KR20200026044A - 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

편광자; 및 상기 편광자의 광출사면에 형성된 패턴층을 포함하고, 상기 패턴층은 상기 편광자로부터 순차적으로 형성된 제1수지층 및 제2수지층을 포함하고, 상기 제1수지층과 상기 제2수지층의 계면에는 패턴부가 형성되고, 상기 패턴부는 반복적으로 배치된 2개 이상의 패턴 그룹으로 구성되고, 상기 패턴 그룹은 2개 이상의 음각의 광학 패턴을 포함하고, 상기 패턴 그룹 내에서 상기 음각의 광학 패턴 중 2개 이상은 종횡비와 밑각 모두가 서로 다른 것인, 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치가 제공된다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 백라이트 유닛으로부터 나오는 광이 광원측 편광판, 액정 패널, 시인측 편광판의 순서로 투과됨으로써 구동된다. 광원으로부터 출사되는 광은 백라이트 유닛을 통과하면서 확산되어 출사된 후 광원측 편광판으로 입사된다. 따라서, 광원측 편광판, 액정 패널, 시인측 편광판을 통과하면서 정면에서 측면으로 갈수록 명암비가 저하되고 색 편차가 발생하는 문제점이 생긴다. 상기 문제점을 해소하기 위해서 광원측 편광판 또는 시인측 편광판에 위상차 필름이 사용될 수 있다. 그러나, 위상차 필름을 사용하더라도 정면에서 측면으로 갈수록 위상차 필름에 의한 광의 보상이 완벽하지 못하고 특히 대각 방향에서는 필연적으로 빛샘이 발생할 수 밖에 없다.
이에, 상술한 문제점을 해소하기 위해서, 집광 백라이트 유닛을 사용하는 방법이 고려되고 있다. 집광 백라이트 유닛은 통상의 정 프리즘 확산 시트 대신에 역 프리즘 집광 시트가 장착된 것이다. 정 프리즘 확산 시트는 시트 기재의 광 출사면에 프리즘이 형성되는 시트이고, 역 프리즘 집광 시트는 시트 기재의 광 입사면에 프리즘이 형성되는 시트이다. 이것은 집광 백라이트 유닛으로부터 집광되어 출사되는 광을 액정 패널을 통해 투과시켜 시야각에 따른 명암비 차이를 최소화하고 시인측 편광판에서는 최외곽 표면에서 광을 산란시켜 시야각을 확보하는 집광-산란 시스템 방법이다. 이를 위해서 집광 백라이트 유닛을 고려한 광학 소자를 개발할 필요가 있다. 상기 광학 소자로서 시인측 편광판의 최외곽 표면에 산란 입자를 함유하는 필름을 설치하는 방법이 있지만, 시야각을 확대하는 정도 및/또는 외관 개선 효과 등에서 한계를 나타내었다.
본 발명의 배경기술은 일본공개특허 제2006-251659호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 집광 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치에 적용시, 정면 및 측면에서 휘도, 시야각 및 명암비를 향상시킬 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 집광 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치에 적용시, 정면 명암비 개선, 측면 명암비 개선 및 외관 개선 효과가 우수한 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 집광 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치에 적용시, 측면 각도에 따라 정면에서의 휘도값에 대한 측면에서의 휘도값의 비율의 편차를 낮게 할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 집광 백라이트 유닛을 구비하고, 정면 및 측면에서 휘도, 시야각 및 명암비를 향상시킬 수 있고, 측면 각도에 따라 정면에서의 휘도값에 대한 측면에서의 휘도값의 비율의 편차를 낮게 할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 광출사면에 형성된 패턴층을 포함하고, 상기 패턴층은 상기 편광자로부터 순차적으로 형성된 제1수지층 및 제2수지층을 포함하고, 상기 제1수지층과 상기 제2수지층의 계면에는 패턴부가 형성되고, 상기 패턴부는 반복적으로 배치된 2개 이상의 패턴 그룹으로 구성되고, 상기 패턴 그룹은 2개 이상의 음각의 광학 패턴을 포함하고, 상기 패턴 그룹 내에서 상기 음각의 광학 패턴 중 2개 이상은 종횡비와 밑각 모두가 서로 다르다.
2.1에서, 상기 음각의 광학 패턴은 종횡비가 0.3 내지 3.0일 수 있다.
3.1-2에서, 상기 패턴 그룹 내에서 상기 음각의 광학 패턴 중 최대 종횡비와 최소 종횡비의 차이는 0.5 이상일 수 있다.
4.1-3에서, 상기 음각의 광학 패턴은 밑각이 60° 내지 90°일 수 있다.
5.1-4에서, 상기 패턴 그룹 내에서 상기 음각의 광학 패턴 중 최대 밑각과 최소 밑각의 차이는 5° 이상일 수 있다.
6.1-5에서, 상기 음각의 광학 패턴은 정상부에 평탄면이 형성되고 단면이 N각형(N은 4 내 10의 정수)인 패턴일 수 있다.
7.1-6에서, 상기 패턴 그룹 내에서 상기 음각의 광학 패턴은 평탄부 없이 연속적으로 형성될 수 있다.
8.1-7에서, 상기 패턴 그룹과 바로 이웃하는 패턴 그룹 간에는 평탄부가 형성되지 않거나 평탄부가 더 형성될 수 있다.
9.1-8에서, 상기 음각의 광학 패턴은 상기 음각의 광학 패턴의 길이 방향으로 스트라이프(stripe)형의 연장된 형태로 형성될 수 있다.
10.1-9에서, 상기 음각의 광학 패턴의 길이 방향과 상기 편광자 중 편광자의 흡수축이 이루는 각도는 상기 편광자의 흡수축을 0°라고 할 때, -20°내지 20°, 70° 내지 110° , 또는 -70° 내지 -110°일 수 있다.
11.1-10에서, 상기 제1수지층은 상기 제2수지층보다 굴절률이 높을 수 있다.
12.1-11에서, 상기 제1수지층과 상기 제2수지층 간의 굴절률 차이의 절대값은 0.05 이상일 수 있다.
13.1-12에서, 상기 패턴 그룹 내에서 상기 음각의 광학 패턴의 개수는 2개 내지 10개일 수 있다.
14.1-13에서, 상기 패턴 그룹은 상기 음각의 광학 패턴으로서 제1 패턴, 제2패턴의 총 2개의 광학 패턴으로 구성되고, 상기 제1패턴과 상기 제2패턴은 밑각과 종횡비가 모두 다를 수 있다.
15.1-14에서, 상기 패턴 그룹은 상기 음각의 광학 패턴으로서 평탄부 없이 연속적으로 형성된 제1 패턴, 제2패턴, 제3패턴의 총 3개의 광학 패턴으로 구성되고, 상기 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴 중 2개 이상은 밑각과 종횡비가 모두 다를 수 있다.
16.1-15에서, 상기 제1수지층은 상기 음각의 광학 패턴의 적어도 일부를 충진하는 충진부이거나 또는 상기 충진부를 포함하는 층일 수 있다.
17.1-16에서, 상기 패턴층의 광출사면, 상기 패턴층의 광입사면 중 1종 이상에 보호 필름이 더 적층될 수 있다.
18.1-17에서, 상기 보호 필름의 적어도 일면에 하드코팅층, 산란층, 저반사층, 초저반사층, 프라이머층, 내지문성층, 반사방지층, 안티글레어층 중 1종 이상의 표면 처리층이 더 형성될 수 있다.
19.본 발명의 액정표시장치는 본 발명의 편광판을 포함한다.
20.19에서, 상기 액정 표시 장치는 백라이트 유닛, 광원측 편광판, 액정 패널, 상기 편광판이 순차적으로 배치고, 상기 백라이트 유닛은 역프리즘 시트를 구비하는 집광 백라이트 유닛을 포함할 수 있다.
