1 하드코팅층을 형성했다. UV램프는 D bulb를 이용하였으며, 질소분위기 하에서 경화반응을 진행하였다. 경화 시 조사된 UV광량은 1000mJ/cm2이다. 두께 측정기로 제1 하드코팅층의 두께를 측정한 결과, 코팅두께는 71㎛이다.
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 상기 제1 하드코팅층과 반대면 측에 상기 제조예 2에서 제조된 제2하드코팅층 형성용 코팅액(B-1)을 #60 mayer bar로 코팅한 후 80℃에서 2분 건조하고 UV경화하여 제2하드코팅층을 형성하였다. 제2하드코팅의 UV경화는 D bulb 램프로, 질소분위기 하에서 경화하였다. 경화 시 조사된 UV광량은 180mJ/cm2이다. 두께 측정기로 제2 하드코팅층의 두께를 측정한 결과, 코팅두께는 45㎛이다.
(2) 저반사층 형성
상기 제2 하드코팅층 상에, 상기 제조예 4에서 제조한 저반사층 형성용 코팅액(C)을 #10 mayer bar로 두께가 약 100nm가 되도록 코팅하고, 90℃ 오븐에서 1분간 건조 후 경화하여 저반사층을 형성하였다. 상기 경화시에는 질소 퍼징하에서 건조된 코팅물에 252 mJ/㎠의 자외선을 조사하였다.
이후, 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 상기 저굴절층에 함유된 중공형 실리카 나노 입자 및 솔리드형 실리카 나노 입자 각각 100 내지 170개의 최장 직경을 측정하고, 이를 10회 반복하여 상기 중공형 실리카 나노 입자 및 솔리드형 실리카 나노 입자의 평균 입경을 구하였다. 그 결과, 중공형 실리카 나노 입자의 평균직경은 54.9㎚이고, 솔리드형 실리카 나노 입자의 평균직경은 14.5㎚임을 확인하였다.
(3) 편광판 제조
폴리비닐알콜 편광자의 일측면에 UV경화형 접착제를 이용하여 쿼터웨이브 플레이트를 라미네이션하여 접착하였다. 쿼터웨이브 플레이트 필름이 접착되지 않은 폴리비닐알콜 편광자의 다른 측면에 상기 적층체의 제 1하드코팅층의 면을 UV경화형 접착제로 접착했다. 이때, 폴리비닐알콜 편광자의 흡수축과 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 지상축이 이루는 각도를 45°로 제어했다. 이후 점착제 필름을 상기 쿼터웨이브 플레이트 면에 접착하여 점착층을 형성하였다.
실시예 2
(1) 제1 하드코팅층 , 기재, 및 제2 하드코팅층을 포함하는 적층체 제조
제 1 하드코팅층의 두께가 75㎛이고, 제2 하드코팅층의 두께가 42㎛라는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조했다.
(2) 내오염층 형성
상기 제2 하드코팅층 상에, 상기 제조예 5에서 제조된 내오염층 형성용 코팅액(D)을 #10 mayer bar로 두께가 약 3㎛가 되도록 코팅하고, 90℃ 오븐에서 2분간 건조 후 경화하여 내오염층을 형성하였다. 상기 경화시에는 질소 퍼징하에서 상기 건조된 코팅물에 252mJ/㎠의 자외선을 조사하였다.
(3) 편광판 제조
폴리비닐알콜 편광자의 흡수축과 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 지상축이 이루는 각도를 50°로 제어했다는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조했다.
실시예 3
(1) 제1 하드코팅층 , 기재, 및 제2 하드코팅층을 포함하는 적층체 제조
제2 하드코팅층 형성용 코팅액(B-1) 대신 제2 하드코팅층 형성용 코팅액(B-2)을 사용하여 제2 하드코팅층을 형성하고, 제 1 하드코팅층의 두께를 100㎛로 제어하고, 제2 하드코팅층의 두께를 70㎛로 제어했다는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조했다.
(2) 내오염층 형성
실시예 2의 내오염층 형성 방법과 동일한 방법으로 상기 제2 하드코팅층 상에 내오염층을 형성하였다.
(3) 편광판 제조
폴리비닐알콜 편광자의 흡수축과 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 지상축이 이루는 각도를 50°로 제어했다는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조했다.
실시예 4
(1) 제1 하드코팅층 , 기재, 및 제2 하드코팅층을 포함하는 적층체 제조
폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 두께가 80㎛이고, 제 1 하드코팅층의 두께가 22㎛이고, 제2 하드코팅층의 두께가 21㎛라는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조했다.
(2) 내오염층 형성
내오염층의 두께가 2.8㎛이라는 점을 제외하고, 실시예 2의 내오염층 형성 방법과 동일한 방법으로 제2 하드코팅층 상에 내오염층을 형성하였다.
(3) 편광판 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조했다.
