KR101659134B1 - 편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두께가 1 내지 20㎛이고 파장 380 내지 780nm에서 bc 값의 절대값이 0.5 이하인 편광자를 포함하는 편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{POLARIZING PLATE, METHOD FOR PREPARING THE SAME AND DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
편광판은 편광자, 편광자 상에 형성된 보호필름 및/또는 위상차필름을 포함한다. 디스플레이가 박형화되면서, 박형의 편광판이 요구되고 있다. 박형의 편광자는 박형의 폴리비닐알콜계 필름으로 제조될 수 있다. 그런데, 박형의 폴리비닐알콜계 필름으로 제조된 편광자는 흡착되는 요오드계 염료의 함량이 작아, 단파장의 빛에 대해서는 빛샘이 발생할 수 있고, 각각의 편광자의 흡수축이 직교 방향으로 디스플레이 패널 양면에 배열되는 디스플레이에서는 블루(blue) 색상으로 보일 수 있다. 이는 디스플레이의 화면이 리얼 블랙(real black)으로 보이도록 하는데 장애가 되고 있다. 요오드 염료의 함량을 높이는 방법이 있지만, 보색의 한계와 신뢰성의 어려움이 있다. 이와 관련하여, 일본공개특허 제2013-101301호는 고콘트라스트 및 단파장 영역에서 광누락의 발생을 방지할 수 있는 편광자의 제조방법을 개시한다.
본 발명이 해결하려는 과제는 박형인 편광자를 포함하고, 디스플레이 장치에서 블루 색상으로 보이는 현상을 최소화할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 박형인 편광자를 포함하고, 단파장의 빛에 대해 빛샘 발생이 없는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 편광판은 두께가 1 내지 20㎛이고 파장 380 내지 780nm에서 bc 값의 절대값이 0.5 이하인 편광자를 포함할 수 있다.
상기 편광자의 적어도 일면에 하나 이상의 광학필름 또는 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 광학필름은 보호필름 또는 위상차필름을 포함할 수 있다.
본 발명의 편광판의 제조방법은 폴리비닐알콜계 필름을 흡수 파장 500nm 이하의 염료 함유 팽윤조에서 1차 염착 및 1차 연신하고, 1차 염착 및 1차 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 이색성 물질 함유 염착조에서 2차 염착하고, 그리고 2차 염착된 폴리비닐알콜계 필름을 연신조에서 2차 연신하여 편광자를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 디스플레이 장치는 상기 편광판을 포함할 수 있다.
본 발명은 박형인 편광자를 포함하고, 디스플레이 장치에서 블루 색상으로 보이는 현상을 최소화할 수 있는 편광판을 제공하였다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 박형인 편광자를 포함하고, 단파장의 빛에 대해 빛샘 발생이 없는 편광판을 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 2는 본 발명 다른 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 3은 본 발명 일 실시예의 편광판의 제조 과정의 모식도이다.
도 4는 본 발명 일 실시예의 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 5는 실시예 1,2와 비교예 1,4의 편광자의 ac값과 bc값의 그래프이다.
첨부한 도면을 참고하여 실시예에 의해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 '상부'와 '하부'는 도면을 기준으로 정의한 것이고, 보는 시각에 따라 '상부'가 '하부'로 '하부'가 '상부'로 변경될 수 있고, 하나의 구조물이 다른 구조물의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구조물의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 구조물을 개재한 경우를 모두 포함하고, 반면 하나의 구조물이 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조물을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
이하, 본 발명 일 실시예의 편광판을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 일 실시예의 편광판(100)은 편광자(110), 편광자(110) 상에 형성된 제1광학필름(120), 및 편광자(110) 상에 형성된 제2광학필름(130)을 포함하고, 편광자(110)는 파장 380 내지 780nm에서 bc 값의 절대값이 0.5 이하, 구체적으로 0.3 이하, 더 구체적으로 0.0001 내지 0.3이 될 수 있고, 0에 가까운 값이 될 수 있다. 상기 범위에서 디스플레이에 장착시 디스플레이 화면이 블루 색상으로 보이는 문제점을 해소할 수 있고, 단파장의 빛에 대해서는 빛샘이 발생하는 현상을 막을 수 있다.