21.19-20에서, 상기 집광 백라이트 유닛은 백색 모드에서 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면(30° 또는 -30°)에서의 휘도 값(L30°)의 비율(W30° = L30°/L0°)이 0.1 내지 0.5, 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면(60° 또는 -60°)에서의 휘도 값(L60°)의 비율(W60° = L60°/L0°)은 0 내지 0.1일 수 있다.
본 발명은 집광 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치에 적용시, 정면 및 측면에서 휘도, 시야각 및 명암비를 향상시킬 수 있는 편광판을 제공하였다.
본 발명은 집광 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치에 적용시, 정면 명암비 개선, 측면 명암비 개선 및 외관 개선 효과가 우수한 편광판을 제공하였다.
본 발명은 집광 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치에 적용시, 측면 각도에 따라 정면에서의 휘도값에 대한 측면에서의 휘도값의 비율의 편차를 낮게 할 수 있는 편광판을 제공하였다.
본 발명은 집광 백라이트 유닛을 구비하고, 정면 및 측면에서 휘도, 시야각 및 명암비를 향상시킬 수 있고, 측면 각도에 따라 정면에서의 휘도값에 대한 측면에서의 휘도값의 비율의 편차를 낮게 할 수 있는 액정표시장치를 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 2는 도 1의 편광판 중 패턴 그룹의 단면도이다.
도 3은 본 발명 다른 실시예에 따른 편광판 중 패턴 그룹의 단면도이다.
도 4는 본 발명 또 다른 실시예의 편광판 중 패턴 그룹의 단면도이다.
도 5는 본 발명 또 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 6은 본 발명 또 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 7은 본 발명 또 다른 실시예에 따른 편광판 중 패턴 그룹의 단면도이다.
도 8은 집광 백라이트 유닛, 통상의 백라이트 유닛에서 각각 출사되는 광에 대해 백색 모드에서 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면에서의 휘도 값의 비율을 나타낸 휘도 프로파일이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 집광 백라이트 유닛의 단면도이다.
도10은 비교예 4의 편광판의 단면도이다.
도 11 내지 도 18은 집광 백라이트 유닛의 휘도 프로파일(실선) 및 집광 백라이트 유닛에 실시예의 편광판 적용시 휘도 프로파일(1점 쇄선)을 나타낸 것이다.
도 19 내지 도 22는 집광 백라이트 유닛의 휘도 프로파일(실선) 및 집광 백라이트 유닛에 비교예의 편광판 적용 시 휘도 프로파일(1점 쇄선)을 나타낸 것이다.
도 23은 통상의 백라이트 유닛에서 출사되는 광에 대해 정면에서의 휘도 값에 대한 측면 각도에서의 휘도 값의 비율(실선)과 실시예4의 편광판을 통상의 백라이트 유닛에 적용시 휘도 프로파일(1점 쇄선)을 나타낸 것이다.
첨부한 도면을 참고하여 실시예에 대하여 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 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
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, "직접 위(directly on)", "바로 위" 또는 "직접적으로 형성" 또는 "직접적으로 접하여 형성"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조를 개재하지 않은 것을 의미한다.
본 명세서에서 "수평 방향", "수직 방향"은 각각 직사각형의 액정표시장치 화면의 장방향과 단방향을 의미한다. 본 명세서에서 "정면", "측면"은 수평 방향을 기준으로, 정면은 (0°)이고, 좌측 끝 지점을 (-90°), 우측 끝 지점을 (90°)라고 할 때, 측면은 (-30°), (-45°), (-60°) 또는 (30°), (45°), (60°)을 의미한다.
본 명세서에서 "정상부(top part)"는 음각의 광학 패턴 중 가장 높은 부분을 의미한다.
본 명세서에서 "종횡비(aspect ratio)"는 음각의 광학 패턴의 최대 폭에 대한 최대 높이의 비(최대 높이/최대 폭)를 의미한다.
본 명세서에서 "밑각"은 광학 패턴의 최대 폭과, 광학 패턴의 최대 폭과 바로 연결되는 경사면이 서로 이루는 각을 의미한다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 광학 패턴(230A)의 최대 폭(W1)과, 광학 패턴(230A)의 최대 폭(W1)과 바로 연결되는 경사면(231)이 서로 이루는 각(α1)을 의미한다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 광학 패턴(240A)의 최대 폭(W1)과, 광학 패턴(240A)의 최대 폭(W1)과 바로 연결되는 경사면(241)이 서로 이루는 각(α1)을 의미한다.
본 명세서에서 "면방향 위상차(Re)"는 파장 550nm에서의 값이고, 하기 식 A로 표시된다:
<식 A>
Re = (nx - ny) x d
(상기 식 A에서, nx, ny는 파장 550nm에서 각각 보호 필름의 지상축 방향, 진상축 방향의 굴절률이고, d는 보호 필름의 두께(단위:nm)이다).
본 명세서에서 "(메트)아크릴"은 아크릴 및/또는 메타아크릴을 의미한다.
본 명세서에서 특별히 언급되지 않는 한, 측면 30°는 측면 30°와 측면 -30° 중 하나 이상을 의미하고, 측면 45°는 측면 45°와 측면 -45° 중 하나 이상을 의미하고, 측면 60°는 측면 60°와 측면 -60° 중 하나 이상을 의미할 수 있다.
도 8은 집광 백라이트 유닛으로부터 출사되는 광에 대해 백색 모드(white mode)에서 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면에서의 휘도 값의 비율(도 8에서 1점 쇄선임)과 통상의 백라이트 유닛으로부터 출사되는 광에 대해 백색 모드에서 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면에서의 휘도 값의 비율(도 8에서 실선임)을 나타낸 것이다.
집광 백라이트 유닛의 경우, 백색 모드에서 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면(30° 또는 -30°)에서의 휘도 값(L30°)의 비율(W30° = L30°/L0°)은 대략 0.1 내지 0.5, 구체적으로 0.1 내지 0.15, 더 구체적으로 0.11이 될 수 있고, 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면(60° 또는 -60°)에서의 휘도 값(L60°)의 비율(W60° = L60°/L0°)은 약 0 내지 0.1, 구체적으로 0 내지 0.05, 더 구체적으로 0이 될 수 있다.
반면에, 통상의 백라이트 유닛의 경우, 백색 모드에서, 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면(30° 또는 -30°)에서의 휘도 값(L30°)의 비율(W30° = L30°/L0°)은 대략 0.5 내지 0.6, 예를 들면 0.5 초과 0.6 이하가 될 수 있고, 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면(60° 또는 -60°)에서의 휘도 값(L60°)의 비율(W60° = L60°/L0°)은 대략 0.1 내지 0.2가 될 수 있다.
이와 같이, 도 8에서도 보듯이 집광 백라이트 유닛은 통상의 백라이트 유닛과는 전혀 상이한 휘도 프로파일을 나타낸다. 상기 '통상의 백라이트 유닛'은 역 프리즘 집광 시트를 구비하지 않은 백라이트 유닛, 구체적으로 정 프리즘 확산 시트를 구비한 백라이트 유닛을 의미한다.
본 발명의 발명자는 역 프리즘을 구비하는 집광 백라이트 유닛으로부터 출사되는 광을 출사시키는 시인측 편광판으로서, 상기 시인측 편광판이 편광자 및 상기 편광자의 광출사면에 형성된 패턴층을 구비하고, 상기 패턴층은 제1수지층, 제2수지층을 구비하고, 하기 상술되는 패턴 그룹이 상기 제1수지층과 상기 제2수지층의 계면에 반복적으로 형성되어 있는 패턴부를 구비함으로써, 집광 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치에 적용시 정면 및 측면에서 휘도, 시야각 및 명암비를 향상시킬 수 있으며, 측면 각도에 따라 정면에서의 휘도값에 대한 측면에서의 휘도값의 비율의 편차를 낮게 할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
상기 패턴 그룹은 2개 이상의 음각의 광학 패턴을 구비하고, 상기 음각의 광학 패턴 중 2개 이상은 종횡비와 밑각 모두가 서로 다르다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판을 도 1, 도 2를 참고하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판의 단면도이다. 도 2는 도 1의 편광판 중 패턴 그룹의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 편광판(10)은 편광자(100), 및 편광자(100)의 광 출사면(상부면)에 순차적으로 형성된 패턴층(200), 보호 필름(300)을 포함할 수 있다.
