KR20070027525A

KR20070027525A - 광시야각 보상 편광판, 액정 패널 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20070027525A
Application number: KR1020067020090A
Authority: KR
Inventors: 기이치 시모다이라; 히로유키 오카다; 다츠야 오오스카; 유우이치 니시코우지
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2007-03-09
Also published as: KR100849053B1; TW200612117A; US7773174B2; JP2005352404A; CN100460901C; CN1950732A; WO2005121847A1; US20080303995A1

Abstract

본 발명의 광시야각 보상 편광판은 광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료에 의해 형성되고, 또한 당해 재료가 경사 배향되어 있는 광학 필름 (1), 이방성 광산란 필름 (2) 및 편광자 (3) 가 적층되어 있다. 이러한 광시야각 보상 편광판을 액정 표시 장치에 이용한 경우에는, 화면의 법선 방향에 대해서 좌우 방향 및 상하 방향에 대하여 시야각 특성을 확대할 수 있다.

광시야각 보상 편광판, 액정 패널, 액정 표시 장치

Description

광시야각 보상 편광판, 액정 패널 및 액정 표시 장치{WIDE VIEW ANGLE COMPENSATION POLARIZING PLATE, LIQUID CRYSTAL PANEL AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 광시야각 보상 편광판 및 당해 광시야각 보상 편광판을 이용한 액정 패널에 관한 것이다. 특히 본 발명의 광시야각 보상 편광판은 액정 셀의 시인측에 적층한 액정 패널에 이용하는 경우에 유용하다. 이들 본 발명의 액정 패널은 액정 표시 장치에 적합하게 적용된다.

액정 표시 장치는 디스플레이로서 여러 가지 분야에서 이용되고 있지만, 액정 표시 장치는 그 원리적인 이유에 의해 어떤 특유의 시야각 특성을 갖는다. 따라서, 액정 표시 장치에는 시야각 특성을 확대하는 요망이 있다.

예컨대, 액정 셀 내의 액정 분자의 배열 패턴에 의해 액정 표시 장치의 시야각 특성의 확대를 도모하는 방법이 있다. 구체적으로는, TN 모드, STN 모드, IPS 모드, VA 모드 등 표시 모드가 제안되어 있다. 이들 각 모드는 각각에 그 시야각 특성이 상이하고 장점과 단점을 갖는다.

또한 액정 표시 장치의 시야각 특성은 액정 셀 내의 액정 분자 배향 방향과 편광자 흡수 축의 조합이나, 액정 셀의 리타데이션 등에 의해 크게 영향을 받는다. 이들을 고려하여, 광학 보상 필름을 이용하여 액정 패널에 시인성을 갖게 하여 액정 표시 장치의 시각 특성의 확대를 도모하는 방법이 있다.

광학 보상 필름으로서는, 폴리카보네이트로 대표되는 고분자 재료를 이용한 위상차 필름을 베이스로 한 것이나, 고분자 액정 폴리머 필름을 이용한 것 등의 여러 가지 것이 제안되어 있다. 고분자 액정 폴리머 필름의 예로서는, 필름 평면 방향으로부터 보아 액정 분자가 꼬여 있는 꼬임 위상차 필름이나, 디스코틱 액정이나 네마틱 액정을 이용하여 필름 평면에 대한 법선 방향으로부터 봤을 때에 어느 정도 일축성을 가지면서, 그 단면 방향으로부터 보면 고유의 경사각을 갖는 것 등이 있다. 특히, 디스코틱 액정은 광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료이고, 이 경사 배향시킨 것이 광학 보상 필름으로서 이용된다. 그 구체예로서는, 후지 사진 필름사 제조의 WV 필름이 알려져 있다. 상기 디스코틱 액정을 이용한 광학 보상 필름은, TN (90°트위스트) 모드의 액정 셀을 이용한 TFT 형 액정 표시 장치 등에 있어서, 시각 확대용 필름으로서 이용되고 있고, 액정 표시 장치의 시야각 특성을 향상시키고 있었다(예컨대, 특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).

그러나, 상기 디스코틱 액정을 이용한 광학 필름을 액정 표시 장치에 이용한 경우에는, 화면의 법선 방향에 대하여 좌우 방향으로의 시야각 특성을 확대할 수는 있지만, 상하 방향 (특히 하 방향) 으로의 시야각 특성의 확대는 충분하지 않았다. 또한 상기 디스코틱 액정을 이용한 광학 필름은 당해 필름의 황색 방향의 착색이 일반적으로 충분하다고는 말할 수 없었다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2001-91745호

특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2002-90527호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은 액정 표시 장치에 이용한 경우에, 화면의 법선 방향에 대하여 좌우 방향 및 상하 방향에 대하여 시야각 특성을 확대할 수 있는 광시야각 보상 편광판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 시야각 특성을 확대할 수 있고, 또한 표시 화상의 착색을 억제할 수 있는 광시야각 보상 편광판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 광시야각 보상 편광판을 이용한 액정 패널, 당해 액정 패널을 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 광시야각 보상 편광판에 의해 상기 목적에 달성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉 본 발명은 광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료에 의해 형성되고, 또한 당해 재료가 경사 배향하고 있는 광학 필름 (1), 이방성 광산란 필름 (2) 및 편광자 (3) 가 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광시야각 보상 편광판에 관한 것이다.

상기 본 발명의 광시야각 보상 편광판은 편광자 (3) 에 광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료에 의해 형성되고, 또한 당해 재료가 경사 배향하고 있는 광학 필름 (1) 이 적층되며, 또한 여기에 더하여 이방성 광산란 필름 (2) 이 적층되어 있다. 광학 필름 (1) 만으로는 상하 방향 (특히 하 방향) 으로의 시야각 특성의 확대가 충분하지 않았지만, 광학 필름 (1) 을 이방성 광산란 필름 (2) 과 조합함으로써, 좌우 방향 및 상하 방향의 전체 방향으로의 시야각 특성을 확대할 수 있다. 또한, 광학 필름 (1) 은 황색 방향의 착색을 갖고, 이방성 광산란 필름 (2) 도 약간 황색을 나타내는 것이지만, 이들을 조합한 경우에는 의외로 황색 방향의 착색을 억제할 수 있어, 표시색이 뉴트럴색을 나타내는, 양호한 표시 화상을 얻을 수 있다.

상기 광시야각 보상 편광판에 있어서, 광학 필름 (1) 을 형성하는, 광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료는, 디스코틱 액정 화합물인 것이 바람직하다. 광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료는 특별히 제한되지 않지만, 경사 배향의 제어가 좋고, 또한 일반적인 재료로 비용이 비교적 저렴하다는 점에서 디스코틱 액정 화합물이 바람직하다.

상기 광시야각 보상 편광판에 있어서, 광학 필름 (1) 을 형성하는, 광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료는, 그 평균 광축과 광학 필름 (1) 의 법선 방향으로부터 이루는 평균 경사 각도가 5°∼ 50°의 범위에서 경사 배향하고 있는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 광학 필름 (1) 은 이방성 광산란 필름 (2) 과 조합하여 이용되지만, 광학 필름 (1) 의 상기 평균 경사 각도를 5°이상으로 제어함으로써, 액정 표시 장치 등에 실장한 경우의 시야각 확대 효과 (특히 하 방향으로의) 가 크다. 또한, 상기 평균 경사 각도를 50°이하로 제어함으로써, 시야각을 상하 좌우의 모든 방향 (4 방향) 에서 시야각이 양호해지고, 방향에 따라서 시야각이 좋아지거나 나빠지거나 하는 것을 억제할 수 있다. 이러한 관점으로부터, 상기 평균 경사 각도는 10°∼ 30°가 바람직하다.

