WO2017047947A1 - 광학시트 및 이를 포함하는 광학표시장치 - Google Patents

광학시트 및 이를 포함하는 광학표시장치 Download PDF

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WO2017047947A1
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이성훈
이정호
오영
주영현
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삼성에스디아이 주식회사
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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
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    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device

Definitions

  • the present invention relates to an optical sheet and an optical display device including the same.
  • LCDs liquid crystal displays
  • QDs quantum dots
  • An object of the present invention is to provide an optical sheet having excellent collimation of the emitted light and an optical display device including the same.
  • Another object of the present invention is to provide an optical sheet having excellent color reproduction and an optical display device including the same.
  • Still another object of the present invention is to provide a quantum dot liquid crystal display device having excellent luminance and color reproducibility.
  • the optical sheet of the present invention includes a protective part including a light incident surface and a light exit surface facing the light incident surface, an optical pattern layer formed on the light incident surface, and a polarizer formed on the light exit surface, Light incident on the light incident surface is incident with an angle ⁇ 1 of about 50 ° to about 85 ° with the normal of the light incident surface, and the light exiting from the light exit surface is about the normal of the light exit surface.
  • the luminance at the exit angle of the side-lobe emitted while forming an angle ⁇ 2 of ⁇ 30 ° or more may be about 10% or less of the luminance emitted in the normal direction of the light exit surface.
  • the optical pattern layer includes a plurality of unit prisms arranged in series, the height (H) of the unit prism is from about 2 ⁇ m to about 65 ⁇ m, the pitch (P) is from about 5 ⁇ m to about 60 ⁇ m, vertex angle ( ⁇ ) can be from about 50 ° to about 100 °.
  • An arrangement direction of the optical pattern of the optical pattern layer and an absorption axis of the polarizer may be parallel to each other.
  • the optical pattern layer may be integrally formed with the protective part via an adhesive layer.
  • a substrate may be included between the protective part and the optical pattern layer.
  • the protective part and the substrate may be formed integrally with the adhesive layer.
  • the vertex angle ⁇ of the unit prism may be about 63 ° to about 67 °.
  • An optical display device of the present invention comprises a collimation unit; A liquid crystal layer including a thin film transistor formed on the collimator; A polarizer formed on the liquid crystal layer; And a light emitting layer formed on the polarizer, wherein the collimator may include the optical sheet of the present invention.
  • the optical display device may further include a light guide plate under the optical sheet.
  • the optical sheet of the present invention has excellent collimation of the emitted light, and the optical display device including the same has excellent color reproduction.
  • the present invention provides a quantum dot liquid crystal display device excellent in brightness and color reproduction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an optical sheet according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 simply shows the relationship between the normal, the angle of incidence and the exit angle in the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an optical sheet according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an optical sheet according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an optical sheet according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an optical display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing a change in luminance Y according to an angle X with respect to the light exit plane normals of Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. 7 is a graph showing a change in luminance Y according to an angle X with respect to the light exit plane normals of Example 1 and Comparative Example 1.
  • the reference plane may be a light exit plane or a light exit plane.
  • side lobe means light emitted while forming an angle ⁇ 2 of about ⁇ 30 ° or more with the normal of the light exit surface.
  • side lobe refers to light emitted at an angle of + 30 ° or more and + 90 °, or -90 ° or more and -30 ° or less with respect to the normal of the light exit surface.
  • ⁇ X ° or more and ⁇ Y ° or less means + X ° or more and + Y ° or less, and / or -Y ° or more and-° X or less (assuming X and Y are both positive numbers).
  • excellent collimation means that the brightness of the side-lobe is low, and that the angle of light with a specific direction is below a certain angle, or the brightness below a certain angle is high. Means that.
  • formed integrally may mean formed without being spaced apart such that there is no air (or air layer) between the two layers (constituents), or air (or air layer) while including another layer between the two layers. It may also mean that formed without being spaced apart.
  • the another layer can be an adhesive layer or a substrate.
  • FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views schematically showing an optical sheet according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 simply shows the relationship between the normal, the angle of incidence and the exit angle in the present invention.
  • the optical sheet 100 includes a protection part 10 including a light entrance surface 13 and a light exit surface 15 facing the light entrance surface 13. , An optical pattern layer 20 formed on the light incident surface 13, and a polarizer 30 formed on the light exit surface 15.
  • the protection unit 10 is formed on one surface of the polarizer 30 to serve to protect the polarizer 30, and may prevent thermal shock and / or moisture penetration, thereby preventing cracking of the polarizer 30. .
  • the optical pattern layer 20 is formed on the light incident surface 13 of the protective part 10.
  • the protective part 10 may be a protective film or a protective layer.
  • the protective film may include a conventional optically transparent film.
  • examples include cyclic polyolefins, acyclic polyolefins, poly (meth) acrylates, polycarbonates, polyethylene terephthalates (PET) and the like, including amorphous cyclic polymers (cyclic olefin polymers, COP), and the like.
  • the protective film may have a thickness of about 10 ⁇ m to about 200 ⁇ m, for example, about 30 ⁇ m to about 120 ⁇ m, and may be used for the optical display device in the above range.
  • the protective layer may have a thickness in a predetermined range to compensate for the strength of the polarizer, which may degrade mechanical strength, and to realize a thinning effect.
  • the protective layer may have a thickness of about 1 ⁇ m to about 200 ⁇ m, such as about 10 ⁇ m to about 120 ⁇ m, such as about 1 ⁇ m to about 30 ⁇ m, such as about 2 ⁇ m to about 25 ⁇ m, It can be used in the polarizing plate in the above range, the mechanical strength of the polarizing plate can be complemented.
  • FIG. 1 illustrates a case in which the protection unit 10 is formed only on one surface of the polarizer 30, but the protection unit 10 is formed on one surface of the polarizer 30 and the other surface facing the polarizer 30, that is, on both sides of the polarizer 30.
  • an adhesive layer may be formed between the polarizer 30 and the protective part 10.
  • the adhesive layer can be formed from conventional adhesive compositions known to those skilled in the art.
  • a general protective film may be further formed on the upper surface of the polarizer 30.
  • the optical pattern layer 20 is formed on the light incident surface 13 of the protective part 10 and is a light collecting part for condensing light incident from a light guide plate or another optical sheet (not shown in FIG. 1). By sequentially emitting the light to the protection unit 10 and the polarizer 30, the brightness and the efficiency of the light can be increased.
  • the optical pattern layer 20 may be a collimation part of the optical display device. Since the optical pattern layer 20 is formed on the light incident surface 130, color reproducibility may be increased even in an optical display device including a quantum dot due to low side lobe brightness and excellent collimation.
  • the optical pattern layer 20 is integrally formed with the protective part 10.
  • the optical pattern layer 20 and the protective part 10 are integrally formed to remove the air layer between the optical pattern layer 20 and the protective part 10, thereby passing through the protective part 10 or the optical sheet 100.
  • One light has a lower side-lobe brightness and excellent collimation, which may increase color reproducibility even in an optical display device including a quantum dot.
  • the optical pattern layer 20 includes an inverting prism as a light collecting portion, thereby providing excellent color reproduction and luminance.
  • an inverting prism as a light collecting portion, thereby providing excellent color reproduction and luminance.
  • the lower surface of the optical pattern layer 20 may be a light incident surface 13, and the upper surface of the optical pattern layer 20 may be a light exit surface 15.
  • the optical pattern layer 20 may have a refractive index of about 1.35 or more, or about 1.40 or more, specifically about 1.35 to about 1.55, more specifically about 1.40 to 1.60, about 1.40 to about 1.55, or about 1.45 to about 1.60.
  • the light condensing effect and an angle of about ⁇ 30 ° to about ⁇ 90 ° with the normal of the light exit surface may be reduced to reduce the brightness of the emitted light.
  • the optical pattern layer 20 may be formed of an optically transparent UV curable resin.
  • the resin may include one or more of (meth) acrylic, polycarbonate, polymethyl (meth) acrylate, urethane.
  • one or more optical patterns may be arranged in a predetermined direction. This will be described in detail with reference to FIG. 3.
  • the polarizer 30 polarizes natural or artificial light so that the screen is visible in an optical display device, and may be mainly made of a polyvinyl alcohol-based film.
  • the polarizer is prepared by dyeing iodine or dichroic dye in a modified polyvinyl alcohol film, such as a partially formalized polyvinyl alcohol film, an acetoacetyl group modified polyvinyl alcohol film, and stretching it in the machine direction (MD). do. Specifically, it is prepared through the swelling process, the dyeing step, the stretching step. At this time, the stretching direction is generally the absorption axis, and the direction perpendicular thereto is the transmission axis. Methods of performing each step are commonly known to those skilled in the art.
  • the polarizer prepares an acid catalyst impregnated film using a coating liquid containing an acid catalyst and a polyvinyl alcohol, performs a dry stretching and dehydration treatment of the acid catalyst impregnated film to prepare a dehydrated film, and then hydrates the hydrated film. It can be prepared by the method of wet stretching and neutralization.
