KR20120050401A - 광학 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학 소자 및 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 예시적인 광학 소자는, 광분할 소자, 예를 들면, 입사되는 광을 서로 편광 상태가 상이한 2종류 이상의 광으로 분할하는 소자일 수 있다. 상기 광학 소자는, 예를 들면, 입체 영상을 구현하는 것에 사용될 수 있다.

Description

광학 소자{OPTICAL ELEMET}
본 발명은, 광학 소자 및 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.
광을 서로 편광 상태가 상이한 2종류 이상의 광으로 분할하는 기술은 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
상기 광 분할 기술은, 예를 들면, 입체 영상의 제작에 적용될 수 있다. 입체 영상은 양안 시차를 이용하여 구현할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 2차원 영상을 인간의 좌안과 우안에 각각 입력하면, 입력된 정보가 뇌로 전달 및 융합되어 인간은 3차원적인 원근감과 실제감을 느끼게 되는데, 이러한 과정에서 상기 광 분할 기술은 사용될 수 있다.
입체 영상의 생성 기술은 3차원 계측, 3D TV, 카메라 또는 컴퓨터 그래픽 등에서 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은, 광학 소자 및 입체 영상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 광학 소자에 관한 것이다. 예시적인 광학 소자는, 액정층 및 편광자를 포함하고, 상기 편광자와 액정층을 부착시키고 있는 제 1 접착제층을 포함할 수 있다. 상기 광학 소자는 또한 상기 편광자의 일면, 예를 들면, 상기 액정층측과는 반대측면에 형성되어 있는 제 2 접착제층 및 상기 제 2 접착제층의 일면, 예를 들면, 상기 편광자측과는 반대측면에 형성되어 있는 점착제층을 포함할 수 있다.
하나의 예시에서 용어 광학 소자는, 광학적으로 의도된 하나 이상의 기능을 나타내는 모든 종류의 광학 기기, 광학 부품 또는 광학 장치 등을 의미할 수 있다. 또한, 하나의 예시에서 상기 광학 소자는, 시트 또는 필름의 형태를 가지는 것을 의미할 수 있다. 상기 광학 소자는, 예를 들면, 입사되는 광을 서로 편광 상태가 상이한 2종류 이상의 광으로 분할하는 소자일 수 있다. 이러한 소자는 예를 들면, 입체 영상을 구현하기 위하여 사용할 수 있다.
도 1은, 상기 광학 소자(1)를 예시적으로 나타내는 도면이고, 액정층(11), 제 1 접착제층(12), 편광자(13), 제 2 접착제층(14) 및 점착제층(15)이 순차로 형성되어 있는 구조를 나타낸다. 하나의 예시에서 상기 제 2 접착제층은, 도 1에 나타난 바와 같이, 편광자(13)의 일면에 다른 요소를 매개로 하지 않고, 직접 부착되어 있을 수 있다. 상기에서 점착제층(15)은, 상기 제 2 접착제층(14)에 직접 부착되어 있을 수 있다.
상기 액정층은, 면내 지상축 방향의 굴절률과 면내 진상축 방향의 굴절률의 차이가 0.05 내지 0.2, 0.07 내지 0.2, 0.09 내지 0.2 또는 0.1 내지 0.2의 범위일 수 있다. 상기에서 면내 지상축 방향의 굴절률은, 액정층의 평면에서 가장 높은 굴절률을 나타내는 방향의 굴절률을 의미하고, 진상축 방향의 굴절률은, 액정층의 평면상에서 가장 낮은 굴절률을 나타내는 방향의 굴절률의 차이를 의미할 수 있다. 통상적으로 광학 이방성의 액정층에서 진상축과 지상축은 서로 수직한 방향으로 형성되어 있다. 상기 각각의 굴절률은, 550 nm 또는 589 nm의 파장의 광에 대하여 측정한 굴절률일 수 있다.
상기 액정층은 또한, 두께가 약 0.5㎛ 내지 2.0㎛ 또는 약 0.5㎛ 내지 1.5㎛일 수 있다.
상기 굴절률의 관계와 두께를 가지는 액정층은, 적용되는 용도에 적합한 위상 지연 특성을 구현할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 굴절률의 관계와 두께를 가지는 액정층은, 광분할용 광학 소자에 적합할 수 있다.
상기 액정층은 또한 하기 일반식 1의 조건을 만족할 수 있다.
[일반식 1]
X < 8%
상기 일반식 1에서 X는 상기 액정층의 초기 위상차 수치 대비 상기 광학 소자를 80℃에서 100시간 또는 250 시간 동안 방치한 후의 상기 액정층의 위상차 수치의 변화량의 절대값의 백분율이다.
상기 X는 예를 들면, 「100 ×(|R0 - R1|)/R0」로 계산될 수 있다. 상기에서 R0는 상기 광학 소자의 액정층의 초기 위상차 수치이고, R1은 상기 광학 소자를 80℃에서 100시간 또는 250 시간 동안 방치한 후의 상기 액정층의 위상차 수치를 의미한다.
상기 X는 바람직하게는 7% 이하, 6% 이하 또는 5% 이하일 수 있다. 상기 위상차 수치의 변화량은 하기 실시예에서 제시된 방법으로 측정할 수 있다.
상기와 같은 조건을 만족하는 액정층은, 예를 들면, 하기와 같은 조성의 액정층을 사용하여 구현할 수 있다.
상기 액정층은, 다관능성 중합성 액정 화합물과 단관능성 중합성 액정 화합물을 중합된 형태로 포함할 수 있다.
본 명세서에서 용어 「다관능성 중합성 액정 화합물」은, 메소겐(mesogen) 골격 등을 포함하여 액정성을 나타내고, 또한 중합성 관능기를 2개 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 다관능성 중합성 액정 화합물은 중합성 관능기를 2개 내지 10개, 2개 내지 8개, 2개 내지 6개, 2개 내지 5개, 2개 내지 4개, 2개 내지 3개 또는 2개 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 용어 「단관능성 중합성 액정 화합물」은, 메소겐 골격 등을 포함하여 액정성을 나타내고, 또한 1개의 중합성 관능기를 포함하는 화합물을 의미할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 「액정층에 중합된 형태로 포함되어 있는 액정 화합물」은 상기 액정 화합물이 중합되어 액정층 내에서 액정 고분자를 형성하고 있는 상태를 의미할 수 있다.
액정층이 다관능성 및 단관능성 중합성 화합물을 중합된 형태로 포함하면, 액정층에 보다 우수한 위상 지연 특성을 부여할 수 있고, 구현된 위상 지연 특성, 예를 들면, 액정층의 광축 및 위상 지연 수치 등이 가혹 조건에서도 안정적으로 유지될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 중합성 액정 화합물은, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서 A는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R1 내지 R10은, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기, -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이되, R1 내지 R10 중 적어도 하나는 -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이거나, R1 내지 R5 중 인접하는 2개의 치환기 또는 R6 내지 R10 중 인접하는 2개의 치환기는 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등의 중합성 관능기이다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서 B는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R11 내지 R15는, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기 또는 -O-Q-P이되, R11 내지 R15 중 적어도 하나는 -O-Q-P이거나, R11 내지 R15 중 인접하는 2개의 치환기는 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등의 중합성 관능기이다.
상기 화학식 1 및 2에서 인접하는 2개의 치환기는 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성한다는 것은, 인접하는 2개의 치환기가 서로 연결되어 전체적으로 -O-Q-P로 치환된 나프탈렌 골격을 형성하는 것을 의미할 수 있다.
상기 화학식 2에서 B의 좌측의 "-"은 B가 화학식 1의 벤젠에 직접 연결되어 있음을 의미할 수 있다.
상기 화학식 1 및 2에서 용어 "단일 결합"은 A 또는 B로 표시되는 부분에 별도의 원자가 존재하지 않는 경우를 의미한다. 예를 들어, 화학식 1에서 A가 단일 결합인 경우, A의 양측의 벤젠이 직접 연결되어 비페닐(biphenyl) 구조를 형성할 수 있다.
상기 화학식 1 및 2에서 할로겐으로는, 염소, 브롬 또는 요오드 등이 예시될 수 있다.
본 명세서에서 용어 알킬기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 또는 탄소수 3 내지 20, 탄소수 3 내지 16 또는 탄소수 4 내지 12의 시클로알킬기를 의미할 수 있다. 상기 알킬기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 이해 치환될 수 있다.
본 명세서에서 용어 알콕시기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 의미할 수 있다. 상기 알콕시기는, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알콕시기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 이해 치환될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 용어 알킬렌기 또는 알킬리덴기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 4 내지 10 또는 탄소수 6 내지 9의 알킬렌기 또는 알킬리덴기를 의미할 수 있다. 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 이해 치환될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 알케닐기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐기를 의미할 수 있다. 상기 알케닐기는, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알케닐기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 이해 치환될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1 및 2에서 P는 바람직하게는 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기이고, 보다 바람직하게는 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기이며, 더욱 바람직하게는 아크릴로일옥시기일 수 있다.
본 명세서에서 특정 관능기에 치환되어 있을 수 있는 치환기로는, 알킬기, 알콕시기, 알케닐기, 에폭시기, 옥소기, 옥세타닐기, 티올기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기 또는 아릴기 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 및 2에서 적어도 하나 이상 존재할 수 있는 -O-Q-P 또는 화학식 2의 잔기는, 예를 들면, R3, R8 또는 R13의 위치에 존재할 수 있다. 또한, 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 구성하는 것은, 바람직하게는 R3 및 R4이거나, 또는 R12 및 R13일 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물 또는 화학식 2의 잔기에서 -O-Q-P 또는 화학식 2의 잔기 이외의 치환기 또는 서로 연결되어 벤젠을 형성하고 있는 것 외의 치환기는 예를 들면, 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알콕시기를 포함하는 알콕시카보닐기, 탄소수 4 내지 12의 시클로알킬기, 시아노기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 시아노기 또는 니트로기일 수 있으며, 바람직하게는 염소, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기, 탄소수 4 내지 12의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알콕시기를 포함하는 알콕시카보닐기 또는 시아노기일 수 있다.
액정층은, 단관능성 중합성 액정 화합물을 다관능성 중합성 액정 화합물을 100 중량부 대비 0 중량부 초과 100 중량부 이하, 1 중량부 내지 90 중량부, 1 중량부 내지 80 중량부, 1 중량부 내지 70 중량부, 1 중량부 내지 60 중량부, 1 중량부 내지 50 중량부, 1 중량부 내지 30 중량부 또는 1 중량부 내지 20 중량부로 포함할 수 있다.
상기 범위 내에서 다관능성 및 단관능성 중합성 액정 화합물의 혼합 효과를 극대화할 수 있으며, 또한, 상기 액정층이 상기 접착제층과 우수한 접착성을 나타내도록 할 수 있다. 본 명세서에서 특별히 달리 규정하지 않는 한, 단위 중량부는 중량의 비율을 의미할 수 있다.
상기 다관능성 및 단관능성 중합성 액정 화합물은 수평 배향된 상태로 중합되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 용어 「수평 배향」은, 중합된 액정 화합물을 포함하는 액정층의 광축이 액정층의 평면에 대하여 약 0도 내지 약 25도, 약 0도 내지 약 15도, 약 0도 내지 약 10도, 약 0도 내지 약 5도 또는 약 0도의 경사각을 가지는 경우를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 용어 광축은, 입사광이 해당 영역을 투과할 때의 진상축 또는 지상축을 의미할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 광학 소자는 입사되는 광을 서로 편광 상태가 상이한 2종류 이상의 광으로 분할하는 소자일 수 있다. 이러한 소자는 예를 들면, 입체 영상을 구현하기 위하여 사용할 수 있다.
이를 위하여, 예를 들면, 상기 액정층은, 서로 상이한 위상 지연 특성을 가지는 제 1 및 제 2 영역을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 제 1 영역과 제 2 영역의 위상 지연 특성이 서로 상이하다는 것은, 제 1 및 제 2 영역이 모두 위상 지연 특성을 가지는 영역인 상태에서 상기 제 1 및 제 2 영역이 서로 동일하거나 또는 상이한 방향으로 형성되어 있는 광축을 가지고 또한 위상 지연 수치도 서로 상이한 영역인 경우 및 서로 동일한 위상 지연 수치를 가지면서 상이한 방향으로 형성되어 있는 광축을 가지는 경우가 포함될 수 있다. 다른 예시에서는 제 1 및 제 2 영역의 위상 지연 특성이 상이하다는 것은, 제 1 및 제 2 영역 중에서 어느 하나의 영역은 위상 지연 특성을 가지는 영역이고, 다른 영역은 위상 지연 특성이 없는 광학적으로 등방성인 영역인 경우도 포함될 수 있다. 이러한 경우의 예로는, 상기 액정층이 액정층이 형성되어 있는 영역과 형성되어 있지 않은 영역을 모두 포함하는 형태를 들 수 있다. 제 1 또는 제 2 영역의 위상 지연 특성은, 예를 들면, 상기 액정 화합물의 배향 상태, 액정층의 상기 굴절률 관계 또는 액정층의 두께를 조절하여 제어할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 제 1 영역(A)과 제 2 영역(B)은, 도 2에 나타난 바와 같이 서로 공통되는 방향으로 연장하는 스트라이프 형상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되어 있거나, 또는 도 3에 나타난 바와 같이 격자 패턴으로 서로 인접하여 교대로 배치되어 있을 수 있다.
상기 광학 소자가 입체 영상을 표시하는 것에 사용되는 경우, 상기 제 1 및 제 2 영역 중에서 어느 하나의 영역은 좌안용 영상 신호 편광 조절 영역(이하, 「LC 영역」으로 호칭할 수 있다.)이고, 다른 하나의 영역은 우안용 영상 신호 편광 조절 영역(이하, 「RC 영역」으로 호칭할 수 있다.)일 수 있다.
하나의 예시에서 상기 제 1 및 제 2 영역을 포함하는 액정층에 의해서 분할되는, 서로 다른 편광 상태를 가지는 2종 이상의 광은, 실질적으로 서로 수직한 방향을 가지는 직선 편광된 2종의 광을 포함하거나, 또는 좌원 편광된 광 및 우원 편광된 광을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 각도를 정의하면서, 수직, 수평, 직교 또는 평행 등의 용어를 사용하는 경우, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상기 각각은 실질적인 수직, 수평, 직교, 또는 평행을 의미하는 것으로, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 감안한 오차를 포함하는 것이다. 따라서, 예를 들면, 상기 각각의 경우, 약 ±15도 이내의 오차, 바람직하게는 약 ±10도 이내의 오차, 보다 바람직하게는 약 ±5도 이내의 오차를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 제 1 및 제 2 영역 중 어느 하나의 영역은, 입사광의 편광축을 회전시키지 않고, 그대로 투과시키는 영역이며, 다른 영역은, 입사광의 편광축을 다른 영역을 투과한 광의 편광축에 대하여 직교하는 방향으로 회전시켜 투과시킬 수 있는 영역일 수 있다. 이러한 경우에는, 상기 액정층에서 중합성 액정 화합물을 중합된 형태로 포함하는 영역은, 제 1 및 제 2 영역 중에서 어느 하나의 영역에만 형성되어 있을 수 있다. 상기에서 액정층이 형성되어 있지 않은 영역은 빈 공간이거나, 유리 또는 광학적 등방성인 수지층 또는 수지 필름 또는 시트가 형성되어 있을 수 있다.
