KR101322512B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 간이한 구성으로 표시 품위 뿐만 아니라, 시야각이 현저히 개선된 IPS (In-Plane Switching) 형 액정 표시 장치를 제공한다.

(해결수단) 적어도, 제 1 편광막과, 제 1 위상차 영역과, 제 2 위상차 영역과, 액정 재료로 이루어지는 액정층이 한 쌍의 기판 사이에 협지된 액정 셀을 포함하고, 흑색 표시시에 그 액정 재료의 액정 분자가 상기 한 쌍의 기판의 표면에 대하여 실질적으로 평행하게 배향되는 액정 표시 장치로서,

면내 굴절률 nx 와 ny (nx>ny), 두께 방향의 굴절률 (nz), 및 필름의 두께 (d) 를 이용하여 Re=(nx-ny)×d 로 정의되는 제 1 위상차 영역의 리타데이션 (Re) 이 20nm∼150nm 이고, Nz=(nx-nz)/(nx-ny) 로 정의되는 제 1 위상차 영역의 값 (Nz) 이 1.5∼7 이고, 제 2 위상차 영역의 면내 굴절률 nx 와 ny 가 실질적으로 같고, nx<nz 이고, Rth={(nx+ny)/2-nz}×d 로 정의되는 제 2 위상차 영역의 두께 방향의 리타데이션 (Rth) 이 -80nm∼-400nm 이고, 또한 제 1 편광막의 투과축이 흑색 표시시의 액정 분자의 지상축 방향에 평행한 액정 표시 장치.

액정 표시 장치

Description

액정 표시 장치 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1 은 본 발명의 액정 표시 장치의 화소 영역예를 나타내는 개략도.

도 2 는 본 발명의 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 개략도.

도 3 은 본 발명의 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 액정 소자 화소 영역

2: 화소 전극

3: 표시 전극

4: 러빙 방향

5a, 5b: 흑색 표시시의 액정 화합물의 다이렉터

6a, 6b: 백색 표시시의 액정 화합물의 다이렉터

7a, 7b, 19a, 19b: 편광막용 보호막

8, 20: 편광막

9, 21: 편광막의 편광 투과축

10: 제 1 위상차 영역

11: 제 1 위상차 영역의 지상축

12: 제 2 위상차 영역

13, 17: 셀 기판

14, 18: 셀 기판 러빙 방향

15: 액정층

16: 액정층의 지상축 방향

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 수평 방향으로 배향된 액정 분자에 횡방향의 전계를 인가함으로써 표시를 행하는, 인플레인 스위칭 (IPS; In-Plane Switching) 모드의 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치로서는 2 장의 직교한 편광판 사이에 네마틱 액정을 트위스트 배열시킨 액정층을 협지하고, 전계를 기판에 대하여 수직한 방향으로 가하는 방식, 이른바 TN 모드가 널리 사용되고 있다. 이 방식에서는 흑색 표시시에 액정이 기판에 대하여 기립하기 때문에, 비스듬하게 보면 액정 분자에 의한 복굴절이 발생되어 광누출이 일어난다. 이 문제에 대하여, 액정성 분자가 하이브리드 배향된 필름을 사용함으로써, 액정 셀을 광학적으로 보상하고, 이 광누출을 방지하는 방식이 실용화되어 있다. 그러나, 액정성 분자를 사용하더라도 액정 셀을 문제없이 완전히 광학적으로 보상하기는 매우 어렵고, 화면 아래방향에서의 계조 반전을 완전히 억제할 수 없다는 문제를 갖고 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 횡전계를 액정에 대하여 인가하는, 이른바 인플레인 스위칭 (IPS) 모드에 의한 액정 표시 장치나, 유전율 이방성이 부(負)인 액정을 수직 배향하여 패널 내에 형성한 돌기나 슬릿 전극에 의해서 배향 분할한 수직 배향 (VA) 모드가 제안되어, 실용화되어 있다. 최근, 이들 패널은 모니터 용도에 그치지 않고, TV 용도로서 개발이 진행되고 있으며, 이에 수반하여 화면의 휘도가 크게 향상되고 있다. 이 때문에, 이들 동작 모드에서 종래 문제가 되지 않았던, 흑색 표시시의 대각위 경사 입사 방향에서의 미소한 광누출이 표시 품질 저하의 원인으로서 나타나게 되었다.

이 색조나 흑색 표시의 시야각을 개선하는 수단의 하나로서, 액정층과 편광판 사이에 복굴절 특성을 갖는 광학 보상 재료를 배치하는 것이 IPS 모드에서도 검토되고 있다. 예를 들어, 경사시의 액정층의 리타데이션의 증감을 보상하는 작용을 갖는 광축을 서로 직교한 복굴절 매체를 기판과 편광판 사이에 배치함으로써, 백색 표시 또는 중간조 표시를 경사 방향에서 직시한 경우의 착색을 개선할 수 있다는 것이 개시되어 있다 (특허문헌 1 참조). 또한, 부의 고유 복굴절을 갖는 스티렌계 폴리머나 디스코틱 액정성 화합물로 이루어지는 광학 보상 필름을 사용한 방법 (특허문헌 2, 3, 4 참조) 이나, 광학 보상 필름으로서 복굴절이 정(正)이며 광학축이 필름의 면내에 있는 막과 복굴절이 정이며 광학축이 필름의 법선 방향에 있는 막을 조합하는 방법 (특허문헌 5 참조), 리타데이션이 1/2 파장의 2축성의 광학 보상 시트를 사용하는 방법 (특허문헌 6 참조), 편광판의 보호막으로서 부의 리타데이션을 갖는 막을 사용하고, 이 표면에 정의 리타데이션을 갖는 광학 보상층을 형성하는 방식 (특허문헌 7 참조) 이 제안되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 평9-80424호

[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 평10-54982호

[특허문헌 3] 일본 공개특허공보 평11-202323호

[특허문헌 4] 일본 공개특허공보 평9-292522호

[특허문헌 5] 일본 공개특허공보 평11-133408호

[특허문헌 6] 일본 공개특허공보 평11-305217호

[특허문헌 7] 일본 공개특허공보 평10-307291호

그러나, 제안된 방식의 대부분은 액정 셀 중의 액정의 복굴절의 이방성을 상쇄하여 시야각을 개선하는 방식이기 때문에, 직교 편광판을 비스듬하게 본 경우의 편광축 교차 각도의 직교로부터의 어긋남에 기초하는 광누출을 충분히 해결할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 이 광누출을 보상할 수 있다고 알려진 방식으로도, 액정 셀을 문제없이 완전히 광학적으로 보상하기는 매우 어렵다. 또한, 연신 복굴절 폴리머 필름으로 광학 보상을 하는 IPS 모드 액정 셀용 광학 보상 시트에서는 복수의 필름을 사용할 필요가 있고, 그 결과, 광학 보상 시트의 두께가 늘어나 표시 장치의 박형화에 불리하다. 또한, 연신 필름의 적층에는 점착층을 사용하기 때문에, 습온도 변화에 의해 점착층이 수축하여 필름 사이의 박리나 휘어짐과 같은 불량이 발생하는 경우가 있었다.

본 발명은 상기 제반 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 간이한 구성으로 표시 품위 뿐만아니라, 시야각이 현저히 개선된 IPS 형 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명의 목적은 하기 (1)∼(7) 의 액정 표시 장치에 의해 달성되었다.

(1) 적어도, 제 1 편광막, 제 1 위상차 영역, 제 2 위상차 영역 및 액정층을 한 쌍의 기판 사이에 협지한 액정 셀을 포함하고, 흑색 표시시에 액정 분자가 상기 한 쌍의 기판의 표면에 대하여 실질적으로 평행하게 배향되는 액정 표시 장치로서,

면내 굴절률 nx 와 ny (nx>ny), 두께 방향의 굴절률 (nz), 및 필름의 두께 (d) 를 이용하여 Re=(nx-ny)×d 로 정의되는 제 1 위상차 영역의 리타데이션 (Re) 이 20nm∼150nm 이고, Nz=(nx-nz)/(nx-ny) 로 정의되는 제 1 위상차 영역의 값 (Nz) 이 1.5∼7 이고, 제 2 위상차 영역의 면내 굴절률 nx 와 ny 가 실질적으로 같고, nx<nz 이고, Rth={(nx+ny)/2-nz}×d 로 정의되는 제 2 위상차 영역의 두께 방향의 리타데이션 (Rth) 이 -80nm∼-400nm 이고, 또한 제 1 편광막의 투과축이 흑색 표시시의 액정 분자의 지상축 방향에 평행한 액정 표시 장치.

(2) 상기 제 1 편광막, 상기 제 1 위상차 영역, 상기 제 2 위상차 영역 및 상기 액정 셀이 이 순서로 배치되고, 또한 상기 제 1 위상차 영역의 지상축이 상기 제 1 편광막의 투과축에 실질적으로 평행한 (1) 에 기재된 액정 표시 장치.

(3) 상기 제 1 편광막, 상기 제 2 위상차 영역, 상기 제 1 위상차 영역 및 상기 액정 셀이 이 순서로 배치되고, 또한 상기 제 1 위상차 영역의 지상축이 상기 제 1 편광막의 투과축에 실질적으로 직교인 (1) 에 기재된 액정 표시 장치.

(4) 상기 제 1 편광막의 투과축과 직교하는 투과축을 갖는 제 2 편광막을 추 가로 갖고, 상기 제 1 및 제 2 편광막이 상기 제 1 위상차 영역, 상기 제 2 위상차 영역 및 상기 액정 셀을 협지하여 배치되는 (1)∼(3) 중 어느 하나의 액정 표시 장치.

(5) 상기 제 1 편광막 및/또는 제 2 편광막을 사이에 협지하여 배치된 한 쌍의 보호막을 갖고, 그 한 쌍의 보호막 중 액정층에 가까운 측의 보호막의 두께 방향의 위상차 (Rth) 가 40nm 이하인 (1)∼(4) 중 어느 하나의 액정 표시 장치.

(6) 상기 제 1 편광막 및/또는 제 2 편광막을 사이에 협지하여 배치된 한 쌍의 보호막을 갖고, 그 한 쌍의 보호막 중 액정층에 가까운 측의 보호막이 셀룰로오스아실레이트 필름 또는 노르보르넨계 필름인 (1)∼(5) 중 어느 하나의 액정 표시 장치.

(7) 상기 제 2 위상차 영역이, 실질적으로 수직 배향된 막대 형상 액정 화합물을 함유하는 위상차층을 갖는 (1)∼(6) 중 어느 하나의 액정 표시 장치.

발명의 실시형태

이하에 있어서, 본 발명의 액정 표시 장치의 일 실시형태 및 그 구성 부재에 관해서 순차적으로 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서 「∼」 를 사용하여 나타내는 수치 범위는 「∼」 의 전후에 기재되는 수치를 하한치 및 상한치로서 포함하는 범위를 의미한다.

