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KR101645550B1 - 기재 필름 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

기재 필름 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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KR101645550B1
KR101645550B1 KR1020150008209A KR20150008209A KR101645550B1 KR 101645550 B1 KR101645550 B1 KR 101645550B1 KR 1020150008209 A KR1020150008209 A KR 1020150008209A KR 20150008209 A KR20150008209 A KR 20150008209A KR 101645550 B1 KR101645550 B1 KR 101645550B1
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liquid crystal
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김수희
이세철
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에스케이씨 주식회사
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Abstract

기재 필름 및 이를 포함하는 표시 장치가 개시된다. 표시 장치는 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 배치되는 영상 모드 전환부를 포함하고, 상기 영상 모드 전환부는 상기 표시 패널 상에 배치되는 제 1 투명 전극 기판; 상기 제 1 투명 전극 기판 상에 배치되는 액정층; 및 상기 액정층 상에 배치되는 제 2 투명 전극 기판을 포함하고, 상기 제 1 투명 전극 기판은 상기 표시 패널 상에 배치되는 제 1 기재 필름; 및 상기 제 1 기재 필름 상에 배치되는 제 1 투명 전극을 포함하고, 상기 제 1 기재 필름은 폴리에스테르를 포함하고 3,000㎚ 이상의 면내 위상차를 가진다.

Description

기재 필름 및 이를 포함하는 표시 장치{SUBSTRATE FILM AND DISPLAY DEVICE COMPRISING SAME}
본 실시예는 기재 필름 및 이를 사용한 표시 장치에 관한 것이다.
입체영상 표시 장치는 양안시차(binocular disparity)의 원리에 따른 입체영상 기술(stereoscopic technique)을 이용한 것이다. 이와 같은 입체영상 기술을 이용하여 3D 영상을 구현하기 위한 종래의 표시 장치들은 전통적으로 안경 방식을 채용하고 있다. 안경 방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체영상을 구현한다.
한편, 최근 이와 같은 안경이 필요없는 무안경 방식의 입체영상 기술(autostereoscopic technique)이 개발되었다. 무안경(glasses-free) 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어, 렌티큘러 렌즈 등의 광학 부품을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하여 입체영상을 구현한다.
무안경 방식의 일 예로, 렌티큘러 렌즈를 사용하는 방법은 렌티큘러 렌즈로 우안 영상과 좌안 영상을 분리하여 3차원 입체영상을 구현한다. 이러한 렌티큘러 렌즈를 사용하는 방법은 렌트큘라 렌즈의 광 분리를 온/오프할 수 없으므로 3차원 입체영상만 구현할 수 있고 3차원 입체영상과 2차원 평면영상의 전환이 불가능한 단점이 있었다. 이러한 렌티큘러 렌즈의 단점을 해결하기 위하여 액정의 굴절률을 전기적으로 제어함으로써 렌티큘러 렌즈를 구현하여 3D/2D 영상의 전환이 가능한 렌티큘러 렌즈가 제안된 바 있다.
윤현식 외, News & Information for Chemical Engineers, Vol. 31, No. 6, 2013, pp. 755-759.
실시예는 향상된 화질을 가지는 입체영상 표시 장치 및 이에 사용되는 기재 필름을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 배치되는 영상 모드 전환부를 포함하고, 상기 영상 모드 전환부는 상기 표시 패널 상에 배치되는 제 1 투명 전극 기판; 상기 제 1 투명 전극 기판 상에 배치되는 액정층; 및 상기 액정층 상에 배치되는 제 2 투명 전극 기판을 포함하고, 상기 제 1 투명 전극 기판은 상기 표시 패널 상에 배치되는 제 1 기재 필름; 및 상기 제 1 기재 필름 상에 배치되는 제 1 투명 전극을 포함하고, 상기 제 1 기재 필름은 폴리에스테르를 포함하고 3,000㎚ 이상의 면내 위상차를 가진다.
실시예에 따른 투명 전극 기판용 기재 필름은 폴리에스테르를 포함하고 3,000㎚ 이상의 면내 위상차를 가지는 필름으로서, 상기 필름은 한 변의 길이가 0.3 내지 2 ㎝인 사각형의 평면 형상을 가지는 복수의 그리드 영역들로 구분되고, 상기 그리드 영역들의 90% 이상이 상기 필름의 배향 방향을 기준으로 ±5° 내인 배향 방향을 가지며, 이때, 상기 그리드 영역의 배향 방향은 그리드 영역에 포함된 고분자의 평균 배향 방향으로 정의되고, 상기 필름의 배향 방향은 상기 그리드 영역들의 평균 배향 방향으로 정의된다.
상기 기재 필름은 입체영상 표시 장치의 영상 모드 전환부에 사용되는 투명 전극 기판에 사용될 수 있다. 이때, 상기 기재 필름의 배향 방향과, 상기 영상 모드 전환부에 포함된 액정을 수용하기 위한 홈의 연장 방향이 실질적으로 서로 같을 수 있다.
본 실시예에 따른 기재 필름은 약 3,000nm 이상의 면내 위상차를 가진다. 특히, 상기 기재 필름은 전체적으로 균일한 배향된 고분자를 포함한다. 이에 따라서, 상기 기재 필름은 상기 액정과 함께 상기 영상 모드 전환부를 구성하더라도, 무지개 얼룩을 나타내지 않는다.
