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KR20220163810A - 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치 - Google Patents

편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치 Download PDF

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KR20220163810A
KR20220163810A KR1020210072430A KR20210072430A KR20220163810A KR 20220163810 A KR20220163810 A KR 20220163810A KR 1020210072430 A KR1020210072430 A KR 1020210072430A KR 20210072430 A KR20210072430 A KR 20210072430A KR 20220163810 A KR20220163810 A KR 20220163810A
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KR
South Korea
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retardation layer
polarizing plate
polarizer
wavelength
retardation
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KR1020210072430A
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구준모
김봉춘
유정훈
이상흠
김규식
김윤정
박은수
신광호
정리라
정한맘
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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Publication date
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Abstract

편광자 및 상기 편광자의 하부면에 순차적으로 적층된 제1 위상차층과 제2 위상차층을 포함하는 편광판으로서, 상기 제1 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 200nm 내지 250nm이고, 상기 제2 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 140nm이고, 상기 편광판은 파장 450nm에서의 단체 투과율과 파장 420nm에서의 단체 투과율의 차이가 2% 이상인 것인, 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치가 제공된다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치{POLARIZING PLATE AND OPTICAL DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.
유기발광소자 표시장치는 외부광의 반사로 인하여 시인성과 콘트라스트가 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해소하기 위하여, 편광자와 위상차 필름을 포함하는 편광판이 사용될 수 있다. 편광판은 반사된 외부광이 외부로 새어나오지 않게 하게 반사 방지 기능을 구현할 수 있다.
유기발광소자 표시장치는 구동 상태에서는 화면 품질 표시가 우수해야 하지만 비 구동 상태에서는 외부광에 대한 측면에서의 반사 시감이 우수해야 한다. 측면에서의 반사 시감은 측면에서의 반사율을 낮추는 방법에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 측면에서의 반사 시감을 낮출 경우 정면에서의 시감이 좋지 않게 되어 블랙 시감이 저하된다는 문제점이 있다.
정면에서의 블랙 시감을 개선하기 위하여 편광판 자체의 색상값을 제어하는 방법이 고려될 수 있다. 그러나, 편광판의 색상값을 조절하는 방법만으로는 정면에서의 블랙 시감을 개선하는데 한계가 있다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 10-2013-0103595호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 블랙 시감을 개선하는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 정면과 측면 모두에서 반사율이 낮은 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점은 편광판이다.
1.편광판은 편광자 및 상기 편광자의 하부면에 순차적으로 적층된 제1 위상차층과 제2 위상차층을 포함하고, 상기 제1 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 200nm 내지 250nm이고, 상기 제2 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 140nm이고, 상기 편광판은 파장 450nm에서의 단체 투과율과 파장 420nm에서의 단체 투과율의 차이가 2% 이상이다.
2.1에서 상기 편광판은 파장 450nm에서 단체 투과율이 30% 이상이고, 파장 420nm에서 단체 투과율이 40% 이하일 수 있다.
3.1-2에서, 상기 편광판은 파장 380nm에서 단체 투과율이 2% 이하일 수 있다.
4.1-3에서, 상기 제1위상차층은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 95nm 내지 200nm이고, 이축성 정도가 1 내지 1.5일 수 있다.
5.1-4에서, 상기 제2위상차층은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 -250nm 내지 -50nm이고, 이축성 정도가 -2 내지 -0.1일 수 있다.
6.1-5에서, 상기 제1위상차층은 양(+)의 복굴절성을 갖는 수지를 포함하고, 상기 제2위상차층은 음(-)의 복굴절성을 갖는 수지를 포함할 수 있다.
7.1-6에서, 상기 제1위상차층, 상기 제2위상차층은 각각 비 액정층일 수 있다.
8.1-7에서, 상기 제2위상차층은 셀룰로스 에스테르계 중합체, 폴리스타이렌계 중합체 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
9.1-8에서, 상기 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체는 파장 420nm 내지 파장 450nm에서 단체 투과율이 90% 이상일 수 있다.
10.1-9에서, 상기 편광자는 파장 380nm 내지 780nm에서 단체 투과율이 40% 내지 45%일 수 있다.
11.1-10에서, 상기 편광자는 요오드화칼륨 1중량% 내지 5중량%를 함유할 수 있다.
12.1-11에서, 상기 편광자의 투과축을 기준으로 상기 제1위상차층의 지상축이 이루는 각도의 절대값은 50° 내지 80°, 상기 제2위상차층의 지상축이 이루는 각도의 절대값은 0° 내지 10°일 수 있다.
13.1-12에서, 상기 편광판은 광 흡수제를 더 포함할 수 있다.
14.13에서, 상기 광 흡수제는 최대흡수파장이 330nm 내지 380nm일 수 있다.
15.1-14에서, 상기 편광자의 상부면에 보호층이 더 적층될 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 광학표시장치이다.
광학표시장치는 본 발명의 편광판을 포함한다.
본 발명은 블랙 시감을 개선하는 편광판을 제공하였다.
본 발명은 정면과 측면 모두에서 반사율이 낮은 편광판을 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 2는 본 발명 다른 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 3은 본 명세서에서 반사 색상값 a*, 반사 색상값 b*를 설명하는 도면이다.
도 4는 실시예 1의 평가 결과이다.
도 5는 비교예 3의 평가 결과이다.
첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 실시예에 의해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 명칭을 사용하였다. 도면에서 각 구성 요소의 길이, 크기는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 본 발명이 도면에 기재된 각 구성 요소의 길이, 크기에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것이고, 보는 시각에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있다.
본 명세서에서 "면내 위상차(Re)"는 하기 식 A로 표시되고, "두께 방향 위상차(Rth)"는 하기 식 B로 표시되고, "이축성 정도(NZ)"는 하기 식 C로 표시될 수 있다:
[식 A]
Re = (nx - ny) x d
[식 B]
Rth = ((nx + ny)/2 - nz) x d
[식 C]
NZ = (nx - nz)/(nx - ny)
(상기 식 A 내지 식 C에서, nx, ny, nz는 측정 파장에서 각각 광학 소자의 지상축(slow axis) 방향, 진상축(fast axis) 방향, 두께 방향의 굴절률이고, d는 광학 소자의 두께(단위:nm)이다). 상기 식 A 내지 식 C에서 측정 파장은 450nm, 550nm 또는 650nm가 될 수 있다.
본 명세서에서 "단파장 분산성"은 Re(450)/Re(550)이고, "장파장 분산성"은 Re(650)/Re(550)이다. Re(450), Re(550), Re(650)은 각각 위상차층 단독 또는 위상차층 적층체의 파장 450nm, 550nm 및 650nm에서의 면내 위상차(Re)를 의미한다.
본 명세서에서 각도 기재시 "+"는 기준을 중심으로 반시계 방향, "-"는 기준을 중심으로 시계 방향을 의미한다.
본 명세서에서 "(메트)아크릴"은 아크릴 및/또는 메타아크릴을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 수치 범위를 나타낼 때 "X 내지 Y"는 "X 이상 Y 이하(X≤ 그리고 ≤Y)"를 의미한다.
본 명세서에서 "단체 투과율(Total transmittance, Ts)"은 편광판에 대해 제2 위상차층 쪽에서 편광자쪽으로 광을 입사시켜 측정될 수 있다.
