KR102292765B1 - 광학 부재, 편광판 세트 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

기계적 강도가 우수하고 충분한 휘도를 제공하는 액정 표시 장치를 실현할 수 있는 광학 부재를 제공된다. 광학 부재는, 편광판; 소정의 굴절률을 갖는 저굴절률층; 및 프리즘 시트를 포함한다.

Description

광학 부재, 편광판 세트 및 액정 표시 장치{OPTICAL MEMBER, POLARIZING PLATE SET, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS}
본 출원은 35 U.S.C. 섹션 119 하에서 2014년 3월 31일에 출원된 일본 특허 출원 제 2014-073755호 및 2015년 1월 13일에 출원된 일본 특허 출원 제 2015-004045호에 대해 우선권을 주장하며, 이는 참조로써 본 명세서에서 원용된다.
본 발명은 광학 부재, 편광판 세트 및 액정 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 편광판, 소정의 굴절률을 갖는 저굴절률층, 프리즘 시트를 포함하는 광학 부재, 그리고 각각이 광학 부재를 사용하는 편광판 세트 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 디스플레이로서, 면광원 장치를 사용한 액정 표시 장치가 현저하게 널리 보급되고 있다. 예를 들어, 에지 라이트형 면광원 장치를 포함하는 액정 표시 장치에서는, 광원으로부터 출사된 광은 도광판에 입사하고, 도광판의 출광면 (액정 셀측 면) 과 그 이면 상의 전반사를 반복하면서 전파하면서 도광판 내를 전파한다. 도광판 내를 전파하는 광의 일부는, 도광판의 이면 등에 제공되는 광 산란체 등에 의해 그 진행 방향이 바꿔질 수 있고, 출광면으로부터 도광판의 외측으로 출사된다. 도광판의 출광면으로부터 출사된 광은 확산 시트, 프리즘 시트, 휘도 향상 필름 등과 같은 각종 광학 시트에 의해 확산 및 집광되고, 이후 액정 셀의 양측에 편광판이 배치되는 액정 표시 패널에 광이 입사한다. 액정 셀의 액정 층의 액정 분자는 각 화소마다 구동되어 입사광의 투과 및 흡수를 제어한다. 그 결과, 화상이 표시된다.
통상적으로, 상기 언급된 프리즘 시트는 면광원 장치의 케이싱에 끼워넣어져 도광판의 출광면에 근접하게 제공된다. 상술한 바와 같이, 이와 같은 면광원 장치를 사용한 액정 표시 장치에 있어서는, 프리즘 시트를 설치할 때 또는 실사용 환경하에서 프리즘 시트와 도광판이 서로에 대해 러빙되어, 도광판이 손상되는 경우가 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 프리즘 시트를 광원측 편광판에 일체화하는 기술이 제안되어 있다 (일본 공개특허공보 평 11-295714호). 그러나, 이와 같은 프리즘 시트가 일체화된 편광판을 사용한 액정 표시 장치는 충분한 휘도가 얻어지지 않는다는 점에서 문제가 있다.
본 발명은 관련 기술의 상기 언급된 과제를 해결하기 위해서 이루어졌으며, 본 발명의 목적은 기계적 강도가 우수하고 충분한 휘도를 제공하는 액정 표시 장치를 실현할 수 있는 광학 부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시형태에 따른 광학 부재는 편광판, 저굴절률층 및 프리즘 시트를 포함한다. 저굴절률층의 굴절률 n 은 1<n≤1.25 의 관계식을 만족한다.
본 발명의 하나의 실시형태에 있어서는, 저굴절률층의 굴절률 n 과 그 두께 d (nm) 가 하기 식 (1) 및 (2) 중 하나로 나타내지는 관계식을 만족한다.
1<n≤1.20 및 300≤d······· (1)
1.20<n≤1.25 및 500≤d······(2)
본 발명의 하나의 실시형태에 있어서는, 프리즘 시트가 저굴절률층과의 반대측으로 볼록한 복수의 기둥 모양의 단위 프리즘의 어레이를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시형태에 있어서는, 편광판 및 저굴절률층이 점착제를 개재하여 바로 적층된다.
본 발명의 하나의 실시형태에 있어서는, 광학 부재가 편광판, 저굴절률층, 및 프리즘 시트를 언급한 순서로 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 편광판 세트가 제공된다. 편광판 세트는 배면측 편광판으로서 사용되는 상술된 광학 부재; 및 시인측 편광판을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는 액정 셀; 액정 셀의 시인측에 배치된 편광판; 및 액정 셀의 시인측과의 반대측에 배치된 상술된 광학 부재를 포함한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 광학 부재를 설명하는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 광학 부재의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 액정 표시 장치를 설명하는 개략 단면도이다.
도 4a는 VA 모드에 있어서의 액정 분자의 배향 상태를 설명하는 개략 단면도이다.
도 4b는 VA 모드에 있어서의 액정 분자의 배향 상태를 설명하는 개략 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 하지만, 본 발명은 이들의 실시형태에는 한정되지 않는다.
A. 광학 부재의 전체 구성
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 광학 부재를 설명하는 개략 단면도이다. 광학 부재 (100) 는 편광판 (10), 저굴절률층 (20), 및 프리즘 시트 (30) 를 포함한다. 편광판 (10) 및 저굴절률층 (20) 은 통상적으로 점착제를 개재하여 바로 적층된다. 광학 부재 (100) 는 통상적으로 편광판 (10), 저굴절률층 (20), 및 프리즘 시트 (30) 를 언급한 순서로 포함한다. 편광판 (10) 은 통상적으로 편광자 (11), 편광자 (11) 의 일측에 배치된 보호층 (12), 및 편광자 (11) 의 타측에 배치된 보호층 (13) 을 갖는다. 프리즘 시트 (30) 는 통상적으로 기재부 (31) 및 프리즘부 (32) 를 포함한다. 편광판과 프리즘 시트는 상술한 바와 같이 일체화되고, 이로인해 프리즘 시트와 편광판 사이의 공기층이 배제될 수 있고, 이것으로 액정 표시 장치의 박형화에 기여할 수 있다. 액정 표시 장치의 박형화는, 그 박형화가 디자인의 선택을 폭넓게 하므로 상업적인 가치가 크다. 게다가, 공기층 배제는 공기층과 프리즘 시트 및/또는 편광판 사이의 계면에서 원치않는 반사 및 굴절을 억제할 수 있어, 이로 인해 액정 표시 장치의 표시 특성에 대한 악영향을 방지할 수 있다. 부가하여, 편광판과 프리즘 시트의 일체화는, 프리즘 시트를 면광원 장치 (백라이트 유닛 또는 실질적으로 도광판) 에 장착시 러빙에 의한 프리즘 시트의 손상을 회피할 수 있으므로, 그러한 손상에서 기인되는 표시의 탁함을 방지할 수 있고 기계적 강도가 뛰어난 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
저굴절률층의 굴절률 n 은 1<n≤1.25 의 관계식을 만족한다. 굴절률 n 은 바람직하게 1.20 이하이다. 본 발명에 있어서는, 이와 같은 굴절률을 갖는 저굴절률층을 편광판과 프리즘 시트 사이에 배치하여 액정 표시 장치에 있어서 추가적으로 높은 휘도를 제공할 수 있다. 이것은 하기의 이유 때문이다: 저굴절률층의 굴절률에 따라 전반사가 일어나는 각도가 상이하고, 굴절률 n 이 감소함에 따라 저굴절률층에 의한 반사 효율이 향상된다. 그 결과, 저굴절률층을 상술한 바와 같이 배치하여 극각 방향 측으로 기운 입사광의 반사율이 증가시키고, 이로 인해 액정 표시 장치에 있어서 추가적으로 높은 휘도를 제공할 수 있다.
하나의 실시형태에서, 저굴절률층의 굴절률 n 과 그 두께 d (nm) 는 하기 식 (1) 및 (2) 중 하나로 나타내지는 관계식을 만족한다.
1<n≤1.20 및 300≤d······· (1)
1.20<n≤1.25 및 500≤d······(2)
상기 언급된 구성의 존재는, 극각 방향 측으로 기운 입사광의 반사율을 증가시키고, 이로 인해 액정 표시 장치에 있어서 추가적으로 높은 휘도를 제공할 수 있다. 즉, 굴절률 n 의 값이 작은 경우에는, 그 두께 d 가 작은 경우라도, 저굴절률층에 있어서 충분한 반사 효율을 얻을 수 있다. 이것은, 저굴절률층의 두께 d 가 큰 만큼 저굴절률층에 의한 반사 효율이 향상되기 때문이다.
