KR101966818B1 - 광학 필름 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 광학 필름 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 본 출원의 예시적인 광학 필름은 LCD 등의 표시 장치의 광 이용 효율을 개선하고 휘도를 향상시킬 수 있는 반사형 편광판으로 사용될 수 있다. 특히 상기 광학 필름은 경사각에서의 색 변화를 감소시킬 수 있으므로 우수한 영상 품질을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다.
Description
본 출원은, 광학 필름 및 표시 장치에 관한 것이다.
LCD(Liquid crystal display)는 표시 패널 및 상기 표시 패널의 상부측과 하부측에 배치된 편광판을 포함할 수 있고, 상기 편광판 외에도 다양한 기능성 광학 필름을 포함할 수 있다(특허문헌 1).
LCD는 표시 패널의 각 화소별로 액정의 배향을 변화시켜 영상을 표시할 수 있다. LCD는 자체 발광형의 소자가 아니기 때문에, 통상적으로 표시 패널의 하부측 편광판의 이면에 BLU(Back Light Unit) 등의 광원을 위치시키고, 상기 광원으부터 출사되는 광을 패널에 투과시켜 영상을 표시한다. LCD의 광 이용 효율을 개선시키기 위하여, 상기 하부측 편광판과 상기 광원 사이에 반사형 편광자를 포함하는 기술이 알려져 있다. 상기 반사형 편광자로는, 예를 들어, 3M사의 APF(Advanced Polarizer Film)가 상용화 되어있다. 최근 상기 필름을 대체하기 위한 새로운 반사형 편광자로서 콜레스테릭 액정 형태의 편광 필름이나 나노 와이어 그리드 형태의 편광 필름 등이 개발되고 있다.
본 출원은 광학 필름 및 표시 장치를 제공한다.
본 출원은 광학 필름에 관한 것이다. 예시적인 광학 필름은 액정층을 포함한다. 상기 액정층은 액정 화합물을 콜레스테릭 배향된 상태로 포함할 수 있다. 상기 액정층은 제 1 및 제 2 액정층을 포함하는 복합층의 구조일 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 액정층은 각각 서로 다른 종류의 액정 화합물을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제 1 및 제 2 액정층 중 어느 하나의 액정층은 원반상의 디스코틱 액정화합물을 콜레스테릭 배향된 상태로 포함할 수 있고, 다른 하나의 액정층은 막대상의 네마틱 액정화합물을 콜레스테릭 배향된 상태로 포함할 수 있다.
본 출원의 상기 광학 필름은 LCD 등의 표시 장치의 광 이용 효율을 개선하고 휘도를 향상시킬 수 있는 반사형 편광판으로 사용될 수 있다. 또한, 콜레스테릭 액정 형태의 편광 필름을 반사형 편광자로 사용하는 경우 액정이 가지는 이방성에 기인하여 경사각에서 위상차를 나타내고 이로 인해 시야각에 따라 색을 나타내는 문제점이 있었다. 본 출원의 상기 광학 필름의 경우 제 1 및 제 2 액정층 내에 각각 존재하는 이종의 액정 화합물들에 의해 경사각에서 발생하는 위상차를 서로 보상할 수 있으므로 경사각에서 색 변화를 감소시킬 수 있고, 이에 따라 우수한 영상 품질을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다.
예시적인 광학 필름은 1/4 파장층을 더 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 광학 필름은 1/4 파장층, 제 1 액정층 및 제 2 액정층을 순차로 포함할 수 있다. 도 1 은 본 출원의 예시적인 광학 필름의 모식도로서, 1/4 파장층(110), 제 1 액정층(120) 및 제 2 액정층(130)을 순차로 포함하는 광학 필름(10)을 예시적으로 나타낸다.
본 명세서에서 용어, 「1/4 파장층」은 입사되는 광을 그 파장의 1/4배만큼 위상 지연시킬 수 있는 위상지연 소자를 의미할 수 있다. 이러한 1/4 파장층은 원편광을 선편광으로 만들어주는 역할을 할 수 있다. 상기 1/4 파장층은, 예를 들어, 550 nm의 파장에 대한 면상 위상차가 110 nm 내지 220 nm 또는 130nm 내지 170nm의 범위 내에 있을 수 있다. 본 명세서에서 「면상 위상차」는 (nx-ny) x d로 계산되는 수치이고, 상기에서 nx는 1/4파장층의 면상 지상축 방향의 굴절률이고, ny는 1/4파장층의 면상 진상축 방향의 굴절률이며, d는 1/4파장층의 두께이다.
1/4 파장층은 고분자 필름 또는 액정 필름일 수 있다. 고분자 필름으로는, PC(polycarbonate), 노르보넨 수지(norbonene resin), PVA(poly(vinyl alcohol)), PS(polystyrene), PMMA(poly(methyl methacrylate)), PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀, Par(poly(arylate)), PA(polyamide), PET(poly(ethylene terephthalate)) 또는 PS(polysulfone) 등을 포함하는 필름을 사용할 수 있다. 상기 고분자 필름을 적절한 조건에서 연신 또는 수축 처리하여 복굴절성을 부여하여 상기 1/4 파장층으로 사용할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 1/4 파장층은 중합성 액정 화합물을 배향 및 중합시켜서 형성된 액정 필름일 수 있다. 상기 액정 필름은, 중합성 액정 화합물을 중합된 상태로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 「중합성 액정 화합물」은, 액정성을 나타낼 수 있는 부위, 예를 들면 메조겐(mesogen) 골격 등을 포함하고, 중합성 관능기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 또한 「중합성 액정 화합물이 중합된 형태로 포함되어 있다는 것」은 상기 액정 화합물이 중합되어 액정 필름 내에서 액정 고분자의 주쇄 또는 측쇄와 같은 골격을 형성하고 있는 상태를 의미할 수 있다.
상기 중합성 액정 화합물은, 예를 들어, 수평 배항된 상태로 상기 액정 필름 내에 포함되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 「수평 배향」은, 중합된 액정 화합물을 포함하는 액정 필름의 광축이 액정 필름의 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.
본 명세서에서 각도를 정의하면서, 수직, 수평, 직교 또는 평행 등의 용어를 사용하는 경우, 이는 목적하는 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적인 수직, 수평, 직교 또는 평행을 의미하는 것으로, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 감안한 오차를 포함하는 것이다. 예를 들면, 상기 각각의 경우는, 약 ±15도 이내의 오차, 약 ±10도 이내의 오차 또는 약 ±5도 이내의 오차를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 용어 「액정층」은 액정 화합물을 포함하는 층을 의미하고, 「콜레스테릭 액정층 (이하, CLC층)」은 콜레스테릭 배향된 액정 화합물(이하, CLC)을 포함하는 층을 의미한다. 도 2를 참조하면, CLC는, 액정 분자의 도파기(도 2의 n)가 나선축(도 2의 X)을 따라 꼬이면서 층을 이루며 배향한 나선형의 구조를 가진다. 본 명세서에서 용어 「도파기(director)」는 액정 분자의 광축을 의미할 수 있고, 예를 들어, 액정 화합물이 원반상인 경우 원반 평면의 법선 방향의 축을 의미할 수 있고, 액정 화합물이 막대상인 경우 액정 분자의 장축을 의미할 수 있다. CLC의 구조에서 액정 분자의 도파기가 360도의 회전을 완성하기까지의 거리(도 2의 P)를 「피치(pitch)」라고 호칭한다. 본 명세서에서 용어 「CLC 영역」은, CLC의 도파기가 360도의 회전을 완성하고 있는 CLC 영역을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 각 CLC 영역은, 예를 들면, 각 CLC 영역의 반사 파장에 따라 구분될 수 있다.
