KR101221469B1 - 디스플레이 장치용 색보상 필름 및 이를 구비하는 디스플레이 장치용 광학필터 - Google Patents

디스플레이 장치용 색보상 필름 및 이를 구비하는 디스플레이 장치용 광학필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 광을 투과하는 기재와; 상기 기재에 형성되어 녹색(Green) 파장 영역, 오렌지(Orange) 파장 영역 및 시안(cyan) 파장 영역의 빛을 흡수하는 색광 흡수 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름을 제공한다. 바람직하게, 상기 색광 흡수 패턴은 자외선 경화 수지에 녹색 파장 영역 흡수물질, 오렌지 파장 영역 흡수물질 및 시안 파장 흡수물질을 포함하여 형성된다. 바람직하게, 상기 녹색 파장 영역 흡수물질은 510~560nm 파장 영역의 빛을 흡수하는 핑크(Pink) 색소이다. 또한, 본 발명은 상기 디스플레이 장치용 색보상 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 광학필터를 제공한다.

Description

디스플레이 장치용 색보상 필름 및 이를 구비하는 디스플레이 장치용 광학필터{COLOR COMPENSATION OPTICAL FILM FOR DISPLAY DEVICE AND OPTICAL FILTER FOR DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 디스플레이 장치용 광학필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 시야각 증가에 따른 혼색 색 편차를 최소화할 수 있는 디스플레이 장치용 색보상 필름 및 이를 구비하는 디스플레이 장치용 광학필터에 관한 것이다.
현대 사회가 고도로 정보화 되어감에 따라서 이미지 디스플레이(image display) 관련 부품 및 기기가 현저하게 진보하고 보급되고 있다. 그 중에서, 화상을 표시하는 디스플레이 장치는 텔레비전 장치용, 퍼스널 컴퓨터의 모니터장치용 등으로서 현저하게 보급되고 있으며, 대형화와 박형화가 진행되고 있다.
일반적으로 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 표시하는 평판 표시 장치의 하나로써, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 구동전압 및 낮은 소비전력을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
도 1은 LCD의 기본 구조와 구동 원리를 개념적으로 도시한 개념도이다. 종 래의 VA 모드 LCD를 예로 들면, 두 개의 편광필름(110, 120)의 광축이 서로 수직이 되도록 부착되어 있다. 투명 전극(140)이 코팅된 두 개의 투명 기판(130) 사이에 복굴절 특성을 보이는 액정분자(150)가 삽입, 배열된다. 구동 전원부(180)에 의해 전기장이 인가되면, 액정분자가 전기장에 수직으로 움직여 배열된다.
백라이트 유닛으로부터 나오는 빛은 제1 편광필름(120)을 통과한 후 선편광이 되고, 도 1의 좌측에 도시된 바와 같이 off 상태인 경우 액정은 기판에 대해 수직 배향되어 있으므로, 선편광된 빛은 그 상태가 그대로 유지되어 제1 편광필름(120)과 수직인 제2 편광필름(110)을 통과하지 못하게 된다.
한편 도 1의 우측에 도시된 바와 같이 on 상태인 경우 액정은 전기장에 의해 기판과 평행한 방향으로 두 직교 편광필름(110, 120)의 광축 사이에 수평 배향되어 있어서 제1 편광필름을 통해 선편광된 빛은 액정분자를 통하면서 제2 편광필름에 도달하기 직전에 편광 상태가 90도 회전된 선편광, 원편광 또는 타원편광 상태로 변화하여 제2 편광필름을 통과하게 된다. 전기장의 세기를 조절하면 액정의 배열 상태가 수직 배향에서 점차 수평 방향으로 배향 각도가 변화하며 이때 나오는 빛의 세기를 조절할 수 있다.
도 2는 시야각에 따른 액정의 배향 상태와 광투과도를 보여주는 개념도이다.
화소(220) 내에 액정분자가 일정한 방향으로 배열되어 있는 경우, 시야각에 따라 배열 상태가 다르게 보이게 된다.
정면에서 우측 방향(210)에서 볼 때, 액정분자의 배열 상태는 거의 수평 배향(212)으로 보이게 되며, 화면이 상대적으로 밝게 보이게 된다. 화면의 정면에서 볼 때(230), 액정분자의 배열 상태(232) 화소(220) 내의 액정분자의 배열과 동일하게 보인다. 정면에서 좌측 방향(250)에서 볼 때, 액정분자의 배열 상태는 수직 배향(252)으로 보이게 되며, 화면이 상대적으로 어둡게 보이게 된다.
따라서, LCD는 시야각 변화에 따른 빛의 세기와 색의 변화가 발생하며 자발광 디스플레이에 비해 시야각이 크게 제한된다. 따라서, 시야각 개선을 위한 많은 연구가 진행되어 왔다.
도 3은 시야각 변화에 따른 명암비 변화 및 색변화를 개선하기 위한 종래 기술의 일 예를 보여주는 개념도이다.
도 3을 참조하면, 화소를 두 개의 부분 화소, 즉 제1 화소부(320)과 제2 화소부(340)로 분할하여 각 화소부의 액정 배열 상태가 서로 대칭이 되도록 한다. 시청자가 보는 방향에 따라 제1 화소부(320)에서의 액정의 배열 상태와 제2 화소부(340)에서의 액정의 배열 상태가 동시에 보이게 되며, 시청자에게 보이는 빛의 세기는 각각의 화소부의 빛의 세기의 합이 된다.
즉, 정면에서 우측 방향(310)에서 볼 때, 제1 화소부(320)의 액정은 수평 배향(312)으로 보이고 제2 화소부(340)의 액정은 수직 배향(314)으로 보이게 되며, 제1 화소부(320)에 의해 화면이 밝게 보일 수 있게 된다. 마찬가지로, 정면에서 좌측 방향(350)에서 볼 때, 제1 화소부(320)의 액정은 수직 배향(352)으로 보이고 제2 화소부(340)의 액정은 수평 배향(354)으로 보이게 되며, 제2 화소부(340)에 의해 화면이 밝게 보일 수 있게 된다. 정면에서 볼 때(330)는 각 화소부의 배열 상태와 동일하게 보이게 된다. 이에 따라 시청자가 볼 때 화면의 밝기는 시야각이 변함 에 따라 동일 또는 유사해지며 화면에 대한 수직 방향을 중심으로 대칭이 된다. 따라서, 시야각 변화에 따른 명암비 변화 및 색변화 정도가 개선될 수 있게 된다.
도 4는 시야각 변화에 따른 명암비 변화 및 색변화를 개선하기 위한 종래 기술의 다른 일 예를 보여주는 개념도이다.
도 4를 참조하면, 복굴절 특성을 가지고 있으며 그 특성이 LCD 패널에서 화소(440) 내의 액정분자와 동일하며, 액정분자의 배열 상태와 대칭이 되는 광학필름(420)이 추가된다. 시청자가 보는 방향에 따라 화소(440) 내의 액정의 배열 상태와 광학필름(420)의 복굴절 특성으로 인해, 시청자에게 보이는 빛의 세기는 각각에 의한 빛의 세기의 합이 된다.
