KR20210113918A - 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치 - Google Patents

편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치 Download PDF

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Abstract

편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 형성된 보호층을 포함하는 편광판으로서, 상기 편광판은 화상 표시 영역 내에 제1영역 및 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역과 상기 제2영역은 동일 파장에서 광 투과도가 서로 다르고, 상기 제1영역은 광 투과도가 50% 내지 80%이고, 상기 제1영역은 색상값 a* 값이 -13 내지 2, 색상값 b* 값이 1 내지 35인 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.
편광판은 화상을 표시하거나 화상의 품질을 개선하는 목적으로 광학표시장치에 포함된다. 핸드폰 등의 모바일 디스플레이에서, 편광판은 카메라 등의 이미지 센서가 사진 또는 영상을 촬영하기 위한 중간 경로로 사용될 수도 있다.
도 2의 (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 센서에 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, 이 경우 편광판(40) 중 영역(40a)을 형성하기 위하여 펀칭 주변 영역에서의 균열 등으로 화상 표시 영역(40b)에서의 화상이 좋지 않을 수 있다.
도 2의 (B)를 참조하면, 도 2의 (A)에서와 같이 편광판(40)에 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. 이 경우에도 영역(70a)는 화상 비 표시 영역에 해당된다. 또한, 발광 소자를 포함하는 디스플레이 패널(50)이 이미지 센서(10)로 인하여 분리되게 됨으로써 가공 등이 어렵다는 문제점이 있다.
최근, 도 2의 (A), 도 2의 (B)에서와 같이, 이미지 센서를 배치하기 위한 공간을 확보하기 위하여 발광 소자가 있는 디스플레이 패널에 이미지 센서가 일부 관통되도록 하는 대신에 디스플레이 패널을 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. 하지만, 종래 편광판을 위의 광학표시장치에 사용하는 사용하는 데에는 한계가 있었다.
본 발명의 배경 기술은 일본공개특허 제2014-081482호 등에 기술되어 있다.
본 발명의 목적은 화상 표시 영역에 카메라 등의 이미지 센서가 형성된 광학표시장치에 적용되고, 이미지 센서를 사용하지 않을 때에는 외부에서 이미지 센서의 시인도를 낮추고 화상 표시 기능을 수행할 수 있으며, 이미지 센서를 사용할 때에는 화상의 선명도를 높이는 효과를 얻을 수 있는, 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명은 본 발명의 편광판을 포함하는 광학표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점은 편광판이다.
1.편광판은 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 형성된 보호층을 포함하고, 상기 편광판은 화상 표시 영역 내에 제1영역 및 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역과 상기 제2영역은 동일 파장에서 광 투과도가 다르고, 상기 제1영역은 광 투과도가 50% 내지 80%이고, 상기 제1영역은 색상값 a* 값이 -13 내지 2, 색상값 b* 값이 1 내지 35이다.
2.1에서, 상기 제1영역은 편광도가 25% 내지 80%일 수 있다.
3.1-2에서, 상기 제1영역은 요오드 함량이 0.01중량% 내지 5중량%일 수 있다.
4.1-3에서, 상기 제1영역은 화상 표시 기능 및 이미지 촬영 기능을 가질 수 있다.
5.1-4에서, 상기 제2영역은 광 투과도가 40% 이상 50% 미만일 수 있다.
본 발명의 광학표시장치는 본 발명의 편광판을 포함한다.
본 발명은 화상 표시 영역에 카메라 등의 이미지 센서가 형성된 광학표시장치에 적용되고, 이미지 센서를 사용하지 않을 때에는 외부에서 이미지 센서의 시인도를 낮추고 화상 표시 기능을 수행할 수 있으며, 이미지 센서를 사용할 때에는 화상의 선명도를 높이는 효과를 얻을 수 있는, 편광판을 제공하였다.
본 발명은 본 발명의 편광판을 포함하는 광학표시장치를 제공하였다.
도 1은 본 발명의 편광판이 구비된 광학 표시 장치의 단면도를 나타낸다.