  • the arrangement direction of the optical pattern of the optical pattern layer 20 and the absorption axis of the polarizer 30 may be parallel.
  • the parallel may not only mean a case where the angle formed by the optical pattern arrangement direction and the absorption axis of the polarizer is 0 °, but also include a case where a predetermined angle is formed.
  • an arrangement direction of the optical pattern and an absorption axis of the polarizer of the optical pattern layer may be disposed to form an angle of about ⁇ 5 ° to about + 5 °.
  • the transmission efficiency of the electric field decreases, and when the vertical direction becomes vertical, the efficiency decreases, and the brightness of the light also decreases.
  • the polarizer 30 may have a thickness of about 3 ⁇ m to about 50 ⁇ m. It can be used for the optical display device in the above range.
  • each of the normals of the light incident surface 13 and the normals of the light exit surface 15 of the protection unit 10 is a line perpendicular to the surface of the protection unit 10, and the angle of incident light is light.
  • ⁇ 1 which is an angle formed with the normal to the incident surface 13
  • ⁇ 2 which is an angle formed with the normal to the light exit surface 15.
  • Light incident on the optical sheet 100 may form an angle of about 50 ° to about 85 °, specifically about 60 ° to about 80 °, with the normal of the light incident surface 13 by the light guide plate. In the above range, the optical sheet has excellent light condensing effect and collimation of light passing through the optical sheet.
  • the luminance at the exit angle of the side lobe emitted while forming at least about 30 ° from the normal of the light exit surface 15 is normal to the light exit surface 15. It is about 10% or less of the luminance emitted in the direction.
  • the optical sheet 100 has a luminance at the exit angle of the side-lobe emitted while forming an angle of about ⁇ 30 ° or more with the normal of the light exit surface 15, It may be about 5% or less of the overall luminance of the light emitted in the normal direction. In the above range, the light converging effect to the desired quantum dot element is excellent, and the brightness of the side-lobe can be lowered, so that the collimation is excellent and the color reproducibility of the optical display device is improved.
  • the optical pattern layer may include an inverse prism optical pattern layer 23. 3 is substantially the same as the optical sheet 100 of FIG. 1 except for describing the optical pattern layer 20 in more detail.
  • the inverse prism optical pattern layer 23 is a condensing pattern layer having a prism-shaped pattern.
  • the inverse prism optical pattern layer 23 refers to an optical pattern layer in which incident light passes through the top of the prism mountain first and then passes through the bottom part of the prism mountain.
  • the optical sheet 200 on which the inverse prism optical pattern layer 23 is formed has an effect of improving luminance in the liquid crystal display device.
  • the reverse prism optical pattern layer 23 includes a plurality of unit prisms continuously arranged on the protective part 10.
  • light incident to the optical sheet 100 in the above range may form an angle of about 50 ° to about 85 °, specifically about 60 ° to about 80 ° with the normal of the light incident surface 13.
  • the height H of the unit prisms may be the same or different, for example, from about 2 ⁇ m to about 65 ⁇ m, specifically from about 5 ⁇ m to about 40 ⁇ m, more specifically from about 10 ⁇ m to about 30 ⁇ m. Can be. There is no moire in the above range and the light condensing effect is excellent.
  • the pitch P of the unit prism may be the same or different, respectively. Specifically, the pitch P may be about 5 ⁇ m to about 60 ⁇ m, such as about 10 ⁇ m to about 30 ⁇ m, such as about 10 ⁇ m to about 25 ⁇ m, such as about 10 ⁇ m to about 20 ⁇ m. have. In addition, the pitch P and the pitch P may have a spacing (separation distance).
  • the separation distance may be about 0 ⁇ m to about 3 ⁇ m, and excellent processability in manufacturing the optical sheet of the present invention. There is no moire in the above range and the light condensing effect is excellent.
  • the vertex angle ⁇ of the unit prism is about 50 ° to about 100 °, for example about 50 ° to about 80 °, specifically about 60 ° to about 70 °, more specifically about 63 ° to about 67 °, about 64 ° to about 67 °, about 65 ° to about 67 °.
  • the light can be focused at an angle of about 25 ° or less with the normal of the light exit surface, thereby improving color reproducibility and luminance of the quantum dot device and minimizing rainbow spots.
  • the luminance of light emitted at an angle of about ⁇ 30 ° or more from the normal of the light exit surface may be about 10% or less of the luminance emitted in the normal direction of the light exit surface.
  • the refractive index of the reverse prism optical pattern layer 23 may be about 1.35 to about 1.70, specifically about 1.40 to about 1.70, about 1.40 to about 1.55, and about 1.45 to about 1.60.
  • the side lobe is emitted to increase the light condensing effect of the light emitted to the quantum dot element, and at an angle of about ⁇ 30 ° or more, preferably about ⁇ 30 ° to about ⁇ 40 ° with respect to the normal of the light exit surface (side-lobe) has the effect of reducing the brightness.
  • the reverse prism optical pattern layer 23 may be formed on one surface of the protective part 10 by a molding method using ultraviolet curing.
  • the optical sheet 200 injects a transparent resin composition between the stamp roll and the protective part 10 in a state in which a mold prism roll imprinted with a prism pattern and one surface of the protective part 10 are in contact with each other. Irradiated and cured, the cured transparent resin composition coating layer adhered to the protective part 10 can be formed by separating from the roll.
  • the transparent resin composition may include an ultraviolet curable transparent resin as a transparent material in the visible light region.
  • the transparent resin is acrylic resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, styrene resin, polyester resin, vinyl resin, polyphenylene ether resin, polyolefin resin, cycloolefin resin, acrylonitrile- Butadiene-styrene copolymer resins, polyacrylate resins, polyarylsulfone resins, polyethersulfone resins, polyphenylene sulfide resins, polyethylene naphthalate resins, polyethylene resins or fluorine-based resins may include, but are not limited to Do not.
  • the transparent resin composition may further include a conventional photoinitiator for ultraviolet curing.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an optical sheet according to another embodiment of the present invention.
  • the optical pattern layer 20 may be integrally formed with the protective part 10 via the adhesive layer 40.
  • the optical sheet 300 removes the air layer between the optical pattern layer 20 and the protective part 10, thereby improving the color gamut of the optical display device due to excellent collimation of light passing through the optical sheet. It is substantially the same as the optical sheet 100 of FIG. 1 except that an adhesive layer 40 is further formed between the optical pattern layer 20 and the protective part 10.
  • the adhesive layer 40 may include an adhesive layer, an adhesive layer, or a combination thereof.
  • the adhesive layer 40 may be formed of a composition for an adhesive layer including a (meth) acrylate-based resin and a curing agent in one embodiment.
  • the (meth) acrylic resin is a (meth) acrylic copolymer having an alkyl group, a hydroxyl group, an aromatic group, a carboxylic acid group, an alicyclic group, a heteroalicyclic group, or the like, and may include a conventional (meth) acrylic copolymer.
  • a (meth) acrylic monomer having a C1 to C10 unsubstituted alkyl group a (meth) acrylic monomer having a C1 to C10 alkyl group having at least one hydroxyl group, a (meth) acrylic monomer having a C6 to C20 aromatic group , (Meth) acrylic monomer having a carboxylic acid group, (meth) acrylic monomer having a C3 to C20 alicyclic group, C3 to C10 heteroalicyclic having at least one of nitrogen (N), oxygen (O), sulfur (S) It may be formed of a monomer mixture including at least one of the (meth) acrylic monomer having a group.
  • the curing agent may include one or more of polyfunctional (meth) acrylates, isocyanate-based curing agents, carbodiimide-based curing.
  • Bifunctional (meth) acrylates such as hexanediol diacrylate, as polyfunctional (meth) acrylate
  • Tetrafunctional (meth) acrylates such as pentaerythritol tetra (meth) acrylate
  • 5-functional (meth) acrylates such as dipentaerythritol penta (meth) acrylate
  • 6 functional (meth) acrylates such as dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, may be included, but is not limited thereto.
  • Isocyanate-based curing agents may include conventional isocyanate group-containing curing agents known to those skilled in the art.
  • Carbodiimide-based curing agents may include conventional curing agents known to those skilled in the art having one or more carbodiimide groups.
  • the adhesive layer may further comprise a silane coupling agent.
  • the silane coupling agent is epoxy silane, mercapto silane, amino silane, vinyltrichloro silane, vinyltrimethoxy silane, 3-glycidoxypropyltrimethoxy silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 2-amino One or more of ethyl-3-aminopropylmethyldimethoxysilane and 3-ureidopropyltriethoxysilane can be used.
  • the adhesive layer composition may include 100 parts by weight of the (meth) acrylic resin, about 0.1 to about 30 parts by weight of the curing agent, and about 0.1 to about 20 parts by weight of the silane coupling agent. In the above range, the optical pattern layer 20 and the protective part 10 can be sufficiently adhered.
