KR101737175B1 - 편광판, 화상표시장치 및 편광판의 제조 방법 - Google Patents

편광판, 화상표시장치 및 편광판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나 이상의 개구부가 형성된 편광자; 상기 편광자의 적어도 일면에 적층된 보호필름; 및 상기 보호필름이 적층된 편광자의 적어도 일면에 적층된 점착제층을 포함하는 편광판에 관한 것으로, 상기 편광판을 포함하는 화상표시장치 및 상기 편광판의 제조방법을 제공한다.

Description

편광판, 화상표시장치 및 편광판의 제조 방법{POLARIZING PLATE, IMAGE DISPLAY DEVICE, AND METHOD OF PRODUCING POLARIZING PLATE}
본 발명은 편광판, 이를 포함하는 화상표시장치 및 편광판의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 카메라 모듈 등의 부품 장착에 적합하도록 국지적으로 편광이 해소된 편광판, 이를 포함하는 화상표시장치 및 편광판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)나 유기발광장치(Organic Light Emitting Diode)와 같은 화상표시장치에는, 밝고 색 재현성이 좋은 화상을 제공하기 위해서, 패널 기판의 양면 또는 일면에 편광판을 배치하는 것이 필요하다. 이때, 편광판은 편광자와 이를 보호하기 위해 편광자의 적어도 일면에 형성되는 보호필름으로 이루어진다. 상기 편광자는, 일반적으로 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol)계 폴리머 필름을 요오드 또는 이색성 염료로 염착한 후, 가교제를 이용하여 가교하고, 연신 등의 방법에 의해 배향시킴으로써 제조되고 있으며, 상기 편광자 보호필름으로는 다양한 투명한 수지 조성물을 이용하여 형성된 필름들이 사용되고 있다.
이러한 화상표시장치는 최근, 휴대전화, 태블릿 PC 등의 중소형 디스플레이뿐만 아니라 대형 TV에 이르기까지 다양한 범주에서 사용되고 있다. 한편, 휴대성이나 이동성이 강조되는 중소형 디스플레이 기기나 노트북, PC 등에는 사진 촬영이나 화상통화 등을 수행하기 위해 카메라 모듈이 탑재되는 것이 보편화되어 있으며, 모서리에 제품 로고 또는 발색 부품이 장착되고 있는 추세이다. 그런데, 디스플레이 장치에 편광판을 부착할 경우, 편광판이 상기 카메라 모듈의 렌즈, 제품 로고 또는 기타 부품을 덮게 되고, 통상적으로 50% 미만인 편광판 고유의 투과도에 의해 카메라, 제품 로고 또는 발색 부품의 시인성이 저하되는 문제점이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 펀칭 및 절삭 등의 방법으로 카메라 렌즈 등을 덮는 부위의 편광판을 물리적으로 제거하여 천공(21)을 형성하는 방법이 상용화되어 왔다.
그러나, 상기와 같이 편광자와 보호필름으로 이루어진 편광판에 천공(21)을 형성시키는 경우, 화상표시장치 전면에 편광판의 천공 부위가 노출되기 때문에 외관을 저하시키며, 장시간 사용할 경우, 카메라 렌즈가 손상되거나, 오염되는 등의 문제가 발생한다. 또한, 편광판을 액정셀에 부착하기 위해 사용하는 점착제가 편광판의 천공 부위로 흘러나와 공기와 접촉하여 변색되어, 카메라의 시인성을 훼손하는 문제가 발생한다. 뿐만 아니라, 이 경우, 천공 부위의 표면이 매우 거칠어 표시장치의 미관을 저하시키는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 카메라 모듈이 장착되는 화상표시장치에 적용되었을 때, 외관이 우수하며, 카메라 렌즈의 오염 및 손상을 방지할 수 있고, 점착제 누출로 인한 카메라의 시인성 저하를 방지할 수 있도록 개발된 편광판, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 화상표시장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명은 적어도 하나 이상의 개구부가 형성된 편광자; 상기 편광자의 적어도 일면에 적층된 보호필름; 및 상기 보호필름이 적층된 편광자의 적어도 일면에 적층된 점착제층을 포함하는 편광판을 제공한다.