편광판의 제조 공정과 편광판의 박형화 목적으로 보호 필름(300)을 배제함으로써, 보호 필름(300) 없이 편광자(100) 상부면에 패턴층(200)만 형성된 편광판도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.
또한, 보호 필름(300)이 편광자(100)과 패턴층(200) 사이에 형성된 편광판도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. 즉, 편광판 중 보호 필름의 위치는 특별한 제한을 두지 않는다.
패턴층
패턴층(200)은 편광자(100)와 보호 필름(300) 사이에 형성되어, 편광자(100)로부터 입사되는 편광을 보호 필름(300)으로 출사시킨다.
패턴층(200)은 제1수지층(210) 및 제1수지층(210)과 대향하는 제2수지층(220)으로 구성된다. 일 구체예에서, 패턴층(200)은 제1수지층(210) 및 제2수지층(220)이 서로 직접적으로 접촉하고, 제1수지층(210)과 제2수지층(220)만으로 구성될 수 있다.
제1수지층(210)은 제2수지층(220)의 광입사면에 형성되어 있다. 제1수지층(210)과 제2수지층(220)의 계면에는 하기 상술되는 패턴부가 형성되어 있다.
패턴부는 반복적으로 배치된 2개 이상의 패턴 그룹(230)으로 구성되어 있다. 패턴부에서 패턴 그룹(230)은 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다.
도 1은 패턴 그룹(230)과 패턴 그룹(230) 사이에 평탄부가 없는 편광판을 나타낸 것이나, 패턴 그룹(230)과 패턴 그룹(230) 사이에 평탄부가 형성될 수도 있다. 이에 대해서는 하기에서 상술한다.
패턴 그룹(230)은 2개 이상의 음각의 광학 패턴이 평탄부 없이 연속적으로 형성되어 있고, 상기 음각의 광학 패턴 중 2개 이상은 종횡비와 밑각이 서로 다르다. 음각의 광학 패턴 중 2개 이상이 밑각이 서로 다르지만 종횡비가 동일한 경우에는 측면 30°, 45°, 60° 모두에서 시야각 개선 효과가 저감되거나 특정 각도에서 비정상적으로 휘도가 높거나 낮아 측면에서 관찰 시 불균일한 화질로 보이는 문제점이 있을 수 있다. 음각의 광학 패턴 중 2개 이상이 종횡비는 서로 다르지만 밑각이 서로 동일한 경우에도 상기와 같은 동일한 문제점이 발생할 수 있다.
도 2를 참조하면, 패턴 그룹(230)은 제1패턴(230A), 제2패턴(230B), 제3패턴(230C)의 총 3개의 광학 패턴으로 이루어지고 이들은 평탄부 없이 연속적으로 형성되어 있다. 제1패턴(230A), 제2패턴(230B), 제3패턴(230C) 중 2개 이상은 밑각과 종횡비가 서로 다르다.
이때, 상기 '밑각'은 도 2에서와 같이 제1패턴(230A), 제2패턴(230B), 제3패턴(230C) 각각의 양쪽 밑각이 서로 동일한 경우는 상관 없으나, 서로 다른 경우에는 양쪽 밑각 중 큰 각으로 정의한다.
도 1, 도 2는 패턴 그룹 내 음각의 광학 패턴 사이에 평탄부가 없이 연속적으로 형성된 경우를 도시한 것이다. 그러나, 패턴 그룹 내 음각의 광학 패턴 사이에는 평탄부가 더 형성될 수도 있으며, 이것은 하기에서 상술한다.
일 구체예에서, 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴은 밑각과 종횡비가 모두 서로 다를 수 있다.
다른 구체예에서, 제1패턴, 제2패턴은 밑각과 종횡비가 서로 다를 수 있다.
또 다른 구체예에서, 제1패턴, 제3패턴은 밑각과 종횡비가 서로 다를 수 있다.
또 다른 구체예에서, 제2패턴, 제3패턴은 밑각과 종횡비가 서로 다를 수 있다.
일 구체예에서, 패턴 그룹 내에서 광학 패턴은 밑각이 증가하는 순서로 연속적으로 형성되어 있을 수 있다. 즉, 도 2를 참조하면, 제1패턴(230A)의 밑각(α1) < 제2패턴(230B)의 밑각(α2) < 제3패턴(230C)의 밑각(α3)이 될 수 있다. 이때, 일 구체예에서, 제1패턴(230A)의 종횡비 < 제2패턴(230B)의 종횡비이고, 제3패턴(230C)의 종횡비 ≤ 제2패턴(230B)의 종횡비, 제1패턴(230A)의 종횡비 ≤ 제3패턴(230C)의 종횡비일 수 있다.
도 2는 패턴 그룹(230)이 3개의 음각의 광학 패턴으로 형성된 것을 나타낸 것이지만, 패턴 그룹 내에서 광학 패턴의 개수는 집광 백라이트로부터 출사되는 광의 집광 정도, 휘도, 편광판의 두께 등에 따라 조절할 수 있다. 예를 들면, 패턴 그룹 내에서 음각의 광학 패턴의 개수는 2개 내지 10개, 구체적으로 2개 내지 5개, 더 구체적으로 2개 내지 3개가 될 수 있다.
일 구체예에서, 패턴 그룹 내에서 각각의 음각의 광학 패턴인 제1패턴(230A), 제2패턴(230B), 제3패턴(230C)간의 경계점은 서로 접촉하고, 동일 직선 상에 있을 수 있다.
제1패턴(230A), 제2패턴(230B), 제3패턴(230C) 각각의 종횡비 또는 패턴 그룹 내에서 패턴의 종횡비의 평균값은 0.3 내지 3.0, 구체적으로 1.0 내지 3.0, 더 구체적으로 1.0 내지 2.0이 될 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 효과와 균일한 측면 휘도 효과가 있을 수 있다.
일 구체예에서, 패턴 그룹 내의 음각의 광학 패턴 즉 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴에 있어서 최대 종횡비와 최소 종횡비의 차이는 0.5 이상, 구체적으로 0.5 내지 2.5, 더 구체적으로 0.5 내지 1.0이 될 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 효과와 균일한 측면 휘도를 발현할 수 있다.
제1패턴(230A), 제2패턴(230B), 제3패턴(230C) 각각의 밑각(α1, α2, α3) 또는 패턴 그룹 내에서 패턴의 밑각의 평균값은 60° 내지 90°, 구체적으로 60° 이상 90° 미만, 더 구체적으로 75° 내지 85°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 효과 및 균일한 측면 휘도 효과가 있을 수 있다.
일 구체예에서, 패턴 그룹 내의 광학 패턴 즉 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴에 있어서 최대 밑각과 최소 밑각의 차이는 5° 이상, 구체적으로 5° 내지 25°, 더 구체적으로 5° 내지 10°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 및 균일한 측면 휘도 개선 효과가 있을 수 있다.
제1패턴, 제2패턴, 제3패턴 각각에 있어서, 양쪽 밑각은 서로 동일하거나 다를 수 있다. 바람직하게는, 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴 각각에 있어서, 양쪽 밑각은 서로 동일하다.
제1패턴(230A), 제2패턴(230B), 제3패턴(230C) 각각의 최대 폭(W1, W2, W3)은 서로 동일하거나 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 최대 폭(W1, W2, W3)은 각각 1㎛ 내지 50㎛, 예를 들면 1㎛ 내지 20㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 및 균일한 측면 휘도 효과가 있으며 액정패널과의 픽셀 모아레를 피할 수 있다.
제1패턴(230A), 제2패턴(230B), 제3패턴(230C) 각각의 최대 높이(h1, h2, h3)는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 최대 높이(h1, h2, h3)는 각각 1㎛ 내지 50㎛, 예를 들면 1㎛ 내지 20㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 및 균일한 측면 휘도 효과가 있으며 액정 패널과의 픽셀 모아레를 피할 수 있다.
