KR20240105754A - 편광판 및 광학표시장치 - Google Patents

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KR20240105754A
KR20240105754A KR1020220188124A KR20220188124A KR20240105754A KR 20240105754 A KR20240105754 A KR 20240105754A KR 1020220188124 A KR1020220188124 A KR 1020220188124A KR 20220188124 A KR20220188124 A KR 20220188124A KR 20240105754 A KR20240105754 A KR 20240105754A
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retardation
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변병주
신광호
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Abstract

편광자; 및 상기 편광자의 하부면에 상기 편광자에서부터 순차적으로 적층된 제1위상차판 및 제2위상차판을 포함하고, 상기 제1위상차판은 정파장 분산성 및 파장 550nm에서 면내 위상차가 210 내지 260nm이고 액정 화합물을 포함하는 조성물의 고화층 또는 경화층이고, 상기 제2위상차판은 정파장 분산성 및 파장 550nm에서 면내 위상차가 110 내지 140nm고 액정 화합물을 포함하는 조성물의 고화층 또는 경화층이고, 상기 제2 위상차판은 상기 제1위상차판과 접하는 제1위상차판 측에 대한 상기 액정 화합물의 틸트 각도의 절대값이 20° 내지 40°인 것인, 편광판 및 이를 포함하는 광학 표시 장치가 제공된다.

Description

편광판 및 광학표시장치{POLARIZING PLATE AND OPTICAL DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.
유기발광소자 표시장치는 외부광의 반사로 인하여 시인성과 콘트라스트가 떨어질 수 있고, 이를 해소하기 위해 편광자와 위상차 필름을 포함하는 편광판을 사용함으로써 반사된 외부광이 외부로 새어나오지 않게 하게 반사 방지 기능을 구현할 수 있다.
편광판은 편광자 및 위상차층을 포함할 수 있다. 위상차층으로 액정층이 사용될 수 있다. 액정층은 편광판에 적용시 경사 방향에서의 외광의 반사를 효과적으로 억제할 수 있다는 점이 기대되었다. 액정층은 단일 액정층이거나 서로 다른 면내 위상차를 갖는 2층의 액정층(제1 액정층과 제2 액정층)이 될 수도 있다. 그러나, 상기 2층의 액정층 각각을 정파장 분산성을 갖는 봉(rod) 형상 액정 화합물로 각각 제조하면 반사율이 높아지는 문제점이 있었다. 봉 형상 액정 화합물로 된 제1 액정층 및 원판 형상 액정 화합물로 된 제2 액정층은 빛샘이 억제되고 반사율이 감소될 수 있지만, 고가라는 문제점이 있다.
위상차를 구현하기 위해, 수지로 형성된 미 연신된 필름을 연신시켜 제조된 위상차 필름을 포함하는 방법이 고려될 수 있다. 그러나, 이러한 수지로 형성된 위상차 필름은 두께를 박형화시키는 데에는 한계가 있어, 편광판을 박형화시키는데 문제가 있다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 10-2013-0103595호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 발광표시장치에 적용시 정면 및 경사면 모두에서 반사율을 현저하게 낮추는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점은 편광판이다.
편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 하부면에 상기 편광자에서부터 순차적으로 적층된 제1위상차판 및 제2위상차판을 포함하고, 상기 제1위상차판은 정파장 분산성 및 파장 550nm에서 면내 위상차가 210 내지 260nm이고 액정 화합물을 포함하는 조성물의 고화층 또는 경화층이고, 상기 제2위상차판은 정파장 분산성 및 파장 550nm에서 면내 위상차가 110 내지 140nm이고 액정 화합물을 포함하는 조성물의 고화층 또는 경화층이고, 상기 제2 위상차판은 상기 제1위상차판과 접하는 제1위상차판 측에 대한 상기 액정 화합물의 틸트 각도의 절대값이 20° 내지 40°이다.
본 발명의 일 관점은 광학표시장치이다.
광학표시장치는 본 발명의 편광판을 포함한다.
본 발명은 발광표시장치에 적용시 정면 및 경사면 모두에서 반사율을 현저하게 낮추는 편광판을 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 2는 본 발명에서 액정 화합물의 틸트 각도의 개념도이다.
도 3은 본 발명 중 제2위상차판의 두께 방향 단면도이다.
도 4는 본 발명 중 제1위상차판의 두께 방향 단면도이다.
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) 방향의 굴절률, 진상축(fast axis) 방향의 굴절률, 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 "지상축 방향"은 면내 방향 중 굴절률이 상대적으로 가장 높은 방향이고, "진상축 방향"은 면내 방향 중 굴절률이 상대적으로 가장 낮은 방향이다.
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 광학소자 단독 또는 광학소자 적층체의 파장 450nm, 550nm 및 650nm에서의 면내 위상차(Re)를 의미한다.
본 명세서에서 수치 범위를 나타낼 때 "X 내지 Y"는 X 이상 Y 이하(X≤ 그리고 ≤Y)를 의미한다.