이때, 상기 점착제층은 일면에 보호필름이 적층된 편광자의 타면 또는 편광자의 양면에 적층된 보호필름의 일면에 적층된 것이 바람직하다.
이때, 상기 점착제층에 이형필름이 적층될 수 있다.
또한, 편광자 및 보호필름 사이에 접착제층이 적층될 수 있다.
이때, 상기 개구부의 면적이 전체 편광판에서 0.1cm2 내지 5cm2를 차지하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 개구부를 포함하는 영역은 단체투과도가 90% 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명은 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 적어도 일면에 부착되어 있는 편광판을 포함하는 화상표시장치에 있어서, 상기 편광판은, 적어도 하나 이상의 개구부가 형성된 편광자; 상기 편광자의 적어도 일면에 적층된 보호필름; 및 상기 보호필름이 적층된 편광자의 적어도 일면에 적층된 점착제층을 포함하는 것인 화상표시장치를 제공한다.
또한, 상기 화상표시장치에 있어서, 상기 개구부를 포함하는 영역 하단에 카메라 모듈이 위치할 수 있다.
또한, 본 발명은, 편광자의 일부 영역을 제거하여 하나 이상의 개구부를 형성하는 단계; 상기 개구부가 형성된 편광자의 적어도 일면에 보호필름을 적층하는 단계; 및 상기 보호필름이 적층된 편광자의 적어도 일면에 점착제층을 적층하는 단계를 포함하는 편광판 제조 방법을 제공한다.
이때, 상기 하나 이상의 개구부를 형성하는 단계는 편광자의 일부 영역에 펄스 레이저 빔을 조사하는 방법으로 수행되는 것이 바람직하며, 상기 펄스 레이저 빔은 200nm 내지 800nm 파장에서 0.1W 내지 5W의 출력파워를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 편광판 자체에 천공을 형성하는 종래의 방법과 달리, 편광자에만 개구부가 형성되고, 보호필름에는 구멍이 형성되지 않기 때문에, 편광판 하부에 위치하는 카메라 렌즈가 외부로 노출되지 않아 카메라 렌즈의 오염 및 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 구멍이 형성되지 않은 보호 필름이 편광판의 외면에 위치하기 ‹š문에, 천공을 통해 편광판 내부의 점착제가 흘러 나와 변색되는 문제점도 예방할 수 있다.
한편, 펄스 레이저 빔을 조사하여 편광자의 개구부를 형성할 경우, 개구부의 경계가 매우 고르게 형성되어, 미관 저하를 최소화할 수 있다.
도 1은 종래의 방법에 따라 천공이 형성된 편광판 구조를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판의 단면도로서, 편광자의 양면에 보호필름이 적층된 구조를 설명하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판의 단면도로서, 편광자의 일면에 보호필름이 적층된 구조를 설명하기 위한 것이다.
도 4는 편광자와 보호필름 사이에 접착제층 및 점착제층 하면에 이형필름을 더 포함하는 구조이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 분해 사시도이다.
도 6은 실시예 1의 편광판에 있어서, 개구부의 상태를 촬영한 사진이다.
도 7은 실시예 2의 편광판에 있어서, 개구부의 상태를 촬영한 사진이다.
도 8은 비교예 2의 편광판에 있어서, 개구부의 상태를 촬영한 사진이다.
도 9은 실시예 1 및 비교예 1의 편광판을 실험예 1에 따라 개구부의 오염 정도를 평가한 것으로, 절삭 경계면을 광학 현미경으로 촬영한 사진이다.
도 10은 실시예 1 및 비교예 1의 편광판을 실험예 1에 따라 개구부의 오염 정도를 평가한 것으로, 절삭 경계면을 광학 프로파일러를 이용하여 관측한 3D 이미지이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장, 축소 또는 생략될 수 있다.
