KR101544249B1

KR101544249B1 - 광학 필름

Info

Publication number: KR101544249B1
Application number: KR1020120085805A
Authority: KR
Inventors: 전병건; 윤혁; 유수영; 박문수
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2015-08-13
Also published as: JP6089343B2; CN103733095B; US9377571B2; CN103733095A; KR20130016135A; US20140247487A1; JP2014527198A

Abstract

본 출원은, 광학 필름, 편광판 및 디스플레이 장치에 관한 것이다. 예시적인 광학 필름은, 넓은 파장 범위에서 원하는 위상 지연 특성을 보일 수 있고, 또한 경사각에서도 광을 누설시키지 않는다. 예를 들면, 상기 광학 필름은 1/4 파장 위상 지연 특성을 나타낼 수 있으며, 반사형 또는 반투과 반사형 액정 표시장치나 유기발광 표시장치 등에 사용될 수 있다.

Description

광학 필름{OPTICAL FILM}

본 출원은, 광학 필름, 편광판 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.

위상차 필름(retardation film)은, 예를 들면, 특허문헌 1 등에서 나타난 바와 같이, LCD(Liquid Crystal Display)의 시야각 특성을 향상시키기 위하여 액정셀의 일측 또는 양측에 배치될 수 있다. 위상차 필름은, 또한 반사형 LCD나 OLED(Organic Light Emitting Device) 등에서 반사 방지 및 시인성의 확보 등을 위하여 사용될 수 있다.

위상차 필름은, 위상 지연 특성에 따라서 1/2 파장 또는 1/4 파장 위상차 필름 등이 있다. 종래의 1/2 또는 1/4 파장 위상차 필름은, 위상차가 파장마다 달라지고, 이에 따라서 1/2 또는 1/4 파장 위상차 필름으로 작용하는 파장의 범위가 일부 범위로만 제한되는 문제점이 있다. 예를 들어, 550 nm의 파장의 광에 대하여는 1/4 파장 위상차 필름으로 기능하는 필름도 450 nm 또는 650 nm의 파장의 광에 대하여는 1/4 파장 위상차 필름으로 기능하지 않는 경우가 많다.

특허문헌 1: 일본공개특허 공보 제1996-321381호

본 출원은, 광학 필름, 편광판 및 디스플레이 장치를 제공한다.

예시적인 광학 필름은, 양의 이축성 위상차층과 광학 이방성층을 포함할 수 있다. 상기 광학 이방성층은, 예를 들면, 일축성 위상차층 또는 이축성 위상차층일 수 있다.

용어 「일축성 위상차층 또는 일축성 위상차 필름」는, 상기 층 또는 필름의 x축 방향의 굴절률(이하, Nx), y축 방향의 굴절률(이하, Ny) 및 z축 방향의 굴절률(이하, Nz) 중 2개의 굴절률은 동일하고, 나머지 한 개의 굴절률이 상이한 층 또는 필름을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 동일은 실질적인 동일을 의미한다. 상기에서 x축은, 예를 들면, 도 1에 나타난 바와 같이, 위상차층 또는 필름의 면상의 어느 일 방향을 의미하고, y축은 상기 x축에 수직한 면상 방향을 의미하며, z축은, 상기 x축과 y축에 의해 형성되는 평면의 법선의 방향, 예를 들면 위상차층 또는 필름의 두께 방향을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 x축은 위상차층 또는 필름의 지상축(slow axis)과 평행한 방향이고, y축은 위상차층 또는 필름의 진상축(fast axis)과 평행한 방향일 수 있다.

일축성 위상차층 또는 필름 중에서 하기 수식 1을 만족하는 것은 양의 일축성 위상차층 또는 필름으로 정의되고, 하기 수식 2를 만족하는 것은 음의 일축성 위상차층 또는 필름으로 정의될 수 있다.

[수식 1]

Nx ≠ Ny = Nz

[수식 2]

Nx = Nz ≠ Ny

용어 「이축성 위상차층 또는 이축성 위상차 필름」는, 상기 층 또는 필름의 Nx, Ny 및 Nz의 세 방향의 굴절률이 모두 서로 상이한 층 또는 필름을 의미할 수 있다. 이축성 위상차층 또는 이축성 필름 중에서 하기 수식 3을 만족하는 것은 양의 이축성 위상차층 또는 필름으로 정의되고, 하기 수식 4를 만족하는 것은 음의 이축성 위상차층 또는 필름으로 정의될 수 있다.

[수식 3]

Nx ≠ Ny < Nz

[수식 4]

Nx ≠ Ny > Nz

하나의 예시에서 상기 양의 이축성 위상차층과 광학 이방성층은 서로 적층된 상태로 존재할 수 있다. 도 2는, 예시적인 광학 필름(1)을 나타내는 도면이고, 양의 이축성 위상차층(101)과 광학 이방성층(102)이 서로 적층되어 있는 상태를 보여준다.

상기에서 양의 이축성 위상차층과 광학 이방성층은 서로의 광축이 직교하고 있을 수 있다. 용어 「광축」은, 지상축(slow axis) 또는 진상축(fast axis)을 의미하고, 특별히 달리 규정하지 않는 한 지상축을 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 용어 「수직, 직교, 수평 또는 평행」은, 목적하는 효과를 손상시키지 않은 범위에서의 실질적인 수직, 직교, 수평 또는 평행을 의미한다. 따라서, 상기 각 용어는, 예를 들면, ±15도 이내, ±10도 이내, ±5도 이내 또는 ±3도 이내의 오차를 포함할 수 있다.

광학 필름, 광학 필름에 포함되는 양의 이축성 위상차층과 광학 이방성층은, 하기 수식 5 내지 7을 만족할 수 있다.

