JP2019139210A - 位相差フィルムおよび表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は位相差フィルムおよび表示装置を提供する。【解決手段】少なくとも2種の非液晶性高分子を含む位相差薄膜を含み、前記位相差薄膜は、nx≧ny>nzの屈折率および80nm/μm以上の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を満足し、ここで、nxは前記位相差薄膜の遅相軸での屈折率であり、nyは前記位相差薄膜の進相軸での屈折率であり、nzは前記位相差薄膜の遅相軸および進相軸に対する垂直方向の屈折率であり、360nm〜740nmの波長領域の平均光透過率が88%以上である位相差フィルムおよびこれを含む表示装置に関する。【選択図】図1

Description

本発明は、位相差フィルムおよび表示装置に関する。
平板表示装置は、自ら発光する発光表示装置と、別途の光源を必要とする受光型表示装置に分けられ、これらの画質を改善するための方法として位相差フィルムが用いられる。位相差フィルムは、例えば高分子フィルムを一軸または二軸方向に延伸して所定の位相差を実現することができる。
近来、延伸高分子フィルムの代わりにコーティング型位相差フィルムが研究されている。コーティング型位相差フィルムは、基材上に溶液をコーティングして形成されることによって、工程が容易で薄い厚さを実現することができる。
しかし、コーティング型位相差フィルムは薄い厚さを有し、かつ所望の位相差と光透過度を同時に満足しにくい。
本発明の一実施例は、薄い厚さを有し、かつ所望の位相差と光透過度を同時に満足する位相差フィルムを提供する。
本発明の他の実施例は、前記位相差フィルムを含む表示装置を提供する。
本発明のまた他の実施例は、前記位相差フィルムをインセル(in−cell)化した液晶表示装置を提供する。
本発明の一実施例によれば、少なくとも2種の非液晶性高分子を含む位相差薄膜を含み、前記位相差薄膜はn≧n>nの屈折率および約80nm/μm以上の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を満足し、ここで、nは前記位相差薄膜の遅相軸での屈折率であり、nは前記位相差薄膜の進相軸での屈折率であり、nは前記位相差薄膜の遅相軸および進相軸に対する垂直方向の屈折率であり、約360nm〜740nmの波長領域の平均光透過率が約88%以上である位相差フィルムを提供する。
前記非液晶性高分子は、それぞれ約150℃以上のガラス転移温度を有することができる。
前記非液晶性高分子のうちの一つはポリアミドイミドであってもよい。
前記非液晶性高分子のうちの他の一つはポリイミドであってもよい。
前記ポリアミドイミドは、前記ポリイミドと同一またはそれより多く含まれることができる。
前記ポリアミドイミドは、前記ポリイミドと前記ポリアミドイミドの総含有量に対して約50〜75重量%で含まれることができる。
前記位相差薄膜の屈折率はn=n>nを満足することができる。
前記位相差薄膜の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差は約80nm/μm〜120nm/μmであってもよい。
前記位相差薄膜の厚さは約5μm以下であってもよい。
前記位相差フィルムは前記位相差薄膜からなることができ、前記位相差薄膜は非延伸薄膜であってもよい。
前記位相差フィルムの黄色度(YI)は1.0以下であり、ヘイズは0.3以下であってもよい。
他の実施例によれば、前記位相差フィルムを含む表示装置を提供する。
他の実施例によれば、光源および液晶表示パネルを含み、前記液晶表示パネルは、前記光源側に位置する第1基板と、前記第1基板と向き合う第2基板と、前記第1基板と前記第2基板の間に位置する液晶層と、前記第2基板と前記液晶層の間に位置し少なくとも2種の非液晶性高分子を含む位相差薄膜とを含み、前記位相差薄膜は、n≧n>nの屈折率および約80nm/μm以上の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を満足し、ここで、nは前記位相差薄膜の遅相軸での屈折率であり、nは前記位相差薄膜の進相軸での屈折率であり、nは前記位相差薄膜の遅相軸および進相軸に対する垂直方向の屈折率であり、前記位相差薄膜の約360nm〜740nmの波長領域の平均光透過率は約88%以上である液晶表示装置を提供する。
前記非液晶性高分子は、それぞれ約150℃以上のガラス転移温度を有することができる。
前記非液晶性高分子のうちの一つはポリアミドイミドであってもよい。
前記非液晶性高分子のうちの他の一つはポリイミドであってもよい。
前記ポリアミドイミドは、前記ポリイミドと同一またはそれより多く含まれることができる。
前記ポリアミドイミドは、前記ポリイミドと前記ポリアミドイミドの総含有量に対して約50〜75重量%で含まれることができる。
前記位相差薄膜の屈折率はn=n>nを満足することができる。
前記位相差薄膜の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差は約80nm/μm〜120nm/μmであってもよい。
前記位相差薄膜の厚さは約5μm以下であってもよい。
前記液晶表示装置は、前記第2基板と前記液晶層の間で前記位相差薄膜のいずれか一側に位置する偏光層をさらに含んでもよい。
前記液晶表示装置は、前記位相差薄膜の上部に位置する色変換層をさらに含むことができ、前記色変換層は、前記光源から第1可視光の供給を受けて前記第1可視光と同一または前記第1可視光より長い波長の光である第2可視光を放出する発光体を含んでもよい。
薄い厚さを有し、かつ位相差と光透過度を同時に満足する位相差フィルムを提供することができる。このような位相差フィルムは表示装置に含まれて表示装置の表示特性を改善させることができる。
一実施例による表示装置を概略的に示す断面図である。 一実施例による表示装置を概略的に示す断面図である。 他の実施例による表示装置を概略的に示す断面図である。
以下、本発明の実施形態について本技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、権利範囲は様々な相異な形態に実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。
図面において、様々な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似した部分には、同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとするとき、これは、他の部分の「直上に」ある場合だけではなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上に」あるとするときには、中間に他の部分がないことを意味する。
本明細書で別途の定義がない限り、「置換」とは、化合物中の水素原子がハロゲン原子(F、Br、Cl、またはI)、ヒドロキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アジド基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、カルボニル基、カルバモイル基、チオール基、エステル基、カルボキシル基やその塩、スルホン酸基やその塩、燐酸やその塩、C1〜C20アルキル基、C2〜C20アルケニル基、C2〜C20アルキニル基、C6〜C30アリール基、C7〜C30アリールアルキル基、C1〜C30アルコキシ基、C1〜C20ヘテロアルキル基、C3〜C20ヘテロアリールアルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、C3〜C15シクロアルケニル基、C6〜C15シクロアルキニル基、C3〜C30ヘテロシクロアルキル基およびこれらの組み合わせから選択された置換基で置換されたことを意味する。
以下、一実施例による位相差フィルムを説明する。
一実施例による位相差フィルムは、溶液工程によってコーティングされたコーティング型位相差薄膜を含むことができ、コーティング型位相差薄膜は、例えば非延伸薄膜であってもよい。
