KR20240082026A - 편광판 및 광학표시장치 - Google Patents
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Abstract
편광자; 및 상기 편광자의 일면에 적층된 위상차층을 포함하는 편광판으로서, 상기 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 0nm 내지 10nm 및 두께 방향 위상차가 -30nm 내지 -3nm이고, 상기 편광판은 식 1의 광 투과율 비율이 0.445 초과 0.470 미만이고, 식 2의 광 투과율 비율이 0.710 초과 0.730 미만인 것인, 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치가 제공된다.
Description
본 발명은 편광판 및 광학표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치의 일 예로서 액정이 수평 배향 모드로 배향된 액정층을 구비하는 액정표시장치가 있다. 예를 들면, IPS(in plane switching) 모드 또는 FFS(fringe field switching) 모드의 액정표시장치이다. 수평 배향 모드의 액정표시장치는 액정을 수평으로 배향시켜 일측 기판에 두개의 전극을 구동하게 될 때 액정이 평면 상에서 회전하게 됨으로써 광을 투과 또는 차단하는 방법을 이용하여 광시야각을 개선하고 있다.
그러나, 수평 배향 모드의 액정표시장치는 액정 배향에 프리 틸트(pre tilt)가 있는 경우 좌우 색상 또는 좌우 시감의 이방성이 발생할 가능성이 높다. 따라서, 좌우에서 시감의 불균일이 발생하게 됨으로써 한쪽은 푸른색으로 보이는 bluish 영역이 되고 다른 한쪽은 노란색으로 보이는 yellowish 영역이 됨으로써 좌우 시감 또는 색감 차이가 발생하게 된다.
현재, 대화면, 고해상도, 슬림 디자인을 구현하기 위한 기술 개발이 진행되고 있어 좌우 시감 차이가 없게 하는 편광판의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 배경기술은 일본공개특허 제2006-251659호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 광학표시장치용 패널에 적용시 좌측과 우측 간의 시감 또는 색감 차이를 낮춤으로써 좌우의 시감 또는 색감을 개선하는 효과를 제공하는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 광학표시장치용 패널에 적용시 컬러 균일도를 향상시키는 효과를 제공하는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 편광자의 하부면에 단일 위상차층을 구비하더라도 상술 효과를 제공하는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점은 편광판이다.
1.편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 적층된 위상차층을 포함하고, 상기 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 0 내지 10nm 및 두께 방향 위상차가 -30 내지 -3nm이고, 상기 편광판은 하기 식 1의 광 투과율 비율이 0.445 초과 0.470 미만이고, 하기 식 2의 광 투과율 비율이 0.710 초과 0.730 미만이다:
[식 1]
광 투과율 비율 = TS390/TS550
[식 2]
광 투과율 비율 = TS400/TS550
(상기 식 1, 식 2에서
TS550은 파장 550nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%),
TS390은 파장 390nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%),
TS400은 파장 400nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%).
2.1에서, 상기 편광판은 파장 390nm에서의 광 투과율이 10 내지 20%, 상기 편광판은 파장 400nm에서의 광 투과율이 25 내지 35%가 될 수 있다.
3.1-2에서, 상기 편광판은 하기 식 3의 광 투과율 비율이 0.795 초과 0.805 미만이고, 하기 식 4의 광 투과율 비율이 0.835 초과 0.850 미만이 될 수 있다:
[식 3]
광 투과율 비율 = TS410/TS550
[식 4]
광 투과율 비율 = TS420/TS550
(상기 식 3, 식 4에서
TS550은 파장 550nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%),
TS410은 파장 410nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%),
TS420은 파장 420nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%).
4.1-3에서, 상기 편광판은 파장 410nm에서의 광 투과율이 33 내지 35%이고, 상기 편광판은 파장 420nm에서의 광 투과율이 36 내지 38%가 될 수 있다.
5.1-4에서, 상기 위상차층은 네가티브 C 층 또는 포지티브 C 층일 수 있다.
6.1-5에서, 상기 위상차층은 파장 390nm, 400nm, 410nm, 420nm, 550nm에서 상기 편광자 대비 광 투과율이 더 높을 수 있다.
7.1-6에서, 상기 위상차층은 파장 390nm에서 광 투과율이 45 내지 62%, 파장 400nm에서 광 투과율이 70 내지 90%, 파장 410nm에서 광 투과율이 75 내지 95%, 파장 420nm에서 광 투과율이 75 내지 95%가 될 수 있다.
8.1-7에서, 상기 위상차층은 고유 복굴절이 양인 중합체를 포함하는 필름 또는 코팅층을 포함할 수 있다.
9.1-8에서, 상기 위상차층은 트리아세틸셀룰로스(TAC)계, 고리형 올레핀 폴리머(COP)계 또는 고리형 올레핀 코폴리머(COC)계일 수 있다.
10.1-9에서, 상기 위상차층은 상기 편광자의 하부면에 적층되는 전체 위상차층 중 두께비로 90% 이상일 수 있다.
11.1-10에서, 상기 위상차층의 지상축은 상기 편광자의 광 흡수축을 0°라고 할 때, -5° 내지 5°를 이룰 수 있다.
12.1-11에서, 상기 편광자의 다른 일면에 적층된 제2보호층을 더 포함할 수 있다.
13.12에서, 상기 제2보호층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 3,000nm 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 광학표시장치이다.
광학표시장치는 본 발명의 광학 적층체를 포함한다.
본 발명은 광학표시장치용 패널에 적용시 좌측과 우측 간의 시감 또는 색감 차이를 낮춤으로써 좌우의 시감 또는 색감을 개선하는 효과를 제공하는 편광판을 제공하였다.
본 발명은 광학표시장치용 패널에 적용시 컬러 균일도를 향상시키는 효과를 제공하는 편광판을 제공하였다.
본 발명은 편광자의 하부면에 단일 위상차층을 구비하더라도 상술 효과를 제공하는 편광판을 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예(실선 표시됨) 및 본 발명 비교 실시예(점선 또는 일점 쇄선으로 표시됨)의 편광판 각각의 파장에 따른 편광판의 광 투과율의 결과이다. 도 1에서 X 축은 파장(단위: nm), Y 축은 파장 550nm에서의 광 투과율에 대한 X 축 각각의 파장에서의 광 투과율의 비를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 3a는 실시예 1 및 도 3b는 비교예 1의 평가 결과이다.
도 4a는 실시예 2 및 비교예 1의 방위각 60°에서 좌상 135° 및 우상 45°에서의 색좌표 결과이다.
도 4b는 실시예 2 및 비교예 1의 방위각 45°에서 좌상 135° 및 우상 45°에서의 색좌표 결과이다.
도 2는 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 3a는 실시예 1 및 도 3b는 비교예 1의 평가 결과이다.
도 4a는 실시예 2 및 비교예 1의 방위각 60°에서 좌상 135° 및 우상 45°에서의 색좌표 결과이다.
도 4b는 실시예 2 및 비교예 1의 방위각 45°에서 좌상 135° 및 우상 45°에서의 색좌표 결과이다.
첨부한 도면을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계 없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 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 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)", "바로 위" 또는 "직접적으로 형성" 또는 "직접적으로 접하여 형성"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조를 개재하지 않은 것을 의미한다.