본 발명의 편광판은 액정 화합물의 고화층 또는 경화층인 위상차판 2개(제1위상차판과 제2위상차판)를 편광자의 일면에 구비하여 정면과 경사면 모두에서 반사율을 현저하게 낮춤으로써 유기발광소자(OLED) 표시장치 등을 포함하는 발광소자 표시장치에 반사 방지용 편광판으로 적용시 시인측에서 보았을 때 화면 전체의 블랙 시감을 높이는 효과가 현저할 수 있다.
본 발명의 편광판은 편광자 및 상기 편광자의 하부면에 상기 편광자로부터 순차적으로 적층된 제1위상차판 및 제2위상차판을 포함하고, 상기 제1위상차판은 정파장 분산성 및 파장 550nm에서 면내 위상차가 210 내지 260nm이고 액정 화합물을 포함하는 조성물의 고화층 또는 경화층이고, 상기 제2위상판은 정파장 분산성 및 파장 550nm에서 면내 위상차가 110 내지 140nm고 액정 화합물을 포함하는 조성물의 고화층 또는 경화층이고, 상기 제2 위상차판은 상기 제1위상차판과 접하는 제1위상차판 측에 대한 상기 액정 화합물의 틸트 각도의 절대값은 20° 내지 40°이다.
일 구체예에서, 상기 제2위상차판은 O 플레이트일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 제2위상차판은 상기 제1위상차판과 접하는 제1위상차판 측에 대한 액정 화합물의 틸트 각도의 절대값 간의 오차는 0° 내지 3°일 수 있다.
이하, 본 발명 일 실시예의 편광판을 도 1, 도 2, 도 3, 도 4를 참고하여 설명한다.
도 1을 참고하면, 편광판은 편광자(10), 보호층(40), 제1위상차판(20), 제2위상판(30)을 포함한다.
제1위상차판(20)은 편광자(10)와 제2위상차판(30) 사이에 배치된다. 보호층(40)은 편광자(10)의 일면에 적층되고, 제1위상차판(20)과 제2위상차판(30)은 편광자(10)의 다른 일면에 적층되어 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 제1위상차판(20) 및 제2위상차판(30)은 패널로부터 출사되는 광이 편광자(10)에 입사되는 광 입사면에 배치될 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 편광자(10)와 제1위상차판(20) 사이에 보호층이 더 적층될 수도 있다. 여기에서 '보호층'은 상술한 '보호층(40)'과 동일하거나 또는 다를 수도 있다.
제2위상차판(30)은 제1위상차판(20)에 직접적으로 형성되거나 점착층 또는 접착층에 의해 제1위상차판(20)에 적층될 수 있다. 상기 "직접적으로 형성"은 임의의 다른 위상차층, 점착층 또는 접착층이 개재되지 않음을 의미한다.
편광자(10)는 입사된 자연광 또는 편광을 중 특정 방향의 직선 편광으로 변환시키는 것으로, 폴리비닐알코올계 수지를 주성분으로 하는 고분자 필름으로부터 제조될 수 있다. 구체적으로, 편광자(10)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(10)는 전광선 투과율이 40% 이상, 예를 들면 40% 내지 47%, 편광도가 99% 이상, 예를 들면 99% 내지 100%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제1위상차판, 제2위상차판과 조합시 반사 방지 성능을 높일 수 있다.
편광자(10)는 두께가 2㎛ 내지 30㎛, 구체적으로 4㎛ 내지 25㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 편광판에 사용될 수 있다.
편광자(10)는 면내 방향 중 편광자의 광 흡수축; 및 편광자의 광 흡수축과 실질적으로 직교하는 편광자의 광 투과축을 갖는다. 이를 통해, 편광자는 광 흡수축에 평행한 진동 방향을 가지는 직선 편광은 흡수하고, 그 이외의 직선 편광은 투과시킬 수 있다. 일 구체예에서, 편광자의 광 흡수축은 편광자의 MD(machine direction)이 될 수 있고, 편광자의 광 투과축은 편광자의 TD(transverse direction)가 될 수 있다.
제1위상차판(20), 제2위상차판(30)은 편광자(10)와 함께 반사 방지 효과를 내어 정면 및 경사면 모두에서 반사율을 현저하게 낮출 수 있다.
제1위상차판(20), 제2위상차판(30)은 각각 액정 화합물을 포함한다.
바람직하게는, 제1위상차판(20), 제2위상차판(30)은 각각 봉(rod) 형상 액정 화합물을 포함할 수 있다.
봉 형상 액정 화합물은 분자 구조 중에 메소겐기를 가지며, 메소겐기의 타원에 있어서 가장 긴 직경 방향의 굴절률이 짧은 축 방향에 비해 큰 것이며, 가열, 냉각 등의 온도 변화에 의하거나 또는 일정량의 용매의 작용에 의해 액정상을 나타내는 화합물을 의미한다.
