KR101294221B1 - 입체 화상 구현용 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

입체 화상 구현용 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입체 화상 구현용 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고분자 기재필름 일면에 형성된 패턴 리타더 및 고분자 기재필름과 정면 위상차값(RO)의 차이가 50nm 이하이고 지상축이 서로 수직인 위상차 필름을 포함함으로써, 박형화 및 경량화가 가능하며 고스트 현상 없이 선명한 입체 화상을 구현할 수 있는 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

입체 화상 구현용 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 {POLARIZING PLATE FOR FORMING STEREOSCOPIC AND DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 박형화 및 경량화가 가능하며, 고스트 현상 없이 선명한 입체 화상을 구현할 수 있는 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
사람이 입체감을 느끼는 요인은 생리적인 요인과 경험적인 요인이 있다. 일반적으로 3차원 영상표시 기술은 근거리에서 입체감을 인식하는 가장 큰 요인인 양안시차(binocular parallax)를 이용하고 있다.
양안시차 원리는 적어도 두 개의 입체 영상 취득용 카메라로 서로 다른 각도에서 시청자가 왼눈을 통하여 시청하는 좌안상과 오른눈을 통하여 시청하는 우안상을 촬영한 후 이를 분리하여 시청자의 눈에 전달하는 방식이다. 인간의 두 눈이 각기 다른 각도에서 망막을 통하여 사물을 받아들이고 이들 두 개의 상이 대뇌에서 합성됨으로써 가능한 것이다.
입체 영상을 관측하는 방식은 크게 안경을 착용하는 방식과 안경을 착용하지 않는 무안경 방식이 있다. 안경을 착용하는 방식은 (1) 양안에 각각 서로 구분되는 색상들의 색안경을 쓰는 애너그리프(anaglyph)방식, (2) 각각 편광 방향이 다른 편광안경을 쓰는 편광방식, 및 (3) 시간 분할된 화면을 주기적으로 반복시키고 이 주기에 동기시킨 전자셔터가 설치된 안경을 쓰는 시분할방식 등이 있다.
이러한 안경 방식들은 입체 영상을 구현하기 위해서 입체 영상을 표시하는 디스플레이 장치와 입체 영상을 관측하는 장치가 요구된다.
한편, 편광방식 안경을 이용하는 입체 영상을 표시하는 디스플레이 장치는 액정을 이용한 패턴 리타더를 이용하는 경우가 많다. 패턴 리타더는 유리기판, 상기 기판상에 코팅하여 표면 배향 처리되는 배향막 및 상기 배향막 위에 코팅되어 배향되는 액정으로 구성되어 있다. 액정은 광반응성 액정으로 배향막 상에서 표면 배향된 후 자외선 등의 광조사에 의해 가교 고상화되어 고분자 액정 필름 형태가 된다. 이때 배향막의 표면 배향에 준하여 액정의 배향 방향에 따라 패턴 리타더의 기능을 하게 된다.
패턴 리타더는 제조상의 용이성을 위하여 유리기판을 사용하고 있으나, 이의 경우 롤 투 롤 공정으로 편광판을 제조할 수 없는 한계가 있다.
이에 유리기판 대신에 고분자 기재필름으로 대체하고자 하는 시도는 있었으나, 고분자 기재필름은 유리기판에 비해 큰 위상차를 가져 디스플레이에서 투과되는 광의 상태가 원편광이 아닌 타원편광으로 바뀌는 문제가 있다. 타원편광이 되면 왼쪽 눈의 편광과 오른쪽 눈의 편광을 편광을 충분히 분리할 수 없어 입체 화상에 크로스 토크(cross talk)로 인한 고스트 현상이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 크로스 토크(cross talk)로 인한 고스트 현상 없이 선명한 입체 화상을 구현할 수 있는 편광판을 제공하고자 한다.
또한 본 발명에 따른 고분자 기재필름상에 형성된 패턴 리타더를 입체 화상 구현용 편광판을 적용하여 박형화 및 경량화가 가능한 입체 화상 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
1. 고분자 기재필름 일면에 형성된 패턴 리타더 및 고분자 기재필름과 정면 위상차값(RO)의 차이가 50nm 이하인 위상차 필름을 포함하는 입체 화상 구현용 편광판.
2. 위 1에 있어서, 위상차 필름은 고분자 기재필름과 정면 위상차값(RO)의 차이가 30nm 이하인 것인 입체 화상 구현용 편광판.
3. 위 1에 있어서, 고분자 기재필름 및 위상차 필름은 각 지상축이 서로 직교하는 것인 입체 화상 구현용 편광판.
