KR102311948B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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고우이치 무라타
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Abstract

본 발명은, 액정 표시 장치 내의 편광판/액정 셀/편광판으로 이루어지는 적층체의 컬을 고도로 제어 가능한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
액정 셀, 액정 셀의 한쪽의 면에 맞붙여진 편광판 A, 액정 셀의 다른 한쪽의 면에 맞붙여진 편광판 B를 갖는 액정 표시 장치로, 상기 편광판 A는, 편광자의 투과축 방향이 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행이고, 편광자의 적어도 편면에 폴리에스테르 필름이 적층된 구조이며, 상기 편광판 B는, 편광자의 흡수축 방향이 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행이고, 편광자의 적어도 편면에 보호 필름이 적층된 구조이며, 상기 폴리에스테르 필름의 액정 표시 장치의 장변 방향의 수축력 Ff와, 편광판 B가 갖는 편광자의 액정 표시 장치의 장변 방향의 수축력 Fp가 0.1≤ Ff/Fp≤2의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치이다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, PC용 모니터, 텔레비전 등에 이용되는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치의 경량화를 하기 위해 유리 기판을 박막화하는 경향이 있어, 종래의 0.7㎜에서 0.5㎜ 이하, 더 나아가서는 0.3㎜의 것 등이 검토되고 있으며, 향후 한층 더의 박막화가 진행될 것으로 생각된다. 액정 표시 장치에 있어서의 유리 기판은 편광판의 열거동(熱擧動)에 의한 컬을 억제하는 효과가 있는 점에서, 유리 기판의 두께 감소에 수반하여 컬 억제 효과가 대폭 내려가, 액정 표시 장치 내에 존재하는 편광판/액정 셀/편광판으로 이루어지는 적층체의 휘어짐의 문제가 현재화(顯在化)되고 있다.
종래부터, 편광판/액정 셀/편광판으로 이루어지는 적층체의 컬을 억제하는 검토는 다수 제안되어 있고, 예를 들면, 특허문헌 1에서는 액정 표시 장치의 액정 셀 상하에 배치되는 시인측(視認側)과 백라이트측의 편광판에 있어서, 각각의 편광판의 장변 방향의 탄성률을 제어함으로써, 또, 상하 편광판의 놓여지는 환경의 다름을 고려하여, 상하 편광판의 탄성률에 차이를 둠으로써 액정 표시 장치의 휘어짐의 개선을 제안하고 있다. 또, 특허문헌 2에서는 편광판의 흡수축 방향과 투과축 방향의 수축력의 차이에 주목하여, 고온 또는 고온 고습 시의 수축 주(主)방향의 편광판의 수축력을 작게 함으로써 디스플레이 장치의 휘어짐을 개선하고 있다.
일본국 특개2006-267503호 공보 WO2014-204165A
그러나, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에서는 온도 변화에 수반하는 뒤틀림(歪)이나 흡/방습에 수반하는 뒤틀림에 대해 제어함으로써 개선 검토가 이루어지고 있는 반면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등의 유리 전이 온도가 낮은 필름을 이용하는 경우에 고려해야 하는, 필름이 원래 가지고 있는 잔류 뒤틀림(열수축률)의 영향을 고려한 것은 아니었다.
즉, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 액정 표시 장치 내의 편광판/액정 셀/편광판으로 이루어지는 적층체의 컬을 고도로 제어 가능한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
액정 표시 장치는, 통상, 액정 셀의 한쪽의 면에, 편광자의 투과축 방향이 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행이 되도록 편광판이 적층되고, 다른 한쪽의 면에, 편광자의 흡수축 방향이 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행이 되도록 편광판이 적층되어 있다. 시판의 각종 액정 표시 장치를 이용하여 예의 검토를 행한 결과, 수축력이 큰 편광자 흡수축 방향이 장변이 되는 편광판이 수축함으로써 컬이 발생하기 쉬워지는 형상 인자의 문제(컬은 일반적으로 장변 방향으로 발생하기 쉽다)나, 액정 패널 내의 상하의 편광판의 비대칭 구성에 따른 영향에 의해, 액정 패널은, 크로스 니콜로 배치되는 상하 편광판의 편광자 투과축이 장변이 되는 편광판측으로 볼록하게 되는 것이 문제의 본질인 것을 본 발명자들은 찾아냈다.
또한, 예의 검토를 행한 결과, 편광자 투과축이 장변이 되는 편광판의 장변 방향의 수축력은, 보호 필름의 잔류 뒤틀림에 의해 제어할 수 있는 것이 명백해지고, 이 수축력에 의해, 액정 표시 장치의 컬을 제어할 수 있는 것을 알 수 있었다.
여기에서, 편광판의 수축력의 측정 방법에 대해서 기술한다. 일반적으로, 필름의 수축력은 TMA 등을 이용하여, 시험 개시의 낮은 온도 상태에서 극소 하중으로 초기 길이를 설정하고, 초기 길이의 길이를 유지한 채로 승온 중의 수축 방향의 힘을 계측한다. 그러나, 승온 과정에서는 폴리머의 콘포메이션 변화를 수반하는 잔류 뒤틀림의 회복에 의한 수축(이하, 단지 열수축으로 기재한다)과 동시에, 승온에 의해 폴리머의 자유 체적·점유 체적이 증가하는 것에 의한 열팽창(이하, 단지 열팽창으로 기재한다)이 발생하기 때문에, 폴리에스테르 필름의 유리 전이 온도 부근(예를 들면 ∼Tg＋50℃ 정도)의 온도역에서는, 자주 열수축＜열팽창의 관계가 되는 점으로 인해 필름 전체적으로는 팽창하고, 수축력은 관측되지 않는다.
검토 결과, TMA 승온 과정에서 수축력이 발생하지 않는 경우라도, TMA 냉각 과정에서 수축력이 발생하는 것이 명백해졌다. 이것은, 열팽창에 의한 뒤틀림은 가역 변화이기 때문에 승온 냉각 후에 원래의 상태로 돌아가지만, 승온 과정에서 수축한 열수축분만큼 치수가 작은 상태로 냉각되는 점으로 인해, 냉각 과정에서 열응력이 발생하기 때문이다. 즉, 열응력의 뒤틀림을 필름의 열수축률로 치환할 수 있고, 냉각 후의 수축력은 하기 식으로 표현된다. 또, 본 발명에 있어서의 열수축률이란, 열처리 중의 수분율 변화를 포함한 것이다.
　　수축력(N/m)
　　　＝ 필름 두께(㎜)×탄성률(N/㎟)×열수축률(％)÷100×1000
즉, 대표적인 본 발명은 이하와 같다.
항 1.
액정 셀, 액정 셀의 한쪽의 면에 맞붙여진 편광판 A, 액정 셀의 다른 한쪽의 면에 맞붙여진 편광판 B를 갖는 액정 표시 장치로,
상기 편광판 A는, 편광자의 투과축 방향이 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행이고, 편광자의 적어도 편면(片面)에 폴리에스테르 필름이 적층된 구조이며,
상기 편광판 B는, 편광자의 흡수축 방향이 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행이고, 편광자의 적어도 편면에 보호 필름이 적층된 구조이며,
상기 폴리에스테르 필름의 액정 표시 장치의 장변 방향의 수축력 Ff와, 편광판 B가 갖는 편광자의 액정 표시 장치의 장변 방향의 수축력 Fp가 하기 식 (1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
식 (1) 0.1≤Ff/Fp≤2
(단, 수축력 Ff(N/m)는, 폴리에스테르 필름의 두께(㎜)×탄성률(N/㎟)×열수축률(％)÷100×1000이고, 수축력 Fp(N/m)는, 편광판 B의 편광자의 두께(㎜)×탄성률(N/㎟)×열수축률(％)÷100×1000이다.)
항 2.
상기 폴리에스테르 필름의 액정 표시 장치의 장변 방향의 탄성률이 1000∼9000N/㎟인 것을 특징으로 하는 항 1에 기재한 액정 표시 장치.
항 3.
상기 폴리에스테르 필름의 액정 표시 장치의 장변 방향의 열수축률이 0.1∼5％인 것을 특징으로 하는 항 1 또는 항 2에 기재한 액정 표시 장치.