본 명세서에서 반사 시감(블랙 시감) 관련하여, 반사 색상값 "a*", "b*"은 각각 CIE 좌표계에서의 색상값 a*값, b*값을 의미한다. 반사 색상값 a*값, b*값은 a값을 나타내는 x축과 b값을 나타내는 y축이 서로 직교하는 CIE 좌표계로부터 얻을 수 있다. a*값은 양의 방향으로 절대값이 커질수록 빨강색이 되고, 음의 방향으로 절대값이 커질수록 녹색이 되며, b*값은 양의 방향으로 절대값이 커질수록 노랑색이 되고, 음의 방향으로 절대값이 커질수록 파랑색이 됨을 의미한다. 제작된 편광판을 OLED 패널에 부착하고 OLED 패널로부터 편광판쪽으로 광을 투과시킨 다음 반사 색상값 측정 장치(예, DMS803, NI社)로 측정될 수 있다.
편광판에 있어서, 측면에서의 반사 색감을 낮추어 블랙화하다 보면 정면에서의 블랙 시감이 좋지 않게 되는 것이 일반적이다. 본 발명의 발명자는 정면과 측면 모두에서 낮은 반사율을 구현할 수 있고, 측면에서의 반사 색감뿐만 아니라 정면에서의 블랙 시감을 개선할 수 있는 편광판을 개발하였다. 본 발명의 편광판은 하기 설명되는 각각 특정 범위의 면내 위상차를 갖는 제1위상차층과 제2위상차층을 구비하고 편광판의 450nm와 420nm에서의 단체 투과율의 차이를 제어함으로써 블랙 시감을 개선하였다.
일 구체예에서, 본 발명의 편광판은 정면에서 블랙 시감을 반사 색상값 a*, 반사 색상값 b*로 평가할 때, 0 ≤ │a*│ + │b*│ ≤ 2.5가 되도록 할 수 있다. 상기 범위에서, 정면에서의 블랙 시감이 개선될 수 있다. 바람직하게는, a* 값은 -2 내지 2, b* 값은 -2 내지 2가 될 수 있다. a*, b* 측정 방법은 하기 실험예에서 기술된 방법에 의해 수행될 수 있다. 0 ≤ │a*│ + │b*│ ≤ 2.5는 편광판을 실제 광학표시장치용 모듈에서 장착하였을 때 정면에서의 블랙 시감이 개선되었음을 평가하는 기준으로 설정되었다. 도 3을 참조하면, 반사 색상값 a*(x축에 해당), 반사 색상값 b*(y축에 해당)을 나타낸 것이다. 바람직하게는, 본 발명의 편광판은 │a*│ + │b*│이 0 내지 1.5가 되도록 할 수 있다. 특히, 본 발명의 편광판은 도 4에서 보여지는 바와 같이 정면뿐만 아니라 전 방위 각도에서 0 ≤ │a*│ + │b*│ ≤ 2.5가 되도록 함으로써 블랙 시감 개선 효과가 현저하다.
편광판은 편광자의 하부면에 패턴층을 포함하지 않아도 정면에서 반사율이 낮아 정면에서 블랙 시감을 개선할 수 있다.
편광판은 광학표시장치에 적용시 정면에서 반사율이 1.0% 이하 바람직하게는 0.5% 이하, 측면에서 반사율이 2.0% 이하 바람직하게는 1% 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 정면과 측면 모두에서 화면 품질을 개선할 수 있다.
본 명세서에서 "측면"은 정면을 0°라고 할 때 우측과 좌측 각각 45° 내지 75° 범위, 구체적으로 60° 방향을 의미한다.
본 발명자는 편광자 및 편광자의 하부면에 순차적으로 적층된 제1 위상차층과 제2 위상차층을 포함하는 편광판으로서, 상기 편광판의 파장 450nm에서의 단체 투과율(Ts(450))과 파장 420nm에서의 단체 투과율(Ts(420))의 차이(Ts(450) - Ts(420))를 2% 이상으로 제어하였다. 상기 범위에서 편광판의 블랙 시감을 개선함으로써 화면 표시 품질을 개선할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단체 투과율 차이는 3.5% 내지 20%, 더 바람직하게는 3.5% 내지 16%가 될 수 있다. 일 구체예에서, 편광판은 파장 450nm에서의 단체 투과율이 30% 이상, 구체적으로 30% 내지 45%, 40% 내지 45%이고, 파장 420nm에서 단체 투과율이 40% 이하, 구체적으로 35% 내지 40%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상기 단체 투과율 차이를 확보하는데 용이할 수 있다.
제1 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 200nm 내지 250nm이고, 제2 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 140nm이다. 상기 범위에서, 정면과 측면 모두에서 반사율을 낮추고, 반사색감을 블랙하게 해주어 화면 품질을 개선하는데 도움을 줄 수 있다.
바람직하게는, 제1 위상차층, 제2 위상차층은 각각 비 액정층일 수 있다. 본 발명의 편광판은 편광자의 하부면에 비 액정층이면서 상기 면내 위상차를 구비하는 제1 위상차층과 제2 위상차층을 구비하는 편광판에 있어서 상기 단체 투과율 차이를 가짐으로써 편광판의 블랙 시감을 개선하였다.
편광판은 파장 380nm에서의 단체 투과율이 2% 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제1 위상차층과 제2위상차층을 구비하고 단체 투과율 차이를 갖는 편광판 대비 블랙 시감을 개선하는 효과가 더 커질 수 있다. 바람직하게는, 파장 380nm에서의 단체 투과율은 0.01% 내지 2%, 더 바람직하게는 0.2% 내지 1%가 될 수 있다.
이하, 본 발명 일 실시예의 편광판을 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1을 참고하면, 편광판은 편광자(110), 편광자(110)의 상부면에 적층된 보호 필름(140) 및 편광자(110)의 하부면에 순차적으로 적층된 제1 위상차층(120) 및 제2 위상차층(130)을 포함할 수 있다.
제1위상차층
제1 위상차층(120)은 파장 550nm에서 면내 위상차가 200nm 내지 250nm 이다. 상기 범위에서, 정면과 측면 모두에서 반사율을 낮추고 정면에서 블랙 시감을 개선하여 화면 품질을 개선하는데 도움을 줄 수 있다. 바람직하게는, 제1위상차층(120)은 파장 550nm에서 면내 위상차가 200nm 내지 240nm, 220nm 내지 240nm가 될 수 있다.
제1 위상차층(120)은 정파장 분산성으로서, 단파장 분산성이 0.8 내지 1.1이고, 장파장 분산성이 0.96 내지 1이 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판 사용시 정면과 측면에서 반사율을 낮출 수 있다. 바람직하게는, 제1 위상차층(120)은 단파장 분산성이 1 내지 1.1, 1 초과 1.1 이하이고, 장파장 분산성이 0.98 내지 1, 0.99 내지 1, 0.995 이상 1 미만이 될 수 있다.
일 구체예에서, 제1 위상차층(120)은 파장 450nm에서 면내 위상차가 180nm 내지 280nm, 바람직하게는 185nm 내지 260nm, 더 바람직하게는 190nm 내지 250nm, 파장 650nm에서 면내 위상차가 175nm 내지 270nm, 바람직하게는 180nm 내지 255nm, 바람직하게는 185nm 내지 240nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제1 위상차층의 단파장 분산성, 장파장 분산성에 용이하게 도달할 수 있다.
제1 위상차층(120)은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 양(+)의 값을 가지며, 95nm 내지 200nm, 바람직하게는 105nm 내지 180nm, 120nm 내지 160nm, 120nm 내지 150nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면 반사율의 개선 효과가 있을 수 있다.
제1 위상차층(120)은 파장 550nm에서 이축성 정도가 양의 값을 가지며, 1 내지 1.5, 바람직하게는 1.1 내지 1.3이 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면 반사율 개선 효과가 있을 수 있다.
