KR100721884B1 - 내식성 특징부를 포함하는 광 배향 구조물, 디스플레이 장치 및 반투과기의 제조 방법 - Google Patents

내식성 특징부를 포함하는 광 배향 구조물, 디스플레이 장치 및 반투과기의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 사용하기 위한 광 배향 구조물에 관한 것이다. 광 배향 구조물은 한 면이 경사진 표면을 갖는 톱니 형성부를 포함하는 2개의 면을 갖는 프리즘식 구조 및, 톱니 형성부를 갖는 프리즘식 기판의 면 상의 금속 코팅을 갖는 광 배향 필름을 포함한다. 염 분위기 중에서 경험하게 되는 부식의 효과를 최소화시키기 위하여 광 배향 구조물 상에 내식성 특징부가 제공된다. 본 발명의 제1 실시태양에서, 광 배향 구조물은 광 배향 필름과 금속 코팅 사이에 위치하는 중간층을 포함한다. 본 발명의 제2 실시태양에서는, 광 배향 구조물 상에 주변부 중합체 코팅이 제공된다. 이러한 주변부 코팅은 레이저로 형성될 수 있다.
내식성 특징부, 광 배향 구조물, 프리즘식 구조, 반투과성 금속 코팅, 디스플레이 장치, 반투과기

Description

내식성 특징부를 포함하는 광 배향 구조물, 디스플레이 장치 및 반투과기의 제조 방법 {A Light Directing Construction Comprising Corrosion Resistant Feature, a Display Apparatus and a Method of Making a Transflector}
본 발명은 광 배향 집성장치 및 이들의 디스플레이 장치와의 사용 방법, 보다 구체적으로는 상을 눈부심 각과 상이한 각으로 향하게 하고 내식성인 광 배향 집성장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD)는 휴대용 컴퓨터, 핸드폰 및 디지털 손목시계를 포함하는 많은 상이한 타입의 전자 장치에 사용된다. 본질적으로 반사형인 LCD 군은 종종 주위 광을 관찰자를 향하게 배향시키기 위한 반사기를 포함한다. 다른 군의 LCD도 역시 장치 내의 광원으로부터의 빛이 정보를 관찰자에게 전달할 수 있도록 하기 위한 부분적으로 투과성 반사기를 종종 포함한다. 부분적으로 반사성 투과기는 일반적으로 반투과기(transflector)로 불리며, 반투과기를 포함하는 LCD는 일반적으로 반투과형으로 불린다. 반사기는 금속 또는 다른 타입의 복합 재료로 이루어질 수 있다. LCD 장치의 몇몇 예들이 1999년 4월 22일에 출원되고 발명의 명칭이 "Optical Devices Using Reflecting Polarizing Materials"인 동시계류중인 특허 출원 일련번호 제09/298,003호에 논의되어 있다.
<발명의 요약>
본 발명은 염 환경에 의해 시작되는 부식을 막는 구조를 이용하는 광 배향 구조물이다. 본 발명은 광 배향 구조물의 각종 층들 사이의 접착력의 증가에 관한 것이 아니다. 보다 구체적으로는, 본 명세서에서 발표되는 내식성 특징부는 이러한 구조물 중에서 함께 특정 타입의 부식을 초래하는 3가지 성분, 즉 염, 물 및 산화제 중의 1종 이상을 제거하는 것에 관한 것이다. 광 배향 구조물의 밀접 환경으로부터 이들 성분들 중의 1종 이상을 제거하는 것은 부식을 최소화시키고, 바람직하게는 없앤다.
광 배향 구조물은 광 배향 필름 및 광 배향 필름 상에 배치된 얇은 반투과성 금속층을 포함한다. 광 배향 필름은 UV 경화성 유기 물질로 제조된 입체적인 프리즘식 구조를 포함하고, 이 프리즘식 구조는 한 면이 경사진 표면을 갖는 톱니 형성부를 포함하는 2개의 면을 갖는다. 반투과성 금속 코팅은 프리즘식 구조의 톱니 형성부를 갖는 면 상에 배치된다.
광 배향 구조물은 추가로 광 배향 구조물이 염 환경에 노출될 때 프리즘식 구조와 금속 코팅 사이에 일어날 수 있는 임의의 부식을 최소화시키는 내식성 특징부를 포함한다. 본 발명의 한 실시태양에서는, 중간층이 광 배향 필름과 금속 코팅 사이에 위치한다. 이 중간층은 광 배향 프리즘식 구조와 얇은 금속 코팅 사이의 얇은 금속 코팅일 수 있다. 중간층 금속은 크롬, 니켈, 철, 알루미늄, 티타늄, 은, 금, 지르코늄, 백금, 이들 금속을 함유하는 합금 및 다른 금속 중의 1종 이상으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 중간층 금속은 약 2 내지 40 옹스트롬 두께의 니켈-크롬 및 니켈-크롬-철의 합금이다.
다른 실시태양에서는, 광 배향 구조물의 외부 둘레 상에 중합체 주변부 코팅이 제공되어, 구조물의 개방 연부 및 임의의 부식 개시제의 유입 지점을 실링한다. 바람직한 태양에서는, 중합체 주변부 코팅이 레이저 비임을 사용하여 제공된다. 레이저 비임은 광 배향 구조물의 최외곽 연부를 적어도 부분적으로 용융시켜, 구조물의 외부 연부를 실링하는 유동성 물질을 생성시킨다. 레이저 비임을 사용하여 동시에 광 배향 구조물을 원하는 형태 및 크기로 절단할 수 있고 연부 실링을 제공할 수 있다.
디스플레이 장치에 대한 베이스를 제공하는 프리즘식 구조는 UV 경화성 가교결합된 수지, 예를 들면 에폭시-아크릴레이트로 형성된다. 프리즘식 층의 입체적인 경사진 표면은 수평으로부터 약 1 내지 35도의 경사각을 가질 수 있다. 톱니 형성부는 약 5 마이크로미터 이상 및 약 200 마이크로미터 이하의 반복 거리를 가질 수 있다.
프리즘식 구조의 구조화 표면 상에 배치된 반투과성 금속 코팅은 은, 크롬, 니켈, 알루미늄, 티타늄, 알루미늄-티타늄 합금, 금, 지르코늄, 백금, 팔라듐, 알루미늄-크롬 합금, 로듐 또는 혼합물일 수 있다. 반투과성 금속 코팅은 바람직하게는 은이고, 대표적으로는 400 옹스트롬 미만의 두께를 갖고, 10% 이상의 가시광선 투과율을 갖는다.
광 배향 필름, 반투과성 금속 코팅 및 내식성 특징부를 포함하는 광 배향 구조물은 반투과성 금속 코팅 상에 형성된 무기 보호층을 추가로 포함할 수 있고, 이 때 무기 보호층은 대기로부터 금속 코팅으로의 분자 이동을 억제하고 반사된 및 투과된 빛의 색의 균형을 잡는다. 무기 보호층은 티타늄, 산화주석인듐, 황화아연, 산화주석, 산화인듐, 산화티타늄, 산화규소, 일산화규소 또는 불화마그네슘을 포함할 수 있다.
추가로, 광 배향 구조물은 반투과성 금속 코팅으로의 분자 이동을 억제하기 위하여 중합체 차단층 또는 중합체 보호층을 포함할 수 있다. 이 층은 가교결합된 에폭시 수지, 가교결합된 또는 직쇄 아크릴계 수지, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리비닐리덴 클로라이드 및 폴리비닐 알콜로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
편광자와 무기 보호층 사이에 감압성 접착제층이 추가로 제공될 수 있다. 무기 보호층 위에 놓여지는 감압성 접착제층은 아크릴레이트/아크릴산 접착제층일 수 있으며, 접착제 층은 광학적으로 확산성이다. 감압성 접착제층은 광학 확산체 입자를 포함할 수 있다.
임의선택적 코팅 및 특징 중의 하나를 갖는 본 발명의 광 배향 필름은 디스플레이 장치 내로 포함될 수 있다.
