KR20220135120A - 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치 - Google Patents

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KR20220135120A
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Abstract

제1영역 및 제2영역을 갖는 광 투과성 영역을 구비한 편광자를 포함하고, 상기 제1영역은 상기 제2영역보다 단체 투과율이 높고, 상기 광 투과성 영역의 일 단부로부터 상기 제1 영역까지의 최소 거리(T)는 20mm 이하이고, 상기 편광자는 상기 광 투과성 영역의 일 단부에 상기 편광자의 두께 방향에 형성된 1층 이상의 기능층을 더 포함하고, 상기 기능층은 유기계 재료 및 무기계 재료의 혼합물, 유무기 하이브리드 재료 중 1종 이상을 포함하는 것인, 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치가 제공된다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치{POLARIZING PLATE AND OPTICAL DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.
이미지 센서를 구비하는 휴대폰을 비롯한 모바일 광학표시장치에서도 편광판이 사용되고 있다.
도 7의 (A)를 참조하면, 광학표시장치는 기재층(51)과 복수 개의 발광 소자(52)를 포함하는 디스플레이 패널(50), 디스플레이 패널(50) 상에 형성된 편광판(40), 편광판(40) 상에 형성된 커버 글라스(60), 디스플레이 패널(50) 내에 일부 관통하여 배치된 이미지 센서(10)를 구비할 수 있다. 이미지 센서(10)는 편광판(40) 내에도 일부 관통하여 배치되어 있다. 편광판(40) 중 이미지 센서(10)에 대응되는 영역(40a)은 화상을 표시하지 않는 화상 비 표시 영역에 해당된다. 이미지 센서(10)의 침투를 위한 공간을 확보하기 위하여 편광판(40)은 물리적인 펀칭 방법 등에 의해 가공되었다. 그러나, 편광판(40) 중 펀칭 주변 영역에서의 기포, 크랙, 등으로 화상 표시 영역(40b)에서의 빛샘 현상으로 화상이 좋지 않을 수 있다.
도 7의 (B)를 참조하면, 물리적인 펀칭 처리를 하는 대신에 화학적, 광학적인 방법으로 이미지 센서(10)가 작동할 수 있게 하는 영역(70a) 및 화상 표시 영역인 영역(70b)을 구비하는 편광판(70)을 포함시키는 방법이 고려되었다. 그러나, 발광 소자를 포함하는 디스플레이 패널(50)이 이미지 센서(10)로 인하여 분리되게 됨으로써 가공 등이 어렵다는 문제점이 있다.
최근, 도 7의 (A), 도 7의 (B)에서와 같이 이미지 센서를 배치하기 위한 공간을 확보하기 위하여 발광 소자가 있는 디스플레이 패널에 이미지 센서가 일부 관통되도록 하는 대신에, 디스플레이 패널과 편광판을 관통하지 않고 디스플레이 패널의 하부에 이미지 센서를 배치시키는 광학 표시 장치가 개발되고 있다. 이 경우 이미지 센서에 해당되는 편광판의 일 영역 역시 화상 표시 기능을 동시에 수행할 수 있어야 하며, 화상 표시 기능을 수행하는 동안에는 이미지 센서가 시인되지 않게 하여야 하고, 촬영 동안에는 선명한 영상을 만들 수 있어야 한다. 이를 위해 광학적인 방법으로 편광판에 국부적으로 단체 투과율이 높은 영역을 형성하는 방법이 고려되었다. 그러나, 고온 고습 환경에서 편광판의 일 단부로부터 가스 상태의 수분이 침투됨으로써 상기 영역의 단체 투과율이 원복됨으로써 화상 품질이 떨어진다는 문제점이 있음을 확인하였다.
본 발명의 배경 기술은 일본공개특허 제2014-081482호 등에 기술되어 있다.
본 발명의 목적은 국부적으로 단체 투과율이 높은 제1 영역을 구비하고, 고온 고습에서 방치한 후 상기 제1 영역의 단체 투과율 변화를 최소화한 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 국부적으로 단체 투과율이 높은 제1 영역을 구비하고, 고온 고습에서 방치한 후 상기 제1영역 쪽으로 가스 상태 수분의 침투 길이를 최소화한 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이미지 센서를 사용하지 않을 때에는 외부에서의 이미지 센서의 시인도를 낮추어 외부에서 이미지 센서가 시인되는 정도를 최소화하고 이미지 센서를 사용하고자 할 때에는 이미지 센서에 의한 화상의 선명도를 높이는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점은 편광판이다.
1.편광판은 제1영역 및 제2영역을 갖는 광 투과성 영역을 구비한 편광자를 포함하고, 상기 제1영역은 상기 제2영역보다 단체 투과율이 높고, 상기 광 투과성 영역의 일 단부로부터 상기 제1 영역까지의 최소 거리(T)는 20mm 이하이고, 상기 편광자는 상기 광 투과성 영역의 일 단부에 상기 편광자의 두께 방향에 형성된 1층 이상의 기능층을 더 포함하고, 상기 기능층은 유기계 재료 및 무기계 재료의 혼합물, 유무기 하이브리드 재료 중 1종 이상을 포함한다.
2.1에서, 상기 유기계 재료는 (메트)아크릴계, 에폭시계, 변성 (메트)아크릴계, 불소계, 플루오렌계, 올레핀계, 에스테르계 중 1종 이상의 수지, 올리고머 또는 모노머를 포함할 수 있다.
3.1-2에서, 상기 무기계 재료는 규소, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 붕소, 주석 중 이송 이상의 금속 또는 비금속, 이들의 산화물, 이들의 질화물 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
4.1-3에서, 상기 유무기 하이브리드 재료는 상기 유기계 재료, 무기계 재료 중 각각 1종 이상을 포함할 수 있다.
5.1-4에서, 상기 기능층은 단일층 또는 다중층일 수 있다.
6.5에서, 상기 다중층은 상기 무기계 재료를 포함하는 층 및 상기 유기계 재료를 포함하는 층을 포함할 수 있다.
7.6에서, 상기 다중층은 프라이머층을 더 포함할 수 있다.
8.1-7에서, 상기 기능층은 수분 투과도가 1g/m2ㆍ24hr 이하일 수 있다.
9.1-8에서, 상기 기능층은 상기 편광자의 두께 방향의 전체면에 형성될 수 있다.
10.1-9에서, 상기 기능층은 상기 편광자의 두께 방향의 단면에서 상기 제1영역의 최대폭의 100% 내지 120%의 폭만큼 형성될 수 있다.
11.1-10에서, 상기 기능층은 두께가 0.1㎛ 내지 2000㎛일 수 있다.
12.1-11에서, 상기 편광판은 상기 제1 영역을 포함하는 제1 편광판 영역 및 상기 제2 영역을 포함하는 제2 편광판 영역을 포함하고, 상기 제1 편광판 영역은 상기 제2 편광판 영역보다 단체 투과율이 높을 수 있다.
13.12에서, 상기 제1 편광판 영역은 단체 투과율이 50% 이상일 수 있다.
14.12에서, 상기 편광자의 적어도 일면에 보호층이 더 형성될 수 있다.
15.14에서, 상기 기능층은 상기 보호층의 두께 방향에 더 형성될 수 있다.
16.12에서, 상기 편광판은 하기 식 2의 단체 투과율 변화량이 5% 이하일 수 있다:
[식 2]
단체 투과율 변화량 = ｜D - C｜
(상기 식 2에서,
C는 편광판 중 제1 편광판 영역의 단체 투과율(단위: %)
D는 편광판을 60℃ 및 95% 상대 습도에서 240시간 방치한 후 상기 C와 동일 파장에서 측정된 제1 편광판 영역의 단체 투과율(단위: %)).
본 발명의 광학표시장치는 본 발명의 편광판을 포함한다.
