WO2013022247A2 - 광학 필터 - Google Patents

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WO2013022247A2
WO2013022247A2 PCT/KR2012/006243 KR2012006243W WO2013022247A2 WO 2013022247 A2 WO2013022247 A2 WO 2013022247A2 KR 2012006243 W KR2012006243 W KR 2012006243W WO 2013022247 A2 WO2013022247 A2 WO 2013022247A2
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group
layer
optical filter
liquid crystal
thermal expansion
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채승훈
홍경기
여정현
조용일
박문수
김상섭
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주식회사 엘지화학
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3016—Polarising elements involving passive liquid crystal elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/22—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
    • G02B30/25—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type using polarisation techniques

Definitions

  • the present application relates to an optical filter and a display device.
  • the technique of dividing light into two or more kinds of light having different polarization states from each other can be usefully used in various fields.
  • the light splitting technique may be applied to, for example, producing a stereoscopic image.
  • Stereoscopic images may be implemented using binocular parallax. For example, when two two-dimensional images are respectively input to the left and right eyes of the human, the input information is transmitted and fused to the brain so that the human feels three-dimensional perspective and realism. Can be.
  • the technology of generating stereoscopic images may be usefully used in 3D measurement, 3D TV, camera or computer graphics.
  • Patent Documents 1 and 2 Examples of applying the light splitting technique to the generation of a stereoscopic image are described in Patent Documents 1 and 2, for example.
  • Patent Document 1 Korean Registration No. 0967899
  • Patent Document 2 Korean Publication No. 2010-0089782
  • the present application provides an optical filter and a display device.
  • Exemplary optical filters include a substrate layer; And it may include a polarization control layer.
  • the polarization control layer may be formed on one surface of the substrate layer, for example.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an exemplary optical filter 100 and illustrates a case in which a polarization control layer 102 is formed on one surface of a base layer 101.
  • the base material layer may have a different elastic modulus in a planar first direction and a modulus in a second planar direction perpendicular to the first direction.
  • the base layer may have a coefficient of thermal expansion (CTE) in the first direction on the plane and a coefficient of thermal expansion in the second direction on the plane perpendicular to the first direction.
  • the base material layer may be different from the elastic modulus and the thermal expansion coefficient in the second direction on the plane in which the elastic modulus and the thermal expansion coefficient in the planar first direction are respectively perpendicular to the first direction.
  • the term "elastic modulus in the first or second direction” may mean a storage modulus or a tensile modulus in the first or second direction, and may generally mean a tensile modulus.
  • the elastic modulus in the first or second direction can be measured by the method given in the Examples below.
  • the first direction is a direction arbitrarily selected on the surface of the substrate layer
  • the second direction is a direction perpendicular to the first direction.
  • the first direction may be a horizontal direction
  • the second direction may be a vertical direction
  • the first direction may be a vertical direction
  • the second direction may be a horizontal direction.
  • the first direction may be, for example, any one of a machine direction (MD) and a transverse direction (TD) direction of the plastic substrate layer
  • the second direction may be another direction of the MD and TD directions.
  • MD machine direction
  • TD transverse direction
  • it is possible to manufacture a base material layer having different elastic modulus and / or thermal expansion coefficient in the first and second directions by adjusting stretching or extrusion conditions in the process of manufacturing a plastic base material layer or the like.
  • the elastic modulus which is different in the first direction and the second direction may be, for example, an elastic modulus at 25 ° C or 60 ° C.
  • the modulus of elasticity in the lower modulus of elastic modulus in the first direction and the second direction is about 1,500 MPa to 4,000 MPa, 1,800 MPa to 25 ° C. 3,500 MPa or about 2,000 MPa to about 3,000 MPa.
  • the elastic modulus in the direction of high elastic modulus among the modulus in the first direction and the second direction may be about 2,000 MPa to 4,500 MPa, 2,300 MPa to 4,000 MPa or about 2,500 MPa to about 3,500 MPa at 25 ° C.
  • the ratio (MH / ML) of the elasticity modulus (MH) at 25 degreeC in the direction of high elastic modulus, and the elasticity modulus (ML) at 25 degreeC in the direction with low elasticity modulus exceeds 1, for example, 5 It may be in a range of less than or equal to 1, in a range of more than 4, in a range of more than 1, in a range of less than or equal to 3, or in a range of more than 1 and less than or equal to 2. It is possible to appropriately implement the desired physical properties in this range.
  • the modulus of elasticity in the lower modulus of elastic modulus in the first and second directions is about 1,400 MPa to 3,900 MPa at 60 ° C., And from about 1,700 MPa to 3,400 MPa or about 1,900 MPa to about 2,900 MPa.
  • the elastic modulus in the direction of high elastic modulus among the modulus in the first direction and the second direction may be about 1,900 MPa to 4,400 MPa, 2,200 MPa to 3,900 MPa or about 2,400 MPa to about 3,400 MPa at 60 ° C.
  • the ratio (MH / ML) of the elasticity modulus (MH) at 60 degreeC in the direction of high elastic modulus, and the elasticity modulus (ML) at 60 degreeC in the direction with low elasticity modulus exceeds 1, for example, 5 It may be in a range of less than or equal to 1, in a range of more than 4, in a range of more than 1, in a range of less than or equal to 3, or in a range of more than 1 and less than or equal to 2. It is possible to appropriately implement the desired physical properties in this range.
  • the coefficient of thermal expansion in the direction of low thermal expansion coefficient is, for example, 10 ppm / K to 65 ppm / K, 15 ppm / K to 60 or from 20 ppm / K to 55 ppm / K.
  • the coefficient of thermal expansion in the direction perpendicular to the above, ie, the direction in which the coefficient of thermal expansion is high is, for example, 35 ppm / K to 80 ppm / K, 40 ppm / K to 75 ppm / K or 45 ppm / K to 65 It may be on the order of ppm / K.
  • the ratio (CH / CL) of the thermal expansion coefficient CH in the direction in which the thermal expansion coefficient is high and the thermal expansion coefficient CL in the direction in which the thermal expansion coefficient is low is, for example, a range exceeding 1 and 5 or less, 1 More than 4, more than 1, more than 1, less than 3, or more than 1 and less than 2. It is possible to appropriately implement the desired physical properties in this range.
  • the said thermal expansion coefficient is the numerical value measured according to the system described in the Example mentioned later.
  • the base material layer may have any one of an elastic modulus and a thermal expansion coefficient different in a 1st direction and a 2nd direction.
  • the coefficient of thermal expansion may be lower than in other directions when the modulus of elasticity is higher than in other directions.
  • any kind can be used as long as the above characteristics are exhibited.
  • a plastic substrate layer can be used as the substrate layer.
  • the stretching or extrusion conditions in the manufacturing process of the plastic substrate layer it is possible to obtain a substrate layer having a different elastic modulus and / or thermal expansion coefficient in the first and second directions.
  • plastic base layer examples include cellulose resins such as triacetyl cellulose (TAC) or diacetyl cellulose (DAC); Cyclo olefin polymers (COPs) such as norbornene derivatives; Acrylic resins such as poly (methyl methacrylate); polyolefin (PC); polyolefins such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP); polyvinyl alcohol (PVA); poly ether sulfone (PES); polyetheretherketon (PEEK); Polyetherimide (PEN), polyestermaphthatlate (PEN), polyester such as polyethylene terephtalate (PET), polyimide (PI), polysulfone (PSF), or a fluorine resin or the like may be exemplified.
  • TAC triacetyl cellulose
  • DAC diacetyl cellulose
  • COPs Cyclo olefin polymers
  • Acrylic resins such as poly (methyl methacrylate); polyolefin (PC); polyole
  • the base layer may have a lower refractive index than the polarization control layer.
  • the refractive index of the exemplary substrate layer is in the range of about 1.33 to about 1.53. If the base layer has a lower refractive index than the polarization control layer, for example, it is advantageous to improve brightness, prevent reflection and improve contrast characteristics.
  • the substrate layer may include a sunscreen or a UV absorber.
  • a sunscreen or absorbent When the sunscreen or absorbent is included in the base layer, deterioration of the liquid crystal layer due to ultraviolet rays or the like can be prevented.
  • a salicylic acid ester compound, a benzophenone compound, an oxybenzophenone compound, a benzotriazol compound, a cyanoacrylate compound or a benzoate Organics such as (benzoate) compounds or the like or inorganic materials such as zinc oxide or nickel complex salts may be exemplified.
  • the content of the sunscreen or absorbent in the substrate layer is not particularly limited and may be appropriately selected in consideration of the desired effect.
  • the sunscreen or absorbent may be included in the manufacturing process of the plastic base layer in an amount of about 0.1 wt% to 25 wt% based on the weight ratio of the main material of the base layer.
  • the polarization control layer is formed on the base material layer of the optical filter.
  • the polarization control layer may be provided with first and second regions capable of dividing incident light, for example, linearly polarized incident light into two or more types of light having different polarization states. In order to divide the light, the first and second regions may have different phase delay characteristics.
  • the phase delay characteristics of the first region and the second region are different from each other means that the first and second regions are the same as each other in a state in which both the first and second regions have a phase delay characteristic. Or a case in which the optical axes are formed in different directions and the phase delay values are also different from each other, and the optical axes are formed in different directions while having the same phase delay values.
  • the phase delay characteristics of the first and second regions are different means that any one of the first and second regions is a region having phase delay characteristics, and the other region is optical without phase delay characteristics. In this case, an isotropic region may be included.
  • the first and second regions have stripe shapes extending substantially in the same direction and may be alternately arranged adjacent to each other.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement of the first area A and the second area B as described above.
  • the common direction in which the stripe-shaped first and second regions extend may be parallel to the first or second direction of the base layer.
  • the common extending direction may be parallel to, for example, a direction showing a low elastic modulus among the first and second directions. .
  • the common extension direction may be parallel to, for example, a direction in which the thermal expansion coefficient is high among the first and second directions. have.
  • the common extension direction is For example, it can be parallel to the direction which shows a low elastic modulus and a high coefficient of thermal expansion in a 1st and 2nd direction.
  • the signal passing through the first and second regions of the optical filter may be a signal that is linearly polarized in a direction substantially perpendicular to each other.
  • the signal transmitted through the second region may be light linearly polarized in a direction substantially perpendicular to the signal transmitted through the first region.
  • each of the above means substantially vertical, horizontal, orthogonal, or parallel, and includes an error.
  • the error may include an error within about ⁇ 15 degrees, an error within about ⁇ 10 degrees, or an error within about ⁇ 5 degrees.
  • one of the signals transmitted through the first and second regions may be a left circle polarized signal and the other signal may be a right polarized signal.
  • at least one of the first and second regions may be formed as a retardation layer.
  • the first and second regions both include retardation layers, and the retardation layers included in the first and second regions are all 1/4 wavelengths.
  • the optical axis of the quarter wave layer disposed in the first region and the optical axis of the quarter wave layer disposed in the second region may be different from each other.
  • the first region may include a quarter wave layer having an optical axis in a first direction
  • the second region may include a quarter wave layer having an optical axis in a second direction different from the first direction. Can be.
