KR20040015307A - 광학 관능층으로 코팅된 편광기 - Google Patents

광학 관능층으로 코팅된 편광기 Download PDF

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KR20040015307A
KR20040015307A KR10-2003-7017232A KR20037017232A KR20040015307A KR 20040015307 A KR20040015307 A KR 20040015307A KR 20037017232 A KR20037017232 A KR 20037017232A KR 20040015307 A KR20040015307 A KR 20040015307A
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polarizer
optical
coating
optical stack
stack
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KR10-2003-7017232A
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지오르지오 트라파니
윌리엄 케이. 스미스
프라드냐 브이. 나가카
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

광학 스택 (stack)은 고유 편광기, 예를 들어 K-형 또는 얇은 KE 편광기 시트를 포함한다. 광학 관능 코팅이 고유 편광기의 한쪽 또는 양쪽 표면 상에 배치된다. 광학 관능 코팅은 하드코트, 반투과기 코팅, 반사기 코팅, 반사방지 필름, 액정 중합체 지연기 코팅, 확산 코팅, 눈부심 방지 필름, 와이드 뷰 필름 및 전극을 포함한다. 고유 편광기와 광학 관능 코팅을 포함하는 광학 스택은 두께가 25 미크론 미만일 수 있다.

Description

광학 관능층으로 코팅된 편광기 {POLARIZERS COATED WITH OPTICALLY FUNCTIONAL LAYERS}
액정 디스플레이는 랩톱 컴퓨터, 휴대용 계산기 및 디지탈 시계와 같은 장치에서 사용되는 광학 디스플레이이다. 전형적인 액정 디스플레이는 액정 디스플레이 셀 및 한쌍의 흡수 편광기 사이에 배치된 전극 매트릭스를 포함한다. 액정 디스플레이 셀은 예를 들어, 트위스티드 네마틱 (twisted nematic) 또는 수퍼 트위스티드 네마틱 분자를 함유한다. 액정 디스플레이에서, 액정 디스플레이 셀의 일부의 광학 상태는 전극 매트릭스를 사용하여 전기장을 인가함으로써 변경된다. 이는 액정 디스플레이 셀을 통과하는 빛에 대해 광학 콘트라스트를 생성시켜 액정 디스플레이 상의 편광된 광의 픽셀을 나타나게 한다.
전형적인 액정 디스플레이는 전방 (front) 편광기와 후방 (rear) 편광기를 포함한다. 이들 편광기는 하나의 편광 배향의 빛을 직교하는 편광 배향의 빛을 흡수하는 것보다 더 강하게 흡수하는 평면 편광기일 수 있다. 전방 편광기의 투과축은 보통 액정 디스플레이 내에서 후방 편광기의 투과축과 교차된다. 이들 투과축이 교차되는 각은 0도에서 90도까지 변할 수 있다.
일반적으로, 비편광된 주변광파는 단일 특성화 전자기선 벡터를 갖지 않으면서 수많은 방향으로 진동한다. 대조적으로, 평면 편광된 빛은 단일 전자기선 벡터에 따른 진동 방향을 갖는 광파로 이루어진다. 또한, 원형으로 편광된 빛은 빛이 공간을 통해 전파됨에 따라 회전하는 전자기선 벡터를 따라 진동 방향을 갖는다. 편광된 빛은 디스플레이에서 눈부심 (glare)을 감소시키기 위해 평면 및 원형 편광 필터를 사용하는 것과 같이 전기-광학 소자에서 많은 용도를 갖는다.
또한, 평면 패널 디스플레이, 특히 얇은 소형 (compact) 평면 패널 디스플레이의 개발 및 개선에 많은 상업적인 주의가 기울여지고 있다. 플라스틱 평면 패널 디스플레이의 제작에서 마주치는 한가지 문제는 플라스틱 디스플레이 물질을 통해 투과한 기체로부터 액정 물질 내에 기포가 형성되어 일어나는 "블랙 스폿 (black spot)"의 발생이다. 플라스틱 평면 패널 디스플레이와 관련된 다른 문제는 액정 디스플레이 셀의 습기 오염이다. 종래의 액정 디스플레이에서 이들 문제는 플라스틱 대신 저투과성 유리 기판을 사용함으로써 방지된다. 플라스틱 평면 패널 디스플레이에 관하여, 이들 문제는 액정 디스플레이 구조 및(또는) 플라스틱 기판에 추가의 기체 및 습기 장벽층을 추가함으로써 처리된다. 그러나, 상기 기체 및 습기 장벽층을 추가하는 것은 디스플레이의 두께, 중량 및 비용을 증가시킨다.