본 발명자들은, 보호필름, 편광자 및 점착제층이 적층된 편광판에 있어서, 편광자와 보호필름을 함께 천공하지 않고, 편광자에만 일부 영역에 개구부를 형성함으로써, 카메라 렌즈 또는 로고의 오염 및 손상이 발생하지 않으며, 천공을 통해 편광판 내부의 점착제가 편광판 밖으로 흘러나와 변색되는 문제점도 예방할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
본 발명에 따른 편광판은, 적어도 하나 이상의 개구부가 형성된 편광자; 상기 편광자의 적어도 일면에 적층된 보호필름; 및 상기 보호필름이 적층된 편광자의 적어도 일면에 적층된 점착제층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 점착제층은 일면에 보호필름이 적층된 편광자의 타면 또는 편광자의 양면에 적층된 보호필름의 일면에 적층된 것이 바람직하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판(10)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1보호필름(11a), 편광자(12), 제2보호필름(11b) 및 점착제층(13)의 순으로 적층된 구조일 수 있다. 즉, 점착제층이 보호필름의 일면에 적층된 구조이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판(10)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 보호필름(11), 편광자(12) 및 점착제층(13)의 순으로 적층된 구조일 수 있다. 이 경우, 점착제층은 보호필름이 적층된 반대면 쪽의 편광자 면에 직접 적층된 구조이다.
이때, 상기 편광판(10)에 있어서, 상기 점착제층(13)에 이형필름(14)이 적층될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이 점착제층(13)의 아랫면에 이형필름(14)이 적층된 구조일 수 있다.
또한, 상기 편광판(10)에 있어서, 편광자(12) 및 보호필름(11) 사이에 접착제층(15)이 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1보호필름(11a), 제1접착제층(15a), 편광자(12), 제2접착제층(15b), 제2보호필름(11b), 점착제층(13), 및 이형필름(14)의 순으로 적층된 구조일 수 있다.
이때, 보호필름(11)은 두께가 매우 얇은 편광자(12)를 보호하기 위한 필름으로서, 편광자(12)의 일면 또는 양면에 부착하는 투명필름을 말하는 것이며, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등에서 우수한 필름을 사용할 수 있다. 예를 들면, 트리아세틸셀룰로오즈(TriAcethyl Cellulose; TAC)와 같은 아세테이트계, 폴리에스테르계, 폴리에테르술폰계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계 및 아크릴계 수지 필름 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
이때, 보호필름(11)은 위상차와 같은 광학 보상 기능이 부여된 필름일 수 있으며, 1매로 구성되거나 또는 2매 이상이 접합되어 구성된 것일 수도 있다.
상기 보호필름(11)은 미연신, 1축 또는 2축 연신된 필름일 수 있으며, 광학 보상 기능을 갖는 필름일 수도 있다. 또한, 보호필름(11) 두께는 일반적으로는 1㎛ 내지 500㎛, 바람직하게는 1㎛ 내지 300㎛인 것이 좋다.
한편, 본 발명의 편광자(12)는, 일반적으로 고분자 필름에 이색성 물질이 흡착 배향된 형태를 갖는다.
상기 편광자(12)를 구성하는 고분자 필름은 요오드 또는 이색성 염료에 의해 염색 가능한 필름이라면 그 종류가 특별이 제한되지 않으나, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 필름, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 필름, 셀룰로오스 필름, 이들의 부분적으로 검화된 필름 등과 같은 친수성 고분자 필름; 또는 탈수 처리된 폴리비닐알코올계 필름, 탈염산 처리된 폴리비닐알코올계 필름 등과 같은 폴리엔 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서 편광도의 균일성을 강화하는 효과가 우수할 뿐만 아니라 이색성 물질에 대한 염색 친화성이 우수하다는 점에서 폴리비닐알코올계 필름이 바람직하다.
한편, 본 발명에서, 사용되는 상기 요오드 또는 이색성 염료가 염착된 폴리비닐알코올계 편광자는, 당해 기술 분야에 잘 알려진 폴리비닐알코올계 편광자의 제조 방법을 통해 수행되거나, 또는 시판되는 폴리비닐알코올계 편광자를 구입하는 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 이로써 한정되는 것은 아니나, 상기 폴리비닐알코올계 편광자를 준비하는 단계는, 폴리비닐알코올계(Polyvinyl alcohol) 폴리머 필름을 요오드 또는 이색성 염료로 염착하는 염착단계, 상기 폴리비닐알코올계 필름과 염료를 가교시키는 가교단계 및 상기 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 연신단계를 통하여 제조된 폴리비닐알코올계 편광자일 수 있다. 또한, 편광자는 필요에 따라 붕산, 황산 아연, 염화 아연 등을 포함할 수도 있다.