상기 CLC는 나선형 구조의 꼬인 방향과 원편광 방향이 일치하고 파장이 액정의 나선피치와 같은 원편광의 빛만을 선택적으로 반사시킬 수 있다. CLC에 의해 반사되는 광의 파장은 액정의 굴절율 및 피치에 의존한다. CLC 도파기의 나선형 뒤틀림은 재료의 유전체 텐서에서 공간적으로 주기적인 변형을 가져오고, 이것은 광의 파장 선택적 반사를 일으킨다. 일반적으로 CLC에서는 나선 축을 따라 전파되는 광에 대하여, 파장 λ가 하기 일반식 1의 범주일 때 브래그(Bragg) 반사가 일어난다.
[일반식 1]
NoP < λ < NeP
상기 일반식 1에서, P는 CLC 영역의 피치이고, Ne는 CLC의 도파기에 대해 평행하게 편광된 광에 대한 CLC의 굴절율을 나타내며, No은 CLC의 도파기에 수직으로 편광된 광에 대한 CLC의 굴절율을 나타낸다.
또한, CLC에 의해 반사되는 광, 즉 반사광의 파장 범위의 중심 파장 λ0는 하기 일반식 2에 의해 근사될 수 있다.
[일반식 2]
λ0 = 0.5(No+Ne)P
일반식 2에서, P, Ne 및 No은 일반식 1에서 정의된 바와 같다.
또한, CLC에 의해 반사되는 광의 스펙트럼 폭 △λ0은 하기 일반식 3에 의해 근사될 수 있다.
[일반식 3]
△λ0 = 2λ0 (Ne-No)/(No+Ne) = P(Ne-No)
상기 일반식 3에서, P, Ne 및 No은 상기 일반식 1에서 정의된 바와 같다.
상기 광학 필름에서 액정층은 제 1 및 제 2 액정층을 포함하는 복합층의 구조일 수 있다. 본 명세서에서 제 1 및 제 2 액정층이 복합층이라는 것은 제 1 및 제 2 액정층을 서로 적층 또는 부착시켜서 형성되거나, 제 1 액정층 조성물 및 제 2 액정층 조성물을 연속적으로 코팅하여 형성된다는 의미일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제 1 및 제 2 액정층의 적층 또는 부착은 후술하는 점착제층을 매개로 수행되거나 또는 제 1 액정층 상에 배향막 또는 프라이머층을 코팅한 후 제 2 액정층 조성물을 코팅하여 형성될 수도 있다.
상기 광학 필름에서 제 1 및 제 2 액정층 중 어느 하나의 액정층은 원반상의 디스코틱 액정화합물을 포함하며, 다른 하나의 액정층은 막대상의 네마틱 액정화합물을 포함할 수 있다. 상기 원반상의 디스코틱 액정화합물 또는 막대상의 네마틱 액정 화합물은 상기 제 1 또는 제 2 액정층 내에서 콜레스테릭 배향된 상태로 포함될 수 있다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 액정층 중 어느 하나의 액정층은 콜레스테릭 배향된 원반상의 디스코틱 액정화합물을 포함하며, 다른 하나의 액정층은 콜레스테릭 배향된 막대상의 네마틱 액정화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 용어, 「원반상의 액정화합물」이란, 분자 중심을 모핵으로 하고, 직사슬의 알킬기나 알콕시기, 치환 벤조일옥시기 등이 그 직사슬로서 방사상으로 치환되어 원반상 구조를 가지고, 액정성을 나타내는 화합물을 포함한다. 이러한 원반상의 액정 화합물로는 소위 디스코틱상 (Discotic phase)을 형성하는 것으로 알려진 액정 화합물을 사용할 수 있다. 일반적으로 원반상의 액정화합물은 부의 굴절률 이방성 (1 축성)을 갖는 것이며, 예를 들어, C. Destrade 등의 Mol.Cryst.71권, 111페이지 (1981년)에 기재되어 있는 벤젠 유도체; B.Kohne 등의 Angew.Chem.96권, 70페이지 (1984년)에 기재된 시클로헥산 유도체; 및 J.M.Lehn 등의 J.Chem.Commun., 1794페이지(1985년), J.Zhang 등의 J.Am.Chem.Soc.116권, 2655페이지 (1994년)에 기재되어 있는 아자크라운계 또는 페닐아세틸렌계 매크로사이클 등을 들 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 원반상의 액정화합물은 가교성 또는 중합성 관능기를 가질 수 있다. 가교성 또는 중합성 관능기로는 특별히 제한되지 않으나 예를 들어, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등이 예시될 수 있다.
본 명세서에서 용어, 「막대상의 액정화합물」이란, 분자 구조에 직사슬의 알킬기나 알콕시기, 치환 벤조일옥시기 등이 치환되어 막대상 구조를 가지고 액정성을 나타내는 화합물을 포함한다. 이러한 막대상의 액정 화합물로는 소위 네마틱상(Nematic phase)을 형성하는 것으로 알려진 액정 화합물을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「네마틱 상」은 액정 분자의 위치에 대한 규칙성은 없으나 장축 방향으로 질서를 가지고 배열된 액정상을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 막대상의 액정화합물은 가교성 또는 중합성 관능기를 가질 수 있다. 가교성 또는 중합성 관능기로는 특별히 제한되지 않으나 예를 들어, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등이 예시될 수 있다.
제 1 및 제 2 액정층은 각각 반사광의 중심 파장이 서로 상이한 CLC 영역을 포함할 수 있다. 이러한 광학 필름은 광대역에서 선택적인 반사 특성을 나타낼 수 있다.
하나의 예시적인 광학필름을 도 3 및 도 4에 도시하였다. 도 3 및 도 4를 참조하면 광학필름은 1/4 파장층(310, 410), 1/4 파장층(310, 410) 상에 형성된 제 1 액정층(320, 420) 및 제 1 액정층 (320, 420) 상에 형성된 제 2 액정층 (330, 430)을 포함한다. 도 3의 경우 제 1 액정층 (320)은 원반상의 디스코틱 액정화합물을 콜레스테릭 배향된 상태로 포함하고 제 2 액정층 (330)은 막대상의 네마틱 액정화합물을 콜레스테릭 배향된 상태로 포함한다. 반면 도 4의 경우 제 1 액정층 (420)은 막대상의 네마틱 액정화합물을 콜레스테릭 배향된 상태로 포함하고 제 2 액정층 (430)은 원반상의 디스코틱 액정화합물을 콜레스테릭 배향된 상태로 포함한다. 상기 실시예에서 제 1 액정층 (320, 420)은 청색, B 영역의 반사 파장을 가질 수 있다. 상기 B 영역의 반사 파장은 400 nm 내지 500nm, 예를 들어 450 nm 내지 500nm 내이다. 이 경우 제 2 액정층 (330, 430)은 녹색 및 적색, GR 영역의 반사 파장을 가질 수 있다. 상기 GR 영역의 반사 파장은 500 nm 내지 800nm, 예를 들어 500 nm 내지 750nm 범위 내이다. 상기 제 2 액정층(330, 430)은 반사 파장이 연속적으로 증가하거나 또는 감소할 수 있다. 구체적으로 제 1 액정층 (320, 420)에 인접하는 GR 영역의 반사 파장이 예를 들어 약 500nm와 같이 낮은 경우 1 액정층 (320, 420)으로부터 멀어질수록 반사 파장은 예를 들어 약 800nm까지 증가할 수 있다. 반대로 제 1 액정층 (320, 420)에 인접하는 GR 영역의 반사 파장이 예를 들어 약 800nm와 같이 높은 경우 1 액정층 (320, 420)으로부터 멀어질수록 반사 파장은 예를 들어 약 500nm까지 감소할 수 있다.
