KR20150122482A - 무배향막 광학 필름 및 그의 제조 방법 - Google Patents

무배향막 광학 필름 및 그의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150122482A
KR20150122482A KR1020140048805A KR20140048805A KR20150122482A KR 20150122482 A KR20150122482 A KR 20150122482A KR 1020140048805 A KR1020140048805 A KR 1020140048805A KR 20140048805 A KR20140048805 A KR 20140048805A KR 20150122482 A KR20150122482 A KR 20150122482A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
substrate
rubbing
film
optical film
Prior art date
Application number
KR1020140048805A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101655283B1 (ko
Inventor
배진우
윤형석
이몽룡
송기국
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경희대학교 산학협력단 filed Critical 경희대학교 산학협력단
Priority to KR1020140048805A priority Critical patent/KR101655283B1/ko
Publication of KR20150122482A publication Critical patent/KR20150122482A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101655283B1 publication Critical patent/KR101655283B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3016—Polarising elements involving passive liquid crystal elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/12—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements by surface treatment, e.g. by irradiation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 기판으로 사용되는 유리 등에 직접 배향성이 형성되어 별도의 고분자 배향막을 필요로 하지 않는 무배향막 광학 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

무배향막 광학 필름 및 그의 제조 방법 {Optical film without additional aligned film and method of making the same}
본 발명은 무배향막 광학 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 기판으로 사용되는 유리 등에 직접 배향성이 형성되어 별도의 고분자 배향막을 필요로 하지 않는 무배향막 광학 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이 장치(LCD)는 편광판 사이에 위치하는 액정 배열에 따른 편광 작용의 변화에 의해 빛을 선택적으로 통과시키는 원리를 이용하여 화소를 표현하는 디스플레이 장치이다.
액정 디스플레이 장치에는 액정의 배열 상태와 구동 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 액정 디스플레이 장치, VA(Vertically Aligned) 액정 디스플레이 장치, IPS(In Plane Switching) 액정 디스플레이 장치, OCB(Optically Compensated Bend) 액정 디스플레이 장치 등이 있다. 이들 액정 디스플레이 장치들은 배향막의 영향이나 액정 자체의 성질에 의해 액정이 초기에 소정의 배열을 이루고 있다가 전계가 인가되면 액정의 배열이 바뀌게 되는데, 액정의 광학적 이방성으로 인해 액정을 통과하는 빛의 편광상태가 액정의 배열 상태에 따라 달라지고 이를 편광판을 이용하여 투과 광량의 차이로 나타나도록 함으로써 화상을 표시한다.
서로 직교인 두 편광판 사이에 놓인 복굴절 물질인 액정을 투과하는 빛의 세기는 하기 식으로 표시된다:
Figure pat00001
상기에서,
I 는 투과광을 나타내고,
φ는 편광판과 액정의 광축(optic axis)이 이루는 각도이며,
△n은 액정의 복굴절을 나타내고, 는 액정층의 두께를 나타내며,
λ는 입사광의 파장을 각각 나타낸다.
상기 식에서 φ가 45o이면 투과광의 세기는 I = sin2(π△nd/λ)로 최대가 되고 0o일 경우에는 투과하는 빛이 없다. 따라서 서로 직교인 두 편광판 사이에 액정의 광축이 45o인 경우, 액정의 위상지연(retardation, R)은 액정의 △n과 d에 비례 관계가 있으며 다음의 식으로 나타낸다.
R = △nd
그러므로, 액정의 △n 또는 d 값을 조정하여 액정 필름이 가지는 위상지연 값 R 을 조절할 수 있어 액정의 배향형태에 맞는 위상차 필름을 제조할 수 있다.
복굴절성을 이용한 STN-LCD에서는 셀 자체에 복굴절성이 있기 때문에 액정 셀을 투과해 왔던 빛에 위상지연(빛의 일그러짐)이 생긴다. 이 때문에 STN 패널에서는 위상지연 필름이 색 보상용 필름으로써 병행하여 사용되고 있다. 위상지연 필름은 타원 편광에 의해 생기는 blue mode 혹은 yellow mode라고 불리우는 STN 특유의 간섭색(착색)을 광학적으로 색 보상하기 위해 개발되어 왔으며, TFT-LCD의 경우 색 보상 필름으로의 위상 필름은 불필요하지만, 최근 들어 시야각의 확대나 화질 향상을 목적으로 각종 위상지연 필름이 적층되고 있고, 보다 다양한 기능의 광학필름이 요구되고 있다.
