KR20180101601A - 디스플레이 디바이스 및 적외광-커팅 필름 - Google Patents

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KR20180101601A
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film
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아츠시 오노
노보루 이와타
유지 사이토
겐타로 다무라
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이 디바이스는 디스플레이 정보를 갖는 선형 편광파의 가시광(L2)을 방출하는 디스플레이 유닛(20), 디스플레이 유닛(20)으로부터의 가시광(L2)을 투과시키고, 디스플레이 유닛(20)에 대한 적외광의 입사량을 감소시키는 적외광-커팅 섹션(30), 및 적외광-커팅 섹션(30)을 통해 투과된 가시광(L3)을 반사시키는 반사 섹션(40)을 포함하며, 적외광-커팅 섹션(30)은 제1 중합체 필름(31), 및 제1 중합체 필름(31) 상에 배치된 제2 중합체 필름(32)을 포함하고, 제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32) 둘 모두는 굴절률의 이방성을 가지며, 굴절률이 최고치인 제1 축(Ax1)을 갖고, 제1 중합체 필름(31)의 제1 축(Ax1)과 제2 중합체 필름(32)의 제1 축(Ax1)은 평면에서 볼 때 교차한다.

Description

디스플레이 디바이스 및 적외광-커팅 필름
본 발명은 디스플레이 디바이스 및 적외광-커팅 필름(infrared light-cutting film)에 관한 것이다.
디스플레이 디바이스의 한 유형인 차량용 헤드-업 디스플레이(heads-up display)로서, 예를 들어, 디스플레이 정보를 갖는 액정 패널이 차량 실내에 있는 계기 패널 내부에 배치되고, 액정 패널을 통해 투과된 백라이트로부터의 광이 반사 미러에 의해 전방 윈드실드를 향해 방출된다. 이렇게 방출된 광은 전방 윈드실드에 의해 반사된 후에 운전자의 눈에 입사되고, 운전자는 가상 이미지로서 액정 패널로부터의 디스플레이 정보를 볼 수 있다. 차량에서는, 외부 광 (태양광)의 적외선 (적외광)으로 인해 액정 패널에 미치는 열 에너지의 영향을 감소시키는 것이 중요하다.
일본 특허 출원 공개 H11-23997A호는 액정 패널에 입사되는 적외광을 차단하기 위하여 액정 패널의 전방에 필터가 구비된 차량용 헤드-업 디스플레이를 개시한다.
전술된 특허 문헌에 기재된 필터에서는, 가시광의 파장 범위 (대략 350 nm 내지 650 nm의 파장 범위)에서 투과율이 높고, 적외광의 파장 범위 (700 nm 이상의 파장 범위)에서 0이다. 그러나, 필터가, 예를 들어 연신된 중합체 필름을 포함하는 경우, 필터의 굴절률의 이방성이 야기되고 그것은 복굴절을 나타낸다. 이러한 이유로, 액정 패널 등을 포함하는 디스플레이 유닛으로부터 방출된 디스플레이 정보를 갖는 선형 편광파의 가시광이 필터를 통해 투과되는 경우, 그것은 선형 편광파에서 타원 편광파로 변할 수 있다. 타원 편광파의 가시광이 전방 윈드실드에 의해 반사될 때, 가시광의 반사율이 편광파 성분에 따라 변하고, 이에 따라, 운전자에 의해 지각된 디스플레이 정보는 가시성이 저하될 수 있는데, 이는, 그것이 디스플레이 유닛으로부터 방출된 디스플레이 정보와 상이하기 때문이다. 운전자에 대한 가시성을 유지하면서 디스플레이 유닛 상에 입사되는 적외광을 차단하기 위하여 필터의 추가의 개선이 필요하다.본 발명의 태양에 따른 디스플레이 디바이스는 디스플레이 정보를 갖는 선형 편광파의 가시광을 방출하는 디스플레이 유닛, 디스플레이 유닛으로부터의 가시광을 투과시키고, 디스플레이 유닛에 대한 적외광의 입사량을 감소시키는 적외광-커팅 섹션, 및 적외광-커팅 섹션을 통해 투과된 가시광을 반사시키는 반사 섹션을 포함하는 디스플레이 디바이스로서, 적외광-커팅 섹션은 제1 중합체 필름, 및 제1 중합체 필름 상에 배치된 제2 중합체 필름을 포함하고, 제1 중합체 필름 및 제2 중합체 필름 둘 모두는 굴절률의 이방성을 가지며, 굴절률이 최고치인 제1 축을 갖고, 제1 중합체 필름의 제1 축과 제2 중합체 필름의 제1 축은 평면에서 볼 때 교차한다.
이 태양에 따르면, 적외광-커팅 섹션 내에 포함된 제1 중합체 필름 및 제2 중합체 필름 중 적어도 하나는 디스플레이 유닛에 대한 적외광의 입사량을 감소시키기 때문에, 디스플레이 디바이스의 외부에 있는 광, 예컨대 태양광의 적외광으로 인해 디스플레이 유닛에 미치는 열 에너지의 영향은 감소된다.
