KR20190077970A - 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 출원은, 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광자; 및 상기 폴리비닐알코올계 편광판의 일면에 구비되고, 380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하는 리오트로픽(lyotropic) 액정 화합물을 포함하는 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 시야각에서도 편광기능을 수행할 수 있는 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.

본 출원의 일 실시상태는,

요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광판; 및

상기 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 구비되고, 380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하는 리오트로픽(lyotropic) 액정 화합물을 포함하는 필름

을 포함하는 적층형 편광판을 제공한다.

또한, 본 출원의 다른 실시상태는,

기재 상에 380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하는 리오트로픽(lyotropic) 액정 화합물을 포함하는 조성물을 코팅하여 필름을 형성하는 단계; 및

상기 필름 상에 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광판을 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, 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광판; 및 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 구비되고, 380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하는 리오트로픽(lyotropic) 액정 화합물을 포함하는 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, 시야각에서도 편광기능을 수행할 수 있는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 편광판을 포함하는 액정 표시 장치의 편광기능을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판을 포함하는 액정 표시 장치의 편광기능을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 3은 본 출원의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 4는 본 출원의 실시예 2에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 5는 본 출원의 비교예 1에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 6은 본 출원의 비교예 2에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 7은 본 출원의 비교예 3에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 8은 본 출원의 비교예 4에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 9는 본 출원의 비교예 5에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 10은 본 출원의 비교예 6에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 11은 본 출원의 비교예 7에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 12는 본 출원의 비교예 8에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 13은 본 출원의 비교예 9에 따른 액정 표시 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 14 및 도 15는 각각 본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 16은 본 출원의 일 실시상태에 따른 디스코틱 형태의 호메오트로픽 배향을 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.

액정 표시 장치(LCD)는 TV, 모니터, 모바일 폰, Tablet PC 등 다양한 디바이스에 사용되고 있다. 액정 표시 장치는 성능을 나타내는 하나의 수치로서, white 정면 휘도(On state)와 Black 정면 휘도(Off state)의 비를 나타내는 CR(contrast ratio)이란 수치를 이용하여 그 성능을 표현하였고, 상기 CR이 높을수록 우수한 장치로 평가되었다.

그러나, 기술의 발달과 인간의 편의성을 위하여 기존에 적용하지 않았던 분야에 액정 표시 장치를 응용하기 시작하였으며, 자동차 계기판 및 네비게이션과 같은 자동차용 액정 표시 장치가 도입되고 있다. 이러한 자동차용 액정 표시 장치의 경우에는 기존 액정 표시 장치(TV, 모바일 폰 등)과 같이 정면으로 보기 보다는 측면에서 화면을 보는 경우가 대부분이다. 이에 따라, 본 출원에서는 액정 표시 장치의 성능을 나타내는 정면 CR 이외에 시야각에서의 성능을 수치화하는 Area CR 이라는 수치를 도입하였다. 본 출원에서, 상기 Area CR은 시야각 40도에서 상방 20도 및 하방 10도에서의 CR을 나타내는 것으로 한다.

그러나, 종래의 폴리비닐알코올계 편광판의 경우에는 정면 CR이 우수한 반면에 Area CR이 상당히 좋지 않은 성능을 보인다. 이는 종래의 편광판의 경우 상/하 편광판이 디스플레이 면상 흡수축(X & Y축)만을 형성하므로 시야각에서 편광판의 기능이 상실되는 이유이다. 따라서, 본 출원에서는 전술한 문제점을 해결할 수 있고, 시야각에서도 편광기능을 수행할 수 있는 편광판과 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.

본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판은, 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광판; 및 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 일면에 구비되고, 380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하는 리오트로픽(lyotropic) 액정 화합물을 포함하는 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.

본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판은, 액정 표시 장치에 사용되는 종래의 편광판의 시야각의 낮은 CR를 개선하고자 한 것이다. 보다 구체적으로, 종래의 편광판의 경우에는 액정 표시 장치의 X & Y축만의 면상 흡수를 갖는 반면에, 본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판은 X & Y축 이외에 Z축의 흡수를 추가적으로 가지는 편광판이다. 이러한 Z축의 흡수를 가지는 편광판을 이용하게 되면 시야각에서도 크로스(cross) 상태의 편광이 유지되는 효과를 얻을 수 있다.