  • the angle formed by the optical axis formed in the first direction and the optical axis formed in the second direction may be, for example, 90 degrees.
  • the term "n wavelength layer” may refer to a phase delay device capable of delaying phase of incident light by n times the wavelength, where n is, for example, 1/2, 1 / 4 or 3/4.
  • the term “optical axis” may mean a slow axis or a fast axis in the process of transmitting light through a corresponding area, and may mean, for example, a slow axis.
  • either one of the first and second regions may include a 3/4 wavelength layer, and the other region may generate left and right polarized light even when the quarter wavelength layer is included.
  • one of the first and second regions may be a 1/2 wavelength layer, and the other region may be an optically isotropic region.
  • the R and L signals passing through the first and second regions, respectively can be emitted from the optical filter in the form of linearly polarized light so as to have a polarization axis in a direction substantially perpendicular to each other.
  • the 1/4, 3/4 or 1/2 wavelength layer forming the first and / or second region may be, for example, a liquid crystal layer.
  • the liquid crystal compound which is oriented and exhibits phase retardation characteristics can be oriented and polymerized if necessary to form the first and / or second region.
  • the liquid crystal layer may contain, for example, a polymerizable liquid crystal compound.
  • the liquid crystal layer may include a polymerizable liquid crystal compound in a polymerized form.
  • the term "polymerizable liquid crystal compound” may mean a compound containing a site capable of exhibiting liquid crystallinity, for example, a mesogen skeleton, and the like, and further including at least one polymerizable functional group.
  • the polymerizable liquid crystal compound is included in a polymerized form may mean a state in which the liquid crystal compound is polymerized to form a skeleton such as a main chain or side chain of the liquid crystal polymer in the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal layer may further contain a polymerizable liquid crystal compound in a non-polymerized state, or may further include a known additive such as a polymerizable non-liquid crystal compound, a stabilizer, a non-polymerizable non-liquid crystal compound, or an initiator.
  • the polymerizable liquid crystal compound included in the liquid crystal layer may include a polyfunctional polymerizable liquid crystal compound and a monofunctional polymerizable liquid crystal compound.
  • polyfunctional polymerizable liquid crystal compound may mean a compound containing two or more polymerizable functional groups in the liquid crystal compound.
  • the multifunctional polymerizable liquid crystal compound has 2 to 10, 2 to 8, 2 to 6, 2 to 5, 2 to 4, 2 to 3 polymerizable functional groups Or two.
  • the term “monofunctional polymerizable liquid crystal compound” can mean the compound containing one polymerizable functional group among the said liquid crystal compounds.
  • the liquid crystal layer is a monofunctional polymerizable liquid crystal compound, more than 0 parts by weight to 100 parts by weight, 1 part by weight to 90 parts by weight, 1 part by weight to 80 parts by weight, 1 part by weight relative to 100 parts by weight of the polyfunctional polymerizable liquid crystal compound.
  • To 70 parts by weight 1 to 60 parts by weight, 1 to 50 parts by weight, 1 to 30 parts by weight or 1 to 20 parts by weight.
  • the mixing effect of the multifunctional and monofunctional polymerizable liquid crystal compound may be maximized, and the liquid crystal layer may exhibit excellent adhesiveness with the adhesive layer.
  • the unit "parts by weight” may mean a ratio of weight.
  • the liquid crystal layer may satisfy, for example, the following general formula (1).
  • X is a percentage of the absolute value of the change amount of the phase difference value of the liquid crystal layer after leaving the optical filter at 80 ° C. for 100 hours or 250 hours relative to the initial phase difference value of the liquid crystal layer.
  • the percentage X may be calculated as, for example, 100 ⁇ (
  • the percentage X may be, for example, 7% or less, 6% or less, or 5% or less.
  • the amount of change in the phase difference value can be measured by the method given in the following Examples.
  • the multifunctional or monofunctional polymerizable liquid crystal compound may be a compound represented by the following Chemical Formula 1.
  • A is a single bond, -COO- or -OCO-
  • R 1 to R 10 are each independently hydrogen, halogen, alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, cyano group, nitro group, -OQP or A substituent of Formula 2 or a pair of two adjacent substituents of R 1 to R 5 or a pair of two adjacent substituents of R 6 to R 10 are connected to each other to form a benzene substituted with -OQP, wherein R 1 to At least one of R 10 is -OQP or a substituent of Formula 2 below, or at least one pair of two adjacent substituents of R 1 to R 5 or two adjacent substituents of R 6 to R 10 are connected to each other to form -OQP Form benzene substituted with Q, wherein Q is an alkylene group or an alkylidene group, and P is an alkenyl group, epoxy group, cyano group, carboxyl group, acryloyl group
  • B is a single bond, -COO- or -OCO-
  • R 11 to R 15 are each independently hydrogen, halogen, alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, cyano group, nitro group or -OQP, or A pair of adjacent two substituents of R 11 to R 15 are connected to each other to form a benzene substituted with -OQP, wherein at least one of R 11 to R 15 is -OQP or two adjacent ones of R 11 to R 15 The pair of substituents are connected to each other to form benzene substituted with -OQP, wherein Q is an alkylene group or an alkylidene group, and P is an alkenyl group, epoxy group, cyano group, carboxyl group, acryloyl group, methacrylo It is a polymerizable functional group, such as a diary, acryloyloxy group, or methacryloyloxy group.
  • two adjacent substituents may be linked to each other to form a benzene substituted with -OQP, which may mean that two adjacent substituents are connected to each other to form a naphthalene skeleton substituted with -OQP as a whole. .
  • single bond means a case where no separate atom is present in the moiety represented by A or B.
  • A is a single bond in Formula 1
  • benzene on both sides of A may be directly connected to form a biphenyl structure.
  • halogen in the formula (1) and (2) for example, chlorine, bromine or iodine and the like can be exemplified.
  • alkyl group includes, for example, a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms. It may mean, or may mean, for example, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, 3 to 16 carbon atoms, or 4 to 12 carbon atoms.
  • the alkyl group may be optionally substituted by one or more substituents.
  • alkoxy group may mean, for example, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms. Can be.
  • the alkoxy group may be linear, branched or cyclic. In addition, the alkoxy group may be optionally substituted by one or more substituents.
  • alkylene group or "alkylidene group” is, for example, unless otherwise specified, for example, an alkylene group or an alkylidene group having 1 to 12 carbon atoms, 4 to 10 carbon atoms or 6 to 9 carbon atoms. Can mean.
  • the alkylene group or alkylidene group may be, for example, linear, branched or cyclic.
  • the alkylene group or alkylidene group may be optionally substituted by one or more substituents.
  • alkenyl group means, for example, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, 2 to 16 carbon atoms, 2 to 12 carbon atoms, 2 to 8 carbon atoms, or 2 to 4 carbon atoms. Can be.
  • the alkenyl group may be, for example, linear, branched or cyclic.
  • the alkenyl group may be optionally substituted by one or more substituents.
  • P may be, for example, acryloyl group, methacryloyl group, acryloyloxy group or methacryloyloxy group, may be acryloyloxy group or methacryloyloxy group, and in another example It may be an acryloyloxy group.
  • an alkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group, an epoxy group, an oxo group, an oxetanyl group, a thiol group, a cyano group, a carboxyl group, acryloyl group, a methacryloyl group, Acryloyloxy group, methacryloyloxy group or an aryl group may be exemplified, but is not limited thereto.
  • At least one of -OQP or a residue of formula (2), which may be present in Formulas (1) and (2), may, for example, be present at a position of R 3 , R 8, or R 13 .
  • the substituents connected to each other to constitute benzene substituted with -OQP may be, for example, R 3 and R 4 or R 12 and R 13 .
  • substituents other than -OQP or residues of the formula (2) or substituents other than the substituents connected to each other to form benzene in the compound of the formula (1) or the formula (2) for example, hydrogen, halogen, straight chain of 1 to 4 carbon atoms Or an alkoxycarbonyl group including a branched alkyl group, a straight or branched alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a cyano group or a nitro group, and in another example Alkoxycarbonyl group or cyano group including chlorine, a straight or branched chain alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a straight or branched chain alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms Can be.
  • the polymerizable liquid crystal compound may be included in the liquid crystal layer in a horizontally aligned state.
  • the compound may be polymerized in a horizontal alignment state and included in the liquid crystal layer.
  • horizontal alignment means that the optical axis of the liquid crystal layer containing the liquid crystal compound is about 0 degrees to about 25 degrees, about 0 degrees to about 15 degrees, about 0 degrees to about 10 degrees, with respect to the plane of the liquid crystal layer, It may mean a case having an inclination angle of about 0 degrees to about 5 degrees or about 0 degrees.
  • the liquid crystal layer of the polarization control layer may have a difference in refractive index in the in-plane slow axis direction and in-plane fast axis direction in the range of 0.05 to 0.2, 0.07 to 0.2, 0.09 to 0.2, or 0.1 to 0.2.
  • the refractive index in the in-plane slow axis direction refers to the refractive index in the direction showing the highest refractive index in the plane of the liquid crystal layer
  • the refractive index in the fast axis direction refers to the refractive index in the direction showing the lowest refractive index on the plane of the liquid crystal layer.
  • the fast axis and the slow axis are formed in a direction perpendicular to each other.
  • Each of the refractive indices may be a refractive index measured for light having a wavelength of 550 nm or 589 nm. The difference in refractive index can be measured according to the manufacturer's manual, for example, using Axoscan, Axoscan.
  • the liquid crystal layer may also have a thickness of about 0.5 ⁇ m to 2.0 ⁇ m or about 0.5 ⁇ m to 1.5 ⁇ m.
  • the liquid crystal layer having the relationship and thickness of the refractive index may implement a phase delay characteristic suitable for the application to be applied. In one example, the liquid crystal layer having a relationship between the refractive index and the thickness may be suitable for an optical element for splitting light.
  • the optical filter may further include an alignment layer between the substrate layer and the polarization control layer.
  • the optical filter 100 may include an alignment layer as an additional layer between the base layer 101 and the polarization control layer 102.
  • the alignment layer may be a layer that serves to orient the liquid crystal compound in the process of forming the optical filter.
  • a conventional alignment layer known in the art for example, an alignment layer, a photo alignment layer, a rubbing alignment layer, or the like formed by an imprinting method, may be used.
  • the alignment layer is an arbitrary configuration, and in some cases, it is possible to impart orientation without the alignment layer by rubbing or stretching the substrate layer directly.
  • the present application also relates to a method of manufacturing the optical filter.
  • An exemplary method of manufacturing an element of an optical filter may include forming a polarization control layer on a base layer.
  • the modulus of elasticity and / or thermal expansion in the first direction on the plane and the modulus of elasticity and / or thermal expansion in the second direction on the plane perpendicular to the first direction are mutually phased on each other on the base layer.
  • the method may include forming a polarization control layer having first and second regions that have different delay characteristics and have stripe formation extending in a common direction and are disposed adjacent to each other.