비교예 1
(1) 제1 하드코팅층 , 기재, 및 제2 하드코팅층을 포함하는 적층체 제조
폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 대신 두께가 80㎛인 트리아세틸셀룰로오스 필름을 사용하고, 제 1 하드코팅층의 두께가 24㎛이고, 제2 하드코팅층의 두께가 21㎛라는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조했다.
(2) 내오염층 형성
실시예 2의 내오염층 형성 방법과 동일한 방법으로 제2 하드코팅층 상에 내오염층을 형성하였다.
(3) 편광판 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였으나, 트리아세틸셀룰로오스 필름은 무연신 필름이어서 지상축과 진상축의 구별이 모호하기 때문에, 방향에 관계없이 접착하였다.
비교예 2
(1) 제1 하드코팅층 , 기재, 및 제2 하드코팅층을 포함하는 적층체 제조
제 1 하드코팅층의 두께가 73㎛이고, 제2 하드코팅층의 두께가 42㎛라는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조했다.
(2) 내오염층 형성
내오염층의 두께가 2.7㎛이라는 점을 제외하고, 실시예 2의 내오염층 형성 방법과 동일한 방법으로 제2 하드코팅층 상에 내오염층을 형성하였다.
(3) 편광판 제조
폴리비닐알콜 편광자의 흡수축과 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 지상축이 이루는 각도를 0°로 제어했다는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조했다.
비교예 3
(1) 제1 하드코팅층 , 기재, 및 제2 하드코팅층을 포함하는 적층체 제조
제1 하드코팅층을 형성하지 않았다는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조했다.
(2) 내오염층 형성
내오염층의 두께가 2.8㎛이라는 점을 제외하고, 실시예 2의 내오염층 형성 방법과 동일한 방법으로 제2 하드코팅층 상에 내오염층을 형성하였다.
(3) 편광판 제조
쿼터웨이브 플레이트가 접착되지 않은 폴리비닐알콜 편광자의 다른 측면에 상기 적층체의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 UV경화형 접착제로 접착했다는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
[평가]
1. 연필 경도 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 편광판에 대하여, 연필경도 측정기를 이용하여 측정 표준 JIS K5400에 따라 500g의 하중, 45°의 각도로 5회 긁은 후 육안으로 판별하여 흠집이 없는 최대 경도를 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
또한, 실시예 및 비교예의 편광판에서 편광자가 합지되지 않는 구조, 즉, 상기 (1)제1하드코팅층, 광투과성 기재 및 제2하드코팅층을 포함하는 적층체, 및 (2)내오염층(또는 저반사층)을 포함하는 하드 코팅 필름에 대하여, 연필경도 측정기를 이용하여 측정 표준 JIS K5400에 따라 1.0kg의 하중, 45°의 각도로 5회 긁은 후 육안으로 판별하여 흠집이 없는 최대 경도를 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
2. 선글라스 레인보우 현상 유무
실시예 및 비교예에서 제조된 필름의 점착층면에 블랙 테이프(Vinyl tape 472 Black, 3M 사 제조)를 붙인 후 내오염층 혹은 저반사층이 있는 면을 삼파장 램프에 비추어 육안으로 레인보우가 발생하는지 여부를 확인하고 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다. 육안평가 시 암실에서 삼파장 램프 아래에서 평가를 하였다.
<측정 기준>
X: 레인보우 얼룩이 존재하지 않음.
○: 레인보우 얼룩 존재.
3. 레인보우 변동비 측정
상기 레인보우의 정도를 정량적으로 비교하기 위해, 실시예 및 비교예의 편광판의 반사율을 다음의 방법으로 측정하고 레인보우 변동비를 계산하였다.
실시예 및 비교예에서 편광판을 4cm X 4cm 크기로 자르고, 제2 하드코팅층에 블랙 테이프(Vinyl tape 472 Black, 3M 사 제조)를 붙인 후, Shimadzu 사의 UV-VIS 분광기(UV-VIS spectrometer, 모델명: UV2550)를 사용하여 5° 반사 모드, 슬릿 폭(slit width) 2nm, 분석 파장 범위 380 내지 780nm에서 반사율을 측정하고, 450 내지 650nm사이에서의 반사율을 데이터를 도출했다. 도출된 450 내지 650nm사이에서의 반사율을 데이터로부터 반사율 평균 및 최대반사율과 최소반사율의 차이를 계산하고, 이를 하기 식에 대입하여 레인보우의 변동비(ΔRb)를 계산하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
ΔRb= (450 내지 650nm에서의 최대반사율 - 450내지 650nm에서의 최소 반사율) ÷ (450 내지 650nm에서의 반사율 평균) × 100
4. 휨(Curl) 측정
10cm × 10cm 크기로 재단된 실시예 및 비교예의 편광판의 내오염층 또는 저반사층이 위로 오도록 하고, 정가운데 부분이 바닥에 닿도록 직경 1cm이하의 막대로 편광판의 정가운데 부분을 눌러줬다. 이때, 네 꼭지점이 바닥면으로부터 뜨는 높이를 측정한 후 높이의 평균을 계산하여 휨 값을 구했다. 이렇게 구해진 휨 값은 양수로 표현했다. 만약 필름이 제1하드코팅층 방향으로 휘어져 있다면, 편광판을 뒤집어 내오염층 또는 저반사층이 바닥으로 오도록 하고 동일한 방법으로 휨 값을 구하고, 이때의 휨의 값을 음수로 표현했다.
