KR20060049143A - 액정 패널 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

백라이트의 열 또는 편광자의 수축 응력으로 인한 위상차값의 변화 또는 불균일이 발생되지 않으며, 경사방향으로 개선된 콘트라스트 비율 및 우수한 표시 특성을 갖는 액정 패널이 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 액정 패널은, 액정셀; 액정셀의 양면 상에 배치되는 편광자; 일 편광자와 액정셀 사이에 배치되는 제 1 광학 소자; 및 타 편광자와 상기 액정셀 사이에 배치되는 제 2 광학 소자를 포함하며, 제 1 광학 소자는 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하고 하기 식 (1) 및 (2) 을 충족시키는 위상차 필름을 포함하며, 제 2 광학 소자는 실질적으로 광학적 등방성을 갖는다.
240 nm
Figure 112005059917673-PAT00001
Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00002
350 nm (1)
0.20
Figure 112005059917673-PAT00003
Rth[590]/Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00004
0.80 (2)
액정 패널, 액정 표시 장치

Description

액정 패널 및 액정 표시 장치 {LIQUID CRYSTAL PANEL AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS}
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 액정 패널의 개략적인 단면도.
도 2a 는 도 1 의 액정 패널의 개략적인 사시도이며, 도 2b 는 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따른 액정 패널의 개략적인 사시도.
도 3a 내지 도 3h 는 편광자의 흡수축과의 관계를 포함하여 본 발명에 이용되는 제 1 광학 소자의 통상의 바람직한 실시형태를 나타내는 개략 사시도.
도 4 는 본 발명에 이용되는 위상차 필름의 통상의 제조 프로세스의 개념을 나타내는 개략적인 도면.
도 5a 및 도 5b 각각은 본 발명에 이용되는 제 2 광학 소자의 통상의 바람직한 실시형태를 나타내는 개략적인 사시도.
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도.
도 7 은 본 발명의 실시예 1 에 따른 액정셀의 표시 불균일의 측정 결과를 나타내는 사진.
도 8 은 비교예에 따른 액정셀의 표시 불균일의 측정 결과를 나타내는 사진.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
100 : 액정 패널
10 : 액정셀
20, 20' : 편광자
30 : 제 1 광학 소자
40 : 제 2 광학 소자
본 발명은 액정셀, 편광자 및 광학 소자를 갖는 액정 패널에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 액정 패널을 각각 이용하는 액정 텔레비전 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
IPS 모드의 액정셀이 제공된 액정 표시 장치는, 전계가 존재하지 않는 상태에서 실질적으로 길이 방향으로 배향되는 액정 분자 상에 횡방향의 전계가 존재하지 않는 상태에서 약 45°로 액정 분자를 회전시킴으로써, 광투과성 (백색 표시) 및 광차단성 (흑색 표시) 을 제어하는 것을 포함한다. IPS 모드의 액정셀이 제공되는 통상의 액정 표시 장치는 편광자의 흡수축에 대하여 45° (45°, 135°, 225°, 또는 315°의 방위각) 의 각도로 경사 방향으로부터 볼 때 화면의 콘트라스트비가 열화되는 문제를 갖는다.
경사 방향으로의 표시 특성을 개선하기 위하여, nx>ny>nz 의 굴절율 프로파일을 나타내는 λ/2 판을 이용하여 이 문제를 해결하기 위한 기술이 개시되어 있다 (여기서, nx, ny, nz 각각은 필름의 지상축 (遲相軸), 진상축 (進相軸) 및 두께 방향으로의 굴절율을 나타낸다)(예를 들면, JP-11-305217 A). 그러나, 개시된 기술은 경사 방향에서의 콘트라스트 비율 및 경사 방향에서의 컬러 변화를 충분하게 개선시키지 못하므로, 표시 특성의 개선이 더욱 요구된다.
이하에서는 폴리카보네이트계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 또는 폴리에스테르계 수지와 같은 방향족 폴리머 필름이 nx>ny>nz 의 굴절율 프로파일을 나타내는 λ/2 판으로서 이용된다 (예를 들면 JP 04-305602 A 및 JP 05-157911 A). 그러나, 방향족 폴리머 필름은 큰 광탄성 계수를 가지며, 그 위상차값은 응력에 의해 쉽게 변화될 수도 있다. 따라서, 방향족 폴리머 필름은 전술한 바와 같은 표시 불균일성이 열화되는 문제를 갖는다. 액정셀과 편광자 사이에 접착되는 방향족 폴리머가 고온에 노출되는 경우, 위상차값은 편광자의 수축 응력으로 인하여 설정값으로부터 멀어지게 될 것이다. 또한, 백라이트의 열에 의해 생성되는 불균일한 응력은 위상차값의 불균일을 초래하게 될 수도 있다.
또한, 노르보르넨계 수지 필름과 같은 지방족 수지 필름은 작은 광탄성 계수를 갖는다. 그러나, 지방족 수지 필름은 거의 위상차를 발생시키지 않으며, 소망의 위상차값은 방향족 폴리머 필름에서와 같이 낮은 연신율 또는 심지어 높은 연신율에서의 연신을 통해서도 획득될 수 없다. 고 연신율에서의 연신은 필름의 파단 문제를 유발한다. 최근, 화면 크기 증대 및 백라이트의 휘도 향상으로 인하여 액정 패널의 표시 불균일성의 개선이 더욱 요구되어 왔다. 그러나, 전술한 바와 같은 통상의 기술은 요구를 충분히 충족시킨 액정 패널을 제공할 수 없었다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 관점에서 이루어졌으며, 본 발명의 목적은 경사 방향으로 콘트라스트비가 개선되는 액정셀을 갖는 액정 패널을 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 편광자의 수축 응력 또는 백라이트의 열로 인한 위상차값의 변화 또는 불균일이 생성되지 않는 우수한 표시 균일성을 갖는 액정셀이 각각 구비된 액정 표시 장치 및 액정 패널을 제공하는데 있다.
본 발명의 발명자는 전술한 문제를 해결하기 위하여 지속적인 연구를 수행해왔으며, 전술한 목적은 이하에 설명되는 액정 패널 및 액정 표시 장치에 의해 획득됨으로써, 본 발명을 완성할 수 있음을 발견하였다.
본 발명의 실시형태에 따른 액정 패널은: 액정셀; 액정셀의 양면 상에 배치되는 편광자; 일 편광자와 액정셀 사이에 배치되는 제 1 광학 소자; 및 타 편광자와 액정셀 사이에 배치되는 제 2 광학 소자를 포함하며, 제 1 광학 소자는 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하고 하기 식 (1) 및 (2) 을 충족시키는 위상차 필름을 포함하며, 제 2 광학 소자는 실질적으로 광학적 등방성을 갖는다.
240 nm
Figure 112005059917673-PAT00005
Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00006
350 nm (1)
0.20
Figure 112005059917673-PAT00007
Rth[590]/Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00008
0.80 (2)
본 발명의 일 실시형태에서, 제 1 광학 소자는 일 편광자의 흡수축과 실질적으로 평행한 지상축 및 실질적으로 수직한 지상축 중 하나의 지상축을 갖는다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 액정셀은 전계가 존재하지 않는 상태로 균일 배향된 네마틱 액정을 함유하는 액정층을 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 액정층은 nx>ny=nz 의 굴절율 프로파일을 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 액정셀은 IPS 모드 및 FFS 모드 중 하나를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 액정셀의 초기 배향 방향은 제 2 광학 소자가 배치되는 면 상의 편광자의 흡수축 방향에 실질적으로 평행하다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 액정셀의 초기 배향 방향은 액정셀의 백라이트측 상에 배치되는 편광자의 흡수축 방향에 실질적으로 평행하다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 액정셀의 초기 배향 방향은 액정셀의 백라이트측 상에 배치되는 편광자의 흡수축 방향에 실질적으로 수직하다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 제 1 광학 소자는 0.81 내지 1.10 의 파장 분산 특성을 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 제 1 광학 소자는 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 단일 위상차 필름을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 제 1 광학 소자는 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 위상차 필름을 포함한 적층체를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 위상차 필름 중 스티렌계 수지 함량은 전체 고체 함량 100 중량부에 대하여 10 내지 40 중량부이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 위상차 필름의 폴리카보네이트계 수지는 하기 식 (5) 및 (6) 으로 표현되는 반복 단위를 포함한다.
Figure 112005059917673-PAT00009
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 위상차 필름은 23 ℃ 에서 590 nm 파장광을 이용하여 측정된 광탄성 계수의 절대값이 2.0×10-11 내지 8.0×10-11 m2/N 이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 제 2 광학 필름은 다음의 식 (3) 및 (4) 를 충족시킨다.
0 nm
Figure 112005059917673-PAT00010
Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00011
10 nm (3)
0 nm
Figure 112005059917673-PAT00012
Rth[590]
Figure 112005059917673-PAT00013
20 nm (4)
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 제 2 광학 소자는 셀룰로오스계 수지, 노르보르넨계 수지, 및 이소부틸렌과 N-메틸말레이미드의 교호 코폴리머와 아크릴오니트릴/스티렌 코폴리머를 함유하는 수지로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이 상의 폴리머 필름을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 제 2 광학 소자는 다음의 식 (7) 및 (8) 을 충족시키는 네거티브 C 플레이트과 다음의 식 (9) 및 (10) 을 충족시키는 포지티브 C 플레이트를 적층하여 준비되는 적층 필름을 포함한다.
0 nm<Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00014
10 nm (7)
20 nm<Rth[590]
Figure 112005059917673-PAT00015
400 nm (8)
0 nm<Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00016
10 nm (9)
-400 nm
Figure 112005059917673-PAT00017
Rth[590]
Figure 112005059917673-PAT00018
-20 nm (10)
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 각각의 편광자의 외부면 상에 보호 필름을 더 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따라, 액정 텔레비전이 제공된다. 액정 텔레비전은 전술한 액정 패널을 포함한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는 전술한 액정 패널을 포함한다.
본 발명의 액정 패널은, 일 편광자와 액정셀 사이에 배치되는 하기식 (1) 및 (2) 를 충족시키는 제 1 광학 소자; 및 타 편광자와 액정셀 사이에 배치되는 실질적으로 광학 등방성을 갖는 제 2 광학 소자가 제공됨으로써, 경사 방향의 액정 장치의 콘트라스트 비율이 개선된다. 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 위상차 필름을 포함한 본 발명의 제 1 광학 소자는 작은 광탄성 계수를 가짐으로써, 액정 패널의 백라이트의 열 또는 편광자의 수축 응력으로 인한 위상차값 불균일을 방지하게 된다. 작은 광탄성 계수 및 nx>ny>nz 의 관계를 갖는 위상차 필름이 지금까지는 획득되지 못하였다. 그러나, 본 발명에서는, 소정의 수축 비율을 갖는 수축성 필름을 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 폴리머 필름의 한면 또는 양면 상에 접착하고, 그 결과막을 열 연신함으로써, 하기식 (1) 및 (2) 를 충족시키고, nx>ny>nz 의 관계 및 작은 광탄성 계수를 갖는 위상차 필름이 제공된다. 그 결과, 액정 표시 장치의 우수한 표시 특성이 장기간 동안 유지될 수 있다.
240 nm
Figure 112005059917673-PAT00019
Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00020
350 nm (1)
0.20
Figure 112005059917673-PAT00021
Rth[590]/Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00022
0.80 (2)
(식 (1) 및 (2) 에서, Re[590] 및 Rth[590] 은 각각 23 ℃ 에서 590 nm 파장광을 이용하여 측정된 위상차 필름의 면내 위상차값과 두께 방향 위상차값을 나타낸다.)
바람직한 실시형태의 설명
A. 액정 패널의 전체적인 개요
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 액정 패널의 개략적인 단면도이다. 도 2a 는 O-모드의 액정 패널의 개략적인 사시도이며, 도 2b 는 E-모드의 액정 패널의 개략적인 사시도이다. 명확성을 위하여 도 1, 2a, 및 2b 에서의 각각의 부재의 길이, 폭, 및 두께의 비는 실재 부재의 것과는 상이하다. 액 정 패널 (100) 에는 액정셀 (10); 액정셀 (10) 의 양면 상에 배치되는 편광자 (20, 20'); 하나의 편광자 (도 1, 2a, 및 2b 에서는 편광자 (20)) 와 액정셀 (10) 사이에 배치되는 제 1 광학 소자 (30); 및 다른 편광자 (도 1, 2a, 및 2b 에서는 편광자 (20')) 와 액정셀 (10) 사이에 배치되는 제 2 광학 소자 (40) 가 제공된다. 실제 이용 시, 임의의 적절한 보호 필름 (미도시) 가 편광자 (20, 20') 의 외부면 상에 배치될 수도 있다. 도 1, 2a, 및 2b 각각은 제 1 광학 소자 (30) 의 지상축과 편광자 (20) 의 흡수축이 서로 평행하고, 제 2 광학 소자 (40)(발견시) 의 지상축과 편광자 (20') 의 흡수축이 서로에 대하여 평행한 경우를 나타낸다. 그러나, 제 1 광학 소자 (30) 의 지상축과 편광자 (20) 의 흡수축은 서로에 대하여 수직할 수도 있으며, 제 2 광학 소자 (40)(발견시) 의 지상축과 편광자 (20') 의 흡수축은 서로에 대하여 수직할 수도 있다. 제 1 광학 소자는 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트 수지를 함유하고 이하의 식 (1) 및 (2) 을 충족시키는 위상차 필름을 포함하며, 제 2 광학 소자는 실질적으로 광학적 이방성을 갖는다.
240 nm
Figure 112005059917673-PAT00023
Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00024
350 nm (1)
0.20
Figure 112005059917673-PAT00025
Rth[590]/Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00026
0.80 (2)
(식 (1) 및 (2) 에서, Re[590] 및 Rth[590] 각각은 23 ℃ 에서 590 nm 의 파장의 광을 이용하여 측정되는 필름의 면내 위상차 및 두께 방향 위상차값를 나타낸다.)
편광자 (20') 는 흡수축이 액정셀 (10) 의 초기 배향 방향에 실질적으로 평행하도록 배치되는 것이 바람직하다. 편광자 (20) 는 그 흡수축이 액정셀 (10) 의 초기 배향 방향에 실질적으로 수직하도록 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 패널은 소위 O-모드 또는 E-모드가 될 수도 있다. 용어 "O-모드의 액정 패널" 은 액정셀의 백라이트측 상에 배치되는 편광자의 흡수축과 액정셀의 초기 배향 방향이 서로에 대하여 평행한 액정 패널을 말한다. 용어 "E-모드의 액정 패널" 은 액정의 백라이트측 상에 배치되는 편광자의 흡수축과 액정셀의 초기 배향 방향이 서로에 대하여 수직한 액정 패널을 말한다. 도 2a 에 나타낸 O-모드의 액정 패널에서, 편광자 (20) 및 제 1 광학 소자 (30) 는 액정셀 (10) 의 시인측 상에 배치되는 것이 바람직하고, 제 2 광학 소자 (40) 와 편광자 (20') 는 액정셀의 백라이트측 상에 배치되는 것이 바람직하다. 도 2b 에 나타낸 E-모드의 액정 패널에서, 편광자 (20) 와 제 1 광학 소자 (30) 는 액정 패널 (10) 의 백라이트측 상에 배치되는 것이 바람직하고, 제 2 광학 소자 (40) 와 편광자 (20') 는 액정셀 (10) 의 시인측 상에 배치되는 것이 바람직하다. 본 발명에서, 도 2a 에 나타낸 O-모드의 액정 패널은 O-모드 배치가 보다 나은 광학 보상을 구현할 수 있기 때문에 바람직하다. 보다 구체적으로는, O-모드의 배치에서, 위상차 필름을 포함하는 제 1 광학 소자는 백라이트로부터 먼 측에 배치되어 백라이트의 열로 인하여 역효과를 거의 받지 않음으로써, 표시 불균일이 거의 없는 액정 표시 장치를 제공하게 된다. 이하, 본 발명에 따른 액정 패널의 구성요소를 보다 상세하게 설명한다.