도 2는 제1패턴(230A), 제2패턴(230B), 제3패턴(230C)으로서 각각 경사면(231, 232, 233)이 정상부의 평탄면에 의해 연결되어 있는 단면이 사다리꼴 패턴을 나타낸 것이다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 평탄면은 요철이 추가로 형성되거나 곡면으로 변경될 수도 있지만, 바람직하게는 평탄면이 될 수 있다.
음각의 광학 패턴은 경사면이 평면 또는 각이 진 평면으로서, 단면이 삼각형 패턴뿐만 아니라 정상부에 평탄면이 형성된 사다리꼴 등을 포함하는 단면이 N각형(N은 4 내 10의 정수)인 패턴이 될 수도 있다. 이에 대해서는 하기에서 상술한다. 바람직하게는, 광학 패턴은 단면이 사다리꼴 패턴일 수 있다.
패턴 그룹 내에서 각각의 광학 패턴은 형상이 동일하거나 다를 수 있다. 바람직하게는 광학 패턴의 형상을 동일하게 함으로써 편광판 제조 공정을 용이하게 할 수 있다.
도 2에서, 제1패턴(230A), 제2패턴(230B), 제3패턴(230C)의 상기 평탄면의 폭은 각각 서로 동일하거나 다를 수 있고, 0㎛ 초과 50㎛ 이하, 예를 들면 1㎛ 내지 20㎛, 1㎛ 내지 10㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 및 균일한 측면 휘도 효과가 있으며 액정패널과의 픽셀 모아레를 피할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 패턴부는 반복적으로 형성된 패턴 그룹(230)으로 구성된다. 도 1은 각각의 패턴 그룹 내에서 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴의 배열 순서가 서로 동일한 것을 나타낸 것이다. 그러나, 이웃하는 패턴 그룹을 비교할 때, 패턴 그룹 내에서 광학 패턴의 배열 순서는 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 패턴 그룹 내 각각의 광학 패턴은 광학 패턴의 길이 방향으로 스트라이프(stripe) 형의 연장된 형태로 형성될 수 있다. 이를 통해, 좌우 시야각 개선 효과를 얻을 수 있다. 상기 "광학 패턴의 길이 방향"은 상기 광학 패턴의 최대 폭 방향과 다른 방향 예를 들면 직교하는 방향을 의미한다.
일 구체예에서, 광학 패턴의 길이 방향과 편광자(100) 중 편광자의 흡수축이 이루는 각도는 편광자의 흡수축을 0°라고 할 때, -20° 내지 20°, 70° 내지 110°, 또는 -70° 내지 -110°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정 패널과의 픽셀 모아레 현상을 피할 수 있다. 바람직하게는 90° 또는 -90°가 될 수 있다.
제1수지층(210)은 제2수지층(220)보다 굴절률이 높은 고굴절률 패턴층일 수 있다.
제1수지층(210)과 제2수지층(220) 간의 굴절률 차이의 절대값은 0.05 이상, 구체적으로 0.1 이상, 더 구체적으로 0.1 내지 0.3, 0.1 내지 0.2, 0.15 내지 0.2가 될 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 효과가 있을 수 있다.
제1수지층(210)은 굴절률이 1.50 내지 1.70, 구체적으로 1.55 내지 1.70, 더 구체적으로 1.60 내지 1.70이 될 수 있다. 상기 범위에서, 광 확산 효과가 크고, 제조가 용이할 수 있으며, 편광의 광 확산 및 시야각 개선 효과가 클 수 있다.
제1수지층(210)은 상기 음각의 광학 패턴의 적어도 일부를 충진하는 충진부 또는 상기 충진부를 갖는 층이 될 수 있다. 바람직하게는 충진부는 음각의 광학 패턴을 완전히 충진할 수 있다. 충진부가 음각의 광학 패턴을 일부 충진하는 경우 잔여 부분은 공기로 채워질 수 있다.
제1수지층(210)은 경화성 수지를 포함하는 제1수지층용 조성물로 형성될 수 있다. 상기 경화성 수지는 UV 경화성 수지, 열 경화성 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1수지층용 조성물은 개시제, 첨가제 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 개시제는 광 경화 개시제, 열 경화 개시제 중 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 첨가제는 당업자에게 알려진 통상의 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 첨가제는 레벨링제, 표면 조절제, 산화방지제, 소포제, 자외선 흡수제, 광안정제 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1수지층용 조성물은 조성물의 도포성을 위해 통상의 용매 예를 들면 에탄올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일 구체예에서, 제1수지층(210)은 점착성이 없는 비 점착성일 수 있다. 제1수지층(210)이 비 점착성일 경우 패턴층은 피착체인 편광자에 점착제, 접착제, 또는 점접착제에 의해 적층될 수 있다.
다른 구체예에서, 제1수지층(210)이 점착성일 수도 있다. 제1수지층(210)이 점착성일 경우 패턴층은 피착체에 추가적인 점착제, 접착제, 또는 점접착제 없이 적층될 수 있어서 편광판의 박형화 효과를 얻을 수 있다.
제2수지층(220)은 상부면은 보호 필름(300)과 접촉된 평면일 수 있고 하부면은 상기 패턴 그룹에 대응되는 상술한 음각의 광학 패턴이 형성될 수 있다.
제2수지층(220)은 굴절률이 1.3 이상 1.50 미만, 구체적으로 1.3 내지 1.49인 저굴절률 패턴층일 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 효과가 우수할 수 있다.
제2수지층(220)은 경화성 수지를 포함하는 제2수지층용 조성물로 형성될 수 있다. 상기 경화성 수지는 UV 경화성 수지, 열 경화성 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 제2수지층용 조성물도 상술한 개시제, 첨가제, 용제 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
제2수지층(220)의 최대 두께는 0㎛ 초과 50㎛ 이하, 예를 들면 0㎛ 초과 30㎛ 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 컬(curl)과 같은 휨 발생을 막을 수 있다.
제2수지층(220)의 최대 두께 - 패턴 그룹 내 광학 패턴의 최대 높이('살 두께'라고도 함)는 0㎛ 초과 30 ㎛ 이하, 예를 들면 0㎛ 초과 20㎛ 이하, 0㎛ 초과 10㎛ 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 표면 경도 상승 효과 및 보호 필름과의 충분한 밀착성을 기대할 수 있다.
보호 필름
보호 필름(300)은 패턴층(200)의 광출사면에 형성되어, 패턴층(200)을 통과한 광이 보호 필름(300)을 통해 출사된다. 보호 필름(300)은 패턴층(200)을 지지할 수 있다.
일 구체예에서, 보호 필름(300)은 패턴층(200) 중 제2수지층(220)과 직접적으로 형성되어, 편광판(10)을 박형화시킬 수 있다. 상기 "직접적으로 형성"은 보호 필름(300)과 패턴층(200) 사이에 임의의 점착층, 접착층, 또는 점접착층이 개재되지 않음을 의미한다.
보호 필름(300)은 가시광선 영역에서 전광선 투과율이 90% 이상, 예를 들면 90% 내지 100%가 될 수 있다. 상기 범위에서 입사광에 영향을 주지 않고 투과시킬 수 있다.
