KR100632754B1 - 적층 광학 필름, 타원 편광판 및 화상 표시 장치 - Google Patents

적층 광학 필름, 타원 편광판 및 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

폴리카보네이트 수지 및 스티렌 수지를 함유하는 중합체 필름을 연신함으로써 수득되고, 광탄성 계수가 2.0 ×10-11 내지 6.0 ×10-11 ㎡/N 이고, 3차원 굴절률이 조절된, 광학 필름 (1), 상관 관계 nx2 ＞ ny2
Figure 112006027222915-pat00001
nz2 를 충족시키는, 광학적으로 정의 일축성 (positive uniaxial property)을 나타내는 광학 필름 (2), 및 경사 배향된 재료로서, 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 재료로 형성된 광학 필름 (3)을 포함하는 적층 광학 필름은, 스크린의 법선에 대각선 방향에서의 표시 화상의 관찰에 대하여 표시 화상의 착색 억제를 가능하게 하고, 미소한 그라데이션 역전 영역을 갖는 화상의 표시를 가능하게 하며, 현저한 내구성을 갖는다.
적층 광학 필름, 타원 편광판, 화상 표시 장치

Description

적층 광학 필름, 타원 편광판 및 화상 표시 장치{LAMINATED OPTICAL FILM, ELLIPTICALLY POLARIZING PLATE, AND IMAGE VIEWING DISPLAY}
도 1 은 본 발명의 적층형 광학 필름의 단면도의 한 구현예이고;
도 2 는 본 발명의 적층형 광학 필름의 단면도의 한 구현예이고;
도 3 은 본 발명의 적층형 광학 필름의 단면도의 한 구현예이고;
도 4 는 본 발명의 타원 편광판의 단면도의 한 구현예이고;
도 5 는 본 발명의 타원 편광판의 단면도의 한 구현예이고;
도 6 은 본 발명의 타원 편광판의 단면도의 한 구현예이고;
도 7 은 비교예의 타원 편광판의 단면도의 한 구현예이고;
도 8 은 비교예의 타원 편광판의 단면도의 한 구현예이고;
도 9 는 실시예의 반사 반투과형 액정 표시 장치의 한 예의 단면도임.
본 발명은 적층 광학 필름에 관한 것이다. 본 발명의 광학 필름은 독립적으로 사용되거나, 다양한 광학 필름, 예컨대 위상차 필름(retardation film), 시야각 보상 필름, 광학 보상 필름, 타원 편광판 (원형 편광판 포함) 및 휘도 향상 필름과 같은 기타 광학 필름과 조합되어 사용될 수 있다. 본 발명의 적층 광학 필름은 특히, 타원 편광판으로서 사용되는 편광판과 적층되는 경우 유용하다.
또한, 본 발명은 화상 표시 장치, 예컨대 액정 표시 장치, 유기 EL (전계발광, electroluminescence) 표시 장치, 적층 광학 필름을 이용하는 PDP 및 타원 편광판 등에 관한 것이다. 본 발명의 적층 광학 필름 및 타원 편광판은, 상기된 바와 같은, 다양한 액정 표시 장치에 대해 적용될 수 있고, 특히 휴대용 정보 통신 기기, 퍼스널 컴퓨터 등에 장착될 수 있는, 반사형 및 반투과형 액정 표시 장치에 적절하게 사용될 수 있다. 또한, 이는 액정 표시 장치로서 TN (트위스티드 네마틱; Twisted nematic) 방식, OCB (광학 보상 벤드; Optically compensated bend) 방식 및 균일(homogeneous) 방식으로, 액정 표시 장치에 장착하기에 적합하다.
통상적으로, 다양한 유형의 중합체 물질을 포함하는 여러 광학 필름이 화상 표시 장치, 예컨대 휴대용 정보 통신 기기, 액정 모니터, 액정 텔레비젼, 유기 EL 표시 장치에서 화질을 개선하기 위한 목적으로 사용되어 왔다. 예를 들어, 복굴절을 갖는 중합체 필름에 대한 연신(stretching) 공정의 수행으로 상기 광학 필름이 생성된다. 이들 중에서, 필름 면 내 굴절의 굴절률이 최대치를 나타내는 방향이 X 축으로 정의되고, X 축에 수직인 방향이 Y 축으로 정의되고, 필름의 두께 방향이 Z 축으로 정의되는 경우, 각각의 축 방향에서의 굴절률은 각각 nx, ny, nz 로 정의되며, 상기 언급된 액정 표시 장치와 같은 화상 표시 장치의 시야각을 넓히기 위해 식 (nx - nz)/(nx - ny) 로 표시되는 Nz 계수가 조절되는 광학 필름이 바람직하게 사용될 수 있다.
광학 필름에 바람직한 Nz 계수는 액정 표시 장치의 방식 (TN, VA, OCB, IPS 방식 등) 에 의존한다. 따라서, 요구되는 Nz 계수를 갖는 광학 필름을 수득하기 위해, 목적하는 Nz 계수로 쉽게 조절될 수 있는 우수한 필름 작업성 및 복굴절을 갖는 중합체 물질이 사용을 위해 적합하게 선택된다. 예를 들어, Nz 계수 ≤0.9 의 상관 관계를 충족시키는 광학 필름은 적어도 nz > ny 로 굴절률을 조절할 수 있으므로, 상기 굴절률을 갖고 복굴절을 나타내는 중합체 물질이 적합하게 사용된다.
Nz 계수 ≤0.9 를 충족시키는 광학 필름은 우수한 복굴절을 유리하게 나타낼 수 있으므로, 예를 들어, 이들은 중합체 필름으로서 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 단위를 포함하는 폴리카보네이트 수지 필름을 연신함으로써 수득할 수 있다 [일본 특허 공개 공보 번호 5-157911 참조]. 폴리카보네이트 수지는 바람직하게는 높은 투명도 및 중간 내열성을 갖는다는 점에서 바람직하다. 그러나, 폴리카보네이트 수지 필름의 연신으로 수득되는 광학 필름은 응력이 적용되는 경우 큰 복굴절 변화를 갖는데; 즉, 이들은 큰 광탄성 계수를 갖는다. 따라서, 광학 필름이 편광판에 부착되는 경우 큰 불균일도를 야기하기 쉽다는 문제점이 발생한다. 또한, 최근 수년간, 액정 패널, 예컨대 액정 텔레비젼의 대형화로 패널에 작용하는 응력이 증가하여, 작은 위상차 변화 (복굴절 변화) 를 갖는 광학 필름 물질이 더욱더 요구되고 있다. 또한, 광학 필름은 표시 장치 상에 부착된 후 사용 환경 하에서, 큰 위상차 변화를 나타낸다는 문제점을 갖는다. 이와 같은 문제점을 가지므로, 광학 필름은 최근 수년간 높은 내열성 및 고온 및 고습 내성이 요구되는 적용에 대해 적합하지 못하였다.
한편, 비교적 작은 광탄성 계수를 갖는 중합체 물질로서, 예를 들어, 노르보넨 수지가 공지되어 있다 [일본 특허 공개 공보 번호 2000-56131 참조]. 그러나, 노르보넨 수지는 작은 광탄성 계수를 갖지만, 이들은 동시에 낮은 복굴절을 갖는 특징을 나타내어, 연신 공정에 의해 주어지는 위상차에 한계를 나타낸다. 특히, Nz 계수 ≤0.9 의 상관 관계를 충족시키는 3 차원 굴절률의 조절이 어렵다.
통상적으로, 반사 및 반투과형 액정 표시 장치 등에 대해 광대역 (broadband; 가시 광선 범위) 의 파장 영역을 갖는 입사광에 대해, 1/4 파장판 또는 1/2 파장판으로서 기능하는 광대역 위상차판이 적합하게 사용된다. 이러한 광대역 위상차판으로서, 광학 이방성(optical anisotropy) 을 갖는 둘 이상의 중합체 필름을 광학 축들이 서로 교차하는 상태로 적층함으로써 수득된 적층된 필름이 제안된다. 이러한 적층 필름에서, 2 층 또는 2 시트(sheet) 이상의 연신 필름의 광학 축들이 서로 교차하도록 함으로써 광대역 특징이 실현된다 [예를 들어, 일본 특허 공개 공보 번호 5-100114, 일본 특허 공개 공보 번호 10-68816, 일본 특허 공개 공보 번호 10-90521 참조].
하지만, 상기 언급된 특허 문헌에 기술된 광대역 위상차판이 사용되는 경우 에도, 스크린의 법선에 대해 대각선 (위쪽, 아래쪽, 오른쪽 및 왼쪽) 방향으로 표시된 영상의 관찰시 표시된 영상의 색조(hue)가 가변적이거나, 백색 화상과 흑색 화상을 역전시키는, 그라데이션 역전(gradation inversion)의 결점이 있다.
[발명의 개요]
본 발명은 스크린의 법선에 대해 대각선 방향에서의 표시 영상의 관찰에 대해 표시 화상의 착색을 저해하고, 그라데이션 역전 영역이 적은 화상의 표시를 가능하게 하고, 우수한 내구성을 갖는 광학 필름의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 광학 필름 및 편광판을 적층하는 타원 편광판의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 광학 필름 또는 타원 편광판을 사용한 화상 표시 장치의 제공을 목적으로 한다.
상기 언급된 문제점들을 해결하기 위해 본 발명자들이 전력을 다해 연구한 결과, 하기 적층 광학 필름을 사용하여 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견함으로써, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 하기를 포함하는 적층 광학 필름에 관한 것이다:
폴리카보네이트 수지 및 스티렌 수지를 함유하는 중합체 필름을 연신함으로써 수득된 광학 필름 (1)으로서,
광탄성 계수는 2.0 ×10-11 내지 6.0 ×10-11 ㎡/N 이고, 필름 면 내 굴절률이 최대치를 나타내는 방향이 X 축으로 정의되고, X 축에 수직인 방향이 Y 축으로 정의되고, 필름의 두께 방향이 Z 축으로 정의되고, 각각의 축 방향에서의 굴절률은 각각 nx1, ny1 및 nz1 로 정의되고, 필름의 두께는 d1(㎚) 로 정의되는 경우, 3차원 굴절률이 Nz = (nx1 - nz1)/(nx1 - ny1) 로 표시되는 Nz 계수가 Nz ≤0.9 의 상관 관 계를 충족시킬 수 있고, 전방 위상차(front retardation) (Re) = (nx1 - ny1) × d 1 이 Re ≥80 ㎚ 를 충족시킬 수 있도록 조절된 광학 필름 (1);
필름 면 내 굴절률이 최대치를 나타내는 방향이 X 축으로 정의되고, X 축에 수직인 방향이 Y 축으로 정의되고, 필름의 두께 방향이 Z 축으로 정의되고, 각각의 축 방향에서의 굴절률은 각각 nx2, ny2 및 nz2 로 정의되는 경우, 상관 관계 nx2 ＞ ny2
Figure 112006027222915-pat00002
nz2 를 충족시키는, 광학적으로 정의 일축성 (positive uniaxial property)을 나타내는 광학 필름 (2);
경사 배향된(tilting aligned) 물질로서, 광학적으로 부의 일축성 (negative uniaxial property)을 나타내는 물질로써 형성된 광학 필름 (3).
