KR102140488B1

KR102140488B1 - 기능성 광학 시트 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102140488B1
Application number: KR1020190013229A
Authority: KR
Inventors: 김학태; 안철흥; 이명수; 박주천
Original assignee: 신화인터텍 주식회사
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2020-08-03
Also published as: KR20200004741A

Abstract

기능성 광학 시트 및 기능성 광학 시트의 제조 방법이 제공된다. 기능성 광학 시트는 기재, 및 기재의 일면 상에 배치되고, 복수의 양각 패턴과 음각 패턴을 포함하는 투광부, 및 음각 패턴의 내부에 배치되며 흡광 입자를 포함하는 충진부를 포함하는 광학 패턴층을 포함하되, 각 양각 패턴과 각 음각 패턴은 제1 방향을 따라 교대 배열되고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 스트라이프 형상을 가지며, 양각 패턴은 일면에 정상부 및 정상부로부터 경사진 경사면을 포함하는 돌출부를 포함한다.

Description

기능성 광학 시트 및 그 제조 방법{Functional optical sheet and method of the same}

본 발명은 기능성 광학 시트 및 기능성 광학 시트의 제조 방법에 관한 것이다.

기능성 광학 시트는 표시 장치 등과 같은 다양한 전자 기기에 사용된다. 기능성 광학 시트는 액정 표시 장치, 유기발광 표시장치(Oragnic Light Emitting Diode Display; OLED), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel; PDP) 등과 같은 표시 장치의 전면 또는 후면에 설치되어 다양한 광학 기능을 수행한다. 표시 장치에 적용되는 기능성 광학 시트 중 명암비 향상 시트는 평탄한 표면을 갖는 양각 패턴을 사이에 두고 상호 이격되어 배치되는 복수개의 음각 패턴에 상이한 굴절률을 갖는 바인더 및 광흡수 물질을 포함하고 1,500 내지 5,000cPs 정도의 높은 점도를 갖는 충진 수지를 음각 패턴에 투입하고, 다시 양각 패턴의 잔여 충진 수지를 제거하는 공정을 통해 충진부를 형성할 수 있다. 충진 수지를 제거하는 공정 이후 별도의 세정 공정이 추가될 수도 있다. 상기 방식으로 제조된 명암비 향상 시트는 표시 장치의 출광면에 배치되어 명암비를 향상시키는 기능을 수행하나, 출광시 출사각이 작아서 시야각 휘도가 매우 낮아 관찰자가 측면에서 상기 표시 장치를 볼 경우 정면에서 볼 경우 대비 화질이 저하된다는 한계가 있다.

또한, 충진부를 형성하는 방법 중 하나로 판상형 블레이드를 블레이드의 장축 방향이 패턴의 연장 방향과 수직한 방향이 되도록 양각 패턴에 밀착하여 상기 양각 패턴 일면의 잔여 충진 수지를 제거하는 방식이 이용될 수 있다. 그러나 이와 같은 방식은 충진 수지의 충진 불균일, 스크래치 및 얼룩 등의 불량이 많고, 블레이드 장축 방향이 패턴의 연장 방향과 수직한 방향일 경우에는 상기 시트의 제조가 가능하나, 블레이드 장축 방향과 패턴의 연장 방향이 평행할 경우에는 블레이드 끝단이 양각 패턴 상부에 걸려 롤투롤(roll to roll) 방식의 제조가 어렵다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 패턴 상에 돌출부를 구비하고 충진률을 제어함으로써 명암비가 개선된 기능성 광학 시트를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 패턴 상에 돌출부를 구비하고 충진률을 제어함으로써 명암비가 개선된 기능성 광학 시트의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트는 기재, 및 상기 기재의 일면 상에 배치되고, 복수의 양각 패턴과 음각 패턴을 포함하는 투광부, 및 상기 음각 패턴의 내부에 배치되며 흡광 입자를 포함하는 충진부를 포함하는 광학 패턴층을 포함하되, 상기 각 양각 패턴과 상기 각 음각 패턴은 제1 방향을 따라 교대 배열되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 스트라이프 형상을 가지며, 상기 양각 패턴은 일면에 정상부 및 상기 정상부로부터 경사진 경사면을 포함하는 돌출부를 포함한다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트의 제조 방법은 기재의 일면 상에 제1 방향을 따라 교대 배열되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 스트라이프 형상을 갖는 복수의 양각 패턴과 음각 패턴을 포함하는 투광부를 형성하는 단계, 및 상기 기재를 상기 제1 방향으로 주행하면서 상기 투광부 상에 흡광 입자를 포함하는 충진 수지를 도포하는 단계를 포함한다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 기능성 광학 시트 및 그 제조 방법에 의하면, 패턴 상에 돌출부를 구비하여 명암비를 개선할 수 있다. 또한, 돌출부와 이격된 함몰부를 구비한 충진부를 형성함으로써 광시야각 특성을 더 개선할 수 있다.

또한, 간접 코팅 방식에 의해 제조함으로써 공정을 단순화시키고, 기존 블레이드에 의한 손상을 방지하며 충진 불균일을 개선할 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II'의 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 2의 A 영역을 확대한 단면도이다.
도 4는 기능성 광학 시트 패턴부의 음각 패턴과 양각 패턴의 배치를 나타낸 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 광학 패턴층에서의 빛의 진행 경로를 나타낸 개략도이다.
도 6은 광학 패턴층의 돌출부 유무에 따른 출사광의 진행 경로를 나타낸 개략도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 측면 시야각을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 광학 패턴층의 돌출부 유무에 따른 외광의 진행 경로를 나타낸 개략도이다.
도 9는 돌출부의 경사면 각도에 따른 충진부의 형상을 나타낸 개략도이다
도 10은 일 실시예에 따른 광학 패턴층을 통해 출사되는 빛에 대한 충진률별 출광 분포를 나타낸 개략도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 단면도이다.
도 12는 다양한 실시예들에 따른 광학 패턴층의 단면도들이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 단면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 제조 방법의 공정 단계를 나타내는 순서도이다.
도 15 내지 도 18은 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단계별 단면도들이다.
도 19는 비교예에 따른 광학 시트의 제조 방법의 일부 단계를 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 제조 방법의 일부 단계를 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 21는 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트를 채용하는 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 22는 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트를 채용하는 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"는 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어인 "~시트", "~필름", "~판" 등은 서로 동일한 의미로 혼용될 수 있다. 또한, 본 명세서의 용어인 광학 부재는 기능성 시트, 광학 필름, 광학판, 광학 필름 패키지 등을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 사시도이다. 도 2는 도 1의 II-II'의 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 도 2의 A 영역을 확대한 단면도이다. 도 4는 기능성 광학 시트 패턴부의 음각 패턴과 양각 패턴의 배치를 나타낸 평면도이다.

도면에서는 제1 방향(D1), 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)이 예시적으로 도시되어 있다. 도면의 제1 방향(D1)은 필름 상태의 기능성 광학 시트를 제조할 때 필름의 주행 방향(Mechanical Direction, MD)이고, 제2 방향(D2)은 필름의 주행 방향을 가로지르는 방향인 필름 폭 방향(Traverse Direction, TD)에 해당이며, 제3 방향(D3)은 필름의 두께 방향을 각각 나타낸다. 제1 방향(D1), 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)은 서로에 대해 각각 수직할 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 기능성 광학 시트(10)는 빛의 진행 방향을 제어하고, 일정한 각도로 진행하는 빛의 투과를 차단하여 명암비를 개선하는 역할을 한다. 기능성 광학 시트(10)는 표시 장치에 적용될 수 있고, 표시 패널의 내부 또는 외부에 설치될 수 있다. 상기 표시 패널의 예로는 액정 표시 패널, 유기발광 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 전기영동 표시 패널, 마이크로 LED 표시 패널 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 기능성 광학 시트(10)는 표시 패널의 출사 방향에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 기능성 광학 시트(10)는 표시 패널의 표시면 상에 부착될 수 있다.

기능성 광학 시트(10)는 롤 형태로 감겨 있거나 그로부터 절단된 평판 형상으로 이루어질 수 있다. 평판 형상의 기능성 광학 시트(10)는 평면상 2개의 장변과 2개의 단변을 포함하는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 도 1에서는 기능성 광학 시트(10)의 장변이 MD 방향(제1 방향(D1))으로 연장되고, 단변이 TD 방향(제2 방향(D2))으로 연장된 경우를 예시하지만, 이에 제한되지 않고, 롤로부터 절단되는 방식에 따라 장변과 단변이 그 반대의 연장 방향을 갖거나 MD 방향과 TD 방향에 대해 틸트된 연장 방향을 가질 수도 있다.

기능성 광학 시트(10)는 제1 기재(100), 제1 기재(100) 상에 배치된 광학 패턴층(200), 광학 패턴층(200) 상에 배치된 결합층(300) 및 결합층(300) 상에 배치된 제2 기재(400)를 포함할 수 있다. 기능성 광학 시트(10)가 표시 장치에 적용되는 경우, 제1 기재(100)가 출광 방향(표시 방향)을 향하도록 배치될 수 있다. 즉, 표시 패널이 하부에 배치되고 그 상부에 기능성 광학 시트(10)가 부착되는 경우, 기능성 광학 시트(10)는 도 2의 단면 구조에서 상하가 반전되도록 배치된다.

제1 기재(100)는 광을 투과시킬 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 기재(100)는 폴리에틸렌(polyethyene) 계열, 폴리카보네이트(poly carbonate) 계열, 폴리술폰(poly sulfone) 계열, 폴리아크릴레이트(poly acrylate) 계열, 폴리스티렌(poly styrene) 계열, 폴리비닐클로라이드(poly vinyl chloride) 계열, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol) 계열, 폴리노르보넨(poly norbornene) 계열, 폴리에스테르(poly ester) 계열의 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 제1 기재(100)는 1축 연신 또는 2축 연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다. 제1 기재(100)로 1축 연신 PET가 적용되는 경우, 연신축을 광학 패턴층(200)의 패턴부(213) 연장 방향인 제2 방향(D2)과 동일하게 배치시킴으로써 편광을 유지시켜 광손실을 최소화할 수 있다. 또한, 이와 같은 고위상차 필름을 적용할 경우 필름 외관의 레인보우(Rainbow) 현상이 저감되어 보다 좋은 외관을 확보할 수 있다. 제1 기재(100)의 두께는 약 50 내지 100㎛일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

제1 기재(100)의 일면 상에는 광학 패턴층(200)이 배치된다. 광학 패턴층(200)은 제1 기재(100)의 표면에 직접 배치될 수도 있지만, 결합력 강화를 위해 접착층, 점착층, 양면 테이프 등의 결합 부재를 개재하여 제1 기재(100)의 일면에 부착될 수도 있다.

광학 패턴층(200)은 투광부(210)와 충진부(220)를 포함할 수 있다. 충진부(220)는 투광부(210)에 마련된 음각 패턴(213B) 내부에 배치될 수 있다.

