JP2007199714A - 偏光板及びこれを有する表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色感を向上させることができる偏光板及びこれを有する表示装置が開示される。
【解決手段】偏光板は、偏光素子４２０、第１及び第２保護層４３０，４４０、及び表面処理層４１０を含む。第１及び第２保護層４３０，４４０は、偏光素子４２０の両面にそれぞれ形成される。表面処理層４１０は第１保護層４３０上に形成され、互いに異なる屈折率を有する少なくとも２種類以上の散乱物質を含む。散乱物質による内部ヘイズは約２５％〜約５０％の範囲に形成される。表面処理層４１０の表面での外部ヘイズは約０．１％〜約１％の範囲に形成される。従って、表面の粗さの改善を通じて偏光板の表面硬度を向上させ、ヘイズを減少させることにより表示品質を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は偏光板及びこれを有する表示装置に関し、より詳細には色感を向上させ表面硬度を増加させることができる偏光板及びこれを有する表示装置に関する。

一般に、液晶表示装置は、薄膜トランジスタ基板、カラーフィルタ基板、及び前記２つの基板間に介在された液晶層で構成され画像を表示する液晶表示パネルを含む。
液晶表示パネルの上部及び下部には、上側偏光板及び下側偏光板がそれぞれ具備される。下側偏光板は液晶表示パネルに入射される光を偏光させ、上側偏光板は液晶表示パネルから出射された光を偏光させる。

外部に露出される上側偏光板の表面には、眩しさを防止するための表面処理層が形成されている。従来の表面処理層は、シリカ粒子をアクリレート等の樹脂に分散塗布させる方式で形成し、蛍光灯等の外部光の反射による目の疲労を除去するために、ヘイズを高く形成した。
しかし、ヘイズを高く形成することにより、色感の低下を誘発させて固有の色を実現するのに問題が生じ、表面の粗さが良くなく、表面硬度が鉛筆硬度で３Ｈ水準に留まっており、外部から衝撃が加わると、表面の損傷が発生されるという問題点がある。

従って、本発明は、このような問題点を勘案したもので、本発明は、色感を向上させ、表面硬度を増加させることができる偏光板を提供する。
また、本発明は、前記した偏光板を有する表示装置を提供する。

本発明の一特徴による偏光板は、偏光素子、第１及び第２保護層、及び表面処理層を含む。前記第１及び第２保護層は、前記偏光素子の両面にそれぞれ形成される。前記表面処理層は前記第１保護層上に形成され、互いに異なる屈折率を有する少なくとも２種類以上の散乱物質を含む。
前記散乱物質による内部ヘイズは、約２５％〜約５０％の範囲に形成される。
また、前記表面処理層の表面での外部ヘイズは、約０．１％〜約１％範囲に形成される。

前記散乱物質は、第１屈折率を有する散乱粒子及び前記第１屈折率より低い第２屈折率を有する気泡を含む。一例として、前記気泡は、前記散乱粒子を取り囲む構造を有する。
前記散乱粒子はシリカからなり、約３μｍ〜約５μｍのサイズを有する。
前記表面処理層は、約４μｍ〜約６μｍの厚みに形成される。
一方、前記第１及び第２保護層は、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルムからなる。

本発明の一特徴による表示装置は、表示パネル、第１偏光板、及び第２偏光板を含む。前記表示パネルは、第１基板、前記第１基板と向かい合う第２基板、及び前記第１基板と第２基板との間に配置された液晶層で構成され、画像を表示する。前記第１偏光板は、前記第１基板の外面上に配置される。前記第２偏光板は第２基板上に配置され、互いに異なる屈折率を有する少なくとも２種類以上の散乱物質を含む表面処理層を有する。
このような偏光板及びこれを有する表示装置によると、表示の粗さの改善を通じて偏光板の表面硬度を向上させ、ヘイズを減少させることにより、表示品質を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例をより詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例による表示装置を具体的に示す断面図である。
図１を参照すると、本発明の一実施例による表示装置１００は、画像を表示する表示パネル２００、表示パネル２００の下部に配置された第１偏光板３００、及び表示パネル２００の上部に配置された第２偏光板４００を含む。

表示パネル２００は、第１基板２１０、第１基板２１０と向かい合う第２基板２２０、及び第１基板２１０と第２基板２２０との間に配置された液晶層２３０で構成される。
第１基板２１０は、絶縁基板２１２上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がマトリックス形態に形成された画素層２１４と画素電極２１６が形成された薄膜トランジスタ基板である。

第２基板２２０は絶縁基板２２２上に形成され、透過される光によって所定の色に発現されるカラーフィルタ２２４、及び第１基板２１０の画素電極２１６と対向する共通電極２２６を含むカラーフィルタ基板である。一方、カラーフィルタ２２４は、第２基板２２０ではない第１基板２１０上に形成することができる。

