KR20190003605A

KR20190003605A - 편광기 스택

Info

Publication number: KR20190003605A
Application number: KR1020187033854A
Authority: KR
Inventors: 칼 에이 스토버; 크리스토퍼 제이 데르크스
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2016-05-26
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2019-01-09
Also published as: CN109154693A; EP3465295A1; US20210215866A1; US11022734B2; TW201809729A; US11520093B2; JP7076710B2; EP3465295A4; WO2017205106A1; US20190196076A1; JP2019522812A; KR102510694B1; CN109154693B

Abstract

함께 접합된 흡수 편광기 및 다층 중합체 반사 편광기를 포함하는 편광기 스택이 기술된다. 흡수 편광기는 제1 차단 축을 가지고, 반사 편광기는 제1 차단 축에 실질적으로 평행한 제2 차단 축을 갖는다. 반사 편광기는 반사 편광기가 40분 동안 95℃에서 가열되는 경우 제2 차단 축을 따라 0.4% 내지 3% 범위의 수축률을 갖는다.

Description

편광기 스택

미국 특허 제6,025,897호(웨버 등)는 반사 편광기 및 반사 편광기에 직접 접합된 흡수 편광기를 기술한다.

본 명세서의 일부 양태들에서, 함께 접합된 흡수 편광기 및 다층 중합체 반사 편광기를 포함하는 편광기 스택이 제공된다. 흡수 편광기는 제1 차단 축을 가지고, 반사 편광기는 제1 차단 축에 실질적으로 평행한 제2 차단 축을 갖는다. 반사 편광기는 반사 편광기가 40분 동안 95℃에서 가열되는 경우 제2 차단 축을 따라 0.4% 내지 3% 범위의 수축률을 갖는다.

도 1은 편광기 스택의 개략 단면도이다.
도 2는 편광기 스택을 포함하는 디스플레이의 개략 단면도이다.
도 3은 미세-주름(micro-wrinkling)이 나타난 다층 반사 편광기의 일부분의 개략 단면도이다.
도 4는 차단 축 대 시간을 따른, 다양한 편광기들의 수축률의 플롯이다.
도 5는 통과 축 대 시간을 따른, 다양한 편광기들의 수축률의 플롯이다.
도 6은 1000시간 동안 다양한 온도들에서 유지된 다양한 편광기들에 대한 거칠기의 막대 그래프이다.

하기 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 다양한 실시 형태들이 예시로서 도시되어 있는 첨부 도면들을 참조한다. 도면들은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니다. 다른 실시 형태들이 고려되며 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적 의미로 해석되어서는 안 된다.

반사 편광기와 흡수 편광기 둘 모두를 포함하는 편광기 스택이 때때로 디스플레이 응용들에 사용된다. 예를 들어, 액정 디스플레이(LCD)의 내부 편광기(관찰자로부터 떨어져 대면하는 편광기)는 백라이트에 대면하는 반사 편광기, 및 디스플레이 패널에 대면하는 흡수 편광기를 포함할 수 있다. 액정 디스플레이(LCD)의 외부 편광기(관찰자에 대면하는 편광기)는 전형적으로 단지 흡수 편광기만 포함하며, 옵션적으로, 그 흡수 편광기의 백라이트 측면 상의 보상 필름을 포함한다. 편광기 스택들, 그리고 디스플레이 응용들에서의 그들의 사용은 일반적으로 본 명세서와 모순되지 않는 한에 있어서 본 발명에 참고로 포함되는, 미국 특허 제6,025,897(웨버(Weber) 등)에 설명된다.

반사 편광기는 복수의 교번하는 중합체 층들을 포함하는 중합체 다층 반사 편광기일 수 있다. 그러한 중합체 다층 반사 편광기들은 예를 들어, 미국 특허 제5,882,774호(존자(Jonza) 등); 제5,962,114호(존자 등); 제5,965,247호(존자 등); 제6,939,499호(메릴(Merrill) 등); 제6,916,440호(잭슨(Jackson) 등); 제6,949,212호(메릴 등); 및 제6,936,209호(잭슨 등)에 일반적으로 설명되며, 이들 각각은 본 명세서와 모순되지 않는 한에 있어서 본 발명에 참고로 포함된다. 간략히 요약하자면, 중합체 다층 반사 편광기는 복수의 교번하는 중합체 층들(예컨대, 수백 개의 층들)을 공압출하고, 압출된 필름(예컨대, 선형 또는 포물선형 텐터(parabolic tenter)임)을 단축방향 또는 실질적으로 단축방향으로 연신시켜 필름을 배향시키고, 둘 모두 본 발명과 모순되지 않는 한에 있어서 본 발명에 참고로 포함되는, 미국 특허 출원 공개 제2013/0123459호(메릴 등) 및 미국 특허 제6,827,886호(니빈(Neavin) 등)에 설명된 바와 같이, 배향된 필름에 옵션적으로 열 고정(heat set)을 적용하는 것에 의해 제조될 수 있다. 중합체 다층 반사 편광기들에는 둘 모두 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능한 듀얼 브라이트니스 인핸싱 필름(Dual Brightness Enhancing Film(DBEF)) 및 어드밴스드 폴라라이징 필름(Advanced Polarizing Film(APF))이 포함된다. 대안적으로, 반사 편광기는 미국 특허 제5,825,543호(오우더커크(Ouderkirk) 등)에 설명된 바와 같이 비다층 접근법이 활용되는 디퓨즈 리플렉티브 폴라라이저 필름(Diffuse Reflective Polarizer Film); 또는 미국 특허 제7,738,763호(오우더커크 등)에 설명된 바와 같이 편광 섬유들이 편광 필름을 제조하는 데 사용되는 섬유 편광기 필름일 수 있다.