  • composition for the adhesive layer may further include a light diffusing agent to further diffuse the light.
  • the composition for the adhesive layer may further include an initiator.
  • the initiator may use a thermal initiator or photoinitiator, but is not limited thereto.
  • the photoinitiator may include the photoradical initiator described above as a conventional photoinitiator.
  • the adhesive layer 40 may be formed of a composition for adhesive layer including at least one of (meth) acrylate resin and epoxy resin, but is not limited thereto.
  • the composition for adhesive layer containing (meth) acrylate type resin is a compound which has a (meth) acrylate modified urethane resin, an epoxy (meth) acrylate, an isocyanurate (meth) acrylate, and a (meth) acrylate group. It may include one or more.
  • the adhesive layer containing the (meth) acrylate resin may further include a polymerization initiator or a silane coupling agent. The polymerization initiator may be applied a curing agent for generating free radicals by heating or light.
  • the composition for the adhesive layer including the epoxy resin may include at least one of an epoxy resin and an epoxy acrylate.
  • the adhesive layer including the epoxy resin may further include a curing agent or a silane coupling agent.
  • the hardener may be a latent hardener.
  • the latent curing agent is a thermosetting agent or photocuring agent for epoxy, and any type of thermosetting agent for epoxy curing that is conventionally used can be used without limitation. Specific examples may be used by mixing one or two or more of them according to the purpose in the group consisting of various curing agents such as imidazole-based, acid anhydride-based, amine-based, hydrazide-based, cationic-based, but is not limited thereto.
  • the adhesive layer 40 may have a thickness of about 10 ⁇ m to about 100 ⁇ m. In the above range, the optical pattern layer 20 and the protective part 10 may be sufficiently adhered and a thinning effect may be obtained.
  • the optical sheet 300 may further include a flat layer between the adhesive layer 40 and the optical pattern layer 20.
  • the flat layer may have a thickness of about 2 ⁇ m to about 200 ⁇ m in consideration of the transmittance and the planarization effect of the optical pattern layer.
  • the flat layer may be manufactured using the same material as the optical pattern layer.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an optical sheet according to another embodiment of the present invention.
  • the optical sheet 400 according to another embodiment of the present invention may further include a substrate 27 between the protective part 10 and the optical pattern layer 20. Except that the optical pattern layer 20 is formed on the substrate 27 is substantially the same as the optical sheet 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the substrate 27 of the optical pattern layer 20 is formed directly on the protection unit 10 via an adhesive layer (not shown).
  • the protective part 10 and the base material 27 may be formed integrally with the adhesive layer.
  • the protective part 10 and the base material 27 are laminated through the adhesive layer, so that there is no air (or an air layer) between the protective part 10 and the adhesive layer and between the adhesive layer and the base material 27, It may be formed without being spaced apart.
  • the base material 27 and the protection part 10 of the optical pattern layer 20 are integrated, and the air layer therebetween is removed, so that the collimation is excellent and the color reproducibility of the optical display device is improved.
  • the adhesive layer is substantially the same as the adhesive layer described in another embodiment of the present invention.
  • the substrate 27 may be formed between the optical pattern layer 20 and the protective part 10 to support the optical pattern layer 20 and the protective part 10.
  • the substrate 27 may be a light incident surface adjacent to the optical pattern layer 20, and a surface adjacent to the protection unit 10 may be a light exiting surface.
  • the substrate 27 may emit light incident from the optical pattern layer 20 to the protection unit 10.
  • the substrate 27 may be formed of an optically transparent resin. Specifically, it may include at least one of polyester, poly (meth) acrylate, (meth) acrylic resin, amorphous cyclic polyolefin (COP), including polycarbonate, polyethylene terephthalate, polymethyl (meth) acrylate.
  • COP amorphous cyclic polyolefin
  • the substrate 27 may have a thickness of about 10 ⁇ m to about 300 ⁇ m, specifically about 25 ⁇ m to about 100 ⁇ m. It can be used in the optical display device in the above range.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an optical display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the optical display device 1000 may be a quantum dot (QD) LCD display.
  • QD quantum dot
  • a quantum dot (QD) LCD display may include a quantum dot (QD) layer in which a color filter is replaced with a quantum dot (QD) device in a conventional LCD display.
  • the optical display device 1000 includes a collimator 1010, a liquid crystal layer 1020 and a liquid crystal layer 1020 including a thin film transistor (TFT) 1021 formed on the collimator 1010.
  • a second polarizer 1030 and a light emitting layer 1040 formed on the second polarizer 1030 formed on the, and the collimator 1010 may include an optical sheet according to an embodiment of the present invention.
  • QD quantum dot
  • a quantum dot (QD) LCD display may have a color reproducibility of about 80 or more, for example about 80 to about 100. In this range, the image may be good.
  • the liquid crystal layer 1020 is positioned between the second polarizer 1030 and the polarizer of the collimator 1010 to form an image by passing incident light through the second polarizer 1020 or blocking the incident light. do.
  • the liquid crystal layer 1020 includes a thin film transistor (TFT) 1021.
  • TFT 1021 applies or applies (or does not apply or applies) a voltage to the liquid crystal cell layer, thereby guiding the light emitted from the collimator 1010 to the quantum dot (QD) layer 1040, or 2 polarizer 1030 to block the image.
  • QD quantum dot
  • the liquid crystal layer 1020 includes a liquid crystal cell layer encapsulated between two substrates, and the liquid crystal cell layer has a vertical alignment (VA) mode, an in place switching (IPS) mode, a fringe field switching (FFS) mode, and a twisted nematic (TN) mode. And so on.
  • VA vertical alignment
  • IPS in place switching
  • FFS fringe field switching
  • TN twisted nematic
  • the second polarizer 1030 may be substantially the same as the polarizer 30 described in one embodiment of the present invention described above, but is not limited thereto.
  • the absorption axis of the second polarizer 1030 is substantially perpendicular (90 °) to the absorption axis of the polarizer 30 of the collimator 1010.
  • the second polarizer 1030 refers to a separate polarizer other than the polarizer 30 of the collimator 1010.
  • the second polarizer 1030 dyes iodine or dichroic dye on a modified polyvinyl alcohol film such as a partially formalized polyvinyl alcohol film, an acetoacetyl group-modified polyvinyl alcohol film, and the like in the MD (machine direction). It is prepared by stretching. Specifically, it can be prepared through a swelling process, a dyeing step, an stretching step. At this time, the stretching direction is generally the absorption axis, and the direction perpendicular thereto is the transmission axis.
  • the alignment direction of the pattern of the optical pattern layer is matched with the direction of the absorption axis of the polarizer, the efficiency of light rising from the light source through the light guide plate is best, which is polarized by Brewster's law while passing through the light guide plate. This is because the components are separated and the transmission efficiency of the electric field component reflected by the optical pattern layer is increased. As the absorption axis of the polarizer and the pattern arrangement direction of the optical pattern layer form an angle, the transmission efficiency of the electric field decreases, and when the vertical direction becomes vertical, the efficiency decreases, and the brightness of light decreases.
  • the light emitting layer 1040 may include quantum dot devices 1042, 1043, 1044, and 1045 and a black matrix 1041.
  • the quantum dot devices 1042, 1043, 1044, and 1045 may be configured to have positions corresponding to the liquid crystal cells of the liquid crystal layer 1020, and the black matrix 1041 may be configured to positions corresponding to the TFTs. Specifically, the black matrix 1041 may be formed on the TFT, and the quantum dot elements 1042, 1043, 1044, and 1045 may be positioned on the upper portion which does not correspond to the TFT.
  • the quantum dot devices 1042, 1043, 1044, and 1045 may include quantum dots of a specific size.
  • the quantum dot may have a diameter of about 1 nm to about 10 nm, specifically about 2 nm to about 8 nm. In the above range, light may be colored by absorbing or re-emitting a specific wavelength of light passing through the quantum dot device. Compared with conventional LCDs, quantum dots have excellent red and green implementations.
  • the quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device of the present invention has high efficiency in implementing red and green colors by applying the quantum dot device to an optical display device, and also has a white color reproduction rate. There is an excellent advantage.
  • QD LCD quantum dot liquid crystal display
  • the quantum dot devices 1042, 1043, 1044, and 1045 may include one or more of red (R) devices, green (G) devices, and white (W) devices.
  • Red (R) devices can cause the light passing through to be red
  • green (G) devices can pass through the light to be green
  • white (W) devices can pass through it. It can be white in color.
  • An image can be realized with each of these colors or a combination thereof.
  • a blue light source may be applied, and the quantum dot device may not include a blue device.
  • the black matrix 1041 may block light emitted from the second polarizer 1030.
  • the black matrix 1041 may prevent misaligned light when the uncollimated light passes through the liquid crystal layer 1020.
  • the light emitting layer 1040 may further include a barrier layer on one surface or both surfaces.