제1위상차층(120)은 비 액정층으로서, 광학적으로 투명한 수지로 형성된 필름을 포함할 수 있다. 상기 "비 액정층"은 액정 모노머, 액정 올리고머, 액정 폴리머 중 1종 이상으로 형성되지 않거나 광 조사 등에 의해 액정 모노머, 액정 올리고머 또는 액정 폴리머로 변환되지 않는 물질로 형성되는 층을 의미할 수 있다.
제1위상차층(120)은 양(+)의 복굴절성을 갖는 수지를 포함할 수 있다. 상기 '양(+)의 복굴절성"은 연신에 의해 복굴절 특성이 부여되는 투명한 필름에서 연신 방향으로 굴절률이 커지는 특성을 의미한다.
예를 들면, 제1위상차층(120)은 트리아세틸셀룰로스 등을 포함하는 셀룰로오스계, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트(PET), 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀(COP)계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 1종 이상의 수지로 된 필름이 될 수 있다. 바람직하게는, 상기 단파장 분산성, 장파장 분산성을 확보하기 위하여 고리형 폴리올레핀계 필름을 포함할 수 있다. 고리형 폴리올레핀계 필름은 본 발명의 편광판에 있어서, 정면 반사율 개선 면에서 효과를 제공할 수 있다.
제1위상차층(120)은 두께가 10㎛ 내지 60㎛, 구체적으로 20㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
제1위상차층(120)은 광학적으로 투명한 수지로 형성된 미연신 상태의 필름을 연신시켜 제조될 수 있고, 추후 롤 투 롤(roll to roll)로 편광자에 적층되어 편광판을 제조할 수 있게 함으로써 공정성을 개선할 수 있다.
일 구체예에서, 제1위상차층(120)은 미연신 상태의 필름의 길이 방향(machine direction)에 대해 소정의 각도로 기울어진 방향으로 경사 연신된 경사 연신된 필름으로서, 필름의 길이 방향에 대해 경사된 지상축을 확보할 수 있다. 경사 연신의 방법은 당업자에게 알려진 통상의 방법에 따라 수행될 수 있다.
제1위상차층이 경사 연신된 필름인 경우에 있어서, 제1위상차층의 지상축은 편광자의 투과축에 대해 소정 범위의 각도를 가짐으로써 정면과 측면 모두에서 반사율을 낮추고, 측면에서 타원율을 높일 수 있으며, 상술된 0 ≤ │a*│ + │b*│ ≤ 2.5, a* 및 b*를 달성하여 정면에서의 블랙 시감을 개선할 수 있다.
편광자(110)의 투과축을 기준으로 제1위상차층의 지상축이 이루는 각도(α1)의 절대값은 50° 내지 80°이다. 상기 범위로 기울어짐으로써 제2위상차층의 지상축과 소정 각도를 만족함으로써 정면과 측면 모두에서 반사율을 낮출 수 있다. 바람직하게는, 상기 각도(α1)의 절대값은 52° 내지 75°, 더 바람직하게는 54° 내지 73°가 될 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 제1위상차층(120)은 제1접착층에 의해 편광자(110)에 접착될 수 있다. 제1접착층은 예를 들면 수계 접착제, 광경화형 접착제 중 1종 이상으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 제1접착층은 광경화형 접착제로 형성됨으로써, 보호필름과 편광자 간의 접착, 편광자와 제1위상차층 간의 접착을 1회의 광 조사에 의해 달성할 수 있어, 편광판의 제조 공정성을 개선할 수 있다.
제2위상차층
제2위상차층(130)은 파장 550nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 140nm이다. 상기 범위에서, 정면과 측면 모두에서 반사율을 낮추어 화면 품질을 개선하는데 도움을 줄 수 있다. 바람직하게는, 제2위상차층(130)은 파장 550nm에서 면내 위상차가 90nm 내지 130nm, 100nm 내지 120nm가 될 수 있다.
제2위상차층(130)은 제1위상차층(120)의 하부면에 형성된다. 본 발명의 편광판에서 편광자(110), 제2위상차층(130), 제1위상차층(120)의 순서로 적층되는 경우, 본 발명의 효과가 제대로 구현될 수 없고 특히 상술한 0 ≤ │a*│ + │b*│≤ 2.5에 도달될 수 없다.
제2위상차층(130)은 정파장 분산성으로서, 단파장 분산성이 1 내지 1.15, 장파장 분산성이 0.94 내지 1이 될 수 있다. 상기 범위에서, 제1위상차층 대비 파장 분산성이 차이가 줄어들어 파장별 원편광도가 높아져 반사 성능을 좋게 할 수 있다. 바람직하게는, 제2위상차층은 단파장 분산성이 1 내지 1.12이고, 장파장 분산성이 0.94 내지 0.99이 될 수 있다.
일 구체예에서, 제2위상차층(130)은 파장 450nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 160nm, 바람직하게는 85nm 내지 135nm, 더 바람직하게는 90nm 내지 125nm, 파장 650nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 140nm, 바람직하게는 80nm 내지 125nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제2위상차층의 단파장 분산성, 장파장 분산성에 용이하게 도달할 수 있다.
제2위상차층(130)은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 음(-)의 값을 가지며, -250nm 내지 -50nm, 바람직하게는 -150nm 내지 -60nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면에 대한 원편광도가 높아져 측면 반사율에 대한 효과가 있을 수 있다.
제2위상차층(130)은 파장 550nm에서 이축성 정도가 음의 값을 가지며, -2 내지 -0.1, 바람직하게는 -1.5 내지 -0.1, 더 바람직하게는 -0.5 내지 -0.1이 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면에 대한 원편광도가 개선되어 측면 반사율의 저하 효과를 얻을 수 있다.
제2위상차층(130)은 굴절률이 1.4 내지 1.6, 바람직하게는 1.5 내지 1.6이 될 수 있다. 상기 범위에서, 제1위상차층 대비 굴절률이 제어되어 투명성이 높아지는 효과가 있을 수 있다.
제2위상차층(130)은 하기 상술되는 제2위상차층용 조성물로 형성되며, 이때 코팅 방향 및/또는 코팅 방법 등을 제어함으로써, 제2위상차층의 지상축이 편광자의 투과축에 대해 소정 범위의 각도를 가짐으로써 정면과 측면 모두에서 반사율을 낮추고, 측면에서 타원율을 높일 수 있고, 상술된 0 ≤ │a*│ + │b*│ ≤ 2.5, a* 및 b*를 달성하여 정면에서의 블랙 시감을 개선할 수 있다.
편광자(110)의 투과축을 기준으로 제2위상차층(130)의 지상축이 이루는 각도(α2)의 절대값은 0° 내지 10°이다. 상기 범위로 기울어짐으로써 제2위상차층의 지상축과 소정 각도를 만족함으로써 정면과 측면 모두에서 반사율을 낮출 수 있다. 바람직하게는, 상기 각도(α2)의 절대값은 5° 내지 10°가 될 수 있다.
일 구체예에서, 각도(α1)은 +50° 내지 +80°이고, 각도(α2)는 0° 내지 +10°일 수 있다. 다른 구체예에서, 각도(α1)은 -80° 내지 -50°이고, 각도(α2)는 -10° 내지 0°일 수 있다.
일 구체예에서, 제1위상차층(120)의 지상축과 제2위상차층(130)의 지상축이 이루는 각도는 50° 내지 70°, 바람직하게는 57° 내지 70°, 더 바람직하게는 57° 내지 67°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 정면 원편광도가 높아지는 효과가 있을 수 있다.