합성 편광 필름 형태의 편광기는 제조와 취급에서 상대적인 용이함과 전기-광학 소자, 예를 들어 평면 패널 디스플레이 내로 포함될 수 있는 상대적인 용이함을 보인다. 일반적으로, 평면 편광 필름은 투과 필름 매체의 이방성 특성을 기초로 주어진 전자기선 벡터를 따라 진동하는 방사선을 선택적으로 통과시키고 제2 전자기선 벡터를 따라 진동하는 전자기선을 흡수하는 성질을 갖는다. 평면 편광 필름은 2색성 편광기를 포함하며, 이는 입사광파 흡수의 벡터 이방성을 이용하는 흡수 평면 편광기이다. 용어 "2색성 (dichroism)"은 성분 광파의 진동 방향에 따른 입사광의 성분들의 차등 흡수 성질을 의미한다. 2색성 평면 편광 필름으로 들어오는 빛은 횡단면을 따라 하나의 계수는 높고 다른 하나의 계수는 낮은 2가지의 상이한 흡수 계수에 마주친다. 2색성 필름으로부터 나오는 빛은 낮은 흡수 계수를 특징으로 하는 평면에서 주로 진동한다.
2색성 평면 편광 필름은 H-형 (요오드) 편광기 및 염료 (dyestuff) 편광기를 포함한다. 예를 들어, H-형 편광기는 폴리비닐 알코올-요오드 착물을 포함하는 합성 2색성 시트 편광기이다. 상기 화학 착물은 발색단 (chromophore)으로서 불린다. H-형 편광기의 기재 물질은 수용성 고분자량 물질이고, 생성된 필름은 내습성과 내열성이 비교적 낮고, 주변 분위기 조건에 노출될 때 말리거나 벗겨지거나 또는 감기는 경향이 있다. 또한, H-형 편광기는 본래 불안정하고, 액정 디스플레이에서와 같은 보통의 작업 환경에서 편광기의 분해를 방지하기 위해 편광기의 양 측면 상에 보호 클래딩 (cladding), 예를 들어 셀룰로스 트리아세테이트층을 요구한다.
고유 (intrinsic) 편광기 및 얇게 클래딩된 또는 캡슐화 (encapsulated) 편광기는 H-형 편광기 및 다른 유사한 합성 2색성 평면 편광기와 대조를 이룬다. 고유 편광기는 편광기를 형성하기 위해 사용된 기재 물질의 고유한 화학 구조 때문에빛을 편광시킨다. 상기 고유 편광기는 또한 일반적으로 얇고 내구성이 크다. 고유 편광기의 예는 K-형 편광기이다. 얇게 클래딩된 또는 캡슐화 편광기는 예를 들어, 양 표면 상에 각각 두께가 단지 약 5 미크론인 중합체 코팅이 코팅된 요오드 편광기일 수 있으며, 또한 얇고 내구성이 크다.
K-형 편광기는 균형잡힌 농도의 흡광 발색단을 갖는 분자 배향된 폴리비닐 알코올 (PVA) 시트 또는 필름 기재의 합성 2색성 평면 편광기이다. K-형 편광기의 2색성은 염료 첨가제, 착색제 또는 현탁된 결정질 물질의 흡광성이 아니라 그의 매트릭스의 흡광성으로부터 유래한다. 따라서, K-형 편광기는 우수한 편광 효율과 우수한 내열 및 내습성을 모두 가질 수 있다. K-형 편광기는 또한 색상에 관해서는 매우 비편향적(very neutral)일 수 있다.
KE 편광기로서 불리는 개선된 K-형 편광기는 쓰리엠 캄파니 (3M Company, 미국 매사추세츠주 노우드 소재)에 의해 제조된다. KE 편광기는 고온 및 고습과 같은 심한 환경 조건 하에 개선된 편광기 안정성을 갖는다. 흡광성이 PVA와 트리-요오다이드 이온 사이의 발색단의 형성으로부터 기인하는 H-형 편광기와 대조적으로, KE 편광기는 산 촉매된 열적 탈수 반응에 의해 PVA를 화학 반응시킴으로써 제조된다. 폴리비닐렌으로 불리는 생성된 발색단 및 생성된 중합체는 비닐알코올과 비닐렌의 블록 공중합체로서 언급될 수 있다.
H-형 편광기에 있어서, 안정성은 편광기를 2개의 플라스틱 기판, 예를 들어 편광기의 각 측면 상에 하나씩 2층의 셀룰로스 트리아세테이트 사이에 샌드위치시킴으로써 달성한다. 그러나, 이들 구조에서조차 열, 습도 및(또는) 진공의 적용은편광기의 성질에 불리한 영향을 끼칠 수 있다. 대조적으로, K-형 편광기, 예를 들어 KE 편광기는 셀룰로스 트리아세테이트의 시트들 사이에 샌드위치될 필요가 없다. KE 편광기의 폴리비닐렌 발색단은 발색단이 중합체 분자에 고유하므로 극히 안정한 화학 완전체이다. 상기 발색단은 열적으로 안정할 뿐만 아니라 광범위한 용매 및 화학물로부터의 공격에 저항성이다.