다른 예시적인 광학필름을 도 5 및 도 6에 도시하였다. 도 5 및 도 6을 참조하면 광학필름은 1/4 파장층(510, 610), 1/4 파장층(510, 610) 상에 형성된 제 1 액정층 (520, 620) 및 제 1 액정층 (520, 620) 상에 형성된 제 2 액정층 (530, 630)을 포함한다. 도 5의 경우 제 1 액정층 (520)은 원반상의 디스코틱 액정화합물을 콜레스테릭 배향된 상태로 포함하고 제 2 액정층(530)은 막대상의 네마틱 액정화합물을 콜레스테릭 배향된 상태로 포함한다. 반면 도 6의 경우 제 1 액정층 (620)은 막대상의 네마틱 액정화합물을 콜레스테릭 배향된 상태로 포함하고 제 2 액정층 (630)은 원반상의 디스코틱 액정화합물을 콜레스테릭 배향된 상태로 포함한다. 상기 실시예에서 제 1 액정층 (520, 620)은 적색, R 영역의 반사 파장을 가질 수 있다. 상기 R 영역의 반사 파장은 650 nm 내지 800nm, 예를 들어 650 nm 내지 750nm, 또는 650 nm 내지 720nm 내이다. 이 경우 제 2 액정층 (530, 630)은 녹색 및 청색, GB 영역의 반사 파장을 가질 수 있다. 상기 GB 영역의 반사 파장은 400 nm 내지 650nm, 예를 들어 400 nm 내지 620nm 범위 내이다. 상기 제 2 액정층 (530, 630)은 반사 파장이 연속적으로 증가하거나 또는 감소할 수 있다. 구체적으로 제 1 액정층 (520, 620)에 인접하는 GB 영역의 반사 파장이 예를 들어 약 400nm와 같이 낮은 경우 1 액정층 (520, 620)으로부터 멀어질수록 반사 파장은 예를 들어 약 650nm까지 증가할 수 있다. 반대로 제 1 액정층 (520, 620)에 인접하는 GB 영역의 반사 파장이 예를 들어 약 650nm와 같이 높은 경우 1 액정층 (520, 620)으로부터 멀어질수록 반사 파장은 예를 들어 약 400nm까지 감소할 수 있다.
상기 원반상의 디스코틱 액정화합물의 도파기 또는 막대상의 네마틱 액정화합물의 도파기가 이루는 나선축은 제 1 또는 제 2 액정층의 두께 방향과 평행을 이룰 수 있다. 통상적으로 CLC 영역은 나선형으로 회전하고 있는 CLC 분자를 포함하되, 상기 CLC 분자의 도파기의 나선축이 상기 액정층의 두께 방향에 대하여 평행하게 되도록 정렬하게 된다. 본 명세서에서 상기와 같이 나선축이 액정층의 두께 방향과 평행한 상태로 배향되어 있는 CLC 영역은, 플래너(planar) 배향된 CLC 영역으로 호칭될 수 있다.
본 명세서에서 용어 「액정층의 두께 방향」은, 상기 액정층의 하나의 주표면과 그와 대향하는 주표면을 최단거리로 연결하는 가상의 선과 평행한 방향을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 광학 필름이 후술하는 바와 같이 기재를 추가로 포함하고, 상기 액정층이 상기 기재의 일면에 형성되어 있는 경우에는, 상기 액정층의 두께 방향은, 상기 액정층이 형성되어 있는 기재의 면과 수직한 방향으로 형성된 가상의 선과 평행한 방향일 수 있다.
하나의 예시에서, 1/4 파장층이 액정 필름인 경우, 상기 1/4 파장층은, 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이 원반상의 디스코틱 액정화합물(31L. 51L) 또는 막대상의 네마틱 액정화합물(41L, 61L)을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 1/4 파장층은 제 1 액정층과 동일한 종류의 형상을 가지는 액정 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 1/4 파장층 및 제 1 액정층이 각각 원반상의 디스코틱 액정화합물(31L, 32L; 및 51L, 52L)을 포함할 수 있고, 1/4 파장층 및 제 1 액정층이 각각 막대상의 네마틱 액정화합물(41L, 42L; 및 61L, 62L)을 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 액정층의 두께는 각각 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 제 1 액정층은 두께가 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위 내이고, 제 2 액정층은 두께가 4 ㎛ 내지 7 ㎛ 범위 내일 수 있다. 제 1 및 제 2 액정층이 상기 두께 범위를 만족하는 경우, 넓은 파장 범위에서 휘도 향상 특성을 가지고 경사각에서 시감 특성이 우수한 광학 필름을 제공하는 것에 유리하지만, 제 1 및 제 2 액정층의 두께 범위가 반드시 상기 범위 내에 제한되는 것은 아니다.
제 1 또는 제 2 액정층은 예를 들어, 상기 원반상의 디스코틱 액정화합물 및 키랄제(chiral agent)를 포함하는 CLC 조성물 또는 상기 막대상의 네마틱 액정 화합물을 및 키랄제(chiral agent)를 포함하는 CLC 조성물을 코팅하고 상기 키랄제에 의해 액정 분자의 나선 피치를 유도한 상태로 상기 CLC 조성물을 중합 또는 가교시켜 형성할 수 있고, 이 경우, 상기 제 1 또는 제 2 액정층은 가교 또는 중합된 액정 고분자를 포함할 수 있다. 상기에서 키랄제는 가교성 또는 중합성이거나 또는 비가교성 또는 비중합성일 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 액정층은 전술한 바와 같이, 각각의 CLC 조성물을 연속적으로 코팅하여 형성하거나 또는 제 1 및 제 2 CLC 조성물로부터 각각 형성된 제 1 및 제 2 액정층을 서로 적층 또는 부착하여 형성될 수 있다.
상기 CLC 조성물에 포함되는 키랄제(chiral agent)로는, 상기 액정 화합물의 액정성, 예를 들면, 디스코틱 또는 네마틱 규칙성을 손상시키지 않고, 목적하는 나선 피치를 유발할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 액정에 나선 피치를 유발하기 위한 키랄제는 분자 구조 중에 키랄리티(chirality)를 적어도 포함할 필요가 있다. 키랄제로는, 예를 들면, 1개 또는 2개 이상의 비대칭 탄소(asymmetric carbon)를 가지는 화합물, 키랄 아민 또는 키랄 술폭시드 등의 헤테로원자 상에 비대칭점(asymmetric point)이 있는 화합물 또는 크물렌(cumulene) 또는 비나프톨(binaphthol) 등의 축부제를 가지는 광학 활성인 부위(axially asymmetric, optically active site)를 가지는 화합물이 예시될 수 있다. 상기 키랄제는 예를 들면 분자량이 1,500 이하인 저분자 화합물일 수 있다. 예를 들면, 키랄제로는, 시판되는 키랄 네마틱 액정, 예를 들면, Merck사에서 시판되는 키랄 도판트 액정 S-811 또는 BASF사의 LC756 등을 사용할 수도 있다. CLC 조성물 내의 키랄제의 함량은 사용 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있고, 예를 들어, 액정 화합물 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 10 중량부의 비율로 포함할 수 있다.