  • the polarization control layer when the modulus of elasticity is different in the first and second directions of the substrate layer, the polarization control layer may be formed such that the common extension direction is parallel to the direction of the lower modulus of elasticity among the first and second directions. Can be.
  • the polarization control layer when the thermal expansion coefficients are different in the first and second directions of the base layer, the polarization control layer may be formed such that the common extension direction is parallel to a direction in which the thermal expansion coefficient is higher among the first and second directions. .
  • the polarization control layer in the case where both the elastic modulus and the thermal expansion coefficient are different in the first and second directions of the base material layer, and the elastic modulus is low and the thermal expansion coefficient is high in either direction, the polarization control layer has the first extension direction. Among the first and second directions, the elastic modulus may be lower and the thermal expansion coefficient may be parallel to the high direction.
  • a polarization control layer is a liquid crystal layer
  • a polarization control layer forms an orientation layer on a base material layer, for example, and forms the application layer of the liquid crystal composition containing the said polymeric liquid crystal compound on the orientation layer.
  • it can be manufactured by the method of superposing
  • the alignment layer is formed by, for example, forming a polymer film such as polyimide on a substrate layer and rubbing treatment, coating a photo-alignment compound, and performing alignment treatment through irradiation of linearly polarized light, or an imprinting method such as nanoimprinting method or the like. It can be formed as.
  • various methods of forming an alignment layer are known in consideration of a desired alignment pattern, for example, the patterns of the first and second regions.
  • the coating layer of the liquid crystal composition can be formed by coating the composition on the alignment layer of the base layer in a known manner.
  • the liquid crystal layer may be formed by aligning according to the alignment pattern of the alignment layer existing under the coating layer, followed by polymerization.
  • the present application also relates to a display device.
  • the display device may be, for example, a stereoscopic image display device.
  • the display device may include the optical filter described above.
  • the display device may further include a display element capable of generating a left eye image signal (hereinafter referred to as an L signal) and a right eye image signal (hereinafter referred to as an R signal).
  • the optical filter may be disposed such that any one of the first and second regions of the polarization control layer may transmit the L signal and the other region may transmit the R signal.
  • the stereoscopic image display device includes the optical filter as a light splitting element, various methods known in the art may be applied and manufactured.
  • FIG 3 illustrates, as one exemplary display device, a device in which an observer may wear a polarized glasses and observe a stereoscopic image.
  • the apparatus 3 includes, for example, a display element 303 such as a light source 301, a first polarizing plate 3021, for example, a transmissive liquid crystal panel, and the optical filter 304. ) May be included.
  • a display element 303 such as a light source 301
  • a first polarizing plate 3021 for example, a transmissive liquid crystal panel
  • the optical filter 304 May be included.
  • the light source 101 for example, a direct type or edge type backlight generally used in a liquid crystal display (LCD) or the like can be used.
  • LCD liquid crystal display
  • the display element 103 may generate an L signal and an R signal.
  • the display element 103 includes a transmissive liquid crystal display panel including a plurality of unit pixels arranged in a row and / or column direction. Can be. One or more pixels may be combined to form a right eye image signal generation region (hereinafter referred to as RG region) for generating an R signal and a left eye image signal generation region (hereinafter referred to as LG region) for generating an L signal. .
  • RG region right eye image signal generation region
  • LG region left eye image signal generation region
  • the RG and LG regions may be alternately arranged adjacent to each other while having a stripe shape extending in a common direction like the first and second regions of the optical filter.
  • an R signal from the RG region enters through one of the first and second regions A and B of the polarization control layer through the second polarizing plate 3022, and the LG region is located in the other region.
  • the L signal from may be arranged to be incident through the second polarizing plate 3022.
  • the display element 103 may be, for example, a first transparent substrate, a pixel electrode, a first alignment layer, a liquid crystal layer, a second alignment layer, a common electrode, a color filter, a second transparent substrate, and the like sequentially disposed from the light source 101 side. It may be a liquid crystal panel comprising a.
  • the first polarizing plate 3021 may be attached to the light incident side of the panel, that is, the light source 301, and the second polarizing plate 3022 may be attached to the opposite side of the panel.
  • the first and second polarizing plates 3021 and 3021 may be arranged such that, for example, both absorption axes form a predetermined angle with each other, for example, 90 degrees. As a result, the light from the light source 301 can be transmitted or blocked through the display element 303.
  • unpolarized light from the light source 301 of the display device 3 may be emitted toward the first polarizing plate 3021.
  • the polarizer 3021 light having a polarization axis in a direction parallel to the light transmission axis of the first polarizer 3021 may pass through the first polarizer 3021 and enter the display element 303.
  • Light incident on the display element 303 and transmitted through the RG region becomes an R signal
  • light passing through the LG region becomes an L signal and is incident on the second polarizing plate 3022.
  • the light transmitted through the first region and the light transmitted through the second region are respectively discharged in different states.
  • the R and L signals having different polarization states may be incident on the right and left eyes of the observer wearing polarized glasses, and thus the observer may observe a stereoscopic image.
  • the patterns of the first and second regions and the like formed on the optical filter can be stably maintained, and thus an optical filter can be provided which can ensure excellent light splitting characteristics for a long time.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the placement of exemplary first and second regions.
  • 3 is a diagram illustrating an exemplary display device.
  • 4 is a diagram for explaining a calculation method of straightness.
  • A, B first and second regions
  • RG, LG video signal generation area for left and right eyes
  • optical device will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the scope of the optical device is not limited to the following examples.
  • the elastic modulus at 25 ° C. and 60 ° C. in each of the first direction (MD direction) and the second direction (TD direction) of the substrate layer was evaluated according to the evaluation method of the tensile modulus shown below.
  • Tensile modulus in the first or second direction can be measured via a stress-strain test by tension in the manner defined in ASTM D638. Specifically, the base layer having a length of 16 mm in the first direction (MD direction) and a length of 6 mm in the second direction (TD direction) is cut along the direction to be measured and cut into dog bone type specimens. Then, both ends of the specimen are fixed with a tensile test jig, and the tensile modulus is measured according to ASTM D638.
  • the measurement conditions of the tensile modulus are as follows.
  • the coefficient of thermal expansion in each of the first direction (MD direction) and the second direction (TD direction) of the substrate layer is evaluated in the following manner.
  • the obtained substrate layer is stored for about 10 days at a temperature of about 25 ° C. and a relative humidity of about 50%.
  • a base layer having a length of about 16 mm in the first direction (MD direction) and about 6 mm in the second direction (TD direction) is placed in the measurement equipment, and the temperature is set at 1 ° C. from 40 ° C. to 80 ° C. After raising at a rate of / min, it is taken out and the amount of change in length in each of the first and second directions is measured to thereby measure the coefficient of thermal expansion.
  • the process is repeated three times to find three coefficients of thermal expansion in each of the first and second directions.
  • a base layer having a length of about 16 mm in the first direction (MD direction) and a length of about 6 mm in the second direction (TD direction) is placed in the measurement equipment, and the temperature is set from 80 ° C to 100 ° C. After raising at a rate of ° C / min, it is taken out and the amount of change in length in each of the first and second directions is measured to thereby measure the coefficient of thermal expansion.
  • the process is repeated three times to find three coefficients of thermal expansion in each of the first and second directions. Through the above process, the total six thermal expansion coefficients finally obtained in the first direction are averaged to obtain the thermal expansion coefficients in the first direction, and the total six thermal expansion coefficients obtained in the second direction are averaged in the second direction.
  • the durability of the liquid crystal layer was evaluated by measuring the rate of change of the phase difference value generated after the endurance test with respect to the optical filters produced in Examples and Comparative Examples. Specifically, after the optical filter is cut to have a length of 10 cm, the adhesive layer is attached to the glass substrate through an adhesive layer, and left at 80 ° C. for 100 hours or 250 hours. The amount of change in the phase difference value (Rin after heat resistance) after standing in comparison with the phase difference value (initial Rin) of the liquid crystal layer before being left is shown in Table 1 below. In the above, the retardation value was measured at a wavelength of 550 nm according to the manufacturer's manual using Axomatrix Axoscan. The criteria of evaluation are as follows.
  • Straightness is a deviation of the stripe shape from the left and right in the direction in which the stripe-shaped first and second regions extend, and the stripe-shaped first or second area formed on the base layer 101 as shown in FIG. 4.
  • the lengths indicated by a, b, and c in the drawings may be measured and calculated by Equation 1 below. Higher straightness means a higher degree of deviation, and thus lower dimensional stability.
  • Straightness was measured for 30 identical optical filters and the average, maximum, minimum and standard deviation of the results were calculated, respectively.
  • the elasticity modulus in the horizontal direction (MD) is about 2293 MPa at 25 degreeC, about 2165 MPa at 60 degreeC, the thermal expansion coefficient is about 65 ppm / K, and the elasticity modulus in the longitudinal direction (TD) is 25 degreeC
  • An optical filter was prepared using a Triacetyl cellulose (TAC) film having a temperature of about 3061 MPa, about 2670 MPa at 60 ° C., and a thermal expansion coefficient of about 25 ppm / K.
  • TAC Triacetyl cellulose
  • the composition for forming a photo-alignment layer on the substrate layer was coated so that the thickness after drying was about 1,000 mm 3, and dried in an oven at 80 ° C. for 2 minutes.
  • a photoalignment layer including first and second alignment regions oriented in different directions. It was. As shown in FIG. 2, the first and second alignment regions are alternately arranged adjacent to each other while having a stripe shape, and the direction in which the stripe shape extends (D in FIG. 2) is the horizontal direction (MD) of the base layer. Formed side by side. Specifically, a pattern mask having a light transmission portion and a light blocking portion having a width of about 450 ⁇ m and a light blocking portion alternately formed vertically and horizontally is placed on the dried composition for forming an optical alignment layer. In the upper portion, a polarizing plate having two regions each transmitting different polarizations is positioned.
  • UV 300 mW / cm 2
  • Irradiation for 30 seconds was performed to perform the alignment treatment.
  • a liquid crystal layer was formed on the alignment layer subjected to the alignment treatment.
  • a liquid crystal composition comprising 70 parts by weight of the polyfunctional polymerizable liquid crystal compound represented by the following formula (A) and 30 parts by weight of the monofunctional polymerizable liquid crystal compound represented by the following formula (B), comprising a suitable amount of photoinitiator, After coating to dry thickness, the lower alignment layer according to the alignment, and then irradiated with ultraviolet (300mW / cm 2 ) for about 10 seconds to crosslink and polymerize, the optical axis orthogonal to each other according to the orientation of the lower photoalignment layer The liquid crystal layer in which the 1st and 2nd area
  • An optical filter was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a composition including 55 parts by weight of the liquid crystal compound of Formula A and 45 parts by weight of the liquid crystal compound of Formula B was used as the liquid crystal composition.
  • the elastic modulus in the transverse direction (MD) is about 2592 MPa at 25 ° C, about 2100 MPa at 60 ° C, the thermal expansion coefficient is about 53 ppm / K, and the elastic modulus in the longitudinal direction (TD) is 25 ° C.
