KR20240033882A - 광학표시장치 - Google Patents
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Abstract
광학표시장치용 패널 및 상기 광학표시장치용 패널 상에 적층된 편광판을 구비하고, 상기 편광판은 편광자 및 상기 광학표시장치용 패널과 상기 편광자 사이에 구비되는 위상차 필름 적층체를 구비하고, 상기 편광자의 흡수축은 상기 광학표시장치용 패널의 장변 방향과 40° 내지 50° 또는 130° 내지 140°를 이루고, 상기 위상차 필름 적층체는 파장 550nm에서, 면내 위상차가 140nm 내지 200nm, 이축성 정도가 0.5 초과 1.0 미만이고, 지상축은 상기 편광자의 흡수축과 +15° 내지 +30° 또는 -30° 내지 -15°를 이루는 것인 광학표시장치가 제공된다.
Description
본 발명은 광학표시장치에 관한 것이다.
유기발광소자 표시장치는 외부광의 반사로 인하여 시인성과 콘트라스트가 떨어질 수 있고, 이를 해소하기 위해 편광자와 위상차 필름을 포함하는 편광판을 사용함으로써 반사된 외부광이 외부로 새어나오지 않게 함으로써 반사 방지 기능을 구현할 수 있다.
유기발광소자 표시장치는 발광층을 구비하는 유기발광소자 패널에 편광판을 합지함으로써 제조될 수 있다. 광학표시장치를 맨눈으로 보는 경우 대비 편광 선글래스로 보는 경우 편광판은 편광 역할을 하는 편광자를 구비하기 때문에, 화면이 보이지 않는 블랙 아웃(black out) 현상이 일어날 수 있다. 이러한 상황에서도 시야각 전체에서 반사 색상 및 반사율을 낮추는 것은 기본적으로 달성되어야 한다. 최근 발광층의 구조가 다변화되면서 RGB 화소의 배열 상태를 의미하는 펜타일 매트릭스(pentile matrix)는 대칭적 구조 또는 비대칭적 구조로 다양해지고 있다.
대칭적 구조 또는 비대칭적 구조의 펜타일 매트릭스를 구비하는 패널을 포함할 때 편광 선글래스로 화면을 보는 경우에도 블랙 아웃 현상을 해소하며 시야각 전체에서 반사 색상 및 반사율을 낮출 수 있는 광학표시장치에 대한 개발이 필요하다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 10-2013-0103595호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 편광 선글래스 적용시 가로 또는 세로 방향으로 놓일 때 화면이 보이지 않는 현상(블랙 아웃, black out)을 해소함과 동시에, 시야각 전체에서 반사 색상 및 반사율이 낮은 광학표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 광학표시장치이다.
광학표시장치는 광학표시장치용 패널 및 상기 광학표시장치용 패널 상에 적층된 편광판을 구비하고, 상기 편광판은 편광자 및 상기 광학표시장치용 패널과 상기 편광자 사이에 구비되는 위상차 필름 적층체를 구비하고, 상기 편광자의 광 흡수축은 상기 광학표시장치용 패널의 장변 방향과 40° 내지 50° 또는 130° 내지 140°를 이루고, 상기 위상차 필름 적층체는 파장 550nm에서, 면내 위상차(Re)가 140nm 내지 200nm, 이축성 정도(NZ)가 0.5 초과 1.0 미만이고, 지상축(slow axis)은 상기 편광자의 광 흡수축과 +15° 내지 +30° 또는 -30° 내지 -15°를 이룬다.
본 발명은 편광 선글래스 적용시 화면이 보이지 않는 현상(블랙 아웃)을 해소함과 동시에, 시야각 전체에서 반사 색상 및 반사율이 낮은 광학표시장치를 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 구체예의 광학표시장치의 일 단면도이다.
도 2는 광학표시장치용 패널 중 대칭 구조의 펜타일(pentile) 매트릭스의 개념도이다.
도 3은 광학표시장치용 패널 중 비대칭 구조의 펜타일 매트릭스의 개념도이다.
도 4는 본 발명 일 구체예의 편광판의 단면도이다.
도 5는 실시예 1의 모듈을 가지고 외부 광에 대한 반사 색상값 a*값 및 반사 색상값 b*값을 시야각에 따라 측정한 결과이다.
도 6은 실시예 3의 모듈을 가지고 외부 광에 대한 반사 색상값 a*값 및 반사 색상값 b*값을 시야각에 따라 측정한 결과이다.
도 7은 비교예 4의 모듈을 가지고 외부 광에 대한 반사 색상값 a*값 및 반사 색상값 b*값을 시야각에 따라 측정한 결과이다.
도 2는 광학표시장치용 패널 중 대칭 구조의 펜타일(pentile) 매트릭스의 개념도이다.
도 3은 광학표시장치용 패널 중 비대칭 구조의 펜타일 매트릭스의 개념도이다.
도 4는 본 발명 일 구체예의 편광판의 단면도이다.
도 5는 실시예 1의 모듈을 가지고 외부 광에 대한 반사 색상값 a*값 및 반사 색상값 b*값을 시야각에 따라 측정한 결과이다.
도 6은 실시예 3의 모듈을 가지고 외부 광에 대한 반사 색상값 a*값 및 반사 색상값 b*값을 시야각에 따라 측정한 결과이다.
도 7은 비교예 4의 모듈을 가지고 외부 광에 대한 반사 색상값 a*값 및 반사 색상값 b*값을 시야각에 따라 측정한 결과이다.
첨부한 도면을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성 요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성 요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타낸 것이며, 본 발명 중 상기 구성 요소의 폭이나 두께 등의 크기가 본 발명의 범위에 제한되는 것은 아니다. 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시 관점에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위" 또는 "직접적으로 형성"으로 지칭되는 것은 중간체 등의 다른 구조를 개재하지 않은 것을 나타낸다.
본 명세서에서 "면내 위상차(Re)"는 하기 식 A로 표시되고, "두께 방향 위상차(Rth)"는 하기 식 B로 표시되고, "이축성 정도(NZ)"는 하기 식 C로 표시된다:
[식 A]
Re = (nx - ny) x d
[식 B]
Rth = ((nx + ny)/2 - nz) x d
[식 C]
NZ = (nx - nz)/(nx - ny)
(상기 식 A 내지 식 C에서, nx, ny, nz는 측정 파장에서 각각 광학 소자의 지상축(slow axis) 방향, 진상축(fast axis) 방향, 두께 방향의 굴절률이고, d는 광학 소자의 두께(단위: nm)이다).
상기 식 A 내지 식 C에서 "광학 소자"는 포지티브 C 층, 제1 위상차층, 제2 위상차층, 또는 포지티브 C 층, 제1 위상차층 및 제2 위상차층의 적층체를 의미할 수 있다. 상기 식 A 내지 식 C에서 "측정 파장"은 파장 450nm, 550nm 또는 650nm를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 "(메트)아크릴"은 아크릴 및/또는 메타아크릴을 의미한다.
본 명세서에서 수치 범위 기재 시 "X 내지 Y"는 X 이상 Y 이하(X≤ 그리고 ≤Y)를 의미한다.
본 발명의 발명자는 광학표시장치에 있어서, 편광 선글래스로 화면을 보았을 때 화면이 보이지 않게 되는 현상인 블랙 아웃(black out)을 해소함과 동시에 이때 시야각 전체에서 반사 색상 및 반사율이 낮은 효과를 제공하는 광학표시장치를 제공하였다. 본 발명의 광학표시장치는 대칭 구조 또는 비대칭 구조의 펜타일 매트릭스로 RGB 화소를 구비하는 패널을 포함할 때에도 상술 효과를 구현할 수 있다. 특히, 본 발명의 광학표시장치는 단일층(1매형이라고도 함)의 위상차 필름을 구비하는 편광판을 적용한 광학표시장치 대비 시야각 전체에서 반사 색상 및 반사율이 현저하게 낮은 효과를 제공했다.
