KR102444609B1 - 편광 필름, 그 제조 방법 및 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

제1 소수성 고분자 수지와 이색성 염료를 포함하는 코어층 및 상기 코어층의 양면에 위치하는 제2 소수성 고분자 수지를 포함하는 제1 스킨층과 제2 스킨층을 포함하고, 상기 제1 스킨층, 코어층 및 제2 스킨층이 일체화된 편광 필름을 제공한다.

Description

편광 필름, 그 제조 방법 및 표시 장치{POLARIZING FILM, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND DISPLAY DEVICE}
편광 필름, 그 제조 방법 및 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD) 및 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode device, OLED device)와 같은 표시 장치는 표시판의 외측에 부착되어 있는 편광판(polarizing plate)를 구비한다. 편광판은 특정한 방향으로 진동하는 빛만 통과시키고 그 밖의 빛은 흡수 또는 반사함으로써 표시판으로 입사되는 빛 또는 표시판으로부터 나가는 빛의 방향을 제어할 수 있다.
편광판은 일반적으로 편광자와 이를 보호하기 위한 보호층을 포함한다. 편광자는 예컨대 요오드 또는 이색성 염료를 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)에 흡착 및 배향하여 사용될 수 있으며 보호층은 예컨대 트리아세틸셀룰로오즈(triacetyl cellulose, TAC)가 사용될 수 있다.
그러나 편광자 및 보호층을 포함하는 편광판은 공정이 복잡하고 생산 비용이 높을 뿐만 아니라 편광판의 두께가 두꺼워져 표시 장치의 두께에도 영향을 미칠 수 있다.
이에 따라 수지와 이색성 염료를 용융 연신하여 보호층이 필요하지 않은 편광 필름에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 그러나 필름 제조 공정에서 이색성 염료의 마이그레이션으로 인하여 연신 롤의 오염을 초래하거나 연신전 권취된 시트의 보관시 이색성 염료가 필름 사이로 스며나오는(bleed out) 문제가 발생하여 필름의 외관이 불량해지는 문제가 있다.
일 구현예는 연신 공정에서 이색성 염료의 마이그레이션에 의한 롤의 오염이 발생하지 않고 보관 안정성이 우수한 편광 필름을 제공한다.
다른 구현예는 상기 편광 필름을 구비하는 표시 장치를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 편광 필름의 제조방법을 제공한다.
일 구현예에 따르면, 제1 소수성 고분자 수지와 이색성 염료를 포함하는 코어층 및 상기 코어층의 양면에 위치하는 제2 소수성 고분자 수지를 포함하는 제1 스킨층과 제2 스킨층을 포함하고, 상기 제1 스킨층, 코어층 및 제2 스킨층이 일체화된 편광 필름을 제공한다.
상기 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지는 동일하거나 다를 수 있으며, 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리(메타)아크릴 수지, 폴리스티렌, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 나일론, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 이색성 염료는 제1 소수성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 약 10 중량부, 구체적으로 약 0.5 내지 약 5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 제1 스킨층과 제2 스킨층의 두께의 합과 코어층의 두께는 약 1:4 내지 약 4:1의 비율로 형성될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 제1 소수성 고분자 수지와 이색성 염료를 용융 혼합하여 코어층 형성용 조성물을 제조하고, 제2 소수성 고분자 수지를 용융하여 스킨층 형성용 조성물을 제조하고, 상기 코어층 형성용 조성물을 사이에 두고 양면에 상기 스킨층 형성용 조성물이 위치하도록 공압출하는 공정을 포함하는 편광 필름의 제조 방법을 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 편광 필름을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 편광 필름은 연신 공정에서 이색성 염료의 마이그레이션에 의한 롤의 오염이 발생하지 않고 보관 안정성이 우수하다.
