KR20210027815A - 편광판 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

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KR20210027815A
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Abstract

본 발명은 편광판; 및 상기 편광판의 최상면에 구비된 하드코팅층을 포함하고, 상기 하드코팅층의 손실 정접 계수 tanδ의 최대값이 0.5 이하인 것인 편광판 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.

Description

편광판 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치{POLARIZING PLATE LAMINATE AND IMAGE DISPLAY APPARATUS COMPRISING SAME}
본 명세서는 편광판 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
화상 표시 장치는 표시 패널, 표시 패널의 양면에 구비된 편광판을 포함할 수 있다. 편광판은 점착층을 매개로 표시 패널에 점착되는데, 편광판의 점착층 측 및 그 반대면에 보호 기재가 구비된다.
편광판의 점착층이 구비된 면의 반대면에 구비된 보호 기재는 외부의 가혹한 조건으로부터 편광판을 보호하는 기능을 해야 하므로, 고강성 및 저투습 물성을 요구한다.
한국 특허공개공보 2016-0142546
본 발명은 편광판 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명은 편광판; 및 상기 편광판의 최상면에 구비된 하드코팅층을 포함하고, 상기 하드코팅층의 손실 정접 계수 tanδ의 최대값이 0.5 이하인 것인 편광판 적층체를 제공한다.
또한, 본 발명은 화상 표시 패널; 및 상기 화상 표시 패널의 일면 또는 양면에 구비된 상술한 편광판 적층체를 포함하는 것인 화상 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 화상 표시 장치는 최상면에 구비된 하드코팅층을 포함함에 따라, 외부의 요인으로부터 화상 표시 장치를 보호하여 고온 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는 별도의 보호 필름을 구비하지 않아도, 내구성이 우수한 하드코팅층을 포함함으로써, 박형화된 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는 강성이 개선되고 저투습 특성을 갖는 하드코팅층을 포함함에 따라, 외부의 요인으로부터 화상 표시 장치를 보호하여 고온 또는 고습 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 편광판 적층체 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 편광판 적층체를 포함하는 화상 표시 장치의 구조를 도시한 것이다.
도 4 및 도 5는 실험예 2의 결과를 나타낸 것이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에 있어서, “편광판”은 “편광자”를 포함하는 적층체를 의미하는 것으로서, 편광판이 편광자 외에 다른 구성을 포함할 수 있다. 다만, 편광판이 편광자 외에 다른 구성을 포함하지 않는 경우, 편광판과 편광자는 동일하게 해석될 수 있다.
*16본 명세서에 있어서, “상면”과 “하면”은 그 위치를 특정하기 위한 것으로서, 임의의 부재의 “상면”과 “하면”은 그 사이에 임의의 부재를 포함할 수 있다. 또한, “최상면”은 “상면”에 구비된 부재 중 최외각에 위치한 부재를 설명하기 위한 것으로서, “A의 최상면에 구비된 B”라고 함은, B의 A에 대향하는 면의 반대면에는 다른 부재가 포함되지 않는 것을 의미한다.
종래에는, 표시 패널에 포함되는 편광판의 최상면에 보호 필름을 적층함으로써 외부의 가혹한 환경으로부터 편광판을 보호하였다. 그러나, 보호 필름의 두께가 두꺼우므로 화상 표시 장치의 박형화가 어려운 문제가 있었고, 보호 필름을 적층할 때 사용되는 접착제가 고온 고습 환경에서 접착력이 감소하여 보호 필름이 박리되는 문제가 있었다.
본 발명에서는 종래의 보호 필름 대신에 편광판의 최상면에 하드코팅층을 구비함으로써, 별도의 접착제층이 구비되지 않아도 하드코팅층이 박리되는 것을 방지하였다. 또한, 하드코팅층의 손실 정접 계수 tanδ의 최대값이 0.5 이하인 것으로 조절하여 고온 내구성을 향상시킬 수 있었다.
구체적으로, 본 발명은 편광판; 및 상기 편광판의 최상면에 구비된 하드코팅층을 포함하고, 상기 하드코팅층의 손실 정접 계수 tanδ의 최대값이 0.5 이하인 것인 편광판 적층체를 제공한다.
상기 편광판 적층체는 화상 표시 패널에 부착되어 화상 표시 장치를 구성할 수 있다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 편광판 적층체의 구조를 설명한다. 도 1은 본 발명의 편광판 적층체의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 편광판 적층체(100)는 편광판(20), 상기 편광판(20)의 최상면에 구비된 하드코팅층(30); 및 상기 편광판의 하면에 구비된 점착층(10)을 포함한다. 이때, 상기 점착층(10)은 생략될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 편광판(20)은 편광자(21) 및 보호 필름(23)을 포함한다. 상기 편광자(21) 및 보호 필름(23) 사이에 편광자와 보호 필름을 접합하기 위하여 접착제층(22)이 구비될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 편광판 적층체(100)는 점착층(10)을 통해 표시 패널(40)에 점착될 수 있다.
상기 편광판(20)은 표시 패널(40)로부터 입사된 광을 출사시킬 수 있다.
상기 접착제층은 통상의 접착제를 사용할 수 있다.
상기 점착층은 통상의 점착제를 사용할 수 있으며, (메트)아크릴계 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등의 점착성 수지에 경화제 또는 커플링제 등을 포함하는 점착제층용 조성물로부터 형성될 수 있다.
상기 표시 패널(40)은 TN(Twisted Nematic) 모드, IPS(In-Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switch) 모드 또는 VA(Vertical Alignment) 모드의 액정 패널일 수 있다. 상기 액정 패널은 상부 기판, 하부 기판 및 상부 기판과 하부 기판 사이에 봉입된 액정층을 포함할 수 있다.
상기 상부 기판 및 하부 기판은 동일하거나 상이하고, 각각 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 플라스틱 기판은 플렉서블(flexible) 디스플레이에 사용될 수 있는 PET(polyethyleneterephthalate), PC(polycarbonate), PI(polyimide), PEN(polyethylenenaphthalate), PES(polyethersulfone), PAR(polyarylate) 및 COC(cycloolefin copolymer) 등의 플라스틱 기판일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 액정층은 유전율 이방성이 양수 또는 음수인 액정을 포함할 수 있다. 상기 액정층의 유전율 이방성은 목적하는 액정 패널의 모드에 따라 적절히 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 액정층의 면상 위상차 값은 270nm 내지 330nm이고, 두께 방향 위상차 값은 0nm 내지 -40nm일 수 있다.
상기 액정 패널의 상부 및 하부 기판은 액정층 측으로 배향막을 더 포함할 수 있다. 상기 액정의 배향 방향은 상기 배향막에 의해 정해질 수 있다. 상기 배향막은 수평 배향막일 수 있다. 상기 배향막으로는 러빙 배향막 또는 광 배향막을 사용할 수 있다.
하드코팅층
상기 하드코팅층(30)은 편광판(20)의 최상면에 구비된 것으로서, 화상 표시 장치의 내부 구성, 특히 편광판(20)을 효과적으로 보호하는 기능을 한다.
상기 하드코팅층(30)은 물리적 내구성 및/또는 화학적 내구성이 우수한 성질을 가지며, 광학 특성이 우수한 특성을 갖는다.
