KR20110109443A - 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 광을 투과시키는 물질이 층을 이루어 형성되는 백그라운드층과, 상기 백그라운드층에 형성되어 광을 확산시키는 광확산패턴을 구비하되, 상기 광확산패턴은, 상기 백그라운드층의 깊이 방향 단면을 따라 박막 코팅된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터를 제공한다. 바람직하게, 상기 광확산패턴은, 상기 광확산입자가 자기조립된 자기조립박막인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터. 또한, 본 발명은, 제1광투과성물질이 층을 이루되 요철패턴을 갖는 요철패턴층을 형성하는 제1단계; 및 상기 요철패턴의 요부의 측벽면을 따라 광확산패턴을 박막 코팅하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법을 제공한다. 상기 제2단계를 수행한 후, 상기 요철패턴의 요부에 제2광투과성물질을 충진하는 단계와, 상기 요철패턴의 철부의 상면에 코팅된 상기 광확산입자를 제거하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

Description

디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 및 이의 제조방법{OPTICAL FILTER OF DISPLAY DEVICE FOR REDUCING COLOR SHIFT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 우수한 컬러시프트 저감 효과와 우수한 정면 광투과율을 동시에 만족하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

현대 사회가 고도로 정보화 되어감에 따라서 이미지 디스플레이(image display) 관련 부품 및 기기가 현저하게 진보하고 보급되고 있다. 그 중에서, 화상을 표시하는 디스플레이 장치는 텔레비전 장치용, 퍼스널 컴퓨터의 모니터장치용, 등으로서 현저하게 보급되고 있으며, 대형화와 박형화가 진행되고 있다.

일반적으로 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 표시하는 평판 표시 장치의 하나로써, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 구동전압 및 낮은 소비전력을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.

도 1은 LCD의 기본 구조와 구동 원리를 개념적으로 도시한 개념도이다. 종래의 VA 모드 LCD를 예로 들면, 두 개의 편광필름(110, 120)의 광축이 서로 수직이 되도록 부착되어 있다. 투명 전극(140)이 코팅된 두 개의 투명 기판(130) 사이에 복굴절 특성을 보이는 액정분자(150)가 삽입, 배열된다. 구동 전원부(180)에 의해 전기장이 인가되면, 액정분자가 전기장에 수직으로 움직여 배열된다.

백라이트 유닛으로부터 나오는 빛은 제1 편광필름(120)을 통과한 후 선편광이 되고, 도 1의 좌측에 도시된 바와 같이 off 상태인 경우 액정은 기판에 대해 수직 배향되어 있으므로, 선편광된 빛은 그 상태가 그대로 유지되어 제1 편광필름(120)과 수직인 제2 편광필름(110)을 통과하지 못하게 된다.

한편 도 1의 우측에 도시된 바와 같이 on 상태인 경우 액정은 전기장에 의해 기판과 평행한 방향으로 두 직교 편광필름(110, 120)의 광축 사이에 수평 배향되어 있어서 제1 편광필름을 통해 선편광된 빛은 액정분자를 통하면서 제2 편광필름에 도달하기 직전에 편광 상태가 90도 회전된 선편광, 원편광 또는 타원편광 상태로 변화하여 제2 편광필름을 통과하게 된다. 전기장의 세기를 조절하면 액정의 배열 상태가 수직 배향에서 점차 수평 방향으로 배향 각도가 변화하며 이때 나오는 빛의 세기를 조절할 수 있다.

도 2는 시야각에 따른 액정의 배향 상태와 광투과도를 보여주는 개념도이다.

화소(220) 내에 액정분자가 일정한 방향으로 배열되어 있는 경우, 시야각에 따라 배열 상태가 다르게 보이게 된다.

정면에서 우측 방향(210)에서 볼 때, 액정분자의 배열 상태는 거의 수평 배향(212)으로 보이게 되며, 화면이 상대적으로 밝게 보이게 된다. 화면의 정면에서 볼 때(230), 액정분자의 배열 상태(232) 화소(220) 내의 액정분자의 배열과 동일하게 보인다. 정면에서 좌측 방향(250)에서 볼 때, 액정분자의 배열 상태는 수직 배향(252)으로 보이게 되며, 화면이 상대적으로 어둡게 보이게 된다.

