KR101605410B1 - 디스플레이용 응력 부여 필름, 및 이를 포함하는 편광판 및 디스플레이 장치 - Google Patents

디스플레이용 응력 부여 필름, 및 이를 포함하는 편광판 및 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이용 응력 부여 필름, 및 이를 포함하는 편광판 및 디스플레이용 장치에 관한 것이다. 상기 응력 부여 필름은 폴리에스테르 수지를 포함하는 연신 필름으로서, 평면 내에서 서로 수직하는 제 1 방향 및 제 2 방향에 대해 상기 제 1 방향의 연신비(d1)에 대한 상기 제 2 방향의 연신비(d2)의 비율(d2/d1)이 3 이상이고, 150℃에서 30분간 열처리시에 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 1% 내지 10% 이고 이때 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 상기 제 2 방향에 대한 수축률(s2)보다 1.2% 이상 크다. 상기 응력 부여 필름은 디스플레이 패널의 전면에 부착 후, 열처리 공정에 의해서 수축되어 수평 방향으로 응력을 부여함으로써, 일정 곡률로 휜 커브드 디스플레이를 구현할 수 있으며, 높은 면내 위상차를 가져 무지개 얼룩 등과 같은 영상 왜곡을 방지할 수 있다.

Description

디스플레이용 응력 부여 필름, 및 이를 포함하는 편광판 및 디스플레이 장치{STRESS-APPLYING FILM FOR DISPLAY, AND POLARIZING PLATE AND DISPLAY COMPRISING SAME}
본 발명은 커브드 디스플레이용 응력 부여 필름, 및 이를 포함하는 편광판 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
커브드 디스플레이(curved display)는 스크린이 일정한 곡률로 휘어진 형태의 디스플레이를 말하며, 라운드 디스플레이(round display)라고도 불린다. 커브드 디스플레이는 유연성이 없고 휘어진 정도가 고정된 점에서, 외력에 따라 유연성 있게 휘어지는 플렉서블 디스플레이(flexible display)와 구별된다. 이와 같은 커브드 디스플레이는 모바일, 모니터, TV 등 전자제품 뿐만 아니라 건물의 외벽, 실내 조명 등 인테리어 용도로도 개발되고 있다.
커브드 디스플레이 패널에는 일반적인 평면 디스플레이 패널과 마찬가지로 복수개의 유리 기판, 투명 필름 등이 구비된다. 따라서 커브드 디스플레이 패널을 제작하기 위해서는 이와 같은 복수개의 기판 및 필름들이 일정한 간격을 유지하면서 동일한 곡률로 휘어져야 한다. 하지만 복수개의 기판 및 필름을 휘다 보면 톱니처럼 정확히 맞물려야 될 부분에 엇갈림이 생기기가 쉽고, 이 때문에 휘어진 기판의 픽셀 특성 변화로 인해 명암비가 현저히 떨어지거나 빛샘 현상 등이 발생할 수 있다. 특히 디스플레이 크기가 작아질수록, 동일한 곡률이라 하더라도 더욱 급격히 휘게 되어 상하층 사이의 엇갈림 현상이 심해지고, 픽셀 밀도에 해당하는 PPI(pixel per inch)가 높아지면서 작아진 픽셀로 인한 특성 변화가 생길 수 있어서, 제조가 쉽지 않다.
일반적으로 디스플레이에 사용되는 편광판(polarizing plate)에는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA) 재질의 편광자(polarizer)를 보호하기 위한 필름으로서, 트리아세틸셀룰로오스(triacetyl cellulose; TAC) 필름을 사용하여 왔다. 최근에는 TAC 필름을 대체할 수 있는 다양한 재질의 필름들이 개발되고 있으며, 예를 들어 폴리카보네이트(PC) 필름, 환형올레핀고분자(cycloolefin polymer; COP) 필름, 아크릴계 필름이나, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름과 같은 폴리에스테르계 필름 등이 편광판용 보호 필름으로 시도되고 있다(US 특허공보 제8687152호 참고). 하지만 이러한 종래의 편광판용 보호 필름들은 커브드 디스플레이에 사용하기 위한 곡면 형성에 적합하지 않거나, 곡면을 형성했다 하더라도 시간 경과에 따라 평면으로 돌아가려는 복원력에 의해 곡면을 유지하지 못하는 문제가 있다.
이에 본 발명자들은 폴리에스테르계 필름의 면내 수축률 및 위상차를 조절함으로써, 커브드 디스플레이에 적합한 필름의 제조가 가능함을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
US 특허공보 제8687152호 (2014.04.01.)
