JP2011248363A

JP2011248363A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2011248363A
Application number: JP2011118703A
Authority: JP
Inventors: Yunshuo Cui; 允碩崔; Jingwen Zheng; 景文鄭; Ji-Yon Choe; 智▲よん▼ 崔
Original assignee: Dongwoo Fine Chem Co Ltd
Current assignee: Dongwoo Fine Chem Co Ltd
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2011-12-08
Also published as: TW201142426A; CN102262314A; KR20110130573A

Abstract

【課題】高温又は高温多湿な環境下で、第１及び第２の偏光板が同じ収縮力を持つことにより液晶表示装置が一方向に撓む現象を最小化し、リワーク性などの低下なしに光漏れ現象を防止して表示品質を向上することができるだけでなく、薄型化及び軽量化の要求にも応じることができる液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】長辺方向と延伸方向が平行する第１偏光子を含む第１偏光板、及び、長辺方向と延伸方向が垂直な第２偏光子を含む第２偏光板を備え、前記第１偏光子の厚さが前記第２偏光子の厚さより薄くなるように調節された液晶表示装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶パネルの撓みが最小化されて光漏れ現象を防止することができ、薄型化及び軽量化の要求に応じることができる液晶表示装置に関する。

一般に、液晶表示装置（Liquid crystal display device、LCD）は、上部基板１１と下部基板１３との間に液晶層１２が介在した液晶セル１０の両面に、それぞれ上板偏光板２０及び下板偏光板３０を接合して構成される（図１）。

偏光板は、偏光子と該偏光子の少なくとも一面に積層された保護フィルムとで構成される。このような偏光板は粘着剤層によって液晶セルに接合される。前記偏光子は、一定した方向に延伸され、ヨード系化合物又は二色性偏光物質が吸着配向されたポリビニルアルコール系偏光子が広く使われている。

ポリビニルアルコール系偏光子は熱力学的に非常に不安定であり、水気に脆弱で寸法変化が生じやすい。また保護フィルムは吸湿率と透湿度が大きい。よって、ポリビニルアルコール系偏光子と保護フィルムとで構成された偏光板は、高温又は高温多湿な環境下で撓みが発生することがある。

また、液晶セルの両面に積層される偏光板は、通常、長辺方向に対する延伸方向が互いに異なる偏光子を含む。例えば、一方の偏光板は長辺方向が延伸方向と平行な偏光子ａを含み、他方の偏光板は長辺方向が延伸方向に対して垂直な偏光子ｂを含む（図２）。この場合、高温又は高温多湿な環境下で偏光子の寸法変化に対する応力は、それぞれの偏光板において異なって現れる。特に長辺方向が延伸方向に対して平行な偏光子ａが含まれる偏光板の収縮応力は、より大きく発現される。

これにより、図３に示すように、液晶表示装置は、長辺方向が延伸方向に対して垂直な偏光子ｂの方が弓状に撓み、画面の角部又は外郭側の光透過軸がずれて光漏れ現象が発生することになる。また、偏光子の構成が反対の場合は、撓みの方向も反対になる。

これを改善するために、韓国特許出願公開第２００６−００９３９５２号は、液晶セルを構成する２つの基板の厚さを互いに異なるようにして、撓み量が小さい基板の厚さをさらに厚く形成する方法を提示する。しかし、この方法は、液晶表示装置の全体的な厚さを増加させ、液晶表示装置の薄型化及び軽量化に応じにくいという欠点を有する。

また、韓国特許出願公開第２００５−００５４５４３号は、偏光板が、液晶セルの両面に強さが異なる粘着剤層によって接合された液晶表示装置を提示する。しかし、この方法は、液晶表示装置の撓みを改善することはできるが、偏光板のリワーク性が低下するという欠点を有する。