상기 하드코팅층(30)은 상기 편광자의 일면 또는 양면에 직접 구비된 것일 수 있다. 상기 “직접 구비된 것”은 상기 하드코팅층과 편광자 사이에 다른 층이 구비되지 않았다는 것을 의미한다.
즉, 상기 편광판(20)은 편광자(21)를 포함하고, 상기 하드코팅층(30)은 상기 편광자(21)의 최상면에 직접 구비된 것일 수 있다. 이때, 상기 하드코팅층(30)과 편광자(21) 사이에 다른 층이 구비되지 않았다는 것을 의미한다.
상기 하드코팅층(30)의 손실 정접 계수 tanδ의 최대값이 0.5 이하, 또는 0.4 이하, 바람직하게는 0.35 이하, 더욱 바람직하게는 0.33 이하일 수 있다. 상기 범위를 만족할 때, 하드코팅층의 내습열성 및 내구성이 우수하게 유지될 수 있다.
상기 tanδ(tan Delta)는 저장 탄성률과 손실 탄성률의 비를 의미한다. 구체적으로, 상기 tanδ(tan Delta)는 하기의 식으로 나타낼 수 있다.
tanδ(tan Delta) = 저장 탄성률 / 손실 탄성률
상기 tanδ(tan Delta)를 측정하기 위해 먼저 하드코팅층 조성과 동일한 조성물을 이형필름에 코팅하고 온도 23℃ 및 상대습도 55% 조건에서 1,000mJ/cm2의 광량을 조사하여 광경화시켜 경화 필름을 제조한다. 이 때 경화 필름의 두께는 30㎛ 내지 50㎛이며, 예컨대 30㎛일 수 있다. 이형필름을 제거한 후, 가로 x 세로 x 두께(5.3mm x 10mm x 30㎛)의 크기로 제조한 시편을 DMA Q800(TA instrument)를 사용하여 Temperature sweep test(Amplitude 10㎛, Preload force 0.01N, Force Track 125%, Frequency 1Hz)로 -10℃부터 160℃까지 5℃/min으로 승온시키면서 저장 탄성률을 측정한다. 측정된 저장 탄성률을 측정된 손실 탄성률로 나눈 값을 기록하고, 최대값에서의 tanδ(tan Delta)을 계산한다.
상기 하드코팅층(30)의 손실 정접 계수 tanδ의 최대값은 90℃ 내지 120℃의 온도 범위, 바람직하게는 95℃ 내지 120℃의 온도 범위, 더욱 바람직하게는 100℃ 내지 120℃의 온도 범위에서 나타날 수 있다. 상기 손실 정접 계수 tanδ의 최대값이 나타나는 온도를 Tmax로 정의할 수 있다.
상기 하드코팅층(30)은 다른 구성을 보호하는 기능을 하므로, 두께가 높을수록 보호 기능이 향상되지만, 광학 특성이 저하될 수 있다. 그러므로, 두께를 일정 범위로 조절하여 보호 기능을 확보하고 광학 특성이 저하되지 않도록 하는 것이 중요하다. 구체적으로, 상기 하드코팅층의 두께는 5 ㎛ 내지 15 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 10 ㎛, 더욱 바람직하게는 6 ㎛ 내지 9 ㎛ 일 수 있다. 두께가 15 ㎛를 초과하면 하드코팅층의 광학 특성이 저해되는 문제가 있고, 하드코팅층의 두께가 5 ㎛를 미달하면 보호 기능이 저하되어 고온 또는 고습 내구성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 상기 하드코팅층(30)의 두께는 화상 표시 장치의 단면을 FESEM SU-8020 SYSTEM 장비를 이용하여 측정할 수 있다(측정 조건: 가속 전압 2 kV, Emission current: 10uA, Working distance: 8mm, Detector: SE).
상기 하드코팅층(30)은 투습도가 낮은 특성을 갖는다. 구체적으로, 상기 하드코팅층의 투습도(WVTR)가 38℃의 온도에서 200 g/m2*day 이하, 바람직하게는 150 g/m2*day 이하, 더욱 바람직하게는 120 g/m2*day 이하일 수 있다.
상기 투습도는 일정한 외부 환경에서 단위 시간, 단위 면적 당 수분이 통과하는 양을 의미하여, 필름의 내부와 외부의 습도차이가 90%인 환경에서 측정될 수 있고, 상기 투습도는 Labthink사의 WVTR 장비(장비명: WVTR TSY-T3)로 측정할 수 있다. 상기 장비는 밀폐된 챔버 내에 저울이 있는 구조이며, 챔버 내 환경은 38℃, 습도 10%로 유지된다. 또한, 투습컵에 물을 부은 후, 그 위에, 하드코팅층과 동일한 조성을 갖는 시편을 덮고 고정시킨다. 투습컵 내부의 습도는 물이 가득 차 있어 100%이므로, 투습컵 내부와 외부의 습도 차이는 90%가 된다. 24시간 경과 후, 투습컵의 무게를 측정하여 초기 무게와의 차이를 통해 증발한 물의 양을 계산할 수 있다.
상기 하드코팅층(30)은 광탄성계수의 절대값이 낮은 특성을 갖는다. 구체적으로, 상기 하드코팅층(30)은 광탄성계수의 절대값이 12 x 10-12 m2/N 이하, 바람직하게는 11 x 10-12 m2/N 이하, 더욱 바람직하게는 10.8 x 10-12 m2/N 이하일 수 있다. 상기 범위를 초과하는 경우, 고온 고습 조건에서 응력에 의한 광학 왜곡이 생기고 그로 인한 빛샘 현상이 발생하는 문제가 있다.
상기 광탄성계수는 등방성의 고체에 가해진 응력(△F)에 대한 복굴절(△n) 발현 정도로 정의된다(관계식: c=△n/△F). 측정 방법으로는, 상기 하드코팅층과 동일한 조성을 갖는 시편을 40 내지 50㎛ 두께 및 너비 15mm X 길이 100mm의 크기로 재단한 후, 이를 25℃의 온도 및 50%의 상대습도 조건에서 편광 분광 광도계를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 시편의 양 끝 면을 지지대로 고정한 후, 하중(Stress) 변화에 따른 복굴절을 측정하고, 그 기울기로부터 광탄성계수를 측정한다.
상기 하드코팅층(30)은 외부 충격에 대한 강도가 우수한 특성을 갖는다. 구체적으로, 상기 하드코팅층의 연필 경도가 HB 이상 9H 이하, 바람직하게는 1H 이상 9H 이하일 수 있다. 상기 하드코팅층의 연필 경도는 JIS K 5600 5-4의 시험 방법에 의해 측정할 수 있다. 상기 하드코팅층과 동일한 조성을 갖는 시편을 제작한 후, 측정하고자 하는 경도의 연필심을 연필경도 시험기 위에 고정시킨다. 이후, 측정하고자 하는 경도의 연필심의 끝을 평평하게 다듬어서, 연필심의 끝면과 시편의 표면이 45도 각도를 이루도록 하여 시편 위에 연필심을 올려놓는다. 연필심의 끝부분에 500g의 하중이 가해지도록 분동을 설치한 후, 5mm/sec의 속도로 연필을 이동시켜가며 육안으로 표면을 검사한다.
