KR102316017B1 - 커버 더스트 적층체 및 이를 포함하는 헤드업 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 매우 가혹한 조건(예를 들면, 매우 고온 조건)에서 구동되거나 유지되는 경우에도 소위 적화 현상이 유발되지 않는 커버 더스트 적층체를 제공할 수 있다. 또한, 상기 커버 더스트 적층체가 헤드업 디스플레이에 적용되어, 화상 생성 장치 등 내부 부품의 적화 등을 방지하는 한편, 선명한 화질을 구현할 수 있고, 두 개의 독립적인 화면을 나타내는 경우 각 화면의 휘도 비율이 적절한 헤드업 디스플레이를 제공할 수 있다.

Description

커버 더스트 적층체 및 이를 포함하는 헤드업 디스플레이{Cover Dust Laminate and Head Up Display including the Cover Dust Laminate}
본 출원은, 커버 더스트 적층체 및 이를 포함하는 헤드업 디스플레이에 관한 것이다.
헤드 업 디스플레이 (Head Up Display ; HUD)는 운전자 시야 전방에 차량 등의 주행 정보 등을 가상 이미지로 시각화하여 보여주는 장치이다.
헤드 업 디스플레이(10)는 예를 들면, 도 1과 같이, 화상에 대응하는 광 신호를 생성하는 화상 생성 장치(20), 외부광에 의한 내부 부품의 열화 등을 방지하기 위한 커버 더스트 적층체(100), 상기 화상 생성 장치(20)로부터의 상기 광 신호가 상기 커버 더스트 적층체(100)를 통과한 후 화상이 표시되는 윈드 쉴드(50)로 향하게 하는 광 제어 수단(반사체(40) 및/또는 빔 스플리터 등)을 포함한다.
상기 커버 더스트 적층체(100)는 외부광에 의한 내부 부품, 예를 들어, 화상 생성 장치(20)의 열화를 방지하는 역할을 수행해 왔다. 그러나, 종래의 상기 커버 더스트 적층체(100)는 반사형 편광자가 적용된 광학 적층체를 포함함으로서, 외부광이 다시 외부로 반사되어 운전자의 시야로 입사되어 선명한 화면을 인지할 수 없는 등의 문제점이 있었다.
또한, 헤드 업 디스플레이는, 특히 차량에 적용되어 고온 환경 및/또는 여름,겨울의 온도 변화가 큰 환경에 노출되는 경우가 많아 커버 더스트 적층체의 내구성이 문제되어 왔다.
이에 따라서, 헤드 업 디스플레이가 기존에 비해 훨씬 가혹한 조건, 예를 들어 매우 고온에서 유지 및/또는 구동되는 경우에도 내구성을 유지하면서도, 외부광의 반사에 의한 노이즈 없이 선명한 화질을 구현할 수 있도록 하는 것이 요구된다.
본 출원은, 고온 내구성이 우수하고, 선명한 화질을 구현할 수 있도록 하는 커버 더스트 적층체 및 이를 포함하는 헤드업 디스플레이를 제공한다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도 및/또는 측정 압력이 결과에 영향을 미치는 물성은, 특별히 달리 언급하지 않는 한, 상온 및/또는 상압에서 측정한 결과이다.
용어 상온은 가온되거나, 감온되지 않은 자연 그대로의 온도이고, 예를 들면, 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도의 온도를 의미한다. 또한, 본 명세서에서 온도의 단위는 특별히 달리 규정하지 않는 한 ℃이다.
용어 상압은 가압 또는 감압되지 않은 자연 그대로의 압력이고, 통상 대기압 수준의 약 1기압 정도를 의미한다.
본 명세서에서 측정 습도가 결과에 영향을 미치는 물성의 경우, 특별히 달리 규정하지 않는 한 해당 물성은 상기 상온 및/또는 상압 상태에서 특별히 조절되지 않은 자연 그대로의 습도에서 측정한 물성이다.
본 명세서에서 용어 하부 방향은 커버 더스트 적층체의 보호 기판에서 흡수형 편광자를 향하는 방향을 의미하고, 용어 상부 방향은 이와 반대되는 방향으로서, 흡수형 편광자에서 보호 기판을 향하는 방향을 의미한다.
본 출원은 흡수형 편광자를 포함하는 커버 더스트 적층체에 대한 것이다. 용어 커버 더스트 적층체는, 헤드 업 디스플레이에서 화상 생성 장치로 입사되는 외부광의 경로상 및 상기 화상 생성 장치에서 출사되는 광 신호의 경로상에 위치하여 상기 외부광의 적어도 일부가 화상 생성 장치로 도입되는 것을 차단하는 한편, 상기 화상 생성 장치에서 출사된 광 신호를 투과시킬 수 있도록 존재하는 광학 적층체를 의미한다. 또한 본 출원에서 용어 편광자는, 예를 들면, 편광 기능을 나타내는 소자 또는 필름 등을 지칭할 수 있다.
본 출원에서 적용되는 편광자는 흡수형 편광자라면 그 구체적인 종류는 제한되지 않는다. 상기 용어 흡수형 편광자는 여러 방향으로 진동하는 입사광으로부터 어느 한쪽 방향으로 진동하는 편광은 투과시키고, 나머지 방향으로 진동하는 광, 예를 들면, 상기 투과된 편광과 수직한 방향의 편광은 흡수시키는 기능을 가지는 소자를 의미할 수 있다.
본 출원의 커버 더스트 적층체는 반사형 편광자를 포함하지 아니할 수 있다. 상기 용어 반사형 편광자는, 여러 방향으로 진동하는 입사광으로부터 어느 하나의 편광은 투과시키고, 다른 편광은 반사시키는 기능을 가지는 소자를 의미할 수 있다. 상기 반사형 편광자로는 예를 들어, DBEF(Dual Brightness Enhancement Film), 유방성 액정층(LLC층:Lyotropic Liquid Crystal) 또는 와이어 그리드 편광기(wire grid polarizer) 등이 있을 수 있다.
상기 반사형 편광자를 포함하는 커버 더스트 적층체는 특정 방향으로 진동하는 광은 외부로 반사시키기 때문에, 외부광을 차단하는 역할을 수행할 수는 있지만, 특히 후술할 차량용 헤드업 디스플레이에 적용될 경우, 반사된 광이 운전자의 시야로 입사되어 선명한 화질을 구현하기 어렵다는 문제점이 있을 수 있다.
따라서, 본 출원의 커버 더스트 적층체는 흡수형 편광자는 포함하되 반사형 편광자는 포함하지 않는 커버 더스트 적층체일 수 있으며, 이를 통해 선명한 화질을 구현할 수 있다.
하지만, 흡수형 편광자는 특히 고온에 취약한 특성을 가지므로, 본 출원의 커버 더스트 적층체와 같이 반사형 편광자가 아닌 흡수형 편광자를 적용하는 경우 고온 내구성이 문제될 수 있다. 따라서, 본 출원의 커버 더스트 적층체는 후술하는 상부 보호층 및/또는 보호 기판과 하부 보호층 간의 투습도를 비대칭적으로 설계함으로써 선명한 화질을 구현하면서도 고온 내구성이 우수한 커버 더스트 적층체를 제공할 수 있다.
본 출원은 상기 흡수형 편광자의 상부 방향에 보호 기판이 부착되어 있는 커버 더스트 적층체일 수 있다. 본 명세서에서 용어 보호 기판은 표면 연필 경도가 0.5H 이상인 층을 의미할 수 있다. 상기 연필 경도는 일반적인 연필 경도 측정 장비를 사용하여, 약 25℃의 온도 및 50%의 상대 습도에서 500 g의 하중 및 45도의 각도로 연필심을 보호 기판 표면에 긋는 방식으로 측정할 수 있다. 보호 기판 표면에서 압흔, 긁힘 또는 파열 등과 같은 결함의 발생이 확인될 때까지 연필심의 경도를 단계적으로 증가시키며 연필 경도를 측정할 수 있다. 보호 기판의 연필 경도는 다른 예시에서 약 0.6H 이상, 0.7H 이상, 0.8H 이상, 0.9H 이상, 1H 이상, 2H 이상, 3H 이상 또는 4H 이상이거나 10H 이하, 9H 이하, 8H 이하, 7H 이하, 6H 이하, 5H 이하, 4H 이하, 3H 이하 또는 2H 이하일 수 있다.
