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KR20160001513A - 편광 필름, 반사방지 필름 및 표시 장치 - Google Patents

편광 필름, 반사방지 필름 및 표시 장치 Download PDF

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KR20160001513A
KR20160001513A KR1020140080186A KR20140080186A KR20160001513A KR 20160001513 A KR20160001513 A KR 20160001513A KR 1020140080186 A KR1020140080186 A KR 1020140080186A KR 20140080186 A KR20140080186 A KR 20140080186A KR 20160001513 A KR20160001513 A KR 20160001513A
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KR
South Korea
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polarizing
polarizing film
resin
layer
dichroic dye
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Ceased
Application number
KR1020140080186A
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English (en)
Inventor
최현석
감상아
윤성준
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
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Priority to EP15173334.2A priority patent/EP2960692A1/en
Priority to JP2015127394A priority patent/JP2016012133A/ja
Priority to US14/751,958 priority patent/US9812670B2/en
Priority to CN201510363303.4A priority patent/CN105278021A/zh
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Abstract

고분자 수지와 380nm 내지 780nm에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 적어도 1종의 이색성 염료를 포함하는 편광층, 그리고 상기 편광층의 적어도 일면에 위치하고 가교 구조를 가지는 보호층을 포함하는 편광 필름, 반사방지 필름 및 표시 장치에 관한 것이다.

Description

편광 필름, 반사방지 필름 및 표시 장치{POLARIZING FILM AND ANTIREFLECTION FILM AND DISPLAY DEVICE}
편광 필름, 반사방지 필름 및 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD) 및 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode device, OLED device)와 같은 표시 장치는 표시판의 외측에 부착되어 있는 편광판(polarizing plate)을 구비한다. 편광판은 특정한 방향으로 진동하는 빛만 통과시키고 그 밖의 빛은 흡수 또는 반사함으로써 표시판으로 입사되는 빛 또는 표시판으로부터 나가는 빛의 방향을 제어할 수 있다.
편광판은 일반적으로 편광자와 이를 보호하기 위한 보호판을 포함한다. 편광자는 예컨대 요오드 또는 이색성 염료를 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)에 흡착 및 배향하여 사용될 수 있으며 보호판은 예컨대 트리아세틸셀룰로오즈(triacetyl cellulose, TAC)가 사용될 수 있다.
그러나 편광자 및 보호판을 포함하는 편광판은 공정이 복잡하고 생산 비용이 높을 뿐만 아니라 편광판의 두께가 두꺼워져 표시 장치의 두께에도 영향을 미칠 수 있다.
이에 따라 보호층이 필요하지 않은 편광 필름에 대하여 연구되고 있다. 편광 필름은 별도의 보호판을 구비하지 않아 박형 표시 장치를 구현하는데 유리하다.
그러나 편광 필름은 경도가 낮아 표면이 쉽게 긁힐 수 있을 뿐만 아니라 고온 고습과 같은 환경에서 편광 필름 내의 이색성 염료가 편광 필름과 접촉하고 있는 다른 층으로 이동할 수 있어 광학 특성이 열화될 수 있다.
일 구현예는 경도를 높이고 이색성 염료의 이동을 방지하여 광학 특성의 열화를 방지할 수 있는 편광 필름을 제공한다.
다른 구현예는 상기 편광 필름을 포함하는 반사방지 필름을 포함한다.
또 다른 구현예는 상기 편광 필름 또는 상기 반사방지 필름을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 고분자 수지와 380nm 내지 780nm에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 적어도 1종의 이색성 염료를 포함하는 편광층, 그리고 상기 편광층의 적어도 일면에 위치하고 가교 구조를 가지는 보호층을 포함하는 편광 필름을 제공한다.
상기 가교 구조는 상기 이색성 염료가 상기 보호층 외부로 이동(migration)하는 것을 차단할 수 있다.
상기 가교 구조는 광 경화성 모노머, 광 경화성 올리고머, 열 경화성 수지 또는 이들의 조합을 경화하여 얻어질 수 있다.
상기 광 경화성 모노머 또는 상기 광 경화성 올리고머는 우레탄 아크릴레이트 모노머, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 모노머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에테르 아크릴레이트 모노머, 폴리에테르 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 아크릴레이트 모노머, 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 가교 구조는 상기 광 경화성 모노머 또는 상기 광 경화성 올리고머 약 5 내지 60중량%, 광 개시제 약 0.01 내지 5중량% 및 잔량의 용매를 포함하는 조성물로부터 얻어질 수 있다.