상기 편광자(12)의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 통상 5 내지 80㎛일 수 있다.
한편, 본 발명의 보호필름(11)과 편광자(12)는 필요에 따라 접착제 조성물을 이용하여 접합될 수 있으며, 상기 접착제 조성물은 도 4에 도시된 바와 같이, 편광자(12)와 보호필름(11) 사이에서 접착제층(15)을 이룰 수 있다. 이때, 상기 접착제에 사용되는 접착제는 편광자와 보호필름을 충분히 접합할 수 있고 광학적 투시도가 우수하며 경시적인 황변 등의 변화가 없는 것이면 그 종류가 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제와 같은 수계 접착제, 우레탄계 접착제 등과 같은 열경화성 접착제, 에폭시계 접착제 등과 같은 광 양이온 경화형 접착제, 아크릴계 접착제 등과 같은 광 라디칼 경화형 접착제들과 같이 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 접착제를 매개로 폴리비닐알코올계 편광자와 투명 고분자 필름을 접착한 후 열 또는 활성에너지선 등을 조사하여 접착제를 경화시키는 방법으로 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 점착제층(13)은 편광판(10)을 액정셀에 접합하기 위한 층으로, 점착제 조성물로는, 이에 제한되는 것은 아니나, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 고무계 수지 또는 우레탄계 수지를 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 포함하는 점착제 조성물로부터 형성될 수 있으며, 바람직하게는 아크릴계 수지를 사용할 수 있다. 상기 아크릴계 수지를 구성하는 공중합체는 알킬기의 탄소수가 1 내지 14인 (메타)아크릴레이트 단량체와 가교가능한 관능기를 가지는 단량체의 공중합체를 사용할 수 있다. 이때, (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 모두를 의미한다.
또한, 본 발명의 이형필름(14)은 점착제를 보호하기 위한 필름으로서, 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 폴리올레핀계 필름, 폴리에스테르계 필름, 아크릴계 필름, 스티렌계 필름, 아미드계 필름, 폴리염화비닐계 필름, 폴리염화비닐리덴계 필름, 폴리카보네이트계 필름 등을 들 수 있으며, 이들은 실리콘계, 불소계, 실리카 분말 등에 의해 적절히 이형 처리된 것일 수도 있다.
한편, 본 발명의 편광자(12)는 적어도 하나 이상의 개구부(20)가 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 개구부(20)란, 편광자(12)의 일부 영역에 물리적 제거로 형성된 구멍으로, 빈 공간을 의미한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따라 최종 생성된 편광판(10)의 개구부(20)는 완전히 비어있는 공간일 수 있으며, 점착제 및/또는 접착제가 일부를 차지하는 공간일 수 있다.
상기 개구부(20)는 편광자(12)의 일부 영역을 물리적으로 제거함으로써, 상기 영역의 편광을 해소하기 위하여 형성된 구성요소이다. 일반적으로 편광자(12) 또는 편광판(10)의 단체 투과도가 40% 내지 45% 정도이고, 편광도가 98% 이상인 것과 달리, 본 발명의 편광판의 개구부(20)를 포함하는 영역은, 편광자(12)에 의한 편광 특성을 잃게 되어, 90% 이상보다 바람직하게는 92% 이상, 가장 바람직하게는 98% 이상의 단체 투과도를 가지며, 편광도는 존재하지 않는다. 이때, 상기 개구부(20)를 포함하는 영역이란, 본 발명의 편광판에 있어서, 편광자의 구멍인 개구부가 위치한 부분의 편광판 영역을 의미한다.
