KR102333242B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

IPS 모드용 액정 패널 및 상기 IPS 모드용 액정 패널의 일면에 배치된 제 1 편광판을 포함하고, 상기 제1 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널로부터 순차적으로 적층된 포지티브 C 플레이트, 위상차층 및 제1 편광자를 포함하고, 상기 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 40nm 내지 60nm, 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth)가 100nm 내지 150nm이고, 상기 포지티브 C 플레이트는 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth)가 -170nm 내지 -80nm인 것인 액정표시장치가 제공된다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 액정 패널, 액정 패널의 양쪽면에 배치된 편광판을 포함한다. 액정표시장치 중 광시야각을 넓히는 액정 구동 모드로서 수직 배향 모드(VA mode)와 면상 스위칭 모드(IPS mode)가 널리 사용되고 있다.
상기 두 개의 액정표시장치용 모드는 시야각 확보를 위하여 편광판에 적용되는 위상차 필름은 전혀 다른 광학 특성을 가지게 된다. 즉, 상기 두 개의 액정표시장치용 모드는 액정의 배향 방향 등의 광학 특성이 전혀 다르므로 효율적인 시야각 확보를 위해서는 위상차 필름 또한 별도로 사용하는 것이 일반적이다. 위상차 필름을 포함하는 편광판의 제조시 대량 생산이 용이하지 않고, 액정 모드가 다양한 만큼 다양한 종류의 위상차 필름이 적용되므로 관리가 용이하지 않은 문제가 있다. 따라서, 우수한 광시야각 확보를 위한 여러 가지 위상차 필름의 구성과 함께 액정 모드에 상관없이 동일한 편광판의 적용이 가능하고, 롤 투 롤(roll to roll) 방식의 생산 형태를 이용하여 위상차 필름이 포함된 편광판을 용이하게 제조함으로써 대량 생산이 가능한 새로운 편광판 구성이 절실히 요구되고 있다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 제10-2013-0066817호 등에 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 액정 모드에 따라 구별하여 제조 및 사용되는 편광판 생산성의 문제와, 종래 면상 스위칭 액정표시장치에 있어서 편광자의 흡수축 보상이 수행되지 않아 발생되는 빛샘 현상을 개선할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 측면에서 높은 명암비를 구현하고 넓은 시야각과 선명한 화상 품질을 확보할 수 있으며 빛샘을 개선할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 롤 대 롤 방식으로 제조된 편광판을 구비함으로써 간단하고 경제적인 방식으로 대량 생산이 가능한 액정표시장치를 제공하는 것이다.
이에 본 발명은 시야각 확보를 위하여 수직 배향(VA) 모드에 적합하도록 개발된 VA 편광판을 면상 스위칭(IPS) 모드에 도입하고, 상기 도입된 VA 편광판으로 인한 편광 변화와 시각에 따른 편광판의 흡수축을 최적의 범위로 보상함으로써 경사면에서 새는 빛의 총량을 감소시켜 종래보다 더 넓은 광시야각을 확보할 수 있고, 액정 모드에 구애받지 않고 동일한 플레이트의 사용이 가능하며 롤 대 롤 방식의 생산 형태를 이용하여 대량으로 제조할 수 있는 편광판을 제시하고자 한다.
구체적으로 액정 셀로부터 포지티브 C 플레이트, 수직 배향(VA) 모드에 적합하도록 설계된 VA 편광자 및 보호층을 순서대로 적층시킨 편광판을 면상 스위칭 모드 액정표시장치(IPS)에 사용함으로써, 경사각에서의 콘트라스트 특성을 향상시켜 종래보다 넓은 시야각 및 선명한 화상을 구현하는 면상 스위칭 모드 액정표시장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 관점은 액정표시장치이다.
1.액정표시장치는 IPS 모드용 액정 패널, 상기 IPS 모드용 액정 패널의 일면에 배치된 제1 편광판 및 상기 IPS 모드용 액정 패널의 다른 일면에 배치된 제2편광판을 포함하고, 상기 제1 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널로부터 순차적으로 적층된 포지티브 C 플레이트, 위상차층 및 제1편광자를 포함하고, 상기 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 40nm 내지 60nm, 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth)가 100nm 내지 150nm이고, 상기 포지티브 C 플레이트는 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth)가 -170nm 내지 -80nm이다.
2.1에서, 상기 제2 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널로부터 순차적으로 네가티브 C 플레이트 및 제2 편광자를 포함하고, 상기 네가티브 C 플레이트는 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth)가 0nm 내지 70nm가 될 수 있다.
3.1-2에서, 상기 제2 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널로부터 순차적으로 네가티브 C 플레이트 및 제2 편광자를 포함하고, 상기 네가티브 C 플레이트는 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 0nm 내지 30nm가 될 수 있다.
4.1-3에서, 상기 위상차층은 플랫 파장 분산성일 수 있다.
5.1-4에서, 상기 위상차층은 네가티브 B 플레이트일 수 있다.
6.1-5에서, 상기 제1 편광자의 흡수축과 상기 위상차층의 지상축(slow axis)이 이루는 각도는 85° 내지 95°일 수 있다.
7.1-6에서, 상기 포지티브 C 플레이트는 정파장 분산성일 수 있다.
8.1-7에서, 상기 포지티브 C 플레이트는 셀룰로스 에스테르계 화합물을 포함할 수 있다.
9.8에서, 상기 셀룰로스 에스테르계 화합물은 셀룰로스 아세테이트(CA), 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 셀룰로스 아세테이트 부티레이트(CAB) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
10.1-9에서, 상기 포지티브 C 플레이트는 상기 위상차층에 직접적으로 형성될 수 있다.
11.1-10에서, 상기 포지티브 C 플레이트와 상기 위상차층의 적층체는 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 40nm 내지 60nm, 두께 방향 위상차(Rth)가 -50nm 내지 50nm일 수 있다.
12.1-11에서, 상기 제1편광자는 상기 위상차층에 대향하여 보호층이 더 적층될 수 있다.
13.1-12에서, 상기 제1 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널의 광 입사면에 적층되고 상기 제2 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널의 광 출사면에 적층될 수 있다.
14.13에서, 상기 IPS 모드용 액정 패널은 상기 IPS 모드용 액정 패널의 표시 화면의 장변 방향을 0°라고 할 때 액정의 배향 방향이 -5° 내지 5°의 각도를 이룰 수 있다.
15.13에서, 상기 액정의 배향 방향과 상기 제1 편광판의 제1편광자의 흡수축이 이루는 각도는 85° 내지 95°일 수 있다.
16.1-12에서, 상기 제1 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널의 광 출사면에 적층되고 상기 제2 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널의 광 입사면에 적층될 수 있다.
17.16에서, 상기 IPS 모드용 액정 패널은 상기 IPS 모드용 액정 패널의 표시 화면의 장변 방향을 0°라고 할 때 액정의 배향 방향이 85° 내지 95°의 각도를 이룰 수 있다.
18.16에서, 상기 액정의 배향 방향과 상기 제1 편광판의 제1편광자의 흡수축이 이루는 각도는 85° 내지 95°일 수 있다.
본 발명은 액정 모드에 따라 구별하여 제조 및 사용되는 편광판 생산성의 문제와, 종래 면상 스위칭 액정표시장치에 있어서 편광자의 흡수축 보상이 수행되지 않아 발생되는 빛샘 현상을 개선할 수 있는 액정표시장치를 제공하였다.
본 발명은 측면에서 높은 명암비를 구현하고 넓은 시야각과 선명한 화상 품질을 확보할 수 있으며 빛샘을 개선할 수 있는 액정표시장치를 제공하였다.