투광부(210)는 투명 재질의 광 경화성 수지(예컨대, UV 경화성 수지)나 열경화성 수지를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 광 경화성 수지의 예로는 에폭시 아크릴레이트계 수지, 우레탄 아크릴레이트계 수지, 실리콘 아크릴레이트계 수지 등을 들 수 있다. 상기 열경화성 수지의 예로는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지 등을 들 수 있다. 일 실시예에서, 투광부(210)는 25% 내지 70%의 아크릴레이트, 20% 내지 70%의 아크릴 단량체, 0.5% 내지 7%의 광개시제 및 0.5% 내지 5%의 첨가제 등을 포함할 수 있다.

투광부(210)는 기저부(211) 및 기저부(211) 상에 배치된 패턴부(213)를 포함할 수 있다. 기저부(211)와 패턴부(213)는 동일 물질에 의해 일체로 형성될 수 있다. 패턴부(213)는 기저부(211)로부터 두께 방향으로 돌출된 양각 패턴(213A)과 양각 패턴(213A)의 상면(표면)으로부터 두께 방향(깊이 방향)으로 오목하게 함몰된 음각 패턴(213B)을 포함할 수 있다.

기저부(211)는 패턴부(213)의 양각 패턴(213A)과 음각 패턴(213B)들을 서로 분리되지 않고 일체로 연결시키는 역할을 한다. 복수의 양각 패턴(213A) 및/또는 음각 패턴(213B)은 기저부(211)를 공유하고, 기저부(211)에 의해 물리적으로 연결될 수 있다. 기저부(211)는 소정의 두께를 가져 음각 패턴(213B)의 저면이 제1 기재(100)의 일면으로부터 이격되도록 할 수 있다. 기저부(211)의 두께는 광학 패턴층(200)의 저면과 음각 패턴(213B)의 저면 사이의 거리로 정의될 수 있다. 기저부(211)는 패턴부(213)를 몰드로 형성할 때 각 패턴들이 분리되지 않을 뿐만 아니라, 형성된 패턴부(213)의 양각 패턴(213A)과 음각 패턴(213B)들이 안정적으로 연결될 수 있는 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 기저부(211)의 두께는 약 1㎛ 내지 15㎛일 수 있고, 바람직하게는 5㎛ 내지 10㎛일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

기저부(211) 상에는 패턴부(213)가 배치된다. 패턴부(213)의 양각 패턴(213A)과 음각 패턴(213B)은 평면상 일 방향으로 연장되고 그에 수직한 타 방향으로 교대 배열될 수 있다. 예를 들어, 양각 패턴(213A)과 음각 패턴(213B)은 제1 방향(D1)을 따라 교대 배열되며, 각각 제1 방향(D1)에 수직인 제2 방향(D2) 따라 연장된 형상을 가질 수 있다. 복수의 양각 패턴(213A)은 그 사이에 배치된 음각 패턴(213B)에 의해 구분될 수 있다. 또한, 복수의 음각 패턴(213B)은 그 사이에 배치된 양각 패턴(213A)에 의해 구분될 수 있다. 음각 패턴(213B)은 높은 종횡비를 갖는 격벽체 형상일 수 있다. 음각 패턴(213B)의 내부에는 후술하는 바와 같이 광흡수제(예컨대, 흡광 입자)가 충진되어 충진부(220)를 이루게 된다.

패턴부(213)의 양각 패턴(213A)과 음각 패턴(213B)은 복수의 스트라이프 패턴 형상을 이룰 수 있다. 즉, 복수의 스트라이프 패턴은 교대 배치된 복수의 양각 패턴(213A)과 음각 패턴(213B)에 의해 형상화될 수 있다. 스트라이프 패턴은 평면상 음각 패턴(213B)의 형상을 기준으로 정의될 수도 있고, 양각 패턴(213A)의 형상을 기준으로 정의될 수도 있다. 각 스트라이프 패턴의 형상은 직선, 웨이브진 곡선 등으로 다양하게 형성될 수 있다. 스트라이프 패턴이 웨이브진 곡선 형상을 가질 경우 표시 장치의 모아레 현상을 방지할 수 있다. 스트라이프 패턴의 웨이브 방향은 그 연장 방향에 수직인 제1 방향(D1) 및/또는 제3 방향(D3)일 수 있다.

음각 패턴(213B)은 패턴부(213)의 상면으로부터 깊이 방향(즉, 제3 방향(D3))으로 함몰되어 형성된다. 음각 패턴(213B)은 트렌치의 일종일 수 있다. 음각 패턴(213B)은 몰드를 이용한 패턴 임프린팅 공정에 의해 형성될 수 있다.

음각 패턴(213B)은 상면(개구부 측 일면)에서 폭이 최대이고, 깊이 방향으로 진행할수록 그 폭이 감소할 수 있다. 음각 패턴(213B)의 단면 형상은 깊이 방향으로 진행할수록 폭이 감소하는 (역)사다리꼴 형상, 삼각형 형상, 또는 폭이 좁은 반구형 형상일 수 있다. 음각 패턴(213B)의 내측벽(즉, 양각 패턴(213A)의 측면)의 경사각(θs2)(수평면을 기준으로 내측벽이 기울어진 각도)은 예각일 수 있다. 음각 패턴 (213B) 내측벽의 경사각(θs2)이 수직에 가까울수록 충진부(220)의 형상에 따라 명암비가 증가할 수 있지만 패턴부(213)를 형성할 때 사용되는 몰드와의 이형성이 감소할 수 있다. 충분한 명암비를 가지면서 몰드와의 적절한 이형성을 갖도록 하기 위해 음각 패턴(213B) 내측벽의 경사각(θs2)은 약 75° 내지 89°의 각도를 가질 수 있으며, 바람직하게는 85° 내지 88.5°의 각도를 가질 수 있다. 이와 같은 경사각을 가짐으로써 필름 주행 방향(예컨대, 제1 방향(D1))으로 충진 수지를 코팅할 때 간접 전이에 의한 충진이 용이하게 이루어질 수 있고, 코팅 표면의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 간접 전이 방식에 의할 경우 충진부에 단차나 이물 등의 불량이 일부 발생하더라도 그와 같은 현상이 필름의 주행 방향을 따라 지속되지 않으므로 연속 생산이 용이해질 수 있다.

음각 패턴(213B)은 상면 개구부 폭(W2) 대비 깊이(H1)(음각 패턴(213B)의 개구부 가장자리에서부터 음각 패턴(213B)의 저면까지의 최단 거리)가 큰 종횡비를 가질 수 있다. 음각 패턴(213B)의 종횡비가 클수록 이에 대응되는 충진부(220)의 종횡비 또한 커지므로 명암비는 상승하는 반면, 좌우 시야각은 좁아지는 경향을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 음각 패턴(213B)의 상면 개구부 폭(W2)과 깊이(H1)의 비는 1:2 내지 1:10일 수 있으며, 바람직하게는 1:2.5 내지 1:4 일 수 있다.

음각 패턴(213B)의 깊이(H1)는 광학 패턴층(200)의 전체 두께보다 작을 수 있다. 그에 따라, 음각 패턴(213B)이 제1 기재(100)의 일면에 바로 노출되지 않고 음각 패턴(213B) 저면이 광학 패턴층(200)의 기저부(211)에 의해 제1 기재(100)의 일면과 이격될 수 있다. 음각 패턴(213B)의 깊이는 14.5㎛ 내지 38.5㎛일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

음각 패턴(213B)의 저면은 평탄할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 굴곡을 갖거나 라운드진 산부를 형성할 수도 있다. 음각 패턴(213B)의 저면은 제1 기재(100)의 일면 또는 수평면에 평행할 수 있다.

양각 패턴(213A)은 상면에 정상부 및 정상부를 기준으로 정상부로부터 경사진 복수의 경사면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 양각 패턴(213A)은 중앙의 정상부를 기준으로 제1 방향(D1)을 따라 양 방향으로 하향 경사진 경사면을 포함할 수 있다. 경사면의 제1 방향(D1)의 일단은 정상부와 연결되고, 타단은 음각 패턴(213B)의 내측벽과 연결될 수 있다. 양각 패턴(213A)에 소정의 각도로 기울어진 경사면이 구비되고, 경사면이 음각 패턴(213B)과 접함으로써, 음각 패턴(213B) 내부에 충진 수지를 충진할 때 경사면으로부터 음각 패턴(213B) 내부로 충진 수지가 자연스럽게 흘러들어 용이한 충진이 이루어질 수 있다.

정상부 및 경사면이 형성된 영역을 돌출부(213A_P)로 정의하면, 양각 패턴(213A)의 돌출부(213A_P)는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 단면이 삼각형인 프리즘 형상을 가질 수 있다. 돌출부(213A_P)가 프리즘 형상을 가짐에 따라 양각 패턴(213A)의 돌출부(213A_P) 내로 비스듬히 입사되는 광의 출사각을 낮추어 외부로 출광되는 광량을 감소시켜 측면 시야각에서의 명암비를 개선할 수 있다.

돌출부(213A_P)를 형성하는 경사면의 각도(θs1)는 경사면의 길이와 충진부를 형성하는 물질의 점도에 따라 조절될 수 있다. 경사면에 의해 형성된 돌출부(213A_P)의 정상부의 높이(H2)는 후술하는 결합층(300)의 두께(H3)보다 작은 것이 바람직하다. 돌출부(213A_P)의 정상부는 결합층(300)의 일면을 통해 침투되어 오버랩되고, 결합층(300)의 타면으로부터는 이격될 수 있다. 돌출부(213A_P)의 정상부 높이(H2)는 3㎛ 내지 16㎛일 수 있고, 바람직하게는 5㎛ 내지 10㎛일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

충진부(220)는 투광부(210)의 음각 패턴(213B) 내부에 배치된다. 충진부(220)는 특정 각도로 진행하는 광의 적어도 일부를 흡수하여 표시 장치의 명암비를 개선하는 역할을 한다. 충진부(220)는 흡광 입자 및 바인더를 포함할 수 있다. 충진부(220)는 흡광 입자, 바인더 및 용제를 포함하는 충진 수지로부터 형성될 수 있는데, 용제는 건조 과정에서 대부분 제거되지만 경우에 따라 충진부(220) 내에 적어도 미량으로 잔류할 수도 있다.

충진부(220)에 포함되는 흡광 입자는 카본블랙, 산화망간, 산화철 등을 포함할 수 있다. 흡광 입자의 평균 직경은 6nm 내지 1000nm일 수 있다. 흡광 입자가 카본블랙을 포함하는 경우 흡광 입자는 6nm 내지 200nm일 수 있고, 바람직하게는 20nm 내지 40nm일 수 있다. 흡광 입자가 산화망간을 포함하는 경우에는 약 900nm의 평균 직경을 가질 수 있다.

