KR20160129220A - 액정표시장치 - Google Patents

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KR20160129220A KR1020150060935A KR20150060935A KR20160129220A KR 20160129220 A KR20160129220 A KR 20160129220A KR 1020150060935 A KR1020150060935 A KR 1020150060935A KR 20150060935 A KR20150060935 A KR 20150060935A KR 20160129220 A KR20160129220 A KR 20160129220A
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Abstract

액정패널, 상기 액정패널의 일면에 형성된 제1편광판, 상기 액정패널의 타면에 형성된 제2편광판, 상기 제1편광판의 하부에 형성된 프리즘 시트, 및 상기 프리즘 시트의 하부에 형성된 도광판을 포함하고, 상기 프리즘 시트에는 상기 도광판과 대향하는 면에 하나 이상의 프리즘이 형성되어 있고, 상기 제2편광판은 편광자 및 상기 편광자 상에 형성된 광학필름을 포함하고, 상기 광학필름은 하나 이상의 음각 패턴이 형성된 고굴절률 패턴층 및 상기 음각 패턴의 적어도 일부를 충진하는 충진 패턴이 형성된 저굴절률 패턴층을 포함하고, 상기 고굴절률 패턴층은 상기 저굴절률 패턴층보다 굴절률이 높고, 상기 광학필름은 상기 프리즘 시트로부터 출사된 광이 상기 저굴절률 패턴층으로 입사되어 상기 고굴절률 패턴층으로 출사되도록 배치된 액정표시장치가 제공된다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 백라이트 유닛에서 나온 광이 액정패널을 통해 출사됨으로써 작동된다. 시청자는 일반적으로 정면에서 액정표시장치를 시청하게 되므로, 액정표시장치의 화면 중 정면에서의 명암비(contrast ratio) 등의 색감이 좋아야 한다. 그러나, 액정표시장치의 화면 중 측면 역시 색감, 명암비 및/또는 시야각이 좋아야 한다. 정면뿐만 아니라 측면에서의 색감, 명암비 및/또는 시야각을 높이기 위해, 액정패널 또는 액정 구조의 변형이 시도되고 있다.
최근, 광입사면에 프리즘이 형성된 역프리즘 시트(inverted prism sheet)가 액정표시장치에 사용되고 있다. 역프리즘 시트는 집광에 의해 휘도를 높일 수 있으나, 측면에서의 시야각을 좁게 할 수 있다.
본 발명의 배경기술은 일본공개특허 제2006-251659호에 개시되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광입사면에 프리즘이 형성된 프리즘 시트를 포함하고, 정면 및 측면의 명암비가 개선된, 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 광입사면에 프리즘이 형성된 프리즘 시트를 포함하고, 측면 시야각이 개선된, 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 광입사면에 프리즘이 형성된 프리즘 시트를 포함하고, 휘도가 높은 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 액정표시장치는 액정패널, 상기 액정패널의 일면에 형성된 제1편광판, 상기 액정패널의 타면에 형성된 제2편광판, 상기 제1편광판의 하부에 형성된 프리즘 시트, 및 상기 프리즘 시트의 하부에 형성된 도광판을 포함하고, 상기 프리즘 시트에는 상기 도광판과 대향하는 면에 하나 이상의 프리즘이 형성되어 있고, 상기 제2편광판은 편광자 및 상기 편광자 상에 형성된 광학필름을 포함하고, 상기 광학필름은 하나 이상의 음각 패턴이 형성된 고굴절률 패턴층 및 상기 음각 패턴의 적어도 일부를 충진하는 충진 패턴이 형성된 저굴절률 패턴층을 포함하고, 상기 고굴절률 패턴층은 상기 저굴절률 패턴층보다 굴절률이 높고, 상기 광학필름은 상기 프리즘 시트로부터 출사된 광이 상기 저굴절률 패턴층으로 입사되어 상기 고굴절률 패턴층으로 출사되도록 배치될 수 있다.
본 발명은 광입사면에 프리즘이 형성된 프리즘 시트를 포함하고, 정면 및 측면의 명암비가 개선된, 액정표시장치를 제공하였다.
본 발명은 광입사면에 프리즘이 형성된 프리즘 시트를 포함하고, 측면 시야각이 개선된, 액정표시장치를 제공하였다.
본 발명은 광입사면에 프리즘이 형성된 프리즘 시트를 포함하고, 휘도가 높은 액정표시장치를 제공하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 프리즘 시트의 x축 방향의 모식적인 부분 단면도이다.
도 3은 도 1의 제2편광판의 x축 방향의 모식적인 부분 단면도이다.
도 4는 도 1의 광학필름의 분해 사시도이다.
도 5는 도 1의 도광판의 광출사 각도의 개념도이다.
도 6은 도 1의 도광판의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치 중 제2편광판의 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치 중 제2편광판의 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치 중 제2편광판의 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치 중 제2편광판의 부분 단면도이다.
첨부한 도면을 참고하여 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시 관점에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조를 개재하지 않은 것을 의미한다.
본 명세서에서 "수평 방향", "수직 방향"은 액정표시장치 화면 중 각각 장축 방향, 단축 방향을 의미하고, 수평 방향과 수직 방향은 직교한다.
본 명세서에서 "측면"은 수평 방향을 기준으로, 구면 좌표계(spherical coordinate system)에 의한 (Φ, θ)로 정면을 (0°,0°), 좌측 끝 지점을 (180°,90°), 우측 끝 지점을 (0°,90°)라고 할 때, θ 가 60° 내지 90°가 되는 영역을 의미한다.
본 명세서에서 "종횡비(aspect ratio)"는 광학구조물의 최대 폭에 대한 최대 높이의 비(최대 높이/최대 폭)를 의미한다.
본 명세서에서 "곡률 반경"은 정상부가 곡면인 광학패턴에 있어서 곡면을 일부로 갖는 가상의 원의 반지름 또는 프리즘 패턴에 있어서 프리즘의 일 경사면과 이와 만나는 다른 경사면에 서로 접하는 곡면을 일부로 갖는 가상의 원의 반지름을 의미한다.
본 명세서에서 "주기"는 광학필름 중 1개의 음각 패턴의 폭과 1개의 평탄부의 폭의 합을 의미한다.
본 명세서에서 "면방향 위상차(Re)"는 하기 식 A로 표시되고, "두께 방향 위상차(Rth)"는 하기 식 B로 표시된다:
<식 A>
Re = (nx - ny) x d
<식 B>
Rth = ((nx + ny)/2 - nz) x d
(상기 식 A, B에서, nx, ny 및 nz는 파장 550nm에서 각각 해당 광학소자의 지상축 방향, 진상축 방향 및 두께 방향의 굴절률이고, d는 해당 광학소자의 두께(단위:nm)이다).
본 명세서에서 "(메트)아크릴"은 아크릴 및/또는 메타아크릴을 의미한다.
본 명세서에서 "정상부(top part)"는 구조물 중 최하부를 기산으로 하였을 때 최상부에 있는 부분을 의미한다.
