KR100835556B1 - 광대역 콜레스테릭 액정 반사편광자의 제조방법, 및반사편광자 - Google Patents

Abstract

광대역 콜레스테릭 액정 반사편광자의 제조방법 및 반사편광자가 제공된다.

본 발명은, 기판상에 네마틱 액정물질을 도포한 후 냉각하여 네마틱 액정층을 형성하는 공정; 기판상에 콜레스테릭 액정물질을 도포한 후 배향시켜 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정; 상기 콜레스테릭 액정층 상에 상기 네마틱 액정층을 적층하는 공정; 및 상기 네마틱 액정층이 적어도 사전 설정된 두께로 존재할 수 있도록 상기 적층된 액정층에서 상기 네마틱 액정층을 콜레스테릭 액정층으로 확산 성장시키고 경화로 고정시키는 공정;을 포함하는 반사편광자의 제조방법과,

가시광선 영역을 선택반사 파장영역으로 가질 수 있도록 그 하부에서 상부로 가면서 장파장 피치를 갖는 콜레스테릭 액정층; 그리고 상기 콜레스테릭 액정층의 상부에 형성된 λ/4 위상지연을 일으키는 네마틱 액정층;을 포함하는 반사편광자와 에 관한 것이다.

반사편광자, 네마틱 액정, 콜레스테릭액정

Description

광대역 콜레스테릭 액정 반사편광자의 제조방법, 및 반사편광자{Method for manufacturing cholesteric reflective plarizer with quater wave plate, and reflective plarizer therefrom}

본 발명은 액정표시장치(LCD)등에 사용되는 반사편광필름의 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원편광 분리기능 뿐만 아니라 직선편광기능을 갖는 광대역 콜레스테릭 액정을 갖는 반사편광자의 제조방법 및 그 반사편광자에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 디스플레이는 투명 전극을 형성한 유리판 사이에 액정을 주입하고, 상기 유리판의 전후에 편광막을 배치한 구조를 갖는다. 이러한 액정 디스플레이에 이용되는 편광막은 폴리비닐 알코올 필름에 요오드나 2색성 염료 등을 흡착시키고, 이것을 일정 방향으로 연신함으로써 제조된다. 이와 같이 제조된 편광막 그 자체는 한 쪽 방향으로 진동하는 빛을 흡수하고, 다른 한 쪽 방향으로 진동하는 빛만을 통과시켜 직선편광을 만든다. 그 때문에, 편광자의 효율은 이론적으로 50% 를 초과할 수 없고, 액정 디스플레이의 효율을 저하시키는 가장 큰 요인이 되고 있다. 또한 이 흡수 광선 때문에, 액정표시 장치는 광원 출력의 증대를 어느 정도 이상까지 실시하면, 흡수 광선의 열변환에 의한 발열로 편광자가 파괴되거나, 열이 셀 내부의 액정층으로의 열영향 때문에 표시 품위가 열화되는 등의 폐해를 초래하는 문제가 있었다.

따라서 원편광 분리 기능을 갖는 콜레스테릭 액정을 반사편광막으로 이용하는 기술이 제시되고 있다. 이러한 콜레스테릭 액정은 액정의 나선의 회전 방향과 원편광 방향이 일치하고, 파장이 액정의 나선 피치와 같은 원편광의 빛만을 반사하는 선택 반사 특성을 가지고 있다. 그러므로 이러한 선택 반사특성을 이용하여, 일정한 파장 대역의 자연광의 특정한 원편광만을 투과 분리하고, 나머지를 반사하여 재이용함으로써 고효율의 편광막의 제조가 가능하다.

그런데 이때 투과한 원편광은 λ/4 파장판을 통과함으로써 직선 편광으로 변환되고, 이 직선 편광의 방향을 액정 디스플레이에 이용하는 흡수형 편광자의 투과 방향과 일치시킴으로써 고투과율의 액정 표시 장치를 얻을 수 있다. 즉, 콜레스테릭 액정 필름을 λ/4 파장판과 조합하여 직선 편광자로서 이용하면 이론적으로 빛의 손실이 없기 때문에, 50% 의 빛을 흡수하는 종래의 흡수형 편광자를 단독으로 이용한 경우에 비하여 이론상으로는 2 배의 밝기 향상을 얻을 수 있다.