4. 위 1에 있어서, 고분자 기재필름 및 위상차 필름은 각각 정면 위상차값(RO)이 5nm 이상인 입체 화상 구현용 편광판.
5. 위 1에 있어서, 고분자 기재필름 일면에 형성된 패턴 리타더 및 위상차 필름은 편광자의 일면에 형성된 것인 입체 화상 구현용 편광판.
6. 위 5에 있어서, 편광자의 일면에 패턴 리타더, 고분자 기재필름 및 위상차 필름의 순으로 적층된 입체 화상 구현용 편광판.
7. 위 5에 있어서, 편광자의 일면에 위상차 필름, 고분자 기재필름 및 패턴 리타더의 순으로 적층된 입체 화상 구현용 편광판.
8. 위 5에 있어서, 편광자의 일면에 고분자 기재필름, 패턴 리타더 및 위상차 필름의 순으로 적층된 입체 화상 구현용 편광판.
9. 위 1에 있어서, 고분자 기재필름 및 위상차 필름은 각각 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 염화비닐계 수지, 아미드계 수지, 이미드계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 술폰계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지, 황화 폴리페닐렌계 수지, 비닐알코올계 수지, 염화비닐리덴계 수지, 비닐부티랄계 수지, 알릴레이트계 수지, 폴리옥시메틸렌계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택된 것인 입체 화상 구현용 편광판.
10. 위 1 내지 9 중 어느 한 항의 입체 화상 구현용 편광판을 포함하는 입체 화상 구현용 디스플레이 장치.
11. 위 1 내지 9 중 어느 한 항의 입체 화상 구현용 편광판을 상판 편광판으로 포함하는 입체 화상 구현용 액정 디스플레이 장치.
본 발명의 입체 화상 구현용 편광판은 고분자 기재필름상에 형성된 패턴 리타더를 포함하므로 디스플레이 장치의 박형화 및 경량화가 가능하다.
또한 본 발명의 입체 화상 구현용 편광판을 포함하는 액정표시장치는 크로스 토크(cross talk)로 인한 고스트 현상 없이 선명한 입체 화상을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 입체 화상 구현용 디스플레이 장치 세트의 단면도를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 입체 화상 구현용 디스플레이 장치 세트의 입체 영상을 확인할 수 있는 원리를 간략하게 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 입체 화상 구현용 디스플레이 장치 세트의 단면도를 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 입체 화상 구현용 디스플레이 장치 세트의 입체 영상을 확인할 수 있는 원리를 간략하게 나타낸 것이고,
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 입체 화상 구현용 디스플레이 장치 세트의 단면도를 나타낸 것이고,
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 입체 화상 구현용 디스플레이 장치 세트의 입체 영상을 확인할 수 있는 원리를 간략하게 나타낸 것이고,
도 7은 비교예에 따른 입체 화상 구현용 디스플레이 장치 세트의 단면도를 나타낸 것이고,
도 8은 비교예에 따른 입체 화상 구현용 디스플레이 장치 세트의 입체 영상을 확인할 수 있는 원리를 간략하게 나타낸 것이다.
본 발명은 박형화 및 경량화가 가능하며, 고스트 현상 없이 선명한 입체 화상을 구현할 수 있는 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 편광판은 고분자 기재필름 일면에 형성된 패턴 리타더 및 고분자 기재필름과 정면 위상차값(RO)의 차이가 50nm 이하인 위상차 필름을 포함한다.
또한, 고분자 기재필름과 정면 위상차값(RO)은 각 지상축이 서로 직교한다.
일반적으로 패턴 리타더는 선명한 입체 화상을 구현하기 위하여 정면 위상차값(RO)이 5nm이하이고 축방향이 무질서한 유리기판을 사용한다. 그러나 유리기판은 일정한 두께 및 중량이 요구되며, 편광판 제조 시 유용하게 사용되는 롤 투 롤 공정에 적용이 용이하지 않은 문제가 있다.
본 발명은 유리기판 대신에 고분자 기재필름을 사용하고, 고분자 기재필름에 의한 영상의 위상차 변조를 보상할 수 있는 특정의 위상차 필름을 편광판에 포함한다.
고분자 기재필름은 유리기판에 비해 큰 정면 위상차값을 가져 패턴 리타더를 통과한 원편광을 타원편광으로 변화시키게 된다. 타원편광이 되면 왼쪽 눈의 편광과 오른쪽 눈의 편광을 충분히 분리할 수 없어 입체 화상에 고스트 현상이 발생한다. 위상차 필름은 편광안경에서 선편광되기 전에 타원편광을 원편광화하는 역할을 한다.