제1위상차판, 제2위상차판이 각각 봉 형상 액정 화합물을 포함하도록 함으로써 편광판의 정면 및 경사면 모두에서 반사율을 현저하게 낮추는데 도움을 줌으로써 발광 표시 장치에서 반사 방지용 편광판으로 사용될 수 있다. 제1위상차판, 제2위상차판 중 1종 이상에 봉 형상 액정 화합물 대신에 다른 종류의 액정 화합물 예를 들면 디스코틱 액정 화합물을 포함하는 경우 봉 형상 액정 화합물을 적용한 경우 대비 배향 시 공정성을 확보하기 어려운 단점이 있을 수도 있다.
일 구체예에서, 액정 화합물은 예를 들면 봉 형상 액정 화합물로서, 제1위상차판, 제2위상차판의 면내 위상차, 액정 화합물의 틸트 각도 등을 조절하는데 용이한 임의의 액정 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 봉 형상 액정 화합물은 실온에서는 결정 또는 유리 상태이었다가 고온이 되면 네마틱 액정상을 나타내는 것이 사용될 수 있다.
메소겐기는 방향족 기를 갖는 것으로서, 비페닐기, 페닐벤조에이트기, 페닐시클로헥산기, 아족시벤젠기, 아조메틴기, 아조벤젠기, 페닐피리미딘기, 디페닐아세틸렌기, 디페닐벤조에이트기, 비시클로헥산기, 시클로헥실벤젠기, 터페닐기 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이들 메소겐기는 알콕시기, 시아노기, 할로겐, 알킬기 등의 치환기를 1종 이상 더 가질 수도 있다.
액정 화합물은 예를 들면 봉 형상 액정 화합물로서, 적어도 1개 이상의 가교성 관능기를 더 가질 수 있다. 가교성 관능기는 (메트)아크릴로일기, 에폭시기, 비닐에테르기, 신나모일기, 신나밀리덴기, 쿠마린기, 벤조페논기, (메트)아크릴로일기 함유기 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 상기 (메트)아크릴로일기 함유기는 푸릴 (메트)아크릴로일기, 비페닐 (메트)아크릴로일기 또는 나프틸 (메트)아크릴로일기가 될 수 있다.
제1위상차판(20), 제2위상차판(30)은 각각 액정 화합물 예를 들면 봉 형상 액정 화합물을 포함하는 조성물의 고화층 또는 경화층이다. 상기 고화층은 용액 상태의 액정 화합물 함유 조성물을 냉각 등에 굳힌 층이다. 상기 경화층은 용액 상태의 액정 화합물 함유 조성물을 열 및/또는 광 등에 의해 가교시킨 층이다.
제1위상차판(20), 제2위상차판(30)을 제조하는 방법은 하기에서 보다 상세하게 설명된다.
제2위상판(30)은 O 플레이트이다. 본 명세서에서 "O 플레이트"는 제2위상차판의 두께 방향에 있어서, 액정 화합물의 틸트 각도가 경사 방향이 되도록 배향된 위상차층을 의미한다.
제2위상차판(30)에서 액정 화합물은 틸트되어 있다. 틸트되어 있는 액정 화합물을 구비하는 제2위상차판은 틸트되지 않은 액정 화합물을 구비하는 제2위상판 대비 정면 및 경사면 모두에서 반사율을 더 저감시킬 수 있다.
제2위상차판(30)에 있어서 액정 화합물의 틸트 각도는 제2위상차판의 두께 방향에서 실질적으로 균일하다.
본 명세서에서 "틸트 각도"는 인접하는 층의 일면과 액정 화합물 분자 중 최대의 굴절률 방향이 이루는 각도를 의미한다. 액정 화합물 분자 중 최대의 굴절률 방향이 인접하는 층의 일면에 대해 평행하게 배열되어 있는 경우 틸트 각도는 0°로 정의한다.
틸트 각도는 액정 화합물 분자가 인접하는 층의 일면에 대해서 액정 화합물의 분자 중 최대의 굴절률 방향이 이루는 방향에 따라 양(+) 또는 음(-)의 값을 가질 수 있다.
도 2를 참조하여 틸트 각도를 설명한다.
도 2를 참조하면, θ1에서와 같이 액정 화합물 분자가 인접하는 층의 일면에 대해 액정 화합물 분자 중 최대 굴절률 방향이 이루는 각도가 반시계 방향인 경우는 양(+)의 값으로 정의한다. θ2에서와 같이 액정 화합물 분자가 인접하는 층의 일면에 대해 액정 화합물 분자 중 최대 굴절률 방향이 이루는 각도가 시계 방향인 경우는 음(-)의 값으로 정의한다.
틸트 각도는 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 측정될 수 있다. 예를 들면, 틸트 각도는 틸트 각도 측정 장치 예로 들면 AXOSCAN 또는 KOBRA 등의 통상적인 위상차 또는 배향각 측정 장치로 측정될 수 있다.
상기 "실질적으로 균일"은 제2 위상차판 중 액정 화합물 각각의 제1위상판 측에 대한 틸트 각도의 절대값 간의 오차가 0° 내지 3°, 바람직하게는 0° 내지 1°, 가장 바람직하게는 0°인 경우를 의미한다. 본 발명의 편광판은 제2위상차판 중 액정 화합물의 틸트 각도가 실질적으로 균일하게 되도록 함으로써 편광판이 정면 및 경사면 모두에서 반사율을 현저하게 낮추는데 도움을 줄 수 있다. 여기에서 "틸트 각도의 절대값 간의 오차"는 제2 위상차판 중 모든 액정 화합물의 틸트 각도를 측정하고 상기 틸트 각도의 절대값 간의 차이를 계산한 것이다.
