KR101744402B1 - 복합 편광판 및 액정 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
흡수형 편광판과, 그 위에 적층되는 반사형 편광판을 포함하고, 흡수형 편광판은, 시감도 보정 단체 투과율이 41.8~43.5%이고, 반사형 편광판은, 파장 450~550 nm에 있어서의 시감도 보정 직교 투과율이 4% 이하인 복합 편광판, 그리고 그것을 이용한 액정 표시 장치가 제공된다.
Description
본 발명은, 흡수형 편광판 상에 반사형 편광판을 적층한 복합 편광판 및 그것을 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
편광판은, 액정 표시 장치, 특히 최근에는 스마트폰, 태블릿형 단말과 같은 각종 모바일 기기(중소형 액정 표시 장치)에 널리 이용되고 있다. 편광판으로서는, 일반적으로 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소를 흡착 배향시킨 편광자(직선 편광자)의 한쪽 면 또는 양면에 보호 필름을 접합하여 이루어지는 흡수형 편광판이 사용되고 있다.
액정 표시 장치의 모바일 기기에의 전개에 따라, 편광판의 박막 경량화, 비용 절감이 점점 요구되고 있고, 또한 한편으로는 액정 표시 장치의 표시 품질의 향상도 요구되고 있다. 표시 품질의 하나에 콘트라스트가 있다. 표시 장치의 콘트라스트는 하기 식:
표시 장치의 콘트라스트=(백 표시시의 휘도)/(흑 표시시의 휘도)
로 정의된다. 콘트라스트가 높다는 것은, 흑백이 명료하고, 보다 분명한 화상을 얻을 수 있다는 것을 의미하고 있고, 표시 장치에 있어서의 시인성의 지표의 하나로서 자주 이용되고 있다. 또 다른 표시 품질로서 휘도(표시 화면의 밝기)를 들 수 있다. 최근의 액정 패널의 고선명화에 따라, 액정 표시 장치의 고휘도화에 대한 요구도 높다.
액정 표시 장치의 고콘트라스트화나 고휘도화에 관한 특허문헌에는, 예컨대 일본 특허 제5147014호 공보 및 일본 특허공개 2001-228332호 공보가 있다.
콘트라스트를 향상시키기 위한 수법의 하나에, 흡수형 편광판의 편광 성능, 즉 단체 투과율 및 편광도를 향상시키는 방법이 있다. 그러나, 편광도를 높임으로써 콘트라스트를 높이면 단체 투과율, 나아가서는 휘도가 저하하고, 반대로 휘도를 높이기 위해서 단체 투과율을 크게 하면 편광도, 나아가서는 콘트라스트가 저하되어 버리기 때문에, 흡수형 편광판의 편광 성능만을 제어함으로써 고휘도와 고콘트라스트의 양립을 도모하기는 곤란했다.
일본 특허 제5147014호 공보에서는, 액정 표시 장치의 콘트라스트를 향상시키기 위해서, 백라이트의 발광 파장 특성, 및 흡수형 편광판이 갖는 편광자의 단체 콘트라스트의 파장 의존성을 어느 특정한 관계로 하는 것이 제안되어 있지만, 고휘도와 고콘트라스트와의 양립을 도모하는 것은 용이하지 않았다.
한편, 일본 특허공개 2001-228332호 공보에 기재되어 있는 것과 같이, 액정 표시 장치의 휘도를 높이기 위해서, 백라이트 측의 흡수형 편광판과 백라이트 사이에 반사형 편광판(휘도 향상 필름이라고도 불림)을 배치하는 기술이 종래 공지되어 있다. 그러나, 휘도를 높이기 위해서 흡수형 편광판으로서 단체 투과율이 높은 것을 이용하면서, 이것에 반사형 편광판을 조합시키면, 흑 표시에서의 빛 누출이 커져, 콘트라스트가 저하한다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 흡수형 편광판과 반사형 편광판을 조합시킨 복합 편광판으로서, 고휘도이면서 고콘트라스트인 액정 표시 장치를 실현할 수 있는 복합 편광판 및 그것을 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 이하에 기재하는 복합 편광판 및 액정 표시 장치를 제공한다.
[1] 흡수형 편광판과, 그 위에 적층되는 반사형 편광판을 포함하고,
상기 흡수형 편광판은, 시감도 보정 단체 투과율이 41.8~43.5%이고,
상기 반사형 편광판은, 파장 450~550 nm에 있어서의 시감도 보정 직교 투과율이 4% 이하인, 복합 편광판.
[2] 상기 흡수형 편광판은, 시감도 보정 단체 투과율이 42.6~43.5%인, [1]에 기재한 복합 편광판.
[3] 상기 흡수형 편광판은, 시감도 보정 편광도가 99.9% 이상인, [1] 또는 [2]에 기재한 복합 편광판.
[4] 상기 반사형 편광판의 반사축과 상기 흡수형 편광판의 흡수축이 이루는 각도가 0±4°인, [1]~[3] 중 어느 것에 기재한 복합 편광판.
[5] 상기 흡수형 편광판은, 편광자와, 그의 적어도 한쪽의 면에 적층되는 수지 필름을 포함하는, [1]~[4] 중 어느 것에 기재한 복합 편광판.
[6] 상기 흡수형 편광판은, 상기 편광자와, 그의 한쪽의 면에 접착제층을 통해 적층되는 아세트산셀룰로오스계 수지 필름과, 다른 쪽의 면에 접착제층을 통해 적층되는 환상 폴리올레핀계 수지 필름을 포함하는, [5]에 기재한 복합 편광판.
[7] 상기 흡수형 편광판은, 상기 편광자와, 그의 한쪽의 면에 접착제층을 통해 적층되는 아세트산셀룰로오스계 수지 필름 또는 환상 폴리올레핀계 수지 필름을 포함하고,
상기 반사형 편광판은, 상기 편광자의 다른 쪽의 면, 또는 상기 아세트산셀룰로오스계 수지 필름 혹은 상기 환상 폴리올레핀계 수지 필름의 면에 점착제층 혹은 접착제층을 통해 적층되는, [5]에 기재한 복합 편광판.
[8] 백라이트, [1]~[7] 중 어느 것에 기재한 복합 편광판 및 액정 셀을 이 순서로 포함하고,
상기 복합 편광판은, 그의 흡수형 편광판이 상기 액정 셀 측이 되도록 배치되는, 액정 표시 장치.
[9] 상기 백라이트에 상기 액정 셀을 적층하여, 상기 백라이트를 점등한 상태에서 측정되는 발광 스펙트럼에 있어서, 청색, 녹색, 황색 및 적색의 발광 피크 파장에 있어서의 발광 강도를 각각 L(Bmax), L(Gmax), L(Ymax) 및 L(Rmax)로 할 때, 하기 식 (1) 또는 하기 식 (2):
L(Bmax)/L(Ymax)>1 (1)
L(Bmax)/L(Gmax)>1, 또한 L(Bmax)/L(Rmax)>1 (2)
을 만족하는, [8]에 기재한 액정 표시 장치.
본 발명의 복합 편광판에 따르면, 고휘도이면서 고콘트라스트인 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 편광판의 층 구성의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합 편광판의 층 구성의 다른 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 층 구성의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 4는 CCFL 타입의 백라이트에 액정 셀을 적층하여 측정한 발광 스펙트럼의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 5는 고연색(高演色) 타입 LED의 백라이트에 액정 셀을 적층하여 측정한 발광 스펙트럼의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 6은 모의 백색 타입 LED의 백라이트에 액정 셀을 적층하여 측정한 발광 스펙트럼의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합 편광판의 층 구성의 다른 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 층 구성의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 4는 CCFL 타입의 백라이트에 액정 셀을 적층하여 측정한 발광 스펙트럼의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 5는 고연색(高演色) 타입 LED의 백라이트에 액정 셀을 적층하여 측정한 발광 스펙트럼의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 6은 모의 백색 타입 LED의 백라이트에 액정 셀을 적층하여 측정한 발광 스펙트럼의 일례를 도시하는 그래프이다.
