KR20140041110A - 광학 필름 - Google Patents

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KR20140041110A
KR20140041110A KR1020120108086A KR20120108086A KR20140041110A KR 20140041110 A KR20140041110 A KR 20140041110A KR 1020120108086 A KR1020120108086 A KR 1020120108086A KR 20120108086 A KR20120108086 A KR 20120108086A KR 20140041110 A KR20140041110 A KR 20140041110A
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layer
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crystal layer
optical film
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KR1020120108086A
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심만식
우진태
문종건
박효정
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신화인터텍 주식회사
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Abstract

안티글레어 특성과 위상 변경 특성과 위상 변경 특성이 우수하면서도 제조 비용을 절감할 수 있는 광학 필름을 제공된다. 광학 필름은 제1 기재, 제1 기재 상에 형성된 액정층, 및 액정층의 바로 위에 형성된 안티글레어층을 포함한다.

Description

광학 필름{Opitcal Film}
본 발명은 광학 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차원 디스플레이에 적용되는 광학 필름에 관한 것이다.
표시 장치는 다양한 방식으로 광을 방출하여 영상을 표시한다. 표시 장치가 광을 방출하는 방식은 표시 장치의 종류를 구분하는 기준이 되기도 한다. 각 광 방출 방식에 대해 방출되는 광의 휘도를 효과적으로 제어하고, 표시 품질을 향상시키기 위한 다양한 연구가 경쟁적으로 이루어지고 있다.
최근 들어, 광 휘도 제어와는 별도로, 광 경로 제어를 통해 3차원 영상을 구현하는 입체 영상 표시장치에 대한 연구가 각광을 받고 있다. 좌안 영상을 관찰자의 좌안에, 우안 영상은 관찰자의 우안에 제공하면, 관찰자가 이를 입체로 인식할 수 있다는 것을 기본 원리로 하고 있다. 안경 방식에 해당하는 편광방식, 시분할 방식이나, 무안경 방식에 해당하는 패럴랙스-배리어방식, 렌티큘러(lenticular) 또는 마이크로 렌즈방식 및 블린킹 라이트(blinking light) 방식 등이 주로 연구되고 있다.
편광방식은 표시 패널에 글라스 타입의 광학판을 부착하거나 필름 타입의 광학 필름을 부착하여, 표시 패널로부터 출사된 광의 위상을 바꾸어 좌원편광 및 우원편광으로 분리한 후, 이를 안경에 부착된 편광 필터를 통해 인식하는 방식을 이용한다.
상기 글라스 타입과 필름 타입 중 상대적으로 비용이 저렴한 것은 필름 타입인 것으로 인식된다. 그러나, 필름 타입의 광학 필름의 경우에도 여전히 높은 광학 특성을 나타내면서 제조 비용을 보다 절감할 수 있는 필름의 개발이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위상 지연 등과 같은 광 위상 변경 특성 및 안티글레어 특성이 우수하면서도 두께가 얇으며 제조 비용을 절감할 수 있는 광학 필름을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름은 제1 기재, 상기 제1 기재 상에 형성된 액정층, 및 상기 액정층의 바로 위에 형성된 안티글레어층을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 필름은 제1 기재, 상기 제1 기재 상에 형성되며, 중심선 평균 거칠기가 0.1㎛ 내지 0.5㎛인 액정층, 및 상기 액정층의 바로 위에 형성된 보호층을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 필름에 의하면, 액정층과 안티글레어층 또는 보호층 사이에 추가적인 광학층이 없기 때문에, 이들의 사이에서 위상의 변화나 광 휘도의 희생이 최소화될 수 있다. 뿐만 아니라, 추가적인 광학층 없이 안티글레어층 또는 보호층이 액정층에 직코팅될 수 있으므로 광학 필름이 박형화되고, 제조 공정이 단순화되며, 제조 비용이 절감될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 광학 필름의 단면도들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"상 또는 위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자에 직접 접하거나, 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "바로 위 또는 상에 직접(directly on)"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"는 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어인 "~필름"은 "~시트", "~판"의 의미로 사용될 수 있다. 또한, "미소 입자"는 "마이크로 입자"와 "나노 입자" 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정층의 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 광학 필름(100)은 기재(110), 기재(110) 상에 형성된 액정층(130) 및 액정층(130) 상에 직접 형성된 안티글레어(antiglare)층(150)을 포함한다.