B. 액정셀
도 1 을 참조하면, 본 발명의 액정 패널에 이용되는 액정셀 (10) 에는, 한 쌍의 기판 (11, 11'); 및 기판 (11, 11') 사이에 배치되는 표시 매체인 액정층 (12) 이 제공된다. 하나의 기판 (컬러 필터 기판)(11) 에는 컬러 필터와 블랙 매트릭스 (둘 다 미도시) 가 제공된다. 다른 기판 (액티브 매트릭스 기판)(11') 에는, 액정의 전기 광학 특성을 제어하기 위한 스위칭 소자 (통상 TFT, 미도시); 스위칭 소자에 게이트 신호를 제공하기 위한 주사선 (미도시) 및 이에 소오스 신호를 제공하기 위한 신호선 (미도시); 및 화소 전극 및 카운터 전극 (둘 다 미도시) 이 제공된다. 컬러 필터는 또한 액티브 매트릭스 기판 (11') 에 제공될 수도 있다. 기판 (11, 11') 사이의 거리 (셀 갭) 는 스페이서 (미도시) 에 의해 제어된다. 예를 들면, 폴리이미드로 형성되는 배향 필름 (미도시) 은 기판 (11, 11') 각각의 면 상에 액정층 (12) 와 접착하여 제공된다.
액정층 (12) 은 전계가 존재하지 않는 상태에서 균일하게 (homogeneously) 배향된 네마틱 액정을 포함하는 것이 바람직하다. 일반적으로 액정층 (결국, 액정셀) 은 nx>ny=nz 의 굴절율 프로파일을 나타낸다 (여기서, nx, ny, nz 각각은 필름의 지상축 방향, 진상축 방향 및 두께 방향에서의 굴절율을 나타낸다). 본 발명의 명세서에서, ny=nz 는 ny 와 nz 가 완전하게 동일한 경우 뿐 아니라 실질적으로 동일한 경우를 포함한다. 또한, 용어 "액정셀의 초기 배향 방향" 은 전계가 존재하지 않는 상태에서 액정층의 네마틱 액정의 배향에 의해 액정층의 최대 면내 굴절율을 제공하는 방향을 말한다. 이러한 굴절율 프로파일을 나타내는 액정층을 이용한 구동 모드의 통상의 예는 IPS 모드 및 FFS 모드를 포함한다.
IPS 모드에서, 전계가 존재하지 않는 상태에서 균일하게 배향되는 네마틱 액정은, 예를 들면 EBC (전기적으로 제어된 복굴절) 효과를 이용하여 각각 금속으로 형성되는 카운터 전극과 화소 전극 사이에 생성되는 기판에 대하여 평행한 전계 (또한, 횡전계라 함) 로 응답한다. 구체적으로는, "Monthly Display July" (1997년 Techno Times Co., Ltd. 발행, 83 내지 88 페이지) 또는 "Ekisho Vol. 2, No. 4" (1998 년 Japanese Liquid Crystal Society 발행, 303 내지 316 페이지) 에서 개시된 바와 같이, 노멀리 블랙 모드는 전계가 존재하지 않는 상태에서 하나의 편광자의 흡수축에 대한 액정셀의 배향 방향을 배향하고; 및 서로에 대하여 수직하게 액정셀 상하의 편광판을 배향함으로써, 전계가 존재하지 않는 상태에서 완전한 흑색 표시를 제공한다. 전계가 존재할 때, 액정 분자는 기판에 대해 평행함을 유지하면서 회전함으로써, 회전각에 따른 투과율을 획득하게 된다. IPS 모드는 V-형 전극, 지그재그형 전극 등을 이용하는 수퍼 (super) 면내 스위칭 (S-IPS) 모드 및 어드밴스드 (advanced) 수퍼 면내 스위칭 (AS-IPS) 모드를 포함한다. 시중에서 입수가능한 IPS 모드의 액정 표시 장치의 예는 20-인치 폭의 액정 텔레비전 "Wooo" (제품명, Hitachi, Ltd 제조); 19-인치의 액정 표시 장치 "ProLite E481S-1" (제품명, Iiyama Corporation 제조); 및 17-인치 TFT 액정 표시 장치 "FlexScan L565" (제품명, Eizo Nanao Corporation 제조) 를 포함한다.
FFS 모드에서, 전계가 존재하지 않는 상태에서 균일하게 배향되는 네마틱 액정은, 예를 들면, EBC 효과를 이용하여, 투명 도전체로 각각 형성되는 카운터 전극과 화소 전극 사이에서 기판에 평행한 전계 (또한, 횡전계라 함) 로 응답한다. FFS 모드의 횡전계를, 각각이 셀갭보다 좁은 투명 도전체로 형성되는 카운터 전극과 화소 전극 사이의 거리를 설정함으로써 생성될 수 있는 프린지 (fringe) 전계라 한다. 구체적으로 말하면, "Society for Information Display (SID) 2001 Digest" (484 내지 487 페이지) 또는 JP 2002-031812 A 에 개시된 바와 같이, 노멀리 블랙 모드는, 전계가 존재하지 않는 상태에서 하나의 편광자의 흡수축에 대하여 액정셀의 배향 방향을 배향하고; 서로에 대하여 수직하게 액정셀 상하에 편광판을 배치함으로써, 전계가 존재하지 않는 상태에서 완전히 흑색 표시를 제공한다. 전계가 존재할 때, 액정 분자는 기판에 대해 평행함을 유지하면서 회전함으로써, 회전각에 따라 투과율을 변화시킨다. FFS 모드는 V 형상의 전극, 지그재그형 전극 등을 이용하는 어드밴드스 프린지 필드 스위칭 (A-FFS) 모드 또는 울트라 프린지 필드 스위칭 (U-FFS) 모드를 포함한다. 시중에서 입수가능한 FFS 모드의 액정 표시 장치의 예는 태블릿 PC 인 "MI400" (제품명, Motion Computing, Inc. 제조) 을 포함한다.
균일하게 배향되는 네마틱 액정은 배향 처리에 투입되는 기판과 네마틱 액정 분자 사이의 상호작용의 결과로서, 네마틱 액정 분자의 배향 벡터가 기판면에 평행하고 균일하게 배향되는 것이 획득된다. 본 발명의 명세서에서, 균일한 배향은 배향 백터가 기판면에 대하여 약간의 경사를 갖는 경우, 즉, 네마틱 액정 분자가 프리틸트 (pretilt) 된 경우를 포함한다. 네마틱 액정이 프리틸트된 경우, 프리틸트각은 큰 콘트라스트비를 유지하고 우수한 디스플레이 특성을 획득하기 위하여 20° 이하인 것이 바람직하다.
임의의 적절한 네마틱 액정을 목적에 따라 네마틱 액정으로서 이용할 수도 있다. 네마틱 액정은 포지티브 유전체 이방성 또는 네거티브 유전체 이방성을 가질 수도 있다. 포지티브 유전체 이방성을 갖는 네마틱 액정의 구체적인 예는 "ZLI-4535" (제품명, 일본 Merck Ltd. 사 제조) 를 포함한다. 네거티브 유전체 이방성을 갖는 네마틱 액정의 구체적인 예는 "ZLI-2806" (제품명, Merck Ltd. 사 제조) 을 포함한다. 정상의 굴절율 (no) 과 비정상의 굴절율 (ne) 사이의 차이, 즉, 복굴절 (△nLC) 은 액정의 응답속도, 투과율 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 그러나, 복굴절율은 일반적으로 0.05 내지 0.30 인 것이 바람직하다.
임의의 적절한 셀갭은 목적에 따라 액정셀의 셀갭 (기판 사이의 거리) 으로서 이용될 수도 있다. 그러나, 셀 갭은 바람직하게는 1.0 내지 7.0 ㎛ 이다. 전술한 범위의 셀 갭은 응답 시간을 감소시킬 수도 있으며 우수한 표시 특성을 제공할 수 있다.
C. 편광자
임의의 적절한 편광자를 목적에 따라 본 발명에 이용되는 편광자로서 이용할 수도 있다. 그 예는 : 폴리비닐 알코올계 필름, 부분적으로 포멀라이즈된 (formalized) 폴리비닐 알코올계 필름, 또는 부분적으로 감화된 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머계 필름과 같은 친수성 폴리머 필름 상에 요오드 또는 이색성 염료와 같은 이색성 물질을 흡수시키고 이 필름을 일축 연신하여 준비된 필름; 및 폴리 비닐 알코올계 필름의 탈수물 또는 폴리비닐 클로라이드계 필름의 탈염화물과 같은 폴리엔계 배향 필름을 포함한다. 이 중에서도, 폴리비닐 알코올계 필름 상에 요오드와 같은 이색성 물질을 흡수시키고 이 필름을 일축 연신하여 준비된 편광자는 고 편광 이색성으로 인하여 특히 바람직하다. 편광자의 두께는 특별하게 한정되지 않지만 약 5 내지 80 ㎛ 인 것이 일반적이다. 액정셀의 양면 상에 배치되는 편광자는 서로에 대하여 동일하거나 상이하게 될 수도 있다.
폴리비닐 알코올계 필름 상에 요오드를 흡수시키고 이 필름을 일축 연신하여 준비되는 편광자는, 예를 들면, 착색용 요오드 수용액에 폴리비닐 알코올계 필름을 담그고, 이 필름을 원래 길이의 3 내지 7 배 길이로 연신하여 제조될 수도 있다. 수용액은 필요에 따라 붕산, 황화 아연, 염화 아연 등을 포함할 수도 있으며, 또한 폴리비닐 알코올계 필름은 요오드화 칼륨 수용액 등에 담그어 질 수도 있다. 또한, 폴리비닐 알코올계 필름은 착색 전에 필요에 따라 물에 담그어 세정될 수도 있다.
폴리비닐 알코올계 필름의 물세정은 필름 표면 상의 오염물을 제거하거나 안티블록제 (antiblocking agent) 를 세정할 뿐 아니라, 폴리비닐 알코올계 필름의 팽창으로 인한 불균일한 착색과 같은 불균일성을 방지하는 효과를 제공한다. 이 필름의 연신은 요오드에 의한 필름의 착색 이후에 수행되거나, 이 필름을 착색하는 동안 수행되거나, 또는 요오드로 필름을 착색함으로써 수행될 수도 있다. 연신은 붕산 또는 요오드화 칼륨 수용액 또는 수조에서 수행될 수도 있다.
D. 제 1 광학 소자
도 1, 2a, 및 2b 를 참조하면, 제 1 광학 소자 (30) 는 액정셀 (10) 과 편광자 (20) 사이에 배치된다. 제 1 광학 소자 (30) 는 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지를 함유하고 다음의 식 (1) 및 (2) 을 충족하는 위상차 필름을 포함한다.
240 nm
Figure 112005059917673-PAT00027
Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00028
350 nm (1)
0.20
Figure 112005059917673-PAT00029
Rth[590]/Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00030
0.80 (2)
D-1. 제 1 광학 소자의 광학 특성
본 발명의 명세서에서, Re[590] 을 23 ℃ 에서 590 nm 파장의 광으로 측정되는 면내 위상차값이라 한다. Re[590] 은 식 Re[590]=(nx-ny)×d 로부터 결정될 수 있다 (여기서, nx 및 ny 는 590 nm 파장에서의 지상축 및 진상축 방향에서의 필름의 굴절율을 각각 나타내며, d (nm) 는 필름의 두께를 나타낸다). 지상축은 최대 면내 굴절율을 제공하는 방향을 말한다.
제 1 광학 소자는 240 내지 350 nm 의 Re[590] 을 가지며, 바람직하게는 240 내지 300 nm 이고, 보다 바람직하게는 260 내지 280 nm 이며, 특히 바람직하게는 265 내지 275 nm 이다. Re[590] 은 측정 파장의 약 1/2 로 조절되므로, 경사 방향에서의 액정 표시 장치의 콘트라스트 비율을 향상시킨다.
본 발명의 명세서에서, Rth[590] 을 23 ℃ 에서 590 nm 파장의 광으로 측정되는 두께 방향 위상차값이라 한다. Rth[590] 은 식 Re[590]=(nx-nz)×d 로부 터 결정될 수 있다 (여기서, nx 및 nz 는 590 nm 파장에서의 필름의 지상축 및 두께 방향에서의 필름의 굴절율을 각각 나타내며, d (nm) 는 필름의 두께를 나타낸다). 지상축은 최대 면내 굴절율을 제공하는 방향을 말한다.
제 1 광학 소자는 35 내지 190 nm 의 Rth[590] 을 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 90 내지 190 nm 이며, 특히 바람직하게는 100 내지 165 nm 이고, 가장 바람직하게는 120 내지 155 nm 이다.
Re[590] 및 Rth[590] 은 "KOBRA-21ADH" (제품명, Oji Scientific Instruments 제조) 를 이용하여 측정될 수도 있다. 굴절율 nx, ny, nz 는 23 ℃ 에서의 590 nm 에서의 파장에서 측정되는 필름의 면내 위상차값 (Re), 틸트각으로서 40°만큼 지상축을 경사지게 하여 측정되는 위상차값 (R40), 위상차 필름의 두께 (d), 및 위상차 필름의 평균 굴절율 (n0) 을 이용하고; 컴퓨터 수치 계산에 다음의 식 (i) 내지 (vi) 을 이용하여, 결정될 수 있다. 다음으로, Rth 는 다음의 식 (iv) 으로부터 계산될 수 있다. 여기서, φ 및 ny' 는 다음의 각각의 식 (v) 및 (vi) 에 의해 표현된다.
Re=(nx-ny)×d … (i)
R40=(nx-ny')×d/cos(φ) … (ii)
(nx+ny+nz)/3=n0 … (iii)
Rth=(nx-nz)×d … (iv)
φ=sin-1[sin(40°)/n0] … (v)
ny'=ny×nz[ny2×sin2(φ)+nz2×cos2(φ)]1/2 … (vi)
본 발명의 명세서에서, Rth[590]/Re[590] 은 23 ℃ 에서 590 nm 파장의 광을 이용하여 측정되는 면내 위상차값에 대한 두께 방향 위상차값의 비율 (또한, Nz 계수라 함) 을 말한다.
제 1 광학 소자의 Rth[590]/Re[590] 은 바람직하게는 0.2 내지 0.8, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.7 이며, 보다 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.6 이며, 특히 바람직하게는 0.4 내지 0.6 이며, 가장 바람직하게는 0.45 내지 0.55 이다. 위상차 필름의 Rth[590]/Re[590] 가 0.5 인 경우 각도에 상관없이 일정한 위상차값을 실질적으로 제공할 수 있으며 경사 방향에서의 액정 표시 장치의 콘트라스트 비율을 개선시킬 수 있다.
제 1 광학 소자의 파장 분산 특성은 바람직하게는 0.81 내지 1.10 이며, 특히 바람직하게는 0.95 내지 1.05 이다. 전술한 범위 내에서의 보다 작은 파장 분산 특징은 넓은 가시광 영역에서의 일정한 위상차값을 제공한다. 그 결과, 액정 표시 장치의 콘트라스트 비율은 경사 방향으로 개선될 수 있으며, 경사 방향에서의 컬러 변형량도 감소될 수 있다. 일반적으로 위상차 필름의 파장 분산 특성을 위상차값의 파장 의존성이라 한다. 파장 분산 특성은 23 ℃ 에서 480 nm 및 590 nm 파장의 광을 이용하여 측정되는 면내 위상차값 Re[480]/Re[590] 의 비율로 표현될 수 있다. Re[480] 및 Re[590] 각각은 23 ℃ 에서 480 nm 및 590 nm 파장의 광을 이용하여 측정되는 면내 위상차값을 나타낸다.
D-2. 제 1 광학 소자의 배치 수단
목적에 따라 액정셀 (10) 과 편광자 (20) 사이에 제 1 광학 소자 (30) 를 배치하는 방법으로서 임의의 적절한 방법을 이용할 수도 있다. 제 1 광학 소자 (30) 는 제 1 광학 소자 (30) 의 양면 상에 접착제층 또는 감압 (pressure sensitive) 접착층 (미도시) 를 제공함으로써, 편광자 (20) 및 액정셀 (10) 에 접착되는 것이 바람직하다. 이와 같은 방법으로, 제 1 광학 소자 (30) 를 이용한 액정 표시 장치의 콘트라스트가 개선될 수 있다.
접착제 또는 감압 접착제층의 두께는 이용 목적, 접착 강도 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 그러나, 그 두께는 1 내지 500 ㎛ 이고, 바람직하게는 5 내지 200 ㎛ 이며, 특히 바람직하게는 10 내지 100 ㎛ 이다.
접착제층 또는 감압 접착제층을 형성하기 위하여 임의의 적절한 접착제 또는 감압 접착제를 이용할 수도 있다. 그 예는 아크릴릭 폴리머, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리비닐 에테르, 비닐 아세테이트/비닐 클로라이드 코폴리머, 변성 폴리올레핀, 에폭시계 폴리머, 불소계 폴리머 또는 고무 (rubber) 계 폴리머 (천연 고무계 폴리머 또는 합성 고무계 폴리머) 와 같은 폴리머를 베이스 폴리머로서 함유하는 것을 포함하며, 적절하게 선택하여 이용할 수 있다. 특히, 아크릴릭 감압 접착제는 적절한 수준의 젖음성, 점착력 및 접착성을 포함하는 접착 특성, 우수한 광학 투명성, 및 우수한 내후성과 내열성의 관점에서 바람직하게 이용된다.