본 명세서에서 "면내 위상차(Re)", "두께 방향 위상차(Rth)", "이축성 정도(NZ)"는 하기 식 A, 식 B, 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, 식 B, 식 C에서, nx, ny, nz는 측정 파장에서 각각 해당 광학 소자의 지상축(slow axis) 방향의 굴절률, 광학 소자의 진상축 방향(fast axis)의 굴절률, 두께 방향의 굴절률이고, d는 해당 광학 소자의 두께(단위:nm)이다). 본 발명에서 면내 위상차, 두께 방향 위상차 및 이축성 정도는 광학 소자의 면내 방향에 대한 법선 방향으로 광을 투과시킴으로써 측정되는 값이다.
본 명세서에서 각도를 기재할 때 "+"는 기준(0°)에 대해 시계 방향 쪽으로의 각도, "-"는 기준(0°)에 대해 반시계 방향 쪽으로의 각도를 나타낸다.
본 명세서에서 수치 범위 기재시 "X 내지 Y"는 X 이상 Y 이하를 의미한다.
본 발명의 발명자는 광학표시장치의 패널 특히 액정의 수평 배향 모드의 액정 패널에 적용시 좌우 시감 또는 색감 차이를 감소시키는 편광판을 제공했다. 상기 액정의 수평 배향 모드는 IPS(in plane switching) 모드 또는 FFS(fringe field sqitching) 모드가 될 수 있다.
본 발명의 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 적층된 위상차층을 포함하고, (i) 상기 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 0nm 내지 10nm이고 두께 방향 위상차가 -30nm 내지 -3nm이고, (ii) 상기 편광판은 하기 식 1의 광 투과율 비율이 0.445 초과 0.460 미만이고, (iii) 상기 편광판은 하기 식 2의 광 투과율 비율이 0.710 초과 0.730 미만이다:
[식 1]
광 투과율 비율 = TS390/TS550
[식 2]
광 투과율 비율 = TS400/TS550
(상기 식 1, 식 2에서
TS550은 파장 550nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%),
TS390은 파장 390nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%),
TS400은 파장 400nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%).
본 명세서에서 편광판의 '광 투과율'은 직교 광 투과율(crossed transmittance)이 아니며 단체 광 투과율(single transmittance)로서, 편광판을 광 투과율 측정 장치 예를 들면 V-7100에 위치시키고, 광을 위상차층 쪽에서 편광자 쪽으로 투과시키되 편광판의 면내 방향에 대한 법선 방향으로 광을 투과시켜 특정 파장, 390nm, 400nm, 410nm, 420nm, 550nm에서 측정되는 값이다. 본 명세서에서 편광판의 '광 투과율 비율'은 A/B으로 표시되는 경우, B에 대한 A의 비율을 의미한다.
편광판은 상기 (i), (ii) 및 (iii)을 동시에 만족시킴으로써 수평 배향 모드의 액정 패널에 적용시 좌측과 우측 간의 시감 또는 색감 차이를 낮춤으로써 좌우 시감 또는 색감을 개선하는 효과 및 광학표시장치용 패널에 적용시 컬러 균일도를 향상시키는 효과를 제공하였다. 상기 (i), (ii), 및 (iii) 중 어느 하나라도 만족하지 않는 경우 본 발명의 효과에 달성하지 못하거나 또는 본 발명의 편광판 대비 현저하게 낮은 효과를 낼 수 있다. 본 발명은 상기 (i)을 만족시키는 위상차층을 편광자의 일면에 적층시키되, 좌측과 우측 간의 시감 또는 색감 차이를 낮춤으로써 좌우 시감 또는 색감을 개선하는 효과 및 컬러 균일도를 향상시키는 효과를 달성하기 위하여 상기 (ii) 및 (iii)을 고안하였다.
상기 (ii) 및 (iii)는 편광자의 일면에 파장 550nm에서 면내 위상차가 0nm 내지 10nm이고 두께 방향 위상차가 -30nm 내지 -3nm을 갖는 위상차층을 구비하는 편광판에 있어서, 좌우 시감 또는 색감을 개선하는 효과 및 컬러 균일도를 향상시키는 효과를 동시에 제공하도록 하는 요건이다. 상기 (ii) 및 (iii)은 각각 편광판의 파장 550nm에서의 광 투과율에 대한 파장 390nm에서의 광 투과율 및 파장 400nm에서의 광 투과율의 비를 계산한 것이다. 파장 390nm 및 400nm은 전체 광 스펙트럼 중 파란색 광과 관련되는 파장으로서 파장 390nm 및 400nm에서의 광 투과율이 높을수록 파란색 광 흡수 정도가 낮다. 그러나, 본 발명자는 파장 390nm 및 400nm에서의 광 투과율이 높은 것만으로는 좌우 색감 또는 시감의 차이 개선이 미약함을 확인했다. 이에, 본 발명자는 파장 390nm 및 400nm에서의 광 투과율 및 파장 550nm에서의 광 투과율을 함께 고려함으로써 상기 (ii) 및 (iii)을 도출하였고, 상기 (ii) 및 (iii)이 본 발명의 특정 범위에 도달함으로써 좌우 시감 또는 색감이 현저하게 개선됨을 확인했다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 편광판 및 본 발명에 포함되지 않는 본 발명의 비교 실시예의 편광판의 파장에 따른 파장 550nm에서의 광 투과율에 대한 특정 파장에서의 광 투과율의 비를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 일 실시예의 편광판은 본 발명에 포함되지 않는 비교 실시예의 편광판 대비 파장 550nm에서의 광 투과율에 대한 특정 파장에서의 광 투과율의 비가 차이를 보였다. 즉, 본 발명 일 실시예의 편광판은 비교 실시예의 편광판 대비 파장 550nm에서의 광 투과율에 대한 특정 파장에서의 광 투과율의 비가 현저하게 높거나 미세하게 높았다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 일 실시예의 편광판은 본 발명에 포함되지 않는 비교 실시예의 편광판 대비 좌우 시감 또는 색감 차이에서 현저한 효과를 나타내었다. 이것은 하기 실시예 및 비교예에서 설명된다.
일 구체예에서, 편광판은 상기 식 1의 광 투과율 비율이 0.450 내지 0.460이고, 편광판은 상기 식 2의 광 투과율 비율이 0.711 내지 0.729가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과 조절이 용이하고, 본 발명의 편광판 제조가 용이할 수 있다.
일 구체예에서, 편광판은 파장 550nm에서의 광 투과율이 42.5% 내지 43.5%, 바람직하게는 42.7% 내지 43.3%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
일 구체예에서, 편광판은 파장 390nm에서의 광 투과율이 10% 내지 20%, 바람직하게는 19% 내지 20%가 될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
일 구체예에서, 편광판은 파장 400nm에서의 광 투과율이 25% 내지 35%, 바람직하게는 30% 내지 32%, 더 바람직하게는 30.5% 내지 32%, 30.5% 내지 31%가 될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
상기 식 1의 비율 및 상기 식 2의 비율은 편광판 중 편광자 및/또는 위상차층 등을 조절함으로써 구현될 수 있다. 이와 관련해서는 하기에서 상세히 설명한다.
편광판은 하기 식 3의 광 투과율 비율이 0.795 초과 0.805 미만이고, 하기 식 4의 광 투과율 비율이 0.835 초과 0.850 미만이 될 수 있다. 상기 범위에서, 좌측과 우측 간의 시감 또는 색감 차이를 낮춤으로써 좌우 시감 또는 색감을 개선하는 효과 및 광학표시장치용 패널에 적용시 컬러 균일도를 향상시키는 효과가 더 개선될 수 있다:
[식 3]
광 투과율 비율 = TS410/TS550
[식 4]
광 투과율 비율 = TS420/TS550
(상기 식 3, 식 4에서
TS550은 파장 550nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%),
TS410은 파장 410nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%),
TS420은 파장 420nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%).
