KR20230023433A - 편광 적층체 및 이를 포함하는 화상표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 편광 적층체는 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 배치되며 파장이 9.3 ㎛ 내지 10.6 ㎛인 광선에 대하여 흡광도가 0.057 이상인 위상차층을 포함하여 가공이 용이하다. 또한, 단파장영역(455nm)의 투과율이 개선됨으로써 청색발광 소자의 소모를 지연시켜 표시패널의 수명이 연장될 수 있다.

Description

편광 적층체 및 이를 포함하는 화상표시장치 {POLARIZING LAMINATE AND IMAGE DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 편광 적층체 및 이를 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 위상차층을 포함하는 편광 적층체 및 이를 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
최근에는 액정표시장치(LCD), 전계발광(EL) 표시장치, 플라즈마표시장치(PDP), 전계방출 표시장치(FED) 등과 같은 각종 화상표시장치가 시판 및 사용된다. 화상표시장치 사용의 보편화로 인하여, 화상표시장치의 기능을 개선하기 위한 연구가 활발하다. 그 일환으로서, 화상표시장치에 사용되는 편광 적층체에 대한 연구가 진행되고 있다.
일반적으로 편광 적층체는 요오드계 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, PVA) 편광자와 상기 편광자의 일면 또는 양면을 보호하기 위한 보호필름을 포함한다. 편광 적층체의 구조의 예시로서, 편광자의 일면에는 보호필름이 적층되고, 다른 일면에는 보호필름, 점착제층 및 이형필름 등이 순서대로 적층될 수 있다.
영상 또는 이미지 품질 향상을 위해 위상차층 및 편광자를 포함하는 광학 적층체가 화상 표시 장치에 결합될 수 있다. 플렉서블(flexible), 폴더블(foldable), 롤러블(rollable)한 화상 표시 장치가 개발되고, 초소형 화상 표시 장치 내지 대면적 화상 표시 장치의 사용이 일상화됨에 따라, 이에 적용되는 광학 적층체의 제조에 소모되는 공정 비용은 더욱 가파르게 증가하는 추세이다.
예를 들면, 특허문헌 1은 콘트라스트가 높은 이미지 구현을 위한 편광판을 개시하고 있다. 다만, 복합층을 적층 및 연신하는 전통적인 방법에 의존하여 전술한 문제점에 대한 대안을 제시하지는 못하였다.
한국공개특허 제10-2013-0110204호
본 발명의 일 과제는 향상된 공정 신뢰성을 갖는 편광 적층체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 공정 신뢰성을 갖는 편광 적층체를 포함하는 화상표시장치를 제공하는 것이다.
1. 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 배치되며 파장이 9.3 ㎛ 내지 10.6 ㎛인 광선에 대하여 흡광도가 0.057 이상인 위상차층을 포함하고, 파장이 455 ㎚인 광선에 대하여 투과율이 43 % 이상이거나 흡광도가 0.367 이하인, 편광 적층체.
2. 위 1에 있어서, 상기 편광자의 타면에 배치된 보호층을 더 포함하는, 편광 적층체.
3. 위 1에 있어서, 상기 위상차층의 저면에 배치된 점접착층을 더 포함하는, 편광 적층체.
4. 위 1에 있어서, 상기 위상차층의 R(450)/R(550) 값은 0.99 내지 1.01인, 편광 적층체.
5. 위 1에 있어서, 파장이 550 ㎚인 광선에 대하여 상기 위상차층의 면내 위상차 값이 130 ㎚ 내지 150 ㎚인, 편광 적층체.
6. 위 1에 있어서, 상기 위상차층은 지방족 3환 구조를 함유하는 고분자 화합물을 포함하는, 편광 적층체.
7. 위 6에 있어서, 상기 지방족 3환 구조는 가교된 고리를 함유하는 편광 적층체.
8. 위 1의 편광 적층체; 상기 편광 적층체의 상에 배치되는 윈도우 기판; 및 상기 편광 적층체의 아래에 배치되는 표시 패널을 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르면, 9.3 ㎛ 내지 10.6 ㎛인 광선에 대하여 흡광도가 높은 위상차층이 제공되어, 편광 적층체의 레이저 가공성이 개선될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 추가적인 연신 혹은 적층 공정을 통하지 아니하고 편광 적층체의 면적이 조정될 수 있다.
또한, 화상 표시 장치의 필요 면적에 적합한 편광 적층체의 제공이 더욱 용이하여, 화상 표시 장치의 제조에 소모되는 공정 비용이 감소될 수 있다. 또한, 편광 적층체의 절단면이 균일하여 그 마감이 용이하고, 절단면을 통한 편광 적층체의 박리 혹은 마감재의 이격이 억제될 수 있다.
