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WO2012011792A2 - 광학 필름 - Google Patents

광학 필름 Download PDF

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Publication number
WO2012011792A2
WO2012011792A2 PCT/KR2011/005469 KR2011005469W WO2012011792A2 WO 2012011792 A2 WO2012011792 A2 WO 2012011792A2 KR 2011005469 W KR2011005469 W KR 2011005469W WO 2012011792 A2 WO2012011792 A2 WO 2012011792A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
anisotropic layer
dichroic dye
optical film
polarizer
optical
Prior art date
Application number
PCT/KR2011/005469
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012011792A3 (ko
Inventor
장준원
이대희
박문수
벨리아에프세르게이
Original Assignee
(주)Lg화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)Lg화학 filed Critical (주)Lg화학
Priority to JP2013520676A priority Critical patent/JP2013532845A/ja
Priority to CN201180036138.1A priority patent/CN103026274B/zh
Priority to US13/242,326 priority patent/US9316769B2/en
Publication of WO2012011792A2 publication Critical patent/WO2012011792A2/ko
Publication of WO2012011792A3 publication Critical patent/WO2012011792A3/ko

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    • G02B5/30—Polarising elements
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02—OPTICS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/20—Displays, e.g. liquid crystal displays, plasma displays
    • B32B2457/202—LCD, i.e. liquid crystal displays
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles

Definitions

  • the present invention relates to an optical film, a reflective polarizer and a display device.
  • Luminance is a physical quantity that represents brightness per unit area of a light source, and is a major factor in determining performance of a display device.
  • Representative means for increasing the brightness of a display device include a method of increasing the intensity of a light source and a method of using an optical film for improving brightness.
  • a liquid crystal display displays an image by transmitting light emitted from a light source such as a BLU (Backlight unit) disposed below the liquid crystal panel through the panel.
  • a light source such as a BLU (Backlight unit) disposed below the liquid crystal panel through the panel.
  • BLU Backlight unit
  • a large portion of the light emitted from the light source is absorbed by the polarizing plate attached to the liquid crystal panel, and thus there is a problem in that light utilization efficiency and luminance are deteriorated.
  • a method of using a film for re-reflecting the light that does not pass through the polarizing plate from the light emitted from the light source to the light source side can be reused.
  • An object of the present invention is to provide an optical film, a reflective polarizer and a display device.
  • a dichroic dye capable of forming a Lyotropic Liquid Crystal (LLC) phase is included, and the dichroic dye is an optical film of an anisotropically absorbing fragment.
  • the optical film which is 0.2 or more is provided.
  • a dichroic dye capable of forming an anisotropic layer that is, a liquid crystalline liquid crystal phase as described above, wherein the dichroic dye is applied to light in the visible region having a polarization axis in a direction parallel to the optical transition dipole moment of the anisotropic absorbing fragment.
  • a reflective polarizing plate in which an anisotropic layer having an absolute value of a difference in refractive index for the visible light region having a polarization axis in a direction perpendicular to the optical transition dipole moment is 0.2 or more disposed on one surface of the polarizer. have.
  • a display device including the optical film or the reflective polarizer may be provided.
  • the optical film may be used as a reflective polarizer to improve light utilization efficiency of a display device such as a liquid crystal display and to improve luminance.
  • FIG. 1 is a diagram exemplarily showing the relationship between the projection of the optical transition dipole moment and the optical axis of the anisotropic layer.
  • 2 to 4 are exemplary views of the optical film.
  • 5 to 8 are exemplary views illustrating the reflective polarizer.
  • FIG 9 is a diagram illustrating the display device as an example.
  • 10-12 is a figure which investigated the luminance characteristic of the film of an Example and a comparative example.
  • the present invention includes a dichroic dye capable of forming a Lyotropic Liquid Crystal (LLC) phase, wherein the dichroic dye is an optical transition dipole moment of an anisotropically absorbing fragment ( optical having an absolute value of 0.2 or more of a difference in refractive index with respect to light in a visible region having a polarization axis in a direction parallel to an optical transition dipole moment and with respect to light in a visible region having a polarization axis in a direction perpendicular to the optical transition dipole moment It is about a film.
  • LLC Lyotropic Liquid Crystal
  • the optical film may be used as a brightness enhancing film.
  • luminance enhancing film may refer to a functional film capable of, for example, selectively transmitting or reflecting incident light to increase light utilization efficiency.
  • each of the above may include an error within about ⁇ 15 degrees, preferably an error within about ⁇ 10 degrees, more preferably an error within about ⁇ 5 degrees.
  • liquid crystalline liquid crystal may mean a material exhibiting liquid crystallinity in a constant composition or concentration range.
  • dichroic dye refers to a material that exhibits anisotropic absorption behavior of electromagnetic radiation in a range of a predetermined wavelength, and may mean, for example, a molecule capable of absorbing more light than other directions in a specific direction. .
  • the dichroic dye includes an anisotropic absorbing fragment
  • the dichroic dye included in the anisotropic layer of the optical film has a refractive index with respect to light in the visible region having a polarization axis in a direction parallel to the optical transition dipole moment of the anisotropic absorbing fragment.
  • the absolute value of the difference in refractive index with respect to the light in the visible light region having a polarization axis in the direction perpendicular to the optical transition dipole moment is greater than or equal to 0.2, preferably greater than or equal to 0.3, more preferably greater than 0.3.
  • the polarization axis may mean a vibration direction of an electric field in light.
  • the physical property represented by the absolute value of the difference of the refractive index or the numerical value thereof may be simply referred to as "refractive index anisotropy".
  • the "visible light region” may mean a wavelength range of light perceived by the human eye, for example, a wavelength region of 380 nm to 780 nm, preferably about 400 nm to 700 nm, or It may mean light in the wavelength region.
  • the dichroic dye has a different refractive index for light having a polarization axis in a direction parallel to the optical transition dipole moment and a refractive index for light having a polarization axis in a direction perpendicular to the direction of the optical transition dipole moment.
  • the anisotropic layer of the film includes a dichroic dye whose absolute value of the difference in refractive index is at least 0.2 in the visible region.
  • the dichroic dye has different values of the refractive index anisotropy for each wavelength of light.
  • the dichroic dye included in the optical film needs to have a refractive index anisotropy of at least 0.2 in the entire region of visible light.
  • the anisotropic layer can exhibit a function of selectively transmitting or reflecting incident light along its polarization axis.
  • dichroic dyes typically exhibit high refractive indices for light having a polarization axis in a direction parallel to the optical transition dipole moment, and low for light having a polarization axis in a direction perpendicular to the moment.
  • the difference in refractive index that is, the refractive index anisotropy
  • the light having a polarization axis parallel to the axis of high refractive index in the anisotropic layer is reflected by total reflection and is perpendicular to the axis at which total reflection occurs.
  • Light having a polarization axis in one direction may pass through the anisotropic layer.
  • the projection of the optical transition dipole moment or the moment of the anisotropic layer to the plane may be parallel to the optical axis of the anisotropic layer or dichroic dye molecule.
  • the term "optical axis" of the anisotropic layer or the dichroic dye molecule may mean any direction optically selected from the plane of the anisotropic layer.
  • the optical axis of the anisotropic layer or the dichroic dye molecule may coincide with the coating direction in the coating process for forming the anisotropic layer.
  • FIG. 1 is a diagram exemplarily illustrating a case where the projection of the optical transition dipole moment to the plane of the anisotropic layer is parallel to the optical axis of the anisotropic layer.
  • the moments when the optical transition dipole moments are arranged parallel to the anisotropic layer, the moments may be identical to their projections.
  • the optical transition dipole moment may be parallel to the optical axis of the anisotropic layer or dichroic dye molecule.
  • the dichroic dye molecule or one or more anisotropic absorbing fragments of the molecule can have a linear structure such that the optical transition dipole moment and optical axis in the anisotropic layer can be positioned in parallel.
  • the dichroic dye may form a stable liquid crystalline liquid phase.
  • a composition containing the dichroic dye hereinafter sometimes referred to as a "liquid crystalline liquid crystal composition" is interposed therebetween, for example, as described in US Pat. No. 5,739,296 or the like.
  • a mechanical arrangement that can be realized by a method of imparting shearing or wedging forces caused upon separation from one surface to another surface ( The anisotropic layer can be formed by orientation by a method based on mechanical ordering).
  • the liquid crystalline liquid phase is based, for example, on the basis of single molecules and / or molecular associates or molecular complexes of dichroic dyes of low degree of aggregation with the supermolecular complexes of the dichroic dyes. Can be formed.
  • the dichroic dye may have a maximum absorption wavelength in the range of 350 nm to 900 nm, preferably 350 nm to 600 nm, more preferably 440 nm to 500 nm. In this range, for example, the film can exhibit excellent performance in a display device.
  • the dichroic dye may have a molecular weight of 300 g / mol to 900 g / mol, preferably 450 g / mol to 800 g / mol, more preferably 600 g / mol to 900 g / mol. In this range, the dichroic dye exhibits an appropriate absorption wavelength, and can form a stable liquid crystalline liquid crystal phase.
  • dichroic dye any kind of dichroic dye capable of forming a liquid crystalline liquid phase known in the art can be used without limitation as long as it exhibits the above-mentioned characteristics.
  • the anisotropic layer is a ⁇ chromogenic ⁇
  • a dichroic anionic dye wherein chromogen is a dye chromophore system (dye chromophore system represented by)
  • X i is CO, SO 2 , OSO 2 or OPO (O - M + )
  • n is from 1 to 10
  • M i + is H + , M H + and / or M o +
  • M H + It is NH 4 +, Li +, Na +, K +, Cs +, 1 / 2Mg ++, 1 / 2Ca ++, 1 / 2Ba ++, 1 / 3Fe +++, 1 / 2Ni ++ or 1 / Is an inorganic cation of type 2Co ++
  • M o + is N-alkylpyridinium, N-alkylkinolinium, N-alkylimidazolini
  • the dye may comprise the same ionic group, for example -X i OM i + , -X j O-SAI j , -X i + RR'R "and / or M i + , at the same time two identical It may comprise several different ionic groups and / or M i + including various members of groups and / or cations, said ionic groups, ie -X i OM i + , -X j O-SAI j , -X i + RR'R "is directly and / or crosslinked with an aromatic ring, for example -Q i- (CH 2 ) p- (wherein Q i is SO 2 NH, SO 2 , CONH, CO, O, S , NH or CH 2 , and p may be bonded through 1 to 10).