한 구체적인 실시태양에서, 본 발명은 제1 및 제2 표면을 갖는 프리즘식 구조를 포함하고, 제2 표면이 경사진 표면을 갖는 톱니 형성부를 포함하고, 프리즘식 구조가 할로겐화되지 않은 UV 중합성 조성물로 이루어지고, 톱니 형성부 바로 다음에 반투과성 금속 코팅이 제공되고, 반투과성 금속 코팅이 10% 이상의 가시광선 투과율을 갖고, 금속 코팅 및 프리즘식 구조 각각의 바로 다음에 내식성 특징부가 배치되고, 내식성 특징부가 가시광선의 투과와 반사 합계의 5% 미만의 감소를 제공하는 광 배향 구조물에 관한 것이다. 몇몇 실시태양에서는, 투과와 반사 합계의 감소가 2% 미만이다.
한 실시태양에서, 내식성 특징부는 프리즘식 구조와 반투과성 코팅 사이에 배치된 중간층이다. 다른 실시태양에서, 내식성 특징부는 구조물의 외면 상에 배치된 중합체 코팅이다. 이 중합체 코팅은 구조물을 레이저로 절단할 때 형성될 수 있다.
본 발명은 수반되는 도면과 함께 하기되는 본 발명의 각종 실시태양에 관한 상세한 설명을 고려함으로써 보다 완전하게 이해될 수 있다.
도 1은 광 배향 구조물의 확대 단면도이다.
도 2는 임의선택적 층들이 그 위에 배치되어 있는 광 배향 구조물이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시태양에 따른 광 배향 구조물의 확대 단면도이다.
도 4는 임의선택적 층들이 그 위에 배치되어 있는 도 3의 광 배향 구조물이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시태양에 따른 광 배향 구조물의 확대 단면도이다.
도 6은 임의선택적 층들이 그 위에 배치되어 있는 도 5의 광 배향 구조물이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시태양에 따른 광 배향 구조물을 포함시킨 디스플레이 장치의 단면도이다.
본 발명이 각종 변형 및 대체적인 형태를 받아들일 수 있지만, 이들의 세부 사항들을 도면에서 일례로서 나타내었으며, 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명을 기재한 특정 실시태양으로 제한하고자 하는 것이 아님을 알아야 한다. 오히려, 본 발명은 첨부되는 특허 청구의 범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 본질 및 영역 내에 속하는 모든 변형물, 등가물 및 대체물을 포함하는 것이다.
본 발명은 빛을 눈부심 각으로부터 벗어나게 배향시키고, 디스플레이 내의 반사성 또는 반투과성 금속 코팅의 부식을 억제하는 다양한 시스템 및 집성장치에 적용할 수 있을 것으로 생각된다. 본 발명은 반투과성 디스플레이가 필요한 적용 환경, 즉 주위 광원에 의해 또는 디스플레이 내 또는 뒤의 광원에 의해 조사될 수 있는 디스플레이에 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 본 발명이 이렇게 제한되지는 않지만, 다양한 응용 실시예의 논의를 통해 본 발명의 다양한 면들에 대하여 가장 잘 이해할 수 있다.
경사진 거울 필름 또는 광 배향 구조물(10)이 도 1에서 상세한 단면도로 나타나 있다. 광 배향 필름(10)은 프리즘식 광 배향 필름 또는 구조(20) 및 얇은 금속 코팅(30)을 갖는다. 도 2에서는, 구조물 상에 배치된 각종의 임의선택적 층들을 갖는 광 배향 구조물이 나타나 있다.
프리즘식 광 배향 필름
프리즘식 광 배향 필름(20)은 제1 표면(21) 및 대향하는 제2 표면(22)을 갖는다. 제2 표면(22)은 경사진 표면(26) 및 상승부(rise)(28)을 포함하는 톱니 형성부(24)의 프리즘식 구조를 갖는다.
최적 시각의 재배향을 달성하기 위하여, 경사진 표면(26)은 한 실시태양에서 제1 표면(21)(본 발명의 목적상 "수평" 표면으로 간주될 수 있음)으로부터 약 1도 내지 35도의 경사각 t을 갖는다. 바람직하게는, 경사진 표면은 약 3도 내지 12도의 경사각을 갖고, 가장 바람직하게는 경사각 t는 약 6-9도이게 된다. 이들 바람직한 경사각은 상기한 대표적인 관찰자 시나리오에 기준하여 결정되며, 또한 특정 LCD의 품질에 의존한다.
많은 분야에서, 톱니 형성부(24)의 반복 거리가 대표적인 관찰 거리에서 사람의 눈에 톱니 형성부가 지각되지 않을 정도로 충분히 작은 것이 바람직하다. 반복 거리는 또한 톱니 형성부의 봉우리들 사이의 수평 거리로 정의될 수도 있다. 그러나, 톱니 형성부(24)는 신뢰가능하게 형성될 수 있을 정도로는 커야 한다. 형성부가 보다 작을수록 프리즘식 층을 제조하기 위한 제조 방법이 보다 어렵다. 약 40 내지 60 cm의 대표적인 관찰 거리를 갖는 손에 쥘 만한 크기의 LCD에서, 반복 거리는 한 실시태양에서 약 5 마이크로미터 이상 내지 약 200 마이크로미터 이하의 범위이다. 보다 바람직하게는, 반복 거리는 30 마이크로미터 내지 약 80 마이크로미터 범위일 수 있다. 가장 바람직하게는, 톱니 형성부는 약 50 마이크로미터의 반복 거리를 갖는다. 그러나, 디스플레이가 훨씬 더 크고, 예를 들면 광고게시판 또는 노변 간판과 같이 보다 먼 거리에서 관찰할 때, 반복 거리는 실질적으로 더 커질 수 있다.
프리즘식 광 배향 필름(20)은 UV 경화성 또는 UV 중합성 수지 조성물, 바람직하게는 UV 중합성 에폭시-아크릴레이트의 경화 생성물이다. 광 배향 필름(20)의 제2 표면(22)은 바람직하게는 핀홀이 없고, 얇은 금속 코팅(30)의 증착을 위하여 평탄한 표면을 제공한다. 광 배향 필름(20)은 바람직하게는 매우 가시광선 투과성이고, 내스크래치성이며, 낮은 가스발생을 갖는다. 바람직하게는, 경화된 구조는 경화되었을 때 및 열 및 습도에 노출되었을 때 수축없이 톱니 형태를 보유한다.
광 배향 필름(20)을 생성시키는 UV 중합성 조성물은 일반적으로 할로겐화되지 않는데, 할로겐제가 금속 층의 부식을 야기시킬 수 있고, 따라서 조성물이 할로겐화 물질을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 몇몇 조성물에서는, 아주 작은 양의 할로겐화 물질이 조성물 중에, 예를 들면 약 1% 미만과 같은 소량으로 존재하는 계면활성제 또는 다른 첨가제의 한 성분으로서 존재할 수 있다. 할로겐화 부분을 포함하는 임의의 물질의 양은 금속 코팅(30)의 광 배향 필름(20)에 대한 접착성을 열화시키게 되는 수준으로까지 두드러져서는 안된다. 사실상, 조성물 중의 할로겐 원자 그자체의 실제량은 전체 조성물의 약 0.2 중량% 미만, 바람직하게는 약 0.15 중량% 미만, 및 가장 바람직하게는 약 0.1 중량% 미만이어야 한다. 몇몇 실시태양에서, 예를 들면 할로겐이 브롬일 때, 전체 조성물 중의 양이 약 0.1 중량% 미만, 바람직하게는 0.01 중량% 미만이어야 하고, 가장 바람직하게는 존재하지 않는다(즉, 0 중량%). 본 발명의 목적상, 약 0.2 중량% 미만의 할로겐 원자량을 갖는 UV 중합성 조성물은 할로겐화되지 않은 것으로 간주될 수 있다.
광 배향 필름(20)을 제조하기 위한 할로겐화되지 않은 UV 중합성 조성물은 비닐 단량체, 예를 들면 알킬 스티렌 단량체, 예를 들면 메틸 스티렌 및 각종 공단량체 및(또는) 올리고머를 포함한다. 한 예에서, 조성물은 알킬 스티렌(예를 들면 메틸 스티렌)을 포함하는, 비스페놀-A 에폭시 디아크릴레이트, 노볼락 에폭시 아크릴레이트, 및 비닐 단량체 각각을 포함하고, 상기 조성물은 "에폭시 아크릴레이트"로 간주된다. 조성물의 중합된 구조로의 중합을 개시하는 유리 라디칼원을 제공하기 위하여 개시제를 첨가할 수 있다.
