KR100805484B1 - 반투과 반사판, 반투과형 편광판 및 이를 사용한 액정표시장치 - Google Patents
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Abstract
반투과 반사층을 적층한 광투과성 고분자 기재의 배면에 산술 평균 조도가 0.1 내지 1.0 ㎛이고 10점 평균 조도가 0.1 내지 6.0 ㎛인 조면화층을 형성하여 반투과 반사판을 형성한다. 이 반투과 반사판에 편광판을 결합하고 적층하여 반투과형 편광판을 형성한다.
Description
도 1은 본 발명의 반투과 반사판, 반투과형 편광판 및 액정 표시장치의 구성예를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래의 반투과 반사판의 구성예를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 광투과성 고분자 기재 2: 조면화층(경질 코팅층)
3: 반투과 반사층 4: 접착제층
5: 반투과 반사판 6: EL 백라이트
11: 광투과성 고분자 기재 13: 반투과 반사층
14: 접착제층 15: 반투과 반사판
16: 백라이트 17: 미소 이물질
본 발명은 액정 표시장치(이하, "LCD"로 약칭함)에 사용되는 반투과 반사판 및 반투과형 편광판, 및 이를 사용한 액정 표시장치에 관한 것이다.
LCD는 데스크탑 컴퓨터, 전자 시계, 퍼스날 컴퓨터 및 워드 프로세서에 사용되어 왔고, 그 수요가 급속히 증가하였다. 따라서, 휴대전화 및 개인 휴대 정보 단말기의 반투과 반사 표시장치의 생산이 현저하게 성장하였다.
종래, LCD의 표시 성능을 향상시키기 위해 편광판에 반투과 반사판을 적층시켜 이루어진 반투과형 편광판을 통상 액정 셀의 배면에 제공하고, 표시방법으로서는 액정 표시장치를 비교적 밝은 분위기에서 사용하는 경우에는, 시인면(표시면)으로부터의 입사광을 반사시켜서 화상을 표시하고, 비교적 어두운 분위기에서 사용하는 경우에는, 반투과형 편광판의 배면에 제공된 백라이트와 같은 내장 광원을 사용하여 화상을 표시하는 방법이 사용되고 있다. 즉, 반투과형 편광판은 밝은 분위기에서는 백라이트와 같은 광원용 에너지를 절약할 수 있고, 비교적 어두운 분위기에서는 내장 광원을 사용하므로 액정 표시장치의 형성에 유용하다.
그러나, 최근 LCD 두께의 감소로 각각의 구성부재 사이의 공간이 너무 좁게 되어 서로가 거의 밀착 배치되었다. 도 2는 종래의 반투과형 반사판의 구성예를 나타내는 개략적인 단면도이다. PET와 같은 광투과성 고분자 기재(11)상에, 금속 막으로 이루어진 반투과 반사층(13) 또는 운모-매몰된 수지층이 형성되고 상기 층상에 접착제층(14)이 형성되어 반투과 반사판(15)을 구성한다. 반투과 반사판(15)은 EL 백라이트(16)에 밀착 배치된다. 이 때문에, 반투과 반사판이 평활한 배면을 가지면 상기 배면이 전기발광(electroluminescence, 이하 EL이라 함) 소자의 표면에 흡착되므로 백라이트 점등시 뉴톤(Newton) 링이 나타나고, 이들 사이에 끼워진 미소 이물질이 타흔처럼 보인다. 또한, 끼워진 이물질에 기인한 이상 표시의 발생 문제도 수반되었다. 더구나, 미소한 정도가 증가하면, 투과 관찰시 반투과 반사판의 배면상에 미소 결함이 보일 수 있다는 문제점이 발생하였다.
따라서, 본 발명은 뉴톤 링의 발생을 억제할 수 있고 타흔 또는 끼워진 이물질에 의한 결함을 방지할 수 있는 반투과 반사판 및 반투과형 편광판, 및 이를 사용한 액정 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 반투과 반사판은 반투과 반사층을 적층한 광투과성 고분자 기재의 배면에 산술 평균 조도가 0.1 내지 1.0 ㎛이고 10점 평균 조도가 0.1 내지 6.0 ㎛인 조면화층이 형성된다.
