KR20040004138A - 적층 편광필름, 편광 광원장치 및 액정 표시장치 - Google Patents

Abstract

액정 표시장치 등에서 원형편광을 이용하는 휘도 향상 시스템에 있어서, 가시광역의 필요한 파장에서의 원형편광성을 확보하여 편광 변환 효율을 향상시킴으로써, 반사형 편광필름에 의한 휘도 향상률을 높인다. 반사형 선형 편광필름 (21) 과, 1 장 이상의 저파장 분산 위상차 필름 (22) 또는 역파장 분산 위상차 필름을 적층한 적층 편광필름 (10) 을 제공한다. 반사형 선형 편광필름 (21) 측에는 흡수형 편광필름 (20) 을 적층할 수 있다. 또한, 그 층구성들 중에서 어느 한 위치에 광 확산층 (26) 을 적층할 수도 있다. 적층 편광필름 (10) 의 저파장 분산 위상차 필름 (22) 측에, 도광판 (52) 등을 포함하는 광원 부재 및 반사판 (53) 을 차례로 배치한 편광 광원장치 (64) 도 제공하고, 또한, 그 적층 편광필름 (10) 측에 액정 셀 (30) 및 전면측 흡수형 편광필름 (41) 을 배치한 액정 표시장치도 제공한다.

또한, 실내에서의 휘도 향상, 및 옥외에서의 시인성을 향상시킬 수 있는 적층 편광필름을 제공하고, 또한, 이것을 이용한 시인성이 우수한 편광 광원장치 및 액정 표시장치를 제공한다. 흡수형 편광필름 (20) 과 반사형 선형 편광필름 (21) 을 양자의 편광 투과축이 거의 평행해지도록 적층하고, 또한, 그 반사형 선형 편광필름 (21) 측에, 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층 (123) 을 적층시켜 이루어지는 적층 편광필름 (10) 을 제공한다. 어느 한 위치에 광 확산층 (26) 을 적층할 수도 있다. 적층 편광필름 (10) 의 위상차층 (123) 측에는 도광판 (52)등을 갖는 광원 부재 및 반사판 (53) 을 배치하여 편광 광원장치 (64) 를 구성하고, 또한, 그 적층 편광필름 (10) 측에 액정 셀 (30) 및 전면측 흡수형 편광필름 (41) 을 배치하여 액정 표시장치 (65) 를 구성한다.

Description

적층 편광필름, 편광 광원장치 및 액정 표시장치{LAMINATED POLARIZING FILM, POLARIZING LIGHT SOURCE DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 투과형 액정 표시장치, 그리고 이것에 적합한 광원장치 및 적층편광필름에 관한 것이다. 상세하게는, 반사형 편광필름에 의한 휘도 향상 효과를 높이는 것을 목적으로 하는 적층 편광필름, 그리고 이것을 이용한 고휘도의 편광 광원장치 및 액정 표시장치에 관한 것이다. 또한, 투과형 액정 표시장치에 있어서, 배면 조명 장치에까지 도달한 외광을 효율적으로 다시 액정 표시장치에서 출사시킴으로써, 화면 휘도를 향상시키고, 또한, 옥외에서의 태양광 아래 등과 같이 외광이 강한 환경하에서, 화면의 시인성을 저하시키지 않는 적층 편광필름, 그리고 이것을 이용한 편광 광원장치 및 투과형 액정 표시장치에 관한 것이다.

액정 표시장치는 소형, 경량이므로 다양한 분야에서 이용하고 있다. 액정 표시장치에서의 액정 분자는 브라운관 (CRT) 등에 이용하고 있는 발광 물질이 아니라, 단지 빛의 편광 상태를 제어하는 광 밸브로서의 기능밖에 갖지 않기 때문에, 어떠한 방법으로 조명하지 않으면 액정 표시부가 어두워 보이지 않다. 따라서, 액정 표시부의 배면에 광원장치를 배치한 것이 투과형 액정 표시장치이다.

종래의 투과형 액정 표시장치에 대해 도 9를 참조하여 설명한다. 액정 표시장치는 일반적으로 액정 셀 (30) 내에 봉입된 액정 분자의 배향 상태를 전기적으로 변화시킴으로써, 그곳을 통과하는 빛의 편광 상태를 제어하는 것으로, 액정 셀 (30) 은 대향하는 1 쌍의 투명 전극, 즉 배면측 투명 전극 (31) 및 전면측 투명 전극 (32) 과, 이들 사이에 끼여 있는 액정층 (33) 으로 구성되어 있다. 도시는 생략하였지만, 액정 셀 (30) 은 이 밖에 양 최표면에 배치되는 셀 기판, 액정층 (33) 을 배향시키기 위한 배향막, 컬러 표시라면 컬러 필터층 등도 갖고 있다.

액정 셀 (30) 의 전면에는 그곳을 투과한 빛의 편광 상태를 검출하는 전면측흡수형 편광필름 (41) 을 배치하고, 그밖에 위상차 필름 (42) 등의 광학 소자도 배치한다. 한편, 액정 셀 (30) 의 배면에는 특정한 편광광만을 빼내어 액정 셀 (30) 을 향해 출사하기 위한 편광 광원장치 (91) 를, 필요에 따라 배면측의 위상차 필름 (도시하지 않음) 을 통해 배치한다. 편광 광원장치 (91) 는 액정 셀 (30) 과 면하는 위치에, 흡수형 편광필름 (40) 을 배치하고, 그 배면에는 필요에 따라 확산 시트 (55) 와 렌즈 시트 (56) 를 배치하고, 또한, 그 배면측에 광원장치 (61) 를 배치하여 구성한다. 광원장치 (61) 는 광원 (51) 을 측방 또는 하방에 갖는 도광판 (52) 과, 도광판 (52) 의 배후의 반사판 (53) 으로 구성되어 있고, 광원 (51) 을 측방에 배치하는 경우, 이곳으로부터의 빛은 반사경 (54) 에서 반사되어 사실상 그 모두가 도광판 (52) 에 유도되고, 또한, 흡수형 편광필름 (40) 측으로 출사하도록 구성되어 있다. 이상과 같은 형태로 투과형 액정 표시장치 (90) 가 구성되어 있다.

최근, 배면측 흡수형 편광필름과 광원장치 사이에 반사형 편광필름을 삽입하는 휘도 향상 시스템을 채용하고 있다. 이 휘도 향상 시스템은 예컨대 일본 특허공개공표 평9-511844호에 기재되어 있는 바와 같이, 광원장치로부터의 출사광 중, 배면측 흡수형 편광필름이 흡수해버리는 편광 성분을 반사형 편광필름으로 사전에 반사시켜 광원장치에 되돌려보냄으로써 재이용 가능하게 하고, 이용할 수 있는 광량을 증가시킴으로써, 표시장치의 휘도를 향상시키는 것이다. 이러한 휘도 향상 시스템을 이용하면 소비 전력을 증가시키지 않고 투과 휘도를 향상시킬 수 있고, 반대로 투과 휘도를 유지한 상태에서 소비 전력을 감소시킬 수도 있다.

이 휘도 향상 시스템은 반사형 편광필름에 의해 광원장치로 되돌아간 편광 성분을 얼마나 효율적으로 배면측 흡수형 편광필름을 투과하는 편광 성분으로 변환시킬 수 있는지가 휘도 향상률을 높이는 데에 중요하다. 휘도 향상률을 높이는 방법으로서 예컨대 일본 특허공개공보 2001-147321호에 제안되어 있는 바와 같이, 반사형 선형 편광필름과 위상차 필름을 광축이 서로 45°또는 135°로 교차하도록 배치하고, 위상차 필름으로서 1/4 파장 위상차 필름을 이용하는 방법이 있다.

이 방법에 따르면 휘도 향상 시스템은 원형편광을 이용하기 때문에, 효과적으로 편광 변환으로 기능하여 휘도 향상 효과를 향상시킬 수 있다.

이 개념을 유효하기 활용하기 위해서는 가시광역의 전역에 걸쳐 원형편광성으로 기능하는 것이 바람직하다. 그러나, 통상의 폴리카보네이트 수지를 연신 (延伸) 하여 이루어지는 위상차 필름은 단파장에 대해서는 위상차가 커지는 특성이 있기 때문에, 1 장의 위상차 필름으로 가시광역 전역에 걸쳐 원형편광성을 만족시킬 수는 없고, 따라서, 원형편광에 의한 휘도 향상 효과가 충분하게 얻어지지 않았다.

또한, 한편 투과형 액정 표시장치는 노트형 퍼스널 컴퓨터나 데스크톱형 퍼스널 컴퓨터의 액정 모니터, 액정 TV, 비디오 카메라, 휴대용 정보 단말기 등에 널리 이용하고 있지만, 이것들은 실내에서는 특별한 문제없이 이용할 수 있으나, 옥외의 특히 태양광 아래에서 이용하면 시인성이 현저히 저하하는 경우가 많다. 그 이유는 태양광이 주로 액정 표시장치의 최표면에서 반사되어 액정 표시부를 통과하지 않기 때문에 생기는 현상이다. 이 현상을 개선하기 위해서는 액정 표시장치의 최표면을 무반사 처리하고, 화소의 개구율을 높이는 등의 대책을 강구해야 한다. 이렇게 하면 태양광을 한 번, 도 9에 나타내는 바와 같은 투과형 액정 표시장치의 배면측에 배치되어 있는 광원장치 (61) 까지 도달시키고, 이곳에 장착되어 있는 반사판 (53) 등에 의해 반사시키고, 다시 외부로 출사시켜 액정 표시부의 조명광으로서 이용할 수 있다.

이 때, 태양광은 배면측 흡수형 편광필름 (40) 을 통과한 다음 광원장치 (61) 에 입사되고, 광원장치 (61) 에서 반사된 다음 다시 배면측 흡수형 편광필름 (40) 에 입사되게 된다. 따라서, 이 사이에 편광 상태가 변하지 않으면 배면측 흡수형 편광필름 (40) 에 다시 입사할 때에 흡수되는 불필요한 편광광이 없기 때문에, 효율적으로 태양광을 이용할 수 있고, 따라서, 태양광 아래에서의 시인성을 향상시킬 수 있다. 실제의 액정 표시장치에는 확산 시트 (55) 나 렌즈 시트 (56) 와 같은 편광 상태를 변환시키는 재료를 이용하고 있기 때문에, 태양광의 이용 효율은 다소 저하된다. 따라서, 반사형 편광필름을 배치하면 상술한 휘도 향상 시스템으로 기능하여 태양광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

그러나, 실내에서 휘도 향상 효과를 향상시키는데 유효하였던 반사형 선형 편광필름에 위상차 필름을 적층하는 방식을 투과형 액정 표시장치에 적용한 경우, 옥외에서의 시인성은 오히려 저하하는 것으로 판명되었다. 그 원인은 명확하지는 않지만, 예컨대 다음과 같은 점을 생각해 볼 수 있다. 즉, 태양광을 이용하기 위해서는 태양광이 배면측 흡수형 편광필름을 통과하고, 광원장치에서 반사되어 다시 배면측 흡수형 편광필름에 입사할 때에, 편광 상태를 변화시키지 않는 것이바람직한데 비해, 위상차 필름을 적층한 경우에는, 다시 배면측 흡수형 편광필름에 입사할 때에는 편광 상태를 변환하여 이상적인 상태에서는 모든 빛이 반사되는 편광광으로 되어 있기 때문에, 다시 광원장치에 반사되게 되어 1 왕복을 더 해야만 한다. 따라서, 반사형 선형 편광필름과 광원장치 사이에서, 위상차 필름을 이용하지 않는 경우의 배가 되는 2 왕복을 거쳐야만 하며, 그 과정에서 산란 등에 의해 빛의 이용 효율이 저하되는 점을 생각해 볼 수 있다.