画素電極２１６及び共通電極２２６は、外部から供給される光の透過のために、透明な導電性物質からなる。例えば、画素電極２１６及び共通電極２２６は、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）又はインジウムジンクオキサイド（ＩＺＯ）からなる。

液晶層２３０は、異方性屈折率、異方性誘電率等の光学的、電気的特性を有する液晶が一定の形態に配列された構造を有する。例えば、液晶層２３０は、ネマティック液晶からなる。液晶層２３０は、画素電極２１６と共通電極２２６との間に形成される電界によって液晶の配列が変化され、液晶の配列変化によって通過する光の透過率を制御する。

第１偏光板３００は、表示パネル２００の下部、即ち、第１基板２１０の外面上に配置される。第１偏光板３００は、特定の方向に振動する光は透過させ、残り方向に振動する光は吸収する。従って、第１偏光板３００は、下部に配置されたバックライトアセンブリ等から入射される光を偏光させる。第１偏光板３００は、接着剤又は接着性テープを通じて第１基板２１０に付着される。

第２偏光板４００は、表示パネル２００の上部、即ち、第２基板２２０の外面上に配置される。第２偏光板４００は、第１偏光板３００と同様に、特定の方向に振動する光は透過させ、残り光は吸収する。従って、第２偏光板４００は、表示パネル２００の液晶層２３０を通過した光を偏光させる。第２偏光板４００は、接着剤又は接着性テープを通じて第２基板２２０に付着される。

第１偏光板３００の透過軸と第２偏光板４００の透過軸は、製品の仕様によって決定される。例えば、第１偏光板３００と第２偏光板４００は、相互間の透過軸が互いに直交する方向になるように配置される。これと異なり、第１偏光板３００と第２偏光板４００は、相互間の透過軸が鋭角をなすように配置されるか、互いに平行に配置することができる。

外部に露出される第２偏光板４００の表面には、眩しさを防止するための表面処理層４１０が形成される。表面処理層４１０は、眩しさを防止するために、一定の水準以上のヘイズ値を有しなければならない。しかし、表面処理層４００の表面で感じられる外部ヘイズが過度に高い場合、色感の低下が誘発されるので、表面処理層４００の表面粗さを向上させて外部ヘイズを減少させることにより、色感の向上を図ることができる。

反面、表示処理層４００は、一定の水準以上のヘイズ値を有しなければならないので、互いに異なる屈折率を有する少なくとも２種類以上の散乱物質を含む。このように、互いに異なる屈折率を有する２種類以上の散乱物質を利用することにより、１種類の散乱粒子を使用する場合に対して、より少ない密度の散乱物質で所望するヘイズ値を達成することができる。また、散乱物質の密度が低くなることにより、表面の粗さが向上され、表面硬度を向上させることができる。
なお、内部ヘイズとは、内部に含まれている内部散乱粒子によって発生する散乱に起因するものであり、これに対して、表面突出部の高さ及び粒子の大きさによって散乱が生じ、表面突出部の高さ及び粒子の大きさによって発生する散乱を外部ヘイズとする。このヘイズ値は、散乱された光／透過された光×１００（％）として表わすことができる。

図２は、図１に図示された第２偏光板を具体的に示す断面図である。
図２を参照すると、第２偏光板４００は、偏光素子４２０、偏光素子４２０の両面にそれぞれ形成された第１保護層４３０と、第２保護層４４０及び第１保護層４３０上に形成された表面処理層４１０を含む。

偏光素子４２０は、通過する光を偏光させる。例えば、偏光素子４２０は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）物質からなる。即ち、偏光素子４２０は、ポリビニルアルコールフィルムを延伸させた後、ヨード（Ｉ_２）と二色性染料の溶液に浸漬して、ヨード分子と染料分子を延伸方向に平行に配列させることにより得られる。ヨード分子と染料分子は二色性を示すため、延伸方向に振動する光は吸収し、延伸方向と垂直な方向に振動する光は透過する。

偏光素子４２０自体は、透過軸方向に対する機械的強度が弱く、熱や水分によって収縮される短所を有する。従って、このような短所を補完するために、偏光素子４２０の両面には第１保護層４３０及び第２保護層４４０が形成される。第１保護層４３０及び第２保護層４４０は、粘着剤を通じて偏光素子４２０の両面に固定される。
第１保護層４３０及び第２保護層４４０は、ＴＡＣフィルムからなる。第１保護層４３０及び第２保護層４４０は、第２偏光板４００の耐湿耐熱性を向上させ、機械的強度を増加させる。また、第１保護層４３０及び第２保護層４４０は、液晶に有害な紫外線を吸収する機能も有することができる。

