KR102155400B1 - 고색재현 필름, 이를 포함하는 편광판 및 상기 편광판을 포함하는 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명 기재; 및 상기 투명 기재의 일면에 구비되고, 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하는 고색재현층을 포함하고, 상기 고색재현층은 상기 투명 기재와 접하고 상기 염료 또는 안료의 농도가 a 중량%인 제1 영역, 및 상기 투명 기재와 가장 멀리 존재하고 상기 염료 또는 안료를 포함하지 않거나 상기 염료 또는 안료의 농도가 b 중량%인 제2 영역을 포함하고, a>b인 것을 특징으로 하는 고색재현 필름, 이의 제조방법, 상기 고색재현 필름을 포함하는 편광판 및 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

고색재현 필름, 이를 포함하는 편광판 및 상기 편광판을 포함하는 액정 디스플레이 장치{WIDE COLOR GAMUT FILM, POLARIZING PLATE COMPRISING THE SAME, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE POLARIZING PLATE}
본 발명은 고색재현 필름, 이의 제조방법, 상기 고색재현 필름을 포함하는 편광판, 및 상기 편광판을 포함하는 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이 장치(liquid crystal display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 디스플레이 중 하나이다. 일반적으로 액정 디스플레이 장치는 TFT(Thin Film Transistor) 어레이 기판과 컬러필터(color filter) 기판 사이에 액정층이 봉입된 구조를 갖는다. 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판에 존재하는 전극에 전기장을 인가하면 그 사이에 봉입된 액정층의 액정 분자의 배열이 변하게 되고 이를 이용해 영상을 표시하게 된다.
액정 디스플레이 장치는 백라이트 광원의 특정 스펙트럼을 컬러필터에 의해 컷팅하여 컬러 화상을 얻고 있어, 광원이나 컬러필터, 더 나아가 편광판이나 배향막 등의 다양한 구성 요소의 특성에 의해 색순도가 영향을 받는다.
그 중에서도 색순도에 영향을 미치는 가장 큰 원인 중 하나가, 액정 패널의 배면으로부터 광을 조사하는 광원의 발광 스펙트럼 특성이다. 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp), 열음극관(HCFL: Hot Cathode Fluorescent Lamp), 발광 다이오드(LED: light emitting diode) 등과 같은 광원의 발광 스펙트럼 분포는 RGB에 대응하는 파장 영역 이외에도, 서브 밴드로서 RGB 각 파장의 사이의 발광 스펙트럼이 존재하기 때문에, 이것이 컬러필터와 혼색되어 색재현성을 저하시키는 원인이 된다. 예컨대, 냉음극관(CCFL)의 발광 스팩트럼의 분포 특성은 RGB 각 기본색의 주요(dominant) 파장의 사이인 490 nm와 590 nm 부근에 불순 발광 스펙트럼이 있기 때문에, 컬러 필터를 투과한 광은 혼색을 일으켜 색재현성 영역이 좁아지는 문제가 있다.
컬러필터의 최적화에 의하여 색재현성을 개선하고자 하는 시도가 이루어지고 있으나, 휘도 저하가 문제되고 있다. 따라서, 액정 디스플레이 장치의 색재현성을 개선하기 위한 기술의 개발이 여전히 요구되고 있다.
본 발명은 고색재현 필름, 이의 제조방법, 상기 고색재현 필름을 포함하는 편광판, 및 상기 편광판을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로, 본 발명은 백라이트나 컬러필터를 변경하지 않고도 액정 디스플레이 장치(LCD)의 색재현율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 소자 중 하부 편광판의 보호필름으로 사용시 색재현성 향상과 편광판의 하부 보호필름의 손상 문제를 동시에 개선할 수 있는 고색재현 필름, 이를 포함하는 편광판, 및 상기 편광판을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시상태는
투명 기재; 및
상기 투명 기재의 일면에 구비되고, 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하는 고색재현층을 포함하고,
상기 고색재현층은 상기 투명 기재와 접하고 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료의 농도가 a 중량%인 제1 영역, 및 상기 투명 기재와 가장 멀리 존재하고 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하지 않거나 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료의 농도가 b 중량%인 제2 영역을 포함하고, a>b이다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 고색재현 필름의 고색재현층이 상기 투명 기재와 접하고 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료의 농도가 95 중량% 내지 100 중량%인 제1 영역, 및 상기 투명 기재와 가장 멀리 존재하고 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하지 않거나 상기 제1 영역에 포함되지 않은 나머지 염료 또는 염료를 포함하는 제2 영역을 포함한다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 고색재현층은 최대 흡수 파장이 480 nm 내지 510 nm 내에 있는 염료 또는 안료를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 고색재현층의 제1 영역이 최대 흡수 파장이 480 nm 내지 510 nm 내에 있는 염료 또는 안료를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 고색재현 필름의 고색재현층의 두께 방향으로, 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료의 전체 양의 95% 내지 100%를 포함하는 영역의 두께를 t1이라고 하고, 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료의 전체 양의 나머지를 포함하는 영역의 두께를 t2라고 할 때, 0.01≤t2/(t1+t2)이다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 보호필름으로서 구비된 상기 고색재현 필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛의 일측에 구비된 액정 패널; 및 상기 백라이트 유닛과 상기 액정 패널 사이에 구비된 전술한 실시상태의 편광판을 포함하고, 상기 편광판은 상기 고색재현 필름이 상기 백라이트 유닛을 대향하도록 구비된 것인 액정 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는
투명 기재 상에, 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료; 광경화성 관능기를 포함하는 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 제1 조성물; 및 광경화성 관능기를 포함하는 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 제2 조성물을 동시에 코팅하는 단계; 및
상기 제1 조성물 및 제2 조성물을 경화하는 단계를 포함하는 고색재현 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 조성물과 상기 제2 조성물은 점도가 상이하다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 조성물의 점도가 v1이고, 상기 제2 조성물의 점도가 v2일 때, 2≤v1/v2, 바람직하게는 4≤v1/v2이다.