제2위상차층(130)은 두께가 1㎛ 내지 10㎛, 바람직하게는 2㎛ 내지 8㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제2위상차층의 전체 폭에 대해 균일한 두께 방향 위상차가 잘 발현될 수 있고, 편광판의 박막화 효과를 얻을 수 있다.
제2위상차층(130)은 상술한 파장 550nm에서 면내 위상차를 확보하기 위하여 비 액정층으로서, 하기 상술되는 제2위상차층용 조성물로 형성되는 코팅층을 포함할 수 있다.
제2위상차층(130)은 음(-)의 복굴절성을 갖는 수지를 포함할 수 있다. 상기 '음(-)의 복굴절성"은 연신에 의해 복굴절 특성이 부여되는 투명한 필름에서 연신 방향과 직각 방향으로 굴절률이 커지는 특성을 의미한다.
이하, 제2위상차층용 조성물을 설명한다.
제2위상차층은 비-액정층이 될 수 있다. 제2위상차층을 액정으로 할 경우 액정을 일정 각도로 배향하기 위해 필요한 배향막이 편광판에 필수적으로 포함되어야 하고, 이로 인하여 이물이 발생할 수 있다.
일 구체예에서, 제2위상차층용 조성물은 비-액정성으로서, 셀룰로스 에스테르계 중합체, 폴리스타이렌계 중합체 중 1종 이상을 포함한다.
이하, 셀룰로스 에스테르계 중합체를 설명한다.
본 명세서에서 '중합체'는 올리고머, 폴리머, 또는 수지를 포함하는 의미로 사용된다.
셀룰로스 에스테르계 중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 바와 같이 셀룰로스를 이루는 당 단량체의 수산기[C2의 수산기, C3의 수산기 또는 C6의 수산기] 중 적어도 일부가 비치환 또는 치환된 아실 단위를 갖는 에스테르 중합체를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서, n은 1 이상의 정수)
셀룰로스 에스테르계 중합체를 위한 치환기는 각각 할로겐, 니트로, 알킬(예: 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알킬기), 알케닐(예: 탄소수 2 내지 20의 알케닐기), 시클로알킬(예: 탄소수 3 내지 탄소수 10의 시클로알킬기), 아릴(예: 탄소수 6 내지 탄소수 20의 아릴기), 헤테로 아릴(예: 탄소수 3 내지 탄소수 10의 아릴기), 알콕시(예: 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알콕시기), 아실, 할로겐 함유 작용기 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 치환기는 동일하거나 다를 수 있다.
상기 "아실"은 당업자에게 알려진 바와 같이 R-C(=O)-*(*은 연결 부호, R은 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 20의 시클로알킬, 탄소수 6 내지 탄소수 20의 아릴 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬)이 될 수 있다. 상기 "아실"은 셀룰로스에서 에스테르 결합을 통해(산소 원자를 통해) 셀룰로스의 고리에 결합된다.
상기 "알킬", "알케닐", "시클로알킬", "아릴", "헤테로아릴", "알콕시", "아실"은 각각 편의상 할로겐을 포함하지 않는 비-할로겐계이다. 제2위상차층용 조성물은 상기 셀룰로스 에스테르계 단독 또는 상기 셀룰로스 에스테르계가 혼합되어 포함될 수도 있다.
상기 "할로겐"은 플루오린(F), Cl, Br 또는 I를 의미하고, 바람직하게는 F를 의미한다.
상기 "할로겐 함유 작용기"는 1개 이상의 할로겐을 함유하는 유기 작용기로서, 방향족, 지방족 또는 지환족 작용기를 포함할 수 있다. 예를 들면, 할로겐 함유 작용기는 할로겐 치환된 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알킬기, 할로겐 치환된 탄소수 2 내지 탄소수 20의 알케닐기, 할로겐 치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 할로겐 치환된 탄소수 3 내지 탄소수 10의 시클로알킬기, 할로겐 치환된 탄소수 1 내지 탄소수 20 알콕시기, 할로겐 치환된 아실기, 할로겐 치환된 탄소수 6 내지 탄소수 20의 아릴기, 또는 할로겐 치환된 탄소수 7 내지 탄소수 20의 아릴알킬기를 의미할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 "할로겐 치환된 아실기"는 R'-C(=O)-*(*은 연결 부호, R'은 할로겐 치환된 탄소수 1 내지 탄소수 20의 알킬기, 할로겐 치환된 탄소수 3 내지 탄소수 20의 시클로알킬, 할로겐 치환된 탄소수 6 내지 탄소수 20의 아릴 또는 할로겐 치환된 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬)이 될 수 있다. 상기 "할로겐 치환된 아실기"는 셀룰로스에서 에스테르 결합을 통해(산소 원자를 통해) 셀룰로스의 고리에 결합된다.
바람직하게는, 제2위상차층용 조성물은 아실, 할로겐 또는 할로겐 함유 작용기로 치환된 셀룰로스 에스테르계 중합체를 포함할 수 있다. 더 바람직하게는 상기 할로겐은 플루오린이 될 수 있다. 할로겐은 셀룰로스 에스테르계 중합체 중 1중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 물성을 갖는 제2위상차층 제조가 용이할 수 있으며, 원편광도(타원율)을 좀 더 높일 수 있다.
상기 셀룰로스 에스테르계 중합체는 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 제조되거나 상업적으로 판매되는 제품을 구입하여 제2위상차층 제조에 사용될 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 아실을 갖는 셀룰로스 에스테르계 중합체는 상술 화학식 1의 셀룰로스를 이루는 당 단량체 또는 당 단량체의 중합체에 트리플루오로아세트산, 트리플루오로아세트산 무수물을 반응시키거나 또는 트리플루오로아세트산, 트리플루오로아세트산 무수물을 반응시킨 다음 아실화제(예를 들면, 카르복실산의 무수물, 또는 카르복실산)를 추가로 반응시키거나, 또는 트리플루오로아세트산 또는 트리플루오로아세트산 무수물 및 아실화제를 함께 반응시켜 제조될 수 있다.
폴리스타이렌계 중합체는 하기 화학식 2의 모이어티를 포함할 수 있다:
[화학식 2]
Figure pat00002
(상기 화학식 2에서,
Figure pat00003
은 원소의 연결 부위,
R1, R2, R3은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 치환된 알킬기, 또는 할로겐이고, R은 각각 독립적으로 스티렌 고리 상의 치환기이며, n은 스티렌 고리 상의 치환기 개수를 나타내는 0 내지 5의 정수이다).
스티렌 고리 상의 치환기 R의 예는 알킬, 치환된 알킬, 할로겐, 히드록시, 카르복시, 니트로, 알콕시, 아미노, 술포네이트, 포스페이트, 아실, 아실옥시, 페닐, 알콕시카르보닐, 시아노 등을 포함할 수 있다.
일 구체예에서, R1, R2, R3 중 하나 이상은 할로겐 더 바람직하게는 불소일 수 있다.
제2위상차층용 조성물은 상술한 셀룰로스 에스테르계 중합체 또는 폴리스타이렌계 이외에 방향족 융합 고리를 갖는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 방향족 융합 고리를 갖는 첨가제는 파장 분산성을 조절하는 역할을 할 수 있다. 방향족 융합 고리를 갖는 첨가제로는 2-나프틸벤조에이트, 안트라센, 페난트렌, 2,6-나프탈렌다이카르복실산 다이에스테르 등을 포함할 수 있다. 방향족 융합 고리를 갖는 첨가제는 제2위상차층용 조성물 중 0.1중량% 내지 30중량%, 바람직하게는 1중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 위상차 발현율, 파장 분산성을 조절하는 효과가 있다.