<복합 편광판>
(1) 복합 편광판의 구성
도 1은 본 발명에 따른 복합 편광판의 층 구성의 일례를 도시하는 개략 단면도이다. 도 1에 도시되는 복합 편광판(1)과 같이 본 발명의 복합 편광판은, 흡수형 편광판(100)과, 그 위에 적층되는 반사형 편광판(200)을 포함한다. 복합 편광판(1)에 있어서 흡수형 편광판(100)은, 편광자(5)와, 그의 한쪽의 면에 제1 접착제층(15)을 통해 적층되는 제1 보호 필름(10)과, 다른 쪽의 면에 제2 접착제층(25)을 통해 적층되는 제2 보호 필름(20)을 구비하는 양면 보호 필름을 갖는 편광판이다. 반사형 편광판(200)은, 점착제층(30)을 통해 흡수형 편광판(100) 상에 적층할 수 있다.
도 2의 (a) 및 (b)에 도시하는 것과 같이, 흡수형 편광판은 일면 보호 필름을 갖는 편광판이라도 좋다. 즉, 도 2(a)에 도시되는 복합 편광판(2)에 있어서 흡수형 편광판(110)은, 편광자(5)와, 그의 한쪽의 면에 제1 접착제층(15)을 통해 적층되는 제1 보호 필름(10)을 구비하는 일면 보호 필름을 갖는 편광판이다. 반사형 편광판(200)은, 편광자(5)에 있어서의 제1 보호 필름(10)과는 반대쪽의 면 위에 점착제층(30)을 통해 적층되어 있다. 한편, 도 2(b)에 도시되는 복합 편광판(3)을 구성하는 흡수형 편광판(120)도 또한, 편광자(5)와, 그의 한쪽의 면에 제1 접착제층(15)을 통해 적층되는 제1 보호 필름(10)을 구비하는 것이지만, 반사형 편광판(200)은 제1 보호 필름(10)의 외면에 점착제층(30)을 통해 적층되어 있다.
복합 편광판(1, 2, 3)은, 제1 보호 필름(10), 편광자(5) 및/또는 반사형 편광판(200)의 외면에 적층되는 다른 광학층이나 점착제층 등을 더 갖고 있어도 좋다.
(2) 흡수형 편광판의 편광 특성
흡수형 편광판(100, 110, 120)은, 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 41.8~43.5%이며, 바람직하게는 42.6~43.5%이고, 보다 바람직하게는 42.9~43.5%이다. 이에 따라, 반사형 편광판(200)의 파장 450~550 nm에 있어서의 시감도 보정 직교 투과율이 4% 이하인 것을 전제로 하여, 고휘도이면서 고콘트라스트인 액정 표시 장치를 실현할 수 있는 복합 편광판으로 할 수 있다. Ty가 41.8% 미만이면, 투과율이 지나치게 낮아 충분히 높은 휘도를 얻을 수 없다. Ty가 43.5%를 넘으면, 콘트라스트가 저하되어 버린다.
또한 액정 표시 장치의 콘트라스트를 향상시키기 위해서, 흡수형 편광판(100, 110, 120)은, 시감도 보정 편광도(Py)가 99.9% 이상인 것이 바람직하다. 시감도 보정 단체 투과율(Ty) 및 시감도 보정 편광도(Py)의 측정 방법은, 하기 실시예의 항의 기재에 따른다.
(3) 편광자
편광자(5)는, 그 흡수축에 평행한 진동면을 갖는 직선 편광을 흡수하고, 흡수축에 직교하는(투과축과 평행한) 진동면을 갖는 직선 편광을 투과하는 성질을 갖는 흡수형의 편광자이며, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소를 흡착 배향시킨 편광 필름을 적합하게 이용할 수 있다. 편광자(5)는, 예컨대, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 일축 연신하는 공정; 폴리비닐알코올계 수지 필름을 이색성 색소로 염색함으로써 이색성 색소를 흡착시키는 공정; 이색성 색소가 흡착된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 붕산 수용액으로 처리하는 공정; 및, 붕산 수용액에 의한 처리 후에 수세하는 공정을 포함하는 방법에 의해서 제조할 수 있다.
폴리비닐알코올계 수지로서는, 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화한 것을 이용할 수 있다. 폴리아세트산비닐계 수지로서는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐 외에, 아세트산비닐과 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 아세트산비닐에 공중합 가능한 다른 단량체의 예는, 불포화 카르복실산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 불포화 술폰산류 및 암모늄기를 갖는 (메트)아크릴아미드류 등을 포함한다. 본 명세서에서 「(메트)아크릴」이란, 아크릴 및 메타크릴에서 선택되는 적어도 한쪽을 의미한다. 「(메트)아크릴로일」에 관해서도 마찬가지이다.
폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는 통상 85~100 mol% 정도이고, 98 mol% 이상이 바람직하다. 폴리비닐알코올계 수지는 변성되어 있어도 좋으며, 예컨대, 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말 또는 폴리비닐아세탈 등을 이용할 수도 있다. 폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는 통상 1000~10000 정도이며, 1500~5000 정도가 바람직하다. 폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는 JIS K 6726에 준거하여 구할 수 있다.
이러한 폴리비닐알코올계 수지를 제막한 것이, 편광자(5)(편광 필름)의 원반 필름으로서 이용된다. 폴리비닐알코올계 수지를 제막하는 방법은, 특별히 한정되는 것이 아니라, 공지된 방법이 채용된다. 폴리비닐알코올계 원반 필름의 막 두께는, 예컨대 10~150 ㎛ 정도이다.
폴리비닐알코올계 수지 필름의 일축 연신은, 이색성 색소의 염색 전, 염색과 동시 또는 염색 후에 실시할 수 있다. 일축 연신을 염색 후에 실시하는 경우, 이 일축 연신은, 붕산 처리 전 또는 붕산 처리 중에 실시하여도 좋다. 또한, 이들 복수의 단계에서 일축 연신을 실시하여도 좋다.
일축 연신함에 있어서는, 원주 속도가 다른 롤 사이에서 일축으로 연신하여도 좋고, 열 롤을 이용하여 일축으로 연신하여도 좋다. 또한 일축 연신은, 대기 중에서 연신을 하는 건식 연신이라도 좋고, 용제를 이용하여 폴리비닐알코올계 수지 필름을 팽윤시킨 상태에서 연신을 하는 습식 연신이라도 좋다. 연신 배율은 통상 3~8배 정도이다.
폴리비닐알코올계 수지 필름을 이색성 색소로 염색하는 방법으로서는, 예컨대, 상기 필름을 이색성 색소가 함유된 수용액에 침지하는 방법이 채용된다. 이색성 색소로서, 요오드나 이색성 유기 염료가 이용된다. 한편, 폴리비닐알코올계 수지 필름은, 염색 처리 전에 물에의 침지 처리를 실시해 두는 것이 바람직하다.
요오드에 의한 염색 처리로서는 통상, 요오드 및 요오드화칼륨을 함유하는 수용액에, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지하는 방법이 채용된다. 이 수용액에 있어서의 요오드의 함유량은, 물 100 중량부당 0.01~1 중량부 정도일 수 있다. 요오드화칼륨의 함유량은, 물 100 중량부당 0.5~20 중량부 정도일 수 있다. 또한, 이 수용액의 온도는, 20~40℃ 정도일 수 있다. 한편, 이색성 유기 염료에 의한 염색 처리로서는 통상, 이색성 유기 염료를 함유하는 수용액에, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지하는 방법이 채용된다. 이색성 유기 염료를 함유하는 수용액은, 황산나트륨 등의 무기염을 염색 조제로서 함유하고 있어도 좋다. 이 수용액에 있어서의 이색성 유기 염료의 함유량은, 물 100 중량부당 1×10-4~10 중량부 정도일 수 있다. 이 수용액의 온도는 20~80℃ 정도일 수 있다.
이색성 색소에 의한 염색 후의 붕산 처리로서는 통상, 염색된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 붕산 함유 수용액에 침지하는 방법이 채용된다. 이색성 색소로서 요오드를 이용하는 경우, 이 붕산 함유 수용액은 요오드화칼륨을 함유하는 것이 바람직하다. 붕산 함유 수용액에 있어서의 붕산의 양은, 물 100 중량부당 2~15 중량부 정도일 수 있다. 이 수용액에 있어서의 요오드화칼륨의 양은, 물 100 중량부당 0.1~15 중량부 정도일 수 있다. 이 수용액의 온도는 50℃ 이상일 수 있으며, 예컨대 50~85℃이다.
