KR102214975B1 - 액정 표시 장치 및 이 액정 표시 장치에 사용되는 한 쌍의 광학 필름 - Google Patents

액정 표시 장치 및 이 액정 표시 장치에 사용되는 한 쌍의 광학 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 국면은, 비백색 광원(1)과, 리어측 편광자(21) 및 리어측 광학 필름(22)을 포함하는 리어측 편광판(2)과, 액정 셀(3)과, 양자 도트 미립자를 함유하는 컬러 필터인 광 변환층(4)과, 프론트측 광학 필름(53) 및 프론트측 편광자(51)를 포함하는 프론트측 편광판(5)을 이 순서로 포함하고, 프론트측 광학 필름(53)의 두께 방향의 위상차 Rth(2)는 -10nm 이상 10nm 이하이고, 리어측 광학 필름(22)의 두께 방향의 위상차 Rth(1)과, Rth(2)의 합은, 200nm 이상 300nm 이하인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치(10)이다.

Description

액정 표시 장치 및 이 액정 표시 장치에 사용되는 한 쌍의 광학 필름
본 발명은 색 재현성이 우수한 액정 표시 장치 및 이 액정 표시 장치에 사용되는 한 쌍의 광학 필름에 관한 것이다.
휴대 전화, 노트북 컴퓨터, 텔레비전 등의 실내에서 사용하는 디스플레이 표시 장치로서, 액정 표시 장치(LCD: liquid crystal display)가 보급되어 있다. 도 3은, 종래의 액정 표시 장치의 모식적인 단면도이다. 종래의 액정 표시 장치(110)는 도 3에 도시한 바와 같이, 백라이트(101)와, 백라이트(101)에 접하여 마련된 리어측 편광판(102)과, 리어측 편광판(102)에 접하여 마련된 액정층(103)과, 액정층(103)에 접하여 마련된 프론트측 편광판(105)을 갖고 있다.
여기서, 리어측 편광판(102)은 리어측 편광자(121)의 시인측에 리어측 광학 필름(122)이 접합되어 있고, 리어측 편광자(121)의 비시인측에 리어측 보호 필름(123)이 접합되어 있다. 프론트측 편광판(105)은 프론트측 편광자(151)의 시인측에 프론트측 보호 필름(152)이 접합되어 있어, 프론트측 편광자(151)의 비시인측에 프론트측 광학 필름(153)이 접합되어 있다. 또한, 액정층(103)은 유리판으로 구성된 2매의 셀 기판(106)에 의해, 액정 셀(132)과, 이 액정 셀(132)의 프론트측에 마련된 컬러 필터층(133)이 끼움 지지되어 있다.
종래의 LCD는, 도 3에 도시한 바와 같이, 액정층(103)의 표면측 및 이면측에 각각 편광판(102, 105)이 마련되어 있는데, 예를 들어 특허문헌 1에서는, 각 편광판(102, 105)을 상기 액정층(103) 내에 배치하는 시도가 이루어져 있다. 특허문헌 1에서는, 상기 도 3에 도시하는 액정층(103)에 상당하는 액정 셀의 외측에 편광판이 배치되는 종래의 LCD 구성을 「아웃셀」이라고 칭하고, 상기 도 3에 도시하는 액정층(103)에 상당하는 액정 셀의 내측에 편광판이 배치되는 특허문헌 1에 개시된 액정 표시 장치의 구성을 「인셀」이라고 칭하고 있다.
특허문헌 1에 개시된 액정 표시 장치와 같이, 각 편광판의 배치를 아웃셀로부터 인셀로 변경함으로써, 액정 표시 장치의 시차를 향상시킬 수 있다. 또한 아웃셀의 경우에는, 편광자의 표리에 보호 필름을 마련할 필요가 있는데, LCD의 구성을 아웃셀로부터 인셀로 변경함으로써, 편광자의 표리에 마련하는 보호 필름 중 한쪽(셀 기판에 접하는 측)의 광학 필름을 생략할 수 있어, 액정 표시 장치를 박형화할 수 있다.
그런데, 근년의 LCD의 경향으로서, LCD의 디자인성을 높이기 위하여 화면을 곡면화하거나, LCD를 플렉시블화 및 웨어러블화하기 위하여 편광판(특히 편광자)을 박막화하거나 하는 것이 행하여지고 있다. LCD를 박형화하는 수단의 하나로서, 예를 들어 특허문헌 2에는, 양자 도트 미립자를 포함하는 컬러 필터층을 형성하는 기술이 개시되어 있다. 이 특허문헌 2에 개시된 기술에 의하면, 양자 도트 미립자로 구성된 층과 컬러 필터층을 일체화할 수 있기 때문에, LCD의 구성 부재의 개수를 저감시킬 수 있어, LCD를 박형화할 수 있다. 또한 특허문헌 3은, 액정 표시 장치에 포함되는 광학 필름의 두께 방향의 리타데이션 Rth를 조정함으로써 액정 표시 장치의 콘트라스트 저하나 표시 불균일을 억제하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 1에 개시된 인셀형의 액정 표시 장치에 대하여 특허문헌 2에 개시된 컬러 필터층을 적용하면, 액정 표시 장치의 색 재현성이 저하되는 것이 명확해졌다.
일본 특허 공개 제2015-36737호 공보 일본 특허 공개 제2016-157114호 공보 일본 특허 공개 제2013-235150호 공보
본 발명은 상기 현 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 색 재현성이 저하되기 어려운 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 국면은, 비백색 광원과, 리어측 편광자 및 리어측 광학 필름을 포함하는 리어측 편광판과, 액정 셀과, 양자 도트 미립자를 함유하는 컬러 필터인 광 변환층과, 프론트측 광학 필름 및 프론트측 편광자를 포함하는 프론트측 편광판을 이 순서로 포함하고, 상기 프론트측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(2)는 -10nm 이상 10nm 이하이고, 상기 리어측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(1)과 상기 Rth(2)의 합은, 200nm 이상 300nm 이하인, 액정 표시 장치이다.
상기 그리고 기타의 본 발명의 목적, 특징 및 이점은, 이하의 상세한 기재와 첨부 도면으로부터 밝혀질 것이다. 이들 상세한 기재 및 첨부 도면은, 예로서만 제공되는 것이며 본 발명의 한정의 정의로서 의도되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 액정 표시 장치의 일례의 모식적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 액정 표시 장치의 다른 일례의 모식적인 단면도이다.
도 3은 종래의 액정 표시 장치의 모식적인 단면도이다.
본 발명자들은, 색 재현성이 저하되는 메커니즘에 대하여 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, 색 재현성이 저하되는 원인은, 비백색 광원으로부터 출사되는 광이 광 변환층을 투과하는 때에, 그 광의 일부가 광 변환층을 구성하는 컬러 필터에 흡광됨으로써 발열되고, 당해 열에 의해 양자 도트의 분산 상태가 바뀌어서 난반사가 일어나기 쉬워지는 것에 의한 것이라는 지견이 얻어졌다. 본 발명자들은 당해 지견에 기초하여 더욱 검토를 거듭함으로써 이하에 개시하는 본 발명을 완성하였다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 1개 또는 복수 실시 형태가 설명된다. 그러나, 발명의 범위는, 개시된 실시 형태에 한정되지 않는다.
<액정 표시 장치>
도 1은, 본 발명의 액정 표시 장치의 일례의 모식적인 단면도이며, 도 2는, 본 발명의 액정 표시 장치의 다른 일례의 모식적인 단면도이다. 본 발명의 액정 표시 장치(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 비백색 광원(1)과, 리어측 편광자(21) 및 리어측 광학 필름(22)을 포함하는 리어측 편광판(2)과, 액정 셀(3)과, 양자 도트 미립자를 함유하는 컬러 필터인 광 변환층(4)과, 프론트측 광학 필름(53) 및 프론트측 편광자(51)를 포함하는 프론트측 편광판(5)을 이 순서로 포함한다.
도 1에 도시하는 액정 표시 장치(10)는 한 쌍의 셀 기판(6)의 내측에 리어측 편광판(2) 및 프론트측 편광판(5)이 배치되어 있다. 이러한 각 편광판의 배치의 액정 표시 장치(10)는 인셀 타입이라고 칭해진다. 본 발명의 액정 표시 장치(10)는 도 1에 도시하는 적층 순서의 것에만 한정되는 것은 아니고, 도 2에 도시하는 아웃셀 타입의 액정 표시 장치(20)여도 된다. 도 2에 도시하는 형태의 액정 표시 장치(20)는 도 1에 도시하는 액정 표시 장치(10)에 있어서의 리어측 편광판(2) 및 프론트측 편광판(5)의 모두가 한 쌍의 셀 기판(6)의 외측에 배치된 것이 상이한 점 외에는 도 1에 도시하는 구성과 동일하다. 본 발명의 액정 표시 장치는, 도 1 및 도 2에 도시하는 형태에만 한정되는 것은 아니고, 인셀 타입과 아웃셀 타입을 병용해도 된다. 예를 들어, 리어측 편광판(2)을 한 쌍의 셀 기판(6)의 외측에 배치하고 프론트측 편광판(5)을 한 쌍의 셀 기판(6)의 내측에 배치해도 되고, 반대로 리어측 편광판(2)을 한 쌍의 셀 기판(6)의 내측에 배치하고 프론트측 편광판(5)을 한 쌍의 셀 기판(6)의 외측에 배치해도 된다.
도 1에 도시하는 인셀 타입의 액정 표시 장치(10)에 있어서, 비백색 광원(1)과 리어측 편광판(2) 사이에는 셀 기판(6)이 마련되어 있고, 프론트측 편광판(5)의 시인측에는 셀 기판(6)이 마련되어 있다. 여기에서의 셀 기판(6)으로서는, 유리 기판, 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있고, 그 중에서도, 유리 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서는, 액정 셀(3)보다도 비백색 광원(1)측에 위치하는 구성 부재에 「리어측」을 붙이고, 액정 셀(3)보다도 비백색 광원(1)으로부터 이격되는 측에 위치하는 구성 부재에 「프론트측」을 붙이고 있다. 또한, 도 1에 도시하는 액정 표시 장치(10)의 상측 방향을 「시인측」으로 하고, 그 반대 방향인 하측 방향을 「비시인측」으로 하여 설명하는 경우도 있다. 예를 들어, 액정 셀(3)의 시인측에는 광 변환층(4)이 마련되어 있고, 액정 셀(3)의 비시인측에는, 리어측 편광판(2)이 마련되어 있다.