제 1 광학 소자 (30) 는 그 지상축이 결합 편광자 (20) 의 흡수축에 실질적으로 평행하거나 수직하도록 배치되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 제 1 광학 소자 (30) 는 그 지상축이 결합 편광자 (20) 의 흡수축에 실질적으로 평행하도록 배치되어, 필름의 롤 제조가 가능하도록 하고 필름의 접착력을 촉진하도록 한다. 그 결과, 제조 효율성이 현저하게 개선될 수도 있다. 본 발명의 명세서에서, 용어 "실질적으로 평행한" 은 제 1 광학 소자 (30) 의 지상축과 편광자 (20) 의 흡수축이 0°±2.0°의 각을 형성하고, 바람직하게는 0°±1.0° 의 각을 형성하며, 보다 바람직하게는 0°±0.5°의 각을 형성하는 경우를 포함한다. 본 발명의 명세서에서, 용어 "실질적으로 수직한" 은 제 1 광학 소자 (30) 의 지상축과 편광자 (20) 의 흡수축이 90°±2.0°의 각을 형성하고 바람직하게는 90°±1.0° 의 각을 형성하며 보다 바람직하게는 90°±0.5°의 각을 형성하는 경우를 포함한다. 전술한 범위에서 크게 벗어나는 각도는 제 1 광학 소자가 액정 표시 장치에 이용될 때 편광판의 편광도의 열화 및 콘트라스트 열화를 유발할 수도 있다.
D-3. 제 1 광학 소자의 구조
제 1 광학 소자의 구조 (적층 구조) 는 제 1 광학 소자가 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 위상차 필름을 포함하고 제 1 광학 소자가 전술한 D-1 에서 개시된 광학 특성을 충족시킨다면 특별하게 한정하지 않는다. 구체적으로는, 제 1 광학 소자는 : 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지를 함유하 는 단일 위상차 필름; 2 이상의 위상차 필름의 적층체; 또는 위상차 필름과 다른 필름 (바람직하게는 등방성 필름) 의 적층체가 될 수도 있다. 제 1 광학 소자는 편광자의 수축 응력 및 백라이트의 열로 인한 위상차값의 변화 또는 불균일을 감소시키고 액정 패널의 두께를 감소시키기 위하여 단일 위상차 필름이 바람직하다. 적층체로서의 제 1 광학 필름은 접착제층, 감압 접착제층 등을 포함할 수도 있다. 적층체로서의 제 1 광학 소자가 2 이상의 위상차 필름 및/또는 2 이상의 다른 필름을 포함하는 경우에, 위상차 필름 및/또는 다른 필름은 서로 동일하거나 상이할 수도 있다. 폴리카보네이트계 수지, 스티렌계 수지 및 다른 필름은 뒤에 상세하게 설명한다.
제 1 광학 소자에 이용되는 위상차 필름의 Re[590] 는 이용되는 위상차 필름의 개수에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 제 1 광학 소자를 단일 위상차 필름으로 형성하는 경우, 위상차 필름의 Re[590] 는 제 1 광학 소자의 Re[590] 과 동일한 것이 바람직하다. 따라서, 편광자 또는 액정셀 상의 제 1 광학 소자의 적층체에 이용되는 감압 접착제층, 접착제층 등의 위상차는 가능한한 작은 것이 바람직하다. 또한, 제 1 광학 소자는 2 이상의 위상차 필름을 포함하는 경우의 적층체이며, 예를 들면, 위상차 필름의 전체 Re[590] 는 제 1 광학 소자의 Re[590] 과 동일하게 설계되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 2 개의 위상차 필름을 이용하는 경우, 각각 100 내지 175 nm 의 Re[590] 을 갖는 위상차 필름이 바람직하게 이용된다. 또한, 2 개의 위상차 필름의 지상축은 서로에 대하여 평행하게 적층되는 것이 바람직하다.
위상차 필름의 Rth[590]/Re[590] 은 이용되는 위상차 필름의 개수에 상관없이 제 1 광학 소자의 Rth[590]/Re[590] 와 동일한 것이 바람직하다. 예를 들면, 280 nm 의 Re[590] 및 0.5 의 Rth[590]/Re[590] 을 갖는 광학 소자는 각각의 지상축이 서로에 대하여 평행하도록 140 nm 의 Re[590] 과 0.5 의 Rth[590]/Re[590] 를 각각 갖는 2 개의 위상차 필름을 적층하여 획득될 수 있다.
제 1 광학 소자의 전체 두께는 바람직하게는 10 내지 200 ㎛ 이며, 보다 바람직하게는 15 내지 150 ㎛ 이며, 특히 바람직하게는 40 내지 100㎛ 이고, 가장 바람직하게는 50 내지 80 ㎛ 이다. 제 1 광학 소자는 전술한 범위의 두께를 가짐으로써, 우수한 광학 균일성을 갖는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 3a 내지 도 3h 각각은 편광자의 흡수축과의 관계를 포함하는 본 발명에 이용되는 제 1 광학 소자의 통상의 바람직한 실시형태를 설명하는 개략적인 사시도이다. 도 3a 및 도 3b 각각은 제 1 광학 소자 (30) 가 단일 위상차 필름인 경우를 나타낸다. 도 3a 는 위상차 필름 (제 1 광학 소자, 30) 의 지상축이 편광자 (20) 의 흡수축과 평행한 경우를 나타내며, 도 3b 는 위상차 필름 (제 1 광학 소자, 30) 의 지상축이 편광자 (20) 의 흡수축과 수직한 경우를 나타낸다. 이러한 실시형태에서, 위상차 필름은 또한 액정셀의 일 면 상에 편광자용 보호 필름으로서 또한 기능하여, 액정 패널의 두께 감소에 기여하게 된다. 또한, 이러한 실시형태는 편광자의 수축 응력 또는 백라이트의 열로 인하여 위상차값의 변화 또는 불균일의 작은 영향을 감소시키려는 관점에서 바람직하다. 도 3c 및 도 3d 각각은 제 1 광학 소자 (30) 가 하나의 위상차 필름 (31) 과 다른 위상차 필름 (바 람직하게는 등방성 필름)(36) 의 적층체인 경우를 나타낸다. 도 3c 는 위상차 필름 (31) 의 지상축이 편광자 (20) 의 흡수축과 평행한 경우를 나타내며, 도 3d 는 위상차 필름 (31) 의 지상축이 편광자 (20) 의 흡수축과 수직한 경우를 나타낸다. 다른 위상차 필름 (36) 은 편광자 (20) 의 하나의 면 상에 배치된다. 이러한 실시형태에서, 다른 필름은 액정셀의 하나의 면 상에 편광자용 보호 필름으로서 기능된다. 등방성 필름은 다른 필름으로서 이용되어, 통상의 편광판용 보호 필름의 Rth 에 기인하는 역효과를 제거할 수 있다. 도 3e 및 도 3f 는 제 1 광학 소자 (30) 가 2 개의 위상차 필름 (31, 32) 의 적층체인 경우를 각각 나타내며, 도 3g 및 도 3h 는 제 1 광학 소자 (30) 가 2 개의 위상차 필름 (31, 32) 과 다른 필름 (36) 의 적층체인 경우를 각각 나타낸다. 전술한 바와 같이, 위상차 필름 (31, 32) 은 총 Re[590] 이 제 1 광학 소자의 Re[590] 와 동일하도록 설계되는 Re[590] 을 각각 가지며, 각각은 제 1 광학 소자의 Rth[590]/Re[590] 과 동일하도록 설계되는 Rth[590]/Re[590] 를 갖는다. 간략성을 위하여 제 1 광학 필름 (30) 이 최대 2 개의 위상차 필름과 최대 1 개의 다른 필름을 포함하는 경우를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 3 이상의 위상차 필름 및/또는 2 이상의 다른 필름을 각각 갖는 적층체에 적용할 수 있다는 것은 자명하다.
D-4. 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 위상차 필름
전술한 바와 같이, 본 발명에서 이용되는 제 1 광학 소자는 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 위상차 필름을 포함한다 (이하, 스티렌/폴리 카보네이트 혼합물이라 함). 위상차 필름은 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 연신 폴리머 필름이다. 이용되는 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 폴리머 필름은 작은 광탄성 계수를 가지며 위상차를 용이하게 유발한다. 위상차 필름에서, 스티렌계 수지는 광탄성 계수를 감소시키기 위하여 이용된다.
일반적으로 위상차 필름의 광탄성 계수는 외력이 광학 필름에 인가되어 내부 응력을 유발할 때 복굴절을 발생시키는 용이성을 말한다. 위상차 필름의 광탄성 계수의 절대값은 작을수록, 우수한 광학 균일성을 제공하고 뒤틀림 등으로 인한 위상차 불균일 등을 방지하게 되어 바람직하다. 광탄성 계수는 분광 엘립소미터 (spectriscopic ellipsometer) "M-220" 을 이용하고; 23 ℃ 에서 590 nm 파장의 광을 이용하여 응력 하에서 2 cm × 10 cm 샘플 조각의 면내 위상차값을 측정하며; 위상차값과 응력의 함수 기울기로부터 광탄성 계수를 계산함으로써, 측정될 수 있다.
23 ℃ 에서 590 nm 파장의 광을 이용하여 측정되는 위상차 필름의 광탄성 계수 C[590](m2/N) 의 절대값은 바람직하게는 2.0×10-11 내지 8.0×10- 11 이며, 보다 바람직하게는 2.0×10-11 내지 6.0×10- 11 이며, 특히 바람직하게는 3.0×10-11 내지 6.0×10- 11 이고, 가장 바람직하게는 4.0×10-11 내지 6.0×10- 11 이다. 전술한 범위 내의 광탄성 계수는 편광자의 수축 응력 또는 백라이트의 열로 인한 위상차값의 변화 또는 불균일을 거의 발생시키지 않으며, nx>nz>ny 의 관계를 갖는 위상차 필 름을 제공할 수 있다. 단일 위상차 필름을 이용할 때, 위상차 필름의 광탄성 계수의 절대값은 제 1 광학 소자의 광탄성 계수의 절대값으로서 간주된다. 이러한 위상차 필름을 이용하여, 경사 방향의 액정 표시 장치의 표시 불균일을 현저하게 개선한다.
위상차 필름의 두께는 다른 필름의 존재 유무 및 적층되는 위상차 필름의 개수에 따라 변화할 수도 있다. 획득되는 제 1 광학 소자의 총 두께는 10 내지 200 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 15 내지 150 ㎛ 이며, 특히 바람직하게는 40 내지 100 ㎛ 이고, 가장 바람직하게는 50 내지 80 ㎛ 이다. 예를 들어, 제 1 광학 소자가 단일 위상차 필름으로 형성되는 경우에, 위상차 필름의 두께는 바람직하게는 10 내지 200 ㎛ 이다 (즉, 제 1 광학 소자의 총 두께와 동일하다). 또한, 제 1 광학 소자가 2 개의 위상차 필름의 적층체인 경우, 예를 들면, 각각의 위상차 필름은 총 두께가 제 1 광학 소자의 바람직한 총 두께와 동일하다면 임의의 적절한 두께를 가질 수도 있다. 따라서, 위상차 필름의 두께는 서로에 대하여 동일하거나 상이하게 될 수도 있다. 2 개의 위상차 필름을 적층하는 실시형태에서, 하나의 위상차 필름은 5 내지 100 ㎛ 의 두께를 갖는 것이 바람직하고, 다른 위상차 필름은 50 내지 100 ㎛ 의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
스티렌/폴리카보네이트 혼합물 중 스티렌계 수지의 함량은, 총 고체 함량 100 중량부에 대하여, 10 내지 40 중량부인 것이 바람직하고, 20 내지 40 중량부인 것이 보다 바람직하며, 22 내지 38 중량부인 것이 특히 바람직하며, 25 내지 35 중량부인 것이 가장 바람직하다. 전술한 범위의 스티렌계 수지의 함량은 위상차 필름의 광탄성 계수를 충분히 감소시킬 수 있으며, 내구성, 내마모성 (self bearing property), 연신 특성 등에 적합한 유리 전이 온도 (또한 Tg 라 함) 또는 강성을 보장할 수 있다. 그 결과, 응력으로 인한 위상차값의 변화 또는 불균일을 거의 유발하지 않으며 액정 표시 장치에 이용될 때에도 nx>nz>ny 의 관계를 갖는 위상차 필름을 획득할 수 있다.
스티렌계 수지의 함량은 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 위상차 필름을 GPC 측정에 투입하여 결정될 수 있다. 구체적으로는, 위상차 필름을 테트라하이드로퓨란에 용해하여, 8 시간 방치 후 잔류하는 0.1 wt% 용액을 준비하였다. 다음으로, 이 용액을 0.45 ㎛ 멤브레인 필터를 통하여 여과하고, 여과물을 겔 투과성 크로마토그래피 (GPC) 를 통해 측정하였다. 획득되는 차동 분자량 분포 곡선은 피크 사이의 계곡에서 저분자량 성분과 고분자량 성분으로 나눌 수 있다. 스티렌계 수지의 함량은 [저분자량 성분 피크의 총면적/(저분자량 성분 피크의 총면적+고분자량 성분 피크의 총면적)]×100 의 표현으로 결정될 수 있다.
스티렌계 수지는 임의의 적절한 방법에 의해 스티렌계 모노머의 중합을 통해 획득되는 스티렌계 폴리머를 말한다. 스티렌계 모노머의 구체적인 예는 스티렌, α-메틸스티렌, 및 2,4-디메틸스티렌을 포함한다. 또한, 시중에서 입수가능한 스티렌계 수지 등을 이용할 수도 있다. 그 구체적인 예는 스티렌 수지, 아크릴오니트릴/스티렌 수지, 아크릴오니트릴/부타디엔/스티렌 수지, 아크릴오니트릴/에틸렌/스티렌 수지, 스티렌/말레이미드 코폴리머, 및 스티렌/말레익 무수물 코 폴리머를 포함한다. 이러한 모노머 또는 수지는 단독으로 또는 혼합하여 이용할 수도 있다. 또한, 스티렌계 수지 및 스티렌계 모노머는 혼합하여 이용할 수도 있다.
스티렌계 수지는 테트라하이드로퓨란을 전개용매로서 이용한 GPC 방법을 통하여 측정되는 폴리스티렌 등가물 (equivalent) 에서 20000 보다 작은 중량 평균 분자량 (Mw) 을 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1000 내지 10000 이며, 특히 바람직하게는 1000 내지 6000 이며, 가장 바람직하게는 1000 내지 3000 이다. 전술한 범위에서 중량 평균 분자량을 갖는 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지는 균일하게 혼합되어, 고 투명성 필름을 제공할 수도 있다.
카보네이트 성분과 방향족 디하이드릭 페놀 성분으로 구성되는 방향족 폴리카보네이트는 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 위상차 필름에 이용되는 폴리카보네이트계 수지로서 이용되는 것이 바람직하다. 일반적으로 방향족 폴리카보네이트는 방향족 디하이드릭 페놀 화합물과 카보네이트 전구체 사이의 반응을 통하여 획득될 수 있다. 즉, 방향족 폴리카보네이트는, 부식성 알칼리 및 용매 존재하에 방향족 디하이드릭 페놀 성분으로 포스겐을 불어넣는 포스겐 방법; 또는 방향족 디하이드릭 페놀 화합물 및 비스아릴카보네이트를 촉매 존재하에서 에스테르 교환 (ester exchange) 에 투입하는 에스테르 교환 방법을 통하여 획득될 수 있다. 카보네이트 전구체의 구체적인 예는 포스겐; 디하이드릭 페놀의 비스클로로포르메이트; 디페닐 카보네이트; 디-p-톨릴 카보네이트; 페닐-p-톨릴 카보네이트; 디-p-클로로페닐 카보네이트; 및 디나프틸 카보네이트를 포함한다. 이 중에서, 포스겐 및 디페닐 카보네이트가 바람직하다.