따라서, LCD는 시야각 변화에 따른 빛의 세기와 색의 변화가 발생하며 자발광 디스플레이에 비해 시야각이 크게 제한된다. 따라서, 시야각 개선을 위한 많은 연구가 진행되어 왔다.

도 3은 시야각에 따른 명암비 변화 및 컬러 시프트를 개선하기 위한 종래 기술의 일 예를 보여주는 개념도이다.

도 3을 참조하면, 화소를 두 개의 부분 화소, 즉 제1 화소부(320)과 제2 화소부(340)로 분할하여 각 화소부의 액정 배열 상태가 서로 대칭이 되도록 한다. 시청자가 보는 방향에 따라 제1 화소부(320)에서의 액정의 배열 상태와 제2 화소부(340)에서의 액정의 배열 상태가 동시에 보이게 되며, 시청자에게 보이는 빛의 세기는 각각의 화소부의 빛의 세기의 합이 된다.

즉, 정면에서 우측 방향(310)에서 볼 때, 제1 화소부(320)의 액정은 수평 배향(312)으로 보이고 제2 화소부(340)의 액정은 수직 배향(314)으로 보이게 되며, 제1 화소부(320)에 의해 화면이 밝게 보일 수 있게 된다. 마찬가지로, 정면에서 좌측 방향(350)에서 볼 때, 제1 화소부(320)의 액정은 수직 배향(352)으로 보이고 제2 화소부(340)의 액정은 수평 배향(354)으로 보이게 되며, 제2 화소부(340)에 의해 화면이 밝게 보일 수 있게 된다. 정면에서 볼 때(330)는 각 화소부의 배열 상태와 동일하게 보이게 된다. 이에 따라 시청자가 볼 때 화면의 밝기는 시야각이 변함에 따라 동일 또는 유사해지며 화면에 대한 수직 방향을 중심으로 대칭이 된다. 따라서, 시야각 변화에 따른 명암비 변화 및 색변화 정도가 개선될 수 있게 된다.

도 4는 시야각에 따른 명암비 변화 및 컬러 시프트를 개선하기 위한 종래 기술의 다른 일 예를 보여주는 개념도이다.

도 4를 참조하면, 복굴절 특성을 가지고 있으며 그 특성이 LCD 패널에서 화소(440) 내의 액정분자와 동일하며, 액정분자의 배열 상태와 대칭이 되는 광학필름(420)이 추가된다. 시청자가 보는 방향에 따라 화소(440) 내의 액정의 배열 상태와 광학필름(420)의 복굴절 특성으로 인해, 시청자에게 보이는 빛의 세기는 각각에 의한 빛의 세기의 합이 된다.

즉, 정면에서 우측 방향(410)에서 볼 때, 화소(440) 내의 액정은 수평 배향(414)으로 보이고 광학필름(420)에 의한 가상 액정은 수직 배향(412)으로 보이게 되며, 빛의 세기는 각각의 합이 된다. 마찬가지로, 정면에서 좌측 방향(450)에서 볼 때, 화소(440) 내의 액정은 수직 배향(454)으로 보이고 광학필름(420)에 의한 가상 액정은 수평 배향(452)으로 보이게 되며, 빛의 세기는 각각의 합이 된다. 정면에서 볼 때(430)는 화소(440) 내의 액정분자의 배열 상태와 광학필름(420)의 복굴절된 배열 상태가 각각 동일하게 보이게 된다(432, 434).

그러나 상기 기술에 의하더라도, 도 5에 도시한 바와 같이, 여전히 시야각에 따른 컬러 시프트(color shift)는 존재하여 시야각이 증가함에 따라 색변화가 일어나는 문제점을 가진다.

본 발명은 상기한 배경 하에서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 시야각 증가에 따른 컬러 시프트 현상을 개선함과 동시에 정면 광투과율의 저하를 최소화할 수 있는 광학필터 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 광을 투과시키는 물질이 층을 이루어 형성되는 백그라운드층과, 상기 백그라운드층에 형성되어 광을 확산시키는 광확산패턴을 구비하되, 상기 광확산패턴은, 상기 백그라운드층의 깊이 방향 단면을 따라 박막 코팅된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터를 제공한다.