  • ionic groups for example -X i OM i + , -X j O-SAI j , -X i +
  • the color source in the above is, for example, 1,4,5,8-naphthalene-, 3,4,9,10-perylene-, 3,4,9,10-anthanthrone-tetracarboxylic acid, azo Chromophore systems based on dyes, azoxy dyes, metal complex dyes, azomethine dyes, styrene dyes or polymethine dyes.
  • the colorant is mono-, bis-, tris-, polyazo- or azoxy-dye, stilbene, azomethine, thiopyronine, pyronin, acridine, anthraquinone, perinone, indigoid , Oxazine, arylcarbonium, thiazine, xanthene or azine dyes, heterocyclic derivatives of di- and triarylmethanes, polycyclic or metal complex compounds, heterocyclic derivatives of antrons, or mixtures thereof Chromophore systems selected from one or more dichroic dyes or pigments selected from the group consisting of direct dyes, active dyes, acid dyes, polymethine dyes, cyanine dyes, hemicyanine dyes, bat dyes and disperse dyes.
  • a suitable type of dye may be selected and used among the aforementioned dichroic organic dyes.
  • Direct Violet 9 C.I. Direct Violet 48, C.I. Direct Violet 51, C.I. Direct Blue 1, C.I. Direct Blue 15, C.I. Direct Blue 71, C.I. Direct Blue 78, C.I. Direct Blue 98, C.I. Direct Blue 168, C.I. Direct Blue 202, C.I. Direct Brown l06, C.I. Direct Brown 223, C.I. Direct dyes such as Direct Green 85; C.I. Active Yellow 1, C.I. Active Red 1, C.I. Active Red 6, C.I. Active Red 14, C.I. Active Red 46, C.I. Active Violet 1, C.I. Active Blue 9, C.I. Active dyes such as active blue 10; C.I. Acid Orange 63, C.I.
  • Acid Red 85 C.I. Acid Red 144, C.I. Acid Red 152, C.I. Acid Brown 32, C.I. Acid violet 50, C.I. Acid Blue 18, C.I. Acid Blue 44, C.I. Acid Blue 61, C.I. Acid Blue 102, C.I. Acid dyes such as acid black 21; C.I. Basic Red 12, Basic Brown (C.I. 33500), C.I. Cationic dyes, such as basic black, etc. can be used.
  • the dichroic dye may be prepared by, for example, a method known from International Patent Publication No. 1999-31535 or International Patent Publication No. 2000-067069.
  • the dichroic dye included in the anisotropic layer may be a dye represented by the following Chemical Formula 1.
  • Q is a dye chromophore system
  • A is a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms or an alkylidene group having 1 to 12 carbon atoms, -SO 2 NH-T-, -SO 2 -T-, and -CONH.
  • the dye chromophore system in Chemical Formula 1 may be, for example, a dye having a maximum absorption wavelength in the range of 350 nm to 900 nm, preferably 350 nm to 600 nm, more preferably 440 nm to 500 nm. Chromophore system. Further, the dye chromophore system may be a chromophore system having a molecular weight of 300 g / mol to 900 g / mol, preferably 450 g / mol to 800 g / mol, more preferably 600 g / mol to 900 g / mol. have.
  • a single bond means a case in which a separate atom is not present in a portion represented by A and Q and R are directly connected to each other.
  • A may preferably be a single bond, an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkylidene group having 1 to 8 carbon atoms, and more preferably a single bond, an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or 1 to 4 carbon atoms. It may be an alkylidene group, more preferably a single bond.
  • the residue of a salt form in formula (I) are, for example, the residues contained in the above-described dichroic dye, for example, -X i O - M + i, and the like, and preferably -SO 3 - M + or -COO - M + , wherein M + is H + ; NH 4 +, Li +, Na +, K +, Cs +, 1 / 2Mg ++, 1 / 2Ca ++, 1 / 2Ba ++, 1 / 3Fe +++, 1 / 2Ni ++ or 1 / 2Co Inorganic cations such as ++ ; N-alkylpyridinium, N-alkylkinolinium, N-alkylimidazolinium, N-alkylthiazolinium, OH- (CH 2 -CH 2 O) m -CH 2 CH 2 -NH 3 + (above M is 1 to 9), RR'NH 2 + , RR'R "NH + ,
  • n in Formula 1 may be preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3.
  • Dichroic dye of formula (1) may be a compound represented by the formula (2) more preferably.
  • the hetero atom included as a ring constituent atom in the heteroaryl group may be, for example, N or O, and preferably N.
  • the hetero atom in the ring constituent atoms of the heteroaryl group may be, for example, 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2.
  • X is preferably an aryl group having 6 to 12 carbon atoms or a heteroaryl group having 6 to 12 ring atoms, more preferably carbon atoms May be 6 to 12 aryl groups
  • dichroic dyes a very important factor other than the purity of the dyes for the formation of the liquid crystalline liquid phase and the alteration of colloidal-chemical properties including the structure and rheological properties of the liquid crystalline liquid crystal composition based on the dichroic dyes.
  • Control of the hydrophobic-hydrophilic balance of the phosphor dichroic dye molecule may be possible. Changes in solubility and hydrophobicity-hydrophilicity balance affect the formation process and molecular order, and consequently the polarization parameters of the anisotropic layer formed after deposition of the liquid crystalline liquid crystal composition and removal of the solvent on the surface of any substrate. It is possible to control the type of liquid crystalline liquid crystal phase exerting.
  • the characteristics of the dye and liquid crystalline liquid crystal composition can be particularly effectively adjusted in the case of a dye having two or more ionic groups.
  • a dye having two or more ionic groups it is possible to use two or more different cations, each cation providing their properties, or other properties.
  • a combination of Li + cation that provides increased solubility, three ethanol ammonium cations that reduce the cohesion of the dye molecules, and a tetra-butylammonium cation that stabilizes the liquid crystalline liquid phase are single molecules and / or low associations.
  • the dye may have a linear molecular structure to promote the formation of the nematic liquid crystalline liquid crystal phase and provide a higher degree of orientation by the formation of the anisotropic layer, which may result in more effective selective transmission and reflection of electromagnetic radiation.
  • polyvalent cations such as 1 / 2Mg ++ , 1 / 2Ca ++ , 1 / 2Ba ++ increases the degree of cohesion in the molecular complex, and the supermolecular phase with high cohesion, for example, cohesion above 50 It causes the formation of the liquid crystalline liquid crystalline phase of the complex, and its solubility can be increased by using surface active ions.
  • Liquid-release liquid crystal compositions are incapable of one random interposition of dye molecules or supramolecular complexes, and the concentration of the diluent to the required concentration which must have an ordered LC state, e. Gradually increase, or a mixture of water, water / alcohol, a bipolar aprotic solvent (e.g., dimethyl formamide (DMFA), dimethyl sulfoxide (DMSO), cellosolve, ethyl acetate, and other solvents that are miscible with water
  • the dry dye may be dissolved in a suitable solvent such as) to obtain from any of an aqueous solution, an aqueous-organic solution and an organic solution of a suitable dye. At this concentration, the concentration of the dye in the liquid crystalline liquid crystal composition may be selected within the range of 0.5% to 30% by weight, preferably about 0.5% to 20% by weight, more preferably about 0.5% to 15% by weight. Can be.
  • the composition may contain additives and modifiers such as nonionic and ionic surfactants, binders and film forming reactants (polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, Polyacrylic acid and ethers thereof, polyacrylamide, polyethylene oxide and polyethylene glycol, polypropylene glycol and copolymers thereof, ethyl- and hydroxypropyl ethers of cellulose, sodium salts of carboxymethylcellulose, and the like).
  • nonionic and ionic surfactants such as nonionic and ionic surfactants, binders and film forming reactants (polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, Polyacrylic acid and ethers thereof, polyacrylamide, polyethylene oxide and polyethylene glycol, polypropylene glycol and copolymers thereof, ethyl- and hydroxypropyl ethers of cellulose, sodium salts of carboxymethylcellulose, and the like).
  • the composition further comprises hydrotropic additives from the amide family such as dimethyl formamide, dimethylsulfoxide, alkylamides of phosphoric acid, carbamide and its N-substituted derivatives thereof, N-alkylpyrrolidone, dicyandi Amides and mixtures thereof, and mixtures of amides and glycols.
  • hydrotropic additives from the amide family such as dimethyl formamide, dimethylsulfoxide, alkylamides of phosphoric acid, carbamide and its N-substituted derivatives thereof, N-alkylpyrrolidone, dicyandi Amides and mixtures thereof, and mixtures of amides and glycols.
  • the anisotropic layer thus comprises up to 50% by weight of modifiers, such as stabilizers of different types of light, hydrophilic and / or hydrophobic polymers, including liquid crystals, silicones, plasticizers, lacquers, nonionics, and ionic surfactants. It may further comprise.
  • modifiers such as stabilizers of different types of light, hydrophilic and / or hydrophobic polymers, including liquid crystals, silicones, plasticizers, lacquers, nonionics, and ionic surfactants. It may further comprise.
  • liquid crystalline liquid crystal compositions may be deposited on the surface of the substrate, for example, by methods known from US Pat. No. 5,739,296 and the like.
  • the liquid crystalline liquid crystal composition is in a direction in which the dipole moments of the optical transition dye molecules or their anisotropic absorbing fragments can be set by the direction of mechanical orientation or surface anisotropy, or by the influence of magnetic and electromagnetic fields. It can take a macroscopic orientation that is homogeneously oriented with respect to.
  • the orientation of molecules during the solidification process such as by removal of solvent or by reduction of temperature, is not only well preserved but also increases due to crystallization.
  • the orientation of the liquid crystalline liquid crystal composition on the substrate surface under the action of shear force can be realized by deposition of the composition using a doctor blade, which can be a die or a knife blade or a cylindrical blade.
  • a doctor blade which can be a die or a knife blade or a cylindrical blade.
  • One method of making an anisotropic layer based on one dye in a form comprising different cations provides for the treatment of the layer formed with a barium, calcium or magnesium chloride solution. By this treatment, an anisotropic layer containing simultaneously cations such as lithium, sodium, potassium, ammonium, ethanol ammonium, alkylammonium, barium, calcium or magnesium can be produced.
