KR102385165B1 - 반사편광필름, 이를 포함하는 광원 어셈블리 및 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사편광필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 넓은 시야각을 가지며, 휘선보임 현상과 빛샘이 최소화된 디스플레이를 구현할 수 있는 반사편광필름, 이를 포함하는 광원 어셈블리 및 액정표시장치에 관한 것이다.

Description

반사편광필름, 이를 포함하는 광원 어셈블리 및 액정표시장치{Reflective polarizing film, light source assembly comprising the same, and display comprising the same}

본 발명은 반사편광필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 넓은 시야각을 가지며, 휘선보임 현상과 빛샘이 최소화된 디스플레이를 구현할 수 있는 반사편광필름, 이를 포함하는 광원 어셈블리 및 액정표시장치에 관한 것이다.

평판디스플레이 기술은 TV분야에서 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 80%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 특정 방향의 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 발사되는 광 중 50%이상이 배면측 광학필름(흡수형 편광필름)에 의해 흡수되기 때문이다. 그래서, 액정 디스플레이에서 백라이트 광의 이용효율을 높이기 위해서, 광학캐비티와 액정어셈블리 사이에 반사편광자를 설치한다.

도 1은 반사형 편광자의 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 반사된 후 다시 반사편광자로 전달되는 사이클을 반복함으로써, 결국에는 S편광이 액정어셈블리의 편광기를 통과할 수 있는 P편광으로 변환되어 반사편광자를 통과한 후 액정어셈블리로 전달되도록 하는 것이다.

위와 같은 기능을 발현하는 반사편광자의 경우 그 예시로 광학적 이방성 굴절률을 갖는 평판상의 광학층과 광학적 등방성 굴절률을 갖는 평판상의 광학층이 상호 교호 적층된 다층형 반사편광자, 특정 방향의 나선형 콜레스테릭 액정을 포함하는 콜레스테릭 액정형 반사편광자, 광학적 등방성 또는 광학적 이방성 굴절률을 갖는 연속상 내부에 광학적 이방성 또는 광학적 등방성 굴절률을 갖는 불연속상을 포함하는 폴리머 분산형 반사편광자, 등방성 기재층 내부에 복굴절성 해도사를 포함하는 해도사 분산형 반사편광자, 와이어-그리드 타입의 반사편광자 등이 있다.

상기 폴리머 분산형 반사편광자의 일예로, 기재층 내부에 길이방향으로 신장된 복굴절성 폴리머를 배열하여 반사형 편광자의 기능을 달성할 수 있는 분산체가 분산된 반사편광자가 제안되었다. 구체적으로 도 2는 봉상형 폴리머를 포함하는 반사편광자(20)의 사시도로서, 기재층(21) 내부에 길이방향으로 신장된 복굴절성 폴리머(22)가 일방향으로 배열되어 있다. 이를 통해 기재층(21)와 복굴절성 폴리머(22) 간의 복굴절성 계면에 의하여 광변조 효과를 유발하여 반사형 편광자의 기능을 수행할 수 있게 되는 것이다. 그러나, 이러한 구조의 폴리머 분산형 반사편광자는 가시광선 전체 파장영역의 광을 반사하기 어려워 광변조 효율이 너무나도 떨어지는 문제가 발생하였다. 또한, 봉상형 폴리머 간의 이격공간으로 인하여 빛샘이나 휘선보임이 관찰되는 문제가 발생하였다. 또한, 반사편광자를 투과된 광이 가시광선 전영역에서 균일하지 않음에 따라서 발생하는 외관의 색변화 문제가 여전히 상존한다.

한편, 최근 디스플레이에서 중요한 특성으로 부각되는 특성이 시야각으로써, 디스플레이를 정면에서 관찰하지 않아도 밝기와 명암비가 크게 변하지 않는 것을 의미한다. 다만, 종래의 반사편광자는 편광에 따른 광 투과/반사의 기능이 있을 뿐, 반사편광자에서 출사된 광을 확산시킬 수 있는 기능까지 갖지 않음에 따라서 시야각이 좋지 않고, 이를 보완하고자 별도의 확산시트나 확산판을 반사편광자의 출사면 상에 더 구비하는 것이 일반적이었다. 그러나 별도로 더 구비되는 확산시트나 확산판의 경우 백라이트유닛의 조립공정의 복잡화, 생산비용 증가 등의 문제가 있다. 한편 시야각을 향상시키고자 광의 확산성을 증가시킬 경우 휘도가 저하되는 문제점도 있다.

이에 따라서 적절한 수준으로 시야각이 향상됨을 통해 보다 높은 휘도를 달성할 수 있으면서도 빛샘, 휘선보임 및 외관의 색변화 문제가 최소화된 폴리머 분산형 반사편광자에 대한 개발이 시급한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제2014-0021232호

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 종래의 분산형 반사 편광자에 비하여 휘선보임 현상, 외관의 색변화와 빛샘이 최소화 되는 동시에 특정 일편광의 반사효율의 증가로 휘도가 우수하고, 가시광선 전 파장에서 편광특성이 뛰어나며, 시야각이 적절히 조정되어 전방으로 출사되는 광이 증가함에 따라서 더욱 상승된 휘도를 발현할 수 있는 반사편광필름을 제공하는 것에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 반사편광필름을 채용함으로써, 광이용효율이 증가하고, 부품수를 절감하고 조립공정을 단순화할 수 있는 백라이트유닛을 제공하는 것에 다른 목적이 있다.

나아가, 본 발명은 본 발명에 따른 백라이트유닛을 채용함으로써, 휘도가 뛰어나며, 휘선보임 현상 등의 문제가 개선된 액정표시장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 입사된 광 중 제1 편광은 투과시키고, 제2 편광은 반사시키는 반사편광필름에 있어서, 상기 반사편광필름은 기재층 및 상기 기재층 내부에 랜덤하게 분산되며 상기 기재층과 적어도 하나의 축방향으로 굴절률이 상이한 복수개의 분산체를 포함하여 어느 일축방향으로 연신된 것으로서, 상기 일축방향에 수직한 일단면에서 상기 복수개의 분산체는 평균종횡비가 1/3이하이며, 장축의 평균길이가 0.7 ~ 1.5㎛인 반사편광필름을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1섬유부 및 제2섬유부는 한 가닥 섬유의 서로 다른 일부분 및 서로 다른 섬유 가닥 각각의 일부분 중 어느 하나 이상일 수 있다.