[수식 5]

|R₁(λ)| >|R₂(λ)|

[수식 6]

R₁(λ)/R₁(550) < R₂(λ)/R₂(550)

[수식 7]

R(450)/R(550) < R(650)/R(550)

수식 5에서 |R₁(λ)|는, 양의 이축성 위상차층 및 광학 이방성층 중의 어느 하나(이하, 제 1 필름)의 λ nm의 파장의 광에 대한 위상차의 절대값이고, |R₂(λ)|는, 양의 이축성 위상차층 및 광학 이방성층 중 다른 하나(이하, 제 2 필름)의 λnm의 파장의 광에 대한 위상차의 절대값이다. 상기에서 위상차는, 예를 들면, 면상 위상차 또는 두께 방향의 위상차일 수 있고, 특별히 달리 규정하지 않는 한 면상 위상차일 수 있다.

수식 6에서 R₁(λ)는 제 1 필름의 λnm의 파장의 광에 대한 위상차이고, R₂(λ)는 제 2 필름의 λnm의 파장의 광에 대한 위상차이다.

부호 「R(λ)」은, λnm의 파장의 광에 대하여 측정한 광학 필름, 위상차층 또는 위상차 필름의 위상차, 예를 들면 면상 위상차를 의미할 수 있다. 즉 상기 수식 6에서 R₁(550)은, 제 1 필름의 550 nm의 파장의 광에 대한 위상차, 예를 들면 면상 위상차이고, R₂(550)은, 제 2 필름의 550 nm의 파장의 광에 대한 위상차, 예를 들면 면사 위상차이다.

또한, 수식 7에서 R(450)은, 450 nm의 파장의 광에 대한 광학 필름의 위상차, 예를 들면 면상 위상차이고, R(550)은 550 nm의 파장의 광에 대한 광학 필름의 위상차, 예를 들면, 면상 위상차이며, R(650)은 650 nm의 파장의 광에 대한 광학 필름의 위상차, 예를 들면 면상 위상차일 수 있다.

본 명세서에서 광학 필름, 위상차층 또는 위상차 필름의 면상 위상차는, 하기 수식 8로 계산되는 수치이고, 두께 방향의 위상차는 하기 수식 9로 계산되는 수치일 수 있다.

[수식 8]

RI = d×(Nx-Ny)

[수식 9]

RT = d×(Nz-Ny)

수식 8 및 9에서 RI는 면상 위상차이고, RT는 두께 방향의 위상차이며, d는 광학 필름, 위상차층 또는 위상차 필름의 두께이고, Nx, Ny 및 Nz는 각각 상기에서 정의한 x축, y축 및 z축 방향의 굴절률이다.

수식 5 내지 7을 만족하도록 양의 이축성 위상차층과 광학 이방성층을 적층하여 광학 필름을 형성하면, 전체적으로 역파장 분산 특성(reverse wavelength dispersion)을 가지는 광학 필름을 형성할 수 있다. 즉, 수식 5에서와 같이 광학 필름의 양의 이축성 위상차층과 광학 이방성층에서 면상 위상차의 절대값이 다른 층에 비하여 큰 층의 R(λ)/R(550)이 수식 6에서와 같이 면상 위상차의 절대값이 다른 층에 비하여 작은 층의 R(λ)/(R(550)보다 작도록 하여 서로간의 광축을 직교시켜 적층하면 수식 7에 따라 역 파장 분산 특성의 광학 필름의 제공이 가능하다.

광학 필름이 역 파장 분산 특성을 가지는 경우에는 상기 수식 7에 정의된 바와 같이 R(650)/R(550)이 R(450)/R(550)보다 큰 값을 가지는 필름일 수 있다. 예를 들어, 광학 필름의 R(450)/R(550)은 0.81 내지 0.99, 0.82 내지 0.98, 0.83 내지 0.97, 0.84 내지 0.96, 0.85 내지 0.95, 0.86 내지 0.94, 0.87 내지 0.93, 0.88 내지 0.92 또는 0.89 내지 0.91일 수 있고, R(650)/R(550)은, R(450)/R(550)보다 큰 값을 가지면서, 1.01 내지 1.19, 1.02 내지 1.18, 1.03 내지 1.17, 1.04 내지 1.16, 1.05 내지 1.15, 1.06 내지 1.14, 1.07 내지 1.13, 1.08 내지 1.12 또는 1.09 내지 1.11일 수 있다.

광학 필름은, 예를 들면, 1/4 파장 위상 지연 특성을 가질 수 있다. 용어 「n 파장 위상 지연 특성」은, 적어도 일부의 파장 범위 내에서, 입사 광을 그 입사 광의 파장의 n배만큼 위상 지연시킬 수 있는 특성을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서 광학 필름은, 550 nm의 파장의 광에 대한 면상 위상차가 100 nm 내지 250 nm, 100 nm 내지 220 nm, 100 nm 내지 200 nm 또는 140 nm 내지 170 nm 정도일 수 있다.

광학 필름은, 예를 들면 상기 광학 필름을 선편광자, 예를 들면, 흡수형 선편광자의 일면에 배치한 상태에서 경사각 50도에서 측정한 누설 광의 강도는, 예를 들면, 0.1 AU(arbitrary unit), 0.08 AU 이하, 0.07 AU 이하, 0.06 AU 이하, 0.05 AU 이하 또는 0.04 AU 이하일 수 있다. 상기 누설 강의 강도는, 예를 들면, 선편광자의 일면에 상기 광학 필름을 배치한 상태에서 상기 광학 필름측에서 광을 조사하면서 상기 선편광자의 측에서 관찰한 누설 광의 강도일 수 있다. 또한, 상기 누설 광의 강도는 경사각 50도에서의 모든 동경각에 대하여 측정한 강도이고, 후술하는 실시예에서 기재된 방식으로 측정한 수치이다. 상기에서 용어 경사각 및 동경각을 도 3을 참조하여 설명하면 하기와 같다. 예를 들어, 도 3에서 x축과 y축에 의한 평면(xy 평면)을 필름 또는 층의 표면이라고 하면, 경사각은 상기 xy 평면의 법선, 즉 도 3의 z축과 관찰 방향(P)이 이루는 각도(도 3의 θ)일 수 있다. 또한, 동경각은, 예를 들면, x축과 관찰 방향(P)의 xy 평면에 대한 투영이 이루는 각도(도 3의 φ)를 의미할 수 있다.