카보네이트 전구체와 반응하는 방향족 디하이드릭 페놀 화합물의 구체적인 예는 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판; 2,2-비스(4-하이드록시-3,5-디메틸페닐)프로판; 비스(4-하이드록시페닐)메탄; 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄; 2,2-비스(4-하이드록시페닐)부탄; 2,2-비스(4-하이드록시-3,5-디메틸페닐)부탄; 2,2-비스(4-하이드록시-3,5-디프로필페닐)프로판; 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로헥산, 및 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산을 포함한다. 방향족 디하이드릭 페놀 화합물은 단독으로 또는 혼합하여 이용될 수도 있다. 그 중 바람직한 예는 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판; 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클록시헥산; 및 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산을 포함한다. 특히 바람직하게는, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 및 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산을 혼합하여 이용함으로써, 충분히 작은 광탄성 계수를 가지며, 적절한 Tg 및 강성을 갖는 위상차 필름을 제공하게 된다.
방향족 디하이드릭 페놀 화합물로서 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 및 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산을 혼합하여 이용한 폴리카보네이트계 수지는 다음의 식 (5) 및 (6) 으로 나타낸 반복 단위를 포함한다.
Figure 112005059917673-PAT00031
식 (5) 및 (6) 에서, n 은 2 이상의 정수를 나타낸다.
2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 및 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산을 방향족 디하이드릭 페놀 화합물로서 혼합하여 이용하는 경우, 위상차 필름의 Tg 또는 광탄성 계수는, 이용되는 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산에 대한 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판의 비율을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 예를 들면, 폴리카보네이트 수지 중 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산의 높은 함량은 Tg 를 증가시킬 수 있으며 광탄성 계수를 감소시킬 수 있다. 폴리카보네이트 수지 중 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 대 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산 비율은 바람직하게는 2 : 8 내지 8 : 2 이며, 보다 바람직하게는 3 : 7 내지 6 : 4 이며, 특히 바람직하게는 3 : 7 내지 5 : 5 이며, 가장 바람직하게는 4 : 6 이 다. 전술한 중량비의 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 및 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산은 우수한 내구성, 내성 및 연신 특성을 위하여 적절한 강성 및 Tg 를 갖는 위상차 필름을 제공할 수 있다.
2 가지 이상의 방향족 디하이드릭 페놀 화합물을 이용하는 경우, 방향족 디하이드릭 페놀 화합물 조성의 중량비는 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 위상차 필름을 1H-NMR 측정에 투입함으로써 결정될 수 있다.
스티렌계 수지와 폴리카보네이트 수지를 함유하는 위상차 필름에 이용되는 폴리카보네이트계 수지는, 전개 용매로서 테트라하이드로퓨란을 이용하는 GPC 방법을 통해 측정되는 폴리스티렌 등가물에서 바람직하게는 25000 내지 200000, 보다 바람직하게는 30000 내지 150000, 특히 바람직하게는 40000 내지 100000, 가장 바람직하게는 5000 내지 80000 의 중량 평균 분자량 (Mw) 을 갖는다. 전술한 범위의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리카보네이트계 수지는 우수한 기계적 강도를 갖는 위상차 필름을 제공할 수 있다.
폴리카보네이트계 수지와 스티렌 수지의 중량 평균 분자량 (Mw) 간의 차이 (폴리카보네이트계 수지의 Mw - 스티렌계 수지의 Mw) 는 바람직하게는 24000 내지 92000 이며, 보다 바람직하게는 29000 내지 87000 이며, 특히 바람직하게는 39000 내지 77000 이며, 가장 바람직하게는 49000 내지 67000 이다. 전술한 범위의 차이는 우수한 기계적 강도를 갖는 고 투명성 위상차 필름을 제공할 수 있다.
본 발명에 이용되는 위상차 필름은, 폴리카보네이트계 수지와 스티렌계 수지 를 함유하는 폴리머 필름의 한면 또는 양면에 수축성 필름을 접착하고; 롤 연신 장치를 이용하여 수직 일축 연신 방법을 통해 결과물을 열 연신함으로써 획득된다. 수축성 필름은 열 연신 동안 연신 방향에 대하여 수직한 방향으로 수축 응력을 제공하고, 두께 방향으로 위상차 필름의 굴절율을 증가시키기 위하여 이용된다. 폴리머 필름의 일면 또는 양면에 수축성 필름을 접착하는 방법은 특별하게 한정되지 않는다. 그러나, 바람직한 방법은, 생산성 및 작업성이 우수하기 때문에, 아크릴릭 폴리머를 베이스 폴리머로서 함유하는 아크릴릭 감압 접착제층을 제공하여 폴리머 필름과 수축성 필름을 접착하는 방법을 포함한다.
본 발명의 위상차 필름을 제조하는 방법의 예를 도 4 를 참조하여 설명한다. 도 4 는 본 발명의 위상차 필름의 통상적인 제조 프로세스의 개념을 나타내는 개략적인 도면이다. 예를 들면, 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 폴리머 필름 (402) 은 제 1 이송부 (401) 로부터 이송된다. 감압 접착제층이 제공되며 제 2 이송부 (403) 로부터 이송되는 수축성 필름 (404), 및 감압 접착제층이 제공되며 제 3 이송부 (405)로부터 이송되는 수축성 필름 (406) 은 롤러 (407, 408) 를 적층하여 폴리머 필름 (402) 의 양면에 접착한다. 폴리머 필름의 양 면에 접착되는 수축성 필름을 갖는 적층체를 연신 처리에 투입하는 동안, 롤러 (410, 411, 412, 413) 에 의한 필름의 길이 방향으로의 장력 (동시에 수축성 필름에 의한 두께 방향으로의 장력) 하에서 가열 수단 (409) 에 의해 적층체를 일정한 온도로 유지한다. 연신 처리에 투입된 적층체로부터 수축성 필름 (404, 406) 을 감압 접착제층과 함께 제 1 감김부 (414) 및 제 2 감김부 (416) 에서 박리 함으로써, 위상차 필름 (연신된 필름)(418) 을 획득하게 된다. 획득된 위상차 필름 (418) 은 제 3 감김부 (419) 에서 감겨진다.
스티렌계 수지와 폴리카보네이트 수지를 함유하는 폴리머 필름은 일반적으로 이용되는 용액으로부터의 캐스팅 방법 또는 용융 압출 방법을 통하여 획득될 수 있다. 혼합 수지의 방법을 특별하게 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 캐스팅 방법을 통하여 필름을 제조하는 경우, 소정의 비율의 폴리카보네이트계 수지 및 스티렌계 수지를 용매에서 교반 및 혼합하여, 균일한 용액을 준비한다. 그 반면, 필름을 용융 압출 방법을 통해 제조하는 경우, 소정의 비율의 폴리카보네이트계 수지 및 스티렌계 수지를 용융 및 혼합한다. 용액으로부터의 캐스팅 방법을 통하여 폴리머 필름을 획득함으로써 우수한 평탄성 및 우수한 광학 균일성을 갖는 위상차 필름을 제공하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 수축성 필름은 열 연신 동안 연신 방향에 수직한 방향으로 수축 응력을 제공하고, 두께 방향으로 획득되는 위상차 필름의 굴절율을 증가시키기 위해 이용된다. 수축성 필름의 예는 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드, 및 폴리비닐리덴 클로라이드를 포함한다. 폴리프로필렌 필름은 우수한 수축 균일성 및 내열성의 관점에서 바람직하게 이용된다.
수축성 필름은 이축 연신 필름 또는 일축 연신 필름과 같은 연신된 필름인 것이 바람직하다. 수축성 필름은 압출 방법을 통해 연신되지 않은 필름을 형성하고; 이 연신되지 않은 필름을 장치에서 연신하거나 및/또는 동시 이축 연신 장치 를 이용하여 소정의 연신 비율로 횡단 (traverse) 방향으로 연신함으로써 획득될 수 있다. 형성 및 연신 조건은 목적, 이용되는 수지의 종류 또는 조성 등에 따라 적절하에 선택할 수 있다. 이축 연신 폴리프로필렌 필름은 우수한 수축 균일성 및 내열성의 관점에서 특히 바람직하게 이용된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 수축성 필름은 140 ℃ 에서 2.7 내지 9.4 % 의 필름의 길이 방향으로의 수축율 S140(MD), 및 4.6 내지 15.8 % 의 필름의 폭 방향으로의 수축율 S140(TD) 을 갖는다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 수축성 필름은 160 ℃ 에서 13 내지 23 % 의 필름의 길이 방향으로의 수축율 S160(MD) 및 30 내지 48 % 의 필름의 폭 방향으로의 수축율 S160(TD) 을 갖는다. 전술한 범위에서의 수축율은 우수한 균일성을 갖는 목적한 위상차값과 위상차 필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 필름의 폭 방향으로의 수축율 S140(TD) 과 필름의 길이 방향으로의 수축율 S140(MD) 사이의 차이 △S140=S140(TD)-S140(MD) 는 140 ℃ 에서 0.1 %
Figure 112005059917673-PAT00032
△S140
Figure 112005059917673-PAT00033
3.9 % 범위에 있게 된다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 필름의 폭 방향으로의 수축율 S160(TD) 과 필름의 길이 방향으로의 수축율 S160(MD) 사이의 차이 △S160=S160(TD)-S160(MD) 는 160 ℃ 에서 8 %
Figure 112005059917673-PAT00034
△S160
Figure 112005059917673-PAT00035
30 % 범위에 있게 된다. MD 방향의 큰 수축 비율은 연신 장력과 함께 연신 장치 상의 위상차 필름의 수축 응력으로 인하여 균일한 연신을 어렵게 할 수도 있다. 전술한 범위의 차이는 연신 장치와 같이 초과의 하중을 부가하지 않은 균일한 연신을 허용한다.
수축성 필름은 바람직하게는 140 ℃ 에서 폭방향으로의 2 mm 당 수축응력 TA 140(TD) 이 0.15 내지 0.75 N/2mm 이다. 수축성 필름은 바람직하게는 140 ℃ 에서 폭방향으로의 단위 면적당 수축응력 TB 140(TD) 이 2.5 내지 12.5 N/mm2 이다. 전술한 범위의 수축 응력은 목적하는 위상차값을 제공하고 균일한 연신을 가능하도록 한다.
수축성 필름은 바람직하게는 150 ℃ 에서 폭방향으로의 2 mm 당 수축응력 TA 150(TD) 이 0.20 내지 0.85 N/2mm 이다. 수축성 필름은 150 ℃ 에서 폭방향으로의 단위 면적당 수축응력 TB 150(TD) 이 3.3 내지 14.2 N/mm2 이다. 전술한 범위의 수축 응력은 목적하는 위상차값을 제공하고 균일한 연신이 가능하도록 한다.
S (MD) 와 S(TD) 의 수축비율은 JIS Z1712 의 열 수축율 A 방법에 따라 결정된다 (전술한 바와 같이 가열 온도를 120 ℃ 에서 140 ℃ 또는 160 ℃ 로 변화시키는 경우; 및 3 g 의 하중을 하나의 조각에 인가하는 경우는 제외). 구체적으로는, 20 mm 의 폭과 150 mm 의 길이를 갖는 5 개의 샘플을 길이 방향 (장치 방향 MD) 과 폭 방향 (횡단 방향 TD) 으로부터 각각 샘플링한다. 샘플 조각을 중심 에서 약 100 mm 의 거리마다 각각 마킹한다. 3 g 의 하중에 의해 각각의 샘플 조각은 140 ℃ ± 3 ℃ 또는 160 ℃ ± 3℃ 로 유지되는 공기 순환형 온도조절식 조에 수직하게 걸어둔다. 샘플 조각을 15 분 동안 가열하고, 온도조절식 조에서 꺼내어, 30 분 동안 방치 조건 (실온) 하에서 방치한다. 다음으로, JIS B7507 에 따라 캘리퍼를 이용하여 마크들 사이의 거리를 측정함으로써, 5 개의 측정치의 평균을 계산할 수 있다. 수축율은 식 S(%)=[(가열전 마크 사이의 거리 (mm) - 가열 후 마크 사이의 거리 (mm)]/가열 전 마크 사이의 거리 (mm)]×100 으로부터 계산할 수 있다.
일반적인 포장, 음식 포장, 팔레트 랩핑 (pallet wrapping), 수축성 라벨, 캡 밀봉, 및 전기적 절연과 같은 용도에 이용되는 시중에서 입수가능한 수축성 필름은 본 발명의 목적을 충족시킨다면 적절하게 선택하여 전술한 수축성 필름으로 이용될 수 있다. 시중에서 입수가능한 수축성 필름을 이용할 수도 있으며, 또는, 수축성 필름을 연신 처리 또는 수축 처리와 같은 제조에 투입한 후에 이용할 수도 있다. 시중에서 입수가능한 수축성 필름의 구체적인 예는 "ALPHAN" (제품명, Oji paper Co., Ltd. 제조); "FANCYTOP series" (제품명, Gunze Ltd. 제조); "TORAYFAN series" (제품명, Toray Industries, Inc. 제조); "SUN·TOX-OP series" (제품명, SUN·TOX Co., Ltd. 제조); 및 "TOHCELLO OP series" (제품명, TOHCELLO Co., LTd. 제조) 를 포함한다.
폴리카보네이트계 수지와 스티렌계 수지를 함유하는 폴리머 필름의 열 연신 동안 연신 오븐에서의 온도 (또한 연신 온도라 함) 는, 획득되는 위상차 필름의 위 상차값을 벗어나기 쉬워져서 이 필름이 거의 결정화되지 않기 때문에 (흐려지기 때문에), 바람직하게는 폴리머 필름의 유리 전이 온도 (Tg) 이상이다. 연신 온도는 (폴리머 필름의 Tg + 1 ℃) 내지 (Tg + 30 ℃) 이다.
폴리머 필름의 유리 전이 온도 (Tg) 를 특별하게 한정하지 않는다. 그러나, 유리 전이 온도 (Tg) 는 바람직하게는 110 내지 185 ℃ 이며, 보다 바람직하게는 120 내지 170 ℃ 이고, 특히 바람직하게는 125 내지 150 ℃ 이다. 110 ℃ 이상의 Tg 는 우수한 열 안정성을 갖는 필름의 제조를 용이하게 한다. 185 ℃ 이하의 Tg 는 연신에 의한 필름의 두께 방향 위상차값과 면내 위상차의 제어를 용이하게 한다. 유리 전이 온도 (Tg) 는 JIS K7121 에 따른 DSC 방법을 통해 결정될 수 있다.
폴리머 필름의 열 연신 동안의 연신율을 특별하게 한정하지 않으며, 폴리머 필름의 조성, 휘발성 성분 등의 종류, 휘발성 성분 등의 잔류량에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 연신 비율은 바람직하게는 1.05 내지 2.00 배이다. 연신 동안 적층체 (폴리머 필름과 수축성 필름을 포함) 의 이송 속도를 특별하게 한정하지 않는다. 그러나, 이송 속도는 연신 장치의 장치 정확성, 안정성 등을 고려할 때 바람직하게는 0.5 m/min 이상이며, 보다 바람직하게는 1 m/min 이상이다.
D-5. 제 1 광학 소자에 이용되는 다른 필름
제 1 광학 소자 (30) 에서, 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유 하는 위상차 필름 상에 적층될 수도 있는 다른 필름은 광탄성 계수의 절대값이 작은 것이 바람직하다.
필름의 광탄성 계수의 절대값은 바람직하게는 2.0×10-13 내지 8.0×10-11 이며, 보다 바람직하게는 5.0×10-13 내지 2.0×10-11이고, 특히 바람직하게는 2.0×10-12 내지 6.0×10- 12 이며, 가장 바람직하게는 2.0×10-12 내지 5.0×10- 12 이다.
필름을 형성하는 재료는 바람직하게는 우수한 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차단성 등을 갖는다. 그 구체적인 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 수지; 디아세틸 셀룰로오스 및 트리아세틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 아크릴릭 수지; 폴리스티렌, 아크릴오니트릴/스티렌 코폴리머, 스티렌 수지, 아크릴오니트릴/스티렌 수지, 아크릴오니트릴/부타디엔/스티렌 수지, 아크릴오니트릴/에틸렌/스티렌 수지, 스티렌말레이미드 코폴리머, 및 스티렌/말레익 무수물 코폴리머와 같은 스티렌계 수지; 및 폴리카보네이트계 수지를 포함한다. 또한, 그 예는 사이클로올레핀계 수지; 노르보르넨계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 에틸렌/프로필렌 코폴리머와 같은 폴리올레핀계 수지; 비닐 클로라이드계 수지; 나일론 및 방향족 폴리이미드와 같은 아미드계 수지; 방향족 폴리이미드 및 폴리이미드아미드와 같은 이미드계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 폴리페닐렌술파이드계 수지; 비닐 알코올계 수지; 비닐리덴 클로라이드계 수지; 비닐 부티랄계 수지; 아릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 및 에폭시계 수지를 포함한다. 이 중 보다 바람직한 것은 전술한 수지의 혼합 생성물로 이루어지는 폴리머를 포함한다.