저굴절률층의 두께 d 로서는, 그 값이 식 (1) 또는 (2) 로 나타내지는 관계식을 만족할 수 있는 한 임의의 적절한 값을 취할 수 있다. 저굴절률층의 굴절률 n 이 1<n≤1.20 를 만족하는 경우, 두께 d 는 예를 들어 400 nm 이상, 바람직하게 500 nm 이상, 보다 바람직하게 600 nm 이상이다. 굴절률 n 이 1.20<n≤1.25 를 만족하는 경우에는, 두께 d 는 예를 들어 600 nm 이상, 바람직하게는 700 nm 이상, 보다 바람직하게는 800 nm 이상이다. 저굴절률층의 두께 d 가 그 범위내인 경우에는, 극각 방향 측으로 기운 입사광의 저굴절률층에 의한 반사율이 한층 증가한다. 그 결과, 액정 표시 장치에 있어서 추가적으로 높은 휘도를 제공할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태는 하기의 새롭게 발견된 과제를 해결하기 위해서이루어졌다: 편광판 및 프리즘 시트를 일체화함으로써 얻은 광학 부재를 사용한 액정 표시 장치에서는, 편광판 및 프리즘 시트가 별도로 배치되는 광학 부재를 사용하는 액정 표시 장치와 비교하여 충분한 휘도가 얻어지지 않는다. 상술한 바와 같이, 소정의 굴절률을 갖는 저굴절률층을 편광판과 프리즘 시트 사이에 배치하여, 프리즘 시트와 일체화된 편광판에 있어서의 특유의 문제인 액정 표시 장치의 휘도 저감을 억제할 수 있다. 저굴절률층을 편광판과 프리즘 시트 사이에 배치하는 기술적 의의는 후술되는 바와 같다. 편광판과 프리즘 시트를 별도로 배치하면서 사용하는 종래의 구성에서는, 스넬의 법칙에 따라 광의 굴절이 일어나므로, 약 40°미만의 각도를 갖는 광만이 편광판으로 입사한다. 하지만, 편광판 및 프리즘 시트의 일체화에 의해 임의의 공기 계면을 갖지 않는 구성에서는, 공기 계면에 의한 전반사가 일어나지 않기 때문에, 프리즘 시트에 의해 굽어진 광이 정면에서 경사 방향에 이르는 여러가지 각도로 진행한다. 즉, 광이 면에 수직으로 들어가는 각도를 0°로 정의하는 경우, 40°이상 (예를 들어, 40° ~ 50°) 만큼 극각 방향으로 기운 광이 편광판으로 들어간다. 따라서, 일체화한 광학 부재를 액정 표시 장치의 배면측 편광판으로서 사용하는 경우, 극각 방향 측으로 기운 광이 편광판으로 들어가는 경우, 광은 편광판에 의해 흡수 및 감쇠되고, 상판과 공기 사이의 계면에서 전반사되어 배면측으로 되돌아간다. 그 결과, 대부분의 광이 시인측으로 출사될 수 없다. 따라서, 시인측에서 이용되는 광의 양이 저감하므로, 액정 표시 장치의 휘도가 감소한다. 그러나, 저굴절률층을 편광판과 프리즘 시트 사이에 배치하는 경우에는, 극각 방향 측으로 기운 입사광이 편광판에 광이 입사하기 이전에 저굴절률층에 의해 전반사될 수 있다. 전반사된 광은 백라이트측에서 반사되어 시인측에서 재이용될 수 있으며, 그 결과 액정 표시 장치에 있어서 높은 휘도를 얻을 수 있다.
이하, 광학 부재의 각 구성 요소를 상세하게 설명한다.
B. 편광판
편광판 (10) 은 통상적으로 편광자 (11), 편광자 (11) 의 일측에 배치된 보호층 (12), 및 편광자 (11) 의 타측에 배치된 보호층 (13) 을 포함한다. 편광자는 통상적으로 흡수형 편광자이다.
B-1. 편광자
상기 언급된 흡수형 편광자의 파장 589 nm 에서의 투과율 (또한 단일축 투과율이라고도 한다) 은, 바람직하게는 41% 이상이며, 보다 바람직하게는 42% 이상이다. 단일축 투과율의 이론적인 상한은 50% 임에 유의한다. 또한, 그 편광도는 바람직하게는 99.5% ~ 100% 이며, 더욱 바람직하게는 99.9% ~ 100% 이다. 단일축 투과율 및 상기 편광도가 이 범위에 속하는 한, 액정 표시 장치에 사용되는 경우 정면 방향의 콘트라스트가 더욱 높아질 수 있다.
상술된 단일축 투과율 및 편광도는 분광 광도계를 이용하여 측정할 수 있다. 편광도에 대한 구체적인 측정 방법은 편광자의 평행 투과율 (H0) 및 직교 투과율 (H90) 의 측정, 및 다음 식: 편광도(%)={(H0-H90)/(H0＋H90)}1/2×100 을 통한 편광도의 결정을 수반할 수도 있다. 평행 투과율 (H0) 은, 2매의 동일한 편광자를 그 흡수축이 서로 평행이 되는 방식으로 서로 중첩하도록 함으로써 제작된 평행형 적층 편광자의 투과율 값을 지칭한다. 또한, 직교 투과율 (H90) 은, 2매의 동일한 편광자글 그 흡수축이 서로 직교가 되는 방식으로 서로 중첩하도록 함으로써 제작된 직교형 적층 편광자의 투과율 값을 지칭한다. 각각의 투과율은, JIS Z 8701-1982의 2도 시야 (C 광원) 에서의 상대 분광 감도 보정을 통해 얻은 Y 값임에 유의한다.
흡수형 편광자로서는, 목적에 따라 임의의 적절한 편광자가 채용될 수도 있다. 그 예들은 폴리비닐 알코올계 필름, 부분 포르말화 폴리비닐 알코올계 필름, 또는 에틸렌-아세트산 비닐 공중합계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질을 흡착시킨 다음 1축 연신하여 얻은 편광자, 및 폴리비닐 알코올을 탈수 처리하여 얻은 생성물 또는 폴리 염화 비닐을 탈염산 처리하여 얻은 생성물 등의 폴리엔계 배향 필름을 포함한다. 또한, 예를 들어 미국 특허 5,523,863호에 개시된 바와 같이 액정성 화학물이 고정 방향으로 배향되어 있는, 이색성 물질과 액정성 화합물을 각각 포함하는 게스트 호스트 타입의 E형 및 O형 편광자, 그리고 예를 들어 미국 특허 6,049,428호에 개시되어 있는 바와 같이 리오트로픽 액정이 고정 방향으로 배향되어 있는 E형 및 O형 편광자를 사용할 수도 있다.
이와 같은 편광자 중에서도, 높은 편광도를 갖는 관점에서, 요오드를 함유하는 폴리비닐 알코올 (PVA) 계 필름으로 형성된 편광자가 적합하게 사용된다. 편광자에 적용되는 폴리비닐 알코올계 필름의 재료로서는, 폴리비닐 알코올 또는 그 유도체가 사용된다. 폴리비닐 알코올의 유도체의 예들은 폴리비닐 포르말 및 폴리비닐 아세탈, 그리고 예를 들어 에틸렌 또는 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산, 그 알킬 에스테르, 또는 아크릴아미드로 변성된 폴리비닐 알코올을 포함한다. 중합도가 약 1,000 ~ 10,000, 비누화도가 약 80 몰% ~ 100 몰% 인 폴리비닐 알코올이 일반적으로 사용된다.
폴리비닐 알코올계 필름 (미연신 필름) 은 종래의 방법에 따라 적어도 1축 연신 처리 및 요오드 염색 처리가 실시되고, 또한 붕산 처리 또는 요오드 이온 처리가 실시될 수도 있다. 또한, 상술된 처리가 실시된 폴리비닐 알코올계 필름 (연신 필름) 은 종래의 방법에 따라 건조를 통해 편광자가 된다.
1축 연신 처리에 있어서의 연신 방법은 특별히 제한되지 않으며, 습윤 연신법과 건식 연신법 중 어느 하나를 채용할 수도 있다. 건식 연신법의 연신 수단으로서는, 예를 들어, 롤간 연신 방법, 가열 롤 연신 방법, 또는 압축 연신 방법이 주어진다. 연신은 복수의 단계들로 수행될 수도 있다. 연신 수단에서, 미연신 필름은 일반적으로 가열 상태에 있다. 미연신 필름으로서 두께가 약 30 ㎛ ~ 150 ㎛ 인 필름이 일반적으로 사용된다. 연신 필름의 연신 배율은 목적에 따라 적절히 설정될 수도 있다. 하지만, 연신 배율 (총연신 배율) 은 약 2배 ~ 8배, 바람직하게는 약 3배 ~ 6.5배, 더욱 바람직하게는 3.5배 ~ 6배이다. 연신 필름의 두께는 약 5 ㎛ ~ 40 ㎛ 인 것이 적합하다.
요오드 염색 처리는, 폴리비닐 알코올계 필름을 요오드 및 요오드화 칼륨을 함유하는 요오드 용액에 침지함으로써 행해진다. 요오드 용액은 일반적으로 요오드 수용액이고, 요오드 및 용해 보조제로서 요오드화 칼륨을 함유한다. 요오드 농도는 바람직하게 약 0.01 wt% ~ 1 wt% 이고, 보다 바람직하게는 0.02 wt% ~ 0.5 wt% 이며, 요오드화 칼륨 농도는 바람직하게 약 0.01 wt% ~ 10 wt% 이고, 보다 바람직하게는 0.02 wt% ~ 8 wt% 이다.
요오드 염색 처리에서, 요오드 용액의 온도는 일반적으로 약 20℃ ~ 50℃, 바람직하게는 25℃ ~ 40℃ 이다. 침지 시간은 일반적으로 약 10 초 ~ 300 초, 바람직하게는 20 초 ~ 240 초의 범위 내이다. 요오드 염색 처리에서, 요오드 용액의 농도, 및 폴리비닐 알코올계 필름의 요오드 용액으로의 침지 온도 및 침지 시간 등의 조건을 조정함으로써, 폴리비닐 알코올계 필름에 있어서의 요오드 함유량 및 칼륨 함유량 모두가 원하는 범위가 되도록 조정한다. 요오드 염색 처리는, 1축 연신 처리전, 1축 연신 처리중, 및 1축 연신 처리후의 시점 중 어느 시점에서 실시해도 된다.
붕산 처리는, 붕산 수용액에 폴리비닐 알코올계 필름을 침지함으로써 실시한다. 붕산 수용액에서의 붕산 농도는 약 2 wt% ~ 15 wt%, 바람직하게는 3 wt% ~ 10 wt% 이다. 붕산 수용액에는 요오드화 칼륨, 칼륨 이온 및 요오드 이온을 포함시킬 수도 있다. 붕산 수용액에서의 요오드화 칼륨 농도는 약 0.5 wt% ~ 10 wt% 이고, 바람직하게는 1 wt% ~ 8 wt% 이다. 요오드화 칼륨을 함유하는 붕산 수용액으로, 착색이 적은 편광자, 즉 가시광의 거의 전파장역에 대해 흡광도가 거의 일정한, 이른바 뉴트럴 회색의 편광자를 얻을 수 있다.