상기 보호 기판은 상기와 같은 범위의 표면 연필 경도를 가지는 것이라면 제한되지 않으며, 예를 들어, 유리 기판, 상부 방향에 하드코팅층이 형성된 고분자 필름 등일 수 있으며, 상기 하드 코팅층은 공지의 소재를 적용할 수 있다.
상기 고분자 필름은 예를 들어, 폴리카보네이트 수지 필름, 시클로계 내지는 노르보르넨 구조를 가지는 고리형 폴리올레핀 수지 필름 등의 폴리올레핀 수지 필름, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스 수지 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지 필름, 폴리에테르술폰 수지 필름, 폴리술폰 수지 필름, 폴리아미드 수지 필름, 폴리이미드 수지 필름, (메트)아크릴 수지 필름, 폴리스티렌 수지 필름 또는 폴리비닐알코올 수지 필름 등일 수 있다.
상기 보호 기판의 두께는, 예를 들어, 50μm 내지 1200μm의 범위 내일 수 있다. 다른 예시에서, 100 μm 이상, 150 μm 이상, 200 μm 이상, 250 μm 이상, 300 μm 이상, 350 μm 이상, 400 μm 이상, 450 μm 이상, 500 μm 이상, 550 μm 이상, 600 μm 이상, 650 μm 이상, 700 μm 이상, 750 μm 이상, 800 μm 이상, 850 μm 이상, 900 μm 이상 또는 950 μm 이상이거나 1150 μm 이하, 1100 μm 이하, 1050 μm 이하, 1000 μm 이하, 950 μm 이하, 900 μm 이하, 850 μm 이하, 800 μm 이하, 750 μm 이하, 700 μm 이하, 650 μm 이하, 600 μm 이하, 550 μm 이하, 500 μm 이하,450 μm 이하, 400 μm 이하, 350 μm 이하, 300 μm 이하, 250 μm 이하, 200 μm 이하, 150 μm 이하 또는 100 μm 이하일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
편광자의 상부 방향에 상기와 같은 보호 기판을 부착함으로서, 커버 더스트 적층체를 외부 충격으로부터 보호할 수 있다.
본 출원의 커버 더스트 적층체는 예를 들면, 상기 편광자의 하부 방향에 보호층(이하, 하부 보호층이라 칭함)을 포함할 수 있다. 상기 하부 보호층으로는 투명성, 기계적 강도 및 열 안정성 등이 우수하면서 투습도가 높은 수지 필름이 사용될 수 있다.
이러한 필름의 예로는, 트리아세틸셀룰로오스 필름 등의 셀룰로오스 수지 필름 또는 폴리카보네이트 수지 필름 등을 들 수 있으며, 투습도의 면에 있어 트리아세틸셀룰로오스 필름 등의 셀룰로오스 수지 필름이 바람직하다.
상기 하부 보호층의 두께는, 일 예시에서, 10 μm 내지 90 μm의 범위 내일 수 있다. 다른 예시에서, 15 μm 이상, 20 μm 이상, 25 μm 이상, 30 μm 이상, 35 μm 이상, 40 μm 이상, 45 μm 이상, 50 μm 이상, 55 μm 이상 또는 60 μm 이상이거나 80 μm 이하, 75 μm 이하, 70 μm 이하, 65 μm 이하, 60 μm 이하 또는 55 μm 이하일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 상기 하부 보호층의 투습도는 일 예시에서, 1g/(100in2×day) 이상일 수 있다. 상기에서 용어 투습도는, 규정된 온도 및 습도 하에서 1일(24시간) 동안 면적이 100in2인 상기 보호층을 통과하는 수증기의 무게를 의미할 수 있으며, 투습도 시험기(Labthink社,W3/0120)를 사용하여 후술하는 조건 하에서 상기 보호층의 투습도를 측정할 수 있다.
상기 하부 보호층의 투습도가 1g/(100in2×day) 미만인 경우, 편광자 내의 수분이 외부로 적절히 배출되지 못하게 되어 상기 편광자가 적화되는 문제점이 유발될 수 있기 때문에, 본 출원의 커버 더스트 적층체를 구성하는 하부 보호층은 투습도가 1g/(100in2×day) 이상인 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 PVA 편광자는 통상적으로 친수성(Hydrophilic) 이 강하여 보호 기판 및/또는 보호층을 적층하는 공정 등에서 수분이 완전히 제어되기가 매우 힘들다. 한편, PVA 편광자는 예를 들어, 고온/고습한 환경에서 수분에 의해 PVA 편광자 내에 함유된 KI5가 I2와 KI3로 분해되거나 및/또는 KI3가 I2와 I로 분해되는 등의 반응이 일어남으로서 편광이 깨지고 적화가 유발될 수 있다.
이 때, 본 출원의 일 예시에서, 도 2와 같이 흡수형 편광자(110)의 상부 방향에 보호 기판(130)이 형성되고, 하부 방향에 하부 보호층(122)이 형성된 커버 더스트 적층체(100)의 경우, 상기 흡수형 편광자(110)의 상부 방향에 부착된 보호 기판(130), 예를 들어 유리 기판 또는 하드코팅층이 형성된 고분자 필름 등에 의해 상부 방향을 통한 수분의 침투 또는 배출은 거의 일어나지 않는다. 다른 예시에서, 도 3과 같이 흡수형 편광자(110)와 보호 기판(130) 사이에 보호층(이하, 상부 보호층이라 칭함)(121)이 추가로 적용될 경우 상부 방향에 부착된 보호 기판(130), 예를 들어 유리 기판 또는 하드코팅층이 형성된 고분자 필름 등 및/또는 상부 보호층(121)이 추가된 2층의 구조에 의해 상부 방향을 통한 수분의 침투 또는 배출은 보다 어려워질 수 있다.
따라서, 본 출원의 커버 더스트 적층체는, PVA 편광자의 하부 방향에 1g/(100in2×day) 이상인 하부 보호층을 적용함으로서 고온 하에서 PVA 편광자 내의 수분이 외부로 배출될 수 있도록 하여 상기와 같은 적화 현상 등을 방지할 수 있다.
상기 하부 보호층의 투습도의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 외부로부터 편광자 내부로 수분이 들어올 가능성을 고려할 때 일 예시에서, 100g/(100in2×day) 이하인 것이 바람직하다.
상기 하부 보호층의 투습도는 다른 예시에서, 2 g/(100in2×day) 이상, 3 g/(100in2×day) 이상, 4 g/(100in2×day) 이상, 5 g/(100in2×day) 이상, 5.1 g/(100in2×day) 이상, 5.2 g/(100in2×day) 이상, 5.3 g/(100in2×day) 이상, 5.4 g/(100in2×day) 이상, 5.5 g/(100in2×day) 이상, 5.6 g/(100in2×day) 이상, 5.7 g/(100in2×day) 이상, 5.8 g/(100in2×day) 이상, 5.9 g/(100in2×day) 이상 또는 6.0 g/(100in2×day) 이상이거나 90 g/(100in2×day) 이하, 80 g/(100in2×day) 이하, 70 g/(100in2×day) 이하, 60 g/(100in2×day) 이하, 50 g/(100in2×day) 이하, 40 g/(100in2×day) 이하, 30 g/(100in2×day) 이하, 20 g/(100in2×day) 이하, 10 g/(100in2×day) 이하, 9.0 g/(100in2×day) 이하 또는 8.0 g/(100in2×day) 이하일 수 있다.
