KR102566192B1 - 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치 - Google Patents

편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치 Download PDF

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements

Abstract

편광자 및 상기 편광자의 하부면에 순차적으로 적층된 제1위상차층, 제2위상차층을 포함하고, 상기 제1위상차층은 단파장 분산성이 1 내지 1.03이고, 장파장 분산성이 0.98 내지 1이고, 파장 550nm에서 면내 위상차가 220nm 내지 270nm이고, 상기 제2위상차층은 단파장 분산성이 1 내지 1.1, 장파장 분산성이 0.96 내지 1이고, 파장 550nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 130nm이고, 두께(d, 단위: ㎛)에 대한 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth, 단위: nm)의 비 Rth/d가 -33nm/㎛ 내지 -15nm/㎛인 것인 편광판, 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치{POLARIZING PLATE AND OPTICAL DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.
유기발광소자 표시장치는 외부광의 반사로 인하여 시인성과 콘트라스트가 떨어질 수 있고, 이를 해소하기 위해 편광자와 위상차 필름을 포함하는 편광판을 사용함으로써 반사된 외부광이 외부로 새어나오지 않게 하게 반사방지 기능을 구현할 수 있다.
종전 위상차 필름은 롤투롤 방식으로 편광자에 합지하기 위해 미연신된 필름을 길이 방향 또는 폭 방향으로 연신함으로써 제조되었다. 그럴 경우 각도의 최적화가 이루어지지 않아 편광판의 반사율이 높고 사용에 어려움이 있었다. 이를 해결하기 위해 편광자 투과축과 위상차 필름의 지상축 간의 각도를 조절하기 위해 롤원단을 펼친 후 각도를 Tilt하여 커팅하고 편광자에 부착할 수 밖에 없어 버려지는 위상차 필름이 많았다. 종전 미연신된 필름을 경사 방향으로 연신함으로써 위상차 필름을 제조하는 방법이 있었다. 그러나, 이 방법의 경우에는 목표한 위상차값을 맞추기 위해 후막의 필름이 필요하고, 필름 전폭의 균일도 제어가 어렵다는 문제점이 있었다.
최근 위상차 필름의 재료 개발로 인하여, 기재 필름 또는 임의의 위상차 필름에 액정 등으로 코팅층을 형성함으로써 위상차 필름을 제조하는 방법이 개발되었다. 그러나, 이 방법의 경우에는 액정을 일정 각도로 배향하기 위해 필요한 배향막이 필수적으로 제품에 포함되어야 하고, 이물이 발생하는 원인이 되었다. 또한, 액정의 조성 특성 상 UV 영역의 흡수율이 높고, 그리하여 UV 내광성이 떨어진다는 문제가 발생하고, 기재 필름과의 코팅층과의 밀착력의 부족하여 접착제를 사용하여 합지해야 한다는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 10-2013-0103595호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 박막화 효과가 우수하고 정면 반사율과 측면 반사율이 현저하게 낮은 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 모든 파장에서 정면 반사율과 측면 반사율이 낮은 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 내광 신뢰성이 우수한 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 편광판을 포함하는 광학표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점은 편광판이다.
1.편광판은 편광자 및 상기 편광자의 하부면에 순차적으로 적층된 제1위상차층, 제2위상차층을 포함하고, 상기 제1위상차층은 단파장 분산성이 1 내지 1.03이고, 장파장 분산성이 0.98 내지 1이고, 파장 550nm에서 면내 위상차가 220nm 내지 270nm이고, 상기 제2위상차층은 단파장 분산성이 1 내지 1.1, 장파장 분산성이 0.96 내지 1이고, 파장 550nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 130nm이고, 두께(d, 단위: ㎛)에 대한 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth, 단위: nm)의 비 Rth/d가 -33nm/㎛ 내지 -15nm/㎛이다.
2.1에서, 상기 제1위상차층은 경사 연신된 필름이고, 상기 제2위상차층은 경사 연신된 코팅층일 수 있다.
3.1-2에서, 상기 제2위상차층은 상기 제1위상차층에 직접적으로 형성될 수 있다.
4.1-3에서, 상기 제1위상차층은 상기 편광자의 투과축을 기준으로 지상축이 +65° 내지 +75° 또는 -65° 내지 -75°의 각도를 이룰 수 있다.
5.1-4에서, 상기 제2위상차층은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 -200nm 내지 -100nm일 수 있다.
6.1-5에서, 상기 제2위상차층은 두께가 2㎛ 내지 8㎛일 수 있다.
7.1-6에서, 상기 제1위상차층의 지상축과 제2위상차층의 지상축이 이루는 각도는 58° 내지 70°일 수 있다.
8.1-7에서, 상기 제1위상차층의 단파장 분산성에 대한 제2위상차층의 단파장 분산성의 비율이 1 내지 1.08일 수 있다.
9.1-8에서, 상기 제1위상차층의 장파장 분산성에 대한 제2위상차층의 장파장 분산성의 비율이 0.96 내지 1이 될 수 있다.
10.1-9에서, 상기 제1위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 1 내지 1.4, 상기 제2위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 -2 내지 0이 될 수 있다.
11. 1-10에서, 상기 제2위상차층은 비액정층일 수 있다.