韓国特許出願公開第２００６−００９３９５２号明細書韓国特許出願公開第２００５−００５４５４３号明細書

本発明は、偏光板のリワーク性を低下させず、液晶パネルの撓みを最小化して光漏れ現象を改善することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、最近さらに求められている薄型化及び軽量化の要求にも応じることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、長辺方向と延伸方向が平行する第１偏光子を含む第１偏光板、及び、長辺方向と延伸方向が垂直な第２偏光子を含む第２偏光板を備え、前記第１偏光子の厚さが前記第２偏光子の厚さより薄い液晶表示装置を提供する。
前記第１偏光子は、前記第２偏光子より厚さが薄いポリビニルアルコール系フィルムで製造することができる。
前記第１偏光子は、厚さが４０〜７０μｍの薄膜ポリビニルアルコール系フィルムで製造することができる。
前記第１偏光子は、厚さが５５〜６５μｍの薄膜ポリビニルアルコール系フィルムで製造することができ、前記第２偏光子は、厚さが７０〜８０μｍのポリビニルアルコール系フィルムで製造することができる。
前記第１偏光板は、視認側に位置する上板偏光板であることができる。

本発明の液晶表示装置は、液晶セルの両面に接合された偏光板が高温又は高温多湿な環境下で同じ収縮力を持つことにより液晶パネルが一方向に撓む現象を最小化することができる。また、本発明の液晶表示装置は、リワーク性などの低下なしに液晶パネルの撓みによって発生する光漏れ現象を防止して表示品質を向上することができる。また、本発明の液晶表示装置は薄型化及び軽量化の要求に応じることができる。

一般的な液晶表示装置を概略的に示す断面図である。液晶表示装置の両面に備えられるそれぞれの偏光板に含まれる偏光子の透過軸と延伸方向を示す平面図である。液晶表示装置の撓み現象を示す断面図である。本発明の一実施例に係る液晶表示装置（ａ）、偏光板の断面図（ｂ）、偏光子の平面図（ｃ）である。

以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の液晶表示装置は、図４に示すように、液晶セル１０の両面に、厚さが異なる第１及び第２の偏光子４２、５２をそれぞれ含む第１偏光板４０及び第２偏光板５０を接合したものである。より詳しくは、第１偏光板４０は、長辺方向と延伸方向が平行する第１偏光子４２を含む。第２偏光板５０は、長辺方向と延伸方向が垂直な第２偏光子５２を含む。前記第１偏光子４２の厚さは、第２偏光子５２の厚さより薄い。

第１偏光板４０及び第２偏光板５０の構造は特に制限されず、通常、偏光子の少なくとも一面に保護フィルムが積層された構造であることができる。
本発明の一実施例に係る第１及び第２の偏光板４０、５０は、偏光子４２、５２の両面に保護フィルム４１、４３、５１、５３が積層され、保護フィルム４３、５３上に粘着剤層４４、５４が積層された構造の粘着剤付偏光板であることができる。

偏光子４２、５２は、ポリビニルアルコール系フィルムに二色性色素が吸着配向されたものであり得る。
偏光子を構成するポリビニルアルコール系樹脂は、ポリ酢酸ビニル系樹脂をけん化することにより得られる。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニル、又は酢酸ビニルとこれと共重合可能な他の単量体との共重合体などが挙げられる。酢酸ビニルと共重合可能な他の単量体としては、不飽和カルボン酸系、不飽和スルホン酸系、オレフィン系、ビニルエーテル系及びアンモニウム基を持つアクリルアミド系単量体からなる群から選ばれた少なくとも１種であることができる。また、ポリビニルアルコール系樹脂は変性されたものであってもよく、例えば、アルデヒド類に変性されたポリビニルホルマール又はポリビニルアセタールなどを使用することができる。
ポリビニルアルコール系樹脂のけん化度は、通常、８５〜１００モル％であり、望ましくは９８モル％以上である。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、通常、１,０００〜１０,０００であり、望ましくは１,５００〜５,０００である。

前記ポリビニルアルコール系樹脂で膜を形成し、偏光子の原反フィルムとして使用することができる。前記ポリビニルアルコール系樹脂の膜形成方法として、公知の方法を用いることができる。ポリビニルアルコール系原反フィルムの膜厚さは特に制限されず、例えば１０〜１５０μｍであることができる。

