편광판 / 광학필름개발동향 - 특허청세미나 LG 화학정보전자소재연구소 이남정

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세아 오
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1 편광판 / 광학필름개발동향 - 특허청세미나 LG 화학정보전자소재연구소 이남정

2 목차. 서론 - LCD & 편광판. 편광판제조공정 - 박형편광판 - 접착시스템. 광학필름개발동향 - 편광자보호필름 / 위상차필름 - 필름제조방법 - 광학필름용소재. 맺음말

3 LCD & 편광판

4 LCD 제품및구조 Notebook Tablet Polarizer Glass Color Filter Liq. Crystal Glass Monitor Phone Polarizer Reflective Polarizer Prism Film Lamp Diffuser Reflective Film TV

5 LCD 구동원리 White Black Polarizer LC Cell Polarizer TN mode

6 LCD mode TN mode IPS mode VA mode TN : twisted nematic, IPS : in-plane switching, VA : vertical alignment

7 편광판구조 Protective Film (PET 보호필름 ) 표면코팅 (AG, SG, LR, AR, etc.) 편광자보호필름편광자, 편광소자편광자보호필름 / 시야각보상필름 PSA ( 점착제 ) Release Film( 이형필름 ) PSA : Pressure Sensitive Adhesive AG/SG/LR/AR : Anti-Glare/Semi-Glare/Low Reflection/Anti-Reflection

8 광시야각 (Wide viewing angle) At a particular viewing angle, phase retardation property of liquid crystals results in contrast ratio (CR) reduction, gray scale inversion, color shift, and so forth. To resolve these phenomenon, various optical films/layers are developed for different types of LC modes: e.g., Wide view layer for TN mode

9 시야각보상원리 Direction dependence of LCD Compensation by optical film compensatio n film compensation film LC cell LC cell

10 편광조절및 Retardation Retardation, R= Dn x d (nm) (Dn=n e -n o ) Light n z n e n o n x n y

11 위상차필름 Uniaxial n x > n y = n z A + plate n x = n y = n z A plate Z X-Z n x = n z > n y n x > n z > n y NRZ (Nz = 0 to 1) X Y Biaxial n z > n x > n y +B plate Isotropic material -B plate X-Y n x > n y > n z n x = n y > n z C plate C + plate n z > n x = n y

12 Mode 별필요시야각보상필름 TN mode VA mode IPS mode -C plate -B plate A plate +B plate Z plate n x = n y > n z n x > n y > n z n x > n y ~ n z n z > n x > n y n x > n z > n y +C plate -C plate Discotic LC hybrid alignment n z > n x = n y n x = n y > n z

13 편광판제조공정 - 편광판 / 편광자제조방법 - 접착시스템

14 편광판제조공정 1 전처리 2 연신 Protective Film (PET 보호필름 ) 표면코팅 (AG, SG, LR, AR, etc.) 편광자보호필름편광자, 편광소자편광자보호필름 / 시야각보상필름 PSA ( 점착제 ) Release Film( 이형필름 ) TAC/other 에칭 수세 요오드 연신 보호필름 3 코팅 / 라미 6 포장 / 출하 5 검사 4 재단 / 면취 이형필름 재단 Press

15 편광자제조방법 Iodide/Iodine Species Adsorption [Doping] (I -, I 2, I 3-, I 5-, ) Alignment of Iodide Ions Film (Kuraray, Nippon Gosei) 60um 30um 20um ~ 6 배연신 편광자두께 ~25um ~15um ~8um

편광 / 편광도 DOP (Degree of Polarization) KI I 2 KI 5 I - I 5 - KI x KI 3 100.

16 편광 / 편광도 DOP (Degree of Polarization) KI I 2 KI 5 I - I 5 - KI x KI I 3 - Well-Aligned I - I - 5 DOP (%) I 3 - Poorly-Aligned Transmittance (%)