도 1은 일 구현예에 따른 편광 필름의 개략적 단면도이고,
도 2는 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하 도면을 참고하여 일 구현예에 따른 편광 필름을 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 편광 필름의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 제1 소수성 고분자 수지와 이색성 염료를 포함하는 코어층(21) 및 상기 코어층(21)의 양면에 위치하는 제2 소수성 고분자 수지를 포함하는 제1 스킨층(23a)과 제2 스킨층(23b)을 포함하고 상기 제1 스킨층(23a), 코어층(21) 및 제2 스킨층(23b)이 일체화된 편광 필름을 제공한다.
상기 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지는 동일하거나 다를 수 있으며, 예컨대 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 이들의 공중합체와 같은 폴리올레핀 수지; 나일론 및 방향족 폴리아미드와 같은 폴리아미드 수지; 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)와 같은 폴리에스테르 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트와 같은 폴리(메타)아크릴 수지; 폴리스티렌(PS) 및 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체와 같은 폴리스티렌 수지; 폴리카보네이트 수지; 염화비닐계 수지; 폴리이미드 수지; 설폰 수지; 폴리에테르설폰 수지; 폴리에테르-에테르케톤 수지; 폴리페닐렌 설파이드 수지; 비닐리덴클로라이드 수지; 비닐부티랄 수지; 알릴레이트 수지; 폴리옥시메틸렌 수지; 에폭시 수지, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합일 수 있다.
일 구현예에서, 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지는 예컨대 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리(메타)아크릴 수지, 폴리스티렌 수지, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합일 수 있고, 예컨대 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜(PETG), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 나일론(nylon), 이들의 공중합체 또는 이들의 조합일 수 있다.
다른 구현예에서, 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지로 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체(PE-PP)에서 선택된 적어도 둘의 혼합물이 사용될 수 있으며, 다른 구현예에서 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물이 사용될 수 있다.
이 경우 상기 폴리프로필렌(PP)과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)를 약 1:9 내지 약 9:1의 중량비, 약 7:3 내지 약 3:7의 중량비, 약 4:6 내지 약 6:4의 중량비, 더욱 구체적으로는 약 5:5로 포함할 수 있다. 상기 폴리프로필렌(PP)과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 우수한 기계적 강도를 가지면서도 편광 필름의 헤이즈 특성을 효과적으로 개선할 수 있다.
상기 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지가 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체(PE-PP)인 경우 에틸렌기의 함량이 상기 공중합체의 총 함량에 대하여 약 1 내지 50 중량%, 구체적으로 약 1 중량% 내지 약 35 중량%일 수 있다. 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)에서 에틸렌기의 함량이 상기 범위 내인 경우, 상기 폴리프로필렌과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 상분리를 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있다. 또한, 우수한 광 투과도 및 배향성을 가지면서도 연신할 때 연신율을 증가시킬 수 있어서 개선된 편광 특성을 구현할 수 있다.
상기 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지는 약 1 g/10min 내지 약 15 g/10min, 구체적으로는 약 3 g/10min 내지 약 12 g/10min, 보다 구체적으로는 약 5 g/10min 내지 약 10 g/10min의 용융흐름지수(melt flow index, MFI)를 가질 수 있다. 여기서 용융흐름지수(MFI)는 10분당 용융 상태의 고분자가 흘러내리는 양을 나타내는 것으로, 용융 상태의 고분자의 점도와 관련이 있다. 즉 용융흐름지수(MFI)가 작을수록 고분자의 점도가 크고 용융흐름지수(MFI)가 클수록 고분자의 점도가 작음을 알 수 있다. 용융흐름지수(MFI)가 상기 범위 내인 경우, 가공성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 최종 제품의 물성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
상기 폴리프로필렌(PP)은 약 2 g/10min 내지 약 10 g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있고, 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 약 5 g/10min 내지 약 15 g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다. 상기 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 용융흐름지수(MFI)가 상기 범위 내인 경우, 가공성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 최종 제품의 물성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
상기 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지의 용융흐름지수 의 차이는 약 0 내지 약 10 g/10min인 것이 좋다. 이 경우 코어층(21)과 제1/제2 스킨층(23a, 23b)의 계면 특성이 우수하고 가공성이 우수한 편광 필름을 제공할 수 있다.
