KR20190072139A - 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은, 코팅형 편광판; 및 상기 코팅형 편광판의 일면에 구비된, 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름을 포함하는 적층형 편광판과 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}
본 출원은 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시 장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판 표시 장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판 표시 장치 중 액정 표시 장치(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.
이러한 액정 표시 장치는 마주보는 2개의 전극과 그 사이에 형성되는 액정층으로 구동되는데, 2개의 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장으로 액정층의 액정 분자를 구동한다.
액정 분자는 분극성질과 광학적 이방성(optical anisotropy)을 갖는데, 분극성질은 액정 분자가 전기장 내에 놓일 경우 액정 분자 내의 전하가 액정 분자의 양쪽으로 몰려서 전기장에 따라 분자배열 방향이 변화되는 것을 말하고, 광학적 이방성은 액정 분자의 가늘고 긴 구조와 앞서 말한 분자배열 방향에 기인하여 입사광의 입사방향이나 편광상태에 따라 출사광의 경로나 편광상태를 달리 변화시키는 것을 말한다.
이에 따라, 액정 표시 장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 투명 절연기판으로 이루어진 액정 패널을 필수적인 구성요소로 하며, 각 전계생성전극 사이의 전기장 변화를 통해서 액정 분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고, 이 때 변화되는 빛의 투과율을 이용하여 여러 가지 화상을 표시한다.
이때, 액정 패널의 상부 및 하부에 각각 편광판이 위치하게 되는데, 편광판은 투과축과 일치하는 편광 성분의 빛을 투과시켜 2개의 편광판의 투과축의 배치와 액정의 배열 특성에 의해 빛의 투과 정도를 결정하게 된다.
종래의 액정 표시 장치는 편광판으로 수용성 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA)에 요오드 이온을 연신(延伸)한 후 정렬한 PVA 연신형 편광판을 주로 사용하고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0024784호
본 출원은 편광판의 수축력에 의해 액정 패널이 휘어지는 현상을 방지할 수 있고, 안정된 구조를 갖는 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는,
코팅형 편광판; 및
상기 코팅형 편광판의 일면에 구비된, 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름
을 포함하는 적층형 편광판을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는,
기재 상에 호스트-게스트 타입(host-guest type)의 액정 또는 LLC(Lyotropic Liquid crystal)를 포함하는 조성물을 코팅하여 편광층을 형성하는 단계; 및
상기 편광층 상에 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름을 접합하는 단계
를 포함하는 적층형 편광판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는,
액정 패널; 상기 액정 패널의 어느 일면에 구비된 제1 편광판; 및 상기 액정 패널의 다른 일면에 구비된 제2 편광판을 포함하고,
상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 상기 적층형 편광판을 포함하는 것인 액정 표시 장치를 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는,
액정 패널의 어느 일면에 제1 편광판을 접합하고, 상기 액정 패널의 다른 일면에 제2 편광판을 접합하는 단계를 포함하고,
상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 상기 적층형 편광판을 포함하는 것인 액정 표시 장치의 제조방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 코팅형 편광판; 및 상기 코팅형 편광판의 일면에 구비된, 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름을 포함하는 적층형 편광판을 제공할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 액정 표시 장치의 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판이 상기 적층형 편광판을 포함함으로써, 액정 패널이 휘어지는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라, 액정 패널의 뒤틀림을 막는 안정된 구조를 갖는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 출원의 일 실시상태에 따른 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 3은 본 출원의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조에 따른 내구성 비교결과를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 4는 본 출원의 실시예 2에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조에 따른 내구성 비교결과를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 5는 본 출원의 비교예 1에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조에 따른 내구성 비교결과를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 6은 본 출원의 비교예 2에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조에 따른 내구성 비교결과를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 7은 본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판을 개략적으로 나타낸 도이다.