본 발명은 커브드 디스플레이용 보호 필름으로 적합한 디스플레이용 응력 부여 필름, 및 이를 포함하는 편광판 및 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 폴리에스테르 수지를 포함하는 연신 필름으로서, 평면 내에서 서로 수직하는 제 1 방향 및 제 2 방향에 대해, 상기 제 1 방향의 연신비(d1)에 대한 상기 제 2 방향의 연신비(d2)의 비율(d2/d1)이 3 이상이고, 150℃에서 30분간 열처리시에 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 1% 내지 10% 이고 이때 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 상기 제 2 방향에 대한 수축률(s2)보다 1.2% 이상 크며, 면내 위상차가 3,000nm 내지 30,000nm인, 디스플레이용 응력 부여 필름이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 편광자(polarizer); 상기 편광자의 일면에 배치되는 제 1 보호 필름; 및 상기 편광자의 타면에 배치되는 제 2 보호 필름을 포함하고, 여기서, 상기 제 1 보호 필름은 폴리에스테르 수지를 포함하는 연신 필름으로서, 평면 내에서 서로 수직하는 제 1 방향 및 제 2 방향에 대해 상기 제 1 방향의 연신비(d1)에 대한 상기 제 2 방향의 연신비(d2)의 비율(d2/d1)이 3 이상이고, 150℃에서 30분간 열처리시에 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 1% 내지 10%이고 이때 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 제 2 방향에 대한 수축률(s2)보다 1.2% 이상 큰 필름인, 편광판이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 상에 배치되는 응력 부여 필름을 포함하고, 여기서, 상기 응력 부여 필름은 폴리에스테르 수지를 포함하는 연신 필름으로서, 평면 내에서 서로 수직하는 제 1 방향 및 제 2 방향에 대해, 상기 제 1 방향의 연신비(d1)에 대한 상기 제 2 방향의 연신비(d2)의 비율(d2/d1)이 3 이상이고, 150℃에서 30분간 열처리시에 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 1% 내지 10%이고 이때 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 제 2 방향에 대한 수축률(s2)보다 1.2% 이상 큰 필름인, 디스플레이 장치가 제공된다.
상기 응력 부여 필름은 디스플레이 패널의 전면에 부착 또는 접착되고, 열처리 공정에 의해서 수축된다. 이에 따라서, 상기 응력 부여 필름은 상기 디스플레이 패널의 전면에 수평 방향으로 응력을 부여하여, 상기 디스플레이 패널을 일정 곡률로 휠 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 응력 부여 필름에 의해서, 커브드 디스플레이가 구현될 수 있다. 또한, 상기 응력 부여 필름은 높은 면내 위상차를 가지기 때문에, 무지개 얼룩 등과 같은 영상 왜곡을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이용 응력 부여 필름을 도시한 것이다.
도 2는 일 실시예에 따른 편광판을 도시한 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도 및 이의 곡률 구현 방법을 도시한 것이다.
이하의 구체적인 설명에 있어서, 각 필름, 패널, 또는 층 등이 각 필름, 패널, 또는 층 등의 "상(on)" 또는 "하(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "하(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상/하에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
디스플레이용 응력 부여 필름
본 발명의 일 양태에 따르면, 폴리에스테르 수지를 포함하는 연신 필름으로서, 평면 내에서 서로 수직하는 제 1 방향 및 제 2 방향에 대해, 상기 제 1 방향의 연신비(d1)에 대한 상기 제 2 방향의 연신비(d2)의 비율(d2/d1)이 3 이상이고, 150℃에서 30분간 열처리시에 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 1% 내지 10% 이고 이때 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 상기 제 2 방향에 대한 수축률(s2)보다 1.2% 이상 크며, 면내 위상차가 3,000nm 내지 30,000nm인, 디스플레이용 응력 부여 필름이 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이용 응력 부여 필름을 도시한 것이다.
도 1을 참조하여, 상기 응력 부여 필름(300)은 평면 내에서 서로 수직하는 제 1 방향 및 제 2 방향을 갖는다. 상기 제 1 방향은 길이 방향(longitudinal direction, LD), 즉 기계 방향(mechanical direction, MD)일 수 있다. 상기 제 2 방향은 폭 방향(transverse direction, TD), 즉 텐터 방향(tenter direction, TD)일 수 있다.
상기 응력 부여 필름(300)은 150℃에서 30분간 열처리시에 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 제 2 방향에 대한 수축률(s2)보다 1.2% 이상 크다. 구체적으로, 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)과 제 2 방향에 대한 수축률(s2)의 차이(s1-s2)는 1.5% 이상, 2.0% 이상, 3.0% 이상, 또는 4.0% 이상일 수 있다.
상기 응력 부여 필름(300)은 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 1% 내지 10%이다. 구체적으로, 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)은 1% 내지 9%, 또는 1% 내지 8%일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)은 1.5% 내지 7%, 또는 2% 내지 6%일 수 있다.
상기 응력 부여 필름(300)은 제 2 방향에 대한 수축률(s2)이 -1% 내지 4%일 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 방향에 대한 수축률(s2)은 -1.0% 내지 3.0%일 수 있다. 또는, 상기 제 2 방향에 대한 수축률(s2)은 2% 이하일 수 있으며, 예를 들어 -1.0% 내지 2.0%, 또는 -1.0% 내지 1.0%일 수 있다.
예를 들어, 상기 응력 부여 필름(300)은 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 2% 내지 6%이고, 상기 제 2 방향에 대한 수축률(s2)이 2% 이하(예를 들어 -1~2%)이며, 이때 상기 수축률 차이(s1-s2)가 1.2% 이상일 수 있다.
상기 응력 부여 필름(300)은 높은 면내 위상차를 가진다.
상기 면내 위상차(in-plane retardation)란, 필름의 평면 내의 직교하는 이축의 굴절률의 이방성(△Nxy=|Nx - Ny|)과 필름 두께 d(nm)의 곱(△Nxy×d)으로 정의되는 파라미터로서, 광학적 등방성 또는 이방성을 나타내는 척도이다. 예를 들어, 상기 면내 위상차는 평면 내에서 서로 수직하는 제 1 방향 및 제 2 방향에 대한 값일 수 있다.
상기 응력 부여 필름(300)은 면내 위상차가 3,000nm 내지 30,000nm일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 응력 부여 필름(300)은 면내 위상차가 5,000nm 내지 30,000nm일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 응력 부여 필름(300)은 면내 위상차가 5,000nm 내지 20,000nm일 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 응력 부여 필름(300)은 면내 위상차가 8,000nm 내지 15,000nm일 수 있다.