반사 색상이 낮다는 것은 광학표시장치를 통해 화면을 보았을 때 측정되는 반사 색상값 "a*", 반사 색상값 "b*"이 모두 낮음을 의미한다. 반사 색상값 "a*", 반사 색상값 "b*"은 각각 CIE 좌표계에서의 색상값 a값, b값을 의미한다. 반사 색상값 a값, b값은 각각 a값을 나타내는 X축과 b값을 나타내는 Y축이 서로 직교하는 CIE 좌표계로부터 얻을 수 있다. a값은 양의 방향으로 절대값이 커질수록 빨강색이 되고, 음의 방향으로 절대값이 커질수록 녹색이 되며, b값은 양의 방향으로 절대값이 커질수록 노랑색이 되고, 음의 방향으로 절대값이 커질수록 파랑색이 됨을 의미한다. 반사 색상값 "a*", "b*"은 CIE L*a*b* 색좌표 기준에 따라 평가되었다.
반사 색상값 a*, b*는 편광판을 광학표시장치용 패널(예: OLED 모바일 패널)에 적층시키고 패널을 오프(off)한 상태에서 외부에서 편광판 쪽으로 광을 조사하였을 때 출사되는 광을 반사 색상값 측정 장치 Instrument Systems사(Konica Minolta group) DMS 803을 사용하여 측정될 수 있다. 본 발명의 광학표시장치는 시야각 전체에서 -2 ≤ 반사 색상값 a* 값 ≤ 2, 및 -2 ≤ 반사 색상값 b* 값 ≤ 2를 제공할 수 있다. 이를 통해, 화면을 보았을 때, 시야각 전체에서 화면의 색상 불균형이 낮아질 수 있다.
본 발명의 광학표시장치는 광학표시장치용 패널 및 상기 광학표시장치용 패널 상에 적층된 편광판을 구비하고, 상기 편광판은 편광자 및 상기 광학표시장치용 패널과 상기 편광자 사이에 구비되는 위상차 필름 적층체를 구비하고, 상기 편광자의 광 흡수축은 상기 광학표시장치용 패널의 장변 방향과 40° 내지 50° 또는 130° 내지 140°를 이루고, 상기 위상차 필름 적층체는 파장 550nm에서, 면내 위상차(Re)가 140nm 내지 200nm, 이축성 정도(NZ)가 0.5 초과 1.0 미만이고, 지상축(slow axis)은 상기 편광자의 광 흡수축과 +15° 내지 +30° 또는 -30° 내지 -15°를 이룬다.
이하, 본 발명의 광학표시장치를 보다 상세하게 설명한다.
광학표시장치용 패널은 장변 방향과 단변 방향으로 이루어지며, 편광자의 광 흡수축은 광학표시장치용 패널의 장변 방향과 40° 내지 50° 또는 130° 내지 140°의 각도를 이룬다. 상기 각도 범위에서, 편광 선글래스로 화면을 보았을 때, 블랙 아웃 현상을 방지할 수 있다. 이것은 광학표시장치용 패널에 편광판을 접합 또는 합지시킬 때, 편광자의 광 흡수축과 MD가 실질적으로 동일한 편광판을 상기 각도가 되도록 틀어서 부착시킴으로써 수행될 수 있다. 바람직하게는, 편광자의 광 흡수축은 광학표시장치용 패널의 장변 방향과 45° 또는 135°를 이룰 수 있다.
본 발명자는 편광자의 광 흡수축과 광학표시장치용 패널의 장변 방향이 40° 내지 50° 또는 130° 내지 140°의 각도를 이룰 때 시야각 전체에서 반사 색상 및 반사율이 낮은 효과를 제공하기 위하여, 편광판 중 위상차 필름 적층체가 (i) 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 140nm 내지 200nm, (ii) 파장 550nm에서 이축성 정도(NZ)가 0.5 초과 1.0 미만, 및 (iii) 파장 550nm에서 위상차 필름 적층체의 지상축(slow axis)이 편광자의 광 흡수축과 +15° 내지 +30° 또는 -30° 내지 -15°를 이루도록 하였다. 상기 (i), (ii) 및 (iii)을 동시에 만족시킴으로써 시야각 전체에서 반사 색상 및 반사율을 낮출 수 있다. 상기 (i), (ii) 및 (iii) 중 어느 하나라도 만족하지 않는 경우, 본 발명의 모든 효과를 달성할 수 없을 수 있다.
상기 (i), (ii) 및 (iii)은 편광자의 광 흡수축이 광학표시장치용 패널의 장변 방향과 40° 내지 50° 또는 130° 내지 140°의 각도로 합지됨을 가정하였을 때, 위상차 필름의 적층체 중 각 위상차층의 파장 550nm에서의 면내 위상차, 각 위상차층의 파장 550nm에서의 편광자의 광 흡수축에 대한 지상축 각도를 제어함으로써 구현될 수 있다.
위상차 필름 적층체의 면내 위상차 및 이축성 정도는 통상의 위상차 측정 장치로 측정될 수 있고, 위상차 필름 적층체의 지상축은 Axoscan 장비로 측정될 수 있다. 이때, 위상차 필름 적층체의 면내 위상차, 이축성 정도 및 지상축은 위상차 필름의 면내 방향에 대하여 법선 방향에서 광을 투과하였을 때 측정되는 것이다.
광학표시장치는 유기 또는 유무기 발광 소자를 포함하는 발광소자 표시 장치가 될 수 있고, 발광 소자는 LED(light emitting diode), OLED(organic light emitting diode), QLED(quantum dot light emitting diode), 형광체 등의 발광물질을 포함하는 발광 소자를 의미할 수 있다.
도 1을 참조하면, 광학표시장치는 광학표시장치용 패널(100), 광학표시장치용 패널(100)의 상부에 적층된 편광판(200)을 구비한다.
이하, 본 발명의 광학표시장치 중 각 구성 요소를 보다 상세하게 설명한다.
광학표시장치용 패널
광학표시장치용 패널은 발광층으로서 상술 발광 소자를 구비하는 패널이 될 수 있다. 예를 들면, 광학표시장치용 패널은 복수의 서브 화소를 구비하는 발광층을 포함할 수 있다. 복수의 서브 화소는 빛을 발광하는 개별 단위로, 복수의 서브 화소 각각에는 발광 소자가 배치될 수 있다.
복수의 서브 화소는 서로 다른 색상의 광을 발광하는 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 서브 화소는 청색 서브 화소이고, 제2 서브 화소는 녹색 서브 화소이며, 제3 서브 화소는 적색 서브 화소일 수 있다. 복수의 서브 화소는 펜타일 구조로 배치될 수 있다. 구체적으로, 복수의 제1 서브 화소와 복수의 제2 서브 화소는 동일한 열 또는 동일한 행에서 교대로 배치될 수 있다. 예를 들어, 동일한 열에서 제1 서브 화소와 제3 서브 화소는 교대로 배치되고, 동일한 행에서 제1 서브 화소와 제3 서브 화소는 교대로 배치될 수 있다. 복수의 제2 서브 화소는 복수의 제1 서브 화소 및 복수의 제3 서브 화소와 서로 다른 열 및 서로 다른 행에 배치될 수 있다. 예를 들어, 하나의 행에서 복수의 제2 서브 화소가 배치되고, 하나의 행에 이웃한 행에 복수의 제1 서브 화소가 복수의 제3 서브 화소가 교대로 배치될 수 있다. 하나의 열에 복수의 제2 서브 화소가 배치되고, 하나의 열에 이웃한 열에서 복수의 제1 서브 화소와 복수의 제3 서브 화소가 교대로 배치될 수 있다. 복수의 제1 서브 화소와 제2 서브 화소는 대각선 방향으로 마주하고, 복수의 제3 서브 화소와 제2 서브 화소 또한 대각선 방향으로 마주할 수 있다. 따라서, 복수의 서브 화소는 격자 형상으로 배치될 수 있다.