즉, 정면에서 우측 방향(410)에서 볼 때, 화소(440) 내의 액정은 수평 배향(414)으로 보이고 광학필름(420)에 의한 가상 액정은 수직 배향(412)으로 보이게 되며, 빛의 세기는 각각의 합이 된다. 마찬가지로, 정면에서 좌측 방향(450)에서 볼 때, 화소(440) 내의 액정은 수직 배향(454)으로 보이고 광학필름(420)에 의한 가상 액정은 수평 배향(452)으로 보이게 되며, 빛의 세기는 각각의 합이 된다. 정면에서 볼 때(430)는 화소(440) 내의 액정분자의 배열 상태와 광학필름(420)의 복굴절된 배열 상태가 각각 동일하게 보이게 된다(432, 434).
이에 따라 시야각 변화에 따른 명암비 변화 및 색변화 현상이 개선되었으나, 여전히 시야각에 따른 휘도 및 색변화는 해결해야 할 문제로 남아있다.
도 5는 상기 도 3 및 도 4의 방법을 동시에 적용한 종래 기술에 따른 LCD의 시야각 증가에 따른 최대 계조 수준(full grey scale level)의 백색광을 발광시켜 스펙트럼 변화를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5에서 보이는 바와 같이, 시야각이 증가함에 따라 스펙트럼의 세기가 점차 감소한다. 각 파장 영역 별로 그 감소 정도를 정확히 살펴보기 위해 각 스펙트럼의 최대값으로 나누어 정규화(normalization) 시키면 도 6과 같다.
도 6에서 보이는 바와 같이, 시야각 증가에 따라 다른 파장 영역은 동일하지만 400 내지 500nm의 청색 영역에서 정규화된 스펙트럼의 세기가 감소함을 알 수 있다. 이는 다른 파장 영역에 비해 400 내지 500nm의 청색 영역의 빛이 시야각 증가에 따라 스펙트럼의 세기가 더 많이 감소함을 보여주는 것이다. 따라서 시야각이 증가함에 따라 백색 상태가 청색의 보색인 노란색을 띄게 되며, 이러한 색변화로 인해 화질이 떨어지게 된다.
본 발명의 목적은 시야각이 증가할 때 혼색에서 색변화를 최소화할 수 있어 디스플레이 장치의 시야각을 확보하고 화질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치용 색보상 필름 및 광학필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시야각이 증가할 때 레드(Red) 계열 혼색(Sony Red, Moderate Red 등) 및 Blue 계열 혼색(Sony Blue, Purple, Purplish Blue 등)의 색변화도 최소화할 수 있어 혼색에서 색변화를 최소화할 수 있는 디스플레이 장치용 색보상 필름 및 광학필터를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 광을 투과하는 기재와; 상기 기재에 형성되어 녹색(Green) 파장 영역, 오렌지(Orange) 파장 영역 및 시안(cyan) 파장 영역의 빛을 흡수하는 색광 흡수 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름을 제공한다.
바람직하게, 상기 색광 흡수 패턴은 자외선 경화 수지에 녹색 파장 영역 흡수물질, 오렌지 파장 영역 흡수물질 및 시안 파장 흡수물질을 포함하여 형성된다.
바람직하게, 상기 녹색 파장 영역 흡수물질은 510~560nm 파장 영역의 빛을 흡수하는 핑크(Pink) 색소이다.
또한, 본 발명은 상기 디스플레이 장치용 색보상 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 광학필터를 제공한다.
상기한 구성에 따르면, 본 발명의 디스플레이 장치용 색보상 필름 및 광학필터는 기재의 일면에 색광 흡수물질이 충진된 색광 흡수 패턴을 형성시켜, 시야각이 증가할 때 Red 계열 혼색(Sony Red, Moderate Red 등) 및 Blue 계열 혼색(Sony Blue, Purple, Purplish Blue 등)의 색변화도 최소화할 수 있어 혼색에서 색변화를 최소화할 수 있고 이에 따라 디스플레이 장치의 시야각을 확보하고 화질을 개선할 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
[후막/박막/후막 타입 색보상 필름]
도 7은 본 발명과의 대조를 위한 대조 실시예에 따른 디스플레이 장치용 광학필터를 나타낸 단면도이다.
광학필터(700)는 투명 기판(720) 및 색보상 필름(740)을 포함한다. 또한, 도 7의 광학필터는 반사방지 필름(760)을 포함하는데, 이를 대신하여 또는 이와 함께, 기타 다양한 기능성 필름이 구비될 수 있다. 도 7의 적층 순서는 다양하게 변형될 수 있다.
색보상 필름(740)은 제1 후막층(744), 박막층(742), 및 제2 후막층(746)을 포함한다. 상기 박막층(724)은 제1 후막층(744) 및 제2 후막층(746)의 사이에 형성된다. 박막층(724)의 두께는 가시광선의 파장 영역보다 작거나 같은 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 박막층(724)의 두께는 780nm이하이다. 상기 박막층(724)의 두께가 780nm보다 크면 가시광 영역에서 보강 및 상쇄 간섭이 일어나지 않기 때문이다.
한편, 제1 후막층(744) 및 제2 후막층(746)은 상기 박막층(724)보다 두께가 큰 것을 특징으로 한다. 따라서, 후막층(744, 746)의 두께는 780nm보다 크며 5mm에 이를 수 있다. 제1 후막층(744)과 제2 후막층(746)의 두께는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다.
상기 박막층(724)은 제1 굴절률, 상기 제1 후막층(744)은 제2 굴절률, 상기 제2 후막층(746)은 제3 굴절률을 가지는 물질이다. 상기 제1 굴절률은 상기 제2 굴절률 및 상기 제3 굴절률보다 낮을 수도 있고 높을 수도 있다.
상기 색보상 필름(740)은 고굴절률의 후막층 사이에 저굴절률의 박막층이 형성되어 제조될 수 있다. 예컨대, 제1 후막층(744) 및 제2 후막층(746)의 굴절률은 2 내지 4이고, 박막층(742)의 굴절률은 1 내지 2일 수 있다.
이와는 반대로, 저굴절률의 후막층 사이에 고굴절율의 박막층이 형성될 수도 있다. 이 경우, 후막층들 중 적어도 하나로 유리가 사용될 수 있다. 강화유리의 경우 굴절률이 대략 1.5이므로 투명 기판으로 강화유리를 사용할 경우, 투명 기판과 접촉하여 형성된 제2 후막층은 광학필터의 구성에서 생략될 수도 있다.
이와 같이, 빛의 투과율 및 반사율을 조절하기 위해, 제1 후막층 및 제2후막층 그리고 박막층의 굴절률을 다양하게 변형할 수 있다.
이하에서는 도 8을 참조하여, 상기 색보상 필름에서의 빛의 반사 및 투과 과정에 대해 설명한다.
도 8은 도 7의 색보상 필름에서의 빛의 반사 및 투과를 보여주는 개념도이다.
색보상 필름(800)의 가운데에는 박막층(820)이 있고, 상기 박막층(820)의 양 면에는 제1 후막층(860) 및 제2 후막층(840)이 형성되어 있다. 박막층(820)의 굴절률을 n, 제1 후막층(860) 및 제2 후막층(840)의 굴절률을 nt라 한다. 본 대조 실시예에서는, 제1 후막층(860) 및 제2 후막층(840)의 굴절률이 동일하나, 이에 한정되 지는 않는다.