도 2는 종래 이미지 센서를 구비하는 광학 표시 장치의 단면도를 나타낸다.
도 3은 실시예 1과 비교예 1, 비교예 2의 편광판 중 제1영역의 색좌표 평가 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 편광판의 "광 투과도", "편광도"는 각각 파장 380nm 내지 780nm, 바람직하게는 파장 550nm에서 측정된 값을 의미한다. 상기 "광 투과도"는 직교 광 투과도가 아닌 단체 광 투과도(total transmittance)를 의미한다.
본 명세서에서 "제1영역의 광 투과도" 관련하여, 제1영역은 동일 파장에서는 영역 전체에서 광 투과도가 동일하다. 그러나, 동일 파장에서라도 영역 전체에서 광 투과도가 동일하지 않을 경우, 제1영역의 광 투과도는 평균 광 투과도를 의미한다.
본 명세서에서 "제2영역의 광 투과도" 관련하여, 제2영역은 동일 파장에서는 영역 전체에서 광 투과도가 동일하다. 그러나, 동일 파장에서라도 영역 전체에서 광 투과도가 동일하지 않을 경우, 제2영역의 광 투과도는 평균 광 투과도를 의미한다.
본 명세서에서 "평균 광 투과도"는 평균 광 투과도를 측정하고자 하는 영역에서의 광 투과도의 평균값을 의미한다. 예를 들면, 평균 광 투과도는 평균 광 투과도를 측정하고자 하는 영역 중 복수 개의 지점을 임의로 지정하고 해당 지점에서 얻은 광 투과도의 평균값으로부터 구할 수 있다.
본 명세서에서 수치 범위 기재 시 "X 내지 Y"는 X 이상 Y 이하(X≤ 그리고 ≤Y)를 의미한다.
본 발명 일 실시예의 편광판은 편광자 및 편광자의 적어도 일면에 형성된 보호층을 포함한다. 일 구체예에서, 편광판은 편광자 및 편광자의 양면에 각각 형성된 보호 필름을 포함할 수 있다. 다른 구체예에서, 편광판은 편광자 및 편광자의 일면에만 형성된 보호 필름을 포함할 수 있다.
편광판은 화상 표시 영역 내에 제1 영역 및 제2영역을 포함한다. 상기 '화상 표시 영역'은 광학표시장치에 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.
제1영역과 제2영역은 동일 파장에서 광 투과도가 서로 다르다. 따라서, 제1영역과 제2영역은 화상 표시 기능을 모두 수행하면서도 제1영역은 제2영역과는 다르게 하기 상술되는 카메라 등의 이미지 센서에 의한 외부 영상 촬영 기능도 함께 수행할 수 있다.
제1영역은 광 투과도가 50% 내지 80%이다. 상기 범위에서, 이미지 센서를 사용하지 않을 때에는 외부에서 이미지 센서의 시인도를 낮추고 화상 표시 기능을 구현하면서 이미지 센서를 사용할 때에는 이미지 센서를 통한 영상의 선명도를 높이는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명에서 제1영역의 광 투과도는 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, 화상 표시 기능 및 외부 영상 촬영 기능을 동시에 수행할 수 있다. 본 발명의 광학표시장치의 일 실시예에 대해서는 하기에서 보다 상세하게 설명된다.
제2영역은 화상 표시 기능만을 수행하며 광학표시장치 중 이미지 센서에 의한 화상 표시 기능과는 무관하다. 따라서, 제2영역은 제1영역보다 광 투과도가 낮다.
일 구체예에서, 제1영역의 광 투과도와 제2영역의 광 투과도의 차이는 5% 내지 30% 바람직하게는 10% 내지 30%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 카메라가 시인되지 않으면서 카메라가 있는 영역인 제1영역과 카메라가 없는 제2영역 간의 화상 차이를 줄여 화면 전체에서 균일한 영상을 구현할 수 있다.
제2영역은 광 투과도가 40% 이상 50% 미만, 구체적으로 40% 내지 45%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 화상 표시 기능이 잘 구현될 수 있다.
