KR20060047388A - 적층 편광판, 그의 제조 방법 및 액정 디스플레이 - Google Patents

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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 목적은 액정 디스플레이에 적용할 경우 디스플레이의 구조 및 제조 공정을 단순화하고 비용을 절감하는 적층 편광판을 제공하는 것이고, 합성 편광판 및 이를 이용하는 액정 디스플레이의 공업적으로 유리한 생산 방법을 제공하는 것이다. 본 목적은 순서대로 적층되는 편광 필름, 점착제층 및 상지연 필름을 포함하고, 상기 상지연 필름은 면내 지연값 (R0)이 0 내지 10 nm이고 두께 방향의 지연값 (R')이 40 내지 300 nm이 굴절률 이방성을 갖는 하나 이상의 층을 포함하며, 상기 코팅층은 전사 기재 상에 형성된 후 편광 필름의 점착제층의 표면상에 전사되는 적층 편광판에 의해 달성된다.
액정 디스플레이, 편광판, 상지연 필름

Description

적층 편광판, 그의 제조 방법 및 액정 디스플레이 {A LAMINATE POLARIZING PLATE, A METHOD OF PRODUCING THE SAME AND A LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 적층 편광판의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 적층 편광판의 제조 방법의 개요를 예시하는 개략 단면도이다.
도 3은 적층 편광 판이 롤 형태로 제조되는 경우, 굴절률 이방성을 갖는 코팅층을 형성하는 단계부터 점착제로 코팅된 편광 필름을 부착하는 단계까지의 개요를 예시하는 측면도이다.
도 4는 제2 점착제층을 적층 편광판 상에 배치시키는 단계의 개요를 예시하는 측면도이다.
도 5는 코팅층 형성부터 제2 점착제층 형성까지 연속적으로 수행하는 개요를 예시하는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 액정 디스플레이의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 7은 실시예 2에서 제조된 액정 디스플레이의, 전압을 인가하지 않은 상태(검은색 표시)에서의 밝기 분포 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(10) 적층 편광판
(11) 편광 필름
(12) 점착제층
(13) 점착제 부착 편광 필름
(14) 편광 필름의 이형 필름
(15) 굴절률 이방성을 갖는 코팅층 (상지연 필름)
(17) 제2 점착제층
(18) 점착제층의 이형 필름
(19) 점착제층
(20) 전사 기재
(21) 박리 후의 전사 기재
(25) 반제품
(30) 전사 기재 송출 롤러
(32) 도공기
(34) 코팅층 건조 영역
(36) 편광 필름 송출 롤러
(38) 이형 필름 권취 롤러
(40) 반제품 롤러
(41) 반제품 선회 롤러
(43) 전사 기재 박리 롤러
(44) 전사 기재 권취 롤러
(45) 점착제 필름 송출 롤러
(46) 점착제 도공기
(47) 점착제 건조 영역
(48) 박리 필름 송출 롤러
(50) 제품 롤러
(60) 액정 셀
(62) 제2 상지연 필름
(64) 제2 편광 필름
[문헌 1] 일본 특허 제2548979호
[문헌 2] JP-A No. 2001-109009
[문헌 3] JP-A No. H08-43812
[문헌 4] JP-A No. H07-287123
[문헌 5] JP-A No. H07-191217
[문헌 6] JP-A No. H10-104428
[문헌 7] WO 94/24191
[문헌 8] WO 96/11967
[문헌 9] JP-A No. H05-249457
본 발명은 액정 디스플레이의 시야각 특성을 향상시키는데 효과적인 적층 편광판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 액정 디스플레이에 관한 것이다.
저전력 소모, 저구동 전압, 경량 및 평면 패널의 특성을 갖는 액정 디스플레이는 휴대폰, 포켓용 단말기, 컴퓨터용 모니터 및 텔레비젼과 같은 정보 표시 장치에 빠르게 확산되었다. 액정 셀 기술의 개발 덕분에, 다양한 모드를 갖는 액정 디스플레이가 제안되었고 이것은 응답 속도, 콘트라스트 및 좁은 시야각과 관련된 액정 디스플레이의 문제점들을 해결할 수 있게 되었다. 그러나 액정 디스플레이는 음극선관 (CRT)와 비교하여 더 좁은 시야각을 갖는 문제점이 여전히 지적되고, 따라서 시야각을 확대하려는 다양한 시도들이 행하여졌다.
시야각을 향상시키기 위한 액정 표시 방법으로, 예컨대 일본 특허 제2548979는 수직-배향 모드 네마틱형 액정 디스플레이 (VA-LCD)를 개시한다. 수직-배향 모드는 비구동 상태에서 기판에 대하여 수직으로 배향되는 액정 분자 때문에 편광 변화 없이 액정 층을 통해 빛을 통과시킨다. 그러므로, 편광축들을 서로 직각인 방식으로 액정 패널 위 또는 아래에 선형 평광판을 위치시킴으로써, 전면에서 보았을 때 고 콘트라스트율을 제공하는 거의 완전한 블랙 표시가 얻어진다.
그러나, 결정 셀에 편광판만을 구비한 수직-배향 모드 액정 디스플레이는 경사 방향에서 보았을 경우, 구비된 편광판에 대한 시야각이 90 ℃에서 이탈하기 때 문에 빛의 누설에 의해 콘트라스트가 현저히 감소하고 셀의 막대 형태 액정 분자 상에 복굴절을 일으킨다.
이러한 빛 누설을 억제하기 위해, 광학 보상 필름을 액정 셀과 선형 편광판 사이에 배치시킬 필요가 있고, 이 목적을 위해 일반적으로 적용되는 방법은 이축 상지연 필름이 독립적으로 액정 셀과 각각의 상부 및 하부 편광판 사이에 독립적으로 배치되는 방법, 일축 상지연 필름 및 완전 이축 상지연 필름이 독립적으로 액정 셀의 위 및 아래에 각각 위치하는 방법, 또는 일축 상지연 필름 및 완전 이축 상지연 필름 모두가 액정 셀의 한쪽에 함께 배치되는 방법 등을 포함한다. JP-A No. 2001-109009는 수직-배향 모드 액정 디스플레이에서, 각각의 a-플레이트 (정(正)의 일축 상지연 필름) 및 c-플레이트 (완전 이축 상지연 필름)가 독립적으로 액정 셀과 각각의 상부 및 하부 편광판 사이에 배치되는 것을 개시한다.
정(正)의 일축 상지연 필름은 면내 (in-plane) 지연값 (R0) 대 두께 방향 지연값 (R')의 R0/R'의 비가 대략 2인 필름이고, 완전 이축 상지연 필름은 면내 지연값 (R0)가 거의 0인 필름이다. nx를 필름의 면내 느린축의 굴절률, ny를 필름의 면내 빠른축의 굴절률, nz를 두께 방향의 굴절률, d를 필름 두께라 할 때, 면내 지연값 R0 및 두께 방향 의 지연값 R'은 각각 다음 식 (I) 및 (II)로 정의된다.
R0 = (nx - ny) x d (I)
R' = [((nx + ny) / 2 - nz) x d (II)
정의 일축 상지연 필름에서 nz ≒ ny이기 때문에, R0/R' ≒ 2이다. 이축 상지연 필름이라도, 필름 신장 조건의 변동 때문에 R0/R'는 대략 1.8 내지 2.2 범위에서 변한다. 완전한 이축 상지연 필름에서 nx ≒ ny이기 때문에, R0 ≒ 0이다. 완전 이축 상지연 필름은 굴절률이 두께 방향으로만 상이 (또는 작음)하기 때문에, 부(負)의 일축 상지연을 갖고, 다르게는, 법선에 광학축을 갖는 필름, 또는 앞서 언급한 c-플레이트라고 불린다. 이축 상지연 필름은 nx > ny > nz를 이룬다.
이축 상지연 필름이 독립적으로 액정 셀과 각각의 상부 및 하부 편광판들 사이에 배치되는 방법, 각각의 일축 상지연 필름 및 완전 이축 상지연 필름이 독립적으로 각각 액정 셀 위 및 아래에 배치되는 방법, 또는 일축 상지연 필름 및 완전 이축 상지연 필름 모두가 액정 셀의 한쪽에 함께 배치되는 방법과 같은 상기 기술된 방법들은 복잡한 제조 방법으로 수행되거나 경제적으로 불리하다.
