KR20140134510A - 편광 필름용 조성물, 편광 필름 및 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

폴리올레핀 수지 및 화학식 1로 표현되는 이색성 염료를 포함하는 편광 필름용 조성물, 상기 편광필름용 조성물로부터 제조된 편광 필름 및 상기 편광 필름을 구비한 표시 장치에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00010

Description

편광 필름용 조성물, 편광 필름 및 표시 장치{COMPOSITION FOR POLARIZING FILM AND POLARIZING FILM AND DISPLAY DEVICE}
편광 필름용 조성물, 편광 필름 및 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD) 및 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode device, OLED device)와 같은 표시 장치는 표시판의 외측에 부착되어 있는 편광판(polarizing plate)를 구비한다. 편광판은 특정한 방향으로 진동하는 빛만 통과시키고 그 밖의 빛은 흡수 또는 반사함으로써 표시판으로 입사되는 빛 또는 표시판으로부터 나가는 빛의 방향을 제어할 수 있다.
편광판은 일반적으로 편광자와 이를 보호하기 위한 보호층을 포함한다. 편광자는 예컨대 요오드 또는 이색성 염료를 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)에 흡착 및 배향하여 사용될 수 있으며 보호층은 예컨대 트리아세틸셀룰로오즈(triacetyl cellulose, TAC)가 사용될 수 있다.
그러나 편광자 및 보호층을 포함하는 편광판은 공정이 복잡하고 생산 비용이 높을 뿐만 아니라 편광판의 두께가 두꺼워져 표시 장치의 두께에도 영향을 미칠 수 있다.
이에 따라 보호층이 필요하지 않은 편광 필름에 대하여 연구되고 있다.
일 구현예는 편광 특성을 개선할 수 있는 편광 필름용 조성물을 제공한다.
다른 구현예는 상기 편광 필름용 조성물로부터 형성된 편광 필름을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 편광 필름을 구비하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 130℃ 이상의 비점을 가지는 투명 고분자 수지, 그리고 하기 화학식 1로 표현되는 이색성 염료를 포함하는 편광 필름용 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
Ar1 내지 Ar3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15 아릴기이고,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 티오알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 케톤기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기 또는 이들의 조합이고,
R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 티오알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 케톤기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기 또는 이들의 조합이고,
R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,
n은 0 내지 2의 정수이다.
상기 투명 고분자 수지와 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터 차이는 약 8.0 이하일 수 있다.
상기 투명 고분자 수지는 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 투명 고분자 수지는 폴리올레핀 수지를 포함할 수 있고, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지의 용해도 파라미터는 약 15 내지 18일 수 있고, 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터는 약 26 이하일 수 있다.
상기 폴레올레핀 수지는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물일 수 있고, 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 에틸렌의 함량이 1 내지 50 중량%일 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 약 1g/10min 내지 15g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다.
상기 폴레올레핀 수지는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물일 수 있고, 상기 폴리프로필렌(PP)과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 약 1:9 내지 9:1의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 투명 고분자 수지는 폴리에스테르 수지를 포함할 수 있고, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 변성 글리콜 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG), 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지의 용해도 파라미터는 15 내지 21일 수 있고, 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터는 26 이하일 수 있다.
상기 이색성 염료는 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여 약 0.01 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 편광 필름용 조성물은 고형분이 90중량% 이상일 수 있다.
상기 편광 필름용 조성물은 용매를 포함하지 않을 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 130℃ 이상의 비점을 가지는 투명 고분자 수지 및 상기 화학식 1로 표현되는 이색성 염료를 포함하는 편광 필름을 제공한다.
상기 투명 고분자 수지와 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터 차이는 8.0 이하일 수 있다.
상기 투명 고분자 수지는 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 투명 고분자 수지는 폴리올레핀 수지를 포함할 수 있고, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지의 용해도 파라미터는 약 15 내지 18일 수 있고, 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터는 약 26 이하일 수 있다.
상기 폴레올레핀 수지는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물일 수 있고, 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 에틸렌의 함량이 약 1 내지 50 중량%일 수 있다.
상기 폴레올레핀 수지는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물일 수 있고, 상기 폴리프로필렌(PP)과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 약 1:9 내지 9:1의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 투명 고분자 수지는 폴리에스테르 수지를 포함할 수 있고, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 변성 글리콜 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG), 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지의 용해도 파라미터는 15 내지 21일 수 있고, 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터는 26 이하일 수 있다.
가시광선 영역의 최대 흡수 파장(λmax)에서 상기 편광 필름의 이색비(dichroic ratio)는 3 내지 10일 수 있고, 여기서 상기 이색비는 하기 수학식 1에 의해 구해질 수 있다.
[수학식 1]
DR = Log(1/T⊥) / Log(1/T∥)
상기 수학식 1에서,
DR은 편광 필름의 이색비이고,
T∥는 편광 필름의 투과축에 평행으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 투과도이고,
T⊥는 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 투과도이다.
상기 편광 필름은 상기 투명 고분자 수지와 상기 이색성 염료의 용융 혼합물(melt-blend)일 수 있다.
상기 이색성 염료는 상기 투명 고분자 수지에 분산되어 있을 수 있고, 상기 투명 고분자 수지는 약 400 내지 1000%로 일축 연신되어 있을 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면 상기 편광 필름을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 표시 장치는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 장치를 포함할 수 있다.
편광 특성을 개선할 수 있고 박형 표시 장치를 구현할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 편광 필름을 도시한 개략도이고,
도 2는 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이고,
도 4는 실시예 1 내지 3과 비교예 1, 2에 따른 편광 필름의 가시광선 영역에서의 이색비를 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl 또는 I), C1 내지 C20 알콕시기, 시아노기, 아미노기, C1 내지 C20 에스테르기, C1 내지 C20 알킬기, C1 내지 C20 아릴기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
이하 일 구현예에 따른 편광 필름의 조성물에 대하여 설명한다.