상기 식 3의 비율 및 상기 식 4의 비율은 편광자의 일면에 파장 550nm에서 면내 위상차가 0nm 내지 10nm이고 두께 방향 위상차가 -30nm 내지 -3nm을 갖는 위상차층을 구비하는 편광판에 있어서, 좌우 시감 또는 색감을 개선하는 효과 및 컬러 균일도를 향상시키는 효과가 현저하게 하는 요건이다. 상기 식 3의 비율 및 상기 식 4의 비율은 각각 편광판의 파장 550nm에서의 광 투과율에 대한 파장 410nm에서의 광 투과율 및 파장 420nm에서의 광 투과율의 비를 계산한 것이다. 파장 410nm 및 420nm 은 전체 광 스펙트럼 중 파란색 광과 관련되는 파장으로서 파장 410nm 및 420nm 에서의 광 투과율이 높을수록 파란색 광 흡수 정도가 낮다. 본 발명자는 파장 410nm 및 420nm 해당 파장대에서의 광 투과율 및 파장 550nm에서의 광 투과율을 함께 고려함으로써 상기 식 3의 비율 및 상기 식 4의 비율을 도출하였고, 상기 식 3의 비율 및 상기 식 4의 비율이 본 발명의 특정 범위에 도달함으로써 좌우 시감 또는 색감이 보다 현저하게 개선됨을 확인했다.
일 구체예에서, 편광판은 상기 식 3의 광 투과율 비율이 0.798 이상 0.805 미만이고, 편광판은 상기 식 4의 광 투과율 비율이 0.836 내지 0.849가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과 조절이 용이하고, 본 발명의 편광판 제조가 용이할 수 있다.
일 구체예에서, 편광판은 파장 410nm에서의 광 투과율이 33% 내지 35%, 바람직하게는 34 내지 35%, 34.3% 내지 34.8%가 될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
일 구체예에서, 편광판은 파장 420nm에서의 광 투과율이 36% 내지 38%, 바람직하게는 36 내지 37% 또는 36.3% 내지 37.2%가 될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
상기 식 3의 비율 및 상기 식 4의 비율은 편광판 중 편광자 및/또는 위상차층 등을 조절함으로써 구현될 수 있다. 이와 관련해서는 하기에서 상세히 설명한다.
이하, 본 발명의 편광판의 구성 요소에 대해 상세하게 설명한다.
위상차층
위상차층은 편광자의 일면에 적층되어 본 발명의 좌우 시감 또는 색감 차이를 낮추는데 도움을 줄 수 있다. 일 구체예에서, 위상차층은 내부광의 편광자의 광 입사면에 적층됨으로써 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다. 상기 '내부광'은 백라이트 유닛으로부터 출사되어 액정 패널을 통과한 다음 편광자로 입사되는 광이다.
위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 0nm 내지 10nm이고 두께 방향 위상차가 -30nm 내지 -3nm이다. 상기 면내 위상차 및 두께 방향 위상차 범위에서, 좌우 시감 또는 색감 차이를 낮추는데 도움을 줄 수 있다. 일 구체예에서, 위상차층은 면내 위상차가 0 내지 5nm, 두께 방향 위상차가 -20 내지 -3nm가 될 수 있다.
위상차층은 파장 550nm에서 이축성 정도가 1.40 내지 1.60, 바람직하게는 1.45 내지 1.50이 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술 위상차층 제조가 용이할 수 있고, 좌우 시감 또는 색감 차이를 낮추는데 도움을 줄 수 있다.
일 구체예에서, 위상차층은 아래 식 5의 굴절률 관계를 갖는 네가티브 C 층일 수 있다:
[식 5]
nx ≒ ny > nz
(상기 식 5에서, nx, ny, nz는 상기 위상차층의 파장 550nm에서 지상축 방향, 진상축 방향 및 두께 방향의 굴절률이다).
일 구체예에서, 위상차층은 파장 390nm, 400nm, 410nm, 420nm, 550nm에서 편광자 대비 동일 파장에서 광 투과율이 더 높을 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 편광판은 좌우 색편차 감소 효과가 있을 수 있다.
예를 들면, 위상차층은 파장 390nm에서 광 투과율 45 내지 62%, 바람직하게는 48 내지 60%가 될 수 있다. 예를 들면, 위상차층은 파장 400nm에서 광 투과율이 70 내지 90%, 바람직하게는 72 내지 85%가 될 수 있다. 예를 들면, 위상차층은 파장 410nm에서 광 투과율이 75 내지 95%, 바람직하게는 80 내지 90%가 될 수 있다. 예를 들면, 위상차층은 파장 420nm에서 광 투과율이 75 내지 95%, 바람직하게는 80 내지 92%가 될 수 있다. 예를 들면, 위상차층은 파장 550nm에서 광 투과율이 80 내지 95%, 바람직하게는 83 내지 92%가 될 수 있다.
다른 구체예에서, 상기 위상차층은 포지티브 C 층일 수 있다.
위상차층은 면내 방향 중 굴절률이 높은 축인 지상축, 굴절률이 낮은 축인 진상축을 가질 수 있다. 위상차층의 지상축은 편광자의 광 흡수축을 0°라고 할 때, -5° 내지 5°, 바람직하게는 -3° 내지 3°를 이룰 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
위상차층은 연신 또는 코팅 및/건조에 의해서 상술 면내 위상차 및 두께 방향 위상차를 구현할 수 있다면, 위상차층을 형성하는 소재에 제한을 두지 않는다. 예를 들면, 위상차층은 액정층 또는 비액정층이 될 수 있다. 예를 들면, 위상차층은 연신 필름 또는 경화된 코팅층일 수 있다. 액정층은 액정 배향을 위한 배향막 형성이 필수적으로 요구되며 액정층 형성시 이물 등의 발생이 문제될 수 있다.
일 구체예에서, 위상차층은 고유 복굴절이 양인 중합체를 포함하는 필름 또는 코팅층일 수 있다. 고유 복굴절이 양이다라는 것은 연신한 방향(MD)으로 그 방향의 굴절율이 커짐을 의미한다.
일 구체예에서, 위상차층은 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로오스계, 고리형 올레핀 폴리머(COP)계, 고리형 올레핀코폴리머(COC)계 등의 노르보르넨계 등이 될 수 있다. 일 구체예에서, 위상차층은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트(PET), 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 수지로 된 필름이 될 수 있다.
다른 구체예에서, 위상차층은 폴리스티렌계 중합체, 셀룰로스계 중합체 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 위상차층은 할로겐 함유 폴리스티렌계 중합체, 할로겐 함유 셀룰로스계 중합체 중 1종 이상을 포함하는 조성물로 형성될 수 있다. 상기 할로겐은 불소일 수 있다.
할로겐 함유 폴리스티렌계 중합체는 하기 화학식 1의 반복 단위를 포함할 수 있다:
[화학식 1]
(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.
할로겐 함유 폴리스티렌계 중합체는 예를 들면, 1-(2,2-디플루오로에테닐)-2-플루오로벤젠, 1', 2', 2'-트리플루오로스티렌 중 1종 이상을 포함하는 혼합물을 중합하여 형성될 수 있다. 상기 혼합물은 스티렌을 더 포함할 수 있다.