상기와 같은 투습도를 가지는 하부 보호층을 포함하는 커버 더스트 적층체는, 예를 들어, 내열 테스트 후에 하기 수식1에 따른 단체 투과율(single transmittance)의 변화량(ΔTs)의 절대값이 10% 이하일 수 있다. 본 명세서에서 용어 단체 투과율은 흡수축의 투과율 및 투과축의 투과율의 평균을 의미한다. 상기에서 단체 투과율은, JASCO V-7100 스펙트로포토미터(Spectrophotometer)를 사용하여 가시광 영역의 광, 예를 들면, 대략 380nm 내지 780nm의 범위 내의 광에 대해서 측정한 결과이다.
[수식 1]
△Ts = Ta - Ti
수식 1에서 △Ts는 단체 투과율의 변화량이고, Ta는 내열 테스트 후의 단체 투과율이며, Ti는 내열 테스트 전의 초기 단체 투과율이다.
상기에서 내열 테스트는 상기 커버 더스트 적층체를 약 110°C에서 약 1000 시간 정도 유지하는 테스트를 의미한다.
상기 단체 투과율 변화량(△Ts)의 절대값은 다른 예시에서 9% 이하, 8% 이하, 7% 이하, 6% 이하, 5% 이하, 4.9% 이하, 4.8% 이하, 4.7% 이하, 4.6% 이하, 4.5% 이하, 4.4% 이하, 4.3% 이하, 4.2% 이하, 4.1% 이하, 4% 이하, 3.9% 이하, 3.8% 이하, 3.7% 이하, 3.6% 이하, 3.5% 이하, 3.4% 이하, 3.3% 이하, 3.2% 이하, 3.1% 이하, 3% 이하, 2.9% 이하, 2.8% 이하, 2.7% 이하, 2.6% 이하, 2.5% 이하, 2.4% 이하, 2.3% 이하, 2.2% 이하, 2.1% 이하, 1.9% 이하, 1.8% 이하, 1.7% 이하, 1.6% 이하, 1.5% 이하, 1.4% 이하, 1.3% 이하, 1.2% 이하, 1.1% 이하, 1.0% 이하, 0.9% 이하, 0.8% 이하, 0.7% 이하, 0.6% 이하, 0.5% 이하, 0.4% 이하, 0.3% 이하, 0.2% 이하, 0.1% 이하 또는 0% 이거나, 1% 이상, 1.5% 이상, 2.0% 이상, 2.5% 이상 또는 3.0% 이상일 수 있다. 이상적으로는 상기 투과율의 변화가 없을수록 적화가 없다는 것이 되기 때문에, 바람직하게는 상기 변화량(△Ts)의 절대값은 0%일 수 있고, 다른 예시에서 대략 0% 초과일 수도 있다.
본 출원의 커버 더스트 적층체의 하부 보호층으로는 상기와 같은 특성을 가지는 것이라면 특별한 제한 없이 다양한 층이 적용될 수 있다. 위와 같은 특성을 가지는 것이라면, 적화의 방지, 경감, 완화, 억제 및/또는 지연이 가능하기 때문에, 이론상 모두 본 출원에서 적용이 가능하다.
본 출원의 흡수형 편광자는 예를 들어, 폴리비닐알코올(Poly(vinylalcohol) ; 이하 PVA로 칭함) 편광자일 수 있다. 본 명세서에서 용어 PVA는 특별히 달리 규정하지 않는 한, 폴리비닐알코올 및/또는 그 유도체를 포함하는 의미이다. PVA 편광자로는, 예를 들면, 요오드나 이색성 색소와 같은 이방 흡수성 물질이 흡착 및 배향되어 있는 연신 PVA 필름이나, 소위 코팅형 PVA 편광자로서, PVA를 코팅 방식에 적용하여 얇게 형성한 편광자 등이 알려져 있는데, 본 출원에서는 위와 같은 종류의 편광자가 모두 적용될 수 있다.
본 출원의 실시예에서 적용된 편광자는, PVA 편광자이며, 이러한 편광자는 통상 PVA 원반 필름에 염색 및 연신 공정에 적용하여 제조한다. PVA 편광자의 상기 제조 공정에서는 필요한 경우에 팽윤, 가교, 세정 및/또는 보색 공정 등의 추가 공정이 진행될 수도 있으며, 이러한 공정을 통해 PVA 편광자를 제조하는 과정은 공지이다.
상기 흡수형 편광자의 두께는, 일 예시에서, 5μm 내지 50 μm의 범위 내일 수 있다. 다른 예시에서, 6 μm 이상, 7 μm 이상, 8 μm 이상, 9 μm 이상, 10 μm 이상, 11 μm 이상, 12 μm 이상, 13 μm 이상, 14 μm 이상, 15 μm 이상, 16 μm 이상, 17 μm 이상, 18 μm 이상, 19 μm 이상, 20 μm 이상, 21 μm 이상, 22 μm 이상, 23 μm 이상 또는 24 μm 이상이거나 45 μm 이하, 40 μm 이하, 35 μm 이하, 30 μm 이하, 29 μm 이하, 28 μm 이하, 27 μm 이하, 26 μm 이하, 25 μm 이하, 24 μm 이하, 23 μm 이하, 22 μm 이하, 21 μm 이하, 20 μm 이하, 19 μm 이하, 18 μm 이하, 17 μm 이하, 16 μm 이하, 15 μm 이하, 14 μm 이하, 13 μm 이하 또는 12 μm 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 예시에서 커버 더스트 적층체의 내구성, 특히 고온 신뢰성의 확보를 위해서 상기 편광자로는, 아연 성분을 포함하는 PVA 편광자를 사용할 수 있다. 상기에서 아연 성분으로는 아연 및/또는 아연 이온 등이 예시된다. 상기 PVA 편광자는 또한 추가 성분으로서 칼륨 또는 칼륨 이온과 같은 칼륨 성분을 포함할 수도 있다. 이러한 성분이 포함된 편광자를 사용하면 고온 조건에서도 안정적으로 내구성이 유지되는 커버 더스트 적층체를 제공할 수 있다.
상기 아연 성분의 함량은 추가로 조절될 수 있다. PVA 편광자에 포함되어 있는 아연(Zn) 성분의 함량은, 일 예시에서 500mg/kg 내지 1300mg/kg 범위 내일 수 있다. 상기 함량은 다른 예시에서 550 mg/kg 이상, 600 mg/kg 이상, 650 mg/kg 이상, 700 mg/kg 이상, 750 mg/kg 이상, 800 mg/kg 이상, 850 mg/kg 이상, 900 mg/kg 이상 또는 910mg/kg 이상이거나, 1250 mg/kg 이하,1200 mg/kg 이하, 1150 mg/kg 이하, 1100 mg/kg 이하,1050 mg/kg 이하, 1000 mg/kg 이하, 990 mg/kg 이하, 980 mg/kg 이하, 970 mg/kg 이하, 960 mg/kg 이하, 950 mg/kg 이하, 940 mg/kg 이하, 930 mg/kg 이하, 920 mg/kg 이하 또는 910 mg/kg 이하일 수 있다. 상기 아연(Zn) 성분 함량은 PVA 편광자 중량 1kg를 기준으로 이에 포함되어 있는 아연(Zn) 성분의 중량(mg)을 측정한 것이다.