상기 제1 후막층(860)은 패널 측에 형성되고, 상기 제2 후막층(840)은 시청자 측에 형성된다. 제1후막층(860)에 입사한 광의 입사각과 굴절각은 스넬의 법칙에 의하여 다음의 조건을 만족한다.
nt sinθt = nOsinθO
패널로부터 박막층으로 입사한 박막층 입사광(880)은 제1 후막층(860)과 박막층(820)의 계면에서 굴절률 차에 의해 일부는 굴절하면서 투과하고 일부는 반사하게 된다.
상기 계면에 대한 법선과 상기 입사광(880)이 이루는 각도를 θt라 하고, 굴절되어 박막층 내부로 투과하는 박막층 내부로의 투과광(881)이 상기 법선과 이루는 각도를 θ라 한다.
상기 박막층 내부로의 투과광(881)은 다시 박막층(820)과 제2 후막층(840)의 계면에서 일부는 굴절되면서 제2 후막층을 투과하는 박막층 투과광(882)이 되고 일부는 반사되어 박막층 내에서 박막층의 내부 반사광(883)이 된다.
이 때, 상기 박막층 투과광(882)이 박막층(820)과 제2 후막층(840)의 계면에 대한 법선과 이루는 각도는 박막층(820)과 제2 후막층(840)의 굴절률 차이에 의해 결정된다. 본 대조 실시예에서는 제1 후막층(860)과 제2 후막층(840)의 굴절률이 동일하므로, 박막층 투과광(882)이 박막층(820)과 제2 후막층(840)의 계면에 대한 법선과 이루는 각도는 θt이다.
상기 각도 θt는 스넬(snell)의 법칙에 의하여 상기 수학식 1과 같이 패널로부터의 입사광(889)이 색보상 필름으로 입사하는 각도(θo)와 후막층의 굴절율 nt, 공기의 굴절율 nO(=1)을 이용하여 나타낼 수 있다.
패널로부터의 입사광(889)이 상기 색보상 필름을 투과하여 최종 방출된 빛의 투과각은 스넬의 법칙에 의해서 입사각 θO와 동일하며, 결국 각 θO가 시청자가 보는 시야각에 해당된다.
각 계면에서의 반사율은 하기 수학식 2 및 수학식 3과 같다. 여기에서, Rp 는 p 편광된 빛이 반사한 경우, Rs는 s 편광된 빛이 반사된 경우의 반사율이다.
Rp = [(ntcosθ - ncosθt)/(ntcosθ + ncosθt)]2
Rs = [(ncosθ - ntcosθt)/(ncosθ + ntcosθt)]2
상기 반사율 Rp와 Rs는 각각 박막층과 후막층의 굴절률(n, nt) 및 입사각(θt)과 굴절각(θ)에 의해 변화함을 알 수 있다.
하기 수학식 4에서 반사율 R은 수학식 2의 Rp와 수학식 3의 Rs의 평균이다.
상기 박막층의 내부 반사광(883)은 다시 계면에서 일부는 굴절되면서 투과되어 박막층 반사광(887)이 되고 일부는 반사되어 다시 박막층의 내부 반사광(884)이 되며, 이러한 과정이 반복된다.
하기 수학식 4에서의 투과율 T는 박막층 투과광(882)에 의한 투과율 T1과 박막층 투과광(885)에 의한 투과율 T2의 합이 된다. 도 8에서는 굴절광이 두 개만 도시되어 있으나, 계면에서 반사 및 굴절은 반복적으로 계속 일어나게 되며, 이러한 굴절광들에 의한 투과율의 총합이 전체 투과율 T이다.
하기 수학식 4에서 계면에서의 반사율인 R도 박막층 반사광(887)에 의한 반사율 R1과 박막층 반사광(888)에 의한 반사율R2의 합이 된다. 마찬가지로, 도 8에서는 반사광이 두 개만 도시되어 있으나, 계면에서 반사되어 나오는 모든 반사광들에 의한 반사율의 총합이 전체 반사율 R이다.
제1 후막층(860), 박막층(820) 및 제2 후막층(840)에 의한 두 개의 계면에 의해 빛이 다중 반사되는 과정에서 간섭(interference)에 의해 파장에 따라 투과율에 변화를 줄 수 있다.
도 8의 디스플레이 장치용 색보상 필름은 파장(λ)이 380 내지 500nm인 청색 영역의 빛에 대하여 하기 수학식 4에 따른 투과율(T)의 평균값이 최대가 되도록 상기 박막층의 두께(l), 상기 박막층의 굴절률(n) 및 상기 제1 후막층과 상기 박막층의 계면에서의 반사율(R)을 조절한다.
T=(1 - R)2/(1+R2 - 2Rcosδ)
여기서, 박막층 투과광들(882, 885)의 위상차 δ는 하기 수학식 5와 같이 표현된다.
δ=(2π/λ)2nlcosθ (0° ≤ θ ≤ 60°)
δ는 박막층(820)의 굴절률(n)과 두께(l), 굴절각(θ), 파장(λ)에 의해 결정된다. 위상차에 따라 보강 간섭이 일어날 수도 있으며, 상쇄 간섭이 일어날 수도 있다. 최대 투과율은 각각의 박막층 투과광(882, 885) 사이의 광로 길이 차이(optical path length difference)가 파장의 정수배일 때 도달된다.
특정 파장 범위에 대해 박막층의 굴절률(n), 두께(l) 및 굴절각(θ)이 정해지면 위상차(δ)가 결정된다. 여기서, 굴절각(θ)은 박막층과 후막층의 굴절률(n, nt)과 시야각(θO)이 정해지면 자동적으로 정해지는 값이다.
반사율은 상기 수학식 1 내지 수학식 3으로부터 박막층과 후막층의 굴절률(n, nt)과 시야각(θO)에 따라 변한다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 특정 시야각(θO)에 대해, 박막층과 후막층의 굴절률(n, nt)을 조절하면 반사율을 결정할 수 있다.
상기 수학식 4에서 볼 수 있듯이, 투과율(T)은 반사율(R)과 위상차(δ)가 결정되면 정해지게 된다. 따라서, 박막층과 후막층의 굴절률(n, nt) 및 박막층의 두 께(l)를 선택함으로써 특정 시야각 및 특정 파장의 빛에 대한 투과율을 조절할 수 있게 된다.
예를 들어, 박막층의 두께를 780nm 이하에서 선택하고 박막층의 굴절률을 1 내지 2, 후막층의 굴절률을 2 내지 4의 범위에서 결정하여 큰 시야각 범위에서 특정 파장 영역의 빛에 대한 투과율을 증가시킬 수 있게 된다. 또는 이와 반대로 박막층의 굴절률이 2 내지 4, 후막층의 굴절률이 1 내지 2로 박막층의 굴절률이 후막층의 굴절률보다 높은 경우에도 같은 효과를 나타낼 수 있게 된다.