다른 예시에서 제 1 및 제 2 영역 중 어느 하나의 영역은, 입사광을 좌원 편광된 광으로 변환하여 투과시킬 수 영역이고, 다른 영역은, 입사광을 우원 편광된 광으로 변환하여 투과시킬 수 있는 영역일 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 및 제 2 영역은 서로 동일한 위상 지연 수치를 나타내면서 서로 상이한 방향으로 형성된 광축을 가지는 영역이거나, 하나의 영역은 입사되는 광을 그 파장의 1/4 파장만큼 지연시킬 수 있는 영역이고, 다른 하나의 영역은 입사되는 광을 그 파장의 3/4 파장만큼 위상 지연시킬 수 있는 영역일 수 있다.
적절한 예시에서 상기 제 1 및 제 2 영역은, 서로 동일한 위상 지연 수치, 예를 들면 입사되는 광을 그 파장의 1/4 파장만큼 위상 지연시킬 수 있는 수치를 가지고, 또한 서로 상이한 방향으로 형성되어 있는 광축을 가지는 영역일 수 있다. 상기에서 서로 상이한 방향으로 형성되어 있는 광축이 이루는 각도는 예를 들면 수직일 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 영역이 서로 상이한 방향으로 형성되어 있는 광축을 가지는 영역인 경우, 제 1 및 제 2 영역의 광축이 이루는 각도를 이등분하는 선은 상기 편광자의 흡수축과 수직 또는 수평을 이루도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
도 4는, 도 2 또는 3의 예시의 제 1 및 제 2 영역(A, B)이 서로 상이한 방향으로 형성된 광축을 가지는 영역인 경우의 광축의 배치를 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 4를 참조하면, 제 1 및 제 2 영역(A, B)의 광축이 이루는 각도를 이등분하는 선은, (Θ1+Θ2)의 각도를 이등분하는 선을 의미할 수 있다. 예를 들어, Θ1 및 Θ2가 동일한 각도라면, 상기 이등분선은, 제 1 및 제 2 영역(A, B)의 경계선(L)과 수평을 이루는 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 상기에서 제 1 및 제 2 영역의 광축이 이루는 각도, 즉 (Θ1+Θ2)는, 예를 들면, 90도일 수 있다.
상기 광학 소자에서 상기 액정층은 편광자와 제 1 접착제에 의해 서로 부착되어 있다. 상기 제 1 접착제층은, 유리전이온도가 85℃ 이상 또는 87℃ 이상일 수 있다. 상기 유리전이온도를 가지는 접착제층으로 액정층과 편광자를 부착시켜서, 내구성이 우수한 광학 소자를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제 1 접착제층은 액정층의 위상 지연 특성을 안정적으로 유지시킬 수 있다. 또한, 상기 유리전이온도의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 약 200℃, 약 150℃ 또는 약 120℃ 정도일 수 있다.
상기 제 1 접착제층은 또한 두께가 6 ㎛ 이하, 5 ㎛ 이하 또는 4 ㎛ 이하일 수 있다. 이러한 두께에서 액정층과의 접착성 및 액정층의 위상 지연 특성의 내구성이 적절하게 유지될 수 있다. 상기 제 1 접착제층의 두께의 하한은 예를 들면, 0.1 ㎛, 0.3 ㎛ 또는 0.5 ㎛일 수 있다.
상기 제 1 접착제층은 양이온 중합성 화합물을 포함하는 활성 에너지선 경화형 접착제 조성물을 경화된 상태로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「경화」는, 조성물에 포함되어 있는 성분의 물리적 또는 화학적 작용 내지는 반응을 통하여 상기 조성물이 접착성 또는 점착성을 발현하는 과정을 의미할 수 있다. 또한, 상기에서 「활성 에너지선 경화형」은, 상기 경화가 활성 에너지선의 조사에 의해 유도되는 유형의 조성물을 의미할 수 있다. 상기에서 「활성 에너지선」의 범주에는 마이크로파(microwaves), 적외선(IR), 자외선(UV), X선 및 감마선은 물론, 알파-입자선(alpha-particle beam), 프로톤빔(proton beam), 뉴트론빔(neutron beam) 또는 전자선(electron beam)과 같은 입자빔이 포함될 수 있고, 통상적으로는 자외선 또는 전자선 등이 사용될 수 있다.
상기 접착제 조성물은, 양이온 중합성 화합물을 포함할 수 있고, 이에 따라서 예를 들면, 활성 에너지선의 조사에 의한 양이온 중합 반응에 의해 경화하는 접착제 조성물일 수 있다.
양이온 중합성 화합물로는, 예를 들면, 양이온 중합성 에폭시 화합물, 비닐 에테르 화합물, 옥세탄 화합물, 옥소란(oxolane) 화합물, 고리형 아세탈 화합물, 고리형 락톤 화합물, 티란(thiirane) 화합물, 티오비닐에테르 화합물, 스피로오소 에스테르(spirortho ester) 화합물, 에틸렌성 불포화 화합물, 고리형 에테르 화합물 또는 고리형 티오에테르 화합물 등이 예시될 수 있고, 바람직하게는 양이온 중합성의 에폭시 화합물이 사용될 수 있다.
양이온 중합성 에폭시 화합물로는, 지환식 에폭시 화합물, 방향족 에폭시 화합물 또는 지방족 에폭시 화합물 중에서 일종 또는 이종 이상이 예시될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 양이온 중합성 화합물은, 지환식 에폭시 화합물 및 지방족 에폭시 화합물을 동시에 포함할 수 있다.
용어 지환식 에폭시 화합물은, 지환식 에폭시기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미한다. 본 명세서에서 지환식 에폭시기는 지방족 포화 탄화수소 고리를 가지고, 상기 고리를 구성하는 2개의 탄소 원자가 또한 에폭시기를 구성하고 있는 관능기를 의미한다.
지환식 에폭시 화합물로는, 예를 들면, 에폭시시클로헥실메틸 에폭시시클로헥산카복실레이트계 화합물; 알칸디올의 에폭시시클로헥산 카복실레이트계 화합물; 디카르복시산의 에폭시 시클로헥실메틸 에스테르계 화합물; 폴리에틸렌글리콜의 에폭시시클로헥실메틸 에테르계 화합물; 알칸디올의 에폭시시클로헥실메틸 에테르계 화합물; 디에폭시트리스피로계 화합물; 디에폭시모노스피로계 화합물; 비닐시클로헥센 디에폭시드 화합물; 에폭시시클로펜틸 에테르 화합물 또는 디에폭시 트리시클로 데칸 화합물 등이 예시될 수 있다. 상기 화합물들은, 예를 들면, 각각 하기 화학식 3 내지 12로 표시되는 화합물 등이 예시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 화학식 3에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
[화학식 4]
Figure pat00004
상기 화학식 4에서 R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타내고, n은 2 내지 20의 정수를 나타낸다.
[화학식 5]
Figure pat00005
상기 화학식 5에서 R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타내고, p는 2 내지 20의 정수를 나타낸다.
[화학식 6]
Figure pat00006
상기 화학식 6에서 R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타내고, q는 2 내지 20의 정수를 나타낸다.
[화학식 7]
Figure pat00007
상기 화학식 7에서 R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타내고, r는 2 내지 20의 정수를 나타낸다.
[화학식 8]
Figure pat00008
상기 화학식 8에서 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
[화학식 9]
Figure pat00009
상기 화학식 9에서 R13 및 R14은 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
[화학식 11]
Figure pat00010
상기 화학식 11에서 R15는 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
[화학식 12]
Figure pat00011
상기 화학식 12에서 R16 및 R17은, 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
[화학식 13]
Figure pat00012
상기 화학식 13에서 R18은, 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
본 명세서에서 용어 알킬기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형의 치환 또는 비치환된 알킬기를 의미할 수 있다.
지환식 에폭시 화합물로는, 에폭시시클로헥실메틸 에폭시시클로헥산 카복실레이트 화합물, 알칸디올의 에폭시시클로헥산 카복실레이트 화합물, 디카르복시산의 에폭시시클로헥실메틸 에스테르 화합물 또는 알칸디올의 에폭시시클로헥실메틸 에테르 화합물 등이 바람직하게 사용될 수 있고, 구체적으로는 7-옥사비시클로[4,1,0]헵탄-3-카르복시산과 (7-옥사-비시클로[4,1,0]헵토-3-일)메타놀과의 에스테르화물(상기 화학식 3에서 R1 및 R2가 수소인 화합물); 4-메틸-7-옥사비시클로[4,1,0]헵탄-3-카르복시산과 (4-메틸-7-옥사-비시클로[4,1,0]헵토-3-일)메탄올과의 에스테르화물(상기 화학식 4에서, R1이 4-CH3이고, R2가 4-CH3인 화합물); 7-옥사비시클로[4,1,0]헵탄-3-카르복시산과 1,2-에탄디올과의 에스테르화물(상기 화학식 5에서 R3 및 R4가 수소이고, n이 1인 화합물); (7-옥사비시클로[4,1,0]헵토-3-일)메탄올과 아디프산의 에스테르화물(상기 화학식 6에서 R5 및 R6가 수소이고, p가 2인 화합물); (4-메틸-7-옥사비시클로[4,1,0]헵토-3-일)메탄올과 아디프산의 에스테르화물(상기 화학식 6에서 R5 및 R6가 4-CH3이고, p가 2인 화합물); 및 (7-옥사비시클로[4,1,0]헵토-3-일)메탄올과 1,2-에탄디올의 에테르화물(상기 화학식 8에서 R9 및 R10이 수소이고, r이 1인 화합물)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 바람직하게 사용될 수 있다.
지환식 에폭시 화합물로는, 2관능형 에폭시 화합물, 즉 2개의 에폭시를 가지는 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 2개의 에폭시기가 모두 지환식 에폭시기인 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
지방족 에폭시 화합물로는, 지환식 에폭시기가 아닌 지방족 에폭시기를 가지는 에폭시 화합물이 예시될 수 있다. 예를 들면, 지방족 다가 알코올의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 알코올의 알킬렌옥시드 부가물의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 알코올과 지방족 다가 카복실산의 폴리에스테르 폴리올의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 카복실산의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 알코올과 지방족 다가 카복실산의 폴리에스테르 폴리카복실산의 폴리글리시딜에테르; 글리시딜 아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트의 비닐 중합에 의해 얻어지는 다이머, 올리고머 또는 폴리머; 또는 글리시딜 아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트와 다른 비닐계 단량체의 비닐 중합에 의해 얻어지는 올리고머 또는 폴리머가 예시될 수 있고, 바람직하게는 지방족 다가 알코올 또는 그 알킬렌옥시드 부가물의 폴리글리시딜에테르가 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기에서 지방족 다가 알코올로는, 예를 들면, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 지방족 다가 알코올이 예시될 수 있고, 예를 들면, 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 3-메틸-2,4-펜탄디올, 2,4-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 3,5-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올 등의 지방족 디올; 시클로헥산디메탄올, 시클로헥산디올, 수소 첨가 비스페놀 A, 수소 첨가 비스페놀 F 등의 지환식 디올; 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 헥시톨류, 펜티톨류, 글리세린, 폴리글리세린, 펜타에리스리톨, 디펜타에리스리톨, 테트라메틸올프로판 등이 예시될 수 있다.
또한, 상기에서 알킬렌옥시드로는, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌옥시드가 예시될 수 있고, 예를 들면, 에틸렌옥시드, 프로필렌옥시드 또는 부틸렌옥시드 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기에서 지방족 다가 카복실산으로는, 예를 들면, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베린산, 아젤라산, 세바신산, 도데칸이산, 2-메틸숙신산, 2-메틸아디프산, 3-메틸아디프산, 3-메틸펜탄이산, 2-메틸옥탄이산, 3,8-디메틸데칸이산, 3,7-디메틸데칸이산, 1,20-에이코사메틸렌디카르복실산, 1,2-시클로펜탄디카르복실산, 1,3-시클로펜탄디카르복실산, 1,2-시클로헥산디카르복실산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 1,4-디카르복실메틸렌시클로헥산, 1,2,3-프로판트리카르복실산, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
지방족 에폭시 화합물로는, 지환식 에폭시기를 포함하지 않고, 또한 3개 이상의 에폭시기, 바람직하게는 3개의 에폭시기를 포함하는 화합물을 사용하는 것이 경화성, 내후성 및 굴절률 특성 등을 고려할 때 적절하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 방향족 에폭시 화합물로는, 분자 내에 방향족기를 포함하는 에폭시 화합물로서, 예를 들면, 비스페놀 A 에폭시, 비스페놀 F 에폭시, 비스페놀 S 에폭시, 브롬화 비스페놀 에폭시와 같은 비스페놀형 에폭시 수지; 페놀노볼락형 에폭시 수지 및 크레졸노볼락형 에폭시 수지와 같은 노볼락형 에폭시 수지; 크레졸 에폭시 또는 레졸시놀글리시딜에테르 등이 사용될 수 있다.
예시적인 접착제 조성물은, 양이온 중합성 관능기를 가지는 실란 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 상기 실란 화합물을 필요에 따라서 적절히 포함시켜서, 접착제의 표면 에너지를 조절하고 접착력을 향상시킬 수 있다. 실란 화합물로는, 예를 들면, 하기 화학식 14로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 14]
Si(R1)n(R2)4-n
상기 화학식 14에서 R1은, 규소 원자에 결합되어 있는 양이온 중합성 관능기이고, R2는, 규소 원자에 결합되어 있는 관능기로서 수소, 히드록시기, 알킬기 또는 알콕시기이며, n은 1 내지 4의 수이다.
상기 양이온 중합성 관능기로는, 비닐기 등의 알케닐기, 글리시딜기 또는 옥세타닐기 등과 같은 고리형 에테르기(cyclic ether) 또는 비닐옥시기 등이나 상기 고리형 에테르기 또는 비닐옥시기를 포함하는 관능기 등이 예시될 수 있다.
또한, 상기 화학식 14에서 알콕시기로는, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기가 예시될 수 있다. 상기 알콕시기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있고, 치환되어 있거나 또는 비치환된 상태일 수 있다.
또한, 상기 화학식 14에서 n은, 바람직하게는 1 또는 2일 수 있다.
화학식 14의 화합물로는, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸 트리메톡시 실란, 3-글리시독시프로필 트리 메톡시 실란, 글리시독시프로필 메틸디에톡시 실란, 글리시독시프로필 트리에톡시, 비닐트리메톡시실란 또는 비닐트리에톡시실란 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 실란 화합물로는, 분자쇄의 말단이 알콕시실릴기로 봉쇄되는 비교적 저분자량의 실리콘 수지인 실록산 올리고머의 분자 내에 상기한 양이온 중합성 관능기가 도입되어 있는 올리고머 타입의 실란 화합물도 사용될 수 있다.
접착제 조성물은, 실란 화합물을 양이온 중합성 화합물 100 중량부 대비 0.1 중량부 내지 10 중량부, 또는 0.1 중량부 내지 5중량부의 비율로 포함할 수 있다. 상기 범위에서 제 1 접착제층이 적절한 표면 에너지 및 접착성을 나타낼 수 있다. 본 명세서에서 단위 중량부는 특별히 달리 규정하지 않는 한, 각 성분간의 중량의 비율을 의미한다.
접착제 조성물은, 경화 반응을 개시시키기 위한 성분으로서, 양이온 개시제를 추가로 포함할 수 있다. 양이온 개시제로는, 예를 들면, 활성 에너지선의 조사에 의하여 양이온 중합을 개시시킬 수 있는 성분을 방출하는 양이온 광개시제를 사용할 수 있다.