또한, 본 발명의 반투과 반사판에 있어서, 상기 조면화층의 표면 경도는 H 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 반투과 반사판에 있어서, 상기 조면화층의 박리 강도는 0.5 N/25 mm 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 반투과형 편광판은 상기 반투과 반사판이 편광판에 적층된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 액정 표시장치는, 상기 반투과형 편광판이 액정 셀의 적어도 한측에 제공된 것을 특징으로 한다. 이러한 액정 표시장치에 있어서, 상기 반투과형 편광판상에 형성된 조면화층은 액정 표시장치의 표시 유닛의 배면에 있도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 설명에서의 산술 평균 조도(Ra) 및 10점 평균 조도(Rz)는 JIS B0601-1994에 정의되어 있다. 이들 Ra 및 Rz를 측정하기 위한 방법으로서, 예를 들어 표면 조도 측정기를 사용하는 방법이 있다.
본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련하여 기술된 바람직한 실시태양에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
본 발명의 반투과 반사판에서는 반투과 반사층을 적층한 광투과성 고분자 기재의 배면에 산술 평균 조도(Ra)가 0.1 내지 1.0 ㎛이고 10점 평균 조도(Rz)가 0.1 내지 6.0 ㎛인 조면화층이 형성된다. 반투과 반사판에서 Ra는 0.2 내지 0.5 ㎛인 것이 더욱 바람직하고, Rz는 1.0 내지 4.0 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. Ra가 0.1 ㎛ 미만일 경우 그들이 약간의 습도만으로 서로 흡착하여 의도된 성능이 얻어질 수 없고, 한편 Ra가 1.0 ㎛을 초과할 경우에는 조면에 요철이 나타날 수 있으므로 바람직하지 않다. 또한, Rz가 0.1 ㎛ 미만일 경우 그들이 약간의 습도만으로 서로 흡착하여 의도된 성능이 얻어질 수 없고, 한편 Rz가 6.0 ㎛을 초과할 경우에는 조면에 요철이 나타날 수 있으므로 바람직하지 않다.
상기 광투과성 고분자 기재로서는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카 보네이트(PC), 폴리에테르 설폰(PES), 폴리비닐 알콜(PVA) 및 트리아세틸 셀룰로즈(TAC)와 같은 수지가 사용될 수 있다. 그 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 6 내지 100 ㎛이다.
반투과 반사층은 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어 광투과성 금속 증착막, 금속 박막 또는 예를 들어 운모의 미립자를 함유하는 수지층 등으로 형성될 수 있다. 상기 금속 증착막 또는 금속 박막에 사용되는 금속의 예로는 알루미늄, 은, 은-팔라듐 함금 및 크롬을 들 수 있다.
또한, 상기 조면화층으로서는, 상기 특성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않고 사용될 수 있지만, 타흔 또는 장착시 끼워진 이물질에 의한 결함 형성을 방지하기 위해 조면화층의 표면 경도는 H 이상, 바람직하게는 2H 이상이고, 더욱 바람직하게는 3H 이상이다.
조면화층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지는 않고, 샌드 블라스팅 또는 엠보싱에 의해 기재의 표면을 요철화하는 방법 또는 투명 미립자를 배합하는 방법과 같은 투명 기재 표면상에 미세 요철 구조를 형성하는 적당한 방법에 의해 표면을 조면화한 조면화된 투명막 기재를 광투과성 고분자 기재상에 적층시키는 방법을 사용할 수 있다. 또한, 실리콘-함유 자외선 경화형 수지와 같은 우수한 경도 및 활주 특성을 갖는 경화 수지 막을 광투과성 고분자 기재의 표면상에 형성하는 방법에 의해 조면화층을 형성할 수도 있다. 또한, 예를 들어 실리카의 미립자를 다양한 수지 막-형성 물질과 혼합하여 제조된 코팅액을 광투과성 고분자 기재상에 코팅한 후, 코팅 막을 건조시켜 조면화 막을 형성하는 방법을 사용할 수도 있다. 조면화층의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 1 내지 20 ㎛이 일반적이다.
또한, 조면화층의 배면에 EL 백라이트, 확산부재 또는 프리즘 시트를 직접 결합하는 경우를 대비하여, 조면화층은 광투과성 고분자 기재에 대한 접착력이, 박리 강도로서 표시했을 때 바람직하게는 0.5 N/25 mm 이상, 더욱 바람직하게는 5 N/25 mm 이상이다.
도 1은 본 발명의 반투과 반사판의 구성예를 나타낸다. 광투과성 고분자 기재(1)상에 반투과 반사층(3)이 형성되고, 그 위에 접착제층(4)이 형성되고, 광투과성 고분자 기재의 반대 면에 조면화 경질 코팅층(2)이 형성된다. 표시장치에 장착할 경우에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 반투과 반사판(5)이 EL 백라이트(6)상에 위치하되, 조면화층(2)이 표시장치의 배면을 향하도록 배치된다.
