KR20240003567A - 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치 - Google Patents

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Abstract

편광자; 및 상기 편광자의 하부면에 순차적으로 적층된 제1 위상차층 및 제2 위상차층을 포함하고, 상기 제1 위상차층과 상기 제2 위상차층의 적층체의 지상축은 상기 편광자의 광 투과축에 대해 111° 내지 113°를 이루고, 상기 적층체는 파장 550nm에서 정면에서 측정된 정면 선형 위상차값이 140nm 내지 160nm이고, 상기 적층체는 파장 550nm에서 상기 적층체의 지상축을 회전축으로 하여 ±40° 회전시켰을 때 경사 선형 위상차값이 145nm 내지 170nm인 것인, 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치가 제공된다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치{POLARIZING PLATE AND OPTICAL DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE POLARIZING PLATE}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.
유기발광소자 표시장치는 외부광의 반사로 인하여 시인성과 콘트라스트가 떨어질 수 있다. 이를 해소하기 위해 편광판을 사용함으로써 반사된 외부광의 반사율을 낮추어 반사 방지 기능을 구현할 수 있다. 편광판은 정면에서의 블랙 시감을 개선함으로써 화면 품질을 현저하게 개선하는 것이 기본적으로 요구된다.
편광판은 편광자 및 편광자의 하부면에 적층된 반사 방지층을 포함한다. 반사 방지층은 1매형의 위상차층 또는 2매형의 위상차층이 될 수 있다. 1매형 위상차층은 주로 역파장의 특성을 제공하며, 2매형 위상차층은 대부분 각각 정파장의 위상차 특성을 가지는 각각의 위상차층을 적층하여 역파장 특성을 구현한다. 2매형의 위상차층은 1매형의 위상차층 대비 두께가 상대적으로 두꺼워질 가능성이 있지만 역파장 특성을 가지는 1매형의 위상차층 대비 가격이 저렴한 기존의 정파장 특성을 가지는 위상차층을 적층함으로써 가격 경쟁력 확보와 생산성 향상을 꾀할 수 있다.
위상차층은 고분자 수지를 포함하는 조성물로 형성된 미연신된 필름을 연신시켜 제조되거나 또는 배향막 상에 액정을 소정의 두께로 코팅하고 건조 및/또는 경화시켜 제조될 수 있다. 액정층 2매로 형성된 위상차층은 연신된 필름 2매로 형성된 위상차층 대비 상대적으로 두께가 얇지만, 고온 고습 조건에서 방치될 경우 편광자로부터 용출된 요오드가 패널 내로 확산되어 전극의 부식 등을 발생시킴으로써 패널 내구성이 문제가 될 수 있다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 10-2013-0103595호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 고온 고습 방치 후 요오드 용출 등이 없어 내구성이 우수한 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 두께가 얇은 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 정면 및 측면에서의 반사율을 낮추어 우수한 반사 방지 효과를 제공하는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 블랙 시감이 우수한 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점은 편광판이다.
1.편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 하부면에 순차적으로 적층된 제1 위상차층 및 제2 위상차층을 포함하고, 상기 제1 위상차층과 상기 제2 위상차층의 적층체의 지상축은 상기 편광자의 광 투과축에 대해 111° 내지 113°를 이루고, 상기 적층체는 파장 550nm에서 정면에서 측정된 정면 선형 위상차값이 140nm 내지 160nm이고, 상기 적층체는 파장 550nm에서 상기 적층체의 지상축을 회전축으로 하여 ±40° 회전시켰을 때 경사 선형 위상차값이 145nm 내지 170nm이다.
2.1에서, 상기 제1 위상차층은 상기 제2 위상차층 대비 더 낮은 두께를 가질 수 있다.
3.1-2에서, 상기 제1 위상차층의 두께는 상기 제2 위상차층의 두께의 1% 내지 20%일 수 있다.
4.1-3에서, 상기 제1 위상차층은 액정층이고, 상기 제2 위상차층은 비 액정층일 수 있다.
5.4에서, 상기 액정층은 디스코틱 액정층일 수 있다.
6.1-5에서, 상기 비 액정층은 셀룰로오스계, 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀(COP)계, 고리형 올레핀 코폴리머(COC)계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계, 아크릴계 중 하나 이상의 수지를 포함하는 조성물로 형성된 연신된 필름을 포함할 수 있다.
7.1-6에서, 상기 제1 위상차층은 음의 복굴절 값을 가지며, 상기 제2 위상차층은 양의 복굴절 값을 가질 수 있다.
8.1-7에서, 상기 제2 위상차층은 상기 제1 위상차층 대비 파장 550nm에서 이축성 정도(NZ)가 더 높을 수 있다.
9.8에서, 상기 제1 위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 -0.1 내지 0.1이고, 상기 제2 위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 1 이상 1.3 미만일 수 있다.
10.9에서, 상기 제1 위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 0이고, 상기 제2 위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 1 이상 1.3 미만일 수 있다.
11.1-10에서, 상기 제1 위상차층은 네가티브 A 플레이트이고, 상기 제2위상차층은 네가티브 B 플레이트일 수 있다.
12.1-11에서, 상기 제1 위상차층은 파장 550nm에서 정면 면내 위상차가 200nm 내지 280nm이고, 상기 제2 위상차층은 파장 550nm에서 정면 면내 위상차가 100nm 내지 150nm일 수 있다.