상기 "bc 값"은 편광자(110)의 흡수축과 편광도가 99.990% 이상인 기준 편광자의 흡수축 간의 각도가 90°, 또는 편광자(110)의 투과축과 편광도가 99.990% 이상인 기준 편광자의 투과축 간의 각도가 90°가 되도록 편광자와 기준 편광자를 서로 직교시키고, 파장 380 내지 780nm에 대해 CIE LAB 색좌표 기준에 의해 측정한 직교 bc값이 될 수 있고, 상기 "기준 편광자"는 직교 bc값의 측정 장치 내에 있는 것일 수 있다.
구체적으로, 편광자(110)의 bc값은 -0.5 내지 +0.5, 구체적으로 -0.3 내지 +0.3, 예를 들면 -0.3 내지 -0.0001 또는 +0.0001 내지 +0.3이 될 수 있고, 상기 범위에서 디스플레이에 장착시 디스플레이 화면이 블루 색상으로 보이는 문제점을 해소할 수 있고, 단파장의 빛에 대해서는 빛샘이 발생하는 현상을 막을 수 있다.
박형의 편광자는 박형의 폴리비닐알콜계 필름으로 제조되고 그 결과 단파장의 광에 대해 빛샘 현상이 발생되고 그에 따라 편광판의 직교 색상값인 bc값의 절대값이 0.5 초과로 0으로부터 멀어짐으로써 디스플레이에 장착시 디스플레이 화면이 블루 색상으로 보일 수 있다. 반면에, 본 발명의 편광자는 박형이면서도 bc값의 절대값이 0.5 이하가 됨으로써, 디스플레이 화면이 블루 색상으로 보이는 문제점을 해소할 수 있다. 구체적으로, 편광자(110)는 두께가 1 내지 20㎛, 더 구체적으로 3 내지 13㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 박형의 편광판을 구현할 수 있고 디스플레이에 사용 가능하다.
편광자(110)는 흡수 파장 500nm 이하의 염료가 1차 염착 및 1차 연신되고, 이후 이색성 물질이 2차 염착 및 2차 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 포함할 수 있고, 그 결과 편광자(110)는 파장 380 내지 780nm에서 bc 값의 절대값이 0.5 이하가 될 수 있다. 흡수 파장 500nm 이하의 염료는 이색성 물질보다 먼저 폴리비닐알콜계 필름에 염착되고, 연신에 의해 이색성 물질보다 먼저 폴리비닐알콜계 필름에 배향됨으로써, 파장 380 내지 780nm에서 bc 값의 절대값이 0.5 이하가 되도록 할 수 있다.
흡수 파장 500nm 이하의 염료가 염착되더라도 1차 연신되지 않은 편광자는 염료가 폴리비닐알콜계 필름에 일정 함량 이상 착색이 되지 않거나, 부분적으로 착색이 되는 염색 불량의 문제점이 있을 수 있다. 또한, 흡수 파장 500nm 이하의 염료와 이색성 물질을 동시에 염착시킨 후 연신시킨 폴리비닐알콜계 필름으로 제조된 편광자는 폴리비닐알콜계 필름에 착색된 흡수 파장 500nm 이하의 염료의 염착량이 상이하여 일정 수준의 색상값 및 편광도에 도달하지 않는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 이색성 물질을 먼저 염착시키고 연신한 후 흡수 파장 500nm 이하의 염료를 염착시키고 연신한 폴리비닐알콜계 필름으로 제조된 편광자는 이색성 염료로 인한 흡수 파장 500nm 이하의 염료의 착색 방해의 문제점이 있을 수 있다.
흡수 파장 500nm 이하의 염료는 폴리비닐알콜계 필름에 염착 가능하고, 구체적으로 흡수 파장이 350 내지 500nm인 단파장 흡수 염료이고 요오드를 포함하지 않는 비-요오드계 염료로서, 더 구체적으로 안트라퀴논계 염료, 아조계 염료, 메틴계 염료, 시아닌계 염료, 스티릴계 염료, 프탈로시아닌계 염료 중 하나 이상이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 흡수 파장 500nm 이하의 염료는 폴리비닐알콜계 필름에 대해 1중량% 미만, 구체적으로 0.1 내지 0.8중량%로 염착될 수 있고, 상기 범위에서 이색성 물질의 염착을 방해하지 않아서 편광자의 편광도 저하를 막을 수 있다. 흡수 파장 500nm 이하의 염료는 편광자 중 1중량% 미만, 구체적으로 0.1 내지 0.8중량%로 포함될 수 있고, 상기 범위에서 이색성 물질의 염착을 방해하지 않아서 편광자의 편광도 저하를 막을 수 있다.
