KR101172074B1 - 액정 표시 장치 및 상기 장치에 유용한 편광판 세트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동일 콘트라스트를 나타내는 시야각이 넓고, 또한 시야각에 의한 색 시프트가 적은 IPS 모드의 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

IPS 모드의 액정 셀(50)과, 그 액정 셀을 사이에 두고 배치된 제1 편광판(10) 및 제2 편광판(20)을 구비하는 액정 표시 장치로서, 제1 편광판(10)과 액정 셀(50) 사이에는 위상차판(30)이 배치되고, 제1 편광판(10)을 구성하는 편광자(11)에서부터 상기 위상차판(30)까지 존재하는 복굴절층[보호층(12)+위상차판(30)]의 두께 방향 위상차(Rth)의 합이 -40 nm에서 +40 nm의 범위에 있으며, 이들 평면 위상차(R₀)의 합이 100 nm에서 200 nm의 범위에 있고, 제2 편광판(20)은 편광자(21)의 양측에 투명 보호층(22, 23)이 설치된 것이며, 그 편광자(21)의 액정 셀측에 위치하는 투명 보호층(22)의 두께 방향 위상차(Rth)가 -10 nm에서 +40 nm의 범위에 있는 액정 표시 장치가 제공된다.

Description

액정 표시 장치 및 상기 장치에 유용한 편광판 세트{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND POLARIZING PLATE SET USEFUL FOR THE DEVICE}

도 1은 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 예를 도시하는 것으로, (A)는 층 구성을 개략적으로 도시하는 종단면 모식도, (B)는 축 관계를 설명하기 위한 사시도.

도 2는 n_z≒n_x>n_y되는 관계를 만족시키는 마이너스의 일축성 위상차판을 굴절율 타원체로 나타낸 사시도로서, (A)는 굴절율 타원체의 지상축을 횡방향으로 취한 상태, (B)는 지상축과 면내에서 직교하는 축(진상축)을 횡방향으로 취한 상태.

도 3은 비교예 1에서 제작한 액정 표시 장치로서, (A)는 층 구성을 개략적으로 도시하는 종단면 모식도, (B)는 축 관계를 설명하기 위한 사시도.

도 4는 실시예 1 내지 5, 비교예 2, 비교예 3, 실시예 6 및 7에서 제작한 액정 표시 장치로서, (A)는 층 구성을 개략적으로 도시하는 종단면 모식도, (B)는 축 관계를 설명하기 위한 사시도.

도 5는 비교예 3에서 제작한 액정 표시 장치의 동일 콘트라스트 곡선을 도시한 도면.

도 6은 비교예 3에서 제작한 액정 표시 장치에 관해서, 흑색 표시시에 앙각 60°로 방위각을 변화시켰을 때의 x, y 색도도.

도 7은 실시예 6에서 제작한 액정 표시 장치의 동일 콘트라스트 곡선을 도시하는 도면.

도 8은 실시예 6에서 제작한 액정 표시 장치에 관해서, 흑색 표시시에 앙각 60°로 방위각을 변화시켰을 때의 x, y 색도도.

도 9는 실시예 7에서 제작한 액정 표시 장치의 동일 콘트라스트 곡선을 도시한 도면.

도 10은 실시예 7에서 제작한 액정 표시 장치에 관해서, 흑색 표시시에 앙각 60°로 방위각을 변화시켰을 때의 x, v 색도도.

도 11은 비교예 4 및 5, 실시예 8 내지 10에서 제작한 액정 표시 장치로서, (A)는 층 구성을 개략적으로 도시하는 종단면 모식도, (B)는 축 관계를 설명하기 위한 사시도.

도 12는 비교예 4에서 제작한 액정 표시 장치의 동일 콘트라스트 곡선을 도시한 도면.

도 13은 비교예 4에서 제작한 액정 표시 장치에 관해서, 흑색 표시시에 앙각 60°로 방위각을 변화시켰을 때의 x, y 색도도.

도 14는 비교예 5에서 제작한 액정 표시 장치의 동일 콘트라스트 곡선을 도시하는 도면.

도 15는 비교예 5에서 제작한 액정 표시 장치에 관해서, 흑색 표시시에 앙각 60°로 방위각을 변화시켰을 때의 x, y 색도도.

도 16은 실시예 8에서 제작한 액정 표시 장치의 동일 콘트라스트 곡선을 도 시하는 도면.

도 17은 실시예 8에서 제작한 액정 표시 장치에 관해서, 흑색 표시시에 앙각 60°로 방위각을 변화시켰을 때의 x, y 색도도.

도 18은 실시예 9에서 제작한 액정 표시 장치의 동일 콘트라스트 곡선을 도시한 도면.

도 19는 실시예 9에서 제작한 액정 표시 장치에 관해서, 흑색 표시시에 앙각 60°로 방위각을 변화시켰을 때의 x, y 색도도.

도 20은 실시예 10에서 제작한 액정 표시 장치의 동일 콘트라스트 곡선을 도시하는 도면.

도 21은 실시예 10에서 제작한 액정 표시 장치에 관해서, 흑색 표시시에 앙각 60°로 방위각을 변화시켰을 때의 x, y 색도도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 제1 편광판

11: 편광자

12, 13: 투명 보호층

15: 제1 편광판의 흡수축

20: 제2 편광판

21: 편광자

22, 23: 투명 보호층

25: 제2 편광판의 흡수축

30: 위상차판

35: 위상차판의 지상축

40: 복합 편광판

50: IPS 모드 액정 셀,

51, 52: 액정 셀 기판

53: 액정층

55: 액정 분자의 장축 방향

본 발명은 횡전계(In-Plane Switching: IPS) 모드로서 광 시야각을 가능하게 하는 액정 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 그 액정 표시 장치에 유용한 편광판 세트에도 관계되어 있다.

최근, 저소비전력, 저전압 동작, 경량, 박형 등의 여러 가지의 이점으로부터 액정 표시 장치(LCD)는 휴대 전화, 휴대 정보 단말(Personal Digital Assistant: PDA), 퍼스널 컴퓨터나 텔레비전 등, 정보용 표시 디바이스로서의 용도가 급속히 증가되어 오고 있다. LCD 기술의 발전에 따른, 여러 가지 모드의 LCD가 제안되어 응답 속도나 콘트라스트, 협 시야각이라고 하는 LCD의 문제점이 해소되고 있다. 또한, 위상차판을 편광판과 유리 기판 사이에 협지함으로써, 보다 나은 시야각 개선이 이루어져 왔다.

이들 액정 표시 장치 중에서, IPS 모드의 액정 표시 장치는 액정을 협지하는 한 쌍의 투명 기판을 갖는 액정 셀과 그 셀을 사이에 두고 양측에 배치되는 한 쌍의 편광판을 가지며, 액정이 기판면에 평행하고 거의 같은 방향으로 배향되어 있고, 한 쌍의 투명 기판 중 적어도 한쪽 기판의 내측(액정층측)에 평행한 빗살형 전극을 배치하며, 그 전극간에 인가되는 전압의 변화에 의해 액정의 분자 장축의 방향을 기판에 평행한 면내에서 변화시키고, 전면측 편광판을 통과하는 빛을 제어하여 표시하도록 구성된 것이다.

이러한 IPS 모드의 액정 표시 장치의 복굴절을 보상하여 시야각을 개선하기 위해서는, 예컨대 SID 00 DIGEST, p.1094-1097(비특허 문헌 1)에 기재된 바와 같이, 두께 배향한 위상차판이 유효한 것이 알려져 있다. 두께 배향한 위상차판의 제조 방법의 하나로서, 특허 공개 평7-230007호 공보(특허 문헌 1)에는 일축 연신된 폴리카보네이트 등으로 이루어지는 열가소성 수지 필름에 소정의 형태로 열 수축을 일으키게 하는 방법이 개시되어 있다. 이러한 두께 방향으로 배향한 위상차판을 액정 셀을 사이에 두고 배치되는 2 장의 편광판 중 어느 한쪽과 액정 셀 기판 사이에, 인접하는 편광판의 투과축과 위상차판의 지상축이 평행하게 되도록 배치하는 것이 액정 셀의 복굴절을 보상하여 시야각을 확대하는 것에 유효하다.

특허 공개 평10-54982호 공보(특허 문헌 2)에는 IPS 모드의 액정 표시 장치에서, 셀 기판과 적어도 한쪽 편광판 사이에, 마이너스의 일축성을 갖는 위상차판(광학 보상 시트)을 배치함으로써, 시야각 특성을 개선하는 것이 기재되어 있다. 또한 특허 공개 2002-258041호 공보(특허 문헌 3)에는 흡수형 편광자의 양측에 투명 보호층이 마련된 편광판의 한쪽 또는 양측에, 지상축 방향의 굴절율(n_x)과 두께 방향의 굴절율(n_z)이 거의 동등한 위상차판(광학 보상 필름)을 적층하는 것이 기재되어 있다.

상기 특허 문헌 3의 실시예에서는 플러스의 고유 복굴절을 갖는 폴리카보네이트의 이축 연신에 의해, n_x와 n_z가 거의 동등한 위상차판을 얻고 있지만, 이러한 n_x와 n_z가 거의 동등한 위상차판은 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 고분자 필름의 일축 연신에 의해 제조하는 편이 유리하다. 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 위상차판의 재료에 관해서도 각종 제안이 이루어져 있고, 예컨대 특허 공개 2003-207640호 공보(특허 문헌 4)에는 비환형 올레핀 모노머, 환형 올레핀 모노머 및 방향족 비닐모노머의 삼원 공중합체를 위상차판으로 하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허 공개 2004-214325호 공보(특허 문헌 5)에는 α-올레핀 단위와 N-페닐말레이미드 단위로 이루어지고, 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 공중합체를 광학 보상판이나 위상차판으로 하는 것이 기재되어 있다.

상기 특허 문헌 2나 특허 문헌 3에 기재되는 구성을 채용하더라도, 여전히 동일 콘트라스트를 나타내는 시야각의 확대에 한계가 있거나, 시야각에 의한 색 시프트가 큰 문제가 발생하고 있어, 보다 나은 개선이 요구되고 있다.