편광판은 통상적으로 편광자의 한쪽 또는 양쪽에 보호층의 적층 형태로 사용되고 트리아세틸셀룰로스 필름이 일반적으로 보호층으로 사용되며, 상기 보호층을 다른 수지로 교체하거나 보호층에 상지연 특성을 부여하려는 많은 시도가 있어 왔다. 예를 들어, JP-A No. H08-43812는 편광자의 보호층들 중 하나 이상이 복굴절 필름으로 이루어지는 것을 개시한다. 또 다른 예로서, JP-A No. H07-287123은 편광자의 보호층이 노르보르넨 수지 (시클릭 올레핀 수지)로 이루어진 것을 개시한다.
별법으로, 굴절률 이방성을 나타내는 층을 어떤 종류의 용액 또는 분산액을 코팅시킴으로써 형성하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, JP-A No. H07-191217은 유기 용매 중에 디스코틱 (discotic) 액정을 용해시킨 코팅 용액을 투명 지지 필름에 코팅한 후, 비스듬히 배향하고 액정을 고정시켜 광학 이방성 부품을 획득하며, 광학 이방성 부품이 편광자의 적어도 한쪽에 배치되어 엘립틱 (elliptic) 편광판을 형성하는 것을 개시하고 있다. JP-A No. H10-104428 (USP 6,060,183에 해당)은 유기 용매 중에 분산될 수 있는 유기 개질 점토 복합체를 함유하는 층에 의해 형성되는 상지연 필름을 개시한다. WO94/24191 (JP-A No. H08-511812에 해당)는 가용성 폴리이미드 용액에서 제조된 폴리이미드 필름이 액정 표시 장치용 음성 복굴절 이방성층으로 이용되는 것을 개시한다. WO96/11967 (JP-A No. H10-508048에 해당)은 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리(아미드-이미드) 또는 폴리(에스테르-이미드)와 같은 음성 복굴절 이방성을 나타내는 중합체를 포함하는 경직 사슬 중합체로부터 제조된 음성 복굴절 필름을 액정 디스플레이에 적용하는 것을 개시한다. 더욱이, JP-A No. H05-249457 (USP 5,196,953에 해당)은 상이한 굴절률을 갖는 물질들과 교대로 적층된 복합층 박막이 액정 디스플레이용 광학 보상층으로 이용되는 것을 개시한다.
본 발명의 목적은 액정 디스플레이의 시야각을 향상시키는데 적합하고, 그것의 구성 및 제조 방법을 단순화시키고 또한 그것의 비용을 절감할 수 있는 적층 편광판을 제공하는 것이다. 그리고, 적층 편광판을 생산하는 공업적으로 유리한 방 법을 제공하는 것이 또 다른 목적이다. 또한, 구성 및 생산 방법을 단순화시키고 비용도 절감되며 시야각이 우수한, 적층 편광판을 이용하는 액정 디스플레이, 특히 수직-배향 모드 액정 디스플레이를 제공하는 것이다.
발명의 요약
본 발명의 발명자들은 각각의 이축 상지연 필름이 독립적으로 상부 및 하부 쪽에 배치되어 있는 상기 기술된 수직-배향 모드 액정 디스플레이가 나타내는 광학 특성에 필적하거나 보다 우수한 특성을 지니고, 단순화된 구성, 단순화된 제조 방법 및 비용 절감을 달성하는 적층 편광판을 개발하기 위해, 그리고 이를 양호한 시야각 특성을 얻기 위해 수직-배향 모드 액정 디스플레이에 적용하기 위해 연구를 열심히 진행하여 왔다. 그 결과, 본 발명자들은 편광 필름 상에 코팅층을 포함한 상지연 필름을 적층시킨 적층 편광판이 그 구성이 단순하고, 액정 디스플레이에 도입되는 경우 단순함과 함께 우수한 시야각을 갖는다는 것을 발견하였다. 나아가 적층 편광판을 액정 셀의 한쪽에 배치시키고, 액정 셀의 다른 한쪽에 제2 편광판을 배치함과 동시에, 소정의 광학 특성을 갖는 제2 상지연 필름을 제2 편광 필름 및 액정 셀 사이에 배치시킴으로써 단순함과 함께 우수한 시야각을 갖는 액정 디스플레이를 얻을 수 있음을 발견하였다. 또한 적층 편광판을 생산하는 유리한 방법을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 한가지 목적은 액정 디스플레이의 시야각을 향상시키는데 적합하 고, 그것의 구성 및 제조 방법을 단순화시키고 또한 그것의 비용을 절감할 수 있는 적층 편광판을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 적층 편광판을 생산하는 공업적으로 유리한 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은 구성 및 생산 방법을 단순화시키고 비용도 절감되며 시야각이 우수한, 적층 편광판을 이용하는 액정 디스플레이, 특히 수직-배향 모드 액정 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명은 편광 필름, 점착제층 및 상지연 필름 순으로 적층된 것으로서, 상기 상지연 필름은 면내 지연값 R0가 0 내지 10 nm이고 두께 방향의 지연값 R'이 40 내지 300 nm인 굴절률 이방성을 갖는 하나 이상의 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 전사 기재 상에 형성된 후 편광 필름의 점착제층의 표면에 전사되는, 적층 편광판을 제공한다.
굴절률 이방성을 갖는 하나 이상의 코팅층을 포함하는 상지연 필름의 내면 지연값 R0는 코팅층을 유리판 상에 한차례 전사함으로써 직접 측정할 수 있다. 두께 방향의 지연 값 R'는 상지연 필름의 면내 지연축을 기울어진 축으로서 적용하여 40 도 비스듬한 상태에서 측정하는 지연값 R40 및 면내 지연값 R0로부터 계산할 수 있다.
적층 편광판은 일반적으로 그것의 상지연 필름의 한쪽에 액정 셀을 부착시켜 사용한다. 따라서, 제2 점착제층은 상지연 필름의 외부쪽에 추가로 배치될 수 있다.
적층 편광판에서, 굴절률 이방성을 갖는 코팅층은 예컨대, 액정 화합물 또는 경화된 액정 화합물로 구성된다. 굴절률 이방성을 갖는 코팅층은 또한 유기 용매 중에 분산될 수 있는 유기 개질 점토 복합체를 함유하는 층으로 구성될 수 있다. 유기 개질 점토 복합체를 함유하는 층은 유기 개질 점토 복합제 외에도 결합제 수지, 예컨대 메타크릴릭 수지, 우레탄 수지 및 폴리에스테르 수지 등을 포함할 수 있다. 이 경우에, 결합제 수지가 실온 이하의 유리 전이 온도를 갖는 것이 유리하다. 더욱이, 굴절률 이방성을 갖는 코팅층이 가용성 폴리이미드 용액으로 제조된 폴리이미드 필름, 또는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리(아미드-이미드) 또는 폴리(에스테르-이미드)와 같은 음성 복굴절 이방성을 나타내는 중합체를 포함하는 경질 사슬 중합체를 함유하는 층으로 구성될 수 있다. 또한, 굴절률 이방성을 갖는 코팅층은 상이한 굴절률을 갖는 재료로 번갈아 적층된 다층 박막으로 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한 점착제층을 갖는 편광 필름의 점착제층 쪽에 굴절률 이방성을 갖는 하나 이상의 코팅층을 포함하는 상지연 필름을 적층시키는 적층 편광판의 유리한 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 점착제층을 갖는 편광 필름을 준비하는 단계, 전사 기재 상에 코팅층을 별도로 형성시킨 후 편광 필름의 점착제층 상에 전사면의 코팅층의 반대면을 적층시키는 단계, 그리고 나서 전사 기재를 코팅층에서 제거해 내는 단계를 포함한다.
상기 방법에서 이용되는 전사 기재는 바람직하게는 코팅층이 위에 형성되는 표면 상에 이형 처리되고, 이때 이형 처리된 표면의 수접촉각은 90 내지 130 도이 다. 더욱이, 전사 기재가 코팅층에서 제거되고 난 후, 제2 점착제층이 코팅층의 표면에 형성될 수 있다. 제2 점착제층을 형성하는 경우, 다음 단계를 적용하는 것이 바람직하다: 전사 기재 상에 코팅층을 형성한 후 코팅층의 노출된 표면을 편광 필름의 점착제층에 적층하는 제1 단계, 및 편광 필름 상에 적층된 코팅층에서 전사 기재를 제거해 내면서 전사 기재로부터 제거된 코팅층면 상에 제2 점착제층을 형성하는 제2 단계. 제2 단계에서, 전사 기재가 제거된 후 코팅층면의 수접촉각의 증가가 코팅층이 형성되었을 때의 노출된 표면의 수접촉각과 비교하여 15 도 이내로 설정되는 조건하에서 제2 점착층을 적용하는 것이 바람직하다. 이 방법은 높은 정확도와 낮은 가격으로 적층 편광판을 제조하는 것을 가능케 한다.
