KR20110073928A - 액정표시장치 - Google Patents

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KR20110073928A
KR20110073928A KR1020090130735A KR20090130735A KR20110073928A KR 20110073928 A KR20110073928 A KR 20110073928A KR 1020090130735 A KR1020090130735 A KR 1020090130735A KR 20090130735 A KR20090130735 A KR 20090130735A KR 20110073928 A KR20110073928 A KR 20110073928A
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조성우
최윤석
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 백라이트 유닛에 의해 구동되는 액정표시장치의 하판 편광판에 공기의 굴절률(ni)과 기재 필름의 굴절률(ns)의 사이의 굴절률 값을 갖는 저굴절률막을 형성시킴으로써 액정패널에 입사되는 광의 투과율을 향상시켜 블랙 휘도의 저하 없이 화이트 휘도를 높일 수 있어 정면 대비비가 향상되고 편광도도 상승되는 효과가 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치, 저굴절률층

Description

액정표시장치 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정패널에 입사되는 광의 투과율을 향상시켜 블랙 휘도의 저하 없이 화이트 휘도를 높일 수 있어 정면 대비비가 향상되고 편광도도 상승되는 효과가 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 일반적으로 상, 하 편광판, 액정셀, 백라이트 등을 포함하여 구성된다. 액정 표시 장치는 현재 경량, 박형, 저소비 전력과 같은 특성으로 인해 휴대용 TV 세트, 랩 탑 퍼스널 컴퓨터 등으로 사용되고 있다. 최근에는 대형 TV 세트 등의 이미지 뷰잉 장치로도 또한 사용되고 있다.
TV 수신 장치 등의 이미지 표시 목적으로 사용되는 액정 표시 장치에 있어서 시인성 향상을 위해 휘도 향상이 요구되고 있다. 또한, 광원에서 소비되는 전력이 대체로 액정 표시 장치에서 소비되는 총 전력의 상당 부분을 차지하고 있기 때문에 전력을 배터리로 공급하는 타입의 장치에서 배터리의 수명을 향상시키기 위해서는 요구되는 휘도를 부여하기 위한 총 전력을 줄이는 것이 바람직하다. 또한, 환경 보 호의 관점에서 소정의 휘도를 부여하기 위한 전력을 줄이는 것이 바람직하다.
이러한 휘도 향상을 위해서, 그 동안 삼각형 단면을 가지는 단위 프리즘이 일 방향으로 주기적으로 배열되어 있는 광학 시트인 휘도 강조 필름(Brightness Enhancement Film, 미국 3M사)이 널리 사용되어 왔다. 이 휘도 강조 필름은 프리즘 표면의 반대측에 광 확산층을 배치하여 사용되는 경우가 있으며, 최근에는 이를 보완하기 위해 일본 특허 공개공보 제2006-208930호 및 일본 특허 공개공보 제2006-330149호에 개시되어 있는 광 확산 광학 시트의 사용이 시도된 바 있다. 그러나, 시인 측에 배치된 편광판 최상측에 형성된 요철로 인하여 빛이 산란되어 표시 품질 향상에 필요한 충분한 휘도 향상이 이루어지지 않았다.
또한, 종래에는 요오드로 염색된 편광자의 투과율을 높인 편광판을 통해 액정표시장치의 휘도를 향상시키는 방법을 시도해 왔으나, 투과율 43% 부근에서 편광도가 급격하게 저하되고 결국 콘트라스트의 저하를 가져와 액정표시장치의 표시품질이 악화되는 문제점이 있었다. 따라서 여전히 경제적인 방법으로 휘도 강조 필름을 대체할 수 있는 기술에 대한 필요가 절실한 상황이다.
본 발명은 블랙 휘도의 저하 없이 화이트 휘도를 높일 수 있어 정면 대비비가 향상된 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 정면대비비가 우수한 액정표시장치를 간단한 방법으로 얻을 수 있는 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
1. 하판 편광판의 편광자 보호필름의 양면 중 적어도 한 면에 다음의 굴절률을 갖는 저굴절률막이 형성되어 있는 액정표시장치: ni<nt<ns (단, ni는 공기의 굴절률, nt는 저굴절률막의 굴절률, ns는 기재 필름의 굴절률임).
2. 위 1에 있어서, 저굴절률막은 광원 쪽 편광자 보호필름의 적어도 한 면에 형성되어 있는 액정표시장치.
3. 위 1에 있어서, 저굴절률막은 광원 쪽 편광자 보호필름의 광원 쪽 면에 형성되어 있는 액정표시장치.
4. 위 1에 있어서, 2ni*ns/(ni+ns)≤nt≤(ni+ns)/2 인 액정표시장치.
5. 위 1에 있어서, 저굴절률막은 100 nm 이하의 두께를 갖는 액정표시장치.
6. 위 1에 있어서, 저굴절률막은 기재 필름 상에 형성되어 있는 액정표시장치.
7. 위 1에 있어서, 편광자 보호필름은 환상올레핀계 폴리머 필름 또는 아세틸셀룰로오스계 필름인 액정표시장치.