셀룰로스계 중합체는 셀룰로스를 이루는 당 단량체의 수산기[C2의 수산기, C3의 수산기 또는 C6의 수산기] 중 적어도 일부가 아실기 또는 에테르기로 치환된 단위를 적어도 포함할 수 있다. 즉, 셀룰로스계 중합체는 셀룰로스 에스테르계 중합체, 셀룰로스 에테르계 중합체 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
예를 들면, 셀룰로스계 중합체는 하기 화학식 2에서 표시되는 바와 같이 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 2]
(상기 화학식 2에서, n은 1 이상의 정수)
셀룰로스 에스테르계 또는 아실기를 위한 치환기는 각각 할로겐, 니트로, 알킬(예: 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알킬기), 알케닐(예: 탄소수 2 내지 20의 알케닐기), 시클로알킬(예: 탄소수 3 내지 탄소수 10의 시클로알킬기), 아릴(예: 탄소수 6 내지 탄소수 20의 아릴기), 헤테로 아릴(예: 탄소수 3 내지 탄소수 10의 아릴기), 알콕시(예: 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알콕시기), 아실, 할로겐 함유 작용기 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 치환기는 동일하거나 다를 수 있다.
상기 "아실"은 당업자에게 알려진 바와 같이 R-C(=O)-*(*은 연결 부호, R은 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 20의 시클로알킬, 탄소수 6 내지 탄소수 20의 아릴 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬)이 될 수 있다. 상기 "아실"은 셀룰로스에서 에스테르 결합을 통해(산소 원자를 통해) 셀룰로스의 고리에 결합된다.
상기 "알킬", "알케닐", "시클로알킬", "아릴", "헤테로아릴", "알콕시", "아실"은 각각 편의상 할로겐을 포함하지 않는 비-할로겐계이다. 제2위상차층용 조성물은 상기 셀룰로스 에스테르계 단독 또는 상기 셀룰로스 에스테르계가 혼합되어 포함될 수도 있다.
상기 "할로겐"은 플루오린(F), Cl, Br 또는 I를 의미하고, 바람직하게는 F를 의미한다.
상기 "할로겐 함유 작용기"는 1개 이상의 할로겐을 함유하는 유기 작용기로서, 방향족, 지방족 또는 지환족 작용기를 포함할 수 있다. 예를 들면, 할로겐 함유 작용기는 할로겐 치환된 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알킬기, 할로겐 치환된 탄소수 2 내지 탄소수 20의 알케닐기, 할로겐 치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 할로겐 치환된 탄소수 3 내지 탄소수 10의 시클로알킬기, 할로겐 치환된 탄소수 1 내지 탄소수 20 알콕시기, 할로겐 치환된 아실기, 할로겐 치환된 탄소수 6 내지 탄소수 20의 아릴기, 또는 할로겐 치환된 탄소수 7 내지 탄소수 20의 아릴알킬기를 의미할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 "할로겐 치환된 아실기"는 R'-C(=O)-*(*은 연결 부호, R'은 할로겐 치환된 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알킬기, 할로겐 치환된 탄소수 3 내지 탄소수 20의 시클로알킬, 할로겐 치환된 탄소수 6 내지 탄소수 20의 아릴 또는 할로겐 치환된 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬)이 될 수 있다. 상기 "할로겐 치환된 아실기"는 셀룰로스에서 에스테르 결합을 통해(산소 원자를 통해) 셀룰로스의 고리에 결합된다.
셀룰로스 에스테르계 중합체는 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 제조되거나 상업적으로 판매되는 제품을 구입하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 아실을 갖는 셀룰로스 에스테르계 중합체는 상술 화학식 2의 셀룰로스를 이루는 당 단량체 또는 당 단량체의 중합체에 트리플루오로아세트산, 트리플루오로아세트산 무수물을 반응시키거나 또는 트리플루오로아세트산, 트리플루오로아세트산 무수물을 반응시킨 다음 아실화제(예를 들면, 카르복실산의 무수물, 또는 카르복실산)를 추가로 반응시키거나, 또는 트리플루오로아세트산 또는 트리플루오로아세트산 무수물 및 아실화제를 함께 반응시킨 다음 중합하여 제조될 수 있다.
위상차층은 두께가 20 내지 80㎛, 바람직하게는 30 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
위상차층은 편광자의 하부면에 적층되는 전체 위상차층 중 두께비로 90% 이상, 예를 들면 99% 내지 100%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과를 구현하면서 편광판의 박형화 효과를 구현할 수 있다.
위상차층은 일면 또는 다른 일면에 제1보호층이 1층 이상 더 적층될 수 있다.
제1보호층은 편광판의 기계적 강도를 높이거나 또는 위상차층에 추가적인 기능을 제공할 수도 있다.
일 구체예에서, 제1보호층은 nx > ny ≒ nz를 만족하는 포지티브 A층 또는 nx ≒ nz > ny를 만족하는 네가티브 A층이 될 수 있다. 제1보호층은 액정층 또는 비액정층이 될 수 있다. 여기에서 nx, ny, nz는 제1보호층의 파장 550nm에서 지상축 방향, 진상축 방향, 두께 방향의 굴절률이다.
일 구체예에서, 위상차층은 제1보호층 대비 편광자에 더 인접하여 배치될 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
위상차층은 편광자 또는 제1보호층에 접착층 또는 점착층에 의해 합지될 수 있다. 접착층 또는 점착층은 광경화성 또는 열경화성 접착제 또는 점착제로 형성될 수 있다. 접착층 또는 점착층은 두께가 1㎛ 내지 30㎛, 예를 들면 2㎛ 내지 10㎛, 2㎛ 내지 3㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
편광자
편광자는 입사되는 광을 직교하는 2개의 편광 성분으로 분리하여 일방의 편광 성분은 투과시키고 타방의 편광 성분은 흡수하는 기능을 갖는, 광 흡수형 편광자를 포함한다.
일 구체예에서, 편광자의 면내 방향 중 굴절률이 높은 축은 편광자의 광 흡수축이고, 굴절률이 낮은 축은 편광자의 광 투과축이 될 수 있다. 일 구체예에서, 편광자의 광 흡수축은 편광자의 기계적 방향(MD, machine direction)이고, 광 투과축은 편광자의 폭 방향(TD, transverse direction)이 될 수 있다.
편광자의 편광도는 95% 이상, 구체적으로 95% 내지 100%, 더 구체적으로 98% 내지 100%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과를 내는데 용이할 수 있다.
편광자는 이색성 염료를 함유하고 1축 연신된 편광자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 이색성 염료를 함유하는 편광자는 편광자용 기재 필름을 MD 1축 연신하고 이색성 염료(예: 요오드 또는 요오드 함유 물질로서 요오드화칼륨을 포함)로 염색하여 제조된 편광자를 포함할 수 있다. 편광자용 기재 필름은 폴리비닐알코올계 필름 또는 그의 유도체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 편광자는 당업자에게 알려진 통상의 방법에 따라 제조될 수 있다.
편광자는 두께가 1 내지 40㎛, 구체적으로 15 내지 30㎛, 더 구체적으로 17 내지 20㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
본 발명의 편광판은 하기 상술되는 폴리비닐알코올계 필름 및 제조 공정에 의해 제조되는 편광자를 구비한다. 이를 통해, 편광판은 상기 식 1 및 식 2, 바람직하게는 식 3 및 식 4도 만족하는 것이 용이할 수 있다.
폴리비닐알코올계 필름은 당업자에게 알려진 통상의 폴리비닐알코올계 필름이 될 수 있다.
