KR100961117B1 - Reflecttive plarizer, backlight unit and liquid crystal display including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정 디스플레이에 사용되는 박막형 콜레스테릭 반사편광자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반사편광자를 박막화하여 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이의 시야각에 따른 색상왜곡 현상을 억제하는 동시에 슬림화를 도모할 수 있는 박막형 콜레스테릭 반사편광자에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film type cholesteric reflective polarizer used in a liquid crystal display, and more particularly, to a thin film type that can reduce the color distortion caused by the viewing angle of the backlight unit and the liquid crystal display by thinning the reflective polarizer and at the same time, slimming. Cholesteric reflective polarizer.
일반적으로, 액정 디스플레이는 투명 전극을 형성한 유리기판 사이에 액정을 주입하고, 상기 유리기판의 전후면에 편광자를 배치한 구조를 갖는다. 이러한 액정 디스플레이에 이용되는 편광자는 폴리비닐 알코올 필름에 요오드 또는 2색성 염료 등을 흡착시키고, 이것을 일정 방향으로 연신시키는 과정을 통해 제조된다.In general, a liquid crystal display has a structure in which a liquid crystal is injected between glass substrates on which transparent electrodes are formed, and polarizers are disposed on front and rear surfaces of the glass substrate. The polarizer used in such a liquid crystal display is manufactured by adsorbing iodine or dichroic dye on a polyvinyl alcohol film and stretching it in a predetermined direction.
그러나, 상기와 같이 제조된 편광자는 어느 한 방향으로 진동하는 빛을 흡수하고, 다른 방향으로 진동하는 빛만을 통과시켜서 직선편광을 만들기 때문에, 편광자의 효율은 이론적으로 50%를 초과할 수 없으며, 이러한 편광자의 작용은 액정 디스플레이의 효율을 저하시키는 가장 큰 문제점으로 대두되고 있다.However, since the polarizer manufactured as described above absorbs light vibrating in one direction and passes only light vibrating in another direction to make linearly polarized light, the efficiency of the polarizer cannot theoretically exceed 50%. The action of the polarizer is emerging as the biggest problem to lower the efficiency of the liquid crystal display.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 원편광 분리 기능을 갖는 콜레스테릭 액정을 반사편광자로 이용하는 기술이 개시되고 있다. 상기 콜레스테릭 액정은 액정의 나선 회전 방향과 원편광 방향이 일치하고 파장이 액정의 나선 피치와 같은 원편광의 빛만을 반사하는 이른바 선택 반사의 특성이 있으며, 콜레스테릭 반사편광자는 이같은 선택 반사의 특성을 이용하여, 일정한 파장 대역의 자연광 중 특정한 원편광만을 분리 및 투과하고 나머지를 반사하여 재이용함으로써 액정 디스플레이의 고효율을 도모하게 된다. 그리고 상기 콜레스테릭 액정을 투과한 원편광은 λ/4 파장판을 통과함으로써 직선편광으로 변환되고, 이같이 변환된 직선편광의 방향을 흡수형 편광막의 투과 방향과 일치시킴으로써 고투과율의 액정 디스플레이를 얻을 수 있다. 즉, 콜레스테릭 액정과 λ/4 파장판을 조합하여 반사편광자로 이용하면 이론적으로 빛의 손실이 없기 때문에, 50%의 빛을 흡수하는 종래의 편광자에 비해 두 배의 휘도 향상을 기대할 수 있는 것이다.In order to solve such a problem, the technique which uses the cholesteric liquid crystal which has a circular polarization separation function as a reflection polarizer is disclosed. The cholesteric liquid crystal has a characteristic of so-called selective reflection in which the helical rotation direction and the circular polarization direction of the liquid crystal coincide, and the wavelength reflects only the light of circular polarization such as the spiral pitch of the liquid crystal, and the cholesteric reflective polarizer has such selective reflection By using the characteristic of the liquid crystal display, high efficiency of the liquid crystal display can be achieved by separating and transmitting only specific circularly polarized light among natural light having a certain wavelength band and reflecting and reusing the rest. The circularly polarized light transmitted through the cholesteric liquid crystal is converted into linearly polarized light by passing through the λ / 4 waveplate, and the liquid crystal display having high transmittance is obtained by matching the direction of the converted linearly polarized light with the transmission direction of the absorption polarizing film. Can be. In other words, when the cholesteric liquid crystal and the λ / 4 wave plate are used as a reflective polarizer, there is no loss of light in theory, so the luminance improvement can be expected to be twice that of the conventional polarizer which absorbs 50% of light. will be.