外部に露出される第１保護層４３０上には、眩しさを防止するための表面処理層４１０が形成される。表面処理層４１０は、所定値以上のヘイズ値を有するために、互いに異なる屈折率を有する２種類以上の散乱物質を含む。即ち、表面処理層４１０は、２種類以上の散乱物質が分散されたポリマー樹脂を第１保護層４３０上に塗布する方法で形成される。例えば、ポリマー樹脂は、アクリレート樹脂からなる。

散乱物質は、第１屈折率を有する散乱粒子４１２と前記第１屈折率より低い第２屈折率を有する気泡４１４を含む。この際、気泡４１４は、散乱粒子４１２を取り囲む形態に形成される。このように、互いに異なる屈折率を有する２種類の散乱物質を形成することにより、１種類の散乱物質を形成することに対して、より少ない密度で等しいヘイズ値を達成することができる。
散乱粒子４１２は、ポリマー樹脂と類似な屈折率を有するポリマー物質で形成される。例えば、散乱粒子４１２は、シリカからなる。この際、散乱粒子４１２は、約３μｍ〜約５μｍのサイズを有する。

表面処理層４１０の全体厚みは、約４μｍ〜約６μｍに形成される。約３μｍ〜約５μｍのサイズを有する散乱粒子４１２が少ない密度でポリマー樹脂内に分布されているので、表面処理層４１０の表面の粗さが向上される。
表面処理層４１０内に含まれた散乱物質による内部ヘイズ値は、散乱物質のサイズ及び密度によって調節される。一方、表面処理層４１０の表面で感じられる外部ヘイズ値は、表面の粗さによって決定される。

表１は、表面処理層の内部ヘイズと外部ヘイズによる眩しさの発生可否を評価した実験データである。

表１において、表面処理層の表面での散乱によって黒色が灰色に変わることを最大限減少させ、グレアの効果を付与するために外部ヘイズは０．５％水準に固定し、内部ヘイズを調節しながら評価した。
表１を参照すると、外部ヘイズは約０．５％に維持した状態で内部ヘイズが約２５％以上である場合、眩しさが生じないことが確認できた。従って、表面処理層４１０に含まれた散乱物質による内部ヘイズは、約２５％以上の水準に形成することが好ましい。しかし、内部ヘイズ値が過度に高い場合、輝度を減少させるおそれがあるので、内部ヘイズ値は約２５％〜約５０％程度の水準に形成することが好ましい。

前述したように、表面処理層４１０の内部ヘイズ値は、散乱物質のサイズ及び密度によって調節されるので、互いに異なる屈折率を有する散乱粒子４１２及び気泡４１４を同時に形成することにより、散乱物質の分布密度を減少させることができる。
このように、散乱物質の分布密度が減少することになると、表面処理層４１０の表面の粗さが向上され、外部ヘイズ値は減少することになる。外部ヘイズ値は、表面での光の散乱を最小化させ、表面での過度の反射を防止するために、約１％以下に形成することが好ましい。

従って、表面処理層４１０の表面での外部ヘイズ値は、約０．１％〜約１％の水準に形成されることが好ましい。このように、外部ヘイズ値を減少させる方法で光の散乱を最小化させることにより、色感の低下を防止することができる。
また、散乱物質の密度減少によって表面処理層４１０の表面の粗さが向上されるので、表面処理層４１０の表面硬度は、鉛筆硬度で４Ｈ水準以上に向上させることができる。
一方、図１に図示された第１偏光板３００は、表面処理層４１０を除いた残り構成が第２偏光板４００と同じなので、その重複する詳細な説明は省略する。

図３は、他の実施例による第２偏光板を示す断面図である。図３において、表面処理層を除いた残り構成は図２に図示されたものと同じ構成を有するので、同じ構成要素には同じ参照符号を付与し、その重複する詳細な説明は省略する。
図３を参照すると、表面処理層５５０は第１保護層５３０上に形成される。表面処理層５５０はポリマー樹脂内に互いに異なる屈折率を有する第１散乱物質５５２及び第２散乱物質５５４が互いに分離され、別に分布された構造を有する。例えば、第１散乱物質５５２はシリカ粒子からなり、第２散乱物質５５４は第１散乱物質５５２より低い屈折率を有する気泡からなる。この際、気泡からなる第２散乱物質５５４は、シリカ粒子からなる第１散乱物質５５２より小さいサイズを有し、第１散乱物質５５２の間に均一に分布される。
一方、第２散乱物質５５４を、気泡ではないシリカより低い屈折率を有するポリマー物質で形成することができる。

図４は、更に他の実施例による第２偏光板を示す断面図である。図４において、静電気防止層を除いた残り構成は、図２に図示されたものと同じ構成を有するので、同じ構成要素には同じ参照番号を付与し、その重複する詳細な説明は省略する。
図４を参照すると、第２偏光板６００は、外部から流入される電子波又は静電気による品質不良を防止するための静電気防止層６６０を更に含むことができる。

