KR20140091363A

KR20140091363A - 액정표시장치

Info

Publication number: KR20140091363A
Application number: KR1020130003540A
Authority: KR
Inventors: 김민석; 김나연; 김준석
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2014-07-21
Also published as: CN104919363A; WO2014109489A1; JP2016504632A; TW201428362A

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적어도 일면에 접합된 보호필름을 구비하는 편광자를 각각 포함하는 상부 편광판 및 하부 편광판을 포함하고, 상기 상부 편광판과 하부 편광판 사이에 액정셀이 게재되며, 상기 하부 편광판은 적어도 일면에 광학 기능성층을 구비하며, 상기 상부 편광자와 하부 편광자는 흡수축이 서로 수직이며, 상기 하부 편광자의 수축력은 3.5N/2mm 이하이며, (하부 편광자의 수축력/상부 편광자의 수축력)이 1 이하가 되도록 함으로써, 액정표시장치의 휨, 특히 CAP형의 휨을 억제하여 빛샘 현상 및 뉴턴링 현상의 발생을 억제할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.

Description

액정표시장치 {Liquid crystal display device}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치(Liquid crystal display device, LCD)는 화상표시장치의 하나로서, 전형적인 화상표시장치인 음극선관((Cathode-ray tube, CRT)에 비해 경박단소화 및 저소비전력을 실현할 수 있는 장점이 있다. 액정표시장치는 CRT와는 달리 스스로 빛을 내는 소자가 아니기 때문에, 액정패널 이외에 광원을 필요로 한다. 이러한 액정표시장치의 광원으로는 주로 형광램프가 사용되며, 액정표시장치의 액정패널의 양면에는 하부 편광판 및 상부 편광판이 각각 부착된다. 하부 편광판 및 상부 편광판은 램프에서 나오는 광을 차단하거나 통과시켜준다.

통상적으로 편광판은 제1편광자 보호필름, 편광자 및 제2편광자 보호필름으로 구성되는 적층체의 한면에는 액정셀과의 접합을 위한 점착제층과 다른 한면에는 표면보호필름을 구비하는 구조를 갖는다. 이때 상부 편광판과 하부 편광판으로서 동일한 구성의 편광판이 액정셀의 양면에 접합될 수 있다.

한편, 최근에는 액정표시장치가 대형화 및 박형화되고 그 용도도 확대됨에 따라 편광판의 기능 향상에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 따라 상부 편광판과 하부 편광판으로서 서로 다른 특성이 부여된 편광판이 각각 적용되고 있다. 예컨대, 상부 편광판으로는 편광자의 시인측 면에 편광자 보호필름 이외에 광시야각 보상 필름, 기능성 코팅층(하드코팅층, 대전방지층, 반사방지층 등) 또는 이들의 적층체 등이 더 구비된 편광판이 적용되고, 하부 편광판으로는 편광자의 백라이트 유닛측 면에 편광자 보호필름 이외에 휘도 향상 필름, 확산 보호 필름 또는 이들의 적층체 등이 구비된 편광판이 적용되고 있다. 이와 같은 다른 특성을 부여하기 위한 기능성 필름, 코팅층 또는 적층체는 각각 재료, 두께, 연신 방향, 투습도 등의 물성이 서로 상이하다.

통상의 편광판은 일정 방향으로 연신되고 2색성 염료로 염색된 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA) 필름을 편광자로서 포함하고 있는데, 연신된 PVA 필름은 온도 또는 습도의 변화에 따라 연신축 방향으로 수축된다. 특히 편광자 상에 서로 다른 기능성 필름, 코팅층 또는 적층체가 구비된 편광판이 각각 상부 편광판과 하부 편광판으로 적용되는 경우에는 이들의 투습도에 차이로 인해 수축률이 커지고, 이로 인하여 액정패널이 휘게 되는 컬(curl) 현상이 심하게 발생한다. 이로 인해, 빛이 새는 현상이 발생하여 액정 패널의 불량을 야기할 수 있다.

한국공개특허 제2012-99172호에는 편광판, 그 제조 방법 및 이를 이용한 화상표시장치가 개시되어 있으나, 상기 문제점에 대한 대안을 제시하지 못하였다.