양이온 광개시제로는, 오늄 염(onium salt) 또는 유기금속염(organometallic salt) 계열의 이온화 양이온 개시제 또는 유기 실란 또는 잠재성 황산(latent sulfonic acid) 계열이나 그 외의 비이온화 화합물 등과 같은 비이온화 양이온 광개시제를 사용할 수 있다. 오늄염 계열의 개시제로는, 디아릴이오도늄 염(diaryliodonium salt), 트리아릴술포늄 염(triarylsulfonium salt) 또는 아릴디아조늄 염(aryldiazonium salt) 등이 예시될 수 있고, 유기금속 염 계열의 개시제로는 철 아렌(iron arene) 등이 예시될 수 있으며, 유기 실란 계열의 개시제로는, o-니트릴벤질 트리아릴 실리 에테르(o-nitrobenzyl triaryl silyl ether), 트리아릴 실리 퍼옥시드(triaryl silyl peroxide) 또는 아실 실란(acyl silane) 등이 예시될 수 있고, 잠재성 황산 계열의 개시제로는 a-설포닐옥시 케톤 또는 a-히드록시메틸벤조인 설포네이트 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 양이온 개시제로는 요오드 계열의 개시제와 광증감제의 혼합물을 사용할 수도 있다.
양이온 개시제로는, 이온화 양이온 광개시제를 사용하는 것이 바람직하고, 오늄염 계열의 이온화 양이온 광개시제를 사용하는 것이 보다 바람직하며, 트리아릴설포늄 염 계열의 이온화 양이온 광개시제를 사용하는 것이 더욱 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
접착제 조성물은 양이온 개시제를 양이온 중합성 화합물 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 20 중량부, 0.01 중량부 내지 10 중량부, 0.01 중량부 내지 5 중량부 포함할 수 있으나, 이는 경화 효율 등을 고려하여 변경될 수 있다.
접착제 조성물은, 필요에 따라서, 경화 후의 밀착성의 향상의 관점에서 양이온 중합성의 옥세탄 화합물을 상기 에폭시 화합물에 추가로 포함할 수 있다.
옥세탄 단량체는, 분자 구조 내에 4원 고리형 에테르기를 가지는 화합물이고, 구체적으로는, 3-에틸-3-히드록시메틸 옥세탄, 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐)메톡시메틸]벤젠, 3-에틸-3-(페녹시메틸)옥세탄, 디[(3-에틸-3-옥세타닐)메틸]에테르, 3-에틸-3-(2-에틸헥실옥시메틸)옥세탄 또는 페놀노볼락 옥세탄 등이 예시될 수 있다. 옥세탄 화합물로는, 예를 들면, 토아고세이㈜사의 「알론옥세탄 OXT-101」, 「알론옥세탄 OXT-121」, 「알론옥세탄 OXT-211」, 「알론옥세탄 OXT-221」 또는 「알론옥세탄 OXT-212」 등을 사용할 수 있다.
접착제 조성물은 옥세탄 단량체를 양이온 중합성 화합물 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 60 중량부 또는 20 중량부 내지 50 중량부의 비율로 포함할 수 있으나, 이는 목적하는 물성 등을 고려하여 변경될 수 있다.
접착제 조성물은, 또한 광증감제를 추가로 포함할 수 있다. 광증감제로는, 안트라센 화합물, 피렌 화합물, 카르보닐 화합물, 유기 황화합물, 과황화물, 레독스 화합물, 아조 및 디아조 화합물, 할로겐 화합물 또는 광환원성 색소 등이 예시될 수 있다. 광증감제는, 예를 들면, 조성물에 포함되는 양이온 중합성 성분 100 중량부 대비 10 중량부 이하의 비율로 사용될 수 있다.
광증감제로는, 예를 들어, 하기 화학식 15로 나타내는 안트라센 화합물; 피렌; 벤조인메틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, a,a-디메톡시-a-페닐아세토페논과 같은 벤조인 유도체; 벤조페논, 2,4-디클로로벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4′-비스(디에틸아미노)벤조페논과 같은 벤조페논 유도체; 2-클로로티옥산톤, 2-이소프로필티옥산톤과 같은 티옥산톤 유도체; 2-클로로안트라퀴논, 2-메틸안트라퀴논과 같은 안트라퀴논 유도체; N-메틸아크리돈, N-부틸아크리돈과 같은 아크리돈 유도체; 그 밖에 a,a-디에톡시아세토페논, 벤질, 플루오레논, 잔톤, 우라닐 화합물 또는 할로겐 화합물 등이 예시될 수 있다.
[화학식 15]
Figure pat00013
상기 화학식 15에서, R19 및 R20는, 각각 독립적으로 알킬기 또는 에테르기를 나타내고, R21은, 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
상기 화학식 15에서 R19, R20 및 R21에 올 수 있는 알킬기로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, 아밀기, 이소아밀기, 헥실기, 2-헥실기, 3-헥실기, 시클로헥실기, 1-메틸시클로헥실기, 헵틸기, 2-헵틸기, 3-헵틸기, 이소헵틸기, n-옥틸기, 이소옥틸기, 2-에틸헥실기, 노닐기, 이소노닐기, 데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 헵타데실기 또는 옥타데실기 등이 예시될 수 있다.
또한, R19 및 R20에 올 수 있는 에테르기로는, 탄소수 2 내지 18의 에테르기로서, 2-메톡시에틸기, 2-에톡시에틸기, 2-부톡시에틸기, 2-페녹시에틸기, 2-(2-메톡시에톡시)에틸기, 3-메톡시프로필기, 3-부톡시프로필기, 3-페녹시프로필기, 2-메톡시-1-메틸에틸기, 2-메톡시-2-메틸에틸기, 2-메톡시에틸기, 2-에톡시에틸기, 2-부톡시에틸기 또는 2-페녹시에틸기 등이 예시될 수 있다. 화학식 15에서 에테르기는, 상기 예시로부터도 알 수 있는 바와 같이, 1개 이상의 에테르 결합을 가지는 탄화수소기를 의미하고, 알콕시알킬기, 알콕시알콕시알킬기 또는 아릴옥시알킬기 등이 포함되는 개념이다.
광증감제로는, 상기 화학식 15에서 R19 및 R20가 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, R21가 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기인 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
광증감제는 목적하는 첨가 효과를 고려하여 적절한 중량 비율로 사용될 수 있다.
제 1 접착제층은, 상기 접착제 조성물을 경화시켜서 형성할 수 있다. 접착제 조성물은, 예를 들면, 양이온 중합 반응이 개시될 수 있도록 활성 에너지선을 조사하는 방식으로 경화시킬 수 있다. 활성 에너지선을 조사하는 광원은 특별히 제한되지 않으나, 파장 400 nm 이하에서 발광 분포를 가지는 활성 에너지선을 조사할 수 있는 광원이 바람직하고, 저압, 중압, 고압 또는 초고압 수은등, 케미컬 램프, 블랙 라이트 램프, 마이크로웨이브 여기 수은등 또는 메탈 할라이드 램프 등이 예시될 수 있다. 활성 에너지선의 조사 강도는, 조성물의 조성에 따라 결정되며, 특별히 제한되지 않지만, 개시제의 활성화에 유효한 파장 영역의 조사 강도가 0.1 mW/cm2 내지 6,000 mW/cm2인 것이 바람직하다. 조사 강도가 0.1 mW/cm2 이상이면, 반응 시간이 지나치게 길어지지 않고, 6000 mW/cm2 이하이면, 광원으로부터 복사되는 열과 조성물의 경화 시의 발열에 의한 황변 또는 열화를 방지할 수 있다. 조사 시간은 경화될 조성물에 따라 제어되는 것으로, 특별히 제한되지 않지만, 상기 조사 강도와 조사 시간의 곱으로 나타내는 적산 광량이 10 mJ/cm2 내지 10,000 mJ/cm2가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 적산 광량이 10 mJ/cm2 이상이면, 개시제에서 유래하는 활성종의 양을 충분하게 유지하여 경화 반응을 보다 확실하게 진행시킬 수 있고, 10,000 mJ/cm2 이하이면, 조사 시간이 지나치게 길어지지 않아, 양호한 생산성을 유지할 수 있다.
상기 제 1 접착제층은 또한 겔 분율이 80% 이상, 85% 이상 또는 90% 이상일 수 있다. 제 1 접착제층의 겔 분율은 하기 일반식 2에 따라 계산될 수 있다.
[일반식 2]
겔 분율 = B/A × 100
상기 일반식 2에서 A는 접착제의 질량이고, B는 상기 질량 A의 접착제를 상온에서 48 시간 동안 디메틸 포름아미드에 침적시킨 후에 채취한 불용해분의 건조 질량이다.
상기에서 상온은, 가온되거나 감온되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 예를 들면, 약 10℃ 내지 약 30℃, 약 20℃ 내지 25℃, 약 25℃ 또는 약 23℃ 의 온도를 의미할 수 있다.
또한, 상기에서 불용해분의 건조 질량이란, 에틸 아세테이트에 침적시킨 후에 수득한 불용해분을 건조시켜서 상기 불용해분에 포함되어 있는 용제인 에틸 아세테이트를 제거한 후에 측정한 질량을 의미할 수 있다. 상기 건조 조건은 특별히 제한되지 않으며, 불용해분에 포함되어 있는 용제가 실질적으로 완전하게 제거될 수 있도록 선택되면 된다.
제 1 접착제층의 겔 분율을 상기 범위 내로 유지하여, 내구성 및 접착성을 적절한 수준으로 유지할 수 있다.
상기 광학 소자는 상기 제 1 접착제층으로 액정층과 부착되어 있는 편광자를 포함한다.
광학 소자에 포함되는 편광자의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 편광자로는, 예를 들면, 일축 또는 이축 연신되고, 요오드 또는 이색성 염료가 흡착 배향되어 있는 폴리비닐알코올 편광자 등과 같은 통상적인 종류를 사용할 수 있다. 편광자의 폴리비닐알코올 수지로는, 예를 들면, 겔화된 폴리비닐아세테이트 수지가 예시될 수 있다. 폴리비닐아세테이트 수지로는, 비닐 아세테이트의 단독 중합체 또는 비닐 아세테이트와 다른 공단량체의 공중합체가 사용될 수 있다. 다른 공단량체로는, 불포화 카르복시산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 불포화 술폰산류 및 암모늄기를 가지는 아크릴아미드류 등이 예시될 수 있다. 폴리비닐알코올 수지의 겔화도는, 통상적으로 85몰% 내지 100몰% 정도이고, 바람직하게는 98몰% 이상일 수 있다. 폴리비닐알코올 수지는 추가로 변성되어 있을 수도 있으며, 예를 들면, 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말 또는 폴리비닐아세탈 등도 사용될 수 있다.
상기 광학 소자는, 상기 편광자의 하부에 형성되어 있는 제 2 접착제층을 포함한다.
하나의 예시에서 상기 제 2 접착제층은, 예를 들면, 두께가 10 nm 내지 600 nm, 15 nm 내지 500 nm 또는 15 nm 내지 450 nm일 수 있다. 제 2 접착제층의 두께를 10 nm 이상으로 조절하여, 광학 소자의 내수성을 우수하게 유지할 수 있고, 또한 600 nm 이하로 조절하여, 균일한 접착제층의 형성이 가능하다.
제 2 접착제층으로는, 경화되어 목적하는 접착 특성을 발현할 수 있는 것이라면, 종류에 구애되지 않고 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 접착제층으로 사용되는 접착제 조성물이나, 폴리비닐알코올계 접착제 조성물; 아크릴 접착제 조성물; 비닐 아세테이트계 접착제 조성물; 우레탄계 접착제 조성물; 폴리에스테르계 접착제 조성물; 폴리올레핀계 접착제 조성물; 폴리비닐알킬에테르계 접착제 조성물; 고무계 접착제 조성물; 염화비닐-비닐아세테이트계 접착제 조성물; 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 접착제 조성물; 스티렌-부타디엔-스티렌의 수소 첨가물(SEBS)계 접착제 조성물; 에틸렌계 접착제 조성물; 및 아크릴산 에스테르계 접착제 조성물 등을 경화시켜서 제 2 접착제층을 형성할 수 있다. 제 1 접착제층에 사용되는 조성물 외의 상기 접착제 조성물은, 예를 들면, 수계, 용제계 또는 무용제계 접착제 조성물일 수 있고, 또한, 열경화형, 상온 경화형, 습기 경화형 또는 활성 에너지선 경화형 접착제 조성물일 수 있다.
상기 광학 소자는 상기 제 2 접착제층의 하부에 형성된 점착제층을 포함할 수 있다.
점착제층으로는, 특별히 제한되지 않고, 광학 소자의 분야에서 공지되어 있는 일반적인 점착제, 예를 들면, 아크릴 점착제, 실리콘 점착제, 에폭시 점착제 또는 고무계 점착제 등을 사용할 수 있고, 하나의 예시에서 아크릴 점착제를 사용할 수 있다. 상기 점착제층은, 상기 광학 소자를 광학 기기, 예를 들면, 액정표시장치의 액정 패널이나 입체 영상 표시 장치의 표시 소자에 부착시키기 위한 점착제층일 수 있다.
하나의 예시에서 상기 점착제층은, 제 1 주표면과 제 2 주표면을 가지며, 상기 제 1 주표면이 제 2 접착제층측에 부착되어 있을 수 있다. 상기 제 2 주표면은, 상기 광학 소자를 광학 기기, 예를 들면, 액정표시장치의 액정 패널이나 입체 영상 표시 장치의 표시 소자에 부착시키기 위한 점착 표면일 수 있다. 상기 제 1 주표면과 제 2 주표면은 서로 상이한 인장 탄성률을 나타내거나, 혹은 제 1 주표면과 제 2 주표면이 무알칼리 유리에 대하여 서로 상이한 박리력을 나타내는 점착제층일 수 있다.
하나의 예시에서 편광자측에 부착되는 제 1 주표면은 제 2 주표면에 비하여 높은 인장 탄성률을 가지거나, 또는 제 2 주표면에 비하여 무알칼리 유리에 대하여 낮은 박리력을 나타낼 수 있다.
도 5은, 제 1 주표면(51)과 제 2 주표면(52)을 가지는 점착제층(5)을 예시적으로 표시한다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 주표면은 25℃에서의 인장 탄성률이 1 MPa 내지 1,000 MPa, 10 MPa 내지 900 MPa 또는 250 MPa 내지 900 MPa일 수 있다. 또한, 하나의 예시에서 상기 제 2 주표면은 25℃에서의 인장 탄성률이 0.01 MPa 내지 1.0 MPa, 0.02 MPa 내지 0.8 MPa 또는 0.03 MPa 내지 0.7 MPa일 수 있다. 상기 인장 탄성률은 ASTM D638에서 규정된 절차에 따라서 측정할 수 있다. 다른 예시에서 상기 제 1 주표면은 무알칼리 유리에 대한 박리력이 5 gf/25mm 내지 100 gf/25mm, 5 gf/25mm 내지 70 gf/25mm, 10 gf/25mm 내지 70 gf/25mm, 또는 10 gf/25mm 내지 50 gf/25mm일 수 있고, 상기 제 2 주표면은, 무알칼리 유리에 대한 박리력이 100 gf/25mm 내지 1,000 gf/25mm, 150 gf/25mm 내지 800 gf/25mm, 150 gf/25mm 내지 70 gf/25mm, 또는 250 gf/25mm 내지 750 gf/25mm일 수 있다. 상기 박리력은 상온에서 300 mm/min의 박리 속도 및 180도의 박리 각도로 측정한 수치이다.
제 1 및 제 2 주표면의 물성을 전술한 범위로 각각 제어함으로써, 고온 또는 고습 조건에서 편광자의 수축 및 팽창 현상을 효과적으로 억제하면서, 다양한 피착체에 대하여 우수한 젖음성을 나타내도록 할 수 있다.
양면 물성이 상이한 상기 점착제층을 구성하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예시에서 상기 점착제층은, 물성이 상이한 2종류 이상의 점착제층을 적층하여 다층 구조로 구성된 점착제층이거나 혹은 두께 방향으로는 인장 탄성률의 구배가 형성되어 있는 단일층의 점착제층일 수 있다. 상기 단일층은, 점착제층이 하나의 점착제층으로 형성되는 경우를 의미하고, 따라서, 예를 들어, 2층 이상의 점착제가 적층된 구조의 점착제층은 단일층의 점착제층에서 배제된다.
도 6은, 상기 다층 구조의 점착제층(6)의 하나의 예시로서, 제 1 주표면(51)을 형성하는 제 1 점착제층(61); 및 제 2 주표면(52)을 형성하는 제 2 점착제층(62)을 포함하는 구조를 나타낸다. 점착제층은, 도 6과 같은 2층 구조는 물론 경우에 따라서는 3층 이상의 다층 구조로 형성될 수 있으나, 박형화 등을 감안할 때 통상 2층 구조로 형성될 수 있다.
다른 예시에서 상기 양면 물성이 상이한 점착제층은 제 1 및 제 2 주표면을 가지는 단일층의 점착제층일 수 있다.
단일층이면서 양면 물성이 상이한 점착제층은, 예를 들면, 점착제층의 두께 방향을 따라서 인장 탄성률이 변화하는 구배를 형성함으로써 제조할 수 있다. 도 7을 참조하면, 점착제층(7)은, 제 1 주표면(51)에서 제 2 주표면 방향(52)으로 두께 방향(도 7의 화살표(T) 방향)을 따라서 인장 탄성률의 구배가 형성되어 있을 수 있다. 두께 방향에 따라서 인장 탄성률이 변화한다는 것은, 점착제층의 인장 탄성률이 두께 방향을 따라서 연속적 또는 단속적으로 증가 또는 감소하는 경우를 의미한다. 구체적으로는 제 1 주표면(51)에서는 가장 높은 인장 탄성률이 나타나고, 제 2 주표면(52)에서는 가장 낮은 인장 탄성률이 나타나도록 두께 방향을 따라서 인장 탄성률이 변화하고 있을 수 있다.
점착제층의 인장 탄성률에 두께 방향을 따른 변화를 주기 위해서는, 예를 들면, 점착제층의 경화도를 두께 방향에 따라서 상이하도록 제어하는 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 후술하는 활성 에너지선 경화형 점착제 조성물을 사용하여 점착제층을 구성할 때, 점착제 조성물이 도포되는 두께 및 상기 조성물의 경화 시에 가해지는 활성 에너지선의 광량 등을 적절히 제어하게 되면, 두께 방향을 따라서 탄성률이 변화하는 점착제층을 제조할 수 있다. 즉, 조사된 활성 에너지선은, 점착제 조성물의 두께 방향으로 투과되면서, 내부의 광개시제 등과 반응하여 소멸하거나 흡수하게 되는데, 이러한 정도를 조정하면, 점착제 조성물의 두께 방향을 따라서 하부로 내려갈수록 경화 반응을 유도하는 활성 에너지선의 강도가 약해지게 되어, 경화도가 두께 방향을 따라서 상이하게 제어될 수 있다. 또한, 경우에 따라서는, 점착제 조성물에 자외선 흡수제 등을 적정량 배합하는 방법으로도 두께 방향으로 경화도가 변화하는 점착제층의 구현이 가능하다. 즉, 점착제 조성물에 배합된 자외선 흡수제는, 경화 과정에서 조성물에 가해지는 활성 에너지선을 흡수하게 되고, 그 결과, 두께 방향에 따라서 활성 에너지선 조사량의 편차를 유발하여, 경화도를 상이하게 제어할 수 있다. 인장 탄성률이 두께 방향을 따라서 변화되도록 제어될 때, 상기 점착제의 평균 인장 탄성률은 25℃에서 0.1 MPa 내지 500 MPa, 10 MPa 내지 400 MPa, 1 MPa 내지 300 MPa, 또는 45 MPa 내지 300 MPa의 범위 내에 있을 수 있다. 인장 탄성률의 평균값을 상기 범위로 제어하여, 편광판이 빛샘 현상 등을 효과적으로 억제하고, 고온 또는 고습 조건에서 탁월한 내구성을 나타내도록 할 수 있다.