  • An optical filter was prepared in the same manner as in Example 1, except that a Triacetyl cellulose (TAC) film having a temperature of about 2556 MPa, about 2124 MPa at 60 ° C., and a thermal expansion coefficient of about 48 ppm / K was used.
  • TAC Triacetyl cellulose
  • An optical filter was manufactured in the same manner as in Example 3, except that a composition including 55 parts by weight of the liquid crystal compound of Formula A and 45 parts by weight of the liquid crystal compound of Formula B was used as the liquid crystal composition.
  • the elastic modulus in the transverse direction (MD) is about 2946 MPa at 25 ° C, about 2506 MPa at 60 ° C, the thermal expansion coefficient is about 62 ppm / K, and the elastic modulus in the longitudinal direction (TD) is 25 ° C.
  • An optical filter was prepared in the same manner as in Example 1, except that a Triacetyl cellulose (TAC) film having a temperature of about 2219 MPa, about 1862 MPa at 60 ° C., and a thermal expansion coefficient of about 63 ppm / K was used.
  • TAC Triacetyl cellulose

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Abstract

본 출원은, 광학 필터 및 표시 장치에 대한 것이다. 본 출원에서는 광학 필터에 형성되어 있는 제 1 및 제 2 영역 등의 패턴이 안정적으로 유지될 수 있어서, 장시간 동안 우수한 광 분할 특성이 확보될 수 있는 광학 필터가 제공될 수 있다.

Description

광학 필터
본 출원은 광학 필터 및 표시 장치에 관한 것이다.
광을 서로 편광 상태가 상이한 2종류 이상의 광으로 분할하는 기술은 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
상기 광 분할 기술은, 예를 들면, 입체 영상의 제작에 적용될 수 있다. 입체 영상은 양안 시차를 이용하여 구현할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 2차원 영상을 인간의 좌안과 우안에 각각 입력하면, 입력된 정보가 뇌로 전달 및 융합되어 인간은 3차원적인 원근감과 실제감을 느끼게 되는데, 이러한 과정에서 상기 광 분할 기술은 사용될 수 있다.
입체 영상의 생성 기술은 3차원 계측, 3D TV, 카메라 또는 컴퓨터 그래픽 등에서 유용하게 사용될 수 있다.
광 분할 기술을 입체 영상의 생성에 응용하는 예는, 예를 들면, 특허문헌 1이나 2에 기재되어 있다.
<선행기술문헌>
(특허문헌 1) 한국등록 제0967899호
(특허문헌 2) 한국공개 제2010-0089782호
본 출원은 광학 필터 및 표시 장치를 제공한다.
예시적인 광학 필터는, 기재층; 및 편광 조절층을 포함할 수 있다. 상기 편광 조절층은, 예를 들면, 기재층의 일면에 형성되어 있을 수 있다. 도 1은, 예시적인 광학 필터(100)를 보여주는 도면이고, 기재층(101)의 일면에 편광 조절층(102)이 형성되어 있는 경우를 보여주고 있다.
기재층은, 면상의 제 1 방향에서의 탄성률과 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 탄성률이 서로 상이할 수 있다. 다른 예시에서 기재층은, 면상의 제 1 방향에서의 열팽창 계수(CTE, Coefficient of thermal expansion)와 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 열팽창 계수가 서로 상이할 수 있다. 또한, 기재층은, 면상의 제 1 방향에서의 탄성률 및 열팽창 계수가 각각 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 탄성률 및 열팽창 계수와 서로 상이할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「제 1 또는 제 2 방향에서의 탄성률」은, 제 1 또는 제 2 방향에서의 저장 탄성률 또는 인장 탄성률을 의미할 수 있고, 통상적으로는 인장 탄성률을 의미할 수 있다. 제 1 또는 제 2 방향에서의 탄성률은, 하기 실시예에서 제시된 방법으로 측정할 수 있다.
상기에서 제 1 방향은 기재층의 면상에서 임의로 선택된 방향이고, 제 2 방향은 상기 제 1 방향에 수직하는 방향이다. 예를 들어, 기재층이 정사각형 또는 직사각형 등과 같은 사각형인 경우에 제 1 방향은 가로 방향이고, 제 2 방향은 세로 방향이거나, 제 1 방향이 세로 방향이고, 제 2 방향이 가로 방향일 수 있다. 또한, 상기 제 1 방향은 예를 들면, 플라스틱 기재층에서의 MD(Machine Direction) 및 TD(Transverse Direction) 방향 중의 어느 한 방향이고, 제 2 방향은 MD 및 TD 방향 중의 다른 방향일 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 기재층 등을 제조하는 과정에서 연신이나 압출 조건 등을 조절하여 제 1 및 제 2 방향에서의 탄성률 및/또는 열팽창 계수가 상이한 기재층의 제조가 가능하다.
이와 같이 제 1 및 제 2 방향에서 탄성률 및/또는 열팽창 계수 등의 물성이 상이한 기재층을 사용하고, 그 기재층상에 적절한 패턴으로 편광 조절층을 형성하면, 편광 조절층의 직진도 등의 물성이 안정적으로 유지되는 광학 필터를 얻을 수 있다.
제 1 방향과 제 2 방향에서 상이하게 나타나는 탄성률은 예를 들면, 25℃ 또는 60℃에서의 탄성률일 수 있다. 예를 들면, 25℃ 및 60℃에서의 탄성률이 모두 제 1 및 제 2 방향에서 다른 기재층을 사용할 수도 있다.
기재층의 제 1 및 제 2 방향에서의 탄성률이 상이한 경우에, 상기 제 1 방향과 제 2 방향에서의 탄성률 중에서 탄성률이 낮은 방향에서의 탄성률이 25℃에서 약 1,500 MPa 내지 4,000 MPa, 1,800 MPa 내지 3,500 MPa 또는 약 2,000 MPa 내지 약 3,000 MPa 정도일 수 있다. 상기에서 제 1 방향과 제 2 방향에서의 탄성률 중에서 탄성률이 높은 방향에서의 탄성률은 25℃에서 약 2,000 MPa 내지 4,500 MPa, 2,300 MPa 내지 4,000 MPa 또는 약 2,500 MPa 내지 약 3,500 MPa 정도일 수 있다. 또한, 탄성률이 높은 방향에서의 25℃에서의 탄성률(MH)과 탄성률이 낮은 방향에서의 25℃에서의 탄성률(ML)의 비율(MH/ML)은, 예를 들면, 1을 초과하고, 5 이하인 범위, 1을 초과하고, 4 이하인 범위, 1을 초과하고, 3 이하인 범위 또는 1을 초과하고, 2 이하인 범위에 있을 수 있다. 이러한 범위에서 목적하는 물성을 적절하게 구현할 수 있다.
다른 예시에서 기재층의 제 1 및 제 2 방향에서의 탄성률이 상이한 경우에, 상기 제 1 방향과 제 2 방향에서의 탄성률 중에서 탄성률이 낮은 방향에서의 탄성률이 60℃에서 약 1,400 MPa 내지 3,900 MPa, 1,700 MPa 내지 3,400 MPa 또는 약 1,900 MPa 내지 약 2,900 MPa 정도일 수 있다. 상기에서 제 1 방향과 제 2 방향에서의 탄성률 중에서 탄성률이 높은 방향에서의 탄성률은 60℃에서 약 1,900 MPa 내지 4,400 MPa, 2,200 MPa 내지 3,900 MPa 또는 약 2,400 MPa 내지 약 3,400 MPa 정도일 수 있다. 또한, 탄성률이 높은 방향에서의 60℃에서의 탄성률(MH)과 탄성률이 낮은 방향에서의 60℃에서의 탄성률(ML)의 비율(MH/ML)은, 예를 들면, 1을 초과하고, 5 이하인 범위, 1을 초과하고, 4 이하인 범위, 1을 초과하고, 3 이하인 범위 또는 1을 초과하고, 2 이하인 범위에 있을 수 있다. 이러한 범위에서 목적하는 물성을 적절하게 구현할 수 있다.
기재층의 제 1 방향과 제 2 방향에서 열팽창 계수가 상이하게 나타나는 경우에 열팽창 계수가 낮은 방향에서의 열팽창 계수는, 예를 들면, 10 ppm/K 내지 65 ppm/K, 15 ppm/K 내지 60 ppm/K 또는 20 ppm/K 내지 55 ppm/K 정도일 수 있다. 또한, 상기와 수직하는 방향, 즉 열팽창 계수가 높은 방향에서의 열팽창 계수는, 예를 들면, 35 ppm/K 내지 80 ppm/K, 40 ppm/K 내지 75 ppm/K 또는 45 ppm/K 내지 65 ppm/K 정도일 수 있다. 또한, 열팽창 계수가 높은 방향에서의 열팽창 계수(CH)과 열팽창 계수가 낮은 방향에서의 열팽창 계수(CL)의 비율(CH/CL)은, 예를 들면, 1을 초과하고, 5 이하인 범위, 1을 초과하고, 4 이하인 범위, 1을 초과하고, 3 이하인 범위 또는 1을 초과하고, 2 이하인 범위에 있을 수 있다. 이러한 범위에서 목적하는 물성을 적절하게 구현할 수 있다. 상기 열팽창 계수는, 후술하는 실시예에서 기재된 방식에 따라서 측정한 수치이다.
기재층은, 제 1 방향과 제 2 방향에서 탄성률 및 열팽창 계수 중에서 어느 하나가 상이할 수 있다. 제 1 및 제 2 방향에서 탄성률 및 열팽창 계수가 모두 상이한 경우에는, 예를 들면, 탄성률이 다른 방향에 비하여 높은 방향에서 열팽창 계수는 다른 방향에 비하여 낮을 수 있다.
기재층으로는, 상기와 같은 특성을 보인다면 어떠한 종류도 사용될 수 있다. 예를 들면, 기재층으로 플라스틱 기재층을 사용할 수 있다. 전술한 바와 같이 예를 들면, 플라스틱 기재층의 제조 과정에서의 연신 또는 압출 조건 등을 조절하면, 제 1 및 제 2 방향에서 탄성률 및/또는 열팽창 계수가 상이한 기재층을 얻을 수 있다. 플라스틱 기재층으로는, TAC(triacetyl cellulose) 또는 DAC(diacetyl cellulose) 등과 같은 셀룰로오스 수지; 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin polymer); PMMA(poly(methyl methacrylate) 등의 아크릴 수지; PC(polycarbonate); PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀; PVA(polyvinyl alcohol); PES(poly ether sulfone); PEEK(polyetheretherketon); PEI(polyetherimide); PEN(polyethylenemaphthatlate); PET(polyethyleneterephtalate) 등의 폴리에스테르; PI(polyimide); PSF(polysulfone); 또는 불소 수지 등을 포함하는 시트 또는 필름이 예시될 수 있다.
기재층은, 상기 편광 조절층에 비하여 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 예시적인 기재층의 굴절률은, 약 1.33 내지 약 1.53의 범위이다. 기재층이 편광 조절층에 비하여 낮은 굴절률을 가지면, 예를 들면, 휘도 향상, 반사 방지 및 콘트라스트 특성 향상 등에 유리하다.