상기 하드코팅층(30)의 80℃에서의 저장 탄성률은 800 Mpa 내지 10,000 Mpa가 바람직하고, 1,000 Mpa 내지 5,000Mpa가 더욱 바람직하며, 1,500 Mpa 내지 3,500Mpa가 가장 바람직하다. 상기 하드코팅층의 저장 탄성률이 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 고온 또는 고습 환경에서 편광자의 수축 또는 팽창에 의한 편광자의 크랙 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다. 또한, 편광판에 대한 접착력도 향상시킬 수 있다. 따라서, 고온에서의 편광판의 수축 및 팽창을 억제함으로써, 우수한 접착력은 물론, 빛샘 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 하드코팅층(30)은 굴절율이 D선 파장에서 1.4 이상 1.5 이하일 수 있다. 이때, 상기 D선 파장의 광원은 LED 램프일 수 있다.
상기 하드코팅층(30)은 광경화성 조성물을 편광판(20)의 상부면에 코팅하고 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 즉, 하드코팅층(30)은 상기 광경화성 조성물의 경화물을 포함할 수 있다. 상기 광경화성 조성물은, 빛의 조사에 의해 경화가 진행되는 조성물을 의미한다.
한편, 상기 코팅 방법은 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술 분야에 잘 알려진 방법에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 편광자의 적어도 일면에 상기 광경화성 조성물을 당해 기술 분야에 잘 알려진 코팅 법, 예컨대, 스핀 코팅, 바 코팅, 롤 코팅, 그라비아 코팅, 블레이드 코팅 등의 방법으로 도포하여 하드코팅층을 형성한 다음, 자외선 조사 장치를 이용하여 조사광인 자외선을 조사하는 방법으로 형성될 수 있다.
상기 자외선의 파장은 100nm 내지 400nm가 바람직하고, 320nm 내지 400nm가 더욱 바람직하다. 또한, 상기 조사광의 광량은 100mJ/cm2 내지 1,000mJ/cm2가 바람직하고, 500mJ/cm2 내지 1,000mJ/cm2 이 더욱 바람직하다.
상기 조사광의 조사 시간은 1초 내지 10분이 바람직하고, 2초 내지 30초가 더욱 바람직하다. 상기 조사 시간 범위를 만족하는 경우, 광원으로부터 지나치게 열이 전달되는 것을 방지하여, 편광자에 주행 주름이 발생하는 것을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
상기 하드코팅층은 폴리실록산 화합물을 포함한다. 즉, 상기 하드코팅층은 폴리실록산 화합물을 포함하는 광경화성 조성물을 포함할 수 있다. 상기 폴리실록산 화합물은 하드코팅층의 표면에너지를 낮추어, 상기 하드 코팅층에 공정 필름을 적층 시 하드 코팅층과 공정 필름이 서로 들러붙는 블로킹 현상을 억제하는 효과를 갖는다. 또한, 상기 폴리실록산 화합물은 결합 에너지가 크므로 내열성이 우수하다.
상기 하드코팅층은 고리형 폴리실록산 구조를 갖는 폴리실록산 화합물을 포함할 수 있다. 즉, 상기 폴리실록산 화합물은 고리형 폴리실록산 구조를 갖는 것일 수 있다. 본 명세서에서, “고리형 폴리실록산 구조”는 고리의 구성요소에 실록산 단위(Si-O-Si)를 2 이상 갖는 구조를 의미한다. 상기 폴리실록산 화합물이 고리형 폴리실록산 구조를 포함하는 경우, 선형 폴리실록산 구조를 포함하는 경우에 비하여 내열성이 우수한 장점을 갖는다. 구체적으로, 분자 구조 내에 고리 구조를 포함함으로써, 경화물의 가교 밀도를 증가시켜 고온 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 실록산 고유의 특성인 발수성으로 인해 고습 환경에서 하드코팅층의 보호 기능을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 폴리실록산 화합물은 고리형 폴리실록산 구조를 포함함으로써, 고온 및 고습 환경에서의 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 폴리실록산 화합물은 고리형 폴리실록산 구조를 주사슬 또는 곁사슬에 포함할 수 있으며, 바람직하게는 주사슬에 포함할 수 있다. 이 경우 내열성이 우수한 장점을 갖는다.
상기 폴리실록산 화합물은 상기 양이온 중합성 관능기를 2 이상 포함할 수 있다. 이때, 상기 양이온 중합성 관능기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 양이온 중합성 관능기는 에폭시기, 비닐 에테르기, 옥세탄기 또는 알콕시실릴기일 수 있고, 에폭시기가 바람직하다. 상기 에폭시기는 지환식 에폭시기일 수 있다.
상기 폴리실록산 화합물은 시판품으로서의 KR-470」[4 관능 에폭시고리형 실록산 화합물: 신에츠 화학(주) 제] 및 「X-40-2678」[2 관능 에폭시고리형 실록산 화합물: 신에츠 화학(주) 제]등을 들 수 있다.
상기 폴리실록산 화합물의 함량은 하드코팅층 100 중량부를 기준으로 6 중량부 이상 50 중량부일 수 있다. 하한이 8 중량부 이상, 더욱 바람직하게는 10 중량부 이상일 수 있다. 또한, 상한이 50 중량부 이하, 바람직하게는 30 중량부 이하, 더욱 바람직하게는 20 중량부 이하일 수 있으며, 가장 바람직하게는 10 중량부 이상 20 중량부 이하일 수 있다. 하드코팅층 100 중량부는 하드코팅층을 형성하기 위한 광경화성 조성물의 고형분 100 중량부를 기준으로 한 것일 수 있다. 상기 범위를 만족할 때, 하드코팅층의 내열성이 개선되는 효과가 있다.
상기 편광판 하드코팅층 형성용 광경화성 조성물은 양이온계 광경화성 조성물일 수 있다. 즉, 상기 하드코팅층은 양이온계 광경화성 조성물의 경화물을 포함할 수 있다.
상기 하드코팅층은 에폭시 화합물 및 옥세탄 화합물을 포함하는 광경화성 조성물의 경화물을 포함할 수 있다. 즉, 상기 광경화성 조성물은 에폭시 화합물 및 옥세탄 화합물을 포함할 수 있다.
상기 에폭시 화합물은 조성물의 경화 후의 열팽창계수를 낮추어 주기 위한 것으로서, 지환족 에폭시 화합물, 지방족 에폭시 화합물, 방향족 에폭시 화합물, 수소화 에폭시 화합물 또는 에폭시기 함유 (메트)아크릴계 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 지환족 에폭시 화합물은 지환족 에폭시 고리를 하나 이상 포함하는 것으로서, 에폭시기가 지방족 고리를 구성하는 인접하는 2개의 탄소 원자 사이에 형성되어 있는 화합물을 의미한다. 예를 들면, 디시클로펜타디엔디옥사이드, 리모넨디옥사이드, 4-비닐시클로헥센디옥사이드, 2,4-에폭시시클로헥실메틸, 3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트, 디시클로펜타디엔디옥사이드, 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 조성물의 경화 후의 열팽창계수를 낮추어 주고, 조성물로부터 형성되는 접착제층의 강도(hardness)를 부여하기 위한 것으로서, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4'-에폭시시클로헥산카복실레이트가 바람직하다.
