KR101976932B1 - 편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광자; 및 상기 편광자의 상부면에 형성된 폴리에스테르 필름을 포함하고, 상기 폴리에스테르 필름은 최대 열수축각도가 10° 이하이고, 파장 550nm에서 x축 방향의 굴절률 nx, 파장 550nm에서 y축 방향의 굴절률 ny 중 어느 하나가 1.65 이상인 편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

Description

편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정표시장치{POLARIZING PLATE, METHOD FOR PREPARING THE SAME AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
편광판은 액정표시장치의 표시 패턴을 가시화하기 위해, 광의 진동 방향을 제어하는 목적으로 액정 셀의 안팎에 사용되고 있다. 편광판은 편광자, 편광자의 적어도 일면에 형성된 보호필름을 포함하고, 보호필름은 대표적으로 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름이 사용되고 있다. TAC 필름은 일반적인 고분자 필름에 비해 가격이 비싸서, TAC 필름을 대체하고자 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 포함하는 저가의 고분자 필름이 사용되고 있다.
종래 PET 필름은 수율 향상 및 소정 범위의 위상차를 갖기 위해 PET 필름을 MD(Machine Direction) 및/또는 TD(transverse direction)로 일정량 연신시킨 필름이다. 그러나, 종래 MD 및/또는 TD 연신된 PET 필름은 분자 배향 각도가 높아 편광자의 흡수축과 PET 필름의 광축의 편차가 커서 편광판의 편광도와 화면의 휘도가 저하될 수 있고, 이로 인해 액정표시장치의 콘트라스트 비(contrast ratio, CR)가 떨어질 수 있다. 또한, 종래 PET 필름은 장기간 고온에 노출시 편광자의 편광도와 편광판의 투과도를 저하시킬 수 있고, 무지개 얼룩 발생이 심해질 수 있다. 또한, PET 필름은 연신할 경우 비대칭적인 분자 배향으로 인해 PET 필름 중 일부 특히 말단 부위는 편광판에 포함시 광학 특성이 저하되는 문제점이 있어 사용에 제한이 있어 왔다. 또한 PET 필름은 연신된 필름이므로 액정표시장치에 사용시 무지개 얼룩이 발생할 수 있다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 제2011-0014515호에 기술되어 있다.
본 발명의 목적은 무지개 얼룩 발생을 억제하고 시야각을 확보하고 화상의 품질을 개선할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 편광도와 투과도를 개선하여 광학 특성이 우수하고 콘트라스트비를 높일 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 장기간 고온에서 노출되더라도, 편광도의 저하가 없거나 최소화시키고 무지개 얼룩 발생을 억제할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연신된 폴리에스테르 필름을 전방위로 편광판용 보호필름으로 사용하게 함으로써 경제성을 높인 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 상부면에 형성된 폴리에스테르 필름을 포함하고, 상기 폴리에스테르 필름은 최대 열수축각도가 10° 이하이고, 파장 550nm에서 x축 방향의 굴절률 nx, 파장 550nm에서 y축 방향의 굴절률 ny 중 어느 하나가 1.65 이상이 될 수 있다.
본 발명의 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 상부면에 형성된 폴리에스테르 필름을 포함하고, 상기 폴리에스테르 필름은 분자 배향 각도의 절대값이 5° 이하가 될 수 있다.
본 발명의 편광판의 제조방법은 용융 압출된 필름 형태의 폴리에스테르 수지를 TD 로만 2 내지 10의 연신비로 연신하고 100 내지 300℃에서 열안정화시켜 폴리에스테르 필름을 제조하고, 그리고 편광자의 일 면에 상기 폴리에스테르 필름을 접착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 액정표시장치는 상기 편광판을 포함할 수 있다.
본 발명은 무지개 얼룩 발생을 억제하고 시야각을 확보하고 화상의 품질을 개선할 수 있는 편광판을 제공하였다. 본 발명은 편광도와 투과도를 개선하여 광학 특성이 우수하고 콘트라스트비를 높일 수 있는 편광판을 제공하였다. 본 발명은 장기간 고온에서 노출되더라도, 편광도의 저하가 없거나 최소화시키고 무지개 얼룩 발생을 억제할 수 있는 편광판을 제공하였다. 본 발명은 연신된 폴리에스테르 필름을 전방위로 편광판용 보호필름으로 사용하게 함으로써 경제성을 높인 편광판을 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 2는 본 발명 다른 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 3은 본 발명 일 실시예의 액정표시장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명에서 열수축률의 개념도이다.
