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WO2015030393A1 - 편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정표시장치 Download PDF

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WO2015030393A1
WO2015030393A1 PCT/KR2014/007487 KR2014007487W WO2015030393A1 WO 2015030393 A1 WO2015030393 A1 WO 2015030393A1 KR 2014007487 W KR2014007487 W KR 2014007487W WO 2015030393 A1 WO2015030393 A1 WO 2015030393A1
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WO
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polarizing plate
film
polyester film
wavelength
polarizer
Prior art date
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Ceased
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PCT/KR2014/007487
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English (en)
French (fr)
Inventor
신광호
박은수
신동윤
정해룡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to CN201480047525.9A priority patent/CN105492936A/zh
Priority to CN202210116539.8A priority patent/CN114397724A/zh
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Definitions

  • the present invention relates to a polarizing plate, a manufacturing method thereof, and a liquid crystal display including the same.
  • Polarizing plates are used inside and outside the liquid crystal cell for the purpose of controlling the vibration direction of light in order to visualize the display pattern of the liquid crystal display device.
  • the polarizing plate includes a polarizer and a protective film formed on at least one surface of the polarizer, and a triacetyl cellulose (TAC) film is typically used as the protective film. Since TAC film is more expensive than general polymer film, a low-cost polymer film including polyethylene terephthalate (PET) film is used to replace TAC film.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET film is a film in which PET film is stretched in a certain amount in the MD (Machine Direction) and / or the TD (transverse direction) in order to improve the yield and to have a range of phase difference.
  • the conventional MD and / or TD stretched PET film has a high molecular orientation angle, so that the deviation of the absorption axis of the polarizer and the optical axis of the PET film is large, and thus the polarization of the polarizing plate and the brightness of the screen may be lowered.
  • the contrast ratio (CR) may drop.
  • the conventional PET film may reduce the polarization of the polarizer and the transmittance of the polarizing plate when exposed to high temperature for a long time, the rainbow spots may be severe.
  • the PET film has been limited in use because of the problem that the optical properties of some of the PET film, especially when the end portion is included in the polarizing plate due to the asymmetric molecular orientation when stretched.
  • the PET film is a stretched film, rainbow stains may occur when used in a liquid crystal display device.
  • Another object of the present invention is to provide a polarizing plate that can improve polarization and transmittance, thereby providing excellent optical properties and increasing contrast ratio.
  • Still another object of the present invention is to provide a polarizing plate capable of minimizing or minimizing the degree of polarization and suppressing the occurrence of rainbow spots even when exposed to high temperature for a long time.
  • Still another object of the present invention is to provide a polarizing plate having improved economical efficiency by allowing the stretched polyester film to be used as a protective film for a polarizing plate in all directions.
  • One aspect of the invention comprises a polarizer; and a polyester film formed on the upper surface of the polarizer, the polyester film has a maximum heat shrinkage angle of about 10 degrees or less, the refractive index of the x-axis direction at wavelength 550nm, nx, wavelength Any one of the refractive indexes ny in the y-axis direction at 550 nm is about 1.65 or more.
  • Another aspect of the invention includes a polarizer; and a polyester film formed on an upper surface of the polarizer, wherein the polyester film relates to a polarizing plate having an absolute value of a molecular orientation angle ⁇ r of about 5 ° or less.
  • the absolute value of the difference between nx and ny may be about 0.1 to about 0.2.
  • the polyester film may have a maximum heat shrinkage of about 0.8% or less.
  • the polyester film may have an absolute value of a molecular orientation angle ( ⁇ r) of the polyester molecule based on TD from about 0 ° to about 5 °.
  • ⁇ r molecular orientation angle
  • the polyester film may have a thickness of about 25 to about 115 ⁇ m, and a front retardation (Ro) value of about 5,000 to about 15,000 nm at a wavelength of 550 nm.
  • the front retardation (Ro) value may be about 10,100 to about 12,000nm.
  • the polyester film can be a TD stretched film.
  • the polyester film may have a degree of biaxiality (NZ) of Formula 1 below about 1.8 at a wavelength of 550 nm:
  • NZ (nx-nz) / (nx-ny)
  • nx, ny, and nz are refractive indexes in the x-axis, y-axis, and z-axis directions of the polyester film at a wavelength of 550 nm, respectively.
  • the polyester film may have a thickness direction retardation difference (Rth) of Equation 2 below about 15,000 nm at a wavelength of 550 nm:
  • nx, ny, and nz are refractive indexes in the x-axis, y-axis, and z-axis directions of the polyester film, respectively, at a wavelength of 550 nm, and d is the thickness (unit: nm) of the polyester film).
  • the polyester film may be a film of at least one resin of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate.
  • an optical film may be further formed on the lower surface of the polarizer.
  • the optical film may have a front retardation (Ro) of about 40 to about 60 nm at a wavelength of 550 nm.
  • the optical film is a cellulose, polyester, cyclic polyolefin, polycarbonate, polyether sulfone, polysulfone, polyamide, polyimide, polyolefin, polyarylate, polyvinyl It may be a film of at least one resin of alcohol, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride.
  • the polarizing plate may have a polarization degree of about 99.99% or more and transmittance of about 40% or more.
  • Another aspect of the present invention is to prepare a polyester film by stretching the melt-extruded polyester resin at a draw ratio of about 2 kPa to about 10 only by TD and stabilized at about 100 to about 300 ° C., and on one side of the polarizer It relates to a method of manufacturing a polarizing plate comprising the step of adhering the polyester film.
  • the method may further include adhering an optical film to the other surface of the polarizer.
  • Another aspect of the invention relates to a liquid crystal display device comprising the polarizing plate.
  • the present invention can suppress the occurrence of rainbow stains, secure the viewing angle and improve the quality of the image, and improve the polarization and transmittance to improve the optical properties and to increase the contrast ratio, even if exposed to high temperature for a long time there is no decrease in the degree of polarization Minimize and suppress the occurrence of rainbow stains, and by using the stretched polyester film as a protective film for the polarizing plate in all directions, it is possible to increase the economic efficiency.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a polarizing plate of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a polarizer according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of the heat shrinkage rate in the present invention.
  • the 'upper' and 'lower' are defined based on the drawings, and according to the viewing time, the 'upper' may be changed to 'lower' and the 'lower' may be changed to 'upper'.
  • the 'thermal shrinkage rate' refers to a radius A based on the center point of the specimen 10 in the polyester film specimen 10 of MD about 200 mm and TD about 200 mm in the polyester film.
  • the 'maximum heat shrinkage rate' means the maximum value of the measured heat shrinkage rate values.
  • the 'maximum heat shrinkage angle' is a value of the heat shrinkage measured in FIG. 4 according to an angle ⁇ of FIG. 4 and a circumferential point divided by the angle ⁇ using the polyester film specimen 10. When plotted, it means the angle between the radius 10b of the circle parallel to MD and the straight line at which the maximum heat shrinkage value appears.
  • Plotting Results Plotting results in the form of peanuts can be obtained.
  • 'nx', 'ny', and 'nz' are refractive indexes in the three-component system (x-axis direction, y-axis direction, z-axis direction (thickness direction)) of the polyester film at a wavelength of 550 nm unless otherwise specified. (refractive index).
  • the x-axis direction may be MD
  • the y-axis direction may be TD.
  • the polarizing plate 100 of the exemplary embodiment of the present invention includes a polarizer 110 and a polyester film 120 formed on an upper surface of the polarizer 110, and the polyester film 120 has a maximum heat shrinkage angle. Is about 10 ° or less, and either nx or ny may be about 1.65 or more.
  • the polarizer When the polarizing plate is included in the liquid crystal display device, the polarizer may be exposed to high heat for a long time, and when exposed to high heat for a long time, the polarization degree of the polarizing plate may be reduced, thereby reducing the optical characteristics of the liquid crystal display device. Since the polarizing plate of the exemplary embodiment of the present invention includes a polyester film 120 having a maximum heat shrinkage angle of about 10 ° or less, even when exposed to high heat for a long time, the polarization degree and transmittance of the polarizing plate may not be reduced.