K-형 편광기, 예를 들어 KE 편광기는 다른 유형의 편광기, 예를 들어, 요오드 및 염료 편광기에 비해 몇가지 잇점을 갖는다. K-형 편광기는 보다 내구성인 발색단을 갖고, 보다 얇으며, 가변적 투과 수준을 갖도록 설계될 수 있다. 가장 특히, K-형 편광기, 예를 들어 KE 편광기는 장기간 동안 고온 및 고습, 예를 들어 85℃ 및 85% 상대 습도를 포함하는 심한 환경 조건 하에 높은 성능을 요구하는 용도에서 사용할 수 있다. 상기 극한 환경 조건 하에, 요오드 편광기의 안정성은 크게 감소되어, 평면 패널 디스플레이와 같은 용도에서 유용성을 제한한다. K-형 편광기의 본래의 화학 안정성 때문에, 감압성 접착제를 포함하는 매우 다양한 접착제 제제가 K-형 편광기에 직접 도포될 수 있다. 또한, 단면 플라스틱 지지체가 K-형 편광기를 위한 물리적 지지체를 제공하기에 적합하고, 상기 지지체는 액정 디스플레이 셀의 광학 경로 밖에 위치할 수 있으므로 광학적 등방성일 필요가 없으며 보다 저렴한 기판, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)가 허용가능한 대체물이다. 더욱이, 단면 라미네이트를 제작하는 능력은 광학 구조체가 보다 얇도록 허용하며, 이는 평면 패널 디스플레이 부재의 설계 및 제조에 부가적인 유연성을 허용한다. K-형 편광기의 이들 잇점은 평면 패널 디스플레이를 포함하는 매우 다양한 광학 용도에서 이용될 수 있다.
평면 편광기와 대조적으로, 원형 편광기는 평면 편광기 및 1/4 (quarter)-파장 지연기 (retarder)로 이루어질 수 있다. 1/4-파장 지연기는 하나의 평면을 따라 지연기를 통해 전파되는 광파의 위상을 1/4 파장만큼 이동시키지만, 횡단면을 따라 지연기를 통해 전파되는 광파의 위상을 이동시키지 않는다. 위상이 1/4 파장 벗어난 광파와 수직면을 따라 진동하는 광파를 합한 결과는 합한 광파가 공간을 통해 이동할 때 전자기선 벡터가 회전하는 원형으로 편광된 빛이다.
원형으로 편광된 빛은 2개의 별개의 편광 상태인 좌편 (L) 및 우편 (R)의 원형으로 편광된 빛에 관하여 설명될 수 있다. 원형 편광기는 이들 편광 상태 중 하나의 빛을 흡수하고 다른 편광 상태의 빛을 투과시킨다. 디스플레이에서 눈부심을 감소시키기 위해 원형 편광기를 사용하는 것은 잘 알려져 있다. 특히, 발광 디스플레이로부터의 빛은 원형 편광기를 통해 선택적으로 투과될 수 있는 한편, 눈부심을 일으키는 디스플레이에서 반사된 배경 주변광은 감소되거나 제거될 수 있다.
종래의 액정 디스플레이 스택 (100)을 도 1에 도시한다. 액정 디스플레이 셀 (102)는 편광기 구조체를 액정 디스플레이 셀의 양 표면에 고정시키기 위해 접착제, 예를 들어, 감압성 접착제의 층들 (104, 106)로 코팅된 2개의 표면을 갖는다. 편광기 구조체들은 각각 평면 편광기 (108, 110), 예를 들어, H-형 편광기를 포함하며, 이들은 그의 양 표면 상에 보호 클래딩으로서 셀룰로스 트리아세테이트의 층들 (112, 114, 116, 118)을 갖는다. 셀룰로스 트리아세테이트의 층은 접착제층 (120, 122, 124, 126)을 사용하여 편광기에 고정될 수 있다. 액정 디스플레이스택 (100)은 또한 일반적으로 접착제층 (32), 예를 들어, 감압성 접착제에 의해 디스플레이의 후면부에 부착된 반투과기(transflector) 또는 반사기 (30)을 포함하며, 상기 반투과기 또는 반사기는 액정 디스플레이의 휘도 및 콘트라스트를 향상시키는 기능을 한다. H-형 편광기 (108, 110)은 각각 일반적으로 두께가 약 20 미크론이고, 각각의 셀룰로스 트리아세테이트층은 일반적으로 약 80 미크론 두께이며, 감압성 접착제층은 일반적으로 두께가 각각 약 25 미크론이며, 다른 접착제층은 일반적으로 두께가 각각 약 5 미크론이다. 액정 디스플레이 스택 (100)은 액정 디스플레이 셀 및 반투과기를 제외하고 두께가 약 455 미크론 이상이다.
