KR101266221B1 - 광학 필터 - Google Patents

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Abstract

본 출원은, 광학 필터 및 표시 장치에 대한 것이다. 본 출원에서는 광학 필터에 형성되어 있는 제 1 및 제 2 영역 등의 패턴이 안정적으로 유지될 수 있어서, 장시간 동안 우수한 광 분할 특성이 확보될 수 있는 광학 필터가 제공될 수 있다.

Description

광학 필터{OPTICAL FILTER}
본 출원은 광학 필터 및 표시 장치에 관한 것이다.
광을 서로 편광 상태가 상이한 2종류 이상의 광으로 분할하는 기술은 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
상기 광 분할 기술은, 예를 들면, 입체 영상의 제작에 적용될 수 있다. 입체 영상은 양안 시차를 이용하여 구현할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 2차원 영상을 인간의 좌안과 우안에 각각 입력하면, 입력된 정보가 뇌로 전달 및 융합되어 인간은 3차원적인 원근감과 실제감을 느끼게 되는데, 이러한 과정에서 상기 광 분할 기술은 사용될 수 있다.
입체 영상의 생성 기술은 3차원 계측, 3D TV, 카메라 또는 컴퓨터 그래픽 등에서 유용하게 사용될 수 있다.
광 분할 기술을 입체 영상의 생성에 응용하는 예는, 예를 들면, 특허문헌 1이나 2에 기재되어 있다.
한국등록 제0967899호 한국공개 제2010-0089782호
본 출원은 광학 필터 및 표시 장치를 제공한다.
예시적인 광학 필터는, 기재층; 및 편광 조절층을 포함할 수 있다. 상기 편광 조절층은, 예를 들면, 기재층의 일면에 형성되어 있을 수 있다. 도 1은, 예시적인 광학 필터(100)를 보여주는 도면이고, 기재층(101)의 일면에 편광 조절층(102)이 형성되어 있는 경우를 보여주고 있다.
기재층은, 면상의 제 1 방향에서의 탄성률과 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 탄성률이 서로 상이할 수 있다. 다른 예시에서 기재층은, 면상의 제 1 방향에서의 열팽창 계수(CTE, Coefficient of thermal expansion)와 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 열팽창 계수가 서로 상이할 수 있다. 또한, 기재층은, 면상의 제 1 방향에서의 탄성률 및 열팽창 계수가 각각 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 탄성률 및 열팽창 계수와 서로 상이할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「제 1 또는 제 2 방향에서의 탄성률」은, 제 1 또는 제 2 방향에서의 저장 탄성률 또는 인장 탄성률을 의미할 수 있고, 통상적으로는 인장 탄성률을 의미할 수 있다. 제 1 또는 제 2 방향에서의 탄성률은, 하기 실시예에서 제시된 방법으로 측정할 수 있다.
상기에서 제 1 방향은 기재층의 면상에서 임의로 선택된 방향이고, 제 2 방향은 상기 제 1 방향에 수직하는 방향이다. 예를 들어, 기재층이 정사각형 또는 직사각형 등과 같은 사각형인 경우에 제 1 방향은 가로 방향이고, 제 2 방향은 세로 방향이거나, 제 1 방향이 세로 방향이고, 제 2 방향이 가로 방향일 수 있다. 또한, 상기 제 1 방향은 예를 들면, 플라스틱 기재층에서의 MD(Machine Direction) 및 TD(Transverse Direction) 방향 중의 어느 한 방향이고, 제 2 방향은 MD 및 TD 방향 중의 다른 방향일 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 기재층 등을 제조하는 과정에서 연신이나 압출 조건 등을 조절하여 제 1 및 제 2 방향에서의 탄성률 및/또는 열팽창 계수가 상이한 기재층의 제조가 가능하다.
이와 같이 제 1 및 제 2 방향에서 탄성률 및/또는 열팽창 계수 등의 물성이 상이한 기재층을 사용하고, 그 기재층상에 적절한 패턴으로 편광 조절층을 형성하면, 편광 조절층의 직진도 등의 물성이 안정적으로 유지되는 광학 필터를 얻을 수 있다.
제 1 방향과 제 2 방향에서 상이하게 나타나는 탄성률은 예를 들면, 25℃ 또는 60℃에서의 탄성률일 수 있다. 예를 들면, 25℃ 및 60℃에서의 탄성률이 모두 제 1 및 제 2 방향에서 다른 기재층을 사용할 수도 있다.
기재층의 제 1 및 제 2 방향에서의 탄성률이 상이한 경우에, 상기 제 1 방향과 제 2 방향에서의 탄성률 중에서 탄성률이 낮은 방향에서의 탄성률이 25℃에서 약 1,500 MPa 내지 4,000 MPa, 1,800 MPa 내지 3,500 MPa 또는 약 2,000 MPa 내지 약 3,000 MPa 정도일 수 있다. 상기에서 제 1 방향과 제 2 방향에서의 탄성률 중에서 탄성률이 높은 방향에서의 탄성률은 25℃에서 약 2,000 MPa 내지 4,500 MPa, 2,300 MPa 내지 4,000 MPa 또는 약 2,500 MPa 내지 약 3,500 MPa 정도일 수 있다. 또한, 탄성률이 높은 방향에서의 25℃에서의 탄성률(MH)과 탄성률이 낮은 방향에서의 25℃에서의 탄성률(ML)의 비율(MH/ML)은, 예를 들면, 1을 초과하고, 5 이하인 범위, 1을 초과하고, 4 이하인 범위, 1을 초과하고, 3 이하인 범위 또는 1을 초과하고, 2 이하인 범위에 있을 수 있다. 이러한 범위에서 목적하는 물성을 적절하게 구현할 수 있다.
다른 예시에서 기재층의 제 1 및 제 2 방향에서의 탄성률이 상이한 경우에, 상기 제 1 방향과 제 2 방향에서의 탄성률 중에서 탄성률이 낮은 방향에서의 탄성률이 60℃에서 약 1,400 MPa 내지 3,900 MPa, 1,700 MPa 내지 3,400 MPa 또는 약 1,900 MPa 내지 약 2,900 MPa 정도일 수 있다. 상기에서 제 1 방향과 제 2 방향에서의 탄성률 중에서 탄성률이 높은 방향에서의 탄성률은 60℃에서 약 1,900 MPa 내지 4,400 MPa, 2,200 MPa 내지 3,900 MPa 또는 약 2,400 MPa 내지 약 3,400 MPa 정도일 수 있다. 또한, 탄성률이 높은 방향에서의 60℃에서의 탄성률(MH)과 탄성률이 낮은 방향에서의 60℃에서의 탄성률(ML)의 비율(MH/ML)은, 예를 들면, 1을 초과하고, 5 이하인 범위, 1을 초과하고, 4 이하인 범위, 1을 초과하고, 3 이하인 범위 또는 1을 초과하고, 2 이하인 범위에 있을 수 있다. 이러한 범위에서 목적하는 물성을 적절하게 구현할 수 있다.