제2위상차판(30)은 제1위상차판과 접하는 제1위상차판 측에 대한 액정 화합물의 틸트 각도의 절대값이 20° 내지 40°이다. 본 발명의 발명자는 액정 화합물의 고화층 또는 경화층으로서 액정 화합물의 틸트 각도가 실질적으로 균일한 경우에 있어서, 액정 화합물의 제1위상차판 측에 대한 틸트 각도의 절대값이 20° 내지 40°가 되도록 함으로써, 하기에서 설명되는 제1위상차판을 구비하는 편광판의 반사율을 현저하게 낮추도록 함으로써 발광 표시 장치에서 반사 방지용 편광판으로 사용될 수 있음을 확인하였다.
도 3은 편광판 중 제2위상차판의 두께 방향 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제2위상차판(30)이 제1위상차판(20)과 접하는 제1위상차판 측(32)에 대하여, 액정 화합물의 틸트 각도(θp)의 절대값은 20° 내지 40°이다. 제2위상차판(30)이 피착체(50)와 접하는 피착체 측(31)에 대하여, 액정 화합물의 틸트 각도(θa)의 절대값은 20° 내지 40°이다. 제2위상차판(30) 중 액정 화합물 각각의 제1위상차판 측(32)의 틸트 각도(θp), 피착체(50) 측(31)의 틸트 각도(θa)는 각각 실질적으로 균일하다.
상기 "피착체"는 제2위상차판이 피착되는 층으로서, 예를 들면 점착층, 접착층, 보호층 또는 제1위상차판 이외의 위상차판이 될 수 있다.
바람직하게는, 제1위상차판 측에 대한 봉 형상 액정 화합물의 틸트 각도(θp)의 절대값은 25° 내지 35°, 27° 내지 33°가 될 수 있다. 바람직하게는, 피착체 측에 대한 액정 화합물의 틸트 각도(θa)의 절대값은 25° 내지 35°, 27° 내지 33°가 될 수 있다.
상기 "실질적으로 균일"은 제2위상차판(30) 중 제1위상차판 측에 접하는 최 상부의 액정 화합물의 틸트 각도가 최 하부의 액정 화합물의 틸트 각도 대비 실질적으로 동일함을 의미한다.
일 구체예에서, 제2위상차판(30)은 액정 화합물의 제1위상차판 측의 틸트 각도(θp)는 +20° 내지 +40°이고, 피착체 측의 틸트 각도(θa)는 +20° 내지 +40°가 될 수 있다. 다른 구체예에서, 제2위상차판은 액정 화합물의 제1위상차판 측의 틸트 각도(θp)는 -40° 내지 -20°이고, 피착체 측의 틸트 각도(θa)는 -40° 내지 -20°이 될 수 있다.
제2위상차판(30)은 면내 방향에서 지상축(slow axis)과 진상축(fast axis)을 갖는다. 편광자의 광 투과축에 대해 제2위상차판의 지상축이 이루는 각도(θr)는 5° 내지 30°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판의 반사율이 더 낮아지는 효과가 있을 수 있다. 바람직하게는, 각도(θr)는 10° 내지 25°, 더 바람직하게는 10° 내지 20°가 될 수 있다.
제2위상차판(30)은 정파장 분산성으로서 파장 550nm에서 면내 위상차는 110 내지 140nm이다. 상기 면내 위상차 범위에서, 편광판의 반사율이 낮아지는 효과가 있을 수 있다. 바람직하게는, 제2위상차판은 면내 위상차가 120 내지 130nm가 될 수 있다.
제2위상차판(30)에 있어서, Re(450)/Re(550)은 1 초과, 바람직하게는 1.07 내지 1.11이 될 수 있고, Re(650)/Re(550)은 1 미만, 바람직하게는 0.94 내지 0.98이 될 수 있다. 일 구체예에서, 제2위상차판은 파장 450nm에서 면내 위상차가 120 내지 150nm, 파장 650nm에서 면내 위상차가 105 내지 135nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 반사율을 최소화하는 효과가 있을 수 있다.
제2위상차판(30)은 두께가 10㎛ 이하, 예를 들면 0㎛ 초과 10㎛ 이하, 1㎛ 내지 5㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 위상차 구현에 용이하고 편광판의 두께를 박형화하는데 도움이 될 수 있다.
제1위상차판(20)은 제2위상차판과는 다르게 O 플레이트가 아니어서, 제1위상차판은 제2위상차판 대비 다른 액정 화합물의 배열을 갖는다.