따라서, 본 실시예에 따른 표시 장치는 무지개 색깔 등과 같은 화질 저하를 방지하고, 향상된 화질의 영상을 구현할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 표시 장치가 2차원 영상을 표시하는 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 표시 장치가 3차원 영상을 표시하는 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 투명 전극 기판을 도시한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 기재 필름을 도시한 평면도이다.
도 5 및 도 6은 기재 필름의 배향 방향을 측정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 기재 필름의 배향 방향 및 그리드 영역의 배향 방향을 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 기재 필름을 제조하는 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 기재 필름을 제조하는 과정을 도시한 도면이다.
본 발명의 설명에 있어서, 각 판, 필름 또는 층 등이 각 판, 필름 또는 층 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 하부에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치는 광원(600), 표시 패널(510) 및 영상 모드 전환부(200)를 포함한다.
상기 표시 패널(510)은 상기 광원(600)으로부터 공급되는 빛을 그대로 투과시키거나 90°만큼 선편광시켜 위쪽에 배치된 영상 모드 전환부(200)로 공급한다. 상기 표시 패널(510)은 일 예로, TN(twisted nematic) 모드로 동작하는 액정층(230)을 갖는 액정 표시 패널이 바람직하게 이용될 수 있고, VA(vertical alignment) 모드, IPS(in-plane switching), 모드, FFS(fringe field switching) 모드와 같이 구동하는 액정 표시 패널 역시 이용될 수 있다.
상기 표시 패널(510)은 일면 또는 양면에 편광판을 구비할 수 있고, 구체적으로 액정 표시 패널인 경우 상부 편광판 및 하부 편광판을 구비할 수 있다.
상기 광원(600)은 백라이트일 수 있다. 또한, 상기 표시 패널(510)이 자체적으로 발광할 수 있는 경우, 상기 광원(600)은 생략될 수 있다.
특히, 상기 표시 패널(510) 및 상기 광원(600)은 유기발광다이오드(OLED) 등을 이용한 유기전계 표시 패널로 대체될 수 있다.
상기 영상 모드 전환부(200)는 표시 패널(510) 앞에 배치되며, 표시 패널(510)로부터 입사된 빛의 편광 방향에 따라, 빛을 그대로 투과시켜 2D 영상을 표시하거나, 우안 영상에 해당하는 빛과 좌안 영상에 해당하는 빛의 진행 경로를 분리시켜 3D 영상을 표시한다.
더 자세하게, 상기 영상 모드 전환부(200)는, 전계가 인가되는 2D 영상 모드에서, 도 1과 같이 액정 분자들이 구동되어 액정 분자들이 세워지게 된다. 그 결과, 액정 분자들과 액정 수용부(231) 사이의 굴절률차가 거의 없어지게 된다. 이에 따라서, 상기 표시 패널(510)로부터 조사되는 빛이 상기 영상 모드 전환부(200)를 그대로 투과한다. 이에 따라서, 실시예에 따른 표시 장치는 2D 영상을 구현할 수 있다.
또한, 상기 영상 모드 전환부(200)는, 전계가 인가되지 않는 3D 영상 모드에서, 도 2와 같이 액정 분자들이 세워지지 않게 된다. 그 결과, 액정 분자들과 액정 수용부(231) 사이에 굴절률차가 발생하게 된다. 이에 따라서, 표시 패널(510)로부터 조사되는 빛이 상기 영상 모드 전환부(200) 내에서 굴절되어 우안 영상에 해당하는 빛의 진행 경로와 좌안 영상에 해당하는 빛의 진행 경로를 분리시킨다. 이에 따라서, 실시예에 따른 표시 장치는 3D 영상을 구현할 수 있다.
상기 영상 모드 전환부(200)는 액정층(230), 제 1 투명 전극 기판(210) 및 제 2 투명 전극 기판(220)을 포함한다.
상기 액정층(230)은 상기 제 1 투명 전극 기판(210) 및 상기 제 2 투명 전극 기판(220) 사이에 배치된다. 상기 액정층(230)은 상기 제 1 투명 전극 기판(210) 및 상기 제 2 투명 전극 기판(220)에 의해서 구동될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 액정층(230)은 투과광의 경로를 변경시키거나, 또는 변경시키지 않고 그대로 투과시킬 수 있다.
상기 액정층(230)은 액정 수용부(231), 액정을 수용하기 위한 홈(232) 및 액정(233)을 포함한다.
상기 홈(232)은 상기 액정 수용부(231)의 일면에 형성되어 액정(233)을 수용한다.
상기 홈(232)은 일 방향으로 연장된다. 상기 홈(232)은 서로 나란히 연장된다. 상기 홈(232)은 렌티큘라 형상을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 액정(233)은 상기 액정층(230)에 렌티큘라 렌즈 형상으로 포함될 수 있다.
상기 액정(233)은 전계의 인가 여부에 따라서 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 액정(233)의 전계 인가시의 굴절률은 상기 액정 수용부(231)의 굴절률과 같은 반면, 상기 액정(233)의 전계 비인가시의 굴절률은 상기 액정 수용부(231)의 굴절률과 서로 다를 수 있다.
