KR20110037206A - 편광판 및 이것이 구비된 액정표시장치 - Google Patents

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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 편광판 및 이것이 구비된 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편광자와 접합되는 시인측 또는 백라이트 유닛측의 편광자 보호필름의 접합면을 표면 개질하여 표면조도(Ra)를 증가시키고, 동시에 이들을 접합하는 접착제층과 편광자 보호필름의 굴절율 차이를 조절하여 편광판의 토탈 헤이즈 값이 30 내지 65%가 되도록 함으로써, 내구성이 우수하고, 헤이즈에 의한 편광해소를 일으키지 않으면서도 프리즘 시트에서 기인하는 모아레 현상을 억제할 수 있으며, 편광도가 우수하여 액정표시장치의 시인성을 향상시킬 수 있는 편광판 및 이것이 구비된 액정표시장치에 관한 것이다.
표면 개질, 접착제, 모아레, 헤이즈, 편광판

Description

편광판 및 이것이 구비된 액정표시장치{POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 헤이즈에 의한 편광해소를 일으키지 않으면서도 프리즘 시트에서 기인하는 모아레 현상을 억제할 수 있는 편광판 및 이것이 구비된 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(liquid crystal display device, LCD)는 액정을 포함하고 있는 액정셀과 상기 액정셀의 양측에 적층된 편광판을 포함하는 액정패널과, 액정패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다.
편광판은 백라이트 유닛으로부터 360°로 진동하며 진행하는 빛을 한쪽 방향의 빛의 성분만을 통과시키는 편광의 기능을 갖는 광학필름으로서, 액정셀의 양측에 서로의 흡수축이 직교하도록 적층되어 박막트랜지스터(thin film trasistor, TFT)에서의 전기적 신호를 통해 화상을 재현할 수 있도록 한다. 이때, 시인측에 위치하는 편광판을 상판용 편광판(front side polarizing plate)이라고 하고, 액정셀 과 백라이트 유닛 사이에 위치하는 편광판을 하판용 편광판(rear side polarizing plate)이라고 한다.
백라이트 유닛은 광원의 빛을 균일하게 하고, 휘도 및 광의 이용 효율을 증가시키기 위하여 필요에 따라 반사판, 백라이트 광원, 도광판, 광확산 부재(확산판, 확산시트), 프리즘시트 등으로 구성되며, 발광 광원이 배치되는 방식에 따라 웨지형(wedge), 에지형(edge) 또는 직하형(direct light)으로 구별된다.
에지형 백라이트 유닛(10)은 도광판의 측면에 발광 광원이 배치되는 방식으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 광원(11), 반사 시트(12), 도광판(13), 확산시트(14), 프리즘시트(15) 및 보호시트(16)를 포함한다. 광원(11)은 소정의 파장의 빛을 발생시킬 수 있는 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp, CCFL) 또는 외부전극 형광램프(external electrode fluorescent lamp, EEFL)가 사용된다. 도광판(3)은 측면에 배치된 광 입사면을 통해 입사한 빛을 균일화하고 광 출사면을 통해 상부에 배치된 액정패널 방향으로 빛을 방출하고, 반사시트(12)는 도광판(13)의 배면으로 출사된 빛을 다시 도광판(13) 쪽으로 반사시켜 광효율을 향상시킨다. 도광판(13)의 광 출사면에서 출사된 빛은 확산시트(14)에 입사되며, 확산시트(14)는 입사하는 빛을 확산 또는 집광시켜 휘도를 균일하게 하고 시야각을 넓혀준다. 한편, 확산시트(14)를 통과한 빛은 휘도가 급격히 떨어지게 되는데, 이를 보상하기 위하여 1 또는 2매의 프리즘시트(15)가 사용된다. 프리즘시트(15)는 확산시트(14)에서 출사된 빛을 굴절시켜 낮은 각도로 입사되는 빛을 정면 쪽으로 집중시키기 때문에 유효 시야각 범위에서 휘도를 상승시킨다. 보호시트(16)는 프리즘시트(15)의 흠집을 방지하고, 프리즘시트(15)에 의해 축소된 시야각을 소정의 범위 내에서 재확대시키는 기능을 한다.
