WO2016167405A1 - 광학 필름, 이를 포함하는 표시 장치 및 광학 필름의 제조방법 - Google Patents

광학 필름, 이를 포함하는 표시 장치 및 광학 필름의 제조방법 Download PDF

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WO2016167405A1
WO2016167405A1 PCT/KR2015/005367 KR2015005367W WO2016167405A1 WO 2016167405 A1 WO2016167405 A1 WO 2016167405A1 KR 2015005367 W KR2015005367 W KR 2015005367W WO 2016167405 A1 WO2016167405 A1 WO 2016167405A1
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film
optical film
range
stretching
polarizer
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PCT/KR2015/005367
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박기호
김종훈
송이화
이배욱
이정규
정오영
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삼성에스디아이 주식회사
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    • B32B23/08—Layered products comprising a layer of cellulosic plastic substances, i.e. substances obtained by chemical modification of cellulose, e.g. cellulose ethers, cellulose esters, viscose comprising such cellulosic plastic substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors

Definitions

  • the present invention relates to an optical film, a display device including the same, and a manufacturing method of the optical film.
  • Polarizing plates are used inside and outside the liquid crystal cell for the purpose of controlling the vibration direction of light in order to visualize the display pattern of the liquid crystal display device.
  • Applications of liquid crystal display devices range from small devices in the early stages of development to notebook computers, liquid crystal monitors, liquid crystal color projectors, liquid crystal televisions, in-vehicle navigation systems, personal phones, and measuring devices used indoors and outdoors. It is shown. In particular, among the field of application of the liquid crystal display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, etc. often use a high brightness backlight.
  • the polarizer used for a polarizing plate also came to require thickness reduction more than a conventional product.
  • an object of the present invention is to provide a thin optical film including a polarizer having excellent optical characteristics as described above and a display device including the same.
  • Optical film according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is formed on at least one surface of the polarizer and the polarizer, and comprises a protective film containing a cellulose-based resin, the Nz value of the protective film is -0.5 To 1.5 It can be a range.
  • the protective film may include iodine in the range of 0.1g / 100cm 2 or less.
  • the protective film may include an additive or a plasticizer.
  • the protective film may include the additive or plasticizer in the range of more than 0% by weight to 10% by weight or less.
  • the thickness of the polarizer may be in the range of 1 to 10 ⁇ m.
  • a liquid crystal cell a backlight unit, a lower polarizer disposed between the liquid crystal cell and the backlight unit, and an upper polarizer disposed on a viewing side of the liquid crystal cell are provided. It includes, and the upper polarizing plate may include the optical film.
  • a protective film containing a cellulose-based resin in the optical film, the Nz value is in the range of -0.5 to 1.5 may be located on the viewing side of the upper polarizing plate.
  • Method for manufacturing an optical film according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is to provide a laminated film laminated a resin layer containing a polyvinyl alcohol-based resin on at least one side of the base film containing a cellulose-based resin Step, dyeing the laminated film with a dichroic dye, and stretching the laminated film, the base film may include an additive or a plasticizer.
  • the laminated film may be formed by coating a solution containing a polyvinyl alcohol-based resin on the base film.
  • the additive may include a diene rubber, an olefin rubber or a polyurethane resin.
  • the plasticizer may include tricresyl phosphate, dibutyl phthalate or octyl phthalate.
  • the glass transition temperature of the base film may be in the range of 50 °C to 250 °C.
  • the method may further include a swelling step for softening the molecular chain of the resin layer including the polyvinyl alcohol-based resin, and the swelling degree of the base film in the swelling step may be in a range of 100 to 300.
  • the stretching may be performed by wet stretching, and the stretching ratio of the stretching may be in a range of 1: 4 to 1: 7.
  • the stretching step may be performed by the stretching ratio of 1: 1.01 to 1: 6.99 After performing dry stretching in the range, it may comprise performing wet stretching in the range of draw ratio 1: 6.99 to 1: 1.01.
  • the optical film of this invention contains the polarizer which is thin and excellent in an optical characteristic.
  • the display device of this invention is excellent in an optical characteristic including the said optical film.
  • the optical film manufacturing method of the present invention can use the base film used in the stretching process of the polarizer as a protective film as it is, the manufacturing process is simplified and easy.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an optical film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an optical film according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an optical film according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a liquid crystal cell of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic process flowchart of an optical film manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • references to elements or layers "on" other elements or layers include all instances where another layer or other element is directly over or in the middle of another element. Like reference numerals refer to like elements throughout.
  • first, second, etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, of course, the first component mentioned below may be a second component within the technical spirit of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an optical film according to an embodiment of the present invention.
  • the optical film 10 may include a polarizer 100 and a protective film 110 formed on at least one surface of the polarizer 100.
  • the protective film 110 may include a cellulose-based resin.
  • the protective film 110 may include a resin such as triacetyl cellulose and diacetyl cellulose.
  • the Nz value of the protective film 110 may have a range of -0.5 to 1.5.
  • Nz R th / Re
  • R th means the thickness direction retardation
  • Re means the in-plane retardation.
  • the in-plane retardation Re and the thickness direction retardation R th may be defined as in Equations 1 and 2 below, and the retardation value may be defined as a positive value as an absolute value.
  • nx is the refractive index in the slow axis direction in the film plane
  • ny is the refractive index in the fast axis direction in
  • nz is the refractive index in the thickness direction
  • d is the thickness of the optical film.
  • the slow axis may be defined as a direction in which the in-plane refractive index of the protective film is maximum
  • the fast axis may be defined as a direction perpendicular to the slow axis in the plane.
  • the thickness of the polarizer 110 may be appropriately adjusted depending on the conditions of the device to be applied, but non-limiting examples may be in the range of 0.5 ⁇ m to 15 ⁇ m or 1 ⁇ m to 10 ⁇ m. When the thickness of the polarizer 110 is 0.5 ⁇ m or more, the process may be thinner, and when it is 15 ⁇ m or less, it may be applied to a thin film device or the like.
  • the polarizer 110 may be used without limitation as long as it is a material having a polarizing function.
  • the polarizer 110 may include a polyvinyl alcohol (PVA) -based resin containing a dichroic material.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • it may further contain a suitable additive.
  • the additives include a surfactant and an antioxidant, but are not limited thereto.
  • the polarizer 110 may be a uniaxially or biaxially stretched film.
  • the stretched polarizer may realize retardation characteristics when adhered to the liquid crystal cell.
  • dichroic materials include, but are not limited to, iodine, dyes, pigments and mixtures thereof.
  • the polyvinyl alcohol-based resin can generally be obtained by saponifying a polyvinyl acetate-based resin.