기재층의 제 1 방향과 제 2 방향에서 열팽창 계수가 상이하게 나타나는 경우에 열팽창 계수가 낮은 방향에서의 열팽창 계수는, 예를 들면, 10 ppm/K 내지 65 ppm/K, 15 ppm/K 내지 60 ppm/K 또는 20 ppm/K 내지 55 ppm/K 정도일 수 있다. 또한, 상기와 수직하는 방향, 즉 열팽창 계수가 높은 방향에서의 열팽창 계수는, 예를 들면, 35 ppm/K 내지 80 ppm/K, 40 ppm/K 내지 75 ppm/K 또는 45 ppm/K 내지 65 ppm/K 정도일 수 있다. 또한, 열팽창 계수가 높은 방향에서의 열팽창 계수(CH)과 열팽창 계수가 낮은 방향에서의 열팽창 계수(CL)의 비율(CH/CL)은, 예를 들면, 1을 초과하고, 5 이하인 범위, 1을 초과하고, 4 이하인 범위, 1을 초과하고, 3 이하인 범위 또는 1을 초과하고, 2 이하인 범위에 있을 수 있다. 이러한 범위에서 목적하는 물성을 적절하게 구현할 수 있다. 상기 열팽창 계수는, 후술하는 실시예에서 기재된 방식에 따라서 측정한 수치이다.
기재층은, 제 1 방향과 제 2 방향에서 탄성률 및 열팽창 계수 중에서 어느 하나가 상이할 수 있다. 제 1 및 제 2 방향에서 탄성률 및 열팽창 계수가 모두 상이한 경우에는, 예를 들면, 탄성률이 다른 방향에 비하여 높은 방향에서 열팽창 계수는 다른 방향에 비하여 낮을 수 있다.
기재층으로는, 상기와 같은 특성을 보인다면 어떠한 종류도 사용될 수 있다. 예를 들면, 기재층으로 플라스틱 기재층을 사용할 수 있다. 전술한 바와 같이 예를 들면, 플라스틱 기재층의 제조 과정에서의 연신 또는 압출 조건 등을 조절하면, 제 1 및 제 2 방향에서 탄성률 및/또는 열팽창 계수가 상이한 기재층을 얻을 수 있다. 플라스틱 기재층으로는, TAC(triacetyl cellulose) 또는 DAC(diacetyl cellulose) 등과 같은 셀룰로오스 수지; 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin polymer); PMMA(poly(methyl methacrylate) 등의 아크릴 수지; PC(polycarbonate); PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀; PVA(polyvinyl alcohol); PES(poly ether sulfone); PEEK(polyetheretherketon); PEI(polyetherimide); PEN(polyethylenemaphthatlate); PET(polyethyleneterephtalate) 등의 폴리에스테르; PI(polyimide); PSF(polysulfone); 또는 불소 수지 등을 포함하는 시트 또는 필름이 예시될 수 있다.
기재층은, 상기 편광 조절층에 비하여 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 예시적인 기재층의 굴절률은, 약 1.33 내지 약 1.53의 범위이다. 기재층이 편광 조절층에 비하여 낮은 굴절률을 가지면, 예를 들면, 휘도 향상, 반사 방지 및 콘트라스트 특성 향상 등에 유리하다.
하나의 예시에서 기재층은, 자외선 차단제 또는 자외선 흡수제를 포함할 수 있다. 자외선 차단제 또는 흡수제를 기재층에 포함시키면, 자외선에 의한 액정층의 열화 등을 방지할 수 있다. 자외선 차단제 또는 흡수제로는, 살리실산 에스테르(salicylic acid ester) 화합물, 벤조페논(benzophenone) 화합물, 옥시벤조페톤(oxybenzophenone) 화합물, 벤조트리아졸(benzotriazol) 화합물, 시아노 아크릴레이트(cyanoacrylate) 화합물 또는 벤조에이트(benzoate) 화합물 등과 같은 유기물 또는 산화아연(zinc oxide) 또는 니켈 착염(nickel complex salt) 등과 같은 무기물이 예시될 수 있다. 기재층 내의 자외선 차단제 또는 흡수제의 함량은 특별히 제한되지 않고, 목적 효과를 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 플라스틱 기재층의 제조 과정에서 상기 자외선 차단제 또는 흡수제를, 기재층의 주재료에 대한 중량 비율로 약 0.1 중량% 내지 25 중량% 정도로 포함시킬 수 있다.
광학 필터의 기재층상에는 편광 조절층이 형성되어 있다. 편광 조절층에는 입사광, 예를 들면, 직선 편광된 입사광을 서로 편광 상태가 상이한 2종 이상의 광으로 분할할 수 있는 제 1 및 제 2 영역이 형성되어 있을 수 있다. 상기 광의 분할을 위하여 제 1 및 제 2 영역은 서로 위상 지연 특성이 상이할 수 있다.
본 명세서에서 「제 1 영역과 제 2 영역의 위상 지연 특성이 서로 상이하다는 것」은, 제 1 및 제 2 영역이 모두 위상 지연 특성을 가지는 영역인 상태에서 제 1 및 제 2 영역이 서로 동일하거나 또는 상이한 방향으로 형성되어 있는 광축을 가지고 또한 위상 지연 수치도 서로 상이한 영역인 경우 및 서로 동일한 위상 지연 수치를 가지면서 상이한 방향으로 형성되어 있는 광축을 가지는 경우가 포함될 수 있다. 다른 예시에서는 「제 1 및 제 2 영역의 위상 지연 특성이 상이하다는 것」은, 제 1 및 제 2 영역 중에서 어느 하나의 영역은 위상 지연 특성을 가지는 영역이고, 다른 영역은 위상 지연 특성이 없는 광학적으로 등방성인 영역인 경우도 포함될 수 있다.
제 1 및 제 2 영역은, 실질적으로 서로 동일한 방향으로 연장하는 스트라이프 형상을 가지고, 서로 인접하여 교대로 배치되어 있을 수 있다. 도 2는, 상기와 같은 제 1 영역(A)과 제 2 영역(B)의 배치를 예시적으로 보여주는 도면이다. 상기에서 스트라이프 형상의 제 1 및 제 2 영역이 연장하는 공통의 방향, 예를 들면, 도 2의 D 방향은, 상기 기재층의 제 1 또는 제 2 방향과 평행할 수 있다. 예를 들어, 기재층의 제 1 및 제 2 방향이 상호간의 탄성률이 다른 방향인 경우에 상기 공통의 연장 방향은 예를 들면, 제 1 및 제 2 방향 중에 낮은 탄성률을 나타내는 방향과 평행할 수 있다. 다른 예시에서, 기재층의 제 1 및 제 2 방향이 상호간의 열팽창 계수가 다른 방향인 경우에 상기 공통의 연장 방향은 예를 들면, 제 1 및 제 2 방향 중에 열팽창 계수가 높은 방향과 평행할 수 있다. 또한, 다른 예시에서 기재층의 제 1 및 제 2 방향이 상호간의 탄성률 및 열팽창 계수가 모두 다른 방향이면서 어느 하나의 방향이 낮은 탄성률과 높은 열팽창 계수를 나타내는 방향인 경우에는, 상기 공통의 연장 방향은 예를 들면, 제 1 및 제 2 방향 중에 낮은 탄성률과 높은 열팽창 계수를 나타내는 방향과 평행할 수 있다. 이와 같은 배치를 통하여 목적하는 물성의 광학 필터의 제공이 가능하다.