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 있다.
본 명세서에서 '열수축률'은 도 4를 참조하면 폴리에스테르 필름 중 MD 200mm, TD 200mm의 정사각형의 폴리에스테르 필름 시편(10)에 있어서 시편(10)의 중앙점을 기준으로 반지름이 A(0<A≤150mm, 예:100mm)인 원(10a)을 그리고, MD와 평행한 원의 반지름(10b)으로부터 소정 범위의 동일 각도 α(0°<α≤10°, 구체적으로 5°)로 원(10a)의 원주를 복수 개 등분하여 해당 원주 상의 한 지점과 원의 중심을 연결한 선(10c)을 복수 개 그리고, i) 85℃에서 30분, ii) 100℃에서 30분, iii) 120℃에서 30분, iv) 150℃에서 30분 중 어느 하나의 조건에서 시편(10) 또는 원(10a)을 방치한 후의 해당 직선(10c)의 길이 B를 측정하고, │B-A│/A x 100으로부터 측정된 값일 수 있다. 본 명세서에서 '최대 열수축률'은 상기 측정된 열수축률값 중 최대값을 의미한다.
본 명세서에서 '최대 열수축각도'는 도 4의 각도 α와, 상기 폴리에스테르 필름 시편(10)을 이용하여 각도 α에 따라 등분된 원주상의 일 지점에 따라 도 4에서 측정된 열수축률 값을 서로 플롯팅하였을 때, MD와 평행한 원의 반지름(10b)과 최대 열수축률값이 나타나는 직선 사이의 각도를 의미한다. 플롯팅 결과 땅콩 형태의 플롯팅 결과가 얻어질 수 있다.
본 명세서에서 'nx', 'ny', 'nz'는 특별한 언급이 없는 한, 파장 550nm에서 폴리에스테르 필름의 3성분계(x축방향, y축방향, z축방향(두께 방향)) 방향의 굴절률(refractive index)을 의미한다. 예를 들면, x축 방향은 폴리에스테르 필름의 MD, y축 방향은 폴리에스테르 필름의 TD가 될 수 있다.
이하, 도 1을 참고하여 본 발명 일 실시예의 편광판을 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명 일 실시예의 편광판(100)은 편광자(110) 및 편광자(110)의 상부면에 형성된 폴리에스테르 필름(120)을 포함하고, 폴리에스테르 필름(120)은 최대 열수축각도가 10° 이하이고, nx, ny 중 어느 하나가 1.65 이상이 될 수 있다.
편광판은 액정표시장치에 포함시 장기간 고열에 노출되게 되고, 장기간 고열에 노출시 편광판의 편광도가 저하되어 액정표시장치의 광학 특성이 저하될 수 있다. 본 발명 일 실시예의 편광판은 최대 열수축각도가 10° 이하인 폴리에스테르 필름(120)을 포함함으로써 장기간 고열에 노출되더라도 편광판의 편광도, 투과도가 저하되지 않을 수 있다. 구체적으로 최대 열수축각도는 0 내지 10°, 더 구체적으로 0 내지 9°, 더 구체적으로 0 내지 7°, 예를 들면 0°, 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9° 또는 10°이고, 0°에 가까울 수록 더욱 좋다.
폴리에스테르 필름은 연신 공정을 통한 결정화 특성으로 인하여 편광판에 사용시 무지개 얼룩을 발생시킴으로써 화상 품질을 저하시킬 수 있는데, nx, ny 모두가 1.65 미만 또는 nx, ny 모두가 1.65 이상이면, 보호필름으로 사용시 입사각 및 파장에 따라 위상차값의 변화로 인한 복굴절에 의해 무지개 얼룩이 발생할 수 있음을 확인하였다. 본 발명 일 실시예의 편광판 중 폴리에스테르필름(120)은 nx, ny 중 어느 하나가 1.65 이상이 됨으로써 무지개 얼룩 발생 억제 효과도 현저하게 높일 수 있다.