상기 응력 부여 필름(300)은, 디스플레이 패널의 일면에 부착되어 80℃에서 5분간 열처리시에, 특정 범위의 곡률을 갖도록 디스플레이 패널을 휠 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 곡률은 2000R 내지 6000R, 2500R 내지 4000R, 3000R 내지 3800R, 또는 3200R 내지 3800R일 수 있다.
여기서, 상기 곡률(curvature)은 곡면이 휘어진 정도를 나타내며, 예를 들어, "3800R"이라 함은 "3800mm의 반지름을 가진 원의 휘어진 정도"를 의미한다.
상기 응력 부여 필름(300)은 50㎛ 내지 150㎛의 두께를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 응력 부여 필름(300)은 60㎛ 내지 80㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 응력 부여 필름(300)은 연신된 필름일 수 있다.
일례에 따르면, 상기 응력 부여 필름(300)은 상기 제 1 방향 및 제 2 방향에 대해 각각 연신된 필름일 수 있다. 다시 말해, 상기 응력 부여 필름(300)은 이축 연신된 필름일 수 있다.
상기 제 1 방향의 연신비(d1)에 대한 상기 제 2 방향의 연신비(d2)의 비율(d2/d1)은 3 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 연신비들 간의 비율(d2/d1)은 3.4 이상, 나아가 3.8 이상일 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 비율(d2/d1)은 3~6이거나, 3~5.5 이거나, 3~5 이거나, 또는 3~4.5 일 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 상기 비율(d2/d1)은 3.4~6이거나, 3.4~5.5 이거나, 3.4~5 이거나, 또는 3.5~4.5일 수 있다. 보다 더 구체적인 예로서, 상기 비율(d2/d1)은 3.8~6이거나, 3.8~5.5 이거나, 3.8~5 이거나, 또는 3.8~4.5일 수 있다.
상기 제 2 방향의 연신비(d2)는 3 내지 6 배일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연신비(d2)는 3~5 배, 3.5~5 배, 또는 4~5 배일 수 있다.
또한, 상기 제 1 방향의 연신비(d2)는 1 내지 1.5 배일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연신비(d2)는 1~1.3 배, 1~1.2 배, 또는 1~1.1 배일 수 있다.
다른 예에 따르면, 상기 응력 부여 필름(300)은 상기 제 1 방향 및 제 2 방향 중 어느 한 방향에 대해서만 연신된 필름일 수 있다. 다시 말해, 상기 응력 부여 필름(300)은 일축 연신된 필름일 수 있다.
예를 들어, 상기 응력 부여 필름(300)은 상기 제 2 방향에 대해서만 연신된 필름일 수 있다. 이때, 상기 제 2 방향의 연신비(d2)는 3 내지 6 배일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연신비(d2)는 3~5 배, 3.5~5 배, 또는 4~5 배일 수 있다.
상기 응력 부여 필름(300)은, 면내 위상차 및 연신비들 간의 비율이 앞서 설명한 바와 같이 조합되어, 무지개 얼룩 등과 같은 색상 왜곡 현상이 방지될 수 있다. 즉, 상기 응력 부여 필름(300)은, 면내 위상차 및 연신비들 간의 비율이 앞선 설명과 같이 조합됨으로써, 광학적으로 깨끗한 외관을 가질 수 있다.
상기 응력 부여 필름(300)은 폴리에스테르 수지를 포함한다.
구체적으로, 상기 응력 부여 필름(300)은 폴리에스테르 수지를 주성분으로 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 응력 부여 필름(300)은 폴리에스테르 수지를 약 80wt% 이상, 약 90wt% 이상, 약 95wt% 이상, 또는 약 99wt% 이상으로 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 디올 화합물 및 디카복실산 화합물이 에스테르 교환 및 중합 반응을 거쳐 합성될 수 있다.
상기 디올 화합물의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜(ethylene glycol, EG), 스피로글리콜(spiroglycol, SPG), 1,4-시클로헥산디메탄올(1,4-cyclohexanedimethanol, CHDM), 1,3-프로판디올, 1,2-옥탄디올, 1,3-옥탄디올, 2,3-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2,2-디에틸-1,5-펜탄디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,1-디메틸-1,5-펜탄디올 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상기 디카복실산 화합물의 구체적인 예로는 테레프탈산(terephthalic acid), 디메틸테레프탈레이트(dimethyl terephthalate), 이소프탈산(isophthalic acid), 나프탈렌디카복실산(naphthalene dicarboxylic acid), 오르토프탈산(orthophthalic acid) 등의 방향족 디카복실산(aromatic dicarboxylic acids); 아디프산(adipic acid), 아젤라산(azelaic acid), 세바스산(sebacic acid), 데칸디카복실산(decanedicarboxylic acid) 등의 지방족 디카복실산(aliphatic dicarboxylic acids); 지환식 디카복실산(alicyclic dicarboxylic acids); 이들의 에스테르화물; 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상기 디올 화합물 및 디카복실산 화합물은, 에스테르 교환 및 중합 반응을 거쳐 합성된 폴리에스테르 수지의 사슬 내에서, 이들로부터 유래된 각각의 반복단위, 즉 디올 반복단위 및 디카복실산 반복단위를 구성한다.
즉, 본 명세서에서 "디올 반복단위(diol repeat unit)"라 함은, 고분자의 사슬을 구성하는 반복단위 중 디올로부터 유래된 반복단위(repeat unit derived from a diol)를 의미한다. 유사하게, 본 명세서에서 "디카복실산 반복단위(dicarboxylic acid repeat unit)"라 함은, 고분자의 사슬을 구성하는 반복단위 중 디카복실산으로부터 유래된 반복단위(repeat unit derived from a dicarboxylic acid)를 의미한다.