13.1-12에서, 상기 편광자의 광 투과축에 대하여 상기 제1 위상차층의 지상축이 이루는 각도는 10° 내지 20°일 수 있다.
14.1-13에서, 상기 편광자의 광 투과축에 대하여 상기 제2 위상차층의 지상축이 이루는 각도는 70° 내지 85°일 수 있다.
15.1-14에서, 상기 제2 위상차층의 상부면에 버퍼층이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 관점은 광학표시장치이다.
광학표시장치는 본 발명의 편광판을 포함한다.
본 발명은 고온 고습 방치 후 요오드 용출 등이 없어 내구성이 우수한 편광판을 제공하였다.
본 발명은 두께가 얇은 편광판을 제공하였다.
본 발명은 정면 및 측면에서의 반사율을 낮추어 우수한 반사 방지 효과를 제공하는 편광판을 제공하였다.
본 발명은 블랙 시감이 우수한 편광판을 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 각각 실시예 1(도 2a), 비교예 1(도 2b), 비교예 2(도 2c), 비교예 3(도 2d)의 측면(입사각 60°)에서의 최대 반사율 평가 결과이다.
첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 실시예에 의해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 명칭을 사용하였다. 도면에서 각 구성 요소의 길이, 크기는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 본 발명이 도면에 기재된 각 구성 요소의 길이, 크기에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것이고, 보는 시각에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있다.
본 명세서에서 단일 위상차층에 대하여, "정면 면내 위상차(Re)"는 하기 식 A로 표시되고, "이축성 정도(NZ)"는 하기 식 B로 표시되고, "두께 방향 위상차(Rth)"는 하기 식 C로 표시된다:
[식 A]
Re = (nx - ny) x d
[식 B]
NZ = (nx - nz)/(nx - ny)
[식 C]
Rth = ((nx + ny)/2 - nz) x d
(상기 식 A 내지 식 C에서, nx, ny, nz는 측정 파장에서 각각 단일 위상차층의 지상축(slow axis) 방향, 진상축(fast axis) 방향, 두께 방향의 굴절률이고, d는 단일 위상차층의 두께(단위: nm)이다).
본 명세서에서 "위상차층의 Mueller Matrix"는 하기 식 D로 표시되고, 위상차 측정 장치의 일 예인 Axoscan 등으로 어려움없이 바로 측정될 수 있다:
[식 D]
본 명세서에서 "선형 위상차(linear retardation, RL)"는 하기 식 E로 표시되며, 이것은 당업자에게 잘 알려져 있고, 위상차 측정 장치의 일 예인 Axoscan 등으로 어려움없이 바로 측정될 수 있다:
[식 E]
(상기 식 E에서, m23, m32, m31, m13, m11, m22 및 m33은 상기 식 D로부터 구해지는 값이다)
상기 식 A 내지 식 E에서 측정 파장은 450nm, 550nm 또는 650nm가 될 수 있다.
위상차값과 지상축이 서로 다른 두 개의 위상차층의 적층체는 단일 위상차층 대비 특성이 다르기 때문에, 상기 적층체에 대해 측정되는 위상차 값을 구하기 위해서는 단일 위상차층 대비 다른 정의가 필요하다. 이 때 도입되는 개념이 선형 위상차(Linear Retardation), 원형 위상차(Circular Retardation), 토탈 위상차(Total Retardation)이다. 단일 위상차층은 토탈 위상차값과 선형 위상차값이 서로 동일하며, 원형 위상차값은 존재하지 않는다. 하지만, 위상차값과 지상축이 서로 다른 물리적 특성(예를 들면, 위상차값>0)을 갖는 두 개의 위상차층의 적층체는 선형 위상차값과 토탈 위상차값이 서로 다르며, 선형 위상차값도 '0'이 아니게 된다. 이 값들을 산출하기 위해서는 위상차층을 Mueller Matrix로 변환해서 계산할 수 있다. Mueller Matrix 기반의 위상차값 측정 장치인 Axoscan(Axometrices, Inc사, 미국)을 이용한다면 쉽게 측정이 가능하다.
본 명세서에서 면내 방향 중 굴절률이 가장 높은 축은 '지상축', 면내 방향 중 굴절률이 가장 낮은 축은 '진상축'으로 정의된다. '지상축'과 '진상축'은 항상 직교하기 때문에 '지상축'의 각도를 안다면 '진상축'의 각도도 알 수 있다.
단일 위상차층의 경우 '지상축'의 측정 및 계산은 매우 용이하다. 그러나, 위상차값과 지상축이 서로 다른 물리적 특성(예를 들면, 위상차값>0)을 갖는 두 개의 위상차층이 적층된 적층체의 경우, 적층체의 지상축은 하기 식 F에 의해 계산된다:
[식 F]
(상기 식 F에서, a1, a2는 각각 상기 식 E에 의해 구해지는 값이다)
본 명세서에서 수치 범위를 나타낼 때 "X 내지 Y"는 X 이상 Y 이하(X≤ 그리고 ≤Y)를 의미한다.
본 발명의 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 하부면에 적층된 순차적으로 적층된 제1 위상차층 및 제2 위상차층을 포함한다.