본 발명은 또한 상기 기술한 적층 편광판 및 액정 셀을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 제공한다. 디스플레이에서, 상지연 필름 쪽이 액정 셀을 대향하는 방식, 즉 편광 필름에 비해 상지연 필름을 액정 셀 쪽에 위치시키는 방식으로 적층 편광판이 액정 셀의 한 면에 배치된다. 액정 셀의 다른 나머지 다른 쪽에서, 면내 지연 값 R0가 30 내지 300 nm이고 면내 지연값 R0 대 두께 방향 지연값 R'의 비 R0/R'가 0 초과 2 미만이며, 제2 편광 필름이 이 순서로 배치되는데, 이 배치 순서는 액정 셀의 시야각을 향상시킬 수 있다.
이 액정 디스플레이 상에서 제2 상지연 필름의 R0/R'은 바람직하게는 0.8 내지 1.4이다. 제2 편광 필름은 양쪽에 보호층을 갖는 종래의 직선 편광자이거나, 또는 한면에만 보호층을 갖고 보호층이 없는 쪽에는 제2 상지연 필름을 적층시킨 직선 편광자일 수 있다.
본 발명의 적층 편광판은 그것의 구성이 단순화됨에도, 액정 셀의 한쪽에 배치하고, 액정 셀의 다른쪽에 상이한 광학 특성을 갖는 필름 (제2 상지연 필름)과 함께 제2 편광 필름을 배치함으로써, 독립적으로 상부 및 하부쪽에 배치된 이축 상지연 필름을 하나씩 갖는 종래의 수직-배향 모드 액정 디스플레이가 나타내는 것에 필적하거나 그 이상의 광학 특성을 나타내는 장점을 달성할 수 있다. 더욱이, 단순화된 구성으로 인해, 적층 편광판은 액정 디스플레이의 두께를 더 얇게 하고 그것의 가격을 절감하는 데 기여한다. 제2 편광 필름이 한쪽에만 보호층을 갖고 보호층이 없는 쪽에는 제2 상지연 필름을 적층시킨 직선 편광자로 이루어지는 경우, 액정 디스플레이의 두께가 더욱 얇아지는 것이 가능하다.
본 발명에 의한 적층 편광판의 제조 방법은 제조 공정을 단순하게 하고, 상지연 변동, 적층 내부에 남겨진 기포, 이물질에 의한 오염 등을 적게 발생시키는 적층 편광판의 제조를 가능케한다. 따라서, 본 방법은 적층 편광판 생산에서 수율 향상 및 비용 절감에 기여한다.
발명의 바람직한 실시태양
본 발명은 도면을 적절히 참조하여 다음과 같이 상세하게 설명된다. 도 1은 본 발명의 적층 편광판의 구조를 나타내는 개략 단면도이다. 도 2는 적층 편광판의 제조 방법의 개요를 예시하는 개략 단면도이다. 도 3은 적층 편광 판이 롤 형태로 제조되는 경우, 굴절률 이방성을 갖는 코팅층을 형성하는 단계에서 부터 점착 제로 코팅된 편광 필름을 부착하는 단계까지의 개요를 예시하는 측면도이다. 도 4는 제2 점착제층을 적층 편광판 상에 형성시키는 단계의 개요를 예시하는 측면도이다. 도 5는 코팅층 형성부터 제2 점착제층 형성까지 연속적으로 수행하는 개요를 예시하는 측면도이다. 도 6은 본 발명의 액정 디스플레이의 구조를 나타내는 개략 단면도이다. 도 7은 실시예 2에서 제조된 액정 디스플레이의, 전압을 인가하지 않은 상태(검은색 표시)에서의 밝기 분포의 도면이다.
도 1 (A)를 참조하면, 본 발명의 적층 편광판 (10)은 점착제층 (12)를 개재하고 있는 편광 필름 (11) 상에 특정 광학 특성을 갖는 코팅층을 포함하는 상지연 필름 (15)로 적층된다. 편광 필름 (11) 및 점착제층 (12)는 대개 점착제 부착 편광 필름 (13)의 형태로 제조된다. 상 지연 필름 (15)는 굴절률 이방성을 지니는 코팅층을 포함하고, 코팅층은 하나의 층 또는 두개 이상의 층을 포함하는 다층으로 구성될 수 있다.
적층 편광판 (10)은 대개는 상지연 필름 (15)가 액정 셀 쪽에 배치되는 방식으로, 다시 말하면 편광판이 외부측에 배치되는 방식으로 액정 셀에 부착되어 사용된다. 따라서, 도 1(B)에 나타난 바처럼, 액정 셀에 부착하기 위해 제2 점착제층 (17)이 추가로 상지연 필름 (15)의 외부측에 배치될 수 있다. 이런 경우, 이형 필름 (18)은 제2 점착제층 (17)의 더 외부쪽에 배치되고 이형 필름 (18)은 제2 점착제층 (17)의 표면상에 액정 셀을 부착하기 전에 박리됨으로써 제거된다. 점착제 필름 (19)는, 상지연 필름 (15) 상에 점착제층 (17)의 면을 대향시킴으로써 적층되는 점착제층 (17)로 층을 이루는 이형 필름 (18)로 구성될 수도 있다.
본 발명에서, 코팅층을 포함하는 상지연 필름 (15)는 전사 기재 상에 형성된 후, 점착제 부착 편광 필름 (13)의 점착제층 (12)의 표면에 전사되어 완성된다. 전사 기재 상에 코팅층을 형성한 후 점착제층의 표면 상에 코팅된 층을 전사하는 예가 도 2에 의해 설명된다.
먼저, 도 2(A)에 나타난 바와 같이, 점착제 부착 편광 필름 (13)을 준비하는데, 이때 점착제층 (12)는 편광 필름 (11)의 표면 상에 형성된다. 별도로, 도 2 (B)에서 보는 바와 같이, 코팅층 (15)를 전사 기재 (20)의 표면에 형성시킨다. 그 후, 도 2 (C)에 나타난 편광 필름 (11)/점착제층 (12)/코팅층 (15)/전사 기재 (20)의 층상을 갖는 반제품 (25)를 제조하기 위해 (A)에 나타난 점착제 부착 편광 필름 (13)의 점착제층 (12)를 (B)에 나타난 전사 기재 (20) 상의 코팅층 (15)에 부착시킨다. 그리고 나서, 도 1(A)에 나타난 층들을 갖는 적층 편광판 (10)을 도 2(D)에 나타난 바와 같이 전사 기재 (20)을 박리하여 얻는다. 나아가 도 2 (E)에서 보는 바와 같이, 전사 기재를 박리한 후 코팅층을 포함하는 상지연 필름 (15)의 표면 상에 제2 점착층 (17) 및 이형 필름 (18)을 배치시키는 것은 도 1(B)에 나타난 것과 같이 점착제층을 갖는 적층 편광판 (10)을 얻는 것을 가능케 한다. 제2 점착제층 (17)은 코팅층 (15) 상에 점착제를 직접 코팅하거나 또는 이형 필름 (18) 상에 점착제를 미리 코팅한 후 건조시켜 점착제 필름 (19)를 준비하고 점착제층 (17)의 면을 코팅층 (15)에 부착시킴으로써 배치될 수 있다.
편광 필름 (11)은 특정 진동 방향의 직선 편광에 대해 선택적 투과능을 갖는 것일 수 있다. 구체적으로는, 폴리비닐알콜과 같은 베이스 수지 필름 상에 이색성 색소를 흡착 및 배향시킨 것이 있다. 전형적으로 이용되는 이색성 색소는 요오드 또는 이색성 유기 색소이다. 예를 들어, 편광 필름에는 요오드 분자로 흡착 및 배향된 일축성 배향 폴리비닐알콜, 또는 아조 이색성 색소로 흡착 및 배향된 일축성 배향 폴리비닐알콜이 있다. 그러한 이색성 색소로 흡착 및 배향된 폴리비닐알콜 편광 필름은 이색성 색소의 배향 방향에 진동면을 갖는 직선 편광을 흡수하고 배향 방향에 직교하는 진동면을 갖는 직선 편광을 투과시키는 기능을 갖는다.
그러한 편광 필름은 일반적으로 트리아세틸셀룰로스 필름 등과 같은 중합체 필름의 보호층이 폴리비닐알콜 편광 필름의 한쪽 또는 양쪽에 형성되는 형태로 이용된다. 편광 필름이 한쪽에만 보호층을 갖는 경우, 편광 필름은 보호층이 외부측에 있고 보호층이 없는 쪽은 점착제층 (12)에 대향하는 방식으로 배치된다.