한국공개특허 제2012-99172호

본 발명은 휨을 개선하여 빛샘 현상이 억제된 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 뉴턴링 현상이 억제된 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

1. 적어도 일면에 접합된 보호필름을 구비하는 편광자를 각각 포함하는 상부 편광판 및 하부 편광판을 포함하고, 상기 상부 편광판과 하부 편광판 사이에 액정셀이 게재되며, 상기 하부 편광판은 적어도 일면에 광학 기능성층을 구비하며, 상기 상부 편광자와 하부 편광자는 흡수축이 서로 수직이며, 상기 하부 편광자의 수축력은 3.5N/2mm 이하이며, (하부 편광자의 수축력/상부 편광자의 수축력)이 1 이하인 액정표시장치.

2. 위 1에 있어서, 상기 상부 편광자 및 하부 편광자는 두께가 15 내지 35㎛인 액정표시장치.

3. 위 1에 있어서, 상기 상부 편광자 및 하부 편광자의 두께가 동일한 액정표시장치.

4. 위 1에 있어서, 상기 상부 편광판은 액정셀의 상면에, 하부 편광판은 액정셀의 하면에 각각 접합된 것인 액정표시장치.

5. 위 4에 있어서, 상기 하부 편광판은 상기 액정셀에 접하는 면의 반대면에 광학 기능성층을 구비하는 액정표시장치.

6. 위 1에 있어서, 상기 광학 기능성층은 반사형 편광분리층, 위상차층, 반사방지층, 반사층 및 휘도향상층으로 이루어진 군에서 선택된 것인 액정표시장치.

본 발명은 액정표시장치의 휨, 특히 CAP형의 휨을 억제하여 빛샘 현상 및 뉴턴링 현상의 발생을 억제한다.

도 1은 본 발명의 액정표시장치의 일 구현예를 나타낸 단면도이다.
도 2는 실시예 1의 휨 이미지이다.
도 3은 실시예 1의 빛샘 이미지이다.
도 4는 비교예 3의 휨 이미지이다.
도 5는 비교예 3의 빛샘 이미지이다.

본 발명은 적어도 일면에 접합된 보호필름을 구비하는 편광자를 각각 포함하는 상부 편광판 및 하부 편광판을 포함하고, 상기 상부 편광판과 하부 편광판 사이에 액정셀이 게재되며, 상기 하부 편광판은 적어도 일면에 광학 기능성층을 구비하며, 상기 상부 편광자와 하부 편광자는 흡수축이 서로 수직이며, 상기 하부 편광자의 수축력은 3.5N/2mm 이하이며, (하부 편광자의 수축력/상부 편광자의 수축력)이 1 이하가 되도록 함으로써, 액정표시장치의 휨, 특히 CAP형의 휨을 억제하여 빛샘 현상 및 뉴턴링 현상의 발생을 억제할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.

본 발명의 액정표시장치는 적어도 일면에 접합된 보호필름을 구비하는 편광자를 각각 포함하는 상부 편광판 및 하부 편광판을 포함하고, 상기 상부 편광판과 하부 편광판 사이에 액정셀이 게재되며, 상기 하부 편광판은 적어도 일면에 광학 기능성층을 구비하며, 상기 상부 편광자와 하부 편광자는 흡수축이 서로 수직이 되도록 배치된다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 1에는 본 발명의 액정표시장치의 일 구현예의 단면도가 개략적으로 도시되어 있다.

본 발명에서 상부 편광판(107)은 광원에서 출사한 광이 액정셀(103)을 통과한 후에 편광판을 통과할 수 있도록 위치된 편광판이고, 하부 편광판(108)은 광원에서 출사한 광이 액정셀(103)을 통과하기 전에 편광판을 통과할 수 있도록 위치된 편광판이다.

상부 편광판(107) 및 하부 편광판(108)은 각각 편광자(102, 105)의 적어도 일면에 접합된 보호필름(101a,b; 104a,b)을 구비한다.

상부 편광자(102) 및 하부 편광자(105)는 폴리비닐알콜계 필름에 이색성 색소가 흡착 배향된 것이다.

편광자(102, 105)를 구성하는 폴리비닐알콜계 수지는 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화함으로써 얻어질 수 있다.

폴리아세트산 비닐계 수지로는 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다.

아세트산 비닐과 공중합 가능한 다른 단량체로는 불포화 카르복시산계, 불포화 술폰산계, 올레핀계, 비닐에테르계, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드계 단량체 등을 들 수 있다. 또한, 폴리비닐알콜계 수지는 변성된 것일 수도 있으며, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말이나 폴리비닐아세탈 등도 사용할 수 있다. 폴리비닐알콜계 수지의 비누화도는 통상 85 내지 100몰%이며, 바람직하게는 98몰% 이상인 것이 좋고, 중합도는 통상 1,000 내지 10,000이며, 바람직하게는 1,500 내지 5,000인 것이 좋다.