이색성 물질은 폴리비닐알콜계 필름에 염착되고 배향되어 편광성을 제공하는 것으로서, 요오드계 염료를 포함할 수 있다. 구체적으로, 요오드계 염료는 요오드화칼륨, 요오드화수소, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리 등이 가능할 수 있다. 이색성 물질은 폴리비닐알콜계 필름에 대해 1.0 내지 3.0중량%로 염착될 수 있고, 상기 범위에서 편광도가 확보될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 파장 500nm 이하의 염료로 1차 염착한 다음에 1차 연신될 수도 있지만, 1차 염착과 1차 연신을 동일 반응조에서 수행함으로써, 공정성을 높일 수 있다. 구체적으로, 1차 염착과 1차 연신을 편광자 제조 공정 중 팽윤조에서 처리할 수 있다.
종래, 팽윤조에서 폴리비닐알콜계 필름을 팽윤시켜, 폴리비닐알콜계 필름 구조를 유연하게 함으로써 이색성 물질의 염착이 잘 되도록 하였으며, 추가로 팽윤조에서 연신 처리를 할 수도 있었다. 반면에, 본 발명은 이색성 물질을 염착하기 전 즉 팽윤조에서 흡수 파장 500nm 이하의 염료를 염착시키고 동시에 연신시킴으로써, 흡수 파장 500nm 이하의 염료가 이색성 물질 대비 먼저 폴리비닐알콜계 필름에 염착되어 배향되도록 함으로써 상술한 바와 같이 박형이면서도 파장 380 내지 780nm에서 bc값의 절대값이 0.5 이하인 편광자를 구현할 수 있다.
편광자(110)는 파장 380 내지 780nm에서 ac 값의 절대값이 0.3 이하, 더 구체적으로 0.2 이하, 예를 들면 0 내지 0.2, 더 구체적으로 0에 가까울 수도 있다. 상기 범위에서, 디스플레이에 장착시 디스플레이 화면이 블루 색상으로 보이지 않을 수 있다. 상기 "ac 값"은 편광자(110)의 흡수축과 편광도가 99.990% 이상인 기준 편광자의 흡수축 간의 각도가 90°, 또는 편광자(110)의 투과축과 편광도가 99.990% 이상인 기준 편광자의 투과축 간의 각도가 90°가 되도록 편광자와 기준 편광자를 서로 직교시키고, 파장 380 내지 780nm에 대해 CIE LAB 색좌표 기준에 의한 직교 ac값이 될 수 있고, 상기 "기준 편광자"는 직교 ac값의 측정 장치 내에 있는 것일 수 있다.
제1광학필름(120)과 제2광학필름(130)은 각각 보호필름(예:Zero 위상차 필름) 또는 위상차필름이 될 수 있다.
제1광학필름(120)과 제2광학필름(130)은 각각 투명한 광학필름으로서, 트리아세틸셀룰로스 등을 포함하는 셀룰로오스계, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 수지로 된 필름일 수 있다.
제1광학필름(120)과 제2광학필름(130)의 두께는 각각 10 내지 50㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 디스플레이에 사용될 수 있다.
도 1에서는, 편광자(110) 상부 바로 위에 제1광학필름(120), 편광자(110) 하부 바로 위에 제2광학필름(130)이 형성된 경우를 도시하였으나, 편광자(110)와 제1광학필름(120), 편광자(110)와 제2광학필름(130) 사이에 임의의 다른 필름 및/또는 접착제층이 형성될 수도 있다. 접착제층은 편광자, 제1광학필름 및 제2광학필름을 서로 결합시켜 편광판의 기계적 강도를 높일 수 있고, 구체적으로 접착제층은 통상의 접착제 예를 들면, 수계 접착제, 감압형 접착제, 광경화형 접착제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 도 1에서 도시되지 않았지만, 제2광학필름(130)의 하부에는 점착제층이 더 형성되어 편광판을 액정표시패널에 적층 가능하게 할 수 있다. 점착제는 감압성 점착제가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
편광판(100)의 두께는 10㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치용 편광판에 사용할 수 있다. 편광판은 편광도가 99.99% 이상, 예를 들면 99.99 내지 99.999%가 될 수 있고, 투과도가 40% 이상 예를 들면 40 내지 80%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치에 장착시 광학 특성 저하가 없을 수 있다.