광학 필터에서 제 1 및 제 2 영역을 각각 투과한 신호는 실질적으로 서로 수직한 방향으로 직선 편광되어 있는 신호일 수 있다. 예를 들어, 제 1 영역을 투과한 광이 소정 방향으로 직선 편광된 광이라면, 제 2 영역을 투과한 신호는 상기 제 1 영역을 투과한 신호와는 실질적으로 수직하는 방향으로 직선 편광된 광일 수 있다.
본 명세서에서 각도를 정의하면서, 수직, 수평, 직교 또는 평행 등의 용어를 사용하는 경우, 상기 각각은 실질적인 수직, 수평, 직교, 또는 평행을 의미하는 것으로, 오차를 포함하는 것이다. 따라서, 예를 들면, 상기 각각의 경우, 약 ±15도 이내의 오차, 약 ±10도 이내의 오차 또는 약 ±5도 이내의 오차를 포함할 수 있다.
다른 예시에서 제 1 및 제 2 영역을 각각 투과한 신호 중에서 어느 하나의 신호는 좌원 편광된 신호이고, 다른 하나의 신호는 우원 편광된 신호일 수 있다. 이를 위하여 제 1 및 제 2 영역 중 하나 이상은 위상차층으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 좌원 및 우원 편광된 신호를 생성할 수 있는 경우로는, 제 1 및 제 2 영역이 모두 위상차층을 포함하고, 제 1 및 제 2 영역에 포함되는 위상차층이 모두 1/4 파장층인 경우가 예시될 수 있다. 서로 역방향으로 회전하는 원편광된 광을 생성하기 위하여, 제 1 영역에 배치된 1/4 파장층의 광축과 제 2 영역에 배치된 1/4 파장층의 광축은 서로 상이하게 형성되어 있을 수 있다. 하나의 예시에서 제 1 영역은 제 1 방향으로 광축을 가지는 1/4 파장층을 포함하고, 제 2 영역은 상기 제 1 방향과는 상이한 제 2 방향으로 광축을 가지는 1/4 파장층을 포함할 수 있다. 상기에서 제 1 방향으로 형성된 광축과 제 2 방향으로 형성된 광축이 이루는 각도는, 예를 들면, 90도일 수 있다. 본 명세서에서 용어 「n 파장층」은 입사되는 광을 그 파장의 n배만큼 위상 지연을 시킬 수 있는 위상 지연 소자를 의미할 수 있고, 상기에서 n은, 예를 들면, 1/2, 1/4 또는 3/4일 수 있다. 또한, 용어 「광축」은 광이 해당 영역을 투과하는 과정에서의 지상축(slow axis) 또는 진상축(fast axis)을 의미할 수 있고, 예를 들면, 지상축을 의미할 수 있다.
다른 예시에서 제 1 및 제 2 영역 중의 어느 하나는 3/4 파장층을 포함하고, 다른 영역은 1/4 파장층을 포함하는 경우에도 좌원 및 우원 편광된 광을 생성할 수 있다.
다른 예시에서는 제 1 및 제 2 영역 중에서 어느 하나의 영역은, 1/2 파장층이고, 다른 영역은 광학적으로 등방성인 영역일 수 있다. 이러한 경우에는, 제 1 및 제 2 영역을 각각 투과한 R 및 L 신호는 실질적으로 서로 수직한 방향으로 편광축을 가지도록 직선 편광된 광의 형태로 광학 필터로부터 출사될 수 있다.
제 1 및/또는 제 2 영역을 형성하는 상기 1/4, 3/4 또는 1/2 파장층은, 예를 들면 액정층일 수 있다. 예를 들면, 배향되어 위상 지연 특성을 보이는 액정 화합물을 배향시키고, 필요한 경우에 중합시켜서 상기 제 1 및/또는 제 2 영역을 형성할 수 있다.
액정층은, 예를 들면, 중합성 액정 화합물을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서 액정층은 중합성 액정 화합물을 중합된 형태로 포함할 수 있다. 용어 「중합성 액정 화합물」은, 액정성을 나타낼 수 있는 부위, 예를 들면, 메소겐(mesogen) 골격 등을 포함하고, 또한 중합성 관능기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 또한, 「중합성 액정 화합물이 중합된 형태로 포함되어 있다는 것」은 상기 액정 화합물이 중합되어 액정층 내에서 액정 고분자의 주쇄 또는 측쇄와 같은 골격을 형성하고 있는 상태를 의미할 수 있다.
액정층은 또한 중합성 액정 화합물을 비중합된 상태로 포함하거나, 중합성 비액정 화합물, 안정제, 비중합성 비액정 화합물 또는 개시제 등의 공지의 첨가제를 추가로 포함하고 있을 수 있다.
하나의 예시에서 액정층에 포함되는 중합성 액정 화합물은, 다관능성 중합성 액정 화합물과 단관능성 중합성 액정 화합물을 포함할 수 있다.
용어 「다관능성 중합성 액정 화합물」은, 상기 액정 화합물 중에서 중합성 관능기를 2개 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서 다관능성 중합성 액정 화합물은 중합성 관능기를 2개 내지 10개, 2개 내지 8개, 2개 내지 6개, 2개 내지 5개, 2개 내지 4개, 2개 내지 3개 또는 2개 포함할 수 있다. 또한, 용어 「단관능성 중합성 액정 화합물」은, 상기 액정 화합물 중에서 하나의 중합성 관능기를 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 다관능성 및 단관능성 중합성 화합물을 함께 사용하면, 액정층의 위상 지연 특성을 효과적으로 조절할 수 있고, 또한 구현된 위상 지연 특성, 예를 들면, 위상 지연층의 광축이나, 위상 지연값을 안정적으로 유지할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「광축」은, 빛이 해당 영역을 투과할 때의 지상축 또는 진상축을 의미할 수 있다.