17 초박형편광자 회사명니토덴코출원번호 출원국가한국 구조 폴리비닐알코올계수지도포층 결정성에스테르계수지기재 연신 ( 공중 / 수중 ) -Ix ( 10 μm ) 제목 청구항 편광막및편광막을포함하는광학필름적층체및그제조방법 1. 이색성물질을배향시킨폴리비닐알코올계수지로이루어지는연속웹의편광막에있어서, amorphous 상태에있는결정성에스테르계열가소성수지로이루어지는기재에제막된상기폴리비닐알코올계수지층을포함하는적층체가상기기재의상기 amorphous 상태를유지하는온도에서의공중보조연신과붕산수중연신으로이루어진 2단연신공정에서연신되는것에의해, 10μm이하의두께로된것이고, 또한, 단체투과율을 T, 편광도를 P로했을때, P>-( T ) 100 ( 단, T<42.3), 및 P 99.9 ( 단, T 42.3) 의조건을만족하는광학특성을가지도록된것을특징으로하는편광막. 2. 제 1항에있어서, 상기이색성물질이요오드, 또는요오드와유기염료의혼합물인것을특징으로하는편광막. 3. 제 1항에있어서, 상기편광막의연속웹의한쪽의면에접착제를통하여광학기능필름을접합하고, 다른쪽의면에점착제층을형성하고, 상기점착제층을통하여세퍼레이터를박리자재로적층하도록한것을특징으로하는광학기능필름적층체.

18 박형편광판니즈이유 Mobile 제품의박형화목적및 LCD 패널의휨 (bending) 현상으로인해발생하는품질이슈해결 TD MD Panel state 흡수축 상 POL 하 POL POL PSA LC Cell PSA POL MD TD LCM assembly (Contact with Top-case)

19 접착시스템의변화 저투습기재필름을편광자보호필름으로사용하기위해비수계접착 (UV 접착 ) 이필요함 q 수계접착 vs. UV 접착 수계접착 UV접착 편광자접착 기재접착 광학특성 q 필름종류별수분투과율 필름종류 WVTR (g/m 2 day) 두께 ( μm ) TAC UZ-TAC Acryl A 기타 COP 1 74 PET Curl 수축율 공정속도 점도 Low High q TAC 단면 / 양면형 TAC 수계접착제 TAC 수계접착제 수계접착제 수계접착제 TAC Non TAC q Non- TAC 형 Non-TAC UV 접착제 Acryl Film UV 접착제 UV 접착제 UV 접착제 Non-TAC COP

20 광학필름개발동향 - 편광자보호필름 / 위상차필름 - 광학필름용소재 - 광학필름제조방법

21 편광판구조 Protective Film (PET 보호필름 ) 표면코팅 (AG, SG, LR, AR, etc.) 편광자보호필름편광자, 편광소자편광자보호필름 / 시야각보상필름 PSA ( 점착제 ) Release Film( 이형필름 )

22 모드별편광판구조및적용소재 IPS Plain TAC Zero TAC LCD Cell Plain TAC Acryl LCD Cell Acryl Acryl LCD Cell Plain TAC COP LC LCD Cell Plain TAC +B -C LCD Cell Zero TAC Plain TAC Acryl Plain TAC Acryl Acryl Acryl Plain TAC Acryl Plain TAC IPS premium Plain TAC -B TAC Plain TAC B-COP Acryl -B TAC, B-COP PET -B TAC, B-COP VA LCD Cell LCD Cell LCD Cell LCD Cell -B TAC Plain TAC B-COP Plain TAC -B TAC, B-COP Acryl -B TAC, B-COP PET

23 편광판구조변화 Plain TAC (80μm) (25μm) Plain TAC (80μm) Plain TAC (60μm) Plain TAC (60μm) Plain TAC (40μm) (15μm ) Plain TAC (40μm) Plain TAC (40μm) (5~8μm ) Plain TAC (20μm) LCD Cell LCD Cell LCD Cell LCD Cell Plain TAC (80μm) Plain TAC (80μm) Plain TAC (60μm) Plain TAC (60μm) Plain TAC (40μm) Plain TAC (40μm) Plain TAC (20μm) Plain TAC (40μm) Plain TAC (80 μm ) Plain TAC (80μm) 위상차필름 Plain TAC 위상차필름 Plain TAC 위상차필름 LCD Cell LCD Cell LCD Cell 3D FPR Plain TAC Plain TAC 3D FPR Plain TAC LCD Cell LCD Cell

24 OLED Polarizer < 외관반사에의한시인성하락 > < 사분파장위상차필름 (QWP) 사용 > < 외광반사차단원리 > QWP : Quarter wave plate (λ/4 plate)

25 광학필름용주요소재 - TAC 편광자보호필름, 시야각보상필름으로가장많이적용중. (Fuji Film, Konica, 효성, SK, etc.) Triacetyl Cellulose (TAC) or Cellulose Triacetate (CTA) CAP (cellulose acetate propionate) CAB (cellulose acetate butyrate)

26 광학필름용주요소재 - COP COP (Cyclo Olefin Polymer) : 주로시야각보상필름으로적용. 내수분특성으로니즈증대 (Zeon, JSR) Zeonor (Zeon) m + n * m n * H2 * m n * 1. High thermal stability: Tg C 2. 용도 : Lenses, optical storage media, cast films and extruded products

