KR20130018595A - 광학 필터 - Google Patents

Abstract

본 출원은 광학 필터 및 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다. 예시적인 광학 필터는, 예를 들어 입체 영상 표시 장치에 적용되어 휘도의 손실 없이 넓은 시야각에서 입체 영상을 관찰할 수 있도록 할 수 있다.

Description

광학 필터{OPTICAL FILTER}

본 출원은 광학 필터 및 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.

입체 영상 표시 장치는 깊이감이 있는 영상을 표시할 수 있는 디스플레이 장치이다. 입체 영상 표시 장치는, 공간 내에서 대상을 입체적으로 표시할 수 있으므로, 물체 본래의 3차원 정보를 온전히 관찰자에게 전달할 수 있고, 현실감 있는 표현이 가능하다. 입체 영상 표시 기술은, 크게 안경 방식과 무안경 방식으로 구별된다. 또한, 안경 방식은 편광 안경 방식과 액정 셔터 안경(liquid crystal shutter glass) 방식으로 분류될 수 있고, 무안경 방식은 2안식/다시점 양안 시차 방식, 체적형 방식 또는 홀로그래픽 방식 등으로 분류될 수 있다.

본 출원은 광학 필터 및 입체 영상 표시 장치를 제공한다.

예시적인 광학 필터는 서로 위상 지연 특성이 상이한 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하고, 또한 상기 제 1 및 제 2 영역과 위상 지연 특성이 상이하거나 또는 산란 기능을 가지는 제 3 영역을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 「영역간의 위상 지연 특성이 서로 상이하다는 것」은, 대상 영역들이 모두 위상 지연 특성을 가지는 영역인 상태에서 각 영역들이 서로 동일하거나 또는 상이한 방향으로 형성되어 있는 광축을 가지고 또한 위상 지연 수치도 서로 상이한 영역인 경우; 및 서로 동일한 위상 지연 수치를 가지면서 상이한 방향으로 형성되어 있는 광축을 가지는 경우가 포함될 수 있다. 다른 예시에서는 「영역간의 위상 지연 특성이 상이하다는 것」은, 대상 영역들 중에서 어느 하나의 영역은 위상 지연 특성을 가지는 영역이고, 다른 영역은 위상 지연 특성이 없는 영역, 예를 들면, 광학적으로 등방성 영역인 경우도 포함될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 제 1 및 제 2 영역은, 서로 상이한 위상 지연 특성을 가져서, 예를 들면, 선편광된 광이 입사되면 서로 편광축이 실질적으로 수직하는 2종의 광으로 분할할 수 있거나, 또는 선편광된 광이 입사되면, 서로 회전 방향이 역 방향인 원편광 또는 서로 회전 방향이 역방향인 타원 편광으로 분할할 수 있는 영역일 수 있다.

상기 광학 필터는, 예를 들면, 입체 영상 표시 장치에 적용되는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터일 수 있다.

하나의 예시에서 입체 영상 표시 장치(이하, 간략히 표시 장치라 호칭될 수 있다)는, 도 2와 같이, 광원(4), 표시 소자(2) 및 광학 필터(1)를 포함할 수 있다. 표시 장치가 편광 안경 타입이면, 관찰자는 편광 안경을 착용하고, 표시 장치에서 출력되는 입체 영상을 관찰할 수 있다.

표시 장치에서 광원(4)은, 예를 들어, 구동 상태에서 비편광 상태의 광을 표시 소자(2)를 향해서 출사할 수 있다. 용어 표시 장치의 「구동 상태」는, 상기 표시 장치가 동작하고 있는 상태로서, 영상, 예를 들면, 입체 영상을 표시하고 있는 상태를 의미할 수 있다.

표시 소자(2)의 양측에는 편광판(3A, 3B)이 배치될 수 있다. 이하, 본 명세서에서는 표시 소자(2)와 광원(4)의 사이에 배치된 편광판(3A)을 제 1 편광판으로 호칭하고, 표시 소자(2)와 광학 필터(1)의 사이에 배치된 편광판(3B)은 제 2 편광판으로 호칭할 수 있다. 제 1 및 제 2 편광판(3A, 3B)은 예를 들어, 각각 투과축 및 상기 투과축에 직교하는 흡수축을 가질 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 편광판의 투과축은 서로 상이한 방향, 예를 들면, 서로 직교하는 방향으로 표시 장치 내에 배치되어 있을 수 있다.

본 명세서에서 각도를 정의하면서 사용하는 「수직」, 「수평」, 「직교」 또는 「평행」과 같은 용어는, 각각 목적하는 효과를 확보할 수 있는 범위 내에서의 실질적인 수직, 수평, 직교 또는 평행을 의미할 수 있다. 상기 각 용어는, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 감안한 것이다. 따라서, 예를 들면, 상기 각각의 용어는, 약 ±15도 이내의 오차, 약 ±10도 이내의 오차, 약 ±5도 이내의 오차 또는 약 ±3도 이내의 오차를 포함할 수 있다.

표시 장치에서 광원(4)으로부터 출사된 광이 제 1 편광판(3A)에 입사하면, 상기 제 1 편광판의 투과축과 평행한 선편광된 광만이 표시 소자(2)로 전달될 수 있다.

하나의 예시에서 표시 소자(2)은, 2장의 기판의 사이에 존재하는 액정층을 포함하는 투과형 액정 패널일 수 있다. 액정 패널은, 예를 들면, 광원(4)측으로부터 순차로 배치된 제 1 기판(24), 화소 전극, 제 1 배향막, 액정층, 제 2 배향막, 공통 전극 및 제 2 기판(25)을 포함할 수 있다. 제 1 기판에는, 예를 들면, 투명 화소 전극에 전기적으로 접속된 구동 소자로서 TFT(Thin Film Transistor)와 배선 등을 포함하는 액티브형 구동 회로가 형성되어 있을 수 있다. 화소 전극은, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물을 포함하는 것으로, 화소별 전극으로 기능할 수 있다. 또한, 제 1 또는 제 2 배향막은, 예를 들면, 액정층의 액정을 배향시키는 역할을 할 수 있다. 액정층은, 예를 들면, VA(Vertical Alignment), TN(Twisted Nematic), STN(Super Twisted Nematic) 또는 IPS(In FLane Switching) 모드의 액정을 포함할 수 있다. 액정층은, 구동 회로로부터 인가되는 전압에 의해서, 광원(4)으로부터의 광을 화소별로 투과 또는 차단하는 기능을 가질 수 있다. 공통 전극은, 예를 들면 공통의 대향 전극으로 기능할 수 있다.

