KR101802578B1 - 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

편광자, 상기 편광자의 하부면에 형성된 광학시트, 및 상기 편광자와 상기 광학시트 사이에 형성된 점착층을 포함하고, 상기 광학시트는 베이스필름 및 상기 베이스필름의 하부면에 형성된 복수개의 프리즘을 포함하는 프리즘부를 포함하고, 상기 프리즘부는 광입사면이고, 상기 프리즘은 제1면 및 상기 제1면과 인접하여 형성된 제2면을 포함하고, 상기 제2면은 곡면을 포함하고, 상기 프리즘은 상기 프리즘의 단면에 있어서, 상기 프리즘의 정점을 T, 상기 제2면 중 저점을 Rn, T와 Rn을 연결하는 상기 제2면 중 T와 Rn 사이에 존재하는 임의의 점을 Rm, T를 통과하는 상기 베이스필름의 하부면에 대한 법선을 nd1, Rn을 통과하는 상기 베이스필름의 하부면에 대한 법선을 ndn, Rm을 통과하는 상기 베이스필름의 하부면에 대한 법선을 ndm, 상기 제1면과 법선 nd1이 이루는 각이 θL1, 상기 제2면 중 T에서의 접선과 법선 nd1이 이루는 각이 θR1, 상기 제2면 중 Rn에서의 접선과 법선 ndn이 이루는 각이 θRn, 상기 제2면 중 Rm에서의 접선과 법선 ndm이 이루는 각인 경사각이 θRm이라고 할 때 식 1과 식 2를 충족시키는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치가 제공된다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치{POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 백라이트 유닛에서 나온 광이 액정패널을 통해 출사됨으로써 작동된다. 최근, 입광면에 프리즘이 형성된 역프리즘 시트(inverted prism sheet)가 액정표시장치에 사용되고 있다. 역프리즘 시트는 집광에 의해 휘도를 높일 수 있다.
시청자는 일반적으로 정면에서 액정표시장치의 화면을 시청한다. 그러나, 시청자는 측면에서도 액정표시장치의 화면을 시청할 수 있다. 따라서, 역프리즘 시트가 포함된 액정표시장치는 집광뿐만 아니라 시야각도 넓어야 한다. 그러나, 시야각을 넓힐 경우 휘도의 손실이 있을 수 있다. 최근, 휘도의 손실을 최소화하고 시야각을 넓히기 위해 역프리즘 시트의 프리즘 형상을 변화하는 기술이 시도되고 있다. 또한, 최근 액정표시장치가 박형화됨에 따라, 액정표시장치에 포함되는 각종 광학소자도 박형화하고자 하는 시도가 있다.
본 발명의 배경기술은 일본공개특허 제2013-190779호에 개시되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 입광면에 프리즘이 형성되고 시야각을 넓게 할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 입광면에 프리즘이 형성되고 시야각을 넓히고 집광 효율이 감소되지 않게 하여 휘도 손실이 없게 할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 액정표시장치를 박형화할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 편광판은 편광자, 상기 편광자의 하부면에 형성된 광학시트, 및 상기 편광자와 상기 광학시트 사이에 형성된 점착층을 포함하고, 상기 광학시트는 베이스필름 및 상기 베이스필름의 하부면에 형성된 복수개의 프리즘을 포함하는 프리즘부를 포함하고, 상기 프리즘부는 광입사면이고, 상기 프리즘은 제1면 및 상기 제1면과 인접하여 형성된 제2면을 포함하고, 상기 제2면은 곡면을 포함하고, 상기 프리즘은 상기 프리즘의 단면에 있어서, 상기 프리즘의 정점을 T, 상기 제2면 중 저점을 Rn, T와 Rn을 연결하는 상기 제2면 중 T와 Rn 사이에 존재하는 임의의 점을 Rm, T를 통과하는 상기 베이스필름의 하부면에 대한 법선을 nd1, Rn을 통과하는 상기 베이스필름의 하부면에 대한 법선을 ndn, Rm을 통과하는 상기 베이스필름의 하부면에 대한 법선을 ndm, 상기 제1면과 법선 nd1이 이루는 각이 θL1, 상기 제2면 중 T에서의 접선과 법선 nd1이 이루는 각이 θR1, 상기 제2면 중 Rn에서의 접선과 법선 ndn이 이루는 각이 θRn, 상기 제2면 중 Rm에서의 접선과 법선 ndm이 이루는 각인 경사각이 θRm이라고 할 때, 하기 식 1과 식 2를 충족시킬 수 있다:
<식 1>
θR1 ≤ θL1 ≤ θRn
(단, θR1 ≠ θL1 ≠ θRn)
<식 2>
θR1 < θRm < θRn
본 발명의 액정표시장치는 상기 편광판을 포함할 수 있다.
본 발명은 입광면에 프리즘이 형성되고 시야각을 넓게 할 수 있는 편광판을 제공하였다.
본 발명은 입광면에 프리즘이 형성되고 시야각을 넓히고 집광 효율이 감소되지 않게 하여 휘도 손실이 없게 할 수 있는 편광판을 제공하였다.
본 발명은 액정표시장치를 박형화할 수 있는 편광판을 제공하였다.
본 발명은 상기 편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 2는 도 1의 편광판 중 광학시트의 사시도이다.
도 3은 도 1의 광학시트 중 I-II의 일부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판 중 프리즘에서의 광경로의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판 중 프리즘의 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판 중 프리즘의 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 사시도이다.
도 12는 도광판의 광출사각도의 개념도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 사시도이다.
도 14는 도광판으로부터의 광출사각도에 따른 광프로파일(x축:광출사각도, y축:relative intensity)을 나타낸 것이다.
첨부한 도면을 참고하여 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시 관점에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조를 개재하지 않은 것을 의미한다.
본 명세서에서 "종횡비(aspect ratio)"는 광학패턴(예:프리즘, 렌티큘러렌즈 패턴, 마이크로렌즈 패턴)의 최대 폭에 대한 최대 높이의 비(최대 높이/최대 폭)를 의미한다.
본 명세서에서 "곡률 반경"은 곡면을 갖는 광학패턴에서 상기 곡면을 일부로 갖는 가상의 원의 반지름을 의미한다.
본 명세서에서 "정점"은 프리즘 중 베이스필름으로부터 기산하였을 때 최하부에 있는 점을 의미하고, "저점"은 프리즘의 제1면 또는 제2면이 베이스필름과 만나는 점이거나 가장 가까운 점을 의미한다.
본 명세서에서 "(메트)아크릴"은 아크릴 및/또는 메타아크릴을 의미한다.
본 명세서에서 "면방향 위상차(Re)"는 하기 식 A로 표시된다:
<식 A>
Re = (nx - ny) x d
(상기 식 A에서, nx 및 ny 는 파장 550nm에서 각각 해당 광학소자의 지상축 방향 및 진상축 방향의 굴절률이고, d는 해당 광학소자의 두께(단위:nm)이다).
본 명세서에서 "1/2 시야각"은 액정표시장치 화면의 정면을 0°, 오른쪽 방향을 +, 왼쪽 방향을 - 라고 할 때, 정면 휘도값의 1/2이 되는 왼쪽 방향의 시야각의 절대값과 오른쪽 방향의 시야각의 절대값의 합 FWHM(Full Width at Half Maximum)을 의미한다.
본 명세서에서 경사각, θR1, θL1, θRn, θLn은 모두 90°보다 작은 각도로 정의된다.