중합체 다층 반사 편광기에서, 교번하는 중합체 층들은 미세층(microlayer)들로 지칭될 수 있다. 종래에는, 반사 편광기들은 반사 편광기가 디스플레이에 사용되는 경우 수축하지 않도록 가열 시 최소 수축률을 제공하도록 선택되었다. 이는 디스플레이에 사용되는 유리 플레이트들의 낮은 수축률, 그리고 반사 편광기가 그에 대응하는 낮은 수축률을 가져야 한다는 믿음에 의해 동기가 부여되었다. 흡수 편광기 및 종래의 반사 편광기를 갖는 편광기 스택을 디스플레이 내에 사용하는 것의 문제는 미세 주름 현상으로서, 이는 다층 필름의 층들의 물결주름(corrugation)/좌굴(buckling)을 지칭한다. 미세 주름은 층들 사이의 인접한 계면들 또는 서로 평행하지 않은 표면 층에 의해 특징지어진다. 미세 주름의 예가 다층 반사 편광기(320)의 일부분의 개략 단면도인 도 3에 도시되어 있다. 다층 반사 편광기(320)는 교번하는 제1 층들(322) 및 제2 층들(324)을 포함한다. 종래 발명에 공지된 바와 같이, 제1 및 제2 층들(322 및 324)은 상이한 굴절률들을 갖는 교번하는 중합체 층들이다. 예를 들어, 제1 및 제2 층들(322 및 324)은, y 방향을 따라 편광된 광은 반사 편광기(320)로부터 반사되고 x 방향을 따라 편광된 광은 반사 편광기(320)를 통해 투과되도록, x 및 z 방향을 따라 정합 또는 실질적으로 정합하는 굴절률들을 가질 수 있고, y 방향을 따라 실질적으로 상이한 굴절률들을 가질 수 있다. 반사 편광기(320)는 적어도 y 축을 따라 미세층들의 두께(h)의 변화를 보인다. 전형적으로, 두께의 변화는 통과 축보다 반사 편광기의 차단 축을 따라 보다 두드러질 것이다.

도 3에서, 제1 및 제2 층들(322 및 325)은 위상이 다른 두께를 갖는다; 즉, 하나의 층이 가장 두껍고, 인접 층이 가장 얇다. 다른 경우들에서, 두께 변화는 도 3에 도시된 다른 위상 변화를 보이지 않는다. 보다 일반적으로, 미세 주름진 필름에서, 미세층들 사이의 인접 계면들(예컨대, 계면들(325 및 327))은 서로 평행하지 않다. 일부 경우들에서, 계면들의 형상의 변화는 스택 내 수직 위치에 따라 변화한다(즉, z 방향으로 변화함). 일부 경우들에서, 외부 표면들(공기-표면 계면들)은 스택의 중심에 보다 근접하게 위치된 미세층들 사이의 계면들 보다 평평하다. 미세 주름 자체는 필름들 내에서 부적절한 탁도 또는 훈색(iridescence)으로 표현되는데, 50 내지 200배 배율의 현미경으로 검사하면 광학 층들의 영구적인 변형으로 관찰된다. 미세 주름과 대조적으로, 거대 주름(macro-wrinkling)은 다층 필름의 전반적 주름을 지칭한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 미세 주름 다층 광학 필름에서, 미세층들 사이의 인접 계면들은 평행하지 않다. 또한 미세 주름이 아닌 거대 주름 다층 광학 필름은 미세층들 사이에 평행한 계면들을 가질 것이다.