더욱이, 적외광-커팅 섹션은 디스플레이 정보를 갖는 가시광을 투과시키기 때문에, 디스플레이 정보의 밝기가 유지된다. 추가적으로, 적외광-커팅 섹션 내에 포함된 제1 중합체 필름의 제1 축은 제2 중합체 필름의 제1 축과 교차한다. 이러한 이유로, 굴절률의 이방성을 갖는 제1 중합체 필름이 복굴절을 나타내더라도, 그러한 복굴절은 제1 중합체 필름 상에 배치된 제2 중합체 필름에 의해 대체적으로 상쇄된다. 결과적으로, 디스플레이 유닛으로부터 방출된 가시광이 적외광-커팅 섹션을 통해 투과되는 경우, 가시광은 선형 편광파에서 타원 편광파로 변하는 비율이 크게 감소된다. 그 결과로서, 타원 편광파의 가시광이 반사 섹션, 예컨대 전방 윈드실드에 의해 반사되고, 반사율이 편광파 성분에 따라 변하더라도, 적외광-커팅 섹션을 통해 투과되는 가시광 내의 타원 편광파의 비율은 작으며, 그 결과로서, 운전자에 의해 지각된 디스플레이 정보는 디스플레이 유닛으로부터 방출된 디스플레이 정보와 유사하다.
다른 태양에 따른 디스플레이 디바이스에서, 제1 중합체 필름 및 제2 중합체 필름 둘 모두는 다층 중합체 필름을 포함할 수 있다.
다른 태양에 따른 디스플레이 디바이스에서, 제1 중합체 필름의 제1 축과 제2 중합체 필름의 제1 축 사이의 교차각은 45 내지 90도일 수 있다.
다른 태양에 따른 디스플레이 디바이스에서, 적외광-커팅 섹션은 제1 중합체 필름 및 제2 중합체 필름 중 적어도 하나의 중합체 필름 상에 라미네이팅된 적외광-커팅 층을 포함하며, 층은 적외광의 투과량을 감소시킨다.
더욱이, 본 발명의 일 태양에 따른 적외광-커팅 필름은, 한 면으로부터는 가시광을 투과시키고, 다른 한 면으로부터는 적외광의 입사량을 감소시키는 적외광-커팅 필름으로서, 필름은 굴절률의 이방성을 갖는 제1 중합체 필름, 및 굴절률의 이방성을 갖고, 제1 중합체 필름 상에 배치된 제2 중합체 필름을 포함하며, 제1 중합체 필름 및 제2 중합체 필름 둘 모두는 굴절률이 최고치인 제1 축을 갖고, 제1 중합체 필름의 제1 축과 제2 중합체 필름의 제1 축은 평면에서 볼 때 교차한다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 디스플레이 유닛에 대한 적외광의 입사량은 디스플레이 정보의 가시성이 유지되면서 용이하게 감소된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 디스플레이 디바이스의 예를 예시하는 다이어그램이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적외광-커팅 필름의 예를 예시하는 다이어그램이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적외광-커팅 필름의 예를 예시하는 다이어그램이다.
도 4는 적외광-커팅 섹션을 통과하는 선형 편광파의 가시광의 편광의 상태를 조사하기 위한 측정 시스템을 예시하는 개략도이다.
도 5는 제1 중합체 필름의 제1 축과 제2 중합체 필름의 제1 축의 교차각을 예시하는 다이어그램이다.
본 발명의 일 실시 형태는 디스플레이 디바이스로서, 본 디스플레이 디바이스는 디스플레이 정보를 갖는 선형 편광파의 가시광을 방출하는 디스플레이 유닛, 디스플레이 유닛으로부터의 가시광을 투과시키고, 디스플레이 유닛에 대한 적외광의 입사량을 감소시키는 적외광-커팅 섹션, 및 적외광-커팅 섹션을 통해 투과된 가시광을 반사시키는 반사 섹션을 포함하며, 적외광-커팅 섹션은 제1 중합체 필름, 및 제1 중합체 필름 상에 배치된 제2 중합체 필름을 포함하고, 제1 중합체 필름 및 제2 중합체 필름 둘 모두는 굴절률의 이방성을 가지며, 굴절률이 최고치인 제1 축을 갖고, 제1 중합체 필름의 제1 축과 제2 중합체 필름의 제1 축은 평면에서 볼 때 교차한다.
이 태양에 따르면, 적외광-커팅 섹션 내에 포함된 제1 중합체 필름 및 제2 중합체 필름 중 적어도 하나는 디스플레이 유닛에 대한 적외광의 입사량을 감소시키기 때문에, 디스플레이 디바이스의 외부에 있는 광, 예컨대 태양광 내에 포함된 적외광으로 인해 디스플레이 유닛에 미치는 열 에너지의 영향은 감소된다.
더욱이, 적외광-커팅 섹션은 디스플레이 정보를 갖는 가시광을 투과시키기 때문에, 디스플레이 정보의 밝기가 유지된다. 추가적으로, 적외광-커팅 섹션 내에 포함된 제1 중합체 필름의 제1 축은 제2 중합체 필름의 제1 축과 교차한다. 이러한 이유로, 굴절률의 이방성을 갖는 제1 중합체 필름이 복굴절을 나타내더라도, 그러한 복굴절은 제1 중합체 필름 상에 배치된 제2 중합체 필름에 의해 대체적으로 상쇄된다. 결과적으로, 디스플레이 유닛으로부터 방출된 가시광이 적외광-커팅 섹션을 통해 투과되는 경우, 가시광은 선형 편광파에서 타원 편광파로 변하는 비율이 크게 감소된다. 그 결과로서, 타원 편광파의 가시광이 반사 섹션, 예컨대 전방 윈드실드에 의해 반사되고, 반사율이 편광파 성분에 따라 변하더라도, 적외광-커팅 섹션을 통해 투과되는 가시광 내의 타원 편광파의 비율은 작으며, 그 결과로서, 운전자에 의해 지각된 디스플레이 정보는 디스플레이 유닛으로부터 방출된 디스플레이 정보와 유사하다.