또한, 상기 기재층은 두께가 20 ~ 180㎛일 수 있다.

또한, 상기 반사편광필름은 상기 기재층의 적어도 일면에 일체로 형성된 스킨층을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수개의 분산체 중 장축길이가 0.3 ~ 5㎛ 범위 내 속하는 분산체의 개수는 상기 분산체 전체 개수의 90% 이상일 수 있다.

또한, 상기 복수개의 분산체 장축길이는 하기 수학식 1에 따른 장축길이에 대한 분산계수가 60 ~ 92%일 수 있다.

[수학식1]

이‹š, 상기 복수개의 분산체 중 장축길이가 0.3 ~ 5㎛ 범위 내 속하는 분산체의 개수는 상기 분산체 전체 개수의 90% 이상이며, 상기 복수개의 분산체 장축길이는 하기 수학식 1에 따른 장축길이에 대한 분산계수가 60 ~ 92%임을 통해 더욱 상승된 광학적 특성을 달성할 수 있다.

또한, 상기 복수개의 분산체에 대한 장축길이별 누적개수분포에서 D₅₀은 0.5 ~ 0.9㎛이며, D₁₀은 0.3㎛ 이상일 수 있다.

또한, 상기 복수개의 분산체 장축길이별 누적개수분포에서 D₁₀에 대하여 D₅₀의 비율이 1.6 ~ 2.4일 수 있다.

또한, 상기 평균 종횡비는 1/10 ~ 1/3일 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 반사편광필름을 포함하는 광원 어셈블리를 제공한다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 광원 어셈블리를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

본 발명의 반사편광필름은 휘선보임 현상, 빛샘에 따른 광손실의 최소화와 더불어 특정 일편광의 반사효율의 증가로 휘도가 우수하고, 가시광선 전 파장에서 편광특성이 뛰어나며, 시야각이 적절히 조정되어 전방으로 출사되는 광이 증가함에 따라서 우수한 휘도를 담보할 수 있어서 광원 어셈블리와 같은 액정표시장치의 부품으로 널리 사용될 수 있으며, 이외에 유리창, 각종 편광조명 산업전반에 응용될 수 있다.

도 1은 반사편광자의 원리를 설명하는 개략도,
도 2는 봉상형 폴리머를 포함하는 종래의 폴리머 분산형 반사편광자 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 반사편광필름의 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 반사편광필름의 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 반사편광필름에 구비된 분산체의 단면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 반사편광필름의 제조공정에 사용되는 흐름제어부의 일종인 코트-행거 다이의 단면도,
도 7은 도 6의 측면도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 분해사시도,
도 10은 본 발명의 비교예에 따른 판상형 폴리머 분산 반사편광자의 제조공정 모식도,
도 11은 본 발명의 비교예에 따른 해도형 압출구금의 분해사시도,
도 12는 본 발명의 비교예에 따른 판상형 폴리머 분산 반사편광자의 단면도,그리고
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사편광필름의 기재층 단면 SEM 사진이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다. 또한, 도면에 나타난 일 구성의 크기, 형상에 의해 본 발명이 제한되지 않는다. 일예로, 도 3 및 도 4에 도시된 복수개 분산체 개수와 각각의 크기는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐이며, 본 발명에 따른 분산체 종횡비, 장축의 평균길이 등에 정확하게 부합하도록 도시된 것이 아님을 밝힌다. 또한, 도 3의 일측면에 도시된 점선은 분산체의 장축이 방향을 대략적으로 설명한 것일 뿐, 도시되지 않은 기재층 내부의 분산체 길이를 의미하지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반사편광필름(1000)은 기재층(110) 내부에 랜덤하게 분산되며, 상기 기재층(110)과 적어도 하나의 축방향으로 굴절률이 상이한 복수개의 분산체(120)를 포함한다.

상기 기재층(110)과 기재층내부에 포함되는 분산체(120) 간에는 복굴절 계면이 형성될 수 있다. 구체적으로, 기재층(110)과 분산체(120) 간의 공간상 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 기재층의 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, 제1편광(P편광)은 기재층(110)과 분산체(120)의 경계에 형성되는 복굴절 계면에 영향을 받지 않고 투과되나, 제2편광(S편광)은 기재층(110)과 분산체(120) 간의 경계에 형성되는 복굴절성 계면에 영향을 받아 광의 변조가 일어난다. 이를 통해 P편광는 투과되고 S편광는 광의 산란, 반사 등의 광의 변조가 발생하게 되어 결국 편광의 분리가 이루어지게 되는 것이다.

따라서, 상기 기재층(110)과 분산체(120)는 복굴절 계면을 형성하여야 광변조 효과를 유발할 수 있으므로, 상기 기재층(110)이 광학적 등방성인 경우, 분산체(120)는 복굴절성을 가질 수 있고, 반대로 상기 기재층(110)이 광학적으로 복굴절성을 갖는 경우에는 분산체(120)는 광학적 등방성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 분산체(120)의 x축 방향의 굴절율이 nX1, y축 방향의 굴절율이 nY1 및 z축 방향의 굴절율이 nZ1이고, 기재층(110)의 굴절율이 nX2, nY2 및 nZ2일 때, nX1과 nY1 사이의 면내 복굴절이 발생할 수 있다. 더욱 바람직하게는 기재층(110)과 분산체(120)의 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, X축향에 대한 굴절율의 차이가 0.1 이상일 수 있다. 한편 통상적으로 굴절율의 차이가 0.05 이하이면 정합으로 해석된다.