디스플레이 응용들에서, 편광기가 1000시간 동안 95℃에서 유지될 경우, 미세 주름이 관찰가능하게 되지 않는 것이 종종 요구된다. 1000시간 동안 95℃에서 시험한 반사 편광기/흡수 편광기 라미네이트(laminate)에 대한 거대 주름들의 장축 방향(도 3의 x 축)은 전형적으로 통과 상태 방향이다. 반사 편광기의 차단 상태 방향으로의 수축률은 그러한 미세 주름을 저지시키고 디스플레이 응용에서의 사용에 적합한 편광기 스택을 제공하기 위해 조정될 수 있다. 미세 주름은 본 명세서와 모순되지 않는 한에 있어서 본 발명에 참고로 포함되는 미국 특허 제7,468,204(헤브링크(Hebrink) 등)에 설명된다. 미국 특허 제7,468,204호에서, 다층 광학 필름의 미세 주름은 필름이 활용 또는 시험될 것으로 예상되는 온도보다 실질적으로 높은 유리 전이 온도를 갖는 저굴절률 층들을 활용함으로써 감소된다. 본 명세서에 다르면, 실질적으로 아무런 미세 주름이 나타나지 않는 편광기 스택들이 제공되며, 여기서 저굴절률 층들은 디스플레이 응용들에서 발생될 것으로 예상되는 온도들과 비슷하거나 보다 낮은 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 편광기 스택은 디스플레이 응용에 아무런 미세 주름이 발생하지 않도록 보장하기 위해 95℃ 또는 100℃에서 실험될 수 있으며, 일부 실시 형태들에서, 저굴절률 층들은 100℃ 미만, 또는 95℃ 미만, 또는 80℃ 미만, 또는 60℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는다. 일부 실시 형태들에서, 저굴절률 층의 유리 전이 온도는 25℃ 초과 또는 50℃ 초과이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 유리 전이 온도란 시차 주사 열량법(differential scanning calorimetry)에 의해 결정되는 유리 전이 온도를 지칭한다.

일부 실시 형태들에서, 본 명세서의 편광기 스택들에 활용되는 흡수 편광기는 요오드-도핑된 폴리비닐 알코올(PVA) 편광기이다. 그러한 편광기들은 요오드가 함침된 배향된 PVA층을 포함한다. 그러한 편광기의 적합한 예에는 일본 도쿄 소재의 산리츠 코포레이션으로부터 입수가능한 산리츠 HLC2-5618S 접착제-배킹된 편광기 필름이 포함된다. 다른 적합한 흡수 편광기들에는 유기 염료가 함침된 배향된 중합체(예컨대, PVA) 편광기들이 포함된다.

본 명세서에 따르면, 미세 주름은 흡수 편광기가 열에 노출될 때에 반사 편광기보다 더 수축할 때 발생할 수 있다는 것과, 그러한 미세 주름은 반사 편광기를 수정하여 가열 시 원하는 수축률 범위를 제공하도록 함으로써 상당히 감소되거나 실질적으로 제거될 수 있다는 것을 알게 되었다. 흡수 편광기의 수축은 흡수 편광기가 차단 축을 따라 배향된 PVA와 같은 중합체를 포함하는 경우 흡수 편광기의 차단 축을 따라 대부분 발생한다. 이론에 한정하고자 하는 것은 아니지만, 미세 주름 감소의 메커니즘에 있어 반사 편광기의 추가적 수축은 반사 편광기가 상승 온도에 있는 동안 가압 상태에 놓이는 것을 방지하는 것으로 믿어진다. 이는 실시예들에 보고된 반사 편광기들 및 흡수 편광기들의 수축률에 관한 데이터에 의해 뒷받침되는데, 데이터는 반사 편광기의 수축률을 적절하게 선택함으로써, 예를 들어, 편광기 스택이 1000시간 동안 95℃에 놓일 때에 반사 편광기가 필름의 평면 내 임의의 방향으로 가압되지 않는, 서로 접합된 반사 편광기 및 흡수 편광기를 포함하는 편광기 스택이 얻어질 수 있다는 것을 시사한다.

미세 주름을 감소 또는 제거시키는 반사 편광기 필름에 대한 수정은 필름이 배향된 후에 필름에 가해지는 열 고정 프로세스를 조정함으로써 이루어질 수 있다. 열 고정은 이전에 참고로 포함된 미국 특허 제6,827,886호에 기술된 바와 같이 필름을 배향시키는 데 사용되는 텐터 오븐의 최종 구역들에서 수행될 수 있다. 전형적으로, 그러한 열 고정 프로세스들은 필름에 열이 후속적으로 가해질 때 필름의 수축률을 감소 또는 최소화하기 위해 사용된다. 필름의 후속적 수축률을 최소화하는 것이 바람직한 경우, 열 고정 온도는 텐터 내에서 필름 파손을 초래하지 않으면서 가능한 가장 높은 온도로 설정될 수 있고, 필름은 필름의 인장을 감소시키는 열 고정 구역에 근접하게 횡방향으로 이완될 수 있다. 보다 높은 수축률은 열 고정 온도를 감소시키는 것과, 주어진 열 고정 온도에 대해 열 고정 처리의 기간을 감소시키는 것, 열 고정 단계를 제거하는 것, 및/또는 차단 방향으로의 필름의 이완을 감소시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 본 개시내용의 편광기 스택들에 대한 반사 편광기의 바람직한 수축률을 제공하기 위해, 열 고정 단계는 필름의 차단 방향으로의 바람직한 수축 및/또는 이완을 주도록 선택된 감소된 온도로 적용된다. 본 개시내용에 따르면, 편광기 스택 내의 반사 편광기의 바람직한 수축률은 전형적으로, 반사 편광기가 40분 동안 95℃에서 가열되는 경우 반사 편광기의 차단 축을 따라 0.4% 내지 3% 범위 내라는 것이 발견되었다. 일부 실시 형태들에서, 반사 편광기는 반사 편광기가 40분 동안 95℃에서 가열되는 경우 반사 편광기의 차단 축을 따라, 0.5% 내지 2.5% 범위, 또는 0.6% 내지 2% 범위의 수축률을 갖는다.

