JP2008276157A - 粘着剤、これを含む偏光板アセンブリ及び液晶表示装置 - Google Patents

粘着剤、これを含む偏光板アセンブリ及び液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】コーナーの染みが防止され、輝度が均一になる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明は、粘着剤、これを含む偏光板アセンブリ及び液晶表示装置に関する。本発明による液晶表示装置は、液晶表示パネルと、偏光板と補償フィルムとを含む偏光板アセンブリと、偏光板アセンブリを液晶表示パネルに接着させ、16〜28N/25mmの剥離力を有する粘着層と、を含む。
これにより、液晶表示装置のコーナーの染みが防止され、輝度が均一になる。
【選択図】図6A

Description

本発明は、粘着剤、これを含む偏光板アセンブリ及び液晶表示装置に関し、さらに詳細には、液晶表示パネルのコーナーの染みを減少させる粘着剤、これを含む偏光板アセンブリ及び液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、液晶を利用して映像を表示する。液晶表示装置は、他の表示装置に比べ厚さが薄く、軽量であり、消費電力が少なく、高い駆動電圧を必要としないという長所を有する。液晶表示装置は、液晶の光透過率を利用して映像を表示する液晶表示パネルと、液晶表示パネルの下部に配置されて液晶表示パネルに(画像を表示するための)光を提供するバックライトアセンブリとを含む。このとき、バックライトアセンブリは、一般に、いくつかの方向に振動する非偏光である光を照射する。
液晶表示パネル内に配置された液晶を通過する光の光透過率は、光の複屈折を利用して調整されるので、液晶表示パネルに偏光された光が入射しなければならない。このために、液晶表示装置は、非偏光な光を偏光された光に変換させる偏光板アセンブリをさらに備える。
一般に、偏光板アセンブリは、偏光板、偏光板の上面及び/または下面に形成された複数の補償フィルムまたは保護フィルム、及び偏光板アセンブリを液晶表示パネルと接着させるための粘着層を含む。しかし、偏光板アセンブリが液晶表示パネルに取り付けられた後、偏光板の寸法が変形したり、偏光板アセンブリが液晶表示装置から剥離したりすることがある。これによって、液晶表示パネルのコーナー部分には、光漏れによる染みが発生する問題点がある。
そこで、本発明の目的は、コーナーの染みが防止され、輝度が均一になる液晶表示装置を提供することにある。
上記目的は、液晶表示パネルと、偏光板と補償フィルムとを含む偏光板アセンブリと、偏光板アセンブリを液晶表示パネルに接着させ、16〜28N/25mmの剥離力を有する粘着層と、を含む液晶表示装置によって達成される。
粘着層は、PSA(Pressure Sensitive Adhesive)を含んでもよい。
粘着層は、アクリルポリマーと架橋剤とを含み、アクリルポリマーと架橋剤との重量比は、75:25〜90:10であってもよい。
粘着層の貯蔵弾性率は、1.5〜2.5N/mであってもよい。
粘着層の乾燥厚さは、10〜20μmであってもよい。
偏光板アセンブリは、偏光板の一面の上部に接着された第1補償フィルムと、偏光板の他面に接着された第2補償フィルムとを含んでもよい。
一方、上記目的は、アクリルポリマーと架橋剤とを含み、16〜28N/25mmの剥離力を有する偏光板アセンブリ用の粘着剤によっても達成できる。
また、上記目的は、偏光板と、偏光板の少なくとも一面に接着された補償フィルムと、補償フィルム上に備えられ、アクリルポリマーと架橋剤とを含む粘着層とを含み、16〜28N/25mmの剥離力を有する粘着層と、を有する偏光板アセンブリによっても達成できる。
本発明によれば、コーナーの染みが防止され、輝度が均一になる液晶表示装置が提供される。
以下、図面を参照しながら、本発明について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されず、様々な形態で実施されてもよい。種々の実施形態において、同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付け、同一の構成要素については第1実施形態で代表的に説明し、他の実施形態では省略し得る。
図1は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の分解斜視図であり、図2は、本実施形態による偏光板アセンブリの断面図である。
図示するように、本実施形態による液晶表示装置は、第1基板10、第2基板20、及び第1基板10と第2基板20との間に配置された液晶層30を含む液晶表示パネル40と、液晶表示パネル40の両面に備えられ、バックライトアセンブリ(図示せず)からの入射光を偏光して出射するための偏光板アセンブリ100とを含む。