본 명세서의 도면에서 X축은 광원으로부터의 광출사 방향이고, X축, Y축 및 Z축은 서로 직교한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판을 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판의 단면도이다. 도 2는 도 1의 편광판 중 광학시트의 사시도이다. 도 3은 도 2의 광학시트 중 I-II의 일부 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판 중 프리즘에서의 광 경로의 모식도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 편광판(10)은 광학시트(100), 점착층(200) 및 편광자(300)를 포함할 수 있다. 편광판(10)은 광학시트(100)를 포함함으로써, 액정표시장치에 사용시 집광 효율을 높이고, 휘도의 손실 없이 시야각을 개선하고, 액정표시장치를 박형화시킬 수 있다.
이하, 광학시트(100)를 설명한다.
광학시트(100)는 광입사면에 프리즘부가 형성되어 집광 효율을 높일 수 있다. 광학시트(100)는 하기 식 1과 식 2를 만족하는 프리즘을 포함함으로써 시야각을 넓힐 수 있다. 광학시트(100)는 베이스필름 및 프리즘부를 포함한다.
도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 광학시트(100)는 베이스필름(110) 및 프리즘부(120)를 포함할 수 있다. 베이스필름(100)의 상부면은 광출사면이고, 프리즘부(120)는 광입사면이다. 프리즘부(120)는 도광판(도 2에서 도시되지 않음)으로부터의 광이 입사되는 면을 포함한다. 광학시트(100)는 광입사면에 프리즘부(120)가 형성됨으로써 집광 효율을 높일 수 있다.
베이스필름(110)은 광학시트(100)를 지지하는 것으로, 프리즘부(120)로부터 입사된 광을 출사시킬 수 있다.
베이스필름(110)은 면방향 위상차(Re)가 0nm 이상이 될 수 있다. 일 구체예에서, 베이스필름은 면방향 위상차(Re)가 0nm 내지 3nm의 등방성 필름이 될 수 있다. 다른 구체예에서, 베이스필름은 면방향 위상차(Re)가 3,000nm 이상, 구체적으로 5,000nm 초과, 더 구체적으로 10,100nm 내지 15,000nm인 위상차 필름이 될 수 있다. 상기 범위에서, 베이스필름은 무지개 얼룩이 시인되지 않게 할 수 있다.
베이스필름(110)은 두께는 제한되지 않지만, 30㎛ 내지 300㎛, 구체적으로 50㎛ 내지 150㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판은 액정표시장치에 사용될 수 있다. 베이스필름(110)은 광학적으로 투명하고, 광학적으로 투명한 열가소성 수지 또는 이를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다. 구체적으로, 열가소성 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지 등을 포함하는 폴리에스테르계 수지, 트리아세틸셀룰로스(TAC) 수지 등을 포함하는 셀룰로스 수지, 폴리아세탈계 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 스티렌계 수지, 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 포함하는 비-시클릭형 폴리올레핀계 수지, 시클로올레핀(COP)계 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지, 폴리아릴술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 불소계 수지, (메트)아크릴계 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
프리즘부(120)는 베이스필름(110)의 하부면에 형성되어, 도광판 등으로부터 입사된 광을 베이스필름(110)으로 출사시킬 수 있다. 프리즘부(120)의 상부면은 평탄면이고 베이스필름(110)의 하부면과 접합되어 있다. 프리즘부(120)는 베이스필름(110)과 일체로 형성되어 있다. 본 명세서에서 "프리즘부"는 일 방향으로 배열된 복수 개의 프리즘 전체를 의미한다. 본 명세서에서 "일체로 형성"은 프리즘부와 베이스필름 사이에 어떠한 접착층 또는 점착층이 개재되지 않은 것을 의미한다. 그러나, 베이스필름에 프리즘부 형성을 좋게 하기 위해서 베이스필름 일면에 프라이머층이 형성될 수도 있다.
프리즘부(120)는 복수 개의 프리즘(121)을 포함할 수 있다. 프리즘(121)은 광원(도 2에서 도시되지 않음)으로부터의 광출사 방향과 동일 방향으로 배열되어 있다.
프리즘(121)은 제1면과 제2면을 포함하고, 프리즘은 하기 식 1과 식 2를 충족시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 편광판은 휘도 손실 없이도 시야각을 넓힐 수 있다. 이하, 도 3과 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 프리즘을 보다 상세히 설명한다.
도 3을 참조하면, 프리즘(121)은 제1면(121a)과 제2면(121b)을 포함한다. 제1면(121a)은 제2면(121b)과 인접하여 형성되어 있다.
광학시트(100)가 1변 에지형 광원을 포함하는 액정표시장치에 사용되는 경우, 도 3에서와 같이 제1면(121a)은 입광면, 제2면(121b)은 반사면이 될 수 있다. 광학시트(100)가 양변 에지형 광원을 포함하는 액정표시장치에 사용되는 경우 제1면(121a)은 입광면과 반사면이 될 수 있고, 제2면(121b)은 입광면과 반사면이 될 수 있다. 이하에서는, 제1면(121a)은 입광면, 제2면(121b)은 반사면인 것으로 가정한 것으로 하여 설명한다. 양변 에지형 광원을 사용할 경우 하기 설명하는 곡면을 포함하면서 제 1면과 제2면이 입광면과 반사면 역할을 할 수 있다.
제1면(121a)은 하나의 평면으로 이루어질 수 있다. 그러나, 제1면(121a)은 다각형면 형태의 복수개의 평면으로 이루어짐으로써, 다양한 각도로 광이 편광자로 입사되도록 할 수 있다. 따라서, 편광판은 집광 효율을 더 높일 수 있고, 시야각을 더 넓힐 수 있다.
제2면(121b)은 제1면(121a)으로부터 나온 광이 반사되어 베이스필름(110)으로 입사시키는 것으로, 제2면(121b)은 곡면을 포함할 수 있다. 도 3은 제2면(121b)이 하나의 곡면인 프리즘을 도시한 것이다. 그러나, 프리즘이 하기 식 1과 식 2를 충족한다면, 제2면(121b)은 1 이상의 곡면이 연결된 형태, 또는 곡면과 평면이 조합된 형태를 포함할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 프리즘(121)은 프리즘(121)의 단면에 있어서, 프리즘(121)의 정점을 T, 프리즘(121)의 제2면(121b) 중 저점을 Rn, T와 Rn을 연결하는 제2면(121b) 중 T와 Rn 사이에 존재하는 임의의 점을 Rm, T를 통과하는 베이스필름(110)의 하부면(110a)에 대한 법선을 nd1, Rn을 통과하는 베이스필름(110)의 하부면(110a)에 대한 법선을 ndn, Rm을 통과하는 베이스필름(110)의 하부면(110a)에 대한 법선을 ndm, T에서 제1면(121a)과 법선 nd1이 이루는 각이 θL1, 제2면(121b) 중 T에서의 접선과 법선 nd1이 이루는 각이 θR1, 제2면(121b) 중 Rn에서의 접선과 법선 ndn이 이루는 각이 θRn, 제2면(121b) 중 Rm에서의 접선과 법선 ndm이 이루는 각(이하, "경사각"이라고 할 수도 있음)을 θRm이라고 할 때, 하기 식 1과 식 2를 충족시킬 수 있다:
<식 1>
θR1 ≤ θL1 ≤ θRn
(단, θR1 ≠ θL1 ≠ θRn)
<식 2>
θR1 < θRm < θRn
이것은 프리즘(121)의 제2면(121b)이 프리즘 내부에서 보았을 때 오목 곡면을 형성하는 경우를 나타낸다. "θR1 ≠ θL1 ≠ θRn"는 θR1 , θL1 , θRn이 모두 같은 경우는 제외됨을 의미한다.
