KR100631752B1 - Optical film - Google Patents
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Abstract
액정 표시 장치를 위한 광학 필름이 개시된다. 개시된 광학 필름은, 폴리비닐, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리우레탄, 셀룰로오스, 폴리에스터이거나 이들의 공중합체인 열경화형 수지조성물 및 광학적 이방성을 갖는 화합물층을 각각 적어도 1층 이상 포함하는 필름으로서 광학적 이방성을 갖는 화합물층은 IPS 액정 모드에서 시야각 개선을 하기 위해 광축이 필름 면에 대해 10도 이하의 각도로 프리틸트를 가지며 나란하게 정렬된 형태를 취하는 것을 특징으로 하고, 폴리에스터, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 트리아세틸셀룰로오스(Tri acetyl cellulose) 중 한가지 이상으로 구성되는 투명고분자 필름 위에 형성됨을 특징으로 한다. An optical film for a liquid crystal display device is disclosed. The disclosed optical film is a film comprising at least one or more layers of a polyvinyl, polycarbonate, polymethacrylate, polyurethane, cellulose, polyester or a thermosetting resin composition which is a copolymer thereof, and a compound layer having optical anisotropy, respectively. The compound layer having the optical axis is characterized in that the optical axis has a pre-tilt at an angle of 10 degrees or less with respect to the film surface in order to improve the viewing angle in a side by side alignment, polyester, polyethylene terephthalate (PET) It is characterized in that it is formed on a transparent polymer film composed of one or more of polycarbonate, polyethersulfone, triacetyl cellulose.
광학 위상차, 광학 이방성, 고분자 필름 Optical Retardation, Optical Anisotropy, Polymer Film
Description
도 1은 종래 IPS 모드 LCD의 구성1 is a configuration of a conventional IPS mode LCD
도 2는 종래 IPS 모드 LCD의 시야각에 따른 블랙 휘도2 is a black luminance according to the viewing angle of the conventional IPS mode LCD
도 3은 본 발명의 제1 실시예 구성3 is a configuration of a first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제1 실시예를 IPS 모드 LCD에 적용한 예4 shows an example in which the first embodiment of the present invention is applied to an IPS mode LCD.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 IPS 모드 LCD의 시야각에 따른 블랙 휘도5 is a black luminance according to the viewing angle of the IPS mode LCD according to the first embodiment of the present invention
도 6은 본 발명의 제2 실시예 구성6 is a configuration of a second embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 IPS 모드 LCD의 시야각에 따른 블랙 휘도7 is black luminance according to a viewing angle of an IPS mode LCD according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
1,11 ; 광학 이방성 화합물층 1,11; Optically anisotropic compound layer
2 ; 고분자 정렬층2 ; Polymer alignment layer
3 ; 투명 고분자 필름 4 ; 백 라이트3;
5 ; 편광판 6 ; TAC 필름5;
7 ; LCD 8 ; 위상차 필름7;
본 발명은 액정 표시 장치용 광학 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LCD를 위한 위상차 필름에 관한 것이다.The present invention relates to an optical film for a liquid crystal display device, and more particularly, to a retardation film for an LCD.
최근 액정 표시 장치(liquid crystal display; LCD), 유기 발광(organic electro-luminescence) 표시 장치, 플라스마 표시 장치(plasma display panel; PDP) 등의 평면 표시 장치가 활발히 개발되고 있다.Recently, flat display devices such as liquid crystal displays (LCDs), organic electro-luminescence displays, and plasma display panels (PDPs) have been actively developed.
액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 색 필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 박막트랜지스터 액정 표시장치(TFT LCD)가 일반화되고 있다.In general, a liquid crystal display device injects a liquid crystal material between an upper substrate on which a common electrode, a color filter, and the like are formed, and a lower substrate on which a thin film transistor and a pixel electrode are formed. BACKGROUND ART A thin film transistor liquid crystal display (TFT LCD) that forms an electric field by applying a different potential to change an arrangement of liquid crystal molecules, and thereby controls light transmittance to represent an image, has been generalized.