상기 지방족 에폭시 화합물의 예시로서는 노볼락 에폭시, 비스페놀 A 계 에폭시, 비스페놀 F 계 에폭시, 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르, 1,4-부탄디올디글시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 네오펜틸디글시딜에테르, 레조시놀디글리시딜에테르, 디에틸렌글라이콜디글리시딜에테르, 에틸렌글라이콜디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, n-부틸 글리시딜 에테르, 2-에틸헥실 글리시딜 에테르 등을 들 수 있다.
상기 방향족 에폭시 화합물은, 분자 내에 적어도 하나 방향족 탄화수소 고리를 포함하는 에폭시 화합물을 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 비스페놀 A의 디글리시딜에테르, 4,4'-메틸렌디페놀 디글리시딜에테르, 비스페놀 F의 디글리시딜에테르, 비스페놀 S의 디글리시딜에테르와 같은 비스페놀형 에폭시 수지; 페놀노볼락 에폭시 수지, 크레졸노볼락 에폭시 수지, 히드록시벤즈알데히드페놀노볼락 에폭시 수지와 같은 노볼락형의 에폭시 수지; 테트라히드록시페닐 메탄의 글리시딜에테르, 테트라히드록시벤조페논의 글리시딜에테르, 에폭시화폴리비닐페놀과 같은 다관능형의 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
상기 수소화 에폭시 화합물은, 상기 방향족 에폭시 화합물을 촉매의 존재 하에 가압 하에서 선택적으로 수소화 반응을 행함으로써 얻어지는 에폭시 화합물을 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 그 중에서도 특히 수소화한 비스페놀 A의 디글리시딜에테르를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 에폭시기 함유 (메트)아크릴계 화합물은, 분자 내에 에폭시기와 (메트)아크릴로일옥시기를 모두 포함하는 화합물을 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 글리시딜아크릴레이트, 2-메틸글리시딜아크릴레이트, 3,4-에폭시부틸아크릴레이트, 6,7-에폭시헵틸아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 2-메틸글리시딜메타크릴레이트, 3,4-에폭시부틸메타크릴레이트, 6,7-에폭시헵틸메타크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실메타크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트글리시딜에테르 등을 들 수 있다.
상기 에폭시 화합물은 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물일 수 있다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물은 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 가지며, 그 에폭시기 중 어느 하나 이상이 지환식 에폭시기일 수 있다. 상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물은 조성물의 다른 부재에 대한 접착 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 조성물의 유리 전이 온도가 높아져서 상기 접착제층이 충분한 내구성을 확보하도록 하여, 내열 또는 열 충격 조건에서도 편광자의 균열의 발생을 방지할 수 있다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물은 방향족 고리를 실질적으로 갖지 않는 것일 수 있다. 이 경우, 광경화 효율이 개선되고, 내후성 및 굴절율과 같은 경화 후의 광학 특성이 향상될 수 있다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물은 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 가지며, 그 에폭시기가 모두 지환식 에폭시기일 수 있다. 이 경우, 접착제 조성물의 다른 부재에 대한 접착 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물의 지환식 고리의 탄소수는 4 내지 10일 수 있으며, 바람직하게는 6일 수 있다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물의 지환식 고리는 치환 또는 비치환된 것일 수 있으며, 치환기의 예시로는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 들 수 있다. 상기 탄소수 범위에서 경화 속도 및 경화 후의 접착 강도가 개선될 수 있다. 상기 알킬기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형 알킬기를 의미할 수 있고, 상기 알킬기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의하여 치환되어 있거나, 비치환된 상태일 수 있다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물은 지환식 에폭시 고리를 하나 이상 포함하는 것으로서, 에폭시기가 지방족 고리를 구성하는 인접하는 2개의 탄소 원자 사이에 형성되어 있는 화합물을 의미하고, 지환족 에폭시 화합물로 명명될 수 있으며, 하기 화학식 a1로 나타낸 바와 같이 분자 내에 지환족 환에 결합된 에폭시기를 적어도 하나 가지는 화합물일 수 있다.
[화학식 a1]
Figure pat00001
상기 화학식 a1에서 m은 2 내지 5의 정수이고, 상기 화학식 a1에서 (CH2)m 내의 하나 또는 복수의 수소 원자를 제거함으로써 얻어지는 기가 방향환이 없는 다른 화학 구조에 결합된 화합물이 지환족 에폭시 화합물일 수 있다. 즉, 에폭시화 지방족 고리기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물의 예시는 아래 화학식으로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물로는, 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시시클로헥실메틸 에폭시시클로헥산카복실레이트계 화합물이 예시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물의 다른 예시로는, 하기 화학식 2로 표시되는 알칸디올의 에폭시시클로헥산 카복실레이트계 화합물을 들 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00003
상기 화학식 2에서 R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타내고, n은 2 내지 20의 정수를 나타낸다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물의 다른 예시로는, 하기 화학식 3으로 표시되는 디카르복시산의 에폭시 시클로헥실메틸 에스테르계 화합물을 들 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00004
상기 화학식 3에서 R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타내고, p는 2 내지 20의 정수를 나타낸다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물의 다른 예시로는, 하기 화학식 4로 나타나는 폴리에틸렌글리콜의 에폭시시클로헥실메틸 에테르계 화합물을 들 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00005
상기 화학식 4에서 R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타내고, q는 2 내지 20의 정수를 나타낸다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물의 다른 예시로는, 하기 화학식 5로 나타나는 알칸디올의 에폭시시클로헥실메틸 에테르계 화합물을 들 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00006
상기 화학식 5에서 R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타내고, r는 2 내지 20의 정수를 나타낸다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물의 다른 예시로는, 하기 화학식 6으로 나타나는 디에폭시트리스피로계 화합물을 들 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00007
상기 화학식 6에서 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물의 다른 예시로는, 하기 화학식 7로 나타나는 디에폭시모노스피로계 화합물을 들 수 있다.
[화학식 7]
Figure pat00008
상기 화학식 7에서 R13 및 R14은 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물의 다른 예시로는, 하기 화학식 8로 나타나는 비닐시클로헥센 디에폭시드 화합물을 들 수 있다.
[화학식 8]
Figure pat00009
상기 화학식 8에서 R15는 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물의 다른 예시로는, 하기 화학식 9로 표시되는 에폭시시클로펜틸 에테르 화합물을 들 수 있다.
[화학식 9]
Figure pat00010
상기 화학식 9에서 R16 및 R17은, 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물의 다른 예시로는, 하기 화학식 10으로 표시되는 디에폭시 트리시클로 데칸 화합물을 들 수 있다.