또한, 단파장영역(455nm)의 투과율이 개선됨으로써 청색발광 소자의 소모를 지연시켜 표시패널의 수명이 연장될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 편광 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예 및 비교예에 따른 편광 적층체의 단면을 촬영하여 도시한 SEM 사진이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 편광 적층체를 포함하는 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
본 명세서는 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 배치되며 파장이 9.3 ㎛ 내지 10.6 ㎛인 광선에 대하여 흡광도가 0.057 이상인 위상차층을 포함하고, 파장이 455 nm인 광선에 대하여 투과율이 43% 이상이거나 흡광도가 0.367 이하인 편광 적층체를 개시한다.
또한, 예시적인 실시예에 따른 편광 적층체는 상기 편광자의 타면에 배치된 보호층을 더 포함할 수 있고, 상기 위상차층의 저면에 배치된 점접착층을 더 포함할 수 있다. 이하에서는 각 구성을 세분하여 더욱 상세히 설명하고자 한다.
또한, 본 명세서의 기재에 있어서, '배치되다'는 '형성되다', '위치하다', '적층되다', 또는'도포되다'등의 용어를 포괄하기 위하여 사용되는 용어이다. 또한, '배치되다'는 예시적인 실시예 및 비교예에 포함되는 각 층의 상대적인 위치를 서술하기 위하여 사용되는 용어로서, 각 층이 제조되는 방법을 한정하고자 하는 것은 아님에 유의할 필요가 있다. 또한, '배치되다'를 대신하여 '적층되다'라 기재될지라도, 상술한 바와 같은 기재는 반드시 특정 층이 '적층'의 방식으로 또 다른 층의 일면에 접촉되어야 하는 것을 의미하지 않는다.
한편, 본 명세서의 기재에 있어서, '일면' 및 '타면'은 상대적인 개념으로 사용된다. 예를 들어, '일면'이 상면인 경우에, 하면은 '타면'이라 지칭될 수 있다. 반대로, '일면'이 하면인 경우에, 상면은 '타면'이라 지칭될 수 있다.
또한, 본 명세서의 기재에 있어서, '상', '상면', '상부', '아래', '저면', '하부' 등의 기재는 도면의 방위를 기준으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 특정 층의 일면이 도면의 위쪽 방향을 향하여 배치되어 있으면, 상기 일면은 '상면' 또는 '상부'라 지칭될 수 있다. 또한, 상기 일면과 반대되는 면, 즉 타면은, '저면' 또는 '하부'라 지칭될 수 있다.
또한, '상면' 또는 '상부'는 관찰자가 바라보는 위치를 지칭하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 관찰자는 일반적으로 상면 방향에 위치하여 하면 방향을 바라보고 있는 것으로 이해될 수 있다. 관찰자의 위치와 대비되는 개념으로 '하면'은 광원의 위치를 지칭하기 위하여 사용될 수 있다.
<편광자>
편광자는 연신성 필름에 이색성 색소가 흡착 및 배향된 것일 수 있다. 이색성 물질에 의하여 염색 가능한 수지라면 연신성 필름에 포함되는 것이 제한되지 않는다. 가령, 상술한 조건을 만족하는 수지로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 셀룰로오스 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 이들의 부분적으로 검화된 수지 등과 같은 친수성 고분자; 또는 탈수 처리된 폴리비닐알코올계 수지, 탈염산 처리된 폴리비닐알코올계 수지 등과 같은 폴리엔 배향 수지 등의 사용이 고려될 수 있다.
이들 중에서 면내에서 편광도의 균일성의 확보되며 이색성 물질에 대한 염색 친화성이 우수하다는 점에서 폴리비닐알코올계 수지의 사용이 바람직하다.
예를 들어, 편광자는 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화하여 얻은 폴리비닐알코올계 수지를 포함할 수 있다. 폴리아세트산 비닐계 수지로는 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산 비닐과 이와 공중합이 가능한 단량체와의 공중합체 등이 고려될 수 있다. 아세트산 비닐과 공중합이 가능한 단량체로는 불포화 카르복시산계 단량체, 불포화 술폰산계 단량체, 올레핀계 단량체, 비닐에테르계 단량체, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드계 단량체 등이 고려될 수 있다.
또한, 상술한 폴리비닐알코올계 수지는 변성된 것일 수도 있다. 예를 들면, 알데하이드계 화합물의 첨가를 통하여 변성된 폴리비닐포르말이나 폴리비닌아세탈 등의 사용이 고려될 수 있다.
편광자는 폴리비닐알코올계 수지를 팽윤, 염색, 가교, 연신, 수세, 건조하는 등의 단계를 포함하는 공정에 따라 가공하여 얻어질 수 있다. 편광자의 제조방법은 연신방법에 의하여 세분화될 수 있다. 건식 연신방법, 습식 연신방법, 또는 상기 두 종류의 연신방법을 혼합한 하이브리드 연신방법 등이 예시될 수 있다.
이하에서는, 폴리비닐알코올계 수지를 습식 연신방법을 통하여 가공하는 것을 전제로 편광자의 제조방법을 서술하나, 이와 같은 제조방법이 실시예들을 한정하는 것은 아님에 유의해야 한다.