본 발명의 액정표시장치는 액정패널에 입사되는 광의 투과율을 향상시켜 블랙 휘도의 저하 없이 화이트 휘도를 높일 수 있어 정면 대비비가 향상된다.
본 발명의 액정표시장치는 하판 편광판의 편광자 보호필름의 양면 중 적어도 한 면에 특히, 최외각에 저굴절률막을 형성시키므로 제조 공정이 간편하면서도 효과적으로 휘도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 액정표시장치는 편광도가 상승되는 효과도 있다.
본 발명의 액정표시장치는 저굴절률막을 얇게 형성할 수 있어 박형화에도 유리하다.
본 발명은 백라이트 유닛에 의해 구동되는 액정표시장치의 하판 편광판에 공기의 굴절률(ni)과 기재 필름의 굴절률(ns)의 사이의 굴절률 값을 갖는 저굴절률막을 형성시킴으로써 액정패널에 입사되는 광의 투과율을 향상시켜 블랙 휘도의 저하 없이 화이트 휘도를 높일 수 있어 정면 대비비가 향상되고 편광도도 상승되는 효과가 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 액정표시장치는 하판 편광판의 편광자 보호필름 상에 다음의 굴절률을 갖는 저굴절률막이 형성되어 있다:
ni<nt<ns
(단, ni는 공기의 굴절률, nt는 저굴절률막의 굴절률, ns는 기재 필름의 굴절률임).
본 발명의 액정표시장치는 액정셀의 양면에 편광판을 접합하여 화상을 표현하는 액정 패널과, 확산 시트 및 프리즘 시트 등을 포함하는 광원(백라이트 유닛)을 포함한다. 액정 패널의 하판 편광판에, 특히 하판 편광판의 최하단에 저굴절률막이 코팅되는 경우에는 프리즘 시트와 저굴절률막이 대향 배치되는 형태가 된다.
저굴절률막은 투명 기재 필름(편광자 보호필름 포함)보다 굴절률이 낮으며, 공기(굴절률=1)보다는 굴절률이 크다. 바람직하게는 저굴절률막의 굴절률은 공기와 투명 기재필름의 굴절률의 평균값에 근접할수록 본 발명에서 의도하는 효과가 증대되며, 투명기재필름이 트리아세틸셀룰로오스(n=1.48)인 경우에는 위 식에 따라 2ni*ns/(ni+ns)≤nt≤(ni+ns)/2 의 경우 즉 nt= 1.19-1.24일 수 있다.
박형화의 관점에서, 저굴절률막은 100nm 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 액정표시장치를 예시하면 도 1 또는 도 2와 같다. 액정표시장 치(50)는 기본적으로 저굴절률막(10), 액정 패널(20) 및 백라이트 유닛(40)을 포함한다. 액정 패널(20)은 컬러필터 기판(24)와 TFT기판(22)로 이루어진 액정 셀(23) 의 양 표면에 편광판(241, 221) 이 배치된 구조일 수 있고, 백라이트 유닛(40)은 램프(43), 이 램프(43)에서 나오는 광을 정면으로 향하게 하기 위해, 도광판(44) 및 반사 시트(45)를 이용하고, 도광판 위에 프리즘 시트(411, 412)와 확산 시트(413)를 통하여 휘도가 향상된 광이 액정패널(20)로 입사되도록 한다.
액정패널(20) 측의 광원 측의 편광판(221)의 최하면 투명 지지체에 투명지지체 보다 굴절률이 낮은 저굴절률막(10)이 형성될 수 있다. 저굴절률막(10)은 도 1 및 2와 같이 투명 지지체(편광자 보호필름일 수 있다)의 어느 면에 형성될 수 있다. 도 1 및 2의 액정표시장치(50)는 종래 기술에 비해 적은 전력으로도 고휘도를 가지며, 동시에 콘트라스트비가 크게 향상되어 표시 품질을 향상시킨다.
본 발명의 액정 표시 장치(50)는 편광판(241, 221)을 액정셀(23)의 양면에 결합하여, 액정 패널(20)을 구성할 수 있다. 액정셀 및 편광판 사이의 결합을 위해서 점착제가 통상 사용된다. 여기서, 액정셀의 구동 모드는 예를 들어, TN 모드, VA 모드, IPS 모드 등일 수 있으나, 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 본 발명의 액정 표시 장치(50)에 사용된 백라이트 유닛(40)은 관련 분야에서 통상 사용되어 온 광원이 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 냉음극선관, 발광 다이오드(LED) 등이 광원으로 적합하게 사용될 수 있다.
편광판(241, 221)은 필름 면내에서 서로 직교하는 방향 중 일 방향으로 진동하는 선편광을 투과시키고, 다른 방향으로 진동하는 선편광을 흡수하는 타입의, 일 반적으로 편광 필름 또는 편광판으로 알려진 것일 수 있다. 구체적으로, 편광 필름으로, 일축 연신을 수행하고, 폴리비닐 알코올 필름에 대해 이색성 안료로 염색하며, 또한 붕산으로 가교 결합을 수행하여 획득한 필름을 사용할 수 있다. 편광 필름 중에서, 이색성 안료로서 요오드를 사용하는 요오드계 편광 필름 및 이색성 안료로서 이색성 염료를 사용하는 염료계 편광 필름이 있다. 본 발명의 액정 표시 장치에서는, 둘 중 어느 것도 사용할 수 있다. 또한, 편광판(241, 221)으로, 상술한 편광 필름을 단독으로 사용할 수도 있으나, 많은 경우에 트리아세틸셀룰로오스 등으로 형성된 보호 필름이 편광 필름의 양면 또는 한 면에 적층된다.