상기 이색성 염료는 제1 소수성 고분자에 분산되어 있으며, 제1 소수성 고분자 수지의 연신 방향을 따라 일 방향으로 배열되어 있다. 이색성 염료는 소정 파장 영역에 대하여 두 개의 편광 직교 성분 중 하나의 편광 직교 성분만을 투과시킬 수 있다.
상기 이색성 염료는 예컨대 아조계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 아조메틴(azomethine)계 화합물, 인디고이드(indigoid) 또는 티오인디고이드(thioindigoid)계 화합물, 메로시아닌(merocyanine)계 화합물, 1,3-비스 다이시아노메틸렌 인단(1,3-bis(dicyanomethylene)indan)계 화합물, 아쥴렌(azulene)계 화합물, 퀴노프탈로닉(quinophthalonic)계 화합물, 트리페노다이옥사진(triphenodioxazine)계 화합물, 인돌로[2,3,b]퀴녹살린(indolo[2,3,b]quinoxaline)계 화합물, 이미다조[1,2-b]-1,2,4 트리아진(imidazo[1,2-b]-1,2,4 triazines)계 화합물, 테트라진(tetrazines)계 화합물, 벤조(benzo)계 화합물, 나프토퀴논 (naphtoquinones)계 화합물 또는 이들의 조합의 분자 골격을 가지는 화합물을 들 수 있다.
상기 이색성 염료는 제1 소수성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 약 10 중량부, 구체적으로 약 0.5 내지 약 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함됨으로써 편광 필름으로 형성시 투과도를 저하시키지 않으면서도 충분한 편광 특성을 나타낼 수 있다.
상기 편광 필름(20)은 약 90% 이상의 편광 효율을 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 93 내지 99.9%의 편광 효율을 가질 수 있다. 상기 편광 필름(20)은 38% 이상, 예를 들어 40% 이상의 높은 광 투과도에서도 우수한 편광 효율을 나타낼 수 있다. 여기서 편광 효율은 하기 수학식 1에 의해 구해질 수 있다.
[수학식 1]
PE (%) = [(T∥-T⊥)/(T∥+T⊥)]1/2 ⅹ 100
상기 수학식 1에서,
PE는 편광 효율이고,
T∥는 편광 필름의 투과축에 평행으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 투과도이고,
T⊥는 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 투과도이다.
상기 편광 필름(20)은 약 5% 이하, 구체적으로는 약 0.5% 내지 약 3.5%, 보다 구체적으로 약 0.5% 내지 약 2.5%의 헤이즈를 가질 수 있다. 상기 범위의 헤이즈를 가짐으로써, 투과도가 증가하여 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.
상기 제1 스킨층(23a)과 제2 스킨층(23b)의 두께의 합과 코어층(21)의 두께는 약 1:4 내지 약 4:1, 구체적으로 약 1:1 내지 약 1:2의 비율로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 각각의 제1 스킨층(23a) 또는 제2 스킨층(23b)의 두께와 코어층(21)의 두께는 약 1:5 내지 약 5:1, 구체적으로 약 1:1 내지 약 2:1일 수 있다. 상기 제1 스킨층(23a)과 제2 스킨층(23b)의 두께의 합과 코어층(21)의 두께가 상기 범위에 있는 경우 염료의 마이그레이션을 효과적으로 방지하면서 우수한 광학특성(광 투과도, 편광 효율 등)을 확보할 수 있다.
상기 편광 필름(20)에서 상기 코어층(21)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 이색성 염료의 농도에 따라 그 두께를 조절할 수 있으며, 예를 들어 약 0.4 내지 약 125 미크론의 범위에 있을 수 있다.
상기 편광 필름(20)에서 상기 제1 스킨층(23a)과 제2 스킨층(23b)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 각각 약 2 내지 약 25 미크론의 범위에 있다. 상기 범위에서 편광 필름(20)의 광 투과도와 편광 효율을 용이하게 조절할 수 있으며 박형화된 편광 필름(20)을 구현할 수 있다.