붕산 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름은 통상 수세 처리된다. 수세 처리는, 예컨대, 붕산 처리된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 물에 침지함으로써 행할 수 있다. 수세 처리에 있어서의 물의 온도는 통상 5~40℃ 정도이다.
수세 후에 건조 처리를 실시하여, 편광자(5)를 얻을 수 있다. 건조 처리는, 열풍 건조기나 원적외선 히터를 이용하여 처리할 수 있다. 편광자(5)의 두께는 50 ㎛ 정도 이하일 수 있지만, 복합 편광판 및 액정 표시 장치의 박막화라는 관점에서, 바람직하게는 20 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 15 ㎛ 이하이다. 편광자(5)의 두께는 통상 2 ㎛ 이상이다.
이상과 같은 방법에 의해서 얻어지는 편광자(5)에 있어서, 시감도 보정 단체 투과율(Ty) 및 시감도 보정 편광도(Py)를 상기 소정의, 또는 바람직한 수치 범위 내로 조정하기 위한 구체적 방법으로서는, 예컨대 염색 처리에 이용하는 수용액에 있어서의 이색성 색소의 농도나, 염색 온도, 염색 시간을 조정하거나, 건조 처리에 있어서의 온도나 시간을 조정하거나 하는 방법을 들 수 있다.
(4) 제1 및 제2 보호 필름
제1 및 제2 보호 필름(10, 20)은 각각 투광성을 갖는(바람직하게는 광학적으로 투명한) 수지, 예컨대, 쇄상 폴리올레핀계 수지(폴리프로필렌계 수지 등), 환상 폴리올레핀계 수지(노르보르넨계 수지 등)와 같은 폴리올레핀계 수지; 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스와 같은 아세트산셀룰로오스계 수지; 폴리에스테르계 수지; 폴리카보네이트계 수지; (메트)아크릴계 수지; 폴리스티렌계 수지; 또는 이들의 혼합물, 공중합물 등의 열가소성 수지로 이루어지는 필름일 수 있다. 양면 보호 필름을 갖는 흡수형 편광판(100)에 있어서 제1 보호 필름(10)과 제2 보호 필름(20)은, 상호 동종의 수지로 이루어지는 보호 필름이라도 좋고, 이종의 수지로 이루어지는 보호 필름이라도 좋다.
제1 및/또는 제2 보호 필름(10, 20)은, 위상차 필름과 같은 광학 기능을 더불어 갖는 보호 필름일 수도 있다. 예컨대, 상기 열가소성 수지로 이루어지는 필름을 연신(일축 연신 또는 이축 연신 등)하거나, 그 필름 상에 액정층 등을 형성하거나 함으로써, 임의의 위상차치가 부여된 위상차 필름으로 할 수 있다.
쇄상 폴리올레핀계 수지로서는, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지와 같은 쇄상 올레핀의 단독 중합체 외에, 2종 이상의 쇄상 올레핀으로 이루어지는 공중합체를 예로 들 수 있다.
환상 폴리올레핀계 수지는, 환상 올레핀을 중합 단위로 하여 중합되는 수지의 총칭이다. 환상 폴리올레핀계 수지의 구체예를 들면, 환상 올레핀의 개환 (공)중합체, 환상 올레핀의 부가 중합체, 환상 올레핀과 에틸렌, 프로필렌과 같은 쇄상 올레핀과의 공중합체(대표적으로는 랜덤 공중합체) 및 이들을 불포화 카르복실산이나 그 유도체로 변성한 그라프트 중합체, 그리고 이들의 수소화물 등이다. 그 중에서도, 환상 올레핀으로서 노르보르넨이나 다환 노르보르넨계 모노머 등의 노르보르넨계 모노머를 이용한 노르보르넨계 수지가 바람직하게 이용된다.
아세트산셀룰로오스계 수지는, 셀룰로오스의 부분 또는 완전 아세트산에스테르화물이며, 예컨대 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 디아세틸셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 등을 들 수 있다.
폴리에스테르계 수지는 에스테르 결합을 갖는, 상기 아세트산셀룰로오스계 수지 이외의 수지이고, 다가 카르복실산 또는 그 유도체와 다가 알코올과의 중축합체로 이루어지는 것이 일반적이다. 다가 카르복실산 또는 그 유도체로서는 디카르복실산 또는 그 유도체를 이용할 수 있으며, 예컨대 테레프탈산, 이소프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 나프탈렌디카르복실산디메틸 등을 들 수 있다. 다가 알코올로서는 디올을 이용할 수 있으며, 예컨대 에틸렌글리콜, 프로판디올, 부탄디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산디메탄올 등을 들 수 있다.
폴리에스테르계 수지의 구체예는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌나프탈레이트, 폴리시클로헥산디메틸테레프탈레이트, 폴리시클로헥산디메틸나프탈레이트를 포함한다.
폴리카보네이트계 수지는, 카르보네이트기를 통해 모노머 단위가 결합된 중합체로 이루어진다. 폴리카보네이트계 수지는, 폴리머 골격을 수식한 것과 같은 변성 폴리카보네이트라고 불리는 수지나, 공중합 폴리카보네이트 등이라도 좋다.
(메트)아크릴계 수지는, (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물을 주된 구성 모노머로 하는 수지이다. (메트)아크릴계 수지의 구체예는, 예컨대, 폴리메타크릴산메틸과 같은 폴리(메트)아크릴산에스테르; 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산 공중합체; 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산에스테르 공중합체; 메타크릴산메틸-아크릴산에스테르-(메트)아크릴산 공중합체; (메트)아크릴산메틸-스티렌 공중합체(MS 수지 등); 메타크릴산메틸과 지환족 탄화수소기를 갖는 화합물과의 공중합체(예컨대, 메타크릴산메틸-메타크릴산시클로헥실 공중합체, 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산노르보르닐 공중합체 등)를 포함한다. 바람직하게는, 폴리(메트)아크릴산메틸과 같은 폴리(메트)아크릴산C1-6알킬에스테르를 주성분으로 하는 중합체가 이용되고, 보다 바람직하게는, 메타크릴산메틸을 주성분(50~100 중량%, 바람직하게는 70~100 중량%)으로 하는 메타크릴산메틸계 수지가 이용된다.
제1 및/또는 제2 보호 필름(10, 20)의 편광자(5)와는 반대쪽의 표면에는, 하드코트층, 방현층, 반사방지층, 대전방지층, 방오층과 같은 표면 처리층(코팅층)을 형성할 수도 있다.
제1 및 제2 보호 필름(10, 20)의 두께는, 복합 편광판 및 액정 표시 장치의 박막화의 관점에서, 바람직하게는 90 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 50 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 40 ㎛ 이하이다. 이 두께는, 강도 및 취급성의 관점에서, 통상 5 ㎛ 이상이다.
흡수형 편광판의 바람직한 실시형태의 예를 들면, 예컨대, 제1 보호 필름(10)이 환상 폴리올레핀계 수지 필름(노르보르넨계 수지 필름 등)이며, 제2 보호 필름(20)이 아세트산셀룰로오스계 수지 필름(TAC 필름 등)인 양면 보호 필름을 갖는 흡수형 편광판(100), 및 제1 보호 필름(10)이 환상 폴리올레핀계 수지 필름(노르보르넨계 수지 필름 등) 또는 아세트산셀룰로오스계 수지 필름(TAC 필름 등)인 일면 보호 필름을 갖는 흡수형 편광판(110, 120) 등이다. 이들 실시형태에서, 제1 보호 필름(10)은, 액정 셀의 타입 등에 따른 면내 위상차치 및/또는 두께 방향 위상차치를 갖는 위상차 필름이라도 좋다.