본 명세서에 있어서, 「평행」, 「직교」 란 엄밀한 각도 ±10° 미만의 범위 내인 것을 의미한다. 이 범위는 엄밀한 각도와의 오차는 ±5° 미만인 것이 바람직하고, ±2° 미만인 것이 보다 바람직하다. 또한, 「실질적으로 수직」 이란 엄밀한 수직의 각도보다 ±20° 미만의 범위 내인 것을 의미한다. 이 범위는 엄밀한 각도와의 오차는 ±15° 미만인 것이 바람직하고, ±10° 미만인 것이 보다 바람직하다. 또한, 「지상축」 은 굴절률이 최대가 되는 방향을 의미한다. 또한 굴절률의 측정 파장은 특별한 기술이 없는 한, 가시광역의 λ=550nm 에서의 값이다.

본 명세서에 있어서 「편광판」 이란 특별한 언급이 없는 한, 장척의 편광판 및 액정 장치에 장착되는 크기로 재단된 (본 명세서에 있어서, 「재단」 에는 「펀칭」 및 「절단」 등도 포함되는 것으로 한다) 편광판의 양자를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 본 명세서에서는 「편광막」 및 「편광판」 을 구별하여 사용하지만, 「편광판」 은 「편광막」 의 적어도 편면에 그 편광막을 보호하는 투명 보호막을 갖는 적층체를 의미하는 것으로 한다.

이하, 도면을 사용하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다. 도 1 은 본 발명의 액정 표시 장치의 화소 영역예를 나타내는 모식도이다. 도 2 및 도 3 은 본 발명의 액정 표시 장치의 일 실시형태의 모식도이다.

[액정 표시 장치]

도 2 에 나타내는 액정 표시 장치는 편광막 (8 및 20), 제 1 위상차 영역 (10), 제 2 위상차 영역 (12), 기판 (13 및 17), 및 그 기판 사이에 협지되는 액정층 (15) 을 갖는다. 편광막 (8 및 20) 은 각각 보호막 (7a 와 7b) 및 보호막 (19a 와 19b) 에 의해서 협지된다.

도 2 의 액정 표시 장치에서는 액정 셀은 기판 (13 및 17) 및 이들 사이에 협지되는 액정층 (15) 으로 이루어진다. 액정층의 두께 d (㎛) 와 굴절률 이방성 Δn 과의 곱 (Δnㆍd) 은 투과 모드에 있어서, 트위스트 구조를 갖지 않는 IPS 형에서는 0.2∼0.4 ㎛ 의 범위가 최적치가 된다. 이 범위에서는 백색 표시 휘도가 높고, 흑색 표시 휘도가 작은 점에서, 밝고 콘트라스트가 높은 표시 장치가 얻어진다. 기판 (13 및 17) 의 액정층 (15) 에 접촉하는 표면에는 배향막 (도시하지 않음) 이 형성되어 있어, 액정 분자를 기판의 표면에 대하여 대략 평행히 배향시킴 과 함께 배향막 상에 실시된 러빙 처리 방향 (14 및 18) 등에 의해, 전압 무인가 상태 또는 저인가 상태에 있어서의 액정 분자 배향 방향이 제어되고 있다. 또한, 기판 (13 또는 17) 의 내면에는 액정 분자에 전압 인가가능한 전극 (도 2 에 도시하지 않음) 이 형성된다.

도 1 에 액정층 (14) 의 1화소 영역 중의 액정 분자의 배향을 모식적으로 나타낸다. 도 1 은 액정층 (14) 의 1화소에 상당하는 정도의 매우 작은 면적의 영역 중의 액정 분자의 배향을 기판 (13 및 17) 의 내면에 형성된 배향막의 러빙 방향 (4) 및 기판 (13 및 17) 의 내면에 형성된 액정 분자에 전압 인가가능한 전극 (2 및 3) 과 함께 나타낸 모식도이다. 전계 효과형 액정으로서 정의 유전 이방성을 갖는 네마틱 액정을 사용하여 액티브 구동을 행한 경우의, 전압 무인가 상태 또는 저인가 상태에서의 액정 분자 배향 방향은 5a 및 5b 이고, 이 때에 흑색 표시가 얻어진다. 전극 (2 및 3) 사이에 인가되면, 전압에 따라 액정 분자는 6a 및 6b 방향으로 그 배향 방향을 바꾼다. 통상, 이 상태에서 명표시를 행한다.

다시 도 2 에 있어서, 편광막 (8) 의 투과축 (9) 과, 편광막 (20) 의 투과축 (21) 은 직교하여 배치된다. 제 1 위상차 영역 (10) 의 지상축 (11) 은 편광막 (8) 의 투과축 (9) 및 흑색 표시시의 액정층 (15) 중의 액정 분자의 지상축 방향 (16) 에 평행하다.

도 2 에 나타내는 액정 표시 장치에서는 편광막 (8) 이 2 장의 보호막 (7a 및 7b) 사이에 협지된 구성을 나타내고 있지만, 보호막 (7b) 은 없어도 된다. 또한, 편광막 (20) 도 2장의 보호막 (19a 및 19b) 사이에 협지되어 있지만, 액정층 (15) 과 가까운 측의 보호막 (19a) 은 없어도 된다. 또한, 도 2 의 태양에서는 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역은 액정 셀의 위치를 기준으로 하여, 액정 셀과 시인측의 편광막 사이에 배치되어 있어도 되고, 액정 셀과 배면측의 편광막 사이에 배치되어 있어도 된다. 본 실시형태에서는 어느 구성에서나, 제 2 위상차 영역이 액정 셀에 보다 가까워지도록 배치한다.

본 발명의 다른 실시형태를 도 3 에 나타낸다. 도 3 의 액정 표시 장치는 제 2 위상차 영역 (12) 이 편광막 (8) 및 제 1 위상차 영역 (10) 사이에 배치된다. 도 3 의 액정 표시 장치에 있어서, 보호막 (7b) 또는 보호막 (19a) 은 없어도 된다. 도 3 에 나타내는 태양에서는 제 1 위상차 영역 (10) 은 그 지상축 (11) 이, 편광막 (8) 의 투과축 (9) 과 흑색 표시시의 액정층 (15) 중의 액정 분자의 지상축 방향 (16) 과 직교하게 되도록 배치된다. 또한, 도 3 의 태양에서는 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역은 액정 셀의 위치를 기준으로 하여, 액정 셀과 시인측의 편광막 사이에 배치되어 있어도 되고, 액정 셀과 배면측의 편광막 사이에 배치되어 있어도 된다. 본 실시형태에서는 어느 구성에서나, 제 1 위상 차 영역이 액정 셀에 보다 가까워지도록 배치한다.

또한, 도 3 에는 상측 편광판 및 하측 편광판을 구비한 투과 모드의 표시 장치의 태양을 나타내었지만, 본 발명은 하나의 편광판만을 구비하는 반사 모드의 태양이어도 되고, 이러한 경우는 액정 셀 내의 광로가 2배가 되는 점에서, 최적 Δnㆍd 의 값은 상기의 1/2 정도의 값이 된다. 또한, 본 발명에 사용되는 액정 셀은 IPS 모드에 한정되지 않고, 흑색 표시시에 액정 분자가 상기 한 쌍의 기판의 표면에 대하여 실질적으로 평행하게 배향되는 액정 표시 장치이면, 어느 것이나 바람직하게 사용할 수 있다. 이 예로서는 강유전성 액정 표시 장치, 반강유전성 액정 표시 장치, ECB 형 액정 표시 장치가 있다.

본 발명의 액정 표시 장치는 도 1∼도 3 에 나타내는 구성에 한정되지 않고, 다른 부재를 포함하고 있어도 된다. 예를 들어, 액정층과 편광막 사이에 컬러 필터를 배치해도 된다. 또한, 편광막의 보호막 표면에 반사 방지 처리나 하드 코트를 행해도 된다. 또한, 구성 부재에 도전성을 부여한 것을 사용해도 된다. 또한, 투과형으로서 사용하는 경우에는 냉음극 또는 열음극 형광관, 또는 발광 다이오드, 필드 이미션 소자, 일렉트로루미네선스 소자를 광원으로 하는 백라이트를 배면에 배치할 수 있다. 이 경우, 백라이트의 배치는 도 2 및 도 3 의 상측이어도 되고 하측이어도 된다. 또한, 액정층과 백라이트 사이에, 반사형 편광판이나 확산판, 프리즘 시트나 도광판을 배치할 수도 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 반사형이어도 되고, 이러한 경우에는 편광판은 관찰측에 1장만 배치해도 되고, 액정 셀 배면 또는 액정 셀의 하측 기판의 내면에 반사막을 배치한다. 물론 상기 광원을 사용한 프론트 라이트를 액정 셀 관찰측에 형성할 수도 있다.

본 발명의 액정 표시 장치에는 화상 직시형, 화상 투영형이나 광변조형이 포함된다. 본 발명은 TFT 나 MIM 과 같은 3단자 또는 2단자 반도체 소자를 사용한 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 적용한 태양이 특히 유효하다. 물론, 시분할 구동이라고 불리는 패시브 매트릭스 액정 표시 장치에 적용한 태양도 유효하다.

이하, 본 발명의 액정 표시 장치에 사용가능한 여러 가지의 부재의 바람직한 광학 특성이나 부재에 사용되는 재료, 그 제조 방법 등에 관해서 상세히 설명한다.

[제 1 위상차 영역]

본 발명에 포함되는 제 1 위상차 영역은 면내 굴절률 nx 와 ny (nx>ny), 두께 방향의 굴절률 (nz), 및 필름의 두께 (d) 를 사용하여 Re=(nx-ny)×d 로 정의되는 리타데이션 (Re) 이 20nm∼150nm 로서, 경사 방향의 광누출을 효과적으로 저감하기 위해서는 제 1 위상차 영역의 Re 는 40nm∼115nm 인 것이 보다 바람직하고, 60nm∼95nm 인 것이 더욱 바람직하다. 또한, Nz=(nx-nz)/(nx-ny) 로 정의되는 Nz 가 1.5∼7 로서, 경사 방향의 광누출을 효과적으로 저감하기 위해서는 제 1 위상차 영역의 Nz 는 2.0∼5.5 인 것이 보다 바람직하고, 2.5∼4.5 인 것이 더욱 바람직하다.

기본적으로는 상기 제 1 위상차 영역은 상기 광학 특성을 갖는 한, 그 재료 및 형태에 관해서는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 복굴절 폴리머 필름 으로 이루어지는 위상차막, 투명 지지체 상에 고분자 화합물을 도포 후에 가열한 막, 및 투명 지지체 상에 저분자 또는 고분자 액정성 화합물을 도포 또는 전사함으로써 형성된 위상차층을 갖는 위상차막 등, 어느 것이나 사용할 수 있다. 또한, 각각을 적층하여 사용할 수도 있다.