표시 소자(2)에는 구동 상태에서 우안용 신호(이하, 「R 신호」라 한다)를 생성할 수 있는 우안용 신호 생성 영역(이하, 「UR 영역」이라 한다, 21)과 좌안용 신호(이하, 「L 신호」라 한다)를 생성할 수 있는 좌안용 신호 생성 영역(이하, 「UL 영역」이라 한다, 22)으로서, 각각 하나 이상의 화소(pixel)를 포함하는 UR 및 UL 영역(21, 22)이 형성되어 있을 수 있다. 예를 들면, 액정 패널에서 제 1 및 제 2 배향막의 사이에 밀봉된 액정을 포함하는 하나 이상의 단위 화소가 UR 또는 UL 영역을 형성하고 있을 수 있다. UR 및 UL 영역은 행 및/또는 열 방향으로 배치되어 있을 수 있다.

UR 및 UL 영역은, 예를 들면, 도 3과 같이 각각 공통된 방향으로 연장되는 스트라이프상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치될 수 있다. 다른 예시에서 UR 및 UL 영역은 도 4와 같이 격자 패턴으로 서로 인접하여 교대로 배치되어 있을 수 있다.

예시적인 표시 소자는 또한 UR 및 UL 영역에 인접하는 광투과량 조절 영역(이하, 「TC 영역」)(도 2의 경우 23)을 포함할 수 있다. 용어 「TC 영역」은 입사되는 광을 차단하거나, 또는 입사되는 광의 일부를 흡수하고, 다른 일부만을 투과시킬 수 있도록 형성된 영역을 의미할 수 있다. TC 영역은, 예를 들면, 입사되는 광의 투과율, 즉 광투과율이 0% 내지 20%, 0% 내지 15%, 0% 내지 10% 또는 0% 내지 5%인 영역을 의미할 수 있다.

TC 영역은, 예를 들면, 블랙 매트릭스일 수 있다. 예를 들어, 표시 소자(2)가 투과형 액정 패널인 경우, TC 영역은, 전술한 바와 같이 액정 패널에 포함될 수 있는 제 2 기판에 통상적으로 존재하는 컬러 필터에 포함되는 블랙 매트릭스일 수 있다. 하나의 예시에서 TC 영역은, 크롬(Cr), 크롬과 크롬 산화물의 이층막(Cr/CrOx 이층막), 카본 블랙(carbon black), 카본 안료 등과 같은 안료(pigment)를 포함하는 수지층 또는 그래파이트(Graphite)를 포함하여 형성되는 영역일 수 있다. 상기 소재를 사용하여 TC 영역을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, TC 영역은, 블랙 매트릭스를 형성하는 통상적인 방식인 포토리소그라피(photolithography)나 리프트 오프(lift off) 방식 등으로 형성할 수 있다.

TC 영역이 UR 및 UL 영역에 인접한다는 것은, 시야각 범위 내에 속하는 적어도 어느 하나의 각도에서 영상을 관찰할 때에 UR 및/또는 UL 영역에서 생성된 R 신호 및/또는 L 신호가 광학 필터로 전달되는 과정에서 R 및/또는 L 신호의 적어도 일부가 TC 영역으로 입사하여, TC 영역으로 입사한 신호가 TC 영역에 의해 차단되거나 또는 TC 영역으로 입사한 신호의 일부만이 TC 영역을 투과하여 광학 필터로 전달될 수 있도록 하는 위치에 TC 영역이 존재하는 것을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서 도 3과 같이 UR 및 UL 영역이 스트라이프 패턴으로 형성되어 있는 경우 TC 영역은 도 5와 같이 UR 및 UL 영역 사이에 형성될 수 있다. 다른 예시에서 도 4와 같이 UR 및 UL 영역이 격자 패턴으로 형성되어 있는 경우 TC 영역은 도 6과 같이 UR 및 UL 영역 사이에 형성될 수 있다.

용어 「시야각」은, 예를 들면, UL 영역에서 생성된 L 신호가 광학 필터의 좌안용 신호 편광 조절 영역(이하, 「FL 영역」)을 투과하고, 또한 우안용 신호 편광 조절 영역(이하, 「FR 영역」)은 투과하지 않으면서 관찰자에게 전달될 수 있는 각도의 범위 또는 UR 영역에서 생성된 R 신호가 광학 필터의 FR 영역을 투과하고, 또한 FL 영역은 투과하지 않으면서 관찰자에게 전달될 수 있는 각도의 범위를 의미할 수 있다. 시야각을 초과하는 각도에서는, L 신호가 FR 영역을 투과하거나, 혹은 R 신호가 FL 영역을 투과한 후에 관찰자에게 전달되어서 영상의 품질을 떨어뜨리는 소위 크로스토크(crosstalk) 현상이 일어날 수 있다. 상기에서 FR 및 FL 영역은, R 및 L 신호의 편광 상태를 서로 상이하게 제어하여 출사시킬 수 있는 광학 필터의 영역이고, 예를 들어 상기 광학 필터가 표시 장치에 적용된다면, 제 1 및 제 2 영역 중 어느 하나의 영역은 FR 영역으로 작용하고, 다른 영역은 FL 영역으로 작용할 수 있다.

하나의 예시에서 UR 및 UL 영역에 인접하여 존재하는 TC 영역은, UR 및 UL 영역의 사이에 위치할 수 있다. TC 영역이 UR 및 UL 영역의 사이에 존재하는 태양의 예로는, 동일 평면상에서 UR, TC 및 UL 영역이 순차로 위치하는 경우, 또는, UR 및 UL 영역이 위치하는 평면의 전면 또는 후면에 TC 영역이 위치하는 경우 등이 예시될 수 있다. UR 및 UL 영역이 위치하는 평면의 전면 또는 후면에 TC 영역이 위치하는 경우에는, TC 영역은, 상기 장치를 정면에서 관찰할 때에, 상기 UR 및/또는 UL 영역의 적어도 일부와 겹쳐진 상태로 존재할 수 있다.

제 1 편광판(3A)을 통하여 선편광된 광이 표시 소자(2)의 UR 영역(21)을 투과하면 R 신호가 되며, 상기 선편광된 광이 표시 소자(2)의 UL 영역(22)을 투과하면 L 신호가 될 수 있다.

제 2 편광판(3B)은 표시 소자(2)로부터 R 및 L 신호가 입사되면, 제 2 편광판(3B)의 투과축과 평행하게 선편광된 광만을 투과시킬 수 있다.

광학 필터(1)는 입사되는 광을 서로 다른 편광 상태를 가지는 2종 이상의 광, 예를 들면, 상기 기술한 서로 수직하는 방향으로 직선 편광된 2종의 광 또는 서로 회전 방향이 역방향인 원편광 또는 타원 편광된 광으로 분할할 수 있다.

광학 필터는, 예를 들면, FR 영역에는 제 2 편광판(3B)을 거친 R 신호가 입사되고, FL 영역에는 제 2 편광판(3B)을 거친 L 신호가 입사될 수 있도록 배치되어 있을 수 있다. 광학 필터의 FR 및 FL 영역에 각각 입사한 R 및 L 신호는 서로 편광 상태가 상이하게 변환되어 출사되고, 관찰자는 편광 안경을 착용하고 상기 신호를 관찰함으로써 입체 영상을 인지할 수 있다.