일 구현예에 따른 편광 필름용 조성물은 투명 고분자 수지 및 이색성 염료를 포함한다.
상기 투명 고분자 수지는 용융 혼합되어 필름으로 제작될 수 있는 수지에서 선택될 수 있으며, 그 중에서 일정 이상의 광 투과율 및 결정화도를 만족하는 수지에서 선택될 수 있다.
상기 투명 고분자 수지는 예컨대 약 130℃ 이상의 비점을 가지는 수지 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 약 130℃ 내지 300℃의 비점을 가지는 수지 중에서 선택될 수 있다. 상기 범위의 비점을 가짐으로써 용융 혼합되어 필름으로 제작될 수 있다.
상기 투명 고분자 수지는 가시광선 영역에서 약 85% 이상의 평균 광 투과율을 가질 수 있으며, 예컨대 약 85% 내지 99%의 평균 광 투과율을 가질 수 있다. 또한 상기 투명 고분자 수지는 약 60% 이하의 결정화도(crytallinity)를 가질 수 있으며, 예컨대 약 20 내지 60%의 결정화도를 가질 수 있다.
이러한 특성을 만족하는 상기 투명 고분자 수지로는 예컨대 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 예컨대 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 폴리올레핀 수지는 예컨대 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 이들의 공중합체에서 선택된 적어도 둘의 혼합물일 수 있으며, 예컨대 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물일 수 있다.
상기 폴리프로필렌(PP)은 예컨대 약 0.1g/10min 내지 약 5g/10min의 용융흐름지수(melt flow index, MFI)를 가질 수 있다. 여기서 용융흐름지수(MFI)는 10분당 용융 상태의 고분자가 흘러내리는 양을 나타내는 것으로, 용융 상태의 고분자의 점도와 관련이 있다. 즉 용융흐름지수(MFI)가 작을수록 고분자의 점도가 크고 용융흐름지수(MFI)가 클수록 고분자의 점도가 작음을 알 수 있다. 상기 폴리프로필렌(PP)의 용융흐름지수(MFI)가 상기 범위인 경우, 가공성을 효과적으로 개선할 수 있고 최종 제품의 물성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리프로필렌(PP)은 약 0.5 g/10min 내지 약 5 g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다.
상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 상기 공중합체의 총 함량에 대하여 약 1 중량% 내지 약 50 중량%의 에틸렌기를 포함할 수 있다. 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)에서 에틸렌기의 함량이 상기 범위 내인 경우, 상기 폴리프로필렌과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 상분리를 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있다. 또한, 우수한 광 투과도 및 배향성을 가지면서도 연신할 때 연신율을 증가시킬 수 있어서 개선된 편광 특성을 구현할 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 상기 공중합체의 총 함량에 대하여 약 1 중량% 내지 약 25 중량%의 에틸렌기를 포함할 수 있다.
상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 약 5g/10min 내지 약 15g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다. 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 용융흐름지수(MFI)가 상기 범위 내인 경우, 가공성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 최종 제품의 물성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 약 10g/10min 내지 약 15g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지가 상기 폴리프로필렌(PP)과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물인 경우, 상기 폴리프로필렌(PP)과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 약 1:9 내지 약 9:1의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 폴리프로필렌(PP)과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 우수한 기계적 강도를 가지면서도 폴리프로필렌의 결정화를 방지하여 헤이즈 특성을 효과적으로 개선할 수 있다. 구체적으로 상기 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)를 약 4:6 내지 약 6:4의 중량비, 더욱 구체적으로는 약 5:5의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 약 1g/10min 내지 약 15g/10min의 용융흐름지수(melt flow index, MFI)를 가질 수 있다. 상기 폴리올레핀 수지의 용융흐름지수(MFI)가 상기 범위 내인 경우, 수지 내에 과도한 결정이 형성되지 않아 우수한 광 투과도를 확보할 수 있는 동시에 필름으로 제조하기에 적합한 점도를 가질 수 있어 가공성을 개선할 수 있다. 구체적으로 상기 폴리올레핀 수지는 약 5g/10min 내지 약 15g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 약 5% 이하의 헤이즈를 가질 수 있다. 상기 폴리올레핀 수지가 상기 범위의 헤이즈를 가짐으로써, 투과도가 증가하여 우수한 광학 특성을 가질 수 있다. 구체적으로 상기 폴리올레핀 수지는 약 2% 이하의 헤이즈를 가질 수 있으며, 더욱 구체적으로는 약 0.5% 내지 약 2%의 헤이즈를 가질 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 약 50% 이하의 결정화도를 가질 수 있다. 상기 폴리올레핀 수지가 상기 범위의 결정화도를 가짐으로써, 헤이즈를 낮출 수 있어 우수한 광학 특성을 달성할 수 있다. 구체적으로 상기 폴리올레핀 수지는 약 30% 내지 약 50%의 결정화도를 가질 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 변성 글리콜 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG), 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 약 60% 이하의 결정화도를 가질 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지가 상기 범위의 결정화도를 가짐으로써, 헤이즈를 낮출 수 있어 우수한 광학 특성을 달성할 수 있다. 구체적으로 상기 폴리에스테르 수지는 약 20% 내지 약 60%의 결정화도를 가질 수 있다.
상기 이색성 염료는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서,
Ar1 내지 Ar3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15 아릴기이고,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 티오알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 케톤기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기 또는 이들의 조합이고,
R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 티오알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 케톤기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기 또는 이들의 조합이고,
R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,
n은 0 내지 2의 정수이다.
상기 화학식 1에서, Ar1 내지 Ar3는 예컨대 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프탈렌기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기를 포함할 수 있다. 이 때 상기 치환된 페닐렌기, 상기 치환된 나프탈렌기 및 상기 치환된 바이페닐기는 예컨대 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 기, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있다.