이와 같이 다중 빔 간섭을 이용하여 시야각이 커짐에 따라 청색 파장 영역(380 내지 500nm)에서 빛의 세기가 상대적으로 많이 감소하는 특성을 보상할 수 있다. 즉, 시야각이 대략 80도 정도로 큰 범위일 때 청색 파장 영역에서 보강 간섭이 일어나 투과율이 증가하도록 하고 녹색 및 적색 파장 영역에서는 상쇄 간섭이 일어나 투과율이 감소하게 함으로써, 시야각이 클 때에도 모든 파장 영역에서 빛의 세기 감소율이 동일 내지 유사하게 하여 청색 영역에서의 불균형을 보상한다. 이와 같이 의한 디스플레이 장치용 색보상 필름을 이용하면 시야각 변화에 따른 색변화를 최소화할 수 있다.
이하에서는 LCD 패널의 전면에 디스플레이 장치용 색보상 필름을 포함하는 디스플레이 장치용 광학필터를 부착하여 투과율을 측정한 결과를 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 후막층(744) 및 제2 후막층(746) 사이에 박막층(742)을 형성하여 색보상 필름(740)을 설계하였다. 제1 후막층(744) 및 제2 후막층(746)의 굴절률은 2.5, 두께는 1mm이고 박막층(742)의 굴절률은 1.5, 두께는 190nm이다.
도 9는 상기 색보상 필름(740)의 시야각 변화에 따른 투과율을 나타내는 그래프이다. 시야각이 증가함에 따라 청색 파장의 일부 영역(380nm~460nm)에서는 투과율이 증가하며, 녹색 및 적색 파장의 일부 영역(540nm~780nm)에서는 투과율이 감소함을 알 수 있다. 따라서, 상기 기술한 바와 같이 시야각 증가에 따라 청색 파장 영역에서 일어나는 급격한 스펙트럼 감소율을 완화시키고, 녹색 및 적색 파장 영역에서는 스펙트럼 감소율을 증가시킴으로써 전체 가시광선 파장 영역에서 시야각 증가에 의한 스펙트럼의 감소율이 동일 내지 유사해질 수 있도록 조절할 수 있다.
상기 색보상 필름(740)은 380 내지 780nm의 전체 가시광선 영역의 파장 범위 내에서 최대 투과율에 대한 최소 투과율의 비가 0.5 내지 0.9이다. 즉, 도 9에서 보는 바와 같이, 전체 파장 영역에서 최대 투과율이 1일 때, 최소 투과율은 대략 0.8을 나타낸다.
도 10은 상기 색보상 필름(740)의 시야각 증가에 따른 정규화된 스펙트럼의 변화를 보여준다. 청색 영역뿐만 아니라 전체 파장 영역에서 시야각 증가에 따른 스펙트럼의 감소율이 거의 동일함을 알 수 있다. 이는 시야각 증가에 따른 색변화가 거의 사라졌음을 보여준다.
도 11은 시야각 증가에 따른 색좌표(CIE 1976 L u’v’)의 변화(Δu’v’)에 대한 그래프이다. 상기 그래프에서 가로축은 수평 각도, 즉 시야각을 나타낸다. 도 11로부터 상기 색보상 필름이 있는 경우의 색변화량이 색보상 필름이 없는 경우에 비해 크게 감소함을 알 수 있다.
[색광 흡수 패턴 타입 색보상 필름]
전술한 색보상 필름은 시야각 증가에 따라 액정을 통과하면서 상대적으로 휘도 감소가 큰 380nm ~ 500nm 영역의 상대적인 휘도 감소를 보상해 줌으로써, 액정 디스플레이 패널의 시야각 증가에 따른 최대 계조 수준(full grey scale level)의 백색광의 색변화를 감소시킬수 있도록 하였다. 그러나, 이는 모든 색의 경우에 시야각 변화에 따른 색변화를 최소화시킬 수 있는 것은 아니다.
실제, LCD 장치에서 이미지나 동영상을 구현할 때 화이트(White) 이외에 여러 가지 색이 구현되므로 이에 대한 색변화 감소를 만족시키는 것이 시야각 확보에 중요한 역할을 한다.
일반적으로 디스플레이 업계에서는 평가기준으로 보통 13가지 혼색(White, Red, Blue, Green, Skin, Sony Red, Sony Blue, Sony Green, Cyan, Purple, Yellow, Moderate Red, Purplish Blue)으로 평가하며, 상기 후막/박막/후막 타입의 색보상 필름만으로는 모든 혼색의 색변화를 최소화할 수 없다.
그 이유는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 디스플레이 패널에서 방출되는 백색광이 높은 계조(최대 계조인 255 gray level)에서 방출될 때는 시야각이 증가함에 따라 모든 파장 영역에서 휘도가 감소하고 상대적으로 blue 파장 영역이 가장 빨리 감소하지만, 도 14에 도시한 바와 같이, 낮은 계조(30 gray level)에서 방출될 때는 시야각이 증가함에 따라 모든 파장 영역에서 휘도가 증가하고 상대적으로 녹색 파장 영역이 가장 빨리 증가한다.
따라서, 전술한 색보상 필름으로는 높은 계조 수준에서 시야각 증가에 따른 색변화를 감소시킬수 있지만 낮은 계조 수준에서는 색변화를 감소시킬수 없다.
혼색의 경우는 아래 표 1과 같이 다양한 계조의 그린, 레드, 블루 영역의 빛의 조합으로 구현되므로 전술한 색보상 필름 만으로 모든 혼색에 대해 색변화를 감소시키는 것은 한계가 있다.
Figure 112009007554712-pat00001
도 12는 LCD 장치에서 시야각(T) 변화에 따른 13가지 혼색의 색변화 Δu'v'(θ)를 나타낸 그래프이고, 도 13은 전술한 색보상 필름을 LCD 장치에 사용했을 때 시야각(θ) 변화에 따른 13가지 혼색의 색변화 Δu'v'(θ)를 나타낸 그래프이다.
Δu'v'(θ)은 정면에서의 색좌표(u0,v0)와 각 시야각 θ에서의 색좌표(uθ,vθ)의 거리의 차를 말하며 다음과 같이 표현할 수 있다.
Δu'v'(θ)=[(u0 - uθ)2 + (v0-vθ)2]1/2
상기 그래프에서 가로축은 수평 각도, 즉 시야각을 나타낸다.
도 12 및 도 13의 그래프에 도시된 바와 같이, 전술한 색보상 필름을 사용했을 경우 Blue 계열 혼색(Sony Blue, Purple, Purplish Blue, 등)이 좌우 시야각 60도에서 색변화(color shift, Δu’v’)가 H1, H2와 같이 감소하는 반면, Red 계열 혼색(Sony Red, Moderate Red 등)의 경우에는 T1, T2와 같이 오히려 증가하는 것으로 나타나기 때문에 13가지 모든 혼색에 대해 색변화 감소를 이룰 수 없는 문제점이 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 색보상 필름의 사시도이다.
도 15의 색보상 필름은 기재(10)와 색광 흡수 패턴(20)을 구비한다.