기재(110)는 광학적으로 투명할 수 있다. 기재(110)는 예를 들어 메타크릴 수지, 방향족 폴리에스테르, 변성 폴리페닐렌옥사이드(Modified Polyphenylene Oxide: MPPO), 셀룰로스 에스테르(Cellulose ester), 셀룰로오스 아세테이트, 수정(quartz), 스티렌-부타디엔 공중합체, 실리콘 웨이퍼, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene copolymer, ABS 수지), 에폭시 수지, 올레핀 말레이미드 공중합체, 용융실리카, 유리, 재생 셀룰로스(Regenerated cellulose), 트리아세틸셀룰로오스, 페놀 수지, 폴리디메틸시클로헥센테레프탈레이트, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트(polymethylacrylate), 폴리부타디엔, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리불화 비닐리덴, 폴리비닐리덴플로라이드(Polyvinylidenfluoride), 폴리비닐아세테이트, 폴리설포네이트, 폴리술폰(Polysulfone), 폴리스티렌(PS), 폴리실라잔(polysilazane), 폴리실란(polysilane), 폴리실록산(polysiloxane), 폴리아라미드, 폴리아릴레이트, 폴리아미드, 폴리아미드 이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리에스테르, 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES), 폴리에테르 니트릴, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르 케톤, 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalte, PEN), 폴리에틸렌 설폰, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephtalate, PET), 폴리에틸메타크릴레이트(polyethylmetacrylate), 폴리에틸아크릴레이트(polyethylacrylate), 폴리에폭사이드, 폴리염화비닐, 폴리옥시에틸렌, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리이미드 수지, 폴리카르보실란(polycarbosilane), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리페닐렌 술피드, 폴리페닐렌 에테르, 폴리프로필렌(PP), AS 수지, GaAs, MgO, silica, 폴리비닐클로라이드, 폴리디메틸시클로헥센테레프탈레이트, 폴리카본(polycarbon) 등의 물질로 이루어질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 기재(110)는 투과광의 위상을 변화시키지 않는 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같은 관점에서, 트리아세틸셀룰로오스(TAC; Triacetyl Cellulose), 환형올레핀 고분자(COP; Cyclic Olefin Polymer), 폴리카보네이트 (PC; Polycarbonate), 아크릴 (Acryl)계 고분자 등이 기재의 물질로 이용될 수 있다.
기재(110) 상에는 액정층(130)이 형성된다. 액정층(130)은 액정 물질이 경화 또는 가교되어 형성될 수 있다. 상기 액정 물질로는 반응형 액정 물질이 예시된다. 상기 반응형 액정 물질은 중합이 가능한 말단기를 포함하는 액정 물질로 저분자 액정으로서의 성질과 단량체로서의 성질을 동시에 갖고 있는 반응형 액정 단량체일 수 있다. 이와 같은 반응형 액정 단량체를 광개시제를 혼합한 상태에서 반응형 액정 단량체를 배열한 다음, 자외선을 조사하게 되면 광개시제의 개시 반응을 통하여 말단의 작용기의 중합 반응이 진행되며, 이에 따라 액정상 사이에 가교화된 고분자 매트릭스가 형성되어 액정 물질의 경화 또는 고정화가 이루어질 수 있다.
상기 반응형 액정 단량체는 액정성을 발현하는 메조겐 구조와 고분자화를 위한 중합가능 말단기를 동시에 갖는 화학 구조로 이루어질 수 있다. 상기 액정성을 발현하는 메조겐으로서는 네마틱(nematic) 액정상을 반현하는 막대형(calamitic) 메조겐이나 디스코틱 액정상을 발현하는 접시 형태의 디스코틱(discotic) 메조겐이 사용될 수 있다. 상기 반응형 액정 단량체의 예로는 시아노 비페닐계(cyano biphenyl)계, 시아노 페닐 시클로헥산(cyano phenyl cyclohexane)계, 시아노 페닐 에스테르(cyano phenyl ester)계, 안식향산 페닐 에스테르계, 페닐 피리미딘계의 아크릴레이트 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
액정층(130)은 투과하는 빛의 위상을 변경시키는 역할을 한다. 예를 들어, 선평광된 빛이 액정층(130)을 통과할 경우, 위상 지연의 정도에 따라 타원 편광이나 원편광 등으로 변경되어 방출될 수 있다. 위상 변경의 정도는 액정층(130)의 두께에 의해 조절될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 액정층(130)의 위상 지연값은 λ/4(단, λ는 빛의 파장)일 수 있다.
액정층(130)은 위상 변경 정도가 상이한 복수의 영역(I, II)을 포함할 수 있다. 각 영역(I, II)의 위상 변경 상이는 각 영역(I, II)에서의 액정분자 배향 특성의 상이에 기인할 수 있다. 도면에서는 액정층(130)이 복수의 제1 영역(I)과 복수의 제2 영역(II)을 포함하는 경우를 예시한다. 제1 영역(I)의 액정층(130)은 제1 방향으로 배향되어 제1 위상 변경값을 가질 수 있다. 제2 영역(II)의 액정층(130)은 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 배향되어, 상기 제1 위상 변경값과 상이한 제2 위상 변경값을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 액정층(130)의 제1 영역(I)은 투과광의 위상을 -90°만큼 변경시키고, 제2 영역(II)은 투과광의 위상을 +90°(또는 -270°) 만큼 변경시킬 수 있다. 이 경우, 선편광된 빛이 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)을 통과하면 모두 원편광으로 바뀌게 되지만, 구체적으로는 한 영역은 좌선 원편광이 되고, 또는 다른 영역은 우선 원편광이 될 것이다. 본 실시예에서, 제1 영역(I)의 액정층(130) 배향 방향인 제1 방향과 제2 영역(II)의 액정층(130) 배향 방향인 제2 방향은 서로 수직일 수 있다.