하나의 예시에서 기재층은, 자외선 차단제 또는 자외선 흡수제를 포함할 수 있다. 자외선 차단제 또는 흡수제를 기재층에 포함시키면, 자외선에 의한 액정층의 열화 등을 방지할 수 있다. 자외선 차단제 또는 흡수제로는, 살리실산 에스테르(salicylic acid ester) 화합물, 벤조페논(benzophenone) 화합물, 옥시벤조페톤(oxybenzophenone) 화합물, 벤조트리아졸(benzotriazol) 화합물, 시아노 아크릴레이트(cyanoacrylate) 화합물 또는 벤조에이트(benzoate) 화합물 등과 같은 유기물 또는 산화아연(zinc oxide) 또는 니켈 착염(nickel complex salt) 등과 같은 무기물이 예시될 수 있다. 기재층 내의 자외선 차단제 또는 흡수제의 함량은 특별히 제한되지 않고, 목적 효과를 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 플라스틱 기재층의 제조 과정에서 상기 자외선 차단제 또는 흡수제를, 기재층의 주재료에 대한 중량 비율로 약 0.1 중량% 내지 25 중량% 정도로 포함시킬 수 있다.
광학 필터의 기재층상에는 편광 조절층이 형성되어 있다. 편광 조절층에는 입사광, 예를 들면, 직선 편광된 입사광을 서로 편광 상태가 상이한 2종 이상의 광으로 분할할 수 있는 제 1 및 제 2 영역이 형성되어 있을 수 있다. 상기 광의 분할을 위하여 제 1 및 제 2 영역은 서로 위상 지연 특성이 상이할 수 있다.
본 명세서에서 「제 1 영역과 제 2 영역의 위상 지연 특성이 서로 상이하다는 것」은, 제 1 및 제 2 영역이 모두 위상 지연 특성을 가지는 영역인 상태에서 제 1 및 제 2 영역이 서로 동일하거나 또는 상이한 방향으로 형성되어 있는 광축을 가지고 또한 위상 지연 수치도 서로 상이한 영역인 경우 및 서로 동일한 위상 지연 수치를 가지면서 상이한 방향으로 형성되어 있는 광축을 가지는 경우가 포함될 수 있다. 다른 예시에서는 「제 1 및 제 2 영역의 위상 지연 특성이 상이하다는 것」은, 제 1 및 제 2 영역 중에서 어느 하나의 영역은 위상 지연 특성을 가지는 영역이고, 다른 영역은 위상 지연 특성이 없는 광학적으로 등방성인 영역인 경우도 포함될 수 있다.
제 1 및 제 2 영역은, 실질적으로 서로 동일한 방향으로 연장하는 스트라이프 형상을 가지고, 서로 인접하여 교대로 배치되어 있을 수 있다. 도 2는, 상기와 같은 제 1 영역(A)과 제 2 영역(B)의 배치를 예시적으로 보여주는 도면이다. 상기에서 스트라이프 형상의 제 1 및 제 2 영역이 연장하는 공통의 방향, 예를 들면, 도 2의 D 방향은, 상기 기재층의 제 1 또는 제 2 방향과 평행할 수 있다. 예를 들어, 기재층의 제 1 및 제 2 방향이 상호간의 탄성률이 다른 방향인 경우에 상기 공통의 연장 방향은 예를 들면, 제 1 및 제 2 방향 중에 낮은 탄성률을 나타내는 방향과 평행할 수 있다. 다른 예시에서, 기재층의 제 1 및 제 2 방향이 상호간의 열팽창 계수가 다른 방향인 경우에 상기 공통의 연장 방향은 예를 들면, 제 1 및 제 2 방향 중에 열팽창 계수가 높은 방향과 평행할 수 있다. 또한, 다른 예시에서 기재층의 제 1 및 제 2 방향이 상호간의 탄성률 및 열팽창 계수가 모두 다른 방향이면서 어느 하나의 방향이 낮은 탄성률과 높은 열팽창 계수를 나타내는 방향인 경우에는, 상기 공통의 연장 방향은 예를 들면, 제 1 및 제 2 방향 중에 낮은 탄성률과 높은 열팽창 계수를 나타내는 방향과 평행할 수 있다. 이와 같은 배치를 통하여 목적하는 물성의 광학 필터의 제공이 가능하다.
광학 필터에서 제 1 및 제 2 영역을 각각 투과한 신호는 실질적으로 서로 수직한 방향으로 직선 편광되어 있는 신호일 수 있다. 예를 들어, 제 1 영역을 투과한 광이 소정 방향으로 직선 편광된 광이라면, 제 2 영역을 투과한 신호는 상기 제 1 영역을 투과한 신호와는 실질적으로 수직하는 방향으로 직선 편광된 광일 수 있다.
본 명세서에서 각도를 정의하면서, 수직, 수평, 직교 또는 평행 등의 용어를 사용하는 경우, 상기 각각은 실질적인 수직, 수평, 직교, 또는 평행을 의미하는 것으로, 오차를 포함하는 것이다. 따라서, 예를 들면, 상기 각각의 경우, 약 ±15도 이내의 오차, 약 ±10도 이내의 오차 또는 약 ±5도 이내의 오차를 포함할 수 있다.
다른 예시에서 제 1 및 제 2 영역을 각각 투과한 신호 중에서 어느 하나의 신호는 좌원 편광된 신호이고, 다른 하나의 신호는 우원 편광된 신호일 수 있다. 이를 위하여 제 1 및 제 2 영역 중 하나 이상은 위상차층으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 좌원 및 우원 편광된 신호를 생성할 수 있는 경우로는, 제 1 및 제 2 영역이 모두 위상차층을 포함하고, 제 1 및 제 2 영역에 포함되는 위상차층이 모두 1/4 파장층인 경우가 예시될 수 있다. 서로 역방향으로 회전하는 원편광된 광을 생성하기 위하여, 제 1 영역에 배치된 1/4 파장층의 광축과 제 2 영역에 배치된 1/4 파장층의 광축은 서로 상이하게 형성되어 있을 수 있다. 하나의 예시에서 제 1 영역은 제 1 방향으로 광축을 가지는 1/4 파장층을 포함하고, 제 2 영역은 상기 제 1 방향과는 상이한 제 2 방향으로 광축을 가지는 1/4 파장층을 포함할 수 있다. 상기에서 제 1 방향으로 형성된 광축과 제 2 방향으로 형성된 광축이 이루는 각도는, 예를 들면, 90도일 수 있다. 본 명세서에서 용어 「n 파장층」은 입사되는 광을 그 파장의 n배만큼 위상 지연을 시킬 수 있는 위상 지연 소자를 의미할 수 있고, 상기에서 n은, 예를 들면, 1/2, 1/4 또는 3/4일 수 있다. 또한, 용어 「광축」은 광이 해당 영역을 투과하는 과정에서의 지상축(slow axis) 또는 진상축(fast axis)을 의미할 수 있고, 예를 들면, 지상축을 의미할 수 있다.
다른 예시에서 제 1 및 제 2 영역 중의 어느 하나는 3/4 파장층을 포함하고, 다른 영역은 1/4 파장층을 포함하는 경우에도 좌원 및 우원 편광된 광을 생성할 수 있다.
다른 예시에서는 제 1 및 제 2 영역 중에서 어느 하나의 영역은, 1/2 파장층이고, 다른 영역은 광학적으로 등방성인 영역일 수 있다. 이러한 경우에는, 제 1 및 제 2 영역을 각각 투과한 R 및 L 신호는 실질적으로 서로 수직한 방향으로 편광축을 가지도록 직선 편광된 광의 형태로 광학 필터로부터 출사될 수 있다.
제 1 및/또는 제 2 영역을 형성하는 상기 1/4, 3/4 또는 1/2 파장층은, 예를 들면 액정층일 수 있다. 예를 들면, 배향되어 위상 지연 특성을 보이는 액정 화합물을 배향시키고, 필요한 경우에 중합시켜서 상기 제 1 및/또는 제 2 영역을 형성할 수 있다.
액정층은, 예를 들면, 중합성 액정 화합물을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서 액정층은 중합성 액정 화합물을 중합된 형태로 포함할 수 있다. 용어 「중합성 액정 화합물」은, 액정성을 나타낼 수 있는 부위, 예를 들면, 메소겐(mesogen) 골격 등을 포함하고, 또한 중합성 관능기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 또한, 「중합성 액정 화합물이 중합된 형태로 포함되어 있다는 것」은 상기 액정 화합물이 중합되어 액정층 내에서 액정 고분자의 주쇄 또는 측쇄와 같은 골격을 형성하고 있는 상태를 의미할 수 있다.
액정층은 또한 중합성 액정 화합물을 비중합된 상태로 포함하거나, 중합성 비액정 화합물, 안정제, 비중합성 비액정 화합물 또는 개시제 등의 공지의 첨가제를 추가로 포함하고 있을 수 있다.
하나의 예시에서 액정층에 포함되는 중합성 액정 화합물은, 다관능성 중합성 액정 화합물과 단관능성 중합성 액정 화합물을 포함할 수 있다.
용어 「다관능성 중합성 액정 화합물」은, 상기 액정 화합물 중에서 중합성 관능기를 2개 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서 다관능성 중합성 액정 화합물은 중합성 관능기를 2개 내지 10개, 2개 내지 8개, 2개 내지 6개, 2개 내지 5개, 2개 내지 4개, 2개 내지 3개 또는 2개 포함할 수 있다. 또한, 용어 「단관능성 중합성 액정 화합물」은, 상기 액정 화합물 중에서 하나의 중합성 관능기를 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 다관능성 및 단관능성 중합성 화합물을 함께 사용하면, 액정층의 위상 지연 특성을 효과적으로 조절할 수 있고, 또한 구현된 위상 지연 특성, 예를 들면, 위상 지연층의 광축이나, 위상 지연값을 안정적으로 유지할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「광축」은, 빛이 해당 영역을 투과할 때의 지상축 또는 진상축을 의미할 수 있다.
액정층은, 단관능성 중합성 액정 화합물을 다관능성 중합성 액정 화합물을 100 중량부 대비 0 중량부 초과 100 중량부 이하, 1 중량부 내지 90 중량부, 1 중량부 내지 80 중량부, 1 중량부 내지 70 중량부, 1 중량부 내지 60 중량부, 1 중량부 내지 50 중량부, 1 중량부 내지 30 중량부 또는 1 중량부 내지 20 중량부로 포함할 수 있다.
상기 범위 내에서 다관능성 및 단관능성 중합성 액정 화합물의 혼합 효과를 극대화할 수 있으며, 또한, 상기 액정층이 상기 접착제층과 우수한 접착성을 나타내도록 할 수 있다. 본 명세서에서 특별히 달리 규정하지 않는 한, 단위 「중량부」는 중량의 비율을 의미할 수 있다.
액정층은, 예를 들면, 하기 일반식 1의 조건을 만족할 수 있다.