  • the maximum heat shrinkage angle is about 0 to about 10 °, more specifically about 0 ° to about 9 °, more specifically about 0 ° to about 7 °, for example 0 °, 1 °, 2 °, 3 °, 4 °. , 5 °, 6 °, 7 °, 8 °, 9 ° or 10 °, the closer to 0 ° the better.
  • the polyester film may reduce the image quality by generating a rainbow stain when used in a polarizing plate.
  • both nx and ny are less than about 1.65 or both nx and ny are about 1.65 or more, It was confirmed that rainbow spots may occur due to birefringence due to a change in phase difference value depending on the incident angle and wavelength during use.
  • the polyester film 120 may further increase rainbow stain generation suppression effect by any one of nx and ny of about 1.65 or more.
  • nx may be about 1.65 or greater, specifically about 1.67 to about 1.75, and ny may be less than about 1.65 specifically about 1.45 to about 1.60. In other embodiments, ny may be about 1.65 or greater, specifically about 1.67 to about 1.72, more specifically about 1.69 to about 1.72, and nx may be less than about 1.65 specifically about 1.45 to about 1.60.
  • the absolute value of the difference between nx and ny ( ⁇ nx-ny ⁇ ) is about 0.1 to about 0.2, specifically about 0.1 to about 0.18, for example, 0.1, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16, 0.17 Or 0.18, so that the viewing angle can be further improved and rainbow spots can be prevented from occurring.
  • the polyester film 120 has a maximum heat shrinkage of about 0.8% or less, specifically about 0 to about 0.8%, specifically about 0 to about 0.6%, for example, 0%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4 %, 0.5%, 0.6%, 0.7% or 0.8%, but the closer to 0% the better.
  • the polyester film may have a heat shrinkage of about 0 ° to about 360 ° on a circular basis of FIG. 4. In the above range, there may be an optical characteristic effect.
  • the polyester film 120 has an ultra-high phase difference as a stretched film at a high magnification, thereby preventing rainbow spots from occurring when the polarizing plate is mounted on the liquid crystal display, thereby preventing deterioration of image quality.
  • the polyester film 120 may have a thickness of about 25 to about 115 ⁇ m and a front retardation (Ro) of about 5,000 nm to about 15,000 nm, specifically about 10,100 to about 12,000 nm at a wavelength of 550 nm.
  • the polyester film 120 may have a biaxial degree (NZ) of the following Equation 1 at a wavelength of 550 nm of about 1.8 or less, specifically about 1.0 kPa to about 1.8, and may have a stain control effect by birefringence in the above range. :
  • NZ (nx-nz) / (nx-ny)
  • nx, ny, and nz are refractive indexes in the x-axis, y-axis, and z-axis directions of the polyester film at a wavelength of 550 nm, respectively).
  • the polyester film 120 may have a thickness direction phase retardation (Rth) of the following Formula 2 at a wavelength of 550 nm of about 15,000 nm or less, for example, about 10,000 to about 13,000 nm, and stain control by birefringence in the above range.
  • Rth thickness direction phase retardation
  • nx, ny, and nz are refractive indexes in the x-axis, y-axis, and z-axis directions of the polyester film at a wavelength of 550 nm, respectively, and d is the thickness (unit: nm) of the polyester film).
  • the polyester film 120 has an absolute value of the molecular orientation angle ( ⁇ r) of the polyester molecule based on the TD of about 5 ° or less, for example, about 0 ° to about 5 °, for example 0 °, 1 °, It can be 2 °, 3 °, 4 ° or 5 °. Within this range, the polarization degree of the polarizing plate and the brightness of the screen can be improved to increase the contrast ratio and prevent the polarization degree of the polarizing plate from being lowered even when exposed to high temperature for a long time.
  • the molecular orientation angle can be measured by a conventional method, for example, it can be measured using KOBRA-WX100 (Oji) and AXOSCAN (AXOMetrics).
  • the polyester film 120 is not particularly limited as long as it is a transparent film of a polyester resin. It may be a film.
  • the polyester film 120 may have a thickness of about 25 ⁇ m to about 115 ⁇ m, and in the above range, the polyester film 120 may be used as a polarizing plate when laminated to a polarizer.
  • the polyester film 120 may include a functional coating layer, for example, a hard coating layer, an antireflection layer, or a fingerprint layer, on the top surface thereof, to have functionality.
  • the functional coating layer may have a thickness of about 1 ⁇ m to about 10 ⁇ m. In the above range, it can be used as a polarizing plate when laminated on the polarizer.
  • the polyester film 120 may further include a surface coating layer on the lower surface.
  • the surface of the polyester film is hydrophobic, especially when the polyethylene terephthalate film is used as the protective film.
  • surface modification is required to convert it to hydrophilicity.
  • Surface modification is a surface modification method using the sodium hydroxide used in the conventional cellulose-based film may not be sufficiently modified the film surface or may damage the film surface.
  • a surface coating layer including an easily adhesive primer having hydrophobic and hydrophilic functional groups may be formed on the protective film.
  • Primers having hydrophobic and hydrophilic functional groups may include, but are not limited to, polyester-based resins, polyvinylacetate-based resins, or combinations thereof.
  • a surface coating layer to maximize the mechanical properties and low moisture permeability of the protective film, high resistance to external harsh conditions can be added to the polarizing plate.
  • the surface coating layer may be formed between the protective film and the polarizing plate to improve the adhesion between the protective film and the polarizer.
  • the polarizer 110 is molecularly aligned in a specific direction, and when mounted on a liquid crystal display device, it transmits only light in a specific direction.
  • the polarizer 110 may be manufactured by dyeing iodine or dichroic dye on a polyvinyl alcohol film and stretching it in a predetermined direction. Can be. Specifically, it is prepared through a swelling process, a dyeing step, an stretching step, and a crosslinking step. Methods of performing each step are commonly known to those skilled in the art.
  • the polarizer 110 may have a thickness of about 5 ⁇ m to about 30 ⁇ m. Within this range, it can be used for a polarizing plate for a liquid crystal display device.
  • the polarizing plate 100 may have a thickness of about 25 ⁇ m to about 500 ⁇ m. Within this range, it can be used for a polarizing plate for a liquid crystal display device.
  • the polarizing plate may have a polarization degree of about 99.99% or more, for example, about 99.99 to about 99.999%, and transmittance (eg, measured in a visible light region, for example, at a wavelength of 550 nm) of about 40% or more, for example, about 40 to about It can be 80%. In the above range, there may be no deterioration in optical properties when mounted on the liquid crystal display.
  • an adhesive layer for a polarizing plate may be formed between the polarizer 110 and the polyester film 120 to increase mechanical strength of the polarizing plate.
  • the adhesive layer may comprise one or more of conventional adhesives such as water based adhesives, pressure sensitive adhesives, and photocurable adhesives.
  • an adhesive layer may be further formed on the lower surface of the polarizer 110 to enable the polarizing plate to be stacked on the liquid crystal display panel.
  • the pressure-sensitive adhesive may be a pressure-sensitive adhesive, but is not limited thereto.
  • a polarizer according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
  • the polarizer 200 may include a polarizer 110, a polyester film 120 formed on an upper surface of the polarizer 110, and an optical film formed on a lower surface of the polarizer 110. 130), the polyester film 120 has a maximum heat shrinkage angle of about 10 ° or less, and any one of nx and ny may be about 1.65 or more. Except that the optical film 130 is further formed is substantially the same as the polarizing plate of an embodiment of the present invention. As the optical film is further formed, the mechanical strength of the polarizing plate may be increased, and the influence of the pressure-sensitive adhesive layer on the polarizer may be minimized. Therefore, the optical film will be described below.
  • the optical film 130 may have a viewing angle compensation function by being formed on one surface of the liquid crystal display panel and having a phase difference within a predetermined range.
  • the optical film may have a front retardation (Ro) of about 40 Hz to about 60 nm at a wavelength of 550 nm. In the above range, there may be an optimum image quality effect.
  • the optical film 130 may have a thickness of about 25 ⁇ m to about 500 ⁇ m, specifically about 25 to about 50 ⁇ m. Within this range, it can be used for a polarizing plate for a liquid crystal display device.
  • the optical film 130 is a transparent optical film, and may be a polyester-based or non-polyester-based film including polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, or the like.