본 발명자는 특허 공개 2005-221532호 공보(특허 문헌 6, 특허 출원 2004-26444호)에서, 마이너스의 일축성을 갖는 위상차판을 1 장 이용하고, 이 위상차판의 지상축을 인접하는 편광판의 투과축 및 인접하는 셀 기판측의 액정 분자의 장축 방향과 평행하게 배치함으로써, 시야각 특성의 개선을 도모하는 것을 제안하고 있다. 이러한 마이너스의 일축성을 갖는 위상차판은 두께 방향으로 배향한 위상차판에 비해 생산이 용이하고, 또한 폴리머의 종류를 선택하면 높은 내열성를 얻을 수 있다. 또한, 특허 출원 2004-126387호에서는 마이너스의 일축성을 갖는 위상차판을 2 장 이용함으로써 보다 나은 시야각 특성의 개선을 도모하는 것을 제안하고 있다.

[특허 문헌 1] 특허 공개 평7-230007호 공보(청구항 1)

[특허 문헌 2] 특허 공개 평10-54982호 공보(청구항 1, 도 3)

[특허 문헌 3] 특허 공개 2002-258041호 공보(청구항 1)

[특허 문헌 4] 특허 공개 2003-207640호 공보(청구항 1)

[특허 문헌 5] 특허 공개 2004-214325호 공보(청구항 1, 5, 6)

[특허 문헌 6] 특허 공개 2005-221532호 공보(청구항 1)

[비특허 문헌 1] T.Ishinabe et al., 'Novel Wide Viewing Angle Polarizer with High Achromaticity', SID 00 DIGEST, p.1094-1097(2000년)(표 1)

본 발명자는 IPS 모드의 액정 표시 장치에 관해서, 시야각 개선을 더욱 도모하기 위해 연구를 계속한 결과, 본 발명에 이르렀다. 본 발명의 목적은 동일 콘트라스트를 나타내는 시야각이 넓고, 또한 시야각에 의한 색 시프트가 적은 IPS 모드의 액정 표시 장치를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 또 하나의 목적은 이러한 IPS 모드의 액정 표시 장치가 액정 셀 양측에 배치됨으로써 시야각을 확대하는 것에 유효한 편광판 세트를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 서로 평행한 한 쌍의 투명 기판 사이에 액정이 봉입되고, 그 액정이 기판에 평행하면서 거의 같은 방향으로 배향되어 있는 액정 셀과, 그 액정 셀을 사이에 두고 배치된 제1 편광판 및 제2 편광판을 구비하고, 액정 셀에 인가되는 전압의 변화에 의해 액정의 분자 장축 방향이 기판에 평행한 면내에서 변화되어 표시하도록 구성되어 있는 액정 표시 장치로서,

제1 편광판과 액정 셀 사이에는 적어도 1 장의 위상차판이 배치되고, 제1 편광판을 구성하는 편광자에서부터 상기 위상차판까지 존재하는 그 위상차판을 포함하는 복굴절층의 두께 방향 위상차(Rth)의 합이 -40 nm에서 +40 nm의 범위에 있으면서, 이들의 평면 위상차(R₀)의 합이 100 nm에서 200 nm의 범위에 있고, 제2 편광판은 편광자의 양측에 투명 보호층이 마련된 것이며, 그 편광자의 액정 셀 측에 위치하는 투명 보호층의 두께 방향 위상차(Rth)가 -10 nm에서 +40 nm의 범위에 있는 액정 표시 장치가 제공된다.

이 액정 표시 장치에서, 위상차판이 배치되어 있지 않은 제2 편광판의 액정 셀측에 위치하는 투명 보호층은 열가소성 환형 폴리올레핀계 수지 필름으로 구성하는 것이 유리하다. 이러한 열가소성 환형 폴리올레핀계 수지 필름으로 투명 보호층을 형성하면, 그 두께 방향 위상차(Rth)를 -10 nm에서 +10 nm의 범위로 할 수 있다.

또한, 제1 편광판과 액정 셀 사이에 배치되는 위상차판은, 평면 위상차(R₀) 가 100 nm에서 200 nm의 범위에 있는 것이 바람직하고, 더 나아가서는 뒤에서 정의하는 Nz 계수가 -0.5에서 +0.5의 범위에 있는 것이 바람직하다.

여기서, 투명 보호층이나 위상차판의 평면 위상차(R₀), 두께 방향 위상차(Rth), 및 Nz 계수는 각각의 필름에서, 면내의 지상축 방향의 굴절율을 n_x, 면내에서 지상축과 직교하는 방향의 굴절율을 n_y, 두께 방향의 굴절율을 n_z, 그리고 막 두께를 d로 했을 때, 각각 다음 식(1) 내지 (3)으로 정의되는 것이다.

R₀ = (n_x-n_y)×d (1)

Rth= [(n_x+n_y)/2-n_z]×d (2)

Nz=(n_x-n_z)/(n_x-n_y) (3)

바꿔 말하면, 평면 위상차(R₀)는 면내 굴절율차에 막 두께를 곱한 값이고, 두께 방향 위상차(Rth)는 면내 평균 굴절율과 두께 방향 굴절율의 차에 막 두께를 곱한 값이며, 그리고 N_z 계수는 면내 굴절율차에 대한 면내 최대 굴절율(지상축 방향 굴절율)과 두께 방향 굴절율의 차의 비로서, 두께 방향에의 배향의 정도를 나타내는 지표이다. 예컨대, 플러스의 일축성으로 광축이 면내에 있는 필름(n_x>n_y≒n_z)이면, Nz≒1이 되고, 마이너스의 일축성으로 광축이 면내에 있는 필름(n_x≒n_z>n_y)이면, Nz≒0이 된다.

상기한 제1 편광판을 구성하는 편광자에서부터 위상차판까지 존재하는 복굴 절층이 위상차판뿐인 경우는, 그 위상차판이, 상기한 두께 방향 위상차(Rth) 및 평면 위상차(R₀)를 만족시키도록 하면 된다. 한편, 이 복굴절층이 편광판의 투명 보호층과 위상차판인 경우는, 위상차판측에 있는 투명 보호층의 각 값에 첨자 1을 붙이고, 위상차판의 각 값에 첨자 2를 붙여 나타내면, 투명 보호층과 위상차판의 두께 방향 위상차의 합은 다음 식(4)으로 나타내는 범위가 된다.

-40 nm≤Rth₁+Rth₂≤+40 nm (4)

다만,

Rth₁=[(n_x1+n_yl)/2-n_z1]×d₁

Rth₂=[(n_x2+n_y2)/2-n_z2]×d₂

또한 이 액정 표시 장치에서, 제1 편광판과 액정 셀 사이에 배치되는 위상차판은, 그 지상축이 제1 편광판의 흡수축과 거의 직교하도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 이 위상차판은 그 지상축이 인접하는 투명 기판면에 위치하는 액정 분자의 전압 무인가시의 장축 방향과 거의 평행하게 되도록 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 이하와 같은 조합으로 이루어지는 액정 표시 장치용 편광판 세트도 제공된다.

제1 편광판과 그 한쪽 면에 배치된 적어도 1 장의 위상차판으로 이루어지고, 제1 편광판을 구성하는 편광자에서부터 상기 위상차판까지 존재하는 그 위상차판을 포함하는 복굴절층의 두께 방향 위상차(Rth)의 합이 -40 nm에서 +40 nm의 범위에 있으면서, 이들의 평면 위상차(R₀)의 합이 100 nm에서 200 nm의 범위에 있는 복합 편광판, 및

편광자의 양측에 투명 보호층이 마련되고, 이 투명 보호층의 적어도 한쪽 두께 방향 위상차(Rth)가 -10 nm에서 +40 nm의 범위에 있는 제2 편광판의 조합.

IPS 모드 액정 셀의 한쪽에 상기 편광판 세트 중, 복합 편광판을 그 위상차판측이 액정 셀에 면하도록 배치하고, 액정 셀의 다른쪽에는 제2 편광판을 그 두께 방향 위상차(Rth)가 -10 nm에서 +40 nm의 범위에 있는 투명 보호층이 액정 셀에 면하도록 배치하면, 시야각 특성이 개선된 IPS 모드의 액정 표시 장치로 할 수 있다.

(실시예)

이하, 첨부 도면도 적절하게 참조하면서, 본 발명을 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 일례를 도시하는 것으로서, (A)는 층 구성을 도시하는 종단면 모식도이며, (B)는 축 관계를 설명하기 위한 사시도이다. 이 액정 표시 장치는, IPS 모드의 액정 셀(50)을 중심으로 구성된다. IPS 모드의 액정 셀은 앞에서도 진술한 바와 같이, 액정층(53)을 협지하는 한 쌍의 투명 기판(51, 52)을 가지며, 액정이 기판면에 평행하고 거의 같은 방향으로 배향되어 있고, 한 쌍의 투명 기판(51, 52) 중 적어도 한쪽 기판의 내측(액정층측)으로 평행한 빗살형 전극(도시 생략)이 배치되며, 그 전극간에 인가되는 전압의 변화에 의해 액정의 분자 장축의 방향을 기판에 평행한 면내에서 변화시키는 것이다.

한쪽 기판(51)의 외측에는 제1 편광판(10)이 배치되고, 다른쪽 기판(52)의 외측에는 제2 편광판(20)이 배치된다. 제1 편광판(10)의 흡수축(15)과 제2 편광판 (20)의 흡수축(25)은 일반적으로는 거의 직교 관계로 배치하여 노멀 블랙이 되지만, 양자의 흡수축이 거의 평행하게 되도록 배치되어 노멀 화이트로 할 수도 있다. 또한, 전압 무인가시에서의 액정 셀(50) 중 액정 분자의 장축 방향(55)에 대하여, 어느 한쪽 편광판의 흡수축은 거의 직교하도록, 다른쪽 편광판의 흡수축은 거의 평행하게 되도록 배치되어 있다. 도 1(B)에서, 액정 분자의 장축 방향(55)은 백색 실선 화살표와, 또한 직교하는 백색 파선 화살표로 표시되어 있지만, 이들 중 어느 한 방향으로 배치되는 것을 의미한다.