이와 같이, 상기 폴리에스테르 수지는 디올 반복단위 및 디카복실산 반복단위를 포함한다. 더 구체적으로, 상기 폴리에스테르 수지는 상기 디올 반복단위 및 상기 디카복실산 반복단위로 이루어질 수 있다. 또는, 상기 폴리에스테르 수지는 디올 반복단위 및 디카복실산 반복단위를 약 95몰% 이상 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 단일중합 폴리에스테르(homopolyester) 수지일 수 있다. 또는 상기 폴리에스테르 수지는 공중합 폴리에스테르(copolyester) 수지일 수 있다.
예를 들어, 상기 폴리에스테르 수지는 단일중합 폴리에틸렌테레프탈레이트(homo-PET) 수지이거나, 또는 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트(co-PET) 수지일 수 있다.
디스플레이용 응력 부여 필름의 제조방법
본 발명의 다른 양태에 따르면,
(1) 폴리에스테르 수지를 제공하는 단계;
(2) 상기 폴리에스테르 수지를 용융 압출하여 필름으로 성형하는 단계; 및
(3) 상기 필름을 폭 방향에 대해 2.0 내지 5.0 배 연신하는 단계를 포함하고, 이때 상기 필름의 길이 방향의 연신비(d1)에 대한 폭 방향의 연신비(d2)의 비율(d2/d1)이 3 이상인, 디스플레이용 응력 부여 필름의 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법의 각 단계에 대해 이하에 구체적으로 설명한다.
(1) 폴리에스테르 수지 제공
먼저, 필름의 원료로 사용될 폴리에스테르 수지가 제조된다.
폴리에스테르 수지는 디올 화합물과 디카르복실산 화합물의 에스테르화 반응 및 중합 반응에 의해서 제조될 수 있다. 여기에 사용되는 디올 화합물과 디카르복실산 화합물의 구체적인 종류는 앞서 예시한 바와 같다.
또한, 다층 필름을 제조할 경우에는, 각각의 층에 원료로 사용될 2종 이상의 폴리에스테르 수지를 제조한다.
(2) 용융 압출 및 필름 성형
상기 폴리에스테르 수지는 용융 및 압출된 후, 냉각되어 시트로 성형된다.
상기 용융 압출시의 온도는, 폴리에스테르 수지의 융점을 Tm(℃)이라 할 때, Tm+30℃ 내지 Tm+60℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 용융 압출시의 온도가 상기 바람직한 범위 내일 때, 용융이 보다 원할하게 이루어져 압출물의 점도 상승을 방지함으로써 생산성을 증대시킬 수 있고, 또한 열분해에 따른 해중합으로 인한 수지의 분자량 저하와 올리고머 발생을 방지할 수 있다.
용융 압출 이후의 냉각은 30℃ 이하의 온도에서 수행하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15~30℃에서 수행할 수 있다.
(3) 연신 공정
상기 성형된 시트는 연신 공정을 거치면서 원하는 특성이 부여될 수 있다.
상기 시트는 평면 내에서 서로 수직하는 제 1 방향 및 제 2 방향에 대해 모두 연신될 수 있다. 이때 상기 시트는 2축 순차 연신법 또는 2축 동시 연신법에 의해 연신될 수 있다.
또는 상기 미연신 시트는 상기 제 1 방향 및 제 2 방향 중 어느 한 방향에 대해서만 연신될 수 있다.
상기 제 1 방향은 길이 방향(longitudinal direction, LD), 즉 기계 방향(mechanical direction, MD)일 수 있다. 상기 제 2 방향은 폭 방향(transverse direction, TD), 즉 텐터 방향(tenter direction, TD)일 수 있다. 이와는 반대로, 상기 제 1 방향이 폭 방향(TD)이고, 상기 제 2 방향이 길이 방향(LD)일 수 있다.
일례에 따르면, 상기 시트는 상기 제 1 방향보다 상기 제 2 방향에 대해 더 높은 연신비로 연신될 수 있다. 구체적으로, 상기 시트는 길이 방향보다 텐터 방향에 대해 더 높은 연신비로 연신된다. 이때, 상기 제 1 방향과 제 2 방향에 대한 연신비의 구체적인 예시는 앞서 설명한 바와 같다.
다른 예에 따르면, 상기 시트는 상기 제 2 방향에 대해서만 연신될 수 있다. 구체적으로, 상기 시트는 텐터 방향에 대해서만 연신될 수 있다. 이때, 상기 제 2 방향의 연신비의 구체적인 예시는 앞서 설명한 바와 같다.
(4) 열고정
상기 연신된 시트는 열고정하는 단계를 추가로 거칠 수 있다.
상기 열고정은 150~260℃의 온도에서 수행될 수 있고, 또는 180~260℃의 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 열고정은 200~250℃의 범위, 210~240℃의 범위, 또는 220~230℃의 범위에서 수행될 수도 있다. 열고정 온도가 상기 바람직한 범위 내일 때, 필름의 두께 방향 위상차를 낮추면서도 무지개 얼룩을 방지하는데 보다 유리할 수 있다.
상기 열고정은 약 5초 내지 1분 동안 수행될 수 있고, 보다 구체적으로, 약 10초 내지 45분 동안 수행될 수 있다.
열고정을 시작한 후에 필름은 길이 방향 및/또는 폭 방향에 대해 이완될 수 있다.
