KR100754574B1

KR100754574B1 - 편광판

Info

Publication number: KR100754574B1
Application number: KR1020010067114A
Authority: KR
Inventors: 우메모토세이지
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2007-09-05
Also published as: US6542300B2; EP1202083B1; JP4566385B2; KR20020033569A; JP2002131547A; US20020075564A1; EP1202083A1; TW571118B

Abstract

본 발명은 편광소자 및 파장 550㎚인 광에 대한 면내 위상차가 190 내지 320㎚인 2개의 위상차 필름층으로 구성된 하나 이상의 투명 보호 필름을 포함하는 평광판에 관한 것이다. 각각의 위상차 필름의 진상축(進相軸)이 편광소자의 흡수축과 평행이 되도록, 상기 투명 보호 필름을 상기 편광소자의 양면중 한면에 접착한다. 상기 2개의 위상치 필름층은, 하기 수학식 1 및 수학식 2의 조건에서, 0.05 내지 0.2의 Nz를 갖는 위상차 필름과 0.3 내지 0.45의 Nz를 갖는 위상차 필름의 조합으로 구성된다:

nx>ny

Nz=(nx-nz)/(nx-ny)

상기 식에서,

nx 및 ny는 각각 상기 위상차 필름의 면내 굴절율이고;

nz는 상기 위상차 필름의 두께 방향의 굴절율이다.

Description

편광판{POLARIZER}

도 1은 본 발명의 실시양태를 나타내는 설명도이고,

도 2a 내지 2c는 보는 각도의 변화에 따라 편광판의 축이 어긋나는 상태를 각각 설명하는 모식도이고,

도 3은 분광 강도 측정을 나타내는 설명도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 편광소자

2, 3 : 투명 보호 필름

21, 22 : 위상차 필름

본 발명은 크로스니콜(cross-Nicol) 형태로 배치된 편광소자간에 있어서 보는 각도(viewing angle)의 변화에 따라 발생하는 편광소자의 축 변화로 인한 광 유출을 넓은 범위의 가시 광선 영역에서 방지하여 보는 각도가 넓은 액정 디스플레이 등을 달성할 수 있는 편광판에 관한 것이다.

본 발명은 본원에서 참고로 인용되는 일본 특허 제 2000-330070 호에 기초한다.

편광소자를 크로스니콜 형태로 배치했을 때, 일반적으로 법선(정면) 방향에서 광을 차단하는 경우에 있어서도, 방위를 바꾸어 비스듬히 보면, 광 유출이 발생한다는 문제점이 있었다. 이것은 비스듬히 보는 것에 의한 겉보기 각도의 변화로 인해 편광소자간의 크로스니콜의 광축 관계가 어긋나거나 붕괴되기 때문이다. 종래에는, 이러한 방위각에 의한 광 유출 문제를 해소하기 위해서, 위상차가 190 내지 320㎚이고 Nz(후술함)가 0.l 내지 0.9의 복굴절성을 나타내는 투명 보호 필름을 배치하여, 상기 투명 보호 필름의 지상축(遲相軸)이 편광소자의 흡수축에 대하여 평행하도록 한 편광판이 공지되었다(일본 특허 공개공보 제 평성 4-305602호).

종래의 편광판은, 하기와 같은 방법으로 보는 각도의 변화에 따른 편광소자간의 흡수축 등의 엇갈림이 보상되도록 하였다. 상기 투명 보호 필름은 수분의 침입 방지 등을 위한 내구성의 향상을 목적으로 편광소자의 한면 또는 양면에 접착될 수 있으며, 복굴절성을 거의 나타내지 않는 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름 등에 의한 등방성의 투명 보호 필름을 대신하여, 가시광에 대하여 약 1/2 파장인 위상차 특성을 나타내는 필름을 사용하였다. 그렇지만 이러한 보상 방법은 파장 분산에는 대처할 수 없다는 문제점이 있었다.

즉, 일반적으로 위상차 필름에서는 파장에 따라 위상차가 변하는 파장 분산이 발생하기 때문에, 상기한 1/2 파장판으로서의 위상차 필름의 기능은 특정한 파장의 광에 대하여만 작용한다. 다른 파장의 광에 대해서는, 위상차 필름이 1/2 파장판으로서 정확히 작용하지 않아서, 다른 파장의 광의 경우 직선 편광 특성이 열세하여 착색 문제가 발생한다. 또한, 위상차 필름의 특성이, 최고의 광 효율을 나타내는 파장 550㎚ 근방의 광의 보상에 대해 최적화될 경우, 다른 파장의 광은 전술한 최적화 조건에서 어긋나서 청색으로 착색된다. 따라서, 위상차 필름을 액정 디스플레이 장치 등에 적용한 경우에, 상기 착색 문제가 디스플레이의 중성(neutral) 특성에 악영향을 미친다는 점에서 문제점을 야기한다.