이하, 본 출원의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 출원의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 출원의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 출원을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
소비자들은 점차 고휘도를 갖는 밝고 선명한 화면의 디스플레이 장치를 원하고 있으며, 이러한 고휘도에는 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU)과 편광판의 투과도에 의해 결정된다. 이에 따라 고휘도를 구현하기 위해 높은 투과도를 갖는 편광판이 필요하게 되었다. 그러나, 종래의 연신/염착형 편광판은 투과도가 높아질수록 급격히 편광도가 하락하여 고투과 편광판을 만드는데 한계가 있다. 이에 따라, 근래에는 호스트-게스트 타입(host-guest type)의 액정을 이용하거나 LLC(Lyotropic Liquid Crystal)를 이용하는 등의 코팅형 편광판이 사용되게 되었다.
그러나, 액정 표시 장치의 상/하 편광판을 코팅형 편광판으로 제조하기에는 편광도의 한계가 있었으며, 그에 따라 상부 편광판 및 하부 편광판 중 어느 하나의 편광판만을 코팅형 편광판으로 적용하는 방법이 도입되었다. 그러나, 이와 같은 구조는 비대칭 적층 구조로서, 연신형 편광판의 수축력에 의해 액정 패널의 기판이 휘어지는 현상이 발생하게 되었다. 따라서, 본 출원에서는 상기와 같은 비대칭 구조를 바로 잡아 액정 패널의 뒤틀림을 막을 수 있고, 안정된 구조를 갖는 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판은, 코팅형 편광판; 및 상기 코팅형 편광판의 일면에 구비된, 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름을 포함한다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 액정 표시 장치는, 액정 패널; 상기 액정 패널의 어느 일면에 구비된 제1 편광판; 및 상기 액정 패널의 다른 일면에 구비된 제2 편광판을 포함하고, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 상기 적층형 편광판을 포함한다.
종래의 액정 패널의 뒤틀림, 파손 현상 등의 문제점은, 요오드 등이 염착되고 연신된 폴리비닐알코올계 편광판의 수축력에 의하여 발생하는 것으로서, 본 발명자들은 액정 패널의 상부 및 하부에 구비되는 편광판의 힘의 균형을 맞춰줌으로써 이를 해결하고자 하였다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 요오드 등이 염착되고 연신된 폴리비닐알코올계 편광판과 동일한 수축력을 가지는 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름을 코팅형 편광판과 적층한 구조체를 적층형 편광판으로 적용함으로써, 액정 패널의 상부 및 하부에 구비되는 편광판의 힘의 균형을 맞춰줄 수 있다. 상기 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름은 액정 표시 장치의 휘도에는 영향을 미치지 않으며, 액정 패널의 상부 및 하부에 구비되는 편광판의 힘의 균형만을 위한 용도로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅형 편광판은, 기재 및 상기 기재 상에 구비된 편광층을 포함할 수 있다. 또한, 본 출원의 일 실시상태에서는 상기 기재와 편광층 사이에 배향층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 기재는 유리나 플라스틱과 같은 투명한 물질 또는 투명한 필름으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 배향층은 폴리이미드계 물질, 폴리아미드계 물질, 아크릴레이트계 물질, 노보넨계 물질 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 배향층은 기재 상에 바코터, 슬롯다이코터, 그라비아 프린팅, 실크스크린 프린팅, 캡포터 등의 방법으로 형성할 수 있다. 상기 배향층에 광배향 또는 러빙과 같은 배향처리가 실행됨에 따라 배향층 전체에 걸쳐 일정 방향을 따라 수많은 미세홈(micro groove)이 형성될 수 있다.
상기 편광층은 호스트-게스트 타입(host-guest type)의 액정 또는 LLC(Lyotropic Liquid crystal)를 포함할 수 있다.