코팅층을 포함하는 상지연 필름 (15)는 두께 방향으로 음성 복굴절 이방성을 나타내지 않는 한 제한이 없고, 예컨대 이하의 것들이 사용될 수 있다:
액정 화합물 자체 또는 경화된 액정 화합물을 함유하는 층,
앞서 기술한 USP 6,060,183 (JP-A No. H10-104428에 해당)에서 개시된 바와 같이, 유기 용매 중에 분산될 수 있는 하나 이상의 유기 개질 점토 복합체를 함유하는 층,
앞서 기술한 WO94/24191 (JP-A No. H08-511812에 해당)에서 개시된 바와 같이, 가용성 폴리이미드 용액에서 제조된 폴리이미드 필름을 포함하는 층,
앞서 기술한 WO96/11967 (JP-A No. H10-508048)에서 개시된 바와 같이, 음성 복굴절 이방성을 나타내는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리(아미드-이미드) 또는 폴리(에스테르-이미드)와 같은 경직 사슬 중합체를 포함하는 층, 및
앞서 기술한 USP 5,196,953 (JP-A No. H05-249457)에서 개시된 바와 같이, 상이한 굴절률을 갖는 물질로 교대로 적층된 다층 박막을 포함하는 층.
액정 화합물 자체 또는 경화된 액정 화합물을 함유하는 층이 코팅층으로 이용되는 경우, 액정 화합물은 두께 방향으로 음성 복굴절 이방성을 나타내도록 정렬되어야 한다. 정렬된 형태는 이용되는 액정 화합물의 종류에 따라 다르다. 예를 들어, 두께 방향으로 음성 복굴절 이방성을 나타내기 위해 바람직하게 적용되는 정렬은, 디스코틱 액정 화합물의 경우 원반면이 위쪽으로 배향된 수직 (homeotropic) 배향이거나, 또는 막대형 네마틱 액정 화합물의 경우, 270 도 이상의 초꼬임 배향이다. 액정 화합물을 배향하는 방법에는 제한이 없고, 배향된 필름을 이용하는 것, 러빙 (rubbing), 키랄 도펀트의 첨가 및 광방사 등과 같은 통상적인 방법이 적용될 수 있다. 더욱이, 액정 화합물이 배향된 후, 액정 화합물이 경화되어 배향이 고정되거나, 또는 액정성을 잔류시켜 온도 보상 등과 같은 기능을 유지하도록 할 수 있다.
앞서 기술한 바와 같이 유기 용매 중에 분산될 수 있는 하나 이상의 유기 개질 점토 복합체를 함유하는 층이 코팅층으로 이용되는 경우, 필름을 형성하기 위해 적용되는 전사 기재 (20)이 평판이면 유기 개질 점토 복합체의 단위 결정층은 평판의 표면과 평행하고 그 자체의 면에서 불규칙한 층상 구조로 배향한다. 결과적으로, 특별히 배향 처리를 하지 않은 층은 면내 굴절률이 두께 방향의 굴절률보다 큰 굴절률 구조를 나타낸다.
유기 개질 점토 복합체는 언급하였듯이, 유기 화합물과 점토 광물의 복합체, 더욱 구체적으로는 예컨대 층상 구조를 갖는 점토 광물과 유기 화합물이 결합된 물질이다. 층상 구조를 갖는 점토 광물은 녹점토 그룹 또는 팽윤성 운모를 포함하고, 이들의 양이온 교환성은 유기 화합물과 결합하는 것을 가능하게 한다. 이들 가운데, 바람직하게는 녹점토 그룹이 그의 우수한 투명도 때문에 이용된다. 녹점토 그룹에 속하는 예는 헥토라이트, 몬트모릴로나이트, 벤토나이트 등, 이들의 치환체, 이들의 유도체 및 이들의 혼합물이 있다. 이들 중에 불순물에 의한 오염이 적고 우수한 투명도 때문에 합성된 것이 바람직하다. 입자 직경이 작게 조절된 합성 헥토라이트가 특히 가시광의 산란을 억제하는 능력 때문에 바람직하게 이용된다.
점토 광물과 결합되는 유기 화합물은 점토 광물의 산소 원자 및 히드록시기와 반응할 수 있는 화합물 또는 교환성 양이온과 교환될 수 있는 이온성 화합물을 포함하고, 이들은 생성되는 유기 개질 점토 복합체가 유기 용매에 팽윤될 수 있거나 분산될 수 있는 한 특별히 제한되지 않으며, 구체적으로 질소 함유 화합물 등을 포함한다. 질소 함유 화합물은 예컨대, 1급, 2급 또는 3급 아민, 4급 암모늄 화합물, 우레아, 히드라진 등을 포함한다. 이들 가운데, 4급 암모늄 화합물이 양이온을 용이하게 교환하는 능력 때문에 바람직하다.
유기 개질 점토 복합체는 두 종류 이상을 결합하여 사용할 수 있다. 시판되는 적절한 유기 개질 점토 복합체는 루센타이트 (Lucentite) STN 또는 루센타이트 SPN의 상표명으로 CO-OP 케미칼 코., LTD.에 의해 제조되는 합성 헥토라이트 및 4 급 암모늄 화합물의 복합체 화합물을 포함한다.
전사 기재 상에 코팅층을 형성시키는 것의 용이성, 광학 특성들의 발현 능력, 기계적 특성 등의 관점에서 유기 재질 점토 복합체는 바람직하게는 결합제인 수지와 함께 사용된다. 유기 개질 점토 복합체와 함께 사용되는 결합제는 바람직하게는 톨루엔, 자일렌, 아세톤, 에틸아세테이트 등과 같이 유기 용매에 가용성인 것이고, 특히 바람직하게는 유리 전이 온도가 실온 이하인 것이다. 소수성을 갖는 결합제 역시, 상기 합성 편광판을 대각거리 (width across corner)가 15 인치 (381 mm)를 넘는 대형 액정 디스플레이에 적용하는 경우 요구되는 양호한 내습성 및 내온성과 양호한 취급성을 얻는 데 바람직하다. 바람직한 결합제는 폴리비닐부티랄 및 폴리비닐포르말과 같은 폴리비닐아세탈 수지, 셀룰로스 아세테이트 부티레트와 같은 셀룰로스 수지, 부틸아크릴레이트와 같은 아크릴릭 수지, 메타크릴릭 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 등을 포함한다. 이들 가운데 아크릴릭 수지가 특히 바람직하게 이용된다. 그러한 수지들은 중합된 수지이거나, 또는 필름 제조 공정에서 열 또는 자외광에 의해 그들의 모노머 또는 올리고머로 중합될 수 있다. 또한, 그러한 수지의 복수를 혼합하여 사용할 수 있다.
적합한 결합제로서 사용되는 상업화된 수지는 덴카 부티랄 #3000-K의 상품명으로 덴카 코., Ltd.에 의해 제조된 알데히드-개질된 폴리비닐알코올 수지, 아론 S1601의 상품명으로 토아고세이 코.에 의해 제조된 아크릴 수지, SBU 락커 0866의 상품명으로 수미카 바이엘 우레탄 코., Ltd.에 의해 제조된 이소포론 디이소시아네이트계 우레탄 수지 등이 포함된다.
유기 용매에 분산가능한 유기 개질 점토 복합체 대 결합제의 비는, 상기 유기 개질 점토 복합체 및 결합제를 포함하는 층의 파손을 방지하는 등의 기계적 특성을 개선시키는 관점에서 바람직하게는 유기 개질된 점토 복합체: 결합제의 중량비로 1:2 내지 10:1이다. 상기 유기 개질 점토 복합체는 유기 용매에 분산된 상태에서 전사 기재 상에 코팅된다. 동시에 결합제가 사용될 때, 결합제는 또한 유기 용매에 함께 분산되고 용해된다. 분산된 용액의 고체 농도는 제조된 분산 용액의 겔화 또는 혼탁화가 실용적인 면에서 문제를 야기하지 않는 한도로 발생하지 않는 한 제한되지 않는다; 통상적으로 사용되는 범위는 유기 개질 점토 복합체 및 결합제의 총 고체 농도를 기준으로 3 내지 15중량%이다. 최적 고체 농도가 사용된 각각의 유기 개질 점토 복합체 또는 결합제의 종류 또는 조성비에 따라 변화하기 때문에, 각 경우에 조성이 결정된다. 전사 기재 상에 층을 형성하는 경우의 층 형성도를 개선시키기 위한 점도 조절제, 소수성 및(또는) 내구성을 더 개선시키기 위한 가교제 등과 같은 다양한 첨가제가 첨가될 수도 있다.