12. 11에서, 상기 제2위상차층은 셀룰로스 에스테르계, 스티렌계 중 1종 이상을 포함하고, 상기 셀룰로스 에스테르계, 상기 스티렌계는 각각 할로겐, 니트로, 알킬, 알케닐, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 할로겐 함유 작용기 중 1종 이상으로 치환된 것인 제2위상차층용 조성물로 형성될 수 있다.
13.11에서, 상기 제1위상차층과 상기 제2위상차층의 적층체는 하기 식 1의 두께 방향 위상차 변화량(△Rth)이 10nm 이하가 될 수 있다:
[식 1]
△Rth = │Rth(0hr) - Rth(120hr)│
(상기 식 1에서,
Rth(0hr)은 제1위상차층과 제2위상차층 적층체의 파장 550nm에서 최초 Rth의 절대값(단위:nm),
Rth(120hr)은 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체에 파장 360nm의 광을 720mJ/cm2의 광량으로 120시간 조사한 후 상기 적층체의 파장 550nm에서 Rth의 절대값(단위:nm)).
14.1-13에서, 상기 제2위상차층의 지상축은 상기 편광자의 투과축을 기준으로 +6° 내지 +8° 또는 -6° 내지 -8°를 이룰 수 있다.
15.1-14에서, 상기 제1위상차층의 하부면에 프라이머층이 형성될 수 있다.
16.15에서, 상기 프라이머층은 평균 입경(D50) 1nm 내지 500nm의 입자를 포함할 수 있다.
17.16에서, 상기 입자는 규소 산화물, 티타늄 산화물 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
18.1-17에서, 상기 편광자의 상부면에 보호 필름이 더 적층될 수 있다.
본 발명의 광학표시장치는 본 발명의 편광판을 포함한다.
본 발명은 박막화 효과가 우수하고 정면 반사율과 측면 반사율이 현저하게 낮은 편광판을 제공하였다.
본 발명은 모든 파장에서 정면 반사율과 측면 반사율이 낮은 편광판을 제공하였다.
본 발명은 내광 신뢰성이 우수한 편광판을 제공하였다.
본 발명은 상기 편광판을 포함하는 광학표시장치를 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 2는 본 발명 일 실시예의 편광판 중 편광자의 투과축, 제1위상차층의 지상축(slow axis), 제2위상차층의 지상축의 배치 관계를 나타낸 것이다.
첨부한 도면을 참고하여 실시예에 의해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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 구성 요소에 대해서는 동일한 명칭을 사용하였다. 도면에서 각 구성 요소의 길이, 크기는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 본 발명이 도면에 기재된 각 구성 요소의 길이, 크기에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 '상부'와 '하부'는 도면을 기준으로 정의한 것이고, 보는 시각에 따라 '상부'가 '하부'로 '하부'가 '상부'로 변경될 수 있다.
본 명세서에서 '면내 위상차(Re)'는 하기 식 A로 표시되고, '두께 방향 위상차(Rth)'는 하기 식 B로 표시되고, '이축성 정도(NZ)'는 하기 식 C로 표시될 수 있다:
[식 A]
Re = (nx - ny) x d
[식 B]
Rth = ((nx + ny)/2 - nz) x d
[식 C]
NZ = (nx - nz)/(nx - ny)
(상기 식 A 내지 식 C에서, nx, ny, nz는 측정 파장에서 각각 광학 소자의 지상축(slow axis) 방향, 진상축(fast axis) 방향, 두께 방향의 굴절률이고, d는 광학 소자의 두께(단위:nm)이다). 상기 식 A 내지 식 C에서 측정 파장은 450nm, 550nm 또는 650nm가 될 수 있다.
본 명세서에서 '단파장 분산성'은 Re(450)/Re(550)이고, '장파장 분산성'은 Re(650)/Re(550)이고, Re(450), Re(550), Re(650)은 각각 위상차층 단독 또는 위상차층 적층체의 파장 450nm, 550nm 및 650nm에서의 면내 위상차(Re)를 의미한다.
본 명세서에서 각도 기재시 '+'는 기준을 중심으로 반시계 방향, '-'는 기준을 중심으로 시계 방향을 의미한다.
본 명세서에서 수치 범위를 나타낼 때 'X 내지 Y'는 X 이상 Y 이하(X≤ 그리고 ≤Y)를 의미한다.
본 발명의 발명자는 편광자의 하부면에 파장 550nm에서 면내 위상차가 220nm 내지 270nm인 제1위상차층, 파장 550nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 130nm인 제2위상차층이 순차적으로 적층된 편광판으로서, 제1위상차층의 하부면에 하기 상술되는 제2위상차층을 직접적으로 형성하였다. 그 결과, 박막화 효과를 얻음과 동시에 제1위상차층과 제2위상차층의 파장 분산성의 차이를 줄여 모든 파장에서 정면 반사율과 측면 반사율을 낮추고 편광판의 내광 신뢰성을 높일 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 경사 연신된 제2위상차층을 구비하고 제2위상차층의 두께(d, 단위:㎛)에 대한 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth, 단위:nm)의 비 Rth/d가 -33nm/㎛ 내지 -15nm/㎛가 되도록 하였으며, 제2위상차층을 하기에서 상술하는 셀룰로스 에스테르계 폴리머, 폴리스티렌계 폴리머 중 1종 이상을 포함하는 조성물로 형성하였다.