상기 제 1 투명 전극 기판(210) 및 상기 제 2 투명 전극 기판(220)은 상기 액정층(230)을 샌드위치한다.
상기 제 1 투명 전극 기판(210) 및 상기 제 2 투명 전극 기판(220)은 상기 액정층(230)을 구동한다. 더 자세하게, 상기 액정층(230)은 상기 제 1 투명 전극 기판(210) 및 상기 제 2 투명 전극 기판(220) 사이에 형성된 전계에 의해서 구동될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 투명 전극 기판(210) 및 상기 제 2 투명 전극 기판(220)에 의해서 형성된 전계에 의해서, 상기 액정(233)이 소정의 방향으로 정렬될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 투명 전극 기판(210)은 기재 필름(100) 및 상기 기재 필름(100) 상에 배치되는 투명 전극(110)을 포함한다. 구체적으로, 상기 제 1 투명 전극 기판(210)은 제 1 기재 필름 및 상기 제 1 기재 필름 상에 배치되는 제 1 투명 전극을 포함한다. 마찬가지로, 상기 제 2 투명 전극 기판(220)은 상기 액정층(230) 및 상기 제 2 기재 필름 사이에 개재되는 제 2 투명 전극을 포함한다.
상기 제 1 투명 전극 및 상기 제 2 투명 전극은 투명한 도체이다. 상기 제 1 투명 전극 및 상기 제 2 투명 전극으로 사용되는 물질의 예로서는 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.
또한, 상기 제 1 기재 필름 및 상기 제 2 기재 필름으로는 동일한 기재 필름을 사용할 수 있고, 구체적으로, 이하에서 설명하는 특징을 갖는 기재 필름과 실질적으로 동일한 것을 사용할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제 1 기재 필름 및 상기 제 2 기재 필름 중 어느 하나에만 이하에서 설명하는 특징을 갖는 기재 필름과 실질적으로 동일한 필름을 사용할 수 있다.
실시예에 따른 기재 필름(제 1 기재 필름 및/또는 제 2 기재 필름)은 높은 위상차를 가진다. 더 자세하게, 상기 기재 필름의 면내 위상차는 약 3,000nm 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 기재 필름의 면내 위상차는 약 5,000nm 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 기재 필름의 면내 위상차는 약 10,000nm 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 기재 필름의 면내 위상차는 약 20,000nm 이상일 수 있다.
면내 위상차란 필름의 광학적 등방성 또는 이방성을 나타내는 척도로서, 예를 들어 하기의 수학식 1에 의해서 계산될 수 있다:
[수학식 1]
Re = (nx-ny) × d
상기 식에서, nx는 X축 방향으로의 면내 굴절율이고, ny는 Y축 방향으로의 굴절율이며, d는 필름의 두께이다.
여기서, 상기 X축은 필름의 면내 굴절율이 최대가 되는 방향이고, 상기 Y축은 상기 X축에 수직한 방향이다.
상기 기재 필름(제 1 기재 필름 및/또는 제 2 기재 필름)은 1축 연신 필름일 수 있다. 더 자세하게, 상기 기재 필름은 1축 연신 폴리에스테르 필름일 수 있다. 더 자세하게, 상기 기재 필름은 1축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름일 수 있다.
즉, 상기 기재 필름은 일 방향으로 연신되고, 다른 방향으로는 연신되지 않거나, 약간 연신될 수 있다. 예를 들어, 상기 기재 필름은 제 1 방향으로 약 2.5배 이상 연신되고, 상기 제 1 방향에 대하여 수직한 제 2 방향으로 약 1.5배 이하 연신될 수 있다. 더 자세하게, 상기 기재 필름은 제 1 방향으로 약 3.0배 이상 연신되고, 상기 제 1 방향에 대하여 수직한 제 2 방향으로 약 1.3배 이하 연신될 수 있다. 더 자세하게, 상기 기재 필름은 제 1 방향으로 약 3.5배 이상 연신되고, 상기 제 1 방향에 대하여 수직한 제 2 방향으로 약 1.2배 이하 연신될 수 있다. 또한, 상기 기재 필름은 상기 제 1 방향으로 약 6배 이하로 연신된 필름일 수 있다.
또한, 상기 기재 필름은 전체적으로 균일한 배향 방향을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 기재 필름은 한 변의 길이가 0.3 내지 2 ㎝인 사각형의 평면 형상을 가지는 복수의 그리드 영역들로 구분되고, 상기 그리드 영역들의 90% 이상이 상기 기재 필름의 배향 방향을 기준으로 ±5° 내인 배향 방향을 가지며, 이때, 상기 그리드 영역의 배향 방향은 그리드 영역에 포함된 고분자의 평균 배향 방향으로 정의되고, 상기 기재 필름의 배향 방향은 상기 그리드 영역들의 평균 배향 방향으로 정의된다.
상기 기재 필름의 배향 방향(배향축)은 기재 필름의 연신 방향(연신축)과 실질적으로 동일하거나 일치할 수 있다.
도 4를 참조하면, 기재 필름(100)은 사각형의 평면 형상을 가지는 복수의 그리드 영역(G)들로 구분될 수 있다. 더 자세하게, 상기 기재 필름(100)은 한 변의 길이가 0.3 내지 2 ㎝인 사각형의 평면 형상을 가지는 복수의 그리드 영역(G)들로 구분될 수 있다.