偏光子は、通常、上記のようなポリビニルアルコール系原反フィルムを膨潤、染色、架橋、延伸、洗浄及び乾燥する段階を遂行して製造される。

第１偏光板４０に含まれる第１偏光子４２は、長辺方向が延伸方向に対して平行する。第２偏光板５０に含まれる第２偏光子５２は、長辺方向が延伸方向に対して垂直である。この場合、高温又は高温多湿な環境下で偏光子の寸法変化に対する収縮応力は、第１偏光板４０においてさらに大きく発現されて、第１偏光板４０がさらに収縮することになる。相対的に、収縮応力が小さい第２偏光板５０は弓状に撓み、これにより液晶表示装置が撓むことになる。

かかる点を考慮して、本発明の液晶表示装置は、第１偏光板４０及び第２偏光板５０に含まれる第１偏光子４２と第２偏光子５２の厚さが異なるように構成される。具体的には、第１偏光板４０の第１偏光子４２の厚さは、第２偏光板５０の第２偏光子５２の厚さより薄い。この場合、高温多湿な環境下で、寸法変化に対する第１偏光板４０の収縮応力を小さく調節することができ、第１及び第２偏光板における収縮力を最小化し、撓み現象を改善することができるようになる。

偏光子の厚さの調節方法としては、製造時の各段階での延伸比と総累積延伸比を変化させる方法がある。また、厚さの薄い薄膜ポリビニルアルコール系原反フィルムを用いる方法などにより調節することもできる。通常、総累積延伸比は４〜８倍、望ましくは４．５〜７倍、より望ましくは５〜６．５倍の範囲を適用することができる。偏光子の厚さを薄くするためには総累積延伸比を高くした方が良い。しかし、総累積延伸比を高くして製造した偏光子は、寸法変化に対する収縮応力減少の効果を十分に発現できないという欠点を有する場合がある。

よって、偏光子の製造時に薄膜ポリビニルアルコール系フィルムを用いることが望ましい。具体的には、第１偏光子４２を、第２偏光子５２より厚さが薄いポリビニルアルコール系フィルムで製造することができる。

より詳しくは、厚さが相対的に薄い第１偏光子４２を、厚さが７０μｍ未満の薄膜ポリビニルアルコール系フィルムを使用して、通常の総累積延伸比範囲で延伸して製造することができる。前記薄膜ポリビニルアルコール系フィルムの厚さは４０〜７０μｍであることが望ましく、より望ましくは５５〜６５μｍである。

また、厚さが相対的に厚い第２偏光子５２を、厚さが７０μｍ以上のポリビニルアルコール系フィルムを使用して、通常の総累積延伸比範囲で延伸して製造することができる。前記ポリビニルアルコール系フィルムの厚さは７０〜８０μｍであることが望ましい。

保護フィルム４１、４３、５１、５３は、偏光子を保護するためのフィルムである。前記保護フィルムには、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性などに優れているフィルムを使用することができる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂；ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリエチル（メタ）アクリレートなどのアクリル系樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル-スチレン共重合体などのスチレン系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロ系又はノルボルネン構造を持つポリオレフィン樹脂、エチレンプロピレン共重合体などのポリオレフィン系樹脂；塩化ビニル系樹脂；ナイロン、芳香族ポリアミドなどのポリアミド系樹脂；イミド系樹脂；ポリエーテルスルホン系樹脂；スルホン系樹脂；ポリエーテルケトン系樹脂；硫化ポリフェニレン系樹脂；ビニルアルコール系樹脂；塩化ビニリデン系樹脂；ビニルブチラール系樹脂；アリレート系樹脂；ポリオキシメチレン系樹脂；エポキシ系樹脂などのような熱可塑性樹脂で構成されたフィルムが挙げられる。
また、前記熱可塑性樹脂のブレンド物で構成されたフィルムを使用することもできる。さらに、（メタ）アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、シリコーン系などの熱硬化性樹脂又は紫外線硬化型樹脂からなるフィルムを使用することもできる。保護フィルムは、未延伸、１軸又は２軸延伸されたものであってよい。また、保護フィルムは、位相差機能のような光学補償機能を持つフィルムであってもよい。

粘着剤層４４、５４は、液晶セルとの接合のための層である。前記粘着剤層は、粘着剤樹脂、架橋剤及び必要によってシランカップリング剤を含む粘着剤組成物から形成することができる。前記粘着剤樹脂は、アクリル系又はウレタン系樹脂を主成分とするものを使用することができる。なかでも、透明性に優れていることからアクリル系樹脂が望ましい。