다층 반사 편광기의 수축률은 ASTM D2732-14 시험 표준에 따라 결정될 수 있다. 수축률은 다른 기판에 접합 또는 라미네이팅되지 않는 독립형 필름으로서인 반사 편광기에 대해 결정된다. 예를 들어, 편광기 스택 내에 포함된 반사 편광기의 수축률이 명시되는 경우, 달리 나타내지 않는 한, 이 수축률은 편광기 스택 내에 다른 층(예를 들어, 흡수 편광기)들이 포함되지 않은, 반사 편광기 단독의 수축률을 지칭한다.

도 1은 접착 층(130)을 통해 함께 접합된 흡수 편광기(110) 및 반사 편광기(120)를 포함하는 편광기 스택(100)의 개략 단면도이다. 흡수 편광기(110)는 제1 및 제2 보호 층들(114 및 116) 사이에 배치된 선택적인 활성 층(112)을 포함한다. 일부 실시 형태들에서, 보호 층들 중 하나 또는 둘 모두가 제거될 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 선택적인 활성 층(112)은 이색성 염료(dichroic dye)를 포함할 수 있거나 요오드를 포함할 수 있는 배향된 중합체 층이다. 일부 실시 형태들에서, 배향된 중합체는 배향된 폴리비닐 알코올이다. 선택적인 활성 층(112)은 1 마이크로미터, 또는 2 마이크로미터, 또는 3 마이크로미터, 또는 5 마이크로미터 내지 50 마이크로미터 또는 5 마이크로미터 내지 100 마이크로미터 범위의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 선택적인 활성 층(112)은 1 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 범위의 두께를 가질 수 있다. 제1 및 제2 보호 층들(114 및 116)은 예를 들어, 셀룰로오스 트라이아세테이트 (TAC) 또는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA) 층들일 수 있다.

반사 편광기(120)는 제2 중합체 층들(124)과 교번하는 제1 중합체 층들(122)을 포함한다. 도시의 용이함을 위해 도 1에 4개 층들이 도시되었으나, 반사 편광기(120)는 수십, 또는 수백, 또는 심지어 수천개의 층들을 포함할 수 있다. 흡수 편광기(110)는 제1 차단 축(118)을 가지고, 반사 편광기는 제2 차단 축(128)을 갖는다. 제1 및 제2 차단 축들(118 및 128)은 실질적으로 평행하고 도시된 실시 형태에서, 도 1의 x-y-z 좌표계에 대해 y-축에 평행하다.

도시된 실시 형태에서, 흡수 편광기(110) 및 반사 편광기(120)는 접착 층(130)을 통해 함께 접합된다. 접착 층(130)은 임의의 적합한 접착제일 수 있으며 광학적으로 투명 또는 확산의 감압 접착제일 수 있다. 적합한 접착제들에는 일본 도쿄 소재의 소켄 케미칼 앤드 엔지니어링 컴퍼니 리미티드(Soken Chemical and Engineering Co., Ltd.)로부터 입수가능한 소켄(Soken) 1885 아크릴 감압형 접착제, 및 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 쓰리엠(3M) 8171 아크릴 감압 접착제가 포함된다. 대안적인 실시 형태들에서, 접착 층(130)은 생략되고, 흡수 편광기(110) 및 반사 편광기(120)가 열의 인가를 통해(예를 들어, 가열된 롤 라미네이터를 사용하여) 함께 접합된다.

반사 편광기(120)는 반사 편광기(120)가 40분 동안 95℃에서 가열되는 경우 제2 차단 축(128)을 따라 0.4% 내지 3% 범위의 수축률을 갖는다. 일부 실시 형태들에서, 이 수축률은 적어도 0.5%, 또는 적어도 0.6%이다. 일부 실시 형태들에서, 이 수축률은 2.5% 이하, 또는 2% 이하이다. 일부 실시 형태들에서, 이 수축률은 편광기 스택(100)이 100시간 동안 또는 1000시간 동안 95℃에서 가열 되는 경우, 반사 편광기(120)에 실질적으로 미세 주름이 없게(또한 일부 실시 형태들에서, 거대 주름이 또한 실질적으로 없게) 한다. 일부 실시 형태들에서, 이 수축률은 편광기 스택(100)이 100시간 또는 1000시간 동안 100℃에서 가열되는 경우, 반사 편광기(120)에 실질적으로 미세 주름이 없게(또한 일부 실시 형태들에서, 거대 주름이 실질적으로 없게) 한다. 일부 실시 형태들에서, 이 수축률은 반사 편광기 스택이 40분 동안 95℃에서 가열되는 경우, 제1 차단 축(118)을 따르는 흡수 편광기(110)의 수축률의 0.9 내지 3배이다. 200배 배율의 광학 현미경 하에 검사했을 때 미세 주름이 가시화되지 않은 경우, 반사 편광기는 실질적으로 미세 주름이 없다고 말해질 수 있다.