액정층은, 단관능성 중합성 액정 화합물을 다관능성 중합성 액정 화합물을 100 중량부 대비 0 중량부 초과 100 중량부 이하, 1 중량부 내지 90 중량부, 1 중량부 내지 80 중량부, 1 중량부 내지 70 중량부, 1 중량부 내지 60 중량부, 1 중량부 내지 50 중량부, 1 중량부 내지 30 중량부 또는 1 중량부 내지 20 중량부로 포함할 수 있다.
상기 범위 내에서 다관능성 및 단관능성 중합성 액정 화합물의 혼합 효과를 극대화할 수 있으며, 또한, 상기 액정층이 상기 접착제층과 우수한 접착성을 나타내도록 할 수 있다. 본 명세서에서 특별히 달리 규정하지 않는 한, 단위 「중량부」는 중량의 비율을 의미할 수 있다.
액정층은, 예를 들면, 하기 일반식 1의 조건을 만족할 수 있다.
[일반식 1]
X < 8%
일반식 1에서 X는 상기 액정층의 초기 위상차 수치 대비 상기 광학 필터를 80℃에서 100시간 또는 250 시간 동안 방치한 후의 상기 액정층의 위상차 수치의 변화량의 절대값의 백분율이다.
상기 백분율(X)은 예를 들면, 「100×(|R0-R1|)/R0」로 계산될 수 있다(상기에서 R0는 상기 광학 소자의 액정층의 초기 위상차 수치이고, R1은 상기 광학 소자를 80℃에서 100시간 또는 250 시간 동안 방치한 후의 상기 액정층의 위상차 수치를 의미한다). 상기 백분율(X)은 예를 들어, 7% 이하, 6% 이하 또는 5% 이하일 수 있다. 상기 위상차 수치의 변화량은 하기 실시예에서 제시된 방법으로 측정할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 다관능성 또는 단관능성 중합성 액정 화합물은, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112012062715895-pat00001
화학식 1에서 A는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R1 내지 R10은, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기, -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이거나, R1 내지 R5 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍 또는 R6 내지 R10 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하되, R1 내지 R10 중 적어도 하나는 -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이거나, R1 내지 R5 중 인접하는 2개의 치환기 또는 R6 내지 R10 중 인접하는 2개의 치환기 중 적어도 하나의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등의 중합성 관능기이다.
[화학식 2]
Figure 112012062715895-pat00002
화학식 2에서 B는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R11 내지 R15는, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기 또는 -O-Q-P이거나, R11 내지 R15 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하되, R11 내지 R15 중 적어도 하나가 -O-Q-P이거나, R11 내지 R15 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등의 중합성 관능기이다.
화학식 1 및 2에서 인접하는 2개의 치환기가 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성한다는 것은, 인접하는 2개의 치환기가 서로 연결되어 전체적으로 -O-Q-P로 치환된 나프탈렌 골격을 형성하는 것을 의미할 수 있다.
화학식 2에서 B의 좌측의 「-」은, B가 화학식 1의 벤젠에 직접 연결되어 있음을 의미할 수 있다.
화학식 1 및 2에서 용어 「단일 결합」은, A 또는 B로 표시되는 부분에 별도의 원자가 존재하지 않는 경우를 의미한다. 예를 들어, 화학식 1에서 A가 단일 결합인 경우, A의 양측의 벤젠이 직접 연결되어 비페닐(biphenyl) 구조를 형성할 수 있다.
화학식 1 및 2에서 할로겐으로는, 예를 들면, 염소, 브롬 또는 요오드 등이 예시될 수 있다.
본 명세서에서 용어 「알킬기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 의미하거나, 또는, 예를 들면, 탄소수 3 내지 20, 탄소수 3 내지 16 또는 탄소수 4 내지 12의 시클로알킬기를 의미할 수 있다. 상기 알킬기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.
본 명세서에서 용어 「알콕시기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 의미할 수 있다. 상기 알콕시기는, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알콕시기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 용어 「알킬렌기」 또는 「알킬리덴기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 4 내지 10 또는 탄소수 6 내지 9의 알킬렌기 또는 알킬리덴기를 의미할 수 있다. 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는, 예를 들면, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.
본 명세서에서 「알케닐기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐기를 의미할 수 있다. 상기 알케닐기는, 예를 들면, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알케닐기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.
화학식 1 및 2에서 P는, 예를 들면, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기이거나, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기일 수 있고, 다른 예시에서는 아크릴로일옥시기일 수 있다.
본 명세서에서 특정 관능기에 치환되어 있을 수 있는 치환기로는, 알킬기, 알콕시기, 알케닐기, 에폭시기, 옥소기, 옥세타닐기, 티올기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기 또는 아릴기 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
화학식 1 및 2에서 적어도 하나 이상 존재할 수 있는 -O-Q-P 또는 화학식 2의 잔기는, 예를 들면, R3, R8 또는 R13의 위치에 존재할 수 있다. 또한, 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 구성하는 치환기는, 예를 들면, R3 및 R4이거나, 또는 R12 및 R13일 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물 또는 화학식 2의 잔기에서 -O-Q-P 또는 화학식 2의 잔기 이외의 치환기 또는 서로 연결되어 벤젠을 형성하고 있는 치환기 외의 치환기는 예를 들면, 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알콕시기를 포함하는 알콕시카보닐기, 탄소수 4 내지 12의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 시아노기 또는 니트로기일 수 있으며, 다른 예시에서는 염소, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기, 탄소수 4 내지 12의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알콕시기를 포함하는 알콕시카보닐기 또는 시아노기일 수 있다.
중합성 액정 화합물은 수평 배향된 상태로 액정층에 포함되어 있을 수 있다. 하나의 예시에서 상기 화합물은, 수평 배향 상태로 중합되어 액정층에 포함되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 용어 「수평 배향」은, 액정 화합물을 포함하는 액정층의 광축이 액정층의 평면에 대하여 약 0도 내지 약 25도, 약 0도 내지 약 15도, 약 0도 내지 약 10도, 약 0도 내지 약 5도 또는 약 0도의 경사각을 가지는 경우를 의미할 수 있다.
하나의 예시에서 편광 조절층의 액정층은, 면내 지상축 방향의 굴절률과 면내 진상축 방향의 굴절률의 차이가 0.05 내지 0.2, 0.07 내지 0.2, 0.09 내지 0.2 또는 0.1 내지 0.2의 범위일 수 있다. 상기에서 면내 지상축 방향의 굴절률은, 액정층의 평면에서 가장 높은 굴절률을 나타내는 방향의 굴절률을 의미하고, 진상축 방향의 굴절률은, 액정층의 평면상에서 가장 낮은 굴절률을 나타내는 방향의 굴절률을 의미할 수 있다. 통상적으로 광학 이방성의 액정층에서 진상축과 지상축은 서로 수직한 방향으로 형성되어 있다. 상기 각각의 굴절률은, 550 nm 또는 589 nm의 파장의 광에 대하여 측정한 굴절률일 수 있다. 상기 굴절률의 차이는, 예를 들면, Axomatrix사의 Axoscan을 이용하여 제조사의 매뉴얼에 따라 측정할 수 있다. 액정층은 또한, 두께가 약 0.5㎛ 내지 2.0㎛ 또는 약 0.5㎛ 내지 1.5㎛일 수 있다. 상기 굴절률의 관계와 두께를 가지는 액정층은, 적용되는 용도에 적합한 위상 지연 특성을 구현할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 굴절률의 관계와 두께를 가지는 액정층은, 광분할용 광학 소자에 적합할 수 있다.