제1 영역(I)과 제2 영역(II)은 평면도상 스트라이프 타입으로 교대로 배열될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 영역(I)과 제2 영역(II)은 체스판 타입으로 교대 배열될 수도 있다.
액정층(130)은 기재의 바로 위에 바로 형성될 수도 있지만, 액정층(130)과 기재(110) 사이에 다른 층이 개재될 수도 있다. 상기 개재되는 층으로 배향막(120)이 예시될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기재(110) 상에 직접 배향막(120)이 형성되고, 배향막(120) 상에 직접 액정층(130)이 형성될 수 있다.
배향막(120)은 기재(110)의 전면을 덮도록 형성될 수 있다. 배향막(120)은 액정층(130)의 복수의 영역(I, II)에 대응하는 복수의 영역(I, II)을 포함할 수 있다. 도면에서는 상부의 액정층(130)의 영역에 대응하여 복수의 제1 영역(I)과 복수의 제2 영역(II)을 포함하는 경우를 예시한다.
배향막(120)은 러빙처리된 배향막 및/또는 광배향막일 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(I)과 제2 영역(II)은 모두 러빙 처리된 배향막일 수 있다. 이 경우, 제1 영역(I)과 제2 영역(II)은 러빙 방향이 상이할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 영역(I)의 러빙 방향과 제2 영역(II)의 러빙 방향이 서로 수직이어서, 그 위에 액정의 배향 방향이 각 영역별로 상호 수직일 수 있다.
다른 예로, 제1 영역(I)과 제2 영역(II)은 모두 광배향막일 수 있다. 이 경우, 각 영역은 서로 다른 편광에 의해 서로 다른 방향의 배향 방향을 갖게 된다.
또 다른 예로, 제1 영역(I)은 러빙 처리된 배향막이고, 제2 영역(II)은 광배향막일 수도 있다. 이 경우에도, 러빙 각도와 광배향 각도를 서로 상이하게 조절함으로써, 그 위의 액정의 배향 방향을 서로 상이하게 조절할 수 있다.
배향막(120)은 예컨대, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리아믹산, 폴리 신나메이트 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 배향막(120)은 각 영역과 무관하게 동일한 물질로 이루어질 수도 있지만, 각 영역별로 상이한 물질로 이루어질 수도 있다. 더 나아가, 배향막(120)의 제1 영역(I)은 단일막으로 이루어지지만, 제2 영역(II)은 적층막으로 이루어질 수 있으며, 그 반대의 경우도 가능하다.
액정층(130)의 바로 위에는 안티글레어층(150)이 형성된다. 안티글레어층(150)은 입사되는 빛을 산란시켜 외광 반사를 감소시키는 역할을 한다. 뿐만 아니라, 액정층(130)을 덮어 외부의 화학적 또는 물리적 어택으로부터 액정층(130)을 보호하는 역할을 할 수 있다.
안티글레어층(150)의 상부 표면은 비평탄하고 소정의 거칠기를 가질 수 있다. 예컨대, 안티글레어층(150)의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 약 0.1㎛ 내지 0.5㎛일 수 있다. 안티글레어층(150)이 위와 같은 표면 거칠기를 가질 경우, 표면에서 외광을 산란시킴으로써, 외광 반사를 억제할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 안티글레어층(150)은 수지층(151) 및 그에 분산된 복수의 비드(152)를 포함할 수 있다. 복수의 비드(152)는 안티글레어층(150)의 표면에 요철이 형성되도록 하여 소정의 거칠기를 갖도록 할 수 있다. 수지층(151)과 비드(152)의 굴절률은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
수지층(151)과 비드(152)의 굴절률이 상이할 경우, 그에 따른 빛의 산란 및/또는 확산이 이루어지므로 그 자체로 외광 반사에 기여할 수 있다. 따라서, 이 경우에는 안티글레어층(150) 표면이 비평탄할 것이 필수 조건은 아닐 수 있다. 반대로, 수지층(151)과 비드(152)의 굴절률이 동일한 경우에는 안티글레어층(150)의 표면에 요철이 형성되는 것이 외광 반사 방지에 바람직하다.