복굴절 폴리머 필름으로서는 복굴절 특성의 제어성이나 투명성, 내열성이 우수한 것이 바람직하다. 이 경우, 사용하는 고분자 재료로서는 균일한 2축 배향을 달성할 수 있는 고분자이면 특별히 제한되지 않지만, 종래 공지된 것으로 용액 유연법이나 압출 성형 방식으로 제막할 수 있는 것이 바람직하고, 노르보르넨계 고분자, 폴리카보네이트계 고분자, 폴리알릴레이트계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 폴리설폰 등의 방향족계 고분자, 셀룰로오스아실레이트, 또는 그들 폴리머의 2종 또는 3종 이상을 혼합한 폴리머 등을 들 수 있다.

필름의 2축 배향은 압출 성형 방식이나 유연 제막 방식 등의 적당한 방식으로 제조한 당해 열가소성 수지로 이루어지는 필름을, 예를 들어 롤에 의한 세로 연신 방식, 텐터에 의한 가로 연신 방식이나 2축 연신 방식 등에 의해, 연신 처리함으로써 달성할 수 있다. 상기 롤에 의한 세로 연신 방식에서는 가열롤을 사용하는 방법이나 분위기를 가열하는 방법, 그것들을 병용하는 방법 등의 적당한 가열방법을 채용할 수 있다. 또한 텐터에 의한 2축 연신 방식에서는 전체 텐터 방식에 의한 동시 2축 연신 방법이나, 롤ㆍ텐터법에 의한 축차 2축 연신 방법 등의 적당한 방법을 채용할 수 있다.

또한, 배향 불균일이나 위상차 불균일이 적은 것이 바람직하다. 그 두께 는 위상차 등에 따라 적절히 결정할 수 있지만, 일반적으로는 박형화의 관점에서 1∼300㎛ 가 바람직하고, 10∼200㎛ 가 보다 바람직하고, 20∼150㎛ 가 특히 바람직하다.

노르보르넨계 고분자로서는 노르보르넨 및 그 유도체, 테트라시클로도데센 및 그 유도체, 디시클로펜타디엔 및 그 유도체, 메타노테트라히드로플루오렌 및 그 유도체 등의 노르보르넨계 모노머를 주성분으로 하는 모노머의 중합체이고, 노르보르넨계 모노머의 개환 중합체, 노르보르넨계 모노머와 이것과 개환 공중합가능한 그 밖의 모노머와의 개환 공중합체, 노르보르넨계 모노머의 부가 중합체, 노르보르넨계 모노머와 이것과 공중합가능한 그 밖의 모노머와의 부가 공중합체, 및 수소 첨가물 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 내열성, 기계적 강도 등의 관점에서, 노르보르넨계 모노머의 개환 중합체 수소화물이 가장 바람직하다. 노르보르넨계 중합체, 단환의 환상 올레핀의 중합체 또는 환상 공액 디엔의 중합체의 분자량은 사용 목적에 따라 적절히 선택되지만, 시클로헥산 용액 (중합체 수지가 용해되지 않는 경우에는 톨루엔 용액) 의 겔 투과 크로마토그래피로 측정한 폴리이소프렌 또는 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량으로, 통상 5,000∼500,000, 바람직하게는 8,000∼200,000, 보다 바람직하게는 10,000∼100,000 의 범위일 때에, 필름 (A) 의 기계적 강도, 및 성형 가공성이 고도로 균형잡혀 바람직하다.

셀룰로오스아실레이트의 아실기로서는 지방족기 또는 알릴기이어도 되고 특별히 한정되지 않는다. 그것들은 예를 들어 셀룰로오스의 알킬카르보닐에스테르, 알케닐카르보닐에스테르 또는 방향족 카르보닐에스테르, 방향족 알킬카르보닐 에스테르 등이고, 각각 추가로 치환된 기를 갖고 있어도 되고, 총 탄소수가 22 이하인 에스테르기가 바람직하다. 이들의 바람직한 셀룰로오스아실레이트로서는 에스테르부의 총 탄소수가 22 이하인 아실기 (예를 들어, 아세틸, 프로피오닐, 부티로일, 바렐, 헵타노일, 옥타노일, 데카노일, 도데카노일, 트리데카노일, 헥사데카노일, 옥타데카노일 등), 아릴카르보닐기 (아크릴, 메타크릴 등), 알릴카르보닐기 (벤조일, 나프타로일 등), 신나모일기를 들 수 있다. 이 중에서도, 셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트, 셀룰로오스아세테이트스테아레이트, 셀룰로오스아세테이트벤조에이트 등이고, 혼합 에스테르의 경우에는 그 비율은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 아세테이트가 총 에스테르의 30몰% 이상인 것이 바람직하다.

이 중에서도, 셀룰로오스아실레이트가 바람직하고, 특히 사진용 그레이드의 것이 바람직하고, 시판 중인 사진용 그레이드의 것은 점도 평균 중합도, 치환도 등의 품질을 만족시켜 입수할 수 있다. 사진용 그레이드의 셀룰로오스트리아세테이트의 메이커로서는 다이셀 화학 공업 (주) (예를 들어 LT-20, 30, 40, 50, 70, 35, 55, 105 등), 이스트만 코닥사 (예를 들어, CAB-551-0.01, CAB-551-0.02, CAB-500-5, CAB-381-0.5, CAB-381-02, CAB-381-20, CAB-321-0.2, CAP-504-0.2, CAP-482-20, CA-398-3 등), 코톨즈(Courtaulds)사, 헥스토사 등이 있고, 모두 사진용 그레이드의 셀룰로오스아실레이트를 사용할 수 있다. 또한, 필름의 기계적 특성이나 광학적인 특성을 제어할 목적으로, 가소제, 계면 활성제, 리타데이션 조절제, UV 흡수제 등을 혼합할 수 있다 (참고 자료: 일본 공개특허공보 2002-277632 호, 일본 공개특허공보 2002-182215호).

투명 수지를 시트 또는 필름 형상으로 성형하는 방법은 예를 들어, 가열 용융 성형법, 용액 유연법 중 어느 것이나 사용할 수 있다. 가열 용융 성형법은 더욱 상세하게, 압출 성형법, 프레스 성형법, 인플레이션 성형법, 사출 성형법, 블로우 성형법, 연신 성형법 등으로 분류할 수 있지만, 이러한 방법들 중에서도, 기계적 강도, 표면 정밀도 등이 우수한 필름을 얻기 위해서는 압출 성형법, 인플레이션 성형법, 및 프레스 성형법이 바람직하고, 압출 성형법이 가장 바람직하다. 성형 조건은 사용 목적이나 성형 방법에 따라 적절히 선택되지만, 가열 용융 성형법에 따른 경우에는 실린더 온도가, 바람직하게는 100∼400℃, 보다 바람직하게는 150∼350℃ 의 범위에서 적절히 설정된다. 상기 시트 또는 필름의 두께는 바람직하게는 10∼300㎛, 보다 바람직하게는 30∼200㎛ 이다.

상기 시트 또는 필름의 연신은 그 투명 수지의 유리 전이 온도를 Tg 라 할 때, 바람직하게는 Tg - 30℃ 내지 Tg + 60℃ 의 온도 범위, 보다 바람직하게는 Tg - 10℃ 내지 Tg + 50℃ 의 온도 범위에서, 적어도 1방향으로 바람직하게는 1.01∼2배의 연신 배율로 실시한다. 연신 방향은 적어도 1방향이면 되지만, 그 방향은 시트가 압출 성형으로 얻어진 것인 경우에는 수지의 기계적 흐름 방향 (압출 방향) 인 것이 바람직하고, 연신 방법은 자유 수축 1축 연신법, 폭 고정 1축 연신법, 2축 연신법 등이 바람직하다. 광학 특성의 제어는 이 연신 배율과 가열 온도를 제어함으로써 실시할 수 있다.

[제 2 위상차 영역]

본 발명의 액정 표시 장치가 갖는, 그 제 2 위상차 영역의 면내 굴절률 nx 와 ny 는 실질적으로 같고, 두께 방향의 굴절률 (nz) 은 nx<nz 를 만족한다. 두께 방향의 굴절률 (nz), 및 필름의 두께 (d) 를 사용하여 Rth={(nx+ny)/2-nz}×d 로 정의되는 제 2 위상차 영역의 두께 방향의 리타데이션 (Rth) 은 -80nm∼-400nm 이다. 상기 제 2 위상차 영역의 Rth 의 보다 바람직한 범위는 다른 광학 부재의 광학 특성에 따라 변동하고, 특히 보다 가까이에 위치하는 편광막의 보호막 (예를 들어, 트리아세틸셀룰로오스 필름) 의 Rth 에 따라, 크게 변동한다. 경사 방향의 광누출을 효과적으로 저감하기 위해서는 제 2 위상차 영역의 Rth 는 -100nm∼-340nm 인 것이 보다 바람직하고, -120nm∼-270nm 인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 제 2 위상차 영역의 nx 와 ny 는 상기한 바와 같이, 실질적으로 동일하고, Re 는 0 근방의 값이 된다. 구체적으로는 면내 리타데이션 (Re) 은 0∼50nm 인 것이 바람직하고, 0∼20nm 인 것이 보다 바람직하다.

상기 제 2 위상차 영역은 상기 광학 특성을 갖는 한, 그 재료 및 형태에 대해서는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 복굴절 폴리머 필름으로 이루어지는 위상차막, 및 투명 지지체 상에 저분자 또는 고분자 액정성 화합물을 도포 또는 전사함으로써 형성된 위상차층을 갖는 위상차막 등, 어느 것이나 사용할 수 있다. 또한, 각각을 적층하여 사용할 수도 있다.

상기 광학 특성을 갖는 복굴절 폴리머 필름으로 이루어지는 위상차막은 고분자 필름을 막의 두께 방향으로 연신하는 방법이나, 비닐카르바졸계 고분자를 도포하여 건조시키는 방법 (일본 공개특허공보 2001-091746호) 으로 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 상기 광학 특성을 갖는 액정성 화합물로 형성된 위상차층으로서는 키랄 구조 단위를 포함한 콜레스테릭 디스코틱 액정 화합물이나 조성물을, 그 나선축을 기판에 대략 수직으로 배향시킨 후 고정화하여 형성한 층, 굴절률 이방성이 정의 막대 형상 액정 화합물이나 조성물을 기판에 대략 수직으로 배향시킨 후 고정화하여 형성한 층 등을 예시할 수 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 평6-331826호나 특허 제2853064호 등 참조). 막대 형상 액정 화합물은 저분자 화합물이어도 되고, 고분자 화합물이어도 된다. 또한, 하나의 위상차층 뿐만 아니라 복수의 위상차층을 적층하여 상기 광학 특성을 나타내는 제 2 위상차 영역을 구성할 수도 있다. 또한, 지지체와 위상차층의 적층체 전체에서 상기 광학 특성을 만족하도록 하여, 제 2 위상차 영역을 구성해도 된다. 사용하는 막대 형상 액정 화합물로서는 배향 고정시키는 온도 범위에서, 네마틱 액정상, 스멕틱 액정상, 리오트로픽 액정상 상태를 취하는 것이 바람직하게 사용된다. 요동이 없는 균일한 수직 배향이 얻어지는 스멕틱 A상, B상을 나타내는 액정이 바람직하다. 특히 또한, 첨가제의 존재 하에서, 적절한 배향 온도 범위에서, 상기 액정 상태가 되는 막대 형상 액정성 화합물에 대해서는 그 첨가제와 막대 형상 액정성 화합물을 함유하는 조성물을 사용하여 층을 형성하는 것도 바람직하다.