[화학식 10]
Figure pat00011
상기 화학식 10에서 R18은, 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물의 다른 예시로는, 보다 구체적으로 에폭시시클로헥실메틸 에폭시시클로헥산 카복실레이트 화합물, 알칸디올의 에폭시시클로헥산 카복실레이트 화합물, 디카르복시산의 에폭시시클로헥실메틸 에스테르 화합물 또는 알칸디올의 에폭시시클로헥실메틸 에테르 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 7-옥사비시클로[4,1,0]헵탄-3-카르복시산과 (7-옥사-비시클로[4,1,0]헵토-3-일)메타놀과의 에스테르화물(상기 화학식 1에서 R1 및 R2가 수소인 화합물); 4-메틸-7-옥사비시클로[4,1,0]헵탄-3-카르복시산과 (4-메틸-7-옥사-비시클로[4,1,0]헵토-3-일)메탄올과의 에스테르화물(상기 화학식 1에서, R1이 4-CH3이고, R2가 4-CH3인 화합물); 7-옥사비시클로[4,1,0]헵탄-3-카르복시산과 1,2-에탄디올과의 에스테르화물(상기 화학식 2에서 R3 및 R4가 수소이고, n이 2인 화합물); (7-옥사비시클로[4,1,0]헵토-3-일)메탄올과 아디프산의 에스테르화물(상기 화학식 3에서 R5 및 R6가 수소이고, p가 2인 화합물); (4-메틸-7-옥사비시클로[4,1,0]헵토-3-일)메탄올과 아디프산의 에스테르화물(상기 화학식 3에서 R5 및 R6가 4-CH3이고, p가 2인 화합물); 및 (7-옥사비시클로[4,1,0]헵토-3-일)메탄올과 1,2-에탄디올의 에테르화물(상기 화학식 5에서 R9 및 R10이 수소이고, r이 2인 화합물)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 바람직하게 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 에폭시 화합물은 조성물의 유리 전이 온도(Tg)를 높여주고, 조성물로부터 형성되는 접착제층의 강도(hardness)를 부여하기 위한 것으로서, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4'-에폭시시클로헥산카복실레이트가 바람직하다.
상기 옥세탄 화합물은 분자 내에 적어도 1개의 옥세타닐기를 갖는 것이면, 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술 분야에 잘 알려진 다양한 옥세탄 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 상기 옥세탄 화합물로는, 3-에틸-3-〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸〕옥세탄, 1,4-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸〕벤젠, 1,4-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시〕벤젠, 1,3-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시〕벤젠, 1,2-비스〔(3-에틸 옥세탄-3-일)메톡시〕벤젠, 4,4'-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시〕비페닐, 2,2'-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시〕비페닐, 3,3',5,5'-테트라메틸-4,4'-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시〕비페닐, 2,7-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시〕나프탈렌, 비스〔4-{(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시}페닐〕메탄, 비스〔2-{(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시}페닐〕메탄, 2,2-비스〔4-{(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시}페닐〕프로판, 노볼락형페놀-포름알데히드 수지의 3-클로로메틸-3-에틸옥세탄에 의한 에테르화 변성물, 3(4),8(9)-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸〕-트리시클로[5.2.1.0 2,6 ]데칸, 2,3-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸〕노르보르난, 1,1,1-트리스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸〕프로판, 1-부톡시-2,2-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸〕부탄, 1,2-비스〔{2-(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시}에틸티오〕에탄, 비스〔{4-(3-에틸옥세탄-3-일)메틸티오}페닐〕술피드, 1,6-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시〕-2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로헥산 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광경화성 조성물은 광개시제, 광증감제, 또는 광증감보조제를 더 포함할 수 있다.
상기 광개시제는 310nm 이하의 파장을 흡수하는 요오드계 화합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 광개시제는 310nm 이하의 파장을 흡수하여 활성화되어, 활성 에너지의 조사에 의해 양이온(cation)이나 루이스산을 만들어내는 요오드계 화합물을 의미한다. 예를 들어, 디페닐이오도늄 헥사플루오르포스페이트(Iod-PF6), 디페닐이오도늄 트리플레이트(Iod-OSO2CF3), 디페닐이오도늄 p-톨루엔술포네이트(Iod-OSO2PhCH3), 디페닐이오도늄 클로라이드(Iod-Cl), [4-메틸페닐-(4-(2-메틸프로필)페닐)]이오도늄 헥사플루오르포스페이트(Irgacure 250) 등이 있으며, [4-메틸페닐-(4-(2-메틸프로필)페닐)]이오도늄 헥사플루오르포스페이트(Irgacure 250)가 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광개시제의 함량은 광경화성 조성물 전체 100 중량부에 대하여, 상기 광개시제는 2 내지 5 중량부가 바람직하고, 2.5 내지 3.5 중량부가 더욱 바람직하다. 상기 광개시제가 상기 수치 범위의 함량으로 포함되는 경우, 자외선이 하드코팅층 내부까지 효과적으로 도달할 수 있고, 중합률도 우수하며, 생성되는 중합체의 분자량이 작아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 형성되는 하드코팅층의 응집력 및 편광자에 대한 접착력이 우수한 장점이 있다.
상기 광경화성 조성물은 광증감제를 포함한다. 상기 광증감제는 티오크산톤계 광증감제일 수 있다.
상기 티오크산톤계 광증감제는 알킬티오크산톤계, 알콕시티오크산톤계 또는 할로티오크산톤계 광증감제를 예로 들 수 있다. 구체적인 구조는 아래 화학식 B와 같다.
[화학식 B]
Figure pat00012
상기 화학식 B에 있어서, R1' 내지 R8'는 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 알콕시기일 수 있다.
상기 화학식 B에 있어서, R1' 내지 R8'는 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 8의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 8의 알콕시기일 수 있다.
상기 티오크산톤계 광증감제의 더욱 구체적인 예시는, 2-이소프로필티오크산톤, 4-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.
상기 광증감제의 함량은 광경화성 조성물 전체 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.4 중량부일 수 있고, 0.1 내지 0.3 중량부가 바람직하다. 상기 광증감제가 상기 수치 범위의 함량으로 포함되는 경우, 380nm 이상의 자외선을 받아 310nm 이하의 광개시제가 효율적으로 개시가 될 수 있도록 도와주며, 하드코팅층 내부까지 효과적으로 경화되어 중합률이 우수하며, 생성되는 중합체의 분자량이 작아지는 것을 방지할 수 있다.
상기 광경화성 조성물은 광증감보조제를 더 포함한다. 구체적으로, 상기 광증감보조제는 나프탈렌계 화합물일 수 있다.
상기 광증감보조제는 하기 화학식 C로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 C]
Figure pat00013
상기 화학식 C에 있어서,
R11' 및 R12'는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
상기 광증감보조제의 종류로는 1,4-디메톡시 나프탈렌, 1-에톡시-4-메톡시 나프탈렌, 1,4-디에톡시 나프탈렌, 1,4-디프로폭시 나프탈렌, 1,4-디부톡시 나프탈렌 등이 있다.
상기 광증감보조제의 함량은 광경화성 조성물 전체 100 중량부에 대하여, 상기 광증감보조제는 1 내지 3 중량부가 바람직하고, 1 내지 2 중량부가 더욱 바람직하다. 상기 광증감보조제가 상기 수치 범위의 함량으로 포함되는 경우 광증감제가 여기 되어 광개시제를 개시할 수 있도록 도와준다. 구체적으로, 380nm 이상의 자외선을 받아 여기된 안트라센계 광증감제가 상기 광증감 보조제에 에너지를 즉각적으로 전달하고 이렇게 여기된 광증감보조제는 효율적으로 광개시제가 개시될 수 있도록 에너지를 전달한다. 이로 인해 하드코팅층 내부까지 효과적으로 도달할 수 있고, 중합률도 우수하며, 생성되는 중합체의 분자량이 작아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 형성되는 하드코팅층의 응집력 및 편광자에 대한 접착력이 우수한 장점이 있다.
