KR102063047B1 - 광학 필름 - Google Patents

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Abstract

본 출원은, 미러형 디스플레이를 형성할 수 있는 광학 필름 및 그 광학 필름을 포함하는 미러형 디스플레이에 대한 것이다. 본 출원의 광학 필름은, OLED(Organic Light Emitting Diode) 등과 같은 소자의 시인측 표면에 배치되어 미러형 디스플레이를 형성할 수 있다.

Description

광학 필름{Optical Film}
본 출원은, 광학 필름 및 미러형 디스플레이에 관한 것이다.
최근 디스플레이 장치에 디스플레이 기능에 추가로 다양한 기능을 부여하고자 하는 시도가 있고, 그러한 시도의 예로 미러형 디스플레이의 개발 노력을 들 수 있다.
미러형 디스플레이는 디스플레이 기능에 의해 각종 필요한 정보를 표시하는 동시에 사용자의 모습을 반사하여 비출 수 있는 장치이다. 이러한 디스플레이는, 옷방이나, 욕실 등과 같은 개인 사용 공간은 물론 공공 용도 등의 다양한 용도로의 활용도 기대될 수 있다.
본 출원은 광학 필름 및 미러형 디스플레이에 대한 것이다.
본 출원은, 디스플레이 소자의 시인측에 적용되어 경면을 구현하는 광학 필름에 대한 것이다.
상기 광학 필름이 적용되는 디스플레이 소자는 반사형 디스플레이 소자일 수 있다. 본 명세서에서 용어 반사형 디스플레이 소자는, 예를 들면, 550 nm의 파장의 광에 대한 반사율이 20% 이상, 20% 내지 80%, 25% 내지 70%, 약 30% 내지 60%인 소자를 의미할 수 있다. 이러한 소자로는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 등이 예시될 수 있다. 다만, 본 출원의 광학 필름의 적용 용도는 상기 반사형 디스플레이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 디스플레이 소자는 투과형, 반사형 또는 반투과형 LCD(Liquid Crystal Display)일 수 있다.
본 출원의 광학 필름은, 반사형 선형 편광자 및 상기 반사형 선형 편광자의 일면에 형성되어 있는 1/4 파장층을 포함할 수 있다.
상기 광학 필름은, 흡수형 편광자를 포함하지 않을 수 있다.
상기에서 반사형 선형 편광는, DBEF(Dual Brightness Enhancement Film), 유방성 액정층(LLC층: Lyotropic Liquid Crystal) 또는 와이어 그리드 편광기(wire grid polarizer)일 수 있다.
상기에서 1/4 파장층은, 550 nm의 파장에 대한 면상 위상차가 110 nm 내지 220 nm 또는 약 120 nm 내지 160 nm의 범위 내일 수 있다.
상기에서 1/4 파장층은, 연신 고분자 필름 또는 액정 고분자 필름일 수 있다.
상기 광학 필름에서 상기 반사형 선형 편광자의 광투과축과 1/4 파장층의 광축이 이루는 각도가 약 40도 내지 약 50도, 예를 들면, 약 45도일 수 있다.
상기 광학 필름은, 표면 경도가 1H 이상일 수 있다.
상기 광학 필름은, 상기 반사형 선형 편광자의 표면에 형성되어 있는 하드코팅층을 추가로 포함할 수 있다.
본 출원은 또한 미러형 디스플레이에 대한 것이다. 상기 디스플레이는, 상기 광학 필름을 포함할 수 있다.
일 예시에서 상기 디스플레이는, 전술한 디스플레이 소자; 및 상기 소자의 시인측에 배치되어 있고, 상기 소자측으로부터 순차로 1/4 파장층 및 반사형 선형 편광자를 가지는 광학 필름을 포함할 수 있다.
상기에서 디스플레이 소자는, 전술한 반사형 디스플레이, 예를 들면, 유기발광표시 장치(OLED) 등이거나, 투과형, 반사형 또는 반투과형 LCD 등일 수 있다.
