KR20020073404A

KR20020073404A - 광학 필름 및 액정 표시장치

Info

Publication number: KR20020073404A
Application number: KR1020020013736A
Authority: KR
Inventors: 기노시타료지; 아리요시도시히코; 우메모토세이지; 나카노유키
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2002-09-26
Also published as: JP2002277615A; KR100802743B1; US7871680B2; JP4986198B2; EP1241402A1; US20020187284A1; TWI312428B

Abstract

본 발명은, 광학 필름의 총 광선 투과율 및 헤이즈(haze)가 각각 75 내지 92% 및 4 내지 20%가 되도록 투명 필름의 대면중 한 면에 광출사부가 배치된 투명 필름을 포함하며, 상기 광출사부가 투명 필름의 필름면에 대해 35 내지 48°의 경사각으로 경사진 광로 변환 사면을 갖는 오목부 또는 볼록부로 구성되어 있음을 특징으로 하는 광학 필름에 관한 것이다. 액정 표시장치는 상기 정의된 광학 필름 및 액정 표시 패널을 포함하며, 상기 광학 필름은 광출사부가 제공된 광학 필름의 면이 외측이 되도록 액정 표시 패널의 대면중 한 면에 배치된다.

Description

광학 필름 및 액정 표시장치{OPTICAL FILM AND LIQUID-CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 표시 패널의 측면에 대한 입사광의 광로를 시인방향으로 효율적으로 변환시켜, 박형 경량이면서 표시가 밝고, 상의 혼잡이 적으며, 외광 모드 및 조명 모드 둘다에서 시인하기에 용이한 액정 표시장치를 형성할 수 있는 광학 필름에 관한 것이다.

본 발명은 본원에 참고로 인용되는 일본 특허 출원 제 2001-073243 호를 기초로 한다.

외광 모드 및 조명 모드 둘다에서 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치로는, 미세 프리즘으로 구성된 광출사부를 갖는 광학 필름을 액정 표시 패널의 시인측면에 첨부시켜, 상기 패널의 측면에 배치된 광원으로부터 입사되어 패널 내부를 투과하는 광을 상기 광학 필름의 광출사부에 의해 반사시킨 것을 액정 표시 패널의 조명광으로 하도록 구성된 장치가 알려져 있다(일본 미심사 특허공보 제 2000-147499호). 즉, 액정 표시 패널을 조명하기 위한 박형 경량 시스템은 종래 사용되었던 사이드 라이트형 도광판보다도 더욱 얇은 광학 필름을 사용함으로써 성취되었다.

더욱이, 조명광의 지향성이 우수한 상기 광학 필름을 사용함으로써, 측면에 대한 입사광이 액정셀의 시인측 투명 기판을 통해 액정층 쪽으로 전반사되고 장치의 이면에 배치된 조면형(粗面型) 반사판에 의해 반사되어 표시광을 형성하는 종래의 반사형 액정 표시장치(일본 미심사 특허공보 제93-158033호)에 비해 밝은 표시도 성취하였다. 또한, 상기 종래의 조면형 반사판으로부터의 반사는 조명광이 액정 표시 패널의 정면 방향에서 크게 경사진 방향으로 출사되므로 효과적인 표시가 곤란하였다.

그러나, 이러한 미세 프리즘으로 구성된 광출사부를 갖는 광학 필름을 사용한 LCD(액정 표시장치)에 있어서, 특히 시인측에 배치된 광학 필름을 통해 표시상을 시인하는 프론트 라이트 시스템(front light system)에서는 표시가 어둡고 콘트라스트(contrast)가 저조한 문제점이 있었다.

본 발명에서는 액정 표시 패널의 측면에 대한 입사광의 광로를 시인방향으로 효율적으로 변환시켜, 박형 경량이면서 표시가 밝고, 외광 모드 및 조명 모드 둘다에서 시인하기에 용이한 액정 표시장치를 형성할 수 있는 광학 필름을 제공하고자 한다.

도 1은 광학 필름의 한 예를 나타낸 측면도이다.

도 2는 광학 필름의 다른 예를 나타낸 측면도이다.

도 3은 광출사부의 한 예를 나타낸 평면도이다.

도 4는 광출사부의 다른 예를 나타낸 평면도이다.

도 5는 광출사부의 또다른 예를 나타낸 평면도이다.

도 6은 반사형 액정 표시장치를 나타낸 측면도이다.

<도면부호의 설명>

10: 광학 필름

1A: 광출사부 형성층

1B: 투명 필름

1C: 결합층

1D: 박리 필름

A: 광출사부

a: 광로 변환 사면

b: 입면

20 및 30: 패널 기판

40: 액정층

51: 광원

본 발명은 광학 필름의 총 광선 투과율 및 헤이즈(haze)가 각각 75 내지 92% 및 4 내지 20%가 되도록 투명 필름의 대면중 한 면에 광출사부가 배치된 투명 필름을 포함하며, 상기 광출사부가 투명 필름의 필름면에 대해 35 내지 48°의 경사각으로 경사진 광로 변환 사면을 갖는 오목부 또는 볼록부로 구성되어 있음을 특징으로 하는 광학 필름을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 광학 필름 및 액정 표시 패널을 포함하는 액정 표시장치에 있어서, 상기 광학 필름이, 광출사부가 제공된 광학 필름의 면이 외측이 되도록 액정 표시 패널의 대면중 한 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 광학 필름이 결합된 액정 표시 패널의 측면에 광원이 배치되는 경우, 광원으로부터 방출되어 패널로 입사하는 광의 광로가 광출사부의 광로 변환 사면에 의해 광출사부를 갖지 않는 필름면 방향 및 패널의 법선 방향에서 우수한 지향성으로 변환되어, 조명 모드에서 액정 표시를 성취할 수 있다. 또한, 광학 필름이 패널의 시인측에 배치되어 프론트 라이트 시스템을 형성하는 경우 외광을 효율적으로 패널에 입사시킬 수 있고, 입사광이 예비결정된 위치에 배치된 반사층에 의해 전환되도록 상기 시스템을 형성하는 경우 외광 모드에서 액정 표시를 성취할 수 있다. 그 결과, 박형 경량이면서 밝고, 상의 혼잡이 적으며, 외광 모드 및 조명 모드 둘다에서 콘트라스트와 같은 표시 품질이 우수한 투과형 또는 반사형 액정 표시장치를 형성할 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 기술되는 바람직한 양태에 대한 하기 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 광학 필름은 광학 필름의 총 광선 투과율 및 헤이즈가 각각 75 내지 92% 및 4 내지 20%가 되도록 투명 필름의 대면중 한 면에 분포된 광출사부를 포함하는 투명 필름을 가지며, 상기 광출사부는 투명 필름의 필름면에 대해 35 내지 48°의 경사각으로 경사진 광로 변환 사면을 갖는 오목부 또는 볼록부로 구성된다. 상기 광학 필름의 예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1 및 2는 광학 필름의 광출사부(광로 변환 사면)의 횡단면을 도시한 측면도이다. 도 1 및 도 2에서, 광학 필름(투명 필름)(10)은 광로 변환 사면(a)을 갖는 광출사부(A)를 포함한다. 또한, 도면부호 (1C)는 결합층을 나타내고, 도면부호 (1D)는 박리 필름을 나타낸다. 도 1 및 2는 광출사부 형성층(1A)이 기재 필름(1B)에 부착된 상태로 사용되는 경우를 나타내고 있지만, 본 발명은 기재 필름을 사용하지 않고서 광출사부 형성층의 단층을 사용하는 경우에도 적용될 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 광학 필름(10)의 광출사부(A) 형성면이 외측이 되도록 광학 필름(10)은 측면에 광원(51)을 갖는 액정 표시 패널의 패널 평면을 따르는 방향으로 배치된다. 광학 필름(10)은, 상기 광원으로부터 패널의 측면에 대한 입사광 또는 그의 전송광을 광로 변환 사면(a)에 의해 반사시켜, 광의 광로가 광출사부 형성면을 갖지 않는 투명 필름(10)의 이면쪽으로 변환되어, 따라서 액정 표시 패널의 시인 방향으로 변환되도록 제공된다. 상기 반사광은 최종적으로 투명 필름으로부터 출사되어, 상기 출사광이 액정 표시 패널의 조명광(표시광)으로서 사용될 수 있다.

투명 필름은 광원으로부터 투명 필름에 입사되는 광의 파장 영역에 대해 투명성을 나타내기에 적합한 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 가시광 영역에서 사용되는 물질의 예는 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 셀룰로스계 수지 및 노르보넨계 수지로 대표되는 투명 수지; 열, 또는 자외선 또는 전자선과 같은 방사선에 의해 중합될 수 있는 경화성 수지를 포함한다.