팽윤단계, 염색단계, 가교단계, 보색단계, 연신단계, 수세단계 등의 공정은 항온수조 내에 폴리비닐알코올계 수지가 포함된 필름을 침지한 상태에서 수행될 수 있다. 각 공정의 순서와 반복 횟수는 특별히 제한되지 않으며, 각 공정은 동시에 수행되거나 순차적으로 수행될 수 있고, 일부 공정은 필요에 따라 생략될 수 있다.
팽윤단계는 필름의 표면 상에 퇴적된 먼지나 블록킹 방지제와 같은 불순물을 제거하고, 필름의 연신 효율 및 염색의 균일성을 향상시키기 위한 단계이다. 염색단계는 필름에 이색성 물질을 흡착시키는 단계이다. 염색 효율을 개선하기 위하여, 염색보조제로서 요오드화물이 사용될 수 있다. 요오드화물의 예시로서, 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트튬, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티타늄 등의 사용이 고려될 수 있다.
가교단계는 필름에 흡착된 이색성 물질을 화학적으로 고정하기 위하여 수행된다. 예를 들면, 아세테이트 금속염이 함유된 가교용 수용액에 이색성 물질이 물리적으로 흡착된 필름을 침지하여, 이색성 물질의 가교반응이 유도될 수 있다. 보색단계는 색상조정을 목적으로 단계로서, 가교처리 후 필름에 보색액을 접촉시켜 보색처리를 하는 공정이다. 가교제를 용매에 용해시킨 용액이 보색액으로 사용될 수 있다.
가교제의 예시로서, 붕산 등의 붕소 화합물; 글리옥살, 말론디알데히드, 숙신디알데히드, 글루타르알데히드, 아디프디알데히드 등의 디알데히드 화합물; 트리알데히드 화합물; 세미알데히드 화합물; 및 이들의 유도체 등의 다가 알데히드계 화합물, 옥살산, 말론산, 숙신산과 이의 유도체인 푸마르산, 타르타르산, 말릭산, 글루타르산, 아디프산, 피멜린산, 수베린산, 아젤라인산 등의 디카르복시산 화합물; 구연산 등의 트리카르복시산 화합물; 테레프탈산 등의 다가 방향족 카르복시산 화합물; 또는 이들의 조합이 고려될 수 있다.
또한 염색처리에 사용된 이색성 색소가 요오드계인 경우, 붕소 화합물에 더하여 요오드계 화합물이 추가적으로 포함될 수 있다. 붕소 화합물과 병용되는 요오드계 화합물로서, 요오드화칼륨, 요오드화아연 등이 예시될 수 있다.
용매로서 물이 사용될 수 있으며, 물과 상용성을 갖는 유기 용매의 사용이 고려될 수 있다.
폴리비닐알코올계 수지필름에 부착된 가교제 또는 요오드 화합물 등의 제거를 위하여 세정단계가 추가적으로 수행될 수 있다.
건조단계는 세정된 필름을 건조하고, 이색성 물질의 배향을 보다 개선하여 편광자의 광학특성을 향상하기 위한 단계이다.
예시적인 실시예들에 있어서, 편광자는 보호층의 일면에 적층될 수 있다. 또한, 편광자의 타면에는 위상차층이 적층될 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예들에 있어서, 보호층, 편광자, 및 위상차층은 순차적으로 적층될 수 있다.
본 발명의 편광 적층체는 편광자를 포함한다. 편광 적층체의 투과율이 43%일 때, 파장 455nm에서의 흡광도(A455) 값은 0.367 이하일 수 있다. "A455"는 편광 적층체의 단파장측（청색영역）에서의 흡광도로 해석될 수 있다.
또한, 본 발명의 편광 적층체 또는 편광자의 시감도 보정 단체 투과율(Ty)은 40.0%이상인 것이 바람직하며, 43.0%이상인 것이 더욱 바람직하며、45.0%이상인 것이 가장 바람직하다. 또한, 편광 적층체 또는 편광자의 시감도 보정 편광도(Py)는 99% 이상인 것이 바람직하며, 99.3% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 상술한 수치 범위를 만족함으로써, 단파장측에서 편광 적층체를 포함하는 화상 표시 장치의 휘도가 확보될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 가교액의 요오드화 화합물의 농도, 보색액의 요오드화 화합물의 농도, 세정액의 온도 및 침지시간, 및/또는 건조 온도 및 건조시간 등을 달리하여, 편광 적층체의 흡광도(A455)가 조절될 수 있다.
또한, 예시적인 일부 실시예들에 있어서, 편광 적층체의 흡광도 (A455) 보색액의 요오드화 화합물의 농도 및/또는 건조 온도를 달리하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 보색액의 요오드화 화합물은 용매인 물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 10 중량부 포함될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 5 중량부 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 2.5질량부 포함될 수 있다. 또한, 편광자의 건조 온도는 70 내지 100℃일 수 있고, 바람직하게는 80 내지 100℃일 수 있다.