프리즘식 구조에 사용하기 위한 바람직한 UV 중합성 에폭시 아크릴레이트 조성물의 한 예는 중량% 범위와 함께 열거되는 하기하는 성분들을 포함한다: 비스페놀-A 에폭시 디아크릴레이트(55-80%), 아크릴화 에폭시(1-10%), 메틸 스티렌(5-25%), 광개시제(0.25-5%)[예를 들면, 루시린(Lucirin) TPO] 및 플루오로계면활성제 (0.1-0.3%). 추가로, 조성물은 최대 약 5 중량%의 제2 광개시제, 예를 들면 이르가큐어(Irgacure) 184를 포함할 수 있다. 비록 이러한 바람직한 조성물 중의 플루오로계면활성제가 할로겐일지라도, 이것은 비교적 불활성이고, 단지 소량으로 존재하며, 금속 코팅이 프리즘식 층 상에 형성될 때 적어도 부분적으로 증발된다. 이들 바람직한 UV 경화성 조성물에 관한 추가의 세부적인 사항들은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되어 있는, 1999년 10월 22일에 출원된 미국 특허 출원 제09/425,270호[퐁(Fong)]에서 찾아볼 수 있다.
광 배향 필름(20)의 톱니 형성부(24)는 당 업계에 공지된 많은 상이한 방법들에 의해, 예를 들면 톱니 형성부를 갖는 성형용구와 기판 사이에 중합성 조성물을 도포하고, 조성물을 UV선 하에서 경화시킨 다음 시트를 성형용구로부터 분리시켜 제조할 수 있다. 프리즘식 구조를 형성하는 다른 방법들도 또한 공지되어 있으며, 본 발명에 이용될 수 있다. 톱니 형성부(24)의 작은 크기 때문에, 입체적인 구조의 제조 방법은 종종 "미세복제(microreplication)"로 언급된다. 입체적인 구조의 미세복제에 관한 추가적인 정보를 위해서는, 예를 들면 본 명세서에서 참고문헌으로 인용된 미국 특허 제5,183,597호[루(Lu)]를 참조할 수 있다.
미세복제된 프리즘식 구조, 즉 톱니 패턴의 한 예는 6-7도의 경사각 및 50 마이크로미터의 반복 거리를 갖고, 5-7 마이크로미터 범위의 봉우리 대 골 두께를 갖는다. 즉, 도 1을 살펴보면, 경사진 표면(26)은 제1 표면(21)에 대하여 약 6-7도의 각을 갖고, 상승부(28)는 약 5-7 마이크로미터의 높이를 갖고, 인접하는 봉우리들(29) 사이의 거리는 약 50 마이크로미터이다. 프리즘식 구조는 삼각형 부분 바로 아래의 편평한 층 부분인 톱니 형성부(24)의 바닥에 기저부 또는 "랜드부(land portion)"를 포함할 수 있다. 프리즘식 구조의 랜드부는 0 내지 3 마이크로미터 범위내일 수 있고, 프리즘식 구조를 형성하는데 사용된 방법에 의존할 수 있다. 바람직하게는, 프리즘식 구조의 랜드부는 약 0.5 마이크로미터의 두께를 갖는다.
반투과성 금속 코팅
프리즘식 광 배향 필름(20) 상에, 특히 톱니 구조(24) 상에 금속 코팅(30)이 형성된다. 문서 전체를 통해, 단어 "∼상에 형성된", "∼위에 형성된" 등은 반드시 직접 인접하는 것은 아니지만 다른 층의 상부에 형성된 층을 말하는데 사용되게 된다. 따라서, 금속 코팅(30)은 프리즘식 구조에 직접 인접하지 않을 수 있다.
금속 코팅(30)은 광 배향 필름(20)의 톱니 형성부(24) 상에 형성되고, 바람직하게는 매우 반사적이고 부분적으로 투과성이며, 금속 코팅(30)은 그의 반사적인 성질 외에 가시광선의 적어도 부분적인 투과를 가능하게 하는 것을 의미하는, 반투과성 코팅이다. 금속 코팅은 예를 들면 은, 크롬, 니켈, 알루미늄, 티타늄, 금, 지르코늄, 백금, 팔라듐, 로듐 또는 이들의 각종 합금 중의 1종 이상을 포함하는 반사층들을 형성할 수 있는 많은 상이한 물질로 이루어질 수 있다. 은이 그의 낮은 흡광성 때문에 가장 바람직한데, 이것은 은의 반사율 및 투과율의 합이 다른 물질에 비하여 높다는 것을 의미한다.
증착 또는 도금을 포함하여, 당 업계에 공지된 많은 상이한 방법들을 사용하여 프리즘식 구조 상에 금속 코팅을 형성할 수 있다. 적합한 증착 기술은 스퍼터링, 증발 플라즈마 증착 및 음극 아크 증착을 포함한다. 도금 기술, 예를 들면 전기도금 또는 용액 도금도 또한 사용될 수 있다. 반투과성 금속 코팅(30)은 약 25 옹스트롬 내지 약 300 옹스트롬의 두께를 가질 수 있고, 대표적으로는 약 300 내지 400 옹스트롬 두께이다. 바람직하게는, 금속 코팅은 비교적 균일한 두께를 갖는다.
바람직한 실시태양에서, 금속 코팅은 약 10% 이상의 가시광선 투과율을 제공하는 은 층이다. 일반적으로, 상기 금속 코팅은 약 360-400 옹스트롬 두께이다.
도 2에서는, 광 배향 구조물(10)(광 배향 필름(20) 및 얇은 금속 코팅(30)을 포함)이 광 디스플레이 장치(100) 내에 포함된다. 광 디스플레이 장치(100)은 광 배향 구조물 외에 각종 층들을 포함할 수 있고, 광 디스플레이 장치(100)은 중합체 보호층(40), 감압성 접착제층(50), 중합체 기판(60) 및 편광자(70)을 포함한다. 이들 층 각각에 대해서는 나중에 상세하게 논의될 것이다.
내식성 특징부
본 발명에 따라, 광 배향 구조물은 프리즘식 광 배향 필름(20), 얇은 금속 코팅(30) 및 내식성 특징부를 포함한다. 이러한 내식성 특징부는 주위의 대기 중의 염에 대한 구조물의 내성을 증가시키기 위하여 광 배향 구조물 상에 또는 내에 제공된다. 높은 공기전달 염 농도를 갖는 대기는 크고 광활한 공간의 염수에 근접하는 영역을 포함한다. 추가로, 특정 공업 방법은 높은 염 농도를 생성시킬 수 있다. 사람도 또한 염의 공급원으로, 예를 들면 눈물 및 땀은 낮지만 여전히 해로운 농도의 염을 포함한다.
어느 정도의 염 농도를 갖는 대기 중에서, 광 배향 구조물은 광 배향 필름(20)과 반투과성 금속 코팅(30) 사이에서 부식을 받기 쉬운 것으로 밝혀져 있다. 부식은 대표적으로는 광 배향 구조물의 외부 둘레에서 시작된다. 소량의 부식은 연부 근처에서 반점의 금속 코팅(30)의 암색화를 야기시킬 수 있다. 프리즘식 필름(20)과 얇은 금속 코팅(30) 사이에 많은 양의 부식이 일어나는 경우, 반투과성 금속 코팅이 프리즘식 구조로부터 이층되려는 경향이 있다. 몇몇 실시태양에서는, 완전한 이층이 일어날 수 있고, 금속 코팅은 그의 새롭게 산화된 상태로 본질적으로 투명하게 된다(즉, 거의 또는 전혀 암색화를 갖지 않는다). 비록 완전한 이층을 갖지 않는다 할지라도, 암색화 또는 이층은 허용될 수 없는 제품을 야기시킨다.