접착제, 예를 들어, 감압성 접착제의 층들은 미리 고유 편광기, 예를 들어 KE 편광기 시트에 도포될 수 있다. 접착제층은 편광기를 액정 디스플레이 셀 또는 다른 광학 관능층에 부착시키기 위해 사용될 수 있으며, 그 자체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)와 같은 기판 상에 형성될 수 있다. 전형적으로, 편광기, 예를 들어 KE 편광기 시트의 두께는 약 20 미크론이고, 접착제층의 두께는 약 25 미크론이다.
<발명의 개요>
일반적으로, 한 측면에서, 본 발명은 제1 표면을 갖는 고유 편광기를 포함하는 광학 스택(optical stack)을 특징으로 한다. 제1 광학 관능 코팅은 고유 편광기의 제1 표면 상에 배치된다.
본 발명의 실행은 또한 하나 이상의 다음 특징들을 포함할 수 있다. 고유 편광기는 제2 표면을 가질 수 있고, 광학 스택은 또한 고유 편광기의 제2 표면 상에 배치된 제2 광학 관능 코팅을 포함할 수 있다. 고유 편광기는 K-형 편광기 또는 KE 편광기 시트일 수 있다.
제1 광학 관능 코팅은 하드코트, 반사기 코팅, 액정 중합체 지연기 코팅, 확산 코팅, 눈부심 방지 (antiglare) 필름, 와이드 뷰 (wide view) 필름 또는 전극을 포함할 수 있다. 제1 광학 관능 코팅은 금속층을 포함할 수 있는 반투과기 코팅을 포함할 수 있다. 제1 광학 관능 코팅은 다수의 중합체층 또는 무기층을 포함할 수 있는 반사방지 필름을 포함할 수 있다.
고유 편광기는 제2 표면을 가질 수 있고, 광학 스택은 또한 고유 편광기의 제2 표면 상에 배치된 접착제의 층을 포함할 수 있다. 고유 편광기는 접착제의 층에 의해 액정 디스플레이 셀에 부착될 수 있다. 접착제의 층은 감압성 접착제 또는 확산성 접착제를 포함할 수 있다.
일반적으로, 다른 측면에서, 본 발명은 고유 편광기 및 광학 관능 코팅을 포함하는 광학 스택을 특징으로 하며, 여기서 광학 스택의 두께는 25 미크론 미만이다. 일반적으로, 다른 측면에서, 본 발명은 고유 편광기 및 광학 관능 코팅을 포함하는 광학 스택을 특징으로 하며, 여기서 광학 스택의 두께는 약 25 미크론이다.
일반적으로, 다른 측면에서, 본 발명은 제1 표면과 제2 표면을 갖는 K형 편광기를 포함하는 광학 스택을 특징으로 한다. 제1 광학 관능 코팅은 K-형 편광기의 제1 표면 상에 배치된다. 제2 광학 관능 코팅은 K-형 편광기의 제2 표면 상에 배치된다.
일반적으로, 다른 측면에서, 본 발명은 광학 스택의 형성 방법을 특징으로한다. 제1 표면과 제2 표면을 갖는 고유 편광기를 제공한다. 제1 광학 관능 코팅은 고유 편광기의 제1 표면 상에 배치된다.
본 발명의 실행은 또한 하나 이상의 다음 특징들을 포함할 수 있다. 본 방법은 고유 편광기의 제2 표면 상에 제2 광학 관능 코팅을 배치하는 것을 포함할 수 있다. 배치 단계는 코팅을 포함할 수 있다. 본 방법은 고유 편광기의 제2 표면 상에 접착제의 층을 배치하는 것을 포함한다.
일반적으로, 다른 측면에서, 본 발명은 제1 표면을 갖는 얇게 클래딩된 편광기를 포함하는 광학 스택을 특징으로 한다. 제1 광학 관능 코팅은 얇게 클래딩된 편광기의 제1 표면 상에 배치된다.
일반적으로, 다른 측면에서, 본 발명은 광학 스택의 형성 방법을 특징으로 한다. 제1 표면을 갖는 얇게 클래딩된 편광기가 제공된다. 제1 광학 관능 코팅은 얇게 클래딩된 편광기의 제1 표면 상에 배치된다.