또한, 편광 적층체의 흡광도(A455)은 자외-가시광 분광광도계 등의 흡광 광도계를 이용하여 측정될 수 있다. 흡광도(A455)의 측정을 위한 입사광은 자연광일 수 있다. 입사광의 강도를 T0, 투과광의 강도를 Ｔ라 할 경우, 흡광도(A455)은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
<식 1>
A455 = -log10(T/T0)
<위상차층>
예시적인 실시예들에 있어서, 위상차층은 파장이 9.3 ㎛ 내지 10.6 ㎛인 광선에 대하여 흡광도가 0.057이상이다. 파장이 9.3 ㎛ 내지 10.6 ㎛인 광선에 대하여 흡광도가 0.057이상인 경우, CO2 레이저를 사용한 가공 특성이 특히 개선되어 편광 적층체의 제조에 소요되는 공정비용이 감소되는 것을 확인할 수 있다. 반대로, 상기 파장의 광선에 대하여 흡광도가 0.057미만인 경우에는 CO2 레이저를 사용한 가공이 규모있게 이루어지지 않을 수 있다. 그 결과, 위상차층의 절단면이 조면이거나 볼록면일 수 있다.
또한, 예시적인 일부 실시예들에 있어서, 파장이 550 ㎚인 광선에 대하여 상기 위상체층의 면내 위상차 값이 130 ㎚ 내지 150 ㎚인 것이 바람직하다. 예들 들면, 상술한 수치범위를 만족하는 위상차층은 λ/4 위상차 필름(1/4 파장 위상차 필름)일 수 있다. λ/4 위상차 필름은 고분자 필름을 단축 방향으로, 양축 방향으로 또는 기타 적절한 방법으로 배향하여 얻을 수 있다. λ/4 위상차 필름은 반사광을 억제할 수 있다.
또한, 위상차층에 포함되는 고분자 화합물의 예시로서, 폴리카보네이트계 화합물, 폴리에스테르계 화합물, 폴리술폰계 화합물, 폴리에테르 술폰계 화합물, 폴리스티렌계 화합물, 폴리올레핀계 화합물, 폴리비닐 알콜계 화합물, 셀룰로즈 아세테이트계 화합물, 폴리메틸 메타크릴레이트계 화합물, 염화 폴리비닐계 화합물, 폴리아크릴레이트 염화 폴리비닐계 화합물, 폴리아미드 염화 폴리비닐계 화합물 등이 고려될 수 있다. 고분자 화합물의 선택에 있어서, 투명성이 지표로서 사용될 수 있다.
또한, 예시적인 실시예들에 있어서, 고분자 화합물은 파수 850 cm-1 내지 1250 cm-1의 영역에서 진동 특성을 나타낼 수 있다. 상기 '진동 특성'은 해당 영역대의 광선에 노출되어 화합물의 쌍극자 모멘트가 변화하는 것을 의미한다. 구체적으로 쌍극자 모멘트의 변화는 단일결합 또는 다중결합의 진동에 의하여 발생하며, 진동의 유형으로는 수축, 신장, 회전, 또는 병진 등이 고려될 수 있으며, 주로 수축, 신장이 고려될 수 있다.
예시적인 일부 실시예들에 있어서, 상기 고분자 화합물은 탄소-산소 단일결합에 의하여 발현되는 진동 특성을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 산소는 히드록시기, 에터기, 또는 에스터기에 포함될 수 있다. 즉, 상기 고분자 화합물의 단량체는 탄소-산소 단일결합을 함유할 수 있고, 히드록시기, 에터기, 또는 에스터기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 관능기를 포함할 수 있다. 고분자 화합물에 산소-탄소 단일결합이 함유됨으로써 파수 850 cm-1 내지 1250 cm-1의 영역에서 진동 특성이 나타날 수 있으며, 산소-탄소 단일결합의 진동이 강하게 유발되어 CO2 레이저에 의한 가공성이 개선될 수 있다. 예를 들면, 위상차층은 CO2 레이저에 의하여 용이하게 절단될 수 있다.
또한, 예시적인 일부 실시예들에 있어서, 탄소-산소 단일결합을 포함하는 고분자 화합물의 단량체는 지방족 고리 구조를 함유할 수 있다. 지방족 고리 구조는 구체적으로 지방족 이환(bicyclic) 구조 또는 지방족 삼환(tricyclic) 구조를 포함하는 다환(polycyclic) 구조일 수 있다. 더욱 구체적으로 다환 구조에 포함된 이환 이상의 고리는 축합된 고리(fused cyclics)이거나 가교된 고리(bridged cyclics)이거나 둘 다를 포함할 수 있다.
가교된 고리가 포함됨으로써, 고분자 화합물 내부의 입체적 반발이 더욱 증가한다. 그리하여 탄소-산소 단일결합의 진동만으로 위상차층이 더욱 용이하게 절단될 수 있다. 또한, 다환 고리가 포함됨으로써, 고분자 화합물의 탄성이 감소하고, 위상차층의 절단 부위가 더욱 용이하게 확대될 수 있다.
