KR20150142522A - 편광판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 편광판 및 그 제조방법은 폴리머 비드(polymer bead)와 기포(air bubble)의 비중 차이에 따른 상 분리를 이용하여 한번의 코팅공정으로 단일 층으로 이루어진 눈부심·반사 방지층을 형성함으로써 비용 경쟁력을 확보하기 위한 것으로, 기재; 상기 기재의 적어도 일측에 형성된 보호층; 및 상기 보호층의 외측에 단일 층으로 형성되며, 하부에 위치하는 폴리머 비드와 중간 부에서부터 표면에 위치하는 기포로 이루어진 눈부심·반사 방지층을 포함한다.

Description

편광판 및 그 제조방법{POLARIZING PLATE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 편광판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 눈부심·반사 방지층을 구비한 편광판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.
상기 평판표시장치는 외부광에 의한 반사 및 반사화상의 수용에 의한 콘트라스트 저하 및 가시성의 저하를 방지하기 위하여 광학간섭의 원리를 이용하여 반사율을 감소시키는 눈부심 방지층이 평판표시장치의 최(最)외면에 위치하게 된다.
이러한 평판표시장치 중 액정표시장치를 예를 들어 설명하면, 액정표시장치는 마주보는 2개의 전극과 그 사이에 형성되는 액정층으로 구동되는데, 2개의 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장으로 액정층의 액정분자를 구동한다.
액정분자는 분극성질과 광학적 이방성(optical anisotropy)을 갖는데, 분극성질은 액정분자가 전기장 내에 놓일 경우 액정분자 내의 전하가 액정분자의 양쪽으로 몰려서 전기장에 따라 분자배열 방향이 변화되는 것을 말하고, 광학적 이방성은 액정분자의 가늘고 긴 구조와 앞서 말한 분자배열 방향에 기인하여 입사광의 입사방향이나 편광상태에 따라 출사광의 경로나 편광상태를 달리 변화시키는 것을 말한다.
이에 따라, 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 투명절연기판으로 이루어진 액정패널을 필수적인 구성요소로 하며, 각 전계생성전극 사이의 전기장 변화를 통해서 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고, 이때 변화되는 빛의 투과율을 이용하여 여러 가지 화상을 표시한다.
이때, 액정패널의 상부 및 하부에 각각 편광판이 위치하게 되는데, 편광판은 투과축과 일치하는 편광성분의 빛을 투과시켜 2개의 편광판의 투과축의 배치와 액정의 배열 특성에 의해 빛의 투과정도를 결정하게 된다.
도 1a 및 도 1b는 액정패널을 투과하는 빛의 특성을 보여주는 예시도이다.
상기 도면들을 참조하면, 일반적인 액정표시장치는 액정패널(P) 및 이의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트 유닛(미도시)으로 이루어지는데, 이중 액정패널(P)은 액정층(30)을 사이에 두고 합착된 제 1 및 제 2 기판(10, 5), 그리고 상기 제 1 및 제 2 기판(10, 5) 외면에 각각 부착된 제 1 및 제 2 편광판(50a, 50b)을 포함한다.
이때, 도시하지 않았지만, 상기 제 1 기판(10) 내면에는 투명 화소전극이 형성된 다수의 화소와 이들 각 화소전극으로 전달되는 액정구동전압을 온/오프(on/off) 제어하는 박막 트랜지스터가 마련되고, 상기 제 2 기판(5) 내면에는 컬러구현을 위한 컬러필터와 공통전극이 구비된다.
또한, 제 1 및 제 2 기판(10, 5) 사이로 개재된 액정층(30)은 TN(twisted nematic) 모드로서, 전압의 오프(off)상태에서, 분자의 장축방향이 제 1 및 제 2 기판(10, 5)과 평행을 유지한 채 제 1 기판(10)에서 제 2 기판(5)에 이르기까지 90도의 방위각으로 꼬인 정렬상태를 나타내며, 제 1 및 제 2 편광판(50a, 50b)의 편광축은 서로 직교한다.
이러한 액정패널(P)은 자체발광을 하지 않기 때문에 액정패널(P)로 빛을 공급하는 백라이트 유닛이 상기 액정패널(P)의 배면에 위치하게 된다.
이러한 액정패널(P)에서 전압이 오프(off) 상태일 때 백라이트 유닛으로부터 출사되는 광은, 상기 도 1a에 도시된 바와 같이 제 1 편광판(50a)에 의해 이의 편광축과 나란한 선형편광만이 투과되고 나머지는 흡수되며, 액정층(30)을 통과하는 동안 이의 방위각을 따라 90도로 회전됨으로써 제 2 편광판(50b)을 투과해서 화이트(white)를 표시하게 된다.