본 발명에서는 제1 편광판(10)과 액정 셀(50) 사이에 위상차판(30)을 배치한다. 제1 편광판(10)에 위상차판(30)이 접합된 상태로, 복합 편광판(40)을 구성하고 있다. 제1 편광판(10)과 위상차판(30)의 접합에는 통상의 접착제나 감압 접착제(점착체)를 이용할 수 있다.

제1 편광판(10) 및 제2 편광판(20)은 각각, 필름면 내에서 직교하는 한쪽 방향으로 진동하는 직선 편광을 투과하고, 다른쪽 방향으로 진동하는 직선 편광을 흡수하는 것으로 좋다.

제1 편광판(10)은 편광자(11)의 양측에 투명 보호층(12, 13)이 마련되어 있다. 제2 편광판(20)도, 편광자(21)의 양측에 투명 보호층(22, 23)이 마련되어 있는 것으로 구성되어 있다.

편광자(11, 21)는 구체적으로는, 폴리비닐 알코올 필름에 요오드가 흡착 배향된 요오드계 편광 필름이나, 폴리비닐 알코올 필름에 이색성 유기 염료가 흡착 배향된 염료계 편광 필름일 수 있다. 투명 보호층(12, 13, 22, 23)은 일반적으로 고분자 재료로 구성되고, 예컨대 표면을 비누화 처리한 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 디아세틸 셀루로오스(DAC), 셀룰로오스 프로피오네이트 등, 공지의 셀룰로오스계 필름을 이용할 수 있다. 이러한 고분자 보호 필름은 일반적으로 평면 위상차가 거의 없고(n_x≒n_y), 두께 방향의 굴절율(n_z)이 면내의 주굴절율(n_x 및 n_y)보다 약간 작은 마이너스의 일축성을 가지며, 그 광축이 거의 법선 방향으로 나타나는 것으로 된다. 즉, 이 투명 보호층(12, 13, 22, 23)은 이른바 C-플레이트 상태가 되어 있다. 이러한 고분자 보호막의 두께 방향 위상차(Rth)는 통상 10 내지 500 nm 정도의 범위에 있지만, 특히, 위상차판(30)이 배치되는 쪽의 투명 보호층(12)의 두께 방향 위상차(Rth)를 50 내지 120 nm의 범위로 하면, IPS 모드의 액정 표시 장치에 적용했을 때에 시야각에 의한 색 시프트를 억제할 수 있기 때문에 유리하다.

제1 편광판(10)과 액정 셀(50) 사이에는 위상차판(30)이 배치되어 있고, 제1 편광판(10)을 구성하는 편광자(11)에서부터 위상차판(30)까지 존재하는 그 위상차판을 포함하는 복굴절층의 두께 방향 위상차(Rth)의 합이 -40 nm에서 +40 nm의 범위가 되도록 하고, 또한 이들 평면 위상차(R₀)의 합이 100nm에서 200 nm의 범위가 되도록 한다. 이들 복굴절층이 위상차판(30)뿐인 경우, 즉 제1 편광판(10)의 셀측 투명 보호층(12)을 생략하고, 위상차판(30)을 직접 편광자(11)에 붙이는 경우는, 그 위상차판(30)이 상기한 위상차 값을 만족하면 좋다. 그러나, 일반적으로는 제1 편광판(10)에 셀측 투명 보호층(12)을 배치하는 것이 유리하기 때문에, 그 경우에는 위상차판(30)과 인접하는 투명 보호층(12)의 두께 방향 위상차(Rth)의 합 및 평 면 위상차의 합(R₀)의 합이，각각 상기한 값을 만족하도록 한다. Rth의 합은 -20 nm에서 +20 nm의 범위가 되도록 하는 것이 보다 바람직하고, 한편 R₀의 합은 130 nm 이상, 또한 180 nm 이하가 되도록 하는 것이 보다 바람직하다. Rth의 합이 ± 40 nm를 넘으면, 시야각에 의한 색 시프트가 커지기 때문에 바람직하지 않고, 또한 R₀의 합이 상기 범위를 넘으면, 시야각에 의한 휘도 및 색 시프트 모두 악화되기 때문에 바람직하지 않다.

IPS 모드의 액정 셀(50)의 시야각 보상에 있어서 바람직한 필름 구성은, 제1 편광판(10)의 셀측 투명 보호층(12)을 Rth가 거의 50 내지 110 nm인 것으로 구성하고, 그 투명 보호층에 인접하여 배치되는 위상차판(30)을, 마이너스의 일축성을 나타내고, R₀가 130 내지 150 nm이고 Nz 계수가 -0.3 내지 +0.3인 것으로 구성하며, 그 위상차판(30)의 지상축(35)이 인접하는 제1 편광판(10)의 흡수축(15)과 거의 직교하면서, 전압 무인가 상태에서의 액정 분자의 장축 방향(55)과 거의 평행하게 되도록 배치하는 것이다. 제2 편광판(20)의 액정 셀측에 위치하는 투명 보호층(22)에는 실질적으로 무배향 필름(Rth≒0) 또는 박육 셀룰로오스계 필름(Rth=20 내지 40 nm)을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 비용적으로도 광학 특성적으로도 유리한 것이 된다.

실질적으로 무배향 필름이란, 두께 방향의 굴절율(n_z)이 면내의 주굴절율(n_x 및 n_y)과 거의 같은 것이며, 예컨대 두께 방향 위상차(Rth)가 10 nm 이하 정도이면, 실질적으로 무배향이라고 할 수 있다. 이러한 실질적으로 무배향인 투명 보호 필름은, 예컨대 노르보넨 등의 환형 올레핀을 모노머로 하는 환형 폴리올레핀계 수지로 제작할 수 있다. 셀룰로오스계 필름이면, 그 막 두께를 비교적 얇게 함으로써, 두께 방향 위상차(Rth)를 작게 할 수 있다.

통상, 편광판의 투명 보호층은 그 평면 위상차(R₀)가 작은 값이기 때문에, 위상차판(30)에 관해서, 앞의 식(1)로 나타내는 평면 위상차(R₀)가 100 nm에서 200 nm의 범위가 되도록 하면 좋다. 더 나아가서는 120 nm 이상, 또한 180 nm 이하인 것이 보다 바람직하다.

앞의 식(3)에서 나타내는 Nz 계수는 -0.5에서 +0.5의 범위에 있는 것이 바람직하고, 더 나아가서는 -0.3에서 +0.3의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

위상차판(30)은 그 지상축(35)이 편광판(10)의 흡수축(15)과 거의 직교하도록 배치되는 것이 IPS 모드의 액정 셀에서의 광학 보상의 면에서 바람직하다. 도 1의 (B)에는 편광판(10)의 흡수축(15)과 위상차판(30)의 지상축(35)이 거의 직교하도록 배치된 상태가 도시되어 있다. 또한, 위상차판(30)과 액정 셀(50)의 관계는 전자의 지상축(35)이 인접하는 투명 기판면에 위치하는 액정 분자의 전압 무인가 상태에서의 장축 방향(55)과 거의 평행 또는 거의 직교 관계로 되어 있으면 좋지만, 바람직하게는 양자가 거의 평행하게 되도록 배치된다. 또한, 본 명세서에서 「거의 평행」이나 「거의 직교」라고 할 때의 「거의」는, 거기에 기재한 배치(평행 또는 직교)를 중심으로 ± 10°정도까지는 허용되는 것을 의미한다.

위상차판(30)의 바람직한 형태로서, 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 폴리머가 일축 연신된 필름이나, 마이너스의 일축성을 나타내는 액정성 디스코틱 화합물의 층을 형성시킨 필름을 들 수 있다. 어느 것이든 Nz 계수가 거의 0이 되는 마이너스의 일축성 위상차판이다. 그 중에서도, Nz 계수를 제어하기 쉽기 때문에 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 폴리머가 일축 연신된 필름이 바람직하다.

마이너스의 일축성을 가지며, 그 광축이 면내 방향에 있는 위상차판(30)을 굴절율 타원체로 나타낸 상태가 도 2에 도시되어 있다. 도 2의 (A)는 이 굴절율 타원체에서의 지상축(35)을 횡방향으로 취한 상태이며, 도 2의 (B)는 지상축(35)과 면내에서 직교하는 축(진상축)을 횡방향으로 취한 상태이다. 마이너스의 일축성을 가지며, 그 광축이 면내 방향에 있는 위상차판이란, 도 2에 도시한 바와 같이, 그 굴절율 구조가 n_z≒n_x>n_y의 관계가 되는 것이며, 굴절율이 가장 작은 n_y 방향(진상축 방향)이 광축이 된다.

마이너스의 고유 복굴절을 갖는 폴리머를 일축 연신하여 상기 위상차판으로 하는 경우에 이용하는 폴리머로서는, 스틸렌계 중합체, 아크릴산 에스테르계 중합체, 메타크릴산 에스테르계 중합체, 아크릴로 니트릴계 중합체, 메타크릴로 니트릴계 중합체, 비닐나프탈렌계 중합체, 비닐피리딘계 중합체, 비닐카르바졸계 중합체, 페닐아크릴아미드계 중합체, 비닐비페닐계 중합체, 비닐안트라센계 중합체, 아세나프틸렌계 중합체, 페닐카르보닐 옥시 노르보넨계 중합체, 비페닐카르보닐 옥시 노르보넨계 중합체, 나프틸카르보닐 옥시 노르보넨계 중합체, 안트라세닐카르보닐 옥 시 노르보넨계 중합체, 페닐카르보닐 옥시 테트라시클로[4. 4. 0. 1^2,5. 1^7,10]-3-도데센계 중합체, 비페닐카르보닐 옥시 테트라시클로[4. 4. 0. 1^2,5. 1^7,10]-3-도데센계 중합체, 나프틸카르보닐 옥시 테트라시클로[4. 4. 0. 1^2,5. 1^7,10]-3-도데센계 중합체, 안트라세닐카르보닐 옥시 테트라시클로[4. 4. 0. 1^2,5. 1^7,10]-3-도데센계 중합체, α-올레핀/N-페닐말레이미드계 공중합체 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것이 아니다. 여기서 테트라시클로[4. 4. 0. 1^2,5. 1^7,10]-3-도데센은 하기 식의 구조를 가지며, 디메타노옥타히드로 나프탈렌이라고도 불리는 것이다.