일 구체예에서, nx는 1.65 이상 구체적으로 1.67 내지 1.75이고, ny는 1.65 미만 구체적으로 1.45 내지 1.60이 될 수 있다. 다른 구체예에서, ny는 1.65 이상 구체적으로 1.67 내지 1.72, 더 구체적으로 1.69 내지 1.72이고, nx는 1.65 미만 구체적으로 1.45 내지 1.60이 될 수 있다. 이때, nx와 ny의 차이의 절대값(│nx-ny│)은 0.1 내지 0.2, 구체적으로 0.1 내지 0.18, 예를 들면 0.1, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16, 0.17 또는 0.18이 되도록 함으로써, 시야각을 보다 개선할 수 있을 뿐만 아니라 무지개 얼룩이 발생하지 않게 할 수 있다.
폴리에스테르 필름(120)은 최대 열수축률이 0.8% 이하, 구체적으로 0 내지 0.8%, 구체적으로 0 내지 0.6%, 예를 들면 0%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%, 0.6%, 0.7% 또는 0.8%가 될 수 있지만, 0%에 가까울수록 더 좋다. 상기 범위에서, 편광판을 장기간 고열에 노출시 편광판의 편광도, 투과도 저하에 의한 액정표시장치의 광학 특성이 저하되는 문제점이 없을 수 있다. 구체예에서, 폴리에스테르 필름은 도 4의 원형 기준으로 전방위(0° 내지 360°)의 열수축률이 0 내지 0.8%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광특성 효과가 있을 수 있다.
폴리에스테르 필름(120)은 고배율로 연신 필름으로 초고위상차를 가져, 편광판을 액정표시장치에 장착시 무지개 얼룩 발생을 저해하여 화상품질 저하를 막을 수 있다. 구체예에서, 폴리에스테르 필름(120)은 두께가 25 내지 115㎛ 이면서 파장 550nm에서 정면 위상차(Ro)가 5,000nm 내지 15,000nm, 구체적으로 10,100 내지 12,000nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자의 보호필름으로 사용시, 무지개 얼룩 발생을 막을 수 있고, 측면에서 빛이 새어 나오는 빛샘 현상을 저해하고, 입사각에 따라 위상차값의 변화를 막아 위상차 값의 차이가 커지는 것을 막을 수 있다.
폴리에스테르 필름(120)은 파장 550nm에서 하기 식 1의 이축성 정도(NZ)가 1.8 이하, 구체적으로 1.0 내지 1.8이 될 수 있고, 상기 범위에서 복굴절에 의한 얼룩 제어 효과가 있을 수 있다:
<식 1>
NZ = (nx - nz)/(nx - ny)
(상기 식 1에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율이다).
폴리에스테르 필름(120)은 파장 550nm에서 하기 식 2의 두께 방향 위상 지연차(Rth)가 15,000nm 이하, 예를 들면 10,000 내지 13,000nm가 될 수 있고,상기 범위에서 복굴절에 의한 얼룩 제어 효과가 있을 수 있다:
<식 2>
Rth = ((nx+ny)/2 - nz) × d
(상기 식 2에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율이고, d는 폴리에스테르 필름의 두께(단위:nm)이다).
폴리에스테르 필름(120)은 TD를 기준으로 폴리에스테르 분자의 분자 배향 각도(θr)의 절대값이 5° 이하, 예를 들면 0° 내지 5°, 예를 들면 0°, 1°, 2°, 3°, 4° 또는 5°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판의 편광도 및 화면의 휘도를 개선하여 콘트라스트비를 높이고 장기간 고온에 노출되더라도 편광판의 편광도가 저하되는 것을 막을 수 있다. 분자 배향 각도는 통상의 방법으로 측정할 수 있는데, 예를 들면 KOBRA-WX100(Oji社) 및 AXOSCAN(AXOMetrics 社)을 사용하여 측정할 수 있다.
폴리에스테르 필름(120)은 폴리에스테르 수지의 투명한 필름이라면 특별히 제한되지 않는데, 구체예에서, 폴리에스테르 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 중 하나 이상의 수지로 된 필름일 수 있다.
폴리에스테르 필름(120)은 두께가 25㎛ 내지 115㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서, 편광자에 적층시 편광판으로 사용할 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 폴리에스테르 필름(120)은 상부면에 기능성 코팅층, 예를 들면 하드코팅층, 반사방지층 또는 내지문층을 포함하여, 기능성을 가질 수도 있다. 기능성 코팅층은 두께가 1㎛ 내지 10㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자에 적층시 편광판으로 사용할 수 있다.