본 발명의 적층 광학 필름은, 조절된 3차원 굴절률을 갖는 광학 필름 (1), 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 광학 필름 (2) 및 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 물질이 경사 배향된 광학 필름 (3) 을 적층함으로써 수득되며, 이는 넓은 시야각의 보상을 가능케하는 광대역 위상차 필름으로서 유용하다. 적층 광학 필름이 적용된 화상 표시 장치, 예컨대 액정 표시 장치는, 넓은 시야각을 실현할 수 있도록 하며, 또한 표시 스크린에 대해 대각선 방향에서의 관찰에 대해 그라데이션 역전 영역이 적은 화상 및 조절된 표시 장치 착색을 가능케 한다.
광학 필름 (1) 은 폴리카보네이트 수지에 부가하여 스티렌 수지를 포함하는 중합체 필름을 사용한다. 스티렌 수지의 블렌딩은 광학 필름의 광탄성 계수를 2.0 ×10-11 내지 6.0 ×10-11 ㎡/N 의 범위 내로 조절하여, 우수한 내구성을 갖도록 하는 것이 가능하다. 따라서, 관련된 광학 필름이 대형 패널에 적용되는 경우, 응력-적용 조건 하에서 위상차 값을 거의 변화시키지 않고, 예를 들어, 높은 내열성 및, 고온 및 고습 내성이 요구되는 용도에서도 적절하게 사용될 수 있을 것이다. 광탄성 계수는 바람직하게는 3.0 ×10-11 내지 5.0 ×10-11 ㎡/N 이다. 6.0 ×10-11 ㎡/N 초과의 광탄성 계수는, 응력-적용 조건 하에서 불충분한 내구성 및 또한 큰 위상차 변화를 일으킨다. 한편, 2.0 ×10-11 ㎡/N 미만의 광탄성 계수는 연신시 열등한 가공성을 유발하며, 불리하게도 Nz 계수의 조절을 어렵게 한다. 또한, 광학 필름은 주성분으로서 폴리카보네이트 수지를 가지므로, 폴리카보네이트 수지를 기재로 하여 복굴절의 조절 및 우수한 표현(expression)을 갖는다. 그리고, 폴리카보네이트 수지 및 스티렌 수지는 우수한 상호 상용성(compatibility)을 가지므로, 생성된 광학 필름에 높은 투명성을 부여한다.
광학 필름 (1) 에서, 상기 정의된 Nz 계수는 Nz ≤0.9 의 상관 관계를 충족시키고, 그 결과, 넓은 시야각 특징을 갖는다. Nz ＞ 0.9 의 Nz 계수는 넓은 시야각의 개발을 어렵게 만든다. 보다 작은 Nz 계수가 더욱 바람직하며, Nz ≤0.7, 더욱 바람직하게는 Nz ≤0.5 의 상관 관계를 충족시키는 것이 바람직하다. 또한, 광학 필름에서, (nx1 - nz1) ＜ 0 의 경우가 포함될 수 있고, Nz 계수는 음의 값을 가질 수 있다. 그리고, 네 방향 (위쪽, 아래쪽, 오른쪽 및 왼쪽) 에서의 시야각의 확장을 고려하여, Nz 계수를 -1 이상, 바람직하게는 -0.5 이상으로 조절한다.
또한, 전방 위상차의 변화가 작기 때문에, 광학 필름 (1) 의 전방 위상차 (Re) 는 Re ≥80 ㎚ 의 상관 관계를 충족시킨다. Re < 80 ㎚ 의 상관 관계를 충족시키는 Re 는 전방 위상차의 보다 큰 변화를 일으킨다. 따라서, Re 는 Re ≥90 ㎚, 바람직하게는 Re ≥100 ㎚ 의 상관 관계를 충족시킨다. 그러나, 두께 방향 위상차의 보다 작은 변화를 얻기 위해, Re ≤300 ㎚ 인 것이 바람직하다. 또한, 두께 방향 위상차: (nx - nz) ×d 는 바람직하게는 -300 내지 300 ㎚ 이며, 보다 바람직하게는 0 내지 270 ㎚ 이다.
적층 광학 필름에서, 광학 필름 (1) 의 물질인 스티렌 수지의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 20,000 이하이다. 또한, 광학 필름 (1) 의 유리 전이 온도는 바람직하게는 110 내지 180℃ 의 범위이다.
또한, 적층 광학 필름에서, 노르보넨 중합체를 포함하는 중합체 필름을 연신함으로써 수득된 필름이 광학 필름 (2) 로서 사용될 수 있다. 광학 필름 (2) 로서, 0.5 ×10-11 내지 6.0 ×10-11 ㎡/N, 바람직하게는 1.0 ×10-11 내지 6.0 ×10-11 ㎡/N 의 광탄성 계수를 갖는 광학 필름 (1) 과 동일한 물질인, 폴리카보네이트 수지 및 스티렌 수지를 포함하는 중합체 필름을 연신함으로써 수득된 광학 필름이 사용될 수 있다. 이러한 물질을 사용하는 광학 필름 (2) 는 우수한 내구성을 가진다.
적층 광학 필름에서 광학 필름 (3) 을 형성하는 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 물질에 관해, 상기 물질은 디스코틱(discotic) 액정 화합물인 것이 바람직하다. 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 물질은 특별히 제한되는 것은 아니나, 경사 배향의 조절 용이성 및 비교적 통상적인 저가의 물질을 고려하여, 디스코틱 액정 화합물이 적당하다.
또한, 적층 광학 필름에서, 광학 필름 (3) 을 형성하는 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 물질은, 바람직하게는 광학 필름 (3) 의 평균 광학 축 및 법선이 5°내지 50°범위의 경사각을 이룰 수 있도록 경사 배향된다.
상기 언급된 바와 같이, 광학 필름 (3) 은 조절된 3차원 굴절률을 갖는 광학 필름 (1)과 조합된 적층 광학 필름으로서 사용되며, 광학 필름 (3) 의 경사각을 5°이상으로 조절함으로써 액정 표시 장치 등에 장착되는 경우에 큰 시야각 확장 효과를 제공할 수 있다. 한편, 50°이하로의 경사각 조절은 임의의 네 방향(윗쪽, 아래쪽, 오른쪽 및 왼쪽)에서 우수한 시야각을 제공할 수 있으므로, 관찰 방향에 따른 시야각 품질의 변화를 억제할 수 있다. 이러한 이유에 근거하여, 경사각은 10°내지 30°의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 광학 재료 (예를 들어, 디스코틱 액정 분자)는 그 정렬이 필름면으로부터의 거리에 관련하여 가변적이지 않을 수 있거나, 광학 재료과 필름면 사이의 거리와 관련하여 변할 수 있는 균일한 경사 배향의 상태에 있을 수 있다.
적층 광학 필름에서, 조절된 3차원 굴절률을 갖는 광학 필름 (1) 이, 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 광학 필름 (2) 와 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 물질이 경사 배향된 광학 필름 (3) 사이에 배치되는 배열로 넓은 시야각을 실현시킬 수 있고, 이는 대각선 방향으로부터 관찰시 더욱 효과적으로 그라데이션 역전 영역을 억제하기 위해 바람직하다.
또한, 본 발명은 적층 광학 필름 및 편광판을 포함하는 타원 편광판에 관한 것이다. 타원 편광판으로서, 편광판이 필름의 광학 필름 (2) 측면상에 적층된 필름이, 넓은 시야각의 실현 및 대각선 방향으로부터 관찰시 그라데이션 역전 영역의 개선의 관점에서 바람직하다.
또한, 본 발명은 적층 광학 필름 또는 타원 편광판을 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다. 화상 표시 장치로서, 이는 TN 방식, OCB 및 균일 방식으로 액정 표시 장치에 적합하게 적용될 수 있다.
본 발명의 적층 광학 필름은 하기 도면을 참조하여 기술될 것이다. 도 1 내지 3 에서 나타낸 바와 같이, 조절된 3차원 굴절률을 갖는 광학 필름 (1), 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 광학 필름 (2) 및 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 물질이 경사 배향된 광학 필름 (3) 은 본 발명의 적층 광학 필름에서 함께 적층된다. 이들 광학 필름의 적층 순서는 특별히 제한되지 않는다. 도 1 에서, 광학 필름은 광학 필름 (2) / 광학 필름 (1) / 광학 필름 (3) 의 순서로; 도 2 에서, 광학 필름 (2) / 광학 필름 (3) / 광학 필름 (1) 의 순서로; 그리고 도 3 에서, 광학 필름 (3) / 광학 필름 (2) / 광학 필름 (1) 의 순서로 각각 적층되어 있다. 특히, 도 2 에 나타낸 적층 배치가 바람직하다.
또한, 편광판 (P) 는 적층 광학 필름 상에 적층되어 타원 편광판이 수득될 수 있다. 도 4 내지 도 6 에서, 타원 편광판 (P1) 은 도 1 내지 3 에 나타낸 적층 광학 필름 상에 적층된 편광판 (P) 를 나타낸다. 또한, 적층 광학 필름으로의 편광판 (P) 의 적층 위치는, 도 4 내지 도 5 에 나타낸 바와 같이 특별히 제한되지 않으나, 편광판 (P) 는 광학 필름 (2) 측면상에 적층되어, 액정 표시 장치에 장착되는 경우 보다 큰 시야각이 수득될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 특히, 도 4 의 경우가 바람직하다.