일 구체예에서, 폴리비닐알코올계 필름은 친수성 작용기 및 소수성 작용기를 함유한다. 소수성 작용기는 폴리비닐알코올계 필름에 존재하는 친수성 작용기인 수산기(OH기) 이외에 추가로 존재한다.
소수성 작용기는 폴리비닐알코올계 필름을 구성하는 폴리비닐알코올계 수지의 주쇄, 측쇄 중 1종 이상에 존재한다. 상기 "주쇄"는 상기 폴리비닐알코올계 수지의 주 골격을 형성하는 부분을 의미하고, 상기 "측쇄"는 상기 주쇄에 연결된 골격을 의미한다. 바람직하게는, 소수성 작용기는 폴리비닐알코올계 수지의 주쇄에 존재할 수 있다.
친수성 작용기 및 소수성 작용기가 도입된 폴리비닐알코올계 수지는 아세트산 비닐, 포름산 비닐, 프로피온산 비닐, 부티르산 비닐, 피발산 비닐, 아세트로산 이소프로페닐 등의 비닐 에스테르 1종 또는 2종 이상의 단량체와 소수성 작용기를 제공하는 단량체를 중합하여 제조될 수 있다. 바람직하게는 상기 비닐 에스테르 단량체는 아세트산 비닐을 포함할 수 있다. 상기 소수성 작용기를 제공하는 단량체는 에틸렌, 프로필렌 등을 포함하는 탄화수소 반복 단위를 제공하는 단량체를 포함할 수 있다.
폴리비닐알코올계 필름은 두께가 50㎛ 이하, 예를 들면 10㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 필름 연신 시 필름의 용융 및 파단이 없을 수 있다.
편광자는 상기 폴리비닐알코올계 필름을 하기 상술되는, 염착 공정, 연신 공정, 가교 공정, 보색 공정, 건조 공정으로 처리함으로써 제조될 수 있다. 염착 공정, 연신 공정, 가교 공정의 순서는 편광자 제조시 폴리비닐알콜계 필름의 종류, 편광자 제조 공정에 따라 변경될 수 있다.
염착 공정은 폴리비닐알코올계 필름을 이색성 물질 함유 염착조에서 처리하는 것을 포함한다. 염착 공정에서는 폴리비닐알코올계 필름을 이색성 물질 함유 염착조에서 침지하게 된다. 이색성 물질 함유 염착조는 이색성 물질 및 붕산을 포함하는 수용액을 포함한다. 염착조는 이색성 물질과 붕소 화합물을 함께 포함함으로써 폴리비닐알코올계 필름을 염착시키고 하기 상술되는 연신 조건에서 연신되더라도 폴리비닐알코올계 필름의 파단이 없을 수 있다.
이색성 물질은 요오드로서 요오드화칼륨, 요오드화수소, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화리튬, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 이색성 물질은 염착조 바람직하게는 염착 용액 중 0.5mol/ml 내지 10mol/ml, 바람직하게는 0.5mol/ml 내지 5mol/ml로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 균일한 염착이 가능한 효과가 있을 수 있다.
붕소 화합물은 폴리비닐알코올계 필름 연신시 폴리비닐알코올계 필름의 용융 파단이 없도록 하는데 도움을 줄 수 있다. 붕소 화합물은 염착 공정 이후에 실시되는 연신 공정에서 폴리비닐알코올계 필름을 고온 및 고 연신비로 연신하더라도 필름의 용융 및 파단이 없도록 하는데 도움을 줄 수 있다.
붕소 화합물은 붕산, 붕사 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 붕소 화합물은 염착조 바람직하게는 염착 수용액 중 0.1중량% 내지 5중량%, 바람직하게는 0.3중량% 내지 3중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 연신 공정에서 용융 및 파단이 없으며 고 신뢰성을 달성하는 효과가 있을 수 있다.
염착 용액의 온도는 20℃ 내지 50℃, 구체적으로 25℃ 내지 40℃로 하는 것이 바람직할 수 있다. 염착 공정에서는 폴리비닐알코올계 필름을 염착조 내에서 30초 내지 120초, 구체적으로 40초 내지 80초로 침지함으로써 수행될 수 있다.
연신 공정은 염착된 폴리비닐알코올계 필름을 연신비 5.7배 이상, 예를 들면 5.7배 내지 7배로 연신 온도 57℃ 이상, 예를 들면 57℃ 내지 65℃에서 연신시키는 것을 포함한다.
연신 공정은 습식 연신 또는 건식 연신 중 어느 하나에서 수행된다. 바람직하게는 연신 공정에서 붕소 화합물을 적용하기 위하여 연신 공정은 습식 연신을 포함한다. 습식 연신은 붕소 화합물을 포함하는 수용액 중에서 폴리비닐알코올계 필름을 기계적 방향으로 1축 연신하는 것을 포함한다.
붕소 화합물은 붕산, 붕사 중 1종 이상, 바람직하게는 붕산을 포함할 수 있다. 붕소 화합물은 연신조 바람직하게는 연신 수용액 중 0.5중량% 내지 10중량%, 바람직하게는 1중량% 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 연신 공정에서 용융 및 파단이 없으며 고 신뢰성을 달성하는 효과가 있을 수 있다.
가교 공정은 연신 공정 처리된 폴리비닐알코올계 필름에서 이색성 물질의 흡착을 강하게 하기 위하여 처리된다. 가교 공정에서 사용하는 가교 용액은 붕소 화합물을 포함한다. 붕소 화합물은 상술한 이색성 물질의 흡착을 강하게 하면서 편광자를 열 충격 하에 방치하더라도 신뢰성을 개선하는데 도움을 줄 수 있다.
붕소 화합물은 붕산, 붕사 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 붕소 화합물은 가교조 바람직하게는 가교 수용액 중 0.5중량% 내지 10중량%, 바람직하게는 1중량% 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 연신 공정에서 용융 및 파단이 없으며 고 신뢰성을 달성하는 효과가 있을 수 있다. 가교조 용액의 온도는 20℃ 내지 50℃, 구체적으로 25℃ 내지 40℃가 바람직할 수 있다. 가교 공정에서는 폴리비닐알코올계 필름을 가교조 내에서 30초 내지 120초, 구체적으로 40초 내지 80초로 침지함으로써 수행될 수 있다.
보색 공정은 편광자 내구성을 좋게 할 수 있다. 보색조는 요오드화칼륨 0중량% 초과 10중량% 이하, 바람직하게는 1중량% 내지 4.5중량%를 포함하는 보색액을 포함할 수 있다. 보색액은 20℃ 내지 50℃, 구체적으로 25℃ 내지 40℃가 바람직할 수 있다. 보색 처리는 폴리비닐알코올계 필름을 보색조 내에서 5초 내지 50초, 구체적으로 5초 내지 20초로 침지함으로써 수행될 수 있다.
건조 공정은 보색 공정 후의 폴리비닐알코올계 필름을 30℃ 내지 80℃, 바람직하게는 40℃ 내지 80℃에서, 2분 이하, 바람직하게는 1분 내지 2분 동안 처리됨으로써 수행될 수 있다. 건조 공정은 열풍 건조 등으로 수행될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 식 1의 비율 및 식 2의 비율은 편광자 제조 공정 중 보색 공정 및 건조 공정에서의 조건을 조절함으로써 구현될 수 있다. 본 발명의 식 3의 비율 및 식 4의 비율은 편광자 제조 공정 중 보색 공정 및 건조 공정에서의 조건을 조절함으로써 구현될 수 있다.