광로 변환 사면으로의 광 입사 효율을 향상시켜 밝기 및 그의 균일성이 우수한 표시를 갖는 액정 표시장치를 수득한다는 관점에서, 투명 필름은 굴절률이 액정 표시 패널, 특히 패널 기판보다 높은 것이 바람직하다. 특히, 굴절률은 1.49 이상이 바람직하고, 1.52 이상이 특히 바람직하다. 한편, 프론트 라이트 시스템이 형성되는 경우 표면 반사를 억제한다는 관점에서, 굴절률은 1.6 이하, 특히 1.56 이하, 더욱 특히 1.54 이하가 바람직하다. 또한, 상기 굴절률은 광이 가시광 영역인 경우 D선을 기준으로 하는 것이 일반적이다. 그러나, 입사광의 파장 영역이 특이성을 갖는 경우, 굴절률은 전술한 범위로 한정되는 것이 아니라 입사광의 파장 영역에 따라 다를 수 있다(이하에서도 동일하게 적용된다).

휘도 불균일 및 색상 불균일을 억제하여 표시 불균일이 적은 액정 표시장치를 수득한다는 관점에서 바람직한 투명 필름은, 복굴절이 거의 또는 전혀 나타나지 않는 투명 필름, 특히 면내의 평균 위상차가 30㎚ 이하인 투명 필름이다. 이러한 위상차가 작은 투명 필름을 사용하는 경우, 입사광이 편광판에 의해 직선 편광되는 상태에서 입사광의 편광 상태를 양호하게 유지시켜 표시 품질이 열화되는 것을 유리하게 방지할 수 있다.

표시 불균일을 방지한다는 관점에서 투명 필름에서의 면내 평균 위상차는 20㎚ 이하, 특히 15㎚ 이하, 더욱 특히 10㎚ 이하가 바람직하다. 위치에 따른 위상차 편차가 가능한 한 작은 것이 보다 바람직하다. 또한, 결합 공정에 의해 투명 필름에서 발생하기 쉬운 내부 응력을 억제하여 상기 내부 응력에 의한 위상차 발생을 방지한다는 관점에서는, 광탄성 계수가 작은 물질로 이루어진 투명 필름이 더욱 바람직하다.

또한, 표시 불균일을 방지한다는 관점에서, 투명 필름의 두께 방향 평균 위상차는 50㎚ 이하, 특히 30㎚ 이하, 더욱 특히 20㎚ 이하가 바람직하다. 이러한 저위상차 투명 필름은, 기존의 필름을 어닐링시킴으로써 내부의 광학 뒤틀림을 제거하는 방법과 같은 적합한 방법에 의해 형성될 수 있다. 이러한 저위상차 투명 필름을 형성하기에 바람직한 방법은 캐스팅법이다. 또한, 투명 필름에서의 위상차는 가시광 영역의 광, 특히 파장 550㎚의 광에 기초한 것이 바람직하다.

투명 필름은 일반적으로 단층 필름으로서 형성되지만, 1종 또는 상이한 종류의 물질로 구성된 적층체로 형성될 수 있다. 투명 필름의 두께는 특별한 제한없이 적절히 결정될 수 있다. 박형 경량화의 관점에서, 투명 필름의 두께는 5 내지 500㎛, 특히 10 내지 300㎛, 더욱 특히 20 내지 100㎛가 바람직하다. 투명 필름의 두께가 상기 범위내에 있는 경우, 펀칭(punching) 공정 등에 의해 사이징(sizing)을 용이하게 실시할 수 있다.

이러한 출사 특성을 얻기 위한 광출사부(A)를 투명 필름의 대면중 한면에 제공함으로써 광학 필름을 형성한다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 광출사부(A)는 투명 필름의 필름면에 대해 35 내지 48°의 경사각(θ1)으로 경사진 광로 변환 사면(a)을 갖는 오목부 또는 볼록부로 구성된다. 또한, 도 1의 예에서 광출사부(A)는 단면이 이등변삼각형인 2개의 측부의 광로 변환 사면(a)을 갖는다. 한편, 도 2의 예에서 광출사부(A)는 필름면에 대해 35 내지 48°의 경사각(θ1)으로 경사진 광로 변환 사면(a) 및 필름면에 대해 더욱 큰 경사각(θ2)으로 경사진 입면(steep slope)(b)을 가지며, 상기 2개의 사면은 단면이 대략 삼각형인 2개의 측부와 같은 형상이다.

상기 형태에서, 액정 표시 패널의 측면에 배치된 광원으로부터 액정 표시 패널의 측면으로의 입사광의 광로 또는 상기 입사광의 전송광의 광로를 광로 변환 사면(a)에 의해 투명 필름의 이면(광출사부를 갖지 않는 면) 방향으로 변환시켜, 액정 표시 패널에 대한 법선 방향의 지향성이 우수한 광을 광원으로부터의 효율적인 광이용으로 투명 필름으로부터 출사시킬 수 있다. 경사각이 35°미만인 광로 변환 사면에 의해 광의 광로를 변환시킨 후 상기 광을 액정 표시 패널의 배면측(시인측에 대향하는 측)에 배치된 반사판에 의해 반사시키는 경우, 상기 반사광에 근거하여 패널로부터 출사되는 표시광의 각도가 30°를 초과하여 시인이 불리해진다. 한편, 상기 광로 변환 사면의 경사각이 48°를 초과하면, 전반사되지 않고, 사면에서 광누출이 쉽게 발생하여 광이용 효율이 저하된다. 또한, 상기 오목부 또는 볼록부는 광출사부가 광학 필름내에 들어가 있는지(홈) 또는 광학 필름밖으로 돌출되어 있는지(피크)에 따라 구별된다.

전술한 바와 같은 광로 변환 사면을 사용한 반사 시스템 대신 조면화된 면을 갖는 광학 필름을 사용한 산란 반사 시스템을 사용하는 경우, 광이 수직 방향으로 반사되기 곤란할 수 있다. 그 결과, 광이 정면 방향에 대해 크게 경사진 방향으로 액정 표시 패널로부터 출사되어, 액정 표시가 어둡고, 콘트라스트가 부족해진다. 광로 변환 사면에 의해 광을 효율적으로 전반사시켜 필름면의 법선 방향에서 투명 필름의 이면으로부터 우수한 지향성으로 광을 출사시켜 액정 표시 패널을 효율적으로 조명함으로써 밝고 시인하기에 용이한 액정 표시를 성취한다는 관점에서, 광로 변환 사면의 경사각(θ1)은 38 내지 45°, 특히 40 내지 43°가 바람직하다.

전술한 바와 같이, 광로 변환 사면(a)은 조명 모드에서 광원으로부터의 입사광을 투명 필름의 이면 방향으로 반사시켜 광로가 변환되도록 제공된다. 상기 광로 변환 사면을 갖는 광출사부를 총 광선 투과율이 75 내지 92%이고 헤이즈가 4 내지 20%가 되도록 투명 필름의 한 면에 분포시키는 경우, 광원으로부터 측면에 대한 입사광의 광로를 변환시켜 액정 표시 패널을 효율적으로 조명하는 면광원이 수득될 수 있다. 밝고 콘트라스트가 우수한 액정 표시를 성취한다는 관점에서, 광학 필름은 총 광선 투과율이 80 내지 91%이고 헤이즈가 15% 이하, 특히 12% 이하인 것이 바람직하다.

상기 총 광선 투과율 및 헤이즈와 같은 특성은 광출사부의 사이즈 또는 분포 밀도를 제어함으로써 성취될 수 있다. 이 경우, 사이즈가 너무 크거나 밀도가 너무 높으면, 액정 표시 패널내로 전송된 광이 광로 변환 사면으로 입사될 확률이 증가하여 LCD의 조명에 유리해지지만, 이면에서의 반사판에 의한 반사광을 조명광으로 사용하여 다시 광학 필름을 통해 투과하는 경우 상기 반사광이 광출사부에 입사할 확률도 증가한다. 그 결과, 액정 표시가 혼란해지고 콘트라스트가 저하된다. 이는, 광출사부의 과대 사이즈 또는 과다 밀도에 의해 광학 필름의 총 광선 투과율이 저하되고 헤이즈가 커지기 때문이다. 또한, 광출사부의 사이즈가 너무 크면, 상기 광출사부의 존재가 관찰자에게 쉽게 인식되어 표시 품질이 크게 저하되고, 액정 표시 패널의 조명의 균일성도 저하된다. 발광의 균일화를 위해 광출사부의 밀도를 감소시키는 경우, 발광이 조잡하여 명암의 편차가 커진다.