이렇게 실내에서의 휘도 향상률을 높일 목적으로 위상차 필름을 이용하면 옥외에서는 시인성이 저하된다는 문제가 있다. 따라서, 예컨대 노트형 퍼스널 컴퓨터나 데스크톱형 퍼스널 컴퓨터의 액정 모니터 등의 주로 실내에서 이용하는 용도에 대해서는 반사형 선형 편광필름과 위상차 필름의 적층체를 적용하는 것은 효과적이지만, 예컨대 휴대용 전화기나 휴대용 정보 단말기 등, 실내와 옥외에서 비슷하게 이용하는 기기에 탑재하는 액정 표시장치에 대해서는 반사형 선형 편광필름과 위상차 필름의 적층체를 적용하면 실내에서는 밝은 화면을 볼 수 있지만, 옥외에서는 오히려 화면이 어두워진다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 원형편광을 이용하는 휘도 향상 시스템에 있어서, 가시광역의 필요한 파장에서의 원형편광성을 확보하여 편광 변환 효율을 향상시킴으로써, 반사형 편광필름에 의한 휘도 향상률을 높이는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 또 하나의 목적은 반사형 편광필름을 배치한 액정 표시장치에서, 위상차층을 적층함에 따른 투과 휘도의 상승을 유지하면서 옥외에서의 태양광 이용 효율도 유지하여 옥내외 어디서나 양호한 시인성을 확보하게 된다. 보다 구체적으로는, 실내에서의 휘도 향상, 및 옥외에서의 시인성을 향상시킬 수 있는 적층 편광필름을 제공하고, 나아가 이것을 이용한 시인성이 우수한 편광 광원장치 및 액정 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 적층 편광필름에 대해 층 구성의 예를 나타내는 단면 모식도.

도 2는 본 발명의 적층 편광필름에 대해 축 구성을 나타내는 모식도.

도 3은 흡수형 편광필름을 적층한 본 발명의 적층 편광필름에 대해 축 구성을 나타내는 모식도.

도 4는 본 발명의 적층 편광필름에 대해 광 확산층을 적층한 경우의 층 구성의 예를 나타내는 단면 모식도.

도 5는 본 발명의 적층 편광필름에 대해 광 확산층을 적층한 경우의 층 구성의 다른 예를 나타내는 단면 모식도.

도 6은 본 발명에 관한 액정 표시장치의 일례를 나타내는 단면 모식도.

도 7은 참고예 1 에서 평가한 편광 광원장치의 구성을 나타내는 단면 모식도.

도 8은 실시예 1 에서 평가한 편광 광원장치의 구성을 나타내는 단면 모식도.

도 9는 종래의 투과형 액정 표시장치의 구성을 나타내는 단면 모식도.

도 10은 본 발명의 적층 편광필름에 대해 층 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도.

도 11은 본 발명의 적층 편광필름에 대해 축 구성의 예를 나타내는 모식도.

도 12은 본 발명의 적층 편광필름에 대해 광 확산층을 적층한 경우의 층 구성의 예를 나타내는 단면 모식도.

도 13는 본 발명에 관한 액정 표시장치의 일례를 나타내는 단면 모식도.

도 14는 참고예 3 에서 평가한 편광 광원장치의 구성을 나타내는 단면 모식도.

도 15은 참고예 3 에서 휘도 측정에 이용한 장치의 구성을 나타내는 단면 모식도.

도 16은 실시예 6 에서 평가한 편광 광원장치의 구성을 나타내는 단면 모식도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 적층 편광필름

20: 흡수형 편광필름

21: 반사형 선형 편광필름

22: 저파장 분산 위상차 필름

23: 역파장 분산 위상차 필름

24: 저파장 분산 또는 역파장 분산의 1/4 파장 위상차 필름

26: 광 확산층

30: 액정 셀

31, 32: 투명 전극

33: 액정층

40: 배면측 흡수형 편광필름

41: 전면측 흡수형 편광필름

42: 위상차 필름

51: 광원

52: 도광판

53: 반사판

54: 반사경

55: 확산 시트

56: 렌즈 시트

61: 광원장치

64: 편광 광원장치

67: 투과형 액정 표시장치

80: 참고예에서 이용한 광원장치

81: 유리판

82: 감압 접착제

83: 참고예 1 에서 평가한 적층 필름

85: 참고예 1 에서 이용한 편광 광원장치

86: 실시에 1 에서 이용한 편광 광원장치

87: 환상 형광체

88: 환상 형광체 점등시의 조명 각도

89: 휘도계

90: 종래의 투과형 액정 표시장치

91: 종래의 편광 광원장치

101: 반사형 선형 편광필름의 편광 투과축

104: 1/4 파장 위상차 필름의 광축

105: 흡수형 편광필름의 편광 투과축

123: 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층

123a, 123b: 위상차 필름

172: 반사형 편광필름의 편광 투과축

173: 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층의 광축

183: 참고예 3 에서 평가한 적층 필름

185: 참고예 3 에서 이용한 편광 광원장치

186: 실시예 5 에서 이용한 편광 광원장치

본 발명자들은 위상차 필름이 갖는 파장 분산성을 특정함으로써, 원형편광을 이용하는 휘도 향상 효과를 더욱 향상시킬 수 있고, 휘도 향상률이 높아짐을 발견하였다.

또한, 본 발명자들은 흡수형 편광필름, 반사형 편광필름, 및 위상차층이 차례로 적층한 적층 편광필름을 이용하는 휘도 향상 시스템에 있어서, 위상차층에 양의 2축 배향성을 갖게 함으로써, 투과 휘도 향상 효과를 높게 유지한 상태에서, 반사 휘도 향상 효과의 저하를 억제하고, 따라서, 투과 휘도와 반사 휘도를 합친 전체의 휘도가 높아지는 것을 발견하였다. 또한, 여기서 말하는 투과 휘도란 액정 표시장치내의 광원에서 발해진 빛에 의해 조명받는 편광 광원장치 및 액정 표시화면의 휘도를 가리킨다. 또한, 반사 휘도란 액정 표시장치 외의 외부 환경으로부터 입사되는 빛에 의해 조명받는 편광 광원장치 및 액정 표시화면의 휘도를 가리킨다.

즉, 본 발명에 따르면 흡수형 편광필름과 반사형 선형 편광필름을 양자의 편광 투과축이 거의 평행해지도록 적층하고, 또한, 반사형 선형 편광필름측에, 1장 이상의 저파장 분산 위상차 필름 및 역파장 분산 위상차 필름, 또는 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층을 적층시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층 편광필름을 제공한다.

여기서 이용하는 저파장 분산 위상차 필름 또는 역파장 분산 위상차 필름은 1/4 파장의 위상차를 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 이 1/4 파장 위상차 필름의 광축과, 반사형 선형 편광필름의 편광 투과축은 대략 45°각도로 교차하도록 적층하는 것이 바람직하다.

또한, 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층은 1/4 파장 위상차층으로 기능하는 것이 바람직하고, 이 경우 반사형 편광필름의 편광 투과축과, 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층의 광축이 대략 45°또는 135°로 교차하도록 적층하는 것이 바람직하다. 바람직한 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층으로는, 1 장의 2축 연신 필름으로 이루어지는 것이나, 광축이 다른 위상차 필름을 2 장 이상 적층시켜 이루어지는 것을 들 수 있다. 후자의 위상차 필름에는 1축 연신 필름을 이용할 수 있다.

이들 적층 편광필름에는 광 확산성을 부여하기 위해 추가로 면내 위상차값 30㎚ 이하의 광 확산층을 어느 한 위치에 1 층 이상 적층할 수 있다. 이 광 확산층은 접착성을 갖고 있어도 된다. 본 발명의 적층 편광필름의 취급을 쉽게 하고, 또한, 불필요한 계면 반사를 피하기 위해, 1 쌍 이상의 인접하는 필름 또는 층을 감압 접착제에 의해 밀착 적층하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 어느 한 적층 편광필름과, 광원 부재 및 반사판을 구비하고, 광원 부재 및 반사판을 차례로 적층 편광필름의 위상차 필름측에배치시켜 이루어지는 편광 광원장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 편광 광원장치와, 액정 셀 및 전면측 흡수형 편광필름을 구비하고, 액정 셀 및 전면측 흡수형 편광필름을 차례로 편광 광원장치의 적층 편광필름측에 배치한 액정 표시장치도 제공한다. 여기에서, 액정 셀과 전면측 흡수형 편광필름 사이에는 광 확산층을 적층해도 된다. 또한, 적층 편광필름으로부터 전면측 흡수형 편광필름에 이르는 각각의 부재의, 1 쌍 이상의 인접하는 부재들은 감압 접착제에 의해 밀착 적층되어 있는 것이 바람직하다.

발명의 실시형태

본 발명을 명확하게 하기 위해 그 구체적인 예를 나타내는 도면을 참조하면서, 이하에 상세한 설명을 한다. 본 발명에 따른 적층 편광필름 (10) 은 도 1의 단면 모식도를 나타내는 바와 같이, 흡수형 편광필름 (20) 과 반사형 선형 편광름 (21) 을 적층하고, 반사형 선형 편광필름측에 1 장 이상의 저파장 분산 위상차 필름 (22) 또는 역파장 분산 위상차 필름 (23) 을 적층한 것이다. 도 1a에는 반사형 선형 편광필름 (21) 과 저파장 분산 위상차 필름 (22) 을 적층한 예가, 도 1b 에는 반사형 선형 편광필름 (21) 과 역파장 분산 위상차 필름 (23) 을 적층한 예가 각각 도시되어 있다.

반사형 선형 편광필름 (21) 은 특정 진동 방향의 선형 편광 광을 투과시키고, 그와 직교하는 방향의 선형 편광 광을 반사시키는 것이다. 반사형 선형 편광필름의 편광 투과축이란, 특정 진동 방향의 선형 편광이 이 편광필름의 수직 방향으로부터 입사되었을 때 투과율이 최대가 되는 방향을 말하며, 편광 반사축이란,그와 직교하는 방향을 말한다.