편광자(5)에 접합되는 적어도 하나의 보호 필름을 투습도가 낮은 수지 필름으로 하는 것도 바람직한 실시형태의 하나이다. 이에 따라, 고습도 환경 하에 또는 고온 고습도 환경 하에 있어서의 편광자(5)의 광학 특성의 열화를 억제할 수 있다. 상기 보호 필름의 투습도는, 40℃ 90% RH의 환경 하에서, 바람직하게는 400 g/㎡·24 hr 이하이고, 보다 바람직하게는 300 g/㎡·24 hr 이하이고, 더욱 바람직하게는100 g/㎡·24 hr 이하이며, 특히 바람직하게는 50 g/㎡·24 hr 이하이다.
(5) 제1 및 제2 접착제층
제1 및 제2 접착제층(15, 25)을 형성하는 접착제로서는, 수계 접착제 또는 활성 에너지선 경화성 접착제 등을 이용할 수 있다. 제1 접착제층(15)을 형성하는 접착제와 제2 접착제층(25)을 형성하는 접착제는 동종이라도 좋고, 이종이라도 좋다.
수계 접착제로서는, 폴리비닐알코올계 수지 수용액으로 이루어지는 접착제, 수계 이액형 우레탄계 에멀젼 접착제 등을 들 수 있다. 그 중에서도 폴리비닐알코올계 수지 수용액으로 이루어지는 수계 접착제가 적합하게 이용된다.
폴리비닐알코올계 수지로서는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐을 비누화 처리하여 얻어지는 비닐알코올 호모폴리머 외에, 아세트산비닐과 이것에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체를 비누화 처리하여 얻어지는 폴리비닐알코올계 공중합체, 또는 이들의 수산기를 부분적으로 변성한 변성 폴리비닐알코올계 중합체 등을 이용할 수 있다. 수계 접착제는, 다가 알데히드, 수용성 에폭시 화합물, 멜라민계 화합물, 지르코니아 화합물, 아연 화합물 등의 첨가제를 포함할 수 있다.
수계 접착제를 사용하는 경우는, 편광자(5)와 보호 필름을 접합한 후, 수계 접착제 중에 포함되는 물을 제거하기 위해서 건조시키는 건조 공정을 실시하는 것이 바람직하다. 건조 공정 후, 예컨대 20~45℃ 정도의 온도에서 양생하는 양생 공정을 두더라도 좋다.
상기 활성 에너지선 경화성 접착제란, 자외선과 같은 활성 에너지선을 조사함으로써 경화하는 접착제를 말하며, 예컨대, 중합성 화합물 및 광중합개시제를 포함하는 것, 광반응성 수지를 포함하는 것, 바인더 수지 및 광반응성 가교제를 포함하는 것 등을 예로 들 수 있다. 중합성 화합물로서는, 광경화성 에폭시계 모노머, 광경화성 (메트)아크릴계 모노머, 광경화성 우레탄계 모노머와 같은 광중합성 모노머나, 광중합성 모노머에 유래하는 올리고머를 들 수 있다. 광중합개시제로서는, 자외선과 같은 활성 에너지선의 조사에 의해 중성 라디칼, 음이온 라디칼, 양이온 라디칼과 같은 활성종을 발생하는 물질을 포함하는 것을 예로 들 수 있다. 중합성 화합물 및 광중합개시제를 포함하는 활성 에너지선 경화성 접착제로서, 광경화성 에폭시계 모노머 및 광양이온 중합개시제를 포함하는 것을 바람직하게 이용할 수 있다.
활성 에너지선 경화성 접착제를 이용하는 경우는, 편광자(5)와 보호 필름을 접합한 후, 필요에 따라서 건조 공정을 실시하고, 이어서 활성 에너지선을 조사함으로써 활성 에너지선 경화성 접착제를 경화시키는 경화 공정을 실시한다. 활성 에너지선의 광원은 특별히 한정되지 않지만, 파장 400 nm 이하에 발광 분포를 갖는 자외선이 바람직하고, 구체적으로는, 저압수은등, 중압수은등, 고압수은등, 초고압수은등, 케미컬 램프, 블랙 라이트 램프, 마이크로웨이브 여기 수은등, 메탈 할라이드 램프 등을 이용할 수 있다.
접착제를 이용한 편광자(5)와 보호 필름과의 접합에 앞서서, 필요에 따라서 편광자(5)의 접합면 및/또는 보호 필름의 접합면에 표면 활성화 처리, 예컨대 플라즈마 처리, 코로나 처리, 자외선 조사 처리, 프레임(화염) 처리, 비누화 처리 등을 실시하여도 좋다.
(6) 점착제층 및 그 밖의 층
흡수형 편광판(100, 110)에 있어서의 제1 보호 필름(10)의 외면, 또는 흡수형 편광판(120)에 있어서의 편광자(5)의 외면에, 복합 편광판을 다른 부재(예컨대 액정 표시 장치에 적용하는 경우에 있어서의 액정 셀이나 다른 광학 필름)에 접합하기 위한 점착제층을 적층하여도 좋다. 점착제층을 형성하는 점착제는 통상 (메트)아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 실리콘계 수지 등을 베이스 폴리머로 하고, 거기에, 이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물과 같은 가교제를 가한 점착제 조성물로 이루어진다. 또 미립자를 함유하여 광산란성을 보이는 점착제층으로 할 수도 있다. 점착제층의 두께는 1~40 ㎛일 수 있지만, 가공성, 내구성의 특성을 해치지 않는 범위에서 얇게 형성하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 3~25 ㎛인 것이 바람직하다.
점착제층을 형성하는 방법은 특별히 한정되는 것이 아니라, 보호 필름면에, 상기한 베이스 폴리머를 비롯한 각 성분을 포함하는 점착제 조성물(점착제 용액)을 도공하고, 건조하여 점착제층을 형성하여도 좋고, 세퍼레이터(박리 필름) 상에 점착제층을 형성한 후, 이 점착제층을 보호 필름면에 전사하여도 좋다. 점착제층을 보호 필름면에 형성할 때에는, 필요에 따라서 보호 필름의 접합면 및/또는 점착제층의 접합면에 표면 활성화 처리, 예컨대 플라즈마 처리, 코로나 처리 등을 실시하여도 좋다.
흡수형 편광판(100, 110)에 있어서의 제1 보호 필름(10)의 외면, 또는 흡수형 편광판(120)에 있어서의 편광자(5)의 외면에, 예컨대 접착제층이나 점착제층을 통해, 흡수형 편광판 이외의 광학 기능을 갖는 광학 필름을 적층하여도 좋다. 이러한 광학 필름으로서는, 기재 표면에 액정성 화합물이 도포되어, 배향되어 있는 광학 보상 필름; 폴리카보네이트계 수지나 환상 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 위상차 필름 등을 들 수 있다.
(7) 흡수형 편광판의 제조 방법
상술한 편광자(5)(편광 필름)의 한쪽 면에 제1 접착제층(15)을 통해 제1 보호 필름(10)을 통상의 방법에 따라서 접합함으로써, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시되는 일면 보호 필름을 갖는 흡수형 편광판(110, 120)을 얻을 수 있다. 편광자(5)의 다른 면에 제2 접착제층(25)을 통해 제2 보호 필름(20)을 접합하면, 도 1에 도시되는 양면 보호 필름을 갖는 흡수형 편광판(100)을 얻을 수 있다. 흡수형 편광판(100)을 얻는 경우에 있어서, 제1 및 제2 보호 필름(10, 20)은 동시에 접합되어도 좋고, 축차 접합되어도 좋다.
단체(단독) 필름으로 이루어지는 편광자(5)에 보호 필름을 접합하는 방법에 한하지 않고, 제조 공정 중의 폴리비닐알코올계 수지층 및 편광자를 지지하기 위한 기재 필름을 이용하여 흡수형 편광판을 제작하여도 좋다. 이 방법은, 예컨대 일본 특허공개 2012-103466호 공보 등에 기재되어 있다. 이 경우, 일면 보호 필름을 갖는 흡수형 편광판(110, 120)은, 예컨대 하기 공정:
기재 필름의 적어도 한쪽의 면에 폴리비닐알코올계 수지를 함유하는 도공액을 도공한 후 건조시킴으로써 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층 필름을 얻는 수지층 형성 공정,
적층 필름을 일축 연신하여 연신 필름을 얻는 연신 공정,
연신 필름의 폴리비닐알코올계 수지층을 이색성 색소로 염색하여 편광자(5)를 형성함으로써 편광성 적층 필름을 얻는 염색 공정,
편광성 적층 필름의 편광자(5) 상에 제1 보호 필름(10)을 접합하여 접합 필름을 얻는 제1 접합 공정,
접합 필름으로부터 기재 필름을 박리 제거하여 일면 보호 필름을 갖는 흡수형 편광판(110, 120)을 얻는 박리 공정
을 이 순서로 포함하는 방법에 의해서 제조할 수 있다.