다음으로 전압이 온(on) 상태일 때 액정패널(P)의 액정분자는, 상기 도 1b에 도시된 바와 같이 장축이 제 1 및 제 2 편광판(50a, 50b)에 대해 수직하게 배열되어 90도의 선광성(optical rotatory power)을 상실하게 되고, 제 1 편광판(50a)을 투과한 선형편광은 제 2 편광판(50b)에서 차단되어 블랙(black)을 표시하게 된다.
한편, 이상에서 설명한 제 2 편광판(50b)은 외부광에 의하여 눈부심이 발생하는 것을 방지하기 위하여 눈부심 방지층(미도시)을 포함하는데, 이에 제 2 편광판(50b)으로 입사되는 빛은 눈부심 방지층에 의해 난반사(diffused reflection)되어 확산 및 분산된다.
이러한 제 2 편광판(50b)은 외부로부터 입사되는 광의 반사율을 줄이기 위해 추가로 저반사 스퍼터링(anti-reflection sputtering)에 의해 표면 처리되게 된다. 다시 말해, 상기 눈부심 방치층 위에 서로 다른 굴절률을 갖는 2개의 무기막이 번갈아 증착되어 5개 혹은 6개의 층을 이루어 반사 방지층이 형성되게 된다.
이때, 상기 반사 방지층은 상기 눈부심 방지층의 표면 거칠기(roughness)로 인해 습식 코팅(wet coating)으로 제조할 수 없고, 건식 코팅(dry coating)방법인 스퍼터링을 여러 번 사용하여 제조되게 된다.
이와 같이 기존의 편광판은 고가의 무기막 재료와 여러 번의 스퍼터링 공정으로 인해 비용이 상승하게 될 뿐만 아니라, 다층(multi layer) 구조로 인해 반사 시감이 전 방위에서 마젠타(magenta) 색감을 가지게 된다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 눈부심과 외부광의 반사를 방지할 수 있는 편광판 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 한번의 코팅공정으로 눈부심·반사 방지층을 형성하도록 한 편광판 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
기타, 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판은 기재; 상기 기재의 적어도 일측에 형성된 보호층; 및 상기 보호층의 외측에 단일 층으로 형성되며, 하부에 위치하는 폴리머 비드와 중간 부에서부터 표면에 위치하는 기포로 이루어진 눈부심·반사 방지층을 포함한다.
이때, 상기 눈부심·반사 방지층은 광경화성 수지 내에 상기 폴리머 비드와 기포가 포함될 수 있다.
상기 폴리머 비드와 기포는 구 형태를 가지며, 이에 따라 상기 눈부심·반사 방지층의 표면은 요철형상을 가질 수 있다.
상기 폴리머 비드는 1.55 ~ 1.8 사이의 굴절률을 갖는 폴리머 계열을 사용할 수 있다.
상기 폴리머 비드는 3㎛ ~ 6㎛ 사이의 직경을 가지는 한편, 상기 기포는 1nm ~ 300nm 사이의 직경을 가질 수 있다.
상기 기포는 상기 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 서서히 그 밀도가 증가하도록 배치될 수 있다.
상기 기포는 상기 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 서서히 그 직경이 증가하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 편광판의 제조방법은 광경화성 수지 내에 나노 사이즈의 기포를 형성하는 단계; 고굴절 폴리머 비드를 상기 기포가 형성된 수지 내에 분산하는 단계; 상기 폴리머 비드와 기포가 혼합된 수지를 기재필름 위에 도포하여 수지층을 형성하는 단계; 및 상기 수지층을 경화시켜 상기 기재필름 위에 눈부심·반사 방지층을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 기포는 상기 광경화성 수지를 임펠러(impeller)의 고속 회전력을 이용하여 형성할 수 있다.
이때, 상기 기포는 25 ~ 70℃의 온도에서 2,500 ~ 25,000rpm으로 일정 시간 동안 상기 임펠러를 이용하여 형성할 수 있다.
상대적으로 비중이 작은 상기 기포는 상기 광경화성 수지의 중간 부에서부터 표면에 위치하고, 상대적으로 비중이 큰 상기 폴리머 비드는 상기 광경화성 수지의 하부에 위치하도록 상 분리가 이루어질 수 있다.
25 ~ 70℃의 온도에서 건조시킨 후에 상기 수지층을 경화시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 편광판 및 그 제조방법은 폴리머 비드와 기포의 비중 차이에 따른 상 분리를 이용하여 한번의 코팅공정으로 단일 층으로 이루어진 눈부심·반사 방지층을 형성함으로써 비용 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1a 및 도 1b는 액정패널을 투과하는 빛의 특성을 보여주는 예시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정패널의 구조 일부를 개략적으로 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광판의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도.