상기 기재층(110)은 통상적인 폴리머 분산형 반사편광자에서 사용되는 기재층의 재질인 경우 제한 없이 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 사이크로올레핀 폴리머를 사용할 수 있으며 일예로, 폴리카보네이트(PC) 얼로이 일 수 있다.

상기 분산체(120)는 통상적으로 폴리머 분산형 반사편광자에서 사용되는 분산체의 재질인 경우 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 일예로, PEN일 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이 기재층(110) 내 분산된 복수개의 분산체(121,122,123)는 평균 종횡비가 1/3 이하이며, 장축의 평균길이는 0.7 ~ 1.5㎛ 일 수 있다. 상기 종횡비는 도 5에 도시된 것과 같이 반사편광필름이 연신된 일축방향을 기준해서 상기 일축방향에 수직한 반사편광필름의 단면내 분산된 각 분산체의 단면에서 장축(a)길이에 대한 단축(b)길이의 비율(b/a)을 의미하며, 평균 종횡비는 이들의 평균을 의미한다. 상기 분산체의 평균종횡비가 1/3 이하를 만족함을 통해 원하는 광학적 물성을 달성할 수 있는데, 만일 평균 종횡비가 1/3을 초과하는 경우 빛샘, 휘선보임 등의 불량의 원인이 될 수 있으며, 휘도가 현저히 저하될 수 있고, 제2 편광 예를 들어 S편광의 반사효율이 저하될 우려가 있는 등 목적하는 광학적 특성을 발현할 수 없을 수 있다. 바람직하게는 상기 평균 종횡비는 1/10 ~ 1/3일 수 있으며, 만일 평균종횡비가 1/10 미만일 경우 광산란, Haze 상승 등으로 광의 직진성 저하에 따른 휘도의 현저한 저하 우려가 있다.

또한, 상기 복수개의 분산체(121,122,123)는 장축(a)의 평균길이가 0.7 ~ 1.5㎛일 수 있는데, 만일 장축(a)의 평균길이가 0.7㎛ 미만인 경우 기재층(110) 내부에 분포된 분산체(121,122,123) 간의 이격거리가 증가하고, 반사편광필름의 배면에 입사된 광이 광변조 되지 못하고 그대로 반사편광필름의 상면을 투과할 수 있으며, 이 경우 제2편광(S편광)의 재이용 기회가 제거됨에 따라서 광이용효율이 감소하고, 종국적으로 높은 휘도를 달성할 수 없을 수 있고, 빛샘이 발생할 수 있는 등 목적하는 광학적 특성을 달성할 수 없을 수 있다. 또한, 만일 장축(a)의 평균길이가 1.5㎛를 초과하는 경우 한정된 두께의 기재층(110) 내부에 구비될 수 있는 분산체(121,122,123)의 개수가 현저히 적어질 수 있으며, 단축의 길이 조절이 어려워짐에 따라서 출사된 광의 편광도가 낮아지고, 휘선보임이 증가하며, 가시광선 전 파장 대에서 목적하는 수준으로 제1편광의 투과율과 제2편광의 반사율을 달성하기 어려울 수 있으며, 일부 파장대에서는 목적하는 수준의 광학적 물성을 달성하지 못할 수 있다. 또한, 확산 편광의 증가로 투과 및 반사된 광의 직진성이 감소하고, 이로 인한 휘도 저하의 우려가 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 빛샘 및 휘선보임을 현저히 감소시키고 시야각을 적절히 향상시키며 가시광선 전 파장대 영역에서 우수한 편광특성을 발현하기 위하여 상기 복수개의 분산체 장축길이는 평균길이가 0.7 ~ 1.5㎛를 만족함과 동시에 하기 수학식 1에 따른 장축길이에 대한 분산계수가 60 ~ 92%일 수 있다.

[수학식1]

상기 수학식 1에 따른 장축길이에 대한 분산계수(%)란 복수개의 분산체에 대한 장축길이 분포도에서 장축길이별 각 분산체의 퍼짐정도를 나타내는 것으로써, 분산계수가 작을수록 각 분산체의 장축길이는 장축의 평균길이에 수렴하며, 분산계수가 클수록 각 분산체의 장축길이는 장축의 평균길이에 수렴하지 않고 넓게 퍼져 분포함을 의미한다. 만일 반사편광필름에 구비된 분산체 장축길이의 분산계수가 60% 미만일 경우 가시광선 파장대영역 중 어느 파장대영역에서 편광특성이 저하될 우려가 있다. 가시광선 파장대 영역 중 어느 파장대 영역에서 저하된 편광특성은 종국적으로 휘도 저하와, 파장별 광투과율의 불균일을 야기하고, 이로 인하여 외관이 무지개 빛으로 컬러풀하거나 특정한 일색을 나타내는 우려가 있다. 또한, 광확산 특성이 저하되어 우수한 시야각을 발현하기 어려울 수 있다.

또한, 만일 분산체 장축길이의 분산계수가 92%를 초과할 경우 장축길이의 분포가 다양하고, 이로 인하여 각 분산체 단축길이의 조절이 용이하여 가시광선 전 영역에서 파장별로 광투과율의 균일성을 달성하기 유리할 수 있으나 확산 편광의 증가로 투과 및 반사된 광의 직진성이 감소하고, 이로 인한 전체적인 휘도 저하의 우려가 있고, 빛샘, 휘선보임현상이 현저해 질 수 있는 등 목적하는 광학적 특성을 달성하기 어려울 수 있다.

한편, 상기 복수개의 분산체 중 장축길이가 0.3 ~ 5㎛ 범위 내 속하는 분산체의 개수는 상기 분산체 전체 개수의 90% 이상이며, 상기 복수개의 분산체 장축길이는 상술한 수학식 1에 따른 장축길이에 대한 분산계수가 60 ~ 92%을 동시에 만족하는 경우 목적하는 광학적 특성을 달성하는데 있어서 더욱 향상된 효과를 발현할 수 있다.