상기 이색성 염료는 1종 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 이색성 염료는 상기 투명 고분자 수지와의 용해도 파라미터(solubility parameter) 차이가 8.0 이하일 수 있다. 상기 용해도 파라미터는 두 종류 이상의 화합물들의 상호작용(interaction) 정도를 나타내는 수치로, 화합물들 사이의 용해도 파라미터 차이가 적을수록 상호작용이 큰 것을 의미하고 화합물들 사이의 용해도 파라미터 차이가 클수록 상호작용이 적은 것을 의미한다.
상기 용해도 파라미터는 화합물의 구조와 관련되어 있으며, 상기 범위의 용해도 파라미터 차이를 가짐으로써 편광 필름 가공시 상기 투명 고분자 수지와 상기 이색성 염료의 상호작용을 높여 용융 혼합성을 높일 수 있고, 이에 따라 상기 투명 고분자 수지 내에서 이색성 염료들끼리 뭉치는 것을 방지하고 상기 투명 고분자 수지 내에서 상기 이색성 염료가 균일하게 분산될 수 있다.
상기 투명 고분자 수지와 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터 차이는 상기 범위 내에서 약 8.0 이하일 수 있고, 그 중에서 약 7.4 이하일 수 있다.
상기 투명 고분자 수지가 예컨대 폴리올레핀 수지인 경우, 상기 폴리올레핀 수지의 용해도 파라미터는 예컨대 약 15 내지 18 일 수 있으며, 이 경우 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터는 예컨대 26 이하일 수 있다.
상기 투명 고분자 수지가 예컨대 폴리에스테르 수지인 경우, 상기 폴리에스테르 수지의 용해도 파라미터는 약 15 내지 21일 수 있고, 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터는 예컨대 26 이하일 수 있다.
상기 이색성 염료의 열분해온도는 약 245℃ 이상일 수 있다. 여기서 분해온도는 상기 이색성 염료의 중량이 초기 중량 대비 5% 감소하는 지점에서의 온도를 말한다.
상기 이색성 염료는 상기 투명 고분자 수지 100 중량부에 대하여 약 0.01 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함됨으로써 편광 필름으로 형성시 투과도를 저하시키지 않으면서도 충분한 편광 특성을 나타낼 수 있다. 상기 범위 내에서 상기 투명 고분자 수지 100 중량부에 대하여 약 0.05 내지 1 중량부로 포함될 수 있다.
상기 편광 필름용 조성물은 상기 투명 고분자 수지와 상기 이색성 염료를 각각 분말(powder)과 같은 고체 형태로 포함할 수 있다. 상기 편광 필름용 조성물은 예컨대 고형분이 약 90중량% 이상일 수 있으며, 예컨대 용매를 포함하지 않을 수 있다.
상기 편광 필름용 조성물은 상기 투명 고분자 수지의 녹는점(melting point, Tm) 이상의 온도에서 용융 혼합하고 연신하여 편광 필름으로 제조될 수 있다. 예컨대 상기 편광 필름용 조성물을 용융 혼합하는 단계, 상기 용융 혼합물을 몰드에 넣고 가압하여 시트를 제조하는 단계 및 상기 시트를 일축 연신하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
상기 용융 혼합하는 단계는 상기 편광 필름용 조성물을 예컨대 약 300℃ 이하, 구체적으로 약 130 내지 300℃에서 용융 혼합할 수 있다.
상기 시트를 제조하는 단계는 상기 몰드에 용융 혼합물을 넣고 고압 프레스기로 가압하거나, 또는 티다이(T-die)를 통해 칠롤(chill roll)에 토출하여 형성할 수 있다.
상기 일축 연신하는 단계는 약 25 내지 200℃의 온도에서 약 400% 내지 약 1000%의 연신율로 연신할 수 있다. 여기서 연신율은 상기 시트의 연신 전 길이와 연신 후 길이의 비율을 말하는 것으로, 일축 연신 후 시트가 늘어난 정도를 의미한다.
이하 상기 편광필름용 조성물로부터 얻어진 편광 필름에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 편광 필름을 도시한 개략도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 편광 필름(70)은 투명 고분자 수지(71)와 이색성 염료(72)를 포함한다.
투명 고분자 수지(71)는 일축 방향으로 연신되어 있으며, 상기 일축 방향은 이색성 염료(72)의 길이 방향과 같을 수 있다.
이색성 염료(72)는 투명 고분자 수지(71)에 분산되어 있으며, 투명 고분자 수지(71)의 연신 방향을 따라 일 방향으로 배열되어 있다. 이색성 염료(72)는 소정 파장 영역에 대하여 두 개의 편광 직교 성분 중 하나의 편광 직교 성분만을 투과시킬 수 있다.
투명 고분자 수지(71) 및 이색성 염료(72)는 각각 전술한 바와 같다.
편광 필름(70)은 투명 고분자 수지(71)와 이색성 염료(72)의 용융 혼합물(melt blend)일 수 있다. 상기 용융 혼합물은 전술한 바와 같이 상술한 편광 필름용 조성물을 투명 고분자 수지(71)의 녹는점(Tm) 이상의 온도에서 용융 혼합하여 얻을 수 있다.
편광 필름(70)은 가시광선 영역의 최대 흡수 파장(λmax)에서 이색비(dichroic ratio)가 약 3 내지 10일 수 있다. 여기서 이색비는 고분자의 축(axis)에 수직한 방향의 평면 편광 흡수를 그의 수평한 방향으로의 편광 흡수로 나눈 값으로, 하기 수학식 1에 의해 구해질 수 있다.
[수학식 1]
DR = Log(1/T⊥) / Log(1/T∥)
상기 수학식 1에서,
DR은 편광 필름의 이색비이고,
T∥는 편광 필름의 투과축에 평행으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도이고,
T⊥는 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도이다.