바람직하게, 상기 광확산패턴은, 상기 광확산입자가 자기조립된 자기조립박막인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터.

또한, 본 발명은, 제1광투과성물질이 층을 이루되 요철패턴을 갖는 요철패턴층을 형성하는 제1단계; 및 상기 요철패턴의 요부의 측벽면을 따라 광확산패턴을 박막 코팅하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법을 제공한다.

상기 제2단계를 수행한 후, 상기 요철패턴의 요부에 제2광투과성물질을 충진하는 단계와, 상기 요철패턴의 철부의 상면에 코팅된 상기 광확산입자를 제거하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

상기한 구성에 따르면, 본 발명은 시야각이 증가함에 따라 확산에 의한 색 혼합 효과가 크도록 함으로써, 시야각 증가에 따른 컬러 시프트 현상을 최소화하여 디스플레이 장치의 시야각을 확보하고 화질을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 광확산패턴의 피치에 비하여 광확산패턴의 폭이 매우 작아, 디스플레이 패널로부터 정면으로 방출되는 빛을 소실시킴이 없이 더 많이 투과시킴으로써, 정면 광투과율의 저하를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 LCD의 기본 구조와 구동 원리를 개념적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 시야각에 따른 액정의 배향 상태와 광투과도를 보여주는 개념도이다.
도 3은 시야각에 따른 명암비 변화 및 컬러 시프트를 개선하기 위한 종래 기술의 일 예를 보여주는 개념도이다.
도 4는 시야각에 따른 명암비 변화 및 컬러 시프트를 개선하기 위한 종래 기술의 다른 일 예를 보여주는 개념도이다.
도 5는 광학필터를 장착하지 않은 상태의 Bare LCD의 시야각에 따른 컬러 시프트를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 비교 실시예에 따른 광학필터를 보여주는 단면도이다.
도 7은 도 6의 광학필터의 확대 단면도이다.
도 8은 도 6의 광학필터를 장착한 LCD의 컬러 시프트 개선 효과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학필터를 보여주는 확대 단면도이다.
도 10은 자기조립 과정을 개략적으로 보여주는 모식도이다.
도 11은 입자가 자기조립된 표면을 보여주는 도면이다.
도 12 내지 도 15는 도 9의 광학필터의 제조방법을 보여주는 도면이다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 6 및 도 7은 본 출원인의 미공개 선출원된 광학필터를 보여주는 단면도 및 확대 단면도로서, 본 발명의 비교 실시예를 보여준다.

도시한 광학필터는 백그라운드층(background layer)(11)과 광확산패턴(13a)을 구비한다.

백그라운드층(11)은 광을 투과시키는 물질이 층을 이루어 형성된다. 백그라운드층(11)은 자외선 경화성 수지로 형성될 수 있다.

광확산패턴(13a)은 소정 깊이로 백그라운드층(11)에 형성된다. 광확산패턴(13a)은 시야각이 증가함에 따라, 디스플레이 패널에서 나오는 빛을 더 많이 고르게 확산시킴으로써, 색혼합(color mixing)을 유도하여 컬러 시프트(color shift)를 개선한다.

광확산패턴(13a)은 광확산비드(beads)와 같은 광확산입자(15)를 포함한다.

예컨대, 광확산패턴 성형용 롤을 이용하여 자외선 경화성 수지에 음각홈을 형성한다. 그 후, 자외선 경화성 수지에 자외선을 조사하여 최종적으로 쐐기단면 음각홈이 형성된 백그라운드층(11)를 완성한다. 그리고, 자외선 경화성 수지의 기재(14)에 광확산입자(15)를 혼합하여 얻어진 혼합물을 백그라운드층(11)의 음각홈에 충진한 후, 자외선을 조사하여 광확산패턴(13a)을 완성한다.

광확산패턴(13a)은 쐐기단면 스트라이프 패턴을 갖는다.

표 1은 광확산패턴의 선폭(W)과 피치(P)의 관계를 보여준다.

P(㎛)	W(㎛)	(P-W)/P	투과율
74	15	79.7%	92.3%
74	18	75.7%	87.6%
74	25	66.2%	76.7%
74	30	59.5%	68.8%
74	35	52.7%	61.0%
74	37	50.0%	57.9%
74	40	45.9%	53.2%

표 1로부터, 광확산패턴의 선폭(W)과 피치(P)가 (P-W)/P＞0.5를 만족하는 것이 바람직함을 알 수 있다. 즉, W/P가 50% 이하인 것이 바람직하다.