[일반식 1]
X < 8%
일반식 1에서 X는 상기 액정층의 초기 위상차 수치 대비 상기 광학 필터를 80℃에서 100시간 또는 250 시간 동안 방치한 후의 상기 액정층의 위상차 수치의 변화량의 절대값의 백분율이다.
상기 백분율(X)은 예를 들면, 「100×(|R0-R1|)/R0」로 계산될 수 있다(상기에서 R0는 상기 광학 소자의 액정층의 초기 위상차 수치이고, R1은 상기 광학 소자를 80℃에서 100시간 또는 250 시간 동안 방치한 후의 상기 액정층의 위상차 수치를 의미한다). 상기 백분율(X)은 예를 들어, 7% 이하, 6% 이하 또는 5% 이하일 수 있다. 상기 위상차 수치의 변화량은 하기 실시예에서 제시된 방법으로 측정할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 다관능성 또는 단관능성 중합성 액정 화합물은, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2012006243-appb-I000001
화학식 1에서 A는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R1 내지 R10은, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기, -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이거나, R1 내지 R5 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍 또는 R6 내지 R10 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하되, R1 내지 R10 중 적어도 하나는 -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이거나, R1 내지 R5 중 인접하는 2개의 치환기 또는 R6 내지 R10 중 인접하는 2개의 치환기 중 적어도 하나의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등의 중합성 관능기이다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2012006243-appb-I000002
화학식 2에서 B는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R11 내지 R15는, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기 또는 -O-Q-P이거나, R11 내지 R15 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하되, R11 내지 R15 중 적어도 하나가 -O-Q-P이거나, R11 내지 R15 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등의 중합성 관능기이다.
화학식 1 및 2에서 인접하는 2개의 치환기가 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성한다는 것은, 인접하는 2개의 치환기가 서로 연결되어 전체적으로 -O-Q-P로 치환된 나프탈렌 골격을 형성하는 것을 의미할 수 있다.
화학식 2에서 B의 좌측의 「-」은, B가 화학식 1의 벤젠에 직접 연결되어 있음을 의미할 수 있다.
화학식 1 및 2에서 용어 「단일 결합」은, A 또는 B로 표시되는 부분에 별도의 원자가 존재하지 않는 경우를 의미한다. 예를 들어, 화학식 1에서 A가 단일 결합인 경우, A의 양측의 벤젠이 직접 연결되어 비페닐(biphenyl) 구조를 형성할 수 있다.
화학식 1 및 2에서 할로겐으로는, 예를 들면, 염소, 브롬 또는 요오드 등이 예시될 수 있다.
본 명세서에서 용어 「알킬기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 의미하거나, 또는, 예를 들면, 탄소수 3 내지 20, 탄소수 3 내지 16 또는 탄소수 4 내지 12의 시클로알킬기를 의미할 수 있다. 상기 알킬기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.
본 명세서에서 용어 「알콕시기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 의미할 수 있다. 상기 알콕시기는, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알콕시기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 용어 「알킬렌기」 또는 「알킬리덴기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 4 내지 10 또는 탄소수 6 내지 9의 알킬렌기 또는 알킬리덴기를 의미할 수 있다. 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는, 예를 들면, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.
본 명세서에서 「알케닐기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐기를 의미할 수 있다. 상기 알케닐기는, 예를 들면, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알케닐기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.
화학식 1 및 2에서 P는, 예를 들면, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기이거나, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기일 수 있고, 다른 예시에서는 아크릴로일옥시기일 수 있다.
본 명세서에서 특정 관능기에 치환되어 있을 수 있는 치환기로는, 알킬기, 알콕시기, 알케닐기, 에폭시기, 옥소기, 옥세타닐기, 티올기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기 또는 아릴기 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
화학식 1 및 2에서 적어도 하나 이상 존재할 수 있는 -O-Q-P 또는 화학식 2의 잔기는, 예를 들면, R3, R8 또는 R13의 위치에 존재할 수 있다. 또한, 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 구성하는 치환기는, 예를 들면, R3 및 R4이거나, 또는 R12 및 R13일 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물 또는 화학식 2의 잔기에서 -O-Q-P 또는 화학식 2의 잔기 이외의 치환기 또는 서로 연결되어 벤젠을 형성하고 있는 치환기 외의 치환기는 예를 들면, 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알콕시기를 포함하는 알콕시카보닐기, 탄소수 4 내지 12의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 시아노기 또는 니트로기일 수 있으며, 다른 예시에서는 염소, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기, 탄소수 4 내지 12의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알콕시기를 포함하는 알콕시카보닐기 또는 시아노기일 수 있다.
중합성 액정 화합물은 수평 배향된 상태로 액정층에 포함되어 있을 수 있다. 하나의 예시에서 상기 화합물은, 수평 배향 상태로 중합되어 액정층에 포함되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 용어 「수평 배향」은, 액정 화합물을 포함하는 액정층의 광축이 액정층의 평면에 대하여 약 0도 내지 약 25도, 약 0도 내지 약 15도, 약 0도 내지 약 10도, 약 0도 내지 약 5도 또는 약 0도의 경사각을 가지는 경우를 의미할 수 있다.
하나의 예시에서 편광 조절층의 액정층은, 면내 지상축 방향의 굴절률과 면내 진상축 방향의 굴절률의 차이가 0.05 내지 0.2, 0.07 내지 0.2, 0.09 내지 0.2 또는 0.1 내지 0.2의 범위일 수 있다. 상기에서 면내 지상축 방향의 굴절률은, 액정층의 평면에서 가장 높은 굴절률을 나타내는 방향의 굴절률을 의미하고, 진상축 방향의 굴절률은, 액정층의 평면상에서 가장 낮은 굴절률을 나타내는 방향의 굴절률을 의미할 수 있다. 통상적으로 광학 이방성의 액정층에서 진상축과 지상축은 서로 수직한 방향으로 형성되어 있다. 상기 각각의 굴절률은, 550 nm 또는 589 nm의 파장의 광에 대하여 측정한 굴절률일 수 있다. 상기 굴절률의 차이는, 예를 들면, Axomatrix사의 Axoscan을 이용하여 제조사의 매뉴얼에 따라 측정할 수 있다. 액정층은 또한, 두께가 약 0.5㎛ 내지 2.0㎛ 또는 약 0.5㎛ 내지 1.5㎛일 수 있다. 상기 굴절률의 관계와 두께를 가지는 액정층은, 적용되는 용도에 적합한 위상 지연 특성을 구현할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 굴절률의 관계와 두께를 가지는 액정층은, 광분할용 광학 소자에 적합할 수 있다.
광학 필터는 기재층과 편광 조절층의 사이에 배향층을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 광학 필터(100)는, 기재층(101)과 편광 조절층(102)의 사이에 추가적인 층으로서 배향층을 포함할 수 있다. 배향층은, 광학 필터의 형성 과정에서 액정 화합물을 배향시키는 역할을 하는 층일 수 있다. 배향층으로는, 이 분야에서 공지되어 있는 통상의 배향층, 예를 들면, 임프린팅(imprinting) 방식으로 형성된 배향층, 광배향층 또는 러빙 배향층 등이 사용될 수 있다. 상기 배향층은 임의적인 구성이며, 경우에 따라서는, 기재층을 직접 러빙하거나 연신하는 방식으로 배향층 없이 배향성을 부여할 수도 있다.
본 출원은 또한, 광학 필터의 제조 방법에 대한 것이다. 예시적인 광학 필터의 소자의 제조 방법은, 기재층상에 편광 조절층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법에서는, 예를 들면, 면상의 제 1 방향에서의 탄성률 및/또는 열팽창 계수와 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 탄성률 및/또는 열팽창 계수가 서로 상이한 기재층상에 서로 위상 지연 특성이 상이하고, 공통된 방향으로 연장하는 스트라이프 형성을 가지며 인접하여 교대로 배치되어 있는 제 1 및 제 2 영역을 포함하는 편광 조절층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법에서 예를 들어, 기재층의 제 1 및 제 2 방향에서 탄성률이 상이한 경우에 편광 조절층은, 상기 공통된 연장 방향이 상기 제 1 및 제 2 방향 중에서 탄성률이 보다 낮은 방향과 평행하도록 형성될 수 있다. 다른 예시에서 기재층의 제 1 및 제 2 방향에서 열팽창 계수가 상이한 경우에 편광 조절층은, 상기 공통된 연장 방향이 상기 제 1 및 제 2 방향 중에서 열팽창 계수가 보다 높은 방향과 평행하도록 형성될 수 있다. 또한, 다른 예시에서 기재층의 제 1 및 제 2 방향에서 탄성률 및 열팽창 계수가 모두 상이하고, 어느 한 방향에서 탄성률이 낮고 또한 열팽창 계수가 높은 경우에 편광 조절층은, 상기 공통된 연장 방향이 상기 제 1 및 제 2 방향 중에서 탄성률이 보다 낮으며 또한 열팽창 계수가 높은 방향과 평행하도록 형성될 수 있다.
상기와 같은 방식으로 편광 조절층을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 편광 조절층이 액정층인 경우에 편광 조절층은, 예를 들면, 기재층상에 배향층을 형성하고, 상기 배향층상에 상기 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 조성물의 도포층을 형성하며, 상기 액정 조성물을 배향시킨 상태에서 중합시켜서 액정층을 형성하는 방식으로 제조할 수 있다.
배향층은 예를 들면, 기재층에 폴리이미드 등의 고분자막을 형성하고 러빙 처리하거나, 광배향성 화합물을 코팅하고, 직선 편광의 조사 등을 통하여 배향 처리하는 방식 또는 나노 임프린팅 방식 등과 같은 임프린팅 방식으로 형성할 수 있다. 이 분야에서는, 목적하는 배향 패턴, 예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 영역의 패턴을 고려하여, 배향층을 형성하는 다양한 방식이 공지되어 있다.
액정 조성물의 도포층은, 조성물을 공지의 방식으로 기재층의 배향층상에 코팅하여 형성할 수 있다. 상기 도포층의 하부에 존재하는 배향층의 배향 패턴에 따라서 배향시킨 후에 중합시켜서 액정층을 형성할 수 있다.
본 출원은 또한 표시 장치에 관한 것이다. 상기 표시 장치는 예를 들면, 입체 영상 표시 장치일 수 있다. 상기 표시 장치는 상기 기술한 광학 필터를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 표시 장치는, 좌안용 영상 신호(이하, L 신호)와 우안용 영상 신호(이하, R 신호)를 생성할 수 있는 표시 소자를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 경우에 광학 필터는 편광 조절층의 제 1 및 제 2 영역 중 어느 하나의 영역은 L 신호가 투과될 수 있고, 다른 하나의 영역은 R 신호가 투과될 수 있도록 배치되어 있을 수 있다.
입체 영상 표시 장치는 상기 광학 필터를 광분할 소자로 포함하는 한, 이 분야에서 공지된 다양한 방식이 모두 적용되어 제조될 수 있다.
