KR101768893B1 - 복합반사편광자 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합반사편광자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광손실을 최소화하고, 우수한 휘도를 갖는 동시에 디스플레이 등의 모듈 제조공정 또는 사용중의 내충격성 저하를 현저히 방지하는 복합반사편광자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

복합반사편광자 및 이를 포함하는 백라이트 유닛{Complex reflective polarizer and Back-light unit comprising the same}
본 발명은 복합반사편광자 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광손실을 최소화하고, 우수한 휘도를 갖는 동시에 디스플레이 등의 모듈 제조공정 또는 사용중의 내충격성 저하를 현저히 방지할 수 있는 복합반사편광자 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
평판디스플레이 기술은 TV 분야에서 이미 시장을 확보한 액정디스플레이(LCD), 프로젝션 디스플레이 및 플라즈마 디스플레이(PDP)가 주류를 이루고 있고, 또 전계방출디스플레이(FED)와 전계발광디스플레이(ELD)등이 관련기술의 향상과 더불어 각 특성에 따른 분야를 점유할 것으로 전망된다. 액정 디스플레이는 현재 노트북, 퍼스널 컴퓨터 모니터, 액정 TV, 자동차, 항공기 등 사용범위가 확대되고 있으며 평판시장의 85%가량을 차지하고 있고 세계적으로 LCD의 수요가 급증해 현재까지 호황을 누리고 있다.
종래의 액정 디스플레이는 한 쌍의 흡광성 광학필름들 사이에 액정 및 전극 매트릭스를 배치한다. 액정 디스플레이에 있어서, 액정 부분은 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정부분을 움직이게 함으로써, 이에 따라 변경되는 광학 상태를 가지고 있다. 이러한 처리는 정보를 실은 '픽셀'을 특정방향의 편광을 이용하여 영상을 표시한다. 이러한 이유 때문에, 액정 디스플레이는 편광을 유도하는 전면 광학필름 및 배면 광학필름을 포함한다.
이러한 액정 디스플레이에서 사용되는 광학필름은 백라이트로부터 발사되는 광의 이용효율이 반드시 높다고는 할 수 없다. 이것은 백라이트로부터 조사되는 광 중 50%이상이 배면측 광학필름(흡수형 편광필름)에 의해 흡수되기 때문이다. 그래서 액정 디스플레이에서 백라이트 광의 이용효율을 높이기 위해서 광학캐비티와 액정어셈블리 사이에 반사편광자를 설치하기도 한다.
상기 반사편광자는 광손실에 따른 광학적 성능저하를 방지하는 동시에 슬림화되는 디스플레이 패널의 두께에 맞춰 반사편광자가 슬림화되며, 제조공정의 단순화, 제조공정 상의 불량발생 최소화, 생산성 및 경제성 향상의 방향으로 지속적인 연구가 계속되고 있다.
도 1은 종래의 반사편광자의 광학원리를 도시하는 도면이다. 구체적으로 광학캐비티로부터 액정어셈블리로 향하는 빛 중 P편광은 반사편광자를 통과하여 액정어셈블리로 전달되도록 하고, S편광은 반사편광자에서 광학캐비티로 반사된 다음 광학캐비티의 확산반사면에서 빛의 편광 방향이 무작위화된 상태로 반사되어 다시 반사편광자로 전달되어 결국에는 S편광이 액정어셈블리의 편광기를 통과할 수 있는 P편광으로 변환되어 반사편광자를 통과한 후 액정어셈블리로 전달되도록 하는 것이다.
상기 반사편광자의 입사광에 대한 S편광의 선택적반사와 P편광의 투과 작용은 이방성 굴절률을 갖는 평판상의 광학층과, 등방성 굴절률을 갖는 평판상의 광학층이 상호 교호 적층된 상태에서 각 광학층간의 굴절율 차이와 적층된 광학층의 신장 처리에 따른 각 광학층들의 광학적 두께 설정 및 광학층의 굴절률 변화에 의해서 이루어진다.
즉, 반사편광자로 입사되는 빛은 각 광학층을 거치면서 S편광의 반사와 P편광의 투과 작용을 반복하여 결국에는 입사편광 중 P편광만 액정어셈블리로 전달된다. 한편, 반사된 S편광은 전술한 바와 같이, 광학캐비티의 확산반사면에서 편광상태가 무작위화 된 상태로 반사되어 다시 반사형 편광필름으로 전달된다. 이에 의해, 광원으로부터 발생된 빛의 손실과 함께 전력 낭비를 줄일 수 있었다.
그러나 이러한 종래 반사편광자는 굴절률이 상이한 평판상의 등방성 광학층과 이방성 광학층이 교호 적층되고, 이를 신장처리하여 입사편광의 선택적 반사 및 투과에 최적화될 수 있는 각 광학층간의 광학적 두께 및 굴절률을 갖도록 제작되기 때문에, 반사편광자의 제작공정이 복잡하다는 문제점이 있었다. 특히, 반사편광자의 각 광학층이 평판 구조를 가지고 있어서, 입사편광의 광범위한 입사각 범위에 대응하여 P편광과 S편광을 분리하여야 하기 때문에, 광학층의 적층수가 과도하게 증가하여 생산비가 기하급수적으로 증가하는 문제가 있었다. 또한, 광학층의 적층수가 과도하게 형성되는 구조에 의하여 광손실에 의한 광학적 성능 저하가 우려되는 문제점이 있었다.
도 2는 종래의 다층 반사편광자(DBEF)의 단면도이다. 구체적으로 다층 반사편광자는 기재(8)의 양면에 스킨층(9, 10)이 형성된다. 기재(8)은 4개의 그룹(1, 2, 3, 4)으로 구분되는데, 각각의 그룹들은 등방층과 이방층이 교호적 층되어 대략 200층을 형성한다. 한편, 상기 기재(8)을 형성하는 4개의 그룹(1, 2, 3, 4) 사이에 이들을 결합하기 위한 별도의 접착층(5, 6, 7)이 형성된다. 또한 각각의 그룹들은 200층 내외의 매우 얇은 두께를 가지므로 이들 그룹들을 개별적으로 공압출하는 경우 각각의 그룹들이 손상될 수 있어 상기 그룹들은 보호층(PBL)을 포함하는 경우가 많았다. 이 경우 기재의 두께가 두꺼워지고 제조원가가 상승하는 문제가 있었다. 또한, 디스플레이 패널에 포함되는 반사편광자의 경우 슬림화를 위하여 기재의 두께에 제약이 있으므로, 기재 및/또는 스킨층에 접착층이 형성되면 그 두께만큼 기재가 줄어들게 되므로 광학물성 향상에 매우 좋지 않은 문제가 있었다. 나아가, 기재 내부 및 기재과 스킨층을 접착층으로 결합하고 있으므로, 외력을 가하거나, 장시간 경과하거나 또는 보관장소가 좋지 않은 경우에는 층간 박리현상이 발생하는 문제가 있었다. 또한 접착층의 부착과정에서 불량률이 지나치게 높아질 뿐만 아니라 접착층의 형성으로 인하여 광원에 대한 상쇄간섭이 발생하는 문제가 있었다.
상기 기재(8)의 양면에 스킨층(9, 10)이 형성되며, 상기 기재(8)과 스킨층(9, 10) 사이에 이들을 결합하기 위하여 별도의 접착층(11, 12)이 형성된다. 종래의 폴리카보네이트 재질의 스킨층과 PEN-coPEN이 교호적층된 기재과 공압출을 통해 일체화하는 경우 상용성 부재로 인하여 박리가 일어날 수 있으며, 결정화도 15% 내외로 인하여 연신 공정 수행시 신장축에 대한 복굴절 발생 위험성이 높다. 이에 따라 무연신 공정의 폴리카보네이트 시트를 적용하기 위해서 접착층을 형성할 수밖에 없었다. 그 결과 접착층 공정의 추가로 인하여 외부 이물 및 공정 불량 발생에 따른 수율 감소가 나타나며, 통상적으로 스킨층의 폴리카보네이트 무연신 시트를 생산시에는 와인딩 공정으로 인한 불균일한 전단 압력에 의한 복굴절 발생이 나타나 이를 보완하기 위한 폴리머 분자구조 변형 및 압출라인의 속도 제어 등의 별도의 제어가 요구되어 생산성 저하 요인이 발생되었다.
상기 종래의 다층 반사형 편광필름의 제조방법을 간단히 설명하면, 기재를 형성하는 평균 광학적 두께가 상이한 4개의 그룹을 별도로 공압출한 뒤, 다시4개의 공압출된 4개의 그룹을 연신한 후, 연신된 4개의 그룹을 접착제로 접착하여 기재를 제작한다. 왜냐하면 접착제 접착후 기재를 연신하면 박리현상이 발생하기 때문이다. 이후, 기재의 양면에 스킨층을 접착하게 된다. 결국 다층구조를 만들기 위해서는 2층 구조를 접어서 4층 구조를 만들고 연속해서 접는 방식의 다층구조를 만드는 공정을 통해 하나의 그룹(209층)을 형성하고 이를 공압출 하므로 두께 변화를 줄 수 없어 하나의 공정에서 다층내부에 그룹을 형성하기 어려웠다. 그 결과 평균 광학적 두께가 상이한 4개의 그룹을 별도로 공압출한 뒤 이를 접착할 수 밖에 없는 실정이다.
상술한 공정은 단속적으로 이루어지므로 제작단가의 현저한 상승을 불러왔으며, 그 결과 백라이트 유닛에 포함되는 모든 광학필름들 중 원가가 가장 비싼 문제가 있었다. 이에 따라, 원가절감의 차원에서 휘도 저하를 감소하고서라도 반사형 편광필름을 제외한 액정 디스플레이가 빈번하게 출시되는 심각한 문제가 발생 하였다.
이에 따라 다층 반사형 편광필름이 아닌 기재 내부에 길이방향으로 신장된 복굴절성 폴리머를 배열하여 반사편광자의 기능을 달성할 수 있는 분산체가 분산된 반사편광자가 제안되었다. 도 3은 봉상형 폴리머를 포함하는 반사편광자(20)의 사시도로서, 기재(21) 내부에 길이방향으로 신장된 복굴절성 폴리머(22)가 일방향으로 배열되어 있다. 이를 통해 기재(21)와 복굴절성 폴리머(22) 간의 복굴절성 계면에 의하여 광변조 효과를 유발하여 반사편광자의 기능을 수행할 수 있게 되는 것이다. 그러나, 상술한 교호적층된 반사편광자에 비하여 가시광선 전체 파장영역의 광을 반사하기 어려워 광변조 효율이 너무나도 떨어지는 문제가 발생하였다. 이에, 교호적층된 반사 편광필름과 비슷한 투과율 및 반사율을 가지기 위해서는 기재 내부에 지나치게 많은 수의 복굴절성 폴리머(22)를 배치하여야 하는 문제가 있었다. 구체적으로 반사편광자의 수직단면을 기준으로 가로 32인치 디스플레이 패널을 제조하는 경우 가로 1580 ㎜이고 높이(두께) 400㎛ 이하인 기재(21) 내부에 상술한 적층형 반사편광자와 유사한 광학 물성을 가지기 위해서는 상기 길이방향의 단면직경이 0.1 ~ 0.3㎛인 원형 또는 타원형의 복굴절성 폴리머(22)가 최소 1억개 이상 포함되어야 하는데, 이 경우 생산비용이 지나치게 많아질 뿐 아니라, 설비가 지나치게 복잡해지고 또한 이를 생산하는 설비를 제작하는 것 자체가 거의 불가능하여 상용화되기 어려운 문제가 있었다. 또한, 시트 내부에 포함되는 복굴절성 폴리머(22)의 광학적 두께를 다양하게 구성하기 어려우므로 가시광선 전체 영역의 광을 반사하기 어려워 물성이 감소하는 문제가 있었다.
이를 극복하기 위하여 기재 내부에 복굴절성 해도사를 포함하는 기술적 사상이 제안되었다. 도 4는 기재내부에 포함되는 복굴절성 해도사의 단면도로서, 상기 복굴절성 해도사는 내부의 도부분과 해부분의 광변조 계면에서 광변조 효과를 발생시킬 수 있으므로, 상술한 복굴절성 폴리머와 같이 매우 많은 수의 해도사를 배치하지 않더라도 광학물성을 달성할 수 있다. 그러나, 복굴절성 해도사는 섬유이므로 폴리머인 기재와의 상용성, 취급용이성, 밀착성의 문제가 발생하였다. 나아가, 원형 형상으로 인하여 광산란이 유도되어 가시광선 영역의 광파장에 대한 반사편광 효율이 저하되어, 기존 제품 대비 편광특성이 저하되어 휘도 향상 한계가 있었으며, 더불어 해도사의 경우 도접합 현상 줄이면서, 해성분 영역이 세분화 되므로 공극 발생으로 인하여 빛샘 즉 광 손실현상으로 인한 광특성 저하 요인이 발생되었다. 또한 직물 형태로 조직 구성으로 인하여 레이어 구성의 한계로 인하여 반사 및 편광 특성 향상에 한계점이 발생되는 문제가 있었다. 또한 분산형 반사편광자의 경우 레이어간의 간격 및 분산체간의 이격공간으로 인하여 휘선보임이 관찰되는 문제가 발생하였다.
상술한 것과 같이 현재까지 제안된 반사편광자는 각기 단점을 모두 가지고 있으며, 특히 다층형 반사편광자는 제조단가가 현저히 높아 이를 실제 제품에 사용하기에 제품원가를 상승시키는 문제점이 있고, 다층을 접합시키면서 발생하는 이물의 개입 등으로 인한 품질불량, 제조공정의 복잡성, 접착층을 매우 많이 포함함에 따른 휘도 감소, 접착층의 박리 등의 문제가 있다. 또한, 특히 폴리머 분산형 반사편광자는 연신방향으로 편광자에 한 방향의 결이 생기고, 이러한 결에 따른 내충격성이 현저히 좋지 않은 문제점이 있다.
이에 따라, 광학적 특성이 매우 우수하면서도 내충격성이 우수한 반사편광자의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 광손실을 최소화하고, 우수한 휘도를 갖는 동시에 디스플레이 등의 모듈 제조공정 또는 사용중의 내충격성 저하를 현저히 방지할 수 있는 반사편광자를 제공하고, 이러한 반사편광자를 통해 현저히 우수한 물성을 발현하는 백라이트 유닛 및 이를 활용한 디스플레이 등의 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 기재 및 상기 기재와 적어도 하나의 축방향으로 굴절률이 상이하며, 기재 내부에 포함되어 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고 제2 편광을 반사시키기 위한 복수개의 분산체를 포함하는 제1 층 및 상기 제1 층과 교호적층 되어 제1 층의 기재와 맞닿는 계면에서 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고, 제2 편광을 반사시키기 위한 제2층을 포함하며, 상기 제1층의 기재와 제2층은 적어도 하나의 축방향으로 굴절율이 상이하고, 상기 제1층과 제2층은 하나의 반복단위를 형성하며, 반복단위들은 원하는 파장의 제2 편광을 반사시키기 위하여 그룹을 형성하고, 그룹간 반복단위들의 평균 광학적 두께가 상이하도록 하여 일체로 형성된 2개 이상의 그룹;을 포함하는 복합반사편광자를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 제1 편광은 종파이고, 상기 제2 편광은 횡파일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 제1층의 기재;와 제1층의 분산체 및 제2층; 중 어느 하나는 등방성 굴절률을 가지고, 다른 하나는 이방성 굴절률을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 제1층의 기재, 분산체 및 제2층은 각각 독립적으로 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU), 폴리이미드(PI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라닌(MF), 불포화포리에스테르(UP), 실리콘(SI), 엘라스토머 및 사이크로올레핀폴리머 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 원하는 파장은 가시광선 파장범위의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 반복단위들은 N개의 파장범위에 속하는 제2 편광을 반사시키기 위하여 N개의 그룹을 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 제1층의 기재는 등방성 굴절률을 가지고, 제2층은 이방성 굴절률을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 동일 그룹에 포함된 반복단위들의 광학적 두께는 동일 그룹의 평균 광학적 두께 대비 30% 이내의 두께편차를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 동일 그룹에 포함된 반복단위들의 광학적 두께는 동일 그룹의 평균 광학적 두께 대비 20% 이내의 두께편차를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 동일 그룹에 포함된 반복단위들의 광학적 두께는 동일 그룹의 평균 광학적 두께 대비 15% 이내의 두께편차를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 N개의 파장범위는 3개의 파장범위이고, 상기 3개의 파장범위는 각각 450nm, 550nm 및 650nm의 파장을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 N개의 파장범위는 4개의 파장범위이고, 상기 4개의 파장범위는 각각 350nm, 450nm, 550nm 및 650nm의 파장을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 복수개의 그룹들은 반복단위들의 평균 광학적 두께가 5% 이상 상이할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 복수개의 그룹들은 반복단위들의 평균 광학적 두께가 10% 이상 상이할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 하나의 그룹에 포함된 반복단위들은 25개 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 하나의 그룹에 포함된 반복단위들은 50개 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 하나의 그룹에 포함된 반복단위들은 100개 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 하나의 그룹에 포함된 반복단위들은 150개 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 제1층에서 기재 내부에 포함된 복수개의 분산체 중 80% 이상이 길이방향의 수직단면을 기준으로 장축길이에 대한 단축길이의 종횡비가 1/2 이하이며, 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체들은 단면적에 따라 적어도 3개의 그룹에 포함되고, 상기 그룹 중 제1 그룹의 분산체 단면적은 0.2 ~ 2.0㎛2이며, 제2 그룹의 분산체 단면적은 2.0㎛2 초과부터 5.0㎛2 이하이고, 제3 그룹의 분산체 단면적은 5.0㎛2 초과부터 10.0㎛2 이하이며, 상기 제1 그룹 내지 제3 그룹의 분산체는 랜덤하게 배열된 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체 중 제3 그룹의 분산체의 개수는 10% 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체 중 제1 그룹의 분산체 개수는 30 ~ 50%이고, 제3그룹의 분산체 개수는 10 ~ 30%일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체 중 제1 그룹의 분산체 개수와 제3 그룹의 분산체 개수의 비는 3 ~ 5 : 1인 값을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 기재와 분산체의 굴절율은 어느 2개의 축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.05 이하이고, 다른 1개의 축방향에 대한 굴절율의 차이가 0.1 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 제1층 및 제2층은 적어도 하나의 축방향으로 연신된 것일 수 있다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 기재 및 상기 기재와 적어도 하나의 축방향으로 굴절률이 상이하며, 기재 내부에 포함되어 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고 제2 편광을 반사시키기 위한 복수개의 분산체를 포함하는 제1 층, 및 상기 제1 층과 교호적층 되어 제1 층의 기재와 맞닿는 계면에서 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고, 제2 편광을 반사시키기 위한 제2층을 포함하며, 상기 제1층의 기재와 제2층은 적어도 하나의 축방향으로 굴절율이 상이하고, 상기 제1층과 제2층은 하나의 반복단위를 형성하며, 반복단위들은 원하는 파장의 제2 편광을 반사시키기 위하여 그룹을 형성하고, 그룹간 반복단위들의 평균 광학적 두께가 상이하도록 하여 일체로 형성된 2개 이상의 그룹을 포함하는 코어층; 및 상기 코어층의 적어도 일면에 일체화되어 형성된 스킨층;을 포함하는 복합반사편광자를 제공한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 기재 및 상기 기재와 적어도 하나의 축방향으로 굴절률이 상이하며, 기재 내부에 포함되어 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고 제2 편광을 반사시키기 위한 복수개의 분산체를 포함하는 제1 층, 및 상기 제1 층과 교호적층 되어 제1 층의 기재와 맞닿는 계면에서 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고, 제2 편광을 반사시키기 위한 제2층을 포함하며, 상기 제1층의 기재와 제2층은 적어도 하나의 축방향으로 굴절율이 상이하고, 상기 제1층과 제2층은 하나의 반복단위를 형성하며, 반복단위들은 원하는 파장의 제2 편광을 반사시키기 위하여 그룹을 형성하고, 그룹간 반복단위들의 평균 광학적 두께가 상이하도록 하여 일체로 형성된 2개 이상의 그룹을 포함하는 코어층; 상기 코어층의 적어도 일면에 일체화되어 형성된 스킨층; 및 상기 스킨층의 적어도 일면에 형성된 마이크로패턴층;을 포함하는 복합반사편광자를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 마이크로패턴층은 프리즘, 렌티큘러, 마이크로 렌즈, 삼각뿔 및 피라미드 패턴으로 구성되는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 미세패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 마이크로패턴층은 렌티큘러의 미세패턴을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 복합반사편광자를 포함하는 백라이트 유닛(unit)을 제공한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 백라이트 유닛(unit)을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
이하, 본 명세서에서 사용된 용어에 대해 설명한다.