본 발명의 목적은, 크로스니콜의 형태로 배치된 편광소자를 광축에서 벗어나는 방위에서 비스듬히 보는 경우에도 광 유출이 거의 발생하지 않고, 또한 파장 분산이 거의 발생하지 않아 중립성이 우수한 편광판의 개발을 과제로 한다.

본 발명은, 파장 550㎚의 광에 대한 면내 위상차가 190 내지 320㎚인 2개의 위상차 필름층으로 구성된 하나 이상의 투명 보호 필름, 및 편광소자로 구성된 편광판에 관한 것으로, 각각의 위상차 필름의 진상축(進相軸)이 편광소자의 흡수축과 평행이 되도록 상기 투명 보호 필름이 상기 편광소자의 양면중 한면에 부착되고, 또한 하기 2개의 층의 위상차 필름이 하기 수학식 1 및 수학식 2의 조건에서 상기 0.05 내지 0.2의 Nz를 갖는 위상차 필름과 0.3 내지 0.45의 Nz를 갖는 위상차 필름의 조합으로 구성됨을 특징으로 하는 편광판에 관한 것이다:

수학식 1

nx>ny

수학식 2

Nz=(nx-nz)/(nx-ny)

상기 식에서,

nx 및 ny는 각각 상기 위상차 필름의 면내 굴절율이고;

nz는 상기 위상차 필름의 두께 방향의 굴절율이다.

본 발명에 따르면, 보는 각도의 변화에 따라 투명 보호 필름층으로 구성된 각각의 위상차 필름의 진상축과 같은 광축을 변화시킴으로써, 편광소자의 흡수 축과 같은 광축의 변화를 상쇄시켜, 크로스 니콜 형태로 배치된 편광소자의 광축과 평행한 보는 각도에서 뿐만 아니라 광축에서 어긋나도록 배치된 보는 각도에서도 위상차 판의 광 유출 및 파장 분산 둘다가 억제되어 우수한 중성 특성(무색성)을 달성하고 선형 편광 특성이 변하지 않도록 하는 보상 작용을 나타내는 편광판을 제공한다. 또한, 이러한 편광판의 사용은 넓은 보는 각도에서의 높은 콘트라스트와 같은 디스플레이 품질이 우수한 액정 디스플레이 장치 등의 형성을 허용한다. 또한, 편광판은 두께감소 및 중량 감소에 있어서 우수하며, 이는 2개의 위상차판이 투명한 보호층으로서 작용하기 때문이다.

본 발명의 특징부 및 장점은 첨부된 도면과 함께 설명되는 바람직한 실시양 태에 대한 하기 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 편광판은, 편광소자, 및 파장 550nm의 광에 대한 면내 위상차가 190 내지 320 nm인 2개의 위상차 필름층으로 구성된 하나 이상의 투명 보호 필름을 포함하는 편광판으로서, 각각의 위상차 필름의 진상층이 편광소자의 흡수축과 평행이 되도록 상기 투명 보호 필름이 편광소자의 양면중 한면에 접착되고, 또한 상기 2개의 위상차 필름이 하기 수학식 1 및 수학식 2의 조건에서 0.05 내지 0.2의 Nz를 갖는 위상차 필름과 0.3 내지 0.45의 Nz를 갖는 위상차 필름의 조합으로 구성됨을 특징으로 하는 편광판이다:

수학식 1

nx>ny

수학식 2

Nz=(nx-nz)/(nx-ny)

상기 식에서,

nx 및 ny는 각각 상기 위상차 필름의 면내 굴절율이고;

nz는 상기 위상차 필름의 두께 방향의 굴절율이다.

도 1은 평관판의 예를 나타난다. 도 1에서 (1)은 편광소자이고, (2 및 3)은 투명 보호 필름이고, (4)는 접착제층이다. 투명 보호 필름(2)은 위상차 필름(21 및 22)으로 구성된다.

편광소자로는, 자연광이 상기 편광소자에 입사되는 경우에 직선 편광을 투과할 수 있는 적당한 것을 사용할 수 있으며 특별히 한정하지는 않는다. 바람직한 편광소자는 편광도가 우수한 투과광이 높은 광투과율로 수득되는 편광소자이다. 이러한 관점에서 자연광이 편광소자에 입사된 경우에 직선 편광을 투과함과 동시에 다른 광은 흡수하는 흡수-2색성 편광소자를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 두께감소 또는 유연성 등과 같은 취급성의 관점에서 흡수-2색성 편광자가 편광 필름으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한 흡수-2색성 편광소자는 액정성 2색성 염료의 도포에 의한 배향층 등을 포함할 수도 있다.