또한, 광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 광학 재료 (예컨대, 디스코틱 액정성 분자) 의 경사 배향 상태는 필름면 내와의 거리에 수반하여 변화하지 않는 균일한 경사 (틸트) 배향이어도 되고, 상기 광학 재료와 필름면 내와의 거리에 수반하여 변화하고 있어도 된다.

상기 광시야각 보상 편광판에 있어서, 이방성 광산란 필름 (2) 으로서는, 필름 내부에 굴절률이 상이한 부분이 불규칙한 형상·두께로 분포함으로써, 굴절률의 고저로 이루어지는 농담 모양이 형성되어 있고, 또한 그 굴절률이 상이한 부분이 필름의 두께 방향에 대하여 경사되어 층형상으로 분포하고 있는 구조를 갖고 있는 것이 적합하게 이용된다.

상기 광시야각 보상 편광판에 있어서, 각 필름의 적층 순서는 특별히 제한되지 않고, 광학 필름 (1), 편광자 (3), 이방성 광산란 필름 (2) 의 순서로 적층되어 있는 것이 바람직하다. 상기 순서로 적층한 경우에는, 시야각 특성의 확대 효과가 가장 양호하다.

또한, 상기 광시야각 보상 편광판에 있어서, 이방성 광산란 필름 (2) 의 최대 산란 방향과 Z 축이 이루는 최대 산란 각도는 20°∼ 50°의 범위에 있는 것이, 시야각 특성의 확대 효과의 점에서 바람직하다. 최대 산란 각도는 20°∼ 40°, 나아가서 25°∼ 35°인 것이 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 광시야각 보상 편광판이 액정 셀에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 패널에 관한 것이다. 상기 광시야각 보상 편광판은 액정 셀의 시인측 기판에 접합되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 광시야각 보상 편광판은 시인측의 액정 셀 기판측으로부터 광학 필름 (1), 편광자 (3), 이방성 광산란 필름 (2) 이 이 순서로 적층되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 광시야각 보상 편광판은, 액정 셀의 시인측 기판 및/또는 입사측기판의 모든 측에 적용 가능하지만, 액정 셀의 시인측 기판의 측에 적용한 경우에 시야각 특성의 확대 효과가 좋다. 또한, 시인측의 액정 셀 기판측으로부터 광학 필름 (1), 편광자 (3), 이방성 광산란 필름 (2) 이 이 순서로 적층된 경우에 시야각 특성의 확대 효과가 보다 양호하다.

상기 액정 패널은 액정 표시 장치에서의 평면을 X-Y 평면으로 하고, X-Y 평면에 수직한 방향을 Z 축으로 하며, 이방성 광산란 필름 (2) 을 투과한 광의 최대 산란 방향과 액정 셀 내의 액정 분자의 평균 다이렉터를 각각 X-Y 평면에 투영한 벡터와 Z 축에 투영한 벡터로 나눈 경우에,

이방성 광산란 필름 (2) 을 투과한 광의 최대 산란 방향을 X-Y 평면에 투영한 벡터와, 액정 셀 내의 액정 분자의 평균 다이렉터를 X-Y 평면에 투영한 벡터가 이루는 각도가 40°이하이고, 또한,

이방성 광산란 필름 (2) 을 투과한 광의 최대 산란 방향과 상기 액정 분자의 평균 다이렉터는 모두 Z 축에 투영한 벡터가 동일 방향을 향하고 있는 것이 시야각 특성의 확대 효과의 점에서 바람직하다.

상기 이방성 광산란 필름 (2) 의 최대 산란 방향과 액정 분자의 평균 다이렉터를 각각 X-Y 평면에 투영한 벡터가 이루는 각도는 40°이하, 나아가서는 30°이하, 나아가서는 20° 이하인 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 0°이다. 또한, 이방성 광산란 필름 (2) 의 최대 산란 방향과 액정 분자의 평균 다이렉터는 양자의 방향이 Z 축에 대하여 대략 동일한 방향이 되도록, Z 축에 투영한 벡터의 값이 X-Y 평면에 투영한 벡터의 값보다도, 양자모두 커지는 방향이나, 또는 작아지는 방향이 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 상기 액정 패널이 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명의 광시야각 보상 편광판의 단면도의 일례이다.

도 2 는 본 발명의 광시야각 보상 편광판의 단면도의 일례이다.

도 3 은 본 발명의 액정 패널의 단면도의 일례이다.

도 4 는 본 발명의 액정 패널의 단면도의 일례이다.

도 5 는 이방성 광산란 필름 (2) 의 산란을 도시하는 개념도이다.

도 6 은 도 3 의 액정 패널에서의 각 축방향을 도시하는 개념도의 일례이다.

도 7 은 비교예의 액정 패널의 단면도의 일례이다.

도 8 은 실시예 1 의 액정 패널의 시각 분포 특성을 도시하는 도면이다.

도 9 는 실시예 2 의 액정 패널의 시각 분포 특성을 도시하는 도면이다.

도 10 은 비교예 1 의 액정 패널의 시각 분포 특성을 도시하는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 마이너스의 일축성을 도시하고, 경사 배향하고 있는 광학 필름

2 : 이방성 광산란 필름

3 : 편광자

L : 액정 셀

θ : 최대 산란 각도

a : 최대 산란 방향

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하에 본 발명의 광시야각 보상 편광판을 도면을 참조하면서 설명한다. 본 발명의 광시야각 보상 편광판은 광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료에 의해 형성되고, 또한 당해 재료가 경사 배향하고 있는 광학 필름 (1), 이방성 광산란 필름 (2) 및 편광자 (3) 가 적층되어 있다. 이들 각 필름의 적층 순서는 특별히 제한되지 않고, 도 1 에 도시하는 바와 같이, 광학 필름 (1), 편광자 (3), 이방성 광산란 필름 (2) 의 순서로 적층하는 것이 바람직하다. 또한, 도 2 에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 광시야각 보상 편광판은 이방성 광산란 필름 (2), 광학 필름 (1), 편광자 (3) 의 순서로 적층할 수 있다. 도 1, 도 2 는 광학 필름 (1) 및 편광자 (3) 의 적층물의 한 쪽에 이방성 광산란 필름 (2) 을 적층 한 것이지만, 광학 필름 (1), 이방성 광산란 필름 (2), 편광자 (3) 의 순서로 적층할 수도 있다 (도시하지 않음).

또한, 도 1, 도 2 에 있어서, 각 광학 필름, 편광판은 점착제층을 통해 적층할 수 있다. 점착제층은 1 층이어도 되고, 또한 2 층 이상의 중첩 형태로 할 수 있다.

광학 필름 (1) 을 형성하는, 광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료란, 삼차원 굴절률 타원체에 있어서, 한 방향의 주축의 굴절률이 다른 2 방향의 굴절률보다도 작은 재료를 나타낸다.

