KR20170087781A - 광학시트 및 이를 포함하는 광학표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 광학시트는 광입사면 및 상기 광입사면과 대향하는 광출사면을 포함하는 보호부; 상기 광입사면 상에 형성된 광학패턴층; 및 상기 광출사면 상에 형성된 편광자;를 포함하고, 상기 광학패턴층은 상기 보호부와 일체로 형성되고, 상기 광입사면에 입사되는 빛은 상기 광입사면의 법선과 50° 내지 85°의 각(θ1)을 이루면서 입사되고, 상기 광출사면에서 출사되는 빛은 상기 광출사면의 법선과 30° 이상의 각(θ2)을 이루면서 출사되는 사이드 로브(side-lobe)의 휘도가, 상기 광출사면의 법선 방향으로 출사되는 휘도의 5% 이하이다.

Description

광학시트 및 이를 포함하는 광학표시장치{OPTICAL SHEET AND OPTICAL DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 광학시트 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.
기존의 액정디스플레이(LCD)는 적색, 녹색, 청색을 내는 컬러 소자를 배치하여 이들의 각각 또는 조합으로 원하는 색을 구현한다. 액정표시장치의 색 재현율을 높이고, 플렉서블 특성 및 광안정성을 확보하기 위해, LCD의 컬러 소자에 퀀텀닷(Quantum Dot, QD, 양자점)을 적용한 광학표시장치가 주목 받고 있다.
이로 인해, 액정디스플레이(LCD)에 적용되었던 시준도가 낮은 기존의 BLU(back light unit)를 그대로 적용하는 경우, TFT(박막 트랜지스터)를 통과한 빛이 의도하지 않은 인접 퀀텀닷에 입사되어 광학 표시장치의 색재현율이 저하되는 단점이 있다.
따라서, 퀀텀닷을 적용한 광학표시장치에 적용하여 색재현율을 높일 수 있도록 고도로 시준된 빛을 출사하는 것이 필요하며, 또한 이를 구현할 수 있는 광학시트에 대한 개발이 필요하다.
이와 관련한 선행 기술은 한국 공개 특허 제2000-0068644호에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 출사되는 빛의 시준도가 우수한 광학시트 및 이를 포함하는 광학표시장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 색재현율이 우수한 광학시트 및 이를 포함하는 광학표시장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 광학시트에 관한 것이다.
하나의 구체예에 따르면, 상기 광학시트는 광입사면 및 상기 광입사면과 대향하는 광출사면을 포함하는 보호부, 상기 광입사면 상에 형성된 광학패턴층 및 상기 광출사면 상에 형성된 편광자를 포함하고, 상기 광학패턴층은 상기 보호부와 일체로 형성되고, 상기 광입사면에 입사되는 빛은 상기 광입사면의 법선과 50° 내지 85°의 각(θ1)을 이루면서 입사되고, 상기 광출사면에서 출사되는 빛은 상기 광출사면의 법선과 30° 이상의 각(θ2)을 이루면서 출사되는 사이드 로브(side-lobe)의 휘도가, 상기 광출사면의 법선 방향으로 출사되는 휘도의 5% 이하이다.
상기 광학패턴층은 연속적으로 배열된 복수 개의 단위프리즘을 포함하고, 상기 단위 프리즘의 높이(H)는 2 ㎛ 내지 65 ㎛이고, 피치(P)는 5 ㎛ 내지 60 ㎛이고, 꼭지각(α)은 50° 내지 80°일 수 있다.
상기 광학패턴층의 패턴 방향과 상기 편광자의 흡수축은 평행일 수 있다.
상기 광학패턴층은 점착층을 매개로 상기 보호부와 일체로 형성될 수 있다.
상기 보호부와 상기 광학패턴층 사이에는 기재를 포함할 수 있다.
상기 보호부와 상기 기재는 점착층으로 일체로 형성된 것일 수 있다.
상기 단위 프리즘의 꼭지각(α)은 63° 내지 67°일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 광학시트를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.
상기 광학표시장치는 제1항의 광학시트; 상기 광학시트 상에 형성된 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 포함하는 액정층; 상기 액정층 상에 형성된 제2 편광자; 및 상기 제2 편광자 상에 형성된 ??텀닷(quantum dot, QD) 층;을 포함할 수 있다.