다른 필름은 등방성 필름인 것이 바람직하다. 본 발명의 명세서에서는, 등방성 필름을 실제 이용시 광학 특성에 영향을 제공하지 않는 작은 위상차값을 갖는 필름으로 한다. 이러한 작은 복굴절율 또는 광탄성 계수를 갖는 등방성 필름은 폴리카보네이트계 수지 및 스티렌계 수지를 함유하는 위상차 필름 상에 적층될 수도 있다. 즉, 위상차 필름에 전달되는 편광자의 수축 응력 또는 백라이트의 열을 감소시킴으로써, 위상차 값의 변화 또는 불균일을 보다 감소시킬 수 있다. 폴리카보네이트계 수지 및 스티렌계 수지를 함유하는 위상차 필름은, 편광자의 수축 응력 또는 백라이트의 열로 인하여, 리타데이션값의 변화 또는 불균일에 거의 영향을 주지 않는다. 즉, 등방성 필름을 위상차 필름과 결합시켜 이용하여, 위상차값의 변화 또는 불균일이 매우 작은 우수한 표시 특성을 갖는 액정 패널을 제공할 수도 있다.
등방성 필름의 Re[590] 은 바람직하게는 0 nm 보다 크고 5 nm 이하이며, 보다 바람직하게는 0 nm 보다 크고 3 nm 이하이며, 특히 바람직하게는 0 nm 보다 크고 2 nm 이하이며, 가장 바람직하게는 0 nm 보다 크고 1 nm 이하이다.
등방성 필름의 Rth[590] 은 바람직하게는 0 nm 보다 크고 10 nm 이하이며, 보다 바람직하게는 0 nm 보다 크고 6 nm 이하이며, 특히 바람직하게는 0 nm 보다 크고 4 nm 이하이며, 가장 바람직하게는 0 nm 보다 크고 2 nm 이하이다.
등방성 필름의 두께는 적층되는 등방성 필름 및/또는 위상차 필름의 개수에 따라 변화할 수도 있다. 실제 이용 시, 등방성 필름은 획득되는 제 1 광학 소자의 광학 특성에 영향을 주지 않으면서 적절한 기계적 강도를 유지하는 두께를 갖는다. 예를 들면, 2 개의 위상차 필름과 하나의 등방성 필름이 적층되는 실시형태에서는, 등방성 필름이 바람직하게는 20 내지 120 ㎛ 의 두께를 갖는다.
위상차값 및 광탄성 계수를 충족시키는 등방성 필름용 재료의 구체적인 예는, 필요에 따라 말레익산 첨가물 또는 사이클로펜타디엔 첨가물과 같은 폴리머 변성제에 노르보르넨계 모노머의 고리 개방형 (코)폴리머를 투입시키고 이 변성 생성물을 탈수시킴으로써 준비되는, JP 06-51117 A 에 개시된 노르보르넨계 수지; 노르보르넨계 모노머의 추가 중합을 통하여 준비되는 노르보르넨계 수지; 및 노르보르넨계 모노머와 올레핀계 모노머 (예를 들면 에틸렌 또는 α-올레핀) 의 추가 공중합 반응을 통하여 준비되는 노르보르넨계 수지를 포함한다. 다른 예는 용액, 서스펜전 또는 용융 모노머 형상, 또는 메탈로센 촉매 존재하에서는 기상으로 이루어지는, 노르보르넨, 모노사이클릭 사이클로올레핀 모노머, 및 아크릴릭 1-올레핀 모노머와 같은 폴리사이클릭 사이클로올레핀 모노머 중 하나의 중합반응을 통하여 준비된 JP 2002-348324 A 에 개시된 사이클로올레핀계 수지를 포함한다.
또한 그 예는, 측쇄 상에 9,9-비스(4-하이드록시페닐)술폰을 갖는 JP 2001-253960 A 에 개시되는 폴리카보네이트-수지; 및 JP 07-112446 A 에 개시되는 셀룰로오스계 수지를 포함한다. 다른 예는, JP 2001-343529 A 에 개시된 폴리머 필름, 즉, 측쇄 상에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지 (A) 및 측쇄 상에 치환 및/또는 비치환 페닐 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지 (B) 를 함유 하는 수지 조성물로부터 획득되는 필름을 포함한다. 구체적인 예는 아크릴오니트릴/스티렌 코폴리머, 및 이소부틸 및 N-메틸말레이미드의 교호 코폴리머를 함유하는 수지 조성물로부터 획득되는 폴리머 필름이다. 다른 예는, "Development and applied technology of optical polymer material" (2003 년 NTS Inc. 발행, 194 ~ 207 페이지) 에 개시된 포지티브 복굴절율을 나타내는 폴리머를 형성하는 모노머와 네거티브 복굴절율을 나타내는 폴리머를 형성하는 모노머의 랜덤 코폴리머; 및 이방성 저분자량 분자 또는 복굴절 결정으로 도핑되는 폴리머를 포함한다. 그러나, 본 발명을 이로 한정하지 않는다.
E. 제 2 광학 소자
도 1, 2a, 및 2b 를 참조하면, 액정셀 (10) 과 편광자 (20') 사이에 제 2 광학 소자 (40) 가 배치된다. 제 2 광학 소자 (40) 는 실질적으로 광학적 등방성을 갖는다. 본 발명의 명세서에서, "실질적으로 광학적 등방성을 갖는" 이라는 문구는, 전체 액정 패널의 광학 특성에 영향을 실질적으로 미치지 않는 작은 위상차값을 가지며 액정셀의 복굴절율의 광학 보상을 허용하는 광학 소자를 말한다. 예를 들면, 실질적으로 광학적 등방성을 갖는 광학 소자는 다음의 식 (3) 및 (4) 를 충족시키는 광학 소자를 포함한다.
0 nm
Figure 112005059917673-PAT00036
Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00037
10 nm (3)
0
Figure 112005059917673-PAT00038
Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00039
20 nm (4)
(식 (3) 및 (4) 에서, Re[590] 및 Rth[590] 은 23 ℃ 에서 590 nm 파장의 광 을 이용하여 측정되는 필름의 면내 위상차 및 두께 방향 위상차를 각각 나타낸다.)
제 2 광학 소자는 경사 방향으로의 액정 표시 장치의 콘트라스트 비율을 개선시키기 위하여 가능한한 작은 Re[590] 을 갖는 것이 바람직하다. 실제 이용 시, 제 2 광학 소자는 식 (3) 에서 개시한 바와 같이 0 내지 10 nm 의 Re[590] 를 가지며, 0 내지 5 nm 인 것이 바람직하며, 0 내지 2 nm 인 것이 특히 바람직하고, 0 내지 1 nm 인 것이 가장 바람직하다.
또한, 제 2 광학 소자는 경사 방향으로의 액정 표시 장치의 콘트라스트 비율을 개선시키기 위하여 가능한한 작은 Rth[590] 을 갖는 것이 바람직하다. 실제 이용 시, 제 2 광학 소자는 식 (4) 에서 개시한 바와 같이 0 내지 20 nm 의 Re[590] 를 가지며, 0 내지 5 nm 인 것이 바람직하며, 0 내지 3 nm 인 것이 특히 바람직하고, 0 내지 2 nm 인 것이 가장 바람직하다.
액정셀 (10) 과 편광자 (20') 사이의 제 2 광학 소자 (40) 를 배치하는 방법을 특별하게 한정하지 않는다. 제 2 광학 소자 (40) 의 양면 상에 접착제층 또는 감광성 접착제층 (미도시) 를 제공하고, 편광자 (20') 의 한면에는 제 2 광학 소자의 일면을 접착하고 액정셀 (10) 의 일면에는 제 2 광학 소자의 다른 면을 접착하여, 편광자 (20') 와 액정셀 (10) 에 제 2 광학 소자 (40) 를 접착하는 것이 바람직하다. 이 방법에서, 제 2 광학 소자 (40) 를 이용하는 액정 표시 장치의 콘트라스트가 개선될 수 있다.
접착제 또는 감압성 접착제층의 두께는 목적하는 용도, 접착 강도 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 그러나, 그 두께는 일반적으로는 1 내지 500 ㎛ 이 고, 바람직하게는 5 내지 200 ㎛ 이며, 특히 바람직하게는 10 내지 100 ㎛ 이다.
접착제층 또는 감압성 접착제층을 형성하기 위한 접착제 또는 감압성 접착제을 특별하게 한정하지 않는다. 그 예는 아크릴릭 폴리머, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리비닐 에테르, 비닐 아세테이트/비닐 클로라이드 코폴리머, 변성 폴리올레핀, 에폭시계 폴리머, 불소계 폴리머, 또는 고무계 폴리머 (예를 들어 천연 고무계 폴리머 또는 합성 고무계 폴리머) 와 같은 폴리머를 베이스 폴리머로서 함유하며, 이들은 각각이 적절하게 선택되어 이용될 수 있다. 특히, 아크릴릭 감압성 접착제는 우수한 광학 투명성, 적절한 젖음성, 점착성 및 접착성을 포함하는 접착 특성과, 우수한 내후성과 내열성의 관점에서 바람직하게 이용된다.
제 2 광학 소자 (40) 는 실질적으로 광학적 등방성을 가지며, 지상축이 실제 이용시 검출될 수 있다. 이 경우, 지상축이 편광자 (20') 의 흡수축과 실질적으로 평행하거나 수직하게 되도록 배치되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 제 2 광학 소자 (40) 는 지상축이 접합하는 편광자 (20') 의 흡수축과 실질적으로 평행하도록 배치되어, 이 필름의 롤 제조를 가능하게 하고 필름의 접착을 용이하게 한다. 그 결과, 제조 효율이 현저하게 개선될 수도 있다. 본 발명의 명세서에서, 문구 "실질적으로 평행한" 은 제 2 광학 소자 (40) 의 지상축과 편광자 (20') 의 흡수축이 0°±2.0°, 바람직하게는 0°±1.0°, 보다 바람직하게는 0°±0.5°의 각도를 형성하는 경우를 포함한다. 본 발명의 명세서에서, 문구 "실질적으로 수직한" 은 제 2 광학 소자 (40) 의 지상축과 편광자 (20') 의 흡수축 이 90°±2.0°, 바람직하게는 90°±1.0°, 보다 바람직하게는 90°±0.5°의 각도를 형성하는 경우를 포함한다. 전술한 범위에서 크게 벗어난 각도는 제 2 광학 소자를 액정 표시 장치에 이용할 때 편광판의 편광도의 열화 및 콘트라스트의 열화를 유발할 수도 있다.
제 2 광학 소자는, 편광자의 수축 응력 및 백라이트의 열로 인한 위상차값의 변화 또는 불균일을 감소시키기 위하여, 필름의 기계적 강도 및 내구성을 제공하는 범위 내에서 가능한한 작은 두께를 갖는다. 제 2 광학 소자의 두께는 통상 20 내지 500 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 30 내지 300 ㎛ 이며, 특히 바람직하게는 40 내지 100 ㎛ 이며, 가장 바람직하게는 50 내지 80 ㎛ 이다. 제 2 광학 소자는 전술한 범위의 두께를 가짐으로써, 우수한 표시 균일성을 갖는 액정 패널을 제공한다.
제 2 광학 소자는 단일 광학 필름; 또는 2 이상의 광학 필름의 적층체가 될 수도 있다. 적층체인 제 2 광학 소자는 광학 필름의 적층체용 접착제층, 감압 접착제층 등을 포함할 수도 있다. 광학 필름은 제 2 광학 소자 전체가 실질적으로 광학적 등방성을 갖는다면 등방성 필름 또는 위상차 필름이 될 수도 있다. 예를 들면, 2 개의 위상차 필름이 적층되는 경우, 위상차 필름은 각각의 지상축이 서로에 대하여 수직하도록 배치되어 면내 위상차값을 감소시키도록 하는 것이 바람직하다.
광학 필름은 본 발명을 충족시킬 수 있는 한 특별하게 한정되지 않으며, 우수한 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차단성 등을 갖는 것이 바람직하다. 광학 필름 형성용 재료의 구체적인 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 수지; 디아세틸 셀룰로오스 및 트리아세틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 아클리릭 수지; 폴리스티렌, 아크릴오니트릴/스티렌 코폴리머, 스티렌 수지, 아크릴오니트릴/스티렌 수지, 아크릴오니트릴/부타디엔/스티렌 수지, 아크릴오니트릴/에틸렌/스티렌 수지, 스티렌/말레이미드 코폴리머 및 스티렌/말레익 무수물 코폴리머와 같은 스티렌계 수지; 및 폴리카보네이트계 수지를 포함한다. 또한, 그 예는 사이클로올레핀계 수지; 노르보르넨계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 에틸렌/프로필렌 코폴리머와 같은 폴리올레핀계 수지; 비닐 클로라이드계 수지; 나일론 및 방향족 폴리이미드와 같은 아미드계 수지; 방향족 폴리이미드 및 폴리이미드아미드와 같은 이미드계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 폴리페닐렌술파이드계 수지; 비닐 알코올계 수지; 비닐리덴 클로라이드계 수지; 비닐 부티랄계 수지; 아릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 및 에폭시계 수지를 포함한다. 또 다른 예는 전술한 수지의 혼합 생성물로 이루어지는 폴리머 필름을 포함한다.
광학 필름의 예는 제 1 광학 소자에 이용되는 등방성 필름과 유사한 필름을 포함한다. 이 중에서, 셀룰로오스계 수지, 노르보르넨계 수지, 및 이소부틸렌과 N-메틸말레이미드의 교호 코폴리머 및 아크릴오니트릴/스티렌 코폴리머를 함유하는 수지는 우수한 투명성, 우수한 기계적 강도, 우수한 열 안정성, 우수한 수분 차단성, 작은 광탄성 계수 및 우수한 편광자와의 접착성의 관점에서 바람직하게 이용된 다.
제 2 광학 소자가 위상차 필름들을 적층하여 형성되는 경우, 제 2 광학 소자는 통상 nx
Figure 112005059917673-PAT00040
ny>nz 의 저굴절 프로파일을 충족시키는 네거티브 단일축 위상차 필름 (네거티브 C 플레이트라 함) 과 nz>nx
Figure 112005059917673-PAT00041
ny 의 저굴절 프로파일을 충족시키는 포지티브 단일축 위상차 필름 (포지티브 C 플레이트라 함) 이 적층되어 면내 위상차와 두께 방향 위상차가 상호 상쇄된다 (여기서, nx 및 ny 는 주요 면내 굴절율을 나타내며, nz 는 두께 굴절율을 나타낸다). 본 발명의 명세서에서, 표현 "nx
Figure 112005059917673-PAT00042
ny" 은 nx=ny 의 관계를 나타내는 경우로 한정되지 않고 일축 위상차 필름이 10 nm 이하의 Re[590] 을 갖는 위상차 필름을 포함한다.
네거티브 C 플레이트과 포지티브 C 플레이트를 적층하는 방법을 특별하게 한정하지 않으나, 네거티브 C 플레이트과 포지티브 C 플레이트는 그 사이에 감압 접착제층 또는 접착제층을 제공함으로써 접착되는 것이 바람직하다. 또한, 네거티브 C 플레이트과 포지티브 C 플레이트는 면내 지상축이 서로에 대하여 수직하도록 배치되어 면내 위상차값이 상쇄되도록 하는 것이 바람직하다.
제 2 광학 소자는 다음의 식 (7) 및 (8) 을 충족시키는 네거티브 C 플레이트과 다음의 식 (9) 및 (10) 을 충족시키는 포지티브 C 플레이트를 적층하여 준비되는 적층 필름을 이용하는 것이 바람직하다.
0 nm<Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00043
10 nm (7)
20 nm<Rth[590]
Figure 112005059917673-PAT00044
400 nm (8)
0 nm<Re[590]
Figure 112005059917673-PAT00045
10 nm (9)
-400 nm
Figure 112005059917673-PAT00046
Re[590]<-20 nm (10)
(식 (7), (8), (9) 및 (10) 에서, Re[590] 및 Rth[590] 각각은 23 ℃ 에서 590 nm 파장의 광을 이용하여 측정되는 필름의 면내 위상차 및 두께 방향 위상차값을 나타낸다.)
네거티브 C 플레이트의 Re[590] 은 0 nm 보다 크고 10 nm 이하인 것이 바람직하고, 0 nm 보다 크고 3 nm 이하인 것이 보다 바람직하며, 0 nm 보다 크고 2 nm 이하인 것이 특히 바람직하며, 0 nm 내지 1 nm 이하인 것이 가장 바람직하다.