한편 이러한 콜레스테릭 액정을 이용한 종래기술로서, 수평배향을 유도하여 각각 선택반사특성이 부여된 콜레스테 액정필름층을 단파장에서 장파장의 순서대로 접착 적층함으로써 가시광선영역을 선택반사 파장영역으로 가지도록 한 광대역 콜레스테릭 액정필름 제조기술(출원번호:10-1998-0000498,10-1999-0065640,10- 2004-0078416,10-2004-0060853)을 들 수 있다. 그러나 본 기술은 접착층을 통한 콜레스 테릭 액정 필름의 적층과 콜레스테릭 액정 중합체 층의 단순한 적층은 가시광 전역을 커버하기 위해서는 최저일 경우에 3층이 필요하여, 두께를 증가시키고, 접착 계면의 상이한 굴절률로 인하여 반사 손실이 증가되는 문제점을 갖는다.

또한 두 개 이상의 콜레스테릭 액정 중합체층이 반사광의 중심 파장을 기준으로 하여 길고 짧은 순서로 밀착된 상태로 서로 적층되어 두께 방향으로 나선 피치가 변하는 원편광 분리층 및 반사광의 중심 파장의 장파장 측에 배치된 위상차층을 포함하는 편광자 제조기술(출원번호:10-1998-0043207,10-1998-0017719, 10-1999- 0006902, 10-1998-0019146, 10-2005-7015572)도 제시되고 있다. 그러나 본 기술은 원편광자를 선편광자로 바꾸기 위해 광대역 원편광 반사판은 위상차판과의 조합이 필요한데, 이로인한 2차적인 제조 공정의 번잡함이나 공정수 증대로 인한 수율 저하, 광손실을 피할 수 없다.

일반적으로 네마틱 액정에 소량의 콜레스테릭 액정을 첨가하더라도 그것은 콜레스테릭 액정이 된다. 콜레스테릭 액정에 네마틱 액정을 첨가하여 그 혼합비를 조절함으로써 액정의 나선의 회전 방향과 원편광 방향이 일치하고, 파장이 액정의 나선 피치와 같은 원편광의 빛만을 반사하는 선택 반사 특성이 가능하다.

그런데 가시광 전역을 커버하기 위해서는, 다른 선택 반사 중심 파장을 갖는 복수층을 적층하거나, 단층으로 피치 길이를 두께 방향에서 연속 변화시켜 선택 반사 중심 파장 자체의 존재 분포전체를 형성하는 것이 실시되고 있었다. 예를 들어, 두께 방향에서 피치 길이를 연속 변화시키는 방법으로서, 일본 공개특허공보 평6-281814호, 일본 특허 제3272668호 명세서, 일본 공개특허공보 평11-248943호 등에 제시된 기술을 들 수 있다. 이 방법은 콜레스테릭 액정 조성물을 자외선 노광에 의하여 경화시킬 때에, 노광면측과 출사면측의 노광 강도에 차를 두고, 중합 속도에 차를 둠으로써, 반응 속도가 다른 액정 조성물의 조성비 변화를 두께 방향에서 형성함에 그 기술적 의의가 있다. 그러나 본 기술에서의 광대역 원편광 자도 위상차판과의 조합이 필요하므로, 이로 인한 2차적인 제조 공정의 번잡함이나 공정수 증대로 인한 수율 저하, 광손실을 피할 수 없다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 원편광 분리기능 뿐만 아니라 직선 편광자 기능도 동시에 수행하는 광대역의 반사 대역을 갖는 광대역 콜레스테릭 액정을 포함하는 반사편광자 및 이의 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

가시광선 영역을 선택반사 파장영역으로 가질 수 있도록 그 하부에서 상부로 가면서 장파장 피치를 갖는 콜레스테릭 액정층; 그리고

상기 콜레스테릭 액정층의 상부에 형성된 λ/4 위상지연을 일으키는 네마틱 액정층;을 포함하는 반사편광자에 관한 것이다.