이하, 본 발명 일 실시예의 편광판을 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1을 참고하면, 편광판은 편광자(110), 편광자(110)의 상부면에 적층된 보호 필름(140), 편광자(110)의 하부면에 순차적으로 적층된 제1위상차층(120), 제2위상차층(130)을 포함한다.
제2위상차층(130)은 제1위상차층(120)에 직접적으로 형성될 수 있다. 상기 "직접적으로 형성"은 제1위상차층과 제2위상차층 사이에 임의의 다른 점착층, 접착층이 개재되지 않음을 의미한다.
제1위상차층(120)은 정파장 분산성으로서, 단파장 분산성이 1 내지 1.03이고, 장파장 분산성이 0.98 내지 1이고, 파장 550nm에서 면내 위상차가 220nm 내지 270nm이다. 상기 범위에서, 편광판 사용시 정면과 측면에서 반사율을 낮출 수 있다.
바람직하게는, 제1위상차층은 단파장 분산성이 1 내지 1.02이고, 장파장 분산성이 0.99 내지 1, 0.995 내지 1이고, 파장 550nm에서 면내 위상차가 220nm 내지 250nm이다.
일 구체예에서, 제1위상차층(120)은 파장 450nm에서 면내 위상차가 220nm 내지 280nm, 바람직하게는 220nm 내지 278nm, 더 바람직하게는 220nm 내지 257nm, 파장 650nm에서 면내 위상차가 210nm 내지 270nm, 바람직하게는 215nm 내지 267nm, 바람직하게는 215nm 내지 250nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제1위상차층의 단파장 분산성, 장파장 분산성에 용이하게 도달할 수 있다.
제1위상차층(120)은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 110nm 내지 200nm, 바람직하게는 120nm 내지 160nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면 반사율의 개선 효과가 있을 수 있다.
제1위상차층(120)은 파장 550nm에서 이축성 정도가 1 내지 1.4, 바람직하게는 1 내지 1.3이 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면 반사율 개선 효과가 있을 수 있다.
제1위상차층(120)은 광학적으로 투명한 수지로 형성된 필름을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1위상차층(120)은 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로오스계, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트(PET), 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 수지로 된 필름이 될 수 있다. 바람직하게는, 상기 단파장 분산성, 장파장 분산성을 확보하기 위하여 고리형 폴리올레핀계 필름을 포함할 수 있다. 고리형 폴리올레핀계 필름은 본 발명의 편광판에 있어서, 정면 반사율 개선 면에서 효과를 제공할 수 있다.
제1위상차층(120)은 두께가 10㎛ 내지 60㎛, 구체적으로 20㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
제1위상차층(120)은 광학적으로 투명한 수지로 형성된 미연신 상태의 필름을 연신시켜 제조될 수 있고, 추후 롤투롤(roll to roll)로 편광자에 적층되어 편광판을 제조할 수 있게 함으로써 공정성을 개선할 수 있다.
일 구체예에서, 제1위상차층(120)은 미연신 상태의 필름의 길이 방향(machine direction)에 대해 소정의 각도로 기울어진 방향으로 경사 연신된 경사 연신된 필름으로서, 필름의 길이 방향에 대해 경사된 지상축을 확보할 수 있다. 경사 연신의 방법은 당업자에게 알려진 통상의 방법에 따라 수행될 수 있다.
제1위상차층은 편광자의 투과축을 기준으로 지상축이 +65° 내지 +75° 또는 -65° 내지 -75°의 각도로 기울어져 있을 수 있다. 상기 범위로 기울어짐으로써 제2위상차층의 지상축과 소정 각도를 만족함으로써 정면과 측면 모두에서 반사율을 낮출 수 있다. 바람직하게는, 상기 각도는 +68° 내지 +73° 또는 -68° 내지 -73°, 더 바람직하게는 +69° 내지 +72° 또는 -69° 내지 -72°가 될 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 제1위상차층(120)은 점착층에 편광자(110)에 점착될 수 있다. 점착제는 예를 들면 광경화형 점착제, 감압 점착제(PSA) 중 하나 이상으로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
제1위상차층은 제2위상차층과 함께 상호 작용함으로써 각 파장별 선편광을 원편광으로 바꾸어줌으로써 원편광도를 높혀 편광판의 정면 및 측면의 반사율을 낮출 수 있다. 하기 상술되는 바와 같이 제2위상차층은 제1위상차층에 제2위상차층용 조성물을 코팅하여 코팅층을 형성한 후 경사 연신함으로써 제조될 수 있다. 이와 같이 경사 연신된 제2위상차층을 구비함에 있어서, 제2위상차층의 지상축과 편광자의 투과축의 각도를 +6° 내지 +8° 또는 -6° 내지 -8°의 각도로 조절하였다.