네거티브 C 플레이트의 Rth[590] 은 20 nm 보다 크고 400 nm 이하인 것이 바람직하고, 20 nm 보다 크고 200 nm 이하인 것이 보다 바람직하며, 20 nm 보다 크고 100 nm 이하인 것이 가장 바람직하다.
네거티브 C 플레이트는 바람직하게는 20 내지 500 ㎛ 의 두께를 가지며, 보다 바람직하게는 30 내지 300 ㎛ 의 두께를 가지고, 특히 바람직하게는 40 내지 100 ㎛ 의 두께를 가지며, 가장 바람직하게는 50 내지 80 ㎛ 의 두께를 갖는다.
네거티브 C 플레이트를 형성하는 재료의 예는 임의의 적절한 폴리머 필름; 콜레스테릭 액정 상을 나타내는 액정 재료를 경화하여 준비되는 필름; 디스코틱 액정 화합물을 경화하여 준비되는 필름; 및 무기 적층된 화합물을 포함한다.
네거티브 C 플레이트를 형성하는 폴리머 필름의 구체적인 예는, 디아세틸 셀룰로오스 및 트리아세틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 아크릴릭 수지; 및 폴리카보네이트계 수지를 포함한다. 다른 예 는, 사이클로올레핀계 수지; 노르보르넨계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 에틸렌/프로필렌 코폴리머와 같은 폴리올레핀계 수지; 비닐 클로라이드계 수지; 나일론 및 방향족 폴리아미드와 같은 아미드계 수지; 방향족 폴리이미드 및 폴리이미드아미드와 같은 이미드계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 폴리페닐렌술폰계 수지; 비닐 알코올계 수지; 폴리페닐렌술파이드 수지; 비닐 알코올계 수지; 비닐리덴 클로라이드계 수지; 비닐 부티랄계 수지; 아릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 및 에폭시계 수지를 포함한다. 또 다른 예는 전술한 수지의 혼합 생성물로 구성되는 폴리머 필름을 포함한다.
네거티브 C 플레이트으로서 이용되는 폴리머 필름은 캐스팅 방법을 통한 필름 형성에 의해 획득될 수 있으며, 또는, 임의의 적절한 연신 방법을 통한 연신에 의해 획득될 수도 있다. 연신 방법의 구체적인 예는 수직 단일축 연신 방법; 횡방향 단일축 연신 방법; 수직 및 횡방향 동시적 이축 연신 방법; 및 수직 및 횡방향 순차적 이축 연신 방법을 포함한다. 연신 방법은 롤 연신 장치, 텐터 또는 이축 연신 장치와 같은 임의의 적절한 연신 장치를 이용하여 수행될 수도 있다. 연신은 2 이상의 단계로 수행될 수도 있다. 폴리머 필름은 필름의 길이 방향 (장치 방향 MD) 및 폭 방향 (횡단 방향 TD) 으로 연신될 수도 있다.
네거티브 C 플레이트를 형성하는 재료의 예는, JP 2003-287750 A 의 단락 [0100] 에 개시되는 폴리이미드 필름; JP 2003-287623 A 의 단락 [0123] 에 개시되는 네마틱 액정 모노머와 중합성 키랄제를 함유하는 액정 재료를 경화시켜 콜레스테릭 액정을 나타내도록 준비되는 필름; JP 07-281028 A 의 단락 [0068] 에 개시되 는 디스코틱 액정 비배향층; 및 JP 09-80233 A 의 단락 [0034] 에 개시되며 기판 상에 수분 팽창 무기 적층 화합물을 도포하고 이 결과물을 건조하여 준비되는 필름을 포함한다.
포지티브 C 플레이트의 Re[590] 은 바람직하게는 0 nm 보다 크고 10 nm 이하이며, 보다 바람직하게는 0 nm 보다 크고 3 nm 이하이며, 특히 바람직하게는 0 nm 보다 크고 2 nm 이하이며, 가장 바람직하게는 0 nm 보다 크고 1 nm 이하이다.
포지티브 C 플레이트의 Rth[590] 는 바람직하게는 -400 nm 이상이며 -20 nm 보다 작고, 보다 바람직하게는 -200 nm 이상이고 -20 nm 보다 작으며, 가장 바람직하게는 -100 nm 이상이고 -20 nm 보다 작다.
포지티브 C 플레이트는 바람직하게는 0.1 내지 50 ㎛ 의 두께, 보다 바람직하게는 0.1 내지 30 ㎛ 의 두께, 특히 바람직하게는 0.1 내지 10 ㎛ 의 두께, 가장 바람직하게는 0.1 내지 5 ㎛ 의 두께를 갖는다.
포지티브 C 플레이트를 형성하는 재료의 예는, 하기의 식 (11) 로 표현되고 수직 (homeotropic) 배향을 형성할 수 있으며 메소겐 측쇄를 갖는 액정 폴리머를 함유하는 액정 조성물을 기판 상에 도포하고, 그 결과물을 건조함으로써 준비되는 필름이 있으며, JP 2002-174725 A 의 실시예 1 에서 개시되어 있다. 다른 예는, JP 2003-149441 A 의 실시예 1 에 개시되어 있는 필름으로서, 하기식 (11) 으로 표현되는 액정 폴리머와 시중에서 입수 가능한 중합성 액정 모노머의 혼합물 및 중합 개시제를 함유하는 조성물을 용매와 함께 기판 상에 도포하고; 중합성 액정 모노머의 균일한 수직 배향 (수직 배향이라 함) 을 형성하며; 이 결과물을 경화시 킴으로써 준비되는 필름을 포함한다.
Figure 112005059917673-PAT00047
도 5a 및 도 5b 각각은 본 발명에 이용되는 제 2 광학 소자의 통상의 바람직한 실시형태를 도시하는 개략적인 사시도이다. 도 5a 는 제 2 광학 소자 (40) 가 단일 등방성 필름인 경우를 나타낸다. 도 5b 는 제 2 광학 소자 (40) 가 네거티브 C 플레이트 (41) 과 포지티브 C 플레이트 (42) 의 적층물인 경우를 나타낸다. 네거티브 C 플레이트 (41) 과 포지티브 C 플레이트 (42) 은 각각의 지상축이 서로에 대하여 수직하게 되도록 배치된다. 제 2 광학 소자는 도 5a 및 도 5b 의 구조를 갖도록 한정되지 않으며 실질적으로 광학적 등방성을 갖는 임의의 적절한 구조를 가질 수도 있다.
F. 편광자의 보호 필름
편광자용 보호 필름인 투명 필름은 제 1 광학 소자 또는 제 2 광학 소자가 접착되지 않은 면 (즉, 도 1, 2a, 2b 의 편광자 (20, 20') 의 외부면) 상에서 본 발명의 액정 패널에 이용되는 편광자 상에 배치될 수도 있다.
투명 필름은 우수한 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차단성 등을 갖는다. 투명 필름을 형성하는 재료의 예는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리 에틸렌 나프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 수지; 디아세틸 셀룰로오스 및 트리아세틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 아크릴릭 수지; 폴리스티렌, 아크릴오니트릴/스티렌 코폴리머, 스티렌 수지, 아크릴오니트릴/스티렌 수지, 아크릴오니트릴/부타디엔/스티렌/ 수지, 아크릴오니트릴/에틸렌/스티렌 수지, 스티렌/말레이미드 코폴리머 및 스티렌/말레익 무수물 코폴리머와 같은 스티렌계 수지; 및 폴리카보네이트계 수지를 포함한다. 다른 예는, 사이클로올레핀계 수지; 노르보르넨계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 에틸렌/프로필렌 코폴리머와 같은 폴리올레핀계 수지; 비닐 클로라이드계 수지; 나일론 및 방향족 폴리아미드와 같은 아미드계 수지; 방향족 폴리이미드 및 폴리이미드아미드와 같은 이미드계 수지; 술폰계 수지; 폴리에틸렌술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 폴리페닐렌술파이드계 수지; 비닐 알코올계 수지; 비닐리덴 클로라이드계 수지; 비닐 부티랄계 수지; 아릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 및 에폭시계 수지를 포함한다. 다른 예는 전술한 수지의 혼합 생성물로 이루어지는 폴리머 필름을 포함한다.
편광자가 접착되지 않은 투명 필름의 표면은 하드 코트 처리, 반사 방지 처리, 고착 방지 (anti sticking) 처리 또는 확산 처리 (눈부심 방지 처리라 함) 에 투입될 수도 있다. 하드 코트 처리는 편광판의 표면 상의 손상 방지를 위하여 수행되며, 아크릴릭 수지 또는 실리콘계 수지와 같은 임의의 적절한 UV 경화성 수지를 이용하여 투명 보호 필름의 표면 상에 우수한 경화도, 슬립 특성 등을 갖는 경화성 코팅 필름을 형성할 수도 있다. 반사방지 처리는 편광판의 표면에 외부 광의 반사방지를 위하여 수행된다. 고착 방지 처리는 편광판과 이에 인접하는 층과의 접착을 방지하기 위하여 수행된다. 눈부심 방지 처리는 편광판을 통해 투과하는 광의 시각적 인식을 방해하는 편광판 표면에서의 외부광의 반사 방지를 위해 수행되며, 이 처리는 예를 들면 샌드블라스팅 또는 엠보싱에 의한 조면화 시스템 (surface roughening system) 또는 투명 미립자를 혼합하는 시스템과 같은 임의의 적절한 시스템을 통하여, 투명 보호 필름의 표면 상에 미세한 불균일 구조를 제공함으로써 수행될 수 있다. 또한, 눈부심 방지 처리를 통하여 형성되는 눈부심 방지층은 편광판을 통하여 투과하는 광을 확산하고 시야각 등을 팽창시키기 위한 (예를 들면 시야각 팽창 기능을 위한) 확산층으로서 제공될 수도 있다.
G. 기타 광학 부재
다음으로, 본 발명의 액정 패널과 결합하여 이용되는 기타 광학 부재를 설명한다. 액정 패널에 적용될 수 있는 임의의 적절한 광학 부재를 다른 광학 부재로서 이용할 수도 있다. 그 예는 하드 코트 처리, 반사방지 처리, 고착방지 처리, 또는 확산 처리 (눈부심 방지 처리라 함) 에 투입되는 광학 필름을 포함한다. 또한, 본 발명의 액정 패널은 시중에서 입수 가능한 휘도 개선 필름 (예를 들면, Sumitomo 3M Limited 제조, D-BEF, 편광 선택층을 갖는 편광 분리 필름) 과 조합하여 이용함으로써, 보다 나은 표시 특성을 갖는 표시 장치를 획득할 수도 있다.
H. 액정 표시 장치
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 명확성을 위하여 도 6 의 각각의 부재의 길이, 폭, 두께의 비율은 실재 부재의 것과 상이하다. 액정 표시 장치 (200) 에는 액정 패널 (100); 액정 패널의 양면 상에 배치되는 보호층 (60, 60'); 보호층 (60, 60') 의 외부면 상에 배치되는 표면 처리층 (70, 70'); 표면 처리층 (70') 의 외부면 상에 배치되는 휘도 개선 필름 (80); 프리즘 시트 (110); 도광판 (120); 및 백라이트 (130) 가 제공된다. 하드 코트 처리, 반사방지 처리, 고착방지 처리, 확산 처리 (눈부심 방지 처리라 함) 등에 투입되는 필름은, 표면 처리층 (70, 70') 으로서 이용된다. "D-BEF series" (제품명, 예를 들어, Sumitomo 3M Limited) 등을 편광 선택층으로서 갖는 편광 분리 필름은 휘도 개선 필름 (80) 으로 이용된다. 전술한 광학 부재를 이용하여, 보다 나은 표시 특성을 갖는 표시 장치를 획득할 수도 있다. 도 6 의 광학 필름은, 본 발명의 효과를 획득한다면, 액정셀의 구동 모드 또는 애플리케이션에 따라, 적어도 부분적으로 생략하거나, 다른 부재와 교환될 수도 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 45° 의 방위각 및 60° 의 편각에서 바람직하게는 20 이상, 보다 바람직하게는 30 이상, 특히 바람직하게는 50 이상, 가장 바람직하게는 80 이상의 콘트라스트비 (YW/YB) 를 갖는다.
I. 본 발명의 액정 표시 장치 및 액정 패널의 애플리케이션
액정 패널 및 액정 표시 장치의 애플리케이션을 특별하게 한정하지 않으며, 본 발명의 액정 패널과 액정 표시 장치를, 개인용 컴퓨터 모니터, 랩탑 개인용 컴퓨터 및 복사 장치와 같은 OA 장치; 휴대전화, 시계, 디지털 카메라, PDA 및 휴대용 게임 장치와 같은 휴대 장치; 비디오 카메라, 액정 텔레비전, 및 마이크로파와 같은 가정용 전기 제품; 백 모니터, 자동차 네비게이션 시스템 모니터, 및 자동차 오디오와 같은 자동차 실내 장치; 상업 정보 모니터와 같은 표시 장치; 영상 장치 (suveillance) 모니터와 같은 보안 장치; 및 간호용 모니터 및 의료용 모니터와 같은 간호 관리 장치 및 의료 장치와 같은 다양한 애플리케이션에 이용할 수도 있다.
특히, 본 발명의 액정 패널 및 액정 표시 장치는 대형 액정 텔레비전에 바람직하게 이용된다. 본 발명의 액정 표시 장치 및 액정 패널을 이용하는 액정 텔레비전은 바람직하게는 17 인치 (373mm×224mm) 이상의 폭, 보다 바람직하게는 23 인치 (499mm×300mm) 이상의 폭, 특히 바람직하게는 26 인치 (566mm×339mm) 이상의 폭, 가장 바람직하게는 32 인치 (687mm×412mm) 이상의 폭의 스크린 사이즈를 갖는다.
다음의 실시예 및 비교예를 이용하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명은 이 실시예로 한정되지 않는다. 실시예에서의 분석 방법을 다음에 설명한다.
(1) 폴리카보네이트계 수지의 확인 : 다음의 장치를 이용하여 다음의 조건 하에서 1H-NMR 측정을 수행하였으며, 획득되는 스펙트럼의 피크의 적분비로부터 폴리카보네이트계 수지를 결정하였다.
· 분석기 : JEOL Ltd. 제조, "JNM-EX400"
· 투과핵 : 1H
· 주파수 : 400 MHz
· 펄스폭 : 45°
· 펄스 반복 시간 : 10 초
· 측정 온도 : 실온
(2) 스티렌계 수지의 함량 및 분자량의 측정 방법 : 다음의 측정 조건 하에서 JIS K7121 에 따라 다음의 장치를 이용하여 유리 전이 온도를 측정하였다 : 기준 샘플로서 폴리스티렌을 이용하는 GPC 방법을 통하여 스티렌계 수지의 함량 및 분자량을 계산하였다. 구체적으로는 스티렌계 수지의 함량 및 분자량을 다음의 장치 및 기구를 이용하여 다음의 측정 조건 하에서 측정하였다.
· 측정 샘플 : 테트라하이드로퓨란에 샘플 수지를 용해시키고, 밤새 방치해둔 wt% 용액을 준비하였다. 다음으로, 이 용액을 0.45 ㎛ 멤브레인 필터를 통하여 여과하여, 측정용 여과물을 획득하였다.
· 분석기 : Tosoh Corporation 제조, "HLC-5120GPC"
· 컬럼 : TSKgel SuperHM-H/H4000/H3000/H2000
· 컬럼 사이즈 : 6.0 mm I.D.×150 mm
· 용리제 : 테트라하이드로퓨란
· 유량 : 0.6 ml/min
· 검출기 : RI
· 컬럼 온도 : 40 ℃
· 주입량 : 20 ㎕
(3) 유리 전이 온도 (Tg) 의 측정 방법 : JIS K7121 에 따라 다음의 장치를 이용하여 다음의 측정 조건 하에서 유리 전이 온도를 측정하였다.
· 분석기 : Seiko Instrument & Electronics Ltd. 제조, 차동 주사 칼로리미터 "DSC5500"
· 측정 분위기 : 20 ml/min 의 질소 흐름
· 온도 상승 속도 : 10 ℃/min
(4) 위상차값, 파장 분산 특성, 지상축의 각도 및 광 투과율을 측정하는 방법 : 위상차값, 파장 분산 특성, 지상축의 각도 및 광 투과율은 23 ℃ 에서 590 nm 파장의 광을 이용하는 패럴 니콜 회전 방법 (parallel Nicol rotation) 에 기초하여 자동 복굴절 분석기 (Oji Scientific Instruments 제조, 제품명 "KOBRA-21ADH") 를 이용하여 측정되었다.