따라서, 편광판(10)은 전체 광출사 각도 중 광출사 각도 50° 내지 85°로 50% 이상 들어오는 빛에 대해서 1/2 시야각이 30°이상, 구체적으로 30°내지 45°가 되게 할 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 효과를 시인할 수 있다.
도 4를 참조하면, 프리즘(121)의 제1면(121a)으로부터 제2면 (121b) 중 각각 Rm, Rm', Rm"에 도달한 광 LRm, LRm', LRm"은 각각 서로 다른 방향으로 나가고 제2면 (121b) 중 Rm, Rm', Rm" 의 위치에 따라 광의 방향이 넓어짐으로써 광학시트는 시야각을 넓힐 수 있다. 또한, 상기 식 2를 충족시킴으로써 집광 효율을 높여 휘도 손실이 최소가 되도록 할 수 있다. 반면에, 종래 제2면이 평면(점선으로 표시)인 경우 반사면 중 R'm, R'm', R'm"에 도달한 광 LR'm, LR'm', LR'm"는 동일 방향으로 나감으로써 집광 효율은 높아지지만 시야각이 본 실시예의 프리즘 대비 좁아지게 된다.
프리즘(121)은 상기 식 2를 충족시킴으로써, 프리즘(121)의 제2면(121b)은 곡면을 포함할 수 있다. 곡면은 곡률반경이 200㎛ 이하, 구체적으로 50㎛ 내지 100㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 효과가 있을 수 있다. 프리즘(121)의 제2면(121b)은 전체 면적 중 곡면을 95% 이상 포함할 수 있다. 다만, 프리즘(121)의 제조 및/또는 가공 조건에 따라, 제2면(121b)은 평면을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제2면(121b)은 전체 면적 중 95% 이상 100% 미만은 곡면이고 0% 초과 5% 이하는 평면이 될 수도 있다.
일 구체예에서, 프리즘의 단면에 있어서, 제2면은 하기 식 3을 충족시키는 영역을 포함할 수 있다: 따라서, 편광판은 시야각 개선 효과가 클 수 있다:
<식 3>
θRm1 < θRm2
(상기 식 3에서, θRm1은 Rm1에서의 경사각, θRm2는 Rm2에서의 경사각, Rm1, Rm2는 각각 T와 Rn 사이에 존재하는 임의의 점, Rm1은 Rm2 보다 T에 인접하여 위치됨).
프리즘(121)은 제2면(121b) 중 상기 식 3을 충족시키는 영역은 제2면(121b)의 총 면적 중 90% 이상, 구체적으로 95% 내지 100%, 예를 들면 90% 내지 98%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광 확산 효과가 있을 수 있다.
일 실시예에서, 프리즘의 단면에 있어서, 제2면은 하기 식 3-1을 만족하여 T에서 Rn으로 갈수록 경사각이 커지게 되고 그 결과 시야각 개선 효과가 보다 클 수 있다:
<식 3-1>
θR1 < ㆍㆍㆍ < θRm1 < θRm2 < θRm3 < ㆍㆍㆍ < θRn
(상기 식 3-1에서, θRm1은 Rm1에서의 경사각, θRm2는 Rm2에서의 경사각, θRm3는 Rm3에서의 경사각, θR1, θRn은 각각 상기 식 1에서 정의한 바와 같고, T는 프리즘의 정점, Rn은 제2면에서의 저점, Rm1, Rm2, Rm3 는 각각 T와 Rn 사이에 존재하는 임의의 점, Rm1, Rm2, Rm3의 순서로 T에 인접하여 위치됨).
프리즘(121)은 θRn - θR1이 1°내지 20°, 구체적으로 3°내지 15°, 더 구체적으로 5°내지 10°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 집광 효율이 낮아지지 않고 시야각 개선 효과가 있을 수 있다.
프리즘(121)은 θL1 이 25°내지 40°, 구체적으로 31°내지 37°가 될 수 있다. 프리즘(121)은 θR1이 15°내지 35°, 구체적으로 23°내지 33°가 될 수 있다. 프리즘(121)은 θRn이 25°내지 45°, 구체적으로 33°내지 42°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 집광 효율이 낮아지지 않고, 시야각 개선 효과가 있을 수 있다.
프리즘(121)은 종횡비가 0.6 이상, 구체적으로 0.7 내지 0.8이 될 수 있다. 상기 범위에서, 집광 효율이 낮아지지 않고 시야각 개선 효과가 있을 수 있다.
프리즘(121)은 높이(H1)가 3㎛ 내지 25㎛, 구체적으로 7㎛ 내지 14㎛가 될 수 있다. 프리즘(121)은 폭(P1)이 5㎛ 내지 30㎛, 구체적으로 5㎛ 내지 18㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 집광 효율이 낮아지지 않고 시야각 개선 효과가 있을 수 있다.
프리즘(121)의 정점 T를 통과하는 베이스필름(110)의 법선 nd1과 프리즘(121)의 저점 Rn 간의 최소 거리는 프리즘(121)의 폭(P1) 중 40% 내지 60%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광 손실이 최소화될 수 있다.
프리즘(121)은 베이스필름(110)을 위한 재료 중 동일 또는 이종의 재료로 형성되거나, 자외선 경화성 불포화 화합물, 및 개시제 등을 포함하는 조성물로 형성될 수 있다. 일 예로서, 자외선 경화성 불포화 화합물은 에폭시 (메트)아크릴레이트, 우레탄 (메트)아크릴레이트, 페닐페놀에톡시레이티드 (메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 에톡시레이티드 (메트)아크릴레이트, 플루오렌 유도체 불포화 수지, 페녹시벤질 (메트)아크릴레이트, 페닐페녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 에톡시레이티드 티오디페닐 디(메트)아크릴레이트, 페닐티오에틸 (메트)아크릴레이트 또는 이들의 올리고머를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 개시제는 광중합 개시제로서, 케톤계, 포스핀옥시드계 등을 사용할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 2에서 도시되지 않았지만, 프리즘(121)은 광확산제를 더 포함할 수 있다. 따라서, 프리즘(121)은 광 확산 효과를 높여 시야각 개선 효과를 높일 수 있다. 또한, 도 2에서 도시되지 않았지만, 프리즘(121)과 이웃하는 프리즘(121) 사이에 평면부가 형성될 수도 있다. 또한, 도 2는 프리즘(121)과 이웃하는 프리즘(121)의 높이와 폭이 각각 동일한 경우를 도시하였으나, 서로 다를 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학시트는 통상의 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학시트는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘과 동일 형태의 음각 패턴이 형성된 패턴롤과 베이스필름 사이에 프리즘 패턴 형성용 수지를 투입한 후 UV 경화시켜 제조될 수 있다.
이하, 점착층(200)을 설명한다.
점착층(200)은 광학시트(100)의 베이스필름(110)과 편광자(300) 사이에 형성되어, 광학시트(100)와 편광자(300)를 서로 점착시킬 수 있다.
점착층(200)은 두께가 5㎛ 내지 40㎛, 구체적으로 10㎛ 내지 25㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자와 광학시트의 분리없이 편광자와 광학시트를 서로 점착시킬 수 있고, 액정표시장치를 박형화시킬 수 있다.
점착층(200)은 가시광 영역 예를 들면 파장 380nm 내지 780nm에서 헤이즈가 50% 이하, 구체적으로 0% 초과 5% 이하가 될 수 있다. 점착층이 광확산제를 함유할 경우에는 헤이즈는 20% 내지 50%가 될 수 있다.
점착층(200)은 통상의 편광판용 점착제로 형성될 수 있다. 구체적으로, 점착층은 (메트)아크릴계 공중합체와 경화제를 포함하는 점착층용 조성물로 형성될 수 있다.
