KR20180125593A - 광반사 필름과 이를 이용한 광제어 필름 및 미러 디스플레이 - Google Patents

광반사 필름과 이를 이용한 광제어 필름 및 미러 디스플레이 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보는 각도에 따라 반사색, 투과색이 변화하는 것을 억제하여, 시인성이 뛰어난 광반사 필름과 이를 이용한 광제어 필름 및 미러 디스플레이를 제안하는 것이다.
400nm 이상 700nm 미만의 가시광 영역의 일부 또는 전체에 있어서 가시광 평균 반사율이 25%초과 55% 이하인 반사대역을 갖는 적어도 1개의 가시광 반사층을 포함하는 가시광 반사 유닛과, 700nm 이상 950nm 이하의 중심 반사 파장을 가지며 이 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하인 광반사층(PRL-1)을 구비하며, 상기 가시광 반사층 및 상기 광반사층(PRL-1)은 모두 같은 방향의 편광을 반사하는 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 광반사 필름.

Description

광반사 필름과 이를 이용한 광제어 필름 및 미러 디스플레이
본 발명은 예를 들면 미러 디스플레이(mirror display)에 이용하기에 바람직한 광반사 필름 및 이를 이용한 광제어 필름에 관한 것이다.
미러 디스플레이는, 액정 디스플레이(이하, LCD라고 한다)나 유기 EL 디스플레이(이하, OLED라고 한다) 등의 표시체의 전면에 하프 미러를 구비한 화상 표시 장치이다. 화상을 표시하지 않을 때는 거울로서 기능하지만, 화상을 표시함으로써 디스플레이로서도 사용할 수 있다.
미러 디스플레이는, 거울과 디스플레이의 두 가지 기능을 겸비하나, 일반적인 하프 미러를 이용한 경우는, 거울의 반사율과 표시체의 투과율은 트레이드 오프(trade-off)의 관계를 가지므로, 한쪽을 높이면 다른 쪽은 낮아지는 문제가 있다.
이러한 문제점에 대해 특허문헌 1 또는 특허문헌 2에서는, 디스플레이에서의 출사광을 편광으로 하여, 하프 미러로서 편광 미러 또는 반사 편광자를 이용함으로써, 디스플레이에서의 광의 손실을 저감시켜 밝은 화상을 얻을 수 있는 기술을 개시하고 있다.
반사 편광자로는 예를 들어, 직선 편광에 대해서는 굴절률이 다른 2종류 이상의 고분자로 이루어진 고분자 다층막으로 구성된 복굴절 간섭형의 편광자나, 와이어 그리드형으로 불리는 미세한 요철 구조를 갖는 편광자를 들 수 있으며, 또 원편광에 대해서는 콜레스테릭 액정층으로 구성된 편광자 등이 알려져 있다. 디스플레이에서 출사되는 편광의 상태에 따라서는, 이들 반사 편광자에 1/2 파장판 또는 1/4 파장판을 조합하여 표시 화상의 투과율을 더욱 향상시킬 수 있다. 이 경우, 거울로서 사용하는 경우의 반사율은 이론적으로는 최대 50%이며, 디스플레이로서 사용하는 경우의 화상으로부터의 광 투과율은 이론적으로는 최대 100%로 할 수 있다.
[특허문헌 1] 특표 2005-521086호 공보 [특허문헌 2] 특표 2007-511792호 공보
하프 미러(half mirror)로부터의 반사광, 투과광은 모두 무채색인 것이 바람직하고, 또 거울에 비치는 상이나, 표시 화상의 시인성이 저하되지 않도록 미러 자체는 착색되지 않는 것이 바람직하다. 반사 편광자로 콜레스테릭 액정층(cholesteric liquid crystal layer)을 이용한 경우, 콜레스테릭 액정이 가지는 선택 반사성은 특정의 파장 영역으로 한정된다. 그 때문에 가시광을 반사시키면서도 반사광을 무채색으로 하기 위해서는, 청, 녹, 적색의 각 파장 영역에서 선택 반사하는 콜레스테릭 액정층으로 구성된 광반사층을 이용해 가시광 영역을 균등하게 반사하도록 반사 편광자를 설계해야 한다.
또 콜레스테릭 액정층을 사용하는 경우에는 시야각 의존성도 고려할 필요가 있다. 가시광 영역을 균등하게 반사할 수 있도록 조정된 콜레스테릭 액정층을 적층함으로써, 하프 미러의 정면 방향에서의 반사색은 은색과 같은 무채색이 되며, 일반적인 거울과 같은 특성을 가지지만, 하프 미러를 비스듬한 방향에서 보았을 경우에는, 각 광반사층의 선택 반사 파장 영역이 단파장 쪽으로 이동하여, 비스듬한 방향에서의 반사색이 녹색을 띠는 반면, 투과색은 적색을 띠게 된다. 그 결과, 미러 디스플레이의 거울로서의 반사상 및 디스플레이로서의 표시 화상에 있어서, 본래의 색을 나타내지 못하고, 미러 디스플레이의 시인성이 저하된다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 콜레스테릭 액정과 같이 각도 의존성이 있는 반사형 편광자를 이용한 경우에도, 보는 각도에 따라 반사색, 투과색이 변화하는 것을 억제하여, 시인성이 뛰어난 광반사 필름과 이를 이용한 광제어 필름 및 미러 디스플레이를 제안하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 400nm 이상 700nm 미만의 가시광 영역의 일부 또는 전체에 있어서, 가시광 평균 반사율이 25% 초과 55% 이하인 반사대역을 갖는 적어도 1개의 가시광 반사층을 포함하는 가시광 반사 유닛과, 700nm 이상 950nm 이하의 중심 반사 파장을 가지며 이 중심 반사 파장에서의 통상 광(normal light)에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하인 광반사층(PRL-1)을 구비하고, 상기 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)은 모두 같은 방향의 편광을 반사하는 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 광반사 필름을 이용함으로써, 보는 각도가 변화함에 따라 반사색, 투과색이 착색되는 것을 억제하여, 시인성이 뛰어난 미러 디스플레이를 얻을 수 있는 것을 새로이 발견하였고, 본 발명에 이르렀다. 덧붙여 PRL은 Polarized light Reflection Layer의 약자이며, 광반사층을 의미하는 알파벳 표기이다.
즉, 본 발명의 주요 구성은 다음과 같다.
(1) 400nm 이상 700nm 미만의 가시광 영역의 일부 또는 전체에 있어서, 가시광 평균 반사율이 25% 초과 55% 이하인 반사대역을 갖는 적어도 1개의 가시광 반사층을 포함하는 가시광 반사 유닛과, 700nm 이상 950nm 이하의 중심 반사 파장을 가지며 이 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하인 광반사층(PRL-1)을 구비하고, 상기 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)은 모두 같은 방향의 편광을 반사하는 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 광반사 필름.
(2) 상기 (1)에 있어서,
상기 가시광 반사 유닛은, 400nm 이상 500nm 미만의 중심 반사 파장을 가지며 그 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하인 가시광 반사층(PRL-2)과, 500nm 이상 600nm 미만의 중심 반사 파장을 가지며 그 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하인 가시광 반사층(PRL-3)과, 600nm 이상 700nm 미만의 중심 반사 파장을 가지며 그 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하인 가시광 반사층(PRL-4) 중, 적어도 1개의 가시광 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광반사 필름.