본 명세서에서 사용된 "분산체가 복굴절성을 가진다"는 의미는 방향에 따라 굴절률이 다른 섬유에 빛을 조사하는 경우 분산체에 입사한 빛이 방향이 다른 두 개의 빛 이상으로 굴절된다는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어인 "등방성"이라 함은 빛이 물체를 통과할 때, 방향에 상관없이 굴절률이 일정한 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어인 "이방성"이라 함은 빛의 방향에 따라 물체의 광학적 성질이 다른 것으로 이방성 물체는 복굴절성을 가지며 등방성에 대응된다.
본 명세서에서 사용된 용어인 "광변조"라 함은 조사된 빛이 반사, 굴절, 산란하거나 빛의 세기, 파동의 주기 또는 빛의 성질이 변화하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어인 "종횡비"라 함은 분산체의 길이방향의 수직단면을 기준으로 장축길이에 대한 단축길이의 비를 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어로써, 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.
또한, 이러한 공간적으로 상대적인 용어인 "위", "상부", "상", "아래", "하부", "하"는 "directly", "indirectly"의 의미를 모두 포함한다.
본 발명에 따른 반사편광자는 광손실을 최소화하고, 우수한 휘도를 갖는 동시에 디스플레이 등의 모듈 제조공정 또는 사용중에 발생할 수 있는 충격에도 현저히 우수함에 따라 내구성 향상에 기여할 수 있다.
도 1은 종래의 반사편광자의 원리를 설명하는 개략도이다.
도 2는 현재 사용되고 있는 다층 반사편광자(DBEF)의 단면도이다.
도 3은 봉상형 폴리머를 포함하는 반사편광자의 사시도이다.
도 4는 반사편광자에 사용되는 복굴절성 해도사에 입사한 광의 경로를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따른 복합반사편광자의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따른 복합반사편광자의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따른 복합반사편광자의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따른 복합반사편광자의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일구현예에 포함되는 제1층의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일구현예에 사용되는 분산체의 길이방향의 수직단면도이다.
도 11 내지 도 17은 본 발명의 바람직한 일구현예에 포함되는 복합반사편광자의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 마이크로패턴층의 단면도이다.
도 19는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 마이크로패턴층의 단면도이다.
도 20은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 마이크로패턴층의 단면도이다.
도 21은 본 발명에 사용될 수 있는 슬릿형 압출구금의 구금분배판들의 사시도이다.
도 22는 본 발명에 사용될 수 있는 슬릿형 압출구금의 구금분배판들의 저면도이다.
도 23은 본 발명에 사용될 수 있는 슬릿형 압출구금의 구금분배판들의 결합도이다.
도 24는 다층 복합류의 단면도이다.
도 25는 2개의 다층 복합류를 형성하기 위하여 제1 가압수단을 포함하는 개략도이다.
도 26은 2개의 다층 복합류를 형성하기 위하여 제1 가압수단을 포함하는 개략도이다.
도 27은 다층 복합류의 합지부를 나타내는 개략도이다.
도 28은 본 발명에 적용될 수 있는 바람직한 흐름제어부의 일종인 코트-행거 다이의 단면도이다.
도 29는 도 28의 측면도이다.
도 30은 본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따른 복합반사편광자를 제조하는 장치의 개략도이다.
도 31은 본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따른 복합반사편광자를 제조하는 장치의 개략도이다.
도 32는 본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따른 복합반사편광자를 제조하는 장치의 개략도이다.
도 33은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 미세패턴 형성공정의 개략도이다.
도 34는 도 33의 성형부의 세부구조를 나타낸 단면도이다.
도 35는 본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따른 미세패턴 형성공정의 개략도이다.
도 36은 본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따른 미세패턴 형성공정의 개략도이다.
도 37은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 38은 본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따른 액정 표시 장치의 분해사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일구현예를 첨부되는 도면을 통해 보다 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이 종래의 다층형 반사편광자는 제조단가가 현저히 높아 이를 실제 제품에 사용하기에 제품원가를 상승시키는 문제점이 있고, 다층을 접합시키면서 발생하는 이물의 개입 등으로 인한 품질불량, 제조공정의 복잡성, 접착층을 매우 많이 포함함에 따른 휘도 감소 등의 문제가 있었다. 또한, 폴리머가 기재 내부에 분산된 폴리머 분산형 반사편광자는 연신방향에 따른 결에 의해 내충격성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 기재 및 상기 기재와 적어도 하나의 축방향으로 굴절률이 상이하며, 기재 내부에 포함되어 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고 제2 편광을 반사시키기 위한 복수개의 분산체를 포함하는 제1 층 및 상기 제1 층과 교호적층 되어 제1 층의 기재와 맞닿는 계면에서 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고, 제2 편광을 반사시키기 위한 제2층을 포함하며, 상기 제1층의 기재와 제2층은 적어도 하나의 축방향으로 굴절율이 상이하고, 상기 제1층과 제2층은 하나의 반복단위를 형성하며, 반복단위들은 원하는 파장의 제2 편광을 반사시키기 위하여 그룹을 형성하고, 그룹간 반복단위들의 평균 광학적 두께가 상이하도록 하여 일체로 형성된 2개 이상의 그룹;을 포함하는 복합반사편광자를 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 광손실을 최소화하고, 우수한 휘도를 갖는 동시에 디스플레이 등의 모듈 제조공정 또는 사용중에 발생할 수 있는 충격에도 현저히 우수함에 따라 내구성 향상에 기여할 수 있다.
구체적으로 도 5는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 복합반사편광자의 단면도로써, 제1층(181) 및 제2층(182)이 형성하는 제1 반복단위(R1)을 포함하는 A그룹; 및 다른 제1층(185) 및 제2층(186)이 형성하는 제2 반복단위(R2)를 포함하는 B그룹;을 포함하는 복합반사편광자를 나타낸다. 도면에서 그룹 A와 B를 구획하는 점선은 가상의 선을 의미하는 것이다. 그룹 A에서 제1층(181, 183)과 제2층(182, 184)은 교호적층되며, 여기서 제1층(181)과 제2층(182)은 하나의 반복단위(R1)로 정의된다. 또한, 그룹 B 역시 제1층(185, 187)과 제2층(186, 188)은 교호적층되며, 여기서 제1층(185)과 제2층(186)은 하나의 반복단위(R2)로 정의된다. 상기 그룹 A 및 그룹 B는 각각 독립적으로 적어도 25개 이상의 반복단위를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 50개 이상, 더욱 바람직하게는 100개 이상, 가장 바람직하게는 150개 이상일 수 있다. 또한 하나의 반복단위를 형성하는 제1층과 제2층의 두께는 서로 동일할 수 있다.
한편 그룹 A에 포함된 반복단위(R1)들의 평균 광학적 두께와 그룹 B에 포함된 반복단위(R2)들의 평균 광학적 두께가 상이하며, 이를 통해 서로 다른 파장영역의 제2 편광, 바람직하게는 횡파(S파)를 반사시킬 수 있다.
또한, 그룹 A에 포함된 반복단위들의 광학적 두께는 그룹 A의 평균 광학적 두께를 기준으로 30% 이내, 바람직하게는 20% 이내, 보다 바람직하게는 15% 이내의 광학적 두께편차를 가질 수 있다. 여기에서 광학적 두께(optical thickness)는 n(굴절율) × d(물리적 두께)를 의미한다. 한편 빛의 파장과 광학적 두께는 하기 관계식 1에 따라 정의된다.
[관계식 1]
λ = 2(n1d1 + n2d2)
단 λ는 빛의 파장(nm), n1은 1층 굴절율, n2는 2층 굴절율, d1은 1층 물리적 두께(nm), d2는 2층 물리적 두께(nm)를 의미한다.
그러므로, 그룹 A의 평균 광학적 두께가 200㎚라면 상술한 관계식 2에 의하여 400㎚ 파장의 횡파(S파)를 반사시킬 수 있다. 이 경우 두께 편차가 20%라면 대략 320 ~ 480㎚ 파장대역을 커버할 수 있다. 만일 그룹 B의 반복단위(R2)들의 평균 광학적 두께가 130㎚라면 관계식 1에 의하여 520㎚ 파장의 횡파(S파)를 반사시킬 수 있으며, 두께편차가 20%라면 대략 420 ~ 620㎚ 파장대역을 커버할 수 있으며 이 경우 그룹 A의 파장대역과 일부 중첩될 수 있어 이를 통해 광변조 효과를 극대화할 수 있다.
또한, 제1층 및 제2층이 맞닿는 계면에서 외부에서 조사되는 제1 편광, 바람직하게는 종파(P파)를 투과시키고, 제2 편광, 바람직하게는 횡파(S파)를 반사시키기 위해서는 상기 계면을 형성하는 제1층의 기재 및 제2층이 적어도 하나의 축방향으로 굴절률이 상이해야한다. 또한, 굴절률이 상이한 정도에 있어 바람직하게는 만일 제1층의 기재가 광학적으로 등방성 굴절률을 가지는 경우 제2층은 광학적으로 이방성 굴절률을 가져야하며, 만일 제1층의 기재가 광학적으로 이방성 굴절률을 가지는 경우 제2층은 광학적으로 등방성 굴절률을 가질 수 있으며, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 보다 향상된 광학적 물성 발현을 위해 제1층의 기재는 광학적으로 등방성 굴절률을 가지고, 제2층은 광학적으로 이방성 굴절률을 가질 수 있으며, 이때, 보다 바람직하게는 제1층의 분산체는 광학적으로 이방성 굴절률을 가질 수 있다.
제1층의 기재 및 제2층에서 발생하는 광변조에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 제1층의 기재와 제2층 사이에는 복굴절 계면이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1층에 포함된 기재와 제2층의 공간상의 X, Y 및 Z축에 따른 굴절률의 실질적인 일치 또는 불일치의 크기는 그 축에 따라 편광된 광선의 산란 정도에 영향을 미친다. 일반적으로, 산란능은 굴절률 불일치의 제곱에 비례하여 변화한다. 따라서, 특정 축에 따른 굴절률의 불일치의 정도가 더 클수록, 그 축에 따라 편광된 광선이 더 강하게 산란된다. 반대로, 특정 축에 따른 불일치가 작은 경우, 그 축에 따라 편광된 광선은 더 적은 정도로 산란된다. 어떤 축에 따라 제1층 기재의 굴절률이 제2층의 굴절률과 실질적으로 일치되는 경우, 이러한 축에 평행한 전기장으로 편광된 입사광은 제1층의 기재 또는 제2층을 통과할 것이다. 또한, 그 축에 따른 굴절률이 실질적으로 일치되는 경우, 광선은 실질적으로 산란되지 않고 물체를 통해 통과한다. 보다 구체적으로, 제1 편광(P파)은 제1층의 기재와 제2층의 경계에 형성되는 복굴절 계면에 영향을 받지 않고 투과되나, 제2 편광(S파)은 제1층의 기재와 제2층간의 경계에 형성되는 복굴절성 계면에 영향을 받아 광의 변조가 일어난다. 이를 통해 P파는 투과되고 S파는 광의 산란, 반사 등의 광의 변조가 발생하게 되어 결국 편광의 분리가 이루어지게 되는 것이다.
따라서, 상기 제1층의 기재와 제2층은 복굴절 계면을 형성하여야 광변조 효과를 유발할 수 있으므로, 상기 제1층의 기재가 광학적 등방성인 경우, 제2층은 면내 복굴절성을 가질 수 있고, 반대로 상기 제1층의 기재가 광학적으로 면내 복굴절성을 갖는 경우에는 제2층은 광학적 등방성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제2층의 x축 방향의 굴절율이 nX1, y축 방향의 굴절율이 nY1 및 z축 방향의 굴절율이 nZ1이고, 제1층 기재의 굴절율이 nX2, nY2 및 nZ2일 때, 광학적으로 이방성인 제2층은 nX1과 nY1 사이의 면내 복굴절이 발생할 수 있다. 더욱 바람직하게는 제1층의 기재와 제2층의 X, Y, Z축 굴절율 중 적어도 어느 하나가 상이할 수 있으며, 보다 바람직하게는 신장축이 X축인 경우 Y축 및 Z축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.05 이하이고, X축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.1 이상일 수 있다. 한편 통상적으로 굴절율의 차이가 0.05 이하이면 정합으로 해석된다.
한편, 면내 복굴절을 갖는 제1층의 기재 또는 제2층은 P파는 투과하고 S파는 반사시켜야 하므로 빛이 통과하는 두께방향(z축)을 기준으로 굴절율(n)을 설정하고 평균 광학적 두께를 산정할 수 있다.
한편, 복합반사편광자에 포함되는 그룹과 그룹 사이에 접착층이 없이 일체로 형성된다. 그 결과 접착층으로 인한 광학물성의 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 한정된 두께에 보다 많은 층을 부가할 수 있어 광학물성을 현저하게 개선시킬 수 있으며 제조비용을 현저하게 감소시킬 수 있다.
또한, 복합반사편광자는 N개의 파장범위에 속하는 제2 편광을 반사시키기 위하여 반복단위들이 N개의 그룹을 형성할 수 있다. 상기 파장범위는 바람직하게는 가시광선 파장범위의 일부 또는 전부일 수 있고, 보다 바람직하게는 가시광선 파장범위를 전부 포함하는 범위일 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따른 복합반사편광자의 단면도이다. 이를 상기 도 5와의 차이점을 중심으로 설명하면 3개의 파장범위, 바람직하게는 각각의 파장범위에 50nm, 550nm 및 650nm의 파장을 포함하는 3개의 파장범위에 속하는 제2 편광을 반사시키기 위해 평균 광학적 두께가 상이한 3개 그룹들(A, B, C)이 형성되며 각각의 그룹간 반복단위들의 평균 광학적 두께가 상이하다.
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따른 복합반사편광자의 단면도이다. 구체적으로 4개의 그룹들이 형성되며, 각각의 그룹들은 각각 350㎚, 450㎚, 550㎚ 및 650㎚의 광 파장대역을 커버하기 위하여 평균 광학적 두께가 조절될 수 있다. 이 경우 복합반사편광자의 외곽층은 평균 광학적 두께가 큰 그룹들이 형성되며, 내부층에 평균 광학적 두께가 작은 그룹들이 형성될 수 있다.