예를 들어, 요오드 이온 처리에 대해, 예를 들어, 요오드화 칼륨과 요오드 이온을 통합함으로써 얻은 수용액을 사용한다. 요오드화 칼륨 농도는 바람직하게 약 0.5 wt% ~ 10 wt%, 보다 바람직하게 1 wt% ~ 8 wt% 이다. 요오드 이온 함침 처리에서, 수용액의 온도는 일반적으로 약 15℃ ~ 60℃, 바람직하게는 25℃ ~ 40℃ 이다. 침지 시간은 일반적으로 약 1초 ~ 120초, 바람직하게는 3초 ~ 90 초의 범위 내이다. 요오드 이온 처리의 시점은, 그 시점이 건조 단계 이전이면 특별히 제한되지 않는다. 이 처리를 후술되는 수세 이후에 실시할 수도 있다.
상술된 처리가 실시된 폴리비닐 알코올계 필름 (연신 필름) 에는 종래의 방법에 따라 수세 단계 및 건조 단계가 실시될 수도 있다.
건조 단계로서, 임의의 적절한 건조 방법, 예컨대, 자연 건조, 송풍 건조, 또는 가열 건조를 채용할 수 있다. 예를 들어, 가열 건조의 경우, 그 건조 온도는 통상적으로 20℃ ~ 80℃, 바람직하게는 25℃ ~ 70℃ 이다. 건조 시간은 바람직하게는 약 1분 ~ 10분이다. 또한, 건조 이후의 편광자의 수분율은 바람직하게 10 wt% ~ 30 wt% 이며, 보다 바람직하게는 12 wt% ~ 28 wt% 이며, 더욱 바람직하게는 16 wt% ~ 25 wt% 이다. 수분율이 과도하게 크면, 편광판을 건조할 때에, 편광자의 건조하게 따라 편광도가 저하하는 경향이 있다. 특히, 500 nm 이하의 단파장 영역에 있어서의 직교 투과율이 증대한다, 즉, 단파장의 광 누출로 인해, 흑표시가 청색으로 착색되는 경향이 있다. 반대로, 편광자의 수분율이 과도하게 작으면, 국소적인 요철 결함 (크닉 (knick) 결함) 등의 문제가 발생하기 쉬울 수도 있다.
편광판 (10) 은 통상적으로 장척상 (예를 들어, 롤상) 으로 제공되어 광학 부재의 제조에 사용된다. 하나의 실시형태에서, 편광자는 그 길이 방향으로 흡수축을 갖는다. 이와 같은 편광자는 당업계에서 관용되고 있는 제조 방법 (예를 들어, 상술한 바와 같은 제조 방법) 에 의해 얻어질 수 있다. 다른 실시형태에서, 편광자는 그 폭 방향으로 흡수축을 갖는다.
B-2. 보호층
보호층은 편광자용 보호 필름으로서 사용할 수도 있는 임의의 적절한 필름으로 형성된다. 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예는, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 셀룰로오스계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐 알코올계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에테르 술폰계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리노르보르넨계 수지, 폴리올레핀계 수지, (메타)아크릴계 수지, 및 아세테이트계 수지 등의 투명 수지를 포함한다. 그 다른 예는 (메타)아크릴계 수지, 우레탄계 수지, (메타)아크릴 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 또는 실리콘계 수지 등의 열경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지이다. 그 또 다른 예는 실록산계 폴리머 등의 유리질계 폴리머이다. 또한, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (WO 01/37007 A1) 에 기재된 폴리머 필름도 사용할 수 있다. 이 필름의 재료로서는, 예를 들어, 측사슬에 치환 또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와 측사슬에 치환 또는 비치환의 페닐기 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수도 있다. 그 예는 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 형성되는 교호 공중합체와 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체를 함유하는 수지 조성물이다. 폴리머 필름은, 예를 들어, 수지 조성물의 압출 성형물일 수도 있다. 보호층은 서로 동일하거나 또는 상이해도 된다.
보호층 각각의 두께는 바람직하게 10 ㎛ ~ 100 ㎛ 이다. 보호층 각각은 접착층 (구체적으로는 접착제층 또는 점착제층) 을 개재하여 편광자에 적층될 수도 있거나, 또는 (접착층을 개재하지 않고) 편광자와 밀착되도록 적층될 수도 있다. 접착제층은 임의의 적절한 접착제로 형성된다. 접착제는, 예를 들어, 폴리비닐 알코올계 수지를 주성분으로 사용하는 수용성 접착제이다. 폴리비닐 알코올계 수지를 주성분으로 사용하는 수용성 접착제는 바람직하게 금속 화합물 콜로이드를 더 함유할 수 있다. 금속 화합물 콜로이드는, 금속 화합물 미립자가 분산매 중에 분산되도록 할 수 있고, 그 콜로이드는 미립자의 동종 전하 사이의 상호 반발의 결과로 정전기적으로 안정화되어 영구적으로 안정성을 갖는 콜로이드일 수 있다. 금속 화합물 콜로이드를 형성하는 미립자의 평균 입자경은, 편광 특성 등의 편광자의 광학 특성에 악영향을 미치지 않는 이상 임의의 적절한 값일 수 있다. 평균 입자경은 바람직하게 1 nm ~ 100 nm 이고, 더욱 바람직하게는 1 nm ~ 50 nm 이다. 이것은, 미립자를 접착제층 중에 균일하게 분산시킬 수 있고, 그 접착성을 확보할 수 있으며, 그리고 크닉을 억제할 수 있기 때문이다. 용어 "크닉"은 편광자와 각 보호층 사이의 계면에서 생기는 국소적인 요철 결함을 지칭하는 것임에 유의해야 한다.
C. 저굴절률층
저굴절률층 (20) 으로서는, 굴절률 n 이 1<n≤1.25 의 관계식을 만족하는 한 임의의 적절한 저굴절률층을 채용할 수도 있다. 저굴절률층의 두께는 상술한 바와 같다.
저굴절률층은 통상적으로 내부에 공극을 갖는다. 저굴절률층의 공극률은 임의의 적절한 값을 취할 수 있다. 공극률은, 예를 들어 5% ~ 90% 이며, 바람직하게는 25% ~ 80% 이다. 공극률이 이 범위 내인 경우, 저굴절률층의 굴절률을 충분히 감소시킬 수 있고, 또한 높은 기계적 강도를 얻을 수 있다.
내부에 공극을 갖는 저굴절률층은, 예를 들어, 다공질층 및/또는 공기층을 적어도 부분적으로 갖는 저굴절률층이다. 다공질층은 통상적으로 에어로겔 및/또는 입자 (예를 들어, 중공 미립자 및/또는 다공질 입자) 를 포함한다. 저굴절률층은 바람직하게 나노포러스 층 (구체적으로는 90% 이상의 미세 구멍 각각의 직경이 10-1 ~ 103 nm 의 범위내인 다공질층) 이다.
저굴절률층을 구성하는 재료로서 임의의 적절한 재료를 채용할 수 있다. 재료로서, 예를 들어, 국제 공개 제 2004/113966호 팜플렛, 일본 공개특허공보 2013-254183호, 및 일본 공개특허공보 2012-189802호에 기재된 재료를 각각 채용할 수 있다. 그 구체예는 실리카계 화합물; 가수분해성 실란류, 및 그 부분 가수분해물 및 탈수 축합물; 유기 폴리머; 각각 실란올기를 함유하는 규소 화합물; 규산염을 산이나 이온 교환 수지에 접촉시킴으로써 얻어지는 활성 실리카; 중합성 모노머 (예를 들어, (메타)아크릴계 모노머 및 스티렌계 모노머); 경화성 수지 (예를 들어, (메타)아크릴계 수지, 불소 함유 수지, 및 우레탄 수지); 및 이들의 조합을 포함한다.
유기 폴리머의 예는 폴리올레핀류 (예를 들어, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌), 폴리우레탄류, 불소 함유 폴리머 (예를 들어, 불소 함유 모노머 단위와 가교 반응성 부여를 위한 구성 단위를 구성 성분으로 갖는 함불소 공중합체), 폴리에스테르류 (예를 들어, 폴리(메타)아크릴산 유도체 (본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "(메타)아크릴산"은 아크릴산 및 메타크릴산을 의미하고, 표현 "(메타)"는 모두 경우에 이와 같은 의미를 갖는다)), 폴리에테르류, 폴리아미드류, 폴리이미드류, 폴리우레아류, 및 폴리카보네이트류를 포함한다.
재료는 바람직하게 실리카계 화합물; 가수분해성 실란류; 또는 그 부분 가수분해물 및 탈수 축합물을 포함한다.
실리카계 화합물의 예는 SiO2 (무수 규산); SiO2 를 포함하는 화합물 및 Na2O-B2O3 (보로실리케이트), Al2O3 (알루미나), B2O3, TiO2, ZrO2, SnO2, Ce2O3, P2O5, Sb2O3, MoO3, ZnO2, WO3, TiO2-Al2O3, TiO2-ZrO2, In2O3-SnO2, 및 Sb2O3-SnO2 (캐릭터 "-"는 복합 산화물을 나타낸다) 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개의 화합물을 포함한다.
가수분해성 실란류로서는, 예를 들어, 치환기 (예를 들어, 불소) 를 가지고 있어도 되는 알킬기 함유 가수분해성 실란류를 들 수 있다. 가수분해성 실란류, 및 그 부분 가수분해물 및 탈수 축합물은 바람직하게 알콕시실란 및 실세스퀴옥산이다.
알콕시실란은 모노머 또는 올리고머일 수도 있다. 알콕시실란 모노머는 알콕실기를 3개 이상 갖는 것이 바람직하다. 알콕시실란 모노머의 예는 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라부톡시실란, 테트라프로폭시실란, 디에톡시디메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 및 디메틸디에톡시실란을 포함한다. 알콕시실란 올리고머로서는, 모노머를 가수분해 및 중축합함으로써 얻어지는 중축합물이 바람직하다. 재료로서 알콕시실란을 사용하는 것을 통해, 우수한 균일성을 갖는 저굴절률층이 얻어진다.