위상차 필름은 고분자 기재필름과 정면 위상차값(RO)의 차이가 50nm 이하, 바람직하기로는 30nm 이하이고, 위상차 필름과 고분자 기재필름의 지상축이 서로 수직이 되도록 적층한다.
일례로 편광자층이 배치된 방향에서 볼 때 고분자 기재필름의 지상축은 시계방향으로 0°이고 위상차 필름의 지상축은 90°이다.
또한 일례로 편광자층이 배치된 방향에서 볼 때 고분자 기재필름의 지상축은 시계방향으로 45°이고 위상차 필름의 지상축은 -45°이다.
고분자 기재필름과 위상차 필름은 각각 정면 위상차값(RO)이 5nm 이상, 구체적으로 5 내지 300nm, 바람직하기로는 5 내지 50nm인 것이 좋다.
고분자 기재필름과 위상차 필름은 각각 특별히 한정하지는 않으며, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 위상차 균일성 및 등방성 등이 우수한 필름을 사용할 수 있다.
구체적으로 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 염화비닐계 수지, 아미드계 수지, 이미드계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 술폰계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지, 황화 폴리페닐렌계 수지, 비닐알코올계 수지, 염화비닐리덴계 수지, 비닐부티랄계 수지, 알릴레이트계 수지, 폴리옥시메틸렌계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있다.
고분자 기재필름과 위상차 필름은 두께가 5 내지 100㎛, 바람직하기로는 15 내지 60㎛가 되도록 하는 것이 바람직하다. 두께가 5㎛ 미만이면 기계적 강도가 약하여 제어가 어려우며 100㎛을 초과하면 박막화가 용이하지 않은 문제가 있다.
본 발명에 따른 일례의 편광판은 편광자의 일면에 패턴 리타더, 고분자 기재필름 및 위상차 필름의 순으로 적층될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 일례의 편광판은 편광자의 일면에 위상차 필름, 고분자 기재필름 및 패턴 리타더의 순으로 적층될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 일례의 편광판은 편광자의 일면에 고분자 기재필름, 패턴 리타더 및 위상차 필름의 순으로 적층될 수 있다.
이때, 편광자는 일면 또는 양면에 보호필름이 접합될 수 있다.
편광판의 구성을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 편광자는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 편광기능을 수행할 수 있는 것이면 특별히 한정하지 않는다. 구체적으로 이색성 화합물을 이용한 연신 폴리비닐알콜, 와이어 그리드, 탄소나노튜브 등이 사용될 수 있다.
이 중 특히 필름 형태로의 가공이 용이한 연신형태의 편광자는 연신된 폴리비닐알코올계 필름에 이색성 색소가 흡착 배향된 것이다. 편광자를 구성하는 폴리비닐알코올계 수지는 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화함으로써 제조될 수 있다.
폴리아세트산비닐계 수지의 예로는, 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산비닐 및 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 아세트산비닐과 공중합 가능한 다른 단량체의 구체적인 예로는 불포화 카르복시산류, 불포화 술폰산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 들 수 있다. 또한, 폴리비닐알코올계 수지는 변성된 것일 수도 있는데, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말 또는 폴리비닐아세탈 등도 사용할 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는 통상 85 내지 100몰%, 바람직하게는 98몰% 이상일 수 있다. 또한, 폴리비닐알코올계 수지의 중합도는 통상 1,000 내지 10,000, 바람직하게는 1,500 내지 5,000이다.
보호필름은 편광자가 기계적으로 약하기 때문에 이를 보호하기 위한 필름을 통칭하는 것이며, 위상차 필름이 편광자 보호필름의 역할까지 수행하는 경우에는 위상차 필름도 본 발명의 보호필름에 속하는 것으로 본다.
또한, 본 발명은 편광자와 고분자 기재필름 사이에 보호필름이 접합될 수 있다. 보호필름은 예컨대 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 노르보넨계 수지로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있다.
패턴 리타더는 2개 이상의 서로 구분되는 영역이 서로 다른 위상 혹은 지상축 방향을 가지도록 배열된 위상차층들로 이루어지며, 일반적으로는 유리기판 등의 위상차가 극히 낮은 유리질 구조의 평판상에 형성되나, 본 발명에 있어서 패턴 리타더는 고분자 기재필름상에 형성된다. 구체적으로 패턴 리타더는 고분자 기재필름 및 액정 코팅층을 포함한다. 본 발명의 적용에 있어서는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 패턴 리타더를 구성할 수 있는 형태, 예를 들어 필름 형태의 패턴 리타더, 배향막이 제거된 패턴 리타더 등에도 적용될 수 있으며 특별히 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 일례의 배향막은 고분자 기재필름 상에 형성한다.
