KR20130104384A - 광학부재, 이를 포함하는 편광판 및 입체화상표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가시광 전 파장 영역에 걸쳐서 1/4파장만큼 위상이 지연될 수 있는 광학부재와, 이를 포함하는 편광판 및 입체화상표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광학부재는 투명보호필름과; 상기 투명보호필름의 하면에 반응성 액정 화합물(RM)을 코팅한 후 45도 배향하여 형성되는 λ/4 위상차층, 및 상기 투명보호필름의 상면에 형성된 표면처리층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명에 따른 광학부재는 λ/4 위상차층의 축공차가 작으면서도 간단한 공정을 통해 제조가 가능하여 입체화상의 시인성을 높이면서 생산성을 높일 수 있는 유용한 효과가 있다. 상기한 광학부재는 편광판 및 선명한 입체화상을 구현할 수 있는 화상표시장치에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

광학부재, 이를 포함하는 편광판 및 입체화상표시장치 {AN OPTICAL MEMBER, POLARIZING PLATE AND STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 가시광 전 파장 영역에 걸쳐서 1/4파장만큼 위상이 지연될 수 있는 광학부재와, 이를 포함하는 편광판 및 입체화상표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 사람의 두 눈은 약 65㎜ 정도 떨어져 있어 물체를 볼 때 각각의 눈은 물체의 약간 다른 면을 보게 된다. 이를 알아 볼 수 있는 방법으로 한 물체를 손바닥으로 한쪽 눈을 가린 후 보이는 물체의 형태와, 또 다른 한 쪽을 가린 후 보이는 물체는 약간의 차이가 있다. 이를 좌우 양안에 의한 차이(Disparity)라고 하는데 이 차이가 뇌에서 합성되어 입체감을 가지는 상으로 지각된다. 이 원리가 입체화상 재현에 응용되는 기본 원리이다.

입체화상표시장치는 상판 편광판의 편광자상에 패턴화된 λ/4 위상차 필름을 포함하는 광학부재를 위치시켜 원편광된 빛을 출사한다. 도 1은 종래 상판 편광자 상에 부착되는 패턴화된 λ/4 위상차 필름을 포함하는 광학부재를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 도면에 도시된 바와 같이 광학부재는 λ/4 위상차층(40)과, 상기 λ/4 위상차층(40)의 상부에 감압접착제층(30)을 매개로 부착되는 투명보호필름(20) 및 상기 투명보호필름(20) 상부에 형성되는 표면처리층(10)을 포함하여 이루어진다.

여기서 λ/4 위상차층(40)은 λ/4 위상차 필름의 형태로 적용되는데, 상기 λ/4 위상차 필름은 예컨대 용액제막법 또는 압출성형법으로 필름을 제조하고, 이를 연신하여 제조된 것을 사용하게 된다. 여기서 연신은 기계적 흐름방향으로 연신하는 종일축 연신, 기계적 흐름방향에 직교하는 방향으로 연신하는 횡일축 연신(예, 텐터연신), 종 및 횡을 동시에 수행하는 이축연신 등에 의하여 제조될 수 있으며, 바람직하게는 경사연신된 필름을 적용하는 것이 좋다. 경사연신은 장척필름의 연신과정에서 양끝단의 이동속도를 다르게 하여 지상축의 방향이 MD(Machine Direction)방향에 대해서 평행 혹은 수직이 아닌 대각 방향으로 형성되게 하는 연신법이다.

그러나, 상기한 방법으로 제조되는 λ/4 위상차 필름은 광축의 관리가 어려워 축공차가 커져서 입체화상의 시인성이 떨어지고 명암비가 떨어지는 등 품질저하의 문제점을 유발하는 단점이 있다. 뿐만 아니라 상기한 방법으로 제조된 λ/4 위상차 필름은 감압접착제층(30)을 매개로 투명보호필름(20)과 부착하여야 하므로, 광학부재의 제조에 많은 추가적인 공정이 필요하여 생산성과 경제성이 떨어지는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, λ/4 위상차층의 축공차가 작으면서도 간단한 공정을 통해 제조가 가능하여 입체화상의 시인성을 높이면서 생산성을 높일 수 있도록 한 광학부재를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 광학부재를 포함하여 입체화상의 시인성을 높일 수 있는 편광판을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 편광판을 포함하여 선명한 입체화상을 구현할 수 있는 화상표시장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 투명보호필름; 및 상기 투명보호필름의 하면에 반응성 액정 화합물(RM)을 코팅한 후 45도 배향하여 형성되는 λ/4 위상차층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학부재를 제공한다.

상기 투명보호필름의 상면에는 표면처리층이 더 포함될 수 있으며, 상기 표면처리층은 하드코팅층, 반사방지층, 점착방지층, 확산방지층 및 눈부심방지층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.