상기 광학표시장치는 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널의 상부에 형성된 상기 편광판, 상기 디스플레이 패널의 하부에 형성된 이미지 센서를 포함하고, 상기 이미지 센서는 상기 편광판의 상기 제1영역의 하부에 배치될 수 있다.
본 발명은 국부적으로 단체 투과율이 높은 제1 영역을 구비하고, 고온 고습에서 방치한 후 상기 제1 영역의 단체 투과율 변화를 최소화한 편광판을 제공하였다.
본 발명은 국부적으로 단체 투과율이 높은 제1 영역을 구비하고, 고온 고습에서 방치한 후 상기 제1영역 쪽으로 가스 상태 수분의 침투 길이를 최소화한 편광판을 제공하였다.
본 발명은 이미지 센서를 사용하지 않을 때에는 외부에서의 이미지 센서의 시인도를 낮추어 외부에서 이미지 센서가 시인되는 정도를 최소화하고 이미지 센서를 사용하고자 할 때에는 이미지 센서에 의한 화상의 선명도를 높이는 편광판을 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 2는 본 발명 일 실시예의 편광판 중 편광자의 평면도이다.
도 3은 본 발명 다른 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 4는 본 발명 또 다른 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 5는 본 발명 또 다른 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 편광판이 구비된 광학 표시 장치의 단면도를 나타낸다.
도 7은 종래 이미지 센서를 구비하는 광학 표시 장치의 단면도를 나타낸다.
도 8은 실시예 1과 비교예 1의 편광판을 60℃ 및 95% 상대 습도에서 방치 시간(x축, 단위: 시간)에 따른 제1 편광판 영역의 단체 투과율(y축, 단위: %) 그래프이다.
도 9는 실시예 1의 편광판을 60℃ 및 95% 상대 습도에서의 방치 시간에 따른 사진이다. (A)는 방치 시간이 0시간, (B)는 방치 시간이 120시간, (C)는 방치 시간이 240시간일 때의 결과이다.
도 10은 비교예 1의 편광판을 60℃ 및 95% 상대 습도에서의 방치 시간에 따른 사진이다. (A)는 방치 시간이 0시간, (B)는 방치 시간이 120시간, (C)는 방치 시간이 240시간일 때의 결과이다.
첨부한 도면 및 실시예를 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 명칭을 사용하였다. 도면에서 각 구성 요소의 길이, 크기는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 본 발명이 도면에 기재된 각 구성 요소의 길이, 크기에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것이고, 보는 시각에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있다.
본 명세서에서 "단체 투과율(total transmittance, Ts)", "편광도"는 각각 파장 200nm 내지 800nm, 바람직하게는 파장 550nm에서 측정된 값을 의미한다.
본 명세서에서 "제1영역의 단체 투과율" 관련하여, 제1영역은 동일 파장에서는 제1 영역 전체에서 단체 투과율이 동일하다. 그러나, 동일 파장에서라도 제1 영역 전체에서 단체 투과율이 동일하지 않을 경우, 제1영역의 단체 투과율은 평균 단체 투과율을 의미한다.
본 명세서에서 "제2영역의 단체 투과율" 관련하여, 제2영역은 동일 파장에서는 제2 영역 전체에서 단체 투과율이 동일하다. 그러나, 동일 파장에서라도 제 2영역 전체에서 단체 투과율이 동일하지 않을 경우, 제2영역의 단체 투과율은 평균 단체 투과율을 의미한다.
본 명세서에서 "평균 단체 투과율"은 평균 단체 투과율을 측정하고자 하는 영역에서의 단체 투과율의 평균값을 의미한다. 예를 들면, 평균 단체 투과율은 평균 단체 투과율을 측정하고자 하는 영역 중 복수 개의 지점을 임의로 지정하고 해당 지점에서 얻은 단체 투과율의 평균값으로부터 구할 수 있다.
본 명세서에서 "수분 투과도(water vapor transmission rate, WVTR)"는 23℃ 및 99% 내지 100% 상대습도에서 측정된 값을 의미한다. 특별히 제한되지 않지만, 수분 투과도는 수분 투과도 측정 장비(PERMATRAN-W, MODEL 700)를 사용하여 측정될 수 있으며, 기능층 또는 편광자는 필름 형태(가로 x 세로, 10cm x 10cm)로 재단한 다음 측정될 수 있다.
본 명세서에서 수치 범위 기재 시 "X 내지 Y"는 "X 이상 Y 이하(X≤ 그리고 ≤Y)"를 의미한다.
본 발명의 편광판은 화상 표시 영역에 이미지 센서(예: 카메라 등)가 배치되는 광학표시장치에 적용될 수 있다. 본 발명의 편광판은 이미지 센서를 사용하지 않을 때에는 외부에서의 이미지 센서의 시인도를 낮추어 외부에서 이미지 센서가 시인되는 정도를 최소화함으로써 화상 표시 기능을 제대로 수행할 수 있게 한다. 본 발명의 편광판은 이미지 센서를 사용하고자 할 때에는 이미지 센서에 의한 화상의 선명도를 높임으로써 영상 촬영 기능을 수행할 수 있다. 하기에서 설명되겠지만, 편광판이 화상 표시 영역에 이미지 센서가 포함된 광학표시장치에 적용되었을 때, 편광판 중 이미지 센서에 대응되는 영역은 제1 영역이 되고, 편광판 중 제1 영역을 제외한 나머지는 제2영역이 될 수 있다. 결국, 제1 영역은 상술 화상 표시 기능과 영상 촬영 기능을 모두 수행할 수 있다.
상기 제1 영역을 제조하는 방법은 하기에서 보다 상세하게 설명된다.
본 발명의 편광판은 상기 제1 영역과 제2영역을 구비하는 광 투과성 영역을 포함한 편광자를 포함하고, 고온 고습에서 장기간 방치한 후 상기 제1 영역의 단체 투과율 변화를 최소화하고, 고온 고습에서 장기간 방치한 후 편광판의 외부에서부터 상기 제1영역 쪽으로 가스 상태 수분의 침투 길이를 최소화할 수 있다. 이를 통해 편광판은 고온 고습에서 장기간 방치한 후에도 화상 표시 기능과 이미지 센서에 의한 화상의 선명도를 모두 높일 수 있다.
본 발명의 편광판은 제1영역 및 제2영역을 구비한 광 투과성 영역을 포함하는 편광자를 포함하고, 동일 측정 파장에서 상기 제1영역은 상기 제2영역보다 단체 투과율이 높고, 상기 광 투과성 영역의 일 단부로부터 상기 제1 영역까지의 최소 거리(T)는 20mm 이하이고, 상기 편광자는 상기 광 투과성 영역의 일 단부에 상기 편광자의 두께 방향에 형성된 1층 이상의 기능층을 더 포함하고, 상기 기능층은 유기계 재료 및 무기계 재료의 혼합물, 유무기 하이브리드 재료 중 1종 이상을 포함한다.
이하, 본 발명 일 실시예의 편광판을 도 1 및 도 2 를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이고, 도 2는 본 발명 일 실시예의 편광판 중 편광자의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 편광판은 편광자(110), 편광자(110)의 상부면에 적층된 제1 보호층(120) 및 편광자(110)의 하부면에 적층된 제2 보호층(130)을 포함할 수 있다. 제1보호층(120) 및 제2보호층(130) 없이 편광판의 기능을 구현할 수 있다면, 제1보호층(120), 제2보호층(130) 중 1종 이상은 생략될 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 편광자(110)는 제1 영역(112) 및 제2 영역(113)을 구비한 광 투과성 영역(114)을 포함하고, 편광자(110)는 광 투과성 영역(114)의 일 단부(115)에 편광자(110)의 두께 방향에 형성된 기능층(111)을 더 포함한다.