또한, 도 1 내지 도 6 에서, 각각의 광학 필름 및 편광판은 감압성(pressure sensitive) 점착층을 통해 적층될 수 있다. 사용되는 감압성 점착층의 수는 1개일 수 있고; 2층 이상이 중첩될 수 있다.
광학 필름 (1) 은 폴리카보네이트 수지 및 스티렌 수지를 포함하는 중합체 필름을 연신함으로써 수득된다.
광학 필름을 위해 사용되는 다양한 유형의 폴리카보네이트 수지가 임의의 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 폴리카보네이트 수지로서, 예를 들어 방향족 계열의 2가 페놀 성분 및 카보네이트 성분으로 이루어진 방향족 카보네이트가 바람직하다.
방향족 계열의 2가 페놀계 화합물의 예로서, 하기를 사용할 수 있다: 2,2-비스(4-히드록시 페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸 페닐)프로판, 비스(4-히드록시 페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시 페닐)에탄, 2,2-비스(4-히드록시 페닐)부탄, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸 페닐)부탄, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디프로필 페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시 페닐)시클로헥산 등. 이들은 독립적으로 사용되거나, 두 종류 이상이 조합 사용될 수 있다. 특히, 2,2-비스(4-히드록시 페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시 페닐)시클로헥산 및 1,1-비스(4-히드록시 페닐)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산이 바람직하다. 2,2-비스(4-히드록시 페닐)프로판 단위를 포함하는 폴리카보네이트는 현저한 작업성, 높은 투명성을 가지며, 우수한 복굴절의 발현을 제공할 수 있고, 독립적으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 2,2-비스(4-히드록시 페닐)프로판 단위에 추가하여, 1,1-비스(4-히드록시 페닐)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산 단위를 함께 사용하는 것이 바람직하다. 이들 둘의 조합 사용에 있어서, 예를 들어, 사용되는 백분율의 변화로 필름의 유리 전이 온도 (이후 Tg 로 표시됨) 및 광탄성 계수를 조절할 수 있다. 즉, 폴리카보네이트 수지 중 1,1-비스(4-히드록시 페닐)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산에서 유래된 성분의 높은 함량은 높은 Tg 및 작은 광탄성 계수를 제공 할 수 있다. 그러나, 광학 필름은 중합체 필름으로의 연신 가공을 수행하여 수득되므로, 중간 정도로 낮게 조절되는 Tg 가 우수한 작업성을 줄 수 있다. 따라서, 폴리카보네이트 수지 중 1,1,-비스(4-히드록시 페닐)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산에서 유래되는 성분의 함량은 바람직하게는 2,2-비스(4-히드록시 페닐)프로판에서 유래되는 성분에 대해 4 배 이하의 몰비이다.
또한, 카보네이트 성분으로서, 하기가 바람직하게 사용된다: 포스겐, 2 가 페놀의 비스클로로포르메이트, 디페닐 카보네이트, 디-p-톨릴 카보네이트, 페닐-p- 톨릴 카보네이트, 디-p-클로로 페닐 카보네이트, 디나프틸 카보네이트 등. 포스겐 및 디페닐 카보네이트가 특히 바람직하다.
반면에, 스티렌 수지는 스티렌 기재 단량체를 중합하여 수득될 수 있다. 스티렌 기재 단량체로서, 예를 들어, 스티렌, α-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌 등을 언급할 수 있다. 이들은 독립적으로 사용될 수 있고, 2 종류 이상이 조합 사용될 수 있다. 통상, 스티렌의 단독중합 중합체 또는 주성분으로서의 스티렌및 조합 단량체로서의 스티렌 기재 단량체를 사용한 중합체가 사용된다.
스티렌 기재 수지는 바람직하게는 GPC (Gel Permeation Chromatography : 겔 침투 크로마토그래피) 방법에 의해 측정되는 20,000 이하의 중량 평균 분자량을 갖는다. 그 이유는, 20,000 을 초과하는 중량 평균 분자량이 폴리카보네이트 수지와의 상용성을 악화시켜, 결과적으로 수득된 필름의 투명성이 감소되어 그 필름이, 투명성을 요구하는 광학 적용에 있어서 부적합해지기 때문이다. 따라서, 중량 평균 분자량은 바람직하게는 10,000 이하이다. 반면에, 과도하게 작은 중량 평균 분자량은 고온 및 고습 환경 하에서 저분자 성분의 유출을 불리하게 가속화시키므로, 중량 평균 분자량은 바람직하게는 500 이상, 더욱 바람직하게는 1,000 이상이다.
폴리카보네이트 수지와 스티렌 수지의 비율은 중합체 필름 (광학 필름) 의 우수한 투명성이 수득될 수 있고, 광탄성 계수가 상술된 범위 내일 수 있도록 적합하게 조절된다. 통상, 폴리카보네이트 수지 및 스티렌 수지의 총합은 100 중량% 이며, 스티렌 수지의 함량은 바람직하게는 2 내지 50 중량% 이다. 2 중량% 미만의 스티렌 수지의 함량은 광탄성 계수를 충분히 낮은 값으로 조절하는 것을 어 렵게 만든다. 상기 이유를 고려하여, 스티렌 수지의 함량은 바람직하게는 5 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 10 중량% 이상이다. 반면에, 50 중량% 를 초과하는 함량은 중합체 필름의 Tg 를 불리하게 감소시킨다. 상기 관점으로부터, 스티렌 수지의 함량은 바람직하게는 40 중량% 이하, 보다 바람직하게는 30 중량% 이하이다.
또한, 중합체 필름 (광학 필름) 의 Tg 가 필름의 내열성에 영향을 미친다는 사실을 고려하면, 더 높은 Tg 가 바람직하다. 반면에, 광학 필름은 중합체 필름을 연신함으로써 수득된다. 연신은 기본적으로 Tg 근처에 온도 조건 하에서 수행되므로, 연신 가공성을 고려하면, 더 낮게 조절된 Tg 가 보다 바람직하다. 상기 관점으로부터, 중합체 필름 (광학 필름) 의 Tg 는 바람직하게는 110 내지 180℃, 보다 바람직하게는 120 내지 170℃, 더욱 바람직하게는 130 내지 160℃ 이다.
폴리카보네이트 수지 및 스티렌 수지를 포함하는 중합체 필름에 대하여 연신 공정을 수행하여 광학 필름을 생성하며, 여기에서 3차원 굴절률은 Nz 계수가 Nz ≤0.9 의 상관 관계를 충족시키며, 전방 위상차 (Re) 가 Re ≥80 ㎚ 의 상관 관계를 충족시키도록 조절된다.
연신 방법은 특별히 제한되지는 않지만, 평면 방향으로 중합체 필름을 2축 연신하는 방법 및 평면 방향으로 일축(uniaxially) 또는 이축(biaxially) 연신하고 또한 두께 방향으로 연신하는 방법이 언급될 수 있다. 또한 열수축성 필름이 중합체 필름에 부착된 후 조합 필름이 열에 의해 야기되는 수축력에 의해 영향받는 조건 하에서 연신 및/또는 수축되는 방법 등을 언급할 수 있다. 상기 방법은 두께 방향의 굴절률을 조절할 수 있고, 결과적으로 연신 필름의 3차원 굴절률이 Nz ≤0.9 및 Re ≥80 ㎚ 의 상관 관계를 충족시킬 수 있도록 배향 상태를 조절할 수 있다. 또한, 연신비율은 적합하게 조절된다. 열수축성 필름을 사용하는 일축 연신의 경우에 있어서, 연신비율은 1.0 내지 3.0 배이며, 바람직하게는 1.0 내지 2.0 배이다. 연신에 의해 수득되는 광학 필름의 두께 (d1) 는 특별히 제한되지는 않지만, 바람직하게는 1 내지 150 ㎛, 더욱 바람직하게는 5 내지 50 ㎛ 이다.
광학적으로 정의 일축성을 나타내는 광학 필름 (2) 로서, 필름 면 내 굴절률이 최대치를 나타내는 방향이 X 축으로 정의되고, X 축에 수직인 방향이 Y 축으로 정의되고, 필름의 두께 방향이 Z 축으로 정의되고, 각각의 축 방향에서의 굴절률은 각각 nx2, ny2 및 nz2 로 정의되는 경우, 상관 관계 nx2 ＞ ny2
Figure 112006027222915-pat00003
nz2 를 충족시키는 필름이 임의의 제한 없이 사용될 수 있다. 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 물질은, 3차원 굴절률 타원체에서, 한 방향에서 주축의 굴절률이 다른 두 방향에서의 굴절률보다 큰 물질을 나타낸다.
광학적으로 정의 일축성을 나타내는 광학 필름 (2) 는 예를 들어 평면 방향으로 중합체 필름을 일축 연신함으로써 수득될 수 있다. 예를 들어, 광학 필름 (2) 형성용 중합체로서, 하기가 언급될 수 있다:
폴리카보네이트, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트와 같은 폴리에스테르, 노르보넨 중합체, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 부티랄, 폴리메틸 비닐 에테르, 폴리히드록시 에틸 아크릴레이 트, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시 프로필셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 폴리알릴레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리알릴 술폰, 폴리비닐 알코올, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐 클로라이드, 셀룰로오스 기재 중합체, 예컨대 트리아세틸 셀룰로오스, 아크릴 기재 중합체, 스티렌 기재 중합체, 및 상기 언급된 중합체의 다양한 2원 및 3원 공중합체, 그라프트 공중합체, 블렌드 중합체. 이들 중에서, 노르보넨 중합체가 바람직하다. 또한, 0.5 ×10-11 내지 6.0 ×10-11 ㎡/N 의 광탄성 계수를 나타내는 광학 필름 (1) 과 동일한 물질의 폴리카보네이트 수지 및 스티렌 수지를 포함하는 중합체 필름을 연신함으로써 수득되는 광학 필름이 바람직하다.
광학 필름 (2) 형성용 물질로서, 막대형 네마틱 액정 화합물이 또한 사용될 수 있다. 막대형 네마틱 액정 화합물을 경사 배향시킬 수 있다. 경사 배향의 상태는 분자 구조, 배향 층의 종류 및 광학 이방성 층에 적절하게 첨가되는 첨가제 (예를 들어, 가소제, 결합제, 표면 활성제) 의 사용에 의해 조절될 수 있다.