상기 광학표시장치는 상기 광학시트 하부에 도광판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 광학시트는 출사되는 빛의 시준도가 우수하고, 이를 포함하는 광학표시장치는 색재현율이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 광학시트를 간단히 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에서 법선, 입사각 및 출사각의 관계를 간단히 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 광학시트의 광학패턴층을 구체적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따른 광학시트를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 광학시트를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 구체예에 따른 광학표시장치를 간단히 도시한 단면도이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1의 광출사면 법선에 대한 각도(X)에 따른 휘도(Y)의 변화를 나타내는 그래프를 나타낸 것이다.
첨부한 도면을 참고하여 실시예에 의해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 각 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었고, 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 구성요소를 지칭한다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시 관점에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "바로 위(directly on)" 또는 "바로(directly)"로 지칭되는 것은 점착층을 제외하고는, 다른 구조를 개재하지 않고 접해있다는 것을 나타낸다.
본 명세서에서 "시준"은 빛을 특정 방향과 평행하도록 하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 "사이드 로브(side-lobe)"는 광출사면의 법선과 30° 이상의 각(θ2)을 이루면서 출사되는 빛을 의미한다.
본 명세서에서, "시준도가 우수하다"는 것은 사이드 로브(side-lobe)의 휘도가 낮다는 것을 의미한다.
본 명세서에서, "일체로 형성"은 두 층(구성) 사이에 공기(또는 공기층) 가 없도록, 이격 없이 형성된 것을 의미할 수 있고, 상기 두 층 사이에 또 다른 층을 포함하면서 공기(또는 공기층)가 없도록, 이격 없이 형성된 것을 의미할 수도 있다. 예를 들어, 상기 또 다른 층은 점착층 또는 기재일 수 있다.
이하, 본 발명의 일 구체예에 따른 광학시트를 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 광학시트를 간단히 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에서 법선, 입사각 및 출사각의 관계를 간단히 도시한 것이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 구체예에 따른 광학시트(100)는 광입사면(13) 및 광입사면(13)과 대향하는 광출사면(15)을 포함하는 보호부(10), 광입사면(13) 상에 형성된 광학패턴층(20) 및 광출사면(15) 상에 형성된 편광자(30)를 포함하고, 광학패턴층(20)은 보호부(10)와 일체로 형성된다.
보호부(10)는 편광자(30)의 일면에 형성되어 편광자(30)를 보호하는 역할을 하는 것으로, 보호필름 또는 보호층이 될 수 있다.
상기 보호필름은 광학적으로 투명한 통상의 필름을 포함할 수 있다. 예를 들면, 비정성 환상 폴리올레핀(cyclic olefin polymer, COP) 등을 포함하는 고리형 폴리올레핀계, 비고리형 폴리올레핀계, 폴리(메타)아크릴레이트계, 폴리카보네이트계, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 포함하는 폴리에스테르계, 트리아세틸셀룰로스 등을 포함하는 셀룰로스 에스테르계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상으로 형성된 필름이 될 수 있다.
보호필름의 두께는 10 ㎛ 내지 200 ㎛, 예를 들면 30 ㎛ 내지 120 ㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 광학표시장치에 사용할 수 있다.
상기 보호층은 편광자의 편면 또는 양면에 형성되어 편광자를 보호하고 열충격 및 수분침투방지를 할 수 있어 편광자의 크랙 발생을 방지할 수 있다.
보호층은 소정 범위의 두께를 가짐으로써 일면에만 광학필름이 형성됨으로 기계적 강도가 떨어질 수 있는 편광판의 강도를 보완해줄 수 있고 박형화 효과도 구현할 수 있다. 구체적으로, 보호층은 두께가 5 ㎛ 내지 200 ㎛, 예를 들면 10 ㎛ 내지 120 ㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 편광판에 사용가능하고, 편광판의 기계적 강도가 보완될 수 있다.
광학패턴층(20)은 보호부(10)의 광입사면(13) 상에 형성되고, 도광판 또는 다른 광학시트(도 1에서 도시되지 않음)로부터 입사되는 광을 집광시켜 보호부(10), 편광자(30) 방향으로 출사시킴으로써 휘도와 광의 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 광학시트(100)는 광학패턴층(20)이 보호부(10)와 일체로 형성된다. 광학패턴층(20)과 보호부(10)가 일체화되어, 그 사이의 공기 층을 제거함으로써, 광학시트를 통과한 빛은 사이드 로브(side-lobe)의 휘도가 낮고, 시준도가 우수하여 광학표시장치의 색재현율이 향상된다.