전술한 편광 필름으로 구성되는 흡수-2색성 편광소자로서 적당한 것을 사용할 수 있다. 넓은 가시광선 파장 영역에서 직선 편광을 수득한다는 점 등에서, 예컨대 폴리비닐알콜이나 부분 포름화 폴리비닐알콜과 같은 중합체로 이루어지는 폴리비닐알콜계 필름을 사용할 수 있고, 상기 필름은 요오드 또는/및 아조계나 안트라퀴논계, 테트라진계 등의 2색성 염료를 흡착 방식 등이 적당한 방식으로 합침시켜서 연신 배향 처리할 수도 있다. 특히, 일축 연신 필름이 바람직하게 사용된다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 투명 보호 필름(2 및 3)이 편광소자(1)의 한면 또는 양면에 결합/적층된다. 본 발명에 있어서는, 편광 소자(1)의 양면중 한면에 배치된 하나 이상의 투명 보호 필름(2)은, 또한 0.05 내지 0.2의 Nz를 갖는 위상차 필름과 0.3 내지 0.45의 Nz를 갖는 위상차 필름과의 조합으로 구성된 2개의 위상차 필름(21 및 22)으로 형성되고, 상기 위상차 필름은 각각 파장 550㎚인 광에 대한 면내 위상차가 모두 190 내지 320㎚를 나타낸다. 또한, 상기 Nz는 하기 수학식 1의 조건하에서 하기 수학식 2로 정의된다.

수학식 1

nx>ny

수학식 2

Nz=(nx-nz)/(nx-ny)

상기 식에서,

nx 및 ny는 각각 상기 위상차 필름의 면내 굴절율이고;

nz는 상기 위상차 필름의 두께 방향의 굴절율이다.

상기에 있어서, 상기 2개의 위상차 필름은, 각각의 위상차 필름의 진상축이 편광소자의 흡수축과 평행이 되도록, 서로에게 결합/적층한다. 그의 진상축과 흡수축의 평행관계란, 작업 정확도 등의 점에서 완전한 평행 상태를 의미하는 것은 아니다. 그러나, 보상 효과의 점에서, 2개의 축 사이의 교차 각도(crossing angle)가 작을 수록, 2개의 축 사이의 관계가 바람직해진다. 이러한 경우, 각각의 위상차 필름의 진상축 및 편광소자의 흡수축은 정면(방위각:0)으로부터의 보는 각도에 기초한다. Nz가 상이한 위상차 필름의 적층 순서는 임의적으로 선택된다. 도 1에서, 0.05 내지 0.2의 Nz를 갖는 위상차 판(21)을 통해, 0.3 내지 0.45의 Nz를 갖는 위상차 판(22)이 편광 소자(1)에 결합/적층되어 있다. 이러한 배치 순서가 보상 효과의 점에서 바람직하다. 또한, 상기 면내 위상차는 각각의 위상차 필름 굴절 지수의 차이(Δn= nx-ny)와 위상차 필름의 두께(d)와의 곱(Δn ·d)으로서 계산할 수 있다.

예를 들어, 각각의 위상차 필름은 적당한 방식으로, 예컨대 1축 또는 2축 연신 처리하여 연신된 고분자 필름으로 구성된 복굴절성의 필름으로서 수득될 수 있다. 광투과율이 우수하고 배향 불균일성 및 위상차 불균일성이 적은 위상차 필름이 바람직하게 사용된다. 상기한 위상차와 Nz의 특성을 나타내는 위상차 필름은, 예컨대 고분자 필름에 열 수축성 필름을 접착하고, 가열에 의해 상기 열수축성 필름의 수축력의 작용하에서 배향 처리하여 두께 방향의 굴절율을 제어하는 방법이나, 두께 방향으로 전기장을 적용하여 배향을 제어하면서 고분자 필름을 수득하고 그 필름을 연신 처리하는 방법 등에 의해 수득할 수 있다. 이러한 경우에 처리 대상 필름인 중합체 종류 및 연신 조건, 열 수축성 필름의 종류 및 적용 전압 등을 변경함으로써 위상차 및 Nz를 변화시킬 수 있다. 또한, 통상적으로 1축 연신 처리와 같은 연신 처리에서 Nz가 0 이하 또는 1 이상이 되도록 설정한다.

위상차 필름을 형성하는 상기 고분자로서는, 적절한 것을 사용할 수 있지만 특별히 한정하지는 않는다. 특히, 투명성이 우수한 화합물이 바람직하다. 또한, 응력의 발생에 의한 위상차의 변화를 억제한다는 점에서, 광탄성 계수가 적은 화합물이 바람직하다. 또한, 바람직한 화합물의 예로는 폴리카보네이트; 폴리알릴레이트; 폴리설폰; 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀; 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트 등의 폴리 에스테르; 비닐알콜계 중합체; 노르보넨 중합체; 아크릴계 중합체; 스틸렌계 중합체; 셀룰로스계 중합체 또는 이들 중합체의 2종 또는 3종 이상을 혼합한 중합체 혼합물 등을 들 수 있다.