이하, 본 발명 다른 실시예의 편광판을 도 2을 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명 다른 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명 다른 실시예의 편광판(200)은 편광자(110) 및 편광자(110) 상에 형성된 제1광학필름(120)을 포함하고, 편광자(110)는 파장 380 내지 780nm에서 bc 값의 절대값이 0.5 이하, 구체적으로 0.3 이하, 더 구체적으로 0.0001 내지 0.3이 될 수 있고, 0에 가까운 값이 될 수 있다. 상기 범위에서 디스플레이에 장착시 디스플레이 화면이 블루 색상으로 보이는 문제점을 해소할 수 있고, 단파장의 빛에 대해서는 빛샘이 발생하는 현상을 막을 수 있다. 편광자(110)의 하부에 제2광학필름(120)이 형성되지 않은 것을 제외하고는 본 발명 일 실시예의 편광판과 실질적으로 동일하다.
도 2에서 도시되지 않았지만, 편광자의 하부에는 보호 코팅층 등을 포함하는 코팅층, 점착층 등이 더 형성될 수 있다.
이하, 본 발명 일 실시예의 편광판의 제조방법에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명 일 실시예의 편광판의 제조방법의 모식도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명 일 실시예의 편광판의 제조방법은 폴리비닐알콜계 필름(50)을 흡수 파장 500nm 이하의 염료 함유 팽윤조(S1)에서 1차 염착 및 1차 연신하고, 1차 염착 및 1차 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 이색성 물질 함유 염착조(S2)에서 2차 염착하고, 그리고 2차 염착된 폴리비닐알콜계 필름을 연신조(S3)에서 2차 연신하여 편광자(110)를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
폴리비닐알콜계 필름(50)은 종래 편광자 제조시 사용되는 통상의 폴리비닐알콜계 필름을 사용할 수 있는데, 구체적으로 폴리비닐알콜 또는 그 유도체로 형성된 필름을 사용할 수 있다. 폴리비닐알콜의 중합도는 1000 내지 5000이 될 수 있고, 검화도는 80 내지 100mol%가 될 수 있고, 두께는 1 내지 30㎛, 구체적으로 3 내지 30㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서, 박형의 편광자 제조에 사용될 수 있다.
폴리비닐알콜계 필름은 흡수 파장 500nm 이하의 염료 함유 팽윤조에서 염착 및 연신됨으로써, 폴리비닐알콜계 필름이 팽윤됨과 동시에 흡수 파장 500nm 이하의 염료의 염착과 연신이 동시에 진행될 수 있다. 물론, 염착과 연신을 팽윤조 대비 별개의 반응조에서 수행되는 것도 본 발명의 범위에 포함될 수 있지만, 팽윤조에서 처리하는 것이 공정 개수를 줄여 공정성, 경제성을 높일 수 있다.
흡수 파장 500nm 이하의 염료가 더 함유된 팽윤조에서 폴리비닐알콜계 필름을 연신함으로써 폴리비닐알콜계 필름이 팽윤됨과 동시에 흡수 파장 500nm 이하의 염료의 염착과 연신이 동시에 진행될 수 있고, 최종 제조되는 편광자는 박형이면서도 파장 380 내지 780nm에서 bc값의 절대값이 0.5 이하가 될 수 있다.
팽윤조는 흡수 파장 500nm 이하의 염료를 1.0중량% 미만, 구체적으로 0.1 내지 0.8중량%를 포함하는 팽윤액을 포함할 수 있고, 상기 범위에서, 편광자는 파장 380 내지 780nm에서 bc값의 절대값이 0.5 이하의 값을 확보할 수 있고, 추후 이색성 물질의 염착을 방해하지 않아 편광도가 높은 편광자를 구현할 수 있다. 팽윤액을 위한 용매는 물 등이 될 수 있다.