보호 필름(300)은 광입사면 및 광입사면과 대향하는 광출사면을 구비하는, 광학적으로 투명한 수지 필름을 포함할 수 있다. 보호 필름은 단일층의 수지 필름으로 이루어질 수도 있으나, 수지 필름이 복수 개 적층될 수도 있다. 상기 수지는 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로스 에스테르계 수지, 비정성 환상 폴리올레핀(COP) 등을 포함하는 고리형 폴리올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 포함하는 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 비환형-폴리올레핀계 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트 수지 등을 포함하는 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
보호 필름(300)은 무연신 필름일 수도 있으나, 상기 수지를 소정의 방법으로 연신시켜 소정 범위의 위상차를 갖는 위상차 필름 또는 등방성 광학 필름이 될 수 있다. 일 구체예에서, 보호 필름은 Re가 0nm 이상 60nm 이하 구체적으로 40nm 내지 60nm의 등방성 광학필름이 될 수도 있다. 상기 범위에서 시야각을 보상하여 화상 품질을 좋게 할 수 있다. 상기 "등방성 광학필름"은 nx, ny, nz(nz는 파장 550nm에서 두께 방향 굴절률을 의미한다)가 실질적으로 동일한 필름을 의미하며, 상기 "실질적으로 동일한"은 완전히 동일한 경우뿐만 아니라 약간의 오차를 포함하는 경우를 모두 포함한다. 다른 구체예에서, 보호 필름은 Re가 60nm 이상인 위상차 필름일 수 있다. 예를 들면, 보호 필름은 Re가 60nm 내지 500nm, 60nm 내지 300nm가 될 수 있다. 예를 들면, 보호 필름은 Re가 6,000nm 이상, 8,000nm 이상, 구체적으로10,000nm 이상, 더 구체적으로 10,000nm 초과, 더 구체적으로 10,100nm 내지 30,000nm, 10,100nm 내지 15,000nm 가 될 수 있다. 상기 범위에서, 무지개 얼룩이 시인되지 않게 할 수 있고, 명암비 개선층를 통해 확산된 광의 확산 효과가 더 커질 수 있다.
보호 필름(300)의 두께는 5㎛ 내지 200㎛, 예를 들면 30㎛ 내지 120㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 편광판에 사용될 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 보호 필름(300)의 적어도 일면(상부면, 하부면 중 1종 이상)에는 하드코팅층, 산란층, 저반사층, 초저반사층, 프라이머층, 내지문성층, 반사방지층, 안티글레어층, 등의 표면 처리층이 더 형성될 수도 있다. 표면 처리층은 편광판에 추가적인 기능을 제공할 수 있다.
편광판(10)은 편광자 상부면에 패턴층을 부가하더라도 상술한 패턴층을 포함함으로써, 전광선 투과율이 40% 이상 구체적으로 40% 내지 50%, 편광도가 95% 이상 구체적으로 95% 내지 100%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정 표시 장치에서 편광판으로 사용될 수 있다.
편광자
편광자(100)는 액정 패널로부터 입사된 광을 편광시켜 패턴층(200)으로 투과시킬 수 있다. 편광자(100)는 패턴층(200)의 광입사면에 형성되어 있다.
편광자(100)는 폴리비닐알콜계 필름을 1축 연신하여 제조되는 폴리비닐알콜계 편광자, 또는 폴리비닐알콜계 필름을 탈수하여 제조되는 폴리엔계 편광자를 포함할 수 있다. 편광자(100)는 두께가 5㎛ 내지 40㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광학표시장치에 사용될 수 있다.
편광자(100)는 편광자 및 편광자의 적어도 일면에 형성된 보호 필름을 포함할 수도 있다. 보호 필름은 편광자를 보호하여 편광판의 신뢰성을 높이고 편광판의 기계적 강도를 높일 수 있다. 보호 필름은 상술한 보호 필름(300)에서 나열된 수지를 포함하는 필름을 포함할 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 편광자(100)의 하부면에는 점착층이 더 형성됨으로써 편광판을 액정 패널 등에 점착시킬 수 있다.
일 구체예에서, 편광판은 집광 백라이트 유닛 적용시 하기 식 1 및 식 2를 만족하도록 함으로써, 측면에서의 휘도 균일도 확보 및 시야각 개선 효과를 가질 수 있다:
<식 1>
W30° > W45° > W60°
<식 2>
W60° > 0.2
(상기 식 1, 식 2에서,
W30°은 백색 모드에서 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면(30° 또는 -30°)에서의 휘도 값(L30°)의 비율,
W45°은 백색 모드에서 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면(45° 또는 -45°)에서의 휘도 값(L45°)의 비율,
W60°은 백색 모드에서 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면(60° 또는 -60°)에서의 휘도 값(L45°)의 비율)
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판을 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판 중 패턴 그룹의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 편광판은 패턴 그룹(230) 대신에 패턴 그룹(240)이 반복적으로 배치된 패턴부를 구비하는 점을 제외하고는 도 1의 편광판과 실질적으로 동일하다.
패턴 그룹(240)은 제1패턴(240A), 제2패턴(240B)의 총 2개의 음각의 광학 패턴으로 이루어지고 이들은 평탄부 없이 연속적으로 형성되어 있다. 제1패턴(240A), 제2패턴(240B)은 밑각과 종횡비가 모두 다르다.
도 3을 참조하면, 제1패턴(240A), 제2패턴(240B)으로서 각각 경사면(241, 242)이 정상부의 평탄면에 의해 연결된 사다리꼴 패턴을 나타낸 것이다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상술한 N각형의 음각의 광학 패턴을 구비할 수 있다.
제1패턴(240A)의 형상, 밑각(α1), 최대 폭(W1), 최대 높이(h1), 재질 등은 상기 도 1, 도 2에서 상술한 바에 따라 변경될 수 있다. 제2패턴(240B)의 형상, 밑각(α2), 최대 폭(W2), 최대 높이(h2), 재질 등은 상기 도 1, 도 2에서 상술한 바에 따라 변경될 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예의 편광판을 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명 또 다른 실시예의 편광판 중 패턴 그룹의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 편광판은 패턴 그룹(230) 대신에 패턴 그룹(250)이 반복적으로 배치된 패턴부를 구비하는 점을 제외하고는 도 1의 편광판과 실질적으로 동일하다.
패턴 그룹(250)은 패턴 그룹 내에 음각의 광학 패턴(230A, 230B, 230C) 사이에 각각 평탄부(251, 252)가 추가로 형성되어 있다. 평탄부(251, 252)는 정면 휘도 저하를 줄여 투과율을 높여 주는 기능을 수행할 수 있다.
평탄부(251, 252)가 형성된 경우, 패턴 그룹 내에서 주기(즉, 하나의 평탄부의 최대폭과 평탄부와 바로 이웃하는 음각의 광학 패턴의 최대폭의 합)는 1㎛ 내지 100㎛, 구체적으로 3㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 패널과의 모아레를 회피할 수 있다.
패턴 그룹 중 음각의 광학 패턴의 최대폭의 총 합(W1+W2+W3)에 대한 평탄부의 최대폭의 총 합의 비는 0 내지 2 구체적으로 0 초과 2 이하, 0 내지 1, 0 초과 1 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면 시야각 개선 효과를 얻을 수 있다.
평탄부(251, 252)의 최대폭은 1㎛ 내지 20㎛, 구체적으로 1㎛ 내지 10㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 패턴 성형을 용이하게 할 수 있고 적절한 투과율과 시야각 개선 효과를 기대할 수 있다.
도 4는 음각의 광학 패턴(230A)과 음각의 광학 패턴(230B) 사이, 음각의 광학 패턴(230B)과 음각의 광학 패턴(230C) 사이에 각각 평탄부(251, 252)가 형성된 경우를 도시한 것이나, 평탄부는 이들 중 어느 하나에만 형성될 수도 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예의 편광판을 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 편광판(20)은 패턴층(200) 대신에 패턴층(260)이 형성된 점을 제외하고는 본 발명 일 실시예의 편광판과 실질적으로 동일하다.
패턴층(260)에서, 패턴 그룹(230)과 이웃하는 패턴 그룹(230) 사이에는 평탄부(261, 262)가 각각 형성되어 있다. 평탄부(261, 262)는 패턴 성형성을 용이하게 하고 적절한 투과율을 확보할 수 있다.
패턴 그룹(203) 내 음각의 광학 패턴의 최대 폭의 총 합(W1+W2+W3) 또는 패턴 그룹(230)의 전체 폭(230의 전체 폭)에 대한 평탄부(261, 262)의 폭(L)의 비율은 0 내지 1, 구체적으로 0 초과 1 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 패턴 성형성을 용이하게 하고 적절한 투과율을 확보할 수 있다.