PVA 편광자에 포함되어 있는 칼륨 성분의 함량은 0.35중량% 내지 0.7 중량%일 수 있다. 상기 칼륨(K) 성분의 함량은 다른 예시에서0.36 중량% 이상, 0.37 중량% 이상, 0.38 중량% 이상, 0.39 중량% 이상, 0.40 중량% 이상, 0.41 중량% 이상, 0.42 중량% 이상, 0.43 중량% 이상, 0.44 중량% 이상, 0.45 중량% 이상, 0.46 중량% 이상, 0.47 중량% 이상, 0.48 중량% 이상 또는 0.49 중량% 이상이거나, 0.70 중량% 이하, 0.60 중량% 이하, 0.59 중량% 이하, 0.58 중량% 이하, 0.57 중량% 이하, 0.56 중량% 이하, 0.55 중량% 이하, 0.54 중량% 이하, 0.53 중량% 이하, 0.52 중량% 이하, 0.51 중량% 이하, 0.5 중량% 이하 또는 0.49 중량% 이하일 수 있다. 상기 칼륨(K) 성분의 함량은 PVA 편광자 100 중량부 대비 이에 포함되어 있는 칼륨(K) 성분의 중량비를 백분율로 나타낸 것이다.
이상 기술한 내용에서 아연 및/또는 칼륨 성분의 함량은 다음의 방식으로 측정할 수 있다. 우선 상온에서 약 65 중량 % 농도의 질산 수용액 2mL에 편광자 0.1g 정도를 녹인 후 물(Deionized water)로 40mL까지 희석한 후에 ICP-OES(Optima 5300)를 사용하여 편광자에 포함되어 있는 아연(Zn)과 칼륨(K)의 중량을 각각 측정할 수 있다.
상기와 같은 범위의 아연 및/또는 칼륨이 포함된 편광자를 포함함으로써, 고온 조건에서도 안정적으로 내구성이 유지되는 커버 더스트 적층체를 제공할 수 있다.
본 출원에서 적용되는 편광자는 공지의 편광자의 제조 방법에 따라 제조된 편광자일 수 있다. 또한, 본 출원에서 편광자로서 상기 아연 및/또는 칼륨 성분을 포함하는 편광자를 적용하고자 하는 경우에, 상기 공지의 편광자의 제조 과정에서 편광자에 아연 및/또는 칼륨이 포함될 수 있도록 공정 조건을 제어하여 제조할 수 있다.
전술한 것과 같이 PVA 편광자는, 통상 PVA 필름(원반 필름)을 염색 및 연신하여 제조하고, 임의적으로 팽윤, 가교, 세정 및/또는 보색 공정이 상기 요오드계 폴리비닐알코올 편광자 제조 과정에 추가로 수행될 수 있다. 상기 연신 공정은 별도의 공정으로 수행되거나, 혹은 상기 염색, 팽윤 및/또는 가교 등의 다른 공정과 동시에 수행될 수도 있다. 이러한 제조 과정에서는 염색액, 가교액, 팽윤액, 세정액 및/또는 보색액 등의 처리액이 적용되는데, 이 처리액의 성분을 조절함으로써 상기 아연 및/또는 칼륨 성분들의 포함 여부를 결정하거나, 그 함량 등을 조절할 수 있다.
염색 공정에서는 PVA 편광자에 이방 흡수성 물질을 흡착 및/또는 배향시킬 수 있다. 이러한 염색 공정은, 필요하다면, 연신 공정과 함께 수행될 수 있다. 염색은 상기 편광자를 이방 흡수성 물질을 포함하는 용액, 예를 들면, 요오드 용액에 침지시켜서 수행될 수 있다. 요오드 용액으로는, 예를 들면, 요오드(I2) 및 용해 보조제인 요오드화 화합물에 의해 요오드 이온을 함유시킨 수용액 등이 사용될 수 있다. 요오드화 화합물로는, 예를 들어 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석 또는 요오드화 티탄 등이 사용될 수 있다. 요오드 용액 중에서 요오드 및/또는 요오드화 이온의 농도는, 목적하는 편광자의 광학 특성을 고려하여 조절될 수 있고, 이러한 조절 방식은 공지이다. 통상 염색액(요오드 용액) 내의 요오드의 함량은 약 0.01 내지 5 중량% 정도이고, 요오드화 화합물의 농도는 약 0.01 내지 10 중량% 정도일 수 있다. 상기 요오드 함량은 다른 예시에서 0.05 중량% 이상, 0.1 중량% 이상 또는 0.15 중량% 이상일 수 있고, 4.5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3.5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2.5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1.5 중량% 이하, 1 중량% 이하 또는 0.5 중량% 이하 정도일 수도 있다. 상기 요오드화 화합물의 농도도 다른 예시에서 0.05 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 1.5 중량% 이상 또는 2 중량% 이상일 수 있고, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하 또는 3중량% 이하 정도일 수도 있다. 염색 공정에서 요오드 용액의 온도는 통상적으로 20°C 내지 50°C, 25°C 내지 40°C 정도이고, 침지 시간은 통상적으로 10초 내지 300초 또는 20초 내지 240초 정도이지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
연신 공정은, 일반적으로 1 축 연신으로 수행하지만, 필요하다면 2축 연신 등 다른 방식의 연신도 적용될 수 있다. 이러한 연신은, 상기 염색 공정 및/또는 후술하는 가교 공정과 함께 수행할 수도 있다. 연신 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 습식 방식이 적용될 수 있다. 이러한 습식 방법에서는, 예를 들어, 염색 후 연신을 수행하는 것이 일반적이다. 연신은 가교와 함께 수행될 수 있으며, 복수회 또는 다단으로 수행할 수도 있다. 습식 연신 방법에 적용되는 처리액에 전술한 요오드화 화합물을 함유시킬 수 있다. 상기 처리액 내에 요오드화 화합물의 농도는 약 0.01 내지 10 중량% 정도일 수 있다. 상기 요오드화 화합물의 농도도 다른 예시에서 0.05 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 1.5 중량% 이상 또는 2 중량% 이상일 수 있고, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하 또는 3.5 중량% 이하 정도일 수도 있다. 연신에서 처리 온도는 통상적으로 25°C 이상, 30°C 내지 85°C 또는 40°C 내지 70°C의 범위 내 정도이고, 처리 시간은 통상 10초 내지 800초 또는 30초 내지 500초간이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 연신 과정에서 총 연신 배율은 배향 특성 등을 고려하여 조절할 수 있고, PVA 편광자의 원래 길이를 기준으로 총 연신 배율이 3배 내지 10배, 4배 내지 8배 또는 5배 내지 7배 정도일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서 총 연신 배율은 연신 공정 이외의 팽윤, 염색 및/또는 가교 공정 등의 다른 공정에서도 연신을 수반하는 경우에는, 각 공정에 있어서의 연신을 포함한 누적 연신 배율을 의미할 수 있다. 이러한 총 연신 배율은, 배향성, 편광자의 가공성 내지는 연신 절단 가능성 등을 고려하여 적정 범위로 조절될 수 있다.
편광자의 제조 공정에서는 상기 염색 및 연신에 추가로 팽윤 공정을 진행할 수 있고, 이는 통상 염색 공정 전에 진행된다. 팽윤에 의해서 PVA 편광자 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있고, 또한 이에 의해 염색 편차 등의 불균일을 줄일 수 있는 효과도 있다. 팽윤 공정에서는 통상적으로 물, 증류수 또는 순수 등이 사용될 수 있다. 당해 처리액의 주성분은 물이고, 필요하다면, 요오드화 칼륨 등의 요오드화 화합물 또는 계면 활성제 등과 같은 첨가물이나, 알코올 등이 소량 포함되어 있을 수 있다. 팽윤 과정에서의 처리 온도는 통상적으로 20°C 내지 45°C 또는 20°C 내지 40°C 정도이지만 이에 제한되지 않는다. 팽윤 편차는 염색 편차를 유발할 수 있기 때문에 이러한 팽윤 편차의 발생이 가능한 억제되도록 공정 변수가 조절될 수 있다. 팽윤 공정에서도, 임의적으로 적절한 연신이 수행될 수 있다. 연신 배율은, PVA 필름의 원래 길이를 기준으로 6.5배 이하, 1.2 내지 6.5배, 2배 내지 4배 또는 2배 내지 3배 정도일 수 있다. 팽윤 과정에서의 연신은, 팽윤 공정 후에 수행되는 연신 공정에서의 연신을 작게 제어할 수 있고, 필름의 연신 파단이 발생하지 않도록 제어할 수 있다.