점착제층은, 예를 들면, 전체 두께가 약 10 ㎛ 내지 80 ㎛, 20 ㎛ 내지 60 ㎛, 또는 30 ㎛ 내지 60 ㎛의 범위 내일 수 있다. 점착제층이, 도 6와 같은 다층 구조인 경우, 제 1 점착제층은 4 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께를 가지고, 제 2 점착체층은 5 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 제 1 점착제층의 두께를 4 ㎛ 이상이고, 또한 50 ㎛ 이하로 조절하여, 편광자의 수축 또는 팽창 등을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 제 2 점착제층의 두께를 5 ㎛ 이상이고, 또한 50 ㎛ 이하로 조절하여, 점착제층의 젖음성이나, 소자의 내구성을 효과적으로 유지할 수 있다. 또한, 두께 방향으로 인장 탄성률의 구배가 형성되어 있는 단일층의 점착제층의 두께는, 예를 들면, 20 ㎛ 내지 80 ㎛, 또는 25 ㎛ 내지 60 ㎛의 범위 내에서 제어될 수 있다. 점착제층의 두께가 20 ㎛ 미만이면, 편광자의 수축 또는 팽창의 억제 효율이 저하되거나, 전술한 경화 과정에 따라서 두께 방향으로 경화도가 상이한 점착제층을 구현하는 효율이 저하될 우려가 있고, 80 ㎛를 초과하면, 광학 소자의 박형화에 불리할 수 있다.
상기와 같은 다층 구조 또는 단일층 구조의 점착제층을 형성하는 각각의 점착제층은, 예를 들면, 통상적인 상온 경화형, 습기 경화형, 열 경화형 또는 활성 에너지선 경화형 점착제 조성물을 경화시켜 형성한 점착제층일 수 있다. 상기에서 점착제 조성물의 경화는, 활성 에너지선을 조사하거나, 소정 온도에서 점착제 조성물을 유지하거나, 또는 적절한 습기를 인가함으로써, 물리적 작용 또는 화학 반응에 의하여 점착제 조성물에 점착 특성을 발현시킨 상태를 의미한다.
이하, 상기 각각의 점착제층을 형성할 수 있는 점착제층의 조성에 대하여 설명한다.
하나의 예시에서, 상기 점착제층은 소위 상호침투 고분자 네트워크(Interpenetrating Polymer Network; 이하, 「IPN」이라 칭하는 경우가 있다.)를 포함하는 점착제층일 수 있다. 용어 「IPN」은 점착제층 내에 적어도 2 종류의 이상의 가교 구조가 존재하는 상태를 의미할 수 있고, 하나의 예시에서 상기 가교 구조는 서로 얽혀 있는 상태(entanglement), 또는 서로 연결(linking) 또는 침투(penetrating)하고 있는 상태로 존재할 수 있다. 점착제층이 IPN을 포함하면, 가혹 조건에서 내구성이 우수하고, 또한 작업성, 광학 특성 및 빛샘 억제능이 우수한 편광판이 구현될 수 있다.
점착제층이 IPN 구조를 포함하는 경우, 상기 점착제층은, 예를 들면, 다관능성 가교제에 의해 가교된 아크릴 중합체의 가교 구조 및 중합된 다관능성 아크릴레이트의 가교 구조를 포함할 수 있다.
상기에서 다관능성 가교제에 의해 가교되는 아크릴 중합체로는, 예를 들면, 가교 전에 중량평균분자량(Mw: Weight Average Molecular Weight)이 50만 이상인 아크릴 중합체를 사용할 수 있다. 본 명세서에서 중량평균분자량은, GPC(Gel Permeation Chromatograph)로 측정된 표준 폴리스티렌에 대한 환산 수치이다. 또한, 본 명세서에서는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 용어 「분자량」은 「중량평균분자량」을 의미한다. 중합체의 분자량을 50만 이상으로 하여, 가혹 조건 하에서 우수한 내구성을 가지는 점착제층을 형성할 수 있다. 상기 분자량의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 점착제의 내구성이나, 조성물의 코팅성을 고려하여, 250만 이하의 범위에서 조절할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 아크릴 중합체는, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 가교성 단량체를 중합 단위로 포함하는 중합체일 수 있고, 바람직하게는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 50 중량부 내지 99.9 중량부 및 가교성 단량체 0.1 중량부 내지 50 중량부를 중합된 형태로 포함하는 중합체일 수 있다. 상기에서 「가교성 단량체」는 상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체와 공중합될 수 있는 단량체로서, 공중합 후에 중합체의 측쇄 또는 말단에 가교성 관능기를 제공할 수 있는 단량체를 의미한다. 단량체의 중량 비율을 상기와 같이 조절하여, 초기 접착력이나 내구성이 우수한 점착제를 제공할 수 있다.
(메타)아크릴산 에스테르계 단량체로는, 예를 들면 알킬 (메타)아크릴레이트를 사용할 수 있고, 점착제의 응집력, 유리전이온도 또는 점착성을 고려하여, 탄소수가 1 내지 14인 알킬기를 가지는 알킬 (메타)아크릴레이트를 사용할 수 있다.
가교성 단량체는, 점착제의 내구성, 점착력 및 응집력을 조절하는 역할을 할 수 있으며, 예를 들면, 중합체에 히드록시기, 카복실기, 에폭시기, 이소시아네이트기 또는 아미노기와 같은 질소 함유 관능기 등을 제공할 수 있고, 또한 상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체와 공중합이 가능한 단량체가 사용될 수 있다. 이 분야에는 상기와 같은 역할을 하는 다양한 단량체가 공지되어 있으며, 본 발명에서는 이와 같은 단량체가 모두 사용될 수 있다. 가교성 단량체의 구체적인 예로는, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트 등과 같은 히드록시기 함유 단량체; (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산 및 말레산 무수물 등의 카복실기 함유 단량체 또는 (메타)아크릴아미드, N-비닐 피롤리돈 또는 N-비닐 카프로락탐 등의 질소 함유 단량체 등을 들 수 있고, 상기 중 일종 또는 이종 이상의 혼합을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
아크릴 중합체는, 또한, 하기 화학식 10으로 표시되는 단량체를 중합된 형태로 추가로 포함할 수 있고, 이러한 단량체는 특히 전술한 단일층 내에서 인장 탄성률이 변화하는 점착제층을 제조하는 것에 유용하다.
[화학식 16]
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상기 화학식 16에서 R10은 수소 또는 알킬기를 나타내고, A는 알킬렌기 또는 알킬리덴기를 나타내며, R11은 알킬기 또는 아릴기를 나타내고, n은 1 내지 50의 수를 나타낸다.
화학식 16의 단량체는, 중합체에 알킬렌옥시드기를 부여한다. 하나의 예시에서 상기 알킬렌옥시드기는, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬렌옥시드일 수 있다.
본 명세서에서 용어 아릴기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 벤젠을 포함하거나 또는 2개 이상의 벤젠이 축합되거나 결합되어 있는 구조를 포함하는 화합물 또는 그 유도체로부터 유래하는 1가 잔기를 의미할 수 있다. 상기 아릴기는, 예를 들면, 탄소수 6 내지 22, 바람직하게는 탄소수 6 내지 16, 보다 바람직하게는 탄소수 6 내지 13의 아릴기일 수 있으며, 예를 들면, 페닐기, 페닐에틸기, 페닐프로필기, 벤질기, 톨릴기, 크실릴기(xylyl group) 또는 나프틸기 등일 수 있다.
또한, 화학식 16에서 n은 보다 바람직하게는 1 내지 25, 더욱 바람직하게는 1 내지 15, 보다 바람직하게는 1 내지 6일 수 있다.
화학식 16의 단량체의 구체적인 예로는, 알콕시 알킬렌글리콜 (메타)아크릴산 에스테르, 알콕시 디알킬렌글리콜 (메타)아크릴산 에스테르, 알콕시 트리알킬렌글리콜 (메타)아크릴산 에스테르, 알콕시 테트라알킬렌글리콜 (메타)아크릴산 에스테르, 알콕시 폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴산 에스테르, 페녹시 알킬렌글리콜 (메타)아크릴산 에스테르, 페녹시 디알킬렌글리콜 (메타)아크릴산 에스테르, 페녹시 트리알킬렌글리콜 (메타)아크릴산 에스테르, 페녹시 테트라알킬렌글리콜 (메타)아크릴산 에스테르 또는 페녹시 폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴산 에스테르 등을 들 수 있고, 상기의 일종 또는 이종 이상이 중합체에 포함될 수 있다.
아크릴 중합체가 상기 화학식 16의 단량체를 포함할 경우, 예를 들면, (메타)아크릴산 에스테르 단량체 40 중량부 내지 99.9 중량부; 화학식 10의 단량체 10 중량부 내지 50 중량부 및 가교성 단량체 0.01 중량부 내지 30 중량부의 비율로 포함할 수 있다.
아크릴 중합체는, 전술한 각 성분을 포함하는 단량체의 혼합물을 용액 중합, 광중합, 괴상(bulk) 중합, 현탁(suspension) 중합 또는 유화(emulsion) 중합과 같은 통상의 중합 방식에 적용하여 제조할 수 있다.
점착제층 내에서 상기와 같은 아크릴 중합체를 가교시키고 있는 다관능성 가교제로는, 예를 들면 이소시아네이트 가교제, 에폭시 가교제, 아지리딘 가교제 및 금속 킬레이트 가교제와 같은 일반적인 가교제를 사용할 수 있고, 이소시아네이트 가교제의 사용이 바람직할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이소시아네이트 가교제로는 톨리렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소보론 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트 또는 나프탈렌 디이소시아네이트 등의 다관능성 이소시아네이트 화합물이나, 혹은 상기 다관능성 이소시아네이트 화합물을 트리메틸롤 프로판 등과 같은 폴리올 화합물과 반응시킨 화합물 등을 들 수 있고, 에폭시 가교제로는 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 트리글리시딜에테르, 트리메틸올프로판 트리글리시딜에테르, N,N,N',N'-테트라글리시딜 에틸렌디아민 및 글리세린 디글리시딜에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으며, 아지리딘 가교제로는 N,N'-톨루엔-2,4-비스(1-아지리딘카르복사미드), N,N'-디페닐메탄-4,4'-비스(1-아지리딘카르복사미드), 트리에틸렌 멜라민, 비스이소프로탈로일-1-(2-메틸아지리딘) 및 트리-1-아지리디닐포스핀옥시드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 금속 킬레이트계 가교제로는, 알루미늄, 철, 아연, 주석, 티탄, 안티몬, 마그네슘 및/또는 바나듐과 같은 다가 금속이 아세틸 아세톤 또는 아세토초산 에틸 등에 배위하고 있는 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다관능성 가교제는, 예를 들면, 아크릴 중합체 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 10 중량부, 보다 바람직하게는 0.01 중량부 내지 5 중량부로 점착제층에 포함되어 있을 수 있다. 이러한 범위에서 점착제의 응집력이나 내구성을 우수하게 유지할 수 있다.
상기 다관능성 가교제는, 예를 들면, 점착제 조성물에 포함된 후에, 숙성 공정과 같은 점착제층의 형성 과정에서 아크릴 중합체의 가교성 관능기와 반응하여, 상기 중합체를 가교시킬 수 있다.
IPN 구조의 점착제층은, 다관능성 가교제에 의해 가교된 아크릴 중합체에 의해서 구현되는 가교 구조와 함께 중합된 다관능성 아크릴레이트에 의한 가교 구조가 포함되어 있을 수 있다.
다관능성 아크릴레이트로는, 분자 중에 2개 이상의 (메타)아크릴로일기를 가지는 화합물이라면, 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜아디페이트(neopentylglycol adipate) 디(메타)아크릴레이트, 히드록시피발산(hydroxyl puivalic acid) 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(dicyclopentanyl) 디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 디(메타)아크릴레이트, 디(메타)아크릴록시 에틸 이소시아누레이트, 알릴(allyl)화 시클로헥실 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올(메타)아크릴레이트, 디메틸롤 디시클로펜탄 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 헥사히드로프탈산 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸 디메탄올(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸프로판 디(메타)아크릴레이트, 아다만탄(adamantane) 디(메타)아크릴레이트 또는 9,9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오렌(fluorine) 등과 같은 2관능성 아크릴레이트; 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥시드 변성 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 3 관능형 우레탄 (메타)아크릴레이트 또는 트리스(메타)아크릴록시에틸이소시아누레이트 등의 3관능형 아크릴레이트; 디글리세린 테트라(메타)아크릴레이트 또는 펜타에리쓰리톨 테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능형 아크릴레이트; 프로피온산 변성 디펜타에리쓰리톨 펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능형 아크릴레이트; 및 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트 또는 우레탄 (메타)아크릴레이트(ex. 이소시아네이트 단량체 및 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트의 반응물 등의 6관능형 아크릴레이트 등을 사용할 수 있고, 경우에 따라서는, 이 분야에서 활성 에너지선 경화형 올리고머로 알려져 있는 것으로서, 각종의 우레탄 아크릴레이트, 폴리카보네이트 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트 또는 에폭시 아크릴레이트 등도 사용될 수 있다. 상기와 같은 다관능성 아크릴레이트는 일종 또는 이종 이상이 혼합되어 사용될 수 있고, 분자량이 1,000 미만이며, 3관능성 이상인 아크릴레이트를 사용하는 것이 내구성 구현 측면에서 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 다관능성 아크릴레이트로서, 골격 구조 중 고리 구조를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 아크릴레이트를 사용함으로써, 편광자의 수축 또는 팽창을 보다 효과적으로 억제할 수 있고, 또한 빛샘 억제 효과도 향상될 수 있다. 다관능성 아크릴레이트에 포함되는 고리 구조는 탄소환식 구조 또는 복소환식 구조; 또는 단환식 또는 다환식 구조의 어느 것이어도 된다. 고리 구조를 포함하는 다관능성 아크릴레이트의 예로는, 트리스(메타)아크릴록시 에틸 이소시아누레이트 등의 이소시아누레이트 구조를 갖는 단량체 및 이소시아네이트 변성 우레탄 (메타)아크릴레이트(ex. 이소시아네이트 단량체 및 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트의 반응물 등) 등의 6관능형 아크릴레이트 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
점착제층 내에서 상기 다관능성 아크릴레이트는, 아크릴 중합체 100 중량부에 대하여, 20 중량부 내지 200 중량부로 포함될 수 있고, 이에 따라 점착제층의 인장 탄성률을 보다 효과적으로 조절하고, 또한 내구성도 우수하게 유지할 수 있다.
점착제층은 또한 실란 커플링제를 추가로 포함할 수 있다. 실란 커플링제는 점착제의 밀착성 및 접착 안정성을 향상시켜, 내열성 및 내습성을 개선하고, 또한 가혹 조건에서 점착제가 장기간 방치되었을 경우에도 접착 신뢰성을 향상시키는 작용을 한다. 실란 커플링제로는, 이 분야에서 공지되어 있는 통상의 종류가 채용될 수 있다.
점착제층은, 또한 발명의 효과에 영향을 미치지 않는 범위에서, 점착성 부여 수지, 에폭시 수지, 경화제, 자외선 안정제, 산화 방지제, 조색제, 보강제, 충진제, 소포제, 계면 활성제 및 가소제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 추가로 포함할 수 있다.
점착제층이 열경화형 또는 상온 경화형 점착제 조성물을 사용하여 형성된 것인 경우, 점착제층은 다관능성 가교제에 의해 가교된 아크릴 중합체를 포함할 수 있다.
상기 아크릴 중합체는, 전술한 활성 에너지선 경화형 조성물에서 사용되는 것과 유사하게, 분자량이 50만 이상이고, 또한 250만 이하이며, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 가교성 단량체를 중합 단위로 포함하는 중합체, 구체적으로는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 80 중량부 내지 99.9 중량부 및 가교성 단량체 0.1 중량부 내지 20 중량부를 중합 단위로 포함하는 중합체를 사용할 수 있다. (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 가교성 단량체의 구체적인 종류나 상기 중합체의 제조 방법은 전술한 바와 같다.