염료 또는 안료의 경우 저분자량으로서 결합 작용기가 없기 ‹š문에, 일반적으로 코팅 조성물과 결합하기 어렵다. 따라서, 코팅층의 경화도가 부족하거나 두께가 얇을 경우, 염료나 안료가 표면으로 묻어나올 가능성이 있고, 코팅층의 경화도가 충분하더라도 표면으로 이동할 가능성이 있어, 내구성, 특히 내습열 환경에서의 내구성 측면이 문제될 수 있다. 본 발명의 실시상태들에 따른 고색재현 필름은 고색재현을 위한 염료 또는 안료를 포함하는 제1 조성물과, 염료 또는 안료를 포함하지 않는 제2 조성물을 각각 순차적으로 코팅하고 한꺼번에 경화하는 공정을 수행함으로써, 염료 또는 안료가 표면으로 이동하거나 표면 밖으로 묻어나오는 문제를 해결함과 동시에 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 염료 또는 안료를 포함하는 제1 조성물과 별도로 제2 조성물을 이용함으로써, 제2 조성물에 고경도, 내스크레치성, 반사방지성, 방현성 등의 기능을 부여하는 재료를 첨가하는데 유리하다. 특히 제2 조성물에 고경도, 내스크레치성 등의 특성을 부여하는 성분을 첨가하는 경우, 제1 조성물과 제2 조성물을 순차적으로 코팅하고 한꺼번에 경화하여 형성한 고색재현 필름은, 액정 패널과 백라이트 유닛 사이에 구비된 편광판의 백라이트 측에 편광자 보호필름으로 사용될 수 있다. 이 경우 액정 디스플레이 장치가 박형화, 대형화에 따라 편광판이 처짐 현상이 발생하더라도 편광판이 백라이트 유닛 측에 접촉하여 손상되는 것을 방지함으로써, 헤이즈가 증가하는 문제점을 막아 우수한 광학물성을 나타낼 수 있다. 더하여, 이러한 효과는 이러한 컬러필터나 액정 디스플레이 장치의 적층 구조 등에 대한 변경 없이 액정 디스플레이 장치의 하부 편광판에 대해서 본 발명을 적용함으로써 얻을 수 있으므로, 과도한 공정 변경이나 비용 증가를 필요로 하지 않아 생산 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이를 도시하는 도면이다.
도 2는 2종류의 조성물을 이용하여 동시에 코팅층을 형성하는 단계를 형성할 수 있는 장치를 예시한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는 고색재현 필름에 관한 것으로서, 투명 기재; 및 상기 투명 기재의 일면에 구비되고, 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하는 고색재현층을 포함하고, 상기 고색재현층은 상기 투명 기재와 접하고 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료의 농도가 a 중량%인 제1 영역, 및 상기 투명 기재와 가장 멀리 존재하고 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하지 않거나 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료의 농도가 b 중량%인 제2 영역을 포함하고, a>b인 것을 특징으로 한다. 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 고색재현층의 두께 방향으로 구분될 수 있다.
상기와 같이, 상기 고색재현층이 상기 투명 기재와의 계면으로부터 상기 고색재현층의 두께 방향으로 상기 염료 또는 안료의 농도가 상이한 영역을 2 이상 포함하는 구성은, 투명 기재 상에 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하는 제1 조성물과 염료 또는 안료를 포함하지 않는 제2 조성물을 동시에 코팅한 후, 제1 조성물과 제2 조성물을 일괄 경화함으로써 달성될 수 있다. 이 때, 상기 제1 조성물과 제2 조성물은 각각 광경화성 관능기를 포함하는 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함할 수 있다.
상기 제1 조성물과 제2 조성물을 동시에 코팅하는 것은 당기술분야에 알려져 있는 방법을 이용할 수 있으며, 예컨대 도 2와 같이 하나의 코터에 두개의 코팅액 슬롯(slot)을 갖는 코팅장치를 이용하여, 두가지 서로 다른 조성물이 각각 다른 슬롯을 통하여 나와 동시에 코팅층을 형성하는 단계를 통하여 수행될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 고색재현 필름의 고색재현층이 상기 투명 기재와 접하고 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료의 농도가 95 중량% 내지 100 중량%인 제1 영역, 및 상기 투명 기재와 가장 멀리 존재하고 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하지 않거나 상기 제1 영역에 포함되지 않은 나머지 염료 또는 염료를 포함하는 제2 영역을 포함한다.
이 때, 제1 영역과 제2 영역은 각각이 별도의 층으로 구분될 수도 있고, 그 경계가 명확히 구분되지 않을 수도 있다. 이와 같이 제1 영역과 제2 영역의 경계가 명확하게 구분되는지 여부는 제1 영역을 구성하는 재료와 제2 영역을 구성하는 재료의 성질, 예컨대 표면에너지, 분자량, 밀도 등에 따라 다를 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 고색재현 필름의 고색재현층의 두께 방향으로, 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료의 전체 양의 95% 내지 100%를 포함하는 영역의 두께를 t1이라고 하고, 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료의 전체 양의 나머지를 포함하는 영역의 두께를 t2라고 할 때, 0.01≤t2/(t1+t2)이다. 이와 같은 범위일 때, 염료의 석출을 효율적으로 막을 수 있다. 일 예에 따르면, 0.01≤t2/(t1+t2)≤0.5이고, 구체적으로 0.01≤t2/(t1+t2)≤0.1일 수 있다.
상기 실시상태에 따르면, 상기 고색재현층은 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함한다. 상기 염료 또는 안료는 최대 흡수 파장이 오렌지색 영역인 약 580 nm 내지 약 610 nm 내에 있는 것을 특징으로 한다. 일 예에 따르면, 상기 염료 또는 안료의 최대 흡수 파장은 약 580 nm 내지 약 600 nm, 구체적으로 590 nm 내지 610 nm내에 있다.
상술한 조건을 만족하는 염료 또는 안료는, 액정 디스플레이 장치의 CCFL, LED 등의 광원을 포함하는 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛 중 특히 컬러필터와 혼색 문제를 일으키는 스펙트럼 영역 대의 불필요한 빛을 흡수하므로, 이를 포함하는 고색재현 필름을 편광판 또는 액정 디스플레이 장치에 적용하는 경우 디스플레이의 색재현성을 현저히 향상시킬 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료로는 자외선(UV) 경화 전후에 있어서 상기 염료 또는 안료를 포함하는 조성물의 투과도 변화가 없거나, 적은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 투과도 변화는 염료 또는 안료에 의한 것을 의미하는 것으로서, 투과도 변화 측정 시, 상기 조성물에는 자외선(UV) 경화 시 라디칼에 의한 염료의 구조 변형에 의하여 투과도가 변화하는 성분을 배제할 수 있다. 예컨대, 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하는 조성물은 자외선(UV) 경화 전·후에 있어, 650 내지 710nm 영역 대에서의 투과율의 차이가 5% 미만일 수 있다. 구체적으로, 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하는 조성물은 하기 식 1로 측정되는 투과율의 변화가 5% 미만, 바람직하게는 2% 미만, 보다 바람직하게는 1% 미만인 것이 바람직하다.
[식 1]
Figure 112016019730203-pat00001
상기 식 1에서, 자외선(UV) 경화는, 염료 또는 안료를 포함하는 조성물을 투명 기재 상에 도포한 후, 290 내지 320nm 파장의 자외선을 20 내지 600 mJ/cm2의 조사량으로 경화한 것을 의미한다.
전술한 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하는 조성물은 UV 경화 전·후에 있어, 650 내지 710nm 영역 대에서의 투과율의 차이가 5% 미만으로, 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료는 UV 경화 후에도 650 내지 710nm 파장 영역대에서의 추가 흡수 피크를 거의 나타내지 않아 휘도 상승 및 색재현성 향상에 도움이 될 수 있다.
상기와 같은 염료 또는 안료로는 염료 또는 안료 자체가 상기와 같이 자외선(UV) 경화에 의하여 광특성이 거의 달라지지 않는 것이 사용될 수도 있고, 종래에 자외선(UV) 조사 시 발생하는 개시제 라디칼에 의하여 분자 구조가 변형됨으로써 자외선(UV) 경화 후, 650 내지 710nm 파장에서의 새로운 흡수 피크가 생기는 등의 광특성 변화가 생겨 자외선(UV) 경화 용도로 사용되지 못하는 염료 또는 안료를 코어쉘형이나 표면처리 또는 표면개질한 것도 사용될 수 있다.