  • the barrier layer may comprise a conventional optically transparent film.
  • cyclic polyolefin-based, poly (meth) acrylate-based, polycarbonate-based, polyester-based containing polyethylene terephthalate (PET) and the like including amorphous cyclic polyolefin (cyclic olefin polymer, COP), Cellulose ester type, polyether sulfone type, polysulfone type, polyamide type, polyimide type, polyolefin type, polyacrylate type, polyvinyl alcohol type, polyvinyl chloride type, polyvinyl chloride containing triacetyl cellulose etc. It may be a film formed of one or more of the dens.
  • the quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device of the present invention is excellent in color reproducibility by emitting light having excellent collimation from the optical sheet 1010, and also increases the luminance by reducing the width of the black matrix 1041.
  • the width of the black matrix 1041 may be about 3 ⁇ m to about 30 ⁇ m, specifically about 3 ⁇ m to about 15 ⁇ m. In the above range, the brightness of the quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device is excellent.
  • the quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device of the present invention adjusts the thicknesses of the liquid crystal layer 1020 and the second polarizer 1030 so as to further increase the color reproducibility, thereby the TFT 1021 and the quantum dot elements 1042 and 1043. , 1044, 1045 may be about 500 ⁇ m or less, specifically about 200 ⁇ m or less. Within the above range, not only the color reproducibility of the quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device is excellent, but also the brightness of the black matrix 1041 can be reduced to increase the luminance.
  • the optical display device 1000 may further include a light guide plate for guiding light incident from the light source to the collimator 1010.
  • a reflective sheet may be further included in the lower portion of the light guide plate to reflect light generated from the light source to be incident back to the light guide plate to increase the light efficiency.
  • the light guide plate serves to cause the light incident from the light source to be incident on the collimator 1010 at an angle ⁇ 1 of about 50 ° to about 85 °, specifically about 60 ° to about 80 °, with the normal of the light incident surface. can do.
  • the light guide plate may include a conventional light guide plate known to those skilled in the art.
  • the reflection sheet may use a conventional reflection sheet (reflection type, diffusion type) known to those skilled in the art, but specifically, in order to increase the light converging effect and collimation effect of the optical pattern layer of the collimation part of the present invention, Gaussian-type reflective sheets can be used.
  • the reflective reflecting sheet is applied to a quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device, the collimation degree of the optical sheet can be further increased, and thus, color reproducibility is excellent.
  • QD LCD quantum dot liquid crystal display
  • the polyvinyl alcohol film was stretched three times at 60 ° C., adsorbed with iodine, and stretched 2.5 times in an aqueous boric acid solution at 40 ° C. to prepare a polarizer.
  • a TAC (triacetyl cellulose) film (thickness: 80 ⁇ m) was bonded to both surfaces of the polarizer with a polarizing plate adhesive (Nippon Goshei, Z-200) as a protective part to prepare a polarizing plate.
  • the laminate of the inverse prism optical pattern layer and the substrate has an inverted prism optical pattern (cross section triangle) having a height H of 10 m, a pitch P of 13 m, and a vertex angle ⁇ of 66 °.
  • Terephthalate was prepared by coating on one side of the substrate (Mitsubishi Corporation, T910E, thickness: 125 ⁇ m).
  • An adhesive layer was formed between the prepared polarizing plate and the substrate of the laminate to laminate the polarizing plate and the laminate to prepare a collimation part in which an inverse prism optical pattern layer was formed directly under a protective part of the polarizer.
  • the adhesive layer is 20 parts by weight of methyl ethyl ketone, 100 parts by weight of CI-203 (Soken, Mw: 1.6 million g / mol, Tg: -33 °C), 0.5 parts by weight of isocyanate-based curing agent and 0.16 weight of carbodiimide-based curing agent And a pressure-sensitive adhesive composition containing 0.35 parts by weight of a silane coupling agent.
  • the luminance (%) was measured and shown in Table 1 below.
  • a blue LED was used as a light source, and an incident angle of light incident to the collimator was 60 ° to 80 °.
  • a liquid crystal layer SDC
  • a polarizer Same as the polarizer of the polarizer
  • a light emitting layer Samsung Electronics
  • QD LCD quantum dot liquid crystal display
  • Example 1 a collimator and a quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the reflective sheet was diffused (Toray, TXJ32K). Recall was measured.
  • QD LCD quantum dot liquid crystal display
  • a collimator and a quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the laminate and the protective part were not laminated as the adhesive layer, and luminance (%) and color reproducibility for each emission angle were measured. .
  • the optical pattern layer is a PET (polyethylene terephthalate) substrate film (Mitsubishi Co., Ltd.) having a prism optical pattern (cross section triangle) having a height H of 25 ⁇ m, a pitch P of 50 ⁇ m, and a vertex angle ⁇ of 90 °. , T910E, thickness: 125 ⁇ m) was coated on one surface to prepare a prism sheet.
  • a collimator and a quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the two prism sheets thus manufactured were stacked such that the prism acid direction was toward the polarizer and the prism array directions were perpendicular to each other. It was prepared and the luminance (%) and color reproduction rate of each emission angle were measured.
  • Comparative Example 1 except that the reflective sheet was diffused (Toray Co., TXJ32K), a collimator and a quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device were manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, and the luminance (%) and color by emission angle were prepared. Recall was measured.
  • QD LCD quantum dot liquid crystal display
  • Luminance (%) by emission angle ⁇ (luminance value at each emission angle) / (luminance value at 0 °) ⁇ ⁇ 100
  • the exit angle means an angle formed with the normal of the protective layer.
  • DCI Color Reproducibility
  • Example 1 Example 2 Example 3 Comparative Example 1 Comparative Example 2 Polarizer / Condenser ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Reflective sheet type Reflective Diffusion Reflective Reflective Diffusion Luminance ratio by emission angle (%) ⁇ 20 ° 11 11.1 12.2 70.1 72.4 ⁇ 30 ° 3.7 9.5 6.1 42.3 46.2 ⁇ 40 ° 2.0 9.2 4.1 24.2 27.8 ⁇ 50 ° 1.7 9.3 3.8 14.9 15.6 ⁇ 60 ° 2.0 9.4 3.8 10.3 11.6 ⁇ 70 ° 2.4 9.4 4.7 9.5 10.3 Color Reproduction Rate (DCI) 99 86 92 56 52 52
  • the quantum dot liquid crystal display (QD LCD) of the embodiment in which the optical pattern layer for condensing light on the quantum dot device includes an optical sheet formed integrally with the protection part is compared with the conventional optical sheet stacking structure. It can be seen that color reproduction is much better than yes. In particular, it can be seen that the luminance of the side lobes emitted while forming an angle ( ⁇ 2 ) of ⁇ 30 ° or more with the normal of the light exit surface is low, and thus the collimation is excellent.
  • FIG. 7 is a graph showing a change in luminance Y according to the angle X with respect to the light exit plane normal of Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. 7 is a graph showing a change in luminance Y according to the angle X with respect to the light exit plane normal of Example 1 and Comparative Example 1.
  • the first embodiment satisfies 10% or less of the luminance emitted from the corresponding exit angle of the light emitted while forming an angle of ⁇ 30 ° or more with the normal of the light exit surface. Comparative example 1 does not.
  • the optical sheet of the embodiment in which the optical pattern layer and the protection unit are integrally formed has excellent light collimation.
  • the optical sheet of the comparative example in which the optical pattern layer was formed on the light exit surface was not.
  • the luminance of the side lobe is lowered when the same reflective sheet is used when the air layer is removed.

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 광입사면에 입사되는 빛은 상기 광입사면의 법선과 약 50° 내지 약 85°의 각(θ1)을 이루면서 입사되고, 상기 광출사면에서 출사되는 빛은 상기 광출사면의 법선과 약 ±30° 이상의 각(θ2)을 이루면서 출사되는 사이드 로브(side-lobe)의 출사각도에서의 휘도가, 상기 광출사면의 법선 방향으로 출사되는 휘도의 10% 이하이다.

Description

광학시트 및 이를 포함하는 광학표시장치
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 광 안정성을 확보하기 위해, LCD의 컬러 소자에 퀀텀닷(Quantum Dot, QD, 양자점)을 적용한 퀀텀닷 디스플레이가 주목받고 있다.
이로 인해, LCD에 적용되었던 시준도가 낮은 기존의 BLU(back light unit)를 그대로 적용하는 경우, 박막 트랜지스터(TFT)를 통과한 빛이 인접 퀀텀닷에 입사되어 광학표시장치의 색재현율이 저하되는 단점이 있다. 따라서, 퀀텀닷을 적용한 광학표시장치에 적용하여 색재현율을 높일 수 있도록 고도로 시준된 빛을 출사하는 것이 필요하다. 이를 구현할 수 있는 광학시트에 대한 개발이 진행되고 있다.