또한, 상기 일단면 내 상기 복수개의 분산체 중 장축길이가 0.3 ~ 5㎛ 범위 내 속하는 분산체의 개수는 상기 분산체 전체 개수의 90% 이상일 수 있다. 만일 장축길이가 0.3 ~ 5㎛ 범위 내 속하는 분산체의 개수가 90% 미만일 경우 휘도 감소, 빛샘, 휘선보임 등의 불량이 발생하는 빈도가 높아질 수 있다. 특히, 만일 장축길이가 0.3㎛ 미만인 것의 비율이 높아질 경우 S편광의 반사효율 저하로 휘도 저하의 우려가 있고, 만일 장축길이 5㎛를 초과하는 분산체 비율이 높을 경우 투과 및 반사된 편광의 확산성이 증가하고, 이로 인해 전방을 향하거나, 재반사될 수 있는 편광의 양이 감소하여 휘도의 현저한 저하를 유발할 수 있다.

한편, 빛샘 및 휘선보임 현상의 보다 현저한 방지를 위하여, 상기 복수개의 분산체에 대한 장축길이별 누적개수분포에서 D₅₀은 0.5 ~ 0.9㎛이며, D₁₀은 0.3㎛ 이상일 수 있다. 상기 D_X의 의미는 분산체를 장축길이를 기준으로 최단 장축길이에서 최장 장축길이 순으로 장축길이별 누적개수분포곡선을 그렸을 때, 전체 분산체 개수의 X%에 해당하는 분산체의 장축길이를 의미한다. 예를들어, 전체 분산체 개수를 10개이고, 각각의 분산체 장축길이가 0.5㎛, 0.6㎛, 0.6㎛, 0.7㎛, 0.7㎛, 0.7㎛, 0.9㎛, 1.0㎛, 1.1㎛, 1.2㎛일 때, D₂₀은 전체 10개의 분산체 중 20%에 해당하는 분산체의 장축길이인 0.6㎛이며, D₅₀은 전체 10개의 분산체 중 50%에 해당하는 분산체의 장축길이인 0.7㎛를 의미한다. 만일 D₁₀이 0.3㎛ 미만일 경우 가시광선 전 영역에서 파장별로 광투과율의 균일성을 달성하기 어려울 수 있고, 편광특성 저하로 재사용되는 편광의 감소로 휘도저하를 유발할 수 있다. 또한, 만일 D₅₀이 0.9㎛를 초과할 경우 확산편광의 증가로 광직진성이 저하되고 이로 인한 전체적인 휘도 저하의 우려가 있다. 또한, 만일 D₅₀이 0.5㎛ 미만일 경우 가시광선 전 영역에서 파장별로 광투과율의 균일성을 달성하기 어려울 수 있고, 편광특성 저하로 재사용되는 편광의 감소로 휘도저하를 유발할 수 있다.

또한 상기 분산체 장축길이별 누적개수분포에서 분포에서, 보다 바람직하게는 D₁₀인 분산체 장축길이에 대하여 D₅₀인 분산체 장축길이의 비율이 1.6 ~ 2.4일 수 있다. 만일 D₁₀인 분산체 장축길이에 대하여 D₅₀인 분산체 장축길이의 비율(D₅₀/D₁₀)이 1.6 미만일 경우 빛샘, 휘선보임현상이 현저하거나 및/또는 가시광선 전 영역에서 파장별로 광투과율의 균일성을 달성하기 어려운 등 휘도저하를 유발할 수 있다. 또한, D₅₀/D₁₀이 2.4를 초과할 경우 빛샘, 휘선보임현상이 현저해지거나 외관 색상의 품질문제, 확산 편광의 증가로 투과 및 반사된 광의 직진성이 감소하고, 이로 인한 전체적인 휘도 저하의 우려가 있다.

또한, 복수개의 분산체(121,122,123)는 장축방향이 반사편광필름의 어느 일 축 방향과 대체로 평행하도록 신장 및/또는 배열된 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 외부광원에서 조사되는 광에 수직하는 방향으로 분산체가 평행하게 신장되거나 배열된 것이 광변조 효과를 극대화하는데 효과적이다.

또한, 복수개의 분산체(121,122,123)는 기재층(110) 내부에 랜덤하게 분산된 것일 수 있으며, 이를 통해 광 확산을 통한 시야각 특성의 강화, 랜덤하게 분산된 분산체와 기재층 간 경계에서의 광변조 효과를 발현시키기에 보다 유리할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 반사편광필름(1000)은 도 3과 같이 상술한 기재층(110)과 기재층(110) 내 분산된 분산체(120)를 포함하는 기재층(100) 및 상기 기재층(100)의 적어도 일면에 구비된 스킨층(211,212)을 포함할 수 있다. 상기 스킨층(211,212)은 기재층(100)의 기계적 강도를 보완하기 위함이다. 이때, 상기 기재층(100)과 스킨층(211,212) 사이에는 별도의 접착층이 더 구비될 수 있으나, 바람직하게는 상기 스킨층(211,212)은 별도의 접착층 없이 기재층(100)과 함께 공압출되어 일체로 형성된 것일 수 있다. 그 결과 접착층으로 인한 광학물성의 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 한정된 두께에 보다 많은 층을 부가할 수 있어 광학물성을 현저하게 개선시킬 수 있다. 나아가, 종래의 기재층 연신 후 미연신 스킨층과의 후접착 되는 경우와 달리 본 발명의 일구현예에 포함된 스킨층(211,212)은 기재층(100)과 동시에 공압출된 후 연신공정이 수행되므로 적어도 하나의 축방향으로 연신될 수 있다. 이를 통해 미연신된 스킨층에 비하여 표면경도가 향상되어 내스크래치성이 개선되며 내열성이 향상될 수 있다.

상기 스킨층(211,212)은 반사편광필름의 지지기능을 수행하기 위하여 통상적으로 사용되는 스킨층의 재질일 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 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며 보다 바람직하게는 상술한 기재층(110)의 성분과 동일한 재질을 사용할 수 있다.