이러한 폴리비닐알콜계 수지를 막으로 형성한 것이 편광자의 원반 필름으로서 사용된다. 폴리비닐알콜계 수지의 막 형성 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 공지된 방법을 이용할 수 있다. 폴리비닐알콜계 원반 필름의 막 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 10 내지 150㎛일 수 있다.

편광자(102, 105)는 통상 상기와 같은 폴리비닐알콜계 원반 필름을 팽윤, 염색, 가교, 연신, 세정 및 건조하는 단계를 경유하여 제조된다. 각 공정의 순서, 반복 횟수, 공정 조건 등은 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 한 특별히 한정되지 않으며, 필요에 따라 일부 단계는 생략될 수도 있다.

(하부 편광자의 수축력)/(상부 편광자의 수축력)의 값은 1 이하이고, 바람직하게는 0.95 이하일 수 있다. 하부 편광자(105)의 수축력과 상부 편광자(102)의 수축력과의 관계가 상기 범위를 만족하는 경우, 액정표시장치(100)의 휨을 방지, 특히 하부 편광자(105)의 수축력이 상부 편광자(102)의 수축력에 비해 적으므로 CAP형의 휨을 억제할 수 있고, 이에 따라 빛샘 및 뉴턴링 현상의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 하부 편광자(105)의 수축력은 3.5N/2mm 이하이고 바람직하게는 3.4N/2mm 이하 일 수 있다. 하부 편광자(105)의 수축력이 상기 범위 내인 경우 CAP형 휨 방지 효과가 극대화될 수 있다.

편광자(102, 105)의 수축력을 조절하는 방법은 특별히 한정되지 않고 당분야에서 수축력 조절을 위해 사용되는 통상적인 방법일 수 있으며, 예를 들면 편광자 제조 공정 중의 연신 단계에서의 연신비, 가교 단계의 수행 온도, 가교용 수용액의 붕산 농도 등으로 조절할 수 있다.

편광자(102, 105)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 15 내지 35㎛일 수 있다. 상부 편광자(102)와 하부 편광자(105)의 두께가 동일한 것이 제조 공정상 효율 및 생산성 향상의 측면에서 바람직하다.

편광자(102, 105)의 두께는 제조 시 각 단계에서의 연신비와 총 누적 연신비를 변화시키는 방법 또는 두께가 얇은 박막 폴리비닐알콜계 원반 필름을 이용하는 방법 등으로 조절할 수 있다. 통상 총 누적 연신비는 4 내지 8배, 바람직하게는 4.5 내지 7배, 보다 바람직하게는 5 내지 6.5배일 수 있다.

보호필름(101a,b; 104a,b)으로는 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 필름이라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리카보네이트계 필름; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 필름; 폴리올레핀계 필름; 염화비닐계 필름; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 필름; 이미드계 필름; 술폰계 필름; 폴리에테르케톤계 필름; 황화 폴리페닐렌계 필름; 비닐알코올계 필름; 염화비닐리덴계 필름; 비닐부티랄계 필름; 알릴레이트계 필름; 폴리옥시메틸렌계 필름; 우레탄계 필름; 에폭시계 필름; 실리콘계 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 특히 알칼리 등에 의해 비누화(검화)된 표면을 가진 셀룰로오스계 필름이 편광특성 또는 내구성을 고려하면 바람직하다. 또한, 보호필름(101a,b; 104a,b)은 위상차 기능과 같은 광학 보상 기능을 갖는 필름일 수도 있다.

접합은 당업계에서 편광판 제조에 통상적으로 사용되는 접착제로 이루어질 수 있고, 접합 이후에 건조 단계를 거칠 수 있다.

건조 온도 및 시간은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 40 내지 100℃에서 20 내지 1200초간 수행될 수 있다.

상부 편광판(107)에 포함된 상부 편광자(102)와 하부 편광판(108)에 포함된 하부 편광자(105)는 흡수축이 서로 수직이 되도록 배치된다. 예를 들면 상부 편광자(102)는 장변 방향이 연신 방향에 대하여 평행이고, 하부 편광자(105)는 장변 방향이 연신 방향에 대하여 수직일 수 있고, 그 반대의 경우일 수도 있다.

