KR101822699B1 - 광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기재필름 및 상기 기재필름의 일면에 형성된 집광패턴층을 포함하고, 상기 기재필름은 TD(폭 방향, Transverse Direction)방향으로 연신된 것이고, 하기 식 1로 표시되는 면내 위상 지연값(Re)이 5,000nm 내지 15,500nm인 것을 특징으로 하는 광학시트에 관한 것이다:
<식 1>
Re = (nx - ny)×d
상기 식 1에서, nx, ny는 각각 x축 및 y축 방향의 굴절율이고, d는 필름의 두께이다.

Description

광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치{OPTICAL SHEET AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

편광판은 액정표시장치의 표시 패턴을 가시화하기 위해, 광의 진동 방향을 제어하는 목적으로 액정 셀의 안팎에 사용되고 있다. 액정표시장치의 적용 분야가 개발 초기의 소형 기기로부터 최근에는 노트북 컴퓨터, 액정 모니터, 액정 컬러 프로젝터, 액정 텔레비전, 차량 탑재용 네비게이션 시스템, 퍼스널 폰 및 옥 내외에서 사용되는 계측 기기 등으로 폭 넓은 범위를 나타내고 있다. 특히, 액정표시장치의 적용 분야 중에서도 액정 모니터, 액정 텔레비전 등은 고휘도의 백라이트를 사용하는 경우가 많다. 따라서, 편광판에 사용되는 편광필름도 종래 제품 이상으로 높은 성능이 요구되기에 이르렀다.

액정표시장치는 액정패널 표면을 형성하는 유리기판의 양측으로 편광판을 배치하는 방식으로 화상이 형성된다. 편광판은 일반적으로는, 폴리비닐알코올계(PVA) 필름과 요오드 등의 이색성 재료로 이루어진 편광자의 편면 또는 양면에 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등을 이용한 편광자용의 투명 보호필름을 폴리비닐알코올계 접착제로 접합한 것이 이용되고 있다.

그러나 트리아세틸셀룰로오스 필름은 일반적인 고분자 필름에 비해 가격이 높다. 그 결과 저가의 고분자 필름을 보호필름으로 사용하게 되었으며, 그 중에서도 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 보호필름으로 사용한 편광판이 개발되고 있다. 그러나, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 편광판에 적층시 저배율로 연신하여 액정표시장치에 사용시 기계적 강도가 약하여 물리적 특성을 확보하기 어렵고, 고배율로 연신하여 액정표시장치에 사용시 무지개 얼룩이 발생하여 화상 품질을 저하시킬 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 액정표시장치는 자체 발광하지 않으므로, 백라이트 유닛이 필요하다. 백라이트 유닛은 발광다이오드 또는 형광 램프 등의 광원, 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 보호 시트 등의 광학시트를 포함할 수 있다.

일반적으로 집광을 위하여 프리즘 시트가 사용된다. 프리즘 시트의 패턴은 단면이 삼각형 패턴으로 규칙적으로 형성되어 있고, 빛을 집광하여 휘도를 높여주는 역할을 한다. 프리즘 시트는 1개 이상이 적층될 수 있고, 상부는 특정 형상의 패턴이 형성될 수 있으며, 하부는 불규칙적인 요철로 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 프리즘 시트에서 상부에 또 다른 광학 시트, 예를 들면, 보호시트를 접착층을 이용하여 적층할 수 있다.

그러나, 백라이트 유닛에 집광 또는 확산을 위하여 사용되는 광학시트가 다수개 구비되는 경우에는 휴대폰이나 태블릿 등의 전자기기의 슬림화 또는 박막화가 어렵다는 문제점이 존재한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무지개 얼룩이 발생하지 않는 광학시트를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 액정표시장치의 박막 구현이 가능한 광학시트를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 휘도가 우수한 광학시트를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 광학시트를 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 관점은 기재필름 및 상기 기재필름의 일면에 형성된 집광패턴층을 포함하고, 상기 기재필름은 TD(폭 방향, Transverse Direction)방향으로 연신된 것이고, 하기 식 1로 표시되는 면내 위상 지연값(Re)이 5,000nm 내지 15,500nm인 것을 특징으로 하는 광학시트에 관한 것이다:

<식 1>

Re = (nx - ny)×d

상기 식 1에서, nx, ny는 각각 x축 및 y축 방향의 굴절율이고, d는 필름의 두께이다.