또한, 가시광선 전체영역을 커버하기 위해서는 다양한 광 파장에 대응하도록 반복단위들의 평균 광학적 두께가 결정되어야 한다. 350㎚, 450㎚, 550㎚ 및 650㎚를 포함하는 광 파장대역에 대응하도록 복합반사편광자에 포함되는 그룹별 반복단위들의 평균 광학적 두께를 설정하려면 그룹간의 면내 복굴절을 가지는 기재를 포함하는 제1 층 또는 면내 복굴절을 가지는 제2 층의 평균 광학적 두께가 적어도 5% 이상 상이할 수 있으며, 보다 바람직하게는 10% 이상 상이할 수 있다. 이를 통해 가시광선 전 영역의 S파를 반사시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 복합반사편광자의 전체 레이어 수는 100 ~ 2000 개 일 수 있다. 반복단위의 두께범위는 원하는 광의 파장범위 및 굴절율에 따라 적절하게 설계할 수 있으며, 바람직하게는 제1층은 50 ~ 500nm, 제2층은 80 ~ 200nm일 수 있다. 반복단위를 형성하는 제1층과 제2층의 두께는 거의 동일하거나 상이할 수 있다. 한편 본 발명에서 복합반사편광자의 두께는 10 ~ 300 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 복합반사편광자는 외부의 물리적, 화학적 영향으로부터 상술한 그룹들을 보호하기 위해 복합반사편광자의 적어도 일면에 일체화되어 형성된 스킨층을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 도 8은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 복합반사편광자의 단면도로써, 구체적으로 제1층(181, 185) 및 제2층(182, 186)에 의해 형성되는 반복단위(R1, R2)를 포함하는 그룹 A 및 그룹 B를 포함하는 코어층(180) 및 상기 코어층(180)의 양면에 일체로 형성된 스킨층(189, 190)을 나타낸다.
상기 코어층(180)과 스킨층(189, 190) 사이는 일체로 형성되는데, 이를 통해 접착층으로 인한 광학물성의 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 한정된 두께의 복합반사편광자에 보다 많은 층을 부가할 수 있어 광학물성을 현저하게 개선시킬 수 있으며 제조비용을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 스킨층은 코어층과 동시에 제조된 후 연신공정이 수행되므로 종래의 코어층 연신 후 미연신 스킨층과의 접착과는 달리 본 발명의 스킨층은 적어도 하나의 축방향으로 연신될 수 있다. 이를 통해 미연신 스킨층에 비하여 표면경도가 향상되어 내스크래치성이 개선되며 내열성이 향상될 수 있다. 상기 스킨층의 두께는 50 ~ 190㎛일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 본 발명의 복합반사편광자에서 하나의 반복단위를 형성하는 제1층 및 제2층에 대해 각각 설명한다.
먼저, 제1층(도 5의 181, 185)에 대해 설명한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 포함되는 제1층은 동일 출원인에 의한 대한민국 특허출원 제2013-0169215호 및 대한민국 특허출원 제2013-0169217호가 참조로 삽입될 수 있다.
상기 제1층(181, 185)은 기재 내부에 폴리머가 분산된 폴리머 분산형 타입의 반사편광자로써, 당업계에서 공지된 폴리머 분산형 타입의 반사편광자의 경우 제한없이 사용될 수 있다. 다만, 현저히 우수한 광학적 특성을 발현하기 위해 바람직하게는 후술되는 폴리머 분산형 타입의 반사편광자일 수 있다. 종래의 다층 반사편광자는 2개의 층으로 하나의 광변조 효과를 발현할 수 있는데 비해, 본 발명에 따른 복합반사편광자는 제1층만으로 광변조효과를 발현할 수 있는데 더해 후술하는 제2층과 제1층을 통해 광변조 효과를 더 발생시킬 수 있어 종래의 반사편광자에 비해 현저히 우수한 광학적 물성을 구현할 수 있는 동시에 종전의 반사편광자들이 가지고 있는 문제, 예를 들어 접착층을 사용함에 따른 광학적 물성저하나 내구성 저하 또는 랜덤분산형 반사편광자가 가지고 있는 연신된 방향으로 생긴 결 방향으로 내충격성이 저하되는 문제까지 일거에 해결될 수 있는 이점이 있다.
구체적으로 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 제1층은 기재 및 상기 기재 내부에 포함되어 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고 제2 편광을 반사시키기 위한 복수개의 분산체를 포함하며, 복수개의 분산체는 상기 기재와 적어도 하나의 축방향으로 굴절율이 상이하고, 상기 기재 내부에 포함된 복수개의 분산체 중 80% 이상이 길이방향의 수직단면을 기준으로 장축길이에 대한 단축길이의 종횡비가 1/2 이하이며, 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체들은 단면적에 따라 적어도 3개의 그룹에 포함되고, 상기 그룹 중 제1 그룹의 분산체 단면적은 0.2 ~ 2.0㎛2이며, 제2 그룹의 분산체 단면적은 2.0㎛2 초과부터 5.0㎛2 이하이고, 제3 그룹의 분산체 단면적은 5.0㎛2 초과부터 10.0㎛2 이하이며, 상기 제1 그룹 내지 제3 그룹의 분산체는 랜덤하게 배열된 반사편광자일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 제1층에 대해 더 구체적으로 설명하면, 도 9는 본 발명의 바람직한 일구현예에 포함되는 기재내부에 분산체가 랜덤하게 분산된 제1층의 단면도이다. 더 구체적으로 기재(181a) 내부에 복수개의 분산체(181b ~ 181g)들이 랜덤하게 분산되어 배열되어 있다.
상기 기재 내부에 포함된 복수개의 분산체 중 80% 이상은 길이방향의 수직단면을 기준으로 장축길이에 대한 단축길이의 종횡비가 1/2 이하여야 하고 보다 바람직하게는 90% 이상이 상기 종횡비 값이 1/2 이하를 만족할 수 있다.
구체적으로 도 10은 본 발명의 바람직한 일구현예에 사용되는 분산체의 길이방향의 수직단면으로서, 장축길이를 a라 하고 단축길이를 b라 했을 때 장축길이(a)와 단축길이(b)의 상대적인 길이의 비(종횡비)가 1/2 이하여야 한다. 다시 말해 장축길이(a)가 2일 때 단축길이(b)는 그 1/2인 1보다 작거나 같아야 하는 것이다. 만일 장축길이에 대한 단축길이의 비가 1/2보다 큰 분산체가 전체 분산체의 개수 중 20% 이상으로 포함되는 경우에는 원하는 광학물성을 달성하기 어렵다.
또한, 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체는 단면적이 상이한 3개 이상의 그룹을 포함할 수 있다. 구체적으로 도 9에서 단면적이 가장 작은 제1 그룹의 분산체(181b, 181c)와 단면적이 중간크기를 갖는 제2 그룹의 분산체(181d, 181e) 및 단면적이 가장 큰 제3 그룹(181f, 181g)의 분산체들을 모두 포함하여 랜덤하게 분산된다. 이 경우 제1 그룹의 단면적은 0.2 ~ 2.0㎛2이고, 제2 그룹의 단면적은 2.0 ㎛2초과부터 5.0㎛2 이하이며, 제3 그룹의 단면적은 5.0㎛2 초과부터 10.0㎛2이하이며, 제1 그룹의 분산체, 제2 그룹의 분산체 및 제3 그룹의 분산체는 랜덤하게 배열된다. 만일 제1 ~ 제3 그룹의 분산체 중 어느 한 그룹의 분산체를 포함하지 않는 경우에는 원하는 광학물성을 달성하기 어렵다(표 1 참조).
이 경우 바람직하게는 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체 중 제3 그룹의 분산체의 개수는 10% 이상일 수 있다. 만일 10% 미만이면 광학적 물성향상이 미흡해질 수 있다. 보다 바람직하게는상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체 중 제1 그룹에 해당하는 분산체의 개수는 30 ~ 50%를 만족하고 제3 그룹에 해당하는 분산체의 개수가 10 ~ 30%일 수 있으며 이를 통해 광학물성을 향상시킬 수 있다(표 1 참조)
한편, 보다 바람직하게는 제1 그룹의 분산체의 개수/제 3그룹의 분산체의 개수가 3 ~ 5 값을 갖는 경우 광학물성을 극대화하는데 매우 유리할 수 있다(표 1 참조)
바람직하게는 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체 중 제2 그룹에 해당하는 분산체의 개수는 25 ~ 45%를 만족할 수 있다. 또한 상기 제1 ~ 제3 분산체의 단면적의 범위를 벗어나는 분산체가 기 종횡비가 1/2 이하인 분산체에 잔량으로 포함될 수 있다. 이를 통해 종래의 분산형 반사편광자에 비하여 휘선보임 현상이 개선되면서도 광시야각이 넓고 광손실을 최소화하면서도 휘도향상을 극대화할 수 있다.
도 11은 본 발명의 바람직한 일구현예에 포함되는 복합반사편광자의 사시도로서, 제1층(181)은 기재(181a) 내부에 복수개의 랜덤 분산체(181h)가 길이방향으로 신장되어 있으며, 상기 제1층과 교호적층되는 제2층(182) 및 상기 제1층의 상부에 형성될 수 있는 스킨층(189) 역시 동일한 방향으로 신장될 수 있다. 상기 제1층(181)에 포함되는 랜덤 분산체(181h)는 각각 다양한 방향으로 신장될 수 있지만, 바람직하게는 어느 일 방향으로 평행하여 신장되는 것이 유리하며, 보다 바람직하게는 외부광원에서 조사되는 광에 수직하는 방향으로 신장체간에 평행하게 신장되는 것이 광변조 효과를 극대화하는데 효과적이다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 제1층의 기재(181a)내부에 포함되는 분산체(181b ~ 181g)와 기재(181a)간에 복굴절 계면이 형성될 수 있다. 구체적으로, 기재내부에 분산체를 포함하는 제1층에 있어서, 기재와 분산체 간의 공간상의 X, Y 및 Z축에 따른 굴절률의 실질적인 일치 또는 불일치의 크기는 그 축에 따라 편광된 광선의 산란 정도에 영향을 미친다. 일반적으로, 산란능은 굴절률 불일치의 제곱에 비례하여 변화한다. 따라서, 특정 축에 따른 굴절률의 불일치의 정도가 더 클수록, 그 축에 따라 편광된 광선이 더 강하게 산란된다. 반대로, 특정 축에 따른 불일치가 작은 경우, 그 축에 따라 편광된 광선은 더 적은 정도로 산란된다. 어떤 축에 따라 기재의 굴절률이 분산체의 굴절률과 실질적으로 일치되는 경우, 이러한 축에 평행한 전기장으로 편광된 입사광은 분산체의 부분의 크기, 모양 및 밀도와 상관없이 산란되지 않고 분산체를 통과할 것이다. 또한, 그 축에 따른 굴절률이 실질적으로 일치되는 경우, 광선은 실질적으로 산란되지 않고 물체를 통해 통과한다. 보다 구체적으로, 제1 편광(P파)은 기재와 분산체의 경계에 형성되는 복굴절 계면에 영향을 받지 않고 투과되나, 제2 편광(S파)은 기재와 분산체간의 경계에 형성되는 복굴절성 계면에 영향을 받아 광의 변조가 일어난다. 이를 통해 P파는 투과되고 S파는 광의 산란, 반사 등의 광의 변조가 발생하게 되어 결국 편광의 분리가 이루어지게 되는 것이다.
따라서, 상기 기재와 분산체는 복굴절 계면을 형성하여야 광변조 효과를 유발할 수 있으므로, 상기 기재가 광학적 등방성인 경우, 분산체는 복굴절성을 가질 수 있고, 반대로 상기 기재가 광학적으로 복굴절성을 갖는 경우에는 분산체는 광학적 등방성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 분산체의 x축 방향의 굴절율이 nX1, y축 방향의 굴절율이 nY1 및 z축 방향의 굴절율이 nZ1이고, 기재의 굴절율이 nX2, nY2 및 nZ2일 때, nX1과 nY1 사이의 면내 복굴절이 발생할 수 있다. 더욱 바람직하게는 기재와 분산체의 X, Y, Z축 굴절율 중 적어도 어느 하나가 상이할 수 있으며, 보다 바람직하게는 신장축이 X축인 경우 Y축 및 Z축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.05 이하이고, X축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.1 이상일 수 있다. 한편 통상적으로 굴절율의 차이가 0.05 이하이면 정합으로 해석된다.
다음으로, 상술한 제1층(181, 185)과 교호적층되어 반복단위를 형성하는 제2층(182, 186)에 대해 설명한다.
상기 제2층(182, 186)은 상술한 제1층의 기재와 맞닿아 형성되는 계면에서 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고, 제2 편광을 반사시킬 수 있다. 즉, 제2층은 제1층의 기재와 복굴절 계면을 형성하여 광변조 효과를 유발하는 것으로 제1층의 기재가 광학적 등방성인 경우, 광학층은 복굴절성을 가질 수 있고, 반대로 상기 기재가 광학적으로 복굴절성을 갖는 경우에는 광학층은 광학적 등방성을 가질 수 있다.
상기 제2층은 제1층의 기재와 복굴절 계면을 형성할 수 있는 것이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 그 형상은 평면일 수 있다.
또한, 상기 제2층은 제1층과 함께 적어도 하나의 축 방향으로 연신된 것일 수 있고, 이를 통해 제1층의 기재와 광학적으로 부정합을 이룰 수 있다. 또한, 상기 연신 축방향은 바람직하게는 어느 일 방향으로 평행하여 신장되는 것이 유리하며, 보다 바람직하게는 외부광원에서 조사되는 광에 수직하는 방향으로 평행하게 신장되는 것이 광변조 효과를 극대화하는데 효과적이다.
다음으로, 교호적층되는 제1층 및 제2층을 포함하는 그룹들의 최상부면 및/또는 최하부면에 형성될 수 있는 스킨층(189, 190)에 대해 설명하면, 상기 스킨층 성분은 통상적으로 사용되는 성분을 사용할 수 있으며, 통상적으로 반사편광자에서 사용되는 것이라면 제한없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU),폴리이미드(PI),폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN),에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라닌(MF), 불포화포리에스테르(UP), 실리콘(SI) 및 사이크로올레핀폴리머를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며 보다 바람직하게는 폴리카보네이트 얼로이일 수 있다.
스킨층이 형성되는 경우 교호적층되는 제1층 및 제2층을 포함하는 그룹들과 스킨층(189, 190) 사이에는 프라이머층(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 프라이머층은 광경화성 고분자 수지 또는 열경화성 고분자 수지 중 적어도 하나의 고분자 수지를 포함하여 경화되어 형성된 것일 수 있다. 이러한 고분자 수지의 구체적인 종류로서, 프라이머층으로 인한 휘도 감소를 최소화할 수 있는 고분자 수지라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 이의 재료로는 실리콘계, 우레탄계, 실리콘-우레탄 하이브리드 구조의 SU폴리머, 아크릴계, 이소시아네이트계, 폴리비닐알코올계, 젤라틴계, 비닐계, 라텍스계, 폴리에스테르계, 수계 폴리에스테르계 등으로 분류되는 고분자 물질을 함유하는 고분자 수지일 수 있다. 상기 프라이머층은 두께가 스킨층이나 제1층 및 제2층을 포함하는 코어층에 비해 얇게 형성될 수 있고, 프라이머층의 두께를 조절하여, 광 투과율을 향상시킬 수 있고 이와 더불어 반사율을 낮출 수 있다. 만일 프라이머층의 두께가 1㎛ 미만이면 코어층과 스킨층 간의 접착력이 미미할 수 있으며, 프라이머층의 두께가 10㎛를 초과하면 프라이머층 처리시 얼룩이나 분자의 뭉침이 발생할 수 있다.
한편, 스킨층은 상술한 프라이머층 없이 복합반사편광자 상부에 일체로 형성될 수 있다. 그 결과 프라이머층으로 인한 광학물성의 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 한정된 두께에 보다 많은 층을 부가할 수 있어 광학물성을 현저하게 개선시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 복합반사편광자는 상부면에 마이크로 패턴층을 더 포함한다.
구체적으로 도 12는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 복합반사편광자의 사시도로써, 제1층(181)의 하부에 제2층(182)이 교호적층되어 있고, 제1층(181) 상부에 일체화된 스킨층(189)이 형성되고, 상기 스킨층(189) 상부면에 마이크로 패턴층(110)이 형성될 수 있다.
상기 마이크로패턴층(100)에 대해 이하 구체적으로 설명한다.
상기 마이크로패턴층(110)은 집광효과를 향상시키고, 표면에서 난반사를 방지하여 휘도를 현저하게 증가시키게 할 수 있으며, 빛의 산란을 통한 복합 반사편광자의 헤이즈값을 증가시켜 복합반사편광자에 이물이 시현되는 외관 불량을 최소화 시킬 있다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 마이크로패턴층(110)은 미세패턴을 포함할 수 있다. 상기 미세패턴은 휘도, 집광효과 및 복합 반사편광자의 헤이즈 값을 모두 동시에 향상시킬 수 있는 미세패턴이라면 구체적 구조에 있어 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 상기 미세패턴은 프리즘, 렌티큘러, 마이크로 렌즈, 삼각뿔 및 피라미드 패턴으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 패턴을 포함할 수 있고, 이들 각각이 단독으로 패턴을 형성하거나 조합되어 패턴을 형성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 렌티큘러, 마이크로 렌즈, 프리즘 중 어느 하나 이상일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 모든 물성을 동시에 만족시킬 수 있는 마이크로 렌즈 및/또는 렌티큘러, 더욱 바람직하게는 렌티큘러일 수 있다.
구체적으로 도 13은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 복합반사편광자의 사시도로서, 스킨층(189)의 상부에 형성된 마이크로패턴층(110)은 미세패턴을 포함함을 통해 향상된 집광기능 및 휘도 향상 기능을 수행할 수 있고, 도 13은 미세패턴으로 렌티큘러 패턴을 포함하는 마이크로패턴층(110)을 나타낸다.
상기 렌티큘러 패턴에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 렌티큘러의 높이(h)는 10 ~ 50㎛일 수 있다. 만일 렌티큘러 패턴의 높이가 10㎛ 미만이면 패턴 구현이 어려운 문제가 발생할 수 있고 50㎛를 초과하면 광의 전반사량 증가로 인해 휘도가 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 렌티큘러의 피치는 20 ~ 100㎛일 수 있다. 만일 렌티큘러 패턴의 피치가 20㎛ 미만이면 단위면적당 필름의 골부분의 증가로 인하여 렌즈 형상의 집광효과가 다소 떨어지며, 형상가공의 정밀도의 한계와 패턴형상이 지나치게 좁아 패턴 구현이 어려운 문제가 발생할 수 있고 100㎛를 초과하면 패턴구조물과 패널간의 모아레 발생 가능성이 매우 커지게 된다.