광학패턴층(20)의 하부면은 광 입사면이 될 수 있고, 광학패턴층(20)의 상부면은 광출사면이 될 수 있다.
광학패턴층(20)은 굴절률이 1.35이상, 구체적으로 1.35 내지 1.55, 더욱 구체적으로 1.40 내지 1.55가 될 수 있다. 상기 범위에서 집광 효과 및 광출사면의 법선과 25° 내지 40°의 각을 이루는 빛의 휘도가 감소하는 효과가 있다.
광학패턴층(20)은 광학적으로 투명한 자외선 경화형 수지로 형성될 수 있다. 구체적으로, 수지는 (메트)아크릴계, 폴리카보네이트, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 우레탄 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
편광자(30)는 자연광 또는 인공광을 편광시켜 표시 장치에서 화면이 보이도록 하는 것으로, 주로 폴리비닐알코올계 필름으로 제조될 수 있다. 일 구체예에서, 편광자는 부분 포르말화 폴리비닐알코올 필름, 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올 필름 등의 변성 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 MD(machine direction)로 연신시켜 제조된다. 구체적으로, 팽윤 과정, 염색 단계, 연신 단계를 거쳐 제조된다. 이때 연신 방향이 일반적으로 흡수축이 되며, 이에 수직인 방향이 투과축이 된다. 각 단계를 수행하는 방법은 당업자들에게 통상적으로 알려져 있다. 다른 구체예에서, 편광자는 산촉매 및 폴리비닐알콜을 함유하는 코팅액을 사용하여 산촉매 함침 필름을 제조하고, 산촉매 함침 필름의 건식 연신과 탈수 처리를 수행하여 탈수필름을 제조 후 수화시키고, 수화 필름을 습식 연신 및 중화하는 방법으로 제조할 수 있다.
상기 광학패턴층의 패턴 방향과 상기 편광자의 흡수축은 평행일 수 있다. 상기 평행은 상기 패턴 방향과 흡수축이 형성하는 각도가 0°인 경우를 의미할 뿐만 아니라, 소정의 각도를 형성하는 경우도 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광학패턴층의 패턴 방향과 상기 편광자의 흡수축은 -5° 내지 5°의 각을 이루도록 배치할 수 있다.
구체적으로, 광학 시트 제작 시 광학패턴층의 패턴의 배열 방향을 편광자의 흡수축 방향과 일치시킬 경우, 광원에서 도광판을 거쳐 올라오는 빛의 효율이 가장 좋게 되는데, 이는 도광판을 거치면서 브루스터 법칙에 의해 편광성분이 분리되어 광학패턴층에 의해 반사되는 전기장 성분의 투과 효율이 증가하기 때문이다. 편광자의 흡수축과 광학패턴층의 패턴 배열 방향이 각도를 이룰수록 전기장의 투과 효율이 떨어지며, 수직이 될 때 효율이 가장 떨어지게 되어, 빛의 밝기도 떨어지게 된다.
구체예에서, 상기 광학시트는 편광자와 보호부 사이에 점착층 또는 접착층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
편광자(30)는 두께가 3 ㎛ 내지 50 ㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 광학표시장치에 사용할 수 있다.
도 2를 참조하면, 광입사면(13) 법선 및 광출사면(15)의 법선은 보호부(10) 면에 수직인 선이며, 입사되는 빛의 각도는 광입사면(13) 법선과 이루는 각도인 θ1이고, 출사되는 빛의 각도는 광출사면(15) 법선과 이루는 각도인 θ2이다.
광학시트(100)로 입사되는 빛은 광입사면(13)의 법선과 50° 내지 85°, 구체적으로 60° 내지 80°의 각을 이룰 수 있다. 상기의 범위에서 광학시트는 집광 효과 및 광학시트를 통과한 빛의 시준도가 우수하다.