본 명세서에서의 "디스플레이 정보"는 보는 것에 의해 소정의 의미가 이해되거나 인식될 수 있는 정보를 폭넓게 포함함에 유의하며; 예를 들어, 차량-장착 디스플레이 디바이스의 경우에, 그것은 지도, 교통 표지판, 및 다른 내비게이션 정보를 폭넓게 포함한다. "디스플레이 유닛에 대한 적외광의 입사량을 감소시킨다"는 적외광을 흡수 또는 반사함으로써 디스플레이 유닛에 대한 적외광의 입사량을 감소시킴을 의미한다. 더욱이, "굴절률의 이방성"은 2차원 매질, 예컨대 중합체 필름에서, 2차원 평면에서의 방향에 따라 굴절률이 상이함을 의미하며; 즉, 굴절률이 평면 내에서 이방성을 갖는다.
디스플레이 디바이스 및 적외광-커팅 필름의 실시 형태가 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명될 것이다. 이러한 설명에서, 동일한 요소는 동일한 부호로 표시될 것이며, 그의 반복적인 설명은 생략될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 디스플레이 디바이스의 예를 예시하는 다이어그램이다. 도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스가 차량용 헤드-업 디스플레이로서 사용된 예를 예시한다. 디스플레이 디바이스(1)는 차량(2) 내에 광원(10), 디스플레이 유닛(20), 적외광-커팅 섹션(30), 및 반사 섹션(40)을 포함한다. 광원(10)은, 예를 들어 제논 램프, 할로겐 램프, 발광 다이오드, 또는 냉음극관(cold cathode tube)을 포함하고, 디스플레이 유닛(20)을 향해 선형 편광파의 가시광(L1)을 방출한다. 디스플레이 유닛(20)은, 예를 들어 액정 패널, 유기 EL 패널, 디지털 미러 디바이스, MEMS 디스플레이, 또는 레이저 디스플레이를 포함하고, 디스플레이 정보를 갖는다. 디스플레이 유닛(20)은 광원(10)으로부터의 가시광(L1)을 수용하고, 디스플레이 정보를 갖는 선형 편광파의 가시광(L2)을 적외광-커팅 섹션(30)을 향해 방출한다. 디스플레이 유닛(20)이 유기 EL 패널을 포함하는 경우, 디스플레이 유닛(20) 및 광원(10)은 일체화될 수 있으며, 이에 따라 광원(10)과 일체화된 디스플레이 유닛(20)은 적외광-커팅 섹션(30)을 향해 가시광(L2)을 방출할 수 있다.
적외광-커팅 섹션(30)은 적외광-커팅 필름(3)을 포함한다. 적외광-커팅 섹션(30)은 디스플레이 유닛(20)으로부터의 가시광(L2)을 투과시키고, 투과 후에는, 반사 섹션(40)을 향해 가시광(L3)을 방출하고, 또한 디스플레이 유닛(20)에 대한 적외광의 입사량을 감소시킨다. 반사 섹션(40)은, 예를 들어 전방 윈드실드를 포함하고, 적외광-커팅 섹션(30)을 통해 투과된 가시광(L3)을 운전자(D1)를 향해 반사한다. 이렇게 반사된 가시광(L4)은 수용되고, 운전자(D1)는 전방 윈드실드를 통해 차량(2)의 전방 외측의 시야를 갖는 것에 더하여 위치(SR)에서 디스플레이 정보를 볼 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적외광-커팅 필름의 예를 예시하는 다이어그램이다. 적외광-커팅 필름(3)은 그의 면들 중 한 면으로부터는 가시광을 투과시키고, 다른 한 면으로부터는 적외광의 입사량을 감소시킬 수 있다. 도 2a에 예시된 바와 같이, 적외광-커팅 필름(3)은, 예를 들어 제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32)을 가지며, 제2 중합체 필름(32)은 제1 중합체 필름(31) 상에 배치될 수 있다.
제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32)은 단일층 중합체 필름 또는 다층 중합체 필름일 수 있다. 제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32) 중 적어도 하나가 단일층 중합체 필름인 경우, 그러한 단일층 중합체 필름은, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 아크릴 수지, 폴리카르보네이트 수지, 올레핀 수지, 또는 폴리이미드 수지를 함유할 수 있고, 두께가, 예를 들어 50 내지 200 μm이다.
제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32) 중 적어도 하나가 도 2b에 예시된 바와 같은 다층 중합체 필름인 경우, 그러한 다층 중합체 필름은 제1 중합체 층(51)과 제2 중합체 층(52)이 교대로 라미네이팅된 구조를 가질 수 있다.
제1 중합체 층(51)은, 예를 들어 결정질, 반결정질, 또는 액정 중합체 또는 공중합체 등을 함유한다. 제1 중합체 층(51)의 평균 두께는, 예를 들어 0.5 μm 이하이다.