광학 필터는, 예를 들면, 편광 조절층을 포함할 수 있다. 편광 조절층에는 전술한 제 1 내지 제 3 영역이 형성되어 있을 수 있다.

제 1 및 제 2 영역은, 예를 들면, 공통된 방향으로 연장하는 스트라이프 형상으로 형성되고, 또한 서로 인접하여 교대로 배치되어 있을 수 있다. 도 7은 상기와 같이 배치된 제 1 영역(11)과 제 2 영역(12)을 예시적으로 보여준다. 또한, 다른 예시에서 도 8과 같이, 제 1 및 제 2 영역(11, 12)은, 예를 들면, 격자 패턴으로 서로 인접하여 교대로 배치되어 있을 수 있다.

제 3 영역은, 예를 들면, 상기와 같이 배치된 제 1 및 제 2 영역의 경계에 위치할 수 있다. 도 9는, 상기 기술한 제 1 및 제 2 영역의 배치가 도 7에 도시한 바와 같은 상태에서 제 3 영역(13)의 존재를 감안하여 다시 도시한 도면이다. 도 10은 상기 기술한 제 1 및 제 2 영역의 배치가 도 8에 도시한 바와 같은 상태에서 제 3 영역(13)의 존재를 감안하여 다시 도시한 도면이다.

예를 들어 선편광된 광이 제 1 및 제 2 영역을 각각 투과하면, 실질적으로 서로 수직한 방향으로 선편광되어 있는 광으로 배출될 수 있다. 다른 예시에서 선편광된 광이 제 1 및 제 2 영역을 각각 투과하면, 제 1 영역을 투과한 광과 제 2 영역을 투과한 광 중에서 어느 하나는 좌원 편광된 원편광 또는 타원편광의 상태이고, 다른 하나의 광은 우원 편광된 원편광 또는 타원편광의 상태로 배출될 수 있다. 이를 위하여 제 1 및 제 2 영역 중 하나 이상은 위상차층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 좌원 및 우원 편광된 신호를 생성할 수 있는 경우로는, 제 1 및 제 2 영역이 모두 위상차층을 포함하고, 제 1 영역에 포함되는 위상차층과 제 2 영역에 포함되는 위상차층이 1/4 파장층인 경우가 예시될 수 있다. 서로 역방향으로 회전하는 원편광 또는 타원편광된 광을 생성하기 위하여, 제 1 영역에 배치된 1/4 파장층의 광축과 제 2 영역에 배치된 1/4 파장층의 광축은 서로 상이하게 형성되어 있을 수 있다. 하나의 예시에서 제 1 영역은 위상차층으로서 제 1 방향으로 광축을 가지는 1/4 파장층을 포함하고, 제 2 영역은 위상차층으로서 상기 제 1 방향과는 상이한 제 2 방향으로 광축을 가지는 1/4 파장층을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「n 파장층」은 입사되는 광을 그 파장의 n배만큼 위상 지연을 시킬 수 있는 위상 지연 소자를 의미할 수 있고, 상기에서 n은, 예를 들면, 1/2, 1/4 또는 3/4일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 용어 「광축」은 광이 해당 영역을 투과하는 과정에서의 지상축(slow axis) 또는 진상축(fast axis)을 의미할 수 있고, 예를 들면, 지상축을 의미할 수 있다.

제 1 및 제 2 영역의 태양이 상기와 같은 태양에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 제 1 및 제 2 영역 중의 어느 하나는 3/4 파장층을 포함하고, 다른 영역은 1/4 파장층을 포함하는 경우에도 좌원 및 우원 편광된 광을 생성할 수 있다.

다른 예시에서는 상기 제 1 및 제 2 영역 중에서 어느 하나의 영역은, 1/2 파장층이고, 다른 영역은 광학적으로 등방성인 영역일 수 있다. 이러한 경우에는, 제 1 및 제 2 영역을 각각 투과한 R 및 L 신호는 실질적으로 서로 수직한 방향으로 편광축을 가지도록 직선 편광된 광의 형태로 광학 필터에서 출사될 수 있다.

편광 조절층, 예를 들면, 상기 제 1 및/또는 제 2 영역과 경우에 따라서 제 3 영역을 형성하는 상기 파장층은, 예를 들면 액정층일 수 있다. 예를 들면, 배향되어 위상 지연 특성을 보이는 액정 화합물을 배향시키고, 필요한 경우에 중합시켜서 상기 제 1 및/또는 제 2 영역을 형성할 수 있다.

액정층은, 예를 들면, 중합성 액정 화합물을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서 액정층은 중합성 액정 화합물을 중합된 형태로 포함할 수 있다. 용어 「중합성 액정 화합물」은, 액정성을 나타낼 수 있는 부위, 예를 들면, 메소겐(mesogen) 골격 등을 포함하고, 또한 중합성 관능기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 또한, 「중합성 액정 화합물이 중합된 형태로 포함되어 있다는 것」은 상기 액정 화합물이 중합되어 액정층 내에서 액정 고분자의 주쇄 또는 측쇄와 같은 골격을 형성하고 있는 상태를 의미할 수 있다.

액정층은 또한 중합성 액정 화합물을 비중합된 상태로 포함하거나, 중합성 비액정 화합물, 안정제, 비중합성 비액정 화합물 또는 개시제 등의 공지의 첨가제를 추가로 포함하고 있을 수 있다.

하나의 예시에서 액정층에 포함되는 중합성 액정 화합물은, 다관능성 중합성 액정 화합물과 단관능성 중합성 액정 화합물을 포함할 수 있다.

용어 「다관능성 중합성 액정 화합물」은, 상기 액정 화합물 중에서 중합성 관능기를 2개 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서 다관능성 중합성 액정 화합물은 중합성 관능기를 2개 내지 10개, 2개 내지 8개, 2개 내지 6개, 2개 내지 5개, 2개 내지 4개, 2개 내지 3개 또는 2개 포함할 수 있다. 또한, 용어 「단관능성 중합성 액정 화합물」은, 상기 액정 화합물 중에서 하나의 중합성 관능기를 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 다관능성 및 단관능성 중합성 화합물을 함께 사용하면, 액정층의 위상 지연 특성을 효과적으로 조절할 수 있고, 또한 구현된 위상 지연 특성, 예를 들면, 위상 지연층의 광축이나, 위상 지연값을 안정적으로 유지할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「광축」은, 빛이 해당 영역을 투과할 때의 지상축 또는 진상축을 의미할 수 있다.

액정층은, 단관능성 중합성 액정 화합물을 다관능성 중합성 액정 화합물을 100 중량부 대비 0 중량부 초과 100 중량부 이하, 1 중량부 내지 90 중량부, 1 중량부 내지 80 중량부, 1 중량부 내지 70 중량부, 1 중량부 내지 60 중량부, 1 중량부 내지 50 중량부, 1 중량부 내지 30 중량부 또는 1 중량부 내지 20 중량부로 포함할 수 있다.