누설 광의 강도를 상기와 같이 조절하면, 경사각에서 시감 특성이 우수한 광학 필름의 제공이 가능하다.

광학 필름에 포함되는 양의 이축성 위상차층은, 예를 들면 1/2 또는 1/4 파장 위상 지연 특성을 가질 수 있고, 예를 들면, 1/2 파장 위상 지연 특성을 가질 수 있다. 1/2 파장 위상 지연 특성을 가지는 경우에 양의 이축성 위상차층은, 550 nm의 파장의 광에 대한 면상 위상차가 200 nm 내지 290 nm 또는 220 nm 내지 270 nm일 수 있다. 양의 이축성 위상차층이 1/4 파장 위상 지연 특성을 가지는 경우에는, 면상 위상차는, 550 nm의 파장의 광에 대하여 95 nm 내지 145 nm 또는 105 nm 내지 120 nm일 수 있다.

광학 필름의 경사각에서 시감 특성을 개선하기 위하여 양의 이축성 위상차층의 두께 방향의 위상차(RT)는, 그 면상 위상차(RI)에 대한 비율(RT/RI)이 소정 범위에 속하도록 조절될 수 있다. 상기 비율(RT/RI)은, 예를 들면, 상기 양의 이축성 위상차층과 함께 광학 필름에 포함되는 광학 이방성층의 종류에 따라서 결정될 수 있다.

하나의 예시에서 양의 이축성 위상차층의 두께 방향 위상차(RT)의 면상 위상차(RI)에 대한 비율(RT/RI)은, 0을 초과하고, 3 이하 또는 3 미만인 범위에 있을 수 있다. 또한 상기 비율(RT/RI)은, 예를 들면, 0을 초과하고 2.5 이하인 범위 또는 0을 초과하고 2 이하인 범위에 있을 수 있다.

상기 비율(RT/RI)은, 예를 들면, 양의 이축성 위상차층과 함께 광학 필름에 포함되는 광학 이방성층의 종류에 따라서 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 이방성층이 일축성 위상차층인 경우에는, 상기 비율(RT/RI)은, 예를 들면, 0을 초과하고, 1.1 이하인 범위에 있을 수 있다. 일축성 위상차층이 양의 일축성 위상차층인 경우에 상기 비율(RT/RI)은, 0.3 내지 1.1, 0.4 내지 0.9, 0.5 내지 0.9 또는 약 0.7일 수 있다. 또한, 상기 일축성 위상차층이 음의 일축성 위상차층인 경우에 상기 비율(RT/RI)은, 예를 들면, 0을 초과하고, 1 이하이거나, 0.05 내지 0.6, 0.1 내지 0.45 또는 약 0.3일 수 있다.

또한, 광학 이방성층이 이축성 위상차층인 경우에는, 상기 비율(RT/RI)은, 예를 들면, 0을 초과하고, 2 이하인 범위에 있을 수 있다. 이축성 위상차층이 양의 이축성 위상차층인 경우에 상기 비율(RT/RI)은, 0을 초과하고, 1.5 이하인 범위, 0.2 내지 0.8, 0.3 내지 0.7, 0.4 내지 0.6 또는 약 0.5일 수 있다. 또한, 상기 이축성 위상차층이 음의 이축성 위상차층인 경우에 상기 비율(RT/RI)은, 예를 들면, 0을 초과하고, 2 이하이거나, 0.7 내지 1.1, 0.8 내지 1.1 또는 약 0.9일 수 있다.

양의 이축성 위상차 필름의 위상차 비율(RT/RI)을 상기와 같이 조절하면, 경사각에서 시감 특성이 우수한 필름의 제공이 가능할 수 있다.

양의 이축성 위상차층은, 예를 들면, 고분자 필름 또는 액정 필름일 수 있다. 예를 들어, 연신에 의해 광학 이방성을 부여할 수 있는 광투과성의 고분자 필름을 적절한 방식으로 연신한 필름으로 양의 이축성 위상차층을 형성할 수 있다. 또한, 광학 이방성을 가지는 한, 무연신의 고분자 필름도 사용할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 고분자 필름으로는, 광투과율이 70% 이상, 80% 이상 또는 85% 이상이고, 흡수제 캐스트 방식으로 제조되는 필름을 사용할 수 있다. 고분자 필름은, 통상 균질한 연신 필름의 생성 가능성을 고려하여, 두께가 3 mm 이하, 1 ㎛ 내지 1 mm 또는 5 ㎛ 내지 500 ㎛ 정도인 필름을 사용할 수 있다.

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. 하나의 예시에서 고분자 필름으로는, 고리형 올레핀 폴리머 필름을 사용할 수 있다. 상기에서 고리형 올레핀 폴리머로는, 노르보넨 등의 고리형 올레핀의 개환 중합체 또는 그 수소 첨가물, 고리형 올레핀의 부가 중합체, 고리형 올레핀과 알파-올레핀과 같은 다른 공단량체의 공중합체, 또는 상기 중합체 또는 공중합체를 불포화 카르복실산이나 그 유도체 등으로 변성시킨 그래프트 중합체 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 양의 이축성 위상차층은, 또한 이 분야에서 양의 이축성 위상차층을 형성할 수 있는 것으로 공지되어 있는 액정 필름을 사용하여 형성할 수도 있다.

양의 이축성 위상차층은, 예를 들면, 1 mm 이하, 1㎛ 내지 500 ㎛ 또는 5 ㎛ 내지 300㎛ 정도의 두께를 가질 수 있으나, 이는 목적에 따라서 변경될 수 있다.