코팅 층으로서, WO94/24191에 개시된 가용성 폴리이미드 용액으로부터 제조된 폴리이미드 필름, 또는 WO96/11967에 개시된 바와 같이 음성 복굴절 이방성을 나타내는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리(아미드-이미드) 또는 폴리(에스테르-이미드)와 같은 경직 사슬 고분자를 포함하는 층을 적용하는 것도 가능하다. 이들 가용성 고분자는 전사 기재상에 캐스팅될 때 자가-배향 과정을 통해 이형 필름의 표면에 평행하게 배열된 주사슬로 인하여 음성 복굴절 이방성을 나타내고, 굴절률 이방성의 정도는 주사슬의 경직도 또는 선형도를 변화시킴으로써 그리고 코팅층의 두께를 변화시킴으로써 조절될 수도 있다.
USP5,196,953에 개시된 상이한 굴절률을 가지는 물질로 교차 적층된 다층 박막을 포함하는 층이 코팅 층으로 사용될 때, 각 층의 두께 및 굴절률은 그 개시에 따른 필요한 음성 복굴절 이방성을 얻도록 고안된다.
코팅 층의 두께는 특정하게 제한되지 않으며, 면내 지연값 R0이 0 내지 10 nm이고 두께 방향 지연값 R'이 40 내지 300 nm이 되도록 하는 범위에 있을 수 있다. 면내 지연값 R0가 10 nm를 초과하는 것은 바람직하지 않은데, 이는 초과된 값이 무시할 수 없고 두께 방향의 음성 일축성을 저하시키기 때문이다. 적층 편광판(10)을 구성하는 상지연 필름(15)에 필요한 두께 방향에서의 굴절률 이방성이 사용하는 경우에 따라 변화하기 때문에, 두께 방향의 지연값 R'은 대략 목적하는 응용분야, 특히 액정 셀의 특성에 따라 40 내지 300 nm의 범위에서 적절하게 선택된다. 두께 방향에서의 지연값 R'은 바람직하게는 약 50 내지 200 nm이다.
두께 방향에서의 굴절률 이방성은 상기한 식 II에 의해 정의된 두께 방향에서의 지연값 R'에 의해 나타내어지며; 경사진 축으로서 판내(in-plate) 느린 축을 적용함으로써 40° 경사진 상태에서 측정된 지연값 R40 및 면내 지연값 R0로부터 계산될 수 있다.
식 II에 의해 정의된 두께 방향에서의 지연값 R'은 이하와 같이 계산될 수 있다; 면내 지연값 R0, 경사진 축으로서 판내 느린 축을 적용함으로써 40° 경사진 상태에서 측정된 지연값 R40, 필름 두께 (d) 및 필름의 평균 굴절률 (n0)을 사용하여, 수식 계산에 의해 다음 식으로부터 nx, ny 및 nz가 얻어지고, 수식 계산의 결과는 상기 식 II에서 치환된다.
R0 = (nx - ny) × d (III)
R40 = (nx - ny') × d / cos (f) (IV)
(nx + ny + nz) / 3 = n0 (V)
(상기 식에서, f=sin-1[sin(40°)/n0], ny'=ny × nz / [ny 2 ×sin2(f) + nz 2 ×cos2(f)]1/2 )
전사 기재 상에 형성되어 있는 굴절률 이방성을 가지는 하나 이상의 코팅 층이 점착제와 개재되어 유리판 상에 일단 전사되는 경우, 코팅 층 (상지연 필름)의 R0 및 R40은 직접 얻을 수 있다; 결과적으로, 얻어진 결과에 따라 두께 방향에서의 지연값 R'은 상기 단계에 의해 계산될 수 있다.
본 발명의 합성 편광판의 제조방법도 설명된다. 도 2를 참조하여 상기한 바와 같이, 본 발명은 굴절률 이방성을 가지는 코팅층(15)이 전사 기재(20)상에 형성된 후, 이것이 편광필름(11)상의 점착제층(12)에 전사되는 방법을 사용한다. 사용된 방법이 편광 필름 상에 코팅 층을 건조시키는 단계를 수행할 필요가 없기 때문에, 편광자의 열로 인한 저하 및 코팅 층의 건조미비로 인한 결함을 방지하게 하 고, 합성 편광판을 바람직하게 제조할 수 있다.
전사 기재(20)은 그 표면 상에 형성된 층을 쉽게 박리하도록 예비처리된 필름이다; 상기 필름은 일반적으로 실리콘 수지, 불소 수지 등과 같은 이형제로 표면이 코팅처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 수지 필름 등으로 시판중이다. 전사 기재(20) 상에 코팅 층(15)를 형성하기 위해, 전사 기재(20)의 수접촉각은 바람직하게는 90 내지 130°, 더욱 바람직하게는 100 이상 내지 120°이하이다. 수접촉각이 90 °미만인 경우, 전사 기재(20)의 박리성이 충분하지 않아, 코팅 층(15)를 포함하는 상지연 필름에서 상지연 불규칙성 등과 같은 결함을 야기하는 경향이 있다. 수접촉각이 130 °를 초과하는 경우, 전사 기재(20)상의 비건조된 코팅 용액이 반발 특성을 나타내어, 면내 상지연 불규칙성을 일으킨다. 상기 수접촉각은 액체로서 사용된 물과의 접촉각을 의미하고, 상기 각이 클수록 (최대 한계값이 180°) 적심성 (wetting ability)은 작아진다.
도 2를 참조로 상기 설명된 바와 같이, 특히 (E)에서, 제2 점착제층(17)은 코팅 층을 포함하는 상지연 필름(15)의 외측에 배치될 수 있다. 제2 점착제층(17)이 배치될 때, 다음 단계를 사용하는 것이 바람직하다; 전사 기재(20)상에 코팅 층(15)를 형성시킨 후 편광 필름(11)의 점착제층(12)상에 코팅 층(15)의 노출된 표면을 적층시키는 제1 단계; 및 편광 필름 상에 적층된 코팅 층(15)으로부터 전사 기재(20)을 제거해내면서 전사 기재으로부터 제거된 코팅층(15)의 표면 상에 제2 점착제층(17)을 형성시키는 제2 단계. 합성 편광판이 롤 형태로 제조될 때, 상기한 제1 단계의 개요는 도 3에서의 측면도에 의해 예시되고, 상기한 제2 단계의 개요는 도 4의 측면도에 의해 예시된다.
제1 단계에서, 굴절률 이방성을 가지는 코팅 층은 전사 기재 상에 형성된 후 형성된 코팅층의 공기에 노출된 표면 상에 편광 필름의 점착제층을 부착시키고, 그 후 권취시킨다. 이 단계는 도 3을 참조로 더 자세히 설명된다; 전사 기재 송출 롤러(30)로부터 송출된 전사 기재(20)의 표면은 도공기(32)에 의해 코팅층용 코팅 용액으로 코팅되고, 이후 건조 영역(34)을 통해 건조된 후, 점착제 부착 편광 필름(13)이 부착된다. 점착제 부착 편광 필름(13)이 통상적으로 박리성 이형 필름이 점착제층의 표면상에 예비-부착되도록 하는 형태로 공급되기 때문에, 이형 필름(14)은 편광 필름 송출 롤러(36)로부터 송출된 점착제 부착 편광 필름(13)으로부터 먼저 박리되고, 이후 이형 필름 권취 롤러(38)에 권취된다. 이어서, 점착제 부착 편광 필름(13)의 점착제층을 노출시키는 표면이 상기한 전사 기재 상에 형성된 코팅 층의 표면상에 부착되고, 이는 편광 필름/점착제층/코팅층/전사 기재의 층들로 구성된 반제품(25)를 생성시키고, 이후 반제품 롤러(40)에 권취된다.
상기 제1 단계는 종래의 방법 (코팅층의 공기에 노출된 표면이 보호 필름에 의해 부착되고, 이후 권취된 후, 상기 권취된 부착된 필름이 송출되고, 이후 보호 필름을 박리시키면서 편광 필름을 부착시키는 방법)에 비해, 공정 단계의 감소, 서로의 표면상에 각 필름의 잔류 조각의 불완전 박리로 인한 결함의 제거, 보호 필름으로 인한 이물질의 제거 등의 장점을 가져, 이러한 장점은 반제품(25)을 매우 우수한 품질로 얻을 수 있게 한다. 또한, 반제품의 표면이 서로 접촉하는 것을 방지하기 위해 측면 테이프를 사용하는 것도 또한 바람직한 기술이며, 이는 반제품이 권취될 때 가해지는 압력으로 인해 전사 기재(20)의 이형제가 코팅층으로 이동하는 것을 방지하기 위한 것이다.