도 4a 및 도 4b는 상기 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광판의 구성요소를 개략적으로 보여주는 분해사시도 및 단면도.
도 5는 눈부심·반사 방지층 표면의 상대 굴절률에 따른 파장에 대한 반사율 특성을 비교하여 보여주는 그래프.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광판의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광판의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도.
도 8a 내지 도 8c는 눈부심·반사 방지층 내에서 기포의 밀도를 조절하는 예를 보여주는 도면.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 편광판의 제조공정을 순차적으로 보여주는 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 편광판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정패널의 구조 일부를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
이때, 상기 도 2에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정패널은 TN 모드를 사용한 경우를 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 IPS(in plane switching) 모드 또는 FFS(fringe field switching) 모드뿐만 아니라 VA(vertical alignment) 모드 등 액정 모드에 상관없이 적용 가능하다.
상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정패널은 크게 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110) 및 컬럼 스페이서(미도시)에 의해 셀갭을 유지한 상태에서 상기 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(130)으로 구성된다.
상기 컬러필터 기판(105)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터(107)와 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(130)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(Black Matrix; BM)(106), 그리고 상기 액정층(130)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(108)으로 이루어져 있다.
상기 어레이 기판(110)은 종횡으로 배열되어 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트라인(미도시)과 데이터라인(미도시), 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역에 형성된 화소전극(118)으로 이루어져 있다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인에 연결된 게이트전극(121), 상기 데이터라인에 연결된 소오스전극(122) 및 보호막(115b)에 형성된 콘택홀을 통해 상기 화소전극(118)에 전기적으로 접속된 드레인전극(123)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(121)과 소오스/드레인전극(122, 123) 사이의 절연을 위한 게이트절연막(115a) 및 상기 게이트전극(121)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 간에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브층(124)을 포함한다.
이때, 상기 액티브층(124)으로 비정질 실리콘 박막을 이용하는 경우 상기 액티브층(124)의 소오스/드레인영역은 오믹-콘택층(125)을 통해 상기 소오스/드레인전극(122, 123)과 오믹-콘택을 형성하게 된다.
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 액티브층(124)으로 다결정 실리콘 박막 또는 산화물 반도체(oxide semiconductor) 등 다른 반도체 물질을 이용할 수 있다.
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(140)에 의해 대향하도록 합착되어 액정패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110)의 합착은 상기 컬러필터 기판(105) 또는 어레이 기판(110)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.
이러한 액정패널은 그 배면에 백라이트 유닛이 구비되어 빛을 공급하게 되는데, 이는 액정표시장치 자체가 발광요소를 갖추지 못한 소자이므로 별도의 광원을 요구하기 때문이다.
상기 광원으로는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp), EEFL(external electrode fluorescent lamp), HCFL(hot cold fluorescent lamp)의 형광램프 또는 LED(light emitting diode) 중 어느 하나를 적용할 수 있다.
다만, 본 발명은 이상에서 설명한 액정표시장치에 한정되는 것은 아니며, 눈부심·반사 방지 처리가 필요한 모든 디스플레이장치에 적용 가능하다. 예로, 기존의 CRT뿐만 아니라 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel; PDP), 유기전계발광 디스플레이(Organic Electro Luminescence Display; OLED) 등에 적용 가능하다.
이때, 상기 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110)의 외면으로는 특정 편광만을 선택적으로 투과시키기 위해 상부 편광판(150b)과 하부 편광판(150a)이 부착되어 있다.
이러한 편광판(105a, 105b)은 백라이트 유닛으로부터 제공된 빛 중에서 편광축과 동일한 방향으로 진동하는 빛만 투과시키고, 그 외의 나머지 방향으로 진동하는 빛은 적당한 매질을 이용하여 흡수 또는 반사하여 특정한 한 방향으로 진동하는 빛을 만드는 역할을 하고 있다.
그리고, 상기 액정층(130)과 공통전극(108) 및 상기 액정층(130)과 화소전극(118) 사이에는 액정을 향하는 표면이 각각 소정 방향으로 러빙(rubbing)된 상부 배향막(109) 및 하부 배향막(119)이 각각 개재되어 액정의 초기 배열 상태와 배향 방향을 균일하게 정렬하게 된다.
이에 따라 상기 하부 편광판(150a)을 통과한 선편광 빛은 액정의 이방성에 의해 편광상태가 바뀌어 상부 편광판(150b)을 지나게 되며, 액정층(130)은 전압 세기에 따라 그레이 스케일(gray scale)을 구현하게 된다.
이때, 본 발명의 경우 한번의 코팅공정으로 상부 편광판(150b) 위에 단일 층으로 이루어진 눈부심·반사 방지층을 형성하는 것을 특징으로 하는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광판의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
그리고, 도 4a 및 도 4b는 상기 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광판의 구성요소를 개략적으로 보여주는 분해사시도 및 단면도이다.