粘着剤層が積層されない保護フィルム４１、５１上に、機能性処理層（未図示）をさらに形成することができる。前記機能性処理層には、例えば、ハードコーティング層、反射防止層、防眩層、粘着防止層、拡散防止層又は帯電防止層などがある。

本発明の液晶表示装置においては、第１偏光板４０を視認側に位置する上板偏光板に、第２偏光板５０をバックライト側に位置する下板偏光板に適用することが望ましい、また、逆に、第１偏光板を下板偏光板、第２偏光板を上板偏光板に適用しても良い。

このように構成された液晶表示装置は、高温又は高温多湿な環境下において各偏光板に加えられる収縮応力の差が最小化され、各偏光板がほぼ類似した収縮力を持つことにより、撓み現象が改善される。撓み現象が改善された液晶表示装置は、画面の角部又は外郭側で発生する光漏れ現象を防止することができ、表示品質を向上することができる。
本発明において液晶表示装置の他の構成は当分野で広く知られているため、各構成についての詳しい説明は省略する。

以下に、本発明の理解のために望ましい実施例を提示するが、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で多様な変更及び修正が可能であることは当業者にとって明白であり、そのような変形及び修正は、当然、本発明の特許請求の範囲に属するものである。

製造例１．偏光板Iの製造
平均重合度が２,４００であり、けん化度が９９．９モル％以上の６０μｍ厚さのポリビニルアルコールフィルム（VF-PS、(株)クラレ）を３０℃の水に２分間浸漬（膨潤）した。浸漬（膨潤）後、得られた物質を、ヨード/ヨード化カリウム/水の重量比が０．０５/５/1００である２８℃の水溶液に６０秒間浸漬（染色）した。浸漬（染色）後、得られた物質を、ヨード化カリウム/ホウ酸/水の重量比が８．５/８．５/1００である７２℃の水溶液に３００秒間浸漬（架橋）した。この時、各段階で延伸比を調節して総累積延伸比が５．２倍になるように延伸した。次に、得られた生成物を２６℃の水で２０秒間洗浄し、６５℃で乾燥して薄膜偏光子を製造した。製造された薄膜偏光子の厚さは２５μｍであった。
前記方法により製造された薄膜偏光子の両面に、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）保護フィルム（厚さ:８０μｍ）をポリビニルアルコール系水系接着剤で接合して、偏光板を製造し、偏光板の一面に粘着剤層を積層して、粘着剤付偏光板Iを製造した。粘着剤層の積層は、２枚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）離型フィルムの間にアクリル系粘着剤層が介在した粘着シートを用いて行った。

製造例２．偏光板IIの製造
薄膜偏光子の製造時の総累積延伸比が５．５倍になるようにポリビニルアルコールフィルムを延伸した以外は、上記製造例１と同様に製造した。製造された薄膜偏光子の厚さは２３．９μｍであった。

製造例３．偏光板IIIの製造
薄膜偏光子の製造時の総累積延伸比が５．８倍になるようにポリビニルアルコールフィルムを延伸した以外は、上記製造例１と同様に製造した。製造された薄膜偏光子の厚さは２２．６μｍであった。

製造例４．偏光板IVの製造
偏光子の製造時の厚さが７５μｍであるポリビニルアルコールフィルム（VF-PS、(株)クラレ）を使用して、総累積延伸比が５．８倍になるように延伸した以外は、上記製造例１と同様に製造した。製造された偏光子の厚さは３０μｍであった。

実施例１
製造例１の偏光板Iを、長辺が延伸方向に対して０゜になるように３００ｍｍ×２２０ｍｍの大きさで切断して、第１偏光板を製作した。また、製造例４の偏光板IVを、長辺が延伸方向に対して９０゜になるように３００ｍｍ×２２０ｍｍの大きさで切断して、第２偏光板を製作した。製作した第１及び第２の偏光板のＰＥＴ離型フィルムを剥離した後、３４０ｍｍ×２６０ｍｍの大きさの通常の液晶セル用ガラス基板（eagle XG、三星コーニング社）の両面に、それぞれ接合して試験片を製作した。

