KR20130078606A - 편광판 및 이를 포함하는 광학 표시 장치 - Google Patents

편광판 및 이를 포함하는 광학 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 광학 표시 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 편광자의 상부 보호필름과 하부 보호필름의 열팽창율의 비를 특정 범위로 함으로써, 말림 현상이 방지된 편광판 및 이를 포함하는 광학 표시 장치를 제공하였다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 광학 표시 장치{Polarizer plate and optical display device comprising the same}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 광학 표시 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 편광자의 상부 보호필름과 하부 보호필름에서 MD 방향과 TD 방향의 열팽창율의 비를 특정 범위로 함으로써, 말림 현상이 방지되는 편광판 및 이를 포함하는 광학 표시 장치를 제공하였다.
편광판은 일반적으로 편광 기능을 하는 편광자와 편광자의 양면 또는 일면에 적층되어 편광자를 보호하는 보호필름으로 구성되어 있다. 편광판이 장착되는 광학 표시 장치의 종류에 따라 편광판의 보호필름에는 위상차 보상 필름, 접착제층, 점착제층, 표면 처리 층 등이 추가로 적층될 수도 있다.
한편, 편광판은 완제품의 형태가 아니라 반제품의 형태로 생산된다. 그런 다음, 편광판은 점착제에 의해 액정 셀에 접착하는 공정을 통해 광학 표시 장치로 최종 생산될 수 있다. 이 과정에서 편광판에 말림(curl) 현상이 생길 경우 액정 셀에 접착하는 공정이 원활하게 수행될 수 없다. 또한, 말림이 발생한 편광판은 액정 셀에 접착하는 과정에서 접착면에 기포가 발생하거나 또는 접착 공정 자체가 어려울 수 있다. 또한, 이러한 말림 현상은 편광판 상부와 하부에 위치하는 보호필름의 수축율에 기인하는 것으로 말림 현상은 편광판의 내구성에도 영향을 줄 수 있다.
말림 현상은 편광자의 경우 이축 연신 필름으로서 외부 환경과 시간의 경과에 따라 연신된 고분자가 연신 이전의 형태로 되돌아가려는 특성 때문에 발생하게 된다. 그러나, 액정 셀에 접착되는 편광판은 위상차 특성을 구현하기 위해서 이축 연신 필름이 반드시 필요한 상황이다. 따라서, 이축 연신 편광자의 말림 현상을 해소하기 위해서는 편광자의 일면 또는 양면에 적층되는 보호필름의 물성을 조절할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 편광자의 변형 없이 편광판의 말림 현상을 해소할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 편광판을 포함하는 광학 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점인 편광판은 편광자, 및 편광자의 일면에 적층된 제1보호필름과 다른 일면에 적층된 제2보호필름을 포함하고, TD 방향 및 25~120℃에서의 상기 제1보호필름의 열팽창율을 t1, 상기 제2보호필름의 열팽창율을 t2라고 할 때, 열팽창율의 비는 0.5-2이고, 및 MD 방향 및 25~120℃에서의 상기 제1보호필름의 열팽창율을 m1, 상기 제2보호필름의 열팽창율을 m2라고 할 때, 열팽창율의 비는 0.5-2일 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 광학 표시 장치는 상기 편광판을 포함할 수 있다.
본 발명은 편광자의 변형 없이 편광판의 말림 현상이 해소된 편광판 및 이를 포함하는 광학 표시 장치를 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 구체예의 편광판의 단면도를 나타낸 것이다.
100:편광판, 110:편광자, 120a, 120b:제1보호필름, 제2보호필름
본 발명의 일 관점인 편광판은 편광자, 및 편광자의 일면에 적층된 제1보호필름과 다른 일면에 적층된 제2보호필름을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 편광판의 일 구체예를 나타낸 것이다. 도 1에 따르면, 편광판(100)은 편광자(110), 및 편광자의 일면에 적층된 제1보호필름(120a)과 다른 일면에 적층된 제2보호필름(120b)을 포함할 수 있다.