일반적으로 점착제를 사용하여 편광판(214, 221)을 액정 셀(23)상에 결합한다. 바람직하게는, 구동 모드에 따라서, 액정 표시 장치의 시야각 확대를 위한 위상차판을 편광판 및 액정셀 사이에 적합하게 배치한다. 이 때, 위상차판 기능을 가지는 필름을 액정 셀 측의 보호 필름으로도 사용할 수 있다.
저굴절률막(10)은 액정 셀(23)의 양 표면에 각각 배치된 편광판(241, 221) 중에서, 액정 패널(20)의 광원 측에 배치된 편광판(221)의 최외각 면에 배치된다. 저굴절률막(10)은 편광자 보호 필름의 역할을 할 수도 있다.
저굴절률막(10)을 이루는 저굴절률제는 그 굴절률이 1.45 이하이고, 바람직하게는 1.35 이하인 것이다. 저굴절률제는 무기계 또는 유기계 중 어느 것이어도 좋다. 저굴절률막은 외부로부터의 빛(형광등, 자연광 등)이 광학 적층체의 표면에서 반사될 때, 그 반사율을 낮추고 투과율을 높이는 역할을 수행한다.
저굴절률제는 바람직하게 1) 실리카 또는 불화마그네슘을 함유하는 재료, 2) 저굴절률 수지인 불소계 재료, 3) 실리카 또는 불화마그네슘을 함유하는 불소계 재료, 4) 실리카 또는 불화마그네슘 박막 등 중 어느 것으로 구성된다. 불소계 재료 이외의 재료에 대해서는 하드 코트층을 구성하는 재료와 동일한 재료를 이용할 수 있다. 저굴절률막은 저굴절률제와 수지에 의해 형성되어도 좋다.
무기계 저굴절률제를 이용한 저굴절률막은 실리카 또는 불화마그네슘을 들 수 있고, 바람직하게는 공극을 가지는 미립자를 들 수 있다. 공극을 가지는 미립자는 저굴절률막의 층 강도를 유지하면서 그 굴절률을 낮추는 것을 가능하게 한다. 본 발명에서 공극을 가지는 미립자란 미립자의 내부에 기체가 충전된 구조 및／또는 기체를 포함하는 다공질 구조체를 형성하고, 미립자 본래의 굴절률에 비해 미립자 중의 기체의 점유율에 반비례해서 굴절률이 저하되는 미립자를 의미한다. 또한 본 발명에서는 미립자의 형태, 구조, 응집 상태, 도막 내부에서의 미립자의 분산 상태에 따라 내부 및／또는 표면의 적어도 일부에 나노포러스 구조의 형성이 가능한 미립자도 포함된다.
공극을 가지는 미립자의 평균 입자 직경은 5㎚ 이상 300㎚ 이하이고, 바람직하게는 하한이 8㎚ 이상이고 상한이 100㎚ 이하이며, 더 바람직하게는 하한이 10㎚ 이상이고 상한이 80㎚ 이하이다. 미립자의 평균 입자 직경이 이 범위 내에 있음에 따라 저굴절률막에 뛰어난 투명성을 부여하는 것이 가능해진다.
유기계 저굴절률제를 이용한 저굴절률막에 있어서는 저굴절률제로서 저굴절률 수지를 이용해도 좋고, 예를 들면 실리콘 함유 불화비닐리덴 공중합체를 들 수 있다. 이 실리콘 함유 불화비닐리덴 공중합체는 구체적으로 불화비닐리덴과 헥사플 루오로프로필렌을 함유하는 모노머 조성물을 원료로 한 공중합에 의해 얻어지는 것으로, 불소 함유 비율이 60∼70％인 불소 함유 공중합체 100 중량부와 에틸렌성 불포화기를 가지는 중합성 화합물 80∼150 부로 이루어지는 것이다.
실리콘 함유 불화비닐리덴 공중합체는 모노머 조성물에서의 각 성분의 비율이 불화비닐리덴이 30∼90％, 바람직하게는 40∼80％, 특히 바람직하게는 40∼70％이거나, 헥사플루오로프로필렌이 5∼50％, 바람직하게는 10∼50％, 특히 바람직하게는 15∼45％이다. 이 모노머 조성물은 추가로 테트라플루오로에틸렌을 0∼40％, 바람직하게는 0∼35％, 특히 바람직하게는 10∼30％ 함유하는 것이어도 좋다.