반사형 선형 편광필름으로는, 예컨대 부르스터각에 의한 편광 성분의 반사율 차이를 이용한 반사형 선형 편광필름 (예컨대, 일본 특허공개공표 평6-508449호에 기재된 것), 미세한 금속선상의 패턴을 가공한 반사형 선형 편광필름 (예컨대, 일본 특허공개공보 평2-308106호에 기재된 것), 2 종 이상의 고분자 필름을 적층하고 있고, 굴절률 이방성에 의한 반사율의 이방성을 이용하는 반사형 선형 편광필름 (예컨대, 일본 특허공개공표 평9-506837호에 기재된 것), 고분자 필름 중에 2 종 이상의 고분자로 형성되는 해도 (海島) 구조를 갖고, 굴절률 이방성에 의한 반사율의 이방성을 이용하는 반사형 선형 편광필름 (예컨대, 미국 특허 제5,825,543호 명세서에 기재된 것), 고분자 필름 중에 입자가 분산되고, 굴절률 이방성에 의한 반사율의 이방성을 이용하는 반사형 선형 편광필름 (예컨대, 일본 특허공개공표 평11-509014호에 기재된 것), 고분자 필름 중에 무기 입자가 분산되고, 입자의 사이즈에 의한 산란능 차이에 기초하는 반사율의 이방성을 이용하는 반사형 선형 편광필름 (예컨대, 일본 특허공개공보 평9-297204호에 기재된 것) 등을 들 수 있다.

반사형 선형 편광필름의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 액정 표시장치의 박형화 관점에서 얇은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 1㎜ 이하, 나아가서는 0.2㎜ 이하인 것이 바람직하다. 따라서, 박형화를 위해서는 2 종 이상의 고분자 필름을 적층하고, 굴절률 이방성에 의한 반사율의 이방성을 이용하는 반사형 선형 편광필름이나, 고분자 필름 중에 2 종 이상의 고분자로 구성되는 해도 구조를 갖고, 굴절률 이방성에 의한 반사율의 이방성을 이용하는 반사형 선형 편광필름,또한, 콜레스테릭 액정에 의한 선택 반사 특성을 이용한 반사형 선형 편광필름은 본 발명에 따른 적층 편광필름의 두께를 얇게 하기 위해 특히 바람직하다.

저파장 분산 위상차 필름 (22) 이란, 위상차 값의 파장 의존성이 작은 위상차 필름이다. 본 발명에서는, 480 ∼ 490㎚ 의 파장역에서 선택된 파장 λ₂에서의 위상차 R(λ₂) 을 750 ∼ 760㎚ 의 파장역에서 선택된 파장 λ₁에서의 위상차 R(λ₁) 로 나눈 값 R(λ₂)/R(λ₁) 이 0.95 이상 1.05 이하의 범위에 있는 것을 저파장 분산 위상차 필름으로 한다. 이러한 저파장 분산 위상차 필름으로는, 예컨대 노르보르넨계 수지로 이루어지는 위상차 필름 등이 있고, 구체적으로는, 상품명 "아톤" (제이에스알 주식회사 제조 수지) 을 연신시켜 이루어지는 필름이나, 상품명 "에스시너" (세키스이 화학 공업 주식회사 제조 위상차 필름) 등을 이용할 수 있다.

역파장 분산 위상차 필름 (23) 이란, 예컨대 Uchiyama 와 Yatabe 에 의한 Proceedings of The Seventh International Display Workshops (2000), 407-410 페이지의 보고에 있는 바와 같이, 단파장에서는 위상차 값이 작고, 장파장에서는 위상차 값이 커지는 위상차 필름이다. 일반적인 위상차 필름은 파장이 짧아질수록 위상차 값이 커지는 특성을 갖는 것에 대해, 위상차 값의 파장 의존성이 일반적인 위상차 필름과는 반대 특성을 나타내기 때문에 역파장 분산 위상차 필름이라 불린다. 본 발명에서는, 480 ∼ 490㎚ 의 파장역에서 선택된 파장 λ₂에서의 위상차 R(λ₂) 을 750 ∼ 760㎚ 의 파장역에서 선택된 파장 λ₁에서의 위상차 R(λ₁) 로 나눈 값 R(λ₂)/R(λ₁) 이 0.50 이상 0.95 이하의 범위에 있는 것을 역파장 분산 위상차 필름으로 한다. 이러한 역파장 분산 위상차 필름으로는, 예컨대 일본 특허공개공보 2000-137116호에 기재되는 바와 같은 셀룰로오스아세테이트 수지로 이루어지는 필름, 예컨대 일본 특허공개공보 2001-42121호에 기재되는 바와 같은 폴리페닐렌옥사이드와 폴리스티렌으로 이루어지는 고분자 블렌드 필름, 예컨대 일본 특허공개공보 2000-48919호에 기재된 바와 같은 플루오렌 골격을 갖는 폴리카보네이트 수지를 함유하는 고분자 필름 등이 있고, 구체적으로는, 상품명 "WRF" (테이진 주식회사 제조 위상차 필름) 등을 이용할 수 있다.

본 발명에서는, 이들 저파장 분산 또는 역파장 분산 위상차 필름을 반사형 선형 편광필름과 적층하여 적층 편광필름으로 한다. 위상차 필름은 1/4 파장 위상차 필름인 것이 바람직하다. 위상차 필름을 2 장 이상 이용하여 1/4 파장 위상차 필름으로 해도 된다.

도 2에 축 방향을 모식도로 나타내는 바와 같이, 1/4 파장 위상차 필름 (24) 의 광축 (104) 과 반사형 선형 편광필름 (21) 의 편광 투과축 (101) 이 대략 45°로 교차하도록 하는 것이 가장 바람직하지만, 40 ∼ 50°라도 특별히 지장은 없다. 이로써, 1/4 파장 위상차 필름 (24) 측으로부터의 입사광에 대해서는 반사형 선형 편광필름 (21) 은 편편광 (片偏光) 성분을 반사시키고, 그 반사된 편광 성분은 1/4 파장 위상차 필름 (24) 을 투과 후에 가시광역의 전역에 대해 우수한 원형편광성을가지므로 휘도 향상 시스템이 효율적으로 기능하게 된다. 이상적으로는, 가시광역의 전역에서 1/4 파장인 것이 가장 바람직하지만, 본 발명에서 이용하는 저파장 분산 또는 역파장 분산 위상차 필름도 통상적으로 위상차 값의 파장 의존성을 나타낸다.

따라서, 본 발명에서는, 545 ∼ 555㎚ 의 파장역에서 선택된 파장 λ₃에서의 위상차 값이 130 ∼ 150㎚ 인 것을 1/4 파장 위상차 필름으로 한다. 위상차 필름의 광축은 위상차 필름의 면내에서의 최대 굴절률 방향으로 한다.

본 발명에 이용하는 위상차 필름은 2축성을 갖고 있어도 된다. 2축성이란, 위상차 필름의 면내에서의 최대 굴절률 방향을 x 축 방향, 그와 직교하는 면내의 축을 y 축 방향, 두께 방향을 z 축 방향으로 하여 각각의 축 방향에서의 굴절률을 n_x, n_y및 n_z로 했을 때, n_y≠n_z가 되는 것이다. 배향 상태를 표현하는 데에 이용되는 Nz 계수=(n_x-n_z)/(n_x-n_y) 로 나타내면, Nz 계수≠1 의 배향 상태를 2축성이라고 한다.

저파장 분산 또는 역파장 분산 위상차 필름이 1/4 파장 위상차 필름인 경우에는, 도 3에 축 방향을 모식도로 나타내는 바와 같이, 도 2에 나타낸 적층 편광필름의 축 방향에 대해 새롭게 적층하는 흡수형 편광필름 (20) 의 편광 투과축 (105) 방향은 반사형 선형 편광필름 (21) 의 편광 투과축 (101) 과 동일 방향, 즉 대략 0°가 가장 바람직하지만, 10°이하라도 문제없이 이용할 수 있다. 반사형 선형 편광필름 (21) 의 편광 투과축 (101) 과 1/4 파장 위상차 필름 (24) 의 광축 (104)이 이루는 각도에 대해서는, 상술한 바와 같이 대략 45°로 교차하도록 하는 것이 가장 바람직하지만, 40 ∼ 50°라도 특별히 지장은 없다.

흡수형 편광필름은 특정 진동 방향의 선형 편광 광을 투과시키고, 그와 직교하는 방향의 선형 편광 광을 흡수시키는 것이다. 흡수형 편광필름의 편광 투과축이란, 특정 진동 방향의 선형 편광이 이 편광필름의 수직 방향으로부터 입사되었을 때 투과율이 최대가 되는 방향을 말한다. 그와 직교하는 방향은 편광 흡수축이 된다.

이러한 흡수형 편광필름으로는, 예컨대 공지된 요소계 편광필름이나 염료계 편광필름을 이용할 수 있다. 요소계 편광필름이란, 연신시킨 폴리비닐알콜 필름에 요소가 흡착된 필름이며, 염료계 편광필름이란, 연신시킨 폴리비닐알콜 필름에 이색성 염료가 흡착된 필름이다. 이들 편광필름은 내구성 향상을 위해 그 편면 또는 양면을 고분자 필름으로 피복한 것이 바람직하다. 보호를 위해 피복하는 고분자 재질로는 2 아세트산셀룰로오스나 3 아세트산셀룰로오스, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 노르보르넨계 수지 등을 이용할 수 있다.

흡수형 편광필름의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 액정 표시 소자 등에 본 발명의 적층 편광필름을 이용하는 경우에는 흡수형 선형 편광필름도 얇은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 1㎜ 이하, 나아가서는 0.2㎜ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 반사형 선형 편광필름과 광원장치 사이에서 발생하는 휘도 향상 시스템을 최적인 것으로 하는 것을 주된 목적으로 하므로, 광원장치에 일반적으로 이용되는 확산 시트는 이용하지 않는 것이 바람직한 경우가 있다. 그러기 위해서는, 내면 위상차 값이 30㎚ 이하인 광 확산층을 적층 편광필름에 삽입하는 것이 바람직하다. 광 확산층을 적층하는 장소는 특별히 제한되지 않는다. 이 경우의 예를 도 4및 도 5에 나타낸다. 도 4a는 도 1a에 나타낸 흡수형 편광필름 (20), 반사형 선형 편광필름 (21) 및 저파장 분산 위상차 필름 (22) 으로 이루어지는 층 구성에서, 흡수형 편광필름 (20) 의 외측에 광 확산층 (26) 을 배치한 것이다. 도 4b 는 흡수형 편광필름 (20) 과 반사형 선형 편광필름 (21) 사이에 광 확산층 (26) 을 배치한 것이다. 도 4c는 반사형 선형 편광필름 (21) 과 저파장 분산 위상차 필름 (22) 사이에 광 확산층 (26) 을 배치한 것이다. 도 4d 는 저파장 분산 위상차 필름 (22) 의 외측에 광 확산층 (26) 을 배치한 것이다. 도 5는 역파장 분산 위상차 필름 (23) 을 이용한 경우의 예로, 각각 도 4a 내지 도 4d 에서의 저파장 분산 위상차 필름 (22) 을 역파장 분산 위상차 필름 (23) 으로 치환한 형태로 되어 있다.