예시적인 일부 실시예에 있어서, 고분자 화합물의 단량체는 지방족 삼환(tricyclic) 구조를 포함하고, 축합된 고리(fused cyclics)와 가교된 고리(bridged cyclics)를 모두 포함할 수 있다. 상술한 조건을 만족하는 고분자 화합물 단량체는 데카하이드로-1,4-메타노나프탈렌 (decahydro-1,4 -methanonaphthalene) 모이어티를 포함할 수 있다. 또한, 데카하이드로-1,4 -메타노나프탈렌(decahydro-1,4-methanonaphthalene)모이어티는 히드록시기, 에터기, 또는 에스터기를 더욱 포함할 수 있다.
또한, 예시적인 일부 실시예들에 있어서, 파장이 455 ㎚인 광선에 대하여 편광 적층체의 투과율(Ty)이 43 % 이상인 것이 바람직하다. 단파장 영역의 투과율이 개선됨으로써, 청색 발광 소자의 소모가 지연될 수 있고, 표시 패널의 수명이 연장될 수 있다.
또한, 예시적인 실시예들에 있어서, 위상차층은 동일 반응계 중합에 의해 중합 가능한 네마틱 또는 스메틱, 바람직하게는 네마틱 액정 물질을 포함할 수 있다. 또한, 예시적인 실시예들에 있어서, 위상차층은 플랫파장 분산성, 장파장 분산성, 및 역파장 분상성을 제공할 수 있다.
또한, 예시적인 일부 실시예들에 있어서, 위상차층은 양의 C 플레이트층을 더 포함할 수 있다. 또한, 편광 적층체의 두께방향위상차(Rth) 값을 적절한 범위로 설정하기 위하여, 양의 C 플레이트층의 위상차 값이 조절될 수 있다. 예시적인 일부 실시예들에 있어서, λ/4 위상차 필름의 두께방향위상차 값이 40㎚ 내지 65㎚이면, 양의 C 플레이트층의 두께방향위상차 값은 -85㎚ 내지 -60㎚일 수 있다. 또한, λ/4 위상차 필름의 두께방향위상차 값이 65㎚ 내지 80㎚이면, 양의 C 플레이트층의 두께방향위상차 값은 -100㎚ 내지 -85㎚일 수 있다. 또한, λ/4 위상차 필름의 두께방향위상차 값이 80㎚ 내지 100㎚이면, 양의 C 플레이트층의 두께방향위상차값은 -120㎚ 내지 -100㎚일 수 있다. 또한, λ/4 위상차 필름의 두께방향위상차 값이 100㎚ 내지 180㎚이면, 양의 C 플레이트층의 두께방향위상차 값은 -200㎚ 내지 -120㎚일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 위상차층의 일면에는 편광자가 적층되고, 상기 위상차층의 타면에는 점접착층이 배치된다. 달리 말하자면, 편광자, 위상차층, 및 점접착층이 순차적으로 배치된다. 또한, 위상차층이 적층되지 않은 편광자의 일면이 외측을 향하도록 편광자, 위상차층, 및 점접착층이 배향될 수 있다.
예시적인 일부 실시예들에 있어서, 위상차층의 R(450)/R(550) 값은 0.99 내지 1.01인 것이 바람직하다. 상술한 수치범위를 만족함으로써, 위상자층의 플랫 파장 분산성이 확보될 수 있다.
또한, 예시적인 일부 실시예들에 있어서, 파장이 550 ㎚인 광선에 대하여 상기 위상체층의 면내 위상차 값이 130 ㎚ 내지 150 ㎚인 것이 바람직하다. 면내 위상차 값이 상술한 범위를 만족함으로써, 편광판에 의한 간섭 및 간섭에 의한 착색 등이 억제될 수 있다. 또한, 외광 반사를 억제하여 시인성이 향상될 수 있다.
<보호층>
예시적인 일부 실시예들에 있어서, 보호층은 편광자의 일면에 적층될 수 있다. 편광자의 일면에 보호층이 배치된 경우, 상기 편광자의 타면에는 위상차층이 배치된다. 달리 말하자면, 보호층, 편광자, 및 위상차층이 순차적으로 배치된다. 또한, 편광자가 적층되지 않은 보호층의 일면이 화상표시장치의 외측면를 향하도록 보호층이 배향될 수 있다.
예시적인 일부 실시예들에 있어서, 보호층에 포함되는 수지는 보호층의 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성, 굴절성 등을 지표로 하여 선택될 수 있다.
예를 들면, 보호층은 저굴절층일 수 있다. 저굴절층의 두께가 증가하면 최저 반사 파장의 길이가 장파장의 영역으로 이동하며, 그 두께가 감소하면 최저 반사 파장의 길이가 단파장의 영역으로 이동한다. 또한, 저굴절층의 굴절률이 작을수록 보호층의 최저 반사율이 더 낮아질 수 있다.
보호층에 포함되는 수지의 예시로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌 프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르케톤계 수지: 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지와 같은 열가소성 수지 등이 고려될 수 있다.