상기 집광패턴층은 길이방향을 갖는 집광패턴을 포함하고, 상기 기재필름의 연신방향(TD)과 상기 집광패턴의 길이방향이 동일한 것일 수 있다.

상기 기재필름은 파장 550nm에서 하기 식 2의 두께 방향 위상 지연값(Rth)가 15,500nm 이하일 수 있다:

<식 2>

Rth = ((nx+ny)/2　- nz) × d

상기 식 2에서, nx, ny, nz는 각각 폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율이고, d는 폴리에스테르 필름의 두께(단위:nm)이다.

상기 기재필름은 550nm에서 하기 식 3으로 표시되는 Nz값이 2.0 이하일 수 있다:

<식 3>

Nz= (nx - nz)/(nx - ny)

상기 식 3에서, nx, ny, nz는 각각 x축, y축 및 z축(두께) 방향의 굴절율이다.

상기 집광패턴층은 기재필름의 일면에 연속적으로 배열된 복수 개의 단위 프리즘을 포함하는 프리즘 패턴층이며, 상기 단위 프리즘의 높이(H)는 약 2 내지 약 65㎛이고, 피치(P)는 약 5 내지 약 60㎛이며, 꼭지각(α)은 약 50°내지 약 100°일 수 있다.

상기 광학시트는 상기 기재필름과 상기 집광패턴층 사이에 형성된 평탄층을 더 포함할 수 있다.

상기 기재필름은 광입사면 및 상기 광입사면과 대향하는 광출사면을 포함하며, 상기 집광패턴층은 상기 기재필름의 광입사면에 연속적으로 배열된 복수 개의 단위 프리즘을 포함하는 역프리즘 패턴층일 수 있다.

상기 역프리즘 패턴층의 단위 프리즘의 꼭지각(α)은 약 50°내지 약 80°일 수 있다.

상기 기재필름의 두께는 약 10 내지 300㎛일 수 있다.

상기 기재필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 중 하나 이상의 수지로 된 필름일 수 있다.

상기 집광패턴층은 폴리아세탈 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스터계 수지, 비닐계 수지, 폴리페닐렌에용르 수지, 폴리올레핀 수지, 시클로올레핀계 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리아릴술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지, 폴리에틸렌 수지 및 불소계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 상기 광학시트와 일체로 형성된 편광판을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

본 발명의 광학시트는 무지개 얼룩이 발생하지 않으며 휘도가 우수하며, 이를 포함하는 액정표시장치는 박막 구현이 가능하다.

도1은　본 발명의 일 구체예에 따른 광학시트의 사시도이다.
도 2는 도 1에서 X-X'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 광학시트로서 정프리즘 패턴층이 형성된 광학시트(a)와 역프리즘(inverse prism) 패턴층이 형성된 광학시트(b)를 각각 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 구체예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 구체예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 구성요소를 지칭한다.

본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시 관점에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "바로 위(directly on)" 또는 "바로(directly)"로 지칭되는 것은 중간체 등의 다른 구조를 개재하지 않은 것을 나타낸다.

광학시트

본 발명의 일 구체예에 따른 광학시트는 기재필름 및 상기 기재필름의 일면에 형성된 집광패턴층을 포함한다.

본 발명에서 집광패턴층은 프리즘, 렌티큘러렌즈, n각 프리즘 등과 같이 길이방향을 갖는 광학부재를 포함하는 광학패턴층을 의미하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 구체예에 따른 광학시트를 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한다.

도1은 본 발명의 일 구체예에 따른 광학시트의 사시도이고, 도 2는 도 1에서 X-X'선을 따라 절단한 단면도이다.

도1을 참조하면, 본 발명의 구체예에 따른 광학시트(100)는 기재필름(110) 및 기재필름(110) 일면에 집광패턴층으로 형성된 프리즘 패턴층(120)을 포함한다.

기재필름(110)은 광입사면과 광출사면이 구비된 폴리에스테르 필름으로서 초고위상차 필름인 것을 특징으로 한다.