한편, 렌티큘러 렌즈 당, 타원단면의 단축반경을 c라 하고, 장축반경을 d라 정의할 때, 장축/단축(b/a)의 비가 1.0 내지 3.0을 충족할 수 있다. 만일 장축/단축(d/c)의 비율이 상기 범위를 벗어나면, 복굴절 편광층을 통과하는 광에 대한 휘선은폐 효율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 렌티큘러 렌즈의 높이 h를 정의함에 있어서, 렌즈 하단부 양 끝점에서의 접선각도 α는 30 ~ 80° 사이를 충족해야 한다. 이때, α는 30°보다 작으면, 휘선은폐 효율이 떨어지고, 80°보다 크면, 렌즈패턴의 제작이 어려워지는 문제가 있다. 렌티큘러 렌즈의 단면형상이 삼각형일 경우에는 휘선은폐 효과를 위해서 꼭지점 각도 θ가 90~120°를 충족하는 것이 좋다.
또한, 렌티큘러 형상은 도 12와 같이 동일한 높이와 피치를 갖는 패턴으로 형성되거나, 도 13과 같이 상이한 높이와 피치를 갖는 렌티큘러 패턴(111)들이 혼재될 수 있다.
한편, 도 14는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 반사편광자의 사시도로써, 마이크로패턴층(112)은 미세패턴으로 마이크로 렌즈 패턴을 포함하고 있다. 마이크로 렌즈 패턴에 대해 구체적으로 설명하면, 마이크로 렌즈의 높이는 10 ~ 50㎛일 수 있다. 만일 마이크로 렌즈 패턴의 높이가 10㎛ 미만이면 집광효과가 다소 떨어지며 패턴 구현도 어려운 문제가 발생할 수 있고 50㎛를 초과하면 모아레현상이 발생하기 쉽고, 화상에 패턴이 보이는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 마이크로 렌즈의 직경은 20 ~ 100㎛일 수 있다. 바람직하게는 30 ~ 60㎛일 수 있다. 상기 범위에서 외관특성이 양호하면서 마이크로 렌즈의 집광기능 및 광확산 특성이 우수할 수 있고 실제 제작이 용이할 수 있다. 만일 마이크로 렌즈 패턴의 직경이 20㎛ 미만이면 유효하지 않은 각도에서 입사되는 입사광에 대하여 낮은 집광효율을 보이는 문제가 발생할 수 있고 100㎛를 초과하면 수직광에 대한 집광효율이 저하되며, 또한 모아레 현상 문제가 발생할 수 있다.
또한, 마이크로 렌즈 패턴 역시 도 14와 같이 동일한 높이와 직경을 갖는 패턴으로 형성되거나, 도 15와 같이 상이한 높이와 직경을 갖는 마이크로 렌즈 패턴(113)들이 혼재될 수 있다. 이러한 마이크로 렌즈 패턴은 렌즈의 밀집도(Density), 함침도(Aspect Ratio)에 따라 광특성이 많이 차이가 있기 때문에 밀집도를 최대한 올리며, 함침도는 1/2을 갖는 것이 이상적이다.
한편, 도 16은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 복합 반사편광자의 사시도로써, 마이크로패턴층(114)은 프리즘 패턴을 포함하고 있다. 상기 프리즘 패턴 에 대해 구체적으로 설명하면, 프리즘의 높이(a)는 10 ~ 50㎛일 수 있다. 만일 프리즘 패턴의 높이가 10㎛ 미만이면 프리즘 패턴부의 형상을 제조할 때 베이스 필름이 압력에 손상을 받을 수 있고, 50㎛를 초과하면 광원으로 입사되는 광의 투과율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 프리즘의 피치(b)는 20 ~ 100㎛일 수 있다. 만일 프리즘 패턴의 피치가 20㎛ 미만이면 인각이 잘 안되며, 패턴층 구현 및 제조공정이 복잡한 문제가 발생할 수 있고 100㎛를 초과하면 모아레 현상이 발생하기 쉽고, 화상에 패턴이 보이는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 프리즘 형상은 도 16과 같이 동일한 높이와 피치를 갖는 패턴(114)으로 형성되거나, 도 17과 이 상이한 높이와 피치를 갖는 프리즘 패턴(115)들이 혼재될 수 있다. 이러한 프리즘 패턴은 베이스 필름 보다 굴절률이 높은 물질로 이루어질 수 있는데, 이는 베이스 필름의 굴절률이 더 높은 경우 베이스 필름의 후면으로 입사된 광의 일부가 프리즘 패턴의 표면에서 전반사 되어 프리즘 구조로 입사되지 못할 수 있기 때문이다. 상기 프리즘 형상은 바람직하게는 선형 프리즘 형상이며 수직 단면은 삼각형이며 상기 삼각형은 하부면과 대향하는 꼭지점이 60 ~ 110°의 각을 이루는 것이 바람직하다.
상술한 미세패턴을 포함하는 마이크로패턴층은 광경화성 고분자 수지 또는 열경화성 고분자 수지 중 적어도 하나의 고분자 수지를 포함하여 경화되어 형성된 것일 수 있다. 상기 고분자 수지의 바람직한 일예로 열경화성 또는 광경화성 아크릴 수지 등을 포함하는 고분자 수지가 사용될 수 있다. 다만, 마이크로패턴층에 구체적으로 포함되는 미세패턴의 형상에 따라 사용되는 고분자 수지의 종류는 달리 변경하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 프리즘 패턴에는 불포화 지방산 에스테르, 방향족 비닐 화합물, 불포화 지방산과 그 유도체, 메타크릴나이트릴과 같은 비닐 시아나이드 화합물 등을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 우레타닉 아크릴레이트, 메타크릴릭 아크릴레이트 수지 등이 사용될 수 있다. 또한 마이크로패턴층은 복합반사편광자보다 굴절률이 높은 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 마이크로패턴층은 비드코팅층을 포함할 수 있다. 구체적으로 도 18 내지 도 20은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 마이크로패턴층의 단면도로써, 상기 비드 코팅층은 비드(108)가 수지층(107)에 포함된 코팅층(도 18참조)일 수도 있으며, 수지층 상부에 비드의 일부분이 매립되어 형성(도 19참조), 수지층의 상부면에 비드가 부착(도 20참조) 및/또는 반사편광필름의 상부면에 수지층 없이 비드가 직접 부착되어 형성된 것일 수 있다. 상기 비드의 직경은 0.1 ~ 100㎛ 일 수 있고, 이러한 직경을 만족하는 비드가 포함될 경우 집광이 향상되어 휘도향상을 달성할 수 있는 동시에 매우 뛰어난 이물시현 방지효과를 구현할 수 있다. 비드코팅층에서 비드의 밀도, 비드 간의 간격은 목적하는 광학적 물성에 따라 달리 설계할 수 있어 본 발명에서는 특별히 한정하지는 않는다. 다만, 비드 간의 간격이 너무 적으면 단위면적당 포함되는 비드의 수가 증가함에 따라 광투과 특성이 불리할 수 있어 비드간의 간격은 약 1㎛ 이상인 것이 바람직할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 비드는 유기 비드 및 무기 비드 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 예를 들어 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.
상기 수지층을 구성하는 수지는 본 발명에서 특별히 한정하지는 않으나, UV 경화성 물질일 수 있고, (메타)아크릴레이트 또는 다관능성 (메타)아크릴레이트 모노머로는, 예컨대 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼퓨릴(메타)아크릴레이트, 부톡시 에틸(메타)아크릴레이트, 에틸디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 사이클
로헥실(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 디싸이클로펜타디엔(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메틸트리에틸렌디글리콜(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐, 디아세톤아크릴아마이드, 이소부톡시메틸(메타)아크릴아마이드, N,N-디메틸(메타)아크릴 아마이드, t-옥틸(메타)아크릴아마이드, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 아크릴로일몰포린, 디싸이클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타) 아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리옥시에틸(메타)아크릴레이트, 트리싸이클로데칸디메탄올디 (메타)아크릴레이트, 디싸이클로데칸디메탄올디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디싸이클로펜탄디(메타)아크릴레이트, 디싸이클로펜타디엔디(메타)아크릴레이트 등일 수 있고, 상기 열거된 물질을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 열거된 수지 이외에 첨가제를 더 포함할 수 있고, 상기 첨가제로는 윤활성이 높은 물질이 적용될 수 있다. 예를 들면, 실리콘계 첨가제 및 불소계 첨가제 중 적어도 하나가 적용될 수 있다. 구체적으로, 실리콘기(silicon group)를 가지는 반응성 모노머 혹은 반응성 올리고머(예컨대, 실리콘기 함유 비닐 화합물, 실리콘기 함유 (메타)아크릴레이트 화합물, (메타)아크릴옥시기 함유오가노실록산, 실리콘 폴리아크릴레이트 등), 불소기(fluorine group)를 가지는 반응성 모노머 혹은 반응성 올리고머(예컨대, 플루오로알킬기 함유 비닐 화합물, 플루오로알킬기 함유 (메타)아크릴레이트 화합물, 불소 폴리아크릴레이트 등), 실리콘기 혹은 불소기를 가지는 수지(예컨대, 폴리디메틸실록산, 불소 중합체 등), 실리콘기혹은 불소기를 가지는 계면활성제나 오일(예컨대 디메틸 실리콘 오일 등) 등이 단독 또는 혼합되어 적용될 수 있다.
상기 UV 경화성 물질과 첨가제의 함량비는 100: 0.001중량비 내지 100 : 10중량비의 범위일 수 있고, 바람직하게는 100: 0.01중량비 내지 100 : 5중량비일 수 있다.
또한, 상기 UV 경화성 물질과 첨가제 외에 광개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 광개시제는 벤질 케탈류, 벤조인 에테르류, 아세토페논 유도체, 케톡심 에테르류, 벤조페논, 벤조 또는 티옥산톤계 화합물 중 선택된 1종 이상의 자유라디칼 개시제, 오늄 염(onium salts), 페로세늄 염(ferrocenium salts), 및 디아조늄 염(diazonium salts) 중 선택된 1종 이상의 양이온성 개시제, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
이상으로 상술한 미세패턴의 구체적인 형상에 따라 마이크로패턴층을 통해 복합반사편광자에서 발현되는 물성의 정도가 달라질 수 있는데, 구체적으로 미세패턴이 프리즘 및/또는 렌티큘러 형상일 경우 집광효과를 더욱 극대화 시킬 수 있는 반면에 반사편광자의 헤이즈값 증가가 마이크로렌즈 형상일 경우에 비해 상대적으로 저하될 수 있다. 또한, 상기 마이크로패턴층이 비드코팅층일 경우 복합 반사편광자의 헤이즈 값을 현저히 증가시켜 매우 우수한 표면 외관 품질을 구현시킬 수 있는 반면에 다른 종류의 미세패턴에 비해 광투과율이 저하되어 집광효과, 휘도 등 광학적 특성은 상기 미세패턴이 마이크로 렌즈 형상일 때에 대비하여 현저히 감소할 수 있다. 따라서, 요구되는 목적 물성에 따라 상기 마이크로패턴층의 형상은 달리 선택할 수 있으나, 집광, 휘도 등의 광학적 특성뿐만 아니라 복합 반사편광자의 헤이즈 값 증가를 통한 표면 외관 품질 향상을 동시에 발현시키기 위해서는 광확산층이 마이크로 렌즈 형상의 미세패턴을 포함하는 것이 보다 바람직할 수 있다.
미세패턴을 포함하는 마이크로패턴층이 형성된 복합반사편광자는 복합반사편광자의 헤이즈 값이 65%이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 73% 이상일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 85% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상 일 수 있다. 상기 헤이즈 값을 만족함으로써, 제조공정에서 복합반사편광자내 포함될 수 있는 각종 이물, 기포 등이 외관에 시현되는 것을 방지할 수 있어 외관의 품질을 향상시킬 수 있다. 만일 상기 범위를 만족하지 못하는 경우 외관의 품질이 저하되고, 시현되는 이물 등을 막기 위해 별도의 장치나 별도의 기타 구성을 부가해야 하는 문제점이 있고, 이러한 구성의 부가는 반사편광자의 슬림화에 있어 바람직하지 못하며, 부가되는 구성으로 인한 제조시간, 제조비용의 상승을 초래하는 문제점이 있다.
다음으로 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 접착층을 포함하지 않으면서 일체로 형성된 복합반사편광자의 제조방법에 대해 설명한다. 다만, 후술되는 제조방법은 바람직한 일구현예일 뿐이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
먼저, (1) 단계로서, 제1층의 분산체를 형성하는 제1 성분, 제1층의 기재를 형성하는 제2 성분, 제2층을 형성하는 제3성분 및 스킨층 성분을 압출부들에 공급하는 단계를 수행할 수 있다. 이때, 상기 압출부는 상술한 4종의 성분 각각이 한 개의 압출부에 공급될 수 있고, 또는 상기 4종의 성분 중 어느 하나 이상이 동일한 경우 동일한 성분들은 하나의 압출부로 공급될 수도 있으며, 하나의 층을 형성하는 제1성분 및 제2성분은 혼합된 상태로 하나의 압출부로 공급될 수도 있다.
상기 제1 성분은 기재를 형성하는 제2 성분의 내부에 분산되는 폴리머로서 통상적인 폴리머가 분산된 반사편광자에서 사용되는 것이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU), 폴리이미드(PI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라닌(MF), 불포화포리에스테르(UP), 실리콘(SI) 및 사이크로올레핀폴리머를 를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 PEN일 수 있다.
상기 제2 성분은 기재를 형성하는 것으로서 통상적으로 폴리머가 분산된 반사편광자에서 기재의 재질로 사용되는 것이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU), 폴리이미드(PI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라닌(MF), 불포화포리에스테르(UP), 실리콘(SI) 및 사이크로올레핀폴리머를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리카보네이트 얼로이일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 폴리카보네이트 70 ~ 99중량% 및 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(poly cyclohexylene dimethylene terephthalate, PCTG)가 1 ~ 30 중량%로 중합된 폴리카보네이트 얼로이일 수 있다.
또한, 제2층을 형성하는 제3 성분은 통상적으로 다층형 반사편광자에 사용되는 것이라면 제한없이 사용될 수 있고, 바람직하게는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU), 폴리이미드(PI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라닌(MF), 불포화포리에스테르(UP), 실리콘(SI) 및 사이크로올레핀폴리머를 를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 PEN일 수 있다. 또한, 상기 제1 성분 및 제3 성분은 동일한 조성일 수 있고, 나아가 조성비까지 동일할 수 있다.
또한, 상기 스킨층 성분은 통상적으로 복합반사편광자에서 사용되는 것이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU), 폴리이미드(PI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라닌(MF), 불포화포리에스테르(UP), 실리콘(SI) 및 사이크로올레핀폴리머를 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 폴리카보네이트 얼로이(alloy)일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 폴리카보네이트와 변성 글리콜 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(poly cyclohexylene dimethylene terephthalate, PCTG)로 이루어질 수 있으며, 더욱 바람직하게는 폴리카보네이트와 변성 글리콜 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(PCTG)가 5 : 95 ~ 95 : 5의 중량비로 이루어진 폴리카보네이트 얼로이일 수 있다. 한편, 본 발명의 스킨층은 퍼짐 및 연신공정에서 굴절율 변화가 적은 재질을 사용하는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 폴리카보네이트 또는 폴리카보네이트 얼로이일 수 있다.
한편, 상기 제1 성분, 제2 성분, 제3 성분 및 스킨층 성분을 개별적으로 독립된 압출부들에 공급할 수 있으며 이 경우 압출부는 4개 이상으로 구성될 수 있다. 또한, 압출부를 층별로 구비하여 제1층을 형성하는 제1 성분/제2성분이 하나의 압출부로 배치되고, 제2층을 형성하는 제3 성분이 다른 일압출분로 배치되며, 스킨층 성분이 또 다른 일압출부에 배치되어 압출부는 3개 이상으로 구성될 수 있다. 또한 폴리머들이 섞이지 않도록 별도의 공급로 및 분배구를 포함하여 하나의 압출부에 공급하는 것 역시 본 발명에 포함된다. 상기 압출부는 익스트루더일 수 있으며, 이는 고체상의 공급된 폴리머들을 액상으로 전환시킬 있도록 가열수단 등을 더 포함할 수 있다.
다음, (2) 단계로서 제1 성분과 제2 성분을 포함하는 제1층과 제3성분을 포함하는 제2층으로 구성된 반복단위들이 교호적층된 2개 이상의 다층 복합류를 형성하고, 상기 각각의 다층 복합류는 원하는 파장의 횡파(S파)를 반사하기 위하여, 상기 압출부에서 이송된 제1 성분 내지 제3 성분을 복수개의 복합압출구금에 투입하여 상기 반복단위들의 평균 광학적 두께가 상이한 2개 이상의 다층 복합류를 형성한다.
이하, 구금을 통한 다층 복합류의 형성방법을 설명하나, 각 성분이 투입되는 압츨부의 경우 각 층을 형성하는 성분(들)이 하나의 압출부 투입되는 일예시로 제조방법을 설명한다. 또한, 제1성분과 제2 성분이 하나의 압출부를 통해 공급되고, 이후 예를 들어 Filteratin Mixer가 적용된 유로를 통과한 후 후술하는 구금에 투입됨으로써 제1층에 포함된 분산체의 조절이 가능한 다층 복합류의 제조방법을 기준으로 설명한다. 또한, 후술하는 다층 복합류는 복합류를 구성하는 반복단위의 평균 광학적 두께를 상이하게 설정하여 가시광선 전체 영역을 커버할 수 있으며, 하나의 복합류를 형성하는 반복단위에 적절한 광학 두께편차를 부여하여 넓은 파장범위의 S파를 반사할 수 있다. 나아가, 도 21 ~ 23에서는 하나의 슬릿형 압출구금에서 하나의 다층 복합류가 생산되는 것을 예를 들었지만, 슬릿형 압출구금 내부에 섹션을 부가하여 복수개의 다층 복합류를 생산하고 이를 하나의 집합구금을 통해 하나로 합지하는 것 역시 일체화된 슬릿형 압출구금에 해당하여 본 발명에 범위에 속하는 것이다. 또한 슬릿형 압출구금에 포함된 슬릿의 두께를 압출구금마다 다르게 설계하여 평균 광학적 두께가 상이한 다층 복합류들을 제조할 수 있다.
