KR101643212B1

KR101643212B1 - 편광판, 표시 장치 및 전자 기기

Info

Publication number: KR101643212B1
Application number: KR1020090049410A
Authority: KR
Inventors: 에이지 사카이
Original assignee: 가부시키가이샤 재팬 디스프레이
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2016-07-27
Also published as: JP4609529B2; KR20090129334A; US8441605B2; US20090310068A1; CN101604041B; TWI399572B; US20120229021A1; US8203677B2; CN101604041A; JP2009300599A; TW201013239A

Abstract

본 발명은 편광판(偏光板), 표시 장치 및 전자 기기에 관한 것으로서, 편광 선글라스를 통해 보는 각도에 따라서, 표시 화면의 시인성(視認性)이 저하되는 일 없이, 보다 얇은 편광판이나 표시 장치를 제공한다. 표시면 측의 제2 편광판(50)은, 입사광을 편광하여 출사하는 편광자(53)의 층과, 편광자(53)로부터 광이 출사하는 측에 배치되는 도포형(塗布型)의 광학 이방성층(異方性層)(56)을 포함한다. 바람직하게는, 광학 이방성층(56)에 접하는 막이며, 광학 이방성체의 분자의 방향을 랜덤한 상태로, 또는 상기 방향이 랜덤한 상태로부터 정렬될 때까지의 도중의 상태로 고정하는 분자 고정층으로서의 배향막(55)을 더 포함한다.

편광판, 표시 장치, 전자 기기, 이방성층, 배향막, 편광자

Description

편광판, 표시 장치 및 전자 기기{POLARIZING PLATE, DISPLAY, AND ELECTRONIC APPARATUS}

본 발명은, 입사광을 직선 편광(偏光)으로 하여 출사하는 편광자를 포함하는 편광판과, 상기 편광판을 가지는 표시 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.

액정 표시 장치나 유기 EL(electro luminescence) 표시 장치에서는, 입력되는 영상 신호에 따라서 투과광을 광학적으로 변조하거나, 또는 영상 신호에 따른 휘도로 화소를 자발광시킴으로써, 화소마다의 계조를 얻는다. 이 투과광이나 발광 휘도를 화소마다 변조하는 층을, 이하, 변조 기능층이라고 한다. 액정 표시 장치에서는 액정층이 변조 기능층에 해당하고, 유기 EL 표시 장치에서는 유기 EL 발광층이 변조 기능층에 해당한다.

변조 기능층으로부터 표시면(앞면) 측으로 출사되는 광은, 그 밝기를 화소마다 상이하게 할 수 있는 2차원적 광학 변조를 받고 있으므로, 원하는 화상이 표시되는 화상 표시광으로 되어 있다.

액정층은, 그 자체로 완전히 광을 차단하는 라이트 밸브는 아니기 때문에, 액정층의 두께 방향의 양측에, 즉 백라이트 측과 표시면 측의 각각에 1개의 (직선) 편광판을 배치하고, 이로써, 실용에 적합한 수준에 이르기까지 콘트라스트를 높일 필요가 있다.

한편, 유기 EL 발광층은, 전압을 인가하지 않을 때는 빛나지 않는다. 그러므로 유기 EL 표시 장치는, 완전한 흑표시가 가능하며, 콘트라스트가 높다. 따라서, 흑표시 시의 발광을 차폐한다는 목적으로 편광판을 표시면 측에 설치하는 경우는 없다.

그러나, 특히 옥외에서 사용되는 용도의 것에 대하여는, 외광에 의한 내부의 금속 배선에 의한 반사가 원인으로 되어 콘트라스트가 저하되는 현상이 생기기 쉽다. 내부의 금속 반사에 의한 광은 화면 표시와 관계없이, 흑표시일 때에도 발생하므로, 콘트라스트 저하의 요인이 된다. 이러한 반사에 의해 발생하는 콘트라스트 저하를 방지하기 위해, 유기 EL 표시 장치에 있어서도, 표시면 측에, 예를 들면 (원)편광판과 λ／4판을 조합시켜 배치하는 경우가 있다. (원)편광판과 λ／4판을 조합시키면, 입사했을 때의 외광과, 이것이 내부에서 반사하여, 같은 측으로부터 출사할 때의 반사광에 의해 직선 편광의 방향을 90도 바꿀 수가 있으므로, 반사광이 밖으로 나가지 않는다.

어느 표시 장치에 있어서도, 직선 편광의 기능을 가지는 편광판이 표시면 측에 배치된다.

이와 같은 표시 장치, 또한 상기 표시 장치를 가지는 전자 기기를, 사용자가 편광 선글라스 등을 낀 상태로 사용하는 경우가 있다. 편광 선글라스는, 태양광이 다양한 물질에 반사할 때 많이 출력되는 편광 성분을 차폐하여, 그 강한 자극으로 부터 눈을 지키는 등의 목적으로 사용된다. 그러므로, 편광 글래스는 어느 방향의 투과축과, 투과축과 직교하는 방향의 흡수축을 가지는, 어떤 종류의 편광판이다.

편광 선글라스를 사용한 상태로 표시 장치를 보면, 보는 각도에 따라서는, 표시면 측의 편광판의 존재가 표시 화면의 시인성(視認性)을 현저하게 저하시킬 가능성이 있다.

특히, 액정 표시 장치에 있어서는, 표시 측의 편광판의 배치 각도는, 표시 성능(휘도, 콘트라스트, 시야각 등)과 극히 밀접하게 관계되어 있다. 즉, 표시면 측의 편광판의 흡수축이, 그 아래쪽의 액정층이나 다른 편광판의 흡수층에 대하여 회전 어긋남을 일으키면, 표시 성능 그 자체가 저하되기 쉽다. 따라서, 표시 성능에 전혀 영향을 주지 않으며, 편광 선글라스를 통해서 본 상태에서의 화면의 시인성을 향상시키는 것은 어렵다.

그러나, 표시 장치를 가지는 모바일 기기의 기능이 다기능화되고 있고, 단지 문자 정보의 표시만 아니고, 텔레비전 방송이나 영화 등의 영상 재생 기기로서도 자주 사용되는 경우가 생기고 있다.