  • the anisotropic layer may be formed in a multilayer structure, in which case the dichroic dye included in each layer may have a different maximum absorption wavelength from each other. Accordingly, it is possible to exhibit selective transmission and reflection characteristics for light in a wider wavelength range.
  • the anisotropic layer may form a liquid crystalline liquid crystal phase, and may form a first anisotropic layer and a liquid crystalline liquid crystal phase including a first dichroic dye having a maximum absorption wavelength of 600 nm to 700 nm. And a second anisotropic layer including a second dichroic dye having a maximum absorption wavelength of 400 nm to 550 nm.
  • the anisotropic layer may also include a multilayer structure of three or more layers.
  • the anisotropic layer may have a thickness of 10 nm to 500 nm, preferably 10 nm to 300 nm. In this thickness range, the anisotropic layer can exhibit effective transmission and reflection properties of selective light. As described above, when the anisotropic layer includes a plurality of layers, a numerical value obtained by adding up respective thicknesses of the plurality of layers may be included in the above range.
  • the film may further include a substrate, and the anisotropic layer may be formed on the substrate.
  • FIG. 2 is a view showing the film 1 of the above-described form as an example and shows a case where the anisotropic layer 11 is formed on the substrate 12.
  • the substrate may be, for example, a protective film for the polarizer.
  • a substrate having a refractive index of 1.4 or more, and less than 1.59, preferably 1.4 to 1.55, and more preferably 1.45 to 1.55, for light having a wavelength of 550 nm is used. It may be desirable in terms of selective transmission and reflection performance along the polarization axis.
  • an optically transparent plastic film or sheet may be used as the substrate, or glass may be used.
  • Plastic films or sheets include cellulose films or sheets such as diacetyl cellulose (DAC) or triacetyl cellulose (TAC) films or sheets; Cyclo olefin copolymer (COP) films or sheets such as norbornene derivative resin films or sheets; Acrylic film or sheet such as poly (methyl methacrylate) film or sheet; polycarbonate (PC) film or sheet; olefin film or sheet such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP) film or sheet; polyvinyl alcohol (PVA) film Or sheets; poly ether sulfone (PES) films or sheets; polyetheretherketone (PEEK) films or sheets; polyetherimide (PEI) films or sheets; polyethylenenaphthatlate (PEN) films or sheets; polyester films such as polyethyleneterephtalate (PET) films or sheets or Sheets; polyimide (PI) films or sheets; polysulfone (PSF) films or sheets; polyarylate (PAR) films or sheets or fluororesin films
  • the optical film may further include a hard coat layer formed on the anisotropic layer. It is preferable to form a hard coat layer from the material which shows optically isotropy.
  • the hard coating layer may have a refractive index of 1.4 or more, and also in the range of less than 1.59, preferably 1.4 to 1.55, more preferably 1.45 to 1.55, in terms of selective transmission and reflection performance along the polarization axis. have.
  • FIG. 3 illustrates another example of the film 2, in which a hard coating layer 21 is formed on the anisotropic layer 11 in the film 1 of FIG. 2.
  • FIG. 4 illustrates another example of the film 3, wherein the anisotropic layers 111 and 112 are composed of two layers, and the hard coating layers 211 and 212 are disposed between and between the anisotropic layers 111 and 112.
  • the case formed in the upper part is shown by way of example.
  • the hard coat layer may be optically isotropic in a material known in the art and may be appropriately selected from materials having a refractive index in the above range.
  • the hard coat layer can be formed using an ultraviolet curable resin composition, a thermosetting resin composition, or the like, and specifically, an acrylic resin composition, a urethane resin composition, a melamine resin composition, a composition containing an organic silicate compound, a silicone type It can form using the composition containing resin, the composition which combined 2 or more of the above, and the like.
  • the thickness of the hard coat layer may be selected, for example, within the range of 50 nm to 200 nm.
  • the invention also provides a polarizer; And a dichroic dye capable of forming an anisotropic layer, that is, a liquid crystalline liquid crystal phase as described above, wherein the dichroic dye is applied to light in the visible region having a polarization axis in a direction parallel to the optical transition dipole moment of the anisotropic absorbing fragment.
  • An anisotropic layer having an absolute value of a difference in refractive index with respect to light in a visible light region having a polarization axis in a direction perpendicular to the optical transition dipole moment is 0.2 or more is disposed on one surface of the polarizer.
  • anisotropic layer in the reflective polarizer may be the same as described above.
  • polarizer conventional polarizers known in the art may be used.
  • a stretched polymer film dyed with an iodine compound or an organic dye, for example, a polyvinyl alcohol film or the like may be used as the polarizer.
  • Such a polarizer may typically have a transmission axis and an absorption axis orthogonal to the transmission axis.
  • one or both surfaces of the polarizer may have a protective film for polarizer known in the art, such as a TAC sheet.
  • the optical absorption axis of the dichroic dye included in the anisotropic layer or the projection of the optical transition dipole moment to the anisotropic layer is horizontal to the light absorption axis of the polarizer.
  • the reflective polarizer may further include a protective film, and the protective film may be formed between the polarizer and the anisotropic layer, or may be formed on the opposite side to the polarizer side of the anisotropic layer.
  • the protective film for example, a film or sheet of the same kind as the substrate of the optical film may be used.
  • the reflective polarizer further includes a protective film, and the polarizer 41, the protective film 12, and the anisotropic layer 11 are sequentially formed.
  • the reflective polarizing plate may further include a hard coating layer 21 formed on a surface opposite to a surface on which the protective film 12 of the anisotropic layer 11 is disposed.
  • the hard coat layer 21 may be, for example, the same hard coat layer as described in the item of the optical film.
  • FIG. 6 shows a structure of another exemplary reflective polarizer, wherein the reflective polarizer further includes a protective film 12, and the polarizer 41, the anisotropic layer 11, and the protective film 12 The structure arranged sequentially is shown.
  • the reflective flat polarizer may also have a structure as shown in FIG. 7 or 8.
  • 7 or 8 shows the case where the optical film having the anisotropic layer is attached to the protective film 61 for polarizer formed on one surface of the polarizer 41 by an adhesive or an adhesive 62.
  • the kind of the adhesive or the adhesive for attaching the optical film in the above is not particularly limited, and conventional materials known in the art may be used without limitation.
  • the anisotropic layer included in the reflective polarizing plate when the anisotropic layer included in the reflective polarizing plate is implemented in a multilayer structure as described above, a layer containing a dichroic dye having a maximum wavelength of absorption in the multilayer structure is closer to the polarizer side. It is preferable to arrange.
  • the anisotropic layer may form a liquid crystalline liquid crystal phase, and may form a first anisotropic layer and a liquid crystalline liquid crystal phase including a first dichroic dye having a maximum absorption wavelength of 600 nm to 700 nm.
  • the second anisotropic layer includes a second dichroic dye having a maximum absorption wavelength of 400 nm to 550 nm
  • the first anisotropic layer is preferably arranged closer to the polarizer than the second anisotropic layer.
  • the present invention also relates to a display device including the optical film or the reflective polarizer.
  • the display device may be a liquid crystal display.
  • the liquid crystal display 8 includes, for example, a liquid crystal panel 81 having polarizing plates 82 and 83 attached to upper and lower portions thereof, as shown in FIG. And a light source 84 formed under the lower polarizing plate 83 of the liquid crystal panel 81.
  • the film when the optical film is included, the film may be disposed between the lower polarizer 83 and the light source 84.
  • the reflective polarizer may be included in the device in place of the lower polarizer 83. In this case, it is preferable to arrange
  • the reflective polarizing plate or the anisotropic layer of the optical film has a part of the light emitted from the light source 84, for example, light having a polarization axis in a direction parallel to the light absorption axis of the upper polarizing plate 82.
  • the light may be transmitted to the polarizer side, and other light, for example, light having the polarization axis in a direction parallel to the light transmission axis of the upper polarizing plate 82 may be reflected back to the light source 84.
  • the reflected light can be reflected back and transmitted upwards.
  • the polarization characteristic is changed and the luminance characteristic of the device may be improved through the process of being incident to the reflective polarizer 83 again.
  • Specific types, structures, and components of the display device are not particularly limited, and any content known in the art may be applied as long as the reflective polarizer or the optical film is included.
  • a liquid crystalline liquid crystal composition was prepared using a dichroic dye in which cations of a dye known in the art as Direct Yellow 12 were substituted from Na + to Li + .
  • the refractive index anisotropy of the dichroic dye in which the cation is substituted with Li + that is, the refractive index for light in the visible region having a polarization axis in a direction parallel to the optical transition dipole moment of the anisotropic absorbing fragment of the dye and perpendicular to the optical transition dipole moment.
  • the absolute value of the difference of the refractive index with respect to the light of the visible light area which has a polarization axis in the direction was 0.3 at least.
  • the refractive anisotropy of the dichroic dye was the highest at about 530 nm, and the value was about 1.8.
  • the refractive index anisotropy of the said dichroic dye was measured using the Ellipsometer. The dye was dissolved in distilled water at a concentration of about 1% by weight, and a small amount of ethylene glycol was dissolved to prepare a liquid-release liquid crystal composition.
  • the TAC film of the TAC film having the anisotropic layer prepared above was attached to a polyvinyl alcohol polarizer to prepare a reflective polarizing plate.
  • the light absorption axis of the polarizer and the coating direction in the process of forming the anisotropic layer were arranged to be horizontal.
  • the produced reflective polarizing plate was arrange
  • the reflective polarizer is disposed on the side where light from the light source is incident in the liquid crystal panel, but disposed so that the anisotropic layer is located closer to the light source side than the polarizer.
  • the evaluation result of the luminance characteristic is shown in FIG. Evaluation of the luminance characteristics in the above was performed according to the manufacturer's manual using the EX contrast equipment of Eldim. .
  • a reflective polarizing plate was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the anisotropic layer of the TAC film having an anisotropic layer formed thereon was attached to the polyvinyl alcohol polarizer to prepare a reflective polarizing plate, and the luminance was measured in the same manner as in Example 1. The characteristic was evaluated and the result is shown in FIG.
  • the luminance characteristic was evaluated in the same manner as in Example 1 using only the same polyvinyl alcohol polarizer as used in Example 1 without applying the anisotropic layer, and the results are shown in FIG. 12.