첨부된 도 1은 상술한 반사편광자가 구비된 액정 디스플레이의 단면도로서, 상기 액정 디스플레이는 백라이트 유닛(10)와 액정패널 유닛(20)으로 대별된다.1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display equipped with the above-described reflective polarizer, which is roughly divided into a
그리고 상기 백라이트 유닛(10)는 광원(11)으로부터 입사된 광을 확산하여 출사시키는 도광판(12) 및 확산판(14), 확산판(14)로부터 입사된 광을 집광시켜 출사시키는 프리즘시트(15), 프리즘시트(15)로부터 입사된 광을 선택적으로 반사시키도록 콜레스테릭 액정으로 이루어진 반사편광필름(16a) 및 이 반사편광필름(16a)을 투과한 원편광을 선편광으로 전환시키는 위상지연판(16b)으로 구성된 반사편광자(16)를 포함한다.The
또한, 액정패널 유닛(20)은 액정(21)과, 액정(21)의 전면 및 후면에 구비된 전면 편광막(22) 및 후면 편광막(23)으로 구성된다.In addition, the liquid
도 1 중 미설명부호 13은 반사판을, 17은 보상필름을, 24는 흡수형 편광막을 나타낸 것이다.In FIG. 1,
여기서, 상기 반사편광필름(16a)은 Red, Green, Blue 파장대역의 랜덤편광을 선택적으로 반사시키도록 상이한 피치를 갖는 복수개의 콜레스테릭 액정층이 다단으로 적층되는 구조를 이룬다. 그리고 각각의 콜레스테릭 액정층은 배향특성과 반사 효율 등을 고려하여 적어도 3㎛ 이상의 두께로 이루어진다고 알려져 있다.Here, the reflective polarizing
그러나, 상기와 같이 해당 파장대역의 콜레스테릭 액정층으로 투과된 광은, 다른 파장대역의 광을 선택적으로 반사시키도록 다른 피치를 갖는 콜레스테릭 액정층으로 입사되면서 위상지연이 발생되어, 각 층을 통과할 때 원편광이 아닌 상이한 타원율을 갖는 타원편광으로 출사되며, 이같은 타원율은 광의 입사각에 비례하여 커지므로 액정 디스플레이에서 정면 시야각 뿐만 아니라 측면 시야각에 대한 컬러 시프트를 발생시키는 문제점으로 작용하게 된다.However, as described above, the light transmitted through the cholesteric liquid crystal layer of the corresponding wavelength band is incident on the cholesteric liquid crystal layer having a different pitch so as to selectively reflect the light of the other wavelength band, and thus phase delay occurs. When passing through the layer, it is emitted as an elliptical polarization having a different ellipticity instead of circularly polarized light. Since the ellipticity increases in proportion to the incident angle of light, it causes a problem of generating color shifts not only for the front viewing angle but also for the side viewing angle in the liquid crystal display. .
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 반사편광자(16)와 흡수형편광막(24) 사이에는 보상필름(17)이 개재되어 액정에 의해 발생된 이른바 위상차를 보상하게 된다. 좀 더 부연하면, 상기 콜레스테릭 액정층의 분자는 전체적으로 나선구조이므로 광의 입사각이 커지게 되면 일방향의 굴절률이 증가하여 복굴절이 강하게 나타나고, 이에 따라 콜레스테릭 액정층을 투과한 직선편광은 위상차를 일으켜 타원편광으로 전환되므로, 광의 일부가 흡수되면서 휘도(Brightness) 저하 및 컬러 시프 트가 발생되어 색상이 변하게 되는 것이다. 따라서, 보상필름은 콜레스테릭 액정층에서 발생된 위상차를 보상하여 휘도 및 컬러 시프트의 발생을 낮추게 된다.In order to solve the above problems, a
하지만 상기 보상필름의 사용은 백라이트 유닛, 더 나아가 액정 디스플레이의 슬림화를 도모할 수 없게 된다.However, the use of the compensation film is not able to achieve a slimming of the backlight unit and even the liquid crystal display.
아울러, 종래의 콜레스테릭 액정층의 상부에 적층되는 위상지연판(17)은 수직 또는 경사지게 입사되는 원편광을 직선편광으로 전환시키지만, 반사편광필름(16a)을 투과한 광이 원편광이 아닌 타원편광인 경우 완전한 직선편광으로 전환시키지 못함에 따라, 상기 액정 디스플레이에 구비된 흡수형 편광막(24)에서 광 손실로 인한 휘도 하락 및 측면 시야각에 대한 컬러 시프트의 발생으로 이어지는 문제점이 있었다.In addition, the
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 반사편광자의 박막화를 통해 위상지연의 발생을 낮추면서 휘도 하락 및 측면 시야각에 대한 컬러시프트의 발생을 감소시킬 수 있는 박막형 콜레스테릭 반사편광자를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to reduce the occurrence of phase delay through the thinning of the reflective polarizer while reducing the occurrence of color shift with respect to the luminance drop and side viewing angle To provide a thin film cholesteric reflective polarizer.