  • the non-polyester-based film may be triacetyl cellulose. Cellulose, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, cyclic polyolefin, polycarbonate, polyether sulfone, polysulfone, polyamide, polyimide, polyolefin, polyarylate, It may be a film of at least one resin of polyvinyl alcohol-based, polyvinyl chloride-based, polyvinylidene chloride-based.
  • an adhesive layer for a polarizing plate may be formed between the polarizer 110 and the optical film 130 to increase the mechanical strength of the polarizing plate.
  • the adhesive layer may comprise one or more of conventional adhesives such as water based adhesives, pressure sensitive adhesives, and photocurable adhesives.
  • a pressure-sensitive adhesive layer for polarizing plates may be further formed on the lower surface of the optical film 130 to enable the polarizing plates to be stacked on the liquid crystal display panel.
  • the pressure-sensitive adhesive may be a pressure-sensitive adhesive, but is not limited thereto.
  • a polyester film is prepared by stretching and thermally stabilizing a melt-extruded polyester resin at a draw ratio of about 2 kPa to about 10 only by TD, and the polyester film on one side of the polarizer. May comprise the step of adhering.
  • Polyester films can be prepared by stretching only in TD without MD stretching.
  • the TD draw ratio may be about 2 kPa to about 10, and the MD draw ratio may be about 1 to about 1.1.
  • the "MD stretching ratio about 1 to about 1.1" means that the film is stretched while moving to the MD when the film is stretched, which means that there is no additional stretching except that it is inevitably drawn due to the mechanical movement of the film, in particular, the draw ratio 1 is It means an unstretched state that is not stretched.
  • the 'stretching ratio' may mean a ratio of the length after stretching to the length before stretching of the film. In the case of stretching from about 2 to about 10 times in both MD and TD directions, rainbow staining may occur because the molecular orientation angle is greater than about 5 ° or the phase difference is too low.
  • the polyester film has a low phase difference, which may cause rainbow staining when used in the liquid crystal display device, and may be easily torn due to the deterioration of the physical properties of the film. This can be broken.
  • the TD draw ratio may be about 3 kPa to about 8.
  • the stretching may be carried out with at least one of dry stretching and wet stretching, and the stretching temperature is about (Tg-20) ° to about (Tg + 50) ° based on the Tg of the polyester resin, specifically about 70 ° C to about 150 ° C., more specifically about 80 ° C. to about 130 ° C., and even more specifically, about 90 ° C. to about 120 ° C.
  • a polyester film having the ultra-high phase difference described above and having a maximum heat shrinkage of about 0.8% or less and a maximum heat shrinkage angle of about 10 ° or less can be produced.
  • the polyester film may comprise the step of thermal stabilization.
  • the polyester film stretched at a high magnification has a restoring force to return to its original state, and the thermal stabilization step may maintain the thermal stability of the film by controlling the stress on the restoring force of the polyester film.
  • a polyester film having a maximum heat shrinkage of about 0.8% or less, a maximum heat shrinkage angle of about 10 ° or less, and a molecular orientation angle of about 5 ° or less can be produced.
  • the heat stabilization step may comprise heating both ends of the TD of the stretched polyester film and moving the film to MD.
  • the polyester film is TD drawn at a relatively low draw ratio compared to the draw step, and the TD draw ratio is greater than about 0 to about 3 times or less, specifically about 0.1 to about 2 times, and more specifically about 0.1 to about 1 times.
  • TD fixation of the film is performed only to the extent of preventing the restoring force of the film by high magnification stretching, and there is no substantial TD stretching effect on the polyester film (tension-relaxation).
  • heating may be performed at about 100 ° C. to about 300 ° C., wherein the maximum heat shrinkage is about 0.8% or less, the maximum heat shrinkage angle is about 10 ° or less, and the molecular orientation angle is about 5 ° or less Can be prepared.
  • the heating time may be performed for about 1 second to about 2 hours.
  • Polarizers can be prepared by dyeing iodine or dichroic dyes on polyvinyl alcohol films and stretching them in a certain direction, methods of performing each step are commonly known to those skilled in the art.
  • the polyester film may be adhered to the polarizer in a conventional manner, and may include one or more of an aqueous adhesive, a pressure sensitive adhesive, and a photocurable adhesive.
  • the manufacturing method of an embodiment of the present invention may further include adhering an optical film to the other surface of the polarizer.
  • the adhesive may include one or more of an aqueous adhesive, a pressure sensitive adhesive, and a photocurable adhesive.
  • the liquid crystal display device of the present invention may include a liquid crystal display module including the polarizing plate of the embodiment of the present invention.
  • the liquid crystal display module 300 may include a liquid crystal display panel 310, a first polarizing plate 320 formed on an upper surface of the liquid crystal display panel 310, and a liquid crystal display panel 310. And a second polarizing plate 330 formed under the backlight unit 340 and a lower surface of the liquid crystal display panel 310 and formed between the liquid crystal display panel 310 and the backlight unit 340.
  • the first polarizer 320 may include the polarizer of the present embodiment.
  • the liquid crystal display panel 310 includes a liquid crystal panel including a liquid crystal cell layer encapsulated between a first substrate and a second substrate.
  • the first substrate includes a color filter (CF) substrate (upper substrate) and a second substrate.
  • the substrate may be a thin film transistor (TFT) substrate (lower substrate).
  • the first substrate and the second substrate are the same or different, and may be a glass substrate or a plastic substrate.
  • Plastic substrates are polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyimide (PI), polyethylene naphthalate (PEN), polyether sulfone (PES), polyarylate (PAR), and cycloolefin copolymer (COC) that can be used in flexible displays. It may be a plastic substrate such as, but the present invention is not limited thereto.
  • the liquid crystal cell layer may be a liquid crystal cell layer including a liquid crystal of VA (Vertical Alignment) mode, IPS (In Place Switching) mode, FFS (Fringe Field Switching) mode, and TN (Twisted Nematic) mode.
  • VA Vertical Alignment
  • IPS In Place Switching
  • FFS Fe Field Switching
  • TN Transmission Nematic
  • the second polarizing plate 330 is a conventional polarizing plate.
  • the maximum heat shrinkage angle is less than about 10 °, or any one of the refractive index ny in the x-axis direction at a wavelength of 550 nm and the refractive index ny in the y-axis direction at a wavelength of 550 nm is about 1.65.
  • It may be a polarizing plate including a polyester film which is not abnormal or whose absolute value of the molecular orientation angle is not about 5 ° or less.
  • FIG 3 illustrates a case where the first polarizing plate is a polarizing plate of an embodiment of the present invention, but the second polarizing plate is a polarizing plate of an embodiment of the present invention, or when the first polarizing plate and the second polarizing plate are both polarizing plates of an embodiment of the present invention. May be included in the scope.
  • the first polarizing plate 320 and the second polarizing plate 330 may be formed on one surface of the liquid crystal display panel by an adhesive layer (not shown in FIG. 3), respectively. Can be used.
  • the backlight unit 340 is commonly used in a liquid crystal display, and may include a light source unit, a light guide plate, a reflecting plate, and a diffusion plate.
  • Polarizer material polyvinyl alcohol film (VF-PS6000, Japan Kuraray, thickness: 60 ⁇ m)
  • Polyethylene terephthalate film Polyethylene terephthalate film having nx, ny, maximum heat shrinkage rate, maximum heat shrinkage angle, molecular orientation angle of Table 1 below
  • Optical film A triacetyl cellulose film (KC4DR-1, Konica, Japan, 40 ⁇ m in thickness) was used.
  • the polyvinyl alcohol film was stretched three times at 60 ° C., adsorbed with iodine, and stretched 2.5 times in an aqueous boric acid solution at 40 ° C. to prepare a polarizer.
  • a triacetyl cellulose film was attached to one surface of the polarizer, and a polyethylene terephthalate film of Table 1 was adhered to the other surface of the polarizer using an adhesive (Z-200, Nippon Goshei) to prepare a polarizing plate.
  • the polyethylene terephthalate film of the following Table 1 melt-extruded polyethylene terephthalate resin, mechanically moving the film by using a roll to the MD while stretching with MD only 6.1 times without stretching with MD, after stretching under the conditions shown in Table 1 below tension Prepared by -relaxtion.