충진부(220) 내에서의 흡광 입자의 함량은 20중량% 이상 60중량% 이하일 수 있다. 흡광 입자의 함량이 20중량% 미만이면, 충진부(220)에 의한 광 흡수가 충분하지 않아 명암비 개선 효과가 미미하다. 흡광 입자의 함량이 60중량%를 초과하면 흡광 입자가 고르게 분산되기 어렵고, 교반 등과 같은 공정성이 불리할 수 있다.

바인더는 흡광 입자를 분산시킴과 동시에 흡광 입자들을 결합시키는 역할을 한다. 바인더로는 광 경화성 수지(예컨대, UV 경화성 수지)나 열경화성 수지가 사용될 수 있다. 예를 들어, 바인더로서 에폭시아크릴레이트계 수지, 우레탄아크릴레이트계 수지, 실리콘아크릴레이트계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 초산 비닐계 수지 등이 사용될 수 있다. 충진부 내에서의 바인더의 함량은 20중량% 이상 60중량% 이하일 수 있다. 일 실시예에서, 바인더의 함량은 흡광 입자의 함량보다 작거나 같을 수 있다.

충진부(220)를 형성하는 충진 수지는 흡광 입자와 바인더 외에 용제를 더 포함할 수 있다. 충진 수지에서의 용제의 함량은 흡광 입자의 함량보다 클 수 있다. 일 실시예에서, 충진 수지는 10 내지 50중량%의 흡광 입자, 10 내지 20중량%의 바인더 및 40 내지 70중량%의 용제를 포함할 수 있다. 충진 수지에는 안료의 상용성과 분산성을 고려하여 첨가제 및 계면활성제가 0.2% 내지 5% 정도 더 포함될 수 있다.

충진 수지는 10cPs 내지 100cPs의 저점도를 가질 수 있다. 충진 수지가 저점도로 형성되면, 충진 수지가 돌출부(213A_P)의 경사면을 타고 음각 패턴(213B) 내부로 흘러들어 음각 패턴(213B) 내부를 충진하기 용이해져, 공정성이 개선될 수 있다.

충진부(220)의 굴절률(또는, 충진부(220)의 바인더의 굴절률)은 투광부(210)의 굴절률과 상이할 수 있다. 충진부(220)가 투광부(210)와 굴절률이 상이한 물질로 이루어지면, 충진부(220)와 투광부(210)의 계면이 광학적 계면을 이뤄 광의 진행 방향을 굴절시키거나 반사시키는 등 광 변조 기능을 수행할 수 있다.

일 실시예에서, 충진부(220)의 굴절률은 투광부(210)보다 작을 수 있다. 충진부(220)가 투광부(210)보다 작은 굴절률을 가지면, 충진부(220)의 경사면에 높은 각도로 입사되는 광의 일부는 흡수하고, 낮은 각도로 입사되는 광의 일부를 반사시켜 휘도 저하를 방지할 수 있다. 충진부(220)가 흡광 입자를 포함할 경우, 입사광을 효과적으로 흡수하기 위해 충진부(220)의 굴절률과 투광부(210)의 굴절률의 차이는 0.1 이하일 수 있다. 일 실시예에서, 충진부(220)의 굴절률은 1.5 미만이고, 투광부(210)의 굴절률은 1.5 이상일 수 있다. 구체적으로, 투광부(210)의 굴절률은 1.55이고, 충진부(220)의 굴절률은 1.45일 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 언급된 굴절률의 차이는 경화 상태의 고상 굴절률의 차이일 수 있으나, 액상 굴절률의 차이일 수도 있다.

충진부(220)의 상면은 깊이 방향으로 함몰된 함몰부(220d)를 포함할 수 있다. 함몰부(220d)는 단면상 폭 방향(제1 방향(D1)) 양 끝단의 높이가 상대적으로 높고 그로부터 중심부를 향할수록 높이가 감소할 수 있다. 함몰부(220d)의 높이는 단면상 폭 방향 중앙부에서 가장 낮을 수 있다.

충진부(220)는 높이가 가장 높은 끝단에서 제1 두께(h1)를 갖고, 높이가 가장 낮은 지점(예컨대, 중앙부)에서 제2 두께(h2)를 갖는다. 여기서, 제1 두께(h1) 및 제2 두께(h2)는 충진부(220)의 상면으로부터 저면(또는 저면의 연장면)까지 수직 거리(제3 방향(D3)의 거리)로 정의된다. 저면이 평탄한 경우, 제1 두께(h1)가 제2 두께(h2)보다 큰 것이 명백하다. 저면이 오목하거나 기타 다른 형상을 갖는 경우에도 제1 두께(h1)가 제2 두께(h2)보다 클 수 있다. 함몰부(220d)의 깊이(높이)는 제1 두께(h1)와 제2 두께(h2)의 차이로 정의될 수 있다.

충진부(220)의 제1 두께(h1)는 음각 패턴(213B)의 깊이(H1)보다 작거나 같을 수 있다. 제1 두께(h1)가 음각 패턴(213B)의 깊이(H1)와 동일하다는 것은 충진부(220)가 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P)의 경사면(또는 음각 패턴(213B)의 상면)의 일 단부와 연결됨을 의미할 수 있다. 제1 두께(h1)가 음각 패턴(213B)의 깊이(H1)보다 작은 경우, 충진부(220)의 상면은 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P)의 경사면의 일 단부와 이격될 수 있다.

상술한 충진부(220)는 측면 시야각에서의 표시 장치의 명암비를 개선하는 역할을 할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 표시 장치의 명암비는 화이트 모드의 휘도(화이트 휘도)와 블랙 모드의 휘도(블랙 휘도)의 비로 정의될 수 있다. 따라서, 화이트 휘도가 높거나 블랙 휘도가 낮을수록 우수한 명암비를 구현할 수 있다.

한편, 광 누설이 명암비에 미치는 영향은 화이트 휘도보다는 블랙 휘도에서 더 크다. 일 예로서, 화이트 휘도가 500cd이고 블랙 휘도가 0.5cd 일 경우 명암비는 500/0.5 이며, 이는 1,000:1(또는 1,000)의 명암비로 표현될 수 있는데, 화이트 휘도가 5cd 저하되더라도 명암비는 990:1이므로 큰 영향이 없으나, 블랙 휘도가 5cd 상승되면 약 91:1가 되어 명암비가 급격하게 저하된다. 따라서, 블랙 휘도가 표시 장치의 명암비에 미치는 영향이 매우 크고, 특히 측면 시야각에서의 광 누설을 최소화하는 것이 우수한 명암비를 확보하기 위해 중요하다. 상술한 광학 패턴층(200)은 동일한 크기의 양각 패턴(213A), 음각 패턴(213B) 및 충진부(220)를 구비하더라도, 소정의 각도로 형성된 경사면을 포함하는 돌출부(213A_P)를 더 구비함으로써 동일한 각도로 입사된 광의 누설을 방지할 수 있어 명암비를 더욱 향상시킬 수 있다. 이에 대한 더욱 상세한 설명은 후술하기로 한다.

광학 패턴층(200) 상부에는 결합층(300)이 배치된다. 결합층(300)은 광학 패턴층(200)과 제2 기재(400) 사이에 배치되어 이들의 결합시킨다. 결합층(300)은 점착 물질을 포함하는 점착층 또는 접착 물질을 포함하는 접착층을 포함할 수 있다. 결합층(300)은 투명 물질로 이루어질 수 있다.

결합층(300)은 광학 패턴층(200)을 덮을 수 있다. 결합층(300)의 일면은 양각 패턴(213A)의 돌출부(213A_P) 및 음각 패턴(213B) 내의 충진부(220)의 상면과 직접 접할 수 있다. 결합층(300)은 광학 패턴층(200)의 양각 패턴(213A), 음각 패턴(213B) 및 충진부(220)의 연장 방향을 따라 연장된 패턴 형상을 포함할 수 있다.

결합층(300)의 두께는 영역별로 달라질 수 있다. 투광부(210)의 양각 패턴(213A)과 음각 패턴(213B)이 만나는 지점에서의 결합층(300)의 두께를 기준 두께(H3)로 정의하면, 충진부(220)와 중첩하는 영역의 결합층(300)의 두께는 기준 두께(H3) 이상이고, 투광부(210)의 양각 패턴(213A)과 중첩하는 결합층(300)의 두께는 기준 두께(H3) 이하가 된다. 결합층(300)의 두께는 충진부(220)의 함몰부(220d)의 가장 낮은 지점(예컨대, 중앙부)과 중첩하는 영역에서 최대가 되고, 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P)의 정상부와 중첩하는 영역에서 최소가 될 수 있다.

결합층(300)의 기준 두께(H3)는 양각 패턴(213A)의 돌출부(213A_P)의 높이(H2)보다 크도록 형성될 수 있다. 그에 따라 결합층(300)이 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P)의 표면 전체를 덮고 그에 접할 수 있게 된다. 충분한 부착력을 갖기 위한 결합층(300)의 기준 두께(H3)는 10㎛ 이상일 수 있다. 결합층(300)의 두께가 20㎛보다 두꺼울 경우, 양각 패턴(213A)의 돌출부(213A_P) 및 충진부(220)의 함몰부(220d) 등에 의해 부위별 두께 편차가 심화되어 점착력의 균일도가 저하될 수 있다. 이와 같은 관점에서, 결합층(300)의 기준 두께(H3)는 10㎛ 내지 20㎛일 수 있다. 일 실시예에서, 결합층(300)의 기준 두께(H3)는 돌출부(213A_P)의 높이(H2)보다 5㎛ 내지 10㎛ 더 두꺼울 수 있다.

결합층(300)은 그에 접하는 광학 패턴층(200)의 투광부(210) 예컨대, 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P)보다 작은 굴절률을 가질 수 있다. 결합층(300)의 굴절률이 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P)의 굴절률보다 크면 돌출부(213A_P)와 결합층(300)의 계면에서의 광반사량이 증가하여 광투과율이 저하될 수 있다. 결합층(300)의 굴절률이 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P)의 굴절률과 같을 경우 계면에서 광 진행 방향이 변하지 않아 돌출부(213A_P)에 따른 시야각 휘도의 개선을 기대하기 어렵다.

결합층(300) 상에는 제2 기재(400)가 배치된다. 제2 기재(400)는 기능성 광학 시트(10)의 표면을 보호한다. 제2 기재(400)는 제1 기재(100)와 평행하게 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 기재(400)는 제1 기재(100)의 물질로서 예시한 물질 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 제1 기재(100)와 동일한 물질로 이루어질 수 있고, 동일한 두께를 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

몇몇 실시예에서, 제2 기재(400)는 기능성 광학 시트(10)를 표시 장치에 부착하는 과정에 제거될 수 있다. 이 경우, 제2 기재(400)로서 이형 필름이나 이형지가 적용될 수 있다.