상기 폴리에스테르 필름은 MD 방향(길이 방향, Machine Direction) 연신 없이 TD 방향(폭 방향, Transverse Direction)으로만 연신된 필름으로서, TD 방향 연신비는 5 내지 10배, MD 방향 연신비는 1 내지 1.1로서, "MD 방향 연신비 1 내지 1.1"은 기계적인 공정(Machine direction)에 의하여 연신되는 것을 제외하고는 추가 연신 공정을 없는 것을 의미하고, 연신비 1은 연신하지 않은 무연신 상태를 의미한다. 상기 범위에서, 초고위상차 필름이 되어 무지개 얼룩 발생을 막아 화상 품질 개선할 수 있다.

폴리에스테르 필름은 폴리에스테르 수지의 투명한 필름이라면 특별히 제한되지 않는데, 구체예에서, 폴리에스테르 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 중 하나 이상의 수지로 된 필름일 수 있다.

구체예로서, 기재필름(110)은 파장(λ) 550nm 조건에서 하기 식 1로 표시되는 면내 위상 지연값(Re)이 5,000nm 내지 15,500nm일 수 있다.

<식 1>

Re = (nx - ny)×d

상기 식 1에서, nx, ny는 각각 x축 및 y축 방향의 굴절율(refractive index)이고, d는 필름의 두께이다.

구체예로서, 기재필름(110)은 파장 550nm에서 하기 식 2의 두께 방향 위상 지연값(Rth)이 15,500nm 이하, 구체적으로는 5,000nm 내지 15,000nm일 수 있다.

<식 2>

Rth = ((nx+ny)/2　- nz) × d

상기 식 2에서, nx, ny, nz는 각각 폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율이고, d는 폴리에스테르 필름의 두께(단위:nm)이다.

상기 면내 위상 지연값(Re) 및 두께방향의 위상 지연값(Rth) 범위 내에서 휘도의 저하없이 무지개 얼룩 발생을 최소화할 수 있다.

구체예로서, 기재필름(110)의 이축성 정도를 나타내는 하기 식 3으로 표시되는 Nz는 파장 550nm에서 2.0 이하일 수 있으며, 구체적으로는 1.5 ~ 1.7일 수 있다.

<식 3>

Nz= (nx - nz)/(nx - ny)

상기 식 3에서, nx, ny, nz는 각각 x축, y축 및 z축(두께) 방향의 굴절율이다.

기재필름(110)의 두께(D)는 제한되지 않지만 약 10 내지 약 300㎛ 구체적으로 약 50 내지 약 125㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 광학시트에 사용될 수 있다.

구체예로서, 기재필름(100)의 TD 연신방향은 프리즘 패턴층(120)의 길이방향(Y-Y')과 동일하게 배치될 수 있다. 이와 같이, 기재필름의 연신방향과 프리즘 패턴층의 길이방향이 동일한 경우, 휘도의 저하없이 무지개 얼룩 발생을 최소화할 수 있다.

도 2를 참조하면, 프리즘 패턴층(120)은 기재필름(110)의 일면에 연속적으로 배열된 복수 개의 단위 프리즘을 포함한다. 상기 단위 프리즘의 높이(H)는 각각 동일하거나 상이할 수 있는데, 약 2 내지 약 65㎛, 구체적으로는 약 10 내지 약 30㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 모아레가 없고 집광 효과가 있을 수 있다. 상기 단위 프리즘의 피치(P)는 각각 동일하거나 다를 수 있는데, 구체적으로 피치는 약 5 내지 약 60㎛ 예를 들면 약 10 내지 약 30㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 모아레가 없고 집광 효과가 있을 수 있다. 단위프리즘의 꼭지각(α)은 약 50°내지 약 100°가 될 수 있고, 상기 범위에서 휘도 향상 효과가 있을 수 있다.

본 발명의 일 구체예로서, 프리즘 패턴층(120)의 굴절률은 1.50 내지 1.70, 구체적으로 1.58 내지 1.67일 수 있다. 상기의 범위에서 입사되는 광을 고휘도로 출사 시킬 수 있는 장점이 있다.

도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 광학시트로서 정프리즘 패턴층이 형성된 광학시트(a)과 역프리즘(inverse prism) 패턴층이 형성된 광학시트(b)을 각각 나타낸 것이다.