상기 범위 내에서 다관능성 및 단관능성 중합성 액정 화합물의 혼합 효과를 극대화할 수 있으며, 목적하는 위상 지연값 및 광축을 안정적으로 유지할 수 있다. 본 명세서에서 특별히 달리 규정하지 않는 한, 단위 「중량부」는 중량의 비율을 의미할 수 있다.

하나의 예시에서 상기 다관능성 또는 단관능성 중합성 액정 화합물은, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.

[화학식 1]

화학식 1에서 A는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R₁ 내지 R₁₀은, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기, -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이거나, R₁ 내지 R₅ 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍 또는 R₆ 내지 R₁₀ 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하되, R₁ 내지 R₁₀ 중 적어도 하나는 -O-Q-P 또는 하기 화학식 2의 치환기이거나, R₁ 내지 R₅ 중 인접하는 2개의 치환기 또는 R₆ 내지 R₁₀ 중 인접하는 2개의 치환기 중 적어도 하나의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등의 중합성 관능기이다.

[화학식 2]

화학식 2에서 B는 단일 결합, -COO- 또는 -OCO-이고, R₁₁ 내지 R₁₅는, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기 또는 -O-Q-P이거나, R₁₁ 내지 R₁₅ 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하되, R₁₁ 내지 R₁₅ 중 적어도 하나가 -O-Q-P이거나, R₁₁ 내지 R₁₅ 중 인접하는 2개의 치환기의 쌍은 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성하고, 상기에서 Q는 알킬렌기 또는 알킬리덴기이며, P는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등의 중합성 관능기이다.

화학식 1 및 2에서 인접하는 2개의 치환기가 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 형성한다는 것은, 인접하는 2개의 치환기가 서로 연결되어 전체적으로 -O-Q-P로 치환된 나프탈렌 골격을 형성하는 것을 의미할 수 있다.

화학식 2에서 B의 좌측의 「-」는, B가 화학식 1의 벤젠에 직접 연결되어 있음을 의미할 수 있다.

화학식 1 및 2에서 용어 「단일 결합」은, A 또는 B로 표시되는 부분에 별도의 원자가 존재하지 않는 경우를 의미한다. 예를 들어, 화학식 1에서 A가 단일 결합인 경우, A의 양측의 벤젠이 직접 연결되어 비페닐(biphenyl) 구조를 형성할 수 있다.

화학식 1 및 2에서 할로겐으로는, 예를 들면, 염소, 브롬 또는 요오드 등이 예시될 수 있다.

본 명세서에서 용어 「알킬기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 의미하거나, 또는, 예를 들면, 탄소수 3 내지 20, 탄소수 3 내지 16 또는 탄소수 4 내지 12의 시클로알킬기를 의미할 수 있다. 상기 알킬기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.

본 명세서에서 용어 「알콕시기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 의미할 수 있다. 상기 알콕시기는, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알콕시기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 용어 「알킬렌기」 또는 「알킬리덴기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 4 내지 10 또는 탄소수 6 내지 9의 알킬렌기 또는 알킬리덴기를 의미할 수 있다. 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는, 예를 들면, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.

본 명세서에서 「알케닐기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐기를 의미할 수 있다. 상기 알케닐기는, 예를 들면, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알케닐기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.

화학식 1 및 2에서 P는, 예를 들면, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기이거나, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기일 수 있고, 다른 예시에서는 아크릴로일옥시기일 수 있다.

본 명세서에서 특정 관능기에 치환되어 있을 수 있는 치환기로는, 알킬기, 알콕시기, 알케닐기, 에폭시기, 옥소기, 옥세타닐기, 티올기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기 또는 아릴기 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

화학식 1 및 2에서 적어도 하나 이상 존재할 수 있는 -O-Q-P 또는 화학식 2의 잔기는, 예를 들면, R₃, R₈ 또는 R₁₃의 위치에 존재할 수 있다. 또한, 서로 연결되어 -O-Q-P로 치환된 벤젠을 구성하는 치환기는, 예를 들면, R₃ 및 R₄이거나, 또는 R₁₂ 및 R₁₃일 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물 또는 화학식 2의 잔기에서 -O-Q-P 또는 화학식 2의 잔기 이외의 치환기 또는 서로 연결되어 벤젠을 형성하고 있는 치환기 외의 치환기는 예를 들면, 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알콕시기를 포함하는 알콕시카보닐기, 탄소수 4 내지 12의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 시아노기 또는 니트로기일 수 있으며, 다른 예시에서는 염소, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기, 탄소수 4 내지 12의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알콕시기를 포함하는 알콕시카보닐기 또는 시아노기일 수 있다.

중합성 액정 화합물은 수평 배향된 상태로 액정층에 포함되어 있을 수 있다. 하나의 예시에서 상기 화합물은, 수평 배향 상태로 중합되어 액정층에 포함되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 용어 「수평 배향」은, 액정 화합물을 포함하는 액정층의 광축이 액정층의 평면에 대하여 약 0도 내지 약 25도, 약 0도 내지 약 15도, 약 0도 내지 약 10도, 약 0도 내지 약 5도 또는 약 0도의 경사각을 가지는 경우를 의미할 수 있다.

하나의 예시에서 편광 조절층의 액정층, 예를 들면 제 1 및/또는 제 2 영역은, 면내 지상축 방향의 굴절률과 면내 진상축 방향의 굴절률의 차이가 0.05 내지 0.2, 0.07 내지 0.2, 0.09 내지 0.2 또는 0.1 내지 0.2의 범위일 수 있다. 상기에서 면내 지상축 방향의 굴절률은, 액정층의 평면에서 가장 높은 굴절률을 나타내는 방향의 굴절률을 의미하고, 진상축 방향의 굴절률은, 액정층의 평면상에서 가장 낮은 굴절률을 나타내는 방향의 굴절률을 의미할 수 있다. 통상적으로 광학 이방성의 액정층에서 진상축과 지상축은 서로 수직한 방향으로 형성되어 있다. 상기 각각의 굴절률은, 550 nm 또는 589 nm의 파장의 광에 대하여 측정한 굴절률일 수 있다. 상기 굴절률의 차이는, 예를 들면, Axomatrix사의 Axoscan을 이용하여 제조사의 매뉴얼에 따라 측정할 수 있다. 액정층은 또한, 두께가 약 0.5㎛ 내지 2.0㎛ 또는 약 0.5㎛ 내지 1.5㎛일 수 있다. 상기 굴절률의 관계와 두께를 가지는 액정층은, 적용되는 용도에 적합한 위상 지연 특성을 구현할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 굴절률의 관계와 두께를 가지는 액정층은, 광분할용 광학 소자에 적합할 수 있다.