상기 호스트 물질은 주로 액정성을 나타내는 액정성 고분자나 반응성 액정 단량체(reactive mesogen)를 사용할 수 있다. 이 때, 반응성 액정 단량체는 중합이 가능한 말단기를 포함한 액정 물질로서, 액정성을 발현하는 메조겐(mesogen)과 중합이 가능한 단말기를 포함하여 액정상을 갖게 되는 단량체 분자이다. 상기 편광층이 배향층 위에 도포 또는 코팅됨에 따라 호스트 물질이 배향층에 형성된 미세 홈과 상호 작용하여 배향 방향을 따라 배열하게 된다.
상기 게스트 물질은 이색성 염료(dichroic dye)로 이루어질 수 있다. 이색성 염료는 광의 두 개의 편광성분 중에서 하나의 성분은 흡수하고 다른 하나의 성분은 투과하는 성질을 갖는다. 상기 이색성 염료로는 요오드계, 안트라퀴논(anthraquinone)계 프로피린 아조, 비아조, 트리아조 등이 사용될 수 있다. 상기 이색성 염료는 특정 파장영역의 광을 흡수하거나 투과하는데, 본 출원에서는 R, G, B 컬러에 대응하는 파장대의 광을 흡수하고 투과시킴으로써, 가시광선을 편광 시킬 수 있다. 또한, 이색성 염료는 R, G, B 염료가 아니라 시안(cyan), 마젠타(magenta), 옐로우(yellow) 염료 등을 1종 또는 2종 이상 사용할 수도 있다.
상기 코팅형 편광판은 염료의 농도를 조절하거나 코팅 두께를 조절하여 투과도를 조절할 수 있다. 또한, 통상적인 PVA 편광소자의 두께는 5 내지 40㎛인 반면에, 상기 코팅형 편광소자의 두께는 0.1 내지 2㎛ 수준의 초박막으로 편광기능을 수행할 수 있다.
상기 코팅형 편광판은 상기 편광층을 보호하기 위하여, 상기 코팅층 상에 아크릴레이트계 하드코팅층이 구비되거나, 상기 코팅층 상에 TAC, 아크릴계, COP, PET 등의 보호필름이 적층될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판의 제조방법은, 기재 상에 호스트-게스트 타입(host-guest type)의 액정 또는 LLC(Lyotropic Liquid crystal)를 포함하는 조성물을 코팅하여 편광층을 형성하는 단계; 및 상기 편광층 상에 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름을 접합하는 단계를 포함한다.
상기 코팅형 편광판과 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름은 수계 접착제 또는 UV 경화형 접착제를 이용하여 접합할 수 있고, PSA 점착제를 이용하여 접합할 수도 있다. 또한, 상기 액정 패널과 제1 편광판 또는 제2 편광판은 수계 접착제 또는 UV 경화형 접착제를 이용하여 접합할 수 있고, PSA 점착제를 이용하여 접합할 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅형 편광판의 기재와 상기 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름이 서로 접합될 수 있고, 상기 코팅형 편광판의 편광층과 상기 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름이 서로 접합될 수 있다.
또한, 상기 코팅형 편광판의 기재와 상기 액정 패널이 서로 접합될 수 있고, 상기 코팅형 편광판의 편광층과 상기 액정 패널이 서로 접합될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 적층형 편광판은 상기 액정 패널에 대향하도록 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 편광판은 상기 적층형 편광판을 포함하고, 상기 제2 편광판은 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광판일 수 있다. 이와 같은 구조의 액정 표시 장치를 하기 도 1에 개략적으로 나타내었다.
또한, 상기 제2 편광판은 상기 적층형 편광판을 포함하고, 상기 제1 편광판은 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광판일 수 있다. 이와 같은 구조의 액정 표시 장치를 하기 도 2에 개략적으로 나타내었다.
또한, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판은 모두 상기 적층형 편광판을 포함할 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름은 요오드 등이 염착되지 않은 것을 제외하고는, 종래의 요오드 등이 염착되고 연신된 폴리비닐알코올계 필름과 동일하다.