한편, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 그리드 영역(G)의 배향 방향은 다음과 같은 방법에 의해서 정해질 수 있다.
먼저, 상기 기재 필름(100)은 각각의 그리드 영역(G)로 절단되어, 상부 편광판(105) 및 하부 편광판(106) 사이에 배치된다. 이때, 상기 기재 필름(100) 및 상기 편광판들은 서로 이격된 상태로 평행하게 배치된다.
이때, 상기 상부 편광판(105)의 편광축(투과축) 및 상기 하부 편광판(106)의 편광축은 서로 수직이다.
상기 하부 편광판(106)을 통하여 광이 조사되고, 상기 하부 편광판(106)을 투과하여 편광된 광은 각각의 그리드 영역(G)에 조사된다(L1: 기재 필름 입사광). 이후, 각각의 그리드 영역(G)을 투과한 광(L2: 기재 필름 투과광)은 상기 상부 편광판(105)에 입사된다.
이때, 각각의 그리드 영역(G)은 상기 편광판들 및 상기 기재 필름(100)에 실질적으로 수직한 회전축을 중심으로 회전한다.
상기 회전에 따라서, 상기 편광판(105)을 투과한 광의 세기가 측정된다(L3: 편광판 투과광). 이때, 상기 편광판(105)을 투과한 광의 세기가 가장 작을 때, 상기 편광판들 중 하나의 편광축(투과축)이 각각의 그리드 영역(G)의 배향 방향이 될 수 있다. 이때, 상기 그리드 영역(G)의 배향 방향은 개략적으로 정해지므로, 상기 편광판들(105, 106) 중, 어느 편광판의 편광축이 상기 그리드 영역(G)의 배향 방향과 일치하는지는 통상적으로 정해질 수 있다.
이와는 다르게, 각각의 그리드 영역(G)에 포함된 고분자의 평균 배향 방향은 X선 회절 측정에 의해서 정해질 수도 있다.
상기 기재 필름(100)의 배향 방향은 상기 그리드 영역(G)들의 평균 배향 방향으로 정의될 수 있다. 즉, 상기 기재 필름(100)의 배향 방향은 상기 그리드 영역(G)들의 배향 방향을 평균하여 도출될 수 있다.
상기 그리드 영역(G)들의 배향 방향의 편차는 작은 것이 바람직하며, 이에 따라 상기 그리드 영역(G)들의 배향 방향은 실질적으로 일정할 수 있다. 상기 그리드 영역(G)들의 배향 방향의 편차가 최소화되는 경우, 상기 기재 필름(100)은 전체적으로 균일한 광 특성을 가질 수 있다.
도 7에는 기재 필름의 배향 방향 및 그리드 영역의 배향 방향을 도시한 도면이 나타나 있다. 도 7을 참조하면, 상기 각각의 그리드 영역(G)의 배향 방향은 상기 기재 필름(100)의 배향 방향을 기준으로, ±θ의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 그리드 영역(G)의 배향 방향은 상기 기재 필름(100)의 배향 방향을 기준으로, 0 내지 ±5°, 바람직하게는 0 내지 ±2°의 범위일 수 있다.
본 발명의 기재 필름은 상기 그리드 영역(G)들의 90% 이상이 상기 기재 필름(100)의 배향 방향을 기준으로 ±5° 내인 배향 방향을 가질 수 있으며, 바람직하게는 상기 그리드 영역(G)들의 90% 이상이 상기 기재 필름(100)의 배향 방향을 기준으로 ±2° 내인 배향 방향을 가질 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 그리드 영역(G)들의 95% 이상이 상기 기재 필름(100)의 배향 방향을 기준으로 ±2° 내인 배향 방향을 가질 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 그리드 영역(G)들의 97% 이상이 상기 기재 필름(100)의 배향 방향을 기준으로 ±2° 내인 배향 방향을 가질 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 그리드 영역(G)들의 99% 이상이 상기 기재 필름(100)의 배향 방향을 기준으로 ±2° 내인 배향 방향을 가질 수 있다.
앞서 언급한대로, 상기 표시 장치는 액정층(230)을 포함하고, 상기 액정층(230)은 액정(233)을 수용하기 위한 일 방향으로 연장된 형상의 홈(232)을 포함하며, 이때 상기 기재 필름(100)(제 1 기재 필름 및/또는 제 2 기재 필름)의 배향 방향은 상기 홈(232)이 연장된 방향에 대응할 수 있다. 즉, 상기 기재 필름(100)의 배향 방향은 상기 홈(232)이 연장되는 방향과 실질적으로 동일할 수 있다. 더 자세하게, 상기 기재 필름(100)의 배향 방향과 상기 홈(232)이 연장되는 방향 사이의 각도는 약 3° 이내일 수 있다.
또한, 상기 기재 필름(100)의 배향 방향은 상기 표시 패널(510)에 포함된 편광판 중, 상기 영상 모드 전환부(200)와 접하는 상부 편광판의 편광 방향(편광축)에 대응될 수 있다. 즉, 상기 기재 필름(100)의 배향 방향은 상기 상부 편광판의 편광 방향과 실질적으로 동일할 수 있다. 더 자세하게, 상기 기재 필름(100)의 배향 방향과 상기 상부 편광판의 편광 방향 사이의 각도는 약 3° 이내일 수 있다.