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 또 다른 목적은 휘도 및 색재현율이 우수한 퀀텀닷 액정디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 광학시트는 광입사면 및 상기 광입사면과 대향하는 광출사면을 포함하는 보호부, 상기 광입사면 상에 형성된 광학패턴층 및 상기 광출사면 상에 형성된 편광자를 포함하고, 상기 광입사면에 입사되는 빛은 상기 광입사면의 법선과 약 50° 내지 약 85°의 각(θ1)을 이루면서 입사되고, 상기 광출사면으로부터 출사되는 빛은 상기 광출사면의 법선과 약 ±30° 이상의 각(θ2)을 이루면서 출사되는 사이드 로브(side-lobe)의 출사각도에서의 휘도가, 상기 광출사면의 법선 방향으로 출사되는 휘도의 약 10% 이하일 수 있다.
상기 광학패턴층은 연속적으로 배열된 복수 개의 단위 프리즘을 포함하고, 상기 단위 프리즘의 높이(H)는 약 2 ㎛ 내지 약 65 ㎛이고, 피치(P)는 약 5 ㎛ 내지 약 60 ㎛이고, 꼭지각(α)은 약 50° 내지 약 100°일 수 있다.
상기 광학패턴층의 광학패턴의 배열 방향과 상기 편광자의 흡수축은 평행일 수 있다.
상기 광학패턴층은 점접착층을 매개로 상기 보호부와 일체로 형성될 수 있다.
상기 보호부와 상기 광학패턴층 사이에는 기재를 포함할 수 있다.
상기 보호부와 상기 기재는 점접착층으로 일체로 형성된 것일 수 있다.
상기 단위 프리즘의 꼭지각(α)은 약 63° 내지 약 67°일 수 있다.
본 발명의 광학표시장치는 시준부; 상기 시준부 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 액정층; 상기 액정층 상에 형성된 편광자; 및 상기 편광자 상에 형성된 발광층을 포함하고, 상기 시준부는 본 발명의 광학시트를 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.
본 발명은 휘도 및 색재현율이 우수한 퀀텀닷 액정디스플레이 장치를 제공하였다.
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 다른 구체예에 따른 광학시트의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 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 점접착층을 제외하고는, 다른 구조를 개재하지 않고 접해있다는 것을 나타낸다.
본 명세서에서 "시준"은 빛을 특정 방향과 평행하도록 하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 "+"는 기준면의 법선에 대해 시계 방향을 의미하고, "-"는 기준면의 법선에 대해 반시계 방향을 의미한다. 기준면은 광출사면 또는 광입사면이 될 수 있다.
본 명세서에서 "사이드 로브(side-lobe)"는 광출사면의 법선과 약 ±30° 이상의 각(θ2)을 이루면서 출사되는 빛을 의미한다. 구체적으로 "사이드 로브"는 광출사면의 법선에 대해 +30° 이상 +90° 이하, 또는 -90° 이상 -30° 이하의 각도로 출사되는 빛을 의미한다.
본 명세서에서 "±X° 이상 ±Y° 이하"는 +X° 이상 +Y° 이하, 및/또는 -Y ° 이상 -°X 이하를 의미한다(X, Y는 모두 양수라고 가정함).
본 명세서에서, "시준도가 우수하다"는 것은 사이드 로브(side-lobe)의 휘도가 낮다는 것을 의미하고, 빛이 특정 방향과 이루는 각이 특정 각도 이하로 되거나, 특정 각도 이하의 휘도가 높다는 것을 의미한다.
본 명세서에서, "일체로 형성"은 두 층(구성) 사이에 공기(또는 공기층)가 없도록 이격 없이 형성된 것을 의미할 수 있고, 또는 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 점접착층 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 단면도이다. 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 포함할 수 있다.
보호부(10)는 편광자(30)의 일면에 형성되어 편광자(30)를 보호하는 역할을 하는 것으로, 열충격 및/또는 수분침투 방지를 할 수 있어 편광자(30)의 크랙 발생을 방지할 수 있다. 보호부(10)의 광입사면(13)에는 광학패턴층(20)이 형성되어 있다. 보호부(10)는 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. 상기 보호필름의 두께는 약 10 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 예를 들면 약 30 ㎛ 내지 약 120 ㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 광학표시장치에 사용할 수 있다.
상기 보호층은 소정 범위의 두께를 가짐으로써 기계적 강도가 떨어질 수 있는 편광자의 강도를 보완해 줄 수 있고 박형화 효과도 구현할 수 있다. 상기 보호층은 두께가 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 예를 들면 약 10 ㎛ 내지 약 120 ㎛, 예를 들면 약 1 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 예를 들면 약 2 ㎛ 내지 약 25 ㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 편광판에 사용 가능하고, 편광판의 기계적 강도가 보완될 수 있다.
도 1은 편광자(30)의 일면에만 보호부(10)가 형성된 경우를 도시하였으나, 보호부(10)은 편광자(30)의 일면 및 그와 대향하는 다른 일면 즉 편광자(30)의 양면에도 형성될 수 있다. 또한, 도 1에서 도시되지 않았지만, 편광자(30)와 보호부(10) 사이에는 접착층이 형성될 수도 있다. 접착층은 당업자에게 알려진 통상의 접착제 조성물로 형성될 수 있다. 또한, 도 1에서 도시되지 않았지만, 편광자(30)의 상부면에는 통상의 보호필름이 더 형성될 수 있다.
광학패턴층(20)은 보호부(10)의 광입사면(13) 상에 형성되고, 도광판 또는 다른 광학시트(도 1에서 도시되지 않음)로부터 입사되는 광을 집광시키는 집광부로서, 입사된 광을 보호부(10) 및 편광자(30)로 순차적으로 출사시킴으로써 휘도와 광의 효율을 높일 수 있다. 광학패턴층(20)은 광학표시장치 중 시준부가 될 수 있다. 광입사면(130)에 광학패턴층(20)이 형성됨으로써 사이드 로브(side-lobe)의 휘도가 낮고, 시준도가 우수하여 퀀텀닷을 포함하는 광학표시장치에서도 색재현율을 높일 수 있다.
본 발명의 광학시트(100)는 광학패턴층(20)이 보호부(10)와 일체로 형성된다. 광학패턴층(20)과 보호부(10)가 일체로 형성되어, 광학패턴층(20)과 보호부(10) 사이의 공기층을 제거함으로써, 보호부(10) 또는 광학시트(100)를 통과한 빛은 사이드 로브(side-lobe)의 휘도가 더 낮아지게 되고, 시준도가 우수하여 퀀텀닷을 포함하는 광학표시장치에서도 색재현율을 높일 수 있다.
광학패턴층(20)은 집광부로서 역프리즘을 포함함으로써 색재현율과 휘도가 우수하다. 특히, 이하에서 설명되는 바와 같이, 역프리즘을 적절히 설계함으로써 퀀텀닷 액정디스플레이의 색재현율과 휘도를 더욱 향상시킬 수 있다.
광학패턴층(20)의 하부면은 광입사면(13)이 될 수 있고, 광학패턴층(20)의 상부면은 광출사면(15)이 될 수 있다.
광학패턴층(20)은 굴절률이 약 1.35이상, 또는 약 1.40 이상, 구체적으로 약 1.35 내지 약 1.55, 더욱 구체적으로 약 1.40 내지 1.60, 약 1.40 내지 약 1.55 또는 약 1.45 내지 약 1.60이 될 수 있다. 상기 범위에서 집광 효과 및 광출사면의 법선과 약 ±30° 내지 약 ±90°의 각을 이루며 출사되는 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.
광학패턴층(20)은 하나 이상의 광학패턴이 소정의 방향으로 배열될 수 있다. 이에 대해서는 하기 도 3에서 상세히 설명한다.
편광자(30)는 자연광 또는 인공광을 편광시켜 광학표시장치에서 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 산 촉매 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.
광학패턴층(20) 중 광학패턴의 배열 방향과 편광자(30)의 흡수축은 평행일 수 있다. 상기 평행은 상기 광학패턴 배열 방향과 편광자의 흡수축이 형성하는 각도가 0°인 경우를 의미할 뿐만 아니라, 소정의 각도를 형성하는 경우도 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광학패턴층 중 광학패턴의 배열 방향과 상기 편광자의 흡수축은 약 -5° 내지 약 +5°의 각도를 이루도록 배치할 수 있다. 이때, "+"는 편광자의 흡수축을 0°라고 할 때 시계 방향, "-"는 편광자의 흡수축을 0°라고 할 때 반시계 방향으로 정의된다. 구체적으로, 광학시트 제작 시 광학패턴층의 광학패턴의 배열 방향을 편광자의 흡수축 방향과 일치시킬 경우, 광학표시장치에 있어서 광원으로부터 도광판을 거쳐 투과되는 빛의 효율을 가장 좋게 할 수 있으며, 이는 도광판을 거치면서 브루스터 법칙(Brewster's law)에 의해 편광 성분이 분리되어 광학패턴층에 의해 반사되는 전기장 성분의 투과 효율이 증가하기 때문이다. 편광자의 흡수축과 광학패턴층의 패턴 배열 방향이 평행을 벗어나 소정의 각도를 이룰수록 전기장의 투과 효율이 떨어지며, 수직이 될 때 효율이 가장 떨어지게 되어, 빛의 밝기도 떨어지게 된다.
