WO2020159138A1 - 시야각 보상필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

시야각 보상필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2020159138A1
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WO
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viewing angle
compensation film
angle compensation
polarizing plate
plane
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PCT/KR2020/001015
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English (en)
French (fr)
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배성학
한상철
김병묵
이대희
김영진
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주식회사 엘지화학
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Publication date
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors

Definitions

  • the present specification relates to a viewing angle compensation film, a polarizing plate including the same, and a display device including the same.
  • Liquid crystal display devices are widely used from mobile phones and small portable electronic devices to large electronic devices such as personal computers and televisions, and their use is one of the expanding flat panel displays.
  • the present specification is to provide a viewing angle compensation film, a polarizing plate comprising the same, and a display device including the same.
  • the pattern layer includes a first surface including a flat surface and a second surface opposite to the first surface,
  • the second surface includes a plurality of protrusions including a curved surface
  • the second surface further includes a first plane and a second plane
  • first surface extending to the plane or the first plane and the first plane is an angle ( ⁇ 1) and said second side extending a second plane or the second plane and the first plane angle ( ⁇ 2) forming the different It provides a viewing angle compensation film having an angle.
  • a polarizing plate including the viewing angle compensation film is provided.
  • a first polarizing plate provided on the viewing side of the liquid crystal cell
  • a second polarizing plate provided on the opposite side of the viewing side of the liquid crystal cell
  • It includes a backlight unit provided on the opposite side of the surface facing the liquid crystal cell of the second polarizing plate,
  • the first polarizing plate or the second polarizing plate provides a display device for a screen display including the viewing angle compensation film.
  • the viewing angle compensation film according to an exemplary embodiment of the present application can not only obtain the effect of improving the contrast ratio and viewing angle in the driver's field of view when applied to a display device for a screen display, in particular, a vehicle display, but also by introducing a curved surface to the protrusion, There is an advantage that can weaken the color separation phenomenon caused by the difference in refractive index according to the wavelength of light passing through the viewing angle compensation film.
  • FIG 1 and 2 are views each showing a viewing angle compensation film according to an embodiment of the present application.
  • FIG 3 is a view showing a cross section of one protrusion included in the pattern layer.
  • Example 4 is a diagram showing the structure of Example 1.
  • Example 6 is a diagram showing a measurement graph of Example 1.
  • FIG. 8 is a view showing a state viewed from above the pattern layer of the viewing angle compensation film according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 9 is a view showing a path of light passing through a viewing angle compensation film including a pattern layer that does not include a curved surface.
  • Example 11 is a diagram showing a measurement graph of Example 2.
  • the description A pattern layer provided on the substrate; And an optical layer provided on the pattern layer, wherein the pattern layer includes a first surface including a flat surface and a second surface opposite to the first surface, and the second surface includes a curved surface. It includes a plurality of protrusions, the second surface further includes a first plane and a second plane, an angle ( ⁇ 1 ) between the first plane or the first plane extending from the first plane and the first plane The angle ⁇ 2 between the plane extending from the second plane or the second plane and the first plane has a different angle.
  • a clear image is obtained by improving a viewing angle at a driver's field of view, improving contrast ratio, and reducing color band phenomenon.
  • the driver can get.
  • the color band phenomenon refers to a phenomenon in which colors are separated by being refracted at different angles due to a difference in refractive index according to the wavelength of light, and when a color band phenomenon occurs, a clear image can be obtained. none.
  • curved surface in the present application means a surface made of a curved line, and specifically, the curved surface in the present application may mean to include a part of a curved surface of a cylinder, such as the curved surface 13 shown in FIG. 3. .
  • curvature center means the center of this circle when drawing an imaginary circle that curves to the same extent as the curve passing through this point at any position on the curved surface or curve.
  • the term "field of view” refers to a surface or direction disposed to face the viewer when the polarizing plate is mounted on the display device.
  • extended means extending while maintaining a slope of a straight line or a plane.
  • a plurality of protrusions including the curved surface are continuously disposed.
  • the first plane of one protrusion and the second plane of the other protrusion are formed to abut.
  • a portion where the first plane and the second plane come into contact may or may not be in contact with the first surface.
  • the plurality of protrusions including the curved surface are not continuously arranged.
  • additional protrusions may or may not be included between the protrusions.
  • the second surface further includes a first plane and a second plane, and an angle ( ⁇ 1 ) between the first plane or the plane extending from the first plane and the first plane
  • the angle ⁇ 2 between the first plane and the surface extending from the second plane or the second plane has different angles.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 have different values, a viewing angle and a contrast ratio are improved by adjusting a refractive angle of light incident on the pattern layer.
  • ⁇ 1 may be 80° to 90°, and may be 85° to 90°.
  • ⁇ 2 may be 30° to 70°, and may be 40° to 60°. If it is out of the angular range, the effect of improving the viewing angle and contrast ratio may be reduced.
  • the "flat surface” refers to a horizontal surface or a surface that is inclined to 0° or more and less than 90° relative to a first surface including the flat surface.
  • the "flat surface” means that the centerline average roughness (Ra) is less than 0.1 ⁇ m.
  • an angle ⁇ formed between a surface extending from the first plane or the first plane and a surface extending from the second plane or the second plane may be 20° to 60°, and 40 ° to 50°.
  • the angle ( ⁇ ) between the first plane or the plane extending from the first plane and the plane extending from the second plane or the second plane satisfies the above range, the light incident on the viewing angle compensation film forms a condensed form.
  • At least one cross section perpendicular to the first surface includes a curve.
  • At least one cross section perpendicular to the first surface includes a curve along with the first straight line and the second straight line.
  • the cross section including the first straight line, the second straight line and the curved line may be a cross section of one protrusion, and a curve is positioned between the first straight line and the second straight line.
  • the curve is formed by connecting the ends of the first straight line and the ends of the second straight line.
  • 3 shows a cross section of one protrusion included in the pattern layer, the cross section being a first straight line 11 included in the first plane, a second straight line 12 included in the second plane, and a part of the curved surface It includes a curve 13 and a first face.
  • At least one cross section perpendicular to the first surface includes a first straight line, a second straight line, and a curve, and the curve is an end of the first straight line and an end of the second straight line Is formed by being connected, and the cross section satisfies Equation 1 below.
  • the color band may be weakened by adjusting the refractive angle of light in a range that can cause a color band among the light incident on the viewing angle compensation film of the present application.
  • P denotes the distance between the first straight line or the line extending from the first straight line and the point where the first surface comes into contact, and the point formed by the line extending from the second straight line or second straight line and the first surface
  • D denotes the distance between the point where the normal drawn on the first side meets the first surface at one end of the curve and the point where the normal drawn on the first surface meets the first surface at the other end of the curve.
  • the P may be 5 ⁇ m to 100 ⁇ m
  • the D may be 0.5 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • all of the centers of curvature of the curved surface included in the protruding portion are included in the pattern layer, or both are included in the optical layer.
  • the curved surface may have a radius of curvature R of 0.5D to 5D, and may have a radius of curvature R of 0.5D to 2D.
  • D is the same as the definition in Equation 1 above.
  • FIG. 1 and 2 show a viewing angle compensation film according to an embodiment of the present application, respectively.