또한, 마이너스의 고유 복굴절성이 손상되지 않을 정도로, 상기한 각 중합체를 다른 중합체와 혼합하거나, 다른 모노머와의 공중합체로 하여 높은 유리 전이 온도나 낮은 광탄성 등의 기능을 부가하더라도 좋다.

상기 위상차판을 제작하기 위해 이용되는 폴리머는, 사용 환경을 고려하면 유리 전이 온도가 통상 120℃ 이상으로, 내열성을 갖는 공중합체에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 공중합체의 유리 전이 온도는 130℃ 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 이 폴리머는 그 광탄성 계수가 10×10^-5 mm²kg^-1 이하인 것이 바람직하다. 광탄성이란, 등방성 물질에 외력을 부가하여 내부에 응력을 일으키게 하면 광학적 이방성을 나타내고, 복굴절을 나타낸 바와 같이 되는 현상을 말한다. 물질 에 작용하는 응력(단위 면적당의 힘)을 σ로 하고, 복굴절을 Δn으로 한 경우에, 응력(σ)과 복굴절(Δn)은 이론적으로는 비례 관계에 있고, Δn=Cσ로 나타낼 수 있으며, 이 C가 광탄성 계수이다. 바꿔 말하면, 물질에 작용하는 응력(σ)을 횡축으로 취하고, 그 응력이 작용했을 때의 복굴절(Δn)을 종축으로 취하면, 이론적으로는 양자의 관계는 직선이 되고, 이 직선의 경사가 광탄성 계수이다.

유리 전이 온도가 높은 것과 광탄성이 낮은 것을 고려하면, 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 바람직한 폴리머로서, 에틸렌 및 탄소수 3 내지 20인 α-올레핀 화합물에서 선택되는 비환형 올레핀 모노머, 환형 올레핀 화합물에서 선택되는 환형 올레핀 모노머, 및 방향족 탄화수소 고리를 갖는 비닐화합물에서 선택되는 방향족 비닐모노머를 각각 1 종 이상을 사용한 삼원 공중합체를 들 수 있다.

다음에, 이러한 삼원 공중합체를 구성하는 각 모노머 성분에 관해서 설명한다. 비환형 올레핀 모노머는 에틸렌 및 탄소수 3 내지 20인 α-올레핀 화합물에서 선택된다. 여기서 탄소수 3 내지 20인 α-올레핀 화합물로서는 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센, 1-에이코센과 같은 탄소 원자수 3 내지 20인 직쇄형 α-올레핀이나, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-부텐과 같은 탄소 원자수 4 내지 20인 분지형 α-올레핀 등을 들 수 있다. 이들 중에서는 탄소 원자수가 2인 에틸렌이나, 탄소 원자수가 3 또는 4인 직쇄형 α-올레핀인 프로필렌 또는 1-부텐이, 얻어지는 공중합체를 필름형으로 성형하였을 때의 유연성의 점에서 바람직하고, 특히 에틸렌이 같은 이유로 바람직하다. 상기한 에틸렌 및 α-올레핀은 각각 단독으로 이용하 더라도, 또한 2 종 이상 조합하여 이용하더라도 좋다.

환형 올레핀 모노머는 탄소 고리 내에 중합성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 화합물로서 공중합하였을 때, 공중합체의 주쇄 중에 시클로부탄 고리, 시클로펜탄 고리, 시클로헥산 고리, 이것들이 2 개 이상 결합한 고리와 같은 지환식 고리를 도입할 수 있는 단량체이다.

구체적으로는 통상 노르보넨으로 불리는 비시클로[2. 2. 1]헵토-2-엔이나, 6-알킬 비시클로[2. 2. 1]헵토-2-엔, 5,6-디알킬 비시클로[2. 2. 1]헵토-2-엔, 1-알킬 비시클로[2. 2. 1]헵토-2-엔, 7-알킬 비시클로[2.2.1]헵토-2-엔과 같은 메틸기, 에틸기, 부틸기 등의 탄소수 1 내지 4의 알킬기가 도입된 노르보넨 유도체, 또한 디메타노 옥타 히드로 나프탈렌으로도 불리고 있는 테트라시클로[4. 4. 0. 1^2,5. 1^7,10]-3-도데센이나, 8-알킬 테트라시클로[4. 4. 0. 1^2,5.1^7,10]-3-도데센, 8,9-디알킬 테트라시클로[4. 4. 0. 1^2,5.1^7,10]-3-도데센과 같은, 디메타노옥타히드로 나프탈렌의 8 위치 및/또는 9 위치에 탄소수 3 이상의 알킬기가 도입된 디메타노 옥타 히드로 나프탈렌 유도체, 그 위에 1 분자 내에 1 개 또는 복수개의 할로겐이 도입된 노르보넨의 유도체, 8 위치 및/또는 9 위치에 할로겐이 도입된 디메타노 옥타히드로 나프탈렌의 유도체 등을 들 수 있다.

이들 환형 올레핀은 각각 단독으로 이용하더라도, 또한 2 종 이상 조합하여 이용하더라도 좋다.

방향족 비닐모노머에는 스티렌 및 그 유도체가 포함된다. 스티렌 유도체란, 스티렌에 다른 기가 결합된 화합물로서, 예컨대 o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, o-에틸스티렌, p-에틸스티렌과 같은 알킬스티렌이나, 히드록시스티렌, tert-부톡시스티렌, 비닐안식향산, 비닐벤질 아세테이트, o-클로로스티렌, p-클로로스티렌과 같은 스티렌의 벤젠 핵에 수산기, 알콕시기, 카르복실기, 아실옥시기, 할로겐 등이 도입된 치환 스티렌, 또한 4-비닐비페닐, 4-히드록시-4'-비닐비페닐과 같은 비닐비페닐계 화합물, 더 나아가서는 1-비닐나프탈렌, 2-비닐나프탈렌과 같은 비닐나프탈렌계 화합물 등을 들 수 있다.

각각의 모노머의 양에 관해서 진술하면, 방향족 비닐모노머의 양이 너무 적은 경우에는 플러스의 고유 복굴절을 갖게 되기 때문에 바람직하지 않고, 반대로 그 양이 너무 많은 경우에는 광탄성 계수가 커지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 환형 올레핀 모노머의 양이 너무 적은 경우에는 유리 전이 온도가 낮아지기 때문에 바람직하지 않고, 반대로 그 양이 너무 많은 경우에는 공중합체가 약해지기 때문에 역시 바람직하지 못하다. 그래서, 방향족 비닐모노머가 5 내지 50 몰%정도, 비환형 올레핀 모노머와 환형 올레핀 모노머의 합계가 50 내지 95 몰% 정도로 되는 비율로 공중합시킨 것이 적당하다. 이러한 공중합 비의 삼원 공중합체는 특히 위상차판의 내열성의 면에서 유리하다.

보다 구체적으로는, 예컨대 비환형 올레핀 모노머가 에틸렌, 방향족 비닐모노머가 스티렌, 환형 올레핀 모노머가 테트라시클로[4. 4. 0. 1^2,5. 1^7,10]-3-도데센으로 구성되는 삼원 공중합체에서는, 스티렌을 15 내지 25 몰%, 테트라시클로[4. 4. 0. 1^2,5. 1^7,10]-3-도데센을 25 내지 35 몰%로 함으로써, 마이너스의 복굴절성을 나타내고 유리 전이 온도가 높으며 광탄성이 낮은 수지가 되기 때문에 특히 바람직하다.

이 외에, 유리 전이 온도가 높은 것과 광탄성이 낮은 것을 고려하면, 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 다른 바람직한 폴리머로서, α-올레핀 단위 및 N-페닐 말레이미드 단위를 포함하는 공중합체를 들 수 있다. 이 공중합체는 구체적으로는, 하기 식 (I) 및 (II)의 각 단위를 갖는 것일 수 있다.

식(I) 중, R₁, R₂및 R₃은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고;

식(II) 중, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈, R₉ 및 R₁₀은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복실기 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기를 나타낸다.

식(I)은 α-올레핀의 단위를 나타내고, 거기에 나타나는 R₁, R₂및 R₃는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다. R₁ 내지 R₃ 중 어느 하나가 알 킬기인 경우, 이 알킬기는 직쇄형이더라도 좋고, 탄소수 3 이상인 경우는 이소프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸 등, 분지형이더라도 좋다. 식(I)의 단위를 부여하는 α-올레핀 중에서는 탄소수가 4 이상이고, R₂및 R₃가 알킬기인 것이 바람직하다.

식(II)은 N-페닐 말레이미드 단위를 나타내고, 그 벤젠 고리상에 나타나는 R₄, R₅, R₆, R₇, 및 R₈은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복실기(-COOH) 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기이다. 이들 중 어느 하나가 할로겐인 경우, 이러한 할로겐으로는 예컨대 불소, 염소, 브롬, 요오드 등을 들 수 있다. R₄ 내지 R₈ 중 어느 하나가 알킬기인 경우, 그 탄소수는 1 내지 8이고, 직쇄형이더라도 좋으며, 탄소수 3 이상인 경우는 이소프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸 등, 분지형이더라도 좋다. 벤젠 고리상의 기 R₄, R₅, R₆, R₇, 및 R₈에 관해서는, 그 중 적어도 하나가 수소 이외의 기인 것이 바람직하고, 특히, 하나 또는 두개가 일킬기이고, 나머지가 수소인 것이 바람직하다. 특히, 2 위치에 위치하는 R₄ 및/또는 6 위치에 위치하는 R₈이 알킬기인 것이 바람직하다.

식(II)에서, 말레이미드의 탄소 원자상에 나타나는 R₉ 및 R₁₀도 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복실기(-COOH) 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기이다. 이 경우의 할로겐 및 알킬기에 관해서도, 위에서 진술한 것과 같은 설명이 해당된다. 말레이미드의 탄소 원자상에 나타나는 이들 R₉ 및 R₁₀은 일반적으로는 수소인 것이 유 리하지만, 한편으로 극성기인 할로겐이나 카르복실기로 하는 것도 유효하다.