실세스퀴옥산은 일반식 RSiO1.5 (단 R 은 유기 관능기를 나타낸다) 에 의해 나타내지는 네트워크 폴리실록산의 총칭이다. R 의 예는 알킬기 (직쇄 또는 분기쇄일 수도 있고 탄소 원자수 1 ~ 6 이다), 페닐기, 및 알콕시기 (예를 들어, 메톡시기 또는 에톡시기) 를 포함한다. 실세스퀴옥산의 구조예는 래더 (ladder) 형 구조 및 캐이지 (cage) 형 구조를 포함한다. 재료로서 실세스퀴옥산을 사용하여, 우수한 균일성, 우수한 내후성, 우수한 투명성, 및 우수한 경도를 갖는 저굴절률층을 제공한다.
입자로서는 임의의 적절한 입자를 채용할 수 있다. 입자는 각각 통상적으로 실리카계 화합물로 형성된다.
입자의 저굴절률층에서의 형상으로서 임의의 적절한 형상을 채용할 수도 있다. 형상의 예는 구상, 판상, 침상, 스트링 (string) 상, 및 포도송이상을 포함한다. 스트링상의 입자의 예는 각각이 구상, 판상, 또는 침상인 복수의 입자를 염주 방식 (beaded manner) 으로 연결하여 얻은 입자; 단섬유상의 입자 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2001-188104호에 기재된 단섬유상의 입자); 및 이들의 조합을 포함한다. 스트링상의 입자는 선상이어도 되고, 분기상이어도 된다. 포도송이상의 실리카 입자는, 예를 들어, 구상, 판상, 및 침상의 복수의 입자를 응집하여 얻은 포도송이상의 입자이다. 실리카 입자의 형상은, 예를 들어, 투과 전자 현미경으로 관찰함으로써 확인할 수 있다.
입자의 평균 입자경은, 예를 들어 5 nm ~ 200 nm 이며, 바람직하게는 10 nm ~ 200 nm 이다. 상기 언급된 구성의 존재는 충분히 굴절률이 낮은 저굴절률층을 제공할 수 있고 저굴절률층의 투명성을 유지할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "평균 입자경"은 질소 흡착법 (BET법) 에 의해 측정된 비표면적 (㎡/g) 을 사용하여 식 "평균 입자경=(2,720/비표면적)"으로부터 구해진 값을 의미한다 (일본 공개특허공보 평 1-317115호 참조).
저굴절률층을 얻는 방법의 예는, 일본 공개특허공보 2010-189212호, 일본 공개특허공보 2008-040171호, 일본 공개특허공보 2006-011175호, 국제 공개 제 2004/113966호 팜플렛, 및 그들의 참고 문헌에 기재된 방법을 포함한다. 그 구체예는 실리카계 화합물 및 가수분해성 실란류, 그리고 그 부분 가수분해물 및 탈수 축합물의 적어도 하나를 가수분해 및 중축합시키는 방법; 다공질 입자 및/또는 중공 미립자를 사용하는 것을 수반하는 방법; 및 스프링 백 현상을 이용하여 에어로겔층을 생성하는 것을 수반하는 방법을 포함한다.
저굴절률층 (20) 은 임의의 적절한 접착층 (예를 들어, 접착제층 또는 점착제층: 도시 생략) 을 개재하여 편광판 (10) 에 부착된다. 저굴절률층이 점착제로 구성되는 경우에는, 접착층을 생략할 수도 있다. 즉, 이 경우에는, 편광판 (10) 및 프리즘 시트 (30) 가 저굴절률 점착제를 개재하여 서로 부착된다.
D. 프리즘 시트
프리즘 시트 (30) 는 통상적으로 기재부 (31) 및 프리즘부 (32) 를 포함한다. 본 실시형태에서는, 저굴절률층 (20) 이 프리즘부 (32) 를 지지하는 기재부로서 기능할 수 있으므로, 기재부 (31) 가 반드시 제공될 필요가 있는 것은 아니라는 점에 유의해야 한다. 본 발명의 광학 부재가 액정 표시 장치의 백라이트 측에 배치되는 경우, 프리즘 시트 (30) 는 통상적으로 장치의 백라이트 유닛의 도광판으로부터 출사된 편광 광을, 광의 편광 상태를 유지한 채로, 예를 들어 프리즘부 (32) 내에서의 전반사에 의해, 액정 표시 장치의 대략 법선 방향으로 최대 강도를 갖는 편광 광으로서, 저굴절률층 (20) 을 개재하여, 편광판 (10) 으로 안내한다. 용어 "대략 법선 방향"은 법선 방향에 대한 소정의 각도에서의 방향, 예를 들어, 법선 방향에 대한 ±10°의 범위내 각도에서의 방향을 포함한다는 점에 유의해야 한다.
프리즘 시트 (30) 는 임의의 적절한 접착층 (예를 들어, 접착제층 또는 점착제층: 도시 생략) 을 개재하여 저굴절률층 (20) 에 부착된다. 저굴절률층이 점착제로 형성되는 경우에는, 접착층을 생략할 수 있다.
D-1. 프리즘부
하나의 실시형태에서, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 프리즘 시트 (30) (실질적으로는 프리즘부 (32)) 는, 저굴절률층 (20) 과의 반대측으로 볼록한 복수의 단위 프리즘 (33) 을 병렬 방식으로 어레이한 것이다. 바람직하게, 각각의 단위 프리즘 (33) 은 기둥 모양이다. 각각의 단위 프리즘 (33) 의 길이 방향 (능선 방향) 은, 편광판 (10) 의 투과축과 대략 직교하거나 또는 대략 평행하는 방향으로 향하고 있다. 바람직하게는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 각각의 단위 프리즘 (33) 의 길이 방향 (능선 방향) 은, 편광판 (10) 의 투과축과 대략 직교하는 방향으로 향하고 있다. 각각의 단위 프리즘의 능선 방향이 편광판의 투과축과 대략 평행이 되도록 프리즘 시트 및 편광판을 배치하는 경우, 액정 표시 장치에서 얻어지는 휘도가 추가적으로 향상된다. 본 명세서에 있어서, 표현 "실질적으로 직교" 및 "대략 직교"는 2개의 방향이 이루는 각도가 90°± 10°인 경우, 바람직하게 90°± 7°인 경우, 더욱 바람직하게 90°± 5°인 경우를 포함한다는 점에 유의한다. 표현 "실질적으로 평행" 및 "대략 평행"은, 2 개의 방향이 이루는 각도가 0°± 10°인 경우, 바람직하게 0°± 7°인 경우, 더욱 바람직하게 0°± 5°인 경우를 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 이러한 간단한 표현 "직교" 또는 "평행"은 실질적으로 직교한 상태 또는 실질적으로 평행한 상태를 포함할 수 있다. 프리즘 시트 (30) 는, 각각의 단위 프리즘 (33) 의 능선 방향과 편광판 (10) 의 투과축이 소정 각도를 형성할 수 있도록 배치 (이른바 경사 배치) 할 수도 있다는 점에 유의해야 한다. 이와 같은 구성의 채용은 모아레의 발생을 한층 양호하게 방지할 수 있는 경우가 있다. 의도적으로 경사 배치를 실시하는 경우라도, 그 각도는 최대한 약 10°인 경우가 종종 있으므로, "실질적으로 평행"의 범주에 포함되는 경우가 많다는 점에 유의해야 한다.
각각의 단위 프리즘 (33) 의 형상으로서는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한 임의의 적절한 구성이 채용될 수 있다. 각각의 단위 프리즘 (33) 의, 그 배열 방향과 평행하고 두께 방향으로 평행한 단면 형상은 삼각형상일 수도 있고 또는 임의의 다른 형상 (예를 들어, 삼각형의 경사면들의 일방 또는 양방 각각이 경사각이 상이한 복수의 평탄면을 갖는 형상) 일 수도 있다. 삼각형상은, 단위 프리즘의 정점을 지나고 시트면에 직교하는 직선에 대해 비대칭인 형상 (예를 들어, 부등변 삼각형) 일 수도 있거나, 또는 직선에 대해 대칭인 형상 (예를 들어, 이등변 삼각형) 일 수도 있다. 게다가, 단위 프리즘의 정점은 모따기된 곡면 형상일 수도 있거나, 또는 선단이 평탄면이 되도록 컷팅하는 것에 의해 얻어진, 그 단면이 사다리꼴인 형상일 수도 있다. 단위 프리즘 (33) 의 상세한 형상은 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들어, 각각의 단위 프리즘 (33) 에 대해 일본 공개특허공보 평 11-84111호에 기재된 구성이 채용될 수 있다.
D-2. 기재부
프리즘 시트 (30) 에 기재부 (31) 가 제공되는 경우, 예를 들어 단일의 재료를 압출 처리함으로써 기재부 (31) 및 프리즘부 (32) 를 일체적으로 형성해도 되고, 기재부용 필름 위에 프리즘부를 부형해도 된다. 기재부의 두께는 바람직하게 25 ㎛ ~ 150 ㎛ 이다. 이와 같은 두께이면, 저굴절률층과 프리즘부 사이의 거리를 원하는 범위로 하게 할 수 있다. 게다가, 이와 같은 두께는 프리즘 시트의 취급성 및 강도의 관점에서도 바람직하다.
기재부 (31) 를 구성하는 재료로서는, 목적 및 프리즘 시트의 구성에 따라 임의의 적절한 재료를 채용할 수 있다. 기재부용 필름 위에 프리즘부를 부형하는 경우에는, 기재부용 필름은 구체적으로, 예를 들어, 삼아세트산 셀룰로오스 (TAC), 폴리메타크릴산메틸 (PMMA) 등의 (메타)아크릴계 수지, 또는 폴리카보네이트 (PC) 수지로 형성된 필름이다. 필름은 바람직하게는 미연신 필름이다.