  • FIG. 1 and 2 are stacked in the order of the base 101, the pattern layer 102, and the optical layer 103, respectively, and FIG. 1 shows a viewing angle compensation film in which the curvature centers of the curved surfaces are all included in the pattern layer 102.
  • 2 is a diagram illustrating a viewing angle compensation film in which the centers of curvature of a curved surface are all included in the optical layer 103.
  • FIG. 8 is a view showing a view of the pattern layer of the viewing angle compensation film according to an embodiment of the present application as viewed from above, and includes a first straight line 11, a curved line 13, and a second straight line 12.
  • the refractive index (n1) of the layer including the center of curvature of the optical layer and the pattern layer has a value greater than the refractive index (n2) that does not include the center of curvature.
  • the refractive index of the pattern layer is greater than that of the optical layer, and as shown in FIG. 2, when all of the centers of curvature are formed on the optical layer, The refractive index is larger than the refractive index of the pattern layer.
  • the n1 may have a value of about 1.4 to 1.75
  • the n2 may have a value of about 1.38 to 1.55
  • the range of the (n1-n2) value may be 0.02 to 0.3, preferably 0.03 to 0.2.
  • the material of the pattern layer may be an ultraviolet curable resin, but is not limited thereto.
  • the ultraviolet curable resin epoxy (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, phenylphenol ethoxylated (meth) acrylate, trimethylolpropane ethoxylated (meth) acrylate, phenoxy Unsaturated benzyl (meth)acrylate, phenylphenoxyethyl (meth)acrylate, ethoxylated thiodiphenyldi(meth)acrylate, phenylthioethyl (meth)acrylate monomers or oligomers thereof, or fluorene derivatives It may include a resin, but is not limited thereto.
  • the material of the optical layer may be formed using an ultraviolet curable resin or an acrylate adhesive.
  • the thickness of the optical layer may be about 1 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the viewing angle compensation film may further include an additional layer.
  • the additional layer may be an anti-glare layer (AG), a hard coating layer (HC), a low refractive index layer (LR), an anti-glare & low-reflection (AGLR), an anti-reflection layer (AR), and the like.
  • the hard coating layer, the anti-glare layer (AG), the low refractive index layer (LR), the AGLR (Anti-Glare & Low-Reflection) and the anti-reflection layer (AR) may be formed of a material of a universal primer layer, the hard coating layer,
  • the thickness of the anti-glare layer (AG), low-refractive-index layer (LR), anti-glare & low-reflection (AGLR) or anti-reflection layer (AR) layer may be 1 ⁇ m to 100 ⁇ m, respectively.
  • the substrate is polyester, polyacrylic, polyvinyl chloride, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyester sulfone, polybutadiene, triacetate cellulose film (TAC), cycloolefin It may be a polymer (COP), polyethylene terephthalate (PET), acrylic film, and the like, but is not limited thereto.
  • the acrylic film may include (meth)acrylate-based resin, and the film containing (meth)acrylate-based resin may be formed by extrusion molding a molding material containing (meth)acrylate-based resin as a main component. Can be obtained.
  • the acrylic film is a film comprising an aromatic resin having a copolymer and a copolymer containing an alkyl (meth) acrylate-based unit and a styrene-based unit and a carbonate portion, or an alkyl (meth) acrylate-based unit, a styrene-based unit, at least It may be a film comprising a 3-6 membered heterocyclic unit and a vinyl cyanide unit substituted with one carbonyl group. In addition, it may be an acrylic resin having a lactone structure.
  • Examples of the (meth)acrylate-based resin having an aromatic ring include (a) (meth)acrylate-based units containing at least one (meth)acrylate-based derivative; (b) an aromatic unit having a chain having an hydroxy group-containing portion and an aromatic portion; And (c) a styrene-based unit comprising one or more styrene-based derivatives.
  • Each of the units (a) to (c) may be included in the resin composition in the form of a separate copolymer, or two or more units of the units (a) to (c) may be included in the resin composition in the form of one copolymer. have.
  • the manufacturing method of the (meth)acrylate-based resin film is not particularly limited, and, for example, the (meth)acrylate-based resin and other polymers, additives, etc. are sufficiently mixed by any suitable mixing method to obtain a thermoplastic resin composition. After production, it may be produced by film molding, or (meth)acrylate-based resin, other polymers, additives, etc. may be prepared as a separate solution and mixed to form a uniform mixed solution, followed by film molding.
  • thermoplastic resin composition is prepared by pre-blending the film raw material with an arbitrary suitable mixer such as, for example, an omni mixer, and then extruding and kneading the obtained mixture.
  • an arbitrary suitable mixer such as, for example, an omni mixer
  • the mixer used for extrusion kneading is not particularly limited, and for example, any suitable mixer such as an extruder such as a single-screw extruder or a twin-screw extruder or a pressurized kneader can be used.
  • the film forming method may include any suitable film forming method such as solution casting method (solution casting method), melt extrusion method, calendering method, compression molding method, but is not limited thereto, and solution casting method (solution casting method). , Melt extrusion method is preferred.
  • the solvent used in the solution casting method includes, for example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene; Aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane and decalin; Esters such as ethyl acetate and butyl acetate; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone; Alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, isobutanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, and butyl cellosolve; Ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; Halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform and carbon tetrachloride; Dimethylformamide; And dimethyl sulfoxide. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the apparatus for performing the solution casting method include a drum type casting machine, a band type casting machine, and a spin coater.
  • Examples of the melt extrusion method include a T-die method and an inflation method.
  • the molding temperature is specifically 150°C to 350°C, more specifically 200°C to 300°C, but is not limited thereto.
  • a T-die is attached to the tip of a known single-screw extruder or twin-screw extruder, and the film extruded in a film shape can be wound up to obtain a roll-shaped film.
  • it is also possible to uniaxially stretch by appropriately adjusting the temperature of the winding roll and applying stretching in the extrusion direction. Further, by stretching the film in a direction perpendicular to the extrusion direction, simultaneous biaxial stretching, sequential biaxial stretching, and the like can also be performed.
  • the acrylic film may be either an unstretched film or a stretched film.
  • a stretched film it may be a uniaxially stretched film or a biaxially stretched film, and in the case of a biaxially stretched film, it may be either a simultaneous biaxially stretched film or a sequential biaxially stretched film.
  • biaxial stretching the mechanical strength is improved and the film performance is improved.
  • the acrylic film can suppress an increase in retardation even when stretching, and maintain optical isotropy.
  • the stretching temperature is preferably in the range near the glass transition temperature of the thermoplastic resin composition as a film raw material, preferably (glass transition temperature-30°C) to (glass transition temperature + 100°C), more preferably (glass transition) Temperature-20°C) to (glass transition temperature + 80°C). If the stretching temperature is less than (glass transition temperature-30°C), there is a fear that a sufficient stretching ratio may not be obtained. Conversely, when the stretching temperature exceeds (glass transition temperature + 100°C), there is a fear that a flow (flow) of the resin composition occurs and stable stretching cannot be performed.
  • the draw ratio defined by the area ratio is preferably 1.1 to 25 times, more preferably 1.3 to 10 times. If the draw ratio is less than 1.1 times, there is a concern that the toughness accompanying stretching may not be improved. When the draw ratio exceeds 25 times, there is a fear that the effect of increasing the draw ratio may not be recognized.
  • the stretching speed is preferably 10%/min to 20,000%/min in one direction, more preferably 100%/min to 10,000%/min.