식(I)의 α-올레핀 단위를 부여하는 화합물로서는, 예컨대 이소부텐, 2-메틸-1-부텐, 2-메틸-1-펜텐, 2-메틸-1-헥센, 2-메틸-1-헵텐, 2-메틸-1-옥텐, 2-에틸-1-펜텐, 2-메틸-2-부텐, 2-메틸-2-펜텐, 2-메틸-2-헥센, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 2-부텐, 1-헥센 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로, 또는 2 종 이상 조합하여 중합에 이용할 수 있다.

식(II)의 N-페닐 말레이미드 단위를 부여하는 화합물로서는, 예컨대 N-페닐 말레이미드, N-(2-메틸페닐)말레이미드, N-(2-에틸페닐)말레이미드, N-(2-이소프로필페닐)말레이미드, N-(3-메틸페닐)말레이미드, N-(3-에틸페닐)말레이미드, N-(4-메틸페닐)말레이미드, N-(4-에틸페닐)말레이미드, N-(2,6-디메틸페닐)말레이미드, N-(2,6-디에틸페닐)말레이미드, N-(2,6-디이소프로필페닐)말레이미드, N-(2,4,6-트리메틸페닐)말레이미드, N-(2-, 3- 또는 4-카르복시페닐)말레이미드, N-(2,4-디메틸페닐)말레이미드 등을 들 수 있다. 이들도 각각 단독으로, 또는 2 종 이상 조합하여 중합에 이용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은, 식(I)의 α-올레핀 단위를 부여하는 화합물, 및 식(II)의 N-페닐 말레이미드 단위를 부여하는 화합물을, 공지의 방법으로 중합함으로써, 마이너스의 일축성이고 광축이 면내 방향에 있는 위상차판에 이용되는 α-올레핀/N-페닐 말레이미드 공중합체를 제조할 수 있다. 이 때, 소망에 의해 마이너스의 일축성, 내열성 및 광탄성을 손상하지 않는 범위에서, 다른 비닐 단량체를 소량 공중합시킬 수도 있다. 다른 비닐 단량체로서는, 예컨대 스티렌, α-메틸스티렌, 비 닐톨루엔 등을 들 수 있다.

α-올레핀/N-페닐 말레이미드 공중합체에서의 각각의 모노머의 양에 관해서 진술하면, N-페닐 말레이미드의 양이 너무 적은 경우에는 플러스의 고유 복굴절을 나타내도록 되고, 유리 전이 온도도 낮아지기 때문에 바람직하지 않으며, 반대로 그 양이 너무 많은 경우에는 광탄성 계수가 커지고, 공중합체가 약해지기 때문에 역시 바람직하지 않다. 그래서 α-올레핀 단위가 50 내지 95 몰%정도, N-페닐 말레이미드 단위가 5 내지 50 몰%정도가 되는 비율로 공중합시킨 것이 적당하다. 또한, 유리 전이 온도의 저하를 방지하기 위해 폴리머의 광학 특성을 손상하지 않는 정도로 N-알킬 말레이미드를 모노머로서 병용하더라도 좋다.

이상 설명한 바와 같은 폴리머를 필름화하고, 적당한 방법으로 연신함으로써, 위상차판을 얻을 수 있다. 위상차의 편차가 작은 위상차판을 얻기 위해서는 광학적으로 균일한 필름을 연신하여 제공하는 것이 중요하다. 필름화에는 여러 가지의 공지의 방법, 예컨대 용융 압출법, 용제 캐스트법, 인플레이션법 등이 있지만, 필름 두께의 편차가 작고, 위상차도 작으며, 광학적으로 등방성인 필름을 얻을 수 있으면, 어떠한 방법이라도 적용 가능하다.

이렇게 해서 얻어지는 필름에 공지의 연신 방법에 의해 배향 처리를 실시하여, 균일한 위상차를 부여할 수 있다. 연신 방법으로서는 일축이나 이축의 열 연신법을 채용할 수 있다. 광학적인 일축성이 중요해지는 경우에는 자유단 세로 일축 연신을 바람직한 연신 방법으로 들 수 있다.

이렇게 얻어지는 위상차판은 마이너스의 일축성을 나타내는 것으로서, IPS의 액정 동작 모드를 이용하는 액정 표시 장치의 시야각 특성의 보상에 바람직하게 이용할 수 있다.

광축이 면내 방향에 있어 마이너스의 일축성을 나타내는 위상차판을 제조할 때에, 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 폴리머를 자유단 세로 일축 연신하는 방법을 채용하면, 얻어지는 연신 필름(위상차판)은 연신 방향이 진상축이 되고, 그것과 직교하는 방향이 지상축이 된다. 한편, 편광판은 연신 방향이 흡수축, 그것과 직교하는 방향이 투과축이 된다. 그래서, 이와 같이 하여 얻어지는 위상차판과 편광판을 롤 투 롤 공법으로 접합하면, 위상차판의 지상축과 편광판의 흡수축이 직교한 복합 편광판을 얻을 수 있다. 이에 따라, 제조 공정수가 적어지고, 목적으로 하는 복합 편광판을 효율적으로 제조할 수 있다.

다음에, 마이너스의 일축성을 나타내는 액정성 디스코틱 화합물의 층을 형성하고, 마이너스의 일축성을 가지며, 그 광축이 면내에 있는 위상차판으로 하는 형태에 관해서 설명한다. 액정성 디스코틱 화합물이란, 액정성을 나타내고, 분자 구조가 원반형을 나타내는 화합물이다. 이러한 화합물을 용융 상태로, 또는 적당한 용매로 녹인 용액 상태로, 투명 플라스틱 필름상에 도포하고, 원반면이 필름면과 평행한 소정의 방향이 되도록, 바꿔 말하면, 원반이 필름면상에서 직립하여 원반면이 소정의 방향이 되도록 배향시키고, 그 배향을 유지한 채로 고체화시키거나, 또는 용매를 제거함으로써, 얻어지는 액정성 디스코틱 화합물의 층은 마이너스의 일축성을 나타내고, 광축(진상축)이 면내에 있는 상태로 된다. 이러한 방법에 의해서도, 도 2에 도시한 바와 같은 굴절율 타원체 구조를 갖는 위상차판을 제조할 수 있 다.

액정성 디스코틱 화합물을 배향시키기 위해서는 배향막의 사용, 러빙, 카이럴 도펀트의 첨가, 광조사 등, 일반적인 방법을 이용할 수 있다. 또한, 액정성 디스코틱 화합물을 배향시킨 후, 배향을 고정하기 위해 그 액정성 화합물을 경화시키는 것도 가능하다.

이상과 같이, 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 폴리머의 일축 연신이나, 마이너스의 일축성을 나타내는 액정성 디스코틱 화합물의 원반이 기판 필름상에서 직립하도록 배향시킴으로써, 앞의 식(3)에서 나타내는 Nz 계수가 대체로 제로인 위상차판을 제작할 수 있지만, 연신시에, 예컨대 고정단 세로 일축 연신이나 텐터 가로 일축 연신을 채용하여 약간의 이축성을 갖게 함으로써, n_z>n_x>n_y가 되고, 그 경우에는 Nz 계수가 마이너스의 위상차판(Nz=-0.5 내지 0)을 얻을 수 있다. 즉, Nz 계수가 -0.5 내지 0인 범위에 있는 마이너스의 일축성 위상차판은, 예컨대 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 폴리머를 일축 연신함으로써 제작할 수 있다. 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 폴리머로서는, 에틸렌 및 탄소수 3 내지 20인 α-올레핀 화합물에서 선택되는 비환형 올레핀 모노머, 환형 올레핀 화합물에서 선택되는 환형 올레핀 모노머, 및 방향족 탄화수소 고리를 갖는 비닐 화합물에서 선택되는 방향족 비닐모노머를, 방향족 비닐모노머가 5 내지 50 몰%, 비환형 올레핀 모노머와 환형 올레핀 모노머의 합계가 50 내지 95 몰%가 되는 비율로 중합시킨 공중합체인 것이 위상차판의 내열성의 관점에서 바람직하다.

한편, 플러스의 고유 복굴절을 갖는 폴리머를 상기 특허 문헌 1에 기재한 방 법에 준하여 가공함으로써, n_x>n_z>n_y가 되고, 그 경우에는 Nz 계수가 0 내지 +0.9의 두께 배향 위상차판을 얻을 수 있다. 그 중에서 본 발명에서 채용할 수 있는 위상차판을 얻기 위해서는 Nz 계수가 0 내지 +0.5가 되도록 하면 좋다. 즉, Nz 계수가 0 내지 +0.5의 범위에 있는 두께 배향한 위상차판은 전술의 특허 문헌 1에 기재되는 방법에 준하여, 플러스의 고유 복굴절을 갖는 폴리머를 일축 연신한 후, 소정의 형태로 열 수축시킴으로써, 제작할 수 있다.

본 발명에 의한 편광판 세트는 도 1에 도시한 바와 같은, 제1 편광판(10)과 그 한쪽 면에 배치된 위상차판(30)으로 이루어지는 복합 편광판(40), 및 제2 편광판(20)을 조합하여 액정 셀의 표리에 접합되는 상태로 한 것이다. 각각의 광학 특성에 관해서는 지금까지의 설명이 해당된다. IPS 모드 액정 셀의 한쪽에 복합 편광판(40)을 그 위상차판(30)측이 액정 셀에 면하도록 배치하고, 액정 셀의 다른 쪽에는 제2 편광판(20)을 그 두께 방향 위상차(Rth)가 -10 nm에서 +40 nm의 범위에 있는 투명 보호층(22)이 액정 셀에 면하도록 배치하면, 시야각 특성의 개선된 IPS 모드의 액정 표시 장치로 할 수 있다.

이하, 실시예를 도시하여 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이 예에 의해 한정되는 것이 아니다.