제2위상차층용 조성물은 당업자에게 알려진 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 안료, 산화 방지제 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 제2위상차층(130)의 하부면에는 점착층 또는 접착층이 형성되어 편광판을 광학표시장치의 소자 예를 들면 발광소자패널에 적층시킬 수 있다.
제1위상차층과 제2위상차층의 적층체
제1위상차층과 제2위상차층의 적층체는 파장 550nm에서 면내 위상차가 120nm 내지 200nm, 바람직하게는 140nm 내지 180nm가 될수 있다. 상기 범위에서, 반사율을 낮추고, 원편광도를 높일 수 있다.
제1위상차층과 제2위상차층의 적층체는 파장 420nm 내지 파장 450nm에서 단체 투과율이 90% 이상, 구체적으로 90% 내지 100%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 적용될 수 있다.
제1위상차층과 제2위상차층의 적층체는 제1위상차층에 제2위상차층용 조성물을 코팅한 후 제1위상차층의 MD에 대해 경사 연신시켜 제조될 수 있다. 구체적으로 미연신된 또는 경사 연신된 제1위상차층 또는 제1위상차층용 필름에 제2위상차층용 조성물을 코팅하여 제2위상차층을 위한 도막을 형성하고 제1위상차층 또는 제1위상차층용 필름의 MD에 대해 MD 또는 경사 방향으로 연신시킴으로써 상기 적층체를 제조할 수 있다. 바람직하게는, 제1위상차층과 제2위상차층은 제1위상차층 또는 제1위상차층용 필름의 MD에 대해 경사 방향으로 연신됨으로써 본 발명의 제1위상차층과 제2위상차층의 위상차를 구현할 수 있다.
편광자
편광자(110)는 입사된 자연광 또는 편광을 중 특정 방향의 직선 편광으로 변환시키는 것으로, 폴리비닐알코올계 수지를 주성분으로 하는 고분자 필름으로부터 제조될 수 있다. 구체적으로, 편광자(110)는 상기 고분자 필름을 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 MD(machine direction)로 연신시켜 제조될 수 있다. 구체적으로, 팽윤 과정, 염색 단계, 연신 단계, 가교 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
편광자(110)는 단체 투과율이 40% 이상, 예를 들면 40% 내지 45%, 편광도가 99% 이상, 예를 들면 99% 내지 100%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제1위상차층, 제2위상차층과 조합시 반사 방지 성능을 높일 수 있다.
편광자(110)는 두께가 2㎛ 내지 30㎛, 구체적으로 4㎛ 내지 25㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 편광판에 사용될 수 있다.
일 구체예에서, 편광자는 파장 380nm 내지 780nm에서 단체 투과율이 40% 내지 45%, 구체적으로 41% 내지 45%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 단체 투과율 차이에 용이하게 도달될 수 있다.
일 구체예에서, 편광자는 요오드화칼륨(KI) 함유량이 1중량% 내지 5중량%, 구체적으로 1중량% 내지 3중량%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 단체 투과율 차이에 용이하게 도달될 수 있다.
이하에서는 편광자의 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.
요오드, 이색성 염료 중 1종 이상의 이색성 물질이 염착되고 연신된 폴리비닐알코올계 필름을 제조하는 단계를 설명한다.
염착 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름은 폴리비닐알코올계 필름을 염착, 연신하는 공정에 의해 제조될 수 있다. 편광자의 제조 방법에서 염착, 연신의 순서는 제한되지 않는다. 즉, 폴리비닐알콜계 필름을 염착한 후 연신할 수도 있고, 연신한 후 염착할 수도 있으며 또는 염착과 연신을 동시에 수행할 수도 있다.
폴리비닐알콜계 필름은 종래 편광자 제조시 사용되는 통상의 폴리비닐알콜계 필름을 사용할 수 있다. 구체적으로 폴리비닐알콜 또는 그 유도체로 형성된 필름을 사용할 수 있다. 폴리비닐알콜 또는 그 유도체의 중합도는 1000 내지 5000이 될 수 있고, 검화도는 80mol% 내지 100mol%가 될 수 있다. 폴리비닐알콜계 필름의 두께는 1㎛ 내지 30㎛, 구체적으로 3㎛ 내지 30㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서, 박형의 편광자 제조에 사용될 수 있다.
폴리비닐알콜계 필름은 염착, 연신되기 전에, 수세, 팽윤 처리될 수 있다. 폴리비닐알콜계 필름을 수세 처리함으로써 폴리비닐알콜계 필름 표면에 묻어있는 이물을 제거할 수 있다. 폴리비닐알콜계 필름을 팽윤 처리함으로써, 폴리비닐알콜계 필름의 염착 또는 연신이 더 잘되도록 할 수 있다. 팽윤 처리는 당업자에게 알려진 바와 같이 팽윤조의 수용액에서 폴리비닐알콜계 필름을 방치하여 수행할 수 있다. 상기 팽윤조의 온도 및 팽윤 처리 시간은 특별히 제한되지 않는다. 팽윤조는 붕산, 무기산, 계면활성제 등이 더 포함될 수 있고, 이들의 함량은 조절될 수 있다.
폴리비닐알콜계 필름을 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상 함유 염착조에서 염착시킴으로써 폴리비닐알콜계 필름을 염착시킬 수 있다. 염착 공정에서는 폴리비닐알콜계 필름을 염착 용액에 침지하게 되는데, 염착 용액은 요오드, 이색성 염료를 포함하는 수용액이 될 수 있다. 구체적으로 요오드는 요오드계 염료로부터 제공되며, 요오드계 염료는 요오드화칼륨, 요오드화수소, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화리튬, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
염착 용액은 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상을 1중량% 내지 5중량%를 포함하는 수용액이 될 수 있다. 상기 범위에서, 소정 범위의 편광도를 가져 디스플레이 장치에 사용될 수 있다.
일 구체예에서, 염착 용액은 요오드화칼륨을 1중량% 내지 5중량% 포함하는 수용액이 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광도를 확보하면서 편광자 중 요오드화칼륨 농도를 확보함으로써 본 발명의 효과 구현에 용이할 수 있다.
염착조의 온도는 20℃ 내지 45℃가 될 수 있고 폴리비닐알콜계 필름의 염착조 침지 시간은 10초 내지 300초가 될 수 있다. 상기 범위에서 편광도를 확보하면서 편광자 중 요오드화칼륨 농도를 확보함으로써 본 발명의 효과 구현에 용이할 수 있다.
폴리비닐알콜계 필름을 연신조에서 연신함으로써 폴리비닐알콜계 필름은 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상이 배향되어 편광성을 가질 수 있다. 구체적으로 연신은 건식 연신과 습식 연신법이 모두 가능하다. 건식 연신은 인터롤 연신, 압축 연신, 가열롤 연신 등이 가능할 수 있고, 습식 연신은 35℃ 내지 65℃의 물을 포함하는 습식 연신조에서 수행될 수 있다. 습식 연신조는 붕산을 더 포함함으로써 연신 효과를 높일 수도 있다.
일 구체예에서, 습식 연신조는 요오드화칼륨을 0중량% 내지 5중량%, 구체적으로 1중량% 내지 5중량%, 붕산을 0중량% 내지 5중량%, 구체적으로 1중량% 내지 5중량% 포함하는 수용액이 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광도를 확보하면서 편광자 중 요오드화칼륨 농도를 확보함으로써 본 발명의 효과 구현에 용이할 수 있다.