가교 공정은, 예를 들면, 붕소 화합물과 같은 가교제를 사용하여 수행할 수 있다. 가교 공정의 순서는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 염색 및/또는 연신 공정과 함께 수행하거나, 별도로 진행할 수 있다. 가교 공정은 여러 번 실시할 수도 있다. 붕소 화합물로는 붕산 또는 붕사 등이 사용될 수 있다. 붕소 화합물은, 수용액 또는 물과 유기 용매의 혼합 용액의 형태로 일반적으로 사용될 수 있고, 통상적으로는 붕산 수용액이 사용된다. 붕산 수용액에서의 붕산 농도는, 가교도와 그에 따른 내열성 등을 고려하여 적정 범위로 선택될 수 있다. 붕산 수용액 등에도 요오드화 칼륨 등의 요오드화 화합물을 함유시킬 수 있다. 상기 붕산 수용액 내에 요오드화 화합물의 농도는 약 0.01 내지 10 중량% 정도일 수 있다. 상기 요오드화 화합물의 농도도 다른 예시에서 0.05 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 1.5 중량% 이상 또는 2 중량% 이상일 수 있고, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하 또는 3.5 중량% 이하 정도일 수도 있다. 가교 공정은, 상기 PVA 편광자를 붕산 수용액 등에 침지함으로써 수행할 수 있는데, 이 과정에서 처리 온도는 통상적으로 25°C 이상, 30°C 내지 85°C 또는 30°C 내지 60°C 정도의 범위이고, 처리 시간은 통상적으로 5초 내지 800초간 또는 8초 내지 500초간 정도이다.
편광자의 제조 과정에서는 금속 이온 처리가 수행될 수 있고, 이는 통상 보색 공정으로 호칭될 수 있다. 이러한 처리는, 예를 들면, 금속 염을 함유하는 수용액에 PVA 편광자를 침지함으로써 실시한다. 이를 통해 편광자 내에 금속 이온 등과 같은 금속 성분을 함유시킬 수 있는데. 이 과정에서 상기 금속 성분의 종류 내지는 비율을 조절할 수 있다. 적용될 수 있는 금속 이온으로는, 코발트, 니켈, 아연, 크롬, 알루미늄, 구리, 망간 또는 철 등의 전이 금속의 금속 이온이 예시될 수 있고, 이 중 적절한 종류의 선택에 의해 색조의 조절이 가능할 수도 있다.
전술한 아연을 포함하는 편광자를 제조하기 위해서 상기 보색 공정에서 적용되는 처리액(금속염을 포함하는 수용액) 내에 아연 성분이 포함될 수 있다. 다만, 필요하다면, 상기 아연 성분은 다른 공정 중에 적용될 수도 있고, 이러한 경우에는 염색액이나, 가교액 등 다른 처리액 혹은 별도의 처리액에 상기 아연 성분이 포함될 수도 있다. 상기 아연 성분은 예를 들면, 염화 아연, 요오드화 아연, 황산 아연, 질산 아연 및 초산 아연 등에서 선택된 하나 이상의 아연염을 상기 수용액에 용해시켜 도입할 수 있다. 이러한 경우에 목적하는 아연 함량의 달성을 위해서는 상기 아연염의 농도를 약 0.01 내지 10 중량% 정도로 조정할 수 있다. 상기 아연염의 농도도 다른 예시에서 0.05 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 1.5 중량% 이상 또는 2 중량% 이상이거나, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하 또는 3 중량% 이하 정도일 수도 있다. 필요하다면, 상기 처리액에 칼륨 성분도 포함될 수 있다. 칼륨 성분으로는 요오드화 칼륨 등의 칼륨염이 예시될 수 있다. 상기 칼륨염의 농도는 약 0.01 내지 10 중량% 정도일 수 있다. 상기 농도도 다른 예시에서 0.05 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 1.5 중량% 이상, 2 중량% 이상, 2.5 중량% 이상, 3 중량% 이상, 3.5 중량% 이상, 4 중량% 이상, 4.5 중량% 이상 또는 5 중량% 이상이거나, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하 또는 6 중량% 이하 정도일 수도 있다. 보색 공정에서 상기와 같이 아연염이나 칼륨염을 적용함으로써 목적하는 수준의 아연 및 칼륨 성분을 편광자에 포함시킬 수 있다.
편광자의 제조 과정에서는 염색, 가교 및 연신 후에 세정 공정이 진행될 수 있다. 이러한 세정 공정은, 통상 상기 보색 공정 전에 수행될 수 있으며, 물을 사용하여 수행할 수 있다. 필요하다면, 상기 세정 공정에 적용되는 물에는 요오드, 요오드화물, 기타 금속염 등의 다른 성분들이나, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올 또는 프로판올 등의 액체 알코올 등의 성분이 적정량 배합될 수도 있다.
이러한 공정을 거친 후에 건조 공정을 수행하여 편광자를 제조할 수 있다. 건조 공정에서는, 예를 들면, 편광자에 요구되는 수분율 등을 고려하여 적절한 온도에서 적절한 시간 동안 수행될 수 있고, 이러한 조건은 특별히 제한되지 않는다.
본 출원은 다른 예시에서, 도 3과 같이 상기 보호 기판(130) 및 흡수형 편광자(110)의 사이에 상부 보호층(121)을 추가로 포함하는 커버 더스트 적층체(100)에 관한 것일 수 있다. 상기 상부 보호층으로는 투명성, 기계적 강도 및 열 안정성 등이 우수한 수지 필름이 사용될 수 있으며, 이러한 필름의 예로는, 시클로계 내지는 노르보르넨 구조를 가지는 고리형 폴리올레핀 수지 등의 폴리올레핀 수지 필름, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스 수지 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지 필름, 폴리에테르술폰 수지 필름, 폴리술폰 수지 필름, 폴리카보네이트 수지 필름, 폴리아미드 수지 필름, 폴리이미드 수지 필름, (메트)아크릴 수지 필름, 폴리스티렌 수지 필름 또는 폴리비닐알코올 수지 필름 등을 들 수 있다.
상기 상부 보호층의 두께는 일 예시에서, 10 μm 내지 90 μm의 범위 내일 수 있다. 다른 예시에서, 15 μm 이상, 20 μm 이상, 25 μm 이상, 30 μm 이상, 35 μm 이상, 40 μm 이상, 45 μm 이상, 50 μm 이상, 55 μm 이상 또는 60 μm 이상이거나 80 μm 이하, 75 μm 이하, 70 μm 이하, 65 μm 이하, 60 μm 이하 또는 55 μm 이하일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같이 상부 보호층을 추가로 포함함으로서, 도 2와 같이 흡수형 편광자의 상부 방향에 보호 기판만 부착되어 있는 경우에 비하여 편광자의 상부 방향을 통한 수분의 배출 또는 침투가 보다 어려워질 수 있다.
본 출원의 상기 상부 보호층은 일 예시에서, 면내 위상차를 가지는 위상차층일 수 있다. 본 명세서에서 위상차층은 광학 이방성 층으로서, 복굴절을 제어하여 입사 편광을 변환할 수 있는 소자를 의미할 수 있다. 상기 위상차층은 1/4 파장 위상 지연 특성 또는 1/2 파장 위상 지연 특성을 가질 수 있다. 본 명세서에서 n파장 위상 지연 특성은 적어도 일부의 파장 범위 내에서, 입사광을 그 입사광의 파장의 n배 만큼 위상 지연시킬 수 있는 특성을 의미할 수 있다. 따라서, 상기 1/4 파장 위상 지연 특성은 적어도 일부의 파장 범위 내에서, 입사광을 그 입사광의 파장의 1/4배만큼 위상 지연시킬 수 있는 특성을 의미할 수 있으며, 상기 1/2 파장 위상 지연 특성은 적어도 일부의 파장 범위 내에서, 입사광을 그 입사광의 파장의 1/2배만큼 위상 지연시킬 수 있는 특성을 의미할 수 있다.