상기 열 경화성 수지는 멜라민 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 가교 구조는 상기 열 경화성 수지 약 15 내지 74중량%, 경화제 약 0.1 내지 10중량% 및 잔량의 용매를 포함하는 조성물로부터 얻어질 수 있다.
상기 고분자 수지는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리스티렌, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 고분자 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 나일론, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 편광 필름은 80℃에서 500시간 방치시 광 투과도의 변화율(ΔT)이 약 0.5% 이하일 수 있다.
상기 편광 필름은 80℃에서 500시간 방치시 편광도 변화율(ΔPE)이 3% 이하일 수 있다.
상기 편광 필름은 80℃에서 500시간 방치시 이색비 변화도(ΔDR)가 0.5 이하일 수 있다.
상기 보호층의 두께는 약 10㎛ 이하일 수 있다.
상기 보호층의 두께는 약 0.1㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
상기 편광층은 상기 고분자 수지와 상기 이색성 염료의 용융 혼합물일 수 있다.
상기 이색성 염료는 상기 고분자 수지에 분산되어 있을 수 있고, 상기 고분자 수지는 약 400 내지 1000%로 일축 연신되어 있을 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 편광 필름 및 상기 편광 필름의 일면에 위치하는 위상차 필름을 포함하는 반사방지 필름을 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 편광 필름 또는 상기 반사방지 필름을 구비하는 표시 장치를 제공한다.
이색성 염료의 손실을 방지함으로써 광학 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있고 표면 경도 및 열 안정성을 높일 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 편광 필름을 도시한 개략도이고,
도 2는 도 1의 편광 필름의 편광층을 도시한 개략도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 반사방지 필름을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 4는 일 구현예에 따른 반사방지 필름의 외광 반사 방지 원리를 보여주는 개략도이고,
도 5는 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이고,
도 6은 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
이하 일 구현예에 따른 편광 필름에 대하여 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 편광 필름을 도시한 개략도이고, 도 2는 도 1의 편광 필름의 편광층을 도시한 개략도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 편광 필름(50)은 편광층(70)과 보호층(80a, 80b)을 포함한다.
먼저 도 2를 참고하여 편광층(70)에 대하여 설명한다.
편광층(70)은 고분자 수지(71)와 고분자 수지(71)에 분산되어 있는 이색성 염료(72)를 포함한다.
고분자 수지(71)는 소수성 고분자 수지 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리스티렌, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 고분자 수지(71)는 예컨대 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 나일론, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 고분자 수지(71)는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체(PE-PP)에서 선택된 적어도 둘의 혼합물일 수 있다. 일 예로, 고분자 수지(71)는 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물일 수 있다.
상기 폴리프로필렌(PP)은 예컨대 약 0.1g/10min 내지 약 5g/10min의 용융흐름지수(melt flow index, MFI)를 가질 수 있다. 여기서 용융흐름지수(MFI)는 10분당 용융 상태의 고분자가 흘러내리는 양을 나타내는 것으로, 용융 상태의 고분자의 점도와 관련이 있다. 즉 용융흐름지수(MFI)가 작을수록 고분자의 점도가 크고 용융흐름지수(MFI)가 클수록 고분자의 점도가 작음을 알 수 있다. 상기 폴리프로필렌의 용융흐름지수(MFI)가 상기 범위 내인 경우, 가공성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 최종 제품의 물성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리프로필렌은 약 0.5g/10min 내지 약 5g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다.
상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 상기 공중합체의 총 함량에 대하여 약 1 중량% 내지 약 50 중량%의 에틸렌기를 포함할 수 있다. 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)에서 에틸렌기의 함량이 상기 범위 내인 경우, 상기 폴리프로필렌과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 상분리를 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있다. 또한, 우수한 광 투과도 및 배향성을 가지면서도 연신할 때 연신율을 증가시킬 수 있어서 개선된 편광 특성을 구현할 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 상기 공중합체의 총 함량에 대하여 약 1중량% 내지 약 25중량%의 에틸렌기를 포함할 수 있다.
상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 약 5g/10min 내지 약 15g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다. 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 용융흐름지수(MFI)가 상기 범위 내인 경우, 가공성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 최종 제품의 물성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 약 10g/10min 내지 약 15g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다.