상기 이색비는 편광 필름(70) 내에서 이색성 염료(72)가 일 방향으로 나란히 배열되어 있는 정도를 나타낼 수 있으며, 가시광선 파장 영역에서 상기 범위의 이색비를 가짐으로써 고분자 사슬의 배향에 따라 이색성 염료(72)의 배향을 유도할 수 있어서 편광 특성을 개선할 수 있다.
편광 필름(70)은 약 90% 이상의 편광 효율을 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 95 내지 100%의 편광 효율을 가질 수 있다. 여기서 편광 효율은 하기 수학식 2에 의해 구해질 수 있다.
[수학식 2]
PE (%) = [(T∥-T⊥)/(T∥+T⊥)]1/2 ⅹ 100
상기 수학식 2에서,
PE는 편광 효율이고,
T∥는 편광 필름의 투과축에 평행으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 투과도이고,
T⊥는 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 투과도이다.
편광 필름(70)은 약 30% 이상의 광 투과도를 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 30% 내지 95%의 광 투과도를 가질 수 있다. 상기 범위의 광 투과도를 가짐으로써 표시 장치의 일면에 적용시 표시 장치 내에서 나오는 광의 방출을 방해하지 않을 수 있다.
편광 필름(70)은 약 100㎛ 이하의 비교적 얇은 두께를 가질 수 있으며, 예컨대 약 30㎛ 내지 약 95㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위의 두께를 가짐으로써 트리아세틸셀룰로오즈(TAC)과 같은 보호층이 요구되는 편광판과 비교하여 두께를 크게 줄일 수 있고 이에 따라 박형 표시 장치를 구현할 수 있다.
상기 편광 필름은 다양한 표시 장치에 적용될 수 있다.
상기 표시 장치는 액정 표시 장치일 수 있다.
도 2는 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 2를 참고하면, 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(10) 및 상기 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부에 위치하는 편광 필름(20)을 포함한다.
액정 표시 패널(10)은 트위스트 네마틱(twist nematic, TN) 모드, 수직 배향(patterned vertical alignment, PVA) 모드, 평면 정렬 스위칭(in plane switching, IPS) 모드, OCB(optically compensated bend) 모드 등일 수 있다.
액정 표시 패널(10)은 제1 표시판(100), 제2 표시판(200) 및 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 개재되어 있는 액정층(300)을 포함한다.
제1 표시판(100)은 예컨대 기판(도시하지 않음) 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터(도시하지 않음) 및 이에 연결되어 있는 제1 전기장 생성 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있고, 제2 표시판(200)은 예컨대 기판(도시하지 않음) 위에 형성되어 있는 색 필터(도시하지 않음) 및 제2 전기장 생성 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 색 필터가 제1 표시판(100)에 포함될 수도 있고, 제1 전기장 생성 전극과 제2 전기장 생성 전극이 제1 표시판(100)에 함께 위치할 수도 있다.
액정층(300)은 복수의 액정 분자를 포함할 수 있다. 액정 분자는 양 또는 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 액정 분자가 양의 유전율 이방성을 가지는 경우 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 평행을 이루도록 배향되고 전기장이 인가된 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향될 수 있다. 이와 반대로, 액정 분자가 음의 유전율 이방성을 가지는 경우 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 수직하게 배향되고 전기장이 인가된 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 평행하게 배향될 수 있다.
편광 필름(20)은 액정 표시 패널(10)의 외측에 위치하며, 도면에는 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부에 각각 형성된 것으로 도시하였지만 이에 한정되지 않고 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부 중 어느 하나에만 형성될 수도 있다.
편광 필름(20)은 전술한 바와 같다.
상기 표시 장치는 유기 발광 표시 장치일 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 3을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치는 베이스 기판(410), 하부 전극(420), 유기 발광층(430), 상부 전극(440), 봉지 기판(450), 보상 필름(460) 및 편광 필름(470)을 포함한다.
베이스 기판(410)은 유리 또는 플라스틱으로 만들어질 수 있다.
하부 전극(420) 및 상부 전극(440) 중 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)일 수 있다. 애노드는 정공(hole)이 주입되는 전극으로, 일 함수(work function)가 높고 발광된 빛이 외부로 나올 수 있는 투명 도전 물질로 만들어질 수 있으며 예컨대 ITO 또는 IZO 일 수 있다. 캐소드는 전자(electrode)가 주입되는 전극으로, 일 함수가 낮고 유기 물질에 영향을 미치지 않는 도전 물질로 만들어질 수 있으며 예컨대 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba)에서 선택될 수 있다.
유기 발광층(430)은 하부 전극(420)과 상부 전극(440)에 전압이 인가되었을 때 빛을 낼 수 있는 유기 물질을 포함한다.
하부 전극(420)과 유기 발광층(430) 사이 및 상부 전극(440)과 유기 발광층(430) 사이에는 부대층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 부대층은 전자와 정공의 균형을 맞추기 위한 정공 전달층(hole transporting layer), 정공 주입층(hole injecting layer), 전자 주입층(electron injecting layer) 및 전자 전달층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다.
봉지 기판(450)은 유리, 금속 또는 고분자로 만들어질 수 있으며, 하부 전극(420), 유기 발광층(430) 및 상부 전극(440)을 봉지하여 외부로부터 수분 및/또는 산소가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
보상 필름(460)은 편광 필름(470)을 통과한 빛을 원편광시켜 위상차를 발생시킬 수 있으며 빛의 반사, 흡수에 영향을 미칠 수 있다. 보상 필름(460)은 예컨대 λ/4 플레이트와 같은 위상차 필름일 수 있으며, 경우에 따라 생략될 수 있다.