고분자 배향막을 구성성분으로 포함하는 광학 필름은 기판 위에 고분자 필름을 먼저 도포한 후에 러빙법으로 고분자 필름에 배향성을 형성시킨 다음, 액정 단량체, 광개시제, 비반응성 액정 및 그 밖의 첨가제 등을 용매에 용해시켜 준비한 코팅 조성물을 상기 배향막에 도포하고, 필요에 따라, 온도를 가열하여 용매를 제거하고 액정상을 발현시킨 후, 경화시키는 방법에 의해 일반적으로 제조된다.
고분자 배향막으로는 다양한 종류의 고분자 필름이 사용되어 왔는데, 이들이 갖춰야 할 기본 조건으로는, 첫째, 액정 단량체와 분자간 상호작용을 통해 액정 배향을 기판에 수평 또는 수직으로 유도할 수 있어야 하며, 둘째, 코팅 공정에 의해 도포가 가능해야 하고, 셋째, 화학적, 열적, 광학적으로 안정해야 한다. 대표적인 고분자 배향막으로는 폴리이미드(polyimide: PI) 고분자 배향막이 있으며, 상기 폴리이미드는 주사슬에 액정 단량체와 π-π 상호작용할 수 있는 벤젠링 등의 작용기가 있어 액정 단량체를 기판에 수평한 방향으로 배향을 유도하는 수평 배향막으로 사용되거나 또는 고분자 구조의 측쇄에 길이가 긴 알킬체인이 있어 액정 배향을 기판에 수직한 방향으로 배향을 유도하는 수직 배향막으로 사용될 수 있다.
그러나, 이러한 고분자 배향막을 기판 상에 형성시키는 공정은 비용 및 공정을 추가할 뿐만 아니라, 액정층 및 기재와의 접착력이 충분하지 못하여 액정층이 배향막으로부터 박리되는 문제점, 특히, 고온 다습한 환경에서 액정층의 박리 또는 수축으로 인해 위상차가 변화하는 문제점을 갖는다.
본 발명에서는 고분자 배향막을 별도로 기판에 부가하는 구성에 따른 성능상의 부작용, 제조비용 및 공정 복잡화의 문제점을 해소하는 것을 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태에서는 고분자 배향막을 구비하지 않고 기판 상에 직접 배향성이 형성되도록 한 광학 필름 및 그의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양태에 따른 광학 필름은 고분자 배향막을 별도로 구비하지 않고 제작되므로, 액정층이 배향막으로부터 박리되거나 또는 액정층의 박리 또는 수축으로 인해 위상차가 변화하는 등의 문제점이 발생하지 않게 된다.
또한, 고분자 배향막의 제조비용 및 고분자 배향막을 기판 상에 형성시키는 공정 또한 필요하지 않게 된다. 더욱이, 기존의 제조 공정 라인에 부가적인 공정을 더할 필요없이 배향막 공정만 생략하면 되므로, 추가 비용이 들지 않고 생산 효율이 증가되는 장점이 있다.
또한, 대면적을 갖는 flexible 디스플레이나 roll-to-roll 방식의 연속 공정에의 적용이 보다 용이해질 수 있는 이점을 갖는다.
도 1(a) 내지 도 1(e)는 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2 각각에서 제조된 광학 필름이 편광판 사이에 배치된 후 0° 위치 및 45° 회전한 위치에서의 편광 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 광학 필름의 러빙 깊이(rubbing depth)와 복굴절율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3(a) 내지 도 3(d)는 실시예 1의 기판과 비교예 1의 고분자 필름에 러빙 처리하기 전 후의 표면 상태를 나타낸 Atomic Force Microscope(AFM) 이미지이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일 양태에서는 고분자 배향막을 구비하지 않으며 기판 상에 직접 배향성이 형성된 것을 특징으로 하는 광학 필름이 제공된다.