본 발명은 롤 대 롤 방식으로 제조된 편광판을 구비함으로써 간단하고 경제적인 방식으로 대량 생산이 가능한 액정표시장치를 제공하였다.
본 발명은 VA 모드로 생산된 편광판에 위상차층을 추가하여 IPS, FFS, ADS, PLS 모드 등에 적용할 수 있어 편광판 생산에 있어 수급 조절이 용이하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 개념도이다.
도 3은 실시예 1 내지 실시예 10, 비교예 1 내지 비교예 8의 Contour Map 결과이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성 요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성 요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시 관점에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위" 또는 "직접적으로 형성"으로 지칭되는 것은 중간체 등의 다른 구조를 개재하지 않은 것을 나타낸다.
본 명세서에서 "면내 위상차(Re)"는 하기 식 A로 표시되고, "두께 방향 위상차(Rth)"는 하기 식 B로 표시되고, "이축성 정도(NZ)"는 하기 식 C로 표시된다:
[식 A]
Re = (nx - ny) x d
[식 B]
Rth = ((nx + ny)/2 - nz) x d
[식 C]
NZ = (nx - nz)/(nx - ny)
(상기 [식 A] 내지 [식 C]에서, nx, ny, nz는 측정 파장에서 각각 광학 소자의 지상축(slow axis) 방향, 진상축(fast axis) 방향, 두께 방향의 굴절률이고, d는 광학 소자의 두께(단위:nm)이다). 상기 "측정 파장"은 파장 450nm, 550nm 또는 650nm가 될 수 있다. 상기 "광학 소자"는 편광판에 포함되는 위상차층, 보호 필름 또는 광학 플레이트 등을 의미한다.
본 명세서에서 범위 기재시 "X 내지 Y"는 "X 이상 Y 이하" (X≤ 그리고 ≤Y)을 의미한다.
본 발명의 IPS 모드용 액정표시장치는, IPS 모드용 액정 패널, 상기 IPS 모드용 액정 패널의 일면에 적층된 제1 편광판을 포함하고, 상기 IPS 모드용 액정 패널의 다른 일면에 적층된 제2 편광판을 포함하고, 상기 제1 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널로부터 순차적으로 적층된 포지티브 C 플레이트, 위상차층 및 제1편광자를 포함하고, 상기 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차가 40nm 내지 60nm, 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 100nm 내지 150nm가 되고, 상기 포지티브 C 플레이트는 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 -170nm 내지 -80nm가 되도록 하였다.
이를 통해, 본 발명은 측면에서 블랙 모드에서의 광 투과도를 낮춤으로써 측면에서 높은 명암비를 구현하고 넓은 시야각과 선명한 화상 품질을 확보할 수 있으며 빛샘을 개선할 수 있다. 또한, 본 발명은 VA 액정 모드용의 편광판에 포지티브 C 플레이트를 롤 투 롤 방식으로 적층시킨 편광판을 제조하고 제조한 편광판을 IPS 액정표시장치의 편광판으로 구비함으로써 간단하고 경제적인 방식으로 액정표시장치의 대량 생산이 가능하도록 하였다.
바람직하게는, 상기 제2 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널로부터 순차적으로 적층된 네가티브 C 플레이트 및 제2편광자를 포함하고, 상기 네가티브 C 플레이트는 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 0nm 내지 70nm가 될 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 효과가 더 잘 구현되도록 할 수 있다.
이하, 도 1을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 개념도이다.
도 1을 참고하면, 액정표시장치는 IPS 모드용 액정 패널(40), IPS 모드용 액정 패널(40)의 광 입사면에 배치되는 제1 편광판, IPS 모드용 액정 패널(40)의 광 출사면에 배치되는 제2 편광판을 포함한다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치는 제1 편광판의 하부 즉 제1편광자(10)의 하부에 백라이트 유닛(70)을 포함한다. 도 1에서 도시되지 않았지만, 백라이트 유닛(70)은 광원 및 도광판을 구비할 수 있다. 광원은 연속적인 발광 스펙트럼을 갖는 광원을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광원은 백색 LED(White LED) 광원, 양자점(QD, quantum dot) 광원, 금속 불화물 적색 형광체 광원 구체적으로 KSF(K2SiF6:Mn4+) 형광체 또는 KTF(K2TiF6:Mn4 +) 형광체 함유 광원 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 백라이트 유닛(70)은 반사 시트, 확산 시트, 집광 시트, 휘도 향상 필름 등을 추가로 구비할 수 있다.
IPS 모드용 액정 패널(40)은 도 1에서 도시되지 않았지만 상부 기판 및 상부 기판과 대향하는 하부 기판 사이에 배향된 양(+)의 유전율 이방성을 갖는 액정을 포함한다.
액정의 배향 방향(40A)은 IPS 모드용 액정 패널의 표시 화면에 있어서 장변 방향에 해당되어, 액정의 배향 각도는 IPS 모드용 액정 패널의 표시 화면의 장변 방향을 0°라고 할 때 -5° 내지 5°, 바람직하게는 0°가 된다.
액정의 배향 방향(40A)은 제1 편광판 중 제1편광자(10)의 흡수축(10A)과 실질적으로 직교한다. 구체적으로, 액정의 배향 방향(40A)과 제1편광자(10)의 흡수축(10A)이 이루는 각도는 85° 내지 95°, 바람직하게는 90°가 될 수 있다.
제1 편광판은 IPS 모드용 액정 패널(40)의 광 입사면에 적층되어, 백라이트 유닛(70)으로부터 입사된 광을 IPS 모드용 액정 패널(40)로 출사시킨다.
제1 편광판은 IPS 모드용 액정 패널(40)로부터 순차적으로 적층된 포지티브 C 플레이트(30), 위상차층(20), 제1편광자(10)를 포함한다.
제1 편광판은 하기 상술되는 두께 방향 위상차를 갖는 포지티브 C 플레이트와 하기 상술되는 면내 위상차와 두께 방향 위상차를 갖는 위상차층을 구비한다. 이를 통해, 액정의 배향 방향(40A)과 제1편광자(10)의 흡수축(10A)이 이루는 각도가 85° 내지 95°인 IPS 액정표시장치에 있어서, 제1 편광판은 제2 편광판과 상호 작용함으로써 측면에서 높은 명암비를 구현하고 넓은 시야각과 선명한 화상 품질을 확보할 수 있으며 빛샘을 개선할 수 있다.
일 구체예에서, 위상차층과 제1편광자의 적층체는 VA 모드용의 액정표시장치에서 주로 사용되는 편광판이 될 수 있다. 따라서, 제1 편광판은 VA 모드용의 편광판에 포지티브 C 플레이트를 롤 투 롤(Roll to Roll) 방식으로 코팅하여 형성됨으로써 VA 모드용의 편광판을 사용할 수 있어 액정 모드에 상관없이 간단하고 경제적인 방식으로 대량 생산이 가능하도록 할 수 있다. 제1 편광판에 있어서 포지티브 C 플레이트 대신에 포지티브 A 플레이트가 적층되는 경우 롤 투 롤 접합 공정 적용이 불가하여, 생산성 측면에서 문제점이 있다.
포지티브 C 플레이트(30)는 IPS 모드용 액정 패널(40)과 위상차층(20) 사이에 배치된다. 포지티브 C 플레이트(30)는 광축이 두께 방향으로 z축과 평행하게 배열된 작용에 의하여 면내 위상차가 감소되어 축 틀림에 따른 IPS 액정표시장치에서 정면 명암비 악화 요인은 제거할 수 있다.