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Abstract

본 발명은 광학 필름, 반사형 편광판 및 디스플레이 장치에 관한 것이다. 예시적인 광학 필름은, 예를 들면, 액정 디스플레이 등의 디스플레이 장치의 광 이용 효율을 개선하고, 휘도를 향상시킬 수 있는 반사형 편광판에 사용될 수 있다.

Description

광학 필름
본 발명은 광학 필름, 반사형 편광판 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
휘도는 광원의 단위 면적 당 밝기를 의미하는 물리량이고, 디스플레이 장치의 성능을 좌우하는 주요 인자이다. 디스플레이 장치의 휘도를 높이기 위한 대표적인 수단에는, 광원의 세기를 높이는 방법과 휘도향상용 광학 필름을 사용하는 방법이 있다.
액정 디스플레이(LCD; Liquid crystal display)를 예로 들면 액정 패널의 하부에 배치되어 있는 BLU(Backlight unit)와 같은 광원으로부터 출사되는 광을 상기 패널에 투과시켜 영상을 표시한다. 이 과정에서 광원으로부터 출사되는 광의 상당 부분은 액정 패널에 부착되어 있는 편광판에 의해 흡수되어 광의 이용 효율과 휘도가 떨어지는 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법의 하나로 휘도향상용 광학 필름으로서, 광원으로부터 출사되는 광 중에서 편광판을 투과하지 못하는 광을 광원측으로 재반사시켜 재이용할 수 있도록 하는 필름을 사용하는 방법이 고안되어 있다.
본 발명은 광학 필름, 반사형 편광판 및 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 예시에서는, 액방성 액정(LLC; Lyotropic Liquid Crystal)상을 형성할 수 있는 이색성 염료(dichroic dye)를 포함하고, 상기 이색성 염료는 이방성 흡수 단편(anisotropically absorbing fragment)의 광학 전이 쌍극자 모멘트(optical transition dipole moment)와 평행한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률과 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트와 수직한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률의 차이의 절대값이 0.2 이상인 광학 필름이 제공된다.
본 발명의 다른 예시에서는 편광자; 및 상기 기술한 이방성층, 즉 액방성 액정상을 형성할 수 있는 이색성 염료를 포함하며, 상기 이색성 염료는 이방성 흡수 단편의 광학 전이 쌍극자 모멘트와 평행한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률과 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트와 수직한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률의 차이의 절대값이 0.2 이상인 이방성층이 상기 편광자의 일면에 배치되어 있는 반사형 편광판이 또한 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 예시에서는, 상기 광학 필름 또는 상기 반사형 편광판을 포함하는 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.
상기 광학 필름은, 예를 들면, 액정 디스플레이 등과 같은 디스플레이 장치의 광 이용 효율을 개선하고, 휘도를 향상시킬 수 있는 반사형 편광판으로 사용될 수 있다.
도 1은 광학 전이 쌍극자 모멘트의 투영과 이방성층의 광축 관계를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2 내지 4는, 상기 광학 필름의 예시적인 도면이다.
도 5 내지 8은 상기 반사형 편광판을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 상기 디스플레이 장치를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 10 내지 12은 실시예 및 비교예의 필름의 휘도 특성을 조사한 도면이다.
<부호의 설명>
1, 2, 3: 광학 필름
11, 111, 112: 이방성층
12: 기재, 보호 필름
21, 211, 212: 하드코팅층
4, 5, 6, 7: 반사형 편광판
41: 편광자
61: 편광자용 보호 필름
62: 점착제 또는 접착제
8: 액정 디스플레이
81: 액정 패널
82: 상부 편광판
83: 하부 편광판
84: 광원
본 발명은, 액방성 액정(LLC; Lyotropic Liquid Crystal)상을 형성할 수 있는 이색성 염료(dichroic dye)를 포함하고, 상기 이색성 염료는 이방성 흡수 단편(anisotropically absorbing fragment)의 광학 전이 쌍극자 모멘트(optical transition dipole moment)와 평행한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률과 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트와 수직한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률의 차이의 절대값이 0.2 이상인 광학 필름에 관한 것이다.
이하, 상기 광학 필름을 상세히 설명한다.
하나의 예시에서 상기 광학 필름은 휘도 향상 필름으로 사용될 수 있다. 본 명세서에서 용어 「휘도 향상 필름」은, 예를 들어, 입사되는 광을 선택적으로 투과시키거나 반사시켜서 광의 이용 효율을 높일 수 있는 기능성 필름을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 각도를 정의하면서, 수직, 수평, 직교 또는 평행 등의 용어를 사용하는 경우, 이는 목적 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적인 수직, 수평, 직교 또는 평행을 의미하는 것이고, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 포함하는 것이다. 따라서, 예를 들면, 상기 각각의 경우는 약 ±15도 이내의 오차, 바람직하게는 약 ±10도 이내의 오차, 보다 바람직하게는 약 ±5도 이내의 오차를 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 용어 「액방성 액정(LLC; Lyotropic Liquid Crystal)」은, 일정한 조성 또는 농도 범위에서 액정성을 나타내는 물질을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 용어 「이색성 염료」는, 소정 파장의 범위에서 전자기선의 이방성 흡수 거동을 나타내는 물질로서, 예를 들면 특정한 방향으로 다른 방향보다 더 많은 빛을 흡수할 수 있는 분자를 의미할 수 있다.
이색성 염료는 이방성 흡수 단편을 포함하고, 상기 광학 필름의 이방성층에 포함되는 이색성 염료는 상기 이방성 흡수 단편의 광학 전이 쌍극자 모멘트와 평행한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률과 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트와 수직한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률의 차이의 절대값이 0.2 이상, 바람직하게는 0.3 이상, 보다 바람직하게는 0.3을 초과한다. 상기에서 편광축은 광에서 전계의 진동 방향을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 상기 굴절률의 차이의 절대값 또는 그 수치로 대변되는 물성은 「굴절률 이방성」으로 간략하게 호칭될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 「가시광 영역」은, 인간의 눈으로 지각되는 광의 파장 범위를 의미할 수 있고, 예를 들면, 380 nm 내지 780 nm, 바람직하게는 약 400 nm 내지 700 nm의 파장 영역 또는 그 파장 영역의 광을 의미할 수 있다. 이색성 염료는, 그 광학 전이 쌍극자 모멘트와 평행한 방향으로 편광축을 가지는 광에 대한 굴절률과, 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트의 방향과 수직한 방향으로 편광축을 가지는 광에 대한 굴절률이 다른 값을 가지는데, 상기 필름의 이방성층에서는 상기 굴절률의 차이의 절대값이 가시광 영역에서 최소 0.2인 이색성 염료가 포함된다. 이색성 염료는 광의 파장별로 상기 굴절률 이방성의 수치가 상이하게 나타나게 되는데, 상기 광학 필름에 포함되는 이색성 염료는 가시광의 전체 영역에서 굴절률 이방성이 최소 0.2일 필요가 있다. 상기와 같은 굴절률 이방성을 가지는 이색성 염료를 하나 이상 이방성층 내에서 적절한 방향으로 배향시키면, 상기 이방성층은 입사되는 광을 그 편광축에 따라서 선택적으로 투과시키거나 반사시키는 기능을 나타낼 수 있다. 이론에 의해 제한하는 것은 아니지만, 통상적으로 이색성 염료는, 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트와 평행한 방향으로 편광축을 가지는 광에 대하여는 높은 굴절률을 나타내고, 상기 모멘트와 수직한 방향으로 편광축을 가지는 광에 대해서는 낮은 굴절률을 나타내는데, 그 굴절률의 차이, 즉 굴절률 이방성이 상기 범위 내인 경우, 이방성층에서 굴절률이 높은 축과 평행한 편광축을 가지는 광은 전반사(total reflection)에 의해 반사되고, 상기 전반사가 일어나는 축과 수직한 방향으로 편광축을 가지는 광은 상기 이방성층을 투과할 수 있다. 상기 굴절률 이방성은 그 수치가 높을수록 이방성층이 효과적인 선택적 반사 및 투과 특성을 나타낼 수 있는 것으로, 상한이 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 2.5 이하일 수 있다.
하나의 예시에서 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트 또는 상기 모멘트의 상기 이방성층의 평면으로의 투영(projection)은 상기 이방성층 또는 이색성 염료 분자의 광축과 평행할 수 있다. 본 명세서에서 용어 이방성층 또는 이색성 염료 분자의 「광축」은, 이방성층의 평면에서 광학적으로 선택된 임의의 방향을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 이방성층 또는 이색성 염료 분자의 광축은 상기 이방성층을 형성하기 위한 코팅 과정에서의 코팅 방향과 일치할 수 있다. 도 1은 광학 전이 쌍극자 모멘트의 상기 이방성층의 평면으로의 투영이 상기 이방성층의 광축과 평행한 경우를 예시적으로 나타내는 도면이다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 예를 들어 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트가 이방성층과 평행하게 배열되는 경우에는, 상기 모멘트는 그 투영과 동일할 수 있다. 적절한 예시에서 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트가 상기 이방성층 또는 이색성 염료 분자의 광축과 평행할 수 있다.
하나의 예시에서 이방성층에 있어서 광학 전이 쌍극자 모멘트 및 광축이 평행하게 위치될 수 있도록, 상기 이색성 염료 분자 또는 상기 분자의 하나 이상의 이방성 흡수 단편이 선형 구조를 가질 수 있다.
상기 필름에서 상기 이색성 염료는 안정한 액방성 액정상을 형성할 수 있다. 이에 따라, 하나의 예시에서, 상기 이색성 염료를 포함하는 조성물(이하, 「액방성 액정 조성물」이라 칭하는 경우가 있다.)을, 예를 들면 미국 특허 제5,739,296호 등에 개시된 방법과 같이, 그 사이에서 상기 액방성 액정 조성물의 층이 분포되는, 하나의 표면에서 다른 표면으로의 분리 시에 유발되는 전단력(shearing force) 또는 쐐기력(wedging forces)을 부과하는 방법에 의해 실현될 수 있는 기계적 배치(mechanical ordering)에 기초하는 방법에 의해 배향시켜서 상기 이방성층을 형성할 수 있다.
액방성 액정상은, 예를 들면, 상기 이색성 염료의 초분자 착체(supermolecular complexes)와 낮은 회합도(degree of aggregation)의 이색성 염료의 분자 착체(molecular associates or molecular complexes) 및/또는 단일 분자에 기초하여 형성할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 이색성 염료는 최대 흡수 파장이 350 nm 내지 900 nm, 바람직하게는 350 nm 내지 600 nm, 보다 바람직하게는 440 nm 내지 500 nm의 범위에 있을 수 있다. 이러한 범위에서, 예를 들어 상기 필름이 디스플레이 장치에서 우수한 성능을 발휘할 수 있다.