보다 구체적으로, 상기 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름은 폴리비닐알코올계 필름을 후술하는 습식 연식법, 건식 연식법 등으로 4배 내지 10배의 연신비로 연신하는 방법으로 제조할 수 있다. 이 때, 상기 연신은 45℃ 내지 60℃의 연신온도로 연신하는 것이 바람직하다.
상기 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름 상에는 이를 보호하는 아크릴레이트계 하드코팅층이 추가로 구비될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판을 하기 도 7에 개략적으로 나타내었다
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광판은 종래의 일반적인 폴리비닐알코올계 편광판을 이용할 수 있다.
상기 폴리비닐알코올계 편광판의 제조방법의 예로서, 요오드 및/또는 이색성 염료가 염착된 폴리비닐알코올계 편광자를 준비하는 단계 및 상기 편광자의 일면에 보호필름을 적층시키는 단계를 포함하는 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 이로써 한정되는 것은 아니나, 상기 폴리비닐알코올계 편광자를 준비하는 단계는 폴리비닐알코올계(Polyvinyl alcohol) 폴리머 필름을 요오드 및/또는 이색성 염료로 염착하는 염착 단계, 상기 폴리비닐알코올계 필름과 염료를 가교시키는 가교 단계 및 상기 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 연신 단계를 통하여 수행될 수 있다.
먼저, 상기 염착 단계는 요오드 분자 및/또는 이색성 염료를 폴리비닐 알코올계 필름에 염착시키기 위한 것으로, 요오드 분자 및/또는 이색성 염료 분자는 편광자의 연신 방향으로 진동하는 빛은 흡수하고, 수직 방향으로 진동하는 빛은 통과시킴으로써, 특정한 진동 방향을 갖는 편광을 얻을 수 있도록 해줄 수 있다. 이때, 상기 염착은, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 용액 및/또는 이색성 염료를 함유하는 용액이 담긴 처리욕에 함침시킴으로써 이루어질 수 있다.
이때, 상기 염착 단계의 용액에 사용되는 용매는 물이 일반적으로 사용되지만, 물과 상용성을 갖는 유기 용매가 적당량 첨가되어 있어도 된다. 한편, 요오드 및/또는 이색성 염료는 용매 100 중량부에 대해서, 0.06 중량부 내지 0.25 중량부로 사용될 수 있다. 왜냐하면, 상기 요오드 등의 이색성 물질이 상기 범위 내일 경우, 연신 이후에 제조된 편광자의 투과도가 40.0% 내지 47.0%의 범위를 만족할 수 있기 때문이다.
한편, 이색성 물질로서 요오드를 이용하는 경우에는, 염착 효율의 개선을 위해 요오드화 화합물 등의 보조제를 추가로 함유하는 것이 바람직하며, 상기 보조제는 용매 100 중량부에 대하여 0.3 중량부 내지 2.5 중량부의 비율로 사용될 수 있다. 이때, 상기 요오드화 화합물 등의 보조제를 첨가하는 이유는, 요오드의 경우, 물에 대한 용해도가 낮기 때문에 물에 대한 요오드의 용해도를 높이기 위해서이다. 한편, 상기 요오드와 요오드화 화합물의 배합 비율은 중량기준으로 1:5 내지 1:10 가 바람직하다.
이 때, 본 출원에서 추가될 수 있는 요오드화 화합물의 구체적인 예로는, 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티탄 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
한편, 처리욕의 온도로는 25℃ 내지 40℃로 유지되는 것이 바람직하다. 처리욕의 온도가 25℃ 미만의 낮은 경우에는 염착 효율이 떨어질 수 있으며, 40℃를 초과하는 너무 높은 온도에서는 요오드의 승화가 많이 일어나 요오드의 사용량이 늘어날 수 있다.