또한 본 발명은,

기판상에 네마틱 액정물질을 도포한 후 냉각하여 네마틱 액정층을 형성하는 공정;

기판상에 콜레스테릭 액정물질을 도포한 후 배향시켜 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정;

상기 콜레스테릭 액정층 상에 상기 네마틱 액정층을 적층하는 공정; 및

상기 네마틱 액정층이 적어도 사전 설정된 두께로 존재할 수 있도록 상기 적 층된 액정층에서 상기 네마틱 액정층을 콜레스테릭 액정층으로 확산 성장시키고 경화로 고정시키는 공정;을 포함하는 반사편광자의 제조방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은,

기판상에 네마틱 액정물질을 도포한 후 냉각하여 네마틱 액정층을 형성하는 공정;

기판상에 콜레스테릭 액정물질을 도포한 후 배향시켜 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정;

상기 콜레스테릭 액정층 상에 상기 네마틱 액정층을 적층하는 공정;

상기 네마틱 액정층이 적어도 사전 설정된 두께로 존재할 수 있도록 상기 적층된 액정층에서 상기 네마틱 액정층을 콜레스테릭 액정층으로 확산 성장시키고 경화로 고정시키는 공정;

상기 경화된 적층체의 네마틱 액정층 상부에 광경화성 레진을 도포하는 공정; 및

상기 도포된 광경화성 레진층을 프리즘 형태로 성형하고, 이어, UV 조사후 광경화시킴으로써 프리즘패턴을 형성하는 공정;을 포함하는 반사편광자의 제조방법에 관한 것이다.

상기 기판은 트리아세틸 셀룰로즈, 폴리비닐 알콜, 폴리이미드, 폴리아릴레이트, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 무정형 폴리올레핀, 개질된 아크릴 중합체 및 에폭시 수지 중 선택된 1종으로 이루어진 플라스틱재 료 또는 유리판임이 바람직하다.

또한 상기 기판은 이형질재료를 이용함이 바람직하다.

또한 상기 콜레스테릭 액정물질을 블루 선택반사 파장보다 이하의 피치를 가질 수 있도록 하는 정도의 카이럴 도펀트 함량을 가짐이 바람직하다.

또한 본 발명은 상술한 제조방법으로 제조된 반사편광자 및 이를 포함하는 디스플레이장치에 관한 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 콜레스테릭 액정을 이용하여 반사편광자를 제조함에 있어서, 경화공정의 제어를 통하여 콜레스테릭액정층 상에 소정 두께의 네마틱 액정층을 형성함으로써 광대역 콜레스테릭 액정 필름을 이용한 원편광판에 직선 편광자 기능을 포함하는 액정막을 제공할 수 있다.

따라서 직성편광자 기능을 동시에 갖는 액정막을 제공함으로서, 공정수 감소와 두께증가에 따른 광손실을 효과적으로 줄일 수 있다. 또한 다층구조의 반사편광필름 및 위상차판 라미네이트에서 발생하는 광손실을 제거할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정막의 개략도이다. 도 1에 나타난 바 와 같이, 본 발명의 반사편광자는 크게 콜레스테릭 액정층(11)과 그 액정층(11)상에 형성된 λ/4 위상지연을 일으키는 네마틱 액정층(13)을 포함하여 구성된다.

상기 콜레스테릭 액정층(11)은 경화성 네마틱 액정물질과 경화성 카이럴(chiral)물질의 혼합으로 되어 있으며, 이 두 물질의 조성에 따라 선택반사 파장영역을 조절가능하다.

본 발명에서 상기 경화성 네마틱 액정물질과 경화성 카이럴물질은 네마틱액정을 나타내는 메소젠기를 포함하는 액정물질이면 모두 사용 가능하다. 또한 상기 카이럴물질은 통상의 네마틱 액정에 카이럴탄소를 가지는 물질이면 가능하며, 특정한 물질에 제한되는 것은 아니다.