종래에 편광판(10)의 일부 영역의 편광을 해소하는 방법은, 도 1에서 알 수 있듯이, 보호필름(11), 편광자(12) 및 점착제층(13)을 포함하는 편광판(10)을 한번에 펀칭 또는 절삭을 통해 천공(21)을 형성하는 방법으로 수행되었다. 그러나, 상기와 같이 보호필름(11)을 포함하여 편광판(10)의 일부 영역 제거하는 경우, 화상표시장치 전면의 카메라 위치에 편광판(10)의 제거된 부위가 노출되어 카메라가 오염되거나 시인성이 떨어진다. 또한, 이미 보호필름(11), 편광자(12) 및 점착제층(13)이 형성되어 있는 상태에서 한번에 천공한 경우, 시간이 지남에 따라, 편광판(10)에 적층된 점착제층(13)의 점착제 조성물 또는 접착제가 액정셀로부터 천공 밖으로 흘러나와 공기와 접촉하여 변색된다. 따라서, 카메라의 시인성을 훼손시키는 문제가 있다.
그러나, 본 발명의 편광판(10)의 경우, 편광판(10)의 최외각이 보호필름(11)으로 차단되어 있으므로, 외부로부터 이물질이 들어오는 문제를 방지할 수 있으며, 시간이 지남에 따라, 개구부(20)로 흘러나오는 점착제 및/또는 접착제가 산화되어 나타나는 변색을 막을 수 있어, 카메라의 시인성을 오랜 시간 유지할 수 있다는 장점이 있다.
이때, 상기 개구부(20)는 물리적으로 편광자(12)의 일부 영역을 제거하여 형성할 수 있다면, 그 방법에 있어서 특별히 제한되는 것은 아니나, 공정의 편의성, 경제성 및 정밀성 등의 관점에 있어서 레이저를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 펄스 레이저 빔 또는 CO2 연속파형 레이저 빔을 조사하는 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 레이저 빔을 조사하는 방법을 통하여 개구부(20)를 형성하는 것은 아래에서 보다 구체적으로 살펴본다.
한편, 상기 개구부(20)의 형상은 편광판(10) 하단에 설치될 카메라 모듈 또는 제품 로고의 형상에 따라 적절하게 조절할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 다만, 공정의 효율성을 고려할 때, 원형인 것이 바람직하다.
또한, 상기 개구부(20)는 이에 한정되는 것은 아니나, 그 면적이 카메라 모듈 또는 제품 로고의 크기에 맞게, 0.1cm2 내지 5cm2 정도인 것이 바람직하다. 한편, 상기 개구부(20)는 전체 편광자(12) 상의 어느 위치에 형성되어도 무방하다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 편광판(10)은 표시 패널의 일면 또는 양면에 부착되어 화상표시장치에 유용하게 적용될 수 있다. 상기 표시 패널은 액정 패널, 플라즈마 패널 및 유기발광 패널일 수 있으며, 이에 따라, 상기 화상표시장치는 액정표시장치(LCD, liquid crystal display), 플라즈마표시장치(PDP, plasma display pannel) 및 유기전계발광 표시장치(OLED, organic light emitting diode) 일 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명은 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 적어도 일면에 부착되어 있는 편광판을 포함하는 화상표시장치에 있어서, 상기 편광판은, 적어도 하나 이상의 개구부가 형성된 편광자; 상기 편광자의 적어도 일면에 적층된 보호필름; 및 상기 보호필름이 적층된 편광자의 적어도 일면에 적층된 점착제층을 포함하는 것인 화상표시장치를 제공한다.
이때, 상기 액정표시장치에 포함되는 액정 패널의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 그 종류에 제한되지 않고, TN(twisted nematic)형, STN(super twisted nematic)형, F(ferroelectic)형 또는 PD(polymer dispersed)형과 같은 수동 행렬 방식의 패널; 2단자형(two terminal) 또는 3단자형(three terminal)과 같은 능동행렬 방식의 패널; 횡전계형(IPS; In Plane Switching) 패널 및 수직배향형(VA; Vertical Alignment) 패널 등의 공지의 패널이 모두 적용될 수 있다. 또한, 액정표시장치를 구성하는 기타 구성, 예를 들면, 상부 및 하부 기판(ex. 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판) 등의 종류 역시 특별히 제한되지 않고, 이 분야에 공지되어 있는 구성이 제한 없이 채용될 수 있다.