팽윤조는 흡수 파장 500nm 이하의 염료 이외에, 물, 붕산, 무기산, 계면활성제, 등이 포함될 수 있고, 이들의 함량은 조절될 수 있다.
팽윤조에서 폴리비닐알콜계 필름은 MD(machine direction)로 연신되는데, 총 연신비의 1/4 내지 1/3로 연신될 수 있고, 구체적으로 팽윤조에서 연신비 1.5 내지 2.5배로 연신될 수 있고, 상기 범위에서 팽윤조 이후의 연신에서 연신비를 줄여 필름 파단을 막을 수 있다. 상기 "총 연신비"는 최초 폴리비닐알콜계 필름의 연신 방향의 길이에 대한 최종 제조된 편광자의 연신 방향의 길이의 비를 의미하고, "연신비"는 연신 전 폴리비닐알콜계 필름의 연신 방향의 길이에 대한 연신 후 폴리비닐알콜계 필름의 연신 방향의 길이의 비를 의미할 수 있다.
팽윤조에서 연신은 1단 연신으로 수행될 수도 있고 또는 2단 연신 및/또는 3단 연신 등의 다단 연신으로 수행함으로써 필름 파단 가능성을 줄일 수 있다. 팽윤조의 온도는 20 내지 45℃가 될 수 있고 폴리비닐알콜계 필름의 팽윤조 침지 시간은 10 내지 300초가 될 수 있다. 상기 범위에서 파장 380 내지 780nm에서 bc값의 절대값이 0.5 이하의 값을 확보할 수 있고, 추후 이색성 물질의 염착을 방해하지 않아 편광도가 높은 편광자를 구현할 수 있다.
흡수 파장 500nm 이하의 염료는 폴리비닐알콜계 필름에 대해 1중량% 미만, 구체적으로 0.1 내지 0.8중량%로 염착될 수 있고, 상기 범위에서 염료의 염착에 따른 파장 380 내지 780nm에서 bc값의 절대값이 0.5 이하의 값을 확보할 수 있다.
도 3에서 도시되지 않았지만, 폴리비닐알콜계 필름을 팽윤조에 처리하기 전에, 세정 단계를 먼저 거칠 수도 있다. 세정 공정은 폴리비닐알콜 필름에 존재하는 이물질을 제거하고 이후 염료의 염착 효율을 높일 수 있다. 구체적으로, 세정 공정은 폴리비닐알콜계 필름을 물로 수세하는 단계를 포함할 수 있다. 세정 단계는 폴리비닐알콜 필름에 대해 물리적/화학적 변형을 가하는 것이 아니므로, 최종 제조된 편광자의 bc값의 절대값에 영향을 주지 않는다.
연신된 폴리비닐알콜계 필름을 이색성 물질 함유 염착조(S2)에서 염착시킴으로써 폴리비닐알콜계 필름에 이색성 물질을 염착시킬 수 있다.
염착 공정에서는 팽윤조를 거친 폴리비닐알콜계 필름을 염착 용액에 침지하게 되는데, 염착 용액은 요오드계 염료를 포함하는 수용액이 될 수 있다. 구체적으로 요오드계 염료는 요오드화칼륨, 요오드화수소, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리 등이 가능할 수 있다. 염착 용액은 이색성 물질 1 내지 5중량%를 포함하는 수용액이 될 수 있다. 상기 범위에서, 소정 범위의 편광도를 가져 디스플레이에 사용될 수 있다.
염착조의 온도는 20 내지 45℃가 될 수 있고 폴리비닐알콜계 필름의 염착조 침지 시간은 10 내지 300초가 될 수 있다. 상기 범위에서 파장 380 내지 780nm에서 bc값의 절대값이 0.5 이하의 값을 확보할 수 있고, 추후 이색성 물질의 염착을 방해하지 않아 편광도가 높은 편광자를 구현할 수 있다.
염착된 폴리비닐알콜계 필름을 연신조에서 연신함으로써 폴리비닐알콜계 필름은 이색성 물질이 배향되어 편광성을 가질 수 있다. 구체적으로 연신은 건식 연신과 습식 연신법이 모두 가능하다. 건식 연신은 인터롤 연신, 압축 연신, 가열롤 연신 등이 가능할 수 있고, 습식 연신은 35 내지 65℃의 물을 포함하는 습식 연신조에서 수행될 수 있다. 습식 연신조는 붕산을 더 포함함으로써 연신 효과를 높일 수도 있다.