位相差薄膜は約5μm以下の薄い厚さを有することができ、前記範囲内で例えば約4.5μm以下、約4.2μm以下、約4.0μm以下、約3.8μm以下、約3.5μm以下、約3.3μm以下、約3.2μm以下、約3.0μm以下の厚さを有することができる。
位相差薄膜は、例えば下記関係式1の屈折率を満足することができる。
[関係式1]
≧n>n
前記関係式1において、
は位相差薄膜の面内屈折率が最も大きい方向(以下、‘遅相軸(slow axis)’という)での屈折率であり、
は位相差薄膜の面内屈折率が最も小さい方向(以下、‘進相軸(fast axis)’という)での屈折率であり、
は位相差薄膜の遅相軸および進相軸に対する垂直方向の屈折率である。
位相差薄膜は関係式1の屈折率を有することによって、視野角依存性を減らす補償機能をもっと効果的に行うことができる。
一例として、位相差薄膜は、例えば下記関係式1aの屈折率を満足することができる。
[関係式1a]
=n>n
前記関係式1aにおいて、nとnが完全に同一である場合だけでなく、実質的に同じ場合も含み、例えばnとnの差が約10nm以下、前記範囲内で例えば約5nm以下である場合実質的に同じ場合と見られる。関係式1aを満足することによって、実質的に面内等方性を有することができる。
位相差薄膜は入射される光を円偏光させて位相差を発生させることができる。位相差は面内位相差(in−plane phase difference、R)と厚さ方向位相差(thickness direction phase difference、Rth)で示すことができる。特に、位相差薄膜は約5μm以下の薄い厚さを有するので、補償機能を効果的に実現するための所定の単位厚さ当たりの位相差を満足することができる。
位相差薄膜の厚さ方向位相差(Rth/d)は、1μm単位厚さ当たりの位相差薄膜の厚さ方向に発生する位相差であって、Rth/d=[(n+n)/2]−nで表される。ここで、nは位相差薄膜の遅相軸での屈折率であり、nは位相差薄膜の進相軸での屈折率であり、nは位相差薄膜の遅相軸および進相軸に対する垂直方向の屈折率であり、dは位相差薄膜の厚さである。
位相差薄膜は約80nm/μm以上の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を有することができる。位相差薄膜は、前記範囲内で約80nm/μm〜300nm/μmの単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を有することができ、前記範囲内で例えば約80nm/μm〜250nm/μm、例えば約80nm/μm〜230nm/μm、約80nm/μm〜220nm/μm、約80nm/μm〜200nm/μm、約80nm/μm〜180nm/μm、約80nm/μm〜150nm/μm、約80nm/μm〜120nm/μmの単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を有することができる。前記範囲の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を有することによって、薄い厚さの位相差薄膜で効果的な補償機能を行うことができる。
位相差薄膜は少なくとも2種の非液晶性高分子を含むことができ、これらを組み合わせて上述した光学的特性を示すことができる。
非液晶性高分子は耐熱性高分子を含むことができる。耐熱性高分子は、例えば約150℃以上のガラス転移温度(Tg)を有することができ、前記範囲内で例えば約180℃以上のガラス転移温度(Tg)を有することができ、例えば約200℃以上のガラス転移温度(Tg)を有することができ、例えば約220℃以上のガラス転移温度(Tg)を有することができ、例えば約230℃以上のガラス転移温度(Tg)を有することができる。
一例として、位相差薄膜は2種の非液晶性高分子を含んでもよく、2種の非液晶性高分子のうちの一つはポリアミドイミドであってもよい。
一例として、位相差薄膜は2種の非液晶性高分子を含んでもよく、2種の非液晶性高分子のうちの一つはポリイミドであってもよい。
一例として、位相差薄膜は2種の非液晶性高分子を含んでもよく、2種の非液晶性高分子のうちの一つはポリイミドであってもよく、もう一つはポリアミドイミドであってもよい。
一例として、位相差薄膜はポリイミドとポリアミドイミドの混合物を含んでもよい。
ポリイミドは構造中にイミド構造単位を有することができ、例えば下記の化学式1で表される構造単位を含むことができる。
前記化学式1において、
50はそれぞれの反復単位で同一または異なり、それぞれ独立して単一結合、置換または非置換のC1〜C30脂肪族有機基、置換または非置換のC3〜C30脂環族有機基、置換または非置換のC6〜C30芳香族有機基、置換または非置換のC2〜C30のヘテロ環基またはこれらの組み合わせであり、
51はそれぞれの反復単位で同一または互いに異なり、それぞれ独立して置換または非置換のC6〜C30芳香族有機基を含み、前記芳香族有機基は単独で存在するか;2つ以上の芳香族有機基が互いに結合して縮合環を形成するか;2つ以上の芳香族有機基が単一結合、置換または非置換のフルオレニル基、O、S、C(=O)、CH(OH)、S(=O)、Si(CH、(CHp1(ここで、1≦p1≦10)、(CFq1(ここで、1≦q1≦10)、C(CH、C(CFまたはC(=O)NHによって連結されてもよく、
52およびR53はそれぞれ独立して置換または非置換のC1〜C30アルキル基、置換または非置換のC3〜C30シクロアルキル基、置換または非置換のC1〜C30アルコキシ基、置換または非置換のC6〜C30アリール基、置換または非置換のC3〜C30ヘテロ環基、ハロゲン、ヒドロキシ基、置換または非置換のシリル基またはこれらの組み合わせであってもよく、
n57およびn58はそれぞれ独立して0〜3の整数であってもよい。
一例として、化学式1で表される構造単位は下記の化学式1aで表される構造単位、下記の化学式1bで表される構造単位またはこれらの組み合わせを含むことができるが、これに限定されるものではない。
一例として、ポリイミドは約10、000〜200、000の重量平均分子量を有することができる。
ポリイミドは、例えば無水物とジアミン化合物を反応させて得ることができる。一例として、無水物はテトラカルボン酸二無水物であってもよく、テトラカルボン酸二無水物は、例えば3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(3,3’,4,4’−biphenyltetracarboxylic dianhydride、BPDA)、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(4,4’−(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride、6FDA)またはこれらの組み合わせであってもよく、ジアミン化合物は、例えば2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’−bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)であってもよい。
ポリアミドイミドは構造中にアミド構造単位およびイミド構造単位を有することができ、例えば、下記の化学式2で表される構造単位と下記の化学式3で表される構造単位とを含むことができる。
前記化学式2において、
Lは単一結合、−CONH−、−Ph−CONH−Ph−、または−NHCO−Ph−CONH−であってもよく、ここで、Phは置換または非置換フェニレンであってもよく、
は置換または非置換の1または2以上のC6〜C30芳香族環を含む2価の有機基で、2つ以上の芳香族環が互いに結合して融合環を形成するか、2つ以上の芳香族環が単一結合、O、S、S(=O)、C=O、C(=O)NH、CR(OH)、SiRまたは(CRp2(ここで1≦p2≦10)で連結されてもよく、ここでR〜Rはそれぞれ独立して水素、置換または非置換のC1〜C30アルキル基であってもよく、