(3) 상기 (2)에 있어서,
상기 가시광 반사 유닛은, 상기 가시광 반사층(PRL-2)와 상기 가시광 반사층(PRL-3)과 상기 가시광 반사층(PRL-4)의 3개의 가시광 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광반사 필름.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서,
상기 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)은, 각각 고정화된 나선 배향을 갖는 콜레스테릭 액정층인 것을 특징으로 하는 광반사 필름.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 광반사 필름과, 1/4 파장판이 적층되는 것을 특징으로 하는 광제어 필름.
(6) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 광반사 필름 또는 (5)에 기재된 광제어 필름을 화상 표시 장치의 전면에 배치하는 것을 특징으로 하는 미러 디스플레이.
(7) 상기 (6)에 있어서,
상기 화상 표시 장치는 액정 디스플레이 또는 유기 EL 디스플레이인 것을 특징으로 하는 미러 디스플레이.
(8) 상기 (7)에 있어서,
상기 화상 표시 장치는 플렉시블 기판을 이용한 액정 디스플레이 또는 유기 EL 디스플레이인 것을 특징으로 하는 미러 디스플레이.
(9) 상기 (8)에 있어서,
디스플레이 전체가 곡면 형상인 것을 특징으로 하는 미러 디스플레이.
본 발명에 따른 광반사 필름은, 보는 각도에 따라 반사색, 투과색이 변화하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 그 결과 어느 위치에서도 거울로서의 반사상이나 디스플레이로서의 표시 화상을 정면 방향과 동일하게 비추는 것이 가능한, 시인성이 뛰어난 미러 디스플레이를 얻을 수 있다. 나아가 디스플레이 자체가 변형 가능한 디스플레이인 경우나 곡면 형상을 가지고 있는 경우에도, 균일한 반사상 또는 화상을 디스플레이에 표시할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 이용하는 광반사층의 일 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광반사 필름의 일 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광제어 필름의 일 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 미러 디스플레이의 일 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 대표적인 광반사 필름, 광제어 필름 및 미러 디스플레이에 대해 설명한다. 덧붙여 아래에 나타낸 실시형태는, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 이용한 대표적인 실시형태를 예시한 것에 지나지 않으므로, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시형태를 가질 수 있다.
또한 본 발명에서 중심 반사 파장(central reflected wavelength)이란, 단일의 가시광 반사층 또는 광반사층(PRL-1)의 최대 반사율의 80%에 상당하는 단파장 쪽의 파장과 장파장 쪽의 파장의 평균이 되는 파장을 의미한다. 예를 들면, 단일의 가시광 반사층의 통상 광의 최대 반사율이 50%인 경우, 그 80%에 상당하는 40%의 반사율을 나타내는 단파장 쪽의 파장을 λ1, 장파장 쪽의 파장을 λ3으로 하면, 하기 식 (1)에서 나타낸 λ2가 중심 반사 파장이 된다.
(λ1＋λ3)/2=λ2 (1)
본 발명에서 가시광 평균 반사율이란, 단일 또는 복수의 가시광 반사층이 적층되는 경우에, 각 가시광 반사층이 갖는 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율의 평균을 의미한다. 예를 들어, 본 발명에서 광반사 필름이 3개의 가시광 반사층을 포함하고, 각 가시광 반사층이 갖는 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이, 각각 40%, 38%, 30%인 경우, (40＋38＋30)/3=36%가 가시광 평균 반사율이 된다.
본 발명에 따른 광반사 필름을 구성하는 각 광반사층은, 외광의 특정의 편광에 대해서 높은 반사율을 갖는 특징을 가진다. 편광에는, 주로 직선 편광과 원편광이 있는데, 그러한 편광을 반사하는 광반사층으로는, 예를 들면 직선 편광에 대해서는 굴절률이 다른 2종류 이상의 고분자로 이루어진 고분자 다층막으로 구성된 복굴절 간섭형의 편광자나, 와이어 그리드형으로 불리는 미세한 요철 구조를 갖는 반사형 편광자를 들 수 있고, 또 원편광에 대해서는 콜레스테릭 액정층으로 구성된 반사형 편광자 등을 들 수 있다. 예를 들어 미러 디스플레이를 스마트폰에 적용한 경우, 표시 화상을 세로 방향 또는 가로 방향의 어느 쪽으로도 사용할 수 있도록 할 필요가 있다. 그러나 직선 편광을 반사시킨 경우, 세로 방향과 가로 방향에서 출사하는 편광의 방향이 90도 바뀌기 때문에, 편광 선글라스를 착용한 상태로 사용하는 경우에는, 디스플레이의 방향에 의해 화상이 보이지 않기도 한다. 이에 반해, 원편광을 반사시킨 경우에는, 디스플레이의 방향을 바꿔도 원편광의 상태는 변하지 않기 때문에, 편광 선글라스를 착용한 상태로 디스플레이의 방향을 바꿔도 같은 밝기로 표시 화상을 볼 수가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 광반사 필름을 구성하는 각 광반사층은, 원편광을 반사하는 특성을 가지고 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용하는 가시광 반사층은, 가시광 영역의 광을 가능한 한 균일하게 반사시킴으로써, 정면 방향에서의 반사광이나 투과광의 착색을 억제할 수 있다. 덧붙여 여기서 말하는 가시광 영역의 광이란, 파장이 400nm 이상 700nm 미만의 범위에 있는 광을 말한다. 예를 들면, 콜레스테릭 액정을 이용한 반사형 편광자를 이용하는 경우, 콜레스테릭 액정층으로 구성된 가시광 반사층이, 1층에서 가시광 영역의 광을 균일하게 반사할 수 있다면 좋으나, 1층에서의 반사대역이 좁은 경우는, 반사대역이 다른 가시광 반사층을 복수로 적층하여, 이를 통해 가시광 반사층에서의 가시광 영역의 광의 균일한 반사를 조정할 수 있다.
도 1에는, 반사대역이 다른 가시광 반사층을 복수로 적층한, 본 발명에서 이용하는 가시광 반사 유닛(1)의 구성도가 예시되어 있다. 도 1에서 가시광 반사 유닛(1)에는, 청색 영역에 상당하는 400nm 이상 500nm 미만의 범위에 중심 반사 파장을 가지며 이 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하의 가시광 반사층 (2)인 PRL-2와, 녹색 영역에 상당하는 500nm 이상 600nm 미만의 범위에 중심 반사 파장을 가지며 이 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하의 가시광 반사층 (3)인 PRL-3과, 적색 영역에 상당하는 600nm 이상 700nm 미만의 범위에 중심 반사 파장을 가지며 이 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하의 가시광 반사층 (4)인 PRL-4의 3개의 가시광 반사층이 적층된다. 이 경우, 적어도 청색, 녹색, 적색의 각 영역에 선택 반사 영역을 갖는 3개의 가시광 반사층을 적층함으로써, 정면 방향에서의 반사광, 투과광의 착색을 낮추는 것을 도모할 수 있다. 또한 이들 가시광 반사층은, 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이 거의 동일한 정도인 것이 바람직한데, 예를 들면 각 가시광 반사층에서의 통상 광에 대한 반사율의 차이는 0%~10%이 바람직하며, 0%~5%가 더욱 바람직하다. 이로 인해 반사대역이 다른 가시광 반사층을 복수로 적층한 경우에서도, 가시광 반사층의 가시광 영역의 광을 되도록 균일하게 반사시킬 수 있어, 그 결과 정면 방향에서의 반사광, 투과광의 착색을 억제할 수 있다. 또 가시광 반사층(PRL-2, PRL-3, PRL-4)의 각각의 통상 광에 대한 반사율은, 광반사 필름이 거울로서 기능할 뿐만 아니라 디스플레이에 화상을 표시할 때의 시인성 향상 관점에서, 25% 초과 55% 이하이며, 바람직하게는 30% 이상 50% 이하, 더욱 바람직하게는 40% 이상 50% 이하 정도로 하는 것이 좋다.
