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KR20070071346A - 복굴절성 중합체 층을 포함하는 휘도 증강용 광학필름복합체 - Google Patents

복굴절성 중합체 층을 포함하는 휘도 증강용 광학필름복합체 Download PDF

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KR20070071346A
KR20070071346A KR1020050134698A KR20050134698A KR20070071346A KR 20070071346 A KR20070071346 A KR 20070071346A KR 1020050134698 A KR1020050134698 A KR 1020050134698A KR 20050134698 A KR20050134698 A KR 20050134698A KR 20070071346 A KR20070071346 A KR 20070071346A
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KR
South Korea
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optical
reflective polarizing
polarizing film
polymer
base layer
Prior art date
Application number
KR1020050134698A
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English (en)
Inventor
이서헌
강명균
김연신
최종복
김치득
채동원
서강일
이종서
김병규
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Filing date
Publication date
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Priority to EP06848243A priority patent/EP1969401A4/en
Priority to CN2006800501545A priority patent/CN101351732B/zh
Priority to PCT/US2006/049428 priority patent/WO2007079145A1/en
Priority to US12/159,263 priority patent/US8547637B2/en
Priority to TW095149976A priority patent/TWI443418B/zh
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Abstract

본 발명은 선형, 반사형 편광필름, 상기 편광필름의 상부에 적층된 복굴절성 제1 중합체 기재층, 및 상기 편광필름의 하부에 적층된 제2 중합체 기재층을 포함하고, 상기 제1 중합체 기재층의 광학축이 상기 반사형 편광필름의 투과축에 대하여 0˚ 내지 25˚의 각도로 배향된 광학필름 복합체를 제공한다. 이 광학필름 복합체는 액정 디스플레이 장치에서 광학 성능을 향상시키기 위한 요소로 사용될 수 있다.
액정 디스플레이, 반사형 편광필름, 확산기, 복굴절, 폴리에스테르계 중합체

Description

복굴절성 중합체 층을 포함하는 휘도 증강용 광학필름 복합체{AN OPTICAL FILM COMPOSITE FOR BRIGHT ENHANCEMENT COMPRISING A BIREFRINGENT POLYMER LAYER}
도 1은 TV용 액정 디스플레이 장치의 통상적인 구조를 나타내는 모식도이다.
도 2는 반사형 편광필름 상부 및 하부에 폴리카르보네이트(PC) 층이 적층된 종래의 광학필름 복합체의 개략도이다.
도 3a는 반사형 편광필름 상부 및 하부에 복굴절성을 중합체 기재층을 적층한 본원발명의 일 실시태양을 나타내는 개략도이다.
도 3b는 비드를 함유하는 광학용 접착제에 의해 층 간이 라미네이팅된 본원발명의 일 실시태양을 나타내는 개략도이다.
도 4는 반사형 편광필름의 상부 및 하부에 복굴절성 중합체를 기재로 하는 확산기를 각각 배치한 두개의 시험 세트에서, 상부 확산기의 복굴절성 중합체 층과 하부 확산기의 복굴절성 중합체 층의 광학축을 각각 회전시키는 경우 얻어지는 광학 이득의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5a는 반사형 편광필름의 상부에 확산기 시트가 적층된 본원발명의 일 실시태양을 나타내는 개략도이다.
도 5b는 비드를 함유하는 광학용 접착제에 의해 층 간이 라미네이팅되고, 확산기 시트를 구비하는 본원발명의 일 실시태양을 나타내는 개략도이다.
도 6은 여러 가지 광학필름 복합체에 있어, 상부에 적층된 중합체 기재층의 광학축 회전 및 헤이즈 정도에 따른 광학 이득의 변화를 나타내는 그래프이다.
도7은 TV용 액정 디스플레이 장치의 단면 중 일부를 개략적으로 도시한 것으로, 종래의 반사형 편광필름 복합체를 사용한 경우와 본원발명에 의한 반사형 편광필름 복합체를 사용한 경우를 비교한 그림이다.
본 발명은 휘도 증강용 광학필름 복합체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선형 반사형 편광필름에 하나 이상의 복굴절성 중합체 기재층이 적층되어 광학 성능이 개선된 휘도 증강용 광학필름 복합체에 관한 것이다.