한편 대형 LCD TV 용으로 쓰이기 위해 시야각이 넓어야 하고, 이를 위해 IPS(In Plain Switching) 액정 모드가 도입되었다. 도1은 IPS 모드의 종래 구성을 보여준다. IPS 모드에서 화소 전극과 공통 전극이 모두 하부 기판에 형성되며, 화소 전극에 전압이 인가되면 횡방향으로 전계가 형성되고 이에 따라 액정 분자도 횡방향으로 움직이게 된다. 종래 상하 기판 사이에 전계가 형성되는 TN 모드는 액정 분자가 상하 방향으로 일어서게 되어 시야각이 좁았다. IPS 모드는 액정 분자가 기판 면 상에서 횡방향으로 움직이기 때문에 시야각이 넓다. 그러나 IPS 모드도 대형 LCD TV에 사용되기에는 시야각이 충분하지 않다. 그 이유는 화소 전극에 전압이 인가되지 않을 때 블랙 상태가 되는데, 보는 각도에 따라 블랙에서 빛이 새는 현상이 생겨 콘트라스트가 나빠지기 때문이다. 비스듬히 보면 액정의 복굴절성 및 편광 필름의 TAC(Tri-acetyl-cellulose) 필름 복굴절성 때문에 편광이 선편광에서 타원편광으로 바뀌게 되고 결국 상부기판의 편광 필름을 지날 때 빛이 새게 되어 콘트라스트가 저하되게 된다. 도2는 종래 IPS 모드의 시야각 각도에 따른 블랙 상태 휘도를 보여준다.On the other hand, wide viewing angles have to be used for large LCD TVs, and IPS (In Plain Switching) liquid crystal mode has been introduced for this purpose. 1 shows a conventional configuration of the IPS mode. In the IPS mode, both the pixel electrode and the common electrode are formed on the lower substrate. When voltage is applied to the pixel electrode, an electric field is formed in the transverse direction, and thus the liquid crystal molecules move in the transverse direction. Conventionally, in the TN mode in which an electric field is formed between the upper and lower substrates, the liquid crystal molecules rise in the vertical direction and have a narrow viewing angle. The IPS mode has a wide viewing angle because liquid crystal molecules move laterally on the substrate surface. However, IPS mode also does not have enough viewing angle for large LCD TVs. The reason for this is that when the voltage is not applied to the pixel electrode, the black state occurs, and light is leaked from the black depending on the viewing angle, resulting in poor contrast. When viewed at an angle, the polarization is changed from linear polarization to elliptical polarization due to the birefringence of the liquid crystal and the tri-acetyl-cellulose (TAC) film birefringence of the polarizing film. 2 shows the black state luminance according to the viewing angle angle of the conventional IPS mode.
이러한 이유로 IPS모드LCD 표시 장치는 화상을 효과적으로 표시하기 위해서 광학적 이방성을 가지는 광학 필름을 필요로 한다. 일본 니토 옵티칼 주식회사는 필름을 2축 방향으로 연신하여 제작한 광학 위상차 필름을 사용해 왔으나 가격이 비싸고 액정의 파장 분산 특성에 맞도록 충분히 보상해 주지 못하여 색깔을 띄는 문제가 있다. 2축 방향으로 연신하는 것은 수율이 낮고 생산성이 낮은 공정이다. 연신 타입보다 더 선명한 색상, 높은 콘트라스트를 표시할 수 있는 새로운 개념의 광학 위상차 필름이 필요하다. For this reason, an IPS mode LCD display device requires an optical film having optical anisotropy in order to display an image effectively. Japan Nito Optical Co., Ltd. has used an optical retardation film made by stretching a film in the biaxial direction, but has a problem in that it is expensive and does not sufficiently compensate for the wavelength dispersion characteristic of the liquid crystal. Stretching in the biaxial direction is a process with low yield and low productivity. There is a need for a new concept of optical retardation film capable of displaying sharper colors and higher contrast than the stretch type.