실리콘 함유 불화비닐리덴 공중합체는 다른 공중합체 성분이 예를 들면 20％ 이하, 바람직하게는 10％ 이하의 범위로 함유된 것이어도 좋고, 이와 같은 다른 공중합 성분의 구체적인 예로서 플루오로에틸렌, 트리플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 1,2―디클로로―1,2―디플루오로에틸렌, 2―브로모―3,3,3―트리플루오로에틸렌, 3―브로모―3,3―디플루오로프로필렌, 3,3,3―트리플루오로프로필렌, 1,1,2―트리클로로―3,3,3―트리플루오로프로필렌, α―트리플루오로메타크릴산 등의 불소 원자를 가지는 중합성 모노머를 예시할 수 있다.
이상과 같은 모노머 조성물에서 얻어지는 불소 함유 공중합체는 그 불소 함유 비율이 60∼70％인 것이 필요하고, 바람직한 불소 함유 비율은 62∼70％, 특히 바람직하게는 64∼68％이다. 불소 함유 비율이 이와 같은 특정한 범위임에 따라, 불소 함유 중합체는 용제에 대해 양호한 용해성을 가지고 또한 이와 같은 불소 함유 중합체를 성분으로 함유함으로써 여러 기재에 대해 뛰어난 밀착성을 가지고, 높 은 투명성과 낮은 굴절률을 가짐과 함께 충분히 뛰어난 기계적 강도를 가지는 박막을 형성하므로 박막이 형성된 표면의 내상성 등의 기계적 특성을 충분히 높게 할 수 있어 매우 적합하다.
이 불소 함유 공중합체는 그 분자량이 폴리스티렌 환산 수평균 분자량으로 5,000∼200,000, 특히 10,000∼100,000인 것이 바람직하다. 이와 같은 크기의 분자량을 가지는 불소 함유 공중합체를 이용함으로써 얻어지는 불소계 수지 조성물의 점도가 적합한 크기가 되고, 따라서 확실히 적합한 도포성을 가지는 불소계 수지 조성물로 할 수 있다. 불소 함유 공중합체는 그 자체의 굴절률이 1.45 이하, 특히 1.42 이하, 더 나아가 1.40 이하인 것이 바람직하다.
상기 설명한 이외의 저굴절률제로 바람직한 것으로는 실리카, 불화마그네슘 등의 저굴절률 무기 초미립자(다공질, 중공 등 모든 종류의 미립자) 및 저굴절률 수지인 불소계 수지를 들 수 있다. 불소계 수지로서는 적어도 분자 중에 불소 원자를 포함하는 중합성 화합물 또는 그 중합체를 이용할 수 있다. 중합성 화합물은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 전리 방사선으로 경화하는 관능기, 열경화하는 극성기 등의 경화 반응성의 기를 가지는 것이 바람직하다. 또한 이러한 반응성의 기를 동시에 함께 지니는 화합물이어도 좋다. 이러한 중합성 화합물에 대해 중합체란 상기와 같은 반응성기 등을 전혀 갖지 않는 것이다.
전리 방사선 경화성기를 가지는 중합성 화합물로서는 에틸렌성 불포화 결합을 가지는 불소 함유 모노머를 널리 이용할 수 있다. 더 구체적으로는 플루오로올레핀류(예를 들면 플루오로에틸렌, 비닐리덴플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 퍼플루오로부타디엔, 퍼플루오로―2,2―디메틸―1,3―디옥솔 등)를 예시할 수 있다. (메타)아크릴로일옥시기를 가지는 것으로서 2,2,2―트리플루오로에틸(메타)아크릴레이트, 2,2,3,3,3―펜타플루오로프로필(메타)아크릴레이트, 2―(퍼플루오로부틸)에틸(메타)아크릴레이트, 2―(퍼플루오로헥실)에틸(메타)아크릴레이트, 2―(퍼플루오로옥틸)에틸(메타)아크릴레이트, 2―(퍼플루오로데실)에틸(메타)아크릴레이트, α―트리플루오로메타크릴산 메틸, α―트리플루오로메타크릴산 에틸과 같은, 분자 중에 불소 원자를 가지는 (메타)아크릴레이트 화합물; 분자 중에 불소 원자를 적어도 3개 가지는 탄소수 1∼14의 플루오로알킬기, 플루오로시클로알킬기 또는 플루오로알킬렌기와, 적어도 2개의 (메타)아크릴로일옥시기를 가지는 불소 함유 다관능 (메타)아크릴산 에스테르 화합물 등도 있다.
열경화성 극성기로서 바람직한 것은 예를 들면 수산기, 카르복실기, 아미노기, 에폭시기 등의 수소 결합 형성기이다. 이것들은 도막과의 밀착성뿐 아니라 실리카 등의 무기 초미립자와의 친화성도 뛰어나다. 열경화성 극성기를 가지는 중합성 화합물로서는 예를 들면 4―플루오로에틸렌―퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체; 플루오로에틸렌―탄화수소계 비닐에테르 공중합체; 에폭시, 폴리우레탄, 셀룰로오스, 페놀, 폴리이미드 등의 각 수지의 불소 변성품 등을 들 수 있다.
전리 방사선 경화성기와 열경화성 극성기를 함께 지니는 중합성 화합물로서는 아크릴 또는 메타크릴산의 부분 및 완전 불소화알킬, 알케닐, 아릴에스테르류, 완전 또는 부분 불소화비닐에테르류, 완전 또는 부분 불소화비닐에스테르류, 완전 또는 부분 불소화비닐케톤류 등을 예시할 수 있다.