(막대 형상 액정성 화합물)

본 발명의 제 2 위상차 영역은 막대 형상 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성해도 된다. 상기 막대 형상 액정성 화합물로서는 아조메틴류, 아족시류, 시아노비페닐류, 시아노페닐에스테르류, 벤조산에스테르류, 시클로헥산카르복 시산페닐에스테르류, 시아노페닐시클로헥산류, 시아노치환페닐피리미딘류, 알콕시치환페닐피리미딘류, 페닐디옥산류, 트랜류 및 알케닐시클로헥실벤조니트릴류가 바람직하게 사용된다. 이상과 같은 저분자 액정성 분자 뿐만 아니라, 고분자 액정성 분자도 사용할 수 있다. 액정 분자에는 활성 광선이나 전자선, 열 등에 의해서 중합이나 가교 반응을 일으킬 수 있는 부분 구조를 갖는 것이 바람직하게 사용된다. 그 부분 구조의 개수는 1∼6개, 바람직하게는 1∼3개이다.

제 2 위상차 영역이, 막대 형상 액정성 화합물을 배향 상태로 고정하여 형성된 위상차층을 포함하는 경우는 막대 형상 액정성 화합물을 실질적으로 수직 배향시켜, 그 상태로 고정하여 형성한 위상차층을 사용하는 것이 바람직하다. 실질적으로 수직이라는 것은 필름면과 막대 형상 액정성 화합물의 다이렉터가 이루는 각도가 70°∼90°의 범위 내인 것을 의미한다. 이들 액정성 화합물은 경사 배향시켜도 되고, 경사각이 서서히 변화되도록 (하이브리드 배향) 하게 해도 된다. 경사 배향 또는 하이브리드 배향의 경우라도, 평균 경사각은 70°∼90° 인 것이 바람직하고, 80°∼90° 가 보다 바람직하고, 85°∼90° 가 가장 바람직하다.

막대 형상 액정성 화합물로 형성된 위상차층은 막대 형상 액정성 화합물, 원하는 바에 따라, 하기 중합성 개시제나 공기 계면 수직 배향제나 다른 첨가제를 함유하는 도포액을, 지지체 위에 형성된 수직 배향막 위에 도포하여, 수직 배향시켜, 그 배향 상태를 고정함으로써 형성할 수 있다. 임시 지지체 상에 형성한 경우에는 그 위상차층을 지지체 상에 전사함으로써 제작할 수도 있다. 또한, 1 층의 위상차층 뿐만 아니라 복수의 위상차층을 적층하여, 상기 광학 특성을 나타내는 제 2 위상차 영역을 구성할 수도 있다. 또한, 지지체와 위상차층의 적층체 전체에서 상기 광학 특성을 만족하도록 하여 제 2 위상차 영역을 구성해도 된다.

도포액의 조제에 사용하는 용매로서는 유기 용매가 바람직하게 사용된다. 유기 용매의 예로는 아미드 (예, N,N-디메틸포름아미드), 술폭시드 (예, 디메틸술폭시드), 헤테로환 화합물 (예, 피리딘), 탄화수소 (예, 벤젠, 헥산), 알킬할라이드 (예, 클로로포름, 디클로로메탄), 에스테르 (예, 아세트산메틸, 아세트산부틸), 케톤 (예, 아세톤, 메틸에틸케톤), 에테르 (예, 테트라히드로푸란, 1,2-디메톡시에탄) 가 포함된다. 알킬할라이드 및 케톤이 바람직하다. 2종류 이상의 유기 용매를 병용해도 된다. 도포액의 도포는 공지된 방법 (예, 압출 코팅법, 다이렉트 그라비아 코팅법, 리버스 그라비아 코팅법, 다이 코팅법) 에 의해 실시할 수 있다.

수직 배향시킨 액정성 화합물은 배향 상태를 유지하여 고정하는 것이 바람직하다. 고정화는 액정성 화합물에 도입한 중합성기 (P) 의 중합 반응에 의해 실시하는 것이 바람직하다. 중합 반응에는 열중합 개시제를 사용하는 열중합 반응과 광중합 개시제를 사용하는 광중합 반응이 포함된다. 광중합 반응이 바람직하다. 광중합 개시제의 예로는 α-카르보닐 화합물 (미국 특허 2367661호, 동 2367670호의 각 명세서 기재), 아실로인에테르 (미국 특허 2448828호 명세서 기재), α-탄화수소 치환 방향족 아실로인 화합물 (미국 특허 2722512호 명세서 기재), 다핵 퀴논 화합물 (미국 특허 3046127호, 동 2951758호의 각 명세서 기재), 트리아릴이미다졸 이량체와 p-아미노페닐케톤의 조합 (미국 특허 3549367호 명세서 기재), 아크리딘 및 페나진 화합물 (일본 공개특허공보 소60-105667호, 미국 특허 4239850호 명세서 기재) 및 옥사디아졸 화합물 (미국 특허 4212970호 명세서 기재) 이 포함된다.

광중합 개시제의 사용량은 도포액의 고형분의 0.01∼20질량% 인 것이 바람직하고, 0.5∼5질량% 인 것이 더욱 바람직하다. 막대 형상 액정성 분자의 중합을 위한 광조사는 자외선을 사용하는 것이 바람직하다. 조사 에너지는 20mJ/㎠∼50J/㎠ 인 것이 바람직하고, 100∼800mJ/㎠ 인 것이 더욱 바람직하다. 광중합 반응을 촉진하기 위해서, 가열 조건 하에서 광조사를 실시해도 된다. 상기 광학 이방성층을 포함하는 제 1 위상차 영역의 두께는 0.1∼10㎛ 인 것이 바람직하고, 0.5∼5㎛ 인 것이 더욱 바람직하고, 1∼5㎛ 인 것이 가장 바람직하다.

《수직 배향막》

액정성 화합물을 배향막측에서 수직으로 배향시키기 위해서는 배향막의 표면 에너지를 저하시키는 것이 중요하다. 구체적으로는 폴리머의 관능기에 의해 배향막의 표면 에너지를 저하시키고, 그럼으로써 액정성 화합물을 세운 상태로 한다. 배향막의 표면 에너지를 저하시키는 관능기로서는 불소 원자 및 탄소 원자수가 10 이상인 탄화수소기가 유효하다. 불소 원자 또는 탄화수소기를 배향막의 표면에 존재시키기 위해서, 폴리머의 주쇄보다 측쇄에 불소 원자 또는 탄화수소기를 도입하는 것이 바람직하다. 함불소 폴리머는 불소 원자를 0.05∼80질량% 의 비율로 함유하는 것이 바람직하고, 0.1∼70질량% 의 비율로 함유하는 것이 보다 바람직하고, 0.5∼65질량% 의 비율로 함유하는 것이 더욱 바람직하고, 1∼60질량% 의 비율 로 함유하는 것이 가장 바람직하다. 탄화수소기는 지방족기, 방향족기 또는 그들의 조합이다. 지방족기는 고리 형상, 분기 형상 또는 직쇄 형상의 어느 것이나 된다. 지방족기는 알킬기 (시클로알킬기이어도 된다) 또는 알케닐기 (시클로알케닐기이어도 된다) 인 것이 바람직하다. 탄화수소기는 할로겐 원자와 같은 강한 친수성을 나타내지 않은 치환기를 갖고 있어도 된다. 탄화수소기의 탄소 원자수는 10∼100 인 것이 바람직하고, 10∼60 인 것이 더욱 바람직하고, 10∼40 인 것이 가장 바람직하다. 폴리머의 주쇄는 폴리이미드 구조 또는 폴리비닐알코올 구조를 갖는 것이 바람직하다.

폴리이미드는 일반적으로 테트라카르복시산과 디아민의 축합 반응에 의해 합성한다. 2종류 이상의 테트라카르복시산 또는 2종류 이상의 디아민을 사용하여 코폴리머에 상당하는 폴리이미드를 합성해도 된다. 불소 원자 또는 탄화수소기는 테트라카르복시산 기원의 반복 단위에 존재하고 있어도 되고, 디아민 기원의 반복 단위에 존재하고 있어도 되고, 양방의 반복 단위에 존재하고 있어도 된다. 폴리이미드에 탄화수소기를 도입하는 경우, 폴리이미드의 주쇄 또는 측쇄에 스테로이드 구조를 형성하는 것이 특히 바람직하다. 측쇄에 존재하는 스테로이드 구조는 탄소 원자수가 10 이상인 탄화수소기에 상당하고, 액정성 화합물을 수직으로 배향시키는 기능을 갖는다. 본 명세서에 있어서 스테로이드 구조란, 시클로펜타노히드로페난트렌환 구조 또는 그 환의 결합의 일부가 지방족환의 범위 (방향족환을 형성하지 않는 범위) 에서 2중 결합으로 되어 있는 환구조를 의미한다.

또한 액정성 화합물을 수직으로 배향시키는 수단으로서, 폴리비닐알코올, 변 성 폴리비닐알코올, 또는 폴리이미드의 고분자에 유기산을 혼합하는 방법을 바람직하게 사용할 수 있다. 혼합하는 산으로서는 카르복시산이나 술폰산, 아미노산이 바람직하게 사용된다. 후술하는 공기 계면 배향제 중, 산성을 나타내는 것을 사용해도 된다. 또한, 4급 암모늄염류도 바람직하게 사용할 수 있다. 그 혼합량은 고분자에 대하여, 0.1질량%∼20질량% 인 것이 바람직하고, 0.5질량%∼10질량% 인 것이 더욱 바람직하다.

상기 폴리비닐알코올의 비누화도는 70∼100% 가 바람직하고, 80∼100% 가 더욱 바람직하다. 폴리비닐알코올의 중합도는 100∼5000 인 것이 바람직하다.

막대 형상 액정성 화합물을 배향시키는 경우, 배향막은 측쇄에 소수성기를 관능기로서 갖는 폴리머로 이루어지는 것이 바람직하다. 구체적인 관능기의 종류는 액정성 분자의 종류 및 필요로 하는 배향 상태에 따라 결정한다. 예를 들어, 변성 폴리비닐알코올의 변성기는 공중합 변성, 연쇄 이동 변성 또는 블록 중합 변성에 의해 도입할 수 있다. 변성기의 예로는 친수성기 (카르복시산기, 술폰산기, 포스폰산기, 아미노기, 암모늄기, 아미드기, 티올기 등), 탄소수 10∼100개의 탄화수소기, 불소 원자 치환의 탄화수소기, 티오에테르기, 중합성기 (불포화 중합성기, 에폭시기, 아지리니딜기 등), 알콕시실릴기 (트리알콕시, 디알콕시, 모노알콕시) 등을 들 수 있다. 이들의 변성 폴리비닐알코올 화합물의 구체예로서, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2000-155216호 명세서 중의 단락 번호 [0022]∼[0145], 동 2002-62426호 명세서 중의 단락 번호 [0018]∼[0022] 에 기재된 것 등을 들 수 있다.