또한, 본 발명의 반투과형 편광판(8)은 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 반투과 반사판(5) 및 편광판(7)을 적층시켜 구성된다. 또한, 적층을 수행할 때는 접착제와 같은 적당한 접착 수단을 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 편광판은 특별히 한정되지 않지만, 그 기본적인 구성은 이색성 물질 함유 폴리비닐 알콜계 편광막으로 이루어진 편광 소자의 한측 또는 양측에 보호층으로서 투명 보호막을 갖되, 적당한 접착제층, 예를 들면 비닐 알콜계 중합체로 이루어진 접착제층이 그 사이에 삽입되도록 구성된다.
편광 소자(편광막)는, 예를 들면 폴리비닐알콜 또는 부분 포르말화 폴리비닐알콜과 같은 비닐 알콜계 중합체로 이루어진 막을 적절한 처리(예를 들면, 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 이색성 물질을 사용하는 염색 처리, 연신 처리 또는 가교결합 처리)를 적절한 순서 또는 방식으로 실시하여 수득되고, 자연광을 입사시키면 직선 편광을 투과하는 적절한 것을 사용할 수 있다. 특히, 광투과성 또는 편광각도 면에서 우수한 것이 바람직하다.
편광 소자(편광막)의 한측 또는 양측에 투명 보호층을 형성하는데 사용되는 보호막 소재로서는, 적당한 투명막을 사용할 수 있다. 사용되는 중합체의 예로서는 일반적으로 사용되는 트리아세틸 셀룰로즈와 같은 아세테이트계 수지를 들 수 있지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
반투과형 편광판은 광반사 및 광투과의 반투과형 반사층이 제공된 편광판이다. 반투과형 편광판은, 이것이 통상 액정 셀의 배면에 제공되고 액정 표시장치를 비교적 밝은 분위기에서 사용하는 경우, 시인면(표시면)으로부터의 입사광이 반사되어 상을 표시하고, 액정 표시장치를 비교적 어두운 분위기에서 사용하는 경우, 반투과형 편광판의 배면에 제공된 백라이트와 같은 내장 광원을 사용하여 상이 표시되는 유형의 액정 표시장치를 구성할 수 있다. 즉, 반투과형 편광판은 밝은 분위기에서는 백라이트와 같은 광원 사용의 에너지를 절약할 수 있고, 비교적 어두운 분위기에서도 내장 광원을 사용하여 상을 표시하는 유형의 액정 표시장치의 형성에 유용하다.
본 발명의 반투과 반사판 또는 반투과형 편광판에는, 액정 셀과 같은 부재와 결합시키기 위해 접착제층을 마련할 수 있다. 접착제층의 형성에 사용되는 접착제는 특별히 한정되지 않고, 아크릴계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리에테르계 및 고무계와 같은 적당한 것을 사용할 수 있다. 접착제층은 필요에 따 라 필요한 측면에 제공되면 충분하다. 접착제층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 일반적으로 10 내지 30 ㎛이다.
또한, 제공된 접착제층이 표면에 노출되는 경우, 그 접착제층을 세퍼레이터(이형 막)로 커버하여 사용 전의 오염을 방지하는 것이 바람직하다. 세퍼레이터는 적절한 얇은 부재상에, 필요에 따라, 예를 들면 실리콘계 이형제, 장쇄 알킬계 이형제, 불소-함유 이형제 또는 몰리브덴 설파이드와 같은 이형제를 코팅하여 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 표시장치(10)는 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 반투과형 편광판(8)을 액정 셀(9)의 적어도 한측에 배치한 장치이다.
상기 액정 표시장치는 편광판을 액정 셀의 한측 또는 양측에 배치한 종래에 따른 적당한 구조를 갖는 것으로 형성할 수 있다. 따라서, 액정 표시장치를 형성하는 액정 셀은 한정되지 않고, 예를 들면 박막 트랜지스터형 액정 셀로 대표되는 능동 매트릭스 구동형 액정 셀; 트위스트 네마틱형 액정 셀 및 수퍼-트위스트 네마틱형 액정 셀과 같은 단순 매트릭스-구동형 액정 셀 등의 적절한 유형의 액정 셀이 사용될 수 있다.
또한, 액정 표시장치를 형성할 때, 프리즘 어레이 시트, 렌즈 어레이 시트, 광확산판 및 백라이트와 같은 적절한 부품을 적절한 위치에 각각 단층 또는 2층 이상으로 배치할 수 있다.