배향막은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 유기 배향막을 사용하는 것이 바람직하다.
유기 배향막은 아크릴레이트계, 폴리이미드계 또는 폴리아믹산이 함유된 배향막 조성물을 사용하여 형성된다. 폴리아믹산은 디아민(di-amine)과 이무수물(dianhydride)을 반응시켜 얻어지는 폴리머이고 폴리이미드는 폴리아믹산을 이미드화하여 얻어지는 것으로 이들의 구조는 특별히 제한되지 않는다.
배향막 조성물은 적절한 점도를 유지하는 것이 중요하다. 점도가 지나치게 높으면 압력을 가해도 쉽게 유동하지 않아 균일한 두께의 배향막 형성이 어려우며, 점도가 지나치게 낮으면 퍼짐성은 좋으나 배향막의 두께 조절이 어렵다. 예컨대 8 내지 13cP인 것이 바람직하다.
또한 표면 장력, 고형분의 함량 및 용제의 휘발성 등을 고려하는 것이 좋다. 특히 고형분의 함량은 점도나 표면장력에 영향을 미치므로 배향막의 두께나 경화 특성 등을 동시에 고려하여 조절하는 것이 좋다.
고형분의 함량이 지나치게 높으면 점도가 높아 배향막의 두께가 두꺼워지며, 지나치게 낮을 경우에는 용매의 비율이 높아 용액의 건조 후 얼룩이 생기는 문제점이 있다. 예컨대 고형분의 함량이 0.1 내지 10중량%인 것이 바람직하다.
배향막 조성물은 아크릴레이트계, 폴리이미드계 또는 폴리아믹산 등의 고형분이 용매에 용해된 용액상인 것이 좋다. 용매는 고형분을 용해시킬 수 있는 것으로 특별히 한정하지 않으며, 구체적으로 부틸셀로솔브, 감마-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르 등이 사용될 수 있다.
이러한 용매는 용해도, 점도, 표면장력 등을 고려하여 균일한 배향막을 형성할 수 있도록 적절히 혼합하여 사용한다.
이외에 배향막 조성물은 효과적인 배향막 형성을 위하여 가교제 및 커플링제 등이 추가로 혼합될 수 있다.
배향막은 고분자 기재필름의 한 면에 배향막 조성물을 도포하여 제조된다.
도포는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 방법이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 도포는 배향막 조성물을 유동 주조법, 및 에어 나이프(air knife), 그라비아(gravure), 리버스 롤(reverse roll), 키스 롤(kiss roll), 스프레이(spray) 또는 블레이드(blade) 등의 도포방법을 이용하여 적당한 전개방식으로 직접 도포하여 형성할 수 있다.
배향막 조성물의 도포 효율을 향상시키기 위하여 건조 공정을 추가로 수행할 수 있다.
건조는 특별히 한정하지 않으며 통상 열풍 건조기나 원적외선 가열기를 이용하여 수행할 수 있으며, 건조온도는 통상 30 내지 100℃, 바람직하게는 50 내지 80℃이고, 건조시간은 통상 30 내지 600초, 바람직하게는 120 내지 600초인 것이 좋다.
이후에 형성된 배향막에 배향성을 부여한다. 배향성 부여 방법은 러빙방식, 광배향 방식 등이 있으며 특별히 한정하지는 않는다.
예를 들면 형성된 배향막에 전체 배향성을 부여한 후 포토 마스크를 이용한 노광공정으로 서로 다른 배향방향을 갖도록 패턴화된 배향막을 제조할 수 있다. 또한 형성된 배향막에 투광부 및 차광부를 갖는 제1 포토 마스크를 정렬하여 1차 노광공정을 수행한 후, 제1 포토 마스크의 투광부 및 차광부의 위치가 역전된 제2 포토 마스크를 정렬하여 2차 노광공정을 수행하여 서로 다른 광축을 갖도록 패턴화된 배향막을 제조할 수 있다.
노광에 사용되는 광은 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들면 편광된 자외선 조사, 소정의 각도로 이온빔 또는 플라즈마빔 조사 및 방사선 조사 등을 사용할 수 있다. 예컨대 편광된 자외선을 조사하는 것이 바람직하다.