항 4.
상기 폴리에스테르 필름의 두께가 40∼200㎛인 것을 특징으로 하는 항 1 내지 항 3 중 어느 하나에 기재한 액정 표시 장치.
항 5.
액정 표시 장치의 장변 방향 또는 단변 방향에 대한 상기 폴리에스테르 필름의 배향 주축의 기울기가 15도 이하인 것을 특징으로 하는 항 1 내지 항 4 중 어느 하나에 기재한 액정 표시 장치.
항 6.
액정 표시 장치의 장변 방향 또는 단변 방향에 대한 상기 폴리에스테르 필름의 수축 주축의 기울기가 15도 이하인 것을 특징으로 하는 항 1 내지 항 5 중 어느 하나에 기재한 액정 표시 장치.
항 7.
액정 셀, 액정 셀의 한쪽의 면에 맞붙여진 편광판 A, 액정 셀의 다른 한쪽의 면에 맞붙여진 편광판 B를 갖는 액정 패널로,
상기 편광판 A는, 편광자의 투과축 방향이 편광판 A의 장변 방향과 평행이고, 편광자의 적어도 편면에 폴리에스테르 필름이 적층된 구조이며,
상기 편광판 B는, 편광자의 흡수축 방향이 편광판 B의 장변 방향과 평행이고, 편광자의 적어도 편면에 보호 필름이 적층된 구조이며,
상기 폴리에스테르 필름의 편광판 A의 장변 방향의 수축력 Ff와, 편광판 B가 갖는 편광자의 편광판 B의 장변 방향의 수축력 Fp가 하기 식 (1)을 만족하는 액정 패널.
식 (1) 0.1≤Ff/Fp≤2
(단, 수축력 Ff(N/m)는, 폴리에스테르 필름의 두께(㎜)×탄성률(N/㎟)×열수축률(％)÷100×1000이고, 수축력 Fp(N/m)는, 편광판 B의 편광자의 두께(㎜)×탄성률(N/㎟)×열수축률(％)÷100×1000이다.)
항 8.
상기 폴리에스테르 필름의 편광판 A의 장변 방향의 탄성률이 1000∼9000N/㎟인 것을 특징으로 하는 항 7에 기재한 액정 패널.
항 9.
상기 폴리에스테르 필름의 편광판 A의 장변 방향의 열수축률이 0.1∼5％인 것을 특징으로 하는 항 7 또는 항 8에 기재한 액정 패널.
항 10.
상기 폴리에스테르 필름의 두께가 40∼200㎛인 것을 특징으로 하는 항 7 내지 항 9 중 어느 하나에 기재한 액정 패널.
항 11.
액정 패널의 장변 방향 또는 단변 방향에 대한 상기 폴리에스테르 필름의 배향 주축의 기울기가 15도 이하인 것을 특징으로 하는 항 7 내지 항 10 중 어느 하나에 기재한 액정 패널.
항 12.
액정 패널의 장변 방향 또는 단변 방향에 대한 상기 폴리에스테르 필름의 수축 주축의 기울기가 15도 이하인 것을 특징으로 하는 항 1 내지 항 5 중 어느 하나에 기재한 액정 패널.
고온 또는 고온 고습 환경하에서 발생하는 편광판/액정 셀/편광판으로 이루어지는 적층체(액정 패널)의 컬을 경감한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
액정 표시 장치의 화면은 통상 장방형이고, 장변과 단변을 갖는다. 본 명세서에 있어서 「액정 표시 장치의 장변 방향」이란, 액정 표시 장치의 장변과 평행한 방향이며, 「편광판 A의 장변 방향」, 「편광판 B의 장변 방향」, 「편광판 B가 갖는 편광자의 장변 방향」, 「편광판 A의 폴리에스테르 필름의 장변 방향」과 동일하다. 따라서, 본 명세서에 있어서 「액정 표시 장치의 장변 방향」은, 「편광판 A의 장변 방향」, 「편광판 B의 장변 방향」, 「편광판 B가 갖는 편광자의 장변 방향」, 「편광판 A가 갖는 폴리에스테르 필름의 장변 방향」으로도 읽을 수 있다. 「액정 표시 장치의 단변 방향」이란, 액정 표시 장치의 단변과 평행한 방향이고, 장변 방향과 수직인 방향을 의미한다.
본 발명의 액정 표시 장치는, 액정 셀, 액정 셀의 한쪽의 면에 맞붙여진 편광판 A, 액정 셀의 다른 한쪽의 면에 맞붙여진 편광판 B를 적어도 갖는다. 액정 셀과 편광판은, 통상 점착층을 개재하여 맞붙일 수 있다. 액정 표시 장치에는, 액정 셀, 편광판 A, 편광판 B 외에, 백라이트 등, 통상 액정 표시 장치에 사용되는 구성 부재를 포함할 수 있다. 액정 셀은, 액정을 2장의 유리 기판 사이에 끼운 구조를 갖는다. 일 실시형태에 있어서, 액정 셀을 구성하는 유리 기판의 두께는, 0.7㎜ 이하, 0.6㎜ 이하, 0.5㎜ 이하, 0.4㎜ 이하, 0.3㎜ 이하, 또는 0.25㎜ 이하인 것이 바람직하다.
편광판 A는, 편광자의 투과축 방향이 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행(즉, 편광자의 투과축 방향이 편광판 A의 장변 방향과 평행인 것과 동의)이고, 편광자의 적어도 편면에 폴리에스테르 필름(편광자 보호 필름으로서 사용된다)이 적층된 구조를 갖는다. 편광자의 폴리에스테르 필름을 적층한 면과는 반대측의 면에는, TAC 필름, 환상 올레핀 필름, 아크릴 필름 등의 리타데이션(retardation)이 낮은 보호 필름이나 광학 보상 필름을 적층할 수 있다. 여기에서, 리타데이션이 낮은 보호 필름이란, 예를 들면, 리타데이션이 500nm 이하, 400nm 이하, 300nm 이하, 200nm 이하, 100nm 이하, 또는 50nm 이하의 보호 필름일 수 있다. 또, 편광판 A는, 편광자의 편면만 폴리에스테르 필름이 적층되고, 편광자의 다른 한쪽의 면에는 보호 필름이나 광학 보상 필름이 적층되지 않는 구조도 바람직한 형태의 하나이다. 폴리에스테르 필름은, 편광자의 액정 셀측, 액정 셀과는 원위(遠位)측(외측) 중 어느 한측(또는 양측)에 배치할 수 있지만, 편광자의 액정 셀과는 원위측(외측)에 배치하는 것이 바람직하다.
편광자의 투과축 방향이 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행이란, 완전히 평행인 것이 가장 바람직하지만, 약간의 어긋남을 허용하는 개념이다. 즉, 편광자의 투과축 방향과 액정 표시 장치의 장변 방향이 이루는 각도는, 7도 이하가 바람직하고, 5도 이하가 바람직하며, 3도 이하가 바람직하고, 2도 이하가 바람직하며, 1도 이하가 바람직하고, 가장 바람직하게는 0도이다.
편광판 B는, 편광자의 흡수축 방향이 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행(즉, 편광자의 흡수축 방향이 편광판 B의 장변 방향과 평행인 것과 동의)이고, 편광자의 적어도 편면에 보호 필름이 적층된 구조이다. 보호 필름에는, TAC 필름, 환상 올레핀 필름, 아크릴 필름 등의 리타데이션이 낮은 보호 필름이나 광학 보상 필름을 적층할 수 있다. 여기에서, 리타데이션이 낮은 보호 필름이란, 예를 들면, 리타데이션이 500nm 이하, 400nm 이하, 300nm 이하, 200nm 이하, 100nm 이하, 또는 50nm 이하의 보호 필름일 수 있다. 또, 보호 필름으로서, 폴리에스테르 필름을 편광자에 적층할 수도 있다. 폴리에스테르 필름을 이용하는 경우는, 편광자의 액정 셀과는 원위측에 적층하는 것이 바람직하다.