또한, 점착제층 내에서 아크릴 중합체를 가교시키는 다관능성 가교제로도, 전술한 바와 같은 이소시아네이트 가교제, 에폭시 가교제, 아지리딘 가교제 또는 금속 킬레이트 가교제를 사용할 수 있다. 이러한 가교제는, 상기 아크릴 중합체 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 5 중량부의 범위에서 점착제층의 인장 탄성률, 내구성 및 응집성 등을 고려하여 적절한 함량으로 포함될 수 있다.
이상과 같은 점착제층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다.
우선 각각의 점착제층을 형성할 수 있는 것으로서, 전술한 아크릴 중합체, 다관능성 가교제, 다관능성 아크릴레이트 등의 성분을 배합하여 점착제 조성물을 제조한 후, 그 조성물을 적절한 조건에서 경화시켜서 상기 점착제층을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 IPN 구조를 포함하는 점착제층을 형성하기 위해서는, 점착제 조성물을 제조한 후에, 상기를 도포하고, 경화시키는 방식을 사용할 수 있다. 또한, 점착제 조성물의 경화는, 예를 들면, 아크릴 중합체 및 다관능성 가교제의 가교 반응이 진행될 수 있도록 적정 온도에서 숙성시키는 방식과 상기 다관능성 아크릴레이트의 중합이 가능하도록 전자기파를 조사하는 공정을 순차적 또는 동시에 수행하여 진행할 수 있다. 상기에서 전자기파의 조사는, 예를 들면, 고압수은 램프, 무전극 램프 또는 크세논 램프(xenon lamp) 등의 수단을 사용하여 수행할 수 있다. 또한, 전자기파의 조사 조건은, 제반 물성을 훼손하지 않으면서 다관능성 아크릴레이트의 중합이 적절하게 이루어질 수 있도록 제어된다면 특별히 제한되지 않는다.
상기 전자기파의 조사에 의한 경화 공정의 효율을 고려하여, 상기 도포되는 점착제 조성물에는 광개시제가 추가로 배합될 수 있다. 광개시제로는, 전자기파의 조사에 의해 라디칼을 생성하고, 경화 반응을 개시시킬 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있고, 예를 들면, 전술한 접착제 조성물에 관한 항목에서 기술한 자유 라디칼 광개시제의 종류 중에서 적절한 종류가 선택될 수 있다.
광개시제는 아크릴 중합체 100 중량부에 대하여, 0.2 중량부 내지 20 중량부, 바람직하게는 0.2 중량부 내지 10 중량부, 더욱 바람직하게는 0.2 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 광개시제는 또한 다관능성 아크릴레이트 100 중량부에 대하여 0.2 중량부 내지 20 중량부이 양으로 포함될 수도 있다. 이와 같은 조절을 통하여 다관능성 아크릴레이트의 반응을 효과적으로 유도하고, 또한 경화 후에 잔존 성분으로 인해 점착제 물성이 악화되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 양면 물성이 상이한 단일층의 점착제층을 제조하는 예시적인 방법은 하기와 같다.
즉, 상기 방법은, 상기 점착제 조성물을 코팅하고, 상기 코팅층의 일면측에서 자외선을 조사하여 상기 코팅층을 경화시켜 점착제층을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 조사된 자외선이 코팅층의 두께 방향을 따라 진행하면서 상기 코팅층에 흡수되도록 하여, 상기 경화된 점착제층의 두께 방향을 따라서 인장 탄성률의 구배를 형성하는 단계를 포함하는 방식을 제조할 수 있다.
상기에서 점착제 조성물의 코팅 두께, 자외선의 조사 정도 등을 제어하거나, 필요에 따라서 후술하는 바와 같이 자외선 흡수제를 조성물에 포함시킴으로써, 조사되는 자외선은 코팅층의 두께 방향으로 진행하는 과정에서 흡수되며, 이에 따라 탄성률의 구배가 형성될 수 있다.
도 8은, 하나의 예시적인 상기 점착제층의 제조 과정을 모식적으로 나타낸 도면이고, 도 8과 같이, 상기 점착제 조성물의 코팅층(81)에 활성 에너지선, 예를 들면, 자외선을 조사함으로써, 점착제를 형성할 수 있다. 이 때 자외선의 조사는, 예를 들면, 두 장의 이형 필름(82, 83)의 사이에 상기 점착제 조성물의 코팅층(81)을 형성하고, 상기 코팅층(81)의 일측면에서 수행할 수 있다. 조사되는 자외선 등은 코팅층(81)의 두께 방향을 따라 진행하는 과정에서 흡수된다. 이에 따라 자외선이 직접 조사되는 제 1 주표면(81)은 경화가 충분히 진행되어 높은 탄성률 및 낮은 박리력을 나타내지만, 그 반대의 제 2 주표면(82)은 경화의 정도가 상대적으로 적어 낮은 탄성률 및 높은 박리력을 나타내게 될 수 있다.
상기의 경우, 점착제 조성물은, 자외선 흡수제를 추가로 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 코팅층의 일측에서 자외선을 조사하면, 상기 자외선이 조사되는 코팅층의 면은 충분히 경화되어 높은 탄성률을 나타내게 되나, 자외선이 두께 방향을 따라서 코팅층의 하부로 진행함에 따라, 코팅층에 존재하는 자외선 흡수제에 의하여 상기 자외선이 코팅층에 흡수된다. 따라서, 자외선이 조사되는 코팅층의 면을 시작으로 두께 방향을 따라서 하부로 내려갈수록 도달하는 자외선의 양은 적어지게 되고, 가장 하부의 코팅층은 자외선의 도달량이 가장 적어 경화의 정도도 가장 적게 된다.
자외선 흡수제로는, 점착제층의 광학 물성, 탄성률, 재박리성, 작업성 또는 박리력 등을 저해하지 않는 것이라면, 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.
자외선 흡수제로는, 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(3',5'-디-tert-부틸-2'-히드록시페닐)벤조트리아졸, 2-(5'-tert-부틸-2'-히드록시페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-5-(1,1,3,3,테트라메틸부틸)페닐)벤조트리아졸, 2-(3',5'-디-tert-부틸-2'-히드록시페닐)-5-벤조트리아졸, 2-(3'-tert-부틸-2'-히드록시페닐-5'-메틸페닐)-5-벤조트리아졸, 2-(3'-sec-부틸-5'-tert-부틸-2'-히드록시페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-4'-옥틸옥시페닐페닐)-5-벤조트리아졸 또는 2-(3',5'-디-tert-부틸-2'-히드록시페닐)벤조트리아졸 등의 2-(2'-히드록시페닐)-벤조트리아졸 계열의 화합물과 같은 벤조트리아졸 화합물; 4-히드록시, 4-메톡시, 4-옥틸옥시, 4-데실옥시, 4-도데실옥시, 4-벤질옥시, 4,2',4'-트리히드록시 또는 2'-히드록시-4,4'-디메톡시 관능기를 가지는 2-히드록시 벤조페논 계열의 화합물과 같은 벤조 페논 화합물; 4-tert-부틸-페닐 살리실레이트, 페닐 살리실레이트, 옥틸페닐 살리실레이트, 디벤조일 레조르시놀, 비스(4-tert-부틸-벤조일)레조르시놀, 벤조일 레조르시놀, 2,4-디-tert-부틸페닐-3,5'-디-tert-부틸-4-히드록시벤조에이트, 헥사데실 3,5-디-tert-부틸-4-4히드록시벤조에이트, 옥타데실 3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤조에이트 또는 2-메틸-4,6-디-tert-부틸페닐 3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤조에이트 등의 치환된 벤조산 에스테르 구조를 가지는 화합물과 같은 벤조산 에스테르 화합물; 또는 트리아진 화합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
점착제 조성물에서 자외선 흡수제는, 아크릴 중합체 100 중량부에 대하여 10 중량부 이하로 포함되거나, 상기 다관능성 아크릴레이트 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 자외선 흡수제의 함량은, 점착제 조성물의 경화 조건이나, 목적하는 탄성률 또는 박리력 특성을 고려하여 변경될 수 있다. 다만, 자외선 흡수제의 함량이 지나치게 증가하면, 코팅액의 자외선 흡수량이 지나치게 증가하여, 두께 방향을 따라서 탄성률이 변화하는 점착제층의 구현이 어려워질 우려가 있다.
상기 단일층의 점착제층의 형성을 위한 자외선의 조사는, 예를 들면, 고압 수은 램프, 무전극 램프 또는 크세논 램프(xenon lamp) 등의 공지의 수단을 사용하여 수행할 수 있다. 또한, 자외선 조사 조건 등은, 특별히 제한되지 않고, 점착제 조성물의 조성을 고려하여 적절히 선택될 수 있으며 이에 따라 두께 방향으로 인장 탄성률이 변화하는 경화물을 효과적으로 제조할 수 있다. 또한, 이 경우, 조도는 약 50 mW/cm2 내지 2,000 mW/cm2이고, 광량은 약 10 mJ/cm2 내지 1,000 mJ/cm2일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 제조 방법에서는, 점착제 조성물의 경화 효율이나 IPN 구조의 형성 등을 위하여, 상기 활성 에너지선 조사 공정에 추가로 가열, 건조 또는 숙성 등과 같은 공정을 수행할 수도 있다.
또한, 상온, 습기 또는 열 경화형인 경우, 점착제층을 형성하는 방식은, 활성 에너지선의 조사에 의한 경화 공정을 수행하지 않는 점을 제외하고는, 전술한 경우와 유사하다. 필요 성분을 적절하게 배합하여 점착제 조성물을 제조하고, 이를 적절한 기재상에 도포하고, 경화시켜 점착제층을 형성할 수 있다.
상기 다층 구조의 점착제층은, 점착제 조성물의 유형에 따라서 코팅 및 경화 공정을 순차적으로 반복하거나, 혹은 별도로 제조된 점착제층을 라미네이트하는 방식을 사용할 수 있다.
점착제층이 2층 이상의 다층 구조로 구성될 경우, 상기 다층 구조를 구성하는 점착제층은, 전술한 열경화형, 상온 경화형, 습기 경화형 또는 활성 에너지선 경화형 접착제 조성물 중에서 적절한 종류를 사용하여 형성하되, 동일하거나 혹은 상이한 종류를 사용하여 형성될 수 있다.
하나의 예시에서 점착제층이 제 1 주표면을 형성하는 제 1 점착제층; 및 제 2 주표면을 형성하는 제 2 점착제층을 포함하고, 상기 제 1 주표면이 편광자에 부착되는 경우, 상기 제 1 점착제층은, 상기 IPN 구조를 포함할 수 있다.
상기 광학 소자는 상기 액정층의 제 1 접착제층측과는 반대측에 형성되어 있는 기재층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 기재층은, 액정층이 형성되는 기재층일 수 있다. 기재층은, 단층 또는 다층 구조일 수 있다. 기재층이 추가로 포함되는 경우, 상기 액정층이 상기 접착제에 의하여 편광자와 부착되어 있을 수 있다. 도 9는, 기재층(91)을 추가로 포함하는 광학 소자(9)를 예시적으로 나타낸 도면이다.
기재층으로는, 예를 들면, 글래스 기재층 또는 플라스틱 기재층을 사용할 수 있다. 플라스틱 기재층으로는, TAC(triacetyl cellulose) 또는 DAC(diacetyl cellulose) 등과 같은 셀룰로오스 수지; 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin polymer); PMMA(poly(methyl methacrylate) 등의 아크릴 수지; PC(polycarbonate); PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀; PVA(polyvinyl alcohol); PES(poly ether sulfone); PEEK(polyetheretherketon); PEI(polyetherimide); PEN(polyethylenemaphthatlate); PET(polyethyleneterephtalate) 등의 폴리에스테르; PI(polyimide); PSF(polysulfone); 또는 불소 수지 등을 포함하는 시트 또는 필름이 예시될 수 있다.
상기 기재층, 예를 들면, 플라스틱 기재층은, 상기 액정층에 비하여 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 예시적인 기재층의 굴절률은, 약 1.33 내지 약 1.53의 범위이다. 기재층이 액정층에 비하여 낮은 굴절률을 가지도록 하면, 예를 들면, 휘도 향상, 반사 방지 및 콘트라스트 특성 향상 등에 유리하다.
상기 플라스틱 기재층은, 광학적으로 등방성이거나 혹은 이방성일 수 있다. 상기에서 기재층이 광학적으로 이방성인 경우, 상기 기재층의 광축은 상기한 제 1 및 제 2 영역의 광축이 이루는 각도를 이등분하는 선과 수직 또는 수평이 되도록 배치되는 것이 바람직하다.
하나의 예시에서 상기 기재층은, 자외선 차단제 또는 자외선 흡수제를 포함할 수 있다. 자외선 차단제 또는 흡수제를 기재층에 포함시키면, 자외선에 의한 액정층의 열화 등을 방지할 수 있다. 자외선 차단제 또는 흡수제로는, 살리실산 에스테르(salicylic acid ester) 화합물, 벤조페논(benzophenone) 화합물, 옥시벤조페톤(oxybenzophenone) 화합물, 벤조트리아졸(benzotriazol) 화합물, 시아노 아크릴레이트(cyanoacrylate) 화합물 또는 벤조에이트(benzoate) 화합물 등과 같은 유기물 또는 산화아연(zinc oxide) 또는 니켈 착염(nickel complex salt) 등과 같은 무기물이 예시될 수 있다. 기재층 내의 자외선 차단제 또는 흡수제의 함량은 특별히 제한되지 않고, 목적 효과를 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 플라스틱 기재층의 제조 과정에서 상기 자외선 차단제 또는 흡수제를, 기재층의 주재료에 대한 중량 비율로 약 0.1 중량% 내지 25 중량% 정도로 포함시킬 수 있다.
기재층의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 목적하는 용도에 따라서 적절하게 조절될 수 있다. 기재층은, 단층 또는 다층 구조일 수 있다.
예시적인 광학 소자는 상기 기재층과 액정층의 사이에 존재하는 배향층을 추가로 포함할 수 있다. 배향층은, 광학 소자의 형성 과정에서 액정 화합물을 배향시키는 역할을 하는 층일 수 있다. 배향층으로는, 이 분야에서 공지되어 있는 통상의 배향층, 예를 들면, 광배향층 또는 러빙 배향층 등이 사용될 수 있다. 상기 배향층은 임의적인 구성이며, 경우에 따라서는, 기재층을 직접 러빙하거나 연신하는 방식으로 배향층 없이 배향성을 부여할 수도 있다.
본 발명은 또한, 광학 소자의 제조 방법에 대한 것이다. 예시적인 광학 소자의 제조 방법은, 상기 액정층과 편광자를 상기 제 1 접착제를 사용하여 부착하고, 상기 편광자의 다른 면에 제 2 접착제층과 점착제층을 순차 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기에서 액정층은, 예를 들면, 기재층상에 배향막을 형성하고, 상기 배향막상에 상기 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 조성물의 도포층을 형성하며, 상기 액정 조성물을 배향시킨 상태에서 중합시켜서 액정층을 형성하는 방식으로 제조할 수 있다.
배향막은 예를 들면, 기재층에 폴리이미드 등의 고분자막을 형성하고 러빙 처리하거나, 광배향성 화합물을 코팅하고, 직선 편광의 조사 등을 통하여 배향 처리하는 방식으로 형성할 수 있다. 이 분야에서는, 목적하는 배향 패턴, 예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 영역의 패턴을 고려하여, 배향막을 형성하는 다양한 방식이 공지되어 있다.
액정 조성물의 도포층은, 조성물을 공지의 방식으로 기재층의 배향막상에 코팅하여 형성할 수 있다. 상기 도포층의 하부에 존재하는 배향막의 배향 패턴에 따라서 배향시킨 후에 중합시켜서 액정층을 형성할 수 있다.
액정층과 편광자를 부착하는 방법도 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 기술한 접착제 조성물을 액정층 또는 편광자의 일면에 코팅하고, 상기 코팅층을 매개로 액정층과 편광자를 합지한 후에 접착제 조성물을 경화시키거나, 또는 접착제 조성물을 사용한 액적(dropping) 방식에 의하여 액정층과 편광자를 합지하고 접착제 조성물을 경화시키는 방식 등을 사용할 수 있다. 상기에서 접착제 조성물의 경화는, 예를 들면, 조성물에 포함되어 있는 성분을 고려하여 적절한 강도의 활성 에너지선을 적절한 광량으로 조사하여 수행할 수 있다.
또한, 상기 편광자의 다른 면에 제 2 접착제층을 형성하고, 또한 점착제층을 형성하는 방식도 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 접착제 조성물을 편광자의 면에 코팅 및 경화시켜서 접착제층을 형성하고, 그 표면에 상기 기술된 방식으로 형성된 점착제층을 라미네이트하는 방식 등을 사용할 수 있다.
본 발명은 또한 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다. 예시적인 입체 영상 표시 장치는 상기 기술한 광학 소자를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 표시 장치는, 좌안용 영상 신호(이하, L 신호)와 우안용 영상 신호(이하, R 신호)를 생성할 수 있는 표시 소자를 추가로 포함하고, 상기 광학 소자는 상기 표시소자에서 생성된 L 신호 및 R 신호가 상기 편광자를 먼저 투과한 후에 상기 액정층에 입사되도록 배치되어 있을 수 있다. 다른 예시에서는, 상기 액정층에 전술한 위상 지연 특성이 서로 상이한 제 1 및 제 2 영역이 형성되어 있고, 상기 제 1 및 제 2 영역 중 어느 하나의 영역은 상기 L 신호가 투과될 수 있고, 다른 하나의 영역은 상기 R 신호가 투과될 수 있도록 배치되어 있을 수 있다. 상기에서 광학 소자는, R 및 L 신호는 표시 소자로부터 출사되어 상기 광학 소자의 편광자를 먼저 투과한 후에 다시 상기 액정층의 각 영역에 입사되도록 배치되어 있을 수 있다.