본 명세서의 도면에서 x축은 광원으로부터의 광출사 방향이고, x축, y축 및 z축은 서로 직교한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 도 1 내지 도 6을 참고하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 사시도이다. 도 2는 도 1의 프리즘 시트의 x축 방향의 모식적인 부분 단면도이다. 도 3은 도 1의 제2편광판의 x축 방향의 모식적인 부분 단면도이다. 도 4는 도 1의 제2편광판 중 광학필름의 분해 사시도이다. 도 5는 도 1의 도광판의 출사각의 개념도이다. 도 6은 도 1의 도광판의 사시도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 프리즘 시트(10), 제1편광판(20), 액정패널(30), 제2편광판(40), 도광판(50), 광원(60) 및 반사시트(70)를 포함할 수 있다.
프리즘 시트(10)는 도광판(50) 상에 위치하여, 도광판(50)의 광출사면으로부터 입사된 광을 집광시켜 출사시킬 수 있다. 프리즘 시트(10)는 도광판(50)과 대향하는 제1광입사면 및 상기 제1광입사면과 대향하는 제1광출사면을 포함하고, 상기 제1광입사면에는 하나 이상의 프리즘이 형성되어 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 실시예에 따른 프리즘 시트를 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 프리즘 시트(10)는 베이스필름(101) 및 프리즘부(103)를 포함할 수 있다. 베이스필름(101)의 상부는 제1광출사면이 되고, 프리즘부(103)는 제1광입사면을 형성한다. 제1광입사면에 프리즘부가 형성됨으로써 도 1과 같이 에지형(edge type)의 광원을 포함하더라도 집광 및 확산 효율을 높일 수 있다.
베이스필름(101)은 프리즘 시트(10)를 지지하는 것으로, 두께는 제한되지 않지만 50㎛ 내지 250㎛, 구체적으로 100㎛ 내지 200㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치에 사용될 수 있다. 베이스필름(101)은 투명한 소재로서, 투명한 열가소성 수지 또는 이를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다. 구체적으로, 열가소성 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지 등을 포함하는 폴리에스테르계 수지, 폴리아세탈계 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 스티렌계 수지, 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 포함하는 비-시클릭형 폴리올레핀 수지, 시클로올레핀계 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지, 폴리아릴술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 불소계 수지, (메트)아크릴계 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
프리즘부(103)는 도광판(50) 상에 및 베이스필름(101)의 하부면에 형성되고 도광판(50)과 대향하여 형성되어, 도광판(50)의 제2광출사면으로부터 입사된 광을 제1광출사면으로 출사시킬 수 있다. 프리즘부(103)의 상면은 평탄면이고 베이스필름(101)의 하면과 접합되어 있다. 프리즘부(103)의 하면은 제1광입사면으로서 하나 이상의 프리즘(102)이 배열된 면이 될 수 있다.
프리즘부(103)는 하나 이상의 프리즘(102) 및 프리즘(102) 사이에 골짜기부(104)를 포함할 수 있다.
프리즘(102)은 도광판(50)과 대향하여, 도광판(50)으로부터 입사된 광을 집광시켜 출사시킬 수 있다. 프리즘(102)으로부터 출사된 광은 제2편광판(40)을 통해 확산됨으로써 액정표시장치의 측면에서의 명암비와 시야각을 개선하고 정면에서 명암비를 높일 수 있다.
프리즘(102)은 단면이 삼각형인 광학패턴이 될 수 있다. 도 2는 단면이 삼각형인 광학패턴을 예시하나 이에 제한된 것은 아니다. 프리즘의 단면은 변의 수가 4 내지 10의 다각형인 프리즘이 될 수도 있다. 또한, 도 2는 정상부가 뾰족한 광학패턴을 예시하나, 정상부에 곡면이 형성된 광학패턴을 포함할 수도 있다.
프리즘(102)은 2개의 프리즘 면(102a, 102b)으로 이루어질 수 있다. 프리즘 면(102a, 102b)은 광학적으로 평탄한 면으로서, 프리즘 면(102a, 102b) 중 하나 이상은 제1광출사면에 수직인 방향(도 2에서 L1)에 대해 경사질 수 있다. 구체적으로, 프리즘 면(102a)과 제1광출사면의 수직인 방향(L1)이 이루는 경사각(θ1)은 53° 내지 60°, 구체적으로 55° 내지 58°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치의 정면 방향(도 1에서 z축 방향)으로 광을 보다 집광시켜 정면 명암비를 높일 수 있다.
프리즘(102)은 종횡비가 0.65 내지 0.85, 구체적으로 0.7 내지 0.8이 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치의 정면 방향(도 1에서 z축 방향)으로 광을 보다 집광시켜 정면 명암비를 높일 수 있다.
프리즘(102)은 폭(P1)이 7㎛ 내지 30㎛, 구체적으로 10㎛ 내지 20㎛가 될 수 있다. 프리즘(102)은 높이(H1)가 4㎛ 내지 25㎛, 구체적으로 7㎛ 내지 16㎛가 될 수 있다. 프리즘(102)은 꼭지각(θ2)이 63° 내지 70°, 구체적으로 65° 내지 68°가 될 수 있다. 상기 폭, 높이 및 꼭지각의 범위에서, 액정표시장치의 정면 방향(도 1에서 z축 방향)으로 광을 보다 집광시켜 정면 명암비를 높일 수 있다.
프리즘(102)은 베이스필름(101)을 위한 재료 중 동일 또는 이종의 재료로 형성되거나, 자외선 경화성 불포화 화합물, 및 개시제 등을 포함하는 조성물로 형성될 수 있다. 일 예로서, 자외선 경화성 불포화 화합물은 에폭시 (메트)아크릴레이트, 우레탄 (메트)아크릴레이트, 페닐페놀에톡시레이티드 (메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 에톡시레이티드 (메트)아크릴레이트, 플루오렌 유도체 불포화 수지, 페녹시벤질 (메트)아크릴레이트, 페닐페녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 에톡시레이티드 티오디페닐 디(메트)아크릴레이트, 페닐티오에틸 (메트)아크릴레이트 또는 이들의 올리고머를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 개시제는 광중합 개시제로서, 케톤계, 포스핀옥시드계 등을 사용할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
프리즘(102)은 광원(60)으로부터의 광출사 방향과 동일 방향으로 배열될 수 있다.
골짜기부(104)는 꼭지각(θ3)이 63° 내지 70°, 구체적으로 65° 내지 68°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상기 꼭지각(θ3) 범위를 결정함으로써 액정표시장치의 정면 방향(도 1에서 z축 방향)으로 광을 보다 집광시켜 정면 명암비를 높일 수 있다.
이하, 제1편광판(20)에 대해 설명한다.
제1편광판(20)은 프리즘 시트(10)의 상부 및 액정패널(30)의 하부에 형성되는 것으로, 프리즘 시트(10)로부터 입사된 광을 편광시킬 수 있다.
제1편광판(20)은 제1편광자 및 제1보호층을 포함할 수 있다.