상기 광경화성 조성물은 필요에 따라서 염료, 안료, 자외선 안정제, 산화 방지제, 조색제, 보강제, 충진제, 소포제, 계면 활성제 및 가소제 중 1 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 광경화성 조성물은 경화 후 유리 전이 온도가 90℃ 이상 130℃ 이하인 것이 바람직하며, 100℃ 내지 130℃일 수 있다. 상기와 같은 수치 범위의 유리 전이 온도를 갖는 경우 고온 환경하에서도 우수한 내구성을 갖는 하드코팅층의 구현이 가능하다.
본 명세서에서 유리 전이 온도는 이형필름(예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름)에 두께 50 ㎛로 도포하고, 광량 1000mJ/cm2 이상의 조건에서 자외선을 조사하여 경화시킨 후, 상기 이형 필름을 제거하고, 시편을 일정한 크기로 레이저 재단한 후, DMA(dynamic mechanical analysis)를 통해 측정한다. 이 때, 측정온도는 -10℃의 시작 온도에서 5℃/min의 승온 속도로 160℃까지 승온시키며 10%의 strain으로 일정하게 인장할 때의 저장 탄성률의 변곡을 통해 유리 전이 온도를 확인한다.
상기 광경화성 조성물의 25℃에서의 점도는 50 cps 이상 200cps 이하가 바람직하며, 50 cps 이상 130 cps가 더욱 바람직하다. 상기 광경화성 조성물의 점도가 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 하드코팅층의 두께를 얇게 형성할 수 있고, 작업성이 우수한 장점이 있다. 상기 점도는 브룩필드 점도계를 이용하여 18번 스핀들(spindle)을 이용하여 상온에서 측정할 수 있다. 이때, 조성물의 양은 6.5 내지 10mL이 적절하며, 빛에 장시간 노출되는 것을 피하기 위하여 5분 이내에서 안정화된 수치를 측정한다.
상기 편광자는 당해 기술분야에 잘 알려진 편광자, 예를 들면, 요오드 또는 2색성 염료를 포함하는 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 필름을 사용할 수 있다. 상기 편광자는 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 또는 이색성 염료를 염착시켜서 제조될 수 있으나, 이의 제조방법은 특별히 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서, 편광자는 하드코팅층(또는 보호 필름)을 포함하지 않는 상태를 의미하며, 편광판은 편광자와 하드코팅층(또는 보호 필름)을 포함하는 상태를 의미한다.
편광판은 폴리비닐알코올계 수지 필름을 일축 연신하는 공정, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 2색성 색소로 염색하고, 그 2색성 색소를 흡착시키는 공정, 2색성 색소가 흡착된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 붕산 수용 액으로 처리하는 공정, 붕산 수용액에 의한 처리 후에 수세하는 공정 및 이들 공정이 실시되어 2색성 색소가 흡착 배향된 일축 연신 폴리비닐알코올계 수지 필름에 하드코팅층을 접합하는 공정을 거쳐 제조된다.
상기 일축 연신은 2색성 색소에 의한 염색 전에 행할 수도 있고, 2색성 색소에 의한 염색과 동시에 행할 수도 있고, 2색성 색소에 의한 염색 후에 행할 수도 있다. 일축 연신을 2색성 색소에 의한 염색 후에 행하는 경우, 이 일축 연신은 붕산 처리 전에 행할 수도 있고, 붕산 처리 중에 행할 수도 있다. 또한, 이들 복수의 단계에서 일축 연신을 행하는 것도 가능하다. 일축 연신을 하기 위해서는 주속이 서로 다른 롤 사이에서 일축으로 연신할 수도 있고, 열 롤을 이용하여 일축으로 연신할 수도 있다. 또한, 대기 중에서 연신을 행하는 건식 연신일 수도 있고, 용제에 의해 팽윤한 상태에서 연신을 행하는 습식 연신일 수도 있다. 연신 배율은 특별히 한정되지 않으나, 통상 4배 내지 8배이다.
한편, 상기 편광자는 두께가 5㎛ 내지 40㎛인 것이 바람직하고, 5㎛ 내지 25㎛인 것이 더욱 바람직하다. 편광자의 두께가 상기 수치 범위보다 얇으면 광학특성이 떨어질 수 있으며, 상기 수치 범위보다 두꺼우면 저온(예를 들어, -30℃)에서의 편광자 수축량이 커져서 전체적인 편광판의 열에 관련한 내구성을 약화시킬 수 있다.
또한, 상기 편광자가 폴리비닐알코올계 필름인 경우, 폴리비닐알코올계 필름은 폴리비닐알코올 수지 또는 그 유도체를 포함하는 것이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 이때, 상기 폴리비닐알코올 수지의 유도체로는 폴리비닐포르말 수지, 폴리비닐아세탈 수지 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 시판되는 폴리비닐알코올계 필름, 예컨대, 구라레 사의 P30, PE30, PE60, 일본합성사의 M2000, M3000, M6000 등을 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리비닐알코올계 필름은, 중합도가 1,000 내지 10,000이 바람직하고, 1,500 내지 5,000 인 것이 더욱 바람직하다. 중합도가 상기 수치 범위를 만족할 때, 분자의 움직임이 자유롭고, 요오드 또는 이색성 염료 등과 유연하게 혼합될 수 있다.
상기 편광판 적층체는 상기 편광판의 하면에 구비된 점착층을 더 포함할 수 있다.
상기 편광판 적층체는 상기 편광판 및 점착층 사이에 구비된 보호 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 보호 필름(23)은 위상차 필름일 수 있다. 즉, 상기 편광판 적층체는 상기 편광판 및 상기 점착층 사이에 구비된 위상차 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 보호 필름(23)의 면상 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값은 각각 0.1 내지 150 nm 일 수 있다.
상기 보호 필름(23)은 각각 고분자 필름일 수 있다. 상기 고분자 필름으로는 예를 들면, 폴리에틸렌 필름 또는 폴리프로필렌 필름 등의 폴리올레핀 필름, 폴리노르보넨 필름 등의 고리형 올레핀 폴리머(COP: Cycloolefin polymer) 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리아크릴로니트릴 필름, 폴리설폰 필름, 폴리아크릴레이트 필름, 폴리비닐알코올 필름 또는 TAC(Triacetyl cellulose) 필름 등의 셀룰로오스 에스테르계 폴리머 필름이나 상기 폴리머를 형성하는 단량체 중에서 2종 이상의 단량체의 공중합체 필름 등이 예시될 수 있다.
상기 고분자 필름은 주쇄에 치환 또는 비치환 스티렌기를 포함하는 수지 및/또는 이 수지를 포함하는 블렌드를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환 스티렌기를 포함하는 수지로는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN), 메타크릴산메틸-스티렌(MS), 스티렌-말레인산무수물(SMA), 스티렌-말레인산무수물-메타크릴산메틸 공중합체를 포함하는 수지를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 고분자 필름은 치환 또는 비치환 스티렌기를 포함하는 수지를 포함하는 아크릴계 수지를 포함할 수 있다. 상기 아크릴계 수지로는 메타크릴산에스테르, 아크릴산에스테르로 이루어진 아크릴계 수지를 사용할 수 있다. 상기 아크릴계 수지는 N-치환 말레이미드, 락톤환, 글루탈이미드, 말레인산 무수물 등의 환 구조를 포함하는 아크릴계 공중합체 수지를 포함할 수 있다. 상기 고분자 필름에 포함되는 수지의 유리 전이 온도는 100℃ 이상, 바람직하게는 110℃ 이상일 수 있다. 상기 고분자 필름의 두께는 80㎛ 이하일 수 있다. 상기 고분자 필름은 압출 내지 캐스팅 방법으로 원단을 제조하고, 이축 연신 (동시 또는 축차)를 통해 제조할 수 있다.