상부 편광판(107)과 하부 편광판(108)의 사이에 액정셀(103)이 게재된다. 상부 편광판(107)은 액정셀(103)의 상면에, 하부 편광판(108)은 액정셀(103)의 하면에 각각 접합된다. 하부 편광판(108)은 액정셀(103)에 접하는 면의 반대면에 광학 기능성층(106)을 구비한다.

액정셀(103)은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 액정셀일 수 있다.

광학 기능성층(106)은 코팅 방식으로 도포될 수도 있고, 별도의 기능성 필름일 수도 있다.

광학 기능성층(106)은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 반사형 편광분리층, 위상차층, 반사방지층, 반사층, 휘도향상층 등을 들 수 있다.

휘도향상층으로는, 예를 들어 유전체의 다층박막이나 굴절률 이방성이 상이한 박막필름의 다층적층체와 같은, 소정 편광축의 직선편광을 투과하여 다른 광은 반사하는 특성을 나타내는 것(스미토모 3M(주) 제조 D-BEF 등), 콜레스테릭 액정폴리머의 배향필름이나 그 배향액정층을 필름 기재 상에 지지한 것 (닛토덴코사 제조 PCF350 이나 Merck사 제조 Transmax 등)과 같은, 좌회전 또는 우회전하는 어느 한쪽의 원편광을 반사하고 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것 등을 사용할 수 있다.

광학 기능성층을 포함하면 액정표시장치의 광학 성능은 개선되지만, 액정표시장치의 휨이 유발될 수 있다. 그러나 본 발명의 액정표시장치는 휨이 개선되므로, 광학 기능성층을 포함해도 휨 발생을 최소화할 수 있다.

접합은 점착층에 의해 이루어진다.

점착층은 점착제 수지, 가교제 및 필요에 따라 실란커플링제를 포함하는 점착제 조성물로부터 형성될 수 있다. 또한, 점착제 수지로는 아크릴계 또는 우레탄계 수지를 주성분으로 하는 것을 사용할 수 있고, 이 중에서도 투명성이 좋다는 점에서 아크릴계 수지가 바람직하다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실시예 1.

(1)상부 편광판의 제조

두께 75㎛의 폴리비닐알콜 필름을 30℃, 0.3%의 요오드 수용액에 침지하며 3배로 연신하고, 60℃의 붕산 4% 및 요오드화칼륨 10%를 포함하는 가교용 수용액에 침지하며 총 5.5배로 연신하였다. 이후에 30℃의 1.5%의 요오드화칼륨 수용액에 10초 침지하여 세정한 후, 50℃에서 4분간 건조시켜 편광자를 제조하였다.

제조된 편광자의 양면에 40㎛의 검화처리한 트리아세틸셀룰로오스 필름을 폴리비닐알콜계 접착제로 접합하고 60℃에서 4분간 건조시켜 편광판을 제조하였다.

(2)하부 편광판의 제조

가교용 수용액의 붕산 함량이 2%인 것을 제외하고는 상부 편광판 제조시와 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.

실시예 2.

(1)상부 편광판의 제조

가교용 수용액의 붕산 함량이 6%인 것을 제외하고는 실시예 1의 상부 편광판 제조시와 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.

(2)하부 편광판의 제조

실시예 1의 상부 편광판 제조시와 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.

실시예 3.

(1)상부 편광판의 제조

가교용 수용액의 붕산 함량이 6%, 총 연신비가 6배가 되도록 연신한 것을 제외하고는 실시예 1의 상부 편광판 제조시와 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.

(2)하부 편광판의 제조

실시예 4.

(1)상부 편광판의 제조

(2)하부 편광판의 제조

비교예 1.

(1)상부 편광판의 제조

실시예 1의 하부 편광판 제조시와 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.

(2)하부 편광판의 제조

비교예 2.

(1)상부 편광판의 제조

(2)하부 편광판의 제조

실시예 2의 상부 편광판 제조시와 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.

비교예 3.

(1)상부 편광판의 제조

(2)하부 편광판의 제조

비교예 4.

(1)상부 편광판의 제조

실시예 3의 상부 편광판 제조시와 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.

(2)하부 편광판의 제조

비교예 5.

(1)상부 편광판의 제조

(2)하부 편광판의 제조

비교예 6.

(1)상부 편광판의 제조

(2)하부 편광판의 제조

비교예 7.

(1)상부 편광판의 제조

(2)하부 편광판의 제조

실험예 .