한편, 광출사부의 사이즈가 너무 작거나 밀도가 너무 낮으면, 패널내로 전송된 광이 광로 변환 사면으로 입사될 확률이 저하되어 패널 조명을 위한 광의 양이 감소된다. 그 결과 액정 표시가 어두워지고 콘트라스트가 저하된다. 이는 광출사부의 과소 사이즈 또는 밀도 부족에 의해 광학 필름의 총 광선 투과율이 커지고 헤이즈가 작아지기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따른 총 광선 투과율 및 헤이즈는 양호한 표시 품질을 성취하도록 광출사부의 사이즈 및 분포 밀도를 결정하기 위해 제공된다. 예를 들어, 투명 필름의 광출사부 형성면에서 광출사부가 차지하는 투영 면적이 1/100 내지 1/8, 특히 1/50 내지 1/10, 더욱 특히 1/30 내지 1/15로 설정되는 경우, 본 발명에 따른 총 광선 투과율 및 헤이즈가 성취될 수 있다.

도 3 내지 5에 평면도로서 예시한 바와 같이, 광출사부는 한변에서부터 다른 변에 걸쳐 연속적인 오목부 또는 볼록부, 또는 불연속적으로 간헐적인 오목부 또는 볼록부로서 구성될 수 있다. 광출사부는 상기 연속 또는 불연속의 상태에서 광로 변환 사면을 기초로 하여, 도 3에 도시한 바와 같이 서로 평행하게 분포될 수 있거나, 도 4에 도시한 바와 같이 랜덤하게 분포될 수 있거나, 도 5에 도시한 바와 같이 중심으로서 가상 중심을 갖는 동심원상에 배열된 피트(pit) 형태로 분포될 수 있다.

광출사부를 구성하는 오목부 또는 볼록부는 각각 광로 변환 사면에 대한 횡단면이 대략 삼각형, 사각형 또는 오각형과 같은 임의의 적합한 형태로 형성될 수 있다. 사이즈 감소로 인한 시각성의 저감 및 제조 효율의 관점에서, 광출사부는 일반적으로 도 1 및 2에 도시한 바와 같이 단면이 대략 삼각형인 오목부 또는 볼록부로 구성된다. 또한, 상기 대략 삼각형 등에서 사용되는 "대략"이란 변사이의 각도 변화 또는 변의 교점 사이를 형성하는 각의 원화(rounding)와 같은 변형이 허용됨을 의미한다.

상기 총 광선 투과율 및 헤이즈와 같은 특성의 성취는 광출사부의 형태, 광출사부의 분포 방식 등에 따라 적절히 결정될 수 있다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이 연속적인 광출사부가 서로 평행하게 분포되는 경우, 그의 반복 피치를 2㎜ 이하, 특히 20㎛ 내지 1㎜, 더욱 특히 50 내지 500㎛로 하고, 필름면에 대한 광로 변환 사면의 투영폭을 40㎛ 이하, 특히 3 내지 20㎛, 더욱 특히 5 내지 15㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한, 연속적인 광출사부의 평행 분포는, 광출사부가 광학 필름의 한변에 대해 평행하거나 30° 이하의 각으로 교차하는 배열이 되도록 할 수 있다. 후자는 액정 표시 패널의 화소와 광출사부의 간섭에 의한 무아레(moire)의 방지에 효과적이다. 또한, 무아레 방지는 평행 배열의 반복 피치 조절에 의해서도 실시될 수 있다. 따라서, 상기 반복 피치는 변화될 수 있으며 일정할 필요는 없다.

한편, 불연속적인 광출사부가 도 4에 도시한 바와 같이 서로 평행하게 또는 랜덤하게 분포되는 경우 또는 도 5에 도시한 바와 같이 중심으로서 가상 중심을 갖는 동심원상의 피트 형태로 분포되는 경우, 상기 총 광선 투과율 및 헤이즈와 같은 특성을 성취한다는 관점에서, 광로 변환 사면의 긴 변 방향의 길이가 오목부의 깊이 또는 볼록부의 높이의 5배 이상, 특히 8배 이상, 더욱 특히 10배 이상이 되도록 광출사부가 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 광로 변환 사면의 길이가 200㎛ 이하, 특히 170㎛ 이하, 더욱 특히 10 내지 150㎛이면서, 오목부의 깊이 또는 볼록부의 높이가 2㎛ 이상, 특히 20㎛ 이하, 더욱 특히 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.

오목부 또는 볼록부가 각각 커지면 이들은 시인되거나 헤이즈가 증가될 수 있다. 따라서, 광로 변환 사면에 의한 반사 효율을 고려해볼 때, 광출사부의 폭은 3 내지 20㎛, 특히 5 내지 15㎛인 것이 바람직하고, 광출사부의 길이는 그의 폭의 5배 이상, 특히 8배 이상이 바람직하다. 또한, 상기 길이는 광로 변환 사면의 긴 변 방향의 길이, 즉 오목부의 홈 또는 볼록부의 피크의 연속 방향에 기초하고, 깊이 또는 높이는 투명 필름의 광출사부 형성면을 기준으로 한다. 또한, 폭은 길이에 직교하는 방향의 길이, 즉 광로 변환 사면의 짧은 변을 필름면에 투영한 방향의 길이에 기초한다.

또한, 광출사부를 형성하나 예비결정된 경사각을 갖는 광로 변환 사면(a)을 만족하지 않는 면, 예를 들어 광로 변환 사면(a)에 대향하는 입면(b)은 패널의 측면에 대한 입사광을 이면으로부터 출사하는데 기여하지 않고 표시 품질 및 광의 전송/출사에 가급적 영향을 주지 않는 것이 바람직하다. 또한, 필름면에 대한 입면의 경사각(θ2)이 너무 작으면, 필름면에 대한 입면의 투영 면적이 커진다. 그 결과, 입면에 의한 표면 반사광이 관찰 방향으로 되돌아가서 프론트 라이트 배열을 사용한 외광 모드에서의 표시 품질이 저해되기 쉽다.

따라서, 상기 입면의 경사각(θ2)이 클수록 유리하다. 이 경우, 필름면에 대한 입면의 투영 면적을 감소시킬 수 있어서 총 광선 투과율의 저하 및 헤이즈의 증가를 억제할 수 있다. 더욱이, 광로 변환 사면과 입면 사이의 맞꼭지각도 감소시킬 수 있어서 표면 반사광을 감소시킬 수 있다. 따라서, 반사광을 광학 필름의 평면 방향(필름면 방향)으로 기울일 수 있어서 액정 표시에 대한 영향을 억제시킬 수 있다. 이러한 관점에서, 입면의 경사각(θ2)은 50° 이상, 특히 60° 이상, 더욱 특히 75 내지 90°가 바람직하다.

광출사부(A)를 형성하는 사면은 각각 직선면, 굴절면 또는 만곡면 형과 같은 적합한 형태로 형성될 수 있다. 광출사부(A)의 단면 형상은 광출사부의 경사각이 시트의 전면에서 일정한 값을 취하도록 형성될 수 있다. 다르게는, 흡수 손실을 극복하고 상기 광로 변환으로 인한 전송광의 감쇠를 극복하여 광학 필름상에서 발광의 균일화를 이루기 위해, 광출사부는 그의 위치가 광이 입사되는 측면으로부터 멀리 떨어질수록 광출사부(A)의 사이즈가 증가되도록 형성될 수 있다. 광출사부(A)는 일정한 피치의 간격으로 배열될 수 있다. 다르게는 도 4 및 5에 도시한 바와 같이, 광출사부(A)는, 광출사부(A)의 위치가 광이 입사되는 측면으로부터 멀리 떨어질수록 피치를 서서히 좁혀서 광출사부(A)의 분포 밀도를 증사시키는형태로 배열될 수 있다. 또한, 광출사부(A)를 랜덤 피치의 간격으로 배열하여 광학 필름상에서의 발광의 균일화를 달성할 수 있다. 랜덤 피치는 화소와 광출사부의 간섭에 의한 무아레 방지의 관점에서 또한 유리하다. 따라서, 광출사부(A)는 피치에서 형상이 다른 요철의 조합으로 이루어질 수 있다.

광출사부를 구성하는 오목부 또는 볼록부의 간헐적인 말단의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 간헐적인 말단부로 입사되는 광의 감소에 따른 영향을 억제한다는 관점에서, 오목부 또는 볼록부가 각각 30° 이상, 특히 45° 이상, 더욱 특히 60° 이상의 각으로 기울어진 면으로서 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 광출사부의 손상 방지 및 광입사 효율 면에서, 볼록부형 보다는 오목부형의 광출사부가 바람직하다.