본 발명의 액정 표시 장치(10)에 있어서, 프론트측 광학 필름(53)의 두께 방향의 위상차 Rth(2)는 -10nm 이상 10nm 이하이고, 리어측 광학 필름(22)의 두께 방향의 위상차 Rth(1)과, 상기 Rth(2)의 합은, 200nm 이상 300nm 이하인 것을 특징으로 하고 있다. 이하에 액정 표시 장치(10)를 구성하는 각 부를 설명한다.
<비백색 광원>
비백색 광원(1)은 비백색 광이 출사되는 광원이기만 하면 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 냉음극 형광 램프, 크세논 형광 램프, LED, 유기 EL 등을 사용할 수 있다. 비백색 광원(1)으로부터 출사되는 비백색 광으로서는, 예를 들어, 청색광, 적색광 및 녹색광 중 어느 단색광, 자외선, 적외선 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 비백색 광원(1)은 청색광, 적색광 및 녹색광 중 어느 단색광을 출사하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 청색광을 출사하는 것이 바람직하다. 비백색 광원(1)으로부터 출사되는 청색광은, 에너지가 높고, 후술하는 광 변환층(4)에 있어서, 용이하게 파장을 변환할 수 있다.
비백색 광원(1)은 광원으로부터 출사되는 비백색 광을 단부면으로부터 도입하는 도광판, 확산판, 집광판 등의 복수의 부재와 함께 백라이트 유닛을 구성해도 된다. 이러한 백라이트 유닛을 구성하는 부재로서는, 예를 들어, 「액정 표시 장치 구성 재료의 최신기술, 이무라 야스후미 감수, CMC 출판」의 제3장, 「액정 표시 장치용 백라이트 기술, 칼란타르 칼리 감수, CMC 출판」 등에 기재된 부재를 사용할 수 있다.
<리어측 편광판 및 프론트측 편광판>
리어측 편광판(2) 및 프론트측 편광판(5)은 리어측 편광자(21) 및 프론트측 편광자(51)의 적어도 한쪽 면에 광학 필름을 접합하여 구성되어 있다. 구체적으로는, 리어측 편광판(2)은 액정 셀(3)의 리어측에 접하여 마련되고, 리어측 편광자(21)와, 리어측 편광자(21)의 시인측에 형성된 리어측 광학 필름(22)과, 리어측 편광자(21)의 비시인측에 형성된 리어측 보호 필름(23)에 의해 구성되어 있다. 프론트측 편광판(5)은 광 변환층(4)의 프론트측에 접하여 마련되고, 프론트측 편광자(51)와, 프론트측 편광자(51)의 시인측에 형성된 프론트측 보호 필름(52)과, 프론트측 편광자(51)의 비시인측에 형성된 프론트측 광학 필름(53)에 의해 구성되어 있다.
도 1에 도시하는 리어측 광학 필름(22)과 리어측 보호 필름(23)의 위치 관계는 반대여도 되고, 예를 들어, 리어측 광학 필름(22)은, 리어측 편광자(21)의 시인측에 형성되어 있어도 되고, 리어측 보호 필름(23)이 리어측 편광자(21)와 셀 기판(6) 사이에 배치되어 있어도 된다. 마찬가지로, 프론트측 광학 필름(53)과 프론트측 보호 필름(52)의 위치 관계는 반대여도 되고, 프론트측 광학 필름(53)은, 프론트측 편광자(51)의 시인측에 형성되어 있어도 되고, 프론트측 보호 필름(52)이 프론트측 편광자(51)와 셀 기판(6) 사이에 배치되어 있어도 된다.
이들 편광판은 일반적인 방법으로 제작할 수 있다. 광학 필름의 편광자에 접하는 측의 면을 알칼리 비누화 처리하고, 요오드 용액 중에 침지 연신하여 제작한 편광자의 적어도 한쪽 면에, 완전 비누화형 폴리비닐알코올 수용액을 사용하여 접합하는 것이 바람직하다. 이하에 리어측 편광판(2) 및 프론트측 편광판(5)을 구성하는 각 부를 설명한다.
<리어측 보호 필름 및 프론트측 보호 필름>
리어측 보호 필름(23) 및 프론트측 보호 필름(52)은 각각, 리어측 편광자(21) 및 프론트측 편광자(51)에 접합되어 있다. 리어측 보호 필름(23) 및 프론트측 보호 필름(52)으로서는, 시판하고 있는 셀룰로오스에스테르 필름을 사용할 수 있다. 시판하고 있는 셀룰로오스에스테르 필름으로서는, 예를 들어, 코니카 미놀타 태크 필름 KC8UY, KC4UY, KC8UA, KC6UA, KC4UA, KC2UA, KC4CT1, KC2CT1, KC2UAW-H-C, KC4UAW-H-C(이상 코니카 미놀타 가부시키가이샤제)가 바람직하게 사용된다. 또한, 액정 표시 장치가 인셀 타입으로 구성되어 있는 경우에는, 리어측 보호 필름(23) 및 프론트측 보호 필름(52)을 생략할 수도 있다. 리어측 보호 필름(23)을 생략하는 경우, 리어측 편광자(21)는 셀 기판(6)에 접하도록 배치된다. 프론트측 보호 필름(52)을 생략하는 경우, 프론트측 편광자(51)는 셀 기판(6)에 접하도록 배치된다.
<리어측 편광자 및 프론트측 편광자>
리어측 편광자(21) 및 프론트측 편광자(51)는 종래 공지된 액정 표시 장치에 사용되는 일반적인 편광자를 사용할 수 있다. 프론트측 편광자(51)는 상술한 비백색 광원(1)의 광원 파장에 대응한 단색 편광자인 것이 바람직하고, 리어측 편광자(21) 및 프론트측 편광자(51)의 모두가, 비백색 광원(1)의 광원 파장에 대응한 단색 편광자인 것이 보다 바람직하다. 이러한 단색 편광자를 사용함으로써 프론트측 편광자(51)를 얇게 할 수 있어, 액정 표시 장치(10) 전체를 박형화할 수 있다. 이하에 있어서, 리어측 편광자(21) 및 프론트측 편광자(51)를 통합하여 「편광자」라고 하는 경우도 있다.
여기서, 「비백색 광원의 광원 파장에 대응한 단색 편광자」란, 비백색 광원으로부터 출사되는 비백색 광을 95％ 이상의 높은 편광도로 직선 편광으로 편광할 수 있는 편광자를 말한다. 예를 들어, 비백색 광원으로서 청색광을 사용하는 경우, 단색 편광자는, 청색광 중 편광자의 편광축(투과축)의 대각 성분을 흡수하고, 편광도가 높은 청색의 직선 편광을 투과시키는 편광자가 된다.
상기 편광자는, 2색성 유기 색소 편광자, 와이어 그리드형 편광자, 또는 콜레스테릭 액정형 편광자인 것이 바람직하다. 이러한 편광자를 사용함으로써 열 안정성을 높일 수 있다. 그 중에서도, 상기 편광자는, 2색성 유기 색소 편광자인 것이 보다 바람직하다. 2색성 유기 색소 편광자는, 도포에 의해 형성할 수 있으므로, 인셀 타입의 편광자를 용이하게 제작할 수 있다.
<프론트측 광학 필름 및 리어측 광학 필름>
본 발명에 있어서, 프론트측 광학 필름(53)의 두께 방향의 위상차 Rth(2)는 -10nm 이상 10nm 이하이고, 리어측 광학 필름(22)의 두께 방향의 위상차 Rth(1)과, 상기 Rth(2)의 합은, 200nm 이상 300nm 이하인 것을 특징으로 하고 있다. 바꾸어 말하면, 프론트측 광학 필름(53)에 제로 위상차 필름을 사용함과 함께, 리어측 광학 필름(22)에 고위상차 필름을 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.
리어측 광학 필름(22)의 두께 방향의 위상차 Rth(1)은 190nm 이상 310nm 이하로 하고 있다. 이에 의해 비백색 광원(1)으로부터 출사된 광이 광 변환층(4)에 도달하기 전에 리어측 광학 필름(22)에 의해 위상 변환되어, 광 변환층(4)의 컬러 필터에 있어서의 흡광을 저감시킬 수 있어, 컬러 필터의 발열을 억제할 수 있다. 이 발열이 억제됨으로써, 양자 도트 미립자의 분산 상태의 변동이 억제되어, 액정 표시 장치의 색 재현성이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 색 재현성의 저하를 효과적으로 억제한다는 관점에서, 리어측 광학 필름(22)의 두께 방향의 위상차 Rth(1)은 200nm 이상 280nm 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 220nm 이상 260nm 이하이다.
게다가, 프론트측 광학 필름(53)의 두께 방향의 위상차 Rth(2)를 -10nm 이상 10nm 이하로 하고 있으므로, 광 변환층(4)을 투과한 광이 프론트측 광학 필름(53)에서 파장 변환되지 않고 그대로 외부로 출사되어, 리어측 광학 필름(22)의 두께 방향의 위상차 Rth(1)과, 상기 Rth(2)의 합을 200nm 이상 300nm 이하로 함으로써, 액정 셀을 VA 모드로 했을 때에도, 액정 표시 장치로부터 출사하는 광이 착색되는 것을 억제할 수 있다.
여기서, 리어측 광학 필름(22) 및 프론트측 광학 필름(53)의 두께 방향의 위상차 Rth(1) 및 Rth(2)는 이하의 식 (I) 및 식 (II)로 표현되고, 예를 들어 이하의 방법에 의해 구할 수 있다. 이하에서는, 프론트측 광학 필름 및 리어측 광학 필름을 총칭하여 「광학 필름」이라고 칭한다. 또한, 식 (I)에 있어서의 R0은, 각 광학 필름의 면 내 방향의 위상차를 의미한다.
식 (I) R0=(nx-ny)×d
식 (II) Rth={(nx+ny)/2-nz}×d
(nx: 광학 필름면 내의 지상축 방향의 굴절률, ny: 광학 필름면 내에 있어서, 지상축에 대하여 직교하는 방향의 굴절률, nz: 두께 방향에 있어서의 광학 필름의 굴절률, d: 광학 필름의 두께(nm))
1) 광학 필름을 23℃ 55％RH로 조습한다. 조습 후의 광학 필름의 3방향의 굴절률을 아베 굴절계로 측정하고, 그들의 평균값을 평균 굴절률로 한다.
2) 조습 후의 광학 필름에, 측정 파장 480nm, 550nm, 630nm의 광을 각각 광학 필름의 표면의 법선에 평행하게 입사시켰을 때의 면 내 방향의 리타데이션 R0(480), R0(550) 및 R0(630)을 KOBRA 21ADH(오지 게이소꾸 기끼 가부시끼가이샤제)로 측정한다.