상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료의 구체적인 예로는, 포르피린(porphyrin) 유도체 화합물, 시아닌(cyanine) 유도체 화합물, 또는 스쿠아릴리움(squarylium) 유도체 화합물 등을 들 수 있으며, 상업적으로 판매되는 ABS-594 (Exciton社), FDG-005, FDG-006, FDG-007 (Yamada chemical 社), PD-319 (Mitsui 社), C590-B (경인양행 社) 등을 이용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 고색재현층은 최대 흡수 파장이 480 nm 내지 510 nm 내에 있는 염료 또는 안료를 추가로 포함할 수 있다.
최대 흡수 파장이 480 nm 내지 510 nm 내에 있는 염료 또는 안료는 시안(청록색) 영역의 빛을 흡수하는 것으로서 색재현율을 더 개선할 수 있다. 상기 최대 흡수 파장이 480 nm 내지 510 nm 내에 있는 염료 또는 안료는 최대 흡수 파장이 485 nm 내지 500 nm 내에 있을 수 있다.
상기 최대 흡수 파장이 480 nm 내지 510 nm 내에 있는 염료 또는 안료로는 아조계열 염료 유도체, 쿠마린계열 염료유도체, 플루오레세인(Fluorescein)계열 염료 유도체, 시아닌(cyanine)계열 염료 유도체, 보디피(BODIPY)계열 유도체 등이 사용될 수 있으나, 이것들로만 한정되는 것은 아니다. 제품으로는 FDB-007(Yamada chemical), P-491(Exciton), TS-499(욱성화학), Cy2, FAM, Alexa 488, FluoProbes 488, Dylight 488 등을 사용할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 고색재현층은 상기 제1 조성물의 광경화성 관능기를 포함하는 화합물 또는 바인더 수지의 총 중량을 100 중량부로 할 때, 상기 최대 흡수 파장이 480 nm 내지 510 nm 내에 있는 염료 또는 안료를 0.01 중량부 내지 1 중량부로 포함할 수 있다. 상기 염료 또는 안료가 상기 범위 내에서 480 nm 내지 510 nm 영역의 광 흡수를 통하여 고색재현 효과를 더 향상시킬 수 있고, 1 중량부 이하인 것이 휘도 저하를 방지할 수 있다.
추가의 실시상태에 따르면, 상기 고색재현층은 바인더 수지를 더 포함할 수 있다. 고색재현층 내에 포함되는 바인더 수지는 광경화성 관능기를 갖는 화합물의 경화물일 수 있다. 여기서, 광경화성 관능기를 갖는 화합물의 경화물이란, 광 조사에 의하여 상기 광경화성 관능기가 광경화에 참여한 결과 생성된 상태를 의미한다. 이때, 상기 경화물은 전술한 광 조사에 의하여 광경화성 관능기가 전부 광경화에 참여한 경우뿐만 아니라, 필요에 따라 일부만이 광경화에 참여한 경우를 포함한다. 다시 말하면, 상기 경화물 내에는 광경화성 관능기의 일부가 잔존할 수 있다.
상기 광경화성 관능기를 갖는 화합물로는 자외선에 의해 중합 반응을 일으킬 수 있는 불포화 관능기를 포함하는 화합물이라면 특별히 제한되지는 않으나, 광경화성 관능기로 (메트)아크릴레이트기, 알릴기, 아크릴로일기, 또는 비닐기를 포함하는 화합물일 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 광경화성 관능기를 포함하는 화합물은 다관능 아크릴레이트계 모노머, 다관능 아크릴레이트계 올리고머, 및 다관능 아크릴레이트계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아크릴레이트계란, 아크릴레이트 뿐만 아니라 메타크릴레이트, 또는 아크릴레이트나 메타크릴레이트에 치환기가 도입된 유도체를 모두 의미한다.
상기 다관능 아크릴레이트계 모노머는 아크릴레이트계 관능기가 2개 이상으로 포함하고 중량 평균 분자량이 1,000g/mol 미만인 것을 의미한다. 보다 구체적으로 예를 들어 헥산디올디아크릴레이트(HDDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(EGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 트리(테트라)아크릴레이트(PETA), 또는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 등을 들 수 있으나, 본 발명의 코팅 조성물이 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머는 서로 가교되거나, 후술하는 다관능 아크릴레이트계 올리고머 및 다관능 아크릴레이트계 탄성 고분자와 가교되어 보호필름에 일정한 연필 강도와 내마모성을 부여하는 역할을 한다.
상기 다관능 아크릴레이트계 모노머는 단독으로 또는 서로 다른 종류를 조합하여 사용할 수 있다.
상기 다관능 아크릴레이트계 올리고머는 아크릴레이트 관능기를 2개 이상으로 포함하는 올리고머로, 중량 평균 분자량이 약 1,000 내지 약 10,000 g/mol, 또는 약 1,000 내지 약 5,000 g/mol, 또는 약 1,000 내지 약 3,000 g/mol의 범위를 가질 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 다관능 아크릴레이트계 올리고머는 ASTM D638에 의해 측정하였을 때, 약 5 내지 약 200%, 또는 약 5 내지 약 100%, 또는 약 10 내지 약 50%의 신율을 가질 수 있다. 상기 아크릴레이트계 올리고머의 신율이 상기 범위를 가질 때 기계적 물성의 저하 없이 보다 우수한 유연성과 탄성을 나타낼 수 있다. 상기와 같은 신율 범위를 만족하는 다관능 아크릴레이트계 올리고머는 유연성과 탄성이 우수하여 상기 다관능 아크릴레이트계 모노머 및 후술하는 다관능 아크릴레이트계 탄성 고분자와 경화 수지를 형성하며, 이를 포함하는 보호필름에 충분한 가요성, 컬 특성 등을 부여할 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 다관능 아크릴레이트계 올리고머는 우레탄(urethane), 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide), 프로필렌 옥사이드(propylene oxide), 또는 카프로락톤(caprolactone) 중 1종 이상으로 변성된 아크릴레이트계 올리고머일 수 있다. 상기 변성된 다관능 아크릴레이트계 올리고머를 사용할 경우 변성에 의해 상기 다관능 아크릴레이트계 올리고머에 유연성이 더욱 부여되어 보호필름의 컬 특성 및 가요성이 증가할 수 있다.
상기 다관능 아크릴레이트계 올리고머는 단독으로 또는 서로 다른 종류를 조합하여 사용할 수 있다.
상기 다관능 아크릴레이트계 고분자는 유연성과 인성이 우수하며, 아크릴레이트 관능기를 2개 이상 포함하는 고분자로, 중량 평균 분자량이 약 5,000 내지 약 500,000g/mol, 또는 약 10,000 내지 약 300,000g/mol 의 범위를 가질 수 있다.