종래의 편광판을 포함하는 액정 표시 장치의 편광기능을 하기 도 1에 개략적으로 나타내었고, 본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판을 포함하는 액정 표시 장치의 편광기능을 하기 도 2에 개략적으로 나타내었다. 하기 도 1과 같이, 종래의 편광판을 포함하는 액정 표시 장치는 정면에서는 크로스(cross) 상태의 편광효과를 얻을 수 있지만 시야각에서는 크로스(cross)가 깨지게 된다. 그러나, 도 2와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판을 포함하는 액정 표시 장치에서는, 편광판/자 3에 적층형 편광판을 포함함으로써 종래 대비하여 Z축 방향으로 흡수축이 있어서 시야각에서도 크로스(cross) 상태의 편광효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 리오트로픽 액정 화합물은 호메오트로픽(homeotropic) 배향된 것일 수 있다. 본 출원에 있어서, 호메오트로픽 배향(homeotropic orientation)은 광학축이 필름 평면에 대해 실질적으로 수직인 필름을 지칭하는 것으로 한다. 또한, 상기 리오트로픽 액정 화합물은 디스코틱(discotic) 형태의 호메오트로픽 배향된 것일 수 있다. 상기 디스코틱 형태의 호메오트로픽 배향된 액정은 평면의 일 방향인 y축 방향의 빛의 흡수와 y축에 수직인 z축 방향의 빛을 흡수하는 두 가지 흡수축을 형성할 수 있다.

상기 디스코틱(discotic) 형태는 동전 모양이라고 생각할 수 있으며, 이러한 동전이 세워져 있는(homeotropic) 배향이 되어 있는 형태로서, 이에 따라 한 방향 x 또는 y축 방향의 흡수와 동전의 면 상의 흡수를 가질 수 있다. 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 리오트로픽 액정 화합물이 디스코틱 형태가 아닌 경우, 즉 일반적인 +C plate(연필 모양)으로 호메오트로픽 배향된 경우에는 z축의 흡수만 나타나고, x 또는 y축의 흡수를 나타내지 못하게 된다.

종래의 일반적인 호메오트로픽 배향된 경우와, 본 출원의 일 실시상태에 따른 디스코틱 형태의 호메오트로픽 배향된 경우를 하기 도 16에 개략적으로 나타내었다. 하기 도 16과 같이, 디스코틱 형태가 아닌 경우에는 로드(rod) 형태로서 평면 상의 x축 또는 y축의 하나의 흡수축만 존재하므로, 디스코틱 형태가 아닌 경우로서 호메오트로픽 배향된 경우에는 z축의 흡수만 나타나게 된다. 또한, 본 출원의 일 실시상태로서, 디스코틱 형태인 경우에는 평면 상의 x축, y축과 수직방향의 z축의 흡수축이 존재하므로, 디스코틱 형태의 호메오트로픽 배향된 경우에는 x축, y축 및 z축의 흡수가 나타나게 된다.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 리오트로픽 액정 화합물을 포함하는 필름은, 기재 및 상기 기재 상에 구비된 리오트로픽 액정 화합물층을 포함할 수 있다. 또한, 본 출원의 일 실시상태에서는 상기 기재와 리오트로픽 액정 화합물층 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 리오트로픽 액정 화합물을 포함하는 필름은 상기 리오트로픽 액정 화합물층을 보호하기 위하여, 상기 리오트로픽 액정 화합물층 상에 아크릴레이트계 하드코팅층이 구비되거나, 상기 코팅층 상에 TAC, 아크릴계, COP, PET 등의 보호필름이 적층될 수 있다.

또한, 상기 리오트로픽 액정 화합물로는, 아조계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 페릴렌계 화합물, 퀴노프탈론계 화합물, 나프토퀴논계 화합물, 메로시아닌계 화합물 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 리오트로픽 액정 화합물은 용액 상태에서 리오트로픽 액정성을 나타내고, 흡수 이색성을 나타낼 수 있다.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하는 리오트로픽(lyotropic) 액정 화합물은 380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하지 않는 리오트로픽 액정 화합물에 비하여 분자 내 컨쥬게이션 길이(conjugation length)가 길며, 이러한 컨쥬게이션(conjugation)의 길이가 길수록 더 장파장의 빛까지 흡수할 수 있게 된다.

본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판을 하기 도 14 및 도 15에 개략적으로 나타내었다.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리비닐알코올계 편광판은 폴리비닐알코올계 편광자의 적어도 일면에 보호필름이 구비될 수 있다. 상기 보호필름은 TAC, 아크릴계, COP, PET 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

따라서, 본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판은, 하드코팅층/LLC 층/기재/TAC/PVA/TAC, TAC/LLC 층/기재/TAC/PVA/TAC, LLC 층/기재/TAC/PVA/TAC, 기재/LLC 층/하드코팅층/TAC/PVA/TAC, 기재/LLC 층/TAC/PVA/TAC, 하드코팅층/LLC 층/기재/PVA/TAC, TAC/LLC 층/기재/PVA/TAC, LLC 층/기재/PVA/TAC, 기재/LLC 층/하드코팅층/PVA/TAC, 기재/LLC/PVA/TAC 등의 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