およびRはそれぞれ独立して電子求引性基(electron withdrawing group)であってもよく、例えば−CHF、−CHF、−CF、−CHCl、−CHCl、−CCl、−CHBr、−CHBr、−CBr、−CHI、−CHI、−CI、−NO、−CN、−COCHまたは−COであってもよく、
およびRはそれぞれ独立して置換または非置換のC1〜C30アルキル基、置換または非置換のC3〜C30シクロアルキル基、置換または非置換のC1〜C30アルコキシ基、置換または非置換のC6〜C30アリール基、置換または非置換のC3〜C30ヘテロ環基、ハロゲン、ヒドロキシ基、置換または非置換のシリル基またはこれらの組み合わせであってもよく、
n3は0〜4の整数であってもよく、n5は0〜3の整数であってもよく、n3+n5は0〜4の整数であってもよく、
n4は0〜4の整数であってもよく、n6は0〜3の整数であってもよく、n4+n6は0〜4の整数であってもよい。
前記化学式3において、
10はそれぞれの反復単位で同一または異なり、それぞれ独立して単一結合、置換または非置換のC1〜C30脂肪族有機基、置換または非置換のC3〜C30脂環族有機基、置換または非置換のC6〜C30芳香族有機基、置換または非置換のC2〜C30のヘテロ環基またはこれらの組み合わせであり、
11はそれぞれの反復単位で同一または互いに異なり、それぞれ独立して置換または非置換のC6〜C30芳香族有機基を含み、前記芳香族有機基は単独で存在するか;2つ以上の芳香族有機基が互いに結合して縮合環を形成するか;2つ以上の芳香族有機基が単一結合、置換または非置換のフルオレニル基、O、S、C(=O)、CH(OH)、S(=O)、Si(CH、(CHp3(ここで、1≦p3≦10)、(CFq3(ここで、1≦q3≦10)、C(CH、C(CFまたはC(=O)NHによって連結されてもよく、
12およびR13はそれぞれ独立して置換または非置換のC1〜C30アルキル基、置換または非置換のC3〜C30シクロアルキル基、置換または非置換のC1〜C30アルコキシ基、置換または非置換のC6〜C30アリール基、置換または非置換のC3〜C30ヘテロ環基、ハロゲン、ヒドロキシ基、置換または非置換のシリル基またはこれらの組み合わせであってもよく、
n7およびn8はそれぞれ独立して0〜3の整数であってもよい。
一例として、前記化学式2で表される構造単位は、下記の化学式2aで表される構造単位、下記の化学式2bで表される構造単位またはこれらの組み合わせを含むことができるが、これに限定されるものではない。
一例として、化学式3で表される構造単位は、下記の化学式3aで表される構造単位、下記の化学式3bで表される構造単位またはこれらの組み合わせを含むことができるが、これに限定されるものではない。
一例として、ポリアミドイミドは化学式2で表される構造単位と化学式3で表される構造単位が約90:10〜10:90のモル比率で含まれることができる。前記範囲内で例えば化学式2で表される構造単位と化学式3で表される構造単位は70:30〜30:70のモル比率で含まれることができ、前記範囲内で例えば化学式2で表される構造単位と化学式3で表される構造単位は約60:40〜40:60のモル比率で含まれることができる。
一例として、ポリアミドイミドは約50、000〜200、000の重量平均分子量を有することができる。
ポリアミドイミドは、例えば無水物、ジアミン化合物およびジカルボン酸誘導体を反応させて得ることができる。一例として、無水物はテトラカルボン酸二無水物であってもよく、テトラカルボン酸二無水物は、例えば3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(3,3’,4,4’−biphenyltetracarboxylic dianhydride、BPDA)、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(4,4’−(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride、6FDA)またはこれらの組み合わせであってもよく、ジアミン化合物は、例えば2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’−bis(trifluoromethyl)benzidine、TFDB)であってもよく、ジカルボン酸誘導体は、例えば4,4’−ビフェニルジカルボニルクロリド(4,4’−biphenyl dicarbonyl chloride、BPCL)、テレフタロイルクロリド(terephthaloyl chloride、TPCL)またはこれらの組み合わせであってもよい。
一例として、ポリアミドイミドはジアミン化合物1モルに対してテトラカルボン酸二無水物約0.1〜0.7モルとジカルボン酸誘導体約0.3〜0.9モルの比率で供給して得られる。
一例として、ポリアミドイミドはジカルボン酸誘導体とジアミン化合物をまず反応させてアミド構造単位を形成し、これに更にテトラカルボン酸二無水物を添加して反応させてアミド構造単位とアミック酸構造単位を連結させてポリアミドイミドを得ることができる。
一例として、ポリアミドイミドはジカルボン酸誘導体とジアミン化合物を反応させてアミド基を含み、両末端がアミノ基で終わるオリゴマー(以下、‘アミド基含有オリゴマー’という)をまず製造した後、アミド基含有オリゴマーをジアミン化合物にしてテトラカルボン酸二無水物と反応させてポリアミドイミドを得ることもできる。
一例として、位相差薄膜はポリイミドとポリアミドイミドとの混合物を含むことができ、ポリアミドイミドはポリアミドと同一またはそれより多く含まれることができる。例えば、ポリアミドイミドはポリイミドとポリアミドイミドの総含有量に対して約50〜75重量%、例えば約55〜75重量%、例えば約60〜75重量%、例えば約65〜75重量%で含まれることができる。ポリアミドイミドが前記範囲で含まれることによって、上述した屈折率および位相遅延を有し、かつ良好な透光特性を有する位相差フィルムを実現することができる。
一例として、位相差フィルムは上述した屈折率および位相遅延を有し、かつ約360nm〜740nmの波長領域で約88%以上の平均光透過率、約1.0以下の黄色度(YI)および約0.3以下のヘイズを同時に満足することができる。
位相差フィルムは多様な表示装置に適用され得る。
図1は、一実施例による表示装置を概略的に示す断面図である。
図1を参照すると、一実施例による表示装置100は、表示パネル50と位相差フィルム10とを含むことができる。
表示パネル50は、例えば液晶表示パネルまたは有機発光表示パネルであってもよい。
位相差フィルム10は観察者側に配置される。
図2は、一実施例による表示装置を概略的に示す断面図である。
図2を参照すると、一実施例による有機発光装置600は、有機発光表示パネル700と有機発光表示パネル700の一面に位置する位相差フィルム10とを含む。
有機発光表示パネル700は、ベース基板710と、下部電極720と、有機発光層730と、上部電極740と、封止基板750とを含むことができる。
ベース基板710はガラスまたはプラスチックで作られる。
下部電極720および上部電極740のうちの一つはアノード(anode)であり、他の一つはカソード(cathode)であってもよい。アノードは正孔(hole)が注入される電極で、仕事関数(work function)の高い導電物質で作られ、カソードは電子(electron)が注入される電極で、仕事関数の低い導電物質で作られる。下部電極720および上部電極740のうちの少なくとも一つは発光した光が外部に出られる透明導電物質で作られ、例えばITOまたはIZOであってもよい。
有機発光層730は、下部電極720と上部電極740に電圧が印加された時、光を発し得る有機物質を含む。
下部電極720と有機発光層730との間、および上部電極740と有機発光層730との間には、付帯層(図示せず)をさらに含んでもよい。付帯層は、電子と正孔の均衡を合わせるための正孔伝達層(hole transporting layer)、正孔注入層(hole injecting layer)、電子注入層(electron injecting layer)および電子伝達層(electron transporting layer)を含むことができるが、これに限定されるものではない。