입체 영상 표시 장치는 상기 광학 소자를 광분할 소자로 포함하는 한, 이 분야에서 공지된 다양한 방식이 모두 적용되어 제조될 수 있다.
도 10은, 하나의 예시적인 상기 장치로서, 관찰자가 편광 안경을 착용하고 입체 영상을 관찰할 수 있는 장치를 예시적으로 표시한다.
도 10에 나타난 바와 같이, 상기 장치(10)는, 예를 들면, 광원(101), 편광판(102), 상기 표시 소자(103) 및 상기 광학 소자(104)를 순차 포함할 수 있다.
상기에서 광원(101)으로는 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display) 등에서 일반적으로 사용되는 직하형 또는 에지형 백라이트를 사용할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 표시 소자(103)는, 행 및/또는 열 방향으로 배열되어 있는 복수의 단위 화소를 포함하는 투과형 액정 표시 패널일 수 있다. 상기 화소는 하나 또는 2개 이상의 조합되어 R 신호를 생성하는 우안용 영상 신호 생성 영역(이하, RG 영역)과 L 신호를 생성하는 좌안용 영상 신호 생성 영역(이하, LG 영역)을 형성할 수 있다.
상기 RG 및 LG 영역은, 도 11과 같이 각각 공통 방향으로 연장되는 스트라이프상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되어 있거나, 도 12와 같이 격자 패턴을 이루면서 서로 인접하여 교대로 배치되어 있을 수 있다. 상기 광학 소자(104)의 액정층(1042)에서 상기 제 1 및 제 2 영역은 각각 LC 또는 RC 영역으로서 상기 RG 및 LG 영역의 배치 형태를 고려하여 RG 영역에서 전달되는 R 신호는 편광자(1041)를 거쳐서 RC 영역으로 입사되고, L 신호는 편광자(1041)를 거쳐서 LC 영역으로 입사될 수 있도록 배치되어 있을 수 있다.
표시 소자(103)는, 예를 들면 광원(101)측으로부터 순차로 배치된 제 1 투명 기판, 화소 전극, 제 1 배향막, 액정층, 제 2 배향막, 공통 전극, 컬러 필터 및 제 2 투명 기판 등을 포함하는 액정 패널일 수 있다. 상기 패널의 광 입사측, 즉 광원(101)측에는 편광판(102)이 부착되어 있고, 그 반대측에는 상기 광학 소자(104)가 부착되어 있을 수 있다. 편광판(102)에 포함되는 편광자와 상기 광학 소자(104)에 포함되는 편광자(1041)는, 예를 들면 양자의 흡수축이 서로 소정의 각도, 예를 들면 90도를 이루도록 배치되어 있을 수 있다. 이에 의해 광원(101)로부터 사출되는 광이 표시 소자(103)를 거쳐서 투과하거나, 혹은 차단되도록 할 수 있다.
구동 상태에서 표시 장치(10)의 광원(101)으로부터 무편광된 광이 편광판(102)측으로 출사될 수 있다. 편광판(102)으로 입사된 광 중에서, 상기 편광판(102)의 편광자의 광 투과축과 평행한 방향으로 편광축을 가지는 광은 편광판(102)을 투과하여 표시 소자(103)로 입사될 수 있다. 표시 소자(103)로 입사되어 RG 영역을 투과한 광은 R 신호가 되고, LG 영역을 투과한 광은 L 신호가 되어서 광학 소자(104)의 편광자(1041)로 입사된다.
편광자(1041)를 거쳐서 액정층(1042)으로 입사된 광 중에서 LC 영역을 투과한 광과 RC 영역을 투과한 광은 서로 다른 편광 상태를 가지는 상태로 각각 배출된다. 이와 같이 서로 상이한 편광 상태를 가지게 된 R 신호와 L 신호는 편광 안경을 착용하고 있는 관찰자의 우안 및 좌안에 각각 입사될 수 있고, 이에 따라 관찰자는 입체 영상을 관찰할 수 있다
본 발명의 예시적인 광학 소자는, 광분할 소자, 예를 들면, 입사되는 광을 서로 편광 상태가 상이한 2종류 이상의 광으로 분할하는 소자일 수 있다. 상기 광학 소자는, 예를 들면, 입체 영상을 구현하는 것에 사용될 수 있다.
도 1은, 예시적인 광학 소자를 나타내는 모식도이다.
도 2 및 3은 액정층의 제 1 및 제 2 영역의 예시적인 배치를 나타내는 모식적인 도면이다.
도 4는, 액정층의 제 1 및 제 2 영역의 예시적인 광축의 배치를 나타내는 모식적인 도면이다.
도 5 내지 7은, 예시적인 점착제층을 나타내는 모식도이다.
도 8은, 점착제층의 예시적인 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 9는 예시적인 광학 소자를 나타내는 모식도이다.
도 10은, 예시적인 입체 영상 표시 장치를 나타내는 모식도이다.
도 11 및 12는, RG 및 LG 영역의 예시적인 배치를 나타내는 모식적인 도면이다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 상기 광학 소자를 보다 상세히 설명하나, 상기 광학 소자의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 실시예 및 비교예에서 각 물성은 하기와 같이 평가하였다.
1. 접착력의 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 것으로 기재층, 배향막, 액정층, 접착제층 및 편광자가 순차로 형성된 광학 소자에 대하여 상기 편광자를 90도의 박리 각도 및 300 m/min의 박리 속도로 박리하면서, 상기 기재층에 대한 상기 편광자의 박리력을 평가하여 접착력을 평가였다. 박리 실험은 제조된 광학 소자를 폭이 20mm이고, 길이가 100mm가 되도록 재단하여 수행하였다. 평가 기준은 하기와 같다.
<평가 기준>
O: 박리력이 1 N/cm을 초과하는 경우
X: 박리력이 1 N/cm 이하인 경우
2. 접착제층의 유리전이온도 측정
접착제층의 유리전이온도는, 이형성 PET 시트의 이형 처리면에 제조된 접착제 조성물을 경화 후의 두께가 10 ㎛가 되도록 코팅하고, 상기 코팅층의 상부에 다시 이형성 PET의 이형 처리면을 합지한 후에 자외선 조사 장치(Metal halide lamp)를 사용하여 자외선을 조사(UVA영역, 500mJ/cm2)하여 형성된 접착제층에 대하여 DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 사용하여 승온 속도 10℃/min의 조건에서 측정하였다.
3. 열충격 물성 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 광학 소자를 재단한 후에 점착제층을 매개로 유리 기판에 부착하였다. 그 후, 광학 소자를 -40℃에서 1시간 동안 방치하고, 다시 80℃에서 1시간 동안 방치하는 것을 1 사이클로 하여 100 사이클을 반복하였다. 그 후, 광학 소자의 외관 변형 여부를 육안으로 관찰하여 변형이 없을 경우를 O로 규정하고, 크렉 등의 변형이 발생한 경우를 X로 규정하였다.
4. 액정층의 내구성 평가
액정층의 내구성은, 실시예 및 비교예에서 의해 제조된 고아학 소자에 대하여 내구 테스트 후에 발생하는 위상차 값의 변화율을 측정하여 평가하였다. 구체적으로는 광학 소자를 가로 및 세로의 길이가 10 cm이 되도록 재단한 후에 점착제층을 매개로 유리 기판에 부착하고, 내열 조건인 80℃에서 100시간 또는 250시간 동안 방치한 후, 상기 내열 조건에 방치되기 전의 액정층의 위상차 수치 대비 방치 후의 위상차 수치의 감소량을 백분율로 환산하여 하기에 기재하였다. 상기에서 위상차 수치는, Axomatrix사의 Axoscan을 이용하여 제조사의 매뉴얼에 따라서 550 nm의 파장에서 측정하였다.
내구성 평가 시의 기준은 하기와 같다.
<평가 기준>
O: 내열 조건에서 100 시간 및 250 시간 방치 후의 위상차 수치의 변화량이 모두 8% 미만인 경우
X: 내열 조건에서 100 시간 및 250 시간 방치 후의 위상차 수치의 변화량이 어느 하나의 경우이든 8% 이상인 경우
5. 크로스토크 평가
입체 영상의 관찰 시에 크로스토크율은, 암 상태(Dark state)와 명 상태(Bright stat)에서의 휘도의 비율로 정의될 수 있다. 실시예 및 비교예에서는, 상기 광학 소자가 편광 안경 방식의 입체 영상 표시 장치에 적용된 경우를 상정하여, 크로스토크율은 하기 방식으로 측정한다. 광학 소자를 사용하여 도 9에 나타난 바와 같은 입체 영상 표시 장치를 구성한다. 그 후, 입체 영상 표시 장치의 통상의 관측 지점에 입체 영상 관찰용 편광 안경을 위치시킨다. 상기에서 통상의 관측 지점은, 관찰자가 입체 영상을 관찰하는 경우, 입체 영상 표시 장치의 중앙으로부터 상기 입체 영상 표시 장치의 수평 방향의 길이의 3/2배에 해당하는 거리만큼 떨어진 지점이고, 이러한 위치에서 편광 안경은 관찰자가 표시 장치의 중앙을 관찰하는 것을 가정하여, 위치시킨다. 상기에서 입체 영상 표시 장치의 수평 방향 길이는, 관찰자가 입체 영상을 관찰하는 상태를 가정할 때, 상기 관찰자를 기준으로 한 수평 방향의 길이, 예를 들면, 영상 표시 장치의 가로의 길이일 수 있다. 상기와 같은 배치에서 입체 영상 표시 장치가 L 신호를 출력하도록 한 상태에서 편광 안경의 좌안용 및 우안용 렌즈의 배면에 휘도계(장비명: SR-UL2 Spectrometer)를 배치하고, 각각의 경우의 휘도를 측정한다. 상기에서 좌안용 렌즈의 배면에서 측정되는 휘도는 명 상태의 휘도이며, 우안용 렌즈의 배면에서 측정되는 휘도는 암 상태의 휘도이다. 각 휘도를 측정한 후에, 명 상태의 휘도에 대한 암 상태의 휘도의 비율([암 상태의 휘도]/[명 상태의 휘도])을 백분율로 구하여, 이를 크로스토크율(Y)로 규정할 수 있다. 또한, 크로스토크율은 또한 상기와 동일한 방식으로 측정하되, 입체 영상 표시 장치가 R 신호를 출력하고 있는 상태에서 명 및 암 상태에서의 휘도를 구하여 측정할 수 있다. 이 경우, 좌안용 렌즈의 배면에서 측정되는 휘도는 암 상태의 휘도이며, 우안용 렌즈의 배면에서 측정되는 휘도는 명 상태의 휘도이고, 동일하게 그 비율을 백분율로 구하여 크로스토크율로 규정할 수 있다.
6. 위상차 및 굴절률의 평가
광학 소자 또는 액정층의 위상차 및 굴절률의 평가는 Axomatrix사의 Axoscan을 이용하여 제조사의 매뉴얼에 따라 측정하였다.
7. 두께 및 광학 소자의 가로 또는 세로 길이의 평가
광학 소자의 가로 또는 세로 길이의 측정은 3차원 측정기인 인텍 아이엠에스사의 Premium 600C 및 IView Pro 프로그램을 사용하여 측정하였다. 또한, 두께 측정은, 박막 표면에서 반사광과 하부의 계면에서 반사되는 광 사이의 간섭 현상 또는 광의 위상차를 이용하여 박막의 특성을 평가할 수 있는 장비인 spectral reflectometer를 이용하여 측정하였다
제조예 1. 접착제 조성물(A)의 제조
지환식 에폭시 화합물(3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4'-에폭시시클로헥산카복실레이트, celloxide C2021P(Dicel사(제))) 25 중량부, 1,4-시클로헥산 디메탄올 디글리시딜 에테르 25 중량부, 3-에틸-3-[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]옥세탄(도아고세이제, 아론 옥세탄 DOX221) 50 중량부를 배합한 조성물에 상기 조성물의 고형분 100 중량부 대비 5 중량부의 양이온개시제(디페닐-(4-페닐티오)페닐술포늄 헥사플루오로포스페이트, CPI100P, Sanapro사제)를 추가로 배합하여 접착제 조성물(A)을 제조하였다.
제조예 2. 접착제 조성물(B)의 제조
지환식 에폭시 화합물(3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4'-에폭시시클로헥산카복실레이트, celloxide C2021P(Dicel사(제))) 25 중량부, 1,4-시클로헥산 디메탄올 디글리시딜 에테르 25 중량부, 3-에틸-3-[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]옥세탄(도아고세이제, 아론 옥세탄 DOX221) 35 중량부 및 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄(도아고세이제, 아론 옥세탄 OXA) 15 중량부를 배합한 조성물에 상기 조성물의 고형분 100 중량부 대비 5 중량부의 양이온개시제(디페닐-(4-페닐티오)페닐술포늄 헥사플루오로포스페이트, CPI100P, Sanapro사제)를 추가로 배합하여 접착제 조성물(B)을 제조하였다.
제조예 3. 접착제 조성물(C)의 제조
지환식 에폭시 화합물(3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4'-에폭시시클로헥산카복실레이트, celloxide C2021P(Dicel사(제))) 25 중량부, 1,4-시클로헥산 디메탄올 디글리시딜 에테르 25 중량부, 3-에틸-3-[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]옥세탄(도아고세이제, 아론 옥세탄 DOX221) 45 중량부 및 비닐트리에톡시 실란 5 중량부를 배합한 조성물에 상기 조성물의 고형분 100 중량부 대비 5 중량부의 양이온개시제(디페닐-(4-페닐티오)페닐술포늄 헥사플루오로포스페이트, CPI100P, Sanapro사제)를 추가로 배합하여 접착제 조성물(C)을 제조하였다.
제조예 4. 접착제 조성물(D)의 제조
지환식 에폭시 화합물(3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4'-에폭시시클로헥산카복실레이트, celloxide C2021P(Dicel사(제))) 25 중량부, 1,4-시클로헥산 디메탄올 디글리시딜 에테르 25 중량부, 3-에틸-3-[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]옥세탄(도아고세이제, 아론 옥세탄 DOX221) 45 중량부 및 비닐트리에톡시 실란 10 중량부를 배합한 조성물에 상기 조성물의 고형분 100 중량부 대비 5 중량부의 양이온개시제(디페닐-(4-페닐티오)페닐술포늄 헥사플루오로포스페이트, CPI100P, Sanapro사제)를 추가로 배합하여 접착제 조성물(D)을 제조하였다.
제조예 5. 접착제 조성물(E)의 제조
지환식 에폭시 화합물(3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4'-에폭시시클로헥산카복실레이트, celloxide C2021P(Dicel사(제))) 25 중량부, 1,4-시클로헥산 디메탄올 디글리시딜 에테르 25 중량부, 3-에틸-3-[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]옥세탄(도아고세이제, 아론 옥세탄 DOX221) 45 중량부 및 비닐아세테이트 10 중량부를 배합한 조성물에 상기 조성물의 고형분 100 중량부 대비 5 중량부의 양이온개시제(디페닐-(4-페닐티오)페닐술포늄 헥사플루오로포스페이트, CPI100P, Sanapro사제)를 추가로 배합하여 접착제 조성물(E)을 제조하였다.
제조예 6. 접착제 조성물(F)의 제조
지환식 에폭시 화합물(3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4'-에폭시시클로헥산카복실레이트, celloxide C2021P(Dicel사(제))) 25 중량부, 1,4-시클로헥산 디메탄올 디글리시딜 에테르 25 중량부, 3-에틸-3-[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]옥세탄(도아고세이제, 아론 옥세탄 DOX221) 30 중량부 및 비닐트리에폭시실란 20 중량부를 배합한 조성물에 상기 조성물의 고형분 100 중량부 대비 5 중량부의 양이온개시제(디페닐-(4-페닐티오)페닐술포늄 헥사플루오로포스페이트, CPI100P, Sanapro사제)를 추가로 배합하여 접착제 조성물(E)을 제조하였다.
제조예 7. 액정층(A)의 제조
TAC 기재(굴절률: 1.49, 두께: 80,000 nm)의 일면에 광배향막 형성용 조성물을 건조 후의 두께가 약 1,000 Å이 되도록 코팅하고, 80℃의 오븐에서 2 분 동안 건조시켰다. 상기에서 광배향막 형성용 조성물로는, 하기 화학식 14의 신나메이트기를 갖는 폴리노르보넨(분자량(Mw) = 150,000) 및 아크릴 단량체의 혼합물을 광개시제(Igacure 907)와 혼합하고, 다시 그 혼합물을 톨루엔 용매에 폴리노르보넨의 고형분 농도가 2 wt%가 되도록 용해시켜 제조한 조성물을 사용하였다(폴리노르보넨: 아크릴 단량체:광개시제 = 2:1:0.25(중량비)).
[화학식 14]
Figure pat00015
이어서, 상기 건조된 광배향막 형성용 조성물을 한국 특허출원 제2010-0009723호에 개시된 방법에 따라 배향 처리하여, 서로 다른 방향으로 배향된 제 1 및 제 2 배향 영역을 포함하는 광배향막을 형성하였다. 구체적으로는 상기 건조된 조성물의 상부에 폭이 약 450 ㎛인 스트라이프 형상의 광투과부 및 광차단부가 상하 및 좌우로 교대로 형성되어 있는 패턴 마스크를 위치시키고, 또한 상기 패턴 마스크의 상부에는 각각 서로 다른 편광을 투과시키는 두개의 영역이 형성된 편광판을 위치시켰다. 그 후, 상기 광배향막이 형성되어 있는 TAC 기재(30)를 약 3 m/min의 속도로 이동시키면서, 상기 편광판 및 패턴 마스크를 매개로 광배향막 형성용 조성물에 자외선(300 mW/cm2)을 약 30초 동안 조사하여 배향 처리를 수행하였다. 이어서, 배향 처리된 배향층 상에 액정층을 형성하였다. 구체적으로는, 액정 조성물로서 하기 화학식 A로 표시되는 다관능성 중합성 액정 화합물 70 중량부 및 하기 화학식 B로 표시되는 단관능성 중합성 액정 화합물 30 중량부를 포함하고, 적정량의 광개시제를 포함하는 액정 조성물을 약 1㎛ 의 건조 두께가 되도록 도포하고, 하부의 배향층에 배향에 따라 배향시킨 후에, 자외선(300mW/cm2)을 약 10초 동안 조사하여 액정을 가교 및 중합시켜, 하부 광배향막의 배향에 따라서 서로 직교하는 광축을 가지는 제 1 및 제 2 영역이 형성되어 있는 액정층을 형성하였다. 상기 액정층에서 지상축 방향의 굴절률과 진상축 방향의 굴절률의 차이는 약 0.125였다.
[화학식 A]
Figure pat00016
[화학식 B]
Figure pat00017

