KR20160069835A - 편광 필름의 제조방법 및 이에 따라 제조된 편광 필름 - Google Patents

편광 필름의 제조방법 및 이에 따라 제조된 편광 필름 Download PDF

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Abstract

소수성 고분자 수지와 이색성 염료의 용융 혼합물을 가압하여 시트를 제조하고, 상기 시트를 연신 롤을 포함하는 수조에 도입하고, 상기 시트를 연신 롤로 일축 연신하여 필름을 제조하고, 상기 필름을 건조하는 공정을 포함하는 편광 필름의 제조방법을 제공한다.

Description

편광 필름의 제조방법 및 이에 따라 제조된 편광 필름{METHOD OF MANUFACTURING POLARIZING FILM AND POLARIZING FILM MANUFACTURED USING THE SAME}
편광 필름의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 편광 필름에 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 높아 양산성이 떨어지는 문제가 있다.
이에 따라 소수성 고분자 수지와 이색성 염료를 용융 연신하여 편광 필름을 제조하는 공정에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 공정은 소수성 고분자 수지와 이색성 염료를 용용 혼합한 후 롤을 이용하여 연신하여 편광 필름을 제조하는 것이다. 연신시 편광 필름 표면에 스크래치 발생 가능성이 커지므로 이에 따라 헤이즈(haze)가 높아질 수 있다.
일 구현예는 연신 공정을 습식으로 진행함으로써 편광 필름의 표면 손상없이 광학 특성이 우수한 편광 필름을 제조하는 방법을 제공한다.
다른 구현예는 상기 방법에 따라 제조되어 표면조도가 낮고 표면에 스크래치가 없으며, 헤이즈가 낮은 편광 필름을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 편광 필름을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 소수성 고분자 수지와 이색성 염료의 용융 혼합물을 가압하여 시트를 제조하고, 상기 시트를 연신 롤을 포함하는 수조(water bath)에 도입하고, 상기 시트를 연신 롤로 일축 연신하여 필름을 제조하고, 상기 필름을 건조하는 공정을 포함하는 편광 필름의 제조방법을 제공한다.
상기 소수성 고분자 수지는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리(메타)아크릴 수지, 폴리스티렌, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 소수성 고분자 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 나일론, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
이색성 염료는 소수성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 약 10 중량부, 구체적으로 약 0.5 내지 약 5 중량부로 포함될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 방법에 따라 제조된 편광 필름을 제공한다.
상기 편광 필름은 약 70 nm 이하의 표면 조도와 약 1.0% 이하의 헤이즈를 가진다.
상기 편광 필름은 약 38% 이상, 예를 들어 40% 이상의 광 투과도에서 약 90% 이상의 편광 효율을 가질 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 편광 필름을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
습식 연신 공정으로 편광 필름을 제조함으써 표면 손상없이 광학 특성이 우수한 편광 필름을 제공할 수 있다. 상기 방법에 따라 제조된 편광 필름은 표면조도가 낮고 표면에 스크래치가 없으며, 헤이즈가 낮다.
도 1은 일 구현예에 따른 편광 필름의 제조공정을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 종래의 편광 필름 제조공정을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이고,
도 4는 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이다.
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.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하 도면을 참고하여 일 구현예에 따른 편광 필름의 제조공정을 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 편광 필름의 제조공정을 개략적으로 도시한 도면이고 도 2는 종래의 편광 필름 제조공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
일 구현예에 따른 편광 필름의 제조방법은 소수성 고분자 수지와 이색성 염료의 용융 혼합물을 가압하여 시트를 제조하고, 상기 시트를 연신 롤을 포함하는 수조에 도입하고, 상기 시트를 연신 롤로 일축 연신하여 필름을 제조하고, 상기 필름을 건조하는 공정을 포함한다.
먼저, 소수성 고분자 수지와 이색성 염료를 용융 혼합하는 단계는 소수성 고분자 수지와 이색성 염료의 혼합물을 소수성 고분자 수지의 녹는점(melting point, Tm) 이상의 온도에서 예컨대 약 300 ℃ 이하, 구체적으로 약 130 내지 약 300 ℃에서 용융 혼합하여 실시할 수 있다.