직하형 백라이트 유닛(20)은 액정패널의 밑면에 발광 광원이 배치되는 방식으로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 광원(21), 반사시트(22), 확산판(27), 확산시트(24), 프리즘시트(25), 보호시트(26) 및 하부 섀시(23)를 포함한다. 확산판(27)은 광원(21)에서 발생한 빛을 액정패널 방향으로 향하게 하고 넓은 각도에서 입사할 수 있도록 하며, 하부 섀시(23)는 복수의 광원(21), 반사시트(22)를 수납하기 위한 것이고, 이들을 제외한 구성 부분은 에지형 백라이트 유닛에서 설명한 바와 동일하다.
이와 같은 백라이트 유닛을 구성하는 부분들 중에서 프리즘시트는 확산시트 또는 확산판을 통과한 빛을 굴절 및 집광시켜 휘도를 향상시키는데 사용되고 있으나, 프리즘시트를 통과한 빛은 프리즘 시트의 능선과 곡선과의 간섭 현상인 모아레(moire) 현상이 발생하여 액정표시장치의 시인성과 같은 표시품질을 저하시키는 원인이 된다.
상기한 바와 같은 모아레 현상을 해결하기 위하여, 한국공개특허 제2007-0084410호(2007.8.24.공개)는 꾸불꾸불한 형상을 갖는 프리즘 필름을 이용하는 방법을 개시하고 있으나, 이러한 형상의 프리즘은 평균진폭 및 평균주기를 갖는 것으로서 기존의 프리즘과 비교하여 그 제조공정이 복잡하다.
한국공개특허 제2007-0109134호(2007.11.15.공개)는 프리즘 시트의 베이스 필름 하부에 확산입자 및 수지계 모재로 이루어진 보호층을 추가하는 방법을 개시 하고 있으며, 한국공개특허 제2006-0016518호(2006.02.22.공개)는 하판 편광판에 휘도강화필름을 확산점착제로 하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 방법에 의하면 모아레 현상은 어느 정도 억제되지만 공정단계가 추가되어 경제적이지 못하며, 백라이트 유닛의 두께도 증가하게 되어 최근들어 액정표시장치에 더욱더 요구되는 박형화에 부응하기 어렵다.
또한, 액정셀과 편광판 사이에 무기 또는 유기 확산입자가 함유된 기능성 코팅층 또는 광학산점착제층을 이용하는 방법이 제안되었다. 이러한 방법에 의하면, 기능성 코팅층 또는 광확산점착제층이 편광판-액정셀-편광판 사이에 위치하게 됨으로써 편광해소에 영향을 줄 수 있다. 즉, 하판 편광판을 통과하여 편광된 빛이 액정셀을 거쳐 다시 상판 편광판을 통과하는 경로에 있어서, 기능성 코팅층 또는 광확산점착제층의 표면형상 또는 함유된 입자에 의해 빛이 산란되어 헤이즈가 발생되면 편광해소 문제가 일어나게 된다.
본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 편광자와 편광자 보호필름을 접착제를 이용하여 접합하여 편광판을 제조함에 있어서, 특히 점착제층에 의해 액정셀측에 위치되는 편광자 보호필름이 아닌 시인측 또는 백라이트 유닛측에 위치되는 편광자 보호필름의 편광자와의 접합면을 표면 개질하여 표면조도(Ra)를 증가시키고, 이와 동시에 편광자 보호필름과 접착제 의 굴절율 차이를 조절하는 경우, 편광자 보호필름의 표면에서의 광산란을 증가시키고 편광판의 토탈 헤이즈 값이 특정 범위가 되도록 조절할 수 있었다. 이를 통하여, 종래 광확산점착제층을 이용하는 방법과는 달리 편광판-액정셀-편광판 사이에서 발생되는 헤이즈에 의한 편광해소를 일으키지 않으면서도 모아레 현상을 억제할 수 있음을 확인하고, 이를 토대로 하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 헤이즈에 의한 편광해소를 일으키지 않으면서도 모아레 현상을 억제할 수 있는 편광판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 편광판이 구비된 액정표시장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 편광자의 한 면에 편광자 보호필름이 접합되어 있고, 토탈 헤이즈 값이 30 내지 65%가 되도록 편광자와 접합되는 편광자 보호필름의 접합면이 표면 개질된 편광판을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 편광판이 구비된 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 편광판은 내구성이 우수하고, 헤이즈에 의한 편광해소를 일으키지 않으면서도 프리즘 시트에서 기인하는 모아레 현상을 억제할 수 있으며, 우수한 편광도를 부여하여 액정표시장치의 시인성을 향상시킬 수 있다. 또한, 종래 방현층 또는 확산점착제를 이용하는 방법과는 달리 비교적 간단한 인라인 공정에서 제조 가능하므로 경제적이며, 액정표시장치에 더욱더 요구되는 박형화에도 부응할 수 있다.