광학표시장치용 패널은 표시 영역 중 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소의 배열 상태에 따라 대칭 구조의 펜타일 매트릭스, 비대칭 구조의 펜타일 매트릭스로 구분될 수 있다.
도 2는 대칭 구조의 펜타일 매트릭스를 구비하는 패널의 일 평면도이다.
도 2 중 (a)를 참조하면, 패널은 차광층(BM)이 없는 표시 영역(10A)을 구비하고, 표시 영역(10A)은 적색 발광 화소(20a), 녹색 발광 화소(20b), 청색 발광 화소(20c)들이 행(row) 방향 및 열(column) 방향으로 반복적으로 배치될 수 있다. 적색 발광 화소(20a), 녹색 발광 화소(20b), 청색 발광 화소(20c) 총 3개의 발광 화소로 구성되는 것을 픽셀 유닛이라고 할 때, 적색 발광 화소(20a), 녹색 발광 화소(20b), 청색 발광 화소(20c)가 녹색 발광 화소에 대하여 타 화소의 위치가 상하 대칭, 좌우 대칭으로 동일하게 배열된 방식을 의미한다.
도 2 중 (b)를 참조하면, 패널에는 차광층(BM)이 없는 표시 영역(10A) 및 차광층이 있는 표시 영역(10B)이 교대로 배치되어 있을 수 있다. 표시 영역(10A) 및 표시 영역(10B) 둘다, 적색 발광 화소(20a), 녹색 발광 화소(20b), 청색 발광 화소(20c)들이 행(row) 방향 및 열(column) 방향으로 반복적으로 배치될 수 있다. 대칭 구조의 펜타일 매트릭스는 표시 영역(10A) 및 표시 영역(10B) 둘다, 적색 발광 화소(20a), 녹색 발광 화소(20b), 청색 발광 화소(20c)가 표시 영역별로 녹색 발광 화소에 대하여 타 화소의 위치가 상하 대칭, 좌우 대칭으로 동일하게 배열된 방식을 의미한다.
도 3은 비대칭 구조의 펜타일 매트릭스를 구비하는 패널의 일 평면도이다.
도 3을 참조하면, 패널은 차광층(BM)이 없는 표시 영역(10C)을 구비하고, 적색 발광 화소(20a), 녹색 발광 화소(20b), 청색 발광 화소(20c)을 구비하는 픽셀 유닛(20)이 복수 개 배치되어 있다. 비대칭 구조의 펜타일 매트릭스는 적색 발광 화소(20a), 녹색 발광 화소(20b), 청색 발광 화소(20c)가 상하, 좌우 방향으로 대칭되지 않도록 배열된 방식을 의미한다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 광학표시장치용 패널은 상술한 발광층 이외에, 발광소자 표시장치에 통상적으로 구비되는 각종 광학 소자를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 정공 주입층, ITO 등의 도전층, 기판 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 광학표시장치용 패널은 발광층을 보호하는 밀봉층을 더 포함할 수 있다.
편광판
편광판은 편광자; 및 광학표시장치용 패널과 편광자 사이에 구비되는 위상차 필름 적층체를 구비한다.
편광자는 위상차 필름 적층체의 상부면, 즉 위상차 필름 적층체에 있어서 광학표시장치용 패널과 대향하는 면에 적층되어 있다.
편광자는 외부 광 또는 위상차 필름 적층체로부터 입사되는 광을 선 편광시킴으로써 시야각 전체에서 반사 색상 및 반사율을 낮추는데 기여할 수 있다.
편광자는 편광도가 99% 이상, 싱글 광 투과율(Ts)이 42% 이상이 될 수 있다. 편광자는 상기 편광도와 싱글 광 투과율을 동시에 만족함으로써 위상차 필름의 적층체에 적층되었을 때 반사율이 현저하게 낮아질 수 있다. 상기 "싱글 광 투과율"은 가시광선 영역 예를 들면 파장 400nm 내지 700nm에서 측정된 싱글 광 투과율(Ts)을 의미하고 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 측정될 수 있다. 상기 "편광도"는 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 측정될 수 있다. 구체적으로, 편광도는 99% 내지 99.9999%, 광 투과율은 42% 내지 50%가 될 수 있다.
편광자의 광 흡수축은 폴리비닐알코올계 필름으로부터 편광자를 제조할 때 연신 방향 예를 들면 편광자의 MD(machine direction)이 될 수 있다. 편광자는 폴리비닐알코올계 필름을 1축 연신하여 제조되는 폴리비닐알콜계 편광자를 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 편광자는 폴리비닐알코올계 필름을 염색, 연신, 가교, 색상 보정 공정에 의해 제조될 수 있다. 상술한 편광도와 광 투과율을 동시에 갖는 편광자는 상술한 염색, 연신, 가교, 색상 보정 공정에서 조건을 적절히 변경함으로써 달성될 수 있다. 편광자는 두께가 5㎛ 내지 40㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
편광자와 위상차 필름의 적층체 사이에는 점착층, 접착층, 점접착층, 하기 상술되는 보호층 또는 이들의 조합이 더 포함될 수 있다.
위상차 필름의 적층체
위상차 필름의 적층체는 (i) 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 140nm 내지 200nm, (ii) 파장 550nm에서 이축성 정도(NZ)가 0.5 초과 1.0 미만, (ii) 파장 550nm에서 지상축(slow axis)은 편광자의 광 흡수축과 +15° 내지 +30° 또는 -30° 내지 -15°이다. 상기 범위에서, 광학표시장치용 패널의 장변 방향과 편광자의 광 흡수축이 40° 내지 50° 또는 130° 내지 140°로 틀어진 상태에서, 반사 색상 및 반사율을 낮출 수 있고, 시야각 전체에서 반사 색상 및 반사율이 낮을 수 있다.
본 명세서에서 각도를 기재할 때 양(+)의 방향, 음(-)의 방향은 각각 기준을 0°라고 할 때, 시계 방향, 반시계 방향을 의미한다.
위상차 필름 적층체는 파장 550nm에서 면내 위상차가 바람직하게는 145nm 내지 190nm, 더 바람직하게는 150nm 내지 180nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과가 더 현저해질 수 있다.
위상차 필름 적층체는 파장 550nm에서 이축성 정도가 바람직하게는 0.55 내지 0.9, 더 바람직하게는 0.6 내지 0.8이 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과가 더 현저해질 수 있다.
위상차 필름 적층체에서 언급된 상기 지상축은 위상차 필름 적층체 중 포함된 어느 하나의 위상차층의 지상축과 다르다. 즉, 위상차 필름 적층체 내에는 수 개의 위상차층이 구비되며, 각각의 위상차층은 각각 면내 방향 중 지상축을 구비한다. 편광자의 광 흡수축에 대하여 위상차 필름 적층체의 지상축이 이루는 각도는 편광자의 광 흡수축에 대하여 위상차층 각각의 지상축이 이루는 각도와 다르다.
본 발명자는 편광자의 광 흡수축이 광학표시장치용 패널의 장변 방향에 대하여 40° 내지 50° 또는 130° 내지 140°로 틀어지게 함으로써 상기 설명된 블랙 아웃 현상을 해소하였을 때, 시야각 전체에서 반사 색상값 및 반사율을 낮추기 위하여 편광자의 광 흡수축 대비 위상차 필름 적층체의 지상축이 이루는 각도를 조절하였다.