편광판 B는, 편광자의 편면에 폴리에스테르 필름이 적층되고, 다른 한쪽의 면에 상술의 보호 필름이나 광학 보상 필름이 적층된 구조여도 된다. 또, 편광판 B는, 편광자의 편면만 폴리에스테르 필름이 적층되고, 편광자의 다른 한쪽의 면에는 보호 필름이나 광학 보상 필름이 적층되지 않는 구조도 바람직한 형태의 하나이다.
편광자의 흡수축 방향이 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행이란, 완전히 평행인 것이 가장 바람직하지만, 약간의 어긋남을 허용한다. 즉, 편광자의 흡수축 방향과 액정 표시 장치의 장변 방향이 이루는 각도는, 7도 이하가 바람직하고, 5도 이하가 바람직하며, 3도 이하가 바람직하고, 2도 이하가 바람직하며, 1도 이하가 바람직하고, 가장 바람직하게는 0도이다.
편광판 A는, 액정 셀보다 시인측의 편광판, 백라이트측의 편광판 중 어느 쪽에 이용해도 되지만, 일반적으로는 백라이트측의 편광판으로서 배치하는 것이 바람직하다. 편광판 B는, 액정 셀보다도 시인측의 편광판, 백라이트측의 편광판 중 어느 쪽에 이용해도 되지만, 일반적으로는 시인측의 편광판으로서 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 백라이트 광원, 편광판 A, 액정 셀, 편광판 B를 이 순서로 갖는 액정 표시 장치가 바람직하다. 또, 액정 표시 장치는, 이들 사이에 다른 부재를 포함해도 된다.
본 발명의 액정 표시 장치에서는 0.1≤Ff/Fp≤2인 것이 바람직하다. Ff/Fp 의 하한치는 0.2, 또는 0.3인 것이 바람직하다. Ff/Fp의 상한치는, 1.9, 1.8, 1.7, 1.6, 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1, 1.0, 0.9, 0.8 또는 0.7인 것이 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 0.1≤Ff/Fp≤1.0, 0.1≤Ff/Fp＜1.0, 0.1≤Ff/Fp≤0.9, 0.1≤Ff/Fp≤0.8, 0.2≤Ff/Fp≤0.8, 또는 0.3≤Ff/Fp≤0.7인 것이 바람직하다.
여기에서, Ff는 편광판 A의 폴리에스테르 필름의 액정 표시 장치의 장변 방향의 수축력을 가리키고, 폴리에스테르 필름 두께(㎜)×탄성률(N/㎟)×열수축률(％)÷100×1000으로 정의된다. Fp는 편광판 B의 편광자의 액정 표시 장치의 장변 방향의 수축력을 가리키며, 편광판 B의 편광자의 두께(㎜)×탄성률(N/㎟)×열수축률(％)÷100×1000으로 정의된다. 수축력 Ff 및 Fp의 식에 있어서, 탄성률 및 열수축률은, 어느 쪽도 액정 표시 장치의 장변 방향의 값이다. 편광판 B의 수축력은 주로 편광자에 의해 발현하고 있어, 편광자의 두께나 제막 조건에 따라 수축력은 변화한다. 따라서, 그에 따라서 편광판 A에 사용하는 폴리에스테르 필름의 수축력을 조절하는 것이 바람직하다.
편광판 A에 사용하는 폴리에스테르 필름은, 액정 표시 장치의 장변 방향의 탄성률이 1000∼9000N/㎟인 것이 바람직하다. 폴리에스테르 필름의 수축력은 탄성률로 제어는 가능하지만, 액정 표시 장치의 장변 방향의 탄성률을 높이기 위해서는, 액정 표시 장치의 장변 방향으로 고도로 배향시키고, 또한, 결정화도를 높일 필요가 있다. 그 때문에, 장변 방향의 탄성률이 9000N/㎟를 넘는 경우에는, 갈라지기 쉬워지는 등의 문제가 현재화하기 때문에, 상한은 9000N/㎟가 바람직하고, 보다 바람직하게는 8000N/㎟이며, 더욱 바람직하게는 7000N/㎟이다. 한편, 배향이 낮고, 또한, 결정화도가 낮은 경우에는, 롤에 감았을 때에 두께 편차에 기인하는 롤 요철에 의해 필름이 변형하여, 평면성 불량으로 남는다. 따라서, 탄성률의 하한은 1000N/㎟가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1500N/㎟이며, 더욱 바람직하게는 1800N/㎟이다. 탄성률은, 후술하는 실시예에서 채용한 방법으로 측정할 수 있다.
편광판 A에 사용하는 폴리에스테르 필름은, 100℃, 30분 열처리 시의 액정 표시 장치의 장변 방향의 열수축률이 0.1∼5％인 것이 바람직하다. 열수축률의 하한은, 0.3％ 이상이 바람직하고, 0.4％ 이상이 바람직하며, 0.5％ 이상이 바람직하고, 0.7％ 이상이 바람직하다. 열수축률의 상한은, 4％ 이하가 바람직하고, 3％ 이하가 바람직하며, 2％ 이하가 바람직하다. 열수축률이 0.1％보다도 낮은 경우, 즉 0.01∼0.099％의 범위에서는, 열수축률을 불균일 없이 제어하는 것이 곤란하다. 또, 열수축률을 5％보다도 높이려면, 후술하는 바와 같이 결정화도나 유리 전이 온도를 한층 더 저하시킬 필요가 있고, 그것에 의해 평면성 불량 등의 문제가 현저해진다. 열수축률은, 후술하는 실시예에서 채용한 방법으로 측정할 수 있다.
편광판 A에 사용하는 폴리에스테르 필름은, 두께가 40∼200㎛인 것이 바람직하다. 폴리에스테르 필름의 두께가 40㎛ 미만인 경우, 깨지기 쉽고, 또, 강성 부족에 의해 평면성 불량이 되기 쉽다. 또, 얇은 경우에는 그에 따라서 장변 방향의 탄성률 또는 열수축률을 높일 필요가 있지만, 전술한 바와 같이 각각의 파라미터에도 상한이 있기 때문에, 실질적으로 40㎛가 하한이다. 또, 필름 두께가 200㎛를 넘는 경우에는, 그에 따라서 장변 방향의 탄성률 또는 열수축률의 불균일이 커져, 그 제어가 곤란할 뿐만 아니라, 코스트가 상승한다. 폴리에스테르 필름의 두께는, 후술하는 실시예에서 채용한 방법으로 측정할 수 있다.
편광판 A에 사용하는 폴리에스테르 필름은, 폴리에스테르 필름의 배향 주축과 액정 표시 장치의 장변 방향 또는 단변 방향과의 기울기가 15도 이하인 것이 바람직하다. 연신 폴리에스테르 필름은 통상, 필름 면내에 탄성률의 이방성이 있지만, 연신 폴리에스테르 필름의 탄성률의 이방성과 광학적 이방성은 일반적으로 일치한다. 그 때문에, 광학적 이방성으로부터 판단하는 배향 주축에 대해서, 액정 표시 장치의 장변 방향 또는 단변 방향과의 협각(狹角)을 15도 이하로 함으로써, 탄성률이 높은 방향이 액정 표시 장치의 장변 방향 또는 단변 방향에 가까워지기 때문에, 본 발명의 목적인 편광판/액정 셀/편광판으로 이루어지는 적층체의 컬을 억제하는 데에 효과적이다. 배향 주축이 액정 표시 장치의 장변 방향 또는 단변 방향과의 협각이 15도를 넘는 경우, 경사 방향으로 컬이 발생하는 경향이 현저해진다. 당해 기울기는, 보다 바람직하게는 10도 이하, 9도 이하, 또는 8도 이하이다. 폴리에스테르 필름의 배향 주축은, 후술하는 실시예에서 채용한 측정 방법에 따라 측정할 수 있다.