게다가 또한 상기한 불소 원자를 가지는 중합성 화합물이나 중합체와 함께 방현층에 기재한 바와 같은 각 수지 성분을 혼합해서 사용할 수도 있다. 또한 반응성기 등을 경화시키기 위한 경화제, 도공성을 향상시키거나 방오염성을 부여시키기 위해 각종 첨가제, 용제를 적절히 사용할 수 있다.
수지로서는 투명성의 것이 바람직하고, 그 구체적인 예로서는 자외선 또는 전자선으로 경화하는 수지인 전리 방사선 경화형 수지, 전리 방사선 경화형 수지와 용제 건조형 수지의 혼합물 또는 열경화형 수지의 3종류를 들 수 있고, 바람직하게는 전리 방사선 경화형 수지를 들 수 있다.
전리 방사선 경화형 수지의 구체적인 예로서는 아크릴레이트계의 관능기를 가지는 것, 예를 들면 비교적 저분자량의 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 알키드 수지, 스피로아세탈 수지, 폴리부타디엔 수지, 폴리티올폴리엔 수지, 다가 알코올 등의 다관능 화합물의 (메타)아루릴레이트 등의 올리고머 또는 프레폴리머, 반응성 희석제를 들 수 있고, 이들의 구체적인 예로서는 에틸(메타)아크릴레이트, 에틸헥실(메타)아크릴레이트, 스티렌, 메틸스티렌, N―비닐피롤리돈 등의 단관능 모노머 및 다관능 모노머, 예를 들면 폴리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 헥산디올(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 1,6―헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
본 발명의 전리 방사선 경화성 수지 조성물에 첨가하는 광중합 개시제의 바 람직한 것으로서는 예를 들면 아세토페논류, 벤조페논류, 미힐러벤조일벤조에이트(Michler's benzoyl benzoate), α―아밀옥심에스테르, 테트라메틸메우람모노술파이드, 티옥산톤류 등을 적용할 수 있다. 또한 필요에 따라 광증감제, 광중합 촉진제를 첨가한다. 상기 광증감제, 광중합 촉진제로서는 공지된 광증감제이면 좋고, 예를 들면 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, α―메틸벤조인, α―페닐벤조인 등의 벤조인계 화합물; 안트라퀴논, 메틸안트라퀴논 등의 안트라퀴논계 화합물; 벤질; 디아세틸; 아세토페논, 벤조페논 등의 페닐케톤 화합물; 디페닐디술피드, 테트라메틸티우람술피드 등의 술피드 화합물; α―클로르메틸나프탈린; 안트라센 및 헥사클로로부타디엔, 펜타클로로부타디엔 등의 할로겐화 탄화수소, 티옥산톤, n―부틸아민, 트리에틸아민, 트리―n―부틸포스핀 등이 있다. 구체적으로는 아세토페논계 광중합 개시제에 대해 벤조페논 또는 티옥산톤 광증감제를 이용하는 것이 바람직하다.
전리 방사선 경화형 수지를 자외선 경화형 수지로서 사용하는 경우에는 광중합 개시제를 이용하는 것이 바람직하다. 광중합 개시제의 구체적인 예로서는 아세토페논류, 벤조페논류, 미힐러벤조일벤조에이트, α―아밀옥심에스테르, 티옥산톤류를 들 수 있다. 또한 광증감제를 혼합해서 사용하는 것이 바람직하고, 그 구체적인 예로서는 n―부틸아민, 트리에틸아민, 폴리―n―부틸포스핀 등을 들 수 있다.
또한 전리 방사선 경화형 수지를 자외선 경화형 수지로서 사용하는 경우에는 광중합 개시제 또는 광중합 촉진제를 첨가할 수 있다. 광중합 개시제로서는, 라디칼 중합성 불포화기를 가지는 수지계의 경우에는 아세토페논류, 벤조페논류, 티옥 산톤류, 벤조인, 벤조인메틸에테르 등을 단독 또는 혼합해서 사용한다. 또한 양이온 중합성 관능기를 가지는 수지계의 경우에는, 광중합 개시제로서 방향족 디아조늄염, 방향족 술포늄염, 방향족 요오드늄(iodonium)염, 메타셀론 화합물, 벤조인술폰산 에스테르 등을 단독 또는 혼합물로서 이용한다. 광중합 개시제의 첨가량은 전리 방사선 경화성 조성물 100 중량부에 대해 0.1∼10 중량부이다.
전리 방사선 경화형 수지에 혼합해서 사용되는 용제 건조형 수지로서는 주로 열가소성 수지를 들 수 있다. 열가소성 수지는 일반적으로 예시되는 것이 이용된다. 용제 건조형 수지의 첨가에 의해 도포면의 도막 결함을 유효하게 방지할 수 있다. 본 발명의 바람직한 태양에 따르면, 광투과성 기재의 재료가 TAC 등의 셀룰로오스계 수지인 경우, 열가소성 수지의 바람직한 구체적인 예로서 셀룰로오스계 수지, 예를 들면 니트로셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 에틸히드록시에틸셀룰로오스 등을 들 수 있다.