상기 반응성 액정 화합물은 액정성을 발현할 수 있는 메조겐(mesogen)을 포함하여 이루어진 것일 수 있다.

또한 본 발명은 상기 광학부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 편광판을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 편광판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체화상표시장치를 제공한다.

상기한 본 발명에 따른 광학부재는 λ/4 위상차층의 축공차가 작으면서도 간단한 공정을 통해 제조가 가능하여 입체화상의 시인성을 높이면서 생산성을 높일 수 있는 유용한 효과가 있다. 상기한 광학부재는 편광판 및 선명한 입체화상을 구현할 수 있는 화상표시장치에 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 종래 상판 편광자 상에 부착되는 패턴화된 λ/4 위상차층을 포함하는 광학부재를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 λ/4 위상차층을 포함하는 광학부재를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 및 비교예에서 제조한 편광판의 폭 방향에 따른 광축 편차를 나타낸 그래프이다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 λ/4 위상차층을 포함하는 광학부재를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 도 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 광학부재는 투명보호필름(20)과, 상기 투명보호필름(20)의 하면에 반응성 액정 화합물(RM)을 코팅한 후 45도 배향하여 형성되는 λ/4 위상차층(50) 및 상기 투명보호필름(20)의 상면에 형성된 표면처리층(10)을 포함하여 이루어진다.

상기 투명보호필름(10)은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등에서 우수한 필름이 사용될 수 있다.

예를 들어 상기 투명보호필름(10)은 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알콜계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 된 필름을 예시할 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다.

투명보호필름(10) 중의 상기 열가소성 수지의 함량은 50 내지 100중량%, 바람직하게는 50 내지 99중량%, 보다 바람직하게는 60 내지 98중량%, 가장 바람직하게는 70 내지 97중량%인 것이 좋다. 그 함량이 50중량% 미만인 경우에는 열가소성 수지가 가지고 있는 본래의 고투명성을 충분히 발현하지 못할 수 있다.

이러한 투명보호필름(10)은 적절한 1종 이상의 첨가제가 함유된 것일 수도 있다. 첨가제로는, 예를 들어 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다.

상기 투명보호필름(10)의 두께는 통상 1 내지 500㎛, 바람직하게는 1 내지 300㎛, 보다 바람직하게는 5 내지 200㎛일 수 있다.

상기 투명보호필름(10)의 하면에는 반응성 액정 화합물(RM)을 코팅한 후 45도 배향하여 형성되는 λ/4 위상차층(50)이 형성된다.

여기서 반응성 액정 화합물은 액정성을 발현할 수 있는 메조겐(mesogen)과 중합이 가능한 말단기를 포함하여 액정상을 갖게 되는 단량체 분자를 말한다. 반응성 액정 화합물을 중합하게 되면 액정의 배열된 상을 유지하면서 가교된 고분자 네트워크를 얻을 수 있게 된다. 반응성 액정 화합물 분자는 투명점(clearing point)으로부터 냉각하게 되면 같은 구조의 액정 고분자를 사용하는 경우보다 액정상에서 상대적으로 낮은 점도에서 보다 잘 배향된 구조를 갖는 대면적의 도메인을 얻을 수 있다.

종래에는 필름을 45도 연신하여 λ/4 위상차 필름을 제조한 이를 감압접착제를 매개로 하여 투명보호필름에 부착하였으나, 본 발명에서는 반응성 액정 화합물을 투명보호필름(10)에 직접 코팅한 후 45도 배향하여 λ/4 위상차층(50)을 형성하였다. 이와 같이 하여 형성된 λ/4 위상차층(50)은 액정이 가지는 광학 이방성이나 유전율 등의 특성을 그대로 유지하면서도 고체상의 박막 형태를 가지고 있기 때문에 기계적이나 열적으로 안정하다.

특히 종래의 방법에 의해 형성되는 λ/4 위상차 필름은 축공차가 커서 입체화상표시장치에서 시인성이 떨어지는 단점이 있으나, 본 발명에 따라 형성되는 λ/4 위상차층(50)은 축공차가 작아 입체화상표시장치에서의 시인성을 높일 수 있게 된다.

상기 λ/4 위상차층(50)은 상기 투명보호필름(20)면에 직접 반응성 액정 화합물을 포함하는 액정 코팅용 조성물을 코팅한 다음 편광된 자외선, 편광된 전자기파 등을 조사하여 광경화시키면 용이하게 형성할 수 있다.

코팅 방법은 특별히 한정하지는 않으나 구체적으로 핀 코팅, 롤 코팅, 디스펜싱 코팅, 또는 그라비아 코팅 등이 사용될 수 있다. 코팅 방법에 따라 용매의 종류 및 사용량을 결정하는 것이 바람직하다.