일 구체예에서, 평탄부(261, 262)는 각각 최대폭(L)이 0㎛ 초과 200㎛ 이하, 구체적으로 0㎛ 초과 100㎛ 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 패턴 성형성을 용이하게 하고 적절한 투과율을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예의 편광판을 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 편광판(30)은 패턴층(200) 대신에 패턴층(270)이 형성된 점을 제외하고는 본 발명 일 실시예의 편광판과 실질적으로 동일하다.
패턴층(270)은 제1수지층이 음각의 광학 패턴의 적어도 일부를 충진하는 충진부를 갖는 층인 점을 제외하고는 본 발명 일 실시예의 편광판과 실질적으로 동일하다. 따라서, 제1수지층의 최대 두께는 패턴 그룹 중 음각의 광학 패턴의 최대값보다 크다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예의 편광판을 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예의 편광판 중 패턴 그룹의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 패턴 그룹(280)은 제1패턴(280A), 제2패턴(280B), 제3패턴(280B)의 총 3개의 광학 패턴으로 이루어지고 이들은 평탄부 없이 연속적으로 형성되어 있다. 제1패턴(280A), 제2패턴(280B), 제3패턴(280B) 중 2개 이상은 밑각(α1, α2, α3)과 종횡비(h1/W1, h2/W2, h3/W3)가 서로 다르다.
제1패턴(280A), 제2패턴(280B), 제3패턴(280B)은 각각 정상부와 각각의 패턴의 최대폭에 연결되는 경사면이 2개의 평면으로 이루어지고 해당 평면이 서로 각이 져 있다. 도 7은 단면이 6각형인 음각의 패턴을 나타낸 것이지만, 본 발명이 이에 제한되지는 않는다.
도 7에서 도시되지 않았지만, 도 7의 편광판 역시 패턴 그룹 사이에 또는 패턴 그룹 내에 상술한 평탄부가 더 형성될 수도 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예의 편광판을 설명한다.
본 실시예의 편광판은 제1수지층이 제2수지층보다 굴절률이 낮은 저굴절률 패턴층인 점을 제외하고는 본 발명 일 실시예의 편광판과 실질적으로 동일하다. 굴절률에 대해서는 도 1에서 설명된 내용에 따른다.
본 발명의 액정 표시 장치는 본 발명의 편광판을 포함한다.
일 구체예에서, 본 발명의 액정 표시 장치는 액정패널에 대해 시인측 편광판으로 포함할 수 있다. 상기 "시인측 편광판"은 액정패널에 대해 화면쪽 즉 광원쪽과는 대향하여 배치되는 편광판이다.
일 구체예에서, 액정표시장치는 집광 백라이트 유닛, 광원측 편광판, 액정패널, 시인측 편광판이 순차적으로 적층되고, 시인측 편광판은 본 발명의 편광판을 포함할 수 있다. 상기 "광원측 편광판"은 광원쪽에 배치되는 편광판이다.
집광 백라이트 유닛은 광원, 도광판, 집광 시트로 이루어질 수 있다. 일 구체예에서, 도 9를 참조하면, 집광 백라이트 유닛(600)은 광원(610), 도광판(620), 집광 시트(630)로 이루어질 수 있다.
광원(610), 도광판(620)은 액정 표시 장치에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 집광 시트(630)는 기재 필름, 기재 필름의 광 입사면에 형성된 역 프리즘(inverted prism)을 포함할 수 있다. 역 프리즘은 패턴 형상에 의해 도광판으로부터 출사되는 빛을 전반사시킴으로써 광의 효율을 높일 수 있다.집광 시트는 액정 표시 장치 중 광원측 편광판에 점착되어 일체로 형성될 수도 있다.
도 9에서 도시되지 않았지만, 도광판(620)의 하부면에 반사 시트가 더 형성됨으로써 광 효율을 더 높일 수 있다.
액정패널은 VA(vertical alignment) 모드, IPS 모드, PVA(patterned vertical alignment) 모드 또는 S-PVA(super-patterned vertical alignment) 모드를 채용할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다.
실시예 1
굴절율 1.62의 자외선 경화형 수지(신아T&C)를 포함하는 조성물로 제1수지층(고굴절률층)을 형성하였다. 굴절율 1.47의 자외선 경화형 수지(신아T&C)를 포함하는 조성물로 제2수지층(저굴절률층)을 형성하였다.
보호 필름으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(Toyobo사, TA044, 두께: 80㎛)의 일면(광입사면)에 제2수지층용 조성물을 소정의 두께로 도포하여 코팅층을 형성하였다. 광학 패턴이 형성된 필름을 이용하여 상기 코팅층에 광학 패턴을 인가하고 UV 500mJ/cm2의 광량으로 UV 경화시켜 제2수지층을 형성하였다. 상기 제조한 제2수지층의 일면에 상기 제1수지층용 조성물을 코팅하고 UV 500mJ/cm2의 광량으로 UV 경화시켜 제1수지층을 형성하였다. 상기 제1수지층의 일면(광입사면)에 PET/PVA/COP 3층 구조로 된 편광자를 합지하여 편광판을 제조하였다.
하기 표 1은 제1수지층과 제2수지층의 계면에 형성된 패턴부 중 1개의 패턴 그룹을 나타낸 것이다. 패턴부에는 상기 패턴 그룹이 도 1에서와 같이 평탄부 없이 반복적으로 형성되어 있다.
하기 표 1을 참고하면, 패턴 그룹은 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴의 총 3개의 패턴으로 이루어지고, 이들은 평탄부 없이 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴의 순서로 형성되어 있다. 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴은 각각 단면이 사다리꼴인 음각의 광학 패턴이다. 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴은 각각 하기 표 1의 밑각과 종횡비를 갖는다. 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴 각각에서 양쪽 밑각은 서로 동일하다.
실시예 2 내지 실시예 3
실시예 1에서, 패턴 그룹이 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴의 3개의 패턴으로 이루어지고, 이들은 평탄부 없이 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴의 순서로 연속적으로 형성되고, 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴은 각각 사다리꼴의 양각 패턴이고 하기 표 1의 밑각과 종횡비를 갖는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예 4
실시예 1에서, 패턴 그룹이 제1패턴, 제2패턴의 2개의 패턴으로 이루어지고, 이들은 평탄부 없이 제1패턴, 제2패턴의 순서로 연속적으로 형성되고, 제1패턴, 제2패턴은 각각 사다리꼴의 양각 패턴이고 하기 표 1의 밑각과 종횡비를 갖는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예 5
실시예 1에서 패턴 그룹 내 음각의 광학 패턴 사이에 평탄부가 형성된 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 평탄부의 폭은 5㎛이었다.
실시예 6
실시예 1에서 패턴 그룹 간에 평탄부가 형성된 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 평탄부의 폭은 5㎛이었다.
실시예 7
실시예 1에서 패턴 그룹 내 음각의 광학 패턴 사이에 평탄부(평탄부의 폭은 5㎛)가 형성되고, 패턴 그룹 간에 평탄부(평탄부의 폭은 5㎛)가 형성되고 제1수지층과 제2수지층 간의 굴절률을 하기 표 1과 같이 변경한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예 8
실시예 7에서, 제1수지층, 제2수지층의 굴절률을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 1과 비교예 2
실시예 1에서, 패턴 그룹이 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴의 3개의 패턴으로 이루어지고, 이들은 평탄부 없이 제1패턴, 제2패턴, 제2패턴의 순서로 연속적으로 형성되고, 제1패턴, 제2패턴, 제3 패턴은 각각 사다리꼴의 양각 패턴이고 하기 표 2의 밑각과 종횡비를 갖는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 1은 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴의 종횡비가 모두 1.0으로 동일하고 밑각은 서로 다르다. 비교예 2는 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴의 밑각이 모두 80°로 동일하고 종횡비는 서로 다르다.
비교예 3
실시예 1에서, 제1수지층과 제2수지층의 계면에 종횡비가 1.0, 밑각이 85°인 사다리꼴 패턴이 평탄부 없이 연속적으로 형성된 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 편광판을 제조하였다.