  • the drawing speed is less than 10%/min, it takes a long time to obtain a sufficient drawing magnification, and there is a fear that the manufacturing cost is high.
  • the stretching speed exceeds 20,000%/min, there is a fear that breakage or the like of the stretched film may occur.
  • the acrylic film may be subjected to heat treatment (annealing) or the like after stretching treatment in order to stabilize its optical isotropy or mechanical properties.
  • Heat treatment conditions are not particularly limited and any suitable conditions known in the art can be employed.
  • the anti-glare layer (AG), hard coating layer (HC), low refractive index layer (LR), anti-glare & low-reflection (AGLR), anti-reflection layer (AR) on at least one surface of the film ) May be formed.
  • the coating composition is described using a method well known in the art, for example, a bar coating method, a gravure coating method, a slot die coating method, or the like. It can be performed by applying on a film and drying. At this time, the drying may be performed through a convention oven, but is not limited thereto, and is preferably performed at a temperature of 100°C to 120°C for 1 minute to 5 minutes.
  • the drying temperature varies depending on the coating step, and in the case of a film that has been stretched, it may be performed in a range not exceeding the glass transition temperature (Tg) of the film, and when stretching is performed, drying is performed at the stretching temperature simultaneously with stretching. It does not exceed the decomposition temperature (Td) of.
  • a polarizing plate including the viewing angle compensation film.
  • the polarizing plate includes a polarizer
  • the polarizer is not particularly limited, a polarizer well known in the art, for example, a film made of polyvinyl alcohol (PVA) containing iodine or a dichroic dye is used. do.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the polarizer exhibits a characteristic that only light that vibrates in one direction can be extracted from light that is incident while vibrating in various directions. This property can be achieved by stretching polyvinyl alcohol (PVA) absorbing iodine with strong tension. For example, more specifically, swelling by swelling the PVA film in an aqueous solution, swelling with a dichroic material that imparts polarization to the swollen PVA film, and stretching the dyed PVA film ) To form a polarizer through a stretching step of arranging the dichroic dye materials side by side in a stretching direction, and a complementary color step of correcting the color of the PVA film that has undergone the stretching step.
  • the polarizing plate of the present application is not limited thereto.
  • the polarizing plate may include a general purpose polarizer protective film commonly used on one or both sides of the polarizer.
  • the viewing angle compensation film may be provided on the outermost side of the polarizing plate.
  • a layer having a small refractive index among the optical layer and the pattern layer is disposed on the viewing side.
  • FIG. 9 illustrates a path of light passing through a polarizing plate to which a viewing angle compensation film including a pattern layer not including a curved surface is attached, and light passing through a second straight line (second plane) of one protrusion is formed adjacently. Color separation occurs while passing through the first straight line (first plane) of the other protrusion.
  • a liquid crystal cell According to an embodiment of the present application, a liquid crystal cell; A first polarizing plate provided on the viewing side of the liquid crystal cell; A second polarizing plate provided on the opposite side of the viewing side of the liquid crystal cell; And a backlight unit provided on an opposite side of a surface facing the liquid crystal cell of the second polarizing plate, wherein the first polarizing plate or the second polarizing plate includes the above-described viewing angle compensation film.
  • a layer having a small refractive index among the optical layer and the pattern layer of the viewing angle compensation film including the viewing angle compensation film Is placed on on the viewing side of the first polarizing plate of the display device for display.
  • the viewing side of the first polarizing plate means the opposite side of the liquid crystal cell side of the polarizer of the first polarizing plate.
  • the opposite side of the viewing side of the second polarizing plate means the opposite side of the liquid crystal cell side of the polarizer of the second polarizing plate.
  • the viewing angle compensation film may be provided on the outermost side of the first polarizing plate or the second polarizing plate.
  • the first polarizing plate means an upper polarizing plate
  • the second polarizing plate means a lower polarizing plate
  • the first polarizing plate includes the viewing angle compensation film, and a layer having a small refractive index among optical layers and pattern layers of the viewing angle compensation film is disposed on the viewing side.
  • a contrast ratio (C/R) at a position not parallel to the display device may be improved.
  • the backlight unit includes a light source that irradiates light from the rear surface of the liquid crystal panel, and the type of the light source is not particularly limited, and a general LCD light source such as CCFL, HCFL or LED may be used.
  • the display device including the viewing angle compensation film stacked in the order of the substrate/pattern layer/optical layer was constructed to simulate, and the structure of the viewing angle compensation film attached to the polarizing plate is shown in FIG. 4.
  • Pattern layer The angle that the first straight line forms with the first surface is 88°, the angle that the second straight line forms with the first surface is 50°, P is 13.5 ⁇ m, and a plurality of curved surfaces having a curvature of 2 ⁇ m. Includes two protrusions (refractive index: 1.58, Abbe constant: 25.9)
  • Optical layer provided on the pattern layer (refractive index 1.48, Abbe constant 51.5)
  • the viewing angle compensation film is located on the opposite side (opposite side of the viewing side) of the surface facing the liquid crystal cell of the polarizer of the lower polarizing plate, the optical layer faces the polarizer side (viewing side), and the pattern layer is connected to the backlight. Placed toward the corresponding light source
  • Example 1 the viewing angle compensation film was constructed in the same manner as in Example 1, except that the curvature of the pattern layer was 4 ⁇ m.
  • Example 1 a viewing angle compensation film was constructed in the same manner as in Example 1, except that a pattern layer including a plurality of protrusions not including a curved surface was formed instead of a plurality of protrusions including a curved surface.
  • the structure of the viewing angle compensation film is shown in FIG. 5.
  • the display device including the viewing angle compensation film stacked in the order of the substrate/pattern layer/optical layer was constructed to simulate, and the structure of the viewing angle compensation film attached to the polarizing plate is illustrated in FIG. 10.
  • Pattern layer The angle that the first straight line forms with the first surface is 70°, the angle that the second straight line forms with the first surface is 70°, P is 13.5 ⁇ m, and a plurality of curved surfaces having a curvature of 2 ⁇ m. Includes two protrusions (refractive index: 1.58, Abbe constant: 25.9)
  • Optical layer provided on the pattern layer (refractive index 1.48, Abbe constant 51.5)
  • the viewing angle compensation film is located on the opposite side (opposite side of the viewing side) of the surface facing the liquid crystal cell of the polarizer of the lower polarizing plate, the optical layer faces the polarizer side (viewing side), and the pattern layer is connected to the backlight. Placed toward the corresponding light source
  • Example 1 The structures prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were simulated using ZEMAX S/W of Radiant Solution. At this time, the number of rays of the applied light source was 10,000,000, and the spectrum of D65 was applied to the light source spectrum. Color according to the angle was calculated, and the results are shown in FIGS. 6 (Example 1), 11 (Example 2), and 7 (Comparative Example 1), respectively.
  • Comparative Example 1 clearly shows the color separation phenomenon of incident light than Examples 1 to 2 including the viewing angle compensation film of the present application.
  • CR values were calculated by measuring the viewing angle distribution in the on/off state (White/Black mode) of the panel using the EZContrast xl88 equipment of Eldim.
  • a display device reference example 1 to which a viewing angle compensation film was not applied as a reference was constructed to perform simulation.