또한 본 발명에서 상기 경화성이란 열경화 또는 광경화가능한 반응성기를 분자구조내에 갖는 물질이면 모두 가능하다. 예를 들면, 열경화의 경우 비닐기,아크릴기, 메타크릴기 등의 비닐기를 포함하거나, 축합중합가능한 다양한 반응성기를 가지는 단량체들의 조합을 이용할 수 있다. 그리고 상기 광경화가능한 것으로는 비닐기, 아크릴기, 아릴기 등의 자외선에 의해 가교가능한 반응성기를 이용할 수 있다. 또한 경화시에는 개시제 등을 이용할 수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 콜레스테릭 액정층(11)은 400 ~ 800 nm의 가시광선 영역을 선택반사 파장영역으로 가질 수 있도록 그 하부에서 상부로 가면서 장파장 피치를 갖도록 이루어져 있다. 일반적으로 네마틱 액정물질과 카이럴물질을 혼합하여 콜레스테릭 액정층을 형성할 때, 혼합되는 카이럴 액정물질의 함량이 높을수록 선택반사의 파장대가 단파장으로 이동된다. 그러므로 본 발명에서 상기 콜레스테릭 액정층(11)은 그 하부에서 상부쪽으로 카이럴 물질의 함량이 확산에 의해 감소된다.

본 발명의 반사편광자는 또한 상기 콜레스테릭액정층(11)상에 형성된 λ/4 위상지연을 일으키는 네마틱 액정층(13)을 포함한다. 이러한 네마틱 액정층(13)은 상기 콜레스테릭 액정층(11)을 투과한 원편광을 위상차판과 같이 직선편광으로 바꾸는 역할을 한다. 즉, 상기 네마틱 액정층(13)은 상기 콜레스테릭 액정층(11)을 투과한 원편광을 λ/4 위상지연시켜 직선편광으로 전환시키는 역할을 한다.

그러므로 본 발명의 반사편광자에서는 종래기술과 같은 위상차판을 필요로 하지 않는다.

또한 본 발명에서는 상기와 같이 형성된 반사편광자 상부에 그 광축이 상기 네마틱 액정층(13)과 일치하도록 배치된 흡수형 편광자를 포함하는 벡라이트 유닛 소자를 효과적으로 제공할 수 있다.

한편, 본 발명의 반사편광자는 상기 네마틱 액정층(13)의 상부에 프리즘패턴(15)을 추가하여 형성함이 바람직하다. 이러한 프리즘 패턴(15)은 광이 상기 액정필름에 통과 시 야기하는 산란현상을 효과적으로 억제할 수 있어, 액정표시소자의 휘도를 개선시킬 수 있다.

프리즘패턴에 있어서, 판면에 형성된 삼각단면형상의 미세 패턴에서 빛이 도 광판의 판면에 대해 거의 가로방향으로만 굴절 반사되어 집광되기 때문에, 패널을 시야각이 0°인 위치에서 바라볼 때는 고휘도의 선명한 화상을 볼 수 있다. 그리고 패턴에 웨이브가 있을 경우, 전달된 빛은 고휘도 상태를 유지하면서 물결단면형상의 미세패턴에서 비교적 넓은 각도로 굴절 집광되어 패널에 입사되며, 이에 의해, 디스플레이장치의 패널은 고휘도를 유지하면서 넓은 시야각에 대해 화상을 표시할 수 있다. 즉, 프리즘시트의 삼각단면 미세패턴에서 고휘도로 굴절 집광된 빛이 웨이브패턴시트의 물결단면 미세패턴에서 고휘도를 유지하면서 넒은 각도로 굴절 집광됨으로써, 패널에 표시되는 화상이 넓은 각도에서 선명하게 확인될 수 있는 것이다.

상기 휘도와 시야각의 조절은 프리즘시트의 삼각단면 미세패턴의 굴절각과 웨이브패턴시트의 물결단면 미세패턴의 굴절각을 변경하여 조절할 수 있다. 그리고 시야각확대 방향은 미세패턴(물결단면)을 수평 또는 수직으로 변경함으로써 수평시야각 또는 수직시야각 확대를 도모할 수 있다.

