KR101378913B1

KR101378913B1 - 광학 필름 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101378913B1
Application number: KR1020120108084A
Authority: KR
Inventors: 심만식; 우진태; 문종건; 박효정
Original assignee: 신화인터텍 주식회사
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-03-28

Abstract

위상 지연 등과 같은 위상 변경 특성이 우수하면서도 제조 비용을 절감할 수 있는 광학 필름 및 그 제조 방법이 제공된다. 광학 필름은 제1 기재, 제1 기재 일면에 형성되며, 액정 분자를 포함하는 액정층, 액정층의 일면에 직접 형성되어 액정 분자와 직접 접하는 제1 접착층, 및 제1 접착층의 일면에 직접 형성된 편광층을 포함한다.

Description

광학 필름 및 그 제조 방법{Opitcal Film and Method for Fabricating the Same}

본 발명은 광학 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차원 디스플레이에 적용되는 광학 필름에 관한 것이다.

표시 장치는 다양한 방식으로 광을 방출하여 영상을 표시한다. 표시 장치가 광을 방출하는 방식은 표시 장치의 종류를 구분하는 기준이 되기도 한다. 각 광 방출 방식에 대해 방출되는 광의 휘도를 효과적으로 제어하고, 표시 품질을 향상시키기 위한 다양한 연구가 경쟁적으로 이루어지고 있다.

최근 들어, 광 휘도 제어와는 별도로, 광 경로 제어를 통해 3차원 영상을 구현하는 입체 영상 표시장치에 대한 연구가 각광을 받고 있다. 좌안 영상을 관찰자의 좌안에, 우안 영상은 관찰자의 우안에 제공하면, 관찰자가 이를 입체로 인식할 수 있다는 것을 기본 원리로 하고 있다. 안경 방식에 해당하는 편광방식, 시분할 방식이나, 무안경 방식에 해당하는 패럴랙스-배리어방식, 렌티큘러(lenticular) 또는 마이크로 렌즈방식 및 블린킹 라이트(blinking light) 방식 등이 주로 연구되고 있다.

편광방식은 표시 패널에 글라스 타입의 광학판을 부착하거나 필름 타입의 광학 필름을 부착하여, 표시 패널로부터 출사된 광의 위상을 바꾸어 좌원편광 및 우원편광으로 분리한 후, 이를 안경에 부착된 편광 필터를 통해 인식하는 방식을 이용한다.

상기 글라스 타입과 필름 타입 중 상대적으로 비용이 저렴한 것은 필름 타입인 것으로 인식된다. 그러나, 필름 타입의 광학 필름의 경우에도 여전히 높은 광학 특성을 나타내면서 제조 비용을 보다 절감할 수 있는 필름의 개발이 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위상 지연 등과 같은 위상 변경 특성이 우수하면서도 제조 비용을 절감할 수 있는 광학 필름을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름은 제1 기재, 상기 제1 기재 일면에 형성되며, 액정 분자를 포함하는 액정층, 상기 액정층의 일면에 직접 형성되어 상기 액정 분자와 직접 접하는 제1 접착층, 및 상기 제1 접착층의 일면에 직접 형성된 편광층을 포함한다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름의 제조 방법은 제1 기재의 일면에 액정 분자를 포함하는 액정층을 형성하는 단계, 상기 액정층의 일면의 바로 위에 상기 액정 분자와 직접 접하도록 제1 접착층을 형성하는 단계, 및 상기 제1 접착층의 일면의 바로 위에 편광층을 형성하는 단계를 포함한다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 필름에 의하면, 편광층과 액정층 사이에 기재나 기타 다른 광학층이 생략되어 있기 때문에, 광학 필름의 박형화에 유리할 뿐만 아니라, 제조 공정이 단순화되고, 공정 비용이 절감될 수 있다.

또한, 편광층과 액정층을 폴리(디알리프탈레이트) 등을 포함하는 수계 접착층으로 접착함으로써, 상대적으로 작은 두께로도 양호한 밀착력을 갖기 때문에, 광 위상 변경 및 휘도 감소에 더욱 유리할 수 있다.