열경화성 수지의 구체적인 예로서는 페놀 수지, 요소 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 멜라닌 수지, 구아나민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 아미노알키드 수지, 멜라닌―요소 공축합 수지, 규소 수지, 폴리실록산 수지 등을 들 수 있다. 열경화성 수지를 이용하는 경우, 필요에 따라 가교제, 중합 개시제 등의 경화제, 중합 촉진제, 용제, 점도 조정제 등을 더 첨가해서 사용할 수 있다.
저굴절률막을 형성할 때에 광중합 개시제를 이용할 수 있고, 그 화합물은 시장에서 입수 가능하며, 예를 들면 상품명 이가큐어 184, 이가큐어 907, 이가큐어 369, 이가큐어 819, 이가큐어 127, DAROCUR TPO(치바 스페셜티 케미컬즈사제)를 들 수 있다. 또한 본 발명에서는, 중합 촉진제로서 예를 들면 Speedcure MBB, Speedcure PBZ(LAMBSON Fine Chemicals제) 등을 들 수 있다.
저굴절률막을 형성하려면 상기 성분에 용제를 혼합한 조성물을 이용할 수 있다. 용제의 구체적인 예로서는 이소프로필알코올, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 프로판올, PGME 등의 알코올류; 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, PGMEA 등의 에스테르류; 할로겐화 탄화수소; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소; 또는 이들의 혼합물을 들 수 있고, 바람직하게는 알코올류, 케톤류, 에스테르류를 들 수 있다.
본 발명에서는 투명 기재필름과 저굴절률막 사이에 하드 코트층을 형성할 수 있다. 하드 코트층이란 JIS 5600―5―4(1999년)에서 규정되는 연필 경도 시험에서 H이상의 경도를 나타내는 것을 말한다. 하드 코트층의 막두께(경화시)는 0.1∼100㎛, 바람직하게는 0.8∼20㎛의 범위에 있다. 하드 코트층은 수지와 임의 성분에 의해 형성되어 이루어진다.
수지로서는 투명성인 것이 바람직하고, 그 구체적인 예로서는 자외선 또는 전자선으로 경화하는 수지인 전리 방사선 경화형 수지, 전리 방사선 경화형 수지와 용제 건조형 수지의 혼합물 또는 열경화형 수지의 3 종류를 들 수 있고, 바람직하게는 전리 방사선 경화형 수지를 들 수 있다. 본 발명에서는 경도를 조절하기 위해 1㎚∼500㎚ 정도의 무기 초미립자(표면 유기 처리한 알루미나 등의 금속 산화물 입자나 콜로이달 실리카 등), 유기 초미립자를 첨가해도 좋다.
전리 방사선 경화형 수지의 구체적인 예로서는 아크릴레이트계의 관능기를 가지는 것, 예를 들면 비교적 저분자량의 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 알키드 수지, 스피로아세탈 수지, 폴리부타디엔 수지, 폴리티올폴리엔 수지, 다가 알코올 등의 다관능 화합물의 (메타)아루릴레이트 등의 올리고머 또는 프레폴리머, 반응성 희석제를 들 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 전리 방사선 경화형 수지의 구체적인 예로서는 (메타)아크릴레이트계의 관능기를 가지는 것 또는 우레탄(메타)아크릴레이트계의 관능기를 가지는 것 또는 (메타)아크릴레이트계의 관능기를 가지는 것과 우레탄(메타)아크릴레이트계의 관능기를 가지는 것의 혼합물을 들 수 있다.
(메타)아크릴레이트계의 관능기를 가지는 것으로서는, 예를 들면 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,3―부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,4―부탄디올디(메타)아크릴레이트, 에톡시화비스페놀 A 디(메타)아크릴레이트, 에톡시화비스페놀 F 디(메타)아크릴레이트, 1,6―헥산디올디(메타)아크릴레이트, 1,9―노난디올디(메타)아크릴레이트, 1,10―데칸디올디(메타)아크릴레이트, 글리세린디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로폭시화네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨디아크릴레이트모노스테아레이트, 이소시아눌산 에톡시 변성 디(메타)아크릴레이트(이소시아눌산 EO 변성 디(메타)아크릴레이트), 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 EO 변성 트리(메타)아 크릴레이트, 이소시아눌산 EO 변성 트리(메타)아크릴레이트, 에톡시화트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭시화트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭시화글리세릴트리(메타)아크릴레이트, 3관능 폴리에스테르아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트, 에톡시화펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨히드록시펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트 등을 들 수 있다.