광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료로서는, 예컨대, 폴리이미드계 재료나, 디스코틱 액정 화합물 등의 액정계 재료를 들 수 있다. 또한, 이들의 재료를 주성분으로 하고, 그 밖의 올리고머나 폴리머와 혼합, 반응시켜 마이너스의 일축성을 나타내는 재료가 경사 배향한 상태를 고정화하여 필름형상으로 한 것을 들 수 있다. 디스코틱 액정 화합물을 이용하는 경우, 액정성 분자의 경사 배향 상태는, 그 분자 구조, 배향막의 종류 및 광학 이방성층 내에 적당히 가해지는 첨가제 (예컨대, 가소제, 바인더, 계면 활성제) 의 사용에 의해서 제어할 수 있다.

광학 필름 (1) 의 필름면 내의 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직한 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축방향의 굴절률을 nx, ny, nz 로 한 경우에, 광학 필름 (1) 의 정면 위상차 ((nx-ny)×d(두께:㎚)) 는 O∼200㎚ 인 것이 바람직하고, 1∼150㎚ 인 것이 보다 바람직하다. 두께 방향의 위상차 ((nx-nz)×d) 는 10∼400㎚ 인 것이 바람직하고, 50∼300㎚ 인 것이 보다 바람직하다.

광학 필름 (1) 의 두께 (d) 는 특별히 제한되지 않고 1∼200㎛ 이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2∼150㎛ 이다.

이방성 광산란 필름 (2) 으로서는, 필름 내부에 굴절률이 상이한 부분이 불규칙한 형상·두께로 분포함으로써, 굴절률의 고저로 이루어지는 농담 모양이 형성되어 있고, 또한 그 굴절률이 상이한 부분이 필름의 두께 방향에 대하여 경사하여 층형상으로 분포하고 있는 구조를 갖고 있는 것이 바람직하게 이용된다. 상기 이방성 광산란 필름 (2) 은 상기 경사 방향을 따른 각도로 입사하는 광에 대해서는 광산란이 생기고, 상기 경사 방향과는 수직한 각도로 입사하는 광에 대해서는, 단순한 투명 필름으로서 기능하는, 광산란성에 입사 각도 선택성을 가진다. 상기 굴절률이 상이한 부분이 층형상으로 경사하고 있는 방향은, 굴절률의 분포가 한결같은 것이 바람직하다. 또한 굴절률이 상이한 부분이, 층형상으로 경사하고 있는 방향은 굴절률의 분포가 불규칙한 것이 바람직하다. 또한 굴절률이 상이한 부분이 각각 크기는 불규칙하고, 각각의 형상이 세로 길이 (혹은 가로 길이) 로 되어 있고, 각각의 부분에 의한 광산란 특성이 가로 길이 (혹은 세로 길이) 로 됨으로써, 광산란 특성에 이방성을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 이방성 광산란 필름은 일본 공개특허공보 2000-171619호에 개시되어 있다.

전술과 같이, 이방성 광산란 필름 (2) 에 입사한 광은 입사 각도에 의해서 산란광으로서 투과한다. 도 5 는 이방성 광산란 필름 (2) 으로의 입사광 (r1) 이 산란광으로서 투과한 개념도이다. 투과광 (r2) 은 산란광의 최대 산란 방향 (a) 을 나타낸다. θ 는 최대 산란 방향을 나타내는 투과광 (r2) 과 이방성 광산란 필름 (2) 의 법선 방향 (Z 축) 이 이루는 최대 산란 각도이다. 최대 산란 각도는 20°∼ 50°의 범위에 있는 것이 바람직하다.

이방성 광산란 필름 (2) 에 이용하는 재료는, 상기 조건에 들어맞도록, 굴절률차가 0.001 내지 0.2 의 범위에서 적절히 선택되고, 마찬가지로 필름 두께도 상기 굴절률차에 따라서 1000㎛ 내지 1㎛ 의 범위에서 적절하게 선택할 수 있다. 굴절률이 상이한 부분의 크기는 광산란을 생기게 하기 위해서 랜덤으로 규칙성은 없지만, 필요한 산란성을 갖게 하기 위해서 그 평균의 크기는 직경으로 0.1㎛ 내지 300㎛ 의 범위 내에서 적절하게 선택된다.

이방성 광산란 필름 (2) 은, 예컨대 랜덤 마스크 패턴을 이용하여 제작할 수 있다. 즉, UV 광원으로부터 나온 자외광을 콜리메이트 광학계에 의해 평행광으로 하고 마스크 원판을 조사한다. 마스크 원판은 글래스 기판과 랜덤 패턴인 크롬 패턴으로 이루어진다. 마스크 원판의 UV 조사측과는 반대의 면에는 감광 재료를 밀착하여 배치하고, 마스크 원판의 패턴을 감광 재료에 노광 조사한다. 이 때, UV 평행광과 마스크 원판은 소정 각도 (α) 만큼 기울어 배치되어 있기 때문에, 패턴 노광은 감광 재료 중에서 소정 각도 기울어 이루어지는 것이 된다. 이 각도가 광산란 필름 중의 굴절률이 상이한 부분의 경사 각도 (즉, 입사 각도 의존성의 최대 산란 각도 θ) 에 상당하게 된다. 사용하는 감광 재료는 UV 광의 노광부와 미노광부와의 굴절률 변화의 형태로 기록할 수 있는 감광 재료이고, 기록 하고자 하는 농담 모양보다 높은 해상력을 가지며, 그 두께의 방향으로도 패턴을 기록할 수 있는 재료이다. 이러한 기록 재료로서는, 부피형 홀로그램용 감광 재료를 이용할 수 있고, 아그파사 제조 홀로그램용 은염 감광 재료 8E56 건판, 듀퐁사 제조 홀로그램용 감광 재료 HRF 필름 또는 중크롬산젤라틴, 폴라로이드사 제조 DMP-128 기록 재료 등을 들 수 있다. 또한, 랜덤 패턴을 가지는 마스크 원판은 계산기를 이용한 난수 계산으로부터 제작한 흑백 패턴 데이터를, 소위 포토리소그라피의 수법에 의해 글래스 기판 상의 금속 크롬 패턴으로서 에칭한 것을 이용할 수 있다. 물론, 마스크 원판의 제작 방법으로서는, 상기 방식에 한정되는 것은 아니고, 리스 건판을 사용한 사진 수법 등에 의해 제작해도 동일한 마스크를 제작할 수 있다.

또한 이방성 광산란 필름 (2) 은 스펙클 패턴을 이용하여 제작할 수 있다. 즉, 레이저 광원으로부터 나온 레이저 광으로 불투명 글래스를 조사한다. 불투명 글래스의 레이저 조사측과는 반대의 면에는, 소정 거리를 두고 감광 재료를 배치하고, 불투명 글래스로 투과 산란한 레이저 광이 만들어내는 복잡한 간섭 패턴인 스펙클 패턴이 감광 재료에 노광 조사된다. 이 때, 불투명 글래스와 감광 재료는 소정 각도 (α) 만큼 기울어 배치되어 있기 때문에, 스펙클 패턴은 감광 재료 중에서 소정 각도 기울어 노광되게 된다. 이 각도가 광산란 필름 중의 굴절률이 상이한 부분의 경사 (즉, 입사 각도 의존성의 최대 산란 각도 (θ)) 에 상당하게 된다. 기록에 사용하는 레이저 광원은, 아르곤 이온 레이저의 514.5㎚, 488㎚ 또는 457.9㎚ 의 파장 중, 감광 재료의 감도에 따라서 적절하게 선택하여 사용 할 수 있다. 또한, 아르곤 이온 레이저 이외에도 코히어런스 (coherent) 가 좋은 레이저 광원이라면 사용 가능하고, 예컨대 헬륨 네온 레이저나 크립톤 이온 레이저 등을 사용할 수 있다.