  • the polyvinyl alcohol-based resin generally may have a saponification degree in a range of 85 mol% to 100 mol%, and a polymerization degree in a range of 1,000 to 10,000, but is not limited thereto.
  • Non-limiting examples of the polyvinyl alcohol-based resins include polyvinyl alcohol or ethylene-vinyl alcohol copolymers.
  • the protective film 110 may have a thickness in the range of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m. In the above range, the polarizer 100 may be laminated and used as a polarizer. In an exemplary embodiment, the protective film 110 may have a thickness in the range of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m, respectively, as thinning is required.
  • the protective film 110 contains iodine of 0.1 g / 100 cm 2 or less It may be included in the range, for example, may be included in the range of more than 0g / 100cm 2 to 0.1g / 100cm 2 or less. In other words, iodine may be included in the protective film 110 in the range of 0.1g or less in the unit area of 10cm ⁇ 10cm, or in the range of more than 0g to 0.1g or less. In the above range, the base film itself used during the stretching process can be used as a polarizer protective film.
  • the protective film 110 may be used as a protective film of the polarizer while showing excellent light transmittance.
  • the protective film 110 of the present invention is used as a protective film without separating and discarding the substrate film itself used in the stretching process of the polarizer, it can be used as a polarizer protective film in the range of the iodine content. .
  • the protective film may comprise an additive or a plasticizer.
  • the additive may include a diene-based rubber, an olefin rubber or a polyurethane resin, and the plasticizer may include, but is not limited to, tricresyl phosphate, dibutyl phthalate or octyl phthalate.
  • the additive may be included in the protective film 110 in the range of 50% by weight or less, for example, may be included in the range of more than 0% by weight to 10% by weight or less. In the above range, the base film used as the protective film 110 in the manufacturing process of the optical film can be easily stretched with the polarizer, and the protective film 110 has a high light transmittance even after stretching to prevent crystallization by stretching. You can do that.
  • the plasticizer may be included in the protective film 110 in the range of 10% by weight or less, for example, may be included in the range of more than 0% by weight to 10% by weight or less. In the above range, the base film used as the protective film 110 in the manufacturing process of the optical film can be easily stretched with the polarizer, and the protective film 110 has a high light transmittance even after stretching to prevent crystallization by stretching. You can do that.
  • the additive When the additive is included in the cellulose-based resin forming the protective film 110, in stretching the laminated film in which the protective film and the polarizer are to be described later, it may be easily stretched.
  • the plasticizer may be included in the cellulose-based resin forming the protective film 110, so that the plasticizer may be easily stretched when the protective film and the polarizer are laminated to the laminated film.
  • FIGS 2 and 3 are cross-sectional views of optical films according to another embodiment of the present invention.
  • the polarizer 100 and the upper protective film 111 may be attached to the optical film 11 with the adhesive 121 interposed therebetween, and the polarizer 100.
  • the protection film 112 of the lower side may be attached in the state through which the adhesive agent 122 was interposed below. That is, the optical film 11 may be in a state in which the protective films 111 and 112 are laminated on both surfaces of the polarizer 100 with the adhesives 121 and 122 interposed therebetween.
  • the polarizer 101 may be formed on one surface of the protective film 113 without using an adhesive as shown in FIG. 2.
  • the polarizer may be formed by coating a solution including a polyvinyl alcohol-based resin on a protective film, whereby the protective film 113 may be formed as shown in FIG. 3 without using a separate adhesive.
  • the polarizer 101 may be formed on one surface thereof.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal cell included in the liquid crystal display.
  • the liquid crystal display device 1 may include a lower polarizer plate disposed between the liquid crystal cell 200, the backlight unit 300, the liquid crystal cell 200, and the backlight unit 300. 20) and the upper polarizing plate 10 disposed on the viewing side of the liquid crystal cell 200, the upper polarizing plate 10 includes the above-described cellulose-based resin, the protective film Nz value has a specific range It may include an optical film comprising a.
  • the liquid crystal cell 200 includes a liquid crystal panel including a liquid crystal layer 220 encapsulated between the first substrate 210, the second substrate 230, the first substrate 210, and the second substrate 230.
  • the upper polarizer 10 may be stacked on one surface (upper surface) of the first substrate 210.
  • the upper polarizer 10 may be composed of the optical film 100 of the present invention.
  • a protective film including the above-described cellulose-based resin and having a specific range of Nz values may be disposed on the upper surface of the upper polarizer 10, that is, the viewer side.
  • the lower polarizer 20 may be stacked on the lower surface of the second substrate 230, and when the two polarizers 10 and 20 are positioned above and below the liquid crystal cell 200, the transmission axes of the polarizers of the respective polarizers are mutually different. It can be orthogonal or parallel.
  • the first substrate 210 may be a color filter CF substrate.
  • a black matrix for preventing light leakage and a color filter of red, green, and blue, and transparent such as ITO or IZO may be disposed on a lower surface of a substrate made of a transparent insulating material such as glass or plastic.
  • the common electrode which is an electric field generating electrode formed of a conductive oxide, may be included.
  • the second substrate 230 may be a thin film transistor (TFT) substrate.
  • TFT thin film transistor
  • a thin film transistor including a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor layer, an ohmic contact layer, and a source / drain electrode on a substrate made of a transparent insulating material such as glass or plastic, and an ITO.
  • a pixel electrode which is an electric field generating electrode formed of a transparent conductive oxide such as IZO.
  • Plastic substrates that can be used for the first substrate 210 and the second substrate 230 include polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyimide (PI), polyethylene naphthalate (PEN), and polyether (PES) that can be used for displays. It may be a plastic substrate such as sulfone), PAR (polyarylate) and COC (cycloolefin copolymer), but the present invention is not limited thereto.
  • the first substrate 210 and the second substrate 230 may be made of a flexible material.
  • the liquid crystal layer 220 may be a twisted nematic (TN) mode, a vertical alignment (VA) mode, a horizontal alignment (IPS, FFS) mode, or the like having positive dielectric anisotropy.
  • TN twisted nematic
  • VA vertical alignment
  • IPS horizontal alignment
  • FFS horizontal alignment
  • FIG. 5 the TN mode will be described as an example.
  • the liquid crystal of the liquid crystal layer 220 has a first long axis direction. It is arranged parallel to the surface of the substrate 210 and the second substrate 230, and has a 90 ° twisted structure in a spiral from the first substrate 210 to the second substrate 230.
  • the polarization of the linearly polarized light changes due to retardation due to the refractive anisotropy of the liquid crystal while passing through the liquid crystal layer 220.
  • the dielectric anisotropy ( ⁇ ) and chiral pitch of the liquid crystal and the thickness of the liquid crystal layer 220, that is, the cell gap are adjusted, the linearly polarized light direction of the light passing through the liquid crystal layer 220 is changed. Can be rotated 90 °.
