KR102070630B1 - 편광판 - Google Patents

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Abstract

본 출원은, 편광판 및 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 출원에서는 고반사 패널을 포함하는 디스플레이 장치에 적용되어, 상기 장치의 장점을 유지하면서 단점을 해소할 수 있는 편광판이 제공될 수 있다. 본 출원에서는 또한 상기 편광판과 고반사 패널을 포함하는 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.

Description

편광판{POLARIZING PLATE}
본 출원은 2016년 2월 3일자 제출된 대한민국 특허출원 제10-2016-0013473호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 대한민국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 출원은, 편광판에 관한 것이다.
LCD(Liquid Crystal Display)는, 액정의 배열에 따라 광의 투과율이 달라지는 것을 이용한 디스플레이 장치이고, 액정에 인가된 전압에 따라 백라이트에서 방출된 광의 투과를 제어하여 컬러 필터를 통과시켜서 원하는 색과 영상을 표시할 수 있다.
통상적인 LCD에서는 TFT(Thin Film Transistor)가 형성된 하부 기판과 컬러 필터 및 BM(Black Matrix)가 형성된 상부 기판의 사이에 액정이 존재한다. 상기에서 하부 기판은, LCD에 포함되어 있는 2개의 기판 중에 보다 백라이트측에 가깝게 위치하는 기판이고, 상부 기판은 시인측에 존재하는 기판이다.
이러한 일반적인 LCD의 경우, 상기 상부 기판측에서 측정한 반사율은 550 nm 파장에서 일반적으로 10% 전후이다.
최근 컬러 필터와 BM이 상부 기판이 아닌 하부 기판에 TFT와 함께 존재하거나, BM이 존재하지 않고, 컬러 필터가 하부 기판에 TFT와 함께 존재하는 구조를 포함하는 LCD가 개발되고 있다. 이러한 LCD는 상부 기판측에 BM 등이 존재하지 않아서 휘도 특성이 우수하다. 그렇지만, BM 등이 상부 기판에 존재하지 않는 것에 의해서 전극에 의한 반사 등에 의한 외부광의 반사율이 상승하게 되어 디스플레이의 시감, 특히 암(black) 상태에서의 시감이 왜곡되는 문제가 발생한다.
본 출원은, 편광판을 제공한다.
본 출원은 편광판에 대한 것이다. 본 명세서에서 용어 편광판은, 편광자, 즉 PVA(poly(vinyl alcohol))계 필름과 같이 편광 기능을 나타내는 기능성 소자 자체를 의미하거나, 상기 편광자와 다른 요소를 포함하는 소자를 의미할 수 있다. 상기에서 편광자와 함께 편광판에 포함되는 다른 요소로는 편광자의 보호 필름, 광학 위상차 필름, 접착제층, 점착제층 또는 저반사(Low Reflection)층 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 편광판은 고반사 패널용 편광판, 즉 고반사 패널에 적용되는 편광판이다. 본 출원에서 용어 고반사 패널은, 반사율(550 nm 파장 기준)이 11% 이상, 12% 이상, 14% 이상, 16% 이상, 18% 이상, 20% 이상, 21% 이상 또는 22% 이상인 디스플레이 패널을 의미할 수 있다. 고반사 액정 패널의 반사율(550 nm 파장 기준)은, 예를 들면, 30% 이하, 28% 이하, 26% 이하, 24% 이하, 22% 이하 또는 20% 이하일 수 있다. 상기 고반사 패널은, 투과형 패널일 수 있다. 즉, 상기 고반사 패널은, 후술하는 바와 같은 특유의 구조에 의해 높은 반사율을 나타내게 된 패널이고, 공지되어 있는 반투과 반사형 액정 패널이나 반사형 액정 패널과 같이 반사판 등을 별도로 도입하여 반사율을 높인 패널은 아닐 수 있다. 따라서, 일 예시에서 상기 고반사 패널은 반사판을 포함하지 않을 수 있다.
상기 반사율은 시인측 반사율일 수 있다. 상기 시인측 반사율은, 상기 디스플레이 패널이 사용되는 상태에서 관찰자가 상기 패널을 관찰하는 방향에서 측정한 반사율일 수 있다.
본 출원에서 용어 상부 기판은, 2장의 기판의 사이에 게재된 액정을 포함하는 액정 패널의 구조에서, 상기 2장의 기판 중에서 상기 액정 패널이 표시하는 영상을 관찰하는 관찰자에 보다 가까운 기판을 의미한다.
이러한 상부 기판은, 예를 들면, 투과형 액정 패널에서 백라이트측 기판과는 반대측의 기판을 의미하고, 구체적으로는 2장의 기판인 상부 및 하부 기판 중에서 상기 하부 기판보다 백라이트에서 먼 기판을 의미하고, 하부 기판은, 상부 기판보다 상기 백라이트에 가까운 기판을 의미할 수 있다.
일반적인 액정 패널은, 상부 기판과 하부 기판의 사이에 개재된 액정을 포함한다. 상기에서 하부 기판에는 전기적 신호를 인가할 수 있는 TFT(Thin Film Transistor)가 존재하고, 상부 기판에는 컬러 필터가 존재하며, 상기 컬러 필터는 소위 BM(Black Matrix)을 포함한다. 일반적인 액정 패널은, 상기와 같이 상부 기판에 광을 차단 또는 흡수하는 BM을 포함하는 컬러 필터가 상부 기판에 존재하기 때문에 통상 반사율이 약 10% 전후(550 nm 파장 기준)로 나타낸다.
고반사 액정 패널은, 상기와 같은 기존 구조와 비교하여 예를 들면, BM을 포함하지 않는 구조, 컬러 필터와 BM이 상부 기판에 존재하지 않고, 하부 기판에 존재하는 구조, BM을 포함하지 않는 컬러 필터가 하부 기판에 존재하는 구조 등을 가질 수 있다. 하나의 예시에서 상기 고반사 액정 패널은, 컬러 필터와 TFT가 하부 기판에 함께 배치된 패널일 수 있고, 이러한 경우에 상기 컬러 필터는 상기 BM을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 고반사 액정 패널의 상기와 같이 상승된 반사율은 디스플레이 장치의 색감, 특히 암(black) 상태의 색감에 영향을 미칠 수 있다. 상기에서 용어 암 상태는, 액정 패널이 광원으로부터의 광을 차단하도록 조정된 상태로서 예를 들어 통상 차단 모드(Normally Black mode)에서의 전압 off 상태 또는 통상 투과 모드(Normally White Mode)에서의 전압 on 상태를 의미할 수 있다. 또한, 고반사 액정 패널 중 BM을 포함하지 않는 패널의 경우 암 상태에서 개구율 증가 등에 의한 보다 큰 광의 누설이 유발될 수 있고, 이러한 광의 누설은 상기 암 상태에서의 색감을 대략 붉은색 내지는 노란색에 가깝게 할 수 있다. 본 출원의 편광자 또는 편광판은, 후술하는 광학적 특성을 가지고, 이러한 광학적 특성은, 상기와 같은 고반사 액정 패널에서 발생할 수 있는 문제점을 해결하면서, 그 장점을 극대화시킬 수 있다.
이에 따라 본 출원의 편광자가 적용되는 고반사 액정 패널은, BM을 포함하지 않는 액정 패널 또는 상부 기판에 컬러 필터가 존재하지 않고, 하부 기판에 TFT와 함께 존재하는 액정 패널일 수 있다. 상기 BM을 포함하지 않는 액정 패널은 컬러 필터를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고, 컬러 필터를 포함하는 경우에 이 컬러 필터는 상부 기판이 아닌 하부 기판에 존재할 수 있다. 또한, 상기 컬러 필터와 TFT가 동시에 하부 기판에 존재하는 구조에서 컬러 필터는 BM을 포함하거나 혹은 포함하지 않을 수 있다. 이러한 구조의 액정 패널, 예를 들면, 컬러 필터가 하부 기판에 존재하는 액정 패널은 곡면 구조 등 다양한 구조의 구현에 유리하며, BM이 존재하지 않을 경우에는 휘도 측면에서 유리할 수 있다.