그 결과 제조된 디스플레이용 응력 부여 필름은, 제조 중에 특정 연신비에 의해 연신되었기 때문에, 면내 수직하는 두 방향에 대한 열수축률이 차이를 나타낼 수 있다.
커브드 디스플레이용 보호 필름
본 발명은 또한 상기 디스플레이용 응력 부여 필름(300)을 포함하는 커브드 디스플레이용 보호 필름을 제공한다. 즉, 본 발명은 상기 응력 부여 필름(300)을 커브드 디스플레이용 보호 필름으로 사용하는 방법을 제공한다.
보다 구체적으로, 상기 응력 부여 필름(300)은 커브드 디스플레이에 사용되는 편광판에 보호 필름으로 사용될 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 응력 부여 필름(300)은 커브드 디스플레이에 사용되는 편광판에 구비되는 편광자를 위한 보호 필름으로 사용될 수 있다.
편광판
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 편광자(polarizer); 상기 편광자의 일 면에 배치되는 제 1 보호 필름; 및 상기 편광자의 다른 면에 배치되는 제 2 보호 필름을 포함하는, 편광판(polarizing plate)을 제공한다.
이때, 상기 제 1 보호 필름 및/또는 상기 제 2 보호 필름으로는 앞서 설명한 구성을 갖는 응력 부여 필름이 사용될 수 있다.
상기 편광판은 앞서 설명한 응력 부여 필름을 사용하기 때문에, 곡률 유지성이 우수하고 곡률 형성시의 부품 파손이나 층간 박리에 의한 빛샘 현상이 없으며, 무지개 얼룩이 관찰되지 않는다.
도 2는 일 실시예에 따른 편광판을 도시한 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 편광판(11)은 편광자(220), 및 상기 편광자(220)의 하면에 배치되는 제 1 보호 필름(310) 및 상기 편광자(220)의 상면에 배치되는 제 2 보호 필름(320)을 포함한다.
상기 편광자(220)은 편광 기능을 수행한다. 상기 편광자(220)은 요오드 등으로 염색된 폴리비닐알콜층일 수 있다. 이때, 상기 폴리비닐알콜층에 포함된 폴리비닐알콜 분자는 일 방향으로 정렬될 수 있다.
상기 제 1 보호 필름(310) 및 제 2 보호 필름(320) 중 적어도 하나는 앞서 설명한 응력 부여 필름(300)과 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있다.
또는, 상기 보호 필름들 중, 디스플레이의 전면에 배치되는 제 1 보호 필름(310)은 앞서 설명한 응력 부여 필름(300)과 실질적으로 동일한 구성을 가지고, 반대 면에 배치되는 제 2 보호 필름(320)은 통상적인 보호 필름이 사용될 수 있다.
디스플레이 장치
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 상에 배치되는 응력 부여 필름을 포함하는, 디스플레이 장치를 제공한다.
이와 같이, 상기 응력 부여 필름은 상기 디스플레이 패널 상에 배치된다. 구체적으로, 상기 응력 부여 필름은 상기 디스플레이 패널에서 영상이 표시되는 전면에 부착될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 응력 부여 필름은 상기 디스플레이 패널에서 영상이 표시되는 전면에 직접 접촉하여 부착될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도 및 이의 곡률 구현 방법을 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는, 디스플레이 패널(10), 및 상기 디스플레이 패널(10) 상에 제 1 보호 필름(310) 및/또는 제 2 보호 필름으로서 배치된 응력 보호 필름을 포함한다.
상기 응력 보호 필름은 편광판(11)에 포함되어 상기 디스플레이 패널(10) 상에 배치될 수 있다. 이 경우 편광판은 앞서 설명한 편광판과 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 편광판(11)은 편광자(220), 및 상기 편광자(220)의 하면에 배치되는 제 1 보호 필름(310) 및 상기 편광자(220)의 상면에 배치되는 제 2 보호 필름(320)을 포함한다.
이때, 상기 제 1 보호 필름(310) 및 제 2 보호 필름(320) 중 적어도 하나는 앞서 설명한 응력 부여 필름(300)과 실질적으로 동일한 구성을 가진다. 또한, 상기 보호 필름들 중, 디스플레이의 전면에 배치되는 제 1 보호 필름(310)은 앞서 설명한 응력 부여 필름(300)과 실질적으로 동일한 구성을 가지고, 반대 면에 배치되는 제 2 보호 필름(320)으로 통상적인 보호 필름이 사용될 수 있다.
도 3 에서 보듯이, 상기 디스플레이 장치(1)는 열처리를 통해 적절한 곡률로 휠 수 있다. 상기 열처리는, 상기 디스플레이 패널 및 이에 부착된 응력 부여 필름을 약 60~150℃의 온도에서 약 1분 내지 약 30분 동안 열처리하는 것을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 응력 부여 필름은 열처리 공정에 의해서 상기 제 1 방향으로 적절하게 수축되어, 상기 디스플레이 패널을 휘게 한다. 즉, 상기 응력 부여 필름은 상기 열처리 공정에 의해서, 상기 디스플레이 패널의 전면에 수평 방향으로 응력을 부여한다. 이에 따라서, 상기 디스플레이 패널은 적절한 곡률로 휘어지고, 커브드 디스플레이가 구현될 수 있다.
즉, 상기 디스플레이 패널은, 상기 응력 부여 필름에 부여되는 응력에 의해서, 특정 범위의 곡률을 가지도록 휘어질 수 있다. 구체적으로, 상기 디스플레이 패널은, 상기 응력 부여 필름에 열이 가해질 때 수축됨으로써 부여되는 응력에 의해서, 특정 범위의 곡률을 가지도록 휘어질 수 있다. 예를 들어, 상기 곡률은 2000R 내지 6000R, 2500R 내지 4000R, 3000R 내지 3800R, 또는 3200R 내지 3800R일 수 있다.