제조예 8 내지 11. 액정층(B) 내지 액정층(E)의 제조
액정 조성물에 포함되는 다관능성 중합성 액정 화합물과 단관능성 중합성 액정 화합물의 중량 비율을 하기 표 1과 같이 조절한 것을 제외하고는, 제조예 7과 동일한 방식으로 액정층을 제조하였다.
액정층(B) 액정층(C) 액정층(D) 액정층(E)
다관능성 중합성 액정 화합물(A) 함량 55 45 40 10
단관능성 중합성 액정 화합물(B) 함량 45 55 60 90
굴절률 차이 0.125 0.125 0.125 0.125
두께(㎛) 1 1 1 1
함량 단위: 중량부
굴절률 차이: 액정층의 면내 지상축 방향의 굴절률 및 진상축 방향의 굴절률의 차이
실시예 1.
광학 소자를 다음과 같은 방식으로 제조하였다. 우선 제조예 7에서 제조된 구조, 즉 TAC 기재, 배향막 및 액정층(A)이 순차로 형성된 구조에서 상기 액정층을 일면에 폴리비닐알코올계 편광자와 접착제 조성물(A)를 사용하여 부착하였다. 구체적으로는, 상기 액정층의 면에 상기 접착제 조성물을 경화 후의 두께가 5 ㎛가 되도록 도포한 후에 그 상부에 상기 편광자를 라미네이트하고, 또한 이형성 PET 필름의 일면에 역시 상기 접착제 조성물(A)을 경화 후의 두께가 5 ㎛가 되도록 도포한 도포층을 상기 편광자의 액정층의 반대면에 라미네이트하고, 자외선을 이형성 PET 필름면으로 조사(UV A영역, 500mJ/cm2)하여 접착제층을 형성하였다. 이어서, 이형성 PET 필름을 제거하고, 그 접착제층면에 통상적인 광학용 아크릴 점착제층을 형성하여 광학 소자를 제조하였다.
실시예 2 내지 6
액정층 및 접착제 조성물의 종류, 그리고 형성되는 접착제층의 두께를 하기 표 2와 같이 되도록 변경하고, 접착제 조성물이 충분하게 경화하도록 자외선 조사 조건을 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광학 소자를 제조하였다.
액정층 접착제 조성물 종류
(제1 및 제 2 접차제층)		 접착제층 두께(㎛)
(제1 및 제 2 접차제층)