図示していないバックライトユニットと隣接する第2基板20上には、画素に電圧を印加し、液晶層30に電界を形成するための薄膜トランジスタ(図示せず)が形成されており、第1基板10または第2基板20のうちのいずれか一つには、光を透過させてカラー画像を実現するためのカラーフィルタ層(図示せず)を形成してもよい。
基板10に固着された偏光板アセンブリ100は、図2に示すように、偏光板130、偏光板130の一面に形成された第1補償フィルム120、偏光板130の他面に形成された第2補償フィルム140、及び偏光板130と補償フィルム120、140とを固着させる接着層150を含む。偏光板アセンブリ100と第1基板10及び第2基板20との間には、偏光板アセンブリ100を第1基板10及び第2基板20に接着させるための粘着層200が配置される。
液晶層30を間に挟んだ二つの偏光板130の偏光軸は互いに直交する。偏光板130は長方形のプレート形状を有し、入射光のうちの偏光軸と同一の方向に振動する光は透過させ、それ以外の方向に振動する光は吸収する。つまり、偏光板130は、いくつかの方向に振動する非偏光な光を、一方向だけに振動するように偏光する。偏光板130は、ポリビニルアルコール(Poly Vinyl Alcohol、PVA)及びポリビニルアルコール内に光を特定方向に偏光させる2色性(dichronic)物質(I、Cl)を含むPVAを含んでもよい。このとき、2色性物質(I、Cl)がポリビニルアルコール内にいかなる形態に配置され、いかなるサイズを有するかによって偏光板130の偏光軸が決定される。
偏光板130は、湿気によって劣化し易いので、偏光板130の端には湿気が偏光板130内に浸透することを防止するための防水剤を塗布してもよい。
第1補償フィルム120は、偏光板130の一面に形成されており、偏光板130の偏光軸と同一のマシン(machine direction)方向を有する。一般に、液晶表示装置に利用される液晶は、分子の長軸方向と短軸方向とが互いに異なる屈折率を有する複屈折(Birefringence)の特性を示し、また、液晶表示装置を見る視野角によって、偏光された光が液晶を通過する距離が変わる。そのため、液晶分子の上記複屈折特性及び上記液晶を通過する距離によって決定される光の位相変化が、正面方向及び側面方向によって異なる。上記位相差のために液晶表示装置を見る視野角によって、コントラスト比(contrast ration)の変化、色相変異(color shift)、及び階調反転(gray inversion)などの問題が発生する。
これを解決するために、偏光板130の一面に第1補償フィルム120が形成される。第1補償フィルム120は、液晶を通過しながら発生する光の位相変化を反対方向に補償することによって、上記視野角の問題を解決する。つまり、第1補償フィルム120は、光の位相を変更させることのできる位相差フィルムであってもよい。液晶モードによって様々な種類の補償フィルムが上記第1補償フィルム120として用いられる。例えば、液晶がTNモード(Twist Nematic)の場合は、同一の平面上では同一の屈折率を有し、前記平面に対して垂直方向においては異なる屈折率を有する(Nx=Ny>Nz、またはNz<Nx=Nyの関係;Nは屈折率、x軸及びy軸は平面内においてお互いに直交であり、z軸は前記平面に対して直交である。)c−プレートを用い、液晶がVAモード(Vertical Alignment)の場合は、c−プレート及び同一の平面上において異なる屈折率を有し、前記平面に対して垂直な方向においては、前記平面上のx軸またはy軸の屈折率と同一な屈折率を有する(Nx=Nz>Ny、またはNy=Nz>Nxの関係)a−プレートを第1補償フィルム120として用いる。
本実施形態による第1補償フィルム120は、TAC(triacetyl cellulose)、TACを変形したn−TACまたはアートン(Arton)フィルムなどを含んでもよい。第1補償フィルム120は、ポリカーボネート(poly carbonate)、ポリカーボネート共重合体、ポリエチレン(polyethylrene)、ポリプロピレン(polypropylene)、ポリノルボルネン(polynorbornene)、ポリ塩化ビニル(polyvinylchloride)、ポリスチレン(polystyrene)などを含んでもよい。
第2補償フィルム140は、偏光板130を支持し、保護する役割を果たし、第1補償フィルム120と同一の材質で構成されてもよい。