제 1 및 제 2 영역의 경계에 존재할 수 있는 제 3 영역은, 예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 영역과는 위상 지연 특성이 상이한 영역이거나, 위상 지연 특성을 가지지 않는 영역 또는 산란 기능을 가지는 영역일 수 있다. 예를 들어, 제 3 영역은 선편광된 광이 입사되면, 이를 선편광된 광으로 출사시키거나, 혹은 비편광된 광으로 출사시킬 수 있다. 제 3 영역이 선편광된 광을 선편광된 상태로 출사시키는 때에는, 예를 들어, 제 1 및 제 2 영역이 실질적으로 서로 수직하는 방향으로 선편광된 광을 생성하는 경우에는 상기 서로 수직하는 방향으로 선편광된 광의 편광축과는 상이한 제 3의 방향으로 선편광된 광으로 출사시킬 수 있다.

예를 들어, 광학 필터가 입체 영상 표시 장치에 적용되는 경우에 상기 제 3 영역을 투과한 광을 편광 안경을 착용하고 관찰하면, 상기 광은 제 1 및 제 2 영역을 투과한 광 대비 감소된 세기로 편광 안경을 투과하거나, 혹은 차단될 수 있다. 이에 따라서 상기 광학 필터를 포함하는 표시 장치에서는, 예를 들면, 크로스토크율을 감소시킬 수 있는 등의 이점이 있다. 하나의 예시에서 상기 제 3 영역에서 출사된 광은 제 1 또는 제 2 영역에서 출사된 광 대비 30% 이상, 30 내지 80%, 30 내지 75%, 30 내지 70%, 30 내지 65%, 30 내지 60%, 30 내지 55%, 35 내지 80%, 40 내지 80%, 45 내지 80%, 35 내지 75%, 35 내지 70%, 40 내지 65%, 40 내지 60%, 45 내지 55% 또는 약 50% 정도 감소된 비율로 편광 안경을 투과할 수 있다.

제 3 영역은, 예를 들면, 등방성 영역, 위상 지연 영역 또는 광산란 영역일 수 있다. 등방성 영역인 경우는, 예를 들어, 액정층과 같은 편광 조절층이 제 1 및/또는 제 2 영역에 대응되는 영역에만 존재하는 경우나 또는 제 3 영역에 대응되는 영역에는 유리나 등방성 물질이 존재하는 경우가 예시될 수 있다.

위상 지연 영역 또는 광산란 영역인 경우에는 제 3 영역이 상기 기술한 바와 같은 액정층일 수 있다.

예를 들면, 상기 제 1 내지 3 영역은 모두 액정층일 수 있다. 이러한 경우에 예를 들면, 제 1 영역은 제 1 방향으로 형성된 광축을 가지고, 제 2 영역은 상기 제 1 방향과 동일하거나 또는 상이한 제 2 방향으로 형성된 광축을 가지며, 제 3 영역은 상기 제 1 및 제 2 방향과는 상이한 제 3 방향으로 광축을 가지는 영역일 수 있다.

상기와 같은 경우, 예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 방향은 상이하고, 또한 서로 수직을 이루고 있을 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 방향이 서로 상이하고, 상기 제 3 방향은 상기 제 1 및 제 2 방향이 이루는 각도를 이등분하는 선과 실질적으로 평행하거나 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 즉, 제 3 방향은 하기 일반식 1의 조건을 만족할 수 있다.

[일반식 1]

2 x A = (R + L)

일반식 1에서 A는, 광학 필터 평면의 임의의 가상의 직선으로부터 시계 방향으로 측정된 상기 가상의 직선과 제 3 방향이 이루는 각도이고, R은 상기 가상의 직선으로부터 시계 방향으로 측정된 상기 가상의 직선과 제 1 방향이 이루는 각도이며, L은 상기 가상의 직선으로부터 시계 방향으로 측정된 상기 가상의 직선과 제 2 방향이 이루는 각도이다.

예를 들어, 상기 광학 필터가 상기 기술한 표시 장치에 적용되는 필터인 경우에 상기 가상의 직선은 표시 장치의 편광판, 예를 들면, 제 2 편광판의 광 흡수축과 평행한 방향일 수 있다.

제 3 영역이 상기와 같은 광축을 가지도록 하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 후술하는 액정의 배향 과정에서 제 1 내지 제 3 영역의 배향 방향을 각각 제어하면 상기와 같은 제 3 영역을 형성할 수 있다. 제 3 영역의 위상차는 상기와 같은 광축을 가진다면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 공정성을 고려하여 제 1 및/또는 제 2 영역의 위상차와 동일한 위상차를 가지도록 할 수 있다.

제 3 영역이 산란 영역인 경우에는 제 3 영역에 대응하는 부분에 산란성 물질이 존재할 수 있다. 산란성 물질의 예로는, 비배향된 액정 화합물이 예시될 수 있다. 즉, 상기 광학 필터에서 제 1 및/또는 제 2 영역은, 상기 기술한 바와 같은 배향된 액정 영역이고, 제 3 영역은 비배향된 액정 영역일 수 있다. 이러한 제 3 영역은 후술하는 액정의 배향 과정에서 제 3 영역에 해당하는 부분의 액정 화합물을 배향시키지 않음으로써 형성할 수 있다.

광학 필터는 기재층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 기술한 편광 조절층은 예를 들어 상기 기재층상에 형성되어 있을 수 있다.

기재층으로는, 예를 들면, 유리 기재층 또는 플라스틱 필름 또는 시트 등을 사용할 수 있다. 플라스틱 필름 또는 시트로는, 예를 들면, 가시 광선 영역의 광에 대한 투과율이 약 80% 이상 또는 약 85% 이상인 필름 또는 시트를 사용할 수 있다.

필름 또는 시트로는, TAC(triacetyl cellulose) 필름 또는 시트; 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin polymer) 필름 또는 시트; PMMA(poly(methyl methacrylate) 필름 또는 시트; PC(polycarbonate) 필름 또는 시트; PE(polyethylene) 필름 또는 시트; PP(polypropylene) 필름 또는 시트; PVA(polyvinyl alcohol) 필름 또는 시트; DAC(diacetyl cellulose) 필름 또는 시트; Pac(Polyacrylate) 필름 또는 시트; PES(poly ether sulfone) 필름 또는 시트; PEEK(polyetheretherketone) 필름 또는 시트; PEI(polyetherimide) 필름 또는 시트; PEN(polyethylenenaphthalate) 필름 또는 시트; PET(polyethyleneterephthalate) 필름 또는 시트; PI(polyimide) 필름 또는 시트; PSF(polysulfone) 필름 또는 시트; PVA(polyvinylalcohol) 필름 또는 시트; PAR(polyarylate) 필름 또는 시트; 또는 비정질 불소 수지 필름 또는 시트 등이 예시될 수 있다.

편광 조절층이 상기 액정층인 경우에, 광학 필터는 기재층 및 액정층의 사이에 배향층을 추가로 포함할 수 있다.