제1편광자는 입사된 광을 편광시키는 것으로, 당업자에게 알려진 통상의 편광자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1편광자는 폴리비닐알콜계 필름을 1축 연신하여 제조되는 폴리비닐알콜계 편광자, 또는 폴리비닐알콜계 필름을 탈수하여 제조되는 폴리엔계 편광자를 포함할 수 있다. 제1편광자는 두께가 1㎛ 내지 60㎛, 구체적으로 2㎛ 내지 50㎛, 보다 구체적으로 2㎛ 내지 30㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치에 사용될 수 있다.
제1보호층은 제1편광자 상에 형성되어, 편광자를 보호할 수 있다. 제1보호층은 등방성 광학필름일 수 있다. 상기 "등방성 광학필름"은 nx, ny, nz가 실질적으로 동일한 필름을 의미하며, 상기 "실질적으로 동일한"은 완전히 동일한 경우뿐만 아니라 약간의 오차를 포함하는 경우를 모두 포함한다. 구체적으로, 제1보호층은 면방향 위상차(Re)가 5nm 이하, 구체적으로 0.1nm 내지 5nm가 될 수 있다. 제1보호층은 두께 방향 위상차(Rth)가 5nm 이하, 구체적으로 0.1nm 내지 5nm가 될 수 있다. 상기 Re, Rth 범위에서, 액정 패널에 대해 법선 방향과 경사 방향에서의 명암비를 증가시킬 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 제1편광판(20)은 점착층에 의해 액정패널(30)에 점착될 수 있다. 점착층은 점착성 수지, 가교제 및 선택적으로 실란커플링제를 포함하는 점착제 조성물로 형성될 수 있다. 점착층은 광확산제를 더 포함함으로써 광 확산 효과를 높일 수도 있다. 광확산제는 당업자에게 알려진 통상의 광확산제를 포함할 수 있다.
이하, 액정패널(30)에 대해 설명한다.
액정패널(30)은 제1편광판(20)과 제2편광판(40) 사이에 형성되어, 제1편광판(20)으로부터 입사된 광을 제2편광판(40)으로 투과시킬 수 있다.
액정패널(30)은 제1기판, 제2기판 및 제1기판과 제2기판 사이에 고정되는 표시 매체인 액정층을 포함한다. 제1기판은 컬러필터 및 블랙매트릭스가 장착되어 있다. 제2기판은 액정의 전기광학특성을 제어하기 위한 스위칭 소자, 소스 신호를 제공하기 위해 스위칭 소자와 신호선에 게이트 신호를 제공하기 위한 주사선, 화소 전극, 카운터 전극을 포함한다. 액정층은 전계를 미인가시에는 균일하게 배향된 액정을 포함한다. 구체적으로, 액정패널(30)은 VA(vertical alignment) 모드, PVA(patterned vertical alignment) 모드 또는 S-PVA(super-patterned vertical alignment) 모드를 채용할 수 있다.
이하, 제2편광판(40)에 대해 설명한다.
제2편광판(40)은 액정패널(30)의 상부에 형성되는 것으로, 프리즘 시트(10) 및 액정패널(30)로부터 입사된 집광을 편광시키고 확산시킬 수 있다. 그 결과, 제2편광판(40)은 측면 및 정면에서의 명암비를 높이고, 측면에서의 시야각을 개선할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 제2편광판을 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 제2편광판(40)은 제2편광자(401), 광학필름(402) 및 제2보호층(403)을 포함할 수 있다.
제2편광자(401)는 액정패널(30) 상에 형성되는 것으로, 액정패널(30)로부터 입사된 집광을 편광시킬 수 있다. 제2편광자(401)는 당업자에게 알려진 통상의 편광자를 포함할 수 있다. 제2편광자(401)는 제1편광자와 동일 또는 이종의 편광자를 포함할 수 있다.
제2편광자(401)는 두께가 제1편광자와 동일하거나 다를 수 있다. 구체적으로, 제2편광자(401)는 두께가 1㎛ 내지 60㎛, 구체적으로 2㎛ 내지 50㎛, 보다 구체적으로 2㎛ 내지 30㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치에 사용될 수 있다.
광학필름(402)은 제2편광자(401) 상에 형성되며 제2보호층(403)의 바로 위에 형성되는 것으로, 제2편광자(401)로부터 입사된 광을 확산시켜 줄 수 있다. 광학필름(402)은 제2보호층(403)에 직접적으로 접하여 형성될 수 있다. 그 결과, 측면에서의 명암비를 높이고, 측면에서의 시야각을 개선할 수 있다.
광학필름(402)은 두께가 40㎛ 이하, 구체적으로 3㎛ 내지 40㎛, 보다 구체적으로 5㎛ 내지 30㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치에 사용될 수 있고, 박막화에 유리하고, 다른 광 특성에 영향을 주지 않으면서, 프리즘 시트와 사용시 시야각, 시인성이 개선될 수 있다.
광학필름(402)의 두께에 대한 제2보호층(403)의 두께의 비(제2보호층의 두께/광학필름의 두께)는 2 이하, 구체적으로 0.02 내지 0.75, 보다 구체적으로 0.1 내지 0.4가 될 수 있다. 상기 범위에서, 수분 투과에 의한 제2편광판의 신뢰성 상실을 막고, 말림 및 욺 개선 효과가 있을 수 있다.
광학필름(402)은 저굴절률 패턴층(404)과 고굴절률 패턴층(405)을 포함할 수 있다. 광학필름(402)은 프리즘 시트(10)로부터 출사된 광이 저굴절률 패턴층(404)으로 입사되어 고굴절률 패턴층(405)으로 출사되도록 액정표시장치(100)에 배치될 수 있다. 그 결과, 집광의 확산 효과를 높여 측면 명암비와 시야각 개선 효과를 크게 할 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 광학필름(40)을 도 3과 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 광학필름(40)은 하나 이상의 음각 패턴(410)이 형성된 고굴절률 패턴층(405) 및 상기 음각 패턴(410)의 적어도 일부를 충진하는 충진 패턴(408)을 포함하는 저굴절률 패턴층(404)을 포함할 수 있다.
고굴절률 패턴층(405)은 저굴절률 패턴층(404) 상 및 제2보호층(403)의 하부에 직접적으로 저굴절률 패턴층(404) 및 제2보호층(403)과 접하면서 형성되어, 저굴절률 패턴층(404)에 도달한 광 중 평탄부(409)에 의해 충진 패턴(408)으로 반사되지 못하는 광도 확산시킴으로써 집광의 확산 효과를 크게 할 수 있다.
고굴절률 패턴층(405)은 굴절률이 1.50 이상, 구체적으로 1.50 내지 1.60이 될 수 있다. 상기 범위에서, 광 확산 효과가 우수하다. 고굴절률 패턴층(405)은 (메트)아크릴계, 폴리카보네이트계, 실리콘계, 에폭시계 수지 중 하나 이상을 포함하는 자외선 경화형 조성물로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
고굴절률 패턴층(405)과 저굴절률 패턴층(404)의 굴절률 차이는 0.30 이하, 구체적으로 0.20 이하, 더 구체적으로 0.15 이하, 보다 구체적으로 0.10 내지 0.15가 될 수 있다. 상기 범위에서, 프리즘 시트(10)와 사용시 집광의 확산 효과가 클 수 있다.