이러한 편광자는 상기 액정 패널의 상부 편광자일 수 있다. 본 출원에서 용어 상부는, 디스플레이 장치가 화상을 구현하고 있을 때 상기 디스플레이 장치로부터 상기 화상을 관찰하는 관찰자를 향하는 방향을 의미하고, 용어 하부는 상기의 반대 방향을 의미할 수 있다. 상기 상부 편광자는 다른 용어로 시인측 편광자로도 호칭될 수 있다. 또한, 본 출원에서 용어 하부 편광자는 또한 배면측 편광자 또는 광원측 편광자로도 호칭될 수 있다.
본 출원의 편광판은, 하기 수식 1을 만족하는 것이거나, 혹은 하기 수식 2를 만족하는 것일 수 있다.
[수식 1]
0.9 ≤ K1 = R1(450)/R1(650)+ 0.044×exp(0.43×bs) ≤ 1.1
수식 1에서 bs는 상기 편광판의 단체 색상(bs)을 의미한다. 본 출원에서 용어 단체 색상(bs)은, CIE Lab 색공간에서의 b값(후술하는 조건 2에서의 b값)을 의미한다.
수식 1에서 R1(450)은, 상기 편광판을 550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 약 23%인 반사성 표면상에 위치시킨 상태로 측정한 상기 편광판의 450 nm 파장의 광에 대한 반사율(단위: %)이며, R1(650)은, 상기 편광판을 550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 약 23%인 반사성 표면상에 위치시킨 상태로 측정한 상기 편광판의 650 nm 파장의 광에 대한 반사율(단위: %)이다.
수식 1에서 exp는 지수 함수, exponential functoin의 약자이다.
[수식 2]
0.9 ≤ K2 = R2(450)/R2(650) + 0.0026×exp(1.09×bs) ≤ 1.1
수식 2에서 bs는 상기 편광판의 수식 1에서와 같은 단체 색상(bs)을 의미한다.
수식 2에서 R2(450)는, 상기 편광판을 550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 약 15%인 반사성 표면상에 위치시킨 상태로 측정한 상기 편광판의 450 nm 파장의 광에 대한 반사율(단위: %)이며, R2(650)은, 상기 편광판을 550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 약 15%인 반사성 표면상에 위치시킨 상태로 측정한 상기 편광판의 650 nm 파장의 광에 대한 반사율(단위: %)이다.
수식 2에서 exp는 지수 함수, exponential functoin의 약자이다.
수식 1 및 2에서 R1(450)/R1(650) 또는 R2(450)/R2(650)는 가시광 영역에서 단파장을 대표하는 450 nm 파장에서의 반사율과 역시 가시광 영역에서 장파장을 대표하는 650 nm 파장에서의 반사율의 비율이고, 이는 반사율 파장 분산의 중립도(Neutrality of Wavelength Dispersion for Reflection)로 정의될 수 있다. 본 발명자들은, 상기 반사율 파장 분산의 중립도 및 단체 색상이 상기 수식 1 및 2 중 어느 하나를 만족하는 편광판은 고반사 패널에서 발생하는 반사광에 의한 색감 왜곡 문제를 해결할 수 있고, 반사광에 의한 시인성 저하를 해결할 수 있는 점을 확인하였다.
본 발명자들은, 고반사 액정 패널로서, 반사율이 550 nm 파장의 광에 대하여 약 18% 내지 19% 수준인 고반사 액정 패널에서 유용한 편광판을 한국 특허출원 제10-2016-0012170호 및 한국 특허출원 제10-2016-0012172호에서 제시한 바 있다. 그렇지만, 추가 연구 결과 상기 특허에서 제시된 편광판은, 일반적인 액정 패널의 반사율보다는 높은 반사율을 가지나, 상기 특허에서 제시된 반사율인 약 18% 내지 19%의 수준보다는 낮은 반사율을 가지는 액정 패널로서, 예를 들면, 550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 약 18% 미만, 약 17% 이하, 약 16% 이하, 약 15% 이하, 약 14% 이하, 약 13% 이하 또는 약 12.5% 이하인 액정 패널이나, 상기 특허에서 제시된 반사율에 비하여 높은 반사율을 가지는 액정 패널로서, 예를 들면, 550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 약 20% 이상, 약 21% 이상 또는 약 22% 이상인 패널에서는 성능이 미미한 것을 확인하였다. 그렇지만, 본 출원에서 제시된 편광판은, 상기와 같은 고반사 패널에서도 우수한 효과를 나타낼 수 있다. 상기 각 패널의 반사율의 상한 또는 하한은 전술한 바와 같다.
수식 1 또는 2에 적용되는 단체 색상(bs), R(450) 및 R(650)을 측정하는 구체적인 방식은, 하기 실시예에 기재되어 있다.
수식 1에서 K1은 다른 예시에서 0.95 이상 또는 0.97 이상일 수 있다. 상기 K1은 다른 예시에서 1.05 이하 또는 1.03 이하일 수 있다. 적절한 예시에서 K1은 1에 근접한 값을 가지거나, 1일 수 있다.
수식 2에서 K2는 다른 예시에서 0.95 이상 또는 0.97 이상일 수 있다. 상기 K2는 다른 예시에서 1.05 이하 또는 1.03 이하일 수 있다. 적절한 예시에서 K2는 1에 근접한 값을 가지거나, 1일 수 있다.
상기와 같은 관계를 가지는 편광판은, 고반사 패널, 예를 들면 고반사 액정 패널로부터의 광 중에서 장파장의 광, 예를 들면, 붉은색 내지 황색 계열의 광을 차단 또는 흡수할 수 있으며, 이에 의해 암 상태에서의 시감 특성을 향상시키고, 반사광 등에 의한 시인성 저하 문제를 해결할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 수식 1 또는 2를 만족하는 편광판은, 단체 투과율(Ts), 즉, 무편광 광에 대한 투과율(Ts)이 약 40% 내지 약 45%의 범위 내일 수 있다. 상기 투과율(Ts)은, 다른 예시에서 약 44% 이하, 약 43% 이하, 약 42% 이하 또는 약 41% 이하일 수 있다. 수식 1 또는 2를 만족하는 편광판의 단체 투과율(Ts)이 상기 범위 내에 있을 경우에 고반사 패널에서 요구되는 물성이 보사 효과적으로 충족될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 수식 1 또는 2를 만족하는 편광판은 CIE(International Commission on Illumination)의 Lab 색공간에서 일정 범위의 좌표를 나타낼 수 있다.
CIE Lab 색공간은, 인간 시각의 길항 이론에 근거하여 CIE XYZ 색공간을 비선형 변환한 색공간이다. 이러한 색공간에서 L값은 밝기를 나타내고, L값이 0이면 검은색, L값이 100이면 흰색을 나타낸다. 또한, a값이 음수이면 초록에 치우친 색이되고, 양수이면 빨강 또는 보라측에 치우친 색이 된다. 또한, b값이 음수이면 파랑에 치우친 색이 되며, b값이 양수이면 노랑에 치우친 색이 된다.