도 3을 참고하면, 정프리즘 패턴층이 형성된 광학시트(a)은 기재필름을 통하여 선 입사된 광이 프리즘 패턴층으로 전달되는 반면, 역프리즘 패턴층이 형성된 광학시트(b)은 프리즘 패턴층을 통하여 선 입사된 광이 기재필름으로 전달된다. 상기 역프리즘 패턴층이 형성된 광학시트(b)은 액정표시장치 내에서 휘도의 저하없이 무지개 얼룩 발생을 최소화할 수 있다.

역프리즘 패턴층을 구성하는 단위 프리즘의 꼭지각(α)은 약 50°내지 약 80°가 될 수 있고, 상기 범위에서 휘도의 저하없이 무지개 얼룩 발생을 최소화할 수 있다.

프리즘 패턴층(120)은 압착 성형하는 방식으로 기재필름(110)의 일면에 형성될 수 있다. 예로서, 광학시트(100)는 프리즘 패턴이 각인된 몰드 인각롤과 기재필름의 일면을 접촉시킨 상태에서 투명 수지 조성물을 상기 인각롤과 기재필름 사이에 주입하여 경화시키고 상기 경화되어 기재필름에 접착된 투명 수지 조성물 코팅층을 인각롤로부터 분리하여 형성할 수 있다.

프리즘 패턴층(120) 및 프리즘 패턴층 이외의 집광패턴층은 가시 광선 영역에서 투명한 재료로서, 열가소성 수지 또는 이를 포함하는 조성물을 포함할 수 있다. 열가소성 수지로는 아크릴계 수지, 폴리아세탈계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스터계 수지, 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리올레핀 수지, 시클로올레핀계 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리아릴술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지, 폴리에틸렌 수지 또는 불소계 수지 등을 사용할 수 있다.

도면상 미도시하였으나, 본 발명의 다른 구체예에 따른 광학시트는 기재필름과 집광패턴층 사이에 형성된 평탄층을 더 포함할 수 있다.

상기 평탄층은 투과도 및 집광패턴층의 평탄화 효과를 고려하여 두께가 2 내지 200㎛인 것이 바람직하다. 상기 평탄층은 집광패턴층과 동일한 재료를 사용하여 제조할 수 있다.

액정표시장치

도 4는 본 발명의 일 구체예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다. 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 구체예에 따른 액정표시장치(700)는 액정표시패널(200), 액정표시패널(200)의 후면에 위치하는 백라이트유닛(500), 액정표시패널(200)의 전면에 위치하는 제1 편광판(300) 및 액정표시패널(200)과 백라이트유닛(500) 사이에 위치하는 제2 편광판(400)을 포함하고, 백라이트유닛(500)은 상술한 본 발명의 광학시트를 포함할 수 있다. 상기 광학시트는 전술한 내용을 모두 포함하므로 구체적인 내용의 기재는 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 구체예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다. 도 5를 참고하면, 제1 편광판(300)은 광입사면과 광출사면을 포함하는 제1 편광자(160), 및 제1 편광자(160)의 광입사면에 형성된 제1 위상차 보상필름(170) 및 제1 편광자(160)의 광출사면에 형성된 보호필름(180)을 포함할 수 있다.

제2 편광판(400)은 광입사면과 광출사면을 포함하는 제2 편광자(130), 제2 편광자(130)의 광입사면에 바로(directly) 형성된 광학시트(100) 및 제2 편광자(130)의 광출사면에 형성된 제2 위상차 보상필름(140)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 광학시트(100)은 도시된 바와 같이 광학시트의 기재필름이 제2 편광자(130)의 광입사면에 바로(directly) 형성된, 즉, 역프리즘(inverse prism) 패턴층이 형성된 광학시트(100)일 수 있다. 상기와 같이 역프리즘(inverse prism) 패턴층이 형성된 광학시트(100)의 기재필름이 제2 편광자와 일체화되는 경우에는 역프리즘 패턴층과 기재필름의 계면에서의 굴절률 차이를 줄여 광속 손실을 광속 손실 (flux loss)을 줄일 수 있다. 본 발명에서 '일체화'는 편광자와 기재필름이 접착층을 매개로 또는 이격공간 없이 접합된 것을 의미한다.