폴리비닐알콜계 필름은 소정의 연신비로 연신될 수 있는데, 구체적으로 총 연신비가 5 내지 7배, 구체적으로 5.5 내지 6.5배가 되도록 연신될 수 있고, 상기 범위에서 연신되는 폴리비닐알콜계 필름의 절단 현상, 주름 발생 등을 방지할 수 있고, 편광도와 투과율이 높인 편광자를 구현할 수 있다. 연신은 1단 연신으로 연신할 수도 있지만 2단, 3단 연신 등의 다단 연신함으로써 박형의 편광자를 제조하면서도 파단을 막을 수도 있다.
도 3에서 도시되지 않았지만, 이색성 물질의 염착과 연신은 동일 반응조에서 수행될 수도 있다.
폴리비닐알콜계 필름의 이송을 돕기 위해 이송롤(1 내지 10)이 사용될 수 있다.
또한, 도 3에서 도시되지 않았지만, 염착된 폴리비닐알콜계 필름을 연신하기 전에 폴리비닐알콜계 필름을 가교조에서 가교 처리할 수도 있다. 가교는 폴리비닐알콜계 필름에 이색성 물질이 더 강하게 염착되도록 하는 공정으로서, 가교제로는 붕산을 사용할 수 있다. 가교 효과를 높이기 위해 인산 화합물, 요오드화 칼륨 등이 더 포함될 수도 있다.
또한, 도 3에서 도시되지 않았지만, 연신조를 거친 편광자를 수세 공정, 건조 공정을 더 처리할 수도 있다. 수세 공정으로서 최초 제조된 편광자에 붙어 있는 이물질을 제거할 수 있고, 건조 공정을 통해 취급 용이성 등을 높일 수 있다.
도 3을 참조하면, 편광자(110)에, 제1광학필름(120) 및/또는 제2광학필름(130)을 접착시킬 수 있다. 접착제로 수계 접착제, 감압형 접착제, 광경화형 접착제 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 디스플레이 장치를 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명 일 실시예의 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 디스플레이 장치(300)는 액정표시패널(205), 액정표시패널(205)의 상부에 형성된 제1 편광판(210), 액정표시패널(205)의 하부에 형성된 제2 편광판(215), 제2편광판(215) 하부에 형성된 백라이트유닛(220)을 포함할 수 있고, 제1편광판(210)과 제2편광판(215) 중 하나 이상은 본 발명 실시예들의 편광판이 될 수 있다.
액정표시패널(205)은 제1기판(도시되지 않음)과 제2기판(도시되지 않음) 사이에 봉입된 액정셀층(212)을 포함하는 액정패널을 포함하며, 일 구체예에서 제1기판은 칼라필터(CF) 기판(상부 기판), 제2기판은 TFT(Thin Film Transistor) 기판(하부 기판)일 수 있다. 제1기판과 제2기판은 동일하거나 다르고, 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 플라스틱 기판은 플렉서블(flexible) 디스플레이에 사용될 수 있는 PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyether sulfone), PAR(polyarylate) 및 COC(cycloolefin copolymer) 등의 플라스틱 기판일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
액정셀층은 VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Place Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드, TN(Twisted Nematic) 모드의 액정을 포함하는 액정셀층일 수 있다.
제1 편광판과 제2 편광판은 각각 점착제층에 의해 액정표시패널의 일면에 형성될 수 있는데, 점착제층은 통상의 점착제로서 예를 들면 감압 점착제, 자외선 경화형 점착제가 사용될 수 있다.