구체적으로 도 21 ~ 23은 본 발명에 사용될 수 있는 슬릿형 압출구금의 구금분배판들의 사시도, 저면도 및 결합도이다. 먼저, 도 21은 슬릿형 압출구금의 구금분배판들의 결합구조를 나타낸 사시도로써, 슬릿형 압출구금의 상단에 위치하는 제1 구금분배판(S1)은 내부에 제1층 공급로(50) 및 제2 층 공급로(51)로 구성될 수 있다. 이를 통해 상기 압출부를 통해 이송된 제1 성분 및 제2 성분은 제1층 공급로(50)로 투입되고, 제3 성분은 제2층 공급로(51)로 공급될 수 있다. 이러한 공급로는 경우에 따라 복수개가 형성될 수 있다. 상기 제1 구금분배판(S1)을 통과한 폴리머들은 하부에 위치하는 제2 구금분배판(S2)로 이송된다. 제1층 공급로(50)를 통해 투입된 제1 성분 및 제2성분이 유로를 따라 복수개의 제1층 공급로들(52, 53)로 분기되어 이송된다. 또한 제2층 공급로(51)을 통해 투입된 제3 성분이 유로를 따라 복수개의 제2층 공급로들(54, 55, 56)로 분기되어 이송된다. 상기 제2 구금분배판(S2)을 통과한 폴리머들은 하부에 위치하는 제3 구금분배판(S3)로 이송된다.
제1층 공급로들(52, 53)을 통해 투입된 제1 성분은 각각 제3 구금분배판(S3)에 형성된 제1층 공급로들(60, 61, 62, 63, 67, 68, 69, 70)으로 유로를 따라 분기되어 이송된다. 마찬가지로 제2층 공급로들(54, 55, 56)을 통해 투입된 제3 성분은 각각 제3 구금분배판(S3)에 형성된 제2 층 공급로들(57, 58, 59, 64, 65, 66, 71, 72, 73)으로 유로를 따라 분기되어 이송된다. 그 뒤 제3 구금분배판(S3)에 형성된 제1층 공급로들 중 일부 제1층 공급로들(60, 67)를 통해 투입된 제1 성분 및 제2성분은 제4 구금분배판(S4)에 형성된 유로들 중 첫번째 유로(74)로 이송된다. 마찬가지로 제3 구금분배판(S3)에 형성된 제2 층 공급로들 중 일부 제2층 공급로들(57, 64, 71)를 통해 투입된 제3 성분은 제4 구금분배판(S4)에 형성된 유로들 중 두번째 유로(75)로 이송된다. 이런 방식으로 제3 구금분배판(S3)의 제1 층 공급로들을 통해 이송된 제1 성분 및 제2성분은 제4 구금분배판(S4)의 홀수번째 유로들(74, 76, 78, 80)로 분배되고, 제3 구금분배판(S3)의 제2 층 공급로들을 통해 이송된 제3 성분은 제4 구금분배판(S4)의 짝수번째 유로들(75, 77, 79)로 이송된다. 이를 통해 제1 성분 및 제2 성분을 포함하는 제1층과 제3 성분을 포함하는 제2층이 교호적층될 수 있는 것이다.
이와 같은 원리로 제4 구금분배판(S4)의 하부에 상기 제4 구금분배판의 유로방향에 수직이며 유로수가 더 많은 구금분배판(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 이를 반복하여 원하는 레이어수만큼 유로의 개수를 확장하는 것은 당업자에게 자명한 것이다. 한편 동일한 원리로 제4 구금분배판(S4)의 홀수번째 유로들(74, 76, 78, 80)을 통해 이송된 제1 성분 및 제2성분은 제5 구금분배판(S5)의 홀수번째 유로들(81, 83, 85, 87, 89, 91, 93)으로 이송되고, 제4 구금분배판(S4)의 짝수번째 유로들(75, 77, 79)을 통해 이송된 제3 성분은 제5 구금분배판(S5)의 짝수번째 유로들(82, 84, 86, 88, 90, 91, 92)로 이송된다. 도 22는 도 21의 슬릿형 압출구금의 저면도로서 제5 구금분배판(S5)의 토출로는 홀 타입으로 이격된 것이 아닌 슬릿형 타입으로 일체로 구성된다. 이를 통해 제1 성분 및 제2 성분을 포함하는 제1층과 제3 성분을 포함하는 제2층이 각각의 레이어를 형성하는 것이다. 따라서, 제5 구금분배판(S5)의 슬릿의 개수에 따라서 다층 복합류의 레이어의 개수가 결정될 수 있다. 바람직한 레이어의 수는 100개 이상, 보다 바람직하게는 150개 이상, 더욱 바람직하게는 200개 이상, 가장 바람직하게는 300개 이상일 수 있다. 이후, 제6 구금분배판의 토출구(94)를 통해 다층 복합류가 토출된다. 도 24는 다층 복합류의 단면도로서 제1 성분 및 제2 성분을 포함하는 제1층(100, 102)과 제3 성분을 포함하는 제2층(101, 103)이 교호적으로 적층된다. 이 때 하나의 제1 층(100)과 적층된 제2 층(101)을 반복단위로 정의할 수 있으며, 하나의 복합류는 다수의 반복단위를 포함한다.
그런데, 상기 도 21 ~ 23은 본 발명의 사용될 수 있는 슬릿형 압출구금에 사용될 수 있는 구금분배판의 예시이며, 제1 성분과 제2성분을 포함하는 1 층과 제3 성분을 포함하는 제2층이 교호적층된 다층 복합류를 제조하기 위하여 구금분배판의 개수, 구조, 구금홀의 크기, 형상, 제5 구금분배판의 슬릿크기, 토출구의 크기 등을 당업자가 적절하게 설계하여 사용하는 것은 자명한 것이다. 한편, 제5 구금분배판의 저면도의 슬릿들의 직경은 0.17 ~ 0.6㎜일 수 있고, 토출구의 직경이 5 ~ 50㎜일 수 있지만 이에 제한되지 않으며, 이후, 퍼짐공정 및 연신공정 등을 고려하여 슬릿의 직경 등을 설정하는 것은 당업자에기 자명한 것이다.
한편, 상기 복수개의 다층 복합류는 각각 상이한 광의 파장영역 범위를 커버하기 위하여 상이한 다층 복합류를 형성하는 교호적층된 제1 층과 제2 층의 반복단위의 광학적 두께, 반복단위의 개수 등이 상이할 수 있다. 이를 위해 각각의 다층 압출구금에 형성되는 구금홀의 크기, 슬릿의 두께, 형상 또는 레이어의 개수가 상이할 수 있다. 이를 통해 최종적으로 퍼짐 및 연신 공정을 거쳐 제조되는 반사형 편광자는 내부에 다수의 반복단위가 뭉쳐 하나의 그룹이 형성되며, 각각의 그룹은 평균 광학적 두께가 상이하도록 설정될 수 있다.
보다 구체적으로 광학적 두께(optical thickness)는 n(굴절율) × d(물리적 두께)를 의미한다. 따라서 만일 다층 복합류가 2개 형성되는 경우 다층 복합류간 제1 층 및 제2 층이 동일하여 굴절율의 차이가 없다면 광학적 두께는 물리적 두께(d)의 크기에 비례하게 된다. 그러므로 각각의 다층 복합류에 포함되는 제1층과 제2층의 반복단위의 물리적 두께(d)의 평균값을 달리하는 것을 통해 다층 복합류간의 광학적 두께의 차이를 유도할 수 있는 것이다. 이를 위해 슬릿형 압출구금에 포함된 슬릿들의 두께를 압출구금마다 다르게 설계하여 평균 광학적 두께가 상이한 다층 복합류들을 제조할 수 있는 것이다.
한편, 가시광선 전체영역을 커버하기 위해서는 다양한 광 파장에 대응하도록 다층 복합류의 평균 광학적 두께가 결정되어야 한다. 예를 들어 3개의 복합류가 구성되고 각자 빛의 파장영역 중 450㎚, 550㎚, 650㎚에 대응하도록 다층 복합류의 반복단위의 평균 광학적 두께를 설정하려면 다층 복합류 간의 반복단위의 평균 광학적 두께가 적어도 5% 이상 상이할 수 있으며, 보다 바람직하게는 10% 이상 상이할 수 있다. 이를 통해 가시광선 전 영역의 S파를 반사할 수 있는 것이다. 이 경우 동일한 반복단위를 형성하는 제1 성분과 제2 성분의 두께는 동일할 수 있다.
또한 하나의 다층 복합류를 형성하는 슬릿형 압출구금에서도 구금홀의 개수, 단면적, 형상, 슬릿의 직경 등이 동일하거나 상이할 수 있다. 나아가 동일한 다층 복합류를 형성하는 반복단위들의 광학적 두께는 평균 광학적 두께 대비 바람직하게는30% 이내, 보다 바람직하게는 20% 이내, 더욱 바람직하게는 15% 이내의 편차를 가질 수 있다. 예를 들어 제1 다층 복합류의 반복단위들의 평균 광학적 두께(optical thickness)가 200㎚라면, 동일한 제1 다층 복합류를 형성하는 반복단위들은 대략 20% 이내의 광학적 두께 편차를 가질 수 있다. 한편 빛의 파장과 광학적 두께는 하기 관계식 2에 따라 정의된다.
[관계식 2]
λ = 4nd
단 λ는 빛의 파장(nm), n은 굴절율, d는 물리적 두께(nm)
그러므로 광학적 두께(nd)에 편차가 발생하면 타겟으로 하는 빛의 파장뿐만 아니라 이를 포함하는 빛의 파장범위를 커버할 수 있으므로 전체적으로 균일한 광학물성 향상에 큰 도움이 된다. 한편 상기 d는 하나의 층의 두께를 의미하는 것이며, 반복단위는 제1 층과 제2 층의 2개의 층으로 구성되므로 제1 층과 제2 층의 물리적 두께가 동일하다면 반복단위와 빛의 파장은 하기 관계식 1에 따라 정의될 수 있다.
[관계식 1]
λ = 2(n1d1 + n2d2)
단 λ는 빛의 파장(nm), n1은 1층 굴절율, n2는 2층 굴절율, d1은 1층 물리적 두께(nm), d2는 2층 물리적 두께(nm)를 의미한다.
상술한 광학적 두께의 편차는 하나의 슬릿형 압출구금에서 구금홀의 개수, 단면적, 형상, 슬릿의 직경 등에 편차를 부여하는 것을 통해 달성되거나 또는 퍼짐과정에서의 자연스러운 미세한 압력배분의 등을 통해 자연스럽게 달성될 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명의 복수개의 다층 복합류는 복합류를 구성하는 반복단위의 평균 광학적 두께를 상이하게 설정하여 가시광선 전체 영역을 커버할 수 있으며, 하나의 복합류를 형성하는 반복단위에 절절한 광학 두께편차를 부여하여 넓은 파장범위의 제2 편광(S파)을 반사할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 (1) 단계와 (2) 단계 사이에 상기 압출부에서 이송된 제1 성분, 제2 성분을 포함하는 제1층 형성성분은 다층 복합류간 상이한 평균 광학적 두께를 가지기 위하여 상이한 토출량을 갖는 복수개의 제1 가압수단을 통해 각각 상이한 슬릿형 압출구금으로 토출되는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 도 25는 2개의 다층 복합류를 형성하기 위하여 제1 가압수단을 포함하는 개략도로서, 압출부(미도시)에서 이송된 제1 성분 및 제2성분이 상기 복수개의 제1 가압수단(130, 131)들에 분기되어 공급되고 각각의 제1 가압수단(130, 131)들에서 각각의 슬릿형 압출구금(132, 133)들에 개별적으로 공급된다. 이 때, 상기 제1 가압수단(130, 131)은 서로 상이한 토출량을 가지며 이를 통해 면적차이가 발생하게 되고 각각의 슬릿형 압출구금(132, 133)이 동일한 스펙(슬릿의 직경 등이 동일한 경우)을 통해 형성된 제1 다층 복합류 및 제2 다층 복합류의 평균 광학적 두께가 상이해질 수 있다.
이를 위해 상기 제1 가압수단(130, 131)의 토출량은 바람직하게는 1 ~ 100 kg/hr일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 하나의 제1 가압수단이 2개의 슬릿형 압출구금에 제1 성분과 제2 성분을 포함하는 제1층 형성성분을 이송하고 상기 2개의 슬릿형 압출구금에서 형성된 2개의 다층 복합류가 합지되어 하나의 다층 복합류를 형성한 후 하나의 그룹이 형성되는 것 역시 가능하다. 이 경우 최종 복합반사편광자는 4개의 제1 성분/제2성분의 가압수단과 8개의 슬릿형 압출구금을 통해 4개의 그룹이 형성될 수 있다. 또한 하나의 제1 가압수단이 3개 이상의 슬릿형 압출구금에 제1 성분 및 제2성분을 이송 하는 것 역시 가능하다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계와 (2) 단계 사이에 압출부에서 이송된 제3 성분은 다층 복합류간 상이한 평균 광학적 두께를 가지기 위하여 상이한 토출량을 갖는 복수개의 제2 가압수단을 통해 각각 상이한 슬릿형 압출구금으로 토출될 수 있다. 구체적으로 도 26은 2개의 다층 복합류를 형성하기 위하여 2개의 제2 가압수단들을 포함하는 개략도로서, 압출부(미도시)에서 이송된 제3 성분이 상기 복수개의 제2 가압수단(140, 141)들에 분기되어 공급되고 각각의 제2 가압수단(140, 141)들에서 각각의 슬릿형 압출구금(142, 143)들에 개별적으로 공급된다. 이 때, 상기 제2 가압수단(150, 151)은 서로 상이한 토출량을 가지며 이를 통해 각각의 슬릿형 압출구금(152, 153)이 동일한 스펙(도성분 공급로등의 형상 직경 등이 동일한 경우)을 통해 형성된 제1 다층 복합류 및 제2 다층 복합류의 제3 성분의 평균 광학적 두께가 상이할 수 있다. 이를 위해 상기 제2 가압수단(150, 151)의 토출량은 바람직하게는 1 ~ 100 kg/hr 일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 하나의 제2 가압수단이 2개의 슬릿형 압출구금에 제3 성분을 이송하고 상기 2개의 슬릿형 압출구금에서 형성된 2개의 다층 복합류가 합지되어 하나의 다층 복합류를 형성한 후 하나의 그룹이 형성되는 것 역시 가능하다. 이 경우 최종 반사형 편광자는 4개의 제3 성분 가압수단과 8개의 슬릿형 압출구금을 통해 4개의 그룹이 형성될 수 있다. 또한 하나의 제2 가압수단이 3개 이상의 슬릿형 압출구금에 제3 성분을 이송하는 것 역시 가능하다.
다음 (3) 단계로서, 상기 2개 이상의 다층 복합류를 하나로 합지하는 단계를 수행할 수 있다.
구체적으로 도 27은 다층 복합류의 합지부를 나타내는 개략도로서, 각각의 슬릿형 압출구금을 통해 제조된 복수개의 다층 복합류들(161, 162, 163, 164)을 하나로 합지하여 복합반사편광자(또는 코어층)(165)을 형성할 수 있다. 한편, 상기 합지단계는 별도의 장소에서 수행되거나 일체형의 슬릿형 압출구금을 사용한 경우에는 별도의 집합구금분배판을 통해 하나로 합지할 수 있다. 또한, 다층 복합류이 개수가 많은 경우에는 합지를 용이하게 하기 위하여 일부 다층 복합류를 먼저 합지하고 이들을 다시 합지하는 형태인 다단합지를 수행하는 것 역시 가능하다. 한편, 스킨층 성분 역시 합지부에서 복합반사편광자(또는 코어층)과 동시에 또는 순차적으로 합지되는 것도 가능하다.
한편, 상기 (2) 단계와 (3) 단계 사이 또는 (3) 단계와 (4) 단계 사이에 후술하는 반복단위의 퍼짐현상을 용이하게 수행하기 위하여 별도의 예비퍼짐 단계를 더 수행할 수 있다.
다음, (4) 단계로서 상기 합지된 복합반사편광자(또는 코어층)의 적어도 일면을 압출부에서 이송된 스킨층 성분과 합지한다. 바람직하게는 상기 스킨층 성분은 상기 코어층의 양면에 모두 합지될 수 있다. 양면에 스킨층이 합지되는 경우 상기 스킨층의 재질 및 두께는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이 상기 (3) 단계의 합지부에서 스킨층 성분을 동시에 합지하는 경우 본 단계는 생략될 수 있다.