이와 같은 모바일 기기에서는, 문자 표시는 세로로 긴 화면이 보기 쉽고, 영상 재생의 경우는 가로로 긴 화면으로 할 필요성으로부터, 화면을 사용자의 기호에 따라 세로 방향, 가로 방향으로 자유롭게 회전시켜 사용하는 경우가 있다. 이와 같은 화면의 세로, 가로의 전환은, 모바일 기기에 한정되지 않고, 예를 들면, 차량 탑재 기기에서도 가능한 것이 있다.

그리고, 이들 기기는 옥외나 자동차의 운전석에서 사용되므로, 편광 선글라 스를 낀 경우에, 표시 화면을 어느 각도로부터 보았을 때라도, 어느 정도, 시인성을 높게 할 필요가 있다. 그러므로, 각도에 의한 시인성의 차이를 작게 할 수 있는 편광판이 필요해진다.

그래서, 표시면 측의 편광판의 최표면에 매우 큰 복굴절 위상차를 가지는 직선 위상자(位相子)를, 편광판에 대하여, 30 ~ 60℃의 범위 내에서 소정 각도를 가지도록 하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2 참조).

특허 문헌 1: 일본 특허출원 공개번호 2004-170875호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허출원 공개번호 1994-258634호 공보

이들 문헌에는, 복굴절 위상차가 특허 문헌 1에서 2400[nm] 이상, 특허 문헌 2에서 4000[nm] 이상으로 기재되어 있다. 그러므로, 매우 두꺼운 위상차판으로 되고, 편광판 전체로서 박형화가 곤란하다. 이 두께로부터, 이 기술을 이용하여 제공되는 위상차판은 베이스 필름 상에 형성되어, 편광판의 표면에 접착되는 타입의 것으로 예상된다.

또한, 이 최표면의 직선 위상자를 λ／4 파장 조건으로 하여, 직선 위상자의 두께를 얇게 하는 것도 가능하다.

그러나, 이 경우, 화면을 세로로 하여 사용한 경우와, 가로로 하여 사용한 경우에, 표시색이 변경되므로 시인성이 저하되게 된다.

본 발명은, 편광 선글라스를 통해 보는 각도에 따라서, 표시 화면의 시인성의 저하없이, 또한 얇은 편광판을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은, 상기 시인성이 높고 얇은 편광판을 표시면 측에 가지는 표시 장치와, 상기 표시 장치를 가지는 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제1 관점에 관한 편광판은, 입사광을 편광하여 출사하는 편광자의 층과, 상기 편광자의 층으로부터 광이 출사하는 측에 배치되는 도포형(塗布型)의 광학 이방성층(異方性層)을 포함한다.

본 발명에서는 바람직하게, 상기 광학 이방성층에 접하는 막이며, 상기 광학 이방성층을 구성하는 분자의 방향을, 랜덤인 상태로, 또는 상기 방향이 랜덤인 상태로부터 정렬될 때까지의 도중의 상태로 고정하는 분자 고정층을 더 포함한다.

이 경우, 바람직하게, 제1 베이스층과, 상기 제1 베이스층 상의 상기 편광자의 층과, 상기 편광자의 층 상의 제2 베이스층과, 상기 제2 베이스층 상의 상기 분자 고정층과, 상기 분자 고정층 상의 상기 광학 이방성층과, 상기 광학 이방성층 상의 보호층을 포함한다.

또는 바람직하게, 제1 베이스층과, 상기 제1 베이스층 상의 상기 편광자의 층과, 상기 편광자의 층 상의 상기 광학 이방성층과, 상기 광학 이방성층 상의 상기 분자 고정층과, 상기 분자 고정층 상의 제2 베이스층을 포함한다.

본 발명에서는 바람직하게, 광학 이방성층의 분자의 복굴절율과, 상기 광학 이방성층의 두께와의 곱으로 표현되는 리타데이션(retardation)이, 100~200[nm]의 범위, 또는 상기 범위의 홀수배의 범위에 포함된다.

이상의 구성에 의하면, 편광판이, 편광자의 층과 광학 이방성층을 포함한다. 편광자의 층에, 광학 이방성층과 반대 측으로부터 광이 입사된다. 편광자에 의해, 이 입사한 광이 (직선 또는 원)편광으로 변환된다. 변환 후의 광은 광학 이방성층에 들어간다.

광학 이방성층이란, 구성 분자가 다양한 각도에서 배치된 광학 이방체로 되어 있는 층이다. 그러므로, 광학 이방성층에 광이 들어가면, 그 분자(광학 이방체)에 의해, 광이 상이한 속도의 성분으로 나누어져, 이른바 복굴절이 생긴다. 이로써, 입사광이, 분자(광학 이방체)마다의 국부적인 단위로, 각각, 원편광으로 변 환된다. 광학 이방성층으로부터 출력되는 광은, 다양한 각도에서 원편광된 광의 집합이 된다.

본 발명의 제2 관점에 관한 표시 장치는, 기판 사이에 액정을 밀봉하여 액정층이 형성되어 있는 제1 및 제2 기판과, 상기 제1 기판의 반(反)액정층 측에 배치되는 제1 편광판과, 상기 제2 기판의 액정층 측의 반대측에 배치되는 제2 편광판과, 상기 제1 편광판의 액정층 측의 반대측에 배치되는 백라이트를 포함하고, 상기 제2 편광판은, 상기 액정층 측으로부터의 입사광을 직선 편광으로 하여 표시면 측으로 출사하는 편광자의 층과, 상기 편광자의 층으로부터 광이 출사하는 측에 배치되는 도포형의 광학 이방성층을 포함한다.

본 발명의 제3 관점에 관한 표시 장치는, 유기 발광 소자에 의해 발생한 광을, 한쪽의 주면(主面)인 출사면에 설치된 원편광판을 통해 출력하는 유기 발광 패널을 포함하고, 상기 원편광판은, 입사광을 편광하여 출사하는 편광자의 층과, 상기 편광자의 층으로부터 광이 출사하는 측에 배치되는 도포형의 광학 이방성층을 포함한다.