그 결과 얻어지는 용융 혼합물은 고형분 함량이 약 90 중량% 이상일 수 있으며, 예컨대 용매를 포함하지 않을 수 있다.
상기 소수성 고분자 수지는, 예컨대 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 이들의 공중합체와 같은 폴리올레핀 수지; 나일론 및 방향족 폴리아미드와 같은 폴리아미드 수지; 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)와 같은 폴리에스테르 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트와 같은 폴리(메타)아크릴 수지; 폴리스티렌(PS) 및 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체와 같은 폴리스티렌 수지; 폴리카보네이트 수지; 염화비닐계 수지; 폴리이미드 수지; 설폰 수지; 폴리에테르설폰 수지; 폴리에테르-에테르케톤 수지; 폴리페닐렌 설파이드 수지; 비닐리덴클로라이드 수지; 비닐부티랄 수지; 알릴레이트 수지; 폴리옥시메틸렌 수지; 에폭시 수지, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 소수성 고분자 수지로 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리(메타)아크릴 수지, 폴리스티렌 수지, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합이 바람직하게 사용될 수 있고, 예컨대 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 나일론(nylon), 이들의 공중합체 또는 이들의 조합일 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 소수성 고분자 수지로 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체(PE-PP)에서 선택된 적어도 둘의 혼합물이 사용될 수 있으며, 다른 구현예에서 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물이 사용될 수 있다.
이 경우 상기 폴리프로필렌(PP)과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)를 약 1:9 내지 약 9:1의 중량비, 약 7:3 내지 약 3:7의 중량비, 약 4:6 내지 약 6:4의 중량비, 더욱 구체적으로는 약 5:5로 포함할 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.
상기 소수성 고분자 수지가 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체(PE-PP)인 경우 에틸렌기의 함량이 상기 공중합체의 총 함량에 대하여 약 1 내지 50 중량%, 구체적으로 약 1 중량% 내지 약 25 중량%일 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.
상기 소수성 고분자 수지는 약 1 g/10min 내지 약 15 g/10min, 구체적으로는 약 3 g/10min 내지 약 12 g/10min, 보다 구체적으로는 약 5 g/10min 내지 약 10 g/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. 용융흐름지수(MFI)가 상기 범위 내인 경우, 가공성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 최종 제품의 물성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
상기 폴리프로필렌(PP)은 약 2 g/10min 내지 약 10 g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있고, 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 약 5 g/10min 내지 약 15 g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다. 상기 폴리프로필렌(PP)과 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.
상기 소수성 고분자 수지는 약 50% 이하, 구체적으로 약 30% 내지 약 50%의 결정화도를 가질 수 있다. 상기 범위의 결정화도를 가짐으로써, 헤이즈를 낮출 수 있어 우수한 광학 특성을 달성할 수 있다.
상기 용융 혼합물을 이용하여 시트를 제조하는 단계는 상기 몰드에 용융 혼합물을 넣고 고압 프레스기로 가압하거나, 또는 티다이(T-die)에 토출하여 칠롤(chill roll)을 통해 시트를 제조하는 공정으로 실시할 수 있다. 상기 용융 혼합하는 단계와 시트 제조공정을 용융 압출기를 이용하여 단계적으로 실시할 수도 있다. 이러한 시트는 롤에 감겨 보관될 수 있다. 롤에 감겨 보관된 시트는 시트 공급부(1)를 통하여 공급된다. 상기 시트 공급부(1)에서 공급되는 시트는 가이드 롤(3)을 통하여 연신 롤(5, 7, 9)을 포함하는 수조(2)에 공급되어 일축 연신된다. 상기 연신 롤(5, 7, 9)의 개수는 3개로 예시하여 도시하였으나 1 내지 4개의 연신 롤이 배치될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 연신 롤의 개수는 기존 PVA계 편광 필름의 습식 공정에 사용되는 롤 수보다 대폭 감소된 것이다. 연신 롤 개수의 감소에 따라 연신 필름의 표면에 발생하는 스크래치를 감소시킬 수 있다.