  • the backlight unit 300 may generally include a light source, a light guide plate, a reflective film, and the like. According to the configuration of the backlight can be arbitrarily divided into a direct method, a side light method, a planar light source method.
  • FIG. 6 is a schematic process flowchart of an optical film manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • a method of manufacturing an optical film may include providing a laminated film in which a resin layer including a polyvinyl alcohol-based resin is laminated on at least one surface of a base film including a cellulose-based resin ( S10), dyeing the laminated film with a dichroic dye (S20) and stretching the laminated film (S30), the base film may include an additive or a plasticizer.
  • the base film may include a cellulose-based resin, and non-limiting examples may include a resin such as triacetyl cellulose, diacetyl cellulose.
  • the base film may include an additive or a plasticizer to lower the glass transition temperature of the cellulose-based resin, thereby enabling wet stretching at a low temperature, and preventing crystallization by stretching the base film.
  • the glass transition temperature of the base film may range from 50 ° C. to 250 ° C. Therefore, even after extending
  • the laminated film may be formed by laminating a polarizing film including a polyvinyl alcohol-based resin with an adhesive interposed on the base film.
  • the step of laminating (S10) may be laminating a polyvinyl alcohol-based film on both sides of the base film.
  • end curling and curling may be caused by shrinkage of the polyvinyl alcohol-based film due to the difference in coefficient of thermal expansion between the base film and the polyvinyl alcohol-based film. curl) may occur.
  • shrinkage forces act in opposite directions to cancel the force to control end curling and curling.
  • two optical films can be produced per one process, the process efficiency is excellent.
  • the laminated film in the step (S10) of providing a laminated film, may be formed by coating a solution containing a polyvinyl alcohol-based resin on the base film.
  • the laminated film can be provided without using a separate adhesive.
  • the drying process may be performed.
  • the drying temperature may be a temperature below the melting point and / or glass transition temperature of the base film and the polyvinyl alcohol-based film.
  • the dyeing step (S20) is a process of introducing iodine, a dye, a pigment, or a mixture thereof, which is a dichroic substance, into the polyvinyl alcohol-based film of the laminated film to adsorb them into the film.
  • the iodine, dye, or pigment molecules absorb light oscillating in the stretching direction of the polarizing film and transmit light oscillating in the vertical direction, thereby obtaining polarized light having a specific vibration direction.
  • the dyeing process can be achieved by impregnating the dichroic film in a dichroic material solution.
  • the temperature of the iodine solution may range from 20 ° C. to 50 ° C., and the impregnation time may range from 10 to 300 seconds.
  • an aqueous solution containing iodine (I 2 ) and iodine ions, for example, potassium iodide (KI) used as a dissolution aid may be used.
  • the concentration of iodine (I 2 ) may range from 0.01 to 0.5 weight percent based on the total weight of the aqueous solution
  • the concentration of potassium iodide (KI) may range from 0.01 to 12 weight percent based on the total weight of the aqueous solution.
  • the swelling step may be further included before performing the dyeing step (S20).
  • the swelling step may serve to soften the molecular chain of the polyvinyl alcohol-based film and relax the molecular chain, so that the dichroic material is homogeneously dyed into the polyvinyl alcohol-based film during the dyeing process so that staining does not occur.
  • the swelling degree of the polyvinyl alcohol-based film can be set to 100 to 300.
  • the swelling degree of a base film can be set to 1-100.
  • the polyvinyl alcohol-based film can be stretched to have an elongation of 1.0 to 6.0 times.
  • the swelling step can be performed by a dry method or a wet method. In an exemplary embodiment, it may be carried out by a wet method in a swelling bath containing swelling liquid.
  • the swelling temperature may vary depending on the film thickness, for example, may be in the range of 0 °C to 100 °C. Of course, in the case of the dry method can proceed at a higher temperature than the wet method.
  • a crosslinking process may be further included after the dyeing step (S20).
  • the dichroic substance molecules are dyed to the polyvinyl alcohol-based film in the dyeing step (S20), the dichroic molecules are adsorbed onto the polymer matrix of the polyvinyl alcohol-based film using boric acid, borate, or the like.
  • the crosslinking method include a deposition method in which a polyvinyl alcohol-based film is deposited by dipping a boric acid solution or the like, but is not limited thereto, and may be performed by a coating method or a spraying method for applying or spraying a solution to a film. It may be.
  • Stretching step (S30) may use a wet stretching method and / or dry stretching method common in the art.
  • Non-limiting examples of the dry stretching method include an inter-roll stretching method, a heating roll stretching method, a compression stretching method, a tenter stretching method, and the like.
  • Non-limiting examples include a tenter stretching method, an inter-roll stretching method, and the like.
  • stretching may be performed in alcohols, water or boric acid aqueous solution, and for example, a solvent such as methyl alcohol or propyl alcohol may be used, but is not limited thereto.
  • Stretching temperature and time can be suitably selected and used according to the material of a film, desired elongation rate, a usage method, etc.
  • the stretching step S30 may be uniaxial stretching or biaxial stretching.
  • biaxial stretching may be performed to manufacture a polarizing film adhered to a liquid crystal cell so as to realize retardation characteristics.
  • the total draw ratio of the draw step (S30) is from 1: 1 to 1: 7 It can be a range.
  • the stretching step S30 is performed after the dry stretching is performed in the range of the stretching ratio 1: 1.01 to 1: 6.99, and the stretching ratio 1: 6.99 to 1: 1.01.
  • Wet stretching can be performed in the range of.
  • the dyeing step (S20) and the stretching step (S30) does not always have to be the same order, and can be appropriately selected by the order according to the process equipment and equipment, in some cases, the stretching step (S30) is a dyeing process (S20) or may be performed simultaneously with the crosslinking process.
  • the stretching step S30 proceeds simultaneously with the dyeing step S20, the stretching step S30 may be performed in the iodine solution.
  • the stretching step (S30) may be carried out in an aqueous boric acid solution.
  • the hard coating layer may be coated on any one surface of the optical film.
  • the hard coating layer it is possible to improve the wet heat durability of the optical film, it is possible to prevent the dimensional change.
  • the base film itself can be used as a polarizer protective film, and the optical film containing the polarizer excellent in the optical characteristic can be manufactured.
  • a polyvinyl alcohol (PVA) film having a thickness of 20 ⁇ m is coated by laminating a PVA adhesive on one surface of a cellulose resin to which an olefinic rubber is added, and then dried at 70 ° C. for 3 minutes to obtain a laminated film.
  • the laminated film is stretched 2.5 times at room temperature for 95 seconds to undergo a swelling process.
  • the dyed laminated film is crosslinked by immersing at room temperature for 63 seconds in an aqueous solution containing 3% by weight of boric acid.