상기 이색성 염료는 분자량이 300 g/mol 내지 900 g/mol, 바람직하게는 450 g/mol 내지 800 g/mol, 보다 바람직하게는 600 g/mol 내지 900 g/mol일 수 있다. 이러한 범위에서 상기 이색성 염료는 적절한 흡수 파장을 나타내고, 또한 안정적인 액방성 액정상을 형성할 수 있다.
상기 이색성 염료로는, 이 분야에서 공지되어 있는 액방성 액정상을 형성할 수 있는 이색성 염료 중에서 상기 언급한 특성을 나타내는 종류라면, 제한 없이 사용할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 이방성층은, {색원체}(-XiO-Mi +)n으로 나타나는 이색성 음이온계 염료의 하나 이상의 염(상기 식에서, 색원체는 염료 발색단 시스템(dye chromophore system)이고, Xi는 CO, SO2, OSO2 또는 OPO(O-M+)이며, n은 1 내지 10이고, Mi +는 H+, MH + 및/또는 Mo +이며, MH +는 NH4 +, Li+, Na+, K+, Cs+, 1/2Mg++, 1/2Ca++, 1/2Ba++, 1/3Fe+++, 1/2Ni++ 또는 1/2Co++ 유형의 무기 양이온이고, Mo +는 N-알킬피리디늄, N-알킬키놀리늄, N-알킬이미다졸리늄, N-알킬티아졸리늄, OH-(CH2-CH2O)m-CH2CH2-NH3 +(상기에서, m은 1 내지 9), RR'NH2 +, RR'R"NH+, RR'R"R*N+, RR'R"R*P+(상기에서, R, R', R", R*는 CH3, ClC2H4, C2H5, C3H7, C4H9, C6H5CH2 등의 치환 또는 비치환 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐 또는 헤테로아릴임), YH-(CH2-CH2Y)k-CH2CH2 (상기에서, Y는 O 또는 NH이고, k는 0 내지 10)); (Mi +O-Xi -)n{색원체}(-XjO-SAIj)m로 표시되는 양쪽성 계면활성제 및/또는 표면활성 양이온을 가지는 이색성 음이온계 염료의 하나 이상의 회합체 (상기에서, Xj는 CO, SO2, OSO2, OPO(O-M+)이고, n은 0 내지 9이며, m은 1 내지 4이고, Mi +는 H+, MO + 및/또는 MH +이며, SAIj (이하 표면활성 이온)은 SAC+ 및/또는 AmSAS이고, SAC+는 표면활성 양이온이고, AmSAS는 양쪽성 표면활성 물질); (Mi +O-Xi -)n{색원체}SAI로 표시되는 양쪽성 계면활성제 및/또는 표면활성 음이온을 가지는 이색성 양이온계 염료의 하나 이상의 회합체 (상기에서, n은 0 내지 5이고, SAI는 SAA- 및/또는 AmSAS이며, SAA-는 표면활성 음이온); {색원체}(-Zi +RR'R"SAIi)n으로 표시되는 양쪽성 계면활성제 및/또는 표면활성 음이온을 가지는 이색성 양이온계 염료의 하나 이상의 회합체 (상기에서, Zi는 N 또는 P이고, R, R', R"는 CH3, ClC2H4, HOC2H4, C2H5, C3H7 등의 치환 또는 비치환된 알킬기이며, SAIi는 SAA- 및/또는 AmSAS이고, n은 1 내지 4); ([{-색원체}(-XiO-Mi +)n]-Li-)q으로 표시되는 이색성 음이온계 올리고머 염료의 하나 이상의 염 (상기에서, L은 (CH2)6, C6H4, C6H3G-C6H3G, C6H3G-Q-C6H3G (상기에서, G는 H, Hal, OH, NH2, Alk이고, Q는 O, S, NH, CH2, CONH, SO2, NH-CO-NH, CH=CH, N=N, CH=N)이고, n은 1 내지 10이며, q는 5 내지 10); 및/또는 무기 또는 친수성 잔기를 가지지 않는 하나 이상의 수불용성 이색성 염료에 기초하여 형성할 수 있다. 상기 염료는 동일한 이온기, 예를 들면, -XiOMi +, -XjO-SAIj, -Xi +RR'R" 및/또는 Mi +를 포함할 수 있고, 동시에 2개의 동일한 기 및/또는 양이온의 각종 부재를 포함하여 여러 개의 상이한 이온 기 및/또는 Mi +를 포함할 수 있고, 상기 이온 기, 즉 -XiOMi +, -XjO-SAIj, -Xi +RR'R"는 방향족 고리와 직접 및/또는 가교, 예를 들면 -Qi-(CH2)p-(상기에서, Qi는 SO2NH, SO2, CONH, CO, O, S, NH 또는 CH2이고, p는 1 내지 10)를 통해서 결합될 수 있다.
상기에서 색원체는, 예를 들면, 1,4,5,8-나프탈렌-, 3,4,9,10-페릴렌-, 3,4,9,10-안탄트론-테트라카르복실산, 아조 염료, 아족시 염료, 금속 착물 염료, 아조메틴 염료, 스틸렌 염료 또는 폴리메틴 염료 계열의 발색단 시스템일 수 있다. 다른 예시에서 상기 색원체는 모노-, 비스-, 트리스-, 폴리아조- 또는 아족시-염료, 스틸벤, 아조메틴, 티오피로닌, 피로닌, 아크리딘, 안트라퀴논, 페리논, 인디고이드, 옥사진, 아릴카르보늄, 티아진, 크산텐 또는 아진 염료, 디- 및 트리아릴메탄의 복소환 유도체, 다환식 또는 금속 착물 화합물, 안트론의 복소환 유도체, 또는 이들의 혼합물의 구조를 가지는 직접 염료, 활성 염료, 산 염료, 폴리메틴 염료, 시아닌 염료, 헤미시아닌 염료, 배트(vat) 염료 및 분산 염료로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 이색성 염료 또는 안료로부터 선택된 발색단 시스템일 수 있다.
상기 광학 필름의 제조에는 상기 언급한 이색성 유기 염료 중 적절한 형태의 염료가 선택되어 사용될 수 있다.
상기 기술된 형태의 염료의 제조를 위해서는, 예를 들면, 미국 특허 제5,007,942호 또는 미국 특허 제5,340,504호에서 개시하는 스틸벤 염료; 미국 특허 제5,318,856호에 기재된 아조- 및 금속 착물 염료; C.I. 다이렉트 옐로우 12, C.I. 다이렉트 옐로우 28, C.I. 다이렉트 옐로우 44, C.I. 다이렉트 옐로우 142, C.I. 다이렉트 오렌지 6, C.I. 다이렉트 오렌지 26, C.I. 다이렉트 오렌지 39, C.I. 다이렉트 오렌지 72, C.I. 다이렉트 오렌지 107, C.I. 다이렉트 레드 2, C.I. 다이렉트 레드 31, C.I. 다이렉트 레드 79, C.I. 다이렉트 레드 81, C.I. 다이렉트 레드 240, C.I. 다이렉트 레드 247, C.I. 다이렉트 바이올렛 9, C.I. 다이렉트 바이올렛 48, C.I. 다이렉트 바이올렛 51, C.I. 다이렉트 블루 1, C.I. 다이렉트 블루 15, C.I. 다이렉트 블루 71, C.I. 다이렉트 블루 78, C.I. 다이렉트 블루 98, C.I. 다이렉트 블루 168, C.I. 다이렉트 블루 202, C.I. 다이렉트 브라운 l06, C.I. 다이렉트 브라운 223, C.I. 다이렉트 그린 85 등의 직접 염료; C.I. 액티브 옐로우 1, C.I. 액티브 레드 1, C.I. 액티브 레드 6, C.I. 액티브 레드 14, C.I. 액티브 레드 46, C.I. 액티브 바이올렛 1, C.I. 액티브 블루 9, C.I. 액티브 블루 10 등의 활성 염료; C.I. 애씨드 오렌지 63, C.I. 애씨드 레드 85, C.I. 애씨드 레드 144, C.I. 애씨드 레드 152, C.I. 애씨드 브라운 32, C.I. 애씨드 바이올렛 50, C.I. 애씨드 블루 18, C.I. 애씨드 블루 44, C.I. 애씨드 블루 61, C.I. 애씨드 블루 102, C.I. 애씨드 블랙 21 등의 산 염료; C.I. 베이직 레드 12, 베이직 브라운 (C.I. 33500), C.I. 베이직 블랙 등의 양이온성 염료 등이 사용될 수 있다.
상기 이색성 염료는, 예를 들면, 국제공개특허 1999-31535 또는 국제공개특허 2000-067069 등에서 공지된 방식에 의해 제조할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 이방성층에 포함되는 이색성 염료는 하기 화학식 1로 표시되는 염료일 수 있다.
화학식 1
Figure PCTKR2011005469-appb-C000001
상기 화학식 1에서 Q는 염료 발색단 시스템이고, A는 단일 결합, 탄소수 1 내지 12의 알킬렌기 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬리덴기, -SO2NH-T-, -SO2-T-, -CONH-T-, -CO-T-, -O-T-, -S-T- 또는 -NH-T-이며, 상기에서 T는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기 또는 알킬리덴기이고, R은 염 형태의 잔기이며, n은 Q에 결합된 A-R의 수로서 1 내지 10이다.
상기 화학식 1에서 염료 발색단 시스템은, 예를 들면, 전술한 바와 같이 최대 흡수 파장이 350 nm 내지 900 nm, 바람직하게는 350 nm 내지 600 nm, 보다 바람직하게는 440 nm 내지 500 nm의 범위에 있는 염료 발색단 시스템일 수 있다. 또한, 상기 염료 발색단 시스템은 분자량이 300 g/mol 내지 900 g/mol, 바람직하게는 450 g/mol 내지 800 g/mol, 보다 바람직하게는 600 g/mol 내지 900 g/mol인 발색단 시스템일 수 있다.