본 발명에서 이용하는 가시광 반사층은, 입사하는 광의 각도에 따라 반사 파장이 변화하기도 한다. 예를 들면, 콜레스테릭 액정층으로 구성된 가시광 반사층의 경우, 중심 반사 파장 λ2는, 가시광 반사층의 정면 방향에서 기울어짐에 따라 단파장 쪽으로 이동한다. 이 때, 예를 들면 가시광 반사층이, 가시광 반사층(PRL-2, PRL-3, PRL-4)을 포함하는 경우, 가시광 반사층(PRL-2, PRL-3, PRL-4)의 중심 반사 파장 λ2이 단파장 쪽으로 이동하더라도, 이들 가시광 반사층이 갖는 중심 반사 파장보다도 장파장 쪽에 중심 반사 파장을 갖는 가시광 반사층이 대신하여 가시광을 반사함으로써, 반사광의 색상 변화를 억제할 수 있다. 그러나, 입사하는 광의 각도를 크게 하는 경우, 반사 가능한 가시광의 반사대역이 단파장 쪽으로 이동하는 한편, 가시광 반사층(PRL-4)이 갖는 장파장 쪽의 반사대역의 가시광을 반사할 수 없게 되어, 그 결과 반사광의 색이 녹색~청색으로, 투과광의 색이 적색~황색으로 착색된다는 문제가 생길 수 있다. 이것은 미러 디스플레이에 이러한 가시광 반사층을 이용하는 경우, 거울로서의 반사상은 보는 각도에 따라서는 녹색~청색으로 착색되고, 디스플레이로서의 표시 화상은 보는 각도에 따라서는 적색~황색으로 착색되어, 그 결과 정면 방향과는 다른 반사상 및 표시 화상이 미러 디스플레이에 나타나는 것을 의미한다.
그래서 본 발명에 따른 광반사 필름은, 가시광 반사 유닛에, 추가로 중심 반사 파장이 700nm 이상 950nm 이하이며, 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하이고, 또한 가시광 반사 유닛에서의 가시광 반사층과 같은 방향의 편광을 반사하는 특성을 갖는 광반사층(PRL-1)을 더욱 적층한다. 본 발명에서 이용되는 광반사층(PRL-1)은, 중심 반사 파장이 근적외선 영역에 있는 것 이외에는 다른 가시광 반사층(PRL-2), 가시광 반사층(PRL-3), 가시광 반사층(PRL-4)과 동일하다. 광반사층(PRL-1)은 정면 방향에서는 가시광 영역에 반사대역을 가지지 않기 때문에 투명하나, 광반사층(PRL-1)을 기울임으로써 반사대역이 단파장 쪽으로 이동하여, 광반사층(PRL-1)이 가시광 영역에서 반사하게 된다. 따라서, 가시광 반사층의 반사대역, 특히, 가시광 반사층(PRL-4)의 반사대역으로 이동하도록 광반사층(PRL-1)의 중심 반사 파장을 설정함으로써, 비스듬한 방향에서 본 경우에서도 반사광 및 투과광이 정면 방향과 같은 색인 광반사 필름을 얻을 수 있다. 그 때, 광반사층(PRL-1)의 중심 반사 파장은, 가시광 반사층의 반사대역에 따라 이동하기 쉽도록, 바람직하게는 720nm 이상 900nm 이하, 더욱 바람직하게는 730nm 이상 900nm 이하, 가장 바람직하게는 730nm 이상 850nm 이하로 설정하는 것이 좋다. 또한, 반사대역이 단파장쪽으로 이동하는 것에 따른 광반사층(PRL-1)의 반사광을, 가시광 반사층의 가시광 영역의 반사광과 균일하도록 하기 위해, 광반사층(PRL-1)의 통상 광에 대한 반사율은, 가시광 반사층에서의 가시광 평균 반사율과 동일한 정도로 조정하는 것이 바람직한데, 30% 이상 50% 이하가 바람직하며, 40% 이상 50% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
도 2에는, 도 1의 가시광 반사 유닛(1)과 광반사층 (5)인 PRL-1을 포함하는 본 발명에 따른 광반사 필름(6)의 구성이 예시되어 있다. 광반사층(PRL-1)은, 도 1의 가시광 반사층(PRL-2, PRL-3, PRL-4)과 함께 적층된다. 광반사층(PRL-1)과 가시광 반사층(PRL-2, PRL-3, PRL-4)을 적층하는 순서에 대해서는 특별히 제한하지 않으므로, 두께 방향으로 임의의 위치에 배치할 수 있다. 또한 광반사층(PRL-1)과 단일 또는 복수의 가시광 반사층은 각각 직접 적층되어 있어도 되고, 접착제, 점착제를 이용한 무색 투명한 접착층을 통해 적층되어 있어도 된다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 가시광 반사층(PRL-2, PRL-3, PRL-4)을 포함하는 가시광 반사 유닛(1)에서, 각 가시광 반사층(PRL-2, PRL-3, PRL-4)은 접착층을 통해 적층되어 있을 수도 있고, 또 도 2에서, 가시광 반사 유닛(1)과 광반사층(PRL-1)은 접착층을 통해 적층되어 있을 수도 있다. 점착제로는 아크릴계, 고무계의 점착제를 들 수 있으나, 접착성, 유지력 등을 조정하기 용이한 아크릴계 점착제가 바람직하다. 또한, 접착제로는, 자외선 경화형 수지 조성물, 열 경화형 수지 조성물, 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 자외선 경화형 수지의 경우에는, 아크릴로일기 또는 에폭시기를 갖는 모노머(monomer)를 복수 혼합한 조성물을 광중합 개시제의 존재 하에서, 자외선을 조사하여 수지를 경화시켜 접착시킬 수 있다. 열 경화형 수지 조성물의 경우에는, 에폭시기를 갖는 모노머를 복수 혼합한 조성물을 산촉매의 존재 하에서 가열하여 수지를 경화시켜 접착할 수 있다. 또, 아미노기, 카복실기, 수산기를 갖는 복수의 모노머 또는 폴리머를 포함한 조성물을 이소시아네이트기 또는 멜라민을 갖는 화합물의 존재 하에서 가열하여 화학 반응을 일으킴에 따라 경화, 접착도 가능하다. 본 발명에서 이용하는 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)을 접착층을 통해 적층하는 경우, 접착층의 두께는 광반사 필름의 반사 특성 및 투과 특성에 영향을 미치지 않는 정도로 이들 광반사층을 접착할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예로 1㎛~20㎛를 들 수 있다.