상술한 기능성 광학 시트(10)는 음각 패턴(213B)과 양각 패턴(213A)의 피치, 높이, 돌출부(213A_P)의 경사면 각도, 충진부(220)의 충진률 등에 따라 명암비 및 휘도 특성이 달라질 수 있다. 이에 대하여 이하에서 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 일 실시예에 따른 광학 패턴층에서의 빛의 진행 경로를 나타낸 개략도이다. 도 5에서는 도 2의 단면도에 비해 광학 패턴층(200)을 상하 반전시켜 도시하였다.

도 5를 참조하면, 충진부(220)를 통과하지 않고 광학 패턴층(200)을 거쳐 출사되는 광 중 수평면 기준 최소 출사각(θ1)을 갖는 출사광(L0)에 대하여 충진부(220)의 제1 두께(h1), 음각 패턴(213B)의 저면 폭(W1), 음각 패턴(213B)의 상면(개구부) 폭(W2), 및 양각 패턴(213A)의 상면 폭(W3)은 아래의 관계식을 만족할 수 있다.

(식 1)

tanθ1=(2*H1)/(2*W3+W2-W1)

상기 식 1에서 θ1은 광학 패턴층(200)을 거쳐 출사되는 광(L0)의 출사각(수평면을 기준으로 한 각도) 중 최소값을 나타내고, H1은 음각 패턴(213B)의 깊이를 나타내고, W1은 음각 패턴(213B)의 저면 폭을 나타내고, W2는 음각 패턴(213B)의 상면(개구부) 폭을 나타내고, W3은 양각 패턴(213A)의 상면 폭을 나타낸다.

출사광(L0)의 최소 출사각(θ1)은 측면 시야각의 범위에 관계된다. 예를 들어 법선 기준 60°의 측면 시야각이 요구되는 경우, 수평면 기준 최소 출사각(θ1)은 30°가 된다.

상기한 최소 출사각(θ1)을 맞추기 위해 음각 패턴(213B)의 깊이, 음각 패턴(213B)의 저면 폭(W1), 음각 패턴(213B)의 상면 폭(W2), 및 양각 패턴(213A)의 상면 폭(W3)이 상기 식 1의 관계를 만족하는 범위 내에서 조절될 수 있다.

음각 패턴(213B)의 저면 폭(W1)은 충진부(220)에 구비되는 흡광 입자들의 평균 직경보다 클 수 있다. 일 예로, 음각 패턴(213B)의 저면 폭(W1)은 3㎛ 내지 8㎛로 형성될 수 있다.

패턴부(213) 표면에서의 음각 패턴(213B)의 개구부 폭(W2)은 광투과율 및 휘도를 개선하기 위해 4㎛ 내지 16㎛일 수 있고, 바람직하게는 5㎛ 내지 13㎛일 수 있다.

각 음각 패턴(213B)은 일정한 간격으로 배치될 수 있고, 음각 패턴(213B)들 사이에는 양각 패턴(213A)이 정의될 수 있다. 이 경우 양각 패턴(213A)의 상면 폭(W3)은 이웃하는 음각 패턴(213B) 간 이격 거리가 된다. 양각 패턴(213A)의 상면 폭(W3)은 10㎛ 내지 40㎛로 형성될 수 있고, 바람직하게는 25㎛ 내지 35㎛로 형성될 수 있다. 음각 패턴(213B)의 개구부 폭(W2)과 양각 패턴의 상면 폭(W3)을 더한 값(W2+W3)이 음각 패턴(213B)의 피치가 될 수 있다.

충진부(220)의 제1 두께(h1)는 12㎛ 내지 38㎛일 수 있고, 바람직하게는 20㎛ 내지 30㎛일 수 있다.

도 6은 광학 패턴층의 돌출부 유무에 따른 출사광의 진행 경로를 나타낸 개략도이다. 도 6의 (a)는 돌출부를 포함하지 않는 광학 패턴층에서 수평면 기준 45°의 각도로 입사한 입사광의 진행 경로를 도시하고, 도 6의 (b)는 수평면 기준 25°의 경사면을 갖는 돌출부를 포함하는 광학 패턴층에서 수평면 기준 45°의 각도로 입사한 입사광의 진행 경로를 도시한다. 도 6에서 광학 계면(즉, 광학 패턴층의 표면)에서의 굴절률은 약 1.547의 값을 가진다. 또한, 도 6에서 상술한 도 5의 W1, W2, W3, h1은 하기 표 1에 나타난 바와 같은 관계를 갖는다.

항목	사양
W1	W1
W2	1.6 * W1
W3	6.4 * W1
h1	4.8 * W1

도 6을 참조하면, 수평면 기준 45˚의 각도를 이루며 비스듬히 양각 패턴(213A)의 표면으로 입사된 광은 스넬의 법칙에 따라 굴절된다. 광학 패턴층(200)에 돌출부가 형성되지 않은 경우(즉, θs1=0˚) 출사광은 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 수평면을 기준으로 약 48˚의 각도로 출사된다. 광학 패턴층(200)에 25˚의 경사각을 갖는 경사면을 포함하는 돌출부(213A_P)가 형성된 경우(즉, θs1=25˚) 출사광은 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 수평면을 기준으로 약 46˚의 각도로 출사된다. 즉, 45˚로 입사된 광에 대한 출사광의 출사각은 돌출부(213A_P)를 포함하는 경우(도 6의 (b))가 돌출부(213A_P)를 포함하지 않는 경우(도 6의 (a))에 비해 2˚ 정도 작게 된다. 수평면을 기준으로 출사각이 작을수록 충진 수지에 의해 차광되는 광량이 많아지므로, 돌출부(213A_P)를 포함하지 않는 도 6의 (a)의 출사각이 돌출부(213A_P)를 포함하는 도 6의 (b)의 출사각보다 크다는 것은 도 6의 (a)의 경우가 도 6의 (b)에 비해 비스듬히 입사된 광에 대한 누설량이 더 많음을 의미할 수 있다. 따라서, 도 6의 (b)의 실시예가 도 6의 (a)의 실시예에 비해 명암비가 더 우수할 것임을 알 수 있다. 비스듬한 각도로 입사된 광에 대한 누설량은 일반적으로 돌출부(213A_P)의 경사면의 각도(θs1)에 대체로 비례할 수 있다. 다만, 돌출부(213A_P)의 경사면의 각도(θs1)가 너무 크면 광 투과율 저하, 생산성 저하, 제조원가 상승 등의 우려가 있으므로, 돌출부(213A_P)의 경사면의 각도(θs1)는 45˚ 이하의 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.

한편, 출사광의 출사각은 도 7에 도시된 바와 같이 측면 시야각에도 영향을 줄 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 측면 시야각을 설명하기 위한 개략도이다. 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트(10)와 관찰자와의 거리가 약 3m 일 경우, 기능성 광학 시트(10)로부터 출사된 출사광의 각도가 약 2˚ 이상 증가함에 따라 시야각이 개선되고 시야 거리(폭)가 약 0.4m 증가할 수 있다.

도 8은 광학 패턴층의 돌출부 유무에 따른 외광의 진행 경로를 나타낸 개략도이다. 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 광학 패턴층(200)이 돌출부를 포함하지 않는 경우, 비스듬하게 입사한 외광이 광학 패턴층(200)의 일면에서 반사 또는 전반사되어 다시 외부로 방출될 수 있다. 이처럼, 외광 반사가 발생하면 명암비가 낮아질 수 있다. 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 광학 패턴층(200)이 돌출부(213A_P)를 포함하는 경우에는 비스듬히 입사한 외광과 돌출부의 일면 사이의 각도가 커져 반사되는 광량이 감소할 수 있다. 따라서, 외광 반사에 따른 명암비 저하를 방지할 수 있다.

한편, 기능성 광학 시트는 반사저감층을 더 구비함으로써 외광 반사를 더욱 억제할 수 있다. 반사저감층은 반사율이 9% 이하, 6% 이하 또는 3% 이하인 층으로써, 제1 기재(100)의 타면에 배치될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

도 9의 (a) 내지 (c)는 돌출부의 경사면 각도에 따른 충진부의 형상을 나타낸 개략도들이다. 도 9의 (a), (b), (c)는 각각 돌출부(213A_P) 경사면 각도(θs1)가 25°, 35°, 45°인 경우를 예시한다. 각 도면의 좌측은 패턴부(213)의 음각 패턴(213B) 내부에 충진 수지(225)가 충진된 모습을, 우측은 충진 수지(225)의 건조(및/또는 경화)가 완료되어 충진부(220)가 형성된 모습을 나타낸다.

충진부(220)는 패턴부(213) 상에 충진 수지(225)를 도포한 후 용제를 건조함으로써 형성될 수 있다. 충진 수지(225)를 도포할 때, 액상의 충진 수지(225)는 돌출부(213A_P)의 경사면을 따라 흘러내려 음각 패턴(213B) 내부를 채운다. 충진 수지(225)는 돌출부(213A_P)의 정상부까지 충진될 수 있다. 패턴부(213) 상에 충진되는 충진 수지(225)의 양은 돌출부(213A_P)의 정상부로부터 음각 패턴(213B)의 저면에 이르는 빈 공간의 체적에 비례할 수 있다. 음각 패턴(213B) 간 간격(도 3의 W3), 음각 패턴(213B)의 높이(도 3의 H1), 음각 패턴(213B)의 상면 개구부 폭(도 3의 W2)과 음각 패턴(213B)의 저면 폭(도 3의 W1)이 동일하다고 가정할 때, 충진 수지(225)의 양은 대체로 정상부의 높이에 비례할 수 있다. 정상부의 높이는 돌출부(213A_P)의 경사면 각도(θs1)가 클수록 커진다.

예를 들어, 도 9의 (b)에 도시된 것처럼 돌출부(213A_P)의 경사면 각도(θs1)가 35°인 경우, 패턴부(213) 상에 적절한 양의 충진 수지(225)가 도포되고 충진 수지(225)의 용제가 건조됨에 따라 체적이 줄어들어 우측 도면에 도시된 바와 같은 충진부(220)가 완성될 수 있다. 건조 과정에서 충진부(220)의 표면이 깊이 방향으로 함몰되어 함몰부(220d)를 형성하며, 충진부(220)의 양 끝단은 음각 패턴(213B)과 양각 패턴(213A)의 경계에 놓이거나 그보다 아래쪽에 위치할 수 있다. 즉, 충진부(220)의 두께는 음각 패턴(213B)의 깊이보다 작거나 같을 수 있다.

동일 조건에서 돌출부(213A_P)의 경사면 각도(θs1)가 25°인 경우 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 패턴부(213) 상에 충진되는 충진 수지(225)의 양이 줄어들기 때문에, 최종적으로 완성되는 충진부(220)의 양은 도 9의 (b)에 비해 작아져 충진부(220)의 두께 또한 작아지게 된다. 반대로, 돌출부(213A_P)의 경사면 각도(θs1)가 45°인 경우 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 패턴부(213) 상에 충진되는 충진 수지(225)의 양이 증가하기 때문에(예컨대, 도 9의 (a)에 비해 2.1배 이상), 최종적으로 완성되는 충진부(220)의 양은 도 9의 (b)에 비해 늘어나 충진부(220)가 양각 패턴(213A)의 상면에까지 잔류할 수 있다. 이로 인해, 얼룩 불량이 발생하거나 광투과율 및 휘도가 저하될 수 있다.