제1영역과 제2영역은 편광도가 동일할 수도 있으나, 바람직하게는 하기 상술되는 제1영역의 제조 공정을 고려할 때 제1영역은 제2영역 대비 편광도가 낮다.
일 구체예에서, 제1영역은 편광도가 25% 내지 80%, 구체적으로 28% 내지 70%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 카메라의 사물 인식을 방해하지 않는 효과가 있을 수 있다. 일 구체예에서, 제2영역은 편광도가 90% 이상, 구체적으로 90% 내지 100%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 외부광에 의한 반사방지 효과가 있을 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예의 편광판을 도 1을 참고하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 편광판이 장착된 광학 표시 장치의 단면도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 편광판(100)은 제1영역(110)과 제2영역(120)을 구비한다.
편광판(100) 중 제1영역(110), 제2영역(120) 전체는 디스플레이 패널(150), 커버 글래스(200) 사이에 배치된다. 디스플레이 패널(150)은 발광 소자(152)을 구비함으로써 화상 표시 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 제1영역(110)과 제2영역(120)은 화상 표시 영역에 포함된다.
광학표시장치는 디스플레이 패널(150)의 하부 중 일부에 제1영역(110)에 대응하여 이미지 센서(250)가 구비되어 있다. 따라서, 제1영역(110)은 이미지 센서(250)를 사용하지 않을 때에는 외부에서 이미지 센서의 시인도를 낮추고 화상 표시 기능을 구현하면서 이미지 센서(250)를 사용할 때에는 이미지 센서를 통한 영상 촬영 기능을 통해 영상의 선명도를 높이는 효과를 얻을 수 있다. 제1영역(110)의 광 투과도 50% 내지 80%는 광학표시장치 중 이미지 센서(250) - 발광 소자를 함유하는 디스플레이 패널(150) - 편광판(100)의 적층 구성에 있어서 상술한 기능을 모두 구현할 수 있도록 조절되었다.
제1영역(110)은 편광판 바람직하게는 제1영역(110)과 제2영역(120) 전체 중 10% 이하의 면적비를 가질 수 있다. 상기 범위에서, 이미지 센서 기능을 나타낼 수 있다.
제1영역(110)은 원형, 타원형, 각형 또는 무정형이 될 수 있지만, 특별히 이에 제한되지 않는다.
편광판 중 제1영역(110)이 형성되는 위치는 특별히 제한되지 않으며, 광학표시장치 중 이미지 센서(250)의 위치에 따라 조절될 수 있다.
제1영역(110)은 색좌표에 의한 색상값 a*, 색상값 b* 값을 조절함으로써, 본 발명의 효과가 더 잘 구현되도록 할 수 있다. 즉, 제1영역(110)은 제2영역(120)과 함께 연속적으로 화상을 표시할 수 있어야 하고 이미지 센서를 사용할 때에는 영상이 선명하게 촬영되도록 할 수 있다. 이를 위해 제1 영역(110)의 광 투과도와 색생값 a*, 색상값 b*가 함께 조절되었다.
일 구체예에서, 제1영역은 색좌표에 의할 때 색상값 a* 값이 -13 내지 2, 바람직하게는 -10 내지 2, 더 바람직하게는 -4 내지 2, 색상값 b* 값이 1 내지 35, 바람직하게는 15 내지 35가 될 수 있다. 상기 범위에서, 제1영역은 제2영역과 함께 연속적으로 화상을 표시할 수 있어야 하고 이미지 센서를 사용할 때에는 영상이 선명하게 촬영되도록 할 수 있다.
상기 "색좌표"는 CIE 1976 L*a*b* 값에 의한 색좌표 평가 방법에 의해 구할 수 있다.