상술한 반사편광필름(1000)에서 기재층(110)의 두께는 20 ~ 180㎛일 수 있고,스킨층의 두께는 50 ~ 500㎛일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한 전체 분산체의 개수는 32인치를 기준으로 기재층의 두께가 120㎛일 때 25,000,000 ~ 80,000,000 개일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

상술한 반사편광필름(1000)은 후술하는 제조방법을 통해 구현될 수 있다. 다만 후술하는 제조방법에 제한되지 않는다.

먼저, (1) 단계로서, 기재층 성분, 분산체 성분 및 스킨층 성분을 압출부에 공급한다. 상기 기재층성분과 분산체 성분을 개별적으로 독립된 압출부들에 공급할 수 있으며 이 경우 압출부는 2개 이상으로 구성될 수 있다. 또한 폴리머들이 섞이지 않도록 별도의 공급로 및 분배구를 포함하는 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.

기재층 성분의 내부에 분산체 성분이 배열될 수 있도록 폴리머 흐름성 차이가 있도록 점도를 차이가 있도록 설계하며, 바람직하게는 기재층 성분의 흐름성이 분산체 성분보다 좋도록 한다. 또한, 분산체 성분이 적정 수준의 종횡비를 확보하도록 기재층 성분과 분산체 성분의 점도차를 소정의 수치 이상으로 조절할 수 있다. 다음 기재층 성분과 분산체 성분이 믹싱존과 메시필터존을 통과하면서 기재층 내에 분산체 성분이 점성에 차이를 통해 랜덤하게 배열된다. 이때, 분산체 장축의 길이 변경은 상기 점도차이의 변경을 통해 달성할 수 있다.

이후, 제조된 기재층의 적어도 일면을 압출부에서 이송된 스킨층 성분과 합지한다. 바람직하게는 상기 스킨층 성분은 상기 기재층의 양면에 모두 합지될 수 있다. 양면에 스킨층이 합지되는 경우 상기 스킨층의 재질 및 두께는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.

다음, 기재층 내부에 포함된 분산체 성분이 랜덤하게 배열될 수 있도록 흐름제어부에서 퍼짐을 유도한다. 구체적으로 도 6은 본 발명에 적용될 수 있는 바람직한 흐름제어부의 일종인 코트-행거 다이의 단면도이고, 도 7은 도 6의 측면도인데, 이러한 흐름제어부를 통해 기재층의 퍼짐정도를 적절하게 조절하여 분산체 성분의 단면적의 크기 및 배열을 랜덤하게 조절할 수 있다. 구체적으로 도 6에서 유로를 통해 이송된 스킨층이 합지된 기재층이 코트-행거 다이에서 좌우로 넓게 퍼지므로 내부에 포함된 분산체 성분 역시 좌우로 넓게 퍼지게 된다.

본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 흐름제어부에서 이송된 퍼짐이 유도된 반사편광필름을 냉각 및 평활화 하는 단계, 상기 평활화 단계를 거친 반사편광필름을 연신하는 단계; 및 상기 연신된 반사편광필름을 열고정 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

먼저, 흐름제어부에서 이송된 반사편광필름을 냉각 및 평활화 하는 단계는 통상의 반사편광자의 제조에서 사용되던 방식과 조건을 채용하거나 적절히 변경하여, 냉각 후 이를 고형화하고 이후 캐스팅 롤공정 등을 통해 평활화 할 수 있다.

이후, 상기 평활화 단계를 거친 반사편광필름을 연신하는 공정을 거친다. 상기 연신은 통상의 반사편광자의 연신공정을 통해 수행될 수 있으며, 이를 통해 기재층성분과 분산체 성분간의 굴절율 차이를 유발하여 계면에서 광변조 현상을 유발할 수 있고, 상기 퍼짐유도된 분산체 성분은 연신을 통해 종횡비가 더욱 줄어들게 된다. 이를 위하여 바람직하게는 연신공정은 일축연신 또는 이축연신을 수행할 수 있으며, 보다 바람직하게는 일축연신을 수행할 수 있다. 일축연신의 경우 연신방향은 분산체 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, 분산체 폴리머 분자들은 배향되어 복굴절성을 발현할 수 있다.

다음, 상기 연신된 반사편광필름을 열고정하는 단계를 거쳐 최종적인 반사 편광필름을 제조할 수 있다. 상기 열고정은 공지된 방법의 조건을 적절히 채용 및 변경하여 수행할 수 있으며, 바람직하게는 180 ~ 200℃ 에서 0.1 ~ 3분 동안 IR 히터를 통해 수행될 수 있다.

한편, 상술한 반사편광필름(1000)은 적어도 일면에 구조화된 표면층을 더 구비할 수 있다. 상기 구조화된 표면층은 반사편광필름(1000)을 통해 입사되거나 출사되는 광의 방향을 제어하는 기능을 수행한다. 상기 구조화된 표면층은 광의 방향을 제어하는 기능을 갖는 것으로 알려진 구조화된 표면을 갖는 공지된 구성의 경우 제한 없이 채용할 수 있으며, 일예로, 단면이 렌티큘러, 마이크로렌즈, 프리즘 형상이거나 이들이 적절히 변형된 형상일 수 있다. 또는 상기 구조화된 표면이 바인더 수지내 구비된 확산입자의 돌출로 인하여 생성된 불규칙적인 요철일 수도 있다. 한편, 확산입자를 포함하는 경우 확산입자를 통해 광의 방향을 제어할 수 있으므로 확산입자의 돌출로 인한 요철이 반드시 수반되어야 하는 것은 아니다.

상기 구조화된 표면층은 반사편광필름(1000)에서 스킨층(211,212)을 경유하여 반사편광필름(1000)의 상부 및/또는 하부에 구비되거나 스킨층(211,212)이 생략된 기재층(100)의 상부 및/또는 하부에 구비될 수 있으며, 이때 별도의 접착층을 개재하여 일체화되거나 접착층 없이 일체화될 수 있다.