한편, 본 발명의 화상표시장치는 이에 한정하는 것은 아니나, 카메라 모듈 등의 기타 부품을 포함하며, 상기 카메라 모듈 등의 기타 부품은 상기 편광자(12)의 개구부(20)를 포함하는 영역 하단에 위치할 수 있다. 가시광선 영역의 투과도가 향상되고 편광도가 해소된 개구부(20)가 형성된 영역에 카메라 모듈을 위치시킴으로써, 카메라 렌즈부의 시인성을 증대시키는 효과를 가져 올 수 있다. 본 실시예에 따른 화상표시장치는 노트북 컴퓨터 또는 휴대폰 액정 등에 사용되는 것으로서, 통상의 노트북 컴퓨터 또는 휴대폰의 화상표시장치와 유사한 구조를 가질 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 편광판을 제조하는 방법을 설명한다.
본 발명에 따른 편광판(10)의 제조 방법은 ⅰ) 편광자(12)의 일부 영역을 제거하여 하나 이상의 개구부(20)를 형성하는 단계; ⅱ) 상기 개구부가 형성된 편광자(12)의 적어도 일면에 보호필름(11)을 적층하는 단계; 및 ⅲ) 상기 보호필름이 적층된 편광자의 적어도 일면에 점착제층을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 제조방법을 살펴보면, 먼저, ⅰ) 편광자(12)의 일부 영역을 제거하여 하나 이상의 개구부(20)를 형성하는 단계에 있어서, 상기 편광자로는 당해 기술 분야에 잘 알려진 편광자의 제조 방법을 통해 제조되거나, 또는 시판되는 편광자를 구입하여 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나, 요오드가 염착된 폴리비닐알코올계 편광자를 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 개구부(20)는 물리적으로 편광자(12)의 일부 영역을 제거하여 형성할 수 있다면, 그 방법에 있어서 제한되는 것은 아니나, 공정의 편의성, 경제성 및 정밀성 등의 관점에 있어서 레이저를 이용하여 제거하는 것이 바람직하다. 특히, 펄스 레이저 빔 또는 CO2 연속파형 레이저 빔을 조사하는 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
이때, 본 발명에서, 상기 펄스 레이저 빔을 이용하여 편광자(12)를 국지적으로 제거하는 방법은, 수세, 팽윤, 염착, 연신, 건조 고정을 거쳐 만든 편광자에 AVIA Ultra 2000(Coherent 社, 355nm 펄스 레이져)를 이용하여 개구부를 형성하였다.
이때, 상기 펄스 레이저 빔은, 200nm 내지 800nm 파장에서 0.1W 내지 5W 정도의 출력파워를 갖는 것이 바람직하며, 300nm 내지 700nm 파장에서 1W 내지 3W 정도의 출력파워를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 일반적으로, 편광자와 보호필름을 포함하는 편광판(10) 전체를 절단하기 위해서는 고분자의 진동에너지의 흡수가 있는 적외선 영역의 레이저를 이용하여 분자의 진동에 의한 열적효과를 통해 고출력으로 절삭하하는 반면, 본 발명에서는 PVA에 염착되어 있는 요오드 이온종의 흡수가 있는 200nm 내지 800nm 의 파장을 이용하여 저출력의 출력 파워로도 절삭이 가능하며, 편광자만의 절삭의 경우 편광판의 구조보다 얇고 간단한 구조로 이루어져 있어 절삭이 용이하다.
이때, 상기 파장 및 출력파워 범위에서, 펄스 반복율(frequency)은 이로써 제한되는 것은 아니나, 25 kHz 내지 100kHz인 것이 바람직하며, 40 kHz 내지 80 kHz인 것이 더욱 바람직하다. 특히, 2W의 출력파워를 기준으로 주파수(frequency)가 40 kHz 내지 80 kHz인 것이 특히 바람직하다. 상기와 같은 범위를 만족하는 경우, 개구부(20)의 경계가 매우 말끔하게 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 6, 7 및 9에서 확인할 수 있듯이, 상기 주파수 범위를 만족하는 실시예 1 및 2의 경우, 비교예 2에 비하여 경계가 매우 깨끗하게 형성됨을 확인할 수 있었다.