상기 일축 연신 공정은 약 60 내지 약 85℃, 구체적으로는 약 80 내지 약 85℃의 온도에서 실시할 수 있다. 물이 담겨진 수조(2)에서 일축 연신 공정을 실시하므로 열의 전달 속도(heat transfer)가 빨라 연신 롤의 예열 공정을 별도로 실시할 필요가 없어 공정시간을 단축할 수 있다. 일축 연신 공정이 낮은 온도에서 진행될 수 있으며, 이 경우 녹는점(Tm)이 낮은 이색성 염료도 높은 배향성으로 연신될 수 있다.
이에 비하여 도 2에 도시된 기존의 편광 필름 제조공정에서는 상기 수조(2) 대신에 오븐(4)에서 건식 연신하는 것으로 시트의 예열 공정이 선행되어야 하므로 공정시간이 길어지고 예열 공정에서 롤을 거쳐야 하므로 표면 스크래치 발생 가능성도 커진다.
또한 시트가 연신 롤(5, 7, 9)을 통과할 때 물이 윤활제 역할을 하므로 균일한 두께의 연신 필름을 얻을 수 있으며 필름 표면의 스크래치 발생가능성이 낮다. 따라서 표면조도가 낮고 헤이즈가 낮아서 우수한 광학 특성을 가지는 편광 필름 제조가 가능하다.
또한 일축 연신시 붕산 수용액을 포함하지 않으므로 통상 PVA계 편광 필름의 습식 공정에 사용되는 붕산 수용액의 폐수처리의 문제가 발생하지 않으므로 환경 친화적이다.
상기 시트는 약 400% 내지 약 1200%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. 연신 롤(5, 7, 9)의 속도를 조절하여 원하는 연신율을 얻을 수 있다. 예를 들어 연신 롤(5)의 속도를 V0라 하고 연신 롤(9)의 속도를 V2라 할 때 V2/V0의 비율(연신비)은 약 2.5 내지 약 9.5로 조절될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 소수성 고분자 수지는 약 50% 이하, 구체적으로 약 30% 내지 약 50%의 결정화도를 가질 수 있다. 상기 범위의 결정화도를 가짐으로써, 헤이즈를 낮출 수 있어 우수한 광학 특성을 달성할 수 있다.
상기 소수성 고분자 수지는 약 400 내지 약 780nm의 파장 영역에서 투과도가 약 85% 이상일 수 있다. 상기 연신 공정으로 소수성 고분자 수지는 일축 방향으로 연신된다.
상기 이색성 염료는 소수성 고분자 수지의 연신 방향을 따라 일 방향으로 배열되어 있다. 이색성 염료는 소정 파장 영역에 대하여 두 개의 편광 직교 성분 중 하나의 편광 직교 성분만을 투과시킬 수 있다.
상기 이색성 염료는 예컨대 아조계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 아조메틴(azomethine)계 화합물, 인디고이드(indigoid) 또는 티오인디고이드(thioindigoid)계 화합물, 메로시아닌(merocyanine)계 화합물, 1,3-비스 다이시아노메틸렌 인단(1,3- bis(dicyanomethylene)indan)계 화합물, 아쥴렌(azulene)계 화합물, 퀴노프탈로닉(quinophthalonic)계 화합물, 트리페노다이옥사진(triphenodioxazine)계 화합물, 인돌로[2,3,b]퀴녹살린(indolo[2,3,b]quinoxaline)계 화합물, 이미다조[1,2-b]-1,2,4 트리아진(imidazo[1,2-b]-1,2,4 triazines)계 화합물, 테트라진(tetrazines)계 화합물, 벤조(benzo)계 화합물, 나프토퀴논 (naphtoquinones)계 화합물 또는 이들의 조합의 분자 골격을 가지는 화합물을 들 수 있다.
상기 이색성 염료는 소수성 고분자 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 약 10 중량부, 구체적으로 약 0.5 내지 약 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함됨으로써 투과도를 저하시키지 않으면서도 충분한 편광 특성을 가지는 편광 필름을 제공할 수 있다.
상기 일축 연신된 필름은 가이드 롤(11)에 의해 건조영역으로 이동된다. 상기 건조 영역은 물을 제거하기 위한 것으로 약 65℃ 이상의 온도에서 운전될 수 있다. 건조 방식은 특별히 한정되지 않으며, 일반적인 열풍 건조 방식이라도 무방하다.