상기 기재 필름(100)(제 1 기재 필름 및/또는 제 2 기재 필름)은 고분자를 포함하며, 상기 고분자의 예로서는 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드, 또는 폴리이미드 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 폴리에스테르 수지일 수 있고, 상기 폴리에스테르는 방향족 폴리에스테르일 수 있다.
상기 고분자는 디올 성분 및 디카르복실산 성분을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 폴리에스테르 수지는 전체적으로 상기 디올 성분 및 상기 디카르복실산 성분으로 이루어질 수 있다. 더 자세하게, 상기 폴리에스테르 수지는 상기 디올 성분 및 상기 디카르복실산 성분을 약 95몰% 이상 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 상기 디올 성분 및 상기 디카르복실산 성분이 에스테르 교환 반응 후, 중합되어 형성될 수 있다.
상기 디올 성분의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올(1,4-cyclohexanedimethanol), 1,3-프로판디올, 1,2-옥탄디올, 1,3-옥탄디올, 2,3-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올(네오펜틸 글리콜), 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2,2-디에틸-1,5-펜탄디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,1-디메틸-1,5-펜탄디올 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
또한, 상기 디카르복실산 성분은 테레프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 이소프탈산, 나프탈렌디카복실산, 오르토프탈산 등의 방향족 디카르복실산; 아디프산, 아젤라산, 세바스산, 데칸디카복실산 등의 지방족 디카르복실산; 지환식 디카르복실산; 및 이들의 에스테르화물을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
더 자세하게, 상기 고분자는 폴리에틸렌테레프탈레이트일 수 있다. 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 에틸렌테레프탈레이트를 단량체 단위로 75 몰% 이상 포함할 수 있으며, 바람직하게는 80 몰% 이상, 더욱 바람직하게는 90 몰% 이상, 보다 바람직하게는 95 몰% 이상 포함할 수 있다. 이와 같이 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트가 에틸렌테레프탈레이트를 단량체 단위로 75 몰% 이상 포함하는 경우 상기 폴리에스테르가 결정성을 가질 수 있다. 따라서, 상기 기재 필름(100)이 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 경우, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 결정성을 가지고, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트의 결정면이 일 방향으로 배향성을 가질 수 있다.
상기 기재 필름(100)은 실질적으로 투명할 수 있다. 상기 기재 필름(100)의 헤이즈는 약 5% 이하일 수 있으며, 바람직하게는 3% 이하일 수 있고, 더욱 바람직하게는 2% 이하일 수 있다.
상기 기재 필름(100)의 두께는 10 ㎛ 내지 1 ㎜일 수 있고, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 700 ㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 25 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 기재 필름이 폴리에스테르 수지를 포함하는 경우, 상기 기재 필름(100)의 두께는 30 ㎛ 내지 250 ㎛일 수 있다.
상기 기재 필름(100)은 필요에 따라 추가적인 층을 포함할 수 있다.
도 8 및 도 9에는 본 발명의 일 실시예에 따른 기재 필름을 제조하는 과정들이 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 기재 필름(100)은 폴리에스테르 수지를 압출하는 단계; 상기 압출된 폴리에스테르 수지를 캐스팅하여 미연신 필름(101)을 형성하는 단계; 및 상기 미연신 필름(101)을 일 방향으로 3 내지 5배로 연신하여 배향된 기재 필름(100)을 형성하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
도 8을 참조하면, 먼저, T-다이(10)를 통해서, 폴리에스테르 수지가 용융되어 토출되고, 캐스팅 롤(20)에 토출된 수지가 코팅되어, 미연신 필름(101)이 형성된다. 상기 미연신 필름(101)은 상기 캐스팅 롤(20)에 의해서, 냉각되어 형성될 수 있다. 상기 캐스팅 롤(20)의 표면 온도는 폴리에스테르 수지의 유리전이온도(Tg)에 대하여 Tg-100℃ 내지 Tg+20℃의 범위, 바람직하게는 Tg-70℃ 내지 Tg-5℃의 범위로 설정될 수 있다.
그 다음, 상기 미연신 필름(101)은 제 1 연신 롤(31) 및 제 2 연신 롤(32)의 주속차에 의해서, 길이 방향으로 연신된다. 이에 따라서, 기재 필름(100)이 형성된다. 이때, 상기 미연신 필름(101)은 상기 길이 방향으로만 연신될 수 있고, 폭 방향으로는 거의 연신되지 않을 수 있다. 즉, 상기 미연신 필름(101)은 상기 폭 방향으로 연신되지 않거나, 연신되더라도 약 1.2배 이하로 연신될 수 있다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 미연신 필름(101)은 폭(W) 방향으로만 연신될 수 있고, 길이 방향으로는 거의 연신되지 않을 수 있다. 즉, 상기 미연신 필름(101)은 상기 길이 방향으로 연신되지 않거나, 연신되더라도, 약 1.2배 이하로 연신될 수 있다.