본원에서 개시되는 광학필름 복합체는 특히 액정 디스플레이(LCD) 장치에서 휘도 증강 및 광확산 기능을 하는 소자로 사용될 수 있다. 통상적으로, 액정 디스플레이 장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 액정셀들 및 이들 액정셀들 각각에 공급될 비디오 신호를 전환하기 위한 다수의 제어용 스위치들로 구성된 액정 패널에 의해 백라이트 유닛에서 공급되는 광의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
이러한 백라이트 유닛은 액정 패널면에 대한 광원의 위치에 따라 램프가 측면에 위치하여 램프의 선광을 면광으로 바꾸어 주는 도광판이 필요한 에지형(edge type)과, 램프가 액정 패널면 아래에 위치하여 도광판이 필요 없는 직하형(直下形)으로 구분된다. 이 중에서 직하형 백라이트 유닛은 광이용 효율이 높고 구성이 간단하며, 표시면의 크기에 제한이 없기 때문에 TV 등 대형 액정 표시 장치에 널리 사용되고 있다.
통상적인 TV용 액정 디스플레이 장치의 일 유형을 도시한 도 1을 참조하면, 종래의 백라이트 유닛(111)은 하부에 배치된 다수의 램프(104)와 램프의 하면 및 측면으로 진행하는 광을 상면쪽으로 반사시키는 반사판(105)을 포함하며, 램프의 상부에서 빛을 확산시켜 균일한 빛을 발산하는 확산판(103) 및 하나 이상의 확산기(102)를 포함한다. 일반적으로 확산판은 확산판 재질 내에 비드(bead) 등을 혼입한 후 사출함으로써 제조되고 확산기는 중합체 필름상에 비드 처리를 비롯한 광확산 처리를 가함으로써 제조된다.
이러한 액정 디스플레이 장치에서 휘도를 향상시키기 위한 구성 요소로서, 확산기(102)의 상부에 다층 반사형 편광필름과 같은 반사형 편광기가 도입될 수 있다. 다층 반사형 편광필름은 특정 편광 상태를 갖는 빛의 성분을 선택적으로 반사시키는데, 반사된 빛은 다시 백라이트 유닛의 후방에 위치한 반사판 등에 의해 반사되어 재순환됨으로써 디스플레이의 전반적인 휘도를 상승시킨다.
일부 실시태양에서 상기 다층 반사형 편광필름은 미국 공개 특허 제6,368,699호에 의해 개시된 적어도 두 개의 물질이 교대로 적층되는 다층 스택 구 조일 수 있다. 통상적인 실시태양에서 적어도 하나의 적층된 물질이 인장응력 유도 복굴절의 특성을 가지므로, 적절한 신장 처리로 각 층간의 굴절률 차를 유발하여 편광기로 동작하는 다층 광학필름을 설계할 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 특히 적합한 다층 반사형 편광필름은 예를 들어, PCT 공개 번호 WO 95/17303, WO 95/17691, WO 95/17692, WO 95/17699, WO96/19347 및 WO99/36262호에 기재되어 있으며, 이들 문헌은 모두 본 명세서에 참고문헌으로 포함된다. 통상적으로 입수 가능한 다층 반사형 편광필름 중 하나는 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 3M사가 시판하는 이중 휘도 증강 필름(DBEF)이다.
한편, 상기 다층 반사형 편광필름과 같은 다층 광학필름들은 때때로 온도 변화에 노출시 뒤틀리거나 구부러지는 문제점이 있을 수 있다. 이에, PCT 공개 번호 WO 2002/34541호는 다층 광학필름에 치수 안정층을 적층시켜 광학필름의 뒤틀림을 방지하는 방법 및 재료를 제공한다. 다층 광학필름의 상하에 적층되는 적합한 치수 안정층으로는 폴리카르보네이트(PC) 층이 주로 사용되어 왔다(도 2 참조).
그런데, 위와 같이 PC가 치수 안정층으로 도입된 다층 반사형 편광필름 중에서 PC가 차지하는 제조원가가 비교적 높은 편이어서, 액정 디스플레이 장치의 제조 비용을 상승시키는 한 원인이 된다. 따라서, 보다 저가의 폴리에스테르계 중합체를 치수 안정층으로 이용하려는 시도도 있었으나, 폴리에스테르계 중합체가 적층된 반사형 편광필름은 휘도 등 광학 성능이 저하되는 문제가 있었다.
따라서, 제조원가가 낮고 두께가 얇으면서도 우수한 광학 성능을 보유하는 새로운 유형의 액정 디스플레이 부품을 개발할 필요가 대두되었다.
