KR20060076178A - 광학필름 및 이를 제조하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판과 재료층을 포함하는 광학필름을 기술한다. 상기 기판상에 형성되는 상기 재료층은 소정의 파장범위 내에서 광을 흡수할 수 있는 염료와 복굴절재료를 더 포함한다. 본 발명은 또한 소정의 파장범위 내에서 광을 흡수할 수 있는 염료와 복굴절재료를 용제에 혼합함으로써 흡수성 용액을 준비하는 단계와, 기판의 상부표면 상에 상기 흡수성 용액을 코팅함으로써 필름을 형성하는 단계와, 상기 필름 내에 포함된 상기 용제를 증발시키는 단계와, 상기 광학필름을 경화시키는 단계를 포함하는, 광학필름을 제조하기 위한 방법을 제공한다.
광학필름, 염료, 복굴절, 흡수성 용액, 액정표시장치, 편광
Description
상세한 설명에 포함되고 또한 일부를 구성하는 도면들은 본 발명에 관련되는 실시예들과 방법을 설명하고 또한 발명의 상세한 설명에 있어서 도움을 주게 된다.
도 1은 통상적인 액정표시장치에 배치된 2색성 편광자를 통과하는 광의 광학적 경로들을 설명하는 도면,
도 2는 광이 2색성 편광자를 통과하는 동안에 상이한 시야각에서의 투과스펙트럼을 보여주는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 광학필름의 바람직한 실시예를 설명하는 도면,
도 4는 액정표시장치와 결합되는, 본 발명에 따른 광학필름의 다른 바람직한 실시예를 설명하는 도면, 그리고
도 5는 본 발명에 따른 광학필름을 형성하기 위한 방법의 흐름도이다.
본 발명은 광학필름과 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 특히 넓은 시야각에서 색상변위를 감소시키기 위해 소정의 파장영역 내에서 광을 흡수할 수 있는 염료재료로 도핑된 복굴절(birefringent) 재료를 사용하는 광학필름과 광학필름의 제조방법에 관한 것이다.
통상적인 액정표시장치에서, 예컨대, 투과형 및 반사형 편광자(polarizer)는 액정을 통과하는 광을 제어함에 있어서 중대한 역할을 한다. 그러나, 광이 편광자를 통과하는 동안에 투과율이 현저하게 감소하게 되므로, 광효율이 제한되어 결국에는 광효율이 나빠지게 된다.
상기에서 기술한 문제점을 극복하기 위해, 선행참조기술인 미국특허 제6,160,595호는 액정표시장치에서 보다 밝은 표시를 얻기 위한 편광기술을 기재하고 있다. 도 1을 참조하여, 액정표시장치를 기술한다. 액정표시장치는 반사기(90)를 가지는 에지-릿(edge-lit) 백라이트(91)와, 2색성 편광자(92)와, 1/4파장 플레이트(93), 및 액정패널(94)을 순서대로 구비한다. 에지-릿 백라이트(91)로부터 방사되는 광이 2색성 편광자(92)를 통과하게 되면, 오른쪽으로 환상으로 편광되는 광과 왼쪽으로 환상으로 편광되는 광이 생성되게 된다. 예컨대, 오른쪽으로 편광되는 광이 투과되고, 왼쪽으로 환상으로 편광되는 광이 반사된다면, 오른쪽으로 환상으로 편광되는 광은 1/4파장 플레이트(93)를 통과해 나간 후에 직선의 편광된 광으로 변환된다. 한편, 왼쪽으로 환상으로 편광되는 광은 반사기(90)로부터 반사된 후에 오른쪽으로 환상으로 편광된 광으로 변환되게 된다. 그런 다음, 반사되어 오른쪽으로 환상으로 편광되는 광이 2색성 편광자(92)를 다시 통과하고, 1/4파장 플레이트(93)를 통과해 나간 후에 직선으로 편광된 광으로 변환되게 된다.
비록 선행기술이 액정표시의 밝기를 향상시키고 또한 광각을 달성하였다고 하지만, 넓은 시야각에서 색상변위(color shift)가 발생한다는 문제점을 일으킨다. 도 2를 참조하면, 도면은 도 1의 2색성 편광자(92)의 투과스펙트럼을 설명한다. 도면에서 곡선으로 표시된 1은, 시야각이 90도일 때, 즉 2색성 편광자(92)에 대해 수직일 때 투과스펙트럼을 나타낸다. 이 시야각에서, 투과율은 가시광의 영역(400nm 내지 780nm)에서와 거의 같다. 따라서, 풍부한 색상과 향상된 밝기를 얻게 된다. 그러나, 관측자가 90도를 넘어서는 끼인각(included angle)에서 편광자를 관측하게 되면, 곡선 1은 도 2에서 설명하는 다른 곡선 2와 같이 도면의 좌측편을 향해 변위되게 된다. 곡선 2는, 적색광이 보다 적게 반사되기 때문에 적색광 스펙트럼의 영역이 높은 투과율을 가진다는 것을 나타낸다. 적색광의 높은 투과율 때문에, 색상은 상기 끼인각에서, 즉 넓은 시야각에서 적색으로 변위하게 된다.