  • the thickness of a polyethylene terephthalate film is 80 micrometers.
  • the maximum heat shrinkage rate and the maximum heat shrinkage angle of the polyethylene terephthalate film were measured using IM-6600 (Keyence) according to FIG. 4 for the film.
  • the center of the specimen is the center of the circle and the radius is 100mm, and the circumference is divided equally so that ⁇ is 5 ° and left at 100 ° C for 30 minutes.
  • the heat shrinkage rate and the maximum heat shrinkage angle were obtained.
  • Ro of a polyethylene terephthalate film was calculated
  • the molecular orientation angles of the polyethylene terephthalate film were measured using KOBRA-WX100 (Oji) and AXOSCAN (AXOMetrics).
  • Example 1 a polarizing plate was prepared in the same manner as in Example 1, except that polyethylene terephthalate film having nx, maximum heat shrinkage angle, maximum heat shrinkage ratio, and molecular orientation angle of Table 1 was used.
  • the polyethylene terephthalate film of the following Table 1 was prepared by melt extrusion of a polyethylene terephthalate resin, after stretching under the conditions shown in Table 1, crystallization and stabilization treatment.
  • Comparative Examples 1 to 2 were drawn by 6.1 times only by TD without stretching by MD, and Comparative Example 3 was drawn by 3 times by both MD and TD.
  • the thickness of a polyethylene terephthalate film is 80 micrometers.
  • Example 1 ⁇ 100 1.69 1.56 80 9 0.58 2.1 10,100
  • Example 2 ⁇ 150 1.69 1.56 80 7 0.55 2.1 10,100
  • Example 3 ⁇ 200 1.69 1.56 80 5 0.43 2.1 10,100
  • Example 4 ⁇ 250 1.69 1.56 80 2 0.21 0 10,100
  • Comparative Example 1 X - 1.69 1.56 80 16 1.02 9.7 10,100 Comparative Example 2 ⁇ 70 1.64 1.58 80 7 1.02 31.4 4,800 Comparative Example 3 ⁇ 100 1.64 1.63 80 9 0.58 43.6 800
  • Example 1 42.6 42.69 99.9931 99.9925 X X 5,340 1.4
  • Example 2 42.6 42.69 99.9945 99.9939 X X 5,450 1.43
  • Example 3 42.6 42.68 99.9965 99.9959 X X 5,580 1.46
  • Example 4 42.6 42.69 99.9985 99.9979 X X 5,870 1.54
  • Comparative Example 1 42.6 42.67 99.9402 99.9382 X X 3,810
  • Comparative Example 2 42.6 42.68 99.9894 99.9878 ⁇ ⁇ 4,860 1.28
  • Comparative Example 3 42.6 42.68 99.9945 99.9939 ⁇ ⁇ 5,450 1.43
  • Transmittance and polarization degree The transmittance
  • the polarizing plate was arrange
  • a spectroradiometer (SR-3A, Topcon) was used to observe whether or not rainbow stains occurred.
  • produces are represented by (circle).
  • Contrast The polarizing plate was arrange
  • the contrast ratio (CR) was measured using a spectroradiometer (SR-3A, Topcon). Contrast ratio (CR / CR0) was calculated using CRO as Comparative Example 1 having the lowest contrast ratio.
  • the polarizing plate of the present invention did not generate a rainbow stain, the optical properties including the polarization degree and transmittance was good, the rainbow stain does not occur even after long-term high temperature standing, and there was no change in the optical characteristics including polarization and transmittance. .
  • Comparative Example 1 which was stretched 6.1 times in the TD direction but did not tension-relax, and had a maximum heat shrinkage angle of more than 10 °, had no rainbow staining, but the polarization degree was not good and the polarization degree and transmittance of the present invention were high even after long-term high temperature standing. A decrease occurred.

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Abstract

본 발명은 편광자; 및 상기 편광자의 상부면에 형성된 폴리에스테르 필름을 포함하고,　상기 폴리에스테르 필름은 최대 열수축각도가 약 10° 이하이고, 파장 550nm에서 x축 방향의 굴절률 nx, 파장 550nm에서 y축 방향의 굴절률 ny 중 어느 하나가 약 1.65 이상인　편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

Description

편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정표시장치
본 발명은 편광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
편광판은 액정표시장치의 표시 패턴을 가시화하기 위해, 광의 진동 방향을 제어하는 목적으로 액정 셀의 안팎에 사용되고 있다. 편광판은 편광자, 편광자의 적어도 일면에 형성된 보호필름을 포함하고, 보호필름은 대표적으로 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름이 사용되고 있다. TAC 필름은 일반적인 고분자 필름에 비해 가격이 비싸서, TAC 필름을 대체하고자 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 포함하는 저가의 고분자 필름이 사용되고 있다.
종래 PET 필름은 수율 향상 및 소정 범위의 위상차를 갖기 위해 PET 필름을　MD(Machine Direction) 및/또는　TD(transverse direction)로 일정량　연신시킨 필름이다. 그러나, 종래 MD 및/또는 TD 연신된 PET 필름은 분자 배향 각도가 높아 편광자의 흡수축과 PET 필름의 광축의 편차가 커서 편광판의 편광도와 화면의 휘도가 저하될 수 있고, 이로 인해 액정표시장치의 콘트라스트 비(contrast ratio, CR)가 떨어질 수 있다. 또한, 종래 PET 필름은 장기간 고온에 노출시 편광자의 편광도와 편광판의 투과도를 저하시킬 수 있고, 무지개 얼룩 발생이 심해질 수 있다. 또한, PET 필름은 연신할 경우 비대칭적인 분자 배향으로 인해 PET 필름 중 일부 특히 말단 부위는 편광판에 포함시 광학 특성이 저하되는 문제점이 있어 사용에 제한이 있어 왔다. 또한 PET 필름은 연신된 필름이므로 액정표시장치에 사용시 무지개 얼룩이 발생할 수 있다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 제2011-0014515호에 기술되어 있다.
본 발명의 목적은 무지개 얼룩 발생을 억제하고 시야각을 확보하고 화상의 품질을 개선할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 편광도와 투과도를 개선하여 광학 특성이 우수하고 콘트라스트비를 높일 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 장기간 고온에서 노출되더라도, 편광도의 저하가 없거나 최소화시키고 무지개 얼룩 발생을 억제할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연신된 폴리에스테르 필름을 전방위로 편광판용 보호필름으로 사용하게 함으로써 경제성을 높인 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 편광자;및 상기 편광자의 상부면에 형성된 폴리에스테르 필름을 포함하고, 상기 폴리에스테르 필름은 최대 열수축각도가 약 10° 이하이고, 파장 550nm에서 x축 방향의 굴절률 nx, 파장 550nm에서 y축 방향의 굴절률 ny 중 어느 하나가 약 1.65 이상인 편광판에 관한 것이다.
본 발명의 다른 하나의 관점은 편광자;및 상기 편광자의 상부면에 형성된 폴리에스테르 필름을 포함하고, 상기 폴리에스테르 필름은 분자 배향 각도(θr)의 절대값이 약 5° 이하인 편광판에 관한 것이다.
구체예에서, 상기 nx와 ny의 차이의 절대값은 약 0.1 내지 약 0.2일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리에스테르 필름은 최대 열수축률이 약 0.8% 이하일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리에스테르 필름은 TD를 기준으로 폴리에스테르 분자의 분자 배향 각도(θr)의 절대값이 약 0° 내지 약 5°일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리에스테르 필름은 두께가 약 25 내지 약 115㎛이고, 파장 550nm에서 정면 위상차(Ro)값이 약 5,000 내지 약 15,000nm 일 수 있다.
구체예에서, 상기 정면 위상차(Ro)값은 약 10,100 내지 약 12,000nm 일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리에스테르 필름은 TD 연신 필름일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리에스테르 필름은 파장 550nm에서 하기 식 1의 이축성 정도(NZ)가 약 1.8 이하일 수 있다 :
<식 1>
NZ = (nx - nz)/(nx - ny)
(상기 식 1에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율(refractive index)이다).