아울러, 편광층과 액정층이 일체형으로 형성되어 복합 광학 필름으로 기능할 수 있다. 따라서, 표시 패널에 적용시 하나의 필름만을 부착하면 되기 때문에, 조립이 용이해진다. 또한, 광 위상 변경을 담당하는 편광층 및 액정층이 모두 제1 기재와 제2 기재의 사이에 배치되므로, 외부의 물리, 화학적 충격이나 어택으로부터 효과적으로 보호될 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 광학 필름의 단면도들이다.
도 6은 제조예에 따른 광학 필름의 외관 평가 사진이다.
도 7은 비교예 1에 따른 광학 필름의 외관 평가 사진이다.
도 8은 비교예 3에 따른 광학 필름의 외관 평가 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"상 또는 위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자에 직접 접하거나, 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "바로 위 또는 상에 직접(directly on)"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"는 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어인 "~필름"은 "~시트", "~판"의 의미로 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정층의 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 광학 필름(100)은 제1 기재(110), 제1 기재(110)의 일면에 형성된 액정층(130), 액정층(130)의 일면에 직접 형성된 제1 접착층(181), 제1 접착층(181)의 일면에 직접 형성된 편광층(140)을 포함한다.

제1 기재(110)는 광학적으로 투명할 수 있다. 제1 기재(110)는 예를 들어 메타크릴 수지, 방향족 폴리에스테르, 변성 폴리페닐렌옥사이드(Modified Polyphenylene Oxide: MPPO), 셀룰로스 에스테르(Cellulose ester), 셀룰로오스 아세테이트, 수정(quartz), 스티렌-부타디엔 공중합체, 실리콘 웨이퍼, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene copolymer, ABS 수지), 에폭시 수지, 올레핀 말레이미드 공중합체, 용융실리카, 유리, 재생 셀룰로스(Regenerated cellulose), 트리아세틸셀룰로오스, 페놀 수지, 폴리디메틸시클로헥센테레프탈레이트, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트(polymethylacrylate), 폴리부타디엔, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리불화 비닐리덴, 폴리비닐리덴플로라이드(Polyvinylidenfluoride), 폴리비닐아세테이트, 폴리설포네이트, 폴리술폰(Polysulfone), 폴리스티렌(PS), 폴리실라잔(polysilazane), 폴리실란(polysilane), 폴리실록산(polysiloxane), 폴리아라미드, 폴리아릴레이트, 폴리아미드, 폴리아미드 이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리에스테르, 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES), 폴리에테르 니트릴, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르 케톤, 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalte, PEN), 폴리에틸렌 설폰, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephtalate, PET), 폴리에틸메타크릴레이트(polyethylmetacrylate), 폴리에틸아크릴레이트(polyethylacrylate), 폴리에폭사이드, 폴리염화비닐, 폴리옥시에틸렌, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리이미드 수지, 폴리카르보실란(polycarbosilane), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리페닐렌 술피드, 폴리페닐렌 에테르, 폴리프로필렌(PP), AS 수지, GaAs, MgO, silica, 폴리비닐클로라이드, 폴리디메틸시클로헥센테레프탈레이트, 폴리카본(polycarbon) 등의 물질로 이루어질 수 있다.

몇몇 실시예에서, 제1 기재(110)는 투과광의 위상을 변화시키지 않는 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같은 관점에서, 트리아세틸셀룰로오스(TAC; Triacetyl Cellulose), 환형올레핀 고분자(COP; Cyclic Olefin Polymer), 폴리카보네이트 (PC; Polycarbonate), 아크릴 (Acryl)계 고분자 등이 기재의 물질로 이용될 수 있다.

제1 기재(110)의 일면에는 액정층(130)이 형성된다. 액정층(130)은 액정 물질이 경화 또는 가교되어 형성될 수 있다. 상기 액정 물질로는 반응형 액정 물질이 예시된다. 상기 반응형 액정 물질은 중합이 가능한 말단기를 포함하는 액정 물질로 저분자 액정으로서의 성질과 단량체로서의 성질을 동시에 갖고 있는 반응형 액정 단량체일 수 있다. 이와 같은 반응형 액정 단량체를 광개시제를 혼합한 상태에서 반응형 액정 단량체를 배열한 다음, 자외선을 조사하게 되면 광개시제의 개시 반응을 통하여 말단의 작용기의 중합 반응이 진행되며, 이에 따라 액정상 사이에 가교화된 고분자 매트릭스가 형성되어 액정 물질의 경화 또는 고정화가 이루어질 수 있다.