편광자(130, 160)는 편광판 제조시 통상적으로 사용되는 편광자라면 제한없이 사용할 수 있다. 편광자(130, 160)는 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 일정방향으로 연신시켜 제조된다. 구체적으로, 팽윤 과정, 염색 단계, 연신 단계, 가교 단계를 거쳐 제조된다. 각 단계를 수행하는 방법은 당업자들에게 통상적으로 알려져 있다.

편광자(130, 160)의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 20㎛ 내지 30㎛가 될 수 있다.

편광자(130, 160)는 MD 또는 TD 방향으로 연신된 1축 연신 필름일 수 있다. 다만, 광학시트(100)의 기재필름은 제2 편광자(130)의 연신방향과 상이한 것이 기계적 물성 확보에 유리하므로, 상기 기재필름의 연신방향이 TD인 경우 편광자의 연신방향은 MD인 것이 기계적 물성 확보에 유리하다.

편광자에 보호필름, 광학시트, 위상차 보상필름을 적층하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 편광자에 접착층을 매개로 하여 보호필름, 광학시트, 위상차 보상필름을 적층할 수 있다. 접착층은 통상의 접착제 예를 들면, 수계 접착제, 감압형 접착제 모두를 사용할 수 있다.

위상차 보상필름(140, 170)은 편광판에서 통상적으로 사용되는 것으로, 위상차 보상 기능을 갖는 필름이라면 제한없이 사용할 수 있다. 위상차 보상필름으로는 아크릴계 화합물, 셀룰로오스계 화합물, 올레핀계 화합물 또는 이들의 혼합으로 만들어진 필름을 사용할 수 있다. 바람직하게는 셀룰로오스계, 더 바람직하게는 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 사용할 수 있다.

위상차 보상필름은 액정 표시 패널을 통과한 빛의 광학적 특성을 조절하여 위상 차를 조절하거나 시야각 개선 기능을 가질 수 있다.

위상차 보상필름의 두께는 10㎛ 내지 100㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용시 광학 보상 효과를 제공할 수 있고, 액정에 대한 편광상태가 양호하며 색상변화 및 얼룩을 방지할 수 있는 효과를 가질 수 있다. 바람직하게는 40㎛ 내지 80㎛ 두께를 가질 수 있다.

보호필름(180)은 편광자의 한쪽면에 배치되는 투명 보호층으로서 편광자를 보호한다.

보호필름은 편광자의 보호층으로 사용되고 있는 트리아세틸셀룰로오스계 또는 디아세틸셀룰로오스를 포함하는 아세틸셀룰로오스계 수지 필름을 사용하는 것이 좋지만, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌나프탈레이트 수지 필름으로 구성하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌나프탈레이트 수지 필름을 보호필름으로 이용할 경우, 적용되는 액정 패널의 박육화에 대응할 수 있고 내구성이 높아 차량 탑재 용도로도 사용할 수 있게 한다.

도면상 미도시하였으나, 본 발명의 편광판에서 보호필름은 표면 코팅층을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 표면 코팅층은 편광자와 보호필름 사이에 형성될 수 있다.

보호필름은 일반적으로 표면이 소수성이며, 특히 보호필름으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용할 경우 소수성은 커진다. 이러한 필름을 편광판에 사용하기 위해서는 친수성으로 전환시켜 주는 표면 개질이 필요하다. 이러한 표면 개질은 기존의 셀룰로오스계 필름에서 사용되는 수산화나트륨을 이용한 표면 개질 방법으로는 필름 표면이 충분히 개질되지 않거나 필름 표면에 손상을 줄 수 있다. 이를 위해 소수성과 친수성 작용기를 갖는 프라이머를 포함하는 표면 코팅층을 보호필름 위에 형성할 수 있다. 소수성과 친수성 작용기를 갖는 프라이머로는 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐아세테이트계 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

이러한 표면 코팅층의 부가로 보호필름의 기계적 특성과 낮은 투습도를 극대화시킴으로써, 외부 가혹 조건에 대해 높은 저항성을 편광판에 부가할 수 있다. 또한, 표면 코팅층은 보호필름과 편광판 사이에 형성되어 보호필름과 편광자와의 접착성을 좋게 할 수 있다.