TD 방향(폭 방향, Transverse Direction) 및 25~120℃에서 제1보호필름의 열팽창율을 t1, 상기 제2보호필름의 열팽창율을 t2라고 할 때, 열팽창율의 비는 0.5-2가 될 수 있다. 열팽창율의 비가 0.5 미만이거나 2 초과이면, 편광판의 말림 현상이 심할 수 있고, 편광판의 말림 현상은 차후 패널면에 합지하는 공정에서 미부착 및 기포 생성, 단부 들뜸 등의 문제점이 있을 수 있다.
본 명세서에서 TD 방향에서의 열팽창율의 비는 t1/t2 및/또는 t2/t1이 될 수 있다.
바람직하게는 t2>t1일 때 t2/t1, t1>t2일 때 t1>t2인 열팽창율의 비는 1.1 ~ 1.8이 될 수 있다.
MD 방향(길이 방향, Machine Direction) 및 25~120℃에서의 제1보호필름의 열팽창율을 m1, 제2보호필름의 열팽창율을 m2라고 할 때, 열팽창율의 비는 0.5~2가 될 수 있다. 열팽창율비가 0.5 미만이거나 2 초과이면, 편광판의 말림 현상이 심할 수 있고, 편광판의 말림현상은 차후 패널면에 합지하는 공정에서 미부착 및 기포 생성, 단부 들뜸 등의 문제점이 있을 수 있다.
본 명세서에서 MD 방향에서의 열팽창율의 비는 m1/m2 및/또는 m2/m1이 될 수 있다.
바람직하게는 m2>m1일 때 m2/m1, m1>m2일 때 m1>m2인 열팽창율의 비는 1.1 ~ 1.8이 될 수 있다.
제1보호필름과 제2보호필름에서 열팽창율은 통상의 방법으로 측정할 수 있다. 예를 들면, 보호필름을 TMA(thermomechanical analysis)를 사용하여 5℃/분의 승온 속도, 25~120℃의 온도에서 필름의 길이 변화를 측정하고, 그 중 필름의 초기 길이 대비 측정 범위 내에서의 최대값을 취하여 열팽창율을 계산한다.
제1보호필름 및 제2보호필름의 MD 방향 및 25~120℃에서의 열팽창율 m1과 m2는 0.01 ~ 0.08ppm/℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자에 적층시 고온에서도 편광자 보호 효과를 나타낼 수 있고, 말림 현상을 해소할 수 있다. 바람직하게는 0.02 ~ 0.04ppm/℃, 더 바람직하게는 0.022 ~ 0.037ppm/℃가 될 수 있다.
제1보호필름 및 제2보호필름의 TD 방향 및 25~120℃에서의 열팽창율 t1과 t2는 0.01 ~ 0.04ppm/℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자에 적층시 고온에서도 편광자 보호 효과를 나타낼 수 있고, 말림 현상을 해소할 수 있다. 바람직하게는 0.01 ~ 0.025ppm/℃, 더 바람직하게는 0.012 ~ 0.021ppm/℃가 될 수 있다.
제1보호필름과 제2보호필름에서 TD 방향 및 25~120℃에서의 열팽창율의 비 중 1 초과인 값을 T, MD 방향 및 25~120℃에서의 열팽창율의 비 중 1 초과인 값을 M이라고 할 때, T/M은 0.5 이상 1.0 미만 또는 1.0 초과 1.5 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 보호필름의 팽창율 차이에 따른 말림현상이 MD 및 TD의 상쇄효과로 인해 말림 안정성을 가질 수 있다. 바람직하게는, 0.5 ~ 0.99 또는 1.01 ~ 1.3이 될 수 있다.
제1보호필름과 상기 제2보호필름의 두께는 10㎛~100㎛가 될 수 있다.
본 발명의 편광판은 상기 열팽창율의 비를 충족하는 것이라면, 제한없이 제1보호필름과 제2보호필름의 구성을 포함할 수 있다.
제1보호필름과 제2보호필름은 셀룰로오스계, 폴리에스테르계, 고리형 올레핀 폴리머계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 또는 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 재질로 된 필름이 될 수 있다.
일 구체예에서, 제1보호필름은 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름이고, 제2보호필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 고리형 올레핀 폴리머(COP) 필름이 될 수 있다.
다른 구체예에서, 제1보호필름과 제2보호필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 될 수 있다.
보호필름은 표면 처리된 보호필름일 수 있다. 표면 처리는 보호필름에 기능성을 부여하게 위한 것으로서, 예를 들면 반사방지 처리, 방현 처리, 방현성/저반사 처리, 하드코팅 처리 등을 포함할 수 있다.