고분자 수지(71)가 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)의 혼합물인 경우, 상기 폴리프로필렌(PP)과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)를 약 1:9 내지 약 9:1의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 폴리프로필렌(PP)과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 우수한 기계적 강도를 가지면서도 폴리프로필렌의 결정화를 방지하여 헤이즈 특성을 효과적으로 개선할 수 있다. 예컨대 상기 폴리프로필렌(PP)과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP)는 약 4:6 내지 약 6:4의 중량비로 포함될 수 있으며, 예컨대 약 5:5의 중량비로 포함될 수 있다.
고분자 수지(71)는 약 1g/10min 내지 약 15g/10min의 용융흐름지수(melt flow index, MFI)를 가질 수 있다. 고분자 수지 수지(71)의 용융흐름지수(MFI)가 상기 범위 내인 경우, 수지 내에 과도한 결정이 형성되지 않아 우수한 광 투과도를 확보할 수 있는 동시에 필름으로 제조하기에 적합한 점도를 가질 수 있어 가공성을 개선할 수 있다. 예컨대 고분자 수지(71)는 약 5g/10min 내지 약 15g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다.
고분자 수지(71)는 약 5% 이하의 헤이즈를 가질 수 있다. 고분자 수지(71)가 상기 범위의 헤이즈를 가짐으로써, 투과도가 증가하여 우수한 광학 특성을 가질 수 있다. 예컨대 고분자 수지(71)는 약 2% 이하의 헤이즈를 가질 수 있으며, 예컨대 약 0.5% 내지 약 2%의 헤이즈를 가질 수 있다.
고분자 수지(71)는 약 50% 이하의 결정화도를 가질 수 있다. 고분자 수지(71)는 상기 범위의 결정화도를 가짐으로써 헤이즈를 낮출 수 있어 우수한 광학 특성을 달성할 수 있다. 예컨대 고분자 수지(71)는 약 30% 내지 약 50%의 결정화도를 가질 수 있다.
이색성 염료(72)는 고분자 수지(71)에 분산되어 있으며, 고분자 수지(71)의 연신 방향을 따라 일 방향으로 배열되어 있다. 이색성 염료(72)는 예컨대 일 방향으로 긴 막대 모양일 수 있다. 이색성 염료(72)는 소정 파장 영역에 대하여 두 개의 편광 직교 성분 중 하나의 편광 직교 성분만을 투과시킬 수 있다.
이색성 염료(72)는 가시광선 영역에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 적어도 1종을 포함할 수 있으며, 예컨대 약 380nm 내지 780nm에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.
이색성 염료(72)의 분해온도는 약 245℃ 이상일 수 있다. 여기서 분해온도는 이색성 염료(72)의 중량이 초기 중량 대비 5% 감소하는 지점에서의 온도를 말한다.
이색성 염료(72)는 고분자 수지(71) 100 중량부에 대하여 약 0.01 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함됨으로써 편광 필름의 투과도를 저하시키지 않으면서도 충분한 편광 특성을 나타낼 수 있다. 상기 범위 내에서 고분자 수지(71) 100 중량부에 대하여 약 0.05 내지 1 중량부로 포함될 수 있다.
편광층(70)은 고분자 수지(71)와 이색성 염료(72)의 용융 혼합물(melt- blend)일 수 있다. 상기 용융 혼합물은 고분자 수지(71)와 이색성 염료(72)를 포함하는 편광층용 조성물을 고분자 수지(71)의 녹는점(melting point, Tm) 이상의 온도에서 용융 혼합하여 얻을 수 있다.
상기 편광층용 조성물은 전술한 고분자 수지(71)와 이색성 염료(72)를 포함할 수 있으며, 고분자 수지(71)와 이색성 염료(72)는 각각 분말(powder)과 같은 고체 형태로 포함될 수 있다. 상기 편광층용 조성물은 예컨대 고형분이 약 90중량% 이상일 수 있으며, 예컨대 용매를 포함하지 않을 수 있다.
편광층(70)은 예컨대 상기 편광층용 조성물을 용융 혼합하는 단계, 상기 용융 혼합물을 몰드에 넣고 가압하여 시트를 제조하는 단계, 그리고 상기 시트를 일축 연신하는 단계로 제조될 수 이다.
상기 용융 혼합하는 단계는 상기 편광층용 조성물을 예컨대 약 300℃ 이하, 구체적으로 약 50 내지 300℃에서 용융 혼합할 수 있다.
상기 시트를 제조하는 단계는 상기 몰드에 용융 혼합물을 넣고 고압 프레스기로 가압하거나, 또는 티다이(T-die)를 통해 칠롤(chill roll)에 토출하여 형성할 수 있다.