기재(10)는 광이 투과되는 광 투과부 역할을 하는 투명 고분자 수지 재질로 형성될 수 있다. 기재(10)는 기본적으로 광이 투과될 수 있는 높은 투명성을 가지고 있고 색광 흡수 패턴(20)를 형성할 수 있는 재질이면 무엇이든지 사용이 가능하지만, 가벼우면서도 비용 및 취급성이 용이한 폴리에스테르계, 아크릴계, 셀룰로오즈계, 폴리올레핀계, 폴리염화비닐계, 폴리카르보네이트계, 페놀계, 우레탄계로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 그 중에서 내열성 및 유연성의 밸런스가 양호한 폴리에스테르계 및 폴리카르보네이트계가 바람직하고, 2축 연신 폴리에스테르계 및 폴리카르보네이트가 더욱 바람직하다.
폴리에스테르계에 이용되는 폴리에스테르는 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌디카르복실산, 등의 방향족과 글리콜에 대하여 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응을 행한 후, 중축합 반응시켜 얻어질 수 있으며, 중합체 칩의 형태로 공급될 수 있다.
폴리카르보네이트는 비스페놀이 용융물로 디아릴 카르보네이트와 반응하고 히드록시아릴을 방출하는 용융 트랜스에스테르화법에 의해 얻어질 수 있으며, 중합체 칩의 형태로 공급될 수 있다.
기재(10)의 두께(T)는 50㎛ 내지 1mm의 범위 내로 형성되는 것이 바람직하다. 기재(10)의 두께(T)가 50㎛ 이상이 되도록 하여 기재의 기계적 물성 및 내열성이 확보될 수 있는 한도 내에서 유연성 및 박형화를 최대한 달성할 수 있도록 한다. 또한, 기재(10)의 두께(T)가 1mm 이하가 되도록 하여 기재의 유연성, 박형화 및 광투과율을 확보하는 한도 내에서 기재의 기계적 물성을 최대한 확보할 수 있도록 한다.
기재(10)에 색광 흡수 패턴(20) 형성을 위한 쐐기형 음각 홈을 형성하는 방법은 지지체의 일면에 자외선 경화성 수지로 구성된 기재 물질을 도포한 후, 음각 홈과 반대 형상이 표면에 형성되어 있는 음각 홈 성형용 롤 사이에 기재 물질이 도포되어 있는 지지체를 통과시킨다. 이때 기재의 일면에 롤의 형상이 전사되고, 그 후 이 기재 물질에 자외선을 조사하여 경화시켜서 최종적으로 음각 홈이 형성된 기재를 완성한다.
그러나, 본 발명은, 이러한 성형방법에만 한정되는 것은 아니며, 열가소성 수지를 이용한 열 프레스(press)법이나, 음각 홈과 반대 형상이 전사된 몰드 내에 열가소성 또는 열경화성 수지를 충전하여 성형하는 사출 성형법, 등 다양한 방법을 이용할 수 있다.
색광 흡수 패턴(20)은, 기재(10)의 일면에 형성되어 디스플레이 패널에서 방출되는 빛이 시야각이 증가함에 따라 전체 파장 영역에서 빛의 흡수가 점차 증가하도록 하고 특히 상대적으로 510~560nm의 녹색(Green) 파장 영역, 오렌지(orange) 파장 영역 및 시안(cyan) 파장 영역의 빛의 흡수가 크게 증가되도록 하여 시야각 증가에 따른 혼색 색변화를 최소화할 수 있도록 한다.
색광 흡수 패턴은, 기재의 음각 홈에 Green 파장 영역 흡수물질(Pink 색소)과 orange 및 cyan 파장 영역의 peak를 흡수하는 물질이 함유된 자외선 경화성 수지를 충진한 후, 자외선을 조사하여 경화시켜 완성할 수 있다.
색광 흡수 패턴은, 시야각이 증가함에 따라 디스플레이 패널에서 나오는 빛 중 Green 파장 영역을 시야각이 증가함에 따라 더 많이 흡수함과 아울러, 시야각에 따른 color shift에 악영향을 미치는 orange 및 cyan 파장 영역의 peak를 시야각이 증가함에 따라 더 많이 흡수하도록 하는 역할을 한다.
디스플레이 패널에서 방출되는 빛이 높은 계조에서 방출될 때는 시야각이 증가함에 따라 모든 파장 영역에서 휘도가 감소하고 상대적으로 green 영역이 가장 늦게 감소하지만, 낮은 계조에서 방출될 때는 시야각이 증가함에 따라 모든 파장 영역에서 휘도가 증가하고 상대적으로 green 영역이 가장 빨리 증가한다.
혼색의 경우는 다양한 계조의 녹색, 레드, 블루 영역의 빛의 조합으로 구현되므로 전술한 도 8의 색보상 필름 만으로 모든 혼색에 대해 색변화를 감소시키는 것은 한계가 있다.
따라서, 디스플레이 패널에서 방출되는 빛이 시야각이 증가함에 따라 전체 파장 영역에서 빛의 흡수가 점차 증가하도록 하고 510~560nm의 녹색(Green) 파장 영역의 빛의 흡수가 상대적으로 크게 증가되도록 하여 시야각 증가에 따른 혼색 색변화를 최소화할 수 있다.
한편, 도 16에 도시한 바와 같이, LED(도 16의 좌측에 도시)와 달리 CCFL Back Light(도 16의 우측에 도시)의 경우 490nm 부근의 시안(cyan) 파장 영역과 590nm 부근의 오렌지(orange) 파장 영역에서 강한 peak가 존재한다.
이러한 시안 및 오렌지 파장 영역의 peak는 색재현 면적을 줄이고 color shift를 악화시키는 원인이 된다.
실제 예로 도 17에 도시한 바와 같이, LED(도 17의 좌측에 도시)와 CCFL의 BLU(도 17의 우측에 도시)로 구성된 LCD의 color shift 결과를 보면 CCFL의 경우가 더 안 좋은 것을 알 수 있다.
따라서, 시야각에 따른 color shift에 악영향을 미치는 orange 및 cyan 파장 영역의 peak를 시야각이 증가함에 따라 더 많이 흡수하도록 하면 시야각 증가에 따른 혼색 색변화를 더욱 최소화할 수 있다.
이러한 역할을 하기 위해 색광 흡수 패턴(20)에는 510~560nm의 녹색(Green) 파장의 빛을 흡수할 수 있는 녹색(Green) 파장 영역 흡수 색소 뿐만 아니라, 오렌지 파장 영역 흡수 색소 및 시안 파장 영역 흡수 색소가 포함될 수 있으며, 그 결과, 시야각 증가에 따른 색변화를 최소화하고 블루 혼색 계열과 레드 혼색 계열을 비롯한 모든 혼색에서 색변화를 최소화하여 시야각 개선효과를 더욱 증대시킬 수 있다. 특히 백색광 흡수물질이 더 충진되는 경우 시야각 개선효과를 더더욱 크게 증대시킬 수 있다.
여기에서, 녹색(Green) 파장 영역 흡수물질은 510~560nm의 녹색(Green) 파장의 빛을 흡수할 수 있는 무기물 및 유기물 중 어느 하나가 사용될 수 있고, 핑크(Pink) 색소가 사용되는 것이 바람직하다. 녹색(Green) 파장 영역 흡수물질로는 핑크(Pink) 색소 외에 녹색(Green) 파장의 빛을 흡수할 수 있는 어떠한 물질도 사용될 수 있다.