편광자는 위상차 필름을 통과한 빛의 방향을 정렬하며, 입사광을 서로 직교하는 두 가지 편광 성분으로 나누고 그 한 성분만을 통과시키고 다른 성분은 흡수 또는 분산시킬 수 있다.
편광자는 편광판 제조시 통상적으로 사용되는 편광자라면 제한없이 사용할 수 있다. 편광자는 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 일정방향으로 연신시켜 제조된다. 구체적으로, 팽윤 과정, 염색 단계, 연신 단계, 가교 단계를 거쳐 제조된다. 각 단계를 수행하는 방법은 당업자들에게 통상적으로 알려져 있다.
편광자의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 20㎛-100㎛가 될 수 있다.
편광자에 보호필름을 적층하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 편광자에 접착층을 매개로 하여 보호필름을 적층할 수 있다. 접착층은 통상의 접착제 예를 들면, 수계 접착제, 감압형 접착제 모두를 사용할 수 있다.
본 발명의 편광판에서 보호필름은 표면 처리된 보호필름일 수 있다. 표면 처리는 보호필름에 기능성을 부여하게 위한 것으로서, 예를 들면 반사방지 처리, 방현 처리, 방현성/저반사 처리, 하드코팅 처리 등을 포함할 수 있다.
편광판은 사용 용도에 따라 위상차 보상 필름, 위상차 필름, 접착제층, 점착제층을 포함할 수 있다.
위상차 보상 필름은 액정 표시 패널을 통과한 빛의 광학적 특성을 조절하여 위상 차를 조절하거나 시야각 개선 기능을 가질 수 있다. 위상차 필름은 λ/4 위상차 필름으로서, 위상차 필름의 광축에 평행하며, 서로 수직인 두 편광 성분에 λ/4 만큼의 위상차를 부여하여 선평광을 원편광으로 바꾸거나 원편광을 선편광으로 바꾸는 역할을 한다. 위상차 필름은 유기발광다이오드 디스플레이 장치로부터 나오는 내광을 원편광으로부터 선편광으로 변화시키거나 선편광으로부터 원편광으로 변화시킨다.
위상차 필름은 보호필름의 재질에 따라 다르지만 일반적으로 사용하는 TAC의 경우 0~50의 위상차 값을 가진다. 다른 재질의 필름을 보호필름으로 사용할 경우에는 위상차 값이 큰 폭으로 달라진다.
위상차 보상 필름은 편광판에서 통상적으로 사용되는 것으로, 위상차 보상 기능을 갖는 필름이라면 제한없이 사용할 수 있다. 위상차 보상 필름으로는 시클로올레핀폴리머(COP)계, 아크릴계, 셀룰로오스계, 올레핀계 또는 이들의 혼합으로 만들어진 필름을 사용할 수 있다. 바람직하게는 시클로올레핀폴리머계 필름을 사용할 수 있다.
위상차 보상 필름의 두께는 10㎛-100㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용시 광학 보상 효과를 제공할 수 있다. 특히 표면의 광간섭이나 모아레 및 레인보우 현상을 완화시킬 수 있다. 바람직하게는 10㎛-40㎛ 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 광학 표시 장치는 상기 편광판을 포함할 수 있다. 광학 표시 장치는 유기발광다이오드 디스플레이 장치 또는 액정 표시 장치를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 편광판은 광학 표시 장치에서 상부 또는 하부 또는 상부와 하부 둘다 포함될 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.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
(A)편광자의 재료로 폴리비닐알코올 필름(VF-PS6000, 일본 Kuraray사, 두께 60㎛)을 사용하였다.
(B)보호필름으로
(B-1)보호필름 1(Fuji TAC, TAC, 일본 Fuji사, 두께 80㎛)
(B-2)보호필름 2(Konica TAC, TAC, 일본 Konica사, 두께 40㎛)
(B-3)보호필름 3(TA-016, PET, 일본 Toyobo사, 두께 100㎛)
(B-4)보호필름 4(PET, SKC사, 두께 75㎛)
을 사용하였다.