광 확산층 (26) 은 높은 전체 광선 투과율을 나타내는 것이 바람직한 관점에서 그 전체 광선 투과율은 80% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 90% 이상이다. 또, 광 확산층 (26) 의 확산 성능을 나타내는 지표인 헤이즈율은 희망하는 확산 성능에 따라 임의로 설정되는데, 통상적으로 30% 이상 95% 이하이다. 여기에서 헤이즈율은 (확산 광선 투과율 / 전체 광선 투과율) ×100(%) 로 표시되는 수치이다.　

광 확산층 (26) 의 재질은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 유기 또는 무기미립자가 분산된 고분자 필름이나 광 확산성 감압 접착제, 굴절률 변조형 광 확산 필름 등이 바람직하게 이용된다. 적층 편광필름의 부재 점수를 감소시켜 두께를 얇게 하기 위해, 유기 또는 무기 미립자가 분사된 광 확산성 감압 접착제는 특히 바람직한 광 확산층 중 하나이다. 여기에서, 유기 또는 무기 미립자를 구성하는 재질로는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 실리콘, 실리카, 산화티탄 등을 들 수 있다. 모재가 되는 감압 접착제로는 공지된 각종 감압 접착제를 이용할 수 있고, 예컨대 아크릴레이트계 감압 접착제, 고무계 감압 접착제, 실리콘계 감압 접착제, 우레탄계 감압 접착제 등을 들 수 있다. 그 중에서도 아크릴레이트계 감압 접착제를 바람직하게 이용할 수 있다.

본 발명에 따른 적층 편광필름의 취급성을 용이하게 하기 위해 구성하는 필름이나 층간을 감압 접착제에 의해 밀착시키는 것이 바람직하다. 밀착시킴으로써 불필요한 반사에 의한 광 손실을 방지할 수도 있다. 감압 접착제로는 공지된 각종의 것을 이용할 수 있다. 예컨대, 아크릴레이트계 감압 접착제, 고무계 감압 접착제, 실리콘계 감압 접착제, 우레탄계 감압 접착제 등을 들 수 있다. 그 중에서도 아크릴레이트계 감압 접착제가 바람직하게 이용된다. 감압 접착제의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상적으로 1㎛ 이상 100㎛ 이하, 바람직하게는 20㎛ 이상, 또한, 바람직하게는 50㎛ 이하이다.

본 발명의 적층 편광필름에 추가로 광학 보상을 실시하기 위한 위상차 필름을 적층할 수도 있다. 적당한 위상차 필름의 예로서 폴리카보네이트계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리술폰계 수지, 노르보르넨계 수지 등의 합성 고분자나, 2 아세트산셀룰로오스, 3 아세트산셀룰로오스 등의 천연 고분자로 이루어지는 필름을 1축 또는 2축 연신시켜 이루어지는 필름, 또한, 투명 고분자 필름 상에 광학 이방성이 있는 화합물 또는 액정 조성물을 도포하여 이루어지는 필름 (예컨대, 후지 사진필름 주식회사에서 판매되고 있는 "WV 필름", 닛폰 석유화학 주식회사에서 판매되고 있는 "NH 필름" 이나 "LC 필름", 스미토모 화학 공업 주식회사에서 판매되고 있는 "VAC 필름" 등; 모두 상품명) 을 들 수 있다. 액정 셀의 광학 보상을 목적으로 하는 경우에는, 적층 편광필름의 액정 셀측에 위상차 필름을 배치한다. 이들 부재는 공기층의 개재에 의한 광 손실을 방지하기 위해 감압 접착제에 의해 밀착 적층하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 적층 편광필름은 반사형 선형 편광필름측, 또는 추가로 흡수형 편광필름을 적층한 경우에는 이 흡수형 선형 편광필름측을 출사광면으로 하는 편광 광원장치로 할 수 있다. 또, 그 편광 광원장치에서의 출사광면에 표시용 액정 셀을 배치하여 투과형 액정 표시장치로 할 수 있다. 이들 편광 광원장치 및 투과형 액정 표시장치에 대해, 도 6에 단면 도식도로 나타내는 예를 기초로 설명한다.

도 6에 나타내는 예에서는, 도 4에 나타낸 것과 동일하며, 광 확산층 (26), 흡수형 편광필름 (20), 반사형 선형 편광필름 (21) 및 저파장 분산 위상차 필름 (22) 의 순서로 적층한 적층 편광필름 (10) 의 저파장 분산 위상차 필름 (22) 측에 광원장치 (61) 를 배치하여 편광 광원장치 (64) 를 구성한다.

도 6에서의 광원장치 (61) 는 사이드 라이트식이라 불리는 것으로, 광원(51), 도광판 (52) 및, 도광판 (52) 의 배면에 배치한 반사판 (53) 을 구비하고 있고, 도광판 (52) 의 측면에 배치한 광원 (51) 으로부터의 광은 광원 (51) 의 도광판 (52) 에 면하지 않는 측을 덮는 반사경 (54) 에 의해 반사되어, 먼저 도광판 (52) 내에 수용되어 그 안을 진행하는 동시에 반사판 (53) 에 의한 반사와 함께 도광판 (52) 의 전면측으로부터 균일하게 광이 방출되도록 되어 있다. 광원장치는 기본적으로 광원 부재와 반사판을 구비하고 있고, 도 6에 나타낸 사이드 라이트식인 경우는 광원 (51) 과 도광판 (52) 으로 광원 부재를 구성하고 있다. 이러한 광원장치 (61) 를 적층 편광필름 (10) 의 저파장 분산 위상차 필름 (22) 측에 배치하여 편광 광원장치 (64) 를 구성한다. 또한, 적층 편광필름 (10) 의 흡수형 편광필름 (20) 측을, 액정 셀 (30) 의 배면에 광 확산층 (26) 을 통하여 대향 배치하고, 액정 셀 (30) 의 전면측에는 위상차 필름 (42) 과 전면측 흡수형 편광필름 (41) 을 배치하여 투과형 액정 표시장치 (67) 를 구성한다.

도 6에는 도 4a에 나타낸 적층 편광필름 (10) 을 이용한 예를 나타냈지만, 이 적층 편광필름 (10) 을 도 4b 내지 도 4d 에 나타낸 것으로 변경하거나, 도 5a 내지 도 5d 에 나타낸 것으로 물론 변경할 수도 있다. 어떠한 경우나, 광원 부재와 반사판을 구비하는 광원장치 (61) 를, 적층 편광필름 (10) 의 위상차 필름 (22 또는 23) 측에 배치한다.

종래의 편광 광원장치에서는, 도 9에 나타낸 바와 같은 확산 시트 (55) 나 렌즈 시트 (56) 를 널리 이용하고 있다. 본 발명에 따른 편광 광원장치 (64) 에도 이들 한쪽 또는 양쪽을 배치할 수 있지만, 이들은 반사형 선형 편광필름과 광원장치 사이에서의 편광 상태를 흐트리는 원인이 되기 때문에 가능하면 배치하지 않는 것이 바람직하다.

도 6에 나타내는 편광 광원장치 (64) 내지 투과형 액정 표시장치 (67) 에서 광원장치 (61) 에 이용되는 광원 (51) 은 특별히 한정되지 않고, 공지된 편광 광원장치나 액정 표시장치에 채택하고 있는 것을 본 발명에서도 동일하게 이용할 수 있다. 적당한 광원 (51) 으로서 구체적으로는, 예컨대 냉음극관, 발광 다이오드, 무기 또는 유기 일렉트로 루미네센스 (EL) 램프 등을 들 수 있다.

반사판 (53) 도 특별히 한정되지 않고, 공지된 편광 광원장치나 액정 표시장치에 채택하고 있는 것을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대 내부에 공동을 형성한 백색 플라스틱 시트, 산화티탄이나 아연화와 같은 백색 안료를 표면에 도포한 플라스틱 시트, 굴절률이 다른 2 종 이상의 플라스틱 필름을 적층하여 이루어지는 다층 플라스틱 시트, 알루미늄이나 은과 같은 금속으로 이루어지는 시트 등을 들 수 있다. 이들 시트는 경면 가공한 것, 조면 가공한 것 모두 이용할 수 있다. 반사판을 구성하는 플라스틱 시트의 재질도 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 노르보르넨계 수지, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등을 이용할 수 있다.

도 6에 나타내는 도광판 (52) 은, 광원 (51) 으로부터 발하여진 빛을 내부에 수용하여 면상 발광체로 기능하는 것으로, 역시 공지된 편광 광원장치나 액정 표시장치에 채택하고 있는 것을 이용할 수 있다. 이러한 도광판으로서, 예컨대 플라스틱 시트나 유리판으로 이루어지고, 배면측에 요철 처리나 백색 도트인쇄 처리, 홀로그램 처리 등을 실시한 것을 들 수 있다. 플라스틱 시트로 도광판을 구성하는 경우, 그 재질은 특별히 한정되지 않지만, 폴리카보네이트, 노르보르넨계 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 등이 바람직하게 이용된다.

광원장치의 출사면측에 필요에 따라 배치되는 확산 시트 (55; 도 9에 나타낸 것) 는 입사광을 산란 투과시키는 시트로, 통상적으로 전체 광선 투과율이 60% 이상, 헤이즈율이 10% 이상인 광학 소자이다. 여기에서, 확산 시트의 전체 광선 투과율은 높으면 높을수록 바람직하고, 80% 이상의 전체 광선 투과율을 나타내는 것이 바람직하다. 이러한 확산 시트로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 플라스틱 시트나 유리판을 조면화 처리한 것이나, 내부에 공동을 형성하거나 입자를 첨가한 플라스틱 시트나 유리판을 이용할 수 있다. 여기에서 말하는 플라스틱 시트의 재질도 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 노르보르넨계 수지, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 조면화 처리도 특별히 한정되지 않지만, 샌드 블라스트나 엠보스 롤의 압착에 의한 가공, 플라스틱 입자나 유리 입자, 실리카 입자와 같은 입자를 수지에 혼합한 것을 표면에 도포하는 방법 등을 들 수 있다.