충진부(220)의 충진률은 도포되는 충진 수지(225)의 양 뿐만 아니라 충진 수지(225) 내에서의 용제의 함량에 의해서도 달라질 수 있다. 즉, 용제의 함량이 작을수록 건조 후 잔류하는 양이 상대적으로 많아지게 된다. 도 9의 실시예에서, 목적으로 하는 충진부(220)의 두께가 도 9의 (b)의 우측 도면 수준인 경우, 도 9의 (a)와 같은 돌출부(213A_P)의 경사면 각도(θs1)를 갖는 경우에는 용제의 함량을 줄이고, 도 9의 (c)와 같은 돌출부(213A_P)의 경사면 각도(θs1)를 갖는 경우에는 용제의 함량을 늘림으로써 충진부(220)의 두께를 조절할 수 있다.

상술한 바와 같이, 돌출부(213A_P)를 형성하는 경사면의 각도(θs1)는 충진 수지(225)의 충진률 및 공정 조건에 영향을 미친다. 상기와 같은 방식으로 충진 수지(225)를 충진할 때, 경사면의 각도(θs1)가 클수록 동일한 충진률을 구현하기 위해서 상대적으로 높은 용제 비율이 요구된다. 그런데, 경사면의 각도(θs1)가 클수록 용적량 자체도 증가하기 때문에 코팅과 건조 공정 이후 균일한 충진률 및 외관을 확보하기 어려워진다. 특히, 미세한 격벽체인 음각 패턴(213B) 내부에 일정한 광흡수제를 도포하기 얻기 위해서는 재료와 공정 등의 민감한 조건을 유지해야 할 필요가 있는데, 용제 비율은 제조에 걸리는 시간과 열 발생 등에 따라 편차가 있으며 이를 제어하기 위해서는 충진 높이별 적절한 슬립 각도(Slip-Angle)를 구현하는 것이 바람직하다. 일반적으로 서로 다른 경사면을 갖는 격벽체가 동일한 충진률을 나타내기 위해서는, 경사면의 각도(θs1)가 낮을수록 광흡수제와 용제의 혼합에 있어 용제 비율이 적어지는데, 이는 곧 코팅 공정에 있어서 용제 비율 변화에 의한 광흡수제의 충진 높이 변화율이 적음을 의미하므로, 상대적으로 안정적인 코팅이 가능할 수 있다.

상술한 바와 같은 시야각 개선 효과, 충진률과 공정 신뢰성을 고려하면 돌출부(213A_P)의 경사면의 각도(θs1)는 20° 내지 45°의 범위에서 선택될 수 있다.

구체적으로, 돌출부(213A_P)의 경사면 각도(θs1)가 너무 작으면 돌출부(213A_P)에 의한 시야각 개선 효과가 미미하며, 슬립에 의한 충진 효율성이 떨어진다. 이러한 관점에서, 돌출부(213A_P)의 경사면 각도(θs1)는 20° 이상인 것이 바람직하다.

돌출부(213A_P)의 경사면 각도(θs1)가 너무 크면 상술한 것처럼 저점도 충진 수지를 사용할 필요가 있고, 이 경우 용제의 건조 시간이 길어져 생산속도가 저하되고, 충진 수지(250)가 상기 경사면에 잔류되는 불량이 발생될 수 있다. 뿐만 아니라, 돌출부(213A_P)의 경사면 각도(θs1)가 클수록 돌출부(213A_P)의 높이(H2) 또한 커지는데, 돌출부(213A_P)의 폭(W3) 대비 (돌출부(213A_P)의 높이(H2)가 과도하게 크면 롤 상태로 권취되었을 때 압력이 가해지는 경우 지지력이 약해질 수 있다. 이에 따라 돌출부(213A_P) 형상에 변형이 일어날 수 있으며, 기능성 광학 시트(10)의 품질이 저하될 수 있다. 이와 같은 관점에서, 돌출부(213A_P)의 경사면 각도(θs1)는 45° 이하일 수 있고, 40° 이하인 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 돌출부(213A_P)의 경사면 각도(θs1)는 25° 내지 35°일 수 있다.

도 10은 일 실시예에 따른 광학 패턴층을 통해 출사되는 빛에 대한 충진률별 출광 분포를 나타낸 개략도이다. 도 10에서 'L70', 'L80', 'L90'은 각각 충진률이 70%, 80%, 90%인 경우에 수평면 기준 최소의 각도로 출사될 수 있는 광의 경로를 나타낸다.

충진률은 음각 패턴(213B)의 체적에 대한 충진부(220)의 체적의 비율로 정의되며, [{충진부(220)의 중간 두께}/{음각 패턴(213B)의 깊이(H1)}*100(%)]에 근사할 수 있다. 여기서, 충진부(220)의 중간 두께는 충진부(220)의 제1 두께(h1)와 제2 두께(h2)의 평균값((h1+h2)/2)을 의미할 수 있다. 충진률이 작을수록 충진부(220)의 상면과 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P)의 경사면 단부간 이격되는 거리(높이)가 커지고, 그 차이만큼 충진부(220)가 형성되지 않는 공간이 존재하여 광투과율을 상승할 수 있다. 충진률은 돌출부(213A_P)의 경사면 각도(θs1)와 충진 수지 내의 용제의 함량 비율에 의해 제어될 수 있다.

도 10을 참조하면, 충진률이 작을수록 음각 패턴(213B) 내부를 통한 빛의 투과가 가능해지면서 빛이 수평면 기준 더 낮은 각도로 출사되고, 그에 따라 시야각이 개선될 수 있다. 한편, 후술하는 실험예를 통해 확인할 수 있는 바와 같이 충진률이 낮아질수록 화이트 휘도와 블랙 휘도가 모두 증가하지만, 법선 기준 60°의 시야각에서 그 증가율은 화이트 휘도가 블랙 휘도보다 더 크다. 따라서, 일정 정도의 수준까지는 충진률이 낮아질수록 명암비가 개선되는 효과가 있다. 충진률의 가변성을 이용하여 광원 환경에 따라 충진률을 제어하여 명암비를 더욱 향상시킬 수 있다. 다만, 충진률이 너무 낮으면 광 흡수가 미약하여 오히려 명암비가 감소할 수 있고, 외광 흡수율 또한 낮아져 표시 품질에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다. 이러한 관점에서 충진률은 70% 내지 95%의 범위 내에서 조절될 수 있다. 휘도, 시야각, 명암비를 종합적으로 고려하였을 때 바람직한 충진률은 75% 내지 85%일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 법선 기준 60°의 시야각에서 블랙 모드의 휘도 비율은 300% 이하일 수 있다.

예시적인 실시예에서, 충진부(220)의 상면과 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P)의 경사면 단부간 이격된 거리, 다시 말하면 음각 패턴의 깊이(H1)와 충진부(220)의 제1 두께(h1)의 차는 함몰부(220d)의 깊이보다 크거나 같을 수 있다. 예를 들어, 충진부(220)의 상면과 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P)의 경사면 단부의 수직 이격 거리는 2㎛ 내지 3㎛이고, 함몰부(220d)의 깊이(h1-h2)는 1㎛ 내지 2㎛일 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서 이미 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호로서 지칭하며, 중복 설명은 생략하거나 간략화하기로 한다.

도 11은 다른 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 단면도이다. 도 11의 기능성 광학 시트(11)는 충진부(220_1)가 비대칭적인 함몰부(220d_1)를 포함할 수 있음을 예시한다.

더욱 구체적으로 설명하면, 함몰부(220d_1)는 단면상 폭 방향(제1 방향(D1)) 양 끝단의 높이가 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 기재(100)의 주행 방향 측에 위치하는 함몰부(220d_1)의 일단의 높이가 그 반대편에 위치하는 타단의 높이보다 클 수 있다. 이것은 제조 과정에서 충진 수지가 제1 기재(100)의 주행 방향으로 기울어진 것에 기인한 것일 수 있다. 이 경우, 충진부(220_1)는 함몰부(220d_1)의 일단에서 제1 두께(h1)를 갖고, 정상부에서 그보다 작은 제2 두께(h2)를 가지며, 함몰부(220d_1)의 타단에서 제1 두께(h1)와 제2 두께(h2) 사이의 두께를 가질 수 있다. 그에 따라 제1 방향(D1) 일측과 타측에 대한 광투과율과 명암비도 상이하게 조절할 수 있다.

도 12는 다양한 실시예들에 따른 광학 패턴층의 단면도들이다.

도 12를 참조하면, 광학 패턴층(200)의 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P)의 단면은, 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 대향하는 두 경사면의 각도가 동일하여 이등변 삼각형과 같이 대칭을 이룰 수 있다. 다른 예로, 광학 패턴층(200_1)의 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P1)의 단면은, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 대향하는 두 경사면의 각도가 상이하며 두 경사면이 비대칭을 이룰 수 있다. 즉, 직각 삼각형에 가까운 형상을 가질 수 있다. 또 다른 예로, 광학 패턴층(200_2)의 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P2)의 단면은, 도 12의 (c)에 도시된 바와 같이, 4개의 경사면을 갖는 다각형 형태로 형성될 수 있다. 다만, 돌출부(213A_P, 213A_P1, 213A_P2)의 단면 형상이 상기 예시된 바에 제한되는 아니며, 복수개의 경사면을 갖는 다각형 형태나 굴곡진 형태로 형성될 수 있다.

광학 패턴층(200, 200_1, 200_2)의 음각 패턴(213B)의 단면은, 도 12의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 사다리꼴 형상일 수 있다. 다른 실시예에서, 광학 패턴층(200_3)의 음각 패턴(213B_1)의 단면은, 도 12의 (d)에 도시된 바와 같이, 포물선 형상으로 형성될 수도 있다. 음각 패턴(213B_1)의 단면이 포물선 형상인 경우, 음각 패턴(213B_1)의 측면 경사각은 상기 포물선의 접선들이 형성하는 평균 경사각일 수 있으며, 이 경우 음각 패턴(213B_1)의 하면의 단면은 점 형태로 형성될 수 있다. 음각 패턴(213B_1)이 점 형태의 하면을 갖는 경우, 그 하면에 미소 공극이 형성될 수 있으며, 상기 미소 공극의 최대 높이는 충진부(220) 내의 흡광 입자의 최대 직경보다 작을 수 있다.

도 13은 또 다른 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 단면도이다.