상기 위상차층으로서의 상부 보호층으로는 고분자층 또는 액정층이 적용될 수 있다. 상기 고분자층으로는, 예를 들어, 전술한 시클로계 내지는 노르보르넨 구조를 가지는 고리형 폴리올레핀 수지, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리술폰 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, (메트)아크릴 수지, 폴리스티렌 수지 또는 폴리비닐알코올 수지 등을 적절한 조건에서 연신 또는 수축 처리하여 복굴절성을 부여한 필름이 사용될 수 있다. 상기 액정층은 액정 분자를 배향 및 중합시킨 필름을 포함할 수 있다. 상기 액정 분자는 중합성 액정 분자일 수 있다. 본 명세서에서 중합성 액정 분자는, 액정성을 나타낼 수 있는 부위, 예를 들면 메조겐(mesogen) 골격 등을 포함하고, 중합성 관능기를 하나 이상 포함하는 분자를 의미할 수 있다. 또한 중합성 액정 분자를 중합된 형태로 포함한다는 것은 상기 액정 분자가 중합되어 액정 필름 내에서 액정 고분자의 주쇄 또는 측쇄와 같은 골격을 형성하고 있는 상태를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 용어 면내 위상차(Rin)는 하기 수식 5로 계산된다.
[수식 5]
Rin= d × (nx-ny)
상기 수식 5에서 Rin은 면내 위상차이고, d는 상기 상부 보호층의 두께이며, nx 및 ny는 각각 x축 및 y축 방향의 굴절률이다. 본 명세서에서 상기 용어 x축 및 y축은 특별한 언급이 없는 한, 상기 x축은 상부 보호층의 면내 지상축과 평행한 방향을 의미하고, y축은 상부 보호층의 면내 진상축과 평행한 방향을 의미하며, 상기 x축과 y축은 면내에서 서로 직교를 이룰 수 있다.
본 출원에서 550nm 파장의 광에 대한 상기 상부 보호층의 면내 위상차(Rin)는 예를 들면, 100nm이상 400nm이하일 수 있고, 다른 예시에서 110nm이상, 120nm 이상, 130nm이상, 140nm 이상, 150nm 이상, 160nm 이상, 170nm 이상, 180nm 이상, 190nm 이상, 200nm 이상, 210nm 이상, 220nm 이상, 230nm 이상, 240nm 이상, 250nm 이상, 260nm 이상, 270nm 이상, 280nm 이상, 290nm 이상, 300nm 이상, 310nm 이상, 320nm 이상, 330nm 이상, 340nm 이상, 350nm 이상, 360nm 이상, 370nm 이상, 380nm 이상 또는 390nm 이상이거나 390nm 이하, 380nm 이하, 370nm 이하, 360nm 이하, 350nm 이하, 340nm 이하, 330nm 이하, 320nm 이하, 310nm 이하, 300nm 이하, 290nm 이하, 280nm 이하, 270nm 이하, 260nm 이하, 250nm 이하, 240nm 이하, 230nm 이하, 220nm 이하, 210nm 이하, 200nm 이하, 190nm 이하, 180nm 이하, 170nm 이하, 160nm 이하, 150nm 이하, 140nm 이하, 130nm 이하, 120nm 이하, 110nm 이하, 100nm 이하, 90nm 이하, 80nm 이하, 70nm 이하, 60nm 이하, 50nm 이하, 40nm 이하, 30nm 이하, 20nm 이하, 10nm 이하 또는 0nm일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 커버 더스트 적층체는, 상기 흡수형 편광자의 하부 방향의 최외층에 점착제층, 접착제층 및/또는 이형 필름을 포함하지 않을 수 있다.
종래에도 흡수형 편광자의 일면에 투습도가 낮은 층을 배치하고, 다른 면에는 투습도가 높은 층을 배치한 편광판은 존재하였다. 하지만, 투습도가 높은 층을 배치한 면의 최외층에 점착제층, 접착제층 및/또는 이형 필름 등이 존재하는 구조를 가짐으로써, 종국적으로는 예를 들어, 편광판이 화상 생성 장치 등의 다른 부재에 부착되어 상기 편광자의 양면을 통한 수분의 유출입을 막는 폐쇄적인 구조였다.
본 출원의 커버 더스트 적층체는, 상기와 같은 종래의 편광판과는 달리, 흡수형 편광자의 하부 방향에 투습도가 높은, 예를 들어, 투습도 1g/(100in2×day) 이상인 하부 보호층을 배치하면서도, 흡수형 편광자의 하부 방향의 최외층에 점착제층, 접착제층 및/또는 이형 필름이 존재하지 않는 구조를 가질 수 있다. 즉, 본 출원의 커버 더스트 적층체는, 흡수형 편광자의 하부 방향에는 투습도가 1g/(100in2×day) 미만인 층을 포함하지 아니할 수 있다.
본 출원의 커버 더스트 적층체는 상기와 같은 구조를 가짐으로써, 특히 고온 환경에서 상기 흡수형 편광자의 하부 방향으로의 수분 배출이 용이할 수 있다. 이에 따라, 후술하는 헤드 업 디스플레이에 적용되었을 때에 고온에서 구동 및/또는 유지 등이 되는 경우에도 적화 현상 등이 없이 선명한 화질을 구현할 수 있고, 고온 내구성이 우수한 커버 더스트 적층체를 제공할 수 있다.
본 출원의 커버 더스트 적층체는, 다양한 형태의 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 2는 가장 기본적인 커버 더스트 적층체(100)의 구조에서 상기 흡수형 편광자(110)의 상부 방향에 보호 기판(130)이 형성되고, 편광자의 하부 방향에 하부 보호층(122)이 형성된 구조를 나타낸다. 다만, 보호층은 편광자의 일면 또는 양면에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 도 3과 같이 상기 보호 기판(130) 및 흡수형 편광자(110) 사이에 상부 보호층(121)이 도입된 구조를 나타낼 수 있다.
도 2 및 도 3의 구조는 본 출원의 일 예시이며, 본 출원의 커버 더스트 적층체는 이 외에도 다양한 구조로 구성될 수 있다.
본 출원은 또한 상기 커버 더스트 적층체를 포함하는 헤드업 디스플레이(Head Up Display)에 대한 것이다. 상기 헤드업 디스플레이는 화상 생성 장치; 및 커버 더스트 적층체를 포함하고, 상기 화상 생성 장치에서 출사된 화상이 상기 커버 더스트 적층체를 투과하도록 상기 화상 생성 장치; 및 커버 더스트 적층체가 배치되어 있는 헤드업 디스플레이일 수 있다.
본 출원에서 상기 화상 생성 장치는 직선 편광 상태의 화상을 출사하는 화상 생성 장치일 수 있다. 상기 화상 생성 장치로 예를 들어, LCD(Liquid Crystal Display) 또는 OLED(Organic Light Emitting Diode)를 이용하는 경우에는 상기 화상 생성 장치에 편광 필름을 부착함으로써, 출사되는 광 신호를 일정한 편광 방향을 가지는 선편광 형태로 만들 수 있고, 이를 통해 각종 부품에 전달되는 광 신호의 신호 손실을 최대한으로 줄일 수 있다.
본 출원은 또한, 상기 화상 생성 장치에서 출사되어 커버 더스트 적층체에 입사되는 직선 편광의 진동 방향과 상기 커버 더스트 적층체의 편광자의 흡수축이 이루는 각도 중 작은 각도가 예를 들면, 50도 내지 80도 범위 내가 되도록 상기 화상 생성 장치(20) 및 커버 더스트 적층체(100)가 배치되어 있는 헤드업 디스플레이(10)일 수 있다.