  • Liquid crystal displays are used in various devices such as TVs, monitors, mobile phones, and tablet PCs.
  • the liquid crystal display device is a numerical value indicating performance, and its performance is expressed using a value of CR (contrast ratio) indicating the ratio of white front luminance (On state) and black front luminance (Off state). The higher it was, the better the device was evaluated.
  • CR contrast ratio
  • Example 1 including an asymmetrical protrusion and a curved surface in the protrusion, it can be confirmed that Area A CR is higher than Comparative Example 2 including a symmetrical protrusion.
  • the viewing angle compensation film according to an exemplary embodiment of the present application can not only obtain the effect of improving the contrast ratio and viewing angle in the driver's field of view when applied to a display device for a screen display, particularly a vehicle display, but also to introduce a curved surface to the projection By doing so, there is an advantage that can weaken the color separation phenomenon caused by the difference in refractive index according to the wavelength of the light passing through the viewing angle compensation film.

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Abstract

본 명세서는 기재; 패턴층; 및 광학층을 포함하고, 상기 패턴층은 평탄면을 포함하는 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하는 제2 면을 포함하며, 상기 제2 면은 곡면을 포함하는 복수 개의 돌출부를 포함함으로써, 명암비 및 시야각 상승 효과 및 컬러 밴드(color band) 현상을 약화시킬 수 있는 시야각 보상필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

시야각 보상필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
본 출원은 2019년 1월 29일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2019-0011188호와 2020년 1월 20일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2020-0007106호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 시야각 보상필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 휴대전화나 휴대용 소형 전자 기기부터, 개인용 컴퓨터나 텔레비전 등의 대형 전자 기기에 이르기까지 널리 사용되고 있으며, 그 용도는 점점 확대되고 있는 평판 디스플레이 중 하나이다.
디스플레이 장치의 용도가 확대됨에 따라, 디스플레이 장치가 놓여지는 장소와 그 위치가 다양해지고 있으나, 평판 디스플레이는 디스플레이의 정면이 아닌 다른 방향에서 보는 경우 선명한 이미지를 얻을 수 없다는 문제점이 있다. 특히, 차량용 디스플레이의 경우, 디스플레이의 위치와 운전자의 시선이 평행하지 않으므로, 운전자의 시야에서 선명한 이미지를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 시야각을 향상 및 명암비를 개선시킬 수 있는 디스플레이 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 명세서는 시야각 보상필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면,
기재; 상기 기재 상에 구비된 패턴층; 및 상기 패턴층 상에 구비된 광학층을 포함하고,
상기 패턴층은 평탄면을 포함하는 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하는 제2 면을 포함하며,
상기 제2 면은 곡면을 포함하는 복수 개의 돌출부를 포함하고,
상기 제2 면은 제1 평면 및 제2 평면을 더 포함하고,
상기 제1 평면 또는 제1 평면을 연장한 면과 제1 면이 이루는 각도(θ1)와 상기 제2 평면 또는 제2 평면을 연장한 면과 제1 면이 이루는 각도(θ2)가 서로 다른 각도를 갖는 것인 시야각 보상 필름을 제공한다.
또한, 본 명세서의 다른 실시예에 따르면, 상기 시야각 보상필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
또한, 본 명세서의 다른 실시예에 따르면,
액정 셀;
상기 액정 셀의 시야측에 구비되는 제1 편광판;
상기 액정 셀의 시야측의 반대측에 구비되는 제2 편광판; 및
상기 제2 편광판의 액정 셀과 대면되는 면의 반대측에 구비되는 백라이트 유닛을 포함하고,
상기 제1 편광판 또는 제2 편광판이 상기 시야각 보상필름을 포함하는 화면표시용 디스플레이 장치를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 시야각 보상필름은 화면표시용 디스플레이 장치, 특히 차량용 디스플레이에 적용시 운전자의 시야에서의 명암비 개선 및 시야각 향상의 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 돌출부에 곡면을 도입함으로써, 시야각 보상필름을 통과하는 빛의 파장에 따른 굴절률 차이로 인해 발생하는 색 분리 현상을 약화시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 출원의 일 실시예에 따른 시야각 보상필름을 도시한 도이다.
도 3은 패턴층에 포함된 1개의 돌출부의 단면을 도시한 도이다.
도 4는 실시예 1의 구조를 도시한 도이다.
도 5는 비교예 1의 구조를 도시한 도이다.
도 6은 실시예 1의 측정 그래프를 도시한 도이다.
도 7은 비교예 1의 측정 그래프를 도시한 도이다.
도 8은 본 출원의 일 실시예에 따른 시야각 보상필름의 패턴층을 위에서 바라본 모습을 도시한 도이다.
도 9는 곡면을 포함하지 않는 패턴층을 포함하는 시야각 보상필름을 통과하는 빛의 경로를 도시한 도이다.
도 10은 비교예 2의 구조를 도시한 도이다.
도 11은 실시예 2의 측정 그래프를 도시한 도이다.
[부호의 설명]
101: 기재
102: 패턴층
103: 광학층
104: 편광판
11: 제1 직선
12: 제2 직선
13: 곡면
이하, 본 출원의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 출원의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 출원의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 출원을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 출원의 일 실시예에 따른 시야각 보상필름은, 기재; 상기 기재 상에 구비된 패턴층; 및 상기 패턴층 상에 구비된 광학층을 포함하고, 상기 패턴층은 평탄면을 포함하는 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하는 제2 면을 포함하며, 상기 제2 면은 곡면을 포함하는 복수 개의 돌출부를 포함하고, 상기 제2 면은 제1 평면 및 제2 평면을 더 포함하고, 상기 제1 평면 또는 제1 평면을 연장한 면과 제1 면이 이루는 각도(θ1)와 상기 제2 평면 또는 제2 평면을 연장한 면과 제1 면이 이루는 각도(θ2)가 서로 다른 각도를 갖는다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 시야각 보상필름을 포함하는 화면표시용 디스플레이 장치를 차량용 디스플레이로 적용하는 경우, 운전자 시야측에서의 시야각 향상, 명암비 개선 및 컬러 밴드(color band) 현상을 줄여주어 선명한 이미지를 운전자가 얻을 수 있다.
상기 컬러 밴드(color band) 현상이란 빛의 파장에 따른 굴절률 차이로 인하여 서로 다른 각도로 굴절되어 색이 분리되는 현상을 의미하며, 컬러 밴드(color band) 현상이 발생하는 경우, 선명한 이미지를 얻을 수 없다.
본 출원에서 "곡면"이란 곡선으로 이루어진 면을 의미하며, 구체적으로 본 출원에서의 곡면이라 함은 도 3에 도시된 곡면(13)과 같이, 원기둥의 곡면에서 일부를 포함하는 것을 의미할 수 있다.
본 출원에서 "곡률 중심"이란 곡면 또는 곡선 상의 임의의 위치에서 이 지점을 지나는 곡선과 같은 정도로 휘어지는 가상의 원을 그리는 경우, 이 원의 중심을 의미한다.
본 출원에서 "시야측"이라는 용어는 편광판이 디스플레이 장치에 장착되었을 때 시청자 쪽을 향하도록 배치된 면 또는 방향을 의미한다.