상기 일축 연신하는 단계는 약 30 내지 200℃의 온도에서 약 400% 내지 약 1000%의 연신율로 연신할 수 있다. 여기서 연신율은 상기 시트의 연신 전 길이와 연신 후 길이의 비율을 말하는 것으로, 일축 연신 후 시트가 늘어난 정도를 의미한다.
상기 용융 혼합하는 단계는 상기 편광 필름용 조성물을 예컨대 약 300℃ 이하, 구체적으로 약 50 내지 300℃에서 용융 혼합할 수 있다.
상기 시트를 제조하는 단계는 상기 몰드에 용융 혼합물을 넣고 고압 프레스기로 가압하거나, 또는 티다이(T-die)를 통해 칠롤(chill roll)에 토출하여 형성할 수 있다.
상기 일축 연신하는 단계는 약 30 내지 200℃의 온도에서 약 400% 내지 약 1000%의 연신율로 연신할 수 있다. 여기서 연신율은 상기 시트의 연신 전 길이와 연신 후 길이의 비율을 말하는 것으로, 일축 연신 후 시트가 늘어난 정도를 의미한다. 상기 연신 방향은 이색성 염료(72)의 길이 방향과 같을 수 있다.
편광층(70)은 약 100㎛ 이하의 비교적 얇은 두께를 가질 수 있으며, 예컨대 약 30㎛ 내지 약 95㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위의 두께를 가짐으로써 트리아세틸셀룰로오즈(TAC)과 같은 두꺼운 보호판이 요구되는 편광판과 비교하여 두께를 줄일 수 있고 이에 따라 박형 표시 장치를 구현할 수 있다.
이하 보호층(80a, 80b)을 설명한다.
보호층(80a, 80b)은 편광층(70)의 일면 또는 양면에 위치하여 편광층(70)을 보호할 수 있다.
보호층(80a, 80b)은 제1 방향으로 뻗은 복수의 고분자 사슬들과 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 뻗은 복수의 고분자 사슬들이 교차하여 형성된 가교 구조를 가질 수 있으며, 상기 가교 구조는 예컨대 그물 또는 네트워크 구조를 형성할 수 있다. 상기 가교 구조는 편광층(70)의 이색성 염료(72)가 편광층(70)의 외부로 이동(migration)하는 것을 차단 또는 방지함으로써 이색성 염료(72)를 편광층(70) 내로 가둘 수 있고 이에 따라 이색성 염료(72)의 손실을 줄여 편광 필름의 물성이 열화되는 것을 방지할 수 있다.
이색성 염료(72)의 손실은 특히 후속 고온 공정 및/또는 고온 방치에서 일어날 수 있는데, 일 예로 상기와 같이 가교 구조에 의해 이색성 염료(72)의 손실을 줄임으로써 80℃에서 500시간 방치시 광 투과도의 변화율(ΔT)은 약 0.5% 이하, 편광도 변화율(ΔPE)은 약 3% 이하 및 이색비 변화도(ΔDR)는 약 0.5 이하로 줄일 수 있다. 따라서 후속 고온 공정 및/또는 고온 방치에서 편광 필름의 광학적 특성이 열화되는 것을 방지하여 신뢰성을 높일 수 있다.
보호층(80a, 80b)은 또한 편광층(70)의 일면 또는 양면에 위치하여 편광층(70)의 표면을 덮음으로써 편광층(70)의 표면이 긁히는 것과 같이 손상되는 것을 방지할 수 있고 편광 필름의 경도를 높일 수 있다.
보호층(80a, 80b)은 또한 편광층(70)의 일면 또는 양면에 위치하여 비교적 두께가 얇고 고배율로 연신된 편광층(70)을 고정시킴으로써 고온 공정에서 편광층(70)이 열수축되는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 편광 필름이 휘거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.
상기 가교 구조는 예컨대 광 경화 및/또는 열 경화에 의해 형성될 수 있으며, 예컨대 광 경화성 모노머, 광 경화성 올리고머, 열 경화성 수지 또는 이들의 조합을 포함하는 조성물을 경화하여 얻어질 수 있다.