일 예에 따르면, 전술한 제1 조성물은 다관능 아크릴레이트계 모노머:다관능 아크릴레이트계 올리고머와 다관능 아크릴레이트계 고분자의 합의 중량비가 0:100 내지 30:70일 수 있다. 제1 조성물의 경우 용제를 포함하지 않은 무용제형일 수 있다.
또 하나의 예에 따르면, 전술한 제2 조성물은 다관능 아크릴레이트계 모노머:다관능 아크릴레이트계 올리고머와 다관능 아크릴레이트계 고분자의 합의 중량비가 100:0 내지 70:30일 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 고색재현층은 상기 제1 조성물의 광경화성 관능기를 포함하는 화합물 또는 바인더 수지의 총 중량을 100 중량부로 할 때, 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 약 0.1 내지 약 5 중량부로, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 3 중량부로 포함할 수 있다. 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료가 너무 적게 포함되면 광흡수 효과가 미미하여 색재현성 향상 효과가 충분하지 않을 수 있고, 너무 많이 포함될 경우, 휘도가 저하되고 코팅 조성물의 다른 물성이 저하될 수 있으므로, 이러한 관점에서 상기 중량부 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 고색재현층은 전술한 바인더 수지에 더하여, 광중합 개시제를 더 포함할 수 있다. 광중합 개시제는 전술한 광경화성 관능기를 포함하는 화합물이 광 조사에 의하여 광중합을 개시할 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기 광중합 개시제로는 당기술분야에 알려져 있는 것을 사용할 수 있으며, 예컨대 1-히드록시-시클로헥실-페닐 케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-하이드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 메틸벤조일포르메이트, α,α-디메톡시-α-페닐아세토페논, 2-벤조일-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포린일)페닐]-1-부타논, 2-메틸-1-[4-(메틸씨오)페닐]-2-(4-몰포린일)-1-프로판온 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥사이드, 또는 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한 현재 시판되고 있는 상품으로는 Irgacure 184, Irgacure 500, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907, Darocur 1173, Darocur MBF, Irgacure 819, Darocur TPO, Irgacure 907, Esacure KIP 100F 등을 들 수 있다. 이들 광중합 개시제는 단독으로 또는 서로 다른 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 광중합 개시제의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 상기 고색재현층을 형성하기 위한 조성물의 물성을 저해하지 않으면서 효과적인 광중합을 달성하기 위하여 상기 광경화성 관능기를 포함하는 화합물 또는 바인더 수지의 총 중량을 100 중량부로 할 때, 상기 광중합 개시제를 약 0.1 내지 약 10 중량부로, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 5 중량부로 포함할 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 광중합 개시제는 상기 광경화성 관능기를 포함하는 화합물 또는 바인더 수지 100 중량부 대비 0.5 내지 2 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 이 함량 범위 내에서 광중합 개시제를 사용하는 경우, 광중합 개시제의 라디칼에 의한 염료 또는 안료의 변형에 의하여 스펙트럼이 변하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 염료 또는 안료 변형에 따른, 580 nm 내지 610 nm 영역의 투과도 증가 및/또는 650 nm 내지 710 nm 영역의 투과도 감소를 방지하는데 유리하므로, 광학 내구성 측면에서 유리하다.
일 실시상태에 따르면, 상기 고색재현층은 투명 기재 상에, 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료; 광경화성 관능기를 포함하는 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 제1 조성물; 및 광경화성 관능기를 포함하는 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 제2 조성물을 동시에 코팅하는 단계; 및 상기 제1 조성물 및 제2 조성물을 경화하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다. 상기 제1 조성물과 제2 조성물에 포함되는 성분들 중 염료 또는 안료를 제외한 나머지 성분들은 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 용매로는 유기 용매가 사용될 수 있으며, 유기 용매로는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올과 같은 알코올계 용매, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 1-메톡시-2-프로판올과 같은 알콕시 알코올계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸프로필케톤, 사이클로헥사논과 같은 케톤계 용매, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸글리콜모노에틸에테르, 디에틸글리콜모노프로필에테르, 디에틸글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜-2-에틸헥실에테르와 같은 에테르계 용매, 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 용매 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 용매의 함량은 상기 고색재현층을 형성하기 위한 각 조성물의 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 다양하게 조절할 수 있으므로 특별히 제한하지는 않으나, 상기 광경화성 관능기를 포함하는 화합물 100 중량부에 대하여 약 10 내지 약 400 중량부로, 바람직하게는 약 100 내지 약 200 중량부로 포함할 수 있다. 상기 용매가 상기 범위에 있을 때 적절한 유동성 및 도포성을 가질 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 제1 조성물에 포함되는 용매로서 상기 투명 기재에 대하여 침식성을 갖는 용매가 사용될 수 있다. 이와 같은 용매를 사용하는 경우 전술한 고색재현층은 투명 기재와 접하는 면에서 투명 기재 내로 침식되어 있는 구조를 가질 수 있으며, 이에 의하여 투명 기재와 고색재현층 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 있어서, 고색재현층이 '투명 기재 내로 침식'된다 함은 고색재현층을 형성하기 위한 성분들 중 적어도 일부가 투명 기재 내로 침투하여 고색재현층을 형성한 것을 의미하며, 이에 의하여 투명 기재의 표면의 적어도 일부가 변형되어, 투명 기재와 고색재현층이 함께 존재하는 두께 영역을 갖는 구조를 의미한다. 이와 반대로, 어떤 층이 '기재 위에' 형성된다는 것은 해당 층을 형성하기 위한 성분이 기재 내에 실질적으로 침식되지 않고 기재의 표면 상에 형성됨으로써, 두께 방향으로 기재와 중첩되는 영역을 갖지 않는 층이 형성된다는 것을 의미한다.
상기 투명 기재에 대하여 침식성을 갖는 용매로는 유전상수(25℃)가 5 내지 20이고, 극성 지수(polarity index)가 약 4 내지 약 6인 것이 사용될 수 있다. 이러한 물성을 충족할 수 있는 용매의 예로는 메틸에틸케톤, 메틸아이소부틸케톤 등의 케톤류, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트 등의 아세테이트계 등을 들 수 있다. 그러나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니며, 전술한 물성을 충족하는 임의의 용매를 사용할 수 있다. 다만, 투명 기재에 대하여 침식성을 갖는 용매를 사용하는 경우에도, 필요에 따라 투명 기재에 대하여 침식성을 갖지 않는 용매를 혼합하여 사용할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 고색재현층의 두께는 1 내지 20 ㎛일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제2 영역의 두께는 상기 고색재현 필름 전체 두께 대비 0.01 이상일 수 있다. 이와 같은 두께에서 효율적으로 고색재현층으로부터 염료 또는 안료의 용출을 방지함과 동시에, 필요에 따라 고경도, 내스크레치성, 반사방지성, 방현성 등의 적절한 기능을 제공할 수 있는 층으로서 역할을 할 수 있다.
상기 고색재현층은 필요에 따라 유기 입자 및 무기 입자 중 적어도 1종을 더 포함할 수 있다. 이들 유기 또는 무기 입자는 전술한 제1 조성물, 제2 조성물 또는 이들 모두에 조성물에 첨가될 수 있다.