본 출원에서 "연장"이란 직선 또는 평면이 가지는 기울기를 유지하면서 길게 늘리는 것을 의미한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 곡면을 포함하는 복수 개의 돌출부는 연속하여 배치된다. 상기 곡면을 포함하는 복수 개의 돌출부가 연속적으로 배치되는 경우, 하나의 돌출부의 제1 평면과 다른 돌출부의 제2 평면이 맞닿도록 형성된다. 이때, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면이 맞닿는 부분은 제1 면과 접하거나 접하지 않을 수 있다.
또 하나의 일 실시예에 따르면, 상기 곡면을 포함하는 복수 개의 돌출부는 연속하지 않게 배치된다. 상기 곡면을 포함하는 복수 개의 돌출부가 연속하지 않게 배치되는 경우, 돌출부 사이에 추가의 돌출부를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 면은 제1 평면 및 제2 평면을 더 포함하고, 상기 제1 평면 또는 제1 평면을 연장한 면과 제1 면이 이루는 각도(θ1)와 상기 제2 평면 또는 제2 평면을 연장한 면과 제1 면이 이루는 각도(θ2)가 서로 다른 각도를 갖는다. 상기 θ1과 θ2가 서로 다른 값을 가짐에 따라, 패턴층에 입사된 광의 굴절각을 조절하여, 시야각 및 명암비가 개선된다.
이 때, 상기 θ1은 80° 내지 90°일 수 있고, 85° 내지 90°일 수 있다. 또한, 상기 θ2는 30° 내지 70°일 수 있고, 40° 내지 60°일 수 있다. 상기 각도 범위를 벗어나는 경우에는 시야각 및 명암비 개선 효과가 저하될 수 있다.
상기 "평면"은 수평면 또는 상기 평탄면을 포함하는 제1 면을 기준으로 0° 초과 90° 미만으로 기울어지거나, 수직인 면을 의미한다.
상기 "평탄면"이란 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.1㎛ 미만인 것을 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 평면 또는 제1 평면을 연장한 면과 제2 평면 또는 제2 평면을 연장한 면이 이루는 각(θ)은 20° 내지 60°일 수 있고, 40° 내지 50° 일 수 있다. 상기 제1 평면 또는 제1 평면을 연장한 면과 제2 평면 또는 제2 평면을 연장한 면이 이루는 각(θ)이 상기 범위를 만족하는 경우, 시야각 보상필름에 입사된 광이 집광 형태를 이루도록 굴절각을 조절하여 디스플레이 장치의 시야각을 조절 및 명암비 개선 효과를 얻을 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 면에 수직인 적어도 하나의 단면이 곡선을 포함한다.
또한, 상기 제1 면에 수직인 적어도 하나의 단면은 제1 직선 및 제2 직선과 함께 곡선을 포함한다. 상기 제1 직선, 제2 직선 및 곡선을 포함하는 단면은 한 개의 돌출부의 단면일 수 있으며, 제1 직선 및 제2 직선 사이에 곡선이 위치한다. 구체적으로, 상기 곡선은 상기 제1 직선의 단부와 상기 제2 직선의 단부가 연결되어 형성된다. 도 3에는 패턴층에 포함된 1개의 돌출부의 단면이 도시되어 있으며, 상기 단면은 제1 평면에 포함되는 제1 직선(11), 제2 평면에 포함되는 제2 직선(12), 곡면의 일부인 곡선(13) 및 제1 면을 포함한다.
본 출원의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 면에 수직인 적어도 하나의 단면이 제1 직선, 제2 직선 및 곡선을 포함하고, 상기 곡선은 상기 제1 직선의 단부와 상기 제2 직선의 단부가 연결되어 형성되며, 상기 단면이 하기 식 1을 만족한다. 이 경우, 본 출원의 시야각 보상 필름에 입사된 빛 중 컬러 밴드(color band)를 유발할 수 있는 범위의 빛의 굴절각을 조절하여 컬러 밴드(color band)를 약화시킬 수 있다.
[식 1]
0.1P < D < 0.4P
상기 식 1에 있어서,
P는 상기 제1 직선 또는 제1 직선을 연장한 선과 제1 면이 접하는 지점과 상기 제2 직선 또는 제2 직선을 연장한 선과 제1 면이 이루는 지점 사이의 거리를 의미하고,
D는 상기 곡선의 한쪽 끝에서 제1 면에 그려진 법선과 제1 면이 만나는 지점과 상기 곡선의 다른 한쪽 끝에서 제1 면에 그려진 법선과 제1 면이 만나는 지점 사이의 거리를 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 P는 5㎛ 내지 100㎛ 일 수 있으며, 상기 D는 0.5㎛ 내지 40㎛ 일 수 있다.
도 3에는 상기 P 및 D가 도시되어 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 돌출부가 포함하는 곡면의 곡률 중심이 모두 패턴층에 포함되거나, 모두 광학층에 포함된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 곡면은 0.5D 내지 5D의 곡률 반지름(R)을 가질 수 있고, 0.5D 내지 2D의 곡률 반지름(R)을 가질 수 있다. 이 때, D는 상기 식 1에서의 정의와 동일하다. 상기와 같은 곡면의 곡률 반지름을 만족함으로써, 시야각 보상필름의 명암비를 개선할 수 있고 색 분리 현상을 억제하는 동시에 시야각을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.
도 1 및 도 2에는 각각 본 출원의 일 실시예에 따른 시야각 보상필름이 도시되어 있다.
도 1 및 도 2는 각각 기재(101), 패턴층(102), 및 광학층(103) 순으로 적층되어 있으며, 도 1은 곡면의 곡률 중심이 모두 패턴층(102)에 포함된 시야각 보상필름을 도시한 도이며, 도 2는 곡면의 곡률 중심이 모두 광학층(103)에 포함된 시야각 보상필름을 도시한 도이다.
도 8은 본 출원의 일 실시예에 따른 시야각 보상필름의 패턴층을 위에서 바라본 모습을 도시한 도이며, 제1 직선(11), 곡선(13) 및 제2 직선(12)를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 광학층과 상기 패턴층 중 곡률 중심을 포함하는 층의 굴절률(n1)이 곡률 중심을 포함하지 않는 굴절률(n2)보다 큰 값을 갖는다. 구체적으로 도 1에서와 같이 곡면의 곡률 중심이 모두 패턴층에 형성된 경우, 패턴층의 굴절률이 광학층의 굴절률보다 크며, 도 2에서와 같이 곡률 중심이 모두 광학층에 형성되는 경우, 광학층의 굴절률이 패턴층의 굴절률보다 크다.
상기 n1은 약 1.4 내지 1.75 값을 가지며, 상기 n2는 약 1.38 내지 1.55 값을 가질 수 있으며, (n1 - n2) 값의 범위는 0.02 내지 0.3, 바람직하게는 0.03 내지 0.2일 수 있다.
상기 패턴층의 재료는 자외선 경화형 수지일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 자외선 경화형 수지의 일 예로서, 에폭시(메트)아크릴레이트, 우레탄(메트)아크릴레이트, 페닐페놀에톡시레이티드(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판에톡시레이티드(메트)아크릴레이트, 페녹시벤질(메트)아크릴레이트, 페닐페녹시에틸(메트)아크릴레이트, 에톡시레이티드 티오디페닐디(메트)아크릴레이트, 페닐티오에틸(메트)아크릴레이트 단량체 또는 이들의 올리고머, 또는 플루오렌 유도체 불포화수지를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광학층의 재료는 자외선 경화형 수지 또는 아크릴레이트계 접착제를 이용하여 형성될 수 있다.