본 발명에서 사용되는 기판은, 광학 필름의 기판으로 사용될 수 있으며, 별도의 배향막을 구비하지 않더라도 러빙에 의해 배향성이 형성될 수 있는 것이면 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 기판은 유리(glass), SiO2, ITO(Indium Tin Oxide), 석영(quartz), 징크세레나이드(ZnSe)와 같은 무기물로 이루어지거나, 또는 일정 형태를 갖고 평면으로 사용할 수 있는 브롬화칼륨(KBr), 염화나트륨(NaCl)과 같은 염(salt)으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
기판은 러빙(rubbing)에 의해 소정의 러빙 깊이(rubbing depth)가 형성될 수 있어야 한다. 예컨대, 0.120 내지 0.160 범위의 복굴절율을 갖도록 하기 위해 0.010 mm 내지 0.30 mm 범위의 러빙 깊이(rubbing depth)가 형성되도록 러빙할 수 있으며, 이에 의해 배향막을 사용하지 않고, 두께와 여러 배향 조건을 이용해 다양한 위상 지연 값을 가진 광학 필름이 제조될 수 있다.
기판 상에 직접 배향성이 형성되는 메커니즘을 살펴보기 위해, 기판에 직접 배향성이 형성된 본 발명의 일 양태인 실시예 1 광학 필름, 고분자 배향막이 사용된 비교예 1 광학 필름 및 유리 기판 상에 배향성이 형성된 후 열처리 공정을 거친 비교예 2 광학 필름을 분석한다. 이들 광학 필름의 제조 방법에 대한 보다 자세한 설명은 후술된 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2를 참조한다.
도 1(a), 도 1(c) 및 도 1(e)는 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2 각각에서 제조된 광학 필름을 편광판 사이에 배치한 후 0° 위치에서의 편광 현미경 이미지를 나타낸 것이고, 도 1(b), 도 1(d) 및 도 1(f)는 상기 광학 필름을 편광판 사이에 배치한 후 45° 회전한 위치에서의 편광 현미경 이미지를 나타낸 것이다. 이 실험을 위해, 서로 직교하는 편광판 사이에 액정 필름을 위치시키고 샘플을 360° 회전한다. 이 과정에서 액정의 복굴절 특성에 의해 투과도 변화가 발생하게 되는데, 편광판에 평행한 0°와 90°에서 빛의 투과도가 가장 낮으며, 액정의 배향 방향이 편광판에 45° 기울어져 있을 때 가장 높은 투과도를 나타내게 된다.
폴리이미드 고분자 배향막을 사용한 비교예 1 광학 필름의 편광 현미경 이미지인 도 1(c)와 도 1(d)를 살펴보면, 0°에서 투과도가 가장 낮은 black을 나타내고 45° 기울어진 상태에서 투과도가 가장 높은 white를 나타내는 것을 알 수 있다.
이와 유사하게 유리 기판에 직접 배향성이 형성된 실시예 1의 편광 현미경 이미지인 도 1(a)와 도 1(b)는 고분자 배향막을 사용한 경우와 마찬가지로 0°와 45°에서의 빛 투과가 확연한 차이를 보이며 액정의 배향이 유도된 것을 확인할 수 있다. 액정 배향의 유도 메카니즘은, 필름을 코팅하고자 하는 무배향막 기판을 러빙하는 공정에서 러빙포와 기판이 마찰에 의해서 순간적으로 열과 압력 등의 외부적인 요건에 의해 러빙포에서 나오는 이물질이 기판에 묻어나와 끌리게 되어 그루브(groove)를 형성하게 되며, 이렇게 기판에 생성된 그루브가 액정 코팅 조성물의 배향을 유도하게 되는 것으로 생각된다.
한편, 도 1(e)와 도 1(f)는 러빙 공정을 한 유리 기판을 500 ℃로 1 시간동안 열처리하는 추가 공정을 실시하고 이어서 액정을 코팅한 후의 배향 상태를 나타낸 편광 현미경 이미지이다. 이와 같이 추가 열처리가 실시된 유리 기판에서는 액정이 한쪽 방향으로 유도되는 결과가 얻어지지 않으므로 광학 필름으로 사용할 수 없다. 이는, 비교예 2에서의 열처리 공정에 의해, 러빙된 기판위의 러빙포 성분인 유기물은 타게 되고 액정 배향을 유도하는 그루브는 사라져 액정 분자의 배향이 사라지게 됨으로써 실시예 1에서 액정 배향을 유도하였던 인자(factor)가 더 이상 존재하지 않기 때문으로 예상된다.