광학 필름(100)의 위상 변경 효과를 액정층(130)의 설계에 의존하고자 하는 경우, 안티글레어층(150)은 위상 변화를 일으키지 않거나 최소화할 수 있는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
안티글레어층(150)이 수지층(151) 및 비드(152)를 포함할 경우, 수지층(151)은 예를 들어, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 폴리에스테르계 수지 등과 같은 열 경화성 수지 또는 에폭시아크릴레이트계 수지, 우레탄아크릴레이트계 수지, 실리콘아크릴레이트계 수지, 아크릴릭 아크릴레이트 및 에스테르 아크릴리에트 등과 같은 자외선 경화 수지를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 비드(152)는 예를 들어, 유기 비드 및 무기 비드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 유기 비드로는 아크릴, 스티렌, 멜라민 포름알데하이드, 프로필렌, 에틸렌, 실리콘, 우레탄, 메틸(메타) 아크릴레이트, 폴리카보네이트 등의 모노머를 사용하여 얻어지는 호모폴리머 또는 코폴리머 등이 예시될 수 있다. 예를 들어, 아크릴 스티렌이 사용될 수 있다. 상기 무기 비드로는 실리카, 지르코니아, 탄산칼슘, 황산바륨, 티타늄 산화물 등이 예시될 수 있다.
본 실시예에 따른 광학 필름(100)은 표시 패널의 표면에 부착되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 안경식 공간분할 방식의 3차원 디스플레이 표시 패널에 부착되어 좌우 영상을 각각 서로 다른 원편광으로 송출하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 적용예에서, 광학 필름(100)은 기재(110) 측이 표시 패널에 부착되고, 안티글레어층(150)은 외부에 노출되도록 설치될 수 있다.
한편, 상술한 것처럼 본 실시예에 따른 광학 필름(100)은 액정층(130) 바로 위에 안티글레어층(150)이 형성된다. 즉, 액정층(130)과 안티글레어층(150) 사이에 기재나 기타 다른 광학층이 개재되지 않는다. 따라서, 표시 패널로부터 방출되어 액정층(130)에 의해 위상이 변경된 광은 곧바로 안티글레어층(150)으로 직접 입사된다. 추가적인 광학층이 없기 때문에, 액정층(130)과 안티글레어층(150) 사이에서 위상의 변화나 광 휘도의 희생이 최소화될 수 있다. 뿐만 아니라, 추가적인 광학층 없이 안티글레어층(150)이 액정층(130)에 직코팅될 수 있으므로 광학 필름(100)이 박형화되고, 제조 공정이 단순화되며, 제조 비용이 절감될 수 있다.
액정층(130)의 제1 영역(I)과 제2 영역(II)이 평면도상 스트라이프 타입으로 교대로 배열된 경우, 상기 스트라이프의 연장 방향은 표시 패널의 편광축과 평행일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 스트라이프 연장 방향은 표시 패널의 편광축과 수직일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 스트라이프 연장 방향은 표시 패널의 편광축과 ±1 내지 ±45°의 교차각을 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광학 필름들에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 이전에 설명하였던 실시예들과 동일한 구성 및 부재에 대해서는 동일한 참조부호로 지칭하고, 중복 설명은 생략하거나 간략화하기로 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 필름(101)은 안티글레어층(150a)과 접하는 액정층(131)의 표면이 요철을 포함하는 점에서 도 1의 실시예와 차이가 있다.
더욱 구체적으로 설명하면, 액정층(131)의 표면은 비평탄하고, 소정의 요철을 포함할 수 있다. 액정층(131)의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 예를 들어, 약 0.1㎛ 내지 0.5㎛일 수 있다. 액정층(131) 표면에 요철이 생김에 따라 그에 접하는 안티글레어층(150a)의 하면도 그에 상응하는 요철을 포함할 수 있다. 따라서, 액정층(131)과 안티글레어층(150a)의 경계부에서 기재(110)의 표면과 평행한 일 평면을 기준으로, 액정층(131)의 표면은 그 위쪽에 위치하는 부분과 그 아래쪽에 위치하는 부분이 병존할 수 있다. 마찬가지로, 동일한 상기 표면에 대해 안티글레어층(150a)의 하면도 상기 표면의 아래쪽에 위치하는 부분과 그 위쪽에 위치하는 부분이 병존할 수 있다. 즉, 광학 필름(101)은 기재(110)의 표면에 평행한 평면으로서, 액정층(131)이 존재하는 영역 및 안티글레어층(150a)이 존재하는 영역이 동시에 존재하는 평면을 포함할 수 있다.
액정층(131)의 표면이 비평탄하거나, 요철이 형성되면, 그 자체로 산란 효과가 있다. 따라서, 외광 반사를 더욱 감소시킬 수 있다. 나아가, 액정층(131)과 안티글레어층(150a)이 접하는 표면적이 증가하므로, 안티글레어층(150a)의 밀착성이 개선될 수 있다.