하나의 예시에서 상기 편광판은, 상기 CIE Lab 색공간에서 구해지는 특성이 하기 조건 1 내지 4 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건 1: CIE Lab 색공간의 -a값이 2 이하:
조건 2: CIE Lab 색공간의 b값이 4 이하:
조건 3: CIE Lab 색공간의 -a값과 b값의 비율(-b/a)이 2.5 이하:
조건 4: CIE Lab 색공간에서의 -bc값이 0.05 내지 40.
조건 1에서 편광판의 -a값은, 예를 들면, 약 2 이하, 2 미만, 1.8 이하, 1.8 미만, 1.6 이하, 1.6 미만일 수 있다. 상기 -a값은, 약 0.7 이상, 약 0.9 이상, 약 1.1 이상, 약 1.3 이상 또는 약 1.4 이상일 수 있다.
조건 2에서 편광판의 b값은, 상기 수식 1 및 2에서의 단체 색상(bs)이며, 이는 약 4 이하, 약 3.5 이하, 약 3.5 미만, 약 3 이하, 약 3 미만, 약 2.5 이하 또는 약 2.5 미만 정도일 수 있다. 상기 b값은 약 1.5 이상, 약 1.5 초과, 약 2 이상 또는 약 2.5 초과일 수 있다.
조건 3에서 상기 -a값과 상기 b값의 비율(-b/a, 이하 C 인덱스라 호칭할 수 있다.)이 약 2.5 이하 또는 약 2.5 미만일 수 있다. 상기 C 인덱스는, 약 1 이상, 약 1 초과, 약 1.25 이상, 약 1.25 초과, 약 1.5 이상 또는 약 1.5 초과일 수 있다.
조건 4로서, 상기 편광자 또는 편광판은, CIE Lab 색공간에서의 -bc값이 40 이하일 수 있다. 상기 -bc값은, 다른 예시에서 38 이하, 36 이하, 34 이하, 32 이하, 30 이하, 28 이하, 26 이하, 24 이하, 22 이하, 20 이하, 18 이하, 16 이하, 14 이하, 12 이하, 10 이하, 8 이하, 6 이하, 4 이하, 2 이하, 1 이하 또는 0.5 이하일 수 있다. 상기 -bc값은 다른 예시에서 0.01 이상, 0.05 이상, 0.1 이상, 0.5 이상, 1 이상, 2 이상, 4 이상, 6 이상, 8 이상, 10 이상, 12 이상, 14 이상, 16 이상, 18 이상, 20 이상, 22 이상, 24 이상 또는 26 이상일 수 있다. 상기 -bc값은, 상기 기술한 상한치 중 어느 하나와 하한치 중 어느 하나의 조합에 의한 범위 내에 있을 수 있다. 편광자는, 일 방향으로 형성된 광 흡수축을 가지고 있다. 상기에서 -bc값은, 상기 광흡수축과 평행하게 편광된 선편광된 광을 사용하여 측정한 CIE Lab 색공간에서의 b값의 -1을 곱한 값일 수 있다. 즉, 조건 1 내지 3에서의 a값과 b값은 무편광된 광에 대하여 측정한 a값과 b값일 수 있다. 상기 bc값은, 예를 들면, 2장의 편광자 또는 편광판을 광흡수축이 서로 수직을 이루도록 한 상태에서 상기 b값의 측정 시에 같은 방식으로 측정할 수 있다.
상기 편광자 또는 편광판은 상기 조건 1 내지 4 중 어느 하나 또는 2개 이상을 만족하거나, 상기를 모두 만족할 수 있다. 이러한 편광자 또는 편광판은, 액정 패널, 특히 전술한 고반사 액정 패널에 적용되어, 상기 액정 패널의 장점을 유지 또는 극대화하면서 그 단점, 예를 들면, 암 상태에서의 시감을 개선할 수 있다. 그 이유는 명확하지 않으나, 상기와 같은 광학 특성을 가지는 편광자는, 액정 패널로부터의 광 중에서 장파장의 광, 예를 들면, 붉은색 내지 황색 계열의 광을 차단 또는 흡수할 수 있으며, 이에 의해 암 상태에서의 시감 특성을 향상시킬 수 있다.
하나의 예시에서 상기 편광자 또는 편광판은, 상기 조건 1 내지 4 주에서 적어도 조건 2를 만족하고, 추가로 조건 1 및/또는 3을 만족할 수 있다. 다른 예시에서 상기 편광자 또는 편광판은, 상기 조건 3을 적어도 만족하고, 추가로 조건 1 및/또는 2를 만족할 수 있다. 또한, 다른 예시에서 상기 편광자 또는 편광판은 상기 조건 1 내지 3을 모두 만족할 수 있다. 또한, 다른 예시에서 상기 편광자 또는 편광판은 적어도 상기 조건 4를 만족하고, 추가로 조건 1 내지 3 중 하나 이상을 만족할 수 있다.
예를 들면, 상기 편광자 또는 편광판은, 적어도 조건 2 및 4를 만족하고, 추가로 조건 1 및/또는 3을 만족하거나, 적어도 조건 3 및 4를 만족하고, 추가로 조건 1 및/또는 2를 만족하거나, 혹은 상기 조건 1 내지 4를 모두 만족할 수 있다.
상기 CIE Lab 색공간에서의 각 수치는, 상기 색공간의 각 좌표를 측정하는 일반적인 방식을 적용하여 측정할 수 있으며, 예를 들면, 측정 위치에 적분구 형태의 검출기(detector)를 가지는 장비(spectrophotometer)(ex. CM-2600d, KONICA MINOLTA社)를 위치시킨 후에 제조사의 매뉴얼에 따라 측정할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 CIE Lab 색공간의 각 좌표는 상기 편광자 또는 편광판을 액정 패널, 예를 들면 상기 고반사 액정 패널에 부착한 상태에서 측정할 수도 있고, 상기 편광자 또는 편광판 자체에 대해서 측정할 수도 있다.
편광판은, 전술한 광학 특성을 나타내면서 편광판에 요구되는 다른 기능도 만족시킬 수 있다.
예를 들면, 편광판은, 최소 투과율(Tc)이 약 0.01% 이하, 약 0.009% 이하, 약 0.006% 이하, 약 0.005% 이하, 약 0.004% 이하, 약 0.001% 이하 또는 약 0.0009% 이하일 수 있다. 상기 최소 투과율(Tc)은, 약 0.0001% 이상일 수 있다. 본 출원에서 용어 최소 투과율(Tc)은, 2장의 편광판을 중복시킨 상태에서 상기 각 편광판의 광흡수축이 0도에서 360도의 범위의 각도를 이루는 중복 상태를 각도별로 스캔하면서 투과율을 측정하였을 때에 나타나는 가장 최소값의 투과율(Tc)을 의미할 수 있다. 상기에서 중복되는 2장의 편광판 중 적어도 하나의 편광판은 본 출원에 따른 편광판이며, 다른 편광판은 본 출원에 따른 편광판이거나, 다른 편광판, 예를 들면, 측정 장비 내에 구비된 편광판일 수 있다.
상기 편광판은, 편광도가 약 99.9% 이상 또는 약 99.99% 이상일 수 있다. 본 출원에서 편광도는 하기 수식 A에 따라 계산되는 수치이다.
[수식 A]
편광도(P) (%) = {(Tp - Tc)/(Tp + Tc)}1/2 × 100
수식 A에서 Tp는 상기 편광판의 최대 투과율이고, Tc는 전술한 최소 투과율이다.
수식 A에서 최대 투과율(Tp)은, 2장의 편광판을 중복시킨 상태에서 상기 각 편광판의 광흡수축이 0도에서 360도의 범위의 각도를 이루도록 중복 상태를 각도별로 스캔하면서 투과율을 측정하였을 때에 최대값을 나타내는 시점에서의 투과율일 수 있다. 상기에서 중복되는 2장의 편광판 중 적어도 하나의 편광판은 본 출원에 따른 편광판이며, 다른 편광판은 본 출원에 따른 편광판이거나, 다른 편광판, 예를 들면, 측정 장비 내에 구비된 편광판일 수 있다.