하기에서 설명되겠지만, 제1 위상차층은 액정층이다. 제2 위상차층은 비 액정층으로서 바람직하게는 연신된 수지 필름이다. 따라서, 본 발명의 편광판은 위상차층의 적층체로서 액정층과 액정층의 적층체를 구비하는 편광판 대비 고온 고습에서 장기간 방치 후 요오드 용출 등의 문제점이 없어 내구성이 우수하다. 상기 '요오드 용출'은 편광판을 고온 고습(60℃ 및 90% 상대습도) 챔버에서 250시간 방치 후 편광판의 가장자리 부분을 현미경으로 관찰하여 요오드가 탈색된 정도로부터 평가될 수 있다.
본 발명의 편광판은 액정층과 액정층의 적층체를 구비하는 편광판 대비, 상대적으로 두께가 두꺼울 수 밖에 없는 액정층과 비 액정층의 적층체를 구비한다. 그러나, 액정층과 비 액정층의 적층체는 파장 550nm에서 정면에서 측정된 정면 선형 위상차값 및 상기 적층체를 상기 적층체의 지상축을 회전축으로 하여 ±40° 회전시켰을 때 경사 선형 위상차값 둘다를 제어함으로써 측면에서의 반사율을 낮추고 블랙 시감을 개선하였다. 따라서, 본 발명의 편광판은 발광 소자를 구비하는 발광소자 표시 장치에 있어서 반사 방지용 편광판으로 사용될 수 있다.
상기 '정면 선형 위상차값'은 제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체를 회전 등에 의해 움직이지 않고 고정시킨 상태에서, 제1 위상차층의 면내 방향에 대한 법선 방향으로 광을 입사시켰을 때 상기 식 E에 의해 계산되는 값이다.
상기 '경사 선형 위상차값'은 제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체에 있어서, 상기 적층체의 지상축을 회전축으로 하여 +40°, -40°로 각각 회전시키는 상태에서 제1 위상차층의 면내 방향에 대한 법선 방향으로 광을 입사시켰을 때 상기 식 E에 의해 계산되는 값이다.
본 발명의 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 하부면에 순차적으로 적층된 위상차층 적층체를 포함하고, 상기 위상차층 적층체는 제1 위상차층 및 제2 위상차층을 포함하고, 상기 제1 위상차층과 상기 제2 위상차층의 적층체의 지상축은 상기 편광자의 투과축에 대해 111° 내지 113°를 이루고, 상기 적층체는 파장 550nm에서 정면에서 측정된 정면 선형 위상차값이 140nm 내지 160nm이고, 상기 적층체는 상기 적층체의 지상축을 회전축으로 하여 ±40° 회전시켰을 때 경사 선형 위상차값이 145nm 내지 170nm이다.
이하, 본 발명 일 실시예의 편광판을 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1을 참고하면, 편광판은 편광자(130), 편광자(130)의 상부면에 적층된 보호 필름(140) 및 편광자(130)의 하부면에 적층된 위상차층 적층체를 포함한다.
본 명세서에서 '편광자의 상부면'은 외부광이 편광자에 최초 입사되는 면 또는 발광소자로부터 출사된 광이 편광자를 통해 출사되는 면이다.
본 명세서에서 '편광자의 하부면'은 발광소자로부터 출사된 광이 편광자에 입사되는 면 또는 외부광이 편광자에 입사된 다음 최초 출사되는 면이다.
일 구체예에서, 도 1에서 보여지는 바와 같이 위상차층 적층체는 편광자(130)의 하부면으로부터 순차적으로 적층된 제1 위상차층(110)과 제2 위상차층(120)으로 이루어진 2층의 위상차층의 적층체일 수 있다.
다른 구체예에서, 위상차층 적층체는 편광자의 하부면으로부터 순차적으로 적층된 제1 위상차층 및 제2 위상차층을 포함하고, 편광자와 제1 위상차층 사이, 제1 위상차층과 제2 위상차층 사이, 및/또는 제2 위상차층의 하부면에는 기재층이 더 적층될 수 있다. 상기 기재층은 제1 위상차층, 제2 위상차층 각각을 지지하는 것으로, 무 위상차 또는 파장 550nm에서 정면 면내 위상차가 30nm 이하, 구체적으로 0nm 내지 10nm인 위상차 필름이 될 수 있다.
보호 필름(140)은 보호 코팅층 등을 포함하는 보호층의 일 구체예에 해당될 수 있다. 편광판의 기능에 문제가 없다면, 보호 필름(140)은 생략될 수도 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 제2 위상차층(120)의 하부면에는 점착층 또는 접착층이 추가로 적층되어 편광판을 광학표시장치용 패널에 점착시킬 수도 있다.
제1 위상차층(110)과 제2 위상차층(120)은 편광자의 하부면에 적층되어 외부광이 편광자를 통해 출사된 선편광을 원편광시킴으로서 반사 방지 효과를 제공할 수 있다.
제1 위상차층(110)은 액정층이고, 제2 위상차층(120)은 비 액정층일 수 있다. 본 발명의 편광판은 위상차층으로서 액정층과 액정층의 적층체를 구비하는 편광판 대비 요오드 용출 등의 문제점이 없어 내구성이 우수하고, 위상차층으로서 비 액정층의 수지 필름과 비 액정층의 수지 필름의 적층체를 구비하는 편광판 대비 박형화 효과를 구현할 수 있다.