광원장치의 출사면측에 필요에 따라 배치되는 렌즈 시트 (56; 도 9에 나타낸 것) 는 광원으로부터 발하여진 빛을 집광시키는 것으로, 역시 공지된 편광 광원장치나 액정 표시장치에 채택하고 있는 것을 이용할 수 있다. 이러한 렌즈 시트로는, 예컨대 플라스틱 시트 상에 미세한 다수 프리즘을 형성한 것, 볼록 렌즈나 오목 렌즈를 전체 면에 깐 마이크로 렌즈 어레이 등을 들 수 있다.

본 발명의 투과형 액정 표시장치는 도 6에 나타내는 바와 같은, 편광 광원장치 (64) 의 출사광면인 적층 편광필름 (10) 측에 액정 셀 (30) 과 전면측 흡수형 편광필름 (41) 을 차례로 배치한 것이다. 여기에서, 액정 셀 (30) 과 전면측 흡수형 편광필름 (41) 사이에는 필요에 따라 위상차 필름 (42) 을 1 장 또는 복수장 배치할 수 있고, 또한, 필요에 따라 액정 셀 (30) 의 전면측에 광 확산층을 배치할 할 수도 있다. 또한, 위상차 필름과 광 확산층 양쪽을 배치해도 된다. 광 확산층은 면내 위상차 값이 30㎜ 이하인 것이 바람직하다. 투과형 액정 표시장치를 구성하는 각 부재, 특히 적층 편광필름 (10) 으로부터 전면측 흡수형 편광필름 (41) 에 도달하기까지의 각 부재는 1 쌍 이상의 인접하는 부재를 감압 접착제에 의해 밀착 적층하는 것이 바람직하고, 나아가서는 인접하는 모든 부재끼리를 감압 접착제에 의해 밀착 적층하는 것이 더욱 바람직하다.

액정 표시장치에 이용되는 액정 셀 (30) 은 투과 광량을 스위칭하기 위해 액정을 2 장의 기판 사이에 봉입하고, 전압 인가에 의해 액정의 배향 상태를 변화시키는 기능을 갖는 장치이다. 2 장의 기판 각각의 내측에는 배면측 투명 전극 (31) 및 전면측 투명 전극 (32) 을 배치하고, 그것들 사이에 액정층 (33) 을 끼운다.

도시되어 있지 않지만, 액정 셀 (30) 은 이밖에 액정층 (33) 을 배향시키기 위한 배향막, 컬러 표시인 경우에는 컬러 필터층 등도 갖고 있다. 본 발명에서액정 셀 (30) 을 구성하는 액정의 종류나 그 구동 방식은 특별히 한정되지 않고, 공지된 트위스티드 네마틱 (TN) 액정이나, 슈퍼 트위스티드 네마틱 (STN) 액정 등을 이용할 수 있고, 또한, 박막 트랜지스터 (TFT) 구동 방식, 수직 배향 (VA) 방식, In-Plane 구동 방식, 광학 보상 밴드 (OCB) 등, 편광을 이용하여 표시를 실시하는 모든 방식에 본 발명을 적용할 수 있다.

전면측 흡수형 편광필름 (41) 에 대해서는 앞에 본 발명의 적층 편광필름을 구성하는 흡수형 편광필름의 예로 설명한 것과 동일한 것을 이용할 수 있다. 액정 셀 (30) 과 전면측 흡수형 편광필름 (41) 사이에 필요에 따라 배치되는 위상차 필름 (42) 으로는, 통상적인 수지의 연신 필름을 이용하고, 적당한 예로는 폴리카보네이트계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리비닐알콜계 수지, 노르보르넨계 수지를 비롯한 환상 폴리올레핀계 수지 등의 합성 열가소성 고분자나, 3 아세트산셀룰로오스를 비롯한 천연 고분자 등이 텐터 등의 연신 장치에 의해 1축 또는 2축으로 연신한 필름을 들 수 있다. 또, 투명 고분자 필름에 액정 화합물을 도포한 필름, 예컨대 후지 사진필름 주식회사에서 판매되고 있는 "WV 필름" (상품명), 닛폰 석유화학 주식회사에서 판매되고 있는 "LC 필름" (상품명), 스미토모 화학 공업 주식회사에서 판매되고 있는 "VAC 필름" (상품명) 등을 위상차 필름 (42) 으로 이용할 수도 있다. 또한, 액정 셀 (30) 의 전면측에 광 확산층을 적층하는 경우는, 앞에 본 발명의 적층 편광필름을 구성하는 광 확산층의 예로 설명한 것과 동일한 것을 이용할 수 있다.

다음, 본 발명의 또 하나의 실시형태에 관해 이하에 상세하게 설명한다.

본 발명은 반사형 편광필름을 이용한 휘도 향상 시스템에 위상차층을 삽입하는 경우, 위상차층으로 특히, 양의 2축 배향성을 갖는 것을 이용함으로써 실내에서의 위상차층에 의한 휘도 향상 효과를 유지한 상태에서, 옥외에서의 태양광의 이용을 효율적으로 할 수 있게 됨을 발견한 것이다.

통상적으로, 액정 표시장치를 볼 때에는, 표시화면의 거의 법선 방향에서 보게 된다. 즉, 실내에서는 배면측 광원장치로부터 주로 법선 방향으로 출사된 광이 배면측 편광필름, 액정 셀, 전면측 편광필름 등을 순차적으로 통과함으로써 표시 화상을 형성하고 그것을 보게 된다. 한편, 옥외에서는 태양광을 한 번 배면측 광원장치까지 수용할 필요가 있는데, 수용한 후에는 마치 처음부터 광원장치로부터 출사된 것 같이 주로 법선 방향으로 출사되는 빛을 보게 된다. 여기에서, 태양광이 어디에서 액정 표시장치로 입사되고, 배면측 광원장치에 도달하는지를 고려할 필요가 있다. 즉, 표시화면의 법선 방향에는 이용자가 그 표시화면을 보기 위해 있기 때문에 법선 방향으로부터는 태양광은 입사시킬 수 없다. 또는, 이용자가 태양광의 입사를 차단하여 액정 표시장치가 이용자의 그림자에 들어가기 때문에 태양광을 이용할 수 없다. 즉, 태양광을 이용할 때는 태양광은 이용자가 없는 각도 방향에서밖에 입사시킬 수 없고, 즉 법선 방향 이외의 각도에서밖에 입사시킬 수 없다.

상술한 바와 같이, 휘도 향상 시스템에 위상차층에 의한 편광 변환 기능을 적용하는 것은 실내에서의 표시장치의 이용, 즉 광원장치로부터 발한 빛을 이용하여 표시화면을 보기 위해서는 효율적이며, 옥외에서의 표시장치의 이용, 즉 태양광등의 외광을 수용한 상태에서 표시화면을 볼 때에는 역효과가 된다. 그러나, 광원장치로부터 발한 빛을 이용하는 경우와 외광을 이용하는 경우에는 그 광로가 다르기 때문에 이 광로의 차이, 즉 외광이 광원장치에 도달하기까지의 광로에서 위상차층이 그 기능을 발현하지 않으면 외광에 대한 악영향을 배제할 수 있게 된다. 즉, 위상차층이 법선 방향에 대해 효율적으로 기능하지만, 태양광이 입사되는 방향인 경사 방향에 대해 효율적으로 기능하지 않으면 태양광을 수용할 때의 악영향을 배제할 수 있다. 일반적으로 양의 2축성이라 하는 위상차층은 그 위상차 기능이 광선 입사각에 크게 의존한다. 따라서, 이러한 양의 2축성을 갖는 위상차층을 이용함으로써 법선 방향에 대해서는 효율적으로 위상차 기능을 발현시키고, 경사 방향에 대해서는 위상차 기능이 충분히 발현되지 않게 되기 때문에 실내와 옥외에서의 성능을 양립시킬 수 있게 된다.

도 10은 또 하나의 본 발명에 관련되는 적층 편광필름 (10) 의 층 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 적층 편광필름 (10) 은 흡수형 편광필름 (20) 과 반사형 선형 편광필름 (21) 과 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층 (123) 을 차례로 적층한 것이다. 이 때, 도 11a에 모식적으로 축 방향을 나타내는 바와 같이, 흡수형 편광필름 (20) 의 편광 투과축 (105) 과 반사형 선형 편광필름 (21) 의 편광 투과축 (101) 이 대략 평행해지도록 한다.

이상과 같은 흡수형 편광필름 (20) 과 반사형 선형 편광필름 (21) 의 적층체에 대해 반사형 선형 편광필름 (21) 의 외측에 추가로, 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층 (123) 을 적층한다. 양의 2축 배향성이란, 면내의 2축 방향으로 굴절률의 이방성을 나타내고, 그 2축 방향의 굴절률이 모두 두께 방향의 굴절률보다 큰 것을 말한다. 구체적으로는, 층 면내에서의 최대 굴절률 방향을 x 축, 그와 직교하는 면내 축을 y 축, 두께 방향을 z 축으로 하고, 각각의 축 방향에서의 굴절률을 n_x, n_y및 n_z로 했을 때, n_x≥n_y＞n_z가 되는 것을 의미한다. 바꿔말하면, 배향 상태를 나타내는 데에 이용하는 Nz 계수=(n_x-n_z)/(n_x-n_y) 가 1 보다 큰 것이 된다. 본 발명에서 이용되는 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층은 그 Nz 계수가 적어도 1.5 보다 큰 것이 필요하며, 바람직하게는 2 이상, 보다 바람직하게는 3 이상, 더욱 바람직하게는 5 이상이다. 또한, 본 명세서에서 말하는 위상차층의 광축이란, 최대 굴절률 방향, 즉 x 축 방향을 가리킨다.

양의 2축 배향성을 갖는 위상차층 (123) 의 재질은 특별히 한정되지 않는다. 또, 단층이어도 되고, 2 층 이상의 적층체로 이루어지는 것이어도 된다. 적층할 때에는 동종 위상차 필름을 적층해도 되고, 이종 위상차 필름을 적층해도 된다. 위상차 필름의 예로는 폴리카보네이트계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리술폰계 수지, 노르보르넨계 수지를 비롯한 환상 폴리올레핀계 수지 등의 합성 고분자나, 2 아세트산셀룰로오스, 3 아세트산셀룰로오스 등의 천연 고분자로 이루어지는 필름을 1축 또는 2축으로 연신시킨 것, 또한, 투명 고분자 필름 상에 광학 이방성이 있는 화합물 또는 액정 조성물로 이루어지는 층을 배향시킨 것 등을 들 수 있다.

완전한 양의 2축 배향성을 갖는, 즉 n_x≒n_y〉n₂가 되는 위상차층은 합성 고분자 또는 천연 고분자를 2축 연신하는 방법으로 제작할 수 있는데, 그밖에 합성 고분자 또는 천연 고분자를 1축 연신하여 이루어진 1축 배향성의 필름, 즉 n_x＞n_y필름을 2 장 이용하여 각각의 연신축이 직교하도록 접합하는 방법, 무기층 형상 화합물이나 디스코틱 액정 등의 2축성 화합물을 면내에 배향시키는 방법, 네마틱 액정 등의 1축 화합물을 도포하여 이루어진 2 층을 직교 적층시키는 방법 등에 의해서도 제작할 수 있다.