본 발명의 잇점은 액정 디스플레이 스택에서 편광기를 위한 보호 클래딩 및 지지 구조체에 대한 필요를 제거한 것이며, 이는 액정 디스플레이의 두께를 현저하게 감소시킨다. 따라서, 본 발명의 부가적인 잇점은 보다 얇고 보다 경량의 액정 디스플레이를 제조할 수 있는 능력이다. 본 발명의 다른 잇점은 고유 편광기, 예를 들어 K-형 편광기가 넓은 범위의 투과 수준에 걸쳐 안정한 성능을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 잇점은 현재 제조된 액정 디스플레이에 비해 K-형 편광기를 사용하는 액정 디스플레이의 증가된 휘도이며, 이는 디스플레이의 조명을 위해 보다 적은 에너지를 요구한다.
본 발명의 하나 이상의 실시태양의 상세한 설명은 첨부 도면과 하기 상세한 설명에 설명된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 잇점은 하기 상세한 설명과 도면 및 청구의 범위로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 액정 디스플레이에서 사용되는 것과 같은 편광기, 보다 구체적으로 광학 관능층으로 코팅된 편광기에 관한 것이다.
도 1은 종래의 액정 디스플레이 스택의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광학 관능 코팅을 갖는 편광기의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 접착제층 및 광학 관능 코팅을 갖는 편광기의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 반사방지 코팅을 갖는 편광기의 단면도이다.
도 5는 반사방지 코팅을 갖는 편광기의 대안적인 실시태양의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 지연기를 갖는 편광기의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전도체를 갖는 편광기의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 광학 관능 코팅을 갖는 편광기의 대안적인 실시태양의 단면도이다.
각종 도면에서 유사한 참조 부호는 유사한 요소를 나타낸다.
본 발명은 액정 디스플레이에서 사용될 수 있는, 광학 관능층이 코팅된 편광기에 관한 것이다.
도 2는 광학 스택 (20)을 도시하며, 이는 제1 표면 (24)와 제2 표면 (26)을 갖는 편광기 (22)를 포함한다. 광학 관능층 (28, 30)은 각각 편광기 (22)의 제1및 제2 표면 상에 직접 코팅된다. 특정 용도에서, 광학 관능층 (28, 30) 중 하나만이 편광기 (22)의 표면들 중 하나 상에 존재할 필요가 있다.
편광기 (22)는 바람직하게는 고유 편광기, 예를 들어 K-형 편광기 또는 얇은 KE 편광기 시트이다. 고유 편광기는 예를 들어, KE 편광기, 예를 들어 쓰리엠 캄파니에 의해 제조된 유형의 시트일 수 있다. KE 편광기 시트의 두께는 약 20 미트론일 수 있다.
광학 관능층 (28, 30)은 편광기의 기계적 및 화학적 내구성 때문에 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)와 같은 추가의 기판의 사용을 요구하지 않으면서 고유 편광기 (22), 예를 들어 K-형 편광기 상에 직접 코팅될 수 있다. 액정 디스플레이 스택에서 K-형 편광기를 사용하면 또한 편광기의 추가의 보호 클래딩에 대한 필요를 제거한다. 다른 유형의 편광기, 예를 들어, H-형 편광기에 사용되는 클래딩은 일반적으로 편광기의 양면에 배치된 셀룰로스 트리아세테이트층이다. 셀룰로스 트리아세테이트의 클래딩층을 제거하면 액정 디스플레이 스택의 두께가 크게 감소된다.
또한, 액정 디스플레이 스택에 K-형 편광기를 사용하면 액정 디스플레이 셀의 액정 물질에 대한 효과적인 가스 및 수분 투과성 장벽을 제공할 수 있다. 따라서, 요구되는 투과성을 달성하기 위해서 액정 디스플레이 셀의 각면에 배치된 K-형 편광기로 제조된 액정 디스플레이에 추가의 장벽층 또는 클래딩이 필요하지 않을 수 있다. 특히, 수증기 투과율 (MVTR)의 표준치 ASTM F 1249는 20 gm/m2/일 미만이고, 산소 투과율 (02GTR)의 표준치 ASTM D3985는 1 ml/m2/일 미만이다. PET 지지체 구조를 포함하는, KE 편광기를 사용하여 형성된 액정 디스플레이용 구조는 MVTR이 4.6 gm/m2/일 이하이고, 02GTR이 0.005 ml/m2/일 미만인 것으로 밝혀졌다 (20℃ 및 90% 상대 습도에서 시험함).
도 8은 편광기 (22)가 얇게 클래딩된 또는 용기내 (encased) 요오드 편광기인 본 발명의 대안적인 실시태양을 보여준다. 얇게 클래딩된 편광기는 각각 두께가 약 5 미크론인 중합체 코팅 (402, 404)으로 양 표면이 코팅된 요오드 편광기 시트 (400)을 포함한다. 광학 관능층 (28, 30)은 중합체 코팅 (402, 404) 상에 직접 코팅된다. 얇게 클래딩된 편광기는 K-형 편광기와 같은 고유 편광기와 유사하게 얇고 내구성이 우수하다.