광 투과성 영역(114)은 편광자(110)의 상부면, 편광자(110)의 하부면, 상기 상부면과 하부면을 연결하는 2개의 측면으로 구성되고, 상기 측면 중 하나에는 기능층(111)이 형성될 수 있다. 기능층(111)은 광 투과성 영역(114)의 일 단부(115)에서 제1 영역(112)과 대향하여 형성될 수 있다.
편광자
편광자(110)는 제1 영역(112) 및 제2 영역(113)을 구비한 광 투과성 영역(114)을 포함한다. 제1 영역(112)과 제2 영역(113)은 편광판의 화상 표시 영역을 이룰 수 있다.
상기 "화상 표시 영역"은 광학표시장치 내에 편광판을 장착시켰을 때 화상이 표시되는 영역을 의미한다. 편광판 중 화상 표시 영역은 편광판 중 90% 내지 100%, 바람직하게는 100%로 포함될 수 있다. 일 구체예에서, 편광판은 화상 비 표시 영역을 포함하지 않을 수 있다. 상기 "화상 비 표시 영역"은 화상 표시 영역 둘레에 형성되는 영역으로 차광층 등에 의해 베젤, 전극 등이 시인되지 않기 위한 영역을 의미한다.
제1영역(112)은 제2영역(113)보다 동일 측정 파장에서 단체 투과율이 더 높다. 제1영역과 제2영역은 화상 표시 기능을 모두 수행하면서도 제1영역은 제2영역과는 다르게 하기 상술되는 카메라 등의 이미지 센서에 의한 영상 촬영 기능도 함께 수행할 수 있다. 제2 영역은 상기 영상 촬영 기능은 수행할 수 없다.
일 구체예에서, 제1영역(112)은 단체 투과율이50% 이상이 될 수 있다. 상기 범위에서, 이미지 센서를 사용하지 않을 때에는 외부에서 보았을 때 이미지 센서의 시인도를 낮추고 화상 표시 기능을 제대로 구현하면서 이미지 센서를 사용하고자 할 때에는 이미지 센서를 통한 영상의 선명도를 높이는데 도움을 줄 수 있다. 바람직하게는, 제1영역(111)은 단체 투과율이 50% 내지 85%, 50% 내지 80%, 60% 내지 78%가 될 수 있다.
제1영역(112)는 제2영역(113) 대비 서로 다른 요오드 이온 농도 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1영역(112)은 제2영역(113) 대비 PVA-I5 이온이 해리되어 PVA-I5 이온이 상대적으로 적을 수 있다. 또한, 제1영역(112)은I-, I2, I3 - 이온 중 1종 이상이I5 - 이온 대비 농도가 더 높은 반면에, 제2영역(113)은I-, I2, I3 - 이온 중 1종 이상이I5 - 이온 대비 농도가 더 낮을 수 있다.
제1 영역(112)의 단면은 모양에 제한을 두지 않는다. 예를 들면, 제1 영역의 단면은 폐곡선 또는 폐다각형으로서, 원형, 반 원형, 타원형, 반 타원형, 다각형 또는 무정형이 될 수 있다.
제1영역(112)의 상기 단체 투과율은 광학표시장치 중 이미지 센서 - 발광 소자를 함유하는 패널 - 편광판의 적층 구성에 있어서 상술한 효과를 구현하도록 할 수 있다. 제1영역의 하부에는 발광 소자를 함유하는 디스플레이 패널, 이미지 센서가 순차적으로 배치됨으로써, 본 발명의 편광판은 화상 표시 기능 및 영상 촬영 기능을 동시에 수행할 수 있다. 본 발명의 광학표시장치의 일 실시예에 대해서는 하기에서 보다 상세하게 설명된다.
제2영역(113)은 화상 표시 기능만을 수행하며 광학표시장치 중 이미지 센서에 의한 영상 촬영 기능과는 무관하다. 일 구체 예에서, 제2영역(113)은 단체 투과율이 40% 이상 50% 미만, 구체적으로 40% 내지 45%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 화상 표시 기능이 잘 구현될 수 있다.
제1영역(112)과 제2영역(113)은 서로 편광도가 동일할 수도 있으나, 바람직하게는 하기 상술되는 제1영역의 제조 공정을 고려할 때 제1영역은 제2영역 대비 편광도가 낮다.
일 구체예에서, 제1영역(112)은 편광도가 5% 내지 85%, 구체적으로 50% 내지 75%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 카메라의 사물 인식을 방해하지 않는 효과가 있을 수 있다. 일 구체예에서, 제2영역(113)은 편광도가 90% 이상, 구체적으로 90% 내지 100%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 외부 광에 의한 반사 방지 효과가 있을 수 있다.
제2 영역(113)의 단면은 광학 표시 장치의 외형에 따라 달라질 수 있으나, 직사각형 또는 정사각형 형태가 될 수 있다.
상술 제1 영역의 단체 투과율과 편광도는 염착 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름 중 일부에 광학적 방법으로 제1 영역을 형성함으로써 얻어질 수 있다. 구체적으로, 제1영역은 염착 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 일부에 Xenon Flash Lamp에 의한 펄스 광(pulsed light)을 조사함으로써 형성될 수 있다. 펄스 광(pulsed light)이 조사되지 않은 영역은 제2 영역이 된다. 본 발명의 편광판에서 제1 영역은 펀칭 구멍(Punching hole) 형태가 아니고, 제1 영역과 제2 영역과 서로 일체로 형성되어 있다.
본 발명자는 상술 광학적 방법에 의해 형성된 제1 영역을 구비한 편광자 또는 편광판을 고온 고습에서 방치하였을 때, 고온 고습에서 방치하기 전 대비 제1 영역의 단체 투과율이 감소하고 제1영역 쪽으로 가스 상태 수분의 침투 길이가 커지는 문제점이 있음을 확인하였다. 이것은 광학적 방법에 의해 해리되어 제1 영역에 잔존하고 있던 I3 - 이온 또는 I- 이온이 I2와 반응하여 I5 - 이온 또는 I3 - 이온이 되고 가스 상태의 수분에 의해 폴리비닐알코올계 필름과 결합하여 복합체 PVA-I5 또는 PVA-I3를 형성하게 됨으로써 광학적 방법을 처리하기 전의 상태로 원복되기 때문이다. 이와 같이, 제1 영역의 단체 투과율이 감소하고 제1 영역 쪽으로 가스 상태 수분의 침투 길이가 커지게 되면 제1 영역은 이미지 센서에 의한 영상 촬영시 영상 선명도가 떨어져서 영상 촬영 기능을 제대로 수행할 수 없다.
도 1에서 도시되는 바와 같이, 제1 영역(112)이 광 투과성 영역(114)의 일 단부(115)와 접촉하지 않고 제1 영역(112)과 광 투과성 영역(114)의 일 단부(115) 사이에 제2 영역(113)이 형성된 경우에도 상술 문제점을 해결하기에는 부족하다. 편광자(110) 특히 제2 영역(113)은 특별히 제한되지 않지만, 수분 투과도가 1,000g/m2ㆍ24hr 이상 구체적으로 1,000g/m2ㆍ24hr 내지 5,000g/m2ㆍ24hr이 됨으로써 편광자의 두께 방향에서 침투되는 가스 상태의 수분을 막을 수 없다. 광 투과성 영역(114)의 일 단부(115)로부터 제1 영역(112)까지의 최소 거리(T)는 20mm 이하일 때, 상술 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 유기계 재료 및 무기계 재료를 포함하며 광 투과성 영역(114)의 일 단부(115)에 편광자(110)의 두께 방향에 형성된, 1층 이상의 기능층(111)을 더 포함함으로써 상술 문제점을 해결하였다.
일 구체예에서, 편광자는 하기 식 1의 단체 투과율 변화량이 5% 이하, 구체적으로 0% 이상 5% 미만, 더 구체적으로 0% 내지 2%가 될 수 있다.