아래 표 2는 광확산패턴의 깊이(D)와 피치(P)의 관계를 보여준다.

P(㎛)	D(㎛)	D/P	△u'v'(max)
74	60	81.1%	0.088
74	70	94.6%	0.076
74	74	100.0%	0.072
74	80	108.1%	0.066
74	90	121.6%	0.059
74	100	135.1%	0.053

표 2로부터, 광확산패턴의 깊이(D)와 피치(P)가 D/P≥1을 만족하는 경우, 컬러 시프트 개선 효과가 우수함을 알 수 있다.

위의 두 조건, 즉 (P-W)/P＞0.5의 조건과 D/P≥1의 조건을 모두 만족하면, D/2≥W의 조건을 만족하게 되는데, 이 경우 우수한 컬러시프트 개선 효과와 우수한 광투과율의 효과를 동시에 만족할 수 있게 된다.

도 8은 도 6의 광학필터를 장착한 LCD의 컬러 시프트 개선 효과를 보여주는 그래프이다.

도 8은 광확산패턴(13a)에 굴절율 1.59 (투명 수지와 굴절율 차는 0.09), 평균 직경 6㎛의 광확산비드를 1wt%를 첨가한 경우, 좌우 시야각 증가에 따른 컬러 시프트(Δu'v')를 측정한 결과를 보여준다. 도 5와 비교할 때, 모든 혼색에 대하여 컬러 시프트 개선 효과가 큼을 알 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학필터를 보여주는 확대 단면도이다.

본 발명의 광학필터는 전형적으로 디스플레이 패널의 전방에 구비된다.

도시한 바와 같이, 광학필터는 백그라운드층(background layer)(11)과 광확산패턴(13b)을 구비한다.

백그라운드층(11)은 광을 투과시키는 물질이 층을 이루어 형성된다. 백그라운드층(11)은 자외선 경화성 수지로 형성될 수 있다.

광확산패턴(13b)은 시야각이 증가함에 따라, 디스플레이 패널에서 나오는 빛을 더 많이 고르게 확산시킴으로써, 색혼합(color mixing)을 유도하여 컬러 시프트(color shift)를 개선한다.

광확산패턴(13b)은 백그라운드층의 깊이 방향 단면을 따라 박막 코팅된다. 광확산패턴이 박막 두께로 코팅됨으로써, 광확산패턴의 선폭이 최소화되고 디스플레이 패널에서 나오는 빛은 최대화되어, 투과율을 향상시킬 수 있다.

광확산패턴(13b)은 광확산비드(beads)와 같은 광확산입자(15)가 백그라운드층의 깊이 방향 단면을 따라 박막 코팅된다. 바람직하게, 백그라운드층의 깊이 방향 단면은 백그라운드층의 법선 방향 단면이다. 그러나, 본 발명이 반드시 법선 방향 단면에 한정되는 것은 아니고, 법선 방향과 소정 각도를 갖는 단면도 본 발명의 범주에 포함될 수 있을 것이다.

바람직하게, 광확산패턴은 광확산입자가 자기조립된 자기조립박막이다.

원자, 분자, 나노 및 마이크로 입자들이 자발적으로 조합되어 나노 및 미세 구조물을 만드는 자기조립방법은, 열역학적인 관점에서 불규칙에서 규칙으로의 상변화가 증가하는 엔트로피에 의해 자발적으로 일어난다. 입자가 규칙적으로 배열되었을 경우에는 배열자유도 감소에 의하여 엔트로피를 잃게 되나 각각의 입자가 움직일 수 있는 자유공간은 최대화되므로 결국에는 더 큰 엔트로피를 갖게 된다. 입자의 농도를 증가시키면 2차원 배열이 차곡차곡 쌓이는 형태로 결정화가 일어난다. 이러한 자기조립과정은 입자간의 상호작용(즉, 입자 표면의 전하에 의한 쿨롱 상호작용(Coulomb interaction), 분극 현상에 의한 반데르 발스 작용력(van der Waals interaction), 수소결합(Hydrogen bonding) 및 친수성/친유성 작용기간의 상호작용(Hydrophilic/hydrophobic interaction), 근접거리에서의 반발력(short-range repulsive force) 등)과 밀접한 관련이 있다.