다시, 도 4를 참조하면, 고굴절률 패턴층(405)에는 제1면(407)이 형성되어 있고, 제1면(407)에는 하나 이상의 음각 패턴(410)과 평탄부(409)가 형성되어 있을 수 있다. 도 4는 하나의 음각 패턴(410)과 하나의 평탄부(409)가 교대로 형성된 광학필름을 도시한 것이다. 그러나, 음각 패턴(410)과 평탄부(409)의 각각의 형성 순서는 특별히 제한되지 않는다. 음각 패턴(410)은 곡면을 포함하는 렌티큘러 렌즈 패턴이 될 수 있다. 곡면이 렌즈 역할을 하여 제2편광자(401)로부터 입사된 광을 도달 위치에 따라 다양한 방향으로 굴절시킴으로써 확산시킬 수 있다. 도 4는 곡면이 비구면인 광학필름(402)을 도시한 것이다. 그러나, 곡면은 구면, 포물면, 타원면, 쌍곡면 또는 무정형의 곡면이 될 수도 있다. 또한, 도 4는 음각 패턴(410)이 렌티큘러 렌즈 패턴인 광학필름을 도시한 것이나, 음각 패턴(410)은 정상부에 곡면이 형성되고 단면이 3각형 내지 10각형인 프리즘 패턴도 될 수 있다. 또한, 도 4는 곡면이 매끄러운 광학필름을 도시한 것이다. 그러나, 곡면에는 요철이 더 형성되어 확산 효과를 더 높일 수도 있다.
음각 패턴(410)은 종횡비가 1.0 이하, 구체적으로 0.4 내지 1.0, 더 구체적으로 0.7 내지 1.0이 될 수 있다. 상기 범위에서, 프리즘 시트(10)와 사용시 측면에서의 명암비를 높이고, 측면에서의 시야각을 개선할 수 있다. 음각 패턴(410)의 폭 전체의 합은 고굴절률 패턴층(405)의 전체 폭에 대해 40% 내지 60%, 구체적으로 45% 내지 55%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 프리즘 시트(10)와 사용시 측면에서의 명암비를 높이고, 측면에서의 시야각을 개선할 수 있다.
도 3을 참조하면, 음각 패턴(410)의 최대 폭(P2)은 10㎛ 이하, 구체적으로 5㎛ 내지 10㎛가 될 수 있다. 음각 패턴(410)의 최대 높이(H2)는 10㎛ 이하, 구체적으로 5㎛ 내지 10㎛가 될 수 있다. 상기 폭과 높이 범위에서, 확산 효과가 있을 수 있다. 음각 패턴(410)은 소정의 주기로 배치됨으로써, 집광을 확산시키는 효과가 클 수 있다. 구체적으로, 음각 패턴(410)의 주기(C)는 20㎛ 이하, 구체적으로 10㎛ 내지 20㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 집광 및 확산 효과가 클 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 평탄부(409)는 음각 패턴(410)과 음각 패턴(410) 사이에 형성되어, 평탄부(409)에 도달한 광이 음각 패턴(410)에서 전반사되어 출사됨으로써 집광을 확산시킬 수 있다. 평탄부(409)의 폭(P3)에 대한 음각 패턴(410)의 폭(P2)의 비율(P2/P3)은 1 이하, 구체적으로 0.5 내지 1.0이 될 수 있다. 상기 범위에서, 프리즘 시트(10)와 사용시 집광 및 확산 효과가 클 수 있다. 평탄부(409)의 폭(P3)은 10㎛ 이하, 구체적으로 5㎛ 내지 10㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 확산 효과가 있을 수 있다.
고굴절률 패턴층(405)은 광확산제를 포함시켜, 광 확산 효과를 높일 수 있다. 광확산제는 유기계 광확산제, 무기계 광확산제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 광확산제는 당업자에게 알려진 통상의 것을 사용할 수 있다.
저굴절률 패턴층(404)은 제2편광자(401) 상에 형성되어, 프리즘 시트(10)를 거쳐 제2편광자(401)로부터 일 방향으로 입사된 편광을 입사 위치에 따라 다양한 방향으로 굴절시켜 출사시킴으로써 광을 확산시킬 수 있다.
저굴절률 패턴층(404)은 굴절률이 1.50 미만, 구체적으로 1.35 내지 1.49가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광 확산 효과가 크고, 제조가 용이할 수 있다. 저굴절률 패턴층(404)은 자외선 경화성인 투명 수지를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다. 구체적으로, 수지는 (메트)아크릴계, 폴리카보네이트계, 실리콘계, 에폭시계 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 조성물은 저굴절률 패턴층(404) 형성을 위해 통상의 개시제를 더 포함할 수도 있다. 저굴절률 패턴층(404)은 고굴절률 패턴층(405)의 제1면(407)과 마주보는 제2면(406)을 포함하고, 하나 이상의 충진 패턴(408)을 포함할 수 있다. 충진 패턴(408)은 고굴절률 패턴층(405)의 음각 패턴(410)의 적어도 일부를 충진할 수 있다. 상기 "적어도 일부를 충진"은 음각 패턴(410)을 완전히 충진하거나 부분적으로 충진하는 경우를 모두 포함한다. 충진 패턴이 음각 패턴을 부분적으로 충진하는 경우, 잔여 부분은 공기 또는 소정의 굴절률을 갖는 수지로 충진될 수 있다. 구체적으로, 상기 수지는 저굴절률 패턴층 대비 동일하거나 크고 고굴절률 패턴층 대비 동일하거나 작은 굴절률을 가질 수 있다. 도 4는 충진 패턴(408)과 음각 패턴(410)이 스트라이프(stripe) 형의 연장된 형태로 형성된 광학필름을 도시한 것이나, 충진 패턴(408)과 음각 패턴(410)은 도트(dot) 형태로 형성될 수도 있다. 상기 "도트"는 충진 패턴과 음각 패턴의 조합이 분산되어 있는 것을 의미한다.
저굴절률 패턴층(404)은 광확산제를 포함시켜, 광 확산 효과를 높일 수 있다. 광확산제는 유기계 광확산제, 무기계 광확산제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 광확산제는 당업자에게 알려진 통상의 것을 사용할 수 있다.
이하, 제2보호층에 대해 설명한다.
도 3을 참조하면, 제2보호층(403)은 고굴절률 패턴층(405)의 바로 위에 형성되어, 광학필름(402)을 보호하고 지지하며, 제2편광자(401)를 보호할 수 있다.
제2보호층(403)은 면방향 위상차(Re)가 10,000nm 이상, 구체적으로 10,000nm 초과, 더 구체적으로 10,100nm 내지 15,000nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 무지개 얼룩이 시인되지 않게 할 수 있다.
제2 보호층(403)은 광학적 투명 수지를 1축 또는 2축 연신한 필름일 수 있다. 구체적으로, 광학적 투명 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르, 아크릴, 시클릭폴리올레핀, 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로스 에스테르, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리노르보르넨, 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌술피드, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리이미드 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제2보호층(403)은 상술한 수지의 변성 후 제조된 필름을 포함할 수도 있다. 상기 변성은 공중합, 브랜칭, 가교 결합, 또는 분자 말단의 변성 등을 포함할 수 있다.