배향된 배향막 상에 액정 코팅층을 형성한다.
액정 코팅층은 액정 코팅용 조성물을 패턴화된 배향막 상에 도포하여 형성한다.
액정 코팅용 조성물은 광학 이방성을 가지고, 광에 의한 가교성을 갖는 액정 화합물이 포함되어 사용될 수 있다. 예를 들면 반응성 액정 단량체(RM)을 사용하는 것이 바람직하다.
반응성 액정 단량체는 액정성을 발현할 수 있는 메조겐(mesogen)과 중합이 가능한 말단기를 포함하여 액정상을 갖게 되는 단량체 분자를 말한다. 반응성 액정 단량체를 중합하게 되면 액정의 배열된 상을 유지하면서 가교된 고분자 네트워크를 얻을 수 있게 된다. 반응성 액정 단량체 분자는 투명점(clearing point)으로부터 냉각하게 되면 같은 구조의 액정 고분자를 사용하는 경우보다 액정상에서 상대적으로 낮은 점도에서 보다 잘 배향된 구조를 갖는 대면적의 도메인을 얻을 수 있다.
이와 같이 형성된 대면적의 액정상 가교 네트워크 필름은 액정이 가지는 광학 이방성이나 유전율 등의 특성을 그대로 유지하면서도 고체상의 박막 형태를 가지고 있기 때문에 기계적이나 열적으로 안정하다.
액정 코팅용 조성물은 코팅 공정의 효율성 및 코팅층의 균일성을 확보하기 위하여 용매에 희석시켜 사용하며, 바람직하기로는 액정 화합물을 용해시킬 수 있는 용매에 용해되어 균일함을 갖는 것이 바람직하다.
예를 들면 반응성 액정 단량체는 이를 용해시킬 수 있는 용매 구체적으로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 메틸에틸케톤(MEK), 자일렌 및 클로로포름 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합 용매를 사용하여 액정 코팅용 조성물을 제조한다.
이때 액정 코팅용 조성물 내의 반응성 액정 단량체의 함량은 15 내지 30중량%를 유지하도록 한다. 농도가 15중량% 미만으로 낮으면 위상차 구현이 불가능하고, 30중량%를 초과하는 경우에는 반응성 액정 단량체가 석출되어 균일한 액정 코팅층 형성이 어려운 문제가 있다.
코팅 방법은 특별히 한정하지는 않으나 구체적으로 핀 코팅, 롤 코팅, 디스펜싱 코팅, 또는 그라비아 코팅 등이 사용될 수 있다. 코팅 방법에 따라 용매의 종류 및 사용량을 결정하는 것이 바람직하다.
액정 코팅층은 건조 후 두께가 0.01 내지 10㎛가 되도록 도포된다. 상기 두께 범위에서 균일한 패턴 리타더를 용이하게 형성할 수 있다.
용매는 건조 공정을 통하여 증발하게 된다.
건조는 특별히 한정하지 않으며 통상 열풍 건조기나 원적외선 가열기를 이용하여 수행할 수 있으며, 건조온도는 통상 30 내지 100℃, 바람직하게는 50 내지 80℃이고, 건조시간은 통상 30 내지 600초, 바람직하게는 120 내지 600초인 것이 좋다. 또한, 건조는 동일한 온도 조건에서 수행하거나, 단계적으로 온도를 상승시키면서 수행할 수 있다.
배향막에 형성된 액정 코팅층을 광 가교시켜 패턴화 리타더를 형성한다. 광은 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면 자외선 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 편광판은 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위에서 하드코트(hard coat)층, 반사방지층 또는 부착방지층, 확산층, 섬광방지층 등의 표면처리층이 더 적층될 수 있다.