본 발명에서 이용하는 광반사층(PRL-1)은 근적외선 영역에 반사대역을 갖기 때문에, 태양광에 대해 열 차단 효과도 가진다. 따라서, 가시광 반사층(PRL-2, PRL-3, PRL-4) 중 하나 이상과, 광반사층(PRL-1)을 포함하는 본 발명에 따른 광반사 필름은, 미러 디스플레이의 반사상 및 디스플레이의 표시 화상의 각도 의존성을 개선하면서도, 열 차단 효과에 의해 디스플레이 내부의 온도 상승 억제에도 기여할 수 있다. 특히 이 열 차단 효과는 옥외나 냉난방을 사용할 수 없는 공간에서 이용되는 디지털 사이니지(digital signage) 전용 미러 디스플레이에는 유효하다.
본 발명에 따른 광반사 필름은, 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)이 각각 콜레스테릭 액정층인 경우, 우회전 원편광 또는 좌회전 원편광의 어느 하나를 반사하도록 구성할 수 있으나, 상기와 같이, 복수의 광반사층을 적층하는 경우에는, 적층되는 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)은 모두 같은 방향의 원편광을 반사하는 특성을 가질 필요가 있다.
광반사층에 이용되는 콜레스테릭 액정이란, 카이랄성(chirality)을 갖는 네마틱 액정 또는 네마틱 액정에 카이랄제를 첨가한 배합물로 구성된다. 카이랄제의 종류나 양에 따라 나선 방향 또는 반사 파장을 임의로 설계할 수 있기 때문에, 네마틱 액정에 카이랄제를 첨가하여 콜레스테릭 액정을 얻는 방법이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 네마틱 액정은, 이른바 전계로 조작하는 액정과는 달리 나선 배향 상태를 고정화하여 사용되기 때문에, 중합성기를 갖는 네마틱 액정 모노머(nematic liquid crystal monomer)인 것이 바람직하다.
중합성기를 갖는 네마틱 액정 모노머란, 분자 내에 중합성기를 가지며 특정 온도 범위 또는 농도 범위에서 액정성을 나타내는 화합물이다. 중합성기로는, (메타)아크릴로일기, 비닐기, 칼코닐기, 신나모일기, 또는 에폭시기 등을 들 수 있다. 또 액정성을 나타내기 위해서는 분자 내에 메소겐기(mesogen group)가 있는 것이 바람직한데, 메소겐기란 예를 들면, 비페닐기, 터페닐기, (폴리)안식향산 페닐에스테르기, (폴리)에테르기, 벤질리덴아닐린기, 또는 아세나프토 퀴녹살린기와 같은 막대 모양, 판 모양의 치환기, 또는 트리페닐렌기, 프탈로시아닌기, 또는 아자 크라운기와 같은 원반 모양의 치환기, 즉 액정 상거동(liquid crystal phase behavior)을 유도하는 능력을 갖는 기를 의미한다. 막대 모양 또는 판 모양의 치환기를 갖는 액정 화합물은, 칼라미틱 액정으로 해당 기술 분야에 알려져 있다. 이러한 중합성기를 갖는 네마틱 액정 모노머는, 구체적으로는 일본특허공개 2003-315556호 공보 및 일본특허공개 2004-29824호 공보에 기재되어 있는 중합성 액정이나, PALIOCOLOR 시리즈(BASF사 제품) 및 RMM 시리즈(Merck사 제품) 등의 중합성 액정을 들 수 있다. 이러한 중합성기를 갖는 네마틱 액정 모노머는 단독으로 사용할 수도 있고 여럿을 혼합하여 사용할 수도 있다.
카이랄제로는, 상기 중합성기를 갖는 네마틱 액정 모노머를 우권상 또는 좌권상으로 나선 배향시킬 수 있으며, 중합성기를 갖는 네마틱 액정 모노머와 마찬가지로 중합성기를 갖는 화합물이 바람직하다. 그런한 카이랄제로는, 예를 들면 Paliocolor LC756(BASF사 제품), 일본특허공개 2002-179668호 공보에 기재되어 있는 화합물 등을 들 수 있다. 이 카이랄제의 종류에 따라 반사하는 원편광의 방향이 결정되며, 또한 네마틱 액정에 대한 카이랄제의 첨가량에 따라 광반사층의 반사 파장을 바꾸는 것이 가능하다. 예를 들어, 카이랄제의 첨가량을 많이 할수록 단파장 쪽의 파장을 반사하는 광반사층을 얻을 수 있다. 카이랄제의 첨가량은, 카이랄제의 종류와 반사시키는 파장에 따라 다르지만 통상 광에 대한 광반사층의 중심 반사 파장 λ2를, 원하는 파장 영역으로 조정하기 위해, 중합성기를 갖는 네마틱 액정 모노머 100 중량부에 대해, 바람직하게는 0.5~30 중량부, 더욱 바람직하게는 1~20 중량부, 가장 바람직하게는 3~10 중량부로 한다.
또한 중합성기를 갖는 네마틱 액정 모노머와 반응 가능한 액정성을 가지지 않는 중합성 화합물을 첨가하는 것도 가능하다. 이러한 화합물로는 예를 들면 자외선 경화형 수지 등을 들 수 있다. 자외선 경화형 수지로는, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트와 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트의 반응생성물, 이소시아누릭 고리를 갖는 트리이소시아네이트와 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트와의 반응생성물, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트와 이소포론디이소시아네이트의 반응생성물, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라(메타)아크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 트리스(메타아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 글리세롤트리글리시딜에테르와 (메타)아크릴산의 반응생성물, 카프로락톤변성트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르와 (메타)아크릴산의 반응생성물, 트리글리세롤 디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 디글리시딜에테르와 (메타)아크릴산의 반응생성물, 폴리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디글리시딜에테르와 (메타)아크릴산의 반응생성물, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 글리세롤 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르와 (메타)아크릴산의 반응생성물, 디에틸렌글리콜 디글리시딜에테르와 (메타)아크릴산의 반응생성물, 비스(아크릴옥시에틸)히드록시에틸이소시아누레이트, 비스(메타아크릴옥시에틸)히드록시에틸이소시아누레이트, 비스페놀A디글리시딜에테르와 (메타)아크릴산의 반응생성물, 테트라히드로푸르푸릴(메타)아크릴레이트, 카프로락톤변성 테트라히드로푸르푸릴(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시 프로필(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 페녹시히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 아크릴로일모르폴린, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시테트라에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 글리세롤(메타)아크릴레이트, 에틸카르비톨(메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메타)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 2-시아노에틸(메타)아크릴레이트, 부틸글리시딜에테르와 (메타)아크릴산의 반응생성물, 부톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 또는 부탄디올모노(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로도 사용할 수도 있고 여럿을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이들 액정성을 갖지 않는 자외선 경화형 수지는, 중합성기를 갖는 네마틱 액정 모노머가 액정성을 손실하지 않는 정도로 첨가해야만 하며, 바람직하게는, 중합성기를 갖는 네마틱 액정 모노머 100 중량부에 대해 0.1~20 중량부, 더욱 바람직하게는 1.0~10 중량부 정도가 좋다.