상기 광 경화성 모노머 또는 상기 광 경화성 올리고머는 광 경화에 의해 가교 구조를 형성할 수 있는 화합물이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 우레탄 아크릴레이트 모노머, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 모노머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에테르 아크릴레이트 모노머, 폴리에테르 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 아크릴레이트 모노머, 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
상기 조성물은 예컨대 상기 광 경화성 모노머 또는 상기 광 경화성 올리고머 약 5 내지 60중량%, 광 개시제 약 0.01 내지 5중량% 및 잔량의 용매를 포함할 수 있다. 상기 조성물은 예컨대 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 열 경화성 수지는 열 경화에 의해 가교 구조를 형성할 수 있는 화합물이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 멜라민 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
상기 조성물은 예컨대 상기 열 경화성 수지 약 15 내지 74중량%, 경화제 약 0.1 내지 10중량% 및 잔량의 용매를 포함할 수 있다. 상기 조성물은 예컨대 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
보호층(80a, 80b)은 예컨대 약 10㎛ 이하의 두께를 가질 수 있으며, 예컨대 약 0.1㎛ 내지 5㎛의 두께를 가질 수 있다. 보호층(80a, 80b) 중 하나는 경우에 따라 생략될 수 있다.
보호층(80a, 80b)은 예컨대 증착 공정 또는 용액 공정으로 형성할 수 있다.
이하 상술한 편광 필름을 포함한 반사방지 필름을 설명한다.
도 3은 일 구현예에 따른 반사방지 필름을 개략적으로 도시한 단면도이다.
일 구현예에 따른 반사방지 필름(55)은 전술한 편광 필름(50), 편광 필름(50)의 일면에 위치하는 위상차 필름(95), 그리고 편광 필름(50)과 위상차 필름(95) 사이에 위치하는 점착층(90)을 포함한다.
편광 필름(50)은 전술한 바와 같이 고분자 수지와 이색성 염료를 포함하는 편광층(70)과 편광층(70)의 적어도 일면에 위치하고 가교 구조를 가지는 보호층(80a, 80b)을 포함한다. 자세한 내용은 전술한 바와 같으며, 구체적인 내용은 여기에서 생략한다.
위상차 필름(95)은 예컨대 λ/4 플레이트일 수 있으며 예컨대 선편광을 원편광으로 바꾸어줄 수 있다.
점착층(90)은 예컨대 감압 점착제 또는 접착제를 포함할 수 있으며, 경우에 따라 생략될 수 있다.
반사방지 필름(55)은 표시 장치의 일측 또는 양측에 형성될 수 있으며, 특히 표시 장치의 화면부 측에 형성되어 외부로부터 유입되는 광(이하 ?倂?이라 한다)이 반사되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 외광 반사에 의한 시인성 저하를 방지할 수 있다.
도 4는 일 구현예에 따른 반사방지 필름의 외광 반사 방지 원리를 보여주는 개략도이다.
도 4를 참고하면, 외부로부터 입사되는 비편광된 광(incident unpolarized light)은 편광 필름(50)을 통과하면서 두 개의 편광 직교 성분 중 하나의 편광 직교 성분, 즉 제1 편광 직교 성분만이 투과되고, 편광된 광은 예컨대 λ/4 플레이트와 같은 위상차 필름(95)을 통과하면서 원편광으로 바뀔 수 있다. 상기 원편광된 광은 기판, 전극 등을 포함한 표시 패널(97)에서 반사되면서 원편광 방향이 바뀌게 되고 상기 원편광된 광이 위상차 필름(95)을 다시 통과하면서 두 개의 편광 직교 성분 중 다른 하나의 편광 직교 성분, 즉 제2 편광 직교 성분만이 투과될 수 있다. 상기 제2 편광 직교 성분은 편광 필름(50)을 통과하지 못하여 외부로 광이 방출되지 않으므로 외광 반사 방지 효과를 가질 수 있다.
상기 편광 필름 또는 상기 반사방지 필름은 다양한 표시 장치에 적용될 수 있다.
상기 표시 장치는 액정 표시 장치일 수 있다.
도 5는 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 5를 참고하면, 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(10) 및 상기 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부에 위치하는 편광 필름(50)을 포함한다.
액정 표시 패널(10)은 트위스트 네마틱(twist nematic, TN) 모드, 수직 배향(patterned vertical alignment, PVA) 모드, 평면 정렬 스위칭(in plane switching, IPS) 모드, OCB(optically compensated bend) 모드 등일 수 있다.
액정 표시 패널(10)은 제1 표시판(100), 제2 표시판(200) 및 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 개재되어 있는 액정층(300)을 포함한다.
제1 표시판(100)은 예컨대 기판(도시하지 않음) 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터(도시하지 않음) 및 이에 연결되어 있는 제1 전기장 생성 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있고, 제2 표시판(200)은 예컨대 기판(도시하지 않음) 위에 형성되어 있는 색 필터(도시하지 않음) 및 제2 전기장 생성 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 색 필터가 제1 표시판(100)에 포함될 수도 있고, 제1 전기장 생성 전극과 제2 전기장 생성 전극이 제1 표시판(100)에 함께 위치할 수도 있다.