비교예 1

폴리비닐 알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 양면에 트리아세틸 셀룰로오스로 이루어지는 투명 보호 필름이 접합된 직선 편광판 "SRW842A"〔스미토모화학(주)제〕를 준비하였다. 이 직선 편광판에서, 투명 보호층 한쪽 면인 Rth는 55 nm, R₀는 1 nm로, 투명 보호층의 지상축이 폴리비닐 알코올-요오드계 편광자의 흡수축과 평행하게 배치되어 있다. IPS 모드의 액정 셀〔(주)히타치 제작소제의 "WOOO 3000"〕의 양면에, 상기한 직선 편광판 "SRW842A"만을 배치하고, 위상차판이 배치되어 있지 않은 구성의 액정 표시 장치를 제작하였다. 이 때, 전면(시각으로 인식되는 쪽)에서는 직선 편광판의 흡수축이 전압 무인가시의 액정 분자의 장축 방향(배향 방향)과 직교하도록 배치하고, 또한 전면측 직선 편광판과 배면측 직선 편광판은 각각의 흡수축이 직교하도록 배치하였다. 여기서 제작한 액정 표시 장치의 층 구성 및 축 관계는 도 3에 도시하는 바와 같다. 도 3에서의 부호의 의미는 도 1과 같고, 도 3은 위상차판(30)이 배치되어 있지 않은 점 및 액정 분자의 장축 방향(55)이 백색 화살표 방향으로 고정되어 있는 점에서, 도 1과 다를 뿐이다. 이 액정 표시 장치의 배면에서 백라이트를 점등하고, 시야각에 의한 색 시프트 및 휘도 변화를 직접 눈으로 관찰한 바, 시야각에 의한 휘도 변화가 크고, 시야각 의존성이 높은 것이었다.

실시예 1

(a) 복합 편광판 제작

폴리비닐 알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 양면에 트리아세틸 셀룰로오스로 이루어지는 투명 보호 필름(1 장의 Rth는 65 nm, R₀는 1 nm)이 접합된 직선 편광판을 준비하였다. 그 한쪽 보호 필름측에 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 폴리스티렌의 자유단 세로 일축 연신 필름으로서, R₀가 140 nm이고 Nz 계수가 0.0인 위상차판을, 직선 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 직교하도록, 폴리비닐 알코올계 접착제를 통해 접합하여 복합 편광판으로 하였다.

(b) 액정 표시 장치의 제작 및 평가

비교예 1에서 이용한 것과 같은 IPS 모드 액정 셀 "WOOO 3000"의 전면(시각으로 인식되는 쪽)에, 상기 (a)에서 제작한 복합 편광판을, 셀 기판측으로부터 위상차판 및 직선 편광판의 순서가 되도록 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층하고, 배면(백라이트측)에는 요오드계 직선 편광판만을, 역시 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층하였다. 배면측에 이용한 직선 편광판은 폴리비닐 알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 한쪽 면에 노르보넨계 수지로 이루어지는 무배향의 보호 필름〔(주)옵테스제의 "제오노아", Rth는 4 nm〕이 접합되고, 다른 한쪽 면에는 트리아세틸 셀룰로오스로 이루어지는 보호 필름이 접합된 것이며, 그 노르보넨계 수지로 이루어지는 보호 필름측에서, 아크릴계 감압 접합제를 통해 셀 기판에 접합시켰다. 이 때, 전면측에서는 위상차판의 지상축이 전압 무인가시의 액정 분자의 장축 방향(배향 방향)으로 평행하게 되도록 배치하였다. 또한, 전면측 직선 편광판과 배면측 직선 편광판은 각각의 흡수축이 직교하도록 배치하였다. 여기서 제작한 액정 표시 장치의 층 구성 및 축 관계는 도 4에 도시하는 바와 같다. 도 4에서의 부호의 의미는 도 1과 같고, 도 4는 액정 분자의 장축 방향(55)이 백색 실선 화살표 방향으로 고정되어 있는 점에서, 도 1과 다른 뿐이다. 이 액정 표시 장치의 배면으로부터 백라이트를 점등하고, 시야각에 의한 색 시프트 및 휘도 변화를 직접 눈으로 관찰한 바, 비교예 1에 비해 색 시프트 및 휘도 변화 모두 적은 것이 확인되었 다.

실시예 2

위상차판을 R₀가 130 nm이고 Nz 계수가 0.0인 자유단 세로 일축 연신 폴리스티렌 필름으로 바꾼 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다. 그 결과, 시야각에 의한 색 시프트 및 휘도 변화 모두 적고, 실시예 1과 거의 같은 레벨인 것이 확인되었다.

실시예 3

배면측의 편광판을 스미토모화학(주)제의 "SRW042A"(투명 보호층 한쪽 면의 Rth는 34 nm)로 바꾼 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다. 그 결과, 시야각에 의한 색 시프트 및 휘도 변화 모두 적은 것이 확인되었다.

실시예 4

폴리비닐 알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 양면에 트리아세틸 셀룰로오스로 이루어지는 투명 보호 필름(1 장의 Rth는 110 nm, R₀는 7 nm)이 접합된 스미토모화학(주)제의 직선 편광판 "SR2042A"의 한쪽 보호 필름측에 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 폴리스티렌의 자유단 세로 일축 연신 필름으로서, R₀이 160 nm의 위상차판을 직선 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 직교하도록, 폴리비닐 알코올계 접착제를 통해 접합하고, 복합 편광판으로 하였다. 액정 셀 전면측에 배치하는 복합 편광판을 여기서 제작한 것으로 바꾼 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다. 그 결과, 시야각에 의한 색 시프트 및 휘도 변화 모두 적은 것이 확인되었다.

실시예 5

에틸렌과 스티렌과 테트라시클로[4. 4. 0. 1^2,5. 1^7,10]-3-도데센의 몰 비 50:20:30의 공중합체(ESD로 약칭한다)를 프레스 성형으로 두께 100 ㎚의 필름으로 하였다. 이 필름을 오토그래프로 일축 연신하고, 마이너스의 복굴절을 나타내며, 평면 위상차(R₀)가 140 nm이고 Nz 계수가 0.0인 위상차판을 제작하였다. 이 위상차판을 일축 연신 폴리스티렌 필름 대신에 이용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 복합 편광판을 제작하고, 또한 액정 표시 장치를 제작하였다. 이 액정 표시 장치에 관해서, 실시예 1과 같은 방법으로 평가한 바, 실시예 1과 같은 결과를 얻을 수 있고, 정면 방향도 비스듬한 방향도 휘도 변화 및 색 시프트는 적은 것이 확인되었다.

비교예 2

스미토모화학(주)제의 위상차판 "SEZ270135"는 폴리카보네이트로 이루어지고, 두께 배향되어 있으며, R₀가 135 nm, Rth가 -41 nm이고, Nz 계수가 0.2인 것이다. 비교예 1에서 이용한 것과 같은 직선 편광판 "SRW842A"(투명 보호층 한쪽 면의 Rth는 55 nm, R₀는 1 nm)의 한쪽 보호 필름측에 위의 두께 배향한 위상차판 "SEZ270135"을, 직선 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 직교하도록, 아크릴계의 감압 접합체를 통해 접합하고, 복합 편광판을 제작하였다. 이 복합 편광판을 액정 셀의 전면(시각으로 인식되는 쪽)에 배치하고, 액정 셀의 배면에는 비교예 1 에서 이용한 것과 같은 직선 편광판“SRW842A"(투명 보호층 한쪽 면의 Rth는 55 nm)를 배치한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 이 액정 표시 장치에 관해서, 실시예 1과 같은 방법으로 평가한 바, 시야각에 의한 휘도 변화는 적었지만, 색 시프트는 비교예 1에 비교하더라도 현저했다.

이상의 비교예 1, 실시예 1 내지 5 및 비교예 2에서의 주된 조건으로 얻어진 결과를 표 1에 정리하였다.

^*1 재질 PS: 폴리스티렌.

ESD: 에틸렌과 스티렌과 테트라시클로[4. 4. 0. 1^2,5.1^7,10]-3-도데센의 몰 비 50:20:30의 삼원 공중합체.

PC: 폴리카보네이트.

^*2 광 누설 현상 ◎: 양호

○: 비스듬한 방향의 광 누설이 확인되지만, 거의 양호

△: 비스듬한 방향의 광 누설 현상이 있음.

×: 비스듬한 방향의 광 누설이 큼.

^*3 색 스프트 ◎: 양호

△: 비스듬한 방향의 색 시프트 있음.

×: 비스듬한 방향의 색 시프트 큼.

비교예 3

(a) 복합 편광판 제작

폴리비닐 알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 양면에 트리아세틸 셀룰로오스로 이루어지는 투명 보호 필름(1 장의 Rth는 52 nm, R₀는 1 nm)이 접합된 직선 편광판을 준비하였다. 그 한쪽 보호 필름측에 폴리카보네이트제의 두께 배향 위상차판으로서, R₀가 135 nm, Rth가 -27 nm이고 Nz 계수가 0.3인 것을, 직선 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 직교하도록, 아크릴계 감압 접착제를 통해 접합하고, 복합 편광판으로 하였다.

(b) 액정 표시 장치의 제작 및 평가

IPS 모드 액정 셀〔(주)히타치 제작소제의 "WOOO 5000"〕의 전면(시각으로 인식되는 쪽)에, 상기 (a)에서 제작한 복합 편광판을, 셀 기판측에서 위상차판 및 직선 편광판의 순서가 되도록 아크릴계 점착제를 통해 적층하고, 배면(백라이트측)에는 상기 (a)에서 위상차판을 접합하기 전의 직선 편광판(Rth가 52 nm에서 R₀가 1 nm의 투명 보호 필름이 양면에 붙은 것)만을, 역시 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층하였다. 전면측에서는, 위상차판의 지상축이 액정 셀 내 액정 분자의 전압 무인가시의 장축 방향(배향 방향)과 평행하게 되도록 배치하였다. 또한, 전면측 직선 편광판과 배면측 직선 편광판은 각각의 흡수축이 직교하도록 배치하였다. 여기서 제작한 액정 표시 장치의 층 구성 및 축 관계는 도 4와 같다. 이 액정 표시 장치의 배면에서 백라이트를 점등하고, 시야각에 의한 콘트라스트 변화와 색 시프트를, ELDIM사제의 액정 시야각?색도 특성 측정 장치 "EZ Contrast"로 측정하였다.