광학 필름 (2) 의 전방 위상차 [(nx2 - ny2) ×d2 (두께 : ㎚)] 은 바람직하게는 0 내지 500 ㎚, 더욱 바람직하게는 1 내지 350 ㎚ 이다. 두께 방향의 위상차 [(nx2 - nz2) ×d2] 는 바람직하게는 0 내지 500 ㎚, 더욱 바람직하게는 1 내지 350 ㎚ 이다.
광학 필름 (2) 의 두께 (d2) 는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 1 내지 200 ㎛, 더욱 바람직하게는 2 내지 80 ㎛ 이다.
광학 필름 (3) 의 형성을 위한, 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 물질은 3차원 굴절률 타원체에서, 한 방향에서 주축의 굴절률이 다른 두 방향에서의 굴절률보다 작은 물질을 나타낸다.
광학적으로 부의 일축성을 나타내는 물질로서, 예를 들어, 액정 물질, 예컨대 폴리이미드 기재 물질 및 디스코틱 액정 화합물이 언급될 수 있다. 또한, 상기 언급된 물질을 주성분으로서 포함하고, 기타 올리고머 또는 중합체와 혼합 및 반응되는, 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 물질을, 경사 배향시켜 그 상태로 고정시킴으로써 수득되는 필름을 언급할 수 있다. 디스코틱 액정 화합물이 사용되는 경우, 액정 분자의 경사 배향 상태는 이의 분자 구조, 배향 필름의 종류 및 광학 이방성 층에 적절하게 첨가되는 첨가제 (예를 들어, 가소제, 결합제, 표면 활성제) 의 사용에 의해 조절될 수 있다.
광학 필름 (3) 의 필름 면 내 굴절률이 최대치를 나타내는 방향이 X 축으로 정의되고, X 축에 수직인 방향이 Y 축으로 정의되고, 필름의 두께 방향이 Z 축으로 정의되고, 각각의 축 방향에서의 굴절률은 각각 nx3, ny3 및 nz3 로 정의되는 경우, 광학 필름 (3) 의 전방 위상차 [(nx3 - ny3) ×d3 (두께 : ㎚)] 은 바람직하게는 0 내지 200 ㎚, 더욱 바람직하게는 1 내지 150 ㎚ 이다. 두께 방향의 위상차 [(nx3 - nz3) ×d3]는 바람직하게는 10 내지 400 ㎚, 더욱 바람직하게는 50 내지 300 ㎚ 이다.
광학 필름 (3) 의 두께 (d3) 는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 1 내 지 200 ㎛, 더욱 바람직하게는 2 내지 150 ㎛ 이다.
광학 필름 (1) 과 광학 필름 (3) 의 적층은 각각의 느린 축에 의해 이루어진 보다 작은 각이 바람직하게는 70°내지 90°, 더욱 바람직하게는 80°내지 90°일 수 있도록 수행된다.
편광판 (P) 는 편광자(polarizer)의 일측 또는 양측 상에 설치된 투명 보호 필름을 갖는 편광자로서 통상 사용될 수 있다. 편광자는 특별히 제한되지 않으며 다양한 유형의 편광자를 사용할 수 있다. 편광자로서는, 예를 들어, 폴리비닐 알코올계 필름, 부분 포르말화 폴리비닐 알코올계 필름 및 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체형 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자량 중합체 필름; 탈수 폴리비닐 알코올 및 탈염화수소화된 염화 폴리비닐과 같은 폴리엔계 배향 필름 등에 요오드와 이색성 염료 같은 이색성 물질을 흡수시킨 후, 일축 연신시킨 필름을 언급할 수 있다. 이들 경우에는, 연신 후에 이색성 재료 (요오드, 염료) 를 흡수 및 배향시킨 폴리비닐 알코올계 필름을 사용하는 것이 적합하다. 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 약 5 내지 80㎛ 의 두께가 일반적으로 선택된다.
폴리비닐알코올계 필름을 요오드로 염색한 후 일축 연신시킨 편광자는, 요오드 수용액 중에서 침지 및 염색한 후에, 폴리비닐 알코올계 필름을 원래 길이의 3 내지 7 배만큼 연신시켜서 얻을 수 있다. 필요한 경우, 필름을, 황산 아연, 염화 아연을 포함할 수 있는 붕산 및 요오드화 칼륨 등의 수용액에 침지시킬 수도 있다. 또한, 필요한 경우, 염색 전에 폴리비닐 알코올계 필름을 물에 침지시켜서 헹굴 수도 있다. 폴리비닐 알코올계 필름을 물로 헹구어 폴리비닐 알코올계 필름 표면상의 얼룩 (soil) 이나 블로킹 방지제 (blocking inhibitor) 를 세정 제거하는 것 이외에, 폴리비닐 알코올계 필름을 팽창시킴으로써, 염색의 불균일 같은 불균일성 등을 방지하는 효과를 기대할 수 있다. 연신은 요오드로 염색한 후에 하거나 동시에 할 수 있으며, 또는 역으로 연신 후에 요오드로 염색을 할 수도 있다. 연신은 붕산 및 요오드화 칼륨 등의 수용액 그리고 수조에서 할 수 있다.
편광자의 일측 또는 양측 상에 설치되는 투명 보호 필름으로서는, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차폐성, 등방성 등이 우수한 재료가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 보호층의 재료로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리에틸렌나프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 중합체; 디아세틸 셀룰로오스와 트리아세틸 셀룰로오스 같은 셀룰로오스계 중합체; 폴리 메틸메타크릴레이트 같은 아크릴계 중합체; 폴리스티렌과 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 (AS 수지)와 같은 스티렌계 중합체; 폴리카보네이트계 중합체를 언급할 수 있다. 또한, 보호 필름을 형성하는 중합체의 예로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 고리형 또는 노르보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 같은 폴리올레핀계 중합체; 비닐 클로라이드계 중합체; 나일론과 방향족 폴리아미드 같은 아미드계 중합체; 이미드계 중합체; 술폰계 중합체; 폴리에테르 술폰계 중합체; 폴리에테르-에테르 케톤계 중합체; 폴리페닐렌 설파이드계 중합체; 비닐 알코올계 중합체; 비닐 리덴 클로라이드계 중합체; 비닐 부티랄계 중합체; 알릴레이트계 중합체; 폴리옥시메틸렌계 중합체; 에폭시계 중합체; 또는 상기 중합체들의 블렌드 중합체를 언급할 수 있다. 또한, 아크릴 기재, 우레탄 기재, 아크릴 우레탄 기재, 에폭시 기재, 및 실리콘 기재 등 같은 열경화형 또는 자외선 경화형 수지로 이루어진 필름을 언급할 수 있다.
또한, 일본 특허 공개 공보 2001-343529 (WO 01/37007) 에 기재된 바와 같이, 중합체 필름, 예를 들어, (A) 측쇄에 치환되고/되거나 치환되지 않은 이미도기 를 갖는 열가소성 수지, 및 (B) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 페닐 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물을 언급할 수 있다. 예시적인 예로서, 이소부틸렌과 N-메틸 말레이미드, 및 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체를 포함하는 교대 공중합체 (alternating copolymer) 를 함유하는 수지 조성물로 이루어진 필름을 언급할 수 있다. 수지 조성물의 혼합물 압출 제품 (mixture extruded article) 등을 포함하는 필름을 사용할 수 있다.
일반적으로, 임의적으로 결정될 수 있는, 보호 필름의 두께는, 강도, 작업 취급성 및 박층의 관점에서, 약 10 내지 500㎛, 바람직하게는 20 내지 300㎛, 특히 바람직하게는 30 내지 300㎛ 이다.
또한, 투명 보호 필름은 가능한 적은 착색을 가질 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, 필름 두께 방향에서의 Rth = [(nx + ny)/2 - nz] x d [식 중, nx 와 ny 는 필름 면 내의 주굴절률을 나타내고, nz 는 필름 두께 방향의 굴절률이고, d 는 필름 두께를 나타냄] 로 표현되는 위상차 값이 -90 ㎚ 내지 +75 ㎚인 보호 필름을 바람직하게 사용할 수 있다 . 따라서, 보호 필름으로부터 생성된 편광판의 착색 (광학적 착색) 은 두께 방향에서 -90 ㎚ 내지 +75 ㎚의 위상차값 (Rth) 를 갖는 보 호 필름을 사용하여 대부분 제거될 수 있다. 두께 방향의 위상차값 (Rth) 은 바람직하게는 -80 내지 +60 ㎚ 이고, 특히 바람직하게는 -70 ㎚ 내지 +45 ㎚ 이다.
투명 보호 필름으로서는, 편광 특성과 내구성을 고려할 경우, 트리아세틸 셀룰로오스 같은 셀룰로오스 기재 중합체가 바람직하고, 특히 트리아세틸 셀룰로오스 필름이 적절하다. 또한, 투명 보호 필름이 편광자의 양측 상에 제공될 때, 동일한 중합체 재료를 포함하는 투명 보호 필름이 전면과 배면 양쪽에 사용될 수 있고, 상이한 중합체 재료를 포함하는 투명 보호 필름 등이 사용될 수 있다. 상기 편광자와 투명 보호 필름의 접착 공정을 위해서 점착제를 사용한다. 점착제로서, 폴리비닐알코올 유래 점착제, 젤라틴 유래 점착제, 비닐 중합체 유래 라텍스형, 수용성 폴리우레탄 기재 점착제, 수용성 폴리에스테르 유래 점착제 등을 언급할 수 있다.
상기 투명 보호 필름의 편광 필름이 접착되지 않은 면상에, 하드코트(hardcoat) 층을 제조하거나, 반사방지 처리, 점착 방지, 확산 또는 안티글레어(anti glare)에 목적을 둔 처리를 실시한다.
하드코트 처리는 편광판 표면을 손상으로부터 보호할 목적으로 실시하며, 이 하드코드 필름은 예를 들어, 아크릴계 및 실리콘계 수지 등의 적절한 자외선 경화형 수지를 이용하여 우수한 경도, 슬라이드 특성 등을 갖는 경화성 코팅 필름을 보호 필름의 표면 상에 추가하는 방법에 의해 제조될 수 있다. 반사방지 처리가 편광판 표면 상에 외광의 반사방지 목적으로 실시되며, 이는 통상의 방법 등에 따른 반사방지 필름을 형성함으로써 제조될 수 있다. 또한, 인접층과의 점착 방 지 목적으로 스티킹(sticking) 방지 처리를 실시할 수 있다.