상기 연신이 이루어지는 경우, 상기 미연신 필름(101)의 연신비는 길이 방향 또는 폭 방향으로 2.5배 내지 6배일 수 있고, 바람직하게는 3배 내지 5배일 수 있고, 더 바람직하게는 3.5배 내지 4.5배일 수 있다. 상기 미연신 필름(101)이 6배 이하로 연신되는 경우 파단이 발생하지 않는다. 또한, 상기 미연신 필름(101)이 2.5배 이상으로 연신되는 경우, 상기 미연신 필름(101)에 포함된 고분자가 충분히 배향될 수 있다.
상기 연신 공정은 오븐 내에서 진행될 수 있고, 이와 같은 연신 공정에서의 연신 온도는 폴리에스테르 수지의 유리전이온도(Tg)에 대하여 Tg 내지 Tg+40℃일 수 있고, 바람직하게는 Tg 내지 Tg+20℃일 수 있다. 상기 기재 필름(100)의 연신 온도가 Tg에 못 미치는 경우는 연신 자체가 곤란하게 되므로 바람직하지 못하고, 연신 온도가 Tg+40℃을 넘는 경우는 연신에 필요한 응력이 극단적으로 낮아지므로, 고분자의 배향이 부족하게 이루어져 기재 필름 및/또는 기재 필름이 원하는 물성을 발휘할 수 없으므로 바람직하지 못하다.
상기 연신 공정에서의 연신 속도는 200%/분 내지 500%/분일 수 있다.
상기 연신 속도가 200%/분 이상이면, 상기 기재 필름(100)에서의 배향 방향이 전체적으로 균일하게 형성되어 바람직하고, 상기 연신 속도가 500%/분 이하이면, 적절한 시간 내에 상기 기재 필름(100)이 제조될 수 있다.
그 다음으로, 상기 연신된 기재 필름(100)은 상기 기재 필름(100)에 포함된 폴리에스테르 수지의 유리전이온도(Tg) 및 융점(Tm)에 대하여 Tg 초과 온도 내지 Tm-15℃ 이하의 온도에서 열처리(열 고정)될 수 있으며, 상기 열처리 온도의 범위는 160℃ 내지 240℃일 수 있다. 더 자세하게, 상기 기재 필름(100)이 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 경우, 상기 기재 필름(100)은 약 170℃ 내지 190℃의 온도로 열처리될 수 있다. 상기 열처리 공정은 약 30초 내지 약 5분 동안 진행될 수 있다.
또한, 상기 열처리 공정에서, 상기 기재 필름(100)은 약 0 내지 약 3%의 이완율로 이완될 수 있다.
이후, 상기 열처리된 기재 필름(100)은 냉각될 수 있다. 상기 냉각 온도는 약 40℃ 내지 약 90℃, 더 자세하게, 약 50℃ 내지 약 70℃일 수 있다. 상기 냉각 공정은 약 10초 내지 약 1분 동안 진행될 수 있다.
이와 같이 형성된 기재 필름(100)의 폭(W)은 0.5 내지 5 m일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 3 m일 수 있다.
상기 기재 필름(100)의 고분자는 전체적으로 균일하게 배향된다. 이에 따라서, 실시예에 따른 기재 필름은 전체적으로 균일한 광특성을 가질 수 있다.
상기 기재 필름에 포함되는 상기 기재 필름(100)의 배향 방향은 상기 기재 필름(100)의 폭 방향 또는 길이 방향에 대응될 수 있다.
특히, 상기 기재 필름(100)은 폭 방향으로 균일한 배향 방향을 가질 수 있다.
이후, 상기 기재 필름(100)은 권취 롤(40)에 의해서 권취된다.
필요에 따라 후 공정을 통하여, 상기 기재 필름(100)의 상면 및 하면에 슬립층이 형성될 수 있다.
이와 같이 롤 형태로 형성된 기재 필름(100)은 적절하게 절단되어 사용될 수 있다.
상기 기재 필름은 3차원 영상 표시 장치의 투명 전극용 기재 필름으로 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 기재 필름은 영상 모드 전환부(200)에 사용되는 투명 전극 기판의 기재 필름으로서 사용될 수 있다.
이때, 상기 기재 필름의 배향 방향과, 상기 영상 모드 전환부(200)에 포함된 액정을 수용하기 위한 홈의 연장 방향이 실질적으로 서로 같을 수 있다.
상기 기재 필름은 폴리에스테르를 포함하고, 약 3,000nm 이상의 면내 위상차를 가진다.
특히, 상기 기재 필름은 전체적으로 균일한 배향된 고분자를 포함한다.
상기 기재 필름은 한 변의 길이가 0.3 내지 2 ㎝인 사각형의 평면 형상을 가지는 복수의 그리드 영역(G)들로 구분되고, 상기 그리드 영역(G)들의 90% 이상이 상기 기재 필름의 배향 방향을 기준으로 ±5° 내인 배향 방향을 가지며, 이때, 상기 그리드 영역(G)의 배향 방향은 그리드 영역(G)에 포함된 고분자의 평균 배향 방향으로 정의되고, 상기 기재 필름의 배향 방향은 상기 그리드 영역(G)들의 평균 배향 방향으로 정의된다.
바람직하게는, 상기 그리드 영역들의 90% 이상이 상기 필름의 배향 방향을 기준으로 ±2° 내인 배향 방향을 가질 수 있다.