다음, (5) 단계로서 상기 스킨층이 합지된 복합반사편광자(또는 코어층)를 흐름제어부에서 퍼짐을 유도한다. 구체적으로 도 28은 본 발명에 적용될 수 있는 바람직한 흐름제어부의 일종인 코트-행거 다이의 단면도이고, 도 29는 도 28의 측면도이다. 이를 통해 코어층의 퍼짐정도를 적절하게 조절하여 반복단위를 원하는 파장의 광을 반사하기에 적절한 광학적 두께를 갖도록 조절할 수 있다. 이는 이후 연신공정 시 광학적 두께가 더욱 줄어들 것을 고려하여 적절하게 설계될 수 있다. 구체적으로 도 28에서 유로를 통해 이송된 스킨층이 합지된 코어층이 코트-행거 다이에서 좌우로 넓게 퍼지므로 내부에 포함된 제1 성분 및 제2 성분 역시 좌우로 넓게 퍼지게 된다. 또한 도 29에서 보듯 코트행거다이는 좌우로 넓게 퍼져있지만 상하로 줄어드는 구조를 갖고 있어 스킨층이 합지된 코어층의 수평방향으로 퍼지나 두께방향으로 줄어들게 된다. 이는 파스칼의 원리가 적용되는 것으로서, 밀폐계에서 유체는 일정 압력에 의해 미세한 부분까지 압력을 전달되는 원리에 의해 폭 방향으로 넓게 퍼지도록 유도된다. 따라서 다이의 입구 사이즈보다 출구사이즈가 폭방향은 넓어지고 두께는 줄어들게 되는 것이다. 이는 용융액체 상태의 물질은 밀폐계에서 압력에 의해 흐름 및 형상 제어가 가능한 파스칼 원리를 이용하며, 바람직하게는 레이놀드수 2,500 이하의 층류의 흐름이 되도록 폴리머 유속 및 점성 유도가 요구된다. 2,500 이상의 난류의 흐름이 되면, 판상형의 유도가 불균일해져, 광특성의 편차가 발생될 가능성이 있다. 코트-행거 다이의 출구의 좌우 다이폭은 800 ~ 2,500 mm 일 수 있으며, 폴리머의 유체 흐름은 레이놀즈수 2,500 초과되지 않도록 압력을 조정 요구된다. 그 이유는 그 이상일 경우 폴리머 흐름이 난류로 되어 Core의 배열이 흐트러질 수 있기 때문이다. 또한 내부 온도는 265 ~ 310℃일 수 있다.
상기 흐름제어부는 반복단위의 퍼짐을 유도할 수 있는 T-다이 또는 매니폴드 타입의 Coat-hanger 다이일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 복합반사편광자(또는 코어층)의 퍼짐을 유도할 수 있는 것이면 제한없이 사용될 수 있다.
본 발명의 제조방법은 복수개의 복합압출구금을 이용하여 평균 광학적 두께가 상이한 복수개의 다층 복합류를 제조하고 용융상태에서 이를 합지하므로 복합반사편광자, 바람직하게는 코어층 내부에 별도의 접착층 및/또는 보호층(PBL)을 필요로 하지 않으면서 가시광선 파장영역의 S파를 모두 반사할 수 있다. 또한 스킨층 역시 용융상태에서 코어층의 적어도 일면에 일체로 형성되므로 별도의 접착단계를 거치지 않는다. 이를 통해 제조원가를 현저하게 저감할 수 있을 뿐 아니라 한정된 두께에서 광학물성을 극대화시키는데 매우 유리하다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 (5) 단계 이후, (6) 흐름제어부에서 이송된 퍼짐이 유도된 복합반사편광자를 냉각 및 평활화하는 단계, (7) 상기 평활화 단계를 거친 복합반사편광자를 연신하는 단계; 및 (8) 상기 연신된 복하반사편광자를 열고정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
먼저, (6) 단계로서 흐름제어부에서 이송된 편광자를 냉각 및 평활화하는 단계로서 통상의 반사편광자의 제조에서 사용되던 냉각하여 이를 고형화하고 이후 캐스팅롤 공정 등을 통해 평활화 단계를 수행할 수 있다.
이후, 상기 평활화 단계를 거친 편광자를 연신하는 공정을 거친다. 상기 연신은 통상의 반사 편광자의 연신공정을 통해 수행될 수 있으며, 이를 통해 하나의 제1층 내에서 제1 성분과 제2 성분 간의 굴절률 차이를 유발하여 상기 성분들의 계면에서 광변조 현상을 유발할 수 있고, 나아가 제1층의 기재(제2성분)와 제2층(제3 성분) 간의 굴절율 차이를 유발하여 계면에서 광변조 현상을 유발할 수 있으며, 상기 퍼짐유도된 반복단위는 연신을 통해 최종적으로 원하는 광파장 범위에 맞는 광학적 두께를 획득하게 된다. 따라서, 최종 반사 편광자에서 반복단위의 광학적 두께를 조절하기 위해서는 상기 슬릿형 압출구금에서 슬릿형 압출구금의 슬릿직경, 퍼짐유도 조건 및 연신비를 고려하여 적절하게 설정될 수 있는 것이다. 이를 위하여 바람직하게는 연신공정은 일축연신 또는 이축연신을 수행할 수 있으며, 보다 바람직하게는 일축연신을 수행할 수 있다. 일축연신의 경우 연신방향은 길이방향으로 연신을 수행할 수 있다. 또한 연신비는 3 ~ 12배 일 수 있다. 한편, 등방성 재료를 복굴절성으로 변화시키는 방법은 통상적으로 알려진 것이며 예를 들어 적절한 온도 조건 하에서 연신시키는 경우, 중합체 분자들은 배향되어 재료는 복굴절성으로 될 수 있다.
다음, (8) 단계로서 상기 연신된 복합반사편광자를 열고정하는 단계를 거쳐 최종적인 복합반사편광자를 제조할 수 있다. 상기 열고정은 통상의 방법을 통해 열고정될 수 있으며, 바람직하게는 180 ~ 200℃ 에서 0.1 ~ 3분 동안 IR 히터를 통해 수행될 수 있다.
한편, 본 발명에서 그룹간 목표로 하는 반복단위의 평균 광학적 두께 가 정해지면 이를 고려하여 슬릿의 규격, 흐름제어부의 규격 및 연신비 등을 적절하게 제어하여 본 발명의 복합반사편광자를 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 제1 성분 및 제2 성분을 포함하는 제1층과 제3 성분을 포함하는 제2층이 교호적층된 코어층 및 상기 코어층의 적어도 일면에 형성된 스킨층을 포함하는 복합반사편광자를 제조하는 장치에 있어서, 제1 성분, 제2 성분, 제3성분 및 스킨층 성분이 개별 또는 이들 중 어느 2개 이상이 혼합되어 투입되는 3개 이상의 압출부; 제1 층과 제2층의 반복단위가 교호적층된 2개 이상의 다층 복합류를 형성하고, 상기 각각의 다층 복합류들은 원하는 파장의 횡파(S파)를 반사하기 위하여, 상기 압출부에서 이송된 제1 성분 및 제2 성분을 포함하는 제1 층 형성성분과 제3 성분을 포함하는 제2층 형성성분을 투입하여 반복단위들의 평균 광학적 두께가 상이한 2개 이상의 다층 복합류를 제조하는 복합압출구금을 포함하는 스핀블록부; 상기 스핀블록부에서 이송된 2개 이상의 다층 복합류를 하나로 합지하여 코어층을 형성하는 컬렉션 블록부; 상기 스킨층 성분이 투입된 압출기와 연통되어 상기 컬렉션 블록부에서 이송된 코어층의 적어도 일면에 스킨층을 합지하는 피드블록부; 및 상기 피드블록부에서 이송된 스킨층이 합지된 코어층의 퍼짐을 유도하는 퍼짐을 유도하는 흐름제어부를 포함하는 다층 반사편광자의 제조장치를 제공한다.
도 30은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 스킨층과 코어층이 일체로 형성되는 복합반사편광자를 제조하는 장치의 개략도이다.
이하의 장치 개략도 설명에 있어 제1 층을 형성하는 성분인 제1 성분 및 제2 성분이 하나의 압출부로 투입되는 경우를 상정하여 설명한다. 만일 제1 성분과 제2 성분이 혼합되지 않고 압출부로 투입될 경우 후술되는 3개의 압출부 이외에 한 개 이상의 압출부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로 제1층 형성성분(제1 성분/제2 성분)이 투입되는 제1 압출부(220), 제2층 형성성분(제3 성분)이 투입되는 제2 압출부(221) 및 스킨층 성분이 투입되는 제3 압출부(222)를 포함한다. 상기 제1 압출부(220)는 4개의 슬릿형 압출구금(223, 224, 225, 226)를 포함하는 스핀블록부(C)에 연통된다. 이 때 제1 압출부(220)는 4개의 슬릿형 압출구금(223, 224, 225, 226)에 곧바로 연결되지 않고, 바람직한 제1층을 형성하기 위해 제1 성분과 제2 성분의 혼합비, 제1 성분의 분산체를 조절하기 위한 믹서존(미도시)에 연결된 후 상기 믹서존이 4개의 슬릿형 압출구금에 연결될 수 있다.
또한, 제2 압출부(221)는 제2층을 형성하기 위해 역시 스핀블록부(C)에 연통되며 이에 포함된 4개의 슬릿형 압출구금(223, 224, 225, 226)에 제3 성분을 용융상태로 공급한다. 4개의 슬릿형 압출구금(223, 224, 225, 226)을 통해 제1 성분 및 제2 성분을 포함하는 제1층과 제3 성분을 포함하는 제2층이 교호적층되며, 반복단위들의 평균 광학적 두께가 상이한 4개의 다층 복합류를 생산한다. 이를 위해 상기 4개의 슬릿형 압출구금의 각각의 슬릿직경이 상이할 수 있다. 상기 4개의 슬릿형 압출구금(223, 224, 225, 226)은 도 21에 도시된 슬릿형 압출구금일 수 있다. 또한 4개의 슬릿형 압출구금을 예로 들었지만 일체화된 하나의 슬릿형 압출구금을 사용할 수 있는 것도 본 발명의 범위에 당연히 포함되는 것이다. 상기 4개의 슬릿형 압출구금(223, 224, 225, 226)을 통해 제조된 4개의 다층 복합류들은 컬렉션 블록부(227)에서 하나로 합지되어 하나의 코어층을 형성한다. 이 경우 상기 컬렉션 블록부(227)는 별도로 형성되거나, 일체화된 하나의 슬릿형 압출구금을 사용하는 경우에는 슬릿형 압출구금의 내부에서 집합구금의 형태로 다층 복합류들을 합지할 수 있다. 상기 컬렉션 블록부(227)에서 합지된 코어층은 피드블록부(228)로 이송된 후 제3 압출부(222)에서 이송된 스킨층 성분과 합지된다. 따라서 제3 압출부(222)와 피드블록부(228)는 서로 연통될 수 있다. 이후 스킨층이 합지된 코어층이 흐름제어부(229)로 이송되고 제1 성분 내지 제3성분의 퍼짐이 유도된다. 바람직하게는 상기 흐름제어부는 T-다이 또는 코트-행거(coat-hanger) 다이일 수 있다. 한편, 스킨층과 코어층이 동시에 합지되는 경우 제3 압출부(222)는 컬렉션 블록부(227)에 연통될 수 있으며 이 경우 피드블록부(228)는 생략될 수 있다.
도 31은 본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따른 복합반사편광자를 제조하는 장치의 개략도이다. 이를 도 30과 차이점을 중심으로 설명하면, 제1 압출부(220) 는 4개의 제1 가압수단들(233, 235, 237, 239)에 제1 성분과 제2 성분을 이송한다. 이때, 4개의 제1 가압수단들(233, 235, 237, 239)에 용융된 폴리머가 도달하기 전에 용융된 제1 성분과 제2 성분이 혼합되는 믹서존(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제1 가압수단들(233, 235, 237, 239)은 서로 다른 토출량을 가지며, 제1성분 및 제2성분을 포함하는 제1층 형성성분이 제1 가압수단들을 통해 복수개의 슬릿형 압출구금(241, 242, 243, 244)으로 서로 다른 투출량을 가지고 토출된다. 제2 압출부(221)는 4개의 제2 가압수단들(234, 236, 238, 240)에 제3 성분을 이송한다. 상기 제2 가압수단들(234, 236, 238, 240)은 서로 다른 토출량을 가지며 제3 성분을 복수개의 슬릿형 압출구금(241, 242, 243, 244)로 토출한다. 이로써, 4개의 슬릿형 압출구금(241, 242, 243, 244)을 통해 서로 다른 평균 광학적 두께를 갖는 4개의 다층 복합류를 생산한다. 상기 제1 가압수단들, 제2 가압수단들 및 복수개의 슬릿형 압출구금은 스핀블록부(C)를 형성한다.
도 32는 본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따른 복합반사편광자를 제조하는 장치의 개략도이다. 이를 도 31과 차이점을 중심으로 간단히 설명하면 4개의 그룹을 갖는 복합반사편광자를 제조하기 위하여 4개의 슬릿형 압출구금이 아닌 8개의 슬릿형 압출구금을 사용하며 다단합지를 수행하는 것에 특징이 있다. 구체적으로 제1 가압수단(233)은 2개의 슬릿형 압출구금(250, 251)에 제1 성분 및 제2 성분이 혼합된 제1층 형성성분을 토출한다. 제2 가압수단(234) 역시 2개의 슬릿형 압출구금(250, 251)에 제3 성분을 토출한다. 상기 2개의 슬릿형 압출구금(250, 251)은 동일한 제1 가압수단 및 제2 가압수단을 통해 제1층 형성성분(제1 성분/제2 성분) 및 제2층 형성성분(제3 성분)이 이송되었으므로 다층 복합류간의 평균 광학적 두께가 거의 동일하다. 이러한 방식으로 8개의 다층 복합류가 형성되며 이들 다층 복합류들은 2개씩 평균 광학적 두께가 동일하게 된다. 상기 평균 광학적 두께가 동일한 2개의 다층 복합류들은 각각 제1 합지부(258, 259, 260, 261)에서 합지되어 4개의 다층 복합류를 형성하고 상기 4개의 다층 복합류들은 제2 합지부(262)에서 합지되어 하나의 코어층을 형성한다.
한편, 도 32에서는 하나의 제1 가압수단이 2개의 슬릿형 압출구금에 제1 성분 및 제2성분을 이송하는 것을 설명하였지만, 2개 이상의 슬릿형 압출구금에 제1 성분 및 제2성분을 이송할 수 있는 것은 당업자에게 자명한 것이며 이는 제2 가압수단에도 동일하게 적용될 수 있다.
다음으로 (9) 단계로써, 상술한 방법에 의해 제조된 복합반사편광자의 적어도 일면에 마이크로 패턴층을 형성시키는 방법에 대해 설명한다.
이하, 마이크로 패턴층을 포함하는 반사편광자의 제조방법에 대해 설명한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 마이크로패턴층은 적어도 일면에 미세패턴을 형성하거나 비드코팅층을 형성하여 집광효과를 극대화하고 표면에서 난반사를 방지하여 휘도를 현저하게 향상시킬 수 있다. 상기 미세패턴은 프리즘, 렌티큘러, 마이크로 렌즈, 삼각뿔 및 피라미드 패턴으로 구성되는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 패턴일 수 있고, 이들 각각이 단독으로 패턴을 형성하거나 조합되어 형성될 수 있다. 또한 단독으로 패턴이 형성되는 경우에도 패턴이 일정하거나 높이, 피치 등이 상이하게 배열될 수 있다. 상기 비드코팅층은 비드가 수지층에 포함된 코팅층일 수도 있으며, 수지층 상부에 비드의 일부분이 매립되어 형성, 수지층의 상부면에 비드가 부착 및/또는 반사편광필름의 상부면에 수지층 없이 비드가 직접 부착되어 형성된 것일 수 있다.
이러한 미세패턴을 포함하는 마이크로패턴층을 복합반사편광자의 적어도 일면, 바람직하게는 어느 일면에 형성시키는 구체적인 방법은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으나, 바람직하게는 상기 미세패턴의 역패턴이 인각된 마스터롤 또는 상기 미세패턴의 역패턴이 성형된 패턴성형용 몰드 필름을 통해 복합반사편광자의 상부에 형성될 수 있다.
먼저, 상기 미세패턴의 역패턴이 인각된 마스터롤을 이용한 방법의 경우 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 9-ⅰ) 프리즘, 렌티큘러, 마이크로 렌즈, 삼각뿔, 비드 및 피라미드 패턴으로 구성되는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 미세패턴에 대하여 역상인 패턴이 외부면에 성형된 마스터롤에 복합반사편광자를 밀착 이송시키고, 상기 마스터롤의 패턴면 또는 상기 복합반사편광자에 용융된 고분자수지를 도포하는 단계; 및 9-ⅱ) 상기 고분자수지가 상기 마스터롤의 패턴면 상에서 가압 성형되는 동안 광 및 열 중 어느 하나 이상을 가하여 상기 고분자수지를 경화시키고 이를 분리하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 9-ⅱ) 단계 이후 재차 UV 또는 열을 조사하여 상기 고분자수지를 2차 경화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
구체적으로 도 33은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 미세패턴 형성공정의 개략도이며 도 34는 도 33의 성형부의 세부구조를 나타낸 단면도이다. 도 33에서 복합반사편광자(770)는 스타트롤(755)에서 풀려 나오면서 가이드롤(754)을 지나 적외선램프(751)을 거치게 된다. 이 과정에서 상기 복합반사편광자(770)는 적외선램프의 적외선에 의해 표면 개질되어 상기 마이크로패턴층(771)과의 부착성이 좋아 지게 된다. 스타트롤(755)을 떠난 복합반사편광자(770)는 패턴가이드롤(764)를 거쳐 마스터롤(705)에 인입될 때, 주입부(742)로부터 상기 마스터롤(705)의 패턴면에는 마이크로패턴층(771)재료가 되는 고분자가 도포되어 복합반사편광자(770)와 합쳐지게 된다. 이 과정에서 상기 레진은 상온에서 용융된 수지이며, 상기 마스터롤(705)의 하부에 비치된 1차 UV경화장치(752)에서 조사되는 1차 UV광으로 인해 1 차 경화될 수 있다. 이 때 상기 경화장치(752) 주변의 온도는 20~ 30℃ 이고, 상기 레진이 경화하면서 발생하는 열의 온도는 40~80℃로서 상기 레진의 유리전이온도(Tg: 고분자수지에서 고체에서 액체로 완전한 상 변화를 거치기 전에 부드러운 고무처럼 변화된 특성을 나타내는 온도) 근처가 될 수 있다. 상기 유리전이 상태에서 마스터롤 표면의 패턴모양을 완전히 전사한 마이크로패턴층(771)은 다시 패턴가이드롤(764)을 지나 빠져나오면서 복합반사편광자(770)와 마이크로패턴층(771)이 합체된 복합반사편광자(772)로 성형되어 가이드롤(754)를 지나 피니쉬롤(756)에 감기게 된다.