광학 필터는 기재층과 편광 조절층의 사이에 배향층을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 광학 필터(100)는, 기재층(101)과 편광 조절층(102)의 사이에 추가적인 층으로서 배향층을 포함할 수 있다. 배향층은, 광학 필터의 형성 과정에서 액정 화합물을 배향시키는 역할을 하는 층일 수 있다. 배향층으로는, 이 분야에서 공지되어 있는 통상의 배향층, 예를 들면, 임프린팅(imprinting) 방식으로 형성된 배향층, 광배향층 또는 러빙 배향층 등이 사용될 수 있다. 상기 배향층은 임의적인 구성이며, 경우에 따라서는, 기재층을 직접 러빙하거나 연신하는 방식으로 배향층 없이 배향성을 부여할 수도 있다.
본 출원은 또한, 광학 필터의 제조 방법에 대한 것이다. 예시적인 광학 필터의 소자의 제조 방법은, 기재층상에 편광 조절층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법에서는, 예를 들면, 면상의 제 1 방향에서의 탄성률 및/또는 열팽창 계수와 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 탄성률 및/또는 열팽창 계수가 서로 상이한 기재층상에 서로 위상 지연 특성이 상이하고, 공통된 방향으로 연장하는 스트라이프 형성을 가지며 인접하여 교대로 배치되어 있는 제 1 및 제 2 영역을 포함하는 편광 조절층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법에서 예를 들어, 기재층의 제 1 및 제 2 방향에서 탄성률이 상이한 경우에 편광 조절층은, 상기 공통된 연장 방향이 상기 제 1 및 제 2 방향 중에서 탄성률이 보다 낮은 방향과 평행하도록 형성될 수 있다. 다른 예시에서 기재층의 제 1 및 제 2 방향에서 열팽창 계수가 상이한 경우에 편광 조절층은, 상기 공통된 연장 방향이 상기 제 1 및 제 2 방향 중에서 열팽창 계수가 보다 높은 방향과 평행하도록 형성될 수 있다. 또한, 다른 예시에서 기재층의 제 1 및 제 2 방향에서 탄성률 및 열팽창 계수가 모두 상이하고, 어느 한 방향에서 탄성률이 낮고 또한 열팽창 계수가 높은 경우에 편광 조절층은, 상기 공통된 연장 방향이 상기 제 1 및 제 2 방향 중에서 탄성률이 보다 낮으며 또한 열팽창 계수가 높은 방향과 평행하도록 형성될 수 있다.
상기와 같은 방식으로 편광 조절층을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 편광 조절층이 액정층인 경우에 편광 조절층은, 예를 들면, 기재층상에 배향층을 형성하고, 상기 배향층상에 상기 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 조성물의 도포층을 형성하며, 상기 액정 조성물을 배향시킨 상태에서 중합시켜서 액정층을 형성하는 방식으로 제조할 수 있다.
배향층은 예를 들면, 기재층에 폴리이미드 등의 고분자막을 형성하고 러빙 처리하거나, 광배향성 화합물을 코팅하고, 직선 편광의 조사 등을 통하여 배향 처리하는 방식 또는 나노 임프린팅 방식 등과 같은 임프린팅 방식으로 형성할 수 있다. 이 분야에서는, 목적하는 배향 패턴, 예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 영역의 패턴을 고려하여, 배향층을 형성하는 다양한 방식이 공지되어 있다.
액정 조성물의 도포층은, 조성물을 공지의 방식으로 기재층의 배향층상에 코팅하여 형성할 수 있다. 상기 도포층의 하부에 존재하는 배향층의 배향 패턴에 따라서 배향시킨 후에 중합시켜서 액정층을 형성할 수 있다.
본 출원은 또한 표시 장치에 관한 것이다. 상기 표시 장치는 예를 들면, 입체 영상 표시 장치일 수 있다. 상기 표시 장치는 상기 기술한 광학 필터를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 표시 장치는, 좌안용 영상 신호(이하, L 신호)와 우안용 영상 신호(이하, R 신호)를 생성할 수 있는 표시 소자를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 경우에 광학 필터는 편광 조절층의 제 1 및 제 2 영역 중 어느 하나의 영역은 L 신호가 투과될 수 있고, 다른 하나의 영역은 R 신호가 투과될 수 있도록 배치되어 있을 수 있다.
입체 영상 표시 장치는 상기 광학 필터를 광분할 소자로 포함하는 한, 이 분야에서 공지된 다양한 방식이 모두 적용되어 제조될 수 있다.
도 3은, 하나의 예시적인 상기 표시 장치로서, 관찰자가 편광 안경을 착용하고 입체 영상을 관찰할 수 있는 장치를 예시적으로 표시한다.
도 3에 나타난 바와 같이, 상기 장치(3)는, 예를 들면, 광원(301), 제 1 편광판(3021), 예를 들면, 투과형 액정 패널 등과 같은 표시 소자(303) 및 상기 광학 필터(304)를 포함할 수 있다.
광원(101)으로는 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display) 등에서 일반적으로 사용되는 직하형 또는 에지형 백라이트를 사용할 수 있다.
표시 소자(103)는 L 신호와 R 신호를 생성할 수 것으로서, 하나의 예시에서 상기 표시 소자(103)는, 행 및/또는 열 방향으로 배열되어 있는 복수의 단위 화소를 포함하는 투과형 액정 표시 패널일 수 있다. 상기 화소는 하나 또는 2개 이상의 조합되어 R 신호를 생성하는 우안용 영상 신호 생성 영역(이하, RG 영역)과 L 신호를 생성하는 좌안용 영상 신호 생성 영역(이하, LG 영역)을 형성할 수 있다.
RG 및 LG 영역은, 예를 들면, 광학 필터의 제 1 및 제 2 영역과 같이 공통 방향으로 연장되는 스트라이프상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되어 있을 수 있다.
광학 필터(304)는, 편광 조절층의 제 1 및 제 2 영역(A, B) 중의 어느 한 영역에는 RG 영역으로부터의 R 신호가 제 2 편광판(3022)을 거쳐서 입사하고, 다른 영역에는 LG 영역으로부터의 L 신호가 제 2 편광판(3022)을 거쳐서 입사될 수 있도록 배치되어 있을 수 있다.