보호필름은 1축 연신, 2축 연신 등의 연신이 실시되는 것이 바람직하다.

보호필름은 편광판의 용도를 고려하여 투명한 것으로, 헤이즈가 0.001 내지10%, 바람직하게는 0.1 내지 5%인 것을 사용할 수 있다.

보호필름은 편광판의 용도를 고려하여 전광선투과율이 50 내지 99%, 바람직하게는 85 내지 99%인 것을 사용할 수 있다.

보호필름은 파장 550nm에서 면내 위상 지연값(Re)이 10,000nm 초과, 바람직하게는 12,000nm 내지 30,000nm인 것이 될 수 있다. 면내 위상차값이 10,000nm 초과인 경우, 편광판의 편광 효율이 좋고, 무지개 얼룩이 발생하지 않고, 측면에서 빛이 새어 나오는 빛샘 현상이나 입사각에 따라 위상차값이 많이 변하고 파장에 따라 위상차 값의 차이가 커지는 문제점이 없을 수 있다.

보호필름은 두께가 25㎛ 내지 500㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자의 보호필름으로서 취급이 용이하고, 박육화의 장점이 있을 수 있으며, 편광자에 적층시 편광판으로 사용할 수 있다. 바람직하게는 25㎛ 내지 300㎛, 더 바람직하게는 25㎛ 내지 150㎛의 두께를 가질 수 있다.

보호필름은 편광자가 접착하는 면의 반대면에 방현 처리, 하드코팅 처리, 대전 방지 처리, AG(anti glare) 처리, AR(anti reflection) 처리 등의 표면 처리가 실시될 수 있다. 또한, 상기 표면 처리로 형성된 부분 위에는 액정성 화합물이나 그의 고분자 화합물 등으로 이루어지는 코팅층이 더 형성되어 있을 수도 있다.

또한, 상기 표면 처리 위에는 표면 처리를 보호하기 위한 표면 보호필름이 더 적층될 수 있다

백라이트 유닛(500)은 광원, 도광판, 반사시트, 확산시트, 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 액정표시장치(1000)는 제2 편광판(400)의 하면에 상술한 광학시트의 기재필름을 바로 형성하여, 즉, 역프리즘 패턴층을 형성함으로써 백라이트 유닛을 구성하는 반사시트 또는 확산시트 등의 광학필름을 사용하지 않고도 충분한 휘도를 확보할 수 있으며, 이로 인하여 액정표시장치의 박막 구현이 가능한 이점을 가진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

실시예 1-2 및 비교예 1-4 - 광학시트의 제조

실시예 1 및 2에서 사용한 기재필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(Toyobo社)이고, 비교예 1 및 2에서 사용한 기재필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(MITSUBISH PLASTICS, INC社, T910E)이며, 비교예 3 및 4에서 사용한 기재필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(TORAY社, XG7PK2)이다. 사용한 각 기재필름의 위상지연값과 두께는 하기 표 1에 나타내었다.

	기재필름의 위상지연값		기재필름 두께(㎛)	집광패턴층의 단위프리즘
	Re(nm)	Rth(nm)		높이	피치	꼭지각
실시예 1	9,114	8,882	80	25㎛	50㎛	90°
실시예 2				15㎛	20㎛	68°
비교예 1	1,715	9,505	50	25㎛	50㎛	90°
비교예 2				15㎛	20㎛	68°
비교예 3	4,042	23,229	100	25㎛	50㎛	90°
비교예 4				15㎛	20㎛	68°

* 면내 위상 지연값(Re) 및 두께방향의 위상지연값(Rth)은 파장(λ) 550nm에서 상기 식 1 및 식 2에 따라 각각 계산한 값이다.

광경화형 수지 조성물을 프리즘층이 인각된 금속 몰드에 도포하고, 상기 표 1의 기재필름의 일면을 상기 인각 몰드에 도포된 코팅면과 접촉시킨 상태에서, 자외선을 조사하여 코팅된 조성물을 광경화시키고, 상기 기재필름에 접착되어 경화된 코팅층을 인각 몰드로부터 분리시킴으로서, 상기 기재필름의 일면에 집광패턴층이 형성된 광학시트를 제조하였다. 이때 상기 기재필름의 연신방향과 집광 패턴의 길이 방향이 동일하게 제조한다. 상기 집광패턴층을 구성하는 단위프리즘의 높이, 피치, 및 꼭지각은 상기 표 1에 각각 나타내었다.