도 1에 도시되는 양면 보호 필름을 갖는 흡수형 편광판(100)을 제작하는 경우에는, 박리 공정 후에, 또한
흡수형 편광판(110, 120)의 편광자(5) 쪽의 면에 제2 보호 필름(20)을 접합하는 제2 접합 공정을 포함한다.
(8) 반사형 편광판 및 반사형 편광판의 흡수형 편광판에의 적층
반사형 편광판(200)은, 백라이트광을 투과 편광과 반사 편광 또는 산란 편광으로 분리하는 기능을 갖는 편광 변환 소자이다. 반사형 편광판(200)을 흡수형 편광판(100, 110, 120) 상에 배치함으로써, 백라이트광의 이용 효율을 향상시킬 수 있기 때문에, 액정 표시 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따라서, 반사형 편광판(200)의 파장 450~550 nm에 있어서의 시감도 보정 직교 투과율 T(450-550)을 4% 이하로 하면, 청색 영역에서부터 시감도가 높은 파장 영역까지의 빛 누출을 억제할 수 있기 때문에, 흡수형 편광판(100, 110, 120)의 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 41.8~43.5%, 바람직하게는 42.6~43.5%(바람직하게는 또한 시감도 보정 편광도(Py)가 99.9% 이상)인 것을 전제로 하여, 고휘도이면서 고콘트라스트인 액정 표시 장치를 실현할 수 있는 복합 편광판으로 할 수 있다. 반사형 편광판(200)으로서는 시판되는 것을 이용하더라도 좋다.
시감도 보정 직교 투과율 T(450-550)은 작을수록 바람직하며, 구체적으로는, 바람직하게는 3.5% 이하이고, 보다 바람직하게는 3.0% 이하이고, 더욱 바람직하게는 2.5% 이하이고, 또 더욱 바람직하게는 2.0% 이하이다. T(450-550)의 측정 방법은 하기 실시예의 항의 기재에 따른다.
반사형 편광판(200)은 예컨대 이방성 반사 편광자일 수 있다. 이방성 반사 편광자의 일례는, 한쪽의 진동 방향의 직선 편광을 투과하고, 다른 쪽의 진동 방향의 직선 편광을 반사하는 이방성 다중 박막이며, 그 구체예는 3M 제조의 「DBEF」이다(일본 특허공개 평4-268505호 공보 등). 이방성 반사 편광자의 다른 일례는, 콜레스테릭 액정층과 λ/4판과의 복합체이고, 그 구체예는 닛토덴코 제조의 「PCF」이다(일본 특허공개 평11-231130호 공보 등). 이방성 반사 편광자의 또 다른 일례는, 반사 그리드 편광자이고, 그 구체예는, 금속에 미세 가공을 실시하여 가시광 영역에서도 반사 편광을 출사하는 금속 격자 반사 편광자(미국 특허 제6288840호 명세서 등), 금속 미립자를 고분자 매트릭스 중에 첨가하여 연신한 필름(일본 특허공개 평8-184701호 공보)이다.
반사형 편광판(200)의 두께는 10~100 ㎛ 정도일 수 있지만, 복합 편광판 및 액정 표시 장치의 박막화라는 관점에서, 바람직하게는 10~50 ㎛이다. 반사형 편광판(200)은 통상 도 1 및 도 2의 (a) 및 (b)에 도시하는 것과 같이 점착제층(30)을 통해 흡수형 편광판(100, 110, 120) 상에 적층할 수 있다. 단, 반사형 편광판(200)은, 접착제를 이용하여(접착제층을 통해) 흡수형 편광판(100, 110, 120) 상에 접합하는 것도 가능하다. 도 1에서 반사형 편광판(200)은, 점착제층(30)을 통해 제2 보호 필름(20) 상에 적층되어 있고, 도 2(a)에서 반사형 편광판(200)은, 점착제층(30)을 통해 편광자(5) 상에 적층되어 있고, 도 2(b)에서 반사형 편광판(200)은, 점착제층(30)을 통해 제1 보호 필름(10) 상에 적층되어 있다. 반사형 편광판(200)에 있어서의 점착제층(30)이란, 반대쪽의 면에, 하드코트층, 방현층, 광확산층, 1/4 파장의 위상차치를 갖는 위상차층과 같은 광학층을 두어도 좋다. 또한, 점착제층을 통해 전술한 것과 같은 보호 필름이나 위상차 필름을 적층하여도 좋다.
반사형 편광판(200)은, 그 반사축과 흡수형 편광판(100, 110, 120)의 흡수축이 이루는 각도(α)가 평행하거나 또는 대략 평행하게 되도록, 흡수형 편광판(100, 110, 120) 상에 적층되는 것이 바람직하다. 평행하거나 또는 대략 평행하다는 것은, 구체적으로는 상기 각도(α)가 0±4°인 것을 말한다. 각도(α)가 상기 범위 내인 것은, 흑 표시시의 빛 누출의 억제, 나아가서는 액정 표시 장치의 콘트라스트 향상의 점에서 유리하다. 각도(α)의 측정 방법은 하기 실시예의 항의 기재에 따른다.
(9) 복합 편광판의 특성
흡수형 편광판(100, 110, 120) 상에 반사형 편광판(200)을 적층한 본 발명의 복합 편광판(1, 2, 3)에 따르면, 이것을 적용한 액정 표시 장치의 휘도 및 콘트라스트를 높일 수 있다. 액정 표시 장치의 휘도는, 시판되는 휘도계나 분광방사계에 의해서 측정할 수 있다. 이들 측정 장치에 의해서 측정되는 휘도치는 시감도 보정된 것이다.
한편, 액정 표시 장치의 휘도 및 콘트라스트는, 액정 표시 장치를 실제로 구축하여, 그 휘도 및 콘트라스트를 직접 측정함에 의해서도 평가할 수 있지만, 복합 편광판의 각 파장(λ)에 있어서의 투과율(Tx(λ) 또는 Ty(λ))에, 「액정 셀과 백라이트의 조합」에 있어서의 각 파장(λ)의 발광 강도(P(λ))를 곱해, 시감도 보정을 한 백 표시시의 휘도 L(=하기 식 (3)의 분자) 및 상기 백 표시시의 휘도(L)와 흑 표시시의 휘도(=하기 식 (3)의 분모)와의 비로 정의되는 콘트라스트(SCR)를 각각 지표로 하여 평가할 수도 있다. 이들 지표로서의 휘도(L) 및 콘트라스트(SCR)는, 380~780 nm 파장 범위에 있어서의 값일 수 있으며, 각각 L(380-780), SCR(380-780)으로 한다. L(380-780), SCR(380-780)이 클수록 액정 표시 장치의 휘도, 콘트라스트도 높다.
SCR(380-780)은, 하기 식 (3):
으로 정의된다. 식 (3)에 있어서의 우변의 분자는, 파장 380~780 nm에 있어서의 P(λ)·y(λ)·TX(λ)의 적산치이고, 분모는, 파장 380~780 nm에 있어서의 P(λ)·y(λ)·TY(λ)의 적산치이다. 본 발명에서는, SCR(380-780)의 실제의 측정에 있어서 이들 적산치는 각각 파장 380~780 nm에 있어서의 P(λ)·y(λ)·TX(λ), P(λ)·y(λ)·TY(λ)를 5 nm 피치로 측정했을 때의 합으로서 구해진다.