상기 편광 필름(20)은 상기 제1 스킨층(23a), 코어층(21) 및 제2 스킨층(23b)이 일체화되어 제작된다. 구체적으로 상기 편광 필름(20)은 제1 소수성 고분자 수지와 이색성 염료를 용융 혼합하여 코어층 형성용 조성물을 제조하고, 제2 소수성 고분자 수지를 용융하여 스킨층 형성용 조성물을 제조하고, 상기 코어층 형성용 조성물을 중앙에 위치하게 하고 양면에 상기 스킨층 형성용 조성물이 위치하도록 공압출하는 공정으로 제조될 수 있다.
상기 코어층 형성용 조성물은 제1 소수성 고분자 수지의 녹는점(melting point, Tm) 이상의 온도에서 제1 소수성 고분자 수지와 이색성 염료를 용융 혼합하여 제조할 수 있다.
상기 코어층 형성용 조성물은 고체 형태의 제1 소수성 고분자 수지와 이색성 염료를 용융 혼합하여 제조되는 것으로, 고형분 함량이 약 90중량% 이상일 수 있으며, 예컨대 용매를 포함하지 않을 수 있다.
상기 스킨층 형성용 조성물은 제2 소수성 고분자 수지를 제2 소수성 고분자 수지의 녹는점(Tm) 이상의 온도에서 용융하여 제조될 수 있다.
상기 제조된 코어층 형성용 조성물과 스킨층 형성용 조성물을 공압출기(co-extruder)로 압출하여 시트를 제조하여 이를 일축 연신하여 편광 필름(20)을 제조한다. 즉 공압출기의 제1 압출기로는 코어층 형성용 조성물을 공급하고 제2 압출기로는 스킨층 형성용 조성물을 공급하여 코어층(21)을 사이에 두고 코어층(21)의 양 표면에 제1/제2 스킨층(23a, 23b)이 위치하는 시트를 제조할 수 있다.
이때 공압출기의 스크류 속도를 조절하여 코어층(21)과 제1/제2 스킨층(23a, 23b)의 두께를 조절할 수 있다. 즉 코어층 형성용 조성물을 공급하는 제1 압출기와 스킨층 형성물 조성물을 공급하는 제2 압출기의 스크류 속도를 약 1:4 내지 약 4:1, 구체적으로 약 1:1 내지 약 1:2의 비율로 조절함으로써 코어층(21)과 제1/제2 스킨층(23a, 23b)의 두께를 조절할 수 있다.
이와 같이 공압출 공정 후 제조된 시트를 일축연신하여 편광 필름(20)을 제조한다. 이와 같이 공압출 공정 후 연신 공정에 의해 제조된 편광 필름(20)은 코어층(21)과 제1/제2 스킨층(23a, 23b)의 계면박리가 일어나지 않는 일체화된 구성을 가질 수 있다. 또한 공압출 공정에서 코어층(21)의 표면에 제1/제2 스킨층(23a, 23b)이 존재하므로 연신전 시트를 권취하여 보관시 표면에 이색성 염료가 노출되지 않아 시트의 보관 안정성을 높일 수 있으며, 연신시 이색성 염료에 의한 롤의 오염을 막을 수 있다.
상기 일축 연신하는 단계는 약 30 내지 200℃의 온도에서 약 400% 내지 약 1200%의 연신율로 연신할 수 있다. 여기서 연신율은 상기 시트의 연신 전 길이와 연신 후 길이의 비율을 말하는 것으로, 일축 연신 후 시트가 늘어난 정도를 의미한다.
상기 편광 필름(20)은 다양한 표시 장치에 적용될 수 있다.
상기 표시 장치는 액정 표시 장치일 수 있다.
도 2는 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 2를 참고하면, 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(10) 및 상기 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부에 위치하는 편광 필름(20)을 포함한다.
액정 표시 패널(10)은 트위스트 네마틱(twist nematic, TN) 모드, 수직 배향(patterned vertical alignment, PVA) 모드, 평면 정렬 스위칭(in plane switching, IPS) 모드, OCB(optically compensated bend) 모드 등일 수 있다.
액정 표시 패널(10)은 제1 표시판(100), 제2 표시판(200) 및 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 개재되어 있는 액정층(300)을 포함한다.