폴리비닐알콜계 필름은 소정의 연신비로 연신될 수 있는데, 구체적으로 총 연신비가 5 내지 7배, 구체적으로 5.5 내지 6.5배가 되도록 연신될 수 있고, 상기 범위에서 연신되는 폴리비닐알콜계 필름의 절단 현상, 주름 발생 등을 방지할 수 있고, 편광도와 투과율이 높인 편광자를 구현할 수 있다. 연신은 1축 연신으로서 1단 연신으로 연신할 수도 있지만 2단, 3단 연신 등의 다단 연신함으로써 박형의 편광자를 제조하면서도 파단을 막을 수도 있다.
상기에서는 폴리비닐알콜계 필름을 염착한 후 연신하는 순서로 설명하였으나, 염착과 연신은 동일 반응조에서 수행될 수도 있다.
염착된 폴리비닐알콜계 필름을 연신하기 전에 또는 염착 후 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 가교조에서 가교 처리할 수도 있다. 가교는 폴리비닐알콜계 필름에 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상이 더 강하게 염착되도록 하는 공정으로서, 가교제로는 붕산을 사용할 수 있다. 가교 효과를 높이기 위해 인산 화합물, 요오드화칼륨 등이 더 포함될 수도 있다.
일 구체예에서, 가교조는 붕산을 0중량% 내지 5중량%, 구체적으로 1중량% 내지 5중량% 포함하는 수용액이 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광도를 확보하면서 편광자 중 요오드화칼륨 농도를 확보함으로써 본 발명의 효과 구현에 용이할 수 있다. 일 구체예에서, 가교조의 온도는 20℃ 내지 45℃가 될 수 있다.
염착 및 연신된 폴리비닐알콜계 필름은 보색조에서 보색 처리될 수도 있다. 보색 처리는 상기 염착 및 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 요오드화칼륨을 포함하는 보색액을 포함하는 보색조에서 침지하는 것이다. 이를 통해서, 편광자의 색상값을 낮추고 편광자 내의 요오드 음이온 I-을 제거하여 내구성을 좋게 할 수 있다. 보색조의 온도는 20℃ 내지 45℃가 될 수 있고 폴리비닐알콜계 필름의 보색조 침지 시간은 10초 내지 300초가 될 수 있다.
일 구체예에서, 보색조는 요오드화칼륨을 0중량% 내지 5중량%, 구체적으로 1중량% 내지 5중량%, 붕산을 0중량% 내지 5중량%, 구체적으로 1중량% 내지 5중량% 포함하는 수용액이 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광도를 확보하면서 편광자 중 요오드화칼륨 농도를 확보함으로써 본 발명의 효과 구현에 용이할 수 있다.
편광자 중 요오드화칼륨 농도는 편광자를 제조하는 과정에서 염착조, 습식 연신조 및 보색조에서 붕산 농도를 조절하면서 요오드화칼륨 농도를 조절함으로써 달성될 수 있다.
보호 필름
보호 필름(140)은 편광자(110)의 상부면에 형성됨으로써, 편광자를 외부 환경으로부터 보호하고, 편광판의 기계적 강도를 높이는 효과가 더 있을 수 있다.
보호 필름(140)은 편광자를 외부 환경으로부터 보호하는데, 광학적 투명 필름으로서, 예를 들면 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로오스계, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트(PET), 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 수지로 된 필름이 될 수 있다. 구체적으로, TAC, PET 필름을 사용할 수 있다.
보호 필름(140)은 두께가 5㎛ 내지 70㎛, 구체적으로 15㎛ 내지 45㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 편광판에 사용할 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 보호 필름(140)의 상부면에는 기능성 코팅층이 형성되어 편광판에 추가 기능을 제공할 수 있는데, 예를 들면 기능성 코팅층은 하드코팅층, 내지문성층, 반사방지층 등이 될 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상으로 적층되어 형성될 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 보호 필름(140)은 편광자(110)에 제2접착층을 통해 접착될 수 있다. 제2접착층은 수계 접착제, 광경화형 접착제 중 1종 이상으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 제2접착층은 광경화형 접착제로 형성됨으로써, 보호필름과 편광자 간의 접착, 편광자와 제1위상차층 간의 접착을 1회의 광 조사에 의해 달성할 수 있어, 편광판의 제조 공정성을 개선할 수 있다.
제2접착층은 두께가 0.1㎛ 내지 10㎛, 구체적으로 0.5㎛ 내지 5㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예의 편광판을 도 2를 참고하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 편광판은 편광자(110), 편광자(110)의 상부면에 적층된 보호 필름(140) 및 편광자(110)의 하부면에 순차적으로 적층된 제1 위상차층(120), 제2 위상차층(130) 및 점착층(150)을 포함할 수 있다. 점착층(150)이 더 포함되는 점을 제외하고는 도 1의 편광판과 실질적으로 동일하다.
점착층(150)은 편광판을 광학표시장치용 패널에 적층시킬 수 있다. 또한, 점착층(150)은 광 흡수제를 포함함으로써 편광판의 파장 380nm에서 단체 투과율을 2% 이하로 할 수 있다. 상기 범위에서, 제1 위상차층과 제2위상차층을 구비하고 단체 투과율 차이를 갖는 편광판 대비 블랙 시감을 개선하는 효과가 더 커질 수 있다. 바람직하게는, 파장 380nm에서의 단체 투과율은 0.01% 내지 2%, 더 바람직하게는 0.2% 내지 1%가 될 수 있다.
광 흡수제는 최대흡수파장 330nm 내지 380nm, 바람직하게는 340nm 내지 360nm을 갖는 UV 흡수제를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 파장 380nm에서의 단체 투과율 2% 이하에 용이하게 도달될 수 있다. 상기 "최대흡수파장"은 광 흡수제를 클로로포름 중 10mg/L 농도로 희석시킨 용액에 대하여 측정된 흡광도가 최대가 되는 파장을 의미한다.
광 흡수제는 인돌계, 페닐벤조트리아졸계, 하이드록시페닐-트리아진계 등을 포함하는 트리아진계 등을 사용할 수 있다.
광 흡수제는 점착층 중 0.1중량% 내지 6중량%, 구체적으로 1중량% 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 점착층으로부터 광 흡수제의 용출이 없고, 상기 단체 투과율에 용이하게 도달될 수 있다.
점착층(150)은 점착성을 갖는 통상의 점착 수지, 광 흡수제를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다. 상기 점착 수지는 (메트)아크릴계, 우레탄계, 실리콘계, 에폭시계 등이 될 수 있다.
점착층(150)은 두께가 5㎛ 내지 70㎛, 구체적으로 15㎛ 내지 45㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 편광판에 사용할 수 있다.
도 2는 광 흡수제가 점착층에 포함되는 편광판을 나타낸 것이다. 그러나, 본 발명의 효과에 영향을 주지 않는다면, 광 흡수제는 보호 필름, 편광자, 제1위상차층, 제2위상차층, 접착층 중 1종 이상에 포함될 수도 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예의 편광판을 설명한다.
본 실시예의 편광판은 보호 필름, 편광자, 제1위상차층, 제2위상차층이 순차적으로 적층되고, 제1위상차층은 하부면에 프라이머층이 추가로 형성될 수 있다. 프라이머층은 제1위상차층, 제2위상차층에 직접적으로 형성되어 있다. 프라이머층은 제1위상차층의 하부면에 직접적으로 형성됨으로써 제2위상차층이 고 밀착력으로 형성되도록 하고 롤투롤 방법으로 제1위상차층의 블록킹 문제를 해결함으로써 제1위상차층에 제2위상차층의 적층체가 잘 형성되도록 할 수 있다. 특히, 제1위상차층이 고리형 폴리올레핀계 필름일 경우 고리형 폴리올레핀계 필름은 블록킹이 되어 롤투롤로 제2위상차층 형성이 어려운데, 프라이머층을 형성함으로써 제2위상차층의 형성시 공정성을 높일 수 있다.