상기 보호필름에 대해 TMA(thermomechanical analysis)를 사용하여 5℃/분의 승온 속도, 25~120℃의 온도에서 MD 방향 또는 TD 방향의 필름의 길이 변화를 측정하고 필름의 초기 길이 대비 측정 범위 내에서의 최대값을 취하여 열팽창율을 계산한다. 열팽창율 결과는 하기 표 1과 같다.
MD 방향 열팽창율(ppm/℃) TD 방향 열팽창율(ppm/℃)
보호필름 1 0.024 0.072
보호필름 2 0.037 0.012
보호필름 3 0.022 0.021
보호필름 4 0.026 0.014
실시예 1-3 및 비교예 1-2
편광자의 재료에 염착, 연신 등의 과정을 거쳐 편광자를 제조하였다. 구체적으로, 폴리비닐알코올 필름을 150℃에서 2배 연신하고 요오드를 흡착시킨 후 40℃의 붕산 수용액에서 2.5배 연신하여 편광자를 제조하였다. 편광자의 양면에 하기 표 2와 같은 조합의 보호필름을 접착제를 사용하여 적층함으로써 편광판을 제조하였다.
제조한 편광판에 대해 말림(curl) 방향과 말림 현상을 측정하였다. 말림은 100mm x 100mm, 두께 100~300㎛의 편광판을 바닥에 놓았을 때, 편광판의 각 모서리의 높이 중 바닥으로부터의 최고 높이를 측정한 것이다.
보호필름 열팽창율비 말림 방향 말림(mm)
상부 하부 MD 방향 TD 방향
실시예 1 보호필름 2 보호필름 3 1.68 1.75 TD 11
실시예 2 보호필름 2 보호필름 4 1.42 1.16 MD 6
실시예 3 보호필름 3 보호필름 4 1.18 1.50 TD 8
비교예 1 보호필름 1 보호필름 2 1.54 6.00 TD 58
비교예 2 보호필름 1 보호필름 3 1.09 3.43 TD 38
상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 MD 방향과 TD 방향의 열팽창율의 비가 모두 0.5 ~ 2인 편광판은 말림 현상이 낮았다. 반면에, MD 방향 또는 TD 방향의 열팽창율의 비가 0.5 ~ 2가 아닌 비교예 1-2의 편광판은 말림 현상 수치가 큰 것으로 나타났다.

Claims (9)

  1. 편광자, 및 편광자의 일면에 적층된 제1보호필름과 다른 일면에 적층된 제2보호필름을 포함하고,
    TD 방향 및 25~120℃에서의 상기 제1보호필름의 열팽창율을 t1, 상기 제2보호필름의 열팽창율을 t2라고 할 때, 열팽창율의 비 t2/t1과 t1/t2는 0.5-2이고, 및
    MD 방향 및 25~120℃에서의 상기 제1보호필름의 열팽창율을 m1, 상기 제2보호필름의 열팽창율을 m2라고 할 때, 열팽창율의 비 m2/m1과 m1/m2는 0.5-2인 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1보호필름과 상기 제2보호필름의 TD 방향 및 25~120℃에서의 열팽창율이 0.01~0.04ppm/℃인 것을 특징으로 하는 편광판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1보호필름과 상기 제2보호필름의 MD 방향 및 25~120℃에서의 열팽창율이 0.02~0.04ppm/℃인 것을 특징으로 하는 편광판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1보호필름과 제2보호필름에서 TD 방향 및 25~120℃에서의 열팽창율의 비 중 1 초과인 값을 T, MD 방향 및 25~120℃에서의 열팽창율의 비 중 1 초과인 값을 M이라고 할 때, T/M은 0.5 이상 1.0 미만 또는 1.0 초과 1.5 이하인 것을 특징으로 하는 편광판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1보호필름과 상기 제2보호필름은 셀룰로오스계, 폴리에스테르계, 고리형 올레핀 폴리머계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 또는 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 재질로 된 필름인 것을 특징으로 하는 편광판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1보호필름은 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름이고, 상기 제2보호필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 고리형 올레핀 폴리머(COP) 필름인 것을 특징으로 하는 편광판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1보호필름과 상기 제2보호필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름인 것을 특징으로 하는 편광판.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1보호필름과 상기 제2보호필름의 두께는 10㎛~100㎛인 것을 특징으로 하는 편광판.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 광학 표시 장치.
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