유기전계발광 디스플레이
일례에 따르면, 상기 디스플레이 패널(10)은 유기전계발광(organic electroluminescence) 디스플레이 패널일 수 있다.
상기 유기전계발광 디스플레이 패널은 픽셀 단위의 자체 발광에 의해서, 영상을 표시한다. 상기 유기전계발광 디스플레이 패널은 유기전계발광 기판 및 구동 기판을 포함한다. 상기 유기전계발광 기판은 픽셀에 각각 대응되는 복수의 유기전계발광 유닛들을 포함한다. 상기 유기전계발광 유닛들은 각각 음극, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층 및 양극을 포함한다.
상기 음극 및 상기 양극은 서로 대향된다. 상기 음극 및 상기 양극은 서로 이격된다. 상기 음극 및 양극 중 적어도 하나는 투명하다. 더 구체적으로, 상기 음극 및 양극 중 적어도 하나는 투명한 전도성 산화물을 포함할 수 있다.
상기 발광층, 상기 전자 수송층 및 상기 정공 수송층은 상기 음극 및 상기 양극 사이에 개재된다. 상기 전자 수송층은 상기 음극에 인접하고, 상기 정공 수송층은 상기 양극에 인접한다. 상기 발광층은 상기 전자 수송층 및 상기 정공 수송층 사이에 개재된다. 즉, 상기 유기전계발광 유닛들은 상기 음극, 상기 전자 수송층, 상기 발광층, 상기 정공 수송층 및 상기 양극 순으로 배치될 수 있다.
상기 양극은 투명할 수 있다. 상기 양극으로 사용되는 물질의 예로서는 인듐주석산화물(ITO) 등을 들 수 있다. 또한, 상기 음극은 알루미늄 등과 같은 일함수가 낮은 금속을 포함할 수 있다. 상기 양극을 통하여 광이 출사되고, 영상이 표시될 수 있다.
상기 전자 수송층은 상기 음극으로부터 상기 발광층으로 전자를 수송한다. 상기 전자 수송층으로 사용되는 물질의 예로서는 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄)(tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium; Alq3) 등을 들 수 있다.
상기 정공 수송층은 상기 양극으로부터 상기 발광층으로 정공을 수송한다. 상기 정공 수송층으로 사용되는 물질의 예로서는 N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민)((N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine); NPB) 등을 들 수 있다.
상기 발광층은 상기 전자 수송층으로부터의 전자 및 상기 정공 수송층으로부터의 정공을 결합시켜서, 광을 발생시킨다. 상기 발광층은 호스트 및 상기 호스트에 도핑되는 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 호스트로 사용되는 물질의 예로서는 카바졸계 또는 안트라센계 유기 물질 등을 들 수 있다. 또한, 상기 도펀트로 사용되는 물질의 예로서는 청색, 녹색 또는 적색 형광 물질 등을 들 수 있다.
상기 구동 기판은 상기 유기전계발광 기판에 구동적으로 결합된다. 즉, 상기 구동 기판은 상기 유기전계발광 기판에 구동 전류 등과 같은 구동 신호를 인가할 수 있도록 결합될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 구동 기판은 상기 유기전계발광 유닛들에 각각 전류를 인가하여, 상기 유기전계발광 기판을 구동할 수 있다.
상기 구동 기판은 다수 개의 게이트 배선들, 다수 개의 데이터 배선들 및 다수 개의 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
액정 디스플레이
다른 예에 따르면, 상기 디스플레이 패널(10)은 액정(liquid crystal, LC) 패널일 수 있다.
상기 액정 디스플레이 패널은 컬러필터 기판, 액정층 및 TFT (thin film transistor) 기판을 포함한다.
상기 TFT 기판 및 상기 컬러필터 기판은 서로 대향된다. 상기 TFT 기판은 각각의 픽셀에 대응하는 다수 개의 화소 전극들, 상기 화소 전극들에 연결되는 박막 트랜지스터들, 상기 박막 트랜지스터들에 각각 구동 신호를 인가하는 다수 개의 게이트 배선들, 및 상기 박막 트랜지스터들을 통하여 상기 화소 전극들에 데이터 신호를 인가하는 다수 개의 데이터 배선들을 포함할 수 있다.
상기 컬러필터 기판은 각각의 픽셀들에 대응하는 다수 개의 컬러필터들을 포함한다. 상기 컬러필터들은 투과되는 광을 필터링하여, 적색, 녹색 및 청색을 각각 구현할 수 있다. 또한, 상기 컬러필터 기판은 상기 화소 전극들에 대향하는 공통 전극을 포함할 수 있다.
상기 액정층은 상기 TFT 기판 및 상기 컬러필터 기판 사이에 개재된다. 상기 액정층은 상기 TFT 기판에 의해서 구동될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 액정층은 상기 화소 전극들 및 공통 전극 사이에 형성되는 전계에 의해서 구동될 수 있다.
상기 편광판(11)은 상기 컬러필터 기판의 상부에 배치된다. 상기 편광판(11)은 상기 컬러필터 기판의 상부면에 접착될 수 있다.
상기 액정 디스플레이 패널은 상부에 배치된 편광판(11) 외에 하부 편광판을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 하부 편광판은 앞서 설명한 편광판과 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있다. 상기 하부 편광판은 상기 TFT 기판의 하부에 배치될 수 있다. 상기 하부 편광판은 상기 TFT 기판의 하부면에 접착될 수 있다.