이에 따라서, 상기 기재 필름은 상기 액정과 함께 상기 영상 모드 전환부(200)를 구성하더라도, 무지개 얼룩을 나타내지 않는다.
따라서, 본 실시예에 따른 표시 장치는 무지개 색깔 등과 같은 화질 저하를 방지하고, 향상된 화질의 영상을 구현할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
디메틸테레프탈레이트(dimethyl terephthalate)와 에틸렌글리콜(ethylene glycol)에 에스테르 교환 촉매로서 초산 망간, 중합 촉매로서 삼산화 안티몬 및 안정제로서 아인산을 첨가한 뒤, 에스테르 교환 및 중축합 반응을 행하여, 고유점도(o-클로로페놀에서 25℃로 측정) 0.65 dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET) 펠릿 A를 제조하였다.
그 다음, 제조한 PET 펠릿 A를 170℃에서 3시간 건조 후, 압출기의 호퍼(hopper)에 공급하고, 용융 온도 290℃로 용융하고, 필터로 여과 후, T 다이(die)를 통해서, 캐스팅 롤에 캐스팅하여, 두께 320 ㎛의 단층 미연신 필름을 수득하였다.
수득한 미연신 필름을 텐터 클립(tenter clip)에 의해 파지하고, 85℃에서 폭 방향으로 300%/분의 연신 속도로, 약 4.0배 연신하였다. 이후, 연신된 필름을 약 1분 동안 180℃에서 열처리하였다. 이후, 상기 열처리된 필름을 약 80℃의 온도에서 약 30초 동안 냉각하였다.
이후, 상기 열처리된 필름 중, 텐터 클립에 의해서 파지된 부분을 잘라내어, 두께 80㎛ 및 폭 1.5m의 기재 필름을 제조하였다.
실시예 2 내지 5
하기 표 1과 같이, 연신 속도, 연신비, 열처리 온도, 냉각 온도 또는 이완율을 다르게 한 것을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지 방법으로 기재 필름을 제조하였다.
비교예 1 내지 3
하기 표 1과 같이, 연신 속도, 연신비, 열처리 온도, 냉각 온도 또는 이완율을 다르게 한 것을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지 방법으로 기재 필름을 제조하였다.
구분 연신 속도
(%/분)		 횡연신비
(배)		 종연신비
(배)		 열처리 온도
(℃)		 두께
(㎛)
실시예 1 295 4.07배 1.2 195 50
실시예 2 492 4.07배 1.2 195 75
실시예 3 295 4.07배 1.2 195 100
실시예 4 295 4.07배 1.2 195 150
실시예 5 492 4.17배 1.2 190 150
비교예 1 492 2배 1.2 230 150
비교예 2 1,000 4.05배 1.2 230 150
비교예 3 295 4.13배 3.2 230 55
시험예 1: 배향 방향
상기 실시예 및 비교예들에서 얻은 기재 필름들을 각각 1m의 길이로 절단한 뒤, 각각의 기재 필름의 배향 방향을 측정하였다.
먼저, 각각의 기재 필름(100)을 1㎝×1㎝의 크기의 그리드 영역(G)들로 나누어, 각각의 그리드 영역(G)들의 배향 방향을 측정하였다.
각각의 그리드 영역(G)의 배향 방향은 앞서 설명된 방법과 같이, 두개의 편광판들을 사용하여 측정하였다. 즉, 상부 편광판에 광이 투과될 때, 가장 낮은 휘도를 가지는 배향 방향을 각각의 그리드 영역(G)의 배향 방향으로 정하였다. 이때 휘도 등의 측정은 Otsuka사의 MC-2903S 또는 MCPD-3000을 사용하였다.
이후, 상기 그리드 영역(G)의 배향 방향을 평균하여 기재 필름(100)의 배향 방향을 산출하였다.
시험예 2: 배향 균일도
각각의 기재 필름(100)의 그리드 영역(G)들의 전체 갯수 중에서, 기재 필름(100) 배향 방향을 기준으로 ±2° 이내인 배향 방향을 갖는 그리드 영역(G)의 갯수의 비율을 백분율로 계산하여, 배향 균일도를 측정하였다.
시험예 3: 무지개 색깔
상기 실시예 및 비교예들에서 얻은 각각의 기재 필름들에 약 5㎛의 ITO층을 증착하여, 투명 전극 기판을 제조하였다. 이렇게 제조된 2장의 투명 전극 기판 사이에 액정층을 배치하여, 영상 모드 전환부를 제조하였다. 상기 액정층은 액정 및 상기 액정을 수용하는 반원통 형상(폭 5㎛)의 홈이 형성된 액정 수용부를 갖는다. 이때, 상기 홈의 연장된 방향이 상기 기재 필름들의 배향 방향과 일치하도록 배치하였다. 상기 영상 모드 전환부를 액정 표시 패널(엘지디스플레이 제품) 상에 장착하였다.
이후, 백라이트를 사용하여 2D 영상 및 3D 영상을 구현하면서, 무지개 색깔이 육안으로 관측되는지 여부를 관찰하였다.
○: 무지개 색깔이 관찰되지 않았다.
△: 무지개 색깔이 일부 관찰되었다.
×: 대부분의 영역에서 무지개 색깔이 관찰되었다.