상기 CLC 조성물은 액정 화합물의 중합 또는 가교를 위한 개시제 또는 가교제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적절한 중합 개시제는 중합 또는 가교를 개시하고 전파하기 위해 자유 라디칼을 발생시킬 수 있는 것을 포함할 수 있다. 자유 라디칼 개시제는 예를 들어 안정성 또는 반감기에 따라 선택될 수 있다. 바람직하게는, 자유 라디칼 개시제는 흡수 또는 다른 방식에 의해 CLC층에서 추가의 색을 발생하지 않는다. 자유 라디칼 개시제는 전형적으로 열적 자유 라디칼 개시제 또는 광개시제이다. 열적 자유 라디칼 개시제는 예를 들어 퍼옥시드, 퍼술페이트 또는 아조니트릴 화합물을 포함한다. 자유 라디칼 개시제는 열적 분해시에 자유 라디칼을 생성한다.
전자기 복사선 또는 입자 조사에 의해 광개시제가 활성화될 수 있다. 적절한 광개시제의 예는 오늄 염 광개시제, 유기 금속 광개시제, 양이온성 금속 염 광개시제, 광분해가능한 유기실란, 잠재성 술폰산, 포스핀 옥시드, 시클로헥실 페닐케톤, 아민 치환된 아세토페논 및 벤조페논을 포함할 수 있다. 일반적으로, 다른 광원들이 사용될 수 있긴 하지만 광개시제를 활성화시키기 위해 자외선(UV) 조사가 사용될 수 있다. 광개시제는 광의 특정 파장의 흡수를 기초로 하여 선택될 수 있다.
CLC 조성물은 전형적으로 하나 이상의 용매를 포함하는 코팅 조성물의 일부일 수 있다. 코팅 조성물은 예를 들어 분산제, 산화방지제 및 오존발생방지제를 포함할 수 있다. 추가로, 코팅 조성물은 원한다면 자외선, 적외선 또는 가시광선을 흡수하기 위해 다양한 염료 및 안료를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 증점제 및 충진제와 같은 점도 개질제를 첨가하는 것이 적절할 수 있다.
CLC 조성물은, 예를 들면, 각종 액체 코팅 방법에 의해 상기 기재에 적용될 수 있다. 일부 구현 양태에서, 코팅 후에, CLC 조성물은 CLC층으로 가교, 중합 또는 전환된다. 이러한 전환은, 용매의 증발, CLC 물질을 정렬시키기 위한 가열; CLC 조성물의 가교 또는 중합; 또는 예를 들어 화학선(actinic) 조사와 같은 열의 인가; 자외선, 가시광선 또는 적외선 등의 광의 조사 및 전자 빔의 조사, 또는 이들의 조합 또는 유사한 기술을 사용한 CLC 조성물의 경화를 포함한 다양한 기술에 의해 달성될 수 있다..
CLC 조성물은 필요에 따라서 용매를 추가로 포함할 수 있다. 용매로는, 예를 들면, 클로로포름, 디클로로메탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메톡시 벤젠, 1,2-디메톡시벤젠 등의 방향족 탄화수소류; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 사이클로헥사논, 사이클로펜타논 등의 알코올류; 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 셀로솔브류; 디에틸렌글리콜 디메틸에테르(DEGDME), 디프로필렌글리콜 디메틸에테르(DPGDME)등의 에테르류 등을 들 수 있다. 또한, 상기 용매의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 코팅 효율이나 건조 효율 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
또한, CLC 조성물은, 계면 활성제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 계면 활성제는 액정 표면에 분포하여 표면을 고르게 만들어 줄 뿐만 아니라, 액정 배향을 안정화시켜 CLC층의 형성 후에 필름 표면이 매끄럽게 유지할 수 있도록 하며, 그 결과 외관 품질을 향상시킬 수 있다.
계면 활성제로는, 예를 들면, 플루오르 카본 계열의 계면 활성제 및/또는 실리콘 계열의 계면 활성제가 사용될 수 있다. 플루오르 카본 계열의 계면활성제로는 3M사 제조 제품인 플루오라드(Fluorad) FC4430™, 플루오라드 FC4432™, 플루오라드 FC4434™와 Dupont사 제조 제품인 조닐(Zonyl)등이 사용될 수 있고, 실리콘 계열의 계면활성제로는 BYK-Chemie사 제조 제품인 BYK™등이 사용될 수 있다. 계면 활성제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 코팅 효율이나 건조 효율 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 2 액정층과 같이 반사 파장이 연속적으로 증가하거나 또는 감소하는 CLC층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 당업계에 공지된 방법을 적용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 CLC 조성물의 코팅층에 자외선을 조사하여, 코팅층 내에서 키랄제의 농도 구배를 형성한 후 상기 키랄제의 농도 구배가 형성된 코팅층을 경화시키는 것에 의하여 형성될 수 있으나, 이러한 방법에 제한되는 것은 아니다.
CLC 조성물의 도포층에 상대적으로 약한 강도의 자외선을 소정 온도에서 조사하는 경우, 도포층 내에서 키랄제의 농도 구배, 즉 도포층 내에서 소정 방향을 따라서 키랄제의 농도의 변화를 유도할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 키랄제의 농도 구배는 도포층의 두께 방향을 따라서 형성되어 있을 수 있다. 키랄제의 농도 구배를 형성한 자외선의 조사는, 예를 들면, 40°C 내지 80°C, 50°C 내지 70°C 또는 약 60°C 전후의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 농도 구배의 형성을 위한 자외선의 조사는 자외선 A 영역의 자외선을 약 10 mJ/cm2 내지 500 mJ/cm2의 광량으로 조사하여 수행될 수 있다.
다음으로, CLC 조성물의 코팅층 또는 상기와 같은 방식으로 키랄제의 농도 구배를 형성한 CLC 조성물의 코팅층에, 조성물의 성분을 중합 또는 가교시키기에 충분한 양의 활성 에너지선, 예를 들어, 자외선을 조사하여 CLC층을 형성할 수 있다. 상기 자외선 조사에 의하여 코팅층은 키랄제에 의해 액정 화합물의 나선 피치를 유도한 상태로 고정되어 CLC 영역이 형성될 수 있다. 상기 중합 또는 가교를 위한 활성 에너지선, 예를 들어, 자외선의 조사 조건은 조성물의 성분의 중합 또는 가교가 충분하게 진행될 정도로 수행되는 한 특별히 제한되지 않는다.
상기 광학 필름은, 기재층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 기재층은 1/4 파장층의 하부에 인접하여 형성되어 있을 수 있다. 도 7은 기재층을 포함하는 광학 필름을 예시적으로 나타낸다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 광학 필름(70)은 기재층(740), 1/4 파장층(710), 제 1 액정층(720) 및 제 2 액정층(73)을 순차로 포함할 수 있다.
기재로는 다양한 종류의 기재가 사용될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 기재는, 광학적 등방성 기재, 위상지연층(retardation layer) 등과 같이 광학적 이방성 기재 또는 편광 소자 등이 사용될 수 있다.