배향층은 액정층의 배향 과정에서 배향 방향을 제어하여 액정층의 광축을 제어하는 역할을 하는 층일 수 있다. 배향층으로는, 이 분야에서 공지되어 있는 통상적인 배향막을 사용할 수 있다. 배향층으로는, 선편광된 광의 조사에 의하여 유도되는 이성화(isomerization), 프리즈 재배열(fries rearrangement) 또는 이량화(dimerization) 반응에 의하여 배향이 결정되고, 결정된 배향에 의하여 인접하는 액정층에 배향을 유도할 수 있는 광배향층, 러빙 처리된 폴리이미드층과 같은 고분자층 또는 복수의 홈 영역이 패터닝되어 있는 아크릴계 경화형 수지층 등이 예시될 수 있다.

광학 필터는, 예를 들면, 기재층상에 배향층을 형성하고, 상기 배향층상에 액정층을 형성하는 방식으로 제조할 수 있다. 이 과정에서 배향층의 형성 영역을 조절하거나, 혹은 배향 방향을 조절함으로써 제 1 내지 제 3 영역을 형성할 수 있다.

이 분야에서는 액정 필름의 제조를 위한 배향층의 종류나 형성 방법 및 그를 사용한 액정층의 형성 방법이 다양하게 공지되어 있고, 이러한 내용은 모두 채용될 수 있다.

본 출원은, 또한 표시 장치, 예를 들면 입체 영상 표시 장치에 대한 것이다. 상기 표시 장치는, 상기 광학 필터를 포함할 수 있다.

표시 장치는, 예를 들면, R 및 L 신호를 각각 생성할 수 있는 상기 UR 및 UL 영역을 포함하는 상기 표시 소자 및 상기 광학 필터를 포함할 수 있다. 또한, 상기 표시 소자는 상기 기술한 TC 영역을 포함할 수 있다.

광학 필터는, 상기 장치에서 구동 상태에서 R 신호가 제 1 및 제 2 영역 중 어느 하나의 영역으로 입사하고, L 신호는 제 1 및 제 2 영역 중에서 다른 영역에 입사할 수 있도록 배치될 수 있다.

표시 장치의 각 부품에 대한 구체적인 사항은 이미 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.

표시 장치의 광학 필터는, 예를 들면, 하기 수식 1을 만족하는 각도 "θ_U" 및 하기 수식 2를 만족하는 각도 "θ_L"의 최대값이 모두 3도 이상, 5도 이상, 8도 이상, 8.5도 이상, 9도 이상, 9.5도 이상, 10도 이상, 10.5도 이상, 11도 이상, 11.5도 이상, 12도 이상, 12.5도 이상, 13도 이상, 13.5도 이상, 14도 이상, 14.5도 이상 또는 15도 이상이 될 수 있도록 제 3 영역을 포함하면서 표시 장치에 배치되어 있을 수 있다.

[수식 1]

tanθ_U = (H₁ + 2y)/2T

[수식 2]

tanθ_L = (H₁ + 2H₂ - 2y)/2T

수식 1 및 2에서 H₁는 TC 영역의 폭이고, H₂는, 제 3 영역의 폭이며, T는 표시 소자의 TC 영역에서 광학 필터의 제 3 영역까지의 거리이고, y는 TC 영역의 폭을 이등분하는 선의 상기 TC 영역의 표면에 대한 가상의 법선이 제 3 영역과 접하는 지점에서부터 제 3 영역이 존재하는 부분까지의 거리이다.

수식 1 및 2를 도 11을 참조하여, 설명하면 하기와 같다.

도 11을 참조하면, 표시 소자의 L 신호가 제 1 영역(11)은 투과하지 않으면서 관찰자에게 전달될 수 있는 각도의 범위(θ_U) 또는 R 신호가 제 2 영역(12)을 투과하지 않으면서 관찰자에게 전달될 수 있는 각도의 범위(θ_L)는, TC 영역(23)에서 제 3 영역(13)까지의 거리(T)와 TC 영역(23) 및 제 3 영역(13)의 폭에 따라서 결정되는 것을 알 수 있다. 상기에서 거리(T)는, 예를 들면, TC 영역이 광학 필터와 마주보는 면에서부터 광학 필터의 표시 소자와 마주보는 면까지의 거리일 수 있다.

거리(T)는, 표시 장치의 사양에 따라서 결정되는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 거리(T)는 5 mm 이하 또는 약 0.5 mm 내지 5 mm 정도일 수 있다. 또한, UR, UL 및 TC 영역의 폭이나 제 1 내지 제 3 영역의 폭도 표시 장치의 사양에 따라서 적정 범위로 결정될 수 있다. 예를 들어 약 42 인치 내지 50 인지 정도의 표시 장치에 적용되는 광학 필터의 경우 제 1 및 제 2 영역의 폭은 약 50 내지 1000㎛, 약 50 내지 750㎛ 또는 약 100 내지 500 ㎛로 조절될 수 있다. 또한, 예를 들면 제 3 영역의 폭은 약 50 내지 150 ㎛, 약 50 내지 120 ㎛ 또는 70 내지 120 ㎛로 조절될 수 있다. 이에 따라 UR, UL 및 TC 영역의 폭은 예를 들면 제 1 내지 제 3 영역의 폭을 고려하여 동등한 범위의 폭으로 조절될 수 있다.

도 11을 참조하면, 각도 "θ_U" 및 "θ_L"은, 거리(T)가 동일할 때, TC 및 제 3 영역의 폭(H₁ 및 H₂)과 TC 및 제 3 영역의 상대적 위치에 따라서 결정되는 것을 알 수 있다.

도 11을 참조하면, 각도 "θ_U"는, tanθ_U가 TC 영역의 폭(H₁)의 1/2배의 수치 및 TC 영역의 폭을 이등분하는 선의 상기 TC 영역 또는 표시 소자의 표면에 대한 가상의 법선(C)이 제 3 영역과 접하는 지점에서부터 제 3 영역이 존재하는 부분까지의 거리(y)의 합(H₁/2+y)을 상기 거리(T)로 나눈 수치와 같아지도록 형성되고 있음을 알 수 있다. 또한, 각도 "θ_L"은, tanθ_L이 TC 영역의 폭(H₁)의 1/2배의 수치에 상기 제 3 영역의 폭(H₂)에서 TC 영역의 폭(H₁)을 이등분하는 선의 상기 TC 영역 또는 표시 소자의 표면에 대한 가상의 법선(C)이 제 3 영역과 접하는 지점에서부터 제 3 영역이 존재하는 부분까지의 거리(y)를 뺀 수치(H₂-y)의 합(H₁/2+H₂-y)을 상기 거리(T)로 나눈 수치와 같아지도록 형성되고 있음을 알 수 있다.

TC 및 제 3 영역을 포함하는 표시 장치에서는, TC 및 제 3 영역의 크기, 예를 들면, 폭과 상기 TC 및 제 3 영역의 상대적 위치를 적절하게 조절함으로써, 입체 영상의 관찰 시에 넓은 시야각을 확보하면서도 휘도 특성도 우수하게 확보할 수 있다.