제1 중합체 층(51) 내에 함유된 바람직한 재료의 예에는 나프탈렌 다이카르복실산 폴리에스테르의 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN) 및 그의 이성질체 (예를 들어, 2,6-, 1,4-, 1,5-, 2,7-, 및 2,3-PEN), 폴리부틸렌 나프탈레이트, 폴리알킬렌 테레프탈레이트 (예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 및 폴리-1,4-사이클로헥산 다이메틸렌 테레프탈레이트), 폴리이미드 (예를 들어, 폴리아크릴 이미드), 폴리에테르이미드, 어택틱(atactic) 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 폴리메타크릴레이트 (예를 들어, 폴리아이소부틸 메타크릴레이트, 폴리프로필 메타크릴레이트, 폴리에틸 메타크릴레이트, 및 폴리메틸 메타크릴레이트), 폴리아크릴레이트 (예를 들어, 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸아크릴레이트), 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스티렌 (sPS), 신디오택틱 폴리-α-메틸스티렌, 신디오택틱 폴리다이클로로스티렌, 이들 중 임의의 폴리스티렌으로부터 제조된 공중합체 및 블렌드, 셀룰로스 유도체 (예를 들어, 에틸셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 및 니트로셀룰로스), 폴리알킬렌 중합체 (예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리아이소부틸렌, 및 폴리(4-메틸)펜텐), 플루오르화 중합체 (예를 들어, 퍼플루오로알콕시 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 및 폴리클로로트라이플루오로에틸렌), 염소화 중합체 (예를 들어, 폴리비닐리덴 클로라이드 및 폴리비닐 클로라이드), 폴리설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에테르 아미드, 이오노머 수지, 탄성중합체 (예를 들어, 폴리부타디엔, 폴리아이소프렌, 및 네오프렌), 및 폴리우레탄이 포함된다.
제1 중합체 층(51) 내에 함유된 바람직한 다른 재료의 예에는 공중합체, 예컨대 coPEN, 즉 PEN 공중합체 (예를 들어, 2,6-, 1,4-, 1,5-, 2,7-, 및/또는 2,3-나프탈렌 다이카르복실산 또는 이들의 에스테르와, (a) 테레프탈산 또는 그의 에스테르, (b) 아이소프탈산 또는 그의 에스테르, (c) 프탈산 또는 그의 에스테르, (d) 알칸 글리콜, (e) 사이클로알칸 글리콜 (예를 들어, 사이클로헥산 다이메탄올 다이올), (f) 알칸 다이카르복실산, 및/또는 (g) 사이클로알칸 다이카르복실산 (예를 들어, 사이클로헥산 다이카르복실산)의 공중합체), 폴리알킬렌 테레프탈레이트 공중합체 (예를 들어, 테레프탈산 또는 그의 에스테르와, (a) 나프탈렌 다이카르복실산 또는 그의 에스테르, (b) 아이소프탈산 또는 그의 에스테르, (c) 프탈산 또는 그의 에스테르, (d) 알칸 글리콜, (e) 사이클로알칸 글리콜 (예를 들어, 사이클로헥산 다이메탄올 다이올), (f) 알칸 다이카르복실산, 및/또는 (g) 사이클로알칸 다이카르복실산 (예를 들어, 사이클로헥산 다이카르복실산)의 공중합체), 스티렌 공중합체 (예를 들어, 스티렌-부타디엔 공중합체 및 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체), 및 4,4'-바이벤조산과 에틸렌 글리콜의 공중합체가 포함된다.
제1 중합체 층(51)은 또한 상기 중합체들 또는 공중합체들 중 둘 이상의 블렌드 (예를 들어, sPS 및 어택틱 폴리스티렌의 블렌드)를 포함할 수 있다. 더욱이, coPEN은 펠릿들의 블렌드일 수 있으며, 적어도 하나의 성분이 기재(substrate)로서 나프탈렌 다이카르복실산을 사용하고 나머지 다른 성분들이 다른 폴리에스테르 또는 폴리카르보네이트, 예컨대 PET, PEN 또는 coPEN인 중합체일 수 있다.
PEN이 제1 중합체 층(51) 내에 포함된 재료로서 특히 바람직하며, 그것은 대략 155℃ 내지 대략 230℃의 열에 대해 안정하다. PEN 이외에, 특히 바람직한 예에는 폴리부틸렌 나프탈레이트 및 다른 결정질 나프탈렌 다이카르복실산 폴리에스테르가 포함된다.
제1 중합체 층(51)에서는, 나프탈렌 다이카르복실산 폴리에스테르에서 그의 반사율을 실질적으로 변화시키지 않는 범위 내에서 소량의 공단량체가 치환될 수 있다. 유리한 단량체의 예에는 아이소프탈산, 아젤라산, 아디프산, 세바스산, 다이벤조산, 테레프탈산, 2,7-나프탈렌 다이카르복실산, 2,6-나프탈렌 다이카르복실산, 및 사이클로헥산 다이카르복실산을 기재로 한 것들이 포함된다. 소량의 공단량체가 나프탈렌 다이카르복실산 폴리에스테르에서 치환되는 경우, 굴절률이 때때로 감소된다. 그러나, 굴절률이 감소된다 하더라고, 그것은 소정의 중합체 층과의 접합, 필름 생성 동안의 압출 온도의 감소, 용융 점도 매칭의 개선, 및 필름 생성 동안의 필름 연신을 위한 유리 전이 온도 매칭의 개선에 의해 상쇄될 수 있다.
제2 중합체 층(52)은, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 또는 coPEN을 함유할 수 있다. 제2 중합체 층(52)의 평균 두께는, 예를 들어 0.5 μm 이하이며, 제1 중합체 층(51) 내에 함유된 수지와 제2 중합체 층(52) 내에 함유된 수지 사이의 굴절률 차이는 0.03 이상이어야 한다.
제1 중합체 층(51) 내에 함유된 재료와 제2 중합체 층(52) 내에 함유된 재료는 유사한 용융 점도를 가져서, 그의 생성 동안 균일한 다층 압출을 가능하게 하는 것이 바람직하다. 제1 중합체 층(51) 내에 함유된 재료는 바람직하게는 압출 동안의 전형적인 전단 속도에서 제2 중합체 층(52) 내에 함유된 재료의 용융 점도의 5배 이내의 용융 점도를 갖는다. 제1 중합체 층(51)과 제2 중합체 층(52)은 서로에 대한 접착을 충분히 나타낼 수 있으며, 한편 이들은 다층 중합체 필름 내에 개별 층으로서 존재할 수 있다.