한편, 제1위상차층과 제2위상차층이 서로 다른 파장 분산성 차이를 갖는 층일 경우 제1위상차층과 제2위상차층의 파장 분산성의 차이가 커지게 되면 파장별 원편광도(2층을 지나고 나서 선편광이 원편광도로 바뀌는 비율)가 떨어져 반사 성능이 떨어지게 된다. 제1위상차층과 제2위상차층이 점착층, 접착층 없이 적층되는 경우 제2위상차층의 두께에 대한 파장 550nm에서 두께 방향 위상차의 비를 특정 범위로 하고, 편광자의 투과축을 기준으로 제2위상차층의 지상축을 +6° 내지 +8° 또는 -6° 내지 -8°로 제어함으로써 상술한 파장별 원편광도를 최대한 높여 파장별 반사 성능이 현저하게 개선될 수 있으며 롤 투 롤에 의한 편광판 제조 공정성을 개선할 수 있었다.
일 구체예에서, 제1위상차층과 제2위상차층 간의 단파장 분산성의 비[제1위상차층의 단파장 분산성에 대한 제2위상차층의 단파장 분산성의 비율, (제2위상차층의 단파장 분산성)/(제1위상차층의 단파장 분산성)]가 1 내지 1.08, 바람직하게는 1 내지 1.07, 제1위상차층과 제2위상차층 간의 장파장 분산성의 비[제1위상차층의 장파장 분산성에 대한 제2위상차층의 장파장 분산성의 비율, (제2위상차층의 장파장 분산성)/(제1위상차층의 장파장 분산성)]가 0.96 내지 1, 0.97 내지 1이 될 수 있다. 상기 범위에서, 파장별 반사율을 낮출 수 있다.
제2위상차층(130)은 하기 상술되는 바와 같이 제1위상차층의 하부면에 제2위상차층용 조성물을 코팅하여 코팅층을 형성한 다음 연신시켜 제조된 경사 연신된 코팅층을 포함할 수 있다. 따라서, 제2위상차층은 박형화 효과를 얻을 수 있다.
일 구체예에서 제2위상차층은 두께가 2㎛ 내지 8㎛, 바람직하게는 3㎛ 내지 7㎛, 더 바람직하게는 4㎛ 내지 6㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제2위상차층의 필름 전폭에 대해 균일한 두께 방향 위상차가 잘 발현될 수 있고, 편광판의 박막화 효과를 얻을 수 있다.
제2위상차층(130)은 상술한 바와 같이 Rth/d가 -33㎛/nm 내지 -15㎛/nm, 바람직하게는, -30㎛/nm 내지 -15㎛/nm, 더 바람직하게는 -30㎛/nm 내지 -17㎛/nm 이다: 상기 범위에서, 제2위상차층이 제1위상차층에 점착층, 접착층 없이 직접적으로 형성되는 경우 제2위상차층과 제1위상차층이 조합시 측면의 원편광도가 높아 측면에서 반사 방지 성능을 높일 수 있다.
이에 의하여, 제2위상차층(130)은 정파장 분산성으로서, 단파장 분산성이 1 내지 1.1, 장파장 분산성이 0.96 내지 1이 될 수 있다. 상기 범위에서, 제1위상차층 대비 파장 분산성이 차이가 줄어들어 파장별 원편광도가 높아져 반사 성능을 좋게 할 수 있다.
제2위상차층(130)은 편광자의 투과축을 기준으로 지상축이 +6° 내지 +8° 또는 -6° 내지 -8°의 각도로 기울어져 있을 수 있다. 상기 범위에서 제2위상차층이 경사 연신으로 된 경우에도 제1위상차층의 지상축과 소정 각도를 만족함으로써 측면의 원편광도가 좋아져 반사율을 낮출 수 있다. 바람직하게는, 상기 각도는 +6.5° 내지 +7.5° 또는 -6.5° 내지 -7.5°가 될 수 있다.
제2위상차층(130)은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 -200nm 내지 -100nm, 바람직하게는 -150nm 내지 -105nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면에 대한 원편광도가 높아져 측면 반사율에 대한 효과가 있을 수 있다.
일 구체예에서, 제1위상차층의 지상축과 제2위상차층의 지상축이 이루는 각도는 58° 내지 70°, 바람직하게는 60° 내지 70°, 더 바람직하게는 63° 내지 67°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 정면 원편광도가 높아지는 효과가 있을 수 있다.
도 2는 본 발명 일 실시예의 편광판에서 편광자의 투과축, 제1위상차층의 지상축, 제2위상차층의 지상축 간의 관계를 나타낸 것이다. 도 2을 참조하면, 편광자의 투과축(110a)을 기준으로 제1위상차층의 지상축(120a)이 이루는 각도(α1)은 +65° 내지 +75°, 제2위상차층의 지상축(130a)이 이루는 각도(α2)는 +6° 내지 +8°가 될 수 있다.
제2위상차층(130)은 파장 550nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 130nm, 바람직하게는 90nm 내지 130nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제1위상차층과 조합시 반사 방지 성능을 좋게 할 수 있다.
제2위상차층(130)은 파장 550nm에서 이축성 정도가 -2 내지 0, 바람직하게는 -1 내지 0이 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면에 대한 원편광도가 개선되어 측면반사율의 저하 효과를 얻을 수 있다.
제2위상차층(130)은 굴절률이 1.4 내지 1.6, 바람직하게는 1.45 내지 1.55가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제1위상차층 대비 굴절률이 제어되어 투명성이 높아지는 효과가 있을 수 있다.
제2위상차층(130)은 제1위상차층(120)의 하부면에 제2위상차층용 조성물을 소정의 두께로 코팅하고 건조 및/또는 경화시켜 코팅층을 형성한 다음, 제1위상차층과 코팅층 전체를 경사 연신시켜 제조될 수 있다.