상기 반응형 액정 단량체는 액정성을 발현하는 메조겐 구조와 고분자화를 위한 중합가능 말단기를 동시에 갖는 화학 구조로 이루어질 수 있다. 상기 액정성을 발현하는 메조겐으로서는 네마틱(nematic) 액정상을 반현하는 막대형(calamitic) 메조겐이나 디스코틱 액정상을 발현하는 접시 형태의 디스코틱(discotic) 메조겐이 사용될 수 있다. 상기 반응형 액정 단량체의 예로는 시아노 비페닐계(cyano biphenyl)계, 시아노 페닐 시클로헥산(cyano phenyl cyclohexane)계, 시아노 페닐 에스테르(cyano phenyl ester)계, 안식향산 페닐 에스테르계, 페닐 피리미딘계의 아크릴레이트 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.

액정층(131)은 투과하는 빛의 위상을 변경시키는 역할을 한다. 예를 들어, 선평광된 빛이 액정층(130)을 통과할 경우, 위상 지연의 정도에 따라 타원 편광이나 원편광 등으로 변경되어 방출될 수 있다. 위상 변경의 정도는 액정층의 두께에 의해 조절될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 액정층(130)의 위상 지연값은 λ/4(단, λ는 빛의 파장)일 수 있다.

액정층(130)은 위상 변경 정도가 상이한 복수의 영역을 포함할 수 있다. 각 영역의 위상 변경 상이는 각 영역에서의 액정분자 배향 특성의 상이에 기인할 수 있다. 도면에서는 액정층이 복수의 제1 영역(R)과 복수의 제2 영역(L)을 포함하는 경우를 예시한다. 제1 영역(R)의 액정층(130)은 제1 방향으로 배향되어 제1 위상 변경값을 가질 수 있다. 제2 영역(L)의 액정층(130)은 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 배향되어, 상기 제1 위상 변경값과 상이한 제2 위상 변경값을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 액정층(130)의 제1 영역(R)은 투과광의 위상을 -90°만큼 변경시키고, 제2 영역(L)은 투과광의 위상을 +90°(또는 -270°) 만큼 변경시킬 수 있다. 이 경우, 선편광된 빛이 제1 영역(R) 및 제2 영역(L)을 통과하면 모두 원편광으로 바뀌게 되지만, 구체적으로는 한 영역은 좌선 원편광이 되고, 또는 다른 영역은 우선 원편광이 될 것이다. 본 실시예에서, 제1 영역(R)의 액정층(130) 배향 방향인 제1 방향과 제2 영역(L)의 액정층 배향 방향인 제2 방향은 서로 수직일 수 있다.

제1 영역(R)과 제2 영역(L)은 평면도상 스트라이프 타입으로 교대로 배열될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 영역(R)과 제2 영역(L)은 체스판 타입으로 교대 배열될 수도 있다.

액정층(130)은 제1 기재(110)의 일면에 직접 형성될 수도 있지만, 액정층(130)과 제1 기재(110) 사이에 다른 층이 개재될 수도 있다. 상기 개재되는 층으로 배향막(120)이 예시될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 기재(110)의 일면에 직접 배향막(120)이 형성되고, 배향막(120)의 일면에 직접 액정층(130)이 형성될 수 있다.

배향막(120)은 제1 기재(110)의 전면을 덮도록 형성될 수 있다. 배향막(120)은 액정층(130)의 복수의 영역(R, L)에 대응하는 복수의 영역을 포함할 수 있다. 도면에서는 상부의 액정층(130)의 영역에 대응하여 복수의 제1 영역(R)과 복수의 제2 영역(L)을 포함하는 경우를 예시한다.

배향막(120)은 러빙처리된 배향막 및/또는 광배향막일 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(R)과 제2 영역(L)은 모두 러빙 처리된 배향막일 수 있다. 이 경우, 제1 영역(R)과 제2 영역(L)은 러빙 방향이 상이할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 영역(R)의 러빙 방향과 제2 영역(L)의 러빙 방향이 서로 수직이어서, 그 위에 액정의 배향 방향이 각 영역별로 상호 수직일 수 있다.

다른 예로, 제1 영역(R)과 제2 영역(L)은 모두 광배향막일 수 있다. 이 경우, 각 영역은 서로 다른 편광에 의해 서로 다른 방향의 배향 방향을 갖게 된다.