도 3은 편광기 (22)의 표면 중의 하나에 코팅된 접착제 (40), 예를 들어 감압성 접착제, 예를 들어 케이어폴라(Kayapolar)의 층을 보여준다. 접착층 (40)은 편광기 (22)를 액정 디스플레이 셀 (42)에 고정시키기 위해 사용될 수 있다. 감압성 접착제 이외의 다른 접착제, 예를 들어 열경화된 코팅된 우레탄계 접착제, 예를 들어 다관능성 이소시아네이트를 사용하여 가교결합시킨 코폴리에스테르 접착제를 사용할 수 있다. 광학 관능 코팅 (30)은 편광기 (22)의 다른 표면 상에 코팅될 수 있다.
각각의 광학 관능층 (28, 30)은 예를 들어, 하드코트, 반투과기 코팅, 반사기 코팅, 반사방지 필름, 액정 중합체 지연기 코팅, 확산 코팅, 눈부심 방지 필름,와이드 뷰 필름 또는 전극일 수 있다.
일반적으로 두께가 1-6 미크론인 하드코트는 예를 들어 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 아크릴레이트로 제조될 수 있다. 하드코트는 흐리거나 투명할 수 있다. 별법으로, 하드코트는 빔 스티어링 (beam steering) 특성 또는 불투명 외형을 포함하도록 예를 들어 마이크로복제 (microreplication)에 의해 텍스쳐링될 수 있다.
도 2를 참조하면, 반투과기 코팅 또는 반사기 코팅 (30)은 액정 디스플레이의 휘도 및 콘트라스트를 개선시키기 위해 액정 디스플레이의 후면에 대면하는 고유 편광기 (22)의 표면에 배치될 수 있다. 반투과성 코팅의 두께는 약 5-20 미크론일 수 있다. 반투과성 코팅은 예를 들어 니폰 페이퍼 (Nippon Paper)에서 시판하는 STR400과 같은 진주광택 안료 또는 테이진 (Teijin)에서 시판하는 반투과기 물질일 수 있다. 별법으로, 반투과기 또는 반사기 코팅은 편광된 빛을 반사하고 액정 디스플레이의 휘도를 개선시키는 편광 거울로서 기능하는 금속, 예를 들어 은 또는 알루미늄층의 형태일 수 있다. 상기 반투과기 또는 반사기 코팅은 은 또는 알루미늄층을 K-형 편광기 상에 스퍼터링, 진공 증착 또는 코팅함으로써 형성될 수 있다. 반투과기의 다른 예는 중합체 또는 접착제 매트릭스 상의 미카 코팅이다.
두께가 1 미크론 미만일 수 있는 반사방지 코팅은 카이나(Kynar) 1702와 같은 저굴절률 열중합체로 제조할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이 KE 편광기 시트 (50) 상에 형성된 반사방지 코팅은 고굴절률 하드코트 (52) 및 저굴절률 반사방지층 (54)를 갖는다. 하드코트는 바람직하게는 굴절률이 약 1.6보다 크고, 두께가 약 5-10 미크론이다. 반사방지층의 굴절률은 바람직하게는 약 1.5 미크론 미만이고, 두께는 0.1 미크론의 규모이고, 이는 가시광 파장의 약 1/4에 해당한다. KE 편광기 시트의 두께는 약 20 미크론이므로, 도 4에 도시된 광학 스택의 총 두께는 26 미크론 미만일 수 있다.
또한, 반사방지 필름의 광학 성능은 층의 숫자가 많을수록 증가하기 때문에 반사방지 코팅은 바람직하게는 고굴절률층 및 저굴절률층이 교대로 존재하는 하나 이상의 반사방지층을 포함할 수 있다. 상기 다층 반사방지 필름은 바람직하게는 웹 코팅, 스퍼터링 또는 둘 모두에 의해 형성된, 균일성이 높은 일련의 중합체 또는 무기층을 갖는다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 4개의 중합체 및(또는) 무기층 (56, 58, 60, 62)을 갖는 코팅이 하드코트 (52) 상에 형성될 수 있다. 중합체 또는 무기층의 두께는 또한 바람직하게는 하드코트로부터의 거리에 따라 증가한다. 그럼에도 불구하고, 다수의 중합체 또는 무기층의 총 두께는 0.1 미크론의 규모일 수 있기 때문에, 도 5에 도시된 광학 스택의 총 두께가 또한 26 미크론 미만일 수 있다.