이하, 제2위상차층용 조성물을 설명한다.
제2위상차층은 비-액정층이 될 수 있다. 제2위상차층을 액정으로 할 경우 앞에서 논의된 바와 같이, 액정을 일정 각도로 배향하기 위해 필요한 배향막이 필수적으로 편광판에 포함되어야 하고, 이물이 발생할 수 있다.
제2위상차층용 조성물은 비-액정 코팅층으로서, 셀룰로스 에스테르계, 스티렌계(또는 폴리스티렌계) 중 1종 이상을 포함하고, 상기 셀룰로스 에스테르계, 상기 스티렌계는 각각 할로겐, 니트로, 알킬(예:탄소수 1 내지 탄소수 20의 알킬기), 알케닐(예:탄소수 2 내지 20의 알케닐기), 시클로알킬(예:탄소수 3 내지 탄소수 10의 시클로알킬기), 아릴(예: 탄소수 6 내지 탄소수 20의 아릴기), 헤테로아릴(예: 탄소수 3 내지 탄소수 10의 아릴기), 알콕시(예: 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알콕시기), 할로겐 함유 작용기 중 1종 이상으로 치환 또는 비치환될 수 있다. 상기 셀룰로스 에스테르계, 스티렌계는 각각 모노머, 올리고머 또는 폴리머가 될 수 있다. 상기 "알킬", "알케닐", "시클로알킬", "아릴", "헤테로아릴", "알콕시"는 각각 편의상 할로겐을 포함하지 않는 비-할로겐계이다.
제2위상차층용 조성물은 상기 셀룰로스 에스테르계, 상기 스티렌계 단독 또는 이종의 상기 셀룰로스 에스테르계, 상기 스티렌계가 혼합되어 포함될 수도 있다.
상기 "할로겐"은 F, Cl, Br 또는 I를 의미하고, 바람직하게는 F를 의미한다.
상기 "할로겐 함유 작용기"는 1개 이상의 할로겐을 함유하는 유기 작용기로서, 방향족 지방족 또는 지환족 작용기를 포함할 수 있다. 예를 들면, 할로겐 치환된 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알킬기, 할로겐 치환된 탄소수 2 내지 탄소수 20의 알케닐기, 할로겐 치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 할로겐 치환된 탄소수 3 내지 탄소수 10의 시클로알킬기, 할로겐 치환된 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알콕시기, 할로겐 치환된 탄소수 2 내지 탄소수 20의 아실기, 할로겐 치환된 탄소수 6 내지 탄소수 20의 아릴기, 또는 할로겐 치환된 탄소수 7 내지 탄소수 20의 아릴알킬기를 의미할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일 구체예에서, 상기 셀룰로스 에스테르는 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 언급된 셀룰로스 에스테르계, 스티렌계는 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 제조되거나 상업적으로 판매되는 제품을 구입하여 제2위상차층 제조에 사용될 수 있다.
바람직하게는, 제2위상차층용 조성물은 할로겐 치환된 셀룰로스 에스테르계, 할로겐 치환된 스티렌계, 할로겐 함유 작용기 치환된 셀룰로스 에스테르계, 할로겐 함유 작용기 치환된 스티렌계 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 이를 통해 편광판은 내광 신뢰성을 개선할 수 있다.
일 구체예에서, 내광 신뢰성 관련하여, 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체는 하기 식 1의 두께 방향 위상차 변화량(△Rth)이 10nm 이하, 바람직하게는 0nm 내지 10nm가 될 수 있다:
[식 1]
△Rth = │Rth(0hr) - Rth(120hr)│
(상기 식 1에서,
Rth(0hr)은 제1위상차층과 제2위상차층 적층체의 파장 550nm에서 최초 Rth의 절대값(단위:nm),
Rth(120hr)은 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체에 파장 360nm의 광을 720mJ/cm2의 광량으로 120시간 조사한 후 상기 적층체의 파장 550nm에서 Rth의 절대값(단위:nm))
상기 식 1에서 "제1위상차층과 제2위상차층의 적층체"는 제1위상차층에 제2위상차층이 직접적으로 형성된 적층체뿐만 아니라 하기 상술되는 바와 같이 제1위상차층에 프라이머층, 제2위상차층이 순차적으로 형성된 적층체도 포함할 수 있다.
제2위상차층용 조성물은 상술한 셀룰로스 에스테르계, 스타이렌계 이외에 안티 블로킹제, 대전 방지제, 안료 등의 착색제, 분산제 중 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일 구체예에서, 제2위상차층용 조성물은 나프틸 벤조에이트 등을 포함하는 방향족계 첨가제를 포함하지 않을 수 있다.
편광자(110)는 입사된 자연광 또는 편광을 중 특정 방향의 직선 편광으로 변환시키는 것으로, 폴리비닐알코올계 수지를 주성분으로 하는 고분자 필름으로부터 제조될 수 있다. 구체적으로, 편광자(110)는 상기 고분자 필름을 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 MD(machine direction)로 연신시켜 제조될 수 있다. 구체적으로, 팽윤 과정, 염색 단계, 연신 단계, 가교 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
편광자(110)는 전광선 투과율이 43% 이상, 예를 들면 43% 내지 50%, 편광도가 99% 이상, 예를 들면 99% 내지 100%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제1위상차층, 제2위상차층과 조합시 반사 방지 성능을 높일 수 있다.