또한, 도 1에서 도시되지 않았지만, 폴리에스테르 필름(120)은 하부면에 표면 코팅층을 더 포함할 수 있다. 폴리에스테르 필름은 표면이 소수성이며, 특히 보호필름으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용할 경우 소수성은 커진다. 이러한 필름을 편광판에 사용하기 위해서는 친수성으로 전환시켜 주는 표면 개질이 필요하다. 표면 개질은 기존의 셀룰로오스계 필름에서 사용되는 수산화나트륨을 이용한 표면 개질 방법으로는 필름 표면이 충분히 개질되지 않거나 필름 표면에 손상을 줄 수 있다. 이를 위해 소수성과 친수성 작용기를 갖는 이접착성 프라이머를 포함하는 표면 코팅층을 보호필름 위에 형성할 수 있다. 소수성과 친수성 작용기를 갖는 프라이머로는 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐아세테이트계 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 표면 코팅층의 부가로 보호필름의 기계적 특성과 낮은 투습도를 극대화시킴으로써, 외부 가혹 조건에 대해 높은 저항성을 편광판에 부가할 수 있다. 또한, 표면 코팅층은 보호필름과 편광판 사이에 형성되어 보호필름과 편광자와의 접착성을 좋게 할 수 있다.
편광자(110)는 특정 방향으로 분자 배향되어 있어, 액정표시장치에 장착시 특정 방향의 빛만을 투과시키는 것으로, 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 일정방향으로 연신시켜 제조될 수 있다. 구체적으로, 팽윤 과정, 염색 단계, 연신 단계, 가교 단계를 거쳐 제조된다. 각 단계를 수행하는 방법은 당업자들에게 통상적으로 알려져 있다.
편광자(110)는 두께가 5㎛ 내지 30㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치용 편광판에 사용할 수 있다.
편광판(100)의 두께는 25㎛ 내지 500㎛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, 투과도(예: 가시광 영역 예를 들면 파장 550nm에서 측정)가 40% 이상 예를 들면 40 내지 80%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치에 장착시 광학 특성 저하가 없을 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 편광자(110)와 폴리에스테르 필름(120) 사이에는 편광판용 접착제층이 형성되어 편광판의 기계적 강도를 높일 수 있다. 접착제층은 통상의 접착제 예를 들면, 수계 접착제, 감압형 접착제, 광경화형 접착제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 도 1에서 도시되지 않았지만, 편광자(110)의 하부면에는 점착제층이 더 형성되어 편광판을 액정표시패널에 적층가능하게 할 수 있다. 점착제는 감압성 점착제가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
본 발명 다른 실시예의 편광판을 도 2를 참고하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명 다른 실시예의 편광판(200)은 편광자(110), 편광자(110)의 상부면에 형성된 폴리에스테르 필름(120), 및 편광자(110)의 하부면에 형성된 광학필름(130)을 포함하고, 폴리에스테르 필름(120)은 최대 열수축각도가 10° 이하이고, nx, ny 중 어느 하나가 1.65 이상이 될 수 있다. 광학필름(130)이 더 형성된 점을 제외하고는 본 발명 일 실시예의 편광판과 실질적으로 동일하다. 광학필름이 더 형성됨으로써 편광판의 기계적 강도를 높일 수 있고, 편광자에 대한 점착제층의 영향을 최소화할 수 있다. 이에 이하에서는 광학필름에 대해 설명한다.
광학필름(130)은 액정표시패널의 일면에 형성되고 소정 범위의 위상차를 가짐으로써 시야각 보상 기능이 있을 수 있다. 구체예에서, 광학필름은 파장 550nm에서 정면 위상차(Ro)가 40 내지 60nm가 될 수 있다. 상기 범위에서 최적의 화상품질 효과가 있을 수 있다. 광학필름(130)은 두께가 25㎛ 내지 500㎛, 구체적으로 25 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치용 편광판에 사용할 수 있다.
광학필름(130)은 투명한 광학필름으로서, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르계, 또는 비-폴리에스테르계 필름이 될 수 있고, 비-폴리에스테르계 필름으로는 트리아세틸셀룰로스 등을 포함하는 셀룰로오스계, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 수지로 된 필름일 수 있다.