他の実施形態によれば、第2補償フィルム140上の一面には、偏光板の保護フィルム(図示せず)がさらに形成されてもよい。偏光板の保護フィルムは、外部からの衝撃及び汚染物質などによって、第2補償フィルム140が損傷したり汚染したりすることを防止する。上記偏光板保護フィルムは、透明な合成樹脂を含んでもよく、一例として、ポリビニル(Poly Vinyl、PV)フィルム、低密度ポリエステル(low density polyester)フィルム、またはポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate)フィルムであってもよい。或いは、第2補償フィルム140の表面を処理することによって、偏光板の保護フィルムの代わりにしてもよい。
第1補償フィルム120の上部と偏光板130との間及び第2補償フィルム140と偏光板130との間には、接着層150が形成されており、各補償フィルム120、140と偏光板130とを固着させる役割を果たす。他の実施形態によれば、偏光板130と補償フィルム120、140とを製造する方法によっては、接着層150は含まれなくてもよい。例えば、偏光板130と補償フィルム120、140とをロールツーロール(roll−to―roll)方式によって積層する場合、補償フィルム120、140と偏光板130との間の接着層150は省略されてもよい。
図3は、偏光板アセンブリ100を第1基板10または第2基板20に固着させる過程で発生する偏光板アセンブリの偏光軸の方向の変化を示す。本来は、偏光板130の偏光軸と補償フィルム120、140のマシン方向とは同じ第1方向(I)であるが、偏光板アセンブリ100を固着させる過程で偏光板130及び補償フィルム120、140の収縮によって、偏光軸は第2方向(II)に、補償フィルム120、140のマシン方向は第3方向(III)に曲げられる。このような光学軸の変化は、液晶の配列に影響を与え、これによって光漏れ現象が発生する。特に、光学軸の変化は、液晶表示パネル40のコーナー部分で著しく発生するので、コーナーの染みを誘発させ、液晶表示パネル40の輝度の不均一をもたらす。図3に示すように、偏光軸IIの変化は、補償フィルム120、140のマシン方向IIIの変化より大きい。
第1補償フィルム120と両基板10、20との間には粘着層200が形成される。粘着層200は、粘着力、耐熱性、及び耐湿性に優れたPSA(Pressure Sensitive Adhesive)を含んでもよい。粘着層200は、アクリルポリマーと架橋剤で構成されてもよい。アクリルポリマーのモノマーは、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、イソノニルアクリレート、アクリル酸及びメチルメタアクリレートなどから選択されてもよい。架橋剤は、2つの官能基を有してもよく、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及びイタコン酸などのカルボキシル基を含む単量体及びヒドロキシル基を含む単量体、アクリルアミド、メタクリルアミド、グリシジルアミドなどを含んでもよい。
図4は、様々な粘着剤と補償フィルムとの組み合わせに対するコーナーの染みを示すグラフである。この図により、上述されたコーナーの染みと、粘着剤及び補償フィルムとの関係が分かる。粘着剤は、粘着層を構成する物質を意味する。グラフのX軸は、相異なる補償フィルムの種類を示し、それぞれAからDまで4種類が用いられており、それぞれ順次v−TAC、n−TAC、NEW n−TAC、J−plateに対応する。Y軸は、コーナーの染みの程度を示し、コーナーの染みが15以上であれば、液晶表示パネル40はコーナーの染みのため不良と判断され得る。同一の記号は、同一の会社で製造された偏光板アセンブリを示し、偏光板アセンブリに用いられる補償フィルムの種類が異なっても、同一の会社で製造された偏光板アセンブリには同一の粘着剤が用いられる。三角記号(△)で表示される第1会社の偏光板アセンブリの場合、補償フィルムA及び補償フィルムCを用いており、コーナーの染みは62.7と47.1であって、約15程度の差(Gap1)を有する。丸記号(○)で表示される第2会社の偏光板アセンブリの場合、補償フィルムBと補償フィルムCを用いている。補償フィルムCを用いる第2会社の偏光板アセンブリのコーナーの染みは約3.1程度であって、補償フィルムBを用いた偏光板アセンブリのコーナーの染み19に比べ、コーナーの染みがほとんど発生しない。両偏光板アセンブリのコーナーの染みの差は約16程度(Gap2)である。また、四角記号(□)で表示される第3会社の偏光板アセンブリは、補償フィルムCと補償フィルムDを用い、コーナーの染みの差は約14程度(Gap3)である。