백라이트유닛은 액정표시장치에 통상적으로 사용되는 것으로서, 광원, 광원으로부터 출사된 광을 안내하는 도광판, 도광판 하부에 형성된 반사시트, 도광판 상부에 형성된 확산시트, 확산시트 상부에 형성된 보호시트 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
(1)편광자의 재료: 폴리비닐알코올 필름(VF-PE3000, 일본 Kuraray사, 두께:30㎛)
(2)제1광학필름, 제2광학필름: 트리아세틸셀룰로오스 필름(KC4UYW, 일본 Konica사, 두께 40㎛)
실시예 1
안트라퀴논계 염료가 0.5중량%로 포함된 수용액을 함유하고 30℃의 팽윤조에, 물로 수세한 폴리비닐알콜계 필름을 침지하고 연신비 1.8배로 연신시키면서 이동시켰다. 팽윤조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 요오드화칼륨 3중량%를 포함하는 수용액을 함유하는 30℃의 염착조에 통과시켰다. 염착조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 붕산을 함유하는 50℃의 습식 연신조를 통과시키면서 연신시키되, 총 연신비가 6배가 되도록 연신시켰다. 연신조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 가교시켜 편광자(두께:10㎛)를 제조하였다. 편광자의 양면에 접착제(Z-200, Nippon Goshei사)를 사용하여 제1광학필름, 제2광학필름을 접착시켜 편광판을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에서 안트라퀴논계 염료 대신에, 메틴계 염료를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서 팽윤조에 안트라퀴논계 염료를 포함시키지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 2
실시예 1에서 팽윤조에서 폴리비닐알콜계 필름을 연신하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 3
물로 수세한 폴리비닐알콜계 필름을 30℃의 물이 들어 있는 팽윤조(안트라퀴논계 염료 미 포함)에 침지하고, 팽윤조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 요오드화칼륨 3중량%를 포함하는 수용액을 함유하는 30℃의 염착조에 통과시켰다. 염착조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 붕산을 함유하는 50℃의 습식 연신조를 통과시키면서 연신시키되 총 연신비가 6배가 되도록 연신시켰다. 연신시킨 폴리비닐알콜계 필름을 안트라퀴논계 염료가 0.5중량%로 포함된 수용액을 함유하는 염착조를 통과시키고, 가교시켜, 편광자를 제조하였다. 편광자의 양면에 접착제(Z-200, Nippon Goshei사)를 사용하여 제1광학필름, 제2광학필름을 접착시켜 편광판을 제조하였다.
비교예 4
물로 수세한 폴리비닐알콜계 필름을 30℃의 물이 들어 있는 팽윤조(안트라퀴논계 염료 미 포함)에 침지하고, 팽윤조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 요오드화칼륨 3중량%과 안트라퀴논계 염료가 0.5중량%를 포함하는 수용액을 함유하는 30℃의 염착조에 통과시켰다. 염착조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 붕산을 함유하는 50℃의 습식 연신조를 통과시키면서 연신시키되 총 연신비가 6배가 되도록 연신시켰다. 연신시킨 폴리비닐알콜계 필름을 가교시켜, 편광자를 제조하였다. 편광자의 양면에 접착제(Z-200, Nippon Goshei사)를 사용하여 제1광학필름, 제2광학필름을 접착시켜 편광판을 제조하였다.
편광자
두께
(㎛)		 투과율 편광도
(%)		 색상값 블루 색상 시인 여부 빛샘
Ts(%) Tc(%) as bs ac bc
실시예 1 10 42.4 0.001 99.996 -1.2 3.2 0.0 -0.1 O O
실시예 2 10 42.5 0.002 99.996 -1.1 3.2 0.0 -0.1 O O
비교예 1 10 42.4 0.002 99.995 -0.8 2.2 0.4 -0.9 X X
비교예 2 10 42.5 0.003 99.993 -1.0 2.8 0.3 -0.6 △ X
비교예 3 10 42.7 0.005 99.990 -1.0 2.6 0.4 -0.7 △ △
비교예 4 10 42.6 0.003 99.995 -0.8 2.1 0.4 -1.0 X X
(1)투과율과 편광도: 편광판에 대해 파장 380 내지 780nm에서 JASCO사 V7100을 이용하여 투과율과 편광도를 측정하였다. Ts(single transmittance)는 편광판 1장의 투과율이고, Tc(cross transmittance)는 2장의 편광판을 서로 직교시킨 후의 투과율이다.
(2)색상값: 편광자에 대해 파장 380 내지 780nm에서 JASCO사 V7100을 사용하여 측정하였다. V7100 내에는 편광도가 99.99% 이상인 기준 편광자가 장착되어 있고, 시료 편광자의 주입시 편광자의 흡수축과 기준 편광자의 흡수축이 서로 90°가 되도록 주입하였다.