도 2에서 도시되지 않았지만, 편광자(110)와 광학필름(130) 사이에는 편광판용 접착제층이 형성되어 편광판의 기계적 강도를 높일 수 있다. 접착제층은 통상의 접착제 예를 들면, 수계 접착제, 감압형 접착제, 광경화형 접착제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 도 2에서 도시되지 않았지만, 광학필름(130)의 하부면에는 편광판용 점착제층이 더 형성되어 편광판을 액정표시패널에 적층가능하게 할 수 있다. 점착제는 감압성 점착제가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명 일 실시예의 편광판의 제조방법을 설명한다.
본 발명 일 실시예의 편광판의 제조방법은 용융 압출된 폴리에스테르 수지를 TD로만 2 내지 10의 연신비로 연신하고 열안정화시켜 폴리에스테르 필름을 제조하고, 그리고 편광자의 일 면에 상기 폴리에스테르 필름을 접착하는 단계를 포함할 수 있다.
폴리에스테르 필름은 MD 연신 없이 TD로만 연신되어 제조될 수 있다. TD 연신비는 2 내지 10, MD 연신비는 1 내지 1.1이 될 수 있다. 상기 "MD 연신비 1 내지 1.1"은 필름 연신시 필름을 MD로 이동시키면서 연신시키게 되는데 필름의 기계적인 이동으로 인해 불가피하게 연신되는 것을 제외하고는 추가 연신이 없는 것을 의미하고, 특히 연신비 1은 연신하지 않은 무연신 상태를 의미한다. 본 명세서에서 '연신비'는 필름의 연신 전 길이에 대한 연신 후 길이의 비를 의미할 수 있다. MD와 TD 양 방향으로 각각 2 내지 10배로 연신할 경우에는 분자 배향 각도가 5° 초과가 되거나 위상차가 너무 낮아 무지개 얼룩이 발생할 수 있다.
TD 연신비가 2 미만이면 폴리에스테르 필름이 저위상차를 가져 액정표시장치에 사용시 무지개 얼룩이 발생할 수 있고 필름의 물리적 특성 저하로 쉽게 찢어질 수 있으며, TD 연신비가 10 초과이면 연신 과정에서 폴리에스테르 필름이 끊어질 수 있다. 예를 들면, TD 연신비는 3 내지 8이 될 수 있다.
연신은 건식 연신, 습식 연신 중 하나 이상으로 수행될 수 있고, 연신 온도는 폴리에스테르 수지의 Tg를 기준으로 (Tg-20)° 내지 (Tg+50)°, 구체적으로 70℃ 내지 150℃, 더 구체적으로 80℃ 내지 130℃, 보다 더 구체적으로 90℃ 내지 120℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술한 초고위상차를 가지며 최대 열수축률이 0.8% 이하, 최대 열수축각도가 10° 이하인 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있다.
폴리에스테르 필름을 연신한 후 열안정화시키는 단계를 포함할 수 있다. 고배율로 연신된 폴리에스테르 필름은 원래의 상태로 돌아가는 복원력이 있게 되는데, 열안정화 단계는 폴리에스테르 필름의 복원력에 대한 응력을 제어함으로써 필름의 열안정화를 유지시켜 줄 수 있다. 그 결과, 최대 열수축률이 0.8% 이하, 최대 열수축각도가 10° 이하, 분자 배향 각도가 5° 이하인 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있다.
열안정화 단계는 연신된 폴리에스테르 필름의 TD 양쪽 끝을 고정시키고 필름을 MD로 이동시키면서 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 이때 폴리에스테르 필름은 상기 연신 단계 대비 상대적으로 낮은 연신비로 TD 연신되는 것으로, TD 연신비는 0 초과 내지 3배 이하, 구체적으로 0.1 내지 2배, 더 구체적으로 0.1 내지 1배가 될 수 있다. 필름의 TD 고정은 고배율 연신에 의한 필름의 복원력을 막기 위한 정도로만 수행되고, 폴리에스테르 필름에 대한 실질적인 TD 연신 효과는 없다(tension-relaxation).
열안정화 단계 중 가열은 100 내지 300℃에서 수행될 수 있고, 상기 범위에서 최대 열수축률이 0.8% 이하, 최대 열수축각도가 10° 이하, 분자 배향 각도가 5° 이하인 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있다. 가열 시간은 1초 내지 2시간 동안 수행될 수 있다.
편광자는 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 일정방향으로 연신시켜 제조될 수 있는데, 각 단계를 수행하는 방법은 당업자들에게 통상적으로 알려져 있다.