상기 고색재현층은 유기 또는 무기 입자를 더 포함함으로써 빛을 산란시켜 눈부심 방지 특성을 나타낼 수 있다.
상기 유기 또는 무기 입자의 입경은 빛의 산란 효과를 최적화하는 측면에서 약 1㎛ 이상이 될 수 있고, 헤이즈 및 코팅 두께를 적절하게 하기 위한 측면에서 10㎛ 이하, 보다 구체적으로, 상기 유기 또는 무기 입자는 입경이 약 1 내지 약 10㎛, 바람직하게는 약 1 내지 약 5㎛, 보다 바람직하게는 약 1 내지 약 3㎛인 입자일 수 있다. 상기 유기 또는 무기 입자의 입경이 1㎛ 미만인 경우 빛의 산란으로 인한 눈부심 방지 효과가 미미할 수 있고, 입경이 10㎛를 초과하는 경우 적정 수준의 헤이즈를 맞추기 위해 코팅 두께를 올릴 필요가 있는데, 코팅 두께가 높아지면 크랙이 발생할 우려가 있다.
또한, 상기 유기 또는 무기 입자의 부피 평균 입경은 약 2 내지 약 10㎛, 바람직하게는 약 2 내지 약 5㎛, 보다 바람직하게는 약 2 내지 약 3㎛가 될 수 있다.
상기 유기 또는 무기 입자는 눈부심 방지 필름의 형성을 위해 사용되는 종류이면, 그 구성의 한정이 없이 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 유기 입자는 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 에폭시 수지 및 나일론 수지로 이루어진 유기 입자로부터 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 유기 입자는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 스티렌, p-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-에틸스티렌, m-에틸스티렌, p-클로로스티렌, m-클로로스티렌, p-클로로메틸스티렌, m-클로로메틸스티렌, 스티렌설폰산, p-t-부톡시스티렌, m-t-부톡시스티렌, 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 부티레이트, 비닐 에테르, 알릴 부틸 에트르, 알릴 글리시틸 에트르, (메타)아크릴산, 말레산, 불포화 카르복시산, 알킬(메타)아크릴아마이드, (메타)아크릴로니트릴 및 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 유기 입자는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴레이트-co-스티렌, 폴리메틸아크릴레이트-co-스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트-co-스티렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아마이드계, 폴리이미드계, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리아세탈, 에폭시레진, 페놀레진, 실리콘 수지, 멜라민 수지, 벤조구아민, 폴리디비닐벤젠, 폴리디비닐벤젠-co-스티렌, 폴리디비닐벤젠-co-아크릴레이트, 폴리디알릴프탈레이트 및 트리알릴이소시아눌레이트폴리머 중에서 선택된 하나의 이상의 것 또는 이들의 2 이상의 코폴리머(copolymer)인 것을 사용할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 무기 입자는 산화규소, 이산화티탄, 산화인듐, 산화주석, 산화지르코늄 및 산화아연으로 이루어진 무기 입자 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 유기 및 무기 입자의 총 함량은, 상기 고색재현층의 광경화성 관능기를 포함하는 화합물 또는 바인더 수지 100 중량부에 대하여, 약 1 내지 약 20 중량부, 바람직하게는 약 5 내지 약 15 중량부, 보다 바람직하게는 약 6 내지 약 10 중량부의 범위일 수 있다. 상기 유기 및 무기 입자의 총 함량이 상기 광경화성 관능기를 포함하는 화합물 또는 바인더 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만으로 포함되는 경우, 내부 산란에 의한 헤이즈값이 충분하게 구현되지 않고, 20 중량부를 초과하는 경우, 코팅 조성물의 점도가 높아져 코팅성이 불량해지고 내부 산란에 의한 헤이즈값이 너무 커져서 명암 대비비(contrast ratio)가 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유기 또는 무기 입자는 상기 광경화성 관능기를 포함하는 화합물 또는 바인더 수지와의 굴절율 차이가 약 0.005 내지 약 0.1, 바람직하게는 약 0.01 내지 약 0.07, 보다 바람직하게는 약 0.015 내지 약 0.05가 될 수 있다. 상기 굴절율의 차이가 0.005 미만이면, 눈부심 방지에 요구되는 적절한 헤이즈값을 얻기 어려울 수 있다. 또한, 상기 굴절율 차이가 0.1을 초과하면, 내부 산란이 증가하여 헤이즈값이 증가하는 반면 명암 대비비가 저하될 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 고색재현층은 전술한 성분들 외에도, 계면활성제, 산화방지제, UV 안정제, 레벨링제, 방오제 등 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 또한 그 함량은 고색재현층 또는 이들을 형성하기 위한 조성물의 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 다양하게 조절할 수 있으므로, 특별히 제한하지는 않으나, 예를 들어 고색재현층을 형성하기 위한 조성물 100 중량부에 대하여, 약 0.1 내지 약 10 중량부로 포함될 수 있다.
상기 투명 기재로는 투명성을 갖는 기재라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 본 명세서에서 "투명"이란 가시광선을 투과할 수 있는 것을 의미하며, 예컨대 가시광선 투과율이 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 더욱 바람직하게는 85% 이상인 것을 의미한다. 후술하는 바와 같이, 전술한 고색재현 필름이 편광판의 보호필름으로 사용되는 경우, 상기 투명 기재로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephtalate, PET)와 같은 폴리에스테르(polyester), 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate, EVA)와 같은 폴리에틸렌(polyethylene), 사이클릭 올레핀 중합체(cyclic olefin polymer, COP), 사이클릭 올레핀 공중합체(cyclic olefin copolymer, COC), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAC), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketon, PEEK), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리이미드(polyimide, PI), MMA(methyl methacrylate), 불소계 수지 또는 트리아세틸셀룰로오스(triacetylcellulose, TAC) 등으로 이루어진 기재가 사용될 수 있다.
상기 투명 기재의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 후술하는 바와 같이 편광판에 적용하기 위한 경도 및 다른 물성을 만족시킬 수 있는 범위로써, 약 20 내지 약 100㎛, 또는 약 20 내지 약 60㎛의 두께를 갖는 기재를 사용할 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 전술한 고색재현 필름의 580 nm 내지 610nm 파장 영역에서의 평균 광투과율이 약 50% 미만, 또는 약 48% 미만일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 전술한 고색재현 필름의 400 내지 550nm 파장 영역에서의 평균 광투과율이 약 70% 이상, 또는 약 80% 이상일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 전술한 고색재현 필름의 최대 흡수 파장이 최대 흡수 파장이 약 585 내지 약 600nm, 또는 약 585 내 약 595nm의 범위일 수 있다.