편광판 A에 사용하는 폴리에스테르 필름은, 폴리에스테르 필름의 수축 주축에 대해서, 액정 표시 장치의 장변 방향 또는 단변 방향과의 협각이 15도 이하인 것이 바람직하다. 연신 폴리에스테르 필름은 통상, 필름 면내에 열수축률의 이방성이 있고, 또, 수축 주축에 기울기가 존재한다. 수축 주축과 장변 방향 또는 단변 방향과의 협각이 15도보다도 큰 경우, 경사 방향으로 컬이 발생하는 경향이 현저해져 바람직하지 않다. 그 때문에, 편광판 A에 사용하는 폴리에스테르 필름의 수축 주축과 액정 표시 장치의 장변 방향 또는 단변 방향과의 협각은 15도 이하가 바람직하고, 10도 이하, 9도 이하, 또는 8도 이하가 보다 바람직하다. 수축 주축은, 후술하는 실시예에서 채용한 측정 방법에 따라 측정할 수 있다.
편광판 A에 사용하는 폴리에스테르 필름은, 액정 표시 장치의 화면상에 관찰되는 무지개 얼룩을 억제하는 관점에서, 면내 리타데이션이 특정 범위에 있는 것이 바람직하다. 면내 리타데이션의 하한은, 3000nm 이상, 5000nm 이상, 6000nm 이상, 7000nm 이상, 또는 8000nm 이상인 것이 바람직하다. 면내 리타데이션의 상한은, 30000nm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 18000nm 이하, 더욱 바람직하게는 15000nm 이하이다. 또, 편광판 B에도 보호 필름으로서 폴리에스테르 필름을 이용하는 경우에는, 그 폴리에스테르 필름도 상기 범위의 면내 리타데이션을 갖는 것이 바람직하다.
폴리에스테르 필름의 리타데이션은, 2축 방향의 굴절률과 두께를 측정하여 구할 수도 있고, KOBRA-21ADH(오지 게이소쿠 기기 가부시키가이샤)와 같은 시판의 자동 복굴절 측정 장치를 이용하여 구할 수도 있다. 또, 굴절률은, 아베의 굴절률계(측정 파장 589nm)에 의해 구할 수 있다.
편광판 A에 사용하는 폴리에스테르 필름은, 면내 리타데이션(Re)과 두께 방향의 리타데이션(Rth)의 비(Re/Rth)가, 바람직하게는 0.2 이상, 바람직하게는 0.3 이상, 바람직하게는 0.4 이상, 보다 바람직하게는 0.5 이상, 더욱 바람직하게는 0.6 이상이다. 상기 면내 리타데이션과 두께 방향 리타데이션의 비(Re/Rth)가 클수록, 복굴절의 작용은 등방성을 높여, 관찰 각도에 따른 무지개상(狀)의 색얼룩의 발생이 생기기 어려워지는 경향에 있다. 완전한 1축성(1축 대칭) 필름에서는 상기 리타데이션과 두께 방향 리타데이션의 비(Re/Rth)는 2.0이 되는 점에서, 상기 리타데이션과 두께 방향 리타데이션의 비(Re/Rth)의 상한은 2.0이 바람직하다. 바람직한 Re/Rth의 상한은 1.2 이하이다. 또, 두께 방향 위상차는, 필름을 두께 방향 단면에서 보았을 때의 2개의 복굴절 △Nxz, △Nyz에 각각 필름 두께 d를 곱하여 얻어지는 위상차의 평균을 의미한다. 또, 편광판 B에도 보호 필름으로서 폴리에스테르 필름을 이용하는 경우에는, 그 폴리에스테르 필름도 면내 리타데이션(Re)과 두께 방향의 리타데이션(Rth)의 비(Re/Rth)가 상기 범위인 것이 바람직하다.
편광판 A에 사용하는 폴리에스테르 필름은, 무지개상의 색얼룩을 보다 억제하는 관점에서, 폴리에스테르 필름의 NZ 계수는 2.5 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.0 이하, 더욱 바람직하게는 1.8 이하, 더욱더 바람직하게는 1.6 이하이다. 그리고, 완전한 1축성(1축 대칭) 필름에서는 NZ 계수는 1.0이 되기 때문에, NZ 계수의 하한은 1.0이다. 그러나, 완전한 1축성(1축 대칭) 필름에 가까워짐에 따라 배향 방향과 직교하는 방향의 기계적 강도가 현저하게 저하하는 경향이 있기 때문에 유의할 필요가 있다. 또, 편광판 B에도 보호 필름으로서 폴리에스테르 필름을 이용하는 경우에는 그 폴리에스테르 필름도 NZ 계수가 상기 범위 내인 것이 바람직하다.
NZ 계수는 |Ny-Nz|/|Ny-Nx|로 표시되고, 여기에서 Ny는 폴리에스테르 필름의 지상축(遲相軸) 방향의 굴절률, Nx는 지상축과 직교하는 방향의 굴절률(진상축(進相軸) 방향의 굴절률), Nz는 두께 방향의 굴절률을 나타낸다. 분자 배향계(오지 게이소쿠 기기 가부시키가이샤 제조 MOA-6004형 분자 배향계)를 이용하여 필름의 배향축을 구하고, 배향축 방향과 이것에 직교하는 방향의 2축의 굴절률(Ny, Nx, 단 Ny＞Nx), 및 두께 방향의 굴절률(Nz)을 아베의 굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T, 측정 파장 589nm)에 의해 구한다. 이와 같이 하여 구한 값을, |Ny-Nz|/|Ny-Nx|에 대입하여 NZ 계수를 구할 수 있다.
　또, 편광판 A에 사용하는 폴리에스테르 필름은, 무지개상의 색얼룩을 보다 억제하는 관점에서, 폴리에스테르 필름의 Ny-Nx의 값은, 0.05 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.07 이상, 더욱 바람직하게는 0.08 이상, 더욱더 바람직하게는 0.09 이상, 가장 바람직하게는 0.1 이상이다. 상한은 특별히 정하지 않지만, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름의 경우에는 상한은 1.5 정도가 바람직하다. 편광판 B에도 보호 필름으로서 폴리에스테르 필름을 이용하는 경우에는, 그 폴리에스테르 필름도 Ny-Nx의 값이 상기 범위 내인 것이 바람직하다.
편광판 A에 사용하는 폴리에스테르 필름은, 임의의 폴리에스테르 수지로부터 얻을 수 있다. 폴리에스테르 수지의 종류는 특별히 제한되지 않고, 디카르본산과 디올을 축합시켜 얻어지는 임의의 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있다. 또, 편광판 B에도 보호 필름으로서 폴리에스테르 필름을 이용하는 경우에는, 그 폴리에스테르 필름도 마찬가지이다.
폴리에스테르 수지의 제조에 사용 가능한 디카르본산 성분으로는, 예를 들면, 테레프탈산, 이소프탈산, 오르토프탈산, 2,5-나프탈렌디카르본산, 2,6-나프탈렌디카르본산, 1,4-나프탈렌디카르본산, 1,5-나프탈렌디카르본산, 디페닐카르본산, 디페녹시에탄디카르본산, 디페닐술폰카르본산, 안트라센디카르본산, 1,3-시클로펜 탄디카르본산, 1,3-시클로헥산디카르본산, 1,4-시클로헥산디카르본산, 헥사히드로테레프탈산, 헥사히드로이소프탈산, 말론산, 디메틸말론산, 숙신산, 3,3-디에틸숙신산, 글루타르산, 2,2-디메틸글루타르산, 아디핀산, 2-메틸아디핀산, 트리메틸아디핀산, 피멜린산, 아젤라인산, 다이머산, 세바신산, 수베린산, 도데칸디카르본산 등을 들 수 있다.
폴리에스테르 수지의 제조에 사용 가능한 디올 성분으로는, 예를 들면, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,2-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 데카메틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)술폰 등을 들 수 있다.
폴리에스테르 수지를 구성하는 디카르본산 성분과 디올 성분은, 어느 쪽도 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있다. 폴리에스테르 필름을 구성하는 적합한 폴리에스테르 수지로는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트를 들 수 있지만, 이들은 추가로 다른 공중합 성분을 포함해도 된다. 이들 수지는 투명성이 뛰어난 동시에, 열적, 기계적 특성도 뛰어나다. 특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트는 고탄성률을 달성 가능하고, 또, 열수축률의 제어도 비교적 용이한 점에서 적합한 소재이다.