일본의 캐논 주식회사는 디스코틱 액정을 일정 방향으로 정렬시켜 IPS용 광학 위상차 필름을 제작하였다. 디스코틱 액정은 분자가 둥근 기판 모양으로 되어 있어 2축 연신한 니토 옵티칼의 위상차 필름보다 보상 효과가 뛰어나다. 그러나, 디스코틱 액정이 비싸기 때문에 원가를 내리는데 한계가 있다. Canon Inc. of Japan produced optical retardation films for IPS by aligning discotic liquid crystals in a predetermined direction. Discotic liquid crystals have a round substrate shape, and have a compensating effect better than biaxially stretched Nito Optical retardation film. However, since the discotic liquid crystal is expensive, there is a limit in reducing the cost.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 저가격이면서 시야각 보상 효과가 뛰어나고 색깔을 띄지 않고 온도 범위가 넓은 IPS용 위상차 필름에 관한 것이다.종래의 발명이 저가로 제조하는데 어려움을 지니는데 비해 본 발명은 특성이 우수하면서도 제조 경비 및 수율 면에서 월등하게 우수하다.The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and relates to a retardation film for IPS that is low cost, has excellent viewing angle compensation effect, has no color, and has a wide temperature range. Compared to the present invention, the present invention is superior in terms of manufacturing cost and yield while being excellent in properties.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above technical problem,
폴리비닐, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리우레탄, 셀룰로오스, 폴리에스터이거나 이들의 공중합체인 열경화형 수지조성물을 고분자에 포함하는 물질을 광학적 이방성 물질의 정렬 혹은 고정용 재료로 사용하고 그 위에 이방성 화합물을 도포하고 경화하여, 광학적 이방성을 가진 것을 특징으로 하는 광학 필름을 제공한다. 이방성 화합물은 IPS 액정 모드에서 시야각 개선을 하기 위해 광축이 필름 면에 대해 10도 이하의 각도로 프리틸트를 가지며 나란하게 정렬된 형태를 취하는 것을 특징으로 한다. An anisotropic compound is used to align or fix an optically anisotropic material by using a material containing a thermosetting resin composition which is polyvinyl, polycarbonate, polymethacrylate, polyurethane, cellulose, polyester or a copolymer thereof in a polymer. It is applied and cured to provide an optical film characterized by having optical anisotropy. The anisotropic compound is characterized in that the optical axis takes a pre-tilt at an angle of 10 degrees or less with respect to the film plane in order to improve the viewing angle in the IPS liquid crystal mode, and is arranged side by side.
또한 광학적 이방성 물질의 정렬 혹은 고정용 재료를 위한 용매로는 에탄올, 클로로벤젠 (chlorobenzene), 아세톤(Acetone), 사이클로헥산 (Cyclohexane) 및 테트라히드로푸란(THF) 등이 사용된다. 여기에 0.520wt%의 농도로 용해시켜 투명한 베이스필름에 코팅하여 두께가 10 Å ~ 0.1㎛인 막을 형성한다. 이 막을 80℃에서 10분간 열처리 한 후 표면처리를 한다. 이 위에 광학적 이방성을 지닌 화합물을 광개시제와 함께 용매에 녹여 코팅한 다음 60℃에서 10분간 열처리 한다. 이를 수은램프를 활용하여 경화시켜 위상차 필름을 완성한다. 상기 광학적 이방성을 지닌 화합물은 광학적으로 negative uniaxial 구조를 가질 수 있다.In addition, ethanol, chlorobenzene, acetone, cyclohexane and tetrahydrofuran (THF) are used as a solvent for the alignment or fixing material of the optically anisotropic material. It is dissolved in a concentration of 0.520wt% and coated on a transparent base film to form a film having a thickness of 10 Å ~ 0.1㎛. The film is heat treated at 80 ° C. for 10 minutes and then surface treated. The optically anisotropic compound is dissolved in a solvent and coated with a photoinitiator, and then heat-treated at 60 ° C. for 10 minutes. This is cured using a mercury lamp to complete the retardation film. The optically anisotropic compound may have an optically negative uniaxial structure.
본 발명은 종래 발명이 지닌 원가 상승 문제 및 제조의 어려움 등을 완벽하게 극복할 수 있는 장점을 지닌다.The present invention has the advantage that can completely overcome the cost increase problem and manufacturing difficulties of the prior invention.