이하, 제1영역(110), 제2영역(120)을 구비한 편광판의 일 실시예의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 편광판은 (제1영역, 제2영역이 형성되지 않은) 편광자 및 상기 (제1영역, 제2영역이 형성되지 않은) 편광자의 적어도 일면에 보호층이 형성된 적층체를 제조하고, 상기 적층체 중 제1영역을 형성하고자 하는 부분에 파장 200nm 내지 1000nm의 펄스 UV 레이저를 조사하여 제1영역을 형성하는 단계에 의해 제조될 수 있다. 펄스 UV 레이저가 조사되지 않은 영역은 제2영역이 된다. 파장 200nm 내지 1000nm 의 펄스 UV 레이저 조사는 광 투과도 50% 내지 80%의 제 1영역을 만들 수 있을 뿐만 아니라 상술된 색 좌표도 동시에 구현할 수 있다.
(제1영역, 제2영역이 형성되지 않은) 편광자는 요오드, 이색성 염료 중 1종 이상의 이색성 물질이 염착되고 연신된 폴리비닐알코올계 필름을 포함한다. (제1영역, 제2영역이 형성되지 않은) 편광자는 두께가 3㎛ 내지 50㎛, 구체적으로 3㎛ 내지 30㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
(제1영역, 제2영역이 형성되지 않은) 편광자는 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 제조될 수 있다.
먼저, 염착 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름이 제조된다.
염착 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름은 염착, 연신, 가교, 보색 공정에 의해 제조될 수 있다. 본 발명의 편광자의 제조방법에서 염착, 연신의 순서는 제한되지 않는다. 즉, 폴리비닐알콜계 필름을 염착한 후 연신할 수도 있고, 연신한 후 염착할 수도 있으며, 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. 폴리비닐알콜의 중합도는 1000 내지 5000이 될 수 있고, 검화도는 80mol% 내지 100mol%가 될 수 있고, 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.
염착된 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 수 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, 염착 및 연신된 폴리비닐알코올계 필름의 적어도 일면에 보호층을 형성하여 적층체를 제조한다. 보호층 형성은 당업자에게 알려진 통상의 방법에 의해 수행될 수 있다.
보호층은 편광자의 적어도 일면에 형성되며 광경화성 코팅층 또는 보호 필름이 될 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. 보호 필름은 두께가 10㎛ 내지 100㎛, 예를 들면 10㎛ 내지 60㎛가 될 수 있다. 상기 적층은 접착제로 수행될 수 있으며, 이것은 당업자에게 알려진 통상의 방법에 의한다.
그런 다음, 적층체 중 제1영역을 형성하고자 하는 부분에 파장 200nm 내지 1000nm 의 펄스 UV 레이저를 조사하여 제1영역을 형성한다.
파장 200nm 내지 1000nm 영역의 펄스 UV 레이저는 편광자에 염착된 요오드, 이색성 염료를 바닥 상태에서 들뜬 상태로 전이시킴으로써 요오드, 이색성 염료를 분해시킴으로써 해당 레이저가 조사된 영역에서의 광 투과도를 높일 수 있다.
다만, 파장 200nm 내지 1000nm 영역의 펄스 UV 레이저를 조사하더라도, 조사 후 제1영역에 해당되는 편광자에는 요오드, 이색성 염료 등의 이색성 물질이 존재한다.
일 구체예에서, 제1영역은 요오드 함량이 0.01중량% 내지 5중량%, 구체적으로 0.01중량% 내지 1중량%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 이색이 최소화되면서 투과율이 높아지는 효과가 있을 수 있다. 상기 "요오드 함량"은 요오드 I2 및 요오드의 이온 형태(I-, I3 -, I5 - 등)을 포함하는 함량이다.
본 발명은 기존의 산, 알칼리 용액 등으로 편광자를 처리함으로써 편광자 내 요오드, 이색성 염료 등의 이색성 물질을 완전히 제거함으로써 광 투과도를 80% 초과로 높이는 것과는 다르다. 또한, 본 발명은 기존의 펨토초 레이저, 나노초 레이저 등으로 편광자를 처리함으로써 편광자에 광 투과도가 높은 영역을 형성하는 방법 대비 조사 이후 후 처리가 없으며, 제1영역과 제2영역의 경계가 명확하다는 점에서 다르다.
구체적으로, 파장 200nm 내지 1000nm 영역에서는, 바람직하게는 200nm 내지 800nm의 펄스 레이저가 선택될 수 있다.
