KR20090101732A - 복굴절성 재료를 포함하는 해도형 반사 편광 필름, 및 이를구비하는 백라이트 유니트와 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

해도형 반사 편광 필름, 및 이를 구비하는 백라이트 유니트와 액정표시장치가 개시된다. 개시된 해도형 반사 편광 필름은, 해성분의 등방성 고분자 및 도성분의 복굴절성 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 개시된 반사 편광 필름은 복굴절성 재료를 포함하여 반사 편광 기능이 향상될 수 있다. 또한, 상기 반사 편광 필름을 구비하는 백라이트 유니트와 상기 백라이트 유니트를 구비하여 휘도가 향상된 액정표시장치가 제공된다.

Description

복굴절성 재료를 포함하는 해도형 반사 편광 필름, 및 이를 구비하는 백라이트 유니트와 액정표시장치{Island-in-sea type reflective polarizing film containing birefringent material, and backlight unit and liquid crystal display having the same}

본 발명은 해도형 반사 편광 필름, 및 이를 구비하는 백라이트 유니트와 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복굴절성 재료를 포함하여 반사 편광 기능이 향상된 해도형 반사 편광 필름, 및 이를 구비하는 백라이트 유니트와 상기 백라이트 유니트를 구비하여 휘도가 향상된 액정표시장치에 관한 것이다.

표시패널은 전자계산기, 전자시계, 자동차 네비게이션, 사무자동화기기, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 및 정보통신 단말기 등의 표시장치에 널리 사용되고 있다.

이러한 표시장치 중 액정표시장치는 자체적으로 발광을 하지 못하기 때문에 백라이트 유니트와 같은 별도의 광원을 필요로 하게 된다. 백라이트 유니트는, 램프, 반사판, 도광판, 확산판, 프리즘 필름 및 휘도 강화 필름을 구비하고 이의 상부에 액정표시패널이 배치되게 된다.

백라이트 유니트에 구비된 휘도 강화 필름은 프리즘 필름으로부터 출사되는 광의 손실을 줄여 액정표시장치의 휘도를 증가시키고, 넓은 시야각을 제공하기 위한 필름으로서, DBEF(Dual brightness enhancement film) 필름과 DRPF(Diffusive Reflective Polarizing Film) 필름으로 구분될 수 있다. DBEF 필름과 DRPF 필름은 박막 형태의 반사형 편광 필름으로서, 빛의 횡파가 액정 디스플레이 패널의 하부 편광판에 흡수되는 것을 방지하여 액정표시장치의 휘도를 강화시켜주는 역할을 수행한다.

DBEF 필름은 다수의 폴리머 필름이 적층된 구조로서, 가시광 영역의 특정 파장(λ)을 갖는 빛을 기준으로 각층이 상기 파장(λ)의 1/4만큼의 광학적인 두께가 되도록 설계되어 있다. 따라서, 가시광의 넓은 파장 영역에서 투과 및 반사를 통한 휘도 향상 효과를 얻기 위해서는 총 400~800개의 폴리머 필름이 적층되어야 한다. 따라서, DBEF 필름은 이러한 두께 제어와 수백층의 폴리머 필름의 적층에 따르는 기술적 어려움을 가진다.

DRPF 필름은 폴리머 블렌드를 이용하여 제조되는 것으로 편광 분리 방식의 원리를 이용한다. 즉, DRPF 필름은 2종의 비상용(非相溶) 고분자를 블렌딩하여 해도(海島)형 구조를 가지도록 필름을 성형하고 이 성형된 필름을 연신하여 제조된다. 연신 전에는 해(海)성분 고분자와 도(島)성분 고분자 간의 굴절률 차이가 거의 없다. 그러나, 연신 후에는 해성분의 고분자와 도성분의 고분자 간에 굴절률 차이가 생기게 된다. 이는, 해성분의 고분자로서 연신 후 연신된 방향으로의 굴절률은 상승하나 연신되지 않은 방향(연신방향과 직교하는 방향)으로의 굴절률은 변화하지 않아 높은 복굴절성을 갖게되는 고분자가 선택되고, 도성분의 고분자로서 연신 후 연신 방향과 그 직교 방향으로 거의 굴절률의 변화가 없는 무정형의 등방성 고분자가 선택됨으로써 가능해진다. 이 경우, 연신된 방향으로의 해성분 고분자와 도성분 고분자간의 굴절률 차이로 인해 이들 두 고분자간의 계면에서는 광의 확산 및 편광의 반사 작용이 발생하게 된다. 반대로, 연신되지 않은 방향, 즉 연신 방향과 직교하는 방향으로는 해성분 고분자와 도성분 고분자간의 굴절률 차이가 거의 없기 때문에 광이 그대로 투과하게 된다. 이러한 원리로 DRPF는 광의 확산 기능 및 반사 편광 기능을 갖게 된다.