일부 실시 형태들에서, 편광기 스택은 반사 편광기 반대 편의 흡수 편광기 상에 배치된 접착 층을 포함한다. 이 접착 층은 흡수 편광기의 외층으로서 포함될 수 있거나(예를 들어, 산리츠 HLC2-5618S 흡수 편광기(일본 도쿄 소재의 산리츠 코포레이션)의 접착 층), 또는 흡수 편광기에 적용된 별개의 접착 층일 수 있다(예를 들어, 쓰리엠 옵티컬리 클리어 어드헤시브(3M 8171 Optically Clear Adhesive)(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니)와 같은 감압 접착제). 접착 층은 편광기 스택이 유리 층; 예를 들어, 백라이트에 대면하는 액정 디스플레이 패널 내의 유리 층에 라미네이팅되게 한다(도 2 참조). 달리 명시되지 않는 한, 편광기 스택 내의 반사 편광기의 미세 주름은, 흡수 편광기를 유리와 반사 편광기 사이에 가지도록 유리 시트에 라미네이팅된 편광기 스택을 특정 온도에서 특정 시간 동안 유지하고, 유리와 편광기 스택의 라미네이트를 실온으로 냉각되게 하고, 이어서 미세 주름에 대해 반사 편광기를 관찰하여 검사한다.

편광기 스택(100)은 액정 디스플레이(LCD) 내의 편광기로서 유용하다. 액정 디스플레이는 전형적으로 교차된 편광기들 사이의 디스플레이 패널을 포함한다. 편광기 스택(100)은 교차된 편광기들 중 어느 하나 또는 둘 모두로서 사용될 수 있다. 그러한 디스플레이 응용들에서, 편광기 스택(100)은 전형적으로, 사용자에 대면하는 흡수 편광기(110)와 백라이트에 대면하는 반사 편광기(120)와 배향된다.

도 2는 두 개의 유리 층들(244 및 245) 사이에 배치된 액정 층(242), 및 접착 층(235)을 이용하여 유리 층(244)에 접착된 편광기 스택(200)을 포함하는 디스플레이(240)의 개략 단면도이다. 디스플레이(240)는 백라이트(247)를 더 포함한다. 프라이트니스 인핸스먼트 필름(Brightness Enhancement Film)들(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함)과 같은 추가 층들이 편광기 스택(200)과 백라이트(247) 사이에 배치될 수 있음이 이해될 것이다. 편광기 스택(200)은 본 개시내용의 편광기 스택들 중 임의의 것일 수 있다. 예를 들어, 편광기 스택(200)은 편광기 스택(100)에 대응될 수 있다. 편광기 스택(200)은 흡수 편광기(210) 및 반사 편광기(220)를 포함하며, 흡수 편광기(210)는 유리 층(244)에 대면하고, 반사 편광기(220)는 백라이트(247)에 대면한다. 흡수 편광기(210)와 반사 편광기(220)는 예를 들어, 접착 층(도시되지 않음)을 이용하여 함께 라미네이팅될 수 있거나, 열의 인가를 통해 함께 라미네이팅될 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 반사 편광기(220)는 유리 시트에 라미네이팅된 편광기 스택(200)이 100시간 동안 또는 1000시간 동안 95℃에서 가열되는 경우 실질적으로 미세 주름이 없다. 일부 실시 형태들에서, 반사 편광기(220)는 유리 시트에 라미네이팅된 편광기 스택(200)이 100시간 동안 또는 1000시간 동안 100℃에서 가열되는 경우 실질적으로 미세 주름이 없다. 일부 실시 형태들에서, 반사 편광기(220)는 유리 시트에 라미네이팅된 편광기 스택(200)이 전술된 온도 프로파일들 중 임의의 것에 따라 가열되는 경우 실질적으로 미세 주름과 거대 주름 둘 모두 없다. 접착 층(235)은 본 명세서 다른 곳에서 기술된 바와 같은 광학적으로 투명 또는 확산의 감압 접착제들과 같은 임의의 적합한 접착제일 수 있다.

실시예

미국 특허 제6,827,886호(니빈 등)에 기술된 방법에 따라 다층 반사 편광기의 5개 변형예들을 제조하였다. 필름들은 교번하는 복굴절성 및 비-복굴절성 미세 층들을 갖는 것들로서; 이들 중 153개가 복굴절성이고 152개가 비-복굴절성이었다. 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)와 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 90%/10%(몰 기준) 랜덤 공중합체의 총 압출량 42.3 wt %으로부터 복굴절성 층들을 제조하였다. 90%/10%(몰 기준) PEN과 PET 공중합체의 총 압출량 20.9 wt %인 제1 공중합체와, 글리콜 개질된 PET(미국 테네시주 킹스포트 소재의 이스트맨 케미칼(Eastman Chemicals)로부터 입수가능한 PETg)의 총 압출량 28.9 wt %인, 두 공중합체의 블렌드로부터 비-복굴절성 층들을 제조하였다. 비-굴절성 미세층들로서 동일한 PETg로부터 필름의 상부 및 하부 상의 스킨 층들을 제조하였고; 이들은 동일한 두께로서 7.8 wt %의 총 압출량으로 표시된다.