파장 200nm 내지 1000nm 의 펄스 레이저는 400V 내지 750V의 전압(voltage)으로 조사될 수 있다. 파장 200nm 내지 1000nm 의 펄스 레이저는 300 μs 내지 600 μs 의 펄스 주기(1회 조사 시 조사 시간)로 조사될 수 있다. 파장 200nm 내지 1000nm 의 펄스 레이저는 조사 에너지 밀도가 2.0 J/cm2 내지 5.0 J/cm2 로 조사될 수 있다. 파장 200nm 내지 1000nm 의 펄스 레이저는 1회 조사 시 레이저의 intensity가 5 kw/cm2 내지 30kw/cm2으로 조사될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 광 투과율 50% 내지 80%에 도달될 수 있고, 열에 의한 편광자의 가공면의 표면 탄화 현상이 없을 수 있다. 상기 "조사 에너지 밀도"는 편광자에서 광 투과도가 높은 영역의 단위 면적 당 펄스당 조사 에너지를 의미한다.
일 구체예에서, 파장 200nm 내지 1000nm의 460 μs의 펄스 레이저로 조사할 경우 상기 파장 영역에서 0.4초 내지 400초, 예를 들면 1초 내지 40초 동안 조사될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자 및 보호 필름의 열 변형 없이 상기 조사 조건 하에 조사 시간 또는 횟수를 올려 보다 뉴트럴하고, 색깔이 없는 고투과 부를 형성할 수 있다.
파장 200nm 내지 1000nm 의 펄스 레이저는 조사 횟수 1회 내지 20회로 조사될 수 있다. 상기 범위에서, 편광자 및 보호 필름의 열 변형 없이 상기 조사 조건 하에 조사 시간 또는 횟수를 올려 보다 뉴트럴하고, 색깔이 없는 고투과 부를 형성할 수 있다.
제1영역, 제2영역이 형성된 편광자는 두께가 3㎛ 내지 50㎛, 구체적으로 3㎛ 내지 30㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
이하, 제1영역(110), 제2영역(120)을 구비한 편광판의 다른 실시예의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 편광판은 (제1영역, 제2영역이 형성되지 않은) 편광자에 제1영역을 형성하고자 하는 부분에 파장 200nm 내지 1000nm의 펄스 UV 레이저를 조사하고, 상기 편광자의 적어도 일면에 보호층을 형성하는 단계에 의해 제조될 수 있다. 펄스 UV 레이저가 조사된 영역은 제1영역이 되고, 펄스 UV 레이저가 조사되지 않은 영역은 제2영역이 된다. 펄스 UV 레이저를 편광자와 보호층의 적층체에 조사하는 대신에 (제1영역, 제2영역이 형성되지 않은) 편광자에 조사한 점을 제외하고는 본 발명 일 실시예의 편광판의 제조 방법과 실질적으로 동일하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치를 설명한다.
본 발명의 광학표시장치는 본 발명의 편광판을 포함한다. 광학표시장치는 유기발광표시장치 등을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 광학표시장치를 보다 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 광학표시장치는 기재층(151) 및 복수 개의 발광 소자(152)이 형성된 디스플레이 패널(150), 디스플레이 패널(150) 상에 형성된 편광판(100), 편광판(100) 상에 형성된 커버 글래스(200), 디스플레이 패널(150)의 하부에 배치된 이미지 센서(250)를 포함할 수 있다.
편광판(100)은 제1영역(110) 및 제2영역(120)을 포함하고, 본 발명의 편광판을 포함한다. 제1영역(110) 및 제2영역(120) 모두 광학표시장치의 화상 표시 영역을 이룬다.
제1영역(110)은 제2영역(120) 대비 발광 소자(151)가 덜 밀하게 형성되어 있다. 이를 통해 이미지 센서(250)에 의한 영상 표시 기능도 구현하면서 디스플레이 패널(150)에 의한 화상 표시 기능도 동시에 수행할 수 있다.