제1 위상차층(110)용 액정층은 넓적한 디스크 모양의 액정을 포함할 수 있으며, 예를 들면 상기 액정은 모노머, 올리고머 또는 중합체를 포함할 수 있다.
상기 액정층은 반응성 메조겐(reactive mesogen) 액정을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 액정은 하나 이상의 반응성 가교기를 가질 수 있다. 상기 반응성 메조겐 액정은 예컨대 하나 이상의 반응성 가교기를 갖는 막대형의 방향족 유도체, 프로필렌글리콜 1-메틸, 프로필렌글리콜 2-아세테이트 및 P1-A1-(Z1-A2)n-P2로 표현되는 화합물(여기서 P1과 P2는 각각 독립적으로 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐(vinyl), 비닐옥시(vinyloxy), 에폭시(epoxy) 또는 이들의 조합을 포함하고, A1과 A2는 각각 독립적으로 1,4-페닐렌(1,4-phenylene), 나프탈렌(naphthalene)-2,6-디일(diyl)기 또는 이들의 조합을 포함하고, Z1은 단일결합, -COO-, -OCO- 또는 이들의 조합을 포함하고, n은 0, 1 또는 2이다) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 액정층은 상술 반응성 메조겐 액정 이외에 통상적으로 포함되는 첨가제 예를 들면 광 개시제, 표면 조절제 등을 더 포함하는 액정층용 조성물로 형성될 수 있다. 액정층용 조성물은 균일한 표면을 갖는 액정층 제조의 용이성을 위해 용매를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 액정층은 디스코틱 액정층을 포함할 수 있다. 디스코틱 액정층은 소정 범위의 이축성 정도를 가짐으로써 본 발명의 제1 위상차층 및 제2 위상차층의 적층체에서 측면에서의 반사율을 낮추고 블랙 시감을 개선하는데 보다 용이할 수 있다.
제1 위상차층(110)은 파장 550nm에서 이축성 정도(NZ)가 -0.1 내지 0.1, 바람직하게는 -0.05 내지 0.05, 더 바람직하게는 0이 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 제1 위상차층 및 제2 위상차층의 적층체에서 측면에서의 반사율을 낮추고 블랙 시감을 개선하는데 보다 용이할 수 있다.
제1 위상차층(110)은 정파장 분산성으로서, Re(450)>Re(550)> Re(650)[Re(450), Re(550), Re(650)은 각각 제1 위상차층의 파장 450nm, 550nm, 650nm에서의 정면 면내 위상차이다]이 될 수 있다. 이를 통해, 제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체는 역파장 분산성을 나타냄으로써, 편광판은 정면 및 측면에서 반사율을 현저하게 낮추어 블랙 시감을 개선하고 화면 품질을 높일 수 있다.
제1 위상차층(110)은 nx=nz>ny 굴절률 관계를 갖는 네가티브 A 플레이트일 수 있다. 여기에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 제1 위상차층의 지상축(slow axis) 방향 굴절률, 진상축(fast axis) 방향 굴절률 및 두께 방향 굴절률이다.
제1 위상차층(110)은 파장 550nm에서 정면 면내 위상차가 제2 위상차층 대비 높으며, 200nm 내지 280nm, 바람직하게는 220nm 내지 260nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 정면 및 측면에서 반사율을 현저하게 낮추어 블랙 시감을 개선하고 화면 품질을 높이는데 용이할 수 있다.
제1 위상차층(110)은 면내 방향 중 지상축과 진상축을 갖는다. 편광자의 광 투과축에 대하여 제1 위상차층의 지상축이 이루는 각도는 10° 내지 20°, 바람직하게는 15° 내지 19°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 정면 및 측면에서 반사율을 현저하게 낮추어 블랙 시감을 개선하고 화면 품질을 높이는데 용이할 수 있다.
제1 위상차층(110)은 제2 위상차층(120) 대비 두께가 현저하게 낮다. 이것은 제1 위상차층(110)은 하기에서 설명되는 바와 같이 액정층용 조성물을 소정의 두께로 도포하여 제조되는 반면에, 제2 위상차층(120)은 수지 필름으로부터 제조되기 때문이다. 일 구체예에서, 제1 위상차층(110)의 두께는 제2 위상차층(120)의 두께의 1% 내지 20%, 예를 들면 10% 내지 20%가 될 수 있다.
제1 위상차층(110)은 두께가 1㎛ 내지 5㎛, 바람직하게는 2㎛ 내지 3㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술 위상차를 구현할 수 있다.
제1 위상차층(110)은 상술 액정층용 조성물을 제2 위상차층의 상부면에 소정의 두께로 도포한 다음 건조 및/또는 경화시켜 제조될 수 있다. 일 구체예에서, 제1 위상차층(110)은 제2 위상차층에 직접적으로 형성될 수 있다. 상기 '직접적으로 형성'은 제1 위상차층과 제2 위상차층 사이에 임의의 점착층, 접착층 또는 점접착층이 형성되지 않음을 의미한다.
제2 위상차층은 제1 위상차층 형성을 위하여 상부면에 하기에서 설명되는 바와 같이 배향막을 더 포함할 수도 있다.