여기서, 녹색 파장 영역 흡수물질은, 상기 녹색 파장 영역 흡수물질을 용매 또는 투명 수지에 무게비 0.5wt% 이상 용해 또는 분산한 후 패턴에 충진하여 140㎛이상 두께의 필름을 제작하여 측정하였을 때, 510nm~560nm의 녹색 파장 영역의 투과율이 440nm~480nm 청색(Blue) 파장영역과 600nm~650nm 적색(Red) 파장영역의 투과율 보다 작은 특성을 가지는 물질을 의미한다. 특히, 545nm에서의 투과율과 450nm에서의 투과율 차이와 545nm에서의 투과율과 612nm에서의 투과율 차이가 5%이상인 핑크(Pink) 색소가 이에 해당된다.
또는, 녹색 파장 영역 흡수물질은, 상기 녹색 파장 영역 흡수물질을 0.25wt% 이상 포함시킨 쐐기 형상의 패턴을 100㎛이상의 깊이, 20㎛이상의 폭, 50㎛이하의 피치로 필름에 형성하였을 때, 510nm~560nm의 녹색 파장 영역의 투과율이 440nm~480nm 청색(Blue) 파장 영역과 600nm~650nm 적색(Red) 파장 영역의 투과율보다 작은 특성을 가지는 물질을 의미한다. 특히, 545nm에서의 투과율과 450nm에서의 투과율 차이와 545nm에서의 투과율과 612nm에서의 투과율 차이가 5%이상인 핑크 색소가 이에 해당된다.
오렌지파장 흡수물질은, 용매 또는 투명수지에 무게비 0.2wt% 이상 용해 또는 분산하여 8.8㎛이상 두께의 필름 형태로 제작하여 측정하였을 때, 580nm~600nm 오렌지(Orange) 파장영역의 투과율이 560nm 이하의 파장 영역의 투과율과 612nm 이상의 파장영역의 투과율 보다 작은 특성을 가지는 물질을 의미한다. 특히, 590nm에서의 투과율과 450nm에서의 투과율 차이와 590nm에서의 투과율과 545nm에서의 투과율 차이와, 590nm에서의 투과율과 612nm에서의 투과율 차이가 40%이상인 색소가 이에 해당된다.
시안파장 흡수물질은, 용매 또는 투명수지에 무게비 0.2wt% 이상 용해 또는 분산하여 8㎛이상 두께의 필름 형태로 제작하여 측정하였을 때, 490nm~510nm 시안(cyan) 파장영역의 투과율이 480nm 이하의 파장 영역의 투과율과 520nm 이상의 파장영역의 투과율 보다 작은 특성을 가지는 물질을 의미한다. 특히, 500nm에서의 투과율과 440nm에서의 투과율 차이와 500nm에서의 투과율과 545nm에서의 투과율 차이와, 500nm에서의 투과율과 612nm에서의 투과율 차이가 25%이상인 색소가 이에 해당된다.
색광 흡수 패턴은 복수의 색광 흡수부를 구비한다. 색광 흡수부는 전형적으로 단면이 쐐기형, 예컨대, 사다리꼴 또는 삼각형 형상을 가질 수 있으며, 디스플레이 패널에 대향하는 기재(10)의 일면에 일정한 주기로 이격되어 평행하게 배열되어 있다.
색광 흡수부는 전형적으로 쐐기의 바닥면이 패널을 향하도록 형성된다. 그러나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 쐐기의 바닥면이 시청자를 향하도록 형성되거나, 기재의 양면에 모두 형성되어, 패널 및 시청자 모두를 향하도록 형성될 수도 있을 것이다.
색광 흡수 패턴은 쐐기스트라이프 형상, 쐐기물결 형상, 쐐기매트릭스 형상, 쐐기벌집 형상, 직사각형스트라이프 형상, 직사각형물결 형상, 직사각형매트릭스 형상, 직사각형벌집 형상, 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
색광 흡수 패턴(20)은 시청자에 대하여 가로 방향, 세로 방향, 등 다양한 방향으로 배열될 수 있다. 가로 방향으로 형성되는 경우에는 상하 시야각 보상에 효과적이고, 세로 방향으로 형성되는 경우에는 좌우 시야각 보상에 효과적이다. 색광 흡수 패턴(20)은, 모아레 현상 방지를 위하여, 기재의 장변에 대하여 소정의 바이어스 각도를 가지도록 형성할 수도 있을 것이다.
기재(10)에는 적색(R), 녹색(G), 청색(G)의 양을 감소시키거나 조절하여 색균형을 변화시키거나 조정하는 색보정 색소가 포함될 수 있다.
디스플레이 정면에서 나오는 빛이 상기 디스플레이 장치용 광학필터를 투과할 때 색광 흡수 패턴에 의해 디스플레이의 이미지 색이 변화하기 때문에 기재(10)에 색보정 색소로 상기 녹색 파장 영역, 오렌지 파장 영역 및 시안 파장 영역 이외의 파장 영역을 흡수하는 색소, 예컨대 레드(Red) 파장 영역 흡수 색소와 블루(Blue) 파장 영역 흡수 색소를 적절하게 포함하여 정면에서 원래의 색과 가깝게 색보정할 수 있다. 이는 별도의 층 또는 필름으로 구비되지 않고 기재에 색보정 색소를 추가하여 형성하기 때문에 광학필터의 구조를 단순화할 수 있고 제조공정을 단축할 수 있게 된다.
여기서, 블루파장 흡수물질은, 용매 또는 투명수지에 무게비 0.2wt% 이상 용해 또는 분산하여 8.5㎛이상 두께의 필름 형태로 제작하여 측정하였을 때, 440nm~480nm 청색(Blue) 파장영역의 투과율이 510nm~560nm의 녹색 파장 영역의 투과율과 600nm~650nm 적색(Red) 영역의 투과율 보다 작은 특성을 가지는 물질을 의미한다. 특히, 450nm에서의 투과율과 545nm에서의 투과율 차이와 450nm의 투과율에서 612nm에서의 투과율 차이가 7%이상인 색소가 이에 해당된다.
레드파장 흡수물질은, 용매 또는 투명수지에 무게비 0.2wt% 이상 용해 또는 분산하여 7.8㎛이상 두께의 필름 형태로 제작하여 측정하였을 때, 600nm~650nm 적색(Red) 파장영역의 투과율이 440nm~480nm 청색(Blue) 영역의 투과율과 510nm~560nm의 녹색 파장 영역의 투과율 보다 작은 특성을 가지는 물질을 의미한다. 특히, 612nm에서의 투과율과 450nm에서의 투과율 차이와 612nm의 투과율에서 545nm에서의 투과율 차이가 2.5%이상인 색소가 이에 해당된다.
물론, 상기 색보정 색소는 기재 외에도 점착층, 지지체, 등에 포함될 수 있고, 더 나아가 다른 기능성 필름에 포함될 수도 있을 것이다.
한편, 기재를 구성하는 자외선 경화성 수지가 반사방지 기능, 전자파 차폐기능, 색조절 기능 또는 이들의 조합기능을 가지고 있는 경우 색보상 필름은 부가적으로 이러한 기능들을 수행할 수도 있다.
도 18 및 도 19는 각각 색광 흡수 패턴에 녹색 파장 영역 흡수물질만을 충진한 경우와 녹색 파장 영역 흡수물질, 오렌지 파장 영역 흡수물질 및 시안 파장 영역 흡수물질을 충진한 경우, 디스플레이 장치의 시야각 변화에 따른 13가지 혼색의 색변화를 나타낸 그래프이다.