광학 필름에서 상기 양의 이축성 위상차층과 함께 포함되는 광학 이방성층은, 예를 들면, 1/2 또는 1/4 파장 위상 지연 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 양의 이축성 위상차층이 1/2 파장 위상 지연 특성을 가지면 상기 광학 이방성층은 1/4 파장 위상 지연 특성을 가질 수 있고, 상기 양의 이축성 위상차층이 1/4 파장 위상 지연 특성을 가지면 상기 광학 이방성층은 1/2 파장 위상 지연 특성을 가질 수 있다. 1/2 파장 위상 지연 특성을 가지는 경우에 광학 이방성층은, 550 nm의 파장의 광에 대한 면상 위상차가 200 nm 내지 290 nm 또는 220 nm 내지 270 nm일 수 있다. 광학 이방성층이 1/4 파장 위상 지연 특성을 가지는 경우에는, 양의 이축성 위상차층의 면상 위상차는, 550 nm의 파장의 광에 대하여 95 nm 내지 145 nm 또는 105 nm 내지 120 nm일 수 있다.

광학 이방성층은, 예를 들면, 일축성 위상차층 또는 이축성 위상차층일 수 있다. 상기 일축성 위상차층 또는 이축성 위상차층은 양 또는 음의 일축성 위상차층이거나, 양 또는 음의 이축성 위상차층일 수 있다. 상기 일축성 또는 이축성 위상차층의 면상 위상차는, 예를 들면, 광학 이방성층이 1/2 또는 1/4 파장 위상 지연 특성을 나타낼 수 있는 범위에서 결정될 수 있다. 또한, 음의 일축성 위상차층이나 양 또는 음의 이축성 위상차층의 두께 방향의 위상차는, 원하는 목적을 손상시키지 않는 범위에서 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 위상차층은 -200 nm 내지 200 nm, -150 nm 내지 150 nm, -100 nm 내지 110 nm 또는 -60 nm 내지 110 nm 정도의 두께 방향의 위상차를 가질 수 있다.

상기 광학 이방성층은, 예를 들면, 전술한 양의 이축성 위상차층과 같이 공지된 고분자 필름 또는 액정 필름으로 형성할 수 있다. 이 분야에서는 양 또는 음의 일축성 또는 이축성 위상차층을 형성할 수 있는 고분자 필름이나 액정 필름이 다양하게 공지되어 있고, 이러한 소재는 모두 사용될 수 있다.

특별히 제한되는 것은 아니지만, 상기 광학 이방성층은, 예를 들면, 약 1 mm 이하, 1 ㎛ 내지 500 ㎛ 또는 5 ㎛ 내지 300 ㎛ 정도의 두께를 가질 수 있다.

양의 이축성 위상차층과 광학 이방성층은, 예를 들면, 적절한 점착제 또는 접착제에 의해 서로 부착되어 광학 필름을 형성할 수 있다.

본 출원은 또한 편광판에 대한 것이다. 예시적인 편광판은, 선편광자 및 상기 광학 필름을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 편광판은, 선편광자, 양의 이축성 위상차층 및 광학 이방성층을 포함할 수 있다. 상기에서 광학 필름, 양의 이축성 위상차층 및 광학 이방성층에 대하 구체적인 사항은 상기에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 광학 필름의 광학 이방성층이 상기 선편광자의 일면에 부착되어 편광판이 형성될 수 있다. 이러한 경우에 편광판은, 순차 배치되어 있는 선편광자, 상기 광학 이방성층 및 상기 양의 이축성 위상차층을 포함할 수 있다. 도 4는 순차 배치된 선편광자(301), 광학 이방성층(102) 및 양의 이축성 위상차층(101)을 포함하는 상기 편광판(3)을 예시적으로 보여준다.

상기에서 선편광자는 여러 방향으로 진동하는 입사광으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 광을 추출할 수 있는 기능성 소자이고, 예를 들면, 공지된 흡수형 선편광자일 수 있다. 이러한 선편광자로는, 예를 들면, PVA(poly(vinyl alcohol)) 선편광자와 같은 통상의 선편광자를 사용할 수 있다. 하나의 예시에서 선편광자는, 이색성 색소 또는 요오드가 흡착 및 배향되어 있는 폴리비닐알코올 필름 또는 시트일 수 있다. 상기 폴리비닐알코올은, 예를 들면, 폴리비닐아세테이트를 겔화하여 얻을 수 있다. 폴리비닐아세테이트로는, 비닐 아세테이트의 단독 중합체; 및 비닐 아세테이트 및 다른 단량체의 공중합체 등이 예시될 수 있다. 상기에서 비닐 아세테이트와 공중합되는 다른 단량체로는, 불포화 카복실산 화합물, 올레핀 화합물, 비닐에테르 화합물, 불포화 술폰산 화합물 및 암모늄기를 가지는 아크릴아미드 화합물 등의 일종 또는 이종 이상이 예시될 수 있다. 폴리비닐아세테이트의 겔화도는, 일반적으로 약 85몰% 내지 약 100몰% 또는 98몰% 내지 100몰% 정도이다. 선편광자의 폴리비닐알코올의 중합도는, 일반적으로 약 1,000 내지 약 10,000 또는 약 1,500 내지 약 5,000일 수 있다.

편광판에서 상기 선편광자의 광 흡수축은, 예를 들면, 광학 필름의 양의 이축성 위상차층의 광축과 약 45도의 각도를 이루고 있을 수 있다. 이미 기술한 바와 같이 광학 필름에서 양의 이축성 위상차층과 광학 이방성층의 광축은 서로 수직을 이루고 있을 수 있다.

상기 편광판은, 상기 선편광자측에서 경사각 50도에서 측정한 누설 광의 강도가, 예를 들면, 0.1 AU(arbitrary unit), 0.08 AU 이하, 0.07 AU 이하, 0.06 AU 이하, 0.05 AU 이하 또는 0.04 AU 이하일 수 있다. 상기 누설 강의 강도는, 예를 들면, 상기 편광판에서 상기 광학 필름측으로 광을 조사하면서 상기 선편광자의 측에서 관찰한 누설 광의 강도일 수 있다. 또한, 상기 누설 광의 강도는 경사각 50도에서의 모든 동경각에 대하여 측정한 강도일 수 있다. 이를 통하여 경사각에서 시감 특성이 우수한 편광판의 제공이 가능하다.