편광자(110)는 두께가 2㎛ 내지 30㎛, 구체적으로 4㎛ 내지 25㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 편광판에 사용될 수 있다.
보호 필름(140)은 편광자(110)의 상부면에 형성됨으로써, 편광자를 외부 환경으로부터 보호하고, 편광판의 기계적 강도를 높이는 효과가 더 있을 수 있다.
보호 필름(140)은 편광자를 외부 환경으로부터 보호하는데, 광학적 투명 필름으로서, 예를 들면 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로오스계, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트(PET), 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 수지로 된 필름이 될 수 있다. 구체적으로, TAC, PET 필름을 사용할 수 있다.
보호 필름(140)은 두께가 5㎛ 내지 70㎛, 구체적으로 15㎛ 내지 45㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 편광판에 사용할 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 보호 필름(140)의 상부면에는 기능성 코팅층이 형성되어 편광판에 추가 기능을 제공할 수 있는데, 예를 들면 기능성 코팅층은 하드코팅층, 내지문성층, 반사방지층 등이 될 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상으로 적층되어 형성될 수 있다. 보호 필름(140)은 편광자(110)에 접착층을 통해 접착될 수 있다. 접착층은 수계 또는 UV 경화계 접착제로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 다른 실시예의 편광판을 설명한다.
본 실시예의 편광판은 상술한 보호 필름의 하부면에, 편광자, 제1위상차층, 제2위상차층이 순차적으로 적층되고, 상기 제1위상차층은 하부면에 프라이머층이 형성될 수 있다. 프라이머층은 제1위상차층, 제2위상차층에 직접적으로 형성되어 있다. 프라이머층은 제1위상차층의 하부면에 직접적으로 형성됨으로써 제2위상차층이 고 밀착력으로 형성되도록 하고 롤투롤 방법으로 제1위상차층의 블록킹 문제를 해결함으로써 제1위상차층에 제2위상차층의 적층체가 잘 형성되도록 할 수 있다. 특히, 제1위상차층이 고리형 폴리올레핀계 필름일 경우 고리형 폴리올레핀계 필름은 블록킹이 되어 롤투롤로 제2위상차층 형성이 어려운데, 프라이머층을 형성함으로써 제2위상차층의 형성시 공정성을 높일 수 있다.
이하, 프라이머층을 상세히 설명한다.
프라이머층은 입자를 포함한다. 프라이머층의 입자 크기를 조절함으로써, 상술한 제1위상차층에 대한 제2위상차층의 밀착력 개선, 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체의 형성시 공정성 개선 효과를 높일 수 있다. 일 구체예에서, 입자의 평균 입경(D50)은 프라이머층의 두께 대비 작은데, 예를 들면 1nm 내지 500nm, 바람직하게는 100nm 내지 300nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술한 블록킹 개선 효과, 제1위상차층에 대한 제2위상차층의 밀착력 개선 효과를 얻을 수 있다. 상기 입자는 구형 또는 비구형으로서 형상에 제한을 두지 않으며, 바람직하게는 구형 입자일 수 있다. 상기 입자는 규소 산화물(예: 실리카), 티타늄 산화물(예:TiO2) 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
입자는 프라이머층 중 10중량% 내지 50중량%, 구체적으로 10중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 1위상차층의 권취시 블록킹성을 개선 효과 및 제1위상차층과 제2위상차층의 밀착력을 높일 수가 있을 수 있다.
프라이머층은 상기 입자 및 경화성 수지를 포함하는 조성물을 코팅 후 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 경화성 수지는 열경화성 수지, 광경화성 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다. 예를 들면, 변성 또는 비변성의, 아크릴계, 에틸렌계, 프로필렌계 등을 포함하는 올레핀계 등을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다.
프라이머층은 상기 입자의 평균 입경보다는 크고, 두께가 100nm 내지 500nm, 구체적으로 150nm 내지 300nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 블록킹 개선 효과, 밀착성 개선 효과 및 편광판의 박막화 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 광학표시장치는 본 발명 실시예의 편광판을 포함할 수 있고, 예를 들면 유기발광소자(OLED) 표시장치, 액정표시장치를 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 유기발광소자 표시장치는 플렉서블형 기판을 포함하는 유기발광소자 패널, 상기 유기발광소자 패널 상에 적층된 본 발명의 편광판을 포함할 수 있다.
다른 구체예에서, 유기발광소자 표시장치는 비-플렉서블형 기판을 포함하는 유기발광소자 패널, 상기 유기발광소자 패널 상에 적층된 본 발명의 편광판을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 1
폴리비닐알코올 필름(PS#60, 일본 Kuraray사, 연신 전 두께:60㎛)을 55
Figure 112019078427619-pat00001
요오드 수용액에서 6배로 연신하여 투과율 45%의 편광자를 제조하였다.