본 발명은 상기 문제점 및 과제를 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 생산비용이 낮으면서도 기존의 반사형 편광필름 복합체와 유사하거나 향상된 뒤틀림 방지 성능 및 광학 성능을 보유하는 선형 반사형 편광필름 복합체를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 선형 반사형 편광 필름의 기능과 확산기의 기능을 하나로 통합시킴으로써, 기존 반사형 편광필름 복합체보다 우수한 광학 성능을 보유하면서도 디스플레이 전체 두께를 줄이는데, 특히 백라이트부의 두께 감소시키는데 기여하는 새로운 형태의 광학필름 복합체를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 비복굴절성 폴리카르보네이트(PC) 대신 복굴절성을 갖는 폴리에스테르계 중합체를 선형 반사형 편광필름에 적층시키고, 상기 반사형 편광필름을 통과한 빛의 투과축(transmission axis)과 상부에 적층된 복굴절성 중합체 층의 광학축(optic axis) 사이의 각도를 정밀하게 조절함으로써 상기 발명의 목적을 달성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다. 상기 복굴절성 중합체 층은 광확산 기능을 갖도록 처리된 것일 수 있다.
본원에서 사용되는 일부 용어의 의미는 다음과 같다.
"적층"은 층과 층이 반드시 접착제 등에 의해 부착되어 있는 것을 의미하지 는 않는다. "적층"은 접착성 물질로 층과 층을 부착하는 라미네이팅(laminating)과 단순히 밀착하여 쌓아 놓는 스태킹(stacking)을 모두 포함하는 의미이다.
"상부(또는 하부)에 적층"은 반드시 아래쪽에 위치한 층과 위쪽에 위치한 층이 연속적으로 적층되는 것을 의미하지는 않는다. "상부(또는 하부)"는 단지 층간의 위치 관계를 나타내는 용어로, 상하에 위치한 두 층 사이에 접착제 층 등 다른 층이 개재되어도 무방하다.
"광확산 기능을 갖도록 처리"된 필름은 헤이즈(haze) 처리된 필름 및 확산기를 포함하는데, 이들 필름은 표면에 미세하게 거친 표면을 만드는 소위 "매트(matte) 처리"된 필름, 거친 표면을 갖는 필름, 중합체 또는 유리 등의 비드를 고정시켜 광확산층을 만드는 "비드(bead) 처리"된 필름, 및 빛을 확산시키도록 기타 통상의 방식으로 처리된 필름을 모두 포함한다.
"확산기 기능을 갖는" 필름은 특히 비드 처리 등 액정 디스플레이 장치에서 확산기(diffuser)를 만드는데 이용되는 임의의 방법에 의해 광확산 기능을 갖도록 처리된 필름일 수 있다.
"반사형 편광필름"은 특히 다른 언급이 없는 한 선형 반사형 편광필름을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 다층 반사형 광학필름 복합체를 상세히 설명하기로 한다.
1. 복굴절성 중합체 기재층이 적층된 광학필름 복합체
본 발명의 상기 제1 목적은 선형 반사형 편광필름의 상부에 PC보다 저가인 복굴절성 제1 중합체 기재층을 적층하고 하부에 제2 중합체 기재층을 적층한 후, 상기 반사형 편광필름의 투과축과 제1 중합체 기재층의 광학축 사이의 각도를 0˚ 내지 25도˚, 바람직하게는 0˚ 내지 15˚, 더욱 바람직하게는 0˚ 내지 5˚로 조절함으로써 달성된다.
도 3a는 본원발명의 광학필름 복합체의 일 실시태양을 나타내는 개략도이다. 도 3a를 참조하면 반사형 편광필름(302)의 상부에 복굴절성인 제1 중합체 기재층(301)을 적층하고, 상기 편광필름의 하부에 제2 중합체 기재층(303)을 적층한다.