상기 광학층의 두께는 약 1㎛ 내지 200㎛ 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 시야각 보상필름은 추가의 층을 더 포함할 수 있다. 상기 추가의 층은 안티글레어층(AG), 하드코팅층(HC), 저굴절율층(LR), AGLR(Anti-Glare & Low-Reflection), 반사방지층(AR) 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 하드코팅층, 안티글레어층(AG), 저굴절율층(LR), AGLR(Anti-Glare &Low-Reflection) 및 반사방지층(AR)은 범용되는 프라이머층의 재료로 형성될 수 있으며, 상기 하드코팅층, 안티글레어층(AG), 저굴절율층(LR), AGLR(Anti-Glare &Low-Reflection) 또는 반사방지층(AR)층의 두께는 각각 1㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재는 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리에스테르설폰, 폴리부타디엔, 트리아세테이트셀룰로오스 필름(TAC), 시클로올레핀폴리머(COP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 아크릴계 필름 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 아크릴계 필름은 (메트)아크릴레이트계 수지를 포함할 수 있으며, (메트)아크릴레이트계 수지를 포함하는 필름은 (메트)아크릴레이트계 수지를 주성분으로 함유하는 성형 재료를 압출 성형에 의해 성형하여 획득할 수 있다.
상기 아크릴계 필름은 알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를포함하는 공중합체 및 주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 필름이거나, 알킬(메트)아크릴레이트계 단위, 스티렌계 단위, 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6 원소 헤테로 고리 단위 및 비닐 시아나이드 단위를 포함하는 필름일 수 있다. 또한, 락톤 구조를 갖는 아크릴계 수지일 수 있다.
방향족 고리를 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지로서는 (a) 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 유닛; (b) 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족 부를 갖는 방향족계 유닛; 및(c) 1종 이상의 스티렌계 유도체를 포함하는 스티렌계 유닛을 포함하는 수지조성물을 들 수 있다. 상기 (a) 내지 (c) 유닛들은 각각 별도의 공중합체 형태로 수지 조성물에 포함될 수도 있고, 상기 (a) 내지 (c) 유닛들 중 2 이상의 유닛이 하나의 공중합체 형태로 수지 조성물에 포함될 수도 있다.
상기 (메트)아크릴레이트계 수지 필름의 제조방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 (메트)아크릴레이트계 수지와 그 밖의 중합체, 첨가제 등을 임의의 적절한 혼합방법에 의해 충분히 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 제조한 후 이를 필름 성형하여 제조하거나, 또는 (메트)아크릴레이트계 수지와, 그 밖의 중합체, 첨가제 등을 별도의 용액으로 제조한 후 혼합하여 균일한 혼합액을 형성한 후 이를 필름 성형할 수도 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 예를 들어 옴니 믹서 등 임의의 적절한 혼합기로 상기 필름 원료를 프리블렌드한 후 얻어진 혼합물을 압출 혼련하여 제조한다. 이 경우, 압출 혼련에 이용되는 혼합기는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 단축 압출기, 2축 압출기 등의 압출기나 가압 니더 등 임의의 적절한 혼합기를 이용할 수 있다.
상기 필름 성형의 방법으로는 용액 캐스트법(용액 유연법), 용융 압출법, 캘린더법, 압축 성형법 등 임의의 적절한 필름 성형법을 들 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니나, 용액 캐스트 법(용액 유연법), 용융 압출법이 바람직하다.
상기 용액 캐스트법(용액 유연법)에 이용되는 용매는 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소류; 시클로헥산, 데칼린 등의 지방족 탄화수소류; 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 알코올류; 테트라하이드로푸란, 디옥산 등의 에테르류; 디클로로메탄, 클로로포름, 사염화탄소 등의 할로겐화 탄화수소류; 디메틸포름아마이드; 디메틸술폭사이드 등을 들 수 있으며, 이들 용매를 단독으로 사용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.
상기 용액 캐스트법(용액 유연법)을 실시하기 위한 장치로는 예를 들어 드럼식 캐스팅 머신, 밴드식 캐스팅 머신, 스핀 코터 등을 들 수 있다. 상기 용융 압출법으로는 예를 들어 T 다이법, 인플레이션법 등을 들 수 있다. 성형 온도는 구체적으로 150℃ 내지 350℃, 보다 구체적으로 200℃ 내지 300℃이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 T 다이법으로 필름을 성형하는 경우에는, 공지된 단축 압출기나 2축 압출기의 선단부에 T 다이를 장착하고, 필름 형상으로 압출된 필름을 권취하여 롤 형상의 필름을 얻을 수 있다. 이 때, 권취롤의 온도를 적절히 조정하여 압출 방향으로 연신을 가함으로써 1축 연신할 수도 있다. 또한, 압출 방향과 수직인 방향으로필름을 연신함으로써 동시 2축 연신, 축차 2축 연신 등을 실시할 수도 있다.
상기 아크릴계 필름은 미연신 필름 또는 연신 필름 중 어느 것일 수 있다. 연신 필름인 경우에는 1축 연신 필름 또는 2축 연신 필름 일 수 있고, 2축 연신 필름인 경우에는 동시 2축 연신 필름 또는 축차 2축 연신 필름 중 어느 것일 수 있다. 2축 연신한 경우에는 기계적 강도가 향상되어 필름 성능이 향상된다. 아크릴계 필름은 다른 열가소성 수지를 혼합함으로써, 연신하는 경우에도 위상차의 증대를 억제할 수 있고, 광학적 등방성을 유지할 수 있다.
연신 온도는, 필름 원료인 열가소성 수지 조성물의 유리전이온도 근처의 범위인 것이 바람직하고, 바람직하게는 (유리전이온도 - 30℃) 내지 (유리전이온도 + 100℃), 보다 바람직하게는 (유리전이온도 - 20℃) 내지 (유리전이온도 + 80℃)의 범위 내이다. 연신 온도가 (유리전이온도 - 30℃) 미만이면 충분한 연신 배율이 얻어지지 않을 우려가 있다. 반대로, 연신 온도가 (유리전이온도 + 100℃)를 초과하면, 수지 조성물의 유동(플로우)이 일어나, 안정적인 연신을 실시하지 못할 우려가 있다.
면적비로 정의한 연신 배율은, 바람직하게는 1.1배 내지 25배, 보다 바람직하게는 1.3배 내지 10배이다. 연신 배율이 1.1배 미만이면, 연신에 수반되는 인성의 향상으로 이어지지 않을 우려가 있다. 연신 배율이 25배를 초과하면, 연신 배율을 높인 만큼의 효과가 인정되지 않을 우려가 있다.
연신속도는, 일 방향으로 바람직하게는 10 %/min 내지 20,000 %/min, 보다 바람직하게는 100 %/min 내지 10,000 %/min 이다. 연신속도가 10 %/min 미만인 경우에는 충분한 연신 배율을 얻기 위해 다소 오랜 시간이 소요되어 제조 비용이 높아질 우려가 있다. 연신속도가 20,000 %/min을 초과하면 연신 필름의 파단 등이 일어날 우려가 있다.