상기 디스플레이에서 광학 필름의 표면은, 경도가 1H 이상일 수 있다.
상기 디스플레이는, 상기 반사형 선형 편광자의 표면에 형성되어 있는 하드코팅층을 추가로 포함할 수 있다.
본 출원에서는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 등과 같은 디스플레이 소자의 시인측 표면에 배치되어 미러형 디스플레이를 형성할 수 있는 광학 필름이 제공될 수 있다.
도 1 및 2는 본 출원의 광학 필름의 예시적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3 및 4는 본 출원의 광학 필름이 적용된 미러형 디스플레이의 예시적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 실시예에서의 반사율 측정 결과를 보여준다.
본 출원은, 디스플레이 소자의 시인측에 적용되어 경면을 구현하는 광학 필름에 대한 것이다.
상기 광학 필름은, 전술한 반사형 디스플레이 또는 LCD 등의 시인측, 즉 관찰자가 상기 소자에서 나오는 광을 관찰하는 측에 존재할 수 있고, 일 예시에서는 상기 시인측의 최외곽에 위치할 수 있다.
상기 광학 필름은, 반사형 선형 편광자 및 상기 반사형 선형 편광자의 일면에 형성되어 있는 1/4 파장층을 포함할 수 있다. 도 1은 상기 광학 필름의 구성을 예시적으로 나타내는 도면으로서, 상기 선형 편광자(101) 및 1/4 파장층(102)을 포함하는 광학 필름을 보여준다.
상기에서 반사형 선형 편광자는, 입사되는 광 중에서 어느 하나의 선형 편광은 투과시키고, 상기 투과되는 선형 편광과는 수직하는 선형 편광은 반사할 수 있는 소자이다. 또한, 상기에서 1/4 파장층은, 입사 광을 그 입사광의 파장의 1/4배만큼 위상 지연 시킬 수 있는 특성을 가지는 소위 위상 지연층을 의미할 수 있다. 이러한 위상 지연층에 선편광된 광이 입사되면, 그 광은 타원편광 또는 원편광으로 변환될 수 있고, 반대로 타원편광 또는 원편광이 입사되면, 그 광은 선편광된 광으로 변환될 수 있다. 상기와 같은 구성의 광학 필름이 소자의 표면에 배치될 경우에는 다음과 같은 원리에 의해 미러 표면, 즉 경면이 구현될 수 있다. 즉, 상기 광학 필름이 소자의 시인측에 배치될 경우에 외부로부터의 입사광 중에서 어느 한 선편광은 상기 편광자를 투과하여 상기 1/4 파장층측으로 입사되고, 상기 선편광과 수직하게 편광된 선편광은 상기 편광자에 의해 반사된다. 한편, 1/4 파장층측으로 입사된 선편광은 타원편광 또는 원편광으로 변환되어 소자측으로 입사되고, 소자에 의해 반사되어 다시 1/4 파장층으로 입사된다. 이 때 소자에 의해 반사된 광은 타원편광 또는 원편광의 회전 방향이 최초 1/4 파장층을 투과한 것과는 반대로 되며, 그에 따라 상기 1/4 파장층을 투과한 광은 그 상부의 선형 편광자의 투과축과 같은 방향의 선편광이 되어서 상기 편광자를 투과할 수 있다. 이러한 원리에 의해 상기 소자의 반사율은 증가하게 되고, 이에 따라 미러 표면이 구현될 수 있다.
상기에서 소자는, 전술한 바와 같은 반사형 디스플레이 소자거나 LCD 등일 수 있다.
상기와 같은 소자의 시인측에 상기 광학 필름이 배치되는 경우에 전술한 반사 효과 증대를 달성하기 위해서 상기 1/4 파장층이 상기 반사형 선형 편광자에 비하여 소자측에 더 가깝게 배치될 수 있다.
상기 광학 필름은, 상기 기술한 구성 외에 다른 구성을 포함할 수 있으나, 그 경우에도 흡수형 편광자를 포함하지 않는다. 흡수형 편광자가 포함될 경우에 상기 언급된 미러 표면을 구현하는 광 경로 중에서 광이 상기 흡수형 편광자에 의해 흡수될 가능성이 있고, 그 경우 디스플레이 표면에 경면이 구현되지 않을 우려가 있다.