3) KOBRA 21ADH(오지 게이소꾸 기끼 가부시끼가이샤제)에 의해, 광학 필름면 내의 지상축을 경사축으로 하여(지상축이 없을 경우에는, 광학 필름면 내의 임의의 방향을 경사축으로 하여), 광학 필름 표면의 법선에 대하여 θ의 각도로부터 측정 파장 550nm의 광을 입사시켰을 때의 리타데이션값 R(θ)을 측정한다. 리타데이션값 R(θ)의 측정은, θ가 0° 내지 50°인 범위에서 10°마다 합계 6점 행한다.
4) 측정된 R0 및 R(θ)과, 전술한 평균 굴절률과 막 두께로부터, KOBRA 21ADH(오지 게이소꾸 기끼(주)제)를 사용하여, nx, ny 및 nz를 산출하고, 측정 파장 550nm에서의 Rth를 산출한다. 리타데이션의 측정은, 온도 23℃, 상대 습도 55％RH 조건 하에서 행한다.
광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth는, 예를 들어 연신 조건이나 광학 필름의 막 두께 등에 의해 조정할 수 있다. Rth를 크게 하기 위해서는, 예를 들어 폭 방향(TD 방향)의 연신 배율과 반송 방향(MD 방향)의 연신 배율의 양쪽을 높게 하거나, 광학 필름의 막 두께를 크게 하거나 하면 된다.
프론트측 광학 필름(53) 및 리어측 광학 필름(22)은, 종래 사용되고 있는 공지된 폴리머로 구성된 필름을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 셀룰로오스 폴리머 필름, (메트)아크릴 폴리머 필름, 시클로올레핀 폴리머 필름, 셀룰로오스아실레이트 필름 및 그들의 혼합물에 의해 구성된 폴리머 필름 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 리어측 광학 필름(22)은, 시클로올레핀 폴리머 필름, 또는 셀룰로오스아실레이트 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 시클로올레핀 폴리머 필름 또는 셀룰로오스아실레이트프로피오네이트 필름을 사용하는 것이다. 한편, 프론트측 광학 필름(53)은, 셀룰로오스아실레이트 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 트리아세틸셀룰로오스 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 조합의 광학 필름을 사용함으로써, 각 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(1) 및 Rth(2)를 원하는 값으로 용이하게 조정할 수 있다. 또한, 각 광학 필름의 두께 방향의 위상차는, 광학 필름을 구성하는 재료에 따라 변경할 수 있는 외에, 광학 필름에 첨가되는 첨가제에 따라서도 적절히 조정할 수 있다. 여기에서의 첨가제는, 후술하는 피라졸계 화합물 또는 피리미딘계 화합물인 것이 바람직하다.
리어측 광학 필름(22) 및 프론트측 광학 필름(53)은, 셀룰로오스 수지 필름인 것이 바람직하고, 셀룰로오스의 저급 지방산에스테르인 것이 보다 바람직하다. 「셀룰로오스의 저급 지방산에스테르」에 있어서의 「저급 지방산」이란 탄소 원자수가 6 이하인 지방산을 의미한다. 셀룰로오스 수지의 구체예로서, 예를 들어, 셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트 등이나, 일본 특허 공개 평10-45804호 공보, 동08-231761호 공보, 미국 특허 제2319052호 등에 기재되어 있는 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트 등의 혼합 지방산에스테르를 사용할 수 있다. 상기 기재 중에서도, 특히 바람직하게 사용되는 셀룰로오스의 저급 지방산에스테르는 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트이다. 이들 셀룰로오스에스테르는 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
셀룰로오스 수지는, 아세틸기의 치환도를 X로 하고, 프로피오닐기 또는 부티릴기의 치환도를 Y로 했을 때, 하기 식 (I) 및 (II)를 동시에 만족시키는 셀룰로오스 수지가 바람직하다.
식 (I) 1.5≤X+Y≤3.0
식 (II) 0≤X≤2.5
그 중에서도 1.9≤X≤2.5, 0.1≤Y≤0.9인 것이 바람직하다. 아실기로 치환되어 있지 않은 부분은 히드록시기로서 존재하고 있는 것이다. 이들은 공지된 방법으로 합성할 수 있다. 아실기의 치환도 측정 방법은 ASTM-D817-96에 준하여 측정할 수 있다.
셀룰로오스 수지의 분자량은, 수 평균 분자량(Mn)으로 60000 내지 300000이 바람직하고, 70000 내지 200000이 더욱 바람직하다. 본 발명에 있어서, 광학 필름에 사용되는 셀룰로오스 수지는 중량 평균 분자량(Mw)/수 평균 분자량(Mn) 비가 4.0 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.4 내지 2.3이다. 여기서, 셀룰로오스 수지의 평균 분자량 및 분자량 분포는, 고속 액체 크로마토그래피를 사용하여 측정할 수 있다. 그 때문에, 측정한 셀룰로오스 수지의 평균 분자량 및 분자량 분포를 사용하여 수 평균 분자량(Mn), 중량 평균 분자량(Mw)을 산출하고, 그 비(Mw/Mn)를 계산할 수 있다.
셀룰로오스 수지는, 면화 린터, 목재 펄프, 케나프 등을 원료로 하여 합성된 셀룰로오스에스테르를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 특히 면화 린터(이하, 간단히 린터라고 하는 경우가 있다)로 합성된 셀룰로오스에스테르를 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
광학 필름을 구성하는 시클로올레핀 폴리머는, 지환식 구조를 함유하는 중합체 수지이다. 바람직한 시클로올레핀 폴리머는, 환상 올레핀을 중합 또는 공중합한 수지이다. 환상 올레핀으로서는, 노르보르넨, 디시클로펜타디엔, 테트라시클로도데센, 에틸테트라시클로도데센, 에틸리덴테트라시클로도데센, 테트라시클로〔7.4.0.110,13.02,7〕트리데카-2,4,6,11-테트라엔 등의 다환 구조의 불포화 탄화수소 및 그의 유도체; 시클로부텐, 시클로펜텐, 시클로헥센, 3,4-디메틸시클로펜텐, 3-메틸시클로헥센, 2-(2-메틸부틸)-1-시클로헥센, 시클로옥텐, 3a,5,6,7a-테트라히드로-4,7-메타노-1H-인덴, 시클로헵텐, 시클로펜타디엔, 시클로헥사디엔 등의 단환 구조의 불포화 탄화수소 및 그의 유도체 등을 들 수 있다. 이들 환상 올레핀에는 치환기로서 극성기를 갖고 있어도 된다. 극성기로서는, 히드록시기, 카르복시기, 알콕실기, 에폭시기, 글리시딜기, 옥시카르보닐기, 카르보닐기, 아미노기, 에스테르기, 카르복실산 무수물기 등을 들 수 있고, 특히, 에스테르기, 카르복시기 또는 카르복실산 무수물기가 바람직하다. 시클로올레핀 폴리머는, 환상 올레핀 이외의 단량체를 부가 공중합한 것이 바람직하다. 부가 공중합 가능한 단량체로서는, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐 등의 에틸렌 또는 α-올레핀; 1,4-헥사디엔, 4-메틸-1,4-헥사디엔, 5-메틸-1,4-헥사디엔, 1,7-옥타디엔 등의 디엔 등을 들 수 있다.
시클로올레핀 수지는, 부가 중합 반응 또는 메타세시스 개환 중합 반응에 의해 얻어진다. 이들 중합 반응은 촉매의 존재 하에서 행하여진다. 부가 중합용 촉매로서, 예를 들어, 바나듐 화합물과 유기 알루미늄 화합물을 포함하는 중합 촉매 등을 들 수 있다. 개환 중합용 촉매로서, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 백금 등의 금속의 할로겐화물, 질산염 또는 아세틸아세톤 화합물과, 환원제를 포함하는 중합 촉매; 또는, 티타늄, 바나듐, 지르코늄, 텅스텐, 몰리브덴 등의 금속의 할로겐화물 또는 아세틸아세톤 화합물과, 유기 알루미늄 화합물을 포함하는 중합 촉매 등을 들 수 있다. 중합 온도, 압력 등은 특별히 한정되지 않지만, 통상 -50 내지 100℃의 중합 온도, 0 내지 490N/㎠의 중합 압력으로 중합시킨다.
시클로올레핀 폴리머는, 환상 올레핀을 중합 또는 공중합시킨 후, 수소 첨가 반응시켜서, 분자중의 불포화 결합을 포화 결합으로 바꾼 것인 것이 바람직하다. 수소 첨가 반응은, 공지된 수소화 촉매의 존재 하에서, 수소를 불어 넣어서 행한다. 수소화 촉매로서는, 아세트산코발트/트리에틸알루미늄, 니켈아세틸아세토나토/트리이소부틸알루미늄, 티타노센디클로라이드/n-부틸리튬, 지르코노센디클로라이드/sec-부틸리튬, 테트라부톡시티타네이트/디메틸마그네슘과 같은 전이 금속 화합물/알킬 금속 화합물의 조합을 포함하는 균일계 촉매; 니켈, 팔라듐, 백금 등의 불균일계 금속 촉매; 니켈/실리카, 니켈/규조토, 니켈/알루미나, 팔라듐/카본, 팔라듐/실리카, 팔라듐/규조토, 팔라듐/알루미나와 같은 금속 촉매를 담체에 담지하여 이루어지는 불균일계 고체 담지 촉매 등을 들 수 있다.