DRPF 필름은 수백층이 적층된 DBEF 필름 보다 제조방법이 비교적 단순하다는 장점을 가지고 있지만, DBEF 필름보다 반사 편광 기능이 떨어진다는 단점도 가지고 있다. 왜냐하면, 도성분의 고분자가 해성분의 고분자에 균일하게 분산될 필요가 있으나 비상용 고분자계의 블렌딩시 동일한 물질끼리 응집되려는 경향 때문에 균일한 분산이 어려울뿐만 아니라 이러한 도성분 고분자의 크기를 제어하기가 곤란하기 때문이다.

본 발명은 제조비용이 절감되고 반사 편광 기능이 향상된 반사 편광 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 반사 편광 필름을 구비하는 백라이트 유니트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 백라이트 유니트를 구비하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은,

해성분의 등방성 고분자; 및

도성분의 복굴절성 재료를 포함하는 해도형 반사 편광 필름을 제공한다.

본 발명의 한 구현예에 따르면, 상기 해성분의 등방성 고분자는 일방향 및 이에 직교하는 방향으로의 굴절률 간의 차이가 없거나 0.01이하이다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 복굴절성 재료는 일방향으로 배향된다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 복굴절성 재료는 복굴절성 섬유이다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 복굴절성 섬유의 직경은 0.05~30㎛이다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 복굴절성 재료는 길이방향 및 이에 직교하는 방향으로의 굴절률 간의 차이가 0.05 이상이다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 일방향으로의 상기 등방성 고분자의 굴절률과 상기 방향과 같은 방향으로의 상기 복굴절성 재료의 굴절률 간의 차이가 0.01이하이다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 복굴절성 재료의 함량이 상기 등방성 고분자 100 중량% 대비 0.5~40중량%이다.

또한 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은

상기 구현예들 중 어느 한 구현예에 따른 해도형 반사 편광 필름을 구비하는 백라이트 유니트를 제공한다.

또한 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은

상기 구현예에 따른 백라이트 유니트를 구비하는 액정표시장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 제조비용이 절감되고 반사 편광 기능이 향상된 반사 편광 필름이 제공될 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 반사 편광 필름을 구비하는 백라이트 유니트가 제공될 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 백라이트 유니트를 구비하는 액정표시장치가 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 해도형 반사 편광 필름을 도시한 투시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 해도형 반사 편광 필름 11: 등방성 고분자

12: 복굴절성 재료

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 해도형반사 편광 필름에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 해도형 반사 편광 필름을 도시한 투시도이다.

도 1을 참조하면, 본 구현예에 따른 해도형(海島形) 반사 편광 필름(10)은 해성분(海成分)의 등방성 고분자(11) 및 도성분(島成分)의 복굴절성 재료(12)를 포함한다.

상기 해도형 반사 편광 필름에 해성분으로 사용되는 등방성 고분자(11)는 일방향과 그 직교 방향의 굴절률 간의 차이가 크지 않는 고분자로서, 자외선 경화 및 열 경화에 적합한 단량체를 사용하여 제조된 고분자인 것이 바람직하다. 즉, 자외선 경화에 의한 중합이 가능한 단량체인 관능기(예를 들어, 비닐기)를 함유하는 단량체를 사용하여 제조된 고분자 및/또는 열 경화에 의한 중합이 가능한 단량체인 에폭시계 단량체를 사용하여 제조된 고분자 등이 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 등방성 고분자(11)는 일방향 및 이에 직교하는 방향으로의 굴절률 간의 차이가 없거나 0.01이하인 것이 바람직하다. 상기 굴절률 차이가 0.01을 초과하게 되면 도성분의 복굴절성 재료(12)의 양 방향 굴절률과의 상대적인 굴절률 차이의 제어가 용이하지 않다.

상기 해도형 편광 반사 필름에 도성분으로 사용되는 복굴절성 재료(12)는 길이방향 및 이에 직교하는 방향으로의 굴절률 간의 차이가 0.05이상인 것이 바람직하다. 상기 굴절률 차이가 0.05미만이면 편광의 반사 및 투과 효과가 미미해서 바람직하지 않다. 상기 복굴절성 재료(12)로는 복굴절성 섬유가 사용되는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 복굴절성 섬유로는 나일론 6 또는 나일론 66으로 대표되는 폴리아미드계 섬유; 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌나프탈레이트로 대표되는 폴리에스테르계 섬유; 및 폴리프로필렌 또는 폴리스티렌 등으로 대표되는 비닐계 섬유 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 복굴절성 섬유의 직경은 0.05~30㎛인 것이 바람직하고, 0.05~20㎛인 것이 더욱 바람직하다. 상기 직경이 0.05㎛미만이면 빛의 반사 및 투과 효과 보다는 산란 효과가 커져서 빛의 손실이 발생할 우려가 있고, 30㎛를 초과하는 경우에는 빛이 투과율이 지나치게 낮아지게 된다.