액정층(300)은 복수의 액정 분자를 포함할 수 있다. 액정 분자는 양 또는 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 액정 분자가 양의 유전율 이방성을 가지는 경우 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 평행을 이루도록 배향되고 전기장이 인가된 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향될 수 있다. 이와 반대로, 액정 분자가 음의 유전율 이방성을 가지는 경우 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 수직하게 배향되고 전기장이 인가된 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 평행하게 배향될 수 있다.
편광 필름(50)은 액정 표시 패널(10)의 외측에 위치하며, 도면에는 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부에 각각 형성된 것으로 도시하였지만 이에 한정되지 않고 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부 중 어느 하나에만 형성될 수도 있다.
편광 필름(50)은 전술한 바와 같이 고분자 수지 및 상기 이색성 염료를 포함하는 편광층(70)과 편광층(70)의 적어도 일면에 위치하는 보호층(80a, 80b)을 포함하며, 자세한 내용은 전술한 바와 같다.
상기 표시 장치는 유기 발광 표시 장치일 수 있다.
도 6은 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 6을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치는 베이스 기판(410), 하부 전극(420), 유기 발광층(430), 상부 전극(440), 봉지 기판(450) 및 반사방지 필름(55)을 포함한다.
베이스 기판(410)은 유리 또는 플라스틱으로 만들어질 수 있다.
하부 전극(420) 및 상부 전극(440) 중 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)일 수 있다. 애노드는 정공(hole)이 주입되는 전극으로, 일 함수(work function)가 높고 발광된 빛이 외부로 나올 수 있는 투명 도전 물질로 만들어질 수 있으며 예컨대 ITO 또는 IZO 일 수 있다. 캐소드는 전자(electrode)가 주입되는 전극으로, 일 함수가 낮고 유기 물질에 영향을 미치지 않는 도전 물질로 만들어질 수 있으며 예컨대 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba)에서 선택될 수 있다.
유기 발광층(430)은 하부 전극(420)과 상부 전극(440)에 전압이 인가되었을 때 빛을 낼 수 있는 유기 물질을 포함한다.
하부 전극(420)과 유기 발광층(430) 사이 및 상부 전극(440)과 유기 발광층(430) 사이에는 부대층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 부대층은 전자와 정공의 균형을 맞추기 위한 정공 전달층(hole transporting layer), 정공 주입층(hole injecting layer), 전자 주입층(electron injecting layer) 및 전자 전달층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다.
봉지 기판(450)은 유리, 금속 또는 고분자로 만들어질 수 있으며, 하부 전극(420), 유기 발광층(430) 및 상부 전극(440)을 봉지하여 외부로부터 수분 및/또는 산소가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
반사방지 필름(55)은 전술한 바와 같이 위상차 필름(95) 및 편광 필름(50)을 포함한다. 위상차 필름(95)은 편광 필름(50)을 통과한 빛을 원편광시켜 위상차를 발생시킬 수 있으며 빛의 반사, 흡수에 영향을 미칠 수 있다. 편광 필름(50)은 전술한 바와 같이 고분자 수지 및 상기 이색성 염료를 포함하는 편광층(70)과 편광층(70)의 적어도 일면에 위치하는 보호층(80a, 80b)을 포함하며, 자세한 내용은 전술한 바와 같다.
반사방지 필름(55)은 빛이 나오는 측에 배치될 수 있다. 예컨대 베이스 기판(410) 측으로 빛이 나오는 배면 발광(bottom emission) 구조인 경우 베이스 기판(410)의 외측에 배치될 수 있고, 봉지 기판(450) 측으로 빛이 나오는 전면 발광(top emission) 구조인 경우 봉지 기판(450)의 외측에 배치될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
편광층의 준비
폴리프로필렌(PP)과 폴리프로필렌-폴레에틸렌 공중합체(PP-PE)를 5:5(w/w)로 포함한 고분자 수지와 상기 고분자 수지 100 중량부에 대하여 하기 화학식 A, B, C 로 표현되는 이색성 염료를 각각 0.5, 0.2, 0.3 중량부를 혼합한 편광필름용 조성물을 준비한다.