시클로올레핀 폴리머로서 노르보르넨계 수지를 사용해도 된다. 노르보르넨계 수지는, 노르보르넨 골격을 반복 단위로서 갖고 있는 것이 바람직하다. 그 구체예로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 소62-252406호 공보, 일본 특허 공개 소62-252407호 공보, 일본 특허 공개 평2-133413호 공보, 일본 특허 공개 소63-145324호 공보, 일본 특허 공개 소63-264626호 공보, 일본 특허 공개 평1-240517호 공보, 일본 특허 공고 소57-8815호 공보, 일본 특허 공개 평5-2108호 공보, 일본 특허 공개 평5-39403호 공보, 일본 특허 공개 평5-43663호 공보, 일본 특허 공개 평5-43834호 공보, 일본 특허 공개 평5-70655호 공보, 일본 특허 공개 평5-279554호 공보, 일본 특허 공개 평6-206985호 공보, 일본 특허 공개 평7-62028호 공보, 일본 특허 공개 평8-176411호 공보, 일본 특허 공개 평9-241484호 공보, 일본 특허 공개 제2001-277430호 공보, 일본 특허 공개 제2003-139950호 공보, 일본 특허 공개 제2003-14901호 공보, 일본 특허 공개 제2003-161832호 공보, 일본 특허 공개 제2003-195268호 공보, 일본 특허 공개 제2003-211588호 공보, 일본 특허 공개 제2003-211589호 공보, 일본 특허 공개 제2003-268187호 공보, 일본 특허 공개 제2004-133209호 공보, 일본 특허 공개 제2004-309979호 공보, 일본 특허 공개 제2005-121813호 공보, 일본 특허 공개 제2005-164632호 공보, 일본 특허 공개 제2006-72309호 공보, 일본 특허 공개 제2006-178191호 공보, 일본 특허 공개 제2006-215333호 공보, 일본 특허 공개 제2006-268065호 공보, 일본 특허 공개 제2006-299199호 공보 등에 기재된 것을 들 수 있다. 또한, 이들 노르보르넨계 수지는, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 구체적으로는, 닛본 제온(주)제 제오넥스, 제오노아, JSR(주)제 아톤, 미쓰이 가가쿠(주)제 아펠(APL8008T, APL6509T, APL6013T, APL5014DP, APL6015T) 등이 바람직하게 사용된다.
시클로올레핀 폴리머의 분자량은, 사용 목적에 따라서 적절히 선택되지만, 시클로헥산 용액(중합체 수지가 용해되지 않는 경우에는 톨루엔 용액)의 겔 투과 크로마토그래프법으로 측정한 폴리이소프렌 또는 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량이 5000 내지 500000인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8000 내지 200000, 더욱 바람직하게는 10000 내지 100000이다. 이때, 성형체의 기계적 강도, 및 성형 가공성이 고도로 밸런스가 잡힌다.
<첨가제>
상기 광학 필름은 셀룰로오스에스테르 이외의 고분자 성분을 적절히 혼합한 것이어도 된다. 혼합되는 고분자 성분은 셀룰로오스에스테르와 상용성이 우수한 것이 바람직하고, 광학 필름을 형성했을 때의 투과율이 80％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 90％ 이상, 더욱 바람직하게는 92％ 이상이다.
도프중에 첨가되는 첨가제로서는, 가소제, 자외선 흡수제, 리타데이션 조정제, 산화 방지제, 열화 방지제, 박리 보조제, 계면 활성제, 염료, 미립자 등이 있다. 본 실시 형태에 있어서, 미립자 이외의 첨가제에 대해서는 셀룰로오스에스테르 용액의 제조 시에 첨가해도 되고, 미립자 분산액의 제조 시에 첨가해도 된다. 미립자 이외의 첨가제로서는, 내열 내습성을 부여하는 가소제, 산화 방지제나 자외선 흡수제 등을 첨가하는 것이 바람직하다. 이들 화합물은, 셀룰로오스에스테르에 대하여 1 내지 30질량％, 바람직하게는 1 내지 20질량％로 되도록 포함되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 연신 및 건조중의 블리드 아웃 등을 억제시키기 위해서, 200℃에서의 증기압이 1400Pa 이하의 화합물인 것이 바람직하다.
<폴리머 또는 올리고머>
상기 리어측 광학 필름(22) 및 프론트측 광학 필름(53)은, 셀룰로오스에스테르와, 카르복실기, 히드록실기, 아미노기, 아미드기, 및 술폰산기 중에서 선택되는 치환기를 가지며 또한 중량 평균 분자량이 500 내지 200,000인 비닐계 화합물의 폴리머 또는 올리고머를 함유하는 것이 바람직하다. 당해 셀룰로오스에스테르와, 당해 폴리머 또는 올리고머와의 함유량의 질량비가, 95:5 내지 50:50인 것이 바람직하다.
<리타데이션 조정제>
상기 광학 필름의 리타데이션을 조정하기 위하여 첨가하는 화합물은, 유럽 특허 911,656A2호 명세서에 기재되어 있는 바와 같은, 2개 이상의 방향족환을 갖는 방향족 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 2종류 이상의 방향족 화합물을 병용해도 된다. 해당 방향족 화합물의 방향족환에는, 방향족 탄화수소환에 추가로, 방향족성 헤테로환을 포함한다. 방향족환은, 방향족성 헤테로환인 것이 특히 바람직하다. 방향족성 헤테로환은 일반적으로, 불포화 헤테로환이며, 그 중에서도 1,3,5-트리아진환이 특히 바람직하다.
리타데이션 조정제로서는, 하기 일반식 (1)로 표시되는 구조를 갖는 유기 첨가제를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 프론트측 광학 필름 및 리어측 광학 필름의 표면 유리 전이 온도를 저하시킬 수 있어, 블로킹 내성을 향상시킬 수 있다.
일반식 (1)
Ar1-X1-Ar2-Y1-Ar3
상기 식 (1) 중의 Ar1 내지 Ar3은, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된, 방향족 탄화수소환 또는 질소 함유 방향족 복소환을 나타낸다. X1 및 Y1은, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 질소 함유 방향족 복소환을 나타낸다. 또한, Ar1 및 Ar3이 나타내는 방향족 탄화수소환 또는 질소 함유 방향족 복소환의 환 구성 원자는, 각각 X1 및 Y1 이외의 방향족 탄화수소환 또는 질소 함유 방향족 복소환의 환 구성 원자와는 직접 결합하고 있지 않다.
상기 일반식 (1)로 표시되는 구조의 유기 첨가제에 있어서, X1 및 Y1 및 Ar1 내지 Ar3 중 적어도 어느 1 이상은, 피라졸환을 포함하는 피라졸계 화합물인 것이 바람직하다.
(Ar1 내지 Ar3)
상술한 바와 같이, Ar1 내지 Ar3은, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된, 방향족 탄화수소환 또는 질소 함유 방향족 복소환을 나타낸다. 구체적으로는, 상기 일반식 (1)에 있어서, Ar1 내지 Ar3은, 각각 독립적으로, 알킬기(메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, tert-부틸기, n-옥틸기, 2-에틸헥실기 등), 시클로알킬기(시클로헥실기, 시클로펜틸기, 4-n-도데실시클로헥실기 등), 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환을 나타낸다. 이 중에서, 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환이 바람직하고, 특히, 5원 또는 6원의 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환인 것이 바람직하다.
5원 또는 6원의 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환의 구조에 제한은 없지만, 예를 들어, 벤젠환, 피롤환, 피라졸환, 이미다졸환, 1,2,3-트리아졸환, 1,2,4-트리아졸환, 테트라졸환, 푸란환, 옥사졸환, 이소옥사졸환, 옥사디아졸환, 이속사디아졸환, 티오펜환, 티아졸환, 이소티아졸환, 티아디아졸환, 이소 티아디아졸환 등을 들 수 있다. Ar1 내지 Ar3으로 표시되는 5원 또는 6원의 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환은, 치환기를 갖고 있어도 된다. 당해 치환기로서는, 예를 들어, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등), 알킬기(메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, tert-부틸기, n-옥틸기, 2-에틸헥실기 등), 시클로알킬기(시클로헥실기, 시클로펜틸기, 4-n-도데실시클로헥실기 등), 알케닐기(비닐기, 알릴기 등), 시클로알케닐기(2-시클로펜텐-1-일, 2-시클로헥센-1-일기 등), 알키닐기(에티닐기, 프로파르길기 등), 방향족 탄화수소환기(페닐기, p-톨릴기, 나프틸기 등), 방향족 복소환기(2-피롤기, 2-푸릴기, 2-티에닐기, 피롤기, 이미다졸릴기, 옥사졸릴기, 티아졸릴기, 벤조이미다졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 2-벤조티아졸릴기, 피라졸리논기, 피리딜기, 피리디논기, 2-피리미디닐기, 트리아진기, 피라졸기, 1,2,3-트리아졸기, 1,2,4-트리아졸기, 옥사졸기, 이소옥사졸기, 1,2,4-옥사디아졸기, 1,3,4-옥사디아졸기, 티아졸기, 이소티아졸기, 1,2,4-티오디아졸기, 1,3,4-티아디아졸기 등), 시아노기, 히드록시기, 니트로기, 카르복시기, 알콕시기(메톡시기, 에톡시기, 이소프로폭시기, tert-부톡시기, n-옥틸옥시기, 2-메톡시에톡시기 등), 아릴옥시기(페녹시기, 2-메틸페녹시기, 4-tert-부틸페녹시기, 3-니트로페녹시기, 2-테트라데카노일아미노페녹시기 등), 아실옥시기(포르밀옥시기, 아세틸옥시기, 피발로일옥시기, 스테아로일옥시기, 벤조일옥시기, p-메톡시페닐카르보닐옥시기 등), 아미노기(아미노기, 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 아닐리노기, N-메틸-아닐리노기, 디페닐아미노기 등), 아실아미노기(포르밀아미노기, 아세틸아미노기, 피발로일아미노기, 라우로일아미노기, 벤조일아미노기 등), 알킬 및 아릴술포닐아미노기(메틸술포닐아미노기, 부틸술포닐아미노기, 페닐술포닐아미노기, 2,3,5-트리클로로페닐술포닐아미노기, p-메틸페닐술포닐아미노기 등), 머캅토기, 알킬티오기(메틸티오기, 에틸티오기, n-헥사데실티오기 등), 아릴티오기(페닐티오기, p-클로로페닐티오기, m-메톡시페닐티오기 등), 술파모일기(N-에틸술파모일기, N-(3-도데실옥시프로필)술파모일기, N,N-디메틸술파모일기, N-아세틸술파모일기, N-벤조일술파모일기, N-(N'-페닐카르바모일)술파모일기 등), 술포기, 아실기(아세틸기, 피발로일벤조일기 등), 카르바모일기(카르바모일기, N-메틸카르바모일기, N,N-디메틸카르바모일기, N,N-디-n-옥틸카르바모일기, N-(메틸술포닐)카르바모일기 등) 등의 각 기를 들 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, Ar1 및 Ar3이 나타내는 방향족 탄화수소환 또는 질소 함유 방향족 복소환의 환 구성 원자는, 각각 X1 및 Y1 이외의 방향족 탄화수소환 또는 질소 함유 방향족 복소환의 환 구성 원자와는 직접 결합하고 있지 않다.
상기 일반식 (1)에 있어서, Ar1 내지 Ar3은, 벤젠환, 피롤환, 피라졸환, 이미다졸환, 1,2,3-트리아졸환 또는 1,2,4-트리아졸환을 나타내는 것이, 광학 특성의 변동 효과가 우수하고, 또한 내구성이 우수한 광학 필름이 얻어지기 때문에 바람직하다.