편광 필름(470)은 빛이 나오는 측에 배치될 수 있다. 예컨대 베이스 기판(410) 측으로 빛이 나오는 배면 발광(bottom emission) 구조인 경우 베이스 기판(410)의 외측에 배치될 수 있고, 봉지 기판(450) 측으로 빛이 나오는 전면 발광(top emission) 구조인 경우 봉지 기판(450)의 외측에 배치될 수 있다.
편광 필름(470)은 전술한 바와 같다.
보상 필름(460)과 편광 필름(470)은 유기 발광 표시 장치의 화면부 측에 배치되어 외부로부터 유입되는 광의 반사를 방지하는 반사방지 필름으로 사용될 수 있다. 상기 반사방지 필름은 외부로부터 유입되는 광에 의한 시인성 저하를 방지할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
이색성 염료의 합성
합성예 1
1-1. 벤조티아졸 화합물의 합성
4-옥틸옥시아닐린 (4-octyloxyaniline) 11 g (0.05 mol)과 티오시안산칼륨 (KSCN) 4.9 g (0.05 mol)을 아세트산 (AcOH) 100 mL에 녹인 후, 10 ℃ 이하로 유지시키고, 브롬산 (HBr) 0.05 mol을 반응 혼합물에 천천히 적가한다. 적가가 완결되면 반응물을 10 ℃ 이하로 유지시키면서 세 시간 동안 교반한 후 여과한다. 여과물은 암모니아수 (25%)로 중화한 후 건조하고, 벤젠(benzene)으로 재결정을 하여 6-옥틸옥시-1,3-벤조티아졸-2-아민(6-octyloxy-1,3-benzothiazol-2-amine) 화합물 9 g (0.032 mol)을 얻었다. 수율은 64%이다.
6-옥틸옥시-1,3-벤조티아졸-2-아민 화합물의 구조를 1H NMR 측정을 통해 분석한다.
1H NMR 분석 결과는 다음과 같다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3) (ppm): 0.90 (t, J = 6.0 Hz, 3 H, CH3), 1.20-1.43 (m, 8 H, CH2 X 4), 1.43-1.53 (m, 2 H, CH2), 1.77-1.86 (m, 2 H, CH2), 3.97 (t, J = 6.2 Hz, 2 H, OCH2), 5.10 (brs, 2 H, NH2), 6.92 (d, J = 8.7 Hz, 1 H, ArH), 7.14 (s, 1 H, ArH), 7.45 (d, J = 8.7 Hz, 1 H, ArH).
1-2. 모노아조 화합물의 합성
6-옥틸옥시-1,3-벤조티아졸-2-아민 화합물 1.4 g (5 mmol)을 디메틸아세트아미드 (DMAc) 100 mL와 아세트산 (AcOH) 25 mL에 녹인 후, 12N HCl (2.5 mL)를 첨가하고 0 ℃ 로 유지시킨다. 이어서 질산나트륨(NaNO2) 348 mg (5.04 mmol)을 물 3 mL에 녹인 후, 반응 혼합물에 천천히 적가한다. 적가가 완결되면 반응물을 0 ℃ 로 유지시키면서 한 시간 동안 교반한다. 이어서 메탄올 50 mL와 디메틸아세트아미드 (DMAc) 5 mL 에 소듐(페닐아미노)메탄설포네이트(sodium(phenylamino)methanesulfonate) 1.15 g (5.5 mmol)을 녹인 후, 상기 반응 혼합물에 천천히 적가하고 0℃ 에서 한 시간 정도 교반한다. 중화를 통해 석출된 고체와 수산화나트륨(NaOH) 0.8 g (20 mmol)을 톨루엔 100 mL로 4시간 동안 환류 교반한다. 상기 혼합 용액을 상온으로 식힌 후, 산으로 중화하고 에틸아세테이트(EtOAc)로 추출한다. 추출한 혼합물을 감압증류하고 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피 (n-hexane:EtOAc = 1:1)로 정제하여 모노아조 화합물 860 mg (2.25 mmol)을 얻는다. 수율은 45%이다.
모노아조 화합물의 구조를 1H NMR 측정을 통해 분석한다.
1H NMR 분석 결과는 다음과 같다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3) (ppm): 0.89 (t, J = 6.7 Hz, 3 H, CH3), 1.21-1.43 (m, 8 H, CH2 X 4), 1.43-1.53 (m, 2 H, CH2), 1.77-1.86 (m, 2 H, CH2), 4.03 (t, J = 6.5 Hz, 2 H, OCH2), 4.36 (brs, 2 H, NH2), 6.73 (d, J = 7.0 Hz, 2 H, ArH), 7.07 (dd, J = 8.9, 2.5 Hz, 1 H, ArH), 7.28 (d, J = 2.4 Hz, 1 H, ArH), 7.90-7.98 (m, 3 H, ArH).
1-3. 비스아조 이색성 염료의 합성
모노아조 화합물 382 mg (1 mmol)을 아세트산 (AcOH) 15 mL과 프로피온산 (propionic acid) 15 mL에 녹인 후, 5℃ 이하로 유지시킨다. 니트로실 황산 (nitrosyl sulfuric acid) 2 mmol을 반응 혼합물에 천천히 적가하고, 적가가 완결되면 반응물을 0 ℃ 로 유지시키면서 한 시간 동안 교반한다. 이어서 메탄올 25 mL에 N,N-디메틸나프탈렌-1-아민(N,N-dimethylnaphthalen-1-amine) 257 mg (1.5 mmol)을 녹인 후, 상기 반응 혼합물에 천천히 적가하고 0℃에서 한 시간 정도 교반한다. 이어서 수산화나트륨(NaOH) 수용액으로 중화하여 반응을 종결시킨 후, 석출된 고체를 여과한다. 상기 혼합물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피 (n-hexane:EtOAc = 4:1)로 정제하여 하기 화학식 1a로 표현되는 이색성 염료 384 mg (0.68 mmol)를 얻는다. 수율은 68 %이다.