투명 보호 필름 내지 투명 보호 필름의 구성 요소인 위상차 필름에 편광소자를 결합/적층시키는 것은, 보호 효과의 향상, 광축의 어긋남 방지, 광학 소자의 먼지와 같은 이물질 침입 방지 등을 목적으로 한다. 예컨대 투명 접착층 등을 사용한 접착 방식과 같은 적절한 방식으로 접착/적층될 수 있다. 상기 방식에서 사용된 접착제는 특별히 한정되지 않는다. 편광소자 및 투명 보호 필름의 광학 특성의 변화 방지 등의 관점에서는, 경화나 건조시에 고온의 공정을 필요로 하지 않는 물질이 바람직하고, 장시간의 경화 처리나 건조 시간이 필요하지 않은 물질이 바람직하다. 이러한 점에서, 폴리비닐알콜계 접착제 또는 점착제를 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 서로에게 위상차 필름과 편광소자를 접착하는 접착층은 도 1에서 도시하지 않는다.

상기 점착제로는, 예컨대 아크릴계 중합체, 실리콘계 중합체, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리에테르, 합성 고무 등으로부터 형성된 적절한 중합체를 사용할 수 있다. 특히, 광학 투명성, 점착성, 내후성 등의 점에서 아크릴계 점착제가 바람직하다. 또한, 도 1에서 도시한 바와 같이, 접착층(4), 특히 점착층은 액정 셀 등에 접착할 대상인 편광판을 접착할 목적으로 편광판의 한면 또는 양면에 필요에 따라 제공할 수도 있다. 이러한 경우, 점착층의 표면이 표면에 노출되어 사용될 때까지 점착층 표면이 오염되지 않도록, 세퍼레이터 등을 일시적으로 점착층에 부착시키는 것이 바람직하다.

또한, 도 1에서와 같이, 강화, 내열성, 내후성의 향상 등의 적절한 목적을 위해 제공된 투명 보호 필름은, 필요에 따라 편광소자(1)의 양면에 배치될 수도 있다. 이런 경우에, 투명 보호 필름이 전술한 위상차 필름으로 형성되지 않는 경우에는, 상기 투명 보호 필름중 하나가, 종래 기술에 따라 예컨대 TAC 등의 적절한 수지의 코팅층이나 수지 필름의 적층물중 하나의 층으로 형성될 수 있다.

전술한 경우의 투명 보호층은, 전술한 보상 효과를 유지하기 위해서 위상차가 가급적 작은 것이 바람직하다. 위상차가 있는 경우에는, Nz가 0 또는 1이거나 그 근방인 것이 바람직하다. 또한 그 Nz가 0 또는 그 근방인 투명 보호층은 상기 층의 진상축이 편광소자의 흡수축과 평행이 되도록 제공하는 것이 바람직하다. Nz가 1 또는 그 근방인 투명 보호층은, 그 지상축이 편광소자의 흡수축과 평행이 되도록 제공하는 것이 바람직하다.

도 2a 내지 2c는, 보는 각도의 변화에 의한 편광판의 축 어긋남의 상태를 푸앵카레 구(poincare shpere)를 사용하여 나타낸 모식도이다. 도 2a는 본 발명에 따른 편광판을 나타낸다. 도 2b 및 2c는 종래의 편광판이다. 즉, 도 2b는 위상차가 190 내지 320㎚이고 Nz가 0.1 내지 0.9이고 복굴절성을 나타내는 투명 보호 필름이, 투명 보호 필름의 진상축이 편광소자의 흡수축에 대하여 평행하도록 배치되어 있는 편광판으로서, 진상축과 지상축의 상이성을 제외하고는 미심사된 일본특허 공개공보 제 평성 4-305602호에 따른 편광판이다. 또한 도 2c는 필름의 투명 보호 필름으로서 면내 위상차가 약 30㎚ 이하이며, Nz가 1 내지 30인 것을 사용한 편광판이다.

상기 푸앵카레 구에서, 반경은 보는 각도를 나타낸다. 실선은, 편광소자의 흡수축(A)가 45도가 되도록 하는 조건에서 0도 방향에서 보았을 때의 보는 각도의 변화에 따른 광축의 겉보기 각도가 변화되는 모양을 나타내고 있다. 단, 광축의 변화는 설명을 위해 실제보다 크게 하고 있다. 또한 도 2a 내지 도 2c는 편광소자의 흡수축(A)와 위상차 필름(투명 보호 필름)의 진상축(F)를 나타내지만, 편광소자의 투과축은 이들의 흡수축으로 대하여 항상 직교 상태를 형성하고, 진상축에서 직선 편광의 회전 방향을 단순히 역전시킴으로써 위상차 필름의 지상축이 수득되기 때문에, 편광소자의 투과축과 위상차 필름의 진상축의 관계가 용이하게 이해될 것이다.