이와 같이 제조된 편광 필름은 소수성 고분자 수지와 이색성 염료가 용융 후 습식 연신 공정에 의하여 일체화된 구조로 단일 필름으로 형성된다.
이와 같이 제조된 편광 필름은 약 70 nm 이하, 구체적으로는 약 50nm 이하, 보다 구체적으로는 약 25 nm 이하의 낮은 표면 조도를 가지며, 약 1.0% 이하, 구체적으로는 0.8% 이하의 헤이즈를 가진다. 상기 범위의 낮은 표면 조도와 헤이즈를 가지는 경우 편광 필름의 광학 특성이 우수하다.
상기 편광 필름은 가시광선 영역의 최대 흡수 파장(λmax)에서 이색비(dichroic ratio)가 약 2 내지 14 일 수 있다. 상기 범위 내에서 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 내에서 이색성 염료가 일 방향으로 나란히 배열되어 있는 정도를 나타낼 수 있으며, 가시광선 파장 영역에서 상기 범위의 이색비를 가짐으로써 고분자 사슬의 배향에 따라 이색성 염료의 배향을 유도할 수 있어서 편광 특성을 개선할 수 있다.
편광 필름은 약 38%, 예를 들어 약 40% 이상의 광 투과도에서 약 90% 이상의 편광 효율을 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 95 내지 99.99%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.
상기 공정에 따라 제조된 편광 필름은 다양한 표시 장치에 적용될 수 있다.
상기 표시 장치는 액정 표시 장치일 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 3을 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 같이 폴리올레핀 수지와 이색성 염료를 포함하며, 자세한 내용은 전술한 바와 같다.
상기 표시 장치는 유기 발광 표시 장치일 수 있다.
도 4는 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 4를 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치는 베이스 기판(410), 하부 전극(420), 유기 발광층(430), 상부 전극(440), 봉지 기판(450), 위상차 필름(460) 및 편광 필름(20)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 IZO일 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) 또는 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.
위상차 필름(460)은 편광 필름(20)을 통과한 빛을 원편광시켜 위상차를 발생시킬 수 있으며 빛의 반사, 흡수에 영향을 미칠 수 있다. 위상차 필름(460)은 경우에 따라 생략될 수 있다.
편광 필름(20)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(20)은 전술한 바와 같이 폴리올레핀 수지와 이색성 염료를 포함하는 것으로, 외광을 흡수하는 광 흡수층으로 작용하여 외광 반사에 의해 표시 특성이 불량해지는 것을 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.
실시예 1 내지 5: 편광 필름의 제조
폴리프로필렌 (HU300, 삼성토탈사) 60 중량부, 폴리프로필렌-에틸렌 공중합체(RJ581, 삼성토탈사) 40 중량부를 혼합한 폴리올레핀 혼합 수지 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1 내지 4로 표현되는 이색성 염료 1 중량부를 혼합한다. 각 이색성 염료의 사용량은 다음과 같다: 하기 화학식 1로 표현되는 이색성 염료 (황색, λmax = 385nm, 이색비= 7.0) 0.200 중량부, 하기 화학식 2로 표현되는 이색성 염료 (황색, λmax = 455nm, 이색비= 6.5) 0.228 중량부, 하기 화학식 3으로 표현되는 이색성 염료 (적색, λmax = 555nm, 이색비= 5.1) 0.286 중량부 및 하기 화학식 4로 표현되는 이색성 염료 (청색, λmax = 600nm, 이색비= 4.5) 0.286 중량부.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 4]
Figure pat00004
)
상기 혼합물을 압출 온도는 230℃, 스크류 속도는 40rpm으로 압출하여 시트를 제조한다. 제조된 시트를 80℃의 물속에서 도 1에 도시된 습식 연신 공정으로 연신하여 실시예 1 내지 5의 편광 필름을 제조한다. 이때 연신 롤(5)의 속도를 V0라 하고 연신 롤(9)의 속도를 V2라 할 때 V2/V0의 비율을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 조절하여 연신한다.