반사형 선형 편광자로는, 선택적 투과 및 반사 특성을 나타내는 기능성 소자를 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 반사형 선형 편광자는, 예를 들어, 여러 방향으로 진동하는 입사광으로부터 어느 한쪽 방향으로 진동하는 선형 편광은 투과시키고, 나머지 방향으로 진동하는 광, 예를 들면, 상기 투과된 선형 편광과는 수직한 방향의 편광은 반사시키는 기능을 가진 층을 의미할 수 있다.
반사형 선형 편광자로는, 상기 기능을 가지는 공지의 반사형 선편광층을 사용할 수 있고, 예를 들면, DBEF(Dual Brightness Enhancement Film), 유방성 액정층(LLC층: Lyotropic Liquid Crystal) 또는 와이어 그리드 편광기(wire grid polarizer) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기에서 1/4 파장층으로도, 특별한 제한 없이 공지의 위상 지연층이 적용될 수 있고, 예를 들면, 선형 편광을 타원 편광 또는 원편광으로 변환시키거나, 반대로 타원 편광 또는 원편광을 선형 편광으로 변환시킬 수 있는 공지의 위상차 필름이 적용될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 1/4 파장층은, 예를 들어, 550 nm의 파장에 대한 면상 위상차가 110 nm 내지 220 nm, 120 nm 내지 160 nm 또는 130nm 내지 170nm의 범위 내에 있을 수 있다. 본 출원에서 「면상 위상차」는 (nx-ny)×d로 계산되는 수치이고, 상기에서 nx는 1/4 파장층의 면상 지상축 방향의 굴절률이고, ny는 1/4 파장층의 면상 진상축 방향의 굴절률이며, d는 1/4 파장층의 두께이다. 또한, 본 출원에서 「지상축(slow axis)」은 1/4 파장층에서 가장 높은 굴절률을 나타내는 방향의 축을 의미할 수 있고, 「진상축(fast axis)」은 1/4 파장층에서 가장 낮은 굴절률을 나타내는 방향의 축을 의미할 수 있다. 또한, 본 출원에서「광축」은 위상지연층 내에서 지상축(slow axis) 또는 진상축(fast axis)를 의미할 수 있고, 예를 들어, 지상축을 의미할 수 있다.
본 출원에서 사용할 수 있는 1/4 파장층으로는, 액정 고분자 필름 또는 연신 고분자 필름이 사용될 수 있다.
액정 고분자 필름은, 예를 들어, 중합성 액정 화합물을 포함할 수 있다. 중합성 액정 화합물은, 예를 들어, 중합된 상태로 액정 고분자 필름 내에 포함될 수 있다. 본 출원에서 「중합성 액정 화합물」은, 액정성을 나타낼 수 있는 부위, 예를 들면 메조겐(mesogen) 골격 등을 포함하고, 중합성 관능기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 또한 「중합성 액정 화합물이 중합된 형태로 포함되어 있다는 것」은 상기 액정 화합물이 중합되어 액정 고분자 필름 내에서 액정 고분자의 주쇄 또는 측쇄와 같은 골격을 형성하고 있는 상태를 의미할 수 있다.
중합성 액정 화합물은, 예를 들어, 수평 배항된 상태로 액정 고분자 필름 내에 포함되어 있을 수 있다. 본 출원에서 「수평 배향」은, 중합된 액정 화합물을 포함하는 액정 고분자 필름의 광축이 코팅층의 평면에 대하여 약 0도 내지 약 25도, 약 0도 내지 약 15도, 약 0도 내지 약 10도, 약 0도 내지 약 5도 또는 약 0도의 경사각을 가지는 경우를 의미할 수 있다.