　 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3
편광판의 연필경도
(500gf)		 7H 8H 8H 6H H 8H 7H
하드 코팅 필름의 연필경도
(1kgf)		 9H 9H 9H 6H 4H 9H 9H
선글라스 레인보우 X X X X X O X
레인보우 변동비 2.5% 2.4% 2.4% 3.1% 2.4% 11.5% 3.3%
휨 값 +0.8mm -1.2mm -1.9mm +2.2mm +2.3mm +1.5mm +17mm
상기 표 1에 따르면, 실시예 1 내지 4는 연필경도가 우수하고, 레인보우 현상이 나타나지 않으며, 레인보우 변동비 및 휨 값이 낮아 광학특성 및 기계적 물성이 우수하다는 점을 확인했다.
반면, 면 내에 복굴절률을 갖는 광투과성 기재를 사용하지 않은 비교예 1은 연필경도가 낮아 기계적 물성이 낮으며, 광투과성 기재의 지상축과 편광자의 흡수축이 이루는 각도가 0°인 비교예 2는 레인보우 현상이 나타나고 레인보우 변동비가 높아 광학특성이 낮으며, 제1 하드코팅층을 포함하지 않는 비교예 3은 휨 값이 매우 높음을 확인했다.

Claims (15)

  1. 편광자;
    상기 편광자 상에 위치하고, (메트)아크릴레이트계 (공)중합체를 포함하는 바인더 수지를 함유하는 제1 하드코팅층;
    상기 제1 하드코팅층 상에 위치하고, 3000nm 이상의 리타데이션(Retardation)을 가지고, 면 내에 복굴절률을 갖는 광투과성 기재; 및
    상기 광투과성 기재 상에 위치하고, 바인더 수지; 및 상기 바인더 수지에 분산된 솔리드형 무기 나노 입자;를 포함하는 제2 하드코팅층를 포함하고, 상기 광투과성 기재의 지상축과, 상기 편광자의 흡수축이 이루는 예각의 각도가 5 내지 85°인, 편광판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하드코팅층에 대향하도록 상기 편광자의 다른 일면에 위치하는 쿼터웨이브 플레이트(Quarter Wave Plate)를 더 포함하는, 편광판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광투과성 기재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름인, 편광판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광투과성 기재는, 지상축 방향의 굴절률(nx)과, 상기 지상축 방향과 직교하는 방향인 진상축 방향의 굴절률(ny)의 차(nx-ny)가 0.05 이상인, 편광판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광투과성 기재는 두께가 10 내지 500㎛인, 편광판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1하드코팅층 및 제2 하드코팅층은 두께비가 1:0.5 내지 1:1.5인, 편광판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광투과성 기재 및 제2 하드코팅층은 두께비가 1:0.1 내지 1:1인, 편광판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하드코팅층의 (메트)아크릴레이트계 (공)중합체는 단관능 혹은 다관능 (메트)아크릴레이트계 단복단위 및 우레탄 (메트)아크릴레이트계 반복단위를 포함하는, 편광판.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 하드코팅층의 바인더 수지는 광경화성 수지 및 중량평균분자량이 10,000g/mol 이상인 (공)중합체를 포함하는, 편광판.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 편광자에 대향하도록 상기 쿼터웨이브 플레이트의 다른 일면에 위치하는 점착층을 더 포함하는, 편광판.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 하드코팅층 상에 위치하고, 바인더 수지; 및 상기 바인더 수지에 분산된 무기 나노 입자;를 포함하는 저반사층; 또는
    상기 제2 하드코팅층 상에 위치하고, 바인더 수지; 상기 바인더 수지에 분산된 솔리드형 무기 나노 입자; 및 불소계 화합물;을 포함하는 내오염층을 더 포함하는, 편광판.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 편광판은 500g 하중에서 연필 경도가 6H 이상인, 편광판.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1하드코팅층, 광투과성 기재 및 제2하드코팅층을 포함하는 적층체는 1kg 하중에서 연필 경도가 6H 이상인, 편광판.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 편광판에 대한 하기 수학식 1의 레인보우 변동비(ΔRb)가 10% 이하인, 편광판:
    [수학식 1]
    ΔRb= (450 내지 650nm에서의 최대반사율 - 450내지 650nm에서의 최소 반사율) ÷ (450 내지 650nm에서의 반사율 평균) X 100
  15. 제1항의 편광판을 포함하는 화상 표시 장치.
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