또한, 이하에서는 러빙 처리에 따른 기판 표면의 상태 변화를 비교 분석하여, 배향성이 기판 상에 직접 형성되도록 하는 이유에 대해 더 살펴본다.
실시예 1의 유리 기판을 러빙하기 전에 유리 기판 표면에 이물들이 존재하는 것이 확인되었으며(도 3(a) 참조), 상기 이물들은 러빙 후에 러빙 방향을 따라 꼬리를 형성하게 된다(도 3(b) 참조). 이것은 러빙포를 이용해 유리 기판 표면을 러빙하는(문질러 주는) 과정에서 유리 기판 표면에 약 10 nm 높이의 이물들이 러빙 방향으로 닦이면서 형성된 꼬리로 생각된다. 일반적으로 액정 분자는 long range interaction을 하므로 기판 표면에 아주 미소한 이방성만 존재하더라도 액정 분자의 평균적인 분자 배향이 유도되기 때문에 무배향막 유리 기판 위의 이물들이 러빙포에 의해서 이방성을 형성하면서 액정 분자들의 배향이 조절되는 것으로 생각된다.
이러한 이물은 수십 나노 수준의 높이(두께)를 가져서 러빙 깊이를 깊게 할수록 많이 생성되고 러빙포의 이물들이 러빙 후에 나와서 잘 배열될 수 있게 된다. 일반적으로 러빙을 통해서는 한쪽 방향으로만 배향을 조절할 수 있기 때문에 러빙 깊이를 달리 하여 러빙으로 인한 배향성을 조절하거나 또는 기판을 친수성 처리하여 배향도를 조절할 수도 있다.
이에 반해, 종래의 통상적인 고분자 배향막을 사용한 광학 필름은 상기와 다른 메커니즘에 의해 액정 배향이 유도되는 것으로 생각되는데, 고분자 배향막이 액정의 배향을 유도하는 메커니즘은 고분자 배향막의 주쇄 방향이 random 상태에서 러빙 공정에 의해 러빙 방향으로 늘어서게 되고 액정 분자와 고분자 배향막과의 상호작용에 의해서 액정 분자의 배향이 조절되는 것으로 알려져 있다. 폴리이미드 고분자 배향막은, 러빙 전(도 3(c))과 달리, 러빙 후에는 그 표면 상에 약 10 nm 두께의 흰색 돌기들이 확인되는데, 이것은 고분자 필름으로 열, 광경화하는 과정에서 고분자 필름 내부에 있는 비 반응 폴리이미드 전구체가 용매와 함께 고분자 표면으로 올라와서 경화되어 형성된 것으로 생각되며, 또한, 러빙 과정에서 고분자 기판 표면에 러빙포에 의해 스크래치가 발생하기도 하는데, 도 3(d)의 중앙 부분에 세로 방향 스크래치를 통해 러빙 공정에 의한 defect를 확인할 수 있다.
기판에 코팅되는 액정 코팅 조성물은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용될 수 있다.
액정 디스플레이용 광학 필름을 제조하기 위해서 사용되는 반응성 액정 단량체는 배향성이 형성된 기판 위에 코팅되어 자외선 등에 의해 경화되어 경화성 단량체 층을 형성하며, 상기 경화성 단량체 층은 편광된 빛의 위상을 지연시키는 역할을 하게 된다. 액정 코팅 조성물에는 중합성기를 가지는 액정성 화합물로 막대모양의 calamitic 액정이나 원반 모양의 디스코틱 액정이 모두 사용될 수 있으며, 특히, 아크릴기, 비닐에테르기 또는 에폭사이드의 관능기를 가질 수 있으며, 중합체의 가교결합을 증가시키기 위해 2개 이상의 중합성 작용기, 예를 들면 일반응성 대 이반응성 화합물 및/또는 비극성 대 극성 화합물을 갖는 중합성 메소겐 화합물을 혼합하여 사용할 수 있다. 예컨대, 반응성 액정의 비제한적인 예로 RM105, RM257 또는 LC242 등이 있다.