배향막을, 주쇄에 결합한 가교성 관능기를 갖는 측쇄를 갖는 폴리머 또는 액정성 분자를 배향시키는 기능을 갖는 측쇄에 가교성 관능기를 갖는 폴리머를 사용하여 형성하고, 그 위에 위상차막을, 다관능 모노머를 함유하는 조성물을 사용하여 형성하면, 배향막 중의 폴리머와, 그 위에 형성되는 위상차막 중의 다관능 모노머를 공중합시킬 수 있다. 그 결과, 다관능 모노머 사이 뿐만이 아니라, 배향막 폴리머 사이 및 다관능 모노머와 배향막 폴리머 사이에도 공유 결합이 형성되어, 배향막과 위상차막이 강고히 결합된다. 따라서, 가교성 관능기를 갖는 폴리머를 사용하여 배향막을 형성함으로써, 광학 보상 시트의 강도를 현저히 개선할 수 있다. 배향막 폴리머의 가교성 관능기는 다관능 모노머와 같이, 중합성기를 함유하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어 일본 공개특허공보 2000-155216호 명세서 중 단락 번호 [0080]∼[0100] 에 기재된 것 등을 들 수 있다.

배향막 폴리머는 상기 가교성 관능기와는 별도로, 가교제를 사용하여 가교시킬 수도 있다. 가교제로서는 알데히드, N-메틸올 화합물, 디옥산유도체, 카르복시기를 활성화함으로써 작용하는 화합물, 활성 비닐 화합물, 활성 할로겐 화합물, 이소옥사졸 및 디알데히드 전분이 포함된다. 2종류 이상의 가교제를 병용해도 된다. 구체적으로는 예를 들어 일본 공개특허공보 2002-62426호 명세서 중의 단락 번호 [0023]∼[0024] 에 기재된 화합물 등을 들 수 있다. 반응 활성이 높은 알데히드, 특히 글루탈알데히드가 바람직하다.

가교제의 첨가량은 폴리머에 대하여 0.1∼20질량% 가 바람직하고, 0.5∼15질량% 가 더욱 바람직하다. 배향막에 잔존하는 미반응의 가교제의 양은 1.0질량% 이하인 것이 바람직하고, 0.5질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 조절함으로써, 배향막을 액정 표시 장치에 장기 사용, 또는 고온 고습의 분위기 하에 장기간 방치하더라도, 레티큐레이션 발생이 없는 충분한 내구성이 얻어진다.

배향막은 기본적으로, 배향막 형성 재료인 상기 폴리머 및 가교제를 함유하는 조성물을 투명 지지체 상에 도포한 후, 가열 건조 (가교시켜) 시키고, 러빙 처리함으로써 형성할 수 있다. 가교 반응은 상기한 바와 같이, 투명 지지체 상에 도포한 후, 임의의 시기에 실시하면 된다. 폴리비닐알코올과 같은 수용성 폴리머를 배향막 형성 재료로서 사용하는 경우에는 도포액은 거품 제거 작용이 있는 유기 용매 (예, 메탄올) 와 물의 혼합 용매로 하는 것이 바람직하다. 그 비율은 질량비로 물:메탄올이 0:100∼99:1 이 바람직하고, 0:100∼91:9 인 것이 더욱 바람직하다. 그럼으로써, 거품의 발생이 억제되고, 배향막, 나아가서는 위상차층 표면의 결함이 현저히 감소된다.

배향막의 도포 방법은 스핀 코팅법, 딥 코팅법, 커튼 코팅법, 익스트루전 코팅법, 로드 코팅법 또는 롤 코팅법이 바람직하다. 특히 로드 코팅법이 바람직하다. 또한, 건조 후의 막두께는 0.1∼10㎛ 가 바람직하다. 가열 건조는 20℃∼110℃ 에서 실시할 수 있다. 충분한 가교를 형성하기 위해서는 60℃∼100℃ 가 바람직하고, 특히 80℃∼100℃ 가 바람직하다. 건조 시간은 1분∼36시간으로 실시할 수 있지만, 바람직하게는 1분∼30분이다. pH 도 사용하는 가교제에 최적의 값으로 설정하는 것이 바람직하고, 글루탈알데히드를 사용한 경우에는 pH 4.5∼5.5, 특히 5 가 바람직하다.

배향막은 투명 지지체 상에 형성되는 것이 바람직하다. 배향막은 상기한 바와 같이 폴리머층을 가교하여 사용한다. 막대 형상 액정성 화합물의 수직 배향에는 러빙 처리는 실시하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 배향막을 사용하여 액정성 화합물을 배향시킨 후, 그 배향 상태대로 액정성 화합물을 고정하여 위상차층을 형성하고, 위상차층만을 폴리머 필름 (또는 투명 지지체) 상에 전사해도 된다.

《공기 계면 수직 배향제》

통상, 액정성 화합물은 공기 계면측에서는 경사지게 배향되는 성질을 가지므로, 균일하게 수직 배향된 상태를 얻기 위해서, 공기 계면측에서 액정성 화합물을 수직으로 배향 제어하는 것이 필요하다. 이 목적을 위하여, 공기 계면측에 편재하여, 그 배제 체적 효과나 정전기적인 효과에 의해서 액정성 화합물을 수직으로 배향시키는 작용을 미치는 화합물을 액정 도포액에 함유시켜, 위상차막을 형성하는 것이 바람직하다.

공기 계면 배향제로서는 일본 공개특허공보 2002-20363호, 일본 공개특허공보 2002-129162호에 기재되는 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 일본 특허출원공보 2002-212100호 명세서의 단락 번호 [0072]∼[0075], 일본 특허출원공보 2002-262239호 명세서의 단락 번호 [0037]∼[0039], 일본 특허출원공보 2003-91752호 명세서의 단락 번호 [0071]∼[0078], 일본 특허출원공보 2003-119959호 명세서의 단락 번호 [0052]∼[0054], [0065]∼[0066], [0092]∼[0094], 일본 특허출원공보 2003-330303호 명세서의 단락 번호 [0028]∼[0030], 일본 특허출원공보 2004- 003804호 명세서의 단락 번호 [0087]∼[0090] 에 기재되는 사항도 본 발명에 적절하게 적용할 수 있다. 또한, 이들 화합물을 배합함으로써 도포성이 개선되고, 불균일 또는 뭉침의 발생이 억제된다.

액정 도포액에 대한 공기 계면 배향제의 사용량은 0.05질량%∼5질량% 인 것이 바람직하다. 또한, 불소계 공기 계면 배향제를 사용하는 경우에는 1질량% 이하인 것이 바람직하다.

《위상차층 중의 다른 재료》

상기 액정성 화합물과 함께, 가소제, 계면 활성제, 중합성 모노머 등을 병용하여, 도공막의 균일성, 막의 강도, 액정성 화합물의 배향성 등을 향상시킬 수 있다. 이들의 소재는 액정성 화합물과 상용성을 갖고, 배향을 저해하지 않는 것이 바람직하다.

중합성 모노머로서는 라디칼 중합성 또는 양이온 중합성의 화합물을 들 수 있다. 바람직하게는 다관능성 라디칼 중합성 모노머이고, 상기 중합성기 함유의 액정 화합물과 공중합성인 것이 바람직하다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 2002-296423호 명세서 중의 단락 번호 [0018]∼[0020] 에 기재된 것을 들 수 있다. 상기 화합물의 첨가량은 원반 형상 액정성 분자에 대하여 일반적으로 1∼50질량% 의 범위에 있고, 5∼30질량% 의 범위에 있는 것이 바람직하다.

계면 활성제로서는 종래 공지의 화합물을 들 수 있지만, 특히 불소계 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어 일본 공개특허공보 2001-330725호 명세서 중의 단락 번호 [0028]∼[0056] 에 기재된 화합물, 일본 특허출원공보 2003- 295212호 명세서 중의 단락 번호 [0069]∼[0126]에 기재된 화합물을 들 수 있다.

액정성 화합물과 함께 사용하는 폴리머는 도포액을 증점할 수 있는 것이 바람직하다. 폴리머의 예로서는 셀룰로오스에스테르를 들 수 있다. 셀룰로오스에스테르의 바람직한 예로서는 일본 공개특허공보 2000-155216호 명세서 중의 단락 번호 [0178] 에 기재된 것을 들 수 있다. 액정성 화합물의 배향을 저해하지 않도록, 상기 폴리머의 첨가량은 액정성 분자에 대하여 0.1∼10질량% 의 범위에 있는 것이 바람직하고, 0.1∼8질량% 의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

[지지체]

본 발명에서는 액정성 화합물로 형성된 위상차층을 지지체 상에 형성해도 된다. 지지체는 투명한 것이 바람직하고, 구체적으로는 광투과율이 80% 이상인 것이 바람직하다. 지지체는 파장 분산이 작은 것이 바람직하고, 구체적으로는 Re400/Re700 의 비가 1.2 미만인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 폴리머 필름이 바람직하다. 투명 지지체는 제 1 위상차 영역, 제 2 위상차 영역 또는 편광판 보호막을 겸할 수도 있다. 또한, 투명 지지체와 위상차층 전체에서, 제 1 위상차 영역 또는 제 2 위상차 영역을 구성하고 있어도 된다. 지지체의 광학 이방성은 작은 것이 바람직하고, 면내 리타데이션 (Re) 이 20nm 이하인 것이 바람직하고, 10nm 이하인 것이 더욱 바람직하고, 5nm 이하인 것이 가장 바람직하다. 또한, 제 1 위상차 영역을 겸하는 경우에는 리타데이션 (Re) 이 20nm∼150nm 인 것이 바람직하고, 40nm∼115nm 인 것이 보다 바람직하고, 60nm∼95nm 인 것이 더욱 바람직하다. 또한, Nz 가 1.5∼7 인 것이 바람직하고, 2.0∼5.5 인 것이 보다 바람직하고, 2.5∼4.5 인 것이 더욱 바람직하다.