두께가 약 100 미크론 이하인 액정 중합체 코팅은 지연기를 통해 통과하는 빛의 위상을 변화시킴으로써 액정 디스플레이의 색상 및 콘트라스트를 개선시키기 위해 지연기 또는 음분산 보상 (negative dispersion compensation) 필름으로서 기능할 수 있다. 상기 지연기는 바람직하게는 가시 전자기 스펙트럼의 전부 또는 실질적인 부분에 대해 효과적인 얇은 필름, 브로드 밴드 (broad band) 1/4-파장 지연기 또는 음분산 보상 필름, 예를 들어 테이진사의 브로드 밴드 1/4-파장 지연기일수 있다. 예를 들어, 1/4-파장 지연기의 전형적인 두께는 약 30-60 미크론이다. 별법으로, 지연기 또는 음분산 보상 필름 필름은 폴리카르보네이트계 지연기 또는 아톤(Arton)-형 수지 지연기일 수 있다.
고유 편광기와 지연기의 조합체는 바람직하지 않은 반사된 주변광의 강도를 크게 저하시켜 디스플레이로부터 방출되는 시그날에 의해 형성되는 화상의 콘트라스트를 증가시키는 원형 편광기로서 기능한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 비편광된 주변광 (202)은 좌편 (L) (204) 및 우편 (R) (206)의 원형으로 편광된 빛 성분의 조합으로서 제시될 수 있다. 비편광된 주변광 (202)가 액정 디스플레이 (200)에 들어갈 때, 주변광의 하나의 원형으로 편광된 성분, 예를 들어 좌편의 원형 편광된 빛 (204)는 고유 편광기 (22) 및 지연기 (30)의 조합체에 의해 흡수되고, 다른 성분인 우편의 원형으로 편광된 빛 (206)은 액정 디스플레이를 통해 투과된다. 투과된 우편의 원형으로 편광된 빛 (206)은 액정 디스플레이에서 정반사된다. 그러나, 원형으로 편광된 빛의 좌우 특성(handedness)은 정반사시에 역전되고, 투과된 우편의 원형으로 편광된 빛 (206)은 좌편의 원형으로 편광된 빛이 된다. 반사된 좌편의 원형으로 편광된 빛은 고유 편광기와 지연기의 조합체를 향하여 반사되고, 여기서 주변광 (202)의 좌편의 원형으로 편광된 성분 (204)와 동일한 방식으로 흡수된다. 따라서, 주변광의 좌편과 우편의 원형으로 편광된 성분 모두는 액정 디스플레이 (200)에서 투과 및 반사 동안 원형 편광기로서 기능하는 고유 편광기와 지연기의 조합체에 의해 흡수되어 방출된 광 시그날 (210)과 간섭하지 않는다.
확산 코팅은 액정 디스플레이의 시야각을 증가시키기 위해 접착제층과 반투과성 코팅의 조합물과 유사한 기능을 수행하는 확산성 접착제일 수 있다. 예를 들어, 확산성 접착제는 접착제를 통해 통과하는 빛을 산란시키도록 유리 비드가 첨가된 감압성 접착제일 수 있다. 상기 확산성 접착제의 두께는 일반적으로 약 12-40 미크론이다. 별법으로, 확산층은 유리 비드를 함유하는 중합체 필름 또는 중합체 매트릭스일 수 있다.
눈부심 방지 필름은 예를 들어 거친 표면을 사용하여 디스플레이 표면으로부터 정반사 성분을 저하시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 눈부심 방지 필름은 자외선 가교결합 중합체 또는 폴리메틸메타크릴레이트 또는 실리카 비드 또는 입자로 도핑된 아크릴레이트로 제조될 수 있다. 눈부심 방지 필름의 두께는 예를 들어 약 1 내지 약 12 미크론일 수 있다.
와이드 뷰 필름은 디스플레이 표면에 시야각을 확장시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 와이드 뷰 필름은 일반적으로 제1층의 분자가 인접한 제2층의 분자를 배향시키는 복수개 층의 배향된 액정 중합체일 수 있다.
광학 관능 코팅 (28, 30)은 하나 이상의 표준 코팅 방법에 의해 편광기 (22)에 도포될 수 있다. 적용가능한 코팅 방법은 스핀 코팅, 스퍼터링, 로드(rod) 코팅, 그라비어(gravure) 코팅, 슬롯 염료 (slot dye) 코팅, 진공 코팅, 나이프 코팅, 및 딥 (dip) 코팅을 포함하고, 이로 제한되지 않는다.
도 7은 K-형 또는 얇은 KE 편광기 시트와 같은 고유 편광기가 전도체 부착용 접착제를 사용할 필요없이 액정 디스플레이에 전도체용 기판으로서 사용되는 본 발명의 다른 실시태양을 도시한 것이다. 편광기 구조 (300)에서, 전도성 금속 또는금속 산화물층 (304), 인듐 주석 산화물 (ITO) 형태의 전도체 (302)가 또한 예를 들어 ITO의 층 (306, 308) 사이에 배치된다. 층 (304)는 예를 들어 은, 금 또는 은과 금의 혼합물일 수 있다. 전도체 (302)는 고유 편광기 (22) 상의 하드코트 (30) 상에 직접 형성된다. 전도체 패턴은 이어서 전도체 (302)의 층 (304, 306, 308) 내에 에칭된다.