편광자의 광 흡수축 대비 위상차 필름 적층체의 지상축이 이루는 각도는 당업자에게 알려진 바와 같이 측정될 수 있으며, 파장 550nm에서 Axocan 장비로 축간 nx, ny, nz 굴절율을 확인하여 얻을 수 있다.
일 구체예에서, 위상차 필름 적층체는 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 0nm 내지 60nm 바람직하게는 10nm 내지 40nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과를 제공하는데 용이할 수 있다.
위상차 필름 적층체는 포지티브 C 위상차층을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 위상차 필름 적층체는 포지티브 C 위상차층을 필수적으로 포함한다.
포지티브 C 위상차층은 위상차 필름 적층체 내에 포함되어 상술 면내 위상차 범위 및 이축성 정도 범위에 용이하게 도달되록 하며, 대각 특히 60°에서의 반사 색상값을 줄이는 효과를 제공할 수 있다.
포지티브 C 층은 하기 식 1의 굴절률 관계를 만족하는 위상차층이 될 수 있다. 이를 통해, 편광판은 측면에서의 색상 산포를 줄일 수 있다:
[식 1]
nz > nx ≒ ny
(상기 식 1에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 포지티브 C 층의 지상축 방향, 진상축 방향, 두께 방향 굴절률이다).
일 구체예에서, 포지티브 C 층은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 -150nm 내지 0nm, 구체적으로 -130nm 내지 -10nm, 더 구체적으로 -110nm 내지 -20nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과가 더 개선될 수 있다.
일 구체예에서, 포지티브 C 층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 0nm 내지 10nm, 구체적으로 0nm 내지 5nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과가 더 개선될 수 있다.
포지티브 C 층은 상술 위상차를 구현할 수 있다면, 연신 필름이거나 코팅층이 될 수 있다.
일 구체예에서, 포지티브 C 층은 연신 필름이 될 수 있다. 연신 필름은 당업자에게 통상적으로 알려진 중합체 예를 들면 푸마르산 디에스테르계 수지를 포함하는 조성물로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
다른 구체예에서, 포지티브 C 층은 코팅층이 될 수 있다. 코팅층용 물질로는 액정성 물질 또는 비액정성 물질을 사용함으로써, 두께 방향 위상차 구현이 용이하도록 할 수 있다. 액정은 당업자에게 알려진 통상의 종류를 사용할 수 있는데, 예를 들면 네마틱 액정을 포함할 수 있다. 비액정성 물질은 셀룰로스 에스테르계, 셀룰로스 에테르계 등의 셀룰로스계, 폴리스티렌계 등의 물질을 포함할 수 있다. 셀룰로스계, 폴리스티렌계는 각각 하기에서 설명된 물질을 포함할 수 있다.
포지티브 C 층은 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 제조될 수 있다.
포지티브 C 층은 두께가 0.1㎛ 초과 20㎛ 이하, 구체적으로 0.5㎛ 내지 10㎛, 더 구체적으로 1㎛ 내지 5㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
위상차 필름 적층체 중 포지티브 C 층은 위상차 필름 적층체 중 다른 위상차층(예: 제1위상차층, 제2위상차층) 대비 편광자에 가장 인접한 위치에 배치될 수 있다.
위상차 필름 적층체는 고유 복굴절이 양인 중합체를 포함하는 필름 또는 코팅층을 위상차 필름 적층체 중 주 성분으로 함유할 수 있다. 고유 복굴절이 양인 중합체가 위상차 필름 적층체 중 주 성분으로 포함될 때, 본 발명의 효과가 더 잘 구현될 수 있다.
여기에서, 주 성분을 언급할 때, 위상차 필름 적층체는 상기 포지티브 C 층, 및 파장 550nm에서 소정 범위의 면내 위상차를 구현할 수 있는 위상차층을 포함하는 것이지, 점착층, 접착층 또는 점접착층은 제외되는 것이다. 주 성분은 위상차 필름 적층체에 함유되는 전체 성분 중 80중량% 이상, 바람직하게는 85중량% 내지 99중량%, 더 바람직하게는 85중량% 내지 95중량%로 함유됨을 의미한다.
고유 복굴절이 양이다라는 것은 연신한 방향(MD)으로 그 방향의 굴절율이 커짐을 의미한다.
고유 복굴절이 양인 중합체는 예를 들면 노르보르넨 중합체 등의 시클릭올레핀폴리머; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르; 폴리비닐알코올; 폴리염화비닐; 폴리아릴술폰; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀; 폴리아릴레이트; 막대형 액정 폴리머 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 기계적 물성, 내열성, 투명성, 치수 안정성이 뛰어난 폴리올레핀계, 시클릭올레핀폴리머(COP), 시클릭올레핀코폴리머(COC) 또는 위상차 발현성 및 낮은 온도에서 연신이 뛰어난 폴리카보네이트가 바람직하다. 고유 복굴절이 양인 중합체는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다. 가장 바람직하게는, 고유 복굴절이 양인 중합체는 시클릭올레핀폴리머 또는 시클릭올레핀코폴리머가 될 수 있다.
위상차 필름 적층체는 두께가 5㎛ 내지 60㎛, 바람직하게는 10㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광학표시장치 내에 사용될 수 있고, 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
위상차 필름 적층체는 서로 다른 면내 위상차를 제공하는 위상차층 1종 이상, 바람직하게는 2종 이상의 위상차층을 더 포함할 수 있다. 상기 2종 이상의 위상차층은 아래 식 2의 기준에 따라 제1 위상차층, 제2 위상차층으로 구분하였다:
[식 2]
제1 위상차층의 파장 550nm에서의 면내 위상차 < 제2 위상차층의 파장 550nm에서의 면내 위상차.
제1 위상차층
제1 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 145nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 위상차 필름 적층체의 면내 위상차에 용이하게 도달될 수 있다. 구체적으로, 면내 위상차는 85nm 내지 140nm, 더 구체적으로 90nm 내지 130nm가 될 수 있다.
제1위상차층은 장파장에서 단파장으로 갈수록 면내 위상차가 증가하는 정파장 분산성을 나타낼 수 있다. 이를 통해, 편광판은 광학표시장치에 적용시 색상 산포와 반사율을 줄이는데 도움을 줄 수 있다. 구체적으로, 제1 위상차층은 하기 식 3과 하기 식 4를 만족할 수 있다:
[식 3]
1.0 < Re(450)/Re(550) ≤ 1.2
[식 4]
0.9 ≤ Re(650)/Re(550) < 1.0
(상기 식 3, 식 4에서, Re(450), Re(550), Re(650)은 각각 제1 위상차층의 파장 450nm, 550nm, 650nm에서의 면내 위상차(단위: nm)).
일 구체예에서, 제1 위상차층은 Re(450)/Re(550)이 1.05 내지 1.2, 더 구체적으로 1.05 내지 1.15가 될 수 있다. 일 구체예에서, 제1 위상차층은 Re(650)/Re(550)이 0.9 초과 0.95 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 정면 및 측면 반사율 감소 효과가 우수할 수 있다.
일 구체예에서, 제1 위상차층은 파장 450nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 160nm, 구체적으로 85nm 내지 140nm, 더 구체적으로 90nm 내지 130nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술한 파장 분산성에 도달할 수 있고, 정면 및 측면 반사율 감소 효과가 있을 수 있다.
일 구체예에서, 제1 위상차층은 파장 650nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 140nm, 구체적으로 85nm 내지 130nm, 더 구체적으로 90nm 내지 120nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술한 파장 분산성에 도달할 수 있고, 정면 및 측면 반사율 감소 효과가 있을 수 있다.
제1 위상차층은 하기 식 5의 굴절률 관계를 가질 수 있다: 이를 통해 본 발명의 측면 반사율 저감 효과가 좋아질 수 있다:
[식 5]
nx ≒ nz > ny
(상기 식 5에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 제1 위상차층의 지상축 방향, 진상축 방향, 두께 방향 굴절률이다).