또한, 일방향으로의 상기 등방성 고분자(11)의 굴절률과 상기 방향과 같은 방향으로의 상기 복굴절성 재료(12)의 굴절률 간의 차이가 0.01이하이다. 즉, 해성분의 등방성 고분자(11)의 일방향 굴절률과 상기 방향과 동일한 방향의 복굴절성 재료(12)의 굴절률이 거의 유사하여 상기 일방향으로의 편광은 상기 해도형 반사 편광 필름을 투과하게 된다. 반대로, 상기 일방향과 직교하는 방향으로는 해성분 고분자(11)의 굴절률과 복굴절성 재료(12)의 굴절률 간의 차이가 커서 그 방향으로의 편광은 반사된다. 이에 따라, 편광의 반사 및 투과가 선택적으로 이루어지게 된다.

상기 해도형 반사 편광 필름(10)은 복굴절성 재료(12)를 자외선 경화 또는 열 경화가 가능한 단량체 용액에 혼합 용액(단량체+용제) 또는 원액 상태로 함침시킨 뒤, 용제의 유무에 따라 용제를 제거하거나 탈포 과정을 거친 뒤 경화를 진행함으로써 제조된다. 이와 같이 제조된 해도형 반사 편광 필름은 일방향과 이에 직교하는 방향으로 빛의 편광 반사 및 투과를 선택적으로 수행하게 되는데, 이는 복굴절성 재료가 일방향으로, 즉 그 길이 방향이 등방성 고분자의 일방향과 나란하게 배향되기 때문에 가능한 것이다.

상기 복굴절성 재료의 함량은 상기 등방성 고분자 100 중량부 대비 0.5~40중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.5중량부 미만인 경우에는 편광 반사 및 투과 효과가 미미하고, 40중량부를 초과하는 경우에는 원하지 않는 부분적인 섬유 뭉침이나 공정상 제어의 곤란성이 발생할 가능성이 높다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 반사 편광 필름은 도성분으로서 복굴절성 재료를 사용함으로써 기존 DRPF 필름의 단점인 비상용 고분자의 분산 불량 및 응집 문제를 해결하여 높은 반사 편광 기능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 반사 편광 필름은 DBEF 필름과는 달리 수백층의 다층 구조로 제조될 필요가 없기 때문에 제조가 용이하고 제조 공정이 단순하여 제조비용이 절감될 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 상기와 같은 구성을 갖는 해도형 반사 편광 필름 (10)을 구비한 백라이트 유니트와 상기 백라이트 유니트를 채용한 액정표시장치가 제공될 수 있다.

이하 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

실시예

(등방성 고분자 제조용 단량체의 선택)

등방성 고분자 제조용 단량체로는 자외선 경화가 가능한 단량체인 SSG-001및 SSG-002(일본 Natoco사 제조)를 하기 표 1과 같은 중량 비율로 혼합하여 사용하였다. 상기 단량체 혼합물을 사용하여 등방성 고분자를 제조할 경우, 상기 등방성 고분자의 굴절률 및 직경을 확인하기 위한 방안으로서, 상기 단량체 혼합물을 자외선 조사를 통해 경화시켜 각종의 등방성 고분자를 별도로 제조하였다. 이어서, 프리즘 커플러 모델 2010(미국 Metricon Corporation사 제조)을 사용하여 상기 각 등방성 고분자의 굴절률을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 또한, KOBRA-WR 기기(일본 오지케이소쿠(王子計測)사)를 사용하여 상기 등방성 고분자의 3차원 복굴절률을 측정하였으며, 측정 결과 복굴절률의 값이 0.001의 미미한 수준으로 나타나 복굴절성이 거의 없는 등방성 물질임을 확인하였다.

(복굴절성 재료의 제조)

제조예 1: 미연신사의 제조

UDY(Un-Drawn-Yarn) 방사 장치(대동정공사 제조)를 사용하여 고유점도가 0.650인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 방사 속도 1000m/분으로 방사하여 미연신사를 제조하였다.

이렇게 얻어진 미연신사의 굴절률과 복굴절률을 ASTM E858-82의 방법에 따라 측정하고, 그 직경을 전자 현미경 사진을 통하여 측정한 다음, 상기 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

제조예 2: 연신사의 제조

원사 연신 장치(Draw Twister)(대동정공사 제조)를 사용하여 상기 제조예 1에서 제조한 미연신사를 3배 연신하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 연신사를 제조하였다.