封止基板750は、ガラス、金属および/または高分子で作られ、下部電極720、有機発光層730および上部電極740を封止して外部から水分および/または酸素が流入することを防止することができる。
位相差フィルム10は前述した通りであり、光が出る側に配置される。例えば、ベース基板710側に光が出る背面発光(bottom emission)構造の場合、ベース基板710の外側に配置され、封止基板750側に光が出る前面発光(top emission)構造の場合、封止基板750の外側に配置される。
位相差フィルム10の一面には偏光子20をさらに含む。
偏光子20は、位相差フィルム10と直接当接していてもよく、粘着剤または接着剤によって結合されていてもよい。
偏光子20は、例えば、延伸されたポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol、PVA)で作られた偏光板であってもよいし、前記偏光板は、例えばポリビニルアルコールフィルムを延伸し、これにヨウ素または二色性染料を吸着させた後、ホウ酸処理および洗浄などの方法で形成される。
偏光子20は、例えば、高分子樹脂と二色性染料とを溶融混合(melt blend)して準備された偏光フィルムであってもよいし、前記偏光フィルムは、例えば高分子樹脂と二色性染料とを混合し、前記高分子樹脂の溶融点以上の温度で溶融してシートに製作する方法で形成してもよい。前記高分子樹脂は疎水性高分子樹脂であってもよいし、例えばポリオレフィンであってもよい。
偏光子20は、入射光を線偏光にすることができ、補償フィルム10は、偏光子20を通過した線偏光の光を円偏光にすることができる。
図3は、他の実施例による表示装置を概略的に示す断面図である。
図3を参照すると、一実施例による液晶表示装置500は、光源40と液晶表示パネル300とを含む。
光源40は、液晶表示パネル300に光を供給する面光源、点光源または線光源であってもよいし、例えばエッジ型または直下型に配置される。光源40は、発光体を含む発光部、発光部の下側に位置して発光部から出る光を反射させる反射板、発光部から発光した光を液晶パネル側に供給する導光板および/または導光板上部に位置する一つ以上の光学シートを含むことができるが、これに限定されるものではない。
発光体は、例えば蛍光ランプまたは発光ダイオード(light emitting diode、LED)であってもよいし、例えば可視光線領域の光(以下、‘可視光’という)を供給でき、例えば高いエネルギーを有する青色光(blue light)を供給することができる。
液晶表示パネル300は光源40側に配置されている下部表示板100と、下部表示板100と対向する上部表示板200と、下部表示板100および上部表示板200の間に位置する液晶層3とを含む。
下部表示板100は、下部基板110、複数の配線(図示せず)、薄膜トランジスターQ、画素電極191および配向膜11を含む。
下部基板110は、例えば、ガラス基板または高分子基板のような絶縁基板であってもよいし、高分子基板は例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリイミドまたはこれらの組み合わせで作られるが、これに限定されるものではない。
下部基板110の上に、ゲート信号を伝達する複数のゲート線(図示せず)およびデータ信号を伝達する複数のデータ線(図示せず)が互いに交差して形成されており、ゲート線およびデータ線によって定義される領域にほぼ行列(matrix)形態で配列された複数の画素(pixel)PXを含む。
下部基板110の上に複数の薄膜トランジスターQが形成されている。薄膜トランジスターQはゲート線に連結されているゲート電極(図示せず)、ゲート電極と重畳する半導体(図示せず)、ゲート電極と半導体との間に位置するゲート絶縁膜(図示せず)、データ線に連結されているソース電極(図示せず)および半導体を中心にソース電極と向き合うドレイン電極(図示せず)を含むことができる。図3では、各画素PXに一つの薄膜トランジスターQを含む構造を例示的に示したが、これに限定されず、二つ以上の薄膜トランジスターを含んでもよい。
薄膜トランジスターQの上には保護膜180が形成されており、保護膜180は薄膜トランジスターQを露出する接触孔185を有する。
保護膜180の上には画素電極191が形成されている。画素電極191はITOまたはIZOのような透明導電体で作られ、接触孔185を通じて薄膜トランジスターQと電気的に連結されている。画素電極191は所定のパターンを有することができる。
画素電極191の上には配向膜11が形成されている。
上部表示板200は、上部基板210と、色変換層230と、内部偏光層240と、内部位相差薄膜250と、共通電極270と、配向膜21とを含む。
上部基板210は、例えばガラス基板または高分子基板のような絶縁基板であってもよいし、高分子基板は、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリイミドまたはこれらの組み合わせで作られるが、これに限定されるものではない。
上部基板210の一面にはブラックマトリックス(black matrix)とも呼ばれる遮光部材220が形成されている。遮光部材220は画素電極191の間の光漏れを防止する。
また、上部基板210の一面には色変換層(color conversion layer)230が形成されている。色変換層230は所定の波長領域の光が供給されて、これと同一または他の波長領域の光を放出して色を表示することができる。色変換層230は光によって刺激されて自ら光を出す光発光(photoluminescence)物質、つまり、発光体を含む。発光体は、例えば量子ドットおよび蛍光体のうちの少なくとも一つであってもよい。
一例として、発光体は光源40から供給された光の波長領域と同一またはそれより長い波長領域の光を放出することができる。例えば、光源40が青色光を供給する場合、発光体はそのような波長領域の青色光を放出したり、青色光より長い波長領域、例えば赤色光または緑色光を発光したりすることができる。
このように発光体を含む色変換層230を含むことによって、高い光変換効率および低い消費電力を実現することができる。また、既存の染料および/または顔料を含む色フィルターが光源40から出る光の相当量を吸収して光効率が低いものと比較して、発光体を含む色変換層230は吸収による光の損失を大きく減らすことができるので、光効率を高めることができる。また、発光体固有の発光色によって色純度を高めることができる。また、発光体は全ての方向に散乱される散乱光を発光するので、視野角特性を改善することができる。
図3には例示的に、赤色光を放出する赤色発光体を含む赤色変換層230R、緑色光を放出する緑色発光体を含む緑色変換層230G、および青色光を放出する青色発光体を含む青色変換層230Bを示しているが、これに限定されるものではない。赤色変換層230Rは、例えば約590nm超過700nm以下の波長領域の光を放出することができ、緑色変換層230Gは約510nm〜590nmの波長領域の光を放出することができ、青色変換層230Bは約380nm以上510nm未満の波長領域の光を放出することができる。一例として、発光体は、例えば青緑色(cyan)光を放出する発光体、赤紫色(magenta)光を発光体および/または黄色(yellow)光を放出する発光体であってもよく、このような発光体をさらに含んでもよい。一例として、光源40が青色光を供給する時、青色変換層230Bは別途の発光体なしに光源から供給される光をそのまま透過させて青色を表示でき、この時、青色変換層230Bは空いていたり、透明絶縁体を含んでいたりしてもよい。
発光体は、例えば蛍光体および量子ドットのうちの少なくとも一つであってもよい。