포지티브 C 플레이트(30)는 nz > nx ≒ ny(nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 포지티브 C 플레이트 의 지상축 방향, 진상축 방향, 두께 방향의 굴절률이다)의 관계를 갖는다. 포지티브 C 플레이트(30)는 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth)가 -170nm 내지 -80nm이다. 상기 범위에서, IPS 액정표시장치에서 위상차층과 함께 사용시 측면에서의 명암비를 높이고 측면 시야각을 개선할 수 있다. 바람직하게는, 포지티브 C 플레이트(30)는 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth)가 -150nm 내지 -90nm, 더 바람직하게는 -130nm 내지 -90nm가 될 수 있다.
포지티브 C 플레이트는 정파장 분산성, 역파장 분산성, 또는 플랫 파장 분산성일 수 있다. 바람직하게는, 포지티브 C 플레이트는 정파장 분산성일 수 있다.
포지티브 C 플레이트(30)는 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 5nm 이하, 바람직하게는 0nm 내지 2nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면 명암비의 증가 효과가 있을 수 있다.
포지티브 C 플레이트(30)는 두께가 0㎛ 초과 15㎛ 이하, 바람직하게는 0.1㎛ 내지 7㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있고, 편광판의 박형화 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 발명자는 포지티브 C 플레이트(30)를 하기 상술되는 셀룰로스 에스테르계 화합물, 방향족 융합 고리를 갖는 화합물 중 1종 이상을 포함하는 포지티브 C 플레이트(30) 조성물로 형성함으로써 상술한 포지티브 C 플레이트(30)의 두께 방향 위상차(Rth)를 용이하게 얻을 수 있을 뿐만 아니라 위상차층(20)과 포지티브 C 플레이트(30)를 포함하는 적층체의 두께 방향 위상차(Rth)에 용이하게 도달하고 유리전이온도가 높은 포지티브 C 플레이트(30)를 적용함으로써 편광판의 내구성을 높일 수 있다. 특히, 포지티브 C 플레이트(30)는 연신 없이 상기 포지티브 C 플레이트(30)용 조성물을 위상차층에 코팅하고 경화시켜 형성됨으로써 포지티브 C 플레이트(30)와 위상차층(20) 사이에 점착층, 접착층 또는 점접착층을 구비할 필요가 없어 편광판을 박형화시키고 경제적인 효과도 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시에 있어 상기 포지티브 C 플레이트 코팅 방식에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 전사 방식의 공정도 적용 가능하다.
포지티브 C 플레이트(30)는 상술한 조성물로 형성됨으로써 비-액정층이어서 내구성이 높다. 액정은 브리틀(brittle)한 물성이 있어서 내구성이 낮고, 배향을 위해 배향막이 추가로 필요하므로 공정성이 좋지 않다.
일 구체예에서, 포지티브 C 플레이트(30)는 유리전이온도가 140℃ 이상, 예를 들면 140℃ 내지 200℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판의 내구성이 높아 질 수 있다.
포지티브 C 플레이트(30)는 상술한 포지티브 C 플레이트용 조성물로 형성되며, 포지티브 C 플레이트(30)는 셀룰로스 에스테르계 화합물을 포함하는 위상차층이 될 수 있다. 포지티브 C 플레이트의 파장 550nm에서 두께 방향 위상차는 포지티브 C 플레이트용 조성물의 코팅 두께에 따라 조절될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
셀룰로스 에스테르계 화합물은 셀룰로스 에스테르계 수지, 셀룰로스 에스테르계 올리고머, 셀룰로스 에스테르계 모노머 중 1종 이상을 포함한다.
셀룰로스 에스테르계 화합물은 셀룰로스 상의 하이드록실기와 카복실산의 카복신산 기의 반응으로부터의 축합 반응 생성물을 지칭한다. 셀룰로스 에스테르계 화합물은 위치 선택적으로 또는 랜덤(random)하게 치환될 수 있다. 위치 선택성은 탄소 13 NMR에 의해 셀룰로스 에스테르 상의 C6, C3, C2에서의 상대적인 치환도를 결정함으로써 측정할 수 있다. 셀룰로스 에스테르는 원하는 치환도 및 중합도를 가진 셀룰로스 에스테르를 제공하기에 충분한 접촉시간 동안 셀룰로스 용액과 하나 이상의 C1 내지 C20의 아실화제를 접촉시킴으로써 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 바람직한 아실화제는 하나 이상의 C1 내지 C20의 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 아릴 카르복실산 무수물, 카르복실산 할라이드, 다이케톤, 또는 아세토아세트산 에스테르이다. 카복실산의 무수물의 예는 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 부티르산 무수물, 이소브티르산 무수물, 발레르산 무수물, 헥사노산 무수물, 2-에틸헥사노산 무수물, 노나노산 무수물, 라우르산 무수물, 팔미트산 무수물, 스테아르산 무수물, 벤조산 무수물, 치환된 벤조산 무수물, 프탈산 무수물, 이소프탈산 무수물을 포함할 수 있다. 카르복실산 할라이드의 예는 아세틸, 프로피오닐, 부티릴, 헥사노일, 2-에틸헥사노일, 라우로일, 팔미토일, 벤조일, 치환된 벤조일, 및 스테아로일 클로라이드를 포함한다. 아세토아세트산 에스테르의 예는 메틸아세토아세테이트, 에틸아세토아세테이트, 프로필아세토아세테이트, 부틸아세토아세테이트, 3급부틸아세토아세테이트를 포함할 수 있다. 가장 바람직한 아실화제는 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 부티르산 무수물, 2-에틸헥사노산 무수물, 노나노산 무수물, 스테아르산 무수물 등의 C2 내지 C9 직쇄 또는 분지쇄 알킬 카르복실산 무수물이다.
셀룰로스 에스테르계 화합물의 바람직한 예는 셀룰로스 아세테이트(CA), 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 셀룰로스 아세테이트 부티레이트(CAB)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일 구체예에서, 셀룰로스 에스테르계 화합물은 2개의 서로 다른 아실기의 치환기를 가질 수 있다. 상기 아실기 중 적어도 1개 이상은 방향족 치환기를 포함하고, 셀룰로스 에스테르계 화합물은 상대적 치환도(RDS, relative degree of substitution)가 C6>C2>C3이 될 수 있다. C6은 셀룰로스 에스테르 중 탄소 6번 에서의 치환도, C2는 셀룰로스 에스테르 중 탄소 2번에서 치환도, C3은 셀룰로스 에스테르 중 탄소 3번에서 치환도를 의미한다. 상기 방향족계 화합물은 벤조에이트, 또는 치환된 벤조에이트를 포함할 수 있다.