(X1 및 Y1)
일반식 (1)에 있어서, X1 및 Y1은, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 질소 함유 방향족 복소환을 나타낸다. 치환 또는 비치환된 질소 함유 방향족 복소환으로서는, 예를 들어, 각각 독립적으로, 피롤환, 피라졸환, 이미다졸환, 1,2,3-트리아졸환 또는 1,2,4-트리아졸환을 들 수 있다. 이들 중에서 치환 또는 비치환된 이미다졸환, 피라졸환 또는 트리아졸환인 것이, 블로킹 내성이 보다 우수한 필름이 얻어지기 때문에 바람직하고, 피라졸환인 것이 특히 바람직하다. X1 및 Y1로 표시되는 피라졸환, 1,2,3-트리아졸환 또는 1,2,4-트리아졸환, 이미다졸환은, 호변이성체여도 된다. 피롤환, 피라졸환, 이미다졸환, 1,2,3-트리아졸환 또는 1,2,4-트리아졸환의 구체적인 구조를 하기에 나타내었다.
Figure 112019088505336-pct00001
식 중, ※은 일반식 (1)에 있어서의 Ar1 내지 Ar3의 결합 위치를 나타낸다. R5는 수소 원자 또는 비방향족 치환기를 나타낸다. R5로 표시되는 비방향족 치환기로서는, 일반식 (1)에 있어서의 Ar1 내지 Ar3이 가져도 되는 치환기 중 비방향족 치환기와 동일한 기를 들 수 있다. R5는 수소 원자, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 아실기인 것이 바람직하고, 수소 원자인 것이 특히 바람직하다.
상술한 바와 같이, 일반식 (1)에 있어서, X1 및 Y1은 치환기를 가져도 되고, 당해 치환기로서는, 상기 일반식 (1)에 있어서의 Ar1 내지 Ar3이 가져도 되는 치환기와 동일한 기를 들 수 있다. 상기 일반식 (1)로 표시되는 구조를 갖는 화합물의 구체예로서는, 하기 화합물(첨가제 A1 내지 A4)을 들 수 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 일본 특허 공개 제2013-24903호 공보의 단락 0051 내지 0064에 기재된 것 등을 적합하게 사용할 수 있다.
Figure 112019088505336-pct00002
유기 첨가제의 함유량은, 수지의 전량에 대하여 0.5 내지 10질량％이다. 또한, 유기 첨가제의 함유량이란, 일반식 (1)로 표시되는 구조를 갖는 유기 첨가제와, 일반식 (1)로 표시되는 구조를 갖는 유기 첨가제 이외의 유기 첨가제를 포함한 유기 첨가제의, 광학 필름을 구성하는 폴리머의 전량에 대한 함유량이다.
또한, 유기 첨가제는, 23℃에서의 디클로로메탄에 대한 용해도가 0.01 내지 1.00질량％이며, 당해 유기 첨가제의 23℃에서의 에탄올에 대한 용해도가 2.00 내지 10.00질량％인 것이, 효과 발현의 관점에서 바람직하다. 디클로로메탄에 대한 용해도가, 0.01질량％ 이상이면, 광학 필름의 내부 헤이즈가 보다 양호해진다. 1.00질량％ 이하이면 블로킹 내성이 보다 양호해진다. 이러한 효과의 발현은, 상기 범위 내를 만족시킴으로써, 광학 필름의 양면에 유기 첨가제가 보다 국재화되기 쉬워지기 때문이라고 추정된다.
또한, 유기 첨가제는, 23℃에서의 에탄올에 대한 용해도는 2.0질량％ 이상인 것이 광학 필름의 내부 헤이즈가 보다 양호해지기 때문에 바람직하다. 유기 첨가제는, 23℃에서의 에탄올에 대한 용해도가 10.00질량％ 이하인 것이, 블로킹 내성이 보다 양호해지기 때문에 바람직하다. 이러한 효과의 발현은, 상기 범위 내를 만족시킴으로써, 광학 필름의 표면에 유기 첨가제가 국재화되기 쉬워지기 때문이라고 추정된다.
또한, 광학 필름을 제조하는 경우에 있어서, 상기 유기 첨가제는, 디클로로메탄과 알코올의 혼합 용매에 용해한 형태로 사용되어도 된다. 그 경우에는, 발명의 효과를 얻을 수 있는 범위의 용해도로서, 예를 들어, 디클로로메탄과 에탄올의 질량 혼합비로 20:80의 용매에, 0.001 내지 6.00질량％의 비율로 용해하는 것이 바람직하고, 또한, 상기 용매의 질량 혼합비로 50:50의 용매라면, 0.001 내지 8.00질량％의 비율로 용해하는 것이 바람직하다. 이렇게 용해도가 상기 범위의 하한(0.001질량％) 이상이면, 광학 필름의 내부 헤이즈에 대해서, 본 발명에서 요구하는 품질을 얻기 쉽기 때문에 바람직하다. 또한, 용해도가 상기 범위의 상한(6.00질량％ 또는 8.00질량％) 이하이면 블로킹 내성에 대하여 본 발명에서 요구하는 효과를 얻기 쉽기 때문에 바람직하다.
<액정 셀>
액정 셀(3)은, 통상의 액정 표시 장치에 사용되는 것을 적절히 사용할 수 있고, 예를 들어, VA 또는 IPS 등을 사용할 수 있다.
액정 셀(3)을 구성하는 재료의 구체예로서는, 「액정 표시 장치 구성 재료의 최신기술, 이무라 야스후미 감수, CMC 출판」의 제3장에 기재되어 있는 것 등을 들 수 있다. 상기 액정 셀(3)은, 정의 유전 이방성을 갖는 네마틱 액정 재료를 충전하여 이루어지는 층인 것이 바람직하다. 이 액정 셀(3)은, VA 모드 또는 IPS 모드이다.
VA 모드의 액정 셀에서는, 전압 무인가 시에 막대 형상 액정성 분자가 실질적으로 수직으로 배향되어 있다. IPS 모드의 액정 셀은, 막대 형상 액정 분자가 기판에 대하여 실질적으로 평행하게 배향되어 있어, 기판면에 평행한 전계가 인가됨으로써 액정 분자가 평면적으로 응답한다. IPS 모드는 전계 무인가 상태에서 흑색 표시가 되고, 상하 한 쌍의 편광판의 흡수축은 직교하고 있다.
<광 변환층>
광 변환층(4)은 양자 도트 미립자를 함유하는 컬러 필터로 구성되어 있고, 액정 셀(3)의 시인측에 마련되고, 액정 셀(3)을 투과한 광을 파장 변환할 수 있는 층이다. 여기서, 컬러 필터는, 적색, 녹색, 청색의 도트상 화상을 각각 매트릭스상으로 배치하고, 그 경계를 블랙 매트릭스 등의 짙은색 화소 분리벽으로 구분한 구조를 갖는 것이다. 이 컬러 필터는, 양자 도트 미립자를 적어도 함유하고 있다. 이렇게 양자 도트 미립자와 컬러 필터를 1층에 통합하여 형성함으로써, 종래와 같이 양자 도트 미립자를 층상으로 형성한 것과 컬러 필터의 2층 구성으로 하는 경우와 비교하여 광 변환층을 박형화할 수 있다.
상기 양자 도트 미립자란, 양자 구속 효과(Quantum Confinement Effect)를 갖는 소정의 사이즈의 무기 나노 반도체 입자이다. 양자 도트 미립자는, 구체적으로는, 프론트측 편광자를 투과한 광에 의해 여기되어, 이 광보다도 장파장측의 가시광(청색광, 적색광 및 녹색광)을 방출하는 형광체에 의해 구성된다. 이들 양자 도트 미립자를 구성하는 형광체로서는, 예를 들어, 규산아연(ZnSiO3), 규산카드뮴(CdSiO3), 붕산카드뮴(Cd2B2O5) 등을 들 수 있다. 이러한 양자 도트 미립자를 컬러 필터에 분산시킴으로써 액정 표시 장치의 색 재현성을 양호하게 할 수 있다.
상기 광 변환층(4)은 청색광, 적색광 및 녹색광에 대응하는 각각의 양자 도트 미립자가 분산되어 있는 것이 바람직하다. 이들 양자 도트 미립자가 분산되어 있음으로써, 프론트측 편광자로부터 투과한 광을, 청색광, 적색광 및 녹색광이 혼합된 백색광으로 변환할 수 있다.
또한 광 변환층(4)은 상기 양자 도트 미립자에 추가로, 안료 또는 염료 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 함유하고 있어도 된다. 상기 광 변환층(4)에 포함되는 안료 또는 염료로서는, 예를 들어, 일본 특허 공개 제2009-139616호 공보 중에 기재되어 있는 것을 들 수 있다. 이러한 광 변환층(4)의 제작 방법으로서는, 종래 공지된 컬러 필터의 제조 방법을 사용할 수 있고, 구체적으로는, 염색법, 인쇄법, 착색 레지스트법, 전사법, 잉크젯법, 인쇄법 등을 들 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에서는, 비백색 광원(1)으로부터 출사된 광이, 광 변환층(4)에 도달하기 전에 리어측 광학 필름(22)을 통과하므로, 광 변환층(4)에 도달하는 광의 위상차가 리어측 광학 필름(22)으로 조정된다. 이에 의해 광 변환층(4)을 구성하는 컬러 필터에서의 발열을 억제할 수 있어, 광 변환층(4)에 분산되어 있는 양자 도트 미립자의 분산 상태의 변동을 방지할 수 있다. 이에 의해 액정 표시 장치의 색 재현성의 저하를 억제할 수 있다.
본 명세서는, 상술한 바와 같이, 여러가지 양태의 기술을 개시하고 있는데, 그중 주된 기술을 이하에 정리한다.
본 발명의 일 국면은, 비백색 광원과, 리어측 편광자 및 리어측 광학 필름을 포함하는 리어측 편광판과, 액정 셀과, 양자 도트 미립자를 함유하는 컬러 필터인 광 변환층과, 프론트측 광학 필름 및 프론트측 편광자를 포함하는 프론트측 편광판을 이 순서로 포함하고, 상기 프론트측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(2)는 -10nm 이상 10nm 이하이고, 상기 리어측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(1)과 상기 Rth(2)의 합은, 200nm 이상 300nm 이하인, 액정 표시 장치이다.
상기 리어측 광학 필름은, 피라졸계 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 액정 셀은, VA 모드 또는 IPS 모드인 것이 바람직하다.