実施例２
第１偏光板として製造例２の偏光板IIを、長辺が延伸方向に対して０゜になるように３００ｍｍ×２２０ｍｍの大きさで切断して使用した以外は、上記実施例１と同様にして試験片を作製した。

実施例３
第１偏光板として製造例３の偏光板IIIを、長辺が延伸方向に対して０゜になるように３００ｍｍ×２２０ｍｍの大きさで切断して使用した以外は、上記実施例１と同様にして試験片を作製した。

比較例１
第１偏光板として製造例４の偏光板IVを、長辺が延伸方向に対して０゜になるように３００ｍｍ×２２０ｍｍの大きさで切断して使用した以外は、上記実施例１と同様にして試験片を作製した。

比較例２
第２偏光板として製造例１の偏光板Iを、長辺が延伸方向に対して９０゜になるように３００ｍｍ×２２０ｍｍの大きさで切断して使用した以外は、上記実施例１と同様にして試験片を作製した。

上記実施例及び比較例により作製した液晶表示装置の構成を整理すると、下記の表１の通りである。

試験例
上記実施例及び比較例で作製した試験片の物性を下記の方法で測定した。結果を表２に示す。

１．撓み量（％）
作製した試験片を、８０℃で２５０時間放置した後、偏光板の長辺方向に対する試験片の撓みを下記式１で計算した。
式１
撓み量（％）＝［(Ｈ_ｅ−Ｈ_ｃ)/Ｌ_０］×１００
（式中、Ｈ_ｅは、偏光板の長辺方向に対する試験片の両端部のうち最も高く浮き上がった高さであり、Ｈ_ｃは、偏光板の長辺方向に対する試験片の中央部の浮き上がった高さであり、Ｌ_０は試片の長辺の長さである。）

２．光漏れ
作製した試験片を、８０℃で２５０時間放置した後、光透過性を調査するために暗室から光が漏れる部分があるかどうかを目視で観察した。この時、従来の偏光板であって、光漏れが観察された比較例１の偏光板を基準にして、それより光漏れ現象が改善されたかどうかを確認した。確認結果は、下記の基準に基づいて評価した。
<評価基準>
○：光漏れ現象が比較例１に比べて改善されている。
×：光漏れ現象が比較例１と等しいか又はさらに不良である。

上記表に記載されるように、両面にそれぞれ厚さが異なる偏光子を含む第１及び第２の偏光板が液晶セル用のガラス基板に接合された実施例１〜３の試験片は、比較例１及び２の試験片と比べて、撓み現象が改善されることが確認できた。
特に、通常の偏光板である比較例１（偏光板）の撓み量を基準とする場合、実施例１〜３においては、それぞれ１４％（実施例１）、７％（実施例２）及び４％（実施例３）の撓み改善効果があることが確認できた。また、撓みの改善により光漏れ現象も改善されることが分かった。

１０：液晶セル
１１：上部基板
１２：液晶層
１３：下部基板
２０：上板偏光板
３０：下板偏光板
４０：第１偏光板
４1、４３、５1、５３: 保護フィルム
４２：第１偏光子
４４、５４：粘着剤層
５０：第２偏光板
５２：第２偏光子

Claims

長辺方向と延伸方向が平行する第１偏光子を含む第１偏光板、及び、
長辺方向と延伸方向が垂直な第２偏光子を含む第２偏光板を備え、
前記第１偏光子の厚さが前記第２偏光子の厚さより薄い液晶表示装置。
前記第１偏光子は、前記第２偏光子より厚さが薄いポリビニルアルコール系フィルムで製造されたものである請求項１記載の液晶表示装置。
前記第１偏光子は、厚さが４０〜７０μｍの薄膜ポリビニルアルコール系フィルムで製造されたものである請求項２記載の液晶表示装置。
前記第１偏光子は、厚さが５５〜６５μｍの薄膜ポリビニルアルコール系フィルムで製造され、前記第２偏光子は、厚さが７０〜８０μｍのポリビニルアルコール系フィルムで製造されたものである請求項３記載の液晶表示装置。
前記第１偏光板は、視認側に位置する上板偏光板である請求項１記載の液晶表示装置。