다른 구체예에서, 셀룰로스 에스테르계 화합물은 하기 (a), (b)를 갖는 위치 선택적으로(regioselective) 치환된 셀룰로스 에스테르 화합물을 포함하고,
(a)복수 개의 크로모포어-아실 치환기, (b)복수개의 피발로일 치환기,
상기 셀룰로스 에스테르계 화합물은 약 0.1 내지 약 1.2의 수산기 치환도를 가지고, 상기 셀룰로스 에스테르계 화합물은 약 0.4 내지 약 1.6의 크로모포어 아실 치환도를 가지고, 셀룰로스 에스테르계 화합물 중 탄소 2번에서의 크로모포어 아실 치환도와 탄소 3번에서의 크로모포어 아실 치환도의 총 합과 탄소 6번에서의 크로모포어 아실 치환도의 차이는 약 0.1 내지 약 1.6이고, 상기 크로모포어-아실은 하기 (i), (ii), (iii), (iv)로부터 선택될 수 있다:
(i)(C6-20)아릴-아실, 이때, 아릴은 비치환되거나 또는 1개 내지 5의 R1으로 치환된 아릴이고,
(ii)헤테로 아릴-아실, 이때 헤테로 아릴은 N, O, S로부터 선택되는 1개 내지 4개의 헤테로 원자를 갖는 5원 내지 10원의 고리이고, 상기 헤테로 아릴은 비치환되거나 또는 1개 내지 5개의 R1으로 치환되고
(iii)
Figure 112019008809908-pat00001
상기 아릴은 C1-6 아릴,
상기 아릴은 비치환되거나 또는 1개 내지 5개의 R1으로 치환되고,
(iv)
Figure 112019008809908-pat00002
상기 헤테로아릴은 N, O, S로부터 선택되는 1개 내지 4개의 헤테로 원자를 갖는 5원 내지 10원의 고리고, 상기 헤테로아릴은 비치환되거나 또는 1개 내지 5개의 R1으로 치환되고,
상기 각각의 R1은 독립적으로, 니트로, 시아노, (C1-6)알킬, 할로(C1-6)알킬, (C6-20)아릴-CO2-, (C6-20)아릴, (C1-6)알콕시, 할로(C1-6)알콕시, 할로, N,O,S로부터 선택되는 1개 내지 4개의 헤테로원자를 갖는 5원 내지 10원의 헤테로아릴, 또는
Figure 112019008809908-pat00003
이다.
일 실시예에서, 상기 크로모포어-아실은 비치환 또는 치환된 벤조일, 비치환 또는 치환된 나프틸일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 크로모포어-아실은 하기의 군으로부터 선택될 수 있다:
Figure 112019008809908-pat00004
Figure 112019008809908-pat00005
Figure 112019008809908-pat00006
Figure 112019008809908-pat00007
Figure 112019008809908-pat00008
이때, *은 셀룰로스 에스테르의 산소에 대한 크로모포어-아실 치환기의 결합 부위를 나타낸다.
포지티브 C 플레이트(30)는 방향족 융합 고리를 갖는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 방향족 융합 고리를 갖는 첨가제는 포지티브 C 플레이트층(30)의 두께 방향 위상차(Rth) 발현율과 파장 분산성을 조절하는 역할을 수행한다. 상기 방향족 융합 고리를 갖는 첨가제는 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 하기 구조 1 또는 하기 구조 2를 포함할 수 있다. 상기 방향족 융합 고리를 갖는 첨가제로는 2-나프틸 벤조에이트, 하기 구조 3의 2,6-나프탈렌 다이카르복실산 다이에스테르, 나프탈렌, 하기 구조 4의 아비에트산 에스테르 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다:
[구조 1]
Figure 112019008809908-pat00009
[구조 2]
Figure 112019008809908-pat00010
[구조 3]
Figure 112019008809908-pat00011
(상기 구조 3에서, R은 C1 내지 C20의 알킬 또는 C6 내지 C20의 아릴, n은 0 내지 6의 정수)
[구조 4]
Figure 112019008809908-pat00012
(상기 구조 4에서, R은 C1 내지 C20의 알킬 또는 C6 내지C20의 아릴)
바람직하게는 상기 방향족 융합 고리를 갖는 첨가제는 방향족 고리를 갖는 첨가제, 예를 들면 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 2-나프틸 벤조에이트, 상기 구조 3의 2,6-나프탈렌 다이카르복실산 다이에스테르 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
방향족 융합 고리를 갖는 첨가제는 포지티브 C 플레이트 중 0.1중량% 내지 10중량%, 바람직하게는 2중량% 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 열안정성을 높히고, 두께당 위상차 발현율을 높이고 파장 분산성을 조절하는 효과가 있을 수 있다.
포지티브 C 플레이트(30)는 상술한 방향족 융합 고리를 갖는 첨가제 이외에도, 가소화제, 안정제, UV 흡수제, 블록 방지제, 슬립제, 윤활제, 염료, 안료, 지연 개선제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수도 있다.
포지티브 C 플레이트(30)는 비 연신 필름 또는 비 연신 층으로서 위상차층(20) 일면에 상기 포지티브 C 플레이트용 조성물을 직접 코팅하고 경화시켜 제조될 수 있다. 코팅 방법은 당업자에게 알려진 통상의 방법을 채용할 수 있는데, 예를 들면 메이어바 코팅, 다이 코팅 등이 될 수 있다. 따라서, 포지티브 C 플레이트(30)는 위상차층(20)에 직접적으로 형성되어 있다. 상기 "직접적으로 형성"은 포지티브 C 플레이트(30)와 위상차층(20) 사이에 점착층, 접착층 또는 점접착층이 구비되지 않음을 의미한다. 또한, 본 발명의 실시에 있어 상기 C 플레이트 코팅 방식에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 전사 방식의 공정도 적용 가능하다.
위상차층(20)은 제1편광자(10)와 포지티브 C 플레이트(30) 사이에 배치된다.
위상차층(20)은 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 40nm 내지 60nm이고 두께 방향 위상차(Rth)가 100nm 내지 150nm이다. 상기 범위에서, 포지티브 C 플레이트와 함께 적층됨으로써 IPS 액정표시장치에서 측면 명암비를 개선하고 측면 시야각을 넓힐 수 있다.
바람직하게는, 위상차층(20)은 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 45nm 내지 55nm, 가장 바람직하게는 50nm이고 두께 방향 위상차(Rth)가 110nm 내지 140nm, 가장 바람직하게는 125nm가 될 수 있다.
위상차층(20)은 nx>ny>nz의 굴절률 관계를 갖는다. 위상차층(20)은 네가티브 B 플레이트이다.
위상차층(20)은 정파장 분산성, 역파장 분산성 또는 플랫 파장 분산성이 될 수 있다. 일 구체예에서, 위상차층(20)은 플랫 분산성 네가티브 B 플레이트가 바람직하다.
위상차층(20)은 파장 550nm에서 이축성 정도(NZ)가 2.5 내지 3.5, 바람직하게는 2.8 내지 3.2가 될 수 있다. 상기 범위에서, 측면 명암비의 증가 효과가 있을 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 위상차층(20)은 면내에 지상축(slow axis)과 진상축(fast axis)을 구비한다. 제1편광자(10)의 흡수축(10A)과 위상차층(20)의 지상축(slow axis)이 이루는 각도는 85° 내지 95°, 바람직하게는 89° 내지 91°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 명암비 개선 효과가 있다.
위상차층(20)은 두께가 80㎛ 이하, 바람직하게는 20㎛ 내지 60㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있고, 편광판의 박형화 효과를 얻을 수 있다.
위상차층(20)은 고분자 필름 또는 액정 코팅층이 될 수도 있지만, 포지티브 C 플레이트의 형성시 포지티브 C 플레이트용 조성물의 도포 지지체로서 사용하기 위해 광학적으로 투명한 고분자 필름이 바람직하다.
예를 들면, 위상차층은 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로스 에스테르계 수지, 비정성 환상 폴리올레핀(COP) 등을 포함하는 고리형 폴리올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌나프탈레이트(PBN) 등을 포함하는 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 비환형-폴리올레핀계 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트 수지 등을 포함하는 폴리(메타)아크릴레이트계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지, 상술한 셀룰로스 에스테르계 화합물 중 하나 이상으로 형성된 필름을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는 위상차층은 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 셀룰로스 아세테이트 부티레이트(CAB), 혹은 비정성 환상 폴리올레핀(COP) 등을 포함하는 고리형 폴리올레핀계 수지가 될 수 있다.