편광자(30)는 두께가 약 3 ㎛ 내지 약 50 ㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 광학표시장치에 사용할 수 있다.
도 2를 참조하면, 보호부(10)의 광입사면(13)의 법선 및 광출사면(15)의 법선 각각은 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 도광판에 의하여 광입사면(13)의 법선과 약 50° 내지 약 85°, 구체적으로 약 60° 내지 약 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 약 ±30° 이상을 이루면서 출사되는 사이드 로브(side-lobe)의 출사각도에서의 휘도가, 광출사면(15)의 법선 방향으로 출사되는 휘도의 약 10% 이하이다. 구체예에서 광학시트(100)는 광출사면(15)의 법선과 약 ±30° 이상의 각을 이루면서 출사되는 사이드 로브(side-lobe)의 출사각도에서의 휘도가, 광출사면(15)의 법선 방향으로 출사되는 광의 전체 휘도의 약 5% 이하가 될 수 있다. 상기의 범위에서, 목적하는 퀀텀닷 소자로의 집광 효과가 우수하고, 사이드 로브(side-lobe)의 휘도는 낮출 수 있어, 시준도가 우수하고 광학표시장치의 색재현율이 향상된다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 구체예에 따른 광학시트를 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 광학시트의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 구체예에 따른 광학시트(200)는 광학패턴층이 역프리즘 광학패턴층(23)을 포함할 수 있다. 도 3은 광학패턴층(20)을 보다 상세히 설명하는 점을 제외하고는 도 1의 광학시트(100)와 실질적으로 동일하다.
역프리즘 광학패턴층(23)은 프리즘 형상의 패턴을 가지는 집광 패턴층으로써, 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. 또한, 상기의 범위에서 광학시트(100)로 입사되는 빛은 광입사면(13)의 법선과 약 50° 내지 약 85°, 구체적으로 약 60° 내지 약 80°의 각을 이룰 수 있다.
상기 단위 프리즘의 높이(H)는 각각 동일하거나 상이할 수 있는데, 예를 들어 약 2 ㎛ 내지 약 65 ㎛, 구체적으로 약 5 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 더 구체적으로 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛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 약 5 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 예를 들면 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 예를 들면 약 10 ㎛ 내지 약 25 ㎛, 예를 들면 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛가 될 수 있다. 또한, 피치(P)와 피치(P) 사이에는 간격(이격 거리)을 가질 수도 있다. 상기 이격 거리는 약 0 ㎛ 내지 약 3 ㎛ 일 수 있으며, 본 발명의 광학시트 제조 시 공정성이 우수하다. 상기 범위에서 모아레가 없고 집광 효과가 우수하다. 단위 프리즘의 꼭지각(α)은 약 50° 내지 약 100°, 예를 들면 약 50° 내지 약 80°, 구체적으로 약 60° 내지 약 70°, 더욱 구체적으로 약 63° 내지 약 67°, 약 64° 내지 약 67°, 약 65° 내지 약 67°가 될 수 있다. 상기 범위에서 광출사면의 법선과 약 25° 이하의 각도로 빛을 집광시킬 수 있어, 퀀텀닷 소자의 색 재현율 및 휘도가 향상되고, 무지개 얼룩 발생을 최소화할 수 있다. 이때, 광출사면의 법선과 약 ± 30° 이상의 각도로 출사되는 빛의 휘도가 광출사면의 법선 방향으로 출사되는 휘도의 약 10% 이하가 되도록 할 수 있다.
역프리즘 광학패턴층(23)의 굴절률은 약 1.35 내지 약 1.70, 구체적으로 약 1.40 내지 약 1.70, 약 1.40 내지 약 1.55, 약 1.45 내지 약 1.60일 수 있다. 상기 범위에서, 퀀텀닷 소자로 출사되는 빛의 집광 효과 증가하고, 광출사면의 법선에 대해 약 ±30° 이상, 바람직하게는 약 ±30° 내지 약 ±40°의 각을 이루며 출사되는 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. 상기 투명 수지 조성물은 가시 광선 영역에서 투명한 재료로서, 자외선 경화성 투명 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 투명 수지는 아크릴계 수지, 폴리아세탈계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스터계 수지, 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리올레핀 수지, 시클로올레핀계 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리아릴술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지, 폴리에틸렌 수지 또는 불소계 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 상기 투명 수지 조성물은 자외선 경화를 위해 통상의 광 개시제를 더 포함할 수도 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 또 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 점접착층(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. 광학패턴층(20)과 보호부(10) 사이에 점접착층(40)이 더 형성된 점을 제외하고는 도 1의 광학시트(100)와 실질적으로 동일하다.
점접착층(40)은 점착층, 접착층 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
점접착층(40)은 일 구체예에서 (메트)아크릴레이트계 수지 및 경화제를 포함하는 점접착층용 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)아크릴레이트, 이소시아네이트계 경화제, 카르보디이미드계 경화 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 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. 이소시아네이트계 경화제는 당업자에게 알려진 통상의 이소시아네이트기 함유 경화제를 포함할 수 있다. 카르보디이미드계 경화제는 1개 이상의 카르보디이미드기를 갖는 것으로 당업자에게 알려진 통상의 경화제를 포함할 수 있다.
상기 점접착층용 조성물은 실란커플링제를 더 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 점접착층용 조성물은 (메트)아크릴계 수지 100중량부, 경화제 약 0.1 내지 약 30중량부, 실란커플링제 약 0.1 내지 약 20중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 광학패턴층(20)과 보호부(10)를 충분히 점착시킬 수 있다.
상기 점접착층용 조성물은 광 확산제를 더 포함하여 광을 더 확산시킬 수도 있다.
상기 점접착층용 조성물은 개시제를 더 포함할 수 있다. 개시제는 열개시제 또는 광개시제를 사용할 수 있고, 이에 제한되지 않는다. 광개시제로는 통상의 광개시제로서 상술한 광라디칼 개시제를 포함할 수 있다.
점접착층(40)은 다른 구체예에서, (메트)아크릴레이트계 수지 및 에폭시계 수지 중 하나 이상을 포함하는 점접착층용 조성물로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
(메트)아크릴레이트계 수지를 포함하는 점접착층용 조성물은 (메트)아크릴레이트 변성 우레탄 수지, 에폭시 (메트)아크릴레이트, 이소시아누레이트 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴레이트기를 갖는 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트계 수지를 포함하는 점접착층은 중합 개시제 또는 실란 커플링제를 더 포함할 수 있다. 상기 중합 개시제는 가열 또는 광에 의해 유리라디칼을 발생시키는 경화제를 적용할 수 있다. 예를 들어, 라우로일 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시라우레이트, 1,1,3,3-t-메틸부틸퍼옥시-2-에틸 헥사노네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(2-에틸헥사노일 퍼옥시) 헥산, 1-사이클로헥실-1-메틸에틸 퍼옥시-2-에틸 헥사노네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(m-톨루오일 퍼옥시) 헥산, t-부틸 퍼옥시 이소프로필 모노카보네이트, t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥실 모노카보네이트, t-헥실 퍼옥시 벤조에이트, t-부틸 퍼옥시 아세테이트, 디큐밀 퍼옥사이드, 2,5,-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시) 헥산, t-부틸 큐밀 퍼옥사이드, t-헥실 퍼옥시 네오데카노에이트, t-헥실 퍼옥시-2-에틸 헥사노네이트, t-부틸 퍼옥시-2-2-에틸헥사노네이트, t-부틸 퍼옥시 이소부틸레이트, 1,1-비스(t-부틸 퍼옥시)사이클로헥산, t-헥실 퍼옥시 이소프로필 모노카보네이트, t-부틸 퍼옥시-3,5,5-트리메틸 헥사노네이트, t-부틸 퍼옥시 피발레이트, 큐밀 퍼옥시 네오데카노에이트, 디-이소프로필 벤젠 하이드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 이소부틸 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸 헥사노일 퍼옥사이드, 옥타노일 퍼옥사이드, 스테아로일 퍼옥사이드, 숙신 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸 헥사노일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥시 톨루엔, 1,1,3,3-테트라메틸 부틸 퍼옥시 네오데카노에이트, 1-사이클로헥실-1-메틸 에틸 퍼옥시 노에데카노에이트, 디-n-프로필 퍼옥시 디카보네이트, 디-이소프로필 퍼옥시 카보네이트, 비스(4-t-부틸 사이클로헥실) 퍼옥시 디카보네이트, 디-2-에톡시 메톡시 퍼옥시 디카보네이트, 디(2-에틸 헥실 퍼옥시) 디카보네이트, 디메톡시 부틸 퍼옥시 디카보네이트, 디(3-메틸-3-메톡시 부틸 퍼옥시) 디카보네이트, 1,1-비스(t-헥실 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로헥산, 1,1-비스(t-헥실 퍼옥시) 사이클로헥산, 1,1-비스(t-부틸 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로헥산, 1,1-(t-부틸 퍼옥시) 사이클로도데칸, 2,2-비스(t-부틸 퍼옥시)데칸, t-부틸 트리메틸 실릴 퍼옥사이드, 비스(t-부틸) 디메틸 실릴 퍼옥사이드, t-부틸 트리알릴 실릴 퍼옥사이드, 비스(t-부틸) 디알릴 실릴 퍼옥사이드, 트리스(t-부틸) 아릴 실릴 퍼옥사이드 등이 있으며, 이에 제한되지 않는다.