이 때, 폴리비닐알코올계 필름을 처리욕에 침지하는 시간은 30초 내지 120초 인 것이 바람직하다. 침지시간이 30초 미만일 경우 폴리비닐알코올계 필름에 염착이 균일하게 이루어지지 않을 수 있으며, 120초를 초과할 경우에는 염착이 포화(saturation)되어 더 이상 침지할 필요가 없기 때문이다.
한편, 가교 단계는 요오드 및/또는 이색성 염료가 폴리비닐알코올 고분자 매트릭스에 흡착되도록 하기 위한 것으로, 폴리비닐알코올계 필름을 붕산 수용액 등이 담겨있는 가교욕에 침적시켜 수행하는 침적법이 일반적으로 사용되지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 폴리비닐알코올계 필름에 가교제를 포함하는 용액을 도포하거나 분사하는 도포법 또는 분무법에 의해 수행될 수도 있다.
이 때, 상기 가교욕의 용액에 사용되는 용매는 물이 일반적으로 사용되지만, 물과 상용성을 갖는 유기 용매가 적당량 첨가되어 있을 수 있으며, 상기 가교제는 용매 100 중량부에 대해 0.5 중량부 내지 5.0 중량부로 첨가될 수 있다. 이때, 상기 가교제가 0.5 중량부 미만으로 함유될 경우, 폴리비닐알코올계 필름 내에서 가교가 부족하여 수중에서 폴리비닐알코올계 필름의 강도가 떨어질 수 있으며, 5.0 중량부를 초과할 경우, 과도한 가교가 형성되어 폴리비닐알코올계 필름의 연신성을 저하시킬 수 있다. 또한, 상기 가교제의 구체적인 예로는, 붕산, 붕사 등의 붕소 화합물, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
한편, 상기 가교욕의 온도는 가교제의 양과 연신비에 따라 다르며, 이에 한정하는 것은 아니나, 일반적으로 45℃ 내지 60℃인 것이 바람직하다. 일반적으로 가교제의 양이 늘어나면 폴리비닐알코올계 필름 사슬의 유동성(mobility)을 향상시키기 위해 높은 온도조건으로 가교욕의 온도를 조절하며, 가교제의 양이 적으면 상대적으로 낮은 온도조건으로 가교욕의 온도를 조절한다. 그러나, 본 발명은 5배 이상의 연신이 이루어지는 과정이기 때문에 폴리비닐알코올계 필름의 연신성 향상을 위해 가교욕의 온도를 45℃ 이상으로 유지하여야 한다. 한편, 가교욕에 폴리비닐알코올계 필름을 침지시키는 시간은 30초 내지 120초인 것이 바람직하다. 그 이유는, 침지시간이 30초 미만일 경우 폴리비닐알코올계 필름에 가교가 균일하게 이루어지지 않을 수 있으며, 120초를 초과할 경우에는 가교가 포화(saturation)되어 더 이상 침지할 필요가 없기 때문이다.
한편, 연신 단계에서 연신이란 폴리비닐알코올계 필름의 고분자 사슬을 일정한 방향으로 배향시키기 위한 것으로, 연신 방법은 습식 연신법과 건식 연신법으로 구분할 수 있으며, 건식 연신법은 다시 롤간(inter-roll)연신 방법, 가열 롤(heating roll) 연신 방법, 압축 연신 방법, 텐터(tenter) 연신 방법 등으로, 습식 연신 방법은 텐터 연신 방법, 롤간 연신 방법 등으로 구분된다.
이 때, 연신 단계는 상기 폴리비닐알코올계 필름을 4배 내지 10배의 연신비로 연신하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 폴리비닐알코올계 필름에 편광성능을 부여하기 위해서는 폴리비닐알코올계 필름의 고분자 사슬을 배향시켜야 하는데, 4배 미만의 연신비에서는 사슬의 배향이 충분히 일어나지 않을 수 있고, 10배 초과의 연신비에서는 폴리비닐알코올계 필름 사슬이 절단될 수 있기 때문이다.