위상차층(20)은 1축 또는 2축 연신으로 연신된 필름이 될 수 있다.
일 구체예에서, 위상차층은 VA 모드에서 시야각을 보상하기 위해 적용된 필름으로 시인측과 백라이트측 편광판에 각각 동일 위상차로 적용된 것이 바람직하다.
일 구체예에서, 위상차층은 MD 1축 연신 또는 TD 1축 연신 필름이 될 수 있다. 다른 구체예에서, 위상차층은 MD와 TD 순차 또는 동시 2축 연신 필름이 될 수 있다. 바람직하게는, 위상차층은 MD와 TD 순차 또는 동시 2축 연신 필름으로서 상술한 면내 위상차와 두께 방향 위상차를 확보하기가 쉽다. 연신은 건식 연신 또는 습식 연신 중 하나 이상의 방법으로 수행될 수 있다. 건식 연신시 연신 온도는 20℃ 내지 50℃ 바람직하게는 40℃ 내지 50℃가 될 수 있고 습식 연신시 연신 온도는 20℃ 내지 50℃ 바람직하게는 40℃ 내지 50℃가 될 수 있다. 연신비는 2배 내지 7배 바람직하게는 3배 내지 6배가 될 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 위상차층(20)의 적어도 일면에는 프라이머층이 더 형성될 수 있다. 프라이머층은 위상차층(20)에 포지티브 C 플레이트를 직접 코팅 방식으로 형성시 포지티브 C 플레이트의 형성을 용이하게 할 수 있다. 프라이머층은 당업자에게 알려진 통상의 재질로 올레핀계, 우레탄계, 프로필렌계, 아크릴계 등 실리카를 포함하여 형성될 수 있다.
포지티브 C 플레이트(30)와 위상차층(20)의 적층체는 파장 550nm에서 면내 위상차가 40nm 내지 60nm, 두께 방향 위상차가 -70nm 내지 70nm가 되도록 조절되어야 한다. 상기 적층체가 상술한 면내 위상차와 두께 방향 위상차를 동시에 만족할 때 측면에서 높은 명암비를 구현하고 넓은 시야각과 선명한 화상 품질을 확보할 수 있으며 빛샘을 개선할 수 있다. 바람직하게는 상기 적층체는 파장 550nm에서 면내 위상차가 45nm 내지 55nm, 두께 방향 위상차가 -50nm 내지 50nm가 될 수 있다.
제1편광자(10)는 백라이트 유닛(70)으로부터 입사된 광을 편광시켜 위상차층(20) 및 포지티브 C 플레이트(30) 쪽으로 출사시킨다. 제1편광자는 폴리비닐알콜계 필름을 1축 연신하여 제조되는 폴리비닐알콜계 편광자, 또는 폴리비닐알콜계 필름을 탈수하여 제조되는 폴리엔계 편광자를 포함할 수 있다.
제1편광자(10)는 두께가 5㎛ 내지 40㎛, 예를 들면 5㎛ 내지 10㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다. 특별히 제한되지 않지만, 제1편광자(10)의 흡수축(10A)은 제1편광자의 MD 연신축이 될 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 제1편광자(10)는 제1편광자(10)의 광 입사면 즉 위상차층(20)이 적층되지 않는 면 또는 광 출사면 즉 위상차층(20)이 적층된 면에는 보호층이 더 적층될 수 있다. 보호층은 제1편광자를 보호하고 제1 편광판의 기계적 강도를 높일 수 있다.
보호층은 보호 코팅층 또는 상술한 광학적으로 투명한 고분자 필름이 될 수 있다.
제2 편광판은 IPS 모드용 액정 패널(40)의 광 출사면에 적층되어, IPS 모드용 액정 패널(40)로부터 입사된 광을 출사시켜 화면을 표시한다.
제2 편광판은 IPS 모드용 액정 패널(40)로부터 순차적으로 적층된 네가티브 C 플레이트(50), 제2편광자(60)을 포함한다.
네가티브 C 플레이트(50)는 제2편광자(60)의 광 입사면에 적층되어 IPS 모드용 액정 패널(40)로부터 출사된 광을 제2편광자(60)로 출사시킨다. 네가티브 C 플레이트(50)는 제2편광자(60)을 보호하고 제2 편광판의 기계적 강도를 높인다.
네가티브 C 플레이트(50)는 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 0nm 내지 70nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 효과가 있을 수 있다.
네가티브 C 플레이트(50)는 파장 550nm에서 면내 위상차가 0nm 내지 30nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 효과가 있을 수 있다.
네가티브 C 플레이트(50)는 보호 코팅층 또는 상술한 광학적으로 투명한 고분자 필름이 될 수 있다. 바람직하게는, 네가티브 C 플레이트(50)는 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로스 에스테르계 수지로 형성된 필름이 될 수 있다.
네가티브 C 플레이트(50)는 두께가 10㎛ 내지 100㎛, 바람직하게는 20㎛ 내지 80㎛, 더 바람직하게는 40㎛ 내지 60㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 편광판에 사용될 수 있고 면내 위상차 구현에 용이할 수 있다.
제2편광자(60)는 폴리비닐알콜계 필름을 1축 연신하여 제조되는 폴리비닐알콜계 편광자, 또는 폴리비닐알콜계 필름을 탈수하여 제조되는 폴리엔계 편광자를 포함할 수 있다. 제2편광자는 제1편광자 대비 동일 또는 이종의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 제2편광자는 두께가 5㎛ 내지 40㎛, 예를 들면 5㎛ 내지 10㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다. 특별히 제한되지 않지만, 제2편광자(60)의 흡수축(60A)은 제2편광자의 MD 연신축이 될 수 있다.
제2편광자(60)의 흡수축(60A)은 제1편광자(10)의 흡수축(10A)과 실질적으로 직교할 수 있다. 예를 들면, 제2편광자(60)의 흡수축(60A)과 제1편광자(10)의 흡수축(10A)이 이루는 각도는 85° 내지 95°, 바람직하게는 90°가 될 수 있다.
액정의 배향 방향(40A)은 제2 편광판 중 제2편광자(60)의 흡수축(60A)과 실질적으로 평행하다. 구체적으로, 액정의 배향 방향(40A)과 제2편광자(60)의 흡수축(60A)이 이루는 각도는 -5° 내지 +5°, 바람직하게는 0°가 될 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 제2편광자(60)는 제2편광자(10)의 광 출사면 즉 네가티브 C 플레이트(50)가 적층되지 않는 면 또는 광 입사면 즉 네가티브 C 플레이트(50)가 적층된 면에는 보호층이 더 적층될 수 있다. 보호층은 제2편광자를 보호하고 제2 편광판의 기계적 강도를 높일 수 있다. 보호층은 보호 코팅층 또는 상술한 광학적으로 투명한 고분자 필름이 될 수 있다.
일 구체예에서, 제2편광자(60)의 광 출사면에 적층된 보호층은 상술한 네가티브 C 플레이트가 될 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 제1 편광판과 제2 편광판은 각각 점착층에 의해 IPS 모드용 액정 패널(40)에 점착될 수 있다. 점착층은 당업자에게 알려진 통상의 점착제에 의해 제조될 수 있다. 점착층은 측면 휘도와 측면 명암비에 실질적인 영향을 주지 않는다.
이하, 도 2를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 설명한다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 개념도이다.