아크릴계 필름은 이의 광학적 등방성이나 기계적 특성을 안정화시키기 위하여, 연신 처리 후에 열처리(어닐링) 등을 실시할 수 있다. 열처리 조건은 특히 제한되지 않으며 당업계에 알려진 임의의 적절한 조건을 채용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 필름의 적어도 일면에 안티글레어층(AG), 하드코팅층(HC), 저굴절율층(LR), AGLR(Anti-Glare & Low-Reflection), 반사방지층(AR) 등의 코팅층이 형성될 수 있다. 이 때, 상기 층들을 형성하기 위한 코팅 조성물을 이용하여, 당해 기술분야에 잘 알려진 방법, 예를 들면, 바(bar) 코팅법, 그라비어 코팅법, 슬롯다이 코팅법 등을 이용하여 코팅 조성물을 기재 필름 상에 도포하고 건조하는 방법으로 수행될 수 있다. 이 때, 상기 건조는 컨벤션(convection) 오븐 등을 통해 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 100℃ 내지 120℃의 온도에서 1분에서 5분 동안 수행된다. 상기 건조온도는 코팅되는 단계에 따라 다르며, 연신이 완료된 필름의 경우 필름의 유리전이온도(Tg)를 넘지 않는 범위에서 수행될 수 있고, 연신을 포함하는 경우 연신과 동시에 연신온도에서 건조가 이뤄지며 필름의 분해온도(Td)를 넘지 않는 범위에서 수행된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 시야각 보상필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
이 때, 상기 편광판은 편광자를 포함하고, 상기 편광자는 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술분야에 잘 알려진 편광자, 예를 들면, 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 필름이 사용된다.
편광자는 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 빛으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 빛만을 추출할 수 있는 특성을 나타낸다. 이러한 특성은 요오드를 흡수한 PVA(poly vinyl alcohol)를 강한 장력으로 연신하여 달성할 수 있다. 예를 들어 보다 구체적으로, PVA 필름을 수용액에 담가 팽윤(swelling)시키는 팽윤하는 단계, 상기 팽윤된 PVA 필름에 편광성을 부여하는 이색성 물질로 염색하는 단계, 상기 염색된 PVA 필름을 연신(stretch)하여 상기 이색성 염료 물질을 연신 방향으로 나란하게 배열시키는 연신 단계, 및 상기 연신 단계를 거친 PVA 필름의 색을 보정하는 보색 단계를 거쳐 편광자를 형성할 수 있다. 그러나, 본 출원의 편광판이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 편광판은 편광자의 일면 또는 양면에 통상적으로 사용되는 범용의 편광자 보호필름을 구비할 수 있다.
상기 시야각 보상필름은 상기 편광판의 최외측에 구비될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 있어서, 상기 시야각 보상필름이 편광판에 합지될 때, 광학층 및 패턴층 중 굴절률이 작은 층이 시야측에 배치된다. 상기와 같이 시야각 보상필름이 배치되는 경우, 시야각 보상필름에 투과된 빛이 제2 직선을 통과한 후 제1 직선을 통과한 빛이 곡면을 지나게 되므로, 제1 직선을 통과하여 색분리된 빛이 곡면을 통과함에 따라 혼합되어 색분리 현상이 약화된다.
도 9에 곡면을 포함하지 않는 패턴층을 포함하는 시야각 보상필름이 부착된 편광판을 통과하는 빛의 경로를 도시하였으며, 하나의 돌출부의 제2 직선(제2 평면)을 통과한 빛이 인접하게 형성된 다른 돌출부의 제1 직선(제1 평면)을 통과하면서 색분리가 발생한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 액정 셀; 상기 액정 셀의 시야측에 구비되는 제1 편광판; 상기 액정 셀의 시야측의 반대측에 구비되는 제2 편광판; 및 상기 제2 편광판의 액정 셀과 대면되는 면의 반대측에 구비되는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 제1 편광판 또는 제2 편광판이 전술한 시야각 보상필름을 포함하는 화면표시용 디스플레이 장치를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화면표시용 디스플레이 장치의 제1 편광판의 시야측에, 상기 시야각 보상필름을 포함하고, 상기 시야각 보상필름의 광학층 및 패턴층 중 굴절률이 작은 층이 시야측에 배치된다. 상기 제1 편광판의 시야측이란 제1 편광판의 편광자의 액정 셀 측의 반대측을 의미한다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 화면표시용 디스플레이 장치의 제2 편광판의 시야측의 반대측에 상기 시야각 보상필름을 포함하고, 상기 시야각 보상필름의 광학층 및 패턴층 중 굴절률이 작은 층이 시야측에 배치된다. 상기 제2 편광판의 시야측의 반대측이란 제2 편광판의 편광자의 액정 셀 측의 반대측을 의미한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 시야각 보상필름은 제1 편광판 또는 제2 편광판의 최외측에 구비될 수 있다.
상기 제1 편광판은 상부 편광판, 상기 제2 편광판은 하부 편광판을 의미한다.
또 하나의 실시예에 따르면, 상기 제1 편광판이 상기 시야각 보상필름을 포함하고, 상기 시야각 보상필름의 광학층 및 패턴층 중 굴절률이 작은 층이 시야측에 배치된다.
상기 디스플레이 장치의 주 시야각(최대 밝기각도)이 변화되고, 집광도가 높아짐에 따라, 디스플레이 장치와 평행하지 않은 위치에서의 명암비(C/R, Contrast Ratio)가 개선될 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 액정 패널의 배면으로부터 광을 조사하는 광원을 포함하며, 상기 광원의 종류는 특별히 제한되지 않고, CCFL, HCFL 또는 LED 등 일반적인 LCD용 광원을 사용할 수 있다.
이하, 본 출원의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
<실시예>
<실시예 1>
기재/패턴층/광학층 순으로 적층된 시야각 보상필름을 포함하는 디스플레이 장치를 구성하여 시뮬레이션을 진행하였으며, 편광판에 부착된 시야각 보상필름의 구조를 도 4에 도시하였다.
1) 패턴층: 제1 직선이 제1 면과 이루는 각도가 88°이며, 제2 직선이 제1 면과 이루는 각도가 50°이고, P는 13.5㎛이며 곡률이 2㎛인 곡면을 포함하는 복수 개의 돌출부를 포함 (굴절률: 1.58, 아베상수: 25.9)
2) 광학층: 상기 패턴층 상부에 구비 (굴절률 1.48, 아베상수 51.5)
3) 시야각 보상필름 부착: 하부 편광판의 편광자의 액정 셀과 대면하는 면의 반대측(시야측의 반대측)에 시야각 보상필름이 위치하고, 광학층이 편광자 측(시야측)을 향하고, 패턴층은 백라이트에 해당하는 광원을 향하도록 배치
<실시예 2>
상기 실시예 1에서 패턴층의 곡률을 4㎛로 구성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시야각 보상필름을 구성하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 1에서 곡면을 포함하는 복수 개의 돌출부 대신 곡면을 포함하지 않는 복수 개의 돌출부를 포함하는 패턴층을 구성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시야각 보상필름을 구성하였으며, 편광판에 부착된 시야각 보상필름의 구조를 도 5에 도시하였다.
<비교예 2>
기재/패턴층/광학층 순으로 적층된 시야각 보상필름을 포함하는 디스플레이 장치를 구성하여 시뮬레이션을 진행하였으며, 편광판에 부착된 시야각 보상필름의 구조를 도 10에 도시하였다.