비교예 1 내지 5: 편광 필름의 제조
실시예 1 내지 5에 사용된 시트를 110℃의 오븐에서 도 2에 도시된 건식 연신 공정으로 연신하여 비교예 1 내지 5의 편광 필름을 제조한다. 오븐 통과 전 연신 롤의 속도를 V0라 하고 오븐 통과 후 연신 롤의 속도를 V2라 할 때 V2/V0의 비율을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 조절하여 연신한다.
편광 필름의 물성 평가
실시예 1 내지 5에 따른 편광 필름의 표면조도(Rq), 스크래치 정도, 헤이즈, 광 투과도(Ts) 및 편광 효율을 측정하여 하기 표 1에 기재한다. 스크래치는 평가 시료 바로 뒤에 검정 테이프를 부착 후 반사 모드로 육안으로 평가하고 스크래치 있음 또는 없음으로 판단한다.
표면조도는 원자력 현미경(AFM, Atomic Force Microscope)로 측정하고, 스크래트 정도는 육안으로 평가하고 헤이즈는 Haze-meter(DENSHOKU, NDH-5000)로 평가한다. 광 투과도는 편광 필름의 투과축에 평행하게 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도와 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도를 각각 측정하며, UV-VIS spectrophotometer(JASCO, V-7100)를 사용하여 측정한다.
상기 측정한 광 투과도를 이용하여 편광 효율을 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 광 투과도이고,
T⊥는 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도이다.
측정된 편광 효율과 헤이즈를 하기 표 2에 기재한다.
V2/V0 Rq (nm) 스크래치 헤이즈(%) 광 투과도(%) 편광 효율(%)
실시예 1 6.5 20.0 없음 0.8 42.8 96.0
실시예 2 7.0 20.5 없음 0.7 43.1 95.6
실시예 3 7.5 21.7 없음 0.7 43.5 95.0
실시예 4 8.0 21.5 없음 0.6 43.8 94.7
실시예 5 8.5 21.8 없음 0.6 44.1 94.0
비교예 1 7.5 74.8 있음 2.2 42.3 96.0
비교예 2 8.0 80.1 있음 2.0 43.0 95.0
비교예 3 8.5 89.7 있음 1.9 43.5 94.6
비교예 4 9.0 90.5 있음 1.7 44.0 93.0
비교예 5 9.5 90.2 있음 1.3 44.2 92.7
표 1를 참조하면, 실시예 1 내지 4의 편광 필름은 비교예 1 내지 5에 비하여 표면 조도가 낮고 스크래치가 없으며, 헤이즈 특성도 개선되었으며 유사한 광 투과도에서 유사한 편광 효율을 보임을 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.
1: 시트 공급부 3, 11: 가이드롤
2: 수조 4: 오븐
5, 7, 9: 연신 롤 10: 액정 표시 패널
20 : 편광 필름 100: 제1 표시판
200: 액정층 300: 제2 표시판
410: 베이스 기판 420: 하부 전극
430: 유기 발광층 440: 상부 전극
450: 봉지 기판 460: 위상차 필름

Claims (9)

  1. 소수성 고분자 수지와 이색성 염료의 용융 혼합물을 가압하여 시트를 제조하고,
    상기 시트를 연신 롤을 포함하는 수조(water bath)에 도입하고,
    상기 시트를 연신 롤로 일축 연신하여 필름을 제조하고,
    상기 필름을 건조하는 공정을 포함하는 편광 필름의 제조방법.
  2. 제1항에서,
    상기 소수성 고분자 수지는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리(메타)아크릴 수지, 폴리스티렌, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 편광 필름의 제조방법.
  3. 제1항에서,
    상기 소수성 고분자 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 나일론, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 편광 필름의 제조방법.
  4. 제1항에서,
    상기 이색성 염료는 소수성 고분자 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되어 있는 편광 필름의 제조방법.
  5. 제4항에서,
    상기 이색성 염료는 소수성 고분자 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부로 포함되어 있는 편광 필름의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 따라 제조된 편광 필름.
  7. 제6항에서,
    70 nm 이하의 표면 조도와 1.0% 이하의 헤이즈를 가지는 편광 필름.
  8. 제6항에서,
    38% 이상의 광 투과도에서 90% 이상의 편광 효율을 가지는 편광 필름.
  9. 제6항에 따른 편광 필름을 포함하는 표시 장치.
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