편광자 (3) 는 편광자 그 자체를 이용할 수 있지만, 통상, 편광자의 일측 또는 양측에 보호 필름을 갖는 것이다. 보호 필름에는 다른 광학층의 기재 필름을 그대로 적용할 수 있다.

편광자는 특별히 제한되지 않고, 각종의 것을 사용할 수 있다. 편광자로서는, 예컨대, 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포르말화폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 2 색성 염료 등의 2 색성 물질을 흡착시켜 일축 연신한 것, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등의 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 폴리비닐알코올계 필름을 연신하여 2 색성 재료 (요오드, 염료) 를 흡착·배향한 것이 바람직하게 이용된다. 편광자의 두께도 특별히 제한되지 않고, 5∼80㎛ 정도가 일반적이다.

폴리비닐알코올계 필름을 요오드로 염색하여 일축 연신한 편광자는, 예컨대, 폴리비닐알코올을 요오드의 수용액에 침지함으로써 염색하고, 원래 길이의 3∼7 배로 연신함으로써 제작할 수 있다. 필요에 따라서 브롬산이나 요오드화칼륨 등의 수용액에 침지할 수도 있다. 또한, 필요에 따라서 염색 전에 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지하여 수세해도 된다. 폴리비닐알코올계 필름을 수세함으로써 폴리비닐알코올계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있는 것 외에, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시킴으로써 염색 편차 등의 불균일을 방지하는 효과도 있다. 연신은 요오드로 염색한 후에 행해도 되고, 염색하면서 연신해도 되며, 또한 연신하고 나서 요오드로 염색해도 된다. 브롬산이나 요오드화칼륨 등의 수용액 중이나 수욕 중에서도 연신할 수 있다.

상기 편광자의 일측 또는 양측에 형성되어 있는 보호 필름에는 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차폐성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하다. 상기 보호 필름의 재료로서는, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 폴리머, 디아세틸셀룰로오스나 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머, 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체 (AS 수지) 등의 스티렌계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 내지는 노르보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌·프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 폴리머, 염화비닐계 폴리머, 나일론이나 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 폴리머, 이미드계 폴리머, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 폴리머, 폴리에테르에테르케톤계 폴리머, 폴리페닐렌술파이드계 폴리머, 비닐알코올계 폴리머, 염화비닐리덴계 폴리머, 비닐부티랄계 폴리머, 아릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 혹은 상기 폴리머의 블렌드물 등을 보호 필름을 형성하는 폴리머의 예로서 들 수 있다. 그 밖에, 아크릴계나 우레탄계, 아크릴 우레탄계나 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형 내지 자외선경화형 수지 등을 필름화한 것 등을 들 수 있다.

또한, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (WO01/37007) 에 기재된 폴리머 필름, 예컨대, (A) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, (B) 측쇄에 치환 및/비치환 페닐 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 들 수 있다. 구체예로서는 이소부틸렌과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교대 공중합체와 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 함유하는 수지 조성물의 필름을 들 수 있다. 필름은 수지 조성물의 혼합 압출품 등으로 이루어지는 필름을 이용할 수 있다.

편광 특성이나 내구성 등의 점에서, 특히 바람직하게 이용할 수 있는 보호 필름은 표면을 알칼리 등으로 비누화 처리한 트리아세틸셀룰로오스 필름이다. 보호 필름의 두께는, 적절하게 결정할 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등의 점에서 10∼500㎛ 정도이다. 특히 20∼300㎛ 가 바람직하고, 30∼200㎛ 가 보다 바람직하다.

또한, 보호 필름은 가능한 한 착색이 없는 것이 바람직하다. 따라서, Rth=[(nx+ny)/2-nz]·d (단, nx, ny 는 필름 평면 내의 주굴절률, nz 는 필름 두께 방향의 굴절률, d 는 필름 두께임) 로 나타내는 필름 두께 방향의 위상차값이 -90㎚∼+75㎚ 인 보호 필름이 바람직하게 이용된다. 이러한 두께 방향의 위상차값(Rth) 이 -90㎚∼+75㎚ 인 것을 사용함으로써 보호 필름에 기인하는 편광판의 착색(광학적인 착색) 을 거의 해소할 수 있다. 두께 방향 위상차값 (Rth) 은 더욱 바람직하게는 -80㎚∼+60㎚, 특히 -70㎚∼+45㎚ 가 바람직하다.

보호 필름으로는, 편광 특성이나 내구성 등의 점에서 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머가 바람직하다. 특히 트리아세틸 셀룰로오스 필름이 바람직하다. 또한, 편광자의 양측에 보호 필름을 형성하는 경우, 그 표리에서 동일한 폴리머 재료로 이루어지는 보호 필름을 이용해도 되고, 상이한 폴리머 재료 등으로 이루어지는 보호 필름을 이용해도 된다. 상기 편광자와 보호 필름은 통상, 수계 점착제 등을 통해 밀착하고 있다. 수계 접착제로서는 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계, 수계 폴리우레탄, 수계 폴리에스테르 등을 예시할 수 있다.

상기 보호 필름으로서는, 하드 코팅층이나 반사 방지 처리, 스티킹 방지나 확산 내지 안티글레어를 목적으로 한 처리를 실시한 것을 이용할 수 있다.

하드 코팅 처리는 편광판 표면의 손상 방지 등을 목적으로 실시되는 것으로, 예컨대 아크릴계, 실리콘계 등의 적당한 자외선 경화형 수지에 의한 경도나 미끄러짐 특성 등이 우수한 경화 피막을 보호 필름의 표면에 부가하는 방식 등으로써 형성할 수 있다. 반사 방지 처리는 편광판 표면에서의 외광의 반사 방지를 목적으로 실시되는 것이고, 종래에 준한 반사 방지막 등의 형성에 의해 달성할 수 있다. 또한, 스티킹 방지 처리는 인접층과의 밀착 방지를 목적으로 실시된다.

또한 안티글레어 처리는 편광판의 표면에서 외광이 반사하여 편광판 투과광의 시인을 저해하는 것의 방지 등을 목적으로 실시되는 것이고, 예컨대 샌드 블래스트 방식이나 엠보스 가공 방식에 의한 조면화 방식이나 투명 미립자의 배합 방식 등의 적절한 방식으로 보호 필름의 표면에 미세 요철 구조를 부여함으로써 형성할 수 있다. 상기 표면 미세 요철 구조의 형성에 함유시키는 미립자로서는, 예컨 대 평균 입경이 0.5∼50㎛ 인 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등으로 이루어지는 도전성이 있기도 한 무기계 미립자, 가교 또는 미가교의 폴리머 등으로 이루어지는 유기계 미립자 등의 투명 미립자가 이용된다. 표면 미세 요철 구조를 형성하는 경우, 미립자의 사용량은 표면 미세 요철 구조를 형성하는 투명 수지 100 중량부에 대하여 일반적으로 2∼50 중량부 정도이고, 5∼25 중량부가 바람직하다. 안티글레어층은 편광판 투과광을 확산하여 시각 등을 확대하기 위한 확산층 (시각 확대 기능 등) 을 겸하는 것이어도 된다.