상기 광학적 등방성 기재로는, 유리 또는 투명 플라스틱 기재 등과 같은 투명 기재가 사용될 수 있다. 플라스틱 기재로는, DAC(diacetyl cellulose) 또는 TAC(triacetyl cellulose) 기재와 같은 셀룰로오스 기재; 노르보르넨 유도체 수지 기재 등의 COP(cyclo olefin copolymer) 기재; PMMA(poly(methyl methacrylate) 기재 등의 아크릴 기재; PC(polycarbonate) 기재; PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 기재 등과 같은 올레핀 기재; PVA(polyvinyl alcohol) 기재; PES(poly ether sulfone) 기재; PEEK(polyetheretherketone) 기재; PEI(polyetherimide) 기재; PEN(polyethylenenaphthatlate) 기재; PET(polyethyleneterephtalate) 기재 등과 같은 폴리에스테르 기재; PI(polyimide) 기재; PSF(polysulfone) 기재; PAR(polyarylate) 기재 또는 플루오르수지 기재 등이 예시될 수 있다. 상기 기재는 예를 들면, 시트 또는 필름 형상일 수 있다.
또 다른 예시적인 필름을 도 8에 도시하였다. 도 8을 참조하면, 상기 제 1 및 제 2 액정층(820, 830)의 사이에 배향막, 프라이머층 또는 점착제층(850)을 추가로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「배향막」은 액정층이 형성되는 과정에서 정렬 균일성을 개선 또는 제공하거나, 액정의 도파기의 정렬을 생성하는 표면 정렬 특성을 나타내는 막을 의미할 수 있다. 배향막으로는, 예를 들면, 광배향막 또는 러빙 배향막 등과 같은 공지의 배향막이 사용될 수 있다. 상기 프라이머층은 제 1 및 제 2 액정층 사이의 밀착성 향상의 관점에서, 제 1 및 제 2 액정충 하나 이상의 액정층 의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다. 프라이머층의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 일반적으로 접착성 향상을 위하여 사용되는 다양한 종류의 프라이머층이 모두 사용될 수 있다. 상기 점착제층은 제 1 및 제 2 액정층을 부착하기 위한 것으로서, 일반적으로 광학 부재의 부착을 위하여 사용되는 다양한 종류의 점착제층이 모두 사용될 수 있다.
광학 필름은, 또한 보호층을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 보호층은 제 2 액정층의 상부에, 예를 들어, 제 2 액정층의 제 1 액정층이 형성된 면의 반대 측면에 형성될 수 있다. 도 9는 보호층을 포함하는 광학 필름을 예시적으로 나타낸다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 광학 필름(90)은 1/4 파장층(910), 제 1 및 제 2 CLC 층(920, 930) 및 보호층(960) 순으로 형성되어 있는 경우를 나타내고 있다.
본 명세서에서 용어 보호층에는 액정층을 보호할 수 있는 공지된 모든 층이 포함될 수 있다. 상기 보호층으로는 예를 들어, 헤이즈가 50% 이하인 보호층을 사용할 수 있다. 상기 보호층은 광학 필름이 적용되는 용도에 따라서 가장 적합한 효과를 발휘하도록 할 수 있다. 예를 들어, 광학 필름이 후술하는 바와 같이 표시장치의 휘도향상필름으로 사용되는 경우, 상기 보호층은 상기 표시 장치의 색특성, 특히 측면에서의 색반전과 같은 색감의 변화가 방지되도록 할 수 있다. 또한, 상기 보호층은 광을 적절하게 산란 및/또는 확산시켜 표시 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 보호층의 헤이즈는, 예를 들면, 세풍사의 HR-100 또는 HM-150 등과 같은 헤이즈미터(hazemeter)를 사용하여 제조사의 매뉴얼에 따라 측정할 수 있다. 상기 보호층의 구체적인 종류는 액정층을 보호하는 기능을 수행하면서 상기 범위의 헤이즈를 나타내는 한 특별히 제한되지 않는다.
광학 필름은 또한, 표면 처리층을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 표면 처리층은 광학 필름의 최외각층에 배치될 수 있다. 하나의 예시에서, 광학 필름의 상부에 제 2 액정층이 배치되는 경우 표면 처리층은 제 2 액정층의 상부에 형성될 수 있고, 전술한 바와 같이, 제 2 액정층 상부에 상기 보호층이 형성되는 경우, 표면 처리층은 상기 보호층의 상부에 형성될 수 있다. 도 10은 표면 처리층을 포함하는 광학 필름을 예시적으로 나타낸다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 광학 필름(100)은 1/4 파장층(101), 제 1 액정층(102), 제 2 액정층(103) 및 표면처리층(107) 순으로 형성되어 있는 경우를 나타내고 있다. 이러한 표면 처리층으로는, 예를 들어, SG(Semi-glare)층과 같은 눈부심 방지층, 고굴절 물질을 포함하는 층 및 저굴절 물질을 포함하는 층 중 하나 이상의 층을 포함할 수 있다.
상기 SG층과 같은 눈부심 방지층으로는, 예를 들면, 요철면이 형성되어 있는 수지층 또는 입자를 포함하는 수지층으로서 상기 입자가 상기 수지층과는 상이한 굴절률을 가지는 입자인 수지층을 사용할 수 있다.
상기 수지층으로는, 예를 들면, 상온경화형, 습기경화형, 열경화형 또는 활성 에너지선 경화형 수지 조성물을 경화된 상태로 포함할 수 있고, 하나의 예시에서는, 열경화형 또는 활성 에너지선 경화형 수지 조성물, 또는 활성 에너지선 경화형 수지 조성물을 경화된 상태로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「경화된 상태」란, 상기 각 수지 조성물에 포함되는 성분들이 가교 반응 또는 중합 반응 등을 거쳐서 수지 조성물이 하드(hard)한 상태로 전환된 경우를 의미할 수 있다. 또한, 상기에서 상온경화형, 습기경화형, 열경화형 또는 활성 에너지선 경화형 수지 조성물은, 상기 경화 상태가 상온 하에서 유도되거나, 혹은 적절한 습기의 존재 하, 열의 인가 또는 활성 에너지선의 조사에 의해서 유도될 수 있는 조성물을 의미할 수 있다.
이 분야에서는 경화된 상태에서 전술한 범위의 연필 경도를 만족할 수 있는 다양한 수지 조성물이 알려져 있고, 평균적 기술자는 적합한 수지 조성물을 용이하게 선택할 수 있다.
상기에서 수지층에 요철면을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 수지 조성물의 코팅층을 목적하는 요철 구조를 가지는 금형과 접촉시킨 상태에서 상기 수지 조성물을 경화시키거나, 혹은 수지 조성 물에 적절한 입경의 입자를 배합하고, 코팅 및 경화시켜서 요철 구조를 구현할 수 있다.
상기 눈부심 방지층은 또한 수지층과는 굴절률이 상이한 입자를 사용하여 구현할 수도 있다.
하나의 예시에서 상기 입자는, 예를 들면, 수지층과의 굴절률의 차이가 0.03 이하 또는 0.02 내지 0.2일 수 있다. 굴절률의 차이가 지나치게 작으면, 헤이즈를 유발하기 어렵고, 반대로 지나치게 크게 되면, 수지층 내에서 의 산란이 많이 발생하여, 헤이즈를 증가시키지만, 광투과도 또는 콘트라스트 특성 등의 저하가 유도될 수 있으므로, 이를 고려하여 적절한 입자를 선택할 수 있다.