이렇게 얻어진 연신사의 굴절률과 복굴절률을 ASTM E858-82의 방법에 따라 측정하고, 그 직경을 전자 현미경 사진을 통하여 측정한 다음, 상기 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(해도형 반사 편광 필름의 제조)

실시예 1

상기 제조예 2에서 제조한 연신사를 10cm 길이로 절단하여 이를 15cmx10cmx0.5mm 크기의, 일면에 개구부가 형성된 철제 윈도우형 케이스내에 세로 방향으로 배열시켰다. 세로 방향으로 배열된 연신사가 상기 케이스 내부를 모두 채울 때까지 계속 배열시킨 후, 사용된 연신사의 무게를 측정하였다. 측정결과, 사용된 연신사의 무게는 3.8g이었다.

이 후, 연신사를 팽팽하게 당긴 후, 상기 철제 윈도우형 케이스상에 이와 동일한 크기의, 서로 마주보는 양면에 개구부가 형성된 철제 윈도우형 케이스를 상기 두 케이스의 개구부들이 서로 마주보도록 중첩되게 배치시키고 서로 맞닿은 부분의 틈새를 밀봉하였다. 그 후, 표 1에 기재된 혼합 비율을 갖는 단량체 혼합물 20g을 연신사가 충진된 상기 케이스에 부어 넣어 상기 연신사가 단량체 혼합물 용액내에 골고루 함침되게 하였다.

이어서, 300W(중심 파장 360nm)램프를 사용하여 자외선 광조사를 진행함으로써 상기 단량체 혼합물을 경화시켰다. 그 다음, 철제 윈도형 케이스를 제거하여 최종적으로 12cmx8cmx1mm 크기의 해도형 반사 편광 필름을 얻었다.

평가예

(편광도)

액소스캔 위상차 측정기(미국의 Axo Matrics사 제조)를 사용하여 상기 제조된 해도형 반사 편광 필름의 편광도를 측정하여, 그 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 측정된 편광도가 90%이상이면 양호, 90%미만이면 불량으로 판정하였다. 이로 볼 때, 본 실시예에 따라 제조한 필름이 반사 편광 특성을 가지고 있음을 확인할 수 있다.

[표 1]

구분	등방성 고분자의 원료 및 굴절률		복굴절성 재료의 종류, 복굴절률, 및 굴절률				해도형 반사 편광 필름의 편광도, %
	SSG-001/SSG-002혼합 비율, 중량 기준	굴절률	사용 섬유(모노필라멘트)	섬유의복굴절률	섬유의단면방향굴절률	섬유의길이방향 굴절률
실시예	7/3	1.53	PET연신사(직경 20㎛)	0.11	1.53	1.64	99

이상에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

1. 해성분의 등방성 고분자; 및

   도성분의 복굴절성 재료를 포함하는 해도형 반사 편광 필름.
2. 제1항에 있어서,

   상기 등방성 고분자는 일방향 및 이에 직교하는 방향으로의 굴절률 간의 차이가 없거나 0.01이하인 것을 특징으로 하는 해도형 반사 편광 필름.
3. 제1항에 있어서,

   상기 복굴절성 재료가 일방향으로 배향된 것을 특징으로 하는 해도형 반사 편광 필름.
4. 제1항에 있어서,

   상기 복굴절성 재료는 복굴절성 섬유인 것을 특징으로 하는 해도형 반사 편광 필름.
5. 제4항에 있어서,

   상기 복굴절성 섬유의 직경이 0.05~30㎛인 것을 특징으로 하는 해도형 반사 편광 필름.
6. 제1항에 있어서,

   상기 복굴절성 재료는 길이방향 및 이에 직교하는 방향으로의 굴절률 간의 차이가 0.05 이상인 것을 특징으로 하는 해도형 반사 편광 필름.
7. 제1항에 있어서,

   일방향으로의 상기 등방성 고분자의 굴절률과 상기 방향과 같은 방향으로의 상기 복굴절성 재료의 굴절률 간의 차이가 0.01이하인 것을 특징으로 하는 해도형 반사 편광 필름.
8. 제1항에 있어서,

   상기 복굴절성 재료의 함량이 상기 등방성 고분자 100 중량부 대비 0.5~40중량부인 것을 특징으로 하는 해도형 반사 편광 필름.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 해도형 반사 편광 필름을 구비하는 백라이트 유니트.
10. 제9항에 따른 백라이트 유니트를 구비하는 액정표시장치.