또한, 외광이 편광판의 표면에서 반사되어 편광판을 통한 투과광의 시인을 저해하는 불이익을 방지하기 위해서 안티글레어 처리가 적용되며, 예를 들면, 이 처리는 샌드블래스팅(sandblasting)이나 엠보싱에 의한 조면화 처리 (rough surfacing treatment) 방식과 투명 미립자를 배합하는 방식 등의 적절한 방법을 이용하여, 예를 들면, 보호 필름의 표면에 미세 요철 구조를 부여함으로써 적용될 수 있다. 상기 표면 상에 미세 요철 구조를 형성하기 위해서 배합되는 미립자로서는, 평균 입경이 0.5 내지 50μm인 투명 미립자, 예를 들어, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 주석 산화물, 인듐 산화물, 카드뮴 산화물, 안티몬 산화물 등을 함유하는, 전도성을 가질 수 있는 무기계 미립자 및, 가교 또는 비가교 중합체를 함유하는 유기계 미립자 등이 사용될 수 있다. 표면 상에 미세 요철 구조를 형성하는 경우, 미립자의 사용량은 표면 상에 미세 요철 구조를 형성하는 투명 수지 100 중량부에 대하여 일반적으로 약 2 내지 50 중량부, 바람직하게는 5 내지 25 중량부이다. 안티글레어층은 편광판을 통과한 투과광을 확산시켜서 시야각 등을 확대시키기 위한 확산층 (시야각 확대 기능 등)으로서 기능할 수 있다 .
또한, 상기 반사방지층, 스티킹 방지층, 확산층, 안티글레어층 등은 보호 필름 자체 중에 설치될 수 있으며, 또한 이들은 보호층과는 상이한 광학층으로서 제조될 수 있다.
점착층을 형성하는 감압성 점착제는 특별하게 제한되지는 않으며, 예를 들어, 아크릴계 중합체; 실리콘계 중합체; 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르; 불소계 및 고무계 중합체를 기재 중합체로서 적절하게 선택할 수 있다. 특히, 아크릴계 감압성 점착체와 같은 감압성 점착제를 바람직하게 사용할 수 있으며, 이는 광학 투명성에서 우수하며, 적절한 습윤성 (wettability), 응집성(cohesiveness) 및 접착성을 갖는 접착 특성을 나타내며, 현저한 내후성과 내열성 등을 갖는다.
점착층을 광학 필름의 일면 또는 양면에 부착하기 위하여 적절한 방법을 수행할 수 있다. 예로서, 기재 중합체 또는 그 조성물이 용해 또는 분산되는, 약 10 내지 40 중량% 의 감압성 점착제 용액, 예를 들어, 톨루엔 또는 에틸아세테이트, 또는 이들 두 용제의 혼합 용제가 제조된다. 유동 방식 (flow method), 코팅 방식 등의 적절한 전개 방법을 이용하여 편광판 상단 또는 광학 필름 상단 상에 상기 용액을 직접 도포하는 방법, 또는 상술한 바와 같이, 분리막 (separator) 상에 점착층을 한번 형성한 후, 편광판이나 광학 필름 상에 이송시키는 방법을 언급할 수 있다.
점착층은, 예를 들어, 천연 또는 합성 수지, 점착성 수지, 유리 섬유, 유리 비드, 금속 파우더, 기타 무기 분말 등을 함유하는 충진제, 안료(pigment), 착색제, 산화방지제 같은 첨가제를 함유할 수 있다. 또한, 점착층은 미립자를 함유하고 광확산 특성을 나타내는 점착층일 수도 있다.
점착층의 두께는 사용목적 또는 점착강도 등에 따라서 적절하게 결정할 수 있고, 일반적으로 1 내지 500 ㎛ 이고, 바람직하게는 5 내지 200 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 10 내지 100 ㎛ 이다.
실제로 사용하기 전까지는, 오염 등을 방지하기 위하여 점착층의 노출면에 임시 세퍼레이터를 부착한다. 이로 인해, 보통 취급 중에 외부 물질이 점착층과 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 세퍼레이터로서는, 상기 두께 조건을 고려하지 않고, 예를 들어 필요한 경우 실리콘계, 긴사슬 알킬계, 플루오르계 이형제 및 황화 몰리브덴과 같은 이형제로 코팅한 적절한 통상의 시트재(sheet material)를 사용할 수 있다. 적절한 시트재로서, 플라스틱 필름, 고무시트, 종이, 포(cloth), 부직포, 네트(net), 발포 시트, 금속박, 또는 그들의 적층 시트를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 살리실산 에스테르계 화합물, 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 시아노 아크릴레이트계 화합물 및 니켈 착염계 화합물과 같은 UV 흡수제를 첨가하는 방법을 이용하여, 편광판용 편광자, 투명 보호 필름, 광학 필름 등의 상기 각각의 층, 및 점착층에 자외선 흡수 특성을 부여할 수 있다.
본 발명의 광학 필름, 즉 타원 편광판은 화상 표시 장치에서 적절하게 사용될 수 있다. 특히, 상기는 TN 방식, OCB 및 균일 방식의 액정 표시 장치에 적합하다. 예를 들어, 상기는 반사 반투과형의 액정 표시 장치 같은 다양한 장치의 형성에 바람직하게 사용될 수 있다. 반사 반투과형 액정 표시 장치 등은 휴대용 정보통신 기기 및 퍼스널 컴퓨터에 적절하게 사용될 수 있다. 반사형 반투과형 액정 표시 장치를 형성할 때, 본 발명의 타원 편광판은 액정셀의 백라이트(backlight) 상에 배치된다.
도 9 에서, 도 4 또는 6 에 나타낸 본 발명의 타원 편광판 (P1)은 감압성 점 착제층을 통하여 반사 반투과형 액정 표시 장치 중의 액정셀 (L)의 백라이트 (BL) 측면상에 배치된다. 액정셀 (L) 의 하부측 (백라이트측) 상에 적층된 타원 편광판 (P1) 의 배열면은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 타원 편광판 (P1) 의 편광판 (P) 가 액정셀 (L) 측으로부터 최대한 분리될 수 있도록 배치된다. 액정은 액정셀 (L) 내에 포위된다. 투명 전극이 상부 액정셀 기판상에 제공되고, 또한 전극으로서 기능하는 반사층이 하부 액정셀 기판상에 제공된다. 타원 편광판 (P2) 및 반사 반투과형 액정 표시 장치용으로 사용되는 다양한 광학 필름이 액정셀 기판의 상부측에 배치된다. 또한, 타원 편광판 (P2) 은 바람직하게는 평관판 (P)가 액정셀 (L) 측으로부터 최대한 분리되도록 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 적층 광학 필름과 타원 편광판이 광학 필름 (3) 의 액정 표시 장치 등에 장착될 때, 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 재료의 평균 광축 (경사 배향의 평균 각도) 이 바람직하게는 액정셀의 두께 방향 중심 (중간면) 에서 액정 분자의 배향 방향과 거의 동일한 방향을 향하도록 배치되며, 이는 상측과 하측에 인가된 전압에 의해 배향된다. 상술한 경우에서, 액정셀의 배향은 트위스트형 또는 비트위스트형일 수 있다.
도 9 의 반사 반투과형 액정 표시 장치는 액정셀의 일례를 나타내며, 그 예에 추가하여, 본 발명의 적층 광학 필름과 타원 편광판이 다양한 유형의 액정 표시 장치에서 사용될 수 있다.
또한, 상기 반사층을, 광을 반사하고 투과시키는 반거울(half-mirror)등의 반투과형 반사층으로서 제조함으로써 반투과형 편광판을 수득할 수 있다. 일반 적으로 반투과형 편광판은 액정셀의 배면에 제조되며, 상기는, 액정 표시 장치 등을 비교적 밝은 분위기에서 사용하는 경우에, 시인측 (표시측) 으로부터 반사된 입사광에 의해 화상을 표시하는 유형의 액정 표시 장치 유닛(unit)을 형성할 수 있다. 또한, 이 유닛은, 비교적 어두운 분위기에 있어서는, 반투과형 편광판의 배면에 내장되어 있는 백라이트 등의 내장 광원을 사용하여 화상을 표시한다. 즉, 반투과형 편광판은, 밝은 분위기에서는 백라이트 같은 광원의 에너지를 절약할 수 있고 비교적 어두운 분위기 등에서는 필요에 따라서 내장 광원과 함께 사용될 수 있는 유형의 액정 표시 장치를 수득하는데 유용하다.
본 발명의 광학 필름 및 타원형 편광판은 다양한 종류의 액정 표시 장치에 적용된다. 상기 광학 필름 및 타원형 편광판은 다른 광학층에 적층될 수 있다. 반사판, 반투과판, 위상차판 (1/2 파장판 및 1/4 파장판이 포함됨) 과 같은, 액정 표시 장치 등의 형성에 사용될 수 있는 다른 광학층에 대해서 특별한 제한은 없다. 상기 광학층은 단층 또는 2 이상의 층일 수 있다. 특히 바람직한 편광판으로는, 반사판 또는 반투과형 반사판이 편광판 상에 추가 적층된 반투과형 편광판 또는 반사형 편광판; 또는 휘도 향상 필름이 편광판 상에 추가 적층된 편광판이 있다.
반사형 편광판을 형성하기 위해서, 반사층이 편광판 상에 제조되고, 표시 장치를 얻기 위해 이와 같은 유형의 판이, 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광이 반사되는 액정 표시 장치에 사용된다. 상기 유형의 판은 내재 광원, 예컨대 백라이트를 필요로 하지 않지만, 액정 표시 장치를 더 얇게 용이하게 만들 수 있는 장 점을 갖는다. 반사형 편광판은, 적당한 방법들, 예컨대, 필요한 경우, 금속 등의 반사층을 투명 보호층 등을 통해 편광판의 일면에 부착시키는 방법을 사용하여 형성될 수 있다.