시험예 4: 열수축률
상기 실시예 및 비교예들에서 얻은 기재 필름들을 각각 150℃의 온도에서 30분 동안 열처리한 후, 열처리 전후의 폭을 측정하여 하기 수학식에 따라 폭방향의 열수축률을 산출하였다:
폭방향 열수축률(%) = (열처리전 폭 - 열처리후 폭) / 열처리전 폭 x 100
시험예 5: 면내 위상차
상기 실시예 및 비교예들에서 얻은 기재 필름들 각각에 대해서, 직교하는 이축의 굴절률(nx, ny) 및 두께방향의 굴절률(nz)을 아베 굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T, 측정파장 589nm)에 의해 구하고, 상기 이축의 굴절률차의 절대값(｜nx-ny｜)을 굴절률의 이방성(△nxy)으로 하였다. 필름의 두께 d(nm)는 전기 마이크로미터(파인류프사 제조, 밀리트론 1245D)를 사용해서 측정하고, 단위를 nm로 환산하였다. 굴절률의 이방성(△nxy)과 필름의 두께 d(nm)의 곱(△nxy×d)으로부터, 면내 위상차(Re)를 구하였다.
이상의 시험예의 결과들을 하기 표 2에 정리하였다.
구분 면내 위상차(nm) 배향 균일도(%) 무지개 색깔 폭방향 열수축률
실시예 1 5250 95 O 1.1%
실시예 2 7275 95 O 0.8%
실시예 3 10000 95 O 0.8%
실시예 4 13950 99 O 0.0%
실시예 5 14700 97 O 0.8%
비교예 1 5800 85 × 0.4%
비교예 2 13600 86 △ 0.1%
비교예 3 1300 82 × 1.2%
이상, 본 발명을 상기 실시예를 중심으로 하여 설명하였으나 이는 예시에 지나지 아니하며, 본 발명은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 기타의 실시예를 이하에 첨부한 청구범위 내에서 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.
10: T-다이 20: 캐스팅 롤
31: 제 1 연신 롤 32: 제 2 연신 롤
40: 권취 롤 100: 기재 필름
101: 미연신 필름 105: 편광판
106: 하부 편광판 110: 투명 전극
200: 영상 모드 전환부 210: 제 1 투명 전극 기판
220: 제 2 투명 전극 기판 230: 액정층
231: 액정 수용부 232: 액정을 수용하는 홈
233: 액정 510: 액정 패널
520: 하부 편광판 530: 상부 편광판
600: 광원 G: 그리드 영역
W: 폭 L1: 기재 필름 입사광
L2: 기재 필름 투과광 L3: 편광판 투과광

Claims (11)

  1. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 배치되는 영상 모드 전환부를 포함하고,
    상기 영상 모드 전환부는
    상기 표시 패널 상에 배치되는 제 1 투명 전극 기판;
    상기 제 1 투명 전극 기판 상에 배치되는 액정층; 및
    상기 액정층 상에 배치되는 제 2 투명 전극 기판을 포함하고,
    상기 제 1 투명 전극 기판은
    상기 표시 패널 상에 배치되는 제 1 기재 필름; 및
    상기 제 1 기재 필름 상에 배치되는 제 1 투명 전극을 포함하고,
    상기 제 1 기재 필름은 폴리에스테르를 포함하고 3,000㎚ 이상의 면내 위상차를 가지며,
    상기 제 1 기재 필름은 한 변의 길이가 0.3 내지 2 ㎝인 사각형의 평면 형상을 가지는 복수의 그리드 영역들로 구분되고, 상기 그리드 영역들의 90% 이상이 상기 제 1 기재 필름의 배향 방향을 기준으로 ±2° 내인 배향 방향을 가지며, 이때, 상기 그리드 영역의 배향 방향은 그리드 영역에 포함된 고분자의 평균 배향 방향으로 정의되고, 상기 제 1 기재 필름의 배향 방향은 상기 그리드 영역들의 평균 배향 방향으로 정의되고,
    상기 액정층은 액정을 수용하기 위한 일 방향으로 연장된 형상의 홈을 포함하고, 상기 제 1 기재 필름의 배향 방향은 상기 홈이 연장된 방향에 대응하는,
    표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 양면에 상부 편광판 및 하부 편광판을 구비하고,
    이때 상기 상부 편광판은 상기 영상 모드 전환부에 접하는, 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 기재 필름의 배향 방향은 상기 상부 편광판의 편광축에 대응하는, 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 투명 전극 기판은
    상기 액정층 상에 배치되는 제 2 기재 필름; 및
    상기 액정층 및 상기 제 2 기재 필름 사이에 개재되는 제 2 투명 전극을 포함하고,
    상기 제 2 기재 필름은 폴리에스테르를 포함하고 3,000㎚ 이상의 면내 위상차를 가지는, 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기재 필름의 면내 위상차는 5,000㎚ 이상인, 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 기재 필름의 면내 위상차는 10,000㎚ 이상인, 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 기재 필름의 면내 위상차는 20,000㎚ 이상인, 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 액정 표시 패널 또는 유기전계 표시 패널인, 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기재 필름은 1축 연신 폴리에스테르 필름인, 표시 장치.
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  11. 삭제
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