본 발명에 사용되는 중합성기를 갖는 네마틱 액정 모노머나 다른 중합성 화합물이 자외선 경화형인 경우, 이들을 포함하는 조성물을 자외선에 의해 경화시키기 위해 광중합 개시제가 첨가된다. 광중합 개시제로는, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1(BASF사 제품 Irgacure 907), 1-히드록시시클로헥실페닐케톤(BASF사 제품 Irgacure 184), 4-(2-히드록시에톡시)-페닐(2-히드록시-2-프로필)케톤(BASF사 제품 Irgacure 2959), 1-(4-도데실페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온(Merck사 제품 Darocur 953), 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온(Merck사 제품 Darocur 1116), 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온(BASF사 제품 Irgacure 1173), 디에톡시아세트페논 등의 아세트페논계 화합물, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르, 2,2-디메톡시-2-페닐아세트페논(BASF사 제품 Irgacure 651) 등의 벤조인계 화합물, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산메틸, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3'-디메틸-4-메톡시벤조페논(일본화약사 제품 KAYACURE MBP) 등의 벤조페논계 화합물, 티오크산톤, 2-클로르티오크산톤(일본화약사 제품 KAYACURE CTX), 2-메틸티오크산톤, 2,4-디메틸티오크산톤(일본화약사 제품 KAYACURE RTX), 이소프로필티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤(일본화약사 제품 KAYACURE CTX), 2,4-디에틸티오크산톤(일본화약사 제품 KAYACURE DETX), 또는 2,4-디이소프로필티오크산톤(일본화약사 제품 KAYACURE DITX) 등의 티오크산톤계 화합물 등을 들 수 있다. 바람직하게는, Irgacure TPO, Irgacure TPO-L, Irgacure OXE01, Irgacure OXE02, Irgacure 1300, Irgacure 184, Irgacure 369, Irgacure 379, Irgacure 819, Irgacure 127, Irgacure 907 또는 Irgacure 1173(모두 BASF사 제품)을 들 수 있으며, 특히 바람직하게는 Irgacure TPO, Irgacure TPO-L, Irgacure OXE01, Irgacure OXE02, Irgacure 1300 또는 Irgacure 907을 들 수 있다. 이들 광중합 개시제는 1종류를 사용할 수도 있고 복수로도 임의의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.
광중합 개시제로 벤조페논계 화합물이나 티오크산톤계 화합물을 이용하는 경우에는, 광중합 반응을 촉진시키기 위해 보조제를 병용할 수 있다. 그러한 보조제로는 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민, n-부틸아민, N-메틸디에탄올아민, 디에틸아미노에틸메타아크릴레이트, 미힐러케톤, 4,4'-디에틸아미노페논, 4-디메틸아미노안식향산에틸, 4-디메틸아미노안식향산(n-부톡시)에틸, 또는 4-디메틸아미노안식향산이소아밀 등의 아민계 화합물을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제 및 보조제의 첨가량은, 본 발명에서 이용되는 네마틱 액정 모노머를 포함하는 조성물의 액정성에 영향을 주지 않는 범위인 것이 바람직하며, 그 양은 해당 조성물 중 자외선에 의해 경화되는 화합물 100 중량부에 대해, 바람직하게는 0.5 중량부 이상 10 중량부 이하, 더욱 바람직하게는 2 중량부 이상 8 중량부 이하가 좋다. 또한 보조제는 광중합 개시제에 대해, 0.5배에서 2배의 양인 것이 좋다.
상기 조성물에는 용제가 더욱 포함된다. 이러한 용제는 사용하는 액정 화합물이나 카이랄제 등을 용해할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 메틸에틸케톤, 톨루엔, 메틸이소부틸케톤, 시클로펜탄올, 아세톤, 아니솔 등을 들 수 있는데, 용해성이 좋은 시클로펜탄올이 바람직하다. 또한 이들 용제는 임의의 비율로 추가할 수 있으며, 한 종류만을 더해도 되고, 복수의 용제를 병용해도 된다. 이 용제들은, 오븐, 필름 코터 라인의 건조 영역에서 건조 제거된다.
상기 콜레스테릭 액정을 이용하여, 본 발명에 따른 광반사 필름에 이용하는 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)을 제작하는 방법으로는, 예를 들면 중합성기를 갖는 네마틱 액정 모노머에, 원하는 파장을 반사하도록 우권상 또는 좌권상의 카이랄제를 필요량만큼 첨가한다. 이어서 이들을 용제에 용해하고 광중합 개시제를 첨가한다. 그 후, 이 용액을 PET필름 등의 플라스틱 기판상에 두께가 되도록 균일하게 도포하고 가열하여 용제를 제거시키면서, 기판 상에서 콜레스테릭 액정이 되며, 원하는 나선 피치로 배향하는 것과 같은 온도 조건에서 도막(塗膜)을 일정시간 방치시킨다. 이 때, 플라스틱 필름의 표면을 도포 전에 러빙(rubbing) 또는 연신 등의 배향 처리를 해두면, 이로 인해 콜레스테릭 액정의 배향을 보다 균일하게 만들 수 있으며, 각 광반사층의 헤이즈값을 낮출 수 있게 된다. 계속해서 이 배향 상태를 유지하면서, 고압 수은 램프 등으로 자외선을 조사하여 배향을 고정화시킴으로써, 본 발명에 따른 광반사 필름을 구성하는데 이용되는 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)을 얻을 수 있다. 예를 들면, 우권상 나선 배향이 되는 카이랄제를 선택한 경우, 얻을 수 있는 광반사층 및 광반사층(PRL-1)은, 우회전 원편광을 선택적으로 반사하고, 좌권상 나선 배향이 되는 카이랄제를 선택한 경우 얻을 수 있는 각 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)은, 좌회전 원편광을 선택적으로 반사한다. 이 특정 원편광을 선택적으로 반사하는 현상을 선택 반사라 하며, 선택 반사하는 파장대역을 선택 반사 영역이라고 한다.
본 발명의 광반사 필름에 이용하는 각 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)의 통상 광에 대한 반사율을 조정하는 다른 방법으로는, 각 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)의 두께를 변경하는 것을 들 수 있다. 사용하는 콜레스테릭 액정, 카이랄제의 종류 등에 따라, 각 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)의 두께는 예를 들면 0.5~10㎛이고, 또 각 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)의 통상 광에 대한 각 광반사층의 반사율을 원하는 범위 내로 조정할 수 있는 경우에는, 이들 각 광반사층의 두께가 모두 같거나 또는 달라도 무방하다.