색상변위의 문제를 피하고자, 이러한 문제를 해결하기 위해 몇몇 기술들이 제안되었다. 예컨대, 1998년 3월 24일자로 발행된, 타버(Taber) 외의 미국특허 제5,731,886호 “Birefringent Compensator for Reflective Polarizers”에서, 상기 발명은 환상의 2색성 재료층과 필름의 표면들에 대해 수직인 광축을 가지는 단축 필름을 포함하는 보상기(compensator)를 구비한다. 상기 보상기는 상기 환상의 2색 재료층을 통해 투과하는 광의 경로상에 삽입되어, 액정표시를 위한 휘도 향상된 시스템에 통합된다.
유럽특허출원 EP 0860717 A2는, 단축을 가지고 또한 표면에 대해 수직인 광축을 가지는 보상 필름들을 사용함으로써 광대역 환상 편광자들의 시야각 작용을 개선시키는 것을 제안한다. 보상 필름들은 전형적으로 두 개의 층들로 구성된다. 환상의 편광자에 가까운 첫 번째 층은 양의 복굴절을 가지고, 두 번째 층은 음의 복굴절을 가진다. 이들 이층 보상 필름들은 환상 편광자의 전면 또는 배면에 삽입될 수 있다.
상기에서 나열한 선행기술에 대한 높은 제조비용 때문에, 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 광학필름과 이를 제조하기 위한 방법을 제안하는 것이 필요하다.
본 발명의 주목적은 소정의 파장범위에서 광을 흡수하는 광학필름 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 저가이고 또한 제조가 쉬운 광학필름을 제조하기 위해 염료와 함께 복굴절 재료를 사용함으로써 구해지는 광학필름과, 이 광학필름을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 염료와 함께 복굴절 재료를 사용함으로써 액정표시장치와 결합할 수 있는 광학필름 형성하여 넓은 시야각에서 색상변위의 문제점을 해결할 수 있는, 광학필름 및 광학필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판 및 상기 기판 상에 형성된 재료층을 포함하는 광학필름을 제공하고, 상기 재료층은 소정의 파장범위 내에서 광을 흡수할 수 있는 염료와 복굴절재료를 포함한다.
본 발명은 소정의 파장범위 내에서 광을 흡수할 수 있는 염료와 복굴절재료를 용제에 혼합함으로써 흡수성 용액을 준비하는 단계와; 상기 흡수성 용액을 기판 의 상부표면 상에 코팅함으로써 필름을 형성하는 단계와; 상기 필름내에 포함되어 있는 용제를 증발시키는 단계와; 그리고 광학필름을 경화시키는 단계를 포함하는, 광학필름을 제조하기 위한 방법을 기술한다.
도 3은 본 발명에 따른 광학필름의 바람직한 실시예를 도시한 도면이다. 본 발명은 기판(31)과 재료층(32)을 포함하는 광학필름을 기술한다. 기판(31) 상에 형성된 재료층(32)은 소정의 파장범위 내에서 광을 흡수할 수 있는 염료와 복굴절재료를 더 포함한다. 기판(31)은 중합체재료, 또는 유리재료와 같은 투명한 재료일 수 있다.
염료는 아조안료(azo pigment), 퀴놀린 재료(quinoline material), 안트라퀴논(antraquinone), 및 니트로-디페닐아민(nitro-diphenylamine)을 포함하는 그룹에서 선택되는 것이다. 이 실시예에서, 복굴절재료는 편광되지 않은 입사광을, 복굴절재료를 투과하는 제1환형 편광광과 복굴절재료에서 반사되는 제2환형 편광광으로 분할한다. 제1환형 편광광의 환형의 방향은 제2환형 편광광의 환형의 방향과는 다르다. 예컨대, 제1환형 편광광은 오른쪽으로 편광된 광일 수 있는 반면, 제2환형 편광광은 왼쪽으로 편광된 광일 수 있다.