이에 따라 상기 표시 장치는, 정면에서 관찰한 상대 휘도가 60% 이상, 65% 이상 또는 70% 이상이고, 또한 그와 동시에 상기 수식 1을 만족하는 각도 "θ_U"의 최대값 및 상기 수식 2를 만족하는 각도 "θ_L"의 최대값이 모두 3도 이상, 5도 이상, 8도 이상, 8.5도 이상, 9도 이상, 9.5도 이상, 10도 이상, 10.5도 이상, 11도 이상, 11.5도 이상, 12도 이상, 12.5도 이상, 13도 이상, 13.5도 이상, 14도 이상, 14.5도 이상 또는 15도 이상일 수 있다.

용어 「상대 휘도」는, 제 3 영역이 형성되지 않은 광학 필터를 포함하거나, 또는 제 3 영역이 형성되지 않은 광학 필터를 포함하고 표시 소자에 TC 영역이 형성되지 않은 표시 장치에서의 휘도(I_O) 대비 제 3 영역이 형성되어 있는 광학 필터를 포함하거나, 또는 제 3 영역이 형성되어 있는 광학 필터를 포함하고 TC 영역이 형성되어 있는 표시 소자에서의 휘도(I_T)의 비율(I_T/I_O)을 의미할 수 있다.

예시적인 광학 필터는, 예를 들어 입체 영상 표시 장치에 적용되어 휘도의 손실 없이 넓은 시야각에서 입체 영상을 관찰할 수 있도록 할 수 있다.

도 1은 예시적인 광학 필터를 모식적으로 나타낸다.
도 2는 예시적인 표시 장치를 모식적으로 나타낸다.
도 3 및 4는, TC 영역을 포함하지 않는 예시적인 표시 소자를 나타낸다.
도 5 및 6은 TC 영역을 포함하는 예시적인 표시 소자를 나타낸다.
도 7 및 8은 제 3 영역을 포함하지 않는 예시적인 광학 필터를 나타낸다.
도 9 및 10은 제 3 영역을 포함하는 예시적인 광학 필터를 나타낸다.
도 11은 수식 1 및 2 를 설명하기 위한 도면이다.

이하 실시예 및 비교예를 통하여 상기 광학 필터를 설명하나, 상기 광학 필터의 범위가 하기 제시된 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

제조예 . 광학 필터의 제조

TAC 기재(굴절률: 1.49, 두께: 80,000 nm)의 일면에 광배향층 형성용 조성물을 건조 후의 두께가 약 1,000 Å이 되도록 코팅하고, 80℃의 오븐에서 2 분 동안 건조시켰다. 상기에서 광배향층 형성용 조성물로는, 하기 화학식 3의 신나메이트기를 갖는 폴리노르보넨(분자량(M_w) = 150,000) 및 아크릴 단량체의 혼합물을 광개시제(Igacure 907)와 혼합하고, 다시 그 혼합물을 톨루엔 용매에 폴리노르보넨의 고형분 농도가 2 wt%가 되도록 용해시켜 제조한 조성물을 사용하였다(폴리노르보넨: 아크릴 단량체:광개시제 = 2:1:0.25(중량비)).

[화학식 3]

이어서, 상기 건조된 광배향층 형성용 조성물을 배향 처리하되, 서로 다른 방향으로 배향된 제 1 내지 제 3 배향 영역을 포함하는 광배향층을 형성하였다. 상기 배향 공정은, 마스크를 매개로 한 직선 편광의 조사를 통하여 수행하였으며, 광배향층이 형성되어 있는 TAC 기재를 약 3 m/min의 속도로 이동시키면서, 마스크를 매개로 광배향층 형성용 조성물에 선편광된 자외선(300 mW/cm²)을 조사하는 과정을 반복하여 진행하였다. 배향 영역은 도 9와 같이 제 1 및 제 2 배향 영역이 공통 방향으로 연장하는 스트라이프 형상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되고, 제 3 배향 영역이 제 1 및 제 2 배향 영역의 사이에 존재하도록 형성하였다. 제 1 및 제 2 배향 영역의 배향 방향은, 각각 제 3 배향 영역의 연장 방향과 시계 또는 반시계 방향으로 45도를 이루도록 하였고, 제 3 배향 영역은 제 3 배향 영역의 연장 방향과 배향 방향이 평행하게 배향하였다. 이어서, 배향 처리된 배향층 상에 액정층을 형성하였다. 구체적으로는, 액정 조성물로서 하기 화학식 4로 표시되는 다관능성 중합성 액정 화합물 70 중량부 및 하기 화학식 5로 표시되는 단관능성 중합성 액정 화합물 30 중량부를 포함하고, 적정량의 광개시제를 포함하는 액정 조성물을 약 1㎛ 의 건조 두께가 되도록 도포하고, 하부의 배향층에 배향에 따라 배향시킨 후에, 자외선(300mW/cm²)을 약 10초 동안 조사하여 액정을 가교 및 중합시켜, 하부 광배향층의 배향에 따라서 배향된 제 1 내지 제 3 영역을 포함하고, 전체적으로 1/4 파장층의 특성을 나타내는 액정층을 형성하였다. 제 1 내지 제 3 영역의 폭은 각각 약 350 ㎛, 약 350 ㎛ 및 약 100㎛가 되도록 하였다.

[화학식 4]

[화학식 5]

실시예 1

도 2와 같은 구조를 가지고, 제조예 1에서 제조된 광학 필터(1)를 포함하며, 표시 소자(2)로서, 투과형 액정 패널을 포함하는 장치를 구성하였다. 액정 패널로는 UR 및 UL 영역은 도 5의 배치와 같은 형태로 배치되며, TC 영역(23)이 액정 패널의 컬러 필터의 블랙 매트릭스에 의해 형성되고, TC 영역이 UR 및 UL의 영역의 사이에서 UR 및 UL 영역의 일부분과 겹치도록 형성되어 있는 패널을 사용하였다. TC 영역이 UR 영역과 겹치는 범위와 UL 영역과 겹치는 범위는 동일하도록 TC 영역을 형성하였다. 또한, 광학 필터(1)의 제 1 내지 제 3 영역(11, 12, 13)은, 도 9와 같은 형태로 배치되도록 하였다. 광학 필터의 배치는, 예를 들면, 도 11에서 y가 H₂/2와 동일하게 되도록 배치하였다. TC 및 제 3 영역간의 거리(도 11에서의 T)는 약 0.7 mm였다.

비교예 1

제조예 1과 동일한 방식으로 광학 필터를 제조하되, 제 3 영역을 형성하지 않고, 제 1 및 제 2 영역만을 각각 폭이 약 450 ㎛가 되도록 형성한 광학 필터를 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 표시 장치를 제조하였다.