이러한 관점에서, 본 발명에서는 도 2와 같이, 상기 상기 프리즘 패턴(15)상에 그 패턴이 상호 교차되는 또다른 프리즘 패턴(17)을 형성함이 보다 바람직하다. 이러한 교차하는 프리즘 패턴(17)을 추가하여 형성함으로써 수평,수직 시야각 확대효과를 보다 효과적으로 구현할 수 있다.

그리고 본 발명에서 상기 프리즘패턴(15,17)은 예컨데, 아크릴계, 우레탄계, 에폭시켜, 비닐계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계 수지 중에서 선택된 단독 또는 혼합수지로 이루어질 수 있다. 그리고 이러한 수지조성물에 광개시제를 첨가하여 자외선 하에서 경화하여 사용 할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 반사편광자 제조공정을 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반사편광자의 제조공정도이다.

도 3(a)와 같이, 네마틱 액정물질과 소량의 비대칭성 탄소그룹을 갖는 카이럴 도펀트 물질을 통상의 유기용매를 이용하여 혼합하여 콜레스테릭 액정물질을 마련한 후, 이를 기판(21) 상에 도포한다. 이때, 본 발명에서는 상기 콜레스테릭 액정물질을 유기용매를 이용함이 없이 가열을 통하여 마련할 수도 있으며, 이 경우 후술하는 유기용매 제거를 위한 건조공정은 필요로 하지 않는다. 그리고 상기 도포는 통상의 코팅기를 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 유기용매로는 메틸렌 클로라이드, 사이클로헥사논, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로 에탄, N-메틸피롤리돈 및 테트라하이드로푸란, 톨루엔(toluene), 메틸에틸케톤(MEK) 등을 사용할 수 있다.

바람직하게는, 블루 선택반사 파장보다 이하의 피치를 가질 수 있도록 하는 정도의 카이럴 도펀트 함량을 갖는 콜레스테릭 액정물질을 이용하는 것이다.

이어, 도포된 액정층을 건조하고 유기용매를 제거함으로써 상기 기판(21)상에 콜레스테릭 액정층(23)을 형성한다. 그리고 상기 유기용매가 건조제거된 콜레스테릭 액정층(23)의 상부에 와이어 바, 나이프나 롤 등으로 긁어 액정을 배향시킬수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 기판(21)은 트리아세틸 셀룰로즈, 폴리비닐 알콜, 폴리이미드, 폴리아릴레이트, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리설폰, 폴리에테 르설폰, 무정형 폴리올레핀, 개질된 아크릴 중합체 및 에폭시 수지 중 선택된 1종으로 이루어진 플라스틱재료 또는 유리판임이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 상기 기판(21)을 이형질재료로 하는 것이다.

이어, 본 발명에서는 도 3(b)와 같이, 또다른 기판(25)상에 상기와 같은 통상의 유기용매에 네마틱 액정물질을 도포하며, 상기 도포는 통상의 코팅기를 이용하여 수행될 수 있다. 이때, 상기 기판으로는 유리판 또는 플라스틱재료를 이용 가능하다. 상기 플라스틱재료는 트리아세틸 셀룰로즈, 폴리비닐 알콜, 폴리이미드, 폴리아릴레이트, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 무정형 폴리올레핀, 개질된 아크릴 중합체 및 에폭시 수지 중 선택된 1종으로 이루어짐이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 상기 기판(25)을 이형질재료로 하는 것이며, 이러한 이형질재료 기판은 후속하는 경화공정 이후 제거될 수 있다.

그리고 본 발명에서는 상기 도포된 액정물질을 통상의 방법으로 건조 후, 냉각함으로써 기판상에 네마틱 액정층(27)을 형성한다

이후, 본 발명에서는 도 3(c)와 같이, 상기와 같이 형성된 액정층(23,27)을 적층하여 경화처리한다. 본 발명에서는 상기 롤합지 등을 두개의 층을 적층한 후, 상온이상에서 액정 배향을 고정시키기 위해 경화처리한다.