또 다른 예로, 제1 영역(R)은 러빙 처리된 배향막이고, 제2 영역(L)은 광배향막일 수도 있다. 이 경우에도, 러빙 각도와 광배향 각도를 서로 상이하게 조절함으로써, 그 위의 액정의 배향 방향을 서로 상이하게 조절할 수 있다.

배향막(120)은 예컨대, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리아믹산, 폴리 신나메이트 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 배향막(120)은 각 영역(R, L)과 무관하게 동일한 물질로 이루어질 수도 있지만, 각 영역(R, L)별로 상이한 물질로 이루어질 수도 있다. 더 나아가, 배향막(120)의 제1 영역(R)은 단일막으로 이루어지지만, 제2 영역(L)은 적층막으로 이루어질 수 있으며, 그 반대의 경우도 가능하다.

액정층(130)의 일면에는 제1 접착층(181)이 직접 형성되고, 제1 접착층(181)의 일면에는 편광층(140)이 직접 배치된다.

편광층(140)은 λ/2 위상 지연층일 수 있다. 편광층(140)은 예를 들어, 폴리비닐알코올(Poly Vinyl Alcohol, PVA)을 포함하여 형성될 수 있다.

액정층(130)과 편광층(140)은 제1 접착층(181)에 의해 상호 접착된다. 제1 접착층(181)은 액정층(130)과 편광층(140)의 밀착력을 부여할 뿐만 아니라, 광의 위상 변경을 최소화할 수 있는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 제1 접착층(181)은 수계 접착층으로 이루어질 수 있다. 상기 수계 접착층은 예컨대, 폴리(디알리프탈레이트) [Poly(diallylphthalate)]를 포함할 수 있다. 폴리(디알리프탈레이트)를 포함하는 수계 접착층은 액정층(130) 뿐만 아니라 폴리비닐알코올 모두에 대해 양호한 접착 특성을 나타낸다. 따라서, 액정층(130)과 편광층(140)의 밀착성을 강화시킬 수 있다.

제1 접착층(181)의 두께는 약 0.1㎛ 내지 3.0㎛일 수 있다. 제1 접착층(181)의 두께가 약 0.1㎛ 이상이면, 액정층(130)과 편광층(140) 사이의 밀착성을 담보할 수 있다. 제1 접착층(181)의 두께가 약 3.0㎛ 이하인 것이 빛의 위상 변경 및 휘도 감소를 최소화하는 데에 유리하다.

편광층(140)의 일면에는 제2 접착층(182)이 형성되고, 제2 접착층(182)의 일면에는 제2 기재(170)가 배치될 수 있다. 편광층(140)과 제2 기재(170)는 제2 접착층(182)에 의해 상호 접착된다. 제2 접착층(182)은 상술한 제1 접착층(181)과 동일한 물질이 적용될 수 있다. 다른 실시예로, 제2 접착층(182)의 구성물질로는 편광층(140)과 제2 기재(170)를 접착하기 위한 물질로 당업계에 널리 공지된 물질들이 적용될 수도 있다.

제2 기재(170)는 제1 기재(110)로 적용가능다고 설명된 물질 중 적어도 하나에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 기재(170)는 트리아세틸셀룰로오스(TAC; Triacetyl Cellulose), 환형올레핀 고분자(COP; Cyclic Olefin Polymer), 폴리카보네이트 (PC; Polycarbonate), 아크릴 (Acryl)계 고분자 물질로 형성될 수 있다.

제2 기재(170)의 일면에는 제3 접착층(183)이 더 형성될 수 있다. 제3 접착층(183)은 감압 접착제(Pressure sensitive adhesive, PSA)가 적용될 수 있다. 제3 접착층(183)의 일면에는 이형 필름(185)이 부착될 수 있다. 제3 접착층(183) 및/또는 이형 필름(185)은 생략가능하다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 광학 필름(100)은 제1 기재(110)의 타면에 형성된 안티글레어층(150)을 더 포함할 수 있다. 안티글레어층(150)은 입사되는 빛을 산란시켜 외광 반사를 감소시키는 역할을 한다.

안티글레어층(150)의 상부 표면은 비평탄하고 소정의 거칠기를 가질 수 있다. 예컨대, 안티글레어층(150)의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 약 0.1㎛ 내지 0.5㎛ 일 수 있다. 안티글레어층(150)이 위와 같은 표면 거칠기를 가질 경우, 표면에서 외광을 산란시킴으로써, 외광 반사를 억제할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 안티글레어층(150)은 수지층(151) 및 그에 분산된 복수의 비드(152)를 포함할 수 있다. 복수의 비드(152)는 안티글레어층(150)의 표면에 요철이 형성되도록 하여 소정의 거칠기를 갖도록 할 수 있다. 수지층(151)과 비드(152)의 굴절률은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.