부식 및 결과로 발생되는 가능한 이층은 산화 종들의 얇은 금속 코팅과의 반응에 의해 야기되는 것으로 여겨진다. 염 이온의 존재는 일반적인 이온 이동성 및 전도성을 증가시킨다. 이러한 반응의 원인이 되는 산화 종은 광 배향 필름(20)과 얇은 금속 코팅(30) 사이의 계면에서 또는 층의 주변에서 포획된 산소일 수 있거나, 또는 산화 종은 광 배향 필름(20) 내에 존재할 수 있다. 특히, 이것은 모든 UV 경화성 화합물이 완전히 반응되지 않은 경우에 가능할 수 있다. 예를 들면, 아크릴레이트 에폭시 물질은 일정량의 미반응 에폭시드를 가질 수 있다.
반사성 금속 필름/프리즘식 필름 계면에서 부식이 일어나도록 하기 위해서는, 광 배향 구조물이 3가지 성분, 즉 염, 물 및 산화제의 혼합물에 노출되어야 하는 것으로 여겨진다. 이들 성분들 중 하나가 존재하지 않을 경우, 부식은 일어날 수 없다. 본 발명은 계면의 인접한 환경으로부터 이들 성분들 중 적어도 1종을 제거하는 것에 관한 것으로, 대표적으로는, 제거되는 것이 염 또는 물 또는 이들 둘 모두이다.
UV 중합성 조성물, 특히 아크릴레이트 에폭시 조성물로부터 제조된 광 배향 필름(20)을 갖는 광 배향 구조물(10)은 3개의 구성요소 모두가 존재하지 않을 때에는 이러한 레독스 반응을 일으키기가 특히 쉽지 않다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명은 이들 구성요소들 중의 적어도 1종, 대표적으로는 염에 대한 광 배향 구조물의 노출을 중지시키는 내식성 특징부를 제공한다. 임의의 내식성 특징부는 본질적으로 가시광선에 투명한 것이 바람직하다. 즉, 내식성 특징부에 의한 광 투과율 및 반사율 합의 손실은 내식성 특징부가 없는 광 배향 구조물과 비교하였을 때 바람직하게는 2% 이하, 보다 바람직하게는 1.5% 이하, 더욱 더 바람직하게는 1% 이하이다. 몇몇 실시태양에서, 광 투과율 손실은 약 0.5% 이하이다. 그러나, 몇몇 실시태양에서는, 투과율 및 반사율 합의 최대 약 5%의 손실이 허용될 수 있다.
도 3에 나타낸 본 발명의 제1 실시태양에서, 내식성 특징부, 예를 들면 중간층이 광 배향 필름과 금속 코팅 사이의 계면에 위치한다. 이 중간층(25)은 얇은 금속 코팅을 도포하기 전에 광 배향 프리즘식 구조 상에 제공된 얇은 코팅, 바람직하게는 얇은 금속 코팅이다. 도 5에 나타낸 제2 실시태양에서는, 내식성 특징부, 예를 들면 주변부 코팅(35)이 광 배향 구조물의 외부 연부(15) 상에 제공되어, 개방 연부를 실링시킨다.
도 3의 중간층(25)를 살펴보면, 중간층(25)이 프리즘식 광 배향 필름(20)과 얇은 금속 코팅(30) 사이에서 광 배향 구조물(11) 내에 배치된다. 중간층(25)는 광 배향층(20)에 대한 및 얇은 금속 코팅(30)에 대한 충분한 접착성을 갖는 임의의 물질일 수 있다. 중간층(25)용 물질의 예로는 유기 물질, 예를 들면 중합체 및 금속을 들 수 있다.
중간층(25)가 금속 중간층일 경우, 금속은 바람직하게는 크롬, 니켈, 철, 알루미늄, 티타늄, 은, 금, 하프늄, 지르코늄, 탄탈륨, 니오븀, 텅스텐, 백금, 바나듐, 몰리브데늄, 주석, 팔라듐, 로듐, 이들 금속을 함유하는 합금 및 다른 금속으로 이루어진 군 중의 1종 이상으로부터 선택된다. 선택된 중간층 물질은 일반적으로 내식성이고, 대기 중의 염 이온의 존재에 의해 영향을 받지 않는다.
한 바람직한 중간층 물질은 티타늄이다. 다른 바람직한 중간층 금속은 니켈 및 크롬의 합금[예를 들면, 미국 버지니아주 마틴스빌 소재의 씨.피. 필름즈(C.P. Films)으로부터 상업적으로 입수할 수 있는 물질인 루말로이(Lumalloy)(등록상표)], 및 니켈-크롬-철의 합금[예를 들면 역시 씨.피. 필름즈로부터 입수할 수 있는 "인코넬(Inconel) 600"]이다. 니켈 및 크롬의 다른 합금도 또한 사용될 수 있다.
금속 중간층은 플리즈마 증착 및 음극 아크 증착을 포함하는 증착, 스퍼터링, 도금 등에 의해 광 배향 필름(20) 상에 제공될 수 있다.
가시광선에 본질적으로 투명한 중간층을 제공하는 것이, 즉 광 투과율 및 반사율 합의 중간층에 의한 손실이 중간층 내의 광 배향 구조물과 비교하였을 때 바람직하게는 2% 이하, 보다 바람직하게는 1.5% 이하, 더욱 더 바람직하게는 1% 이하인 것이 유리하다. 몇몇 실시태양에서, 광 투과율 손실은 약 0.5% 이하이다. 그러나, 몇몇 실시태양에서는 예를 들면 4% 또는 5%와 같이 보다 큰 손실을 갖는 것이 허용될 수 있다.
허용되는 투과율 및 반사율 수준을 갖는 중간층(35)을 제공하기 위하여, 중간층의 두께는 바람직하게는 약 5 내지 약 50 옹스트롬이다. 그러나, 이 두께는 중간층에 사용된 물질에 의존하게 된다. 예를 들면, 티타늄으로 된 중간층은 바람직하게는 약 20 내지 40 옹스트롬의 두께를 갖고, "루말로이"로 된 중간층은 바람직하게는 약 10 내지 40 옹스트롬의 두께를 갖고, "인코넬"로 된 중간층은 약 10 내지 40 옹스트롬의 두께를 갖는다.
도 4에서는, 광 배향 구조물(11)(광 배향 필름(20), 중간층(25) 및 반투과성 금속 코팅(30)을 포함)이 광 디스플레이 장치(111) 내에 포함된다. 광 디스플레이 장치(111)은 광 배향 구조물(11) 외에 각종 층들을 포함할 수 있고, 광 디스플레이 장치(111)은 중합체 보호층(40), 감압성 접착제층(50), 중합체 기판(60) 및 편광자(70)을 포함한다. 이들 층 각각에 대해서는 나중에 상세하게 논의될 것이다.
도 5를 살펴보면, 내식성 특징부의 제2 실시태양이 나타나 있다. 광 배향 구조물(12)의 내식성 특징부는 구조물의 둘레(15) 상에 배치된 주변부 코팅(35)이다. 부식을 중지시키기 위한 한 이론은 금속 코팅/프리즘식 광 배향 필름 계면으로의 용액전달 염 이온의 이동을 중지시키는 것이고, 이것은 층의 노출된 연부 주위에 차단층을 제공함으로써 달성될 수 있다.
측면 연부 시일은 바람직하게는 광 배향 프리즘식 구조의 연부 주위에 연장되는 중합체 물질의 코팅이다. 바람직하게는, 이 코팅은 구조가 그의 바람직한 크기 및 형태로 바뀜과 동시에 또는 그 직후에 도포된다.
주변부 코팅(35)는 임의의 중합체 물질, 예를 들면 열가소성 또는 열경화성 물질일 수 있다. 물질은 UV 중합성, 수분 경화성, 열 경화성 등일 수 있다. 주변부 코팅(35)로 사용될 수 있는 물질의 예로는 에폭시 및 실리콘을 들 수 있다. 물질은 둘레(15)에 도포되었을 때 액체 또는 고체(예를 들면 분말)일 수 있다.
중합체 물질은 임의의 공지된 방법, 예를 들면 분무 코팅, 트랜스퍼 코팅, 롤 코팅, 브러쉬를 이용한 손에 의한 코팅, 분말 코팅 및 다른 상기 방법에 의해 둘레(15)에 도포될 수 있다.