반사형 편광판의 예로는, 필요한 경우, 알루미늄과 같은 반사 금속의 호일 및 기상 증착 필름을 무광택 처리된 보호 필름의 일면에 부착시키는 방법을 사용하여 그 위에 반사층이 형성된 판을 들 수 있다. 또한, 그 위에 요철 구조의 반사층이 형성된 상기 보호 필름에 미립자를 혼합시킴으로써 수득된 표면 상에 미세한 요철 구조를 갖는 상이한 유형의 판을 들 수 있다. 상기 미세한 요철 구조를 갖는 반사층은 지향성(directivity) 및 눈부신 외관을 방지하는 랜덤 반사에 의해 입사광을 확산시키고, 음영의 불균일성을 조절하는 장점 등을 갖는다. 또한, 미립자를 함유하는 보호 필름은, 음영의 불균일성이 더욱 효과적으로 조절될 수 있도록 함으로써, 입사광 및 필름을 통해 투과되는 그것의 반사광이 확산되도록 하는 장점을 갖는다. 보호 필름의 표면 미세 요철 구조에 의해 달성된 표면 상에 미세 요철 구조를 갖는 반사층은, 예를 들어, 진공 증발법, 예컨대 진공 증착법, 이온 도금법, 및 스퍼터링법(sputtering method) 및 도금법 등의 적절한 방법을 사용하여 금속을 투명 보호층의 표면에 직접 부착시키는 방법에 의해 형성될 수 있다.
반사판을 상기 편광판의 보호 필름에 직접 부여하는 방법 대신, 반사판을 투명 필름에 적합한 필름 상에 반사층을 형성함으로써 구성된 반사 시트로서 또한 사용할 수 있다. 또한, 반사층은 통상 금속으로 제조되기 때문에, 산화에 의한 반사의 저하의 방지, 장시간 동안의 초기 반사도 유지, 및 보호층의 별도 제조 등의 회피의 관점에서, 사용시 반사면을 보호 필름 또는 편광판 등으로 차폐(cover) 시키는 것이 바람직하다.
일반적으로, 편광판 및 휘도 향상 필름이 서로 접착된 편광판은 액정셀의 배면에 제조되어 사용된다. 휘도 향상 필름은, 액정 표시 장치의 백라이트 또는 배면 등으로부터의 반사에 의해 자연광이 들어올 경우에, 소정의 편광축을 갖는 직선편광 또는 소정 방향의 원형편광을 반사시키고, 다른 광은 투과하는 특성을 나타낸다. 따라서, 휘도 향상 필름을 편광판에 적층시켜서 얻은 편광판은, 백라이트 같은 광원으로부터의 광을 수용하여 소정의 편광 상태를 갖는 투과광을 얻고, 소정의 편광 상태를 갖지 않는 광은 투과시키지 않고 반사시킨다. 상기 편광판은, 휘도 향상 필름에 의해 반사된 광을 배면에 설치된 반사층을 통하여 추가 역전시켜서 휘도 향상 필름으로 재입사시키고, 소정의 편광 상태를 갖는 광으로서 그 광의 일부 또는 전부를 투과시킴으로써, 휘도 향상 필름을 통하여 투과되는 광량을 증가시킨다. 동시에 편광판은 편광자에서 흡수되기 어려운 편광을 동시에 공급하고, 액정 화상 표시 장치 등에 이용할 수 있는 광량을 증가시키며, 그 결과로서, 발광을 향상시킬 수 있다. 즉, 휘도 향상 필름을 이용하지 않고, 백라이트 등에 의해 액정셀의 배면으로부터 편광자를 통하여 광이 입사되는 경우, 편광자의 편광축과는 상이한 편광 방향을 갖는 광 대부분이 편광자에 의해 흡수되어 편광자를 투과하지 않는다. 이는, 사용하는 편광자의 특성에 의해 영향을 받을 지라도, 광의 약 50 퍼센트가 편광자에 의해 흡수되어, 액정 표시 장치 등에 이용가능 한 광량이 크게 감소하고, 그 결과 표시 화상이 어두워짐을 의미한다. 휘도 향상 필름은 편광자에 흡수되는 편광 방향을 갖는 광을 편광자 내로 입사시키지 않고, 휘도 향상 필름에 의해 광을 한번 반사시키며, 배면에 설치된 반사층 등을 통하여 광을 추가 역전시켜서 휘도 향상 필름 내로 광을 재입사시킨다. 상기 조작의 반복에 의해, 상기 양자 사이에서 반사 및 편광된 광의 편광방향이 편광자를 투과할 수 있는 편광방향을 갖게 되는 경우에만, 휘도 향상 필름이 광을 투과시켜 편광자에 광을 제공하게 된다. 그 결과, 백라이트로부터의 광이 액정 표시 장치의 화상 표시에 효율적으로 이용되어, 밝은 화면을 얻게 된다.
또한, 확산판은 휘도 향상 필름과 상기 반사층 등 사이에 제조될 수 있다. 휘도 향상 필름에 의해 반사된 편광은 상기 반사층 등으로 진행하고, 설치된 확산 판은 통과하는 광을 균일하게 확산시키고 동시에 광상태를 편광해소(depolarization) 상태로 변화시킨다. 즉, 확산판은 편광을 자연광 상태로 복귀시킨다. 편광되지 않은 상태, 즉 자연광 상태의 광이 반사층 등을 통하여 반사되고, 다시 확산판을 통하여 반사층 등을 향하여 휘도 향상 필름 내로 입사되는 단계들이 반복된다. 편광을 자연광 상태로 복귀시키는 확산판을 이런 식으로 휘도 향상 필름과 상기 반사층 등 사이에 설치함으로써, 표시 화면의 휘도의 불균일성을 제거하는 동시에 표시 화면의 밝기를 유지하면서 균일하고 밝은 화면을 제공할 수 있다. 그러한 확산판을 설치함으로써, 제 1 입사광의 반사의 반복 회수는, 확산판의 확산 기능과 함께 균일하고 밝은 표시 화면을 제공하기에 충분한 정도까지 증가되는 것으로 생각된다.
적절한 필름이 상기 휘도 향상 필름으로서 사용될 수 있다. 즉, 유전체의 다층 박막; 소정 편광축의 직선편광은 투과시키고 다른 광은 반사시키는 특성을 갖는 적층 필름, 예컨대 서로 상이한 굴절률 이방성의 박막 필름 (3M Co., Ltd. 제조, D-BEF 등) 의 다층 적층 필름; 콜레스테릭(cholesteric) 액정 중합체의 배향 필름; 좌선성 또는 우선성 회전을 갖는 원형편광은 반사시키고, 다른 광은 투과시키는 특성을 갖는 필름, 예컨대 배향 콜레스테릭 액정층을 지지하는 필름 (Nitto Denko CORPORATION 제조, PCF350; Merck Co., Ltd. 제조, Transmax 등) 등을 언급할 수 있다.
따라서, 상기 소정 편광축을 갖는 직선편광을 투과시키는 유형의 휘도 향상 필름에서는, 투과광의 편광축을 배열하고 그 광을 편광판 자체 내로 입사시켜서, 편광판에 의한 흡수 손실을 제어하고 편광을 효율적으로 투과시킬 수 있다. 한편, 콜레스테릭 액정층으로서 원형편광을 투과시키는 유형의 휘도 향상 필름에서는, 광은 편광자 자체 내로 입사될 수 있지만, 흡수 손실을 제어하는 점을 고려할 때, 위상차판을 통하여 원형편광을 직선편광으로 변화시킨 후 그 광을 편광자로 입사시키는 것이 바람직하다. 또한, 원형편광은, 위상차판으로서 1/4 파장판을 사용하여 직선편광으로 변환될 수 있다.
550nm 의 파장을 갖는 담색광 (pale color light) 에 대하여 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차층을, 1/2 파장판으로서 기능하는 위상차층과 같은 다른 위상차 특성을 갖는 위상차층에 적층하는 방법에 의해, 가시광 영역과 같은 넓은 파장 범위에서 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차판을 얻을 수 있다. 따라서, 편광판 과 휘도 향상 필름 사이에 위치하는 위상차판은 한층 이상의 위상차층으로 이루어질 수 있다.
또한, 콜레스테릭 액정층에서는, 상이한 반사 파장을 갖는 2개 이상의 층을 서로 적층한 배치 구조를 채택함으로써, 가시광 영역과 같은 넓은 파장 범위의 원형편광을 반사시키는 층을 얻을 수 있다. 따라서, 이런 유형의 콜레스테릭 액정층을 이용하여 넓은 파장 범위의 투과 원형편광을 얻을 수 있다.
또한, 편광판은, 상기 분리형 편광판과 같이, 편광판 및 2 층 이상의 광학층을 적층한 다층 필름으로 이루어질 수 있다. 따라서, 편광판은, 상기 반사형 편광판 또는 반투과형 편광판이 상기 위상차판과 각각 결합된, 반사형 타원 편광판 또는 반투과형 타원 편광판 등일 수 있다.
액정 표시 장치의 조립은 종래의 방법에 따라서 수행할 수 있다. 즉, 액정 표시 장치는 일반적으로 액정셀, 광학 필름, 및 필요한 경우 조명 시스템 등의 여러 부품을 적절하게 조립하고, 구동회로를 결합함으로써 제조된다. 본 발명에서는, 본 발명의 타원 편광판을 사용하는 것을 제외하고는, 종래 방법을 사용하는 데 특별한 제한이 없다. 또한, TN 형, STN 형, π형 등의 임의의 유형의 액정셀을 사용할 수 있다.
상기 타원 편광판을 액정셀의 일면 또는 양면에 배치하고, 백라이트나 반사판을 조명 시스템용으로 사용하는 액정 표시 장치와 같은 적절한 액정 표시 장치를 제조할 수 있다. 이 경우, 본 발명에 의한 광학 필름을 액정셀의 일면 또는 양면에 설치할 수 있다. 광학 필름을 양측에 설치할 경우, 그들은 서로 동일한 종류 또는 상이한 종류일 수 있다. 또한, 액정 표시 장치의 조립 시, 확산판, 안티 글레어층, 반사방지막, 보호판, 프리즘 어레이, 렌즈 어레이 시트, 광확산판, 및 백라이트 등의 적절한 부품을 한개 층 또는 2개 이상의 층에서 적절한 위치에 설치할 수 있다.