  • the laminated film is stretched so that the final stretching ratio is 5.6 times at 60 ° C. for about 105 seconds in an aqueous solution containing 3 wt% boric acid and 3 wt% KI.
  • the stretched laminated film was dried at 70 ° C. for 4 minutes to prepare an optical film having a polarizer having a thickness of 8 ⁇ m and a protective film formed on one surface of the polarizer.
  • An optical film was prepared in the same manner as in the above example except that no olefin rubber was added.
  • An optical film was prepared in the same manner as in the above example except that a polypropylene film was used.
  • Haze measured the Haze of the stretched film using a Haze meter (model: NDH 2000), the substrate adhesion was confirmed by peeling off the naked eye and the adhesion site whether the adhesion to the substrate well after stretching.
  • the stretchability is excellent, the Haze value is very low, the substrate adhesion is also excellent, without separating and discarding the substrate film itself used in the stretching process of the polarizer, It can be seen that the film itself can be used.
  • optical film including a polarizer having a thin film and excellent optical characteristics.
  • a display device excellent in optical characteristics can be provided.

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Abstract

광학필름, 이를 포함하는 표시 장치 및 광학필름의 제조방법이 제공된다. 광학필름은 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 형성되고, 셀룰로오스계 수지를 포함하는 보호 필름을 포함하며, 상기 보호 필름의 Nz값은 -0.5 내지 1.5의 범위일 수 있다.

Description

광학 필름, 이를 포함하는 표시 장치 및 광학 필름의 제조방법
본 발명은 광학 필름, 이를 포함하는 표시 장치 및 광학 필름의 제조방법에 관한 것이다.
편광판은 액정 표시 장치의 표시 패턴을 가시화하기 위하여, 광의 진동 방향을 제어하는 목적으로 액정 셀의 안팎에 사용되고 있다. 액정표시장치의 적용 분야가 개발 초기의 소형 기기로부터 최근에는 노트북 컴퓨터, 액정 모니터, 액정 컬러 프로젝터, 액정 텔레비전, 차량 탑재용 네비게이션 시스템, 퍼스널 폰 및 옥 내외에서 사용되는 계측 기기 등으로 폭 넓은 범위를 나타내고 있다. 특히, 액정표시장치의 적용 분야 중에서도 액정 모니터, 액정 텔레비전 등은 고휘도의 백라이트를 사용하는 경우가 많다.
최근, 표시 장치들의 박형화 추세에 따라, 내부 부품들도 박형화가 요구되고 있다. 따라서, 편광판에 사용되는 편광자도 종래 제품 이상으로 박형화가 요구되기에 이르렀다.
따라서, 박형화가 가능하면서도 광학 특성이 우수한 편광자를 포함하는 광학 필름 및 그 제조방법이 요구되고 있다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 광학 특성이 우수한 편광자를 포함하는 박형의 광학 필름 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 상기 광학 필름을 용이하게 제조하기 위한 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름은 편광자, 및 상기 편광자의 적어도 일면에 형성되고, 셀룰로오스계 수지를 포함하는 보호필름을 포함하며, 상기 보호필름의 Nz값은 -0.5 내지 1.5 범위일 수 있다.
또한, 상기 보호필름은 요오드를 0.1g/100㎠ 이하의 범위로 포함할 수 있다.
또한, 상기 보호필름은 첨가제 또는 가소제를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보호필름은 상기 첨가제 또는 가소제를 0중량% 초과 내지 10중량% 이하의 범위로 포함할 수 있다.
또한, 상기 편광자의 두께는 1 내지 10㎛ 의 범위일 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 셀, 백라이트 유닛, 상기 액정 셀과 상기 백라이트 유닛 사이에 배치되는 하부 편광판, 및 상기 액정 셀의 시인측에 배치되는 상부 편광판을 포함하고, 상부 편광판이 상기의 광학 필름을 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학 필름 중 셀룰로오스계 수지를 포함하고, Nz값이 -0.5 내지 1.5 범위인 보호 필름이 상기 상부 편광판의 시인측에 위치할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름의 제조방법은 셀룰로오스계 수지를 포함하는 기재 필름의 적어도 일면에 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 수지층이 적층된 합지 필름을 제공하는 단계, 상기 합지 필름을 이색성 색소로 염착하는 단계, 및 상기 합지 필름을 연신하는 단계를 포함하며, 상기 기재 필름은 첨가제 또는 가소제를 포함할 수 있다.
또한, 상기 합지 필름은 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 용액을 상기 기재 필름 상에 코팅하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 첨가제는 디엔(diene)계 고무, 올레핀 고무 또는 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가소제는 인산트리크레실, 프탈산디부틸 또는 프탈산옥틸을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기재 필름의 유리전이온도는 50 ℃내지 250℃의 범위일 수 있다.
또한, 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 수지층의 분자 사슬을 유연하게 하는 팽윤 단계를 더 포함하며, 팽윤 단계에서의 기재 필름의 팽윤도는 100 내지 300의 범위일 수 있다.
또한, 상기 연신하는 단계는 습식연신에 의해 수행되며, 상기 연신하는 단계의 연신 비율은 1:4 내지 1:7의 범위일 수 있다.
또한, 상기 연신하는 단계는 의해 연신 비율 1: 1.01 내지 1: 6.99의 범위로 건식연신을 수행된 후에, 연신 비율 1: 6.99 내지 1: 1.01의 범위로 습식연신을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 본 발명의 광학 필름은 박막이면서도 광학 특성이 우수한 편광자를 포함하고 있다.
또한, 본 발명의 표시 장치는 상기 광학 필름을 포함하여 광학 특성이 우수하다
또한, 본 발명의 광학 필름 제조방법은 편광자의 연신과정에서 사용되는 기재 필름을 그대로 보호 필름으로 이용할 수 있어, 제조공정이 단순화되고 용이하다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 필름을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 필름을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 셀을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름 제조방법의 개략적인 공정 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 제조 방법을 구성하는 단계들은 순차적 또는 연속적임을 명시하거나 다른 특별한 언급이 있는 경우가 아니면, 하나의 제조 방법을 구성하는 하나의 단계와 다른 단계가 명세서 상에 기술된 순서로 제한되어 해석되지 않는다. 따라서 당업자가 용이하게 이해될 수 있는 범위 내에서 제조 방법의 구성 단계의 순서를 변화시킬 수 있으며, 이 경우 그에 부수하는 당업자에게 자명한 변화는 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
광학 필름
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름(10)은 편광자(100) 및 편광자(100)의 적어도 일면에 형성되는 보호 필름(110)을 포함할 수 있다.