도 5에 도시한 바와 같이 광출사부(A)의 피트형 배열에서, 점상 광원은 액정 표시 패널의 측면상에 배치된다. 상기 점상 광원으로부터의 방사광이 측면상으로의 입사광 또는 전송광이 되도록 상기 방사광의 광로가 광로 변환 사면(a)에 의해 변환되어, 광학 필름의 이면이 가급적 균일하게 발광된다. 따라서, 액정 표시 패널에 대해 법선 방향의 지향성이 우수한 광이 광원으로부터의 우수한 광이용 효율로 투명 필름으로부터 출사된다. 따라서, 광출사부(A)의 피트형 배열은, 점상 광원의 배열이 용이해지고 투명 필름의 말단면 또는 그의 외측에 하나 이상의 가상 중심이 형성되도록 실시하는 것이 바람직하다. 가상 중심은 하나의 필름 말단면 또는 상이한 필름 말단면에 대하여 1개 또는 2개 이상 형성될 수 있다.

광출사부를 갖는 투명 필름은 적합한 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 방법의 예는, 열가소성 수지를 예비결정된 형상을 형성시킬 수 있는 금형에서 가열 압착시켜 형상을 전사하는 방법; 가열 용융시킨 열가소성 수지 또는 열 또는 용매에 의해 유동화된 수지를 예비결정된 형상으로 형성시킬 수 있는 금형에 충전하는 방법; 및 열, 또는 자외선 또는 전자선과 같은 방사선에 의해 중합될 수 있는 액상 수지를 예비결정된 형상을 형성시킬 수 있는 금형에 충전한 후 또는 상기 액상 수지를 금형에서 캐스팅한 후 중합처리하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 투명 필름 및 광출사부가 일체형으로 성형되어 투명 필름과 광출사부의 구조층을 가지는 동체를 형성하는 경우 특히 유리하다.

광출사부를 갖는 투명 필름의 바람직한 형성 방법은 예비결정된 요철 구조를 갖는 금형을 통해 투명 필름의 한 면에 광로 변환 사면을 갖는 광출사부를 부가하는 방법이다. 바람직한 방법의 예는, 투명 필름의 한 면에 자외선, 방사선 등에 의해 중합될 수 있는 경화성 수지를 코팅하고, 상기 코팅층을 예비결정된 요철 구조를 갖는 금형의 표면에 밀착 배치하고, 자외선, 방사선 등의 조사에 의해 경화 처리한 후 금형으로부터 투명 필름을 박리 회수하는 방법; 및 상기 경화성 수지를 예비결정된 요철 구조를 갖는 금형의 표면에 충전하고, 상기 충전층 위에 투명 필름을 밀착 배치하고, 상기 충전층을 자외선, 방사선 등의 조사에 의해 경화 시킨 후 투명 필름을 금형으로부터 박리 회수하는 방법을 포함한다. 따라서, 이 경우, 도 1 및 2에 도시한 바와 같이 투명 필름(1B)과는 별도로 제공된 광출사부(A)의 구조층(1A)을 상기 투명 필름(1B)에 부착하여 형성된다.

상기에 있어서, 투명 필름에 광출사부를 부가하는 방법의 경우, 부가되는 광출사부의 구조층과 투명 필름 사이의 굴절률 차이가 크면 계면 반사에 의해 광출사 효율이 크게 감소될 수 있다. 이러한 광출사 효율의 감소를 방지하기 위해, 투명 필름과 광출사부의 구조층과의 굴절률 차이를 가급적 작게, 특히 0.10 이하, 더욱 특히 0.05 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 부가되는 광출사부의 구조층의 굴절률을 투명 필름보다 높게 하는 것이 광출사 효율의 관점에서 바람직하다. 또한, 투명 필름용 재료로 열거된 것과 같은 입사광의 파장 영역에 따라 선택된 적합한 투명 재료를 광출사부의 구조층의 형성 재료로 사용할 수 있다.

광출사부를 제외한 광학 필름의 정면 및 이면이 가급적 평활한 평탄면인 것, 특히 각도 변화가 ±2°, 더욱 특히 각도 변화가 0인 평탄면인 것이 바람직하다. 상기 각도 변화는 5㎜ 당 1° 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 정면 및 이면을 상기와 같은 평탄면으로 하는 경우, 필름면의 대부분은 각도 변화가 2° 이하인 평탄면으로 제공될 수 있다. 그 결과, 액정 표시 패널의 내부로 전송되는 광을 효율적으로 사용할 수 있어서 상을 어지럽히지 않는 균일한 광출사를 성취할 수 있다. 이는 액정 표시 패널에 광학 필름을 용이하게 부착시킨다는 관점에서도 바람직하다.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 광학 필름은 경우에 따라 투명 결합층(1C)이 광출사부(A)를 갖지 않는 투명필름(1B)의 면에 제공되도록 형성될 수 있다. 상기 결합층은 액정 표시 패널과 같은 지지 부재에 광학 필름을 결합시키기 위해 제공된다. 결합층을 통한 결합 공정은 광출사부(A)의 광로 변환 사면(a)에 의한 반사 효율의 향상 및 따라서 측면으로의 입사광의 효율적인 이용에 따른 휘도 향상을 목적으로 제공된다. 이러한 목적으로부터, 투명 필름과 결합층 사이의 굴절률 차가 작은 것이 바람직하다. 결합층과 액정 표시 패널과의 결합 계면에서의 전반사를 억제하여 패널을 통해 전송된 광의 광학 필름으로의 입사 효율을 향상시킴으로써 밝고 밝기의 균일성이 우수한 액정 표시장치를 수득한다는 관점에서, 결합층이 투명 필름보다 0.07만큼 작은 값 이상의 굴절률을 갖고 액정 표시 패널의 패널 기판 이상의 굴절률을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 결합층의 굴절률이 액정 표시 패널의 패널 기판보다 낮은 경우, 측면으로의 입사광이 전송시 전반사되기 쉽다. 수지판 또는 광학 유리판이 일반적으로 패널 기판으로서 사용된다. 비알칼리 유리판의 경우 굴절률은 일반적으로 약 1.51 내지 약 1.52이다. 따라서, 비알칼리 유리판이 이상적으로 1.52 이상의 굴절률을 갖는 결합층을 통해 결합 처리되는 경우, 패널로부터 광학 필름에 입사될 수 있는 각도를 갖는 전송광의 대부분은 패널과 결합층 사이의 결합 계면에서 전반사되지 않고서 광학 필름에 입사될 수 있다. 전반사에 기초한 광-한정(light-confining) 기능으로 인해 출사될 수 없는 광량 손실을 억제하여 표시 휘도 및 면내에서의 밝기의 균일성을 향상시킨다는 관점에서, 결합층, 액정 표시 패널 및 투명 필름과 같은 투과형 광학층들 사이의 각각의 계면에서의 굴절률 차는 0.15 이하, 특히 0.10 이하, 더욱 특히 0.05 이하가 바람직하다.

자외선, 방사선 등의 조사 또는 가열에 의해 경화가능한 접착제와 같이 상기 굴절률을 만족하는 적합한 재료를 결합층 형성에 사용할 수 있고, 이는 특별히 한정되지 않는다. 용이한 접착과 같은 취급성 및 내부 응력의 발생을 억제하는 응력완화 특성의 관점에서, 접착층이 바람직하게 사용될 수 있다. 베이스 중합체로서 적합한 중합체를 함유하는 접착제를 상기 접착층의 형성에 사용할 수 있다. 베이스 중합체의 예는 고무계, 아크릴계, 비닐-알킬 에테르계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리에테르계, 폴리아미드계 및 스티렌계 중합체를 포함한다. 특히, 투명성, 내후성 및 내열성이 우수한 접착제가 바람직하게 사용될 수 있다. 바람직한 접착제의 예는 아크릴산 또는 메타크릴산 알킬 에스테르를 주로 함유하는 중합체를 베이스 중합체로 사용하는 아크릴계 접착제이다.

또한, 결합층은 적합한 투명 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하여 광확산성 결합층으로서 제공될 수 있다. 적합한 투명 입자의 예는 무기 입자 및 유기 입자를 포함한다. 무기 입자는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등으로 이루어지며, 도전성일 수 있다. 유기 입자는 가교 또는 비가교된 중합체로 이루어진다. 또한, 접착층을 실용에 사용하기 전에 이물질로 오염되는 것을 방지할 목적으로 결합층이 박리 시이트로 커버되도록 박리 시이트를 결합층에 임시 결합시는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 광학 필름의 광출사부 형성면에는 경우에 따라 외광의 표면 반사에 의한 시인 저해를 방지할 목적으로 눈부심 방지 처리 또는 반사 방지 처리를 실시할 수 있다. 또한, 광학 필름의 손상 방지를 목적으로 광학 필름의 광출사부 형성면에 하드 코팅(hard coat) 처리를 실시할 수 있다. 상기와 같이 처리된 광학 필름은 특히 프론트 라이트 시스템에 바람직하게 사용될 수 있다. 표면에 눈부심 방지처리를 실시함으로써, 상기 면은 미세 요철 구조로서 형성될 수 있다. 다양한 방법이 눈부심 방지 처리에 사용될 수 있다. 상기 방법의 예는 샌드블라스팅(sandblasting)법 및 엠보싱법과 같은 조면화 방법; 및 실리카 등의 투명 입자를 함유하는 수지로 표면을 코팅하는 방법을 포함한다. 반사 방지 처리는 간섭성 증착막을 형성하는 방법에 의해 실시될 수 있다. 또한, 하드 코팅 처리는 경화성 수지와 같은 경질 수지로 표면을 코팅하는 방법에 의해 실시될 수 있다. 다르게는, 눈부심 방지 처리, 반사 방지 처리 또는 하드 코팅 처리는 1종 또는 2종 이상의 처리를 실시한 필름을 서로 결합시키는 방법에 의해 실시될 수 있다.