도 5에, 이 때의 동일 콘트라스트 곡선을 도시한다. 이 동일 콘트라스트 곡선에서는, 화면 우측 방향을 0°로 하고, 반시계 방향을 플러스로 하여 방위각을 표시하고 있으며(0°에서 315°까지 45° 간격으로 숫자를 표시), 또한 횡축에 「10」, 「20」 ……, 「70」으로 있는 것은 각각의 방위각에서의 법선으로부터의 경사 각도(앙각)를 의미한다. 예컨대, 원의 우단은 방위각이 0°(화면의 우측)로 앙각이 80° 방향의 콘트라스트를 의미하고, 원의 중심은 앙각이 0°, 즉 화면의 법선 방향의 콘트라스트를 의미한다. 콘트라스트가 200인 곡선에 「CR=200」의 표시를 붙이고, 그보다 내측으로 감에 따라서, 순차 콘트라스트(400, 600, 800)의 각각 동일 콘트라스트 곡선으로 되어있다.

이하에 나오는 동일 콘트라스트 곡선을 도시하는 도면도 같은 의미이기 때문에, 아래에서 동일 콘트라스트 곡선의 도면이 나올 때는 자세한 설명을 생략한다. 또한, 여기서 말하는 콘트라스트는, 흑색 표시(액정 셀에의 전압 무인가)시의 휘도에 대한 백색 표시(액정 셀에의 전압 인가)시의 휘도의 비이다.

도 6은, 이 예에서 측정된 시야각에 의한 x, y 색도도이다. 외측의 폐곡선은 단색광의 자극치를 나타내는 단색광 궤적으로서, 우단에서 x의 가장 큰 점이 파장 780 nm, 위에서 y의 가장 큰 점이 파장 520 nm 부근, 그리고 좌측 아래에서 y의 가장 작은 점이 파장 380 nm에 상당한다. (x=0.33, y=0.33)의 부근이 백색에 상당하고, 외측 폐곡선 내의 대체로 우측 아래가 적색, 우측 위가 녹색, 좌측 아래가 청색에 상당한다. 내측의 폐곡선이 실제의 측정 데이터로서, 앙각을 60°로 고정하고, 흑색 표시(액정 셀에의 전압 무인가)일 때에 방위각을 0°에서 360°까지 순차 회전시켰을 때의 색도의 궤적을 나타내고 있고, 이 폐곡선의 면적이 작을수록, 시야각에 의한 색 시프트가 작은 것을 의미한다. 아래에 나오는 x, y 색도도도 같은 의미이기 때문에 아래에서 x, y 색도도가 나올 때는, 자세한 설명을 생략한다.

도 5 및 도 6에서 비교예 3의 액정 표시 장치는, 특히 시야각에 의한 색 시프트가 큰 것이었다.

실시예 6

(a) 복합 편광판 제작

폴리비닐 알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 양면에 트리아세틸 셀룰로오스로 이루어지는 투명 보호 필름(1 장의 Rth는 65 nm, R₀는 1 nm)이 접합된 직선 편광판을 준비하였다. 그 한쪽 보호 필름측에 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 폴리스티렌의 자유단 세로 일축 연신 필름으로서, R₀가 140 nm이고 Nz 계수가 0.0인 위상차판을 직선 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 직교하도록, 폴리비닐 알코올계 접착제를 통해 접합하고, 복합 편광판으로 하였다.

(b) 액정 표시 장치의 제작 및 평가

비교예 3에서 이용한 것과 같은 IPS 모드 액정 셀 "WOOO 5000"의 전면(시각으로 인식되는 쪽)에, 상기 (a)에서 제작한 복합 편광판을, 셀 기판측으로부터 위상차판 및 직선 편광판의 순서가 되도록 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층하고, 배면(백라이트측)에는 요오드계 직선 편광판만을, 역시 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층하였다. 배면측에 이용한 직선 편광판은 폴리비닐 알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 한쪽 면에 노르보넨계 수지로 이루어지는 무배향의 보호 필름〔(주)옵테스제의 "제오노아", Rth는 4 nm〕이 접합되고, 다른 한쪽 면에는 트리아세틸 셀룰로오스로 이루어지는 보호 필름이 접합된 것으로서, 그 노르보넨계 수지로 이루어지는 보호 필름측에서 셀 기판에 접합시켰다. 전면측에서는, 위상차판의 지상축이 액정 셀 내 액정 분자의 전압 무인가시의 장축 방향(배향 방향)과 평행하게 되도록 배치하였다. 또한, 전면측 직선 편광판과 배면측 직선 편광판은 각각의 흡수축이 직교하도록 배치하였다. 여기서 제작한 액정 표시 장치의 층 구성 및 축 관계도 도 4와 같다. 이 액정 표시 장치의 배면에서 백라이트를 점등하고, 시야각에 의한 콘트라스트 변화와 색 시프트를 비교예 3과 마찬가지로 ELDIM사제 "EZ Contrast"로 측정하였다. 동일 콘트라스트 곡선을 도 7에, 또한 x, y 색도도를 도 8에 각각 도시한다.

이 예에서 제작한 액정 표시 장치는, 비교예 3에 비해 동일 콘트라스트 곡선이 광 시야각측으로 넓어지고, 또한 시야각에 의한 색 시프트가 적어지고 있었다.

실시예 7

배면측의 편광판을 스미토모화학(주)제의 "SRW042A"(투명 보호층 한쪽 면의 Rth는 34 nm)로 바꾼 것 이외는, 실시예 6과 마찬가지로 하여 평가하였다. 동일 콘트라스트 곡선을 도 9에, 또한 x, y 색도도를 도 10에 각각 도시한다. 이 예에서 제작한 액정 표시 장치도, 콘트라스트 시야각 및 시야각에 의한 색 시프트 모두 양호했다.

이상의 비교예 3, 실시예 6 및 7에 관해서, 동일 콘트라스트 곡선으로부터, 콘트라스트(200)를 얻을 수 있는 경사 각도(앙각)를 방위각 45° 마다 판독하고, 결과를 표 2에 나타내었다. 실시예의 것은 비교예에 비해, 방위각 45° -225°방향, 및 135° -315° 방향의 시야각이 대체로 넓어져 있는 것을 알 수 있다.

이상의 비교예 3, 실시예 6 및 7에서의 주된 조건과 얻어진 결과를 표 3에 정리하였다.

^{* 1} 재질 PS: 폴리스티렌.

PC: 폴리카보네이트.

^*2 콘트라스트 ◎: 양호.

^*3 색 시프트 ◎: 양호.

×: 비스듬한 방향의 색 시프트 큼.

비교예 4

(a) 복합 편광판 제작

폴리비닐 알코올 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 양면에 트리아세틸 셀룰로오스로 이루어지는 투명 보호 필름(1 장의 Rth는 65 nm, R₀는 1 nm)이 접합된 직선 편광판을 준비하였다. 그 한쪽 보호 필름측에 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 폴리스티렌의 자유단 세로 일축 연신 필름으로서, R₀가 140 nm이고 Nz 계수가 0.0인 위상차판을, 직선 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 직교하도록, 폴리비닐 알코올계 접착제를 통해 접합하고, 복합 편광판으로 하였다.

(b) 액정 표시 장치의 제작 및 평가

IPS 모드 액정 셀〔(주)히타치 제작소제의 "WOOO 7000"〕의 전면(시각으로 인식되는 쪽)에 직선 편광판만을, 아크릴계 감압 접착체를 통해 적층하고, 배면(백라이트)측에는, 상기 (a)에서 제작한 복합 편광판을, 셀 기판측에서 위상차판 및 직선 편광판의 순서가 되도록, 역시 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층하였다. 전면측에 이용한 직선 편광판은 폴리비닐 알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 양면에 트리아세틸 셀루로오스로 이루어지는 보호 필름(1 장의 Rth는 51 nm)이 접합된 것이다. 배면측 위상차판은, 그 지상축이 전압 무인가시의 액정 분자의 장축 방향(배향 방향)으로 평행하게 되도록 배치하였다. 또한, 전면측 직선 편광판과 배면측 직선 편광판은 각각의 흡수축이 직교하도록 배치하였다. 여기서 제작한 액정 표시 장치의 층 구성 및 축 관계는 도 11에 도시한 바와 같다. 도 11에서의 부호의 의미는 도 1과 같고, 도 11은 상하가 반전되어 있으며, 액정 분자의 장축 방향(55)이 백색 실선 화살표 방향으로 고정되어 있는 점이 도 1과 다를 뿐이다. 이 액정 표시 장치의 배면에서 백라이트를 점등하고, 시야각에 의한 콘트라스트 변화와 색 시프트를 상기 비교예 3과 같이, ELDIM사제의 액정 시야각?색도 특성 측정 장치 "EZ Contrast"로 측정하였다. 동일 콘트라스트 곡선을 도 12에, 또한 시야각에 의한 x, y 색도도를 도 13에 각각 도시한다. 시야각에 의한 콘트라스트 변화 및 색 시프트 모두, 충분하지 않았다.

비교예 5

(a) 복합 편광판 제작

폴리비닐 알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 양면에 트리아세틸 셀룰로오스로 이루어지는 투명 보호 필름(1 장의 Rth는 51 nm, R₀는 1 nm)이 접합된 직선 편광판을 준비하였다. 그 한쪽 보호 필름측에 폴리카보네이트제의 두께 배향 위상차판으로서, R₀가 180 nm, Rth가 -36 nm이고 Nz 계수가 0.3인 것을, 직선 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 직교하도록, 아크릴계 감압 접합제를 통해 접합하고, 복합 편광판으로 하였다.

(b) 액정 표시 장치의 제작 및 평가

비교예 4에서 이용한 것과 같은 IPS 모드 액정 셀 "WOOO 7000"의 전면(시각으로 인식되는 쪽)에 직선 편광판만을, 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층하고, 배면(백라이트측)에는 상기 (a)에서 제작한 복합 편광판을, 셀 기판측부터 위상차판 및 직선 편광판의 순서가 되도록, 역시 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층하였다. 전면측에 이용한 직선 편광판은 폴리비닐 알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 양면에 트리아세틸 셀룰로오스로 이루어지는 보호 필름(1 장의 Rth는 51 nm)이 접합된 것이다. 배면측의 위상차판은 그 지상축이 전압 무인가시의 액정 분자의 장축 방향(배향 방향)과 평행하게 되도록 배치하였다. 또한, 전면측 직선 편광판과 배면측 직선 편광판은, 각각의 흡수축이 직교하도록 배치하였다. 여기서 제작한 액정 표시 장치의 층 구성 및 축 관계도, 도 11에 도시하는 바와 같다. 이 액정 표시 장치의 배면에서 백라이트를 점등하고, 시야각에 의한 콘트라스트 변화 및 색 시프트를 비교예 4와 같이, ELDIM사제의 "EZ Contrast"로 측정하였다.