一例として、赤色変換層230Rは赤色蛍光体を含むことができ、例えばYS:Eu、YVO:Eu、Bi、YS:Eu、Bi、SrS:Eu、(Ca、Sr)S:Eu、SrY:Eu、CaLa:Ce、(Sr、Ca、Ba)SiO:Eu、(Sr、Ca、Ba)Si:Euおよび(Ca、Sr)AlSiN:Euから選択された一つ以上でありうる。一例として、緑色変換層230Gは緑色蛍光体を含むことができ、例えばYBO:Ce、Tb、BaMgAl1017:Eu、Mn、(Sr、Ca、Ba)(Al、Ga):Eu、ZnS:Cu、AlCaMg(SiOCl:Eu、Mn、BaSiO:Eu、(Ba、Sr)SiO:Eu、Ba(Mg、Zn)Si:Eu、(Ba、Sr)Al:Eu、SrSi.2SrCl:Eu、(Sr、Ca、Ba、Mg)P:Eu、Mn、(Sr、Ca、Ba、Mg):Eu、Mn、CaScSi12:Ce、CaSc:Ce、b−SiAlON:Eu、LnSi:Tbおよび(Sr、Ca、Ba)Si:Euから選択された一つ以上でありうる。
一例として、赤色変換層230は量子ドットを含むことができる。量子ドットは広い意味の半導体ナノ結晶を意味し、例えば等方性半導体ナノ結晶、クアンタムロードおよびクアンタムプレートなど多様な模様を有することができる。ここで、クアンタムロードは縦横比が1より大きい、例えば縦横比が約2以上、約3以上または約5以上の量子ドットを意味する。一例として、クアンタムロードの縦横比は約50以下、約30以下、または約20以下であってもよい。量子ドットは、例えば約1nm〜約100nmの粒径(球形でない場合、最も長い部分の大きさ)を有することができ、例えば約1nm〜80nmの粒径を有することができ、例えば約1nm〜50nmの粒径を有することができ、例えば約1nm〜20nmの粒径を有することができる。
量子ドットは、大きさおよび/または組成を変化させて発光波長を調節することができる。例えば、量子ドットはII族−VI族化合物、III族−V族化合物、IV族−VI族化合物、VI族化合物またはこれらの組み合わせを含むことができる。II−VI族化合物は、例えばCdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、MgSe、MgSおよびこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物;CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnSおよびこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物;およびHgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTeおよびこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物からなる群より選択される。III−V族化合物はGaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSbおよびこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物;GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNPおよびこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物;およびGaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSbおよびこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物からなる群より選択される。IV−VI族化合物は、SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTeおよびこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物;SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTeおよびこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物;およびSnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTeおよびこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物からなる群より選択される。IV族化合物は、Si、Geおよびこれらの混合物からなる群より選択される単元素化合物;およびSiC、SiGeおよびこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物からなる群より選択される。
量子ドットは前記二元素化合物、三元素化合物または四元素化合物を実質的に均一な濃度に含んだり、濃度分布が部分的に異なる状態に分かれて含んだりしてもよい。量子ドットは、一つの量子ドットを異なる量子ドットが取り囲むコア−シェル(core−shell)構造を有することもできる。例えば、量子ドットのコアとシェルの界面はシェルに存在する元素の濃度が中心に行くほど低くなる濃度勾配(gradient)を有することができる。例えば、量子ドットのシェルを構成する物質組成が量子ドットのコアをなす物質組成より高いエネルギーバンドギャップを有することができ、これによって、量子拘束効果を有することができる。量子ドットは、一つの量子ドットのコアとこれを取り囲む多層の量子ドットのシェルを含む構造であってもよい。この時、多層のシェル構造は2層以上のシェル構造を有するもので、それぞれの層は単一組成、合金または濃度勾配を有することができる。例えば、多層のシェルの中、コアから遠い方に位置するシェルがコアから近く位置するシェルより高いエネルギーバンドギャップを有することができ、これによって、量子拘束効果を有することができる。
量子ドットは約10%以上、例えば約30%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上または約90%以上の量子収率(quantum yield)を有することができるが、これに限定されるものではない。量子ドットは比較的狭い幅のスペクトルを有することができる。例えば、量子ドットは約45nm以下、例えば約40nm以下または約30nm以下の発光波長スペクトルの半値幅を有することができる。
量子ドットは、ポリマーに分散している量子ドット−ポリマー複合体の形態で色変換層230に含まれる。ポリマーは、量子ドット−ポリマー複合体のマトリックス(matrix)の役割をすることができ、量子ドットを消光(quenching)しない物質であれば特に限られない。ポリマーは透明ポリマーであることができ、例えばポリビニルピロリドン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(メチル)アクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート(PBMA)、これらの共重合体またはこれらの組み合わせであることができるが、これに限定されるものではない。量子ドット−ポリマー複合体は1層または多層であってもよい。
色変換層230の一面には内部偏光層(in−cell polarizing layer)240が形成されている。
内部偏光層240は、液晶表示パネル300内部に位置する偏光層であり、色変換層230の下部の全面(whole surface)に配置されている。内部偏光層240は色変換層230の下部に位置して、色変換層230に偏光された光を供給することができる。
このように内部偏光層240は色変換層230の下部に位置し液晶表示パネル300の外側に付着された別途の偏光板を備えないことにより、色変換層230の発光体から放出した光が液晶表示パネル300の外側に付着された偏光板の影響を受けることなく明暗比を改善することができる。具体的に、色変換層230の発光体は偏光が壊れた状態の散乱光(scattered light)を放出するが、もし色変換層230の上部、つまり、散乱光が通過する位置に偏光板が位置する場合ブラック輝度が大きく増加して明暗比が低くなることができる。また、色変換層230の発光体から放出した散乱光による液晶表示装置の視野角の改善効果を妨害せず、そのまま維持できる。
したがって、内部偏光層240を使うことで、発光体から放出される光が液晶表示パネルの外部に付着された偏光板の影響を受けて色が変質したり映像が歪曲されたりすることを防止し、発光体固有の発光特性を維持することによって高い色純度を確保し光損失を減らすことができる。また、内部偏光層は約1μm以下の薄膜であるので、液晶表示装置の厚さを減らすことができる。