[식 1]
단체 투과율 변화량 = ｜B - A｜
(상기 식 1에서,
A는 편광자 중 제1 영역의 단체 투과율(단위: %)
B는 편광자를 60℃ 및 95% 상대 습도에서 240시간 방치한 후 상기 A와 동일 파장에서 측정된 제1 영역의 단체 투과율(단위: %)).
상기 범위에서, 편광판을 고온 고습에서 장기간 방치한 후에도 제1 영역은 화상 표시 기능과 외부 영상 촬영 기능을 모두 수행할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 광 투과성 영역(114)의 일 단부(115)로부터 제1 영역(112)까지의 최소 거리(T)는 20mm 이하이다. 상기 최소 거리(T)가 20mm 이하일 때 상술한 문제점이 있을 수 있다. 일 구체예에서, 최소 거리(T)는 0mm 초과 20mm 이하, 더 바람직하게는 0mm 내지 5mm가 될 수 있다.
제1 영역(112)은 광 투과성 영역(114)의 일 단부(115)로부터 이격되어 형성되어 있다. 즉, 제1 영역(112)이 광 투과성 영역(114)의 일 단부(115)와 접촉하지 않고 제1 영역(112)과 광 투과성 영역(114)의 일 단부(115) 사이에 제2 영역(113)이 형성될 수 있다. 이를 통해, 표시장치 내에서 이미지 센서가 안정적으로 배치되는 효과를 더 제공할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1에서 도시되는 바와 같이, 제2영역(113)은 제1영역(112)의 둘레에 형성되어 있을 수 있다. 이것은 편광자 중 대부분의 영역은 화상 표시 기능을 수행하고 일 부분인 제1영역에 의해 화상 표시 기능과 영상 촬영 기능을 수행할 수 있도록 하기 위함이다.
편광자(110)는 광 투과성 영역(114)의 일 단부(115)에 편광자의 두께 방향에 형성된 기능층(111)을 더 포함할 수 있다. 기능층(111)은 광 투과성 영역 (114)의 일 단부(115)에서 제1 영역(112)과 대향하여 형성됨으로써 외부로부터 가스 상태의 수분이 광 투과성 영역(114)으로 침투하는 것을 막는데 도움을 주고 편광자의 제조 공정성을 높일 수 있다.
기능층(111)은 유기계 재료 및 무기계 재료의 혼합물, 유무기 하이브리드 재료 중 1종 이상을 포함한다. 기능층은 유기계 재료 및 무기계 재료를 모두 포함함으로써 외부에서 가스 상태의 수분 침투를 막는데 도움을 주고, 기능층의 편광자에 대한 밀착력도 높일 수 있다.
기능층(111)은 수분 투과도가 1g/m2ㆍ24hr 이하, 구체적으로 0g/m2ㆍ24hr 내지 1g/m2ㆍ24hr, 더 구체적으로 1 x 10-2g/m2ㆍ24hr 내지 1g/m2ㆍ24hr가 될 수 있다. 상기 범위에서, 고온 고습에서 방치한 후 제1 영역의 단체 투과율 변화를 낮추는데 도움을 줄 수 있다.
일 구체예에서, 기능층은 유기계 재료와 무기계 재료의 혼합물을 포함할 수 있다.
유기계 재료는 무기계 재료와 혼합시 상기 수분 투과도를 확보할 수 있는 재료 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 유기계 재료는 (메트)아크릴계, 에폭시계, 변성 (메트)아크릴계, 불소계, 플루오렌계, 올레핀계, 에스테르계 중 1종 이상의 수지, 올리고머 또는 모노머를 포함할 수 있다. 유기계 재료는 열경화 또는 광경화할 수 있는 통상의 재료를 포함할 수 있다.
유기계 재료는 기능층 중 90중량% 내지 10중량%, 구체적으로 30중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 외부에서 가스 상태의 수분 침투를 막는데 도움을 줄 수 있고 편광자에 대한 부착성을 높일 수 있다.
무기계 재료는 유기계 재료와 혼합시 상기 수분 투과도를 확보할 수 있는 재료 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 무기계 재료는 규소, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 붕소, 주석 중 이종 이상의 금속 또는 비금속, 이들의 산화물, 이들의 질화물 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 무기계 재료는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
무기계 재료는 기능층 중 90중량% 내지 10중량%, 구체적으로 90중량% 내지 70중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 외부에서 가스 상태의 수분 침투를 막는데 도움을 줄 수 있고 편광자에 대한 부착성을 높일 수 있다.
다른 구체예에서, 기능층은 유무기 하이브리드 재료를 포함할 수 있다. 유무기 하이브리드 재료는 하나의 재료 내에 유기계 재료와 무기계 재료를 모두 포함하고 유기계 재료와 무기계 재료가 서로 결합되어 있는 재료를 의미한다. 예를 들면, 유무기 하이브리드 재료는 상기 유기계 재료, 무기계 재료 중 각각 1종 이상을 포함할 수 있다.
기능층은 유기계 재료 및 무기계 재료의 혼합물, 유무기 하이브리드 재료 이외에 기능층에 추가적인 효과를 제공할 수 있는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
기능층(111)은 두께가 0.1㎛ 내지 2000㎛, 구체적으로 1㎛ 내지 2000㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술 기능층의 역할을 수행하는데 용이할 수 있다.
도 2를 참조하면, 기능층(111)은 편광자(110)의 일 단부(115)에 편광자(110)의 두께 방향 전체에 형성되어 있다. 그러나, 기능층(111)은 편광자(110) 중 제1영역(112)에 대응되는 폭으로 형성될 수도 있다. 예를 들면, 기능층(111)은 편광자(110)의 두께 방향 일부에만 형성되며, 편광자의 두께 방향의 단면에서 제1영역의 최대폭의 100% 내지 120%의 폭만큼 형성될 수도 있다. 상기 범위에서, 고온 고습에서의 제1 영역의 단체 투과율 감소를 최소화하고 공정성을 개선할 수 있다. 상기 기능층은 상기 편광자의 두께 방향의 단면에서 상기 제1영역의 최대폭의 100% 내지 120%의 폭만큼 형성된
기능층(111)은 도 1에서 도시된 바와 같이 단일층이 될 수도 있고 또는 2층 이상의 다중층이 될 수도 있다. 기능층이 다중층인 경우는 도 4에서 상세하게 설명된다.
편광자(110)는 두께가 3㎛ 내지 50㎛, 구체적으로 3㎛ 내지 30㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
제1보호층
제1보호층(120)은 편광자(110)의 상부면에 적층되어 편광자를 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
제1보호층(120)은 광경화성 코팅층 또는 보호 필름이 될 수 있다. 광경화성 코팅층은 광경화성 화합물을 포함하는 조성물로 형성된 경화층 또는 액정성 폴리머로 형성된 액정층을 포함할 수 있다. 보호 필름은 편광자의 보호 필름으로 통상적으로 사용되는 보호 필름을 사용할 수 있다. 예를 들면, 보호 필름은 트리아세틸셀룰로스 등을 포함하는 셀룰로오스계, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 수지로 된 보호 필름을 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 제1보호층(120)은 수분 투과도가 1 x 101 g/m2ㆍ24hr 이상, 구체적으로 1 x 101g/m2ㆍ24hr 내지 1 x 103 g/m2ㆍ24hr 이하가 될 수 있다. 이와 같이 제1 보호층의 수분 투과도가 높은 경우에도 편광자는 기능층을 포함함으로써 제1영역의 단체 투과율 변화를 낮출 수 있다.
다른 구체예에서, 제1보호층(120)은 수분 투과도가 1 x 100 g/m2ㆍ24hr 이하, 구체적으로 1 x 10-1 g/m2ㆍ24hr 내지 1 x 10-2 g/m2ㆍ24hr가 될 수 있다. 상기 범위에서, 고온 고습에서 방치한 후 제1 영역의 단체 투과율 변화를 낮추는데 도움을 줄 수 있다.