상기와 같은 파장 영역대에 따른 광투과율의 차이 및 최대 흡수 파장 특성으로 인하여, 액정 디스플레이 장체에서 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛 중 불필요한 일부 파장대의 빛을 흡수하여 세기를 감소시키므로, 백라이트 유닛의 스펙트럼 특성과 컬러 필터와의 미스매치(mismatch)로 인해 야기되는 혼색 현상을 완화하고 색순도를 높여 색재현성이 향상된 편광판 및 액정 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 전술한 고색재현 필름의 고색재현층 쪽에서 측정한 연필경도는, 500g 하중에서 HB 이상, 또는 1H 이상, 또는 2H 이상일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 전술한 고색재현 필름은 마찰시험기에 스틸울(steel wool) #0을 장착한 후 200g의 하중, 또는 300g 하중, 또는 400g 하중으로 10회 왕복시킬 경우에 스크래치가 발생하지 않는 내마모성을 나타낼 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 전술한 고색재현 필름의 내습열 내구성은 상대습도 85%, 85℃에서 72시간 항온항습기에서 보관 전후에 무진천 와이핑(wiping) 후 594 nm 파장대에서의 투과도 변화가 2% 미만이다.
또 하나의 실시상태는 전술한 고색재현 필름의 제조방법을 제공한다. 일 예에 따르면, 상기 제조방법은 투명 기재 상에, 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료; 광경화성 관능기를 포함하는 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 제1 조성물; 및 광경화성 관능기를 포함하는 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 제2 조성물을 동시에 코팅하는 단계; 및 상기 제1 조성물 및 제2 조성물을 경화하는 단계를 포함한다. 상기 제1 조성물은 최대 흡수 파장이 480 nm 내지 510 nm 내에 있는 염료 또는 안료를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 조성물과 상기 제2 조성물은 점도가 상이하다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 조성물의 점도가 v1이고, 상기 제2 조성물의 점도가 v2일 때, 2≤v1/v2, 바람직하게는 4≤v1/v2이다. 제1 조성물에 의하여 형성되는 층의 점도가 제2 조성물에 의하여 형성되는 층의 점도 보다 높은 경우, 유동성이 떨어져 2층의 분리가 유리하다. 점도는 바인더 수지의 분자량과 점도, 조성물의 고형분 함량으로 조절가능하다. 이 때, 상기 경화로는 광경화, 구체적으로 자외선(UV) 경화가 수행될 수 있다.
상기 조성물을 도포하는 방법은 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 바코팅 방식, 나이프 코팅방식, 롤 코팅방식, 블레이드 코팅방식, 다이 코팅방식, 마이크로 그라비아 코팅방식, 콤마코팅 방식, 슬롯다이 코팅방식, 립 코팅방식, 또는 솔루션 캐스팅방식 등을 이용할 수 있다.
다음에, 도포된 제1 조성물과 제2 조성물에 자외선을 조사하여 광경화 반응을 수행함으로써 고색재현층층을 형성할 수 있다. 필요에 따라, 상기 자외선을 조사하기 전, 제1 조성물 및 제2 조성물을 각각 도포한 후, 도포면을 평탄화하고, 조성물에 포함된 용매를 휘발시키기 위해 건조하는 과정을 더 수행할 수 있다.
상기 자외선의 조사량은, 예를 들면 약 20 내지 약 600 mJ/cm2일 수 있다. 자외선 조사의 광원으로는 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, 블랙 라이트(black light) 형광 램프 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 보호필름으로서 구비된 상기 고색재현 필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
편광자는 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 빛으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 빛만을 추출할 수 있는 특성을 나타내는 것으로서, 당기술분야에 알려진 것들을 사용할 수 있다. 예컨대, 편광자로서 요오드를 흡수한 PVA(poly vinyl alcohol)를 강한 장력으로 연신한 것을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, PVA 필름을 수용액에 담가 팽윤(swelling)시키는 팽윤하는 단계, 상기 팽윤된 PVA 필름에 편광성을 부여하는 이색성 물질로 염색하는 단계, 상기 염색된 PVA 필름을 연신(stretch)하여 상기 이색성 염료 물질을 연신 방향으로 나란하게 배열시키는 연신 단계, 및 상기 연신 단계를 거친 PVA 필름의 색을 보정하는 보색 단계를 거쳐 편광자를 형성할 수 있다. 그러나, 본 발명의 편광판이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 편광자의 양면 모두에 전술한 고색재현 필름을 포함시킬 수 있으나, 어느 일면에만 전술한 고색재현 필름을 구비시키고, 타면에는 필요에 따라 당기술분야에 알려져 있는 보호필름을 구비시킬 수 있다. 당기술분야에 알려져 있는 보호필름으로는 전술한 투명 기재로 예시한 것들이 사용될 수 있다.
상기 편광자와 보호필름은 접착제 등을 사용하여 라미네이션함으로써 접착시킬 수 있다. 사용 가능한 접착제로는 당 기술분야에 알려져 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 수계 접착제, 일액형 또는 이액형의 폴리비닐알콜(PVA)계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 스티렌 부타디엔 고무계(SBR계) 접착제, 또는 핫멜트형 접착제 등이 있으나, 본 발명이 이들 예에만 한정되는 것은 아니다.
전술한 고색재현 필름을 편광자에 적층하여 접착할 때, 상기 투명 기재가 편광자에 부착되도록 하고, 상기 고색재현층이 편광판의 바깥쪽으로 위치하도록 적층하는 것이 바람직하다.
전술한 실시상태와 같이 고색재현 필름을 포함하는 편광판은, 액정 디스플레이 장치뿐만 아니라, 다양한 분야에서 활용이 가능하다. 예를 들어 이동통신 단말기, 스마트폰, 기타 모바일 기기, 디스플레이 기기, 전자칠판, 옥외 전광판, 각종 표시부의 용도로 사용될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 편광판은 TN(Twisted Nematic), 또는 STN(Super Twisted Nematic) 액정용 편광판일 수 있으며, IPS(In-Plane Switching), Super-IPS, 또는 FFS(Fringe Field Switching) 등의 수평배향모드용 편광판일 수도 있고, 수직배향모드용 편광판일 수도 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛의 일측에 구비된 액정 패널; 및 상기 백라이트 유닛과 상기 액정 패널 사이에 구비된 전술한 실시상태들의 편광판을 포함하고, 상기 편광판은 상기 고색재현 필름이 상기 백라이트 유닛을 대향하도록 구비된 것인 액정 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시상태에 따르면, 상기 액정 디스플레이 장치는 상기 고색재현 필름을 포함하는 편광판과 백라이트 유닛 사이에 프리즘 시트를 1장 또는 2장 이상 더 포함할 수 있다.
액정 디스플레이 장치에는 백라이트 유닛, 프리즘 시트, 확산 필름 또는 DBEF에 인접한 위치에 전술한 고색재현 필름의 고색재현층이 위치함으로써, 액정 디스플레이 장치가 박형화, 보호필름되어 편광판이 백라이트 유닛 쪽으로 처지는 현상이 발생하더라도, 편광판이 갈리는 등의 손상을 방지할 수 있으므로, 우수한 광학적 물성을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치를 도시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 액정 디스플레이 장치(1)는 백라이트 유닛(10); 백라이트 유닛(10) 상에 구비되는 프리즘 시트(20); 및 프리즘 시트(20) 상에 구비되며, 색재현 필름 (40)이 프리즘 시트(20) 쪽을 향하도록 적층되는 편광판(100)을 포함한다.