상기 화학식 1에서 단일 결합은, A로 표시된 부분에 별도의 원자가 존재하지 않고, Q와 R이 직접 연결된 경우를 의미한다. 상기에서 A는 바람직하게는, 단일 결합, 탄소수 1 내지 8의 알킬렌기 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬리덴기일 수 있고, 더욱 바람직하게는 단일 결합, 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬리덴기일 수 있으며, 보다 바람직하게는 단일 결합일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서 염 형태의 잔기는, 예를 들면, 상기 기술한 이색성 염료에 포함되는 잔기, 예를 들면, -XiO-Mi + 등일 수 있고, 바람직하게는 -SO3 -M+ 또는 -COO-M+일 수 있으며, 상기에서 M+은 H+; NH4 +, Li+, Na+, K+, Cs+, 1/2Mg++, 1/2Ca++, 1/2Ba++, 1/3Fe+++, 1/2Ni++ 또는 1/2Co++ 등의 무기 양이온; N-알킬피리디늄, N-알킬키놀리늄, N-알킬이미다졸리늄, N-알킬티아졸리늄, OH-(CH2-CH2O)m-CH2CH2-NH3 +(상기에서, m은 1 내지 9), RR'NH2 +, RR'R"NH+, RR'R"R*N+, RR'R"R*P+(상기에서, R, R', R", R*는 CH3, ClC2H4, C2H5, C3H7, C4H9, C6H5CH2 등의 치환 또는 비치환 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐 또는 헤테로아릴임) 또는 YH-(CH2-CH2Y)k-CH2CH2 (상기에서, Y는 O 또는 NH이고, k는 0 내지 10) 등일 수 있다. 상기 M+은 바람직하게는 무기 양이온, 보다 바람직하게는 Li+, Na+, K+ 또는 Cs+, 더욱 바람직하게는 Na+ 또는 Li+일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서 n은 바람직하게는 1 내지 5, 더욱 바람직하게는 1 내지 3일 수 있다.
화학식 1의 이색성 염료는 보다 바람직하게는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.
화학식 2
Figure PCTKR2011005469-appb-C000002
상기 화학식 2에서 -U-는 -N=N- 또는 -O-(CH2)-(CHOH)-(CH2)-O-이고, X는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 18의 아릴기 또는 고리를 구성하는 원자가 6 내지 18개인 헤테로아릴기이며, R은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R1은 히드록시기, 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 탄소수 1 내지 12의 할로알킬기, 옥소기 또는 -N=N-Ph를 나타내고, 상기에서 Ph는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기로 치환되어 있거나 또는 비치환된 페닐기이며, l 및 m은 X에 치환된 R의 수로서 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타내고, p 및 q는 X에 치환된 R1의 수로서 각각 독립적으로 0 내지 2의 수를 나타낸다.
상기에서 헤테로아릴기에서 고리 구성 원자로 포함되는 헤테로 원자는, 예를 들면, N 또는 O일 수 있고, 바람직하게는 N일 수 있다. 또한, 상기 헤테로아릴기의 고리 구성 원자 중에서 헤테로 원자는, 예를 들면 1개 내지 5개, 바람직하게는 1개 내지 3개, 보다 바람직하게는 1개 내지 2개일 수 있다.
상기 화학식 2에서 -U-는, 바람직하게는 -N=N-일 수 있고, X는 바람직하게는 탄소수 6 내지 12의 아릴기 또는 고리 구성 원자가 6 내지 12개인 헤테로아릴기, 보다 바람직하게는 탄소수 6 내지 12의 아릴기일 수 있으며, R1은, 바람직하게는 히드록시기, 탄소수 1 내지 8의 알콕시기, 탄소수 1 내지 8의 할로알킬기, 옥소기 또는 -N=N-Ph(상기에서 Ph는 하나 이상의 탄소수 1 내지 8의 알콕시기로 치환되어 있거나 또는 비치환된 페닐기), 보다 바람직하게는 히드록시기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 탄소수 1 내지 4의 할로알킬기, 옥소기 또는 -N=N-Ph(상기에서 Ph는 하나 이상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시기로 치환되어 있거나 또는 비치환된 페닐기)이며, l 및 m은, 보다 바람직하게는 각각 1이고, p 및 q는, 보다 바람직하게는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다. 상기에서 할로알킬기에 치환될 수 있는 할로겐으로는 염소 또는 불소를 들 수 있다.
상기 언급된 이색성 염료를 사용하면, 액방성 액정상의 형성과 이색성 염료에 기초한 액방성 액정 조성물의 구조 및 레올로지 특성을 포함하는 콜로이드성-화학성의 변경을 위해 염료의 순도 이외의 매우 중요한 인자인 이색성 염료 분자의 소수성-친수성 균형의 조절이 가능할 수 있다. 용해성과 소수성-친수성 균형의 변경은 형성 공정과, 분자 규칙도에 영향을 미치며, 결과적으로 임의의 기판의 표면상에 액방성 액정 조성물을 퇴적시키고 용매를 제거한 후 형성되는 이방성층의 편광 변수에 영향을 미치는 액방성 액정상의 유형의 조절을 가능하게 한다.
상기 염료와 액방성 액정 조성물의 특징은 2개 이상의 이온성기를 가지는 염료의 경우에 경우 특히 효과적으로 조절될 수 있다. 이러한 경우 2개 이상의 상이한 양이온을 사용하는 것이 가능하며, 각각의 양이온은 그들의 특성, 또는 다른 특성을 제공한다. 예를 들어, 증가된 용해성을 제공하는 Li+ 양이온과, 염료 분자의 응집도를 감소시키는 3개의 에탄올 암모늄 양이온 및 액방성 액정상을 안정화시키는 테트라-부틸암모늄 양이온의 조합은 단일 분자 및/또는 낮은 회합도를 가지는 분자상 염료 회합물(착물)에 기초한 액방성 액정 조성물의 제조를 가능하게 한다. 염료가 선형 분자 구조를 가져서 네마틱 액방성 액정상의 형성을 촉진하고 이방성층의 형성에 의한 더 높은 배향도를 제공하며, 그 결과 전자기선의 보다 효과적인 선택적 투과 및 반사를 제공할 수 있다.
또한, 1/2Mg++, 1/2Ca++, 1/2Ba++ 등의 다가 양이온의 첨가는 분자상 착물 내의 응집도를 증가시키고, 높은 응집도, 예를 들면 50을 초과하는 응집도를 가지는 초분자상 착물의 액방성 액정상의 형성을 유발하며, 그 용해도는 계면활성 이온을 사용하여 증가시킬 수 있다.
액방성 액정 조성물은 염료 분자 또는 초분자상 착물의 하나의 무작위적 상호 정위가 불가능해지며, 정렬된 LC 상태를 가져야만 하는 필요한 농도까지 희석액의 농도를, 예를 들면, 증발 또는 멤브레인 초여과 방식에 의해 점차 증가시키거나, 또는 물, 물/알코올, 2극성 비양성자성 용매(예를 들면, DMFA(dimethyl formamide), DMSO(dimethyl sulfoxide), 셀로솔브, 에틸아세테이트 및 물과 혼화성인 다른 용매의 혼합물) 등과 같은 적합한 용매 중에 건조 염료를 용해시켜 적절한 염료의 수성 용액, 수성-유기 용액 및 유기 용액의 어느 하나로부터 수득할 수 있다. 상기 농도에서는 액방성 액정 조성물 중 염료의 농도는 0.5 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 20 중량%, 보다 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 15 중량%의 범위 내에서 선택될 수 있다.
액방성 액정의 콜로이드-화학 특성을 조절하기 위해, 상기 조성물은 용매 외에도 첨가제 및 개질제, 예를 들어 비이온계 및 이온계 계면활성제, 결합제 및 필름 형성 반응물(폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산 및 그의 에테르, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌 옥시드 및 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 이들의 공중합체, 셀룰로스의 에틸- 및 히드록시프로필에테르, 카르복시메틸셀룰로스의 나트륨염 등)을 포함할 수도 있다. 상기 조성물은 추가로 아미드 계열로부터 히드로트로픽 (hydrotropic) 첨가제, 예를 들어 디메틸 포름아미드, 디메틸술폭시드, 인산의 알킬아미드, 카르바미드 및 그의 N-치환 유도체, N-알킬피롤리돈, 디시안디아미드 및 이들의 혼합물, 및 아미드와 글리콜류의 혼합물을 포함할 수 있다. 적절한 첨가제의 사용은 조성물의 안정성을 증가시킬 뿐만 아니라 염료 분자의 응집 과정을 조절하여 결과적으로 액방성 액정상의 형성 과정을 조절하는 것이 가능하게 한다. 따라서, 히드로트로픽 첨가제의 첨가는 단일 염료 분자의 액방성 액정 조성물의 제조를 가능하게 한다.
이에 따라 상기 이방성층은 50 중량% 이하의 개질제, 예를 들어 액정, 실리콘, 가소제, 래커, 비이온계, 이온계 계면활성제를 포함하는 상이한 유형의 광, 친수성 및/또는 소수성 중합체의 안정화제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 이방성층의 형성을 위해, 국부적으로 정렬된 액방성 액정 조성물이, 예를 들면, 미국 특허 제5,739,296호 등에서 공지된 방법에 의해 기판의 표면에 퇴적될 수 있다. 외부적인 배향 영향의 작용 하에, 액방성 액정 조성물은 광학 전이 염료 분자 또는 이들의 이방성 흡수 단편의 쌍극자 모멘트가 기계적 배향 방향 또는 표면 이방성에 의해 설정되거나, 자기 및 전자기장의 영향으로 설정될 수 있는 방향에 대해 균질하게 배향되는 거시적 배향을 취할 수 있다. 예를 들면, 용매의 제거 또는 온도의 감소 등에 의한 고화 공정 도중 분자의 배향은 양호하게 보존될 뿐만 아니라 결정화로 인해 증가한다.