도 3은, 하나의 예시적인 상기 표시 장치로서, 관찰자가 편광 안경을 착용하고 입체 영상을 관찰할 수 있는 장치를 예시적으로 표시한다.
도 3에 나타난 바와 같이, 상기 장치(3)는, 예를 들면, 광원(301), 제 1 편광판(3021), 예를 들면, 투과형 액정 패널 등과 같은 표시 소자(303) 및 상기 광학 필터(304)를 포함할 수 있다.
광원(101)으로는 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display) 등에서 일반적으로 사용되는 직하형 또는 에지형 백라이트를 사용할 수 있다.
표시 소자(103)는 L 신호와 R 신호를 생성할 수 것으로서, 하나의 예시에서 상기 표시 소자(103)는, 행 및/또는 열 방향으로 배열되어 있는 복수의 단위 화소를 포함하는 투과형 액정 표시 패널일 수 있다. 상기 화소는 하나 또는 2개 이상의 조합되어 R 신호를 생성하는 우안용 영상 신호 생성 영역(이하, RG 영역)과 L 신호를 생성하는 좌안용 영상 신호 생성 영역(이하, LG 영역)을 형성할 수 있다.
RG 및 LG 영역은, 예를 들면, 광학 필터의 제 1 및 제 2 영역과 같이 공통 방향으로 연장되는 스트라이프상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되어 있을 수 있다.
광학 필터(304)는, 편광 조절층의 제 1 및 제 2 영역(A, B) 중의 어느 한 영역에는 RG 영역으로부터의 R 신호가 제 2 편광판(3022)을 거쳐서 입사하고, 다른 영역에는 LG 영역으로부터의 L 신호가 제 2 편광판(3022)을 거쳐서 입사될 수 있도록 배치되어 있을 수 있다.
표시 소자(103)는, 예를 들면 광원(101)측으로부터 순차로 배치된 제 1 투명 기판, 화소 전극, 제 1 배향막, 액정층, 제 2 배향막, 공통 전극, 컬러 필터 및 제 2 투명 기판 등을 포함하는 액정 패널일 수 있다. 상기 패널의 광 입사측, 즉 광원(301)측에는 제 1 편광판(3021)이 부착되어 있고, 그 반대측에는 제 2 편광판(3022)이 부착되어 있을 수 있다. 제 1 및 제 2 편광판(3021, 3021)은, 예를 들면 양자의 흡수축이 서로 소정의 각도, 예를 들면 90도를 이루도록 배치되어 있을 수 있다. 이에 의해 광원(301)로부터의 광이 표시 소자(303)를 거쳐서 투과하거나, 혹은 차단되도록 할 수 있다.
구동 상태에서 표시 장치(3)의 광원(301)으로부터 무편광된 광이 제 1 편광판(3021)측으로 출사될 수 있다. 편광판(3021)으로 입사된 광 중에서, 제 1 편광판(3021)의 광 투과축과 평행한 방향으로 편광축을 가지는 광은 제 1 편광판(3021)을 투과하여 표시 소자(303)로 입사될 수 있다. 표시 소자(303)로 입사되어 RG 영역을 투과한 광은 R 신호가 되고, LG 영역을 투과한 광은 L 신호가 되어서 제 2 편광판(3022)으로 입사된다.
제 2 편광판(3022)를 거쳐서 광학 필터(304)로 입사된 광 중에서 제 1 영역을 투과한 광과 제 2 영역을 투과한 광은 서로 다른 편광 상태를 가지는 상태로 각각 배출된다. 이와 같이 서로 상이한 편광 상태를 가지게 된 R 신호와 L 신호는 편광 안경을 착용하고 있는 관찰자의 우안 및 좌안에 각각 입사될 수 있고, 이에 따라 관찰자는 입체 영상을 관찰할 수 있다.
본 출원에서는 광학 필터에 형성되어 있는 제 1 및 제 2 영역 등의 패턴이 안정적으로 유지될 수 있어서, 장시간 동안 우수한 광 분할 특성이 확보될 수 있는 광학 필터가 제공될 수 있다.
도 1은, 예시적인 광학 필터를 보여주는 도면이다.
도 2는, 예시적인 제 1 및 제 2 영역의 배치를 보여주는 도면이다.
도 3은, 예시적인 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는, 직진도의 계산 방식을 설명하기 위한 도면이다.
<부호의 설명>
100, 304: 광학 필터
101: 기재층
102: 편광 조절층
A, B: 제 1 및 제 2 영역
D: 스트라이프 형상의 제 1 및 제 2 영역의 연장 방향
3: 표시 장치
301: 광원
3021, 3022: 편광판
303: 표시 소자
RG, LG: 좌안용 및 우안용 영상 신호 생성 영역
이하 실시예 및 비교예를 통하여 상기 광학 소자를 보다 상세히 설명하나, 상기 광학 소자의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
1. 기재층의 탄성률의 측정
기재층의 제 1 방향(MD 방향) 및 제 2 방향(TD 방향) 각각에서의 25℃ 및 60℃에서의 탄성률은 하기에 제시된 인장 탄성률의 평가 방법에 따라서 평가하였다. 제 1 또는 제 2 방향에서의 인장 탄성률은 ASTM D638에서 규정된 방식에 따라 인장에 의한 응력-변형 시험법을 통해 측정할 수 있다. 구체적으로는, 제 1 방향(MD 방향)으로의 길이가 16 mm이고, 제 2 방향(TD 방향)의 길이가 6 mm인 기재층을 측정하고자 하는 방향에 따라서 재단하여 dog bone type의 시편으로 제단하고, 시편의 양 말단을 인장 실험용 Jig로 고정하고, 상기 ASTM D638에 따라 인장 탄성률을 측정한다. 인장 탄성률의 측정 조건은 하기와 같다.
<인장 탄성률의 측정 조건>
측정 기기: UTM(Universal Testing Machine)
장비 Model: Zwick Roell Z010, Instron사(제)
측정 조건:
Load cell: 500 N
인장 속도: 3 mm/sec
2. 기재층의 열팽창 계수의 측정
기재층의 제 1 방향(MD 방향) 및 제 2 방향(TD 방향) 각각에서의 열팽창 계수는 다음의 방식으로 평가한다. 입수한 기재층을 약 25℃의 온도 및 약 50%의 상대 습도의 조건에서 약 10일간 보관한다. 보관 후 제 1 방향(MD 방향)의 길이가 약 16 mm이고, 제 2 방향(TD 방향)의 길이가 약 6 mm인 기재층을 측정 장비 내에 위치시키고, 온도를 40℃에서 80℃까지 1℃/분의 속도로 상승시킨 후에 꺼내어 제 1 및 제 2 방향 각각에서의 길이 변화량을 측정하여 이를 통하여 열팽창 계수를 측정한다. 상기 공정을 3회 반복하여 제 1 및 제 2 방향 각각에서 각각 3개의 열팽창 계수를 구한다. 또한, 상기 제 1 방향(MD 방향)의 길이가 약 16 mm이고, 제 2 방향(TD 방향)의 길이가 약 6 mm인 기재층을 측정 장비 내에 위치시키고, 온도를 80℃에서 100℃까지 1℃/분의 속도로 상승시킨 후에 꺼내어 제 1 및 제 2 방향 각각에서의 길이 변화량을 측정하여 이를 통하여 열팽창 계수를 측정한다. 상기 공정을 3회 반복하여 제 1 및 제 2 방향 각각에서 각각 3개의 열팽창 계수를 구한다. 상기 과정을 통하여 최종적으로 제 1 방향에 대하여 구해진 총 6개의 열팽창 계수을 평균하여 제 1 방향에 대한 열팽창 계수를 구하고, 또한 제 2 방향에 대하여 구해진 총 6개의 열팽창 계수을 평균하여 제 2 방향에 대한 열팽창 계수를 구한다.
3. 액정층의 내구성 평가
액정층의 내구성은, 실시예 및 비교예에서 의해 제조된 광학 필터에 대하여 내구 테스트 후에 발생하는 위상차 값의 변화율을 측정하여 평가하였다. 구체적으로는 광학 필터를 가로 및 세로의 길이가 10 cm이 되도록 재단한 후에 점착제층을 매개로 유리 기판에 부착하고, 내열 조건인 80℃에서 100시간 또는 250시간 동안 방치한 후, 상기 내열 조건에 방치되기 전의 액정층의 위상차 수치(초기 Rin) 대비 방치 후의 위상차 수치(내열 후 Rin)의 변화량을 백분율로 환산하여 하기 표 1에 기재하였다. 상기에서 위상차 수치는, Axomatrix사의 Axoscan을 이용하여 제조사의 매뉴얼에 따라서 550 nm의 파장에서 측정하였다. 평가의 기준은 하기와 같다.
<평가 기준>
O: 내열 조건에서 100 시간 및 250 시간 방치 후의 위상차 수치의 변화량이 모두 8% 미만인 경우
X: 내열 조건에서 100 시간 및 250 시간 방치 후의 위상차 수치의 변화량이 어느 하나의 경우이든 8% 이상인 경우
4. 치수 안정성의 평가
치수 안정성은, 제조된 광학 필터를 약 25℃의 온도 및 약 50%의 상대 습도의 조건에서 약 10일간 보관한 후에 스트라이프 형상으로 형성되어 있는 제 1 또는 제 2 영역의 직진도를 측정하여 평가하였다. 직진도는 스트라이프 형상의 제 1 및 제 2 영역이 연장되는 방향에서의 좌우 대비 상기 스트라이프 형상이 벗어난 편차이고, 도 4에서와 같이 기재층(101)상에 형성된 스트라이프 형상의 제 1 또는 제 2 영역(A 또는 B)에 대하여 도면에서 a, b 및 c로 표시된 길이를 측정하여 하기 수식 1로 계산할 수 있다. 직진도가 높을수록 벗어난 정도가 높고, 따라서 치수 안정성이 낮은 것을 의미한다. 직진도는 동일한 광학 필터 30개에 대하여 측정하고, 그 결과의 평균치, 최대치, 최소치 및 표준 편차를 각각 계산하였다.
[수식 1]
직진도 = {(a+b)/2} - c
실시예 1.