보호 필름(110)은 셀룰로오스계 수지를 포함할 수 있으며, 비제한적인 예로, 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스와 같은 수지를 포함할 수 있다. 또한, 보호 필름(110)의 Nz 값은 -0.5 내지 1.5의 범위를 가질 수 있다.
여기서, Nz = Rth/Re이며, Rth 는 두께 방향 위상차, Re는 면내 위상차를 뜻한다. 면내 위상차(Re) 및 두께방향 위상차(Rth)는 하기 식 1 및 2와 같이 정의 될 수 있으며, 상기 위상차 값은 절대값으로 양수로 정의할 수 있다.
Re = (nx-ny) × d 식 (1)
Rth = ((nx+ny)/2-nz) × d 식 (2)
상기 식에서 nx는 필름 면내의 지상축 방향의 굴절률이라 하고, ny는 내의 진상축 방향의 굴절률이라 하고, nz는 두께 방향의 굴절률이라 하고, d는 광학 필름의 두께라 한다. 또한, 상기 지상축은 보호 필름의 면내 굴절률이 최대가 되는 방향으로, 상기 진상축은 면내에서 상기 지상축에 수직인 방향으로 정의할 수 있다.
편광자(110)의 두께는 적용하는 장치의 조건에 따라 적절하게 조절이 가능하지만, 비제한적인 예로, 0.5 ㎛ 내지 15 ㎛ 범위 또는 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 범위일 수 있다. 편광자(110)의 두께가 0.5 ㎛ 이상인 경우에는 공정 상 박막화가 가능할 수 있고, 15 ㎛ 이하인 경우에는 박막 장치 등에 적용될 수 있다.
편광자(110)는 편광 기능을 가지는 물질이면 어느 것이나 제한 없이 사용이 가능하지만, 예를 들어, 이색성 물질을 함유하는 폴리비닐알코올(PVA)계 수지를 포함할 수 있다. 또한, 추가로 적당한 첨가제를 함유할 수도 있다. 상기 첨가제로의 예로, 계면 활성제나 산화 방지제를 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
편광자(110)는 일축 연신 또는 이축 연신된 필름일 수 있다. 연신된 편광자는, 액정 셀에 접착되는 경우, 위상차 특성을 구현할 수 있다.
상기 이색성 물질의 예로는 요오드, 염료, 안료 및 이들의 혼합물을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리비닐알코올계 수지는, 일반적으로는 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화함으로써 얻을 수 있다. 상기 폴리비닐알코올계 수지는 일반적으로 비누화도가 85 몰% 내지 100 몰% 범위일 수 있고, 중합도가 1,000 내지 10,000 범위일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 상기 폴리비닐알코올계 수지의 비제한적인 예로, 폴리비닐올코올 또는 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 들 수 있다.
보호 필름(110)은 1㎛ 내지 100㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위에서, 편광자(100)에 적층되어 편광판으로 사용할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 보호 필름(110)은 박형화의 요구로 각각 5㎛ 내지 30㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다.
보호 필름(110)은 요오드를 0.1g/100㎠ 이하의 범위로 포함할 수 있으며, 예를 들어, 0g/100㎠ 초과 내지 0.1g/100㎠ 이하의 범위로 포함할 수 있다. 다시 말하면, 요오드는 보호 필름(110) 내에서 10㎝ × 10㎝ 의 단위 면적 내에서 0.1g이하의 범위로 포함되거나, 0g 초과 내지 0.1g 이하의 범위로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 연신과정 중에 사용된 기재 필름 자체를 편광자 보호 필름으로 사용이 가능하다.
상기 범위에서 보호 필름(110)은 우수한 광투과율을 보이면서, 편광자의 보호 필름으로 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 보호 필름(110)은 편광자의 연신과정에서 사용되는 기재 필름 자체를 분리하여 폐기하지 않고, 보호 필름으로 사용하는 것으로, 상기 요오드 함량의 범위에서 편광자 보호필름으로 사용이 가능할 수 있다.
보호 필름은 첨가제 또는 가소제를 포함할 수 있다. 첨가제는 디엔(-diene)계 고무, 올레핀 고무 또는 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있으며, 가소제는 인산트리크레실, 프탈산디부틸 또는 프탈산옥틸을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 첨가제는 보호 필름(110) 내에서 50중량% 이하의 범위로 포함할 수 있으며, 예를 들어, 0중량% 초과 내지 10중량% 이하의 범위로 포함되어 있을 수 있다. 상기 범위에서 광학 필름의 제조과정에서 보호 필름(110)으로 사용되는 기재 필름이 편광자와 함께 쉽게 연신될 수 있도록 하며, 연신에 의한 결정화를 방지하여 연신 이후에도 보호 필름(110)이 높은 광 투과율을 가질 수 있도록 할 수 있다.
가소제는 보호 필름(110) 내에서 10중량% 이하의 범위로 포함할 수 있으며, 예를 들어, 0중량% 초과 내지 10중량% 이하의 범위로 포함되어 있을 수 있다. 상기 범위에서 광학 필름의 제조과정에서 보호 필름(110)으로 사용되는 기재 필름이 편광자와 함께 쉽게 연신될 수 있도록 하며, 연신에 의한 결정화를 방지하여 연신 이후에도 보호 필름(110)이 높은 광 투과율을 가질 수 있도록 할 수 있다.
상기 첨가제가 보호 필름(110)을 형성하는 셀룰로오스계 수지 내에 포함됨으로써, 후술할 보호 필름과 편광자가 합지된 합지 필름을 연신함에 있어, 용이하게 연신되도록 할 수 있다.
또한, 상기 가소제가 보호 필름(110)을 형성하는 셀룰로오스계 수지 내에 포함됨으로써, 후술할 보호 필름과 편광자가 합지된 합지 필름을 연신함에 있어, 용이하게 연신되도록 할 수 있다.
도 2 및 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 필름의 단면도가 도시되어 있다.
이하에서는 도 2 및 3을 참조하여 다른 실시예에 따른 광학 필름에 대해 설명하기로 하며, 상기에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대한 상세한 설명은 상기에서 이미 설명하였는바, 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 광학 필름(11)은 편광자(100)의 상측으로 접착제(121)를 개재한 상태로 편광자(100)와 상측의 보호 필름(111)이 부착되어 있을 수 있으며, 편광자(100)의 하측으로 접착제(122)를 개재한 상태로 하측의 보호 필름(112)이 부착되어 있을 수 있다. 즉, 광학 필름(11)은 편광자(100)의 양면에 접착제(121, 122)를 개재한 상태로 보호 필름(111, 112)이 합지된 상태일 수 있다.