더욱이, 제1 중합체 층(51) 내에 함유된 재료와 제2 중합체 층(52) 내에 함유된 재료는 대략 동일한 유리 전이 온도를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 경우에는, 생성 동안 필름이 연신되더라도 중합체 층들 중 어느 것도 쉽게 균열되지 않는다.
대략 동일한 유리 전이 온도는 제2 중합체 층 내에 함유된 재료의 유리 전이 온도가 제2 중합체 층 내에 함유된 재료의 유리 전이 온도보다 더 낮다는 것을 의미한다. 제2 중합체 층 내에 함유된 재료의 유리 전이 온도는 제1 중합체 층 내에 함유된 재료의 유리 전이 온도보다 약간 더 높을 수 있지만, 그들 온도의 차이는 40℃ 이하인 것이 바람직하다.
다층 중합체 필름 내에 함유된 각각의 층의 개수는, 다층 중합체 필름의 두께, 가요성, 및 경제적 실행가능성 등에 기초하여 최소한의 층의 개수로 원하는 광학 특성을 달성하도록 선택될 수 있다. 각각의 층의 개수는 바람직하게는 대략 10,000개 미만, 더 바람직하게는 대략 5,000개 미만, 그리고 더욱 더 바람직하게는 대략 2,000개 미만이다.
본 실시 형태에서, 제1 중합체 필름(31) 상에 제2 중합체 필름(32)을 배치하기 위한 방법은 특별한 제한 없이 통상적으로 알려진 방법일 수 있다. 그러한 한 가지 방법으로서, 각각의 필름은 접착제를 사용하여 고정 배치될 수 있다. 구체적으로는, 감압 접착제, 핫 멜트 접착제, 활성 에너지 광선(active energy ray)-경화성 접착제, 수분-경화성 접착제, 열경화성 접착제, 혐기성 접착제 등이 사용될 수 있으며, 그러한 유형은 중합체 필름의 재료 등에 따라 적절하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 아크릴-기반, 비닐 알코올-기반, 실리콘-기반, 폴리에스테르-기반, 폴리우레탄-기반, 폴리에테르-기반 접착제 등이 사용될 수 있으며, 고투명 접착제가 사용될 수 있다. 이들 접착제는 각각의 중합체 필름의 표면에 그대로 적용될 수 있거나, 또는 접착제로 구성된 테이프 또는 시트와 같은 층이 중합체 필름의 표면의 일부 또는 전부에 적용될 수 있다. 더욱이, 제1 중합체 필름 상에 제2 중합체 필름을 배치하는 다른 방법으로서, 각각의 중합체 필름의 에지를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있는 프레임이 제조되고, 제1 중합체 필름과 제2 중합체 필름이 그러한 프레임 내에 적층 및 고정 배치된다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시 형태에 따른 적외광-커팅 필름의 예를 예시하는 다이어그램이다. 도 3a 및 도 3b에 예시된 바와 같이, 예로서의 적외광-커팅 필름(3)은 제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32) 중 적어도 하나의 중합체 필름 상에 라미네이팅된 적외광-커팅 층(33)을 갖는다. 적외광-커팅 층(33)은 적외광의 투과량을 감소시킨다.
도 3a에 예시된 바와 같이, 적외광-커팅 층(33)은 제1 중합체 필름(31) 또는 제2 중합체 필름(32) 중 어느 것인가 하나의 중합체 필름 상에, 예를 들어 제2 중합체 필름(32) 상에 라미네이팅될 수 있다. 더욱이, 도 3b에 예시된 바와 같이, 적외광-커팅 필름(3)은 제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32) 둘 모두의 중합체 필름 상에 라미네이팅된 적외광-커팅 층(33)을 가질 수 있다. 도 3b에 예시된 예에서는, 제1 중합체 필름(31)과 제2 중합체 필름(32)이 서로 접촉하고, 적외광-커팅 층(33)들은 제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32)의 접촉 표면의 반대측에 있는 각각의 면 상에 라미네이팅된다는 것에 유의해야 한다. 그러나, 구성은 상기 예로 제한되지 않으며, 적외광-커팅 층(33)은 또한 제1 중합체 필름(31)과 제2 중합체 필름(32) 사이에 배치될 수 있다. 적외광-커팅 섹션(30)은 어느 구성에서든 동일한 광학 특성을 가질 수 있다.
적외광-커팅 층(33)은, 예를 들어 금속, 금속 합금, 또는 산화물 반도체를 함유하며, 1 μm 이상의 파장의 적외 영역의 광 및 근적외 영역의 광을 주로 반사한다. 금속의 예에는 은, 금, 구리, 알루미늄이 포함된다. 은이 특히 바람직한 금속인데, 이는, 박막으로 형성되기가 용이하고 적외 및 근적외 영역의 광을 용이하게 반사하기 때문이다. 금속 합금은 은 합금, 스테인리스 강, 및 인코넬을 포함한다. 금속 합금들 중에서, 적어도 30 중량%의 은을 함유하는 은 합금이 특히 바람직한데, 이는, 이들이 박막을 용이하게 형성하고, 적외 및 근적외 영역의 광을 용이하게 반사하기 때문이다. 은 및 50 질량% 미만의 금 및/또는 20 질량% 미만의 구리를 함유하는 은 합금이 바람직한 재료인데, 이는, 이들이 탁월한 내구성을 갖기 때문이다. 산화물 반도체의 예에는 이산화주석 (SnO2), 산화아연 (ZnO), 및 인듐 주석 산화물 (ITO)이 포함되며, 이들 중에서 ITO가 바람직하다. 금속, 금속 합금, 또는 산화물 반도체는 단일층을 형성할 수 있거나, 또는 복수의 층을 형성할 수 있다.