현재로서 자기조립은 나노구조물을 만드는데 가장 실질적인 방법이다. 대개 분자는 옹스트롬(Å, 1Å=10-¹⁰m) 크기다. 분자들 사이의 인력으로 분자들이 자발적으로 모여 분자집합체 즉 초분자를 이루면 나노 크기가 된다.

지금까지는 나노구조물을 만들기 위해 반도체 공정에서처럼 높은 에너지의 빛으로 원하는 형태로 큰 것을 깎아 작게 만드는 톱다운(Top-down) 방식을 사용하였다. 하지만 크기가 줄어들수록 정확하게 깎아내는 기술이 어려울 뿐 아니라 비용도 많이 든다.

이에 반하여, 자기조립방법은 상향식 기술(bottom-up approach)을 통해 나노구조물을 제작하는 중요한 방법이 된다. 분자 수준에서 조절된 기능성 초분자조립체, 분자 또는 나노입자의 고체표면에서의 배열, 이러한 자기조립체를 주형으로 이용하여 다른 나노구조물을 만드는 데에 사용된다.

이러한 자기조립 중에는 콜로이드 자기조립법이 있다. 콜로이드는 크기가 수십 나노미터에서 수백 마이크로 미터에 이르는 구형의 고체 또는 액체 입자가 혼합되지 않는 용매에 분산되어 있는 시스템이다. 가장 많이 사용되는 입자로는 단위체를 중합하여 제조된 폴리스타이렌 (polystyrene; PS) 또는 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate; PMMA)와 같은 고분자 입자, 그리고 무기물 단위체를 중합하여 얻은 실리카(silica) 입자 등이 있다.

이때 입자는 일반적으로 정전기적 반발력 혹은 입자 표면에 흡착된 고분자에 의하여 서로 엉기지 않고 안정화 되어 있으며 브라운 운동으로 무질서하게 운동하고 있다.

특히 크기 분포가 아주 균일한 입자들로 이루어진 콜로이드는 입자의 농도가 증가할수록 무질서한 배열에서 점차 규칙적인 결정 구조로 바뀌게 된다.

콜로이드 용액으로부터 쓰임새 있는 콜로이드 결정을 제조하는데 있어서 현재 많이 쓰이는 방법으로 침지코팅(dip-coating) 법이 있다.

침지코팅법은 기판을 콜로이드 용액에 담그고, 서서히 기판을 들어올려 콜로이드 입자를 코팅하는 방법이다. 실제로 유리와 같은 기판을 수용성 콜로이드 용액에 담그게 되면, 기판과 용액 사이에 계면이 형성되며, 도 10에 도시한 바와 같이 모세관 현상(capillary force)에 의해 입자가 계면에 모이게 된다. 한편 용매인 물이 계면에서 서서히 증발하면서 결정화가 이루어지며 결과적으로 서서히 들어올려지는 기판을 따라 도 11에 도시한 바와 같이 필름형태의 콜로이드 결정이 생성된다. 콜로이드 결정 필름 두께는 계면의 모양, 계면장력, 용매의 증발속도, 침지코팅속도에 의해 결정된다.

그러나, 본 발명의 자기조립이 전술한 콜로이드 입자의 자기조립이나, 침지코팅에 한정되는 것은 아니다.

상기 광확산패턴은, 상기 백그라운드층의 양면 중 적어도 어느 일면에 스트라이프 패턴, 물결 패턴, 매트릭스 패턴, 벌집 패턴, 등을 형성한다. 또한, 예컨대 스트라이프 패턴의 경우에도, 수평 스트라이프 패턴, 수직 스트라이프 패턴, 등 다양한 패턴을 가질 수 있다. 수평 방향으로 형성되는 경우에는 상하 시야각 보상에 효과적이고, 수직 방향으로 형성되는 경우에는 좌우 시야각 보상에 효과적이다.

모아레 현상의 방지를 위하여, 광확산패턴(13b)은 백그라운드층의 변에 대하여 소정의 바이어스 각도를 작도록 형성될 수 있다. - 예컨대 본 실시예와 같이 스트라이프 패턴의 경우, 스트라이프가 수평 또는 수직 방향에 대하여 소정 경사각을 가질 수 있다.