본 출원의 일 실시상태에 따른 적층형 편광판의 제조방법은, 기재 상에 380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하는 리오트로픽(lyotropic) 액정 화합물을 포함하는 조성물을 코팅하여 필름을 형성하는 단계; 및 상기 필름 상에 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광판을 접합하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 폴리비닐알코올계 편광판은 PVA의 적어도 일면에 보호필름이 수계 접착제 혹은 UV 접착제로 접착되어 있을 수 있다. 또한, 상기 보호필름은 위상차가 존재하는 필름일 수 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.

또한, 본 출원의 다른 실시상태에 따른 적층형 편광판의 제조방법은, 기재 상에 380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하는 리오트로픽(lyotropic) 액정 화합물을 포함하는 조성물을 코팅하여 필름을 형성하는 단계; 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광자를 준비하는 단계; 및 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 어느 일 면에 상기 리오트로픽 액정 화합물을 포함하는 필름을 접합하고, 폴리비닐알코올계 편광자의 다른 일면에 보호필름을 접합하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 접합공정은 수계 접착제 또는 UV 경화형 접착제를 이용하여 접합할 수 있고, PSA 점착제를 이용하여 접합할 수도 있다. 또한, 상기 보호필름은 위상차가 존재하는 필름일 수 있다.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 적층형 편광판의 폴리비닐알코올계 편광자는 상기 액정 패널과 상기 리오트로픽 액정 화합물을 포함하는 필름 사이에 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. 또한, 상기 제2 편광판은 상기 적층형 편광판을 포함하고, 상기 제1 편광판은 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광판일 수 있다.

또한, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판은 모두 상기 적층형 편광판을 포함할 수도 있다.

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 액정 패널과 상기 적층형 편광판을 접합하는 단계를 포함하고, 상기 적층형 편광판의 폴리비닐알코올계 편광판은 상기 액정 패널과 상기 리오트로픽 액정 화합물을 포함하는 필름 사이에 구비되도록 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>

LGD IPS 네비게이션 패널(모델명LA080WV5)의 LC Cell을 준비한 후, LC Cell 상에 점착제를 이용하여 편광판을 점착하였다. 제조된 액정 표시 소자의 구조는 하기 도 3과 같다. 보다 구체적으로, 상부 PVA계 편광판/액정 패널/하부 PVA계 편광판/ 나프토퀴논계 LLC 필름(380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수함)의 구조이다.

< 실시예 2>

액정 표시 소자의 구조를 하기 도 4와 같이 제조한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 보다 구체적으로, 나프토퀴논계 LLC 필름(380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수함)/상부 PVA계 편광판/액정 패널/하부 PVA계 편광판의 구조이다.

< 비교예 1>

액정 표시 소자의 구조를 하기 도 5와 같이 제조한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 보다 구체적으로, 상부 PVA계 편광판/액정 패널/하부 PVA계 편광판의 구조이다.

< 비교예 2>

액정 표시 소자의 구조를 하기 도 6과 같이 제조한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 보다 구체적으로, 상부 PVA계 편광판/액정 패널/ 나프토퀴논계 LLC 필름(380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수함)의 구조이다.

< 비교예 3>

액정 표시 소자의 구조를 하기 도 7과 같이 제조한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 보다 구체적으로, 나프토퀴논계 LLC 필름(380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수함)/액정 패널/하부 PVA계 편광판의 구조이다.

< 비교예 4>

액정 표시 소자의 구조를 하기 도 8과 같이 제조한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 보다 구체적으로, 상부 PVA계 편광판/액정 패널/하부 PVA계 편광판/하부 PVA계 편광판의 구조이다.

< 비교예 5>

액정 표시 소자의 구조를 하기 도 9와 같이 제조한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 보다 구체적으로, 상부 PVA계 편광판/상부 PVA계 편광판/액정 패널/하부 PVA계 편광판의 구조이다.

< 비교예 6>

액정 표시 소자의 구조를 하기 도 10과 같이 제조한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 보다 구체적으로, 상부 PVA계 편광판/액정 패널/하부 PVA계 편광판/하부 PVA계 편광판/하부 PVA계 편광판의 구조이다.

< 비교예 7>

액정 표시 소자의 구조를 하기 도 11과 같이 제조한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 보다 구체적으로, 상부 PVA계 편광판/상부 PVA계 편광판/상부 PVA계 편광판/액정 패널/하부 PVA계 편광판의 구조이다.