이때, 편의상 상기 도 4a는 점착제가 생략된 상태의 편광판의 구성요소를 개략적으로 보여주고 있다.
또한, 상기 도 4b는 상기 도 4a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광판의 구성요소를 I-I'선에 따라 절단한 단면을 개략적으로 보여주고 있다.
상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광판(150)은 기재(151)와 상기 기재(151)의 양측에 형성된 보호층(152a, 152b)을 포함할 수 있다.
상기 편광판(150)은 360도 전 방향의 진동면을 가지고 있는 자연광을 일정 방향의 진동면을 가진 광만을 투과시키고 나머지 광은 흡수하여 편광된 빛을 얻는 일반적인 편광소자이다.
광흡수 특성을 갖는 편광자를 이용하여 입사면에 수직한 편광성분과 평행한 편광성분으로 나누는 소자를 사용하는 것이 일반적이며, 편광자에 의해 직선편광과 타원편광이 얻어진다.
이를 위해 적정한 소재를 선택하고 용도에 맞게 필름 형태로 가공하여 균일한 편광성과 고도의 편광효율을 갖도록 할 수 있다.
예를 들어, 요오드(iodine)로 처리한 폴리비닐알코올(Poly Vinyl Alcohol; PVA) 필름을 편광기재(151)로 하고, 치수나 변형에 대한 안정성과 내마모성은 물론 우수한 투명성, 자외선 흡수성 및 내구성을 갖고 있는 트리아세테이트 셀룰로오스(Triacetate Cellulose; TAC) 필름을 상기 PVA 필름을 보호하는 보호층(152a, 152b)으로 사용할 수 있다.
그리고, 서로 접착된 상기 기재(151)와 보호층(152a, 152b)을 보호하기 위해서 보호필름(154a) 및 이형필름(154b)을 더 부착할 수 있다.
이때, 상기 보호필름(154a)은 상기 편광판(150)이 최종제품에 부착될 때까지 편광판(150) 표면의 흠 방지를 위해 상기 제 1 보호층(152a) 외측에 부착되고, 상기 이형필름(154b)은 상기 편광판(150)이 최종제품에 부착될 때까지 상기 제 2 보호층(152b) 외측에 부착될 수 있다.
상기 이형필름(154b)과 제 2 보호층(152b) 사이에는 점착제(adhesive)(153b)에 의해 접착되며, 최종제품에는 상기 이형필름(154b)을 떼어낸 면에 부착된다. 반면에 상기 보호필름(154a)이 부착된 제 1 보호층(152a)에는 점착제(153a)가 형성되지 않아도 무방하다.
이러한 구성의 편광판(150)은 액정패널의 상, 하면에 각각 부착되는데, 상기 이형필름(154b)을 떼어낸 면이 부착되도록 한다.
이때, 상기 액정패널의 상면에 부착되는 상부 편광판(150) 위에는 외부 충격으로부터 액정패널을 보호하기 위한 강화기판이 더 구비될 수 있다.
여기서 상기 강화기판은 예로, 외부의 충격으로부터 내부의 액정패널을 보호하기 위한 대략 3mm 두께의 강화유리(tempered glass)로 이루어질 수 있다. 이러한 강화유리는 성형 판유리를 연화온도에 가까운 500 ~ 600℃로 가열하고, 압축한 냉각공기에 의해 급랭시켜 유리 표면부를 압축 변형시키고 내부를 인장 변형시켜 강화한 유리이다. 보통 유리에 비해 굽힘 강도는 3 ~ 5배, 내충격성도 3 ~ 8배나 강하며, 내열성도 우수하다.
이와 같이 구성된 편광판(150)의 외측, 즉 이형필름(154b)이 제거되는 편광판(150)의 제 2 보호층(152b) 외측에는 본 발명에 따른 눈부심·반사 방지층(155)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 눈부심·반사 방지층(155)은 폴리머 비드(polymer bead)(155a)와 기포(air bubble)(155b)의 비중 차이에 따른 상 분리를 이용하여 한번의 코팅공정으로 단일 층으로 형성할 수 있다.
상기 눈부심·반사 방지층(155)은 광경화성 수지, 일 예로 아크릴(acryl)계열 수지(155c)로 이루어지고, 이의 내부에는 폴리머 비드(155a)를 포함하는데, 폴리머 비드(155a)는 구 형태로 상기 눈부심·반사 방지층(155)의 하부에 위치할 수 있다.
상기 눈부심·반사 방지층(155) 내부의 고굴절 폴리머 비드(155a)로 인해 외부 또는 내부에 헤이즈(haze)를 형성하게 된다.