적외광-커팅 층(33)은, 예를 들어 열 분해, 분말 코팅, 증착, 음극 스퍼터링, 이온 도금 등에 의해 형성되며, 금속, 산화물 반도체, 또는 금속 합금은 중합체 필름 상에 형성된다. 음극 스퍼터링 및 이온 도금이 바람직한 생성 방법인데, 이는, 균일한 필름 구조 및 두께가 얻어지기 때문이다. 적외광-커팅 층(33)은 또한 다른 금속화된 중합체, 또는 접착제를 사용하여 다층 중합체 필름 상에 라미네이팅된 유리 시트일 수 있다. 접착제의 예에는 핫 멜트 접착제 (예를 들어, 비텔(VITEL) 3300 접착제; 미국 오하이오주 44333 아크론 4040 엠바시 파크웨이 소재의 셸 케미칼 컴퍼니(Shell Chemical Company)로부터 입수가능함) 및 감압 접착제 (예를 들어, 아크릴 접착제 90/10 IOA/AA 및 95/5 IOA/아크릴아미드; 미국 미네소타주 55144 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능함)가 포함된다.
금속 또는 금속 합금은 대략 10 nm 내지 대략 40 nm, 그리고 바람직하게는 대략 12 nm 내지 대략 30 nm의 두께로 적용될 수 있다. 산화물 반도체는 대략 20 nm 내지 대략 200 nm, 그리고 바람직하게는 대략 80 nm 내지 대략 120 nm의 두께로 적용될 수 있다. 적외광-커팅 층(33)이 금속화된 중합체 또는 다층 중합체 필름 상에 라미네이팅된 유리 시트인 경우, 시트 상의 금속 또는 금속 합금 코팅의 두께는, 예를 들어 대략 10 nm 내지 대략 40 nm이고, 산화물 반도체 코팅의 두께는, 예를 들어 대략 20 nm 내지 대략 200 nm이다.
본 실시 형태에 따른 적외광-커팅 필름(3)은 적외광-커팅 층(33)을 갖기 때문에, 그것이 적외광-커팅 섹션(30)으로서 사용되는 경우, 그것은 디스플레이 유닛(20)에 대한 적외광의 입사량을 감소시킬 수 있다. 구체적으로 말하면, 적외광-커팅 섹션(30)으로서 사용되는 적외광-커팅 필름(3)은 디스플레이 유닛(20) 면 및 디스플레이 유닛(20) 면의 반대측에 있는 반사 섹션(40) 면을 갖는다. 반사 섹션(40) 면 상에 입사되는 외부 광, 예를 들어 태양광의 적외광으로 인해 디스플레이 유닛에 미치는 열 에너지의 영향이 적외광-커팅 필름(3)에 의해 감소된다. 더욱이, 적외광-커팅 섹션(30)은 디스플레이 정보를 갖는 가시광을 투과시키기 때문에, 디스플레이 정보의 밝기가 유지된다. 본 실시 형태에서는, 적외광-커팅 층(33)을 갖는 모드를 기술하였지만, 제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32) 중 적어도 하나가 다층 중합체 필름인 경우에, 어느 정도의 차이는 있지만, 적외광-커팅 층(33)이 구비되지 않더라도, 디스플레이 유닛(20)에 대한 적외광의 입사량이 감소될 수 있다는 것에 유의한다.
제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32)의 생성 방법에서, 이들 필름은, 단일층 및 다층 필름 둘 모두의 경우에, 필름들 내에 함유된 중합체 재료를 동시에 압출함으로써 형성될 수 있다. 필름 생성 방법에서는, 이어서, 소정 온도에서 연신함으로써 필름 배향 처리가 수행되고, 원하는 두께를 갖는 필름이 형성된다. 소정 온도에서의 열경화성 처리는 필요에 따라 수행된다. 압출 처리와 배향 처리는 동시에 수행될 수 있다.
제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32)은 굴절률이 최고치인 제1 축을 갖는다. 필름이 생성될 때, 필름이 단지 한 방향으로만 연신되는 경우 (일축 배향), 그러한 연신 방향은 제1 축(Ax1)으로서의 역할을 한다. 필름이 생성될 때, 필름이 두 방향으로 연신되는 경우 (이축 배향), 두 연신 방향 중 어느 것도 제1 축(Ax1)으로서의 역할을 한다.
연신에 의해 생성되는 중합체 필름의 경우에, 굴절률의 이방성이 필름에서 야기되고 복굴절이 나타남에 유의한다. 이러한 이유로, 단일 중합체 필름 상에 적외광-커팅 층을 라미네이팅함으로써 적외광-커팅 필름이 생성되고, 이러한 적외광-커팅 필름이 적외광-커팅 섹션으로서 사용되는 경우, 선형 편광파의 가시광이 적외광-커팅 필름을 통해 투과될 때, 그것은 때때로 선형 편광파에서 타원 편광파로 변한다. 이러한 경우에, 타원 편광파의 가시광이 전방 윈드실드에 의해 반사될 때, 가시광의 반사율이 편광파 성분에 따라 변하고, 그 결과로서, 운전자에 의해 지각된 디스플레이 정보 (반사된 가시광에 포함된 디스플레이 정보)는 가시성이 저하되고 결국 디스플레이 유닛으로부터 방출된 디스플레이 정보와 상이하게 될 수 있다.