제2보호층(403)과 광학필름(402)은 일체화될 수 있다. 상기 "일체화"는 제2보호층(403)과 광학필름(402)이 서로 독립적으로 분리되지 않고 접착층 등이 개재되지 않은 상태를 의미한다.
제2보호층(403)은 두께가 150㎛ 이하, 구체적으로 20㎛ 내지 150㎛, 더 구체적으로 30㎛ 내지 100㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치에 사용될 수 있다.
제2보호층(403)의 일면에는 프라이머층이 더 형성되어 광학필름(402)과의 접착을 용이하게 할 수 있다. 프라이머층은 이접착성 프라이머를 포함하는 조성물로 형성되어, 제2보호층(403)과 광학필름(402) 간의 접착을 용이하게 할 수 있다. 이접착성 프라이머는 폴리에스테르계 수지를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 3에서 도시되지 않았지만, 제2편광자(401)와 광학필름(402) 사이에는 접착층이 형성될 수 있다. 접착층은 통상의 편광판용 접착제를 포함할 수 있다. 구체적으로 편광판용 접착제는 에폭시 수지, (메트)아크릴계 단량체, 광개시제 등을 포함할 수 있다. 그러나, 저굴절률 패턴층(404)이 자가점착성이 경우 접착층은 생략될 수 있다. 또한, 편광판용 접착제는 광확산제를 더 포함함으로써 광 확산 효과를 높일 수 있다. 또한, 도 3에서 도시되지 않았지만, 제2보호층(403)의 상부면에는 기능성 층이 더 형성될 수도 있다. 기능성 층은 반사방지층, 저반사층, 하드코팅층 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 제2편광판의 제조 방법을 설명한다.
제2편광판은 제2보호층과 광학필름의 적층체와 제2편광자를 합지하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
우선, 제2보호층과 광학필름의 적층체를 제조한다. 구체적으로, 제2보호층의 일면에 고굴절률 패턴층용 수지를 코팅한다. 코팅 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 바코팅, 스핀코팅, 딥코팅, 롤코팅, 플로우코팅, 다이코팅 등이 될 수 있다. 그런 다음, 코팅층 위에 양각의 충진 패턴과 평탄부가 형성된 패턴 필름을 이용하여 패턴을 전사한다. 그런 다음, 저굴절률 패턴층용 수지를 전사된 패턴 내에 충진 및 코팅하고 경화시킨다. 경화는 광경화, 열경화 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 광경화는 파장 400nm 이하에서 10mJ/cm2 내지 1000mJ/cm2의 광량으로 조사하는 것을 포함할 수 있다. 열경화는 40℃ 내지 200℃에서 1시간 내지 30시간 동안 처리하는 것을 포함할 수 있다. 상기 범위에서 패턴층용 수지가 충분히 경화될 수 있다.
제2편광자를 제조한다. 제2편광자는 통상의 방법으로 제조될 수 있다. 일 구체예에서, 제2편광자는 폴리비닐알콜계 수지 필름을 팽윤, 연신, 염착시켜 제조할 수 있다. 팽윤, 연신, 염착은 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 수행될 수 있다. 다른 구체예에서, 제2편광자는 폴리비닐알콜계 수지 필름을 탈수시켜 제조될 수 있다.
상기 적층체 중 광학필름의 일면에 편광판용 접착제를 코팅하고 제2편광자와 합지한 다음 경화시켜 제2편광판을 제조한다.
이하, 도광판(50)에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 도광판(50)은 광원(60)의 측면에 위치되어, 광원(60)으로부터 입사된 광을 내부 반사시켜 프리즘 시트(10)로 출사시킬 수 있다.
도광판(50)은 도광판(50)에서 출사되는 광이 산란되지 않게 하고 광출사 각도 50° 내지 90°, 구체적으로 60° 내지 80°로 출사되도록 함으로써 프리즘 시트(10)이 사용되더라도 휘도를 높일 수 있다. 상기 "광출사 각도"는 도 5를 참조하면, 도광판(50)의 광출사면에 대해 수직인 방향(도 5의 L2)(액정표시장치의 정면) 0°라고 할 때, L2와 광이 출사되는 방향 간의 각도(θ)를 의미한다.
도광판(50)은 광원(60)과 대향하는 제2광입사면, 제2광입사면과 직교하고 프리즘 시트(10)의 프리즘(102)과 대향하는 제2광출사면을 갖는다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 실시예에 따른 도광판을 상세히 설명한다.
도6을 참조하면, 본 실시예에 따른 도광판(50)은 기재층(501), 렌티큘러 렌즈 패턴(502) 및 마이크로렌즈 패턴(503)을 포함할 수 있다.
기재층(501)은 렌티큘러 렌즈 패턴(502)과 마이크로렌즈 패턴(503) 사이에 형성되어, 렌티큘러 렌즈 패턴(502)과 마이크로렌즈 패턴(503)을 지지할 수 있다. 기재층(501)의 상부면은 제2광출사면, 기재층(501)의 측면은 제2광입사면, 기재층(501)의 하부면은 마이크로렌즈 패턴(503)으로부터 광이 입사되는 면이 될 수 있다.
기재층(501)은 두께가 1000㎛ 내지 4000㎛, 구체적으로 2000㎛ 내지 3000㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 광학표시장치에 사용될 수 있다.
기재층(501)은 광학적으로 투명한 수지로 형성된 필름을 포함할 수 있다. 구체적으로, 수지는 폴리카보네이트, 폴리메틸(메트)아크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌, 메틸메타아크릴레이트와 스티렌의 공중합체 수지(MS resin) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
렌티큘러 렌즈 패턴(502)은 기재층(501)의 상부면에 형성되어, 기재층(501)으로부터 입사된 광을 출사시키고, 광이 산란되지 않게 하여 휘도를 높일 수 있다. 도 6은 제1광학패턴으로 렌티큘러 렌즈 패턴이 형성된 도광판을 도시한 것이나, 제1광학패턴은 정상부에 곡면이 형성된 광학 패턴을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제1광학패턴은 단면이 n(n은 3 내지 10의 정수)각형인 프리즘 패턴으로 정상부에 곡면이 형성된 광학패턴을 포함할 수 있다.
렌티큘러 렌즈 패턴(502)은 종횡비가 0.10 내지 0.50, 곡률 반경이 20㎛ 내지 200㎛, 구체적으로 50㎛ 내지 150㎛ 가 될 수 있다. 상기 범위에서, 입사광에 대해 도광 및 확산 역할을 수행하고, 수직 방향의 시야각을 좁혀 시감 및 휘도를 상승시킬 수 있다.
렌티큘러 렌즈 패턴(502)은 최대 폭(P4)이 100㎛ 내지 300㎛, 최대 높이(H3)가 10㎛ 내지 150㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광을 좌우 방향으로 집광시켜 광 효율을 높일 수 있고, 입사광에 대해 도광 및 확산 역할을 수행하고, 수직 방향의 시야각을 좁혀 시감 및 휘도를 상승시킬 수 있다.