반사형 편광필름(302)은 넓은 가시광선 스펙트럼 대역폭에 걸쳐 높은 반사율을 갖는 다층 필름 (모두 복굴절성 광학층, 일부 복굴절성 광학층, 또는 모두 등방성 광학층으로 구성), 및 연속/분산상 광학 필름을 포함하는 다층 광학 필름을 포함한다. 다층 반사형 광학필름 및 연속/분산상 반사형 광학 필름 모두가 2 종 이상의 상이한 물질(바람직하게는 중합체) 사이의 굴절률 차이에 따라 하나 이상의 편광 배향의 빛을 선택적으로 반사한다. 본 발명에 사용하기에 특히 적합한 광학 필름은 예를 들어, 본원에 참고로 인용된 PCT 공개 번호 WO 95/17303, WO 95/17691, WO 95/17692, WO 95/17699, WO96/19347 및 WO99/36262호에 기재된 것들과 같은 다층 반사형 필름이다. 필름은 바람직하게는 매우 크거나 또는 존재하지 않는 브루스터(Brewster) 각(p-편광된 빛의 반사율이 0이 되는 각)을 갖는 중합체 층의 다층 적층물이다. 필름은 p-편광된 빛의 반사율이 입사각에 따라 서서히 감소하거나, 입사각에 독립적이거나, 또는 법선으로부터 먼 입사각에 따라 증가하는 다층 거울 또는 편광판이 된다. 이 다층 광학 필름은 (s- 및 p- 편광된 빛 모두에 대해) 높은 반사율을 갖는다.
상업적으로 시판되는 다층 반사형 편광필름 중 하나는 3M(미국 미네소타주 세인트 폴 소재)의 이중 휘도 증강 필름(DBEF)이다. 이 다층 반사형 편광필름은 본 발명의 광학필름 복합체의 구조를 예시하기 위한 일례로서 본원에서 사용된다.
복굴절성을 갖는 제1 중합체 기재층(301)은 바람직하게는 폴리에스테르계 중합체(예를 들어, PET)이고, 이 폴리에스테르계 중합체는 보통 이축 연신법(biaxial stretching method)으로 제조된 것이다. 제1 중합체 기재층의 복굴절성은 광의 투과방향과 직교하는 제1 중합체 기재층의 평면 내에서 서로 직교하는 2개의 축 사이의 굴절률이 다른 것에 기인한다. 제1 중합체 기재층에서 가장 굴절률이 큰 축과 가장 굴절률이 작은 축 사이의 굴절률 차이는 0.05이상이다. 중합체 기재층의 광학축(optical axis)은 편광필름(403)의 편광축과 굴절률 차이가 가장 작은 축을 의미하는데, 통상적으로는 중합체 기재층에서 굴절률이 가장 큰 축이 이에 해당한다.
상기 제1 중합체 기재층은 치수 안정층으로서 전형적으로 적층되는 PC 층에 상응하는 두께로 반사형 편광필름(302)의 상부에 적층될 수 있다. 이때, 상기 제1 중합체 기재층은 매트 처리 또는 기타 공지의 방법에 의해 헤이즈가 부여된 것일 수 있다. 헤이즈가 부여되는 경우 그 정도는 약 20% 이상이 바람직하다. 또 도 3b를 참조하면, 제1 중합체 기재층은 광학용 접착제(304)를 이용하여 반사형 편광필름의 상부에 라미네이팅될 수 있다. 상기 광학용 접착제로는 아크릴레이트계 접착제가 주로 사용되며, 상기 광학용 접착제에 유리 또는 중합체 등의 비드를 첨가 시킬 수 있다.
제2 중합체 기재층(303)은 반사형 편광필름의 뒤틀림을 방지할 수 있는 임의의 중합체일 수 있으나, 바람직하게는 폴리에스테르계 중합체이다. 이때, 제2 중합체 기재층은 매트 처리 또는 기타 공지의 방법에 의해 헤이즈를 갖거나 갖지 않을 수 있으며, 헤이즈를 갖는 경우 바람직한 정도는 약 20% 이상이다. 또, 제2 중합체 기재층도 광학용 접착제(305)로 반사형 편광필름에 라미네이팅될 수 있으며, 상기 접착제는 비드를 함유하거나 함유하지 않을 수 있다.
본원발명의 일 실시태양으로서 반사형 편광필름의 상부 및 하부에 폴리에스테르계 중합체를 적층하는 경우, 어떤 경우는 광학필름 복합체를 통과한 편광의 광학 이득이 양호하나 대부분의 경우에서는 PC 등 비복굴절성 중합체를 적층한 광학필름 복합체에 비해 양호하지 못하다. 이는 특히 상부에 적층된 폴리에스테르계 중합체 층의 광학축이 반사형 편광필름에서의 편광축과 불일치하면 반사형 편광필름을 통과한 편광의 광학 이득이 복굴절성을 갖는 폴리에스테르계 중합체를 통과하면서 감쇠되기 때문인 것으로 생각된다. 따라서, 반사형 편광필름의 편광축과 그 상부에 적층된 복굴절성 제1 중합체 기재층인 폴리에스테르계 중합체의 광학축을 적절한 각도로 배치하는 것이 광학 성능을 유지하거나 개선시키는데 있어 매우 중요하다.