상기 리어측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(1)은 200nm 이상 280nm 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 국면은, 비백색 광원과, 리어측 편광자 및 리어측 광학 필름을 포함하는 리어측 편광판과, 액정 셀과, 양자 도트 미립자를 함유하는 컬러 필터인 광 변환층과, 프론트측 광학 필름 및 프론트측 편광자를 포함하는 프론트측 편광판을 이 순서로 포함하는 액정 표시 장치에 사용되는 것이며, 상기 한 쌍의 광학 필름의 한쪽은, 상기 프론트측 광학 필름으로서 사용되고, 그의 두께 방향의 위상차 Rth(2)는 -10nm 이상 10nm 이하이고, 상기 한 쌍의 광학 필름의 다른 쪽은, 상기 리어측 광학 필름으로서 사용되고, 그의 두께 방향의 위상차 Rth(1)과, 상기 Rth(2)의 합은, 200nm 이상 300nm 이하인 한 쌍의 광학 필름이다.
본 발명에 따르면, 색 재현성이 저하되기 어려운 액정 표시 장치 및 당해 액정 표시 장치에 사용되는 한 쌍의 광학 필름을 제공할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 들어서 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
<리어측 광학 필름의 제작>
실시예 1에서는, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(CAP)를 수지 기재로서 사용하고, 또한 하기의 피라졸 화합물과, 실리카계 화합물(제품명: 에어로실 R812(닛본 에어로실 가부시키가이샤제))을 혼합한 주도프를 사용하여 용액 유연법에 의해 리어측 광학 필름을 제막하였다.
피라졸 화합물:
Figure 112019088505336-pct00003
(주도프의 조제)
실시예 1의 리어측 광학 필름을 제작하기 위한 주도프는, 이하의 수순으로 조제하였다. 먼저, 가압 용해 탱크에 250질량부의 메틸렌클로라이드(디클로로메탄)와, 50질량부의 에탄올을 투입하고, 가열하면서 교반 혼합하였다. 이 가압 용해 탱크에 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(CAP) 100질량부를, 탱크 내의 혼합액을 교반하면서 투입하였다. 이 가압 용해 탱크 내의 혼합액을 가열하고, 교반하여 CAP를 완전히 용해시켰다. 이 CAP의 용해액을 아즈미 로시(주)제의 아즈미 로시 No.244를 사용하여 여과하였다. 이 여과액에 대하여 질량비로 4질량％의 피라졸 화합물과, 0.1질량％의 실리카계 화합물(제품명: 에어로실 R812(닛본 에어로실 가부시키가이샤제))을 배합하여 용해 가마에 투입하고, 교반하면서 용해함으로써 주도프를 조제하였다.
상기 실리카계 화합물의 첨가 시에는, 미리 다음과 같이 조제한 실리카계 화합물을 포함하는 미립자의 첨가액을 사용하였다. 에탄올을 사용하여 실리카계 화합물을 포함하는 미립자 분산액을 조제하고, 이 미립자 분산액을, 메틸렌클로라이드를 넣은 용해 탱크에 투입하여 충분히 교반하여 여과함으로써 소정의 미립자 첨가액을 조제하였다. 구체적으로는, 89질량부의 에탄올에 대하여 11질량부의 실리카계 화합물을 포함하는 미립자(제품명: 에어로실 R812(닛본 에어로실 가부시키가이샤제))를 디졸버로 50분간 교반 혼합한 후, 만톤 가울린으로 분산함으로써 미립자 분산액을 얻었다. 이 미립자 분산액 5질량부를 충분히 교반하면서, 99질량부의 메틸렌클로라이드를 넣은 용해 탱크에 천천히 첨가하였다. 또한, 2차 입자의 입경이 소정의 크기로 되도록 어트리터로 분산하였다. 이 액을 니혼세이센 가부시키가이샤제의 파인메트 NF로 여과하여, 미립자 첨가액을 조제하였다.
상기와 같이 하여 조제한 주도프를 스테인리스 벨트 지지체 상에 캐스트하여, 도프막(웹)으로 하였다. 스테인리스 벨트 지지체 상에서, 캐스트한 웹 중의 잔류 용매량이 75％로 될 때까지 용매를 증발시켰다. 이어서 박리 장력 130N/m로, 스테인리스 벨트 지지체 상에서 웹을 박리하여, 수지 필름을 얻었다. 박리한 수지 필름을, 150℃의 열을 가하면서 텐터를 사용하여 폭 방향으로 30％ 연신하였다. 연신 개시 시의 수지 필름 중의 잔류 용매량은 15％였다.
이어서, 상기 수지 필름을 다수의 롤러로 반송시키면서 건조 존을 통과시킴으로써 건조를 종료시켰다. 건조 온도는 130℃이며, 반송 장력은 100N/m로 하였다. 이상과 같이 하여, 실시예 1에서 사용하는 리어측 광학 필름을 얻었다. 이 리어측 광학 필름은 건조 막 두께가 92㎛이며, 두께 방향의 위상차 Rth(1)이 240nm였다.
실시예 2에서는, 실시예 1의 리어측 광학 필름의 제작에 사용한 피라졸 화합물 대신에 하기의 피리미딘 화합물을 사용한 것이 상이한 점 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 리어측 광학 필름을 제작하였다.
피리미딘 화합물:
Figure 112019088505336-pct00004
실시예 6 및 7 그리고 비교예 1 및 3에서는, 실시예 1에서 제작한 리어측 광학 필름을 사용하였다.
실시예 3 및 4 그리고 비교예 2 및 4에서는, 실시예 1에 대하여 리어측 광학 필름의 두께를 각각 표 1의 「막 두께」의 란에 나타내는 값으로 변경한 것이 상이한 점 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 리어측 광학 필름을 제작하였다. 이 막 두께의 변경에 수반하여, 리어측 광학 필름의 두께 방향의 위상차가 표 1의 「두께 방향 위상차 Rth(1)」의 란에 나타내는 값이 되었다.
실시예 5에서는, 시클로올레핀 폴리머(COP)를 수지 기재로서 사용하고, 또한 수지 기재의 막 두께를 100㎛로 한 점이 상이한 리어측 광학 필름을 제작하였다. 실시예 5에서 사용한 리어측 광학 필름은 하기와 같이 하여 제작하였다.
(열가소성 노르보르넨계 수지의 제조)
먼저, COP 필름을 구성하는 열가소성 노르보르넨계 수지를 제작하였다. 질소 분위기 하에서, 탈수한 시클로헥산 500부에, 1-헥센 0.82부, 디부틸에테르 0.15부 및 트리이소부틸알루미늄 0.30부를 실온에서 반응기에 넣어서 혼합하였다. 이어서, 이 혼합 용액을 45℃로 유지하면서, 트리시클로〔4.3.0.12,5〕데크-3,7-디엔(이하, 「DCP」라고도 기재한다) 40부, 7,8-벤조트리시클로[4.3.0.12,5]데크-3-엔(이하, 「MTF」라고도 기재한다) 100부 및 테트라시클로〔4.4.0,12,5.17,10〕도데카-3-엔(이하, 「TCD」라고도 기재한다) 60부를 포함하는 노르보르넨계 모노머 혼합물과, 6염화텅스텐(0.7％ 톨루엔 용액) 40부를 2시간에 걸쳐 연속적으로 첨가하여 중합하였다. 이 중합 용액에 대하여 부틸 글리시딜에테르 1.06부와, 이소프로필알코올 0.52부를 첨가하여, 중합 촉매를 불활성화함으로써 중합 반응을 정지하였다.
이어서, 얻어진 반응 용액 100부에 대하여 시클로헥산 270부를 첨가하고, 또한 수소화 촉매로서 니켈-알루미나 촉매(닛키 가가쿠사제) 5부를 첨가하였다. 그리고, 수소에 의해 5MPa로 가압하여 교반하면서, 220℃까지 승온한 후, 4시간 반응시킴으로써 DCP/MTF/TCD 개환 중합체 수소화 폴리머를 20％ 함유하는 반응 용액을 얻었다. 이 반응 용액을 여과하여 수소화 촉매를 제거한 후, 중합체 100부당 0.1부의 산화 방지제(시바 스페셜티 케미컬 가가꾸사제, 제품명: 이르가녹스1010)를 첨가하여 용해시켰다.
이어서, 원통형 농축 건조기(가부시키가이샤 히다치 세이사꾸쇼제)를 사용하여, 온도 270℃, 압력 1kPa 이하로 하여, 용매인 시클로헥산 및 기타의 휘발성 성분을 반응 용액으로부터 제거하면서, 상기 개환 중합체 수소화 폴리머를 용융 상태에서 압출기로부터 스트랜드상으로 압출하였다. 이 압출을 종료한 폴리머를 냉각한 후, 펠릿화하여 회수하였다.
중합 후의 유기 용액 중의 잔류 노르보르넨류 조성으로부터 가스 크로마토그래피법에 의해 중합체 중의 각 노르보르넨계 모노머의 공중합 비율을 계산하였다. 그 결과, 이 중합체의 모노머의 공중합 비율은, DCP/MTF/TCD=20/50/30이며, 거의 투입 모노머의 조성비와 동등한 것이 명확해졌다. 또한, 이 개환 중합체 수소 첨가물(열가소성 노르보르넨계 수지)의 중량 평균 분자량(Mw)은 35,000, 수소 첨가율은 99.9％, 유리 전이 온도(Tg)는 136℃였다.
상기 열가소성 노르보르넨계 수지의 펠릿을, 공기를 유통시킨 열풍 건조기를 사용해서 70℃에서 2시간 건조하여 수분을 제거하였다. 이어서, 이 펠릿을, T다이식 필름 용융 압출 성형기를 사용하여, 압출 성형기의 온도 260℃, 다이스 온도 260℃에서 시트상으로 압출하였다. 압출된 시트상의 열가소성 노르보르넨계 수지를, 3개의 냉각 드럼(직경 300mm, 드럼 온도 100℃, 인취 속도 0.35m/s)에 통과시켜서 냉각하여, 두께 200㎛, 폭 300mm의 원단 필름을 얻었다. 얻어진 원단 필름의 휘발성 성분량은 0.01중량％, 포화 흡수율은 0.01중량％였다. 또한, 원단 필름의 두께 변동은, 폭 방향에서 상기 두께의 ±1.2％이며, 길이 방향에서는 ±1.1％였다.
상기 수지 용융 혼련기는, 리프 디스크 형상의 폴리머 필터(여과 정밀도 30㎛)를 설치한 직경 65mmφ의 스크루를 구비하는 것을 사용하였다. 또한, T다이의 폭은 350mm, 다이스 립부 재질이 탄화텅스텐으로 #1000번의 다이아몬드 지석으로 연마한 것으로, 내면에 평균 높이 Ra=0.05㎛의 크롬 도금을 실시한 것을 사용하였다.