일 구체예에서, 제1 위상차층은 네가티브 A 위상차층이다. 이를 통해 본 발명의 측면 반사율 저감 효과가 좋아질 수 있다.
제1 위상차층의 지상축은 편광자의 광 흡수축 대비 특정 각도를 갖는다. 편광자의 광 흡수축을 0°라고 할 때, 편광자의 광 흡수축과 제1 위상차층의 지상축이 이루는 각도는 +79° 내지 +89° 또는 -89° 내지 -79°가 될 수 있다. 상기 각도 범위에서, 색상 산포 및 반사율을 줄이는데 도움을 줄 수 있고 편광자와 제1 위상차층을 롤 투 롤로 접합하더라도 본 발명의 효과를 내도록 함으로써 공정성도 동시에 개선할 수 있다. 바람직하게는 상기 각도는 +80° 내지 +88° 또는 -88° 내지 -80°, +82° 내지 +86° 또는 -86° 내지 -82°가 될 수 있다.
상기 각도는 제1 위상차층을 위상차 필름 적층체 내에 포함시킬 때 제 1위상차층 점착시 편광자의 광 흡수축과 제1 위상차층의 지상축 간의 각도를 조절하여 합지함으로써 달성될 수 있다.
제1 위상차층은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 -110nm 내지 -50nm, 구체적으로 -110nm 내지 -60nm, 더 구체적으로 -100nm 내지 -70nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 정면 반사율 및 측면 반사율 개선 효과가 있을 수 있다.
제1 위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 -1.0 내지 0.5, 구체적으로 -1.0 내지 0, 더 구체적으로 -1.0 이상 0 미만이 될 수 있다. 상기 범위에서, 정면 반사율 및 측면 반사율 개선 효과가 있을 수 있다.
제1 위상차층은 두께가 2㎛ 내지 15㎛, 구체적으로 3㎛ 내지 10㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
일 구체예에서, 제1 위상차층은 비 액정층이 될 수 있다.
제1 위상차층은 고유 복굴절이 음인 수지를 포함하는 제1 위상차층용 조성물로 형성될 수 있다.
고유 복굴절이 음인 수지는 고유 복굴절이 음인 중합체를 포함한다. 고유 복굴절이 음인 중합체는 예를 들면 스티렌 또는 스티렌 유도체의 단독 중합체, 스티렌 또는 스티렌 유도체와 공단량체 간의 공중합체를 포함하는 폴리스티렌계 중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리메틸메타아크릴레이트 공중합체, 셀룰로스 에스테르 등의 셀룰로스계 공중합체 중 1종 이상을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 상기 공단량체는 아크릴로니트릴, 무수말레산, 메틸메타아크릴레이트, 부타디엔 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 바람직하게는, 제1 위상차층은 폴리스티렌계, 셀룰로스계 중 1종 이상을 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 폴리스티렌계를 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 셀룰로스계는 하기 화학식 1의 셀룰로스를 이루는 당 단량체의 수산기[C2의 수산기, C3의 수산기 또는 C6의 수산기] 중 적어도 일부가 아실기로 치환된 단위를 적어도 포함하는 셀룰로스 에스테르계 중합체를 포함할 수 있다: 이때, 상기 아실기는 치환 또는 비치환될 수 있다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서, n은 1 이상의 정수)
일 구체예에서, 폴리스티렌계는 하기 화학식 2의 반복 단위를 포함할 수 있다:
[화학식 2]
(상기 화학식 1에서,
은 연결 부위이고,
R1, R2, R3은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 치환된 알킬기, 또는 할로겐이고,
R은 각각 독립적으로 알킬, 치환된 알킬, 할로겐, 히드록시, 카르복시, 니트로, 알콕시, 아미노, 술포네이트, 포스페이트, 아실, 아실옥시, 페닐, 알콕시카르보닐, 시아노기이고,
R1, R2, R3 중 하나 이상이 할로겐이거나 및/또는 적어도 하나의 R은 할로겐이고,
n은 0 내지 5의 정수이다).
일 구체예에서, 할로겐은 플루오린(F), Cl, Br 또는 I를 의미하고, 바람직하게는 F를 의미한다.
제1 위상차층은 고유 복굴절이 음인 수지 이외에 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 첨가제는 가소제, 안료, 염료 등의 착색 방지제, 열안정제, 광안정제, UV 흡수제, 정전기 방지제, 산화 방지제, 미립자, 계면 활성제 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
제1 위상차층의 정파장 분산성은 상기 고유 복굴절이 음인 수지의 종류뿐만 아니라 해당 수지 중 단량체의 비율 등을 고려하여 조절될 수 있다.
제2 위상차층
제2 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 180nm 내지 250nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 위상차 필름 적층체의 면내 위상차에 용이하게 도달될 수 있다. 구체적으로 면내 위상차는 185nm 내지 245nm, 더 구체적으로 190nm 내지 240nm, 가장 구체적으로 195nm 내지 235nm가 될 수 있다.
제2 위상차층은 장파장에서 단파장으로 갈수록 면내 위상차가 증가하는 정파장 분산성을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 제2 위상차층은 하기 식 6과 하기 식 7을 나타낼 수 있다:
[식 6]
1.0 < Re(450)/Re(550) ≤ 1.1
[식 7]
0.9 ≤ Re(650)/Re(550) < 1.0
(상기 식 6, 식 7에서, Re(450), Re(550), Re(650)은 각각 제2 위상차층의 파장 450nm, 550nm, 650nm에서의 면내 위상차(단위: nm)).
일 구체예에서, 제2위상차층은 Re(450)/Re(550)이 1.005 내지 1.05가 될 수 있다. 상기 범위에서, 정면 및 측면 반사율 감소 효과가 우수할 수 있다.
일 구체예에서, 제2위상차층은 Re(650)/Re(550)이 0.95 이상 1.00 미만이 될 수 있다. 상기 범위에서, 정면 및 측면 반사율 감소 효과가 우수할 수 있다.
일 구체예에서, 제2 위상차층은 파장 450nm에서 면내 위상차가 180nm 내지 250nm, 구체적으로 185nm 내지 245nm, 190nm 내지 240nm, 더 구체적으로 195nm 내지 235nm, 가장 구체적으로 200nm 내지 230nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술한 파장 분산성에 도달할 수 있고, 정면 및 측면 반사율을 낮출 수 있다.
일 구체예에서, 제2 위상차층은 파장 650nm에서 면내 위상차가 175nm 내지 250nm, 구체적으로 180nm 내지 245nm, 더 구체적으로 185nm 내지 240nm, 가장 구체적으로 190nm 내지 235nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술한 파장 분산성에 도달할 수 있고, 정면 및 측면 반사율을 낮출 수 있다.
제2 위상차층의 지상축은 편광자의 광 흡수축(편광자의 MD(machine direction)) 대비 특정 각도를 갖는다. 편광자의 광 흡수축을 0°라고 할 때, 편광자의 광 흡수축과 제2 위상차층의 지상축이 이루는 각도는 +14° 내지 +24° 또는 -24° 내지 -14°이다. 상기 각도 범위에서, 색상 산포 및 반사율을 줄이는데 도움을 줄 수 있고 편광자와 제2 위상차층을 롤 투 롤로 접합하더라도 본 발명의 효과를 내도록 함으로써 공정성도 동시에 개선할 수 있다. 바람직하게는 상기 각도는 +16° 내지 +22° 또는 -22° 내지 -16°, 더 바람직하게는 +18° 내지 +21° 또는 -21° 내지 -18°가 될 수 있다.
일 구체예에서, 제2 위상차층은 하기 식 8의 굴절률 관계를 갖는다: 이를 통해 본 발명의 측면 반사율 저감 효과가 좋아질 수 있다:
[식 8]
nx > ny ≒ nz
(상기 식 8에서, 상기 nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 제2 위상차층의 지상축 방향, 진상축 방향, 두께 방향 굴절률이다).