구체예에서, 상기 폴리에스테르 필름은 파장 550nm에서 하기 식 2의 두께 방향 위상 지연차(Rth)가 약 15,000nm 이하일 수 있다 :
<식 2>
Rth = ((nx+ny)/2　- nz) × d
(상기 식 2에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서　폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율이고, d는 폴리에스테르 필름의 두께(단위:nm)이다).
구체예에서, 상기 폴리에스테르 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 중 하나 이상의 수지로 된 필름일 수 있다.
구체예에서, 상기 편광자의 하부면에 광학필름이 더 형성될 수 있다.
구체예에서, 상기 광학필름은 파장 550nm에서 정면 위상차(Ro)가 약 40　내지 약 60nm 일 수 있다.
구체예에서, 상기 광학필름은 셀룰로오스계, 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 수지로 된 필름일 수 있다.
구체예에서, 상기 편광판은 편광도가 약 99.99% 이상, 투과도가 약 40% 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 관점은 용융 압출된 폴리에스테르 수지를 TD로만 약 2　내지 약 10의 연신비로 연신하고 약 100 내지 약 300℃에서 안정화시켜 폴리에스테르 필름을 제조하고 그리고, 편광자의 일 면에 상기 폴리에스테르 필름을 접착하는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법에 관한 것이다.
구체예에서, 상기 편광자의 다른 일면에 광학필름을 접착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 관점은 상기 편광판을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 무지개 얼룩 발생을 억제하고 시야각을 확보하고 화상의 품질을 개선할 수 있고, 편광도와 투과도를 개선하여 광학 특성이 우수하고 콘트라스트비를 높일 수 있고, 장기간 고온에서 노출되더라도 편광도의 저하가 없거나 최소화시키고 무지개 얼룩 발생을 억제할 수 있고, 연신된 폴리에스테르 필름을 전방위로 편광판용 보호필름으로 사용하게 함으로써 경제성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 2는 본 발명 다른 실시예의 편광판의 단면도이다.
도 3은 본 발명 일 실시예의 액정표시장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명에서 열수축률의 개념도이다.
첨부한 도면을 참고하여 실시예에 의해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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 도면 부호를 붙였다.
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 '열수축률'은 도 4를 참조하면 폴리에스테르 필름 중 MD 약 200mm, TD 약 200mm의 정사각형의 폴리에스테르 필름 시편(10)에 있어서 시편(10)의 중앙점을 기준으로 반지름이 A(0<A≤150mm, 예:100mm)인 원(10a)을 그리고, MD와 평행한 원의 반지름(10b)으로부터 소정 범위의 동일 각도 α(0°<α≤10°, 구체적으로 약 5°)로 원(10a)의 원주를 복수 개 등분하여 해당 원주 상의 한 지점과 원의 중심을 연결한 선(10c)을 복수 개 그리고, i) 약 85℃에서 약 30분, ii) 약 100℃에서 약 30분, iii) 약 120℃에서 약 30분, iv) 약 150℃에서 약 30분 중 어느 하나의 조건에서 시편(10) 또는 원(10a)을 방치한 후의 해당 직선(10c)의 길이 B를 측정하고, │B-A│/A x 100으로부터 측정된 값일 수 있다. 본 명세서에서 '최대 열수축률'은 상기 측정된 열수축률값 중 최대값을 의미한다.
본 명세서에서 '최대 열수축각도'는 도 4의 각도 α와,　상기 폴리에스테르 필름 시편(10)을 이용하여 각도 α에 따라 등분된 원주상의 일 지점에 따라 도 4에서 측정된 열수축률 값을 서로 플롯팅하였을 때, MD와 평행한 원의 반지름(10b)과 최대 열수축률값이 나타나는 직선 사이의 각도를 의미한다. 플롯팅 결과 땅콩 형태의 플롯팅 결과가 얻어질 수 있다.
본 명세서에서 'nx', 'ny', 'nz'는 특별한 언급이 없는 한, 파장 550nm에서 폴리에스테르 필름의 3성분계(x축방향, y축방향, z축방향(두께 방향)) 방향의 굴절률(refractive index)을 의미한다. 예를 들면, x축 방향은 MD, y축 방향은 TD가 될 수 있다.
이하, 도 1을 참고하여 본 발명 일 실시예의 편광판을 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명 일 실시예의 편광판(100)은 편광자(110) 및 편광자(110)의 상부면에 형성된 폴리에스테르 필름(120)을 포함하고, 폴리에스테르 필름(120)은 최대 열수축각도가 약 10° 이하이고, nx, ny 중 어느 하나가 약 1.65 이상이 될 수 있다.
편광판은 액정표시장치에 포함시 장기간 고열에 노출되게 되고, 장기간 고열에 노출시 편광판의 편광도가 저하되어 액정표시장치의 광학 특성이 저하될 수 있다. 본 발명 일 실시예의 편광판은 최대 열수축각도가 약 10° 이하인 폴리에스테르 필름(120)을 포함함으로써 장기간 고열에 노출되더라도 편광판의 편광도, 투과도가 저하되지 않을 수 있다. 구체적으로 최대 열수축각도는 약 0 내지 약 10°, 더 구체적으로 약 0　내지 약 9°, 더 구체적으로 약 0　내지 약 7°, 예를 들면 0°,1°,2°,3°,4°,5°,6°,7°,8°,9° 또는 10°이고, 0°에 가까울 수록 더욱 좋다.
폴리에스테르 필름은 연신 공정을 통한 결정화　특성으로 인하여 편광판에 사용시 무지개 얼룩을 발생시킴으로써 화상 품질을 저하시킬 수 있는데, nx, ny　모두가 약 1.65 미만 또는 nx, ny 모두가 약 1.65 이상이면, 보호필름으로 사용시 입사각 및 파장에 따라 위상차값의 변화로 인한 복굴절에 의해 무지개 얼룩이 발생할 수 있음을 확인하였다. 본 발명 일 실시예의 편광판 중 폴리에스테르필름(120)은 nx, ny 중 어느 하나가 약 1.65 이상이 됨으로써 무지개 얼룩 발생 억제 효과도 현저하게 높일 수 있다.
일 구체예에서, nx는 약 1.65 이상 구체적으로 약 1.67 내지 약 1.75이고, ny는 약 1.65 미만 구체적으로 약 1.45 내지 약 1.60이 될 수 있다. 다른 구체예에서, ny는 약 1.65 이상 구체적으로 약 1.67 내지 약 1.72, 더 구체적으로 약 1.69 내지 약 1.72이고, nx는 약 1.65 미만 구체적으로 약 1.45 내지 약 1.60이 될 수 있다. 이때, nx와 ny의 차이의 절대값(│nx-ny│)은 약 0.1 내지 약 0.2, 구체적으로 약 0.1　내지 약 0.18, 예를 들면 0.1, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16, 0.17 또는 0.18이 되도록 함으로써, 시야각을 보다 개선할 수 있을 뿐만 아니라 무지개 얼룩이 발생하지 않게 할 수 있다.
폴리에스테르 필름(120)은 최대 열수축률이 약 0.8% 이하, 구체적으로 약 0 내지 약 0.8%, 구체적으로 약 0　내지 약 0.6%, 예를 들면 0%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%, 0.6%, 0.7% 또는 0.8%가 될 수 있지만, 0%에 가까울수록 더 좋다. 상기 범위에서, 편광판을 장기간 고열에 노출시 편광판의 편광도, 투과도 저하에 의한 액정표시장치의 광학 특성이 저하되는 문제점이 없을 수 있다. 구체예에서, 폴리에스테르 필름은 도 4의 원형 기준으로 전방위(약 0° 내지 약 360°)의 열수축률이 약 0 내지 약 0.8%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광특성　효과가 있을 수 있다.
폴리에스테르 필름(120)은 고배율로 연신 필름으로 초고위상차를 가져, 편광판을 액정표시장치에 장착시 무지개 얼룩 발생을 저해하여 화상품질 저하를 막을 수 있다. 구체예에서, 폴리에스테르 필름(120)은 두께가 약 25 내지 약 115㎛ 이면서 파장 550nm에서 정면 위상차(Ro)가 약 5,000nm 내지 약 15,000nm, 구체적으로 약 10,100 내지 약 12,000nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자의 보호필름으로 사용시, 무지개 얼룩 발생을 막을 수 있고, 측면에서 빛이 새어 나오는 빛샘 현상을 저해하고, 입사각에 따라 위상차값의 변화를 막아 위상차 값의 차이가 커지는 것을 막을 수 있다.
