KR20220099269A - 휘도 개선 필름 - Google Patents

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Abstract

휘도 개선 필름은 일면에 다수의 양각 패턴을 이격시켜 구비하는 고굴절층과 고굴절층의 일면에서 양각 패턴을 내장하면서 결합하는 저굴절층을 포함한다. 광은 고굴절층에서 저굴절층의 방향으로 방출된다.

Description

휘도 개선 필름{Film With Improved Luminance}
본 발명은 광학 필름에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 저굴절층과 외부(공기) 또는 다른 기능층의 결합면에서 전반사되는 광경로를 변경하여 외부로 향하게 함으로써 표시 장치의 휘도를 높일 수 있는 휘도 개선 필름에 관한 것이다.
표시 장치, 예를 들어 액정 표시장치는 백라이트 유닛에서 나온 광이 액정 패널을 통해 출사됨으로써 작동할 수 있다.
액정 표시장치는 예를 들어 제1 편광판, 액정 패널, 제2 편광판 등을 적층한 적층판을 포함할 수 있다.
제1 편광판은 액정 패널의 하부에 결합하여 입사 광을 편광시킬 수 있다.
액정 패널은 제1 편광판과 제2 편광판 사이에 결합하여 제1 편광판으로부터 입사되는 광을 제2 편광판으로 투과시키는 것으로, 표시 매체인 액정층을 포함할 수 있다.
제2 편광판은 액정 패널의 상부에 결합하여 액정 패널을 통과하는 광을 편광 및 확산시킴으로써 휘도, 명암비를 높일 수 있다. 제2 편광판은 편광자, 광학 필름, 보호층 등을 적층한 구조를 취할 수 있다.
제2 편광판에서, 광학 필름은 휘도 개선, 명암비 개선 등의 다양한 기능을 수행할 수 있는데, 휘도 개선 필름의 경우에는 고굴절층과 저굴절층을 적층하여 구성하고 있다.
종래의 휘도 개선 필름은 고굴절층과 저굴절층의 경계를 평면으로 구성하거나 스트립(strip) 형상의 음각 패턴을 고굴절층에 형성하고 있다.
한편, 휘도 개선 필름에서, 저굴절층은 외부(공기) 또는 다른 기능층과 결합할 수 있는데, 이 경우 공기(외부) 또는 다른 기능층의 굴절률이 저굴절층보다 작으면 저굴절층과 외부(공기) 또는 다른 기능층의 경계면에서 일부 전반사가 일어나고, 전반사 광은 후방 즉 고굴절층으로 이동하면서 정면 휘도는 물론 전방향 휘도까지 떨어뜨릴 수 있다.
그런데, 평면 또는 스트립 형태의 경계면을 갖는 종래의 휘도 개선 필름으로는 경계면에서 일어나는 전반사 광으로 인한 정면 휘도 및 전방향 휘도의 저하를 줄이거나 차단하는데 어려움이 있다.
[선행기술문헌]
1. 한국특허등록 제10-1585148호(색변화 저감용 광학필름 및 이를 채용한 유기발광 표시장치)
2. 한국특허공개 제10-2013-0054273호(내부 나노 구조물 및 외부 마이크로 구조물을 갖는 OLED 광 추출 필름)
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 표시 장치에 결합하여 사용되는 광학 필름의 구조를 개선하여 외부(공기) 또는 다른 기능층과의 경계면에서 발생할 수 있는 전반사 광을 다시 외부(공기) 또는 다른 기능층의 방향으로 방향 전환시킴으로써 정면 휘도 및 전방향 휘도를 높일 수 있는 휘도 개선 필름을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휘도 개선 필름은 고굴절층과 저굴절층을 적층하여 구성할 수 있다.
고굴절층은 액정 패널 방향에 결합하며, 일면에 액정 패널에서 멀어지는 방향으로 돌출하는 다수의 양각 패턴을 이격시켜 구비할 수 있다.
저굴절층은 고굴절층의 일면, 즉 액정 패널에서 먼쪽 방향에서 고굴절층의 양각 패턴을 내장하면서 결합할 수 있다.
본 발명의 휘도 개선 필름에서, 양각 패턴은 엠보싱 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 휘도 개선 필름에서, 엠보싱 양각 패턴은 동일 간격으로 이격될 수 있다.
본 발명의 휘도 개선 필름에서, 엠보싱 양각 패턴은 고굴절층의 전체 면적에 대해 45~91%의 면적 비율을 가질 수 있다.
본 발명의 휘도 개선 필름에서, 엠보싱 양각 패턴은 0.27~0.73의 종횡비(높이/폭)를 가질 수 있다.