지지체가 되는 폴리머 필름의 예에는 셀룰로오스에스테르, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아크릴레이트 및 폴리메타크릴레이트의 필름이 포함된다. 셀룰로오스에스테르 필름이 바람직하고, 아세틸셀룰로오스 필름이 더욱 바람직하고, 트리아세틸셀룰로오스 필름이 가장 바람직하다. 폴리머 필름은 솔벤트 캐스트법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 투명 지지체의 두께는 20∼500㎛ 인 것이 바람직하고, 40∼200㎛ 인 것이 더욱 바람직하다. 투명 지지체와 그 위에 형성되는 층 (접착층, 수직 배향막 또는 위상차층) 과의 접착을 개선하기 위해서, 투명 지지체에 표면 처리 (예, 글로 방전 처리, 코로나 방전 처리, 자외선 (UV) 처리, 화염 처리) 를 실시해도 된다. 투명 지지체 위에, 접착층 (언더 코팅층) 을 형성해도 된다. 또한, 투명 지지체나 장척의 투명 지지체에는 반송 공정에서의 미끄럼성을 부여하거나, 권취한 후의 이면과 표면의 부착을 방지하기 위해서, 평균 입경이 10∼100nm 정도의 무기 입자를 고형분 중량비로 5%∼40% 혼합한 폴리머층을 지지체의 편측에 도포나 지지체와의 공유연에 의해서 형성한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

[편광막용 보호막]

제 1 및 제 2 편광막용 보호막으로서는 가시광 영역에 흡수가 없고, 광투과율이 80% 이상이고, 복굴절성에 기초하는 리타데이션이 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는 면내의 Re 가 0∼30nm 가 바람직하고, 0∼15nm 가 보다 바람직하고, 0∼5nm 가 가장 바람직하다. 또한, 두께 방향의 리타데이션 (Rth) 은 0∼40nm 인 것이 바람직하고, 0∼20nm 인 것이 보다 바람직하고, 0∼10nm 인 것이 가장 바람직하다. 이 특성을 갖는 필름이면 바람직하게 사용할 수 있지만, 편광막의 내구성의 관점에서는 셀룰로오스아실레이트나 노르보르넨계의 필름이 보다 바람직하다. 셀룰로오스아실레이트 필름의 Rth 를 작게 하는 방법으로서, 일본 공개특허공보 평11-246704호, 일본 공개특허공보 2001-247717호, 일본 특허출원공보 2003-379975호 명세서에 기재된 방법 등을 들 수 있다. 또한, 셀룰로오스아실레이트 필름의 두께를 작게 함으로써도, Rth 를 작게 할 수 있다. 제 1 및 제 2 편광막용 보호막으로서의 셀룰로오스아실레이트 필름의 두께는 10∼100㎛ 인 것이 바람직하고, 10∼60㎛ 인 것이 보다 바람직하고, 20∼45㎛ 인 것이 더욱 바람직하다.

실시예

이하에 실시예와 비교예를 들어 본 발명의 특징을 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용, 처리 순서 등은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 의해 한정적으로 해석되어서는 안된다.

<IPS 모드 액정 셀 1 의 제작>

1장의 유리 기판 상에, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 인접하는 전극 사이의 거리가 20㎛ 가 되도록 전극 (도 1 중 2 및 3) 을 배치하고, 그 위에 폴리이미드막을 배향막으로서 형성하여 러빙 처리를 실시하였다. 도 1 중에 나타내는 방향 (4) 로 러빙 처리를 실시하였다. 별도로 준비한 1장의 유리 기판의 일방의 표면에 폴리이미드막을 형성하고, 러빙 처리를 실시하여 배향막으로 하였다. 2장의 유리 기판을, 배향막끼리를 대향시켜, 기판의 간격 (갭; d) 을 3.9㎛ 로 하고, 2장의 유리 기판의 러빙 방향이 평행하게 되도록 하여 겹쳐 접합하고, 이어서 굴절률 이방성 (Δn) 이 0.0769 및 유전율 이방성 (Δε) 이 정의 4.5 인 네마틱 액정 조성물을 봉입하였다. 액정층의 dㆍΔn 의 값은 300nm 이었다.

<제 1 위상차 영역 1, 제 1 위상차 영역 2, 제 1 위상차 영역 3 의 제작> 하기 조성물을 믹싱 탱크에 투입하고, 가열하면서 교반하여 각 성분을 용해하고, 셀룰로오스아세테이트 용액을 조제하였다. 그 용액을 보류 입자 직경 4㎛, 여과수 시간 35초의 여과지 (No. 63, 어드밴텍제) 를 5kg/㎠ 이하에서 사용하여 여과하였다.

셀룰로오스아세테이트 용액 조성
아세틸화도 60.9% 의 셀룰로오스아세테이트 (중합도300, Mn/Mw=1.5) 트리페닐포스페이트 (가소제) 비페닐디페닐포스페이트 (가소제) 메틸렌클로라이드 (제 1 용매) 메탄올 (제 2 용매) 1-부탄올 (제 3 용매)	100질량부 7.8질량부 3.9질량부 300질량부 54질량부 11질량부

별도의 믹싱 탱크에, 하기 리타데이션 상승제 A 를 8질량부, 리타데이션 상승제 B 를 10질량부, 이산화규소 미립자 (평균 입경: 0.1㎛) 0.28질량부, 메틸렌클로라이드 80질량부 및 메탄올 20질량부를 투입하고, 가열하면서 교반하여 리타데이션 상승제 용액 (또한 미립자 분산액) 을 조제하였다. 셀룰로오스아세테이트 용액 474질량부에 그 리타데이션 상승제 용액 40질량부를 혼합하고, 충분히 교반하여 도프를 조제하였다.

리타데이션 상승제 A

리타데이션 상승제 B

얻어진 도프를 밴드 유연기를 사용하여 유연하였다. 잔류 용제량이 15질량% 인 필름을, 130℃ 의 조건에서, 텐터를 사용하여 20% 의 연신 배율로 횡연신하고, 연신 후의 폭 상태 그대로 50℃ 에서 30초간 유지한 후 클립을 빼어 셀룰로오스아세테이트 필름을 제작하였다. 연신 종료시의 잔류 용매량은 5질량% 이고, 또한 건조시켜 잔류 용매량을 0.1질량% 미만으로 하여 필름을 제작하였다.

이렇게 하여 얻어진 필름 (제 1 위상차 영역 1) 의 두께는 80㎛ 이었다. 제작한 제 1 위상차 영역 1 에 대해서, 자동 복굴절률계 (KOBRA-21ADH, 오지 계측 기기 (주) 사 제조) 를 사용하고, Re 의 광입사 각도 의존성을 측정함으로써, Re 가 70nm, Rth 가 175nm 이고, 이것으로부터 Nz 가 3.0 인 것을 알았다.

별도의 믹싱 탱크에, 상기 리타데이션 상승제 A 를 16질량부, 리타데이션 상승제 B 를 8질량부, 이산화규소 미립자 (평균 입경: 0.1㎛) 0.28질량부, 메틸렌클로라이드 80질량부 및 메탄올 20질량부를 투입하고, 가열하면서 교반하여 리타데이션 상승제 용액 (또한 미립자 분산액) 을 조제하였다. 셀룰로오스아세테이트 용액 474질량부에 그 리타데이션 상승제 용액 45질량부를 혼합하고, 충분히 교반하여 도프를 조제하고, 전술한 제 1 위상차 영역 1 과 동일하게 제막하였다. 이렇게 하여 얻어진 필름 (제 1 위상차 영역 2) 의 두께는 80㎛ 이었다. 제작한 제 1 위상차 영역 2 에 대해서, 자동 복굴절률계 (KOBRA-21ADH, 오지 계측 기기 (주) 사 제조) 를 사용하고, Re 의 광입사 각도 의존성을 측정함으로써, Re 가 60nm, Rth 가 210nm 이고, 이것으로부터 Nz 가 4.0 인 것을 알았다.

별도의 믹싱 탱크에, 상기 리타데이션상승제 A 를 18질량부, 이산화규소 미립자 (평균 입경: 0.1㎛) 0.28질량부, 메틸렌클로라이드 80질량부 및 메탄올 20질량부를 투입하고, 가열하면서 교반하여 리타데이션 상승제 용액 (또한 미립자 분산액) 을 조제하였다. 셀룰로오스아세테이트 용액 474질량부에 그 리타데이션 상승제 용액 25질량부를 혼합하고, 충분히 교반하여 도핑을 조제하고, 연신 배율을 23% 로 한 것 이외에는 전술한 제 1 위상차 영역 1 과 동일하게 제막하였다. 이렇게 하여 얻어진 필름 (제 1 위상차 영역 3) 의 두께는 80㎛ 이었다. 제작한 제 1 위상차 영역 3 에 대해서, 자동 복굴절률계 (KOBRA-21ADH, 오지 계측 기기 (주) 사 제조) 를 사용하고, Re 의 광입사 각도 의존성을 측정함으로써, Re 가 35nm, Rth 가 135nm 이고, 이것으로부터 Nz 가 4.4 인 것을 알았다.

<제 2 위상차 영역 1, 제 2 위상차 영역 2, 제 2 위상차 영역 3, 제 2 위상차 영역 4, 제 2 위상차 영역 5 의 제작>

제작한 제 1 위상차 영역 1, 제 1 위상차 영역 2, 및 제 1 위상차 영역 3 의 표면을 비누화 처리하고, 이 필름 상에 시판 중인 수직 배향막 (JALS-204R, 닛폰 합성 고무 (주) 제) 을 메틸에틸케톤으로 1:1 로 희석한 후, 와이어 바 코터로 2.4ml/㎡ 도포하였다. 즉시, 120℃ 의 온풍으로 120초 건조시켰다.

다음에, 하기 막대 형상 액정 화합물 3.8g, 광중합 개시제 (이르가큐어 907, 치바가이기사 제조) 0.06g, 증감제 (카야큐어 DETX, 닛폰 화약 (주) 제) 0.02g, 하기 공기 계면측 수직 배향제 0.002g 을 9.2g 의 메틸에틸케톤에 용해한 용액을 조제하였다. 이 용액을 상기 배향막을 형성한 필름의 배향막측에, 하기 번수의 와이어 바로 각각 도포하였다. 이것을 금속의 테두리에 붙여, 100℃ 의 항온조 속에서 2분간 가열하여 막대 형상 액정 화합물을 배향시켰다. 다음에, 80℃ 에서 120W/cm 고압 수은등에 의해, 20 초간 UV 조사하여 막대 형상 액정 화합물을 가교한 후, 실온까지 방랭하여 위상차층을 제작하였다.

막대 형상 액정 화합물

공기 계면측 수직 배향제:

일본 특허출원공보 2003-119959호에 기재된 예시 화합물

필름번호	막대 형상 액정으로 이루어지는 위상차층 제 2 위상차 영역 명칭	지지체 제 1 위상차 영역 명칭	와이어바 번수
위상차 1 위상차 2 위상차 3 위상차 4 위상차 5	제 2 위상차 영역 1 제 2 위상차 영역 2 제 2 위상차 영역 3 제 2 위상차 영역 4 제 2 위상차 영역 5	제 1 위상차 영역 1 제 1 위상차 영역 1 제 1 위상차 영역 2 제 1 위상차 영역 1 제 1 위상차 영역 3	#4.5 #3.6 #6.0 #3.4 #6.0

자동 복굴절률계 (KOBRA-21ADH, 오지 계측 기기 (주) 사 제조) 를 사용하여, 제작한 필름의 Re 의 광입사 각도 의존성을 측정하고, 미리 측정한 지지체의 기여분을 뺌으로써, 제 2 위상차 영역만의 광학 특성을 산출한 바, 각각 제 2 위상차 영역 1 은 Re 가 0nm, Rth 가 -225nm, 제 2 위상차 영역 2 는 Re 가 0nm, Rth 가 -180nm, 제 2 위상차 영역 3 은 Re 가 0nm, Rth 가 -295nm, 제 2 위상차 영역 4 는 Re 가 0nm, Rth 가 -170nm, 제 2 위상차 영역 5 는 Re 가 0nm, Rth 가 -292nm 로서, 모두 막대 형상 액정이 대략 수직으로 배향하고 있는 것을 확인하였다.