고리형 폴리올레핀계 필름(Zeon, ZD film)을 70°로 경사 연신된 제1위상차층(정파장 분산성, 단파장 분산성: 1.005, 장파장 분산성: 0.995, 파장 550nm에서 Re: 220nm, Rth: 130nm)을 제조하였다. 제1위상차층의 하부면에 프라이머층[변성 프로필렌계 수지와 아크릴계 수지의 혼합물에 평균 입경 300nm의 실리카 입자를 혼합하여 제조, 프라이머층 중 실리카 입자의 함량은 10중량%, 프라이머층의 두께:500nm]을 형성하였다.
상기 프라이머층의 하부면에 제2위상차층을 형성하기 위한 조성물[할로겐 함유 셀룰로즈 아세테이트계를 포함]을 소정의 두께로 코팅하고 용매를 건조시킨 다음 제1위상차층의 MD 기준으로 +6.5°로 140℃에서 1.2배로 경사 연신시켜, 하기 표 1의 사양을 갖는 제2위상차층이 제1위상차층 하부면에 형성된 적층체를 제조하였다. 상기 적층체에서 제1위상차층은 Re =225nm, 단파장 분산성: 1.005, 장파장 분산성: 0.995이다.
제1위상차층의 상부면에 상기 제조한 편광자, 보호 필름으로 트리아세틸셀룰로스 필름을 상기 제1위상차층으로부터 순차적으로 합지하여 편광판을 제조하였다. 편광판 중 축 간의 각도를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2 내지 실시예 3
실시예 1에서, 제2위상차층으로 동일 재료를 사용하되, 제2위상차층의 위상차, 두께, 파장 분산성, 각도 1, 각도 2를 하기 표 1과 같이 변경시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 1 내지 비교예 2
실시예 1에서, 제2위상차층으로 동일 재료를 사용하되, 제2위상차층의 위상차, 두께, 파장 분산성, 각도 1, 각도 2를 하기 표 1과 같이 변경시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 3
실시예 1에서, 제2위상차층에 첨가제로 2-나프틸 벤조에이트를 추가하여 파장 분산성을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
제1위상차층, 제2위상차층의 위상차 Re, Rth, NZ는 Axoscan (Axometry社)를 사용하여 측정하였다.
실시예와 비교예의 편광판을 가지고 아래 물성을 평가하고 하기 표 1에 나타내었다.
(1)원 편광도: 미국 Axoscan 장비로 편광판에 대해 정면(0°)에서 광을 투과하여 원 편광도를 측정하였다. 동일한 방법으로 편광판에 대해 측면(60°)에서 360° 회전하여 원 편광도를 측정하였다. 측면에서의 원 편광도를 표 1에 기재하였다.
(2)반사율(단위:%): 반사율은 일본 Instrument Systems사(Konica Minolta group) DMS 803을 사용하여 측정하였다. Instrument Systems사(Konica Minolta group) DMS 803에 제공되는 화이트판 기준에 대해 측정한 후, Angular Scan 기능을 활용하여, luminance, contrast를 측정하였다. 패널(Glass 기판) 위에 실시예, 비교예의 편광판을 감압 접착제로 붙이고 정면 및 측면에 대해 반사율 값을 구한다. Theta는 5도 단위로 측정하여, 정면 0°와 측면 60°에서의 spectral transmittance/reflectance(SCE) 값을 구해서 반사율을 측정하였다.
(3)내광 신뢰성(단위:nm): 실시예와 비교예에의 편광판으로부터 분리한 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체[제1위상차층과 제2위상차층 사이에 프라이머층 포함]에 대하여, 내광 신뢰성을 평가하였다. Axoscan (Axometry社)를 사용해서 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체에 대해 파장 550nm에서 Rth를 측정하였다. 노광기(Q-LAB社, Q-SUN Xe-1 모델)를 사용해서 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체에 대해 제2위상차층 쪽에서 UVA 광원[파장 360nm]으로 720mJ/cm2의 광량으로 120시간 조사하고, 상기와 동일한 방법으로 상기 적층체에 대해 파장 550nm에서 Rth를 측정하였다. 아래 식 1에 따라 두께 방향 위상차의 변화량(△Rth)을 계산하였다:
[식 1]
△Rth = │Rth(0hr) - Rth(120hr)│
(상기 식 1에서,
Rth(0hr)은 제1위상차층과 제2위상차층 적층체의 파장 550nm에서 최초 Rth의 절대값(단위:nm),
Rth(120hr)은 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체에 파장 360nm의 광을 720mJ/cm2의 광량으로 120시간 조사한 후 상기 적층체의 파장 550nm에서 Rth의 절대값(단위:nm))
(4)박리 여부: 제1위상차층과 제2위상차층의 박리 여부를 평가하였다. 실시예와 비교예에의 편광판으로부터 분리한 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체에 대해 제2위상차층 쪽에서 가로 10칸 세로 10칸 금을 그어 총 100개의 단편을 만들었다. 제2위상차층 쪽에서 점착 테이프를 붙인 다음 점착 테이프를 떼었을 때, 상기 적층체로부터 제2위상차층이 떨어지는지 여부를 평가하였다. 제2위상차층 단편이 전혀 떨어지지 않으면 OK, 제2위상차층의 단편이 하나라도 떨어지면 NG로 평가하였다.