본 발명을 하기 실시예 및 비교예를 참조로 하여 보다 구체적으로 설명하지만, 이로써 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
배면에 광투과성 투명 무색의 PET 기재를 적층한 반투과 반사판을 갖는 편광판(상품명: F4205P3; 닛토덴코 가부시키가이샤(Nitto Denko Corporation) 제조)을 준비하고, 상기 배면에 위치한 PET 기재에 기재의 두께 25 ㎛, 접착제(점착)층의 두께 25 ㎛ 및 조면화층의 코팅 두께 5 ㎛의 조면화 막(상품명: AG30-PET; 닛토덴코 가부시키가이샤 제조)을 적층하여 조면화층이 형성된 반투과형 편광판을 얻었다.
또한, 상기 조면화 막의 표면 조도를 조도계(탈리서프(Talysurf); 타일러 홉슨 코포레이션(Taylor Hobson Co.) 제조)를 사용하여 측정한 결과, Ra 및 Rz는 각각 0.24 ㎛ 및 2.16 ㎛이었다. 또한, 표면 경도를 연필 경도 시험기(클레멘즈(Clemense)형 스크래치 경도 시험기; 테스터 산교 가부시키가이샤(Tester Sangyo Co., Ltd.) 제조)를 사용하여 측정한 결과 3H였다.
이어서, 상기 반투과형 편광판에 EL 백라이트를 밀착시켜 점등하고 투과 모드로 관찰하였다. 뉴톤 링은 관찰되지 않았다.
또한, 협소한 간격으로 연마제(코런덤(Corundum) #240; 평균 입경: 약 100 ㎛)를 사이에 끼웠지만, 표시에 해로운 영향을 미치는 타흔은 관찰되지 않았다.
또한, 상기 반투과형 편광판에 대해 조면화층의 PET 기재에 대한 밀착력(박리 강도)은 만능 인장 시험기 텐실론(Tensilon)을 사용하여 박리 속도 0.3 m/분으로 180도 박리 시험에 따라 측정한 결과, 20 N/25 mm 이상으로 조면화층이 박리되 지 않았다.
실시예 2
반투과 반사판을 갖는 편광판(상품명: EGW4225PG; 닛토덴코 가부시키가이샤 제조)의 배면에 배치된 PET 기재에, 경질 코팅제(상품명: UNIDIC; 다이닛폰 잉크 가가쿠 가부시키가이샤(Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) 제조) 100 중량부에 실리카 충전제(사일리시아(SYLYSIA); 후지 실리시아 가부시키가이샤(Fuji Silysia K.K.) 제조) 2 중량부를 첨가한 후 분산시켜 제조된 배합액을 코팅함으로써 두께 5 ㎛의 조면화 막을 형성하여 조면화층이 형성된 반투과형 편광판을 얻었다.
실시예 1에서와 같은 방법으로 조면화 막의 성능을 측정한 결과, Ra, Rz 및 연필 경도는 각각 0.3 ㎛, 2.66 ㎛ 및 2H인 것으로 나타났다.
이어서, 상기 반투과형 편광판에 EL 백라이트를 밀착시켜 점등하고 투과 모드로 관찰하였다. 뉴톤 링은 관찰되지 않았다.
또한, 협소한 간격으로 연마제(코런덤 #240; 평균 입경: 약 100 ㎛)를 사이에 끼웠지만, 표시에 해로운 영향을 미치는 타흔은 관찰되지 않았다.
또한, 기재에 대한 조면화 막의 밀착력(박리 강도)은 실시예 1에서와 같은 방법으로 180도 박리 시험에 의해 9.8 N/25 ㎜인 것으로 측정되었다.
실시예 3
약 5 ㎛의 코팅 두께로 PET 기재(T600, 도레이 컴퍼니 리미티드(Toray Co., Ltd.) 제조)에, 경질 코팅제(상품명: UNIDIC; 다이닛폰 잉크 가가쿠 가부시키가이 샤 제조) 100 중량부에 실리카 충전제(사일리시아; 후지 실리시아 가부시키가이샤 제조) 2 중량부를 첨가한 후 분산시켜 제조된 코팅액을 도포함으로써 두께 5 ㎛의 조면화 막을 형성한 후, 건조하고, UV로 경화시켜, 실시예 2와 동일한 특성의 요철을 갖는 경질 코팅층을 얻었다. 경질 코팅층을 갖는 PET 막의 평활한 표면에 운모 충전제-함유 접착제 원액을 코팅한 후 건조하여 닛토덴코 가부시키가이샤 제조의 반투과 반사판의 광학 성능에 상당하는 광학 성능을 가진 접착제층을 형성하였다.
상기에서 얻어진 조면화되고 경질 코팅된 반투과 반사판에 접착제층을 통해 편광판을 적층하여 반투과 반사판이 적층된 편광판(반투과형 편광판)을 얻었다.