이미지 센서(250)는 제1영역(110)의 하부에 형성되어 있다. 이미지 센서(250)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 연신시켜 편광자를 제조하였다. 제조한 편광자의 양면에 접착제(Z-200, Nippon Goshei社)를 사용하여 보호 필름을 접착시켜 적층체를 제조하였다.
적층체를 소정의 크기로 재단하고, 적층체 중 제1 영역을 형성하고자 하는 영역에만 파장 200nm 내지 800nm의 펄스 UV 레이저를 하기 표 1의 조건으로 조사하여 제1영역이 형성된 편광판을 제조하였다. 편광판 중 펄스 UV 레이저가 조사되지 않은 영역은 제2영역이 된다.
실시예 2 내지 실시예 4
실시예 1에서 펄스 UV 레이저를 하기 표 1의 조건으로 변경하여 조사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 제1영역과 제2영역이 형성된 편광판을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서, 펄스 UV 레이저를 하기 표 2의 조건으로 변경하여 조사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 제1영역과 제2영역이 형성된 편광판을 제조하였다.
비교예 2
실시예 1에서, 펄스 UV 레이저를 하기 표 2의 조건으로 변경하여 조사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 실시하여 제1영역과 제2영역이 형성된 편광판을 제조하였다.
비교예 3
비교예 3에서는 제1영역을 화학적인 방법으로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 실시예 1에서 편광판에서 보호필름을 벗겨내고, 노출된 편광자의 표면에 50mm의 직경을 갖는 원형 스루홀이 형성되어 있는 표면 마스크를 본딩하였다. 해당 편광자를 수산화 나트륨의 5 mol/L 수용액(알칼리 수용액)에 7 초 동안 침지하였다. 그 후에, 0.1 m/l의 염산에 5 초 침지시켰다. 얻은 결과물을 60℃ 오븐에서 건조하고 표면 마스크를 박리하었다. 그에 따라, 제1영역이 형성된 편광자가 제조되었다. 5 ㎛의 두께를 갖는 점착제층이 형성되어 있는 PET 필름을 표면 보호 필름으로 편광자에 붙여 편광판을 제조하였다. 이로부터 제조된 편광판 중 제1영역은 광 투과도가 91.71%가 되었다. 알칼리 수용액의 조건을 달리하더라도 광 투과율이 80% 초과인 편광판을 얻을 수 밖에 없었다.
비교예 4
실시예 1에서 레이저 커팅기로 제1영역에 해당되는 부분만을 잘라내어 결과적으로 제1영역이 펀칭된 편광판을 제조하였다.
실시예와 비교예에서 제조한 편광판에 대하여 하기 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1, 하기 표 2, 도 3에 나타내었다.
(1)제1영역, 제2영역의 광 투과도(단위:%): 실시예와 비교예에서 제조된 편광판 중 제1영역, 제2영역 각각에 대하여 파장 550nm에서 JASCO社 V730을 사용하여 광 투과도를 측정하였다.
(2)제1영역, 제2영역의 편광도(단위:%) 실시예와 비교예에서 제조된 편광판 중 제1영역, 제2영역 각각에 대하여 JASCO社 V730을 이용해서 파장 550nm에서 편광도를 측정하였다.
(3)제1영역의 색좌표 색상값 a* 값, 색상값 b* 값: 실시예와 비교예에서 제조된 편광판 중 제1영역에 대하여 UV-VIS 스펙트로포토미터 V7100(JASCO社)을 사용하여 색상값을 평가하였다.
(4)카메라 시인 여부 및 카메라에 의한 영상 선명도: 편광판의 제1영역에 해당되는 영역의 하부에 카메라를 위치시키고, 편광판의 상부에서 카메라에 의한 시인 여부 및 이로 인한 영상을 육안으로 관찰하였다. 카메라의 렌즈가 관찰되지 않고 제1 영역과 제2 영역의 편광도 차이만 확인되고 카메라로 찍은 영상의 선명도가 우수한 경우 ◎, 카메라의 렌즈가 관찰되고, 카메라로 찍은 영상의 선명도가 우수한 경우 X1, 제1 영역과 제2 영역의 차이가 확인되지 않고 카메라로 찍은 영상의 선명도가 불량한 경우 X2로 평가하였다.