内部偏光層240は光源40から出て液晶層3を通過した光を線偏光に変換させる線状偏光子(linear polarizer)であってもよい。
一例として、内部偏光層240は、例えば延伸されたポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol、PVA)で作られ、例えば、ポリビニルアルコールフィルムを延伸し、これにヨウ素または二色性染料を吸着させた後、ホウ酸処理および洗浄などの方法で形成される。
一例として、内部偏光層240は、例えば高分子と二色性染料を溶融混合(melt blend)して準備された偏光フィルムであってもよいし、例えば高分子と二色性染料とを混合し、前記高分子の溶融点以上の温度で溶融してシートに製作する方法で形成してもよい。前記高分子は、疎水性高分子であってもよいし、例えばポリオレフィンであってもよい。
一例として、内部偏光層240はワイヤーグリッド偏光子(wire grid polarizer)であってもよい。ワイヤーグリッド偏光子は、複数の金属ワイヤーが一方向に配列されている構造で、入射光がワイヤーグリッド偏光子を通過すれば金属ワイヤーに平行な成分は吸収または反射し、垂直な成分だけが透過して線偏光をなす。この時、光の波長が金属ワイヤー間の間隔より大きい場合に効率的な線偏光をなす。ワイヤーグリッド偏光子は内部偏光層に適用可能であり、薄い厚さによって液晶表示装置500の薄型化を実現するに有利である。
内部偏光層240の一面には内部位相差薄膜(in−cell phase difference thin film)250が形成されている。
内部位相差薄膜250は液晶表示パネル300内部に位置し、一例として、内部位相差薄膜250は内部偏光層240と当接していてもよい。一例として、内部位相差薄膜250は他の層を介在して内部偏光層240から離隔していてもよいし、例えば、酸化ケイ素、酸化窒素のような絶縁膜を介在して離隔していてもよい。
内部位相差薄膜250は、上述した位相差薄膜を含む位相差フィルムと同一でもよい。
内部位相差薄膜250は上述のように溶液工程によってコーティングされたコーティング型位相差薄膜であってもよいし、コーティング型位相差薄膜は非延伸薄膜であってもよい。一例として、内部位相差薄膜250は後述する少なくとも2種の非液晶性高分子の混合物を溶液として準備してコーティングおよび乾燥し、乾燥段階で非液晶性高分子の線配向または面配向を誘導することによって、所定の位相差を付与できる。
内部位相差薄膜250は約5μm以下の薄い厚さを有することができ、前記範囲内で例えば約4.5μm以下、約4.2μm以下、約4.0μm以下、約3.8μm以下、約3.5μm以下、約3.3μm以下、約3.2μm以下、約3.0μm以下の厚さを有することができる。
内部位相差薄膜250は約80nm/μm以上の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を有することができる。内部位相差薄膜250は、前記範囲内で約80nm/μm〜300nm/μmの単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を有することができ、前記範囲内で例えば約80nm/μm〜250nm/μm、例えば約80nm/μm〜230nm/μm、約80nm/μm〜220nm/μm、約80nm/μm〜200nm/μm、約80nm/μm〜180nm/μm、約80nm/μm〜150nm/μm、約80nm/μm〜120nm/μmの単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を有することができる。前記範囲の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を有することによって、効果的な補償機能を行うことができる。
内部位相差薄膜250は、前述のように、n≧n>nの屈折率を有することができ、例えばn=n>nの屈折率を有することができる。
内部位相差薄膜250は、前述のように、少なくとも2種の非液晶性高分子を含むことができ、これらを組み合わせて上述した光学的特性を満足することができる。
一例として、内部位相差薄膜250は2種の非液晶性高分子を含むことができ、2種の非液晶性高分子のうちの一つはポリアミドイミドであってもよい。
一例として、内部位相差薄膜250は2種の非液晶性高分子を含むことができ、2種の非液晶性高分子のうちの一つはポリイミドであってもよい。
一例として、内部位相差薄膜250は2種の非液晶性高分子を含むことができ、2種の非液晶性高分子のうちの一つはポリイミドであってもよく、他の一つはポリアミドイミドであってもよい。
一例として、内部位相差薄膜250はポリイミドとポリアミドイミドとの混合物を含んでもよい。ポリイミドとポリアミドイミドに対する説明は前述した通りである。
一例として、ポリアミドイミドはポリアミドと同一またはそれより多く含まれることができる。例えば、ポリアミドイミドはポリイミドとポリアミドイミドの総含有量に対して約50〜75重量%、例えば約55〜75重量%、例えば約60〜75重量%、例えば約65〜75重量%で含まれることができる。ポリアミドイミドが前記範囲で含まれることによって、上述した屈折率および位相遅延を有し、かつ良好な透光特性を有する位相差フィルムを実現することができる。
一例として、内部位相差薄膜250は上述した屈折率および位相遅延を有しつつ約360nm〜740nmの波長領域で約88%以上の平均光透過率、約1.0以下の黄色度(YI)および約0.3以下のヘイズを同時に満足することができる。
内部位相差薄膜250は上述した屈折率および位相遅延を有することによって、ブラックモードで色変換層230に到達する前の側面からの光漏れを減らしたり防止したりすることができ、これによって、ブラックモードで色変換層230の不必要な発光を減らすことによって、ブラック輝度を減少させて明暗比を改善することができる。
内部位相差薄膜250の一面には共通電極270が形成されている。共通電極270は、例えばITOまたはIZOなどの透明な導電体で作られ、内部位相差薄膜250の全面に形成されることができる。共通電極270は所定のパターンを有することができる。
共通電極270の一面には配向膜21が塗布されている。
下部表示板100と上部表示板200との間には複数の液晶30を含む液晶層3が介在している。液晶30は正または負の誘電率異方性を有することができる。一例として、液晶30は負の誘電率異方性を有することができる。一例として、液晶30は画素電極191と共通電極270との間に電場無印加時に基板110、210の表面に対して実質的に垂直方向に整列されている。これによって、液晶表示装置500は垂直配向液晶表示装置(vertical alignment LCD)を実現することができる。
液晶表示パネル300の下部には、下部偏光層440および下部位相差フィルム450をさらに含んでもよい。
下部偏光層440は下部表示板100の外側に付着している。下部偏光層440は線状偏光子であってもよいし、光源40から供給される光を偏光させて液晶層3に偏光された光を供給することができる。
一例として、下部偏光層440は、例えば、延伸されたポリビニルアルコール(PVA)で作られ、例えば、ポリビニルアルコールフィルムを延伸し、これにヨウ素または二色性染料を吸着させた後、ホウ酸処理および洗浄などの方法で形成することができる。
一例として、下部偏光層440は、例えば、高分子と二色性染料を溶融混合して準備された偏光フィルムであってもよいし、例えば、高分子と二色性染料を混合し前記高分子の溶融点以上の温度で溶融してシートに製作する方法で形成してもよい。前記高分子は疎水性高分子であってもよいし、例えばポリオレフィンであってもよい。
一例として、下部偏光層440はワイヤーグリッド偏光子であってもよい。ワイヤーグリッド偏光子は、内部偏光層240と組み合わせて液晶表示装置500の薄型化を実現するに有利である。
下部位相差フィルム450は下部表示板100の外側に付着しており、下部表示板100と下部偏光層440との間に配置されている。下部位相差フィルム450は1層または2層以上であってもよい。