또한, 광학 필름은 액정 표시 패널상에 배치되도록, 광출사부를 갖지 않는 투명 필름의 면에 결합 적층된 직선 편광자를 적어도 가질 수 있다. 이러한 직선 편광자를 미리 결합 적층시킨 유형의 광학 필름은 품질의 안정성 및 액정 표시장치의 제조 효율 향상에 유리하다. 직선 편광자로서 적합한 것을 사용할 수 있으며 이는 특별히 한정되지 않는다. 고도한 직선 편광의 입사에 기초된 양호한 콘트라스트비의 표시를 수득한다는 관점에서, 편광도가 높은 편광자가 바람직하게 사용될 수 있다. 이러한 편광자의 예는, 폴리비닐 알코올계 필름, 부분 포르말화된 폴리비닐 알콜계 필름 또는 부분 비누화된 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체계 필름과 같은 친수성 중합체 필름에 요오드 또는 2색성 염료와 같은 2색성 물질을 흡착시킨 후 배향시키는 방식으로 형성된 흡수형 편광 필름이다.

사용되는 직선 편광자의 대면중 한 면 또는 양면에 종래에 따른 투명 보호층이 제공될 수 있다. 투명성, 기계적 강도, 열안정성 및 수분 차폐성이 우수하고,전술한 투명 필름과 같은 굴절률을 갖는 물질을 투명 보호층의 형성에 바람직하게 사용할 수 있다. 따라서, 광학 필름은 직선 편광자를 보호하기 위한 투명 보호층으로서 또한 작용하도록 제공될 수 있다. 이 경우, 액정 표시장치의 사이즈 및 중량이 더욱 크게 감소될 수 있다. 직선 편광자를 미리 결합 적층한 유형의 광학 필름에서, 경우에 따라 투명 필름에 대향하는 적층체의 면, 즉 직선 편광자가 제공되는 면에, 광학 필름을 다른 부재에 결합시키기 위한 투명 결합층이 제공될 수 있다. 결합층은 상기 투명 필름의 경우에 따라 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 광학 필름에서, 광원으로부터 측면에 대한 입사광 또는 그의 전송광은 시인에 유리한 우수한 수직성 방향(법선 방향)으로 광로 변환되어 광이 우수한 광이용 효율로 출사될 수 있다. 또한, 상기 광학 필름은 외광에 대해 양호한 투과성을 나타낼 수 있다. 따라서, 외광 모드 및 조명 모드 둘다에서 밝고 시인이 용이하면서 박형 경량인 반사형 또는 투과형 액정 표시장치와 같은 다양한 장치를 형성시킬 수 있다. 상기 액정 표시장치의 예가 도 6에 도시되어 있다. 도 6에 도시된 장치는 외광 모드 및 조명 모드 둘다에서 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치이다. 도 6에서, 도면 부호 (20) 및 (30)은 액정 표시 패널의 패널 기판, (40)은 액정층, (31)은 반사층을 나타낸다.

도 6에 도시된 바와 같이, 액정 표시장치는 광출사부(A)를 갖는 광학 필름(10)의 면이 외측이 되도록 광학 필름(10)을 액정 표시 패널의 한 면에 배열함으로써 형성될 수 있다. 이 경우, 도 6에 도시한 바와 같이 1개 또는 2개 이상의 광원(51)이, 액정 표시 패널의 1개 또는 2개 이상의 측면, 특히 광학 필름(10)이배치된 패널 기판(20)의 1개 또는 2개 이상의 측면에 배열된다. 따라서, 조명 기작이 형성될 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이 피트 형태로 배열된 광출사부(A)를 갖는 광학 필름의 경우 상기 조명 기작의 형성을 위해, 점상 광원으로부터 방사된 입사광을 효율적으로 이용하여 밝은 표시를 성취한다는 관점에서, 피트 형태로 배열된 광출사부(A)의 가상 중심을 함유하는 수직선상의 액정 표시 패널의 측면에 점상 광원이 배치되는 것이 바람직하다. 가상 중심에 따른 상기 점상 광원의 배열을 위해, 광원이 도 6에 도시한 바와 같이 배치된 패널 기판(20)의 측부를 돌출시키는 방식과 같은 적합한 대응책을, 광출사부(A)의 가상 중심이 광학 필름의 말단면에 있는지 아니면 외측에 있는지에 따라 채택할 수 있다.

액정 표시 패널의 측면에 배치된 광원으로는 적합한 것을 사용할 수 있다. 상기 광원의 예는 전술한 발광 다이오드와 같은 점상 광원; (냉 또는 열) 음극관과 같은 선상 광원; 점상 광원이 선상 또는 면상 어레이로 설정된 어레이체; 및 점상 광원으로부터의 입사광을 선상 광원으로 전환시켜 점상 광원과 선상 도광판을 조합한 것을 포함한다.

또한, 광 출사 효율의 관점에서, 광원은 광학 필름의 광로 변환 사면과 대면하도록 패널의 측면에 배치하는 것이 바람직하다. 상기 피트형 배열의 경우를 포함하여 광로 변환 사면이 광원에 대하여 가급적 수직으로 대면하도록 배열되는 경우, 광원으로부터 측면으로의 입사광을 효율적으로 면광원의 광으로 전환시켜 광을 고효율로 발광시킬 수 있다. 따라서, 도 1에 도시한 바와 같이 2종의 광로 변환사면(a)을 갖는 광학 필름(10)의 경우, 패널 기판의 대향 측면에 2개의 광원을 배치할 수 있다. 또한, 피트형 배열의 경우, 광학 필름에서 광출사부의 1개 또는 2개 이상의 가상 중심에 따라 1개 또는 2개 이상의 점상 광원을 배치할 수 있다.

광원은 점등시 조명 모드에서의 시인을 가능하게 하도록 제공된다. 외광 모드 및 조명 모드 둘다에서 사용될 수 있는 액정 표시장치의 경우, 외광을 사용하는 외광 모드에서 시인할 때 광원을 점등시킬 필요가 없다. 따라서, 광원은 점등/소등될 수 있도록 형성된다. 상기 광원의 점등/소등 방법으로는 임의의 방법을 사용할 수 있다. 종래 방법 중 임의의 방법도 사용할 수 있다. 또한, 광원은 발광색을 바꿀 수 있는 상이한 색상으로 발광되는 유형일 수 있다. 또한, 상이한 종류의 광원을 통해 상이한 색상으로 발광될 수 있도록 상이한 종류의 광원이 제공될 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 광원(51)은 경우에 따라 발산광을 액정 표시 패널의 측면으로 인도하기 위해 광원(51)을 포위하는 리플렉터(52)와 같은 적합한 보조 단위를 가질 수 있다. 즉, 광원(51)은 적합한 보조 단위와 조합된 조합체를 형성한다. 리플렉터로는, 고반사율의 금속 박막으로 코팅된 수지 시트, 백색 시트 또는 금속박 시트와 같은 적합한 반사 시트를 사용할 수 있다. 리플렉터는 그의 말단부를 패널 기판의 말단부에 결합하는 방식에 의해 광원을 포위하는 단위로도 작용하는 고정 단위로서 사용될 수도 있다.

액정 표시장치는 일반적으로 액정 셔터(shutter)로서 기능하는 액정 표시 패널, 상기 액정 표시 패널에 부착된 구동장치 및 프론트 라이트 또는 백 라이트를적절히 조립하고, 경우에 따라 편광판, 반사층 또는 보상용 위상차판과 같은 구성 부품을 적절히 조립함으로써 형성된다. 본 발명은, 상기 광학 필름 및 광원을 사용하여 조명 기작을 형성한다는 점을 제외하고는 특별히 한정되지 않는다. 액정 표시장치는 종래의 프론트 라이트형 또는 백 라이트형 장치에 따라 형성될 수 있다. 따라서, 사용되는 액정 표시 패널은 특별히 한정되지 않는다. 도 6에 도시한 바와 같이, 밀봉재(41)를 통해 패널 기판(20 및 30) 사이에 액정(40)을 밀봉하여 상기 액정 및 경우에 따라 제공되는 편광판 등의 사용에 의한 광학 제어를 통해 표시광을 수득할 수 있도록 적합한 반사형 또는 투과형 패널을 사용할 수 있다.