도 4는 편광판 중 제1위상차판의 두께 방향의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제1위상차판(20) 중 액정 화합물의 편광자 측(22)의 틸트 각도의 절대값은 0° 내지 3°이다. 제1위상차판(20) 중 액정 화합물의 제2위상차판(30) 측(21)의 틸트 각도의 절대값은 0° 내지 3°이고, 액정 화합물 각각의 편광자 측(22)의 틸트 각도의 절대값은 실질적으로 균일하다. 이를 통해, 본 발명의 편광판은 반사율을 낮추는데 도움을 줄 수 있다.
바람직하게는, 봉 형상 액정 화합물의 편광자 측의 틸트 각도의 절대값은 0° 내지 1°, 0°가 될 수 있다. 바람직하게는, 액정 화합물의 제2위상차판 측의 틸트 각도의 절대값은 0° 내지 1°, 0°가 될 수 있다.
제1위상차판(20)에 있어서 액정 화합물의 틸트 각도는 제1위상차판의 두께 방향에서 실질적으로 균일하다.
상기 "실질적으로 균일"은 제1위상차판 중 액정 화합물 각각의 편광자 측 또는 제2위상판 측에 대한 틸트 각도의 절대값 간의 오차가 0° 내지 3°, 바람직하게는 0° 내지 1°, 가장 바람직하게는 0°인 경우를 의미한다. 본 발명의 편광판은 틸트 각도가 실질적으로 균일하게 되도록 함으로써 편광판이 반사율을 현저하게 낮추는데 도움을 줄 수 있다.
제1위상차판(20) 중 상기 틸트 각도의 절대값 간의 오차와 제2위상차판 중 상기 틸트 각도의 절대값 간의 오차의 차이는 3° 이하, 예를 들면 0° 내지 3°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
제1위상차판(20)은 정파장 분산성으로서 파장 550nm에서 면내 위상차는 210 내지 260nm이다. 상기 면내 위상차 범위에서, 편광판의 반사율이 낮아지는 효과가 있을 수 있다. 바람직하게는, 면내 위상차는 220 내지 250nm가 될 수 있다. 제1위상차판에 있어서, Re(450)/Re(550)은 1 초과, 바람직하게는 1.07 내지 1.11이 될 수 있고, Re(650)/Re(550)은 1 미만, 바람직하게는 0.94 내지 0.98이 될 수 있다. 일 구체예에서, 제1위상차판은 파장 450nm에서 면내 위상차가 230 내지 280nm, 파장 650nm에서 면내 위상차가 200 내지 250nm가 될 수 있다.
제1위상차판(20)은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 105 내지 130nm, 구체적으로 110 내지 125nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 반사율을 최소화하는 효과가 있을 수 있다.
제1위상차판(20)은 파장 550nm에서 이축성 정도가 0.8 내지 1.2, 구체적으로 0.9 내지 1.1이 될 수 있다. 상기 범위에서, 반사율을 현저하게 낮추는 효과가 있을 수 있다.
제1위상차판(20)은 면내 방향에서 지상축(slow axis)과 진상축(fast axis)을 갖는다. 편광자의 광 투과축에 대해 제1위상차판의 지상축이 이루는 각도는 편광자의 광 투과축에 대해 제2위상차판의 지상축이 이루는 각도 대비 클 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
일 구체예에서, 편광자의 광 투과축에 대해 제1위상차판의 지상축이 이루는 각도(θr)는 70° 내지 80°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판의 반사율이 더 낮아지는 효과가 있을 수 있다. 바람직하게는, 각도(θr)는 73° 내지 77°, 더 바람직하게는 74° 내지 76°가 될 수 있다.
제2위상차판의 지상축과 제1위상차판의 지상축이 이루는 각도는 55° 내지 65°, 바람직하게는 58° 내지 62°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
제1위상차판(20)은 파장 550nm에서 지상축 방향의 굴절률을 nx, 진상축 방향의 굴절률을 ny, 두께 방향의 굴절율을 nz라고 할 때, nx > ny = nz의 굴절률 관계를 갖는 포지티브 A 플레이트 위상차층을 나타낼 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 반사율 저감 효과가 더 개선될 수 있다.
제1위상차판(20)은 두께가 10㎛ 이하, 예를 들면 0㎛ 초과 10㎛ 이하, 1㎛ 내지 5㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 하기 위상차 구현에 용이하고 편광판의 두께를 박형화하는데 도움이 될 수 있다.
제1위상차판(20) 및 제2위상차판(30) 전체는 역파장 분산성이 될 수 있다. 상기 "역파장 분산성"은 제1위상차판(20) 및 제2위상차판(30) 전체의 파장 450nm, 550nm, 650nm에서의 면내 위상차를 각각 Re(450), Re(550), Re(650)이라고 할 때, Re(450)/Re(550) <1, Re(650)/Re(550) >1인 것을 의미한다.
제1위상차판과 제2위상차판의 제조 방법을 설명한다.
제2위상차판은 O 플레이트로서 당업자에게 알려진 통상의 방법을 이용하되 본 발명의 제2위상차판이 구현될 수 있도록 적의 조절하여 이하의 방법에 의해 제조될 수 있다:
기재에 배향 처리를 하는 공정, 봉 형상 액정 화합물과 용제를 함유하는 도공액을 제조하는 공정, 상기 도공액을 상기 기재의 배향 처리된 표면에 도공하여 적층체를 형성하는 공정, 상기 도공액의 기재 측과는 반대측의 계면을 공기와 접촉시킨 상태로 하여 상기 적층체를 액정 온도 범위로 가열하는 공정, 상기 적층체를 액정 온도 범위 이하로 냉각시키는 공정.