본 발명의 광학시트(100)는 광출사면(15)의 법선과 30° 이상의 각을 이루면서 출사되는 사이드 로브(side-lobe)의 휘도가, 광출사면(15)의 법선 방향으로 출사되는 휘도의 5% 이하이다. 구체예에서 광학시트(100)는 광출사면(15)의 법선과 30° 이상의 각을 이루면서 출사되는 사이드 로브(side-lobe)의 휘도가, 광출사면(15)의 법선 방향으로 출사되는 휘도의 4.5% 이하, 구체적으로 4% 이하가 될 수 있다. 상기의 범위에서, 목적하는 퀀텀닷 소자로의 집광효과가 우수하고, 사이드 로브(side-lobe)의 휘도는 낮출 수 있어, 시준도가 우수하고 광학표시장치의 색재현율이 향상된다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 구체예에 따른 광학시트의 광학패턴층을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 광학시트의 광학패턴층을 구체적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른 광학시트(200)는 광학패턴층이 역프리즘 광학패턴층(23)을 포함할 수 있다.
역프리즘 광학패턴층(23)은 프리즘 형상의 패턴을 가지는 집광패턴층으로써, 입사하는 빛이 프리즘 산의 정상부를 먼저 통과한 후, 프리즘 산의 저면부를 통과하는 광학패턴층을 의미한다. 역프리즘 광학패턴층(23)이 형성된 광학시트(200)는 액정표시장치에서 휘도 향상의 효과가 있다.
역프리즘 광학패턴층(23)은 보호부(10) 상에 연속적으로 배열된 복수 개의 단위 프리즘을 포함한다. 상기 단위 프리즘의 높이(H)는 각각 동일하거나 상이할 수 있는데, 예를 들어 2 ㎛ 내지 65 ㎛, 구체적으로 5 ㎛ 내지 40 ㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 모아레가 없고 집광 효과가 우수하다. 상기 단위 프리즘의 피치(P)는 각각 동일하거나 다를 수 있다. 구체적으로 피치(P)는 5 ㎛ 내지 60 ㎛ 예를 들면 10 ㎛ 내지 30 ㎛가 될 수 있다. 또한, 피치(P)와 피치(P) 사이에는 간격을 가질 수도 있다. 상기 간격은 0 ㎛ 내지 3 ㎛ 일 수 있으며, 본 발명의 광학시트 제조 시 공정성이 우수하다. 상기 범위에서 모아레가 없고 집광 효과가 우수하다. 단위 프리즘의 꼭지각(α)은 50° 내지 80°, 구체적으로 60°내지 70°, 더욱 구체적으로 63°내지 67°가 될 수 있다. 상기 범위에서 광출사면의 법선과 25° 이하로 빛을 집광시킬 수 있어, 퀀텀닷 소자의 색 재현율 및 휘도가 향상되고, 무지개 얼룩 발생을 최소화할 수 있다.
역프리즘 광학패턴층(23)의 굴절률은 1.35 내지 1.70, 구체적으로 1.40 내지 1.55일 수 있다. 상기 범위에서, 퀀텀닷 소자로 출사되는 빛의 집광 효과 증가하고, 광출사면의 법선과 30° 내지 40° 사이의 사이드 로브(side-lobe)의 휘도 감소 효과가 있다.
역프리즘 광학패턴층(23)은 자외선 경화를 이용한 성형 방식으로 보호부(10)의 일면에 형성될 수 있다. 예로서, 광학시트(200)는 프리즘 패턴이 각인된 몰드 인각롤과 보호부(10)의 일면을 접촉시킨 상태에서 투명 수지 조성물을 상기 인각롤과 보호부(10) 사이에 주입한 후 UV를 조사하여 경화시키고, 경화되어 보호부(10)에 접착된 투명 수지 조성물 코팅층을 인각롤로부터 분리하여 형성할 수 있다.
역프리즘 광학패턴층(23)은 가시 광선 영역에서 투명한 재료로서, 자외선 경화성 투명 수지를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다. 구체적으로, 투명 수지는 (메트)아크릴계, 폴리카보네이트계, 실리콘계, 에폭시계 수지 또는 불소계 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 또한 패턴층용 조성물은 자외선 경화를 위해 통상의 광개시제를 더 포함할 수도 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 구체예에 따른 광학시트를 설명한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 광학시트를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 광학시트(300)는 광학패턴층(20)이 점착층(40)을 매개로 상기 보호부(10)와 일체로 형성될 수 있다. 광학시트(300)는 광학패턴층(20)과 보호부(10) 사이의 공기 층을 제거함으로써, 광학시트를 통과한 빛의 시준도가 우수하여 광학표시장치의 색재현율이 향상된다.
점착층(40)은 (메트)아크릴레이트계 수지, 경화제, 개시제 및 실란커플링제를 포함하는 점착층용 조성물로 형성될 수 있다.