이어서, 유기 전계발광 장치 (유기 EL 표시 장치) 를 설명한다. 일반적으로, 유기 EL 표시 장치에서는, 투명전극, 유기 발광층 및 금속전극을 발광체 (유기 전계발광 발광체)를 배열하는 순서로 투명 기판 상에 적층한다. 여기서, 유기 발광층은 다양한 유기 박막의 적층체이며, 다양한 조합의 많은 조성물들, 예를 들어, 트리페닐아민 유도체 등을 함유하는 정공(hole) 주입층의 적층체, 안트라센 등의 형광 유기 고체를 함유하는 발광층; 발광층과 페릴렌 유도체 등을 함유하는 전자 주입층의 적층체; 이들 정공 주입층, 발광층, 및 전자 주입층 등의 적층체 등이 알려져 있다.
유기 EL 표시 장치는 투명 전극과 금속 전극 사이에 전압을 인가하여 양(positive)의 정공과 전자를 유기 발광층에 주입시키는 원리에 기초하여 광을 방사하며, 이들 양의 정공과 전자의 재조합에 의해 발생한 에너지는 형광 물질을 여기시켜서, 순차적으로 여기된 형광물질이 기저상태로 돌아갈 때 광을 방사하게 된다. 중간 과정에서 행해지는 재결합이라 불리는 메카니즘은, 통상의 다이오드(diode)에서의 메카니즘과 동일하며, 예상되는 바와 같이, 인가 전압에 대한 정류 특성에 수반되는 전류와 발광 강도 사이에 강한 비선형 관계가 존재한다.
유기 EL 표시 장치에서는, 유기 발광층에서 발광이 발생되도록 하기 위해, 하나 이상의 전극이 투명해야 한다. 보통, 인듐 틴 옥사이드 (ITO) 등의 투명 전기 도체로 형성된 투명 전극을 애노드(anode)로서 사용할 수 있다. 한편, 전자 주입을 용이하게 하고 발광 효율을 증대시키기 위해서, 작은 일함수 (work function) 를 갖는 물질을 캐소드(cathode)로서 사용하는 것이 중요하며, Mg-Ag 및 Al-Li 등의 금속 전극을 보통 사용한다.
이런 구성의 유기 EL 표시 장치에서는, 유기발광층은 약 10 nm 두께의 매우 얇은 막에 의해 형성된다. 이런 이유로, 광은 투명 전극을 통과하는 것처럼 유기 발광층을 거의 완전하게 투과한다. 그 결과, 광이 방사되지 않을 때, 투명 기판의 표면으로부터 입사광으로서 입사하고, 투명 전극과 유기 발광층을 투과하며, 금속 전극에 의해서 반사되는 광이, 투명 기판의 전방면에서 다시 나타나기 때문에, 유기 EL 표시 장치의 표시면은 외부에서 볼 경우 거울처럼 보인다.
전압 인가에 의해 광을 방사하는 유기 발광층 표면 상에 투명 전극을 구비하고 동시에, 유기 발광층의 배면 상에 금속 전극을 구비하는 유기 전계발광 발광체를 포함하는 유기 EL 표시 장치에서는, 위상차판을 이들 투명 전극과 편광판 사이에 설치하고, 투명 전극의 표면 상에 편광판을 제조할 수 있다.
위상차판 및 편광판은, 외부로부터 입사광으로서 입사하고 금속 전극에 의해 반사되는 광을 편광시키는 기능을 갖기 때문에, 이들은 금속 전극의 거울 표면을 편광작용에 의해 외부로부터 볼 수 없도록 만드는 효과를 갖는다. 위상차판은 1/4 파장판으로 형성되고, 위상차판과 편광판의 2 개의 편광 방향 사이의 각도를 π/4 로 조절하는 경우, 금속 전극의 유리표면은 완전하게 차폐된다.
이는 이런 유기 EL 표시 장치 내로 입사광으로서 입사하는 외광의 직선 편광성분만이 편광판의 작용으로 투과된다는 것을 의미한다. 이 직선 편광은 일반적으로 위상차판에 의해 타원형편광을 제공하며, 특히 위상차판은 1/4 파장판이며, 또한 위상차판과 편광판의 2 개의 편광방향 사이의 각도가 π/4 로 조절될 경우, 이는 원형편광을 제공한다.
이 원형편광은 투명 기판, 투명 전극 및 유기 박막을 투과하고, 금속 전극에 의해서 반사된 후, 유기 박막, 투명 전극 및 투명 기판을 다시 투과하여, 위상차판을 통해 직선편광으로 복귀된다. 이 직선편광은 편광판의 편광방향에 대하여 직각에 위치하기 때문에, 이는 편광판을 투과할 수 없다. 그 결과, 금속 전극의 유리 표면은 완전하게 차폐될 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 구현예의 상세한 설명이 실시예 및 비교예를 참고로 주어질 것이지만, 본 발명이 상기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다. 각 실시예의 광학 필름 (연신 후) 등의 특징을 하기 방법에 의해 측정하였다.
<광탄성 계수>
Jasco Corporation 에서 제조된 Ellipsometer (M220) 을 이용하여, 1 ×10-6 내지 30 ×10-6 의 응력이 실온 (23℃) 에서 2 cm 폭을 갖는 광학 필름에 적용되는 경우에 응력 굴절률을 측정하였다. 수득한 측정값을 도시하고, 광탄성 계수 c (m2/N) 를 응력 복굴절 Δn = cδ로부터 계산하였다. 여기서, δ는 응력 (N/m2) 을 나타낸다.
<굴절률 측정: Nz 계수 및 위상차>
광학 필름의 굴절률 측정에 있어서, 필름면 방향 및 두께 방향에서의 주요 굴절률 nx, ny 및 nz 각각을 자동 복굴절 측정 장치 (Oji Scientific Instruments 제조, 자동 복굴절 측정기) 를 이용하여, λ= 590 nm 에 대한 값으로서 측정하였다. 수득한 굴절률 값으로부터 Nz = (nx - nz)/(nx - ny) 를 계산하였다. 또한, 전방 위상차 Re = (nx - ny) ×d 및 두께 방향 위상차 = (nx-nz) x d를 굴절률 값 및 광학 필름 두께 (d: nm) 로부터 계산하였다.
<유리 전이 온도: Tg>
SEIKO Instruments Inc. 에서 제조한 DSC 5500 을 이용하여 질소 기류 20 ㎖/분 하에서 10℃/분의 가열 속도로 측정하였다.
<중량 평균 분자량>
테트라히드로푸란 가용부의 중량 평균 분자량을 겔 투과 크로마토그래피 (GPC) 방법 (폴리스티렌을 표준으로) 을 이용하여, TOSOH CORPORATION 에서 제조한 HLC-8120 GPC 시스템으로 계산하였다.
<경사각>
광학 필름 (3) 에서, 경사 배향을 갖는 광학 재료의 평균 광축과 광학 필름 (3) 의 법선 방향에 의해 만들어진 경사각이 광학 필름 (3)에서의 느린 축상에 중 심을 두고 우측 및 좌측에 -50° 내지 50°로 경사지게 하여, 위상차를 측정 장치로 측정하였다. 최소 위상차를 나타내는 각도를 절대값으로 채택하였다. 또한, 상기 측정에 있어서, 필름내면에 대한 법선이 측정기기의 광원으로부터의 광의 입사방향과 일치할 때 측정한 각도를 0°로 설정하였다.
실시예 1
[3차원 굴절률이 제어된 광학 필름 (1)]
폴리카르보네이트 수지 및 스티렌 수지를 포함하는 중합체 필름으로서, PF 필름 (두께 55 ㎛, 상품명, Kaneka Corp. 제조) 을 사용하였다. 폴리카르보네이트 수지에는 배합비 40:60 (중량비) 인 2,2-비스(4-히드록시 페닐)프로판 및 1,1-비스(4-히드록시 페닐)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산 유래의 중합체가 포함되었다. 또한, 중합체 필름 중 스티렌 수지 (중량 평균 분자량 10,000) 의 함량비는 20 중량% 였다.
2 축 연신된 폴리에스테르 필름인 열 수축성 필름을 감압성 점착층을 통해 중합체 필름 (PF 필름)의 양측에 부착시켰다. 이어서, 수득한 필름을 동시적 이축 연신기에 고정시키고, 145℃ 에서 1.3 배 연신시켰다. 수득한 연신 필름은 투명하였고, 두께 60 ㎛, 전방 위상차 140 nm, 두께 방향 위상차 70 nm 및 Nz 계수 0.5 를 가졌다. 또한, 광탄성 계수 5.0 ×10-11, 및 Tg 140℃ 를 나타내었다.
[광학적으로 정의 일축성을 나타내는 광학 필름 (2)]
100 ㎛의 두께를 갖는 노르보넨계 필름 (JSR, Inc. 제조, 제품명 Arton) 을 170°에서 1.5배 일축 연신시켰다. 수득한 연신 필름은 두께 75㎛, 전방 위상차 270nm, 두께 방향 위상차 270nm 및 Nz 계수 1.0을 가졌다. 또한, 광탄성 계수 10.0 ×10-11, 및 Tg 170℃ 를 나타내었다.
[광학적으로 부의 일축성을 나타내는 재료가 경사배향된 광학 필름 (3)]
Fuji Photo Film Co., Ltd. 제조, 필름 WVSA12B (두께: 110 ㎛) 를 사용하였다. 해당 필름은 지지체 상에 디스코틱 액정을 도포하여 제조하였고, 전방 위상차 30nm, 두께 방향 위상차 160nm, 및 경사 배향되는 평균 광축의 경사각도 20°를 가졌다.
[적층 광학 필름 및 타원 편광판]
상기 광학 필름 (1), 광학 필름 (2), 및 광학 필름(3) 을 감압성 점착제층 (두께 30 ㎛ : 아크릴 기재 감압성 점착제) 를 통하여 적층하여, 도 1에 나타낸 적층 광학 필름을 수득하였다. 이어서, 편광판 (P) (NITTO DENKO Co. Ltd. 제조, TEG1465DU) 을 감압성 점착제층 (두께 30 ㎛ : 아크릴 기재 감압성 점착제) 을 통하여 적층 광학 필름의 광학 필름 (2) 측면상에 적층하여, 도 4에 나타낸 타원 편광판을 수득하였다.
실시예 2
상기 실시예 1 에서 사용한 광학 필름 (1), 광학 필름 (2), 광학 필름 (3), 및 편광판 (P) 를 감압성 점착제층 (두께 30 ㎛: 아크릴 기재 감압성 점착제) 을 통하여 적층하여, 도 5에 나타낸 광학 필름 (1)/광학 필름 (3)/광학 필름 (2)/ 편광판 (P)의 순서로 적층하여 타원 편광판을 수득하였다.