단일 재료로 기재부 (31) 및 프리즘부 (32) 를 일체 형성하는 경우에는, 재료로서 기재부용 필름 위에 프리즘부를 부형하는 경우의 프리즘부 형성용 재료와 동일한 재료를 사용할 수 있다. 프리즘부 형성용 재료의 예는 에폭시 아크릴레이트계 및 우레탄 아크릴레이트계의 반응성 수지 (예를 들어, 전리 방사선 경화성 수지) 를 포함한다. 일체 구성의 프리즘 시트를 형성하는 경우에는, PC 또는 PET 등의 폴리에스테르 수지, PMMA 또는 MS 등의 아크릴계 수지, 또는 환형 폴리올레핀 등의 광 투과성의 열가소성 수지를 사용할 수 있다.
기재부 (31) 는 실질적으로 광학적 등방성을 갖는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 사용되는 문구 "실질적으로 광학적 등방성을 갖는"은, 위상차 값이 액정 표시 장치의 광학 특성에 실질적으로 영향을 주지 않는 정도로 작다는 것을 의미한다. 예를 들어, 기재부의 면내 위상차 Re 는 바람직하게 20 nm 이하이며, 보다 바람직하게는 10 nm 이하이다. 면내 위상차 Re 는 23 ℃ 에서 파장 590 nm 의 광으로 측정한 면내 위상차 값임에 유의해야 한다. 면내 위상차 Re 는 식 "Re =(nx-ny)×t"로 나타내진다. 여기서, nx 는 광학 부재의 면내에서 굴절률이 최대가 되는 방향 (즉, 지상축 방향) 에서의 굴절률이며, ny 는 면내에서 지상축으로 수직인 방향 (즉, 진상축 방향) 에서의 굴절률이며, t 는 광학 부재의 두께 (nm) 이다.
게다가, 기재부 (31) 의 광탄성 계수는 바람직하게 -10×10-13 ㎡/N ~ 10×10-13 ㎡/N 이며, 보다 바람직하게는 -5×10-13 ㎡/N ~ 5×10-13 ㎡/N 이며, 더욱 바람직하게는 -3×10-13 ㎡/N ~ 3×10-13 ㎡/N 이다.
E. 위상차층
광학 부재 (100) 는 목적에 따라 임의의 적절한 위치에 임의의 적절한 위상차층을 더 가질 수도 있다 (도시 생략). 위상차층이 배치되는 위치, 층수, 각층의 복굴절성 (굴절률 타원체) 등은 예를 들어 액정 셀의 구동 모드 및 원하는 특성등에 따라 적절히 선택될 수 있다. 목적에 따라, 위상차층은 또한 편광자의 보호층을 겸해도 된다. 이하, 본 발명의 광학 부재에 적용가능한 위상차층의 대표예를 설명한다.
예를 들어, 광학 부재가 IPS 모드의 액정 표시 장치에 사용되는 경우, 광학 부재는 편광판 (10) 의 저굴절률층 (20) 과의 반대측에 nx1>ny1>nz1 의 관계식을 만족하는 제 1 위상차층을 포함할 수도 있다. 이 경우, 광학 부재는 제 1 위상차층의 외측 (편광판 (10) 과의 반대측) 에 nz2>nx2>ny2 의 관계식을 만족하는 제 2 위상차층을 더 포함할 수도 있다. 제 2 위상차층은, nz2>nx2=ny2 의 관계식을 만족하는, 이른바 포지티브 C-플레이트일 수도 있다. 제 1 위상차층의 지상축과 제 2 위상차층의 지상축은 서로에 대해 직교 또는 평행일 수도 있다. 광학 부재의 시야각과 생산성을 고려하면, 축들이 서로 평행인 것이 바람직하다.
제 1 위상차층의 면내 위상차 Re1 은, 바람직하게 60 nm ~ 140 nm 이다. 제 1 위상차층의 Nz 계수 Nz1 은 바람직하게 1.1 ~ 1.7 이다. 제 2 위상차층의 면내 위상차 Re2 는, 바람직하게 10 nm ~ 70 nm 이다. 제 2 위상차층의 두께 방향 위상차 Rth2 는, 바람직하게 -120 nm ~ -40 nm 이다. 면내 위상차 Re 는 상기에서 정의한 대로이다. 두께 방향 위상차 Rth 는, 식 "Rth={(nx＋ny)/2-nz}×d"로 나타내진다. Nz 계수는, 식 "Nz=(nx-nz)/(nx-ny)"로 나타내진다. 여기서, nx 및 ny 는 상기에서 정의한 대로이다. nz 는 광학 부재 (여기서는, 제 1 위상차층 또는 제 2 위상차층) 의 두께 방향의 굴절률을 나타낸다. 첨자의 "1" 및 "2"는, 각각 제 1 위상차층 및 제 2 위상차층을 나타내는 것임에 유의해야 한다.
대안으로, 제 1 위상차층은 nx1>nz1>ny1 의 관계식을 만족하는 위상차층일 수도 있다. 이 경우, 제 2 위상차층은 nx2=ny2>nz2 의 관계식을 만족하는 이른바 네거티브 C-플레이트인 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 명세서에서 사용되는 표현 "nx=ny"는, nx 와 ny 가 엄밀하게 서로 동등한 경우 뿐만 아니라, nx 와 ny 가 실질적으로 서로 동등한 경우도 포함하는 것임에 유의해야 한다. 본 명세서에서 사용되는 문구 "실질적으로 동등한"의 취지는 하기의 경우가 또한 포함된다는 것이다: 차이가 액정 표시 장치의 전체적인 광학 특성에 실용상의 영향을 주지 않는 범위에서 nx 와 ny 가 서로 상이한 경우. 따라서, 본 실시형태에서의 네거티브 C-플레이트는, 플레이트가 이축성을 갖는 경우를 포함한다.
또한, 예를 들어, 광학 부재가 VA 모드의 액정 표시 장치에 사용되는 경우, 광학 부재는 원편광판으로서 이용되어도 된다. 구체적으로, 광학 부재는, 편광판 (10) 의 광 확산층 (20) 과의 반대측에 λ／4 판으로서 기능하는 제 1 위상차층을 가지고 있어도 된다. 이 경우, 편광자의 흡수축과 제 1 위상차층의 지상축 사이에 형성된 각도는 실질적으로 45° 또는 실질적으로 135°인 것이 바람직하다. 게다가, 이 경우, 액정 표시 장치는 액정 셀과 시인측 편광판 사이에 λ／4 판으로서 기능하는 위상차층을 포함하는 것이 바람직하다. 광학 부재는, 편광자와 제 1 위상차층 사이에 nz2>nx2>ny2 의 관계식을 만족하는 제 2 위상차층을 더 가져도 된다. 게다가, 액정 셀의 위상차 파장 분산치 (Recell[450]/Recell[550]) 를 αcell 로 나타내고, 제 1 위상차층의 위상차 파장 분산치 (Re1[450]/Re1[550]) 를 α1 로 나타내는 경우, α1/αcell 이 0.95 ~ 1.02 인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 위상차층의 Nz 계수는 1.1<Nz1≤2.4 의 관계식을 만족하는 것이 바람직하고, 제 2의 위상차층의 Nz 계수는 -2≤Nz2≤-0.1 의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 예를 들어, 광학 부재가 VA 모드의 액정 표시 장치에 사용되는 경우, 광학 부재는 선편광판으로서 이용되어도 된다. 구체적으로, 광학 부재는 편광판 (10) 의 저굴절률층 (20) 과의 반대측에 nx1>ny1>nz1 의 관계식을 만족하는 제 1 위상차층을 포함하고 있어도 된다. 제 1 위상차층의 면내 위상차 Re1 은 바람직하게 20 nm ~ 200 nm 이며, 보다 바람직하게는 30 nm ~ 150 nm 이며, 더욱 바람직하게는 40 nm ~ 100 nm 이다. 제 1 위상차층의 두께 방향 위상차 Rth1 은 바람직하게 100 nm ~ 800 nm 이며, 보다 바람직하게는 100 nm ~ 500 nm 이며, 더욱 바람직하게는 150 nm ~ 300 nm 이다. 제 1 위상차층의 Nz 계수는 바람직하게 1.3 ~ 8.0 이다.
F. 편광판 세트
본 발명의 광학 부재는 통상적으로 액정 표시 장치의 그 시인측과의 반대측에 배치되는 편광판 (이하, "배면측 편광판"이라고 칭하는 경우가 있다) 으로서 이용될 수 있다. 이 경우, 배면측 편광판과 시인측 편광판을 포함하는 편광판 세트가 제공될 수 있다. 시인측 편광판으로서는, 임의의 적절한 편광판이 채용될 수 있다. 시인측 편광판은 통상적으로 편광자 (예를 들어, 흡수형 편광자) 와 편광자의 적어도 일측에 배치된 보호층을 포함한다. 편광자 및 보호층으로서는, B 항목에 기재된 것들이 이용될 수 있다. 시인측 편광판은, 목적에 따라 임의의 적절한 광학 기능층 (예를 들어, 위상차층, 하드 코트층, 안티글레어층, 또는 반사 방지층) 을 더 가질 수도 있다. 편광판 세트는, 시인측 편광판 (의 편광자) 의 흡수축과 배면측 편광판 (의 편광자) 의 흡수축이 실질적으로 서로 직교 또는 평행이 되도록 액정 셀의 각각의 측에 배치된다.