도 9에서는 광확산패턴(13b)이 백그라운드층(11)에 대하여 음각으로 형성되는 실시예를 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 양각으로 형성되는 것도 가능하다.

광확산입자의 굴절률은 백그라운드층의 굴절률과 차이가 크면 클수록 바람직하며, 그 굴절률 차이가 적어도 0.01 이상이어서 확산을 잘 시킬 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 평균 직경 0.01㎛ 이상의 구형 물질로 모든 파장의 빛을 확산시킬 수 있는 백색이 바람직하다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

광확산입자들은 2종 이상의 크기 및 굴절율을 가질 수 있고, 광확산입자의 재질, 굴절률, 크기 및 입도 분포 등을 이용하여 적합한 광학 특성을 제어할 수 있다.

광확산입자는 PMMA, 염화비닐, 아크릴계 수지, PC계, PET계, PE계, PS계, PP 계, PI계 수지, 유리와 실리카 및 TiO₂와 같은 산화물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

광확산층(10)은 백그라운드층(11)를 지지하는 백킹(backing)(16)을 구비할 수 있다. 백킹(16)은 자외선 투과성을 가지는 투명한 수지 필름이 바람직하다. 백킹(16)의 재질로는 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate, PET), 폴리카보네이트(PolyCarbonate, PC), 폴리염화비닐(PVC), 등이 사용될 수 있다.

광확산입자는 색상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 광확산패턴은 510~560nm의 그린파장 흡수 색상을 갖는 광확산입자를 가질 수 있다. 또한, 480~510nm의 시안파장 흡수 색상을 갖는 광확산입자와 570~600nm의 오렌지파장 흡수 색상을 갖는 광확산입자를 가질 수 있다.

일반적으로 디스플레이 업계에서는, 디스플레이장치의 평가기준으로 보통 13가지 혼색(White, Red, Blue, Green, Skin, Sony Red, Sony Blue, Sony Green, Cyan, Purple, Yellow, Moderate Red, Purplish Blue)을 사용한다. 혼색의 경우는 다양한 계조의 그린, 레드, 블루 영역의 빛의 조합으로 구현된다. 디스플레이 패널에서 방출되는 빛이 낮은 계조에서 방출될 때는 시야각이 증가함에 따라 모든 파장영역에서 휘도가 증가하고 상대적으로 그린 파장 영역이 가장 빨리 증가한다. 따라서, 그린파장흡수 색상(예컨대, 핑크 색상)을 갖는 광확산입자를 이용하여, 시야각이 증가함에 따라, 510nm~560nm의 그린(Green) 파장 영역의 빛의 흡수가 증가되도록 하여 시야각 증가에 따른 혼색 색변화를 최소화할 수 있다.

LED의 경우 B(~450nm), G(~540nm), R(~640nm)을 중심으로 폭이 좁은 형태의 발광 스펙트럼을 보인다. 반면, CCFL의 경우 B는 420~500nm로 넓고 세 개의 발광 피크가 존재한다. R은 570~630nm로 넓고 두 개의 발광 피크가 존재한다. 여기서, 특히 480~510nm의 시안 파장 영역과 570~600nm의 오렌지 파장 영역에서의 피크는 색재현력과 컬러 시프트를 악화시키는 주원인이 된다.

따라서, 시안파장흡수 색상을 갖는 광확산입자와 오렌지파장흡수 색상을 갖는 광확산입자를 이용하여, 광학필터를 투과하는 광의 오렌지 파장 영역 및 시안 파장 영역을 흡수하여 시야각 증가에 따른 디스플레이 영상의 색편차를 보상할 수 있다.

전술한 표 1 및 표 2로부터 광확산패턴의 선폭은 작은 것이 깊이는 큰 것이, 컬러시프트 저감 효과 및 투과율 면에서 바람직함을 알 수 있었다. 이러한 관점에서, 도 6의 비교 실시예의 광학필터는 정면 광투과율이 좋지 못한 한계를 갖고 있었다.