또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선경화형 수지로 형성된 필름이 보호층으로서 사용될 수 있다. 예시적인 일부 실시예들에 있어서, 편광특성 및 내구성의 개선이 용이하다는 점에서, 비누화(검화)된 표면을 가진 셀룰로오스계 필름이 보호층으로서 사용될 수 있다.
또한, 보호층에 포함되는 저굴절층에는 무기입자가 더 포함될 수 있다. 상기 무기입자는 파장인 550 ㎚인 광선에 대하여 굴절률이 1.0 내지 1.5인 것이 바람직하다. 상술한 수치범위를 만족함으로써, 보호층에 저굴절 특성이 부여될 수 있다.
예시적인 일부 실시예들에 있어서, 상기 무기입자는 실리카계 입자일 수 있다. 또한, 상기 실리카계 입자로서, 중공실리카, 메조포러스 실리카 등이 예시될 수 있다. 또한, 상술한 굴절률을 만족한다는 것을 전제로, 실리카계 입자 외에도 불화마그네슘(MgF2)를 위시한 무기입자의 사용이 고려될 수 있다.
또한, 예시적인 일부 실시예들에 있어서, 저굴절층 내에 무기입자를 균일하게 분산하기 위하여 바인더 수지의 사용이 고려될 수 있다. 저굴절층 및 무기입자와의 친화도가 모두 상당하다는 관점에서 상기 바인더 수지는 폴리비닐알코올계 수지일 수 있다.
예시적인 일부 실시예들에 있어서, 상기 무기입자는 나노입자일 수 있다. 나노입자는 평균입경이 나노 사이즈인 입자를 의미한다. 나노입자의 평균입경은 10㎚ 내지 700㎚, 10㎚ 내지 500㎚, 10㎚ 내지 300㎚, 10㎚ 내지 200㎚ 또는 10 내지 100㎚일 수 있다.
예시적인 일부 실시예들에 있어서, 보호층의 두께는 10㎚ 내지 500㎚, 10㎚ 내지 300㎚, 10㎚ 내지 200㎚, 50㎚ 내지 200㎚ 또는 100㎚ 내지 200㎚인 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 보호층의 두께를 조절함으로써 최저 반사 파장이 조절될 수 있으며, 목적하는 최저 반사 파장의 범위에 따라서 보호층의 두께는 조절될 수 있다.
예시적인 일부 실시예들에 있어서, 보호층의 일면에는 편광자가 적층될 수 있다. 또한, 보호층의 타면은 외부로 노출될 수 있다. 또한, 상기 타면은 시인측면 혹은 상면일 수 있다.
<점접착층>
예시적인 실시예들에 있어서, 점접착층은 감압성 점착제(Pressure sensitive Adhesive, PSA) 또는 광학 투명 접착제(Optically Clear Adhesive, OCA)를 사용하여 형성될 수 있다.
예를 들면, 감압성 점착제 또는 광학 투명 접착제는, 아크릴계 공중합체 및 가교제를 포함하는 점착제 조성물로부터 얻어지거나, 우레탄 (메타)아크릴레이트 수지, (메타)아크릴레이트 에스테르 단량체 및 광개시제를 포함하는 점착제 조성물로부터 얻어질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 점접착층은 위상차층의 일면에 배치될 수 있다. 즉, 예시적인 일부 실시예들에 있어서, 편광자, 위상차층, 및 점접착층이 순차적으로 적층될 수 있다.
<화상표시장치>
본 명세서에 있어서, "시인측"은 편광 적층체가 화상 표시 장치에 사용될 경우, 사용자가 바라보는 방향에 인접한 면을 지칭한다. 예를 들면, 상기 시인측의 반대 측은 화상 표시 장치의 표시 패널을 향할 수 있다. 이하에서는, 상기 시인 측의 반대 측을 "패널측"으로 지칭한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 화상 표시 장치는 편광 적층체, 윈도우 기판 및 표시 패널을 포함할 수 있다.
윈도우 기판은 글래스 또는 폴리이미드와 같은 가용성 수지물질을 포함할 수 있다. 윈도우 기판은 터치 센서를 포함할 수 있다. 윈도우 기판은 화상 표시 장치의 시인측에 배치될 수 있다.
편광 적층체는 보호층이 시인측 또는 윈도우 기판을 향하도록 배치될 수 있다. 편광 적층체의 위상차층은 표시 패널 측으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 편광 적층체의 상기 이형 필름을 제거하고 상기 점접착제층을 통해 표시 패널을 접합시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 표시 패널은 유기 발광 다이오드(OLED) 소자를 포함할 수 있다. 또한, 시 패널은 패널 기판 상에 배치된 화소 전극, 화소 정의막, 표시층, 대향 전극 및 인캡슐레이션 층을 포함할 수 있다.