<편광판 보호막 1 의 제작>

하기 조성물을 믹싱 탱크에 투입하고, 가열하면서 교반하여 각 성분을 용해하여 셀룰로오스아세테이트 용액 A 를 조제하였다.

<셀룰로오스아세테이트 용액 A 조성>

치환도 2.86 의 셀룰로오스아세테이트 100질량부

트리페닐포스페이트 (가소제) 7.8질량부

비페닐디페닐포스페이트 (가소제) 3.9질량부

메틸렌클로라이드 (제 1 용매) 300질량부

메탄올 (제 2 용매) 54질량부

1-부탄올 11질량부

별도의 믹싱 탱크에, 하기 조성물을 투입하고, 가열하면서 교반하여 각 성분을 용해하고, 첨가제 용액 B-1 을 조제하였다.

<첨가제 용액 B-1 조성>

메틸렌클로라이드 80질량부

메탄올 20질량부

광학적 이방성 저하제 40질량부

셀룰로오스아세테이트 용액 A 를 477질량부에, 첨가제 용액 B-1 의 40질량부를 첨가하고, 충분히 교반하여 도프를 조제하였다. 도프를 유연구로부터 0℃ 로 냉각시킨 드럼 상에 유연하였다. 용매 함유율 70질량% 의 장외에서 떼어내고, 필름의 폭방향의 양단을 핀 텐터 (일본 공개특허공보 평4-1009호의 도 3 에 기재된 핀 텐터) 로 고정하고, 용매 함유율이 3∼5질량% 인 상태에서, 횡방향 (기계 방향으로 수직인 방향) 의 연신율이 3% 가 되는 간격을 유지하면서 건조시켰다. 그 후, 열처리 장치의 롤 사이를 반송함으로써, 추가로 건조시켜, 두께 80㎛ 의 편광판 보호막 1 을 제작하였다.

자동 복굴절률계 (KOBRA-21ADH, 오지 계측 기기 (주) 사 제조) 를 사용하여, Re 의 광입사 각도 의존성을 측정하여 광학 특성을 산출한 바, Re 가 1nm, Rth 가 6nm 인 것을 확인할 수 있었다.

<편광판 A 의 제작>

다음에 연신한 폴리비닐알코올 필름에 요오드를 흡착시켜 편광막을 제작하고, 시판 중인 셀룰로오스아세테이트 필름 (후지탁 TD80UF, 후지 사진 필름 (주) 제, Re=3nm, Rth=45nm) 에 비누화 처리를 하고, 폴리비닐알코올계 접착제를 사용하여 편광막의 편면에 붙여 편광판 A 를 형성하였다.

<편광판 B 의 제작>

연신한 폴리비닐알코올 필름에 요오드를 흡착시켜 편광막을 제작하고, 시판 중인 셀룰로오스아세테이트 필름 (후지탁 TD80UF, 후지 사진 필름 (주) 제) 에 비누화 처리를 하고, 폴리비닐알코올계 접착제를 사용하여 편광막의 양면에 붙여 편광판 B 를 형성하였다.

<편광판 C 의 제작>

동일하게 하여 편광막을 제작하고, 시판 중인 셀룰로오스아세테이트 필름 (후지탁 TD80UF, 후지 사진 필름 (주) 제) 에 비누화 처리를 하고, 폴리비닐알코올계 접착제를 사용하여 편광막의 편면에 붙였다. 또한 동일하게 하여 상기 제작의 편광판 보호막 1 을 편광막의 다른 편면에 붙여 편광판 C 를 형성하였다.

<편광판 D의 제작>

동일하게 하여 편광막을 제작하고, 시판 중인 셀룰로오스아세테이트 필름 (후지탁 TD80UF, 후지 사진 필름 (주) 제) 에 비누화 처리를 하고, 폴리비닐알코올계 접착제를 사용하여 편광막의 편면에 붙였다. 또한 동일하게 하여 시판 중인 셀룰로오스아세테이트 필름 (후지탁 T40UZ, 후지 사진 필름 (주) 제, Re=1nm, Rth=35nm) 에 비누화 처리를 하고, 폴리비닐알코올계 접착제를 사용하여 편광막의 다른 편면에 붙여 편광판 D 를 형성하였다.

[실시예 1]

편광판 A 에 폴리비닐알코올계 접착제를 사용하고, 제작한 필름 위상차 1 을, 제 1 위상차 영역 1 측이 편광막측이 되도록, 또한 편광막의 투과축과 제 1 위상차 영역 1 의 지상축이 평행하게 되도록 편광막의 셀룰로오스아세테이트 필름을 접합하지 않은 측에 붙여 편광판 1 을 형성하였다.

이것을, 상기에서 제작한 IPS 모드 액정 셀 1 의 일방에, 제 1 위상차 영역 1 의 지상축이 액정 셀의 러빙 방향과 평행하게 되도록 (즉, 제 1 위상차 영역 1 의 지상축이, 흑색 표시시의 액정 셀의 액정 분자의 지상축과 평행하게 되도록), 또한 제 2 위상차 영역 1 면측이 액정 셀측이 되도록 편광판 1 을 붙였다.

계속해서, 이 IPS 모드 액정 셀 1 의 다른 일방측에 편광판 C 를 편광판 보호막 1 측이 액정 셀측이 되도록, 또한 편광판 1 과는 크로스니콜의 배치가 되도록 붙여 액정 표시 장치를 제작하였다. 이와 같이 제작한 액정 표시 장치의 누출광을 측정하였다. 좌측으로 경사진 방향 60° 에서 관찰하였을 때의 누출광은 0.06% 이었다.

[실시예 2]

편광판 A 에 폴리비닐알코올계 접착제를 사용하고, 제작한 필름 위상차 2 를, 제 1 위상차 영역 1 측이 편광막측이 되도록, 또한 편광막의 투과축과 제 1 위상차 영역 1 의 지상축이 평행하게 되도록 편광막의 셀룰로오스아세테이트 필름을 접합하지 않은 측에 붙여 편광판 2 를 형성하였다.

이것을, 상기에서 제작한 IPS 모드 액정 셀 1 의 일방에, 제 1 위상차 영역 1 의 지상축이 액정 셀의 러빙 방향과 평행하게 되도록 (즉, 제 1 위상차 영역 1 의 지상축이, 흑색 표시시의 액정 셀의 액정 분자의 지상축과 평행하게 되도록), 또한 제 2 위상차 영역 2 면측이 액정 셀측이 되도록 편광판 2 를 붙였다.

계속해서, 이 IPS 모드 액정 셀 1 의 다른 일방측에 편광판 D 를 T40UZ 측이 액정 셀측이 되도록, 또한 편광판 2 와는 크로스니콜의 배치가 되도록 붙여 액정 표시 장치를 제작하였다. 이와 같이 제작한 액정 표시 장치의 누출광을 측정하였다. 좌측으로 경사진 방향 60° 에서 관찰하였을 때의 누출광은 0.07% 이었다.

[실시예 3]

편광판 B 에 필름 위상차 3 을, 제 2 위상차 영역 3 측이 편광막측이 되도록, 또한 편광막의 투과축과 제 1 위상차 영역 2 의 지상축이 직교하게 되도록 아크릴 수지계 접착제를 사용하여 붙여 편광판 3 을 형성하였다.

이것을, 상기에서 제작한 IPS 모드 액정 셀 1 의 일방에, 제 1 위상차 영역 2 의 지상축이 액정 셀의 러빙 방향과 직교하게 되도록 (즉, 제 1 위상차 영역 2 의 지상축이, 흑색 표시시의 액정 셀의 액정 분자의 지상축과 직교하게 되도록), 또한 제 1 위상차 영역 2 면측이 액정 셀측이 되도록 편광판 3 을 붙였다.

계속해서, 이 IPS 모드 액정 셀 1 의 다른 일방측에 편광판 C 를 편광판 보호막 1 측이 액정 셀측이 되도록, 또한 편광판 3 과는 크로스니콜의 배치가 되도록 붙여 액정 표시 장치를 제작하였다. 이와 같이 제작한 액정 표시 장치의 누출광을 측정하였다. 좌측으로 경사진 방향 60° 에서 관찰하였을 때의 누출광은 0.08% 이었다.

[실시예 4]

편광판 C 에 필름 위상차 4 를, 제 2 위상차 영역 4 측이 편광막측이 되도록, 또한 편광막의 투과축과 제 1 위상차 영역 1 의 지상축이 직교하게 되도록 아크릴 수지계 접착제를 사용하여 편광판 보호막 1 측에 붙여 편광판 4 를 형성하였다.

이것을, 상기에서 제작한 IPS 모드 액정 셀 1 의 일방에, 제 1 위상차 영역 1 의 지상축이 액정 셀의 러빙 방향과 직교하게 되도록 (즉, 제 1 위상차 영역 1 의 지상축이, 흑색 표시시의 액정 셀의 액정 분자의 지상축과 직교하게 되도록), 또한 제 1 위상차 영역 1 면측이 액정 셀측이 되도록 편광판 4 을 붙였다.

계속해서, 이 IPS 모드 액정 셀 1 의 다른 일방측에 편광판 B 를 편광판 4 와는 크로스니콜의 배치가 되도록 붙여 액정 표시 장치를 제작하였다. 이와 같이 제작한 액정 표시 장치의 누출광을 측정하였다. 좌측으로 경사진 방향 60° 에서 관찰하였을 때의 누출광은 0.10% 이었다.

[실시예 5]

편광판 A 에 제 1 위상차 영역 3 의 지상축이 편광막의 투과축과 평행하게 되도록 폴리비닐알코올계 접착제를 사용하여 접합하고, 다음에 필름 위상차 5 를 제 1 위상차 영역 3 측이 편광막측이 되도록, 또한 편광막의 투과축과 제 1 위상차 영역 3 의 지상축이 평행하게 되도록 아크릴 수지계 접착제를 사용하여, 편광판 A 의 끝에 접합한 제 1 위상차 영역 3 측에 붙여 편광판 5 를 형성하였다. 이 경우, 제 1 위상차 영역은 2장의 제 1 위상차 영역 (3; Re=35nm, Rth=135nm) 이 적층된 적층체로 형성되어 있고, 위상차 영역으로서 Re=70nm, Rth=270nm, Nz=4.4 의 광학 특성을 갖는다.

이것을, 상기에서 제작한 IPS 모드 액정 셀 1 의 일방에, 제 1 위상차 영역 3 의 지상축이 액정 셀의 러빙 방향과 평행하게 되도록 (즉, 제 1 위상차 영역 3 의 지상축이, 흑색 표시시의 액정 셀의 액정 분자의 지상축과 평행하게 되도록), 또한 제 2 위상차 영역 3 면측이 액정 셀측이 되도록 편광판 5 를 붙였다.