배향 처리는 수직 배향 처리, 수평 배향 처리 또는 경사 배향 처리를 포함할 수 있다. 배향 처리는 기재의 표면에 배향제를 흡착시켜 배향막을 형성하는 방법, 기재 상에 형성된 배향막의 표면을 형상적으로 변화시키는 방법, 기재 상에 형성된 배향막의 표면에 광을 조사하는 방법 등을 들 수 있다. 예를 들면, 배향제로는 레시틴, 유기 실란, 옥타데실말론산, 테트라플루오로에틸렌, 폴리이미드, 스테아르산, 카본, 폴리옥시에틸렌 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 광 조사는 광 배향막에 사용되는 광 반응성 관능기를 갖는 화합물의 광 화학 반응의 종류에 따라 적의 적절한 방법을 사용할 수 있다. 광 조사에 이용되는 광원으로는 초고압 수은 램프, 플래쉬 램프, 고압 수은 램프, 저압 수은 랩프, 크세논 램프, 메탈 할라이드 램프 등이 될 수 있다.
액정 화합물과 용제를 포함하는 도공액을 제조하는 방법은 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 용제는 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로페나논, 2-펜타논, 2-헥사논, 디에틸에테르, 테트라히드로푸란, 디옥산, 아니솔, 아세트산에틸, 아세트산 부틸, 톨루엔, 자일렌, 클로로포름, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 메틸셀로솔브 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
액정 온도 범위로 가열하는 공정은 열에 의한 방법, 에너지선(예를 들어, 가시광선, 자외선, 방사선)을 조사하는 방법을 들 수 있다.
제1위상차판은 당업자에게 알려진 통상의 방법을 이용하되 본 발명의 제1위상차판이 구현될 수 있도록 적의 조절하여 이하의 방법에 의해 제조될 수 있다:
기재에 배향 처리를 하는 공정, 액정 화합물과 용제를 함유하는 도공액을 제조하는 공정, 상기 도공액을 상기 기재의 배향 처리된 표면에 도공하여 적층체를 형성하는 공정, 상기 도공액의 기재 측과는 반대측의 계면을 공기와 접촉시킨 상태로 하여 상기 적층체를 액정 온도 범위로 가열하는 공정, 상기 적층체를 액정 온도 범위 이하로 냉각시키는 공정.
편광판의 제조 방법을 설명한다.
제1위상차판/배향막/기재가 형성된 제1위상차판용 필름을 준비하고, 제2위상차판/배향막/기재가 형성된 제2위상차판용 필름을 준비한다. 편광자의 일면에 제1위상차판용 필름 중 제1위상차판을 합지한 다음 배향막과 기재를 제거한다. 그런 다음, 제2위상차판용 필름 중 제2위상차판을 상기 제1위상차판에 합지한 다음 제2위상차판용 필름으로부터 배향막, 기재를 제거함으로써, 편광자, 제1위상차판 및 제2위상차판으로 구성되는 적층체를 제조할 수 있다. 그런 다음, 편광자의 다른 일면에 보호층을 적층함으로써 편광판을 제조할 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 제1위상차판(20)은 제1접착층에 의해 편광자(10)에 접착될 수 있다. 제1접착층은 예를 들면 수계 접착제, 광경화형 접착제 중 1종 이상으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 제1접착층은 광경화형 접착제로 형성됨으로써, 보호층과 편광자 간의 접착, 편광자와 제1위상차판 간의 접착을 1회의 광 조사에 의해 달성할 수 있어, 편광판의 제조 공정성을 개선할 수 있다. 제1접착층은 두께가 0.1㎛ 내지 10㎛, 구체적으로 0.5㎛ 내지 5㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 제2위상차판(30)의 하부면에는 점착층 또는 접착층이 형성되어, 편광판을 점착층(예: 감압 점착층(Pressure sensitive adhesive)) 또는 접착층을 매개로 발광표시장치용 패널 상에 적층시킬 수 있다.
보호층(40)은 편광자(10)의 상부면에 형성됨으로써, 편광자를 외부 환경으로부터 보호하고, 편광판의 기계적 강도를 높이는 효과가 더 있을 수 있다.
보호층(40)은 편광자(10)를 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.
보호층(40)은 두께가 5㎛ 내지 70㎛, 구체적으로 15㎛ 내지 45㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 편광판에 사용할 수 있다.
일 구체예에서, 보호층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 0nm 내지 50nm, 구체적으로 0nm 초과 20nm 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 보호층(40)의 상부면에는 기능성 코팅층이 형성되어 편광판에 추가 기능을 제공할 수 있는데, 예를 들면 기능성 코팅층은 하드코팅층, 내지문성층, 반사방지층, 안티글레어층 등이 될 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상으로 적층되어 형성될 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 보호층(40)은 편광자(10)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 제1위상차층판 간의 접착을 1회의 광 조사에 의해 달성할 수 있어, 편광판의 제조 공정성을 개선할 수 있다.