(메트)아크릴계 수지는 알킬기, 수산기, 방향족기, 카르복시산기, 지환족기, 헤테로지환족기 등을 갖는 (메트)아크릴계 공중합체로 통상의 (메트)아크릴계 공중합체를 포함할 수 있다. 구체적으로, C1 내지 C10의 비치환된 알킬기를 갖는 (메트)아크릴계 모노머, 1개 이상의 수산기를 갖는 C1 내지 C10의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴계 모노머, C6 내지 C20의 방향족기를 갖는 (메트)아크릴계 모노머, 카르복시산기를 갖는 (메트)아크릴계 모노머, C3 내지 C20의 지환족기를 갖는 (메트)아크릴계 모노머, 질소(N), 산소(O), 황(S) 중 하나 이상을 갖는 C3 내지 C10의 헤테로지환족기를 갖는 (메트)아크릴계 모노머 중 하나 이상을 포함하는 단량체 혼합물로 형성될 수 있다.
경화제는 다관능성 (메트)아크릴레이트로서 헥산디올디아크릴레이트 등의 2관능 (메트)아크릴레이트; 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트의 3관능 (메트)아크릴레이트; 펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트 등의 4관능 (메트)아크릴레이트; 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트 등의 5관능 (메트)아크릴레이트; 디펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트 등의 6관능 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
개시제는 열개시제 또는 광개시제를 사용할 수 있고, 이에 제한되지 않는다. 광개시제로는 통상의 광개시제로서 상술한 광라디칼 개시제를 포함할 수 있다.
실란커플링제는 에폭시 실란, 머캡토 실란, 아미노 실란, 비닐트리클로로 실란, 비닐트리메톡시 실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시 실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 2-아미노에틸-3-아미노프로필메틸디메톡시실란 및 3-우레이도프로필트리에톡시실란으로 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 점착층용 조성물은 광 확산제를 더 포함하여 광을 더 확산시킬 수도 있다.
상기 점착층용 조성물은 (메트)아크릴계 수지 100중량부, 경화제 0.1 내지 30중량부, 개시제 0.1 내지 10중량부, 실란커플링제 0.1 내지 20중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 광학패턴층(20)과 보호부(10)를 충분히 점착시킬 수 있다.
점착층(40)은 두께가 10㎛ 내지 100㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 광학패턴층(20)과 보호부(10)를 충분히 점착시킬 수 있다.
도면상 미도시하였으나, 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 광학시트(300)는 기재와 광학패턴층 사이에 형성된 평탄층을 더 포함할 수 있다.
상기 평탄층은 투과도 및 광학패턴층의 평탄화 효과를 고려하여 두께가 2 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있다. 상기 평탄층은 광학패턴층과 동일한 재료를 사용하여 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따른 광학시트(400)는 점착층(40)이 더 형성되는 것을 제외하고는 일 구체예에 따른 광학시트(100)와 실질적으로 동일하다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 광학시트를 설명한다. 도 5는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 광학시트를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 광학시트(400)는 보호부(10)와 상기 광학패턴층(20) 사이에 기재(27)를 더 포함할 수 있다.
광학패턴층(20)이 기재(27) 상에 형성된 것으로 제외하고는 본 발명의 일 구체예에 따른 광학시트(200)와 실질적으로 동일하다. 광학시트(400)는 광학패턴층(20)의 기재(27)가 점착층(미도시)을 매개로 보호부(10) 바로 위에 형성된다. 구체적으로, 보호부(10)와 기재(27)는 점착층으로 일체로 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 보호부(10)와 기재(27)는 점착층을 매개로 합지되어, 보호부(10)와 점착층 사이 및 점착층과 기재(27) 사이는 공기(또는 공기층)가 없도록, 이격 없이 형성된 것일 수 있다. 광학패턴층(20)의 기재(27)와 보호부(10)가 일체화되어, 그 사이의 공기 층을 제거함으로써, 시준도가 우수하고 광학표시장치의 색재현율이 향상된다.
이하, 기재(27)와 광학패턴층(20) 성형하는 방법을 중심으로 설명한다.
기재(27)는 광학패턴층(20)과 보호부(10) 사이에 형성되어, 광학패턴층(20)과 보호부(10)를 지지할 수 있다.