도 2를 참고하면, 액정표시장치는 IPS 모드용 액정 패널(140), IPS 모드용 액정 패널(140)의 광 출사면에 배치되는 제1 편광판, IPS 모드용 액정 패널(140)의 광 입사면에 배치되는 제2 편광판을 포함한다.
도 2를 참조하면, 액정표시장치는 제2 편광판의 하부 즉 제2편광자(60)의 하부에 백라이트 유닛(70)을 포함한다. 백라이트 유닛에 대한 상세 내용은 상기 도 1에서 상술한 바와 같다.
IPS 모드용 액정 패널(140)은 도 2에서 도시되지 않았지만 상부 기판 및 상부 기판과 대향하는 하부 기판 사이에 배향된 양(+)의 유전율 이방성을 갖는 액정을 포함한다.
IPS 모드용 액정 패널(140)에서 액정의 배향 방향(140A)은 IPS 모드용 액정 패널의 표시 화면에 있어서 단변 방향에 해당되어, 액정의 배향 방향(140A)은 IPS 모드용 액정 패널의 표시 화면의 장변 방향을 0°라고 할 때 85° 내지 95°, 바람직하게는 90°가 된다.
IPS 모드용 액정 패널(140)에서 액정의 배향 방향(140A)은 제1 편광판 중 제1편광자(10)의 흡수축(10A)과 실질적으로 직교한다. 구체적으로, 액정의 배향 방향(140A)과 제1편광자(10)의 흡수축(10A)이 이루는 각도는 85° 내지 95°, 바람직하게는 90°가 될 수 있다.
제1편광판은 IPS 모드용 액정 패널(140)로부터 입사된 광을 출사시켜 화면을 표시하도록 한다.
제1편광판은 IPS 모드용 액정 패널(140)로부터 순차적으로 적층된 포지티브 C 플레이트(30), 위상차층(20), 제1편광자(10)를 포함한다.
제1 편광판은 하기에서 상술되는 두께 방향 위상차를 갖는 포지티브 C 플레이트(30)와 하기 상술되는 면내 위상차와 두께 방향 위상차를 갖는 위상차층(20)을 구비한다. 이를 통해, 액정의 배향 방향(140A)과 제1편광자(10)의 흡수축(10A)이 이루는 각도가 85° 내지 95°인 IPS 액정표시장치에 있어서, 제1 편광판은 측면에서 높은 명암비를 구현하고 넓은 시야각과 선명한 화상 품질을 확보할 수 있으며 빛샘을 개선할 수 있다. 또한, 위상차층과 편광자의 적층체는 VA 모드용의 액정표시장치에서 주로 사용되는 편광판이다. 따라서, 제1 편광판은 VA 모드용의 편광판에 포지티브 C 플레이트를 롤 투 롤 방식으로 코팅하여 형성됨으로써 VA 모드용의 편광판을 사용할 수 있어 액정 모드에 상관 없이 간단하고 경제적인 방식으로 대량 생산이 가능하도록 할 수 있다. 제1 편광판에 있어서 포지티브 C 플레이트 대신에 포지티브 A 플레이트가 적층되는 경우 Roll to Roll 합지 공정에 문제점이 있을 수 있다.
포지티브 C 플레이트(30)는 IPS 모드용 액정 패널(140)과 위상차층(20) 사이에 배치된다. 포지티브 C 플레이트(30)는 광축이 두께 방향으로 z축과 평행하게 배열된 작용에 의하여 면내 위상차가 감소되어 축 틀림에 따른 IPS 액정표시장치에서 정면 명암비 악화 요인은 제거할 수 있다.
포지티브 C 플레이트(30)에 대한 상세 내용은 상기 도 1에서 상술한 바와 같다.
위상차층(20)은 제1편광자(10)와 포지티브 C 플레이트(30) 사이에 배치된다.
위상차층(20)은 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 40nm 내지 60nm이고 두께 방향 위상차(Rth)가 100nm 내지 150nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 포지티브 C 플레이트와 함께 적층됨으로써 IPS 액정표시장치에서 측면 명암비를 개선하고 측면 시야각을 넓힐 수 있다. 바람직하게는, 위상차층(20)은 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 40nm 내지 60nm, 가장 바람직하게는 50nm이고 두께 방향 위상차(Rth)가 100nm 내지 150nm, 가장 바람직하게는 125nm가 될 수 있다.
위상차층(20)은 nx>ny>nz의 굴절률 관계를 갖는다. 위상차층(20)은 네가티브 B 플레이트이다.
위상차층(20)에 대한 상세 내용은 상기 도 1에서 상술한 바와 같다.
도 2에서 도시되지 않았지만, 위상차층(20)은 면내에 지상축(slow axis)과 진상축(fast axis)을 구비한다. 제1편광자(10)의 흡수축(10A)과 위상차층(20)의 지상축이 이루는 각도는 85° 내지 95°, 바람직하게는 89° 내지 91°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 명암비 개선 효과가 있다.
포지티브 C 플레이트(30)와 위상차층(20)의 적층체는 파장 550nm에서 면내 위상차가 40nm 내지 60nm, 두께 방향 위상차가 -70nm 내지 70nm가 되도록 조절되어야 한다. 상기 적층체가 상술한 면내 위상차와 두께 방향 위상차를 동시에 만족할 때 측면에서 높은 명암비를 구현하고 넓은 시야각과 선명한 화상 품질을 확보할 수 있으며 빛샘을 개선할 수 있다. 바람직하게는 상기 적층체는 파장 550nm에서 면내 위상차가 45nm 내지 55nm, 두께 방향 위상차가 -50 내지 50nm가 될 수 있다.
제1편광자(10)는 위상차층(20)으로부터 입사된 광을 편광시켜 출사시킨다. 제1편광자는 폴리비닐알콜계 필름을 1축 연신하여 제조되는 폴리비닐알콜계 편광자, 또는 폴리비닐알콜계 필름을 탈수하여 제조되는 폴리엔계 편광자를 포함할 수 있다. 제1편광자는 두께가 5㎛ 내지 40㎛, 예를 들면 5㎛ 내지 10㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다. 특별히 제한되지 않지만, 제1편광자(10)의 흡수축(10A)은 제1편광자의 MD 연신축이 될 수 있다.
도 2에서 도시되지 않았지만, 제1편광자(10)는 제1편광자(10)의 광 출사면 즉 위상차층(20)이 적층되지 않는 면 또는 광 입사면 즉 위상차층(20)이 적층된 면에는 보호층이 더 적층될 수 있다. 보호층은 제1편광자를 보호하고 제1편광판의 기계적 강도를 높일 수 있다. 보호층은 보호 코팅층 또는 상술한 광학적으로 투명한 고분자 필름이 될 수 있다.
제2 편광판은 IPS 모드용 액정 패널(140)로부터 순차적으로 적층된 네거티브 C 플레이트(50), 제2편광자(60)을 포함한다. 제2편광판은 백라이트 유닛(70)으로부터 입사된 광을 IPS 모드용 액정 패널(40)로 출사시킨다.
네거티브 C 플레이트(50)는 제2편광자(60)의 광 출사면에 적층되어 제2편광자(60)로부터 출사된 광을 IPS 모드용 액정 패널(140)로 출사시킨다. 네거티브 C 플레이트(50)는 제2편광자(60)을 보호하고 제2 편광판의 기계적 강도를 높인다.
네거티브 C 플레이트(50)는 파장 550nm에서 두께 방향 위상차가 0nm 내지 70nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 효과가 있을 수 있다.
네거티브 C 플레이트(50)는 파장 550nm에서 면내 위상차가 0nm 내지 30nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 시야각 개선 효과가 있을 수 있다.