염착 공정 처리 전에, 폴리비닐알코올계 필름을 수세 공정, 팽윤 공정 중 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
수세 공정은 폴리비닐알코올계 필름을 물로 세척하는 것으로, 폴리비닐알코올계 필름에 묻어있는 이물질을 제거한다.
팽윤 공정은 폴리비닐알코올계 필름을 소정 온도 범위의 팽윤조에서 침지시킴으로써 이색성 물질의 염착, 연신을 보다 용이하게 할 수 있다. 팽윤 공정은 15℃ 내지 35℃, 바람직하게는 20℃ 내지 30℃에서, 30초 내지 50초 동안 처리하는 것을 포함할 수 있다.
편광자는 편광도 99.996% 이상일 수 있다.
편광판은 편광자의 다른 일면에 적층된 제2보호층을 1층 이상 포함할 수 있다.
제2보호층
제2보호층은 내부광의 편광자의 광 출사면에 배치되어, 편광자로부터 출사되는 광에 작용함으로써 화질을 더 개선하거나 편광자를 보호할 수 있다.
제2보호층은 보호 필름 또는 보호 코팅층을 포함할 수 있다.
보호 필름은 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 코팅층은 열경화성 코팅층용 조성물, 광경화성 코팅층용 조성물 중 1종 이상으로 형성될 수 있다.
일 구체예에서, 제2보호층은 위상차 필름이 될 수 있다.
일 구체예에서, 제2보호층은 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 3,000nm 이상, 구체적으로 5,000nm 내지 15,000nm, 더 구체적으로 5,000nm 내지 12,000nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 정면 명암비 개선 효과, 무지개 무라 억제 효과 등이 있을 수 있다.
일 구체예에서, 제2보호층은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth)가 6,000nm 이상, 구체적으로 6,000nm 내지 15,000nm, 더 구체적으로 6,000nm 내지12,000nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 복굴절에 의한 얼룩 제어 효과, 액정 표시 장치에서의 시야각 특성 개선 효과 등이 있을 수 있다.
일 구체예에서, 제2보호층은 파장 550nm에서 이축성 정도(NZ)가 2.5 이하, 구체적으로 1.0 내지 2.2, 더 구체적으로 1.2 내지 2.0, 가장 구체적으로 1.4 내지 1.8 이 될 수 있다. 상기 범위에서, 복굴절에 의한 얼룩 제어 효과, 필름의 기계적 강도 유지 효과 등이 있을 수 있다.
일 구체예에서, 제2보호층은 상술 소재로 형성된 소정의 연신비로 연신된 필름일 수 있다. 이를 통해, 보호층은 면내 방향 중 지상축과 진상축을 가질 수 있다.
일 구체예에서, 제2보호층은 면내 방향 중 굴절률이 낮은 축은 제2보호층의 기계적 방향(MD, machine direction)이고, 제2보호층의 면내 방향 중 굴절률이 높은 축은 제2보호층의 폭 방향(TD, transverse direction)이 될 수 있다. 이 경우, 제2보호층은 TD 1축 연신 보호 필름이 될 수 있다.
다른 구체예에서, 제2보호층은 면내 방향 중 굴절률이 낮은 축은 제2보호층의 폭 방향(TD)이고, 제2보호층의 면내 방향 중 굴절률이 높은 축은 제2보호층의 기계적 방향(MD)이 될 수 있다. 이 경우, 제2보호층은 MD 1축 연신 보호 필름이 될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 제2보호층은 면내 방향 중 굴절률이 낮은 축은 제2보호층의 폭 방향에 대해 대해 경사 방향이 되고, 굴절률이 높은 축은 제2보호층의 기계적 방향에 대해 대해 경사 방향이 될 수 있다. 이 경우, 제2보호층은 MD와 TD 2축 연신 필름 또는 MD와 TD 2축 연신 코팅층이 될 수 있다.
일 구체예에서, 제2보호층은 면내 방향 중 상술한 굴절률이 낮은 축과 굴절률이 높은 축을 갖기 위해 TD 1축 혹은 2축 연신 보호 필름을 포함할 수 있다.
TD 1축 연신시, 미 연신된 필름은 용융 압출된 미 연신된 필름용 수지를 TD 방향으로만 상기 최초 수지의 TD 폭에 대해 100% 내지 200%, 바람직하게는 120% 내지 140% 연신하는 단계를 포함하는 연신된 필름 제조 방법에 의해 제조될 수 있다. 연신은 건식 연신, 습식 연신 중 하나 이상으로 수행될 수 있고, 연신 온도는 보호 필름용 수지의 유리전이온도 Tg를 기준으로 (Tg - 20)℃ 내지 (Tg + 50)℃ 구체적으로 70℃ 내지 250℃, 더 구체적으로 80℃ 내지 200℃가 바람직하고, 보다 더 구체적으로 100℃ 내지 200℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, 일률적으로 동일한 연신 효과가 있을 수 있다.
제2보호층은 두께가 100㎛ 이하, 구체적으로 0㎛ 초과 100㎛ 이하, 더 구체적으로 10㎛ 내지 90㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 편광판에 사용할 수 있다.
제2보호층은 적어도 일면에 기능성 코팅층이 추가로 형성될 수 있다. 기능성 코팅층은 하드코팅층, 내지문성층, 반사방지층, 저반사층, 안티글레어층, 프라이머층 등이 될 수 있다.
일 구체예에서, 제2보호층은 파장 390nm, 400nm, 410nm, 420nm, 550nm에서 편광자 대비 동일 파장에서 광 투과율이 더 높을 수 있다.
예를 들면, 위상차층은 파장 390nm에서 광 투과율45% 내지 62%, 바람직하게는 48% 내지 60%가 될 수 있다. 예를 들면, 위상차층은 파장 400nm에서 광 투과율이 70% 내지 90%, 바람직하게는 72% 내지 85%가 될 수 있다. 예를 들면, 위상차층은 파장 410nm에서 광 투과율이 75% 내지 95%, 바람직하게는 80% 내지 90%가 될 수 있다. 예를 들면, 위상차층은 파장 420nm에서 광 투과율이 75% 내지 95%, 바람직하게는 80% 내지 92%가 될 수 있다. 예를 들면, 위상차층은 파장 550nm에서 광 투과율이 80% 내지 95%, 바람직하게는 83% 내지 92%가 될 수 있다.
제2보호층은 편광자에 접착층 또는 점착층에 의해 합지될 수 있다. 접착층 또는 점착층은 광경화성 또는 열경화성 접착제 또는 점착제로 형성될 수 있다. 접착층 또는 점착층은 두께가 1㎛ 내지 30㎛, 예를 들면 2㎛ 내지 10㎛, 2㎛ 내지 3㎛가 될 수 있다.
도 2는 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 편광판은 편광자(10), 편광자(10)의 하부면에 적층된 위상차층(20), 편광자(10)의 상부면에 적층된 제2보호층(30)을 포함할 수 있다.
본 발명의 광학표시장치는 본 발명의 편광판을 포함한다. 일 구체예에서, 광학표시장치는 IPS 또는 FFS 모드의 액정표시장치를 포함할 수 있다.
액정표시장치는 액정 패널, 액정 패널의 광 출사면에 적층되는 본 발명의 편광판, 액정 패널의 광 입사면에 배치되는 편광판(광원측 편광판)을 포함한다. 광 입사면에 배치되는 편광판은 당업자에게 통상적으로 알려진 편광판을 포함할 수 있다. 본 발명의 편광판은 시인측 편광판으로 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 편광판은 시인측 편광판 또는 광원측 편광판으로 적용될 수 있다.