양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층은 합성 고분자 또는 천연 고분자를 2축 연신하는 방법으로 제작할 수 있는데, 그밖에 합성 고분자 또는 천연 고분자를 1축 연신하여 이루어진 1축 배향성, 즉 n_x＞n_y필름을 광축이 다르도록 2 장 이상 접합하는 방법, 네마틱 액정 등의 1축성 화합물을 도포하여 이루어진 2 층 이상을 광축이 다르도록 적층시키는 방법, 무기층 형상 화합물이나 디스코틱 액정 등의 2축성 화합물을 면내에 배향시켜 이루어진 완전 2축 배향성 위상차층을 1축 배향성 위상차층에 적층시키는 방법 등에 의해서도 제작할 수 있다. 여기서, 광학이방성이 있는 화합물 또는 액정 조성물이 배향 도포하여 이루어진 층과 연신 필름을 적층시켜 이용하는 경우에는, 연신 필름 위에 광학이방성이 있는 화합물 또는 액정 조성물을 도포 배향시킴으로써 두께를 얇게 할 수 있다.

위상차층 (123) 이 단층으로 이루어지거나 또는 광축이 있는 2 층 이상의 적층체로 이루어진 경우에는, 위상차층의 면내의 굴절율이 최대가 되는 방향을 x 축,면내에 있어서의 x 축과 직교하는 방향을 y 축, 두께 방향을 z 축으로 하여, 각각의 축방향에 있어서의 굴절율을 n_x,n_y및 n_z로 하고, 또한, 층의 두께를 d 로 하고, 면내 위상차값 R 은 상술한 식 R=(n_x-n_y)×d 로 표시한다. 면내의 굴절율이 최대가 되는 x 축 방향은 지상축이고, 면내에서 그것과 직교하는 y 축 방향은 진상축이다. 한편, 위상차층이 2 층 이상의 적층체로 이루어지고, 또한, 그것을 구성하는 1 쌍 이상의 광축이 평행하지 않은 경우에는 위상차층 면내의 최대 굴절율 방향을 직접적으로 정의하기 어려워진다. 그 경우에는, 2 장의 편광자를 편광 투과축이 서로 평행해지도록 배치하고, 그 사이에 대상의 위상차층을 삽입하여 회전시켜 최대 투과율을 부여하는 축방향을 구한다. 그리고, 그 축방향이 지상축에 상당하는지 진상축에 상당하는지를 판별하여, 지상축에 상당하면 그 축을 x 축, 또한, 진상축에 상당하면 그 축과 면내에서 직교하는 축을 x 축으로 하여, 외관상의 면내 위상차값 R 을 측정한다. 또한, 2 장의 위상차 필름을 각각의 지상축이 직교하도록 적층한 경우, 그 적층체 전체의 면내 위상차값은 이론적으로는, 2 장의 위상차 필름 각각의 면내 위상차값의 차가 되므로, 2 장 중 면내 위상차값이 큰 위상차 필름의 지상축이 적층체 전체의 지상축 (x 축) 이 된다. 본 명세서에서는, 어떠한 경우에도 x 축 (지상축) 방향을 그 위상차층의 광축으로 한다.

흡수형 편광필름 (20) 과 반사형 선형 편광필름 (21) 은 도 11a를 참조하여 상술한 바와 같이, 전자의 편광 투과축 (105) 과 후자의 편광 투과축 (101) 이 거의 평행해지도록 배치함으로써, 최대 휘도 향상 효과가 발휘된다. 그리고, 그것에 추가하여 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층 (123) 을 적층할 때에는, 반사형 선형 편광필름 (21) 의 편광 투과측 (101) 과, 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층 (123) 의 광축 (173) 이 이루는 각도를 조정함으로써, 휘도 향상 효율을 조정할 수 있다. 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층 (123) 이 1/4 파장 위상차층인 경우에는, 도 11a∼11c에 모식적으로 축의 방향을 나타내도록, 흡수형 편광필름 (20) 의 편광 투과축 (105) 과 반사형 선형 편광필름 (21) 의 편광 투과축 (101) 이 거의 평행해지도록 배치하고, 또한, 이들 편광 투과축 (105, 101) 과 위상차층 (123) 의 광축 (173) 이 45°또는 135°각도를 이루도록 배치함으로써, 최대 휘도 향상 효과를 발현시킬 수 있다. 실용적으로는, 이들 각도를 중심으로 ±5°이내이면 그다지 지장은 없다.

본 발명에서는, 반사형 편광필름과 광원장치 사이에 발생하는 휘도 향상 시스템을 최적의 것으로 하는 것을 주요 목적으로 하므로, 도 9에 나타낸 바와 같은 형태로 광원장치에 통상적으로 이용되는 확산 시트 (55) 는 이용하지 않는 것이 바람직한 경우가 있다.

이를 위해서는, 광 확산층을 적층 편광필름에 형성해 두는 것이 바람직하다. 광 확산층을 적층하는 장소는 그 광 확산층의 면내 위상차값이 30㎚ 이하이면 특별히 제한되지 않는다. 이 경우의 예를 도 12에 나타낸다. 도 12a는 도 10에 나타낸 흡수형 편광필름 (20)/반사형 선형 편광필름 (21)/양의 2축 배향성을 갖는 위상차층 (123) 으로 이루어진 층 구성에 있어서, 흡수형 편광필름 (20) 의 외측에 광 확산층 (26) 을 배치한 것이다. 도 12b는 흡수형 편광필름 (20) 과 반사형 선형 편광필름 (21) 사이에 광 확산층 (26) 을 배치한 것이다. 도 12c는 반사형 선형 편광필름 (21) 과 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층 (123) 사이에 광 확산층 (26) 을 배치한 것이다. 도 12d는 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층 (123) 의 외측에 광 확산층 (26) 을 배치한 것으로, 이 경우에는 광 확산층 (26) 의 면내 위상차값은 30㎚ 이하인 것이 물론 바람직하나, 그보다 커도 이용 가능하다.

광 확산층 (26) 은 상기와 동일한 전체 광선 투과율, 헤이즈율을 나타내는 것이 바람직하다.

광 확산층 (26) 의 재질도 상기와 동일하다. 또한, 상술한 바와 같이 얻어지는 적층 편광필름의 취급성을 쉽게 하기 위해서 구성할 필름이나 층간을 감압 접착제에 의해 밀착시키는 것이 바람직하다. 감압 접착제의 종류, 두께는 상술한 바와 같다. 또한, 마찬가지로, 광학 보상을 실행하기 위한 위상차 필름을 적층할 수도 있다. 위상차 필름의 예로서 상기와 동일한 것을 들 수 있다.

적층 편광필름은 그 흡수형 편광필름측을 출사광면으로 하는 편광 광원장치로 할 수 있다. 또한, 그 편광 광원장치에 있어서의 흡수형 편광필름측에 표시용 액정셀을 배치하여 투과형 액정 표시장치로 할 수 있다. 이들 편광 광원장치 및 투과형 액정 표시장치에 대하여 도 13에 단면 모식도로 나타내는 예를 근거로 설명한다.

도 13에 나타내는 예에서는, 도 12a에 나타낸 바와 동일하게 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층 (123), 반사형 선형 편광필름 (21), 흡수형 편광필름 (20) 및광 확산층 (26) 의 순서로 적층한 적층 편광필름 (10) 의 위상차층 (123) 측에, 광원장치 (36) 를 배치하여 편광 광원장치 (64) 를 구성한다.

도 13에 있어서의 광원장치 (36) 는 사이드 라이트식으로, 광원 (51), 도광판 (52) 및 도광판 (52) 의 배면에 배치한 반사판 (53) 을 구비하고 있으며, 도광판 (52) 의 측면에 배치한 광원 (51) 으로부터의 광은 광원 (51) 의 도광판 (52) 에 면하지 않는 측을 덮는 반사경 (54) 에 의해 반사되어, 먼저 도광판 (52) 내로 들어가 그 안을 진행하는 동시에, 반사판 (53) 에서의 반사와 더불어 도광판 (52) 의 전면측으로부터 균일하게 광이 방출되도록 되어 있다. 광원장치 (36) 는 기본적으로 광원부재와 반사판을 구비하고 있으며, 도 13에 나타낸 사이드 라이트식인 경우에는 광원 (51) 과 도광판 (52) 으로 광원 부재를 구성하고 있다. 이러한 광원장치 (36) 를, 적층 편광필름 (10) 의 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층 (123) 측에 배치하여 편광 광원장치 (64) 를 구성한다. 또한, 적층 편광필름 (10) 의 흡수형 편광필름 (20) 측을 액정셀 (30) 의 배면에 대향 배치시키고, 액정셀 (30) 의 전면측에는 위상차 필름 (42) 과 전면측 흡수형 편광필름 (41) 을 배치시켜 투과형 액정 표시장치 (65) 를 구성한다.

도 13에는 도 12a에 나타낸 적층 편광필름 (10) 을 이용한 예를 나타냈는데, 물론 이 적층 편광필름 (10) 을 도 12b∼12d에 나타낸 것으로 바꿀 수도 있다. 어느 적층 편광필름을 이용하는 경우에도, 광원부재와 반사판을 구비한 광원장치 (36) 을, 적층 편광필름 (10) 의 위상차층 (123) 측에 배치한다.

종래의 편광 광원장치에서는, 도 9에 나타낸 바와 같은 확산 시트 (55) 나렌즈 시트 (56) 가 널리 이용되어 왔다. 도 13에 나타낸 편광 광원장치 (64) 에도 이들의 일방 또는 쌍방을 배치할 수 있는데, 이들은 반사형 편광필름과 광원장치 사이에 있어서의 편광 상태를 흐트리는 원인이 되므로, 가능하면 배치하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 또 하나의 투과형 액정 표시장치 (67) 는 도 6에 예를 나타내는 바와 같은 편광 광원장치 (64) 의 출사광면인 적층 편광필름 (10) 측에 액정셀 (30) 과 전면측 흡수형 편광필름 (41) 을 차례로 배치한 것이다. 여기서, 액정셀 (30) 과 전면측 흡수형 편광필름 (41) 사이에는, 필요에 따라 위상차 필름 (42) 을 1 장 또는 여러 장 배치할 수 있으며, 또한, 필요에 따라 액정셀 (30) 의 전면측에 광 확산층을 배치할 수도 있다. 나아가서는, 위상차 필름과 광 확산층을 모두 배치해도 된다. 광 확산층은 면내 위상차값이 30㎚ 이하인 것이 바람직하다. 투과형 액정 표시장치를 구성하는 각 부재, 특히 적층 편광필름 (10) 으로부터 전면측 흡수형 편광필름 (41) 에 이르기까지의 각 부재는 1 쌍 이상의 인접하는 부재를 감압 접착제에 의해 밀착 적층하는 것이 바람직하며, 나아가서는 인접하는 모든 부재끼리를 감압 접착제에 의해 밀착 적층하는 것이 한층 더 바람직하다.