실시예 비교예
1 2 3 1 2 3
제2위상차층 Re(nm) 117 118 129 122.3 122.3 112.3
Rth(nm) -110 -105 -118 -60 -110 -105
두께(㎛) 5.7 4 4 1 50 9
NZ -0.44 -0.39 -0.4 -0.4 -0.43 -0.44
Rth/d
(nm/㎛)		 -19.3 -26.3 -29.5 -60 -2.2 -11.7
단파장
분산성		 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.12
장파장
분산성		 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.95
각도 1(°) +70.5 +70.5 +71.5 +69.5 +69.5 +69.5
각도 2(°) +6.5 +7 +7.5 +6.5 +6.5 +6.5
원편광도
(min값)(%)		 측면 65 61 62 59 60 53
반사율(%) 정면 0.11 0.12 0.11 0.16 0.14 0.25
측면 3.7 3.8 3.9 5.8 5.9 6.5
내광 신뢰성 1 0.8 0.5 1 1.5 15
박리 여부 OK OK OK NG NG OK
*각도 1: 편광자의 투과축에 대해 제1위상차층의 지상축이 이루는 각도
*각도 2: 편광자의 투과축에 대해 제2위상차층의 지상축이 이루는 각도
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 편광판은 정면 반사율이 1% 미만, 측면 반사율 5% 미만, 바람직하게는 4% 이하로 현저하게 낮으며, 내광 신뢰성이 우수하고, 제1위상차층과 제2위상차층 간의 박리가 없었다.
반면에, 본 발명에서 Rth/d를 벗어나는 비교예 1, 비교예 2, 본 발명에서 제2위상차층의 파장 분산성과 Rth/d를 벗어나는 비교예 3은 정면과 측면 반사율이 실시예 대비 현저하게 높았으며 박리 문제가 있었고, 비교예 3은 내광 신뢰성도 좋지 않았다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (19)

  1. 편광자 및 상기 편광자의 하부면에 순차적으로 적층된 제1위상차층, 제2위상차층을 포함하고,
    상기 제1위상차층은 단파장 분산성이 1 내지 1.03이고, 장파장 분산성이 0.98 내지 1이고, 파장 550nm에서 면내 위상차가 220nm 내지 270nm이고,
    상기 제2위상차층은 단파장 분산성이 1 내지 1.1, 장파장 분산성이 0.96 내지 1이고, 파장 550nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 130nm이고, 두께(d, 단위: ㎛)에 대한 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth, 단위: nm)의 비 Rth/d가 -33nm/㎛ 내지 -15nm/㎛이고,
    상기 제1위상차층은 하부면에 프라이머층이 직접적으로 형성되고,
    상기 제2위상차층은 상기 프라이머층에 직접적으로 형성된 것인, 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차층은 경사 연신된 필름이고, 상기 제2위상차층은 경사 연신된 코팅층인 것인, 편광판.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차층은 상기 편광자의 투과축을 기준으로 지상축이 +65° 내지 +75° 또는 -65° 내지 -75°의 각도를 이루는 것인, 편광판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2위상차층은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 -200nm 내지 -100nm인 것인, 편광판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2위상차층은 두께가 2㎛ 내지 8㎛인 것인, 편광판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차층의 지상축과 제2위상차층의 지상축이 이루는 각도는 58° 내지 70°인 것인, 편광판.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차층의 단파장 분산성에 대한 제2위상차층의 단파장 분산성의 비율이 1 내지 1.08인 것인, 편광판.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차층의 장파장 분산성에 대한 제2위상차층의 장파장 분산성의 비율이 0.96 내지 1인 것인, 편광판.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 1 내지 1.4, 상기 제2위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 -2 내지 0인 것인, 편광판.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제2위상차층은 비액정층인 것인, 편광판.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2위상차층은 셀룰로스 에스테르계, 스티렌계 중 1종 이상을 포함하고, 상기 셀룰로스 에스테르계, 상기 스티렌계는 각각 할로겐, 니트로, 알킬, 알케닐, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 할로겐 함유 작용기 중 1종 이상으로 치환된 제2위상차층용 조성물로 형성된 것인, 편광판.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1위상차층과 상기 제2위상차층의 적층체는 하기 식 1의 두께 방향 위상차 변화량(△Rth)이 10nm 이하인 것인, 편광판:
    [식 1]
    △Rth = │Rth(0hr) - Rth(120hr)│
    (상기 식 1에서,
    Rth(0hr)은 제1위상차층과 제2위상차층 적층체의 파장 550nm에서 최초 Rth의 절대값(단위:nm),
    Rth(120hr)은 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체에 파장 360nm의 광을 720mJ/cm2의 광량으로 120시간 조사한 후 상기 적층체의 파장 550nm에서 Rth의 절대값(단위:nm)).
  14. 제1항에 있어서, 상기 제2위상차층의 지상축은 상기 편광자의 투과축을 기준으로 +6° 내지 +8° 또는 -6° 내지 -8°를 이루는 것인, 편광판.
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서, 상기 프라이머층은 평균 입경(D50) 1nm 내지 500nm의 입자를 포함하는 것인, 편광판.
  17. 제16항에 있어서, 상기 입자는 규소 산화물, 티타늄 산화물 중 1종 이상을 포함하는 것인, 편광판.
  18. 제1항에 있어서, 상기 편광자의 상부면에 보호 필름이 더 적층된 것인, 편광판.
  19. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제14항, 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 광학표시장치.
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