바람직한 면에서, 중합체 주변부 코팅은 레이저 비임, 예를 들면 CO2 레이저 를 사용하여 제공된다. 레이저 비임은 광 배향 구조물의 최외곽 연부 및 구조물 내에 존재하는 임의의 임의선택적인 층들을 적어도 부분적으로 용융시켜, 구조물의 외부 연부를 실링시키는 유동성 물질을 생성시킨다. 레이저 비임을 사용하여 동시에 광 배향 구조물을 바람직한 크기로 절단하고 연부 실링을 제공할 수 있다. 임의의 타입의 레이저가 이 실시태양에 사용될 수 있으며, 대표적인 레이저의 예로는 50 와트 CO2 레이저 및 1000 와트 CO2 레이저를 들 수 있다.
도 6에서는, 광 배향 구조물(12)(광 배향 필름(20), 얇은 금속 코팅(30) 및 주변부 코팅(35)을 포함)가 광 디스플레이 장치(112) 내에 포함된다. 광 디스플레이 장치(112)는 광 배향 구조물(12) 외에 각종 층들을 포함할 수 있고, 광 디스플레이 장치(112)는 중합체 보호층(40), 감압성 접착제층(50), 및 중합체 기판(60)을 포함한다. 이들 층 각각에 대해서는 아래에서 상세하게 논의된다.
임의선택적 층
광 배향 필름은 임의선택적 층, 예를 들면 감압성 접착제층(50), 중합체 보호층(40), 무기 보호층(나타나있지 않음), 중합체 기판층(60) 및 편광층(70)을 포함한다. 이들 임의선택적 층들 중 몇몇을 포함시킨 실시태양에 대해서는 예를 들면 도 2, 4 및 6을 참조할 수 있다. 추가의 층, 예를 들면 무기 보호층이 광 배향 구조물 내에 존재할 수 있다. 추가로, 추가의 층, 예를 들면 릴리스 라이너, 실리콘층 등이 운송 동안 또는 디스플레이 장치 내로 포함시킨 후에 중합체 기판(60)을 보호하기 위하여 존재할 수 있다.
몇몇 경우에, 광 배향 필름이 제조된 다음에, 편광층(70)을 제공하고 구조물을 장치에 포함시키는 조립자에게 판매된다. 따라서, 광 배향 구조물은 감압성 접착제층(50) 상에 릴리스 라이너를 가진 채로 운송되게 된다.
본 발명의 한 실시태양에서, 광 배향 필름은 중합체 차단층 또는 중합체 보호층(40)을 포함한다. 중합체 보호층은 금속 코팅(30)으로의 분자 이동을 억제한다. 중합체 보호층은 하기되는 무기 보호층과 함께 사용되거나 사용되지 않을 수 있다. 중합체 보호층 또는 중합체층(40)은 가교결합된 에폭시 수지, 가교결합된 또는 직쇄 아크릴계 수지, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르, 예를 들면 바이텔(Vitel)(등록상표), 폴리에틸렌, 폴리비닐리덴 클로라이드, 및 폴리비닐 알콜로 이루어진 군으로부터 선택된다. 사용될 수 있는 가교결합된 아크릴계 수지의 한 예는 미국 펜실베니아주 19106-2399 필라델피아 인디펜던스 몰 웨스트 100 소재의 롬 앤드 하스(Rohm and Haas)에 의해 생산되는 상품명 "B48N"을 갖는다.
중합체 보호층이 무기 보호층과 함께 사용된다면, 중합체 보호층(40)은 대표적으로는 무기 보호층 상에 부착되게 된다. 중합체 보호층이 광 배향 필름 중에 무기 보호층없이 사용되는 경우, 중합체 보호층은 대표적으로는 도 2, 4 및 6의 구조물에 나타낸 바와 같이, 금속 코팅 상에 직접 부착된다.
중합체 보호층은 당 업계에 공지된 각종 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 중합체 보호층은 바람직하게는 용액 코팅되고, 이 경우 중합체 보호층(40)의 두께는 약 0.01 마이크로미터 내지 약 50 마이크로미터 범위일 수 있다. 중합체 보호층은 금속 코팅 또는 무기 보호층 상에 유순히 부착될 수 있거나, 또는 아래에 놓여지는 톱니 형성부를 평탄화시키거나 또는 부분적으로 평탄화시킬 수 있다.
중합체 보호층(40)이 평탄화 기능을 갖는 경우, 이 층의 한 면은 프리즘식 구조의 경사진 표면에 대응하는 경사진 표면을 갖고, 층(40)의 제2 면은 본질적으로 평면이다. 중합체 보호층(40)이 1개 이상의 층을 포함하는 것이 가능하다. 예를 들면, 중합체 보호층이 아래에 놓여지는 프리즘식 구조를 평탄화시키고자 할 경우, 1개 이상의 층을 포함할 수 있다. 또한, 사용되는 물질에 따라, 중합체 보호층이 적절한 차단층으로서 확실하게 기능하도록 하기 위해서는 1개 이상의 층이 바람직할 수 있다.
중합체 보호층(40)을 형성시키기 위한 한 가능한 방법은 휘발성 단량체 또는 올리고머 중합체 전구체를 증착시킨 다음, 전구체를 경화시키는 것이다. 증착은 정상적인 대기압에서 또는 진공 하에 일어날 수 있다. 경화는 열, 자외선, 또는 전자 비임 방사선 또는 플라즈마 또는 코로나 노출을 사용하여 달성될 수 있다. 상기한 순응적 증착 방법의 한 예 및 특정 물질에 관한 몇몇 예가 모두 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 동시계류중인, 발명의 명칭이 "Retroreflective Articles Having Polymer Multilayer Reflective Coatings"인 미국 특허 출원 일련번호 제09/259,100호 및 발명의 명칭이 "Method of Coating icrostructured Substrates with Polymeric Layer(s), Allowing Preservation of Surface Feature Profile"인 미국 특허 출원 일련번호 제09/259,487호에 기재되어 있다. 이들 2개의 상기한 동시계류중인 출원에 기재된 방법을 사용할 때, 대표적인 중합체 보호층 은 약 1 nm 내지 약 2 마이크로미터의 두께를 가지게 된다. 몇몇 실시태양에서, 이 방법은 용액 코팅 중에 사용된 용매가 금속 코팅 또는 디스플레이 장치의 다른 층에 유해할 수 있기 때문에, 중합체 보호층을 용액 코팅하는 것이 바람직할 수 있다. 중합체 보호층은 또한 당 업계에 공지된 바와 같이, 플라즈마 중합 또는 플라즈마 증강 화학 증착과 같은 플라즈마 방법을 사용하여 증착될 수 있다.
중합체 보호층(40)에 바람직한 한 물질은 약 10 마이크로미터의 두께를 갖는 용액 코팅된 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)이다. PMMA는 UV 차단제 및 표면변색 억제제와 같은 첨가제를 포함할 수 있다. PMMA에 대한 한 바람직한 첨가제는 은에 대한 부식 억제제인 글리콜 디머캅토아세테이트(GDA)이다. 중합체 보호층과 함께 사용될 수 있는 이들 및 다른 첨가제들은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 미국 특허 제4,307,150호 및 제4,645,714호에 논의되어 있다. 별법으로는, 중합체 보호층은 프리즘식 구조에 바람직한 물질로서 상기한 UV 경화성 가교결합된 에폭시 아크릴레이트를 포함할 수 있다.
감압성 접착제층(50)은 바람직하게는 광학적으로 확산층이다. 본 발명의 한 실시태양에서, 감압성 접착제층(50)은 아크릴레이트 아크릴산 접착제를 포함한다. 접착제는 접착제층의 확산성을 개선시키기 위하여 접착제층 전체에 걸쳐 분산된 광학 확산체 입자를 포함할 수 있다.