코팅층을 형성하기 위해 제1 단계에서 사용된 코팅 방법은 특정하게 제한되지 않으며, 다양한 공지의 코팅 방법, 예컨대 직접 그라비아 방법, 역그라비아 방법, 다이 코팅 방법, 콤마 코팅 방법, 바 코팅 방법 등이 사용될 수 있다.
제1 단계에 수반하는 제2 단계는, 제1 단계에서 얻어진 반제품으로부터 전사 기재가 박리되는 동안, 박리된 후의 코팅층 표면 상에 점착제층을 형성하며, 이를 점착 공정이라 한다. 상기 단계는 도 4를 참조로 더 자세히 설명된다; 도 3에서 도시된 제1 단계에서 반제품 롤러(40)에 일단 권취된 반제품(25)은 다시 동일한 롤러(40)로부터 송출되고, 이후 전사 기재 박리 롤러(43)에 의해 전사 기재(21)을 박리한 후, 박리에 의해 노출된 코팅층의 표면이 롤러(45)로부터 송출된 점착 필름(19)으로 그의 점착제층의 측면이 코팅층을 향해 대면하도록 공급되고, 이후 코팅층과 점착 필름을 서로 부착시킨 후, 제품 롤러(50)에 권취된다. 반제품(25)로부터 박리된 전사 기재는 전사 기재 권취 롤러(44)에 권취된다. 상기 도면이 점착제 코팅된 필름(19)가 제2 점착제층을 형성하기 위해 사용되는 경우를 나타내기는 하지만, 상기한 바와 같이 점착제는 코팅층 상에 직접 코팅될 수 있다. 이들 단계를 통해 처리됨으로써, 편광 필름/점착제층/코팅층/점착제층의 순서로 배열된 적층 편광판이 얻어진다.
도 3에 도시된 제1 단계 및 도 4에 도시된 제2 단계는 연속적으로 연결될 수 있다. 이 경우의 실시예가 개략 측면도로서 도 5에 도시된다. 도 5에서, 도 3 및 4에 나타낸 부분에 대응하는 부분은 동일한 기호로 나타내고, 그에 대한 자세한 설명은 생략된다. 이 실시예에서, 전사 기재 송출 롤러(30)으로부터 송출된 전사 기재(20)의 표면은 도공기(32)에 의해 코팅층용 코팅 용액으로 코팅되고, 이후 건조 영역(34)을 통해 건조된 후, 얻어진 코팅된 측면은 편광 필름 송출 롤러(36)으로부터 송출된 점착제 부착 편광 필름(13)의 점착제층 측에 부착된 후, 이형 필름(14)이 박리된다. 연속적으로, 편광 필름/점착제층/코팅층/점착층을 포함하는 층 구성을 가진 반제품(25)가 얻어진다. 본원에 기재된 단계는 도 3에서 도시된 제1 단계의 것과 동일하다.
상기 단계 후, 반제품은 권취됨 없이 반제품 선회 롤러(41)를 통해 통과되고, 이후 전사 기재 박리 롤러(43)에 의해 전사 기재가 박리되고 박리된 전사 기재(21)이 롤러(44)에 권취된다. 한편, 전사 기재(21)을 박리한 후 코팅층의 표면은 점착제 도공기(46)에 의해 점착제로 코팅되고, 이후 건조 영역(47)을 통해 통과시켜 건조된 후, 얻어진 코팅된 표면이 이형 필름 롤러(48)로부터 송출된 이형 필름(18)과 부착되고, 이후 제품 롤러(50)에 권취된다. 본 실시예에서, 제2 점착제층을 형성하기 위해, 점착제 도공기(46)과 건조 영역(47)을 사용하는 직접 코팅-건조 방법이 도시되었으나, 도 4에 도시된 점착 필름의 도포 방법도 사용될 수 있다.
코팅층(15)이 전사 기재(20)과 접촉한 상태에서 장시간동안 방치되는 경우, 전사 기재(20)상의 이형제가 빈번히 코팅층(15)으로 이동되어 전사 기재(20) (또는 박리 후의 경우, (21))의 박리 후 코팅층(15)의 표면의 수접촉각의 증가를 야기한다. 전사 기재(21)의 박리 후 코팅층(15)의 표면 및 제2 점착제층(17)의 사이에 점착력의 관점에서, 제2 단계에서 전사 기재로의 박리 및 점착제-코팅 공정은, 코팅층(15)이 전사 기재(20) 상에 형성될 때 (도 2(B) 참조)의 코팅층(15)의 공기노출된 표면의 접촉각과 비교할 때 전사 기재를 박리한 후의 코팅층(15)의 표면의 수접촉각의 증가가 15°이하, 바람직하게는 10°가 되도록 하는 조건하에서 수행되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 제1 단계를 마친 후에 가능한한 빨리 제2 단계를 이행하는 것이 바람직하다. 또한, 전사 기재(21)을 박리한 후 점착 공정이 코팅층(15)에 수행될 때, 코팅 층(15) 또는 제2 점착제층(17)의 표면상에 코로나 처리를 가하는 것이 바람직한 기술이다.
도 3 내지 도 5에서, 소용돌이형 화살표는 롤러의 회전 방향을 나타낸다.
도 1 및 2에 도시된 편광 필름(11)의 표면 상에 형성된 점착제층(12)을 위해, 또는 제2 단계에서 코팅층(15)상에 형성된 제2 점착제층(17)을 위해 사용된 점착제로는, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리에테르 등과 같은 기본 고분자를 가지는 것들이 포함된다. 이들 중에서, 아크릴 수지 점착제와 같이 우수한 광학 투명 특성을 가지고, 적절한 적심성 및 응집력, 기재에 대한 우수한 점착력, 기후 및 온도 저항성, 고온 및 고습 조건 등에서의 박리, 말려올라감(floating up) 등과 같은 박탈성 문제를 야기하지 않는 점착제로부터 선택된 것이 바람직하게 사용된다. 아크릴 수지 점착제에서, 유용한 기본 고분자로는, 10만 이상의 중량평균 분자량을 가지는 아크릴 수지로서, 이는 얻어진 공중합체의 유리 전이온도가 바람직하게는 25 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 0 ℃이하가 되게 하는 관능기를 함유하는 아크릴 단량체와 메타크릴산 알킬 에스테르를 블렌딩하여 중합된다. 상기 메타크릴산 알킬 에스테르는 메틸기, 에틸기, 부틸기 등과 같은 20 이하의 탄소수를 가지는 알킬기이며; 관능기를 함유하는 아크릴 단량체로는 메타크릴산, 메타크릴산 히드록실에틸 등이 포함된다. 점착제층(12, 17)의 각 두께는 통상적으로 각각 약 15 내지 30 ㎛이다.
도 1 및 2에 도시되고 제2 점착제층(17)의 표면상에 임시로 부착된 이형 필름(18)은, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 상기 전사 기재(20) 뿐만 아니라 그의 표면상에 이형처리가 된 필름일 수 있다.
본 발명의 액정 디스플레이가 설명된다. 그 구성예가 도 6의 개략 단면도에 도시되어 있는 본 발명의 액정 디스플레이는 액정 셀(60)의 일측면상에 상기한 적층 편광판(10)을, 그의 상지연 필름(15)의 측면을 상기 셀을 향해 대면하게 하고 통상적으로 제2 점착제층(17)에 의해 개재되도록 하게하여 배치시키고; 액정 셀(60)의 다른 측면상에 이 순서로 제2 상지연 필름(62)과 제2 편광 필름(64)를 배치시킨다. 액정 셀(60)과 제2 편광 필름(64)사이에 배치된 제2 상지연 필름(62)은, 면내 지연값 R0가 30 내지 300nm이고 면내 지연값 R0: 두께방향에서의 지연값 R'의 비 (R0/R')가 0 초과 2미만, 즉 0 < R0/R' <2이 되도록 구성된다. 상기 본 발명의 합성 편광판과 상기 굴절률 이방 특성을 가지는 상지연 필름의 조합은 액정 디스플레이 장치의 시야각 특성을 개선시키게 한다. 그러한 굴절률 이방 특성을 나타내는 상지연 필름은 예컨대, 1차 필름을 텐터 등을 사용함으로써 고분자에 고정말단 일축배향, 특히 고정말단 횡일축배향의 상태에 있게 하는 방법에 의해 생산될 수 있다. 제2 상지연 필름(62)의 R0/R'은 바람직하게는 0.8 내지 1.4 범위에 있으며, 이는 액정 디스플레이 장치에 적용될 때 얻어진 양호한 광학 특성과 고정말단 일축배향 방법에 의해 용이하게 생산된 필름으로 인한 것이다. R0/R'은 1.3 이하일 수 있다.