[화학식 A]
Figure pat00001
[화학식 B]
Figure pat00002
[화학식 C]
Figure pat00003
상기 편광필름용 조성물을 약 250℃에서 DSM상기 편광층용 조성물을 약 230℃에서 DSM사 Micro-compounder를 사용하여 용융 혼합한다. 이어서 상기 용융된 혼합물을 시트 모양의 몰드에 넣은 후 고온 고압 프레스로 가압하여 필름을 제조한다. 이어서 115℃에서 상기 필름을 1000% 배율로 일축 연신(Instron사 인장시험기 사용)하여 편광층을 제조한다.
편광 필름의 제조
실시예 1
상기에서 준비된 편광층의 양면을 각각 코로나 처리(250dose)한 후 보호층용 조성물(CHSR33, CC Tech Inc. 제조)을 닥터블레이드를 사용하여 편광층의 일면에 도포한다. 이어서 상기 조성물이 도포된 편광층을 85℃에서 5분간 건조한 후, 메탈 할라이드 램프 (400mJ/㎠)를 조사하여 경화 처리하여 약 5㎛ 두께의 보호층을 형성한다. 이어서 편광층의 다른 일면에 동일한 방법으로 보호층용 조성물(CHSR33, CC Tech Inc. 제조)을 도포하고 건조 및 경화하여 약 5㎛ 두께의 보호층을 형성하여 편광 필름을 제조한다.
실시예 2
보호층용 조성물로 CHSR33 (CC Tech Inc. 제조) 대신 CHSR35 (CC Tech Inc. 제조)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광층의 양면에 보호층을 형성하여 편광 필름을 제조한다.
비교예 1
보호층을 형성하지 않고 편광층만으로 이루어진 편광 필름을 제조한다.
평가
평가 1
실시예 1, 2와 비교예 1에 따른 편광 필름의 표면 경도를 평가한다.
표면 경도는 연필경도 측정기 (코아테크, CT-PC1) 방법으로 평가한다.
그 결과는 표 1과 같다.
표면 경도
실시예 1 2H
실시예 2 2H
비교예 1 측정불가(F보다 낮음)
표 1을 참고하면, 실시예 1, 2에 따른 편광 필름은 비교예 1에 따른 편광 필름과 비교하여 표면 경도가 높아진 것을 확인할 수 있다.
평가 2
실시예 1, 2와 비교예 1에 따른 편광 필름의 일면에 감압점착제(PS-47, Soken 사 제조)를 사용하여 위상차 필름(WRS, Teijin 사 제조) 및 유리 기판을 차례로 부착하여 반사방지 필름을 제조한다. 반사방지 필름은 유리 기판, 감압점착제, 위상차 필름, 감압점착제 및 편광 필름의 순서로 적층된다.
상기 반사방지 필름의 광 투과도, 편광도 및 이색비(dichroic ratio, DR)를 평가한 후, 상기 반사방지 필름을 85℃에서 500시간 방치한 후 광 투과도, 편광도 및 이색비를 다시 평가한다.
광 투과도는 JASCO사 V-7100 UV/Vis spectrophotometer를 사용하여 평가한다.
상기 측정한 광 투과도를 사용하여 이색비(dichroic ratio, DR) 및 편광 도(polarizing efficiency, PE)를 구한다.
이색비(DR)는 하기 수학식 1에 의하여 구한다.
[수학식 1]
DR = Log (1/T⊥) / Log (1/ T∥)
상기 수학식 1에서,
DR은 이색비이고,
T∥는 편광 필름의 투과축에 평행으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도이고,
T⊥는 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도이다.
편광도는 하기 수학식 2에 의하여 구한다.
[수학식 2]
PE (%) = [(T∥-T⊥)/(T∥+T⊥)]1/2 ⅹ 100
상기 수학식 2에서,
PE는 편광도이고,
T∥는 편광 필름의 투과축에 평행으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도이고,
T⊥는 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도이다.
그 결과는 표 2 내지 표 4와 같다.
λ(380~780nm) 광 투과도(%) 변화량 (ΔTS)
실시예 1 550 0.37
실시예 2 550 0.32
비교예 1 550 6.56
λ(380~780nm) 편광도 변화량 (ΔPE)
실시예 1 550 0.38
실시예 2 550 0.33
비교예 1 550 3.75
λ(380~780nm) 이색비 변화량 (ΔDR)
실시예 1 550 0.11
실시예 2 550 0.09
비교예 1 550 1.11
표 2 내지 4를 참고하면, 실시예 1, 2에 따른 편광 필름을 적용한 반사방지 필름은 비교예 1에 따른 편광 필름을 적용한 반사방지 필름과 비교하여 고온에서 장시간 방치 후 광 투과도, 편광도 및 이색비의 감소 정도가 크게 낮은 것을 알 수 있다. 이로부터 실시예 1, 2에 따른 편광 필름을 적용한 반사방지 필름은 비교예 1에 따른 편광 필름을 적용한 반사방지 필름과 비교하여 열 내구성이 크게 개선된 것을 확인할 수 있다.