네거티브 C 플레이트(50)는 보호 코팅층 또는 상술한 광학적으로 투명한 고분자 필름이 될 수 있다. 바람직하게는, 제1보호층(50)은 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등을 포함하는 셀룰로스 에스테르계 수지로 형성된 필름이 될 수 있다. 네거티브 C 플레이트(50)는 두께가 10㎛ 내지 100㎛, 바람직하게는 20㎛ 내지 80㎛, 더 바람직하게는 40㎛ 내지 60㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 편광판에 사용될 수 있고 면내 위상차 구현에 용이할 수 있다.
제2편광자(60)는 폴리비닐알콜계 필름을 1축 연신하여 제조되는 폴리비닐알콜계 편광자, 또는 폴리비닐알콜계 필름을 탈수하여 제조되는 폴리엔계 편광자를 포함할 수 있다. 제2편광자는 제1편광자 대비 동일 또는 이종의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 제2편광자는 두께가 5㎛ 내지 40㎛, 예를 들면 5㎛ 내지 10㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다. 특별히 제한되지 않지만, 제2편광자(60)의 흡수축(60A)은 제2편광자의 MD 연신축이 될 수 있다.
제2편광자(60)의 흡수축(60A)은 제1편광자(10)의 흡수축(10A)과 실질적으로 직교할 수 있다. 예를 들면, 제2편광자(60)의 흡수축(60A)과 제1편광자(10)의 흡수축(10A)이 이루는 각도는 85° 내지 95°, 바람직하게는 90°가 될 수 있다.
액정의 배향 방향(140A)은 제2 편광판 중 제2편광자(60)의 흡수축(60A)과 실질적으로 평행하다. 구체적으로, 액정의 배향 방향(140A)과 제2편광자(60)의 흡수축(60A)이 이루는 각도는 -5° 내지 +5°, 바람직하게는 0°가 될 수 있다.
도 2에서 도시되지 않았지만, 제2편광자(60)는 제2편광자(60)의 광 입사면 즉 네거티브 C 플레이트(50)가 적층되지 않는 면 또는 광 출사면 즉 네가티브 C 플레이트(50)이 적층된 면에는 보호층이 더 적층될 수 있다. 보호층은 제2편광자를 보호하고 제2편광판의 기계적 강도를 높일 수 있다. 보호층은 보호 코팅층 또는 상술한 광학적으로 투명한 고분자 필름이 될 수 있다.
일 구체예에서, 제2편광자(60)의 광 입사면에 적층된 보호층은 상술한 네가티브 C 플레이트가 될 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.
실시예 1
(1)제1편광판 제조
폴리비닐알코올 필름(PS60, Kuraray社(사), 두께:60㎛)을 60℃에서 3배 연신하고 요오드를 흡착시킨 후 56℃의 붕산 수용액에서 2.5배 연신하여 제1편광자(두께:25㎛)를 제조하였다.
시클릭올레핀폴리머(COP) 필름(ZEONOR, ZEON社(사), 네가티브 B 플레이트, 플랫 파장 분산성, 파장 550nm에서 Re:50nm, Rth:125nm)의 일면에 포지티브 C 플레이트용 조성물(Eastman社, 셀룰로스 에스테르계)을 소정의 두께로 코팅하고 경화시켜, 시클릭올레핀폴리머 필름 일면에 포지티브 C 플레이트(정파장 분산성, 파장 550nm에서 Re:0nm, Rth:-110nm)가 적층된 적층체를 제조하였다.
제1편광자의 상부면에 상기 제조한 적층체를 제1편광자로부터 COP 필름, 포지티브 C 플레이트의 순서로 적층시켜 제1편광판을 제조하였다.
상기 제조된 제1 편광판을 IPS 모드 액정 패널(SDC IPS 패널, SDC社)의 백라이트 유닛 측에 점착제를 이용하여 접합하였다. 이때 제1편광판은 IPS 모드 액정 패널로부터 포지티브 C 플레이트, 위상차층, 제1편광자의 순서로 적층되도록 하였다.
상기 제1편광자와 동일한 방법으로 제조한 제2편광자의 양면에 네거티브 C 플레이트(TD80ULN, FUJI社, 파장 550nm에서 Re:0nm, Rth:30nm)이 접합된 제 2 편광판을 제조하고 상기 패널 시인측에 접합하여 도 1의 액정표시장치를 완성하였다.
상기 액정 패널은 장변과 단변을 갖는 직사각형이며, 액정 배향 방향이 상기 장변 방향과 이루는 각도는 0°이다. 이 때, 제1편광판 중 제1편광자의 흡수축과 액정 배향 방향이 이루는 각도는 90°이고, 제2편광판 중 제2편광자의 흡수축과 액정 배향 방향이 이루는 각도는 0°이다.
상기 각 층의 광학적인 특성을 모델링하여 Extended Jones Matrix 계산 방식을 이용하여 전방위 투과도를 계산하여 하기 표 1에 나타내었고 Contour Map 결과를 도 3에 나타내었다. 전방위 투과도가 낮을수록 디스플레이 장치에 적용시 휘도 개선 효과가 우수함을 의미한다.
실시예 2 내지 실시예 5
실시예 1에서, 제1편광판의 포지티브 C 플레이트용 조성물의 코팅 두께를 변경함으로써 포지티브 C 플레이트의 파장 550nm에서 위상차를 하기 표 1과 같이 변경하고 제2편광판의 네가티브 C 플레이트의 파장 550nm에서 위상차를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 액정표시장치를 제조하였다.
상기 각 층의 광학적인 특성을 모델링하여 Extended Jones Matrix 계산 방식을 이용하여 전방위 투과도를 계산하여 하기 표 1에 나타내었고 Contour Map 결과를 도 3에 나타내었다.
실시예 6
실시예 1과 동일한 방법으로 제1편광자를 제조하였다.
시클릭올레핀폴리머(COP) 필름(ZEONOR, ZEON社, 네가티브 B 플레이트, 플랫 분산성, 파장 550nm에서 Re:50nm, Rth:125nm)의 일면에 포지티브 C 플레이트용 조성물(Eastman社, 셀룰로스 에스테르계)을 소정의 두께로 코팅하고 경화시켜, 시클릭올레핀폴리머 필름 일면에 포지티브 C 플레이트(정파장 분산성, 파장 550nm에서 Re:0nm, Rth:-110nm)가 적층된 적층체를 제조하였다.
제1편광자의 하부면에 상기 제조한 적층체를 제1편광자로부터 COP 필름, 포지티브 C 플레이트의 순서로 적층시켜 제1편광판을 제조하였다.
상기 제조된 제1 편광판을 IPS 모드 액정 패널(SDC IPS 패널, SDC社)의 시인 측에 점착제를 이용하여 접합하였다. 이때 제1편광판은 IPS 모드 액정 패널로부터 포지티브 C 플레이트, 위상차층, 제1편광자의 순서로 적층되도록 하였다.
상기 제1편광자와 동일한 방법으로 제조한 제2편광자의 양면에 네거티브 C 플레이트(TD80ULN, FUJI社(사), Re:0nm, Rth:30nm)이 접합된 제2 편광판을 제조하고 상기 제2편광판을 상기 패널의 백라이트 유닛 측에 접합하여 도 2의 액정표시장치를 완성하였다.