도 3을 참조하면, 광학 필름(12)은 도 2와 같이 별도의 접착제를 사용하지 않고, 보호 필름(113)의 일면에 편광자(101)가 형성되어 있을 수 있다. 후술할 광학 필름의 제조방법에서 편광자는 보호 필름 상에 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 용액을 코팅하여 형성될 수 있으며, 이에 의해 별도의 접착제를 사용하지 않고 도 3과 같이 보호 필름(113)의 일면에 편광자(101)가 형성되어 있는 형태일 수 있다.
액정 표시 장치
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 5는 액정 표시 장치에 포함되는 액정 셀을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5을 도 1과 함께 참조하면, 액정 표시 장치(1)는 액정 셀(200), 백라이트 유닛(300), 액정 셀(200)과 백라이트 유닛(300) 사이에 배치되는 하부 편광판(20) 및 액정 셀(200)의 시인측에 배치되는 상부 편광판(10)을 포함할 수 있으며, 상부 편광판(10)은 상기에서 설명한 셀룰로오스계 수지를 포함하고, Nz값이 특정 범위를 가지는 보호 필름을 포함하는 광학 필름을 포함할 수 있다.
액정 셀(200)은 제1 기판(210), 제2 기판(230), 제1 기판(210) 및 제2 기판(230) 사이에 봉입된 액정층(220)을 포함하는 액정 패널을 포함하며, 제1 기판(210)의 일면(상부면)에 상부 편광판(10)이 적층될 수 있다. 상부 편광판(10)은 본 발명의 광학 필름(100)으로 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 설명한 셀룰로오스계 수지를 포함하고, Nz 값이 특정 범위를 가지는 보호 필름이 상부 편광판(10)의 상부면, 즉 시인측에 배치될 수 있다.
제2 기판(230)의 하부면에도 하부 편광판(20)이 적층될 수 있고, 액정 셀(200)의 상하로 두 개의 편광판(10, 20)이 위치하는 경우, 각 편광판의 편광자의 투과축은 서로 직교 또는 평행일 수 있다.
제1 기판(210)은 컬러 필터(CF) 기판일 수 있다. 도 5에는 구체적으로 도시하지 않았지만, 예를 들면, 유리 또는 플라스틱 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 기재의 아래 면에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스와 적, 녹, 청의 컬러 필터 및 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전성 산화물로 형성되어 있는 전기장 생성 전극인 공통 전극을 포함할 수 있다.
제2 기판(230)은 TFT(Thin Film Transistor) 기판일 수 있다. 도 5에는 구체적으로 도시하지 않았지만, 예를 들면, 유리 또는 플라스틱 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 기재 위에 게이트 전극, 게이트 절연막, 반도체층, 저항성 접촉층 및 소스/드레인 전극으로 구성되는 박막 트랜지스터, 및 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전성 산화물로 형성되어 있는 전기장 생성 전극인 화소 전극을 포함할 수 있다.
제1 기판(210) 및 제2 기판(230)에 사용될 수 있는 플라스틱 기판은 디스플레이에 사용될 수 있는 PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyether sulfone), PAR(polyarylate) 및 COC(cycloolefin copolymer) 등의 플라스틱 기판일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 제1 기판(210) 및 제2 기판(230)은 플렉서블(flexible)한 물질로 이루어질 수 있다.
액정층(220)은 양의 유전율 이방성을 가지는 트위스티드 네마틱(twisted nematic; TN) 모드, 수직 배향(VA) 모드 또는 수평 배향(IPS, FFS) 모드 등일 수 있다. 도 5에서는 TN 모드를 예로 설명한다.
상기 화소 전극과 공통 전극, 즉 전기장 생성 전극 사이에 전압차가 없어서 액정층(220)에 전기장이 걸리지 않을 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 액정층(220)의 액정은 그 장축 방향이 제1 기판(210) 및 제2 기판(230)의 표면에 평행하게 배열되어 있으며, 제1 기판(210)으로부터 제2 기판(230)에 이르기까지 나선상으로 90 °비틀린 구조를 가진다.
선편광된 빛의 편광은 액정층(220)을 통과하면서 액정의 굴절율 이방성으로 인한 지연(retardation)에 의하여 변화한다. 액정의 유전율 이방성(△ε) 및 카이랄 피치(chiral pitch)나 액정층(220)의 두께, 즉 셀 갭(cell gap) 등을 조절하면, 액정층(220)을 통과한 빛의 선편광 방향이 90°회전하도록 만들 수 있다.
백라이트 유닛(300)은 일반적으로 광원, 도광판 및 반사막 등을 포함할 수 있다. 백라이트의 구성에 따라 직하 방식, 사이드 라이트 방식, 면 형상 광원 방식 등으로 임의로 구분할 수 있다.
광학 필름 제조방법
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름 제조방법의 개략적인 공정 순서도이다.
도 6를 도 1 및 3과 함께 참조하면, 광학 필름의 제조방법은 셀룰로오스계 수지를 포함하는 기재 필름의 적어도 일면에 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 수지층이 적층된 합지 필름을 제공하는 단계(S10), 상기 합지 필름을 이색성 색소로 염착하는 단계(S20) 및 상기 합지 필름을 연신하는 단계(S30)를 포함할 수 있으며, 상기 기재 필름은 첨가제 또는 가소제를 포함할 수 있다.
상기 기재 필름은 셀룰로오스계 수지를 포함할 수 있으며, 비제한적인 예로, 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스와 같은 수지를 포함할 수 있다.
또한, 기재 필름은 첨가제 또는 가소제를 포함함으로써, 셀룰로오스계 수지의 유리전이온도를 낮출 수 있으며, 이에 의해 저온에서의 습식연신이 가능하도록 할 수 있으며, 기재 필름의 연신에 의한 결정화를 방지할 수 있다. 예시적인 실시예로 기재 필름의 유리전이온도는 50 ℃ 내지 250 ℃의 범위일 수 있다. 따라서, 연신 후에도 기재 필름의 투과율이 높고 두께 방향의 위상차 변화를 최소화할 수 있으며, 이에 의해 기재 필름이 편광자 보호 필름으로서 사용 가능하도록 할 수 있다.
합지 필름을 제공하는 단계(S10)에서 합지 필름은 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 편광 필름을 상기 기재 필름 상에 접착제를 개재한 상태로 합지하여 형성할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 합지하는 단계(S10)는 상기 기재 필름의 양면에 폴리비닐알코올계 필름을 합지할 수 있다. 상기 기재 필름의 일면에 폴리비닐알코올계 필름을 합지하여 염착 및 연신하는 경우, 상기 기재 필름과 폴리비닐알코올계 필름 사이의 열팽창 계수 차이로 인한 폴리비닐알코올계 필름의 수축력에 의해 단부 말림 및 컬(curl)이 발생할 수 있다. 기재 필름의 양면에 폴리비닐알코올계 필름을 합지하여 염착 및 연신하는 경우에는 수축력이 서로 반대 방향으로 작용하여 힘이 상쇄되어 단부 말림 및 컬의 발생을 제어할 수 있다. 또한, 1 공정당 2매의 광학 필름을 제조할 수 있으므로 공정 효율성이 우수하다.