제1위상차층은 음의 복굴절을 가지며, 제2위상차층은 양의 복굴절을 가질 수 있다.
제2 위상차층(120)은 비 액정층이다. 제2 위상차층(120)은 제1 위상차층과 함께 본 발명의 반사 방지 효과를 제공하는 기능뿐만 아니라 제1 위상차층을 형성하기 기재 필름 또는 지지체로 사용될 수 있다. 상기 '비 액정'은 액정 모노머, 액정 올리고머, 액정 폴리머 중 1종 이상이 아니며 광 조사 또는 열 처리 등에 의해 액정 모노머, 액정 올리고머 또는 액정 폴리머로 변환되지 않는 물질을 포함할 수 있다.
제2 위상차층(120)은 트리아세틸셀룰로스 등을 포함하는 셀룰로오스계, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트(PET), 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀(COP)계, 고리형 올레핀 코폴리머(COC)계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계, 아크릴계 중 하나 이상의 수지를 포함하는 조성물로 형성된 연신된 필름을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하기에서 설명되는 파장 분산성 및 위상차의 구현 용이성을 위하여, 고리형 폴리올레핀계 수지를 포함할 수 있다. 고리형 폴리올레핀계 수지는 본 발명의 효과를 구현함에 있어서 용이할 수 있다.
제2 위상차층(120)은 제1 위상차층(110) 대비 두께가 현저하게 높다. 일 구체예에서, 제2 위상차층(120)은 두께가 15㎛ 내지 35㎛, 바람직하게는 15㎛ 내지 25㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 하기 설명되는 제2 위상차층의 위상차를 제공하고 기재 필름 또는 지지체로 기능할 수 있다.
제2 위상차층(120)은 파장 550nm에서 이축성 정도(NZ)가 제1 위상차층(110) 대비 높다. 이를 통해, 본 발명의 반사율 및 빛샘 개선과 블랙 시감 개선 효과를 제공하는데 용이할 수 있다.
일 구체예에서, 제2 위상차층(120)은 파장 550nm에서 이축성 정도가 1 이상 1.3 미만, 바람직하게는 1.05 내지 1.25, 더 바람직하게는 1.05 내지 1.2, 가장 바람직하게는 1.1 내지 1.15가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 제1 위상차층 및 제2 위상차층의 적층체의 정면 및 경사 선형 위상차 범위에 용이하게 도달되도록 하고, 측면에서의 반사율 및 빛샘을 낮추고 블랙 시감을 개선하는데 용이할 수 있다.
제2 위상차층(120)은 플랫 혹은 정파장 분산성으로서, Re(450) ≥ Re(550 ≥ Re(650)[Re(450), Re(550), Re(650)은 각각 제2 위상차층의 파장 450nm, 550nm, 650nm에서의 정면 면내 위상차이다.]이 될 수 있다. 이를 통해, 제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체는 역파장 분산성을 나타냄으로써, 편광판은 정면 및 측면에서 반사율을 현저하게 낮추어 블랙 시감을 개선하고 화면 품질을 높일 수 있다.
제2 위상차층(120)은 nx>ny>nz의 굴절률 관계를 갖는 네가티브 B 플레이트일 수 있다. 여기에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 제2 위상차층의 지상축 방향 굴절률, 진상축 방향 굴절률 및 두께 방향 굴절률이다.
제2 위상차층(110)은 파장 550nm에서 정면 면내 위상차가 제1 위상차층 대비 낮으며, 100nm 내지 150nm, 바람직하게는 110nm 내지 130nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 정면 및 측면에서 반사율을 현저하게 낮추어 블랙 시감을 개선하고 화면 품질을 높이는데 용이할 수 있다.
제2 위상차층(120)은 면내 방향 중 지상축과 진상축을 갖는다. 편광자의 광 투과축에 대하여 제2 위상차층(120)의 지상축이 이루는 각도는 70° 내지 85°, 바람직하게는 75° 내지 80°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 정면 및 측면에서 반사율을 현저하게 낮추어 블랙 시감을 개선하고 화면 품질을 높이는데 용이할 수 있다.
일 구체예에서, 제1 위상차층(110)의 지상축과 제2 위상차층(120)의 지상축이 이루는 각도는 50° 내지 80°, 바람직하게는 55° 내지 75°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
제2 위상차층(120)은 제2 위상차층용 미 연신된 필름을 MD 1축, TD 1축, 또는 경사 연신시켜 제조될 수 있다. 연신 방법은 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 수행될 수 있다.
제2 위상차층(110)은 상부면에 제1 위상차층(110)의 형성을 위한 배향막을 더 포함할 수도 있다. 배향막은 당업자에게 알려진 통상의 배향막 형성용 조성물로 형성될 수 있다. 배향막은 배향막 형성용 조성물을 소정의 두께로 도포한 다음 러빙 처리에 의해 물리적 배향하거나 배향막 형성용 조성물을 소정의 두께로 도포한 다음 광 배향시킴으로써 제조될 수 있다.