상기 상부의 편광판(11) 및 상기 하부 편광판의 편광축은 서로 동일하거나, 서로 수직할 수 있다.
상기 액정층은 상기 하부 편광판을 통과한 광의 편광 방향을 조절할 수 있다. 즉, 상기 TFT 기판은 픽셀 단위로, 상기 화소 전극들 및 상기 공통 전극 사이에 인가되는 전위차를 조절할 수 있다. 이에 따라서, 상기 액정층은 픽셀 단위로 다른 광학적 특성을 가지도록 구동될 수 있다.
이상 설명한 디스플레이 장치는, 이에 구비되는 디스플레이 패널의 일면에 앞서 설명한 응력 부여 필름이 부착되기 때문에, 곡률 유지성이 우수하고 부품의 파손이나 층간 박리에 의한 빛샘 현상이 없으며, 무지개 얼룩이 관찰되지 않는다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 응력 부여 필름의 제조
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, SKC사) 칩을 용융 압출하여 시트를 성형하였다. 상기 시트를 기계 방향(MD)에 대해 약 78~82℃의 온도에서 약 1.0배 연신하고, 텐터 방향(TD)에 대해 약 110℃의 온도에서 약 4.06배 연신하였다. 상기 연신된 시트를 약 210℃의 온도에서 1~2분 동안 열고정하여, 응력 부여 필름을 얻었다.
실시예 2 내지 4 및 비교예 1 내지 4: 응력 부여 필름의 제조
상기 실시예 1과 동일한 절차를 반복하되, 필름 두께, MD/TD 연신비 및 열고정 온도를 하기 표 1에 기재된대로 수행하여, 각각의 응력 부여 필름을 얻었다.
구분 두께
(㎛)
연신비
(MD, 배)
연신비
(TD, 배)
연신비 비율
(TD/MD)
열고정
온도(℃)
실시예 1 75 1.0 4.06 4.06 210
실시예 2 50 1.1 4.0 3.63 210
실시예 3 80 1.2 4.1 3.41 220
실시예 4 80 1.2 4.6 3.83 175
비교예 1 50 2.4 4.1 1.70 200
비교예 2 75 2.7 4.1 1.51 182
비교예 3 80 3.3 4.5 1.36 230
비교예 4 125 2.0 4.1 2.05 172
시험예 1: 열수축률 평가
상기 실시예 및 비교예에서 얻은 각각의 필름을 200mm x 15mm로 절단하고, 150℃의 오븐에서 30분 동안 열처리한 후, 하기 식에 따라 기계 방향(MD) 및 텐터 방향(TD) 각각으로의 열 수축율을 측정하였다. 측정 결과를 표 2에 나타내었다.
열수축률(%) = (초기 길이 - 열처리후 길이) / 초기 길이 x 100
시험예 2: 곡률 형성 평가
시험할 필름의 일면에 아크릴계 접착제(DIC사)를 약 5㎛의 두께로 코팅하였다. 이후 상기 필름을 가로 531mm x 세로 365mm (24인치) 및 두께 1mm의 사이즈를 갖는 강화 유리(고릴라 글래스, 코닝사)에 접착하였다. 이때, 응력 부여 필름의 기계 방향(MD)이 강화 유리의 가로 방향이 되도록 접착이 이루어졌다. 이와 같이 응력 부여 필름이 접착된 강화 유리를 약 75~80℃의 열풍 조건으로 약 2~5분 동안 열처리하였다. 이에 따라서, 강화 유리 및 응력 부여 필름이 휘어지는지의 여부를 기준으로 평가하였다.
- 가능: 3800R 이하의 곡률로 휘어짐
- 어려움: 휘어지지 않거나, 3800R 이상의 곡률로 휘어짐
시험예 3: 박리 여부/유리 파손 여부
상기 시험예 2의 절차 중에, 응력 부여 필름이 강화 유리로부터 박리되는지의 여부와 강화 유리의 파손 여부를 관찰하여, 그 결과를 하기 표 2에 정리하였다.
시험예 4: 면내 위상차 측정
시험할 필름에 대해서, 2장의 편광판을 사용하여 필름의 배향축 방향을 구하고, 배향축 방향이 직교하도록 4cm x 2cm의 직사각형을 잘라내어, 측정용 샘플로 하였다.
이 샘플에 대해서, 직교하는 이축의 굴절률(Nx,Ny) 및 두께 방향의 굴절률(Nz)을 아베 굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T, 측정파장 589nm)에 의해 측정하고, 상기 이축의 굴절률차의 절대값(|Nx-Ny|)을 굴절률의 이방성(△Nxy)으로 하였다. 또한 필름의 두께 d(nm)를 전기 마이크로미터(파인류프사 제조, 밀리트론 1245D)를 사용해서 측정하고, 단위를 nm로 환산하였다.
이들 굴절률의 이방성(△Nxy)과 필름의 두께 d(nm)의 곱(△Nxy×d)으로부터, 면내 위상차(Ro)를 산출하였다.
시험예 5: 무지개 얼룩 관찰
시험할 필름을, PVA계 편광판 2장 사이에 삽입하고, 무지개 얼룩이 발생하는지 육안으로 관찰하였다. 이때, 2장의 편광판은 편광축이 서로 직교하도록 배치하였으며, 시험 필름은 이들 2장의 편광판 중 어느 하나의 편광축과 일치하도록 배치하였다.