본 발명의 제4 관점에 관한 전자 기기는, 화상의 표시면 측에 편광판을 내장하는 표시 장치를 포함하고, 상기 편광판은, 입사광을 편광하여 상기 표시면 측으로 출사하는 편광자의 층과, 상기 편광자보다 더 상기 표시면 측에 배치되는 도포형의 광학 이방성층을 포함한다.

본 발명에 의하면, 도포형이므로 얇고, 또한 다양한 각도에서 국부적으로 원 편광을 받은 광을 출사할 수 있는 편광판을 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 얇은 편광판을 사용함으로써, 표시 화면에 대하여 보는 각도에 따라서, 시인성이 균일화된 표시 장치와, 상기 표시 장치를 탑재한 전자 기기를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를, 도면을 참조하여 설명한다.

《제1 실시예》

＜디스플레이 구조＞

제1 실시예는, 본 발명이 적용된 편광판을 가지는 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.

도 1에, 액정 디스플레이 장치의 단면 구조도를 나타낸다. 이 단면 구조는, 반투과형이나 투과형이거나를 불문하고 모든 액정 디스플레이 장치에 공통된다. 또한, 도 1의 단면도에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해 단면을 나타내는 사선(斜線)을 일부 생략하고 있다.

도 1에 도시한 액정 디스플레이 장치(10)는, 표시면(11)(도면의 최상층 측의 면)과 반대측의 배면(도면의 최하층 측의 면) 측에 백라이트(20)가 배치되어 있다.

액정 디스플레이 장치(10)는, 2매의 유리 기판이 접합되고, 그 사이나 외면 측에 각종의 기능층을 가지고, 백라이트(20)와 표시면(11) 사이에 배치된 표시부가 배치되어 있다.

백라이트(20)는, 도광판(21), LED 등의 광원(22), 광원 구동부(23), 반사 시 트(24), 반사판(25), 프리즘 시트(26) 등을 일체로 조립된 화상 디스플레이 전용의 조명 장치이다.

표시부는, 상기 2매의 유리 기판으로서, 백라이트(20) 측의 구동 기판(30)과 표시면(11) 측의 대향 기판(31)을 가진다.

구동 기판(30)에는, TFT 트랜지스터를 포함하는 화소 내의 회로 소자나 전극이 형성되는 회로 형성층(33)과, 회로 형성층(33) 상의 제1 배향막(34)이 형성되어 있다.

대향 기판(31)의 한쪽 면에, 컬러 필터층(35)과 제2 배향막(36)이 형성되어 있다.

구동 기판(30)은, 스페이서(32)를 통하여 내부 공간을 형성하도록 대향 기판(31)과 접합되어 있다.

이 때, 회로 형성층(33)이나 제1 배향막(34)을 형성한 구동 기판(30)의 면과 컬러 필터층(35)이나 제2 배향막(36)을 형성한 대향 기판(31)의 면이, 대향하도록 양 기판이 접착된다.

스페이서(32)가 형성되어 있지 않은 도시하지 않은 부분으로부터, 2개의 기판 사이의 내부 공간에 액정이 주입되어 있다.

그 후, 액정의 주입 부분이 폐쇄되면 액정이 구동 기판(30), 대향 기판(31) 및 스페이서(32) 내에 액정이 밀봉되고, 이로써, 액정층(37)이 형성되어 있다.

액정층(37)은, 제1 배향막(34)과 제2 배향막(36)에 접하고 있으므로, 이들 배향막의 러빙(rubbing) 방향으로 액정 분자의 배향 방향이 결정된다.

도 1에서는 자세하게 도시되어 있지 않지만, 이와 같이 형성된 액정층(37)에 대하여, 화소마다의 화소 전극과, 화소 사이에서 공통된 공통 전극(도시하지 않음)이 인접 배치된다. 이 2종류의 전극은, 액정층(37)에 전압을 인가하기 위한 전극이다. 액정층(37)을 사이에 두고 2개의 전극이 배치되는 경우(세로 방향의 구동 모드)와, 구동 기판(30) 측에 2개의 전극이 2층 배치되는 경우(가로 방향의 구동 모드)가 있다. 후자의 2층 배치의 경우, 양 전극은 절연 분리되어 있지만, 하층 측의 공통 전극은, 상층 측에서 액정층(37)에 접하는 화소 전극의 패턴의 사이부터 액정에 전기적인 작용을 부여한다. 그러므로, 가로 방향의 구동 모드에서는 전계의 방향이 가로 방향이 된다. 이에 대하여, 2개의 전극이 액정층(37)을, 그 두께 방향으로부터 사이에 두고 배치되는 경우에는, 전계의 방향이 세로 방향(두께 방향)이 된다.

어느 구동 모드 사양으로 전극이 배치되어 있는 경우라도, 2개의 전극에 의해 액정층(37)에 대하여 전압을 매트릭스로 구동 가능하다. 그러므로, 액정층(37)은, 그 투과를 광학적으로 변조하는 기능층이다. 액정층(37)은, 이 인가 전압의 크기에 따라 계조 표시를 행한다.

다른 광학 기능층으로서 백라이트(20)와 구동 기판(30) 사이에 제1 편광판(40)이 배치되어 있다. 또한, 대향 기판(31)과 표시면(11) 사이에, 제2 편광판(50)이 배치되어 있다.

제1 편광판(40)은 구동 기판(30)의 액정층 측의 반대측의 면에 접착되고, 제2 편광판(50)은 대향 기판(31)의 액정층 측의 반대측의 면에 접착되어 있다. 제2 편광판(50)은 보호층으로 덮히고, 그 최표면이 외부로부터 화상을 관찰하는 표시면(11)으로 되어 있다.

본 실시예에서는, 표시면(11) 측의 제2 편광판(50)에 큰 특징이 있다.

＜편광판의 구조＞

도 2에, 제1 편광판(40)과 제2 편광판(50)의 단면 구조를 나타낸다.

이 도 2도, 도면을 보기 쉽게 하기 위해 단면을 나타내는 사선(斜線)을 일부 생략하고 있다.

제1 편광판(40)은, 본 발명이 적용되어 있지 않은 통상의 편광판이며, 구동 기판(30)의 백라이트 측에 접착층(41)에 의해 접착되어 있다. 제1 편광판(40)은, 구동 기판(30) 측으로부터 차례로 제1 보호층(42), 편광자(의 층)(43), 제2 보호층(44)을 가진다.