다른 예시적인 실시예에서, 합지 필름을 제공하는 단계(S10)에서 합지 필름은 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 용액을 상기 기재 필름 상에 코팅하여 형성할 수도 있다. 이 경우, 별도의 접착제를 사용하지 않으면서 합지 필름을 제공할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 합지하는 단계(S10) 이후에, 건조 과정을 거칠 수 있다. 건조 온도는 상기 기재 필름 및 폴리비닐알코올계 필름의 용융점 및/또는 유리전이온도 이하의 온도일 수 있다.
염착하는 단계(S20)는 상기 합지 필름의 폴리비닐알코올계 필름에 이색성을 나타내는 물질인 요오드, 염료, 안료 또는 이들의 혼합물을 도입하여 이들을 필름 내부에 흡착시키는 공정이다. 상기 요오드, 염료 또는 안료 분자는 편광 필름의 연신 방향으로 진동하는 빛은 흡수하고, 수직 방향으로 진동하는 빛은 투과시킴으로써, 특정한 진동 방향을 갖는 편광을 얻을 수 있도록 한다.
염착 공정은 합지 필름을 이색성 물질 용액에 함침시킴으로써 이루어질 수 있다. 상기 이색성 물질이 요오드인 경우를 예를 들어 설명하면, 요오드 용액의 온도는 20 ℃ 내지 50 ℃ 범위이고, 함침 시간은 10 내지 300초 범위일 수 있다. 상기 요오드 용액으로 요오드 수용액을 사용하는 경우, 요오드(I2)와 요오드 이온, 예를 들어 용해 보조제로 사용되는 요오드화 칼륨(KI) 등을 함유하는 수용액을 사용할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 요오드(I2)의 농도는 수용액 전체 중량을 기준으로 0.01 내지 0.5 중량% 범위이고, 요오드화 칼륨(KI)의 농도는 수용액 전체 중량을 기준으로 0.01 내지 12 중량% 범위일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 염착 단계(S20)를 수행하기 전에 팽윤 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 팽윤 단계는 폴리비닐알코올계 필름의 분자 사슬을 유연하게 하고 분자 사슬을 이완시킴으로써, 염착 공정 시 이색성 물질이 폴리비닐알코올계 필름 내부로 균질하게 염착되어 얼룩이 발생되지 않도록 해주는 역할을 할 수 있다.
폴리비닐알코올계 필름의 팽윤도는 100 내지 300이 되도록 할 수 있다. 또한, 기재 필름의 팽윤도는 1 내지 100이 되도록 할 수 있다. 이러한 팽윤 과정에서 연신율은 1.0 내지 6.0배가 되도록 폴리비닐알코올계 필름을 연신할 수 있다. 상기와 같은 팽윤율 및 연신율을 만족할 때, 편광 필름의 물성을 저해하지 않고 염착 과정에서의 얼룩 발생을 방지하며 광학 특성 균일도를 증진시키면서 고투과성을 달성할 수 있다. 상기 팽윤 단계는 건식 방법 또는 습식 방법으로 수행될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 팽윤액이 담긴 팽윤조에서 습식 방법으로 수행될 수 있다. 또한, 팽윤 온도는 필름 두께 등에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 0 ℃ 내지 100 ℃ 범위일 수 있다. 건식 방법의 경우에는 습식 방법보다 더 높은 온도에서도 진행될 수 있음은 물론이다.
다른 예시적인 실시예에서, 염착 단계(S20) 이후에 가교 공정을 추가로 포함할 수 있다.
염착 단계(S20)에서 이색성 물질 분자가 폴리비닐알코올계 필름에 염착되면, 붕산, 보레이트 등을 이용하여 상기 이색성 분자를 폴리비닐알코올계 필름의 고분자 매트릭스 상에 흡착되도록 한다. 가교 방법의 예로는, 폴리비닐알코올계 필름을 붕산 수용액 등에 침적하여 수행하는 침적법을 들 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니고, 필름에 용액을 도포 또는 분사하는 도포법이나 분사법에 의해 수행될 수도 있다.
연신하는 단계(S30)는 PVA 필름을 당업계에 일반적인 습식 연신법 및/또는 건식 연신법을 이용할 수 있다.
상기 건식 연신법의 비제한적인 예로는, 롤간(inter-roll) 연신법, 가열 롤(heating roll) 연신법, 압축 연신법, 텐터(tenter) 연신법 등을 들 수 있고, 상기 습식 연신법의 비제한적인 예로는, 텐터 연신법, 롤간 연신법 등을 들 수 있다.
상기 습식 연신법의 경우, 알코올류, 물 또는 붕산 수용액에서 연신할 수 있으며, 예를 들어, 메틸알코올, 프로필알코올 등의 용매를 사용할 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
연신 온도 및 시간은 필름의 재질, 희망하는 연신율, 사용 방법 등에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 연신 단계(S30)는 일축 연신 또는 이축 연신일 수 있다. 다만, 액정 셀에 접착되는 편광 필름의 제조를 위해서는 위상차 특성을 구현할 수 있도록 이축 연신을 진행할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 연신 단계(S30)의 전체 연신 비율은 1:1 내지 1:7의 범위일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 건식 연신과 습식 연신을 병행하는 경우, 연신 단계(S30)는 연신 비율 1: 1.01 내지 1: 6.99의 범위로 건식연신을 수행된 후에, 연신 비율 1: 6.99 내지 1: 1.01의 범위로 습식연신을 수행할 수 있다.
염착 단계(S20) 및 연신 단계(S30)은 그 순서가 항상 같을 필요는 없고, 공정 장비 및 설비에 따라 적절하게 순서를 선택하여 진행할 수 있고, 경우에 따라서는, 연신 단계(S30)가 염착 과정(S20) 또는 상기 가교 공정과 동시에 진행될 수 있다. 연신 단계(S30)가 염착 단계(S20)와 동시에 진행될 경우, 연신 단계(S30)는 요오드 용액 내에서 수행될 수 있다. 한편, 연신 단계(S30)가 상기 가교 공정과 동시에 진행되는 경우에는 연신 단계(S30)는 붕산 수용액 내에서 수행될 수 있다.
상기 연신 단계(S30)이후에는 필요에 따라, 광학 필름의 어느 일면에 하드코팅 층을 코팅할 수 있다. 상기 하드코팅 층에 의해 광학 필름의 습열 내구성을 향상시킬 수 있으며, 치수 변화를 방지할 수 있다.