이어서, 상기 반투과형 편광판에 EL 백라이트를 밀착시켜 점등하고 투과 모드로 관찰하였다. 뉴톤 링은 관찰되지 않았다.
또한, 협소한 간격으로 연마제(코런덤 #240; 평균 입경: 약 100 ㎛)를 사이에 끼웠지만, 표시에 해로운 영향을 미치는 타흔은 관찰되지 않았다.
실시예 4
약 5 ㎛의 코팅 두께로 PET 기재(T600, 도레이 컴퍼니 리미티드)에, 경질 코팅제(상품명: UNIDIC; 다이닛폰 잉크 가가쿠 가부시키가이샤 제조) 100 중량부에 실리카 충전제(사일리시아; 후지 실리시아 가부시키가이샤 제조) 2 중량부를 분산시켜 제조된 코팅액을 도포한 후, 건조하고, UV로 경화시켜, 실시예 2와 동일한 특성의 요철을 갖는 경질 코팅층을 얻었다. 경질 코팅층을 갖는 상기에서 얻어진 PET 막의 평활한 표면에 박막 형태로 금속 알루미늄을 증착하여 반사율 70 % 및 투과율 10 %의 반투과 반사 거울을 형성하였다. 조면화된 경질 코팅물을 갖는 반투과 반사 거울의 알루미늄-증착 면에 실제 구형 실리카 충전제(토스펄(Tospearl); 도시바 실리콘(Toshiba silicone) 제조)을 함유하는 접착제 원액을 도포한 후, 건조하여 25 ㎛ 두께 및 약 80의 담도(haze)를 갖는 확산 접착제층을 형성하였다.
상기에서 얻어진 조면화되고 경질 코팅된 반투과 반사판상에 접착제층을 통해 편광판을 적층하여 반투과 반사판이 적층된 편광판(반투과형 편광판)을 얻었다.
이어서, 상기 반투과형 편광판에 EL 백라이트를 밀착시켜 점등하고 투과 모드로 관찰하였다. 뉴톤 링은 관찰되지 않았다.
또한, 협소한 간격으로 연마제(코런덤 #240; 평균 입경: 약 100 ㎛)를 사이에 끼웠지만, 표시에 해로운 영향을 미치는 타흔은 관찰되지 않았다.
비교예 1
EL 백라이트를 반투과 반사판(F4205P3, 닛토덴코 가부시키가이샤 제조)이 제공된 편광판에 밀착 배치하고, 점등하고, 투과 모드로 관찰하였다. 뉴톤 링이 관찰되었다.
또한, 협소한 간격으로 연마제(코런덤 #240; 평균 입경: 약 100 ㎛)를 사이에 끼웠을 때, 표시에 해로운 영향을 미치는 타흔이 관찰되었다.
본 발명이 어느 정도의 특이성을 갖는 바람직한 형태로 기술되었지만, 상기 바람직한 형태에 대한 기술은 이후 청구된 본 발명의 취지 및 범주로부터 벗어나지 않는 한 상세한 구성 및 일부 구성의 조합 및 배열이 변화될 수 있음을 이해해야 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 반투과 반사층을 적층한 광투과성 고분자 기재의 배면에 조면화층을 형성하기 때문에, EL 백라이트에 밀착 배치되었을 경우 뉴톤 링을 발생하지 않는 반투과형 편광판을 제공한다. 또한, 미소 이물질이 이들 사이에 끼워졌을 때에도 표시에 해로운 영향을 미치는 타흔이 발생하지 않는다.
Claims (6)
- 광투과성 고분자 기재;상기 기재의 제 1 면상에 적층된 반투과형 반사층; 및산술 평균 조도가 0.1 내지 1.0 ㎛이고 10점 평균 조도가 0.1 내지 6.0 ㎛이며 상기 기재의 제 2 면상에 형성된 조면화층을 포함하는 반투과 반사판.
- 제 1 항에 있어서,상기 조면화층의 표면 경도가 H 이상인 반투과 반사판.
- 제 1 항에 있어서,상기 조면화층의 박리 강도가 0.5 N/25 ㎜ 이상인 반투과 반사판.
- 제 1 항에 따른 반투과 반사판상에 편광판을 적층시켜 이루어진 반투과형 편광판.
- 제 4 항에 따른 반투과형 편광판이 액정 셀의 적어도 한측에 제공된 액정 표시장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 반투과형 편광판이, 상기 반투과형 편광판상에 형성된 조면화층이 액정 표시장치의 표시 유닛의 배면에 있도록 제공된 액정 표시장치.
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