상기 식 (3)에서 P(λ)는, 백라이트 상에 액정 셀을 적층하여, 백라이트를 점등한 상태에서 측정되는 발광 강도이고, y(λ)는, 2도 시야 등색 함수(밝은 곳에서 보았을 때의 비시감도(比視感度) 함수)이다. 또한, Tx(λ) 및 Ty(λ)는 각각 하기 식 (4) 및 식 (5):
TX(λ)=0.5×[Tp(λ)2+Tc(λ)2]/100 (4)
TY(λ)=Tp(λ)×Tc(λ)/100 (5)
으로 표시된다.
상기 식 (4) 및 식 (5)에 있어서의 Tp(λ)는, 입사하는 파장 λ nm의 직선 편광과 평행 니콜의 관계에서 측정한 복합 편광판의 투과율(%)이며, Tc(λ)는, 입사하는 파장 λ nm의 직선 편광과 직교 니콜의 관계에서 측정한 복합 편광판의 투과율(%)이다. Tp(λ) 및 Tc(λ)의 측정 장치에는 분광광도계를 이용한다. Tc(λ) 값을 보다 정확하게 평가하기 위해서는, 보다 높은 흡광도 영역까지 측정할 수 있는 분광광도계를 이용할 필요가 있으며, 구체적으로는 흡광도 7~8 정도의 측정이 가능한 분광광도계를 이용한다. 이러한 분광광도계로서는, 니혼분코(주) 제조의 분광광도계 「V7100」 등을 들 수 있다. 직선 편광광을 입광시키는 방법으로서는, 방해석 등으로 이루어지는 편광 프리즘을 이용하는 방법이 일반적으로 알려져 있으며, 편광 프리즘의 소광비는 10-5 이하로 한다.
복합 편광판에 포함되는 보호 필름이 위상차 특성을 실질적으로 갖지 않는 경우(구체적으로는 면내 위상차치 및/또는 두께 방향 위상치가 10 nm 이하인 경우) 및 위상차 특성을 갖고 있더라도, 그 지상축이 편광자의 흡수축과 평행하거나 또는 직교하고 있는 경우에는, 그대로 그 복합 편광판을 SCR(380-780)의 측정 샘플로서 이용할 수 있다. 한편, 보호 필름이 위상차 특성을 가지며, 그 지상축이 편광자의 흡수축과 평행하지도 직교하지도 않도록 편광자에 접합되어 있는 경우에는, 그 위상차에 의해서 Tp(λ), Tc(λ)를 정확하게 측정할 수 없게 되기 때문에, 위상차 특성을 갖는 보호 필름을 흡수형 편광판으로부터 박리 제거한 것에 반사형 편광판을 적층한 것, 또는 흡수형 편광판에 포함되는 것과 동일한 편광자에 반사형 편광판을 적층한 것을 측정 샘플로 한다.
본 발명에 따른 복합 편광판은, 액정 표시 장치의 콘트라스트의 관점에서, SCR(380-780)이 30000 이상인 것이 바람직하고, 40000 이상인 것이 보다 바람직하다.
<액정 표시 장치>
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 층 구성의 일례를 도시하는 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 백라이트(60), 상기 본 발명에 따른 복합 편광판 및 액정 셀(50)을 이 순서로 포함한다. 도 3은, 복합 편광판으로서 도 1에 도시되는 복합 편광판(1)을 이용한 예이다. 복합 편광판(1, 2, 3)은, 그의 흡수형 편광판(100, 110, 120)이 액정 셀(50) 측이 되도록, 즉 반사형 편광판(200)이 백라이트(60) 측이 되도록 배치된다. 복합 편광판(1, 2, 3)은, 점착제층(40)을 통해 액정 셀(50) 상에 적층할 수 있다. 액정 셀의 구동 방식은, 종래 공지된 어떠한 방식이라도 좋지만, 바람직하게는 인플레인 스위칭(IPS), 수직 배향(VA) 모드이다.
백라이트(60)에 복합 편광판을 적층하지 않고 액정 셀(50)을 적층하여, 백라이트(60)을 점등했을 때에 액정 셀(50)을 통과하여 발생하는 빛의 스펙트럼은 전체 파장에서 한결같은 것은 아니며, 파장마다 강약이 존재한다. 이 강약은, 백라이트로부터의 발광 스펙트럼과 액정 셀(50)이 갖는 컬러 필터의 설계에 의해서 결정되는 것이다.
도 4~도 6은, 백라이트에 액정 셀을 적층하여, 백라이트를 점등한 상태에서 측정되는 발광 스펙트럼의 예를 도시한 것이다. 도 4는 백라이트에 냉음극관(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL)을 이용한 예이고, 도 5는 고연색 타입의 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 이용한 예이고, 도 6은 모의 백색 타입의 LED를 이용한 예이다. 액정 셀의 컬러 필터의 설계는, 액정 표시 장치의 색 만들기에 중요하기 때문에, 각사마다 설계의 차이가 있지만, 적(R), 녹(G), 청(B)의 3색으로 구성되는 것이 많다. 백라이트의 타입에 따라 발광의 원리가 다르므로, 백라이트에 액정 셀을 적층했을 때의 발광 스펙트럼의 형상도 어느 정도 특징적인 것으로 된다.
백라이트에 액정 셀을 적층했을 때의 발광 스펙트럼의 형상은, 크게 나눠 두 가지 타입이 있다. 하나의 타입은, 도 4 및 도 5와 같이, 청(B), 녹(G) 및 적(R)의 세 가지의 발광 피크를 포함하는 타입(이하, BGR 타입이라고도 함)이다. 또 하나의 타입은, 도 6과 같이, 청(B) 및 황(Y)의 두 가지의 발광 피크를 포함하는 타입(이하, BY 타입이라고도 함)이다.
본 발명에 따른 복합 편광판에 의하면, 발광 스펙트럼이 어느 타입이라도 고휘도이면서 고콘트라스트인 액정 표시 장치를 실현하는 것이 가능하지만, 청색 영역의 발광 강도가 높은 발광 스펙트럼에 있어서 본 발명은 특히 유효하다. 즉, 복합 편광판이 구비하는 흡수형 편광판의 시감도 보정 단체 투과율(Ty)을 비교적 높게 하여 고휘도를 얻고자 하면, 일반적으로 흡수형 편광판에 있어서의 청색 영역의 흡광도가 낮아져 버려, 이 파장 영역의 빛이 흑 표시시에 특히 빛 누출을 일으키기 쉽게 되는 경향이 있는 바, T(450-550)을 4% 이하로 하는 본 발명에 따르면, 발광 강도가 강한 청색 영역에서부터 시감도가 높은 파장 영역까지의 빛 누출을 효과적으로 억제할 수 있기 때문에, 고휘도이면서 고콘트라스트인 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
백라이트에 액정 셀을 적층하여, 백라이트를 점등한 상태에서 측정되는 발광 스펙트럼에 있어서, 청색 영역의 발광 강도가 높은 발광 스펙트럼이란, 구체적으로는, BY 타입에 있어서는, 하기 식 (1):
L(Bmax)/L(Ymax)>1 (1)
을 만족하는 것을 말하고, 또한 BGR 타입에 있어서는, 하기 식 (2):
L(Bmax)/L(Gmax)>1, 또한 L(Bmax)/L(Rmax)>1 (2)
을 만족하는 것을 말한다.
상기 식 (1) 및 식 (2)에서 Bmax, Gmax, Ymax 및 Rmax는 각각 청색, 녹색, 황색 및 적색의 발광 피크 파장을 나타내고, L(Bmax), L(Gmax), L(Ymax) 및 L(Rmax)은 각각 발광 피크 파장 Bmax, Gmax, Ymax 및 Rmax에 있어서의 발광 강도를 나타낸다.