이상에서 상술한 본 발명에 따른 물성을 만족하는 반사편광필름은 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 반사편광필름은 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, 반사편광필름이 에지형 광원 어셈블리를 포함하는 액정 표시 장치에 적용된 경우를 예시한다.

도 8은 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 반사편광필름(2111)을 포함하며, 이때 상기 백라이트 유닛에 포함되는 기타구성 및 상기 기타구성과 반사편광필름(2111)의 위치관계는 목적에 따라 달라질 수 있어 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.

다만, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 도 8과 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 반사편광자(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 반사편광필름(2111)이 배치된다. 반사편광필름(2111)에 대해서는 앞서 상세히 설명하였으므로, 중복 설명은 생략한다. 반사편광필름(2111)의 위 또는 아래에는 다른 광학 시트들이 더 배치될 수도 있다. 예를 들어, 광을 집광하거나 광을 확산시키는 등 광의 방향을 제어할 수 있는 광학필름이나 광의 위상을 변경시키는 위상차 필름 및/또는 보호 필름을 더 설치할 수 있다. 이때, 상기 광의 방향을 제어하는 광학필름은 반사편광필름이 상술한 것과 같이 구조화된 표면층을 별도로 구비하지 않은 경우에 유효할 것이다.

또한, 광원(2410), 도광판(2415), 반사 필름(2420) 및 반사편광필름(2111)은 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 9는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 반사편광필름을 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), 반사편광필름(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 있으며, 위에 열거되지 않은 광을 제어하는 다른 종류의 광학필름이 더 구비될 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 반사편광필름(3322)을 통과하게 되면서 광변조가 발생하게 된다. 구체적으로 P편광는 반사편광자를 손실 없이 투과하나, S편광의 경우 광변조(반사, 산란, 굴절 등)가 발생하여 다시 냉음극형광램프(3290)의 뒷면인 반사판(3280)에 의해 반사되고 그 빛의 성질이 P편광 또는 S편광로 랜덤하게 바뀐 후 다시 반사편광필름(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.

한편 본 발명에서는 반사편광필름의 용도를 액정디스플레이를 중심으로 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 프로젝션 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 전계방출디스플레이 및 전계발광디스플레이 등 평판디스플레이 기술에 널리 사용될 수 있으며, 이에 국한되지 않고, 유리창, 편광을 요구하는 작업조명 등에 널리 응용될 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.

<실시예1>

분산체 성분으로서 굴절율이 1.65인 폴리에텔렌나프탈레이트(PEN)과, 기재층성분으로서 테레프탈레이트와 에틸글리콜과 사이크로헥산디메탄올 1:2 몰비로 중합반응한 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(poly cyclohexylene dimethylene terephthalate, PCTG)를 38중량%, 폴리카보네이트 60 중량% 및 인산염이 포함된 열안정제 2 중량% 포함한 굴절률이 1.58인 폴리카보네이트 얼로이를 각각 제1 압출부 및 제2 압출부에 투입하였다. 스킨층 성분으로서 기재층 성분과 동일한 성분을 포함한 원료를 제3 압출부에 투입하였다.

기재층 성분과 분산체 성분의 압출 온도는 245℃로 하고 Cap.Rheometer 확인하여 양 성분의 I.V.차가 0.013 나도록 폴리머 흐름을 보정하고, Filteration Mixer가 적용된 유로 통과하여 기재층 성분 내부에 분산체가 랜덤 분산되도록 유도하였고, 이후 기재층 성분의 양면에 스킨층 성분을 합지하였다. 이후 폴리머를 유속 및 압력구배를 보정하는 도 6, 7의 코트행거다이에서 퍼짐을 유도하였다. 구체적으로 다이 입구의 폭은 200mm이고 두께는 10mm이며 다이출구의 폭은 1,260 mm이고, 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 히터챔버를 통해 열고정을 수행하여 기재층 두께가 80㎛인(60㎛인 Skin층을 양면으로 포함한 총 두께는 200㎛) 도 3과 같은 단면구조를 갖는 분산체가 랜덤하게 분산된 반사편광필름을 제조하였다(도 13참조). 제조된 반사편광필름에서 분산체 성분의 굴절율은 (n_x: 1.88, n_y:1.58, n_z:1.58)이고 기재층 성분의 굴절율은 1.58였으며, 상기 복수개의 분산체는 하기 표 1과 같은 조건을 만족했다.

<실시예 2 ~ 9, 비교예5>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 폴리에틸렌나프탈레이트와 폴리카보네이트 얼로이의 I.V. 차를 조정하여 분산체의 장축길에 대한 분포가 변경된 하기 표 1 또는 표 2와 같은 반사편광필름을 제조하였다.

<비교예 1 ~ 2>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 폴리에틸렌나프탈레이트와 폴리카보네이트 얼로이의 I.V. 차를 조정하여 분산체의 장축길에 대한 분포가 변경된 하기 표 2와 같은 반사편광필름을 제조하였다.

<비교예 3>

분산체 성분으로서 굴절율이 1.65인 폴리에텔렌나프탈레이트(PEN)과, 기재층성분으로서 테레프탈레이트와 에틸글리콜과 사이크로헥산디메탄올 1:2 몰비로 중합반응한 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(poly cyclohexylene dimethylene terephthalate, PCTG)를 38중량%, 폴리카보네이트 60 중량% 및 인산염이 포함된 열안정제 2 중량% 포함한 굴절률이 1.58인 폴리카보네이트 얼로이를 각각 제1 압출부 및 제2 압출부에 투입하였다. 스킨층 성분으로서 기재층 성분과 동일한 성분을 포함한 원료를 제3 압출부에 투입하였다.