동일 콘트라스트 곡선을 도 14에, 또한 시야각에 의한 x, y 색도도를 도 15에 각각 도시한다. 도 15에 도시하는 색 시프트는 양호한 결과이지만, 도 14에 도시하는 시야각에 의한 콘트라스트 변화는 충분하지 않았다.

실시예 8

비교예 4에서 이용한 것과 같은 IPS 모드 액정 셀 "WOOO 7O00"의 전면(시각으로 인식되는 쪽)에 직선 편광판만을 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층하고, 배면(백라이트측)에는 비교예 4의 (a)와 마찬가지로 하여 제작한 복합 편광판을, 셀 기판측으로부터 위상차판 및 직선 편광판의 순서가 되도록, 역시 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층하였다. 전면측에 이용한 직선 편광판은 폴리비닐 알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 한쪽 면에, 노르보넨계 수지로 이루어지는 무배향의 보호 필름〔(주)옵테스제의 "제오노아", Rth는 4 nm〕이 접합되고, 다른 한쪽 면에는 트리아세틸 셀룰로오스로 이루어지는 보호 필름이 접합된 것이며, 그 노르보넨계 수지로 이루어지는 보호 필름측에서 셀 기판에 접합시켰다. 배면측의 위상차판은 그 지상축이 전압 무인가시의 액정 분자의 장축 방향(배향 방향)과 평행하게 되도록 배치되었다. 또한, 전면측 직선 편광판과 배면측 직선 편광판은 각각의 흡수축이 직교하도록 배치하였다. 여기서 제작한 액정 표시 장치의 층 구성 및 축 관계도, 도 11에 도시하는 바와 같다. 이 액정 표시 장치의 배면에서 백라이트를 점등하고, 시야각에 의한 콘트라스트 변화 및 색 시프트를 비교예 4와 같이, ELDIM사제의 "EZ Contrast"로 측정하였다. 동일 콘트라스트 곡선을 도 16에, 또한 시야각에 의한 x, y 색도도를 도 17에 각각 도시한다. 비교예 4에 비해 콘트라스트(200)의 동일 콘트라스트 곡선이 넓어져 있고, 또한 색 시프트도 적었다.

실시예 9

(a) 복합 편광판 제작

폴리비닐 알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 양면에 트리아세틸 셀룰로오스로 이루어지는 투명 보호 필름(1 장의 Rth는 96 nm, R₀는 7 nm)이 접합된 스미토모화학(주)제의 직선 편광판 "SR2042A"를 준비하였다. 그 한쪽 보호 필름측에 마이너스의 고유 복굴절을 갖는 폴리스티렌의 고정단 가로 일축 연신 필름으로서, R₀가 140 nm, Rth가 -92 nm이고 Nz 계수가 -0.2인 위상차판을 직선 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 직교하도록, 아크릴계 감압 접착제를 통해 접합하고, 복합 편광판으로 하였다.

(b) 액정 표시 장치의 제작 및 평가

배면측의 복합 편광판을 상기 (a)에서 제작한 것으로 바꾼 것 이외는, 실시예 8과 마찬가지로 하여 평가하였다. 동일 콘트라스트 곡선을 도 18에, 또한 시야각에 의한 x, y 색도도를 도 19에 각각 도시한다. 이 예에서도, 시야각에 의한 콘트라스트 변화 및 색 시프트 모두 양호했다.

실시예 10

(a) 복합 편광판의 제작

폴리비닐 알코올에 요오드가 흡착 배향되어 있는 편광자의 양면에 트리아세틸 셀루로오스로 이루어지는 투명 보호 필름(1 장의 Rth는 51 nm, R₀는 1 nm)이 접합된 직선 편광판을 준비하였다. 그 한쪽 보호 필름측에 폴리카보네이트제의 두께 배향 위상차판으로서, R₀가 180 nm, Rth가 -36 nm이고 Nz 계수가 0.3인 것을 직선 편광판의 흡수축과 위상차판의 지상축이 직교하도록, 아크릴계 감압 접착제를 통해 접합하고, 복합 편광판으로 하였다.

(b) 액정 표시 장치의 제작 및 평가

배면측의 복합 편광판을 상기 (a)에서 제작한 것으로 바꾼 것 이외는, 실시예 8과 마찬가지로 하여 평가하였다. 동일 콘트라스트 곡선을 도 20에, 또한 시야각에 의한 x, y 색도도를 도 21에 각각 도시한다. 비교예 5에 비해, 콘트라스트(200)의 동일 콘트라스트 곡선이 크게 넓어져 있었다.

이상의 비교예 4 및 5, 실시예 8 내지 10에 관해서, 동일 콘트라스트 곡선으로부터 콘트라스트(200)를 얻을 수 있는 경사 각도(앙각)를 방위각 45°마다 판독하고, 결과를 표 4에 나타내었다. 실시예의 것은 비교예에 비해 방위각 45° -225° 방향, 및 135° -315° 방향의 시야각이 대체로 넓어져 있는 것을 알 수 있다.

이상의 비교예 4 및 5, 실시예 8 내지 10에서의 주된 조건으로 얻어진 결과를 표 5에 정리하였다.

^*1 재질 PS: 폴리스티렌.

PC: 폴리카보네이트.

^*2 콘트라스트 ◎: 양호.

△: 비스듬한 방향의 광 누설 있음.

^*3 색시프트 ◎: 양호

×: 비스듬한 방향의 색 시프트 큼.

본 발명에 관한 액정 표시 장치는 종래 구성의 액정 표시 장치에 비해, 액정층 및 편광판에 의한 위상차를 고도로 보상할 수 있기 때문에, 시야각에 의한 광 누설이 억제되어 콘트라스트 시야각이 넓어지고, 또한 시야각에 의한 색 시프트도 억제된다.

Claims (8)

1. 서로 평행한 한 쌍의 투명 기판 사이에 액정이 봉입되고, 이 액정이 기판에 평행하면서, 같은 방향으로 배향되어 있는 액정 셀과, 이 액정 셀을 사이에 두고 배치된 제1 편광판 및 제2 편광판을 구비하고, 액정 셀에 인가되는 전압의 변화에 의해 액정의 분자 장축의 방향이 기판에 평행한 면내에서 변화되어 표시하도록 구성되어 있는 액정 표시 장치로서, 제1 편광판과 액정 셀 사이에는 적어도 1 장의 위상차판이 배치되고, 제1 편광판을 구성하는 편광자에서부터 상기 위상차판까지 존재하는 이 위상차판을 포함하는 복굴절층의 두께 방향 위상차(Rth)의 합이 -40 nm에서 +40 nm의 범위에 있으면서, 이들 평면 위상차(R₀)의 합이 100 nm에서 200 nm의 범위에 있고, 제2 편광판은 편광자의 양측에 투명 보호층이 마련된 것이며, 그 편광자의 액정 셀측에 위치하는 투명 보호층의 두께 방향 위상차(Rth)가 -10 nm에서 +40 nm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 제2 편광판의 액정 셀측에 위치하는 투명 보호층은 열가소성 환형 폴리올레핀계 수지 필름으로 이루어지고, 그 두께 방향 위상차(Rth)가 -10 nm에서 +10 nm의 범위에 있는 것인 액정 표시 장치.
3. 제1항에 있어서, 위상차판은 평면 위상차(R₀)가 100 nm에서 200 nm의 범위에 있고, 면내의 지상축 방향의 굴절율을 n_x, 면내에서 지상축과 직교하는 방향의 굴절율을 n_y, 그리고 두께 방향의 굴절율을 n_z라고 했을 때, (n_x-n_z)/(n_x-n_y)로 나타내는 Nz 계수가 -0.5에서 +0.5의 범위에 있는 것인 액정 표시 장치.
4. 제2항에 있어서, 위상차판은 평면 위상차(R₀)가 100 nm에서 200 nm의 범위에 있고, 면내의 지상축 방향의 굴절율을 n_x, 면내에서 지상축과 직교하는 방향의 굴절율을 n_y, 그리고 두께 방향의 굴절율을 n_z라고 했을 때, (n_x-n_z)/(n_x-n_y)로 나타내는 Nz 계수가 -0.5에서 +0.5의 범위에 있는 것인 액정 표시 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 위상차판은 그 지상축이 제1 편광판의 흡수축과 이루는 각이 80° 내지 100°가 되도록 배치되어 있는 것인 액정 표시 장치.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 위상차판은 그 지상축이 인접하는 투명 기판면에 위치하는 액정 분자의 전압 무인가시의 장축 방향과 이루는 각이 10° 이하가 되도록 배치되어 있는 것인 액정 표시 장치.
7. 제5항에 있어서, 위상차판은 그 지상축이 인접하는 투명 기판면에 위치하는 액정 분자의 전압 무인가시의 장축 방향과 이루는 각이 10° 이하가 되도록 배치되어 있는 것인 액정 표시 장치.
8. 제1 편광판과 그 한쪽 면에 배치된 적어도 1 장의 위상차판으로 이루어지고, 제1 편광판을 구성하는 편광자에서부터 상기 위상차판까지 존재하는 이 위상차판을 포함하는 복굴절층의 두께 방향 위상차(Rth)의 합이 -40 nm에서 +40 nm의 범위이면서, 이들의 평면 위상차(R₀)의 합이 100 nm에서 200 nm의 범위에 있는 복합 편광판, 및 편광자의 양측에 투명 보호층이 마련되고, 이 투명 보호층의 적어도 한쪽 두께 방향 위상차(Rth)가 -10 nm에서 +40 nm의 범위에 있는 제2 편광판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 편광판 세트.

Images