표시 소자(103)는, 예를 들면 광원(101)측으로부터 순차로 배치된 제 1 투명 기판, 화소 전극, 제 1 배향막, 액정층, 제 2 배향막, 공통 전극, 컬러 필터 및 제 2 투명 기판 등을 포함하는 액정 패널일 수 있다. 상기 패널의 광 입사측, 즉 광원(301)측에는 제 1 편광판(3021)이 부착되어 있고, 그 반대측에는 제 2 편광판(3022)이 부착되어 있을 수 있다. 제 1 및 제 2 편광판(3021, 3021)은, 예를 들면 양자의 흡수축이 서로 소정의 각도, 예를 들면 90도를 이루도록 배치되어 있을 수 있다. 이에 의해 광원(301)로부터의 광이 표시 소자(303)를 거쳐서 투과하거나, 혹은 차단되도록 할 수 있다.
구동 상태에서 표시 장치(3)의 광원(301)으로부터 무편광된 광이 제 1 편광판(3021)측으로 출사될 수 있다. 편광판(3021)으로 입사된 광 중에서, 제 1 편광판(3021)의 광 투과축과 평행한 방향으로 편광축을 가지는 광은 제 1 편광판(3021)을 투과하여 표시 소자(303)로 입사될 수 있다. 표시 소자(303)로 입사되어 RG 영역을 투과한 광은 R 신호가 되고, LG 영역을 투과한 광은 L 신호가 되어서 제 2 편광판(3022)으로 입사된다.
제 2 편광판(3022)를 거쳐서 광학 필터(304)로 입사된 광 중에서 제 1 영역을 투과한 광과 제 2 영역을 투과한 광은 서로 다른 편광 상태를 가지는 상태로 각각 배출된다. 이와 같이 서로 상이한 편광 상태를 가지게 된 R 신호와 L 신호는 편광 안경을 착용하고 있는 관찰자의 우안 및 좌안에 각각 입사될 수 있고, 이에 따라 관찰자는 입체 영상을 관찰할 수 있다.
본 출원에서는 광학 필터에 형성되어 있는 제 1 및 제 2 영역 등의 패턴이 안정적으로 유지될 수 있어서, 장시간 동안 우수한 광 분할 특성이 확보될 수 있는 광학 필터가 제공될 수 있다.
도 1은, 예시적인 광학 필터를 보여주는 도면이다.
도 2는, 예시적인 제 1 및 제 2 영역의 배치를 보여주는 도면이다.
도 3은, 예시적인 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는, 직진도의 계산 방식을 설명하기 위한 도면이다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 상기 광학 소자를 보다 상세히 설명하나, 상기 광학 소자의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
1. 기재층의 탄성률의 측정
기재층의 제 1 방향(MD 방향) 및 제 2 방향(TD 방향) 각각에서의 25℃ 및 60℃에서의 탄성률은 하기에 제시된 인장 탄성률의 평가 방법에 따라서 평가하였다. 제 1 또는 제 2 방향에서의 인장 탄성률은 ASTM D638에서 규정된 방식에 따라 인장에 의한 응력-변형 시험법을 통해 측정할 수 있다. 구체적으로는, 제 1 방향(MD 방향)으로의 길이가 16 mm이고, 제 2 방향(TD 방향)의 길이가 6 mm인 기재층을 측정하고자 하는 방향에 따라서 재단하여 dog bone type의 시편으로 제단하고, 시편의 양 말단을 인장 실험용 Jig로 고정하고, 상기 ASTM D638에 따라 인장 탄성률을 측정한다. 인장 탄성률의 측정 조건은 하기와 같다.
<인장 탄성률의 측정 조건>
측정 기기: UTM(Universal Testing Machine)
장비 Model: Zwick Roell Z010, Instron사(제)
측정 조건:
Load cell: 500 N
인장 속도: 3 mm/sec
2. 기재층의 열팽창 계수의 측정
기재층의 제 1 방향(MD 방향) 및 제 2 방향(TD 방향) 각각에서의 열팽창 계수는 다음의 방식으로 평가한다. 입수한 기재층을 약 25℃의 온도 및 약 50%의 상대 습도의 조건에서 약 10일간 보관한다. 보관 후 제 1 방향(MD 방향)의 길이가 약 16 mm이고, 제 2 방향(TD 방향)의 길이가 약 6 mm인 기재층을 측정 장비 내에 위치시키고, 온도를 40℃에서 80℃까지 1℃/분의 속도로 상승시킨 후에 꺼내어 제 1 및 제 2 방향 각각에서의 길이 변화량을 측정하여 이를 통하여 열팽창 계수를 측정한다. 상기 공정을 3회 반복하여 제 1 및 제 2 방향 각각에서 각각 3개의 열팽창 계수를 구한다. 또한, 상기 제 1 방향(MD 방향)의 길이가 약 16 mm이고, 제 2 방향(TD 방향)의 길이가 약 6 mm인 기재층을 측정 장비 내에 위치시키고, 온도를 80℃에서 100℃까지 1℃/분의 속도로 상승시킨 후에 꺼내어 제 1 및 제 2 방향 각각에서의 길이 변화량을 측정하여 이를 통하여 열팽창 계수를 측정한다. 상기 공정을 3회 반복하여 제 1 및 제 2 방향 각각에서 각각 3개의 열팽창 계수를 구한다. 상기 과정을 통하여 최종적으로 제 1 방향에 대하여 구해진 총 6개의 열팽창 계수을 평균하여 제 1 방향에 대한 열팽창 계수를 구하고, 또한 제 2 방향에 대하여 구해진 총 6개의 열팽창 계수을 평균하여 제 2 방향에 대한 열팽창 계수를 구한다.
3. 액정층의 내구성 평가
액정층의 내구성은, 실시예 및 비교예에서 의해 제조된 광학 필터에 대하여 내구 테스트 후에 발생하는 위상차 값의 변화율을 측정하여 평가하였다. 구체적으로는 광학 필터를 가로 및 세로의 길이가 10 cm이 되도록 재단한 후에 점착제층을 매개로 유리 기판에 부착하고, 내열 조건인 80℃에서 100시간 또는 250시간 동안 방치한 후, 상기 내열 조건에 방치되기 전의 액정층의 위상차 수치(초기 Rin) 대비 방치 후의 위상차 수치(내열 후 Rin)의 변화량을 백분율로 환산하여 하기 표 1에 기재하였다. 상기에서 위상차 수치는, Axomatrix사의 Axoscan을 이용하여 제조사의 매뉴얼에 따라서 550 nm의 파장에서 측정하였다. 평가의 기준은 하기와 같다.