실시예
1 2 3 4
전압 (V) 606 606 535 535
펄스 주기 (μs, 1회 조사 시 조사 시간) 300 300 460 460
1회 조사 시 레이저의 Intensity (kw/cm2) 13 13 8.7 8.7
조사 에너지 밀도 (J/cm2) 3.31 3.31 3.77 3.77
조사 횟수 (회) 1 8 1 8
조사 주기 (Hz) - 0.125 - 0.125
광투과도 제1영역 56.68 59.23 62.32 66.38
제2영역 43.24 43.24 43.24 43.24
편광도 제1영역 55.45 50.12 30.45 28.85
제2영역 99.99 99.99 99.99 99.99
제1영역의
색좌표
a* 1.83 1.26 -2.29 -2.01
b* 20.58 19.52 28.15 27.71
시인 여부와 선명도
비교예
1 2 3 4
전압 (V) 950 400 - -
펄스 주기 (μs, 1회 조사 시 조사 시간) 50 700 - -
1회 조사 시 레이저의 Intensity (kw/cm2) 40 3.2 - -
조사 에너지 밀도 (J/cm2) 1.89 5.51 - -
조사 횟수 (회) 1 8 - -
조사 주기 (Hz) - 0.125 - -
광투과도 제1영역 44.21 84.91 91.71 -
제2영역 43.24 43.24 43.24 43.24
편광도 제1영역 97.05 20.18 0.1073 -
제2영역 99.99 99.99 99.99 99.99
제1영역의
색좌표
a* -0.98 -1.31 -0.48 -
b* 3.18 11.06 1.44 -
시인 여부와 선명도 X2 X1 X1 X1
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 편광판은 광학표시장치에 장착시 이미지 센서를 사용하지 않을 때에는 외부에서 이미지 센서의 시인도를 낮추고 화상 표시 기능을 수행할 수 있으며, 이미지 센서를 사용할 때에는 화상의 선명도를 높이는 효과를 얻을 수 있었다. 또한, 도 3에서 보여지는 바와 같이, 블랙 화면에서도 제1영역이 쉽게 시인되지 않으므로 화상 표시 기능에 장애가 발생하지 않게 할 수 있다. 도 3을 참조하면, 도 3에서는 3개의 원형 형상의 색좌표 평가 이미지가 있으며 이 중 가장 왼쪽이 실시예 1의 평가 결과이다.
반면에, 상기 표 2에서와 같이, 본 발명의 광 투과도를 벗어나는 제1영역을 구비하는 비교예 1은 블랙화면에서는 이미지 센서가 시인되지 않으나, 이미지센서가 외부의 광원을 인식하는데 문제가 생겼다. 비교예 1과 비교예 2는 도 3에서 보여지는 바와 같이, 블랙 화면에서 제1영역이 쉽게 시인되어 문제점이 있다. 또한, 종래 화학적 방법에 의한 광 투과도가 높은 영역을 형성하는 비교예 3, 기존의 펀칭 방법에 의한 비교예 4는 본 발명의 효과를 얻을 수 없었다.
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 (6)

  1. 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 형성된 보호층을 포함하는 편광판으로서,
    상기 편광판은 화상 표시 영역 내에 제1영역 및 제2영역을 포함하고,
    상기 제1영역과 상기 제2영역은 동일 파장에서 광 투과도가 서로 다르고,
    상기 제1영역은 광 투과도가 50% 내지 80%이고,
    상기 제1영역은 색상값 a* 값이 -13 내지 2, 색상값 b* 값이 1 내지 35인 것인, 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1영역은 편광도가 25% 내지 80%인 것인, 편광판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1영역은 요오드 함량이 0.01중량% 내지 5중량%인 것인, 편광판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1영역은 화상 표시 기능 및 이미지 촬영 기능을 갖는 것인, 편광판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2영역은 광 투과도가 40% 이상 50% 미만인 것인, 편광판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 편광판을 포함하는 광학표시장치.
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