기재(27)는 광학패턴층(20)과 인접하는 면이 광 입사면, 보호부(10)와 인접하는 면이 광출사면이 될 수 있다. 기재(27)는 광학패턴층(20)으로부터 입사된 광을 보호부(10)로 출사시킬 수 있다.
기재(27)는 광학적으로 투명한 수지로 형성될 수 있다. 구체적으로, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르, (메트)아크릴계 수지, 비정성 환상 폴리올레핀(COP) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
기재(27)는 두께가 10 ㎛ 내지 300 ㎛, 구체적으로 25 ㎛ 내지 100 ㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 광학표시장치에 사용될 수 있다.
광학패턴층(20)은 가시 광선 영역에서 투명한 재료로서, 자외선 경화성 투명 수지를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다. 구체적으로, 투명 수지는 (메트)아크릴계, 폴리카보네이트계, 실리콘계, 에폭시계 수지 또는 불소계 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 또한 광학패턴층용 조성물은 자외선 경화를 위해 통상의 광개시제를 더 포함할 수도 있다.
상기 점착층은 본발명의 다른 구체예에 기재된 점착층과 실질적으로 동일하다.
본 발명의 다른 관점은 상기 광학시트를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다. 이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 구체예에 따른 광학표시장치를 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 구체예에 따른 광학표시장치를 간단히 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 구체예에 따른 광학표시장치(1000)는 본 발명의 광학시트(100)를 포함할 수 있다.
광학표시장치(1000)는 퀀텀닷(quantum dot, QD) LCD 디스플레이일 수 있다. 퀀텀닷(quantum dot, QD) LCD 디스플레이는 기존 LCD 디스플레이에서, 컬러 필터를 퀀텀닷(quantum dot, QD)소자로 대체한 퀀텀닷(quantum dot, QD) 층을 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로, 광학표시장치(1000)는 본 발명의 하나의 관점인 광학시트(100), 광학시트(100) 상에 형성된 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(210)를 포함하는 액정층(200), 액정층(200) 상에 형성된 제2 편광자(300) 및 제2 편광자(300) 상에 형성된 ??텀닷(quantum dot, QD) 층(400)을 포함할 수 있다. 여기서 제2 편광자(300)는 상기 편광자(30)가 아닌 별도의 편광자를 의미한다.
광학시트(100)는 본 발명의 하나의 관점인 상기 광학시트와 실질적으로 동일하다.
액정층(200)은 제2 편광자(300) 및 광학시트(100)의 편광자(30) 사이에 위치하여, 입사된 빛을 제2 편광자(300)로 통과시키거나, 차단시키는 방법으로 화상을 형성하는 역할을 한다. 구체적으로, 액정층(200)은 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(210)를 포함한다. TFT(210)가 액정셀층에 전압을 인가 또는 비인가(혹은, 비인가 또는 인가) 함으로써, 광학시트(100)로부터 출사되는 빛을 ??텀닷(quantum dot, QD) 층(400)으로 안내하거나, 또는 제2 편광자(300)로 차단되도록 하여, 화상을 구현한다.
액정층(200)은 두 기판 사이에 봉입된 액정셀층을 포함하고, 액정셀층은 VA(vertical alignment) 모드, IPS(in place switching) 모드, FFS(fringe field switching) 모드, TN(twisted nematic) 모드 등이 될 수 있다.
제2 편광자(300)는 상기한 본 발명의 일 구체예에 기재된 편광자(30)와 실질적으로 동일할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제2 편광자(300)의 흡수축은 편광자(30)의 흡수축에 대해 수직(90°)이다. 상기 수직은 상기 제2 편광자(300)의 흡수축이 상기 편광자(30)의 흡수축에 대한 각도가 90°인 경우를 의미할 뿐만 아니라, 소정의 각도를 형성하는 경우도 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 편광자(300)의 흡수축과 상기 편광자(30)의 흡수축은 85° 내지 95°의 각을 이루도록 배치할 수 있다.
??텀닷(quantum dot, QD) 층(400)은 상기 입사된 빛의 특정 파장을 흡수 또는 재방출하여 빛이 색을 띠도록 하거나, 일부 빛은 차단하는 역할을 한다.
구체예에서 ??텀닷(quantum dot, QD) 층(400)은 퀀텀닷소자(403, 405, 407, 409) 및 블랙 매트릭스(401)를 포함할 수 있다.