폴리에스테르 필름의 열수축률을 고도로 높일 필요가 있는 경우에는, 공중합 성분을 첨가하여 결정화도를 적절히 낮추는 것이 바람직하다. 또, 유리 전이 온도 부근 이하의 변형에 대해서는 탄성 뒤틀림이나 영구 뒤틀림의 비율이 높기 때문에, 열수축률을 고도로 높이는 것은 일반적으로 곤란하다. 그 때문에, 필요에 따라서 유리 전이 온도가 낮은 성분을 도입하는 것도 바람직한 실시형태이다. 구체적으로는, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올 등이다.
(기능층의 부여)
본 발명의 액정 표시 장치에 이용되는 편광판 A는, 폴리에스테르 필름의 열수축률이 남아 있는 상태에서 액정 셀의 유리판과 일체화되는 것이 바람직하기 때문에, 이접착층(易接着層), 하드 코트층, 방현층, 반사 방지층, 저반사층, 저반사 방지층 및 반사 방지 방현층, 대전 방지층 등의 기능층을 부여하는 경우에는, 건조 온도를 낮아 설정하는 것이나, UV 조사나 전자선 조사 등의 열 이력이 작은 방법으로 행하는 것이 바람직한 실시형태이다. 또, 이들 기능층을 폴리에스테르 필름의 제막 공정 중에 부여하는 것은, 높인 열수축률을 손상시키지 않고 편광판 A를 액정 셀의 유리판과 일체화하는 것이 가능해지기 때문에, 보다 바람직한 실시형태이다.
(배향 폴리에스테르 필름의 제조 방법)
본 발명에서 사용하는 폴리에스테르 필름은, 일반적인 폴리에스테르 필름의 제조 방법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들면, 폴리에스테르 수지를 용융하고, 시트상으로 압출(押出)하여 성형된 무배향 폴리에스테르를 유리 전이 온도 이상의 온도에서, 롤의 속도차를 이용하여 세로 방향으로 연신한 후, 텐터에 의해 가로 방향으로 연신하고, 열처리를 실시하는 방법을 들 수 있다. 1축 연신 필름이어도, 2축 연신 필름이어도 된다. 또, MD란 Machine Direction의 약자이며, 본 명세서 중에서는, 필름 흐름 방향, 길이 방향, 세로 방향으로 부르는 경우가 있다. 또, TD란 Transverse Direction의 약자이며, 본 명세서 중에서는, 폭 방향, 가로 방향으로 부르는 경우가 있다.
편광판 A에 편광자 보호 필름으로서 사용하는 폴리에스테르 필름은, 0.1Fp≤ Ff≤2Fp가 되도록, 수축력 Ff를 조절하는 것이 바람직하다.
(폴리에스테르 필름의 탄성률의 조정 방법)
편광판 A에 편광자 보호 필름으로서 사용하는 폴리에스테르 필름의 탄성률은, 편광자 투과축 방향(즉, 액정 표시 장치의 장변 방향)이 폴리에스테르 필름의 제막 시의 MD와 일치하는 경우에는 MD의 탄성률을, 폴리에스테르 필름의 제막 시의 TD와 일치하는 경우에는 TD의 탄성률을, 연신 폴리에스테르 필름의 종래 공지의 방법으로 조정하면 된다.
구체적으로는, 해당 방향이 연신 방향인 경우에는 연신 배율을 높게, 해당 방향이 연신 방향과 직교 방향인 경우에는 연신 배율을 낮게 설정하면 된다.
(폴리에스테르 필름의 열수축률의 조정 방법)
편광판 A에 편광자 보호 필름으로서 사용하는 폴리에스테르 필름의 열수축률은, 편광자의 투과축 방향(즉, 액정 표시 장치의 장변 방향)이 폴리에스테르 필름의 제막 시의 MD와 일치하는 경우에는 MD의 열수축률을, 폴리에스테르 필름의 제막 시의 TD와 일치하는 경우에는 TD의 열수축률을, 연신 폴리에스테르 필름의 종래 공지의 방법으로 조정하면 된다.
폴리에스테르 필름의 MD의 열수축률을 조정하는 경우는, 예를 들면, 연신·열고정 후의 냉각 과정에 있어서 필름 폭 방향 단부를 파지하고 있는 클립과 인접하는 클립의 간격을 확대하는 것에 의해 MD로 연신하는 방법이나, 클립 간격을 축소하는 것에 의해 MD로 수축시킴으로써 조정할 수 있다. 또, 연신·열고정 후의 냉각 과정에서, 필름 폭 방향 단부를 파지하는 클립으로부터 필름을 절단 또는 분리하는 경우에는, 필름을 인취(引取)하는 힘을 조정하는 것에 의해, 필름을 MD로 연신 또는 수축시킴으로써 조정할 수 있다. 또 제막 후의 오프라인 공정에서, 기능층 등을 부여할 목적으로 승온하는 경우에는, 승온 냉각 과정에서 열수축률이 변화하기 때문에, 필름을 인취하는 힘을 조정하여 MD로 연신 또는 수축시킴으로써 조정할 수도 있다.
폴리에스테르 필름의 TD의 열수축률을 조정하는 경우는, 예를 들면, 연신·열고정 후의 냉각 과정에 있어서 필름 폭 방향 단부를 파지하고 있는 클립과 폭 방향의 반대측에 위치하는 클립의 간격을 확대하는 것에 의해 TD로 연신하는 방법이나, 축소하는 것에 의해 TD로 수축시킴으로써 조정할 수 있다.
또, MD 또는 TD의 어느 쪽의 경우에 있어서도, 본 발명의 목적으로 하는 온도역에서 열수축률의 조정을 실시하는 것이 바람직하다.
(폴리에스테르 필름의 수축 주축의 기울기의 조정 방법)
편광판 A의 편광자 보호 필름으로서 사용하는 폴리에스테르 필름의 수축 주축의 기울기는, PCT/JP2014/073451(WO2015/037527)에서 공개되어 있는 바와 같이, 폴리에스테르 필름의 텐터에 의한 연신·열처리 후의 냉각 과정 또는, 제막 후의 오프라인 공정에서 조정하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 냉각 공정에서는 열고정 제거할 수 없었던 연신에 수반하는 수축과 냉각에 수반하는 열응력이 발생하고 있어, 필름 흐름 방향에 있어서의 양자의 밸런스에 따라 상류측에의 끌어들임(引入) 또는 하류측에의 끌어들임이 발생하여, 수축 주축이 기울어지는 현상이 발생한다. 수축 주축의 기울기를 저감하기 위해서는, 냉각 공정에서의 필름 흐름 방향의 수축력(연신에 수반하는 수축력과 냉각에 수반하는 수축력의 합계)이 균일해지도록 조정하는 것이 필요하다. 균일하게 하기 위해서는, 필름 흐름 방향에서 수축력이 높은 온도역에서 필름 흐름 방향으로 수축시키거나, 또는, 필름 흐름 방향에서 수축력이 낮은 온도역에서 필름 흐름 방향으로 연신하는 것이 바람직하다. 수축 또는 연신시키는 방법은 종래 공지의 방법을 이용하면 된다. 또, 필름 단부를 절단 또는 분리하는 경우에는, 절단·분리한 온도역 이하에서는 폭 방향으로 자유롭게 수축하여, 해당 온도역 이하의 열수축률이 작아지는 점에서 주의가 필요하다.
(폴리에스테르 필름의 배향 주축의 기울기의 조정 방법)
편광판 A에 편광자 보호 필름으로서 사용하는 폴리에스테르 필름의 배향 주축의 기울기의 조정은, 일본국 특원2014-11438(특개2015-136922), 또는 일본국 특원2012-552162(WO2013/031511)에서 공개되어 있는 바와 같이, 연신 폴리에스테르 필름으로 종래 공지의 방법을 이용하면 된다. 배향 주축의 기울기의 조정에는, 연신·열고정 구간에 있어서의 필름 흐름 방향의 수축력을 균일하게 하는 것이 바람직하다. 텐터에 의한 연신·열고정 구간에서는, MD 연신에 의한 잔류 응력, TD 연신의 푸아송 응력에 의해, 필름 흐름 방향으로 수축력의 분포가 존재하고, 상류측 또는 하류측에의 끌어들임이 발생하는 점으로 인해 배향 주축에 기울기가 발생한다(소위 보잉 현상). 필름 흐름 방향에 있어서의 수축력을 균일하게 하기 위해서는, 종래 공지의 방법을 이용하면 된다. 구체적으로는, 연신 폴리에스테르계 편광자 보호 필름에 요구되는 광학 특성을 만족시키는 데에 필요한 연신 조건을 만족시킨 뒤에, MD 및 TD의 연신 배율의 밸런스, 텐터 디멘션을 고려한 승온 조건, 연신·열고정 중에 있어서의 인접하는 클립 간 거리의 저감에 의한 수축에 의해 달성 가능하다.