렌티큘러 렌즈 패턴(502)은 기재층(501)과 동일 또는 이종의 광학적 투명 수지로 형성될 수 있다.
마이크로렌즈 패턴(503)은 기재층(501)의 하부면에 형성되어, 도광판의 측면으로 입사된 빛을 집광시켜 출사시키는 역할을 할 수 있다. 도 6은 제2광학패턴으로 마이크로렌즈 패턴이 형성된 도광판을 도시한 것이나, 제2광학패턴은 단면이 n (n은 3 내지 10의 정수)각형인 프리즘 패턴, 렌티큘러 렌즈 패턴 등을 포함할 수도 있다.
마이크로렌즈 패턴(503)은 종횡비가 0.01 내지 0.20, 구체적으로 0.01 내지 0.10이 될 수 있다. 상기 범위에서, 도광판으로부터 출사광의 집광 효율을 높일 수 있다.
마이크로렌즈 패턴(503)은 폭(P5)이 100㎛ 내지 400㎛, 높이는 1㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 프리즘 시트 사용시 집광 효과가 있을 수 있다.
마이크로렌즈 패턴(503)은 기재층(501)과 동일 또는 이종의 광학적 투명 수지로 형성될 수 있다.
기재층(501), 렌티큘러 렌즈 패턴(502), 및 마이크로렌즈 패턴(503)은 일체로 형성될 수 있다. 상기 "일체로 형성"은 기재층(501), 렌티큘러 렌즈 패턴(502), 마이크로렌즈 패턴(503) 간에 접착층이 개재되지 않고 독립적으로 분리되지 않은 것을 의미한다. 이를 위해, 도광판(50)은 일면에 렌티큘러 렌즈 패턴(502)이 압출로 형성된 기재층(501)의 다른 일면에 레이저 가공 등으로 마이크로렌즈 패턴(503)을 형성하는 단계에 의해 제조될 수 있다. 압출과 레이저 가공은 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 수행될 수 있다.
이하, 광원(60)과 반사시트(70)에 대해 설명한다.
다시 도 1을 참조하면, 광원(60)은 광을 발생시키는 것으로, 도광판(20)의 측면 즉 도광판(20)의 제2광입사면에 대향하여 배치될 수 있다. 광원(60)은 선광원 램프 또는 면광원 램프, CCFL 또는 LED 등 다양한 광원들이 사용될 수 있다. 광원(60) 외부에는 광원 커버가 더 형성되어, 광원(60)을 보호할 수 있다. 도 1은 도광판(50)의 일 측면에만 광원(60)이 배치되는 경우를 도시하였으나, 광원(60)은 도광판(50)의 다른 일측면(일측면과 대향하는 면)에도 배치될 수 있다.
반사시트(70)는 도광판(50)의 하부면에 형성되어, 광원(60)으로부터 출사된 광을 반사시켜 도광판(50)으로 재반사시킴으로써 광 효율을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 실시예에 따른 액정표시장치 중 제2편광판의 부분 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치는 프리즘 시트, 제1편광판, 액정패널, 제2편광판, 도광판, 광원 및 반사시트를 포함할 수 있다. 도 3의 제2편광판 대신에, 도 7의 제2편광판을 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치와 실질적으로 동일하다. 이에, 제2편광판에 대해서만 설명한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 제2편광판(41)은 제2편광자(401), 저굴절률 패턴층(412)과 고굴절률 패턴층(413)을 포함하는 광학필름(411) 및 제2보호층(403)을 포함할 수 있다. 제2편광자(401) 및 제2보호층(403)은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에서와 실질적으로 동일하므로, 여기서는 광학필름(411)을 중심으로 설명한다.
광학필름(411)은 제2편광자(401) 상 및 제2보호층(403)의 바로 하부에 형성되는 것으로, 제2편광자(401)로부터 입사된 편광을 확산시켜 줄 수 있다. 그 결과, 측면 명암비를 높이고, 측면의 시야각을 크게 할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학필름(411)은 하나 이상의 음각 프리즘 패턴(414)이 형성된 고굴절률 패턴층(413), 및 음각 프리즘 패턴(414)의 적어도 일부를 충진하는 충진 패턴(415)을 포함하는 저굴절률 패턴층(412)을 포함할 수 있다.
도 7은 단면이 삼각형인 음각의 프리즘 패턴(414)을 포함하는 제2편광판을 나타낸 것이다. 그러나, 단면이 n 각형(n은 4 내지 10의 정수)인 프리즘 패턴을 포함할 수도 있다. 또한, 도 7은 평탄부가 없는 광학필름을 도시한 것이나, 음각 프리즘 패턴(414) 사이에 도 3의 평탄부(409)가 더 형성될 수도 있다. 또한, 도 7의 음각 프리즘 패턴(414)은 평탄한 면이나 요철이 더 형성됨으로써 확산을 크게 할 수 있다.
음각 프리즘 패턴(414)은 최대 폭(P6)이 5㎛ 내지 20㎛, 구체적으로 7㎛ 내지 15㎛가 될 수 있다. 음각 프리즘 패턴(414)은 최대 높이(H4)가 3㎛ 내지 16㎛, 구체적으로 4㎛ 내지 16㎛가 될 수 있다. 음각 프리즘 패턴(414)은 꼭지각(θ4)이 55° 내지 90°, 구체적으로 65° 내지 80°가 될 수 있다. 음각 프리즘 패턴(414)은 종횡비가 1.0 이하, 0.50 내지 0.96, 구체적으로 0.6 내지 0.8이 될 수 있다. 상기 폭, 높이, 꼭지각 및 종횡비 범위에서, 광 확산 효과가 있을 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 설명한다. 도 8은 본 실시예에 따른 액정표시장치 중 제2편광판의 부분 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치는 프리즘 시트, 제1편광판, 액정패널, 제2편광판, 도광판, 광원 및 반사시트를 포함할 수 있다. 도 3의 제2편광판 대신에, 도 8의 제2편광판을 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치와 실질적으로 동일하다. 이에, 이하에서는 도 8의 제2편광판에 대해서만 설명한다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 제2편광판(42)은 제2편광자(401), 저굴절률 패턴층(417)과 고굴절률 패턴층(418)을 포함하는 광학필름(416), 및 제2보호층(403)을 포함할 수 있다. 고굴절률 패턴층(418)은 하나 이상의 음각 패턴(419)과 평탄부(420)를 포함하고, 음각 패턴(419)과 평탄부(420)가 만나는 경계면에 곡면(421)이 형성될 수 있다. 그 결과, 집광의 확산 효과가 더 클 수 있다. 저굴절률 패턴층(417)은 음각 패턴(419)의 적어도 일부를 충진하는 하나 이상의 충진 패턴(422)을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 도 9를 참고하여 설명한다. 도 9는 본 실시예에 따른 액정표시장치 중 제2편광판의 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치는 프리즘 시트, 제1편광판, 액정패널, 제2편광판, 도광판, 광원 및 반사시트를 포함할 수 있다. 도 3의 제2편광판 대신에, 도 9의 제2편광판을 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치와 실질적으로 동일하다. 이에, 도 9의 제2편광판에 대해서만 설명한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 제2편광판(43)은 제2편광자(401), 저굴절률 패턴층(404)과 고굴절률 패턴층(405)을 포함하는 광학필름(402), 제2보호층(403) 및 제3보호층(423)을 포함할 수 있다. 도 3의 제2편광판 대비 제3보호층(423)을 더 포함하는 것을 제외하고는 실질적으로 동일하다.