제1보호층(120)은 두께가 1㎛ 내지 100㎛, 예를 들면 1㎛ 내지 20㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
제1보호층(120)은 기능층(111)을 덮도록 편광자(110)의 광 투과성 영역(114)의 일 단부(115)로부터 연장되어 적층되어 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 제1보호층(120)의 상부면에는 추가적인 기능을 제공하는 층이 더 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 층은 하드코팅, 내지문성, 반사 방지, 저반사율, 안티글레어 기능 등을 제공할 수 있다.
또한, 도 1에서 도시되지 않았지만, 제1보호층(120)은 광경화형 접착제 또는 열경화형 접착제로 형성된 접착층에 의해 편광자(110)에 접착될 수 있다.
제2보호층
제2보호층(130)은 편광자의 하부면에 적층되어 편광자를 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 제2보호층은 소정 범위의 위상차를 가짐으로써 편광판에 반사 방지 기능을 제공할 수 있다.
제2보호층(130)은 위상차층 1매형일 수도 있고 위상차층이 복수개 적층된 적층체일 수도 있다.
일 구체예에서, 제2보호층은 제1 위상차층을 포함할 수 있다. 제1위상차층은 외광이 편광자를 통과한 후 출사되는 선 편광을 원편광시킴으로써 외광에 대한 반사를 막아 화면 품질을 좋게 할 수 있다.
제1 위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 100nm 내지 220nm, 구체적으로 100nm 내지 180nm, 예를 들면 λ/4 위상차를 가질 수 있다. 상기 범위에서, 외광에 대한 반사율을 낮추어 화면 품질 개선 효과를 얻을 수 있다.
다른 구체예에서, 제2보호층은 상기 제1위상차층 및 제2위상차층을 포함할 수 있다.
제2위상차층은 파장 550nm에서 면내 위상차(Re)가 225nm 내지 350nm, 구체적으로 225nm 내지 300nm, 예를 들면 λ/2 위상차를 가질 수 있다. 상기 범위에서, 외광에 대한 반사율을 낮추어 화면 품질 개선 효과를 얻을 수 있다.
본 명세서에서 '면내 위상차(Re)'는 Re = (nx - ny) x d(nx, ny는 각각 위상차층의 지상축(slow axis) 방향, 진상축(fast axis) 방향의 굴절률, d는 위상차층의 두께(단위: nm))으로 계산될 수 있다.
제1위상차층, 제2위상차층은 각각 상기 제1보호층에서 설명된 광경화성 코팅층 또는 보호 필름이 될 수 있다.
제2보호층(130)은 두께가 1㎛ 내지 100㎛, 예를 들면 1㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다.
제2보호층(130)은 기능층(111)을 덮도록 편광자(110)의 광 투과성 영역(114)의 일 단부(115)로부터 연장되어 적층되어 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 제2보호층(130)의 하부면에는 점착층 또는 접착층이 더 형성될 수 있다. 점착층 또는 접착층은 편광판을 광학 표시 장치의 패널 즉 디스플레이 패널에 적층시킬 수 있다. 또한, 도 1에서 도시되지 않았지만, 제2보호층(130)은 광경화형 접착제 또는 열경화형 접착제로 형성된 접착층에 의해 편광자에 접착될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 편광판은 편광자(110)의 제1 영역(112)에 대응되는(또는 포함하는) 제1 편광판 영역(140) 및 편광자(110)의 제2 영역(113)에 대응되는(또는 포함하는) 제2 편광판 영역(150)을 구비하고, 편광판은 하기 식 2의 단체 투과율 변화량이 5% 이하, 구체적으로 0% 이상 5% 미만, 더 구체적으로 0% 내지 2%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판을 고온 고습에서 장기간 방치한 후에도 제1 편광판 영역은 화상 표시 기능과 외부 영상 촬영 기능을 모두 수행할 수 있다.
[식 2]
단체 투과율 변화량 = ｜D - C｜
(상기 식 2에서,
C는 편광판 중 제1 편광판 영역의 단체 투과율(단위: %)
D는 편광판을 60℃ 및 95% 상대 습도에서 240시간 방치한 후 상기 C와 동일 파장에서 측정된 제1 편광판 영역의 단체 투과율(단위: %)).
제1 편광판 영역은 제1 영역과 실질적으로 동일한 단체 투과율 및 편광도를 가질 수 있다. 제2 편광판 영역은 제2 영역과 실질적으로 동일한 단체 투과율 및 편광도를 가질 수 있다.
이하, 본 발명 일 실시예에 따른 편광판의 제조 방법을 설명한다.
편광판은 편광자를 제조하고, 상기 편광자의 일면과 다른 일면에 각각 제1보호층, 제2 보호층을 접착하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되고, 상기 편광자는 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상의 이색성 물질이 염착되고 연신된 폴리비닐알코올계 필름을 제조하고, 상기 폴리비닐알코올계 필름의 일부분에 소정의 처리를 함으로써 제1 영역을 형성하고, 제1 영역이 형성된 쪽의 단부에 기능층을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다. 상기 폴리비닐알코올계 필름에 대해 상기 처리를 하지 않은 영역은 제2 영역이 된다.
편광자에 제1보호층, 제2보호층을 접착하는 단계는 통상적인 방법으로 수행될 수 있다. 이에, 이하에서는 편광자의 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상의 이색성 물질이 염착되고 연신된 폴리비닐알코올계 필름을 제조하는 단계를 설명한다.
염착 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름은 폴리비닐알코올계 필름을 염착, 연신하는 공정에 의해 제조될 수 있다. 편광자의 제조 방법에서 염착, 연신의 순서는 제한되지 않는다. 즉, 폴리비닐알콜계 필름을 염착한 후 연신할 수도 있고, 연신한 후 염착할 수도 있으며 또는 염착과 연신을 동시에 수행할 수도 있다.
폴리비닐알콜계 필름은 종래 편광자 제조시 사용되는 통상의 폴리비닐알콜계 필름을 사용할 수 있다. 구체적으로 폴리비닐알콜 또는 그 유도체로 형성된 필름을 사용할 수 있다. 폴리비닐알콜 또는 그 유도체의 중합도는 1000 내지 5000이 될 수 있고, 검화도는 80mol% 내지 100mol%가 될 수 있다. 폴리비닐알콜계 필름의 두께는 1㎛ 내지 30㎛, 구체적으로 3㎛ 내지 30㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서, 박형의 편광자 제조에 사용될 수 있다.
폴리비닐알콜계 필름은 염착, 연신되기 전에, 수세, 팽윤 처리될 수 있다. 폴리비닐알콜계 필름을 수세 처리함으로써 폴리비닐알콜계 필름 표면에 묻어있는 이물을 제거할 수 있다. 폴리비닐알콜계 필름을 팽윤 처리함으로써, 폴리비닐알콜계 필름의 염착 또는 연신이 더 잘되도록 할 수 있다. 팽윤 처리는 당업자에게 알려진 바와 같이 팽윤조의 수용액에서 폴리비닐알콜계 필름을 방치하여 수행할 수 있다. 상기 팽윤조의 온도 및 팽윤 처리 시간은 특별히 제한되지 않는다. 팽윤조는 붕산, 무기산, 계면활성제 등이 더 포함될 수 있고, 이들의 함량은 조절될 수 있다.
폴리비닐알콜계 필름을 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상 함유 염착조에서 염착시킴으로써 폴리비닐알콜계 필름을 염착시킬 수 있다. 염착 공정에서는 폴리비닐알콜계 필름을 염착 용액에 침지하게 되는데, 염착 용액은 요오드, 이색성 염료를 포함하는 수용액이 될 수 있다. 구체적으로 요오드는 요오드계 염료로부터 제공되며, 요오드계 염료는 요오드화칼륨, 요오드화수소, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화리튬, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 염착 용액은 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상을 1중량% 내지 5중량%를 포함하는 수용액이 될 수 있다. 상기 범위에서, 소정 범위의 편광도를 가져 디스플레이 장치에 사용될 수 있다.