계속해서, 이 IPS 모드 액정 셀 1 의 다른 일방측에 편광판 D 를 T40UZ 측이 액정 셀측이 되도록, 또한 편광판 2 와는 크로스니콜의 배치가 되도록 붙여 액정 표시 장치를 제작하였다. 이와 같이 제작한 액정 표시 장치의 누출광을 측정하였다. 좌측으로 경사진 방향 60° 에서 관찰하였을 때의 누출광은 0.13% 이었다.

[비교예 1]

상기 제작한 IPS 모드 액정 셀 1 의 양측에 시판 중인 편광판 (HLC2-5618, (주) 산리츠 제) 을, 크로스니콜의 배치로 붙여 액정 표시 장치를 제작하였다. 광학 보상 필름은 사용하지 않았다. 상기 액정 표시 장치에서는 실시예 1 과 동일하게, 상측의 편광판의 투과축이 액정 셀의 러빙 방향과 평행하게 되도록 편광판을 붙였다. 이와 같이 제작한 액정 표시 장치의 누출광을 측정하였다. 좌측으로 경사진 방향 60° 에서 관찰하였을 때의 누출광은 0.55% 이었다.

[비교예 2]

편광판 A 에 폴리비닐알코올계 접착제를 사용하고, 제작한 필름 위상차 1 을, 제 1 위상차 영역 1 측이 편광막측이 되도록, 그러나, 편광막의 투과축과 제 1 위상차 영역 1 의 지상축이 직교하게 되도록 편광막의 셀룰로오스아세테이트 필름을 접합하지 않은 측에 붙여 편광판 5 를 형성하였다.

이것을, 상기에서 제작한 IPS 모드 액정 셀 1 의 일방에, 제 1 위상차 영역 1 의 지상축이 액정 셀의 러빙 방향과 직교하게 되도록 (즉, 제 1 위상차 영역 1 의 지상축이, 흑색 표시시의 액정 셀의 액정 분자의 지상축과 직교하게 되도록), 또한 제 2 위상차 영역 1 면측이 액정 셀측이 되도록 편광판 5 를 붙였다.

계속해서, 이 IPS 모드 액정 셀 1 의 다른 일방측에 편광판 A 를 편광판 보호막 1 측이 액정 셀측이 되도록, 또한 편광판 5 와는 크로스니콜의 배치가 되도록 붙여 액정 표시 장치를 제작하였다. 이와 같이 제작한 액정 표시 장치의 누출광을 측정하였다. 좌측으로 경사진 방향 60° 에서 관찰하였을 때의 누출광은 1.75% 로 매우 큰 것이었다.

[비교예 3]

편광판 B 에 필름 위상차 3 을, 제 2 위상차 영역 3 측이 편광막측이 되도록, 그러나 편광막의 투과축과 제 1 위상차 영역 2 의 지상축이 평행하게 되도록 아크릴 수지계 접착제를 사용하여 붙여 편광판 6 을 형성하였다.

이것을, 상기에서 제작한 IPS 모드 액정 셀 1 의 일방에, 제 1 위상차 영역 2 의 지상축이 액정 셀의 러빙 방향과 평행하게 되도록 (즉, 제 1 위상차 영역 2 의 지상축이, 흑색 표시시의 액정 셀의 액정 분자의 지상축과 평행하게 되도록), 또한 제 1 위상차 영역 2 면측이 액정 셀측이 되도록 편광판 6 을 붙였다.

계속해서, 이 IPS 모드 액정 셀 1 의 다른 일방측에 편광판 A 를 편광판 보호막 1 측이 액정 셀측이 되도록, 또한 편광판 6 과는 크로스니콜의 배치가 되도록 붙여 액정 표시 장치를 제작하였다. 이와 같이 제작한 액정 표시 장치의 누출광을 측정하였다. 좌측으로 경사진 방향 60° 에서 관찰하였을 때의 누출광은 2.04% 로 매우 큰 것이었다.

적어도, 제 1 편광막과, 제 1 위상차 영역과, 제 2 위상차 영역과, 액정 재료로 이루어지는 액정층을 한 쌍의 기판 사이에 협지한 액정 셀을 포함하고, 흑색 표시시에 그 네마틱 액정 재료의 액정 분자가 상기 한 쌍의 기판의 표면에 대하여 실질적으로 평행하게 배향되는 액정 표시 장치로서, 면내 굴절률 nx 와 ny (nx>ny), 두께 방향의 굴절률 (nz), 및 필름의 두께 (d) 를 사용하여 Re=(nx-ny)×d 로 정의되는 제 1 위상차 영역의 리타데이션 (Re) 이 20nm∼150nm 이고, Nz=(nx-nz)/(nx-ny) 로 정의되는 제 1 위상차 영역의 값 (Nz1) 이 1.5∼7 이고, 제 2 위상차 영역의 면내 굴절률 nx 와 ny 가 실질적으로 같고, nx<nz 이고, Rth={(nx+ny)/2-nz}×d 로 정의되는 제 2 위상차 영역의 두께 방향의 리타데이션 (Rth) 이 -80nm∼-400nm 이고, 또한 제 1 편광막의 투과축을 흑색 표시시의 액정 분자의 지상축 방향으로 평행하게 함으로써, 정면 방향의 특성을 전혀 변경시키지 않고, 경사진 방위각 방향에서 본 경우에 2장의 편광판의 흡수축이 90도로부터 어긋나게 됨으로써 발생되는 콘트라스트의 저하, 특히 45도의 경사 방향에서의 콘트라스트의 저하를 개선할 수 있다. 또한, 편광막의 보호막의 Rth 를 40nm 이하로 함으로써 더 한층 콘트라스트 향상을 실현할 수 있다.

Claims (7)

1. 적어도, 제 1 편광막, 제 1 위상차 영역, 제 2 위상차 영역, 및 액정층이 한 쌍의 기판 사이에 협지된 액정 셀을 포함하고, 흑색 표시시에 액정 분자가 상기 한 쌍의 기판의 표면에 대하여 실질적으로 평행하게 배향되는 IPS (In-Plane Switching) 형 액정 표시 장치로서,

   면내 굴절률 nx 와 ny (nx>ny), 두께 방향의 굴절률 (nz) 및 필름의 두께 (d) 를 이용하여, Re=(nx-ny)×d 로 정의되는 상기 제 1 위상차 영역의 리타데이션 (Re) 이 20nm∼150nm 이고, Nz=(nx-nz)/(nx-ny) 로 정의되는 상기 제 1 위상차 영역의 값 (Nz) 이 1.5∼7 이고, 상기 제 2 위상차 영역의 면내 굴절률 nx 와 ny 가 실질적으로 같고, nx<nz 이고, Rth={(nx+ny)/2-nz}×d 로 정의되는 상기 제 2 위상차 영역의 두께 방향의 리타데이션 (Rth) 이 -80nm∼-400nm 이고, 또한 상기 제 1 편광막의 투과축이 흑색 표시시의 액정 분자의 지상축 방향에 평행하고,

   상기 제 1 위상차 영역의 지상축이 상기 제 1 편광막의 투과축에 실질적으로 평행 또는 실질적으로 직교하고,

   상기 제 1 편광막을 협지하여 배치된 한 쌍의 보호막을 가지며, 상기 한 쌍의 보호막 중 상기 액정층에 가까운 측의 보호막의 두께 방향의 위상차 (Rth) 가 6nm 이상 40nm 이하이고, 또한 면내 위상차 (Re) 가 0∼1nm 인, 액정 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 편광막, 상기 제 1 위상차 영역, 상기 제 2 위상차 영역 및 상기 액정 셀이 이 순서로 배치되고,

   또한 상기 제 1 위상차 영역의 지상축이 상기 제 1 편광막의 투과축에 실질적으로 평행한, 액정 표시 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 편광막, 상기 제 2 위상차 영역, 상기 제 1 위상차 영역 및 상기 액정 셀이 이 순서로 배치되고,

   또한 상기 제 1 위상차 영역의 지상축이 상기 제 1 편광막의 투과축에 실질적으로 직교하는, 액정 표시 장치.
4. 적어도, 제 1 편광막, 제 1 위상차 영역, 제 2 위상차 영역, 및 액정층이 한 쌍의 기판 사이에 협지된 액정 셀을 포함하고, 흑색 표시시에 액정 분자가 상기 한 쌍의 기판의 표면에 대하여 실질적으로 평행하게 배향되는 IPS (In-Plane Switching) 형 액정 표시 장치로서,

   면내 굴절률 nx 와 ny (nx>ny), 두께 방향의 굴절률 (nz) 및 필름의 두께 (d) 를 이용하여, Re=(nx-ny)×d 로 정의되는 상기 제 1 위상차 영역의 리타데이션 (Re) 이 20nm∼150nm 이고, Nz=(nx-nz)/(nx-ny) 로 정의되는 상기 제 1 위상차 영역의 값 (Nz) 이 1.5∼7 이고, 상기 제 2 위상차 영역의 면내 굴절률 nx 와 ny 가 실질적으로 같고, nx<nz 이고, Rth={(nx+ny)/2-nz}×d 로 정의되는 상기 제 2 위상차 영역의 두께 방향의 리타데이션 (Rth) 이 -80nm∼-400nm 이고, 또한 상기 제 1 편광막의 투과축이 흑색 표시시의 액정 분자의 지상축 방향에 평행하고,

   상기 제 1 위상차 영역의 지상축이 상기 제 1 편광막의 투과축에 실질적으로 평행 또는 실질적으로 직교하고,

   상기 제 1 편광막을 협지하여 배치된 한 쌍의 보호막을 가지며, 상기 한 쌍의 보호막 중 상기 액정층에 가까운 측의 보호막의 두께 방향의 위상차 (Rth) 가 6nm 이상 40nm 이하이고,

   상기 제 1 편광막의 투과축과 직교하는 투과축을 갖는 제 2 편광막을 추가로 가지며, 상기 제 1 편광막 및 상기 제 2 편광막이 상기 제 1 위상차 영역, 상기 제 2 위상차 영역 및 상기 액정 셀을 협지하여 배치되고,

   상기 제 1 편광막 또는 상기 제 2 편광막 중 적어도 하나를 협지하여 배치된 한 쌍의 보호막을 가지며, 상기 한 쌍의 보호막 중 상기 액정층에 가까운 측의 보호막의 두께 방향의 위상차 (Rth) 가 6nm 이상 20nm 이하인, 액정 표시 장치.
5. 삭제
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 한 쌍의 보호막 중 상기 액정층에 가까운 측의 보호막이 셀룰로오스아실레이트 필름 또는 노르보르넨계 필름인, 액정 표시 장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 위상차 영역은 실질적으로 수직 배향된 막대 형상 액정 화합물을 함유하는 위상차층을 갖는, 액정 표시 장치.

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