예컨대 휴대전화의 액정 표시 장치와 같이 LED 백라이트 타입인 것은, 도 5 및 도 6에 도시하는 것과 같이 피크가 분명하게 되어 있어, 매우 알기 쉽지만, 대형 액정 텔레비전 등에서 볼 수 있는 CCFL 타입의 백라이트에서는, 도 4에 도시하는 것과 같이, 1색이 미세한 복수의 피크로 구성되는 경우도 있다. 그래서, Bmax는, 발광 피크 파장이 380~500 nm 사이에 있는 발광 피크 중, 적분 면적이 최대가 되는 피크의 발광 피크 파장으로 한다. 피크 파장은, 노이즈와 같은 미세한 튀어오름 등은 피크로는 카운트하지 않고, 필요에 따라서 적절한 정규 분포 근사 등의 피팅 수법을 실시하여 결정된다. 마찬가지로, Gmax 및 Ymax는, 발광 피크 파장이 500~570 nm에 있는 발광 피크 중, 적분 면적이 최대가 되는 피크의 발광 피크 파장이고, Rmax는 발광 피크 파장이 570~700 nm에 있는 발광 피크 중, 적분 면적이 최대가 되는 피크의 발광 피크 파장이다.
한편 일반적으로, 백라이트에 액정 셀을 적층하여, 백라이트를 점등한 상태에서 측정되는 발광 스펙트럼은, BY 타입에 있어서는, 하기 식 (6):
(Ymax-550)<(550-Bmax) (6)
을 만족하고, 또한 BGR 타입에 있어서는, 하기 식 (7):
(Rmax-550)<(550-Bmax) (7)
을 만족한다.
상기 식 (6) 및 식 (7)에 있어서의 「550」은, 인간의 눈의 감도가 가장 높은 파장 대략 550 nm의 빛을 고려한 것이며, 이들 식은, 시감도 보정된 휘도를 측정했을 때, 적색 또는 황색의 빛과 비교하여 청색의 빛은 약하게 계측되는 것을 의미하고 있다. 백색 LED 등을 백라이트에 이용하는 휴대전화나 PDA와 같은 모바일 용도의 액정 표시 장치에 있어서는 특히, 그 원리상, 장파장 측의 피크에 제약이 생길 수 있기 때문에, 식 (1) 및 식 (6), 또는 식 (2) 및 식 (7)을 충족하는 경향이 높다. 그러나, CCFL 타입의 백라이트를 이용하는 대형 TV 등에 있어서도, 색 만들기 등의 관점에서 상기 식을 충족하는 것이 바람직하다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 기재하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해서 한정되는 것은 아니다.
(편광자, 보호 필름 및 반사형 편광판의 두께)
(주)니콘 제조의 디지털 마이크로미터 「MH-15M」을 이용하여 측정했다.
(흡수형 편광판의 시감도 보정 단체 투과율 및 시감도 보정 편광도)
단체 투과율 및 편광도는, 각각 하기 식:
단체 투과율(λ)=0.5×(Tp(λ)+Tc(λ))
편광도(λ)=100×(Tp(λ)-Tc(λ))/(Tp(λ)+Tc(λ))
로 정의된다. Tp(λ)는, 입사하는 파장 λ nm의 직선 편광과 평행 니콜의 관계에서 측정한 편광판의 투과율(%)이고, Tc(λ)는, 입사하는 파장 λ nm의 직선 편광과 직교 니콜의 관계에서 측정한 편광판의 투과율(%)이다.
시감도 보정 단체 투과율(Ty) 및 시감도 보정 편광도(Py)는, 각 파장마다 구한 단체 투과율(λ) 및 편광도(λ)에 대하여, JlS Z 8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 시감도 보정을 행한 것으로, 적분구를 갖는 분광광도계〔니혼분코(주) 제조의 「V7100」, 2도 시야; C 광원〕를 사용하여 측정했다. 한편, 측정은 흡수형 편광판 단체로 했다. 측정할 때, 반사형 편광판과 접합되는 면과는 반대쪽에 입사광이 입사되도록 셋트했다. 또한 Ty 및 Py는, 파장 380~780 nm의 범위에서 5 nm 피치로 측정했다.
(반사형 편광판의 시감도 보정 직교 투과율)
파장 450~550 nm에 있어서의 시감도 보정 직교 투과율 T(450-550)은, JIS Z 8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 시감도 보정을 한 값이며, 적분구를 갖는 분광광도계〔니혼분코(주) 제조의 「V7100」, 2도 시야; C 광원〕를 이용하여 측정했다. 구체적으로는, 이 분광광도계를 이용하여, 파장 450~550 nm의 범위에서 Tp(λ) 및 Tc(λ)를 구하고, 상기 식 (5)에 따라서, 파장 450~550 nm의 범위에서 5 nm 피치(dλ=5 nm)로 TY(λ)를 산출하여, 하기 식 (8):
으로부터 시감도 보정 직교 투과율 T(450-550)을 구했다. 상기 식 (8)에 있어서 P'(λ)는, 표준광(C 광원)의 분광 스펙트럼이고, y(λ)는, 2도 시야 등색 함수(밝은 곳에서 보았을 때의 비시감도 함수)이다. 한편, 측정은 반사형 편광판 단체로 했다. 측정할 때, 흡수형 편광판과 접합되는 면에 입사광이 입사되도록 셋트했다.
(반사형 편광판의 반사축과 흡수형 편광판의 흡수축이 이루는 각도)
반사형 편광판의 반사축과 흡수형 편광판의 흡수축이 이루는 각도(α)는, 복합 편광판으로부터 반사형 편광판과 흡수형 편광판을 분리하고, 동일한 변을 기준 변으로 하여, 반사형 편광판의 반사축 및 흡수형 편광판의 흡수축을, 오지게이소쿠기키(주) 제조의 자동복굴절계 「KOBRA-WPR」를 이용하여 회전검광자법에 의해 측정하고, 하기 식 (9):
α=(반사형 편광판의 반사축 각도)-(흡수형 편광판의 흡수축 각도) (9)
에 따라서 산출했다.
<실시예 1>
(1) 편광자의 제작
두께 30 ㎛의 폴리비닐알코올 필름(평균 중합도 약 2400, 비누화도 99.9 몰% 이상)을, 건식 연신에 의해 약 4배로 일축 연신하고, 또한 긴장 상태를 유지한 채로, 40℃의 순수에 40초 동안 침지한 후, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.04/5.7/100인 수용액에 28℃에서 30초 동안 침지하여 염색 처리를 했다. 그 후, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 11.0/6.2/100인 수용액에 70℃에서 120초 동안 침지했다. 이어서, 8℃의 순수로 15초 동안 세정한 후, 300 N의 장력으로 유지한 상태에서, 60℃에서 50초 동안, 이어서 75℃에서 20초 동안 건조하여, 폴리비닐알코올 필름에 요오드가 흡착 배향되어 있는 두께 12 ㎛의 편광자를 얻었다.
(2) 흡수형 편광판의 제작
물 100 중량부에 대하여, 카르복실기 변성 폴리비닐알코올〔(주)쿠라레에서 입수한 상품명 「KL-318」〕을 3 중량부 용해하고, 그 수용액에 수용성 에폭시 수지인 폴리아미드에폭시계 첨가제〔다오카가가쿠고교(주)로부터 입수한 상품명 「스미레즈레진 650(30)」, 고형분 농도 30 중량%의 수용액〕를 1.5 중량부 첨가하여, 수계 접착제를 조제했다. 이 수계 접착제를 상기 (1)에서 얻어진 편광자의 한쪽의 면에 도공하고, 닙롤에 의해, 보호 필름으로서 두께 25 ㎛의 트리아세틸셀룰로오스필름(TAC)〔코니카미놀타옵트(주)사 제조의 「KC2UA」, 위상차 특성 없음〕을 접착제층을 통해 접합하는 동시에, 다른 쪽의 면에 동일한 수계 접착제로 이루어지는 접착제층을 통해, 면내 위상차치 10 nm 이하이고 23 ㎛ 두께의 노르보르넨계 수지 필름〔닛폰제온(주) 제조의 「ZEONOR」〕을 접합했다. 장력을 280 N/m로 유지하면서, 접합에서부터 5초 후에 그 접합물에 대하여 60℃에서 220초, 이어서 80℃에서 125초의 건조 처리를 실시하여, 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 43.5%, 시감도 보정 편광도(Py)가 99.97%인 흡수형 편광판을 얻었다. 그 후, 노르보르넨계 수지 필름의 외면에 두께 25 ㎛의 시트형 점착제〔린테크(주) 제조의 「#7」〕를 접합했다.