염착조의 온도는 20℃ 내지 45℃가 될 수 있고 폴리비닐알콜계 필름의 염착조 침지 시간은 10초 내지 300초가 될 수 있다. 상기 범위에서 편광도가 높은 편광자를 구현할 수 있다.
폴리비닐알콜계 필름을 연신조에서 연신함으로써 폴리비닐알콜계 필름은 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상이 배향되어 편광성을 가질 수 있다. 구체적으로 연신은 건식 연신과 습식 연신법이 모두 가능하다. 건식 연신은 인터롤 연신, 압축 연신, 가열롤 연신 등이 가능할 수 있고, 습식 연신은 35℃ 내지 65℃의 물을 포함하는 습식 연신조에서 수행될 수 있다. 습식 연신조는 붕산을 더 포함함으로써 연신 효과를 높일 수도 있다.
폴리비닐알콜계 필름은 소정의 연신비로 연신될 수 있는데, 구체적으로 총 연신비가 5 내지 7배, 구체적으로 5.5 내지 6.5배가 되도록 연신될 수 있고, 상기 범위에서 연신되는 폴리비닐알콜계 필름의 절단 현상, 주름 발생 등을 방지할 수 있고, 편광도와 투과율이 높인 편광자를 구현할 수 있다. 연신은 1축 연신으로서 1단 연신으로 연신할 수도 있지만 2단, 3단 연신 등의 다단 연신함으로써 박형의 편광자를 제조하면서도 파단을 막을 수도 있다.
상기에서는 폴리비닐알콜계 필름을 염착한 후 연신하는 순서로 설명하였으나, 염착과 연신은 동일 반응조에서 수행될 수도 있다.
염착된 폴리비닐알콜계 필름을 연신하기 전에 또는 염착 후 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 가교조에서 가교 처리할 수도 있다. 가교는 폴리비닐알콜계 필름에 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상이 더 강하게 염착되도록 하는 공정으로서, 가교제로는 붕산을 사용할 수 있다. 가교 효과를 높이기 위해 인산 화합물, 요오드화 칼륨 등이 더 포함될 수도 있다.
염착 및 연신된 폴리비닐알콜계 필름은 보색조에서 보색 처리될 수도 있다. 보색 처리는 상기 염착 및 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 요오드화칼륨을 포함하는 보색액을 포함하는 보색조에서 침지하는 것이다. 이를 통해서, 편광자의 색상값을 낮추고 편광자 내의 요오드 음이온 I-을 제거하여 내구성을 좋게 할 수 있다. 보색조의 온도는 20℃ 내지 45℃가 될 수 있고 폴리비닐알콜계 필름의 보색조 침지 시간은 10초 내지 300초가 될 수 있다.
다음으로, 상기 처리가 상기 폴리비닐알코올계 필름의 일부분에 가해짐으로써 제1 영역을 형성할 수 있다.
상기 폴리비닐알코올계 필름의 일부에 Xenon Flash Lamp에 의한 펄스 광(pulsed light)를 조사하여 조사된 영역은 제1 영역이 될 수 있다.
Xenon Flash Lamp는 파장 200nm 내지 800nm의 연속적인 파장에서 광을 펄스 형태로 조사함으로써 종래 펨토초나 피코초 레이저 대비할 때 조사전 대비 편광도가 낮은 영역 형성시 편광 해소 영역 중 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 필름의 손상을 낮출 수 있다.
Xenon Flash Lamp에 의해 펄스 형태의 광을 조사할 때, 상세 조사 조건은 에너지 파워가 300V 내지 500V, 펄스 주기가 0.5Hz 내지 2Hz, 조사 시간이 5ms(millisecond) 내지 15ms, 조사 회수는 1회 내지 10회가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 제1 영역을 얻는데 도움을 줄 수 있다. 해당 광원을 조사 시 원하는 모양의 마스크를 염착 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름 위에 밀착시킴으로써 편광 해소가 불필요한 부분은 해당 광 투과율을 유지할 수 있게 제어할 수 있다.
다음으로, 상기 제1 영역이 형성된 쪽의 단부에 기능층을 형성한다.
기능층은 상기 유기계 재료 및 무기계 재료를 포함하는 조성물을 사용하여 편광자의 제1 면의 단부에 소정의 방법을 이용하여 도포되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 기능층은 분무, 딥핑(예를 들면 PVD 등), 증착, 열경화 또는 광경화 등을 포함하는 경화, 코팅 등으로 형성될 수 있다.
이하, 본 발명 다른 실시예에 따른 편광판의 제조 방법을 설명한다.
편광판은 염착되고 연신된 폴리비닐알코올계 필름을 제조하고, 상기 폴리비닐알코올계 필름의 일 단부에 기능층을 형성하고, 상기 상기 폴리비닐알코올계 필름의 일면과 다른 일면에 각각 제1보호층, 제2 보호층을 접착하고, 상기 폴리비닐알코올계 필름의 일 부분에 소정의 처리를 함으로써 제1영역을 형성하는 단계에 의해 제조될 수 있다. 상기 폴리비닐알코올계 필름에 대해 상기 처리를 하지 않은 영역은 제2 영역이 된다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명 다른 실시예의 편광판을 설명한다. 도 3은 본 발명 다른 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 편광판은 편광자(110), 편광자(110)의 상부면에 적층된 제1 보호층(120) 및 편광자(110)의 하부면에 적층된 제2 보호층(130)을 포함하고, 편광자(110)는 제1 영역(112) 및 제2 영역(113)을 구비한 광 투과성 영역의 일 단부에 편광자의 두께 방향에 형성된 기능층(116)을 더 포함한다. 기능층(116)은 제1보호층(120) 및 제2보호층(130)의 두께 방향에도 형성되어 있다. 기능층(116)이 제1 보호층(120) 및 제2보호층(130)의 두께 방향에 더 형성된 점을 제외하고는 도 1의 편광판과 실질적으로 동일하다.
기능층(116)은 편광자, 제1보호층 및 제2보호층의 일 단부에 편광판의 두께 방향에 형성됨으로써 기능층 및 편광판의 제조 공정성을 높일 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명 또 다른 실시예의 편광판을 설명한다. 도 4는 본 발명 또 다른 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 편광판은 편광자(110), 편광자(110)의 상부면에 적층된 제1 보호층(120) 및 편광자(110)의 하부면에 적층된 제2 보호층(130)을 포함하고, 편광자(110)는 제1 영역(112) 및 제2 영역(113)을 구비한 광 투과성 영역의 일 단부(115)에 편광자의 두께 방향에 형성된 기능층(117)을 포함하고, 기능층(117)은 제1보호층(120) 및 제2보호층(130)의 두께 방향에도 형성되어 있고, 기능층(117)은 다중층이다. 기능층이 다중층인 점을 제외하고는 도 3의 편광판과 실질적으로 동일하다. 이하, 기능층(117)에 대해서만 설명한다.
기능층(117)은 유기계 재료 및 무기계 재료를 포함하고, 제1 기능층(117a) 및 제2 기능층(117b)을 포함하는 이중층이다. 일 구체예에서, 제1기능층(117a)은 무기계 재료를 포함하고 제2 기능층(117)은 유기계 재료를 포함할 수 있다. 다른 구체예에서, 제1기능층(117a)은 유기계 재료를 포함하고 제2 기능층(117)은 무기계 재료를 포함할 수 있다. 이와 같이, 서로 다른 재료로 형성된 제1 기능층(117a)와 제2기능층(117b)을 포함함으로써 기능층(117)의 제조를 용이하게 할 수 있다. 유기계 재료, 무기계 재료는 각각 상기에서 설명된 바와 실질적으로 동일하다.