수지층에 포함되는 입자의 형상은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 구형, 타원형, 다면체형, 무정형 또는 기타 다른 형상을 가질 수 있다. 상기 입자는, 평균 직경이 50 nm 내지 5,000 nm일 수 있다. 하나의 예시에서는, 상기 입자로서, 표면에 요철이 형성되어 있는 입자를 사용할 수 있다. 이러한 입자는, 예를 들면, 평균 표면 거칠기(Rz)가 10 nm 내지 50 nm 또는 20 nm 내지 40 nm이거나, 및/또는 표면에 형성된 요철의 최대 높이가 약 100 nm 내지 500 nm 또는 200 nm 내지 400 nm이고, 요철간의 폭이 400 nm 내지 1,200 nm 또는 600 nm 내지 1,000 nm일 수 있다. 이러한 입자는, 수지층과의 상용성이나 그 내부에서의 분산성이 우수하다.
상기 입자로는, 다양한 무기 또는 유기 입자가 예시될 수 있다. 무기 입자로는, 실리카, 비결정질 티타니아, 비결정질 지르코니아, 인듐 옥시드, 알루미나, 비결정질 아연 옥시드, 비결정질 세륨 옥시드, 바륨 옥시드, 칼슘 카보네이트, 비결정질 바륨 티타네이트 또는 바륨 설페이트 등이 예시될 수 있고, 유기 입자로는, 아크릴 수지, 스티렌 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 등의 유기계 소재의 가교물 또는 비가교물을 포함하는 입자가 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
수지층에 형성되는 상기 요철 구조 또는 상기 입자의 함량은 특별히 제한되지 않는다. 상기 요철 구조의 형상 또는 상기 입자의 함량은, 예를 들면, SG층의 경우, 헤이즈가 약 1% 내지 3% 정도가 되도록 조절될 수 있다. 상기 헤이즈는, 예를 들면, 세풍사의 HR-100 또는 HM-150 등과 같은 헤이즈미터(hazemeter)를 사용하여 제조사의 매뉴얼에 따라 측정할 수 있다.
또한, 상기 표면 처리층은 광학 필름이 후술하는 바와 같이 표시 장치의 휘도향상필름으로 사용되는 경우 휘도 성능 향상을 위해, 굴절율 제어 물질, 예를 들어 고굴절 물질을 포함하는 층 및/또는 저굴절 물질을 포함하는 층을 코팅하여 형성할 수 있다. 고굴절 물질로는 통상적으로 굴절률이 1.5 이상, 2.0 이상 2.5 이상, 2.6 이상 또는 2.7 이상인 물질을 의미할 수 있고, 저굴절 물질로는 통상적으로 굴절률이 1.5 미만 또는 1.0 이하인 물질을 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 고굴절 물질 및 저굴절 물질은 다양하게 알려져 있으며, 이는 모두 상기 광학 필름에 적절하게 선택되어 사용될 수 있다. 상기 표면 처리층의 형성에는, 또한, 한국 공개 특허 제2007-0101001호, 제2011-0095464호, 제2011-0095004호, 제2011-0095820호, 제2000-0019116호, 제2000-0009647호, 제2000-0018983호, 제2003-0068335호, 제2002- 0066505호, 제2002-0008267호, 제2001-0111362호, 제2004-0083916호, 제2004-0085484호, 제2008-0005722호, 제 2008-0063107호, 제2008-0101801호 또는 제2009-0049557호 등에서 공지된 소재도 사용될 수 있다.
상기 표면 처리층은, 단독으로 형성되거나, 혹은 2개 이상이 조합되어 형성될 수도 있다. 조합의 예로는, 기재 층의 표면에 우선 일반적인 헤이즈 효과를 줄 수 있는 SG코팅층을 형성하고, 그 표면에 다시 고굴절 물질을 포함하는 층 및/또는 저굴절 물질을 포함하는 층을 형성하는 경우가 예시될 수 있다.
상기 광학 필름에서, 제 1 및 제 2 액정층 중 하나 이상은 헤이즈 성분을 추가로 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 헤이즈 성분은 제 1 및 제 2 액정층 중 하나 이상의 층에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분산된 상태로 존재할 수 있고, 이로 인해 입사 광의 산란 또는 확산을 유발하여 헤이즈 특성을 나타낼 수 있다. 제 1 및 제 2 액정층이 헤이즈 성분을 추가로 포함할 경우, 별도의 보호층을 형성하지 않고, 광학 필름을 형성할 수 있다. 상기 헤이즈 성분은 상술한 눈부심 방지층은 또한 수지층과는 굴절률이 상이한 입자를 사용할 수 있다.
헤이즈 성분으로는 제 1 및 제 2 액정층 중 하나 이상의 층 내에 분산된 상태로 존재하여 헤이즈를 유발하는 기능을 한다는 측면에서, 상기 원반 상의 액정 화합물 및/또는 막대 상의 액정 화합물과 상이한 굴절률을 가지는 물질을 사용할 수 있다. 헤이즈 성분으로는 예를 들어, 유기물 또는 무기물을 사용할 수 있다. 유기물 헤이즈 성분으로는 예를 들어 아크릴 수지, 스티렌 수지, 올레핀 수지, 나일론 수지, 멜라민 수지, 포름알데하이드 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 폴리에스테르 수지 또는 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 무기물 헤이즈 성분으로는 예를 들어, 안티몬, 주석, 알루미나, 실리카, 지르코니아, 탄산칼슘, 황산바륨 또는 및 티타늄 산화물을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원은 또한 표시 장치에 관한 것이다. 예시적인 표시 장치는 상기 광학 필름을 포함할 수 있다. 상기 광학 필름은 표시 장치에서 휘도 향상 필름으로 기능할 수 있다. 본 출원의 광학 필름은 표시 장치의 휘도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 경사각에서 시감 특성이 우수한 광학 필름을 제공할 수 있으므로, 우수한 영상 품질을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다
하나의 예시에서 상기 표시 장치는, 표시 패널과 상기 표시 패널의 일측에 배치되어 있는 광원을 추가로 포함할 수 있고, 상기 광학 필름이 상기 표시 패널과 광원의 사이에 배치되어 있을 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는 표시 패널의 양측에 배치되어 있는 상부 및 하부 편광판을 포함할 수 있다. 상부 및 하부 편광판으로는 이 분야에서 공지되어 있는 통상적인 편광판을 사용할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 편광판으로는 공지의 흡수형 선 편광자를 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 편광판으로는, 폴리비닐알코올계 편광자가 사용될 수 있다.
폴리비닐알코올계 편광자는 폴리비닐알코올 계열의 수지 필름에 이색성 색소가 흡착 및 배향되어 있는 형태일 수 있다. 폴리비닐알코올 계열의 수지는, 예를 들면, 폴리비닐아세테이트 수지를 겔화하여 얻을 수 있다. 폴리비닐아세테이트 수지로서는, 비닐 아세테이트의 단독 중합체; 및 비닐 아세테이트 및 상기와 공중합 가능한 다른 단량체의 공중합체 등을 사용할 수 있다. 비닐 아세테이트와 공중합 가능한 단량체의 예에는, 불포화 카르본산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 불포화 술폰산류 및 암모늄기를 가지는 아크릴아미드류 등의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 폴리비닐알코올 수지의 겔화도는, 통상 85몰% 내지 100몰% 정도, 바람직하게는 98몰% 이상일 수 있다. 폴리비닐알코올 수지는 추가로 변성되어 있을 수도 있으며, 예를 들면, 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말 또는 폴리비닐아세탈 등도 사용될 수 있다.