또한, 본 발명은 상기와 같은 박막형 콜레스테릭 반사편광자의 사용을 통해 보상필름을 생략하여 슬림한 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이를 제공하는 데 있다.In addition, the present invention is to provide a slim backlight unit and a liquid crystal display by omitting the compensation film through the use of the thin-film cholesteric reflective polarizer as described above.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 입사된 가시광선 중 Red·Green·Blue 파장대역을 이루는 각각의 랜덤편광을 선택적으로 투과·반사시키도록 상이한 피치를 갖는 복수개의 콜레스테릭 액정층이 적층된 반사편광필름과, 상기 반사편광필름으로 투과된 원편광을 선편광으로 전환시키는 위상지연판을 포함하되, 상기 각각의 콜레스테릭 액정층의 적층된 총 두께는 6.3㎛를 초과하지 않도록 형성하는 것이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of cholesteric liquid crystal layers having different pitches so as to selectively transmit and reflect respective random polarizations of the red, green, and blue wavelength bands of the incident visible light. A reflective polarizing film and a phase delay plate for converting the circularly polarized light transmitted by the reflective polarizing film into linearly polarized light, wherein the total thickness of each of the cholesteric liquid crystal layers is formed so as not to exceed 6.3 μm.
여기서, 상기 반사편광필름은, 상기 Blue 파장대역을 이루는 랜덤편광을 선택적으로 투과·반사시키는 제1 콜레스테릭 액정층과, 상기 Green 파장대역을 이루는 랜덤편광을 선택적으로 투과·반사시키는 제2 콜레스테릭 액정층과, 상기 Red 파장대역을 이루는 랜덤편광을 선택적으로 투과·반사시키는 제3 콜레스테릭 액정 층으로 구성된다.The reflective polarizing film may include a first cholesteric liquid crystal layer selectively transmitting and reflecting random polarized light forming the blue wavelength band, and a second collet selectively transmitting and reflecting random polarized light forming the green wavelength band. And a third cholesteric liquid crystal layer for selectively transmitting and reflecting the random polarization constituting the red wavelength band.
이때, 상기 제1 콜레스테릭 액정층은 0.9~2.1㎛의 두께로, 상기 제2 콜레스테릭 액정층은 1.2~2.1㎛의 두께로, 상기 제3 콜레스테릭 액정층은 1.2~2.1㎛의 두께로 이루어지는 것이 바람직하다.In this case, the first cholesteric liquid crystal layer has a thickness of 0.9-2.1 μm, the second cholesteric liquid crystal layer has a thickness of 1.2-2.1 μm, and the third cholesteric liquid crystal layer has a thickness of 1.2-2.1 μm. It is preferable to consist of thickness.
선택적으로 상기 반사편광필름은, 입사된 가시광선 중 적어도 어느 한 파장대역을 이루는 랜덤편광을 선택적으로 투과·반사시키는 상부 콜레스테릭 액정층(162d)과, 입사된 가시광선 중 나머지 파장대역을 이루는 랜덤편광을 선택적으로 투과·반사시키는 하부 콜레스테릭 액정층으로 구성되며, 이때 각각의 콜레스테릭 액정층은 0.30을 초과하지 않는 0.16의 복굴절률로 이루어지는 것이 바람직하다.Optionally, the reflective polarizing film comprises an upper cholesteric
상기와 같은 수단으로 구현된 본 발명에 따르면, 해당 파장대역을 투과·반사시키는 각각의 콜레스테릭 액정층을 박막화하여, 위상지연의 발생을 낮춤에 따라 보상필름 없이도 시야각에 의한 컬러 시프트의 발생을 현저히 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 더 나아가 백라이트 유닛 및 액정디스플레이의 슬림화를 도모할 수 있는 매우 유용한 발명이다.According to the present invention implemented by the above means, by thinning each of the cholesteric liquid crystal layer that transmits and reflects the wavelength band, the generation of color shift by the viewing angle without compensation film as the occurrence of phase delay is reduced Not only can it be significantly lowered, but also it is a very useful invention that can achieve slimming of the backlight unit and the liquid crystal display.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