기재층 성분과 분산체 성분의 압출 온도는 245℃로 하고 Cap.Rheometer 확인하여 양 성분의 I.V.차가 0.003 나도록 폴리머 흐름을 보정하고, Filteration Mixer가 적용된 유로 통과하여 기재층 성분 내부에 분산체가 랜덤 분산되도록 유도하였고, 이후 기재층 성분의 양면에 스킨층 성분을 합지하였다. 이후 폴리머를 유속 및 압력구배를 보정하는 도 6, 7의 코트행거다이에서 퍼짐을 유도하였다. 구체적으로 다이 입구의 폭은 200mm이고 두께는 10mm이며 다이출구의 폭은 1,260 mm이고, 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 히터챔버를 통해 열고정을 수행하여 기재층 두께가 80㎛인(60㎛인 Skin층을 양면으로 포함한 총 두께는 200㎛) 도 3과 같은 단면구조를 갖는 분산체가 랜덤하게 분산된 반사편광필름을 제조하였다(도 13참조). 제조된 반사편광필름에서 분산체 성분의 굴절율은 (n_x: 1.88, n_y:1.58, n_z:1.58)이고 기재층 성분의 굴절율은 1.58였으며, 상기 복수개의 분산체는 하기 표 2와 같은 조건을 만족했다.

<비교예 4>

반사편광필름을 하기와 같이 변경하여 제조하였다. 구체적으로 판상형 폴리머 분산체 성분(이하 제1성분)으로서 굴절율이 1.65인 PEN과, 기재성분(이하 제2성분)으로서 테레프탈레이트와 에틸글리콜과 사이크로헥산디메탄올 1:2 몰비로 중합반응한 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(poly cyclohexylene dimethylene terephthalate, PCTG)를 38중량%, 폴리카보네이트 60 중량% 및 인산염이 포함된 열안정제 2 중량% 포함한 굴절률이 1.58인 폴리카보네이트 얼로이 및 스킨층 성분으로서 기재성분과 동일한 성분을 각각 도 10의 제1 압출부(220), 제2 압출부(221) 및 제3 압출부(222)에 투입하였다. 제1 성분과 제2 성분의 압출 온도는 295℃로 하고 Cap.Rheometer 확인하여 I.V. 조정을 통해 폴리머 흐름을 보정하고, 스킨층은 280℃온도 수준에서 압출공정을 수행하였다. 상기 제1 성분을 제1 가압수단(230, 가와사키사 기어펌프)로 이송하고 제2 성분 역시 제2 가압수단(231, 가와사키사 기어펌프)으로 이송하였다. 제1 가압수단의 토출량은 각각 순서대로 8.9 kg/h 이고, 제2 가압수단의 토출량은 8.9 kg/h 이다. 이후 도 11과 같은 해도형 압출구금을 이용하여 해도형 복합류를 제조하였다. 구체적으로 해도형 압출구금 중 제4 구금분배판(T4)의 도성분 레이어의 개수는 400개이고, 도성분 공급로의 구금홀의 직경은 0.17mm이며 도성분 공급로의 개수는 각각 25000개 였다. 제6 구금분배판의 토출구의 직경은 15 mm×15 mm 이었다. 3층 구조의 피드블록에서 상기 제3 압출부로부터 스킨층 성분이 유로를 통해 흘러들어 상기 해도형 복합류(기재층 폴리머)의 상하면에 스킨층을 형성하였다. 해도형 복합류의 종횡비가 1/30295가 되도록 상기 스킨층이 형성된 기재층 폴리머를 유속 및 압력구배를 보정하는 도 6, 7의 코트행거다이에서 퍼짐을 유도하였다. 구체적으로 다이 입구의 폭은 200mm이고 두께는 20mm이며 다이출구의 폭은 960 mm이고, 두께는 2.4 mm이며, 유속은 1m/min이었다. 그 뒤 냉각 및 캐스팅 롤에서 평활화 공정을 수행하고 MD 방향으로 6배 연신하였다. 그 결과 제1 성분은 길이방향 단면의 장축길이는 변화가 없었으나 단축길이가 줄어들었다. 그 뒤 180℃에서 2분 동안 IR 히터를 통해 열고정을 수행하여 도 12와 같은 폴리머가 분산된 반사편광층을 제조하였다. 제조된 반사편광층의 분산체 성분의 굴절율은 (n_x: 1.88, n_y:1.58, n_z:1.58)이고 기재성분의 굴절율은 1.58였으며, 중합체의 종횡비는 대략 1/180000이고, 층수는 400 레이어이며, 단축길이(두께방향)은 84nm, 장축길이 15.5mm, 평균 광학적 두께는 138nm이었다. 이때 제조된 반사편광필름의 기재층 두께는 59 ㎛이며, 스킨층 두께는 상하면 총합이 170.5㎛이었다.

<실험예1>

상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 반사편광필름에 대하여 다음과 같은 물성을 평가하여 그 결과를 표 1 내지 2에 나타내었다.

1. 상대 휘도

반사편광필름의 휘도를 측정하기 위하여 하기와 같이 수행하였다. 반사필름, 도광판, 확산판, 반사편광필름 및 흡수형 편광필름이 순차적으로 구비된 32" 엣지형 백라이트 유니트 위에 패널을 조립한 시험용 디스플레이를 제조한 후, 탑콘사의 BM-7 측정기를 이용하여 패널상의 9개 지점의 휘도를 측정하여 평균치를 나타내었다.

상대휘도는 실시예 1의 반사편광필름의 휘도를 100으로 기준하였을 때, 다른 실시예 및 비교예의 휘도를 상대적인 백분율 값으로 계산한 결과값이다.

2. 상대 편광도

OTSKA사의 RETS-100 분석설비를 이용하여 λ= 550㎚, λ=650㎚에서 편광도를 측정하였고, 실시예 1의 반사편광필름의 편광도를 100으로 기준하였을 때, 다른 실시예 및 비교예의 편광도를 상대적인 백분율 값으로 계산하였다. 실시예1에 대비하여 편광도가 적을수록 해당 파장에서 편광특성이 좋지 못함을 의미한다.