이하, 프라이머층을 상세히 설명한다.
일 구체예에서, 프라이머층은 입자를 포함할 수 있다. 프라이머층의 입자 크기를 조절함으로써, 상술한 제1위상차층에 대한 제2위상차층의 밀착력 개선, 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체의 형성시 공정성 개선 효과를 높일 수 있다. 일 구체예에서, 입자의 평균 입경(D50)은 프라이머층의 두께 대비 작은데, 예를 들면 1nm 내지 500nm, 바람직하게는 100nm 내지 300nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술한 블록킹 개선 효과, 제1위상차층에 대한 제2위상차층의 밀착력 개선 효과를 얻을 수 있다. 상기 입자는 구형 또는 비구형으로서 형상에 제한을 두지 않으며, 바람직하게는 구형 입자일 수 있다. 상기 입자는 규소 산화물(예: 실리카), 티타늄 산화물(예: TiO2) 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
입자는 프라이머층 중 10중량% 내지 50중량%, 구체적으로 10중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 제1위상차층의 권취시 블록킹성 개선 효과 및 제1위상차층과 제2위상차층의 밀착력을 높일 수가 있을 수 있다.
프라이머층은 상기 입자 및 경화성 수지를 포함하는 조성물을 코팅 후 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 경화성 수지는 열경화성 수지, 광경화성 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다. 예를 들면, 변성 또는 비변성의, 아크릴계, 에틸렌계, 프로필렌계 등을 포함하는 올레핀계 등을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다.
프라이머층은 상기 입자의 평균 입경보다는 크고, 두께가 100nm 내지 500nm, 구체적으로 150nm 내지 300nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 블록킹 개선 효과, 밀착성 개선 효과 및 편광판의 박막화 효과를 얻을 수 있다.
다른 구체예에서, 프라이머층은 상술한 입자 없이 상기 경화성 수지를 포함하는 조성물을 코팅 후 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 편광판은 하기 상술되는 제3위상차층을 추가로 포함할 수 있다.
이하, 본 발명 또 다른 실시예의 편광판을 설명한다.
편광판은 보호 필름, 편광자, 제3위상차층, 제1위상차층, 제2위상차층을 포함한다. 편광자와 제1위상차층 사이에 제3위상차층이 추가로 형성된 점을 제외하고는 도 1의 편광판과 실질적으로 동일하다.
제3위상차층이 편광자와 제1위상차층 사이에 추가로 형성됨으로써, 측면 반사율의 개선 효과를 더 구현할 수 있다.
제3위상차층은 nz>nx≒ny(nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 제3위상차층의 지상축 방향, 진상축 방향, 두께 방향의 굴절률이다)인 포지티브 C 층을 포함한다.
일 구체예에서, 제3위상차층은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 -300nm 내지 0nm, 예를 들면 -200nm 내지 -30nm가 될 수 있다. 제3위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 0nm 내지 10nm, 예를 들면 0nm 내지 5nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술한 정면 반사율의 저감 효과를 구현할 수 있다.
일 구체예에서, 제3위상차층은 액정층으로 형성될 수 있다. 액정층은 상술한 두께 방향 위상차를 구현하도록 알려진 통상의 물질로 형성될 수 있다.
다른 구체예에서, 제3위상차층은 상술한 제2위상차층을 형성하는 조성물로 형성될 수도 있다.
본 발명의 광학표시장치는 본 발명 실시예의 편광판을 포함한다. 광학표시장치는 유기발광소자(OLED) 표시장치, 액정표시장치를 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 유기발광소자 표시장치는 플렉서블형 기판을 포함하는 유기발광소자 패널, 상기 유기발광소자 패널 상에 적층된 본 발명의 편광판을 포함할 수 있다.
다른 구체예에서, 유기발광소자 표시장치는 비-플렉서블형 기판을 포함하는 유기발광소자 패널, 상기 유기발광소자 패널 상에 적층된 본 발명의 편광판을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 1
제1위상차층과 제2위상차층의 적층체의 제조
MD 기준으로 45° 방향으로 연신한 고리형 폴리올레핀(COP)계 필름(Zeon社, ZD film)의 하부면에 제2위상차층을 형성하기 위한 조성물[셀룰로스 에스테르계 중합체(트리플루오로아세틸을 가짐)를 포함하는 비액정성 조성물]을 도포하여 제2위상차층을 형성하기 위한 도막을 형성하였다. 상기 셀룰로스 에스테르계 중합체는 비치환된 셀룰로스에 트리플루오로아세트산 및 트리플루오로아세트산 무수물을 첨가하고 반응 및 중합하여 제조되었다.
상기 도막을 건조시킨 다음, 상기 도막과 상기 COP계 필름의 적층체를 COP계 필름의 MD로 135℃에서 연신비 1.5배로 연신시켜, 하기 표 1의 사양을 갖는 제1위상차층(정파장 분산성, 두께: 45㎛)과 제2위상차층(정파장 분산성, 두께: 3㎛)의 적층체를 제조하였다.
편광자의 제조
물로 수세한 폴리비닐알콜계 필름(PS#60, 일본 Kuraray社, 연신 전 두께:60㎛)을 30℃ 물의 팽윤조에서 팽윤 처리하였다.
팽윤조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 요오드화칼륨 3중량%를 포함하는 수용액을 함유하는 30℃의 염착조에서 200초 동안 처리하였다. 염착조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 붕산 2.5중량%를 함유하는 30℃ 수용액인 습식 가교조를 통과시켰다. 가교조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 붕산 2.5중량%, 요오드화칼륨 3중량%를 함유하는 50℃ 수용액인 습식 연신조에서 연신시키되, 총 연신비가 6배가 되도록 연신시켰다.
습식 연신조를 통과한 폴리비닐알코올계 필름을 붕산 1중량%, 요오드화칼륨 5중량%을 포함하고, 25℃인 보색조에서 100초 동안 침지시킨 다음, 세척하고, 건조시켜 편광자(두께: 12㎛)를 제조하였다.
편광판의 제조
상기 제조한 편광자의 상부면에 보호 필름으로 TAC 필름(두께: 27㎛, Konica Minolta社)을 합지하고, 편광자의 하부면에 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체를 합지하여, 보호 필름, 편광자, 제1위상차층, 제2위상차층, 점착 필름이 순차적으로 적층된 편광판을 제조하였다. 상기 점착 필름은 최대흡수파장 360nm의 UV 흡수제(하이드록시페닐-트리아진 계열, Tinuvin477, Basf社)를 포함한 아크릴계 점착 필름이다.
실시예 2 내지 실시예 5
실시예 1에서 편광자의 제조 과정 중 요오드화칼륨 농도를 변경하고 및/또는 제1위상차층, 제2위상차층의 면내 위상차를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예 6
실시예 1에서 점착 필름에 UV 흡수제를 포함시키지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 1 내지 비교예 3
실시예 1에서, 편광자의 제조 과정 중 요오드화칼륨 농도를 변경하고 및/또는 제1위상차층, 제2위상차층의 면내 위상차를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
제1위상차층, 제2위상차층의 위상차 Re, Rth, NZ는 Axoscan (Axometry社)를 사용하여 파장 550nm에서 측정하였다.
실시예와 비교예의 편광판을 가지고 아래 물성을 평가하고 하기 표 1, 도 4, 도 5에 나타내었다.