수지층(151)과 비드(152)의 굴절률이 상이할 경우, 그에 따른 빛의 산란 및/또는 확산이 이루어지므로 그 자체로 외광 반사에 기여할 수 있다. 따라서, 이 경우에는 안티글레어층(150) 표면이 비평탄할 것이 필수 조건은 아닐 수 있다. 반대로, 수지층(151)과 비드(152)의 굴절률이 동일한 경우에는 안티글레어층(150)의 표면에 요철이 형성되는 것이 외광 반사 방지에 바람직하다.

안티글레어층(150)이 수지층(151) 및 비드(152)를 포함할 경우, 수지층(151)은 예를 들어, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 폴리에스테르계 수지 등과 같은 열 경화성 수지 또는 에폭시아크릴레이트계 수지, 우레탄아크릴레이트계 수지, 실리콘아크릴레이트계 수지, 아크릴릭 아크릴레이트 및 에스테르 아크릴리에트 등과 같은 자외선 경화 수지를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 비드(152)는 예를 들어, 유기 비드 및 무기 비드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 유기 비드로는 아크릴, 스티렌, 멜라민 포름알데하이드, 프로필렌, 에틸렌, 실리콘, 우레탄, 메틸(메타) 아크릴레이트, 폴리카보네이트 등의 모노머를 사용하여 얻어지는 호모폴리머 또는 코폴리머 등이 예시될 수 있다. 상기 무기 비드로는 실리카, 지르코니아, 탄산칼슘, 황산바륨, 티타늄 산화물 등이 예시될 수 있다.

본 실시예에 따른 광학 필름(100)은 표시 패널의 표면에 부착되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 안경식 공간분할 방식의 3차원 디스플레이 표시 패널에 부착되어 좌우 영상을 각각 서로 다른 원편광으로 송출하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 적용예에서, 광학 필름(100)은 제2 기재(170) 측이 표시 패널에 부착되고, 제1 기재(110)의 타면 또는 안티글레어층(150)이 외부에 노출되도록 설치될 수 있다.

액정층(130)의 제1 영역(R)과 제2 영역(L)이 평면도상 스트라이프 타입으로 교대로 배열된 경우, 상기 스트라이프의 연장 방향은 표시 패널의 편광축과 평행일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 스트라이프 연장 방향은 표시 패널의 편광축과 수직일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 스트라이프 연장 방향은 표시 패널의 편광축과 ±1 내지 ±45°의 교차각을 가질 수 있다.

본 실시예에 따른 광학 필름(100)은 빛의 위상을 변경하는 역할을 하는 액정층(130)과 편광층(140)이 제1 접착층(181)만을 개재하여 접착되어 있다. 그 결과, 편광층(140)을 투과하여 선편광된 광이, 제1 접착층(181)만을 통과한 후 곧바로 액정층(130)에 입사될 수 있다. 따라서, 편광층(140)과 액정층(130) 사이에 기재나 기타 다른 광학층이 개재된 경우에 비해 광 위상 변경 및 휘도 감소에 유리할 것임을 이해할 수 있다. 아울러, 제1 접착층(181)으로 상술한 폴리(디알리프탈레이트) 등을 포함하는 수계 접착층을 적용하면, 상대적으로 작은 두께로도 양호한 밀착력을 갖기 때문에, 광 위상 변경 및 휘도 감소에 더욱 유리할 수 있다.

아울러, 편광층(140)과 액정층(130) 사이에 기재나 기타 다른 광학층이 생략되어 있기 때문에, 광학 필름(100)의 박형화에 유리할 뿐만 아니라, 제조 공정이 단순화되고, 공정 비용이 절감될 수 있다. 또한, 편광층(140)과 액정층(130)이 일체형으로 형성되므로 복합 광학 필름으로 기능할 수 있다. 따라서, 표시 패널에 적용시 하나의 필름만을 부착하면 되기 때문에, 조립이 용이해진다.