상기 언급한 투과율(Ts, Tc, Tp)은, 약 550 nm의 광에 대하여 측정한 수치이다.
이와 같은 투과율과 편광도를 나타내는 편광판은 액정 패널에 적용되어 우수한 광 투과 또는 차단 기능을 나타낼 수 있다.
상기와 같은 편광판을 제조하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 편광판, 즉 수식 1 또는 2를 기본적으로 만족하고, 임의적으로 전술한 CIE Lab 색공간에서의 좌표를 보일 수 있는 편광판은, 상기 편광판에 포함되는 편광자의 파장별 흡수율을 조절하여 제조하거나, 혹은 상기 편광자와 함께 편광판에 포함되는 다른 요소를 조절하는 방식으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 편광판에 포함되는 편광자 또는 상기 편광판은 약 560 nm 내지 약 750 nm 범위 내의 어느 한 파장의 광, 예를 들면, 약 700 nm의 파장의 광에 대한 광차단율이 약 5.1 내지 6.0의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 예시에서 상기 편광판 또는 편광자는, 550 nm 파장의 광에 대한 광 차단율이 약 1 내지 5 또는 1.5 내지 4.5 또는 1.5 내지 4, 또는 1.5 내지 3.5 또는 1.5 내지 3의 범위 내에 있을 수 있다. 상기에서 약 560 nm 내지 약 750 nm 범위 내의 어느 한 파장의 광은, 상기 편광자의 광흡수축과 대략 -5도 내지 5도의 범위 내의 어느 한 각도, 대략 -3도 내지 3도의 범위 내의 어느 한 각도 또는 대략 평행하게 편광된 선편광된 광일 수 있다. 또한, 상기에서 광차단율은, 예를 들면, 흡광도를 의미할 수 있다.
흡광도는, 수식 -log(Tc)로 계산되며, 상기에서 Tc는 전술한 최소 투과율일 수 있다.
편광자가 전술한 광차단율을 나타내도록 하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 상기 편광판은, 예를 들면, 대표적인 흡수형 편광자인 PVA계 편광자를 포함할 수 있다. 상기 PVA계 편광자는, 일반적으로 PVA 필름 및 상기 PVA 필름에 흡착 배향된 이색성 색소 또는 요오드와 같은 이방 흡수성 물질을 포함하는데, 이 경우 상기 이방 흡수성 물질의 비율 내지는 종류의 조절을 통해 상기 광차단율의 조절이 가능할 수 있다.
예를 들면, 상기 PVA계 편광자는 PVA계 필름에, 팽윤, 염색, 가교 및 연신 등의 각 처리를 실시하고, 세정 및 건조 공정을 거쳐 제조할 수 있는데, 상기 공정 중 어느 한 공정에서 공정 조건을 조절하거나, 혹은 추가 공정을 통해 상기 광차단율을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 염색 공정은 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함하는 처리조 내에 상기 PVA계 필름을 침지시켜 수행할 수 있는데, 이 과정에서 처리조 내의 요오드 및 요오드화 칼륨의 농도를 조절하거나, 염색 후에 흡착된 요오도 및/또는 요오드화 칼륨 중 하나 이상의 성분을 추가로 제거하거나, 혹은 보충할 수 있는 공정을 거침으로써 상기 광차단율의 조절이 가능하다. 상기 광차단율의 조절 방식은 본 출원의 편광판을 제조할 수 있는 하나의 예시이다.
편광자의 제조 과정에 수행되는 염색 및 가교 공정에서 I2, 요오드화물 및 붕산 화합물(붕산 또는 붕산염)의 농도를 조절하는 방식으로도 상기 언급한 특성 및/또는 광차단율을 가지는 편광판 또는 편광자의 제조가 가능할 수 있다. 즉, 편광자는 통상 PVA(poly(vinyl alcohol)) 필름을 염색 및 가교시켜 제조하고, 상기 염색 공정 전에 팽윤 공정을 수행하기도 한다. 상기 공정 중, PVA 필름에 요오드를 염착시키기 위해 요오드(I2), KI 등의 요오드화물 및/또는 붕산 화합물(붕산 또는 붕산염) 등을 포함하는 염색액 또는 가교액으로 상기 PVA 필름을 염색 및 가교시키는 공정이 수행되는데, 상기 과정에서 수용액 내의 상기 화합물의 농도가 편광자 내지는 편광판의 색감에 영향을 미친다.
예를 들면, 상기 염색액 및 가교액에 존재할 수 있는 요오드 화합물의 화합물 종은 요오드화물(M+I-)과 요오드(I2)에서 유래된 I-, I2, I3 -, I5 - 등이 있을 수 있다. 그런데, 상기 화합물 중에서 I-는 흡수 파장 범위가 약 190 nm 내지 260 nm이고, 색감 영향은 크지 않으며, I2는 흡수 파장 범위가 약 400 nm 내지 500 nm이고, 색감은 주로 레드(red)이며, I3 -는 흡수 파장 범위가 약 250 nm 내지 400 nm이고, 색감은 주로 옐로우(Yellow)이며, I5 -는 흡수 파장 범위가 약 500 nm 내지 900 nm이고, 색감은 주로 블루(blue)이다.
상기와 같이 주로 I2, I3 -, I5 -가 색감에 영향을 미친다. 그런데, 상기 요오드 화학종 중에서 I3 -는 요오드화물이 요오드에 비해 상대적으로 과량으로 첨가되었을 경우에 요오드화물의 농도에 비례하여 생성된다. 또한, I5 -의 비율은 붕산 화합물(붕산 또는 붕산염)의 농도에 비례한다. 따라서, I3 -는 요오드화물의 농도로 조절이 가능하고, I5 -는 붕산 화합물의 농도로 조절이 가능하다.
상기와 같이 염색액이나, 가교액 내에서 화학종의 농도를 조절하는 방식은 공지이다.
따라서, 각 화학종의 흡수 파장 범위와 색감을 고려하여, 공지의 방식으로 염색액이나 가교액 내의 화학종의 농도를 조절함으로써, 전술한 특성 및/또는 광차단율을 가지는 편광판 또는 편광자를 제조할 수 있다.
예를 들어, 주황색 또는 황색 계열의 편광자 또는 편광판은, I2 및/또는 I3 -의 농도가 상대적으로 높은 염색액 또는 가교액을 사용하면 되고, 청색 계열의 편광자 또는 편광판은, 붕산 화합물의 농도가 상대적으로 높은 염색액 또는 가교액을 적용하면 된다.
또한, 각 화학종의 흡수 파장 범위를 고려하여, 광차단율도 조절이 가능하며, 연신 배율, 즉 흡착되는 요오드의 배향성을 조절함으로써도 전술한 특성, 예를 들면, bc값 등의 조절이 가능하다.
상기 언급한 염색 및/또는 가교 공정에서의 염색액 및/또는 가교액은 요오드(I2) 및 요오드화물(KI 등) 또는 요오드(I2), 요오드화물(KI 등) 및 붕산 화합물을 용매(ex. 물)에 녹여서 제조한다. 일 예시에서 본 출원에서 제시된 요건을 만족하는 편광판은, 상기에서 요오드 및 요오드화물의 중량비(요오드화물/요오드)를 약 1 내지 100의 범위 내에서 상기 각 화학종의 농도를 고려하여 조절한 염색액 또는 가교액을 사용하거나, 요오드 및 요오드화물의 중량비(요오드화물/요오드)가 약 1 내지 100의 범위 내이고, 붕산 화합물의 농도가 대략 0.1 내지 10 중량%의 범위 내에서 조절된 염색액 또는 가교액을 사용함으로써 제조할 수 있다. 필요하다면, 후술하는 범위에서 연신 배율을 함께 조정함으로써 상기 조건을 만족하는 편광판 또는 편광자를 제조할 수 있다.