또한, 상기 반사 방지층, 스티킹 방지층, 확산층이나 안티글레어층 등은 보호 필름 그 자체에 형성할 수 있는 것 외에, 별도 광학층으로서 투명 보호층과는 별체인 것으로서 형성할 수도 있다.

점착제층을 형성하는 점착제는 특별히 제한되지 않고, 예컨대 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 불소계나 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적절하게 선택하여 이용할 수 있다. 특히, 아크릴계 점착제와 같이 광학적 투명성이 우수하고, 적절한 습윤성과 응집성과 접착성의 점착 특성을 나타내며, 내후성이나 내열성 등이 우수한 것을 바람직하게 이용할 수 있다.

점착제층의 형성은 적당한 방식으로 행할 수 있다. 그 예로서는, 예컨대 톨루엔이나 아세트산에틸 등의 적절한 용제의 단독물 또는 혼합물로 이루어지는 용매에 베이스 폴리머 또는 그 조성물을 용해 또는 분산시킨 10∼40 중량% 정도의 점 착제 용액을 조제하고, 그것을 유연 방식이나 도공 방식 등의 적당한 전개 방식으로 상기 기판 또는 액정 필름 상에 직접 형성하는 방식, 혹은 상기에 준하여 세퍼레이터 상에 점착제층을 형성하고, 그것을 상기 액정층 상에 옮겨 형성하는 방식 등을 들 수 있다.

또한 점착제층에는, 예컨대 천연물이나 합성물의 수지류, 특히, 점착성 부여 수지나, 글래스 섬유, 글래스 비드, 금속 가루, 그 밖의 무기 분말 등으로 이루어지는 충전제나 안료, 착색제, 산화 방지제 등의 점착층에 첨가되는 것의 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 또한 미립자를 함유하여 광확산성을 나타내는 점착제층 등이어도 된다.

점착제층의 두께는, 사용 목적이나 접착력 등에 따라서 적당히 결정할 수 있고, 일반적으로는 1∼500㎛ 이고 5∼200㎛ 가 바람직하며, 특히 10∼100㎛ 가 바람직하다.

점착제층의 노출면에 대해서는, 실용에 제공하기까지의 동안에, 그 오염 방지 등을 목적으로 세퍼레이터가 임시 접착되어 커버된다. 이에 따라, 통례의 취급 상태로 점착층에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 세퍼레이터로서는, 상기 두께 조건을 제외하고, 예컨대 플라스틱 필름, 고무 시트, 종이, 천, 부직포, 네트, 발포 시트나 금속박, 그들의 라미네이트체 등의 적당한 박엽체를, 필요에 따라 실리콘계나 장쇄 알킬계, 불소계나 황화몰리브덴 등의 적절한 박리제로 코팅 처리한 것 등의, 종래에 준한 적당한 것을 이용할 수 있다.

또한, 상기 광학 필름, 점착제층 등의 각 층에는, 예컨대 살리실산에스테르 계 화합물이나 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물이나 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈 착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 처리하는 방식 등의 방식에 의해 자외선 흡수능을 갖게 할 수 있다.

본 발명의 광시야각 보상 편광판은 액정 패널, 액정 표시 장치에 있어서 바람직하게 이용된다. 예컨대, 반사 반투과형의 액정 표시 장치 등의 각종 장치의 형성에 바람직하게 이용할 수 있다. 반사 반투과형 액정 표시 장치 등은 휴대형 정보 통신 기기, 퍼스널 컴퓨터로서 바람직하게 이용된다.

본 발명에 의한 광시야각 보상 편광판은 액정 셀의 시인측 기판에 배치하는 것이 바람직하다. 도 3, 도 4 는 도 1, 도 2 에 도시하는 광시야각 보상 편광판을 액정 셀 (L) 의 시인측 (상측) 기판에 접합하여 액정 패널로 한 것이다. 도 3 은 도 1 에 도시하는 광시야각 보상 편광판의 광학 필름 (1) 측을 액정 셀 (L) 의 시인측 (상측) 기판에 접합한 경우이다. 도 4 는 도 2 에 도시하는 광시야각 보상 편광판의 이방성 광산란 필름 (2) 측을 액정 셀 (L) 의 시인측 (상측) 기판에 접합한 경우이다.

액정 셀 (L) 에는 액정 분자가 봉입되어 있다. 반사 반투과형 액정 표시 장치의 경우를 예로서 나타내면, 시인측 (상측) 의 액정 셀 기판에는 투명 전극이 형성되어 있고, 입사측 (하측) 의 액정 셀 기판에는 전극을 겸하는 반사층이 형성되어 있다. 또한, 액정 패널에서는 액정 셀 (L) 의 입사측 (하측) 기판측에 적어도 편광자 (3) 가 배치된다. 그 밖에, 하측의 액정 셀 기판의 하부에는 액정 표시 장치에 이용되는, 타원 편광판, 각종 광학 필름, 백라이트 시스템을 배치할 수 있다. 도 3, 도 4 의 액정 패널에서는 액정 셀 (L) 의 입사측 (하측) 의 액정 셀 기판측으로부터 광학 필름 (1), 편광자 (3) 가 이 순서로 적층되어 있다.

도 6 은, 도 3 에 예시한 액정 패널에 관한 것으로, 이방성 광산란 필름 (2) 을 투과한 광의 최대 산란 방향과, 액정 셀 (L) 내의 액정 분자의 평균 다이렉터의 바람직한 관계를 도시하는 개념도이다. 여기에서는, 액정 패널에서의 평면을 X-Y 평면으로 하고, X-Y 평면에 수직한 방향을 Z 축으로 하고 있다. 도 6 에서는 X-Y 평면, Z 축을 이방성 광산란 필름 (2) 상에 나타내고 있다.

이방성 광산란 필름 (2) 을 투과한 광의 최대 광산란 방향 (a) 은 X-Y 평면에 투영한 벡터 (a-xy) 와 Z 축에 투영한 벡터 (a-z) 로 나누어진다. 또한 액정 셀 (L) 내의 액정 분자의 평균 다이렉터 (b) 에 관해서도, X-Y 평면에 투영한 벡터 (b-xy) 와 Z 축에 투영한 벡터 (b-z) 로 나누어진다. 벡터 (b-z) 는 도시하지 않는다. 전술한 바와 같이, 상기 벡터 (a-xy) 와, 벡터 (b-xy) 는 이들의 방향이 이루는 각도가 40°이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