액정 표시장치 (67) 에 이용하는 액정셀 (30) 은 상기 설명한 바와 같다.

전면측 흡수형 편광필름 (41) 에 대해서는 앞서 본 발명의 적층 편광필름을 구성하는 흡수형 편광필름의 예로서 설명한 바와 동일한 것을 이용할 수 있으며, 상술한 바와 같다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는데, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 예 중에서 적층 편광필름의 제작에 이용한 재료는 다음과 같다.

(1) 흡수형 편광필름

SRW062A: 요오드계 흡수형 편광필름, 스미토모 화학 공업 주식회사로부터 입수.

(2) 반사형 편광필름

DBEF-P: 2 종의 고분자 필름을 적층하고, 굴절율 이방성에 의한 반사율의 이방성을 이용한 반사형 편광필름, 스미토모 쓰리엠 주식회사로부터 입수.

(3) 위상차 필름 (위상차층)

SEF340138, SEF460275, SEF460565, SEF460690: 모두 폴리카보네이트 수지를 연신한 통상적인 파장 분산을 나타내는 위상차 필름, 스미토모 화학 공업 주식회사로부터 입수.

SEN340140, SEN490275: 제이에스알 주식회사에서 판매하고 있는 노르보르넨계 수지 "아톤" 을 연신한 저파장 분산 위상차 필름, 스미토모 화학 공업 주식회사로부터 입수.

SEW480138: 테이진 주식회사 제조의 역파장 분산 위상차 필름, 스미토모 화학 공업 주식회사로부터 입수.

이들 위상차 필름에 대하여 오우지 계측기기 주식회사 제조의 자동 복굴절율계 "KOBRA-21ADH" 를 이용하여 549㎚ 에 있어서의 위상차값 R (549㎚), 483㎚ 와 755㎚ 에 있어서의 각각의 위상차값에서 산출한 위상차의 파장 분산성을 나타내는 지표 R (483㎚)/R(755㎚) 및 589㎚ 에 있어서의 Nz 계수를 구하였다. 동일하게 오우지 계측기기 주식회사 제조의 자동 복굴절율계 "KOBRA-21ADH" 를 이용하여 파장 550㎚ 에서 면내 위상차값 및 Nz 계수를 측정하였다. 결과를 각각 표 1-1, 1-2 에 나타냈다.

(표 1-1)

(표 1-2)

(4) 광 확산층

광 확산성 감압 접착제 #B: 면내 위상차값이 0㎚ 이고, 미립자가 분산된 헤이즈율 78% 의 아크릴레이트계 감압 접착제, 스미토모 화학 공업 주식회사로부터입수.

(5) 감압 접착제

감압 접착제 #7: 무색 투명한 아크릴레이트계 감압 접착제, 스미토모 화학 공업 주식회사로부터 입수.

참고예 1

닛폰 덴키 주식회사 제조의 TFT 컬러 액정 모듈 "NL10276AC24-05" 로부터 액정 패널을 제거하고 광원장치를 꺼내었다. 이 광원장치는 사이드 라이트식으로, 도광판 단부에 냉음극관을 배치하고, 도광판 아래에 백색 플라스틱 시트로 이루어진 반사판을 배치하며, 도광판 위에 렌즈 시트를 2 장 배치하고, 다시 그 위에 확산 시트를 1 장 배치하였다. 이 광원장치에서, 확산 시트만을 벗겨내고, 그 대신 주식회사 키모토 제조의 확산 시트인 "라이트업 100TL4" 를 배치하여 평가용 광원장치 (80) 로 하였다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 반사형 선형 편광필름 (21), 광 확산층 (26), 흡수형 편광필름 (20) 및 감압 접착제 (82) 를 차례로 밀착 적층시킨 적층 필름 (83) 을 1.1㎜ 두께의 유리판 (81) 에 감압 접착제 (82) 측에서 접합하고, 이를 상기 광원장치 (80) 위에 유리판 (81) 이 상측이 되도록 배치하여 편광 광원장치 (85) 를 제작하였다. 이 편광 광원장치 (85) 에 대해서 휘도계 (주식회사 토프콘 제조의 상품명 "BM-7") 로 투과 휘도를 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타냈다.

실시예 1

감압 접착제 #7/흡수형 선형 편광필름 SRW062A/광 확산성 감압 접착제 #B/반사형 선형 편광필름 DBEF-P/감압 접착제 #7/저파장 분산 위상차 필름 SEN340140 을 차례로 흡수형 선형 편광필름의 편광 투과축과 반사형 선형 편광필름의 편광 투과축이 평행해지고, 또한, 반사형 선형 편광필름의 편광 투과축과 저파장 분산 위상차 필름의 광축이 45°에서 교차되도록 밀착 적층시켜 본 발명의 적층 편광필름 (10) 을 제작하였다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 참고예 1 에서 이용한 적층필름 (83) 대신에, 이 적층 편광필름 (10) 을 1.1㎜ 두께의 유리판 (81) 에 감압 접착제 (82) 측에서 접합한 것을, 유리판 (81) 이 상측이 되도록 참고예 1 에서 이용한 광원장치 (80) 위에 배치하여 본 발명에 따른 편광 광원장치 (86) 를 제작하였다. 이 편광 광원장치 (86) 에 대해서 참고예 1 과 동일한 방법으로 투과 휘도를 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타냈다. 참고예 1 에 대하여 저파장 분산 위상차 필름 (22; SEN340140) 을 추가함으로 인한 휘도 향상 효과는 1.05 배 이상으로 고휘도의 편광 광원장치가 얻어졌다.

실시예 2

실시예 1 에 있어서의 저파장 분산 위상차 필름 SEN340140 대신에, 역파장 분산 위상차 필름 SEW480138 을 이용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 평가하였다.

결과를 표 2 에 나타냈다. 참고예 1 에 대하여 역파장 분산 위상차 필름 SEW480138 을 추가함으로 인한 휘도 향상 효과는 1.05 배 이상으로 고휘도의 편광 광원장치가 얻어졌다.

비교예 1

실시예 1 에 있어서의 저파장 분산 위상차 필름 SEN340140 대신에, 통상적인 파장 분산을 나타내는 위상차 필름 SEF340138 을 이용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 2 에 나타냈다. 참고예 1 에 대하여 위상차 필름 SEF340138 을 추가함으로 인한 휘도 향상 효과는 1.05 배 미만에 머물렀다.

(표 2)

참고예 2

참고예 1 에서 이용한 광원장치 (80) 내의 확산 시트 "라이트업 100TL4" 를 주식회사 키모토 제조의 확산 시트인 "라이트업 100SXE" 로 변경한 것 이외에는, 참고예 1 과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 3 에 나타냈다.

실시예 3

참고예 2 에서 이용한 광원장치에 실시예 1 에서 제조한 적층 편광필름을 1.1㎜ 두께의 유리판에 접합한 것을, 실시예 1 과 동일한 형태로 배치하고, 참고예 1 과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 3 에 나타냈다. 참고예 2 에 대하여 저파장 분산 위상차 필름 SEN340140 을 추가함으로 인한 휘도 향상 효과는1.05배 이상으로 고휘도의 편광 광원장치가 얻어졌다.

실시예 4

참고예 2 에서 이용한 광원장치에 실시예 2 에서 제조한 적층 편광필름을 1.1㎜ 두께의 유리판에 접합한 것을, 실시예 2 와 동일한 형태로 배치하고, 참고예 1 과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 3 에 나타냈다. 참고예 2 에 대하여 역파장 분산 위상차 필름 SEN480138 을 추가함으로 인한 휘도 향상 효과는 1.05배 이상으로 고휘도의 편광 광원장치가 얻어졌다.

비교예 2

참고예 2 에서 이용한 광원장치에 비교예 1 에서 제조한 적층 편광필름을 1.1㎜ 두께의 유리판에 접합한 것을, 비교예 1 과 동일한 형태로 배치하고, 참고예 1 과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 3 에 나타냈다. 참고예 2 에 대하여 위상차 필름 SEF340138 을 추가함으로 인한 휘도 향상 효과는 1.05배 미만에 머물렀다.

(표 3)

참고예 3

닛폰 덴키 주식회사 제조의 TFT 컬러 액정 모듈 "NL10276AC24-05" 로부터 액정 패널을 분리하고, 광원장치의 광출사측에 내장되어 있는 확산 필름을 주식회사 키모토 제조의 확산 필름인 "라이트업 100TL4" 로 바꿔 광원장치 (80) 로 하였다. 도 14에 나타낸 바와 같이 반사형 선형 편광필름 (21; DBEF-P), 광 확산층 (26: 광 확산성 감압 접착제 #B), 흡수형 편광필름 (20; SRW062A) 및 감압 접착제 (82: 감압 접착제 #7) 를 차례로 밀착 적층시켜 적층 필름 (183) 을 제조하였다. 이 때 흡수형 편광필름 (20) 의 편광 투과축과 반사형 선형 편광필름 (21) 의 편광 투과축이 평행해지도록 배치하였다. 이 적층 필름 (183) 을 1.1㎜ 두께의 유리판 (81) 에 감압 접착제 (82) 측에서 접합하고, 그리고 상기 광원장치 (80) 위에 유리판 (81) 이 상측이 되도록 배치하여 편광 광원장치 (185) 를 제작하였다. 이 편광 광원장치 (185) 에 대해서 이하의 (A) 에 나타낸 방법으로 투과 휘도 및 반사 휘도를 측정하여 결과를 표 4 에 나타냈다.

(A) 휘도 평가 방법

오츠카 광학 주식회사 제조의 라운드 루페 (상품명 "ENV-B-2") 로부터 루페를 분리한 것의 다이 시트 위에 상측에서 제작한 편광 광원장치 (185) 를 수평으로 배치하였다. 도 15에 나타낸 바와 같이 라운드 루페의 환상 형광등 (87) 을 수평으로 배치하고, 또한, 다이 시트 (도시 생략) 로부터의 높이를 조절함으로써, 환상 형광등을 점등할 때의 다이 시트에 대한 조명 각도 (88: 다이 시트의 법선방향에 대한 라이트의 경사) 를 15°로 조절하였다. 다이 시트의 상측에는 휘도계 (89: 주식회사 토프콘 제조의 상품명 "BM-7") 를 휘도 측정용으로 배치하였다.측정은 모두 암실에서 행하였다.

(A-1) 투과 휘도의 측정

광원장치 (80) 를 점등시키고 환상 형광등 (87) 을 소등시킨 상태에서 휘도계 (89) 로 편광 광원장치 (185) 의 투과 휘도를 측정하였다.