제1 위상차층(110)과 제2 위상차층(120)의 적층체는 역파장 분산성을 나타낼 수 있다. 이를 통해, 정면 및 측면에서 반사율을 현저하게 낮추어 블랙 시감을 개선하고 화면 품질을 높이는데 용이할 수 있다. 역파장 분산성은 제1 위상차층(110)과 제2 위상차층(120)의 적층체의 단파장 분산성이 장파장 분산성 대비 낮은 값을 갖는 것이다. 상기 '역파장 분산성'은 상기 적층체의 파장 450nm에서의 경사 선형 위상차<파장 550nm에서의 경사 선형 위상차<파장 650nm에서의 경사 선형 위상차의 관계를 갖는 것을 의미한다. 단 적층체의 정면에서의 선형 위상차의 경우 RL(550)<RL(450)<RL(650)의 값을 가질 수 있다. RL(450), RL(550), RL(650)은 각각 상기 적층체의 파장 450nm, 550nm, 650nm에서의 정면 선형 위상차값이다.
제1 위상차층(110)과 제2 위상차층(120)의 적층체의 지상축(slow axis)은 편광자의 광 투과축에 대해 111° 내지 113°의 각도를 이루고, 제1 위상차층(110)과 제2 위상차층(120)의 적층체는 파장 550nm에서 정면에서 측정된, 정면 선형 위상차값이 140nm 내지 160nm이고, 상기 적층체는 파장 550nm에서 상기 적층체의 지상축을 회전축으로 하여 ±40° 회전시켰을 때 경사 선형 위상차값이 145nm 내지 170nm이다. 상기 각도 범위, 상기 정면 선형 위상차값 및 상기 경사 선형 위상차값을 모두 만족함으로써, 정면 및 측면에서의 반사율을 낮추어 우수한 반사 방지 효과 및 블랙 시감이 우수한 효과를 제공할 수 있다. 상기 각도 범위, 상기 정면 선형 위상차값 및 상기 경사 선형 위상차값 중 어느 하나라도 본 발명의 범위를 만족하지 않으면, 본 발명의 반사 방지 효과, 블랙 시감 개선 효과가 현저하게 낮아질 수 있다.
종래 위상차층의 적층체에서 언급되는 정면 위상차 또는 면내 위상차는 상기 적층체의 면내 방향에 대하여 법선 방향에서 측정되는 위상차이다. 본 발명은 상술한 본 발명의 제1 위상차층(110)과 제2 위상차층(120)를 구비하는 적층체에 대하여 지상축 각도를 조절하고 적층체의 면내 방향에 대하여 법선 방향에서 측정되는 위상차뿐만 아니라 상기 적층체의 지상축을 회전시켰을 때 측정되는 경사 위상차 모두를 제어함으로써, 반사 방지 효과, 블랙 시감 개선 효과를 모두 개선한 것이다. 일 구체예에서, 제1 액정층은 액정층 바람직하게는 디스코틱 액정층이고, 제2 액정층은 비 액정층 바람직하게는 연신된 필름 또는 연신된 코팅층일 수 있다. 일 구체예에서, 제1 액정층은 파장 550nm에서 이축성 정도(NZ)가 -0.1 내지 0.1, 제2 액정층은 파장 550nm에서 이축성 정도(NZ)가 1 이상 1.3 미만일 수 있다. 일 구체예에서, 제1 위상차층은 네가티브 A 플레이트, 제2 위상차층은 네가티브 B 플레이트일 수 있다.
상기 적층체의 선형 위상차값 2개는 제1 위상차층, 제2 위상차층 각각의 정면 면내 위상차, 제1 위상차층과 제2 위상차층의 지상축 관계 등을 조절함으로써 구현될 수 있다.
제1 위상차층(110)은 제2 위상차층(120)의 일면에 제1 위상차층용 조성물 즉 액정층용 조성물을 소정의 두께로 코팅한 다음 건조 및/또는 경화시켜 형성될 수 있다.
일 구체예에서, 제2 위상차층의 일면에 상기 액정층용 조성물을 소정의 두께로 도포하는데, 이 과정에서 액정층용 조성물 내에 함유된 용매에 의해 제2 위상차층의 일면은 용매에 의한 침식에 의해 버퍼층이 형성될 수 있다.
편광자(130)는 입사된 자연광 또는 편광을 중 특정 방향의 직선 편광으로 변환시키는 것으로, 폴리비닐알코올계 수지를 주성분으로 하는 고분자 필름으로부터 제조될 수 있다. 구체적으로, 편광자(110)는 상기 고분자 필름을 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 MD(machine direction)로 연신시켜 제조될 수 있다. 구체적으로, 팽윤 과정, 염색 단계, 연신 단계, 가교 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
편광자(130)는 면내 방향 중 광 흡수축과 광 투과축을 가지며, 광 흡수축은 편광자의 MD, 광 투과축은 편광자의 TD가 될 수 있다.
편광자(130)는 광 투과율이 40% 이상, 예를 들면 40% 내지 46%, 편광도가 95% 이상, 예를 들면 95% 내지 99.9%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제1위상차층, 제2위상차층과 조합시 반사 방지 성능을 높일 수 있다. 상기 "광 투과율", "편광도"는 파장 380nm 내지 780nm에서의 시감도를 반영한 값이다.