상기 구 형태의 폴리머 비드(155a)와 기포(155b)에 의해 눈부심·반사 방지층(155)의 표면은 요철형상이 되고, 이에 의해 외부에서 입사되는 빛은 눈부심·반사 방지층(155)에 의해 확산, 분산되는 난반사를 하게 된다.
여기서 상기 눈부심·반사 방지층(155)을 구성하는 아크릴계열 수지(155c)는 폴리머 비드(155a)를 잡아주는 바인더(binder) 역할을 하는데, 이러한 아크릴계열 수지(155c)는 폴리에스테르 수지, 폴리에테를 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등이 사용될 수 있다.
상기 아크릴계열 수지(155c)의 굴절률은 약 1.4 ~ 1.5 사이가 바람직하다.
상기 폴리머 비드(155a)는 약 1.55 ~ 1.8 사이의 굴절률을 갖는 폴리머 계열을 적용할 수 있다.
이때, 상기 폴리머 비드(155a) 대신에 실리카(silica) 미립자를 사용할 수 있다.
이러한 폴리머 비드(155a) 또는 실리카 미립자의 직경은 약 3㎛ ~ 6㎛의 범위를 가질 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기포(155b)는 상 분리에 의해 상기 눈부심·반사 방지층(155)의 중 간부에서부터 표면에 위치하고, 이때 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 서서히 그 밀도가 증가할 수 있다.
또한, 상기 기포(155b)는 상 분리에 의해 상기 눈부심·반사 방지층(155)의 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 서서히 그 직경이 증가할 수 있다.
상기 기포(155b)가 이와 같이 배치되는 경우에 상기 눈부심·반사 방지층(155)의 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 공기층의 굴절률에 근접하도록 상대 굴절률이 서서히 낮아지게 되어 반사율이 효과적으로 감소하게 될 수 있다.
도 5는 눈부심·반사 방지층 표면의 상대 굴절률에 따른 파장에 대한 반사율 특성을 비교하여 보여주는 그래프이다.
이때, 상기 도 5는 공기층(no = 1.00)과 눈부심·반사 방지층 표면의 상대 굴절률(n1)에 따른 파장에 대한 반사율을 비교하여 보여주고 있다.
도시된 ①, ②, ③ 및 ④번 그래프는 각각 눈부심·반사 방지층 표면의 상대 굴절률(n1)이 1.460, 1.400, 1.350 및 1.290인 경우를 나타낸다.
상기 도 5를 참조하면, 눈부심·반사 방지층 표면은 기포 밀도로 인해 상대 굴절률이 낮아지게 되며, 상대 굴절률이 낮아질 때 파장에 대한 반사율이 전체적으로 감소하게 되는 것을 알 수 있다.
즉, 상기 눈부심·반사 방지층의 중간 부에서부터 표면에 가까울수록 굴절률이 공기층과 같아지게 되며, 상기 눈부심·반사 방지층 표면의 기포 밀도가 증가할수록 계면반사의 감소로 반사율이 감소되게 된다.
다만, 본 발명이 전술한 배치에 한정되는 것은 아니며, 상기 기포는 상기 눈부심·반사 방지층 내에 무작위로 배치될 수도 있으며, 이를 다음의 본 발명의 제 2 실시예를 통해 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광판의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
이때, 상기 도 6에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광판은 기포의 무작위 배치를 제외하고는 전술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광판과 실질적으로 동일한 구성으로 이루어져 있다.
자세히 도시하지 않았지만, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광판(250)은 기재와 상기 기재의 양측에 형성된 보호층을 포함할 수 있다.
그리고, 서로 접착된 상기 기재와 보호층을 보호하기 위해서 보호필름 및 이형필름을 더 부착할 수 있다.
이때, 전술한 바와 같이 상기 보호필름은 상기 편광판(250)이 최종제품에 부착될 때까지 편광판(250) 표면의 흠 방지를 위해 상기 제 1 보호층 외측에 부착되고, 상기 이형필름은 상기 편광판(250)이 최종제품에 부착될 때까지 상기 제 2 보호층 외측에 부착될 수 있다.
상기 이형필름과 제 2 보호층 사이에는 점착제에 의해 접착되며, 최종제품에는 상기 이형필름을 떼어낸 면에 부착된다. 반면에 상기 보호필름이 부착된 제 1 보호층에는 점착제가 형성되지 않아도 무방하다.
이러한 구성의 편광판(250)은 액정패널의 상, 하면에 각각 부착되는데, 상기 이형필름을 떼어낸 면이 부착되도록 한다.