3. 상대 헤이즈

헤이즈미터(NDH 200, NIPPON DENSHOKU)로 헤이즈를 측정하였고, 실시예 1의 반사편광필름의 헤이즈를 100으로 기준하였을 때, 다른 실시예 및 비교예의 헤이즈값을 상대적인 백분율 값으로 계산하였다. 실시예1에 대비하여 헤이즈 값이 클수록 출사하는 편광의 확산성이 증가함을 의미한다.

		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7
기재층	두께(㎛)	80	70	70	120	120	70	120
분산체	분산형태	랜덤	랜덤	랜덤	랜덤	랜덤	랜덤	랜덤
	평균종횡비	1/5	1/4	1/3	1/7	1/9	1/3.5	1/8
분산체 장축	평균길이	1.03	0.9	0.77	1.17	1.42	0.86	1.36
	0.3 ~ 5㎛인 장축길이를 갖는 분산체 개수(%)	97.9	95.2	92.7	98.6	94.2	96.7	87.5
	분산계수	70.41	62.29	74.41	70.67	90.51	57.56	93.41
	D50/D10	1.88	1.62	2.73	1.91	2.21	1.62	2.87
	D10	0.43	0.45	0.32	0.46	0.38	0.39	0.31
	D50	0.81	0.73	0.53	0.88	0.84	0.63	0.89
상대휘도(%)		100	99.2	99.9	100.5	100.0	92.5	94.2
상대편광도(%)	500㎚	100	97.9	98.6	100	99.9	94.1	91.6
	650㎚	100	98.5	99.9	100	100	89.8	98.9
상대헤이즈(%)		100	100	98.5	100.2	101.6	99.9	110.3

		실시예8	실시예9	비교예5	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
기재층	두께(㎛)	70	70	120	70	120	80	60
분산체	분산형태	랜덤	랜덤	랜덤	랜덤	랜덤	랜덤	비랜덤
	평균종횡비	1/3.1	1/3	1/10.9	1/2.8	1/8	1/2.4	1/180000
분산체 장축	평균길이	0.72	0.7	1.93	0.64	1.65	0.49	15500
	0.3 ~ 5㎛인 장축길이를 갖는 분산체 개수(%)	96.0	95.4	85.3	92.8	90.1	86.4	0
	분산계수	54.12	58.88	75.7	56.28	72	46.25	0
	D50/D10	1.56	2.27	2.46	2.23	2.36	3.11	-
	D10	0.36	0.26	0.62	0.22	0.56	0.18	-
	D50	0.56	0.59	1.54	0.49	1.32	0.56	-
상대휘도(%)		90.5	92.7	89.5	88.3	87.0	88.5	76.4
상대편광도(%)	500㎚	93.0	93.3	86.3	90.1	86.8	92.7	65.2
	650㎚	89.6	91.9	90.4	85.5	91.6	86.3	63.5
상대헤이즈(%)		99.9	99.6	110.5	98.0	113.6	98.9	-

표 1 및 표 2를 통해 확인할 수 있듯이,

분산체 평균종횡비가 1/3을 초과하는 비교예 1, 3 은 실시예들에 비해 휘도가 현저히 감소했고, 가시광선 전영역에서의 편광도 특성이 균일하지 않은 것을 알 수 있다. 비교예 1과 3에서 휘도가 감소한 것은 편광특성 저하 측면뿐만 아니라 빛샘의 증가가 원인임을 예상할 수 있다.

또한, 실시예 중에서도 종횡비가 1/10을 초과한 실시예 10은 실시예 5에 대비하여 휘도가 현저히 저하했는데, 이는 편광특성 저하 측면뿐만 아니라 헤이즈값의 현저한 상승에 따른 광확산성의 증가에 기인한 것임을 예상할 수 있다.

Claims (12)

1. 입사된 광 중 제1 편광은 투과시키고, 제2 편광은 반사시키는 반사편광필름에 있어서,
   상기 반사편광필름은 기재층 및 상기 기재층 내부에 랜덤하게 분산된 복수개의 분산체;를 포함하고,
   상호 직교하는 x, y, z 축 중 상기 분산체 길이방향을 x축이라고 할 때 y축 및 z축 방향에서 상기 기재층과 분산체의 굴절률 차이가 0.05 이하이고, x축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.1 이상이며, 반사편광필름의 y-z 단면을 기준으로 상기 복수개의 분산체는 평균종횡비가 1/3이하이며, 장축의 평균길이가 0.7 ~ 1.5㎛인 반사편광필름.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 기재층은 두께가 20 ~ 180㎛인 반사편광필름.
4. 제1항에 있어서,
   상기 반사편광필름은 상기 기재층의 적어도 일면에 일체로 형성된 스킨층을 더 포함하는 반사편광필름.
5. 제1항에 있어서
   상기 복수개의 분산체 중 장축길이가 0.3 ~ 5㎛ 범위 내 속하는 분산체의 개수는 상기 분산체 전체 개수의 90% 이상인 반사편광필름.
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 분산체 장축길이는 하기 수학식 1에 따른 장축길이에 대한 분산계수가 60 ~ 92%인 반사편광필름.
   [수학식1]
   

   
7. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 분산체에 대한 장축길이별 누적개수분포에서 D₅₀은 0.5 ~ 0.9㎛이며, D₁₀은 0.3㎛ 이상인 반사편광필름.
8. 제7항에 있어서,
   상기 D₁₀인 분산체 장축길이에 대하여 D₅₀인 분산체 장축길이의 비율이 1.6 ~ 2.4 인 반사편광필름.
9. 제1항에 있어서,
   상기 평균 종횡비는 1/10 ~ 1/3인 반사편광필름.
10. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 분산체 중 장축길이가 0.3 ~ 5㎛ 범위 내 속하는 분산체의 개수는 상기 분산체 전체 개수의 90% 이상이며, 상기 복수개의 분산체 장축길이는 하기 수학식 1에 따른 장축길이에 대한 분산계수가 60 ~ 92%인 반사편광필름.
    [수학식1]
    

    
11. 제1항 및 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 반사편광필름을 포함하는 광원어셈블리.
12. 제11항에 따른 광원 어셈블리를 포함하는 액정표시장치.

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