다른 한편으로, 본 실시 형태에서는, 단일 중합체 필름을 사용하기보다는, 제2 중합체 필름(32)이 제1 중합체 필름(31) 상에 배치된 적외광-커팅 필름(3)이 적외광-커팅 섹션(30)으로서 사용된다. 추가적으로, 평면에서 볼 때, 제1 중합체 필름(31)의 제1 축(Ax1)과 제2 중합체 필름(32)의 제1 축(Ax1)은 적외광-커팅 섹션(30)에서 교차한다.
이러한 이유로, 굴절률의 이방성을 갖는 제1 중합체 필름(31)이 복굴절을 나타내더라도, 그러한 복굴절은 제1 중합체 필름(31) 상에 배치된 제2 중합체 필름(32)에 의해 대체적으로 상쇄된다. 결과적으로, 디스플레이 유닛(20)으로부터 방출된 가시광(L2)이 적외광-커팅 섹션(30)을 통해 투과되는 경우, 가시광(L2)은 선형 편광파에서 타원 편광파로 변하는 비율이 크게 감소된다. 그 결과로서, 타원 편광파의 가시광(L3)이 반사 섹션(40), 예컨대 전방 윈드실드에 의해 반사되고, 반사율이 편광파 성분에 따라 변하더라도, 적외광-커팅 섹션(30)을 통해 투과되는 가시광(L3) 내의 타원 편광파의 비율은 작으며, 그 결과로서, 운전자(D1)에 의해 지각된 디스플레이 정보는 디스플레이 유닛(20)으로부터 방출된 디스플레이 정보와 유사하다.
도 4는 적외광-커팅 섹션(30)을 통과하는 선형 편광파의 가시광의 편광의 상태를 조사하기 위한 측정 시스템을 예시하는 개략도이다. 이 측정 시스템에서는, 액정 모니터(LM) (15-인치 TN 컬러 액정 모니터, 듀라비전(DuraVision) FDX1503, 에이조 인크.(EIZO Inc.)에 의해 제조됨)가 광원(10) 및 디스플레이 유닛(20)으로서 사용되고, 플로트 판유리(FG)가 반사 섹션(40)으로서 사용된다. 플로트 판유리(FG)는 가시 범위에서 실질적으로 투명하고, 그의 두께는 대략 1 mm이다. 반사 섹션(40)에 대한 가시광(L3)의 입사각(φ)은 대략 45도이다. 운전자(D1)와 동등한 관찰자에 대한 가시광(L4)의 반사각은 또한 45도이며, 관찰자는 반사 섹션(40)을 그의 전방 표면에서 관찰할 수 있다.
이 측정 시스템에서는, 제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32)을 포함하는 다층 중합체 필름이 적외광-커팅 필름(3)으로서 사용된다. 제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32)은 둘 모두 쓰리엠™ 스카치틴트(Scotchtint)™ 윈도우 필름 다층(Window Film Multilayer) NANO90S (쓰리엠 컴퍼니에 의해 제조됨)이다. 중합체 필름의 크기는 대략 20 cm × 30 cm이고, 접착제 층 및 표면 하드 코트 층이 NANO90S 중합체 필름으로부터 제거된다. 제1 중합체 필름(31) 및 제2 중합체 필름(32)은 둘 모두 200개 이상의 층을 갖는다.
액정 모니터(LM)는 반사 섹션(40)으로서의 플로트 판유리(FG)를 향해 선형 편광파의 가시광(L2)을 방출한다. 방출된 가시광(L2)의 편광 방향은 실질적으로 액정 모니터의 편광 방향(Px1)을 따라 진행된다. 편광 상태를 조사하기 위해 수행된 측정에서, 제1 중합체 필름(31)은 액정 모니터(LM) 상에 장착되고, 제2 중합체 필름(32)은 제1 중합체 필름(31) 상에 장착된다. 제1 중합체 필름(31)의 편광 방향(Px1)과 제1 축(Ax1)에 의해 형성된 각도는 대략 0도이다.
도 5는 제1 중합체 필름의 제1 축과 제2 중합체 필름의 제1 축의 교차각을 예시하는 다이어그램이다. 편광 상태를 조사하기 위해 수행되는 측정에서는, 먼저, 교차각(θ)을 0도로 설정하여 액정 모니터(LM)로부터의 가시광을 관찰하였다. 플로트 판유리(FG)에 의해 반사된 가시광(L4)에서는 훈색(iridescent) 홍채 패턴이 관찰되었다. 이 결과는, 굴절률의 이방성을 갖는 제1 중합체 필름(31)을 통과하는 가시광(L3)의 선형 편광파의 일부분이 제1 중합체 필름(31)의 복굴절로 인해 타원 편광파로 변하고, 추가적으로, 그의 타원 편광파의 일부분이 제2 중합체 필름(32)의 복굴절에 의해 완전히 상쇄되지 않고서 타원 편광파로서 남아 있었음을 의미한다. 적외광-커팅 섹션(30)을 통해 투과되는 가시광(L3)은 타원 편광파를 포함하고, 더욱이, 타원 편광파의 각각의 편광 성분의 반사율은 플로트 판유리(FG)에 의해 반사될 때 상이하다. 그 결과로서, 가시광(L4)이 훈색 홍채 패턴으로 관찰된다. 교차각(θ)이 0도일 때, 플로트 판유리(FG)에 의해 반사된 후에 가시광(L4)으로부터 관찰되는 색은 반사되기 전에 가시광(L3)으로부터 관찰되는 색과 상이하다.