상기와 같이 본 출원에서 제시하는 요건을 만족하는 편광판 또는 편광자의 제조는 PVA 계열의 편광자를 포함하는 편광판에서 용이하다. 이에 따라 본 출원의 편광판은, PVA계 필름 및 상기 PVA계 필름상에 흡착 배향되어 있는 이방 흡수성 물질을 포함하는 편광자를 포함할 수 있다. 상기에서 이방 흡수성 물질은 요오드일 수 있다. 즉 상기 편광자는 요오드계 PVA계 편광자일 수 있다.
상기에서 PVA계 필름으로는, 예를 들어, 종래 사용되고 있는 PVA계 필름이 사용될 수 있다. 이러한 PVA계 필름의 재료로는, PVA 또는 그 유도체를 들 수 있다. PVA의 유도체로는, 폴리비닐포르말 또는 폴리비닐아세탈 등을 들 수 있고, 그 외에도 에틸렌 또는 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산 또는 크로톤산 등의 불포화 카르복실산 및 그 알킬 에스테르 또는 아크릴아미드 등에 의해 변성된 것을 들 수 있다. PVA의 중합도는 통상적으로 100 내지 10000 정도, 1000 내지 10000 정도이며, 비누화도는 80몰% 내지 100몰% 정도이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. PVA계 필름으로는, 또한 에틸렌 아세트산비닐 공중합체 계열의 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름, PVA의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등이 예시될 수도 있다.
PVA계 필름 중에는, 가소제 또는 계면 활성제 등의 첨가제가 포함되어 있을 수 있다. 상기에서 가소제로는, 폴리올이나 그 축합물 등이 예시될 수 있고, 예를 들면, 글리세린, 디글리세린, 트리글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 폴리에틸렌글리콜 등이 예시될 수 있다. 이러한 가소제가 사용될 경우에 그 비율은 특별히 제한되지 않으며, 통상적으로 PVA계 필름 중 대략 20 중량％ 이하일 수 있다.
PVA계 필름의 두께는 특별히 제한되지 않고, 전술한 각 광학적 특성이 만족될 수 있는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다.
편광자에 포함될 수 있는 이방 흡수성 물질의 종류 역시 특별히 제한되지 않는다. 본 출원에서는 공지의 이방 흡수성 물질 중에서 전술한 광학적 특성을 만족시킬 수 있는 것이 적절하게 선택될 수 있다. 이방 흡수성 물질의 예로는 요오드가 예시될 수 있다. 편광판 내의 이방 흡수성 물질의 비율도, 전술한 광학적 물성을 만족시킬 수 있는 범위라면 특별히 제한되지 않으며, 당업자는 간단한 실험 내지 예측을 통하여 상기 범위를 용이하게 설정할 수 있다.
이러한 편광자는, 예를 들어, PVA계 필름에, 염색 공정, 가교 공정 및 연신 공정을 적어도 수행하여 제조할 수 있다. 염색 공정, 가교 공정 및 연신 공정에는, 각각 염색욕, 가교욕 및 연신욕의 각 처리욕이 사용되고, 이들 각 처리욕은 각 공정에 따른 처리액이 사용될 수 있다.
염색 공정에서는, PVA계 필름에 요오드와 같은 이방 흡수성 물질을 흡착 및/또는 배향시킬 수 있다. 이러한 염색 공정은 연신 공정과 함께 수행될 수 있다. 염색은 상기 필름을 이방 흡수성 물질을 포함하는 용액, 예를 들면, 요오드 용액에 침지시켜서 일반적으로 수행될 수 있다. 요오드 용액으로 요오드 용액으로는, 예를 들면, 요오드 및 용해 보조제인 요오드화 화합물에 의해 요오드 이온을 함유시킨 수용액 등이 사용될 수 있다. 요오드화 화합물로는, 예를 들어 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석 또는 요오드화티탄 등이 사용될 수 있다. 요오드 용액 중에서 요오드 및/또는 요오드화 이온의 농도는, 전술한 광학 특성이 만족될 수 있는 광차단율이 달성되도록 조절될 수 있다. 다만, 염색 공정 외의 추가 공정에 의해서도 상기 광차단율의 달성이 가능하도록 공정 변수가 조절될 수 있고, 이러한 경우에 염색 공정에서의 상기 농도는 통상의 범위가 적용되어도 된다. 염색 공정에서 요오드 용액의 온도는 통상적으로 20℃ 내지 50℃, 25℃ 내지 40℃ 정도이고, 침지 시간은 통상적으로 10초 내지 300초 또는 20초 내지 240초 정도이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 요오드 용액의 농도 및/또는 그에 대한 침지 시간의 조절을 통해서도 광차단율의 조절이 가능할 수 있다.
편광자의 제조 과정에서 수행되는 가교 공정은, 예를 들면, 붕소 화합물과 같은 가교제를 사용하여 수행할 수 있다. 이러한 가교 공정의 순서는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 염색 및/또는 연신 공정과 함께 수행하거나, 별도로 진행할 수 있다. 가교 공정은 복수 회 실시할 수도 있다. 상기 붕소 화합물로는 붕산 또는 붕사 등이 사용될 수 있다. 붕소 화합물은, 수용액 또는 물과 유기 용매의 혼합 용액의 형태로 일반적으로 사용될 수 있고, 통상적으로는 붕산 수용액이 사용된다. 붕산 수용액에서의 붕산 농도는, 가교도와 그에 따른 내열성 등을 고려하여 적정 범위로 선택될 수 있다. 붕산 수용액 등에도 요오드화칼륨 등의 요오드화 화합물을 함유시킬 수 있으며, 이러한 화합물의 농도 등의 제어를 통해서도 전술한 광차단율을 조절할 수 있다.
가교 공정은, 상기 PVA계 필름을 붕산 수용액 등에 침지함으로써 수행할 수 있는데. 이 과정에서 처리 온도는 통상적으로 25℃ 이상, 30℃ 내지 85℃ 또는 30℃ 내지 60℃ 정도의 범위이고, 처리 시간은 통상적으로 5초 내지 800초간 또는 8초 내지 500초간 정도이지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
연신 공정은, 일반적으로 1 축 연신으로 수행한다. 이러한 연신은, 상기 염색 및/또는 가교 공정과 함께 수행할 수도 있다. 연신 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 습윤식 연신 방식이 적용될 수 있다. 이러한 습윤식 연신 방법에서는, 예를 들어, 염색 후 연신을 수행하는 것이 일반적이나, 연신은 가교와 함께 수행될 수 있으며, 복수회 또는 다단으로 수행할 수도 있다.
습윤식 연신 방법에 적용되는 처리액에 요오드화칼륨 등의 요오드화 화합물을 함유시킬 수 있고, 이 과정에서의 비율 조절 등을 통해서도 광차단율의 조절이 가능할 수 있다. 연신에서 처리 온도는 통상적으로 25℃ 이상, 30℃ 내지 85℃ 또는 50℃ 내지 70℃의 범위 내 정도이고, 처리 시간은 통상 10초 내지 800초 또는 30초 내지 500초간이지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
연신 과정에서 총 연신 배율은 배향 특성 등을 고려하여 조절할 수 있고, PVA계 필름의 원래 길이를 기준으로 총 연신 배율이 3배 내지 10배, 4배 내지 8배 또는 5배 내지 7배 정도일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서 총 연신 배율은 연신 공정 이외의 팽윤 공정 등에 있어서도 연신을 수반하는 경우에는, 각 공정에 있어서의 연신을 포함한 누적 연신 배율을 의미할 수 있다. 이러한 총 연신 배율은, 배향성, 가공성 내지는 연신 절단 가능성 등을 고려하여 조절될 수 있다.