이렇게 해서 얻어진 본 발명에 따른 광반사 필름을 이용해 미러 디스플레이를 제작하는 경우, 광반사 필름이 원편광 반사이고, 액정 디스플레이(LCD), 유기 EL 디스플레이(OLED) 등의 화상 표시 장치로부터의 출사광이 원편광이라면, 그 원편광을 투과하도록 본 발명에 따른 광반사 필름을 화상 표시 장치의 전면에 배치하면 좋다. 그러나 일반적인 LCD 또는 편광 필터를 구비한 OLED는, 일반적으로 출사광이 직선 편광이다. 그 때문에, 바람직하게는, 이러한 직선 편광을 1/4 파장판을 이용해 광반사 필름에서 반사되지 않는 방향의 원편광으로 변환하고, 이를 통해 미러 디스플레이에 있어서 디스플레이로서 밝은 투과 화상을 표시할 수 있다. 도 3에는, 본 발명에 따른 광반사 필름(6)의 한쪽에, 편광 제어층으로 1/4 파장판(7)으로 불리는 위상차 소자를 적층한 본 발명에 따른 광제어 필름(8)이 제시되어 있다. 1/4 파장판이란, 직선 편광을 원편광으로 변환하는 기능을 갖는 위상차 소자이며, 예를 들어 폴리카보네이트나 시클로올레핀폴리머로 구성된 필름을 위상차가 파장의 1/4이 되도록 일축 연신하거나, 수평 배향한 중합성 액정을 위상차가 파장의 1/4이 되는 두께로 배향시키는 것을 통해 얻을 수 있다. 이 1/4 파장판은 단독으로 사용할 수도 있고, 파장 분산에 의한 위상차의 차이가 큰 경우에는, 광대역 1/4 파장판으로 불리는 위상차 소자를 사용할 수도 있다. 광대역 1/4 파장판이란, 위상차의 파장 의존성이 저감된 위상차 소자이며, 예를 들면 동일한 파장 분산을 갖는 1/2 파장판과 1/4 파장판을 각각의 지상축(slow axis)이 이루는 각이 60도가 되도록 적층한, 위상차의 파장 의존성이 저감된 폴리카보네이트계 위상차 소자(테이진사 제품： PURE-ACE WR-S) 등을 들 수 있다. 또한 헤드업 디스플레이와 같이, 광의 입사각이 1/4 파장판에 대해 비스듬히 입사하는 경우, 위상차 소자에 따라서는 광의 입사각도에 따라 위상차가 변화하는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 보다 엄격하게 위상차를 맞추는 방법으로서, 예를 들면 위상차 소자의 굴절률을 조정한 위상차 소자를 이용하여 입사각에 따른 위상차의 변화를 억제할 수 있다. 그러한 예로는 위상차 소자의 면 내에서의 지상축 방향의 굴절률을 nx, 위상차 소자의 면 내에서 nx와 직교하는 방향의 굴절률을 ny, 위상차 소자의 두께 방향의 굴절률을 nz로 할 때, 다음 식(2)로 구해지는 계수(Nz)가 바람직하게는 0.3~1.0, 더욱 바람직하게는 0.5~0.8이 되도록 제어한다.
Nz=(nx-nz)/(nx-ny) (2)
또한 사용되는 1/4 파장판의 지상축 또는 진상축(fast axis)이 롤 모양의 1/4 파장판의 장방향에 대해 45도를 이루는 경우, 롤 모양의 1/4 파장판과, 마찬가지로 롤 모양의 본 발명에 따른 광반사 필름을 롤투롤(Roll to Roll) 적층함으로써, 롤의 장방향에 대해 지상축 또는 진상축이 45도인 본 발명에 따른 광제어 필름을 얻을 수 있다.
또한 롤 모양의 1/4 파장판과 롤 모양의 본 발명에 따른 광반사필름을 롤투롤로 적층하는 방법 외에도, 1/4 파장판 상에 직접 본 발명에서 사용되는 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)을 적층할 수도 있다. 1/4 파장판 위에 직접 이들 광반사층이 적층됨으로써, 러빙 등의 배향 처리를 하지 않고도 헤이즈값이 낮은 광반사층을 얻을 수 있다. 이러한 경우 콜레스테릭 액정과의 뛰어난 밀착성 및 편광에 대한 반사율의 향상의 관점에서, 중합성 액정에서 제작한 1/4 파장판을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
덧붙여 본 발명에 따른 광반사 필름 또는 광제어 필름에는 필요에 따라 표면에 하드코팅 처리나, 내지문 처리(anti-fingerprint processing) 등을 할 수도 있다. 하드 코팅 처리는, 미러 디스플레이로 사용하는 경우, 가장 바깥층이 되는 쪽에 실시하는 것이 바람직한데, 예를 들면 하드코팅제를 도포하거나 하드코팅 처리가 이루어진 필름을 점착제 또는 접착제로 겹쳐 붙이면 좋다. 하드코팅에는 내지문 처리가 되어있는 종류도 있으며, 어느 것이든 사용하기에 적합하다. 이러한 하드코팅 처리된 광반사 필름 또는 광제어 필름도 또한 본 발명의 일 실시형태이다.
이렇게 해서 얻어진 본 발명에 따른 광반사 필름 또는 광제어 필름을 LCD나 OLED 등의 일반적으로 사용되는 화상 표시 장치의 전면에 배치함으로써, 본 발명에 따른 미러 디스플레이를 얻을 수 있다. 도 4에는 본 발명에 따른 광반사 필름 또는 광제어 필름(8)과 화상 표시 장치(9)로 이루어진 본 발명에 따른 미러 디스플레이(10)이 예시되어 있다. 광제어 필름을 이용하는 경우, 1/4 파장판이 화상 표시 장치(9) 쪽이 되도록 배치하면서도 또한 화상 표시 장치로부터의 편광을 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)이 반사하지 않도록 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 화상 표시 장치로부터의 출사광이 직선 편광이며, 가시광 반사층 및 광반사층(PRL-1)이 우회전 원편광을 반사하는 콜레스테릭 액정층으로 구성된 본 발명에 따른 광반사 필름인 경우, 1/4 파장판은 디스플레이로부터의 직선 편광을 좌회전 원편광으로 변환하는 방향으로 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 화상 표시 장치로부터의 출사광은 이들 광반사층에 의해 거의 반사되지 않고 관찰자에게 도달하기 때문에, 밝은 표시 화상을 볼 수 있다. LCD는 그 동작 원리상 반드시 편광판이 사용되기 때문에, 본 발명에 따른 광제어 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, OLED의 경우도 눈부심(glare) 방지를 위해서 전면에 원편광판을 이용하기도 하는데, 이 때의 출사광은 직선 편광이 되기 위해 본 발명에 따른 광제어 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 다만, 원편광 발광소자로 구성된 OLED의 경우에는 본 발명에 따른 광반사 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 또한 화상 표시 장치로서 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트와 같은 플라스틱 또는 매우 얇은 유리판 등으로 구성된 플렉시블 기판을 이용한 LCD 또는 OLED를 사용할 수도 있으며, 이러한 플렉시블성을 갖는 화상 표시 장치는 디스플레이 전체가 곡면 형상인 미러 디스플레이에도 적용시킬 수 있다.
본 발명의 광반사 필름, 광제어 필름은 보는 각도에 따라 반사색, 투과색이 변화하는 것을 억제할 수 있으므로 LCD, OLED 등의 화상 표시 장치가 내장된 미러 디스플레이로서 이용하기 적합하며, 모든 각도에서 보아도 정면 방향과 같은 반사상과 밝은 디스플레이 화상을 표시할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 광반사 필름, 광제어 필름을, 디스플레이 자체가 변형 가능한 디스플레이 또는 곡면 형상을 가지고 있는 미러 디스플레이에 적용해도, 균일한 반사상 또는 화상을 디스플레이에 표시 가능하다.
[실시예]
이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 예시한다. 실시예에서 부는 중량부를 의미한다.
도포액(액정 조성물)의 조제
아래 표에 나타낸 조성의 도포액(R1), (R2), (R3), (R4)를 각각 조제했다.