폴리에스테르 필름(120)은 파장 550nm에서 하기 식 1의 이축성 정도(NZ)가 약 1.8 이하, 구체적으로 약 1.0　내지 약 1.8이 될 수 있고, 상기 범위에서 복굴절에 의한 얼룩 제어　효과가 있을 수 있다:
<식 1>
NZ = (nx - nz)/(nx - ny)
(상기 식 1에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율이다).
폴리에스테르 필름(120)은 파장 550nm에서 하기 식 2의 두께 방향 위상 지연차(Rth)가 약 15,000nm 이하, 예를 들면 약 10,000 내지 약 13,000nm가 될 수 있고,상기 범위에서 복굴절에 의한 얼룩 제어　효과가 있을 수 있다:
<식 2>
Rth = ((nx+ny)/2　- nz) × d
(상기 식 2에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율이고, d는 폴리에스테르 필름의 두께(단위:nm)이다).
폴리에스테르 필름(120)은 TD를 기준으로 폴리에스테르 분자의 분자 배향 각도(θr)의 절대값이 약 5° 이하, 예를 들면 약 0° 내지 약 5°, 예를 들면 0°, 1°, 2°, 3°, 4° 또는 5°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판의 편광도　및 화면의 휘도를 개선하여 콘트라스트비를 높이고 장기간 고온에 노출되더라도 편광판의 편광도가 저하되는 것을 막을 수 있다. 분자 배향 각도는 통상의 방법으로 측정할 수 있는데, 예를 들면 KOBRA-WX100(Oji社) 및 AXOSCAN(AXOMetrics 社)을 사용하여 측정할 수 있다.
폴리에스테르 필름(120)은 폴리에스테르 수지의 투명한 필름이라면 특별히 제한되지 않는데, 구체예에서, 폴리에스테르 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 중 하나 이상의 수지로 된 필름일 수 있다.
폴리에스테르 필름(120)은 두께가 약 25㎛ 내지 약 115㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서, 편광자에 적층시 편광판으로 사용할 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 폴리에스테르 필름(120)은 상부면에 기능성 코팅층, 예를 들면 하드코팅층, 반사방지층 또는 내지문층을 포함하여, 기능성을 가질 수도 있다. 기능성 코팅층은 두께가 약 1㎛ 내지 약 10㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자에 적층시 편광판으로 사용할 수 있다.
또한, 도 1에서 도시되지 않았지만, 폴리에스테르 필름(120)은 하부면에 표면 코팅층을 더 포함할 수 있다. 폴리에스테르 필름은 표면이 소수성이며, 특히 보호필름으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용할 경우 소수성은 커진다. 이러한 필름을 편광판에 사용하기 위해서는 친수성으로 전환시켜 주는 표면 개질이 필요하다. 표면 개질은 기존의 셀룰로오스계 필름에서 사용되는 수산화나트륨을 이용한 표면 개질　방법으로는 필름 표면이 충분히 개질되지 않거나 필름 표면에 손상을 줄 수 있다. 이를 위해 소수성과 친수성 작용기를 갖는 이접착성 프라이머를 포함하는 표면 코팅층을 보호필름 위에 형성할 수 있다. 소수성과 친수성 작용기를 갖는 프라이머로는 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐아세테이트계 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 표면 코팅층의 부가로 보호필름의 기계적 특성과 낮은 투습도를 극대화시킴으로써, 외부 가혹 조건에 대해 높은 저항성을 편광판에 부가할 수 있다. 또한, 표면 코팅층은 보호필름과 편광판 사이에 형성되어 보호필름과 편광자와의 접착성을 좋게 할 수 있다.
편광자(110)는 특정 방향으로 분자 배향되어 있어, 액정표시장치에 장착시 　특정 방향의 빛만을 투과시키는 것으로, 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 일정방향으로 연신시켜 제조될 수 있다. 구체적으로, 팽윤 과정, 염색 단계, 연신 단계, 가교 단계를 거쳐 제조된다. 각 단계를 수행하는 방법은 당업자들에게 통상적으로 알려져 있다.
편광자(110)는 두께가 약 5㎛ 내지 약 30㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치용 편광판에 사용할 수 있다.
편광판(100)의 두께는 약 25㎛ 내지 약 500㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치용 편광판에 사용할 수 있다. 편광판은 편광도가 약 99.99% 이상, 예를 들면 약 99.99 내지 약 99.999%가 될 수 있고, 투과도(예: 가시광 영역 예를 들면 파장 550nm에서 측정)가 약 40% 이상, 예를 들면 약 40　내지 약 80%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치에 장착시 광학 특성 저하가 없을 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 편광자(110)와 폴리에스테르 필름(120) 사이에는 편광판용 접착제층이 형성되어 편광판의 기계적 강도를 높일 수 있다. 접착제층은 통상의 접착제 예를 들면, 수계 접착제, 감압형 접착제, 광경화형 접착제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 도 1에서 도시되지 않았지만, 편광자(110)의 하부면에는 점착제층이 더 형성되어 편광판을 액정표시패널에 적층가능하게 할 수 있다. 점착제는 감압성 점착제가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
본 발명 다른 실시예의 편광판을 도 2를 참고하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명 다른 실시예의 편광판(200)은 편광자(110), 편광자(110)의 상부면에 형성된 폴리에스테르 필름(120), 및 편광자(110)의 하부면에 형성된 광학필름(130)을 포함하고, 폴리에스테르 필름(120)은 최대 열수축각도가 약 10° 이하이고, nx, ny 중 어느 하나가 약 1.65 이상이 될 수 있다.　광학필름(130)이 더 형성된 점을 제외하고는 본 발명 일 실시예의 편광판과 실질적으로 동일하다. 광학필름이 더 형성됨으로써 편광판의 기계적 강도를 높일 수 있고, 편광자에 대한 점착제층의 영향을 최소화할 수 있다. 이에 이하에서는 광학필름에 대해 설명한다.
광학필름(130)은 액정표시패널의 일면에 형성되고 소정 범위의 위상차를 가짐으로써 시야각 보상 기능이 있을 수 있다. 구체예에서, 광학필름은 파장 550nm에서 정면 위상차(Ro)가 약 40　내지 약 60nm가 될 수 있다. 상기 범위에서 최적의 화상품질　효과가 있을 수 있다. 광학필름(130)은 두께가 약 25㎛ 내지 약 500㎛, 구체적으로 약 25 내지 약 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 액정표시장치용 편광판에 사용할 수 있다.
광학필름(130)은 투명한 광학필름으로서, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르계, 또는 비-폴리에스테르계 필름이 될 수 있고, 비-폴리에스테르계 필름으로는 트리아세틸셀룰로스 등을 포함하는 셀룰로오스계, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 수지로 된 필름일 수 있다.
도 2에서 도시되지 않았지만, 편광자(110)와 광학필름(130) 사이에는 편광판용 접착제층이 형성되어 편광판의 기계적 강도를 높일 수 있다. 접착제층은 통상의 접착제 예를 들면, 수계 접착제, 감압형 접착제, 광경화형 접착제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 도 2에서 도시되지 않았지만, 광학필름(130)의 하부면에는 편광판용 점착제층이 더 형성되어 편광판을 액정표시패널에 적층가능하게 할 수 있다. 점착제는 감압성 점착제가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명 일 실시예의 편광판의 제조방법을 설명한다.
본 발명 일 실시예의 편광판의 제조방법은 용융 압출된 폴리에스테르 수지를 TD로만 약 2　내지 약 10의 연신비로 연신하고 열안정화시켜 폴리에스테르 필름을 제조하고, 그리고 편광자의 일 면에 상기 폴리에스테르 필름을 접착하는 단계를 포함할 수 있다.