일 구체예에서, 제2위상차층은 포지티브 A 위상차층이다. 이를 통해, 측면 전체에서 반사율 저감 효과가 좋아질 수 있다.
제2위상차층은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 양(+)의 값을 갖는데, 100nm 내지 300nm, 바람직하게는 110nm 내지 250nm, 더 바람직하게는 150nm 내지 250nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면 전체에서 반사율 저감 효과가 좋아질 수 있다.
일 구체예에서, 제2위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 1.0 내지 3.0, 바람직하게는 1.0 내지 2.0, 더 바람직하게는 1.0 내지 1.5가 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면 전체에서 반사율 저감 효과가 좋아질 수 있다.
일 구체예에서, 제2 위상차층은 비 액정층이 될 수 있다.
제2위상차층은 고유 복굴절이 양인 수지를 포함하는 조성물로 형성된 필름을 포함할 수 있다. 따라서, 연신 방향의 굴절률이 연신 방향과 직교하는 굴절률 대비 큰 제2 위상차층을 용이하게 제조할 수 있다.
고유 복굴절이 양인 수지는 고유 복굴절이 양인 중합체를 포함한다. 고유 복굴절이 양인 중합체는 예를 들면 노르보르넨 중합체 등의 시클릭올레핀폴리머, 시클리올레핀코폴리머; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르; 폴리비닐알코올; 폴리염화비닐; 폴리아릴술폰; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀; 폴리아릴레이트; 막대형 액정 폴리머 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 기계적 물성, 내열성, 투명성, 치수 안정성이 뛰어난 폴리올레핀계, 시클릭올레핀폴리머, 또는 위상차 발현성 및 낮은 온도에서 연신이 뛰어난 폴리카보네이트가 바람직하다. 고유 복굴절이 양인 중합체는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다. 바람직하게는, 제2 위상차층은 경사 연신, 파장 분산성 등을 고려하여 시클릭올레핀폴리머 등을 포함할 수 있다.
제2 위상차층의 정파장 분산성은 상기 고유 복굴절이 양인 수지의 종류뿐만 아니라 해당 수지 중 단량체의 비율 등을 고려하여 조절될 수 있다.
제2 위상차층은 고유 복굴절이 양인 수지 이외에 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 첨가제는 안료, 염료 등의 착색 방지제, 열안정제, 광안정제, UV 흡수제, 정전기 방지제, 산화 방지제, 미립자, 계면 활성제 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
제2 위상차층은 제1 위상차층 대비 두께가 두껍고, 두께가 5㎛ 내지 100㎛, 구체적으로 5㎛ 내지 60㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
제2 위상차층은 상술한 고유 복굴절이 양인 수지를 포함하는 조성물을 용융 성형, 사출 성형, 프레스 성형에 의해 미연신 필름을 제조하고, 상기 미연신 필름을 경사 방향으로 연신함으로써 제조될 수 있다. 연신 배율은 1.1배 이상, 4.0배 이하, 구체적으로 1.3배 이상 3.0배 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제2위상차층의 지상축 방향을 제어할 수 있고, 연신 방향의 굴절률을 크게 할 수 있다. 연신 온도는 상기 미연신 필름의 유리전이온도(Tg) + 2℃ 이상, Tg + 30℃ 이하의 온도가 될 수 있다.
상기 연신 방향은 상술한 편광자의 흡수축과 제2위상차층의 지상축 간의 각도를 만족하면서 롤-투-롤에 의한 편광판 제조가 용이할 수 있도록 설정될 수 있다.
제2 위상차층은 상술한 연신 필름으로서 제2위상차층 자체로 편광판에 포함될 수도 있다. 그러나, 제2 위상차층에 프라이머층을 더 형성함으로써 포지티브 C 층 및 제1 위상차층 간의 접착력을 높일 수 있다. 프라이머층은 아크릴 수지, 우레탄 수지, 아크릴 우레탄 수지, 에스테르 수지, 에틸렌 이민 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체
제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체는 장파장에서 단파장으로 갈수록 면내 위상차가 감소하는 역파장 분산성을 나타낼 수 있다.
일 구체예에서, 제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체는 파장 550nm에서 면내 위상차가 140nm 내지 200nm, 구체적으로 140nm 내지 195nm, 더 구체적으로 140nm 내지 190nm, 더 구체적으로 150nm 내지 190nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면 반사율을 낮출 수 있다.
일 구체예에서, 제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체는 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 5nm 내지 200nm, 구체적으로 10nm 내지 150nm, 더 구체적으로 50nm 내지 150nm, 더 구체적으로 50nm 내지 100nm 가 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면 반사율을 낮출 수 있다.
제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체는 두께가 0㎛ 초과 70㎛ 이하, 구체적으로 5㎛ 내지 60㎛, 더 구체적으로 10㎛ 내지 60㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
일 구체예에서, 제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체의 지상축은 편광자의 광 흡수축과 +15° 내지 +30° 또는 -30° 내지 -15°를 이룰 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다. 상기 지상축은 상술 위상차 필름 적층체에서와 동일하게 측정될 수 있다.
제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체에 대해 상술한다.
일 구체예에서, 제2 위상차층은 연신 필름이 될 수 있다. 제2 위상차층은 점착층 및/또는 접착층에 의해 제1 위상차층에 접합될 수 있다.
제2 위상차층은 상술한 제2 위상차층용 조성물을 용융 성형, 사출 성형, 프레스 성형에 의해 미연신 필름을 제조하고, 상기 미연신 필름을 경사 방향으로 연신함으로써 제조될 수 있다. 연신 배율은 1.1배 이상, 4.0배 이하, 구체적으로 1.3배 이상 3.0배 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제2 위상차층의 지상축 방향을 제어할 수 있고, 연신 방향의 굴절률을 크게 할 수 있다. 연신 온도는 상기 미연신 필름의 유리전이온도(Tg) + 2℃ 이상, Tg + 30℃ 이하의 온도가 될 수 있다. 상기 연신 방향은 상술한 편광자의 광 흡수축과 제2 위상차층의 지상축 간의 각도를 만족하면서 롤-투-롤에 의한 편광판 제조가 용이할 수 있도록 설정될 수 있다.
제1 위상차층은 기재 필름 상에 제1 위상차층용 조성물을 코팅하고 건조시킨 후, 건조된 코팅층과 기재 필름 전체를 소정의 비율로 기재 필름의 MD 또는 TD에 대해 1축 또는 2축 연신시킨 다음, 상기 기재 필름을 박리함으로써 제조될 수 있다.
다른 구체예에서, 제2 위상차층은 코팅층이 될 수 있다.
제2 위상차층은 제1 위상차층에 점착층 또는 접착층 없이 직접적으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 편광판은 제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체를 편광자에 접착시 롤 투 롤 합지가 가능하므로 공정성을 개선하고 불량 감소로 인한 수율을 향상시킬 수 있다. 제1 위상차층과 제2 위상차층은 서로 다른 면내 위상차를 갖지만, 서로 직접적으로 형성됨으로써, 편광판의 박형화 효과 및 공정성 개선 효과를 얻는다.
또 다른 구체예에서, 제1 위상차층은 제2 위상차층의 제조를 위한 필름에 상술한 제1 위상차층용 조성물을 코팅하여 얻은 적층체를 동시에 경사 연신함으로써 제조될 수 있다.
제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체는 편광자의 하부면 즉 편광자와 패널 사이에 적층될 수 있다. 일 구체예에서, 편광자로부터 제1 위상차층, 제2위상차층의 순서로 적층될 수도 있다. 다른 구체예에서, 편광자로부터 제2 위상차층, 제1 위상차층의 순서로 적층될 수도 있다.