도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 기능성 광학 시트(12)는 제1 기재(100)의 타면 상에 보호층(500)을 더 포함한다. 보호층(500)은 하드 코팅층이거나 반사 저감층일 수 있으며, 이들이 적층된 구조로 형성될 수도 있다. 보호층(500)이 하드 코팅층으로서 기능하는 경우, 광학 패턴층(200)을 오염과 스크래치로부터 보호하는 역할을 할 수 있다. 보호층(500)이 반사 저감층으로서 기능하는 경우, 제1 기재(100) 표면의 외광 반사 및 기능성 광학 시트(12)의 내부 반사를 감소시켜 눈부심 현상을 방지하고, 명암비를 더욱 개선할 수 있다. 상기 반사 저감층의 예로는 AG(Anti-Glare)층, LR(Low Reflection)층, AR(Anti-Reflection)층 등을 들 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 상기 반사저감층의 반사율은 10% 이하이거나, 6% 이하이거나, 3% 이하일 수 있다. 보호층(500)은 하나의 층에 2 이상의 기능을 갖는 물질이 혼합된 다기능 단일막으로 이루어질 수도 있다.

보호층(500)은 제1 기재(100)의 타면 상에 직접 형성될 수도 있지만, 제1 기재(100)와 보호층(500) 사이에 다른 층이 개재될 수도 있다. 예를 들어, 기능성 광학 시트(12)는 제1 기재(100)와 보호층(500) 사이에 배치된 결합층(700) 및 편광 필름(600)을 더 포함할 수 있다. 편광 필름(600)은 결합층(700)을 통해 제1 기재(100)와 결합할 수 있다. 다른 예로, 편광 필름(600)은 제2 기재(400)의 일면에 배치될 수도 있고, 상기 제2 기재(400)가 편광 필름일 수도 있다. 일반적으로 편광 필름(600)은 2장의 TAC(Tri-Acetyl Cellulose) 필름 사이에 샌드위치된 PVA(Poly Vinyl Alcohol)층을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 TAC 필름 대신 COP(cyclo-olefin polymer), COC(cyclo-olefin copolymer), PC(Polycarbonate), PET(polyethylene terephthalate), 아크릴계 등의 필름이 적용될 수도 있다. 이 경우 제2 기재(400)가 PVA층일 수 있으며, 제1 기재(100)가 TAC필름 등일 수 있다.

몇몇 실시예에서, 제1 기재(100)와 광학 패턴층(200) 사이의 부착력 강화를 위해, 제1 기재(100)와 광학 패턴층(200) 사이에 오버코팅층인 프라이머층(800)이 더 개재될 수도 있다.

계속해서, 상술한 바와 같은 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트를 제조하는 방법에 대해 설명한다. 다양한 실시예에 따른 기능성 광학 시트들 중에서, 도 1의 광학 시트를 제조하는 방법을 예로 하여 설명하기로 한다. 도 1과 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호로 나타내고 자세한 부호를 생략한다.

도 14는 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 제조 방법의 공정 단계를 나타내는 순서도이다. 도 15 내지 도 18은 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단계별 단면도들이다. 도 19는 비교예에 따른 광학 시트의 제조 방법의 일부 단계를 설명하기 위한 예시 도면이다. 도 20은 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 제조 방법의 일부 단계를 설명하기 위한 예시 도면이다.

도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 제조 방법은 제1 기재(100)를 준비하고 제1 기재(100) 상에 투명 수지를 코팅하는 단계(S1), 투명 수지를 임프린팅하여 제1 기재(100)의 일면 상에 투광부(210)를 형성하는 단계(S2), 투광부(210)의 음각 패턴(213B) 내에 충진부(220)를 형성하는 단계(S3) 및 광학 패턴층(200) 상에 결합층(300) 및 제2 기재(400)를 형성하는 단계(S4)를 포함할 수 있다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 먼저 제1 기재(100)를 준비하고, 제1 기재(100) 상에 투명 수지(210')를 코팅한다(S1). 투명 수지(210')는 슬릿 코팅, 스핀 코팅, 그라비아 코팅 등의 방법으로 코팅될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 투명 수지(210')는 예를 들어, 25% 내지 70%의 아크릴레이트, 20% 내지 70%의 아크릴 단량체, 0.5% 내지 7%의 광개시제 및 0.5% 내지 5%의 첨가제 등을 포함할 수 있다. 상기 예에서는 투광부(210)는 제1 기재(100) 상에 투명 수지(210')를 코팅한 후, 패턴 몰드에 의한 임프린팅 방법에 의해 형성될 수는 경우를 설명하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 기재(100)의 일면과 패턴 몰드의 패턴면이 소정의 갭을 갖도록 상호 대면하여 배치한 후, 상기 갭에 투명 수지(210')를 공급하여 제1 기재(100)의 일면에 투광부(210)를 임프린팅할 수도 있고, 패턴 몰드에 투명 수지(210')를 먼저 주입한 후 이를 제1 기재(100)의 일면에 전사시킬 수도 있다.

이어서, 도 14 및 도 16을 참조하면, 임프린팅 공정을 통해 제1 기재(100)의 일면 상에 양각 패턴(213A), 돌출부(213A_P) 및 음각 패턴(213B)을 포함하는 투광부(210)를 형성한다(S2). 양각 패턴(213A) 및 음각 패턴(213B)은 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 기재(100)가 제1 방향(D1)(필름 주행 방향, MD 방향)으로 진행할 때, 제1 방향(D1)에 교차하는 방향인 제2 방향(D2)(TD 방향)으로 연장되도록 형성될 수 있다. 양각 패턴(213A) 및 음각 패턴(213B)의 패턴 연장 방향은 필름의 주행 방향에 대해 수직한 방향일 수 있다.

투광부(210)는 패턴 몰드에 의한 임프린팅 방법에 의해 형성될 수 있다. 패턴 몰드는 투광부(210)의 양각 패턴(213A)과 음각 패턴(213B)에 상보적인 표면 형상을 가질 수 있다. 이와 같은 패턴 몰드의 패턴화된 표면이 투명 수지(210')를 향하도록 배치한 상태에서 패턴 몰드를 투명 수지(210') 측으로 가압하면 투명 수지(210')에 패턴 몰드의 형상이 전사된다. 이어서 또는 동시에 투명 수지(210')를 UV 또는 열 등의 경화 수단을 이용하여 경화함으로써, 투광부(210)가 완성될 수 있다.

이어서, 도 14 및 도 17을 참조하면, 충진 수지를 음각 패턴(213B) 내에 투입하여 충진부(220)를 형성한다(S3). 충진 수지는 예컨대 10 내지 20중량%의 바인더, 40 내지 70% 중량%의 용제 및 10 내지 50 중량%의 흡광 입자를 포함하며, 10cPs 내지 1000cPs이거나 10cPs 내지 100cPs의 점도를 가질 수 있다. 상기 흡광 입자의 함량은 용제의 함량보다 작을 수 있다. 상기 용제는 톨루엔(toluene), 아세톤(acetone), 디아세톤(diacetone), 에틸메틸케톤(methly ethyl ketone), 시클로헥사논(cyclohexanone), 메탄올(methanol), n-부탄올(n-butanol) 등의 유기 용제 중에서 선택될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 충진 수지는 음각 패턴(213B) 내부 및 그로부터 양각 패턴(213A) 돌출부(213A_P)의 정상부에 이르는 빈 공간을 채우도록 충진될 수 있다. 충진 수지는 닥터 블레이드 등의 가압 소거 도구를 이용하지 않고, 충진 수지가 자중에 의해 충진되는 간접 전이 방식으로 형성될 수 있다. 더욱 구체적인 설명을 위해 도 19 및 도 20이 참조된다.

도 19는 비교예에 따른 기능성 광학 시트의 투광부 상에 충진 수지를 도포하는 단계를 나타낸 사시도이다. 도 20은 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트의 투광부 상에 충진 수지를 도포하는 단계를 나타낸 사시도이다.

먼저 도 19를 참조하면, 비교예에 따른 기능성 광학 시트는 패턴부(PTP)의 패턴 연장 방향이 필름의 주행 방향과 일치하며, 양각 패턴이 별도의 돌출부를 포함하지 않는 점에서 일 실시예와 차이가 있다. 이와 같은 경우에는 필름을 주행하면서 수지 공급 장치(230)로부터 충진 수지(225)를 도포한 후 가압을 통해 충진 공정을 수행한다. 구체적으로, 수백 내지 수천cPs의 높은 점도를 갖는 충진 수지(225)를 패턴부(PTP) 상에 도포한 후, 닥터 블레이드(BL) 등의 소거 도구를 이용하여 음각 패턴에만 선택적으로 충진 수지(225)가 남도록 패턴부의 상면을 긁어낸다. 그런데, 블레이드(BL)와 패턴부(PTP)의 상면 사이의 간격이 균일하지 않을 경우 패턴부(PTP)의 상면과 블레이드(BL)의 갭(gap) 만큼 충진이 과하거나 부족해질 수 있다. 또한, 페이스트 상의 광흡수제를 충진하는 과정에서 가압이 필요한데, 이때 블레이드(BL)나 패턴부(PTP)가 손상될 우려가 있다. 경우에 따라 블레이드(BL)의 축 방향을 패턴부(PTP)의 패턴 연장 방향과 동일하거나 45° 이하의 유사한 방향을 갖도록 설치할 수 있는데, 이 경우에는 블레이드(BL)의 끝단이 양각 패턴에 걸려 불량이 발생하거나 블레이드(BL) 및/또는 패턴부(PTP)가 손상될 수 있다. 따라서, 비교예에 따른 방식으로는 대면적의 기능성 광학 시트를 연속 공정으로 제조하는 데에 한계가 있다.

도 20을 참조하면, 일 실시예에 따른 충진부(220) 형성 단계는 패턴부(213)의 패턴 연장 방향이 필름의 주행 방향과 교차하고, 양각 패턴(213A)이 별도의 돌출부(213A_P)를 포함하는 점에서 비교예와 차이가 있다. 본 실시예의 경우, 충진 수지(225) 자중을 이용하여 충진하기 때문에 블레이드가 불필요하다.

더욱 구체적으로 설명하면, 패턴부(213) 상에 수지 공급 장치(230)로부터 충진 수지(225)가 도포되면, 돌출부(213A_P)의 경사면을 따라 음각 패턴(213B) 내로 흘러 들어갈 수 있다. 수지 공급 장치(230)가 패턴부(213)와 비접촉함은 물론, 별도의 블레이드 없이 코팅되기 때문에 패턴부(213) 특히, 양각 패턴(213A) 표면 손상이 원천적으로 방지될 수 있다. 이에 따라 광학 패턴층(200)의 충진 불균일, 스크래치 및 얼룩 등의 불량을 방지할 수 있으므로 품질이 우수한 기능성 광학 시트를 제작할 수 있다. 또한, 소거 공정을 생략하여 공정을 단순화할 수 있으며, 제거되는 흡광 입자 소요량을 줄일 수 있어 제조 비용이 절감될 수 있다. 또한, 블레이드 등의 수거 도구를 이용하지 않으므로 패턴부(213)의 패턴 연장 방향과 무관하게 기능성 광학시트 제작이 용이하다. 아울러, 도 20의 방식은 대면적 제품을 연속적으로 형성하는 데에도 유리하다.