본 출원에서 각도를 정의하면서 사용하는, 수직, 수평, 직교 또는 평행 등의 용어는, 이는 목적 효과를 손상시키지 않는 범위 내의 실질적인 수직, 수평, 직교 또는 평행을 의미하고, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 포함하는 것이다. 따라서, 예를 들면, 상기 각각의 경우는 약 ±15도 이내의 오차, 약 ±10도 이내의 오차 또는 약 ±5도 이내의 오차를 포함할 수 있다.
연신 고분자 필름은, 예를 들어, 연신에 의해 광학 이방성을 부여할 수 있는 광투과성의 고분자 필름을 적절한 방식으로 연신한 필름일 수 있다. 고분자 필름으로는, 예를 들면, 폴리에틸렌 필름 또는 폴리프로필렌 필름 등의 폴리올레핀 필름, 폴리노르보넨 필름 등의 고리형 올레핀 폴리머(COP: Cycloolefin polymer) 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리아크릴로니트릴 필름, 폴리설폰 필름, 폴리아크릴레이트 필름, 폴리비닐알코올 필름 또는 TAC(Triacetyl cellulose) 필름 등의 셀룰로오스 에스테르계 폴리머 필름이나 상기 폴리머를 형성하는 단량체 중에서 2종 이상의 단량체의 공중합체 필름 등이 예시될 수 있다. 하나의 예시에서 고분자 필름으로는, 고리형 올레핀 폴리머 필름을 사용할 수 있다. 상기에서 고리형 올레핀 폴리머로는, 노르보넨 등의 고리형 올레핀의 개환 중합체 또는 그 수소 첨가물, 고리형 올레핀의 부가 중합체, 고리형 올레핀과 알파-올레핀과 같은 다른 공단량체의 공중합체, 또는 상기 중합체 또는 공중합체를 불포화 카르복실산이나 그 유도체 등으로 변성시킨 그래프트 중합체 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광학 필름에서 상기 반사형 선형 편광자의 광투과축과 1/4 파장층의 광축이 이루는 각도가 40도 내지 50도, 또는 약 45도일 수 있다. 이러한 범위 하에서 전술한 미러 표면의 구현 효과가 향상될 수 있다.
상기 광학 필름은, 높은 표면 경도를 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 광학 필름은 각종 소자의 표면측에 위치할 수 있는데, 이에 따라 상기 광학 필름에는 높은 표면 경도가 요구될 수 있다. 이러한 경우 상기 높은 표면 경도가 요구되는 표면은, 상기 선형 반사형 편광자측의 표면일 수 있다. 예를 들면, 상기 광학 필름은, 표면 경도가 1H 이상, 2H 이상, 3H 이상 또는 4H 이상일 수 있다. 상기 범위의 표면 경도는 본원의 용도에서 적합할 수 있다. 상기에서 표면 경도는 ASTM D3363에 따라서 500 g의 연필 하중과 250 mm/min의 연필 이동 속도로 측정한 연필 경도이다. 상기 표면 경도의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 8H 이하, 7H 이하 또는 6H 이하일 수 있다.
전술한 바와 같은 표면 경도의 달성을 위해서 광학 필름은 추가적인 층을 포함할 수 있다.
예를 들면, 광학 필름은, 소위 하드코팅층을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 하드코팅층은 상기 반사형 선형 편광자의 표면에 위치할 수 있다.
도 2는 하드코팅층(201)을 추가로 포함하는 광학 필름의 예시적인 도면이다. 상기 구조에서 하드코팅층(201)을 형성하는 소재 및 그 형성 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지의 소재 및 방법이 적용될 수 있다.
광학 필름은 상기 언급한 성분 외에 필요에 따라 추가적인 성분을 포함할 수 있다.
본 출원은 또한 미러형 디스플레이에 대한 것이다. 상기 디스플레이는, 상기 광학 필름을 포함할 수 있다.
일 예시에서 상기 미러형 디스플레이는, 상기 디스플레이 소자; 및 상기 디스플레이 소자의 시인측에 배치되어 있고, 상기 소자측으로부터 순차로 1/4 파장층 및 반사형 선형 편광자를 가지는 광학 필름을 포함할 수 있다.