또한, 상기 액정 표시 패널의 구체적인 예는, 트위스트계 또는 비트위스트계 액정 표시 패널, 예를 들어 TN형 액정 표시 패널, STN형 액정 표시 패널, IPS형 액정 표시 패널, HAN형 액정 표시 패널, OCB형 액정 표시 패널 및 VA형 액정 표시 패널; 게스트-호스트계 또는 강유전성 액정계 액정 표시 패널; 및 광확산형 액정 표시 패널, 예를 들어 내부 확산형 액정 표시 패널을 포함한다. 또한, 액정의 구동 방법으로는, 능동 매트릭스 방법 또는 수동 매트릭스 방법과 같은 적합한 방법을 사용할 수 있다. 액정의 구동은 일반적으로 도 6에 도시한 바와 같이 패널 기판의 내측에 제공된 전극(21 및 31)을 통해 실시된다.

반사형 액정 표시장치에서는 반사층의 배열이 필수적이다. 상기 반사층의 배열 위치는 임의적이다. 예를 들어, 반사층은 도 6에 도시한 바와 같이 액정 표시 패널의 내측에 제공될 수 있거나, 액정 표시 패널의 외측에 제공될 수 있다. 따라서, 도 6에서는 예를 들어 전극(31)이 반사층으로도 작용한다. 반사층은 종래기술에 따른 적합한 반사층으로서 형성될 수 있다. 이러한 반사층의 예는, 결합제 수지 중에 알루미늄, 은, 금, 구리 또는 크롬과 같은 고반사율 금속의 분말을 함유하는 코팅층; 증착법에 의해 침착된 금속 박막층; 상기 코팅층 또는 침착층이 기재로서 지지된 반사 시트; 금속박 시트; 투명한 도전막; 및 유전체 다층막을 포함한다. 액정 표시장치가 외광 모드 및 조명 모드 둘다에서 사용될 수 있는 투과형으로 제공되는 경우, 상기와 동일한 방식에서 적합한 반사 필름이 광학 필름의 외측에 배치된 반사층으로서 형성될 수 있다.

한편, 투과형 액정 표시장치는 액정 표시 패널의 배면측(시인층에 대향함)에 광학 필름을 배열시킴으로써 형성될 수 있다. 이 경우, 광학 필름의 배면측(외측)에 반사층이 제공될 때, 광출사부의 광로 변환 사면으로부터 누출된 광을 반사층에 의해 반사시켜 액정 표시 패널 방향으로 되돌릴 수 있다. 그 결과, 상기 누출된 광을 패널 조명에 이용하여, 휘도의 향상을 성취할 수 있다. 이 경우, 반사층이 확산 반사면으로서 제공될 때, 반사광은 정면 방향, 즉 시인하기에 더욱 효과적인 방향으로 확산될 수 있다. 또한, 상기 반사층이 제공되는 경우, 액정 표시장치는 외광 모드 및 조명 모드 둘다에서 사용될 수 있는 투과형으로서 사용될 수 있다.

반사층이 전술한 바와 같은 액정 표시 패널의 외측에 배치되는 경우, 패널 기판 및 패널의 전극은 액정 표시를 가능하게 하기 위해 투명 기판 및 투명 전극으로서 형성될 필요가 있다. 한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 반사층으로도 작용하는 전극(31)이 액정 표시 패널의 내측에 제공되는 경우, 액정 표시를 가능하게 하기 위해서 시인측 패널 기판(20) 및 전극(21)은 투명 기판 및 투명 전극으로서 형성될 필요가 있다. 그러나, 이 경우 배면측 패널 기판(30)은 반사층(31)과 마찬가지로 투명할 필요는 없다. 즉, 배면측 패널 기판(30)은 불투명체로 형성될 수 있다.

패널 기판의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 액정의 밀봉 강도, 배치된 광원의 규모 등에 따라 적절히 결정될 수 있다. 일반적으로, 광전송 효율과 박형 경량화간의 밸런스의 관점에서, 상기 두께는 10㎛ 내지 5㎜, 특히 50㎛ 내지 2㎜, 더욱 특히 100㎛ 내지 1㎜가 바람직하다. 또한, 패널 기판의 두께는 광원이 배치되는 측과 배치되지 않은 측 사이에 두께 차가 형성되도록 다양할 수 있다.

액정 표시 패널의 형성에 있어서, 경우에 따라 도 6에 도시한 바와 같이 액정을 배향시키기 위한 러빙막과 같은 배향막(22 및 32), 칼라 표시를 성취하기 위한 칼라 필터(23), 저굴절률층(24), 직선 편광자 또는 편광판(25) 및 위상차판(26)이 제공될 수 있다. 배향막은 일반적으로 액정층에 인접하도록 배치된다. 칼라 필터는 패널 기판과 전극 사이에 배치된다. 또한, 편광판은 직선 편광을 통한 표시광의 제어를 목적으로 제공된다. 편광판은 액정 표시 패널의 시인측 및 배면측의 한편 또는 양쪽의 적합한 위치에 배치된다.

또한, 편광판은 액정 표시 패널의 액정에 기초한 표시 유형에 따라 필요에 따라 사용된다. 예를 들어, 편광판이 게스트-호스트 액정에 기초한 표시 유형으로 사용될 필요가 없는 경우, 액정 표시장치는 편광판을 갖지 않는 장치로서 형성될 수 있다. 편광판으로는, 상기 직선 편광자에 따라 적합한 것을 사용할 수 있다. 고도의 직선 편광의 입사를 기준으로 양호한 콘트라스트비를 갖는 표시를 수득한다는 관점에서, 편광도가 높은 편광판이 바람직하게 사용될 수 있다.

또한, 상기 저굴절률층은 광원으로부터 측면에 대한 입사광이 계면 반사에 의해 광원으로부터 멀리 떨어진 방향에서 후방으로 효율적으로 전송되도록 제공된다. 그 결과, 후방에 위치한 광학 필름(10)의 광로 변환 사면(a)에 광이 효율적으로 입사되어, 패널 표시 스크린의 전면에서의 밝기의 균일성이 향상될 수 있다. 저굴절률층은 불소 화합물과 같은 무기 또는 유기 화합물로부터 형성된 적합한 저굴절률 물질로 이루어진 투명층으로서 형성될 수 있다. 패널의 표시 밝기를 향상시킨다는 관점에서, 저굴절률층은 도 6에 도시된 바와 같이 광원(51)이 배치된 패널 기판(20)의 내측, 즉 광학 필름이 제공된 면에 대향하는 기판의 면에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 패널 표시 밝기를 향상시킨다는 관점에서, 저굴절률층의 굴절률은 패널 기판보다 0.01 이상만큼 낮은, 특히 0.02 내지 0.15만큼 낮은, 더욱 특히 0.05 내지 0.10만큼 낮은 것이 바람직하다.

액정 표시장치의 형성에 있어서 경우에 따라, 액정 표시 패널에는 눈부심 방지층 이외에 광확산층 및 위상차판과 같은 적합한 광학층이 1층 또는 2층 이상 추가로 제공될 수 있다. 광확산층은 표시광의 확산에 의한 표시 구역의 확대; 발광의 평준화에 의한 휘도의 균일화; 액정 표시 패널내의 전송광의 확산에 의한 광학 필름으로의 입사광량의 증가 등을 목적으로 제공된다. 또한, 상기 부가되는 광학층은 경우에 따라 접착층 등을 통해 광학 필름에 일체형으로 적층되어 액정 표시 패널에 적용될 수 있다.

광확산층은 상기 눈부심 방지층에 따르는 표면 미세 요철 구조를 갖는 코팅층 또는 확산 시트를 사용한 적합한 방법에 의해 제공될 수 있다. 광확산층에는 투명 입자를 함유한 접착층이 제공되어 상기 광확산층은 결합층으로도 작용할 수 있다. 이 경우, 액정 표시장치의 박형화가 성취될 수 있다. 1층 또는 2층 이상의 광확산층이, 예를 들어 광학 필름과 시인측 패널 기판 사이의 하나 또는 둘 이상의 적합한 위치에 배치될 수 있다.