감압성 접착제(50)은 90/10 내지 97/3 사이의 비를 갖는 부틸 아크릴레이트/아크릴산, 90/10 내지 97/3 사이의 비를 갖는 이소옥틸 아크릴레이트/아크릴산, 또는 약 66.3/0.67/13.4/19.3의 비를 갖는 이소옥틸 아크릴레이트/아크릴산/이소보르 닐 아크릴레이트/레갈레즈(Regalrez) 6108 타입의 것일 수 있다. 접착제는 1종 이상의 비스아미드 가교결합제, 벤조일 퍼옥시드 개시제, 아지리딘 가교결합제, 염소화 가교결합제, 예를 들면 XL-330, 이르가큐어 651 가교결합제, 또는 다른 표준 아크릴계 접착제 가교결합제와 함께 사용될 수 있다. 또한, 접착제는 1종 이상의 하기하는 첨가제들을 함유할 수 있다: 벤조트리아졸, 5-아미노 벤조트리아졸, 5-부틸 벤조트리아졸, 벤조트리아졸 5-카르복실산, 옥타데실 티올, 또는 티오실란. 본 발명과 함께 사용될 수 있는 감압성 접착제의 한 예는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 PCT WO 99/21913[케이터(Kaytor) 등]에 기재되어 있다. 감압성 접착제층의 확산 품질은 바람직한 특정 확산도에 따라 접착제 내에 현탁된 확산 입자들의 농도를 변화시킴으로써 조절될 수 있다.
본 발명의 실시태양들 중의 몇몇은 중합체 기판(60)을 포함한다. 중합체 기판은 PET, 폴리에테르 술폰(PES), 폴리카보네이트, 셀룰로스 디아세테이트, 및 셀룰로스 트리아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 물질일 수 있고, 복굴절성이거나 복굴절성이 아닐 수 있다. 바람직하게는, 중합체 기판은 약 25 내지 1000 마이크로미터의 두께를 갖는다.
본 발명의 광 배향 필름 및 광 배향 구조물이 각종 디스플레이 장치에 포함될 수 있다. 도 7은 렌즈 또는 터치 스크린(114)를 포함하는 본 발명의 디스플레이(110)의 한 구체적인 실시태양의 단면을 예시한다. 렌즈 또는 터치 스크린(114)는 디스플레이의 사용자로부터 입력을 수용할 수 있거나, 또는 디스플레이에 특정 광학 품질을 제공할 수 있다. 디스플레이는 추가로 상부 편광자(122), 액정층 (124) 및 하부 편광자(126)을 포함하는 광 조절층(120)을 포함한다. 광 배향 필름(128)이 하부 편광자(126)에 부착된다. 광 배향 필름(128)은 상기한 광 배향 필름의 각종 실시태양 중의 어느 것일 수 있다. 본 발명의 광 배향 필름은 또한 단지 1개의 편광자를 포함하는 디스플레이 장치에 포함될 수 있지만, 보다 일반적으로는 액정층을 샌드위치시키는 2개의 편광자를 갖는 장치에 사용되게 된다. 광 배향 필름(128)은 상을 디스플레이(110)의 눈부심 각과는 본질적으로 상이한 바람직한 시각을 향해 돌리기 위하여 제공된다. 광 배향 필름(128)의 구조는 위에서 상세하게 논의하였다. 광 배향 필름(128)은 또한 비임 스티어링 필름 또는 경사진 거울 필름으로 언급될 수도 있다.
도 7에 나타낸 디스플레이 장치에서는, 들어오는 주위의 광선(132)을 생성시키는 주위 광원(130)이 예시된다. 이 도면에서, 광원(130)으로부터의 광선(132)이 법선으로부터 각 α로 디스플레이 장치 상에 입사된다. 법선은 디스플레이 표면에 수직인 방향이다. 입사광의 일부분은 디스플레이 장치(110)의 상부 표면에 의해 눈부심 광선(134)로 예시되는, 눈부심으로 반사되게 된다. 눈부심 광선(134)은 법선으로부터 눈부심 각 b를 갖는다. 눈부심 상은 일정 범위의 시각에 걸쳐 가시적이게 되지만, 눈부심 각 b에서 최대 밝기를 갖게 된다. 각 α는 반사의 법칙에 따라 각 b와 같다. 입사광의 다른 부분은 광 조절층(120)을 통과하게 되고, 광 배향 필름(128)에 의해 상 광선(138)로 나타내어지는, 디스플레이 정보 또는 상으로 반사되게 된다. 광 배향 필름(128)은 눈부심 각 b와는 본질적으로 상이한 법선으로부터의 각으로 디스플레이(110)으로부터 나타나게 되도록 상 광선(138)을 배향시키 도록 디자인된다. 디스플레이 상은 또한 일정 범위의 시각에 걸쳐 가시적이게 되고, "최적 시각" 주위에 집중되는 보다 좁은 범위의 시각에서 최대 밝기를 갖게 된다. 도 7에서, 최대 상 각 또는 최적 시각은 상 광선(138)에 의해 나타내어지는 바와 같이, 디스플레이에 대하여 거의 법선이다. 그 결과, 위치(144)에서의 디스플레이 장치(110)의 관찰자는 눈부심 상으로부터의 간섭없이 디스플레이 상을 분명하게 볼 수 있다. 디스플레이 장치의 추가의 예는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는, 1999년 10월 22일에 출원된 미국 특허 출원 제09/425,765호에 발표되어 있다.
본 발명은 하기하는 실시예에서 추가로 설명되고 예시될 것이다. 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 영역을 그들의 세부적인 사항들로 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 모든 부, %, 비 등은 달리 구체적으로 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
프리즘식 광 배향 필름을 하기하는 바와 같이 UV 경화성 에폭시 아크릴레이트 조성물로부터 제조하였다:
몇 시간 동안 60 ℃로 가열시킨 비스페놀-A 에폭시 디아크릴레이트[사르토머 캄파니(Sartomer Company)로부터 상품명 "CN-104" 하에 상업적으로 입수할 수 있음] 77부를 메틸 스티렌[또한 비닐 톨루엔으로도 언급됨; 모노머-폴리머 앤드 다작(Monomer-Polymer & Dajac)으로부터 상업적으로 입수할 수 있음]의 70% 메타- 및 30% 파라-이성체의 혼합물 20부와 함께 부드럽게 블렌딩하였다. 65 ℃에서 1-2 시간 동안 가온시킨, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트로 20% 희석시킨 노볼락 에폭시 트리아크릴레이트[유시비 케미칼즈 코포레이션(UCB Chemicals Corp.)으로부터 상품명 "에베크릴(Ebecryl) 3603" 하에 상업적으로 입수할 수 있음] 3.0부를 60 ℃로 유지시킨 에폭시 디아크릴레이트/에폭시 트리아크릴레이트 혼합물 내로 블렌딩시켰다. 광개시제인 디페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥시드[바스프(BASF)로부터 상품명 "루시린(등록상표) TPO" 하에 상업적으로 입수할 수 있음] 1.5부, 광개시제인 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤[시바 케미칼즈(Ciba Chemicals)로부터 상품명 "이르가큐어 184" 하에 상업적으로 입수할 수 있음] 3.0부 및 비이온계 불소화 알킬 에스테르[쓰리엠 캄파니(3M Company)로부터 상품명 "FC-430" 하에 상업적으로 입수할 수 있음] 0.3부를 첨가하는데, 그동안 계속 혼합물을 60 ℃에서 유지하였다. 혼합이 완료된 후, 온도를 55 ℃로 감소시키고, 혼합물을 15-30분 동안 부드럽게 교반시켜 코팅가능한 조성물을 제공하였다.
이 조성물을 PET 필름과 미세복제된 프리즘식 패턴을 갖는 금속 드럼 종 모형(master tool) 사이에 위치시켜 필름을 제조하였다. 프리즘식 패턴은 6도의 경사각 및 50 ㎛(마이크로미터)의 프리즘 피치를 갖는, 도 1에 나타낸 바와 같았다. 조성물을 다이에 의해 PET 필름 상에 코팅하여 PET 상에 5-7 ㎛ 두께의 코팅을 제공하였다. 종 모형을 60 ℃(140 ℉)로 가온시킨 다음 조성물이 성형용구 중의 공동을 충전시키도록 코팅된 PET 상에 압착시켰다. PET/조성물/성형용구 구조물을 600 와트/cm UV 램프 아래를 약 9.1 미터.분(30 ft/분)의 속도로 통과시켜 UV선을 PET를 통해 조성물 내로 통과시켰다. 종 모형을 PET로부터 분리시켰더니, PET는 그 위에 복제된 프리즘식 구조를 가졌다. 이어서 프리즘식 필름을 후경화 UV 램프 아래 및 어닐링 오븐을 관통하게 통과시켜 임의의 잔류 단량체를 제거하였다.