본 발명의 박막형 콜레스테릭 반사편광자(160)는, 입사광 중 일방향의 원편 광은 투과시키면서 타방향의 원편광은 반사시키도록 복수개의 콜레스테릭 액정층(162a)(162b)(162c)이 적층된 반사편광필름(162)과, 이 반사편광필름(162)으로 투과된 원편광을 선편광으로 전환시키는 위상지연판(164)으로 구성된다.In the thin film type cholesteric
반사편광필름(162)은 입사광 중 일방향의 원편광은 그대로 투과시키면서 타방향의 원편광은 반사시키는 것으로서, 이러한 반사편광필름(162)은 매우 얇은 분자층이 전체적으로 나선형의 구조를 이루는 콜레스테릭 액정으로 구현된다.The reflective polarizing
즉, 콜레스테릭 액정은 액정의 나선 피치의 길이에 따라 랜덤편광의 투과·반사시키는 파장대역이 결정되므로, 상기 반사편광필름(162)은 일방향의 원편광(예컨대, 우원편광)은 투과시키면서 타방향의 원편광(예컨대, 좌원편광)은 반사시키도록 상이한 피치로 이루어진 복수개의 콜레스테릭 액정층(162a)(162b)(162c)이 접착수지에 의해 다단으로 적층되는 것이다.That is, since the cholesteric liquid crystal has a wavelength band for transmitting and reflecting random polarized light according to the length of the helical pitch of the liquid crystal, the reflective polarizing
좀 더 부연하면, 반사편광필름(162)은 가시광선 중 Blue 파장대역의 랜덤편광을 선택적으로 투과·반사시키는 제1 콜레스테릭 액정층(162a)과, Green 파장대역의 랜덤편광을 선택적으로 투과·반사시키는 제2 콜레스테릭 액정층(162b)과, Red 파장대역의 랜덤편광을 선택적으로 투과·반사시키는 제3 콜레스테릭 액정층(162c)으로 구성되며, 각각의 콜레스테릭 액정층(162a)(162b)(162c)은 0.16~0.3의 복굴절률, 보다 바람직하게는 0.17~0.22의 복굴절률로 이루어진다.More specifically, the reflective polarizing
이때, 제1 콜레스테릭 액정층(162a)은 0.9~2.1㎛의 두께로 이루어지고, 제2·제3 콜레스테릭 액정층(162a)(162b)(162c)은 1.2~2.1㎛의 두께로 이루어지며, 각 각의 콜레스테릭 액정층(162a)(162b)(162c)이 적층된 반사편광필름(162)의 총 두께는 2.7~6.3㎛로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 각각의 콜레스테릭 액정층(162a)(162b)(162c)의 적층 순서는 제한하지 않는다.In this case, the first cholesteric
그리고 복굴절률이 큰 콜레스테릭 액정을 사용하면 입사광에 대한 커버대역이 넓어지게 된다. 즉, 콜레스테릭 액정의 파장대역 폭은 아래의 수학식 1로부터 알 수 있듯이 ‘ne-no’값(이하에서는 ‘복굴절률’이라 함)을 크게 하면 파장대역 폭이 확대되는 것이다.In addition, when a cholesteric liquid crystal having a large birefringence is used, a cover band for incident light is widened. That is, as can be seen from Equation 1 below, the wavelength band width of the cholesteric liquid crystal is increased by increasing the 'n e -n o ' value (hereinafter referred to as 'birefringence').
※ (주) ne : 정상굴절률, no : 이상굴절률, λ : 중심파장※ n e : Normal refractive index, n o : Abnormal refractive index, λ: Center wavelength
또한, 콜레스테릭 액정은 액정의 나선 피치의 길이에 따라 광을 투과 및 반사시키는 파장대역이 정해지며, 이에 따라 가시광선의 모든 영역을 투과 및 반사시키기 위해서는 여러 피치를 포함해야한다. 즉, 선택 파장영역의 투과 및 반사율을 고려하면 적어도 피치가 세 층 이상으로 형성되어야 하는 것이다. 예컨대, 콜레스테릭 액정의 평균굴절률{(ne+no)/2}이 0.15이고 피치(p)가 300nm일 때, 투과 및 반사 대역의 중심파장(λ)은 아래의 수학식 2로부터 알 수 있듯이 Blue 파장대역인 450nm가 되므로, Blue 파장대역을 커버하는 콜레스테릭 액정 반사편광필름을 제작 하기 위해서는, 300nm의 피치를 적어도 세 층 이상 적층한 900nm 이상의 두께로 형성해야 한다.In addition, the cholesteric liquid crystal has a wavelength band for transmitting and reflecting light depending on the length of the helical pitch of the liquid crystal. Accordingly, the cholesteric liquid crystal must include various pitches in order to transmit and reflect all regions of visible light. That is, at least three pitches should be formed in consideration of the transmission and reflectance of the selected wavelength region. For example, when the average refractive index {(n e + n o ) / 2} of the cholesteric liquid crystal is 0.15 and the pitch p is 300 nm, the center wavelength λ of the transmission and reflection bands is obtained from Equation 2 below. As can be seen, since the blue wavelength band is 450nm, in order to manufacture the cholesteric liquid crystal reflective polarizing film covering the blue wavelength band, the pitch of 300nm should be formed to a thickness of 900nm or more laminated at least three or more layers.