액정층(131) 표면의 요철은 액정층(131) 상에 안티글레어층(150a)을 직코팅하는 공정에 의해 형성될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 경화된 액정층(131)을 형성하고, 그 위에 안티글레어층(150a)을 형성하기 위한 조성물을 코팅한다. 안티글레어층(150a)을 형성하기 위한 조성물은 수지 이외에도 용매를 포함할 수 있다. 상기 용매는 액정층(131)의 표면에 침투되어, 액정층(131)의 표면을 어택할 수 있다. 안티글레어층(150a) 형성을 위해 고온에서의 UV 경화가 수반되면, 용매와 액정분자와의 반응이 더욱 강화되어, 액정층(131)의 표면이 더욱 손상될 수 있다.
그런데, 용매에 의해 액정층(131)이 어택되는 정도는 액정층의 표면을 따라 동일하지 않다. 배향된 액정분자의 구조에 의해 특정 위치는 보다 많이 어택되고, 특정 위치는 상대적으로 덜 어택될 수 있다. 따라서, 위치별로 식각, 또는 탈락되거나 변형되는 정도가 상이하므로, 액정층(131)의 표면은 전체적으로 소정의 거칠기를 갖게 된다. 몇몇 실시예에서, 어택된 액정층(131)의 표면은 요철로 인식될 수 있다.
액정층(131)의 표면에 더 큰 거칠기를 부여하기 위해서는 액정층(131)과 안티글레어층(150a)을 동시에 경화하는 공정이 채용될 수 있다. 예를 들어, 액정 분자를 코팅한 다음 완전 경화를 수행하지 않고, 건조만 하거나 프리 경화만 수행한다. 이후, 액정층(131) 상에 안티글레어층(150a) 형성을 위한 조성물을 코팅한다. 이때, 액정층(131)은 완전 경화되어 있지 않기 때문에, 조성물의 용매에 의해 더 쉽게, 더 많이 어택될 수 있다. 따라서, 표면 거칠기가 증가할 수 있다. 이후, 액정층(131)과 그 상부의 조성물을 동시에 UV 경화시켜 최종적인 구조물을 완성한다. 본 실시예에서, 액정층(131)과 안티글레어층(150a)은 한꺼번에 동시에 경화된 것일 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다. 도 4을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 필름(102)은 안티글레어층 대신 보호층(160)이 형성된 점에서 도 3의 실시예와 차이가 있다.
보호층(160)은 수지층으로 형성될 수 있다. 보호층(160)은 예컨대, 상술한 안티글레어층의 수지층을 구성하는 물질로 이루어질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 보호층(160)의 표면은 평탄할 수 있다. 보호층(160)의 표면이 평탄하고, 내부에 비드를 포함하지 않더라도, 액정층(131)의 표면에 반사 방지 기능을 수행하므로, 반사 방지가 저감될 수 있다. 따라서, 광투과도가 개선될 수 있다.
다른 실시예에서, 보호층(160)의 표면은 하부의 액정층(131) 표면의 영향으로 표면 거칠기를 갖되, 표면 거칠기는 액정층(131)의 표면 거칠기보다 작거나 같을 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 필름(103)은 액정층(132)의 제1 영역(I)과 제2 영역(II)의 경계부가 다른 영역에 비해 돌출되어 있는 점에서 도 3의 실시예와 차이가 있다.
액정층(132)의 제1 영역(I)과 제2 영역(II)은 각각 액정 분자의 배향 방향이 상이한 영역이다. 따라서, 제1 영역(I)과 제2 영역(II)의 경계는 서로 다른 배향 방향의 액정분자들이 충돌할 수 있다. 액정의 경화 과정을 통해, 상기 경계부의 액정 분자는 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)과는 상이한 제3 의 배향 방향을 가질 수 있다. 나아가, 경화 과정에서 서로 다른 배향 방향의 충돌로 인해, 상기 경계부에서의 액정 분자들은 다른 영역에서보다 가압될 수 있다. 그 결과, 상기 경계부의 액정 분자들의 밀도는 제1 영역(I)이나 제2 영역(II)보다 클 수 있다.
액정 분자의 밀도가 크게 되면, 상부의 안티 글레어층(150b)을 형성하는 과정에서 용매에 의해 어택받는 정도가 작게 된다. 그 결과, 상기 경계부에서 액정층(132)의 표면은 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)의 평균 표면보다 높은 레벨에 위치할 수 있다. 따라서, 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)의 경계부는 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)보다 상대적으로 표면이 돌출되고, 상기 경계부에서의 액정층(132)의 평균 표면 높이는 제1 영역(I)의 평균 표면 높이 및 제2 영역(II)의 평균 표면 높이보다 클 수 있다. 또, 동일한 이치로, 제1 영역(I)과 제2 영역(II)의 경계부의 액정층(132)의 평균 높이는 제1 영역(I)에서의 액정층(132)의 평균 높이 및 제2 영역(II)에서의 액정층(132)의 평균 높이보다 클 수 있다.