편광판에서 선편광자와 광학 필름은, 예를 들면, 적절한 공지의 점착제층 또는 접착제층에 의해 서로 부착되어 있을 수 있다. 편광판에서 광학 필름과 선편광자는 상기 접착제층 또는 점착제층을 통하여 직접 부착되어 있을 수도 있고, 필요에 따라서는, 선편광자와 접착제층의 사이 또는 광학 필름과 접착제층의 사이에 프라이머층을 추가로 포함하여 부착되어 있을 수도 있다.

광학 필름과 선편광자를 부착하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 접착제 또는 점착제 조성물을 선편광자 또는 광학 필름의 일면에 코팅하고, 선편광자와 광학 필름을 합지한 후에 접착제 조성물을 경화시키거나, 또는 접착제 또는 점착제 조성물을 사용한 액적(dropping) 방식에 의하여 선편광자와 광학 필름을 합지하고 조성물을 경화시키는 방식 등을 사용할 수 있다. 상기에서 조성물의 경화는, 예를 들면, 조성물에 포함되어 있는 성분을 고려하여 적절한 강도의 활성 에너지선을 적절한 광량으로 조사하여 수행할 수 있다.

편광판은, 또한 선편광자의 일면, 예를 들면, 선편광자의 광학 필름과 접하는 면과는 반대측면에 존재하거나, 혹은 선편광자의 양면에 존재하는 선편광자의 보호층을 추가로 포함할 수도 있다.

본 출원은 또한 디스플레이 장치에 대한 것이다. 예시적인 디스플레이 장치는, 상기 편광판을 포함할 수 있다.

편광판을 포함하는 디스플레이 장치의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않는다. 상기 장치는, 예를 들면, 반사형 또는 반투과반사형 액정 표시장치(Liquid Crystal Display)와 같은 액정 표시장치이거나, 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Device) 등일 수 있다.

디스플레이 장치에서 편광판의 배치 형태는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 공지의 형태가 채용될 수 있다. 예를 들어, 반사형 액정 표시장치에서 편광판은, 외부 광의 반시 방지 및 시인성의 확보를 위하여 액정 패널의 편광판 중에서 어느 하나의 편광판으로 사용될 수 있다. 또한 유기발광 표시장치에서는 역시 외부 광의 반사 방지와 시인성의 확보를 위하여 상기 편광판은, 유기발광 표시장치의 전극층의 외측에 배치될 수 있다.

예시적인 광학 필름은, 넓은 파장 범위에서 원하는 위상 지연 특성을 보일 수 있고, 또한 경사각에서도 광을 누설시키지 않는다. 예를 들면, 상기 광학 필름은 1/4 파장 위상 지연 특성을 나타낼 수 있으며, 반사형 또는 반투과 반사형 액정 표시장치나 유기발광 표시장치 등에 사용될 수 있다.

도 1은 광학이방성층 또는 필름의 x축, y축 및 z축을 모식적으로 표시한 도면이다.
도 2는, 예시적인 광학 필름의 모식도이다.
도 3은 경사각과 동경각을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 예시적인 편광판의 모식도이다.
도 5 내지 8은, 각각 실시예 1 내지 4의 광학 필름에 대하여 광 누설 강도를 측정한 결과이다.
도 9는, 비교예 1 내지 4 및 실시예 1의 광학 필름에 대하여 광 누설 강도를 측정한 결과이다.

이하 실시예 및 비교예를 참조하여 상기 광학 필름을 보다 상세히 설명하지만, 상기 광학 필름의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

1. 면상 또는 두께 방향의 위상차

광학 필름의 면상 또는 두께 방향의 위상차는 16개의 뮬러 매트릭스(Muller Matrix)를 측정할 수 있는 Axoscan 장비(Axomatrics사제)을 사용하여 550 nm 파장의 광에 대하여 측정하였다. Axoscan 장비를 사용하여 제조사의 매뉴얼에 따라서 16개의 뮬러 매트릭스를 구하고, 이를 통해 위상차를 추출하였다.

2. 광누설 강도의 측정

경사각 50도에서의 광누설 강도는 실시예 또는 비교예에서의 광학 필름을 PVA(poly(vinyl alcohol)) 편광자의 일면에 부착하고, 경사각 50도에서의 반사도를 스펙트로미터(spectrometer)(N&K)를 측정하고, 그에 따라서 PVA 편광자로부터 누설되는 광의 강도를 모든 동경각(azimuthal angle)에서 측정하여 평가하였다. 광누설 강도는 모든 동경각에서 최대 휘도를 기준(control)으로 하여 AU(Arbitrary unit)로 규정한다.

실시예 1.

양의 이축성 위상차층으로서 면상 위상차가 약 250 nm인 COP(Cycloolefin) 필름을 사용하고, 양의 일축성 위상차층으로서 면상 위상차가 약 105 nm인 액정 필름 양의 이축성 위상차층의 지상축과 양의 일축성 위상차층의 지상축이 서로 직교하도록 부착시켜서 광학 필름을 제조하였다. 광학 필름의 전체적인 면상 위상차는 약 145 nm였다. 광학 필름의 양의 일축성 위상차층을 PVA 편광자와 부착하여 편광판을 제조하고, 양의 이축성 위상차층의 면상 위상차(RI)에 대한 두께 방향의 위상차(RT)의 비율(RT/RI)을 변화시키면서, 광학 필름측으로 광으로 조사하면서 PVA 편광자로부터 누설되는 광의 강도를 상기 방식으로 측정하고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 편광판의 제조 시에는 PVA 편광자의 광 흡수축과 양의 이축성 위상차층의 지상축이 편광자측에서 관찰하였을 때에 반시계 방향으로 약 45도를 이루도록 부착하였다. 도 4에서 Y축은 상기 상태에서 측정한 경사각 50도 및 모든 동경각 중에서의 최대 광누설이 발생하는 각도에서의 광누설 강도(단위: AU)이고, X축은 양의 이축성 위상차층의 면상 위상차(RI)에 대한 두께 방향의 위상차(RT)의 비율(RT/RI)을 나타낸다.