도포액(R1)의 조성표
Figure pct00001
이어서, 도포액(R1)의 카이랄제의 처방량을 아래 표에 나타낸 양으로 변경하는 것 이외에는 동일한 처방으로 도포액(R2), (R3), (R4)를 조정했다.
Figure pct00002
[실시예 1]
<광반사 필름의 제작>
조제한 도포액(R1), (R2), (R3), (R4)를 이용하여, 아래의 순서로 각 가시광 반사층(PRL-2), 가시광반사층(PRL-3), 가시광 반사층(PRL-4), 광 반사층(PRL-1)을 제작한 다음, 그들을 적층하여 본 발명에 따른 광반사 필름을 제작했다. 플라스틱 기판으로는, 사전에 일본특허공개 2002-90743호 공보의 실시예 1에 기재된 방법으로 초벌층(undercoat layer)이 없는 면을 러빙 처리한 토요방적사의 PET필름(상품명 A4100, 두께 50㎛)을 사용했다.
(1) 각 도포액을 와이어바를 이용하여 건조 후 각각 얻어지는 각 가시광 반사층의 두께가 각각 4㎛ 및 광반사층(PRL-1)의 두께가 4.5㎛가 되도록, 각 PET필름의 러빙 처리면 상에 실온에서 도포했다.
(2) 각 도포막을, 150℃에서 5분간 가열하여 용제를 제거함과 동시에, 콜레스테릭 액정상으로 했다. 이어서, 고압 수은 램프(해리슨토시바라이팅사 제품)를 120W의 출력으로 5~10초간 UV조사하여 콜레스테릭 액정상을 고정하고, 각 PET필름 상에 단일의 가시광 반사층 또는 광반사층(PRL-4)을 각각 형성했다.
(3) (1)~(2)에서 제작한, PET필름 상의 가시광 반사층(PRL-2)(도포액(R1) 사용)과 가시광 반사층(PRL-3)(도포액(R2) 사용)의 가시광 반사층 쪽끼리 아크릴계 점착제(소켄화학사 제품, 아크릴 점착제 SK다인906)를 이용하여 적층했다. 마찬가지로 가시광 반사층(PRL-4)(도포액(R3) 사용)과 광반사층(PRL-1)(도포액(R4) 사용)의 광반사층 쪽끼리 상기 아크릴계 점착제를 이용해 적층했다.
(4) 가시광 반사층(PRL-3)측 및 가시광 반사층(PRL-4)측의 PET필름을 각각 박리했다.
(5) (3)과 마찬가지로 가시광 반사층(PRL-3) 쪽과 가시광 반사층(PRL-4) 쪽을, (3)과 동일한 아크릴계 점착제를 이용해 적층했다.
(6) 마지막으로, 적층한 가시광 반사층(PRL-2)의 바깥쪽과 광반사층(PRL-1)의 바깥쪽에 있는 PET필름을 박리하여 본 발명에 따른 광반사 필름을 얻었다.
이렇게 해서, 가시광 반사층(PRL-2), 가시광 반사층(PRL-3), 가시광 반사층(PRL-4), 광반사층(PRL-1)의 순서로 적층된 4층을 포함하며, 각 광반사층과 접착층의 두께의 합계가 50㎛인 본 발명에 따른 광반사 필름을 얻었다. 가시광 반사층(PRL-2), 가시광 반사층(PRL-3), 가시광 반사층(PRL-4), 광반사층(PRL-1)의 중심 반사 파장은, 아래 표 3에 나타나듯이 각각 450nm, 530nm, 610nm, 720nm이며, 또한 가시광 반사층(PRL-2), 가시광 반사층(PRL3), 가시광 반사층(PRL-4), 광반사층(PRL-1)의 중심 반사 파장의 반사율은, 각각 50%, 50%, 50%, 48%였다.
Figure pct00003
얻어진 본 발명에 따른 광반사 필름을 정면에서 관찰한 경우, 반사색 및 투과색 모두 무채색이었다. 계속해서 이 필름을 정면 방향에서 약 50도 기울여 똑같이 관찰한 결과, 반사색 및 투과색 모두 정면 방향일 때와 거의 변함이 없었으며 똑같이 무채색이었다. 게다가 분광 광도계(시마쯔제작소 제품, 제품명 「MPC-3100」)를 이용하여, 정면 방향의 투과색 색상을 측정한 결과, a*(0도)=0.96, b*(0도)=-0.1이었으나, 50도 기울였을 때의 투과색 색상은, a*(50도)=3.4, b*(50도)=10.1이었다.
＜광제어 필름의 제작＞
이어서 제작한 본 발명에 따른 광반사 필름에 포함되는 광반사층(PRL-1) 쪽에 고대역 1/4 파장판(테이진사 제품：PURE-ACE WR-S)을 상기 아크릴계 점착제를 이용하여 적층하여, 본 발명에 따른 광제어 필름을 얻었다. 광제어 필름의 두께는 150㎛였다.
＜미러 디스플레이의 제작＞
LCD로서 노트북 타입의 퍼스널 컴퓨터(파나소닉사 제품：Let's note SX2)의 전면에, 제작한 본 발명에 따른 광제어 필름을 1/4 파장판이 LCD 쪽에, 또 LCD의 전면에 있는 편광판의 편광축과 1/4 파장판의 지상축이 45도가 되도록 상기 아크릴계 점착제를 이용하여 겹쳐 붙여, 본 발명에 따른 미러 디스플레이를 얻었다. 이 미러 디스플레이를 구동시켜 화면의 일부를 청, 녹, 적, 백, 흑으로 분류하여 표시해 본 결과, 흑 표시 부분은 거울과 같은 반사를 나타내었으며, 비친 반사상은 정면 방향에서 보았을 때와 비스듬한 방향으로 50도 기울여 보았을 때의 어느 경우에 있어서도 반사상의 착색은 관찰되지 않았다, 또한, 청, 녹, 적, 백 표시 부분의 화상은 밝았으며, 정면 방향에서 보았을 때와 비스듬한 방향으로 50도 기울여 보았을 때의 어느 경우에 있어서도 착색되어 있지 않았고, 또한 선명히 표시되고 있었다.
[비교예 1]
광반사층(PRL-1)을 이용하지 않는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 제작법에 따라, 가시광 반사층(PRL-2), 가시광 반사층(PRL-3), 가시광 반사층(PRL-4)를 포함하는, 각 광반사층과 접착층의 두께의 합이 40㎛인 광반사 필름을 제작했다. 가시광 반사층(PRL-2), 가시광 반사층(PRL-3), 가시광 반사층(PRL-4)의 중심 반사 파장은, 상기 표 3에 나타나듯이 각각 450nm, 530nm, 610nm였으며, 가시광 반사층(PRL-2), 가시광 반사층(PRL-3), 가시광 반사층(PRL-4)의 중심 반사 파장의 반사율은, 각각 50%, 50%, 50%였다.