에폭시 수지를 포함하는 점접착층용 조성물은 에폭시 수지 및 에폭시 아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 에폭시 수지를 포함하는 점접착층은 경화제 또는 실란 커플링제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화제는 잠재성 경화제를 사용할 수 있다. 잠재성 경화제는 에폭시용 열 경화제 또는 광경화제이며, 종래에 통상적으로 사용되는 에폭시 경화용 타입의 열 경화제이면 어느 것이든 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적인 예로는 이미다졸계, 산무수물계, 아민계, 히드라지드계, 양이온계 등 다양한 경화제로 이루어진 군에서 목적에 맞도록 각각 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
점접착층(40)은 두께가 약 10㎛ 내지 약 100㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 광학패턴층(20)과 보호부(10)를 충분히 점착시키고 박형화 효과를 얻을 수 있다.
도 4에서 도시되지 않았지만, 광학시트(300)는 점접착층(40)과 광학패턴층(20) 사이에 평탄층을 더 포함할 수 있다. 상기 평탄층은 투과도 및 광학패턴층의 평탄화 효과를 고려하여 두께가 약 2 ㎛ 내지 약 200 ㎛일 수 있다. 상기 평탄층은 광학패턴층과 동일한 재료를 사용하여 제조할 수 있다.
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 점접착층(미도시)을 매개로 보호부(10) 바로 위에 형성된다. 구체적으로, 보호부(10)와 기재(27)는 점접착층으로 일체로 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 보호부(10)와 기재(27)는 점접착층을 매개로 합지되어, 보호부(10)와 점접착층 사이 및 점접착층과 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 공기층을 제거함으로써, 시준도가 우수하고 광학표시장치의 색재현율이 향상된다. 상기 점접착층은 본 발명의 다른 구체예에 기재된 점접착층과 실질적으로 동일하다.
이하, 기재(27)와 광학패턴층(20)을 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 광입사면, 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, 폴리메틸(메트)아크릴레이트 등을 포함하는 폴리에스테르, (메트)아크릴계 수지, 비정성 환상 폴리올레핀(COP) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
기재(27)는 두께가 약 10 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 구체적으로 약 25 ㎛ 내지 약 100 ㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 광학표시장치에 사용될 수 있다.
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 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 시준부(1010), 시준부(1010) 상에 형성된 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(1021)를 포함하는 액정층(1020), 액정층(1020) 상에 형성된 제2 편광자(1030) 및 제2 편광자(1030) 상에 형성된 발광층(1040)을 포함하고, 시준부(1010)는 본 발명의 구체예에 따른 광학시트를 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. 예를 들면, 퀀텀닷(quantum dot, QD) LCD 디스플레이는 색재현율이 약 80 이상 예를 들면 약 80 내지 약 100이 될 수 있다. 상기 범위에서, 화상이 좋을 수 있다.
액정층(1020)은 제2 편광자(1030) 및 시준부(1010)의 편광자 사이에 위치하여, 입사된 빛을 제2 편광자(1020)로 통과시키거나, 차단시키는 방법으로 화상을 형성하는 역할을 한다. 액정층(1020)은 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(1021)를 포함한다. TFT(1021)가 액정셀층에 전압을 인가 또는 비인가(혹은, 비인가 또는 인가) 함으로써, 시준부(1010)로부터 출사되는 빛을 퀏텀닷(quantum dot, QD) 층(1040)으로 안내하거나, 또는 제2 편광자(1030)로 차단되도록 하여, 화상을 구현한다. 액정층(1020)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(1030)는 상기한 본 발명의 일 구체예에 기재된 편광자(30)와 실질적으로 동일할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제2 편광자(1030)의 흡수축은 시준부(1010) 중 편광자(30)의 흡수축에 대해 실질적으로 수직(90°) 이다. 제2 편광자(1030)는 시준부(1010) 중 편광자(30)가 아닌 별도의 편광자를 의미한다.
구체적으로, 제2 편광자(1030)는 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 제조될 수 있다. 이때 연신 방향이 일반적으로 흡수축이 되며, 이에 수직인 방향이 투과축이 된다. 일체형 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.
발광층(1040)은 퀀텀닷소자(1042, 1043, 1044, 1045) 및 블랙 매트릭스(1041)를 포함할 수 있다.
퀀텀닷소자(1042, 1043, 1044, 1045)는 액정층(1020)의 액정셀과 대응되는 위치로 구성되고, 블랙 매트릭스(1041)은 TFT에 대응되는 위치로 구성될 수 있다. 구체적으로 TFT 상부에 블랙 매트릭스(1041)이 형성될 수 있고, TFT와 대응되지 않는 상부는 퀀텀닷소자(1042, 1043, 1044, 1045)가 위치할 수 있다.
퀀텀닷소자(1042, 1043, 1044, 1045)는 특정 크기의 퀀텀닷을 포함할 수 있다. 상기 퀀텀닷은 직경이 약 1nm 내지 약 10nm 구체적으로 약 2nm 내지 약 8nm가 될 수 있다. 상기의 범위에서 퀀텀닷소자를 통과하는 빛의 특정 파장을 흡수 또는 재방출하여 빛이 색을 띠도록 할 수 있다. 기존의 LCD에 비해 퀀텀닷은 레드(red) 및 그린(green)의 구현이 뛰어나다.
본원발명의 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치는 퀀텀닷소자를 광학표시장치에 적용함으써, 레드(red) 및 그린(green) 색상 구현 시 효율이 좋으며, 또한 화이트(white)의 색재현율도 우수한 장점이 있다. 특히, 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치에 본 발명의 역프리즘 광학패턴을 적용하여, 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치의 색재현율 및 휘도를 더욱 향상시킬 수 있다.
퀀텀닷소자(1042, 1043, 1044, 1045)는 레드(red, R)소자, 그린(green, G)소자 및 화이트(white, W)소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 레드(red, R)소자는 통과하는 빛이 빨간색을 띠게 할 수 있고, 그린(green, G)소자는 통과하는 빛이 녹색을 띠게 할 수 있고, 화이트(white, W)소자는 통과하는 빛이 흰색을 띠게 할 수 있다. 이들 각각의 색 또는 이들의 조합으로 화상을 구현할 수 있다.
광원으로 블루(blue) 광원을 적용할 수 있고, 퀀텀닷소자는 블루(blue)소자를 포함하지 않을 수 있다.
블랙 매트릭스(1041)는 제2편광자(1030)로부터 출사된 빛을 차단할 수 있다. 블랙 매트릭스(1041)는 시준되지 않은 빛이 액정층(1020)을 지나는 경우, 인접 퀀텀닷소자의 색상으로 잘못 구현되는 것을 막는 역할을 할 수 있다.
발광층(1040)은 일면 또는 양면에, 베리어층을 더 포함할 수 있다. 상기 베리어층은 광학적으로 투명한 통상의 필름을 포함할 수 있다. 예를 들면, 비정성 환상 폴리올레핀(cyclic olefin polymer, COP) 등을 포함하는 고리형 폴리올레핀계, 폴리(메타)아크릴레이트계, 폴리카보네이트계, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 포함하는 폴리에스테르계, 트리아세틸셀룰로스 등을 포함하는 셀룰로스 에스테르계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아크릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상으로 형성된 필름이 될 수 있다.
본원발명의 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치는 시준도가 우수한 빛이 광학시트(1010)로부터 출사됨으로써, 색재현율이 우수할 뿐만 아니라, 블랙 매트릭스(1041)의 폭을 줄여 휘도를 높이는 장점도 있다. 예를 들어, 블랙 매트릭스(1041)의 폭은 약 3㎛ 내지 약 30 ㎛, 구체적으로 약 3 ㎛ 내지 약 15 ㎛로 할 수 있다. 상기의 범위에서, 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치의 휘도가 우수하다.
본원발명의 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치는 색재현율을 더욱 높이기 위해, 액정층(1020) 및 제2편광자(1030)의 두께를 조절하여, TFT(1021)와 퀀텀닷소자(1042, 1043, 1044, 1045)의 거리를 약 500 ㎛ 이하, 구체적으로 약 200 ㎛ 이하로 할 수 있다. 상기의 범위에서, 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치의 색재현율이 우수할 뿐만 아니라, 블랙 매트릭스(1041)의 폭을 줄여 휘도를 높일 수 있다.