백라이트 유닛(10)은 액정 패널의 배면으로부터 광을 조사하는 광원을 포함하며, 상기 광원의 종류는 특별히 제한되지 않고, CCFL, HCFL, 또는 LED 등 일반적인 액정 디스플레이 장치용 광원을 사용할 수 있다.
본 명세서에 있어서, '상면'라는 용어는 편광판이 액정 디스플레이와 같은 디바이스에 장착되었을 때 시청자 쪽을 향하도록 배치된 면을 의미한다. 그리고, '상부'는 편광판이 디바이스에 장착되었을 때, 시청자 쪽을 향하는 방향을 의미한다. 반대로, '하면' 또는 '하부'는 편광판이 디바이스에 장착되었을 때, 시청자의 반대쪽을 향하도록 배치된 면 또는 방향을 의미한다.
백라이트 유닛(10) 상부에는 프리즘 시트(20)가 구비된다. 프리즘 시트(20)는 백라이트 유닛(10)으로부터 출사된 빛이 도광판과 확산 시트(도면에 도시되지 않음)를 통과하면서 휘도가 떨어지게 되므로, 다시 광휘도를 올리기 위하여 구비되며, 이러한 프리즘 시트(20)는 하부 편광판 아래쪽에 구비된다. 그런데 프리즘 시트(20)는 요철 구조를 포함하고 있으므로, 프리즘 시트(20)와 맞닿게 되는 하부 편광판의 하부 보호필름이 손상됨으로써 헤이즈가 증가하는 문제점이 있다. 그러나, 본 발명의 액정 디스플레이 장치는, 고색재현 필름(40)의 고색재현층(30a)이 프리즘 시트(20) 쪽을 향하도록 편광판(100)을 적층시킴으로써 이러한 문제점을 개선할 수 있다.
즉, 도 1을 참조하면, 프리즘 시트(20) 상에, 편광자(50)의 일면에는 범용의 보호필름(60)이 구비되고, 다른 일면에는 투명 기재(30b) 및 고색재현층(30a)를 포함하는 본 발명의 고색재현 필름(40)이 부착된 편광판(100)이 구비된다.
이때, 본 발명의 고색재현 필름(40)이 액정 디스플레이 장치의 하부로, 즉, 프리즘 시트(20)쪽을 향하도록 적층되는 구조를 갖는다. 이러한 적층 구조로 인하여, 편광판(100)이 프리즘 시트(20)의 요철에 의해 손상됨으로써 헤이즈가 증가하는 문제점을 막아 우수한 광학 물성을 나타낼 수 있다. 또한, 앞서 설명하였듯이, 고색재현 필름(40)의 파장에 따른 투과율 특성으로 인하여, 액정 디스플레이 장치에서 백라이트의 스펙트럼 특성으로 인해 야기되는 혼색 현상을 완화하고 색순도를 높여 색재현성이 향상된 액정 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 프리즘 시트(20)와 편광판(100) 사이에, 또는 백라이트 유닛(10)과 프리즘 시트(20)사이에 확산 필름이나 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film) (도면에 도시하지 않음)등이 더 포함될 수 있다. 프리즘 시트(20)와 편광판(100) 사이에 확산 필름이나 DBEF 필름이 위치하는 경우, 편광판(100)의 고색재현 필름(40)은 확산 필름 또는 DBEF 필름과 맞닿게 되며, 이러한 경우에도 확산 필름 또는 DBEF 필름 등에 의한 하부 편광판 손상 및 헤이즈 증가의 문제점을 동일하게 방지할 수 있다.
편광판(100)의 상부에 구비되는 층은 일반적인 액정 디스플레이 장치의 구조에 따르며, 도 1에는 하부 유리 기판(70), 박막 트랜지스터(75), 액정층(80), 컬러필터(85), 상부 유리 기판(90), 상부 편광판(95)이 차례로 적층되는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 액정 디스플레이 장치가 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 상기 도 1에 도시된 층 중 일부가 변경 또는 제외되거나, 다른 층, 기판, 필름, 시트 등이 더해지는 구조를 모두 포함할 수 있다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
< 실시예 >
실시예 1
제1 조성물 A1의 제조
펜타에리트리톨 트리(테트라)아크릴레이트(PETA) 30g, 8BR-500(대성화인케미칼社, Mw 250,000) 70g, 최대 흡수 파장이 594nm인 염료 ABS 594 (제조사 exciton社) 0.5g, 광중합 개시제(상품명: Irgacure 184) 1g, 용매 MEK(메틸에틸톤) 100g을 혼합하여 조성물 A1을 제조하였다. 조성물 A1은 점도가 30 cP.s이었다.
제2 조성물 B1의 제조
펜타에리트리톨 트리(테트라)아크릴레이트(PETA) 50g, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 50g, 광중합 개시제(상품명: Irgacure 184) 2g, 용매 MEK(메틸에틸케톤) 70g을 혼합하여 조성물 B1을 제조하였다. 조성물 B1은 점도가 5.1 cP.s이었다.
고색재현층의 제조
듀얼 슬롯 다이 코터(dual slot die coater)를 이용하여, 60㎛ 두께의 TAC 필름 위에 다이 갭(Die gap) 200으로 상기 제1 조성물 A1 및 제2 조성물 B1을 동시에 코팅한 후, UV 광량 200mj/cm2로 경화시켜 두께 10㎛의 코팅층을 형성하였다. 상기 코팅층은 총 코팅 두께 대비 염료 미포함층(t2)의 두께 비율이 0.1이었다.
실시예 2
제1 조성물 A2의 제조
아크릴레이트계 고분자 (SMP220A, kyoeisha社) 60g, C150(트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 중의 50wt%) 40g, 최대 흡수 파장이 594nm인 염료 ABS 594 (제조사 exciton社) 0.5g, 광중합 개시제(상품명: Irgacure 184) 1g, 용매 MEK(메틸에틸톤) 70g을 혼합하여 조성물 A2를 제조하였다. 조성물 A2는 점도가 13.2 cP.s이었다.
제2 조성물 B2의 제조
펜타에리트리톨 트리(테트라)아크릴레이트(PETA) 50g, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 50g, 광중합 개시제(상품명: Irgacure 184) 2g, 용매 MEK(메틸에틸케톤) 70g을 혼합하여 조성물 B1을 제조하였다. 조성물 B1은 점도가 5.1 cP.s이었다.
고색재현층의 제조
제1 조성물 A2 및 제2 조성물 B2을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 코팅층을 형성하였다. 상기 코팅층은 총 코팅 두께 대비 염료 미포함층(t2)의 두께 비율이 0.07이었다. 두께 비율은 TEM 분석을 통해 얻었졌다.
비교예 1
실시예 1의 제1 조성물 A1을 60 ㎛ 두께의 TAC 필름 위에 3 ㎛의 두께로 코팅 후, 60℃에서 2분간 건조하고, UV 광량 200mj/cm2로 경화시켜 제1 코팅층을 형성하였다. 이어서, 상기 제1 코팅층 상에 실시예 1의 제2 조성물 B1을 3 ㎛의 두께로 코팅 후, 60℃에서 2분간 건조하고, UV 광량 200mj/cm2로 경화시켜 제2 코팅층을 형성하였다.