상기와 같은 제조공정을 거침으로써, 기재 필름 자체를 편광자 보호 필름으로 사용할 수 있으며, 광학적 특성이 우수한 편광자를 포함하는 광학 필름을 제조할 수 있다.
실시예
두께 20㎛의 폴리비닐알코올(PVA) 필름을 올레핀계 고무가 첨가된 셀룰로오스계 수지의 일면에 PVA 접착제를 도포하여 합지시킨 후, 70 ℃에서 3분간 건조시켜 합지 필름을 얻는다. 상기 합지 필름을 상온에서 95초 동안 2.5배 연신하여 팽윤 공정을 거친다. 상기 팽윤 공정을 거친 합지 필름을 요오드:KI = 1:23 비율로 목표 투과율에 맞도록 사용량을 조절한 수용액에서 163초간 상온에서 침지시켜 염착시킨다. 상기 염착된 합지 필름을 붕산 3 중량%가 포함된 수용액에서 63초간 상온에서 침지시켜 가교시킨다. 이후, 상기 합지 필름을 붕산 3 중량%, KI 3 중량%가 포함된 수용액에서 약 105초간 60 ℃에서 최종 연신 비율이 5.6배가 되도록 연신시킨다. 상기 연신된 합지 필름을 70 ℃에서 4분간 건조시켜 두께 8㎛의 편광자 및 편광자의 일면에 보호 필름이 형성된 광학 필름을 제조하였다.
비교예 1
올레핀 고무가 첨가되지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일하게 광학 필름을 제조하였다.
비교예 2
폴리프로필렌 필름을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일하게 광학 필름을 제조하였다.
실험예 1
상기 실시예 및 비교예 1, 2 광학 필름의 연신성, Nz계수, Haze 및 기재 밀착력을 측정하여 그 결과를 하기 표 1과 같이 나타내었다. 상기 연신성은 광학 필름의 5㎝ × 5㎝ 샘플을 수중에서 자체적으로 제작한 자동 연신기에 의해 6배 연신하여 연신 정도를 측정하였으며, Nz 계수는 AXO metrics (model: 69050-AXO)를 사용하여 면내 위상차(Re)와 두께 방향 위상차(Rth)를 측정하여 측정된 수치를 상기 Nz = Rth/Re의 식에 의해 도출하였다.
또한, Haze는 Haze meter (model: NDH 2000)를 사용하여 연신 필름의 Haze를 측정하였으며, 기재 밀착력은 연신 후 기재와 잘 밀착되어 있는지 여부를 육안 및 접착 부위를 떼어서 확인하였다.
표 1
연신성 Nz계수 Haze 기재 밀착력
실시예 ◎ 0 ◎ △
비교예 1 X - - ◎
비교예 2 ◎ 1 X X
상기 표 1의 연신성에서 ◎는 500% 이상인 경우를, X는 100% 이하인 경우를 의미한다. 또한, 상기 Haze에서 ◎는 5%이하인 경우를, X는 20% 이상인 경우를 의미한다. 또한, 기재 밀착력에서 ◎는 기재 밀착력이 매우 좋은 경우를, △는 기재 밀착력이 좋은 경우를, X는 기재 밀착력이 매우 안좋은 경우를 의미한다.
상기 표 1과 같이, 본 발명에 따른 실시예의 경우, 연신성이 우수하며, Haze값이 매우 낮고, 기재 밀착력도 우수하여, 편광자의 연신과정에서 사용되는 기재 필름 자체를 분리하여 폐기하지 않고, 보호 필름 자체로도 사용 가능함을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들은 모두 예시적인 것이며, 서로 다른 실시예들은 상호 조합되어 적용될 수 있음은 물론이다.
박막이면서도 광학 특성이 우수한 편광자를 포함하는 광학 필름을 제공할 수 있다.
광학 특성이 우수한 표시 장치를 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. 편광자; 및
    상기 편광자의 적어도 일면에 형성되고, 셀룰로오스계 수지를 포함하는 보호 필름을 포함하며,
    상기 보호 필름의 Nz값은 -0.5 내지 1.5 범위인 광학 필름.
    Nz = Rth/Re이며,
    Rth 는 두께 방향 위상차, Re는 면내 위상차이다.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 보호 필름은 요오드를 0.1g/100㎠ 이하의 범위로 포함하는 광학 필름.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보호 필름은 첨가제 또는 가소제를 포함하는 광학 필름.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 보호 필름은 상기 첨가제 또는 가소제를 0 중량% 초과 내지 10 중량% 이하의 범위로 포함하는 광학 필름.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 편광자의 두께는 1 내지 10㎛ 의 범위인 광학 필름.
  6. 액정 셀;
    백라이트 유닛;
    상기 액정 셀과 상기 백라이트 유닛 사이에 배치되는 하부 편광판; 및
    상기 액정 셀의 시인측에 배치되는 상부 편광판을 포함하고,
    상기 상부 편광판이 제1항의 광학 필름을 포함하는 표시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 광학 필름 중 셀룰로오스계 수지를 포함하고, Nz값이 -0.5 내지 1.5범위인 보호 필름이 상기 상부 편광판의 시인측에 위치하는 표시 장치.
  8. 셀룰로오스계 수지를 포함하는 기재 필름의 적어도 일면에 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 수지층이 적층된 합지 필름을 제공하는 단계;
    상기 합지 필름을 이색성 색소로 염착하는 단계; 및
    상기 합지 필름을 연신하는 단계를 포함하며,
    상기 기재 필름은 첨가제 또는 가소제를 포함하는 광학 필름의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 합지 필름은 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 용액을 상기 기재 필름 상에 코팅하여 형성되는 광학 필름의 제조방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 첨가제는 디엔(diene)계 고무, 올레핀 고무 또는 폴리우레탄 수지를 포함하는 광학 필름의 제조방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 가소제는 인산트리크레실, 프탈산디부틸 또는 프탈산옥틸을 포함하는 광학 필름의 제조방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 기재 필름의 유리전이온도는 50℃ 내지 250℃의 범위인 광학 필름의 제조방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 수지층의 분자 사슬을 유연하게 하는 팽윤 단계를 더 포함하며,
    상기 팽윤 단계에서의 상기 기재 필름의 팽윤도는 100 내지 300의 범위인 광학 필름의 제조방법.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 연신하는 단계는 습식연신에 의해 수행되며,
    상기 연신하는 단계의 연신 비율은 1:4 내지 1:7의 범위인 광학 필름의 제조방법.
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 연신하는 단계는 의해 연신 비율 1: 1.01 내지 1: 6.99의 범위로 건식연신을 수행된 후에,
    연신 비율 1: 6.99 내지 1: 1.01의 범위로 습식연신을 수행하는 것을 포함하는 광학 필름의 제조방법.
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