편광자(43)는, 예를 들면, PVA(폴리비닐알코올)를 염료로 염색한 것에 의해 형성된다. 편광자(43)는, 하방(백라이트 측)으로부터의 광을, 직선 편광으로 변환하여 표시부 내의 액정층(37)(도 1 참조)에 출력한다.

제1 및 제2 보호층(42, 44)은, 예를 들면, TAC(트리아세틸셀룰로스) 등으로 형성되어 있다. 제1 및 제2 보호층(42, 44)은, 편광자(43)를 보호하기 위해, 층 사이에 편광자(43)를 협지하고 있다.

본 발명이 적용되어 있는 제2 편광판(50)은, 대향 기판(31)의 표시면 측에 접착층(51)에 의해 접착되어 있다. 제2 편광판(50)은, 대향 기판(31) 측으로부터 차례로, 제1 보호층(52), 편광자(의 층)(53), 제2 보호층(54)을 가진다.

편광자(53)는, 예를 들면, PVA(폴리비닐알코올)를 염료로 염색한 것으로 형성된다. 편광자(53)는, 액정층(37)(도 1)을 통과할 때 영상 신호에 따라서 광량이 변조된 표시광을, 직선 편광으로 변환하여 표시면(11)(도 1) 측으로 출력한다. 예를 들면, TN, VA, IPS 모드의 액정 디스플레이에서는, 편광자(53)는, 백라이트 측의 편광자(43)와, 그 흡수축이, 표시면(11)으로부터 본 평면 내에서 직교하고 있다. 단, 다른 모드의 액정 디스플레이에서는, 편광자(53)와 편광자(43)의 흡수축이 직교하지 않는 경우도 있다.

제1 및 제2 보호층(52, 54)은, 예를 들면, TAC(트리아세틸셀룰로스) 등으로 형성되어 있다. 제1 및 제2 보호층(52, 54)은, 편광자(53)를 보호하기 위해, 층 사이에 편광자(53)를 협지하고 있다.

편광자의 편광 방향을 제외하면, 이상의 구조 자체는, 제1 편광판(40)과 제2 편광판(50)과 공통된다.

제2 편광판(50)은, 또한 제2 보호층(54) 상에, 분자 고정층으로서의 배향막(55)과, 배향막(55) 상의 광학 이방성층(56)과, 광학 이방성층(56) 상의 제3 보호층(57)을 가진다.

광학 이방성층(56)은, 예를 들면, 광중합의 액정(LC) 폴리머로 형성되고, 액정 분자가 광이방체로서 다양한 각도에서 배치되어 있다. 이 액정 분자는, 배향 방향이 모두 랜덤한 무배향이어도 되고, 다소 배향되어 있어도 된다. 보다 상세하게는, 오더 파라미터가 제로인 무배향으로부터, 0.7 정도의 배향 상태까지의 범위에서 광학 이방성층(56)의 분자가 배향되어 있다.

여기서, 도 1에 나타낸 액정층(37)에 대한 배향막인, 제1 배향막(34)이나 제2 배향막(36)은, 통상, 오더 파라미터가 최저라도 0.9 이상의 값으로 포화되기까지 배향되어 있다.

본 실시예에 있어서의 상기 광학 이방성층(56)의 오더 파라미터가 최대라도 0.7 정도 이하란, 이 오더 파라미터가 포화되기까지는 배향되어 있지 않는다는 의미이다.

단, 세로와 가로로 자주 화면을 회전시키는 용도에 탑재되는 액정 디스플레이 장치 등에서는, 오더 파라미터는 낮은 편이 바람직하고, 예를 들면, 최대라도 0.5 이하로 설정되어 있다. 또한, 세로와 가로의 화면의 사용 빈도가 동등한 용도 등에 있어서는, 광학 이방성층(56)은 무배향이 바람직하다.

배향막(55)은, 이와 같은 광학 이방성층(56)의 오더 파라미터를 제어하는 막이며, 그 의미에서 「분자 고정층」이라고 한다. 분자 고정층에 의한 제어는, 무배향 상태(랜덤 상태)로 분자를 고정하는 경우도 포함한다.

광학 이방성층(56)은 도포형이며, 도포한 상태로 분자가 어느 정도 배향되는 경우도 있지만, 배향막(55)을 무배향으로 하는 막으로 해두면 분자의 방향이 랜덤으로 고정되는 경우가 있다. 즉, 여기서 말하는 배향막은 「배향을 시키는 막」에 한정되지 않고, 배향을 무배향으로 되돌리는 경우도 포함하는 「배향을 제어하는 막」의 의미이다.

그리고, 광학 이방성층(56)을 도포하여 형성된 상태의 배향성으로 충분하면, 배향막(55)은 생략 가능하다.

광학 이방성층(56)은, 도포형이므로, 매우 얇다.

예를 들면, 바람직하게는, 광학 이방성층(56)의 리타데이션을, 100~200[nm] 이거나, 또는 그 범위의 상한과 하한을 각각 홀수배로 하는 범위 내로 할 수 있다. 여기서 100~200[nm]의 리타데이션은, 가시광(파장: 400~780[nm])의 1/4 파장에 대응한다.

광학 이방성층(56)의 재질 등에도 의하지만, 리타데이션이 150[nm] 정도이며, 실제의 막두께는 수십[㎛] 이다.

상세한 재료나 제조 방법은, 후술하는 실시예에서 설명하지만, 도포형의 광학 이방성층(56)은, 모노머 중에 액정 재료를 용해하여 넣은 재료, 또는 고분자 액정 재료에 광경화성을 갖도록 한 재료로 형성된다.

편광자를 포함하는 편광판 등에, 필요에 따라 배향 처리를 행한 후에, 광학 이방성 재료를 코팅하여 중합시키는 제법에 의해, 광학 이방성층(56)을 형성할 수 있다. 그러므로, 가장 심플한 구조는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 통상의 편광판(50) 상에 광학 이방성층(56)이 형성된 구조로 된다.