상기 경계부의 높이가 상대적으로 높게 형성됨에 따라, 상기 경계부로부터 제1 영역(I) 또는 제2 영역(II)으로 갈수록 액정층(132)의 표면은 전반적으로 하향 경사진 경사면을 갖게 된다. 경계부 주변에 경사면을 갖게 되면, 액정층(132)으로부터 방출된 빛이 경계부에 수직한 면을 기준으로 외측으로 굴절 및 확산되는 양이 많아진다. 그런데, 상술한 것처럼 상기 경계부의 액정층(132)은 배향 방향이 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)과는 상이하므로 이를 통과한 빛은 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)과는 편광 상태가 상이하게 된다. 예를 들어, 제1 영역(I)을 통과한 빛이 좌원 편광이고, 제2 영역(II)을 통과한 빛이 우원 편광일 때, 상기 경계부를 통과한 빛은 타원 편광이 될 수 있다. 이러한 타원 편광은 좌안 및 우안에서 조금씩 보이게 되므로, 경계부를 따라 스트라이프 패턴이 일부 시인될 수 있다. 그런데, 상기 경계부 측을 기준으로 소정의 경사면이 형성되면, 외측으로 굴절 및 확산되므로, 특정 위치에서 타원 편광이 시인될 확률이 낮아질 수 있다. 따라서, 경계부가 시인될 가능성이 낮아져, 화질이 개선될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 본 실시예의 안티글레어층(150b)은 도 4의 보호층으로 대체될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 필름(104)은 기재(110)의 하부에 편광층(185)을 더 포함하는 점이 도 1의 실시예와 다른 점이다.
구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 광학 필름(104)은 기재(110)의 하부에 편광층(110) 및 제2 기재(170)를 더 포함한다. 설명의 편의상 배향막(120)이 형성되어 있는 기재는 제1 기재(110)로 지칭되며, 실질적인 구성 및 기능 등은 도 1의 기재와 동일하다.
편광층(185)은 λ/2 위상 지연층일 수 있다. 편광층(185)은 예를 들어, 폴리비닐알코올(Poly Vinyl Alcohol, PVA)을 포함하여 형성될 수 있다. 제2 기재(170)는 예컨대, 트리아세틸셀룰로오스(TAC; Triacetyl Cellulose), 환형올레핀 고분자(COP; Cyclic Olefin Polymer), 폴리카보네이트 (PC; Polycarbonate), 아크릴 (Acryl)계 고분자 물질로 형성될 수 있다.
편광층(185)과 제1 기재(110) 사이에는 제1 접착층(181)이 개재되고, 편광층(185)과 제2 기재(170) 사이에는 제2 접착층(182)이 개재될 수 있다. 제1 접착층(181)과 제2 접착층(182)은 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 접착층(181)과 제2 접착층(182)의 구성물질은 편광판에서 편광층과 기재를 접착하기 위한 물질로 당업계에 널리 공지된 물질들이 적용될 수 있다.
제2 기재(170)의 하부에는 제3 접착층(183)이 더 형성될 수 있다. 제3 접착층(183)은 감압 접착제(Pressure sensitive adhesive, PSA)가 적용될 수 있다. 제3 접착층(183) 하면에는 이형 필름(187)이 부착될 수 있다. 제3 접착층(183) 및/또는 이형 필름(187)은 생략가능하다.
본 실시예의 경우, 편광층(185)과 액정층(130)이 일체화되어 있다. 편광층(185)을 투과한 빛은 선편광으로 변환되고, 선편광은 액정층(130)에 의해 λ/4 위상 지연됨으로써, 원편광으로 방출될 수 있다. 디스플레이에 적용될 경우, 제2 기재(170) 측 하면의 제3 접착층(183)을 통해 광학 필름(104)이 표시 패널에 부착될 수 있다. 액정 표시 장치에 적용될 경우, 편광층(185)의 존재로 말미암아, 액정 표시 패널의 상부 편광판이 생략될 수 있다.
본 실시예에 따른 광학 필름(104)은 통상적인 편광판 제조 공정을 이용하여 용이하게 제조될 수 있다. 예시적인 제조 방법은 다음과 같다. 먼저, 제1 기재(110) 상에 액정층(130)을 형성하고, 그 위에 안티글레어층(150)을 형성한다. 다음, 제2 기재(170) 및 편광층(185)을 준비한다. 이어, 편광층(185)을 가운데 두고, 제1 기재(110)와 제2 기재(170)를 외측에 둔 상태에서, 각각의 사이에 접착제를 도포하면서 라미네이션한다.
이처럼, 본 실시예에 따른 광학 필름(104)은 통상적인 편광판 제조 공정을 이용하여 쉽게 제조될 수 있으므로, 제조 공정이 단순화되고, 비용이 절감될 수 있다. 또한, 액정층(130)과 편광층(185)이 일체형으로 형성되어 있으므로, 박형화된 복합 광학 필름으로서 기능할 수 있으며, 이를 표시 패널에 부착할 때도 하나의 필름만을 부착하면 되기 때문에, 조립이 용이해진다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 광학 필름의 단면도들이다. 도 7 내지 도 9의 광학 필름들(105, 106, 107)은 각각 도 3 내지 도 5의 광학 필름(101, 102, 103)에 편광층(185)이 더 부착된 경우를 예시한다. 해당 실시예들에 대한 상세한 내용은 도 3 내지 도 5와 도 6을 참조하면 쉽게 이해될 수 있을 것이므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하, 본 발명에 관한 보다 상세한 내용을 다음의 구체적인 제조예 및 실험예를 통하여 설명하며, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 설명을 생략한다.