각각의 도 2a 내지 도 2c에 있어서, 편광소자의 흡수축(A)는 보는 각도의 변화에 따라 점차적으로 보는 각도와 평행하게 되도록 변한다. 즉, 각각의 도 2a 내지 도 2c에서 흡수축(A)의 각은 원래 각도에서 크게 변한다. 한편, 종래의 도 2c에서, 투명 보호 필름의 진상축(F3)는 보는 각도의 변화에 따라 보는 각도에 대하여 거의 항상 수직 방향으로 발생하기 때문에, 투명 보호 필름의 진상축(F3)의 각도는 90도로 간주될 수 있다. 게다가, 위상차는 보는 각도의 변화에 따라 서서히 커진다. 위상차의 최대값을 약 40㎚ 정도로 하면, 편광소자를 투과한 광 α는 푸앵카레 구상에서 진상축(F3)을 그의 중심으로 하는 회전 변환에 적용된다. 이때 광의 파장에 따른 작용 크기가 변하여, 광의 파장이 짧을수록, 광의 회전 속도가 빨라진다(색 분산). 그 결과, 도 2c에서 도시한 바와 같이, 광이 α블루에서 α레드로 넓어진다. 그 때문에 출사될 편광에 대하여 방위각이 변화하여 투과율은 커지게 된다(광 유출).

한편, 도 2b에서 제시한 종래 기술로는, 투명 보호 필름의 진상축(F2)의 각은, Nz가 0.1 내지 0.9이며 0.5 이하(도 2b에서 0.25임)인 경우, 도 2b에서 도시한 바와 같이 흡수축(A)의 변화에 따라 원래 각도와 흡수축(A)의 각도 사이의 값을 갖도록 변한다. 도 2b에서, 보는 각도 변화에 따른 진상축(F2)의 변화는 항상 흡수축(A)의 변화의 절반이다. 이 경우, 투명 보호 필름과 편광소자의 광축이 일치하기 때문에 정면방향에서는 위상차의 영향이 없지만, 투명 보호 필름의 광축과 편광 소자의 광축이 서로 어긋나는 경우, 위상차의 영향을 나타낸다.

도 2b에서 도시한 종래 기술에서, 면내 위상차는 가시광의 1/2 파장 정도이다. 따라서, 편광소자를 투과한 광 α는, 푸앵카레 구상에서 중심으로서 진상축(F2)를 갖는 π의 회전 변환에 적용되어, 원래의 흡수축(A)의 각도와 같은 각도가 되도록 광의 각도를 보상한다. 그러나, 동시에, 상기 도 2c에서와 같이 파장 분산 때문에 단파장의 광이 보다 빠르게 회전한다. 따라서, 도 2b에서와 같이 α블루에서 α레드로 광이 넓어진다. 따라서, 예컨대 중심 파장이 550㎚인 경우, 청색광이나 적색광의 광 유출이 발생하게 된다.

대조적으로, 본 발명에 따른 편광판에 있어서의 투명 보호 필름(2)의 구성 요소인 위상차 필름(21)의 진상축(F21)는, 위상차 필름의 Nz가 0.05 내지 0.2(도 2a에서는 0.13임)이기 때문에, 흡수축(A)의 변화 각도와 원래 각도의 차이의 1/2보다 커지도록 변한다. 따라서, 보는 각도에 의한 축변화는 항상 흡수축(A)의 변화의 약 3/4만큼 된다.

전술한 경우, 위상차의 영향은 도 2b에서 동일한 방식으로 위상차 필름(21) 및 편광소자의 축 어긋남에 따라 나타난다. 따라서, 편광소자를 투과한 광 α는 푸앵카레 구상에서 진상축(F21)을 중심으로 하여 π의 회전 변환에 적용한다. 그 결과, 파장 분산으로 인해 광이 α블루에서 α레드로 넓어진다. 이와 동시에, 보는 각도에 의해 변화된 흡수축(A)의 변화된 각도와 원래 각도 사이의 중간 각도가 되도록 광의 각도를 보상하여, 투명 보호 필름의 다른 구성 요소인 다음의 위상차 필름(22)에 입사된다.

위상차 필름(22)의 Nz가 0.3 내지 0.45(도 2a에서는 0.37임)이기 때문에, 위상차 필름(22)의 진상축(F22)는, 흡수축(a)의 변화 각도와 원래 각도의 차이의 1/2보다 작은 각도로 변화된다. 그 결과, 보는 각도에 의한 진상축(F22)의 변화는, 항상 흡수축(A)의 변화의 약 1/4이 된다. 위상차 필름(22)에 있어서도, 위상차 필름(22)과 편광소자의 축 어긋남에 따라 위상차의 영향이 나타나서, 진상축(F22)의 각도가 위상차 필름(22)으로 회전 변환에 적용되어 α블루 내지 α레드의 각도 범위와 흡수축(A)의 원래 각도와의 중간 각도가 되게 한다.