다시 도 17을 참조하면, 이어, 경화 장치를 이용하여 충진 수지를 경화한다. 경화 장치는 UV 또는 열 등의 경화 수단을 포함할 수 있다. 경화 공정에 의해 용제가 제거되면 충진부(220) 상면에 함몰부(220d)를 포함하는 충진부(220)가 형성되어, 투광부(210) 및 충진부(220)를 포함하는 광학 패턴층(200)이 완성될 수 있다. 충진부(220)의 함몰부(220d)의 가장자리는 돌출부(213A_P)의 경사면의 가장자리와 동일한 높이에 있거나, 상기 돌출부(213A_P) 경사면의 가장자리보다 낮은 높이에 위치하여 돌출부(213A_P)의 경사면과 이격될 수 있다. 이처럼, 음각 패턴(213B) 내부에 충진부(220)가 형성되지 않는 공간이 존재하는 경우, 광투과율(전광선 투과율, Total Transmittance) 및 시야각이 개선될 수 있다.

이어서, 도 14 및 도 18을 참조하면, 광학 패턴층(200) 상에 결합층(300) 및 제2 기재(400)를 배치하여 도 18에 도시된 바와 같은 기능성 광학 시트(10)를 완성한다(S4). 결합층(300) 및 제2 기재(400)는 광학 패턴층(200) 상에 결합층(300)을 먼저 형성하고 이후에 그 상부에 제2 기재(400)를 배치하여 부착하거나, 제2 기재(400)의 일면에 결합층(300)을 형성한 다음 이를 광학 패턴층(200) 측으로 가압하여 부착하는 방식으로 형성될 수 있다. 다른 예로, 광학 패턴층(200)이 형성된 제1 기재(100)와 제2 기재(400)를 나란하게 진행시키면서 그 사이에 결합층(300)을 주입한 후 가압 또는 경화시켜 이들을 상호 결합시킬 수도 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 다양하게 조합 가능하다. 또한, 이상에서 설명한 기능성 광학 시트들은 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 장치 등에 채용되어, 휘도나 명암비 등의 광 특성을 개선하는데 사용될 수 있다. 이하, 기능성 광학 시트가 적용되는 표시 장치에 대해 설명한다.

도 21은 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트를 채용하는 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 21을 참조하면 액정 표시 장치(20)는 백라이트 유닛(BLU), 액정 표시 패널 및 기능성 광학 시트(10)를 포함할 수 있다.

백라이트 유닛(BLU)은 광원, 도광판, 광변조 필름들을 포함할 수 있다.

백라이트 유닛(BLU)의 상부에는 액정 표시 패널이 배치된다. 액정 표시 패널은 제1 표시 기판(B1), 제2 표시 기판(B2), 및 그 사이에 배치된 액정층(LC)을 포함할 수 있다. 액정 표시 패널은 제1 기판(B1)의 외측면에 배치되는 제1 편광판(P1), 및 제2 기판(B2)의 외측면에 배치된 제2 편광판(P2)을 더 포함할 수 있다.

기능성 광학 시트(10)는 액정 표시 패널의 일면 상에 배치된다. 기능성 광학 시트(10)는 액정 표시 패널의 일면에 부착될 수 있다. 구체적으로, 도 1의 기능성 광학 시트에서 제2 기재(400)가 제거되고 노출된 결합층(300)을 통해 제2 편광판(P2)에 부착될 수 있다. 기능성 광학 시트(10)의 제1 기재(100)의 타면이 액정 표시 장치(20)의 최외곽을 향하는 경우, 제1 기재(100)의 타면에 하드 코팅층 및/또는 반사 저감층을 포함하는 보호층(500)이 배치될 수 있다.

도 22는 일 실시예에 따른 기능성 광학 시트를 채용하는 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.

도 22를 참조하면, 유기 발광 표시 장치(30)는 유기 발광 표시 패널 및 기능성 광학 시트(10)를 포함한다.

유기 발광 표시 패널은 배면 발광형, 전면 발광형 또는 양면 발광형 표시 패널일 수 있다. 도면에서는 배면 발광형 표시 패널인 경우가 예시된다.

유기 발광 표시 패널은 표시 기판(G1), 표시 기판(G1)의 일면에 배치된 유기 발광 소자(EL), 유기 발광 소자(EL)를 덮는 봉지층(E1), 봉지층(E1) 상에 배치된 커버층(C1)을 포함할 수 있다.

유기 발광 소자(EL)는 애노드 전극, 캐소드 전극, 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된 유기 발광층을 포함할 수 있다.

봉지층(E1)은 무기막 또는 유기막과 무기막의 적층막을 포함할 수 있다. 봉지층(E1)의 수분 투과율(WVTR(Water Vapor Transmission Rate)은 약 10^-6g/m²/day일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

커버층(C1)은 금속을 포함할 수 있다. 커버층(C1)은 생략될 수 있다.

유기 발광 표시 패널은 표시 기판(G1)의 타면에 배치된 편광판(P3)을 더 포함할 수 있다.

기능성 광학 시트(10)는 표시 기판(G1)의 타면 측에 배치되는데, 표시 기판(G1)의 타면에 편광판(P3)이 배치된 경우, 편광판(P3) 상에 부착될 수 있다. 기능성 광학 시트(10)는 도 21의 기능성 광학 시트(10)와 마찬가지로 제2 기재(400)가 제거되고 노출된 결합층(300)을 통해 편광판에 부착될 수 있다. 또한, 기능성 광학 시트(10)의 제1 기재(100)의 타면이 유기 발광 표시 장치(30)의 최외곽을 향하는 경우, 제1 기재(100)의 타면에 하드 코팅층 및/또는 반사 저감층을 포함하는 보호층(500)이 배치될 수 있다

이상에서 설명한 액정 표시 장치(20)와 유기 발광 표시 장치(30)는 표시 방향 측에 기능성 광학 시트(10)가 배치됨으로써, 시야각 및 명암비를 개선하고, 공정을 단순화시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 관한 보다 상세한 내용을 다음의 구체적인 제조예 및 실험예를 통하여 설명하며, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 설명을 생략한다.

제조예 1. 투광부를 포함하는 샘플의 제조

PET 필름 상에 굴절률 1.54인 UV 경화성 수지를 도포하였다. 이어, 패턴 몰드를 이용하여 UV 경화성 수지를 가압하여 표면에 패턴을 전사하여 투광부를 포함하는 샘플들을 제조하였다. 샘플군 #1은 양각 패턴이 돌출부를 포함하지 않고 표면이 평탄하도록 하고, 샘플군 #2와 샘플군 #3은 양각 패턴이 돌출부를 갖도록 하였다. 각 샘플군의 수치는 하기 표 2와 같았다.

	샘플군 #1	샘플군 #2	샘플군 #3
음각 패턴 저면 폭(W1)	5㎛	5㎛	5㎛
음각 패턴 상부 폭(W2)	8㎛	8㎛	8㎛
음각 패턴의 깊이(H1)	24㎛	24㎛	24㎛
음각 패턴의 간격(W3)	32㎛	32㎛	32㎛
돌출부 높이(H2)	0㎛	11.2㎛	7.46㎛
돌출부 경사각(θs1)	0˚	35˚	25˚

제조예 2. 충진부를 포함하는 기능성 광학 시트의 제조

샘플군 #1, #2, #3 각각에 대해 음각 패턴 내부에 평균 직경 900nm의 산화망간을 포함하는 블랙 잉크를 충진하였다. 충진률은 각각 90%, 70%, 80%로 측정되었다. 상기 샘플군 #1의 경우, 돌출부가 구비되지 않아 표면의 블랙 잉크는 블레이드를 이용하여 소거하였다.

<실험예 1>

제조예 1, 2에 의해 제조된 기능성 광학 시트들을 액정 표시 장치에 부착하고, 시야각에 따른 화이트 모드의 휘도 및 블랙 모드의 휘도를 각각 측정하였다. 대조군으로 기능성 광학 시트를 부착하지 않은 액정 표시 장치의 시야각에 따른 화이트 모드의 휘도 및 블랙 모드의 휘도도 함께 측정하였다. 아울러, 각 샘플군별 투과율을 측정하고 60° 휘도비율을 계산하였다. 화이트 모드의 측정 결과를 하기 표 3에, 블랙 모드의 측정 결과를 하기 표 4에 각각 나타내었다.

	시야각(°)	대조군	#1	#2	#3
화이트 모드의 시야각별 휘도 (cd)	-80	21	15	17	15
	-70	54	46	50	48
	-60	112	85	102	97
	-50	164	136	145	140
	-40	284	249	256	252
	-30	391	370	376	373
	-20	494	482	483	483
	-10	572	565	564	564
	0	601	600	599	599
	10	568	565	563	562
	20	490	482	482	481
	30	385	370	375	371
	40	280	249	255	250
	50	157	136	145	137
	60	105	86	101	96
	70	53	45	49	47
	80	20	14	16	15
-60° 휘도비율(-60° 휘도/0° 휘도)		18.6%	14.2%	17.0%	16.2%
+60° 휘도비율(-60° 휘도/0° 휘도)		17.5%	14.3%	16.9%	16.0%
60° 휘도비율(평균)		18.1%	14.3%	16.9%	16.1%

	시야각(°)	대조군	#1	#2	#3
블랙 모드의 시야각별 휘도 (cd)	-80	0.220	0.140	0.161	0.151
	-70	0.280	0.200	0.232	0.210
	-60	0.331	0.2442	0.277	0.265
	-50	0.342	0.2684	0.283	0.267
	-40	0.286	0.230	0.241	0.230
	-30	0.224	0.187	0.193	0.188
	-20	0.165	0.146	0.146	0.150
	-10	0.120	0.115	0.115	0.120
	0	0.100	0.1014	0.101	0.108
	10	0.119	0.115	0.114	0.120
	20	0.164	0.146	0.145	0.150
	30	0.223	0.187	0.192	0.188
	40	0.285	0.230	0.240	0.230
	50	0.342	0.2719	0.277	0.267
	60	0.331	0.2455	0.283	0.265
	70	0.275	0.200	0.235	0.220
	80	0.210	0.140	0.173	0.162
-60° 휘도비율(-60° 휘도/0° 휘도)		331.0%	240.8%	274.3%	245.4%
+60° 휘도비율(+60° 휘도/0° 휘도)		331.0%	242.1%	280.2%	245.4%
60° 휘도비율(평균)		18.1%	14.3%	16.9%	16.1%

상기 표 3 및 표 4에서 시야각은 법선을 기준으로 표기하였다. 상기 표 3 및 표 4를 참조하면, 기능성 광학 시트를 채용하지 않은 대조군은 60° 시야각에서의 명암비가 약 317.2를 나타내었다. 반면, 블랙 잉크를 충진한 샘플군 #1, #2, #3의 경우에는 60° 시야각에서의 명암비가 각각 약 350.3, 약 356.9, 약 362.3로 나타나 대조군에 비해 60° 시야각에서의 명암비가 개선되었음을 확인할 수 있다.