상기 각도는, 헤드 업 디스플레이(10) 내에서 커버 더스트 적층체(100)를 회전시켜가면서 상기 커버 더스트 적층체(100)를 투과한 광의 휘도를 측정하였을 때에 최소 휘도가 측정되는 위치를 기준(0°)으로 하여, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 측정한 각도일 수 있다.
상기 각도는 다른 예시에서, 51도 이상, 52도 이상, 53도 이상, 54도 이상, 55도 이상, 56도 이상, 57도 이상, 58도 이상, 59도 이상 또는 60도 이상이거나, 79도 이하, 78도 이하, 77도 이하, 76도 이하, 75도 이하, 74도 이하, 73도 이하, 72도 이하, 71도 이하 또는 70도 이하일 수 있다.
본 출원에서 상기 헤드 업 디스플레이는 광 제어 수단을 추가로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 광 제어 수단은 화상 생성 장치로부터 출사된 광 신호가 상기 커버 더스트 적층체를 통과한 후 화상이 표시되는 윈드 쉴드로 향하게 하도록 하는 장치로서, 예를 들어, 반사체 및/또는 빔 스플리터 등일 수 있다.
일 예시에서, 상기 헤드 업 디스플레이(10)는 도 4와 같이 화상 생성 장치(20) 및 상기 커버 더스트 적층체(100)를 포함하고, 화상 생성 장치에서의 출사광(200)이 빔 스플리터(30)를 통과하면서 출사광 중 일부의 출사광은 반사체(40) 방향으로 반사된 반사광(202)이 되고, 나머지 일부는 투과된 투과광(201)이 되어 상기 커버 더스트 적층체(100)를 투과함으로서 윈드 쉴드(50)에 독립적인 두 개의 화면을 구현할 수 있는 헤드업 디스플레이일 수 있다. 본 명세서에서 용어 빔 스플리터는 하나의 광원을 두 개의 광원으로 나뉘도록 하는 장치를 의미하며, 따라서, 하나의 광원이 빔 스플리터를 통할 경우, 일부는 투과되고 나머지 일부는 반사되어 두 개의 상이한 광로를 따라 움직일 수 있다.
본 출원의 헤드업 디스플레이는 전술한 대로, 일 예시에서, 독립적인 두 개의 화면을 구현할 수 있다. 상기 독립적인 2개의 화면은 서로 접하여 구현될 수 있으며, 따라서 상기 2개의 화면의 휘도 차이가 거의 없을 것이 요구될 수 있다. 본 출원은 화상 생성 장치에서 출사되는 직선 편광의 편광 방향과 상기 커버 더스트 적층체의 편광자의 흡수축이 이루는 각도를 상기와 같이 배치함으로써, 독립적인 2개의 화면의 휘도 차이가 거의 없는 선명한 화질을 가지는 헤드업 디스플레이를 구현할 수 있다.
본 명세서에서 용어 휘도(Luminance)는, 특정 방향에 대한 광밀도, 즉 일정 면적을 통과하여 일정 입체각으로 들어오는 빛의 양을 의미하며, '휘도 차이가 거의 없을 것'은 독립적인 2개의 화면의 휘도가 동일한 경우 뿐만 아니라, 그 휘도의 비율이 0.5 내지 1.5 이하인 경우까지 포함하는 의미이다. 다른 예시에서, 상기 비율은 0.52 이상, 0.54 이상, 0.56 이상, 0.58 이상, 0.60 이상, 0.62 이상, 0.64 이상, 0.66 이상 또는 0.67 이상이거나 1.45 이하, 1.4 이하, 1.35 이하 또는 1.3 이하일 수 있다. 독립적인 2개의 화면의 휘도 비율이 상기 범위를 만족하는 경우, 예를 들어, 운전자는 상기 독립적인 2개의 화면을 1개의 화면처럼 인식할 수 있다.
본 출원은 전술한 특성을 가지는 커버 더스트 적층체를 포함하고, 화상 생성 장치에서 출사되는 직선 편광의 진동 방향과 커버 더스트 적층체의 편광자의 흡수축이 이루는 각도를 상기와 같은 범위로 제어함으로서 고온 등의 가혹 조건에서도 적화 현상이 유발되지 않고, 선명한 화질을 구현할 수 있으며, 두 개의 독립적인 화면을 나타내는 경우 각 화면의 휘도 비율이 적절한 헤드업 디스플레이를 제공할 수 있다.
본 출원에서는 매우 가혹한 조건(예를 들면, 매우 고온 조건)에서 구동되거나 유지되는 경우에도 소위 적화 현상이 유발되지 않는 커버 더스트 적층체를 제공할 수 있다. 또한, 상기 커버 더스트 적층체가 헤드업 디스플레이에 적용되어, 화상 생성 장치 등 내부 부품의 적화 등을 방지하는 한편, 선명한 화질을 구현할 수 있고, 두 개의 독립적인 화면을 나타내는 경우 각 화면의 휘도 비율이 적절한 헤드업 디스플레이를 제공할 수 있다.
도 1은 헤드업 디스플레이의 통상적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은, 본 출원의 커버 더스트 적층체의 예시적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 두 개의 독립적인 화면을 구현할 수 있는 헤드업 디스플레이의 예시적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 출원에 따른 실시예 등을 통하여 상기 커버 더스트 적층체 등을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 이하에 제한되는 것은 아니다.
이하에서 커버 더스트 적층체 등의 각 물성을 하기의 방식으로 측정하였다.
1. 보호층의 투습도 측정
보호층의 투습도는 투습도 시험기(Labthink社,W3/0120)를 사용하여65℃,
90% 상대습도(R.H.) 조건 하에서 제조사의 매뉴얼에 따라 측정하였다. 본 명세서의 실시예에 기재된 투습도는 상기 투습도 시험기에서 확인하여 주는 투습도로서, 단위면적(100in2) 및 단위일당(1day) 필름을 통과한 수분의 양을 측정한 것이다.
2. 편광자의 아연(Zn) 및 칼륨(K)의 중량 측정
편광자에 존재하는 아연(Zn)과 칼륨(K)의 중량은 다음의 방식으로 측정하
였다. 우선 상온(약 25℃)에서 약 65중량% 농도의 질산 수용액(2mL)에 편광자 0.1 g 정도를 녹인 후에 물(Deionized water)로 40 mL까지 희석한 후에 ICP-OES(Optima 5300) 장비를 사용하여 편광자에 포함되어 있는 칼륨(K)과 아연(Zn)의 중량을 각각 측정하였다.
3. 단체 투과율 측정
커버 더스트 적층체의 단체 투과율은 JASCO V-7100 스펙트로포토미터(Spectrophotometer)를 사용하여 측정하였다. 상기 JASCO V-7100 스펙트로포토미터(Spectrophotometer)는, 커버 더스트 적층체의 단체 투과율 등을 380 내지 780 nm 범위 내에서 측정하여 상기 파장 범위에 대한 대표값을 도출하여 주는 기기이고, 본 실시예에서는 이러한 JASCO V-7100 스펙트로포토미터(Spectrophotometer)에서 확인되는 단체 투과율을 기재하였다.
4. 휘도 측정
커버 더스트 적층체(100), 화상 생성 장치(LGE 社, LA080WV5)(20), 빔스플리터(Edmund社, B-plate Beamsplitter)(30), 반사체(Edmund社,S-mirror)(40), 윈드 쉴드(50)를 도 4와 같이 배치하고, 커버 더스트 적층체의 각도를 변화시키며 윈드 쉴드(50)에 나타나는 화면의 휘도를 측정하였다. 측정 시 상기 윈드 쉴드(50)로부터 50cm 떨어진 위치에서 2차원 휘도 측정기(Risa社, Color one) 장비를 이용하여 반사광(202)에 의해 형성된 화면 및 투과광(201)에 의해 형성된 화면의 휘도를 각각 측정하였다.