이와 같이 구성된 편광판(250)의 외측, 즉 이형필름이 제거되는 편광판(250)의 제 2 보호층 외측에는 본 발명에 따른 눈부심·반사 방지층(255)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 눈부심·반사 방지층(255)은 폴리머 비드(255a)와 기포(255b)의 비중 차이에 따른 상 분리를 이용하여 한번의 코팅공정으로 단일 층으로 형성할 수 있다.
상기 눈부심·반사 방지층(255)은 광경화성 수지, 일 예로 아크릴계열 수지(255c)로 이루어지고, 이의 내부에는 폴리머 비드(255a)를 포함하는데, 폴리머 비드(255a)는 구 형태로 상기 눈부심·반사 방지층(255)의 하부에 위치할 수 있다.
상기 눈부심·반사 방지층(255) 내부의 고굴절 폴리머 비드(255a)로 인해 외부 또는 내부에 헤이즈를 형성하게 된다.
상기 구 형태의 폴리머 비드(255a)와 기포(255b)에 의해 눈부심·반사 방지층(255)의 표면은 요철형상이 되고, 이에 의해 외부에서 입사되는 빛은 눈부심·반사 방지층(255)에 의해 확산, 분산되는 난반사를 하게 된다.
여기서 상기 눈부심·반사 방지층(255)을 구성하는 아크릴계열 수지(255c)는 폴리머 비드(255a)를 잡아주는 바인더 역할을 하는데, 이러한 아크릴계열 수지(255c)는 폴리에스테르 수지, 폴리에테를 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등이 사용될 수 있다.
상기 아크릴계열 수지(255c)의 굴절률은 약 1.4 ~ 1.5 사이가 바람직하다.
상기 폴리머 비드(255a)는 약 1.55 ~ 1.8 사이의 굴절률을 갖는 폴리머 계열을 적용할 수 있다.
이때, 상기 폴리머 비드(255a) 대신에 실리카 미립자가 포함될 수 있다.
이러한 폴리머 비드(255a) 또는 실리카 미립자의 직경은 약 3㎛ ~ 6㎛의 범위를 가질 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기포(255b)는 상 분리에 의해 상기 눈부심·반사 방지층(255)의 중간 부에서부터 표면에 위치하는데, 이때 본 발명의 제 2 실시예의 경우에는 상기 기포(255b)는 상기 눈부심·반사 방지층(255) 내에 무작위로 배치될 수 있다.
즉, 상기 기포(255b)는 상기 눈부심·반사 방지층(255) 내에서 중간 부에서부터 표면에 이르기까지 밀도 및 직경에 관계없이 무작위로 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 눈부심·반사 방지층은 폴리머 비드가 없는 구조에서도 적용 가능하며, 이를 다음의 본 발명의 제 3 실시예를 통해 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광판의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
이때, 상기 도 7에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광판은 눈부심·반사 방지층 내에 폴리머 비드가 없는 것을 제외하고는 전술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광판과 실질적으로 동일한 구성으로 이루어져 있다.
자세히 도시하지 않았지만, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광판(350)은 기재와 상기 기재의 양측에 형성된 보호층을 포함할 수 있다.
그리고, 서로 접착된 상기 기재와 보호층을 보호하기 위해서 보호필름 및 이형필름을 더 부착할 수 있다.
이때, 전술한 바와 같이 상기 보호필름은 상기 편광판(350)이 최종제품에 부착될 때까지 편광판(350) 표면의 흠 방지를 위해 상기 제 1 보호층 외측에 부착되고, 상기 이형필름은 상기 편광판(350)이 최종제품에 부착될 때까지 상기 제 2 보호층 외측에 부착될 수 있다.
상기 이형필름과 제 2 보호층 사이에는 점착제에 의해 접착되며, 최종제품에는 상기 이형필름을 떼어낸 면에 부착된다. 반면에 상기 보호필름이 부착된 제 1 보호층에는 점착제가 형성되지 않아도 무방하다.
이러한 구성의 편광판(350)은 액정패널의 상, 하면에 각각 부착되는데, 상기 이형필름을 떼어낸 면이 부착되도록 한다.
이와 같이 구성된 편광판(350)의 외측, 즉 이형필름이 제거되는 편광판(350)의 제 2 보호층 외측에는 본 발명에 따른 눈부심·반사 방지층(355)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 눈부심·반사 방지층(355)은 기포(355b)의 비중 차이에 따른 상 분리를 이용하여 상기 눈부심·반사 방지층(355)의 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 밀도와 직경이 서서히 증가하도록 상기 기포(355b)가 배치될 수 있다.
상기 눈부심·반사 방지층(355)은 광경화성 수지, 일 예로 아크릴계열 수지(355c)로 이루어지고, 이의 내부에는 구 형태의 기포(355b)를 포함할 수 있다.