본 발명은 헤이즈에 의한 편광해소를 일으키지 않으면서도 프리즘 시트에서 기인하는 모아레 현상을 억제할 수 있는 편광판 및 이것이 구비된 액정표시장치에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 편광판은 편광자의 한 면에 편광자 보호필름이 접합된 편광판으로서, 특히 토탈 헤이즈 값이 30 내지 65%가 되도록 편광자와 접합되는 편광자 보호필름의 접합면이 표면 개질된 것을 특징으로 한다.
일반적으로 편광판은 편광자와 편광자의 양 면에 접착제층에 의해 접합된 편광자 보호필름으로 구성된다. 이러한 편광자 보호필름 중 하나는 점착제층에 의해 액정셀에 적층되는 액정셀측 편광자 보호필름이며, 다른 하나는 시인측 또는 백라이트 유닛측에 위치되는 외측 편광자 보호필름으로 구분할 수 있다. 특히, 본 발명은 편광자 보호필름 중에서도 외측 편광자 보호필름이 표면 개질된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 편광판은 편광자를 포함하며, 상기 편광자의 한 면에는 접착제층, 편광자 보호필름, 점착제층 및 이형필름이 순서대로 적층되어 있고, 상기 편광자의 다른 한 면에는 접착제층 및 편광자 보호필름이 적층되는 다층 구조이다. 특히, 액정셀측이 아닌 외측 편광자 보호필름의 편광자와의 접합면이 표면 개질된 편광판이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 편광판(30)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 편광자(33)의 한 면에 접착제층(34), 액정셀측 편광자 보호필름(35), 점착제층(36) 및 이형필름(37)이 순서대로 적층되어 있고, 편광자(33)의 다른 한 면에는 접착제층(32) 및 외측 편광자 보호필름(31)이 적층된 구조이며, 특히 접착제층(32)에 의해 편광자(33)와 접합되는 외측 편광자 보호필름(31)의 접합면이 표면 개질된 편광판이다.
편광자(33)로는 폴리비닐알콜계 수지로 된 필름에 이색성 색소가 흡착 배향된 것을 사용할 수 있다. 편광자를 구성하는 폴리비닐알콜계 수지로는 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐과, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 사용할 수 있다. 이때, 아세트산 비닐과 공중합 가능한 다른 단량체로는 불포화 카르복시산류, 불포화 술폰산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 들 수 있다.
이러한 폴리비닐알콜계 수지로 된 필름을 팽윤시키는 팽윤공정, 이색성 염료 혹은 이색성 요오드를 이용하여 필름에 염착시키는 염색공정, 이색성 물질이 염착된 필름을 연신하여 필름과 함께 이색성 물질을 한 쪽 방향으로 배향하여 편광성능을 부여하는 연신공정, 염착되고 연신된 이색성 물질이 잘 부착될 수 있도록 필름 내 고분자 사슬간에 가교시키는 가교공정을 통하여 편광자를 제조할 수 있다. 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 통상적인 두께로 제조할 수 있다.
편광자 보호필름(31, 35)은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하며, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리카보네이트계 필름; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 필름; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀계 필름, 에틸렌프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 폴리이미드계 필름; 폴리에테르술폰계 필름; 술폰계 필름 등을 사용할 수 있으며, 이들의 두께 또한 특별히 제한되지 않는다. 이들 중에서 트리아세틸셀룰로오스 필름이 주로 사용된다.
이러한 편광자 보호필름은 통상 편광자에 대한 접착성을 향상시키기 위하여 검화처리하여 사용한다. 검화처리는 편광자 보호필름을 편광자와 접합시키기 전에 검화용액에 침지시키고, 수세 및 건조하는 공정으로 필름의 젖음성을 향상시키는 처리이다. 검화용액으로는 보통 염기성 수용액이 사용되며, 주로 수산화칼륨수용액, 수산화나트륨수용액 및 여기에 알콜을 소량 첨가한 알콜성 용액이 사용된다.