실시예
이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은, 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니며, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적절히 변경을 더하여 실시하는 것도 가능하고, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
(1) 수축력
편광자 및 폴리에스테르 필름의 수축력은 이하의 식으로 계산했다. 또, 필름 두께, 탄성률, 열수축률은 이하에 설명되는 측정치이다.
수축력(N/m)
＝ 필름 두께(㎜)×탄성률(N/㎟)×열수축률(％)÷100×1000
(2) 필름 두께
편광자 및 폴리에스테르 필름의 두께(㎜)는, 25℃ 50RH％의 환경에서 168시간 정치(靜置) 후에 전기 마이크로미터(파인류프사 제조, 밀리트론 1245D)를 이용하여 측정하고, 단위를 ㎜로 환산했다.
(3) 탄성률
편광자 및 폴리에스테르 필름의 탄성률은, 25℃ 50RH％의 환경에서 168시간 정치 후에 JIS-K7244(DMS)에 따라, 세이코 인스트루먼트사 제조의 동적 점탄성 측정 장치(DMS6100)를 이용하여 평가를 행하였다. 인장 모드, 구동 주파수는 1Hz, 척 간 거리는 5㎜, 승온 속도는 2℃/min의 조건에서 25℃∼120℃의 온도 의존성을 측정하고, 30℃∼100℃의 저장 탄성률의 평균을 탄성률로 했다. 또, 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행한 방향의 탄성률을 측정했다.
(4) 열수축률 및 수축 주축의 기울기
편광자 및 폴리에스테르 필름의 열수축률 및 수축 주축의 기울기는 25℃ 50RH％의 환경에서 168시간 정치 후에 직경 80㎜의 원을 그리고, 원의 직경을 화상 치수 측정기(KEYENCE사 제조 이미지 메저 IM6500)를 이용하여, 1°마다 측정하고, 처리 전의 길이로 했다. 다음으로, 100℃로 설정한 기어 오븐을 이용하여 30분간의 열처리를 행하고, 그 후, 실온 25℃로 설정된 환경에서 10분간 냉각한 후에 처리 전과 마찬가지의 방법으로 1°마다 평가를 행하고, 처리 후의 길이로 했다.
본 발명에 있어서의 열수축률이란, 이하 계산식으로 계산되는 열수축률 중에서, 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행한 방향의 값으로 정의된다.
열수축률＝(처리 전의 길이－처리 후의 길이)/처리 전의 길이×100
수축 주축의 기울기는, 1°마다 측정된 열수축률이 최대가 되는 각도이며, 장변 방향 또는 단변 방향으로부터의 협각으로 정의된다. 즉, 수축 주축의 기울기는 0∼45°의 범위가 된다.
(5) 배향 주축의 기울기
폴리에스테르 필름의 배향 주축의 기울기는, 분자 배향계(오지 게이소쿠 기기 가부시키가이샤 제조, MOA-6004형 분자 배향계)를 이용하여 배향 주축을 측정하고, 장변 방향 또는 단변 방향으로부터의 협각으로 정의했다. 즉, 배향 주축의 기울기는 0∼45°의 범위가 된다.
(6) 컬 높이
후술하는 각 실시예에서 만든 액정 패널의 제조에 있어서, 「두께 0.4㎜의 유리 기판을 이용한 50인치 사이즈 IPS형 액정 셀」을, 「단변 방향의 길이 125㎜, 장변 방향의 길이 220㎜, 두께 0.4㎜의 유리판」으로 바꾼 것 이외에는 마찬가지로 하여, 평가용 액정 패널을 만들었다. 다음으로, 평가용 액정 패널을, 100℃로 설정한 기어 오븐을 이용하여 30분간의 열처리를 행하고, 그 후, 실온 25℃ 50RH％로 설정된 환경에서 10분간 냉각한 후에, 볼록측을 아래로 하여 수평면에 두고, 4모퉁이의 높이를 메저로 계측하여, 최대치를 컬 높이로 했다. 또, 최대 컬 높이가 5㎜ 이하를 양호한 범위로 했다. 컬은 곡률로 표현되어야 하는 현상이지만, 간편을 위해, 높이로 평가를 행하고 있다. 또, 컬 현상은, 샘플의 강성에 대하여 샘플 사이즈가 커지면 그릇형이 되어, 필름 내에서 곡률이 일정해지지 않는 현상이 발생하는 일이 있지만, 본 실시예의 결과는 모두 곡률이 일정한 것을 확인하고 있다.
(7) 폴리에스테르 필름의 굴절률
분자 배향계(오지 게이소쿠 기기 가부시키가이샤 제조, MOA-6004형 분자 배향계)를 이용하여, 필름의 지상축 방향을 구하고, 지상축 방향이 측정용 샘플 장변과 평행이 되도록, 4cm×2cm의 장방형을 잘라내어, 측정용 샘플로 했다. 이 샘플에 대해서, 직교하는 2축의 굴절률(지상축 방향의 굴절률: Ny, 진상축(지상축 방향과 직교하는 방향의 굴절률): Nx), 및 두께 방향의 굴절률(Nz)를 아베 굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T, 측정 파장 589nm)에 의해 구하였다. 이들 값을 이용하여 NZ 계수를 구하였다.
(8) 리타데이션(Re)
리타데이션이란, 필름 상의 직교하는 2축의 굴절률의 이방성(△Nxy＝|Nx-Ny|)과 필름 두께 d(nm)의 곱(△Nxy×d)으로 정의되는 파라미터이며, 광학적 등방성, 이방성을 나타내는 척도이다. 2축의 굴절률의 이방성(△Nxy)은, 이하의 방법에 의해 구하였다. 분자 배향계(오지 게이소쿠 기기 가부시키가이샤 제조, MOA-6004형 분자 배향계)를 이용하여, 필름의 지상축 방향을 구하고, 지상축 방향이 측정용 샘플 장변과 평행이 되도록, 4cm×2cm의 장방형을 잘라내어, 측정용 샘플로 했다. 이 샘플에 대해서, 직교하는 2축의 굴절률(지상축 방향의 굴절률: Ny, 지상축 방향과 직교하는 방향의 굴절률: Nx), 및 두께 방향의 굴절률(Nz)을 아베 굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T, 측정 파장 589nm)에 의해 구하고, 상기 2축의 굴절률 차의 절대치(|Nx-Ny|)를 굴절률의 이방성(△Nxy)으로 했다. 필름의 두께 d(nm)는 전기 마이크로미터(파인류프사 제조, 밀리트론 1245D)를 이용하여 측정하고, 단위를 nm로 환산했다. 굴절률의 이방성(△Nxy)과 필름의 두께 d(nm)의 곱(△Nxy×d)으로부터, 리타데이션(Re)을 구하였다.
(9) 두께 방향 리타데이션(Rth)
두께 방향 리타데이션이란, 필름 두께 방향 단면에서 보았을 때의 2개의 복굴절 △Nxz(=|Nx-Nz|), △Nyz(=|Ny-Nz|)에 각각 필름 두께 d를 곱하여 얻어지는 리타데이션의 평균을 나타내는 파라미터이다. 리타데이션의 측정과 마찬가지의 방법으로 Nx, Ny, Nz와 필름 두께 d(nm)를 구하고, (△Nxz×d)와 (△Nyz×d)의 평균치를 산출하여 두께 방향 리타데이션(Rth)을 구하였다.