액정 패널은 전압의 인가 및 무 인가에 따라 액정의 배향이 달라지며, 그에 따라 광원으로부터 출사되는 광을 출사시킬 수 있다.
액정 패널은 한 쌍의 기판과 기판 사이에 포함된 표시 매체로서의 액정층을 포함할 수 있다. 한쪽의 기판(컬러 필터 기판)은 컬러 필터 및 블랙 매트릭스가 마련되고, 다른 한쪽의 기판(활성 매트릭스 기판)은 액정의 전기 광학적 특성을 제어하는 스위칭 소자(예: TFT) 및 스위칭 소자에 게이트 신호를 부여하는 신호선과 화소선이 마련되어 있을 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일 구체예에서, 액정 패널은 IPS 또는 FFS 모드의 액정을 채용할 수 있다. 이를 통해, 액정표시장치는 시야각 특성 개선 효과를 얻을 수 있다.
액정표시장치는 광원측 편광판의 하부면에 광원을 포함한다. 광원은 연속적인 발광 스펙트럼을 갖는 광원을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광원은 백색 LED(White LED) 광원, 양자점(QD, quantum dot) 광원, 금속 불화물 적색 형광체 광원 구체적으로 KSF(K2SiF6:Mn4+) 형광체 또는 KTF(K2TiF6:Mn4+) 형광체 함유 광원 등을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다.
실시예 1
(1)편광자의 제조
25℃의 물로 수세한 폴리비닐알코올계 필름(VF-TS #4500, Kuraray, 두께 45㎛)을 30℃ 물의 팽윤조에서 팽윤 처리하였다.
팽윤조를 통과한 상기 필름을 요오드화칼륨 1mol/ml 및 붕산 1중량%를 포함하는 수용액을 함유하는 30℃의 염착조에서 65초 동안 처리하였다. 염착조를 통과한 상기 필름을 붕산 3중량%를 함유하는 60℃ 수용액인 습식 연신조에서 MD 1축 연신비 5.7배로 연신시켰다. 상기 습식 연신조를 통과한 상기 필름을 붕산 3중량%를 함유하는 25℃ 수용액을 함유하는 가교조에서 65초 동안 처리하였다.
가교조를 통과한 상기 필름을 요오드화칼륨 4.5중량%를 함유하는 30℃ 수용액인 보색액을 포함하는 보색조에서 10초 동안 처리하였다. 보색조를 통과한 상기 필름을 수세하고 80℃에서 1분 동안 열풍 건조시켜 편광자(두께: 17㎛)를 제조하였다.
(2)위상차층 준비
위상차층(ZRD40SL, Fuji, 두께:40㎛, 파장 550nm에서 Re: 0nm, Rth: -5nm, 트리아세틸셀룰로스계, 네가티브 C 층)을 준비했다. 위상차층은 단일층이다.
(3)편광판의 제조
상기 제조한 편광자의 양면에 광경화형 접착제(에폭시계 수지 접착제)를 도포했다. 편광자의 상부면에 제2보호층으로서 PET 필름(두께:85㎛, 상부면에 안티글레어층이 형성된 폴리에틸렌레프탈레이트 필름, AGSR12D-PET, DNP)을 합지시켰다. 편광자의 하부면에 상기 준비한 위상차층을 합지시켜 제2보호층 - 접착층 - 편광자 - 접착층 - 위상차층의 순서로 적층된 편광판을 제조하였다. 상기 위상차층의 지상축은 상기 편광자의 광 흡수축을 0°라고 할 때, 0°를 이룬다.
실시예 2
실시예 1에서 편광자를 제조할 때, 요오드화칼륨 4.0중량%를 함유하는 30℃ 수용액인 보색액을 포함하는 보색조에서 10초 동안 처리하고, 보색조를 통과한 필름을 수세하고 65℃에서 1분 동안 열풍 건조시켜 편광자를 제조한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조했다.
실시예 3
실시예 1에서 편광자를 제조할 때, 요오드화칼륨 3.5중량%를 함유하는 30℃ 수용액인 보색액을 포함하는 보색조에서 10초 동안 처리하고, 보색조를 통과한 필름을 수세하고 45℃에서 1분 동안 열풍 건조시켜 편광자를 제조한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조했다.
비교예 1
실시예 1에서 편광자를 제조할 때, 요오드화칼륨 4.5중량%를 함유하는 30℃ 수용액인 보색액을 포함하는 보색조에서 10초 동안 처리하고, 보색조를 통과한 필름을 수세하고 85℃에서 1분 동안 열풍 건조시켜 편광자를 제조한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조했다.
비교예 2
실시예 1에서 편광자를 제조할 때, 요오드화칼륨 6.0중량%를 함유하는 30℃ 수용액인 보색액을 포함하는 보색조에서 10초 동안 처리하고, 보색조를 통과한 필름을 수세하고 85℃에서 1분 동안 열풍 건조시켜 편광자를 제조한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조했다.
비교예 3
실시예 1에서 편광자를 제조할 때, 요오드화칼륨 5.0 %를 함유하는 30℃ 수용액인 보색액을 포함하는 보색조에서 10초 동안 처리하고, 보색조를 통과한 필름을 수세하고 95℃에서 1분 동안 열풍 건조시켜 편광자를 제조한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조했다.
광원측 편광판 제조
상기와 동일한 방법으로 편광자를 제조하였다. 제조한 편광자의 상부면에 트리아세틸셀룰로스(TAC) 필름(KC4CT1SW, Konica Minolta Opto, Inc., 두께:40㎛)을 접착시키고, 상기 편광자의 하부면에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(Toyobo社), 두께:80㎛, 파장 550nm에서 Re:8400nm, Rth:9800nm)을 접착시켜 광원측 편광판을 제조하였다.
액정 모듈 제조
IPS 액정 함유 액정 패널의 광 출사면에 상기 실시예와 비교예에서 제조된 편광판을 점착층을 매개로 점착시켰다. 이때, 편광판의 네가티브 C 층 쪽이 액정 패널에 점착되도록 하였다. IPS 액정 함유 액정 패널의 광입사면에 상기 제조한 광원측 편광판을 점착층을 매개로 점착시켜, 액정 모듈을 제조하였다. 이때, 광원측 편광판의 TAC 필름이 액정 패널에 점착되도록 하였다.
실시예와 비교예의 편광판을 가지고 하기 표 1을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b에 나타내었다.
(1)편광판의 광 투과율(단위: %): 실시예 및 비교예에서 제조된 편광판을 광 투과율 측정 장치 V-7100에 위치시키고, 광을 위상차층 쪽에서 편광자 쪽으로 투과시키되 편광판의 면내 방향에 대한 법선 방향으로 광을 투과시켜 파장 390nm, 400nm, 410nm, 420nm, 550nm에서 단체 광 투과율을 얻었다. 측정된 단체 광 투과율을 가지고 식 1 내지 식 4의 비율을 계산했다.
(2) 방위각 60° 에서 좌우 시감: 실시예와 비교예에서 제조한 편광판을 사용해서 상기 방법으로 액정 모듈을 제조하였다. EZ-Contrast XL-88 장비를 활용하여, Black Color 방위각 60° 상태에서 좌상 135°/우상 45° 각도를 지정하여 확인하는 방법으로 (45°, 60°), (135°, 60°) 각각에서 색좌표 x, 색좌표 y를 구하였다. (45°, 60°), (135°, 60°) 간의 거리를 △(x, y)로 계산하였다.