액정 분자의 평균 다이렉터 (b) 에 관한 벡터 (b-xy) 는 액정 셀의 두께 방향의 중간점의 액정 분자의 다이렉터를 말한다. 도 6 에서는, 액정 셀로서 상하의 셀 기판 사이에서 액정 분자가 90°로 트위스트한 TN 셀을 이용한 경우이다. X 축의 오른쪽 방향을 0°(표시 화면에서의 오른쪽 방향에 상당) 로 하고 반시계 회전으로 각 방향을 이하에 나타낸다. TN 셀의 러빙 방향은, 이방성 광산란 필름 (2) 을 접합시키는 시인측 (상측 기판측) 에서는 225° 방향 (L-1), 입사측 (하측 기판측) 에서는 315°방향 (L-2) 에서 액정 분자가 비틀려 있다. 이 경우, 액정 분자는 액정 패널의 두께 방향 (Z 축) 에서의 거의 중앙부에서 270°방향에 대하여 입사측 (하 기판측) 으로부터 시인측 (상 기판측) 으로 틸트되어 있다. 즉, 도 6 에서의 액정 분자의 평균 다이렉터 (b) 에 관한 벡터 (b-xy) 는 270°방향이 된다. 또한, 이방성 광산란 필름 (2) 의 최대 산란 방향 (a) 에 관한 벡터 (a-xy) 는 270°방향이 되도록 광시야각 보상 편광판이 배치되어 있다. 따라서, 도 6 에서는 상기 벡터 (a-xy) 와, 벡터 (b-xy) 가 이루는 각도가 O°인 경우가 예시되어 있다.

이방성 광산란 필름 (2) 을 투과한 광의 최대 산란 방향 (a) 과 상기 액정 분자의 평균 다이렉터 (b) 는, 모두 Z 축에 투영한 벡터가 동일 방향을 향하고 있는 것이 바람직하다. 도 6 에 있어서, 액정 셀 (L) 내의 액정 분자의 평균 다이렉터 (b) 를 Z 축에 투영한 벡터 (b-z) 는 상향이다. 이러한 경우에는 이방성 광산란 필름의 벡터 (a-z) 도 상향인 것을 이용하는 것이 바람직하다. 도 6 에서는 이방성 광산란 필름 (2) 의 벡터 (a-z) 도 상향이다.

또한, 도 6 에 있어서, 광학 필름 (1) 의 광축, 편광자 (3) 의 흡수축은 각각, TN 셀의 러빙 방향 (상하 기판) 에 일치시키고 있다. 즉, 상기 액정 셀 내의 액정 분자의 배향에 따라서 그것을 광학적으로 보상하기 위해, 광학 필름 (1) 의 광축, 편광자 (3) 의 흡수축은 시인측 (상 기판측) 에서는 45°방향, 입사측 (하 기판측) 에서는 315°이다. 또한, 광학 필름 (1) 에서의 디스코틱 액정의 광축은 경사 배향하고 있는 디스코틱 액정 분자의 배향 방향, 즉 ne (이상광 굴절률) 를 나타내는 평균 벡터 방향이다. 또한 시인측 (상 기판측) 에 배치한 광 학 필름 (1) 은 상측이 될수록 디스코틱 액정 분자의 경사각이 커지도록, 입사측 (하 기판측) 에 배치한 광학 필름 (1) 은, 하측이 될수록 디스코틱 액정 분자의 경사각이 커지도록 배치하고 있다.

상기 도 3, 도 4 는 액정 패널의 일례를 도시한 것으로, 본 발명의 광시야각 보상 편광판은 기타 각종 액정 표시 장치에 적용할 수 있다. 또한, 도 6 에 도시하는 TN 모드의 액정 패널에 제한되는 것도 아니다.

또한, 반투과형 편광판은 상기에 있어서 반사층에서 광을 반사하고, 또한 투과하는 하프 미러 등의 반투과형 반사층으로 함으로써 얻을 수 있다. 반투과형 편광판은 통상 액정 셀의 뒷편에 형성되고, 액정 표시 장치 등을 비교적 밝은 분위기에서 사용하는 경우에는, 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사시켜 화상을 표시하고, 비교적 어두운 분위기에 있어서는 반투과형 편광판의 백 사이드에 내장되어 있는 백 라이트 등의 내장 광원을 사용하여 화상을 표시하는 타입의 액정 표시 장치 등을 형성할 수 있다. 즉, 반투과형 편광판은 밝은 분위기 하에서는 백 라이트 등의 광원 사용의 에너지를 절약할 수 있고, 비교적 어두운 분위기 하에 있어서도 내장 광원을 이용하여 사용할 수 있는 타입의 액정 표시 장치 등의 형성에 유용하다.

또한, 편광판과 휘도 향상 필름을 접합한 편광판은 통상 액정 셀의 뒷편 사이드에 형성되어 사용된다. 휘도 향상 필름은 액정 표시 장치 등의 백 라이트나 뒷편으로부터의 반사 등에 의해 자연광이 입사하면 소정 편광축의 직선 편광 또는 소정 방향의 원 편광을 반사하고, 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것으로, 휘도 향상 필름을 편광판과 적층한 편광판은, 백 라이트 등의 광원으로부터의 광을 입사시켜 소정 편광 상태의 투과광을 얻는 동시에, 상기 소정 편광 상태 이외의 광은 투과하지 않고서 반사된다. 이 휘도 향상 필름면에서 반사한 광을 다시 그 뒤측에 형성된 반사층 등을 통하여 반전시켜 휘도 향상 필름에 재입사시키고, 그 일부 또는 전부를 소정 편광 상태의 광으로서 투과시켜 휘도 향상 필름을 투과하는 광의 증량을 도모하는 동시에, 편광자에 흡수시키기 어려운 편광을 공급하여 액정 표시 화상 표시 등에 이용할 수 있는 광량의 증대를 도모함으로써 휘도를 향상시킬 수 있는 것이다. 즉, 휘도 향상 필름을 사용하지 않고서, 백 라이트 등으로 액정 셀의 뒷편으로부터 편광자를 통해서 광을 입사한 경우에는, 편광자의 편광축에 일치하지 않는 편광 방향을 갖는 광은, 거의 편광자에 흡수되고 편광자를 투과하지 않는다. 즉, 사용한 편광자의 특성에 따라서도 상이하지만 약 50% 의 광이 편광자에 흡수되고, 그 만큼 액정 화상 표시 등에 이용할 수 있는 광량이 감소하여 화상이 어두워진다. 휘도 향상 필름은, 편광자에 흡수되는 것 같은 편광 방향을 갖는 광을 편광자에 입사시키지 않고서 휘도 향상 필름으로 일단 반사시키고, 다시 그 뒤측에 형성된 반사층 등을 통해 반전시켜 휘도 향상 필름에 재입사시키는 것을 반복하며, 이 양자 사이에서 반사, 반전하고 있는 광의 편광 방향이 편광자를 통과할 수 있는 편광 방향이 된 편광만을, 휘도 향상 필름은 투과시켜 편광자에 공급하기 때문에, 백 라이트 등의 광을 효율적으로 액정 표시 장치의 화상의 표시에 사용할 수 있고 화면을 밝게 할 수 있다.