※ (주) (ne+no)/2=n : 평균굴절률※ (Note) (n e + n o ) / 2 = n: Average refractive index
상술한 수학식 1, 2에 따라 Green 및 Red 파장대역을 커버하는 콜레스테릭 액정층의 두께를 살펴보면, Green 파장대역 및 Red 파장대역의 피치(p)는 각각 335nm 및 380nm를 이루므로, Green 파장대역을 커버하는 제2 콜레스테릭 액정층의 두께는 1.0㎛ 이상으로, Red 파장대역을 커버하는 제3 콜레스테릭 액정층의 두께는 1.1㎛ 이상으로 형성해야 한다.Looking at the thickness of the cholesteric liquid crystal layer covering the green and red wavelength bands according to Equations 1 and 2, the pitch (p) of the green wavelength band and the red wavelength band is 335 nm and 380 nm, respectively. The thickness of the second cholesteric liquid crystal layer covering the band should be 1.0 μm or more, and the thickness of the third cholesteric liquid crystal layer covering the red wavelength band should be 1.1 μm or more.
이때, 각각의 콜레스테릭 액정층의 평균굴절률은 1.60~1.65로 이루어지는 바람직하며, 더욱 바람직하게는 Blue 및 Green 파장대역을 커버하는 콜레스테릭 액정층은 1.63으로, Red 파장대역을 커버하는 콜레스테릭 액정층은 1.61의 평균굴절률로 이루어지는 것이다.In this case, the average refractive index of each cholesteric liquid crystal layer is preferably made of 1.60 ~ 1.65, more preferably the cholesteric liquid crystal layer covering the blue and green wavelength band is 1.63, cholester covering the red wavelength band The Rick liquid crystal layer has an average refractive index of 1.61.
따라서, 상기와 같은 두께로 박막화된 각각의 콜레스테릭 액정층(162a)(162b)(162c)을 적층하게 되면, 반사 및 투과된 광이 다른 파장대역의 콜레스테릭 액정층을 통과할 때 위상지연이 적게 발생되는 것이다.Therefore, when each of the cholesteric
위상지연판(164)은 반사편광필름(162)으로 투과된 원편광을 선편광으로 전환하여 출사시키는 것으로서, 이러한 위상지연판(164)은 λ/4 위상지연을 위해 연신된 고분자 필름으로 구현되는 것이 바람직하다.The
여기서, 상기 연신된 고분자 필름은 열가소성 고분자를 포함하는데, 이러한 열가소성 고분자는 단독으로 사용해도 되고 두 종류 이상을 병용해도 된다. 그리고 상기 열가소성 고분자는, 폴리올레핀(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 폴리노르보르넨계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리술폰, 폴리알릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리메타크릴산에스테르, 폴리아크릴산에스테르, 셀룰로오스에스테르 및 그들의 공중합체 등을 포함한다.Here, the stretched polymer film includes a thermoplastic polymer, and these thermoplastic polymers may be used alone or in combination of two or more. The thermoplastic polymer is polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.), polynorbornene-based polymer, polyester, polyvinyl chloride, polystyrene, polyacrylonitrile, polysulfone, polyallylate, polyvinyl alcohol, polymethacrylic acid Esters, polyacrylic acid esters, cellulose esters and copolymers thereof.
선택적으로, 본 발명의 위상지연판(164)은 네마틱 액정으로 구현될 수도 있다.Alternatively, the
이하에서는 실시예를 통해 본 발명의 박막형 콜레스테릭 반사편광자의 작용 및 효과를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the operation and effects of the thin film cholesteric reflective polarizer of the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
<실시예 1><Example 1>
두께가 1.5㎛로 이루어진 제1 콜레스테릭 액정층과, 두께가 1.7㎛로 이루어진 제2·제3 콜레스테릭 액정층 및, 연신된 고분자 필름으로 이루어진 위상지연판이 적층된 콜레스테릭 반사편광자를, 백라이트 유닛에 포함된 제1 프리즘시트와 제 2 프리즘시트 사이에 개재하여 액정 디스플레이를 모델링하였다.A cholesteric reflective polarizer in which a first cholesteric liquid crystal layer having a thickness of 1.5 μm, a second and third cholesteric liquid crystal layer having a thickness of 1.7 μm, and a phase delay plate made of an elongated polymer film are laminated. The liquid crystal display was modeled between the first prism sheet and the second prism sheet included in the backlight unit.
<실시예 2><Example 2>
두께가 1.9㎛로 이루어진 제1 콜레스테릭 액정층과, 두께가 2.1㎛로 이루어진 제2·제3 콜레스테릭 액정층 및, 연신된 고분자 필름으로 이루어진 위상지연판이 적층된 콜레스테릭 반사편광자를, 백라이트 유닛에 포함된 제1 프리즘시트와 제2 프리즘시트 사이에 개재하여 액정 디스플레이를 모델링하였다.A cholesteric reflective polarizer in which a first cholesteric liquid crystal layer having a thickness of 1.9 μm, a second and third cholesteric liquid crystal layer having a thickness of 2.1 μm, and a phase delay plate made of an elongated polymer film are laminated. The liquid crystal display was modeled between the first prism sheet and the second prism sheet included in the backlight unit.