이 때, 상기 연신은 45℃ 내지 60℃의 연신온도로 연신하는 것이 바람직하다. 상기 연신온도는 가교제의 함량에 따라 달라질 수 있는데, 45℃ 미만의 온도에서는 폴리비닐알코올계 필름 사슬의 유동성이 저하되어 연신 효율이 감소될 수 있으며, 60℃를 초과하는 경우, 폴리비닐알코올계 필름이 연화되어 강도가 약해질 수 있기 때문이다. 한편, 상기 연신 단계는 상기 염착단계 또는 가교단계와 동시에 또는 별도로 진행될 수도 있다.
한편, 상기 연신은 폴리비닐알코올계 필름 단독으로 수행될 수도 있고, 폴리비닐알코올계 필름에 기재 필름을 적층한 후, 폴리비닐알코올계 필름과 기재 필름을 함께 연신하는 방법으로 수행될 수도 있다. 후자의 방법은 두께가 얇은 폴리비닐알코올계 필름(예를 들면, 60㎛ 이하의 PVA 필름)을 연신하는 경우, 연신 과정에서 폴리비닐알코올계 필름이 파단되는 것을 방지하기 위해 사용되는 것으로, 10㎛ 이하의 박형 PVA 편광자를 제조하기 위해 사용될 수 있다.
이 때, 상기 기재 필름으로는, 20℃ 내지 85℃ 온도 조건하에서 최대 연신 배율이 5배 이상인 고분자 필름들이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 고밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리우레탄 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리올레핀 필름, 에스테르계 필름, 저밀도 폴리에틸렌 필름, 고밀도 폴리에틸렌 및 저밀도 폴리에틸렌 공압출 필름, 고밀도 폴리에틸렌에 에틸렌 비닐아세테이트가 함유된 공중합체 수지 필름, 아크릴 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리비닐알코올계 필름, 셀룰로오스계 필름 등이 사용될 수 있다. 한편, 상기 최대 연신 배율은 파단이 발생하기 직전의 연신 배율을 의미한다.
또한, 상기 기재 필름과 폴리비닐알코올계 필름의 적층 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 기재 필름과 폴리비닐알코올계 필름을 접착제 또는 점착제를 매개로 적층할 수도 있고, 별도의 매개물 없이 기재 필름상에 폴리비닐알코올계 필름을 얹어놓는 방식으로 적층할 수도 있다. 또한, 기재 필름을 형성하는 수지와 폴리비닐알코올계 필름을 형성하는 수지를 공압출하는 방법으로 수행되거나, 또는 기재 필름 상에 폴리비닐알코올계 수지를 코팅하는 방법으로 수행될 수도 있다. 한편, 상기 기재 필름은 연신이 완료된 후에 편광자로부터 이탈시켜 제거할 수도 있으나, 제거하지 않고, 다음 단계로 진행할 수도 있다. 이 경우, 상기 기재 필름은 후술할 편광자 보호 필름 등으로 사용될 수 있다.
다음으로, 상기와 같은 방법을 통해 폴리비닐알코올계 편광자가 준비되면, 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 보호필름을 적층하는 단계를 수행한다.
이 때, 상기 보호필름은 두께가 매우 얇은 편광자를 보호하기 위한 필름으로서, 편광자의 일면에 부착하는 투명필름을 말하는 것이며, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 필름을 사용할 수 있다. 예를 들면, 트리아세틸셀룰로오즈(TriAcethyl Cellulose; TAC)와 같은 아세테이트계, 폴리에스테르계, 폴리에테르술폰계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 시클로 올레핀계, 폴리우레탄계 및 아크릴계 수지 필름 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 보호필름은 등방성 필름일 수도 있고, 위상차와 같은 광학 보상 기능이 부여된 이방성 필름일 수 있으며, 1매로 구성되거나 또는 2매 이상이 접합되어 구성된 것일 수도 있다. 또한, 상기 보호필름은 미연신, 1축 또는 2축 연신된 필름일 수 있으며, 보호필름 두께는 일반적으로는 1㎛ 내지 500㎛, 바람직하게는 1㎛ 내지 300㎛인 것이 좋다.