(메트)아크릴레이트계 공중합체는 각종 가교 방법에 의해 가교가 가능한 가교점을 갖는 것이 바람직하게 사용된다. 가교점을 갖는 (메트)아크릴레이트계 공중합체는 특별히 제한은 없고, 종래 점착제의 수지 성분으로서 관용되고 있는 (메타)아크릴산 에스테르계 공중합체 중에서 임의의 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
(메타)아크릴계 공중합체는 중량평균분자량이 50만 이상이 될 수 있다. 바람직하게는 50만 내지 180만, 더 바람직하게는 80만 내지 160만이 될 수 있다.
(메타)아크릴계 공중합체는 유리전이온도가 -29℃ 미만이 될 수 있다. 상기 범위 내에서, 수분투과도가 100g/m2ㆍday 이하인 보호필름에 코팅시 편광판을 고온에서 방치하더라도 미세 기포가 발생하지 않고, 내구 신뢰성이 우수할 수 있다. 바람직하게는, -40℃ ~ -30℃, 더 바람직하게는 -38℃ ~ -31℃가 될 수 있다. 이때 수분투과도는 760mmHg 압력 하에서 carrier gas를 질소 가스로 하여 MOCON 테스트로 40℃ 및 90% 상대습도에서 측정된 값을 의미한다.
(메타)아크릴계 공중합체는 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴계 단량체, 알킬기를 갖는 (메타)아크릴계 단량체, 및 카르복시기를 갖는 (메타)아크릴계 단량체의 공중합체일 수 있다.
알킬기를 갖는 (메타)아크릴계 단량체는 비환형인 탄소 1-20의 선형 또는 분지형의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르를 포함할 수 있고, 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴계 단량체는 말단 또는 구조 내에 히드록시기를 갖고 탄소수 2-20의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르가 될 수 있다. 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴계 단량체는 (메타)아크릴계 공중합체 중 0.1-10중량%, 바람직하게는 0.5-2중량%로 포함될 수 있다. 알킬기를 갖는 (메타)아크릴계 단량체는 (메타)아크릴계 공중합체 중 84~99.9중량%, 바람직하게는 84-99.8중량%, 더 바람직하게는 85~95중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 점착제의 부착력을 높이는 결과를 얻을 수 있다.
추가적으로 (메타)아크릴계 공중합체에는 카르복시산기를 갖는 (메타)아크릴계 단량체, 방향족 고리를 갖는 비닐계 단량체, 지환족 고리를 갖는 비닐계 단량체, 피롤리도닐기를 갖는 비닐계 단량체, N-치환 말레이미드, 푸릴기를 갖는 단량체 또는 이들의 혼합물이 더 중합될 수 있다.
점착층(200)은 광확산제를 더 포함함으로써, 광학시트(100)로부터 입사된 광을 확산시켜 시야각을 더 넓힐 수 있다. 광확산제는 당업자에게 알려진 통상의 유기 광확산제, 무기 광확산제, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 광확산제를 포함할 경우에는 점착층용 조성물은 다관능 (메트)아크릴레이트계 모노머를 포함할 수도 있다.
상기 다관능 (메타)아크릴레이트계 모노머는 분자량 1000g/mol 미만의 2관능 이상 예를 들면 2관능 내지 6관능의 다관능 (메타)아크릴레이트계 모노머일 수 있다. 일 예로, 다관능 (메타)아크릴레이트계 모노머는 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 아디페이트 디(메타)아크릴레이트, 히드록시피발산 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐 디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 인산 디(메타)아크릴레이트, 디(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 알릴화 시클로헥실 디(메타)아크릴레이트, 디메틸올디시클로펜탄 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 히드로프탈산 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올 (메타)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 변성 트리메틸올프로판 디(메타)아크릴레이트, 아다만탄 디(메타)아크릴레이트, 9,9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오렌 등의 2 관능형; 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌 옥사이드 변성 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트 등의 3 관능형; 디글리세린 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메타)아크릴레이트 등의 4 관능형; 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨 펜타(메타)아크릴레이트 등의 5 관능형; 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트 등의 6 관능형 등을 들 수 있다.
(메트)아크릴레이트계 공중합체:다관능 (메타)아크릴레이트계 모노머는 점착층용 조성물 중 100 : 5 내지 100 : 50, 구체적으로는 100 : 10 내지 100 : 40의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 점착층은 우수한 점착성을 확보할 수 있다.
경화제는 (메타)아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여 0.1중량부 내지 5중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위일 경우, 점착층의 저장 모듈러스가 높아 고온에서 방치할 경우 미세기포가 발생하지 아니하며, 외관에 불량을 야기시키지 아니한다. 경화제는 이소시아네이트계, 카르보디이미드계, 에폭시계, 아지리딘계, 멜라민계, 아민계, 이미드계, 아미드계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 경화제는 이소시아네이트계 경화제 단독을 사용할 수 있다. 다른 실시예에서, 경화제는 이소시아네이트계와 카르보디이미드계의 혼합물을 사용할 수 있다. 이소시아네이트계 경화제:카르보디이미드계 경화제는 2:1 내지 30:1의 중량비로 혼합될 수 있다.
점착층(200)은 UV 흡수제, 열안정제, 대전방지제 등의 통상의 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
이하, 편광자(300)를 설명한다.
편광자(300)는 광학시트(100)의 상부면에 형성되어, 광학시트(100)로부터 입사된 광을 편광시킬 수 있다. 편광자(300)는 당업자에게 알려진 통상의 편광자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 편광자는 폴리비닐알콜계 필름을 1축 연신하여 제조되는 폴리비닐알콜계 편광자, 또는 폴리비닐알콜계 필름을 탈수하여 제조되는 폴리엔계 편광자를 포함할 수 있다. 편광자(300)는 두께가 1㎛ 내지 60㎛, 구체적으로 2㎛ 내지 50㎛, 보다 구체적으로 2㎛ 내지 30㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치에 사용될 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판을 설명한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판 중 프리즘의 확대 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판은 편광자, 점착층, 및 광학시트를 포함할 수 있다. 도 3의 프리즘이 형성된 광학시트 대신에 도 5의 프리즘이 형성된 광학시트를 포함하는 점을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판과 실질적으로 동일하다. 이에, 이하에서는 도 5의 프리즘에 대해서만 설명한다.
도 5를 참조하면, 프리즘(122)은 제1면(122a)과 제2면(121b)을 포함하고, 제2면(121b)은 상기 식 1과 식 2를 충족시킬 수 있다. 제1면(122a)은 입광면이고, 제2면(121b)은 반사면이 될 수 있다.
도 5를 참조하면, 프리즘(122)은 제1면(122a)과 제2면(121b)을 포함하고, 제2면(121b)은 상기 식 1과 식 2를 충족시킬 수 있다. 그리고, 제1면(122a)은 프리즘(122)의 단면에 있어서 프리즘(122)의 정점을 T, 프리즘(122)의 제1면(122a) 중 저점을 Ln, T와 Ln을 연결하는 프리즘의 제1면(122a) 중 T와 Ln 사이에 존재하는 임의의 점을 Lm, T를 통과하는 베이스필름(110)의 하부면(110a)에 대한 법선을 nd1, Ln을 통과하는 베이스필름(110)의 하부면(110a)에 대한 법선을 ndn, Lm을 통과하는 베이스필름(110)의 하부면(110a)에 대한 법선을 ndm, 제1면(122a) 중 T에서의 접선과 법선 nd1이 이루는 각이 θL1, 제1면(122a) 중 Ln에서의 접선과 법선 ndn이 이루는 각이 θLn, 제1면(122a) 중 Lm에서의 접선과 법선 ndm이 이루는 각(이하, "경사각"이라고 할 수 있음)이 θLm이라고 할 때, 하기 식 4를 충족시킬 수 있다:
<식 4>
θL1 < θLm < θLn
상기 식 4를 충족함으로써, 광학시트는 시야각 개선 효과가 있을 수 있다. 이것은 프리즘의 제1면이 프리즘 내부에서 보았을 때 오목 곡면인 경우를 나타낸다. 이때, 제 1면은 제2면과 동일 또는 상이한 곡률반경을 가질 수 있다.