補償フィルムの種類によって発生するコーナーの染みの差は、14〜16程度である。しかし、各会社別で異なる粘着剤を用いる偏光板アセンブリのコーナーの染みの差は、少なくは約28程度、大きくは約62程度である。特に、補償フィルムCを用いる第1会社の偏光板アセンブリと、第3会社の偏光板アセンブリとのコーナーの染みの差(Gap4)は、同一の会社の偏光板アセンブリに対するコーナーの染みの差(Gap1〜Gap3)の約2〜3倍に相当する。結論的に、コーナーの染みの発生に最大の影響を及ぼす原因は、補償フィルムの種類ではなく、粘着剤であることが分かる。同一の粘着剤を用いても補償フィルムの種類によってコーナーの染みの差が発生するが、その影響は粘着剤の影響に比べて少ない。偏光板アセンブリ100と液晶表示パネル40とを固着させる粘着剤によって、補償フィルムと偏光板の光学軸が変更され得ることになり、粘着剤の影響を減少させることがコーナーの染みを改善する方法であることが分かる。
表1は、粘着剤を構成するアクリルポリマーと架橋剤との重量比による種々の粘着剤の性質を示すものであり、図6A乃至図6Eは、表1に示される実施形態で使用される複数の粘着剤に対応するコーナーの染みを示す写真である。
上記実施形態に用いられた偏光板アセンブリは、株式会社同友(Dongwoo Fine−Chem Co.LTD)で製作された偏光板アセンブリであり、粘着剤は、アクリルポリマーと架橋剤との割合が相異なるだけあり、同じ物質を含む。アクリルポリマーと架橋剤との割合は重量比であり、乾燥厚さは、粘着層を乾燥させたときの厚さを意味する。貯蔵弾性率は、粘着剤の粘弾性を示し、粘着剤が圧力(stress)を受けたときに変形する程度を示す弾性係数を意味する。剥離力は、偏光板アセンブリを液晶表示パネル40に固着した後、液晶表示パネル40から偏光板アセンブリを25mm分離するのに要求される力(N)を意味する。
図5は、本発明の一実施形態によるコーナーの染みが定量化される領域を示す。また、コーナーの染みが発生する割合は、コーナーの染みが発生した第1領域と、これと接する第2領域との輝度を比べて定量化したものであって、第1領域及び第2領域は図5に示されている。第2領域は、液晶表示パネル40の1/4に該当する領域で第1領域を除いた領域を意味する。第1領域は、液晶表示パネル40の長辺の長さの半分に該当する長さaの約15%程度に対応する第1辺cと、液晶表示パネル40の短辺の長さの半分に該当する長さbの約15%程度に対応する第2辺dとを有する多角形である。コーナー領域に集中的に染みが発生するので、第1領域の形状は、染みの形状によって四角形、五角形などであってもよい。第1領域の大きさは、コーナーの染みによる輝度の変化を容易に認知するように設定することが好ましく、本発明の実施形態による場合、液晶表示パネル40の1/4の大きさを有する四角形の長辺及び短辺の約15%に該当する辺を有する多角形状を有する。
図6A乃至図6Eにおいて、暗い部分は高輝光度を意味し、また明るい部分は低輝度を意味する。具体的には、図6A乃至図6Eは、偏光板アセンブリ100を液晶表示パネル40に固着させた後、約70℃程度で圧力を加えた後の液晶表示パネル40のコーナーの染みを示す。実施形態2を除いたそれ以外の液晶表示パネルにおいては、コーナー領域の輝度が中心部より高く、これによってコーナーの染みが発生している。表1に示される実施形態2のアクリルポリマー対架橋剤の重量比は85:15であり、剥離力は20N/25mmである。アクリルポリマーの重量比が増加するほど、粘着剤の剥離力は増加するが、粘着剤の剥離力はコーナーの染みの割合と必ずしも比例するわけではない。
表1、図6A乃至図6Eを通じ、コーナーの染みは、乾燥厚さまたは貯蔵弾性率より、粘着剤の剥離力から大きい影響を受けることが分かる。図7は、表1に示された本発明の実施形態の粘着剤の剥離力と定量化したコーナーの染みを示すものである。液晶表示パネルの輝度が均一であるとされるコーナーの染みは約14以下であり、これに対応する粘着剤の剥離力は約16N/25mm〜28N/25mm程度である。つまり、粘着剤の剥離力が約16N/25mm〜28N/25mmを有するとき、図6Bに示されるようにコーナーの染みは発生しない。表1に示すように、実施形態2の粘着剤に用いられたアクリルポリマーと架橋剤との重量比は85:15であり、上記のような剥離力を有する条件下でアクリルポリマーと架橋剤との重量比は75:25〜90:10の重量比を有することが可能である。粘着剤の貯蔵弾性率は1.5〜2.5N/m、より好ましくは、1.7〜2.0N/mである。また、粘着層の乾燥厚さが減少するほど、偏光板130及び補償フィルム120、140の光学軸の変化が大きくなるので、粘着層の乾燥厚さは10〜20μmを有することが好ましい。