폴리에스테르 필름은 MD 연신 없이 TD로만 연신되어 제조될 수 있다. TD 연신비는 약 2　내지 약 10, MD 연신비는 약 1 내지 약 1.1이 될 수 있다. 상기 "MD 연신비 약 1 내지 약 1.1"은 필름 연신시 필름을 MD로 이동시키면서 연신시키게 되는데 필름의 기계적인 이동으로 인해 불가피하게 연신되는 것을 제외하고는 추가 연신이 없는 것을 의미하고, 특히 연신비 1은 연신하지 않은 무연신 상태를 의미한다.　본 명세서에서 '연신비'는 필름의 연신 전 길이에 대한 연신 후 길이의 비를 의미할 수 있다. MD와 TD 양 방향으로 각각 약 2 내지 약 10배로 연신할 경우에는 분자 배향 각도가 약 5° 초과가 되거나 위상차가 너무 낮아 무지개 얼룩이 발생할 수 있다.
TD 연신비가 약 2　미만이면 폴리에스테르 필름이 저위상차를 가져 액정표시장치에 사용시 무지개 얼룩이 발생할 수 있고 필름의 물리적 특성 저하로 쉽게 찢어질 수 있으며, TD 연신비가 약 10 초과이면 연신 과정에서 폴리에스테르 필름이 끊어질 수 있다. 예를 들면, TD 연신비는 약 3　내지 약 8이 될 수 있다.
연신은 건식 연신, 습식 연신 중 하나 이상으로 수행될 수 있고, 연신 온도는 폴리에스테르 수지의 Tg를 기준으로 약 (Tg-20)° 내지 약 (Tg+50)°, 구체적으로 약 70℃ 내지 약 150℃, 더 구체적으로 약 80℃ 내지 약 130℃, 보다 더 구체적으로 약 90℃ 내지 약 120℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술한 초고위상차를 가지며 최대 열수축률이 약 0.8% 이하, 최대 열수축각도가 약 10° 이하인 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있다.
폴리에스테르 필름을 연신한 후 열안정화시키는 단계를 포함할 수 있다. 고배율로 연신된 폴리에스테르 필름은 원래의 상태로 돌아가는 복원력이 있게 되는데, 열안정화 단계는 폴리에스테르 필름의 복원력에 대한 응력을 제어함으로써 필름의 열안정화를 유지시켜 줄 수 있다.　그 결과, 최대 열수축률이 약 0.8% 이하, 최대 열수축각도가 약 10° 이하, 분자 배향 각도가 약 5° 이하인 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있다.
열안정화 단계는 연신된 폴리에스테르 필름의 TD 양쪽 끝을 고정시키고 필름을 MD로 이동시키면서 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 이때 폴리에스테르 필름은 상기 연신 단계 대비 상대적으로 낮은 연신비로 TD 연신되는 것으로, TD 연신비는 약 0 초과　내지 약 3배 이하, 구체적으로 약 0.1 내지 약 2배, 더 구체적으로 약 0.1 내지 약 1배가 될 수 있다. 필름의 TD 고정은 고배율 연신에 의한 필름의 복원력을 막기 위한 정도로만 수행되고, 폴리에스테르 필름에 대한 실질적인 TD 연신 효과는 없다(tension-relaxation).
열안정화 단계 중 가열은 약 100　내지 약 300℃에서 수행될 수 있고, 상기 범위에서 최대 열수축률이 약 0.8% 이하, 최대 열수축각도가 약 10° 이하, 분자 배향 각도가 약 5° 이하인 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있다. 가열 시간은 약 1초　내지 약 2시간 동안 수행될 수 있다.
편광자는 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 일정방향으로 연신시켜 제조될 수 있는데, 각 단계를 수행하는 방법은 당업자들에게 통상적으로 알려져 있다.
폴리에스테르 필름은 편광자에 통상의 방법으로 접착할 수 있는데, 접착제로 수계 접착제, 감압형 접착제, 광경화형 접착제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명 일 실시예의 제조방법은 편광자의 다른 일면에 광학필름을 접착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 접착제로 수계 접착제, 감압형 접착제, 광경화형 접착제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 액정표시장치는 본 발명 실시예의 편광판을 포함하는 액정표시장치용 모듈을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명 일 실시예의 액정표시장치용 모듈(300)은 액정표시패널(310), 액정표시패널(310)의 상부면에 형성된 제1 편광판(320), 액정표시패널(310)의 하부에 형성된 백라이트유닛(340), 액정표시패널(310)의 하부면에 형성되고 액정표시패널(310)과 백라이트유닛(340)　사이에 형성되는 제2 편광판(330)을 포함하고, 제1 편광판(320)은 본 발명 실시예의 편광판을 포함할 수 있다.
액정표시패널(310)은 제1기판과　제2기판 사이에 봉입된 액정셀층을 포함하는 액정패널을 포함하며, 일 구체예에서 제1기판은 칼라필터(CF) 기판(상부 기판), 제2기판은 TFT(Thin Film Transistor) 기판(하부 기판)일 수 있다.
제1기판과　제2기판은 동일하거나 다르고, 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 플라스틱 기판은 플렉서블(flexible) 디스플레이에 사용될 수 있는 PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyether sulfone), PAR(polyarylate) 및 COC(cycloolefin copolymer) 등의 플라스틱 기판일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 액정셀층은 VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Place Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드, TN(Twisted Nematic)　모드의 　액정을 포함하는 액정셀층일 수 있다.
제2편광판(330)은 통상의 편광판으로서, 예를 들면 최대 열수축각도가 약 10° 미만이거나, 파장 550nm에서 x축 방향의 굴절률 nx, 파장 550nm에서 y축 방향의 굴절률 ny 중 어느 하나가 약 1.65 이상이 아니거나, 또는 분자배향 각도의 절대값이 약 5° 이하가 아닌, 폴리에스테르 필름을 포함하는 편광판이 될 수 있다.,
도 3은 제1편광판이 본 발명 일 실시예의 편광판인 경우를 도시하였으나, 제2편광판이 본 발명 실시예의 편광판이거나, 또는 제1편광판과 제2편광판 모두 본 발명 실시예의 편광판인 경우도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.
제1 편광판(320)과 제2 편광판(330)은 각각 점착제층(도 3에서 도시되지 않음)에 의해 액정표시패널의 일면에 형성될 수 있는데, 점착제층은 통상의 점착제로서 예를 들면 감압 점착제가 사용될 수 있다.
백라이트유닛(340)은 액정표시장치에서 통상적으로 사용되는 것으로, 광원부, 도광판, 반사판, 확산판 등을 포함할 수 있다.
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: 폴리비닐알코올 필름(VF-PS6000, 일본 Kuraray사, 두께:60㎛)
(2)폴리에틸렌테레프탈레이트 필름: 하기 표 1의 nx, ny, 최대 열수축율, 최대 열수축각도, 분자 배향 각도를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름
(3)광학필름: 트리아세틸셀룰로오스 필름(KC4DR-1, 일본 Konica사, 두께 40㎛)을 사용하였다.
실시예 1 내지 4
폴리비닐알코올 필름을 60℃에서 3배 연신하고 요오드를 흡착시킨 후 40℃의 붕산 수용액에서 2.5배 연신하여 편광자를 제조하였다.　편광자의 일면에 트리아세틸셀룰로오스 필름을, 편광자의 다른 일면에 하기 표 1의 폴리에틸렌테레프탈레이트　필름을 접착제(Z-200, Nippon Goshei사)를 사용하여 접착하여 편광판을 제조하였다.
하기 표 1의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 용융 압출하고, 필름을 MD로 롤을 이용해 기계적 이동시키면서　MD로는 연신시키지 않고 TD로만 6.1배 연신하고,　하기 표 1과 같은 조건으로 연신 후 tension-relaxtion하여 제조하였다.　폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 두께는 80㎛이다.
폴리에틸렌테레프탈레이트　필름의 최대 열수축률과 최대 열수축각도는 필름에 대해 도 4에 따라 IM-6600(Keyence사)를 이용하여 측정한 것이다. 이때 MD 200mm, TD 200mm의　정사각형의 폴리에스테르 필름 시편에 대해 시편의 중심이 원의 중심이고 반지름이 100mm인 원을 그리고, α가 5°가 되도록 원주를 등분한 후 100℃에서 30분 방치함으로써 최대 열수축률과 최대 열수축각도를 구하였다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 Ro는 AXOSCAN(AXOMetrics 社)　장치를　사용하여 파장 550nm에서 구하였다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 분자 배향 각도는 KOBRA-WX100(Oji社) 및 AXOSCAN(AXOMetrics 社)을 사용하여 측정하였다.