평가 3
실시예 1, 2와 비교예 1에 따른 편광 필름의 열 안정성을 평가한다.
열 안정성은 실시예 1, 2와 비교예 1에 따른 편광 필름을 10℃/min의 속도로 85℃까지 온도를 올리고 85℃에서 5시간 동안 방치한 후 편광 필름의 길이 변화를 평가한다.
그 결과는 표 5와 같다.
편광 필름의 길이 수축량(㎛)
실시예 1 -34.5
실시예 2 -38.1
비교예 1 -305.4
표 5를 참고하면, 실시예 1, 2에 따른 편광 필름은 비교예 1에 따른 편광 필름과 비교하여 열 수축률이 크게 낮은 것을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 액정 표시 패널 50: 편광 필름
70: 편광층 71: 고분자 수지
72: 이색성 염료 80a, 80b: 보호층
90: 점착층 95: 위상차 필름
100: 제1 표시판 200: 액정층
300: 제2 표시판 410: 베이스 기판
420: 하부 전극 430: 유기 발광층
440: 상부 전극 450: 봉지 기판

Claims (18)

  1. 고분자 수지와 380nm 내지 780nm에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 적어도 1종의 이색성 염료를 포함하는 편광층, 그리고
    상기 편광층의 적어도 일면에 위치하고 가교 구조를 가지는 보호층
    을 포함하는 편광 필름.
  2. 제1항에서,
    상기 가교 구조는 상기 이색성 염료가 외부로 이동(migration)하는 것을 차단하는 편광 필름.
  3. 제1항에서,
    상기 가교 구조는 광 경화성 모노머, 광 경화성 올리고머, 열 경화성 수지 또는 이들의 조합을 경화하여 얻어지는 편광 필름.
  4. 제3항에서,
    상기 광 경화성 모노머 또는 상기 광 경화성 올리고머는 우레탄 아크릴레이트 모노머, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 모노머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에테르 아크릴레이트 모노머, 폴리에테르 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 아크릴레이트 모노머, 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머 또는 이들의 조합을 포함하는 편광 필름.
  5. 제4항에서,
    상기 가교 구조는 상기 광 경화성 모노머 또는 상기 광 경화성 올리고머 5 내지 60중량%, 광 개시제 0.01 내지 5중량% 및 잔량의 용매를 포함하는 조성물로부터 얻어지는 편광 필름.
  6. 제3항에서,
    상기 열 경화성 수지는 멜라민 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 이들의 조합을 포함하는 편광 필름.
  7. 제6항에서,
    상기 가교 구조는 상기 열 경화성 수지 15 내지 74중량%, 경화제 0.1 내지 10중량% 및 잔량의 용매를 포함하는 조성물로부터 얻어지는 편광 필름.
  8. 제1항에서,
    상기 고분자 수지는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리스티렌, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 편광 필름.
  9. 제8항에서,
    상기 고분자 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 나일론, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 편광 필름.
  10. 제1항에서,
    80℃에서 500시간 방치시 광 투과도의 변화율(ΔT)은 0.5% 이하인 편광 필름.
  11. 제1항에서,
    80℃에서 500시간 방치시 편광도 변화율(ΔPE)은 3% 이하인 편광 필름.
  12. 제1항에서,
    80℃에서 500시간 방치시 이색비 변화도(ΔDR)는 0.5 이하인 편광 필름.
  13. 제1항에서,
    상기 보호층의 두께는 10㎛ 이하인 편광 필름.
  14. 제13항에서,
    상기 보호층의 두께는 0.1㎛ 내지 5㎛인 편광 필름.
  15. 제1항에서,
    상기 편광층은 상기 고분자 수지와 상기 이색성 염료의 용융 혼합물인 편광 필름.
  16. 제1항에서,
    상기 이색성 염료는 상기 고분자 수지에 분산되어 있고,
    상기 고분자 수지는 400 내지 1000%로 일축 연신되어 있는 편광 필름.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 편광 필름,
    상기 편광 필름의 일면에 위치하는 위상차 필름
    을 포함하는 반사방지 필름.
  18. 제1항에 따른 편광 필름 또는 제17항에 따른 반사방지 필름을 구비하는 표시 장치.


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