도 6에서 도시되지 않았지만, 광학표시장치(1000)는 광원으로부터 입사된 광을 시준부(1010)로 안내하는 도광판을 더 포함할 수 있다. 도시하지 않았으나, 도광판의 하부에 광원으로부터 발생된 광을 반사시켜 도광판으로 다시 입사되도록 하여 광의 효율을 높일 수 있는 반사시트가 더 포함될 수 있다.
도광판은 광원으로부터 입사된 광을 광입사면의 법선과 약 50° 내지 약 85°, 구체적으로 약 60° 내지 약 80°의 각도(θ1)를 이루면서 시준부(1010)로 입사되도록 하는 역할을 할 수 있다. 도광판은 당업자에게 알려진 통상의 도광판을 포함할 수 있다.
반사시트는 당업자에게 알려진 통상의 반사시트(반사형, 확산형)를 사용할 수 있으나, 구체적으로, 본 발명의 시준부의 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.
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.
역프리즘 광학패턴층과 기재의 적층체는 높이(H)가 10 ㎛이고, 피치(P)가 13 ㎛이고, 꼭지각(α)이 66°인 역프리즘 광학패턴(단면이 삼각형)을 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 기재(미쯔비시사, T910E, 두께: 125 ㎛)의 일면에 코팅하여 제조하였다.
제조된 상기 편광판과 적층체의 기재 사이에 점접착층을 형성하여 편광판과 적층체를 합지하여, 역프리즘 광학패턴층이 편광자의 보호부 바로 하부에 형성된 시준부를 제조하였다. 상기 점접착층은 메틸에틸케톤 20 중량부, CI-203(Soken社, Mw: 160만g/mol, Tg: -33℃) 100 중량부, 이소시아네이트계 경화제 0.5 중량부 및 카르보디이미드계 경화제 0.16 중량부 및 실란커플링제 0.35 중량부를 포함하는 점착제 조성물로 형성하였다.
상기 제조된 시준부의 역프리즘 광학패턴층 하부에 도광판(46인치 Laser pattern LGP, H社 제조)을 배치하고, 상기 도광판 하부에 반사형 반사시트(3M社, ESR)를 형성한 후, 출사각도별 휘도(%)를 측정하고 하기 표 1에 나타내었다. 이때 광원으로 Blue LED를 사용하였고, 상기 시준부로 입사되는 빛의 입사각은 60° 내지 80°이었다.
그리고, 상기 편광자 상부에 액정층(SDC社), 편광자(상기 편광판의 편광자와 동일) 및 발광층(삼성전자 社)을 순차적으로 배치하여 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치를 제조하고 색재현율을 측정하고 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2
실시예 1에서 반사시트를 확산형(Toray社, TXJ32K)으로 한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 시준부 및 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치를 제조하고 출사각도별 휘도(%)와 색재현율을 측정하였다.
실시예 3
상기 적층체와 상기 보호부를 점접착층으로 합지하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 시준부 및 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치를 제조하고 출사각도별 휘도(%)와 색재현율을 측정하였다.
비교예 1
광학패턴층은 높이(H)는 25 ㎛이고, 피치(P)는 50 ㎛이고, 꼭지각(α)은 90°인 프리즘 광학패턴(단면이 삼각형)을 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 기재필름 (미쯔비시사, T910E, 두께: 125 ㎛)의 일면에 코팅하여 프리즘 시트를 제조하였다. 이렇게 제작된 상기 프리즘 시트 2매를 프리즘 산방향이 편광판을 향하도록 하고 프리즘 배열 방향이 서로 수직이 되도록 적층한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 시준부 및 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치를 제조하고 출사각도별 휘도(%)와 색재현율을 측정하였다.
비교예 2
비교예 1에서 반사시트를 확산형(Toray社, TXJ32K)으로 한 것 외에는 비교예 1과 동일한 방법으로 시준부 및 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치를 제조하고 출사각도별 휘도(%)와 색재현율을 측정하였다.
물성측정방법
(1) 출사각도별 휘도(%): EZCONTRAST X88RC(EZXL-176R-F422A4, ELDIM사)를 이용하여 실시예 및 비교예의 시준부(도광판 및 반사시트 포함)의 시야각별 휘도값을 측정하였다. 각 시야각별 상대 휘도는 시야각 0°( = 광출사면의 법선 방향)를 기준으로 하여 하기 식 1으로 계산하였다.
[식 1]
출사각도별 휘도(%)={(각 출사각도에서의 휘도값)/(0° 에서의 휘도값)} × 100
상기 출사각도는 보호층의 법선과 이루는 각도를 의미한다.
(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 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
편광판/집광부합지 ○ ○ × × ×
반사시트 유형 반사형 확산형 반사형 반사형 확산형
출사 각도별 휘도비율(%) ±20° 11 11.1 12.2 70.1 72.4
±30° 3.7 9.5 6.1 42.3 46.2
±40° 2.0 9.2 4.1 24.2 27.8
±50° 1.7 9.3 3.8 14.9 15.6
±60° 2.0 9.4 3.8 10.3 11.6
±70° 2.4 9.4 4.7 9.5 10.3
색 재현율(DCI) 99 86 92 56 52
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 해당 출사 각도에서의 휘도가 모두 광출사면의 법선 방향으로 출사되는 휘도의 10% 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, 광출사면에 광학패턴층이 형성된 비교예의 광학시트는 그렇지 못한 것을 알 수 있다.
또한, 상기 표 1에서와 같이 보호부와 광학패턴층이 일체로 형성되어 공기층이 제거된 경우 동일한 반사시트를 사용하였을 때 사이드 로브의 휘도가 더 낮아지는 것을 확인할 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 (19)

  1. 광입사면 및 상기 광입사면과 대향하는 광출사면을 포함하는 보호부;
    상기 광입사면 상에 형성된 광학패턴층; 및
    상기 광출사면 상에 형성된 편광자;
    를 포함하고,
    상기 광입사면에 입사되는 빛은 상기 광입사면의 법선과 약 50° 내지 약 85°의 각(θ1)을 이루면서 입사되고,
    상기 광출사면에서 출사되는 빛은 상기 광출사면의 법선과 약 ±30° 이상의 각(θ2)을 이루면서 출사되는 사이드 로브(side-lobe)의 출사각도에서의 휘도가, 상기 광출사면의 법선 방향으로 출사되는 휘도의 10% 이하인 광학시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학패턴층은 연속적으로 배열된 복수 개의 단위프리즘을 포함하고,
    상기 단위 프리즘의 높이(H)는 약 2 ㎛ 내지 약 65 ㎛이고, 피치(P)는 약 5 ㎛ 내지 약 60 ㎛이고, 꼭지각(α)은 약 50° 내지 약 100°인 광학시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광학패턴층은 광학패턴을 포함하고,
    상기 광학패턴의 배열 방향과 상기 편광자의 흡수축은 평행인 광학시트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광학패턴층은 점접착층을 매개로 상기 보호부와 일체로 형성되는 것인 광학시트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광출사면의 법선과 약 ±30° 이상의 각(θ2)을 이루면서 출사되는 사이드 로브의 출사각도에서의 휘도가, 상기 광출사면의 법선 방향으로 출사되는 휘도의 5% 이하인 광학시트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광학패턴층의 광학패턴의 배열 방향과 상기 편광자의 흡수축 방향이 일치하는 광학시트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 보호부와 상기 광학패턴층 사이에는 기재를 더 포함하는 광학시트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 보호부와 상기 기재는 점접착층으로 일체로 형성된 것인 광학시트.
  9. 제2항에 있어서, 상기 단위 프리즘의 꼭지각(α)은 약 63° 내지 약 67°인 광학시트.
  10. 시준부;
    상기 시준부 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 액정층;
    상기 액정층 상에 형성된 제2편광자; 및
    상기 제2편광자 상에 형성된 발광층을 포함하고,
    상기 시준부는 제1항의 광학시트를 포함하는 광학표시장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 발광층은 발광소자 및 블랙 매트릭스를 포함하는 광학표시장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 발광소자는 퀀텀닷소자를 포함하는 광학표시장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 발광소자는 레드(red, R)소자, 그린(green, G) 및 화이트(white, W)소자 중 하나 이상을 포함하는 광학표시장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 발광층은 일면 또는 양면에 배리어층을 더 포함하는 광학표시장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 광학표시장치는 색재현율이 약 80 이상인 광학표시장치.
  16. 제10항에 있어서, 상기 광학표시장치는 상기 광학시트 하부에 도광판을 더 포함하는 광학표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 도광판 하부에 반사시트를 더 포함하는 광학표시장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 반사시트는 반사형인 광학표시장치.
  19. 제10항에 있어서, 상기 광학표시장치는 퀀텀닷 액정디스플레이장치인 광학표시장치.
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