표준 텐터 상에서 필름을 약 6의 연신율로 각각 횡방향으로 연신하되 기계 방향으로의 연신은 없게 하였다. 5개 변형예들은 다만 적용된 연신 조건들에 따라서만 차이를 주었다. 그러한 조건들은 다음과 같다: 필름을 예열한 온도, 필름을 연신시킨 온도, 텐터의 열 고정 섹션의 제1 구역 내의 열 고정 온도, 텐터의 열 고정 섹션의 제2 구역 내의 열 고정 온도, 및 퍼센트 토-인(percent toe-in). 퍼센트 토-인이란 연신 끝에서 레일 고정과 비교할 때 열 고정 및 후속의 냉각 단계 동안 내향으로 이동된 레일들의 양이다. 연신 조건들 A, B, C, D 및 E를 표 1에 표시하였다.

[표 1]

이어서 5개 배향 조건들 및 산리츠 HLC2-5618S 흡수 편광기(일본 도쿄 소재의 산리츠 코포레이션으로부터 입수가능함)에 대해 수축률을 측정하였다. 수축률은 ASTM D2732-14 시험 표준을 사용하여 측정하였다. 수축률은 40분 동안 95℃에 노출한 후에 통과 및 차단 축 방향들 둘 모두에서 측정하였다. 측정값들이 표 2에 제시되어 있다.

[표 2]

95℃에서의 장시간 수축률 시험을 5개의 다층 필름 편광기 변형예들 및 산리츠 흡수 편광기에 대해서도 수행하였다 차단 방향의 수축률에 대한 데이터는 도 4에 도시되고, 통과 방향의 수축률 데이터는 도 5에 도시되었다.

도 4 및 도 5의 데이터는 흡수 편광기의 수축률이 차단 상태 및 통과 상태 방향들 둘 모두에 대해 유사한 4분 수축률들로 제조된 2개의 반사 편광기들(조건 A 및 B의 반사 편광기들)보다 더 빠른 속도로 증가함을 보여준다. 도 4와 도 5를 비교하면, 흡수 편광기에 대해 장시간의 차단 상태 방향의 수축률이 통과 상태 방향의 수축률보다 더 크다는 것이 또한 명백하다.

미세 주름을 시험하기 위해, 조건들 A, B, C, D 및 E 하에서 제조된 반사 편광기들 각각의 21개 샘플들을 선택하고, 각각의 샘플들로부터 약 1.25 인치 x 1.25 인치(3.2 cm x 3.2 cm)의 조각을 절단했다. 이어서, 감압 접착제(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니의 8171 옵티컬리 클리어 어드헤시브)를 사용하여, 이들 조각들을 산리츠 HLC2-5618S 흡수 편광기의 유사한 크기의 조각의 비 접착면에 접착시키되, 반사 편광기의 차단 축이 흡수 편광기의 차단 축에 평행하게 하였다. 흡수 편광기의 접착제를 사용하여 각각의 구조물을 유리에 라미네이팅하여 편광기를 유리에 접착시켜 시험 샘플들을 제조하였다. 이어서, 각각의 구조물의 3개의 시험 샘플들을 6개의 오븐들 중 하나에 넣었다. 이들 오븐들을 80℃, 85℃, 90℃, 95℃, 100℃ 및 105℃로 설정하였다. 3개의 시험 샘플들을 실온(RT)에서 유지시켰다. 시험 샘플들을 각각의 온도들에서 1000시간 동안 유지시켰다.

시험 샘플들의 표면 텍스처를 검사하여 미세 주름을 결정하였다. 미세 주름이 보였을 때, 필름에 불쾌한 헤이즈로 나타났다. 50배와 200배 사이의 배율에서 현미경으로 검사한 결과, 미세 주름이 광학 층들의 영구 물결주름으로 관찰되었고, 반사 편광기의 거친 외부 층을 관찰할 수 있었다.

마르 게엠베하(Mahr GmbH)(미국 로드 아일랜드주 프로비덴스 소재)에 의해 제조된 페도미터(Perthometer) M2 조도 측정 기구를 사용하여 미세 주름 검사에 사용된 시험 샘플들에서 반사 편광기의 차단 방향의 표면 거칠기를 특성화하였다. 표면 거칠기 측정치 Ra(3개의 샘플들의 평균)로 특징지어지는 결과들이 도 6에 도시된다. 이들 표면 거칠기 결과들을 도 4 및 도 5와 조합하면 반사 편광기의 증가된 수축률이 미세 주름의 심각성을 감소시킬 수 있음을 보여주었다.

다음은 본 발명의 예시적인 실시 형태들의 목록이다.