본 발명의 휘도 개선 필름에서, 고굴절층과 저굴절층은 0.2~0.4의 굴절률 차이를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 편광판은 위에서 설명한 휘도 개선 필름을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 위에서 설명한 휘도 개선 필름을 갖는 편광판을 포함할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 휘도 개선 필름은 고굴절층에 양각 패턴을 형성함으로써, 저굴절층과 외부(공기) 또는 다른 기능층의 경계면에서 일어날 수 있는 일부 전반사 광을 다시 전방, 즉 외부(공기) 또는 다른 기능층의 방향으로 재반사시킴으로써, 정면 휘도 및 전방향 휘도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 휘도 개선 필름은 양각 패턴을 동일 간격을 갖는 엠보싱 형태로 구성함으로써, 저굴절층과 외부(공기) 또는 다른 기능층의 경계면에서 일어나는 일부 전반사 광을 고르게 전방으로 방향 전환할 수 있고, 이를 통해 전방, 즉 외부(공기) 또는 다른 기능층의 방향으로 재반사되는 비율을 높일 뿐 아니라 재반사 광의 균일도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 휘도 개선 필름의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 휘도 개선 필름의 단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 휘도 개선 필름의 분해 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 휘도 개선 필름은 고굴절층(10)과 저굴절층(20)을 적층하여 구성할 수 있다.
고굴절층(10)은 액정 패널의 방향, 즉 광이 방출되는 방향에 위치하며, 액정 패널에서 먼쪽의 일면에 액정 패널에서 멀어지는 방향으로 돌출하는 다수의 양각 패턴(11)을 구비할 수 있다.
양각 패턴(11)은 엠보싱 형상을 가질 수 있다. 양각 패턴(11)은 폭과 높이에 따라 다양한 형상을 가질 수 있는데, 예를 들어 반원형, 반타원 등의 단면 형상을 가질 수 있다. 양각 패턴(11)은 동일 간격으로 이격 배치할 수 있다. 이러한 엠보싱 형상 및 고른 배치를 통해, 전반사 광을 저굴절층(20) 방향으로 전환함은 물론 전환되는 광의 균일도를 높일 수 있다.
양각 패턴(11)은 저굴절층(20)에서 고굴절층(10)으로 입사하는 광, 즉 저굴절층(20)과 외부(공기) 또는 다른 기능층(미도시)의 경계면에서 전반사되는 전반사 광을 전방, 즉 저굴절층(20)의 방향으로 되반사하여 방향 전환할 수 있다.
고굴절층(10)은 예를 들어 (메트)아크릴계, 폴리카보네이트계, 실리콘계, 에폭시계 수지 중 하나 이상을 포함하는 자외선 경화형 조성물로 구성할 수 있다. 고굴절층(10)은 예를 들어 1.57~1.75의 굴절률을 가질 수 있다.
저굴절층(20)은 고굴절층(10)의 일면, 즉 액정 패널에서 먼쪽 방향에 결합할 수 있다. 저굴절층(20)은 고굴절층(10)의 양각 패턴(11)을 내장하면서 결합할 수 있는데, 양각 패턴(11)에 대응하는 음각 패턴(21)을 고굴절층(10)의 방향에 구비할 수 있다.
저굴절층(20)은 자외선 경화성인 투명 수지, 예를 들어 (메트)아크릴계, 폴리카보네이트계, 실리콘계, 에폭시계 수지 등으로 구성할 수 있다. 저굴절층(20)은 예를 들어 1.35~1.50의 굴절률을 가질 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 휘도 개선 필름의 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 휘도 개선 필름은 고굴절층(10)과 저굴절층(20)을 적층하여 구성할 수 있는데, 고굴절층(10)에 형성되는 엠보싱 양각 패턴(11)의 형상(또는 종횡비=높이(H)/폭(W)), 형성 면적(또는 이격 간격(S)), 그리고 고굴절층(10)과 저굴절층(20)의 굴절률 차이 등에 따라 정면 휘도와 전방향 휘도가 달라지는 것을 확인하였다. 이에, 엠보싱 양각 패턴(11)의 최적 형상(종횡비), 최적 형성 면적(또는 이격 간격), 그리고 고굴절층(10)과 저굴절층(20)의 최적 굴절률 차이를 아래와 같이 도출하였다.
아래의 표 1은 엠보싱 양각 패턴(11)의 형상(종횡비) 변화에 따른 정면 휘도와 전방향 휘도의 변화를 측정한 결과이다. 여기서, 엠보싱 양각 패턴(11)의 이격 간격(S)은 0 으로 하고, 고굴절층(10)과 저굴절층(20)의 굴절률 차이는 0.3 으로 하였다. 그리고, 정면 휘도와 전방향 휘도는 휘도 개선 필름을 적층하지 않은 경우를 기준(100%)으로 하여, 상대적 휘도 변화를 %로 표시하였다.
형상 정면 휘도
(%)		 전방향 휘도
(%)
폭(㎛) 높이(㎛) 종횡비(높이/폭)
11 2 0.18 99 101
11 3 0.27 106 116
11 5 0.45 115 113
11 7 0.64 112 108
11 8 0.73 107 105