하드코트 처리는 편광판 표면의 손상을 방지하기 위해 수행되며, 예컨대 실리콘 수지와 같은 적절한 자외선 경화성 수지를 보호필름의 표면에 첨가하는 시스템에 의해 형성된 경도, 미끄럼 특성 등이 우수한 경화된 피복 필름을 들 수 있다. 또한 반사방지층은 외광이 편광판의 표면에서 반사되는 것을 방지할 목적으로 수행된다. 반사방지층은 종래 기술에 따라 반사 방지 필름을 형성함으로써 달성될 수 있다. 또한 보호필름이 인접층에 밀착되는 것을 방지할 목적으로 수행된다. 또한 섬광방지층은 편광자를 투과한 빛의 시각 인지성이 편광판 표면에서 반사된 외광에 의해 저해되는 것을 방지할 목적으로 수행되며, 예로는 샌드블래스팅, 엠보싱 등을 사용하는 조면화 시스템 또는 투명입자 혼합 시스템 등에 의해 미세요철 구조를 보호필름의 표면에 부여할 수 있다. 투명입자는 평균입자크기가 0.5 내지 20㎛이며, 구체적인 예로는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화 주석, 산화 인듐, 산화 카드뮴, 산화 안티몬 등으로 제조된 입자를 포함한다. 또한, 투명입자는 도전성을 갖는 무기 미립자 또는 가교되거나 가교되지 않은 과립상 중합체 등으로 제조된 유기 미립자를 사용할 수도 있다. 이 투명입자는 수지 100중량부에 대하여 2 내지 70중량부, 바람직하게는 5 내지 50중량부이다. 투명 미립자를 함유하는 섬광방지층은 보호필름 그 자체로서 또는 보호필름의 표면에 도포된 코팅층 등으로서 제공될 수 있다. 섬광방지층은 편광판을 통해 투과된 빛을 확산시킴으로써 시야각을 확장시키는 확산층(시야각 보상기능 등)으로서도 작용할 수 있다.
본 발명에 따른 편광판을 포함하여 입체 화상 구현용 디스플레이 장치에 사용될 수 있다. 특히 디스플레이 장치는 입체 화상 구현용 액정 디스플레이 장치가 바람직하다.
상기 디스플레이 장치는 좌측 및 우측에 각각 편광자와 디스플레이 장치를 통과한 영상의 편광방향을 선편광이 되도록 하는 위상차 필름을 포함하는 편광안경을 사용하여 입체 화상을 구현할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
도 1과 같이 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 보호필름, 편광자, 패턴 리타더, 고분자 기재필름 및 위상차 필름의 순으로 적층하여 입체 화상 구현용 편광판을 제조하였다.
고분자 기재필름 및 위상차 필름은 정면 위상차값이 각각 하기 표 1과 같은 위상차를 가지는 필름을 편광자가 배치된 방향에서 볼 때 고분자 기재필름의 지상축은 시계방향으로 0°이고 위상차 필름의 지상축은 90°로 서로 수직이 되도록 구성하였다.
패턴 리타더는 배향 방향이 서로 수직이며 편광자에 대해 각각 시계방향으로 45°, 반시계 방향으로 45°의 방향으로 배향되도록 배열하였다. 이렇게 제작된 입체 화상 구현용 편광판을 상부 편광판이 제거된 액정 디스플레이 장치에 부착하여 편광 안경 방식의 입체 영상 디스플레이 장치를 구성하였다.
상기 제조된 입체 영상 디스플레이 장치를 관측하기 위해 각각 편광자와 시계방향으로 45°, 반시계 방향으로 45° 틀어진 방향으로 λ/4 위상차 필름이 접합된 편광안경을 제조하였다.
상기 제조된 입체 영상 디스플레이 장치를 상기의 편광안경을 통하여 관측한 고스트 현상 유무는 하기 표 1과 같다.
[고스트 현상 확인방법]
◎ : 매우 많이 발생 ○ : 발생 △ : 보통 Ⅹ : 미발생
고분자
기재필름		 위상차 필름
10nm 30nm 60nm 80nm 110nm 150nm 200nm
0nm Ⅹ Ⅹ ○ ○ ◎ ◎ ◎
10nm Ⅹ Ⅹ △ ○ ◎ ◎ ◎
20nm Ⅹ Ⅹ △ △ ○ ◎ ◎
50nm Ⅹ Ⅹ Ⅹ Ⅹ ○ ◎ ◎
80nm ○ △ Ⅹ Ⅹ Ⅹ ○ ◎
100nm ○ ○ △ Ⅹ Ⅹ △ ◎
110nm ○ ○ △ Ⅹ Ⅹ △ ○
140nm ◎ ◎ ○ ○ Ⅹ Ⅹ ○
150nm ◎ ◎ ○ ○ △ Ⅹ △
200nm ◎ ◎ ◎ ◎ ○ △ △
상기 표 1과 같이, 고분자 기재필름과 정면 위상차값(RO)의 차이가 50nm 이하인 위상차 필름을 사용한 경우 고스트 현상의 발생이 현저히 낮다는 것을 확인할 수 있었다.
도 2는 실시예 1에서 제조된 입체 영상 디스플레이 장치의 입체 영상을 확인할 수 있는 원리를 나타낸 것이다. 도 2의 화살표 방향은 편광자의 투과축, 패턴 리타더, 위상차 필름의 지상축을 나타낸다.