<비교예 1>Comparative Example 1
두께가 2.2㎛로 이루어진 제1 콜레스테릭 액정층과, 두께가 2.7㎛로 이루어진 제2·제3 콜레스테릭 액정층 및, 연신된 고분자 필름으로 이루어진 위상지연판이 적층된 콜레스테릭 반사편광자를, 백라이트 유닛에 포함된 제1 프리즘시트와 제2 프리즘시트 사이에 개재하여 액정 디스플레이를 모델링하였다.A cholesteric reflective polarizer in which a first cholesteric liquid crystal layer having a thickness of 2.2 μm, a second and third cholesteric liquid crystal layer having a thickness of 2.7 μm, and a phase delay plate made of an elongated polymer film are laminated. The liquid crystal display was modeled between the first prism sheet and the second prism sheet included in the backlight unit.
<비교예 2>Comparative Example 2
두께가 2.2㎛로 이루어진 제1 콜레스테릭 액정층과, 두께가 2.4㎛로 이루어진 제2·제3 콜레스테릭 액정층 및, 연신된 고분자 필름으로 이루어진 위상지연판이 적층된 콜레스테릭 반사편광자를, 백라이트 유닛에 포함된 제1 프리즘시트와 제2 프리즘시트 사이에 개재하여 액정 디스플레이를 모델링하였다.A cholesteric reflective polarizer in which a first cholesteric liquid crystal layer having a thickness of 2.2 μm, a second and third cholesteric liquid crystal layer having a thickness of 2.4 μm, and a phase delay plate made of an elongated polymer film are laminated. The liquid crystal display was modeled between the first prism sheet and the second prism sheet included in the backlight unit.
<비교예 3>Comparative Example 3
두께가 2.2㎛로 이루어진 제1 콜레스테릭 액정층과, 두께가 2.7㎛로 이루어진 제2·제3 콜레스테릭 액정층 및, 연신된 고분자 필름으로 이루어진 위상지연판이 적층된 콜레스테릭 반사편광자를, 백라이트 유닛에 포함된 제1 프리즘시트와 제2 프리즘시트 사이에 개재하여 액정 디스플레이를 모델링하였다.A cholesteric reflective polarizer in which a first cholesteric liquid crystal layer having a thickness of 2.2 μm, a second and third cholesteric liquid crystal layer having a thickness of 2.7 μm, and a phase delay plate made of an elongated polymer film are laminated. The liquid crystal display was modeled between the first prism sheet and the second prism sheet included in the backlight unit.
<실험예 1>Experimental Example 1
실시예 1, 2와 비교예 1, 2의 조건으로 모델링된 액정 디스플레이의 시뮬레이션을 통해 측정된 컬러 색좌표를 X축과 Y축으로 나누어 도 3의 (a)와 (b)에서 그래프로 각각 나타내었으며, 이에 따른 X축과 Y축의 정면(0°)에서 측정된 색좌표의 편차를 정리하여 아래의 표 1로 나타내었다.The color color coordinates measured through the simulation of the liquid crystal display modeled under the conditions of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are divided into X and Y axes, respectively, as shown in graphs of FIGS. 3A and 3B, respectively. Thus, the deviation of the color coordinates measured from the front (0 °) of the X-axis and the Y-axis accordingly is summarized in Table 1 below.
여기서, 도 3에 도시된 그래프의 실선(S1)은 광원에서 조사된 랜덤편광이 도광판, 확산판 및 두 장의 프리즘시트를 투과한 후 측정된 컬러 색좌표를 기준예 1로서 나타낸 것이다.Here, the solid line S1 of the graph shown in FIG. 3 shows the color color coordinates measured after the random polarization irradiated from the light source passes through the light guide plate, the diffuser plate, and the two prism sheets as the reference example 1. FIG.
일반적으로, 기준예 1에 대해 X축과 Y축의 정면(0°) 색좌표에 대한 편차가 ±0.0045 이하의 값을 가져야 위상차를 보상할 수 있는데, 상기 표 1 및 도 3의 결과에 따르면, 어느 한 콜레스테릭 액정층의 두께가 2.1㎛를 초과하는 비교예 1, 2는 실시예 1, 2에 비해 그래프의 곡선이 급격히 변할 뿐만 아니라, 기준예 1의 그래프 곡선, 특히 +30°와 -30°사이의 곡선으로부터 멀어짐을 알 수 있다.In general, the deviation of the front (0 °) color coordinates of the X-axis and the Y-axis with respect to Reference Example 1 should be less than ± 0.0045 to compensate for the phase difference. According to the results of Table 1 and FIG. In Comparative Examples 1 and 2 in which the thickness of the cholesteric liquid crystal layer exceeds 2.1 μm, not only the curve of the graph changes drastically compared with Examples 1 and 2, but also the graph curve of Reference Example 1, in particular, + 30 ° and -30 °. It can be seen that the distance from the curve in between.