비교예 1 내지 3
실시예 1에서, 하기 표 1의 nx, 최대 열수축각도, 최대 열수축률, 분자 배향 각도를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 편광판을 제조하였다. 하기 표 1의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 용융 압출하고,　하기 표 1과 같은 조건으로 연신 후 결정화 및 안정화 처리하여 제조하였다.
비교예 1 내지 2는 MD로는 연신을 하지 않고 TD로만 6.1배　연신을 하였고, 비교예 3은 MD 및 TD로 모두 3배씩 연신을 하였다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 두께는 80㎛ 이다.
표 1
구분 Tension-Relaxation nx ny 두께(㎛) 최대 열 수축각도(°) 최대 열수축율(%) 분자배향각도(°) Ro(nm)
처리유무 처리온도(℃)
실시예 1 ○ 100 1.69 1.56 80 9 0.58 2.1 10,100
실시예 2 ○ 150 1.69 1.56 80 7 0.55 2.1 10,100
실시예 3 ○ 200 1.69 1.56 80 5 0.43 2.1 10,100
실시예 4 ○ 250 1.69 1.56 80 2 0.21 0 10,100
비교예 1 X - 1.69 1.56 80 16 1.02 9.7 10,100
비교예 2 ○ 70 1.64 1.58 80 7 1.02 31.4 4,800
비교예 3 ○ 100 1.64 1.63 80 9 0.58 43.6 800
실시예와 비교예에서 제조된 편광판에 대해 하기의 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
표 2
구분 투과율 (Ts, %) 편광도 (PE, %) 무지개얼룩 발생여부 콘트라스트
초기 장기간 고온에서 방치 후 초기 장기간 고온에서 방치 후 초기 장기간 고온에서 방치 후 CR CR/CR0(%)
실시예 1 42.6 42.69 99.9931 99.9925 X X 5,340 1.4
실시예 2 42.6 42.69 99.9945 99.9939 X X 5,450 1.43
실시예 3 42.6 42.68 99.9965 99.9959 X X 5,580 1.46
실시예 4 42.6 42.69 99.9985 99.9979 X X 5,870 1.54
비교예 1 42.6 42.67 99.9402 99.9382 X X 3,810 1
비교예 2 42.6 42.68 99.9894 99.9878 ○ ○ 4,860 1.28
비교예 3 42.6 42.68 99.9945 99.9939 ○ ○ 5,450 1.43
(1)투과율과 편광도: 편광판에 대해 JASCO사 V7100을　이용하여 투과율과 편광도를 측정하였다. 또한, 편광판을 장기간 고온 상태(85℃에서 120 시간) 방치한 후, 동일 방법으로 투과율과 편광도를 평가하였다. 파장 550nm에서 측정한다.
(2)무지개 얼룩 발생 여부: 액정표시패널의 상부면, VA 모드 액정의 액정표시패널의 하부면 및 액정표시패널과 백라이트부 사이에 각각 편광판을 배치하여 조립하였다. 분광방사휘도계(SR-3A, Topcon사)를 사용하여 무지개 얼룩이 발생하는지 여부를 관찰하였다. 무지개 얼룩이 발생하지 않는 경우 ×, 얼룩이 발생하는 경우 ○로 표시하였다. 또한, 편광판을 장기간 고온 상태(85℃에서 120 시간) 방치한 후, 동일 방법으로 무지개 얼룩 발생 여부를 평가하였다.
(3)콘트라스트: 액정표시패널의 상부면, VA 모드 액정의 액정표시패널(모델명)의 하부면 및 액정표시패널과 백라이트부 사이에 각각 편광판을 배치하여 조립하였다. 분광방사휘도계(SR-3A, Topcon사)를 사용하여 명암비(CR)를 측정하였다. 명암비가 가장 낮은 비교예 1을 CRO로 하여 콘트라스트비(CR/CR0)를 계산하였다.
상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 편광판은 무지개 얼룩이 발생하지 않고, 편광도와　투과율를 비롯한 광학 특성이 좋았으며, 장기간 고온 방치한 후에도 무지개 얼룩이 발생하지 않고 편광도와 투과율을　비롯한 광학 특성에 변화가 없었다.
반면에,　TD 방향으로 6.1배　연신하였지만 tension-relaxation하지 않았고 최대 열수축 각도가 10° 초과인 비교예 1은 무지개 얼룩은 발생하지 않았지만, 편광도가 좋지 않았고 장기간 고온 방치 후에도 본 발명 대비 편광도, 투과율의 저하가 발생하였다.
또한, TD 방향으로 6.1배　연신하였지만 tension-relaxation시 온도 범위가 본 발명의 범위를 벗어나고 nx, ny 중 어느 하나가 1.65 이상이 아닌 비교예 2는 무지개 얼룩이 발생하였으며, 편광도가 좋지 않았고 장기간 고온 방치 후에도 본 발명 대비 편광도가 좋지 않았다.
또한, MD 방향 및 TD 방향으로 모두 3배씩 연신하고, nx, ny 중 어느 하나가 1.65 이상이 아닌 비교예 3은 무지개 얼룩이 발생하였고 장기간 고온 방치 후에도 무지개 얼룩이 여전히 발생하였다.
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. 편광자;및 상기 편광자의 상부면에 형성된 폴리에스테르 필름을 포함하고,
    상기 폴리에스테르 필름은 최대 열수축각도가 약 10° 이하이고, 파장 550nm에서 x축 방향의 굴절률 nx, 파장 550nm에서 y축 방향의 굴절률 ny 중 어느 하나가 약 1.65 이상인 편광판.
  2. 편광자;및 상기 편광자의 상부면에 형성된 폴리에스테르 필름을 포함하고,
    상기 폴리에스테르 필름은 분자 배향 각도(θr)의 절대값이 약 5° 이하인 편광판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 nx와 ny의 차이의 절대값은 약 0.1 내지 약 0.2인 편광판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름은 최대 열수축률이 약 0.8% 이하인 편광판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름은 TD를 기준으로 폴리에스테르 분자의 분자 배향 각도(θr)의 절대값이 약 0° 내지 약 5°인 편광판.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름은 두께가 약 25 내지 약 115㎛이고, 파장 550nm에서 정면 위상차(Ro)값이 약 5,000 내지 약 15,000nm인 편광판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 정면 위상차(Ro)값은 약 10,100 내지 약 12,000nm인 편광판.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름은 TD 연신 필름인 편광판.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름은 파장 550nm에서 하기 식 1의 이축성 정도(NZ)가 약 1.8 이하인 편광판:
    <식 1>
    NZ = (nx - nz)/(nx - ny)
    (상기 식 1에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서 폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율(refractive index)이다).
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름은 파장 550nm에서 하기 식 2의 두께 방향 위상 지연차(Rth)가 약 15,000nm 이하인 편광판:
    <식 2>
    Rth = ((nx+ny)/2　- nz) × d
    (상기 식 2에서, nx, ny, nz는 각각 파장 550nm에서　폴리에스테르 필름의 x축, y축 및 z축 방향의 굴절율이고, d는 폴리에스테르 필름의 두께(단위:nm)이다).
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 중 하나 이상의 수지로 된 필름인 편광판.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 편광자의 하부면에 광학필름이 더 형성된 편광판.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광학필름은 파장 550nm에서 정면 위상차(Ro)가 약 40　내지 약 60nm인 편광판.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 광학필름은 셀룰로오스계, 폴리에스테르계, 고리형 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아릴레이트계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐계, 폴리염화비닐리덴계 중 하나 이상의 수지로 된 필름인 편광판.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 편광판은 편광도가 약 99.99% 이상, 투과도가 약 40% 이상인 편광판.
  16. 용융 압출된 폴리에스테르 수지를 TD로만 약 2　내지 약 10의 연신비로 연신하고 약 100 내지 약 300℃에서 안정화시켜 폴리에스테르 필름을 제조하고 그리고,
    　편광자의 일 면에 상기 폴리에스테르 필름을 접착하는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 편광자의 다른 일면에 광학필름을 접착하는 단계를 더 포함하는 편광판의 제조방법.
  18. 제1항 또는 제2항의 편광판을 포함하는 액정표시장치.
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