前述のように、内部位相差薄膜250は5μm以下の薄い厚さを有するコーティング型位相差薄膜で、n≧n>nの屈折率および70nm/μm以上の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を有することによって、ブラックモードで色変換層230に到達する前の側面からの光漏れを減らしたり防止したりすることができ、これによって、ブラックモードで色変換層230の不必要な発光を減らすことによって、ブラック輝度を減少させて明暗比を改善することができる。
本実施形態による液晶表示装置は、発光体を含む色変換層を使って色を表示することによって、光効率を高め、色特性を改善することができる。また、内部偏光層および内部位相差薄膜を液晶パネル内部に導入し、上部基板の外側に偏光板および位相差フィルムを省略することによって、上部基板の外側に配置された偏光板および位相差フィルムによって光特性および色特性が変質することを防止でき、発光体を含む色変換層による光特性および視野角特性をそのまま確保できて表示特性を改善することができる。また、内部偏光層および内部位相差薄膜を薄い厚さに実現することによって、薄型液晶表示装置を実現することができる。
以下、実施例を通じて、上述した実施例をより詳細に説明する。ただし、下記の実施例は単に説明の目的のためのものであり、権利範囲を制限するわけではない。
[合成例]
合成例1:ポリイミドの合成
温度調節器が付いた反応器内に窒素を流しながら、温度を25℃に維持させる。ジメチルアセチルアミド(DMAc)1600グラムと、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’−bis(trifluoromethyl)benzidine:TFDB)174グラムを入れて1時間攪拌してジアミン溶液を準備する。前記ジアミン溶液にビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)32グラムと、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(6FDA)194グラムを投入し、25℃で48時間攪拌してポリアミック酸溶液を得る。前記ポリアミック酸溶液に酢酸無水物167グラムを付加し30分間攪拌する。次いで、これにピリジン129グラムを付加し24時間攪拌してイミド化されたポリマーを含む組成物を得る。
前記溶液状態の組成物を、水8Lを使って沈殿させ、沈殿した固形分をろ過および粉砕し、追加洗浄してろ過および粉砕した後、100℃の真空オーブンで乾燥してポリイミド(Mw:約130、000, Tg: 291℃)の固形分粉末を得る。
合成例2:ポリアミドイミドの合成
温度調節器が付いた反応器内に窒素を流しながら、温度を25℃に維持させる。ジメチルアセチルアミド(DMAc)1600グラムと、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’−bis(trifluoromethyl)benzidine:TFDB)223グラムを入れて1時間攪拌してジアミン溶液を準備する。前記ジアミン溶液にビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)30グラムと、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(6FDA)46グラムを投入し、25℃で3時間攪拌してポリアミック酸溶液を得る。前記ポリアミック酸溶液が入っている反応器の温度を10℃に下げ、テレフタロイルクロリド(p−Terephthaloyl chloride、TPCl)99グラムを入れて24時間攪拌して、ポリ(アミック酸−アミド)ブロックコポリマーを得る。前記ポリ(アミック酸−イミド)溶液に酢酸無水物213グラムを付加し30分間攪拌する。次いで、ピリジン165グラムを付加し24時間攪拌してイミド化されたポリマーを含む組成物を得る。
前記溶液状態の組成物を、水8Lを使って沈殿させ、沈殿した固形分をろ過および粉砕し、追加洗浄してろ過および粉砕した後、100℃の真空オーブンで乾燥してポリアミドイミド(Mw:約180、000, Tg: 312℃)の固形分粉末を得る。
合成例3:ポリアミドイミドの合成
温度調節器が付いた反応器内に窒素を流しながら、温度を25℃に維持させる。ジメチルアセチルアミド(DMAc)1280グラムと、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’−bis(trifluoromethyl)benzidine:TFDB)185グラムを入れて1時間攪拌してジアミン溶液を準備する。前記ジアミン溶液にビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)26グラムと、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(6FDA)40グラムおよびEnd−capping agentの無水フタル酸(Phthalic anhydride)4.6グラムを投入し、25℃で3時間攪拌してポリアミック酸溶液を得る。前記ポリアミック酸溶液にテレフタロイルクロリド(p−Terephthaloyl chloride、TPCl)80グラムを入れて24時間攪拌して、ポリ(アミック酸−アミド)ブロックコポリマーを得る。前記ポリ(アミック酸−イミド)溶液に酢酸無水物170グラムを付加し30分間攪拌する。次いで、ピリジン130グラムを付加し24時間攪拌してイミド化されたポリマーを含む組成物を得る。
前記溶液状態の組成物を、水8Lを使って沈殿させ、沈殿した固形分をろ過および粉砕し、追加洗浄してろ過および粉砕した後、100℃の真空オーブンで乾燥してポリアミドイミド(Mw:約97、000, Tg: 300℃)の固形分粉末を得る。
[製造例]:位相差フィルムの製造
合成例1で得られたポリイミド(PI)をメチルイソブチルケトン(methyl isobutyl ketone、MIBK)に溶かしてポリイミド溶液を準備し、合成例2または3で得られたポリアミドイミド(PAI)をジメチルアセトアミド(dimethylacetamide、DMAc)に溶かしてポリアミドイミド溶液を準備する。次いで、ポリイミド溶液とポリアミドイミド溶液を表1の比率になるように混合して高分子溶液を準備する。高分子溶液の粘度は、表1の通りである。
次いで、ガラス板の上に前記高分子溶液をスピンコーティング方法で塗布し、80℃温度で10分間乾燥してある程度溶媒が飛んだフィルムを180℃のファーネスで1時間追加加工して位相差フィルムを製造する。
[評価I]
製造例と比較製造例による位相差フィルムの屈折率特性、単位厚さ当たりの厚さ方向位相差、光透過率、黄色度およびヘイズを評価する。
屈折率はプリズムの間に位相差フィルムを挟んでPrism Couplerで測定する。
単位厚さ当たりの厚さ方向位相差はAxoscan装備(Axometrics社、米国)を用いて測定し、測定波長範囲は400nm〜700nmである。
光透過度はUV分光計(Spectrophotometer、コニカミノルタ社製、cm−3600d)を用いて360nm〜740nm領域での平均透過率を測定する。
黄色度(YI)はUV分光計(Spectrophotometer、コニカミノルタ社製、cm−3600d)を用いてASTM D1925規格で測定する。
ヘイズはUV分光計(Spectrophotometer、コニカミノルタ社製、cm−3600d)を用いてASTM D1003に準じて測定する。
その結果は表2の通りである。
表2を参照すると、位相差フィルムの組成、つまり、ポリイミド(PI)とポリアミドイミド(PAI)の比率により単位厚さ当たりの厚さ方向位相差が異なることを確認できる。具体的には、ポリイミド(PI)とポリアミドイミド(PAI)とが所定の比率で混合された位相差フィルムは約80nm/μm以上の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差、約88%以上の平均光透過率、約1.0以下の黄色度(YI)および約0.3以下のヘイズを同時に満足できる反面、ポリアミドイミド(PAI)だけ含んでいる比較製造例5による位相差フィルムは光透過率が大きく落ち、ヘイズが高くなることを確認できる。