일 구체예에서, 프리즘의 단면에 있어서, 제1면은 하기 식 5를 충족시키는 영역을 포함할 수 있다: 그 결과 시야각 개선 효과가 클 수 있다.
<식 5>
θLm1 < θLm2
(상기 식 5에서, θLm1은 Lm1에서의 경사각, θLm2는 Lm2에서의 경사각, Lm1, Lm2는 각각 L1과 Ln 사이에 존재하는 임의의 점, Lm1은 Lm2 보다 T에 인접하여 위치됨).
프리즘(122)은 제1면(122a) 중 상기 식 5를 충족시키는 영역이 제1면(122a)의 총 면적 중 90% 이상, 구체적으로 95% 내지 100%, 예를 들면 90% 내지 95%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광 확산 효과가 있을 수 있다.
일 구체예에서, 프리즘의 단면에 있어서, 제1면은 하기 식 5-1을 만족하여, T에서 Ln으로 갈수록 경사각이 커지게 되고 그 결과 시야각 개선 효과가 보다 클 수 있다:
<식 5-1>
θL1 < ㆍㆍㆍ < θLm1 < θLm2 < θLm3 < ㆍㆍㆍ < θLn
(상기 식 5-1에서, θLm1은 Lm1에서의 경사각, θLm2는 Lm2에서의 경사각, θLm3는 Lm3에서의 경사각, θL1, θLn는 각각 식 4에서 정의한 바와 같고, T는 프리즘의 정점, Ln은 제1면에서의 저점, Lm1, Lm2, Lm3 는 각각 T와 Ln 사이에 존재하는 임의의 점, Lm1, Lm2, Lm3 의 순서로 T에 인접하여 위치됨).
이때, θL1은 15°내지 37°, 구체적으로 23°내지 37°가 될 수 있다. 이때, θLn은 25°내지 45°, 구체적으로 33°내지 42°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 집광 효율이 떨어지지 않고 시야각 개선 효과가 있을 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판을 설명한다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판 중 프리즘의 확대 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판은 편광자, 점착층, 및 광학시트를 포함할 수 있다. 도 3의 프리즘이 형성된 광학시트 대신에 도 6의 프리즘이 형성된 광학시트를 포함하는 점을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판과 실질적으로 동일하다. 이에, 이하에서는 도 6의 프리즘에 대해서만 설명한다.
도 6을 참조하면, 프리즘(123)은 프리즘(123)의 단면에 있어서, 제1면(123a)은 하기 식 6을 충족시킬 수 있다:
<식 6>
θL1 > θLm > θLn
(상기 식 6에서, θL1, θLm, θLn은 각각 상기 식 4에서 정의한 바와 같다).
이것은 프리즘의 제1면(123a)이 프리즘 내부에서 보았을 때 볼록 곡면인 경우를 나타낸다. 이때, 제 1면(123a)은 제2면(121b)과 동일 또는 상이한 곡률반경을 가질 수 있다.
일 구체예에서, 프리즘의 단면에 있어서, 제1면은 하기 식 7을 충족시키는 영역을 포함할 수 있다: 그 결과 시야각 개선 효과가 클 수 있다.
<식 7>
θLm1 > θLm2
(상기 식 7에서, θLm1, θLm2는 상기 식 5에서 정의한 바와 같다).
프리즘(123)은 제1면(123a) 중 상기 식 7을 충족시키는 영역이 제1면(123a)의 전체 면적 중 90% 이상, 구체적으로 95% 내지 100%, 예를 들면 90% 내지 95%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광 확산 효과가 있을 수 있다.
일 구체예에서, 프리즘의 단면에 있어서 제1면은 하기 식 7-1을 만족하여, T에서 Ln으로 갈수록 경사각이 작아지게 되고 그 결과 시야각 개선 효과가 있을 수 있다:
<식 7-1>
θL1 > ㆍㆍㆍ > θLm1 > θLm2 > θLm3 > ㆍㆍㆍ > θLn
(상기 식 7-1에서, θL1, θLm1, θLm2, θLm3, θLn은 상기 식 5-1에서 정의한 바와 같다).
이때, θL1은 25°내지 45°, 구체적으로 33°내지 42°가 될 수 있다. 이때, θLn은 15°내지 37°, 구체적으로 23°내지 37°가 될 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판을 설명한다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 편광판(20)은 광학시트(100), 점착층(200), 편광자(300) 및 보호층(400)을 포함할 수 있다. 편광자(300)의 상부면과 하부면에 각각 보호층(400)이 더 형성된 점을 제외하고는, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판과 실질적으로 동일하다. 보호층(400)이 더 형성됨으로써 편광자를 외부 수분 및/또는 가스 등으로부터 보호하여 신뢰성을 높일 수 있다. 이하, 보호층(400)에 대해서만 설명한다.
보호층(400)은 편광자(300)의 양면에 형성되어, 편광자를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 보호층(400)은 광학적으로 투명한, 필름 또는 코팅층 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
보호층(400)이 필름 타입일 경우, 보호층(400)과 편광자(300) 사이에 접착층을 더 형성할 수 있다. 접착층은 통상의 편광판용 접착제로 형성될 수 있다. 편광자(300)와 접착되는 보호층(400)의 일면에는 프라이머층이 더 형성됨으로써 보호층(400)과 편광자(300)가 잘 접착되도록 할 수도 있다.
보호층(400)이 필름 타입일 경우 광학적으로 투명한 수지로 형성된 필름을 포함할 수 있다. 상기 필름은 상기 수지를 용융 및 압출하여 형성될 수 있다. 필요할 경우에는 연신 공정을 더 추가할 수도 있다. 상기 수지는 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로스 에스테르계 수지, 비정성 환상 폴리올레핀(cyclic olefin polymer, COP) 등을 포함하는 고리형 폴리올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 포함하는 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 비환형-폴리올레핀계 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트 수지 등을 포함하는 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다.
보호층(400)이 코팅층 타입일 경우는 편광자(300)에 대한 양호한 밀착성, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차단성, 내구성을 높일 수 있다.
일 구체예에서, 보호층을 위한 코팅층은 활성 에너지선 경화성 화합물과 중합 개시제를 포함하는 활성 에너지선 경화성 수지 조성물로 형성될 수 있다.
활성 에너지선 경화성 화합물은 양이온 중합성의 경화성 화합물, 라디칼 중합성의 경화성 화합물, 우레탄 수지, 실리콘계 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 양이온 중합성의 경화성 화합물은 적어도 하나의 에폭시기를 갖는 에폭시계 화합물, 적어도 하나의 옥세탄 고리를 갖는 옥세탄계 화합물 중 하나 이상이 될 수 있다. 라디칼 중합성의 경화성 화합물은 적어도 하나의 (메트)아크릴로일옥시기를 갖는 (메트)아크릴계 화합물이 될 수 있다.