(5) 광탄성 계수의 측정 방법 : 스펙트로스코픽 엘립소미터 "M-220" (제품명, JASCO Corporation) 를 이용하여 샘플의 위상차값을 측정하였으며, 응력과 위상차값 함수의 기울기로부터 광탄성 계수를 계산하였다. 구체적으로는 2 cm × 10 cm 의 샘플 조각의 면내 위상차값을 23 ℃ 에서 590 nm 파장의 광을 이용하여 5 N 내지 15 N 의 응력 하에서 측정하였다.
(6) 두께 측정 방법 : Anritsu Corporation 에서 제조한 디지털 마이크로미터인 "K-351C-type" 를 이용하여 두께를 측정하였다.
(7) 수축성 필름의 수축 비율 측정 방법 : 수축율 S(MD) 및 S(TD) 를 JIS Z1712 의 열 수축성 비율 A 방법에 따라 결정하였다 (가열 온도가 120 ℃ 에서 140 ℃ 또는 160 ℃ 이며, 3 g 의 하중이 샘플 조각에 첨가되었다는 점은 제외). 구체적으로는, 20 mm 의 폭과 150 mm 의 길이를 갖는 5 개의 샘플을 각각 길이방향 (장치 방향 (MD)) 및 폭 방향 (횡단 방향 (TD)) 로부터 샘플링하였다. 샘플 조각을 중심에서 약 100 mm 의 거리마다 마킹하였다. 각각 3 g 의 하중이 부여되는 샘플 조각을 공기 순환형 자동온도조절 조에 수직으로 걸어두고 140℃±3℃ 또는 160℃±3℃ 으로 유지하였다. 샘플 조각을 15 분 동안 가열하여, 자동온도조절 조에서 꺼낸 후, 표준 조건 (실온) 하에서 30 분 동안 방치하였다. 다음으로, JIS B7507 에 따라 캘리퍼를 이용하여 마크들 사이의 거리를 측정함으로써, 5 개의 측정치의 평균을 구하였다. 수축율은 식 S(%)=[(가열전 마크 사이의 거리 (mm) - 가열 후 마크 사이의 거리 (mm)]/가열 전 마크 사이의 거리 (mm)]×100 으로부터 계산할 수 있다.
(8) 수축성 필름의 폭 방향 (TD) 에서의 수축 응력을 측정하는 방법 : 다음의 장치를 이용한 TMA 방법을 통하여 140 ℃ 및 150 ℃ 에서 폭 방향 (TD) 에서의 수축 응력을 측정하였다.
· 장치 : Seiko Instruments Inc. 제조, "TMA/SS 6100"
· 데이터 처리 : Seiko Instruments Inc. 제조, "EXSTAR6000"
· 측정 모드 : 일정한 온도 상승에 따른 측정 (10 ℃/min)
· 측정 분위기 : 대기 (실온)
· 하중 : 20 mN
· 샘플 사이즈 : 15 mm × 2 mm (폭 방향 (TD) 에 대응하는 장변)
· 필름 두께 : 60 ㎛
(9) 액정 표시 장치의 콘트라스트 비율 : 다음의 액정셀 및 측정 장치를 이용하여 콘트라스트 비율을 측정하였다. 액정 표시 장치 상에 백색 이미지와 흑색 이미지를 표시하였으며, "EZ Constrast 160D" (제품명, ELDIM SA 제조) 를 이용하여 45°방위각에서의 XYZ 표시계의 Y 값과 표시 화면의 60°의 편각을 측정하였다. 경사방향에서의 콘트라스트 비는 "YW/YB" 를 백색 이미지의 Y 값 (YW) 와 흑색 이미지의 Y 값 (TB) 로부터 계산하였다. 45° 의 방위각을 0° 에서 패널의 장변으로부터의 시계 반대 방향으로 45° 로 회전하는 방향으로 한다.
· 액정셀 : Sony Corporation 제조, "KLV-17HR2" 에 설치되는 액정셀
· 패널 사이즈 : 375 mm × 230 mm
(10) 액정 표시 장치의 표시 불균일의 평가 방법 : 다음의 액정셀과 측정 장치를 이용하여 표시 화면을 촬영하였다. 표 4 에서, "양호" 는 전체 패널에 걸처 1.5680 이하의 휘도 차이를 제공하는 액정셀로 하며, "양호하지 않음" 은 1.7920 이상의 휘도 차이를 제공하는 액정셀로 한다.
· 액정셀 : Sony Corporation 제조, "KLV-17HR2" 에 설치되는 액정셀
· 패널 사이즈 : 375 mm × 230 mm
· 측정 장치 : Konica Minolta Hoildings, Inc. 제조, 2 차원 컬러 분포 측정 장치 "CA-1500"
· 측정 환경 : 암실 (23 ℃)
(참고예 1)
다음의 식 (5) 및 (6) 으로 나타내는 반복 단위를 함유하며 60000 의 중량 평균 분자량 (Mw) 를 갖는 폴리카보네이트계 수지 (수평균 분자량 (Mn)=33000, Mw/Mn=1.78, 중량비 (A) : (B) = 4 : 6) 를, 카보네이트 전구체로서 포스겐을 이용하고, (A) 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 및 (B) 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산을 방향족 디하이드릭 페놀 성분으로 이용하여, 통상의 방법을 통해 획득하였다. 1300 의 중량 평균 분자량 (Mw) 을 갖는, 30 중량부의 스티렌계 수지 (HIMER SB75, Sanyo Chemical Industries, Ltd. 제조) 및 70 중량부의 폴리카보네이트계 수지 (수평균 분자량 (Mn)=716, Mw/Mn=1.78) 를 300 중량부의 디클로로메탄에 첨가하였다. 실온에서 4 시간 동안 전체를 교반하면서 혼합하여 맑은 용액을 준비하였다. 이 용액을 글라스 상에 캐스팅하고 15 분 동안 실온에서 방치하였다. 다음으로, 이 용액을 글라스판으로부터 박리하고 오븐에서 80 ℃ 에서 10 분 동안, 및 120 ℃ 에서 20 분 동안 건조하여, 55 ㎛ 두께를 가지며 140 ℃ 의 유리 전이 온도 (Tg) 를 갖는 폴리머 필름을 획득하였다. 590 nm 파장에서의 결과물 폴리머 필름의 광 투과율은 93 % 이었다. 폴리머 필름은 5.0 nm 의 면내 위상차값 Re[590] 과, 12.0 nm 의 두께 방향 위상차값 Re[590] 과, 1.576 의 평균 굴절율을 가졌다.
Figure 112005059917673-PAT00048
표 1 에 기재된 특성을 갖는 이축 연신된 폴리프로필렌 필름 "TORAYFAN" (제품명, Toray Industries, Inc. 제조, 60 ㎛ 의 두께) 을 아크릴릭 감압 접착제층 (15 ㎛ 의 두께) 을 통하여 폴리머 필름 (55 ㎛ 의 두께) 의 양면에 접착하였다. 다음으로, 이 필름의 길이 방향을 고정시키면서, 롤 연신 장치를 이용하여, 이 결과물을 공기 순환형 자동온도조절 오븐에서 147 ℃ (필름의 배면으로부터 3 cm 의 길이에서의 온도, 온도 변화 = ±1 ℃) 에서 1.27 배 연신함으로써, 위상차 필름 (A) 를 제조하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름 (A) 의 특성 및 연신 조건을 나타낸다.
Figure 112005059917673-PAT00049
Figure 112005059917673-PAT00050
참고예 1 에 이용되는 아크릴릭 감압 접착제를 다음과 같이 준비하였다 : 용액 중합을 통하여 합성되는 이소노닐 아크릴레이트 (중량 평균 분자량 = 550000) 를 베이스 폴리머로서 이용하고; 100 중량부의 베이스 폴리머에 대하여 폴리이소시아네이트 화합물 "CORONATE L" (제품명, Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd. 제조) 의 가교결합제 3 중량부와 촉매 "OL-1" (제품명, Tokyo Fine Chemical Co., LTd. 제조) 의 10 중량부를 혼합하여 준비하였다.
참고예 1 에서 획득되는 위상차 필름 (A) 을 테트라하이드로퓨란에서 용해하고, 8 시간 동안 방치하여 0.1 wt% 의 용액을 준비하였다. 다음으로, 이 용액을 0.45 ㎛ 멤브레인 필터를 통하여 여과하고, 여과물을 GPC 측정에 투입하였다. GPC 측정을 통해 결정된 스티렌계 수지의 함량은 전체 고체 함량 100 중량부에 대하여 27 중량부였다.
참고예 1 에서 획득되는 위상차 필름의 1H-NMR 측정을 통하여 방향족 디하이드릭 페놀 화합물 성분의 중량비를 결정하였다. 구체적으로는, 폴리머 필름을 클로로포름에서 용해하고, 이 클로로포름 용액을 메탄올 중량 당 100 회 떨어뜨림으로써, 23 ℃ 에서 백색 고체를 침전하였다 (재침전). 용액을 여과하고 메탄올 용융성 분류 및 메탄올 불용성 분류로 분리하였다. 메탄올 불용성 분류는 1H-NMR 측정에 대하여 클로로포름-D 에 용해하였다. 그 결과, 성분의 중량비는, 1H-NMR 측정에서 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판의 메틸기로부터 유도된 1.68 ppm (6H) 및 1,1-비스(4-하이드로페닐)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산의 사이클로헥실 고리의 3 위치에 치환되는 메틸기로부터 유도된 2.69 ppm (6H) 에서의 피크들의 적분 비율로부터 결정하였으며, 그 비율은 4 : 6 이었다.
(참고예 2)
연신율을 1.27 배에서 1.30 배로 변경하였다는 점을 제외하고, 참고예 1 에서와 동일한 방법으로 위상차 필름 (B) 을 생성하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름 (B) 의 특성 및 연신 조건을 나타낸다.
(참고예 3)
연신 온도를 147 ℃ 에서 146 ℃ 로 연신 비율을 1.27 배에서 1.25 배로 변경하였다는 점을 제외하고, 참고예 1 에서와 동일한 방법으로 위상차 필름 (C) 을 생성하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름 (C) 의 특성 및 연신 조건을 나타낸다.
(참고예 4)
연신 온도를 147 ℃ 에서 145 ℃ 로 연신 비율을 1.27 배에서 1.20 배로 변경하였다는 점을 제외하고, 참고예 1 에서와 동일한 방법으로 위상차 필름 (D) 을 생성하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름 (D) 의 특성 및 연신 조건을 나타낸다.
(참고예 5)
연신 온도를 147 ℃ 에서 140 ℃ 로 연신 비율을 1.27 배에서 1.10 배로 변경하였다는 점을 제외하고, 참고예 1 에서와 동일한 방법으로 위상차 필름 (E) 을 생성하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름 (E) 의 특성 및 연신 조건을 나타낸다.
(참고예 6)
카보네이트 전구체로서 포스겐을, 방향족 디하이드릭 페놀 성분으로서 비페놀 (A) 을 이용하여 통상의 방법을 통하여, 획득하였다. 다음으로, 이축 연신된 폴리프로필렌 필름을 아크릴릭 감압 접착제층을 통하여 폴리카보네이트계 수지로 이루어지는 폴리머 필름 (60 ㎛ 의 두께) 의 양면에 접착하였다. 다음으로, 이 필름을, 롤 연신 장치를 이용하여, 공기 순환형 자동온도조절 오븐에서 160 ℃ 에서 (필름의 배면으로부터 3 cm 의 길이에서의 온도, 온도 변화 = ±1 ℃) 이 필름의 길이 방향을 고정하면서 1.10 배 연신함으로써, 위상차 필름 (F) 를 획득하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름 (F) 의 특성을 나타낸다. 참고예 6 에서 이용되는 이축 연신된 프로필렌 필름 및 아크릴릭 감압 접착제는 참고예 1 에서 이용된 것과 동일하였다. 폴리카보네이트계 수지로 구성되는 폴리머 필름은 150 ℃ 의 유리 전이 온도 (Tg), 7 nm 의 연신 전 면내 위상차값, 및 15 mm 의 연신전 두께 방향 위상차값을 가졌다.
(참고예 7)
이소부틸렌과 N-메틸말레이미드로 구성되는 교호 폴리머 (N-메틸말레이미드 함량 : 50 mol%, 유리 전이 온도 : 157 ℃) 의 65 중량부, 아크릴오니트릴/스티렌 코폴리머 (아크릴오니트릴 함량 : 27 mol%) 35 중량부, 및 2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-[(헥실)옥시]-페놀의 1 중량부를 압출기를 이용하여 펠렛으로 형성하였다. 다음으로, 이 펠렛을 100 ℃ 에서 5 시간 동안 건조하고, 40 nmΦ 단일 스크류 압출기 및 400 nm 폭을 갖는 T-다이를 이용하여 270 ℃ 에서 압출하였다. 시트형 용융 수지를 냉각 드럼에서 냉각하여, 약 600 mm 의 폭 및 40 ㎛ 의 길이를 갖는 폴리머 필름 (G) 를 제조하였다. 표 3 은 폴리머 필름 (G) 의 특성을 나타낸다.
Figure 112005059917673-PAT00051
(참고예 8)
시중에서 입수가능한 노르보르넨계 수지 필름 "ZEONOR ZF14-040" (제품명, Zeon Corporation 제조, 두께 : 40 ㎛) 을 폴리머 필름 (H) 로서 이용하였다. 표 3 은 폴리머 필름 (H) 의 특성을 나타낸다.
(참고예 9)
80 중량부의 사이클로펜타논에 노르보르넨계 수지 "ARTON" (JSR Corporation 제조) 20 중량부를 첨가하여, 용액을 준비하였다. 이 용액을 트리아세틸 셀룰로오스 필름 "UZ-TAC" (제품명, Fuji Photo Film Co., Ltd. 제조, Re[590]=2.2 nm, Rth[590]=39.8 nm) 상에 150 ㎛ 두께로 도포하여, 이 결과물을 140 ℃ 에서 3 분 동안 건조하였다. 건조 후, TAC 필름의 표면 상에 형성된 노르보르넨계 필름을 박리함으로써, 투명 셀룰로오스계 수지 필름을 폴리머 필름 (I) 으로서 획득하였다. 표 3 은 폴리머 필름 (I) 의 특성을 나타낸다.
(참고예 10)
그라비어 코터를 이용하여, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 "S-27E" (Toray Industries, Inc. 제조, 두께 : 75 ㎛) 상에, 에틸 실리케이트 용액 (COLCOAT Co., Ltd. 제조, 에틸 아세테이트 및 이소프로필 알코올의 2 wt% 혼합액) 을 도포하였다. 결과물을 130 ℃ 에서 30 초 동안 건조하여, 0.1 ㎛ 두께를 갖는 글라스 폴리머 필름을 형성하였다.
수직 배향을 형성할 수 있으며 하기 식 (11) 으로 표현되는 메소겐 측쇄를 갖는 액정 폴리머 (중량 평균 분자량 (Mw) = 5000) 5 중량부, 시중에서 입수 가능한 중합성 액정 모노머 "Paliocolor LC242" (제품명, BASF Aktiengesellschaft 제조) 20 중량부, 및 중합 개시제 "IRGACURE 907" (제품명, Ciba Specialty Chemicals) 1.25 중량부를 75 중량부의 사이클로헥산에 용해하여, 혼합액을 준비하였다. 바코터에 의해, 기판으로서 적층제 (폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름/글라스 폴리머 필름) 의 기판인 글라스 폴리머 필름 상에 이 혼합액을 도포하였다. 이 결과물을 공기 순환형 자동온도조절 오븐에서 80 ℃±1 ℃ 에서 2 분간 건조하여, 실온으로 냉각함으로써, 기판 상에 고정되어 있는 수직 배향된 중합성 액정 모노머를 갖는 액정층을 형성하였다. 다음으로, 이 액정층을 혼합액이 도포된 면으로부터 (광원으로서 금속 할라이드 램프를 갖는 자외선 장치를 이용하여) 자외선광으로 400 mJ/cm2 (365 nm 에서 측정된 값) 으로 조사하였다. 이 중합성 액정 모노머를 경화함으로써, 기판 상에 포지티브 C 플레이트를 제조하였다. 획득된 포지티브 C 플레이트는 0.55 ㎛ 의 두께, 0.1 nm 의 Re[590], 및 -55.2 nm 의 Rth[590] 을 가졌다.