그리고, 도 2는 보호층에 광학 이방성층(56)을 형성하여, 편광자가 형성된 다른 보호층과 접착시키는 라미네이트법에 의해 제2 편광판을 형성하는 경우에 적절한 구조예를 나타낸 것이다.

《제2 실시예》

도 4에, 제1 실시예의 도 2와 다른 층 배치의 제2 편광판을, 단면도에 의해 나타낸다.

도 4에 도시한 제2 편광판(50A)은, 도 1에 나타낸 액정 디스플레이 장치(10)의 제2 편광판(50)으로 치환할 수 있는 편광판이다.

도 4의 제2 편광판(50A)은, 접착층(51)에 의해 대향 기판(31)에 붙여지는 제1 보호층(52)과, 그 위의 편광자(53)가, 상기 순서로 배치되어 있는 점에서는, 도 2와 공통된다.

본 실시예의 제2 편광판(50A)에서는, 편광자(53) 상에, 광학 이방성층(56), 배향막(55) 및 제3 보호층(57)이 형성되어 있다. 즉, 제2 편광판(50A)에서는, 도 2에 나타낸 제2 보호층(54)이 생략되고, 또한 배향막(55)과 광학 이방성층(56)의 상하 관계가 도 2와 역으로 되어 있다. 이 상위점은, 제조 방법과 밀접하게 관계되어 있다.

제조 방법에 대하여는 후술한다.

배향막(55), 광학 이방성층(56)의 재질이나 기능은, 제1 실시예와 공통되므로 여기서의 설명을 생략한다.

《제3 실시예》

본 실시예에서는, 제1 또는 제2 실시예에서 나타낸 제2 편광판의 구조로 하기 위한, 구체적인 제조예를 나타낸다.

광중합의 LC 폴리머를 사용한 광학 이방성층(56)은 배향막(55) 상에 형성된다. 배향막(55)은, 예를 들면, 러빙 처리나 광배향 처리 등에 의해 배향성이 부여된 배향막이다.

배향막(55)으로서는, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리비닐알코올 등이 사용된 다. 러빙 처리는 레이온, 면, 폴리아미드, 폴리메틸메타아크릴레이트 등의 소재로 이루어지는 선택되는 러빙 천을 금속 롤에 감아 붙이고, 이것을 필름에 접촉시킨 상태로 회전시키거나, 롤을 고정한 채로 필름을 반송함으로써, 필름면을 러빙으로 마찰하는 방법에 의해 행한다.

광학 이방성층(56)은, 중합성 액정 모노머가, 기판면에 대하여 일정 각도를 유지하여 배향한 상태로 3차원으로 가교되어 있는 층이다. 이 중합형 액정층 중에 있어서는, 막두께 방향에 있어서 중합성 액정 모노머의 장축과 배향 기판의 기판면과의 이루는 각도(프리틸트각)가 실질적으로 일정하다. 또한, 중합성 액정 모노머의 장축은 배향 기판의 배향 방향으로 정렬되어 배향하고 있다.

이와 같은 중합성 액정 모노머로서는, 배향 처리된 면에 대하여 일정 각도를 유지하여 배향하는 재료가 사용되고, 그 중에서 보다 내열성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 중합성 액정 모노머 외에, 필요에 따라 방사선을 사용하여 경화시키기 위한 광중합 개시제 및 공기 계면이나 배향막 근방에서의 배향조제( ), 막두께의 균일성을 향상시키기 위해 계면활성제가 함유되어 있어도 된다.

광학 이방성층(56)은, 복수개의 층을 적층한 것이어도 되고, 적층하는 경우에는 하층의 중합형 액정층을 배향막으로서 사용해도 되고, 층 사이에 배향막을 배치하여 배광축(配光軸)을 변경하는 것도 가능하다. 중합형 액정층으로서는, 공지의 네마틱, 콜레스테릭(cholesteric), 카이럴 네마틱, 디스코틱(discotic), 스멕틱(smectic) 규칙성을 가지는 것 등을 사용할 수 있다. 또한, 배향막에 대하여 평 행하게 배향하는 호모지니아스(homogeneous) 배향, 배향막 근방으로부터 틸트각이 변화하는 하이브리드 배향, 배향막에 대하여 수직으로 배향하는 호메오트로픽(homeotropic) 배향을 사용할 수 있다.

광중합 개시제로서는, 티오키산톤(thioxanthone)계 광중합 개시제(예, 2,4-디에틸티오키산톤, 2-클로로티오키산톤), 벤조페논계 광중합 개시제(예, 벤조페논, (4-메틸페닐티오)페닐)페닐메타논)나 안트라퀴논계 광중합 개시제(예, 에틸안트라퀴논)를 사용할 수 있다.

광중합 개시제는, 필요에 따라 복수 종류를 합하여 사용해도 되고, 또다른 광중합 개시제를 첨가해도 된다. 또한, 광중합 개시제의 첨가량은, 일반적으로 0.01~15 중량%, 바람직하게는 0.1~12 중량%, 보다 바람직하게는 0.3~10 중량%의 범위이다.

계면활성제로서는, 아크릴계, 실리콘계, 불소계 등을 단독 또는 복수 종류를 혼합한 것을 사용할 수 있다. 아크릴계의 재료로서는, BYK361, 307, 325, 344, 352, 354, 392)(BYK-Chemie), 폴리플로 461(교에이샤(kyoeisha) 가가쿠사 제조)을 들 수 있다. 불소계 재료로서는, SC101, SC386(AGC사 제조), 메가훼이스(Megaface) R-08, R-90, F-430(다이니폰 잉키사 제조), DMAOP(아즈맥(azmax)사 제조 상품명), 실리콘계 재료로서는, KF-643, X22-1927 등을 사용할 수 있다.

계면활성제의 첨가량은, 액정의 배향을 저해하지 않는 범위에서 적당히 첨가할 수 있지만, 일반적으로는 액정 재료에 대하여 0.001wt%~10wt% 정도가 바람직하고, 보다 바람직하게는, 0.01wt%~5wt% 정도가 바람직하다.

이와 같은 계면활성제는, 이 중합성 액정 조성물을 사용한 광학 소자에 있어서, 중합성 액정 모노머의 틸트각을 제어하는 것이며, 면내에서 경사각의 균일한 틸트각으로 중합성 액정 모노머를 배향시킨 광학 소자를 형성할 수 있다.