제3보호층(423)은 제2편광자(401)의 하부에 형성되어, 제2편광자(401)를 보호하고, 제2보호층(403)과 함께 가혹 조건에서도 제2편광판(43)의 휨을 억제할 수 있다.
제3보호층(423)은 광학적 투명 수지를 1축 또는 2축 연신한 필름일 수 있다. 구체적으로, 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 시클릭폴리올레핀 수지, 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로스 에스테르 수지, 폴리비닐아세테이트 수지, 폴리비닐클로라이드 수지, 폴리노르보르넨 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리이미드 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제3보호층은 상술한 수지의 변성 후 제조된 필름을 포함할 수도 있다. 상기 변성은 공중합, 브랜칭, 가교 결합, 또는 분자 말단의 변성 등을 포함할 수 있다.
제3보호층(423)은 소정 범위의 위상차를 가져 시야각 보상 기능을 가질 수 있다. 구체적으로, 제3보호층(423)은 면방향 위상차(Re)가 40nm 내지 60nm가 될 수 있다. 상기 범위에서 시야각을 보상하여 화상 품질을 좋게 할 수 있다.
도 9에서 도시되지 않았지만, 제2편광자(401)와 제3보호층(423) 사이에는 상술한 접착층이 더 형성될 수 있다. 또한, 도 9에서 도시되지 않았지만, 제3보호층(423)의 하부면에는 점착층이 더 형성되어 액정패널과의 점착을 용이하게 할 수 있다. 점착층은 상술한 바와 같다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 도 10을 참고하여 설명한다. 도 10은 본 실시예에 따른 액정표시장치 중 제2편광판의 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치는 프리즘 시트, 제1편광판, 액정패널, 제2편광판, 도광판, 광원 및 반사시트를 포함할 수 있다. 도 3의 제2편광판 대신에, 도 10의 제2편광판을 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치와 실질적으로 동일하다. 이에, 도10의 제2편광판에 대해서만 설명한다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 제2편광판(44)은 제2보호층(403), 제2편광자(401), 저굴절률 패턴층(404)과 고굴절률 패턴층(405)을 포함하는 광학필름(402) 및 제3보호층(423)을 포함할 수 있다. 광학필름(402)이 제2편광자(401)와 제3보호층(423) 사이에 형성된 것을 제외하고는 도 9의 제2편광판(43)과 실질적으로 동일하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다.
제조예 1:도광판의 제조
상부면에 렌티큘러 렌즈 패턴(폭:150㎛, 높이: 34㎛, 종횡비: 0.23, 곡률반경: 100㎛)이 형성된 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 필름(두께:3000 ㎛)의 하부면에 레이저 가공으로 마이크로렌즈 패턴(폭: 350 ㎛, 높이: 15㎛, 종횡비: 0.04)을 형성하여 도광판을 제조하였다.
제조예 2:프리즘 시트의 제조
음각의 프리즘 패턴(폭:17㎛, 높이:12.6㎛, 꼭지각: 68°, 단면:삼각형)이 형성된 인각롤에 자외선 경화성 수지(굴절률:1.55)를 코팅하였다. 얻은 코팅물에, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(두께:125㎛)의 일면을 접촉시키고, UV 파장에서 200mJ의 광량을 조사하여 PET 필름 일면에 프리즘이 형성된 프리즘 시트를 제조하였다.
제조예 2-1:프리즘 시트의 제조
음각의 프리즘 패턴(폭:60㎛, 높이:30㎛, 꼭지각: 90°, 단면:삼각형)이 형성된 인각롤에 자외선 경화성 수지(굴절률:1.55)를 코팅하였다. 얻은 코팅물에, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(두께:125㎛)의 일면을 접촉시키고, UV 파장에서 200mJ의 광량을 조사하여 PET 필름 일면에 프리즘이 형성된 프리즘 시트를 제조하였다.
제조예 3:제1편광판의 제조
폴리비닐알콜 필름을 60℃에서 3배 연신하고 요오드를 흡착시킨 후 40℃의 붕산 수용액에서 2.5배 연신하여 제1편광자를 제조하였다. 제1편광자의 양면에 제1보호층으로 트리아세틸셀룰로스 필름(두께:80 ㎛)을 편광판용 접착제(Z-200, Nippon Goshei사)로 접착시켜 제1편광판을 제조하였다.
실시예 1
제조예 3의 제1편광자와 동일한 방법으로 제2편광자를 제조하였다.
제2보호층용 투명 PET 필름(도요보, SRF, 두께:80㎛, 파장 550nm에서 Re=14000nm)의 일면에 자외선 경화성 수지(SSC155, 신아 T&C)를 코팅하여 코팅물을 얻었다. 양각의 렌티큘러 렌즈 패턴(폭:10㎛, 높이:10㎛)과 평탄부(폭:10㎛)가 교대로 형성된 필름을 이용하여, 상기 코팅물에 음각의 렌티큘러 렌즈 패턴과 평탄부를 인가하고 경화시켜, 고굴절률 패턴층을 형성하였다. 상기 고굴절률 패턴층에 자외선 경화성 수지(SSC140, 신아T&C)를 코팅하여 상기 음각의 렌티큘러 렌즈 패턴을 완전히 충진하고, 경화시켜, 고굴절률 패턴층 바로 위에 저굴절률 패턴층이 형성된 광학필름을 형성하였다.
저굴절률 패턴층의 일면에 편광판용 접착제(Z-200, Nippon Goshei사)를 코팅하고, 상기 제조한 제2편광자와 합지하고, 경화시켜, 제2편광판을 제조하였다.
제조예 1의 도광판, 제조예 2의 프리즘 시트, 제조예 3의 제1편광판, 액정패널, 제2편광판을 순차적으로 적층시켜, 액정표시장치를 형성하였다. 이때, 도광판의 렌티큘러 렌즈 패턴과 프리즘 시트의 프리즘 패턴이 서로 대향하도록 하였다. 또한, 제2편광판의 제2편광자가 액정패널에 점착되도록 하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일한 방법으로 제2편광자, 광학필름을 제조하였다.
저굴절률 패턴층, 제3보호층용 TAC 필름(KC4DR-1, 일본, Konica사, 두께:40㎛)의 각각 일면에 편광판용 접착제(Z-200, Nippon Goshei사)를 코팅하고, 상기 제조한 제2편광자와 합지하고, 경화시켜, 제2편광판을 제조하였다.
실시예 1과 동일한 방법으로 제조예 1의 도광판, 제조예 2의 프리즘 시트, 제조예 3의 제1편광판, 액정패널, 제2편광판을 적층시켜 액정표시장치를 형성하였다.