<평가 기준>
O: 내열 조건에서 100 시간 및 250 시간 방치 후의 위상차 수치의 변화량이 모두 8% 미만인 경우
X: 내열 조건에서 100 시간 및 250 시간 방치 후의 위상차 수치의 변화량이 어느 하나의 경우이든 8% 이상인 경우
4. 치수 안정성의 평가
치수 안정성은, 제조된 광학 필터를 약 25℃의 온도 및 약 50%의 상대 습도의 조건에서 약 10일간 보관한 후에 스트라이프 형상으로 형성되어 있는 제 1 또는 제 2 영역의 직진도를 측정하여 평가하였다. 직진도는 스트라이프 형상의 제 1 및 제 2 영역이 연장되는 방향에서의 좌우 대비 상기 스트라이프 형상이 벗어난 편차이고, 도 4에서와 같이 기재층(101)상에 형성된 스트라이프 형상의 제 1 또는 제 2 영역(A 또는 B)에 대하여 도면에서 a, b 및 c로 표시된 길이를 측정하여 하기 수식 1로 계산할 수 있다. 직진도가 높을수록 벗어난 정도가 높고, 따라서 치수 안정성이 낮은 것을 의미한다. 직진도는 동일한 광학 필터 30개에 대하여 측정하고, 그 결과의 평균치, 최대치, 최소치 및 표준 편차를 각각 계산하였다.
[수식 1]
직진도 = {(a+b)/2} - c
실시예 1.
기재층으로서 가로 방향(MD)에서의 탄성률이 25℃에서 약 2293 MPa이고, 60℃에서 약 2165 MPa이며, 열팽창 계수가 약 65 ppm/K이고, 세로 방향(TD)에서의 탄성률이 25℃에서 약 3061 MPa이고, 60℃에서 약 2670 MPa이며, 열팽창 계수가 약 25 ppm/K인 TAC(Triacetyl cellulose) 필름을 사용하여 광학 필터를 제조하였다. 상기 기재층상에 광배향층 형성용 조성물을 건조 후의 두께가 약 1,000 Å이 되도록 코팅하고, 80℃의 오븐에서 2 분 동안 건조시켰다. 광배향층 형성용 조성물로는, 하기 화학식 3의 신나메이트기를 갖는 폴리노르보넨(분자량(Mw) = 150,000) 및 아크릴 단량체의 혼합물을 광개시제(Igacure 907)와 혼합하고, 다시 그 혼합물을 톨루엔 용매에 폴리노르보넨의 고형분 농도가 2 wt%가 되도록 용해시켜 제조한 조성물을 사용하였다(폴리노르보넨: 아크릴 단량체:광개시제 = 2:1:0.25(중량비)). 이어서, 상기 건조된 광배향층 형성용 조성물을 한국 특허출원 제2010-0009723호에 개시된 방법에 따라 배향 처리하여, 서로 다른 방향으로 배향된 제 1 및 제 2 배향 영역을 포함하는 광배향층을 형성하였다. 상기 제 1 및 제 2 배향 영역은 도 2와 같이 스트라이프 형상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되게 하였고, 상기 스트라이프 형상이 연장되는 방향(도 2의 D)은 기재층의 가로 방향(MD)과 나란하게 형성되도록 하였다. 구체적으로는 상기 건조된 광배향층 형성용 조성물의 상부에 폭이 약 450 ㎛인 스트라이프 형상의 광투과부 및 광차단부가 상하 및 좌우로 교대로 형성되어 있는 패턴 마스크를 위치시키고, 또한 상기 패턴 마스크의 상부에는 각각 서로 다른 편광을 투과시키는 두개의 영역이 형성된 편광판을 위치시켰다. 그 후, 상기 광배향층이 형성되어 있는 기재층을를 약 3 m/min의 속도로 이동시키면서, 상기 편광판 및 패턴 마스크를 매개로 광배향층 형성용 조성물에 자외선(300 mW/cm2)을 약 30초 동안 조사하여 배향 처리를 수행하였다. 이어서, 배향 처리된 배향층 상에 액정층을 형성하였다. 액정 조성물로서 하기 화학식 A로 표시되는 다관능성 중합성 액정 화합물 70 중량부 및 하기 화학식 B로 표시되는 단관능성 중합성 액정 화합물 30 중량부를 포함하고, 적정량의 광개시제를 포함하는 액정 조성물을 약 1 ㎛ 의 건조 두께가 되도록 도포하고, 하부의 배향층에 배향에 따라 배향시킨 후에, 자외선(300mW/cm2)을 약 10초 동안 조사하여 가교 및 중합시켜, 하부 광배향층의 배향에 따라서 서로 직교하는 광축을 가지는 제 1 및 제 2 영역이 형성되어 있는 액정층을 형성하였다. 상기 액정층에서 지상축 방향의 굴절률과 진상축 방향의 굴절률의 차이는 약 0.125였다.
[화학식 3]
Figure 112012062715895-pat00003
[화학식 A]
Figure 112012062715895-pat00004
[화학식 B]
Figure 112012062715895-pat00005

실시예 2.
액정 조성물로서 화학식 A의 액정 화합물 55 중량부 및 화학식 B의 액정 화합물 45 중량부를 포함하는 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 필터를 제조하였다.
실시예 3.
기재층으로서 가로 방향(MD)에서의 탄성률이 25℃에서 약 2592 MPa이고, 60℃에서 약 2100 MPa이며, 열팽창 계수가 약 53 ppm/K이고, 세로 방향(TD)에서의 탄성률이 25℃에서 약 2556 MPa이고, 60℃에서 약 2124 MPa이며, 열팽창 계수가 약 48 ppm/K인 TAC(Triacetyl cellulose) 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 필터를 제조하였다.
실시예 4.
액정 조성물로서 화학식 A의 액정 화합물 55 중량부 및 화학식 B의 액정 화합물 45 중량부를 포함하는 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방식으로 광학 필터를 제조하였다.
비교예 1.
기재층으로서 가로 방향(MD)에서의 탄성률이 25℃에서 약 2946 MPa이고, 60℃에서 약 2506 MPa이며, 열팽창 계수가 약 62 ppm/K이고, 세로 방향(TD)에서의 탄성률이 25℃에서 약 2219 MPa이고, 60℃에서 약 1862 MPa이며, 열팽창 계수가 약 63 ppm/K인 TAC(Triacetyl cellulose) 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 필터를 제조하였다.
실시예 및 비교예의 광학 소자에 대하여 상기 기술한 방법으로 평가한 물성을 하기 표 1에 나타내었다.