도 34와 같이 2차례에 걸쳐 UV를 조사하여 제작된 턴이 형성된 반사편광자(772)의 단면은 마스터롤(705)의 단면에 상반되는 형태의 면으로써 예를 들어 마스터롤이 음각의 인그레이빙(engraved)면 이라면 턴이 형성된 반사편광자(772)는 양각의 엠보싱(embossed)면이 된다.
다음으로, 미세패턴의 역패턴이 성형된 패턴성형용 몰드 필름을 이용한 방법의 경우 패턴형성용 몰드필름의 재질로는 투명하고 유연성이 있으며 소정의 인장 강도및 내구성이 있는 필름을 사용할 수 있으며, PET 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
이 경우 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 (9) 단계는 9-1) 복합반사편광자 및 프리즘, 렌티큘러, 마이크로 렌즈, 삼각뿔, 비드 및 피라미드 패턴으로 구성되는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 미세패턴에 대하여 역상인 패턴이 일면에 성형된 패턴형성용 몰드필름을 이송시키는 단계; 9-2) 상기 복합반사편광자의 상부면과 상기 패턴형성용 몰드필름에서 패턴이 형성된 일면을 밀착시키는 단계; 9-3) 밀착된 복합반사편광자와 상기 패턴형성용 몰드필름 사이로 유동성 있는 재료를 주입하여 패턴에 의해 형성된 두 필름 사이의 빈 공간을 충진 시키는 단계; 9-4) 상기 충진된 재료를 경화시키고 패턴형성용 몰드필름을 분리하는 단계;를 포함하여 수행될 수 있다.
바람직하게는 상기 9-3) 및 9-4) 단계 사이에, 밀착된 복합반사편광자와 패턴형성용 몰드필름에 압력을 가하여 재료를 패턴에 의해 형성된 두 필름 사이의 빈 공간에 고르게 충진시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 9-4) 단계는 패턴에 의해 형성된 두 필름 사이의 빈 공간에 충진된 재료에 열 및 광 중 어느 하나 이상을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로 도 35는 본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따른 미세패턴 형성공정의 개략도이다.
먼저, 제 1 롤(820)에 감긴 복합반사편광자(810)는 가이드 롤(830a 내지 830c)에 의해 이송된다. 이때, 패턴 몰딩부(840)의 성형몰드(842) 역시 마스터 롤(844)과 패턴 가이드롤(846a, 846b)에 감긴채 이송/회전하는 상태가 된다. 이때, 마스터 롤(844)은 가이드 롤(830c 및 830d)에 맞물려 있으므로, 복합반사편광자(810)는 가이드 롤(830c)에 이끌려 성형몰드(842)에 맞물리게 된다. 여기서, 가이드 롤(830c)은 반사편광자(810)에 도포되는 코팅액, 즉 마이크로패턴층이 수지인각된 마이크로패턴층의 패턴의 두께를 조절하는 갭 조절 기능을 수행하게 된다. 보다 구체적으로, 가이드 롤(830c)가 마스터 롤(844)에 밀착하면 마이크로패턴층의 패턴이 보다 얇게 형성할 수 있고, 반대로 가이드 롤(830c)을 마스터 롤과 좀더 떨어지게 할 경우 마이크로패턴층의 패턴을 보다 두껍게 형성할 수 있다. 이러한 마이크로패턴층의 패턴 두께는, 가이드 롤(830c)와 마스터 롤(844) 사이의 간격 이외에도, 코팅액의 점도, 패터닝 속도 및 반사편광자의 장력 등에 의해 조절 가능하다.
한편, 복합반사편광자(810)가 가이드 롤(830c)과 마스터 롤(844)이 맞물린 지점으로는 코팅액 주입수단(860)에 의해 코팅액이 주입되어 성형몰드(842)의 패턴 사이로 밀려 들어가 충진되고, 가이드 롤(830c)와 마스터 롤(844) 사이의 압력에 의해 균일하게 분포되어 패턴 성형된다. 패턴 사이에 분포된 코팅액은 경화수단(870)으로부터 방출되는 열 및/또는 UV에 의해 경화된다. 패턴성형된 코팅액이 경화 및 도포된 반사편광자는 가이드 롤(830d)에 이끌려 나오면서 성형몰드(842)와 분리되고, 패턴이 형성된 반사편광자(812)는 가이드 롤(830e)에 의해 이송되어 제 2 롤(850)에 감기게 된다. 여기서, 가이드 롤(830d)는 코팅액이 도포된, 즉 마이크로패턴층이 형성된 반사편광자(812)를 성형몰드(842)와 분리시키는 박리 기능을 수행하게 된다.
상기에서 복합반사편광자(810)와 마이크로패턴층이 일면에 형성된 반사편광자(812)는 서로 연결된 상태로 설명의 편의상 명칭을 분류한 것이다. 즉, 복합반사편광자(810)는 마이크로패턴층이 형성되기 이전의 상태를 의미하고, 마이크로패턴층이 형성된 반사편광자(812)는 패턴 몰딩부(840)를 통과하면서 패턴 성형된 코팅액이 반사편광자에 도포되어 완성된 상태를 의미한다. 또한, 도 24에서는 마이크로패턴층이 형성된 복합반사편광자(812)에 형성된 패턴층의 일부만을 도시한 것으로, 실제로는 제 2 롤 (850)에 감긴 반사편광자 상에도 마이크로패턴층이 형성된 상태가 된다.
또한, 도 36은 본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따른 미세패턴 형성공정의 개략도이다. 구체적으로는, 성형몰드(942)를 반사편광자(910)의 길이만큼 길게 롤 타입으로 형성함으로써 광확산층이 형성된 반사편광자(912)에 이음매가 없도록 한 실시예이다.
본 발명에 따른 광학부재 제조장치의 제 2 실시예 역시 복합반사편광자(910)가 감겨져 있는 제 1 롤(920)과 마이크로패턴층이 형성된 복합반사편광자(912)가 감기는 제 2 롤(950)이 양측에 구비되고, 복합반사편광자 및 마이크로패턴층이 형성된 복합반사편광자를 이송시키는 가이드 롤(930a 내지 930f)이 제 1 롤(920)과 제 2 롤(950) 사이에 구비된다. 또한, 가이드 롤(930c)와 가이드 롤(930d) 사이에는 복합반사편광자(910)에 패턴성형된 코팅액을 도포하기 위하여 패턴 몰딩부(940)의 마스터 롤(946)이 밀착된다. 여기서 가이드 롤(930a 내지 930f)의 개수와 위치 등은 실시 상태에 따라 변경 가능함은 물론이다. 패턴 몰딩부(940)는 패턴형상이 구현된 필름 형상의 성형몰드(942), 성형몰드가 감겨져 있는 제 3 롤(944), 주입되는 코팅액을 성형몰드에 압착시켜 성형몰드의 패턴대로 코팅액을 패턴성형하고 이를 반사편광자(910)에 도포시키는 마스터 롤(946), 성형몰드를 이송시키는 패턴 가이드롤(947a 내지 947d) 및 이송된 성형몰드가 감기는 제 4 롤(948)로 이루어진다. 패턴 가이드롤(947a 내지 947d)의 갯수와 위치 등은 실시 상태에 따라 변경할 수 있음은 물론이다.
상기의 성형몰드(942)는, 도 35의 실시예와는 달리 제 3 롤(944)에 감긴채 마스터 롤(946) 및 가이드 롤(947a 내지 947d)에 의해 이송되면서 반사편광자(910)에 코팅액으로 이루어진 패턴을 성형한 후 제 4 롤(948)에 감기게 된다. 이때, 성형몰드(942)는 복합반사편광자(910)과 동일한 길이로 형성하는 것이 바람직하며, 이를 통해 패턴을 포함하는 마이크로패턴층이 형성된 복합반사편광자(912)에 이음매로 인한 패턴 불량이나 패턴의 끊김이 없이 전 영역에 걸쳐 패턴이 고르게 형성되게 된다. 도 36에서는 성형몰드에 패턴이 구현된 패턴을 일부만 도시하였으나, 실제 실시상으로는 성형몰드 전체에 걸쳐 패턴이 구현된다.
복합반사편광자(910)가 패턴 몰딩부(940)에 인입되는 지점, 즉 가이드 롤 (930c)와 마스터 롤(946)이 밀착되는 지점으로는 코팅액을 주입하기 위한 코팅액 주입수단(960)이 구비되고, 반사편광자와 성형몰드(942)가 밀착 이동하는 지점에는 열 또는 UV를 조사하여 코팅액을 경화시키기 위한 경화수단(970)이 구비된다.
한편, 복합반사편광자에 비드코팅층이 형성되는 방법에는 특별하게 한정하는 것은 아니나, 복합반사평편광자에 비드코팅층 형성 조성물을 통상적인 방법으로 코팅할 수 있다. 바람직하게는 상기 코팅방법은 콤마코팅(comma coating), 리버스코팅, 그라비아코팅, 브레이드코팅, 실크스크린코팅 및 슬롯다이헤드코팅 등 중에서 어느 하나의 방법에 의해 형성될 수 있다. 이때 조성물에 포함되는 비드 직경 및 도포되는 조성물의 양에 따른 두께를 조절하여 수지층안에 비드가 포함되도록 비드 코팅층을 형성시킬 수 있고, 또는 비드의 일부분만이 매립된 비드코팅층으로 형성시킬 수도 있다. 코팅된 조성물은 통상의 조건에 따라 포함된 수지의 종류에 따라 광 및/또는 열을 통해 경화될 수 있고, 상기 광은 바람직하게는 UV일 수 있다.
이상에서 설명한 복합 반사편광자는 광원 어셈블리나 이를 포함하는 액정 표시 장치 등에 채용되어, 광 효율을 증진시키는데 사용될 수 있다. 광원 어셈블리는 램프가 하부에 위치하는 직하형 광원 어셈블리, 램프가 사이드에 위치하는 에지형 광원 어셈블리 등으로 분류되는데, 본 발명의 구현예들에 따른 복합반사편광자는 어떠한 종류의 광원 어셈블리에도 채용 가능하다. 또, 액정 패널의 아래쪽에 배치되는 백라이트(back light) 어셈블리나 액정 패널의 위쪽에 배치되는 프론트 라이트(front light) 어셈블리에도 적용 가능하다. 이하에서는 다양한 적용예의 일예로서, 도 7과 같은 일구예에 따른 복합반사편광자가 에지형 광원 어셈블리를 포함하는 액정 표시 장치에 적용된 경우를 예시한다.
도 37은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서, 액정 표시 장치(2700)는 백라이트 유닛(2400), 및 액정 패널 어셈블리(2500)를 포함한다.
백라이트 유닛(2400)은 출사된 빛의 광학적 특성을 변조하는 복합 반사편광자(2111)을 포함하며, 이때 상기 백라이트 유닛에 포함되는 기타구성 및 상기 기타구성과 복합반사편광자(2111)의 위치관계는 목적에 따라 달라질 수 있어 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.
다만, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 도 26과 같이 광원(2410), 광원(2410)으로부터 출사된 빛을 가이드하는 도광판(2415), 도광판(2415)의 하측에 배치된 반사 필름(2320), 및 도광판(2415)의 상측에 배치되는 복합반사편광자(2111)로 구성 및 배치될 수 있다.
이때, 광원(2410)은 도광판(2415)의 양 사이드에 배치된다. 광원(2410)은 예를 들어 LED(Light Eimitting Diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등이 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 광원(2410)은 도광판(2415)의 일측에만 배치될 수도 있다.
도광판(2415)은 광원(2410)으로부터 출사된 빛을 내부 전반사를 통해 이동시키다가 도광판(2415) 하면에 형성된 산란패턴 등을 통해 상측으로 출사시킨다. 도광판(2415)의 아래에는 반사 필름(2420)이 배치되어, 도광판(2415)으로부터 아래로 출사된 빛을 상부로 반사한다.
도광판(2415)의 상부에는 복합반사편광자(2111)이 배치된다. 복합반사편광자(2111)에 대해서는 앞서 상세히 설명하였으므로, 중복 설명은 생략한다. 복합반사편광자(2111)의 위 또는 아래에는 다른 광학 시트들이 더 배치될 수도 있다. 예를 들어, 입사된 원편광을 일부 반사하는 액정 필름, 원편광 빛을 선형 편광으로 변환시키는 위상차 필름, 및/또는 보호 필름을 더 설치할 수 있다.
광원(2410), 도광판(2415), 반사 필름(2420) 및 복합반사편광자 (2111)는 바텀 샤시(2440)에 의해 수납될 수 있다.
액정 패널 어셈블리(2500)는 제1 표시판(2511), 제2 표시판(2512) 및 그 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함하며, 제1 표시판(2511) 및 제2 표시판(2512)의 표면에 각각 부착된 편광판(미도시)을 더 포함할 수 있다.
액정 표시 장치(2700)는 액정 패널 어셈블리(2500)의 테두리를 덮으며, 액정 패널 어셈블리(2500) 및 백라이트 유닛(2400)의 측면을 감싸는 탑 샤시(2600)를 더 포함할 수 있다.
한편, 구체적으로 도 38은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 복합반사편광자를 채용한 액정표시장치의 일례로서, 프레임(3270)상에 반사판(3280)이 삽입되고, 상기 반사판(3280)의 상면에 냉음극형광램프(3290)가 위치한다. 상기 냉음극형광램프(3290)의 상면에 광학필름(3320)이 위치하며, 상기 광학필름(3320)은 확산판(3321), 복합반사편광자(3322) 및 흡수편광필름(3323)의 순으로 적층될 수 있으나, 상기 광학필름에 포함되는 구성 및 각 구성간의 적층순서는 목적에 따라 달라질 수 있고, 일부 구성요소가 생략되거나 복수개로 구비될 수 있다. 나아가, 위상차 필름(미도시) 등도 액정표시장치 내의 적절한 위치에 삽입될 수 있다. 한편, 상기 광학필름(3320)의 상면에 액정표시패널(3310)이 몰드프레임(3300)에 끼워져 위치할 수 있다.
빛의 경로를 중심으로 살펴보면, 냉음극형광램프(3290)에서 조사된 빛이 광학필름(3320) 중 확산판(3321)에 도달한다. 상기 확산판(3321)을 통해 전달된 빛은 빛의 진행방향을 광학필름(3320)에 대하여 수직으로 진행시키기 위하여 복합반사편광자(3322)를 통과하게 되면서 광변조가 발생하게 된다. 구체적으로 P파는 반사편광자를 손실없이 투과하나, S파의 경우 광변조(반사, 산란, 굴절 등)가 발생하여 다시 냉음극형광램프(3290)의 뒷면인 반사판(3280)에 의해 반사되고 그 빛의 성질이 P파 또는 S파로 랜덤하게 바뀐 후 다시 반사편광자(3322)을 통과하게 되는 것이다. 그 뒤 흡수편광필름(3323)을 지난 후, 액정표시패널(3310)에 도달하게 된다. 한편, 상기 냉음극형광램프(3290)는 LED로 대체될 수 있다.
이상에서 설명한 구현예들은 본 발명의 일구현예들에 따른 반사편광자가 적용됨으로써, 복수의 광변조 특성을 효과적으로 나타낼 수 있고, 휘도가 개선될 수 있으며, 빛샘, 휘선이 발생하지 않고 이물이 외관에 시현되는 외관불량이 방지될 수 있는 동시에 충격에 강하여 반사편광자의 연신된 방향의 결방향으로 찢어지는 것을 방지할수 있는 이점이 있다.
한편 본 발명에서는 반사편광자의 용도를 액정디스플레이를 중심으로 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 프로젝션 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 전계방출디스플레이 및 전계발광디스플레이 등 평판디스플레이 기술에 널리 사용될 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예 1>
도 30과 같이 공정을 수행하였다. 구체적으로 제1층을 형성하는 제1 성분으로서 굴절율이 1.65인 PEN과 제2 성분으로서 폴리카보네이트 90중량% 및 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(poly cyclohexylene dimethylene terephthalate, PCTG)가 10 중량%로 중합된 굴절율이 1.58인 폴리카보네이트 얼로이를 준비하였고, 제2층을 형성하기 위한 제3 성분으로 굴절율이 1.65인 PEN을 준비했으며, 스킨층 성분으로서 폴리카보네이트 90중량% 및 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(poly cyclohexylene dimethylene terephthalate, PCTG)가 10 중량%로 중합된 굴절율이 1.58인 폴리카보네이트 얼로이를 준비하였다. 이후 제1 성분과 제2성분을 55 : 50 중량비로 혼합한 제1층 형성성분, 제2 성분을 포함한 제2층 형성성분 및 스킨층 성분을 각각 제1 압출부, 제2 압출부 및 제3 압출부에 투입하였다. 제1층 형성성분의 압출온도를 280℃로 하고, 제3성분의 압출 온도는 245℃로 하고, Cap.Rheometer 확인하여 I.V. 조정을 통해 폴리머 흐름을 보정하고, 스킨층은 280℃ 온도 수준에서 압출공정을 수행하였다.