이러한 경화처리는 열경화 또는 광경화등을 포함할 수 있다. 이러한 경화처 리공정에서 상기 두 액정층(23,37)은 그 계면에서 상호 침투확산이 발생함으로써 도 3(d-e)와 같이, 전체적으로 콜레스테릭 액정층(23)의 영역이 상부쪽으로 이동된다. 다시 말하면, 상기 콜레스테릭 액정층(23)은 가시광선 영역을 선택반사 파장영역으로 가질 수 있도록 그 하부에서 상부쪽으로 가면서 장파장 피치를 갖게 된다.

이때, 경화처리공정 조건 여하에 따라서 상기 네마틱 액정층(27)은 모두 카이럴 도펀트의 확산에 따라 콜레스테릭 액정층(23)으로 바뀔 수 있으므로, 본 발명에서는 상기 네마틱 액정층(27)이 사전 설정된 두께를 가질 수 있도록 경화처리 공정조건의 제어함을 요한다. 즉, 경화까지의 시간, UV 광도, 경화온도 등에 따라 네마틱 액정층(27)으로 카이랄 도판트의 확산이 일어나고, 콜레스테릭 액정층(23) 에서 네마틱 액정층(27)까지 연속적인 장파장피치가 형성되어 가시광영역 전체에서 반사편광을 일으킬 수 있다. 또한 공정조건의 제어로 상기 네마틱 액정층(27)의 상부는 카이랄 도판트가 확산되기전 완전경화됨으로서, 위상차판과 같이 콜레스테릭 액정층(23)에서 나온 원편광을 직선편광으로 변환시킬 수 있다.

이러한 최적의 공정조건은 각종 제품 특성 및 액정층의 전체 두께 등에 따라 달라질 수 있다. 바람직하게는, 상기 경화처리시 가열온도를 70~130℃로 유지하는 것이다.

그리고 필요에 따라 본 발명에서는 도 3(f)와 같이, 상기 기판(25)을 제거한 후, 상기 네마틱 액정층(27)의 상부에 프리즘패턴(29)을 추가적으로 형성할 수도 있으며, 나아가, 기판(25)의 제거 없이 그 기판(25)상에 프리즘패턴을 형성할 수도 있다.

그리고 상술한 바와 같은 이유로, 상기 프리즘패턴상에 그 패턴과 교차하는 패턴을 갖는 프리즘 패턴을 추가적으로 형성할 수도 있다.

본 발명에서는 상기 프리즘패턴을 형성하는 구체적인 방법에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 제조된 네마틱 액정층 상부에 광경화성 레진을 도포하는 공정; 그리고 상기 도포된 광경화성 레진층을 프리즘 형태로 성형하고, 이어, UV조사한후 광경화시킴으로써 프리즘패턴을 형성하는 공정;을 포함하여 구성될 수 있다

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프리즘패턴을 형성하는 제조장치를 나타내는 개략도이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 그 상부에 네마틱 액정층을 갖는 액정 적층체(110) 상에 코팅기(120)를 이용하여 광경화성 레진층(130)을 일정 두께로 코팅한다. 이때, 상기 적층체(110)는 캐리어(150)에 의해 연속적으로 이동되며, 이에 따라 연속적인 레진코팅이 가능하다. 그리고 그 코팅두께는 캐리어(150)의 상하 높이조절 또는 적층체(110)의 이송속도에 따라 조절가능하다.

본 발명에서 상기 경화성 레진은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시켜, 비닐계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계 수지 중에서 선택된 단독 또는 혼합수지로 이루어질 수 있다. 그리고 이러한 수지조성물에 광개시제를 첨가하여 자외선 하에서 경화하여 사용 할 수 있다. 또한 이러한 광경화성 레진에는 후속하는 경화공정에서 건조될 수 있는 휘발성 용제가 첨가된다.