일 구체예에서, 광경화형 접착제는 상술한 제1접착층을 형성하는 접착제 조성물로 형성될 수 있다. 일 구체예에서, 광개시제는 파장 300nm 내지 400nm의 광에 대해 흡수 작용을 가지며 이를 통해 반응을 개시하는 광개시제를 포함할 수 있다. 광개시제는 광 라디칼 개시제, 광 양이온 개시제 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 제2접착층은 두께가 0.1㎛ 내지 10㎛, 구체적으로 0.5㎛ 내지 5㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
본 발명의 편광판은 하기에서 설명되는 제3위상차판을 포함하지 않을 수 있다.
이하, 본 발명 다른 실시예의 편광판을 설명한다.
본 실시예의 편광판은 제3위상차판을 추가로 포함할 수 있다.
제3위상차판은 nz>nx≒ny(nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 제3위상차판의 지상축 방향, 진상축 방향, 두께 방향의 굴절률이다)인 포지티브 C 층을 포함한다. 제3위상차판은 편광판에 포함되어 반사율을 현저하게 낮출 수 있다. 일 구체예에서, 편광판은 입사각 60°에서 반사율이 3.5% 이하, 예를 들면 0% 내지 3.5%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 화면 품질을 개선할 수 있다.
제3위상차판은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 -300 내지 0nm, 예를 들면, -100 내지 0nm, -90 내지 -20nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술한 반사율 효과를 얻을 수 있다.
제3위상차판은 파장 550nm에서 면내 위상차가 0 내지 10nm, 예를 들면 0 내지 5nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술한 두께 방향 위상차에 용이하게 도달될 수 있다.
제3위상차판은 두께가 10㎛ 이하, 예를 들면 0㎛ 초과 10㎛ 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 두께 방향 위상차를 구현할 수 있다.
일 구체예에서, 제3위상차판은 액정층으로 형성될 수 있다. 액정층은 상술한 두께 방향 위상차를 구현하도록 알려진 통상의 물질로 형성될 수 있다.
다른 구체예에서, 제3위상차판은 셀룰로스 에스테르계 또는 방향족계 고분자를 포함하는 조성물로 형성될 수도 있다.
일 구체예에서, 편광판은 편광자, 편광자의 상부면에 적층된 보호 필름 및 편광자의 하부면에 편광자로부터 순차적으로 적층된 제1위상차판, 제2위상차판, 제3위상차판을 포함한다. 제2위상차판의 하부면 예를 들면 제2위상차판과 점착층(또는 접착층) 사이에 제3위상차판이 추가로 포함된 점을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판과 실질적으로 동일하다.
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
폴리비닐알코올계 필름(PS#60, 일본 Kuraray社, 연신 전 두께: 60㎛)을 55℃요오드 수용액에서 6배로 MD 1축 연신하여 광 투과율 45%의 편광자를 제조하였다.
상기 제조한 편광자의 상부면에 보호 필름으로 HC-TAC 필름(Toppan, 25FJCHCN-TC, 두께: 32㎛)을 합지하였다. 편광자의 하부면에 편광자의 하부면으로부터 하기 표 1의 사양을 각각 갖는 제1위상차판(액정층, 봉 형상 액정으로 네마틱 액정상, 정파장 분산성, 두께: 2㎛), 점착층, 제2위상차판(액정층, 봉 형상 액정으로 네마틱 액정상, 정파장 분산성, 두께: 1㎛, O 플레이트)을 순서대로 합지시켜 편광판을 제조하였다.
이때, 하기 표 1에서와 같이, 편광판 중 각도 1, 각도 2를 조절하였다. 제1위상차판은 두께 방향으로 도 4의 봉 형상 액정 화합물의 배열을 가지며, 제2위상차판은 두께 방향으로 도 3의 봉 형상 액정 화합물의 배열을 갖는다.
실시예 2 내지 실시예 5
실시예 1에서 제1위상차판, 제2위상차판의 구성을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 1 및 비교예 2
실시예 1에서, 제2위상차판 중 봉 형상 액정 화합물의 제1위상차판 측의 틸트 각도의 절대값 간의 오차는 0°이고, 봉 형상 액정 화합물의 상기 제1위상차판 측의 틸트 각도의 절대값이 각각 10°, 50°인 O 플레이트를 제2위상차판으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 3
실시예 1에서 제1위상차판, 제2위상차판 각각의 구성을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조했다.
비교예 4
실시예 1에서 제1위상차판, 제2위상차판 각각의 구성을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조했다.
제1위상차판, 제2위상차판 각각에 대한 Re, Rth, NZ는 Axoscan (Axometry社)를 사용하여 파장 550nm에서 측정하였다.
실시예와 비교예의 편광판을 가지고 반사율을 아래의 방법으로 평가하고 하기 표 1에 나타내었다.