다른 예시에서 전단력의 작용 하의 기판 표면상의 액방성 액정 조성물의 배향은 다이 또는 나이프 블레이드나 원통형 블레이드일 수 있는 닥터블레이드를 사용한 조성물의 퇴적에 의해 실현될 수 있다. 상이한 양이온을 포함하는 형태 중 하나의 염료 기재의 이방성층의 한 제조 방법은 바륨, 칼슘 또는 마그네슘 클로라이드 용액으로 형성된 층의 처리를 제공한다. 이 처리에 의해 리튬, 나트륨, 칼륨, 암모늄, 에탄올암모늄, 알킬암모늄, 바륨, 칼슘 또는 마그네슘 등의 양이온들을 동시에 포함하는 이방성층을 제조할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 이방성층은 다층 구조로 형성될 수 있고, 이 경우 각 층에 포함되는 상기 이색성 염료는 서로 상이한 최대 흡수 파장을 가질 수 있다. 이에 따라 보다 광대역의 파장 범위의 광에 대하여 선택적인 투과 및 반사 특성을 나타낼 수 있다. 하나의 예시에서 상기 이방성층은, 액방성 액정상을 형성할 수 있으며, 최대 흡수 파장이 600 nm 내지 700 nm인 제 1 이색성 염료를 포함하는 제 1 이방성층 및 액방성 액정상을 형성할 수 있으며, 최대 흡수 파장이 400 nm 내지 550 nm인 제 2 이색성 염료를 포함하는 제 2 이방성층을 포함할 수 있다. 다층 구조로 구현되는 경우에도 이방성 흡수 단편의 광학 전이 쌍극자 모멘트 또는 그 투영과 광축의 관계는 상기 기술된 바와 같이 조절될 수 있다. 또한 이방성층은 3층 이상의 다층 구조를 포함할 수도 있다.
하나의 예시에서 상기 이방성층은 두께가 10 nm 내지 500 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 300 nm일 수 있다. 이러한 두께 범위에서 이방성층이 효과적인 선택적 광의 투과 및 반사 특성을 나타낼 수 있다. 상기와 같이 이방성층이 복수의 층을 포함하는 경우, 상기 복수의 층의 각각의 두께를 합산한 수치가 상기 범위 내에 포함될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 필름은, 기재를 추가로 포함하고, 상기 이방성층이 상기 기재상에 형성되어 있을 수 있다. 도 2는 상기와 같은 형태의 필름(1)을 예시적으로 나타낸 도면이고, 기재(12)상에 이방성층(11)이 형성되어 있는 경우를 나타낸다. 하나의 예시에서 상기 광학 필름이 후술하는 바와 같이 편광자와 조합되어 반사형 편광판으로 사용되는 경우, 상기 기재는 예를 들면, 상기 편광자용 보호 필름일 수 있다.
기재로는 광학적 투명성을 가지는 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 기재로는, 예를 들면, 550 nm 파장의 광에 대한 굴절률이 1.4 이상이고, 또한 1.59 미만, 바람직하게는 1.4 내지 1.55, 보다 바람직하게는 1.45 내지 1.55의 범위 내인 기재를 사용하는 것이 편광축에 따른 선택적인 투과 및 반사 성능 측면에서 바람직할 수 있다. 하나의 예시에서 기재로는 광학적으로 투명한 플라스틱 필름 또는 시트를 사용하거나, 혹은 유리를 사용할 수 있다. 플라스틱 필름 또는 시트로는, DAC(diacetyl cellulose) 또는 TAC(triacetyl cellulose) 필름 또는 시트와 같은 셀룰로오스 필름 또는 시트; 노르보르넨 유도체 수지 필름 또는 시트 등의 COP(cyclo olefin copolymer) 필름 또는 시트; PMMA(poly(methyl methacrylate) 필름 또는 시트 등의 아크릴 필름 또는 시트; PC(polycarbonate) 필름 또는 시트; PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 필름 또는 시트 등과 같은 올레핀 필름 또는 시트; PVA(polyvinyl alcohol) 필름 또는 시트; PES(poly ether sulfone) 필름 또는 시트; PEEK(polyetheretherketone) 필름 또는 시트; PEI(polyetherimide) 필름 또는 시트; PEN(polyethylenenaphthatlate) 필름 또는 시트; PET(polyethyleneterephtalate) 필름 또는 시트 등과 같은 폴리에스테르 필름 또는 시트; PI(polyimide) 필름 또는 시트; PSF(polysulfone) 필름 또는 시트; PAR(polyarylate) 필름 또는 시트 또는 플루오르수지 필름 또는 시트 등이 예시될 수 있고, 일반적으로는 셀룰로오스 필름 또는 시트, 폴리에스테르 필름 또는 시트 또는 아크릴 필름 또는 시트 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 TAC 필름 또는 시트가 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 기재의 두께는 예를 들면 20 ㎛ 내지 150 ㎛의 범위 내에서 조절될 수 있다.
상기 광학 필름은 또한 상기 이방성층상에 형성된 하드코팅층을 추가로 포함할 수 있다. 하드코팅층은, 광학적으로 등방성을 나타내는 소재로 형성하는 것이 바람직하다. 하나의 예시에서 상기 하드코팅층은 굴절률이 1.4 이상이고, 또한 1.59 미만, 바람직하게는 1.4 내지 1.55, 보다 바람직하게는 1.45 내지 1.55의 범위 내인 것이 편광축에 따른 선택적인 투과 및 반사 성능 측면에서 바람직할 수 있다. 도 3은, 상기 필름(2)의 다른 예시로서, 도 2의 필름(1)에서 이방성층(11)의 상부에 하드코팅층(21)이 형성되어 있는 경우가 예시적으로 도시되어 있다. 또한, 도 4는, 상기 필름(3)의 다른 예시로서, 이방성층(111, 112)이 2층으로 구성되고, 하드코팅층(211, 212)이 상기 이방성층(111, 112)의 사이 및 그 상부에 형성된 경우를 예시적으로 나타낸다.
하드코팅층은, 예를 들면, 이 분야에서 공지되어 있는 소재 중에서 광학적으로 등방성을 나타낼 수 있고, 또한 상기 범위의 굴절률을 가지는 소재를 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 하드코팅층은 자외선 경화성 수지 조성물 또는 열 경화성 수지 조성물 등을 사용하여 형성할 수 있고, 구체적으로는 아크릴계 수지 조성물, 우레탄계 수지 조성물, 멜라민계 수지 조성물, 유기 실리케이트 화합물을 포함하는 조성물, 실리콘계 수지를 포함하는 조성물 또는 상기 중 2 이상을 조합한 조성물 등을 사용하여 형성할 수 있다. 상기 하드코팅층의 두께는 예를 들면, 50 nm 내지 200 nm의 범위 내에서 선택될 수 있다.
본 발명은 또한 편광자; 및 상기 기술한 이방성층, 즉 액방성 액정상을 형성할 수 있는 이색성 염료를 포함하며, 상기 이색성 염료는 이방성 흡수 단편의 광학 전이 쌍극자 모멘트와 평행한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률과 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트와 수직한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률의 차이의 절대값이 0.2 이상인 이방성층이 상기 편광자의 일면에 배치되어 있는 반사형 편광판에 관한 것이다.
상기 반사형 편광판에서 상기 이방성층에 대한 구체적인 사항은 이미 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
편광자로는 이 분야에서 공지되어 있는 통상적인 편광자가 사용될 수 있다. 예를 들어, 요오드 화합물 또는 유기 염료로 염색된 연신된 중합체막, 예를 들면, 폴리비닐알코올 필름 등이 상기 편광자로 사용될 수 있다. 이러한 편광자는, 통상적으로 투과축 및 상기 투과축에 직교하는 흡수축을 가질 수 있다. 또한, 상기 편광자의 일면 또는 양면에는, 예를 들면, TAC 시트와 같이 이 분야에서 공지되어 있는 편광자용 보호 필름이 부착되어 있을 수 있다
상기 반사형 편광판에서 상기 이방성층에 포함되는 이색성 염료의 광학 전이 쌍극자 모멘트 또는 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트의 상기 이방성층으로의 투영은 상기 편광자의 광 흡수축은 수평을 이루고 있는 것이 바람직하다.
상기 반사형 편광판은, 보호 필름을 추가로 포함할 수 있고, 상기 보호 필름은 상기 편광자와 상기 이방성층의 사이에 형성되거나, 또는 이방성층의 편광자측과는 반대측에 형성되어 있을 수 있다. 상기 보호 필름으로는, 예를 들면, 상기 광학 필름의 기재와 동일한 종류의 필름 또는 시트가 사용될 수 있다.
도 5는, 상기 반사형 편광판의 하나의 예시적인 구조로서, 상기 반사형 편광판이 보호 필름을 추가로 포함하고, 상기 편광자(41), 보호 필름(12) 및 이방성층(11)이 순차적으로 형성된 구조를 나타낸다. 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 반사형 편광판은, 상기 이방성층(11)의 상기 보호 필름(12)이 배치된 면과는 반대 면에 형성된 하드코팅층(21)을 추가로 포함할 수 있으며, 상기에서 하드코팅층(21)은, 예를 들면, 상기 광학 필름의 항목에서 기술한 것과 동일한 종류의 하드코팅층일 수 있다.
도 6은, 다른 예시적인 반사형 편광판의 구조로서, 상기 반사형 편광판이 보호 필름(12)을 추가로 포함하고, 상기 편광자(41), 상기 이방성층(11) 및 상기 보호 필름(12)이 순차적으로 배치된 구조를 나타낸다.
상기 반사평 편광판은 또한 도 7 또는 8에 나타난 바와 같은 구조를 가질 수도 있다. 도 7 또는 8은, 편광자(41)의 일면에 형성된 편광자용 보호 필름(61)에 상기 이방성층을 가지는 광학 필름이 점착제 또는 접착제(62)에 의해 부착되어 있는 경우를 나타낸다.