상기 자외선은 190nm의 파장을 사용하되, 무전극형 자외선 조사 장치(600W/inch)에 D 타입 벌브(Type-D bulb)를 장착하여 500mJ/㎠의 에너지로 조사하였다.

상기 광경화형 수지 조성물은 구체적으로 에틸렌옥사이드 반복단위를 갖는 아크릴레이트계 수지(한농화성社 TBP102) 70 중량%, 페녹시벤질 아크릴레이트 5 중량%, 비스페놀 F계 아크릴레이트 7 중량%, 에톡시레이티드 티오 디페닐 디아크릴레이트 10 중량%, 에스테르계 아크릴레이트(COGNIS社 ECX 5031) 1 중량%, 대전방지제(나노켐텍社 HR-E) 2 중량%, 실리콘 첨가제(BYK社 UV-3530) 1 중량%, 및 개시제(Ciba社 Irgacure 184, Irgacure TPO) 4 중량%를 포함하는 조성물을 사용하였다.

실시예 3, 비교예 5 및 비교예 7 - 액정표시장치의 제조

도 4와 같은 구조의 액정표시장치를 제조하였다. 상기 액정표시장치는 액정표시패널, 상기 액정표시패널의 후면에 위치하는 백라이트유닛, 액정표시패널의 전면에 위치하는 제1 편광판 및 액정표시패널과 백라이트유닛 사이에 위치하는 제2 편광판을 포함한다.

구체적으로, 편광자 재료에 염착, 연신 등의 과정을 거쳐 편광자를 제조하였다. 폴리비닐알코올 필름(VF-PS6000, Kuraray 社)을 60℃에서 3배 연신하고 요오드를 흡착시킨 후 40℃의 붕산 수용액에서 2.5배 연신하여 편광자를 제조하였다.

상기 편광자의 접착제(Z-200, Nippon Goshei사)를 사용하여 편광자의 양면에 트리아세테이트 셀룰로오스 (TAC)보호필름(Konica社의 KC4DR-1, 두께 40㎛)을 각각 접착하여 제1 편광판을 제조하였다. 제 2 편광판도 동일하게 제조하였다.

액정표시패널은 8인치 PLS (삼성전자) 모드를 사용하였으며, 액정표시패널의 전면에 제1편광판, 액정표시패널과 백라이트유닛 사이에 제2편광판을 배치하여 조립하였다.

상기 백라이트유닛은 측면형 광원으로 LED 램프(samsung LED, 8개 소자)를 사용하고, 광원이 입사되는 도광판, 도광판 하부에 구비되는 반사시트, 도광판 상부에 순차적으로 적층된 확산시트, 하기 표 2의 구성을 갖는 광학시트, 및 확산시트를 포함한다.

실시예 3, 비교예 5 및 7과 같이 정프리즘 패턴층이 형성된 광학시트의 경우에는 도광판과 광학시트의 기재필름을 맞닿게 적층시켰다.

상기 제조된 액정표시장치의 무지개 얼룩 발생 여부를 평가한 후 하기 표 3에 나타내었다.

실시예 4, 비교예 6 및 비교예 8

백라이트유닛은 확산시트를 사용하지 않고 광원, 도광판 및 반사시트만을 포함하고, 하기 표 2의 구성을 갖는 광학시트를 사용하였으며, 광학시트는 제2 편광판의 하면에 광학시트의 기재필름을 맞닿게 적층한 후 프리즘 패턴층이 도광판과 대향하도록 위치시킨 것을 제외하고는 실시예 3, 비교예 5 및 비교예 7과 동일한 구조의 액정표시장치를 제조한 후 무지개 얼룩 발생 여부를 평가하였다.