상기 패널 기판은 글래스 또는 폴리이미드와 같은 가용성 수지물질을 포함할 수 있다. 상기 패널 기판 상에는 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 화소 회로가 형성되며, 상기 화소 회로를 덮는 절연막이 형성될 수 있다. 상기 화소 전극은 상기 절연막 상에서 예를 들면 TFT의 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 화소 정의막은 상기 절연막 상에 형성되어 상기 화소 전극을 노출시켜 화소 영역을 정의할 수 있다. 상기 화소 전극 상에는 상기 표시층이 형성되며, 상기 표시 층은 예를 들면, 유기 발광층을 포함할 수 있다.
상기 화소 정의막 및 상기 표시층 상에는 상기 대향 전극이 배치될 수 있다. 상기 대향 전극은 예를 들면, 화상 표시 장치의 공통 전극 또는 캐소드로 제공될 수 있다. 상기 대향 전극 상에 표시 패널 보호를 위한 인캡슐레이션 층이 적층될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 편광 적층체는 OLED 표시 장치의 편광판으로 제공될 수 있다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 편광 적층체(100)를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 편광 적층체(100)은 보호층(110), 편광자(120), 위상차층(130), 및 점접착층(140)을 포함하는 것을 알 수 있다. 또한, 예시적인 실시예들에 있어서, 보호층(110), 편광자(120), 위상차층(130), 및 점접착층(140)은 순차적으로 적층되어 편광 적층체(100)를 형성할 수 있다. 또한, 보호층(110)의 상면은 외부로 노출되어 있을 수 있고, 점접착층(140)의 하면은 외부로 노출되어 있을 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예 및 비교예에 따른 편광 적층체의 단면을 촬영하여 도시한 SEM 사진이다. 도 2의 (a)는 비교예의 편광 적층체를 CO2 레이저로 가공하고, 그 단면을 SEM으로 촬영한 것이다. 도 2의 (b)는 실시예의 편광 적층체를 CO2 레이저로 가공하고, 그 단면을 SEM으로 촬영한 것이다. 또한, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시된 점선 영역은 각각 실시예 및 비교예에 포함된 위상차층의 가공 단면을 강조한다. 도 2를 참조하면, CO2 레이저에 대하여 예시적인 실시예에 따른 위상차층의 가공성이 더욱 뛰어난 것을 확인할 수 있다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 편광 적층체를 포함하는 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 3에 따르면, 예시적인 실시예들에 따른 편광 적층체(100)은 윈도우 기판(200) 및 표시 패널(300)의 사이에 위치할 수 있다. 그 결과, 표시 패널의 광학 특성 및 화상 표시 장치의 광학 특성을 개선할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
실시예 1
평균 중합도가 2,400, 비누화도 99.9몰% 이상이며 가로길이 및 세로길이가 100cm이고, 두께는 60 ㎛인 폴리비닐알코올계 필름(VF-PE #60, Kuraray Co. Ltd. 제조)을 25℃의 물(탈이온수)에 1분 20초간 담가 팽윤시켰다. 요오드/요오드화칼륨/붕산/물이 0.3/1.2/0.3/100의 중량비로 함유된 염색액에 2분 30초간 침지시켜 염색하였다. 염색액의 온도는 30℃였다.
또한, 염색된 폴리비닐알코올계 필름을 요오드화 칼륨/붕산/물을 7.1/1.8/100의 중량비로 포함하는 가교액에 침지하여 26초간 숙성하였으며, 아이오딘화 칼륨/붕산/물을 7/3.4/100의 중량비로 포함하는 가교액에 20초간 숙성하였다. 각 가교액의 온도는 54℃였댜.
또한, 가교된 폴리비닐알코올계 필름을 요오드화 칼륨/붕산/물을 1.5/3.4/100의 중량비로 포함하는 보색액에 침지하여 10초간 숙성하였다. 보색액의 온도는 40℃였다. 그 후, 6℃ 순수에서 7초간 수세하여 보색 처리된 폴리비닐알코올계 필름의 표면에 묻은 이물질을 제거하였다. 수세 완료 후 상기 필름을 95℃에서 건조하여 편광자를 제조하였다.
또한, 준비된 편광자의 일면에 점접착층을 이용하여 보호층(DSG03, 트리아세틸셀룰로오스계 필름, 대일본 인쇄 제)을 접착하였다. 상기 편광자의 타면에는 위상차층으로 아톤계(arton) 필름(SWP, 코니카미놀타 제)를 적층한 후, 80℃에서 5분간 건조하여 편광판을 제조했다.
또한, 상기 점접착층은 다음과 같은 방식으로 준비되었다. 폴리비닐알코올 분말(KL-318, (주)클라레 제, 평균 중합도 1800)을 95℃의 열수에 용해하여 농도 3 중량%의 폴리비닐알코올 수용액을 조제하였다. 폴리비닐 알코올 분말 2 중량부에 대하여 가교제(스미레이즈 렌진 650, 다오카화학공업(주) 제)를 1 중량부의 비율로 상기 수용액에 혼합하여 점접착층을 얻을 수 있었다.
실시예 2
실시예 1과 동일하게 실시하되, 위상차층으로서 TAC계 필름(ZRT, 코니카미놀타 제)이 사용되었다.