반사율(단위:%): 반사율은 상기 편광판의 각각의 층을 파라메터화하여 완전 반사를 가정하여 Extended Jones Matrix 계산 방식(정면과 측면에서의 값을 알 수 있는 계산 방식)을 이용하여 계산하였다. 단, 최외곽 1차 반사는 계산에서 제외했다. 정면에서의 반사율은 1 % 이하, 경사면에서의 반사율의 최대값은 8.0 % 이하가 되어야 시인측에서 보았을 때 화면이 완전한 블랙으로 시인될 수 있다.
제1위상차판 제2위상차판 반사율
Re Rth Nz 각도1 Re 틸트
각도의 절대값		 틸트각도의
절대값의 오차		 각도2 정면 경사면
최대값
실시예 1 230 115 1 75 120 30 0 15 0.42% 6.1%
2 230 115 1 75 120 20 0 15 0.42% 8.0%
3 230 115 1 75 120 40 0 15 0.42% 6.6%
4 210 105 1 75 110 30 0 15 0.91% 5.8%
5 260 130 1 75 140 30 0 15 0.59% 6.5%
비교예 1 230 115 1 75 120 10 0 15 0.42% 9.5%
2 230 115 1 75 120 50 0 15 0.41% 15.7%
3 200 100 1 75 150 30 0 15 11.4% 11.8%
4 270 135 1 75 100 30 0 15 6.2% 20.3%
*표 1에서,
각도 1은 편광자의 광 투과축에 대해 제1위상차판의 지상축이 이루는 각도,
각도 2는 편광자의 광 투과축에 대해 제2위상차판의 지상축이 이루는 각도
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 편광판은 정면 및 경사면 모두에서 반사율을 효과적으로 낮추었다.
반면에, 제1위상차판 측에 대한 봉 형상 액정 화합물의 틸트 각도의 절대값이 20° 내지 40°을 벗어나는 제2위상차판을 구비한 비교예 1 및 비교예 2, 파장 550nm에서 면내 위상차가 210nm 내지 260nm를 벗어나는 제1위상차판을 구비하고, 파장 550nm에서 면내 위상차가 110nm 내지 140nm를 벗어나는 제2위상차판을 구비한 비교예 3 및 비교예 4는 본 발명의 편광판 대비 정면에서의 반사율 및 경사면에서의 반사율의 최대값이 현저하게 높았다.
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 상기 편광자에서부터 순차적으로 적층된 제1위상차판 및 제2위상차판을 포함하고,
    상기 제1위상차판은 정파장 분산성 및 파장 550nm에서 면내 위상차가 210 내지 260nm이고 액정 화합물을 포함하는 조성물의 고화층 또는 경화층이고,
    상기 제2위상차판은 정파장 분산성 및 파장 550nm에서 면내 위상차가 110 내지 140nm이고 액정 화합물을 포함하는 조성물의 고화층 또는 경화층이고,
    상기 제2 위상차판은 상기 제1위상차판과 접하는 제1위상차판 측에 대한 상기 액정 화합물의 틸트 각도의 절대값이 20° 내지 40°인 것인, 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2위상차판의 상기 틸트 각도는 +20° 내지 +40° 또는 -40° 내지 -20°인 것인, 편광판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2위상차판의 상기 틸트 각도의 절대값 내 오차는 0° 내지 3°인 것인, 편광판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2위상차판은 O 플레이트인 것인, 편광판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2위상차판은 Re(450)/Re(550)이 1.07 내지 1.11, Re(650)/Re(550)이 0.94 내지 0.98인 것인, 편광판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차판의 상기 제2위상차판과 접하는 제2위상차판 측에 대한 상기 액정 화합물의 틸트 각도의 절대값은 상기 제2위상차판의 상기 틸트 각도의 절대값 대비 낮은 것인, 편광판.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1위상차판의 상기 틸트 각도의 절대값은 0° 내지 3°인 것인 편광판.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1위상차판의 상기 틸트 각도의 절대값 내 오차는 0° 내지 3°인 것인, 편광판.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차판은 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 105 내지 130nm인 것인, 편광판.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차판은 파장 550nm에서 이축성 정도가 0.8 내지 1.2인 것인, 편광판.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차판은 Re(450)/Re(550)이 1.07 내지 1.11, Re(650)/Re(550)이 0.94 내지 0.98인 것인, 편광판.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1위상차판, 상기 제2위상차판은 각각 봉 형상 액정 화합물을 포함하는 것인, 편광판.
  13. 제12항에 있어서, 상기 봉 형상 액정 화합물은 네마틱 액정인 것인, 편광판.
  14. 제1항에 있어서, 상기 편광자의 광 투과축에 대해 상기 제1위상차판의 지상축이 이루는 각도는 상기 편광자의 광 투과축에 대해 상기 제2위상차판의 지상축이 이루는 각도 대비 큰 것인, 편광판.
  15. 제14항에 있어서, 상기 편광자의 광 투과축에 대하여, 상기 제1위상차판의 지상축은 70° 내지 80°를 이루고, 상기 제2위상차판의 지상축은 5° 내지 30°를 이루는 것인, 편광판.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 광학표시장치.
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