이러한 문제점을 해소하고자, 본 발명에서는 광확산패턴이 박막 수준의 선폭을 갖도록 함으로써, 컬러시프트 개선 효과를 유지하면서도 정면 광투과율을 향상시킬 수 있다.

다만, 이때 문제가 되는 것은, 도 6의 비교 실시예에서 이용되는 기존의 미세 선반 공정으로는, 박막 수준의 선폭을 갖는 성형용 롤을 제작하기가 불가능하다는 것이다. 또한, 그러한 선폭의 음각홈에 광확산비드를 충진하는 것 또한 불가능하다는 것이다.

본 발명은, 광확산입자의 자기조립에 의한 초박막을 형성함으로써, 이러한 한계를 극복할 수 있다.

광학필터 제조방법을 살펴본다.

제1광투과성물질(11a)이 층을 이루되 요철패턴을 갖는 요철패턴층을 형성하는 제1단계를 먼저 수행한다. 바람직하게, 요철패턴은 그 요부의 측벽면이 요철패턴층의 법선 방향을 따르는 면이 될 수 있다.

바람직하게, 요철패턴층은 롤 임프린팅에 의하여 형성할 수 있다. 이때, 성형용 롤의 철부의 폭이 박막 수준이 될 필요는 없고, 직사각형 단면 형상을 가지는 것으로 충분하다.

그리고 나서, 상기 요철패턴의 요부의 측벽면에 광확산패턴을 박막 코팅하는 제2단계;를 수행한다.

상기 2단계에서는, 앞에서 서술한 바와 같이 콜로이드 자기조립법 중 침지코팅의 원리를 이용하여 롤 임프린팅되어 나오는 요철패턴층을 광확산입자가 분산된 콜로이드 용액에 제1깊이로 침지시키면서 서서히 통과시켜, 요철패턴의 요부의 측벽면에 광확산입자가 2차원의 콜로이드 결정 필름을 형성하여 박막 코팅한다. 여기서, 요부의 저면에 광확산입자가 코팅되지 않도록 제1깊이는 요철패턴의 요부의 깊이보다 작은 것이 바람직하다. 바람직하게, 상기 광확산입자는 자기조립된다.

그리고 나서, 상기 요철패턴의 요부에 제2광투과성물질(11b)을 충진하는 단계를 수행한다. 제1광투과성물질(11a)과 제2광투과성물질(11b)은 동일 물질 또는 동일 굴절률의 물질일 수 있다. 제1광투과성물질(11a)과 제2광투과성물질(11b)은 자외선 경화성 수지일 수 있다.

그리고 나서, 상기 요철패턴의 철부의 상면에 코팅된 상기 광확산입자를 블레이드로 긁어내어 제거하는 단계를 수행한다.

바람직하게 본 발명은 상기와 같은 롤-투-롤 연속공정에 의하여 광학필터를 제조함으로써, 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

도 12 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법을 살펴본다.

먼저, 백킹(16)의 일면에 자외선 경화성 수지와 같은 제1광투과성물질(11a)을 도포한다. 실시예에 따라서는, 백킹(16)을 제거하고, 압출 성형방법을 이용하여 제1광투과성물질(11a)의 층을 얻을 수 있다. (도 12)

그리고 나서, 성형용 롤을 이용하여 자외선 경화성 수지에 요철패턴을 형성한다. 그 후, 자외선 경화성 수지에 자외선을 조사하여 최종적으로 요철패턴층을 완성한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 열가소성 수지를 이용한 열프레스법이나, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 충전하여 성형하는 사출 성형법, 등 다양한 방법을 이용하여 요철패턴을 얻을 수 있다. (도 13)

그리고 나서, 용매에 분산된 광확산입자(15)를 자기조립 초박막 형성 방법을 이용하여, 요철패턴의 표면에 광확산입자의 초박막을 형성한다. (도 14)

그리고 나서, 요철패턴의 요부에 제2광투과성물질(11b)을 충진하고, 블레이드로 상면을 긁어내어 상면에 코팅된 광확산입자(15) 및 제2광투과성물질(11b)을 제거한다. (도 15)

그리고 나서, 자외선을 조사하여 제2광투과성물질(11b)을 경화하여 제1광투과성물질(11a)와 제2광투과성물질(11b)로 이루어지는 백그라운드층(11)을 완성한다.