특히, 본 발명에서는 접착제층에 의해 편광자와 접합되는 외측 편광자 보호필름(31)의 접합면을 표면 개질함으로써 표면조도(Ra)를 증가시키는데 특징이 있다.
표면 개질 방법으로는 크게 화학적 방법 또는 물리적 방법으로 나눌 수 있으며, 그 목적은 접착성이 좋지 못한 필름에 친수성기를 부여하여 젖음성을 향상시키는 것이나 처리면 표면에 작은 요철을 형성시켜 표면적을 넓혀주는 것이다. 화학적 방법으로는 산용액, 염기용액을 이용하는 방법으로서 표면 개질이 요구되는 처리면을 직접 용액에 침진시키고 수세하는 방법, 스프레이를 이용하여 필요한 부분에만 뿌려서 처리하는 방법, 다이코터(die coater)와 같은 코팅장비를 이용하여 박막 코팅하여 처리하는 방법 등을 들 수 있다. 물리적 방법으로는 자외선(UV) 처리, 전자빔(EB) 처리, 방사선 처리와 같은 고에너지선을 이용하는 방법, 열선을 이용하는 코로나(corona) 방전 처리, 대기압 또는 상압에서의 고온 플라즈마(plasma), 감압에서의 저온 플라즈마 등의 플라즈마 처리 등을 들 수 있으며, 플라즈마 처리의 경우 처리할 기재에 따라서 사용되는 기체의 종류를 다르게 하여야 최대의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에서는, 표면 개질 방법으로서 화학적 방법보다는 물리적 방법이 큰 효율성을 나타낸다는 점에서 바람직하게 사용되며, 물리적인 방법 중에서도 저온 플라즈마 방법이 보다 바람직하고, 특히 기체로서 산소를 사용하는 저온 플라즈마 처리가 가장 바람직하다. 예를 들어, 플라즈마 처리를 위해 사용되는 기체인 산소의 주입량은 10 내지 200sccm(여기서, 1sccm은 0℃, 1기압 하에서 분당 1㏄를 흘려보내는 기체 유량임)인 것이 좋고, 바람직하게는 20 내지 100sccm, 보다 바람직하게는 30 내지 60sccm인 것이 좋다. 또한, 표면 개질을 통하여 부여되는 표면조도(Ra) 값은 플라즈마의 출력과 처리 시간 등을 통하여 조절할 수 있으며, 예를 들 어 출력은 50 내지 300W, 바람직하게는 100 내지 250W, 보다 바람직하게는 150 내지 200W인 것이 좋고, 처리 시간은 1 내지 20분, 바람직하게는 3 내지 10분, 보다 바람직하게는 5 내지 8분인 것이 좋다.
외측 편광자 보호필름(31)의 접합면을 표면 개질하는 경우, 검화처리 전 또는 검화처리 후에 표면 개질할 수 있으며, 검화처리도 화학적 표면 개질 방법의 일종이라는 점을 고려하면 검화처리 후에 표면 개질하는 것이 바람직하다.
이와 같은 표면 개질 방법을 통하여 처리된 외측 편광자 보호필름(31)의 편광자와의 접합면은 표면조도(Ra) 값이 0.04 내지 2㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.06 내지 1.5㎛인 것이 좋다. 표면조도(Ra) 값이 0.04㎛ 미만인 경우에는 모아레 개선 효과를 나타낼 만큼의 헤이즈가 발생하지 않으며, 2㎛를 초과하는 경우에는 기포가 발생하여 편광판의 생산 수율이 저하될 수 있다.
접착제층(32, 34)은 편광자(33)와 편광자 보호필름(31, 35)을 접합시켜 적층할 수 있는 접착제라면 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 수계형, 핫멜트형, 열경화형, 자외선 경화형, 이액형 접착제 등을 사용하여 형성된 층이다.
특히, 본 발명에서는 표면 개질을 통한 표면조도(Ra) 값을 부여함과 함께 외측 편광자 보호필름(31)과 접착제층(32)의 굴절율 차이가 특정 범위가 되도록 조절하는데 특징이 있다. 외측 편광자 보호필름(31)의 굴절율(n1)과 접착제층의 굴절율(n2) 차이(△n=|n1-n2|)는 0.06 내지 0.4인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.3인 것이 좋다. 굴절율 차이(△n)가 0.06 미만인 경우에는 표면조 도(Ra) 값이 아무리 크더라도 편광판의 토탈 헤이즈 값이 작아지게 되어 모아레 현상의 개선 효과가 충분하지 못하며, 0.4를 초과하는 경우에는 외측 편광자 보호필름(31) 표면에서의 광산란이 매우 커져서 광학특성의 저하가 우려된다.