[화학식 1a]
Figure pat00003
상기 화학식 1a로 표현되는 이색성 염료의 구조를 1H NMR 측정을 통해 분석한다.
1H NMR 분석 결과는 다음과 같다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3) (ppm): 0.90 (t, J = 6.7 Hz, 3 H, CH3), 1.20-1.39 (m, 8 H, CH2 X 4), 1.44-1.55 (m, 2 H, CH2), 1.81-1.90 (m, 2 H, CH2), 3.06 (s, 6 H, NCH3 X 2), 4.07 (t, J = 6.5 Hz, 2 H, OCH2), 7.10 (d, J = 8.5 Hz, 1 H, ArH), 7.14 (dd, J = 9.0, 2.4 Hz, 1 H, ArH), 7.32 (d, J = 2.4 Hz, 1 H, ArH), 7.56-7.70 (m, 2 H, ArH), 7.97 (d, J = 8.4 Hz, 1 H, ArH), 8.08 (d, J = 9.0 Hz, 1 H, ArH), 8.15-8.24 (m, 5 H, ArH), 9.06 (d, J = 7.9 Hz, 1 H, ArH).
합성예 2
N,N-디메틸나프탈렌-1-아민 대신 N,N,3-트리메틸아닐린(N,N,3-trimethylaniline)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로 제조하여 하기 화학식 1b로 표현되는 이색성 염료 375 mg (0.71 mmol)을 얻는다. 수율은 71 %이다.
[화학식 1b]
Figure pat00004
상기 화학식 1b로 표현되는 이색성 염료의 구조를 1H NMR 측정을 통해 분석한다.
1H NMR 분석 결과는 다음과 같다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3)(ppm): 0.90 (t, J = 6.6 Hz, 3 H, CH3), 1.20-1.43 (m, 8 H, CH2 X 4), 1.44-1.52 (m, 2 H, CH2), 1.75-1.88 (m, 2 H, CH2), 2.74 (s, 3 H, CH3), 3.10 (s, 6 H, NCH3 X 2), 4.05 (t, J = 6.5 Hz, 2 H, OCH2), 6.57-6.61 (m, 2 H, ArH), 7.10-8.15 (m, 8 H, ArH).
합성예 3
6-옥틸옥시-1,3-벤조티아졸-2-아민 대신 6-옥틸-1,3-벤조티아졸-2-아민(6-octyl-1,3-benzothiazol-2-amine)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로 제조하여 하기 화학식 1c로 표현되는 이색성 염료 340 mg (0.62 mmol)을 얻는다. 수율은 62 %이다.
[화학식 1c]
Figure pat00005
상기 화학식 1c로 표현되는 이색성 염료의 구조를 1H NMR 측정을 통해 분석한다.
1H NMR 분석 결과는 다음과 같다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3)(ppm): 0.96 (t, J = 7.2 Hz, 3 H, CH3), 1.21-1.35 (m, 8 H, CH2 X 4), 1.36-1.44 (m, 2 H, CH2), 1.64-1.72 (m, 2 H, CH2), 2.71 (t, J = 7.7 Hz, 2 H, CH2), 3.06 (s, 6 H, NCH3 X 2), 7.32-8.24 (m, 12 H, ArH), 9.04 (d, J = 7.9 Hz, 1 H, ArH).
비교합성예 1
6-옥틸옥시-1,3-벤조티아졸-2-아민 대신 1,3-벤조티아졸-2-아민(1,3-benzothiazol-2-amine)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로 제조하여 하기 화학식 1d로 표현되는 이색성 염료 293 mg (0.67 mmol)을 얻는다. 수율은 67 %이다.
[화학식 1d]
Figure pat00006
상기 화학식 1d로 표현되는 이색성 염료의 구조를 1H NMR 측정을 통해 분석한다.
1H NMR 분석 결과는 다음과 같다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3)(ppm): 2.96 (s, 6 H, NCH3 X 2), 7.01 (d, J = 8.5 Hz, 1 H, ArH), 7.41-8.19 (m, 12 H, ArH), 8.97 (d, J = 7.9 Hz, 1 H, ArH).
비교합성예 2
시판되는 하기 화학식 1e로 표현되는 이색성 염료(Showa Chem., Japan)를 준비한다.
[화학식 1e]
Figure pat00007

평가 1: 용해도 파라미터의 계산
합성예 1 내지 3과 비교합성예 1, 2에 따른 이색성 염료의 용해도 파라미터를 계산한다.
용해도 파라미터는 Hildebrand 용해도 파라미터를 사용한다.
분자간 응집은 분자 사이에 반데르발스(van der Waals) 및 쌍극자 모멘트(dipole moments) 등의 결합력이 복합적으로 작용하여 일어나는데 이러한 응집의 원인이 되는 에너지를 응집에너지(cohesive energy, Ecoh)로 정의한다. 이러한 응집에너지는 1몰 당 내부에너지의 변화로써 하기 관계식 1로 표현될 수 있다.
[관계식 1]
Ecoh =ΔU =ΔH -ΔT
상기 관계식 1에서, Ecoh는 응집에너지이고, ΔU는 1몰당 내부에너지 변화량이고, ΔH는 엔탈피 변화량이고, ΔT는 온도 변화량이다.
또한 단위 부피당 응집에너지는 응집에너지 밀도 (CED)로 정의될 수 있고, 응집에너지 밀도(CED)는 하기 관계식 2로 표현될 수 있다.
[관계식 2]
CED = (ΔH　- RT) / Vm
상기 관계식 2에서, CED는 응집에너지 밀도이고, ΔH는 엔탈피 변화량이고, R은 상수이고, T는 온도이고, Vm 은 몰부피이다.