G. 액정 표시 장치
도 3은 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 액정 표시 장치의 개략 단면도이다. 액정 표시 장치 (500) 는 액정 셀 (200), 액정 셀 (200) 의 시인측에 배치된 시인측 편광판 (110), 액정 셀 (200) 의 시인측과의 반대측에 배치된 배면측 편광판으로서의 본 발명의 광학 부재 (100), 및 광학 부재 (100) 의 액정 셀 (200) 과의 반대측에 배치된 백라이트 유닛 (300) 을 포함한다. 광학 부재 (100) 는 A 항목 ~ E 항목에 설명한 대로이다. 시인측 편광은 F 항목에 설명한 대로이다. 도시된 예에서, 시인측 편광판 (110) 은 편광자 (11), 편광자의 일측에 배치된 보호층 (12), 및 편광자 (11) 의 타측에 배치된 보호층 (13) 을 포함한다. 시인측 편광판 (110) 및 광학 부재 (배면측 편광판)(100) 는, 그 각각의 흡수축이 실질적으로 서로 직교 또는 평행이 될 수 있도록 배치된다. 백라이트 유닛 (300) 으로 임의의 적절한 구성이 채용될 수 있다. 예를 들어, 백라이트 유닛 (300) 은 에지 라이트 방식이어도 되고, 직하 방식이어도 된다. 직하 방식이 채용되는 경우, 백라이트 유닛 (300) 은, 예를 들어, 광원, 반사 필름, 및 확산판을 포함한다 (모두 도시 생략). 에지 라이트 방식이 채용되는 경우, 백라이트 유닛 (300) 은 도광판과 라이트 리플렉터를 더 포함할 수 있다 (모두 도시 생략).
액정 셀 (200) 은, 1 쌍의 기판 (210, 210') 과 기판 사이에 협지된 표시 매체로서의 액정 층 (220) 을 포함한다. 일반적인 구성에서는, 1 쌍의 기판 중 하나의 기판 (210') 에 컬러 필터 및 블랙 매트릭스가 제공되고, 1 쌍의 기판 중 다른 기판 (210) 에 액정의 전기 광학 특성을 제어하는 스위칭 소자, 이 스위칭 소자에 게이트 신호를 주는 주사선 및 소스 신호를 주는 신호선, 및 화소 전극과 대향 전극이 제공된다. 상기 언급된 기판 (210, 210') 사이의 간격 (셀 갭) 은, 스페이서 등에 의해 제어될 수 있다. 상기 언급된 기판 (210, 210') 의 액정 층 (220) 과 접하는 측에는, 예를 들어, 폴리이미드로 이루어지는 배향막 등을 제공할 수 있다.
하나의 실시형태에 있어서, 액정 층 (220) 은 전계가 존재하지 않는 상태에서 호모지니어스 배열로 배향된 액정 분자를 포함한다. 상술한 액정 층 (결과적으로, 액정 셀) 은 통상적으로 nx>ny=nz 의 3차원 굴절률을 나타낸다. 본 명세서에서, ny=nz 는, ny 와 nz 가 완전하게 동일한 경우 뿐만 아니라, ny 와 nz 가 실질적으로 동일한 경우도 포함함에 유의한다.
상술한 3차원 굴절률을 나타내는 액정 층을 사용하는 구동 모드의 대표예로서는, 인플레인 스위칭 (IPS) 모드, 프린지 필드 스위칭 (FFS) 모드 등을 들 수 있다. 상기 언급된 IPS 모드에서는, 전압 제어 복굴절 (ECB : Electrically Controlled Birefringence) 효과를 이용함으로써, 전계가 존재하지 않는 상태에서 호모지니어스 배열로 배향된 액정 분자를, 예를 들어, 금속으로 각각 형성된 대향 전극과 화소 전극에 의해 발생되고 기판에 평행한 전계 (횡전계라고도 한다) 에 응답시킨다. 보다 구체적으로는, 예를 들어, 테크노 타임즈사에 의해 출판된 "월간 디스플레이 7월호" pp. 83 ~ 88 (1997) 및 일본 액정 학회에 의해 출판된 "액정 vol. 2, No. 4" pp. 303 ~ 316 (1998) 에 기재되어 있는 바와 같이, 전계 무인가시 액정 셀의 배향 방향과 일측의 편광자의 흡수축을 서로 일치시키고, 상하의 편광판을 서로 직교 배치시키는 경우, 노멀리 블랙 모드는 전계가 존재하지 않는 상태에서 완전하게 흑표시를 제공한다. 전계가 존재하는 경우에는, 액정 분자가 기판에 평행을 유지하면서 회전 동작을 행하여, 회전각에 상응하는 투과율을 얻을 수 있다. 상기 언급된 IPS 모드는, 그 각각이 V 자형 전극, 지그재그 전극 등을 채용하는, 슈퍼 인플레인 스위칭 (S-IPS) 모드 및 어드밴스드 슈퍼 인플레인 스위칭 (AS-IPS) 모드를 포함함에 유의한다.
상기 언급된 FFS 모드에서는, 전압 제어 복굴절 효과를 이용함으로써, 전계가 존재하지 않는 상태에서 호모지니어스 배열로 배향된 액정 분자를, 예를 들어, 투명 도전체로 각각 형성된 대향 전극과 화소 전극에 의해 발생되고 기판에 평행한 전계 (횡전계라고도 한다) 에 응답시킨다. FFS 모드에 있어서의 횡전계는 또한 프린지 전계라고도 함에 유의한다. 이 프린지 전계는, 투명 도전체로 각각 형성된 대향 전극과 화소 전극 사이의 간격을 셀 갭보다 좁게 설정함으로써 발생시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 예를 들어 "SID (Society for Information Display) 2001 다이제스트, pp. 484 ~ 487" 및 일본 공개특허공보 2002-031812호에 기재되어 있는 바와 같이, 전계 무인가시 액정 셀의 배향 방향과 일측의 편광자의 흡수축을 서로 일치시키고, 상하의 편광판을 서로 직교 배치시키는 경우, 노멀리 블랙 모드는 전계가 존재하지 않는 상태에서 완전하게 흑표시를 제공한다. 전계가 존재하는 경우에는, 액정 분자가 기판에 평행을 유지하면서 회전 동작을 행하여, 회전각에 상응하는 투과율을 얻을 수 있다. 상기 언급된 FFS 모드는, 그 각각이 V 자형 전극, 지그재그 전극 등을 채용하는, 어드밴스드 프린지 필드 스위칭 (A-FFS) 모드 및 울트라 프린지 필드 스위칭 (U-FFS) 모드를 포함함에 유의한다.
전계가 존재하지 않는 상태에서 호모지니어스 배열로 배향된 액정 분자를 사용하는 구동 모드 (예를 들어, IPS 모드, FFS 모드) 에서는, 경사의 계조 반전이 없고, 그 경사 시야각이 넓으며, 이에 따라 본 발명에 사용되는 정면 방향으로 지향된 면광원을 이용하는 경우라도 경사 방향의 시인성이 우수하다는 이점이 있다.
다른 실시형태에서는, 액정 층 (220) 은 전계가 존재하지 않는 상태에서 호메오트로픽 배열로 배향된 액정 분자를 포함한다. 상술한 액정 층 (결과적으로, 액정 셀) 은 통상적으로 nz>nx=ny 의 3차원 굴절률을 나타낸다. 전계가 존재하지 않는 상태에서 호메오트로픽 배열로 배향된 액정 분자를 사용하는 구동 모드로서는, 예를 들어, 수직 배향 (VA) 모드를 들 수 있다. VA 모드는 멀티 도메인 VA (MVA) 모드를 포함한다.
도 4a 및 도 4b는 VA 모드에 있어서의 액정 분자의 배향 상태를 설명하는 개략 단면도이다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, VA 모드에 있어서의 액정 분자는, 전압 무인가시 기판 (210, 210') 에 대략 수직 (법선 방향) 으로 배향된다. 여기서, 용어 "대략 수직"은 또한 액정 분자의 배향 벡터가 법선 방향에 대해 기울어지는 경우, 즉, 액정 분자가 틸트각을 갖는 경우도 포함한다. 틸트각 (법선으로부터의 각도) 은 바람직하게 10°이하, 더욱 바람직하게는 5°이하, 특히 바람직하게는 1°이하이다. 액정 분자가 이와 같은 범위의 틸트각을 가져서, 액정 표시 장치의 콘트라스트가 우수할 수 있다. 또한, 동영상 표시 특성이 향상될 수 있다. 상술한 바와 같은 대략 수직 배향은, 예를 들어, 수직 배향막을 형성한 기판 사이에 부의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정을 배치하는 것에 의해 실현될 수 있다. 이와 같은 상태에서, 광학 부재 (100) 를 통과하여 액정 층 (220) 에 입사하는 선편광의 광은, 대략 수직으로 배향된 액정 분자의 주축 방향을 따라 진행한다. 복굴절은 액정 분자의 주축 방향으로 실질적으로 발생하지 않으며, 이에 따라 입사광은 그 편광 방위를 바꾸지 않고 진행하여, 광학 부재 (100) 에 직교하는 투과축을 갖는 시인측 편광판 (110) 에 의해 흡수된다. 이 방식으로, 전압 무인가시 암상태의 표시가 얻어진다 (노멀리 블랙 모드). 도 4b에 나타낸 바와 같이, 전극간에 전압이 인가되는 경우에는, 액정 분자의 주축이 기판면에 평행하게 배향된다. 이 상태의 액정 분자는, 광학 부재 (100) 를 통과하고 액정 층에 입사하는 선편광의 광에 대해 복굴절성을 나타내고, 그리고 입사광의 편광 상태는 액정 분자의 기울기에 응답하여 변화한다. 소정의 최대 전압 인가시 액정 층 (220) 을 통과하는 광은 예를 들어 편광 방위가 90°회전되는 선편광이 되며, 이에 따라 광이 시인측 편광판 (110) 을 투과하여 명상태의 표시가 얻어진다. 다시 전압 무인가 상태로 설정되면, 배향 규제력에 의해 암상태의 표시로 표시를 되돌릴 수 있다. 또한, 인가 전압을 변화시켜 액정 분자의 기울기를 제어하고, 시인측 편광판 (110) 으로부터의 광의 투과 강도를 변화시켜 계조 표시가 가능해진다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되지 않는다. 실시예에서의 시험 및 평가 방법은 다음과 같다. 또한, 특별히 명기하지 않는 한, 실시예에서의 "부" 및 "%"는 중량 단위 기준이다.
(1) 굴절률 및 두께의 측정 방법
엘립소미터 (제품명: "Woollam M2000", J. A. Woollam 제조) 를 이용해 반사 측정을 실시하여 굴절률 및 두께를 구하였다.