휘도 향상 필름과 상기 반사층 등의 사이에 확산판을 형성할 수도 있다. 휘도 향상 필름에 의해서 반사한 편광 상태의 광은 상기 반사층 등을 향하지만, 형성된 확산판은 통과하는 광을 균일하게 확산하면서 동시에 편광 상태를 해소하여 비편광 상태가 된다. 즉, 확산판은 편광을 원래의 자연광 상태로 되돌린다. 이 비편광 상태, 즉 자연광 상태의 광이 반사층 등을 향하고, 반사층 등을 통해 반사하며, 다시 확산판을 통과하여 휘도 향상 필름에 재입사하는 것을 반복한다. 이와 같이 휘도 향상 필름과 상기 반사층 등의 사이에 편광을 원래의 자연광 상태로 되돌리는 확산판을 형성함으로써 표시 화면의 밝기를 유지하면서, 동시에 표시 화면의 밝기의 불균일을 적게 하여 균일하고 밝은 화면을 제공할 수 있다. 이러한 확산판을 형성함으로써, 첫 회의 입사광은 반사의 반복 횟수가 알맞게 증가하고, 확산판의 확산 기능과 함께 균일한 밝은 표시 화면을 제공할 수 있는 것으로 생각된다.

상기 휘도 향상 필름으로서는, 예컨대 유전체의 다층 박막이나 굴절률 이방성이 상이한 박막 필름의 다층 적층체와 같이, 소정 편광축의 직선 편광을 투과하여 다른 광은 반사하는 특성을 나타내는 것, 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향 필름이나 그 배향 액정층을 필름 기재 상에 지지한 것과 같이, 좌회전 또는 우회전 중 어느 한 쪽의 원 편광을 반사하여 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것 등의 적절한 것을 이용할 수 있다.

따라서, 상기한 소정 편광축의 직선 편광을 투과시키는 타입의 휘도 향상 필름으로는, 그 투과광을 그대로 편광판에 편광축을 가지런히 하여 입사시킴으로써, 편광판에 의한 흡수 로스를 억제하면서 효율적으로 투과시킬 수 있다. 또한, 콜레스테릭 액정층과 같이 원 편광을 투하하는 타입의 휘도 향상 필름으로는, 그대로 편광자에 입사시킬 수도 있지만, 흡수 로스를 억제하는 점에서 그 원 편광을 위상차판을 통하여 직선 편광화하여 편광판에 입사시키는 것이 바람직하다. 또한, 그 위상차판으로서 1/4 파장판을 이용함으로써 원 편광을 직선 편광으로 변환할 수 있다.

가시광역 등의 넓은 파장 범위에서 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차판은 예컨대, 파장 550㎚ 의 담색광에 대하여 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차층과 다른 위상차 특성을 나타내는 위상차층, 예컨대 1/2 파장판으로서 기능하는 위상차층을 중첩하는 방식 등에 의해 얻을 수 있다. 따라서, 편광판과 휘도 향상 필름 사이에 배치하는 위상차판은 1 층 또는 2 층 이상의 위상차층으로 이루어지는 것이어도 된다.

또한, 콜레스테릭 액정층에 관해서도, 반사 파장이 상이하지만 조합으로 하여 2 층 또는 3 층 이상 중첩한 배치 구조로 함으로써, 가시광 영역 등의 넓은 파장 범위에서 원 편광을 반사하는 것을 얻을 수 있고, 그에 의거하여 넓은 파장 범위의 투과 원 편광을 얻을 수 있다.

또한 편광판은 상기의 편광 분리형 편광판과 같이, 편광판과 2 층 또는 3 층 이상의 광학층을 적층한 것으로 이루어져 있어도 된다. 따라서, 상기의 반사형 편광판이나 반투과형 편광판과 위상차판을 조합한 반사형 타원 편광판이나 반투과형 타원 편광판 등이어도 된다.

액정 표시 장치의 형성은, 종래에 준하여 행할 수 있다. 즉 액정 표시 장치는 일반적으로, 액정 셀과 광학 소자 및 필요에 따른 조명 시스템 등의 구성 부품을 적절히 조립하여 구동 회로를 내장하는 것 등에 의해 형성된다. 본 발명의 타원 편광판을 이용하는 점을 제외하고 특별히 한정은 없고, 종래에 준하여 행할 수 있다. 액정 셀에 관해서도, 예컨대 TN 형이나 STN 형, π 형 등의 임의인 타입인 것을 이용할 수 있다.

액정 셀의 뒷편에는 조명 시스템에 백 라이트 혹은 반사판을 이용한 것 등의 적절한 액정 표시 장치를 형성할 수 있다. 그 경우, 본 발명의 타원 편광판은 액정 셀의 일측 또는 양측에 형성할 수 있다. 양측에 광학 소자를 형성하는 경우, 그들은 동일한 것이어도 되고, 상이한 것이어도 된다. 또한, 액정 표시 장치의 형성 시에 있어서는, 예컨대 확산판, 안티글레어층, 반사 방지막, 보호판, 프리즘 어레이, 렌즈 어레이 시트, 광확산판, 백 라이트 등의 적절한 부품을 적절한 위치에 1 층 또는 2 층 이상 배치할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 구성과 효과를 구체적으로 나타내는 실시예 등에 관해서 설명한다. 또한, 각 예 중, 부 및 % 는 특별한 기재가 없는 한 중량 기준이다.

이하에, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그것에 의하여 전혀 한정되는 것이 아니다. 각 예 중, 부는 중량부이다.

광학 필름 (1) 에 있어서, 경사 배향하고 있는 광학 재료의 평균 광축과 광학 필름 (1) 의 법선 방향으로부터 이루는 평균 경사 각도는, 광학 필름 (1) 을, 지상축을 축으로 하여 좌우에 -50°∼ 50°기울이고, 상기 측정 장치로 위상차를 측정하여 최소의 위상차를 나타내는 각도의 절대값으로 하였다. 또한 상기 측정에 있어서는, 측정기의 광원으로부터의 광의 입사 방향과 필름면 내에 대한 법선이 일치하였을 때의 측정각을 O°로 하였다.

이방성 광산란 필름 (2) 의 최대 산란 방향, 최대 산란 각도는 Color-GONIO(주)제조 옵틱에 의해 측정하였다.

또한, 각 광학 필름의 굴절률, 위상차의 측정은 필름 면 내와 두께 방향의 주굴절률 (nx, ny, nz) 을 자동 복굴절 측정 장치 (오지 계측 기기 주식회사 제조, 자동 복굴절계 KOBRA21ADH) 에 의해, λ=590㎚ 에서의 특성을 측정하였다.

실시예 1

(광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료를 경사 배향시켜 이루어지는 광학 필름 (1))

후지 사진 필름 주식회사 제조의 WVSA12B (두께 110㎛) 를 이용하였다. 당해 필름은, 디스코틱 액정을 지지체 (트리아세틸셀룰로오스 필름 : TAC 필름) 에 도포함으로써 제작된 것으로, 정면 위상차 : 30㎚, 두께 방향의 위상차 : 160㎚ 이고, 평균 경사 각도 : 20°였다.

(이방성 광산란 필름 (2))

토판인사쯔 주식회사 제조의 이방성 광산란 필름 (두께 25㎛, 상품명 SDF 필름) 을 이용하였다. 이방성 광산란 필름은 필름 내부에 굴절률이 상이한 부분이 불규칙한 형상·두께로 분포함으로써, 굴절률의 고저로 이루어지는 농담 모양이 형성되어 있고, 또한 그 굴절률이 상이한 부분이 필름의 두께 방향에 대하여 경사 하여 층형상으로 분포하고 있는 구조를 갖고 있었다. 정면 헤이즈 46%, 최대 산란 각도 30°의 특성을 갖고 있었다. 정면 헤이즈값은 헤이즈 미터 HR100 ((주) 무라카미 색채 연구소 제조) 에 의한 측정값이다.