점착제층(36)은 점착제 수지로서 주로 사용되는 아크릴계 점착제 수지와 가교제를 포함하는 점착제 조성물로 형성된 층이다.
아크릴계 수지로는 알킬기의 탄소수가 1 내지 14인 (메타)아크릴레이트 단량체와 가교가능한 관능기를 가지는 단량체의 공중합체를 사용할 수 있다. 이때, (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 모두를 의미한다.
탄소수가 1 내지 14인 (메타)아크릴레이트 단량체의 구체적인 예로는, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, s-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, n-노닐(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트, n-데실(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, n-도데실(메타)아크릴레이트, n-트리데실(메타)아크릴레이트, n-테트라데실(메타)아크릴레이트, 펜타플루오로옥틸아크릴레이트, 6-(1-나프틸옥시)-1-헥실아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 탄소수 1 내지 14의 (메타)아크릴레이트 단량체는 아크릴계 공중합체의 총 단량체 함량(100중량%)에 대하여 50 내지 99중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
가교관능기를 가지는 단량체는 가교제와 반응하여 고온 또는 고습 조건 하에 서 점착제의 응집력 파괴가 일어나지 않도록 화학결합에 의한 응집력 또는 점착강도를 부여하는 작용을 하는 것으로서, 예를 들면 술폰산기 함유 단량체, 인산기 함유 단량체, 시아노기 함유 단량체, 비닐에스테르류, 방향족 비닐 화합물, 카르복시기 함유 단량체, 산무수물기 함유 단량체, 히드록시기 함유 단량체, 아미드기 함유 단량체, 아미노기 함유 단량체, 이미드기 함유 단량체, 에폭시기 함유 단량체 및 에테르기 함유 단량체 등을 사용할 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
가교제는 아크릴계 공중합체를 적절히 가교함으로써 점착제 조성물의 응집력을 강화하기 위한 것으로서, 이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 멜라민계 수지, 아지리딘계 화합물 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이소시아네이트 화합물 또는 에폭시 화합물을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
이형필름(37)은 점착제층(36)을 보호하기 위한 필름으로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 필름이라면 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 구체적인 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-1-부텐, 폴리-4-메틸-1-펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-1-부텐 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐알콜 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 나일론6, 부분 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 필름; 폴리염화비닐 필름; 폴리염화비닐리덴 필름; 또는 폴 리카보네이트 필름 등을 들 수 있다. 이들은 실리콘계, 불소계, 실리카 분말 등에 의해 적절히 이형처리하여 사용할 수도 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 편광판은, 점착제층에 의해 액정셀에 적층되는 액정셀측 편광자 보호필름이 아닌 시인측 또는 백라이트 유닛측에 위치되는 외측 편광자 보호필름의 편광자와의 접합면을 표면 개질하여 표면조도(Ra)를 증가시키고, 이와 동시에 상기 외측 편광자 보호필름과 접착제층의 굴절율 차이를 조절함으로써 외측 편광자 보호필름 표면에서의 광산란을 증가시키고, 이를 이용하여 편광판의 토탈 헤이즈 값이 특정 범위가 되도록 조절된 편광판이다. 이를 통하여, 헤이즈에 의한 편광해소를 일으키지 않으면서도 프리즘 시트에서 기인하는 모아레 현상을 억제할 수 있게 된다.
편광판의 토탈 헤이즈 값은 30 내지 65%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 35 내지 55%인 것이 좋다. 토탈 헤이즈 값이 30% 미만인 경우에는 모아레 현상의 개선 효과가 미미하고, 65%를 초과하는 경우에는 편광판의 휘도가 떨어져 콘트라스트(C/R)가 저하된다.
편광판의 편광도는 99.990 내지 99.999인 것이 콘트라스트의 큰 저하가 없이 선명한 화상을 구현할 수 있다는 점에서 바람직하다.
본 발명의 편광판은 통상의 액정표시장치에 모두 적용가능하다.