얻어진 본 발명의 광반사 필름을 정면에서 관찰한 경우, 반사색, 투과색 모두 무채색이었다. 계속해서 이 필름을 정면 방향에서 약 50도 기울여 똑같이 관찰한 결과, 반사색은 청록색으로, 투과색은 적색으로 착색되었다. 게다가 분광 광도계(시마쯔제작소사 제품, 제품명 'MPC-3100')를 이용하여, 정면 방향의 투과색 색상을 측정한 결과, a*(0도)=1.86, b*(0도)=1.39인 것에 비해, 50도 기울였을 때의 투과색 색상은, a*(50도)=17.1, b*(50도)=30.8로, 현저한 색상의 변화를 나타냈다.
이어서 실시예 1과 동일한 조작을 통해 1/4 파장판을 가시광 반사층(PRL-4) 쪽에 겹쳐 붙여 광제어 필름을 얻었다. 광제어 필름의 두께는 140㎛였다. 게다가 실시예 1과 같은 노트북 타입의 퍼스널 컴퓨터(파나소닉사 제품：Let’s note SX2)의 전면에, 제작한 광제어 필름을 1/4 파장판이 LCD 쪽에, 또 LCD의 전면에 있는 편광판의 편광축과 1/4 파장판의 지상축이 45도가 되도록 상기 아크릴계 점착제를 이용하여 겹쳐 붙여 미러 디스플레이를 제작했다. 이 미러 디스플레이를 구동시켜 화면의 일부를 청, 녹, 적, 백, 흑으로 분류해 표시한 결과, 흑 표시 부분은 거울과 같은 반사를 나타내었으며, 비친 반사상은 정면 방향에서 보았을 경우에는 착색되지 않았으나, 비스듬한 방향으로 50도 기울여 보았을 경우에는 반사상은 청녹색으로 착색되었다. 또한 청, 녹, 적, 백 표시 부분의 화상은 밝았으며, 정면 방향에서 보았을 경우에는 착색되지 않았으나, 비스듬한 방향으로 50도 기울여 보았을 경우에는 이들 표시 부분의 화상은 적색으로 착색되어 있어, 정면 방향에서와 같은 선명한 화상은 표시되지 않았다.
실시예 1과 비교예 1을 비교하면, 비교예 1에서는 보는 각도의 변화에 따라 적층된 각 광반사층의 반사 파장이 단파장으로 이동함으로 인해, 비스듬한 방향으로 50도 기울였을 경우의 반사광은 청록색으로, 투과광은 적색으로 착색되기 때문에, 미러 디스플레이에 있어서, 거울로서의 일반적인 거울과 동일한 반사상 및 디스플레이로서의 선명한 표시 화상을 표시할 수 없었다. 한편, 실시예 1에서는 광반사층(PRL-1)의 반사 파장이 보는 각도에 따라 단파장으로 이동하여, 반사광, 투과광 각각의 착색을 억제할 수 있었기 때문에, 보는 각도를 바꿔도 정면 방향과 동일한 반사상 및 디스플레이 화상을 볼 수 있기 때문에, 미러 디스플레이에 있어서, 거울로서의 일반적인 거울과 동일한 반사상과 디스플레이로서의 선명한 표시 화상 모두를 표시할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 광반사 필름 또는 광제어 필름을 이용함으로써, 보는 각도가 바뀌어도, 정면 방향과 동일한 반사상과 표시 화상을 표시하는 것이 가능한, 시인성이 뛰어난 미러 디스플레이를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 미러 디스플레이를, 예를 들면 화장실이나 점포 내에 있는 거울 대신 이용한 경우, 화상이 표시되지 않는 부분은 일반적인 거울과 마찬가지로 자신의 모습을 볼 수 있으며, 화상을 표시하고 싶은 부분에는 다양한 정보를 표시할 수 있기 때문에, 거울을 보면서 디스플레이로부터의 정보도 입수할 수 있다. 게다가, 이러한 미러 디스플레이는, 보는 위치가 정면 방향이 아니어도, 정면 방향과 동일한 반사상과 표시 화상을 표시하는 것이 가능하기 때문에, 광시야 각이 요구되는 다양한 공간 디자인 등에 적용할 수도 있다.
1 가시광 반사 유닛
2 가시광 반사층(PRL-2)
3 가시광 반사층(PRL-3)
4 가시광 반사층(PRL-4)
5 광반사층(PRL-1)
6 광반사 필름
7 1/4 파장판
8 광반사 필름 또는 광제어 필름
9 화상 표시 장치
10 미러 디스플레이(mirror display)

Claims (9)

  1. 400nm 이상 700nm 미만의 가시광 영역의 일부 또는 전체에 있어서 가시광 평균 반사율이 25%초과 55% 이하인 반사대역을 갖는 적어도 1개의 가시광 반사층을 포함하는 가시광 반사 유닛과, 700nm 이상 950nm 이하의 중심 반사 파장을 가지며 이 중심 반사 파장에서의 통상 광(normal light)에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하인 광반사층(PRL-1)을 구비하고, 상기 가시광 반사층 및 상기 광반사층(PRL-1)은 모두 같은 방향의 편광을 반사하는 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 광반사 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가시광 반사 유닛은, 400nm 이상 500nm 미만의 중심 반사 파장을 가지며 이 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하인 가시광 반사층(PRL-2)과, 500nm 이상 600nm 미만의 중심 반사 파장을 가지며 이 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하인 가시광 반사층(PRL-3)과, 600nm 이상 700nm 미만의 중심 반사 파장을 가지며 이 중심 반사 파장에서의 통상 광에 대한 반사율이 25% 초과 55% 이하인 가시광 반사층(PRL-4) 중, 적어도 1개의 가시광 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광반사 필름.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가시광 반사 유닛은, 상기 가시광 반사층(PRL-2)과, 상기 가시광 반사층(PRL-3)과, 상기 가시광 반사층(PRL-4)의 3개의 가시광 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광반사 필름.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가시광 반사층 및 상기 광반사층(PRL-1)은, 각각 고정화된 나선 배향을 갖는 콜레스테릭 액정층(cholesteric liquid crystal layer)인 것을 특징으로 하는 광반사 필름.
  5. 청구항 1 내지 4의 어느 한 항에 기재된 광반사 필름과 1/4 파장판이 적층되는 것을 특징으로 하는 광제어 필름.
  6. 청구항 1 내지 4의 어느 한 항에 기재된 광반사 필름 또는 청구항 5에 기재된 광제어 필름을 화상 표시 장치의 전면에 배치한 것을 특징으로 하는 미러 디스플레이.
  7. 청구항 6에 있어서,
    화상 표시 장치가 액정 디스플레이 또는, 유기 EL 디스플레이인 것을 특징으로 하는 미러 디스플레이.
  8. 청구항 7에 있어서,
    화상 표시 장치는 플렉시블 기판을 이용한 액정 디스플레이 또는, 유기 EL 디스플레이인 것을 특징으로 하는 미러 디스플레이.
  9. 청구항 8에 있어서,
    디스플레이 전체가 곡면 형상인 것을 특징으로 하는 미러 디스플레이.
KR1020187031866A 2016-04-07 2017-03-22 광반사 필름과 이를 이용한 광제어 필름 및 미러 디스플레이 KR20180125593A (ko)

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JP2016077441 2016-04-07
JPJP-P-2016-077441 2016-04-07
PCT/JP2017/011349 WO2017175581A1 (ja) 2016-04-07 2017-03-22 光反射フィルム、ならびにこれを用いた光制御フィルムおよびミラーディスプレイ

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