(3) 복합 편광판의 제작
상기 (2)에서 얻어진 흡수형 편광판의 TAC 필름 측의 외면에, 두께 25 ㎛의 시트형 점착제〔린테크(주) 제조의 「#7」〕를 통해, 파장 450~550 nm에 있어서의 시감도 보정 직교 투과율 T(450-550)이 1.81%인 반사형 편광판을, 흡수형 편광판의 흡수축에 대하여 반사형 편광판의 반사축이 이루는 각도가 반시계 방향으로 4°가 되도록 접합하여, 복합 편광판을 얻었다.
<실시예 2>
반사형 편광판으로서 T(450-550)이 2.42%인 것을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 같은 식으로 하여 복합 편광판을 얻었다.
<실시예 3>
반사형 편광판으로서 T(450-550)이 2.84%인 것을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 같은 식으로 하여 복합 편광판을 얻었다.
<실시예 4>
반사형 편광판으로서 T(450-550)이 3.48%인 것을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 같은 식으로 하여 복합 편광판을 얻었다.
<실시예 5>
염색 처리 공정에서, 흡수형 편광판의 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 43.0%, 시감도 보정 편광도(Py)가 99.99%가 되도록 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.044/5.7/100인 수용액을 이용한 것 이외에는 실시예 4와 같은 식으로 하여 복합 편광판을 얻었다.
<실시예 6>
반사형 편광판을, 흡수형 편광판의 흡수축에 대하여 반사형 편광판의 반사축이 이루는 각도가 반시계 방향으로 5°가 되도록 접합한 것 이외에는 실시예 4와 같은 식으로 하여 복합 편광판을 얻었다.
<실시예 7>
염색 처리 공정에서, 흡수형 편광판의 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 42.3%, 시감도 보정 편광도(Py)가 99.99%가 되도록, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.061/5.7/100인 수용액을 이용한 것 이외에는 실시예 4와 같은 식으로 하여 복합 편광판을 얻었다.
<실시예 8>
염색 처리 공정에서, 흡수형 편광판의 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 41.8%, 시감도 보정 편광도(Py)가 100.00%가 되도록, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.069/5.7/100인 수용액을 이용한 것 이외에는 실시예 4와 같은 식으로 하여 복합 편광판을 얻었다.
<비교예 1>
반사형 편광판으로서 T(450-550)이 4.37%인 것을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 같은 식으로 하여 복합 편광판을 얻었다.
<비교예 2>
염색 처리 공정에서, 흡수형 편광판의 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 44.0%, 시감도 보정 편광도(Py)가 99.80%가 되도록, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.031/5.7/100인 수용액을 이용한 것 이외에는 실시예 4와 같은 식으로 하여 복합 편광판을 얻었다.
<비교예 3>
반사형 편광판으로서 T(450-550)이 5.20%인 것을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 같은 식으로 하여 복합 편광판을 얻었다.
〔액정 표시 장치의 표시 품질의 평가〕
(1) 휘도
상술한 것과 같이 액정 표시 장치의 휘도는, 휘도 L(380-780)에 의해서 평가할 수 있다. L(380-780)이 클수록 액정 표시 장치의 휘도가 높다. L(380-780)은, 상기 식 (3)에 있어서의 우변의 분자와 동의이고, 파장 380~780 nm의 범위에서 5 nm 피치(dλ=5 nm)로 Tp(λ) 및 Tc(λ)를, 위에서 설명한 방법으로 측정하여, 상기 식 (3) 및 식 (4)에 따라서 구했다. P(λ)에는, 하기 백라이트 1에 하기의 VA형 액정 셀을 적층한 것의 발광 스펙트럼(도 6)을 이용했다. 결과를 표 2에 기재한다.
(2) 콘트라스트
상술한 것과 같이 액정 표시 장치의 콘트라스트는, 콘트라스트 SCR(380-780)에 의해서 평가할 수 있다. SCR(380-780)이 클수록 액정 표시 장치의 콘트라스트가 높다. 파장 380~780 nm의 범위에서 5 nm 피치(dλ=5 nm)로 Tp(λ) 및 Tc(λ)를, 위에서 설명한 방법으로 측정하여, 상기 식 (3)~식 (5)에 따라서 SCR(380-780)을 구했다. 상기 식 (3)에서의 P(λ)에는, 하기 백라이트 1에 하기의 VA형 액정 셀을 적층한 것의 발광 스펙트럼(도 6)을 이용했다. 결과를 표 2에 기재한다.
또한, P(λ)에 하기 백라이트 2에 하기의 VA형 액정 셀을 적층한 것의 발광 스펙트럼(도 5)을 이용한 것 이외에는 위와 같은 식으로 하여 L'(380-780) 및 SCR'(380-780)을 구했다. 결과를 표 2에 기재한다.
백라이트 1은 모의 백색 타입 LED 백라이트이다. 이것에 VA형의 액정 셀을 적층하여, 백라이트 1을 점등한 상태에서 측정한 발광 스펙트럼을 도 6에 도시한다. 또한 백라이트 2는, 고연색 타입 LED 백라이트이다. 이것에 VA형의 액정 셀을 적층하여, 백라이트 2를 점등한 상태에서 측정한 발광 스펙트럼을 도 5에 도시한다. 발광 스펙트럼의 측정에는 TOPCON 제조의 분광방사계 「SR-UL1」을 이용했다. 이들 발광 스펙트럼으로부터 구해지는 발광 스펙트럼 특성을 하기의 표 1에 정리했다.
Claims (9)
- 흡수형 편광판과, 그 위에 적층되는 반사형 편광판을 포함하고,
상기 흡수형 편광판은, 시감도 보정 단체(單體) 투과율이 41.8~43.5%이고,
상기 반사형 편광판은, 파장 450~550 nm에 있어서의 시감도 보정 직교 투과율이 4% 이하이고,
상기 반사형 편광판의 반사축과 상기 흡수형 편광판의 흡수축이 이루는 각도가 0±4°인 복합 편광판. - 제1항에 있어서, 상기 흡수형 편광판은, 시감도 보정 단체 투과율이 42.6~43.5%인 복합 편광판.
- 제1항에 있어서, 상기 흡수형 편광판은, 시감도 보정 편광도가 99.9% 이상인 복합 편광판.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 흡수형 편광판은, 편광자와, 그의 적어도 한쪽의 면에 적층되는 수지 필름을 포함하는 복합 편광판.
- 제5항에 있어서, 상기 흡수형 편광판은, 상기 편광자와, 그의 한쪽의 면에 접착제층을 통해 적층되는 아세트산셀룰로오스계 수지 필름과, 다른 쪽의 면에 접착제층을 통해 적층되는 환상 폴리올레핀계 수지 필름을 포함하는 복합 편광판.
- 제5항에 있어서, 상기 흡수형 편광판은, 상기 편광자와, 그의 한쪽의 면에 접착제층을 통해 적층되는 아세트산셀룰로오스계 수지 필름 또는 환상 폴리올레핀계 수지 필름을 포함하고,
상기 반사형 편광판은, 상기 편광자의 다른 쪽의 면, 또는 상기 아세트산셀룰로오스계 수지 필름 혹은 상기 환상 폴리올레핀계 수지 필름의 면에 점착제층 혹은 접착제층을 통해 적층되는 복합 편광판. - 백라이트, 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재한 복합 편광판 및 액정 셀을 이 순서로 포함하고,
상기 복합 편광판은, 그의 흡수형 편광판이 상기 액정 셀 측이 되도록 배치되는 액정 표시 장치. - 제8항에 있어서, 상기 백라이트에 상기 액정 셀을 적층하여, 상기 백라이트을 점등한 상태에서 측정되는 발광 스펙트럼에 있어서, 청색, 녹색, 황색 및 적색의 발광 피크 파장에 있어서의 발광 강도를 각각 L(Bmax), L(Gmax), L(Ymax) 및 L(Rmax)로 할 때, 하기 식 (1) 또는 하기 식 (2)를 만족하는 액정 표시 장치.
L(Bmax)/L(Ymax)>1 (1)
L(Bmax)/L(Gmax)>1, 또한 L(Bmax)/L(Rmax)>1 (2)
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