静電気防止層６６０は、第１保護層４３０と表面処理層４１０との間に形成される。これと異なり、静電気防止層６６０は、偏光素子４２０と第１保護層４３０との間に形成することができる。
静電気防止層６６０は、金属粉末を含む有機物質からなる。例えば、静電気防止層６６０は、アンチモンティンオキサイド（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；ＡＴＯ）又はインジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）からなる。
静電気防止層６６０は、外部から流入される静電気及び電子波を抑制して、斑又はモアレ等の表示不良を防止する。

このような偏光板及びこれを有する表示装置によると、互いに異なる屈折率を有する２種類以上の散乱物質を使用することにより、より少ない密度の散乱物質を使用して、所望する内部ヘイズを達成して眩しさを防止することができる。
また、表面処理層の表面で感じられる外部ヘイズを減少させることにより、色感の低下を防止することができる。
さらに、表面処理層の表面の粗さが向上され、表面硬度が鉛筆硬度で４Ｈ以上水準に向上される。

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を逸脱することなく、本発明を修正または変更できる。

本発明の一実施例による表示装置を具体的に示す断面図である。 図１に図示された第２偏光板を具体的に示す断面図である。 他の実施例による第２偏光板を示す断面図である。 更に他の実施例による第２偏光板を示す断面図である。

符号の説明

１００ 表示装置
２００ 表示パネル
２１０ 第１基板
２２０ 第２基板
２３０ 液晶層
３００ 第１偏光板
４００ 第２偏光板
４１０ 表面処理層
４１２ 散乱粒子
４１４ 気泡
４２０ 偏光素子
４３０ 第１保護層
４４０ 第２保護層
４６０ 静電気防止層

Claims (19)

1. 偏光素子と、
   前記偏光素子の第１面に形成された第１保護層及び前記第１面と向かい合う第２面に形成された第２保護層と、
   前記第１保護層上に形成され、互いに異なる屈折率を有する少なくとも２種類以上の散乱物質を有する表面処理層とを含む偏光板。
2. 前記散乱物質による内部ヘイズは、２５％〜５０％である請求項１記載の偏光板。
3. 前記表面処理層の表面での外部ヘイズは、０．１％〜１％である請求項２記載の偏光板。
4. 前記散乱物質は、第１屈折率を有する散乱粒子及び前記第１屈折率より低い第２屈折率を有する気泡を含む請求項１記載の偏光板。
5. 前記気泡は、前記散乱粒子を取り囲む請求項４記載の偏光板。
6. 前記散乱粒子は、シリカからなる請求項４記載の偏光板。
7. 前記散乱粒子は、３μｍ〜５μｍのサイズを有する請求項４記載の偏光板。
8. 前記表面処理層の厚みは、４μｍ〜６μｍである請求項１記載の偏光板。
9. 前記第１及び第２保護層は、トリアセチルセルロースフィルムからなる請求項１記載の偏光板。
10. 前記第１保護層と前記表面処理層との間に形成された静電気防止層を更に含む請求項１記載の偏光板。
11. 第１基板、前記第１基板と向かい合う第２基板、及び前記第１基板と第２基板との間に配置された液晶層で構成され画像を表示する表示パネルと、
    前記第１基板の外面上に配置された第１偏光板と、
    前記第２基板の外面上に配置され、互いに異なる屈折率を有する少なくとも２種類以上の散乱物質を含む表面処理層を有する第２偏光板とを含む表示装置。
12. 前記第２偏光板は、
    第２偏光素子と、
    前記第２偏光素子の両面にそれぞれ形成された第１及び第２保護層とを含み、
    前記表面処理層は、前記第１保護層上に形成されてなる請求項１１記載の表示装置。
13. 前記第２偏光板の内部ヘイズは、２５％〜５０％である請求項１２記載の表示装置。
14. 前記表面処理層の表面での外部ヘイズは、０．１％〜１％である請求項１３記載の表示装置。
15. 前記散乱物質は、第１屈折率を有する散乱粒子及び前記第１屈折率より低い第２屈折率を有する気泡を含む請求項１２記載の表示装置。
16. 前記気泡は、前記散乱粒子を取り囲む請求項１５記載の表示装置。
17. 前記散乱粒子は、３μｍ〜５μｍのサイズを有する請求項１５記載の表示装置。
18. 前記第１偏光板は、
    第１偏光素子と、
    前記第１偏光素子の両面にそれぞれ形成された第３及び第４保護層とを含む請求項１２記載の表示装置。
19. 前記第１基板は、薄膜トランジスタアレイ及び画素電極が具備された薄膜トランジスタ基板で、
    前記第２基板は、カラーフィルタ及び共通電極が具備されたカラーフィルタ基板である請求項１１記載の表示装置。

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