27 광학필름용주요소재 - Acryl IPS 용 Zero 위상차필름및 plain TAC 필름대체용으로니즈증대 (LG Chem, Nitto Denko, Sumitomo) O O COOMe Lactone-PMMA COOR Me Me Me O N O COOMe COOMe Glutaimide-PMMA Me Me Me PMMA Me Maleimide-PMMA O N O COOMe O N O COOMe Me Me Anhydride-PMMA O O O COOMe Me O Me O Me O COOMe Me

28 광학필름용주요소재 - PET 편광판용보호필름 / 이형필름기재로주로적용되었으나, 편광자보호필름으로도용도확대중. (Toyobo)

29 필름 제조 방법 1 Solution casting (TAC) Belt casting : UZ-TAC (TF grade) Drum casting : UZ-TAC (TD grade)

30 필름제조방법 2 Extrusion, Melt casting & extension 방법으로제조 (COP, Acryl, PET) Resin Extruder P/F T-die Casting MD extension TD extension Trimming Knurling Winding

31 필름제조방법 3 OLED 용및 Sunglass free 용위상차필름으로경사연신방법적용

32 필름제조방법 4 IPS 시야각보상용 Z-plate (nx > nz > ny) 제조를위해연신 / 수축방법적용

33 위상차필름제조 - 1. Stretched Polymer Film +C nz > nx = ny Nz=- R zy ( nm ) Nz<0 nz > nx > ny +B Nz=-2 Nz=-1 Nz=0 -A 200 5G ATW(+B) 3G ATW(+C) Single ATW 100 nx = nz < ny Nz=0.5 nx + ny =2nz Z Stretching z y x (-) Birefringence +B / +C plate z y x Zero 0 OLED QWP Sunglass free(45) R in ( nm ) nx > nz > ny Nz=1 +A n x =n y =n z stretching n x n y n z nx = ny = nz nx > ny = nz -100 y VA2 Nz=1.5 Nz>1 z x -200 Nz=+ -C VA1 Nz=4 Nz=3 nx > ny > nz Nz=2 -B (+) Birefringence A / -B / -C plate nx = ny > nz slow axis fast axis R in =(n x -n y ) x d R th =[(n x +n y )/2-n z ) x d N z = n n x x - n - n z y N z = 1 - R zy /R in N z = 1/2 + R th /R in

34 위상차필름제조 2. Liquid Crystal Film Alignment layer coating Aligning (photo, rubbing) Liquid crystal coating // UV curing

35 FPR LCD Panel Polarizer FPR Quarter wave film Polarizer Left Eye Right Eye FPR : Film Patterned Retarder

36 위상차필름용소재 +C nz > nx = ny Nz=- R zy ( nm ) Nz<0 nz > nx > ny +B Nz=-2 Nz=-1 Nz=0 -A 200 5G ATW(+B) 3G ATW(+C) Single ATW 100 nx = nz < ny Nz=0.5 nx + ny =2nz Z Stretching z y x (-) Birefringence +B / +C plate Styrenics 변성 styrenics fumaric acid ester polyvinylcarbazole etc. z y x Zero nx = ny = nz Nz=+ 0 VA2 VA1 OLED QWP Sunglass free(45) R in ( nm ) nx > nz > ny Nz=1 nx > ny = nz Nz=1.5 Nz>1 nx > ny > nz +A -B y z x (+) Birefringence A / -B / -C plate Cellulose 계 COP 변성 PC 변성 polyester polyarylate polyimide etc. -C Nz=4 Nz=3 Nz=2 nx = ny > nz slow axis fast axis R in =(n x -n y ) x d R th =[(n x +n y )/2-n z ) x d N z = n n x x - n - n z y N z = 1 - R zy /R in N z = 1/2 + R th /R in

37 요약 LCD 용편광판은 기존 TAC 필름이주도하던시장에서 수분등외부환경변화에둔감한신규광학필름소재를채택하고 더얇은필름을추구하면서 Cost 대비 Performance 를극대화하는 방향으로제품개발이진행되고있음.

38 Q&A 감사합니다.

슬라이드 1

슬라이드 1 편광필름 - 구조 / 용도 / 기술 - 제일모직광학필름사업팀이승욱 목차 Ⅰ 전자재료동향 Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Display 소재현황 편광필름개론 편광필름제조공정 향후편광필름개발방향 Ⅰ 전자재료동향 디스플레이종류 -1 Cathode Ray Tube CRT 디스플레이 Flat Panel Display Flexible Display Micro-Display LCD OLED