더 나아가, 본 실시예에 따른 광학 필름(100)은 광 위상 변경을 담당하는 편광층(140) 및 액정층(130)이 모두 제1 기재(110)와 제2 기재(170)의 사이에 배치되므로, 외부의 물리, 화학적 충격이나 어택으로부터 효과적으로 보호될 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광학 필름들에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 이전에 설명하였던 실시예들과 동일한 구성 및 부재에 대해서는 동일한 참조부호로 지칭하고, 중복 설명은 생략하거나 간략화하기로 한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 필름(101)은 액정층(131) 내에 편광물질 입자(141)가 분산되어 있는 점에서 도 1의 실시예와 차이가 있다.

구체적으로 설명하면, 액정층(131) 내에는 편광층(140)을 구성하는 물질 중 하나인 편광물질 입자(141) 예컨대, 폴리비닐알코올 입자가 분산되어 있다. 이와 같은 구조는 액정 분자에 폴리비닐알코올 입자를 혼합하여 액정층(131)을 형성함으로써 제조될 수 있다. 액정층(131)에 편광물질 입자(141)가 포함되어 있으면, 편광층(140)의 편광물질과 동일한 종류의 화학적 특성을 갖게 된다. 따라서, 제1 접착층(181)에 의한 밀착력이 더욱 우수해질 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다. 도 4을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 필름(102)은 액정층(132) 내에서 위치에 따라 편광물질 입자(141)의 밀도가 상이한 점에서 도 3의 실시예와 차이가 있다.

도 3을 통해 설명한 것처럼, 액정층(132)에 편광물질 입자(141)가 분산되어 있으면 편광층(140)과의 밀착력에 도움이 될 수 있다. 본 실시예에서는 편광층(140)과의 결합에 관여하는 영역인 제1 접착층(181)에 인접하는 액정층(132) 내에 편광물질 입자(141)의 밀도가 그 이외의 액정층(132) 영역에서의 편광물질 입자(141)의 밀도보다 큰 경우를 예시한다. 더 나아가, 편광물질 입자(141)는 제1 접착층(181)에 인접하는 액정층(132) 내에만 분산되어 있고, 나머지 액정층(132)의 영역에는 위치하지 않을 수도 있다.

이와 같은 구조는 액정층(132) 형성 후 상부 표면에 편광물질을 도포하는 것에 의해 제조될 수 있다. 일예로, 액정층(132)을 건조하거나 반경화한 후 편광물질을 도포한 다음, 액정층(132)을 경화시킴으로써 제조될 수 있다. 다른 예로, 액정층(132)을 완전경화한 후, 그 위에 편광물질을 도포하거나, 편광물질 도포 후 열처리 등을 추가로 수행함으로써 제조될 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다. 도 5을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 필름(103)은 제1 접착층(181a)에 접하는 액정층(133)의 표면이 비평탄하고 소정의 요철을 포함하는 점에서 도 1의 실시예와 차이가 있다.

액정층(133)의 표면에 제1 접착층(181a)을 형성할 때, 제1 접착층(181a)을 구성하는 조성물의 화학적 작용 또는 열처리 등에 의해 액정층의 표면이 손상을 받을 수 있다. 그에 따라 액정층(133)의 표면이 비평탄해질 수 있다. 제1 접착층(181a)과 접하는 액정층(133) 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 예를 들어, 약 0.1㎛ 내지 0.5㎛일 수 있다. 액정층(133) 표면에 요철이 생김에 따라 그에 접하는 제1 접착층(181a)의 표면도 그에 상응하는 요철을 포함할 수 있다. 따라서, 액정층(133)과 제1 접착층(181a)의 경계부에서 제1 기재(110)의 표면과 평행한 일 평면을 기준으로, 액정층(133)의 표면은 그 위쪽에 위치하는 부분과 그 아래쪽에 위치하는 부분이 병존할 수 있다. 마찬가지로, 동일한 상기 표면에 대해 제1 접착층(181a)의 타면도 상기 표면의 아래쪽에 위치하는 부분과 그 위쪽에 위치하는 부분이 병존할 수 있다. 즉, 광학 필름(103)은 제1 기재(110)의 표면에 평행한 평면으로서, 액정층(133)이 존재하는 영역 및 제1 접착층(181a)이 존재하는 영역이 동시에 존재하는 평면을 포함할 수 있다.