상기 구 형태의 기포(355b)에 의해 눈부심·반사 방지층(355)의 표면은 요철형상이 되고, 이에 의해 외부에서 입사되는 빛은 눈부심·반사 방지층(355)에 의해 확산, 분산되는 난반사를 하게 된다.
여기서 상기 눈부심·반사 방지층(355)을 구성하는 아크릴계열 수지(355c)는 폴리에스테르 수지, 폴리에테를 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등이 사용될 수 있다.
상기 아크릴계열 수지(355c)의 굴절률은 약 1.4 ~ 1.5 사이가 바람직하다.
전술한 바와 같이 상기 기포(355b)는 상 분리에 의해 상기 눈부심·반사 방지층(355)의 중간 부에서부터 표면에 위치하고, 이때 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 서서히 그 밀도가 증가할 수 있다.
또한, 상기 기포(355b)는 상 분리에 의해 상기 눈부심·반사 방지층(355)의 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 서서히 그 직경이 증가할 수 있다.
상기 기포(355b)가 이와 같이 배치되는 경우에 상기 눈부심·반사 방지층(355)의 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 상대 굴절률이 서서히 낮아지게 되어 반사율이 효과적으로 감소하게 될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 눈부심·반사 방지층 내에서 기포의 밀도를 조절하는 예를 보여주는 도면이다.
이때, 상기 도 8a 내지 도 8c는 눈부심·반사 방지층의 중간 부에서부터 표면에 이르기까지 수지 내에서 기포의 비율을 예를 들어 보여주고 있다.
상기 기포는 상 분리에 의해 상기 눈부심·반사 방지층의 중간 부에서부터 표면에 위치하고, 이때 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 선형적(linear)으로 그 밀도가 증가하도록 배치될 수 있다(상기 도 8a 참조).
또는, 상기 기포는 상기 눈부심·반사 방지층의 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 로그함수(logarithmic function)적으로 그 밀도가 증가하도록 배치될 수 있다(상기 도 8b 참조).
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 기포는 상기 눈부심·반사 방지층의 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 지수함수(exponential function)적으로 그 밀도가 증가하도록 배치될 수도 있다(상기 도 8c 참조).
이하, 이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 편광판의 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 편광판의 제조공정을 순차적으로 보여주는 단면도이다.
우선, 도 9a에 도시된 바와 같이, 광경화성 수지, 일 예로 아크릴계열 수지(155c) 내에 나노 사이즈의 기포(155b)를 제조한다.
상기 아크릴계열 수지(155c)는 폴리에스테르 수지, 폴리에테를 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등이 사용될 수 있다.
일 예로, 약 25℃의 온도에서 10 ~ 100mPa*S의 점도를 가진 광경화성 아크릴레이트계 수지를 준비한다.
이때, 우레탄아크릴레이트 또는 (메타)아크릴레이트 폴리머가 포함될 수 있다.
상기 아크릴계열 수지(155c)의 굴절률은 약 1.4 ~ 1.5 사이가 바람직하다.
그리고, 약 25 ~ 70℃의 온도에서 2,500 ~ 25,000rpm으로 충분한 시간 동안 임펠러(impeller)를 이용하여 기포(155b)를 형성하게 되는데, 상기 기포(155b)의 크기는 rpm의 크기에 비례하게 된다. 즉, 임펠러의 고속 회전력을 이용하여 대기 중의 공기를 용액 속으로 갈아 넣고, 이를 잘게 쪼개어 나노 사이즈의 기포(155b)를 형성할 수 있다.
이러한 나노 사이즈의 기포(155b)는 입자가 작을수록 좋고 적어도 300nm이하, 바람직하게는 70nm이하로 형성되는 것이 좋다.
이후, 내부에 헤이즈를 형성하여 눈부심을 방지하기 위해, 상기 아크릴레이트계 수지보다 상대적으로 비중이 큰 고굴절 폴리머 비드(155a)를 상기 아크릴계열 수지(155c) 내에 도포한다.
이때, 상기 폴리머 비드(155a)는 광확산으로 내부에 헤이즈를 형성하기 좋게 하기 1.5 ~ 1.8 사이의 굴절률을 가질 수 있으며, 폴리스티렌-아크릴레이트 비드가 사용될 수 있다.
이때, 상기 폴리머 비드(155a) 대신에 실리카 미립자를 사용할 수 있다.
상기 폴리머 비드(155a)의 비율은 수지 100중량부에 대해 10 ~ 50이고, 3 ㎛ ~ 6㎛ 크기의 비드를 사용할 수 있다.
상기 폴리머 비드(155a)는 구현하고자 하는 헤이즈에 따라 크기와 비율을 다르게 설계할 수 있다.