(2) 프리즘 시트로부터 하측 편광판까지의 총 두께의 평가
얻어진 액정 표시 장치의 그 프리즘 시트로부터 그 하측 편광판까지의 총 두께가 500 ㎛ 이하인 경우를 ○ 로 평가하였고, 총 두께가 500 ㎛ 를 초과한 경우를 ×로 평가하였다.
(3) 액정 표시 장치의 정면 휘도
액정 표시 장치의 그 전체 화면에서 흰색 표시를 수행하도록 하였고, 코노스코프 (AUTRONIC MELCHERS 제조) 를 이용하여 그 정면 휘도 (단위: cd/㎡) 를 측정하였다.
(4) 액정 표시 장치의 확산 조도
액정 표시 장치의 상부에 소정의 간격으로 코노스코프 (AUTRONIC MELCHERS 제조) 를 배치하고, 그리고 전방위각 방향에서 1°마다 휘도 L 을 측정함으로써, 광 확산 조도 (단위: Lx) 를 산출하였다.
<실시예 1>
(제 1 위상차층용 필름의 제조)
환형 폴리올레핀계 폴리머를 주성분으로 하는 시판되는 고분자 필름 [Optes Inc. 제조, 상품명: "ZeonorFilm ZF14-130" (두께: 60 ㎛, 유리 전이 온도: 136℃)"] 를 텐터 연신기를 이용하여 온도 158℃ 에서, 그 필름 폭이 원래의 필름 폭의 3.0 배가 되도록, 그 폭방향으로 고정단 일축 연신 처리하였다 (횡연신 공정). 얻어진 필름은, 그 반송 방향으로 진상축을 갖는 네거티브 2축 플레이트 (3차원 굴절률: nx>ny>nz) 였다. 네거티브 2축 플레이트의 면내 위상차는 118 nm, Nz 계수는 1.16 이었다.
(제 2 위상차층용 필름의 제조)
스티렌-무수 말레산 공중합체 (노바 케미컬 재팬 주식회사 제조, 제품명: "DYLARK D232") 의 펠릿 형상 수지를 단축 압출기와 T 다이를 이용하여 270℃ 에서 압출하였고, 얻어진 시트상의 용융 수지를 냉각 드럼으로 냉각하여 두께 100 ㎛ 의 필름을 얻었다. 이 필름을 롤 연신기를 이용하여 온도 130℃ 및 연신 배율 1.5 배로 반송 방향으로 자유단 1축 연신 처리하여, 반송 방향으로 진상축을 갖는 위상차 필름을 얻었다 (종연신 공정). 얻어진 필름을 텐터 연신기를 이용하여 온도 135℃ 에서, 그 필름 폭이 종연신 후의 필름 폭의 1.2 배가 되도록, 그 폭방향으로 고정단 일축 연신 처리하여, 두께 50 ㎛ 의 2축 연신 필름을 얻었다 (횡연신 공정). 얻어진 필름은, 반송 방향으로 진상축을 갖는 포지티브 2축 플레이트 (3차원 굴절률: nz>nx>ny) 였다. 이 포지티브 2축 플레이트의 면내 위상차는 20 nm, 두께 방향 위상차 Rth 는 -80 nm 였다.
(위상차층을 갖는 편광판의 제조)
폴리비닐 알코올을 주성분으로 포함하는 고분자 필름 [쿠라레 주식회사 제조, 상품명 "9P75R (두께: 75 ㎛, 평균 중합도: 2,400, 비누화도: 99.9 몰%)"] 을 수세욕에 1분간 침지시키면서 반송 방향으로 1.2 배 비율로 연신하였다. 그 후, 요오드 농도 0.3 wt% 의 수용액에 1분간 침지하는 것에 의해 염색하면서, 반송 방향으로, 전혀 연신되어 있지 않은 필름 (원래 길이) 을 기준으로 하여 3 배의 비율로 연신하였다. 다음, 이 연신 필름을, 붕산 농도 4 wt% 및 요오드화 칼륨 농도 5 wt% 의 수용액에 침지하면서, 반송 방향으로, 원래 길이를 기준으로 하여 6 배까지의 비율로 더 연신하였다. 결과물을 70℃ 에서 2분간 건조하여 편광자를 얻었다.
한편, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름 (코니카 미놀타 주식회사 제조, 제품명 "KC4UYW", 두께: 40 ㎛) 의 편면에, 알루미나 콜로이드 함유 접착제를 도포하고, 그 결과물을 상기에서 얻어진 편광자의 편면에, 편광자와 필름의 양자의 반송 방향이 서로 평행이 되도록 롤투롤 프로세스에 의해 적층하였다. 알루미나 콜로이드 함유 접착제는, 아세토아세틸기를 갖는 폴리비닐 알코올계 수지 (평균 중합도: 1,200, 비누화도: 98.5 몰%, 아세토아세틸화도: 5 몰%) 100 중량부에 대해 메틸올 멜라민 50 중량부를 순수에서 용해하여, 고형분 3.7 wt% 의 수용액을 조제하고; 그리고 얻어진 수용액 100 중량부에, 양의 전하를 갖는 알루미나 콜로이드 (평균 입자경: 15 nm) 를 고형분 10 wt% 로 함유하는 수용액 18 중량부를 첨가하여 조제하였다. 계속해서, 편광자의 TAC 필름과의 반대측 면에, 알루미나 콜로이드 함유 접착제를 도포한 제 1 위상차층용 필름을, 이들의 반송 방향이 서로 평행이 되도록 롤투롤 프로세스에 의해 적층하였다. 그 후, 적층물을 55℃ 에서 6분간 건조시켰다. 건조 이후의 적층체의 제 1 위상차층의 표면에, 제 2 위상차층용 필름을 아크릴계 점착제 (두께: 5 ㎛) 를 개재하여, 이들의 반송 방향이 서로 평행이 되도록 롤투롤 프로세스에 의해 적층하였다. 이로써, 위상차층을 갖는 편광판 (제 2 위상차층/제 1 위상차층/편광자/TAC 필름) 을 얻었다.
(프리즘 시트)
시판되는 노트북 PC (SONY 주식회사 제조, 상품명: "VAIO Type S") 를 분해하고, 그 백라이트측의 프리즘 시트를 꺼내고, 프리즘부와의 반대측 면에 존재하는 확산층을 아세트산 에틸로 제거하였다. 이로써, 어떠한 확산층도 없는 프리즘 시트를 본 실시예의 프리즘 시트로서 준비하였다.
(저굴절률층)
다음과 같이 얻은 층을 저굴절률층으로 사용하였다: 프리즘 시트의 프리즘부와의 반대측 면에, 용매로서의 메틸 이소부틸 케톤 (MIBK) 에 평균 입경 40 nm 정도의 구상의 중공 실리카 입자를 분산시켜 제조한 도공액 (JGC Catalysts and Chemicals Ltd. 제조, 상품명: "THRULYA 4320") 을 코팅하고, 그 액체를 80℃ 에서 1분간 건조하였다. 이 층의 두께 및 굴절률을 평가하였다. 그 결과, 두께는 400 nm, 굴절률은 1.19 였다.
(광학 부재의 제조)
상기에서 얻은 위상차층을 갖는 편광판과 상기에서 얻은 "저굴절률층/프리즘 시트"의 구성을 갖는 적층체를 아크릴계 점착제를 개재하여 서로 부착시켰다. 그 결과, 도 1에 나타낸 것과 같은 "편광판/저굴절률층/프리즘 시트"의 구성을 갖는 광학 부재를 얻었다. 프리즘 시트의 단위 프리즘의 능선 방향과 편광판의 투과축이 서로 평행이 되도록, 편광판과 적층체를 일체화하였음에 유의해야 한다. 따라서, 프리즘 시트의 각각의 단위 프리즘의 능선 방향과 편광판의 흡수축이 서로 직교하도록 일체화하였다. 이와 같은 배치 관계를 갖는 광학 부재에서 저굴절률층의 두께는 400 nm 였다.
(본 발명의 광학 부재를 사용한 액정 표시 장치의 제조)
IPS 모드의 액정 표시 장치 (Apple 주식회사 제조, 상품명: "iPad2") 로부터 액정 패널을 꺼내고, 액정 패널로부터 편광판 등의 광학 부재를 제거하여 액정 셀을 취하였다. 사용을 위해 액정 셀의 양면 (각각의 유리 기판의 외측) 을 세정하였다. 액정 셀의 상측 (시인측) 에 시판되는 편광판 (닛토 전공 주식회사 제조, 제품명: "CVT1764FCUHC") 을 첩부하였다. 게다가, 편광 선글라스를 씌운채로 표시 장치를 보았을 때의 시인성을 향상시키기 위해서, 편광판 위에 λ／4 판 (가네카 주식회사 제조, 상품명: "UTZ 필름 ＃140") 을 그 지상축이 편광판의 흡수축과 45°의 각도를 이루도록 하는 방식으로 첩부하였다. 게다가, 상기에서 얻어진 광학 부재를, 하측 (배면측) 편광판으로서 아크릴계 점착제를 개재하여 액정 셀의 하측 (배면측) 에 첩부하였다. 이로써, 액정 표시 패널을 얻었다. 이 때, 각각의 편광판의 투과축이 서로 직교하도록 첩부하였다.
한편, 백라이트 유닛으로서, 시판되는 노트북 PC (SONY 주식회사 제조, 상품명: "VAIO Type S") 로부터 꺼낸 백라이트 유닛을 사용하였다. 상기에서 얻어진 액정 표시 패널에 이 백라이트 유닛을 통합시켜, 도 3에 나타낸 바와 같은 액정 표시 장치를 제조하였다.
<실시예 2>
저굴절률층의 두께가 800 nm 가 되도록 광학 부재를 제조한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로 본 발명의 광학 부재를 사용한 액정 표시 장치를 제조하였다.