액정표시장치	광학시트	집광패턴층의 구조	매수
실시예 3	실시예 1	정프리즘 패턴	2매
실시예 4	실시예 2	역프리즘 패턴	1매
비교예 5	비교예 1	정프리즘 패턴	2매
비교예 6	비교예 2	역프리즘 패턴	1매
비교예 7	비교예 3	정프리즘 패턴	2매
비교예 8	비교예 4	역프리즘 패턴	1매

무지개 얼룩 발생 여부 평가:

분광방사휘도계(SR-3A, Topcon사)를 사용하여 무지개 얼룩이 발생하는지 여부를 관찰하였다. 무지개 얼룩이 발생하지 않는 경우 ×, 얼룩이 약하게 발생하는 경우 △, 얼룩이 중간 정도로 발생하는 경우 ○, 얼룩이 강하게 발생하는 경우 ◎로 표시하였다.

	무지개얼룩 발생 여부
실시예 3	X
실시예 4	X
비교예 5	O
비교예 6	O
비교예 7	O
비교예 8	O

상기 표 3의 결과값에서 보듯이, 식 1로 표시되는 면내 위상 지연값(Re)이 5,000nm 내지 15,500nm인 광학시트를 사용한 실시예 3과 4는 무지개얼룩이 발생하지 않은 반면, 비교예 5-8은 무지개얼룩이 발생한 것을 확인할 수 있다.

Claims (13)

1. 기재필름 및 상기 기재필름의 일면에 형성된 집광패턴층을 포함하는 광학시트이고,
   상기 기재필름은 TD(폭 방향, Transverse Direction)방향으로 연신되고, 파장 550nm에서 하기 식 1로 표시되는 면내 위상 지연값(Re)이 5,000nm 내지 15,500nm인 것이며,
   상기 기재필름은 광입사면 및 상기 광입사면과 대향하는 광출사면을 포함하고, 상기 집광패턴층은 길이방향을 갖는 집광패턴을 포함하고, 상기 길이방향을 갖는 집광패턴은 상기 기재필름의 광입사면에 연속적으로 배열된 복수 개의 단위 프리즘을 포함하는 역프리즘 패턴이며,
   상기 기재필름의 연신방향(TD)과 상기 집광패턴의 길이방향이 동일한 것을 특징으로 하는 광학시트:
   <식 1>
   Re = (nx - ny)×d
   상기 식 1에서, nx, ny는 각각 x축 및 y축 방향의 굴절율이고, d는 필름의 두께이다.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 기재필름은 파장 550nm에서 하기 식 2의 두께 방향 위상 지연값(Rth)이 15,500nm 이하인 것을 특징으로 하는 광학시트:
   <식 2>
   Rth = ((nx+ny)/2　- nz) × d
   상기 식 2에서, nx, ny, nz는 각각 폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율이고, d는 폴리에스테르 필름의 두께(단위:nm)이다.
4. 제1항에 있어서,
   상기 기재필름은 550nm에서 하기 식 3으로 표시되는 Nz값이 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 광학시트:
   <식 3>
   Nz= (nx - nz)/(nx - ny)
   상기 식 3에서, nx, ny, nz는 각각 x축, y축 및 z축(두께) 방향의 굴절율이다.
5. 제1항에 있어서,
   상기 단위 프리즘의 높이(H)는 2 내지 65㎛이고, 피치(P)는 5 내지 60㎛이며, 꼭지각(α)은 50°내지 100°인 것을 특징으로 하는 광학시트.
6. 제1항에 있어서,
   상기 기재필름과 상기 집광패턴층 사이에 형성된 평탄층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학시트.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 역프리즘 패턴층의 단위 프리즘의 꼭지각(α)은 50°내지 80°인 것을 특징으로 하는 광학시트.
9. 제1항에 있어서,
   상기 기재필름의 두께는 10 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
10. 제1항에 있어서,
    상기 기재필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 중 하나 이상의 수지로 된 필름인 것을 특징으로 하는 광학시트.
11. 제1항에 있어서,
    상기 집광패턴층은 폴리아세탈 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스터계 수지, 비닐계 수지, 폴리페닐렌에용르 수지, 폴리올레핀 수지, 시클로올레핀계 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리아릴술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지, 폴리에틸렌 수지 및 불소계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학시트.
12. 제1항, 제3항 내지 제6항, 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항의 광학시트와 일체로 형성된 편광판을 포함하는 액정표시장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 광학시트의 기재필름은 편광자의 광입사면에 바로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

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