이어, 상기 캐리어(150)에 의해 이동된 적층체(110)가 그 외주표면을 따라 패턴이 성형된 프리즘패턴 성형롤(170)을 통과하게 되면, 상기 레진층(130)에 소망하는 형태의 패턴(190)을 형성할 수 있다. 그리고 이러한 패턴형성시 상기 적층체(130)의 하방으로부터 UV광선(180)을 조사하여 그 형성된 패턴을 광경화시킴으로써 소망하는 프리즘패턴(190)을 형성할 수 있다. 한편 상기 적층체(130)의 하방에서 UV광선을 조사하는 것은 광경화성 레진층(130)의 내부에 있는 휘발성 용제의 우선적인 기화를 유도하기 위함이며, 도 4에서 도면부호 195는 UV광선을 차폐하는 차폐막이다. 이러한 광경화공정에 의해 상기 레진층(130)내 함유된 휘발성용제가 기화됨으로써 상기 프리즘패턴층(190)은 반고화상태로 굳어질 수 있다.

한편, 이러한 경화공정으로 휘발성 용제가 기화되면 레진층의 층두께가 줄어들게 되는데, 이러한 줄어드는 두께를 고려하여 상기 레진층(130)에 첨가되는 휘발성 용제의 농도를 고려함이 바람직하다. 만일 상기 레진층(130)내에 함유되는 휘발성 용제의 량이 과다하면, 경화공정에서의 기화시 기포가 거대하게 되어 표면에 흔적을 남길 수 있다. 따라서 이를 고려하여, 상기 레진층(130)내 함유되는 휘발성 용제의 함량을 50중량%미만으로 하는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명에서는 상기와 같이 형성된 프리즘패턴(190)상에 그 패턴과 교차되는 패턴을 갖는 또다른 프리즘패턴을 상술한 공정을 이용하여 또한 형성할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 콜레스테릭 액정상에 소망하는 두께의 네마틱 액정층을 형성함으로써 원편광 분리기능 뿐만 아니라 직선 편광자 기능도 동시에 수행하는 광대역의 반사 대역을 갖는 광대역 콜레스테릭 액정을 효과적으로 제조할 수 있다.

한편, 본 발명은 바람직한 실시예를 통하여 상세히 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시예의 내용에 제한되는 것은 아니다. 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재범위 내에서 다양한 본원발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본원발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 반사편광자는 종래기술과는 원편광 분리기능 뿐만 아니라 직선 편광자 기능도 동시에 수행하는 광대역의 반사 대역을 갖는 광대역 콜레스테릭 액정을 포함하여 구성되어 있다. 따라서 다층구조의 반사편광필름 및 위상차판 라미네이트에서 발생하는 광손실을 제거할 수 있으며, 또한 공정수 감소에 따라 LCD등에 이용되는 반사편광자의 제조에 널리 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 반사편광자 구조를 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 반사편광자를 이루는 프리즘 패턴을 나타내는 개략도이다.

도 3(a-f)은 본 발명의 일실시예에 따른 반사편광자 제조를 위한 공정 개략도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프리즘패턴 형성을 위한 장치 개략도이다.

Claims (20)

1. 기판상에 네마틱 액정물질을 도포한 후 냉각하여 네마틱 액정층을 형성하는 공정;

   기판상에 콜레스테릭 액정물질을 도포한 후 배향시켜 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정;

   상기 콜레스테릭 액정층 상에 상기 네마틱 액정층을 적층하는 공정; 및

   상기 네마틱 액정층이 적어도 사전 설정된 두께로 존재할 수 있도록 상기 적층된 액정층에서 상기 네마틱 액정층을 콜레스테릭 액정층으로 확산 성장시키고 경화로 고정시키는 공정;을 포함하는 반사편광자의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 기판은 트리아세틸 셀룰로즈, 폴리비닐 알콜, 폴리이미드, 폴리아릴레이트, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 무정형 폴리올레핀, 개질된 아크릴 중합체 및 에폭시 수지 중 선택된 1종으로 이루어진 플라스틱재료 또는 유리판임을 특징으로 하는 반사편광자의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 기판은 이형질재료를 이용하고, 경화후 제거함을 특징으로 하는 반사편광자의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 콜레스테릭 액정물질은 블루 선택반사 파장보다 이하의 피치를 가질 수 있도록 하는 정도의 카이럴 도펀트 함량을 가짐을 특징으로 하는 반사편광자의 제조방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제조된 반사편광자의 네마틱 액정층 상부에 프리즘패턴을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 반사편광자의 제조방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 형성된 프리즘 패턴 상에 그 패턴과 교차하는 패턴을 갖는 프리즘 패턴을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 반사편광자의 제조방법.
7. 제 5항 또는 6항에 있어서, 상기 프리즘 패턴은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시켜, 비닐계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계 수지 중에서 선택된 단독 또는 혼합수지로 이루어짐을 특징으로 하는 반사편광자의 제조방법.
8. 기판상에 네마틱 액정물질을 도포한 후 냉각하여 네마틱 액정층을 형성하는 공정;