다음으로, 교차각(θ)을 45도로 설정하여 액정 모니터(LM)로부터의 가시광(L4)을 관찰하였다. 플로트 판유리(FG)에 의해 반사된 가시광(L4)에서, 훈색이 더 약해지도록 그리고 담청색 또는 담황색이 관찰되도록 개선되었다. 그것이 훈색 홍채 패턴에서 담청색 또는 담황색으로 변하였다는 사실은, 가시광(L3) 내의 타원 편광파의 비율이 교차각(θ)이 0도였을 때보다 더 낮았음을 의미한다.
교차각(θ)을 75도로 설정한 측정에서는, 관찰자가 플로트 판유리(FG)로부터 반사된 가시광(L4)을 관찰하였을 때 가시광(L4)의 발색(coloring)이 크게 감소된 것으로 확인되었다. 이는, 관찰자에 의한 관찰 수준에서의 가시광(L3) 내의 타원 편광파의 비율이, 관찰자에 의해 관찰된 색에 비하여, 증가된 발색이 나타나지 않았을 정도로 감소되었음을 의미한다. 편광 상태를 조사하기 위해 수행된 측정 결과는 교차각(θ)이 45도 내지 90도로 증가함에 따라, 제1 중합체 필름(31)의 복굴절로 인해 발생되는 타원 편광파가 제2 중합체 필름(32)의 복굴절에 의해 상쇄되고, 가시광(L3) 내의 선형 편광파의 비율이 증가한다는 것을 보여주었다.
교차각(θ)이 45도 내지 90도, 그리고 더 바람직하게는 75도 내지 90도인 경우, 굴절률의 이방성을 갖는 제1 중합체 필름(31)이 복굴절을 나타내더라도, 그러한 복굴절은 제1 중합체 필름(31) 상에 배치된 제2 중합체 필름(32)에 의해 대체적으로 상쇄될 수 있다. 이러한 이유로, 디스플레이 유닛(20)으로부터 방출된 가시광(L2)이 적외광-커팅 섹션(30)을 통해 투과된 후에, 그것은 선형 편광파에서 타원 편광파로 변하는 비율이 크게 감소된다. 그 결과로서, 타원 편광파의 가시광(L3)이 반사 섹션(40), 예컨대 전방 윈드실드에 의해 반사되고, 반사율이 편광파 성분에 따라 상이하더라도, 적외광-커팅 섹션(30)을 통해 투과되는 가시광(L3) 내의 타원 편광파의 비율은 작으며, 그 결과로서, 관찰자에 의해 지각된 디스플레이 정보는 디스플레이 유닛(20)으로부터 방출된 디스플레이 정보와 유사하다.
본 실시 형태는 제1 중합체 필름에서의 복굴절이 제1 중합체 필름(31) 상에 단지 하나의 제2 중합체 필름(32)을 배치함으로써 상쇄되는 예를 보여주지만, 복수의 제2 중합체 필름(32)이 필요에 따라 사용될 수 있다.
1 디스플레이 디바이스
10 광원
20 디스플레이 유닛
21 적외광-커팅 필름
30 적외광-커팅 섹션
31 제1 중합체 필름
32 제2 중합체 필름
33 적외광-커팅 층
40 반사 섹션
Ax1 제1 축
L1, L2, L3, L4 가시광

Claims (5)

  1. 디스플레이 정보를 갖는 선형 편광파의 가시광을 방출하는 디스플레이 유닛;
    디스플레이 유닛으로부터의 가시광을 투과시키고, 디스플레이 유닛에 대한 적외광의 입사량을 감소시키는 적외광-커팅 섹션(infrared light-cutting section); 및
    적외광-커팅 섹션을 통해 투과된 가시광을 반사시키는 반사 섹션을 포함하며,
    적외광-커팅 섹션은 제1 중합체 필름, 및 제1 중합체 필름 상에 배치된 제2 중합체 필름을 포함하고,
    제1 중합체 필름 및 제2 중합체 필름 둘 모두는 굴절률의 이방성을 가지며, 굴절률이 최고치인 제1 축을 갖고,
    제1 중합체 필름의 제1 축과 제2 중합체 필름의 제1 축은 평면에서 볼 때 교차하는 디스플레이 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 제1 중합체 필름 및 제2 중합체 필름 둘 모두는 다층 중합체 필름을 포함하는 디스플레이 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 중합체 필름의 제1 축과 제2 중합체 필름의 제1 축 사이의 교차각은 45 내지 90도인 디스플레이 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적외광-커팅 섹션은 제1 중합체 필름 및 제2 중합체 필름 중 적어도 하나의 중합체 필름 상에 라미네이팅된 적외광-커팅 층을 포함하며, 층은 적외광의 투과량을 감소시키는 디스플레이 디바이스.
  5. 한 면으로부터는 가시광을 투과시키고, 다른 한 면으로부터는 적외광의 입사량을 감소시키는 적외광-커팅 필름으로서,
    굴절률의 이방성을 갖는 제1 중합체 필름; 및
    굴절률의 이방성을 갖고, 제1 중합체 필름 상에 배치된 제2 중합체 필름을 포함하며,
    제1 중합체 필름 및 제2 중합체 필름 둘 모두는 굴절률이 최고치인 제1 축을 갖고,
    제1 중합체 필름의 제1 축과 제2 중합체 필름의 제1 축은 평면에서 볼 때 교차하는 적외광-커팅 필름.
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