3-14) LCD 패널, 기본 구조, 편광판

 

 

편광판

 

‘편광’이라는 말을 풀이하면 치우칠 편(偏), 빛 광(光)이죠. 편광이 안된 빛, 즉, 산발적으로 쏟아지는 빛을 받아서 특정 방향으로 진동하는 빛만 전달해주는 역할을 하는 것이 편광자, 혹은 편광판입니다. 대표적인 편광자로는 선격자 편광자(wire grid polarizer)와 이색성 편광자(dichroism polarizer, 2색성; 각도나 농도에 따라 색이 달라 보이는 성질)가 있죠. 그리고, 두 편광판을 통과하는 빛의 양을 조절하여 원하는 밝기를 얻을 수 있습니다. 이러한 원리를 이용하여 LCD에서는 BLU를 나온 빛은 가장 먼저 하부 기판에 부착된 편광판을 만나고, 또 액정을 통과하여 나온 빛은 마지막으로 상부 기판에 부착된 편광판을 만납니다. 물론 대부분의 LCD 패널에서 두 편광판은 90도의 각도로 서로 틀어져 있습니다. 현재 사용중인 편광판의 기본은 1938년경, 폴라로이드의 공동 설립자인 E. H. Land에 의해 고안된 H 필름입니다.

 

편광

 

편광, 편광판

 

이색성 편광판의 경우, PVA 필름 내에 이색성 색소(dichroic dye)를 한 쪽 방향으로 정렬하여 빛의 통과 방향을 선택하는데, 이색성 색소의 종류에 따라 요소계와 염료계 편광판으로 구분합니다. 요소계 편광판은 요오드를 함유하는데 편광 기능이 좋고 투과도가 높으나 신뢰성이 일부 취약하며, 염료계 편광판은 반대로 신뢰도가 높으나 편광 기능과 투과도에 약점이 있습니다. 편광판의 두께는 약 300마이크론 정도에 불과하지만, 무려 여섯겹의 필름으로 구성되어 있습니다. 편광판의 가운데에 위치하는 PVA(PolyVinyl Alcohol) 필름은 빛의 투과 및 진동 방향을 조절하는 가장 중요한 부분이며, 이 PVA의 손상을 방지하기 위해 보호 필름이 필요합니다. 보호 필름과 PVA 필름 사이에는 역시 PVA보호와 함께 접착제 역할을 하는 TAC(Tri-Acetyl-cellulose Film) 필름이 삽입됩니다. 그리고 한쪽 면에는 감압 점착제인 PSA(Pressure Sensitive Adhesive) 필름과 제품 보호 및 사용시 쉽게 박리가 가능한 박리(이형, release, off-type) 필름이 있죠.

 

편광판

 

편광판

 

일반적인 제조 과정을 살펴보면, 전처리(세정 등), 연신(PVA와 요오드 처리), 코팅과 라미네이션(보호 필름, 박리 필름 등의 합착), 그리고 재단과 면취 과정을 거쳐 출하됩니다. 연신 과정에서는 PVA 필름을 가열 중에 늘어뜨려서(1축 늘림) 요오드 산 계열의 용액에 담그면 PVA 필름이 요오드 산을 흡수, 함유하면서 요오드 이온들이 한 쪽 방향으로 정렬하게 되고 편광 기능을 가지는 필름이 만들어집니다. 이 때 요오드 이온의 정렬 정도에 따라 편광 기능이 달라집니다. 이 외에도 요오드 산이 아닌 염료를 이용하기도 하며, 편광판의 투과율을 개선하기 위하여 표면 처리 등을 행하기도 합니다. 즉, PVA 필름이나 보호 필름 등에 눈부심 방지(Anti-Glare, AG), 반사 방지(Anti-Reflection, AR), 저 반사(Low Reflection, LR) 처리 등을 하여주는 것이죠. 눈부심 방지를 위해서는 난반사, 그리고 반사 방지를 위해서는 상쇄 간섭 현상 등을 이용하죠. 또한 LCD의 두께를 줄이고 적당한 휨을 주기 위하여 편광판을 가능한 얇게 만들려는 노력도 진행 중입니다. 물론 LCD의 작동 모드에 따라서 편광판에도 변화가 있습니다.

 

편광판 제조 공정

 

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# 더! 생각해보기

a. 편광판들은 어떤 것들이 있으며, 각각은 어떤 방식으로 편광을 할까

b. 일상에서 편광판은 어떻게 이용하는 경우들을 꼽아보자

 

 

3-14. LCD 패널, 기본 구조, 편광판-복사.pdf

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