구분 열수축률
(MD, %)
열수축률
(TD, %)
열수축률 차이
(MD-TD, %)
곡률 형성
(3800R기준)
박리여부/
유리파손여부
면내위상차
(nm)
무지개 얼룩 관찰
실시예 1 2.0 -0.5 2.5 가능 9,200
실시예 2 3.0 -0.5 3.5 가능 6,100
실시예 3 1.8 0.0 1.8 가능 8,600
실시예 4 6.8 1.8 5.0 가능 10,800
비교예 1 3.2 3.8 -0.6 어려움 4,800 시인
비교예 2 4.8 5.8 -1.0 가능 6,000 강시인
비교예 3 0.5 1.0 0.5 어려움 5,500 강시인
비교예 4 5.0 1.5 3.5 가능 6,300 약시인
상기 표 1 및 2에서 보듯이, 실시예 1 내지 4의 필름들은 모두 곡률(3800R) 형성이 가능하고, 곡률 형성을 위한 열처리시에 강화 유리로부터 박리되거나 강화 유리의 파손이 없으며, 편광자와 적층시에 무지개 얼룩이 관찰되지 않았다.
반면, 비교예 1 내지 4의 필름들은 곡률(3800R) 형성이 어렵거나 편광자와 적층시에 무지개 얼룩이 관찰되었다.
1: 디스플레이 장치, 10: 디스플레이 패널,
11: 편광판, 220: 편광자,
300: 응력 부여 필름, 310: 제 1 보호 필름, 320: 제 2 보호 필름.

Claims (14)

  1. 폴리에스테르 수지를 포함하는 연신 필름으로서,
    평면 내에서 서로 수직하는 제 1 방향 및 제 2 방향에 대해,
    상기 제 1 방향의 연신비(d1)에 대한 상기 제 2 방향의 연신비(d2)의 비율(d2/d1)이 3 이상이고,
    150℃에서 30분간 열처리시에 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 2% 내지 10% 이고 이때 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 상기 제 2 방향에 대한 수축률(s2)보다 1.2% 이상 크며,
    면내 위상차가 3,000nm 내지 30,000nm인, 디스플레이용 응력 부여 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향의 연신비(d1)에 대한 상기 제 2 방향의 연신비(d2)의 비율(d2/d1)이 3.4 이상인, 디스플레이용 응력 부여 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이용 응력 부여 필름이
    상기 제 2 방향에 대해서만 3 내지 6 배로 일축 연신된 것인, 디스플레이용 응력 부여 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 방향에 대한 수축률(s2)이 -1% 내지 4%인, 디스플레이용 응력 부여 필름.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 상기 제 2 방향에 대한 수축률(s2)보다 2.0% 이상 큰, 디스플레이용 응력 부여 필름.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 6.8% 내지 10%인, 디스플레이용 응력 부여 필름.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 방향에 대한 수축률(s2)이 2% 이하인, 디스플레이용 응력 부여 필름.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 면내 위상차가 5,000nm 내지 30,000nm인, 디스플레이용 응력 부여 필름.
  9. 편광자(polarizer);
    상기 편광자의 일면에 배치되는 제 1 보호 필름; 및
    상기 편광자의 타면에 배치되는 제 2 보호 필름을 포함하고,
    여기서, 상기 제 1 보호 필름은
    폴리에스테르 수지를 포함하는 연신 필름으로서,
    평면 내에서 서로 수직하는 제 1 방향 및 제 2 방향에 대해
    상기 제 1 방향의 연신비(d1)에 대한 상기 제 2 방향의 연신비(d2)의 비율(d2/d1)이 3 이상이고,
    150℃에서 30분간 열처리시에 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 2% 내지 10%이고 이때 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 제 2 방향에 대한 수축률(s2)보다 1.2% 이상 큰 필름인, 편광판.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 보호 필름이 3,000nm 내지 30,000nm의 면내 위상차를 갖는, 편광판.
  11. 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 상에 배치되는 응력 부여 필름을 포함하고,
    여기서, 상기 응력 부여 필름은
    폴리에스테르 수지를 포함하는 연신 필름으로서,
    평면 내에서 서로 수직하는 제 1 방향 및 제 2 방향에 대해
    상기 제 1 방향의 연신비(d1)에 대한 상기 제 2 방향의 연신비(d2)의 비율(d2/d1)이 3 이상이고,
    150℃에서 30분간 열처리시에 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 2% 내지 10%이고 이때 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 제 2 방향에 대한 수축률(s2)보다 1.2% 이상 큰 필름인, 디스플레이 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 응력 부여 필름이 3,000nm 내지 30,000nm의 면내 위상차를 갖는, 디스플레이 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널이,
    상기 응력 부여 필름에 부여되는 응력에 의해서,
    3200R 내지 3800R의 곡률을 가지도록 휘어지는, 디스플레이 장치.
  14. (1) 디스플레이 패널 상에 응력 부여 필름을 부착하는 단계; 및
    (2) 디스플레이 패널 및 상기 응력 부여 필름을 열처리하여, 상기 응력 부여 필름의 제 1 방향으로 상기 디스플레이 패널에 응력을 부여하여 상기 디스플레이 패널을 2000R 내지 6000R의 곡률로 휘는 단계를 포함하고,
    여기서, 상기 응력 부여 필름은
    폴리에스테르 수지를 포함하는 연신 필름으로서,
    평면 내에서 서로 수직하는 제 1 방향 및 제 2 방향에 대해
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    150℃에서 30분간 열처리시에 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 2% 내지 10%이고 이때 상기 제 1 방향에 대한 수축률(s1)이 제 2 방향에 대한 수축률(s2)보다 1.2% 이상 큰 필름인, 커브드 디스플레이의 제조방법.
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