액정 단량체의 종류와 조성에 따라 액정은 기질 위에 다양한 형태로 배열되는데, splay, planar, homeotropic, cholesteric 등의 구조를 가질 수 있다. 그들의 조성비를 변화시킴으로써 정렬 프로필을 변경시킬 수도 있다. 광경화성 단량체 층의 두께를 조절하면 위상 지연 크기를 조절하는 것이 가능하며, 위상지연의 크기가 λ/4인 경우 선편광을 원편광으로 바꾸어 줄 수 있다.
광 개시제로는 당업계에서 통상적으로 사용될 수 있는 광 개시제를 사용할 수 있으며, 비제한적인 예로는 Irgacure 183, Irgacure 907 등이 있다. 이 중, Irgacure 907이 중합 속도가 빠르고 황변 현상을 나타내지 않는다.
또한, 본 발명의 다른 양태에서는 (a) 기판을 러빙(rubbing)하여 기판에 배향성을 형성시키는 단계; 및 (b) 상기 기판 상에 액정 코팅 조성물을 코팅하고 경화하는 단계를 포함하는 광학 필름의 제조 방법이 제공된다.
또한 액정 배향을 유도하기 위한 폴리이미드 배향막을 사용할 경우에는 200℃ 이상의 열처리 공정이 필요하지만, 본 발명의 제조 방법에서는 액정 코팅 조성물의 배향을 위해 배향막을 사용하지 않고 단지 코팅하고자 하는 기판 위에 러빙 공정을 통해 광학 필름을 제조하므로, 고온의 열처리 공정을 실시하지 않는 것을 특징으로 한다.
러빙 공정은 당업계에서 통상적으로 사용되는 러빙 장치 및 러빙 조건을 사용하여 실시할 수 있다. 러빙 공정에서 기본이 되는 것은 적당한 러빙 세기를 배향막 전면에 균일하게 하여 러빙 작업을 진행하는 것이다. 러빙 세기에 대한 액정 분자의 배향력은 처음에는 선형적으로 증가하지만 러빙 세기가 증가함에 따라 포화되는 경향을 나타낸다. 보다 구체적인 러빙 세기는 러빙 횟수, 러빙 깊이, 러빙 로울러의 반경, 러빙 로울러의 RPM, 기판의 이동 속도 등을 고려하여 결정한다.
광학 필름은 형성된 배향성에 따라 위상 지연의 방향 및 크기가 다르며, 일정 간격으로 교대로 위상 지연 방향/크기가 다르도록 구성될 수도 있다.
러빙천을 구성하는 섬유 파일(pile)의 물리적 특성, 길이, 강도, 굵기 및 밀도 또한 러빙 세기를 변화시킬 수 있기 때문에 러빙천을 구성하는 섬유의 물리적인 특성도 실험을 통하여 적절하게 조절하는 것이 바람직하다. 러빙천을 형성하는 섬유의 비제한적인 예로는 코튼, 레이온, 아세트산 셀룰로오스, 폴리노직(polynosic), 텐셀(tencel), 나일론, 폴리에스터, 또는 비닐론 등이 있다.
액정 코팅 조성물은 스핀, 콤마, 그라비아, 딥, 슬롯 다이, 실크 스크린, 잉크젯 프린팅 등의 공지의 코팅 공정에 의해 기판에 적용될 수 있다. 스핀 코팅으로 공정을 진행하는 경우, 400 ~ 1000 rpm으로 20 ~ 25초 동안 1차 회전시키고, 2500 ~ 3500 rpm에서 70 ~ 80초 동안 회전시키는 방법을 이용하여 두께 1 ~ 6 ㎛로 코팅한다. 코팅 후 경화 공정은 60℃에서 1분 건조 후, 20 mW/cm2의 자외선을 1분 조사하거나 열 경화하여 이루어질 수 있으며, 이러한 조건은 경화성 단량체 재료의 특성에 따라 각각 다르다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1
기판으로 유리를 준비하였다. 러빙기로 유리 기판을 1회 러빙하여 유리 기판에 배향성을 형성시켰다.
한편, 액정 코팅 조성물에 사용되는 광 경화성 단량체로는 액정 분자의 양 말단에 광반응성 작용기인 아크릴레이트(acrylate)기를 가지고 있는 네마틱 액정인 LC242(Δε -1.8, Δn = 0.14, BASF)를 사용하였다. LC242는 66℃와 123℃ 사이에서 네마틱 액정상을 나타내고 123℃ 이상에서는 등방상을 나타낸다. 광개시제로는 Ciba사의 Irgacure 907을 약 2wt% 사용하여 광중합을 유도할 수 있게 하였다.