구체적으로, 광원에서 출사된 영상은 편광자를 통과하면서 선편광으로 변화되고, 선편광은 패턴 리타더를 통과하면서 원편광으로 변화되었다. 이때 좌안 영상과 우안 영상은 원편광의 방향이 서로반대이다.
상기 원편광은 고분자 기재필름을 통과하면서 타원편광으로 변화되고, 타원편광은 위상차 필름에 의해 위상차 변조가 보상되어 다시 원편광으로 변화되었다.
상기 원편광은 편광안경에서 위상차 필름을 통과하면서 선편광이 된다. 이때, 좌안과 우안은 각각 서로 수직인 편광이 동시에 입사되나 편광자의 투과축과 일치하는 편광은 입사되고 일치하지 않는 편광은 차단되어 입체 영상을 구현한다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 고분자 기재필름 및 위상차 필름은 정면 위상차값이 각각 하기 표 2와 같이 구성하고, 편광자층이 배치된 방향에서 볼 때 고분자 기재필름의 지상축은 시계방향으로 45°이고 위상차 필름의 지상축은 -45°로 서로 수직이 되도록 구성된 입체 화상 구현용 편광판을 사용하여 입체 영상 디스플레이 장치를 제조하였다(도 3).
상기에서 제조된 입체 영상 디스플레이 장치의 입체 영상을 확인할 수 있는 원리는 실시예 1과 동일하다. 다만 도 4와 같이 고분자 기재필름의 지상축과 위상차 필름의 지상축의 방향이 편광자가 배치된 방향에서 볼 때 시계방향으로 각각 45°, -45°로 구성된 것에 차이가 있다.
상기 제조된 입체 화상표시장치를 실시예 2의 편광안경을 통하여 관측한 고스트 현상 유무는 하기 표 2와 같다.
고분자 기재필름 위상차 필름
10nm 30nm 60nm
0nm Ⅹ Ⅹ Ⅹ
10nm Ⅹ Ⅹ △
20nm Ⅹ Ⅹ △
50nm △ Ⅹ Ⅹ
80nm ○ △ Ⅹ
100nm ○ ○ △
상기 표 2와 같이, 고분자 기재필름과 정면 위상차값(RO)의 차이가 50nm 이하인 위상차 필름을 사용한 경우 고스트 현상의 발생이 현저히 낮다는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 고분자 기재필름 및 위상차 필름은 정면 위상차값이 각각 하기 표 3과 같이 구성하고, 점착제층, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 보호필름, 편광자, 고분자 기재필름, 패턴 리타더 및 위상차 필름의 순으로 적층된 입체 화상 구현용 편광판을 사용하여 입체 영상 디스플레이 장치를 제조하였다(도 5).
상기 제조된 입체 영상 디스플레이 장치를 실시예 1의 편광안경을 통하여 관측한 고스트 현상 유무는 하기 표 3과 같다.
고분자 기재필름 위상차 필름
10nm 30nm 60nm
0nm Ⅹ Ⅹ Ⅹ
10nm Ⅹ Ⅹ △
20nm Ⅹ Ⅹ △
50nm △ Ⅹ Ⅹ
80nm ○ △ Ⅹ
100nm ○ ○ △
상기 표 3과 같이, 고분자 기재필름과 정면 위상차값(RO)의 차이가 50nm 이하인 위상차 필름을 사용한 경우 고스트 현상의 발생이 현저히 낮다는 것을 확인할 수 있었다.
도 6은 실시예 3에서 제조된 입체 영상 디스플레이 장치의 입체 영상을 확인할 수 있는 원리를 나타낸 것이다. 도 6의 화살표 방향은 편광자의 투과축, 패턴 리타더, 위상차 필름의 지상축을 나타낸다.
구체적으로, 광원에서 출사된 영상은 편광자를 통과하면서 선편광으로 변화되고, 선편광은 고분자 기재필름을 통과하면서 타원편광으로 변화되었다. 타원편광은 패턴 리타더를 통과하면서 좌안 영상과 우안 영상의 타원편광은 방향이 서로 반대로 변화되었다. 상기 타원편광은 위상차 필름에 의해 위상차 변조가 보상되어 원편광으로 변화되었다.
상기 원편광은 편광안경에서 위상차 필름을 통과하면서 선편광이 된다. 이때, 좌안과 우안은 각각 서로 수직인 편광이 동시에 입사되나, 편광자의 투과축과 일치하는 편광은 입사되고 일치하지 않는 편광은 차단되어 입체 영상을 구현한다.