에폭시계 화합물은 수소화 에폭시계 화합물, 사슬형 지방족 에폭시계 화합물, 고리형 지방족 에폭시계 화합물, 방향족 에폭시계 화합물 중 하나 이상이 될 수 있다. 일 구체예에서, 활성 에너지선 경화성 화합물은 에폭시계 화합물과 옥세탄계 화합물의 혼합물을 포함하고, 상기 혼합물 중 에폭시계 화합물은 40중량% 내지 95중량%, 옥세탄계 화합물은 5중량% 내지 60중량%로 포함될 수 있다.
중합 개시제는 활성 에너지선 경화성 화합물을 경화시킬 수 있다. 중합 개시제는 광양이온 개시제, 광증감제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 중합 개시제는 활성 에너지선 경화성 화합물 전체 100중량부에 대해 0.01중량부 내지 10중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 경화가 충분히 되어 기계적 강도가 높고 편광자와의 밀착성이 좋을 수 있다.
활성 에너지선 경화성 수지 조성물은 실리콘계 레벨링제, 자외선 흡수제, 대전방지제 등의 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 활성 에너지선 경화성 화합물 전체 100중량부에 대해 0.01중량부 내지 1중량부로 포함될 수 있다.
보호층(400)의 두께는 5㎛ 내지 200㎛, 구체적으로, 30㎛ 내지 120㎛, 필름 타입의 경우 50㎛ 내지 100㎛가 될 수가 있고, 코팅층 타입의 경우 5㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 광학표시장치에 사용할 수 있다.
도 7은 편광자(300)의 양면에 보호층(400)이 형성된 편광판을 도시한 것이다. 그러나, 편광자(300)의 일면에만 보호층(400)이 형성된 편광판도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. 또한, 도 7은 편광자(300)의 양면에 형성되는 보호층(400)이 각각 동일한 경우를 도시하였으나, 이들 보호층(400)은 서로 다를 수도 있다.
이하, 도 8을 참고하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판을 설명한다. 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 편광판(30)은 광학시트(100), 점착층(200'), 편광자(300), 보호층(400)을 포함할 수 있다. 점착층(200) 대신에 점착층(200')을 포함하고 보호층(400)을 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판과 실질적으로 동일하다. 점착층(200')은 상술한 코팅층 타입의 보호층(400)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 점착층(200')은 편광자(300)에 직접적으로 형성되어 있다. 상기 "직접적으로 형성"은 편광자(300)와 점착층(200') 사이에 어떠한 다른 점착층, 접착층이 개재되지 않음을 의미한다. 그러나, 편광자와 점착층 간의 점착력을 상승시키기 위해 편광자에 코로나 처리 또는 두께 1㎛ 이하의 프라이머 처리는 가능할 수 있다.
이하, 도 9를 참고하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판을 설명한다. 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 편광판(40)은 광학시트(100), 점착층(200), 점착층(200'), 편광자(300), 보호층(400)을 포함할 수 있다. 점착층(200'), 보호층(400)을 더 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판과 실질적으로 동일하다. 점착층(200'), 보호층(400)에 대한 상세 내용은 상기에서 상술한 바와 같다. 점착층(200')을 더 포함함으로써, 편광자에 공기 또는 수분으로부터 배리어 역할을 할 수 있다.
이하, 도 10을 참고하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판을 설명한다. 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 편광판(50)은 광학시트(100), 점착층(200), 편광자(300), 보호층(400)을 포함할 수 있다. 보호층(400)의 상부면에 점착층(200)이 더 형성된 점을 제외하고는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판과 실질적으로 동일하다. 보호층(400)의 상부면에 점착층(200)이 더 형성됨으로써, 편광판(50)과 피착체 예를 들면 액정표시패널 등과 편광판의 점착을 용이하게 할 수 있다.
이하, 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 설명한다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 사시도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(1000)는 광원(1010), 도광판(1020), 제1편광판(1030), 반사시트(1040), 액정패널(1050) 및 제2편광판(1060)을 포함하고, 제1편광판(1030)은 본 발명의 실시예들에 따른 편광판을 포함할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 전체 광출사 각도 중 광출사 각도 50°내지 85°로 50% 이상 들어오는 빛에 대해서 1/2 시야각이 30° 이상, 예를 들면 30°내지 45°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 휘도 감소를 최소화할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 편광판이 종래 광학시트의 역할을 할 수 있으므로 광학시트를 별도로 포함하지 않아서 액정표시장치의 박형화를 가능하게 할 수 있다.
이하, 광원(1010)과 반사시트(1040)를 설명한다.
광원(1010)은 광을 발생시키는 것으로, 도광판(1020)의 측면 즉 도광판(1020)의 광입사면에 대향하여 배치될 수 있다. 광원(1010)은 선광원 램프 또는 면광원 램프, CCFL 또는 LED 등 다양한 광원들이 사용될 수 있다. 광원(1010) 외부에는 광원 커버가 더 형성되어, 광원을 보호할 수 있다. 도 11은 도광판(1020)의 일 측면에만 광원(1010)이 배치되는 경우를 도시하였으나, 광원은 도광판(1020)의 다른 일측면(일측면과 대향하는 면)에도 배치될 수 있다.
반사시트(1040)는 도광판(1020)의 하부면에 형성되어, 광원(1010)으로부터 출사된 광을 반사시켜 도광판(1020)으로 재반사시킴으로써 광 효율을 높일 수 있다.
이하, 액정패널(1050)에 대해 설명한다.
액정패널(1050)은 제1편광판(1030)과 제2편광판(1060)의 사이에 형성되어, 제1편광판(1030)으로부터 입사된 광을 제2편광판(1030)으로 투과시킬 수 있다. 액정패널(1050)은 제1기판, 제2기판 및 제1기판과 제2기판 사이에 고정되는 표시 매체인 액정층을 포함한다. 제1기판은 컬러필터 및 블랙매트릭스가 장착되어 있다. 제2기판은 액정의 전기광학특성을 제어하기 위한 스위칭 소자, 소스 신호를 제공하기 위해 스위칭 소자와 신호선에 게이트 신호를 제공하기 위한 주사선, 화소 전극, 카운터 전극을 포함한다. 액정층은 전계를 미인가시에는 균일하게 배향된 액정을 포함한다. 구체적으로, 액정패널(1050)은 VA(vertical alignment) 모드, PVA(patterned vertical alignment) 모드 또는 S-PVA(super-patterned vertical alignment) 모드를 채용할 수 있다.
이하, 제2편광판(1060)에 대해 설명한다.
제2편광판(1060)은 액정패널(1050)으로부터 입사된 광을 투과시키는 것으로, 통상의 편광판을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2편광판은 편광자, 편광자의 적어도 일면에 형성된 보호필름을 포함할 수 있다.
이하, 도광판(1020)에 대해 설명한다.
도 11을 참조하면, 도광판(1020)은 광원(1010)의 측면에 위치되어, 광원(1010)으로부터 입사된 광을 내부 반사시켜 제1편광판(1030)으로 출사시킬 수 있다.
도광판(1020)은 도광판(1020)에서 출사되는 광이 산란되지 않게 하고 전체 광출사 각도 중 50% 이상의 광이 광출사 각도 50° 내지 85°, 구체적으로 60° 내지 80°로 출사되도록 함으로써 제1편광판(1030)을 사용할 경우, 시야각을 넓힐 수 있다. 상기 "광출사 각도"는 도 12를 참조하면, 도광판(1020)의 광출사면에 대해 수직인 방향(도 12의 L2)(액정표시장치의 정면) 0°라고 할 때, L2와 광이 출사되는 방향 간의 각도(θ)를 의미한다. 도 14를 참조하면, 도광판(1020)으로부터 출사되는 광 중 전체 광출사 각도 중 50% 이상이 광출사 각도 50° 내지 85°, 구체적으로 60°내지 80°로 출사됨을 확인할 수 있다.