상기에서 디스플레이 소자는 전술한 바와 같은 반사율을 나타내는 소자, 예를 들면, 유기발광표시 장치이거나, LCD 등이 예시될 수 있으며, 그 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않는다.
이러한 디스플레이 소자의 구체적인 종류 내지 형태는 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 공지된 소자가 채용될 수 있다.
또한, 상기 디스플레이에서 포함되는 상기 광학 필름에 대한 구체적인 사항은 이미 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
도 3 및 4는 예시적인 상기 미러형 디스플레이에 대한 모식도이다.
도 3은, 상기 반사형 디스플레이 소자(301)상에 반사형 선형 편광자(101)와 1/4 파장층(102)이 순차 존재하는 구조를 보여주고 있고, 도 4는 도 3의 구조에서 하드코팅층(201)이 추가된 구조를 보여준다.
이하 본 출원에 따른 실시예를 통해 본 출원을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
공지된 OLED 패널로서, 시인측 표면의 반사율이 약 36.8%(550 nm)인 OLED 패널(패널 A)의 시인측에 본 출원의 광학 필름을 부착하고 반사율을 측정하였다. 광학 필름은, 반사형 선형 편광자로서 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)와 액정 고분자 필름인 1/4파장층(550 nm의 파장에 대한 면상 위상차 약 140 nm)을 부착하여 제조하였고, 상기에서 1/4 파장층의 지상축과 DBEF의 광투과축이 이루는 각도는 약 45도로 하였다. 상기 구조에서 1/4 파장층이 DBEF에 비하여 OLED 패널에 더 가깝게 배치되도록 하였다. 그 결과 550 nm 파장에 대한 반사율은 약 59.3%로 측정되었다. 상기와 같은 반사율의 증가에 의해 OLED 패널의 시인측은 미러 표면을 나타내었다.
실시예 2.
공지된 OLED 패널로서, 시인측 표면의 반사율이 약 54.7%(550 nm)인 OLED 패널(패널 B)을 사용한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일하게 미러형 디스플레이를 제조하였다. 그 결과 550 nm 파장에 대한 반사율은 약 66.4%로 측정되었다. 상기와 같은 반사율의 증가에 의해 OLED 패널의 시인측은 미러 표면을 나타내었다.
101: 반사형 선형 편광자
102: 1/4 파장층
201: 하드코팅층
301: 자발광 소자 또는 반사형 소자

Claims (15)

  1. 디스플레이 소자; 및
    상기 디스플레이 소자의 시인측에 배치되어 있고, 상기 소자측으로부터 순차로 550 nm 파장의 광에 대한 면상 위상차가 140 nm 내지 220 nm의 범위 내인 1/4 파장층 및 반사형 선형 편광자를 포함하는 광학 필름을 포함하며,
    상기 디스플레이 소자는, 550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 30% 내지 60%의 범위 내인 반사형 디스플레이 소자인 미러형 디스플레이.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 반사형 디스플레이 소자는 유기발광표시장치인 미러형 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서, 광학 필름은, 흡수형 편광자를 포함하지 않는 미러형 디스플레이.
  5. 제 1 항에 있어서, 반사형 선형 편광자는, DBEF(Dual Brightness Enhancement Film), 유방성 액정층(LLC층: Lyotropic Liquid Crystal) 또는 와이어 그리드 편광기(wire grid polarizer)인 미러형 디스플레이.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 1/4 파장층은, 연신 고분자 필름 또는 액정 고분자 필름인 미러형 디스플레이.
  8. 제 1 항에 있어서, 반사형 선형 편광자의 광투과축과 1/4 파장층의 광축이 이루는 각도가 40도 내지 50도의 범위 내인 미러형 디스플레이.
  9. 제 1 항에 있어서, 광학 필름은 표면 경도가 1H 이상인 미러형 디스플레이.
  10. 제 1 항에 있어서, 광학 필름은, 반사형 선형 편광자의 표면에 형성되어 있는 하드코팅층을 추가로 포함하는 미러형 디스플레이.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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