편광자(130)는 두께가 2㎛ 내지 30㎛, 구체적으로 4㎛ 내지 25㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 편광판에 사용될 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 편광자(130)는 접착층에 의해 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체에 접합될 수 있다. 접착층은 수계 접착제, 광경화형 접착제 중 1종 이상으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 접착층은 광경화형 접착제로 형성됨으로써, 보호필름과 편광자 간의 접착, 편광자와 제1위상차층 간의 접착을 1회의 광 조사에 의해 달성할 수 있어, 편광판의 제조 공정성을 개선할 수 있다. 제1접착층은 두께가 0.1㎛ 내지 10㎛, 구체적으로 0.5㎛ 내지 5㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
보호 필름(140)은 편광자(130)의 상부면에 형성됨으로써, 편광자를 외부 환경으로부터 보호하고, 편광판의 기계적 강도를 높이는 효과가 더 있을 수 있다.
보호 필름(140)은 편광자를 외부 환경으로부터 보호하는데, 광학적 투명 필름으로서, 예를 들면 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로오스계, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트(PET), 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 수지로 된 필름이 될 수 있다. 구체적으로, TAC, PET 필름을 사용할 수 있다.
보호 필름(140)은 두께가 5㎛ 내지 70㎛, 구체적으로 15㎛ 내지 45㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 편광판에 사용할 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 보호 필름(140)의 상부면에는 기능성 코팅층이 형성되어 편광판에 추가 기능을 제공할 수 있는데, 예를 들면 기능성 코팅층은 하드코팅층, 내지문성층, 반사방지층, 안티글레어층 등이 될 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상으로 적층되어 형성될 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 보호 필름(140)은 편광자(110)에 접착층을 통해 접착될 수 있다. 접착층은 수계 접착제, 광경화형 접착제 중 1종 이상으로 형성될 수 있다.
접착층은 두께가 0.1㎛ 내지 10㎛, 구체적으로 0.1㎛ 내지 5㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
본 발명의 광학표시장치는 본 발명 실시예의 편광판을 포함한다. 광학표시장치는 유기발광소자(OLED) 표시장치, 액정표시장치를 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 유기발광소자 표시장치는 플렉서블형 기판을 포함하는 유기발광소자 패널, 상기 유기발광소자 패널 상에 적층된 본 발명의 편광판을 포함할 수 있다.
다른 구체예에서, 유기발광소자 표시장치는 비-플렉서블형 기판을 포함하는 유기발광소자 패널, 상기 유기발광소자 패널 상에 적층된 본 발명의 편광판을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 1
폴리비닐알코올계 필름(PS#60, 일본 Kuraray社, 연신 전 두께: 60㎛)을 55℃ 요오드 수용액에서 6배로 연신하여 광 투과율 45%의 편광자를 제조하였다.
고리형 폴리올레핀(COP)계 미연신된 필름을 준비하고 상기 필름의 MD에 대해 경사 연신 및 MD 연신을 순차적으로 실시하여 제2 위상차층(네가티브 B 플레이트)을 제조하였다.
제조된 제2 위상차층의 상부면에 배향막을 형성하고 디스코틱 액정층용 조성물을 도포한 다음 경화시켜, 제2 위상차층의 상부면에 디스코틱 액정층인 제1 위상차층(네가티브 A 플레이트, 정파장 분산성)이 적층된, 제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체를 제조하였다.
상기 제조한 편광자의 상부면에 보호 필름으로 HC-TAC 필름(Toppan, 25FJCHCN-TC, 두께: 32㎛)을 합지하고, 편광자의 하부면에 제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체를 합지(편광자의 하부면에 제1 위상차층, 제2위상차층이 순차적으로 적층됨)시켜 편광판을 제조하였다.
실시예 2 내지 실시예 4
실시예 1에서, 제2 위상차층 제조시 연신비, 연신 온도 등을 변경하고 제1 위상차층 제조시 두께 등을 변경시켜 제1 위상차층과 제2 위상차층을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 편광판을 제조하였다.
비교예 1 내지 비교예 3
실시예 1에서, 제2 위상차층 제조시 연신비, 연신 온도 등을 변경하고 제1 위상차층 제조시 두께 등을 변경시켜 제1 위상차층과 제2 위상차층을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 편광판을 제조하였다.
제1위상차층과 제2위상차층 각각의 Re, NZ는 AXOSCAN을 사용해서 파장 550nm에서 된 값이다.
실시예와 비교예의 적층체 및 편광판을 가지고 아래 물성을 평가하고 하기 표 1에 나타내었다.
(1)적층체의 정면 선형 위상차값과 경사 선형 위상차값(단위: nm, @550nm): 실시예와 비교예의 제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체에 대해 Mueller Matrix 기반의 측정 장치인 Axoscan으로 측정했다.
(2)요오드 용출: 실시예와 비교예에서 제조한 편광판을 고온 고습(60℃ 및 상대습도 90%) 챔버에서 250시간 방치 후 편광판의 가장자리 부분을 현미경으로 관찰하여 요오드 탈색 정도를 비교 평가하였다.
(3)측면에서의 반사율: 실시예와 비교예에서 제조한 편광판에 대해 시뮬레이션 프로그램 Techwiz 1D(사나이시스템, 대한민국)을 통해 1차 반사를 제외한 내부에 입사한 외광의 반사율을 모든 방향에서 측정했을 때 최대가 되는 방향에서의 반사율 값을 계산하였다. 반사율이 6% 미만, 바람직하게는 5.6% 이하가 되는 것이 바람직하다.