(3) 방위각 45° 에서 좌우 시감: 실시예와 비교예에서 제조한 편광판을 사용해서 상기 방법으로 액정 모듈을 제조하였다. EZ-Contrast XL-88 장비를 활용하여, Black Color 방위각 45° 상태에서 좌상 135°/우상 45° 각도를 지정하여 확인하는 방법으로 (45°, 45°), (135°, 45°) 각각에서 색좌표 x, 색좌표 y를 구하였다. (45°, 45°), (135°, 45°) 간의 거리를 △(x, y)로 계산하였다.
| 실시예 | 비교예 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | ||
| 편광판 광 투과율 | ＠390nm | 19.556 | 19.746 | 19.620 | 19.000 | 12.440 | 18.661 |
| ＠400nm | 30.641 | 30.947 | 30.946 | 29.609 | 28.387 | 30.038 | |
| ＠410nm | 34.317 | 34.554 | 34.572 | 34.255 | 34.585 | 33.925 | |
| ＠420nm | 36.082 | 36.460 | 36.488 | 36.699 | 36.789 | 36.038 | |
| ＠550nm | 42.988 | 42.933 | 43.068 | 42.657 | 43.057 | 43.091 | |
| 편광판 광 투과율의 비율 | 식 1 | 0.455 | 0.460 | 0.456 | 0.445 | 0.289 | 0.433 |
| 식 2 | 0.713 | 0.721 | 0.719 | 0.694 | 0.659 | 0.697 | |
| 식 3 | 0.798 | 0.8048 | 0.803 | 0.803 | 0.803 | 0.787 | |
| 식 4 | 0.839 | 0.849 | 0.847 | 0.860 | 0.854 | 0.836 | |
| (45°, 60°)에서 색좌표 | x | 0.310 | 0.314 | 0.311 | 0.327 | 0.340 | 0.323 |
| y | 0.338 | 0.342 | 0.339 | 0.352 | 0.358 | 0.350 | |
| (135°, 60°)에서 색좌표 | x | 0.246 | 0.246 | 0.246 | 0.246 | 0.247 | 0.248 |
| y | 0.256 | 0.255 | 0.261 | 0.250 | 0.252 | 0.258 | |
| △(x,y) | 0.10 | 0.11 | 0.10 | 0.13 | 0.14 | 0.14 | |
| (45°, 45°)에서 색좌표 | x | 0.313 | 0.317 | 0.315 | 0.331 | 0.338 | 0.328 |
| y | 0.341 | 0.345 | 0.343 | 0.357 | 0.360 | 0.355 | |
| (135° , 45°)에서 색좌표 | x | 0.242 | 0.241 | 0.244 | 0.244 | 0.243 | 0.243 |
| y | 0.248 | 0.245 | 0.255 | 0.243 | 0.246 | 0.249 | |
| △(x,y) | 0.12 | 0.13 | 0.11 | 0.14 | 0.16 | 0.14 | |
*식 1: TS390/TS550
*식 2: TS400/TS550
*식 3: TS410/TS550
*식 4: TS420/TS550
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 편광판은 좌측과 우측 간의 시감 또는 색감 차이를 낮추는 효과가 우수했다. 이것은 도 3a, 도 4a, 도 4b에서 확인할 수 있다. 도 3a에서 보여지는 바와 같이, 좌상과 우상 간의 색감 차이가 낮았다. 또한, 도 4a, 도 4b에서 보여지는 바와 같이, △(x, y)가 비교예 대비 감소함을 확인했다.
반면에, 본 발명의 식 1 및 식 2를 만족하지 않는 비교예의 편광판은 본 발명의 편광판 대비 좌측과 우측 간의 시감 또는 색감 차이가 컸다. 이것은 도 도 3b, 도 4a, 도 4b에서 확인할 수 있다. 도 3b에서 보여지는 바와 같이, 좌상과 우상 간의 색감 차이가 도 3a 대비 컸다. 또한, 도 4a, 도 4b에서 보여지는 바와 같이, △(x, y)가 실시예 대비 상대적으로 큼을 확인했다.
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 (14)
- 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 적층된 위상차층을 포함하는 편광판으로서,
상기 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 0nm 내지 10nm 및 두께 방향 위상차가 -30nm 내지 -3nm이고,
상기 편광판은 하기 식 1의 광 투과율 비율이 0.445 초과 0.470 미만이고, 하기 식 2의 광 투과율 비율이 0.710 초과 0.730 미만인 것인, 편광판:
[식 1]
광 투과율 비율 = TS390/TS550
[식 2]
광 투과율 비율 = TS400/TS550
(상기 식 1, 식 2에서
TS550은 파장 550nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%),
TS390은 파장 390nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%),
TS400은 파장 400nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%).
- 제1항에 있어서, 상기 편광판은 파장 390nm에서의 광 투과율이 10 내지 20%, 상기 편광판은 파장 400nm에서의 광 투과율이 25 내지 35%인 것인, 편광판.
- 제1항에 있어서, 상기 편광판은 하기 식 3의 광 투과율 비율이 0.795 초과 0.805 미만이고, 하기 식 4의 광 투과율 비율이 0.835 초과 0.850 미만인 것인, 편광판:
[식 3]
광 투과율 비율 = TS410/TS550
[식 4]
광 투과율 비율 = TS420/TS550
(상기 식 3, 식 4에서
TS550은 파장 550nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%),
TS410은 파장 410nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%),
TS420은 파장 420nm에서 편광판의 광 투과율(단위:%).
- 제1항에 있어서, 상기 편광판은 파장 410nm에서의 광 투과율이 33 내지 35%이고, 상기 편광판은 파장 420nm에서의 광 투과율이 36 내지 38%인 것인, 편광판.
- 제1항에 있어서, 상기 위상차층은 네가티브 C 층 또는 포지티브 C 층인 것인, 편광판.
- 제1항에 있어서, 상기 위상차층은 파장 390nm, 400nm, 410nm, 420nm, 550nm에서 상기 편광자 대비 광 투과율이 더 높은 것인, 편광판.
- 제1항에 있어서, 상기 위상차층은 파장 390nm에서 광 투과율이 45 내지 62%, 파장 400nm에서 광 투과율이 70 내지 90%, 파장 410nm에서 광 투과율이 75 내지 95%, 파장 420nm에서 광 투과율이 75 내지 95%인 것인, 편광판.
- 제1항에 있어서, 상기 위상차층은 고유 복굴절이 양인 중합체를 포함하는 필름 또는 코팅층을 포함하는 것인, 편광판.
- 제1항에 있어서, 상기 위상차층은 트리아세틸셀룰로스(TAC)계, 고리형 올레핀 폴리머(COP)계 또는 고리형 올레핀 코폴리머(COC)계인 것인, 편광판.
- 제1항에 있어서, 상기 위상차층은 상기 편광자의 하부면에 적층되는 전체 위상차층 중 두께비로 90% 이상인 것인, 편광판.
- 제1항에 있어서, 상기 위상차층의 지상축은 상기 편광자의 광 흡수축을 0°라고 할 때, -5° 내지 5°를 이루는 것인, 편광판.
- 제1항에 있어서, 상기 편광자의 다른 일면에 적층된 제2보호층을 더 포함하는 것인, 편광판.
- 제12항에 있어서, 상기 제2보호층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 3,000nm 이상인 것인, 편광판.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 것인, 광학표시장치.
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