실시예 2.

실시예 1과 동일한 양의 이축성 위상차층과 음의 일축성 위상차층으로서 면상 위상차가 약 105 nm이고, 두께 방향의 위상차가 약 105 nm인 COP(Cycloolefin) 필름을 양의 이축성 위상차층의 지상축과 음의 일축성 위상차층의 지상축이 서로 직교하도록 부착시켜서 광학 필름을 제조하였다. 광학 필름의 전체적인 면상 위상차는 약 145 nm였다. 광학 필름의 음의 일축성 위상차층을 PVA 편광자와 부착하여 편광판을 제조하고, 양의 이축성 위상차층의 면상 위상차(RI)에 대한 두께 방향의 위상차(RT)의 비율(RT/RI)을 변화시키면서, 실시예 1과 동일하게 누설되는 광의 강도를 측정하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다. 편광판의 제조 시에는 PVA 편광자의 광 흡수축과 양의 이축성 위상차층의 지상축이 편광자측에서 관찰하였을 때에 반시계 방향으로 약 45도를 이루도록 부착하였다. 도 6에서 Y축은 상기 상태에서 측정한 경사각 50도 및 모든 동경각 중에서의 최대 광누설이 발생하는 각도에서의 광누설 강도(단위: AU)이고, X축은 양의 이축성 위상차층의 면상 위상차(RI)에 대한 두께 방향의 위상차(RT)의 비율(RT/RI)을 나타낸다.

실시예 3.

실시예 1과 동일한 양의 이축성 위상차층과 음의 이축성 위상차층으로서 면상 위상차가 약 105 nm이고, 두께 방향의 위상차가 약 -50 nm인 COP(Cycloolefin) 필름을 양의 이축성 위상차층의 지상축과 음의 이축성 위상차층의 지상축이 서로 직교하도록 부착시켜서 광학 필름을 제조하였다. 광학 필름의 전체적인 면상 위상차는 약 145 nm였다. 광학 필름의 음의 이축성 위상차층을 PVA 편광자와 부착하여 편광판을 제조하고, 양의 이축성 위상차층의 면상 위상차(RI)에 대한 두께 방향의 위상차(RT)의 비율(RT/RI)을 변화시키면서, 실시예 1과 동일하게 누설광의 강도를 측정하고, 그 결과를 도 7에 나타내었다. 편광판에서 PVA 편광자의 광 흡수축과 양의 이축성 위상차층의 지상축이 편광자측에서 관찰하였을 때에 반시계 방향으로 약 45도를 이루도록 부착하였다. 도 7에서 Y축은 상기 상태에서 측정한 경사각 50도 및 모든 동경각 중에서의 최대 광누설이 발생하는 각도에서의 광누설 강도(단위: AU)이고, X축은 양의 이축성 위상차층의 면상 위상차(RI)에 대한 두께 방향의 위상차(RT)의 비율(RT/RI)을 나타낸다.

실시예 4.

실시예 1과 동일한 양의 이축성 위상차층과 양의 이축성 위상차층으로서 면상 위상차가 약 105 nm이고, 두께 방향의 위상차가 약 50 nm인 COP(Cycloolefin) 필름을 양의 이축성 위상차층의 지상축들이 서로 직교하도록 부착시켜서 광학 필름을 제조하였다. 광학 필름의 전체적인 면상 위상차는 약 145 nm였다. 광학 필름의 면상 위상차가 105 nm인 양의 이축성 위상차층을 PVA 편광자와 부착하여 편광판을 제조하고, 면상 위상차가 250 nm인 양의 이축성 위상차층의 면상 위상차(RI)에 대한 두께 방향의 위상차(RT)의 비율(RT/RI)을 변화시키면서, 실시예 1과 동일하게 누설되는 광의 강도를 측정하고, 그 결과를 도 8에 나타내었다. 편광판의 제조 시에는 PVA 편광자의 광 흡수축과 면상 위상차가 약 250 nm인 양의 이축성 위상차층의 지상축이 편광자측에서 관찰하였을 때에 반시계 방향으로 약 45도를 이루도록 부착하였다. 도 8에서 Y축은 상기와 같은 상태에서 측정한 경사각 50도 및 및 모든 동경각 중에서의 최대 광누설이 발생하는 각도에서의 광누설 강도(단위: AU)고, X축은 양의 이축성 위상차층의 면상 위상차(RI)에 대한 두께 방향의 위상차(RT)의 비율(RT/RI)을 나타낸다.

비교예 1.

면상 위상차가 약 250 nm인 양의 일축성 위상차층(COP 필름) 및 면상 위상차가 약 105 nm인 양의 일축성 위상차층(액정 필름)을 서로간의 지상축이 직교하도록 부착하여 광학 필름을 제조하였다. 광학 필름의 전체적인 면상 위상차는 약 145 nm였다. 광학 필름의 면상 위상차가 105 nm인 일축성 위상차층을 PVA 편광자와 부착하여 편광판을 제조하고, 광학 필름측으로 광으로 조사하면서 PVA 편광자로부터 누설되는 광의 강도를 모든 동경각에서 상기 기재된 방식으로 측정하였다. 편광판의 제조 시에는 PVA 편광자의 광 흡수축과 면상 위상차가 250 nm인 양의 일축성 위상차층의 지상축이 편광자측에서 관찰하였을 때에 반시계 방향으로 약 45도를 이루도록 부착하였다. 비교예 1의 광학 필름의 경사각 50도에서 모든 동경각에서의 광누설 강도는 도 9에서 B 그래프로 나타내었다. 도 9의 Y축은 광누설 강도(단위: AU)이고, X축은 동경각이다. 도 9에서 D 그래프는, 실시예 1의 광학 필름(양의 이축성 위상차층의 RT/RI이 약 0.7인 경우)에 대한 광누설 강도를 보여준다.