제2 상지연 필름(62)에 사용된 물질은 특정하게 한정되지 않으며, 그 예로는 폴리카르보네이트, 폴리우레탄, 시클릭올레핀 수지 (폴리시클로올레핀으로 이루어진 그의 단량체로서의 노르보르넨과 같은), 셀룰로오스, 폴리올레핀, 이들 고분자를 구성하는 2종 이상의 단량체를 사용한 공중합체 등이 포함될 수 있다. 고온 고습 조건 또는 긴장상태 하에서 광학적 안정성의 관점에서는, 작은 광탄성 계수를 가지는 시클릭올레핀 수지가 바람직하다. 제2 상지연 필름(62)에서, 상지연값의 파장 의존성은 특정하게 한정되지 않는다. 명확한 변색 억제의 관점에서는, 상지연값이 단파장측으로 이동하면서 감소하는 상지연 분포를 가지는 것이 바람직하다.
도 1에 참조로 설명된 편광 필름(11) 뿐만 아니라 제2 편광 필름(64)도, 흡착된 배향 이색성 색소를 가지는 폴리비닐알코올 편광자의 일 또는 양측상에 고분자 필름의 보호층이 형성된 것일 수 있다. 보호층이 제2 편광 필름(64)의 노출된 표면 (도 6의 아래측)에 존재하도록 배치하는 것이 바람직하다. 다르게는, 제2 상지연 필름(62)은 직접 부착되거나, 제2 편광 필름(64)의 한쪽을 보호하는 보호층을 사용하는 대신에 제2 편광 필름(64)에 점착제를 사용하여 부착될 수 있다. 이 경우, 제2 편광 필름(64)은 선형 편광자의 한쪽에만 보호층을 가지고, 그 보호층을 가지지 않는 측에 제2 상지연 필름(62)으로 적층된다.
제2 편광 필름(64) 및 제2 상지연 필름(62)은, 고콘트라스트비 및 저색불균일성의 관점에서 상기 제2 편광 필름의 흡수 축이 제2 상지연필름의 느린축을 80 내지 100°로 교차하고, 바람직하게는 그들 사이의 축각이 85 내지 95°인 방식으로 배열될 수 있다. 더 바람직하게는, 그들사이의 축각은 89 내지 91 °로 설정된다.
또한, 생략된 도면이기는 하지만, 액정셀(60) 및 제2 상지연 필름(62)를 부착하기 위해 아크릴 수지 등과 같은 점착제가 도포될 수 있다. 특히 양측면에 보호층을 가지는 제2 편광 필름(64)일 때, 아크릴 수지 등과 같은 점착제는 또한 도포되어 제2 상지연 필름(62) 및 제2 편광 필름(64)를 부착시킬 수 있다. 아크릴 수지 점착제는 상기한 바와 동일하다.
도 6에 도시된 액정 디스플레이 장치가 투과형 타입으로 사용될 때, 백라이트는 그의 합성 편광판(10)의 외측 또는 그의 제2 편광 필름(64)의 외측에 배치된다. 백라이트는 어느 측에도 배치될 수 있다. 따라서, 액정 디스플레이 장치의 제1 실시태양은 본 발명의 적층 편광판(10)을 액정 셀(60)의 전면측 (외관측)에 배치시키고, 제2 상지연 필름(62) 및 제2 편광 필름(64)은 후면측 (투과형 타입의 경우 백라이트측)에 배치시킨다. 액정 디스플레이 장치의 제2 실시태양은 적층 편광판(10)을 액정 셀(60)의 후면측에 배치시키고, 제2 상지연 필름(62) 및 제2 편광 필름(64)를 전면측에 배치시킨다. 이들 배치에서, 각 층의 축각은 최적 시야각을 갖도록 조절된다.
실시예
본 발명은 실시예들을 참조로 더 자세히 설명되나, 본 발명은 실시예에 국한되지 않는다. 실시예에서, 함유량 또는 사용량을 나타내는 %는 특별한 설명이 없는한 중량기준이다. 실시예에서 코팅층을 형성하는데 사용되는 재료는 다음과 같다.
(A) 유기 개질 점토 복합체
상품명 "루센타이트 STN": CO-OP 케미칼 코., LTD., 제조, 4차 암모늄 화합물 및 합성 헥토라이트의 복합체로서, 고극성 용매에서의 분산성이 탁월함.
상품명 "루센타이트 SPN": CO-OP 케미칼 코., LTD., 제조, 4차 암모늄 화합물 및 합성 헥토라이트의 복합체로서, 비극성 용매에서의 분산성이 탁월함.
(B) 결합제
상품명 "아론택 S1601": 토아고세이 코., Ltd. 제조. 아크릴 수지 니스
물리적 특성의 측정 및 평가를 다음 방법에 따라 행하였다.
(1) 면내 지연값 R0
전사 기재 상에 형성된 코팅층을 점착제를 개재시킨 4 제곱센티미터의 유리판에 전사하였다. 면내 지연값 R0에 대해, 559 nm 파장의 단색광을 사용한 회전식 분석 방법으로써, 오지 사이언티픽 인스트루먼트에 의해 제작된 "코브라-21 ADH"에 의해, 유리판 상에 부착된 상태에서 측정하였다. 연장된 수지 필름으로 제조된 상지연 필름의 면내 지연값 R0를 상기한 "코브라-21 ADH"에 의해 직접 측정하였다.
(2) 두께 방향에서의 지연값 R'
면내 지연값 R0, 판내 느린 축을 경사진 축으로 사용함으로써 40° 경사진 상태에서 측정된 지연값 R40, 필름 두께 (d) 및 필름의 평균 굴절률 (n0)을 사용하여, nx, ny 및 nz를 상기 방법으로 얻은 후, 상기한 식 II에 따른 두께 방향에서의 지연값 R'을 계산하였다.
실시예 1
아크릴 수지 니스 "아론택 S1601" 10.2%, 유기 개질 점토 복합체 "루센타이트 STN" 6.75%, 유기 개질 점토 복합체 "루센타이트 SPN" 2.25%, 톨루엔 45.6% 및 아세톤 35.2%를 함유한 코팅 용액을 제조하였다. 제조된 코팅 용액을 38 ㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 상에 다이 도공기에 의해 연속적으로 코팅하였고, 이를 이형처리하고 (이형 방법에 적용된 표면에서의 수접촉각이 110 °였음), 건조 오븐을 통해 통과시켜 건조시킨 후, 오븐으로부터 이동된 코팅된 필름을 즉시 그 노출된 표면을 폴리비닐알코올-요오드 편광자 (그의 양측에 보호층을 가지고 일측에 점착제층이 제공됨)인 편광 필름 (상품명 "수미카란 SRW842A", 스미토모 케미칼 제조)의 점착제 측으로 연속 부착시키고, 이후 상기 부착된 필름을 롤에 권취시켜 편광 필름/점착제층/코팅층/이형 필름의 층으로 구성된 반제품을 생산하였다. 편광판을 부착하기 전 취해진 코팅된 필름의 시료를 측정한 결과, 코팅층의 상지연 값 R0=0nm, R'=85nm이고, 공기노출된 표면에서의 수접촉각은 81°였다. 그 후, 반제품을 송출한 후, 이형 필름을 박리하는 동안 이형 필름이 박리된 후의 코팅층의 표면상에 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 (그 이형처리된 표면에 점착제가 별도로 코팅되어 있음)의 점착제 측을 연속 부착하여, 편광 필름/점착제층/코팅층/점착제층/이형 필름의 층으로 구성된 마감 제품을 얻었다. 박리 필름을 반제품으로부터 박리한 후 코팅층의 표면의 수접촉각은 88°였다.
19 인치 (382 mm × 307 mm)의 대각 길이를 가지는 적층 편광판 100 시트를 검사를 위해 제품으로부터 절단하였다. 이어서, 상지연 불균일성, 부착된 부분에 잔류하는 공기 기포 등과 같은 결함이 거의 관찰되지 않은 고품질 적층 편광판을 93% 수율로 용이하게 수득하였다.