상기 응집에너지 밀도는 Hildebrand에 의해 용해능력을 수치적으로 표현 가능한 용해도 파라미터를 정의하는데 사용되며, 용해도 파라미터는 특정온도에서 밀도나 몰 부피를 이용하면 하기 관계식 3에 따라 계산될 수 있다.
[관계식 3]
δ　= (CED)0.5= (Σ　Ecohi /Σ　Vmi)0.5
상기 관계식 3에서, δ 는 용해도 파라미터이고 CED는 응집에너지 밀도이고 Ecohi 는 분자내 작용기 i에 대한 응집에너지이고 Vmi는 몰부피이다.
이색성 염료의 구조 설계시 사용된 Hildebrand 용해도 파라미터 값은 분자의 group contribution을 통해 계산 가능하다.
이색성 염료의 용해도 파라미터를 계산하는데 사용되는 응집에너지 (Ecoh)와 몰부피 (Vm)의 group contribution은 표 1과 같다. (참고문헌: Polym . Eng . Sci. 1974, 14, 147.; J. Appl . Polym . Sci. 2005, 96, 416.)
Group Ecoh (J/mol) Vm (cm3/mol)
-CH3 4707 33.5
-CH2- 4937 16.1
-CH- 3431 -1.0
C 1464 -19.2
H2C= 4310 28.5
-CH= 4310 13.5
C= 4310 -5.5
Phenyl 31924 71.4
Phenylene
(o, m, p)		 31924 52.4
Phenyl (trisubstituted) 31924 33.4
Phenyl (tetrasubstituted) 31924 14.4
Phenyl (pentasubstituted) 31924 -4.6
Phenyl (hexasubstituted) 31924 -23.6
Ring closure 5 or more atoms 1046 16.0
Ring closure 3 or 4 atoms 3138 18.0
-COOH 27614 28.5
-CO2- 17991 18.0
-CO- 17364 10.8
-CONH- 33472 9.5
-NH2 12552 19.2
-NH- 8368 4.5
N 4184 -9.0
-N= 11715 5.0
-N=N- 4188 0.0
-CN 25522 24.0
NO2 15355 32.0
-O- 3347 3.8
-OH 29790 10.0
S 14142 12.0
-F 4184 18.0
-Cl 11548 24.0
-Br 15481 30.0
-I 19037 31.5
Hildebrand 용해도 파라미터에 의해 계산된 합성예 1 내지 3과 비교합성예 1, 2에서 얻은 이색성 염료의 용해도 파라미터는 표 2와 같다.
용해도 파라미터
합성예 1 24.0
합성예 2 22.5
합성예 3 23.9
비교합성예 1 26.5
비교합성예 2 27.1
편광 필름의 제조
실시예 1
폴리프로필렌(PP)과 폴리프로필렌-폴레에틸렌 공중합체(PP-PE)를 5:5(w/w)으로 포함한 폴리올레핀 수지(용해도 파라미터: 16.6)와 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여 합성예 1에서 얻은 이색성 염료 0.5 중량부를 혼합하여 편광 필름용 조성물을 준비한다.
상기 편광필름용 조성물을 약 250℃에서 DSM사 Micro-compounder를 사용하여 용융 혼합한다. 이어서 상기 용융 혼합된 혼합물을 시트 모양의 몰드에 넣은 후 고온 고압 프레스로 가압하여 필름을 제조한다. 이어서 125℃에서 상기 필름을 1000% 배율로 일축 연신(Instron사 인장시험기 사용)하여 편광 필름을 제조한다.
실시예 2
합성예 1에서 얻은 이색성 염료 대신 합성예 2에서 얻은 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광 필름을 제조한다.
실시예 3
합성예 1에서 얻은 이색성 염료 대신 합성예 3에서 얻은 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광 필름을 제조한다.
비교예 1
합성예 1에서 얻은 이색성 염료 대신 비교합성예 1에서 얻은 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광 필름을 제조한다.
비교예 2
합성예 1에서 얻은 이색성 염료 대신 비교합성예 2에서 얻은 이색성 염료를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광 필름을 제조한다.
평가 2: 편광 특성
실시예 1 내지 3과 비교예 1, 2에 따른 편광 필름의 편광효율 및 이색비를 평가한다.
편광 효율 및 이색비는 투과도를 사용하여 구할 수 있다.
투과도는 편광 필름의 투과축에 평행하게 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광투과도와 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도를 각각 측정하며, UV-VIS spectrophotometer(JASCO, V-7100)를 사용하여 측정한다.
상기 측정한 투과도를 사용하여 이색비(dichroic ratio, DR) 및 편광 효율(polarizing efficiency, PE)을 구한다.
이색비(DR)는 하기 수학식 1에 의하여 구한다.
[수학식 1]
DR = Log (1/T⊥) / Log (1/ T∥)
상기 수학식 1에서,
DR은 이색비이고,
T∥는 편광 필름의 투과축에 평행으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 투과도이고,
T⊥는 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 투과도이다.
편광 효율은 하기 수학식 2에 의하여 구한다.
[수학식 2]
PE (%) = [(T∥-T⊥)/(T∥+T⊥)]1/2 ⅹ 100
상기 수학식 2에서,
PE는 편광 효율이고,
T∥는 편광 필름의 투과축에 평행으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 투과도이고,
T⊥는 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 투과도이다.
그 결과에 대하여 표 3 및 도 4를 참고하여 설명한다.
도 4는 실시예 1 내지 3과 비교예 1, 2에 따른 편광 필름의 가시광선 영역에서의 이색비를 보여주는 그래프이다.
표 3에서, 실시예 1 내지 3과 비교예 1, 2에 따른 편광 필름의 편광 효율 및 이색비는 편광필름 최대흡수파장 (λmax)에서의 값을 나타낸다.