제1 표시판(100)은 예컨대 기판(도시하지 않음) 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터(도시하지 않음) 및 이에 연결되어 있는 제1 전기장 생성 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있고, 제2 표시판(200)은 예컨대 기판(도시하지 않음) 위에 형성되어 있는 색 필터(도시하지 않음) 및 제2 전기장 생성 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 색 필터가 제1 표시판(100)에 포함될 수도 있고, 제1 전기장 생성 전극과 제2 전기장 생성 전극이 제1 표시판(100)에 함께 위치할 수도 있다.
액정층(300)은 복수의 액정 분자를 포함할 수 있다. 액정 분자는 양 또는 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 액정 분자가 양의 유전율 이방성을 가지는 경우 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 평행을 이루도록 배향되고 전기장이 인가된 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향될 수 있다. 이와 반대로, 액정 분자가 음의 유전율 이방성을 가지는 경우 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 수직하게 배향되고 전기장이 인가된 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 평행하게 배향될 수 있다.
편광 필름(20)은 액정 표시 패널(10)의 외측에 위치하며, 도면에는 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부에 각각 형성된 것으로 도시하였지만 이에 한정되지 않고 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부 중 어느 하나에만 형성될 수도 있다.
편광 필름(20)은 전술한 바와 같이 폴리올레핀 수지와 이색성 염료를 포함하며, 자세한 내용은 전술한 바와 같다.
상기 표시 장치는 유기 발광 표시 장치일 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 3을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치는 베이스 기판(410), 하부 전극(420), 유기 발광층(430), 상부 전극(440), 봉지 기판(450), 위상차 필름(460) 및 편광 필름(20)을 포함한다.
베이스 기판(410)은 유리 또는 플라스틱으로 만들어질 수 있다.
하부 전극(420) 및 상부 전극(440) 중 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)일 수 있다. 애노드는 정공(hole)이 주입되는 전극으로, 일 함수(work function)가 높고 발광된 빛이 외부로 나올 수 있는 투명 도전 물질로 만들어질 수 있으며 예컨대 ITO 또는 IZO일 수 있다. 캐소드는 전자(electrode)가 주입되는 전극으로, 일 함수가 낮고 유기 물질에 영향을 미치지 않는 도전 물질로 만들어질 수 있으며 예컨대 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba)에서 선택될 수 있다.
유기 발광층(430)은 하부 전극(420)과 상부 전극(440)에 전압이 인가되었을 때 빛을 낼 수 있는 유기 물질을 포함한다.
하부 전극(420)과 유기 발광층(430) 사이 및 상부 전극(440)과 유기 발광층(430) 사이에는 부대층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 부대층은 전자와 정공의 균형을 맞추기 위한 정공 전달층(hole transporting layer), 정공 주입층(hole injecting layer), 전자 주입층(electron injecting layer) 또는 전자 전달층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다.
봉지 기판(450)은 유리, 금속 또는 고분자로 만들어질 수 있으며, 하부 전극(420), 유기 발광층(430) 및 상부 전극(440)을 봉지하여 외부로부터 수분 및/또는 산소가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
위상차 필름(460)은 편광 필름(20)을 통과한 빛을 원편광시켜 위상차를 발생시킬 수 있으며 빛의 반사, 흡수에 영향을 미칠 수 있다. 위상차 필름(460)은 경우에 따라 생략될 수 있다.
편광 필름(20)은 빛이 나오는 측에 배치될 수 있다. 예컨대 베이스 기판(410) 측으로 빛이 나오는 배면 발광(bottom emission) 구조인 경우 베이스 기판(410)의 외측에 배치될 수 있고, 봉지 기판(450) 측으로 빛이 나오는 전면 발광(top emission) 구조인 경우 봉지 기판(450)의 외측에 배치될 수 있다.