상기에서 얻어진 원단 필름을, 동축 2축 연신기를 사용하여 오븐 온도(예열 온도, 연신 온도, 열 고정 온도) 136℃, 필름 조출 속도 1m/분, 척의 이동 정밀도±1％ 이내, 세로 연신 배율 1.41배, 가로 연신 배율 1.50배로 동시 2축 연신을 행함으로써, 실시예 5에서 사용하는 리어측 광학 필름을 얻었다. 이 리어측 광학 필름은, 두께 100㎛, Rth(1) 290nm였다.
<프론트측 광학 필름의 제작>
(주도프의 조제)
프론트측 광학 필름을 제작하기 위하여 하기 조성의 주도프를 조제하였다. 즉, 먼저, 가압 용해 탱크에 메틸렌클로라이드와 에탄올을 용제로서 투입하였다. 그리고, 용제가 들어간 가압 용해 탱크에 셀룰로오스아실레이트와 당에스테르, 에스테르 화합물, 매트재의 분산액을, 용제를 교반하면서 투입하고, 이들의 혼합액을 가열하고, 교반하여 셀룰로오스아실레이트 등을 완전히 용해시켰다.
셀룰로오스아실레이트 100질량부
당에스테르 T1 12질량부
에스테르 화합물 E1 4질량부
매트제: R812의 12％ 에탄올 분산액(닛본 에어로실 가부시키가이샤제)
1.4질량부
메틸렌클로라이드 430질량부
에탄올 40질량부
또한 이 용해액을 아즈미 로시(주)제의 아즈미 로시 No.244를 사용하여 여과하여, 주도프를 조제하였다.
[프론트측 광학 필름에 사용하는 재료]
셀룰로오스아실레이트: 아세틸기 치환도 2.80인 수 평균 분자량 70000의 셀룰로오스트리아세테이트(TAC)
당에스테르 T1: 하기의 화학식에 나타내는 당에스테르
Figure 112019088505336-pct00005
(식 중, R1 내지 R8은, 아세틸기이다.)
에스테르 화합물 E1: 1,2-프로필렌글리콜 251g, 무수 프탈산 278g, 아디프산 91g, 벤조산 610g, 에스테르화 촉매로서 테트라이소프로필티타네이트 0.191g을, 온도계, 교반기, 완급 냉각관을 구비한 2L의 4구 플라스크에 투입하였다. 이들의 혼합물을, 질소 기류 중 230℃가 될 때까지 교반하면서 서서히 승온하였다. 15시간 탈수 축합 반응시키고, 반응 종료 후 200℃에서 미반응의 1,2-프로필렌글리콜을 감압 증류 제거함으로써, 에스테르 화합물 E1을 얻었다. 이 에스테르 화합물 E1은, 산가 0.10, 수 평균 분자량 450이었다.
(프론트측 광학 필름의 제막)
상기에서 조제한 주도프를, 벨트 유연 장치를 사용하여, 온도 22℃, 1.8m폭으로 스테인리스 밴드 지지체에 균일하게 유연하여, 도프막(웹)으로 하였다. 스테인리스 밴드 지지체에서, 웹 중의 잔류 용제량이 20％로 될 때까지 용매를 증발시키고, 박리 장력 162N/m로 스테인리스 밴드 지지체 상에서 웹을 박리하여, 수지 필름을 얻었다.
이어서, 박리한 수지 필름을 35℃로 가열하여 용매를 증발시키고, 1.6m폭으로 슬릿하고, 그 후, 텐터 연신기를 사용해서 160℃에서 폭 방향(TD 방향)으로 원래 폭에 대하여 1.1배 연신하였다. 텐터에 의한 연신을 개시했을 때의 수지 필름 중의 잔류 용매량은 4질량％였다.
그 후, 수지 필름을, 120℃, 140℃의 건조 존을 다수의 롤러로 반송시키면서 건조를 종료시키고, 1.3m폭으로 슬릿하였다. 이 수지 필름 양단에 폭 10mm, 높이 2.5㎛의 널링 가공을 실시한 후, 코어에 권취함으로써 프론트측 광학 필름을 제작하였다. 프론트측 광학 필름의 막 두께는 40㎛, 감기의 길이는 5000m였다. 또한 프론트측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(2)는 5nm였다.
실시예 2 내지 7 및 비교예 1 내지 4에서는, 프론트측 광학 필름의 막 두께를 변경함으로써 하기의 표 1의 「두께 방향 위상차(2)」의 란에 나타내는 바와 같이, 상기 프론트측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(2)를 변경하였다. 마찬가지로 실시예 2 내지 7 및 비교예 1 내지 4에서는, 리어측 광학 필름의 막 두께를 변경함으로써 하기의 표 1의 「두께 방향 위상차(1)」의 란에 나타내는 바와 같이, 상기 리어측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(1)을 변경하였다.
Figure 112019088505336-pct00006
상기 표 1의 「성분」에 있어서, 「CAP」는 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트를 의미하고, 「COP」는 시클로올레핀 폴리머를 의미한다. 표 1 중의 「두께 방향 위상차 Rth(1) 및 Rth(2)」은, 이하와 같이 하여 측정한 값을 채용하였다.
1) 상기에서 제작한 각 광학 필름을, 23℃ 55％RH로 조습하였다. 조습 후의 필름의 3방향의 굴절률을 아베 굴절계로 측정하고, 그들의 평균값을 평균 굴절률로 하였다.
2) 조습 후의 광학 필름에, 측정 파장 550nm의 광을 필름 표면의 법선에 평행하게 입사시켰을 때의 면 내 방향의 리타데이션 R0(550)을 KOBRA 21ADH(오지 게이소꾸 기끼(주)제)로 측정하였다. 마찬가지로, 측정 파장 480nm, 630nm의 광을 각각 광학 필름 표면의 법선에 평행하게 입사시켰을 때의 면 내 방향의 리타데이션 R0(480) 및 R0(630)도 측정하였다.
3) KOBRA 21ADH(오지 게이소꾸 기끼(주)제)에 의해, 광학 필름면 내의 지상축을 경사축으로 하여(지상축이 없을 경우에는, 필름면 내의 임의의 방향을 경사축으로 하여), 광학 필름 표면의 법선에 대하여 θ의 각도로부터 측정 파장 550nm의 광을 입사시켰을 때의 리타데이션값 R(θ)을 측정하였다. 리타데이션값 R(θ)의 측정은, θ가 0° 내지 50°의 범위에서 10°마다 합계 6점으로 행하였다.
4) 측정된 R0(550) 및 R(θ)과, 전술한 평균 굴절률과 막 두께로부터, KOBRA 21ADH(오지 게이소꾸 기끼(주)제)에 의해, nx, ny 및 nz를 산출하고, 측정 파장 550nm에서의 Rth(550)를 산출하였다. 리타데이션의 측정은, 23℃ 55％RH 조건 하에서 행하였다.
<액정 표시 장치>
상기에서 제작한 리어측 광학 필름 및 프론트측 광학 필름을 조합하여 상기 표 1의 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 4의 액정 표시 장치를 제작하였다. 상기 표 1에 있어서의 「인셀」이란, 리어측 편광판 및 프론트측 편광판이 한 쌍의 셀 기판의 내측에 배치되어 있는 인셀 타입의 액정 표시 장치를 의미한다. 상기 표 1에 있어서의 「아웃셀」이란, 리어측 편광판 및 프론트측 편광판이 한 쌍의 셀 기판의 외측에 배치되어 있는 아웃셀 타입의 액정 표시 장치를 의미한다. 또한, 표 1의 리어측 광학 필름의 「위치」의 란에 나타내는 「비시인측」이란, 리어측 광학 필름이 리어측 편광자의 비시인측에 배치되어 있는 것을 의미한다. 표 1에 있어서의 「시인측」이란, 리어측 광학 필름이 리어측 편광자의 시인측에 배치되어 있는 것을 의미한다.
실시예 1의 액정 표시 장치의 제작에 있어서는, 먼저, 유리 기판의 표면에 투명 전극이 형성된 셀 기판(6)을 준비하였다. 이어서, 상기 셀 기판(6)의 투명 전극이 형성되어 있는 측의 면에 점착제를 통하여 프론트측 편광판(5)을 접합하였다. 여기에서의 프론트측 편광판(5)은 코니카 미놀타 태크 필름(제품명: KC8UY)인 프론트측 보호 필름(52)에 대하여 2색성 유기 색소 편광자를 포함하는 프론트측 편광자(51)와, 상기에서 제작한 프론트측 광학 필름(53)을 접합한 것을 사용하였다. 셀 기판(6)으로의 프론트측 편광판(5)의 접합 시에는, 프론트측 보호 필름(52)이 셀 기판(6)에 접하도록 하였다.
이어서, 이 프론트측 편광판(5)의 프론트측 광학 필름(53)의 표면 상에 블랙 매트릭스를 형성하였다. 이어서, 블랙 매트릭스의 대응하는 수용 공간 내에, 적색 도트 미립자를 포함하는 적색 필터, 녹색 도트 미립자를 포함하는 녹색 필터, 및 청색 도트 미립자를 포함하는 청색 필터를 각각 리소그래피 프로세스에 의해 형성하였다. 이와 같이 하여, 프론트측 편광판(5)의 면 상에 광 변환층(4)을 제작하였다.
또한, 상기 셀 기판(6)과 동일한 유리 기판(셀 기판(6))을 추가로 1매 준비하고, 이 추가된 1매의 셀 기판(6)의 투명 전극이 형성되어 있는 측의 면에 점착제를 통하여 리어측 편광판(2)을 접합하였다. 여기에서의 리어측 편광판(2)은 코니카 미놀타 태크 필름(제품명: KC8UY)인 리어측 보호 필름(23)에 대하여 2색성 유기 색소 편광자를 포함하는 리어측 편광자(21)와, 상기에서 제작한 리어측 광학 필름(22)을 접합한 것을 사용하였다. 셀 기판(6)에의 리어측 편광판(2)의 접합 시에는, 리어측 보호 필름(23)이 셀 기판(6)에 접하도록 하였다.
이와 같이 하여 제작한 리어측 편광판(2)을 구비한 셀 기판(6)의 리어측 편광판(2)측의 면에 대향시켜서, 2.8㎛의 균일 입경의 스페이서를 개재하여 액정 셀 갭이 4.2㎛가 되도록, 프론트측 편광판(5)을 부착한 셀 기판(6)의 프론트측 편광판(5)측의 면을 고정하였다. 그리고, 이 셀 기판(6)끼리의 사이에 액정 조성물(ZLI1132, 머크사제)를 적하 주입함으로써 액정 셀(3)을 제작하였다.