실시예 3
실시예 1과 동일하게 실시하되, 보색액의 용매 100 중량부에 대하여 요오드화 칼륨의 농도를 3.0 중량부로 조절하고, 건조온도를 80℃로 달리하였다.
비교예 1
실시예 1과 동일하게 실시하되, 보색액의 용매 100 중량부에 대하여 요오드화 칼륨의 농도를 7.8 중량부로 조절하고, 건조온도를 78℃로 달리하였다.
비교예 2
실시예 1과 동일하게 수행하여 편광 적층체를 제조하되, 위상차층으로서 COP계 필름(ZD12, 닛폰제온 제)이 사용되었다.
실험예
1. 흡광도의 평가
FT-IR(UV2450, (주)시마즈 제작소제)의 6000 내지 12000 ㎚ 파장 범위에서 편광판의 투과 축방향과 흡수 축방향의 투과 스펙트럼을 측정한 후, 이를 이용하여 단체 투과율 Ty(단위: %), 파장이 약 455nm인 광선에 대한 흡광도(A455), 파장이 약 9300 ㎚인 광선에 대한 흡광도(A9300), 파장이 약 9300 ㎚인 광선에 대한 흡광도(A10600)를 계산했다. 상술한 방법을 통하여 측정된 각 편광 적층체의 투과율 및 흡광도를 요약하면 하기 표 1과 같다.
구분 측정결과
Ty(%) 편광 적층체의
A455 		위상차층의 흡광도
A9300 A10600
실시예 1 45.6 0.349 0.145 0.074
실시예 2 45.3 0.345 2.85 0.92
실시예 3 45.5 0.367 0.145 0.076
비교예 1 45.3 0.398 0.145 0.074
비교예 2 45.4 0.348 0.037 0.056
2. 레이저 가공성의 평가
실시예 및 비교에를 통하여 얻어진 편광 적층체를 CO2 레이저로 절단 가공하고, 그 절단면을 SEM(S-4700, HITACHI사)으로 촬영하여 평가하였다. 레이저광의 파장은 9.3 ㎛였다.
<평가기준>
○ (우수) : 절단면이 매끄러움
Ⅹ (불량) : 절단면이 조면(粗面)이거나 곡면임
구분 측정결과
가공성
실시예 1 ○
실시예 2 ○
실시예 3 ○
비교예 1 ○
비교예 2 Ⅹ
표 1 및 표 2를 참조하면, 예시적인 실시예들에 있어서 편광판 적층체 및 위상차층이 소정의 흡광도를 만족함으로써, 단파장 영역의 투과율과 레이저 가공성이 개선되는 것을 확인할 수 있다. 도 2의 (b)를 참조하면, 실시예 1의 편광 적층체의 경우, 점선으로 표시된 영역이 매끄러운 절단면을 형성하는 것을 확인할 수 있다.
반면, 비교예1의 경우, 도2의 (b)에 도시된 바와 같이 매끄러운 절단면을 형성하지만, 단파장영역의 투과효율 개선은 부족함을 알 수 있으며, 비교예2의 경우, 도2의 (a)에 도시된 바와 같이, 절단면이 조면 및 곡면으로, 위상차층의 레이저 가공성이 부족한 것을 확인할 수 있었다.
1: 화상 표시 장치 100 : 편광 적층체
110 : 보호층 120 : 편광자
130 : 위상차층 140 : 점접착층
200 : 윈도우 기판 300 : 표시 패널

Claims (8)

  1. 편광자; 및
    상기 편광자의 일면에 배치되며 파장이 9.3 ㎛ 내지 10.6 ㎛인 광선에 대하여 흡광도가 0.057 이상인 위상차층을 포함하고, 파장이 455 ㎚인 광선에 대하여 투과율이 43 % 이상이거나 흡광도가 0.367 이하인, 편광 적층체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 편광자의 타면에 배치된 보호층을 더 포함하는, 편광 적층체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 위상차층의 저면에 배치된 점접착층을 더 포함하는, 편광 적층체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 위상차층의 R(450)/R(550) 값은 0.99 내지 1.01인, 편광 적층체.
  5. 청구항 1에 있어서, 파장이 550 ㎚인 광선에 대하여 상기 위상차층의 면내 위상차 값이 130 ㎚ 내지 150 ㎚인, 편광 적층체.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 위상차층은 지방족 3환 구조를 함유하는 고분자 화합물을 포함하는, 편광 적층체.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 지방족 3환 구조는 가교된 고리를 함유하는 편광 적층체.
  8. 청구항 1의 편광 적층체;
    상기 편광 적층체의 상에 배치되는 윈도우 기판; 및
    상기 편광 적층체의 아래에 배치되는 표시 패널을 포함하는, 화상 표시 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130110204A (ko) 2011-01-11 2013-10-08 코니카 미놀타 가부시키가이샤 광학 필름, 상기 광학 필름을 이용한 편광판, 상기 편광판의 제조 방법 및 액정 표시 장치

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