편광 필름(20)은 전술한 바와 같이 폴리올레핀 수지와 이색성 염료를 포함하는 것으로, 외광을 흡수하는 광 흡수층으로 작용하여 외광 반사에 의해 표시 특성이 불량해지는 것을 방지할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
코어층 형성용 조성물(A)의 제조
폴리프로필렌 (HU300, 삼성토탈사) 60 중량부, 폴리프로필렌-에틸렌 공중합체(RJ581, 삼성토탈사) 40 중량부를 혼합한 폴리올레핀 혼합 수지 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1 내지 4로 표현되는 이색성 염료 1 중량부를 혼합하여 코어층 형성용 조성물(A)을 준비한다. 각 이색성 염료의 사용량은 다음과 같다: 하기 화학식 1로 표현되는 이색성 염료 (황색, λmax = 385nm, 이색비= 7.0) 0.200 중량부, 하기 화학식 2로 표현되는 이색성 염료 (황색, λmax = 455nm, 이색비= 6.5) 0.228 중량부, 하기 화학식 3으로 표현되는 이색성 염료 (적색, λmax = 555nm, 이색비= 5.1) 0.286 중량부 및 하기 화학식 4로 표현되는 이색성 염료 (청색, λmax = 600nm, 이색비= 4.5) 0.286 중량부.
[화학식 1]
Figure 112014128692692-pat00001
[화학식 2]
Figure 112014128692692-pat00002
[화학식 3]
Figure 112014128692692-pat00003
[화학식 4]
Figure 112014128692692-pat00004
)
코어층 형성용 조성물(B)의 제조
상기 화학식 1 내지 4로 표현되는 이색성 염료의 함량을 각각 0.400 중량부, 0.456 중량부, 0.572 중량부 및 0.572 중량부 (총 2중량부)로 변경한 것을 제외하고 코어층 형성용 조성물(A)과 동일한 방법으로 코어층 형성용 조성물(B)를 제조한다.
스킨층 형성용 조성물(C)의 제조
폴리프로필렌 (HU300, 삼성토탈사) 60 중량부, 폴리프로필렌-에틸렌 공중합체 (RJ581, 삼성토탈사) 40 중량부를 혼합하여 스킨층 형성용 조성물(C)을 준비한다.
연신전 편광 필름(시트)의 제조
비교제조예 1
상기 코어층 형성용 조성물(A)를 Collin사 E20T 2대로 구성된 공압출기의 제1 압출기에 투입하여 용융, 제막하여 시트를 제조한다. 제1 압출기의 압출 온도는 230℃, 스크류 속도는 40rpm이며, 캐스팅롤의 온도는 80℃로 터치롤을 사용하지 않고 오픈 캐스팅 방식으로 183㎛ 두께의 시트를 제조한다.
제조예 1
코어층 형성용 조성물(A)를 Collin사 E20T 2대로 구성된 공압출기의 제1 압출기에 투입하고, 스킨층 형성용 조성물(C)을 제2 압출기에 투입하여 용융, 제막하여 시트를 제조한다. 제1 압출기의 압출 온도는 230℃, 스크류 속도는 40rpm이며, 제2 압출기의 압출 온도는 230℃, 스크류 속도는 20rpm이며, 캐스팅롤의 온도는 80℃로 터치롤을 사용하지 않고 오픈 캐스팅 방식으로 183㎛ 두께의 시트를 제조한다.
제조예 2
제2 압출기의 스크류 속도가 30rpm인 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 259㎛ 두께의 시트를 제조한다.
제조예 3
제2 압출기의 스크류 속도가 40rpm인 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 330㎛ 두께의 시트를 제조한다.
제조예 4
제2 압출기에 투입한 수지가 HU300 (삼성토탈사, 폴리프로필렌)이고 제2 압출기의 스크류 속도가 40rpm인 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 336㎛ 두께의 시트를 제조한다.
제조예 5
제2 압출기에 투입한 수지가 HF351 (삼성토탈사, 폴리프로필렌)이고 제2 압출기의 스크류 속도가 40rpm인 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 332㎛ 두께의 시트를 제조한다.
제조예 6
제2 압출기에 투입하는 수지가 RP5050 (폴리미래사, 폴리프로필렌-에틸렌 공중합체)이고 제2 압출기의 스크류 속도가 40rpm인 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 327㎛ 두께의 시트를 제조한다.