   기판상에 콜레스테릭 액정물질을 도포한 후 배향시켜 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정;

   상기 콜레스테릭 액정층 상에 상기 네마틱 액정층을 적층하는 공정;

   상기 네마틱 액정층이 적어도 사전 설정된 두께로 존재할 수 있도록 상기 적층된 액정층에서 상기 네마틱 액정층을 콜레스테릭 액정층으로 확산 성장시키고 경화로 고정시키는 공정;

   상기 경화된 적층체의 네마틱 액정층 상부에 광경화성 레진을 도포하는 공정; 및

   상기 도포된 광경화성 레진층을 프리즘 형태로 성형하고, 이어, UV 조사후 광경화시킴으로써 프리즘패턴을 형성하는 공정;을 포함하는 반사편광자의 제조방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기 기판은 트리아세틸 셀룰로즈, 폴리비닐 알콜, 폴리이미드, 폴리아릴레이트, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 무정형 폴리올레핀, 개질된 아크릴 중합체 및 에폭시 수지 중 선택된 1종으로 이루어진 플라스틱재료 또는 유리판임을 특징으로 하는 반사편광자의 제조방법.
10. 제 8항에 있어서, 상기 기판은 이형질재료를 이용하고, 경화후 제거하는 것을 특징으로 하는 반사편광자의 제조방법.
11. 제 8항에 있어서, 상기 콜레스테릭 액정물질은 블루 선택반사 파장 보다 이하의 피치를 가질 수 있도록 하는 정도의 카이럴 도펀트 함량을 가짐을 특징으로 하는 반사편광자의 제조방법.
12. 제 8항에 있어서, 상기 형성된 프리즘 패턴 상에 그 패턴과 교차하는 패턴을 갖는 프리즘 패턴을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 반사편광자의 제조방법.
13. 제 8항에 있어서, 상기 광경화성 레진층은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시켜, 비닐계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계 수지 중에서 선택된 단독 또는 이들의 혼합수지 조성물과 광개시제를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반사편광자의 제조방법.
14. 제 8항에 있어서, 상기 광경화성 레진층은 휘발성 용제를 50중량%미만으로 함유함을 특징으로 하는 반사편광자의 제조방법.
15. 가시광선 영역을 선택반사 파장영역으로 가질 수 있도록 그 하부에서 상부로 가면서 장파장 피치를 갖는 콜레스테릭 액정층; 그리고

    상기 콜레스테릭 액정층의 상부에 형성된 λ/4 위상지연을 일으키는 네마틱 액정층;을 포함하는 제 1항 또는 제8항의 제조방법으로 제조된 반사편광자.
16. 제 15항에 있어서, 상기 네마틱 액정층의 상부에 형성된 프리즘패턴을 추가로 포함하는 반사편광자.
17. 제 16항에 있어서, 상기 형성된 프리즘 패턴상에 그 패턴과 교차하는 패턴을 갖는 프리즘 패턴이 추가로 형성되어 있는 반사편광자.
18. 제 16항에 있어서, 상기 프리즘 패턴은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시켜, 비닐계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계 수지 중에서 선택된 단독 또는 혼합수지로 이루어짐을 특징으로 하는 반사편광자.
19. 제 15항의 반사편광자 상부에 그 광축이 상기 네마틱 액정층과 일치하도록 배치된 흡수형 편광자를 포함하는 벡라이트 유닛 소자.
20. 제 15항의 반사편광자를 포함하는 디스플레이장치.

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