이 때, 상기 보호필름은 폴리비닐알코올계 편광자에 대한 접착력이 1N/2cm 이상인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2N/2cm 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 접착력은 보호필름을 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광자에 부착한 후, Texture analyser를 이용하여 90도 박리력으로 측정한 접착력을 의미한다. 접착력이 상기 범위를 만족하는 경우, 보호필름과 폴리비닐알코올계 편광자와의 팽윤이 억제되고, 제조과정 중 컬 발생 및 결점(defect) 발생을 최소화 할 수 있다.
한편, 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 보호필름을 적층하는 단계는 편광자에 보호필름을 접합하는 것으로, 접착제를 이용하여 접합할 수 있다. 이때, 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 필름의 합지 방법을 통해 수행될 수 있으며, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제와 같은 수계 접착제, 우레탄계 접착제 등과 같은 열경화성 접착제, 에폭시계 접착제 등과 같은 광 양이온 경화형 접착제, 아크릴계 접착제 등과 같은 광 라디칼 경화형 접착제들과 같이 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 접착제를 이용하여 수행될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 액정 표시 장치는 백라이트 유닛을 추가로 포함할 수 있다. 상기 백라이트 유닛은 액정 패널에 빛을 공급하는 역할을 수행하고, 상기 백라이트 유닛의 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.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 액정 패널은 IPS(In Plane Switching) 모드 액정 패널, VA(Vertical Alignment) 모드 액정 패널, FFS(Fringe Field Switching) 모드 액정 패널 또는 TN(Twisted Nematic) 모드 액정 패널일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 액정 표시 장치를 구성하는 기타 구성, 예를 들면, 상부 및 하부 기판(ex. 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판) 등의 종류 역시 특별히 제한되지 않고, 이 분야에 공지되어 있는 구성이 제한 없이 채용될 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 액정 표시 장치의 제조방법은, 액정 패널의 어느 일면에 제1 편광판을 접합하고, 상기 액정 패널의 다른 일면에 제2 편광판을 접합하는 단계를 포함하고, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 상기 적층형 편광판을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 적층형 편광판은 상기 액정 패널에 대향하도록 접합할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
< 실시예 >
< 실시예 1>
0.2T의 상부 유리기판, 0.2T의 하부 유리기판, 셀 갭(cell gap) 3㎛를 가지는 LC Cell을 준비한 후, 상기 상부 유리기판 및 하부 유리기판 상에 점착제를 이용하여 편광판을 점착하였다. 제조된 액정 표시 소자의 구조는 하기 도 3과 같다. 액정 패널을 기준으로, 상부 편광판은 무염착 PVA / 점착제 / 편광층 / 기재 / 점착제 / 액정 패널의 구조이고, 하부 편광판은 액정 패널 / 점착제 / FUJI 사 TAC / 요오드 염착되고 연신된 30㎛의 PVA 편광자 (일본합성사 PVA) / FUJI 사 TAC의 구조이다.
상기 무염착 PVA는 일본합성사 30㎛ PVA를 연신하여 제조하였고, 점착제는 LG화학 PSA를 사용하였다. 또한, 상기 기재 및 편광층은 FUJI 사 TAC 기재에 MCC 사 LLC를 이용하였다.