그 결과, 위상차 필름(22)에서 회전 변환에 적용된 α블루로부터 α레드의 광은 추가로 푸앵카레 구상에서 진상축(F22)를 중심으로 하여 π의 회전 변환에 적용된다. 따라서, 파장 분산으로 인하여 광이 α블루에서 α레드로 넓어진다. 그러나, 이러한 경우의 변화는 이전의 변화를 상쇄하는 기능을 한다. 따라서, 도 2a에서 도시한 바와 같이, 파장에 무관하게 흡수축(A)의 원래 각도가 거의 회복되도록 광이 보상된다. 따라서, 예컨대 중심 파장이 550㎚인 경우에도, 청색광 또는 적색광으로의 광 유출이 방지된다.

본 발명에 따른 편광판은, 예컨대 액정 디스플레이 장치의 제조와 같이, 종래 기술에 따른 적절한 목적으로 바람직하게 사용할 수 있다. 편광판을 실재로 사용하기 위해서, 편광판의 한면 또는 양면에, 각종 목적의 보호층, 표면 반사의 방지 등을 목적으로 하는 반사 방지층 또는/및 번쩍임 방지 처리층, 광확산층 등의 적절한 작용층을 제공할 수도 있다. 반사 방지층은, 예컨대 불소계 중합체의 코팅층, 다층 금속 침착막 등의 광 간섭 필름으로서 적절하게 형성할 수 있다. 또한, 번쩍임 방지 처리 층도, 예컨대 미립자 함유의 수지 코팅층이 제공되거나 엠보싱(embossing), 샌드 블래스트 가공 또는 에칭 가공 등의 적절한 방식으로 표면에 미세 요철 구조를 부여하는 등에 의해 표면 반사광을 확산시키는 적절한 방식으로 형성할 수가 있다.

또한, 광 확산층도 상기 번쩍임 방지 처리층에 준하여 형성될 수가 있다. 또한, 상기 미립자로는 예컨대 평균 입경이 0.5 내지 20㎛인 무기 미립자 및 유기 미립자를 들 수 있다. 무기 미립자는 실리카, 산화칼슘, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등으로 구성되며, 이는 전기 전도성이다. 유기 미립자는 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리우레탄과 같은 가교 또는 미가교 중합체로 구성된다. 전술한 무기 미립자 및 유기 미립자에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 조합이 사용될 수도 있다. 또한, 번쩍임 방지 처리층이나 광 확산층은 투명 보호 필름을 확산 또는 표면의 미세 요철을 제공함으로써, 투명 보호 필름과 일체화될 수도 있다.

한편, 액정 디스플레이 장치는, 종래의 편광판을 대신하여 본 발명에 따른 편광판을 사용하여 상기 편광판을 액정셀의 한면 또는 양면에 배치함으로써 형성할 수 있다. 이런 경우, 2개의 위상차 필름으로 구성된 투명 보호 필름이 편광소자와 액정 셀의 사이에 위치하도록 배치하는 것이 디스플레이 품질의 향상 등의 점에서 바람직하지만, 하지만 투명 보호 필름의 위치가 제한되는 것은 아니다.

실시예

참고예

폴리비닐알콜 필름을 온수 속에 침지하여 팽윤시킨다. 필름을 요오드/요오드화칼륨 수용액에서 염색시키고 붕산 수용액내에서 일축 연신 처리하여, 편광소자를 수득하였다. 분광 광도계에 의해 편광소자의 단체(simplex) 투과율, 평행 투과율 및 직교 투과율을 측정하였다. 그 결과, 투과율이 43.5%이고, 편광도가 99.9%이었다.

실시예 1

폴리카보네이트(PC) 필름의 양면에 점착층을 사이에 두고 열 수축성 필름을 결합하였다. 생성된 필름을 163℃에서 일축 연신 처리하여, 파장 550㎚인 광에 대해 면내 위상차가 263㎚이고, Nz가 0.13인(이러한 법칙은 하기에서도 적용됨) 위상차 필름 A를 수득하였다. 또한, 전술한 바와 동일하게, 전술한 것과 동일한 필름을 160℃에서 연신 처리하여, 면내 위상차가 271㎚이고, 0.37의 Nz를 갖는 위상차 필름 B를 수득하였다. 그다음, 참고예로 수득한 편광소자의 한면에 폴리비닐알콜계 접착제를 통해 TAC 필름을 접착하여, 투명 보호층을 형성하였다. 그다음 편광소자의 다른 면에 폴리비닐알콜계 접착제를 통해 위상차 필름 A를 접착하며, 상기 위상차 필름 A에 아크릴계 점착층을 통해 위상차 필름 B를 중첩 접착하여 투명 보호 필름을 형성하였다. 그다음, 편광판을 수득하였다. 또한 각각의 위상차 필름에서 그의 연신축이 지상축으로 작용한다. 따라서, 지상축에 대해 직교하는 진상축이 편광소자의 흡수축과 평행해지도록, 결합되었다.