퀀텀닷소자(403, 405, 407, 409)는 액정층(200)의 TFT와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 구체적으로 TFT(210) 상부에 퀀텀닷소자가 형성될 수 있고, TFT(210)와 대응되지 않는 상부는 블랙 매트릭스(401)가 위치할 수 있다.
상기 퀀텀닷소자는 레드(red, R)소자, 그린(green, G)소자 및 화이트(white, W)소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
퀀텀닷(quantum dot, QD) LCD 디스플레이에 본 발명의 광학시트를 포함함으로써, 상기 퀀텀닷소자에 시준도가 우수한 빛이 입사됨으로써 광학표시장치(1000)는 색 재현율이 향상된다.
광학표시장치(1000)는 광원(미도시)으로부터 입사된 광을 광학시트(100)로 안내하는 도광판(50)을 더 포함할 수 있다. 도시하지 않았으나, 도광판(50)의 하부에 광원(미도시)으로부터 발생된 광을 반사시켜 도광판(50)으로 다시 입사되도록 하여 광의 효율을 높일 수 있는 반사시트가 더 포함될 수 있다.
도광판(50)은 광원(미도시)으로부터 입사된 광을 광입사면의 법선과 50° 내지 85°의 각도(θ1)를 이루면서 광학시트(100)로 입사되도록 하는 역할을 할 수 있다. 도광판(50)은 당업자에게 알려진 통상의 도광판을 포함할 수 있다.
반사시트(미도시)는 당업자에게 알려진 통상의 반사시트(반사형, 확산형)를 사용할 수 있으나, 구체적으로, 본 발명 광학시트의 광학패턴층의 집광 효과 및 시준 효과를 높이기 위해, 반사형 반사시트, 구체적으로 가우시안(Gaussian) 형태의 반사시트를 적용할 수 있다. 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD)장치에 반사형 반사시트를 적용하는 경우 광학시트의 시준도를 더욱 높일 수 있으며, 따라서 색재현율이 우수한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
실시예 1
폴리비닐알콜 필름을 60℃에서 3배 연신하고 요오드를 흡착시킨 후 40℃의 붕산 수용액에서 2.5배 연신하여 편광자를 제조하였다. 편광자의 양면에 보호부로 TAC(트리아세틸셀룰로스) 필름(두께 80 ㎛)을 편광판용 접착제(Nippon Goshei사, Z-200)로 접착시켜 편광판을 제조하였다.
광학패턴층은 높이(H)는 10 ㎛이고, 피치(P)는 13 ㎛이고, 꼭지각(α)은 65°인 역프리즘 광학패턴을 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 기재필름 (미쯔비시사, T910E, 두께: 75 ㎛)의 일면에 코팅하였다.
제조된 상기 편광판과 광학패턴층의 기재필름 사이에 점착층을 형성하여 편광자 보호부와 광학패턴층를 합지하여, 광학패턴층이 보호부와 일체로 형성된 광학시트를 제조하였다. 이때, 편광자의 흡수축과 광학패턴층의 패턴 배열 방향을 일치시켜 주었다.
상기 제조된 광학시트의 광학패턴층 하부에 도광판(46인치 Laser pattern LGP, H社 제조)을 형성하고, 상기 도광판 하부에 반사형 반사시트(3M社, ESR)를 형성한 후, 광원으로 Blue LED를 사용하였다. 상기 광학시트로 입사되는 빛의 입사각은 60° 내지 80°이었다.
또한 상기 광학시트의 편광자 상에 액정층, 제2 편광자 및 발광층을 형성하여 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치를 제조하였다.
비교예 1
광학패턴층의 높이(H)는 25 ㎛이고, 피치(P)는 50 ㎛이고, 꼭지각(α)은 90°인 프리즘 광학패턴을 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 기재필름 (미쯔비시사, T910E, 두께: 125 ㎛)의 일면에 코팅하였다. 이렇게 제작된 프리즘시트 2매를 프리즘 산방향이 편광판을 향하도록 하여 서로 수직이 되도록 적층한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방업으로 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치를 형성하였다.