도 4는 복굴절성을 갖는 폴리에스테르계 중합체의 일종인 PET를 기재로 하는 확산기를 반사형 편광필름의 상부 또는 하부에 배치한 후, 상부 또는 하부에 위치한 PET을 회전시킴으로써 그 광학축이 반사형 편광필름에서의 투과축과 이루는 각 도를 변화시킬 때, 회전 각도에 따라 광학 이득이 어떻게 증감하는 지를 나타내는 그래프이다. 시험을 위해, PET를 기재로 하는 확산기를 반사형 편광필름의 상부에 배치한 시험 세트와 PET를 기재로 하는 확산기를 반사형 편광필름의 하부에 배치한 시험 세트를 각각 준비하고, 각 시험 세트의 가장 위쪽에 반사형 편광필름을 통과한 편광 성분이 통과할 수 있는 각도(0˚)로 편광기를 배치했다. 각 시험 세트에서 확산기를 회전시키면서 '반사형 편광필름, PET 기재 확산기, 편광기'의 순서 또는 'PET 기재 확산기, 반사형 편광필름, 편광기'의 순서로 필름층들을 통과한 빛의 세기를 검출기로 측정하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4의 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 반사형 편광필름의 하부보다는 상부에 적층된 PET 기재 확산기 층의 회전이 광학 이득의 증감에 더 현저한 영향을 미쳤다. 즉, 반사형 편광필름의 상부에 적층된 복굴절성 중합체의 배치가 하부에 적층된 복굴절성 중합체의 배치보다 중요함을 알 수 있다.
이와 관련하여, 우수한 광학 성능을 발휘하는 복굴절성 제1 중합체 기재층의 광학축과 그 하부의 반사형 편광필름에서의 투과축 사이의 각도 차(θ)는 0˚ 내지 25˚, 바람직하게는 0 내지 15˚, 더욱 바람직하게는 0 내지 5˚, 가장 바람직하게는 0˚이다. 이러한 각도 내에서 본원발명의 다층 광학 필름 복합체는 종래의 광학 필름 복합체 이상의 향상된 광학 이득 특성을 나타낸다.
한편, 본원발명에 있어 반사형 편광필름의 상부 및 하부에 적층된 제1 및 제2 중합체 기재층은 반사형 편광필름의 뒤틀림을 방지하는 치수 안정층으로 작용할 수 있다. 아래 표 1은 반사형 편광필름의 상부 및 하부에 폴리에스테르계 중합체 의 일종인 PET를 적층시킨 광학필름 복합체에 대한 튀틀림 시험(열 충격 테스트(-40 ℃, 85 ℃)) 결과이다. 헤이즈 처리된 PC 층을 라미네이팅한 종래의 반사형 편광필름과 유사한 환경 조건에서 시험하기 위해, 투명한 PET를 치수 안정층으로 사용하는 경우에는 유리 또는 중합체 비드를 함유한 광학용 접착제로 필름들을 라미네이팅하고, 매트 처리된 PET를 사용하는 경우에는 통상의 광학용 접착제로 필름들을 라미네이팅하여 시험하였다.
Figure 112005078177054-PAT00001
상기 시험 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 제1 및 제2 중합체 기재층으로 PET를 사용한 경우에도 PC를 사용한 종래의 광학필름 복합체와 마찬가지로 뒤틀림 방지의 효과를 얻을 수 있었다.
결국, 폴리에스테르계 중합체를 비롯한 저가의 복굴절성 중합체를 제1 중합체 기재층으로 사용하고 그 층의 광학축을 정밀하게 조절한 본원발명의 광학필름 복합체는 제조 비용면에서 종래의 기술에 비해 저렴할 뿐만 아니라 뒤틀림 방지 및 광학 성능 면에서도 종래 기술 이상의 효과를 발휘하게 됨을 알 수 있다.