<실시예 3>
후술되는 바와 같이 저굴절률층을 얻는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 부재를 사용한 액정 표시 장치를 제조하였다. 즉, 프리즘 시트의 프리즘부와의 반대측 면에 스프링 백 현상을 이용하여 에어로겔층을 제조하고, 그 층을 저굴절률층으로 사용하였다. 에어로겔층을 일본 공개특허공보 2006-011175호의 실시예 1에 기재된 순서에 따라 제조하였다.
<실시예 4>
저굴절률층을 후술되는 바와 같이 얻는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 부재를 사용한 액정 표시 장치를 제조하였다. 즉, 프리즘 시트의 프리즘부와의 반대측 면에 실시예 1에서 사용한 중공 실리카 입자 대신에 침상의 실리카 입자가 분산된 재료를 코팅함으로써 얻어진 다공질층을 저굴절률층으로 사용하였다.
<실시예 5>
저굴절률층을 후술되는 바와 같이 얻는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 부재를 얻었다. 이 광학 부재를 이용하여 액정 표시 장치를 제조하였다. 즉, 프리즘 시트의 프리즘부와의 반대측 면에, 후술되는 바와 같이 저굴절률층을 형성하였다. 디메틸술폭시드 (DMSO) 2.2g 에 규소 화합물의 전구체인 메틸트리메톡시실란 (MTMS) 0.95g 을 용해시켜 얻은 혼합액에, 0.01 mol/L 의 옥살산 수용액 0.5g 을 첨가하고, 그 혼합물을 실온에서 30분간 교반하여 MTMS를 가수분해하였다. 이로써, 트리스(하이드록시)메틸실란을 생성하였다. 그 후, DMSO 5.5g 에, 28% 농도의 암모니아수 0.38g 및 순수 0.2g 을 첨가하였다. 그 후, 가수분해 처리된 혼합액을 혼합물에 더 첨가하고, 그 전체를 실온에서 15분간 교반하여, 트리스(하이드록시)메틸실란을 겔화시켰다. 이로써, 겔상 규소 화합물을 얻었다. 겔화 처리된 혼합액을, 그대로 40℃ 에서 20시간 인큐베이트하여 숙성 처리를 실시하였다. 다음으로, 숙성 처리된 겔상 규소 화합물을, 스패츌라를 이용하여 각각 수 mm ~ 수 cm 사이즈를 갖는 과립으로 분쇄하였다. 과립에 이소프로필 알코올 (IPA) 40g 을 첨가하고, 그 혼합물을 가볍게 교반하였다. 그 후, 혼합물을 실온에서 6시간 정치하여 겔중의 용매 및 촉매를 데칸테이션하였다. 동일한 데칸테이션 처리를 3회 반복하여, 용매 치환을 완료하였다. 다음, 혼합액 중의 겔상 규소 화합물을 분쇄 처리하였다. 분쇄 처리에서는, 5-㎤ 스크류 병에 겔 1.18g 및 IPA 1.14g 을 칭량한 후, 그 혼합물을 호모게나이저 (상품명: "UH-50", SMT 주식회사 제조) 를 사용하여 50 W 및 20 kHz 의 조건하에서 2분간 분쇄하였다. 분쇄 처리에 의해, 혼합액 중의 겔상 규소 화합물이 분쇄되어, 그 결과 혼합액이 분쇄물의 졸 액으로 전환되었다. 혼합액에서의 분쇄물의 입도 편차를 나타내는 체적 평균 입자경을 확인하였다. 그 결과, 체적 평균 입자경은 0.5 ㎛ ~ 0.7 ㎛ 였다. 게다가, 0.3 wt% 의 KOH 수용액을 준비하고, 졸 액 0.5g 에 0.02g 의 KOH 를 첨가하여 도공액을 조제하였다. 프리즘 시트의 프리즘부와의 반대측 면을 상기 도공액으로 코팅하고, 그 액을 80℃ 에서 1분간 건조함으로써 얻어지는 층을 저굴절률층으로 사용하였다. 이 층의 두께 및 굴절률을 평가하였다. 그 결과, 두께는 1,000 nm, 굴절률은 1.07 이었다.
<비교예 1>
위상차층을 갖는 편광판과 역프리즘 시트를 아크릴계 점착제를 개재하여 서로 부착한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 부재를 사용한 액정 표시 장치를 제조하였다.
<비교예 2>
위상차층을 갖는 편광판과 역프리즘 시트 사이의 공간에 저굴절률 코팅제인 불소 혼합 아크릴 하드 코트 (다이킨공업 주식회사제, 상품명: "AR110") 를 도공하고, 80℃ 에서 1분간 건조시킨 후, 300 mJ 의 에너지를 갖는 자외선을 건조물에 조사하여 저굴절률층을 제공한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 부재를 사용한 액정 표시 장치를 제조하였다.
<비교예 3>
후술되는 바와 같이 저굴절률층을 얻은 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로 광학 부재를 사용한 액정 표시 장치를 제조하였다. 즉, 프리즘 시트의 프리즘부와의 반대측에, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 (오사카 유기화학공업사 제조, 상품명: "비스코트 ＃300", 굴절률: 1.52) 25g 에, 도공액 (상품명: "THRULYA 4320") 375g 및 광 중합 개시제 (BASF사 제조, 상품명: "IRGACURE 907") 5g 을 첨가하여 얻은 혼합액을 도공하고, 그 액체를 80℃ 에서 1분간 건조한 다음, 300 mJ 의 에너지를 갖는 자외선으로 건조물을 조사함으로써 도공막을 제조하였다. 이 도공막의 굴절률은 1.34, 두께는 1,000 nm 였다.
<비교예 4>
역프리즘 시트를 백라이트 유닛에 통합하고 그 결과물을 위상차층을 갖는 편광판과는 별도의 부재로서 제공한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로 프리즘 시트가 별도인 액정 표시 장치를 제조하였다.
실시예 및 비교예에서 얻어진 액정 표시 장치를 (1) ~ (4) 의 평가에 제공하였다. 표 1 및 표 2 가 결과를 나타낸다. 표 2 중의 정면 휘도비 및 확산 조도비는, 각각 비교예 1의 정면 휘도 및 확산 조도를 100% 로 정의했을 경우의 비를 나타내는 것임에 유의해야 한다.
Figure 112015031122447-pat00001
Figure 112015031122447-pat00002
표 1 및 표 2 로부터 명백한 바와 같이, 각각이 편광판과 프리즘 시트를 일체화하여 얻은 광학 부재를 배면측 편광판으로서 사용한 액정 표시 장치에 있어서, 본 발명의 실시예 중 하나의 광학 부재를 배면측 편광판으로서 사용한 액정 표시 장치는, 종래의 광학 부재를 사용한 경우에 비해 보다 높은 휘도를 얻을 수 있다. 게다가, 본 발명의 실시예 중 어느 하나의 광학 부재를 배면측 편광판으로서 사용한 액정 표시 장치는, 편광판과 프리즘 시트를 별도로 배치한 채로 사용하는 경우와 달리, 프리즘 시트와 도광판 사이를 러빙함으로써 손상되지 않기 때문에 기계적 강도가 뛰어나다. 게다가, 액정 표시 장치의 총 두께가 얇아질 수 있다.
본 발명의 광학 부재는 액정 표시 장치의 배면측 편광판으로서 바람직하게 이용될 수 있다. 이와 같은 광학 부재를 사용한 액정 표시 장치는, 휴대 정보 단말 (PDA), 휴대전화, 시계, 디지털 카메라, 및 휴대 게임기를 포함하는 휴대 기기, PC 모니터, 노트북 타입의 PC, 및 복사기를 포함하는 OA 기기, 비디오 카메라, 액정 텔레비젼 세트, 및 전자 렌지를 포함하는 가정용 전기 기기, 리버스 모니터, 카 내비게이션 시스템용 모니터, 및 카 오디오를 포함하는 차재용 기기, 상업 점포용 인포메이션 모니터를 포함하는 전시 기기, 감시용 모니터를 포함하는 경비 기기, 및 개호용 모니터 및 의료용 모니터를 포함하는 개호/의료 기기 등의 각종 용도에 사용할 수 있다.
본 발명의 광학 부재는 편광판, 소정의 굴절률을 갖는 저굴절률층, 및 프리즘 시트를 포함하고, 이로 인해 충분한 휘도를 제공하는 액정 표시 장치를 실현할 수 있다. 게다가, 평관판과 프리즘 시트가 일체화되므로, 본 발명의 광학 부재가 기계적 강도가 뛰어난 액정 표시 장치를 실현시킬 수 있다.
다수의 다른 변형예들은 본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않으면서 당업자들에게 명백할 것이고 당업자들에 의해 용이하게 실시될 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위의 범주가 상세한 설명에 의해 한정되는 것으로 의도되지 않고 오히려 폭넓게 해석되어야 한다는 것을 이해해야 한다.

Claims (7)

  1. 편광판;
    저굴절률층; 및
    프리즘 시트를 포함하고,
    상기 저굴절률층의 굴절률 n 이 1<n≤1.25 의 관계식을 만족하고,
    상기 저굴절률층의 굴절률 n 과 그 두께 d (nm) 가, 하기 식 (1) 및 (2) 중 하나로 나타내지는 관계식을 만족하는, 광학 부재.
    1<n≤1.20 및 300≤d······· (1)
    1.20<n≤1.25 및 500≤d······(2)
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘 시트가, 상기 저굴절률층과의 반대측으로 볼록한 복수의 기둥 모양의 단위 프리즘의 어레이를 포함하는, 광학 부재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광판 및 상기 저굴절률층이 점착제를 개재하여 바로 적층되는, 광학 부재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 부재는 상기 편광판, 상기 저굴절률층, 및 상기 프리즘 시트를 언급한 순서로 포함하는, 광학 부재.
  6. 배면측 편광판으로서 사용되는 제 1 항에 기재된 광학 부재; 및
    시인측 편광판을 포함하는, 편광판 세트.
  7. 액정 셀;
    상기 액정 셀의 시인측에 배치된 편광판; 및
    상기 액정 셀의 상기 시인측과의 반대측에 배치된 제 1 항에 기재된 광학 부재를 포함하는, 액정 표시 장치.
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