(제조예 1-폴리에스테르 A)
에스테르화 반응관을 승온하여 200℃에 도달한 시점에서, 테레프탈산을 86.4 질량부 및 에틸렌글리콜 64.6 질량부를 넣고, 교반하면서 촉매로서 삼산화안티몬을 0.017 질량부, 초산(酢酸)마그네슘 4수화물을 0.064 질량부, 트리에틸아민 0.16 질량부를 넣었다. 이어서, 가압 승온을 행하여 게이지압 0.34MPa, 240℃의 조건에서 가압 에스테르화 반응을 행한 후, 에스테르화 반응관을 상압으로 되돌려, 인산 0.014 질량부를 첨가했다. 또한 15분에 걸쳐 260℃로 승온하고, 인산트리메틸 0.012 질량부를 첨가했다. 이어서 15분 후에, 고압 분산기로 분산처리를 행하고, 15분 후, 얻어진 에스테르화 반응 생성물을 중축합 반응관으로 이송하여, 280℃에서 감압하 중축합 반응을 행하였다.
중축합 반응 종료 후, 95％ 컷 직경이 5㎛인 나슬론 제조 필터로 여과 처리를 행하고, 노즐로부터 스트랜드상으로 압출하여, 미리 여과 처리(구멍 직경: 1㎛ 이하)를 행한 냉각수를 이용하여 냉각, 고화시켜, 펠릿상으로 컷하였다. 얻어진 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(A)의 고유 점도는 0.62dl/g이고, 불활성 입자 및 내부 석출 입자는 실질상 함유하고 있지 않았다.(이후, PET (A)로 약기함.)
(제조예 2-폴리에스테르 B)
건조시킨 자외선 흡수제(2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤조옥사진-4-온) 10 질량부, 입자를 함유하지 않는 PET (A)(고유 점도 0.62dl/g) 90 질량부를 혼합하고, 혼련 압출기를 이용하여, 자외선 흡수제를 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 (B)를 얻었다.(이후, PET (B)로 약기함.)
(제조예 3-접착성 개질 도포액의 조정)
상법(常法)에 의해 에스테르 교환 반응 및 중축합 반응을 행하여, 디카르본산 성분으로서(디카르본산 성분 전체에 대하여) 테레프탈산 46 몰％, 이소프탈산 46 몰％ 및 5-술포나토이소프탈산나트륨 8 몰％, 글리콜 성분으로서(글리콜 성분 전체에 대하여) 에틸렌글리콜 50 몰％ 및 네오펜틸글리콜 50 몰％ 조성의 수분산성 술폰산 금속염기 함유 공중합 폴리에스테르 수지를 조제했다. 이어서, 물 51.4 질량부, 이소프로필알코올 38 질량부, n-부틸셀로솔브 5 질량부, 비이온계 계면활성제 0.06 질량부를 혼합한 후, 가열 교반하고, 77℃에 도달하면, 상기 수분산성 술폰산 금속염기 함유 공중합 폴리에스테르 수지 5 질량부를 첨가하여, 수지의 덩어리가 없어질 때까지 계속 교반한 후, 수지 수분산액을 상온까지 냉각하여, 고형분 농도 5.0 질량％의 균일한 수분산성 공중합 폴리에스테르 수지액을 얻었다. 또한, 응집체 실리카 입자(후지 실리시아(주)사 제조, 사일리시아 310) 3 질량부를 물 50 질량부에 분산시킨 후, 상기 수분산성 공중합 폴리에스테르 수지액 99.46 질량부에 사일리시아 310의 수분산액 0.54 질량부를 첨가하고, 교반하면서 물 20 질량부를 첨가하여, 접착성 개질 도포액을 얻었다.
(실시예 1)
기재(基材) 필름 중간층용 원료로서 입자를 함유하지 않는 PET (A) 수지 펠릿 90 질량부와 자외선 흡수제를 함유한 PET (B) 수지 펠릿 10 질량부를 135℃에서 6시간 감압 건조(1Torr)한 후, 압출기 2(중간층 Ⅱ층용)에 공급하고, 또, PET (A)를 상법에 의해 건조하여 압출기 1(외층 Ⅰ층 및 외층 Ⅲ층용)에 각각 공급하고, 285℃에서 용해했다. 이 2종의 폴리머를, 각각 스테인리스 소결체의 여재(濾材)(공칭 여과 정도(精度) 10㎛ 입자 95％ 컷)로 여과하고, 2종 3층 합류 블록으로 적층하여, 구금(口金)으로부터 시트상으로 하여 압출한 후, 정전 인가 캐스트법을 이용해 표면 온도 30℃의 캐스팅 드럼에 휘감아 냉각 고화하여, 미연신 필름을 만들었다. 이때, Ⅰ층, Ⅱ층, Ⅲ층의 두께의 비는 10:80:10이 되도록 각 압출기의 토출량을 조정했다.
이어서, 리버스 롤법에 의해 이 미연신 PET 필름의 양면에 건조 후의 도포량이 0.08g/㎡가 되도록, 상기 접착성 개질 도포액을 도포한 후, 80℃에서 20초간 건조했다.
이 도포층을 형성한 미연신 필름을 텐터 연신기로 유도하여, 필름의 단부를 클립으로 파지하면서, 온도 105℃의 열풍 존으로 유도하고, TD로 4.0배로 연신했다. 다음으로, 온도 180℃, 30초간으로 열처리를 행하고, 그 후, 100℃까지 냉각한 필름을 MD로 1％ 연신하고, 그 후, 60℃까지 냉각한 필름의 양단부를 파지하고 있는 클립을 개방하여 350N/m의 장력으로 인취하여, 필름 두께 약 80㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 점보 롤을 채취하고, 얻어진 점보 롤을 3등분하여, 3개의 슬릿 롤(L(좌측), C(중앙), R(우측))을 얻었다. R에 위치하는 슬릿 롤로부터 편광자 보호 필름(1)을 얻었다(R에 위치하는 슬릿 롤의 중앙부를 편광자 보호 필름(1) 으로서 사용했다).
PVA와 요오드와 붕산으로 이루어지는 편광자(편광자의 흡수축 방향의 수축력이 5100N/m)의 편측에 편광자 보호 필름(1)을 편광자의 투과축과 필름의 MD가 평행이 되도록 부착했다. 또, 편광자의 반대의 면에 TAC 필름(후지필름(주)사 제조, 두께 80㎛)을 부착했다. 이와 같이 하여, 장변 방향이 편광자의 투과축 방향과 일치하는 편광판(편광판 A)과, 장변 방향이 편광자의 흡수축 방향과 일치하는 편광판(편광판 B)을 만들었다. 두께 0.4㎜의 유리 기판을 이용한 50인치 사이즈의 IPS형 액정 셀의 시인측에 편광판 B를, 광원측에 편광판 A를, 각각 편광자 보호 필름(1)이 액정 셀과는 원위측(반대측)이 되도록 PSA를 개재하여 맞붙여 액정 패널을 만들었다. 이 액정 패널을 케이스에 넣음으로써 액정 표시 장치를 만들었다.
(실시예 2)
실시예 1의 편광자 보호 필름(1)의 제막에 있어서, 100℃까지 냉각한 필름을 길이 방향으로 2.5％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(1)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(2)를 얻었다. 실시예 1에 있어서, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(2)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 만들었다.
(실시예 3)
실시예 1의 편광자 보호 필름(1)의 제막에 있어서, 100℃까지 냉각한 필름을 길이 방향으로 4％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(1)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(3)을 얻었다. 실시예 1에 있어서, 흡수축 방향의 수축력이 5100N/m인 편광자에서 11200N/m인 편광자로 바꾼 것, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(3)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 만들었다.
(실시예 4)
Ⅰ층, Ⅱ층 및 Ⅲ층의 원료로서, PET (A) 90 질량％와 PBT 10 질량％의 블렌드물을 이용한 것, 및, 100℃까지 냉각한 필름을 길이 방향으로 4％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(1)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(4)을 만들었다. 실시예 1에 있어서, 흡수축 방향의 수축력이 5100N/m인 편광자에서 11200N/m인 편광자로 바꾼 것, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(4)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 만들었다. 또, PBT는 미쓰비시 엔지니어링 플라스틱 제조 NV5020(0.52dl/g)을 사용했다.