본 발명의 디스플레이 장치용 광학필터에는, 투명 기판이나, 안티포그층, 반사방지층, 등 다양한 기능성 필름이 추가로 적층될 수 있다. 이들은, 점착제 또는 접착제를 사용하여 점착 또는 접착될 수 있다.

이상에서는, 설명의 편의를 위하여, 본 발명의 디스플레이 장치로 LCD를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 디스플레이 장치가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 디스플레이 장치는 PDP, OLED, FED, 등의 대형 디스플레이 장치, PDA, 소형 게임기 표시창, 휴대폰 표시창, 등의 소형 모바일 디스플레이 장치 및 연성 디스플레이 장치, 등에 다양하게 적용될 수 있다.

Claims (21)

1. 광을 투과시키는 물질이 층을 이루어 형성되는 백그라운드층과,
   상기 백그라운드층에 형성되어 광을 확산시키는 광확산패턴을 구비하되,
   상기 광확산패턴은, 상기 백그라운드층의 깊이 방향 단면을 따라 코팅된 박막인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 광확산패턴은, 상기 백그라운드층의 깊이 방향 단면을 따라 광확산입자가 코팅된 박막인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 광확산패턴은, 510~560nm의 그린파장 흡수 색상을 갖는 광확산입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 광확산패턴은, 480~510nm의 시안파장 흡수 색상을 갖는 광확산입자 및 570~600nm 오렌지파장 흡수색상을 갖는 광확산입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터.
5. 제2항에 있어서,
   상기 광확산패턴은, 상기 광확산입자가 자기조립된 자기조립박막인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 광확산입자는 콜로이드입자인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터.
7. 제1항에 있어서,
   상기 백그라운드층의 깊이 방향 단면은, 상기 백그라운드층의 법선 방향 단면인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터.
8. 제1항에 있어서,
   상기 광확산패턴은, 상기 백그라운드층의 양면 중 적어도 어느 일면에 스트라이프 패턴, 물결 패턴, 매트릭스 패턴 또는 벌집 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터.
9. 제1광투과성물질이 층을 이루되 요철패턴을 갖는 요철패턴층을 형성하는 제1단계; 및
   상기 요철패턴의 요부의 측벽면을 따라 광확산패턴을 박막 코팅하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제2단계를 수행한 후,
    상기 요철패턴의 요부에 제2광투과성물질을 충진하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1광투과성물질과 상기 제2광투과성물질은 동일 물질인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법.
12. 제9항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 요철패턴의 요부의 측벽면을 따라 광확산입자를 박막 코팅하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 요철패턴층을 상기 광확산입자를 포함하는 액에 침지하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법
14. 제13항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 요철패턴층을 상기 광확산입자를 포함하는 액에 제1깊이로 침지하되, 상기 제1깊이는 상기 요철패턴의 요부의 깊이보다 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제2단계를 수행한 후,
    상기 요철패턴의 철부의 상면에 코팅된 상기 광확산입자를 제거하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법.
16. 제14항에 있어서,
    상기 제2단계를 수행한 후,
    상기 요철패턴의 요부에 제2광투과성물질을 충진하는 단계와,
    상기 요철패턴의 철부의 상면에 코팅된 상기 광확산입자를 제거하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 요철패턴의 철부의 상면에 코팅된 상기 광확산입자는 블레이드로 긁어내어 제거하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법.
18. 제12항에 있어서,
    상기 광확산패턴은, 상기 광확산입자가 자기조립된 자기조립박막인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법.
19. 제12항에 있어서,
    상기 제1단계에서, 롤 임프린팅에 의하여 상기 요철패턴층을 형성하고,
    상기 제2단계에서, 롤 임프린팅되어 나오는 상기 요철패턴층을 상기 광확산입자를 포함하는 액에 침지시키면서 통과시키는,
    롤-투-롤 공정에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법.
20. 제9항에 있어서,
    상기 요철패턴의 요부의 측벽면은, 상기 요철패턴층의 법선 방향을 따르는 면인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법.
21. 제9항에 있어서,
    상기 광확산패턴은, 상기 백그라운드층의 양면 중 적어도 어느 일면에 스트라이프 패턴, 물결 패턴, 매트릭스 패턴 또는 벌집 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필터 제조방법.
    

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