상기 액정 패널은 장변과 단변을 갖는 직사각형이며, 액정 배향 방향이 상기 장변 방향과 이루는 각도는 90°이다. 이때, 제1편광판 중 편광자의 흡수축과 액정 배향 방향이 이루는 각도는 90°이고, 제2편광판 중 편광자의 흡수축과 액정 배향 방향이 이루는 각도는 0°이다. 상기 각 층의 광학적인 특성을 모델링하여 Extended Jones Matrix 계산 방식을 이용하여 전방위 투과도를 계산하여 하기 표 2에 나타내었고 Contour Map 결과를 도 3에 나타내었다.
실시예 7 내지 실시예 10
실시예 6에서, 제1편광판의 포지티브 C 플레이트용 조성물의 코팅 두께를 변경함으로써 포지티브 C 플레이트의 위상차와 제2편광판의 네가티브 C 플레이트를 하기 표 2와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 액정표시장치를 제조하였다. 상기 각 층의 광학적인 특성을 모델링하여 Extended Jones Matrix 계산 방식을 이용하여 Black 상태의 전방위 투과도를 계산하여 하기 표 2에 나타내었고 Contour Map 결과를 도 3에 나타내었다.
비교예 1 내지 비교예 4
실시예 1에서 표 1과 같이 포지티브 C 플레이트, 네가티브 B 플레이트, 네가티브 C 플레이트의 파장 550nm에서 위상차를 변경시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 액정표시장치를 제조하였다. Extended Jones Matrix 계산 방식을 이용하여 Black 상태의 전 방위 투과도를 하기 표 1에 나타내었고 Contour Map 결과를 도 3에 나타내었다.
비교예 5 내지 비교예 8
실시예 6에서 표 2와 같이 포지티브 C 플레이트, 네가티브 B 플레이트, 네가티브 C 플레이트의 파장 550nm에서 위상차를 변경시킨 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 액정표시장치를 제조하였다. Extended Jones Matrix 계산 방식을 이용하여 Black 상태의 전 방위 투과도를 하기 표 2에 나타내었고, Contour Map 결과를 도 3에 나타내었다.
+C
플레이트
 -B
플레이트
 -C
플레이트
 Black 모드의 전방위 투과도
Max Value
(Color Filter 제외)
Re Rth Re Rth Re Rth
실시예 1 0 -110 50 125 0 30 0.7152%
2 0 -80 50 125 0 0 1.6467%
3 0 -170 50 125 0 0 1.5019%
4 0 -90 50 125 0 70 1.5974%
5 0 -150 50 125 0 70 1.5099%
비교예 1 0 0 0 0 0 0 2.6143%
2 0 0 50 125 0 0 5.0263%
3 0 -50 50 125 0 0 2.5384%
4 0 -200 50 125 0 70 3.1189%
+C
플레이트
 -B
플레이트
 -C
플레이트
 Black 모드의 전방위 투과도
Max Value
(Color Filter 제외)
Re Rth Re Rth Re Rth
실시예 6 0 -110 50 125 0 30 0.6765%
7 0 -80 50 125 0 0 1.5610%
8 0 -170 50 125 0 0 1.1078%
9 0 -90 50 125 0 70 0.8907%
10 0 -130 50 125 0 70 1.4133%
비교예 5 0 0 0 0 0 0 2.2062%
6 0 0 50 125 0 0 4.7342%
7 0 -50 50 125 0 0 2.4680%
8 0 -200 50 125 0 70 3.7351%
상기 표 1, 표 2에서와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 블랙 모드에서의 광의 투과도가 낮음으로써 높은 명암비를 구현할 수 있고 넓은 시야각과 선명한 화상 품질을 구현할 수 있다. 도 3에서와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 측면에서의 블랙 모드에서의 광의 투과도가 낮음을 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 액정 표시 장치는 높은 명암비를 구현할 수 있고 넓은 시야각과 선명한 화상 품질을 구현할 수 있다.
반면에, 상기 표 1, 표 2에서와 같이, 본 발명의 포지티브 C 플레이트와 위상차층을 구비하지 않는 비교예 1 내지 비교예 8은 블랙 모드에서의 광의 투과도가 높음으로서 실시예 대비 명암비가 낮으며 시야각도 낮음을 예상할 수 있다. 도 3에서와 같이, 비교예의 액정 표시 장치는 측면에서의 블랙 모드에서의 광의 투과도가 높음을 확인할 수 있다. 이를 통해 비교예의 액정 표시 장치는 명암비도 낮고 시야각도 좁음을 예상할 수 있다.
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 (18)

  1. IPS 모드용 액정 패널, 상기 IPS 모드용 액정 패널의 일면에 적층된 제1 편광판 및 상기 IPS 모드용 액정 패널의 다른 일면에 적층된 제2 편광판을 포함하고,
    상기 제1 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널로부터 순차적으로 적층된 포지티브 C 플레이트, 위상차층 및 제1편광자를 포함하고,
    상기 위상차층은 네가티브 B 플레이트이고, 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 40nm 내지 60nm, 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth)가 100nm 내지 150nm이고,
    상기 포지티브 C 플레이트는 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth)가 -170nm 내지 -80nm이고,
    상기 제2 편광판은 네가티브 C 플레이트를 포함하는 것인, 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널로부터 순차적으로 상기 네가티브 C 플레이트 및 제2 편광자를 포함하고,
    상기 네가티브 C 플레이트는 파장 550nm에서 두께 방향 위상차(Rth)가 0nm 내지 70nm인 것인, 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널로부터 순차적으로 상기 네가티브 C 플레이트 및 제2 편광자를 포함하고,
    상기 네가티브 C 플레이트는 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 0nm 내지 30nm인 것인 액정표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 위상차층은 플랫 파장 분산성인 것인, 액정표시장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 편광자의 흡수축과 상기 위상차층의 지상축(slow axis)이 이루는 각도는 85° 내지 95°인 것인, 액정표시장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 포지티브 C 플레이트는 정파장 분산성인 것인, 액정표시장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 포지티브 C 플레이트는 셀룰로스 에스테르계 화합물을 포함하는 것인, 액정표시장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 셀룰로스 에스테르계 화합물은 셀룰로스 아세테이트(CA), 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 셀룰로스 아세테이트 부티레이트(CAB) 중 1종 이상을 포함하는 것인, 액정표시장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 포지티브 C 플레이트는 상기 위상차층에 직접적으로 형성된 것인, 액정표시장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 포지티브 C 플레이트와 상기 위상차층의 적층체는 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 40nm 내지 60nm, 두께 방향 위상차(Rth)가 -70nm 내지 70nm인 것인, 액정표시장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1편광자는 상기 위상차층과 대향하여 보호층이 더 적층된 것인, 액정표시장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널의 광 입사면에 적층되고 상기 제2 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널의 광 출사면에 적층되는 것인, 액정표시장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 IPS 모드용 액정 패널은 상기 IPS 모드용 액정 패널의 표시 화면의 장변 방향을 0°라고 할 때 액정의 배향 방향이 -5° 내지 5°의 각도를 이루는 것인, 액정표시장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 액정의 배향 방향과 상기 제1 편광판의 제1편광자의 흡수축이 이루는 각도는 85° 내지 95°인 것인, 액정표시장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널의 광 출사면에 적층되고 상기 제2 편광판은 상기 IPS 모드용 액정 패널의 광 입사면에 적층되는 것인, 액정표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 IPS 모드용 액정 패널은 상기 IPS 모드용 액정 패널의 표시 화면의 장변 방향을 0°라고 할 때 액정의 배향 방향이 85° 내지 95°의 각도를 이루는 것인, 액정표시장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 액정의 배향 방향과 상기 제1 편광판의 제1편광자의 흡수축이 이루는 각도는 85° 내지 95°인 것인, 액정표시장치.

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