상기 광 개시제와 액정을 포함하는 액정 코팅 조성물을 스핀 코터에 의해, 배향성이 형성되어 있는 유리 기판에 코팅하고 70℃에서 액정 용매를 휘발시켰다. 이어서, 70℃에서 365nm의 자외선(5mW/cm2)을 약 1 분동안 조사하여 액정을 경화시켜 필름으로 제작하였다.
비교예 1
수평 배향막인 폴리이미드(SE 7492K, Nissan)를 유리 기판에 스핀 코팅한 다음 75℃에서 30분 동안 건조시키고 235℃에서 1시간동안 이미드화시킨 후에 실시예 1과 동일한 조건으로 러빙 처리하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 광학 필름을 제조하였다.
비교예 2
실시예 1과 동일한 조건으로 유리 기판을 러빙 처리한 후에, 500 ℃에서 1시간동안 열처리 공정을 더 실시하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하였다.
평가예
액정의 배향 정도를 측정하기 위하여 편광현미경과 위상차 측정장치 (RETs-100)를 이용하였다. 편광판과 검광판이 서로 직교인 상태에서 광학적 이방성을 가지는 샘플을 두 편광판 사이에 위치시키고 액정의 배향에 따른 투과도 변화를 편광 현미경 이미지로 확인하였다(도 1(a) 내지 도 1(e) 참조). 상기 편광 현미경 이미지에 대한 결과 분석은 이미 논의한 바와 같다.
또한, 실시예 1에서 제작된 광학 필름, 비교예 1에서 제작된 광학 필름 및 러빙이 실시되지 않은 유리 기판의 러빙 깊이와 액정 복굴절율을 측정하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
러빙하지 않은 유리 기판에서는 러빙 깊이가 형성되지 않았으며, 따라서, 액정 배향이 전혀 유도되지 않았고, 편광 현미경 이미지와 같이 random한 배향을 확인할 수 있다. 하지만, 유리 기판에 러빙을 실시한 실시예 1의 경우에는, 러빙 깊이를 증가시킴에 따라 복굴절 값이 증가하는 경향을 확인할 수 있으며, 러빙 깊이가 0.2 mm 이상에서는 복굴절 값이 거의 일정한 상태를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이 결과는 러빙 깊이가 증가할수록 액정의 배향력이 증가하지만, 일정 수준 이상이 되면 액정의 배향력이 더 이상 증가하지 않고 일정한 상태에 이르는 것을 의미한다. 한편, 폴리이미드 고분자 배향막을 러빙한 비교예 1의 광학 필름은 높은 액정 배향력을 나타내고 있으며, 이러한 높은 액정 배향력 때문에 일반적으로 고분자 배향막을 사용하여 액정의 배향을 유도한다.
또한, 실시예 1과 비교예 1에서 제작한 광학 필름의 러빙 전후의 표면 상태의 변화를 확인하기 위해 원자힘 현미경(Atomic force microscpoe, XE-70, Park System)으로 이미지를 촬영하고, 그 결과를 도 3(a) 내지 도 3(d)에 나타내었으며, 이에 대한 분석은 이미 논의된 바이다.