도광판(1020)은 광원(1010)과 대향하는 광입사면, 광입사면과 직교하고 제1편광판(1030)의 프리즘과 대향하는 광출사면을 갖는다.
이하, 도 13을 참조하여, 본 실시예에 따른 도광판을 상세히 설명한다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 도광판(1020)은 기재층(1021), 렌티큘러 렌즈 패턴(1022) 및 마이크로렌즈 패턴(1023)을 포함할 수 있다.
기재층(1021)은 렌티큘러 렌즈 패턴(1022)과 마이크로렌즈 패턴(1023) 사이에 형성되어, 렌티큘러 렌즈 패턴(1022)과 마이크로렌즈 패턴(1023)을 지지할 수 있다. 기재층의 상부면은 광출사면, 기재층의 측면은 광입사면, 기재층(1021)의 하부면은 마이크로렌즈 패턴으로부터 광이 입사되는 면이 될 수 있다.
기재층(1021)은 두께가 200㎛ 내지 1000㎛, 구체적으로 300㎛ 내지 600㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 광학표시장치에 사용될 수 있다.
기재층(1021)은 광학적으로 투명한 수지로 형성된 필름을 포함할 수 있다. 구체적으로, 수지는 폴리카보네이트, 폴리메틸(메트)아크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌, 메틸메타아크릴레이트와 스티렌의 공중합체 수지(MS resin) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
렌티큘러 렌즈 패턴(1022)은 기재층의 상부면에 형성되어, 기재층으로부터 입사된 광을 출사시키고, 광이 산란되지 않게 하여 휘도를 높일 수 있다. 도13은 제1광학패턴으로 렌티큘러 렌즈 패턴이 형성된 도광판을 도시한 것이나, 제1광학패턴은 정상부에 곡면이 형성된 광학 패턴을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제1광학패턴은 단면이 프리즘 패턴으로 정상부에 곡면이 형성된 광학패턴을 포함할 수 있다.
렌티큘러 렌즈 패턴(1022)은 종횡비가 0.10 내지 0.50, 곡률 반경이 5㎛ 내지 200㎛, 구체적으로 10㎛ 내지 150㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 입사광에 대해 도광 및 확산 역할을 수행하고, 수직 방향의 시야각을 좁혀 시감 및 휘도를 상승시킬 수 있다.
렌티큘러 렌즈 패턴(1022)은 최대 폭(P2)이 5㎛ 내지 100㎛, 최대 높이(H2)가 1㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광 효율을 높일 수 있고, 입사광에 대해 도광 및 확산 역할을 수행할 수 있다.
렌티큘러 렌즈 패턴(1022)은 기재층과 동일 또는 이종의 광학적 투명 수지로 형성될 수 있다.
마이크로렌즈 패턴(1023)은 기재층의 하부면에 형성되어, 도광판의 측면으로 입사된 빛을 집광시켜 출사시키는 역할을 할 수 있다. 도 13은 제2광학패턴으로 마이크로렌즈 패턴이 형성된 도광판을 도시한 것이나, 제2광학패턴은 단면이 n(n은 3 내지 10의 정수)각형인 프리즘 패턴, 렌티큘러 렌즈 패턴 등을 포함할 수도 있다.
마이크로렌즈 패턴(1023)은 종횡비가 0.01 내지 0.20, 구체적으로 0.01 내지 0.10이 될 수 있다. 상기 범위에서, 도광판으로부터 출사광의 집광 효율을 높일 수 있다.
마이크로렌즈 패턴(1023)은 폭(P3)이 10㎛ 내지 100㎛, 높이는 1㎛ 내지 10㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 프리즘 시트 사용시 집광 효과가 있을 수 있다.
마이크로렌즈 패턴(1023)은 기재층(1021)과 동일 또는 이종의 광학적 투명 수지로 형성될 수 있다.
기재층(1021), 렌티큘러 렌즈 패턴(1022), 및 마이크로렌즈 패턴(1023)은 일체로 형성될 수 있다. 상기 "일체로 형성"은 기재층, 렌티큘러 렌즈 패턴, 마이크로렌즈 패턴 간에 접착층이 개재되지 않고 독립적으로 분리되지 않은 것을 의미한다. 이를 위해, 도광판은 일면에 렌티큘러 렌즈 패턴이 압출로 형성된 기재층의 다른 일면에 레이저 가공 등으로 마이크로렌즈 패턴을 형성하는 단계에 의해 제조될 수 있다. 압출과 레이저 가공은 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 수행될 수 있다.
도 11에서 도시되지 않았지만, 액정표시장치는 윈도우시트 등을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다.
실시예 1:편광판의 제조
(1)편광자와 보호층의 적층체 제조
폴리비닐알콜 필름을 60℃에서 3배 연신하고 요오드를 흡착시킨 후 40℃의 붕산 수용액에서 2.5배 연신하여 편광자를 제조하였다.
보호층용 투명 TAC 필름(Konica사, KC4DR-1, 두께:40㎛)과 보호층용 투명TAC 필름(Konica사, KC4DR-1, 두께:40㎛)의 각각 일면에 편광판용 접착제(Nippon Goshei사, Z-200)를 코팅하고, 보호층용 TAC 필름, 편광자, 보호층용 TAC 필름의 순서로 합지하고 경화시켜, 보호층/편광자/보호층의 순서로 적층된 적층체를 제조하였다.
(2)광학시트의 제조
하기 표 1 중 입광면은 평면의 형상을 갖고, 반사면은 오목 곡면 형상을 갖는 프리즘 패턴이 형성된 패턴롤과 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(두께:100㎛)의 일면을 접촉시키고 그 사이에 자외선 경화성 수지를 투입한 후, UV 파장에서 200mJ의 광량을 조사하여 PET 필름 일면에 프리즘이 형성된 광학시트를 제조하였다.
(3)점착층용 조성물의 제조
메틸에틸케톤 20중량부에 (메타)아크릴계 공중합체(X-310-750S Saiden社, Mw:90만, Tg:-31℃) 100중량부, 이소시아네이트계 경화제인 디이소시아네이트의 트리메틸올프로판 어덕트체 코로네이트 L(Nippon Polyurethane Industry, Japan) 0.5중량부 및 카르보디이미드계 경화제(V05S:니신보케미칼) 0.16중량부를 넣고 25℃에서 5분 동안 교반하여 편광판용 점착층용 조성물을 제조하였다.
(4)편광판의 제조
광학시트의 PET 필름의 일면에 상기 제조한 점착층용 조성물을 코팅하고 건조시켜 점착층용 도막을 형성하고, 점착층용 도막과 상기 적층체 중 보호층을 합지하고, 35℃ 및 상대습도 45%에서 숙성시켜, 보호층, 편광자, 보호층, 점착층, PET 필름, 프리즘이 순차적으로 형성된 편광판을 제조하였다.