상기에서 광학 필름을 부착시키는 접착제 또는 점착제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 공지되어 있는 통상의 소재가 제한 없이 사용될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 반사형 편광판에 포함되는 이방성층이, 전술한 바와 같이 다층 구조로 구현되는 경우, 상기 다층 구조에서 최대 흡수 파장이 장파장인 이색성 염료를 포함하는 층이 상기 편광자측에 보다 가깝게 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 이방성층이 액방성 액정상을 형성할 수 있으며, 최대 흡수 파장이 600 nm 내지 700 nm인 제 1 이색성 염료를 포함하는 제 1 이방성층 및 액방성 액정상을 형성할 수 있으며, 최대 흡수 파장이 400 nm 내지 550 nm인 제 2 이색성 염료를 포함하는 제 2 이방성층을 포함한다면, 상기 제 1 이방성층이 제 2 이방성층에 비하여 상기 편광자에 가깝게 배치되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 상기 광학 필름 또는 상기 반사형 편광판을 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
하나의 예시에서 상기 디스플레이 장치는, 액정 디스플레이일 수 있다. 상기 액정 디스플레이(8)는, 예를 들면, 도 9에 나타난 바와 같이, 상부 및 하부에 편광판(82, 83)이 부착되어 있는 액정 패널(81); 및 상기 액정 패널(81)의 하부 편광판(83)의 하부에 형성되어 있는 광원(84)을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조에서, 예를 들어, 상기 광학 필름이 포함되는 경우, 상기 필름은 상기 하부 편광판(83)과 광원(84)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 반사형 편광판이 포함될 경우, 상기 반사형 편광판은, 상기 하부 편광판(83)을 대체하여 장치에 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 반사형 편광판의 편광자가 이방성층에 비하여 보다 액정 패널측에 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같은 배치 구조에서 상기 반사형 편광판 또는 상기 광학 필름의 이방성층은 광원(84)에서 출사되는 광의 일부, 예를 들면, 상기 상부 편광판(82)의 광 흡수축과 평행한 방향으로 편광축을 가지는 광은 투과시켜 편광자측으로 보내고, 다른 광, 예를 들면, 상기 상부 편광판(82)의 광 투과축과 평행한 방향으로 편광축을 가지는 광은 다시 광원(84)측으로 반사시킬 수 있다. 반사된 광은 재반사되어 상부로 전달될 수 있다. 또한, 반사된 광은 재반사되면서, 그 편광 특성이 변하여 다시 반사형 편광판(83)으로 입사되는 과정을 거쳐서 장치의 휘도 특성이 향상될 수 있다.
상기 디스플레이 장치의 구체적인 종류, 구조 및 구성 요소 등은 특별히 제한되지 않으며, 상기 반사형 편광판 또는 상기 광학 필름이 포함되는 한, 이분야에서 공지되어 있는 모든 내용이 적용될 수 있다.
이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
액방성 액정 조성물(코팅액)의 조제
안정한 액방성 액정상을 형성할 수 있는 이색성 염료로서, 업계에서 Direct Yellow 12로 공지되어 있는 염료의 양이온을 Na+에서 Li+로 치환한 이색성 염료를 사용하여 액방성 액정 조성물을 제조하였다. 상기 양이온이 Li+로 치환된 이색성 염료의 굴절률 이방성, 즉 상기 염료의 이방성 흡수 단편의 광학 전이 쌍극자 모멘트와 평행한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률과 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트와 수직한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률의 차이의 절대값이 최소 0.3이였다. 상기 이색성 염료의 굴절률 이방성은 약 530 nm에서 가장 높았으며, 그 수치는 약 1.8 정도였다. 상기 이색성 염료의 굴절률 이방성은, Ellipsometer를 사용하여 측정하였다. 상기 염료를 증류수에 약 1 중량%의 농도로 용해시키고, 또한 에틸렌글리콜을 소량 용해시켜서 액방성 액정 조성물을 제조하였다.
이방성층의 형성
TAC 필름(550 nm의 파장에 대한 굴절률: 약 1.48, 두께: 80 ㎛)의 일면에 상기 액방성 액정 조성물을 적절한 전단력 하에서 약 200 nm의 두께로 도포하고, 100℃에서 2분 동안 건조시켜 이방성층의 형성하였다.
반사형 편광자의 제조
상기 제조된 이방성층이 형성된 TAC 필름의 TAC 필름을 폴리비닐알코올 편광자를 부착하여 반사형 편광판을 제조하였다. 상기 부착 시에는 상기 편광자의 광 흡수축과 상기 이방성층을 형성하는 과정에서의 코팅 방향이 수평을 이루도록 배치하여 부착하였다. 그 후, 제조된 반사형 편광판을 액정 디스플레이의 액정 패널의 일측에 배치하고, 상기 장치의 휘도 특성을 평가하였다. 상기에서 반사형 편광판은 액정 패널에서 광원으로부터의 광이 입사하는 측에 배치하되, 편광자보다 이방성층이 광원측에 가깝게 위치하도록 배치하였다. 휘도 특성의 평가 결과는 도 10에 나타내었다. 상기에서 휘도 특성의 평가는 Eldim사의 EX contrast 장비를 이용하여 제조사의 매뉴얼에 따라 수행하였다. .
실시예 2.
실시예 1과 동일한 방식으로 반사형 편광판을 제조하되, 이방성층이 상부에 형성된 TAC 필름의 상기 이방성층을 상기 폴리비닐알코올 편광자에 부착하여 반사형 편광판을 제조하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 휘도 특성을 평가하여, 그 결과를 도 11에 나타내었다.
비교예 1.
이방성층을 적용하지 않고, 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 폴리비닐알코올 편광자만을 사용하여 실시예 1과 동일한 방식으로 휘도 특성을 평가하고, 그 결과를 도 12에 나타내었다.

Claims (20)

  1. 액방성 액정상을 형성할 수 있는 이색성 염료를 포함하고, 상기 이색성 염료는 이방성 흡수 단편의 광학 전이 쌍극자 모멘트와 평행한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률과 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트와 수직한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률의 차이의 절대값이 0.2 이상인 이방성층을 가지는 광학 필름.
  2. 제 1 항에 있어서, 광학 전이 쌍극자 모멘트 또는 상기 모멘트의 이방성층 평면으로의 투영은 상기 이방성층 또는 이색성 염료의 광축과 평행한 광학 필름.
  3. 제 1 항에 있어서, 광학 전이 쌍극자 모멘트가 상기 이방성층 또는 이색성 염료의 광축과 평행한 광학 필름.
  4. 제 1 항에 있어서, 이색성 염료는 최대 흡수 파장이 350 nm 내지 900 nm인 광학 필름.
  5. 제 1 항에 있어서, 이색성 염료는 분자량이 300 g/mol 내지 900 g/mol인 광학 필름.
  6. 제 1 항에 있어서, 이색성 염료는 하기 화학식 1로 표시되는 광학 필름:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2011005469-appb-I000001
    상기 화학식 1에서 Q는 염료의 발색단 시스템이고, A는 단일 결합, 탄소수 1 내지 12의 알킬렌기 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬리덴기, -SO2NH-T-, -SO2-T-, -CONH-T-, -CO-T-, -O-T-, -S-T- 또는 -NH-T-이며, 상기에서 T는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기 또는 알킬리덴기이고, R은 염 형태의 잔기이며, n은 Q에 결합된 A-R기의 수로서 1 내지 10이다.
  7. 제 6 항에 있어서, 염 형태의 잔기 R은, -SO3 -M+ 또는 -COO-M+이고, 상기에서 M+은 무기 양이온인 광학 필름.
  8. 제 1 항에 있어서, 이색성 염료는 하기 화학식 1로 표시되는 광학 필름:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2011005469-appb-I000002
    상기 화학식 2에서 -U-는 -N=N- 또는 -O-(CH2)-(CHOH)-(CH2)-O-이고, X는, 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 18의 아릴기 또는 고리 구성 원자가 6 내지 18개인 헤테로아릴기이며, R은 염 형태의 잔기이고, R1은 히드록시기, 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 탄소수 1 내지 12의 할로알킬기, 옥소기 또는 -N=N-Ph를 나타내고, 상기에서 Ph는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기로 치환되어 있거나, 또는 비치환된 페닐기이며, l 및 m은 X에 치환된 R의 수로서 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타내고, p 및 q는 X에 치환된 R1의 수로서 각각 독립적으로 0 내지 2의 수를 나타낸다.
  9. 제 1 항에 있어서, 이방성층은, 액방성 액정상을 형성할 수 있으며, 최대 흡수 파장이 600 nm 내지 700 nm인 제 1 이색성 염료를 포함하는 제 1 이방성층 및 액방성 액정상을 형성할 수 있으며, 최대 흡수 파장이 400 nm 내지 550 nm인 제 2 이색성 염료를 포함하는 제 2 이방성층을 포함하는 광학 필름.
  10. 제 1 항에 있어서, 기재를 추가로 포함하고, 이방성층이 상기 기재상에 형성되어 있는 광학 필름.
  11. 제 10 항에 있어서, 기재는 550 nm 파장의 광에 대한 굴절률이 1.4 이상하고, 또한 1.59 미만인 광학 필름.
  12. 제 1 항에 있어서, 이방성층상에 형성된 하드코팅층을 추가로 포함하는 광학 필름.
  13. 제 12 항에 있어서, 하드코팅층은 550 nm 파장의 광에 대한 굴절률이 1.4 이상이고, 또한 1.59 미만인 광학 필름.
  14. 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 배치되어 있으며, 액방성 액정상을 형성할 수 있는 이색성 염료를 포함하고, 상기 이색성 염료는 이방성 흡수 단편의 광학 전이 쌍극자 모멘트와 평행한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률과 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트와 수직한 방향으로 편광축을 가지는 가시광 영역의 광에 대한 굴절률의 차이의 절대값이 0.2 이상인 이방성층을 포함하는 반사형 편광판.
  15. 제 14 항에 있어서, 이색성 염료의 광학 전이 쌍극자 모멘트 또는 상기 모멘트의 이방성층의 평면으로의 투영과 편광자의 광 흡수축이 수평을 이루고 있는 반사형 편광판.
  16. 제 14 항에 있어서, 이방성층은, 액방성 액정상을 형성할 수 있으며, 최대 흡수 파장이 600 nm 내지 700 nm인 제 1 이색성 염료를 포함하는 제 1 이방성층 및 액방성 액정상을 형성할 수 있으며, 최대 흡수 파장이 400 nm 내지 550 nm인 제 2 이색성 염료를 포함하는 제 2 이방성층을 포함하고, 상기 제 1 이방성층이 상기 제 2 이방성층에 비하여 편광자측에 가깝게 배치되어 있는 반사형 편광판.
  17. 제 14 항에 있어서, 보호 필름을 추가로 포함하고, 편광자, 상기 보호 필름 및 이방성층이 순차로 배치된 구조를 가지는 반사형 편광판.
  18. 제 17 항에 있어서, 이방성층의 보호 필름측 면과는 반대면에 형성되어 있는 하드코팅층을 추가로 포함하는 반사형 편광판.
  19. 제 15 항에 있어서, 보호 필름을 추가로 포함하고, 편광자, 이방성층 및 상기 보호 필름이 순차로 배치된 구조를 가지는 반사형 편광판.
  20. 제 1 항에 따른 광학 필름 또는 제 15 항에 따른 반사형 편광판을 포함하는 디스플레이 장치.
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