한편, 돌출부를 형성하지 않은 샘플군 #1에 비해 돌출부를 형성한 샘플군 #2와 샘플군 #3은 60°에서의 명암비도 더 클 뿐만 아니라, 투과율 측면에서도 훨씬 더 개선된 결과를 나타냈다. 또한, 돌출부를 형성하지 않아 블레이드를 이용하여 블랙 잉크를 소거한 샘플군 #1은 미세 스크래치가 다수 발생하여, 돌출부가 형성된 샘플군#2 및 #3에 비해 상대적으로 외관 품질이 저하되었다.

제조예 3. 충진 수지의 고형분 함량을 달리하는 기능성 광학 시트의 제조

샘플군 #2와 샘플군 #3의 음각 패턴 내부에 용제의 함량을 달리하여 충진 수지를 도포하여 기능성 광학 시트를 제조하였다. 샘플군 #2에 대해서는 용제의 함량을 50%, 55%, 60%, 65%, 70%씩 각각 2개의 샘플을 제조하였고, 샘플군 #3에 대해서는 용제의 함량을 40%, 45%, 50%, 55%, 60%씩 각각 2개(55%에 대해서는 3개)의 샘플을 제조하였다.

<실험예 2>

각 샘플들의 충진률을 측정한 후 액정 표시 장치에 부착하고, 시야각에 따른 화이트 모드의 휘도 및 블랙 모드의 휘도를 각각 측정하였다. 대조군으로 기능성 광학 시트를 부착하지 않은 액정 표시 장치의 시야각에 따른 화이트 모드의 휘도 및 블랙 모드의 휘도도 함께 측정하였다. 아울러, 각 샘플군별 투과율을 측정하고 60° 휘도비율을 계산하였다. 샘플군 #2에 대한 측정 결과를 표 5에, 샘플군 #3에 대한 측정 결과를 하기 표 6에 각각 나타내었다.

용제의 함량			50%		55%		60%		65%		70%
	시야각(°)	대조군	#211	#212	#221	#222	#231	#232	#241	#242	#251	#252
화이트 모드의 휘도(cd)	-60	116	93	92	101	102	112	113	123	125	132	133
	-50	185	138	138	145	146	155	156	169	168	178	178
	0	601	600	598	600	601	600	600	603	600	600	600
	50	183	139	140	147	145	157	154	169	170	178	178
	60	113	93	93	101	99	112	110	124	124	132	133
화이트 모드의 60° 휘도비율		19%	15%	15%	17%	17%	19%	19%	21%	21%	22%	22%
블랙 모드의 휘도(cd)	-60	0.3943	0.255	0.2523	0.2706	0.2684	0.283	0.2863	0.3075	0.3085	0.3203	0.3249
	-50	0.4034	0.2623	0.2586	0.271	0.2676	0.2757	0.2778	0.2936	0.2952	0.3016	0.3061
	0	0.0867	0.1026	0.1006	0.1192	0.1114	0.1065	0.1141	0.1132	0.1119	0.1133	0.1146
	50	0.4186	0.2686	0.2695	0.2817	0.2762	0.2895	0.2909	0.3051	0.305	0.3149	0.3167
	60	0.3954	0.255	0.2574	0.275	0.2691	0.2846	0.2897	0.312	0.312	0.3269	0.3288
블랙 모드의 60° 휘도비율		455%	249%	253%	229%	241%	266%	252%	274%	277%	286%	285%
60° 명암비		290.0	364.7	363.0	370.2	374.0	394.6	387.2	398.7	401.3	407.9	406.9
충진률			112.10%		96.00%		81.90%		70.40%		56.40%

용제의 함량			40%		45%		50%		55%			60%
	시야각(°)	대조군	#311	#312	#321	#322	#331	#332	#341	#342	#343	#351	#352
화이트 모드의 휘도(cd)	-60	116	93	95	103	104	110	112	110	122	120	129	129
	-50	185	136	138	147	148	154	155	153	165	165	175	174
	0	601	600	601	601	601	601	602	600	602	605	604	604
	50	183	138	138	147	150	156	157	153	166	166	174	172
	60	113	94	94	103	105	111	112	108	122	118	128	126
화이트 모드의 60° 휘도비율		19%	16%	16%	17%	17%	18%	19%	18%	20%	20%	21%	21%
블랙 모드의 휘도(cd)	-60	0.3943	0.2591	0.2629	0.2787	0.2778	0.2958	0.2949	0.2929	0.3133	0.3147	0.333	0.3315
	-50	0.4034	0.2661	0.2679	0.2793	0.2783	0.292	0.2914	0.2905	0.3034	0.3069	0.3216	0.3173
	0	0.0867	0.1011	0.1007	0.1048	0.1019	0.105	0.106	0.1053	0.1069	0.1101	0.1065	0.1106
	50	0.4186	0.2778	0.2808	0.2929	0.2905	0.3035	0.3042	0.293	0.3177	0.3135	0.3281	0.3281
	60	0.3954	0.2656	0.2676	0.2846	0.2844	0.3013	0.3012	0.2897	0.3201	0.3144	0.3314	0.3317
블랙 모드의 60° 휘도비율		455%	259%	263%	269%	276%	284%	281%	277%	296%	286%	312%	300%
60° 명암비		290.0	356.4	356.3	365.7	371.8	370.1	375.8	374.2	385.2	378.3	386.8	384.5
충진률			88.70%		78.80%		71.50%		65.50%			53.60%

상기 표 5 및 표 6을 참조하면, 샘플군 #2의 경우 용제의 함량이 50% 이하일 때에는 충진률이 100%를 초과하여(즉, 충진 수지가 양각 패턴의 돌출부 상에까지 잔류) 외관 및 개구율 손실이 발생하였다. 샘플군 #2, #3에서 용제의 함량이 증가할수록 충진률은 낮아진 반면, 명암비는 증가하였다. 이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 기능성 광학 시트
100: 제1 기재
200: 광학 패턴층
300: 결합층
400: 제2 기재

Claims

기재; 및
상기 기재의 일면 상에 배치되고, 복수의 양각 패턴과 음각 패턴을 포함하는 투광부, 및 상기 음각 패턴의 내부에 배치되며 흡광 입자, 바인더 및 용제를 포함하는 10cPs 내지 100cPs의 점도를 갖는 충진 수지로부터 형성된 충진부를 포함하는 광학 패턴층을 포함하되,
상기 각 양각 패턴과 상기 각 음각 패턴은 제1 방향을 따라 교대 배열되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 스트라이프 형상을 가지며,
상기 양각 패턴은 일면에 정상부 및 상기 정상부로부터 상기 제1 방향의 양측으로 하향 경사진 경사면을 포함하는 돌출부를 포함하되,
상기 경사면의 일단은 상기 정상부와 연결되고, 상기 경사면의 타단은 상기 음각 패턴의 내측벽과 연결되며,
상기 경사면의 경사각은 25° 내지 35°이고,
상기 양각 패턴의 상기 돌출부는 단면이 삼각형인 프리즘 형상을 갖는 기능성 광학 시트.
제1 항에 있어서,
상기 충진부는 표면이 오목하게 함몰된 함몰부를 포함하는 기능성 광학 시트.
제2 항에 있어서,
상기 충진부의 상면과 상기 돌출부 경사면과의 최소 수직 이격 거리는 상기 함몰부의 깊이보다 크거나 같은 기능성 광학 시트.
제3 항에 있어서,
상기 충진부의 상면과 상기 돌출부 경사면과의 상기 최소 수직 이격 거리는 2㎛ 내지 3㎛이고,
상기 함몰부의 깊이는 1㎛ 내지 2㎛인 기능성 광학 시트.
제2 항에 있어서,
상기 충진부의 두께는 상기 음각 패턴의 깊이보다 작거나 같은 기능성 광학 시트.
삭제
삭제
삭제
제1 항에 있어서,
상기 음각 패턴의 상면 개구부의 폭과 깊이의 비는 1:2 내지 1:10인 기능성 광학 시트.
제9 항에 있어서,
상기 음각 패턴은 상면으로부터 깊이 방향으로 갈수록 폭이 감소하는 형상을 갖는 기능성 광학 시트.
제10 항에 있어서,
상기 양각 패턴의 상면의 폭은 10㎛ 내지 40㎛이고,
상기 음각 패턴의 상면 개구부의 폭은 5㎛ 내지 13㎛이고,
상기 음각 패턴의 저면의 폭은 3㎛ 내지 8㎛이고,
상기 음각 패턴의 깊이는 14.5㎛ 내지 38.5㎛이며,
상기 돌출부의 높이는 3㎛ 내지 16㎛인 기능성 광학 시트.
제11 항에 있어서,
상기 음각 패턴 내의 상기 충진부의 충진률은 75% 내지 95%인 기능성 광학 시트.
제1 항에 있어서,
상기 광학 패턴층 상에 순차적으로 배치된 결합층과 편광 필름, 및 상기 기재의 타면 상에 배치되며 반사저감층과 하드코팅층 중 적어도 하나를 포함하는 보호층을 더 포함하는 기능성 광학 시트.
제1 항에 있어서,
상기 기재는 상기 제2 방향으로 연장된 연신축을 갖는 기능성 광학 시트.
기재의 일면 상에 제1 방향을 따라 교대 배열되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 스트라이프 형상을 갖는 복수의 양각 패턴과 음각 패턴을 포함하는 투광부를 형성하는 단계; 및
상기 기재를 상기 제1 방향으로 주행하면서 상기 투광부 상에 흡광 입자, 바인더 및 용제를 포함하는 10cPs 내지 100cPs의 점도를 갖는 충진 수지를 도포하는 단계를 포함하되,
상기 양각 패턴은 일면에 정상부 및 상기 정상부로부터 상기 제1 방향의 양측으로 하향 경사진 경사면을 포함하는 돌출부를 포함하고,
상기 경사면의 일단은 상기 정상부와 연결되고, 상기 경사면의 타단은 상기 음각 패턴의 내측벽과 연결되며,
상기 경사면의 경사각은 25° 내지 35°이고,
상기 양각 패턴의 상기 돌출부는 단면이 삼각형인 프리즘 형상을 갖는 기능성 광학 시트의 제조 방법.
삭제
삭제
제15 항에 있어서,
상기 충진 수지 내의 상기 용제의 함량은 상기 흡광 입자의 함량보다 큰 기능성 광학 시트의 제조 방법.
삭제
제18 항에 있어서,
상기 충진 수지를 도포하는 단계 후에, 상기 용제를 제거하여 상기 음각 패턴 내부에 함몰부를 포함하는 충진부를 형성하는 단계를 더 포함하는 기능성 광학 시트의 제조 방법.