다음으로, ⅱ) 상기 개구부가 형성된 편광자의 (12)의 적어도 일면에 보호필름(11)을 적층하는 단계는 편광자(12)에 보호필름(11)을 접합하는 것으로, 접착제(15)층을 적층하여 접착할 수 있다. 이때, 상기 접착제층은 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 수계 접착제 또는 광경화형 접착제를 이용하여 형성할 수 있다.
보다 상세하게는, 편광자(12) 일면 또는 양면에 접착제를 도포한 다음, 보호필름(11)을 접합하고 건조 처리하는 방법으로 수행된다. 도포방법으로는 해당 분야에 공지된 방법, 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 유연법, 마이어바, 에어나이프, 그라비아, 스프레이, 블레이드, 다이코터, 캐스팅, 스핀코팅, 리버스롤, 키스롤 등의 방법을 이용할 수 있다. 상기 건조 처리는 예를 들어, 열풍을 이용하여 수행될 수 있으며, 건조온도는 약 40℃ 내지 100℃ 정도, 바람직하게는 60℃ 내지 100℃에서 20초 내지 1,200초 동안 수행될 수 있다.
이후, ⅲ) 상기 보호필름(11)이 적층된 편광자의 적어도 일면에 점착제층(13)을 형성하는 단계는, 도 2와 같이 편광자(12)의 양면에 보호필름(11a 및 11b)이 형성된 경우, 제2보호필름(11b) 아랫면에 점착제층(13)이 형성하고, 도 3과 같이 편광자(12)의 일면에 보호필름(11)이 형성된 경우, 타면의 편광자(12) 아랫면에 점착제층(13)을 형성할 수 있다. 한편, 필요에 따라, 편광자(12)와 점착제층(13) 사이에 별도의 접착제를 사용할 수 있다.
이때, 점착제층(13)을 형성하는 단계는 당해 기술에서 통상적으로 사용되는 방법이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 보호필름(11) 상에 점착제 조성물을 유동 주조법, 및 에어 나이프, 그라비아, 리버스롤, 키스롤, 스프레이 또는 블레이드 방법 등의 도포방법을 이용하여 직접 도포하여 건조하여 적층할 수 있다.
또한, 하기에서 설명되는 이형필름(14) 상에 상기와 동일한 도포방법으로 점착제층을 형성하여 점착제 시트를 제조한 후, 이를 롤압착장치를 이용하여 적층할 수도 있다. 이때, 점착제 조성물에 가교제로서 자외선 경화형 다관능성 (메타)아크릴레이트 단량체가 포함되는 경우에는 자외선 조사 처리하는 것이 바람직하다. 이 경우, 도 4에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 편광판은 점착제층(13)에 이형필름이 적층된 구조일 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
(1) 개구부가 형성된 편광자 제조
폴리비닐알코올계 필름(일본합성社 M3000 grade 60㎛)을 25℃ 순수 용액에서 팽윤 공정을 15초간 거친 후, 0.2wt% 농도 및 25℃의 요오드 용액에서 60초간 염착 공정을 진행하였다. 이후, 붕산 1wt%, 45℃ 용액에서 30초간 세정 공정을 거친 후 붕산 2.5wt%, 52℃의 용액에서 6배 연신 공정을 진행하였다. 연신 이후 5wt%의 KI 용액에서 보색 공정을 거친 후 60℃ 오븐에서 5분간의 건조시킴으로써 두께 22㎛의 편광자를 제조하였다.
상기 방법으로 제조한 편광자를 355nm 펄스 레이저(Coherent 社, AVIA Ultra 2000, 주파수 60kHz)를 이용하여 지름 6mm의 개구부(hole)를 형성하였다.
(2) 편광판 제조
상기 방법으로 제조한 지름 6mm의 개구부(hole)가 생성된 편광자의 양면에 수계 접착제를 이용하여 아크릴계 보호필름을 적층하고, 상기 보호필름의 일면에 아크릴계 점착제(PSA)를 코팅하였다.
실시예 2
개구부가 형성된 편광자 제조에 있어서, 주파수를 40kHz로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서 개구부를 형성하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 두께 22㎛의 편광자를 제조한 후, 접착제를 이용하여 편광자의 양면에 아크릴계 보호필름을 적층하고 PSA를 코팅하여 편광판을 제조하였다.