위상차 필름 적층체의 하부면에는 점착층 또는 접착층이 형성되어 편광판을 광학표시장치용 패널에 점착시킬 수 있다.
제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체에 있어서, 제1 위상차층의 상부면, 제1 위상차층과 제2 위상차층 사이, 제2 위상차층의 하부면 중 1종 이상에는 하기에서 설명되는 보호층이 1층 이상 추가로 형성될 수 있다.
위상차 필름 적층체는 하기에서 설명되는 보호층 1층 이상을 더 포함할 수도 있다.
보호층
보호층은 편광자의 상부면에 적층되어 편광자를 보호할 수 있다. 보호층은 편광자를 보호하여 편광판의 신뢰성을 높이고 편광판의 기계적 강도를 높일 수 있다. 보호층이 없어도 편광판의 기계적 물성이 확보될 수 있다면, 보호층은 생략될 수도 있다. 보호층은 편광자의 상부면에 1층 이상 적층될 수도 있다.
보호층은 광학적으로 투명한, 보호 필름 또는 보호 코팅층 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 보호 필름은 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로스 에스테르계 수지, 비정성 환상 폴리올레핀(COP) 등을 포함하는 고리형 폴리올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 포함하는 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 비환형-폴리올레핀계 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트 수지 등을 포함하는 폴리(메타)아크릴레이트계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지 중 하나 이상으로 형성된 필름을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
보호 코팅층은 활성 에너지선 경화성 화합물과 중합 개시제를 포함하는 활성 에너지선 경화성 수지 조성물로 형성될 수 있다. 활성 에너지선 경화성 화합물은 양이온 중합성 경화성 화합물, 라디칼 중합성의 경화성 화합물, 우레탄 수지, 실리콘계 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
보호층은 무위상차 필름이거나 또는 소정 범위의 면내 위상차를 가질 수 있다. 예를 들면, 보호층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 5000nm 미만, 5000nm 이상, 120nm 내지 160nm, 혹은 5nm 내지 0nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 위상차 필름 적층체의 효과에 영향을 주지 않으면서 편광판을 보호할 수 있다.
보호층은 두께가 10㎛ 이하 또는 5㎛ 내지 300㎛, 5㎛ 이하 또는 5㎛ 내지 200㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
보호층의 상부면에는 기능성 코팅층이 추가로 형성될 수 있다. 기능성 코팅층은 하드코팅층, 내지문성층, 반사방지층, 안티글레어층, 저반사층, 초저반사층 중 1종 이상을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 편광판은 편광자(210), 편광자(210)의 상부면에 적층된 보호층(220), 편광자(210)의 하부면에 순차적으로 적층된 +C 층(230), 제2위상차층(240), 제1위상차층(250)을 포함할 수 있다. 순차적으로 적층된 +C 층(230), 제2위상차층(240), 제1위상차층(250)의 적층체는 위상차 필름 적층체이다.
광학표시장치는 상술한 광학표시장치용 패널, 편광판 이외에, 상기 편광판 상에 배치되는 보호 기판 등을 더 구비할 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
폴리비닐알코올 필름(일본 Kuraray社, 연신 전 두께: 60㎛)을 55℃ 요오드 수용액에서 6배로 연신하여 광 투과율 45%의 편광자를 제조하였다.
시클릭올레핀폴리머(COP)계 필름을 140℃에서 2.3배로 MD에 대해 경사 연신시켜 제2위상차층(정파장 분산성, 파장 550nm에서 Re = 221nm, 두께: 42㎛)을 제조했다.
불소로 치환된 폴리스티렌계 폴리머 함유 조성물을 메틸에틸케톤에 용해시킨 다음 PET 필름의 일면에 코팅하고 건조시킨 다음, 130℃에서 PET 필름의 MD로 1축 1.6배 연신시키고 PET 필름을 박리하여 제1위상차층(정파장 분산성, 파장 550nm에서 Re = 90nm, NZ= 약 -0.1, 두께: 4㎛)을 제조했다.
불소로 치환된 폴리스티렌계 폴리머 함유 조성물을 메틸에틸케톤에 용해시킨 다음 PET 필름의 일면에 코팅하고 건조시킨 다음, PET 필름을 박리하여 +C층(파장 550nm에서 Rth = -32nm)을 제조했다.
제2위상차층인 COP계 필름의 하부면에 제1위상차층을 점착층으로 합지하고, 상기 COP계 필름의 상부면에 +C층을 점착층으로 합지하여, 위상차 필름 적층체를 제조했다.
상기 제조한 편광자의 하부면에 상기 위상차 필름 적층체 중 +C층을 점착층으로 합지시키고, 상기 제조한 편광자의 상부면에 트리아세틸셀룰로스(TAC)계 필름을 합지시켜, TAC계 필름 - 편광자 - +C층 - 제2위상차층 - 제1위상차층의 순서로 적층된 편광판을 제조했다.
대칭 구조의 펜타일 매트릭스를 구비하는 패널을 준비하고, 패널의 장변 방향과 편광자의 광 흡수축이 45°가 되도록 패널과 편광판을 점착제로 합지시켜 표시장치용 모듈을 제조했다.
실시예 2
실시예 1에서, 시클릭폴리올레핀 폴리머(COP)계 필름을 140℃에서 2.6배 MD에 대해 경사 연신시켜 제2위상차층(파장 550nm에서 Re=238nm)을 제조하고, 불소로 치환된 폴리스티렌계 폴리머 함유 조성물을 메틸에틸케톤에 용해시킨 다음 PET 필름의 일면에 코팅하고 건조시킨 다음, 130℃에서 PET 필름의 MD로 1축 1.8배 연신시키고 PET 필름을 박리하여 제1위상차층을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조했다.
실시예 3
실시예 1에서 비대칭 구조의 펜타일 매트릭스를 구비하는 패널을 준비하고, 패널의 장변 방향과 편광자의 흡수축이 135°가 되도록 합지시킨 점을 제외하고는 동일한 방법으로 표시장치용 모듈을 제조했다.
실시예 4
실시예 2에서 비대칭 구조의 펜타일 매트릭스를 구비하는 패널을 준비하고, 패널의 장변 방향과 편광자의 흡수축이 135°가 되도록 합지시킨 점을 제외하고는 동일한 방법으로 표시장치용 모듈을 제조했다.
비교예 1 내지 비교예 6
실시예 1에서 표시장치용 모듈의 각 구성을 하기 표 1과 같이 변경한 점을 제외하고는 동일한 방법으로 표시장치용 모듈을 제조했다.
비교예 7
폴리머 알로이(불소가 있는 폴리에스테르와 방향족계 수지를 포함) 필름을 상기 필름의 MD에 대해 연신 방향 45°로 연신 온도 140℃에서 2.3배 연신하여 파장 550nm에서 Re 140nm인 1매형의 위상차층을 제조하였다. 제조한 1매형의 위상차층을 실시예 1과 동일한 방법으로 제조된 편광자에 합지시켜, TAC계 필름 - 편광자 - 1매형의 위상차층의 순서로 적층된 편광판을 제조했다.
실시예 1에서 표시장치용 모듈의 각 구성을 하기 표 1과 같이 변경한 점을 제외하고는 동일한 방법으로 표시장치용 모듈을 제조했다.
위상차 필름 적층체의 위상차는 Axoscan(Axometry社)를 사용하여 측정하였다. 실시예와 비교예의 광학표시장치용 모델을 가지고 아래 물성을 평가하고 하기 표 1, 도 5 내지 도 7에 나타내었다.
(1)블랙 아웃: 제조한 광학표시장치용 모듈에 전원을 공급하여 구동시킨 다음, 시인측에서 편광 선글래스를 끼고 화면을 보았을 때, 화면이 보이지 않는 블랙 아웃이 있는지 여부를 평가하였다.