본 발명은 화상 표시 패널; 및 상기 화상 표시 패널의 일면 또는 양면에 전술한 편광판 적층체를 포함하는 것인 화상 표시 장치를 제공한다. 이때, 상기 편광판 적층체가 상기 편광판의 하면에 구비된 점착층을 더 포함하고, 상기 편광판 적층체의 점착층이 상기 화상 표시 패널에 점착된 것일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 화상 표시 장치는 액정표시장치(LCD), 플라즈마 표시장치(PDP) 및 유기전계발광 표시장치(OLED)일 수 있다.
상기 화상 표시 패널은 액정 패널일 수 있다. 이때, 상기 액정 패널의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 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 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 액정표시장치를 구성하는 기타 구성, 예를 들면, 상부 및 하부 기판(예를 들어, 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판) 등의 종류 역시 특별히 제한되지 않는다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실험예>
아래 표 1의 조성을 갖는 광경화성 조성물을 제조하였다. 광경화성 조성물 1 및 2는 폴리실록산 화합물을 포함하나, 광경화성 조성물 3은 폴리실록산 화합물을 포함하지 않는다.
조성 광경화성 조성물 1 광경화성 조성물 2 광경화성 조성물 3
제1 에폭시 화합물 40 50 65
제2 에폭시 화합물 0 0 20
옥세탄 화합물 20 20 15
고리형 폴리실록산 화합물 40 (KR-470) 0 0
선형 폴리실록산 화합물 0 30 (KR-517) 0
광개시제(Irgacure 250) 2~3 2~3 2~3
광개시제(ITX) 1~2 1~2 1~2
제1 에폭시 화합물: (3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산카르복실레이트, 상품명: CEL-2021P, 다이셀사 제조)
제2 에폭시 화합물: (1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르, 상품명: LD-204)
옥세탄 화합물: (3-에틸-3-[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]옥세탄, 상품명: OXT-221, 도아고세이사 제조)
고리형 폴리실록산 화합물: (상품명: KR-470, Shin-Etsu사 제조)
KR-470 구조
Figure pat00014

선형 폴리실록산 화합물: (KR-517, Shin-Etsu사 제조)

상기 수치값은 각 성분의 중량비를 나타냄.
광개시제의 수치값은 에폭시 화합물, 옥세탄 화합물 및 폴리실록산 화합물의 총 중량에 대한 각 성분의 중량비를 의미함.
<편광판 적층체의 제조>
<실시예 1>
폴리비닐알코올계 필름 편광자(PVA)의 상면에 광경화성 조성물 1을 도포 및 경화하여 편광자의 최상면에 하드코팅층(두께: 6㎛)을 형성하였다. 이후, 편광자의 하면에 UV접착제를 이용하여 위상차 필름(TAC, 두께: 40㎛)을 접합하였으며, 상기 위상차 필름의 편광자에 대향하는 면의 반대면에 점착제를 도포하여 편광판 적층체를 제조하였다.
<실시예 2>
광경화성 조성물 1 대신 광경화성 조성물 2를 사용한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판 적층체를 제조하였다.
<비교예 1>
광경화성 조성물 1 대신 광경화성 조성물 3을 사용한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판 적층체를 제조하였다.
<비교예 2>
편광자의 최상면에 하드코팅층을 형성하는 대신, UV접착제를 이용하여 보호 필름(TAC, 60㎛)을 적층하고, 편광자의 하면에 위상차 필름 대신에 광경화성 조성물 1을 도포하여 보호층(두께: 12㎛)를 형성하였으며, 보호층의 편광자에 대향하는 면의 반대면에 점착제를 도포하여 편광판 적층체를 제조하였다.
<비교예 3>
편광자의 최상면에 하드코팅층을 형성하는 대신, UV접착제를 이용하여 보호 필름(TAC, 60㎛)을 적층하고, 편광자의 하면에 위상차 필름 대신에 광경화성 조성물 3을 도포하여 보호층(두께: 12㎛)를 형성하였으며, 보호층의 편광자에 대향하는 면의 반대면에 점착제를 도포하여 편광판 적층체를 제조하였다.
<비교예 4>
편광자의 최상면에 하드코팅층을 형성하는 대신, UV접착제를 이용하여 보호 필름(PET, 60㎛)을 적층하고, 편광자의 하면에 위상차 필름 대신에 광경화성 조성물 3을 도포하여 보호층(두께: 12㎛)를 형성하였으며, 보호층의 편광자에 대향하는 면의 반대면에 점착제를 도포하여 편광판 적층체를 제조하였다.
<실험예>
1. 하드코팅층의 동적 열특성 측정
편광판 적층체의 하드코팅층과 동일한 조성을 갖는 시편을 제작하여 하드코팅층의 동적열특성을 분석하였다. 이때, TA Instruments 사의 동적기계분석기(DMA: Dynamic Mechanical Analysis)를 사용하였으며, 온도를 상승시켜가며 저장 탄성률(Storage Modulus, Mpa) 및 손실 탄성률(Loss Modulus, Mpa)을 측정하였다.
저장 탄성률을 손실 탄성률로 나눈 값을 손실 정접 계수 tanδ라고 정의하고, 손실 정접 계수 tanδ가 최대값일 때의 온도를 측정하여 Tmax로 기록하였다.
또한, 저장 탄성률의 기울기가 급변하는 지점의 온도를 유리 전이 온도(Tg)로 기록하였으며, 80℃에서의 저장 탄성률을 측정하였다.
2. 하드코팅층의 고온 내수성 평가
실시예 및 비교예의 편광판 적층체를 60℃의 물에 24 시간 동안 침지한 후, 백라이트를 통해 편광자의 색빠짐이나 수포의 발생이 있는 지 관찰하였다. 그 결과, 실시예 1 및 2의 편광판 적층체는 색빠짐 및 표면의 수포(bubble) 발생이 없었으나(O로 표기), 비교예 1 내지 3의 편광판 적층체는 편광자의 색이 빠지거나 표면에 수포가 발생한 것(X로 표기)을 확인할 수 있었다. 이를 도 4 및 도 5에 나타내었다.
3. 하드코팅층의 내열성 테스트
하드코팅층에 의한 편광자 크랙 성장 억제테스트를 진행하였다. 실시예 및 비교예의 편광판 적층체 제조 시에, 편광자에 인위적인 크랙을 유발한 후 고온에서 방치하여 크랙이 성장하는 지 여부를 관찰하였다. 구체적으로, 상기 실시예 및 비교예의 편광판 제조에 있어서, 위상차 필름을 편광자에 적층하기 전에 편광자에 100g의 하중으로 긁어 편광자에 인위적인 크랙을 유발하였으며, 나머지 제조 조건은 동일하게 하여 편광판 적층체를 제조하였다.