(A-2) 반사 휘도의 측정

광원장치 (80) 를 소등시키고 환상 형광등 (87) 을 점등시킨 상태에서 휘도계 (89) 로 편광 광원장치 (185) 의 반사 휘도를 측정하였다.

실시예 5

위상차 필름 SEF460275 (면내 위상차값 275㎚) 와 위상차 필름 SEF340138 (면내 위상차값 138㎚) 을 광축이 서로 직교하도록 감압 접착제 #7 에 의해 밀착 적층시켜 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층을 형성하였다. 이 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층에 대해서 오우지 계측기기 주식회사 제조의 자동 복굴절율계 "KOBRA-21ADH" 를 이용하여 파장 550㎚ 에서 면내 위상차값 및 Nz 계수를 측정하였다. 결과를 표 4 에 나타냈다.

여기서, 제작한 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층 (123) 은 도 16에 나타낸 바와 같이 제 1 위상차 필름 (123a; SEF460275) 과 제 2 위상차 필름 (123b; SEF340138) 을 감압 접착제 (82: 감압 접착제 #7) 에 의해 적층한 것이다. 그리고, 상기 도면에 나타내는 바와 같이 이 1/4 파장 위상차층 (123) 의 제 1 위상차 필름 (123a; SEF460275) 측에 감압 접착제 (82) 에 의해 참고예 3 에서 제작한 적층 필름 (183) 을 그 반사형 선형 편광필름 (21) 측에서 밀착 적층시켜 적층편광필름 (10) 을 제작하였다. 이 때, 반사형 선형 편광필름 (21) 의 편광 투과축과 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층 (123) 의 광축이 45°에서 교차되도록 배치하였다. 이 적층 편광필름 (10) 을 그 적층 필름 (183) 의 감압 접착제 (82) 측으로 1.1㎜ 두께의 유리판 (81) 에 접합하고, 그리고 참고예 3 에서 이용한 광원장치 (80) 위에 유리판 (81) 이 상측이 되도록 배치하여 편광 광원장치 (186) 를 제작하였다. 이 편광 광원장치 (186) 에 대해서 참고예 3 과 동일한 방법으로 투과 휘도 및 반사 휘도를 측정하여 결과를 표 4 에 나타냈다.

실시예 6

위상차 필름 SEF460690 (면내 위상차값 700㎚) 과 위상차 필름 SEF460565 (면내 위상차값 560㎚) 를 광축이 서로 직교하도록 감압 접착제 #7 에 의해 밀착 적층시켜 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층을 제작하였다. 이 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층에 대해서 파장 550㎚ 에서의 면내 위상차값 및 Nz 계수를 측정하고, 또한, SEF460690 을 제 1 위상차 필름 (123a), SEF460565 를 제 2 위상차 필름 (123b) 으로 하여 실시예 5 (도 16) 와 동일한 형태로 적층 편광필름 (10) 을 제작하고, 동일한 방법으로 투과 휘도 및 반사 휘도를 측정하였다. 결과를 표 4 에 나타냈다.

실시예 7

위상차 필름 SEN490275 (면내 위상차값 275㎚) 와 위상차 필름 SEN340140 (면내 위상차값 138㎚) 을 광축이 서로 직교하도록 감압 접착제 #7 에 의해 밀착 적층시켜 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층을 제작하였다. 이 양의 2축배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층에 대해서 파장 550㎚ 에서의 면내 위상차값 및 Nz 계수를 측정하고, 또한, SEN490275 를 제 1 위상차 필름 (123a), SEN340140 을 제 2 위상차 필름 (123b) 으로 하여 실시예 5 (도 16) 와 동일한 형태로 적층 편광필름 (10) 을 제작하고, 동일한 방법으로 투과 휘도 및 반사 휘도를 측정하였다. 결과를 표 4 에 나타냈다.

비교예 3

참고예 3 에서 제작하고, 도 14에 나타낸 적층 필름 (183) 의 반사형 선형 편광필름 (21) 측에 위상차 필름 SEF340138 (면내 위상차값 138㎚) 을 전자의 편광 투과축과 후자의 광축이 45°에서 교차하도록 감압 접착제 #7 에 의해 밀착 적층시켜 적층 편광필름을 제작하였다. 이 적층 편광필름을 실시예 5 에서의 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층 대신에 이용하고, 그밖에는 실시예 5 와 동일한 형태로 투과 휘도 및 반사 휘도를 측정하였다. 결과를 표 4 에 나타냈다.

(표 4)

표 4 에서 알 수 있듯이 참고예 3 의 편광 광원장치에 대하여 통상적으로 1/4 파장 위상차 필름 SEF340138 을 첨가한 비교예 3 에서는, 투과 휘도가 1.05 배 미만의 향상에 머무르는 한편, 반사 휘도가 0.85 배 미만으로 저하된다. 반면에, 동일한 편광 광원장치에 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층을 추가한 실시예 5 ∼ 7 에서는, 참고예 3 과 비교하여 투과 휘도가 1.05 배 이상으로 향상되고, 한편 반사 휘도는 참고예 1 과 비교하면 저하되지만, 참고예 1 에 대한 반사 휘도비는 0.85 배 이상으로 반사 휘도의 저하 비율은 15% 이하에 머무르고 있다. 따라서, 흡수형 편광필름 및 반사형 편광필름에 추가하여 이와 같이 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층을 배치함으로써, 액정 표시장치의 휘도를 한층 더 향상시킬 수 있게 되어 외부광도 유효하게 이용할 수 있다.

참고예 4

참고예 3 에서 이용한 광원장치 (80) 내의 확산 시트 "라이트업 100TL4" 를 주식회사 키모토 제조의 확산 필름인 "라이트업 100SXE" 로 변경한 것 이외에는, 참고예 3 과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 5 에 나타냈다.

실시예 8

참고예 4 에서 이용된 광원장치에 실시예 5 에서 제조된 적층 편광필름을 1.1㎜ 두께의 유리판에 접합한 것을, 실시예 5 와 동일한 형태로 배치하고, 참고예 4 와 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 5 에 나타냈다.

실시예 9

참고예 4 에서 이용된 광원장치에 실시예 6 에서 제조한 적층 편광필름을 1.1㎜ 두께의 유리판에 접합한 것을, 실시예 6 와 동일한 형태로 배치하고, 참고예 4 와 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 5 에 나타냈다.

실시예 10

참고예 4 에서 이용된 광원장치에 실시예 7 에서 제조한 적층 편광필름을 1.1㎜ 두께의 유리판에 접합한 것을, 실시예 7 과 동일한 형태로 배치하고, 참고예 4 와 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 5 에 나타냈다.

비교예 4

참고예 4 에서 이용된 광원장치에 비교예 3 에서 이용한 것과 동일한 위상차 필름 SEF340138 을 적층한 적층 편광필름을 비교예 3 과 동일한 형태로 배치하고, 참고예 4 와 동일하게 하여 평가하였다. 결과를 표 5 에 나타냈다.

(표 5)

표 5 로 알 수 있는 바와 같이, 참고예 4 의 편광 광원장치에 대해, 통상적으로 1/4 파장 위상차 필름 SEF340138 을 추가한 비교예 4 에서는, 투과 휘도가 1.05 배 미만의 향상에 머무르는 한편, 반사 휘도가 0.9 배 미만으로 저하된다. 이에 비해, 동일한 편광 광원장치에 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층을 추가한 실시예 8 ∼ 10 에서는, 참고예 4 에 비해 투과 휘도가 1.05 배 이상으로 향상되고, 한편 반사 휘도는 참고예 3 에 비해서는 저하되었으나, 참고예 3 에 대한 반사 휘도비는 0.9 배 이상으로, 반사 휘도의 저하 비율은 10% 이하에 머무르고 있다.

본 발명의 적층 편광필름을 이용하면 투과형 액정 표시장치의 투과 휘도를향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 적층 편광필름을 이용하면 투과형 액정 표시장치의 투과 휘도를 향상시킬 수 있음과 동시에, 외광의 이용 효율이 높아지므로, 옥외에서의 표시화면의 시인성을 향상시킬 수 있다.

Claims (13)

1. 흡수형 편광필름과 반사형 선형 편광필름이, 양자의 편광 투과축이 거의 평행해지도록 적층되고, 또한, 반사형 선형 편광필름측에, 1 장 이상의 저파장 분산 위상차 필름과 역파장 분산 위상차 필름, 또는 양의 2축 배향성을 갖는 위상차층이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층 편광필름.
2. 제 1 항에 있어서,

   위상차 필름은 1/4 파장의 위상차를 갖고, 또한, 위상차 필름의 광축과 반사형 선형 편광필름의 편광 투과축이 대략 45°각도로 교차하는 것을 특징으로 하는 적층 편광필름.
3. 제 1 항에 있어서,

   양의 2축 배향성을 갖는 위상차층은, 1/4 파장 위상차층으로 기능하는 것으로서, 반사형 선형 편광필름의 편광 투과축과, 양의 2축 배향성을 갖는 1/4 파장 위상차층의 광축이 대략 45°또는 135°로 교차하도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 적층 편광필름.
4. 제 1 항에 있어서,

   양의 2축 배향성을 갖는 위상차층은, 1 장의 2축 연신 필름으로 이루어지는것을 특징으로 하는 적층 편광필름.
5. 제 1 항에 있어서,

   양의 2축 배향성을 갖는 위상차층은, 광축이 다른 위상차 필름이 2 장 이상 적층되어 있는 것인 것을 특징으로 하는 적층 편광필름.
6. 제 1 항에 있어서,

   위상차 필름들 중 1 장 이상의 위상차 필름은, 1축 연신 필름인 것을 특징으로 하는 적층 편광필름.
7. 제 1 항에 있어서,

   면내 위상차값 30㎚ 이하의 광 확산층이 1 층 이상 더 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 적층 편광필름.
8. 제 7 항에 있어서,

   광 확산층은 접착성을 갖는 것을 특징으로 하는 적층 편광필름.
9. 제 1 항에 있어서,

   1 쌍 이상의 인접하는 필름 또는 층들은 감압 접착제에 의해 밀착 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 적층 편광필름.
10. 제 1 항에 기재된 적층 편광필름, 광원 부재 및 반사판을 구비하고, 이 광원 부재 및 반사판은 차례로 적층 편광필름의 위상차 필름 또는 위상차층 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 편광 광원장치.
11. 제 10 항에 기재된 편광 광원장치, 액정 셀 및 전면측 흡수형 편광필름을 구비하고, 이 액정 셀 및 전면측 흡수형 편광필름은 차례로 편광 광원장치의 적층 편광필름측에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    액정 셀과 전면측 흡수형 편광필름 사이에, 면내 위상차값 30㎚ 이하의 광 확산층이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    적층 편광필름으로부터 전면측 흡수형 편광필름에 이르는 각 부재의, 1 쌍 이상의 인접하는 부재들은 감압 접착제에 의해 밀착 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.