또한, 본 발명은 액정셀의 적어도 한 면에 본 발명의 편광판이 구비된 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 편광판은 액정표시장치의 상판 또는 하판 편광판으로서 모두 적용될 수 있으나, 상판 편광판으로 적용되는 경우 액정셀을 통과한 빛이 표면조도 값이 큰 표면을 통과하면서 빛이 굴절되고 확산되어 관찰자에 보여지는 화상이 불투명하게 보일 수도 있다. 반면, 하판 편광판으로 적용되는 경우 광의 왜곡을 해결한 후 액정셀에 빛을 전달함으로써 보다 선명한 화상을 구연할 수 있으므로, 하판 편광판으로서 적용되는 것이 보다 바람직하다.
도 4에 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도를 나타내었다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치(100)는 액정셀(50), 액정셀(50)의 시인측의 상판 편광판(40)과 백라이트 유닛 측의 하판 편광판(30')이 적층된 액정패널과, 직하형 백라이트 유닛(20)을 포함할 수 있다. 특히, 상판 편광판(40)은 통상의 편광판일 수 있으며, 하판 편광판(30')은 표면 개질 및 굴절율 조절을 통하여 헤이즈 값이 조절된 본 발명의 편광판으로서, 이형필름이 제거된 편광판이다.
본 발명에 있어서, 액정표시장치는 본 발명의 기술분야에서 당업자에게 잘 알려져 있는 것이므로 각 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
합성예: 아크릴계 공중합체
4-넥 재킷(neck jacket) 반응기(1L)에 교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 가스 도입관을 장치하고, 반응장치에 질소가스를 투입하여 치환시킨 후 에틸아세테이트 164중량부, n-부틸아크릴레이트 126중량부, 아크릴산 0.5중량부, 2-히드록시에틸아크릴레이트 1.3중량부를 투입하고, 반응기의 외부온도를 50℃로 승온하였다. 이어서, 반응기에 에틸아세테이트 10중량부에 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 0.14중량부를 완전히 용해한 용액을 적하하였다. 이후에 재킷 외부 온도를 50℃로 유지하면서 추가적으로 5시간 동안 반응시킨 후 에틸아세테이트 90중량부를 1시간 동안 적하 로트를 이용하여 천천히 적하하였다. 또한, 동일 온도에서 6시간 동안 추가적으로 교반한 후 에틸아세테이트 304중량부를 가하고, 다시 2시간 동안 교반하여 아크릴계 공중합체를 제조하였다. 제조된 아크릴계 공중합체는 고형분 함량이 20중량%, GPC법에 의한 중량평균분자량(폴리스티렌　환산)은 약 1,500,000이었다.
제조예 1: 점착제 조성물 및 점착 시트
합성예 1에서 합성된 아크릴계 공중합체 100중량부(고형분 함량 기준), 가교제인 트리메틸올프로판-변성 톨릴렌디이소시아네이트(Coronate L, Nippon Polyurethane Industry사) 0.8중량부를 혼합하고, 에틸아세테이트 50중량부를 이용하여 적절한 농도로 희석하여 점착제 조성물을 제조하였다.
제조된 점착제 조성물을 어플리케이터를 이용하여 이형제가 코팅된 PET 필름(25㎝ × 20㎝) 위에 건조 후 점착제의 두께가 15㎛가 되도록 도포하고, 100℃ 오븐의 강제순환식 열풍건조기에서 3분간 건조하여 점착 시트를 제조하였다.
제조예 2: 확산 점착제 조성물 및 확산 점착 시트
합성예 2에서 제조된 아크릴계 공중합체 수지 100부(고형분 함량 기준), 가교제인 트리메틸올프로판-변성 톨릴렌디이소시아네이트(Coronate L, Nippon Polyurethane Industry사 제조) 0.8중량부, 실란커플링제인 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(KBM-403) 0.15중량부, 확산제인 폴리메틸메타크릴레이트 입자(평균직경:10㎛, 강요철형, 굴절율:1.49) 36부를 에틸아세테이트 용매에 분산시킨 용액을 투입하고, 에틸아세테이트를 이용하여 적절한 농도로 희석하여 확산 점착제 조성물을 제조하였다.
제조된 점착제 조성물을 어플리케이터를 이용하여 이형제가 코팅된 PET 필름(25㎝ × 20㎝) 위에 건조 후 점착제의 두께가 15㎛가 되도록 도포하고, 100℃ 오븐의 강제순환식 열풍건조기에서 3분간 건조하여 점착 시트를 제조하였다.