(4)블랙 시감: 실시예와 비교예에서 제조한 편광판에 대해 점착제를 이용하여 알루미늄 판에 붙여 목시로 시감 평가를 진행했다. 파란색 및/또는 노란색이 시인되지 않고 완전히 블랙으로 보이는 경우 '우수'로 평가했다.
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3
제1위상차층 Re(nm) 240 240 240 240 240 240 240
NZ 0 0 0 0 0 0 0
두께(㎛) 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
제2위상차층 Re(nm) 120 125 110 120 110 130 140
NZ 1.1 1.1 1.1 1.2 1.3 1.3 1.1
두께(㎛) 21 23 19 21 19 23 25
각도 1 17.5° 17.5° 17.5° 17.5° 17.5° 17.5° 17.5°
각도 2 78° 79° 78° 78° 75.5° 78° 78°
적층체의 정면 선형 위상차값(nm) 150.4 143.7 159.5 150.4 164.9 141.1 131.6
지상축 각도 111.9° 112.1° 111.4° 111.9° 111.5° 112.5° 113.2°
적층체의 경사 선형 위상차값(nm) 159.0 151.7 169.3 157.1 171.0 144.6 137.9
요오드 용출 없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음
측면(입사각 60°)에서의 최대 반사율 4.1% 5.5% 5.6% 4.9% 6.8% 10.4% 12.0%
블랙 시감 우수 우수 우수 우수 파란색 시인이 강함 노란색 시인이 강함 노란색 시인이 강함
*표 1에서,
①지상축 각도: 편광자의 광 투과축을 기준으로 적층체의 지상축이 이루는 각도로서 상기 식 E 및 상기 식 F에 의해 구할 수 있다.
②각도 1: 편광자의 광 투과축을 기준으로 제1 위상차층의 지상축이 이루는 각도
③각도 2: 편광자의 광 투과축을 기준으로 제2 위상차층의 지상축이 이루는 각도
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 편광판은 요오드 용출 등이 없어 내구성이 우수하고, 측면에서의 반사율 및 빛샘 개선 효과가 현저하며, 블랙 시감이 우수하였다.
반면에, 본 발명의 파장 550nm에서 정면 선형 위상차, 경사 선형 위상차에서의 위상차 범위를 벗어나는 비교예 1과 비교예 2는 블랙시감이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다. 본 발명의 지상축 각도를 벗어나는 비교예 3은 측면에서의 반사율 및 빛샘 개선 효과, 블랙 시감 개선 효과가 미약하였다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (16)

  1. 편광자; 및 상기 편광자의 하부면에 순차적으로 적층된 제1 위상차층 및 제2 위상차층을 포함하고,
    상기 제1 위상차층과 상기 제2 위상차층의 적층체의 지상축은 상기 편광자의 광 투과축에 대해 111° 내지 113°를 이루고,
    상기 적층체는 파장 550nm에서 정면에서 측정된 정면 선형 위상차값이 140nm 내지 160nm이고, 상기 적층체는 파장 550nm에서 상기 적층체의 지상축을 회전축으로 하여 ±40° 회전시켰을 때 경사 선형 위상차값이 145nm 내지 170nm인 것인, 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 위상차층은 상기 제2 위상차층 대비 더 낮은 두께를 갖는 것인, 편광판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 위상차층의 두께는 상기 제2 위상차층의 두께의 1% 내지 20%인 것인, 편광판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 위상차층은 액정층이고, 상기 제2 위상차층은 비 액정층인 것인, 편광판.
  5. 제4항에 있어서, 상기 액정층은 디스코틱 액정층인 것인, 편광판.
  6. 제4항에 있어서, 상기 비 액정층은 셀룰로오스계, 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀(COP)계, 고리형 올레핀 코폴리머(COC)계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계, 아크릴계 중 하나 이상의 수지를 포함하는 조성물로 형성된 연신된 필름을 포함하는 것인, 편광판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 위상차층은 음의 복굴절 값을 가지며, 상기 제2 위상차층은 양의 복굴절 값을 갖는 것인, 편광판.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 위상차층은 상기 제1 위상차층 대비 파장 550nm에서 이축성 정도(NZ)가 더 높은 것인, 편광판.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 -0.1 내지 0.1이고, 상기 제2 위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 1 이상 1.3 미만인 것인, 편광판.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 0이고, 상기 제2 위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 1 이상 1.3 미만인 것인, 편광판.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 위상차층은 네가티브 A 플레이트이고, 상기 제2위상차층은 네가티브 B 플레이트인 것인, 편광판.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 위상차층은 파장 550nm에서 정면 면내 위상차가 200nm 내지 280nm이고, 상기 제2 위상차층은 파장 550nm에서 정면 면내 위상차가 100nm 내지 150nm인 것인, 편광판.
  13. 제1항에 있어서, 상기 편광자의 광 투과축에 대하여 상기 제1 위상차층의 지상축이 이루는 각도는 10° 내지 20°인 것인, 편광판.
  14. 제1항에 있어서, 상기 편광자의 광 투과축에 대하여 상기 제2 위상차층의 지상축이 이루는 각도는 70° 내지 85°인 것인, 편광판.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제2 위상차층의 상부면에 버퍼층이 형성된 것인, 편광판.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 광학표시장치.
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