2. 확산기 시트가 적층된 광학필름 복합체
상기 본 발명의 제2 목적은 선형 반사형 편광필름의 상부에 확산기 기능을 갖는 복굴절성 제1 중합체 기재층을 적층하고 하부에 제2 중합체 기재층을 적층한 후, 상기 반사형 편광필름의 투과축과 제1 중합체 기재층의 광학축을 일정 각도로 조절함으로써 달성된다.
도 5a는 반사형 편광필름의 상부에 확산기 기능을 갖는 중합체 층(확산기 시트)을 적층한 본원발명의 일 실시태양을 나타내는 개략도이다. 도 5a를 참조하면 광확산층(501)이 상부에 위치한 복굴절성 제1 중합체 기재층(502)이 제시된다. (501)층과 (502)층은 함께 확산기로 기능하는 확산기 시트(511)를 이룬다. 이 확산기 시트(511)는 반사형 편광필름(503)의 상부에 적층되고, 반사형 편광필름(503)의 하부에는 제2 중합체 기재층(504)이 적층된다.
반사형 편광필름(503)으로는 상기 "1. 복굴절성 중합체 기재층이 적층된 광학필름 복합체"에 기술되어 있는 반사형 편광필름(302)과 동일한 광학필름을 사용할 수 있다.
복굴절성 제1 중합체 기재층(502)은 바람직하게는 폴리에스테르계 중합체 이다. 상기 복굴절성 중합체 기재층은 치수 안정층으로서 전형적으로 적층되는 PC 층에 상응하는 두께로 또는 확산기의 하부 기재층으로 적층되는 중합체 층에 상응하는 두께로 반사형 편광필름(503)의 상부에 적층될 수 있다. 상기 복굴절성 중합체 기재층은 반사형 편광필름(503)의 뒤틀림을 방지하는 치수 안정층으로 뿐만 아니라, 확산기 시트(511)을 형성하는 기재층으로 작용한다.
상기 복굴절성 중합체 기재층(502)은 바람직하게는 유리 또는 중합체 등의 비드를 고정시키는 비드 처리 방식을 비롯하여, 확산기를 제조하는 통상의 방식으로 처리된다. 하나의 구체예로, 복굴절성 중합체 기재층(502)의 상부에 비드들로 이루어진 광확산층(501)이 적층된다. 제1 중합체 기재층의 표면에 배치된 비드들은 알갱이 형상을 갖고, 접착제에 의하여 제1 중합체 기재층의 표면에 부착된다. 비드들은 공기의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는다. 제1 중합체 기재층에 부착된 비드들은 모두 동일한 크기를 갖거나 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 반사형 편광필름을 지나 제1 중합체 기재층을 통과한 편광 성분은 비드의 표면 또는 비드의 내부에서 확산된다. 또 다른 구체예로서, 상기 광확산층(501)은 비드들 및 바인더로 이루어질 수도 있다. 바인더는 유동성 및 점성을 가지며, 비드들은 바인더에 혼합된다. 이때, 바인더의 광 굴절률은 광확산층(501)의 광확산 특성을 보다 향상시키기 위해 비드의 광 굴절률과 서로 다르게 형성될 수 있다. 비드 및 바인더로 이루어진 광확산 물질은 얇은 막 형태로 제1 중합체 기재층의 표면에 배치된다. 제1 중합체 기재층에 박막 형태로 배치된 광확산층(501) 내의 비드 및 바인더는 반사형 편광필름을 지나 제1 중합체 기재층을 통과한 편광 성분을 확산시킨다.
제2 중합체 기재층(504)은 반사형 편광필름의 뒤틀림을 방지할 수 있는 임의의 중합체일 수 있으나, 바람직하게는 폴리에스테르계 중합체이다. 제2 중합체 기재층은 헤이즈(바람직하게는 약 20% 이상) 또는 광확산 기능을 갖도록 처리되거나 처리되지 않은 것일 수 있다.
본 발명의 일례를 도시한 도 5b를 참조하면, 상기 제1 중합체 기재층 및 제2 중합체 기재층은 광학용 접착제(505, 506)로 반사형 편광필름에 라미네이팅될 수 있다. 상기 광학용 접착제는 아크릴레이트계 접착제일 수 있으며, 유리 또는 중합체 등의 비드를 함유하거나 함유하지 않을 수 있다.