도 4는 액정에 배치되는 광학필름의 다른 바람직한 실시예를 설명한다. 이 실시예에서, 광학필름(41)은 액정표시장치(43)와 결합된다. 이러한 결합은, 광학필름(41), 1/4파장 플레이트(42), 액정패널(43) 및 백라이트장치(44)를 포함한다. 백라이트장치(44)와 액정패널(43)의 뒤쪽 편광자(431) 사이에 배치되는 광학필름(41)은 기판(411)과 재료층(412)을 포함하고, 상기 기판(411) 상에 형성된 상기 재료층 (412)은 복굴절재료와, 소정의 파장범위 내에서 광을 흡수할 수 있는 염료를 더 포함한다. 1/4파장 플레이트(42)는 상기 뒤쪽 편광자(431)와 광학필름(41) 사이에 배치된다. 이 실시예에서, 광학적 파장범위의 영역은, 적색광 스펙트럼의 광학적 파장 영역인 620 내지 780 나노미터이다. 상기 염료는 아조안료재료와, 퀴놀린재료와, 안트라퀴논과, 니트로-디페닐아민을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 이 실시예에서, 복굴절재료는 편광되지 않은 입사광을, 복굴절재료를 투과하는 제1환형 편광광과 복굴절재료에서 반사되는 제2환형 편광광으로 분할한다. 제1환형 편광광의 환형의 방향은 제2환형 편광광의 환형의 방향과는 다르다. 예컨대, 제1환형 편광광은 오른쪽으로 편광된 광일 수 있는 반면, 제2환형 편광광은 왼쪽으로 편광된 광일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 적색광의 투과율이 높기 때문에, 사용자가 넓은 시야각에서 액정패널을 관측할 때, 색상변위 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 광학필름(41)과 액정패널(43)의 결합으로, 상기 색상변위의 문제점을 극복하게 되어 훨씬 더 좋은 가시적 성능을 보이게 된다.
도 5를 참조하면, 흐름도로 설명된, 광학필름을 제조하기 위한 방법이 도면에 도시되어 있다. 흐름도(5)는 하기의 단계:
단계 51- 소정의 파장범위 내에서 광을 흡수할 수 있는 염료와 복굴절재료를 용제에 혼합함으로써 흡수성 용액을 준비하는 단계;
단계 52- 기판의 상부표면 상에 상기 흡수성 용액을 코팅함으로써 필름을 형성하는 단계;
단계 53- 상기 필름 내에 포함되어 있는 용제를 증발시키는 단계; 및
단계 54- 상기 광학필름을 경화하는 단계를 포함한다.
광학적 파장범위의 영역은, 적색광 스펙트럼의 광학적 파장 영역인 620 내지 780 나노미터이다. 상기 염료는 아조안료재료와, 퀴놀린재료와, 안트라퀴논과, 니트로-디페닐아민을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 이 실시예에서, 복굴절재료는 편광되지 않은 입사광을, 복굴절재료를 투과하는 제1환형 편광광과 복굴절재료에서 반사되는 제2환형 편광광으로 분할한다. 제1환형 편광광의 환형의 방향은 제2환형 편광광의 환형의 방향과는 다르다. 예컨대, 제1환형 편광광은 오른쪽으로 편광된 광일 수 있는 반면, 제2환형 편광광은 왼쪽으로 편광된 광일 수 있다. 단계 53에서, 코팅단계는 스핀코팅, 스프레이코팅, 딥코팅(dip coating), 또는 롤코팅(roll coating)에 의해 이루어진다. 단계 54에서, 경화단계는 자외선 경화단계 및 열경화 단계를 포함하는 그룹에서 선택된 하나이다.
흐름도 5는 광학필름을 1/4파장 플레이트와 결합함으로써 제1편광자를 형성하는 단계 55와, 액정표시장치에 배치되는 뒤쪽 편광자인 편광자와 상기 제1편광자를 결합하는 단계 56을 더 포함한다.
본 발명에 의한 제조된 광학필름은 염료와 함께 복굴절 재료를 사용함으로써 저가이며, 제조가 쉽고, 액정표시장치와 결합할 수 있는 광학필름 형성하여 넓은 시야각에서 색상변위의 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 바람직한 실시예와 관련해 기술되고 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나는 일이 없이 형상과 세부사항에 있어서의 다양한 변경이 이루 어질 수 있다는 것을 본 기술분야의 당업자라면 잘 이해할 것이다.
Claims (5)
- 기판; 및소정의 파장범위 내에서 광을 흡수할 수 있는 복굴절재료와 염료재료를 포함하며, 상기 기판 상에 형성되는 재료층;을 포함하는 광학필름.
- 제1항에 있어서,상기 파장범위가 620 내지 780 나노미터인 것을 특징으로 하는 광학필름.
- 제1항에 있어서,상기 염료재료는 아조안료재료, 퀴놀린재료, 안트라퀴논, 및 니트로-디페닐아민을 포함하는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광학필름.
- 제1항에 있어서,상기 복굴절재료는 편광되지 않은 입사광을, 상기 복굴절재료를 투과하는 제1환형 편광광과 상기 복굴절재료에서 반사되는 제2환형 편광광으로 분할할 수 있는 것을 특징으로 하는 광학필름.
- 소정의 파장범위 내에서 광을 흡수할 수 있는 복굴절재료와 염료재료를 용제에 혼합함으로써 흡수성 용액을 준비하는 단계;기판의 상부표면 상에 상기 흡수성 용액을 코팅함으로써 필름을 형성하는 단계;상기 필름 내에 포함된 상기 용제를 증발시키는 단계; 및상기 광학필름을 경화시키는 단계;를 포함하는 광학필름 제조 방법.
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E601 | Decision to refuse application |