도 21, 22의 슬릿형 압출구금 4개를 이용하여 평균 광학적 두께가 상이한 4개의 복합류를 제조하였다. 구체적으로 제1 압출부에서 이송된 제2 성분 및 제2 압출부에서 일부 이송된 제1성분을 4개의 슬릿형 압출구금에 분배하고, 제2 압출부에서 이송된 잔여 제2 성분을 4개의 슬릿형 압출구금에 이송하였다. 하나의 슬릿형 압출구금은 180 레이어로 구성되며, 도 22의 제5 구금분배판의 저면의 제1 슬릿형 압출구금의 슬릿의 두께는 0.26㎜, 제2 슬릿형 압출구금의 슬릿두께는 0.21㎜, 제3 슬릿형 압출구금의 슬릿두께는 0.17㎜, 제4 슬릿형 압출구금의 슬릿두께는 0.30㎜ 이고, 제6 구금분배판의 토출구의 직경은 15 mm 였다. 상기 4개의 슬릿형 압출구금을 통해 토출된 4개의 복합류를 별도의 유로를 통해 이송한 후 컬렉션 블록에서 합지하여 하나의 코어층 폴리머를 형성하였다. 3층 구조의 피드블록에서 상기 스킨층 압출부로부터 스킨층 성분이 유로를 통해 흘러들어 상기 코어층 폴리머의 상하면에 스킨층을 형성하였다. 상기 스킨층이 형성된 코어층 폴리머를 유속 및 압력구배를 보정하는 도 28, 29의 코트행거다이에서 퍼짐을 유도하였다. 구체적으로 다이 입구의 폭은 200mm이고 두께는 10mm이며 다이출구의 폭은 1,260mm이고, 두께는 2.5 mm이며, 유속은 1.0m/min이었다. 그 뒤 냉각 및 캐스팅 롤에서 평활화 공정을 수행하고 MD 방향으로 6배 연신하였다. 이어서 180℃ 에서 2분 동안 IR 히터를 통해 열고정을 수행하여 도 7과 같은 복합반사편광자를 제조하였다. 제조된 복합반사편광자의 제1성분 및 제3성분의 굴절율은 (nx:1.88, ny:1.64, nz:1.64)이고 제2 성분의 굴절율은 1.64였다.
A그룹은 180층(90 반복단위)이고, 평균 광학적두께 275.5nm이며 광학적 두께편차는 20% 내외였다. B그룹은 180층(90 반복단위)이고, 평균 광학적두께 226.3nm이며 광학적 두께편차는 20% 내외였다. C그룹은 180층(90 반복단위)이고, 평균 광학적두께 180.4nm이며 광학적 두께편차는 20% 내외였다. D그룹은 180층(90 반복단위)이고, 평균 광학적두께 328nm이며 광학적 두께편차는 20% 내외였다. 제조된 복합반사편광자의 코어층 두께 85 ㎛, 스킨층 두께 각 150 ㎛로, 전체 두께가 385㎛가 되도록 하였다.
그 뒤, 제조된 복합반사편광자의 일면에 도 33과 같은 공정을 거쳐 굴절율이 1.59인 우레탄 아크릴계 렌티큘러 패턴을 포함하는 마이크로패턴층을 형성시켜 표 1과 같은 복합반사편광자를 제조하였다. 이때, 렌티큘러 렌즈의 높이는 20㎛이고 피치는 40㎛이었다.
<실시예 2 ~ 7>
하기 표 1의 조건을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 표 1과 같은 반사편광자를 제조하였다.
이때, 실시예 6의 마이크로렌즈 패턴에서 렌즈의 높이는 20㎛이었고, 실시예 7의 프리즘 패턴의 높이는 20㎛이고 피치는 40㎛이었다.
<실시예 8>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 제1층 1개의 양면에 제2층을 형성시켜 하기 표 1과 같은 반사편광자를 제조하였다.
<실시예 9>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 복합반사편광자의 상부면에 마이크로 패턴층을 포함시키지 않고 하기 표 2와 같은 복합반사편광자를 제조하였다.
<비교예 1>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 제2층의 형성없이 제1층을 두께 92.4㎛, 스킨층 두께를 각각 153.8㎛로 하여 전체 두께가 400㎛인 하기 표 2와 같은 반사편광자를 제조하였다.
<비교예 2>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 제1층에 제1성분을 투입하지 않고, 제1층을 형성시켜 제2층과 교호 적층된 하기 표 2와 같은 복합반사편광자를 제조하였다. 다만, 총 4개 A ~ D 그룹을 그룹간에 일체로 형성시키지 않고 통상의 다층형 반사편광자와 같이 에폭시계 접착층을 그룹간에 개재시켜 반사편광자를 제조하였다.
이때, A그룹은 300층(150 반복단위)이고, 평균 광학적두께 275.5nm이며 광학적 두께편차는 20% 내외, B그룹은 300층(150 반복단위)이고, 평균 광학적두께 226.3nm이며 광학적 두께편차는 20% 내외, C그룹은 300층(150 반복단위)이고, 평균 광학적두께 180.4nm이며 광학적 두께편차는 20% 내외, D그룹은 300층(150 반복단위)이고, 평균 광학적두께 328nm이며 광학적 두께편차는 20% 내외로 조절하였다. 제조된 다층 반사형 편광자의 코어층 두께 92.4 ㎛, 스킨층 두께 각 153.8 ㎛로, 전체 두께가 400㎛가 되도록 하였다.
<실험예>
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 반사형 편광자에 대하여 다음과 같은 물성을 평가하여 그 결과를 표 1 및 2에 나타내었다.
1. 상대 휘도
상기 제조된 복합 반사편광자의 휘도를 측정하기 위하여 하기와 같이 수행하였다. 확산판, 복합 반사편광자가 구비된 32" 직하형 백라이트 유니트 위에 패널을 조립 한 후, 탑콘사의 BM-7 측정기를 이용하여 9개 지점의 휘도를 측정하여 평균치를 나타내었다.
상대휘도는 실시예 1의 복합 반사편광자의 휘도를 100(기준)으로 하였을 때, 다른 실시예 및 비교예의 휘도의 상대값을 나타낸 것이다.
2. 휘선보임
복합 반사편광자, 확산판, 확산시트, 프리즘 시트, 휘도강화필름이 구비된 32'' 직하형 백라이트 유닛 위에 패널을 조립한 후 휘선보임을 평가하였다. 구체적으로 휘선보임평가는 육안으로 휘선을 관찰하고 휘선의 개수가 0개 매우양호, 1개 양호, 2 ~ 3개 보통, 4 ~ 5개 이상 불량으로 평가하였다.
3. 편광도
OTSKA사의 RETS-100 분석설비를 이용하여 편광도를 측정하였다.
4. 헤이즈 측정
헤이즈 및 투과도 측정기(니폰 덴쇼쿠 고교 코포레이티드(Nippon Denshoku Kogyo Co.) 제품) 분석설비를 이용하여 헤이즈를 측정하였다.
5. 이물 시현 여부
복합 반사편광자의 외관을 육안으로 관찰하여 필름 내 이물 육안으로 보이는지 평가하여 그 결과 이물이 시현되지 않는 경우 0, 이물이 시현되는 정도에 따라 1 ~ 5로 나타내었다.
6. 기계적강도 평가
복합 반사편광자를 연신방향으로 형성된 결에 따른 기계적 강도를 평가하기 위해 인열강도측정기를 통해 TD방향과 MD 방향의 강도를 측정하였다.
7. 박리여부 평가
반사편광자를 타발용 목형틀에 장착한 후 4면에 압력을 가해 틀에 반사편광자를 고정시켜, 고정된 이후에 반사편광자를 육안으로 관찰하여 박리가 발생했는지를 평가했으며, 10회 반복실험하여 박리가 발생하지 않은 경우 ◎, 1 회 발생의 경우 ○, 2 ~ 4회인 경우 △, 5회 이상인 경우 ×로 나타내었다.
Figure 112014128627768-pat00001
Figure 112014128627768-pat00002
구체적으로 상기 표 1 내지 표 2에서 알 수 있듯이,
실시예 1 ~ 5가 비교예 1, 2에 비하여 휘도, 편광도 등 광학적 물성이 모두 우수하였다. 또한, 비교예 1의 경우 TD 방향으로 인열강도가 현저히 좋지 않아 내구성이 약한 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 2의 경우 휘도가 실시예 1에 비해 현저히 좋지 않았고, 편광도도 저하되었으며, 박리성 평가 결과도 좋지 않은 것을 확인할 수 있다. 비교예 2의 경우 접착제층의 사용으로 인해 그룹간의 결합력 저하로 박리성 평가 결과가 좋지 않은 것으로 예상할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따라 1/3 그룹의 범위에 속하는 실시예 1이 이를 만족하지 못하는 실시예 2 ~ 4에 비하여 우수한 광학물성을 나타내었다. 나아가 1그룹의 함량이 범위를 벗어나는 실시예 5에 비하여 실시예 1의 광학물성이 매우 우수하였다.
또한, 실시예 1, 6 및 7을 통해 마이크로패턴층에 포함된 미세패턴의 형상이 렌티큘러일 때가 프리즘 또는 마이크로렌즈 형상일 때 보다 휘도 및 높은 헤이즈 물성을 동시에 발현하기에 적합한 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 8의 경우 실시예 1보다도 휘도가 저하되고, 복합반사편광자의 박리가 발생할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 마이크로패턴층을 불포함한 실시예 9의 경우 이를 포함한 실시예 1에 비해 헤이즈값이 현저히 저하되어 휘선 및 이물이 시현되고, 휘도 또한 현저히 저하되는 것을 확인할 수 있다.

Claims (30)

  1. 기재 및 상기 기재와 적어도 하나의 축방향으로 굴절률이 상이하며, 기재 내부에 포함되어 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고 제2 편광을 반사시키기 위한 복수개의 분산체를 포함하는 제1 층 및 상기 제1 층과 교호적층 되어 제1 층의 기재와 맞닿는 계면에서 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고, 제2 편광을 반사시키기 위한 제2층을 포함하며,
    상기 제1층의 기재와 제2층은 적어도 하나의 축방향으로 굴절율이 상이하고,
    상기 제1층의 분산체 및 제2층과 제1층의 기재 중 어느 하나는 등방성 굴절률을 가지고, 다른 하나는 이방성 굴절률을 가지며,
    상기 제1층과 제2층은 하나의 반복단위를 형성하고, 반복단위들은 원하는 파장의 제2 편광을 반사시키기 위하여 그룹을 형성하며, 그룹간 반복단위들의 평균 광학적 두께가 상이하도록 하여 일체로 형성된 2개 이상의 그룹을 포함하고,
    상기 제1층에서 기재 내부에 포함된 복수개의 분산체 중 80% 이상이 길이방향의 수직단면을 기준으로 장축길이에 대한 단축길이의 종횡비가 1/2 이하이며, 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체들은 단면적에 따라 적어도 3개의 그룹에 포함되고, 상기 그룹 중 제1 그룹의 분산체 단면적은 0.2 ~ 2.0㎛2이며, 제2 그룹의 분산체 단면적은 2.0㎛2 초과부터 5.0㎛2 이하이고, 제3 그룹의 분산체 단면적은 5.0㎛2 초과부터 10.0㎛2 이하이며, 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체 중 제1 그룹의 분산체 개수는 30 ~ 50%이고, 제3그룹의 분산체 개수는 10 ~ 30%이며, 상기 제1 그룹 내지 제3 그룹의 분산체는 랜덤하게 배열된 복합반사편광자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 편광은 종파이고, 상기 제2 편광은 횡파인 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1층의 기재, 분산체 및 제2층은 각각 독립적으로 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU), 폴리이미드(PI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라닌(MF), 불포화포리에스테르(UP), 실리콘(SI), 엘라스토머 및 사이크로올레핀폴리머 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원하는 파장은 가시광선 파장범위의 일부 또는 전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반복단위들은 N개의 파장범위에 속하는 제2 편광을 반사시키기 위하여 N개의 그룹을 형성하는 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1층의 기재는 등방성 굴절률을 가지고, 제2층은 이방성 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  8. 제1항에 있어서,
    동일 그룹에 포함된 반복단위들의 광학적 두께는 동일 그룹의 평균 광학적 두께 대비 30% 이내의 두께편차를 갖는 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  9. 제1항에 있어서,
    동일 그룹에 포함된 반복단위들의 광학적 두께는 동일 그룹의 평균 광학적 두께 대비 20% 이내의 두께편차를 갖는 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  10. 제1항에 있어서,
    동일 그룹에 포함된 반복단위들의 광학적 두께는 동일 그룹의 평균 광학적 두께 대비 15% 이내의 두께편차를 갖는 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 N개의 파장범위는 3개의 파장범위이고, 상기 3개의 파장범위는 각각 450nm, 550nm 및 650nm의 파장을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 N개의 파장범위는 4개의 파장범위이고, 상기 4개의 파장범위는 각각 350nm, 450nm, 550nm 및 650nm의 파장을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 그룹들은 반복단위들의 평균 광학적 두께가 5% 이상 상이한 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 그룹들은 반복단위들의 평균 광학적 두께가 10% 이상 상이한 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  15. 제1항에 있어서,
    하나의 그룹에 포함된 반복단위들은 25개 이상인 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  16. 제1항에 있어서,
    하나의 그룹에 포함된 반복단위들은 50개 이상인 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  17. 제1항에 있어서,
    하나의 그룹에 포함된 반복단위들은 100개 이상인 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  18. 제1항에 있어서,
    하나의 그룹에 포함된 반복단위들은 150개 이상인 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 제1항에 있어서,
    상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체 중 제1 그룹의 분산체 개수와 제3 그룹의 분산체 개수의 비는 3 ~ 5 : 1인 값을 갖는 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 기재와 분산체의 굴절율은 어느 2개의 축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.05 이하이고, 다른 1개의 축방향에 대한 굴절율의 차이가 0.1 이상인 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 제1층 및 제2층은 적어도 하나의 축방향으로 연신된 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  25. 기재 및 상기 기재와 적어도 하나의 축방향으로 굴절률이 상이하며, 기재 내부에 포함되어 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고 제2 편광을 반사시키기 위한 복수개의 분산체를 포함하는 제1 층, 및 상기 제1 층과 교호적층 되어 제1 층의 기재와 맞닿는 계면에서 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고, 제2 편광을 반사시키기 위한 제2층을 포함하며,
    상기 제1층의 기재와 제2층은 적어도 하나의 축방향으로 굴절율이 상이하고,
    상기 제1층의 분산체 및 제2층과 제1층의 기재 중 어느 하나는 등방성 굴절률을 가지고, 다른 하나는 이방성 굴절률을 가지며,
    상기 제1층과 제2층은 하나의 반복단위를 형성하고, 반복단위들은 원하는 파장의 제2 편광을 반사시키기 위하여 그룹을 형성하며, 그룹간 반복단위들의 평균 광학적 두께가 상이하도록 하여 일체로 형성된 2개 이상의 그룹을 포함하고,
    상기 제1층에서 기재 내부에 포함된 복수개의 분산체 중 80% 이상이 길이방향의 수직단면을 기준으로 장축길이에 대한 단축길이의 종횡비가 1/2 이하이며, 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체들은 단면적에 따라 적어도 3개의 그룹에 포함되고, 상기 그룹 중 제1 그룹의 분산체 단면적은 0.2 ~ 2.0㎛2이며, 제2 그룹의 분산체 단면적은 2.0㎛2 초과부터 5.0㎛2 이하이고, 제3 그룹의 분산체 단면적은 5.0㎛2 초과부터 10.0㎛2 이하이며, 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체 중 제1 그룹의 분산체 개수는 30 ~ 50%이고, 제3그룹의 분산체 개수는 10 ~ 30%이며, 상기 제1 그룹 내지 제3 그룹의 분산체는 랜덤하게 배열된 코어층; 및
    상기 코어층의 적어도 일면에 일체화되어 형성된 스킨층;을 포함하는 복합반사편광자.
  26. 기재 및 상기 기재와 적어도 하나의 축방향으로 굴절률이 상이하며, 기재 내부에 포함되어 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고 제2 편광을 반사시키기 위한 복수개의 분산체를 포함하는 제1 층, 및 상기 제1 층과 교호적층 되어 제1 층의 기재와 맞닿는 계면에서 외부에서 조사되는 제1 편광을 투과시키고, 제2 편광을 반사시키기 위한 제2층을 포함하며,
    상기 제1층의 기재와 제2층은 적어도 하나의 축방향으로 굴절율이 상이하고,
    상기 제1층의 분산체 및 제2층과 제1층의 기재 중 어느 하나는 등방성 굴절률을 가지고, 다른 하나는 이방성 굴절률을 가지며,
    상기 제1층과 제2층은 하나의 반복단위를 형성하고, 반복단위들은 원하는 파장의 제2 편광을 반사시키기 위하여 그룹을 형성하며, 그룹간 반복단위들의 평균 광학적 두께가 상이하도록 하여 일체로 형성된 2개 이상의 그룹을 포함하고,
    상기 제1층에서 기재 내부에 포함된 복수개의 분산체 중 80% 이상이 길이방향의 수직단면을 기준으로 장축길이에 대한 단축길이의 종횡비가 1/2 이하이며, 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체들은 단면적에 따라 적어도 3개의 그룹에 포함되고, 상기 그룹 중 제1 그룹의 분산체 단면적은 0.2 ~ 2.0㎛2이며, 제2 그룹의 분산체 단면적은 2.0㎛2 초과부터 5.0㎛2 이하이고, 제3 그룹의 분산체 단면적은 5.0㎛2 초과부터 10.0㎛2 이하이며, 상기 종횡비가 1/2 이하인 분산체 중 제1 그룹의 분산체 개수는 30 ~ 50%이고, 제3그룹의 분산체 개수는 10 ~ 30%이며, 상기 제1 그룹 내지 제3 그룹의 분산체는 랜덤하게 배열된 코어층;
    상기 코어층의 적어도 일면에 일체화되어 형성된 스킨층; 및
    상기 스킨층의 적어도 일면에 형성된 마이크로패턴층;을 포함하는 복합반사편광자.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 마이크로패턴층은 프리즘, 렌티큘러, 마이크로 렌즈, 삼각뿔 및 피라미드 패턴으로 구성되는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 미세패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 마이크로패턴층은 렌티큘러의 미세패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합반사편광자.
  29. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제18항 및 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 따른 복합반사편광자를 포함하는 백라이트 유닛(unit).
  30. 제29항에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치.

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