비교예 1
제조예 2-1의 프리즘시트 2매를 프리즘 산방향이 서로 수직이 되도록 적층하고 실시예 1에서, 프리즘 시트의 프리즘 패턴이 제1편광판과 대향하도록 한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 액정표시장치를 형성하였다.
비교예 2
실시예 1에서, 제조예 1의 도광판, 제조예 2의 프리즘 시트, 제조예 3의 제1편광판, 액정패널, 제조예 3의 제1편광판을 순차적으로 적층시켜, 액정표시장치를 형성하였다. 이때, 도광판의 렌티큘러 렌즈 패턴과 프리즘 시트의 프리즘 패턴이 서로 대향하도록 하였다. 또한, 제1편광판의 제1편광자가 액정패널에 점착되도록 하였다.
실시예와 비교예에서 제조한 액정표시장치에 대해 하기 물성을 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1)휘도: LED 광원, 실시예 및 비교예의 액정표시장치를 조립하여 1변 에지형 LED 광원을 포함하는 액정표시장치(실시예 및 비교예의 액정표시장치용 모듈의 구성을 제외하고Samsung LED TV(UN32H5500)와 동일 구성)를 제조하였다. EZCONTRAST X88RC(EZXL-176R-F422A4, ELDIM사)를 이용하여 정면 휘도값을 측정하였다. 상대 휘도는 {(실시예와 비교예의 휘도값)/(실시예 1의 휘도값)} x 100으로 계산하였다.
(2)1/2시야각과 1/3 시야각: (1)과 동일한 방법으로 액정표시장치를 제조하고, EZCONTRAST X88RC(EZXL-176R-F422A4, ELDIM사)를 이용하여 휘도값을 측정하였다. 1/2시야각과 1/3 시야각은 각각 정면 휘도의 1/2, 1/3의 휘도를 갖는 시야각을 의미한다.
(3)명암비: (1)과 동일한 방법으로 액정표시장치를 제조하고, EZCONTRAST X88RC(EZXL-176R-F422A4, ELDIM사)를 이용하여 구면좌표계 (φ,θ)에서 명암비를 측정하였다.
　 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
프리즘 시트 제조예2 제조예2 제조예2-1 제조예2
프리즘 시트 중 프리즘의 형성 위치 광입사면 광입사면 광출사면 광입사면
고굴절률 패턴층 굴절률 1.57 1.57 1.57 -
음각 패턴 렌티큘러 렌즈 렌티큘러 렌즈 렌티큘러 렌즈 -
음각 패턴의 종횡비 1.0 1.0 1.0 -
평탄부 유무 있음 있음 있음 -
저굴절률 패턴층 굴절률 1.42 1.42 1.42 -
제3보호층 유무 없음 있음 없음 -
휘도 중앙 휘도 값(nit) 227 216 185 351
상대휘도
(%)		 100 95 81 155
1/2 시야각(°) 좌우 35.4 36.1 63.2 22.3
상하 43.2 43.5 44.1 42.5
1/3 시야각(°) 좌우 50.1 51.3 80.2 29.7
상하 56.3 56.4 55.5 50.4
명암비 (0°,0°) 14322 14063 12843 16194
상기 표 1에서와 같이, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 상대 휘도가 높고, 측면에서의 시야각이 개선되며 정면에서의 명암비가 높았다.
그러나, 상기 표 1에서와 같이, 광출사면에 프리즘이 형성된 프리즘 시트를 포함하는 비교예 1은 정면 휘도 및 정면 명암비가 상대적으로 낮은 단점이 있었다. 광학필름을 포함하지 않는 편광판을 포함하는 비교예 2는 정면 휘도와 정면 명암비는 우수하나 좌우 시야각이 협소한 문제점이 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (15)

  1. 액정패널,
    상기 액정패널의 일면에 형성된 제1편광판,
    상기 액정패널의 타면에 형성된 제2편광판,
    상기 제1편광판의 하부에 형성된 프리즘 시트, 및
    상기 프리즘 시트의 하부에 형성된 도광판을 포함하고,
    상기 프리즘 시트에는 상기 도광판과 대향하는 면에 하나 이상의 프리즘이 형성되어 있고,
    상기 제2편광판은 편광자 및 상기 편광자 상에 형성된 광학필름을 포함하고,
    상기 광학필름은 하나 이상의 음각 패턴이 형성된 고굴절률 패턴층 및 상기 음각 패턴의 적어도 일부를 충진하는 충진 패턴이 형성된 저굴절률 패턴층을 포함하고,
    상기 고굴절률 패턴층은 상기 저굴절률 패턴층보다 굴절률이 높고,
    상기 광학필름은 상기 프리즘 시트로부터 출사된 광이 상기 저굴절률 패턴층으로 입사되어 상기 고굴절률 패턴층으로 출사되도록 배치된 것인, 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 음각 패턴은 종횡비가 1이하인 것인, 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 음각 패턴은 렌티큘러 렌즈 패턴, 단면이 3각형 내지 10각형인 프리즘 패턴, 또는 정상부에 곡면이 형성되고 단면이 3각형 내지 10각형인 프리즘 패턴을 포함하는 것인, 액정표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고굴절률 패턴층은 상기 음각 패턴과 상기 음각 패턴 사이에 평탄부가 더 형성된 것인, 액정표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 저굴절률 패턴층은 굴절률이 1.50 미만인 것인, 액정표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 고굴절률 패턴층은 굴절률이 1.50 이상인 것인, 액정표시장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 충진 패턴은 상기 음각 패턴을 완전히 충진하는 것인, 액정표시장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2편광판은 편광자, 상기 편광자 상부에 형성된 저굴절률 패턴층, 상기 저굴절률 패턴층 상에 직접적으로 형성된 고굴절률 패턴층, 및 상기 고굴절률 패턴층 상에 형성된 제2보호층을 포함하고, 상기 고굴절률 패턴층과 상기 제2보호층은 서로 접하고 있는 것인, 액정표시장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2편광판은 상기 편광자의 하부에 제3보호층을 더 포함하는 것인, 액정표시장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2편광판은 편광자, 상기 편광자 하부에 형성된 고굴절률 패턴층, 상기 고굴절률 패턴층 상에 직접적으로 형성된 저굴절률 패턴층, 및 상기 저굴절률 패턴층 상에 형성된 제3보호층을 포함하고, 상기 저굴절률 패턴층과 상기 제3보호층은 서로 접하고 있는 것인, 액정표시장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2편광판은 상기 편광자의 상부에 제2보호층을 더 포함하는 것인, 액정표시장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 도광판은 광출사 각도 50°내지 90°로 광을 출사하는 것인, 액정표시장치.
  13. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리즘은 단면이 삼각형인 프리즘 패턴이고, 상기 음각 패턴은 렌티큘러 렌즈 패턴이고, 상기 음각 패턴과 상기 음각 패턴 사이에 평탄부가 더 형성된 것인, 액정표시장치.
  14. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항 에 있어서, 상기 프리즘은 단면이 삼각형인 프리즘 패턴이고, 상기 음각 패턴은 프리즘 패턴인 것인, 액정표시장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 액정표시장치는 광원을 포함하고, 상기 광원은 상기 도광판의 측면에 배치되는 것인, 액정표시장치.
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