상기 위상차판은 광학 보상에 의한 시야각의 확대, 착색 방지 등을 목적으로 제공된다. 도 6에 도시한 바와 같이, 위상차판은 일반적으로 시인측 또는 배면측 편광판과 패널 기판 사이에 배치된다. 보상용 위상차판으로는 파장 영역에 따라 적합한 위상차판을 사용할 수 있다. 위상차판은 1층의 위상차층 또는 2층 이상의 위상차층의 중첩층으로 형성될 수 있다. 위상차판은, 임의의 적합한 투명 중합체로 형성된 필름이 1축 또는 2축 배향 방법과 같은 적합한 방법으로 배향되도록 하는 방식으로 수득된 복굴절성 필름; 적합한 네마틱계 또는 디스코틱계 액정 중합체의 정렬 필름; 또는 상기 정렬층이 투명 기판에 의해 지지된 필름과 같은 적합한 판으로서 형성될 수 있다. 다르게는, 위상차판은 열수축성 필름의 가열 수축력의 작용하에서 제어된 두께 방향 굴절률을 가질 수 있다.

도 6에 도시한 반사형 액정 표시장치에 있어서, 외광 모드 및 조명 모드 둘다에서의 시인은 다음과 같이 수행된다. 광원(51)이 점등된 조명 모드에서는, 도 6에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 광학 필름(10)의 이면에서 출사된 광이 액정 표시 패널을 통과하여 반사층(31)에 의해 반사된다. 이후, 상기 반사광은 액정 표시 패널내를 역경유하여 광학 필름에 이른다. 따라서, 광출사부(A) 이외의 다른 부분을 통해 투과된 표시광이 시인된다. 한편, 광원이 소등된 외광 모드에서는, 광학 필름(10)의 광출사부 형성면에서 광출사부 이외의 다른 부분을 통해 입사한 광이 반사층(31)에 의해 반사되고, 전술한 바와 동일한 방식으로 액정 표시 패널내를 역경유하여 광학 필름에 이른다. 따라서, 광출사부 이외의 다른 부분을 통해 투과된 표시광이 시인된다.

한편, 투과형 액정 표시장치에 있어서, 외광 모드 및 조명 모드 둘다에서의 시인은 다음과 같이 수행된다. 광원이 점등된 조명 모드에서는, 배면측에 배치된 광학 필름의 이면(출사부를 갖지 않는 측)으로부터 출사된 광이 액정 표시 패널에 입사하여 편광판 등을 통해 투과된다. 따라서, 상기 투과된 표시광이 시인된다. 광원이 소등된 외광 모드에서는, 시인측 표면을 통해 입사하여 편광판 등을 통과하는 외광이 액정 표시 패널을 투과하여 광학 필름에 이른다. 이후, 광학 필름의 광출사부 형성면의 광출사부 이외의 다른 부분을 통해 입사한 광이 배면에 제공된 반사층에 의해 반전되고, 액정 표시 패널내를 역경유하여 투과된다. 따라서, 표시광이 시인된다.

본 발명에 있어서, 상기 액정 표시장치를 형성하는 액정 표시 패널의 형성 부품은 전체적 또는 부분적으로 적층 일체화되어 서로 고정될 수 있거나, 분리 용이한 상태로 배치될 수 있다. 계면 반사를 억제하여 콘트라스트의 저하를 방지한다는 관점에서, 상기 부품은 서로 고정된 상태로 있는 것이 바람직하다. 적어도 광학 필름과 액정 표시 패널이 서로 고정되어 밀착된 상태로 있는 것이 바람직하다. 상기 고정 처리를 위해 접착제와 같은 적합한 투명 접착제가 사용될 수 있다.상기 투명 접착층이 광확산 기능을 나타내는 접착층으로서 제공될 수 있도록, 투명 입자를 상기 투명 접착층에 함유시킬 수 있다.

또한, 액정 표시 패널 형성 부품, 특히 시인측의 부품은, 예를 들어 살리실산 에스테르계 화합물, 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물 또는 니켈착염계 화합물과 같은 자외선 흡수제로 처리하는 방법에 의해 자외선 흡수 기능을 갖게 할 수 있다.

실시예

실시예 1

폴리카보네이트(PC)로 구성된 두께 60㎛의 투명 필름에 도포기를 사용하여 자외선 경화성 아크릴계 수지를 약 100㎛의 두께로 코팅하였다. 상기 아크릴계 수지의 코팅층을 미리 예비결정된 형상으로 가공한 금형에 고무 롤러로 밀착시켜 여분의 수지와 기포를 압출하였다. 이어서, 상기 아크릴계 수지의 코팅층을 금속 할라이드 램프로부터 자외선을 조사하여 경화시켰다. 이후, 상기 아크릴계 수지로 코팅된 PC 필름을 금형으로부터 박리하고, 예비결정된 사이즈로 절단하였다. 이어서, PC 필름을 아크릴계 수지의 코팅층으로부터 박리하였다. 따라서, 단층 유형의 광학 필름을 수득하였다. 또한, 경화 후 측정한 자외선 경화성 수지의 굴절률은 1.515였다.

상기 광학 필름은 폭 30㎜, 길이 40㎜였다. 상기 광학 필름은 광로 변환 사면 및 상기 사면에 각각 대향하는 사면을 갖는 오목부로 구성된 광출사부를 가졌다. 광로 변환 사면은 광학 필름의 폭 방향에서 연속적이며, 광학 필름의 길이 방향에서 피치 210㎛ 간격으로 서로 평행하게 배열되었다. 광로 변환 사면 및 이에 대향하는 사면은 각각 단면이 삼각형인 2개의 측부를 형성하였다. 또한, 광학 필름의 필름면에 대한 광로 변환 사면의 투영폭은 10㎛이고, 광로 변환 사면 각각의 경사각은 42.5°이며, 광로 변환 사면에 대향하는 사면의 경사각은 약 75°였다. 또한, 광출사부가 형성되는 면에서 광출사부 이외의 다른 부분으로 구성된 평탄면의 면적은 광로 변환 사면의 면적과 이에 대향하는 사면의 면적의 합의 12배 이상이다. 또한, 광학 필름의 총 광선 투과율 및 헤이즈를 측정한 결과 각각 89% 및 7%였다.

실시예 2

요철의 형상이 다른 금형을 사용한 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 실시하여 광학 필름을 수득하였다. 상기 광학 필름은 길이 100㎛, 폭 10㎛의 광출사부를 가졌다. 광출사부는 각각 42°의 경사각을 갖는 광로 변환 사면 및 75°의 경사각을 갖는 대향 사면으로 구성되었다. 이러한 2종의 사면으로 구성된 조합체는 단면이 삼각형인 2개의 측부를 형성하였다. 광출사부는 광학 필름의 폭 방향에서 간헐적인 상태로 광학 필름의 길이 방향에서 피치 210㎛의 간격으로 서로 평행하게 배열되었다. 또한, 상기 광학 필름의 총 광선 투과율 및 헤이즈를 측정한 결과 각각 85% 및 10%였다.

비교예 1

요철의 형상이 다른 금형을 사용한 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로실시하여 큰 사이즈의 광출사부가 조밀하게 배치된 유형의 광학 필름을 수득하였다. 상기 광학 필름은 피치 130㎛의 간격으로 배치된 광로 변환 사면을 가졌다. 필름면에 대한 광로 변환 사면의 투영폭은 20 내지 25㎛이었다. 상기 광로 변환 사면은 각각 예비결정된 경사각을 만족하였다. 광학 필름의 총 광선 투과율 및 헤이즈는 각각 70% 및 28%였다.

비교예 2

요철의 형상이 다른 금형을 사용한 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 실시하여 작은 사이즈의 광출사부가 조면형으로 배치된 유형의 광학 필름을 수득하였다. 상기 광학 필름은 피치 500㎛의 간격으로 배치된 광로 변환 사면을 가졌다. 필름면에 대한 광로 변환 사면의 투영폭은 5㎛이었다. 광로 변환 사면은 각각 예비결정된 경사각을 만족하였다. 상기 광학 필름의 총 광선 투과율 및 헤이즈는 각각 93% 및 3%였다.

비교예 3

요철의 형상이 다른 금형을 사용한 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 실시하여 예비결정된 경사각을 만족하지 않는 광로 변환 사면을 갖는 유형의 광학 필름을 수득하였다. 상기 광학 필름에서, 필름면에 대한 광로 변환 사면의 투영폭은 10㎛이었다. 광로 변환 사면의 최대 경사각은 15°였다. 광로 변환 사면에 대향하는 경사각은 55°였다. 상기 광로 변환 사면의 피치는 210㎛이었다. 상기 광학 필름의 총 광선 투과율 및 헤이즈는 각각 90% 및 6%였다.