따라서, 실시예 1, 2의 조건으로 모델링된 액정 디스플레이의 색좌표가, 비교예 1, 2의 조건으로 모델링된 액정 디스플레이의 색좌표에 비해, 기준예 1에 근접하므로 정면 색좌표가 우수하여 적절한 콘트라스트 및 휘도를 구현하는 동시에 시야각에 대해서도 넓게 작용함을 알 수 있게 된다.Therefore, since the color coordinates of the liquid crystal display modeled under the conditions of Examples 1 and 2 are closer to the reference example 1 than the color coordinates of the liquid crystal display modeled under the conditions of the Comparative Examples 1 and 2, the front color coordinates are excellent, so that appropriate contrast and luminance are achieved. At the same time, it can be seen that it works widely for the viewing angle.
<실험예 2>Experimental Example 2
실시예 1과 비교예 1, 3의 조건으로 모델링된 액정 디스플레이의 시뮬레이션을 통해 측정된 컬러 색좌표를 X축과 Y축으로 나누어 도 4의 (a)와 (b)에서 그래프로 각각 나타내었다.The color color coordinates measured through the simulation of the liquid crystal display modeled under the conditions of Example 1 and Comparative Examples 1 and 3 are divided into X and Y axes, respectively, and are shown as graphs in FIGS. 4A and 4B, respectively.
여기서, 도 4에 도시된 그래프의 실선(S2)은 시뮬레이션을 통해, 광원에서 조사된 랜덤편광이 도광판, 확산판 및 두 장의 프리즘시트를 투과한 후 측정된 컬러 색좌표를 기준예 2로서 나타낸 것이다.Here, the solid line S2 of the graph shown in FIG. 4 shows the color color coordinates measured after the random polarization irradiated from the light source through the light guide plate, the diffuser plate, and the two prism sheets through the simulation as the reference example 2. FIG.
상기 도 4의 그래프에 따르면, 실시예 1의 조건으로 모델링된 액정 디스플레이의 색좌표가, 비교예 1의 조건으로 모델링된 액정 디스플레이의 색좌표에 비해, 기준예 2에 근접하며, 특히 시야각 +60° 내지 -40°사이에서 근접된 곡선을 나타내다. 그리고 실시예 1의 조건으로 모델링된 액정 디스플레이의 색좌표가, 비교예 3의 조건으로 모델링된 액정 디스플레이의 색좌표에 근접하며, 그러한 특징은 +30° 내지 +30°사이에서 더욱 근접된 곡선을 나타낸다. 결국, 실시예 1은 비교예 3에서와 같이 보상필름이 없음 에도 불구하고 기준예 2에 가까운 그래프 곡선을 나타내었다.According to the graph of FIG. 4, the color coordinates of the liquid crystal display modeled under the conditions of Example 1 are closer to the reference example 2 than the color coordinates of the liquid crystal display modeled under the conditions of Comparative Example 1, and in particular, from a viewing angle of + 60 ° to The curve is approximated between -40 °. And the color coordinates of the liquid crystal display modeled under the conditions of Example 1 are close to the color coordinates of the liquid crystal display modeled under the conditions of Comparative Example 3, and such features exhibit a curve closer to + 30 ° to + 30 °. As a result, Example 1 showed a graph curve close to the reference example 2, even though there is no compensation film as in Comparative Example 3.
따라서, 상술한 실험예 1과 실험예 2의 결과를 수집하여 살펴보면, 어느 한 콜레스테릭 액정층의 두께가, 해당 파장대역의 랜덤편광을 투과·반사시키는 최소한의 두께인 0.9㎛ 내지 2.1㎛의 범위로 이루어지면서, 적층된 제1 콜레스테릭 액정층 내지 제3 콜레스테릭 액정층의 총 두께가 6.3㎛를 초과하지 않는 범위로 이루어질 경우, 보상필름이 없는 상태에서도 위상지연의 발생을 낮추어 색재현성이 우수한 액정 디스플레이를 기대할 수 있게 된다.Accordingly, when the results of Experimental Example 1 and Experimental Example 2 are collected and examined, the thickness of any one of the cholesteric liquid crystal layers is 0.9 µm to 2.1 µm, which is a minimum thickness that transmits and reflects random polarization of the wavelength band. When the total thickness of the laminated first cholesteric liquid crystal layer to the third cholesteric liquid crystal layer does not exceed 6.3 μm, the phase delay is reduced even in the absence of a compensation film. A liquid crystal display excellent in reproducibility can be expected.