1) 패턴층: 제1 직선이 제1 면과 이루는 각도가 70°이며, 제2 직선이 제1 면과 이루는 각도가 70°이고, P는 13.5㎛이며 곡률이 2㎛인 곡면을 포함하는 복수 개의 돌출부를 포함 (굴절률: 1.58, 아베상수: 25.9)
2) 광학층: 상기 패턴층 상부에 구비 (굴절률 1.48, 아베상수 51.5)
3) 시야각 보상필름 부착: 하부 편광판의 편광자의 액정 셀과 대면하는 면의 반대측(시야측의 반대측)에 시야각 보상필름이 위치하고, 광학층이 편광자 측(시야측)을 향하고, 패턴층은 백라이트에 해당하는 광원을 향하도록 배치
<실험예 1>
상기 실시예 1~2 및 비교예 1에서 제조된 구조를 Radiant Solution社의 ZEMAX S/W를 이용하여 시뮬레이션 하였다. 이 때, 적용된 광원의 Ray수는 10,000,000개이며, 광원의 스펙트럼은 D65의 스펙트럼을 적용하였다. 각도에 따른 Color를 계산하고, 그 결과를 각각 도 6(실시예 1), 도 11(실시예 2) 및 도 7(비교예 1)에 도시하였다.
도 6, 도 11 및 도 7로부터, 비교예 1이 본 출원의 시야각 보상필름을 포함하는 실시예 1~2보다 입사된 빛의 색 분리 현상이 뚜렷하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
<실험예 2>
상기 실시예 1 및 비교예 2에서 제조된 구조를 Eldim 사의 EZContrast xl88 장비를 사용하여 패널의 on/off상태에서의 (White/Black모드)에서의 시야각 분포를 측정하여 CR 값을 계산하였다. 또한, 레퍼런스로서 시야각 보상필름을 적용하지 않은 디스플레이 장치(참고예 1)를 구성하여 시뮬레이션을 진행하였다.
액정표시장치(LCD)는 TV, 모니터, 모바일 폰, Tablet PC 등 다양한 디바이스에 사용되고 있다. 액정 표시 장치는 성능을 나타내는 하나의 수치로서, white 정면 휘도(On state)와 Black 정면 휘도(Off state)의 비를 나타내는 CR(contrast ratio)이란 수치를 이용하여 그 성능을 표현하였고, 상기 CR이 높을수록 우수한 장치로 평가되었다.
그러나, 기술의 발달과 인간의 편의성을 위하여 기존에 적용하지 않았던 분야에 액정표시장치를 응용하기 시작하였으며, 자동차 계기판 및 네비게이션과 같은 자동차용 액정표시장치가 도입되고 있다. 이러한 자동차용 액정표시장치의 경우에는 기존 액정표시장치(TV, 모바일 폰 등)과 같이 정면으로 보기 보다는 측면에서 화면을 보는 경우가 대부분이다. 이에 따라, 본 출원에서는 액정표시장치의 성능을 나타내는 정면 CR 이외에 시야각에서의 성능을 수치화하는 Area A CR 이라는 수치를 도입하였다. 본 출원에서, 상기 Area A CR은 시야각 40도에서의 CR을 나타내는 것으로 한다.
[표 1]
Figure PCTKR2020001015-appb-I000001
상기 표 1의 결과와 같이, 비대칭 형태의 돌출부를 포함하고, 돌출부에 곡면을 포함하는 실시예 1은, 대칭 형태의 돌출부를 포함하는 비교예 2보다 Area A CR이 상승함을 확인할 수 있다.
따라서, 본 출원의 일 실시상태에 따른 시야각 보상필름은 화면표시용 디스플레이 장치, 특히 차량용 디스플레이에 적용시 운전자의 시야에서의 명암비 개선 및 시야각 향상의 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 돌출부에 곡면을 도입함으로써, 시야각 보상필름을 통과하는 빛의 파장에 따른 굴절률 차이로 인해 발생하는 색 분리 현상을 약화시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (11)

  1. 기재; 상기 기재 상에 구비된 패턴층; 및 상기 패턴층 상에 구비된 광학층을 포함하고,
    상기 패턴층은 평탄면을 포함하는 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하는 제2 면을 포함하며,
    상기 제2 면은 곡면을 포함하는 복수 개의 돌출부를 포함하고,
    상기 제2 면은 제1 평면 및 제2 평면을 더 포함하고,
    상기 제1 평면 또는 제1 평면을 연장한 면과 제1 면이 이루는 각도(θ1)와 상기 제2 평면 또는 제2 평면을 연장한 면과 제1 면이 이루는 각도(θ2)가 서로 다른 각도를 갖는 것인 시야각 보상 필름.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 곡면을 포함하는 복수 개의 돌출부는 연속하여 배치된 것인 시야각 보상필름.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 곡면의 곡률 중심은 모두 패턴층에 포함되거나, 모두 광학층에 포함되는 것인 시야각 보상필름.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 광학층과 상기 패턴층 중 곡률 중심을 포함하는 층의 굴절률이 곡률 중심을 포함하지 않는 층의 굴절률보다 큰 값을 갖는 것인 시야각 보상필름.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 면에 수직인 적어도 하나의 단면이 곡선을 포함하는 것인 시야각 보상필름.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 면에 수직인 적어도 하나의 단면이 제1 직선, 제2 직선 및 곡선으로 이루어지고,
    상기 곡선은 상기 제1 직선의 단부와 상기 제2 직선의 단부가 연결되어 형성되며,
    상기 단면이 하기 식 1을 만족하는 것인 시야각 보상 필름:
    [식 1]
    0.1P < D < 0.4P
    상기 식 1에 있어서,
    P는 상기 제1 직선 또는 제1 직선을 연장한 선과 제1 면이 접하는 지점과 상기 제2 직선 또는 제2 직선을 연장한 선과 제1 면이 이루는 지점 사이의 거리를 의미하고,
    D는 상기 곡선의 한쪽 끝에서 제1 면에 그려진 법선과 제1 면이 만나는 지점과 상기 곡선의 다른 한쪽 끝에서 제1 면에 그려진 법선과 제1 면이 만나는 지점 사이의 거리를 의미한다.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 시야각 보상필름을 포함하는 편광판.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 시야각 보상필름은 편광판의 최외측에 구비되는 것인 편광판.
  9. 액정 셀;
    상기 액정 셀의 시야측에 구비되는 제1 편광판;
    상기 액정 셀의 시야측의 반대측에 구비되는 제2 편광판; 및
    상기 제2 편광판의 액정 셀과 대면되는 면의 반대측에 구비되는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 제1 편광판 또는 제2 편광판이 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 시야각 보상필름을 포함하는 것인 화면표시용 디스플레이 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제1 편광판의 시야측에 상기 시야각 보상필름을 포함하고,
    상기 시야각 보상필름의 광학층 및 패턴층 중 굴절률이 작은 층이 시야측에 배치되는 것인 화면표시용 디스플레이 장치.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 제2 편광판의 시야측의 반대측에 상기 시야각 보상필름을 포함하고,
    상기 시야각 보상필름의 광학층 및 패턴층 중 굴절률이 작은 층이 시야측에 배치되는 것인 화면표시용 디스플레이 장치.
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