(3)블루 색상 시인 여부: 편광판을 흡수축이 서로 수직이 되도록 유리 기판의 양면에 부착하여 시편을 제조하고, 시편을 이용하여 액정표시장치를 구동시켰다. 디스플레이 화면에서 블루 색상이 시인되는지 여부를 평가하여, 블루 색상이 시인되지 않는 경우 ○, 블루 색상이 약간 시인되는 경우 △, 블루 색상이 많이 시인되는 경우 ×로 평가하였다.
(4)빛샘: 편광판을 흡수축이 서로 수직이 되도록 유리 기판의 양면에 부착하여 시편을 제조하고, 시편을 이용하여 액정표시장치를 구동시킨 후, 휘도 측정기(RISA, Hiland)를 사용하여 1m 높이에서 표시 패널 전면의 휘도를 측정하였다. 목시 관찰 시 휘도 차이가 없어 빛샘 현상을 인지할 수 없는 경우 ○, 목시 관찰시 휘도 차이가 다소 있어 빛샘이 약하게 있는 경우 △, 목시 관찰시 휘도 차이가 심한 경우 ×로 평가하였다.
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 편광판은 박형의 편광자를 포함하더라도 디스플레이 화면이 블루 색상으로 보이지 않게 하고, 빛샘을 억제할 수 있다.
반면에, 흡수 파장 500nm 이하의 염료를 포함하지 않고 팽윤조에서 처리한 비교예 1은 bc값의 절대값이 0.5 초과로 디스플레이 화면이 블루 색상을 보이는 문제점이 있었다. 또한, 흡수 파장 500nm 이하의 염료를 염착시키더라도 연신 처리하지 않은 비교예 2는 착색 불량의 문제점이 있었다. 또한, 요오드계 염료를 먼저 염착시키고 이후 흡수 파장 500nm 이하의 염료를 염착시킨 비교예 3은 흡수 500nm 이하의 염료가 착색되지 않는 문제점이 있었다. 또한, 요오드계 염료와 흡수 파장 500nm 이하의 염료를 동시에 염착시키고 연신한 비교예 4는 착색 불량의 문제점이 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (11)

  1. 두께가 1㎛ 내지 10㎛이고 파장 380 내지 780nm에서 bc 값의 절대값이 0.5 이하인 편광자를 포함하는 편광판이고,
    상기 편광판은 편광도가 99.99% 이상이고,
    상기 편광자는 흡수 파장 500nm 이하의 염료를 상기 편광자 중 0.1중량% 내지 0.8중량%로 포함하는 것인, 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 편광자는 상기 흡수 파장 500nm 이하의 염료가 1차 염착 및 1차 연신되고, 이색성 물질이 2차 염착 및 2차 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 포함하는, 편광판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 흡수 파장 500nm 이하의 염료는 안트라퀴논계 염료, 아조계 염료, 메틴계 염료, 시아닌계 염료, 스티릴계 염료, 프탈로시아닌계 염료 중 하나 이상을 포함하는, 편광판.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 편광자의 적어도 일면에 하나 이상의 광학필름 또는 코팅층이 형성된, 편광판.
  6. 제5항에 있어서, 상기 광학필름은 보호필름 또는 위상차필름을 포함하는 편광판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 편광자는 두께가 3㎛ 내지 10㎛인 편광판.
  8. 폴리비닐알콜계 필름을 흡수 파장 500nm 이하의 염료 함유 팽윤조에서 1차 염착 및 1차 연신하고,
    1차 염착 및 1차 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 이색성 물질 함유 염착조에서 2차 염착하고, 그리고
    2차 염착된 폴리비닐알콜계 필름을 연신조에서 2차 연신하여 편광자를 제조하는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법이고,
    상기 편광자는 두께가 1㎛ 내지 10㎛이고 파장 380 내지 780nm에서 bc 값의 절대값이 0.5 이하인 것인, 편광판의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 흡수 파장 500nm 이하의 염료는 상기 팽윤조에 1.0중량% 미만으로 포함되는 편광판의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 폴리비닐알콜계 필름은 상기 팽윤조에서 총 연신비의 1/4 내지 1/3로 연신되는 편광판의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 편광판 또는 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항의 편광판의 제조방법으로 제조된 편광판을 포함하는 디스플레이 장치.
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