액정층(133)의 표면이 비평탄하거나, 요철이 형성되면, 그 자체로 산란 효과가 있다. 따라서, 외광 반사를 감소시킬 수 있다. 나아가, 액정층(133)과 제1 접착층(181a)이 접하는 표면적이 증가하므로, 액정층(133)의 밀착성이 개선될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름의 제조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 액정층이 형성되어 있는 제1 기재를 준비한다. 액정층이 형성되어 있는 제1 기재를 준비하는 예시적인 방법은 다음과 같다. 즉, 제1 기재의 타면에 안티글레어층을 형성한다. 이어, 제1 기재의 일면에 배향막을 형성하고, 배향막을 제1 영역과 제2 영역으로 구분한다. 예를 들어, 배향막으로 광배향막을 사용하고, 제1 영역에는 제1 편광된 빛을 선택적으로 조사하고, 제2 영역에는 제2 편광된 빛을 선택적으로 조사하는 것에 의해 제1 영역과 제2 영역이 구분될 수 있다. 이어, 배향막 상에 액정물질을 도포하고 경화시킨다.

또한, 제2 기재 및 편광층을 포함하는 편광필름을 준비한다.

다음으로, 제1 기재의 액정층 상에 제1 접착층용 조성물을 코팅하고, 그 위에 편광필름을 라미네이션시킨다.

구체적으로 설명하면, 제1 기재의 액정층 상에 제1 접착층용 조성물을 코팅한다. 여기서, 상기 제1 접착층용 조성물은 폴리(디알리프탈레이트) 약 30~70%와 순수(D.I. water) 약 70~30%를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 접착층용 조성물의 pH는 약 7.5이고 점도는 100~2000cps일 수 있다. 이어, 85℃의 온도에서 약 1분 30초간 건조시킨다.

이어서, 건조된 제1 접착층용 조성물에 편광필름을 라미네이션시키고, 약 3일 동안 상온에서 에이징을 수행한다.

또한, 제2 기재 상에 제2 접착층용 조성물을 코팅하고, 그 위에 편광필름을 라미네이션시킨다. 이 과정은 제1 기재에 편광필름을 라미네이션시키는 것과 동시에 수행될 수 있다.

이하, 본 발명에 관한 보다 상세한 내용을 다음의 구체적인 제조예 및 실험예를 통하여 설명하며, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 설명을 생략한다.

제조예

두께가 80㎛인 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 기판을 준비하였다. 이어, 광배향막 조성물(고형분 1%)을 Wire bar #3를 사용하여 도포하고 50℃에서 90sec동안 건조하였다. 이어, 상기 결과물을 2개의 구역으로 구분한 후, 각 구역에 다른 편광 방향의 UV를 각각 200mJ/cm²의 에너지로 조사하여 광배향막을 형성하였다.

이어, 광배향막 상에 고형분 20%의 액정 조성물을 Wire bar #3를 사용하여 도포하고, 80℃에서 90sec 동안 건조한, 후 편광되지 않은 UV를 100mJ/cm²의 에너지로 조사하여 액정층을 형성하였다.

다음, 액정층 상에 폴리(디알리프탈레이트) 약 50%와 순수(D.I. water) 약 50%를 포함로 이루어진 수계 접착 조성물을 도포하고, 85℃의 온도에서 약 1분 30초간 건조시켜 접착층을 형성하였다.

이어서, 상기 결과물의 접착층에 편광성능이 부여된 폴리비닐알코올 필름을 라미네이터로 합지시켜, 광학 필름을 제조하였다.

비교예 1

상기 제조예 1에서 사용한 접착제 대신 기존 편광판 제조시 TAC과 PVA를 합지하는 접착제인 PVA 접착제 사용한 것을 제외하고는 제조예와 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하였다. 여기서, 사용된 접착 조성물의 함량은 PVA 3%, 순수 97%이었다.

비교예 2

상기 접착제를 유성 아크릴 접착물질 30%, 톨루엔 70%를 포함하는 접착 조성물 형성한 것을 제외하고는 제조예와 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하였다.

실험예

상기 제조예, 비교예 1, 2의 광학 필름을 대상으로 UV 스펙트로포토미터(spectrophotometer)를 이용하여 550nm의 파장에서 빛의 투과도를 측정하고, 각각의 평균값을 구하였다.

또한, 접착력을 측정하기 위해 액정층과 PVA필름을 인장강도 측정기(Shimatzu사)를 사용하여 분리하였을 때 박리강도를 관찰하였다. 2000gf/inch 이하에서 분리가 되면 불량, 2000gf/inch 초과에서 분리 혹은 필름의 파괴가 발생하면 양호로 평가하였다.