(2)외부 광에 대한 반사 색상값: 반사 색상값은 Instrument Systems사(Konica Minolta group) DMS 803을 사용하여 측정하였다. Instrument Systems사(Konica Minolta group) DMS 803에서 제공되는 화이트판 기준에 대해 측정한 후, Angular Scan 기능을 활용하여, 반사 색상값을 측정하였다. Theta는 5° 단위로 측정하여, 입사각 8°, 30°, 45°, 60°에서의 전 방위에서 반사 색상값 a* 값 및 반사 색상값 b* 값을 측정하였을 때, ｜반사 색상값 a*값의 최대값｜ + ｜반사 색상값 b*값의 최대값｜으로 반사 색상값을 계산했다. 입사각 8°, 30°, 45°, 60°에서의 전 방위에서 ｜반사 색상값 a*값의 최대값｜ + ｜반사 색상값 b*값의 최대값｜이 낮을수록 우수하며 예를 들면 4 미만이 바람직하다.
| 실시예 | 비교예 | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| 패널 펜타일 매트릭스 | 대칭 | 대칭 | 비대칭 | 비대칭 | 대칭 | 대칭 | 대칭 | 대칭 | 대칭 | 대칭 | 대칭 | |
| 각도 1 | 45 | 45 | 135 | 135 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | |
| 위상차 필름 적층체 | Re | 140 | 200 | 140 | 200 | 135 | 205 | 150 | 185 | 145 | 145 | 140 |
| NZ | 0.65 | 0.75 | 0.65 | 0.75 | 0.65 | 0.75 | 0.5 | 1 | 0.65 | 0.65 | 0.75 | |
| 각도 2 | 19 | 23 | 19 | 23 | 19 | 23 | 19 | 23 | 45 | 135 | 45 | |
| 블랙 아웃 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | |
| 반사 색상값 | ＠8° | 2.2 | 2.3 | 2 | 2.2 | 3.6 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 6.8 | 7 | 3.4 |
| ＠30° | 2.9 | 3 | 2.4 | 2.5 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 7.2 | 7.4 | 3.7 | |
| ＠45° | 3.2 | 3.2 | 2.5 | 2.7 | 4.2 | 4.5 | 4.1 | 4.1 | 7.4 | 7.6 | 4 | |
| ＠60° | 3.5 | 3.5 | 2.9 | 2.9 | 4.7 | 4.8 | 4,2 | 4.3 | 7.7 | 7.7 | 4.3 | |
*각도 1: 패널의 장변 방향에 대하여, 편광자의 흡수축이 이루는 각도
*각도 2: 편광자의 흡수축에 대하여, 위상차 필름 적층체의 지상축이 이루는 각도
*반사 색상값: 광의 입사 각도에 따라 전방위에서 반사 색상값 a* 값 및 반사 색상값 b* 값을 측정하였을 때 │반사 색상값 a*값의 최대값│ + │반사 색상값 b*값의 최대값│
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 광학표시장치는 편광 선글래스 적용시 화면이 보이지 않는 현상(블랙 아웃)을 해소함과 동시에, 시야각 전체에서 반사 색상 및 반사율이 현저하게 낮았다. 도 5 및 도 6에서 보여지는 바와 같이, 반사 색상값 a*값과 반사 색상값 b*값의 변이가 작았다.
반면에, 단일층(1매형이라고도 함)의 위상차 필름을 구비하는 편광판을 적용한 비교예 7은 반사 색상값이 실시예 대비 높았다. 또한, 본 발명의 구성을 만족하지 못하는 비교예 1 내지 6 역시 반사 색상값이 실시예 대비 높았다. 도 7에서 보여지는 바와 같이, 반사 색상값 a*값과 반사 색상값 b*값의 변이가 컸다.
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 (18)
- 광학표시장치용 패널 및 상기 광학표시장치용 패널 상에 적층된 편광판을 구비하고, 상기 편광판은 편광자; 및 상기 광학표시장치용 패널과 상기 편광자 사이에 구비되는 위상차 필름 적층체를 구비하고,
상기 편광자의 광 흡수축은 상기 광학표시장치용 패널의 장변 방향과 40° 내지 50° 또는 130° 내지 140°를 이루고,
상기 위상차 필름 적층체는 파장 550nm에서, 면내 위상차(Re)가 140nm 내지 200nm, 이축성 정도(NZ)가 0.5 초과 1.0 미만이고, 지상축(slow axis)은 상기 편광자의 흡수축과 +15° 내지 +30° 또는 -30° 내지 -15°를 이루는 것인, 광학표시장치.
- 제1항에 있어서, 상기 광학표시장치용 패널은 대칭 구조 또는 비대칭 구조의 펜타일 매트릭스를 구비하는 것인, 광학표시장치.
- 제1항에 있어서, 상기 편광자의 광 흡수축은 상기 광학표시장치용 패널의 장변 방향과 45° 또는 135°를 이루는 것인, 광학표시장치.
- 제1항에 있어서, 상기 위상차 필름 적층체는 포지티브 C 층을 구비하는 것인, 광학표시장치.
- 제4항에 있어서, 상기 포지티브 C 층은 상기 위상차 필름 적층체 중 상기 편광자에 가장 인접한 위치에 배치되는, 광학표시장치.
- 제1항에 있어서, 상기 위상차 필름 적층체는 고유 복굴절이 양인 중합체를 포함하는 필름 또는 코팅층을 구비하는 것인, 광학표시장치.
- 제6항에 있어서, 상기 고유 복굴절이 양인 중합체는 상기 위상차 필름 적층체 중 주 성분으로 함유되는 것인, 광학표시장치.
- 제6항에 있어서, 상기 고유 복굴절이 양인 중합체는 시클릭올레핀폴리머 또는 시클릭올레핀코폴리머를 포함하는 것인, 광학표시장치.
- 제1항에 있어서, 상기 위상차 필름 적층체는 제1 위상차층과 제2 위상차층을 포함하고, 상기 제1 위상차층과 상기 제2 위상차층은 아래 식 2를 만족하는 것인, 광학표시장치:
[식 2]
제1 위상차층의 파장 550nm에서의 면내 위상차 < 제2 위상차층의 파장 550nm에서의 면내 위상차.
- 제9항에 있어서, 상기 제1 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 145nm, 상기 제2 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 180nm 내지 250nm인 것인, 광학표시장치.
- 제9항에 있어서, 상기 제2 위상차층은 고유 복굴절이 양인 중합체를 포함하는 필름 또는 코팅층을 포함하는 것인, 광학표시장치.
- 제9항에 있어서, 상기 제2 위상차층은 상기 제1 위상차층 대비 두께가 두꺼운 것인, 광학표시장치.
- 제9항에 있어서, 상기 제1 위상차층과 상기 제2 위상차층은 각각 정파장 분산성인 것인, 광학표시장치.
- 제9항에 있어서, 상기 제1 위상차층과 상기 제2 위상차층은 각각 비 액정층인 것인, 광학표시장치.
- 제9항에 있어서, 상기 편광판은 상기 편광자로부터 상기 제1 위상차층, 상기 제2 위상차층의 순서로 적층되는 것인, 광학표시장치.
- 제4항에 있어서, 상기 포지티브 C 층은 셀룰로스계, 폴리스티렌계 중 1종 이상으로 형성되는 것인, 광학표시장치.
- 제9항에 있어서, 상기 제1 위상차층은 셀룰로스계, 폴리스티렌계 중 1종 이상으로 형성되는 것인, 광학표시장치.
- 제9항에 있어서, 상기 제1 위상차층과 제2 위상차층의 적층체의 지상축은 상기 편광자의 광 흡수축과 +15° 내지 +30° 또는 -30° 내지 -15°를 이루는 것인, 광학표시장치.
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