(1)수축력 측정

실시예 및 비교예에서 제조된 편광자를 80℃에서 240분 가열한 후에, 10mm * 2mm(장변이 연신방향) 사이즈로 컷팅하여 SII사 SS6100 장비로 수축력을 측정하였다.

측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

(2)휨 측정

0.5T Glass 양면에 상기 실시예 및 제조예에서 제조된 편광판을 접합하였다. 이후에 60℃의 오븐에 24시간 방치하고 다시 상온에서 2시간 방치한 후 INTEK IMS사의 이차원 측정기로 휨을 측정하여 그 최대값을 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 1 및 비교예 3의 휨 이미지는 각각 도 2 및 도 4에 나타내었다.

(3) 빛샘 관찰

0.5T Glass 양면에 상기 실시예 및 제조예에서 제조된 편광판을 접합하였다. 이후에 60℃의 오븐에 24시간 방치하고 다시 상온에서 1시간 방치한 후, 백라이트 위에 거치하여 빛샘이 발생하는지 관찰하였다.

관찰 결과는 하기 표 1에 나타내었고, 실시예 1 및 비교예 3의 빛샘 이미지는 각각 도 3 및 도 5에 나타내었다.

○: 에지부에서 빛샘 현상이 발생.

△: 에지부에서 빛샘 현상이 미세하게 발생.

Ⅹ: 빛샘 현상이 발생하지 않음.

구분	상부 편광자의 수축력 (N/2mm)	하부 편광자의 수축력 (N/2mm)	하부 편광자의 수축력/ 상부 편광자의 수축력	CAP형 휨 높이의 최대값(mm)	빛샘 발생 유무
실시예 1	3.4	3.0	0.88	0.15	Ⅹ
실시예 2	3.7	3.4	0.92	0.17	Ⅹ
실시예 3	4.1	3.4	0.83	0.13	Ⅹ
실시예 4	3.4	3.4	1.00	0.22	Ⅹ
비교예 1	3.0	3.4	1.13	0.37	△
비교예 2	3.4	3.7	1.09	0.46	○
비교예 3	3.7	3.7	1.00	0.4	○
비교예 4	4.1	3.7	0.90	0.38	△
비교예 5	3.4	4.1	1.21	0.63	○
비교예 6	3.7	4.1	1.11	0.58	○
비교예 7	4.1	4.1	1.00	0.53	○

상기 표 1, 도 2 내지 5를 참조하면, 하부 편광자의 수축력 및 상부 편광자의 수축력과의 관계가 본 발명의 범위에 포함되는 실시예 1 내지 4는 CAP형 휨 높이의 최대값이 0.13 내지 0.22에 불과하여 빛샘이 발생하지 않는 것을 볼 수 있다.

그러나 비교예 1 내지 7은 CAP형 휨 높이의 최대값이 0.37 내지 0.63으로 많이 휘고, 에지부에서 빛샘이 발생한 것을 볼 수 있다.

100: 액정표시장치 101a,b: 보호필름
102: 상부 편광자 103: 액정셀
104a,b: 보호필름 105: 하부 편광자
106: 광학 기능성층 107: 상부 편광판
108: 하부 편광판

Claims

적어도 일면에 접합된 보호필름을 구비하는 편광자를 각각 포함하는 상부 편광판 및 하부 편광판을 포함하고,
상기 상부 편광판과 하부 편광판 사이에 액정셀이 게재되며,
상기 하부 편광판은 적어도 일면에 광학 기능성층을 구비하며,
상기 상부 편광자와 하부 편광자는 흡수축이 서로 수직이며,
상기 하부 편광자의 수축력은 3.5N/2mm 이하이며,
(하부 편광자의 수축력/상부 편광자의 수축력)이 1 이하인 액정표시장치.
청구항 1에 있어서, 상기 상부 편광자 및 하부 편광자는 두께가 15 내지 35㎛인 액정표시장치.
청구항 1에 있어서, 상기 상부 편광자 및 하부 편광자의 두께가 동일한 액정표시장치.
청구항 1에 있어서, 상기 상부 편광판은 액정셀의 상면에, 하부 편광판은 액정셀의 하면에 각각 접합된 것인 액정표시장치.
청구항 4에 있어서, 상기 하부 편광판은 상기 액정셀에 접하는 면의 반대면에 광학 기능성층을 구비하는 액정표시장치.
청구항 1에 있어서, 상기 광학 기능성층은 반사형 편광분리층, 위상차층, 반사방지층, 반사층 및 휘도향상층으로 이루어진 군에서 선택된 것인 액정표시장치.