디스플레이 업계에서는 평가기준으로 보통 13가지 혼색(White, Red, Blue, Green, Skin, Sony Blue, Sony Green, Cyan, Purple, Yellow, Moderate Red, Purplish Blue)으로 평가한다.
도 19에 도시된 바와 같이, 도 15의 색보상 필름이 사용된 디스플레이 장치에서 시야각 변화에 따른 13가지 혼색의 색변화를 측정해 보면, 아무런 색보상 필름을 사용하지 않은 도 12에 도시된 그래프와 비교할 때 13가지 혼색이 전체적으로 균일하게 낮아지는 것을 알 수 있다.
즉, 본 실시예의 색보상 필름을 사용함으로써, 시야각이 증가함에 따라 상대적으로 녹색(Green) 파장의 빛을 더 많이 흡수할 수 있도록 하여 Red 계열 혼색(Sony Red, Moderate Red 등)과 Blue 계열 혼색(Sony Blue, Purple, Purplish Blue 등)의 색 변화를 최소화하여, 최종적으로 모든 혼색에서 색변화가 최소화될 수 있도록 한다.
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 후막/박막/후박 구조의 색보상 필름이 적용된 디스플레이 장치의 시야각 변화에 따른 13가지 혼색의 색 편차를 살펴보면, 색 편차 Δu'v' 가 0.085까지의 값으로 나타나는 것을 알 수 있다.
하지만, 본 발명의 색보상 필름이 적용된 디스플레이 장치의 시야각 변화에 따른 13가지 혼색의 색 편차를 살펴보면 색편차 Δu'v'가 0.035 이하의 값으로 나타나는 것을 알 수 있다.
여기에서, 색 편차 Δu'v' 가 0.085의 값이면 육안으로 색 편차를 느낄 수 있어 시야각 증가에 따라 화질이 떨어지는 반면에, 색 편차 Δu'v'가 0.035 이하의 값이면 육안으로 색 편차를 거의 느낄 수 없는 수준이므로 시야각 증가에 따른 화질을 개선할 수 있게 된다.
핑크 색소만을 사용한 도 18의 그래프와 비교하더라도, Δu'v'가 크게 감소됨을 알 수 있다.
본 발명의 색보상 필름이 적용된 디스플레이 장치는 블루 계열 혼색 및 레드 계열 혼색뿐만 아니라 전체 파장 영역에서 시야각 증가에 따른 스펙트럼의 감소율이 거의 동일하다. 따라서, 시야각 증가에 따른 색 편차가 거의 사라진다.
바람직하게는, 색광 흡수 패턴은 녹색 파장 영역 흡수물질 0.1~10wt%, 오렌지 파장 영역 흡수물질 0.01~1wt%, 시안 파장 영역 흡수물질 0.01~1wt%을 포함한다.
도 19는 색광 흡수 패턴에 Green 파장 영역의 흡수물질(Pink 색소) 1wt%와 orange 및 cyan 파장 영역의 peak를 흡수하는 물질을 각각 0.2wt%, 0.1wt%를 첨가한 경우 좌우 시야각 증가에 따른 color shift (△u'v') 결과이다.
도시한 바와 같이, color shift 감소 정도가 도 13 및 도 18의 색보상 필름보다 월등하며 모든 혼색에 대해 color shift 개선이 효과가 월등하다.
도 20 및 도 21은 색광 흡수 패턴에 녹색 파장 영역 흡수물질만을 포함한 색보상 필름에 있어서, 굴절율이 색변화에 미치는 영향을 보여주는 그래프로서, 도 20은 기재와 색광 흡수 패턴의 굴절율이 동일한 경우이고, 도 21은 색광 흡수 패턴의 굴절율이 기재의 굴절율보다 0.06 만큼 큰 경우에 시야각에 따른 색편차를 보여주는 그래프이다.
색광 흡수 패턴에 녹색 파장 영역 흡수물질만을 포함한 색보상 필름에 있어서, 다른 조건은 모두 일치시키고 굴절율이 색변화에 미치는 영향을 측정하였다.
도 20 및 도 21에 도시한 바와 같이, 기재와 색광 흡수 패턴의 굴절율 차이가 없는 경우의 컬러 시프트는 Δu'v'=0.042 정도고 굴절율 차이를 0.06으로 둔 경우의 컬러 시프트는 Δu'v'=0.045 정도로 그 차이가 거의 없다.
반면, 정면 투과율은 아래 표 2에 나타낸 바와 같이, 굴절율 차이가 있는 경우가 굴절율 차이가 없는 경우보다 크다.
LCD TV 굴절율 동일 굴절율 차이 0.06
휘도(nit) 431.5 328.3 344.8
투과율 100% 76% 80%
여기서, 투과율 차이 4%는 디스플레이 장치에서 방출되는 빛이 얼마나 크냐에 따라 그 의미가 달라진다. 예컨대, LCD에서 방출되는 빛의 밝기가 50nit(휴대폰 수준)라면 그 차이가 2nit 정도로 인간의 눈으로 구별하기 어려운 정도이지만 500nit 이상(LCD TV의 경우)이라면 그 차이가 20nit로 구별 가능하다. LCD TV의 밝기가 더 증가되는 추세에 있음을 감안할 때, 투과율 4% 증가는 그 자체로서 중요한 기술적 의미를 가진다.
바람직하게는, 색광 흡수 패턴과 기재는 0.001~0.1의 굴절율 차이를 갖는다.
도 20 및 도 21 그리고 표 2는 색광 흡수 패턴의 굴절율이 기재의 굴절율보다 큰 경우를 시험한 결과를 보여주고 있으나, 이와는 반대로 기재의 굴절율이 색광 흡수 패턴의 굴절율보다 큰 경우 투과율은 더욱 향상된다.
위의 시험 결과는 색광 흡수 패턴이 녹색 파장 영역 흡수물질만을 포함한 색보상 필름에 대한 결과이지만, 이는 본 발명의 색보상 필름에도 동일하게 적용된다. 즉, 기재와 색광 흡수 패턴에 굴절율 차이를 줌으로써, 컬러 시프트 개선 효과를 유지하면서 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 22는 또 다른 색보상 필름의 단면도이다.
색보상 필름은 기재(10)를 지지하기 위한 지지체(40)를 포함할 수 있다.
여기에서, 지지체(40)는 제조공정에서 기재(10)를 형성할 수 있도록 배킹(backing) 역할을 하는 것으로, 자외선 투과성을 가지는 투명한 수지 필름으로 구성되는 것이 바람직하다. 지지체(40)의 재질로는 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate)(PET), 폴리카보네이트(PolyCarbonate)(PC), 폴리 염화비닐(PVC), 등이 사용될 수 있다. 또한, TAC(triacetylcellulose), PVA(poly vinyl alcohol), 등 등방성 필름도 지지체로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 광학필터는 액정 패널의 전방에 배치되고, 상기 색보상 필름 외에, 투명 기판, 안티포크 필름, 반사방지 필름, 등 다양한 기능성 필름이 상호 적층되어 형성될 수 있다.