제조된 편광판 적층체를 폭 120mm 길이 100mm로 재단한 후, 80℃에서 100시간 내지 300시간 이상 동안 방치한 후, 편광자 수축으로 인해 크랙이 벌어져 빛이 새는 지 관찰하였고, 초기 전체 크랙의 수(C1) 대비 빛이 새는 크랙의 수(C2)를 계산하여, 편광판 내 크랙(crack) 발생률을 도출하였다. 구체적으로는, 200개의 초기 크랙을 발생시켰으며, 초기 크랙 중 빛이 새는 크랙의 수를 계산하였다.
*크랙 발생률: 빛이 새는 크랙의 수/초기 전체 크랙의 수 x 100(%)
그 결과, 실시예 1의 편광판 적층체는 크랙 발생률이 3% 미만이었으나, 비교예 2 및 3의 편광판 적층체는 크랙 발생률이 3%를 초과하였다. 이를 통해, 본 발명의 하드코팅층은 종래의 보호 필름에 비해 두께가 얇더라도 내열성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
4. 하드코팅층의 박리력(밀착력) 테스트
하드코팅층 위에 크로스커터(Cross cutter)를 이용하여 커팅 가이드나 적당한 자 등에 대고 샘플에 1 mm 간격으로 바눅판눈 모양으로 가로 세로로 격자 모양으로 긋는다. 그 후, 브러쉬나 무진천으로 보호층의 표면을 세척한 뒤 이찌방 테이프(니치반 주식회사 제조 셀로테이프)를 붙이고, 180도의 박리 각도로 급격하게 벗긴 후의 박리면에 대하여, 하드코팅층얼마나 떨어졌는지 육안으로 관찰한다. 크로스컷 분류기준(ASTM)에 따라 0B에서 5B로 접착의 정도를 구분한다. 또한, 측정 기준 D3359-87에 따라 측정될 수 있다.
5. 하드코팅층의 투습도 테스트
상술한 방법에 의해 하드코팅층의 투습도를 테스트 하였다.
6. 하드코팅층의 광탄성계수 측정
상술한 방법에 의해 하드코팅층의 광탄성계수를 측정하였다.
7. 하드코팅층의 연필경도 측정
상술한 방법에 의해 하드코팅층의 연필경도를 측정하였다.
실험예 구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
1 tanδ의 최대값 0.30 0.33 0.56 미측정 미측정 미측정
Tmax 108℃ 141℃ 127℃ 미측정 미측정 미측정
E'(@80℃) 1,073 Mpa 1,079℃ 2,025℃ 미측정 미측정 미측정
Tg 77℃ 82℃ 107℃ 미측정 미측정 미측정
2 평가 O O X X X 미측정
3 크랙 발생률(%) 3% 미만 20% 12% 3% 30% 미측정
4 박리력 5B 5B 5B 미측정 미측정 미측정
5 g/m2*day 107 미측정 미측정 300 미측정 10
6 10-12 m2/N 10.64 미측정 미측정 11(MD방향), 12.9(TD 방향) 미측정 미측정
7 단위 H 미측정 미측정 2H 미측정 B
<편광판 적층체 구조에 대한 효과>
본 발명의 편광판 적층체 구조는 편광자의 최상면에 하드코팅층을 구비함으로써, 별도의 보호 필름이 없이도 물성이 우수한 효과를 갖는다.
비교예 2 및 3의 편광판 적층체 구조는 적층체의 최상면에 두께가 두꺼운 보호 필름을 포함하지만 크랙 발생률이 높은 반면에, 실시예 1 및 2의 편광판 적층체는 두께가 얇은 하드코팅층을 포함하더라도 크랙 발생률이 낮은 결과를 나타낸다.
이는, 하드코팅층이 고온 또는 고습 환경에서도 편광자에 대한 접합력이 우수하여 편광자를 효과적으로 보호할 수 있기 때문이다. 반면에, 비교예 2 및 비교예 3의 보호 필름은 접착제를 통해 편광자에 접합되기 때문에, 고온 또는 고습 환경에서 접착제의 접합력이 떨어지는 문제가 있다.
한편, 비교예 2 및 비교예 3의 보호 필름은 TAC필름의 투습도가 높아 고온 또는 고습 환경에서 수분이 투과되어 편광자의 색빠짐을 유발하여 고온고습 신뢰성에서 편광도가 변하는 문제가 있다.
<폴리실록산 화합물의 유무에 대한 효과>
실험예 1의 결과로부터, 하드코팅층 조성이 폴리실록산 화합물을 포함하는 경우(실시예 1 및 2), tanδ의 최대값이 낮게 유지되는 것을 확인할 수 있었다. tanδ의 최대값은 사슬 유동성(chain mobility)를 나타내는 인자로서, 수치가 증가하면 가교성이 감소하고, 수치가 감소하면 탄성이 증가하는 거동으로 설명될 수 있다. 하드코팅층 조성이 폴리실록산 화합물을 포함하는 경우, 하드코팅층의 탄성이 증가하게 된다.
또한, 폴리실록산 화합물이 고리형 폴리실록산 화합물인 경우(실시예 1), 선형 폴리실록산 화합물인 경우(실시예 1)에 비하여 tanδ의 최대값이 더 낮은 것을 확인할 수 있었다. 이는 고리형 폴리실록산 화합물 내부의 고리 구조에 기인한 것으로 설명할 수 있다.
하드코팅층 조성이 폴리실록산 화합물을 포함하는 경우 고온 내수성과 내열성이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (15)

  1. 편광판; 및
    상기 편광판의 최상면에 구비된 하드코팅층을 포함하고,
    상기 하드코팅층의 손실 정접 계수 tanδ의 최대값이 0.5 이하인 것인 편광판 적층체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하드코팅층의 손실 정접 계수 tanδ의 최대값은 90℃ 내지 120℃의 온도 범위에서 나타나는 것인 편광판 적층체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하드코팅층의 두께가 5 ㎛ 내지 15 ㎛인 것인 편광판 적층체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하드코팅층의 투습도(WVTR)가 38℃의 온도에서 200 g/m2*day 이하인 것인 편광판 적층체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하드코팅층의 광탄성계수의 절대값이 12 x 10-12 m2/N 이하인 것인 편광판 적층체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하드코팅층의 연필경도가 HB 이상 9H 이하인 것인 편광판 적층체.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 하드코팅층은 폴리실록산 화합물을 포함하는 것인 편광판 적층체.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 하드코팅층은 고리형 폴리실록산 구조를 갖는 폴리실록산 화합물을 포함하는 것인 편광판 적층체.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 폴리실록산 화합물의 함량은 하드코팅층 100 중량부를 기준으로 6 중량부 이상 50 중량부인 것인 편광판 적층체.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 하드코팅층은 양이온계 광경화성 조성물의 경화물을 포함하는 것인 편광판 적층체.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 하드코팅층은 에폭시 화합물 및 옥세탄 화합물을 포함하는 광경화성 조성물의 경화물을 포함하는 것인 편광판 적층체.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 편광판의 하면에 구비된 점착층을 더 포함하는 것인 편광판 적층체.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 편광판 및 점착층 사이에 구비된 보호 필름을 더 포함하는 것인 편광판 적층체.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 편광판 및 점착층 사이에 구비된 위상차 필름을 더 포함하는 것인 편광판 적층체.
  15. 화상 표시 패널; 및
    상기 화상 표시 패널의 일면 또는 양면에 구비된 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 따른 편광판 적층체를 포함하는 것인 화상 표시 장치.
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