제조예 7
제1 압출기에 투입하는 수지가 제조예 2에서 얻은 코어층 형성용 조성물 (B)이고, 제1 압출기의 스크류 속도가 20rpm인 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 180㎛ 두께의 시트를 제조한다.
편광 필름의 제조
비교제조예 1 및 제조예 1 내지 7에서 제조된 시트를 각각 45mm x 30mm 크기로 절단한 후 Instron사의 인장 시험기를 이용하여 120℃ 온도에서 900% 배율로 일축 연신하여 비교예 1 및 실시예 1 내지 7의 편광 필름을 제조하였다.
염료의 마이그레이션 평가
(1) 육안평가
비교제조예 1 및 제조예 1 내지 7에 따른 연신전 시트를 실온에 7일간 방치한 후 필름 표면의 백탁 정도를 육안으로 확인한다. 압출 제막 직후에는 시트 표면의 광택도가 높지만, 실온 보관 시간에 따라 염료가 시트 표면으로 마이그레이션되는 경우에는 시트 표면의 광택도가 저하되어 육안 관찰 시 백탁 현상으로 나타난다. 그 정도를 하기와 점수화하여 상대 평가하여 그 결과를 표 1에 기재한다.
5점 : 백탁 발생 없음
4점 : 시트 표면적의 25% 미만의 면적에 백탁 발생
3점 : 시트 표면적의 25% 이상, 50% 미만의 면적에 백탁 발생
2점 : 시트 표면적의 50% 이상, 75% 미만의 면적에 백탁 발생
1점 : 시트 표면적의 75% 이상의 면적에 백탁 발생
(2) 점착 테이프 테스트
UV-VIS Spectrophotometer (JASCO사, V-7100)를 이용하여 투명 테이프 (3M사, ScotchTM Tape, Cat. 122A)의 초기 흡광 스펙트럼(A1)을 측정한 후, 비교제조예 1 및 제조예 1 내지 7에 따른 연신 전 시트의 표면에 부착한 상태로 85℃ 오븐에 24시간 방치한다. 이후 시트 표면으로부터 투명 테이프를 탈착하여 테이프의 흡광 스펙트럼(A2)을 측정한다. 이 두 스펙트럼의 차이(A2-A1)가 오븐 방치 과정에서 시트로부터 투명 테이프의 점착층으로 전사된 염료의 흡광 스펙트럼(A3)이다.
상기 흡광 스펙트럼에서 4종 염료 각각의 최대 흡수 파장에서의 흡광도(A3)를 수치화하여 정량 비교하여 표 1에 기재한다.
육안평가(점) 흡광도(A3)
385nm 455nm 555nm 600nm
비교제조예 1 1 0.0352 0.0126 0.0026 0.0023
제조예 1 4 0.0164 0.0065 0.0007 0.0002
제조예 2 5 0.0062 0.0023 0.0005 0.0002
제조예 3 5 0.0032 0.0009 0.0004 0.0003
제조예 4 5 0.0011 0.0005 0.0006 0.0007
제조예 5 5 0.0034 0.0011 0.0007 0.0010
제조예 6 5 0.0099 0.0037 0.0002 0.0004
제조예 7 4 0.0175 0.0070 0.0008 0.0003
표 1을 참조하면, 단일층으로 구성된 비교제조예 1의 시트에 비해 제1 스킨층/코어층/제2 스킨층의 3층 구조로 구성된 제조예 1 내지 7의 시트가 백탁 발생 정도가 낮으며 흡광도(A3)도 낮은 것을 확인할 수 있다. 이는 제1 스킨층과 제2 스킨층이 코어층에 존재하는 이색성 염료의 마이그레이션을 막아주었기 때문인 것으로 생각된다.
편광 필름의 광학 물성 평가 (광 투과도와 편광 효율)
비교예 1, 실시예 3 및 실시예 7의 편광 필름의 광 투과도(Ts)와 편광 효율을 측정하여 하기 표 2에 기재한다. 광 투과도는 편광 필름의 투과축에 평행하게 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도와 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도를 각각 측정하며, UV-VIS spectrophotometer(JASCO, V-7100)를 사용하여 측정한다.