제조예 1
두께가 80㎛인 제1 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 기판을 준비하였다. 이어, 제1 TAC 기판의 일면에 광배향막 조성물(고형분 1%)을 Wire bar #3를 사용하여 도포하고 50℃에서 90sec동안 건조하였다. 이어, 상기 결과물을 2개의 구역으로 구분한 후, 각 구역에 다른 편광 방향의 UV를 각각 200mJ/cm2의 에너지로 조사하여 광배향막을 형성하였다.
이어, 광배향막 상에 고형분 20%의 액정 조성물을 Wire bar #3를 사용하여 도포하고, 80℃에서 90sec 동안 건조한 후 편광되지 않은 UV를 100mJ/cm2의 에너지로 조사하여 액정층을 형성하였다.
다음, 액정층 위에 안티글레어 조성물을 도포하고 80℃에서 60sec 동안 건조하고, 편광되지 않은 UV를 조사하여 안티글레어층을 형성하였다. 구체적으로, 20중량부의 폴리카프로락톤 다이아크릴레이트(Polycaprolactone diacrylat, Mw: 540), 15중량부의 다관능 아크릴레이트 모노머(PETIA, 에스케이 싸이텍), 30중량부의 우레탄 아크릴레이트 올리고머(UP016, 에스케이 싸이텍) 수지를 65중량부의 시클로헥사논(Cyclohexanone, 덕산화학), 65중량부의 이소프로필알코올(IPA, 대정화금)에 혼합한 후 용해시켰다. 여기서, 상기 중량부는 사용된 모노머 및 올리고머 수지 100중량부 기준대비 각각의 사용 조성물로 표기하였다.
상기 용액에 3중량부의 계면활성제(disperBYK2000, BYK chemie)를 첨가한 후 고속혼합기인 Homogenizer(IKA社)를 10,000rpm으로 10분간 교반하였다. 교반이 끝나고 난 후 실리카졸 (20nm, 20wt%,티오켐) 100 중량부와 5 중량부의 광중합개시제(IGC184, 씨바가이기)를 추가 투입하여 800rpm에서 30분간 저속교반을 실시하여 미소 입자 조성액을 제조하였다.
이 용액에 상기에서 미소 입자 조성액 20 중량부를 첨가 교반하여 혼합입자 조성액을 제조하였다.
아크릴 스티렌 비드 조성액을 TAC 필름(두께 80㎛, Fuji) 일면에 Wire bar #14를 사용하여 코팅시킨 후 90초간 80℃의 온도에서 건조시킨 후, 400mJ/㎠의 자외선으로 코팅된 도료의 광중합을 실시하여 코팅두께 5㎛의 안티글레어층을 형성하였다.
이어, 편광성능이 부여된 PVA 필름과, 두께가 80㎛인 제2 TAC 기판을 준비하였다. 상기 제1 TAC 기판, PVA 필름 및 제2 TAC 기판을 순차적으로 배치하고, 이들을 합지하여 편광판과 위상차 필름이 일체화된 광학 필름을 완성였다. 이때, 안티글래어층은 가장 바깥쪽에 오도록 배치하였고, 각 기판과 필름 사이는 기존 편광판 제조시 TAC와 PVA를 합지하는 접착제인 PVA계 접착제를 이용하여 접착되었다.
제조예 2
제조예 1의 상기 안티글레어 조성물에서 시클로헥사논 대신 에틸 아세테이트를 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하였다.
비교예 1
두께가 80㎛인 안티글래어 처리된 트리아세틸 셀룰로오스(TAC)를 준비하였다. 이어, 안티글래어 처리면의 반대면에 광배향막 조성물(고형분 1%)을 Wire bar #3를 사용하여 도포하고 50℃에서 90sec동안 건조하였다. 이어, 상기 결과물을 2개의 구역으로 구분한 후, 각 구역에 다른 편광 방향의 UV를 각각 200mJ/cm2의 에너지로 조사하여 광배향막을 형성하였다.
이어, 광배향막 상에 고형분 20%의 액정 조성물을 Wire bar #3를 사용하여 도포하고, 80℃에서 90sec 동안 건조한 후 편광되지 않은 UV를 100mJ/cm2의 에너지로 조사하여 액정층을 형성하였다.