光学シミュレーション
下記のような液晶表示装置の構造を設定し液晶表示装置の平均ブラック輝度値を比較するために光学シミュレーションを行う。
光学シミュレーションはTechwiz program((株)サンアイシステム)を利用して行い、450nm波長での0度〜360度の方位角および0度〜90度の傾斜角でのブラック輝度の分布を計算した後、その平均値を比較する。
実施例1
観察者側から、上部基板(ガラス)、上部偏光層、上部位相差層(製造例および比較製造例による位相差フィルム)、垂直配向液晶層、下部基板(ガラス)、下部位相差層、下部偏光層、青色光源の順に配置された液晶表示装置を設定し光学シミュレーションを実施する。
各層の共通入力変数は以下の通りである。
−上部および下部基板(ガラス)の屈折率:1.5、
−上部および下部基板(ガラス)の厚さ:500μm、
−上部および下部偏光層の透過度:42.45%、
−上部および下部偏光層の偏光度:99.99%、
−青色光源:450nm短波長光源、
−垂直配向液晶層:Rth、cell=−567nm
−上部位相差層:nx1=ny1>nz1、navg=1.6
−上部位相差層の厚さ(d):5μm
−下部位相差層:nx2>ny2=nz2、Rin2=120nm
実施例2〜5
上部位相差層として製造例1による位相差フィルムの代わりに製造例2〜5による位相差フィルムを用いた液晶表示装置を設定したことを除いては、実施例1と同様の方法で光学シミュレーションを実施する。
比較例1〜5
上部位相差層として製造例1による位相差フィルムの代わりに比較製造例1〜4および6による位相差フィルムを用いた液晶表示装置を設定したことを除いては、実施例1と同様の方法で光学シミュレーションを実施する。
[評価II]
実施例と比較例による液晶表示装置の平均ブラック輝度値を評価する。
平均ブラック輝度値は全ての方位角および傾斜角でのブラック輝度の平均値から求められ、平均ブラック輝度値が低いほど液晶表示装置の明暗比が高いと予想できる。
その結果は表3の通りである。
表3を参照すると、実施例による液晶表示装置は、比較例による液晶表示装置と比較して平均ブラック輝度が大きく低いことを確認できる。これから実施例による液晶表示装置は、比較例による液晶表示装置と比較して液晶表示装置の明暗比が改善されると予想できる。
上述した表2および表3を総合すると、位相差フィルムの組成、つまり、ポリイミド(PI)とポリアミドイミド(PAI)の比率により位相差フィルムの単位厚さ当たりの厚さ方向位相差が異なり、このような位相差フィルムの単位厚さ当たりの厚さ方向位相差の変化によってこれを含む液晶表示装置の平均ブラック輝度値を調節できることを確認できる。
以上、実施例について説明したが、実際具現される構造はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも権利範囲に属することは当然である。
3:液晶層
11、21:配向膜
30:液晶
40:光源
100:下部表示板
110:下部基板
180:保護膜
185:接触孔
191:画素電極
200:上部表示板
210:上部基板
220:遮光部材
230:色変換層
240:上部偏光層
250:上部位相差層
270:共通電極

Claims (23)

  1. 少なくとも2種の非液晶性高分子を含む位相差薄膜を含み、
    前記位相差薄膜はn≧n>nの屈折率および80nm/μm以上の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を満足し、
    ここで、nは前記位相差薄膜の遅相軸での屈折率であり、nは前記位相差薄膜の進相軸での屈折率であり、nは前記位相差薄膜の遅相軸および進相軸に対する垂直方向の屈折率であり、
    360nm〜740nmの波長領域の平均光透過率が88%以上である、位相差フィルム。
  2. 前記少なくとも2種の非液晶性高分子はそれぞれ150℃以上のガラス転移温度を有する、請求項1に記載の位相差フィルム。
  3. 前記非液晶性高分子のうちの一つはポリアミドイミドである、請求項1に記載の位相差フィルム。
  4. 前記非液晶性高分子のうちの他の一つはポリイミドである、請求項3に記載の位相差フィルム。
  5. 前記ポリアミドイミドは前記ポリイミドと同一またはそれより多く含まれている、請求項4に記載の位相差フィルム。
  6. 前記ポリアミドイミドは、前記ポリイミドと前記ポリアミドイミドの総含有量に対して50〜75重量%で含まれる、請求項4に記載の位相差フィルム。
  7. 前記位相差薄膜の屈折率はn=n>nを満足する、請求項1に記載の位相差フィルム。
  8. 前記位相差薄膜の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差は80nm/μm〜120nm/μmである、請求項1に記載の位相差フィルム。
  9. 前記位相差薄膜の厚さは5μm以下である、請求項1に記載の位相差フィルム。
  10. 前記位相差フィルムは前記位相差薄膜からなり、
    前記位相差薄膜は非延伸薄膜である、請求項1に記載の位相差フィルム。
  11. 黄色度(YI)が1.0以下であり、ヘイズが0.3以下である、請求項1に記載の位相差フィルム。
  12. 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の位相差フィルムを含む、表示装置。
  13. 光源および液晶表示パネルを含み、
    前記液晶表示パネルは、
    前記光源側に位置する第1基板と、
    前記第1基板と向き合う第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板の間に位置する液晶層と、
    前記第2基板と前記液晶層の間に位置し少なくとも2種の非液晶性高分子を含む位相差薄膜と、
    を含み、
    前記位相差薄膜は、n≧n>nの屈折率および約80nm/μm以上の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を満足し、ここで、nは前記位相差薄膜の遅相軸での屈折率であり、nは前記位相差薄膜の進相軸での屈折率であり、nは前記位相差薄膜の遅相軸および進相軸に対する垂直方向の屈折率であり、
    前記位相差薄膜の約360nm〜740nmの波長領域の平均光透過率は88%以上である、液晶表示装置。
  14. 前記少なくとも2種の非液晶性高分子はそれぞれ150℃以上のガラス転移温度を有する、請求項13に記載の液晶表示装置。
  15. 前記非液晶性高分子のうちの一つはポリアミドイミドである、請求項14に記載の液晶表示装置。
  16. 前記非液晶性高分子のうちの他の一つはポリイミドである、請求項15に記載の液晶表示装置。
  17. 前記ポリアミドイミドは、前記ポリイミドと同一またはそれより多く含まれている、請求項16に記載の液晶表示装置。
  18. 前記ポリアミドイミドは、前記ポリイミドと前記ポリアミドイミドの総含有量に対して50〜75重量%で含まれる、請求項16に記載の液晶表示装置。
  19. 前記位相差薄膜の屈折率はn=n>nを満足する、請求項13に記載の液晶表示装置。
  20. 前記位相差薄膜の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差は80nm/μm〜120nm/μmである、請求項13に記載の液晶表示装置。
  21. 前記位相差薄膜の厚さは5μm以下である、請求項13に記載の液晶表示装置。
  22. 前記第2基板と前記液晶層の間で前記位相差薄膜のいずれか一側に位置する偏光層をさらに含む、請求項13に記載の液晶表示装置。
  23. 前記位相差薄膜の上部に位置する色変換層をさらに含み、
    前記色変換層は、前記光源から第1可視光の供給を受けて前記第1可視光と同一または前記第1可視光より長い波長の光である第2可視光を放出する発光体を含む、請求項13に記載の液晶表示装置。
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