비교예 4
굴절율 1.47의 자외선 경화형 수지(신아T&C)를 포함하는 조성물로 제1수지층(저굴절률층)을 형성하였다. 굴절율 1.62의 자외선 경화형 수지(신아T&C)를 포함하는 조성물로 제2수지층(고굴절률층)을 형성하였다.
실시예 1에서, 제1수지층과 제2수지층의 계면에 종횡비가 1.0, 밑각이 85°인 사다리꼴 패턴과 평탄부가 교대로 형성된 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 편광판을 제조하였다. 사다리꼴 패턴 각각의 종횡비와 밑각은 각각 동일하다. 도 10에 비교예 4에서 제조한 편광판의 모식도를 나타내었다. 도 10을 참조하면, 편광판은 편광자(100); 제1수지층(420), 제2수지층(410)을 구비하는 패턴층(400); 보호 필름(300)이 순차적으로 형성되고, 제1수지층(420)과 제2수지층(410)의 계면에 사다리꼴 패턴과 평탄부가 교대로 형성된 것이다.
실시예와 비교예에서 제조한 편광판에 대해 시야각 측정용 모델을 제조하고 하기 표 1의 측면 각도에서 시야각 특성을 평가하였다.
광원측 편광판
폴리비닐알콜 필름을 60℃에서 3배 연신하고 요오드를 흡착시킨 후 40℃의 붕산 수용액에서 2.5배 연신하여 편광자를 제조하였다. 편광자의 양면에 기재층으로 트리아세틸셀룰로스 필름(두께 80㎛)을 편광판용 접착제(Z-200, Nippon Goshei사)로 접착시켜 편광판을 제조하였다. 제조한 편광판을 광원측 편광판으로 사용하였다.
시인측 편광판
시인측 편광판으로 실시예와 비교예에서 제조한 편광판을 사용하였다.
액정표시장치용 모듈
액정패널의 하부면에 상기 광원측 편광판을 점착시키고, 액정패널의 상부면 에 상기 시인측 편광판을 점착시켰다. 이때, 시인측 편광판 중 보호 필름이 액정패널의 상부면으로부터 최 외곽에 위치되도록 하였다. 상기 광원측 편광판의 하부에 역프리즘 광학시트가 구비된 집광 백라이트 유닛을 배치시켜 액정표시장치용 모듈을 제조하였다. 상기 집광 백라이트 유닛으로부터 나오는 광에 대하여 백색 모드에 있어서, 정면(0°)에서의 휘도값에 대한 측면에서의 휘도 값의 비율을 계산하여 그래프화하면 도8의 1점 쇄선과 같은 휘도 프로파일을 얻을 수 있다. 도 8을 참조하면, 정면(0°)에서의 휘도값에 대한 측면(30°)에서 휘도값의 비율 W30°의 백분율 값은 11%, 정면(0°)에서의 휘도값에 대한 측면 (60°)에서 휘도값의 비율 W60°의 백분율 값은 0%이다.
EZCONTRAST X88RC(EZXL-176R-F422A4, ELDIM사)를 이용하여 백색 모드(white mode)에서, 구면 좌표계로 정면(0°)으로부터 우측면(90°) 좌측면(-90°)까지의 휘도값을 측정하였다.
백색 모드에 있어서, 정면(0°)에서의 휘도값에 대한 측면에서의 휘도 값의 비율을 계산하였으며, 그 결과를 도 11 내지 도 1에 나타내었다.
백색 모드에 있어서, 정면(0°)에서의 휘도값에 대한 측면(30°)에서의 휘도 값의 비율 W30°의 백분율값, 정면(0°)에서의 휘도값에 대한 측면(45°)에서의 휘도 값의 비율 W45°의 백분율값, 정면(0°)에서의 휘도값에 대한 측면(60°)에서의 휘도 값의 비율 W60°의 백분율값을 계산해서 하기 표 1, 표 2에 나타내었다.
실시예
1 2 3 4 5 6 7 8
제1패턴 밑각 75 75 75 75 75 75 75 75
종횡비 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
제2패턴 밑각 80 80 80 80 80 80 80 80
종횡비 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
제3패턴 밑각 85 85 85 - 85 85 85 85
종횡비 1.0 1.5 2.0 - 1.0 1.0 1.0 1.0
굴절률 제2수지층 1.47 1.47 1.47 1.47 1.47 1.47 1.47 1.65
제1수지층 1.62 1.62 1.62 1.62 1.62 1.62 1.62 1.45
패턴 그룹 내 평탄부 없음 없음 없음 없음 있음 없음 있음 있음
패턴 그룹 간 평탄부 없음 없음 없음 없음 없음 있음 있음 있음
시야각 특성 W30° 58 61 67 48 34 30 32 40
W45° 44 46 48 41 43 41 29 44
W60° 31 31 31 25 31 31 31 32
결과 도 11 도 12 도 13 도 14 도 15 도 16 도 17 도 18
비교예
1 2 3 4
제1패턴 밑각 75 80 85 85
종횡비 1.0 1.0 1.0 1.0
제2패턴 밑각 80 80 - -
종횡비 1.0 1.5 - -
제3패턴 밑각 85 80 - -
종횡비 1.0 2.0 - -
굴절률 제2수지층 1.47 1.47 1.47 1.62
제1수지층 1.62 1.62 1.62 1.47
패턴 그룹 내 평탄부 없음 없음 없음 있음
패턴 그룹 간 평탄부 없음 없음 없음 있음
시야각 특성 W30° 22 73 26 23
W45° 26 70 9 6
W60° 31 27 0 0
결과 도 19 도 20 도 21 도 22
*표 1, 표 2에서 밑각의 단위는 °, 시야각 특성의 단위는 %이다.
상기 표 1, 도 11 내지 도 18에서와 같이, 본 발명의 편광판은 집광 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치에 적용시 측면 30°, 측면 45°, 측면 60° 모두에서 시야각 특성이 개선되었으며, 측면 30°, 측면 45°, 측면 60° 에서의 시야각 특성 편차도 낮았다.
반면에, 패턴 그룹 내에 각각의 패턴 중 2개 이상이 밑각은 서로 다르지만 종횡비가 모두 동일한 비교예 1은 표 2 및 도 19에서와 같이, 측면 30°, 측면 45°, 측면 60° 모두에서 시야각 특성이 개선되지 못하였다. 또한, 패턴 그룹 내에 각각의 패턴 중 2개 이상이 종횡비는 서로 다르지만 밑각이 모두 동일한 비교예 2는 표 2 및 도 20에서와 같이 측면 60° 에서 시야각 특성이 개선되지 못하였으며, 측면 30°, 측면 45° 대비 측면 60° 에서의 시야각 특성 편차가 컸다.
또한, 패턴 그룹 내에 각각의 패턴이 밑각과 종횡비가 서로 동일한 비교예 3은 표 2 및 도 21에서와 같이 측면 30°, 측면 45°, 측면 60° 모두에서 시야각 특성이 개선되지 못하였고, 특히 측면 60°에서는 휘도 값이 전혀 없었다. 또한, 패턴 그룹 내에 각각의 패턴이 밑각과 종횡비가 서로 동일하고 패턴 사이에 평탄부가 구비된 비교예 4는 표 2 및 도 22에서와 같이 측면 30°, 측면 45°, 측면 60° 모두에서 시야각 특성이 개선되지 못하였고, 특히 측면 60°에서는 휘도 값이 전혀 없었다.
(1)실시예 4의 편광판을 사용해서 상기 표 1에서 시야각 측정과 동일한 방법으로 액정표시장치용 모듈을 제조하였다. EZCONTRAST X88RC(EZXL-176R-F422A4, ELDIM사)를 이용하여 구면 좌표계 정면(0°)에서 백색 모드(white mode), 흑색 모드(black mode) 각각에서 휘도값을 측정하였다. 흑색 모드에서의 휘도에 대한 백색 모드에서의 휘도의 비(A1)를 계산하였다.