 실시예 비교예
1 2 3 4 1
액정층내구성 ○ ○ ○ ○ ○

Rin 변화율
 초기 Rin 125.4 120.7 125.4 120.7 125.4
내열 후 Rin 119.7 114.1 119.7 114.1 119.7
변화율(%) 4.5 5.5 4.5 5.5 4.5

직진도

 평균 -0.005 -0.005 -0.002 -0.002 -0.002
최대값 0.009 0.009 0.020 0.020 0.074
최소값 -0.016 -0.016 -0.030 -0.030 -0.075
표준편차 0.008 0.008 0.012 0.012 0.039
Rin: 위상차 수치(단위: nm)
직진도 단위: mm
100, 304: 광학 필터
101: 기재층
102: 편광 조절층
A, B: 제 1 및 제 2 영역
D: 스트라이프 형상의 제 1 및 제 2 영역의 연장 방향
3: 표시 장치
301: 광원
3021, 3022: 편광판
303: 표시 소자
RG, LG: 좌안용 및 우안용 영상 신호 생성 영역

Claims (19)

  1. 면상의 제 1 방향에서의 탄성률과 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 탄성률이 서로 상이하고, 상기 제 1 방향에서의 탄성률이 상기 제 2 방향에서의 탄성률에 비해 작으며, 상기 제 1 방향에서의 탄성률은 25℃에서 1,500 MPa 내지 4,000 MPa이고, 상기 제 2 방향에서의 탄성률은 25℃에서 2,000 MPa 내지 5,000 MPa인 기재층; 및 입사광을 서로 편광 상태가 상이한 2종 이상의 광으로 분할할 수 있는 제 1 및 제 2 영역이 형성되어 있고, 상기 제 1 및 제 2 영역은 상기 제 1 및 제 2 방향 중에서 탄성률이 작은 방향과 평행한 방향으로 연장하는 스트라이프 형상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되어 있는 편광 조절층을 포함하는 광학 필터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 제 1 방향에서의 25℃에서의 탄성률(ML)과 제 2 방향에서의 25℃에서의 탄성률(MH)의 비율(MH/ML)이 1을 초과하고, 또한 5 이하인 광학 필터.
  5. 제 1 항에 있어서, 기재층의 제 1 방향에서의 탄성률이 제 2 방향에서의 탄성률에 비해 작으며, 상기 제 1 방향에서의 탄성률은 60℃에서 1,400 MPa 내지 3,900 MPa인 광학 필터.
  6. 제 5 항에 있어서, 기재층의 제 2 방향에서의 탄성률은 60℃에서 1,900 MPa 내지 4,400 MPa인 광학 필터.
  7. 제 5 항에 있어서, 제 1 방향에서의 60℃에서의 탄성률(ML)과 제 2 방향에서의 60℃에서의 탄성률(MH)의 비율(MH/ML)이 1을 초과하고, 또한 5 이하인 광학 필터.
  8. 제 1 항에 있어서, 편광 조절층은 하기 일반식 1의 조건을 만족하는 액정층인 광학 필터:
    [일반식 1]
    X < 8%
    상기 일반식 1에서 X는 상기 액정층의 초기 위상차 수치 대비 상기 광학 필터를 80℃에서 100시간 방치한 후의 상기 액정층의 위상차 수치의 변화량의 절대값의 백분율이다.
  9. 제 1 항에 있어서, 편광 조절층은, 다관능성 중합성 액정 화합물 및 상기 다관능성 중합성 화합물 100 중량부 대비 0 중량부를 초과하고, 또한 100 중량부 이하의 단관능성 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정층인 광학 필터.
  10. 제 9 항에 있어서, 액정 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 광학 필터:
    [화학식 1]
    Figure 112012062715895-pat00006

    상기 화학식 1에서 A는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R1 내지 R10은, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기, -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이거나, R1 내지 R5 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍 또는 R6 내지 R10 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하되, R1 내지 R10 중 적어도 하나는 -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이거나, R1 내지 R5 중 인접하는 2개의 치환기 또는 R6 내지 R10 중 인접하는 2개의 치환기의 적어도 하나의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기이다:
    [화학식 2]
    Figure 112012062715895-pat00007

    상기 화학식 2에서 B는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R11 내지 R15는, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기 또는 -O-Q-P이거나, R11 내지 R15 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하되, R11 내지 R15 중 적어도 하나는 -O-Q-P이거나, R11 내지 R15 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기이다.
  11. 제 9 항에 있어서, 중합성 액정 화합물은 수평 배향된 상태로 액정층에 포함되어 있는 광학 필터.
  12. 제 1 항에 있어서, 편광 조절층은 면내 지상축 방향의 굴절률과 면내 진상축 방향의 굴절률의 차이가 0.05 내지 0.2이고, 두께가 0.5 ㎛ 내지 2.0 ㎛인 액정층인 광학 필터
  13. 면상의 제 1 방향에서의 열 팽창 계수와 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 열 팽창 계수가 서로 상이한 기재층; 및 입사광을 서로 편광 상태가 상이한 2종 이상의 광으로 분할할 수 있는 제 1 및 제 2 영역이 형성되어 있고, 상기 제 1 및 제 2 영역은 상기 제 1 및 제 2 방향 중에서 열 팽창 계수가 큰 방향과 평행한 방향으로 연장하는 스트라이프 형상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되어 있는 편광 조절층을 포함하는 광학 필터.
  14. 제 13 항에 있어서, 기재층의 제 1 방향에서의 열팽창 계수가 제 2 방향에서의 열팽창 계수에 비해 크며, 상기 제 1 방향에서의 열팽창 계수가 35 ppm/K 내지 80 ppm/K인 광학 필터.
  15. 제 14 항에 있어서, 기재층의 제 2 방향에서의 열팽창 계수는 10 MPa 내지 65 MPa인 광학 필터.
  16. 제 14 항에 있어서, 제 1 방향에서의 기재층의 열팽창 계수(CH) 및 제 2 방향에서의 기재층의 열팽창 계수(CL)의 비율(CH/CL)은 1을 초과하고, 또한 5 이하인 광학 필터.
  17. 면상의 제 1 방향에서의 열 팽창 계수 및 탄성률이 각각 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 열 팽창 계수 및 탄성률과 상이하며, 상기 제 1 방향이 제 2 방향에 비하여 낮은 탄성률과 제 2 방향에 비하여 높은 열팽창 계수를 가지는 기재층; 및 입사광을 서로 편광 상태가 상이한 2종 이상의 광으로 분할할 수 있는 제 1 및 제 2 영역이 형성되어 있고, 상기 제 1 및 제 2 영역은 상기 제 1 방향과 평행한 방향으로 연장하는 스트라이프 형상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되어 있는 편광 조절층을 포함하는 광학 필터.
  18. 제 1 항의 광학 필터를 포함하는 표시 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 좌안용 영상 신호와 우안용 영상 신호를 생성할 수 있는 표시 소자를 추가로 포함하고, 광학 필터는 편광 조절층의 제 1 및 제 2 영역 중 어느 하나의 영역은 상기 좌안용 영상이 투과될 수 있고, 다른 하나의 영역은 상기 우안용 영상이 투과될 수 있도록, 상기 표시 소자 상에 배치되어 있는 표시 장치.
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