상기 염색, 가교 및 연신에 추가로 상기 공정을 수행하기 전에 팽윤 공정을 수행할 수도 있다. 팽윤에 의해서 PVA계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있고, 또한 이에 의해 염색 편차 등의 불균일을 줄일 수 있는 효과도 있다.
팽윤 공정에서는 통상적으로 물, 증류수 또는 순수 등이 사용될 수 있다. 당해 처리액의 주성분은 물이고, 필요하다면, 요오드화칼륨 등의 요오드화 화합물 또는 계면 활성제 등과 같은 첨가물이나, 알코올 등이 소량 포함되어 있을 수 있다. 이 과정에서도 공정 변수의 조절을 통해 전술한 광차단율의 조절이 가능할 수 있다.
팽윤 과정에서의 처리 온도는 통상적으로 20℃ 내지 45℃ 또는 20℃ 내지 40℃ 정도이지만 이에 제한되지 않는다. 팽윤 편차는 염색 편차를 유발할 수 있기 때문에 이러한 팽윤 편차의 발생이 가능한 억제되도록 공정 변수가 조절될 수 있다.
팽윤 공정에서도 적절한 연신이 수행될 수 있다. 연신 배율은, PVA계 필름의 원래 길이를 기준으로 6.5배 이하, 1.2 내지 6.5배, 2배 내지 4배 또는 2배 내지 3배 정도일 수 있다. 팽윤 과정에서의 연신은, 팽윤 공정 후에 수행되는 연신 공정에서의 연신을 작게 제어할 수 있고, 필름의 연신 파단이 발생하지 않도록 제어할 수 있다.
편광자의 제조 과정에서는 금속 이온 처리가 수행될 수 있다. 이러한 처리는, 예를 들면, 금속염을 함유하는 수용액에 PVA계 필름을 침지함으로써 실시한다. 이를 통해 평관자 내에 금속 이온을 함유시킬 수 있는데. 이 과정에서 금속 이온의 종류 내지는 비율을 조절함으로써도 PVA계 편광자의 색조 조절이 가능하다. 적용될 수 있는 금속 이온으로는, 코발트, 니켈, 아연, 크롬, 알루미늄, 구리, 망간 또는 철 등의 전이 금속의 금속 이온이 예시될 수 있고, 이 중 적절한 종류의 선택에 의해 색조의 조절이 가능할 수도 있다.
염색, 가교 및 연신 후에 세정 공정이 진행될 수 있다. 이러한 세정 공정은, 요오드화칼륨 등의 요오드 화합물 용액에 의해 수행할 수 있는데. 이 과정에서 상기 용액 내의 요오드화 화합물의 농도 내지는 상기 세정 공정의 처리 시간 등을 통해서도 전술한 광차단율의 조절이 가능할 수 있다. 따라서 상기 요오드화 화합물의 농도와 그 용액으로의 처리 시간은 상기 광차단율을 고려하여 조절될 수 있다. 다만, 세정 공정은, 물을 사용하여 수행할 수도 있다.
이러한 물에 의한 세정과 요오드 화합물 용액에 의한 세정은 조합될 수도 있으며, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올 또는 프로판올 등의 액체 알코올을 배합한 용액도 사용될 수도 있다.
이러한 공정을 거친 후에 건조 공정을 수행하여 편광자를 제조할 수 있다. 건조 공정에서는, 예를 들면, 요구되는 수분율 등을 고려하여 적절한 온도에서 적절한 시간 동안 수행될 수 있고, 이러한 조건은 특별히 제한되지 않는다.
본 출원의 편광판이 PVA계 편광자를 포함하는 경우에 상기 각 공정에서의 공정 변수의 조절을 통해 목적하는 편광판이 얻어질 수 있다. 다만, 본 명세서에서 주로 PVA계 편광자를 포함하는 편광판을 통해 내용을 설명하였으나, 적용 가능한 편광판이 상기 편광판으로 제한되는 것은 아니며, 다른 공지의 편광판도 공지의 방식에 의해 광차단율 등을 조절함으로써 전술한 특성을 만족시킬 수 있다.
본 출원의 편광판에 포함될 수 있는 다른 요소로는, 편광판의 보호 필름, 점착제층, 접착제층, 위상차 필름 또는 저반사층 등이 예시될 수 있다. 필요하다면, 상기 다른 요소의 조절을 통해 전체적인 편광판의 특성을 조절하고, 이에 따라 본 출원에서의 용도에 적합성을 개선할 수 있다. 예를 들면, 보호 필름, 점착제층, 접착제층, 위상차 필름 및/또는 저반사층에 특정 색소 또는 염료를 포함시키는 방식으로 전체적인 편광판의 광차단율을 조절함으로써 필요한 수준의 물성이 달성될 수 있도록 조절될 수 있다.
편광판에 포함될 수 있는 보호 필름으로는 공지의 재료의 필름이 사용될 수 있다. 이러한 재료로는, 예를 들어 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차단성 또는 등방성 등이 우수한 열 가소성 수지가 사용될 수 있다. 이러한 수지의 예로는, TAC(triacetyl cellulose) 등의 셀룰로오스 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리술폰 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, (메트)아크릴계 수지, 노르보넨 수지 등의 고리형 폴리올레핀 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐알코올 수지 또는 상기의 혼합물 등이 예시될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호 필름은 편광판의 일면 또는 양면에 존재할 수 있는데, 양면에 존재하는 경우에 각 보호 필름은 동일한 것이거나 상이한 것일 수 있다. 또한, 필름 형태의 보호 필름 외에 (메트)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계 또는 실리콘계 등의 열 또는 광 경화형 수지를 경화시킨 경화 수지층을 상기 보호 필름으로 적용할 수도 있다.
보호 필름의 두께는 적절히 조절될 수 있고, 통상 강도나 취급성 등의 작업성, 박형화 등의 관점에서 1 내지 500 ㎛, 1 내지 300 ㎛, 5 내지 200 ㎛ 또는 5 내지 150 ㎛의 범위 내로 조절될 수 있다.
위상차 필름으로는, 일반적인 소재가 적용될 수 있고, 예를 들면, 1축 또는 2축 연신된 복굴절성 고분자 필름 또는 액정 폴리머의 배향 필름 등이 적용될 수 있다. 위상차 필름의 두께도 특별히 제한되지 않는다.
상기 기술한 보호 필름 또는 위상차 필름은 접착제 등에 의해 편광자 등에 부착될 수 있는데, 이러한 보호 필름 등에는 코로나 처리, 플라즈마 처리, 프라이머 처리 또는 비누화 처리 등과 같은 접착 용이 처리가 수행되어 있을 수 있다.
또한, 보호 필름이 편광자 등에 부착되는 경우에 상기 보호 필름의 상기 편광자에 부착되는 면과는 반대측 면에는 하드 코트층, 저반사층, 반사방지층, 스티킹 방지층, 확산층 또는 헤이즈층 등이 존재할 수 있다. 이러한 층의 특성의 조절을 통해서도 편광판의 물성의 조절이 가능할 수 있다.
편광판에는 상기 보호 필름 또는 위상차 필름 외에도, 예를 들어 반사판 또는 반투과판 등의 다양한 요소가 존재할 수도 있으며, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다.