폴리에스테르 필름은 편광자에 통상의 방법으로 접착할 수 있는데, 접착제로 수계 접착제, 감압형 접착제, 광경화형 접착제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명 일 실시예의 제조방법은 편광자의 다른 일면에 광학필름을 접착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 접착제로 수계 접착제, 감압형 접착제, 광경화형 접착제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 액정표시장치는 본 발명 실시예의 편광판을 포함하는 액정표시장치용 모듈을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명 일 실시예의 액정표시장치용 모듈(300)은 액정표시패널(310), 액정표시패널(310)의 상부면에 형성된 제1 편광판(320), 액정표시패널(310)의 하부에 형성된 백라이트유닛(340), 액정표시패널(310)의 하부면에 형성되고 액정표시패널(310)과 백라이트유닛(340) 사이에 형성되는 제2 편광판(330)을 포함하고, 제1 편광판(320)은 본 발명 실시예의 편광판을 포함할 수 있다.
액정표시패널(310)은 제1기판과 제2기판 사이에 봉입된 액정셀층을 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.
제2편광판(330)은 통상의 편광판으로서, 예를 들면 최대 열수축각도가 10° 미만이거나, 파장 550nm에서 x축 방향의 굴절률 nx, 파장 550nm에서 y축 방향의 굴절률 ny 중 어느 하나가 1.65 이상이 아니거나, 또는 분자배향 각도의 절대값이 5° 이하가 아닌, 폴리에스테르 필름을 포함하는 편광판이 될 수 있다.,
도 3은 제1편광판이 본 발명 일 실시예의 편광판인 경우를 도시하였으나, 제2편광판이 본 발명 실시예의 편광판이거나, 또는 제1편광판과 제2편광판 모두 본 발명 실시예의 편광판인 경우도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.
제1 편광판(320)과 제2 편광판(330)은 각각 점착제층(도 3에서 도시되지 않음)에 의해 액정표시패널의 일면에 형성될 수 있는데, 점착제층은 통상의 점착제로서 예를 들면 감압 점착제가 사용될 수 있다.
백라이트유닛(340)은 액정표시장치에서 통상적으로 사용되는 것으로, 광원부, 도광판, 반사판, 확산판 등을 포함할 수 있다.
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-PS6000, 일본 Kuraray사, 두께:60㎛)
(2)폴리에틸렌테레프탈레이트 필름: 하기 표 1의 nx, ny, 최대 열수축율, 최대 열수축각도, 분자 배향 각도를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름
(3)광학필름: 트리아세틸셀룰로오스 필름(KC4DR-1, 일본 Konica사, 두께 40㎛)을 사용하였다.
실시예 1 내지 4
폴리비닐알코올 필름을 60℃에서 3배 연신하고 요오드를 흡착시킨 후 40℃의 붕산 수용액에서 2.5배 연신하여 편광자를 제조하였다. 편광자의 일면에 트리아세틸셀룰로오스 필름을, 편광자의 다른 일면에 하기 표 1의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 접착제(Z-200, Nippon Goshei사)를 사용하여 접착하여 편광판을 제조하였다.
하기 표 1의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 용융 압출하고, 필름을 MD로 롤을 이용해 기계적 이동시키면서 MD로는 연신시키지 않고 TD로만 6.1배 연신하고, 하기 표 1과 같은 조건으로 연신 후 tension-relaxtion하여 제조하였다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 두께는 80㎛이다.
폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 최대 열수축률과 최대 열수축각도는 필름에 대해 도 4에 따라 IM-6600(Keyence사)를 이용하여 측정한 것이다. 이때 MD 200mm, TD 200mm의 정사각형의 폴리에스테르 필름 시편에 대해 시편의 중심이 원의 중심이고 반지름이 100mm인 원을 그리고, α가 5°가 되도록 원주를 등분한 후 100℃에서 30분 방치함으로써 최대 열수축률과 최대 열수축각도를 구하였다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 Ro는 AXOSCAN(AXOMetrics 社) 장치를 사용하여 파장 550nm에서 구하였다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 분자 배향 각도는 KOBRA-WX100(Oji社) 및 AXOSCAN(AXOMetrics 社)을 사용하여 측정하였다.
비교예 1 내지 3
실시예 1에서, 하기 표 1의 nx, 최대 열수축각도, 최대 열수축률, 분자 배향 각도를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 편광판을 제조하였다. 하기 표 1의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 용융 압출하고, 하기 표 1과 같은 조건으로 연신 후 결정화 및 안정화 처리하여 제조하였다.