(실시예 5)
캐스팅 롤의 회전 속도를 조정함으로써 연신 후의 필름 두께를 50㎛로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(1)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(5)을 얻었다. 실시예 1에 있어서, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(5)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 만들었다.
(실시예 6)
100℃까지 냉각한 필름을 길이 방향으로 2.5％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(5)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(6)을 얻었다. 실시예 1에 있어서, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(6)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 만들었다.
(실시예 7)
100℃까지 냉각한 필름을 길이 방향으로 4％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(5)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(7)을 얻었다.
실시예 1에 있어서, 흡수축 방향의 수축력이 5100N/m인 편광자에서 11200N/m인 편광자로 바꾼 것, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(7)로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 만들었다.
(실시예 8)
캐스팅 롤의 회전 속도를 조정함으로써 연신 후의 필름 두께를 160㎛로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(1)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(8)을 얻었다. 실시예 1에 있어서, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(8)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 만들었다.
(실시예 9)
100℃까지 냉각한 필름을 폭 방향으로 2.5％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(8)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(9)을 얻었다. 다음으로, 흡수축 방향의 수축력이 5100N/m인 편광자에서 11200N/m인 편광자로 바꾼 것, 편광자의 투과축과 편광자 보호 필름의 TD가 평행이 되도록 맞붙여 편광판 A 및 편광판 B를 만든 것, 및, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(9)으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 얻었다.
(실시예 10)
MD로 4.0배, TD로 1.0배 연신한 것 이외에는 편광자 보호 필름(1)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(10)을 얻었다. 실시예 1에 있어서, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(10)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 만들었다.
(실시예 11)
100℃까지 냉각한 필름을 MD로 1.5％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(10)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(11)을 얻었다. 실시예 1에 있어서, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(11)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 만들었다.
(실시예 12)
100℃까지 냉각한 필름을 MD로 2.5％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(10)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(12)을 얻었다.
흡수축 방향의 수축력이 5100N/m인 편광자에서 11200N/m인 편광자로 바꾼 것, 및, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(12)으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 얻었다.
(실시예 13)
Ⅰ층, Ⅱ층 및 Ⅲ층의 원료로서, PET (A) 90 질량％와 PBT 10 질량％의 블렌드물을 이용한 것, 및, 100℃까지 냉각한 필름을 MD로 3％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(10)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(13)을 얻었다.
흡수축 방향의 수축력이 5100N/m인 편광자에서 11200N/m인 편광자로 바꾼 것, 및, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(13)으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 얻었다. 또, PBT는 미쓰비시 엔지니어링 플라스틱 제조 NV5020(0.52dl/g)을 사용했다.
(실시예 14)
캐스팅 롤의 회전 속도를 조정함으로써 연신 후의 필름 두께를 50㎛로 한 것, 100℃까지 냉각한 필름을 MD로 1.5％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(10)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(14)을 얻었다. 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(14)으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 얻었다.
(실시예 15)
100℃까지 냉각한 필름을 MD로 2％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(14)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(15)을 얻었다. 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(15)으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 얻었다.
(실시예 16)
100℃까지 냉각한 필름을 TD로 5％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(14)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(16)을 얻었다. 다음으로, 편광자의 투과축과 편광자 보호 필름의 TD 방향이 평행이 되도록 맞붙여 편광판 A 및 편광판 B를 만든 것, 및, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(16)으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 얻었다.
(실시예 17)
100℃까지 냉각한 필름을 MD로 2％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(10)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(20)을 얻었다. 실시예 1에 있어서, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(20)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 만들었다.
(실시예 18)
100℃까지 냉각한 필름을 MD로 2.5％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(10)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(21)을 얻었다. 실시예 1에 있어서, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(21)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 만들었다.
(비교예 1)
연신·열고정 후의 냉각 공정에서 필름의 양단부를 파지하고 있는 클립을 95℃에서 개방한 것 이외에는 편광자 보호 필름(1)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(17)을 얻었다. 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(17)으로 바꾼 것, 편광자의 투과축과 편광자 보호 필름의 TD가 평행이 되도록 맞붙여 편광판 A 및 편광판 B를 만든 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 얻었다.
(비교예 2)
100℃까지 냉각한 필름을 폭 방향으로 0.8％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(14)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(18)을 얻었다. 흡수축 방향의 수축력이 5100N/m인 편광자에서 11200N/m인 편광자로 바꾼 것, 및, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(18)으로 바꾼 것, 편광자의 투과축과 편광자 보호 필름의 TD가 평행이 되도록 맞붙여 편광판 A 및 편광판 B를 만든 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 얻었다.
(비교예 3)
100℃까지 냉각한 필름을 폭 방향으로 0.3％ 연신으로 한 것 이외에는 편광자 보호 필름(8)과 마찬가지로 하여 편광자 보호 필름(19)을 얻었다. 흡수축 방향의 수축력이 5100N/m인 편광자에서 11200N/m인 편광자로 바꾼 것, 및, 편광자 보호 필름(1)을 편광자 보호 필름(19)으로 바꾼 것, 편광자의 투과축과 편광자 보호 필름의 TD가 평행이 되도록 맞붙여 편광판 A 및 편광판 B를 만든 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 액정 표시 장치를 얻었다.
실시예 1∼18의 액정 표시 장치의 액정 패널, 및, 비교예 1∼3의 액정 표시 장치의 액정 패널을, 100℃로 설정한 기어 오븐을 이용하여 30분간의 열처리를 행하고, 그 후, 실온 25℃, 50RH％로 설정된 환경에서 10분간 냉각한 후에, 액정 패널을 관찰한바, 실시예 1∼18은 컬은 관찰되지 않았지만, 비교예 1∼3의 것은 컬이 관찰되었다.
각 실시예의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure 112020037110233-pat00001
본 발명에 의하면, 편광판/액정 셀/편광판으로 이루어지는 적층체의 컬을 고도로 제어한 액정 표시 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

Claims (10)

  1. 액정 셀, 액정 셀의 한쪽의 면에 맞붙여진 편광판 A, 액정 셀의 다른 한쪽의 면에 맞붙여진 편광판 B를 갖는 액정 표시 장치로,
    상기 편광판 A는, 편광자의 투과축 방향이 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행이고, 편광자의 액정 셀과는 원위측에 폴리에스테르 필름이 적층된 구조이며,
    상기 편광판 B는, 편광자의 흡수축 방향이 액정 표시 장치의 장변 방향과 평행이고, 편광자의 적어도 편면에 보호 필름이 적층된 구조이며,
    상기 폴리에스테르 필름의 면내 리타데이션은 3000nm 이상 30000nm 이하이고,
    상기 폴리에스테르 필름의 액정 표시 장치의 장변 방향의 수축력 Ff와, 편광판 B가 갖는 편광자의 액정 표시 장치의 장변 방향의 수축력 Fp가 하기 식 (1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치:
    　　　　식 (1)　　　　0.1≤Ff/Fp≤2
    (단, 수축력 Ff(N/m)는, 폴리에스테르 필름의 두께(㎜)×탄성률(N/㎟)×열수축률(％)÷100×1000이고, 수축력 Fp(N/m)는, 편광판 B의 편광자의 두께(㎜)×탄성률(N/㎟)×열수축률(％)÷100×1000이다.).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름의 액정 표시 장치의 장변 방향의 탄성률이 1000∼9000N/㎟인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름의 액정 표시 장치의 장변 방향의 열수축률이 0.1∼5％인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름의 두께가 40∼200㎛인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름의 배향 주축의 기울기가 15도 이하인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름의 수축 주축의 기울기가 15도 이하인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 편광판 A는, 편광자의 액정 셀측에 TAC 필름, 환상 올레핀 필름, 또는, 아크릴 필름이 적층된 구조인 액정 표시 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 편광판 A는, 편광자의 액정 셀측에 보호 필름 또는 광학 보상 필름이 적층되지 않는 구조인 액정 표시 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 편광판 B는, 편광자의 액정 셀측에 TAC 필름, 환상 올레핀 필름, 또는, 아크릴 필름이 적층된 구조인 액정 표시 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 편광판 B는, 편광자의 액정 셀측에 보호 필름 또는 광학 보상 필름이 적층되지 않는 구조인 액정 표시 장치.
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