< 비교예 8>

액정 표시 소자의 구조를 하기 도 12와 같이 제조한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 보다 구체적으로, 상부 PVA계 편광판/액정 패널/하부 PVA계 편광판/아조계 LLC 필름(380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하지 않음, LGC 사 아조계 LLC)의 구조이다.

< 비교예 9>

액정 표시 소자의 구조를 하기 도 13과 같이 제조한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 보다 구체적으로, 아조계 LLC 필름(380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하지 않음, LGC 사 아조계 LLC)/상부PVA계 편광판/액정 패널/하부 PVA계 편광판의 구조이다.

< 실험예 >

상기 실시예 및 비교예의 액정 표시 소자의 물성을 평가하여, 하기 표 1에 나타내었다.

사용한 상/하 POL 광물성 : Ts 42.5%, DOP 99.995%

실시예 1 및 2에 사용한 LLC 광물성 - DR 20, Ts 70%(1), 42.5%(2), 30%(3)

비교예 2 및 3에 사용한 LLC 광물성 - DR 20, Ts 42.5%

광물성(Ts, DOP, DR 등) 평가 장비: JASCO (v7100)

[표 1]

실시예의 경우, 정면 CR은 비교예와 유사하였고, Area CR(시야각 40도, 상방 20도, 하방 10도)의 경우에는 비교예에 비하여 실시예가 현저히 좋은 CR을 보였다(약 30% 향상). 비교예 4 내지 7은 LLC의 두께방향에 따른 영향을 PVA계 편광판 여러 장으로 구현가능여부를 판단하기 위하여 수행하였다.

상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 액정 표시 장치의 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판이 상기 적층형 편광판을 포함함으로써, 시야각에서도 편광기능을 수행할 수 있는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

10: 액정 패널
20: 상부 PVA계 편광판
30: 하부 PVA계 편광판
40: 디스코틱 형태의 호메오트로픽(homeotropic) 배향된 리오트로픽 액정 화합물을 포함하는 필름
50: 백라이트 유닛
60: PVA계 편광판
70: 기재
80: 디스코틱 형태의 호메오트로픽(homeotropic) 배향된 리오트로픽 액정 화합물층
90: 아조계 LLC 필름(380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하지 않음)

Claims (15)

1. 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광판; 및
   상기 폴리비닐알코올계 편광판의 일면에 구비되고, 380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하는 리오트로픽(lyotropic) 액정 화합물을 포함하는 필름
   을 포함하는 적층형 편광판.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 리오트로픽 액정 화합물은 디스코틱(discotic) 형태의 호메오트로픽(homeotropic) 배향된 것인 적층형 편광판.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 리오트로픽 액정 화합물을 포함하는 필름은 기재, 및 상기 기재 상에 구비된 리오트로픽 액정 화합물층을 포함하는 것인 적층형 편광판.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 기재와 리오트로픽 액정 화합물층 사이에 배향층을 추가로 포함하는 것인 적층형 편광판.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 배향층은 폴리이미드계 물질, 폴리아미드계 물질, 아크릴레이트계 물질 및 노보넨계 물질 중 1종 이상을 포함하는 것인 적층형 편광판.
6. 청구항 3에 있어서, 상기 리오트로픽 액정 화합물층 상에 하드코팅층 또는 보호필름이 추가로 구비되는 것인 적층형 편광판.
7. 기재 상에 380 내지 780nm의 파장의 빛을 흡수하는 리오트로픽(lyotropic) 액정 화합물을 포함하는 조성물을 코팅하여 필름을 형성하는 단계; 및
   상기 필름 상에 요오드 및 이색성 염료 중 적어도 하나 이상이 염착된 폴리비닐알코올계 편광판을 접합하는 단계
   를 포함하는 적층형 편광판의 제조방법.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 리오트로픽 액정 화합물은 디스코틱(discotic) 형태의 호메오트로픽(homeotropic) 배향된 것인 적층형 편광판의 제조방법.
9. 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.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 적층형 편광판의 폴리비닐알코올계 편광판은 상기 액정 패널과 상기 리오트로픽 액정 화합물을 포함하는 필름 사이에 구비되는 것인 액정 표시 장치.
11. 청구항 9에 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.
12. 청구항 9에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판은 모두 상기 적층형 편광판을 포함하는 것인 액정 표시 장치.
13. 청구항 9에 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.
14. 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.
15. 청구항 14에 있어서, 상기 액정 패널과 상기 적층형 편광판을 접합하는 단계를 포함하고,
    상기 적층형 편광판의 폴리비닐알코올계 편광판은 상기 액정 패널과 상기 리오트로픽 액정 화합물을 포함하는 필름 사이에 구비되도록 접합하는 것인 액정 표시 장치의 제조방법.

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