실시예 2

163℃에서 일축 연신 처리하여 수득한 것으로서, 면내 위상차가 258㎚이고, 0.09의 Nz를 갖는 위상차 필름 A 및 160℃에서 일축 연신 처리하여 수득한 것으로서, 면내 위상차가 263㎚이고, 0.36의 Nz를 갖는 위상차 필름 B를 사용한 것 외에는, 실시예 1에 준하여 편광판을 수득하였다.

실시예 3

162℃에서 일축 연신 처리하여 수득한 것으로서, 면내 위상차가 281㎚이고, 0.19의 Nz를 갖는 위상차 필름 A 및 160℃에서 일축 연신 처리하여 수득한 것으로서, 면내 위상차가 257㎚이며, 0.31의 Nz를 갖는 위상차 필름 B를 사용한 것 외에는, 실시예 1에 준하여 편광판을 수득하였다.

실시예 4

162℃에서 일축 연신 처리하여 수득한 것으로서, 면내 위상차가 272㎚이고, 0.18의 Nz를 갖는 위상차 필름 A 및 160℃에서 일축 연신 처리하여 수득한 것으로서, 면내 위상차가 274㎚이며, 0.42의 Nz를 갖는 위상차 필름 B를 사용한 것 외에는, 실시예 1에 준하여 편광판을 수득하였다.

비교예 1

위상차 필름 A 및 B로 이루어지는 투명 보호 필름을, 면내 위상차가 6㎚이며 8의 Nz를 갖는 TAC 필름으로 이루어지는 투명 보호 필름으로 한 대체한 것 외에는, 실시예 1에 준하여 편광판을 수득하였다.

비교예 2

위상차 필름 A를, 면내 위상차가 265㎚이고 1.01의 Nz를 갖는 위상차 필름으로 대체한 것 외에는, 실시예 1에 준하여 편광판을 수득하였다. 이 위상차 필름은 열 수축성 필름에 의해 접착하지 않고 159℃에서 PC 필름을 일축 배향 처리하여 제조하였다.

비교예 3

160℃에서 일축 연신처리하여 수득한 것으로서, 면내 위상차가 140㎚이고, 0.08의 Nz를 갖는 위상차 필름 A 및 l56℃에서 일축 연신 처리하여 수득한 것으로서, 면내 위상차가 105㎚이며, 0.35의 Nz를 갖는 위상차 필름 B를 사용한 것 외에는, 실시예 1에 준하여 편광판을 수득하였다.

비교예 4

161℃에서 일축 연신 처리하여 수득한 것으로서, 면내 위상차가 430㎚이고, 0.18의 Nz를 갖는 위상차 필름 A 및 156℃에서 일축 연신 처리하여 수득한, 면내 위상차가 155㎚이며, 0.41의 Nz를 갖는 위상차 필름 B를 사용한 것 외에는, 실시예 1에 준하여 편광판을 수득하였다.

비교예 5

위상차 필름 A 및 B로 이루어진 투명 보호 필름을, 면내 위상차가 264㎚이고, 0.26의 Nz를 갖는 위상차 필름으로 이루어진 투명 보호 필름으로 대체한 외에는 실시예 1에 준하여 편광판을 수득하였다. 이 위상차 필름은 실시예 1에 준하여 160℃에서 일축 연신 처리하여 제조될 것이다.

평가시험

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에서 수득한 편광판의 분광 강도를 도 3에 도시한 장치로 측정하였다. 즉, 광원(K), 핀홀(P), 및 렌즈(R)의 조합으로 평행 광선을 발생시켰다. 상기 평행 광선은, 그랜드-톰슨(Gland-Thompson) 프리즘(G)를 통해 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에서 각각에서 수득한 편광판으로 구성된 샘플(F)에 입사하였다. 샘플(F)를 투과한 투과광을 분광기(B)를 통해 검출기(D)로 받아서 광의 분광 강도를 측정했다. 또한, 측정을 위해, 평행 광선에 대하여 수직한 회전축 γ 둘레에서 β회전할 수 있는 회전판에 샘플(F)를 장착하고, 위상차 필름층으로 구성된 투명 보호 필름을, 광선에 대하여 수직하도록 광원측에 배치하고, 또한 편광소자의 흡수축이 회전축 γ에 대하여 45도가 되도록 장착했다. 또한 그랜드-톰슨프리즘(G)는 그의 투과축이 샘플(F)의 흡수축과 평행하도록 배치하여 크로스니콜의 관계를 형성했다.