아울러 외관을 관찰하여 액정 표면에 스크래치, 줄무늬 불량, 얼룩 등 결점이 발생한 것을 불량으로, 발생하지 않은 것을 양호로 평가하였다.

상기 투과도, 부착력 및 외관 평가 결과를 하기 표 1에 도시하였다.

	제조예	비교예 1	비교예 2
투과도	42.6%	42.6%	42.7%
접착력	양호	불량	양호
외관 평가	양호	불량	불량

또한, 외관 평가 사진을 도 6 내지 도 8에 나타내었다. 도 6은 상기 제조예에 따른 광학 필름의 외관 평가 사진으로, 양호한 외관을 보여준다. 도 7은 비교예 1에 따른 광학 필름의 외관 평가 사진으로, 접착 불량으로 상온에서 필름 분리가 발생한 것을 보여준다. 도 8은 비교예 2에 따른 광학 필름의 외관 평가 사진으로, 줄무늬 형상의 외관 불량이 발생한 것을 보여준다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 광학 필름 110: 제1 기재
120: 배향막 130: 액정층
140: 편광층 150: 안티글레어층
170: 제2 기재 181: 제1 접착층

Claims

제1 기재;
상기 제1 기재 일면에 형성되며, 액정 분자를 포함하는 액정층;
상기 액정층의 일면에 직접 형성되어 상기 액정 분자와 직접 접하는 제1 접착층; 및
상기 제1 접착층의 일면에 직접 형성된 편광층을 포함하는 광학 필름.
제1항에 있어서,
상기 제1 접착층은 폴리(디알리프탈레이트)를 포함하는 수계 접착층인 광학 필름.
제1항에 있어서,
상기 액정층 내에 분산된 편광물질 입자를 더 포함하는 광학 필름.
제3항에 있어서,
상기 편광물질 입자는 상기 편광층을 구성하는 물질 중 하나인 광학 필름.
제4항에 있어서,
상기 편광물질 입자는 폴리비닐알코올 입자인 광학 필름.
제3항에 있어서,
상기 액정층 내에서 상기 편광물질 입자의 밀도는 상기 제1 접착층과 인접하는 상기 액정층의 영역이 그 이외의 액정층 영역보다 큰 광학 필름.
제3항에 있어서,
상기 편광물질 입자는 상기 제1 접착층과 인접하는 상기 액정층의 영역에만 분산되어 있는 광학 필름.
제1항에 있어서,
상기 제1 접착층에 접하는 상기 액정층의 표면은 중심선 평균 거칠기가 0.1㎛ 내지 0.5㎛인 광학 필름.
제1항에 있어서,
상기 액정층은 액정 분자들이 제1 방향으로 배향된 제1 영역, 및 상기 액정 분자들이 제2 방향으로 배향된 제2 영역을 포함하는 광학 필름.
제1항에 있어서,
상기 편광층의 일면에 형성된 제2 접착층, 및 상기 제2 접착층의 일면에 형성된 제2 기재를 더 포함하는 광학 필름.
제1항에 있어서,
상기 제1 기재의 타면에 형성된 안티글레어층을 더 포함하는 광학 필름.
제1항에 있어서,
상기 제1 기재 및 상기 액정층 사이에 개재된 배향막을 더 포함하는 광학 필름.
제1 기재의 일면에 액정 분자를 포함하는 액정층을 형성하는 단계;
상기 액정층의 일면의 바로 위에 상기 액정 분자와 직접 접하도록 제1 접착층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 접착층의 일면의 바로 위에 편광층을 형성하는 단계를 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 제1 접착층을 형성하는 단계는,
상기 액정층의 일면의 바로 위에 폴리(디알리프탈레이트)를 포함하는 수계 접착층용 조성물을 코팅하고, 건조하는 단계를 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
제13항에 있어서,
제2 기재의 일면에 제2 접착층을 형성하는 단계, 및
상기 제2 접착층 상에 상기 편광층을 형성하는 단계를 더 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
제15항에 있어서,
상기 제1 접착층의 일면의 바로 위에 편광층을 형성하는 단계와 상기 제2 접착층 상에 상기 편광층을 형성하는 단계는 동시에 수행되는 광학 필름의 제조 방법.