상기 편광자의 일면 또는 양면에는 보호 필름이 형성되어 있을 수 있다. 보호 필름으로는, 예를 들면, TAC 필름 등과 같은 셀룰로오스계 필름; PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름 등과 같은 폴리에스테르계 필름; 폴리카보네이트계 필름; 폴리에테르설폰계 필름; 아크릴 필름 및/또는 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 시클로계나 노르보르넨 구조를 포함하는 폴리올레핀 필름 또는 에틸렌-프로필렌 공중합체 필름 등의 폴리올레핀계 필름 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 보호 필름은 점착제 또는 접착제를 매개로 편광자에 부착될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 표시 소자는 상기 상부 편광판 및 하부 편광판의 흡수축이 서로 수직을 이루도록 배치된 상태로 포함할 수 있다. 또한, 광학 필름은, 제 2 액정층이 1/4 파장층에 비하여 광원에 가깝게 위치하도록 배치되어 있을 수 있다.
또한, 상기 하부 편광판의 흡수축과 1/4 파장층의 광축은 약 40도 내지 50도 또는 약 -40도 내지 -50도의 각도를 이루도록 배치될 수 있다. 1/4 파장층은 점착제 또는 접착제를 매개로 하부 편광판에 부착될 수 있다. 점착제 또는 접착제로는 당 업계에서 광학 필름의 부착에 사용될 수 있는 것으로 공지된 것을 제한없이 사용할 수 있다. 하나의 예시에서, 1/4 파장층은 하부 편광판의 편광자의 일면에, 예를 들어, 폴리비닐알코올계 편광자인 경우 폴리비닐알코올계 수지 필름의 일면에 점착제 또는 접착제를 매개로 직접 부착되거나, 또는 편광자의 일면 또는 양면에 보호필름이 형성된 경우 1/4 파장층은 점착제 또는 접착제를 매개로 상기 보호필름의 편광자 측의 반대 측면에 부착될 수 있다. 보다 얇은 두께의 광학 필름을 제조한다는 측면에서, 1/4 파장층은 보호 필름이 존재하지 않는 상태에서 폴리비닐알코올계 편광자 등의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 일면에 직접 부착된 상태로 제작되는 것이 유리할 수 있다.
도 11은 상기 표시 장치를 예시적으로 나타낸다. 도 11에 예시적으로 나타난 바와 같이, 표시 장치(110)는, 예를 들면 상부 편광판 (1101) 및 하부 편광판(1103)이 양측에 배치되어 있는 표시 패널(1102); 상기 하부 편광판(1103)의 일측에 배치되어 있는 광원(1104)을 포함할 수 있고, 상기 하부 편광판(1103)과 광원(1104)의 사이에서, 광학 필름(10)이 배치되어 있을 수 있다.
상기 구조에서 광학 필름(10)은, 1/4 파장층(110)과 제 1 및 제 2 액정층(120, 130)을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 액정층 중 제 2 액정층(130)이 1/4 파장층(110)에 비하여 광원(1104)에 보다 가깝게 존재하도록 배치되어 있다.
상기 구조에서 광학 필름(10)의 제 1 및 제 2 액정층(120, 130)은, 광원(1104)에서 출사되는 광의 일부는 투과시켜 1/4 파장층(110)측으로 보내고, 나머지 광은 다시 광원(1104)측으로 반시시킬 수 있다. 1/4 파장층 측으로 보내진 광은 1/4 파장층에 의하여 직선 편광으로 변환되어 하부 편광판(1103)으로 전달될 수 있다. 상기에서 제 1 및 제 2 액정층 (120, 130)에 의해 반사된 광은 장치의 내부에서 재반사되며, 그 편광 특성이 변하여 다시 광학 필름(10)으로 입사되며, 이러한 과정이 반복되면서 장치의 휘도 특성이 향상될 수 있다.
표시 장치가 상기 광학 필름을 포함하는 한, 다른 부품 내지는 구조 등은 특별히 제한되지 않으며, 이 분야에서 공지되어 있는 모든 내용이 적절하게 적용될 수 있다.
본 출원의 상기 광학 필름은 LCD 등의 표시 장치의 광 이용 효율을 개선하고 휘도를 향상시킬 수 있는 반사형 편광판으로 사용될 수 있다. 특히 상기 광학 필름은 경사각에서의 색 변화를 감소시킬 수 있으므로 우수한 영상 품질을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 예시적인 광학 필름을 나타내는 도면이다.
도 2는, CLC의 설명을 위한 예시적인 도면이다.
도 3 내지 10은 예시적인 광학 필름을 나타내는 도면이다.
도 11은, 예시적인 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는, CLC의 설명을 위한 예시적인 도면이다.
도 3 내지 10은 예시적인 광학 필름을 나타내는 도면이다.
도 11은, 예시적인 표시 장치를 나타내는 도면이다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 상기 기술한 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시된 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
1
디스코틱 액정으로 이루어진 1/4 파장판의 상부에 480nm의 반사 중심 파장을 갖는 Blue 디스코틱 액정(Fuji Film 社제)을 약 3㎛의 두께로 코팅하고, 그 상부에 530nm 내지 730nm의 광대역 반사 파장을 갖는 네마틱 액정(Merck 社제)을 약 5㎛의 두께로 코팅한 후, 상기 네마틱 액정 내에 헤이즈 성분을 네마틱 액정 100 중량부 대비 약 20 중량부의 헤이즈 성분을 분산시켜 헤이즈 값이 약 25%인 광학 필름을 제조하였다.
비교예
1
1/4 파장판 상부에 450nm 내지 700 nm의 광대역 반사 파장을 갖는 네마틱 액정(Merck 社제)를 약 6㎛의 두께로 코팅한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 필름을 제조하였다.
평가예
1. 휘도 특성 평가
실시예 1의 필름을 PVA계 편광판의 보호필름 (TAC 필름 또는 아크릴 필름) 면에 1/4 파장층의 광축과 PVA계 편광판의 흡수축이 약 45도 또는 -45도를 이루도록 접착제를 매개로 부착한 후, 실시예 1의 필름 측으로 광원을 조사하면서 휘도 특성을 평가하였다. 구체적으로, CA210과 BM7 장비를 이용하여, 정면 휘도와 정면 색좌표를 측정하는 방법으로 휘도 향상 정도를 평가하였다.
평가 결과, 실시예 1의 필름을 PVA계 편광판의 보호 필름에 부착하는 경우, 별도의 광학 필름을 부착하지 않은 PVA계 편광판의 휘도 100% 대비 약 140%의 휘도를 나타냈고, 비교예 1의 필름을 PVA계 편광판의 보호 필름에 부착하는 경우의 휘도 100% 대비 136%의 휘도를 나타냈다. 한편, PVA계 편광판의 PVA 면에 접착제를 매개로 실시예 1의 필름을 바로 부착한 경우에도 상기와 유사한 결과를 보였다.