보호 필름 등의 접착을 위해서 접착제가 사용될 수 있다. 접착제로는, 이소시아네이트계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계 또는 수계 폴리에스테르 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 접착제로는 통상적으로 수계 접착제가 사용될 수 있으나, 부착되는 필름의 종류에 따라서는 무용제 타입의 광경화형 접착제가 사용될 수도 있다.
편광판은, 액정 패널 등의 다른 부재와의 접착을 위해 점착제층이 포함될 수 있다. 점착제층을 형성하는 점착제는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르 또는 불소계나 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 편광판의 편면 또는 양면에 대한 점착제층의 부착 형성은, 적절한 방식으로 실시할 수 있으며, 그 방식은 특별히 제한되지 않는다.
점착제층의 노출면에 대해서는, 실용에 제공할 때까지의 동안에 그 오염 방지 등을 목적으로 이형 필름이 임시 부착되어 커버될 수 있다.
상기 편광판에 포함되는 편광자, 보호 필름 또는 점착제층 등에는 자외선 흡수능이 부여되어 있을 수 있다. 이러한 자외선 흡수능은, 예를 들면, 각 요소에 자외선 흡수제를 적정 비율로 포함시켜 구현할 수 있다. 자외선 흡수제로는, 살리실산에스테르계 화합물이나 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물이나 시아노아크릴레이트계 화합물 또는 니켈 착염계 화합물 등이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원은 또한 디스플레이 장치에 대한 것이다. 상기 디스플레이 장치는, 상기 편광판을 적어도 포함할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 디스플레이 장치는, 액정 패널과 상기 액정 패널의 일측에 배치된 상기 편광판을 포함할 수 있다. 이 때 상기 편광판은, 상부 편광판, 즉 시인측 편광판으로 포함될 수 있다. 상기에서 액정 패널은, 상부 기판과 하부 기판을 포함하고, 상기 상부 기판과 하부 기판의 사이에 액정층을 포함할 수 있다. 이 때 상기 액정 패널은 전술한 고반사 액정 패널, 예를 들면, BM을 포함하지 않는 액정 패널일 수 있다. 또한, 상기 액정 패널은, 하부 기판측에 TFT와 컬러 필터가 모두 존재하는 액정 패널일 수 있다. 이와 같은 구조에서 상기 편광판은 상기 액정 패널의 장점을 유지 내지는 극대화하면서 그 단점, 예를 들면, 암 상태에서의 반사 시감 특성을 개선할 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 액정 패널은, 투과형 액정 패널, 예를 들면, 반사판을 포함하지 않는 액정 패널일 있다.
하나의 예시에서 상기 디스플레이 장치는 추가적인 편광판(이하, 제 2 편광판으로 호칭한다.)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 액정 패널의 상부측, 즉 시인측에는 전술한 본 출원의 편광판(이하, 제 1 편광판으로 호칭한다.)이 배치되고, 하부측, 즉 배면측 또는 광원측에는 상기 제 2 편광판이 배치될 수 있다. 이러한 경우에 상기 제 2 편광판은, 예를 들면, 380 nm 내지 520 nm의 범위 내의 어느 한 파장에서의 광차단율(광흡수율 또는 광반사율)이 4 내지 6 정도가 되도록 조절된 것일 수 있다. 상기에서의 광차단율은, 예를 들면 전술한 흡광도와 같은 개념일 수 있다. 제 2 편광판의 광 차단율을 상기와 같이 조절하는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 공지의 방식이 적용될 수 있다. 전술한 고반사 액정 패널의 상부 편광판으로 본 출원의 상기 제 1 편광판이 적용되는 경우에 상기 제 2 편광판의 광 특성이 상기와 같이 조절되면, 암 상태 및 명 상태에서의 표시 특성이 크게 개선될 수 있다.
고반사 액정 패널의 구체적인 구조는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 액정 패널은 BM이 포함되지 않은 것을 제외하고는 공지의 액정 패널과 같은 구조를 가질 수 있으며, 이러한 경우에 컬러 필터는 상부 및 하부 기판 중 어느 기판측에 존재할 수도 있으나, 적절하게는 하부 기판측에 존재할 수 있다. 액정 패널에 포함되는 액정층의 종류도 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, VA, IPS, TN 또는 STN 등과 같은 공지의 모드의 액정층이 모두 적용될 수 있다.
본 출원에서는 고반사 패널을 포함하는 디스플레이 장치에 적용되어, 상기 장치의 장점을 유지하면서 단점을 해소할 수 있는 편광판이 제공될 수 있다. 본 출원에서는 또한 상기 편광판과 고반사 패널을 포함하는 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.
이하, 본 출원에 따른 실시예 등을 통하여 상기 편광판 등을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 이하에 제한되는 것은 아니다.
이하에서 각 물성은 하기의 방식으로 측정하였다.
1. 투과율, 편광도, CIE Lab에서의 색좌표 측정
이하의 실시예에서 투과율, 편광도, CIE 색좌표 등은 JASCO V-7100 Spectrophotometer를 사용하여 제조사의 매뉴얼에 따라 편광판 자체에 대해서 측정하였다. 한편, 상기에서 투과율과 편광도는, 550 nm의 파장의 광에 대하여 측정하였고, 하기 표에서 as, bs는 1장의 편광판에 대하여 측정한 CIE Lab 색공간의 a 및 b의 값이고, ac, bc는 2장의 편광판을 서로의 광흡수축이 수직하도록 겹친 상태에서 측정한 CIE Lab 색공간의 a 및 b의 값이다.
2. R1(450), R2(450), R1(650) 및 R2(650)의 측정
R1(450), R2(450), R1(650) 및 R2(650)은, 편광판을 550 nm의 파장의 광에 대한 반사율이 약 23%인 액정 패널(R1(450), R1(650)의 경우) 또는 550 nm의 파장의 광에 대한 반사율이 약 15%인 액정 패널(R2(450), R2(650)의 경우)에 부착한 상태에서 측정 위치에 적분기 형태의 검출기(detector)를 가지는 장비(spectrophotometer)(CM-2600d, Konica Minolta)를 위치시키고, 제조사의 매뉴얼에 따라서 측정하였다.
편광자 샘플의 제조
편광자 샘플은, 원반 필름으로서 평균 중합도가 약 2400 정도이고, 두께가 약 60 ㎛ 정도인 PVA 필름에 하기와 같은 팽윤, 염색, 가교, 연신 및 세정 공정을 수행하여 제조하였다. 상기 공정에서의 공정 변수, 예를 들면, 처리액 내에서의 요오드 또는 요오드 이온의 농도나 처리액 내로의 처리 시간은 각 샘플별로 하기 표 1 내지 4에 나타난 바와 같은 특성이 구현되도록 조절하였다. 팽윤은, 처리액으로는 순수를 사용하여, 상기 PVA 필름을 팽윤욕 내에서 적정 시간 침지하여 수행하였다. 또한, 염색 공정은, 요오드 및 요오드화 칼륨의 농도가 조절된 염색액 내에 적정 온도에서 적정 시간 PVA 필름을 침지히켜 수행하였고, 이 과정에서 PVA 필름을 적정 범위로 연신시켰다. 가교 공정은, 가교욕의 처리액으로, 붕산과 요오드화칼륨을 적정 비율로 포함하는 수용액에 PVA 필름을 침지하고, 일정 범위로 연신하여 수행하였으며, 연신 공정도 연신욕의 처리액으로, 붕산과 요오드화칼륨을 소정 농도로 포함하는 처리액 내에서 수행하였다. 이어서 세정욕의 처리액으로는, 요오드화칼륨을 소정 비율로 포함하는 수용액을 사용한 세정 공정과 건조 공정을 거쳐서 샘플을 제조하였다. 상기 각 샘플의 특성은 하기와 같다. 상기 과정에서 처리액 내의 요오드 또는 요오드 이온의 농도 및 연신 비율 등을 조절함으로써 편광판의 물성(CIE Lab 색좌표의 수치 등)을 제어할 수 있다.