이와 같은 커플링제의 구체예로서는, n－옥틸트리메톡시실란, n－옥틸트리에톡시실란, 디실트리메톡시실란, 디실트리에톡시실란, n－도데실트리메톡시실란, n－도데실트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란 등의 실란 화합물을 가수분해함으로써 얻어지는 실란커플링제를 들 수 있다.

위상차의 막두께를 두껍게 한 경우라도 중합성 액정 모노머를 호메오트로픽(homeotropic) 배향시킨다는 관점에서는, 커플링제는, 봉형의 중합성 액정 모노머를 호메오트로픽 배향시키는 작용이 강한 것이 바람직하다. 이와 같은 커플링제의 구체예로서는, 퍼플루오로알킬실란, 펜타플루오로페닐트리메톡시실란, 펜타플루오로페닐트리에톡시실란, 펜타플루오로페닐프로필트리메톡시실란, 펜타플루오로페닐프로필트리에톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 트리플루오로프로필트리에톡시실란, 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로데실트리메톡시실란, 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로디실트리에톡시실란, 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥실트리메톡시실란, 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥실트리에톡시실란, 3-(헵타플루오로이소프로폭시)프로필트리메톡시실란, 및 3-헵타플루오로이소프로폭시)프로필트리에톡시실란 등의 불소계 실란화합물을 가수분해함으로써 얻어지는 불소계 실란커플링제(불화알킬기를 가지는 실란커플링제)를 들 수 있다.

커플링제의 함유량은, 기판의 재질, 위상차층의 막두께, 사용하는 커플링제 의 배향 규제력 등에 따라 상이하지만, 중합성 액정 모노머의 총량에 대하여 0.001 중량% ~ 5 중량% 정도로 하는 것이 바람직하고, 0.01 중량% ~ 1 중량% 정도로 하는 것이 보다 바람직하다.

커플링제를 다량으로 함유하게 하면, 중합성 액정이 호메오트로픽 배향하지 않고, 호메오트로픽 배향한 영역과 호메오트로픽 배향 이외의 상태로 배향한 영역에 상(相) 분리를 일으키게 된다.

＜제조 방법＞

다음에, 제2 편광판(50)의 제조 방법을 설명한다.

도 5의 (A)는, 제조 방법의 라미네이트 공정을 나타낸 설명도이다.

제1 실시예의 층 배치(도 2)로 하는 경우, 도 5의 (B1)에 나타낸 바와 같이, 제2 보호층(54) 상에 배향막(55)과 광학 이방성층(56)이 코팅된 필름이, 롤(60)에 권취되어 있다.

한편, 제2 실시예의 층 배치(도 4)로 하는 경우, 제3 보호층(57) 상에 배향막(55)과 광학 이방성층(56)이 코팅되어 필름이 형성되고, 이것이 롤(60)에 권취되어 있다.

이들의 필름의 형성은, 다음과 같이 하여 행한다.

먼저, 광학 이방성층(56)을 형성하기 위한 각 재료, 즉 제1 중합성 액정 모노머(M1), 광중합 개시제, 및 계면활성제를, 전술한 소정의 비율로 용제에 용해시키고, 이것을 도포액으로서 조정한다.

다음에, 제2 보호층(54)(또는 제3 보호층(57))이 되는 TAC 등의 기체(基體) 필름 상에, 소정의 방법으로 배향막(55)을 형성한다. 그리고, 광학 이방성층(56)을 형성하기 위해, 소정 막두께로 도포액을 도포한 도막을 형성한다.

그리고, 도막의 형성 방법은, 각종 코팅 방법을 적용하게 된다.

이어서, 광학 이방성층(56)이 되는 도막 중의 용매를 건조시킨 후, 액정상(液晶相)을 나타내는 온도로부터 등방상(等方相)을 나타내는 온도 +10℃ 정도 범위의 사이에서 배향 처리를 행한 후, 실온 또는 가열하면서 방사선을 조사(照射)함으로써, 제1 중합성 액정 모노머(M1)를 3차원 가교시킨다.

이 때, 질소(N2) 등의 불활성 가스 분위기 중에 있어서, 도막(塗膜)에 대한 방사선의 조사를 행하는 것이 바람직하다.

이로써, 산소 저해를 받지 않고 내열성이 우수한 위상차층을 제작할 수 있다.

또한, 도막에 조사하는 방사선으로서는, 저압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등 등의 수은 여기(勵起) 광원, 및 크세논 광원 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는, 광개시제 감도가 큰 파장 대역에 강도의 피크를 가지는 광원을 선택하는 것이 바람직하다.

또한, 이와 같은 도막에 대한 방사선의 조사는, 실온 이상, 액정성 모노머의 투명점(N－I점) 이하의 온도에서 행하는 것으로 한다. 이로써, 액정성(이방성)을 손상시키지 않고, 가교 밀도가 크므로 내열성이 우수한 위상차층을 제작할 수 있다. 그리고, 투명점이란, 액정상과 등방상의 상전이(相轉移)의 온도이다.

이상과 같은 광학 이방성층(56)의 형성에 있어서는, 도포 방식에 의하지만, 예를 들면, 스핀 코팅 방식의 경우에는 용액 중의 고형분 농도, 스핀 코트 회전수, 회전 시간 등으로 조정하는 것이 가능하며, 슬릿 코팅, 다이 코팅 등의 압출 도포 방식의 경우에는, 용액 중의 고형분 농도, 슬릿 헤드 또는 다이 헤드와 도포 기판과의 상대 속도, 도포량 등을 조정함으로써, 막두께를 제어한다.

이상과 같이 하여 중합성 액정 모노머를 3차원 가교시킨 층을 형성한 후, 열처리를 행함으로써, 또한 3차원 가교를 진행시킨다. 여기서는, 액정성 모노머의 투명점(N－I점) 이상의 온도에서의 열처리를 행함으로써, 또한 내열성이 우수한 경사 배향 위상차층을 얻을 수 있다.