이어, TAC기판/PVA필름/TAC기판이 순차적으로 적층되어 있는 일반적인 편광 필름을 준비하였다. 안티글래어층이 가장 바깥쪽에 오도록 한 상태에서, 위의 완성된 필름과 상기 편광필름을 투명점착제를 사용하여 합지함으로써 광학 필름을 완성하였다.
실험예 1
상기 제조예 1, 2 및 비교예 1의 광학 필름을 대상으로 UV 스펙트로포토미터(spectrophotometer)를 이용하여 550nm의 파장에서 빛의 투과도를 측정하고, 각각의 평균값을 구하였다.
또, 각각의 광학 필름에 대해 헤이즈미터(hazemeter)를 이용하여 헤이즈를 측정하고 각각의 평균값을 계산하였다.
또한, 안티글래어층 밀착력을 다음의 방법으로 평가하였다. 즉, 안티글래어층에 가로 세로 각 10개씩 1mm 단위의 모눈 100개를 형성하고 3M tape를 부착하여 90도로 강하게 박리한 후, 박리되지 않고 남아있는 모눈의 수를 측정하여 평가하였다.
또한, 각 광학 필름에 대해 500g의 하중을 가해 연필 경도 및 내스크래치성을 측정하였다. 연필경도의 측정은 연필경도계(Pencil Hardness Tester)를 사용하였다. 내스크래치성은 Steel wool을 문질러 표면 스크래치를 평가방식을 사용하였으며, 평가장비로는 Dyeing Abrasion Tester가 사용되었다
상기 투과도, 헤이즈, 안티글래어층 밀착력, 연필 경도 및 내스크래치성에 대한 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
제조예 1 제조예 2 비교예 1
두께 195um 195um 285um
투과도 91.4% 91.5% 91.1%
헤이즈 14.1% 13.9% 13.2%
안티글래어층 밀착력
(Cross cut)		 100/100
(양호)		 100/100
(양호)		 100/100
(양호)
연필 경도 2H 2H 2H
내스크래치성 스크래치 없음 스크래치 없음 스크래치 없음
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 광학 필름 110: 기재
120: 배향막 130: 액정층
150: 안티글레어층

Claims (19)

  1. 제1 기재;
    상기 제1 기재상에 형성된 액정층; 및
    상기 액정층의 바로 위에 형성된 안티글레어층을 포함하는 광학 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안티글레어층은 수지층 및 상기 수지층 내에 분산된 복수의 비드를 포함하는 광학 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안티글레어층은 중심선 평균 거칠기가 0.1㎛ 내지 0.5㎛인 광학 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액정층은 중심선 평균 거칠기가 0.1㎛ 내지 0.5㎛인 광학 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액정층 및 상기 안티글레어층은 동시에 경화되어 이루어지는 광학 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 액정층은 액정 분자들이 제1 방향으로 배향된 제1 영역, 및 상기 액정 분자들이 제2 방향으로 배향된 제2 영역을 포함하되,
    상기 액정층의 표면은 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역보다 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 경계부가 돌출되어 있는 광학 필름.
  7. 제7항에 있어서,
    상기 경계부로부터 제1 영역 또는 제2 영역으로 갈수록 액정층의 표면은 하향 경사진 경사면을 갖는 광학 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 액정층 및 상기 안티글레어층 사이에 개재된 배향막을 더 포함하는 광학 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기재의 하부에 형성된 편광층 및 제2 기재를 더 포함하는 광학 필름.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 기재와 상기 편광층 사이에 개재된 제1 접착층, 및 상기 편광층과 상기 제2 기재 사이에 형성된 제2 접착층을 더 포함하는 광학 필름.
  11. 제1 기재;
    상기 제1 기재 상에 형성되며, 중심선 평균 거칠기가 0.1㎛ 내지 0.5㎛인 액정층; 및
    상기 액정층의 바로 위에 형성된 보호층을 포함하는 광학 필름.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보호층은 표면이 평탄한 광학 필름.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 보호층은 표면이 비평탄하되, 표면 거칠기가 상기 액정층의 표면 거칠기보다 작거나 같은 광학 필름.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 액정층 및 상기 보호층은 동시에 경화되어 이루어지는 광학 필름.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 액정층은 액정 분자들이 제1 방향으로 배향된 제1 영역, 및 상기 액정 분자들이 제2 방향으로 배향된 제2 영역을 포함하되,
    상기 액정층의 표면은 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역보다 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 경계부가 돌출되어 있는 광학 필름.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 경계부로부터 제1 영역 또는 제2 영역으로 갈수록 액정층의 표면은 하향 경사진 경사면을 갖는 광학 필름.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 액정층 및 상기 안티글레어층 사이에 개재된 배향막을 더 포함하는 광학 필름.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제1 기재의 하부에 형성된 편광층 및 제2 기재를 더 포함하는 광학 필름.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 기재와 상기 편광층 사이에 개재된 제1 접착층, 및 상기 편광층과 상기 제2 기재 사이에 형성된 제2 접착층을 더 포함하는 광학 필름.
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