마지막으로, 리어측 편광판(2)을 설치한 셀 기판(6)의 리어측 편광판(2)과는 반대측의 면에 대하여 비백색 광원(1)으로서 백라이트(광원: 청색 LED, 광원 피크 톱: 45nm, 반값폭 30nm)를 설치함으로써, 도 1에 도시하는 인셀 타입의 실시예 1의 액정 표시 장치를 제작하였다.
(실시예 2 내지 5 및 비교예 1 내지 4)
실시예 2 내지 5 및 비교예 1 내지 4에서는, 리어측 광학 필름 및 프론트측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(1) 및 Rth(2)를 변경한 것이 상이한 점 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다.
(실시예 6)
실시예 6에서는, 도 2에 도시하는 아웃셀 타입의 액정 표시 장치를 제작하였다. 구체적으로는, 먼저, 유리 기판의 표면에 투명 전극이 형성된 셀 기판(6)을 준비하였다. 이어서, 이 셀 기판(6)의 투명 전극이 형성된 면의 반대측 표면 상에 블랙 매트릭스를 형성하였다. 이어서, 블랙 매트릭스의 대응하는 수용 공간 내에, 적색 도트 미립자를 포함하는 적색 필터, 녹색 도트 미립자를 포함하는 녹색 필터, 및 청색 도트 미립자를 포함하는 청색 필터를, 각각 리소그래피 프로세스에 의해 형성하였다. 이와 같이 하여, 셀 기판(6)의 면 상에 광 변환층(4)을 제작하였다. 또한 셀 기판(6)의 광 변환층(4)이 형성된 면과는 반대측의 면에 점착제를 통하여 프론트측 편광판(5)을 부착하였다. 이 프론트측 편광판(5)은 실시예 1과 동일한 구성의 것을 사용하였다.
이어서, 상기 셀 기판(6)과 동일한 유리 기판(셀 기판(6))을 추가로 1매 준비하고, 이 추가된 1매의 셀 기판(6)을 상기에서 제작한 셀 기판(6)의 광 변환층(4)측의 면에 대향시켜서, 2.8㎛의 균일 입경의 스페이서를 개재하여 액정 셀 갭이 4.2㎛가 되도록 고정하였다. 이 셀 기판(6)끼리의 사이에 액정 조성물(ZLI1132, 머크사제)을 적하 주입함으로써 액정 셀(3)을 제작하였다. 그리고, 이 추가된 1매의 셀 기판(6)의 리어측의 면에 대하여 리어측 편광판(2)을 접합한 뒤에, 이 리어측 편광판(2)에 대하여 비백색 광원(1)으로서 백라이트(광원: 청색 LED, 광원 피크 톱: 45nm, 반값폭 30nm)를 설치함으로써, 도 2에 도시하는 아웃셀 타입의 실시예 6의 액정 표시 장치를 제작하였다.
(실시예 7)
실시예 7에서는, 실시예 1의 액정 표시 장치에 있어서의 리어측 광학 필름과 리어측 보호 필름을 교체한 것이 상이한 점 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다.
<평가>
각 실시예 및 각 비교예에서 제작한 액정 표시 장치의 색 재현성 및 경사 콘트라스트를 이하에 나타내는 평가 기준으로 평가하였다.
(색 재현성)
색 재현성은, 적, 녹, 청의 각 색의 각각의 화소의 CIE 1931XYZ 표색계에 있어서의 색도를 (xR, yR), (xG, yG), (xB, yB)로서 특정하고, x-y 색도도 상의 이들 3점으로 둘러싸이는 삼각형의 면적의 대소에 의해 평가하였다. 상기 삼각형의 면적이 클수록 선명한 컬러 화상을 재현할 수 있음을 의미한다. 이 삼각형의 면적은, 통상, 전미 텔레비전 방송 방식 표준화 위원회(NTSC: National Television System Committee)에 의해 정해진 표준 방식의 3원색, 적(0.67, 0.33), 녹(0.21, 0.71), 청(0.14, 0.08)의 3점으로 형성되는 삼각형을 기준으로 하여, 이 삼각형의 면적에 대한 비(단위％, 이하 「NTSC비」라고 약칭한다.)에 의해 표현된다.
각 실시예 및 각 비교예의 액정 표시 장치의 NTSC비를 산출하고, 이하의 기준으로 평가하였다. 이 평가 결과를 표 1의 「색 재현성」의 란에 나타내었다.
3: 90％ 이상
2: 60％ 이상 90％ 미만
1: 60％ 미만
(경사 콘트라스트)
각 실시예 및 각 비교예의 액정 표시 장치의 경사 콘트라스트에 대해서, 측정기(TOPCON사제: BM-5A)를 사용하여, 암실에서 장치 정면으로부터의 극각 방향 60도, 방위각 방향 0도, 45도, 90도에 있어서의 흑색 표시 및 백색 표시의 휘도값을 측정하고, 백색 휘도/흑색 휘도를 산출하고, 각 실시예 및 각 비교예의 액정 표시 장치의 시야각 특성을 이하의 기준으로 평가하였다. 이 평가 결과를 표 1의 「경사 콘트라스트」의 란에 나타내었다.
3: 시야각 콘트라스트가 모두 50 이상이며, 광 누설을 인식할 수 없다.
2: 시야각 콘트라스트의 최솟값이 50 미만 25 이상이며, 조금 광 누설이 인식되지만 허용할 수 있을 정도.
1: 시야각 콘트라스트 최솟값이 25 미만이고, 큰 광 누설이 인식되어 허용할 수 없다.
<고찰>
상기 실시예 1 내지 7의 액정 표시 장치는, 비백색 광원과, 리어측 편광자 및 리어측 광학 필름을 포함하는 리어측 편광판과, 액정 셀과, 양자 도트 미립자를 함유하는 컬러 필터인 광 변환층과, 프론트측 광학 필름 및 프론트측 편광자를 포함하는 프론트측 편광판을 이 순서로 포함하고, 상기 프론트측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(2)는 -10nm 이상 10nm 이하이고, 상기 리어측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(1)과, 상기 Rth(2)의 합은, 200nm 이상 300nm 이하였다. 그 때문에, 비백색 광원으로부터 출사한 광이 리어측 광학 필름에서 위상 변환되었다. 이에 의해 광 변환층에 도달한 광에 의한 광 변환층의 발열이 억제되어, 양자 도트 미립자의 분산 상태에 변동이 발생하지 않게 됨으로써, 색 재현성이 우수함이 명확해져서, 본 발명의 효과가 나타났다.
비교예 1 및 2의 액정 표시 장치는, 프론트측 광학 필름의 두께 방향의 위상차가 10nm을 초과하고 있으므로, 액정 표시 장치로부터 출사되는 광이 착색되어, 우수한 색 재현성을 얻을 수 없었다.
비교예 3의 액정 표시 장치는, 프론트측 광학 필름의 두께 방향의 위상차가 -10nm 미만이므로, 액정 표시 장치로부터 출사되는 광이 착색되어, 우수한 색 재현성을 얻을 수 없었다.
비교예 4의 액정 표시 장치는, 리어측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(2)가 작음에 의해, 우수한 색 재현성을 얻을 수 없었다. 색 재현성이 저하된 이유는, 광 변환층에 도달하기 전의 비백색 광원으로부터의 광을 리어측 광학 필름으로 충분히 위상 변환할 수 없었던 것에 의한 것이라고 생각된다. 즉, 비백색 광원으로부터의 광이 그대로 광 변환층에 입사한 것에 의해, 광 변환층을 구성하는 컬러 필터가 발열하여, 광 변환층에 분산되는 양자 도트 미립자의 분산 상태가 변동했다고 생각된다.
본 출원은, 2017년 3월 2일에 출원된 일본 특허 출원 제2017-39608호를 기초로 하는 것이며, 그 내용은, 본원에 포함되는 것이다.
본 발명을 표현하기 위해서, 상술에 있어서 도면을 참조하면서 실시 형태를 통하여 본 발명을 적절하게 또한 충분히 설명했는데, 당업자라면 상술한 실시 형태를 변경 및/또는 개량하는 것은 용이하게 할 수 있는 것이라고 인식해야 한다. 따라서, 당업자가 실시하는 변경 형태 또는 개량 형태가, 청구범위에 기재된 청구항의 권리 범위를 이탈하는 레벨의 것이 아닌 한, 당해 변경 형태 또는 당해 개량 형태는, 당해 청구항의 권리 범위에 포괄된다고 해석된다.
본 발명에 따르면, 색 재현성이 저하되기 어려운 액정 표시 장치 및 당해 액정 표시 장치에 사용되는 한 쌍의 광학 필름을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 비백색 광원과, 리어측 편광자 및 리어측 광학 필름을 포함하는 리어측 편광판과, 액정 셀과, 양자 도트 미립자를 함유하는 컬러 필터인 광 변환층과, 프론트측 광학 필름 및 프론트측 편광자를 포함하는 프론트측 편광판을 이 순서로 포함하고,
    상기 프론트측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(2)는 -10nm 이상 10nm 이하이고,
    상기 리어측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(1)과, 상기 Rth(2)의 합은, 200nm 이상 300nm 이하인 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리어측 광학 필름은, 피라졸계 화합물을 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액정 셀은, VA 모드 또는 IPS 모드인 액정 표시 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리어측 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rth(1)은 200nm 이상 280nm 이하인 액정 표시 장치.
  5. 비백색 광원과, 리어측 편광자 및 리어측 광학 필름을 포함하는 리어측 편광판과, 액정 셀과, 양자 도트 미립자를 함유하는 컬러 필터인 광 변환층과, 프론트측 광학 필름 및 프론트측 편광자를 포함하는 프론트측 편광판을 이 순서로 포함하는 액정 표시 장치에 사용되는 한 쌍의 광학 필름이며,
    상기 한 쌍의 광학 필름의 한쪽은, 상기 프론트측 광학 필름으로서 사용되고, 그의 두께 방향의 위상차 Rth(2)는 -10nm 이상 10nm 이하이고,
    상기 한 쌍의 광학 필름의 다른 쪽은, 상기 리어측 광학 필름으로서 사용되고, 그의 두께 방향의 위상차 Rth(1)과, 상기 Rth(2)의 합은, 200nm 이상 300nm 이하인 한 쌍의 광학 필름.
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