예를 들어 본 발명에 따른 λ/4 위상차층(50)은 투명보호필름(20) 상에 배향막을 형성하고, 상기 배향막 상에 액정 화합물(RM)을 포함하는 액정 코팅용 조성물을 도포하여 형성할 수 있다.

구체적으로 투명보호필름(20) 상에 형성된 배향막은 편광된 광으로 노광 또는 러빙롤로 러빙하여 배향성을 부여한다. 상기 배향막상에 반응성 액정 화합물(RM)을 포함하는 액정 코팅용 조성물을 도포한 후 자외선 등의 전자기파 등을 조사하여 광경화시켜 λ/4 위상차층(50)을 형성한다.

상기 배향막은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 유기 배향막을 사용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하기로는 국제특허 제2005/096041호, 일본특허공개 평10-123461호, 일본특허공개 평10-227998호에 기재된 것을 사용하는 것이 좋다.

상기 투명보호필름(20)의 상면에는 표면처리층(10)이 형성된다.

상기 표면처리층(10)은 표면 보호 및 번들거리는 형상을 방지하기 위한 방현성 적층체일 수 있다. 이외에도 상기 표면처리층은 하드코팅층, 반사방지층, 점착방지층, 확산방지층, 눈부심방지층 등일 수 있으며, 이는 당해 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 용이하게 형성할 수 있는 것이다.

전술한 구조를 갖는 본 발명의 광학부재는 편광판 및 상기 편광판을 포함하는 입체화상표시장치에 유용하게 적용할 수 있다.

예를 들어 본 발명의 일 예에 따른 편광판은 편광자의 일면에 상기 광학부재가 부착되고, 타측면에는 투명보호필름이 형성된 것일 수 있다.

상기 편광판에서 광학부재를 제외한 다른 구성요소들은 당해 분야에서 일반적으로 적용되는 것을 적용할 수 있으며, 또한 편광자, 투명보호필름 및 광학부재 등의 접착에 사용되는 점착제 또는 접착제는 당 업계에서 공지된 것을 적용할 수 있다. 동일하게 입체화상표시장치도 본 발명에 따른 광학부재를 구비한 편광판을 사용한 것을 제외하고는 당해 분야에서 일반적으로 적용되는 구성요소를 채택할 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

광학부재 제조

<실시예>

아크릴계 보호필름 상에 배향막을 도포하여 건조 후, 14mW 노광 램프로 편광된 자외선을 75초간 조사하여, 건조후 두께 1.5㎚의 배향막을 형성하였다. 상기 배향막 상에 반응성 액정 화합물(Merck사, RMS03-013)을 포함하는 조성물을 도포하여 건조 후, 1.5㎛의 액정 코팅층을 형성하고 14mW 노광 램프로 500초간 자외선으로 광경화하여 λ/4 위상차층을 갖는 광학부재를 제조하였다.

이렇게 제조된 광학부재를 PVA 편광자의 한 면에 PVA(폴리비닐알콜)계 접착제로 접합하여 편광판을 제조하였다.

<비교예>

경사연신에 의해 제조된 λ/4필름을 감압접착제를 사용하여 아크릴계 보호필름 상에 부착하여 광학부재를 제조하였다. 이렇게 제조된 광학부재를 PVA 편광자의 한 면에 PVA(폴리비닐알콜)계 접착제로 접합하여 편광판을 제조하였다.

<실험예>

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광판의 폭방향에 따른 광축 편차를 측정하였으며, 측정된 결과를 도 1에 나타내었으며, 그의 편차를 하기 표 1에 나타내었다.

광축 편차(°)	실시예	비교예
최대	0.16	-0.01
최소	-0.11	-0.44
편차범위	0.27	0.43

상기 표 1 및 도 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 실시예의 광학부재는 비교예의 광학부재에 비하여 λ/4 위상차층의 축공차가 작은 것을 알 수 있다. 이와 같이 광축 편차가 작음에 따라 입체화상을 구현할 수 있는 화상표시장치에 적용시 시인성을 높일 수 있으며, 특히 본 발명에 따른 광학부재의 제조방법은 공정이 단순하여 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 투명보호필름; 및
   상기 투명보호필름의 하면에 반응성 액정 화합물(RM)을 코팅한 후 45도 배향하여 형성되는 λ/4 위상차층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학부재
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 투명보호필름의 상면에 형성된 표면처리층;을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광학부재.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 표면처리층은 하드코팅층, 반사방지층, 점착방지층, 확산방지층 및 눈부심방지층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광학부재.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 반응성 액정 화합물은 액정성을 발현할 수 있는 메조겐(mesogen)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학부재.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 광학부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
   
6. 청구항 5의 편광판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체화상표시장치.
   
   

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