이후, CO2 laser을 이용하여 편광판에 6mm의 구멍(hole)을 형성하였다.
비교예 2
개구부가 형성된 편광자 제조에 있어서, 주파수를 20kHz로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실험예 1 - 개구부의 오염 정도 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1에 의해 제조된 편광판을 Glass(액정셀로 가정)에 점착하여 100℃에서 100시간 방치 후 절삭 경계를 광학현미경(NIKON 社, ECLIPSE LV100POL)과 광학 프로파일러(Nanoview E1000, 나노시스템 社)을 이용하여 관측하였다. 상기 광학현미경으로 관측한 이미지는 도 9에 나타내었고, 광학 프로파일러로 관측한 이미지는 도 10에 나타내었다.
하기 도 9에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1의 편광판은 편광자 영역(A)과 개구부 영역(B)이 매끄럽게 형성되어 있는 것을 확인 할 수 있으나, 비교예 1의 편광판은 점착제가 흘러나와 변색되어 개구부에 얼룩을 형성하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 10에서 확인할 수 있듯이, 비교예 1은 편광판 전체가 절단되고, 점착제가 흘러나와, 개구부의 절단면이 불규칙하게 형성됨을 확인할 수 있었다.
실험예 2 - 개구부의 절삭정도 평가
상기 실시예 1, 2 및 비교예 2에 의해 제조된 편광판을 광학현미경(NIKON 社, ECLIPSE LV100POL)을 이용하여 절단된 개구부의 모서리를 개구부의 상태를 5 배율 및 50 배율로 확대하여 촬영하였다. 상기 촬영한 이미지 도 6 내지 8에 기재하였다.
하기 도 6 내지 8에서 확인할 수 있듯이, 펄스 반복율이 본 발명의 범위보다 작은 경우 개구부가 형성은 되나 경계가 말끔하지 않음을 알 수 있었다.
이상에서 본 명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10 : 편광판
11 : 보호필름
11a : 제1보호필름
11b : 제2보호필름
12 : 편광자
13 : 점착제층
14 : 이형필름
15 : 접착제층
15a : 제1접착제층
15b : 제2접착제층
20 : 개구부
21 : 천공

Claims (13)

  1. 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 적어도 일면에 부착되어 있는 편광판을 포함하는 화상표시장치에 있어서,
    상기 편광판은,
    적어도 하나 이상의 개구부가 형성된 편광자;
    상기 편광자의 적어도 일면에 적층되고 구멍이 형성되지 않은 보호필름; 및
    상기 보호필름이 적층된 편광자의 적어도 일면에 적층된 점착제층을 포함하며,
    상기 개구부를 포함하는 영역은 단체투과도가 90% 이상이고,
    상기 개구부를 포함하는 영역 하단에 카메라 모듈이 위치하는 것인 화상표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 점착제층은 일면에 보호필름이 적층된 편광자의 타면 또는 편광자의 양면에 적층된 보호필름의 일면에 적층된 것인 화상표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 점착제층에 이형필름이 적층된 화상표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 편광자 및 보호필름 사이에 접착제층이 적층된 화상표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 편광자의 개구부의 면적이 전체 편광판에서 0.1cm2 내지 5cm2인 화상표시장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 2W의 출력파워를 기준으로 주파수(frequency)가 25 kHz 내지 100 kHz인 펄스 레이저 빔을 조사하는 방법으로 편광자의 일부 영역을 제거하여 하나 이상의 개구부를 형성하는 단계;
    상기 개구부가 형성된 편광자의 적어도 일면에 구멍이 형성되지 않은 보호필름을 적층하는 단계; 및
    상기 보호필름이 적층된 편광자의 적어도 일면에 점착제층을 적층하는 단계를 포함하는 편광판 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 펄스 레이저 빔은 200nm 내지 800nm 파장에서 0.1W 내지 5W의 출력파워를 갖는 것을 특징으로 하는 편광판 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 편광자의 개구부의 면적이 전체 편광판에서 0.1cm2 내지 5cm2를 차지하는 편광판 제조 방법.
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