λmax
(nm)		 편광효율
(PE, %)		 이색비
(DR)		 용해도 파라미터 차이
(염료 - 폴리올레핀)
실시예 1 500 98.65 3.1 7.4
실시예 2 465 97.78 3.3 5.9
실시예 3 505 96.58 3.0 7.3
비교예 1 505 25.59 1.2 9.9
비교예 2 620 23.12 1.3 10.5
표 3 및 도 4를 참고하면, 실시예 1 내지 3에 따른 편광 필름은 비교예 1, 2에 따른 편광 필름과 비교하여 높은 편광 효율 및 이색비를 나타내는 것을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 액정 표시 패널 20, 70, 470: 편광 필름
71: 폴리올레핀 수지 72: 이색성 염료
100: 제1 표시판 200: 액정층
300: 제2 표시판 410: 베이스 기판

Claims (27)

130℃ 이상의 비점을 가지는 투명 고분자 수지, 그리고
하기 화학식 1로 표현되는 이색성 염료
를 포함하는 편광 필름용 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00008

상기 화학식 1에서,
Ar1 내지 Ar3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15 아릴기이고,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 티오알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 케톤기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기 또는 이들의 조합이고,
R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 티오알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 케톤기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기 또는 이들의 조합이고,
R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,
n은 0 내지 2의 정수이다.
제1항에서,
상기 투명 고분자 수지와 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터 차이는 8.0 이하인 편광 필름용 조성물.
제1항에서,
상기 투명 고분자 수지는 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 조합을 포함하는 편광 필름용 조성물.
제3항에서,
상기 투명 고분자 수지는 폴리올레핀 수지를 포함하고,
상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는
편광 필름용 조성물.
제4항에서,
상기 폴리올레핀 수지의 용해도 파라미터는 15 내지 18이고,
상기 이색성 염료의 용해도 파라미터는 26 이하인
편광 필름용 조성물.
제4항에서,
상기 폴레올레핀 수지는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물이고,
상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 에틸렌의 함량이 1 내지 50 중량%인 편광 필름용 조성물.
제6항에서,
상기 폴리올레핀 수지는 1g/10min 내지 15g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가지는 편광 필름용 조성물.
제4항에서,
상기 폴레올레핀 수지는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물이고,
상기 폴리프로필렌(PP)과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 1:9 내지 9:1의 중량비로 포함되는 편광 필름용 조성물.
제3항에서,
상기 투명 고분자 수지는 폴리에스테르 수지를 포함하고,
상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 변성 글리콜 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG), 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 편광 필름용 조성물.
제9항에서,
상기 폴리에스테르 수지의 용해도 파라미터는 15 내지 21이고,
상기 이색성 염료의 용해도 파라미터는 26 이하인
편광 필름용 조성물.
제1항에서,
상기 이색성 염료는 상기 투명 고분자 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부로 포함되어 있는 편광 필름용 조성물.
제1항에서,
고형분이 90중량% 이상인 편광 필름용 조성물.
제1항에서,
용매를 포함하지 않는 편광 필름용 조성물.
130℃ 이상의 비점을 가지는 투명 고분자 수지, 그리고
하기 화학식 1로 표현되는 이색성 염료
를 포함하는 편광 필름:
[화학식 1]
Figure pat00009

상기 화학식 1에서,
Ar1 내지 Ar3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15 아릴기이고,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 티오알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 케톤기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기 또는 이들의 조합이고,
R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 티오알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 케톤기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기 또는 이들의 조합이고,
R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,
n은 0 내지 2의 정수이다.
제14항에서,
상기 투명 고분자 수지와 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터 차이는 8.0 이하인 편광 필름:
제14항에서,
상기 투명 고분자 수지는 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르 수지 또는 이들의 조합을 포함하는 편광 필름.
제16항에서,
상기 투명 고분자 수지는 폴리올레핀 수지를 포함하고,
상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는
편광 필름.
제17항에서,
상기 폴리올레핀 수지의 용해도 파라미터는 15 내지 18이고,
상기 이색성 염료의 용해도 파라미터는 26 이하인
편광 필름.
제17항에서,
상기 폴레올레핀 수지는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물이고,
상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 에틸렌의 함량이 1 내지 50 중량%인 편광 필름.
제17항에서,
상기 폴레올레핀 수지는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물이고,
상기 폴리프로필렌(PP)과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 1:9 내지 9:1의 중량비로 포함되는 편광 필름.
제16항에서,
상기 투명 고분자 수지는 폴리에스테르 수지를 포함하고,
상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 변성 글리콜 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG), 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 편광 필름.
제21항에서,
상기 폴리에스테르 수지의 용해도 파라미터는 15 내지 21이고,
상기 이색성 염료의 용해도 파라미터는 26 이하인
편광 필름.
제14항에서,
가시광선 영역의 최대 흡수 파장(λmax)에서 상기 편광 필름의 이색비(dichroic ratio)는 3 내지 10이고,
여기서 상기 이색비는 하기 수학식 1에 의해 구해지는 편광 필름:
[수학식 1]
DR = Log(1/T⊥) / Log(1/T∥)
상기 수학식 1에서,
DR은 편광 필름의 이색비이고,
T∥는 편광 필름의 투과축에 평행으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 투과도이고,
T⊥는 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 투과도이다.
제14항에서,
상기 편광 필름은 상기 투명 고분자 수지와 상기 이색성 염료의 용융 혼합물(melt-blend)인 편광 필름.
제24항에서,
상기 이색성 염료는 상기 투명 고분자 수지에 분산되어 있고,
상기 투명 고분자 수지는 400 내지 1000%로 일축 연신되어 있는 편광 필름.
제14항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 편광 필름을 포함하는 표시 장치.
제26항에서,
상기 표시 장치는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 장치를 포함하는 표시 장치.
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