이하 본 발명의 실시예에 따른 광학 필름을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an optical film according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 필름을 개략적으로 보이는 도면이다. 도 3의 그림은 광축 중심으로 그린 것이지 분자의 실제 모양이나 광학적 특성을 나타낸 것이 아니다. 즉, 도 3에서 타원의 장축 방향이 광축이다. 도 3을 참조하면, 본 발명은 고분자 정렬 층(2);열이나 전자기파에 의해 가교 반응이 일어나며 광축이 필름 면에 대해 10도 이하의 각도로 프리틸트를 가지며 나란하게 정렬된 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 광학적 이방성 물질층(1); 폴리에스터, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 트리아세틸셀룰로오스(Tri acetyl cellulose) 중 한가지 이상으로 구성되는 투명 필름(3);을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 광학 필름을 제공한다.3 is a schematic view of an optical film according to a first embodiment of the present invention. The figure of Figure 3 is drawn at the center of the optical axis, not the actual shape or optical properties of the molecule. That is, the long axis direction of the ellipse in FIG. 3 is the optical axis. Referring to Figure 3, the present invention is characterized in that the polymer alignment layer (2); cross-linking reaction occurs by heat or electromagnetic waves, and the optical axis has a pretilt at an angle of 10 degrees or less with respect to the film surface and takes a form aligned side by side. An optically anisotropic material layer 1; And a transparent film (3) composed of at least one of polyester, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polyethersulfone, and tri acetyl cellulose. An optical film for liquid crystal display devices is provided.
상기 고분자 정렬 층(2) 고분자로 , 폴리에스터 ,폴리비닐, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리우레탄, 셀룰로오스 등을 사용하는 것이 바람직하다. It is preferable to use polyester, polyvinyl, polycarbonate, polymethacrylate, polyurethane, cellulose and the like as the polymer alignment layer (2) polymer.
상기 고분자 정렬 층(2)은 두께가 10 Å ~ 0.1㎛인 것이 바람직하다. The
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상기 고분자 정렬 층(2)의 표면처리는 파장 400nm 이하의 전자기파에 노출시키거나 가속화된 이온에 의해 이루어질 수 있다.Surface treatment of the
상기 광학적 이방성 물질층(1)은 두께가 0.1~100㎛로 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the optically anisotropic material layer 1 is 0.1-100 micrometers in thickness.
이하 본 발명의 제조 방법 실시예를 설명한다. 고분자 정렬 층(2)의 용매로는 에탄올, 클로로벤젠 (chlorobenzene), 아세톤(Acetone), 사이클로헥산 (Cyclohexane) 및 테트라히드로푸란(THF) 등이 사용된다. 여기에 0.520wt%의 농도로 용해시켜 상기 투명 필름(3)에 코팅하여 두께가 10 Å ~ 0.1㎛인 막을 형성한다. 이 막을 80℃에서 10분간 열처리 한 후 표면처리를 한다. 표면 처리는 파장이 400nm 이하인 전자기파나 가속화된 이온에 노출시킴으로 이루어진다. 이 위에 광학적 이방성을 지닌 화합물을 광개시제와 함께 용매에 녹여 코팅한 다음 60℃에서 10분간 열처리 한다. 이를 수은램프를 활용하여 경화시켜 광학적 이방성 물질층(1)을 형성함으로 필름을 완성한다. Hereinafter, the production method examples of the present invention will be described. As the solvent of the
도4는 제1실시예를 통해 제작된 IPS용 위상차 필름을 IPS LCD에 적용한 예를 보여준다. 이 경우 IPS LCD 상하 기판 사이에 충진된 액정의 프리틸트 방향과 위상차 필름의 광학적 이방성 물질층의 프리틸트 방향은 서로 180도가 되는 것이 바람직하다. IPS LCD 상하 기판 사이에 충진된 액정의 프리틸트와 위상차 필름의 광학적 이방성 물질층의 프리틸트는 상호간 차이가 5도 이하가 되는 것이 바람직하다. 도5는 도4와 같이 적용한 경우의 IPS LCD의 블랙 상태 휘도를 시야각에 따라 도시한 것이다. 도5에서 보듯이 도2의 종래의 IPS LCD에 비해 블랙 상태 휘도가 전반적으로 감소하였다. 