상기한 바에 의해 측정한 분광 강도 대 기준 분광 강도의 비로부터 투과율을 계산하였다. 투과율로부터 3개의 자극값을 기준으로 L, a 및 b를 계산하여 흑색점과의 색상차 ΔE0를 수득하였다. 한편, 샘플(F)를 회전축 γ주변으로 75도 회전시키는 조건에서, 전술한 바와 동일한 방법에 의해 분광 투과율을 측정하였다. 그 결과, 흑색점과의 색상차 ΔE75를 수득하였다. 동시에, 전술한 결과로부터 회전각이 O도인 경우와 75도인 경우의 색좌로부터 색상차 ΔE75-0을 계산했다. 또한, 상기 기준 분광 강도는, 도 3의 장치에서 그랜드-톰슨 프리즘(G) 및 샘플(F)가 제거된 상태, 즉 광원(K), 핀홀(P), 렌즈(R), 분광기(B) 및 검출기(D)로 이루어진 조건에서의 기기의 분광 강도에 근거한다.

상기 결과를 하기 표 1에 도시했다.

상기 표 1과 나안의 관찰 결과로부터, 정면 방향의 흑색점에서의 색상차 ΔE0는 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 5에서 거의 차이는 인정할 수 없지만, 75도 방향의 색상차 ΔE75는 실시예 1 내지 4에 있어서 통상의 편광판인 비교예 1 및 다른 종류의 편광판을 나타내는 비교예 2에 비해 명확히 작고, 즉 실시예 1 내지 4에서 광 유출이 억제된다는 것을 알 수 있다. 따라서 비교예 1 및 2 각각에서와 같이 Nz가 1 이상인 경우에는 보상 효과를 발휘할 수 없다. 또한, 비교예 3 및 4 각각의 색상차 ΔE75가 비교예 1 및 2 각각 보다 컸다. 위상차가 소정 범위 밖인 경우에도 보상 효과가 발현하지 않는 다는 것을 알 수 있다.

한편, 비교예 5에서, 색상차 ΔE75가 비교예 1보다 작지만, a 및 b의 값이 커서 나안 관찰에 있어서도 투과광이 보라색으로 변색되었다. 이것은 청색이나 적색의 영역에서 적당하게 보상되지 않음을 의미한다. 또한 0도와 75도 사이에서의 각도에 있어서도 그 회전각이 커질수록 색상차 ΔE가 점차적으로 증가하고 나안의 관찰에 있어서도 변색(광 유출)이 점차적으로 커짐이 확인되었다. 대조적으로, 실시예 1 내지 4에서는, 투과광의 색상이 실질적으로 거의 무채색에 근접하였고 a와 b의 값도 비교예 5보다 작았다. 실시예 1 내지 4에서는, 보상 효과가 넓은 가시 광역에서 달성되었음을 알 수 있다. 전술한 설명으로부터, 넓은 범위의 가시 광역에서 보는 각도의 변화에 의해 광 유출을 방지할 수 있는 편광판이 본 발명에 의해 수득되었음을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 보는 각도의 변화에 대응하여 투명 보호 필름을 형성하는 위상차 필름의 진상축 등의 광축이 변화되어 편광소자의 흡수축 등의 광축 변화를 상쇄하는 보상 작용을 나타내고, 크로스니콜에 배치한 경우에 편광소자의 광축 방향과 함께 그 광축에서 어긋난 방향에 있어서도 광 유출을 억제할 수 있는 동시에, 위상차의 파장 분산도 억제할 수 있고 중립성(무착색성)이 우수하여 직선 편향성이 변화되기 어려운 편광판을 수득할 수 있고, 그것을 사용하여 넓은 보는 각도로 콘트라스트 등의 디스플레이 품질이 우수한 액정 디스플레이 장치 등을 형성할 수 있다. 또한 편광판은 필름을 겸하기 때문에 두께감소 및 경량성에도 우수하다.

Claims

편광소자; 및 파장 550㎚의 광에 대한 면내 위상차가 190 내지 320㎚인 2개의 위상차 필름층으로 구성된 하나 이상의 투명 보호 필름을 포함하는 편광판으로서,

각각의 위상차 필름의 진상축(進相軸)이 편광소자의 흡수축과 평행이 되도록 상기 투명 보호 필름이 상기 편광소자의 양면중 한면에 접착되고, 또한 상기 2개의 위상차 필름이 하기 수학식 1 및 수학식 2의 조건에서 0.05 내지 0.2의 Nz를 갖는 위상차 필름과 0.3 내지 0.45의 Nz를 갖는 위상차 필름의 조합으로 구성되는 편광판:

수학식 1

nx>ny

수학식 2

Nz=(nx-nz)/(nx-ny)

상기 식에서,

nx 및 ny는 각각 상기 위상차 필름의 면내 굴절율이고;

nz는 상기 위상차 필름의 두께 방향의 굴절율이다.
제 1 항에 있어서,

0.05 내지 0.2의 Nz를 갖는 위상차 필름이 편광소자 측에 배치된 편광판.
제 1 항에 있어서,

편광소자가 흡수-2색성인 편광판.
제 3 항에 있어서,

상기 흡수-2색성 편광소자가 요오드 또는 2색성 염료를 함유하는 폴리비닐알콜 화합물의 일축 연신 필름으로 이루어지는 편광판.