기재층으로서 가로 방향(MD)에서의 탄성률이 25℃에서 약 2293 MPa이고, 60℃에서 약 2165 MPa이며, 열팽창 계수가 약 65 ppm/K이고, 세로 방향(TD)에서의 탄성률이 25℃에서 약 3061 MPa이고, 60℃에서 약 2670 MPa이며, 열팽창 계수가 약 25 ppm/K인 TAC(Triacetyl cellulose) 필름을 사용하여 광학 필터를 제조하였다. 상기 기재층상에 광배향층 형성용 조성물을 건조 후의 두께가 약 1,000 Å이 되도록 코팅하고, 80℃의 오븐에서 2 분 동안 건조시켰다. 광배향층 형성용 조성물로는, 하기 화학식 3의 신나메이트기를 갖는 폴리노르보넨(분자량(Mw) = 150,000) 및 아크릴 단량체의 혼합물을 광개시제(Igacure 907)와 혼합하고, 다시 그 혼합물을 톨루엔 용매에 폴리노르보넨의 고형분 농도가 2 wt%가 되도록 용해시켜 제조한 조성물을 사용하였다(폴리노르보넨: 아크릴 단량체:광개시제 = 2:1:0.25(중량비)). 이어서, 상기 건조된 광배향층 형성용 조성물을 한국 특허출원 제2010-0009723호에 개시된 방법에 따라 배향 처리하여, 서로 다른 방향으로 배향된 제 1 및 제 2 배향 영역을 포함하는 광배향층을 형성하였다. 상기 제 1 및 제 2 배향 영역은 도 2와 같이 스트라이프 형상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되게 하였고, 상기 스트라이프 형상이 연장되는 방향(도 2의 D)은 기재층의 가로 방향(MD)과 나란하게 형성되도록 하였다. 구체적으로는 상기 건조된 광배향층 형성용 조성물의 상부에 폭이 약 450 ㎛인 스트라이프 형상의 광투과부 및 광차단부가 상하 및 좌우로 교대로 형성되어 있는 패턴 마스크를 위치시키고, 또한 상기 패턴 마스크의 상부에는 각각 서로 다른 편광을 투과시키는 두개의 영역이 형성된 편광판을 위치시켰다. 그 후, 상기 광배향층이 형성되어 있는 기재층을를 약 3 m/min의 속도로 이동시키면서, 상기 편광판 및 패턴 마스크를 매개로 광배향층 형성용 조성물에 자외선(300 mW/cm2)을 약 30초 동안 조사하여 배향 처리를 수행하였다. 이어서, 배향 처리된 배향층 상에 액정층을 형성하였다. 액정 조성물로서 하기 화학식 A로 표시되는 다관능성 중합성 액정 화합물 70 중량부 및 하기 화학식 B로 표시되는 단관능성 중합성 액정 화합물 30 중량부를 포함하고, 적정량의 광개시제를 포함하는 액정 조성물을 약 1 ㎛ 의 건조 두께가 되도록 도포하고, 하부의 배향층에 배향에 따라 배향시킨 후에, 자외선(300mW/cm2)을 약 10초 동안 조사하여 가교 및 중합시켜, 하부 광배향층의 배향에 따라서 서로 직교하는 광축을 가지는 제 1 및 제 2 영역이 형성되어 있는 액정층을 형성하였다. 상기 액정층에서 지상축 방향의 굴절률과 진상축 방향의 굴절률의 차이는 약 0.125였다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2012006243-appb-I000003
[화학식 A]
Figure PCTKR2012006243-appb-I000004
[화학식 B]
Figure PCTKR2012006243-appb-I000005
실시예 2.
액정 조성물로서 화학식 A의 액정 화합물 55 중량부 및 화학식 B의 액정 화합물 45 중량부를 포함하는 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 필터를 제조하였다.
실시예 3.
기재층으로서 가로 방향(MD)에서의 탄성률이 25℃에서 약 2592 MPa이고, 60℃에서 약 2100 MPa이며, 열팽창 계수가 약 53 ppm/K이고, 세로 방향(TD)에서의 탄성률이 25℃에서 약 2556 MPa이고, 60℃에서 약 2124 MPa이며, 열팽창 계수가 약 48 ppm/K인 TAC(Triacetyl cellulose) 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 필터를 제조하였다.
실시예 4.
액정 조성물로서 화학식 A의 액정 화합물 55 중량부 및 화학식 B의 액정 화합물 45 중량부를 포함하는 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방식으로 광학 필터를 제조하였다.
비교예 1.
기재층으로서 가로 방향(MD)에서의 탄성률이 25℃에서 약 2946 MPa이고, 60℃에서 약 2506 MPa이며, 열팽창 계수가 약 62 ppm/K이고, 세로 방향(TD)에서의 탄성률이 25℃에서 약 2219 MPa이고, 60℃에서 약 1862 MPa이며, 열팽창 계수가 약 63 ppm/K인 TAC(Triacetyl cellulose) 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 필터를 제조하였다.
실시예 및 비교예의 광학 소자에 대하여 상기 기술한 방법으로 평가한 물성을 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
실시예 비교예
1 2 3 4 1
액정층내구성 ○ ○ ○ ○ ○
Rin 변화율 초기 Rin 125.4 120.7 125.4 120.7 125.4
내열 후 Rin 119.7 114.1 119.7 114.1 119.7
변화율(%) 4.5 5.5 4.5 5.5 4.5
직진도 평균 -0.005 -0.005 -0.002 -0.002 -0.002
최대값 0.009 0.009 0.020 0.020 0.074
최소값 -0.016 -0.016 -0.030 -0.030 -0.075
표준 편차 0.008 0.008 0.012 0.012 0.039
Rin: 위상차 수치(단위: nm)직진도 단위: mm

Claims (19)

  1. 면상의 제 1 방향에서의 탄성률과 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 탄성률이 서로 상이한 기재층; 및 입사광을 서로 편광 상태가 상이한 2종 이상의 광으로 분할할 수 있는 제 1 및 제 2 영역이 형성되어 있고, 상기 제 1 및 제 2 영역은 상기 제 1 및 제 2 방향 중에서 탄성률이 작은 방향과 평행한 방향으로 연장하는 스트라이프 형상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되어 있는 편광 조절층을 포함하는 광학 필터.
  2. 제 1 항에 있어서, 기재층의 제 1 방향에서의 탄성률이 제 2 방향에서의 탄성률에 비해 작으며, 상기 제 1 방향에서의 탄성률은 25℃에서 1,500 MPa 내지 4,000 MPa인 광학 필터.
  3. 제 2 항에 있어서, 기재층의 제 2 방향에서의 탄성률은 25℃에서 2,000 MPa 내지 5,000 MPa인 광학 필터.
  4. 제 2 항에 있어서, 제 1 방향에서의 25℃에서의 탄성률(ML)과 제 2 방향에서의 25℃에서의 탄성률(MH)의 비율(MH/ML)이 1을 초과하고, 또한 5 이하인 광학 필터.
  5. 제 1 항에 있어서, 기재층의 제 1 방향에서의 탄성률이 제 2 방향에서의 탄성률에 비해 작으며, 상기 제 1 방향에서의 탄성률은 60℃에서 1,400 MPa 내지 3,900 MPa인 광학 필터.
  6. 제 5 항에 있어서, 기재층의 제 2 방향에서의 탄성률은 60℃에서 1,900 MPa 내지 4,400 MPa인 광학 필터.
  7. 제 5 항에 있어서, 제 1 방향에서의 60℃에서의 탄성률(ML)과 제 2 방향에서의 60℃에서의 탄성률(MH)의 비율(MH/ML)이 1을 초과하고, 또한 5 이하인 광학 필터.
  8. 제 1 항에 있어서, 편광 조절층은 하기 일반식 1의 조건을 만족하는 액정층인 광학 필터:
    [일반식 1]
    X < 8%
    상기 일반식 1에서 X는 상기 액정층의 초기 위상차 수치 대비 상기 광학 필터를 80℃에서 100시간 방치한 후의 상기 액정층의 위상차 수치의 변화량의 절대값의 백분율이다.
  9. 제 1 항에 있어서, 편광 조절층은, 다관능성 중합성 액정 화합물 및 상기 다관능성 중합성 화합물 100 중량부 대비 0 중량부를 초과하고, 또한 100 중량부 이하의 단관능성 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정층인 광학 필터.
  10. 제 9 항에 있어서, 액정 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 광학 필터:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2012006243-appb-I000006
    상기 화학식 1에서 A는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R1 내지 R10은, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기, -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이거나, R1 내지 R5 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍 또는 R6 내지 R10 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하되, R1 내지 R10 중 적어도 하나는 -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이거나, R1 내지 R5 중 인접하는 2개의 치환기 또는 R6 내지 R10 중 인접하는 2개의 치환기의 적어도 하나의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기이다:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2012006243-appb-I000007
    상기 화학식 2에서 B는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R11 내지 R15는, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기 또는 -O-Q-P이거나, R11 내지 R15 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하되, R11 내지 R15 중 적어도 하나는 -O-Q-P이거나, R11 내지 R15 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기이다.
  11. 제 9 항에 있어서, 중합성 액정 화합물은 수평 배향된 상태로 액정층에 포함되어 있는 광학 필터.
  12. 제 1 항에 있어서, 편광 조절층은 면내 지상축 방향의 굴절률과 면내 진상축 방향의 굴절률의 차이가 0.05 내지 0.2이고, 두께가 0.5 ㎛ 내지 2.0 ㎛인 액정층인 광학 필터
  13. 면상의 제 1 방향에서의 열 팽창 계수와 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 열 팽창 계수가 서로 상이한 기재층; 및 입사광을 서로 편광 상태가 상이한 2종 이상의 광으로 분할할 수 있는 제 1 및 제 2 영역이 형성되어 있고, 상기 제 1 및 제 2 영역은 상기 제 1 및 제 2 방향 중에서 열 팽창 계수가 큰 방향과 평행한 방향으로 연장하는 스트라이프 형상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되어 있는 편광 조절층을 포함하는 광학 필터.
  14. 제 1 항에 있어서, 기재층의 제 1 방향에서의 열팽창 계수가 제 2 방향에서의 열팽창 계수에 비해 크며, 상기 제 1 방향에서의 열팽창 계수가 35 ppm/K 내지 80 ppm/K인 광학 필터.
  15. 제 14 항에 있어서, 기재층의 제 2 방향에서의 열팽창 계수는 10 MPa 내지 65 MPa인 광학 필터.
  16. 제 14 항에 있어서, 제 1 방향에서의 기재층의 열팽창 계수(CH) 및 제 2 방향에서의 기재층의 열팽창 계수(CL)의 비율(CH/CL)은 1을 초과하고, 또한 5 이하인 광학 필터.
  17. 면상의 제 1 방향에서의 열 팽창 계수 및 탄성률이 각각 상기 제 1 방향에 수직하는 면상의 제 2 방향에서의 열 팽창 계수 및 탄성률과 상이하며, 상기 제 1 방향이 제 2 방향에 비하여 낮은 탄성률과 제 2 방향에 비하여 높은 열팽창 계수를 가지는 기재층; 및 입사광을 서로 편광 상태가 상이한 2종 이상의 광으로 분할할 수 있는 제 1 및 제 2 영역이 형성되어 있고, 상기 제 1 및 제 2 영역은 상기 제 1 방향과 평행한 방향으로 연장하는 스트라이프 형상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되어 있는 편광 조절층을 포함하는 광학 필터.
  18. 제 1 항의 광학 필터를 포함하는 표시 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 좌안용 영상 신호와 우안용 영상 신호를 생성할 수 있는 표시 소자를 추가로 포함하고, 광학 필터는 편광 조절층의 제 1 및 제 2 영역 중 어느 하나의 영역은 상기 좌안용 영상이 투과될 수 있고, 다른 하나의 영역은 상기 우안용 영상이 투과될 수 있도록, 상기 표시 소자 상에 배치되어 있는 표시 장치.
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