본 발명의 많은 실시태양을 기술하였다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 다른 실시태양은 하기 청구의 범위의 범위 내에 있다.

Claims (29)

  1. 제1 표면을 갖는 고유 (intrinsic) 편광기 및 고유 편광기의 제1 표면에 배치된 제1 광학 관능 코팅을 포함하는 광학 스택(optical stack).
  2. 제1항에 있어서, 고유 편광기에 제2 표면이 존재하고, 고유 편광기의 제2 표면에 배치된 제2 광학 관능 코팅을 추가로 포함하는 것인 광학 스택.
  3. 제1항에 있어서, 고유 편광기가 K-형 편광기인 광학 스택.
  4. 제1항에 있어서, 고유 편광기가 KE 편광기 시트인 광학 스택.
  5. 제1항에 있어서, 제1 광학 관능 코팅이 하드코트를 포함하는 것인 광학 스택.
  6. 제1항에 있어서, 제1 광학 관능 코팅이 반투과기(transflector) 코팅을 포함하는 것인 광학 스택.
  7. 제6항에 있어서, 반투과기 코팅이 금속층을 포함하는 것인 광학 스택.
  8. 제1항에 있어서, 제1 광학 관능 코팅이 반사기 코팅을 포함하는 것인 광학 스택.
  9. 제1항에 있어서, 제1 광학 관능 코팅이 반사 방지 필름을 포함하는 것인 광학 스택.
  10. 제9항에 있어서, 반사 방지 필름이 다수의 중합체층을 포함하는 것인 광학 스택.
  11. 제9항에 있어서, 반사 방지 필름이 다수의 무기층을 포함하는 것인 광학 스택.
  12. 제1항에 있어서, 제1 광학 관능 코팅이 액정 중합체 지연기 보상 필름을 포함하는 것인 광학 스택.
  13. 제1항에 있어서, 제1 광학 관능 코팅이 확산 코팅을 포함하는 것인 광학 스택.
  14. 제1항에 있어서, 제1 광학 관능 코팅이 눈부심 방지 필름을 포함하는 것인 광학 스택.
  15. 제1항에 있어서, 제1 광학 관능 코팅이 와이드 뷰 필름을 포함하는 것인 광학 스택.
  16. 제1항에 있어서, 제1 광학 관능 코팅이 전극을 포함하는 것인 광학 스택.
  17. 제1항에 있어서, 고유 편광기에 제2 표면이 존재하고, 고유 편광기의 제2 표면에 배치된 접착제층을 추가로 포함하는 것인 광학 스택.
  18. 제17항에 있어서, 고유 편광기가 접착제층에 의해 액정 디스플레이 셀에 부착되는 것인 광학 스택.
  19. 제17항에 있어서, 접착제층이 감압성 접착제를 포함하는 것인 광학 스택.
  20. 제17항에 있어서, 접착제층이 확산성 접착제를 포함하는 것인 광학 스택.
  21. 고유 편광기 및 광학 관능 코팅을 포함하는, 두께가 25 미크론 미만인 광학 스택.
  22. 고유 편광기 및 광학 관능 코팅을 포함하는, 두께가 약 25 미크론인 광학 스택.
  23. 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 K-형 편광기, K-형 편광기의 제1 표면에 배치된 제1 광학 관능 코팅 및 K-형 편광기의 제2 표면에 배치된 제2 광학 관능 코팅을 포함하는 광학 스택.
  24. 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 고유 편광기를 제공하는 단계 및 고유 편광기의 제1 표면 상에 제1 광학 관능 코팅을 배치하는 단계를 포함하는 광학 스택의 형성 방법.
  25. 제24항에 있어서, 고유 편광기의 제2 표면 상에 제2 광학 관능 코팅을 배치하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 배치가 코팅하는 것을 포함하는 것인 방법.
  27. 제24항에 있어서, 고유 편광기의 제2 표면 상에 접착제층을 배치하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  28. 제1 표면을 갖는 얇게 클래딩된 요오드 편광기 및 얇게 클래딩된 요오드 편광기의 제1 표면에 배치된 제1 광학 관능 코팅을 포함하는 광학 스택.
  29. 제1 표면을 갖는 얇게 클래딩된 요오드 편광기를 제공하는 단계 및 얇게 클래딩된 요오드 편광기의 제1 표면 상에 제1 광학 관능 코팅을 배치하는 단계를 포함하는 광학 스택의 형성 방법.
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