실시예 1
(1) 표면개질
트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름(KC-8UX, 코니카 미놀타)의 한 면을 저온 산소 플라즈마 장치를 이용하여 산소 주입량을 50sccm으로 하고, 출력을 200W로 고정시킨 후 5분 동안 처리하여 표면 개질하였다. 이때, 표면 개질된 TAC 필름의 표면 조도 값(Ra)은 0.25㎛였다.
(2) 편광판 제작
표면 개질되지 않은 TAC 필름과 PVA 편광자를 접착제를 이용하여 접합시키고, 동시에 PVA 편광자와 (1)에서 표면 개질된 TAC 필름의 표면 개질된 면을 굴절율이 조절된 PVA계 접착제를 이용하여 접합시켰다. 이때, 표면 개질된 TAC 필름과 접착제의 굴절율 차이가 0.14가 되도록 하였다. 또한, 표면 개질되지 않은 TAC 필름 상에 제조예 1에서 제조된 점착 시트의 점착제층을 적층시켜 편광판을 제작하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, (2) 편광판의 제작시 굴절율이 조절된 에폭시계 접착제를 이용하여 접합시켰다. 이때, 표면 개질된 TAC 필름과 접착제의 굴절율 차이가 0.3이 되도록 하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, TAC 필름을 표면 개질하지 않았다. 이때, 표면 개질되지 않은 면의 표면조도 값(Ra)은 0.01㎛였다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, TAC 필름을 표면 개질하지 않고, 표면 개질되지 않는 TAC 필름과 PVA 편광자를 굴절율이 조절되지 않은 PVA 접착제를 이용하여 접합하여 편광판을 제작하였다.
비교예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, TAC 필름을 표면 개질하지 않고, 표면 개질되지 않는 TAC필름과 PVA 편광자를 굴절율이 조절되지 않은 PVA 접착제를 이용하여 접합한 후 TAC 필름 상에 제조예 2에서 제조된 확산 점착 시트의 확산 점착제층을 적층시켜 편광판을 제작하였다.
시험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광판의 물성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 표면조도 값(Ra, ㎛)
표면 개질된 TAC 필름을 4㎝×4㎝ 크기로 자른 후 3D 현미경(VK-9510, KEYENCE Co., Ltd.)을 이용하여 표면조도를 측정하였다.
(2) 헤이즈(haze, %)
제조된 편광판을 4㎝×4㎝ 크기로 자른 후 헤이즈미터기(HZ-1, Suga Test Instrument Co., Ltd.)를 이용하여 JIS K 7361-1 규정에 의거하여 측정하고, 하기 수학식 1로 계산하였다.
헤이즈(haze, %) = 확산광 / 전광선투과광 × 100
(3) 모아레 현상 및 판정
제조된 편광판을 반사판, 광원, 확산판 및 프리즘 시트가 순서대로 적층되어 있는 백라이트 유닛의 프리즘시트 상에 적층한 후, 프리즘시트로부터 기인한 모아레 현상의 발생 강도를 육안으로 판단하고, 하기 기준에 의거하여 평가하였다.
1: 모아레 현상이 전혀 발생하지 않음(◎).
2: 모아레 현상이 조금 발생함(○).
3: 모아레 현상이 부분적으로 발생함(△).
4: 모아레 현상이 많이 발생함(×).
5: 모아레 현상이 선명하게 발생함(××).
(4) 편광도
제조된 편광판을 4㎝×4㎝ 크기로 자른 후 자외가시광선 분광계(VAP-7070, JASCO사)를 이용하여 측정하였다. 편광도는 하기 수학식 2로 정의된다.
편광도(P) = [(T1 - T2) / (T1 + T2)]1/2
(식 중, T1은 한 쌍의 편광판을 흡수축이 평행한 상태로 배치하였을 때 얻어지는 평행 투과율이고, T2는 한 쌍의 편광판을 흡수축이 직교하는 상태로 배치하였을 때 얻어지는 직교 투과율이다.)
(5) 내구성
제조된 편광판을 25㎜×100㎜ 크기로 자른 후 코닝사 #1737 유리에 접합하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편을 오토클레이브에서 5기압, 50℃의 조건으로 20분 동안 처리한 후 60℃ 온수에 침적하고 12시간 동안 방치하였다. 방치된 시편의 외 관상의 들뜸 및 벗겨짐 등의 박리현상과 기포의 발생 여부 및 염색된 요오드의 탈색 정도를 육안으로 측정하고, 하기 기준에 의거하여 평가하였다.