포지티브 C 플레이트를 기판으로부터 박리하고, 각각의 지상축이 서로에 대하여 수직하도록 80 ㎛ 두께를 갖는 시중에서 입수가능한 트리아세틸 셀룰로오스 필름 "UZ-TAC" (제품명, Fuji Photo Film Co., Ltd. 제조, Re[590]=2.5 nm, Re[590]=60.2 nm) 상에 적층함으로써, 폴리머 필름 (J) 를 제조하였다. 표 3 은 폴리머 필름 (J) 의 특성을 나타낸다.
Figure 112005059917673-PAT00052
(참고예 11)
시중에서 입수가능한 노르보르넨계 수지 필름 "ZEONOR ZF14-100" (제품명, Zeon Corporation 제조, 두께 100 ㎛) 을 폴리머 필름 (K) 로서 이용하였다. 표 3 은 폴리머 필름 (K) 의 특성을 나타낸다.
(참고예 12)
시중에서 입수가능한 트리아세틸 셀룰로오스 필름 "UZ-TAC" (제품명, Fuji Photo Film Co., Ltd., 두께 40 ㎛) 을 폴리머 필름 (L) 로서 이용하였다. 표 3 은 폴리머 필름 (L) 의 특성을 나타낸다.
(참고예 13)
시중에서 입수가능한 트리아세틸 셀룰로오스 필름 "UZ-TAC" (제품명, Fuji Photo Film Co., Ltd., 두께 80 ㎛) 을 폴리머 필름 (M) 로서 이용하였다. 표 3 은 폴리머 필름 (M) 의 특성을 나타낸다.
(실시예 1)
폴리비닐 알코올 필름을 요오드를 함유하는 수용액에서 착색시킨 다음, 붕산을 함유하는 수용액에 상이한 속도의 롤러 사이에서 6 배 일축 연신함으로써, 2 개의 편광자 (P1, P2) 를 획득하였다. 획득된 편광자 (P1, P2) 는 각각 23 % 의 수분 함량, 28 ㎛ 의 두께, 99.9 % 의 편광도, 및 43.5 % 의 단일축 투과율을 가졌다. 다음으로, 액정 패널을 IPS 모드의 액정셀을 포함하는 액정 표시 장치 "KLV-17HR2" (Sony Corporatiopn 제조) 에서 꺼내었다. 액정셀의 상하부에 배치되는 편광판을 제거하고, 글라스 표면 (전면 및 배면) 을 세정하였다.
다음으로, 시인측에서 봤을 때, 액정셀의 표면 상에 제 1 광학 소자인 위상차 필름 (A) 을, 액정셀의 장변과 위상차 필름 (A) 의 지상축이 서로에 대하여 평행하도록 적층하였다. 다음으로, 이 편광자 (P1) 을 위상차 필름 (A) 의 지상축과 편광자 (P1) 의 흡수축이 서로에 대하여 평행하도록 (0°±0.5°), 위상차 필름 (A) 의 표면 상에 편광자 (P1) 을 적층하였다. 다음으로, 시중에서 입수가능한 트리아세틸 셀룰로오스 필름 (제품명, Fuji Photo Film Co., Ltd. 제조) 을, 그 상부에 위상차 필름 (A) 을 적층하지 않고, 편광자 (P1) 상부에 적층하였다.
액정셀의 단변과 폴리머 필름 (G) 의 지상축이 서로에 대하여 평행하게 되도록, 백라이트측 상의 액정셀 표면 상에, 폴리머 필름 (G) 을 제 2 광학 소자로서 적층하였다. 이 편광자 (P2) 을 폴리머 필름 (G) 의 지상축과 편광자 (P2) 의 흡수축이 서로에 대하여 평행하도록 (0°±0.5°), 폴리머 필름 (G) 의 표면 상에 편광자 (P2) 을 적층하였다. 다음으로, 시중에서 입수가능한 트리아세틸 셀룰로오스 필름 (제품명, Fuji Photo Film Co., Ltd. 제조) 을, 그 상부에 위상차 필름 (A) 을 적층하지 않고, 편광자 (P1) 상부에 적층함으로써, 도 2a 에 나타낸 바와 동일한 구조를 갖는 O-모드의 액정 패널 (I) 을 제조하였다. 이와 같이 제조된 액정 패널은 서로에 대하여 수직한 편광자 (P1, P2) 의 흡수축을 가졌다.
액정 패널을 본래의 액정 표시 장치에 포함시키고, 백라이트를 10 분 동안 전원을 켜둠으로써, 경사 방향의 콘트라스트 비를 측정하였다. 표 4 는 획득된 특성을 나타낸다.
Figure 112005059917673-PAT00053
다음으로, 백라이트를 추가적으로 8 시간 동안 전원을 켜두고, 2 차원 컬러 분포 측정 장치 "CA-1500" (Konica Minolta Holdings, Inc. 제조) 를 이용하여, 액정 표시 장치의 표시 화면을 암실에서 사진촬영하였다. 도 7 에서 나타낸 바와 같이, 백라이트의 열로 인한 표시 불균일이 거의 없었다.
(실시예 2)
제 1 광학 소자에서 위상차 필름 (A) 을 위상차 필름 (B) 로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정 패널을 제조하였다. 다음으로, 이 액정 패널을 포함하는 액정 장치의 경사 방향의 콘트라스트비를 측정하였다. 표 4 는 획득된 특성을 나타낸다.
(실시예 3)
제 1 광학 소자에서 위상차 필름 (A) 을 위상차 필름 (C) 로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정 패널을 제조하였다. 다음으로, 이 액정 패널을 포함하는 액정 장치의 경사 방향의 콘트라스트비를 측정하였다. 표 4 는 획득된 특성을 나타낸다.
(실시예 4)
제 1 광학 소자에서 위상차 필름 (A) 을 위상차 필름 (E) 로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정 패널을 제조하였다. 다음으로, 이 액정 패널을 포함하는 액정 장치의 경사 방향의 콘트라스트비를 측정하였다. 표 4 는 획득된 특성을 나타낸다. 2 개의 위상차 필름 (E) 은 각각의 지상축이 서로에 대하여 평행하도록 적층되었다.
(실시예 5)
제 2 광학 소자에서 위상차 필름 (G) 을 위상차 필름 (H) 로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정 패널을 제조하였다. 다음으로, 이 액정 패널을 포함하는 액정 장치의 경사 방향의 콘트라스트비를 측정하였다. 표 4 는 획득된 특성을 나타낸다.
(실시예 6)
제 2 광학 소자에서 위상차 필름 (G) 을 위상차 필름 (J) 로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정 패널을 제조하였다. 다음으로, 이 액정 패널을 포함하는 액정 장치의 경사 방향의 콘트라스트비를 측정하였다. 표 4 는 획득된 특성을 나타낸다.
(실시예 7)
제 2 광학 소자에서 위상차 필름 (G) 을 위상차 필름 (K) 로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정 패널을 제조하였다. 다음으로, 이 액정 패널을 포함하는 액정 장치의 경사 방향의 콘트라스트비를 측정하였다. 표 4 는 획득된 특성을 나타낸다.
(실시예 8)
제 2 광학 소자에서 위상차 필름 (G) 을 위상차 필름 (K) 로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정 패널을 제조하였다. 다음으로, 이 액정 패널을 포함하는 액정 장치의 경사 방향의 콘트라스트비를 측정하였다. 표 4 는 획득된 특성을 나타낸다.
(비교예 1)
제 1 광학 소자에서 위상차 필름 (A) 을 위상차 필름 (D) 로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정 패널을 제조하였다. 다음으로, 이 액정 패널을 포함하는 액정 장치의 경사 방향의 콘트라스트비를 측정하였다. 표 4 는 획득된 특성을 나타낸다.
(비교예 2)
제 1 광학 소자에서 위상차 필름 (A) 을 위상차 필름 (E) 로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정 패널을 제조하였다. 다음으로, 이 액정 패널을 포함하는 액정 장치의 경사 방향의 콘트라스트비를 측정하였다. 표 4 는 획득된 특성을 나타낸다.
(비교예 3)
제 2 광학 소자에서 위상차 필름 (G) 을 위상차 필름 (L) 로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정 패널을 제조하였다. 다음으로, 이 액정 패널을 포함하는 액정 장치의 경사 방향의 콘트라스트비를 측정하였다. 표 4 는 획득된 특성을 나타낸다.
(비교예 4)
제 2 광학 소자에서 위상차 필름 (G) 을 위상차 필름 (M) 로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정 패널을 제조하였다. 다음으로, 이 액정 패널을 포함하는 액정 장치의 경사 방향의 콘트라스트비를 측정하였다. 표 4 는 획득된 특성을 나타낸다.
(비교예 5)
제 1 광학 소자에서 위상차 필름 (A) 을 위상차 필름 (F) 로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정 패널을 제조하였다. 다음으로, 이 액정 패널을 본래의 액정 표시 장치에 포함시키고, 백라이트를 8 시간 동안 전원을 켜두었다. 다음으로, 2 차원 컬러 분포 측정 장치 "CA-1500" (Konica Minolta Holdings, Inc. 제조) 를 이용하여, 암실에서, 액정 표시 장치의 표시 화면을 사진촬영하였다. 도 8 에서 나타낸 바와 같이, 백라이트의 열로 인한 큰 표시 불균일이 광범위하게 나타냈다.
(평가)
실시예 1 내지 4 에 나타낸 바와 같이, 경사 방향으로 높은 콘트라스트 비를 갖는 액정 표시 장치가, 작은 위상차값을 갖는 제 2 광학 소자, 및 240 내지 350 nm 의 범위 내에 Re[590] 을 갖는 제 1 광학 소자를 포함하는 액정 표시 장치로 구비되었다. 또한, 실시예 5 내지 8 에서 나타낸 바와 같이, 경사 방향으로 고 콘트라스트비를 갖는 액정 표시 장치가 0 내지 20 nm 의 범위 내에 Rth[590] 을 갖는 제 2 광학 소자를 포함하는 액정 표시 장치로 획득되었다. 실시예 1 의 액정 패널을 포함하는 액정 표시 장치는 장기간 동안 백라이트의 전원을 켜두었을 때에도 백라이트의 열로 인한 표시 불균일이 거의 발생되지 않았다. 실시예 2 내지 8 각각의 액정 표시 장치에서도 실시예 1 에서와 유사하게 거의 표시 불균일이 발생되지 않았다. 그러나, 비교예 1 내지 4 각각의 경우, 액정 표시 장치가 전술한 범위를 벗어난 위상차값을 갖는 제 1 광학 소자 및 제 2 광학 소자를 포함했기 때문에, 경사 방향으로 낮은 콘트라스트 비를 갖는 액정 표시 장치를 각각 제공하였다. 비교예 5 에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 장치는 통상의 기술을 통하여 획득된 큰 광탄성 계수를 갖는 위상차판을 이용하는 액정 패널에 포함하였으며, 백라이트의 열로 인하여 표시 불균일이 광범위하게 발생되었다.
본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않는다면, 당업자는 다양한 다른 변형을 가할 수 있으며 쉽게 수행할 수 있다. 따라서, 첨부된 특허청구범위의 범위는 상세한 설명으로 제한되지 않으며 넓게 해석되어야 하는 것은 자명하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정 패널은 경사 방향의 콘트라스트비가 개선되었으며, 액정 표시 장치의 표시 특성 개선에 매우 유용하다. 따라서, 본 발명의 액정 패널은 액정 표시 장치 또는 액정 텔레비전에 적절하게 이용될 수도 있다.

Claims (20)

  1. 액정셀;
    상기 액정셀의 양면 상에 배치되는 편광자;
    상기 일 편광자와 상기 액정셀 사이에 배치되는 제 1 광학 소자; 및
    상기 타 편광자와 상기 액정셀 사이에 배치되는 제 2 광학 소자를 포함하며,
    상기 제 1 광학 소자는 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하고 하기 식 (1) 및 (2) 을 충족시키는 위상차 필름을 포함하며,
    240 nm
    Figure 112005059917673-PAT00054
    Re[590]
    Figure 112005059917673-PAT00055
    350 nm (1)
    0.20
    Figure 112005059917673-PAT00056
    Rth[590]/Re[590]
    Figure 112005059917673-PAT00057
    0.80 (2)
    상기 식 (1) 및 (2) 에서, Re[590] 및 Rth[590] 은 각각 23 ℃ 에서 590 nm 의 파장광을 이용하여 측정된 상기 위상차 필름의 면내 위상차값과 두께 방향 위상차값을 나타내며,
    상기 제 2 광학 소자는 실질적으로 광학적 등방성을 갖는, 액정 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 소자는 상기 일 편광자의 흡수축과 실질적으로 평행한 지상축 (遲相軸) 및 실질적으로 수직한 지상축 중 하나의 지상축을 갖는, 액정 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정셀은 전계가 존재하지 않는 상태로 균일 (homogeneously) 배향된 네마틱 액정을 함유하는 액정층을 포함하는, 액정 패널.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액정층은 nx>ny=nz 의 굴절율 프로파일을 갖는, 액정 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 액정셀은 IPS 모드 및 FFS 모드 중 하나를 포함하는, 액정 패널.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정셀의 초기 배향 방향은 상기 제 2 광학 소자가 배치되는 측 상의 상기 편광자의 흡수축 방향에 실질적으로 평행한, 액정 패널.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 액정셀의 상기 초기 배향 방향은 상기 액정셀의 백라이트측 상에 배치되는 상기 편광자의 흡수축 방향에 실질적으로 평행한, 액정 패널.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 액정셀의 상기 초기 배향 방향은 상기 액정셀의 백라이트측 상에 배치되는 상기 편광자의 흡수축 방향에 실질적으로 수직한, 액정 패널.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 소자는 0.81 내지 1.10 의 파장 분산 특성을 갖는, 액정 패널.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 소자는 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 단일 위상차 필름을 포함하는, 액정 패널.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 소자는 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 위상차 필름을 포함한 적층체를 포함하는, 액정 패널.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상차 필름 중 상기 스티렌계 수지 함량은 전체 고체 함량 100 중량부에 대하여 10 내지 40 중량부인, 액정 패널.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상차 필름의 상기 포리카보네이트계 수지는, 하기 식 (5) 및 (6),
    Figure 112005059917673-PAT00058
    로 표현되는 반복 단위를 함유하는, 액정 패널.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상차 필름은 23 ℃ 에서 590 nm 파장광을 이용하여 측정된 광탄성 계수의 절대값이 2.0×10-11 내지 8.0×10-11 m2/N 인, 액정 패널.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 필름은 하기 식 (3) 및 (4) 를 충족시키고,
    0 nm
    Figure 112005059917673-PAT00059
    Re[590]
    Figure 112005059917673-PAT00060
    10 nm (3)
    0 nm
    Figure 112005059917673-PAT00061
    Rth[590]
    Figure 112005059917673-PAT00062
    20 nm (4)
    상기 식 (3) 및 (4) 에서, Re[590] 및 Rth[590] 은 각각 23 ℃ 에서 590 nm 파장광을 이용하여 측정된 상기 위상차 필름의 면내 위상차값과 두께 방향 위상차값을 나타내는, 액정 패널.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 소자는 셀룰로오스계 수지, 노르보르넨계 수지, 및 이소부틸렌과 N-메틸말레이미드의 교호 코폴리머와 아크릴오니트릴/스티렌 코폴리머를 함유하는 수지로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상의 폴리머 필름을 포함하는, 액정 패널.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 소자는 하기 식 (7) 및 (8) 을 충족시키는 네거티브 C 플레이트과 하기 식 (9) 및 (10) 을 충족시키는 포지티브 C 플레이트를 적층하여 준비되는 적층 필름을 포함하며,
    0 nm<Re[590]
    Figure 112005059917673-PAT00063
    10 nm (7)
    20 nm<Rth[590]
    Figure 112005059917673-PAT00064
    400 nm (8)
    0 nm<Re[590]
    Figure 112005059917673-PAT00065
    10 nm (9)
    -400 nm
    Figure 112005059917673-PAT00066
    Rth[590]
    Figure 112005059917673-PAT00067
    -20 nm (10)
    상기 식 (7), (8), (9) 및 (10) 에서, Re[590] 및 Rth[590] 은 각각 23 ℃ 에서 590 nm 파장광을 이용하여 측정된 상기 위상차 필름의 면내 위상차값과 두께 방향 위상차값을 나타내는, 액정 패널.
  18. 제 1 항에 있어서,
    각각의 편광자의 외측에 보호 필름을 더 포함하는, 액정 패널.
  19. 제 1 항에 기재된 액정 패널을 포함하는, 액정 텔레비전.
  20. 제 1 항에 기재된 액정 패널을 포함하는, 액정 표시 장치.
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