반투과성 은 층(대략 두께가 400 옹스트롬)을 프리즘식 톱니 패턴 상에 스퍼터링에 의해 증착시켰다. PMMA 중합체 보호층(대략 두께가 10 마이크로미터)을 용액으로부터 은 층에 코팅시킨 다음, 광 확산 부틸 아크릴레이트/아크릴산 접착제(대략 두께가 25 마이크로미터)를 PMMA 상에 도포하였다. 생성된 구조물은 퍼킨-엘머 람다(Perkin-Elmer Lambda) 900 분광광도계 상에서 공기 기준에 대하여 측정하였을 때, 550 nm에서 약 10%의 가시광선 투과율을 가졌다.
하기되는 염욕 시험을 위하여, 각 프리즘식 광 배향 구조물을 부틸 아크릴레이트/아크릴산 접착제로 소다-석회 나(裸)유리에 적층시켰다.
하기되는 열 및 습도 시험을 위하여, 각 프리즘식 광 배향 구조물을 부틸 아크릴레이트/아크릴산 접착제로 상업적으로 입수할 수 있는 요오드 타입의 흡수 편광자[산리쯔(Sanritz)로부터 상품명 "2-5518" 하에 상업적으로 입수할 수 있음 또는 유사물]에 적층시켰다. 이어서 소다-석회 나유리를 편광자에 적층시켰다. 시험한 샘플 구조물은 소다-석회 유리와 프리즘식 광 배향 구조물 사이에 위치하는 편광자와 함께 최외곽층으로서의 PET층을 포함하였다.
염욕 시험
염욕 시험을 위하여, 필름/유리 구조물을 가열시킨 20 중량% 염화나트륨 수용액 중에 침지시켰다. 각 시험에서 염욕의 온도를 기록하였다. 대략 매 2분마다 샘플을 프리즘식 광 배향 필름 및 반투과성 은 층 계면에서 발생되는 염 유발 열화 에 대한 어떠한 표시에 대하여 가시적으로 평가하였다. 밤동안의 시험을 위하여, 계면을 단지 시험 기간의 종료시에만 평가하였다.
열 및 습도 시험
열 및 습도 시험을 위하여, 필름/편광자/유리 구조물을 증가된 온도 및 상대습도를 갖는 습윤실 중에 넣었다. 각 시험에서 온도 및 습도를 기록하였다. 나타낸 것을 제외하고는 환경에 대한 염화나트륨 또는 다른 염의 의도적인 도입은 없었다.
필름 기판 상의 은 층의 열화가 2단계로 일어나는 것으로 관찰되었다. 초기 단계는 적층된 구조 필름의 연부에서 시작되는 어두운 또는 검은 반점들의 출현이었다. 제2 단계는 이러한 조건의 연부로부터 필름 내로의 확대이었고, 이러한 상태를 "이층"이라 불렀다.
비교예 A
비교예 A는 550 nm에서 약10%의 광 투과율을 갖는 증착된 은 층, PMMA층 및 접착제층을 갖는, 상기한 바와 같은 프리즘식 광 배향 필름이었다. 샘플을 상기한 바와 같이, 소다-석회 유리에 및 편광자에 적층시켰고, 제조된 샘플을 염욕 시험과 열 및 습도 시험을 사용하여 부식에 대하여 시험하였다.
염욕 시험
비교예 A는 75℃의 염욕 내 침지시에 3 분 이내에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면에서 연부로부터 확대되는 이층에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
제2 샘플은 50℃의 염욕 내에서 밤동안, 대략 14 시간의 노출 후에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면에서 연부로부터 확대되는 이층에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
열 및 습도 시험
제3 샘플은 70℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 240 시간 이내에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면의 연부로부터 확대되는 부식의 검은 반점의 출현(이층 실패에 대한 전단계)에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
연부에 물 중의 10% 염화나트륨 용액의 5 마이크로리터 분취액을 접종한 유사한 샘플은 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 240 시간 이내에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면에서 연부로부터 확대되는 이층에 의해 부식의 검은 반점의 출현에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
실시예 1-8은 프리즘식 광 배향 필름과 반투과성 은 층 사이에 중재하는 내산화층의 사용을 통한 염 부식에 대한 증가된 내성을 증명한다.
실시예 1
"루말로이" 합금의 5 옹스트롬 두께 코팅을 프리즘식 광 배향 필름과 은 층 사이에 증착시킨 것을 제외하고는 상기 비교예 A에서 설명된 바와 같은 광 배향 반투과성 디스플레이 필름을 제조하였다. 샘플을 상기한 바와 같이 편광자 및 소다-석회 유리에 적층시키고, 시험하였다.
염욕 시험
실시예 1은 75℃의 염욕 중에서 30 분 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 50℃의 염욕 내에서 밤동안, 대략 14 시간의 노출 후에 프리 즘식 광 배향 필름/은 계면에서 연부로부터 확대되는 이층에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
열 및 습도 시험
유사한 샘플은 70℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 240 시간 이내에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면의 연부로부터 확대되는 부식의 검은 반점의 출현(이층 실패에 대한 전단계)에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
실시예 2
"루말로이" 합금의 10 옹스트롬 코팅을 프리즘식 광 배향 필름과 은 층 사이에 증착시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서 설명된 바와 같이 실시예 2를 제조하였다.
염욕 시험
실시예 2는 75℃의 염욕 중에서 30 분 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 50℃의 염욕 내에서 밤동안, 대략 14 시간의 노출 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
열 및 습도 시험
유사한 샘플은 70℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 240 시간 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 또한 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 663 시간 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
연부에 물 중의 10% 염화나트륨 용액의 5 마이크로리터 분취액을 접종하고 노출 전에 건조시킨 유사한 샘플은 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 663 시간 이내에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면에서 연부로부터 확대되는 이층에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
실시예 3
"루말로이" 합금의 20 옹스트롬 코팅을 프리즘식 광 배향 필름과 은 층 사이에 증착시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서 설명된 바와 같이 실시예 3을 제조하였다.
염욕 시험
실시예 3은 75℃의 염욕 중에서 30 분 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 50℃의 염욕 내에서 밤동안, 대략 14 시간의 노출 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
열 및 습도 시험
유사한 샘플은 70℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 240 시간 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 또한 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 663 시간 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
실시예 4
프리즘식 광 배향 필름과 은 층 사이에 증착된 "루말로이" 합금의 40 옹스트롬 코팅을 갖는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 같이 실시예 4를 제조하였다.
염욕 시험
실시예 4는 75℃의 염욕 중에서 30 분 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 50℃의 염수욕 내에서 밤동안, 대략 14 시간의 노출 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
열 및 습도 시험
유사한 샘플은 70℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 240 시간 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 또한 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 663 시간 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
연부에 물 중의 10% 염화나트륨 용액의 5 마이크로리터 분취액을 접종하고 노출 전에 건조시킨 유사한 샘플은 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 663 시간 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
실시예 5
프리즘식 광 배향 필름과 은 층 사이에 증착된 "인코넬 600" 합금의 10 옹스트롬 코팅을 갖는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 같이 실시예 5를 제조하였다.
염욕 시험
실시예 5는 75℃의 염욕 중에서 30 분 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 50℃의 염욕 내에서 밤동안, 대략 14 시간의 노출 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
실시예 6
프리즘식 광 배향 필름과 은 층 사이에 증착된 "인코넬 600" 합금의 30 옹스트롬 코팅을 갖는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 같이 실시예 6을 제조하였다.
염욕 시험
실시예 6은 75℃의 염욕 중에서 30 분 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 50℃의 염욕 내에서 밤동안, 대략 14 시간의 노출 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
열 및 습도 시험
유사한 샘플은 또한 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 330 시간 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
실시예 7
프리즘식 광 배향 필름과 은 층 사이에 증착된 티타늄의 10 옹스트롬 코팅을 갖는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 같이 실시예 7을 제조하였다.