열처리는, 재료나, 위상차 성막 공정 이후의 공정의 가열 처리 조건에도 좌우되지만 100℃ 이상, 230℃ 이하이며, 10분 ~ 120분의 사이에서 행해지는 것으로 한다. 이로써, 이후 공정의 열처리에 의한 황변(黃變)이나 위상차량의 저하 등의 열화를 방지한 위상차층을 얻을 수 있다.

이로써, 이 광학 이방성층(56)에 대하여 이후의 공정의 가열 처리가 가해진 경우라도, 그 가열 처리의 전후에 있어서, 위상차층의 특성을 변화시키지 않고 안정적으로 유지할 수 있다. 예를 들면, 정면의 위상차 및 극각(極角) 방향으로 경사진 방향으로부터의 위상차를, 가열 처리의 전후에서 변화시키지 않고 안정적으로 유지할 수 있다.

도 5에 나타낸 공정에서는, 이와같이 형성된 필름의 롤(60)과, 제1 보호층(52)이 권취된 롤(61)과, 그 사이에 삽입되는 편광자(53)를 중첩하여 접착시킨다. 편광자(53)가 되는 PVA 필름은 염료의 탱크(62)에서 염색되어 건조된 후에, 라미네이트 공정에 공급된다.

라미네이트 후에는, 형성된 제2 편광판(50)이 소정 사이즈로 커팅되어, 접착층(51)에 의해 대향 기판(31)에 접착된다.

《제4 실시예》

제4 실시예는, 본 발명을 적용한 유기 EL 디스플레이 장치에 관한 것이다.

도 6에, 개략적인 장치 구조를 나타낸다. 이 단면도는, 보기 쉽게 하기 위해 사선의 일부를 생략하고, 또한 표시면 측의 편광판을, 특히 두께 방향으로 확대하고 있다.

유기 EL 디스플레이는, 기판 상에 적층된 구조 내에, 복수개의 TFT나 커패시터를 포함하는 화소 회로가 형성되어 있다. 이 화소 회로는, 도 6에 나타낸 유기 EL 디스플레이(100)에서는 생략하고 있다. 화소 회로의 상층에 알루미늄 등으로 이루어지는 금속층(101)이 형성되어 있다. 금속층(101)은, 화소를 매트릭스 구동시키기 위한 배선 등으로서 사용되고 있다.

금속층(101)의 보다 상층에는, 소정 위치에서 다른 금속층이나 TFT에 접속되는 유기 발광 다이오드의 캐소드 전극과, 그 위에 복수개의 유기막으로 이루어지는 발광층과, 그 위의 투명 도전 재료로 이루어지는 애노드 전극으로 유기 다이오드 적층막(102)이 형성되어 있다. 유기 다이오드 적층막(102)으로부터의 광은, 투명 전극 측으로 출력되도록 도광(導光)되는 구조로 되어 있다.

한편, 이같이 하여 형성된 표시부 패널의 최상층에는, 반사 방지를 위한 편광판(60)이 형성되어 있다.

편광판(60)은, 본 발명이 적용된 편광판이다. 구체적으로, 편광판(60)은, 표시부의 표시면 측에 접착층(61)에 의해 접착되어 있다.

편광판(60)은, 하층으로부터 차례로, 1/4 파장판(62), 제1 보호층(63), 편광자(의 층)(64), 제2 보호층(65)을 가진다.

여기까지는 통상의 반사 방지용의 편광판과 공통된다. 편광판(60)은, 또한 배향막(분자 고정층)(55)과 광학 이방성층(56)이 적층되고, 또한 제3 보호층(67)으로 덮혀져 있다.

배향막(55)과 광학 이방성층(56)은, 제1 ~ 제3 실시예와 공통된 기능을 가지고, 공통된 재료로 형성된다.

제3 실시예의 제조 방법은, 1/4 파장판(62)이 형성된 소정의 위치를 제외하면, 제4 실시예에서도, 거의 마찬가지로 적용할 수 있다. 제1 ~ 제3 보호층(63, 65, 67)은, 예를 들면, TAC(트리아세틸셀룰로스) 등으로 형성되어 있다.

표시면 측으로부터의 외광이 입사되면, 이 입사광이 편광자(64)에 의해 직선 편광으로 변환된 후, 1/4 파장판(62)에 의해 원편광으로 변환된다. 이 광이 표시부 내의, 예를 들면, 금속층(101)에서 반사되어 표시면 측으로 되돌려진다. 이 때의 반사로, 예를 들면, 우회전의 원편광이 좌회전의 원편광으로 변환된다. 그러므로, 반사광이, 한번 더 1/4 파장판(62)을 통과할 때, 원편광으로부터 직선 편광으로 되돌아오지만, 편광 방향이 90도 상이한 것으로 되므로, 반사광은 편광자(64) 부근에서 흡수되어 열로 바뀐다. 그 결과, 반사가 방지된다.

이상의 제1 ~ 제4 실시예에서, 광학 이방성층(56)을 형성하면, 편광판을 비 교적 얇게 할 수 있어 박형의 표시 디스플레이에 일체로 내장할 수 있다.

또한, 도 7에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 직선 편광자의 흡수축과 편광 선글라스의 흡수축이 직교하는 경우라도, 광학 이방성층(56)의 분자 방향이 여러 가지 존재하므로, 국소적인 원편광에 의해, 화상이 보기 쉬워진다. 예를 들면, 분자의 방향이 90도 정도, 상이한 액정 분자(56A)와 (56B)에서는, 원편광의 방향이 90도 상이하다. 또한, 이외에도 중간 각도로 경사지는 분자가 존재하고, 전체적으로는, 어느 각도로부터 보아도 화상 표시가 가능하게 되어 있다.

도 7은 무배향의 예이지만, 통상 보는 각도에 대응하여, 어느 정도, 액정 분자를 배향시켜도 된다. 그 배향 제어는 배향막(55)에 의해 행해진다.