비교예 1 내지 2는 MD로는 연신을 하지 않고 TD로만 6.1배 연신을 하였고, 비교예 3은 MD 및 TD로 모두 3배씩 연신을 하였다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 두께는 80㎛ 이다.
구분 Tension-relaxation nx ny 두께
(㎛)
 최대 열수축각도(°) 최대 열수축률
(%)
 분자 배향 각도
(°)		 Ro
(nm)
처리 유무 처리 온도(℃)
실시예 1 ○ 100 1.69 1.56 80 9 0.58 2.1 10,100
실시예 2 ○ 150 1.69 1.56 80 7 0.55 2.1 10,100
실시예 3 ○ 200 1.69 1.56 80 5 0.43 2.1 10,100
실시예 4 ○ 250 1.69 1.56 80 2 0.21 0.0 10,100
비교예 1 × - 1.69 1.56 80 16 1.02 9.7 10,100
비교예 2 ○ 70 1.64 1.58 80 7 1.02 31.4 4,800
비교예 3 ○ 100 1.64 1.63 80 9 0.58 43.6 800
실시예와 비교예에서 제조된 편광판에 대해 하기의 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분
 투과율
(Ts, %)		 편광도
(PE, %)		 무지개 얼룩 발생 여부 콘트라스트
초기 장기간 고온에서 방치 후 초기 장기간 고온에서 방치 후 초기 장기간 고온에서 방치 후 CR CR/CRO
(%)
실시예 1 42.60 42.69 99.9931 99.9925 × × 5,340 1.40
실시예 2 42.60 42.69 99.9945 99.9939 × × 5,450 1.43
실시예 3 42.60 42.68 99.9965 99.9959 × × 5,580 1.46
실시예 4 42.60 42.69 99.9985 99.9979 × × 5,870 1.54
비교예 1 42.60 42.67 99.9402 99.9382 × × 3,810 1.00
비교예 2 42.60 42.68 99.9894 99.9878 ○ ○ 4,860 1.28
비교예 3 42.60 42.68 99.9945 99.9939 ○ ○ 5,450 1.43
(1)투과율과 편광도: 편광판에 대해 JASCO사 V7100을 이용하여 투과율과 편광도를 측정하였다. 또한, 편광판을 장기간 고온 상태(85℃에서 120 시간) 방치한 후, 동일 방법으로 투과율과 편광도를 평가하였다. 파장 550nm에서 측정한다.
(2)무지개 얼룩 발생 여부: 액정표시패널의 상부면, VA 모드 액정의 액정표시패널의 하부면 및 액정표시패널과 백라이트부 사이에 각각 편광판을 배치하여 조립하였다. 분광방사휘도계(SR-3A, Topcon사)를 사용하여 무지개 얼룩이 발생하는지 여부를 관찰하였다. 무지개 얼룩이 발생하지 않는 경우 ×, 얼룩이 발생하는 경우 ○로 표시하였다. 또한, 편광판을 장기간 고온 상태(85℃에서 120 시간) 방치한 후, 동일 방법으로 무지개 얼룩 발생 여부를 평가하였다.
(3)콘트라스트:액정표시패널의 상부면, VA 모드 액정의 액정표시패널(모델명)의 하부면 및 액정표시패널과 백라이트부 사이에 각각 편광판을 배치하여 조립하였다. 분광방사휘도계(SR-3A, Topcon사)를 사용하여 명암비(CR)를 측정하였다. 명암비가 가장 낮은 비교예 1을 CRO로 하여 콘트라스트비(CR/CR0)를 계산하였다.
상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 편광판은 무지개 얼룩이 발생하지 않고, 편광도와 투과율를 비롯한 광학 특성이 좋았으며, 장기간 고온 방치한 후에도 무지개 얼룩이 발생하지 않고 편광도와 투과율을 비롯한 광학 특성에 변화가 없었다.
반면에, TD 방향으로 6.1배 연신하였지만 tension-relaxation하지 않았고 최대 열수축 각도가 10° 초과인 비교예 1은 무지개 얼룩은 발생하지 않았지만, 편광도가 좋지 않았고 장기간 고온 방치 후에도 본 발명 대비 편광도, 투과율의 저하가 발생하였다.