실시 형태 1은 편광기 스택으로서, 제1 차단 축을 갖는 흡수 편광기 및 제1 차단 축에 실질적으로 평행한 제2 차단 축을 갖는 다층 중합체 반사 편광기를 포함하며, 흡수 편광기와 반사 편광기는 함께 접합되고,

반사 편광기는, 흡수 편광기에 접합되기 이전에, 반사 편광기가 40분 동안 95℃에서 가열되는 경우 제2 차단 축을 따라 0.4% 내지 3% 범위의 수축률을 갖는, 편광기 스택.

실시 형태 2는 실시 형태 1에 있어서, 흡수 편광기와 반사 편광기는 접착 층을 통해 함께 접합되는, 편광기 스택.

실시 형태 3은 실시 형태 1에 있어서, 수축률은 0.5% 내지 2.5% 범위인, 편광기 스택.

실시 형태 4는 실시 형태 1에 있어서, 수축률은 0.6% 내지 2% 범위인, 편광기 스택.

실시 형태 5는 실시 형태 1에 있어서, 반사 편광기의 반대편에 흡수 편광기 상에 배치된 접착 층을 더 포함하며, 수축률은, 접착 층을 통해 유리 시트에 라미네이팅된 편광기 스택이 100시간 동안 95℃로 가열되는 경우 반사 편광기에 실질적으로 미세 주름이 없게 하는, 편광기 스택.

실시 형태 6은 실시 형태 1에 있어서, 반사 편광기의 반대편에 흡수 편광기 상에 배치된 접착 층을 더 포함하며, 수축률은, 접착 층을 통해 유리 시트에 라미네이팅된 편광기 스택이 유리 시트와 1000시간 동안 100℃로 가열되는 경우 반사 편광기에 실질적으로 미세 주름이 없게 하는, 편광기 스택.

실시 형태 7은 실시 형태 1에 있어서, 반사 편광기의 수축률은 편광기 스택이 40분 동안 95℃에서 가열되는 경우, 제1 차단 축을 따르는 흡수 편광기의 수축률의 0.9 내지 3배인, 편광기 스택.

실시 형태 8은 실시 형태 1에 있어서, 흡수 편광기는 폴리비닐 알코올을 포함하는, 편광기 스택.

실시 형태 9는 실시 형태 8에 있어서, 흡수 편광기는 요오드를 더 포함하는, 편광기 스택.

실시 형태 10은 실시 형태 1에 있어서, 흡수 편광기는 적어도 하나의 보호 층에 접합되는 광학적으로 활성인 배향된 중합체 층을 포함하는, 편광기 스택.

실시 형태 11은 실시 형태 10에 있어서, 광학적으로 활성인 배향된 중합체 층은 폴리비닐 알코올 및 요오드를 포함하는, 편광기 스택.

실시 형태 12는 실시 형태 10에 있어서, 광학적으로 활성인 배향된 중합체 층은 1 내지 50 마이크로미터 범위의 두께를 갖는, 편광기 스택.

실시 형태 13은 실시 형태 1에 있어서, 반사 편광기는 복수의 교번하는 제1 및 제2 중합체 층들을 포함하며, 제1 및 제2 중합체 층들 중 적어도 하나는 복굴절성인, 편광기 스택.

실시 형태 14는 실시 형태 1에 있어서, 반사 편광기는 복수의 교번하는 제1 및 제2 중합체 층들을 포함하며, 제1 중합체 층들은 제2 차단 축을 따라 제1 굴절률을 가지고, 제2 중합체 층들은 제2 차단 축을 따라 제2 굴절률을 가지며, 제2 굴절률은 제1 굴절률보다 낮고, 제2 중합체 층들은 100℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는, 편광기 스택.

실시 형태 15는 실시 형태 14에 있어서, 유리 전이 온도는 95℃ 미만인, 편광기 스택.

실시 형태 16은 실시 형태 14에 있어서, 유리 전이 온도는 80℃ 미만인, 편광기 스택.

실시 형태 17은 실시 형태 14에 있어서, 유리 전이 온도는 60℃ 미만인, 편광기 스택.

실시 형태 18은 백라이트, 유리 층 및 제1항의 편광기 스택을 포함하는 디스플레이로서, 편광기 스택은 반사 편광기 반대편의 흡수 편광기 상에 배치된 접착 층을 더 포함하고, 편광기 스택은 접착 층을 통해 유리 층에 접착되며, 편광기 스택은 유리 층과 백라이트 사이에 배치되는, 디스플레이.

실시 형태 19는 실시 형태 18에 있어서, 반사 편광기는 유리 층에 접착된 편광기 스택이 100시간 동안 95℃에서 가열되는 경우 실질적으로 미세 주름이 없는, 디스플레이.

실시 형태 20은 실시 형태 18에 있어서, 반사 편광기는 유리 층에 접착된 편광기 스택이 1000시간 동안 95℃에서 가열되는 경우 실질적으로 미세 주름이 없는, 디스플레이.

실시 형태 21은 실시 형태 18에 있어서, 반사 편광기는 유리 층에 접착된 편광기 스택이 1000시간 동안 100℃에서 가열되는 경우 실질적으로 미세 주름이 없는, 디스플레이.