본원발명의 일 실시태양으로서 반사형 편광필름의 상부에 폴리에스테르계 중합체를 기재로 하는 확산기 시트를 적층하고 하부에 폴리에스테르계 중합체 층을 적층하는 경우, 어떤 경우는 광학필름 복합체를 통과한 편광의 광학 이득이 양호하나 대부분의 경우에 있어서는 앞서 설명한 바와 같은 이유로 PC 등 비복굴절성 중합체를 적층한 광학필름 복합체에 비해 양호하지 못하다. 이에 본 발명자들은 상기 확산기 시트의 편광축과 상기 반사형 편광필름의 투과축을 정밀하게 조절함으로써 광학 이득을 향상시킬 수 있음을 발견하였으며, 나아가 적당한 헤이즈 처리를 통해 광학 이득을 상승적으로 향상시킬 수 있음을 발견하였다.
상기 발명의 효과는 아래 표 2 및 본 명세서에 첨부된 도 6에 나타난 시험 결과로부터 확인된다. 시험을 위해 복굴절성 중합체로는 폴리에스테르계 중합체의 일종인 PET를 사용하였다. 반사형 편광필름의 상부에 헤이즈가 없는 PET 층(1 번) 및 95.8%, 62.5%, 60.2%의 헤이즈 정도를 갖는 PET 기재 확산기 시트 1, 2, 3(2 번, 3 번, 4 번)을 배치한 후, 상부층을 회전시켜 광학축을 변화시키면서 광학 이득의 변화를 측정하였다. 반사형 편광필름의 하부에는 공히 투명한 PET를 적층하였다. 시험 대상인 광학필름 복합체의 구성을 정리하면 다음과 같다.
Figure 112005078177054-PAT00002
상기 1 번 내지 4 번 광학필름 복합체에 대한 시험 결과는 다음과 같다.
Figure 112005078177054-PAT00003
상부층의 광학축과 반사형 편광필름 층의 투과축과의 각도 차(θ) 가 0˚인 경우 광학 이득이 최대임이 이론상 예측되지만, 상기 표의 2번, 4번 광학필름 복합체의 경우 각각 4˚, 6˚에서 최대값을 취하고 있다. 일반적으로 이축 연신법으로 제조되는 PET 필름은 연신된 필름의 중앙부(광학축=0˚)에서 벗어날 수록 광학축의 균일성이 나빠지게 되는데, 상기 4˚, 6˚에서의 최대값은 2번, 4번 광학필름 복합체에 이축 연신된 PET 필름의 정 중앙부가 사용되지 않아 생긴 오차로서, 실제로는 θ=0˚인 상태에서 얻어진 값들이다.
상기 표 2 및 도 6을 검토하면, 상부층의 광학축과 반사형 편광필름 층의 투과축과의 각도 차(θ)에 따라 광학 이득이 민감하게 변화하고, 특히 그 각도 차가 작을수록 광학 이득이 보다 양호함을 확인할 수 있다. 적당한 θ의 범위는 0˚ 내지 25˚, 바람직하게는 0˚ 내지 15˚, 더욱 바람직하게는 0˚ 내지 5˚, 가장 바람직하게는 0˚이다. 이러한 각도 범위에서 본원발명의 광학필름 복합체는 기존의 반사형 편광필름 복합체에 비해 우수한 성능을 나타낸다.
한편, 도 5a 및 5b를 참조하면 본원발명의 광학필름 복합체는 종래의 반사형 편광필름에 확산기의 구조 및 기능을 통합한 형태이다. 따라서, 종래의 액정 디스플레이 장치에 비해 확산기의 수를 하나 이상 줄인 장치를 제공할 수 있다. 이러한 결과를 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 TV용으로 사용되는 액정 디스플레이 장치에 있어서, 기존의 반사형 편광필름 복합체를 사용한 경우(a)와 본원에 의한 반사형 편광필름 복합체를 사용한 경우(b)를 비교한 그림이다. (a)에서는 확산기를 2장 사용하고 (b)에서는 확산기를 1장 사용해서 휘도 및 콘트라스트를 측정한 결과 표 3과 같은 데이터를 얻었다.
Figure 112005078177054-PAT00004
위 표에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본원발명을 적용하는 경우 확산기가 1장 제거되었음에도 불구하고 휘도는 큰 차이가 없고 콘트라스트는 오히려 9% 정도 증가하였음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 광학필름 복합체는 광학 성능의 손실 없이 액정 디스플레이 장치의 전체 두께, 특히 백라이트부의 두께를 감소시킬 수 있다. 한편, (c)와 같이 본원발명의 반사형 편광필름 복합체와 확산기를 2장 사용한 액정 디스플레이 장치의 경우 (도시하지 않음), 두께는 기존 장치와 비슷하면서도 광학 성능은 크게 개선됨을 알 수 있다.