비교예 2
실시예 1의 제1 조성물 A1을 60 ㎛ 두께의 TAC 필름 위에 3 ㎛의 두께로 코팅 후, 60℃에서 2분간 건조하고, UV 광량 200mj/cm2로 경화시켜 코팅층을 형성하였다. 제2 조성물 B1은 사용하지 않았다.
< 실험예 >
<측정 방법>
실시예 1 및 2 및 비교예 1 및 2의 필름에 대하여 하기 방법으로 물성을 측정하였다.
1) 투과율
UV-VIS-NIR 스펙트로미터(Solidspec-3700, SHIMADZU社)를 이용하여 며, 300 내지 800nm 파장에서의 투과율을 적분구 타입으로 측정하였다.
2) 연필 경도
연필경도 측정기를 이용하여 상기 필름의 표면에 대하여 측정 표준 JIS K5400에 따라 500g 하중으로 5회 왕복한 후 흠집이 없는 경도를 확인하였다.
3) 내스크래치성
필름의 코팅층 표면에 대해, Steel wool #0000에 일정한 하중을 걸고 왕복하여 10회 문지른 뒤 흠집이 생기지 않는 최대 하중을 확인하였다.
4) 부착력
크로스 컷 테이프(cross-cut tape test)를 수행하였다. 필름의 코팅층 위에 칼로 1mm 간격으로 가로 세로 11줄씩 줄을 낸 후 접착 테이프를 붙였다 갑자기 떼어 내어 필름에 남아 있는 면적으로 평가하였다. 100% 면적이 남이 있는 경우 5B, 95-99% 4B, 8594% 3B, 65-84% 2B, 3564% 1B, 0-34% 0B로 평가하였다.
5) 내습열성
85%, 85℃, 75시간 항온항습기에 필름을 보관한 후 무진천 와입핑(wiping) 후 594 nm 파장대에서의 투과도 변화를 측정하고, 투과도 변화가 2% 미만이면 OK로 판단하였다.
6) 지우개 닦임 테스트
필름의 코팅층 표면을 지우개로 지웠을 때 염료가 묻어나지 않으면 OK, 묻어나면 NG로 평가하였다.
상기 물성 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
594 nm 투과율 17.3% 16.5% 17.1% 16.2%
연필 경도 3H 3H 3H 2H
내스크래치성 500g 500g 500g 300g
부착력 5B 5B 0B 5B
내습열성 OK OK OK NG
지우개 닦임 OK OK OK NG
상기 표 1과 같이, 본 발명 실시예의 필름은 비교예 2에 비하여 연필 경도, 내스크래치성, 내습열성 및 지우개 닦임 결과에서 우수한 효과를 나타냈을 뿐만 아니라, 비교예 1에 비하여 부착력도 우수하였다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (19)

  1. 투명 기재; 및
    상기 투명 기재의 일면에 구비되고, 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하는 고색재현층을 포함하고,
    상기 고색재현층은 상기 투명 기재와 접하고 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료의 전체 양의 95 중량% 내지 100 중량%를 포함하는 제1 영역, 및 상기 투명 기재와 가장 멀리 존재하고 상기 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하지 않거나 상기 제1 영역에 포함되지 않은 나머지 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료를 포함하는 제2 영역을 포함하고,
    상기 고색재현층의 두께 방향으로, 상기 제1 영역의 두께를 t1이라고 하고, 상기 제2 영역의 두께를 t2라고 할 때, 0.01≤t2/(t1+t2)≤0.1인 것인 고색재현 필름.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 염료 또는 안료는 포르피린(porphyrin) 유도체 화합물, 시아닌(cyanine) 유도체 화합물, 또는 스쿠아릴리움(squarylium) 유도체 화합물인 것인 고색재현 필름.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 고색재현층은 바인더 수지 및 광중합 개시제를 더 포함하는 것인 고색재현 필름.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 고색재현층은 투명 기재 상에 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료; 광경화성 관능기를 포함하는 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 제1 조성물; 및 광경화성 관능기를 포함하는 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 제2 조성물을 동시에 코팅하는 단계; 및 상기 제1 조성물 및 제2 조성물을 경화하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 형성된 것인 고색재현 필름.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 제1 조성물은 다관능 아크릴레이트계 모노머:다관능 아크릴레이트계 올리고머와 다관능 아크릴레이트계 고분자의 합의 중량비가 0:100 내지 30:70이고, 상기 제2 조성물은 다관능 아크릴레이트계 모노머:다관능 아크릴레이트계 올리고머와 다관능 아크릴레이트계 고분자의 합의 중량비가 100:0 내지 70:30인 것인 고색재현 필름.
  10. 삭제
  11. 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 보호필름으로서 구비된 청구항 1 및 6 내지 9 중 어느 한 항에 따른 고색재현 필름을 포함하는 편광판.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 투명 기재가 편광자에 부착되고, 상기 고색재현층이 편광판의 바깥쪽으로 위치하도록 구비된 것인 편광판.
  13. 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛의 일측에 구비된 액정 패널; 및 상기 백라이트 유닛과 상기 액정 패널 사이에 구비된 청구항 11에 따른 편광판을 포함하고, 상기 편광판은 상기 고색재현 필름이 상기 백라이트 유닛을 대향하도록 구비된 것인 액정 디스플레이 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 편광판과 상기 백라이트 유닛 사이에 프리즘 시트가 1장 또는 2장 이상 더 구비된 것인 액정 디스플레이 장치.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 프리즘 시트와 상기 편광판 사이, 또는 상기 백라이트 유닛과 상기 프리즘 시트 사이에 확산 필름 또는 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)이 더 구비된 것인 액정 디스플레이 장치.
  16. 투명 기재 상에, 최대 흡수 파장이 580 nm 내지 610 nm인 염료 또는 안료; 광경화성 관능기를 포함하는 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 제1 조성물; 및 광경화성 관능기를 포함하는 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 제2 조성물을 동시에 코팅하는 단계; 및
    상기 제1 조성물 및 제2 조성물을 경화하는 단계를 포함하는 청구항 1 및 6 내지 9 중 어느 한 항에 따른 고색재현 필름의 제조방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 제1 조성물은 다관능 아크릴레이트계 모노머:다관능 아크릴레이트계 올리고머와 다관능 아크릴레이트계 고분자의 합의 중량비가 0:100 내지 30:70이고, 상기 제2 조성물은 다관능 아크릴레이트계 모노머:다관능 아크릴레이트계 올리고머와 다관능 아크릴레이트계 고분자의 합의 중량비가 100:0 내지 70:30인 것인 고색재현 필름의 제조방법.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 제1 조성물과 상기 제2 조성물은 점도가 상이한 것인 고색재현 필름의 제조방법.
  19. 청구항 16에 있어서, 상기 제1 조성물의 점도가 v1이고, 상기 제2 조성물의 점도가 v2일 때, 2≤v1/v2인 것인 고색재현 필름의 제조방법.
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