이러한 폴리머 비드(155a)와 기포(155b)가 혼합된 아크릴계열 수지(155c)를 편광판(150)과 같은 기재필름 위에 5㎛ ~ 10㎛의 두께로 도포(또는 코팅)하여 소정의 수지층(155')을 형성한다.
참고로, 도면부호 160은 아크릴계열 수지(155c)의 도포에 사용되는 도포장치를 나타내며, 본 발명은 도포와 같은 습식 코팅을 적용함에 따라 기존의 스퍼터링 공정에 비해 비용이 절감되는 효과를 가진다.
이후, 도 9b에 도시된 바와 같이, 비중에 의한 상 분리로 시간이 지남에 따라 상대적으로 비중이 작은 기포(155b)는 아크릴계열 수지(155c)의 상부에 위치하고, 상대적으로 비중이 큰 폴리머 비드(155a)는 아크릴계열 수지(155c)의 하부에 위치하게 된다.
이어서, 도 9c 및 도 9d에 도시된 바와 같이, 약 25 ~ 70℃의 온도에서 건조시킨 후에 UV를 조사하여 상기 수지층을 경화시켜 눈부심·반사 방지층(155)을 형성한다.
이때, 전술한 바와 같이, 상기 폴리머 비드(155a)는 구 형태로 상기 눈부심·반사 방지층(155)의 하부에 위치할 수 있다.
상기 눈부심·반사 방지층(155) 내부의 고굴절 폴리머 비드(155a)로 인해 외부 또는 내부에 헤이즈를 형성하게 된다.
상기 기포(155b)는 상 분리에 의해 상기 눈부심·반사 방지층(155)의 표면에서부터 중간 부에 위치하고, 이때 표면으로부터 중간 부로 갈수록 서서히 그 밀도가 감소하여 반사율을 감소시키게 된다.
또한, 상기 기포(155b)는 상 분리에 의해 상기 눈부심·반사 방지층(155)의 표면에서부터 중간 부로 갈수록 서서히 그 직경이 감소할 수 있다.
상기 기포(155b)가 이와 같이 배치되는 경우에 상기 눈부심·반사 방지층(155)의 표면에서부터 중간 부로 갈수록 굴절률이 서서히 낮아지게 되어 반사율이 효과적으로 감소하게 될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 폴리머 비드(155a)와 기포(155b)의 비중 차이에 따른 상 분리를 이용하여 한번의 코팅공정으로 단일 층으로 이루어진 눈부심·반사 방지층(155)을 형성함으로써 비용 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
150,250,350 : 편광판 155,255,355 : 눈부심·반사 방지층
155a,255a : 폴리머 비드 155b,255b,355b : 기포
155c,255c,355c : 아크릴계열 수지

Claims (12)

  1. 기재;
    상기 기재의 적어도 일측에 형성된 보호층; 및
    상기 보호층의 외측에 단일 층으로 형성되며, 하부에 위치하는 폴리머 비드와 중간 부에서부터 표면에 위치하는 기포로 이루어진 눈부심·반사 방지층을 포함하는 편광판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 눈부심·반사 방지층은 광경화성 수지 내에 상기 폴리머 비드와 기포가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 편광판.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 비드와 기포는 구 형태를 가지며, 이에 따라 상기 눈부심·반사 방지층의 표면은 요철형상을 가지는 것을 특징으로 하는 편광판.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 비드는 1.5 ~ 1.8 사이의 굴절률을 갖는 폴리머 계열을 사용하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 비드는 3㎛ ~ 6㎛ 사이의 직경을 가지는 한편, 상기 기포는 1nm ~ 300nm 사이의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 편광판.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 기포는 상기 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 서서히 그 밀도가 증가하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 편광판.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 기포는 상기 중간 부에서부터 표면으로 갈수록 서서히 그 직경이 증가하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 편광판.
  8. 광경화성 수지 내에 나노 사이즈의 기포를 형성하는 단계;
    고굴절 폴리머 비드를 상기 기포가 형성된 수지 내에 분산하는 단계;
    상기 폴리머 비드와 기포가 혼합된 수지를 기재필름 위에 도포하여 수지층을 형성하는 단계; 및
    상기 수지층을 경화시켜 상기 기재필름 위에 눈부심·반사 방지층을 형성하는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 기포는 상기 광경화성 수지를 임펠러(impeller)의 고속 회전력을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 기포는 25 ~ 70℃의 온도에서 2,500 ~ 25,000rpm으로 일정 시간 동안 상기 임펠러를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상대적으로 비중이 작은 상기 기포는 상기 광경화성 수지의 중간 부에서부터 표면에 위치하고, 상대적으로 비중이 큰 상기 폴리머 비드는 상기 광경화성 수지의 하부에 위치하도록 상 분리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 25 ~ 70℃의 온도에서 건조시킨 후에 상기 수지층을 경화시키는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
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