bs R1(450)(%) R1(650)(%) K1 Ts(%) Tc(%) P(%)
샘플1 0.55 8.56 9.13 0.99 41.95 0.0085 99.9751
샘플2 1.95 8.23 9.32 0.98 42.41 0.0017 99.9832
샘플3 2.45 8.13 9.15 1.01 42.35 0.002 99.9903
샘플4 2.49 8.16 9.2 0.91 42.33 0.0027 99.991
K1: 수식 1에 의해 계산되는 값(소수점 셋째 자리에서 반올림)
Ts: 단체 투과율(550 nm 파장 기준)
Tc: 최소 투과율(550 nm 파장 기준)
P: 편광도(550 nm 파장 기준)

CIE-single CIE-crossed
-a b C index a b
샘플1 0.57 0.55 0.96 15.1 -27.6
샘플2 1.31 1.95 1.61 4.78 -10.7
샘플3 1.56 2.45 1.44 2.78 -6.22
샘플4 1.53 2.49 1.63 2.5 -5.5
CIE-single: 1장의 편광판에 대하여 측정한 색공간 좌표
CIE-crossed: 2장의 편광판을 서로 광흡수축을 90도로 크로스한 상태에서 측정한 색공간 좌표
bs R2(450)(%) R2(650)(%) K2 Ts(%) Tc(%) P(%)
샘플5 0.53 5.54 5.51 1.01 41.95 0.0085 99.9751
샘플6 2.26 5.49 5.63 1.01 42.09 0.0027 99.9919
샘플7 2.46 5.48 5.71 1 42.04 0.0017 99.9949
샘플8 3.44 5.11 5.75 1 42.08 0.0017 99.9979
K2: 수식 2에 의해 계산되는 값(소수점 셋째 자리에서 반올림)
Ts: 단체 투과율(550 nm 파장 기준)
Tc: 최소 투과율(550 nm 파장 기준)
P: 편광도(550 nm 파장 기준)

CIE-single CIE-crossed
-a b C index a b
샘플5 0.55 0.53 0.96 15.22 -27.4
샘플6 1.52 2.26 1.49 3.31 -6.43
샘플7 1.57 2.46 1.57 1.87 -3.91
샘플8 1.78 3.44 1.93 0.29 -0.64
CIE-single: 1장의 편광판에 대하여 측정한 색공간 좌표
CIE-crossed: 2장의 편광판을 서로 광흡수축을 90도로 크로스한 상태에서 측정한 색공간 좌표
시험예
액정 패널로서 컬러 필터 및 TFT가 모두 하부 기판에 존재하여, 상부 기판측의 550 nm의 파장의 광에 대한 반사율이 약 12% 이상인 액정 패널의 상기 상부 기판상에 상기 각 샘플의 편광판을 부착하고, 암상태에서의 시감을 육안으로 평가하였다. 평가 결과 각 샘플의 편광판을 부착한 경우에 암 상태에서 검은색으로 화면이 인식되어, 암상태에서의 시감이 우수하였다. 또한, 상기 각 상태에서 액정 패널의 편광판 부착면측(상부 기판측)에서 약 650 nm 파장의 광에 대한 반사율을 측정한 결과 실시예의 편광판을 부착한 경우에는 반사율이 모두 9% 이하로서 반사 시감의 개선도 가능한 것을 확인할 수 있다.

Claims (18)

  1. PVA계 필름과 상기 PVA계 필름상에 흡착 배향되어 있는 이방 흡수성 물질을 포함하는 편광자를 가지는 편광판이고,
    550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 12% 이상인 디스플레이 패널에 적용되는 편광판이고, 하기 수식 1에 의해 계산되는 K1값이 0.9 내지 1.1의 범위 내인 편광판:
    [수식 1]
    K1 = R1(450)/R1(650) + 0.044×exp(0.43×bs)
    수식 1에서 bs는 상기 편광판의 단체 색상이고, 단체색상 bs는 CIE Lab 색공간에서의 b값을 의미하며,
    R1(450)은, 상기 편광판을 550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 23%인 반사성 표면상에 위치시킨 상태로 측정한 상기 편광판의 450 nm 파장의 광에 대한 반사율(단위: %)이며, R1(650)은, 상기 편광판을 550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 23%인 반사성 표면상에 위치시킨 상태로 측정한 상기 편광판의 650 nm 파장의 광에 대한 반사율(단위: %)이다.
  2. PVA계 필름과 상기 PVA계 필름상에 흡착 배향되어 있는 이방 흡수성 물질을 포함하는 편광자를 가지는 편광판이고,
    550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 12% 이상인 디스플레이 패널에 적용되는 편광판이고, 하기 수식 2에 의해 계산되는 K2값이 0.9 내지 1.1의 범위 내인 편광판:
    [수식 2]
    K2 = R2(450)/R2(650) + 0.0026×exp(1.09×bs)
    수식 2에서 bs는 상기 편광판의 단체 색상이고, 단체색상 bs는 CIE Lab 색공간에서의 b값을 의미하며,
    R2(450)은, 상기 편광판을 550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 15%인 반사성 표면상에 위치시킨 상태로 측정한 상기 편광판의 450 nm 파장의 광에 대한 반사율(단위: %)이며, R2(650)은, 상기 편광판을 550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 15%인 반사성 표면상에 위치시킨 상태로 측정한 상기 편광판의 650 nm 파장의 광에 대한 반사율(단위: %)이다.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 단체 투과율(Ts)이 40% 내지 45%의 범위 내에 있는 편광판.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하기 조건 1 내지 4 중에서 적어도 하나의 조건을 추가로 만족하는 편광판:
    조건 1: CIE Lab 색공간의 -a값이 2 이하:
    조건 2: CIE Lab 색공간의 b값이 4 이하:
    조건 3: CIE Lab 색공간의 -a값과 b값의 비율(-b/a)이 2.5 이하:
    조건 4: CIE Lab 색공간에서의 -bc값이 0.05 내지 40.
  5. 제 4 항에 있어서, 조건 1 내지 3 중 2개 이상의 조건을 만족하는 편광판.
  6. 제 4 항에 있어서, 조건 2를 만족하고, 추가로 조건 1 또는 3을 만족하는 편광판.
  7. 제 4 항에 있어서, 조건 3을 만족하고, 추가로 조건 1 또는 2를 만족하는 편광판.
  8. 제 4 항에 있어서, 조건 1 내지 3을 모두 만족하는 편광판.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 12% 이상인 액정 패널의 시인측에 적용되는 편광판.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 일방향으로 형성된 광 흡수축을 가지고, 상기 광흡수축과 -5도 내지 5도의 범위 내의 각도를 이루는 선편광된 광에 대한 투과율(Tc)이 0.01% 이하인 편광판.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 편광도가 99.9% 이상인 편광판.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 편광자 보호 필름, 점착제층, 접착제층, 위상차 필름 또는 저반사층을 추가로 포함하는 편광판.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항의 편광판을 포함하는 디스플레이 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 550 nm 파장의 광에 대한 반사율이 12% 이상인 액정 패널을 추가로 포함하고, 편광판이 상기 액정 패널의 시인측에 배치되어 있는 디스플레이 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 액정 패널의 배면측에 배치된 제 2 편광판을 추가로 포함하는 디스플레이 장치.
  18. 삭제
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