비교 실시예 1
실시예 1에서 사용된 동일한 코팅 용액을 실시예 1에 적용된 동일한 조건하에서 다이 도공기에 의해 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 (38 ㎛ 두께, 이형 처리됨)상에 연속 코팅한 후, 건조 오븐을 통과시켜 건조시킨 후, 상기 오븐으로부터 이동된 코팅된 필름의 노출된 표면상에 즉시 보호 필름을 부착시킨 후, 권취시켰다. 이어서, 상기 이형 필름/ 코팅층/보호 필름의 층들로 구성된 적층 시트를 19 인치 (382 mm × 307 mm)의 대각 길이로 절단하고, 이어서 보호 필름을 박리한 후에 실시예 1에서 사용된 점착제 부착 편광 필름과 동일한 필름(동일한 모양으로 별 도로 절단됨)을 코팅층 및 점착제층의 각 표면이 대면하도록 대량부착장치로써 부착시켰다. 100개의 부착된 시트를 제조하였다; 이중 55시트는 양호한 제품이나, 45 시트에서는 상지연 불균일성, 부착된 부분에 잔류한 공기 기포, 반점형 이물질, 선형 이물질 등이 발생하였다. 제조에 많은 인력이 사용되었지만, 얻어진 품질은 실시예 1의 것보다 낮았다.
실시예 2
실시예 1에서 제조된 적층 편광판을 이형 필름으로부터 박리하고, 이후 VA 타입 액정 셀 (시판 제품)의 상부면 상에 그의 점착제층을 개재시킴으로써 적층시킨 후, 액정 셀의 하부면을 점착제층을 개재시킴으로써 제2 상지연 필름 (시클릭폴리올레핀의 연장된 필름으로 이루어지고, 면내 지연값 R0=100nm이고, 두께방향에서의 지연값 R'=130nm임)으로 적층시키고, 이후 상기 적층된 층의 하부면을 점착제층을 개재시켜 제2 편광 필름 (상품명 "수미카란 SQ0642A", 스미토모 케미칼 제조, 그의 일측 상에 보호층을 가지는 폴리비닐알코올-요오드 편광자)과, 하부면의 가장 낮은 층이 제2 편광 필름의 보호층이 되는 방식으로 더 적층시켰다. 본 적층체에서, 합성 편광판과 제2 편광 필름의 흡수축에 의해 형성된 각을 90°로 설정하였고, 제2 편광 필름의 흡수축과 제2 상지연 필름의 느린축에 의해 형성된 각도는 90°로 설정하였다.
액정 디스플레이 장치의 대전 전압 없을 때(흑색 표시)의 시야각을 ELDIM에 의해 제조된 시야각 의존성 휘도 미터 "EZ-콘트라스트"로 측정하였다. 측정 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7은 이 상태에서의 휘도 분포를 나타내며, 여기서 방위각은 도면에 대면하는 오른쪽 방향을 0°로 하고, 반시계방향으로 양의 방향을 나타내며 (45°내지 315°의 각 45°마다 수치 기록됨), 가로축에 기재된 「10」,「20」----「70」의 수치는 각 방위각의 법선으로부터 기울어진 각도를 의미한다. 예컨대, 상기 원의 오른쪽 말단은 80°의 경사진 방향에서 0°의 방위각에서의 휘도를 나타낸다. 우측에 위치한 회색 척도는 휘도를 나타내며, 색이 더 진할수록 (더 흑색일 수록) 더 어둡다는 것이고 (보다 적은 광누출), 색이 더 옅을수록 (더 흰색일 수록), 더 밝다는 것이다 (보다 많은 광누출). + 마크는 가장 밝은 위치 (가장 많은 광 노출)을 나타낸다. 상기 도에서 이해된 바와 같이, 전면 방향 및 경사 방향으로부터 보여진 디스플레이 스크린은 어둡고, 그의 시야각은 양호하였다.
본 발명의 적층 편광판은, 수직 배향 (VA), 트위스티드 네마틱(TN), 광학 보상 이방성 (OCB) 등과 같은 다양한 모드의 액정 디스플레이 장치의 시야각을 개선하기 위해 효과적으로 적용될 수 있다.
본 발명의 적층 편광판은 그 구성이 단순하지만, 독립적으로 상부 및 하부쪽에 배치된 이축 상지연 필름을 하나씩 갖는 종래의 수직-배향 모드 액정 디스플레이가 나타내는 것에 필적하거나 그 이상의 광학 특성을 나타내는 장점을 달성할 수 있다. 더욱이, 단순화된 구성으로 인해, 적층 편광판은 액정 디스플레이의 두께를 더 얇게 하고 그것의 가격을 절감하는 데 기여한다. 제2 편광 필름이 한쪽에만 보호층을 갖고 보호층이 없는 쪽에는 제2 상지연 필름을 적층시킨 직선 편광자로 이루어지는 경우, 액정 디스플레이의 두께가 더욱 얇아지는 것이 가능하다.
본 발명에 의한 적층 편광판의 제조 방법은 제조 공정을 단순하게 하고, 상지연 변동, 적층 내부에 남겨진 기포, 이물질에 의한 오염 등을 적게 발생시키는 적층 편광판의 제조를 가능케한다. 따라서, 본 방법은 적층 편광판 생산에서 수율 향상 및 비용 절감에 기여한다.

Claims (14)

  1. 순서대로 적층되는 편광 필름, 점착제층 및 상지연 필름을 포함하고, 상기 상지연 필름은 면내 지연값 (R0)이 0 내지 10 nm이고 두께 방향의 지연값 (R')이 40 내지 300 nm인 굴절률 이방성을 갖는 하나 이상의 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 전사 기재 상에 형성된 후 편광 필름의 점착제층의 표면상에 전사되는 적층 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 제2 점착제층이 상기 상지연 필름의 외부측에 추가로 형성되는 적층 편광판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 굴절률 이방성을 갖는 상기 코팅층들 중 하나 이상의 층이 하나 이상의 액정 화합물 및 경화된 액정 화합물을 포함하는 적층 편광판.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 굴절률 이방성을 갖는 상기 코팅층들 중 하나 이상의 층이 유기 용매 중에 분산될 수 있는 유기 개질 점토 복합체를 함유하는 층을 포함하는 적층 편광판.
  5. 제4항에 있어서, 상기 유기 개질 점토 복합체를 함유하는 층이 결합제로서 유리 전이 온도가 실온 이하인 수지를 추가로 포함하는 적층 편광판.
  6. 점착제층을 갖는 편광 필름을 준비하는 단계, 전사 기재 상에 코팅층을 별도로 형성시킨 후, 편광 필름의 점착제층 상에 전사면의 코팅층의 반대면을 적층하는 단계, 및 전사 기재를 코팅층에서 제거해내는 단계
    를 포함하고, 점착제층을 갖는 편광 필름의 상기 점착제층 쪽에 굴절률 이방성을 갖는 하나 이상의 코팅층을 포함하는 상지연 필름을 적층하는 적층 편광판의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전사 기재가 이형 처리면을 갖는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 이형 처리면의 수접촉각이 90 내지 130 도인 방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 전사 기재를 코팅층에서 제거해 낸 후, 제2 점착제층을 상기 코팅층의 표면에 형성시키는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    전사 기재 상에 코팅층을 형성시킨 후 편광 필름의 점착제층 상에 전사 기재의 코팅층의 반대면을 적층하는 제1 단계, 및
    상기 전사 기재를 상기 편광 필름 상에 적층된 코팅층에서 제거해내면서 상기 전사 기재로부터 제거된 코팅층면 상에 제2 점착제층을 형성시키는 제2 단계
    를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 전사 기재가 제거된 후 코팅층면의 수접촉각의 증가가 코팅층이 형성되었을 때의 반대면의 수접촉각으로부터 15 도 이내로 증가하는 조건 하에서 상기 제2 점착제층을 제2 단계에 적용하는 방법.
  12. 액정 셀,
    편광 필름에 비해 상지연 필름을 액정 셀 쪽에 위치시키는 방식으로 상기 액정 셀의 한 쪽에 배치시킨, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 의한 적층 편광판,
    면내 지연값 (R0)가 30 내지 300 nm이고 면내 지연값 (R0) 대 두께 방향의 지연값 (R')의 비 (R0/R')가 0 초과 2 미만인, 상기 액정 셀의 나머지 쪽에 배치시킨 제2 상지연 필름, 및
    상기 액정 셀을 대면하는 상기 제2 상지연 필름의 비-대면 쪽에 배치시킨 제2 편광 필름
    을 포함하는 액정 디스플레이.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 상지연 필름의 R0/R'가 0.8 내지 1.4인 액정 디 스플레이.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 직선 편광자를 포함하는 제2 편광 필름은 한쪽에만 보호층을 갖고, 보호층이 없는 쪽은 제2 상지연 필름으로 적층되는 액정 디스플레이.
KR1020050033430A 2004-04-26 2005-04-22 적층 편광판, 그의 제조 방법 및 액정 디스플레이 KR20060047388A (ko)

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