물성측정방법
(1) 출사각도별 휘도(%): EZCONTRAST X88RC(EZXL-176R-F422A4, ELDIM사)를 이용하여 시야각별 휘도값을 측정하였다. 각 시야각별 상대 휘도는 시야각 0°를 기준으로 하여 {(각 시야각별 휘도값)/(0° 에서의 휘도값)} x 100으로 계산하였다. 상기 출사각도는 보호층의 법선과 이루는 각도를 의미한다. 이때, 색재현율 구현의 기준점을 ±30°의 휘도비율로 하여, side lobe 기준각도로 삼고, 더 큰 각도의 휘도비율의 평균을 side lobe(avg.)로 정의하였다.
(2) 색재현율(DCI): 색재현율은 색좌표 측정(Minolta CS1000, KONICA社)을 통해 DCI(Digital Cinema Initiatives) 지수로 표현하며, 실시예 및 비교예의 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치의 색재현율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 비교예 1
편광판/광학패턴층 합지 ○ ×
광학패턴층 꼭지각 65 90
출사 각도별 휘도
비율(%)		 ±20° 11% 70.1%
±30° 3.7% 42.3%
±40° 2.0% 24.2%
±50° 1.7% 14.9%
±60° 2.0% 10.3%
±70° 2.4% 9.5%
색 재현율(DCI) 99 56
표 1에서 알 수 있듯이, 퀀텀닷소자에 빛을 집광시키는 광학패턴층이 보호부와 일체로 형성된 광학시트를 포함하는 실시예의 퀀텀닷 액정 디스플레이(QD LCD)는 기존의 광학시트 적층구조가 적용된 비교예 보다 색재현율이 월등히 우수함을 볼 수 있다. 특히, 광출사면의 법선과 30° 이상의 각(θ2)을 이루면서 출사되는 사이드 로브(side-lobe)의 휘도가 낮아, 시준도가 우수한 것을 알 수 있다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1의 광출사면 법선에 대한 각도(X)에 따른 휘도(Y)의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7에서 실시예 1은 광출사면의 법선과 30° 이상의 각을 이루면서 출사되는 빛의 휘도가 모두 광출사면의 법선 방향으로 출사되는 휘도의 5% 이하를 만족하지만, 비교예 1은 그러하지 못하다.
도 7에서 알 수 있듯이, 광학패턴층과 보호부가 일체로 형성된 실시예의 광학시트는 광 시준도가 우수한 것을 알 수 있다. 그러나, 광학패턴층과 보호부가 합지되지 않은 비교예의 광학시트는 그렇지 못한 것을 알 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (10)

  1. 광입사면 및 상기 광입사면과 대향하는 광출사면을 포함하는 보호부;
    상기 광입사면 상에 형성된 광학패턴층; 및
    상기 광출사면 상에 형성된 편광자;
    를 포함하고,
    상기 광학패턴층은 상기 보호부와 일체로 형성되고,
    상기 광입사면에 입사되는 빛은 상기 광입사면의 법선과 50° 내지 85°의 각(θ1)을 이루면서 입사되고,
    상기 광출사면에서 출사되는 빛은 상기 광출사면의 법선과 30° 이상의 각(θ2)을 이루면서 출사되는 사이드 로브(side-lobe)의 휘도가, 상기 광출사면의 법선 방향으로 출사되는 휘도의 5% 이하인 광학시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학패턴층은 연속적으로 배열된 복수 개의 단위프리즘을 포함하고,
    상기 단위 프리즘의 높이(H)는 2 ㎛ 내지 65 ㎛이고, 피치(P)는 5 ㎛ 내지 60 ㎛이고, 꼭지각(α)은 50° 내지 80°인 광학시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광학패턴층의 패턴 방향과 상기 편광자의 흡수축은 평행인 광학시트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광학패턴층은 점착층을 매개로 상기 보호부와 일체로 형성되는 것인 광학시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보호부와 상기 광학패턴층 사이에는 기재를 포함하는 광학시트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 보호부와 상기 기재는 점착층으로 일체로 형성된 것인 광학시트.
  7. 제2항에 있어서, 상기 단위 프리즘의 꼭지각(α)은 63° 내지 67°인 광학시트.
  8. 제1항의 광학시트를 포함하는 광학표시장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광학표시장치는
    제1항의 광학시트;
    상기 광학시트 상에 형성된 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 포함하는 액정층;
    상기 액정층 상에 형성된 제2 편광자; 및
    상기 제2 편광자 상에 형성된 ??텀닷(quantum dot, QD) 층;을 포함하는 광학표시장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 광학표시장치는 상기 광학시트 하부에 도광판을 더 포함하는 광학표시장치.

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