도 1은 LCD의 기본 구조와 구동 원리를 개념적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 시야각에 따른 액정의 배향 상태와 광투과도를 보여주는 개념도이다.
도 3은 시야각 변화에 따른 명암비 변화 및 색변화를 개선하기 위한 종래 기술의 일 예를 보여주는 개념도이다.
도 4는 시야각 변화에 따른 명암비 변화 및 색변화를 개선하기 위한 종래 기술의 다른 일 예를 보여주는 개념도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 LCD의 시야각 증가에 따른 풀화이트의 발광 스펙트럼 변화를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 5의 결과를 정규화(normalize)하여 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 대조 실시예에 따른 디스플레이 장치용 광학필터를 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 7의 색보상 필름에서 빛의 투과 및 반사를 보여주는 개념도이다.
도 9는 도 7의 색보상 필름의 시야각 변화에 따른 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 10은 도 9의 결과를 적용한 LCD 스펙트럼 결과를 정규화하여 나타낸 그래프이다.
도 11은 도 7의 색보상 필름의 시야각 증가에 따른 색좌표 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는 색보상 필름을 미적용한 LCD 장치의 시야각 변화에 따른 13가지 혼색의 색변화를 나타낸 그래프이다.
도 13은 도 7의 색보상 필름을 적용한 LCD 장치의 시야각 변화에 따른 13가지 혼색의 색변화를 나타낸 그래프이다.
도 14는 종래 기술에 따른 LCD의 시야각 증가에 따른 낮은 계조 화이트의 발광 스펙트럼 변화를 측정한 결과와 이를 정규화한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 색보상 필름을 나타낸 사시도이다.
도 16은 LED와 CCFL 백라이트의 발광 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 17은 LED와 CCFL 백라이트의 수평 방향의 컬러시프트를 보여주는 도면이 다.
도 18은 색광 흡수 패턴에 녹색 파장 영역 흡수물질만을 포함한 색보상 필름을 적용한 디스플레이 장치의 시야각 변화에 따른 13가지 혼색의 색변화를 나타낸 그래프이다.
도 19는 도 15의 색보상 필름을 적용한 디스플레이 장치의 시야각 변화에 따른 13가지 혼색의 색변화를 나타낸 그래프이다.
도 20 및 도 21은 색광 흡수 패턴에 녹색 파장 영역 흡수물질만을 포함한 색보상 필름에 있어서, 굴절율이 색변화에 미치는 영향을 보여주는 그래프로서, 도 20은 기재와 색광 흡수 패턴의 굴절율이 동일한 경우이고, 도 21은 색광 흡수 패턴의 굴절율이 기재의 굴절율보다 0.06 만큼 큰 경우에 시야각에 따른 색편차를 보여주는 그래프이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치용 색보상 필름을 나타낸 단면도이다.

Claims (20)

  1. 광을 투과하는 기재와;
    상기 기재에 형성되어 510~560nm의 녹색(Green) 파장 영역, 580~600nm의 오렌지(Orange) 파장 영역 및 490~510nm의 시안(cyan) 파장 영역의 빛을 흡수하는 색광 흡수 패턴을 포함하고,
    상기 색광 흡수 패턴은 녹색 파장 영역 흡수물질 0.1~10wt%, 오렌지 파장 영역 흡수물질 0.01~1wt%, 시안 파장 영역 흡수물질 0.01~1wt%을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 녹색 파장 영역 흡수물질은, 140㎛이상 두께의 필름에 상기 녹색 파장 영역 흡수물질이 0.5wt% 이상 포함된 쐐기 형상의 패턴을 형성하였을 때, 510nm~560nm의 녹색 파장 영역의 투과율이 440nm~480nm 청색(Blue) 파장 영역과 600nm~650nm 적색(Red) 파장 영역의 투과율보다 작은, 물질인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 녹색 파장 영역 흡수물질은, 상기 녹색 파장 영역 흡수물질을 0.25wt% 이상 포함시킨 쐐기 형상의 패턴을 100㎛이상의 깊이, 20㎛이상의 폭, 50㎛이하의 피치로 필름에 형성하였을 때, 510nm~560nm의 녹색 파장 영역의 투과율이 440nm~480nm 청색(Blue) 파장 영역과 600nm~650nm 적색(Red) 파장 영역의 투과율보다 작은, 물질인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    545nm에서의 투과율과 450nm에서의 투과율 차이와 545nm에서의 투과율과 612nm에서의 투과율 차이가 5%이상인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오렌지 파장 영역 흡수물질은, 8.8㎛이상 두께의 필름에 상기 오렌지 파장 영역 흡수물질을 0.2wt% 이상 포함시켰을 때, 580nm~600nm 오렌지 파장 영역의 투과율이 560nm 이하의 파장 영역의 투과율과 612nm 이상의 파장 영역의 투과율보다 작은, 물질인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 오렌지 파장 영역 흡수물질은, 8.8㎛이상 두께의 필름에 상기 오렌지 파장 영역 흡수물질을 0.2wt% 이상 포함시켰을 때, 590nm에서의 투과율과 450nm에서의 투과율 차이와 590nm에서의 투과율과 545nm에서의 투과율 차이와, 590nm에서의 투과율과 612nm에서의 투과율 차이가 40%이상인, 물질인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시안 파장 영역 흡수물질은, 8㎛이상 두께의 필름에 상기 시안 파장 영역 흡수물질을 0.2wt% 이상 포함시켰을 때, 490nm~510nm 시안 파장 영역의 투과율이 480nm 이하의 파장 영역의 투과율과 520nm 이상의 파장 영역의 투과율보다 작은, 물질인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시안 파장 영역 흡수물질은, 8㎛이상 두께의 필름에 상기 시안 파장 영역 흡수물질을 0.2wt% 이상 포함시켰을 때, 500nm에서의 투과율과 440nm에서의 투과율 차이와 500nm에서의 투과율과 545nm에서의 투과율 차이와, 500nm에서의 투과율과 612nm에서의 투과율 차이가 25%이상인, 물질인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기재는, 투명 고분자 수지에 상기 녹색 파장 영역, 오렌지 파장 영역 및 시안 파장 영역을 제외한 가시광선 파장 영역의 빛을 흡수하는 흡수 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기재의 일측에 점착층이 적층 형성되고,
    상기 점착층에는 상기 녹색 파장 영역, 오렌지 파장 영역 및 시안 파장 영역을 제외한 가시광선 파장 영역의 빛을 흡수하는 흡수 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 기재를 지지하는 지지체를 구비하고, 상기 기재는 상기 지지체 상에 적층 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 지지체는 자외선 투과성을 가지는 투명한 수지 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 색광 흡수 패턴과 상기 기재는 서로 다른 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 색광 흡수 패턴과 상기 기재는 0.001~0.1의 굴절율 차이를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 기재의 굴절율이 상기 색광 흡수 패턴의 굴절율보다 큰 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 색보상 필름.
  17. 제1항, 제3항, 제4항 및 제6항 내지 제16항 중 어느 한 항의 디스플레이 장치용 색보상 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 광학필터.
  18. 제5항의 디스플레이 장치용 색보상 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 광학필터.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 장치인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 광학필터.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 장치인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 광학필터.
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