실시예 3
상기 실시예 1 에서 사용한 광학 필름 (1), 광학 필름 (2), 광학 필름 (3), 및 편광판 (P) 를 감압성 점착제층 (두께 30 ㎛: 아크릴 기재 감압성 점착제) 을 통하여, 도 6에 나타낸 광학 필름 (1)/광학 필름 (2)/광학 필름 (3)/편광판 (P) 의 순서로 적층하여 타원 편광판을 수득하였다.
비교예 1
[광학적으로 정의 일축성을 나타내는 광학 필름 (2)]
100㎛의 두께를 갖는 노르보넨 기재 필름 (JSR, Inc. 제조, 제품명 Arton) 을 170°에서 1.3배 일축 연신시켰다. 수득한 연신 필름은 두께 80 ㎛, 전방 위상차 140nm, 두께 방향 위상차 140nm 및 Nz 계수 1.0을 가졌다. 이 광학 필름을 광학 필름 (2-2) 라고 명명하였다.
[타원 편광판]
상기 실시예 1에서 수득한 광학 필름 (2) 를 광학 필름 (2-1) 로서 사용하였다. 상기 광학 필름 (2-2), 광학 필름 (2-1), 및 실시예 1에서 사용된 편광판 (P) 를 감압성 점착제층 (두께 30 ㎛: 아크릴 기재 감압성 점착제)을 통하여, 도 7에 나타낸 광학 필름 (2-2)/광학 필름 (2-1)/편광판 (P) 의 순서로 적층하여 타원 편광판을 수득하였다.
비교예 2
[중합체 필름]
폴리카보네이트 수지로 이루어지는 중합체 필름으로서, R 필름 (Kaneka Corp. 제조의 제품명; 두께 70 ㎛) 을 사용하였다.
[광학 필름 (1')]
이축 연신된 폴리에스테르 필름인 열수축성 필름을 감압성 점착층을 통해 중합체 필름 (R 필름) 의 양측에 부착시켰다. 이어서, 수득한 필름을 동시적 이축 연신기에 고정시키고, 160℃ 에서 1.1 배 연신시켰다. 수득한 연신 필름은 투명하였고, 두께 80 ㎛, 전방 위상차 140 nm, 두께 방향 위상차 70 nm 및 Nz 계수 0.5 를 가졌다. 또한, 광탄성 계수 12.0 ×10-11, 및 Tg 155℃ 를 나타내었다.
[타원 편광판]
광학 필름(1') 및 평관판(P)를 감압성 점착제층 (도 8에 나타낸 바와 같이 두께 30 ㎛, 아크릴 기재 감압성 점착제)을 통하여 광학 필름 (1')/평관판 (P)의 순서로 적층하여, 타원 편광판을 수득하였다.
[평가]
상기 실시예와 비교예에서 제조한 타원 편광판을 도 9의 반사 반투과형 TFT-TN 형 액정 표시 장치의 백라이트측면상에 타원 편광판 (P1) 으로서 설치하였다. 한편, 비교예 1 에서 제조한 타원 편광판을 시야측면상에 타원 편광판 (P2) 으로서 설치하였다. 상기 타원 편광판 (P1) 과 타원 편광판 (P2) 을, 편광판측이 액정셀 (L) 측으로부터 최대한 분리된 적층 위치에 있을 수 있도록 설치하였다. 하기 평가를 액정 표시 장치에 대해 수행하였다. 하기 표 1은 그 결과를 나타낸다.
<시야각>
백색 화상과 흑색 화상이 상기 액정 표시 장치 상에 표시되었고, ELDIM 에서 제조한 EZcontrast 160D 를 이용하여, 정면 및 네 방향 (위쪽, 아래쪽, 오른쪽 및 왼쪽)에서 0 내지 70°의 시야각에서의 XYZ 표색계 (colorimetric system)의 Y 값, x 값, 및 y 값을 측정하였다.
10 이상의 콘트라스트값 [Y값 (백색 화상)/Y값 (흑색 화상)] 을 제공하는 때의 각도 를 시야각으로 정의하였다.
또한, 백색 화상에 있어서, 화면 정면의 색도(chromaticity) (x0, y0)에 대하여, 네 방향 (위쪽, 아래쪽, 오른쪽 및 왼쪽)에서 각각 40°경사진 상태에서 색도 (x40, y40) 의 색도 변화량을 비교하였다. 색도 변화량은 하기 식으로 계산하였다. 하기 표 1은 그 결과를 나타낸다.
색도 변화량 = √ {(x40 - x0)2 + (y40-y0)2 }
<내구성>
액정 표시 장치를 하기 조건으로 도입시켰다.
조건 (1): 85℃ ×480 시간
조건 (2): 60℃, 90% RH ×480 시간
조건 (3): -30 내지 85℃ 의 열 쇼크, 각각 30 분 ×200 회
각 조건하에서 표시 장치 화상의 시간에 따른 면내 불균일성을 콘트라스트(contrast)의 변화에 기초하여 하기 기준에 따라 평가하였다.
콘트라스트 변화값 = [{(시간에 따른 값 - 초기값)/초기값}x 100(%)]의 절대값
Figure 112004026020514-pat00004
: 콘트라스트 변화 ≤20%
×: 콘트라스트 변화 > 20%
Figure 112004026020514-pat00005
본 발명에 의하여, 스크린의 법선에 대해 대각선 방향에서의 표시 영상의 관찰에 대해 표시 화상의 착색을 억제하고, 그라데이션 역전 영역이 적은 화상의 표시를 가능하게 하고, 우수한 내구성을 갖는 적층 광학 필름이 제공된다. 또한, 본 발명에 의하여, 광학 필름 및 편광판을 적층함으로써 타원 편광판이 제공되며, 광학 필름 또는 타원 편광판을 사용한 화상 표시 장치 또한 제공될 수 있다.

Claims (14)

  1. 하기를 포함하는 적층 광학 필름:
    - 폴리카보네이트 수지 및 스티렌 수지를 함유하는 중합체 필름을 연신함으로써 수득되는 광학 필름 (1)으로서, 광탄성 계수는 2.0 ×10-11 내지 6.0 ×10-11 ㎡/N 이고, 필름 면 내 굴절률이 최대치를 나타내는 방향이 X 축으로 정의되고, X 축에 수직인 방향이 Y 축으로 정의되며, 필름의 두께 방향이 Z 축으로 정의되고, 각각의 축 방향에서의 굴절률이 각각 nx1, ny1 및 nz1로 정의되고, 필름의 두께가 d1(㎚)로 정의되는 경우, Nz = (nx1 - nz1)/(nx1 - ny1)로 표시되는 Nz 계수가 -1 ≤ Nz ≤0.9 의 상관 관계를 충족시킬 수 있고, 전방 위상차(front retardation) (Re) = (nx1 - ny1) × d1 이 80 ㎚ ≤ Re ≤ 300 ㎚ 를 충족시킬 수 있도록 3차원 굴절률이 조절된 광학 필름 (1);
    - 필름 면 내 굴절률이 최대치를 나타내는 방향이 X 축으로 정의되고, X 축에 수직인 방향이 Y 축으로 정의되고, 필름의 두께 방향이 Z 축으로 정의되고, 각각의 축 방향에서의 굴절률이 각각 nx2, ny2 및 nz2로 정의되는 경우, 상관 관계 nx2 ＞ ny2
    Figure 112006027222915-pat00006
    nz2를 충족시키는, 광학적으로 정의 일축성 (positive uniaxial property)을 나타내는 광학 필름 (2); 및
    - 경사 배향된 (tilting aligned) 재료로서, 광학적으로 부의 일축성 (negative uniaxial property) 을 나타내는 재료로써 형성된 광학 필름 (3).
  2. 제 1 항에 있어서, 광학 필름 (1)의 재료인 스티렌 수지의 중량 평균 분자량이 20,000 이하인 적층 광학 필름.
  3. 제 1 항에 있어서, 광학 필름 (1)의 유리 전이 온도가 110 내지 180℃의 범위인 적층 광학 필름.
  4. 제 1 항에 있어서, 광학 필름 (2)가 노르보넨 중합체를 함유하는 중합체 필름을 연신함으로써 수득되는 광학 필름인 적층 광학 필름.
  5. 제 1 항에 있어서, 광학 필름 (2)가 폴리카보네이트 수지 및 스티렌 수지를 함유하는 중합체 필름을 연신함으로써 수득되는 광학 필름으로서, 이 광학 필름이 0.5 ×10-11 내지 6.0 ×10-11 ㎡/N의 광탄성 계수를 갖는 것인 적층 광학 필름.
  6. 제 1 항에 있어서, 광학 필름 (3)을 형성하는, 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 재료가 디스코틱(discotic) 액정 화합물인 적층 광학 필름.
  7. 제 1 항에 있어서, 광학 필름 (3)을 형성하는, 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 재료가 경사 배열되어, 광학 필름 (3)의 평균 광학 축과 법선이 5 내지 50°의 범위의 경사각을 이룰 수 있는 적층 광학 필름.
  8. 제 1 항에 있어서, 조절된 3차원 굴절률을 갖는 광학 필름 (1)이, 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 광학 필름 (2)와, 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 재료가 경사 배향되어 있는 광학 필름 (3) 사이에 배치되는 적층 광학 필름.
  9. 제 1 항에 따른 적층 광학 필름 및 편광판을 포함하는 타원 편광판.
  10. 제 1 항에 따른 적층 광학 필름, 및 적층 광학 필름 중 광학 필름 (2) 측면상에 적층된 편광판을 포함하는 타원 편광판.
  11. 제 1 항에 따른 적층 광학 필름을 포함하는 화상 표시 장치.
  12. 제 1 항에 따른 적층 광학 필름을 포함하는 화상 표시 장치로서, 적층 광학 필름이 TN 방식, OCB 방식, 또는 균일(homogeneous) 방식으로 액정 표시 장치 내에 장착된 화상 표시 장치.
  13. 제 9 항에 따른 타원 편광판을 포함하는 화상 표시 장치.
  14. 제 9 항에 따른 타원 편광판을 포함하는 화상 표시 장치로서, 타원 편광판이 TN 방식, OCB 방식, 또는 균일 방식으로 액정 표시 장치 내에 장착된 화상 표시 장치.
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