평가예
2 색 변화율 평가
실시예 1의 필름을 PVA계 편광판의 보호필름 (TAC 필름 또는 아크릴 필름) 면에 1/4 파장층의 광축과 PVA계 편광판의 흡수축이 약 45도 또는 -45도를 이루도록 접착제를 매개로 부착한 후, 실시예 1의 필름 측으로 광원을 조사하면서 실시예 1 의 필름 및 PVA계 편광판을 투과하기 전후의 광의 정면 색좌표 변화율 및 경사각 70도 에서의 전 방위 색좌표 변화율을 평가하였다. 비교예 1의 필름에 대해서도 실시예 1의 방법과 동일하게 정면 색좌표 변화율 및 경사각 70도에서의 전 방위 색좌표 변화율을 평가하였다. 구체적으로, 색좌표 변화율은 EZ Constant 장비를 이용하여 측정하였으며, 비교예 1의 정면 색좌표 변화율을 100%로 세팅한 측정 결과를 하기 표 1에 기재하였다. PVA계 편광판의 PVA 면에 접착제를 매개로 실시예 1 및 비교예 1의 필름을 바로 부착한 경우에도 하기 표 1과 유사한 결과를 보였다.
| 정면 색좌표 변화율 | 경사각 70° 색좌표 변화율 | |
| 실시예 1 | 100% | 130% |
| 비교예 1 | 100% | 200% |
n: CLC 도파기
P: 피치
X: 나선축
10, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100: 광학 필름
110, 310, 410, 510,610, 710, 810, 910, 101: 1/4 파장층
120, 320, 420, 520, 620, 720, 820, 920, 102: 제 1 액정층
130, 330, 430, 530, 630, 730, 830, 930, 103: 제 2 액정층
740: 기재층
850: 배향막, 프라이머층 또는 점착층
960: 보호층
107: 표면처리층
110: 표시 장치
1101: 상부 편광판
1102: 표시 패널
1103: 하부 편광판
1104: 광원
P: 피치
X: 나선축
10, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100: 광학 필름
110, 310, 410, 510,610, 710, 810, 910, 101: 1/4 파장층
120, 320, 420, 520, 620, 720, 820, 920, 102: 제 1 액정층
130, 330, 430, 530, 630, 730, 830, 930, 103: 제 2 액정층
740: 기재층
850: 배향막, 프라이머층 또는 점착층
960: 보호층
107: 표면처리층
110: 표시 장치
1101: 상부 편광판
1102: 표시 패널
1103: 하부 편광판
1104: 광원
Claims (20)
1/4 파장층; 제 1 액정층; 및 제 2 액정층을 순차로 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 액정층 중 어느 하나의 액정층은 원반상의 디스코틱 액정화합물을 콜레스테릭 배향된 상태로 포함하며, 다른 하나의 액정층은 막대상의 네마틱 액정화합물을 콜레스테릭 배향된 상태로 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 액정층은 각각 반사광의 중심 파장이 서로 상이한 콜레스테릭 배향된 액정 영역을 포함하며, 상기 제 1 액정층의 반사 파장은 400 nm 내지 500nm 범위 내이고, 제 2 액정층의 반사 파장은 500 nm 내지 800nm 범위 내이거나, 또는 상기 제 1 액정층은 반사 파장이 650 nm 내지 800 nm 범위 내이고, 제 2 액정층은 반사 파장이 400 nm 내지 650 nm 범위 내이며, 상기 제 2 액정층은 반사 파장이 연속적으로 증가하거나 또는 감소하는 광학 필름.
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제 1 항에 있어서,
원반상의 디스코틱 액정화합물의 도파기 또는 막대상의 네마틱 액정화합물의 도파기가 이루는 나선축이 제 1 또는 제 2 액정층의 두께 방향과 평행을 이루는 광학 필름.
원반상의 디스코틱 액정화합물의 도파기 또는 막대상의 네마틱 액정화합물의 도파기가 이루는 나선축이 제 1 또는 제 2 액정층의 두께 방향과 평행을 이루는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,
1/4 파장층은 원반상의 디스코틱 액정화합물 또는 막대상의 네마틱 액정화합물을 포함하는 광학 필름.
1/4 파장층은 원반상의 디스코틱 액정화합물 또는 막대상의 네마틱 액정화합물을 포함하는 광학 필름.
제 9 항에 있어서,
1/4 파장층 및 제 1 액정층이 각각 원반상의 디스코틱 액정화합물을 포함하거나, 또는 1/4 파장층 및 제 1 액정층이 각각 막대상의 네마틱 액정화합물을 포함하는 광학 필름.
1/4 파장층 및 제 1 액정층이 각각 원반상의 디스코틱 액정화합물을 포함하거나, 또는 1/4 파장층 및 제 1 액정층이 각각 막대상의 네마틱 액정화합물을 포함하는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,
제 1 액정층은 두께가 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위 내인 광학 필름.
제 1 액정층은 두께가 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위 내인 광학 필름.
제 1 항에 있어서,
제 2 액정층은 두께가 4 ㎛ 내지 7 ㎛ 범위 내인 광학 필름.
제 2 액정층은 두께가 4 ㎛ 내지 7 ㎛ 범위 내인 광학 필름.
제 1 항에 있어서,
제 1 및 제 2 액정층의 사이에 배향막, 프라이머층 또는 점착제층을 추가로 포함하는 광학 필름.
제 1 및 제 2 액정층의 사이에 배향막, 프라이머층 또는 점착제층을 추가로 포함하는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,
제 2 액정층의 상부에 헤이즈가 50% 이하인 보호층을 추가로 포함하는 광학 필름.
제 2 액정층의 상부에 헤이즈가 50% 이하인 보호층을 추가로 포함하는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,
제 2 액정층의 상부에 표면 처리층을 추가로 포함하고, 상기 표면 처리층은 SG(Semi-glare)층, 고굴절 물질을 포함하는 층 및 저굴절 물질을 포함하는 층 중 하나 이상을 포함하는 광학 필름.
제 2 액정층의 상부에 표면 처리층을 추가로 포함하고, 상기 표면 처리층은 SG(Semi-glare)층, 고굴절 물질을 포함하는 층 및 저굴절 물질을 포함하는 층 중 하나 이상을 포함하는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,
제 1 및 제 2 액정층 중 하나 이상의 액정층은 헤이즈 성분을 추가로 포함하는 광학 필름.
제 1 및 제 2 액정층 중 하나 이상의 액정층은 헤이즈 성분을 추가로 포함하는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,
1/4 파장층의 하부에 기재층을 추가로 포함하는 광학 필름.
1/4 파장층의 하부에 기재층을 추가로 포함하는 광학 필름.
제 1 항의 광학 필름을 포함하는 표시 장치.
제 18 항에 있어서,
표시 장치는 표시 패널 및 상기 표시 패널의 일측에 배치된 광원을 포함하고, 광학 필름은 상기 표시 패널 및 광원의 사이에 배치되어 있는 표시 장치.
표시 장치는 표시 패널 및 상기 표시 패널의 일측에 배치된 광원을 포함하고, 광학 필름은 상기 표시 패널 및 광원의 사이에 배치되어 있는 표시 장치.
제 19항에 있어서,
광학 필름은, 제 2 액정층이 1/4 파장층에 비하여 광원에 인접하게 위치하도록 배치되어 있는 표시 장치.
광학 필름은, 제 2 액정층이 1/4 파장층에 비하여 광원에 인접하게 위치하도록 배치되어 있는 표시 장치.
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2015
- 2015-09-10 KR KR1020150128358A patent/KR101966818B1/ko active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004302388A (ja) * | 2003-04-01 | 2004-10-28 | Dainippon Printing Co Ltd | 光学素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170030886A (ko) | 2017-03-20 |
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Legal Events
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20180910 Patent event code: PE09021S01D |
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