< 실시예 2>
액정 표시 소자의 구조를 하기 도 4와 같이 제조한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
< 비교예 1>
액정 표시 소자의 구조를 하기 도 5와 같이 제조한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
< 비교예 2>
액정 표시 소자의 구조를 하기 도 6과 같이 제조한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
< 실험예 >
상기 실시예 및 비교예의 액정 표시 소자의 내구성을 평가하여, 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00001
상기 표 1의 조건 1은 120℃, 500시간 방치하는 조건으로 평가하였고, 조건 2는 60℃ 90%rh에서 500시간 방치하는 조건으로 평가하였다. 또한, 평가한 샘플의 크기는 약 13인치(35cm × 20cm) 이었고, 아래 그림의 지점에서 내구성 평가 전후의 지면과의 높이를 측정하였다.
Figure pat00002
상기 실시예 1에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조에 따른 내구성 비교결과를 하기 도 3에 개략적으로 나타내었고, 상기 실시예 2에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조에 따른 내구성 비교결과를 하기 도 4에 개략적으로 나타내었다. 또한, 상기 비교예 1에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조에 따른 내구성 비교결과를 하기 도 5에 개략적으로 나타내었고, 상기 비교예 2에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조에 따른 내구성 비교결과를 하기 도 6에 개략적으로 나타내었다.
상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 액정 표시 장치의 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판이 코팅형 편광판 및 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름의 적층 구조를 포함함으로써, 액정 패널이 휘어지는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라, 액정 패널의 뒤틀림을 막는 안정된 구조를 갖는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 액정 패널
20: 코팅형 편광판
30: 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름
40: 폴리비닐알코올계 편광판
50: 백라이트 유닛
60: 편광층
70: 기재

Claims (14)

  1. 코팅형 편광판; 및
    상기 코팅형 편광판의 일면에 구비된, 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름
    을 포함하는 적층형 편광판.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 코팅형 편광판은 기재, 및 상기 기재 상에 구비된 편광층을 포함하는 것인 적층형 편광판.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 기재와 편광층 사이에 배향층을 추가로 포함하는 것인 적층형 편광판.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 배향층은 폴리이미드계 물질, 폴리아미드계 물질, 아크릴레이트계 물질 및 노보넨계 물질 중 1종 이상을 포함하는 것인 적층형 편광판.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 편광층은 호스트-게스트 타입(host-guest type)의 액정 또는 LLC(Lyotropic Liquid crystal)를 포함하는 것인 적층형 편광판.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 편광층 상에 하드코팅층 또는 보호필름이 추가로 구비되는 것인 적층형 편광판.
  7. 기재 상에 호스트-게스트 타입(host-guest type)의 액정 또는 LLC(Lyotropic Liquid crystal)를 포함하는 조성물을 코팅하여 편광층을 형성하는 단계; 및
    상기 편광층 상에 연신된 무염착 폴리비닐알코올계 필름을 접합하는 단계
    를 포함하는 적층형 편광판의 제조방법.
  8. 액정 패널; 상기 액정 패널의 어느 일면에 구비된 제1 편광판; 및 상기 액정 패널의 다른 일면에 구비된 제2 편광판을 포함하고,
    상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 적층형 편광판을 포함하는 것인 액정 표시 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 적층형 편광판의 코팅형 편광판은 상기 액정 패널에 대향하도록 구비되는 것인 액정 표시 장치.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나의 편광판은 상기 적층형 편광판을 포함하고,
    다른 하나의 편광판은 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광판인 것인 액정 표시 장치.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판은 모두 상기 적층형 편광판을 포함하는 것인 액정 표시 장치.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 액정 패널은 IPS(In Plane Switching) 모드 액정 패널, VA(Vertical Alignment) 모드 액정 패널, FFS(Fringe Field Switching) 모드 액정 패널 또는 TN(Twisted Nematic) 모드 액정 패널인 것인 액정 표시 장치.
  13. 액정 패널의 어느 일면에 제1 편광판을 접합하고, 상기 액정 패널의 다른 일면에 제2 편광판을 접합하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 적층형 편광판을 포함하는 것인 액정 표시 장치의 제조방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 적층형 편광판은 상기 액정 패널에 대향하도록 접합하는 것인 액정 표시 장치의 제조방법.
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