또한, 본 실시예에서는, 표시 최표면에 1/4 파장판을 배치하는 경우와 같이, 화면 전체에서 약간의 색이 부여되는 경우(slight coloring)는 없다. 즉, 도 7에 나타낸 1개 1개의 액정 분자로 보면, 그 경사각에 따라 투과광이, 청색감이 나타나거나, 또한 황색감이 나타나거나 하고 있다. 그러나, 전체적으로는 색이 평균화되어 표시 화상의 색재현성이 손상되는 경우는 없다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에서는, 편광자 및 이것을 사용한 표시 장치에 있어서, 편광 선글라스를 부착한 경우라도, 어떠한 경우라도 시인성이 저하되지 않고, 또한 모듈의 박형화를 용이하게 하는 것이 가능해진다.

그리고, 이상의 제1 ~ 제4 실시예와 관련된 디스플레이 장치는, 휴대 전화기나 휴대 게임기 등의 휴대 전자 기기, 카 내비게이션의 기능을 가지는 차량 탑재 전자 기기, 그 외의 전자 기기의 표시부로서 널리 사용된다.

이상의 설명은, 이들의 전자 기기의 실시예를 구성한다.

도 1은 제1 및 제2 실시예와 관련된 액정 디스플레이 장치의 단면 구조도이다.

도 2는 제1 실시예와 관련된 제1 및 제2 편광판의 단면 구조도이다.

도 3은 제1 및 제2 실시예와 관련된 편광판의 기본 구조도이다.

도 4는 제2 실시예와 관련된 제2 편광판의 단면 구조도이다.

도 5는 제3 실시예에 관한 것이며, 제1 ~제2 실시예의 제2 편광판을 제조할 때의 설명도이다.

도 6은 제4 실시예와 관련된 유기 EL 디스플레이 장치의 개략적인 단면 구조도이다.

도 7은 제1 ~ 제4 실시예에 있어서의 광학 이방성층의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10: 액정 디스플레이 장치, 20: 백라이트, 30: 구동 기판, 31: 대향 기판, 37: 액정층, 40: 제1 편광판, 50: 제2 편광판, 60: 편광판, 51, 61: 접착층, 52, 63: 제1 보호층, 53, 64: 편광자, 54, 65: 제2 보호층, 55: 배향막 분자 고정층, 56: 광학 이방성층, 57, 67: 제3 보호층, 62: 1/4 파장판, 100: 유기 EL 디스플레이, 101: 금속층, 102: 유기 다이오드 적층막

Claims

입사광을 편광하여 출사하는 편광자(偏光子)의 층;

상기 편광자의 층으로부터 광이 출사하는 측에 배치되는 도포형(塗布型)의 광학 이방성층(異方性層); 및

상기 광학 이방성층에 접하는 막이며, 상기 광학 이방성층을 구성하는 분자의 방향을, 랜덤한 무배향 상태로 고정하거나, 또는 배향 파라미터가 0 초과 0.5 이하의 약한 배향 상태로 고정하는 분자 고정층

을 포함하는,

편광판.
제1항에 있어서,

제1 베이스층과, 상기 제1 베이스층 상의 상기 편광자의 층과, 상기 편광자의 층 상의 제2 베이스층과, 상기 제2 베이스층 상의 상기 분자 고정층과, 상기 분자 고정층 상의 상기 광학 이방성층과, 상기 광학 이방성층 상의 보호층을 더 포함하는, 편광판.
제1항에 있어서,

제1 베이스층과, 상기 제1 베이스층 상의 상기 편광자의 층과, 상기 편광자의 층 상의 상기 광학 이방성층과, 상기 광학 이방성층 상의 상기 분자 고정층과, 상기 분자 고정층 상의 제2 베이스층을 더 포함하는, 편광판.
제1항에 있어서,

상기 광학 이방성층의 분자의 복굴절율과, 상기 광학 이방성층의 두께와의 곱으로 표현되는 리타데이션(retardation)이, 100~200[nm]의 범위, 또는 상기 범위의 홀수배의 범위에 포함되는, 편광판.
기판 사이에 액정을 밀봉하여 액정층이 형성되어 있는 제1 및 제2 기판과,

상기 제1 기판의 액정층 측의 반대측에 배치되는 제1 편광판과,

상기 제2 기판의 액정층 측의 반대측에 배치되는 제2 편광판과,

상기 제1 편광판의 액정층 측의 반대측에 배치되는 백라이트

를 포함하고,

상기 제2 편광판은,

상기 액정층 측으로부터의 입사광을 직선 편광으로 하여 표시면 측으로 출사하는 편광자의 층;

상기 편광자의 층의 표시면 측에 배치되는 도포형의 광학 이방성층; 및

상기 광학 이방성층에 접하는 막이며, 상기 광학 이방성층을 구성하는 분자의 방향을, 랜덤한 무배향 상태로 고정하거나, 또는 배향 파라미터가 0 초과 0.5 이하의 약한 배향 상태로 고정하는 분자 고정층

을 포함하는,

표시 장치.
유기 발광 소자에 의해 발생한 광을, 한쪽의 주면(主面)인 출사면에 설치된 원편광판을 통해 출력하는 유기 발광 패널을 포함하고,

상기 원편광판은,

입사광을 원편광으로 하여 출사하는 편광자의 층;

상기 편광자의 층으로부터 광이 출사하는 표시면 측에 배치되는 도포형의 광학 이방성층; 및

상기 광학 이방성층에 접하는 막이며, 상기 광학 이방성층을 구성하는 분자의 방향을, 랜덤한 무배향 상태로 고정하거나, 또는 배향 파라미터가 0 초과 0.5 이하의 약한 배향 상태로 고정하는 분자 고정층

을 포함하는,

표시 장치.
하우징; 및

상기 하우징에 대해, 표시되는 화면이 회전 가능하게 구성되어 있고, 화상의 표시면 측에 편광판을 내장하는 표시 장치

를 포함하고,

상기 편광판은,

입사광을 편광하여 상기 표시면 측으로 출사하는 편광자의 층;

상기 편광자보다 보다 상기 표시면 측에 배치되는 도포형의 광학 이방성층; 및

상기 광학 이방성층에 접하는 막이며, 상기 광학 이방성층을 구성하는 분자의 방향을, 랜덤한 무배향 상태로 고정하거나, 또는 배향 파라미터가 0 초과 0.5 이하의 약한 배향 상태로 고정하는 분자 고정층

을 포함하는,

전자 기기.
삭제