또, 복굴절성 제1 중합체층이 치수 안정층 및 확산기의 기재층으로 동시에 작용하므로 치수 안정층 또는 확산기의 기재층 중 하나를 제거할 수 있게 되어, 디스플레이 장치의 두께를 감소시킬 수 있다. 그리고, PC 보다 저렴한 폴리에스테르계 중합체를 확산기의 기재로 사용함으로써 액정 디스플레이의 제조 원가를 절감할 수 있다.
본 발명은 종래의 치수 안정층 재료보다 저가의 재료를 도입함으로써 액정 디스플레이 장치의 제조 비용을 절감하는데 기여한다. 또한, 새로 도입되는 상기 재료는 복굴절성을 지니기 때문에 광학필름 복합체의 광학 이득이 나빠질 가능성이 있음에도 불구하고, 본 발명에서는 필름 층간의 배향을 조절함으로써 오히려 우수한 광학 성능을 달성한다. 그리고, 본 발명은 확산기의 기능이 구조적으로 통합된 선형 반사형 편광필름 복합체를 제공함으로써, 광학 성능의 개선 뿐 아니라 보다 얇고 가벼운 액정 디스플레이 장치를 실현할 수 있다.

Claims (20)

  1. 선형 반사형 편광필름,
    상기 반사형 편광필름의 상부에 적층된 복굴절성 제1 중합체 기재층, 및
    상기 반사형 편광필름의 하부에 적층된 제2 중합체 기재층
    을 포함하고, 상기 제1 중합체 기재층의 광학축을 상기 반사형 편광필름의 투과축에 대하여 0° 내지 25°의 각도로 배향한 광학필름 복합체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사형 편광필름이 다층형 편광필름인 광학필름 복합체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 중합체 기재층이 폴리에스테르계 중합체 층인 광학필름 복합체.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2 중합체 기재층이 폴리에스테르계 중합체 층인 광학필름 복합체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 중합체 기재층이 광확산 기능을 갖도록 처리된 광학필름 복합체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 중합체 기재층이 광확산 기능을 갖도록 처리된 광학필름 복합체.
  7. 제3항에 있어서, 상기 폴리에스테르계 중합체가 PET인 광학필름 복합체.
  8. 제4항에 있어서, 상기 폴리에스테르계 중합체가 PET인 광학필름 복합체.
  9. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 중합체 기재층의 헤이즈 정도가 20% 이상인 광학필름 복합체.
  10. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 제2 중합체 기재층의 헤이즈 정도가 20% 이상인 광학필름 복합체.
  11. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 광확산 기능은 매트 처리에 의해 부여되는 것인 광학필름 복합체.
  12. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 광확산 기능은 비드 처리에 의해 부여되는 것인 광학필름 복합체.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 기재층의 광학축을 상 기 반사형 편광필름의 투과축에 대하여 0° 내지 15°의 각도로 배향한 광학필름 복합체.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 기재층의 광학축을 상기 반사형 편광필름의 투과축에 대하여 0° 내지 5°의 각도로 배향한 광학필름 복합체.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 중합체 기재층과 반사형 편광필름, 또는 상기 제2 중합체 기재층과 반사형 편광필름을 광학용 접착제에 의해 라미네이팅한 광학필름 복합체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 광학용 접착제가 아크릴레이트계 접착제인 광학필름 복합체.
  17. 제15항에 있어서, 상기 광학용 접착제가 비드를 함유하는 광학필름 복합체.
  18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 광학필름 복합체를 포함하는 액정 디스플레이 장치.
  19. 선형 반사형 편광필름을 제공하는 단계;
    제1 중합체 기재층의 광학축이 반사형 편광필름의 투과축에 대하여 0° 내지 25°의 각도로 배향되도록 상기 반사형 편광필름의 한면에 복굴절성을 갖는 제1 중합체 기재층을 적층시키는 단계; 및
    상기 반사형 편광필름의 또 다른 한면에 제2 중합체 기재층을 적층시키는 단계
    를 포함하는 광학필름 복합체의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 복굴절성을 갖는 상기 제1 중합체 기재층이 이축 연신법에 의해 제조된 것인 광학필름 복합체의 제조 방법.
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