시험예 1. 시야각 개선 효과

시야각은 크로스토크율이 7% 또는 그 이하로 발생하는 각도로 정의한다. 본 실시예에서는 상기 크로스토크율을 하기와 같은 방식으로 측정하였다. 우선 표시 장치의 관측 지점에 편광 안경을 위치시킨다. 그 후, 표시 장치가 L 신호를 출력하도록 한 상태에서 편광 안경의 좌안용 및 우안용 렌즈의 배면에 휘도계(SR-UL2 Spectrometer)를 배치하고, 각각의 경우의 휘도를 측정한다. 상기에서 좌안용 렌즈의 배면에서 측정되는 휘도는 명 상태(Bright state)의 휘도이며, 우안용 렌즈의 배면에서 측정되는 휘도는 암 상태(Dark state)의 휘도이다. 각 휘도를 측정한 후에, 명 상태의 휘도에 대한 암 상태의 휘도의 비율([암 상태의 휘도]/[명 상태의 휘도])을 구하여, 이를 크로스토크율로 규정하였다.

실시예 1 및 비교예 1의 장치에서 표시 소자의 TC 영역의 폭(H1)을 변화시키면서 측정한 시야각은 다음과 같다. 하기 표 1로부터 상기 광학 필터의 사용으로 인하여 약 3.3 내지 3.5도의 시야각 개선 효과가 있는 것을 확인할 수 있다.

TC 영역의 폭( H 1 )(㎛)	비교예 1의 시야각(단위: 도)	실시예 1의 시야각(단위: 도)
0	3.5	7.0
25	4.5	8.0
50	5.5	9.0
75	6.6	10.0
100	7.6	11.0
125	8.6	12.0
150	9.6	13.0
175	10.6	13.9
200	11.5	14.9
225	12.5	15.8
250	13.5	16.8

1: 광학 필터
11: 제 1 영역
12: 제 2 영역
13: 제 3 영역
2: 표시 소자
21: UR 영역
22: UL 영역
23: TC 영역
24, 25: 기판
3A, 3B: 편광판
4: 광원

Claims (17)

1. 입사광을 서로 편광 상태가 상이한 2종의 광으로 분할할 수 있도록 형성되어 있는 서로 위상 지연 특성이 상이한 제 1 및 제 2 영역; 및 상기 제 1 및 제 2 영역과는 위상 지연 특성이 상이하거나, 등방성 또는 광산란성 영역인 제 3 영역을 포함하는 편광 조절층을 가지는 광학 필터.
   
2. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 영역은, 선편광된 입사광을 회전 방향이 서로 역방향인 2종의 원편광 또는 타원 편광으로 분할하여 출사시킬 수 있도록 형성되어 있는 광학 필터.
   
3. 제 1 항에 있어서, 제 3 영역은, 선편광된 입사광을 선편광된 광 또는 비편광된 광으로 출사시킬 수 있도록 형성되어 있는 광학 필터.
   
4. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 영역은 공통 방향으로 연장하는 스트라이프 형상을 가지면서 서로 인접하여 교대로 배치되어 있고, 제 3 영역은 상기 제 1 및 제 2 영역의 사이에 배치되어 있는 광학 필터.
   
5. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 영역은 격자 형상으로 인접하여 서로 교대로 배치되어 있고, 제 3 영역은 상기 제 1 및 제 2 영역의 사이에 배치되어 있는 광학 필터.
   
6. 제 1 항에 있어서, 제 1 영역은 제 1 방향으로 형성된 광축을 가지는 위상 지연 영역이고, 제 2 영역은 상기 제 1 방향과는 상이하거나 동일한 방향으로 광축을 가지는 위상 지연 영역이며, 제 3 영역은 상기 제 1 및 제 2 방향과는 상이한 방향으로 광축을 가지는 위상 지연 영역, 등방성 영역 또는 광산란성 영역인 광학 필터.
   
7. 제 1 항에 있어서, 제 1 영역은 제 1 방향으로 형성된 광축을 가지는 위상 지연 영역이고, 제 2 영역은 상기 제 1 방향과는 상이한 방향으로 광축을 가지는 위상 지연 영역이며, 제 3 영역은 상기 제 1 및 제 2 방향과는 상이한 방향으로 광축을 가지는 위상 지연 영역인 광학 필터.
   
8. 제 7 항에 있어서, 제 1 방향과 제 2 방향은 서로 수직하는 광학 필터.
   
9. 제 7 항에 있어서, 제 1 방향과 제 2 방향이 이루는 각도를 이등분하는 선과 제 3 방향은 평행하게 형성되어 있는 광학 필터.
   
10. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 영역은 수평 배향된 중합성 액정 화합물은 포함하는 광학 필터.
    
11. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 영역은 면내 지상축 방향의 굴절률과 면내 진상축 방향의 굴절률의 차이가 0.05 내지 0.2이고, 두께가 0.5 ㎛ 내지 2.0 ㎛인 광학 필터.
    
12. 제 10 항에 있어서, 제 3 영역은, 비배향된 액정 화합물을 포함하는 광학 필터.
    
13. 우안용 신호와 좌안용 신호를 각각 생성할 수 있는 우안용 및 좌안용 신호 생성 영역을 포함하는 표시 소자; 및 제 1 항의 광학 필터를 포함하며, 상기 광학 필터는, 상기 우안용 신호가 입사될 수 있는 위치에 제 1 및 제 2 영역 중 어느 한 영역이 배치되고, 상기 좌안용 신호가 입사될 수 있는 위치에 제 1 및 제 2 영역 중 다른 영역이 배치되도록 포함되어 있는 표시 장치.
    
14. 제 13 항에 있어서, 표시 소자는 우안용 및 좌안용 신호 생성 영역에 인접하는 광투과량 조절 영역을 추가로 포함하는 표시 장치.
    
15. 제 14 항에 있어서, 광투과량 조절 영역은 정면 관찰한 경우에 우안용 및 좌안용 신호 생성 영역의 경계에 위치하고, 또한 상기 우안용 또는 좌안용 신호 생성 영역의 일부분과 겹쳐지도록 위치하는 표시 장치.
    
16. 제 14 항에 있어서, 광학 필터는, 하기 수식 1을 만족하는 각도(θ_U) 및 하기 수식 2를 만족하는 각도(θ_L)의 최대값이 모두 3도 이상이 되도록 배치되어 있는 표시 장치:
    [수식 1]
    tanθ_U = (H₁ + 2y)/2T
    [수식 2]
    tanθ_L = (H₁ + 2H₂ - 2y)/2T
    상기 수식 1 및 2에서 H₁는 광투과량 조절 영역의 폭이고, H₂는, 광학 필터의 제 3 영역의 폭이며, T는 광투과량 조절 영역에서 광학 필터의 제 3 영역까지의 거리이고, y는 광투과량 조절 영역의 폭을 이등분하는 선의 광투과량 조절 영역의 표면에 대한 가상의 법선이 제 3 영역과 접하는 지점에서부터 제 3 영역이 존재하는 부분까지의 거리이다.
    
17. 제 16 항에 있어서, 정면에서 관찰한 상대 휘도가 60% 이상인 표시 장치.

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