참고예

연마 가공한 비알칼리 유리판에 불화마그네슘을 증착에 의해 도포하여 저굴절률층을 형성시켰다. 이어서, 아르곤 분위기하에서 상기 저굴절률층에 플라즈마 처리를 실시하고 산화인듐-주석 박막을 스퍼터링하였다. 상기 방식으로, 한쌍의 투명 패널 기판을 제조하였다. 이 경우 시인측 패널 기판으로서, 폭 1㎜, 0.5㎜, 0.4㎜, 0.3㎜, 0.2㎜ 또는 0.1㎜의 투명 전극을 각각 10개씩 갖는 기판을 형성하였다.

다음으로, 폴리비닐알콜막을 상기 한쌍의 기판의 투명 전극상에 스핀 코팅에 의해 형성시켰다. 상기 막을 러빙 처리한 후, 투명 전극이 서로 대면하고 러빙축이 서로 직교하도록 한쌍의 기판을 배치하였다. 이어서, 구형 유리 비드로 이루어진 갭(gap) 조정 재료를 한쌍의 기판 사이에 배치시키고, 상기 한쌍의 기판을 밀봉재에 의해 서로 고정시켰다. 이후, 액정[BDH 컴파니(BDH COMPANY)에서 제조한 E-7] 200중량부 및 키랄제[메르크 앤드 캄파니 인코포레이티드(MERCK & CO., INC)에서 제조한 MC-32] 1중량부를 함유하는 혼합 용액을 상기 한쌍의 기판 사이에 주입하였다. 따라서, 액정셀을 수득하였다.

러빙축과 흡수축이 일치하도록 편광판을 상기에서 수득한 액정셀의 시인측 투명 기판의 외측에 부착하였다. 배면측 편광판의 흡수축이 시인측 편광판과 직교하고 반사층이 외측으로 배치되도록, 반사층을 갖는 편광판을 배면측 기판의 외측에 부착하였다. 따라서, 표준 화이트 모드의 반사형 TN 액정 표시 패널을 수득하였다. 편광판을 결합시키기 위한 결합제로서 1.515의 굴절률을 갖는 아크릴계 접착제를 사용하였다. 이어서, 조명 광원으로서의 냉음극관을 상기 반사형 TN 액정표시 패널의 시인측 기판의 측면에 배치하였다. 상기 냉음극관을 은박막으로 이루어진 필름 표면을 갖는 반사 필름으로 커버하였다. 반사 필름의 양 말단을 액정 표시 패널의 상단부 및 하단부에 부착하여 광의 누출을 방지하도록 하였다.

평가 시험

광학 필름의 광출사부 형성면을 외측으로 하고 광로 변환 사면의 길이 방향이 냉음극관이 배치된 말단면과 평행하도록, 실시예 1 및 2, 및 비교예 1 내지 3에서 수득한 광학 필름을 1.515의 굴절률을 갖는 접착제의 사용에 의해 반사형 TN 액정 표시 패널의 시인측에 부착하였다. 따라서, 반사형 액정 표시장치를 제조하고, 이를 흑색판상에 배치하였다.

액정 표시 패널에 전압을 인가하지 않은 상태로 냉음극관을 점등시키는 동안 상기 액정 표시장치를 관찰하였다. 액정 표시장치의 중앙부에 있으며 입사 측면으로부터 20㎜ 떨어진 위치의 휘도를 휘도계[탑콘 코포레이션(TOPCON CORP.)에서 제조한 BM-7]에 의해 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3
정면휘도(cd/㎡)	24	22	16	4	4

상기 표 1에서, 실시예 1 및 2는 비교예 1 내지 3에 비해 밝기가 우수하였다. 발광시의 외관에 있어서, 실시예 1 및 2의 밝기가 비교예 1 내지 3보다 더욱 균일하였다. 비교예 1에서, 배면측 반사층에 의해 반사된 광이 다시 광학 필름을 통과하는 경우, 헤이즈가 커져 관측자 방향으로 광이 출사될 수 없었다. 따라서,비교예 1에서는 광이 액정 표시장치의 조명에 실질적으로 기여하지 않으므로 표시가 어두웠다. 한편, 비교예 2에서는 필름의 총 광선 투과율이 크고 헤이즈가 작으므로 광원으로부터의 광의 광로를 충분히 변환할 수 없었다. 따라서, 비교예 2에서는 표시가 매우 어두웠다. 또한, 비교예 3에서는 출사광의 방향이 크게 기울어져 광이 패널의 조명에 기여할 수 없었다. 따라서, 비교예 3에서는 표시가 어두웠다.

한편, 액정 표시 패널에 특정 전압을 인가한 상태에서 표시를 관찰하였다. 그 결과, 실시예 1 및 2에서는 0.1㎜의 선이 명확히 시인될 수 있었다. 또한, 비교예 2 및 3에서도 0.1㎜의 선을 시인할 수 있었지만, 비교예 1에서는 0.5㎜ 미만의 선은 시인할 수 없었다. 따라서, 본 발명에 따른 광학 필름을 액정 표시 패널에 부착하는 경우, 액정 표시 패널의 측면에 광원을 제공하여 별도의 도광판을 사용하지 않고서 패널을 조명함으로써, 박형 경량이면서 외광 모드 및 조명 모드 둘다에서 사용될 수 있는 투과형 또는 반사형 액정 표시장치를 형성할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명에 따르면, 광학 필름이 결합된 액정 표시 패널의 측면에 광원이 배치되는 경우, 광원으로부터 방출되어 패널로 입사하는 광의 광로가 광출사부의 광로 변환 사면에 의해 광출사부를 갖지 않는 필름면 방향 및 패널의 법선 방향에서 우수한 지향성으로 변환되어, 조명 모드에서 액정 표시를 성취할 수 있다. 또한,광학 필름이 패널의 시인측에 배치되어 프론트 라이트 시스템을 형성하는 경우, 외광을 효율적으로 패널에 입사시킬 수 있고, 입사광이 예비결정된 위치에 배치된 반사층에 의해 전환되도록 상기 시스템을 형성하는 경우, 외광 모드에서 액정 표시를 성취할 수 있다. 그 결과, 박형 경량이면서 밝고, 상의 혼잡이 적으며, 외광 모드 및 조명 모드 둘다에서 콘트라스트와 같은 표시 품질이 우수한 투과형 또는 반사형 액정 표시장치를 형성할 수 있다.

Claims

광학 필름의 총 광선 투과율 및 헤이즈(haze)가 각각 75 내지 92% 및 4 내지 20%가 되도록 투명 필름의 대면중 한 면에 광출사부가 배치된 투명 필름을 포함하며, 상기 광출사부가 투명 필름의 필름면에 대해 35 내지 48°의 경사각으로 경사진 광로 변환 사면을 갖는 오목부 또는 볼록부로 구성되어 있음을 특징으로 하는

광학 필름.
제 1 항에 있어서,

오목부 또는 볼록부로 구성된 광출사부가 그의 광로 변환 사면에 대한 횡단면에서 대략 삼각형인 광학 필름.
제 2 항에 있어서,

광출사부가, 광로 변환 사면에 대향하여 배치되고 필름면에 대해 60 내지 90°의 경사각으로 경사진 입면(steep slope)을 가지는 광학 필름.
제 2 항에 있어서,

광출사부의 광로 변환 사면의 긴 변 방향의 길이가 오목부의 깊이 또는 볼록부의 높이의 5배 이상인 광학 필름
제 1 항에 있어서,

광출사부가 연속적으로 또는 불연속적으로 배치된 오목부 또는 볼록부로 구성되는 광학 필름.
제 5 항에 있어서,

광출사부가 불연속적인 오목부 또는 볼록부로 구성되는 경우 광로 변환 사면의 긴 변 방향의 길이가 200㎛ 이하인 광학 필름.
제 1 항에 있어서,

광출사부가 그의 광로 변환 사면을 기준으로 서로 평행하게 또는 랜덤하게, 또는 하나 이상의 가상(假想) 중심에 대해 피트(pit) 형태로 배치되는 광학 필름.
제 7 항에 있어서,

광출사부가 피트 형태로 배치되는 경우 광로 변환 사면이 투명 필름의 말단면상에 또는 그의 외측에 위치한 하나 이상의 가상 중심과 대면하도록 배치되는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,

광출사부가 오목부로 구성되는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,

투명 필름이, 광출사부가 제공되지 않은 투명 필름의 다른 면상에 투명 결합층을 가지는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,

직선 편광자가, 광출사부가 제공되지 않은 투명 필름의 다른 하나 이상의 면에 결합 적층되어 있는 광학 필름.
제 1 항에 따른 광학 필름 및 액정 표시 패널을 포함하는 액정 표시장치에 있어서,

상기 광학 필름이, 광출사부가 제공된 광학 필름의 면이 외측이 되도록 액정 표시 패널의 대면중 한 면에 배치되는 것을 특징으로 하는

액정 표시장치.