비교예 2.

면상 위상차가 약 250 nm이고, 두께 방향의 위상차가 약 125 nm인 음의 일축성 위상차층(COP 필름) 및 면상 위상차가 약 105 nm인 양의 일축성 위상차층(액정 필름)을 서로간의 지상축이 직교하도록 부착하여 광학 필름을 제조하였다. 광학 필름의 전체적인 면상 위상차는 약 145 nm였다. 광학 필름의 양의 일축성 위상차층을 PVA 편광자와 부착하여 편광판을 제조하고, 비교예 1과 동일하게 누설광의 강도를 측정하였다. 편광판의 제조 시에는 PVA 편광자의 광 흡수축과 음의 일축성 위상차층의 지상축이 편광자측에서 관찰하였을 때에 반시계 방향으로 약 45도를 이루도록 부착하였다. 비교예 2의 광학 필름의 경사각 50도에서 모든 동경각에서의 광누설 강도는 도 9에서 C 그래프로 나타내었다.

비교예 3.

테이진(Teijin)사의 폴리카보네이트계 WRF(Wide-band Retardation Film)를 PVA 편광자와 부착하여 편광판을 제조하고, 비교예 1과 동일하게 누설광의 강도를 측정하였다. 비교예 3의 광학 필름의 경사각 50도에서 모든 동경각에서의 광누설 강도는 도 9에서 E 그래프로 나타내었다.

비교예 4.

PVA 편광자의 일면에 면상 위상차가 약 250 nm인 양의 일축성 위상차 필름을 상기 필름의 지상축이 상기 편광자의 광흡수축과 시계 방향으로 약 15도를 이루도록 부착하고, 상기 양의 일축성 위상차 필름의 일면에 면상 위상차가 약 105 nm인 양의 일축성 위상차 필름을 상기 필름의 지상축이 상기 편광자의 광 흡수축과 시계 방향으로 약 75도가 되도록 부착하여 편광판을 제조하고, 비교예 1과 동일하게 누설광의 강도를 측정하였다. 비교예 4의 광학 필름의 경사각 50도에서 모든 동경각에서의 광누설 강도는 도 9에서 A 그래프로 나타내었다.