우레탄(메타)아크릴레이트계의 관능기를 가지는 것으로서는 시판품이면 좋고, 예를 들면 니폰 합성사제의 자색광 시리즈, 예를 들면 UV1700B, UV6300B, UV765B, UV7640B, UV7600B 등을 들 수 있고; 네카미(根上) 공업사제의 아트레진 시리즈, 예를 들면 아트레진 HDP, 아트레진 UN9000H, 아트레진 UN3320HA, 아트레진 UN3320HB, 아트레진 UN3320HC, 아트레진 U, N3320HS, 아트레진 UN901M, 아트레진 UN902MS, 아트레진 UN903 등을 들 수 있으며; 신나카무라 화학사제의 UA100H, U4H, U4HA, U6H, U6HA, U15HA, UA32P, U6LPA, U324A, U9HAMI 등을 들 수 있고; 다이셀·유시비사제의 Ebecryl 시리즈, 예를 들면 1290, 5129, 254, 264, 265, 1259, 1264, 4866, 9260, 8210, 204, 205, 6602, 220, 4450 등을 들 수 있으며; 아라카와(荒川) 화학사제의 빔 세트 시리즈, 예를 들면 371, 577 등을 들 수 있고; 미츠비시(三菱) 레이욘사제의 RQ 시리즈, 다이니폰 잉크사제의 유니딕 시리즈 등을 들 수 있으며; DPHA40H(니폰 가야쿠사제), CN9006(서머사제), CN968 등을 들 수 있다. 이 중에서도 바람직하게는 UV1700B(니폰 합성사제), DPHA40H(니폰 가야쿠사제), 아트레진 HDP(네카미 공업사제), 빔 세트 371(아라카와 화학사제), 빔 세트 577(아라카와 화 학사제), U15HA(신나카무라 화학사제) 등을 들 수 있다.
전리 방사선 경화형 수지를 자외선 경화형 수지로서 사용하는 경우에는 광중합 개시제를 이용하는 것이 바람직하다. 광중합 개시제의 구체적인 예로서는 아세토페논류, 벤조페논류, 미힐러벤조일벤조에이트, α－아밀옥심에스테르, 테트라메틸티우람모노술파이드, 티옥산톤류를 들 수 있다. 또한 광증감제를 혼합해서 사용하는 것이 바람직하고, 그 구체적인 예로서는 n－부틸아민, 트리에틸아민, 폴리－n－부틸포소핀 등을 들 수 있다. 개시제로서는 저굴절률막에서 기재한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
전리 방사선 경화형 수지에 혼합해서 사용되는 용제 건조형 수지로서는 주로 열가소성 수지를 들 수 있다. 열가소성 수지는 일반적으로 예시되는 것이 이용된다. 용제 건조형 수지의 첨가에 의해 하드 코트층의 균열, 컬 방지를 위한 적절한 유연성을 부여하거나 또는 도포면의 도막 결함을 유효하게 방지할 수 있다. 본 발명의 바람직한 태양에 따르면, 투명 기재의 재료가 TAC 등의 셀룰로오스계 수지인 경우, 열가소성 수지의 바람직한 구체적인 예로서 셀룰로오스계 수지, 예를 들면 니트로셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 에틸히드록시에틸셀룰로오스 등을 들 수 있다.
열경화성 수지의 구체적인 예로서는 페놀 수지, 요소 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 멜라닌 수지, 구아나민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 아미노알키드 수지, 멜라민－요소 공축합 수지, 규소 수지, 폴리실록산 수지 등을 들 수 있다. 열경화성 수지를 이용하는 경우, 필요에 따라 가교 제, 중합 개시제 등의 경화제, 중합 촉진제, 용제, 점도 조정제 등을 더 첨가해서 사용할 수 있다.
본 발명의 저굴절률막(10)과 관련하여, 휘도 향상의 관점에서 저굴절률막이 배치된 편광판의 투과도의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 액정 표시 장치의 시인성 관점에서 43% 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 편광판의 저굴절률막(10)의 반사율을 효율적으로 감소시키기 위해서 예를 들어, 굴절률의 적정 수준을 계산할 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치(50)에 사용되는 저굴절률막(10)은 편광판 (221)의 편광 필름 상에 직접 형성하거나, 또는 저굴절률막을 투명 수지 필름 상에 형성한 이후 편광 필름의 보호 필름으로서 저굴절률막이 부착된 투명 수지 필름을 사용하여 형성할 수 있다. 이 경우, 사용되는 투명 수지 필름은 실질적인 광학적 투명성을 가지는 필름인 한 특별히 제한되지 않으며, 그 구체적인 예는 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등의 셀룰로오스계 수지, 시클로올레핀계 수지, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등으로 형성된 필름이며, PVA계 편광자와의 접착성을 높이기 위해 수산화칼슘 수용액 혹은 수산화나트륨 수용액에 의한 검화를 하는 것이 바람직하다. 시클로올레핀계 수지는 모노머로서 노르보르넨 또는 디메탄옥타히드로나프탈렌 등의 시클릭 올레핀을 가지는 수지이고, 그 구체적인 시판품은 Arton(JSR Co., Ltd. 제조), Zeonor(Nippon Zeon Co., Ltd. 제조) 및 Zeonex(Nippon Zeon Co., Ltd. 제조)를 포함한다.
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]
1. 저굴절률막의 굴절률에 따른 투과도 변화 확인 실험
다음의 이론 및 수학식을 바탕으로 저굴절률막의 굴절률 변화에 따른 투과도 변화 경향을 확인하였다. 그 결과는 표 1 및 도 3과 같다.