(1)편광자 중 요오드화칼륨 함량(단위: 중량%): 실시예 또는 비교예의 편광자에 대해 요오드 적정 방법으로 평가하였다. 즉, 편광자 1g과 탈이온수 50g을 비커에 넣고 80℃에서 가열하여 편광자를 완전히 용해시킨 후 0.1N AgNO3 수용액을 투입하여 적정함으로써 편광자 중 요오드화칼륨 함량을 구하였다.
(2)편광자 단체 투과율(단위:%): 실시예 또는 비교예의 편광판에 대해 분광 광도계(JASCO社, V7100)로 파장 380 내지 780nm에서 단체 투과율을 측정하였다.
(3)편광판 단체 투과율(단위:%): 실시예 또는 비교예의 편광판에 대해 분광 광도계(JASCO社, V7100)로 단체 투과율을 파장 450nm, 420nm, 380nm에서 측정하였다.
(4)블랙 시감 반사 색상값 a*, b*: 실시예 또는 비교예의 편광판을 유기발광소자 패널의 상부면에 부착하여 광학표시장치용 모듈을 제조하였다. 제조한 광학표시장치용 모듈에 대해 분광 측색계 DMS 803(Instrument Systems社)를 이용해서 편광판 쪽에서 정면 0.05° 으로 광을 조사하고, 실시예 또는 비교예의 편광판, 유기발광소자 패널, 상기 구조에서 반사되어 새어나온 광을 측정하고 CIE 1976년도 a*b*에 의해 정면 0°에서의 블랙 시감 반사 색상값 a*, b* 값을 측정하였다. 또한, 각도를 변경시키면서 블랙 시감 반사 색상값 a*, b*를 측정하여 도 4, 도 5에 나타내었다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2 3
편광자 요오드화칼륨 5 3 5 3 5 5 5 5 0.5
단체 투과율 42.5 42.6 42.5 42.7 42.5 42.5 42.5 42.5 44.5
제1위상차층 Re 230 230 210 210 205 230 260 180 230
Rth 150 150 137 137 134 150 170 118 150
NZ 1.15 1.15 1.15 1.15 1.15 1.15 1.15 1.15 1.15
제2위상차층 Re 100 100 90 90 90 100 110 80 100
Rth -90 -90 -77 -77 -77 -90 -94 -68 -90
NZ -0.4 -0.4 -0.35 -0.35 -0.35 -0.4 -0.35 -0.35 -0.4
각도 1(°) 69 69 68 68 68 69 71 71 69
각도 2(°) 5.5 5.5 7.5 7.5 7 5.5 7.5 7.5 5.5
편광판 단체 투과율 ＠450nm 40.4 41 40.2 40.9 40.5 40.4 40.2 40.2 42.5
＠420nm 35.1 36.5 35 36.2 35.3 35.1 35 35.2 40.8
＠380nm 0.5 0.8 0.5 0.7 0.5 1.8 0.5 0.5 1.5
편광판 단체 투과율 차이
 5.3 4.5 5.2 4.7 5.2 5.3 5.2 5 1.7
블랙 시감 a* -0.4 -0.15 -0.4 -0.2 0.2 -0.4 -2 1.2 -0.4
b* -0.8 0.4 -0.4 0.4 -1 -0.8 5.5 -3.5 -2.5
정면 반사율 0.15 0.35 0.2 0.4 0.23 0.15 1.5 2 0.7
측면 반사율 0.7 0.6 0.6 0.45 0.5 0.6 3.7 4.5 1.2
*각도 1: 편광자의 투과축에 대해 제1위상차층의 지상축이 이루는 각도
*각도 2: 편광자의 투과축에 대해 제2위상차층의 지상축이 이루는 각도
*편광판 단체 투과율 차이: 편광판의 450nm에서 단체 투과율 - 편광판의 420nm에서 단체 투과율
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 편광판은 정면에서 측정된 블랙 시감 │a*│ + │b*│이 0 내지 2.5가 됨으로써 블랙 시감 개선 효과가 현저하였고 정면과 측면에서의 반사율도 낮았다. 따라서, 비록 상기 표 1에서 도시되지 않았지만, 본 발명의 편광판은 블랙 시감 개선으로 화면 품질을 우수하게 할 수 있다.
반면에, 단체 투과율 차이를 만족하더라도 제1 위상차층의 면내 위상차를 만족하지 못한 비교예 1과 비교예 2; 제1 위상층과 제2 위상차층 각각의 면내 위상차를 만족하더라도 단체 투과율 차이를 만족하지 않는 비교예 3은 │a*│ + │b*│이 2.5를 초과함으로써 본 발명의 블랙 시감 개선 효과에 현저하게 미치지 못하였다.
또한, 도 4에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 편광판은 색상값 a*, b* 값이 각각 -2 내지 2인 정사각형 영역 내에서 모여 있어, 화면 품질이 우수할 것으로 예상된다. 반면에, 도 5에서 보여지는 바와 같이 비교예 3은 색상값 a*, b* 값이 각각 -2 내지 2인 정사각형 영역 외에도 있어서, 화면 품질이 우수하지 않을 것으로 예상된다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (16)

  1. 편광자 및 상기 편광자의 하부면에 순차적으로 적층된 제1 위상차층과 제2 위상차층을 포함하는 편광판으로서,
    상기 제1 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 200nm 내지 250nm이고, 상기 제2 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 80nm 내지 140nm이고,
    상기 편광판은 파장 450nm에서의 단체 투과율과 파장 420nm에서의 단체 투과율의 차이가 2% 이상인 것인, 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 편광판은 파장 450nm에서 단체 투과율이 30% 이상이고, 파장 420nm에서 단체 투과율이 40% 이하인 것인, 편광판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 편광판은 파장 380nm에서 단체 투과율이 2% 이하인 것인, 편광판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차층은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 95nm 내지 200nm이고, 이축성 정도가 1 내지 1.5인 것인, 편광판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2위상차층은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 -250nm 내지 -50nm이고, 이축성 정도가 -2 내지 -0.1인 것인, 편광판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차층은 양(+)의 복굴절성을 갖는 수지를 포함하고, 상기 제2위상차층은 음(-)의 복굴절성을 갖는 수지를 포함하는 것인, 편광판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차층, 상기 제2위상차층은 각각 비 액정층인 것인, 편광판.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2위상차층은 셀룰로스 에스테르계 중합체, 폴리스타이렌계 중합체 중 1종 이상을 포함하는 것인, 편광판.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차층과 제2위상차층의 적층체는 파장 420nm 내지 파장 450nm에서 단체 투과율이 90% 이상인 것인, 편광판.
  10. 제1항에 있어서, 상기 편광자는 파장 380nm 내지 780nm에서 단체 투과율이 40% 내지 45%인 것인, 편광판.
  11. 제1항에 있어서, 상기 편광자는 요오드화칼륨 1중량% 내지 5중량%를 함유하는 것인, 편광판.
  12. 제1항에 있어서, 상기 편광자의 투과축을 기준으로 상기 제1위상차층의 지상축이 이루는 각도의 절대값은 50° 내지 80°, 상기 제2위상차층의 지상축이 이루는 각도의 절대값은 0° 내지 10°인 것인, 편광판.
  13. 제1항에 있어서, 상기 편광판은 광 흡수제를 더 포함하는 것인, 편광판.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광 흡수제는 최대흡수파장이 330nm 내지 380nm인 것인, 편광판.
  15. 제1항에 있어서, 상기 편광자의 상부면에 보호층이 더 적층된 것인, 편광판.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 광학표시장치.

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