つまり、液晶表示パネル40に発生するコーナーの染みは、偏光板130と補償フィルム120と補償フィルム140の光学軸の変化によって発生し、光学軸の変化は粘着剤の剥離力に影響を受ける。よって、本発明は、粘着剤による光学軸の変化を減少させるために、偏光板アセンブリ100に用いられる粘着層の剥離力を16〜28N/25mmに調節する。このような剥離力は、粘着層に含まれるアクリルポリマーと架橋剤との重量比の調節によって実現される。本発明による場合、アクリルポリマーと架橋剤との重量比は75:25〜90:10、好ましくは85:15である。
本発明のいくつかの実施形態が図示され説明されたが、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する当業者であれば、本発明の原則や精神から逸脱せずに本実施形態を変形できることが分かる。本発明の範囲は、請求項とその均等物によって決められなければならない。
本発明の一実施形態による液晶表示装置の分解斜視図である。 本発明の一実施形態による偏光板アセンブリの断面図である。 本発明の一実施形態による偏光板アセンブリの偏光軸を説明した図面である。 粘着剤と補償フィルムに対するコーナーの染みを示すグラフである。 本発明の一実施形態によるコーナーの染みが定量化される領域を示す図面である。 実施形態1の粘着剤を使用した際のコーナーの染みを示す図面である。 実施形態2の粘着剤を使用した際のコーナーの染みを示す図面である。 実施形態3の粘着剤を使用した際のコーナーの染みを示す図面である。 実施形態4の粘着剤を使用した際のコーナーの染みを示す図面である。 実施形態5の粘着剤を使用した際のコーナーの染みを示す図面である。 本発明の一実施形態による粘着剤の剥離力に対するコーナーの染みを示すグラフである。
符号の説明
10 第1基板
20 第2基板
30 液晶層
100 偏光板アセンブリ
120、140 補償フィルム
130 偏光板
200 粘着層

Claims (14)

  1. 液晶表示パネルと、
    偏光板と補償フィルムとを含む偏光板アセンブリと、
    前記偏光板アセンブリを前記液晶表示パネルに接着させ、16〜28N/25mmの剥離力を有する粘着層と、
    を含むことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記粘着層は、PSA(Pressure Sensitive Adhesive)を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記粘着層は、アクリルポリマーと架橋剤とを含み、
    前記アクリルポリマーと前記架橋剤との重量比は、75:25〜90:10であることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記粘着層の貯蔵弾性率は、1.5〜2.5N/mであることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
  5. 前記粘着層の乾燥厚さは、10〜20μmであることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
  6. 前記補償フィルムは、前記偏光板の一面の上部に接着された第1補償フィルムと、前記偏光板の他面に接着された第2補償フィルムとを含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  7. アクリルポリマーと、
    架橋剤と、
    を含み、
    16〜28N/25mmの剥離力を有することを特徴とする粘着剤。
  8. 前記アクリルポリマーと前記架橋剤との重量比は、75:25〜90:10であることを特徴とする請求項7に記載の粘着剤。
  9. 貯蔵弾性率が1.5〜2.5N/mであることを特徴とする請求項7に記載の粘着剤。
  10. 偏光板と、
    前記偏光板の少なくとも一面に接着された補償フィルムと、
    前記補償フィルム上に備えられ、アクリルポリマーと架橋剤とを含む粘着層と、
    を含み、
    前記粘着層は、16〜28N/25mmの剥離力を有することを特徴とする偏光板アセンブリ。
  11. 前記粘着層は、PSA(Pressure Sensitive Adhesive)を含むことを特徴とする請求項10に記載の偏光板アセンブリ。
  12. 前記アクリルポリマーと前記架橋剤との重量比は、75:25〜90:10であることを特徴とする請求項11に記載の偏光板アセンブリ。
  13. 前記粘着層の貯蔵弾性率は、1.5〜2.5N/mであることを特徴とする請求項11に記載の偏光板アセンブリ。
  14. 前記粘着層の乾燥厚さは、10〜20μmであることを特徴とする請求項11に記載の偏光板アセンブリ。
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