이로써 IPS LCD의 시야각에 따른 콘트라스트가 향상된 것을 확인할 수 있다.Figure 4 shows an example of applying the retardation film for IPS produced in the first embodiment to the IPS LCD. In this case, the pretilt direction of the liquid crystal filled between the IPS LCD upper and lower substrates and the pretilt direction of the optically anisotropic material layer of the retardation film are preferably 180 degrees. It is preferable that the pretilt of the liquid crystal filled between the IPS LCD upper and lower substrates and the pretilt of the optically anisotropic material layer of the retardation film become 5 degrees or less. FIG. 5 illustrates the black state luminance of the IPS LCD in accordance with the viewing angle when applied as shown in FIG. 4. As shown in FIG. 5, the black state luminance is generally reduced compared to the conventional IPS LCD of FIG. 2. As a result, the contrast of the viewing angle of the IPS LCD is improved.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 광학 필름을 개략적으로 보이는 도면이다. 도 6의 그림은 광축 중심으로 그린 것이지 분자의 실제 모양이나 광학적 특성을 나타낸 것이 아니다. 즉, 도 6에서 타원의 장축 방향이 광축이다.6 is a schematic view of an optical film according to a second embodiment of the present invention. The figure of FIG. 6 is drawn at the center of the optical axis and does not show the actual shape or optical properties of the molecule. That is, the long axis direction of the ellipse in FIG. 6 is the optical axis.
도 6을 참조하면, 본 발명은 고분자 정렬 층(2);열이나 전자기파에 의해 가교 반응이 일어나며 광축이 필름 면에 대해 10도 이하의 각도로 나란하게 정렬된 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 첫번째 광학적 이방성 물질층(1); Referring to FIG. 6, the present invention provides a polymer alignment layer (2); a crosslinking reaction occurs by heat or electromagnetic waves, and an optical axis has a form aligned side by side at an angle of 10 degrees or less with respect to the film plane. An anisotropic material layer 1;
열이나 전자기파에 의해 가교 반응이 일어나며 광축이 필름 면에 대해 약 90도 의 각도로 나란하게 정렬된 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 두번째 광학적 이방성 물질층(11);A second optically anisotropic material layer (11), characterized in that crosslinking occurs by heat or electromagnetic waves and the optical axis is aligned side by side at an angle of about 90 degrees with respect to the film plane;
폴리에스터, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 트리아세틸셀룰로오스(Tri acetyl cellulose) 중 한가지 이상으로 구성되는 투명 필름(3);을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 광학 필름을 제공한다.And a transparent film (3) composed of at least one of polyester, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polyethersulfone, and tri acetyl cellulose. An optical film for liquid crystal display devices is provided.
도7는 도6의 위상차 필름을 적용한 경우의 IPS LCD의 블랙 상태 휘도를 시야각에 따라 도시한 것이다. 도7에서 보듯이 도2의 종래의 IPS LCD나 도5의 제1실시예에 비해 블랙 상태 휘도가 전반적으로 감소하였다.FIG. 7 illustrates the black state luminance of the IPS LCD according to the viewing angle when the retardation film of FIG. 6 is applied. As shown in FIG. 7, the black state luminance is reduced as compared with the conventional IPS LCD of FIG. 2 or the first embodiment of FIG. 5.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다. While many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.
상술한 바와 같이 본발명은 저가격이면서 보상 효과가 뛰어나고 색깔을 띄지 않고 온도 범위가 넓은 IPS용 시야각 보상 위상차 필름에 관한 것이다.우수하면서도 제조 경비 및 수율 면에서 월등한 위상차 필름을 제시한다.As described above, the present invention relates to a viewing angle compensation retardation film for IPS having a low price, excellent compensation effect, no color, and a wide temperature range. The present invention provides superior retardation film in terms of manufacturing cost and yield.
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