염욕 시험
실시예 7은 75℃의 염욕 중에서 30 분 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 50℃의 염욕 내에서 밤동안, 대략 14 시간의 노출 후에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면에서 연부로부터 확대되는 이층에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
열 및 습도 시험
유사한 샘플은 70℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 240 시간 이내에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면의 연부로부터 확대되는 부식의 출현에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
실시예 8
프리즘식 광 배향 필름과 은 층 사이에 증착된 티타늄의 40 옹스트롬 코팅을 갖는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 같이 실시예 8을 제조하였다.
염욕 시험
실시예 8은 75℃의 염욕 중에서 30 분 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 50℃의 염욕 내에서 밤동안, 대략 14 시간의 노출 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
열 및 습도 시험
유사한 샘플은 70℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 240 시간 이내에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면의 연부로부터 확대되는 부식의 출현에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
연부에 물 중의 10% 염화나트륨 용액의 5 마이크로리터 분취액을 접종하고 노출 전에 건조시킨 유사한 샘플은 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 240 시간 이내에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면에서 연부로부터 확대되는 부식의 출현에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
비교예 B
비교예 B는 비교예 A와 동일한 방식으로 제조하였다. 비교예 B의 샘플을 대 량 생산에 적합한 길로틴 커터(guillotine cutter)와 같은 기계식 전단 커터를 사용하여 크기(∼1" x 1½")로 변환시켰다. 절단 동안에 릴리스 라이너가 부틸 아크릴레이트/아크릴산 접착제 상에 존재하였다. 절단된 후에, 샘플을 소다-석회 유리 및 편광자에 적층시켰다.
염욕 시험
비교예 B는 75℃의 염욕 내 침지시에 3 분 이내에 에폭시 아크릴레이트/은 계면에서 연부로부터 확대되는 이층에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
유사한 샘플은 50℃의 염욕 내에서 밤동안, 대략 14 시간의 노출 후에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면에서 연부로부터 확대되는 이층에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
열 및 습도 시험
유사한 샘플은 70℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 240 시간 이내에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면의 연부로부터 확대되는 부식의 검은 반점의 출현(이층 실패에 대한 전단계)에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
연부에 물 중의 10% 염화나트륨 용액의 5 마이크로리터 분취액을 접종한 유사한 샘플은 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 240 시간 이내에 에폭시 아크릴레이트/은 계면에서 표시한 연부로부터 확대되는 이층에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
실시예 9-11은 필름의 레이저 트리밍에 의해 유발되는 연부 시일의 사용을 통한 염 부식에 대한 증가된 내성을 증명한다.
실시예 9
실시예 9를 100 와트 CO2 레이저로 일정 크기로 절단한 것을 제외하고는 비교예 B에서와 같이 실시예 9를 제조하였다. 레이저를 100% 사용율로 500 W에서, 10 kHz의 주파수에서 및 1,6 미터/초의 절단 속도로 작동시켰다. 레이저를 이용한 절단 동안, 레이저가 은 층 전에 접착제를 통과하도록 샘플을 배향하였다.
염욕 시험
실시예 9는 75℃의 염욕 중에서 17 분 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 50℃의 염욕 내에서 밤동안, 대략 14 시간의 노출 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
열 및 습도 시험
유사한 샘플은 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 331 시간 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
연부에 물 중의 10% 염화나트륨 용액의 5 마이크로리터 분취액을 접종한 유사한 샘플은 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 331 시간 이내에, 접종 영역에서는 변하지 않은 채로 견뎌냈지만, 다른 영역에서는 프리즘식 광 배향 필름/은 계면에서 연부로부터 확대되는 이층에 의한 부식의 검은 반점의 출현에 의해 실패를 경험하였다.
실시예 10
실시예 10을 레이저가 접착제 전에 은 층을 통과하도록 절단한 것을 제외하 고는 실시예 9와 유사하게 실시예 10을 제조하였다.
염욕 시험
실시예 10은 75℃의 염욕 중에서 17 분 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 50℃의 염욕 내에서 밤동안, 대략 14 시간의 노출 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
열 및 습도 시험
유사한 샘플은 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 331 시간 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
연부에 물 중의 10% 염화나트륨 용액의 5 마이크로리터 분취액을 접종한 유사한 샘플은 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 331 시간 이내에, 염 접종 영역에서 프리즘식 광 배향 필름/은 계면에서 연부로부터 확대되는 이층에 의한 부식의 검은 반점의 출현에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
실시예 11
절단 파라미터들을 접착제 상의 릴리스 라이너를 절단하지 않도록 선택한 것을 제외하고는, 실시예 10과 유사하게 레이저가 접착제 전에 은 층을 침투하도록 실시예 11을 제조하였다.
염욕 시험
실시예 11은 75℃의 염욕 중에서 17 분 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
유사한 샘플은 50℃의 염욕 내에서 밤동안, 대략 14 시간의 노출 후에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면에서 연부로부터 확대되는 이층에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
열 및 습도 시험
유사한 샘플은 70℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 240 시간 후에 변하지 않은 채로 견뎌냈다.
연부에 물 중의 10% 염화나트륨 용액의 5 마이크로리터 분취액을 접종한 유사한 샘플은 65℃/95% 상대습도 환경에 대한 노출시 331 시간 이내에 프리즘식 광 배향 필름/은 계면에서 표시한 연부로부터 확대되는 이층에 의해 시험을 통과하지 못하였다.
본 발명은 상기한 특정 예들로 제한되는 것으로 간주되어서는 안되고, 오히려 첨부된 특허청구의 범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 모든 면들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각종 변형, 등가적인 방법, 뿐만 아니라 본 발명이 적용될 수 있는 수많은 구조는 본 명세서를 살펴볼 때 당 업계의 통상의 숙련인에게 쉽게 드러날 것이다. 특허 청구의 범위는 이러한 변형 및 장치들을 모두 포함하고자 한다.

Claims (29)

  1. (a) 제1 표면 및, 경사진 표면을 갖는 톱니 형성부를 포함하는 제2 표면을 갖는, 할로겐화되지 않은 UV 중합성 조성물로 형성된 프리즘식 구조;
    (b) 10% 이상의 가시광선 투과율을 갖는, 톱니 형성부 바로 다음에 제공된 반투과성 금속 코팅; 및
    (c) 가시광선의 투과율과 반사율의 합을 5% 미만으로 감소시키는, 반투과성 금속 코팅과 프리즘식 구조 사이의 내식성 특징부
    를 포함하는 광 배향 구조물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. (a) 광 조절층;
    (b) 편광자;
    (c) (i) 중합체 기판;
    (ii) 제1 표면 및, 경사진 표면을 갖는 톱니 형성부를 포함하는 제2 표면을 갖는, 할로겐화되지 않은 UV 중합성 조성물로 형성된 프리즘식 구조;
    (iii) 10% 이상의 가시광선 투과율을 갖는, 톱니 형성부를 갖는 프리즘식 기판 면 상의 반투과성 은 코팅;
    (iv) 가시광선의 투과율과 반사율의 합을 5% 미만으로 감소시키는, 은 층과 톱니 형성부 사이에 배치된 내식성을 갖는 금속 중간층;
    (v) 은 층 위에 형성된 폴리메틸 메타크릴레이트로 된 중합체 보호층; 및
    (vi) 편광자에 부착된, 중합체 보호층 위에 형성된 확산성 접착제층
    을 포함하는 광 배향 필름
    을 포함하는 디스플레이 장치.
  27. (a) (i) 다수개의 공동을 그안에 갖는 성형용구를 제공하는 단계;
    (ii) 공동을 할로겐화되지 않은 UV 중합성 조성물을 포함하는 조성물로 충전시키는 단계;
    (iii) UV원으로 UV 경화성 물질의 중합을 개시하는 단계;
    (iv) 조성물을 중합시켜 구조를 제공하는 단계; 및
    (v) 제1 표면 및, 다수개의 톱니 구조물을 그위에 갖는 제2 표면을 갖는 구조를 성형용구로부터 꺼내는 단계
    에 의해 프리즘식 광 배향 필름을 제공하는 단계;
    (b) 금속을 포함하는 중간 코팅층을 제2 표면 상에 도포하는 단계; 및
    (c) 10% 이상의 가시광선 투과율을 갖는 반투과성 은 코팅을 중간 코팅층 상에 도포하는 단계
    를 포함하는 반투과기(transflector)의 제조 방법.
  28. 삭제
  29. 삭제
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