상기 측정한 광 투과도를 이용하여 하기 수학식 1에 따라 편광 효율을 구한다.
[수학식 1]
PE (%) = [(T∥-T⊥)/(T∥+T⊥)]1/2 ⅹ 100
상기 수학식 1에서,
PE는 편광 효율이고,
T∥는 편광 필름의 투과축에 평행으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도이고,
T⊥는 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도이다.
측정된 광 투과도와 편광 효율을 하기 표 2에 기재한다.
편광 필름의 두께(㎛) 광 투과도(%) 편광 효율(%)
비교예 1 23 40.49 98.80
실시예 3 41.3 40.50 98.75
실시예 7 22.0 40.47 98.71
표 2를 참조하면, 단일층으로 구성된 비교예 1의 편광 필름과 제1 스킨층/코어층/제2 스킨층의 3층 구조로 구성된 실시예 3과 실시예 7의 편광 필름 동일한 광 투과도에서 유사한 편광 효율을 보임을 알 수 있다. 이는 제1 스킨층과 제2 스킨층으로 편광 특성이 저하되지 않음을 보여주는 것이다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 액정 표시 패널 20 : 편광 필름
21: 코어층 23a: 제1 스킨층
23b: 제2 스킨층 100: 제1 표시판
200: 액정층 300: 제2 표시판
410: 베이스 기판 420: 하부 전극
430: 유기 발광층 440: 상부 전극
450: 봉지 기판 460: 위상차 필름

Claims (15)

  1. 제1 소수성 고분자 수지와 이색성 염료를 포함하는 코어층 및
    상기 코어층의 양면에 위치하는 제2 소수성 고분자 수지를 포함하는 제1 스킨층과 제2 스킨층을 포함하고,
    상기 제1 스킨층, 코어층 및 제2 스킨층이 일체화되고,
    상기 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리(메타)아크릴 수지, 폴리스티렌, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하되, 폴리비닐알코올을 포함하지 않는, 편광 필름.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지는 동일하거나 서로 상이한 편광 필름.
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 나일론, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 편광 필름.
  5. 제1항에서,
    상기 이색성 염료는 제1 소수성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되어 있는 편광 필름.
  6. 제5항에서,
    상기 이색성 염료는 제1 소수성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부로 포함되어 있는 편광 필름.
  7. 제1항에서,
    상기 제1 스킨층과 제2 스킨층의 두께의 합과 코어층의 두께는 1:4 내지 4:1의 비율로 존재하는 편광 필름.
  8. 제1 소수성 고분자 수지와 이색성 염료를 용융 혼합하여 코어층 형성용 조성물을 제조하고,
    제2 소수성 고분자 수지를 용융하여 스킨층 형성용 조성물을 제조하고,
    상기 코어층 형성용 조성물을 사이에 두고 양면에 상기 스킨층 형성용 조성물이 위치하도록 공압출하는 공정
    을 포함하는 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제7항중 어느 하나의 항에 따른 편광 필름의 제조방법으로,
    상기 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리(메타)아크릴 수지, 폴리스티렌, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하고, 폴리비닐알코올을 포함하지 않는,
    편광 필름의 제조 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지는 동일하거나 서로 상이한 편광 필름의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 제8항에서,
    상기 제1 소수성 고분자 수지와 제2 소수성 고분자 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 나일론, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 편광 필름의 제조 방법.
  12. 제8항에서,
    상기 이색성 염료는 제1 소수성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 필름의 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 이색성 염료는 제1 소수성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부로 포함되는 필름의 제조 방법.
  14. 제8항에서,
    상기 제1 스킨층과 제2 스킨층의 두께의 합과 코어층의 두께는 1:4 내지 4:1의 비율로 형성되는 편광 필름의 제조방법.
  15. 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제7항중 어느 하나의 항에 따른 편광 필름을 포함하는 표시 장치.
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