1: 광학 필름
101: 양의 이축성 위상차층
102: 일축성 또는 이축성 위상차층
3: 편광판
301: 편광자

Claims

서로 적층되어 있는 양의 이축성 위상차층 및 광학 이방성층을 포함하고, 상기 광학 이방성층은 양의 일축성 위상차층, 음의 일축성 위상차층 또는 양의 이축성 위상차층이며, 상기 양의 일축성 위상차층은 하기 수식 1로 정의되고, 상기 음의 일축성 위상차층은 하기 수식 2로 정의되며, 상기 양의 이축성 위상차층은 하기 수식 3으로 정의되고, 상기 광학 이방성층과 적층되어 있는 양의 이축성 위상차층은 550 nm의 파장의 광에 대한 면상 위상차가 200 nm 내지 290 nm이며, 상기 양의 이축성 위상차층의 광축과 광학 이방성층의 광축은 수직을 이루고 있으며, 상기 광학 이방성층과 적층되어 있는 양의 이축성 위상층의 광축과 45도를 이루는 광 흡수축 가지는 선편광자의 일면에 배치된 상태에서 경사각 50도에서 측정한 모든 동경각에서의 누설 광의 강도가 0.1 AU 이하인 광학 필름:
[수식 1]
Nx ≠ Ny = Nz
[수식 2]
Nx = Nz ≠ Ny
[수식 3]
Nx ≠ Ny < Nz
상기 수식 1 내지 3에서, Nx, Ny 및 Nz는, 각각, 양의 일축성 위상차층, 음의 일축성 위상차층 또는 양의 이축성 위상차층의 x축 방향의 굴절률, y축 방향의 굴절률 및 z축 방향의 굴절률을 의미한다.
서로 적층되어 있는 양의 이축성 위상차층 및 광학 이방성층을 포함하고, 상기 광학 이방성층은 550 nm의 파장의 광에 대하여 95 nm 내지 145 nm의 면상 위상차를 가지는 음의 이축성 위상차층이며, 상기 양의 이축성 위상차층은 하기 수식 3으로 정의되고, 상기 음의 이축성 위상차층은 하기 수식 4로 정의되며, 상기 광학 이방성층과 적층되어 있는 양의 이축성 위상차층은 550 nm의 파장의 광에 대한 면상 위상차가 200 nm 내지 290 nm이고, 상기 양의 이축성 위상차층의 광축과 음의 이축성 위상차층의 광축은 수직을 이루고 있으며, 상기 광학 이방성층과 적층되어 있는 양의 이축성 위상층의 광축과 45도를 이루는 광 흡수축 가지는 선편광자의 일면에 배치된 상태에서 경사각 50도에서 측정한 모든 동경각에서의 누설 광의 강도가 0.1 AU 이하인 광학 필름:
[수식 3]
Nx ≠ Ny < Nz
[수식 4]
Nx ≠ Ny > Nz
상기 수식 3 내지 4에서, Nx, Ny 및 Nz는, 각각, 양의 이축성 위상차층 또는 음의 이축성 위상차층의 x축 방향의 굴절률, y축 방향의 굴절률 및 z축 방향의 굴절률을 의미한다.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 서로 적층되어 있는 양의 이축성 위상차층과 광학 이방성층은, 하기 수식 5 내지 7을 만족하는 광학 필름:
[수식 5]
|R₁(λ)| >|R₂(λ)|
[수식 6]
R₁(λ)/R₁(550) < R₂(λ)/R₂(550)
[수식 7]
R(450)/R(550) < R(650)/R(550)
상기 수식 5에서 |R₁(λ)|는, 양의 이축성 위상차층 및 광학 이방성층 중의 어느 하나의 층의 λ nm의 파장의 광에 대한 위상차의 절대값이고, |R₂(λ)|는, 양의 이축성 위상차층 및 광학 이방성층 중 다른 하나의 층의 λ nm의 파장의 광에 대한 위상차의 절대값이며, 상기 수식 6에서 R₁(λ) 및 R₁(550)은 각각 양의 이축성 위상차층 및 광학 이방성층 중에서 위상차의 절대값이 큰 층의 λ nm 또는 550 nm의 파장의 광에 대한 위상차이고, R₂(λ) 및 R₂(550)은 각각 양의 이축성 위상차층 및 광학 이방성층 중에서 위상차의 절대값이 작은 층의 λnm 또는 550 nm의 파장의 광에 대한 위상차이며, 상기 수식 7에서 R(450), R(550) 및 R(650)은, 각각 450 nm, 550 nm 및 650 nm의 광에 대한 상기 광학 필름의 위상차이다.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광학 필름은 550 nm의 파장의 광에 대한 면상 위상차가 100 nm 내지 250 nm인 광학 필름.
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제 1 항에 있어서, 광학 이방성층과 적층되어 있는 양의 이축성 위상차층의 두께 방향 위상차(RT)의 양의 이축성 위상차층의 면상 위상차(RI)에 대한 비율(RT/RI)이 0.3 내지 1.1이고, 광학 이방성층은 양의 일축성 위상차층인 광학 필름.
제 1 항에 있어서, 광학 이방성층과 적층되어 있는 양의 이축성 위상차층의 두께 방향 위상차(RT)의 양의 이축성 위상차층의 면상 위상차(RI)에 대한 비율(RT/RI)이 0을 초과하고, 또한 1 이하이며, 광학 이방성층은 음의 일축성 위상차층인 광학 필름.
제 1 항에 있어서, 광학 이방성층과 적층되어 있는 양의 이축성 위상차층의 두께 방향 위상차(RT)의 양의 이축성 위상차층의 면상 위상차(RI)에 대한 비율(RT/RI)이 0을 초과하고, 1.5 이하이고, 광학 이방성층은 양의 이축성 위상차층인 광학 필름.
제 2 항에 있어서, 양의 이축성 위상차층의 두께 방향 위상차(RT)의 양의 이축성 위상차층의 면상 위상차(RI)에 대한 비율(RT/RI)이 0을 초과하고, 또한 2 이하인 광학 필름.
제 1 항에 있어서, 광학 이방성층은, 550 nm의 파장의 광에 대하여 95 nm 내지 145 nm의 면상 위상차를 가지는 광학 필름.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 광학 이방성층은 -200 nm 내지 200 nm의 두께 방향 위상차를 가지는 광학 필름.
순차로 적층된 선편광자, 광학 이방성층 및 양의 이축성 위상차층을 포함하고, 상기 광학 이방성층은 양의 일축성 위상차층, 음의 일축성 위상차층 또는 양의 이축성 위상차층이며, 상기 양의 일축성 위상차층은 하기 수식 1로 정의되고, 상기 음의 일축성 위상차층은 하기 수식 2로 정의되며, 상기 양의 이축성 위상차층은 하기 수식 3으로 정의되고, 상기 광학 이방성층과 적층되어 있는 양의 이축성 위상차층은 550 nm의 파장의 광에 대한 면상 위상차가 200 nm 내지 290 nm이며, 상기 양의 이축성 위상차층의 광축과 광학 이방성층의 광축은 수직을 이루고 있고, 상기 선편광자의 광 흡수축은 상기 광학 이방성층과 적층되어 있는 양의 이축성 위상차층의 광축과 45도를 이루고 있으며, 상기 선편광자측에서 경사각 50도에서 측정한 모든 동경각에서의 누설 광의 강도가 0.1 AU 이하인 편광판:
[수식 1]
Nx ≠ Ny = Nz
[수식 2]
Nx = Nz ≠ Ny
[수식 3]
Nx ≠ Ny < Nz
상기 수식 1 내지 3에서, Nx, Ny 및 Nz는, 각각, 양의 일축성 위상차층, 음의 일축성 위상차층 또는 양의 이축성 위상차층의 x축 방향의 굴절률, y축 방향의 굴절률 및 z축 방향의 굴절률을 의미한다.
순차로 적층된 선편광자, 광학 이방성층 및 양의 이축성 위상차층을 포함하고, 상기 광학 이방성층은 550 nm의 파장의 광에 대하여 95 nm 내지 145 nm의 면상 위상차를 가지는 음의 이축성 위상차층이며, 상기 양의 이축성 위상차층은 하기 수식 3으로 정의되고, 상기 음의 이축성 위상차층은 하기 수식 4로 정의되며, 상기 광학 이방성층과 적층되어 있는 양의 이축성 위상차층은 550 nm의 파장의 광에 대한 면상 위상차가 200 nm 내지 290 nm이고, 상기 양의 이축성 위상차층의 광축과 광학 이방성층의 광축은 수직을 이루고 있으며, 상기 선편광자의 광 흡수축은 상기 광학 이방성층과 적층되어 있는 양의 이축성 위상차층의 광축과 45도를 이루고 있고, 상기 선편광자측에서 경사각 50도에서 측정한 모든 동경각에서의 누설 광의 강도가 0.1 AU 이하인 편광판:
[수식 3]
Nx ≠ Ny < Nz
[수식 4]
Nx ≠ Ny > Nz
상기 수식 3 내지 4에서, Nx, Ny 및 Nz는, 각각, 양의 이축성 위상차층 또는 음의 이축성 위상차층의 x축 방향의 굴절률, y축 방향의 굴절률 및 z축 방향의 굴절률을 의미한다.
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제 13 항 또는 제 14 항의 편광판을 포함하는 디스플레이 장치.
제 16 항에 있어서, 반사형 액정 표시장치, 반투과 반사형 액정 표시장치 또는 유기발광 표시장치인 디스플레이 장치.
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