실시예

 2 액정층(A) 접착제 조성물(B) 5
3 액정층(A) 접착제 조성물(C) 5
4 액정층(A) 접착제 조성물(D) 5
5 액정층(A) 접착제 조성물(E) 5
6 액정층(B) 접착제 조성물(A) 5
비교예 1 내지 14
액정층 및 접착제 조성물의 종류, 그리고 형성되는 접착제층의 두께를 하기 표 3와 같이 되도록 변경하고, 접착제 조성물이 충분하게 경화하도록 자외선 조사 조건을 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광학 소자를 제조하였다.
액정층 접착제 조성물 종류
(제1 및 제 2 접차제층)		 접착제층 두께(㎛)
(제1 및 제 2 접차제층)






비교예






 1 액정층(A) 접착제 조성물(F) 5
2 액정층(D) 접착제 조성물(A) 5
3 액정층(D) 접착제 조성물(B) 5
4 액정층(D) 접착제 조성물(C) 5
5 액정층(D) 접착제 조성물(D) 5
6 액정층(D) 접착제 조성물(E) 5
7 액정층(D) 접착제 조성물(F) 5
8 액정층(E) 접착제 조성물(A) 5
9 액정층(E) 접착제 조성물(B) 5
10 액정층(E) 접착제 조성물(C) 5
11 액정층(E) 접착제 조성물(D) 5
12 액정층(E) 접착제 조성물(E) 5
13 액정층(E) 접착제 조성물(F) 5
14 액정층(C) 접착제 조성물(A) 5
실시예 및 비교예의 광학 소자에 대하여 상기 기술한 방법으로 평가한 물성을 하기 표 4 및 5에 각각 나타내었다.

 제 1 접착제 유리전이온도(℃)
 접착력
 열충격 물성
 액정층 내구성
 위상차 변화율(100 시간 방치 후)
초기 위상차(nm) 내열 조건 방치 후 위상차(nm) 변화율(%)
실
시
예


 1 120 O O O 125.4 119.7 4.5
2 110 O O O 125.4 119.7 4.5
3 100 O O O 125.4 119.7 4.5
4 90 O O O 125.4 119.7 4.5
5 120 O O O 125.4 119.7 4.5
6 120 O O O 120.7 114.1 5.5

제 1 접착제 유리전이온도(℃)
 접착력
 열충격 물성
 액정층 내구성
 위상차 변화율(100 시간 방치 후)
초기 위상차(nm) 내열 조건 방치 후 위상차(nm) 변화율(%)
비교예 1 80 × × ○ 125.4 119.7 4.5
2 120 × ○ × 77.2 69.4 10.1
3 110 × ○ × 77.2 69.4 10.1
4 100 × ○ × 77.2 69.4 10.1
5 90 × ○ × 77.2 69.4 10.1
6 120 × ○ × 77.2 69.4 10.1
7 80 × × × 77.2 69.4 10.1
8 120 × ○ × - - -
9 110 × ○ × - - -
10 100 × ○ × - - -
11 90 × ○ × - - -
12 120 × ○ × - - -
13 80 × × × - - -
14 120 ○ ○ ○ 94.1 85.5 9.1

-: 액정층이 미배향 상태가 되어 위상차 수치 측정 불가능
시험예 1. 액정층의 굴절률 관계 및 두께에 따른 광분할 특성의 평가
액정층의 굴절률 관계 및 두께에 따른 광분할 특성의 평가를 위하여 다음과 같은 샘플을 각각 제조하였다. 구체적으로는, 제조예 7의 경우와 동일한 방식으로 위상 지연층을 형성하되, 액정층을 형성한 후에 지상축 방향과 진상축 방향에서 굴절률의 차이가 0.03이 되도록 액정 혼합물의 조성을 조절하여 두께가 약 0.3 ㎛, 1 ㎛ 및 2.5 ㎛인 액정층을 각각 형성하여 위상 지연층을 제조하였다. 또한, 제조예 7과 동일한 액정 화합물을 사용하여 동일한 방식으로 위상 지연층을 제조하되, 두께가 약 0.3 ㎛ 및 2.5 ㎛인 액정층을 각각 형성하여 위상 지연층을 제조하였다. 또한, 제조예 7과 동일한 방식으로 위상 지연층을 형성하되, 액정층을 형성한 후에 지상축 방향과 진상축 방향에서 굴절률의 차이가 0.22가 되도록 액정 혼합물의 조성을 조절하여 두께가 약 0.3 ㎛, 1 ㎛ 및 2.5 ㎛인 액정층을 각각 형성하여 위상 지연층을 제조하였다. 그 후, 상기 제조된 위상 지연층을 사용하여 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 소자를 제조하고, 그 광학 소자 및 실시예 1의 광학 소자를 사용하여 입체 영상을 관찰하는 경우의 크로스 토크율을 평가하여 하기 표 6에 기재하였다.
위상 지연층의 액정층 크로스토크율(%)
굴절률 차이 두께(㎛)
0.03 0.3 79.5
0.03 1 45.3
0.03 2.5 10.3
0.125 0.3 36
0.125 1 0.5
0.125 2.5 177.4
0.22 0.3 14.6
0.22 1 30.7
0.22 2.5 121.6
굴절률 차이: 액정층의 면내 지상축 방향의 굴절률과 진상축 방향의 굴절률의 차이
1, 9, 104: 광학 소자
11, 1042: 액정층
12: 제 1 접착제층
13: 1041: 편광자
14: 제 2 접착제층
5, 15, 6, 61, 62, 7, 81: 점착제층
51: 제 1 주표면
52: 제 2 주표면
82, 83: 이형 필름
91: 기재층
A: 액정층의 제 1 영역
B: 액정층의 제 2 영역
L: 액정층의 제 1 및 제 2 영역의 경계선
T1, T2: 광축의 각도
10: 입체 영상 표시 장치
101: 광원
102: 편광판
103: 표시 소자
LG: 좌안용 영상 신호 생성 영역
RG: 우안용 영상 신호 생성 영역

Claims (21)

  1. 면 내 지상축 방향의 굴절률과 진상축 방향의 굴절률의 차이가 0.05 내지 0.2이며, 두께가 0.5 ㎛ 내지 2.0 ㎛이고, 하기 일반식 1을 만족하는 액정층; 상기 액정층의 일면에 부착되어 있고, 유리전이온도가 85℃ 이상인 제 1 접착제층; 상기 제 1 접착제층의 일면에 부착되어 있는 편광자; 상기 편광자의 일면에 부착되어 있는 제 2 접착제층 및 점착제층을 포함하는 광학 소자:
    [일반식 1]
    X < 8%
    상기 일반식 1에서 X는 상기 광학 소자의 액정층의 초기 위상차 수치 대비 상기 광학 소자를 80℃에서 100시간 동안 방치한 후의 상기 액정층의 위상차 수치의 변화량의 백분율이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 액정층은 다관능성 중합성 액정 화합물 및 단관능성 중합성 액정 화합물을 중합된 형태로 포함하는 광학 소자.
  3. 제 2 항에 있어서, 중합성 액정 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 광학 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00018

    상기 화학식 1에서 A는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R1 내지 R10은, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기, -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이되, R1 내지 R10 중 적어도 하나는 -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이거나, R1 내지 R5 중 인접하는 2개의 치환기 또는 R6 내지 R10 중 인접하는 2개의 치환기는 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등의 중합성 관능기이다:
    [화학식 2]
    Figure pat00019

    상기 화학식 2에서 B는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R11 내지 R15는, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기 또는 -O-Q-P이되, R11 내지 R15 중 적어도 하나는 -O-Q-P이거나, R11 내지 R15 중 인접하는 2개의 치환기는 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등의 중합성 관능기이다.
  4. 제 2 항에 있어서, 액정층은, 단관능성 중합성 액정 화합물을, 다관능성 중합성 액정 화합물 100 중량부 대비 0 중량부를 초과하고, 100 중량부 이하의 양으로 포함하는 광학 소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 액정층은 서로 상이한 위상 지연 특성을 가지는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 광학 소자.
  6. 제 5 항에 있어서, 제 1 및 제 2 영역은, 서로 상이한 방향으로 형성된 광축을 가지는 광학 소자.
  7. 제 6 항에 있어서, 제 1 영역의 광축과 제 2 영역의 광축이 이루는 각도를 이등분하는 선은 편광자의 광 흡수축과 수직 또는 수평을 이루는 방향으로 형성되어 있는 광학 소자.
  8. 제 1 항에 있어서, 접착제층은 유리전이온도가 87℃ 이상인 광학 소자.
  9. 제 1 항에 있어서, 접착제층은 두께가 6 ㎛ 이하인 광학 소자.
  10. 제 1 항에 있어서, 제 1 접착제층은, 양이온 중합성 화합물을 포함하는 활성 에너지선 경화형 접착제 조성물을 경화된 상태로 포함하는 광학 소자.
  11. 제 10 항에 있어서, 양이온 중합성 화합물은, 지환식 에폭시 화합물, 방향족 에폭시 화합물 및 지방족 에폭시 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 에폭시 화합물인 광학 소자.
  12. 제 11 항에 있어서, 지환식 에폭시 화합물은, 에폭시시클로헥실메틸 에폭시시클로헥산카복실레이트계 화합물; 알칸디올의 에폭시시클로헥산 카복실레이트계 화합물; 디카르복시산의 에폭시 시클로헥실메틸 에스테르계 화합물; 폴리에틸렌글리콜의 에폭시시클로헥실메틸 에테르계 화합물; 알칸디올의 에폭시시클로헥실메틸 에테르계 화합물; 디에폭시트리스피로계 화합물; 디에폭시모노스피로계 화합물; 비닐시클로헥센 디에폭시드 화합물; 에폭시시클로펜틸 에테르 화합물 또는 디에폭시 트리시클로 데칸 화합물인 광학 소자.
  13. 제 11 항에 있어서, 방향족 에폭시 화합물은 비스페놀형 에폭시 수지; 노볼락형 에폭시 수지; 크레졸 에폭시 수지 또는 레졸시놀 글리시딜 에테르인 광학소자
  14. 제 11 항에 있어서, 지방족 에폭시 화합물은, 지방족 다가 알코올의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 알코올의 알킬렌옥시드 부가물의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 알코올과 지방족 다가 카복실산의 폴리에스테르 폴리올의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 카복실산의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 알코올과 지방족 다가 카복실산의 폴리에스테르 폴리카복실산의 폴리글리시딜에테르; 글리시딜 아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트의 비닐 중합에 의해 얻어지는 다이머, 올리고머 또는 폴리머; 또는 글리시딜 아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트와 다른 비닐계 단량체의 비닐 중합에 의해 얻어지는 올리고머 또는 폴리머인 광학 소자.
  15. 제 10 항에 있어서, 접착제 조성물은, 하기 화학식 14로 표시되는 화합물을 추가로 포함하는 광학 소자:
    [화학식 14]
    Si(R1)n(R2)4-n
    상기 화학식 14에서 R1은, 규소 원자에 결합되어 있는 비닐기, 고리형 에테르기 또는 비닐옥시기를 포함하는 관능기이고, R2는, 규소 원자에 결합되어 있는 수소, 히드록시기, 알킬기 또는 알콕시기이며, n은 1 내지 4의 수이다.
  16. 제 10 항에 있어서, 접착제 조성물은, 양이온 개시제를 추가로 포함하는 광학 소자.
  17. 제 10 항에 있어서, 접착제 조성물은, 옥세탄 화합물을 추가로 포함하는 광학 소자.
  18. 제 1 항에 있어서, 점착제층은, 제 1 주표면과 제 2 주표면을 가지며, 상기 제 1 주표면이 편광자측에 부착되어 있고, 상기 제 1 주표면과 제 2 주표면은 서로 상이한 인장 탄성률을 나타내거나, 또는 제 1 주표면과 제 2 주표면이 무알칼리 유리에 대하여 서로 상이한 박리력을 나타내는 광학 소자.
  19. 제 18 항에 있어서, 제 1 주표면은 제 2 주표면에 비하여 높은 인장 탄성률을 가지거나, 또는 제 1 주표면은, 제 2 주표면에 비하여 무알칼리 유리에 대하여 낮은 박리력을 나타내는 광학 소자.
  20. 제 1 항의 광학 소자를 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 좌안용 영상 신호와 우안용 영상 신호를 생성할 수 있는 표시 소자를 추가로 포함하고, 광학 소자의 액정층은 서로 상이한 위상 지연 특성을 가지는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하며, 상기 광학 소자는, 액정층의 상기 제 1 및 제 2 영역 중 어느 하나의 영역은 상기 좌안용 영상이 투과될 수 있고, 다른 하나의 영역은 상기 우안용 영상이 투과될 수 있도록 배치되어 있는 입체 영상 표시 장치.
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