11 9 0.82 105 101
22 4 0.18 99 101
22 5 0.23 101 109
22 6 0.27 105 116
22 8 0.36 118 113
22 13 0.59 116 112
22 16 0.73 108 108
22 20 0.91 103 104
위의 표 1에서 보면, 정면 휘도와 전방향 휘도가 종횡비의 변화에 따라 변하는 것을 확인할 수 있다. 제품 설계에서 기준값(100%)보다 5%p 이상 증가할 때를 의미있는 변화로 간주하는 것에 비추어, 정면 휘도와 전방향 휘도가 모두 105% 이상으로 증가하는 종횡비 범위를 0.27~0.73로 추출할 수 있는데, 이러한 종횡비의 범위는 기술적으로 의미를 갖는 것으로 해석할 수 있다.
아래의 표 2는 고굴절층(10)과 저굴절층(20)의 굴절률 차이에 따른 정면 휘도와 전방향 휘도의 변화를 측정한 결과이다. 여기서, 엠보싱 양각 패턴(11)의 이격 간격(S)은 0 으로 하고, 엠보싱 양각 패턴(11)의 종횡비는 0.36(폭 22㎛, 높이 8㎛) 으로 하였다. 그리고, 정면 휘도와 전방향 휘도는 휘도 개선 필름을 적층하지 않은 경우를 기준(100%)으로 하여, 상대적 휘도 변화를 %로 표시하였다.
굴절률 차이 정면 휘도(%) 전방향 휘도(%)
0.15 99 105
0.2 105 107
0.25 112 112
0.3 118 113
0.35 123 114
0.4 131 114
위의 표 2에서 보면, 정면 휘도와 전방향 휘도가 고굴절층(10)과 저굴절층(20)의 굴절률 차이에 따라 변하는 것을 확인할 수 있다. 제품 설계에서 기준값(100%)보다 5%p 이상 증가할 때를 의미있는 변화로 간주하는 것이 비추어, 정면 휘도와 전방향 휘도가 모두 105% 이상으로 증가하는 굴절률 차이의 범위를 0.2 이상으로 추출할 수 있는데, 이러한 굴절률 차이의 범위는 기술적으로 의미를 갖는 것으로 해석할 수 있다. 다만, 고굴절층(10)과 저굴절층(20)의 굴절률 차이가 0.4를 초과하도록 광학 필름을 실제 제품화하는 것이 어렵기 때문에, 본 발명에서는 고굴절층(10)과 저굴절층(20)의 굴절률 차이를 0.2 ~ 0.4의 범위로 하는 것이 바람직할 수 있다.
아래의 표 3은 엠보싱 양각 패턴(11)의 형성 면적비((엠보싱 양각 패턴의 전체 면적/고굴절층 전체 면적)×100)의 변화에 따른 정면 휘도와 전방향 휘도의 변화를 측정한 결과이다. 여기서, 폭은 11㎛와 22㎛의 2개 그룹으로 나누었고, 고굴절층(10)과 저굴절층(20)의 굴절률 차이는 0.3 으로 하였다. 그리고, 정면 휘도와 전방향 휘도는 휘도 개선 필름을 적층하지 않은 경우를 기준(100%)으로 하여, 상대적 휘도 변화를 %로 표시하였다.
형상 정면 휘도
(%)		 전방향 휘도
(%)
폭(㎛) 간격(㎛) 형성 면적비(%)
11 0 91 119 113
11 6 50 107 106
11 8 46 108 105
11 10 42 107 103
22 0 91 118 113
22 6 50 113 109
22 15 45 107 106
22 17 42 109 103
위의 표 3에서 보면, 정면 휘도와 전방향 휘도가 엠보싱 양각 패턴(11)의 형성 면적 비율(또는 이격 간격비)이 변함에 따라 변하는 것을 확인할 수 있다. 제품 설계에서 기준값(100%)보다 5%p 이상 증가할 때를 의미있는 변화로 간주하므로, 정면 휘도와 전방향 휘도가 모두 105% 이상으로 증가하는 엠보싱 양각 패턴(11)의 형성 면적 비율을 45~91%로 추출할 수 있는데, 이러한 엠보싱 양각 패턴(11)의 형성 면적 비율의 범위는 기술적으로 의미를 갖는 것으로 해석할 수 있다.
위에서 설명한 광학 필름은 편광판의 일부로 사용할 수 있다. 이 경우, 편광판은 예를 들어 위에서 설명한 휘도 개선 필름을 편광자 필름과 보호 필름 사이에 삽입 적층한 형태로 구성할 수 있다.
또한, 위에서 설명한 광학 필름은 액정 패널 외에 다양한 표시 장치, 예를 들어 플라즈마 패널, 전계발광 패널, 유기발광다이오드 패널 등에도 사용할 수 있다.
이상, 본 발명을 여러 실시예로서 설명하였는데, 이들은 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면 이러한 실시예를 다른 형태로 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의해 정해지므로, 그러한 변형이나 수정이 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.
10 : 고굴절층 11 : 양각 패턴(엠보싱)
20 : 저굴절층 21 : 음각 패턴
W : 엠보싱 폭 H : 엠보싱 높이
S : 엠보싱 간격