한편, 첨부된 도 5는 반사편광필름(162)의 다른 실시예를 도시한 단면도로서, 상기 반사편광필름(162)은, 입사된 가시광선 중 적어도 어느 한 파장대역을 이루는 랜덤편광을 선택적으로 투과·반사시키는 상부 콜레스테릭 액정층(162d)과, 입사된 가시광선 중 나머지 파장대역을 이루는 랜덤편광을 선택적으로 투과·반사시키는 하부 콜레스테릭 액정층(162e)을 적층하는 것으로 구현될 수 있다.Meanwhile, FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the reflective
예컨대, 상부 콜레스테릭 액정층(162d)은 Blue 파장대역 및 이 Blue 파장대역에 인접된 Green 파장대역의 일부를 포함하는 랜덤편광을 선택적으로 투과·반사시키고, 하부 콜레스테릭 액정층(162e)은 나머지 Green 파장대역과 Red 파장대역을 포함하는 랜덤편광을 선택적으로 투과·반사시키는 것이다. 이 또한, 상부·하부 콜레스테릭 액정층(162d)(162e)의 적층 순서를 달리하여 반사편광필름(162)을 구현할 수 있으며, 파장대역 또한 적절히 조절할 수 있다.For example, the upper cholesteric
이때, 각각의 콜레스테릭 액정층(162d)(162e)은 상기 수학식 1에 따라 복굴절률이 커지게 되면 파장대역이 넓어지게 된다. 즉, 각각의 콜레스테릭 액정층(162d)(162e)이 0.30을 초과하지 않는 0.26 이상의 복굴절률로 이루어지게 되면, 어느 한 액정층의 파장대역이 적어도 120nm 이상을 커버하게 되어 두 개의 액정층만으로도 가시광선 전대역을 커버하게 된다.At this time, each of the cholesteric
여기서, 상부·하부 콜레스테릭 액정층(162d)(162e)은 경화성 네마틱 액정물질과 경화성 카이럴(chiral)물질의 혼합으로 되어 있으며, 이 두 물질의 조성에 따라 선택 반사 파장영역에 대한 조절가능하게 된다. 그리고 상기 경화성 네마틱 액정물질과 경화성 카이럴물질은 네마틱액정을 나타내는 메소젠기를 포함하는 액정물질이면 모두 사용 가능하다. 또한 상기 카이럴물질은 통상의 네마틱 액정에 카이럴탄소를 가지는 물질이면 가능하며, 특정한 물질에 제한되는 것은 아니다. 여기서, 상기 경화성이란 열경화 또는 광경화가능한 반응성기를 분자구조내에 갖는 물질을 포함한다. 예컨대, 열경화의 경우 비닐기,아크릴기, 메타크릴기 등의 비닐기를 포함하거나, 축합중합가능한 다양한 반응성기를 가지는 단량체들의 조합을 이용할 수 있다. 그리고 상기 광경화가능한 것으로는 비닐기, 아크릴기, 아릴기 등의 자외선에 의해 가교가능한 반응성기를 이용할 수 있다.Here, the upper and lower cholesteric
다른 한편, 상기와 같이 구성된 박막형 콜레스테릭 반사편광자(160)를 갖는 액정표시장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(100)과 액정패널 유닛(200)으로 구성된다.On the other hand, the liquid crystal display device having the thin film cholesteric
여기서, 백라이트 유닛(100)은, 광원(110)과, 이 광원(110)에서 발광된 광을 전체 면적으로 분포시키는 도광판(120)과, 이 도광판(120)으로부터 입사된 광을 균일한 밝기의 면광원으로 변형시키는 확산시트(140)와, 이 확산시트(140)로부터 입사된 광을 집광시켜서 반사편광필름(160)으로 출사시키는 두 장의 프리즘시트(150)를 포함한다.Here, the
그리고 액정패널 유닛(200)은 액정(210)과, 이 액정(210)의 전면 및 후면에 구비된 전면 편광막(220) 및 후면 편광막(230)을 포함하며, 후면편광막(230)과 반사편광자(160) 사이에는 흡수형 편광막(240)이 개재된다.The liquid
본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 개량, 변경, 대체, 부가할 수 있음은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체, 부가에 의한 실시가 이하의 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것임은 자명하다.The present invention is not limited only to the above-described embodiments, and various modifications, changes, substitutions, and additions can be made in various forms without departing from the spirit of the present invention. I can understand. If such improvement, change, replacement, or addition is carried out within the scope of the following claims, it is obvious that the technical idea also belongs to the present invention.
도 1은 종래의 액정 디스플레이의 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display.
도 2는 본 발명에 의한 액정디스플레이의 단면도.2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to the present invention.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 실험예 1을 통해 측정된 컬러 색좌표를 나타낸 그래프.Figure 3 (a) and (b) is a graph showing the color coordinates measured through Experimental Example 1 according to the present invention.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 실험예 2를 통해 측정된 컬러 색좌표를 나타낸 그래프.Figure 4 (a) and (b) is a graph showing the color color coordinates measured through Experimental Example 2 according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 반사편광필름의 다른 실시예를 도시한 단면도.Figure 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of a reflective polarizing film according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 백라이트 유닛 160 : 반사편광자100: backlight unit 160: reflective polarizer
162 : 반사편광필름 164 : 위상지연판162: reflective polarizing film 164: phase delay plate
200 : 액정패널 유닛200: liquid crystal panel unit
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