제조예 1. 편광자의 제조
두께가 약 30㎛인 PVA(poly(vinyl alcohol)) 필름(일본합성社, M3000 grade)을 요오드(I2) 0.3 중량% 및 요오드화 칼륨(KI) 3.0 중량%를 포함하는 28℃의 염색액에 60초 동안 침지시켜 염색 처리하였다. 이어서 염색된 PVA 필름을 붕소 1 중량% 및 요오드화 칼륨(KI) 3 중량%를 포함하는 35℃의 수용액(가교액)에 60초 동안 침지시켜 가교 처리하였다. 이후, 가교된 PVA 필름을 롤간 연신 방법을 이용하여 5.4배의 연신 배율로 연신시켰다. 연신된 PVA 필름을 25℃의 이온교환수에 60초 동안 침지시켜 세정하고, 질산 아연 2.5 중량% 및 요오드화 칼륨(KI) 3 중량% 포함하는 25℃의 수용액에 30초 동안 침지시켰다. 이후, PVA 필름을 80℃의 온도에서 60초 동안 건조시켜 PVA 편광자를 제조하였다. 상기 제조된 편광자의 최종 두께는 약 12㎛ 정도였으며, 칼륨 함량은 약 0.49 중량%이고, 아연 함량은 약 910mg/kg이였다.
실시예 1.
제조예 1에서 얻어진 편광자의 상부에는 투습도가 0.2g/100in2×day인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)(상부 보호층)을 수계 접착제를 이용하여 접착하고, 상기 상부 보호층의 상부 방향에는 아크릴계 점착제를 이용하여 하드코팅층이 형성된 폴리카보네이트 필름(MGC社, MRF08U)(보호 기판)을 접착하였으며, 상기 편광자의 하부 방향에는 투습도가 6g/100in2×day인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)(하부 보호층)을 수계 접착제를 이용하여 접착하여 광학 적층체를 제조하였다. 이후 상기 광학 적층체를 110℃ 오븐에서 1000시간동안 방지하여 단체 투과율의 변화를 관찰하였다.
실시예 2.
상부 보호층으로 투습도가 0.5g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름 (Zeon社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 6g/100in2×day 인 트리아세틸셀룰로오스 필름 (Fuji社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
실시예 3.
상부 보호층으로 투습도가 0.2g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 8g/100in2×day 인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
실시예 4.
상부 보호층으로 투습도가 0.5g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 8g/100in2×day 인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
실시예 5.
상부 보호층으로 투습도가 6g/100in2×day 인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 6g/100in2×day 인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
실시예 6.
상부 보호층으로 투습도가 8g/100in2×day인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 6g/100in2×day인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
실시예 7.
상부 보호층으로 투습도가 6g/100in2×day인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 8g/100in2×day인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
실시예 8.
상부 보호층으로 투습도가 8g/100in2×day인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 8g/100in2×day 인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
비교예 1.
상부 보호층으로 투습도가 6g/100in2×day 인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 0.2g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
비교예 2.
상부 보호층으로 투습도가 8g/100in2×day인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 0.2g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
비교예 3.
상부 보호층으로 투습도가 6g/100in2×day 인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 0.5g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
비교예 4.
상부 보호층으로 투습도가 8g/100in2×day 인 트리아세틸셀룰로오스 필름(Fuji社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 0.5g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
비교예 5.
상부 보호층으로 투습도가 0.2g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 0.2g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
비교예 6.
상부 보호층으로 투습도가 0.2g/100in2×day인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 0.5 g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
비교예 7.
상부 보호층으로 투습도가 0.5g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 0.2g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
비교예 8.
상부 보호층으로 투습도가 0.5g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용하고, 하부 보호층으로 투습도가 0.5g/100in2×day 인 시클로올레핀폴리머 필름(Zeon社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
상기 각각의 실시예 등에서 형성된 커버 더스트 적층체의 특성을 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.
하기 표 1에서 △Ts는 커버 더스트 적층체의 초기 단체 투과율 Ti와 상기 적층체를 110℃ 오븐에서 1000시간 유지한 후의 단체 투과율 Ta의 차이의 절대값이다.
[표 1]
Figure 112019079871152-pat00001
실시예 9.
상기 실시예 1에서 형성된 커버 더스트 적층체(100), 화상 생성 장치(LGE社,LA080WV5)(20), 빔스플리터(Edmund社,B-plate Beamsplitter)(30) 및 반사체(Edmund社,S-mirror)(40)를 도 4와 같이 배치하고, 상기 커버 더스트 적층체를 돌려가며, 커버 더스트 적층체에 입사되는 직선 편광의 진동 방향이 상기 커버 더스트 적층체의 흡수형 편광자(110)의 흡수축과 이루는 각도 중 작은 각도가 70도가 되도록 배치하였다.
그 후, 전술한 휘도 측정 방식에 따라 반사광(202)에 의해 형성된 화면 및 투과광(201)에 의해 형성된 화면의 휘도를 각각 측정한 후, 반사광(202)에 의해 형성된 화면의 휘도를 투과광(201)에 의해 형성된 화면의 휘도로 나누어준 휘도 비율을 하기 [표 2]에 정리하여 기재하였다.
실시예 10 내지 32.
커버 더스트 적층체의 종류, 커버 더스트 적층체에 입사되는 직선 편광의 진동 방향과 커버 더스트 적층체의 편광자의 흡수축이 이루는 각도 중 작은 각도를 하기 [표 2]와 같이 적용한 것을 제외하고는, 실시예 9와 동일하게 진행하였다.
[표 2]
Figure 112019079871152-pat00002
10 : 헤드 업 디스플레이
100 : 커버 더스트 적층체
110 : 흡수형 편광자
121 : 상부 보호층 122 : 하부 보호층
130 : 보호 기판
20 : 화상 생성 장치 200 : 출사광 201 : 투과광 202 : 반사광
30 : 빔 스플리터
40 : 반사체
50 : 윈드 쉴드

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  10. 화상 생성 장치; 및 커버 더스트 적층체를 포함하고,
    상기 커버 더스트 적층체는,
    흡수형 편광자;
    상기 흡수형 편광자의 상부 방향에 형성된 보호 기판; 및
    상기 흡수형 편광자의 하부 방향에 형성된 투습도 1g/(100in2×day) 이상인 하부 보호층을 포함하고, 상기 흡수형 편광자의 하부 방향에 투습도가 1g/(100in2×day) 미만인 층을 포함하지 않으며,
    상기 흡수형 편광자의 하부 방향의 최외층에는 점착제층 또는 접착제층이 존재하지 않고,
    상기 화상 생성 장치에서 출사된 직선 편광 상태의 화상이 상기 커버 더스트 적층체를 투과하며, 화상 생성 장치에서 출사되는 직선 편광의 진동 방향과 커버 더스트 적층체의 편광자의 흡수축이 이루는 각도 중 작은 각도가 50도 내지 80도의 범위 내가 되도록 상기 화상 생성 장치; 및 커버 더스트 적층체가 배치되어 있으며,
    독립적인 두 개의 화면을 구현하는 헤드업 디스플레이.
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  13. 제 10 항에 있어서, 빔 스플리터를 추가로 포함하고, 화상 생성 장치에서 출사된 화상이 상기 빔 스플리터를 통하여 커버 더스트 적층체를 투과하도록 상기 빔 스플리터가 배치되어 있는 헤드업 디스플레이.
  14. 제 10 항에 있어서, 반사체를 추가로 포함하고, 화상 생성 장치에서 출사된 화상이 상기 반사체에서 반사되어 커버 더스트 적층체를 투과하도록 상기 반사체가 배치되어 있는 헤드업 디스플레이.
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