도 4에서 제1기능층(117a)은 단일층이지만 2층 이상의 다중층이 될 수도 있다. 도 4에서 제2기능층(117b)은 단일층이지만 2층 이상의 다중층이 될 수도 있다.
제1기능층(117a), 제2기능층(117b) 각각의 두께는 동일하거나 다를 수 있고, 1㎛ 이상 2000㎛ 미만, 구체적으로 1㎛ 내지 100㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술 기능층의 역할을 수행하는데 용이할 수 있다.
기능층(117)은 두께가 0.1㎛ 내지 2000㎛, 구체적으로 1㎛ 내지 2000㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술 기능층의 역할을 수행하는데 용이할 수 있다.
도 4에서 도시되지 않았지만, 제1기능층(117a)과 제2기능층(117b) 사이, 광 투과성 영역의 일 단부(115)와 제1기능층(117a) 사이 중 1종 이상에는 프라이머층이 형성됨으로써 제1기능층(117a)과 제2기능층(117b) 간의 밀착력을 높일 수 있다. 프라이머층은 당업자에게 알려진 통상의 재료 예를 들면 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리에스테르계 수지 등으로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명 또 다른 실시예의 편광판을 설명한다. 도 5는 본 발명 또 다른 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 편광판은 편광자(110), 편광자(110)의 상부면에 적층된 제1 보호층(120) 및 편광자(110)의 하부면에 적층된 제2 보호층(130)을 포함하고, 편광자(110)는 제1 영역(112) 및 제2 영역(113)을 구비한 제1 면(115)의 일 단부에 편광자의 두께 방향에 형성된 기능층(116)을 포함하고, 기능층(116)의 두께 방향 일 면에는 점착층(160)이 더 형성될 수 있다. 기능층(116)은 제1보호층(120) 및 제2보호층(130)의 두께 방향에도 형성되어 있다. 기능층(116)의 두께 방향 일 면에 점착층(160)이 더 형성된 점을 제외하고는 도 3의 편광판과 실질적으로 동일하다.
점착층(160)은 편광자(110) 및/또는 제1보호층(120) 및/또는 제2보호층(130)과 기능층(116) 간의 밀착력을 높일 수 있다. 점착층(160)은 투명 점착제(OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin))가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치를 설명한다.
본 발명의 광학표시장치는 본 발명의 편광판을 포함한다. 광학표시장치는 유기발광표시장치, 액정표시장치, 바람직하게는 유기발광표시장치 등을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 광학표시장치를 보다 상세히 설명한다.
도 6을 참조하면, 유기발광표시장치는 기재층(201) 및 복수 개의 발광 소자(202)이 형성된 디스플레이 패널(200), 디스플레이 패널(200) 상에 형성된 편광판(100), 편광판(100) 상에 형성된 커버 글래스(300), 디스플레이 패널(200)의 하부에 배치된 이미지 센서(400)를 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(200)은 이미지 센서(400)의 삽입을 위하여 관통되어 있지 않다.
편광판(100)은 제1편광판 영역(140) 및 제2편광판 영역(150)을 포함하고, 본 발명의 편광판을 포함한다. 제1편광판 영역(140) 및 제2편광판 영역(150) 모두 광학표시장치의 화상 표시 영역을 이룬다. 편광판(100)은 이미지 센서(250)의 삽입을 위해 관통되어 있지 않다.
제1편광판 영역(140)은 제2편광판 영역(150) 대비 발광 소자(202)가 덜 밀하게 형성되어 있다. 이를 통해 이미지 센서(400)에 의한 영상 표시 기능도 구현하면서 디스플레이 패널(200)에 의한 화상 표시 기능도 동시에 수행할 수 있다.
이미지 센서(400)는 제1편광판 영역(140)의 하부에 배치되어 있다. 이미지 센서(400)는 카메라 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
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.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
(1)편광자의 재료: 폴리비닐알코올계 필름(VF-PE3000, 일본 Kuraray社, 두께:30㎛)
(2)보호 필름: 트리아세틸셀룰로오스 필름(KC4UYW, 일본 Konica社, 두께 40㎛)
실시예 1
물로 수세한 폴리비닐알콜계 필름을 30℃ 물의 팽윤조에서 팽윤 처리하였다.
팽윤조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 요오드화칼륨 3중량%를 포함하는 수용액을 함유하는 30℃의 염착조에서 30초 내지 200초 동안 처리하였다. 염착조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 붕산 3중량%를 함유하는 30℃ 내지 60℃ 수용액인 습식 가교조를 통과시켰다. 가교조를 통과한 폴리비닐알콜계 필름을 붕산 3중량%를 함유하는 50℃ 내지 60℃ 수용액인 연신시키되, 총 연신비가 6배가 되도록 연신시켰다.
상기 제조된 폴리비닐알코올계 필름의 양면에 접착제(Z-200, Nippon Goshei社)를 사용하여 보호 필름을 접착시켜 적층체를 제조하였다.
상기 적층체를 소정의 크기로 재단하고, 적층체 중 제1 영역을 형성하고자 하는 영역에만 국부적으로 Xenon Flash Lamp에 의해 파장 200nm 내지 800nm의 펄스 광을 조사하여 제1영역을 형성하였다. 상기 적층체의 일 단부에 유기계 재료인 아크릴계 수지(3318LV, Henkel Co., Ltd)와 무기계 재료인 실리카(SiO2)(SO-C2, Sakai Chemical Industry Co., Ltd)의 혼합물을 소정의 두께로 도포하여 UV 경화를 통해 제작하는 방식과 각각의 재료를 증착(PVD, CVD)하여 기능층을 형성함으로써 도 3의 단면을 갖는 편광판을 제조하였다.
실시예 2 내지 실시예 3
실시예 1에서 유기계 재료, 무기계 재료를 각각 변경하거나, 기능층의 두께를 변경한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도 3의 단면을 갖는 편광판을 제조하였다.
실시예 4
실시예 1에서 제1면의 일 단부로부터 무기계 재료를 포함하는 층, 프라이머층, 유기계 재료, 무기계 재료를 포함하는 층을 순차적으로 적층시킨 것을 제외하고는 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예 5
실시예 4에서 무기계 재료를 변경한 점을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서, 기능층을 형성하지 않은 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 2
실시예 1에서, 무기계 재료를 포함하지 않고 유기계 재료만 포함하는 기능층을 형성한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 3
실시예 1에서, 유기계 재료를 포함하지 않고 무기계 재료만 포함하는 기능층을 형성한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
비교예 4
실시예 1에서, 무기계 재료를 포함하지 않고 유기계 재료만 포함하는 기능층을 형성한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
실시예와 비교예에서 제조한 편광판에 대하여 하기 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1, 도 8, 도 9, 도 10에 나타내었다.
(1)기능층의 수분 투과도(단위: g/m2ㆍ24hr): 기능층을 형성하는 유기계 재료, 무기계 재료를 사용하여 필름 형태로(10cm x 10cm) 제작하고 23℃ 및 99~100% 상대습도 환경에 수분 투과도 측정 장비(PERMATRAN-W, MODEL 700)에 투입하여 기능층의 수분 투과도를 간접적으로 평가하였다.
(2)제1영역, 제2영역의 단체 투과율(단위:%) 실시예와 비교예에서 제조된 편광판 중 제1영역, 제2영역 각각에 대하여 UV-Visible Spectrophotometer V730(JASCO社)을 사용하여 파장 200nm 내지 800nm에서 단체 투과율을 측정하였다.