광원측 편광판을 액정패널의 양면에 점착시킨 것을 제외하고는 동일한 방법으로 액정표시장치용 모듈을 제조하고 상기와 동일한 방법으로 흑색 모드에서의 휘도에 대한 백색 모드에서의 휘도의 비(A2)를 계산하였다.
A2에 대한 A1의 비율의 백분율 값(명암비)을 계산하여 하기 표 3에 나타내었다.
정면(0°)에서 측정하는 것 대신에 측면(30°), 측면(60°)에서 측정하여 A2에 대한 A1의 비율의 백분율 값을 계산하여 하기 표 3에 나타내었다.
(2)실시예 4의 편광판을 사용해서 상기 표 1과 동일한 방법으로 액정표시장치용 모듈을 제조하되, 상기 광원측 편광판의 하부에 정 프리즘 광학시트가 구비된 통상의 백라이트 유닛을 배치시켜 액정표시장치용 모듈을 제조하였다. 상기 통상의 백라이트 유닛으로부터 나오는 광에 대하여 백색 모드에 있어서, 정면(0°)에서의 휘도값에 대한 측면에서의 휘도값의 비율을 계산하고 그래프화하면 도8의 실선과 같은 휘도 프로파일을 얻을 수 있다. 도 8를 참조하면, 정면(0°)에서의 휘도값에 대한 측면 30°에서 휘도값의 비율 W30°의 백분율 값은 약 52%, 정면(0°)에서의 휘도값에 대한 측면 60°에서 휘도값의 비율 W60°의 백분율 값은 약 13%이다.
상기 표 1과 동일한 방법으로 W30°, W45°, W60°을 계산해서 하기 표 3 및 도 23에 나타내었다.
(1)과 동일한 방법으로 정면(0°), 측면(30°), 측면(60°)에서 A2에 대한 A1의 비율의 백분율 값을 계산하여 하기 표 3에 나타내었다.
하기 표 4에 집광 백라이트와 통상의 백라이트에서의 W30°, W60° 각각의 백분율 값을 나타내었다.
시야각 특성(%) 명암비(%)
W30° W45° W60° 정면(0°) 측면(30°) 측면(60°)
집광 백라이트에 적용한 경우 48 41 25 98 120 450
통상의 백라이트에 적용한 경우 61 52 41 36 108 407
휘도 프로파일
W30° W60°
집광 백라이트 11 0
통상의 백라이트 52 13
상기 표 4에서와 같이 집광 백라이트 유닛과, 통상의 백라이트 유닛은 측면 30°, 60°에서 전혀 상이한 휘도 프로파일을 나타냄을 알 수 있다.
상기 표 3에서와 같이, 본 발명의 편광판을 집광 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치에 적용시 측면 30°, 측면 45°, 측면 60° 모두에서 시야각 특성이 개선되었으며 정면 명암비 측면 명암비가 모두 개선되었다.
반면에, 표 3 및 도 23에서와 같이, 본 발명의 편광판을 통상의 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치에 적용시 정면 명암비 감소가 크고, 측면 명암비 개선 효과가 집광 백라이트 유닛을 사용한 경우 대비 작았다. 이것은 본 발명의 편광판이 집광 백라이트 유닛을 구비한 액정 표시 장치에 적용시 효과적으로 작동하고 있음을 의미한다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (21)

  1. 편광자; 및 상기 편광자의 광출사면에 형성된 패턴층을 포함하고, 상기 패턴층은 상기 편광자로부터 순차적으로 형성된 제1수지층 및 제2수지층을 포함하고,
    상기 제1수지층과 상기 제2수지층의 계면에는 패턴부가 형성되고,
    상기 패턴부는 반복적으로 배치된 2개 이상의 패턴 그룹으로 구성되고,
    상기 패턴 그룹은 2개 이상의 음각의 광학 패턴을 포함하고, 상기 패턴 그룹 내에서 상기 음각의 광학 패턴 중 2개 이상은 종횡비와 밑각 모두가 서로 다른 것인, 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 음각의 광학 패턴은 종횡비가 0.3 내지 3.0인 것인, 편광판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 패턴 그룹 내에서 상기 음각의 광학 패턴 중 최대 종횡비와 최소 종횡비의 차이는 0.5 이상인 것인, 편광판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 음각의 광학 패턴은 밑각이 60° 내지 90°인 것인, 편광판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 패턴 그룹 내에서 상기 음각의 광학 패턴 중 최대 밑각과 최소 밑각의 차이는 5° 이상인 것인, 편광판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 음각의 광학 패턴은 정상부에 평탄면이 형성되고 단면이 N각형(N은 4 내 10의 정수)인 패턴인 것인, 편광판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 패턴 그룹 내에서 상기 음각의 광학 패턴은 평탄부 없이 연속적으로 형성된 것인, 편광판.
  8. 제1항에 있어서, 상기 패턴 그룹과 바로 이웃하는 패턴 그룹 간에는 평탄부가 형성되지 않거나 평탄부가 더 형성된 것인, 편광판.
  9. 제1항에 있어서, 상기 음각의 광학 패턴은 상기 음각의 광학 패턴의 길이 방향으로 스트라이프(stripe)형의 연장된 형태로 형성된 것인, 편광판.
  10. 제1항에 있어서, 상기 음각의 광학 패턴의 길이 방향과 상기 편광자 중 편광자의 흡수축이 이루는 각도는 상기 편광자의 흡수축을 0°라고 할 때, -20° 내지 20°, 70° 내지 110° , 또는 -70° 내지 -110° 인 것인, 편광판.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1수지층은 상기 제2수지층보다 굴절률이 높은 것인, 편광판.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1수지층과 상기 제2수지층 간의 굴절률 차이의 절대값은 0.05 이상인 것인, 편광판.
  13. 제1항에 있어서, 상기 패턴 그룹 내에서 상기 음각의 광학 패턴의 개수는 2개 내지 10개인 것인, 편광판.
  14. 제1항에 있어서, 상기 패턴 그룹은 상기 음각의 광학 패턴으로서 제1 패턴, 제2패턴의 총 2개의 광학 패턴으로 구성되고, 상기 제1패턴과 상기 제2패턴은 밑각과 종횡비가 모두 다른 것인, 편광판.
  15. 제1항에 있어서, 상기 패턴 그룹은 상기 음각의 광학 패턴으로서 평탄부 없이 연속적으로 형성된 제1 패턴, 제2패턴, 제3패턴의 총 3개의 광학 패턴으로 구성되고, 상기 제1패턴, 제2패턴, 제3패턴 중 2개 이상은 밑각과 종횡비가 모두 다른 것인, 편광판.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1수지층은 상기 음각의 광학 패턴의 적어도 일부를 충진하는 충진부이거나 또는 상기 충진부를 포함하는 층인 것인, 편광판.
  17. 제1항에 있어서, 상기 패턴층의 광출사면, 상기 패턴층의 광입사면 중 1종 이상에 보호 필름이 더 적층된 것인, 편광판.
  18. 제17항에 있어서, 상기 보호 필름의 적어도 일면에 하드코팅층, 산란층, 저반사층, 초저반사층, 프라이머층, 내지문성층, 반사방지층, 안티글레어층 중 1종 이상의 표면 처리층이 더 형성된 것인, 편광판.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 액정 표시 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 액정 표시 장치는 백라이트 유닛, 광원측 편광판, 액정 패널, 상기 편광판이 순차적으로 배치고, 상기 백라이트 유닛은 역프리즘 시트를 구비하는 집광 백라이트 유닛을 포함하는 것인, 액정 표시 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 집광 백라이트 유닛은 백색 모드에서 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면(30° 또는 -30°)에서의 휘도 값(L30°)의 비율(W30° = L30°/L0°)이 0.1 내지 0.5, 정면(0°)에서의 휘도 값(L0°)에 대한 측면(60° 또는 -60°)에서의 휘도 값(L60°)의 비율(W60° = L60°/L0°)은 0 내지 0.1인 것인, 액정 표시 장치.
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