실시예 2:편광판의 제조
실시예 1에서, 광학시트 제조시 하기 표 1 중 입광면과 반사면이 각각 동일한 곡률반경을 가지며 각각 오목 곡면인 프리즘 패턴을 이용하여 광학시트를 제조한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예 3:편광판의 제조
실시예 1에서, 광학시트 제조시 하기 표 1 중 입광면과 반사면이 각각 동일한 곡률반경을 가지며, 입광면은 볼록 곡면이고, 반사면은 오목 곡면인 프리즘 패턴을 이용하여 광학시트를 제조한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 1:편광판의 제조
실시예 1에서, 광학시트 제조시 하기 표 1 중 입광면과 반사면이 서로 대칭 형태이고, 입광면과 반사면이 각각 평면인 프리즘 패턴을 이용하여 광학시트를 제조한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 2:편광판의 제조
실시예 1에서, 광학시트 제조시 하기 표 1 중 입광면은 평면이고, 반사면은 하기 표 1의 곡률반경을 갖는 볼록 곡면인 프리즘 패턴을 이용하여 광학시트를 제조한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예와 비교예에서 제조한 액정표시장치에 대해 하기 물성을 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1)상대 휘도: 1.도광판의 제조: 폴리카보네이트(PC) Plate(두께:540㎛)의 상면에 렌티큘러 렌즈 패턴(폭:21㎛, 높이:5.5㎛, 종횡비:0.26, 곡률반경:12㎛)을 형성하고 하면에 타공 방식으로 제작된 마이크로렌즈 패턴(폭:30㎛, 높이:2㎛, 종횡비:0.067)을 형성하여 도광판을 제조하였다.
2.액정표시장치 조립: 도광판의 렌티큘러렌즈 패턴과 실시예와 비교예의 프리즘이 서로 대향하도록 도광판과 광학시트를 적층하였다. LED 광원을 이용해서 1변 에지형 LED 광원을 포함하는 액정표시장치를 제조하였다. 도광판의 출사 각도는 60°내지 80가 되도록 하였다. EZCONTRAST X88RC(EZXL-176R-F422A4, ELDIM사)를 이용하여 정면 휘도값을 측정하였다. 상대 휘도는 시야각 0°에서 {(실시예와 비교예의 휘도값)/(비교예 1의 휘도값)} x 100으로 계산하였다.
(2)1/2시야각: (1)과 동일한 방법으로 액정표시장치를 제조하고, EZCONTRAST X88RC(EZXL-176R-F422A4, ELDIM사)를 이용하여 휘도값을 측정하였다. 정면을 기준으로 정면 휘도값의 1/2이 되는 좌우 1/2시야각 FWHM (Full Width at Half Maximum)을 구하였다.
　 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
프리즘 폭
(㎛)		 13 13 13 13 13
프리즘 높이(㎛) 10 10 10 10 10
입광면 평면 오목 곡면
(곡률반경:100㎛)		 볼록 곡면
(곡률반경:100㎛)		 평면 평면
반사면 오목 곡면 오목 곡면 오목 곡면 평면 볼록 곡면
반사면의 곡률반경
(㎛)		 100 100 100 - 100
θL1(°) 33.0 29.6 36.4 33.0 33.0
θLn(°) 33.0 36.4 29.6 33.0 33.0
θR1(°) 29.6 29.6 29.6 33.0 36.4
θRn(°) 36.4 36.4 36.4 33.0 29.6
θL1, θR1, θRn의 관계 θR1 < θL1 < θRn θR1 = θL1 < θRn θR1 < θL1
= θRn 		θR1 = θL1 = θRn θR1 > θL1 > θRn
θR1, θRm, θRn의 관계 θR1 < θRm < θRn θR1 < θRm < θRn θR1 < θRm < θRn θR1 = θRm = θRn θR1 > θRm > θRn
θL1, θLm, θLn 의 관계 θL1 = θLm = θLn θL1 < θLm < θLn θL1 > θLm > θLn θL1 = θLm = θLn θL1 = θLm = θLn
상대휘도
(%)		 70 66 73 100 124
1/2 시야각
(°)		 40.4 44.2 39.1 27.3 18.6
상기 표 1에서와 같이, 본 실시예에 따른 편광판은 집광 효율을 감소시키지 않아 광효율이 높으면서도 1/2 시야각을 넓혀 시야각 개선 효과가 우수하였다.
반면에, 상기 표 1에서와 같이, 입광면과 반사면이 모두 평면으로 단면이 삼각형인 프리즘을 포함하는 비교예 1은 시야각이 본 발명 대비 좁았다.
그리고, 반사면이 볼록 곡면으로서 본원의 식 2를 만족하지 않는 비교예 2는 시야각이 더 좁아지는 문제점이 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (18)

  1. 편광자, 상기 편광자의 하부면에 형성된 광학시트, 및 상기 편광자와 상기 광학시트 사이에 형성된 점착층을 포함하고,
    상기 광학시트는 베이스필름 및 상기 베이스필름의 하부면에 형성된 복수개의 프리즘을 포함하는 프리즘부를 포함하고, 상기 프리즘부는 광입사면이고,
    상기 프리즘은 제1면 및 상기 제1면과 인접하여 형성된 제2면을 포함하고,
    상기 제2면은 곡면을 포함하고, 상기 프리즘은 상기 프리즘의 단면에 있어서, 상기 프리즘의 정점을 T, 상기 제2면 중 저점을 Rn, T와 Rn을 연결하는 상기 제2면 중 T와 Rn 사이에 존재하는 임의의 점을 Rm, T를 통과하는 상기 베이스필름의 하부면에 대한 법선을 nd1, Rn을 통과하는 상기 베이스필름의 하부면에 대한 법선을 ndn, Rm을 통과하는 상기 베이스필름의 하부면에 대한 법선을 ndm, 상기 제1면과 법선 nd1이 이루는 각이 θL1, 상기 제2면 중 T에서의 접선과 법선 nd1이 이루는 각이 θR1, 상기 제2면 중 Rn에서의 접선과 법선 ndn이 이루는 각이 θRn, 상기 제2면 중 Rm에서의 접선과 법선 ndm이 이루는 각인 경사각이 θRm이라고 할 때, 하기 식 1과 식 2를 충족시키는 것인, 편광판이고,
    <식 1>
    θR1 ≤ θL1 ≤ θRn
    (단, θR1 ≠ θL1 ≠ θRn)
    <식 2>
    θR1 < θRm < θRn,
    상기 제1면은 곡면인 것이고, 상기 제1면 중 저점을 Ln이라고 할 때, T에서 Ln으로 갈수록 경사각이 커지는 것인, 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2면은 곡면이고, 상기 곡면은 상기 식 1과 식 2를 충족시키는 것인, 편광판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2면은 상기 제2면 중 T에서 Rn으로 갈수록 경사각 θRm이 커지는 것인, 편광판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2면 중 상기 곡면은 상기 제2면의 전체 면적 중 95% 이상인 것인, 편광판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 프리즘은 θRn - θR1이 1°내지 20°인 것인, 편광판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프리즘은 θL1이 25°내지 37°, θR1이 15°내지 35°, θRn이 25°내지 45°인 것인, 편광판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 프리즘은 종횡비가 0.6 이상인 것인, 편광판.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1면은 입광면이고 상기 제2면은 반사면인 것인, 편광판.
  14. 제1항에 있어서, 상기 편광자의 상부면에 보호층이 더 형성되고, 상기 편광자와 상기 점착층 사이에 보호층이 더 형성된 것인, 편광판.
  15. 제14항에 있어서, 상기 편광자의 상부면에 형성된 보호층의 상부면에 점착층이 더 형성된 것인, 편광판.
  16. 광원, 상기 광원에 인접하여 형성된 도광판, 및 상기 도광판의 상부면에 형성된 제1항 내지 제7항, 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하고,
    상기 도광판과 상기 편광판의 프리즘이 대향하여 배치되는 것인, 액정표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 도광판은 전체 광출사 각도 중 50% 이상의 광을 광출사 각도 50°내지 85°로 출사하는 것인, 액정표시장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 액정표시장치는 1/2 시야각이 30°내지 45°인 것인, 액정표시장치.
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