○: 박리현상과 기포의 발생이 없음,
요오드 탈색 < 200㎛(양호).
△: 박리현상과 기포의 발생이 다소 있음,
200㎛ ≤요오드 탈색 < 500㎛(보통).
×: 박리현상과 기포의 발생이 있음,
500㎛ ≤요오드 탈색(불량).
구분 표면개질 굴절율차
(|n1-n2|)		 표면조도
(Ra, ㎛)		 헤이즈
(%)		 모아레 편광도 내구성
TAC 현상 판정
실시예1 ○ 0.14 0.25 32 2 ○ 99.994 ○
실시예2 ○ 0.3 0.25 56 1 ◎ 99.995 ○
비교예1 - 0.14 0.01 0 5 ×× 99.995 △
비교예2 - 0.04 0.01 0 5 ×× 99.995 ○
비교예3 - 0.04 0.01 55 2 ○ 99.980 ×
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 편광자와 접합되는 외측 편광자 보호필름의 접합면을 표면 개질하고, 동시에 편광자 보호필름과 접착제층의 굴절율 차이를 조절함으로써 특정 범위의 토탈 헤이즈 값을 갖는 실시예 1 및 2의 편광판은 헤이즈 값에 상관없이 편광해소와 같은 광학특성의 저하가 없으면서도 모아레 억제 효과 및 우수한 시인성을 나타내는 동시에 내구성도 향상된 것을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1 및 2의 통상의 편광판은 모아레 현상을 거의 개선하지 못하여 시인성이 매우 불량하였으며, 비교예 3의 확산 점착제를 이용한 편광판은 편광해소에 의해 편광도가 저하되어 광학특성이 좋지 못하였고, 확산 점착제 부분에서 박리가 발생하는 등 내구성 면에서도 취약하였다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 헤이즈에 의한 편광해소를 일으키지 않으면서도 프리즘 시트에서 기인하는 모아레 현상을 억제할 수 있어, 시인성 향상이 요구되는 각종 화상표시장치에 적용되는 경우 그 효과가 기대된다.
도 1은 에지형 백라이트 유닛을 도시한 단면도이고,
도 2는 직하형 백라이트 유닛을 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판을 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 에지형 백라이트 유닛 20: 직하형 백라이트 유닛
11, 21: 광원 12, 22: 반사판
13: 도광판 14, 24: 확산시트
15, 25: 프리즘시트 16, 26: 보호시트
23: 하부 새시 27: 확산판
30, 30': 하판 편광판 40: 상판 편광판
31, 41: 외측 편광자 보호필름 35, 45: 액정셀측 편광자 보호필름
32, 34, 42, 44: 접착제층 33, 43: 편광자
36, 46: 점착제층 37: 이형필름
47: 기능성 코팅층 50: 액정셀
100: 액정표시장치

Claims (9)

  1. 편광자의 한 면에 편광자 보호필름이 접합되어 있고, 토탈 헤이즈 값이 30 내지 65%가 되도록 편광자와 접합되는 편광자 보호필름의 접합면이 표면 개질된 편광판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    편광자의 다른 면에 편광자와의 접합면이 표면 개질되지 않은 편광자 보호필름이 접합된 편광판.
  3. 청구항 2에 있어서,
    편광자 보호필름 상에 점착제층과 이형필름이 적층된 편광판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    편광자 보호필름의 표면 개질된 접합면의 표면조도 값(Ra)은 0.04 내지 2㎛인 편광판.
  5. 청구항 1에 있어서,
    편광자와 편광자 보호필름은 접착제층에 의해 접합되어 있으며, 편광자 보호 필름의 굴절율(n1)과 접착제층의 굴절율(n2) 차이(△n=|n1-n2|)는 0.06 내지 0.4인 편광판.
  6. 청구항 1에 있어서,
    표면 개질은 플라즈마, 코로나 또는 전자빔 처리에 의한 것인 편광판.
  7. 청구항 1에 있어서,
    편광도가 99.990 내지 99.999인 편광판.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 편광판이 구비된 액정표시장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    편광판은 백라이트 유닛 측에 위치되는 하판 편광판인 액정표시장치.
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