Claims (9)

  1. 고분자 배향막을 구비하지 않고, 기판에 배향성이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판이 유리, SiO2, ITO(Indium Tin Oxide), 석영(quartz) 및 징크세레나이드(ZnSe)로 이루어진 군으로부터 선택된 무기물로 형성된 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판이 KBr 및 NaCl로 이루어진 군으로부터 선택된 염(salt)으로 형성된 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판에 0.010 mm 내지 0.30 mm 범위의 러빙 깊이(rubbing depth)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  5. (a) 기판을 러빙(rubbing)하여 기판에 배향성을 형성시키는 단계; 및
    (b) 상기 기판 상에 액정 코팅 조성물을 코팅하고 경화시키는 단계를 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판이 유리, SiO2, ITO(Indium Tin Oxide), 석영(quartz) 및 징크세레나이드(ZnSe)로 이루어진 군으로부터 선택된 무기물로 형성된 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기판이 KBr 및 NaCl로 이루어진 군으로부터 선택된 염으로 형성된 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 (a) 단계와 (b) 단계 사이에 열처리 공정이 실시되지 않는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
  9. 제5항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 기판의 러빙 깊이를 증가시켜 복굴절 값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
KR1020140048805A 2014-04-23 2014-04-23 무배향막 광학 필름 및 그의 제조 방법 KR101655283B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140048805A KR101655283B1 (ko) 2014-04-23 2014-04-23 무배향막 광학 필름 및 그의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140048805A KR101655283B1 (ko) 2014-04-23 2014-04-23 무배향막 광학 필름 및 그의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150122482A true KR20150122482A (ko) 2015-11-02
KR101655283B1 KR101655283B1 (ko) 2016-09-07

Family

ID=54599633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140048805A KR101655283B1 (ko) 2014-04-23 2014-04-23 무배향막 광학 필름 및 그의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101655283B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101978750B1 (ko) * 2017-12-27 2019-05-15 율촌화학 주식회사 무배향막 광학필름의 제조 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09281481A (ja) * 1996-04-15 1997-10-31 Teijin Ltd 光学異方体の製造方法
KR20080013925A (ko) * 2007-11-23 2008-02-13 소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤 광학 이방성 재료의 제조 방법
KR20120081743A (ko) * 2011-01-12 2012-07-20 주식회사 동진쎄미켐 패턴된 위상지연 필름의 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09281481A (ja) * 1996-04-15 1997-10-31 Teijin Ltd 光学異方体の製造方法
KR20080013925A (ko) * 2007-11-23 2008-02-13 소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤 광학 이방성 재료의 제조 방법
KR20120081743A (ko) * 2011-01-12 2012-07-20 주식회사 동진쎄미켐 패턴된 위상지연 필름의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101978750B1 (ko) * 2017-12-27 2019-05-15 율촌화학 주식회사 무배향막 광학필름의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101655283B1 (ko) 2016-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2933676B1 (en) Liquid crystal element
US9411189B2 (en) Liquid crystal cell
US20090147200A1 (en) Vertical alignment film and method of manufacturing thereof, vertical alignment substrate and method of manufacturing thereof, and liquid crystal display device
EP3210075B1 (en) Polymer containing scattering type vertically aligned liquid crystal device
TWI518420B (zh) 液晶顯示元件的製造方法及液晶顯示元件
KR101258263B1 (ko) 액정 표시장치용 배향축 측정시료 및 그 측정 방법
JP2019525252A (ja) 透過度可変フィルム
JP2009288440A (ja) 位相差フィルム、位相差フィルムの製造方法、偏光板および液晶表示装置
KR100767587B1 (ko) 코팅형 보상필름을 적용한 액정표시장치 및 그 제조방법
JP2007072213A (ja) 垂直配向型液晶表示装置用視野角補償板およびそれを用いた垂直配向型液晶表示装置
JP5274929B2 (ja) 液晶パネル及び液晶表示装置
KR20050070609A (ko) 코팅형 보상필름을 적용한 액정표시장치 및 그 제조방법
KR101655283B1 (ko) 무배향막 광학 필름 및 그의 제조 방법
KR101200965B1 (ko) 위상지연필름의 제조방법
EP2933273B1 (en) Polymerizable composition
WO2017212980A1 (ja) 位相差基板、液晶素子及び液晶モジュール
CN110678807A (zh) 液晶显示装置及液晶显示装置的制造方法
KR20010056719A (ko) 반사형 편광판의 시야각에 따른 색차 및 휘도 보상 방법
JP2011095390A (ja) 二軸性光学異方性層を有するカラーフィルタ基板
TW201447398A (zh) 水平配向型液晶顯示裝置用積層偏光板及水平配向型液晶顯示裝置
KR101202820B1 (ko) 광학 위상차 막 및 그 제조방법
KR20120081743A (ko) 패턴된 위상지연 필름의 제조 방법
KR20120081744A (ko) 마스크를 사용하지 않는 패턴된 위상 지연 필름의 제조 방법
KR20120037826A (ko) 액정표시소자 및 액정표시장치의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190625

Year of fee payment: 4