또한, TD 방향으로 6.1배 연신하였지만 tension-relaxation시 온도 범위가 본 발명의 범위를 벗어나고 nx, ny 중 어느 하나가 1.65 이상이 아닌 비교예 2는 무지개 얼룩이 발생하였으며, 편광도가 좋지 않았고 장기간 고온 방치 후에도 본 발명 대비 편광도가 좋지 않았다.
또한, MD 방향 및 TD 방향으로 모두 3배씩 연신하고, nx, ny 중 어느 하나가 1.65 이상이 아닌 비교예 3은 무지개 얼룩이 발생하였고 장기간 고온 방치 후에도 무지개 얼룩이 여전히 발생하였다.
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 (14)

  1. 편광자; 및 상기 편광자의 상부면에 형성된 폴리에스테르 필름을 포함하고,
    상기 폴리에스테르 필름은 최대 열수축각도가 10° 이하이고,
    상기 폴리에스테르 필름은 최대 열수축률이 0.8% 이하이고,
    상기 폴리에스테르 필름은 TD 1축 연신 필름이고,
    상기 폴리에스테르 필름은 파장 550nm에서 상기 폴리에스테르 필름의 TD 방향 굴절률인 nx가 1.65 이상이고, MD 방향 굴절률인 ny가 1.65 미만이고,
    상기 폴리에스테르 필름은 파장 550nm에서 하기 식 1의 이축성 정도(NZ)가 1.8 이하인 편광판으로서,
    <식 1>
    NZ = (nx - nz)/(nx - ny)
    (상기 식 1에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율이다),
    상기 폴리에스테르 필름은 TD를 기준으로 폴리에스테르 분자의 분자 배향 각도(θr)의 절대값이 0° 내지 5°이고,
    상기 폴리에스테르 필름은 파장 550nm에서 정면 위상차(Ro)값이 5,000 내지 15,000nm인 것인, 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 nx와 ny의 차이의 절대값은 0.1 내지 0.2인 편광판.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 필름은 두께가 25 내지 115㎛인 편광판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 정면 위상차(Ro)값은 10,100 내지 12,000nm인 편광판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 필름은 파장 550nm에서 하기 식 2의 두께 방향 위상 지연차(Rth)가 15,000nm 이하인 편광판:
    <식 2>
    Rth = ((nx+ny)/2 - nz) × d
    (상기 식 2에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율이고, d는 폴리에스테르 필름의 두께(단위:nm)이다).
  7. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 중 하나 이상의 수지로 된 필름인 편광판.
  8. 제1항에 있어서, 상기 편광자의 하부면에 광학필름이 더 형성된 편광판.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광학필름은 파장 550nm에서 정면 위상차(Ro)가 40 내지 60nm인 편광판.
  10. 제8항에 있어서, 상기 광학필름은 셀룰로오스계, 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 수지로 된 필름인 편광판.
  11. 제1항에 있어서, 상기 편광판은 편광도가 99.99% 이상, 투과도가 40% 이상인 편광판.
  12. 용융 압출된 폴리에스테르 수지를 TD로만 2 내지 10의 연신비로 1축 연신하고 100 내지 300℃에서 안정화시켜 폴리에스테르 필름을 제조하고 그리고,
    편광자의 일 면에 상기 폴리에스테르 필름을 접착하는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법이고,
    상기 폴리에스테르 필름은 최대 열수축각도가 10° 이하이고,
    상기 폴리에스테르 필름은 최대 열수축률이 0.8% 이하이고,
    상기 폴리에스테르 필름은 TD 1축 연신 필름이고,
    상기 폴리에스테르 필름은 파장 550nm에서 상기 폴리에스테르 필름의 TD 방향 굴절률인 nx가 1.65 이상이고, MD 방향 굴절률인 ny가 1.65 미만이고,
    상기 폴리에스테르 필름은 파장 550nm에서 하기 식 1의 이축성 정도(NZ)가 1.8 이하이고,
    <식 1>
    NZ = (nx - nz)/(nx - ny)
    (상기 식 1에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율이다),
    상기 폴리에스테르 필름은 TD를 기준으로 폴리에스테르 분자의 분자 배향 각도(θr)의 절대값이 0° 내지 5°이고,
    상기 폴리에스테르 필름은 파장 550nm에서 정면 위상차(Ro)값이 5,000 내지 15,000nm인 것인, 편광판의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 편광자의 다른 일면에 광학필름을 접착하는 단계를 더 포함하는 편광판의 제조방법.
  14. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 액정표시장치.
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