도면 내의 요소에 대한 설명은, 달리 지시되지 않는 한, 다른 도면 내의 대응하는 요소에 동등하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다. 특정 실시 형태들이 본 명세서에 예시 및 기술되어 있지만, 당업자는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 다양한 대안들 및/또는 등가의 구현예들이 도시 및 기술된 특정 실시 형태를 대신할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 출원은 본 명세서에 논의된 특정 실시 형태의 임의의 개조 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 오직 청구범위 및 이의 등가물에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims

제1 차단 축을 갖는 흡수 편광기 및 제1 차단 축에 실질적으로 평행한 제2 차단 축을 갖는 다층 중합체 반사 편광기를 포함하는 편광기 스택으로서,
흡수 편광기와 반사 편광기는 함께 접합되고,
반사 편광기는, 흡수 편광기에 접합되기 이전에, 반사 편광기가 40분 동안 95℃에서 가열되는 경우 제2 차단 축을 따라 0.4% 내지 3% 범위의 수축률을 갖는, 편광기 스택.
제1항에 있어서, 흡수 편광기와 반사 편광기는 접착 층을 통해 함께 접합되는, 편광기 스택.
제1항에 있어서, 수축률은 0.5% 내지 2.5% 범위인, 편광기 스택.
제1항에 있어서, 수축률은 0.6% 내지 2% 범위인, 편광기 스택.
제1항에 있어서, 반사 편광기의 반대편에 흡수 편광기 상에 배치된 접착 층을 더 포함하며, 수축률은, 접착 층을 통해 유리 시트에 라미네이팅된 편광기 스택이 100시간 동안 95℃로 가열되는 경우 반사 편광기에 실질적으로 미세 주름(micro-wrinkling)이 없게 하는, 편광기 스택.
졔1항에 있어서, 반사 편광기의 반대편에 흡수 편광기 상에 배치된 접착 층을 더 포함하며, 수축률은, 접착 층을 통해 유리 시트에 라미네이팅된 편광기 스택이 유리 시트와 1000시간 동안 100℃로 가열되는 경우 반사 편광기에 실질적으로 미세 주름이 없게 하는, 편광기 스택.
제1항에 있어서, 반사 편광기의 수축률은 편광기 스택이 40분 동안 95℃에서 가열되는 경우, 제1 차단 축을 따르는 흡수 편광기의 수축률의 0.9 내지 3배인, 편광기 스택.
제1항에 있어서, 흡수 편광기는 폴리비닐 알코올을 포함하는, 편광기 스택.
제8항에 있어서, 흡수 편광기는 요오드를 더 포함하는, 편광기 스택.
제1항에 있어서, 흡수 편광기는 적어도 하나의 보호 층에 접합되는 광학적으로 활성인 배향된 중합체 층을 포함하는, 편광기 스택.
제10항에 있어서, 광학적으로 활성인 배향된 중합체 층은 폴리비닐 알코올 및 요오드를 포함하는, 편광기 스택.
제10항에 있어서, 광학적으로 활성인 배향된 중합체 층은 1 내지 50 마이크로미터 범위의 두께를 갖는, 편광기 스택.
제1항에 있어서, 반사 편광기는 복수의 교번하는 제1 및 제2 중합체 층들을 포함하며, 제1 및 제2 중합체 층들 중 적어도 하나는 복굴절성인, 편광기 스택.
제1항에 있어서, 반사 편광기는 복수의 교번하는 제1 및 제2 중합체 층들을 포함하며, 제1 중합체 층들은 제2 차단 축을 따라 제1 굴절률을 가지고, 제2 중합체 층들은 제2 차단 축을 따라 제2 굴절률을 가지며, 제2 굴절률은 제1 굴절률보다 낮고, 제2 중합체 층들은 100℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는, 편광기 스택.
제14항에 있어서, 유리 전이 온도는 95℃ 미만인, 편광기 스택.
제14항에 있어서, 유리 전이 온도는 80℃ 미만인, 편광기 스택.
제14항에 있어서, 유리 전이 온도는 60℃ 미만인, 편광기 스택.
백라이트, 유리 층 및 제1항의 편광기 스택을 포함하는 디스플레이로서, 편광기 스택은 반사 편광기 반대편의 흡수 편광기 상에 배치된 접착 층을 더 포함하고, 편광기 스택은 접착 층을 통해 유리 층에 접착되며, 편광기 스택은 유리 층과 백라이트 사이에 배치되는, 디스플레이.
제18항에 있어서, 반사 편광기는 유리 층에 접착된 편광기 스택이 100시간 동안 95℃에서 가열되는 경우 실질적으로 미세 주름이 없는, 디스플레이.
제18항에 있어서, 반사 편광기는 유리 층에 접착된 편광기 스택이 1000시간 동안 95℃에서 가열되는 경우 실질적으로 미세 주름이 없는, 디스플레이.
제18항에 있어서, 반사 편광기는 유리 층에 접착된 편광기 스택이 1000시간 동안 100℃에서 가열되는 경우 실질적으로 미세 주름이 없는, 디스플레이.