(3)식 2의 값(단위: %): 유리판, 실시예와 비교예에서 제조된 편광판, 유리판이 순차적으로 적층된 시편에 대해 (2)와 동일한 방법으로 제1편광판 영역의 단체 투과율을 측정하였다. 상기 시편을 60℃ 및 95% 상대습도에서 240시간 동안 방치하였다. 방치 후 제1 편광판 영역의 단체 투과율을 (2)와 동일한 방법으로 측정하였다. 표 1에서 방치하기 전과 240시간 방치 후 제1 편광판 영역의 단체 투과율을 나타내었다. 이를 이용해서 식 2를 구하였다.
(4)침투 길이(단위: mm): (3)과 같이 편광판을 60℃ 및 95% 상대습도에서 240시간 동안 방치하였다. 편광자의 제1 면의 일 단부로부터 가스 상태의 수분의 침투 길이를 분석 장비인 광학 현미경 거리 측정 방법으로 측정하였다. 침투 길이는 10mm 이하가 바람직할 수 있다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3 4
기능층 유기계 재료 아크릴계 아크릴계 아크릴계 불소계 불소계 - 아크릴계 - 불소계
무기계 재료 SiO2 SiO2 SiO2 SiO2 Al2O3 - - SiO2 -
기능층 전체 두께
(㎛)		 2000 500 300 2 2 - 2000 2 2
기능층 단일층 단일층 단일층 다중층 다중층 - 단일층 단일층 단일층
기능층의 수분투과도 0.1 0.5 0.9 0.05 0.01 200 100 20 5
최소 거리 T(mm) 20 20 20 10 5 50 40 30 30
단체 투과율 제1편광판 영역 75.1 75.1 75.1 75.1 75.1 75.1 75.1 75.1 75.1
제2편광판 영역 43.0 43.0 43.0 43.0 43.0 43.0 43.0 43.0 43.0
식 2 제1편광판 영역의 초기 단체 투과율 75.1 75.1 75.1 75.1 75.1 75.1 75.1 75.1 75.1
고온 고습 방치 후 제1 편광판 영역의 단체 투과율 75.0 75.0 75.0 75.1 75.1 43.9 43.8 43.8 43.8
식 2 0.1 0.1 0.1 0.0 0.0 31.2 31.3 31.3 31.3
침투 길이 3.5 5.3 6.2 1.1 0.8 40 30 25 26
*표 1에서 최소 거리 T는 도 2의 T를 의미한다.
*표1에서 불소계 유기 재료는 EMGALT0002 (USA/TASCO)이다.
*표1에서 Al2O3는 TALALT0006(USA/TASCO)로부터 얻었다.
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 편광판은 국부적으로 단체 투과율이 높은 제1 영역을 구비하고, 고온 고습에서 방치한 후 상기 제1 영역의 단체 투과율 변화를 최소화하고, 고온 고습에서 방치한 후 상기 제1영역 쪽으로 가스 상태 수분의 침투 길이를 최소화한 편광판을 제공하였다. 따라서, 비록 상기 표 1에서 보여지지 않았지만, 본 발명의 편광판은 고온 고습에서 장기간 방치 후에도 제1영역은 영상 촬영 기능과 화상 표시 기능을 제대로 수행할 수 있음을 예상할 수 있다. 또한, 도 8에서 보여지는 바와 같이, 실시예 1은 단체 투과율 변화량이 매우 낮았다. 도 9에서 보여지는 바와 같이, 실시예 1은 60℃ 및 95% 상대 습도에서의 방치 시간이 경과되더라도 제1영역의 색상값의 변화가 매우 적었다.
반면에, 비교예 1 내지 비교예 4의 편광판은 실시예 대비 최소 거리 T가 높아서 제1 영역이 광 투과성 영역의 단부로부터 멀리 형성되어 있음에도 불구하고 고온 고습에서 장기간 방치 후에 제1영역의 단체 투과율 변화량이 본 발명의 범위를 만족하지 못하였으며, 침투 길이 역시 실시예 대비 현저하게 높았다. 또한, 도 8에서 보여지는 바와 같이, 비교예 1은 단체 투과율 변화량이 매우 높았다. 도 10에서 보여지는 바와 같이, 비교예 1은 60℃ 및 95% 상대 습도에서의 방치 시간이 경과함에 따라 제1영역의 색상값이 제2영역과 실질적으로 동일해지면서 단체 투과율이 원복되었음을 예상할 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (18)

  1. 제1영역 및 제2영역을 갖는 광 투과성 영역을 구비한 편광자를 포함하고,
    상기 제1영역은 상기 제2영역보다 단체 투과율이 높고,
    상기 광 투과성 영역의 일 단부로부터 상기 제1 영역까지의 최소 거리(T)는 20mm 이하이고,
    상기 편광자는 상기 광 투과성 영역의 일 단부에 상기 편광자의 두께 방향에 형성된 1층 이상의 기능층을 더 포함하고,
    상기 기능층은 유기계 재료 및 무기계 재료의 혼합물, 유무기 하이브리드 재료 중 1종 이상을 포함하는 것인, 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유기계 재료는 (메트)아크릴계, 에폭시계, 변성 (메트)아크릴계, 불소계, 플루오렌계, 올레핀계, 에스테르계 중 1종 이상의 수지, 올리고머 또는 모노머를 포함하는 것인, 편광판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무기계 재료는 규소, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 붕소, 주석 중 이송 이상의 금속 또는 비금속, 이들의 산화물, 이들의 질화물 중 1종 이상을 포함하는 것인, 편광판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유무기 하이브리드 재료는 상기 유기계 재료, 무기계 재료 중 각각 1종 이상을 포함하는 것인, 편광판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기능층은 단일층 또는 다중층인 것인, 편광판.
  6. 제5항에 있어서, 상기 다중층은 상기 무기계 재료를 포함하는 층 및 상기 유기계 재료를 포함하는 층을 포함하는 것인, 편광판.
  7. 제6항에 있어서, 상기 다중층은 프라이머층을 더 포함하는 것인, 편광판.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기능층은 수분 투과도가 1g/m2ㆍ24hr 이하인 것인, 편광판.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기능층은 상기 편광자의 두께 방향의 전체면에 형성된 것인, 편광판.
  10. 제1항에 있어서, 상기 기능층은 상기 편광자의 두께 방향의 단면에서 상기 제1영역의 최대폭의 100% 내지 120%의 폭만큼 형성된 것인, 편광판.
  11. 제1항에 있어서, 상기 기능층은 두께가 0.1㎛ 내지 2000㎛인 것인, 편광판.
  12. 제1항에 있어서, 상기 편광판은 상기 제1 영역을 포함하는 제1 편광판 영역 및 상기 제2 영역을 포함하는 제2 편광판 영역을 포함하고,
    상기 제1 편광판 영역은 상기 제2 편광판 영역보다 단체 투과율이 높은 것인, 편광판.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 편광판 영역은 단체 투과율이 50% 이상인 것인, 편광판.
  14. 제12항에 있어서, 상기 편광자의 적어도 일면에 보호층이 더 형성된 것인 편광판.
  15. 제14항에 있어서, 상기 기능층은 상기 보호층의 두께 방향에 더 형성된 것인, 편광판.
  16. 제12항에 있어서, 상기 편광판은 하기 식 2의 단체 투과율 변화량이 5% 이하인 것인, 편광판:
    [식 2]
    단체 투과율 변화량 = ｜D - C｜
    (상기 식 2에서,
    C는 편광판 중 제1 편광판 영역의 단체 투과율(단위: %)
    D는 편광판을 60℃ 및 95% 상대 습도에서 240시간 방치한 후 상기 C와 동일 파장에서 측정된 제1 편광판 영역의 단체 투과율(단위: %)).
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 것인, 광학표시장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 광학표시장치는 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널 상부에 형성된 상기 편광판, 상기 디스플레이 패널 하부에 형성된 이미지 센서를 포함하고, 상기 이미지 센서는 상기 편광판의 상기 제1영역의 하부에 배치되는 것인, 광학표시장치.

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