Claims (8)

  1. 일면에 다수의 양각 패턴을 이격시켜 구비하는 고굴절층; 및
    상기 고굴절층의 일면에서 상기 양각 패턴을 내장하면서 결합하는 저굴절층을 포함하고,
    상기 고굴절층에서 상기 저굴절층의 방향으로 광이 방출되는, 휘도 개선 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 양각 패턴은
    엠보싱 형상을 갖는, 휘도 개선 필름.
  3. 제2항에 있어서, 상기 엠보싱 양각 패턴은
    동일 간격으로 이격되는, 휘도 개선 필름.
  4. 제3항에 있어서, 상기 엠보싱 양각 패턴은
    상기 고굴절층의 전체 면적에 대해 45~91%의 면적 비율을 갖는, 휘도 개선 필름.
  5. 제3항에 있어서, 상기 엠보싱 양각 패턴은
    0.27~0.73의 종횡비(높이/폭)를 갖는, 휘도 개선 필름.
  6. 제3항에 있어서, 상기 고굴절층과 상기 저굴절층은
    0.2~0.4의 굴절률 차이를 갖는, 휘도 개선 필름.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 휘도 개선 필름을 포함하는, 편광판.
  8. 제7항에 따른 편광판을 포함하는, 표시 장치.
KR1020210001300A 2021-01-06 2021-01-06 휘도 개선 필름 KR20220099269A (ko)

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