Figure 112009080161986-PAT00001
(위 그림에서, n: 굴절율, A: 면적, θ:각도, I:선속밀도를 나타내며, i:입사, r:반사, t:투과이다).
R (반사도, reflectance)=I r cosθ r /I i cosθ i ={(n t -n i )/(n t +n i )} 2
T (투과도, transmittance)=I t cosθ t /I i cosθ i =4n t n i /(n t +n i ) 2
Figure 112009080161986-PAT00002
위 표 1 및 도 3에서 확인되는 바와 같이, 투명 기재필름(TAC) 위에 기재필름의 굴절률보다 낮은 굴절률의 막을 두면 투과율이 상승하는 것이 확인되고, 저굴절률막의 굴절률이 반대로 투명 기재필름보다 큰 경우에는 오히려 투과율이 감소하는 것도 확인되었다.
따라서 하판 편광판의 광원 쪽 최외각에 공기의 굴절률(ni)과 기재 필름의 굴절률(ns)의 사이의 굴절률 값을 갖는 저굴절률막이 형성되면 휘도가 상승된다는 것이 증명되었다.
2. 저굴절률막이 형성된 투명보호필름의 제조
불소계 공중합체로 된 저굴절률제 40부를 다관능 우레탄화 아크릴레이트(헥사메틸렌 디이소시아네이트 및 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트의 반응 생성물) 60 부에 용해하고, 용제를 이용하여 점도를 조정하여 만든 용액을 코팅하고 경화하여 굴절률이 1.35인 자외선 경화성 수지 조성물을 얻었다.
건조 이후 도포된 필름 두께가 100 nm 이하가 되도록 자외선 경화성 수지 조성물을 두께 80 ㎛의 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름에 도포하였고, 60℃로 설정된 건조기에서 3분 동안 건조하였다. 건조된 필름을 질소로 퍼징한 상태에서, h-선 환산 광량 20 mJ/cm2가 되도록 강도 20 mW/cm2인 고압 수은 램프로부터의 광을 코팅층에 조사하여 저굴절률막을 경화하고, 저굴절률막이 형성된 TAC필름을 제조하였다.
3. 실시예 1 및 2 및 비교예
실시예로, 위와 같이 제조된 저굴절률막이 형성된 TAC필름을 도 1 및 2와 같이 장착하여 액정표시장치를 제조하였다. 백라이트 유닛 측에는 저굴절률막에 대향하도록 확산 시트 및 프리즘 시트를 형성시켰다.
비교예로 실시예와 동일하게 액정표시장치를 제조하되, 저굴절률막은 장착하지 않았다.
4. 시험예
실시예 1 및 2와 비교예의 액정표시장치를 암실에서 작동시키고, 휘도측정장비 SR3A계 BM5A (Topcon Co., Ltd. 제조)를 사용하여 백표시 상태에서의 휘도 (cd/m2)를 측정하였다. 이 결과를 바탕으로 정면대비비 (C/R)를 계산하였다. 또한, UV-VIS Spectrophotometer인 V-7100(JASCO.Co., Ltd 제조)를 이용하여 편광도를 측정하였다. 그 결과는 다음 표 2와 같았다.
구분 Lw(화이트 휘도) Lb(블랙 휘도) C/R(정면대비비) 편광도
실시예1 208.5 0.211 992.9 99.995
실시예2 207.9 0.212 980.7 99.990
비교예 193.5 0.212 915.3 99.975
표 2와 같이, 저굴절률막을 하판 편광판 최외각에 형성시킨 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 현저히 우수한 정면대비비를 나타냄이 확인되었고, 액정표시장치의 화상표시품질에 직접적으로 관계되는 편광도의 경우도 현저히 향상되는 것이 확인되었다.
본 발명의 액정표시장치 기술은 간단한 공정의 추가로 정면대비비가 우수한 액정표시장치를 제조할 수 있어 박형 액정표시장치 제조에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 액정표시장치의 일 실시예의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 액정표시장치의 일 실시예의 단면도이다.
도 3은 저굴절률막의 굴절률 변화에 따른 투과율 변화 그래프이다.

Claims (7)

  1. 하판 편광판의 편광자 보호필름의 양면 중 적어도 한 면에 다음의 굴절률을 갖는 저굴절률막이 형성되어 있는 액정표시장치:
    ni<nt<ns
    (단, ni는 공기의 굴절률, nt는 저굴절률막의 굴절률, ns는 기재 필름의 굴절률임).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 저굴절률막은 광원 쪽 편광자 보호필름의 적어도 한 면에 형성되어 있는 액정표시장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 저굴절률막은 광원 쪽 편광자 보호필름의 광원 쪽 면에 형성되어 있는 액정표시장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 저굴절률막의 굴절률은 다음의 조건을 만족하는 액정표시장치:
    2ni*ns/(ni+ns)≤nt≤(ni+ns)/2.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 저굴절률막은 100 nm 이하의 두께를 갖는 액정표시장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 저굴절률막은 기재 필름 상에 형성되어 있는 액정표시장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 편광자 보호필름은 환상올레핀계 폴리머 필름 또는 아세틸셀룰로오스계 필름인 액정표시장치.
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