비교예
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 점착제층, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 보호필름, 편광자, 패턴 리타더 및 고분자 기재필름의 순으로 적층된 입체 화상 형성용 편광판을 사용하여 입체 영상 디스플레이 장치를 제조하였다(도 7). 상기 고분자 기재필름은 80㎚, 100㎚, 110㎚, 140㎚, 150㎚ 및 200㎚의 정면 위상차값(RO)을 갖도록 변화시켜 각각의 입체 화상 형성용 편광판을 제조하였다.
상기 제조된 입체 화상 디스플레이 장치를 실시예 1의 편광안경을 통하여 관측한 결과, 고분자 기재필름의 정면 위상차값(RO)이 80㎚에서 200㎚로 커질수록 고스트 현상이 강해지는 것을 확인할 수 있었다.
도 8은 비교예에서 제조된 디스플레이 장치의 입체 영상을 확인할 수 있는 원리를 나타낸 것이다. 도 8의 화살표 방향은 편광자의 투과축, 패턴 리타더 및 위상차 필름의 지상축을 나타낸다.
구체적으로, 광원에서 출사된 백색광은 편광자를 통과하면서 선편광으로 변화되고, 선편광은 패턴 리타더를 통과하면서 원편광이 된다. 이때, 좌안 영상과 우안 영상의 원편광은 방향이 서로 반대이다.
이 원편광이 고분자 기재필름층을 통과하면서 원편광에서 타원 편광으로 위상변화가 발생하고, 이러한 변화에 기인하여 편광안경에서 선편광으로 바뀌지 않고 일부 타원편광의 위상을 가지는 영상으로 변환된다. 이 결과 편광안경의 편광자와 일치하지 않는 편광을 차단하는 기능에 있어서 일부분이 차단되지 못하고 좌안 영상과 우안 영상 각각이 우안과 좌안으로 새어나오게 되는 현상이 발생하게 된다.
10, 11 : 편광자의 투과축
20, 21 : 패턴 리타더의 지상축
30, 31 : 고분자 기재필름의 지상축
40, 41 : 편광판의 위상차 필름의 지상축
50, 51 : 편광안경의 위상차 필름의 지상축
60, 61 : 편광안경의 편광자의 투과축

Claims (11)

  1. 고분자 기재필름 일면에 형성된 패턴 리타더 및 고분자 기재필름과 정면 위상차값(RO)의 차이가 50nm 이하인 위상차 필름을 포함하는 입체 화상 구현용 편광판.
  2. 청구항 1에 있어서, 위상차 필름은 고분자 기재필름과 정면 위상차값(RO)의 차이가 30nm 이하인 것인 입체 화상 구현용 편광판.
  3. 청구항 1에 있어서, 고분자 기재필름 및 위상차 필름은 각 지상축이 서로 직교하는 것인 입체 화상 구현용 편광판.
  4. 청구항 1에 있어서, 고분자 기재필름 및 위상차 필름은 각각 정면 위상차값(RO)이 5nm 이상인 입체 화상 구현용 편광판.
  5. 청구항 1에 있어서, 고분자 기재필름 일면에 형성된 패턴 리타더 및 위상차 필름은 편광자의 일면에 형성된 것인 입체 화상 구현용 편광판.
  6. 청구항 5에 있어서, 편광자의 일면에 패턴 리타더, 고분자 기재필름 및 위상차 필름의 순으로 적층된 입체 화상 구현용 편광판.
  7. 청구항 5에 있어서, 편광자의 일면에 위상차 필름, 고분자 기재필름 및 패턴 리타더의 순으로 적층된 입체 화상 구현용 편광판.
  8. 청구항 5에 있어서, 편광자의 일면에 고분자 기재필름, 패턴 리타더 및 위상차 필름의 순으로 적층된 입체 화상 구현용 편광판.
  9. 청구항 1에 있어서, 고분자 기재필름 및 위상차 필름은 각각 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 염화비닐계 수지, 아미드계 수지, 이미드계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 술폰계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지, 황화 폴리페닐렌계 수지, 비닐알코올계 수지, 염화비닐리덴계 수지, 비닐부티랄계 수지, 알릴레이트계 수지, 폴리옥시메틸렌계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택된 것인 입체 화상 구현용 편광판.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 입체 화상 구현용 편광판을 포함하는 입체 화상 구현용 디스플레이 장치.
  11. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 입체 화상 구현용 편광판을 상판 편광판으로 포함하는 입체 화상 구현용 액정 디스플레이 장치.
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