(편광자 (3))

편광자로서 요오드 염색된 폴리비닐알코올의 연신 필름 (두께 25㎛) 을 이용하였다.

(반사 방지 필름 (4))

두께 80㎛ 의 TAC 필름에 우레탄아크릴레이트에 의해 형성한 두께 5㎛ 의 하드 코팅층을 통해, 대전 방지 기능을 갖는 반사 방지층을 형성한 것을 이용하였다.

(광시야각 보상 편광판)

도 1 에 도시하는 바와 같이, 상기 광학 필름 (1), 편광자 (3) 및 이방성 광산란 필름 (2) 을 이 순서로 적층하였다. 적층은 광학 필름 (1) 의 TAC 필름측과 편광자 (3) 를 폴리비닐알코올계의 수용성 접착제를 통하여 접합하였다. 이어서, 편광자 (3) 에는, 폴리비닐알코올계의 수용성 접착제로 두께 80㎛ 의 TAC 필름을 접합한 후, 아크릴계 점착제층 (두께 20㎛) 을 통해 이방성 광산란 필름 (2) 을 접합하였다. 또한, 이방성 광산란 필름 (2) 에는 아크릴계 점착제층 (두께 20㎛) 을 통해 반사 방지 필름 (4) 의 TAC 필름측을 접합하였다.

또한, 광학 필름 (1) 의 광축의 방향과, 편광자 (3) 의 흡수축의 방향은 평행하게 되도록 배치하였다. 또한, 광학 필름 (1) 의 광축과 편광자 (3) 의 흡수축의 방향을 장축에 대하여 45°방향으로 한 경우에, 이방성 광산란 필름의 최대 산란 방향은 270°방향이 되도록 하였다.

상기 반사 방지 필름 (4) 측에는 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재의 표면 보호 필름을 형성하였다. 또한, 광학 필름 (1) 측에는 아크릴계 점착제층 (두께 20㎛) 을 통해, 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재의 세퍼레이터를 형성하였다.

(액정 패널)

액정 셀은 도 6 에 도시하는 평균 다이렉터를 갖는 TN 모드의 액정 셀 (TFT 액정) 을 이용하였다. 즉, 액정 분자의 평균 다이렉터를 X-Y 평면에 투영한 벡터는 270°방향이다. 또한, 액정 분자의 평균 다이렉터를 Z 축에 투영한 벡터의 값은 X-Y 평면에 투영한 벡터의 값보다도 큰 것이었다.

상기 TN 모드의 액정 셀의 시인측 (상측) 기판에, 도 6 에 도시하는 바와 같이, 광시야각 보상 편광판의 광학 필름 (1) 측을 이방성 광산란 필름 (2) 의 최대 산란 방향이 270°방향 (하 시야각 확대 방향) 이 되도록 접합하였다. 따라서, 액정 분자의 평균 다이렉터와, 이방성 광산란 필름 (2) 의 최대 산란 방향이 이루는 각도는 0°이다. 또한 이방성 광산란 필름 (2) 의 최대 산란 방향과 상기 액정 분자의 평균 다이렉터는 모두 Z 축에 투영한 벡터의 값이 X-Y 평면에 투영한 벡터의 값보다도 커지는 방향을 향하고 있는 것이다.

액정 셀의 입사측 (하측) 기판에도 도 6 에 도시하는 바와 같이 광학 필름 (1), 편광자 (3) 를 적층하였다. 적층은 액정 셀의 입사측 (하측) 기판에 광학 필름 (1) 의 디스코틱 액정층측을 아크릴계 점착제층 (두께 20㎛) 을 통해 접합하였다. 이어서 광학 필름 (1) 의 TAC 필름측과 편광자 (3) 를 폴리비닐알코올계 의 수용성 접착제를 통하여 접합하였다. 이어서, 편광자 (3) 에는 폴리비닐알코올계의 수용성 접착제로 두께 80㎛ 의 TAC 필름을 접합하였다.

실시예 2

(광시야각 보상 편광판)

도 2 에 도시하는 바와 같이, 실시예 1 에서 이용한 이방성 광산란 필름 (2), 광학 필름 (1) 및 편광자 (3) 를 이 순서로 적층하였다,.

적층은 이방성 광산란 필름 (2) 에 아크릴계 점착제층 (두께 20㎛) 을 통해 광학 필름 (1) 의 디스코틱 액정층측을 접합하였다. 이어서, 광학 필름 (1) 의 TAC 필름측에는 폴리비닐알코올계의 수용성 접착제를 통하여 편광자 (3)를 접합하였다. 이어서, 편광자 (3) 에는 폴리비닐알코올계의 수용성 접착제를 통해 반사 방지 필름 (4) 의 TAC 필름측을 접합하였다.

반사 방지 필름 (4) 측에는 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재의 표면 보호 필름을 형성하였다. 또한, 광학 필름 (1) 측에는 아크릴계 점착제층 (두께 20㎛) 을 통해, 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재의 세퍼레이터를 형성하였다.

(액정 패널)

실시예 1 에서 이용한 TN 모드의 액정 셀의 시인측 기판에 도 4 에 도시하는 바와 같이, 상기 광시야각 보상 편광판의 이방성 광산란 필름 (2) 측을 접합하였다. 이방성 광산란 필름 (2) 의 최대 산란 방향은, 270°방향 (하 시야각 확대 방향) 이 되도록 하였다. 따라서, 액정 분자의 평균 다이렉터와, 이방성 광산란 필름 (2) 의 최대 산란 방향이 이루는 각도는 0°이다. 또한 이방성 광산란 필름 (2) 의 최대 산란 방향과 상기 액정 분자의 평균 다이렉터는, 모두 Z 축에 투영한 벡터의 값이 X-Y 평면에 투영한 벡터의 값보다도 커지는 방향을 향하고 있는 것이다. 액정 셀의 입사측 (하측) 기판에는 실시예 1 과 마찬가지로 광학 필름 (1), 편광자 (3) 를 적층하였다.

비교예 1

(광시야각 보상 편광판)

실시예 1 에 있어서, 이방성 광산란 필름 (2) 을 접합하고 있지 않은 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 광시야각 보상 편광판을 제작하였다.

(액정 패널)

실시예 1 에서 이용한 TN 모드의 액정 셀의 시인측 기판에, 도 7 에 도시하는 바와 같이, 상기 광시야각 보상 편광판의 광학 필름 (1) 측을 접합하였다. 또한, 광학 필름 (1) 의 광축과 편광자 (3) 의 흡수축의 방향은 장축에 대하여 45°방향이 되도록 접합하였다. 액정 셀의 입사측 기판에는 실시예 1 과 마찬가지로 광학 필름 (1), 편광자 (3) 를 적층하였다.

(평가)

상기 액정 패널에 관해서, 흑백 콘트라스트 (흑백 2 값 표시에서의 반전 각 도 또는 그것에 현저하게 가까운 각도 분포) 에 의한 시야각 특성 평가를 행하였다. 시야각 특성 평가는 상기 액정 패널을 암시(暗視) 하에서 측정기 광축에 대하여 수평으로 배치하고, ELDIM 사 제조의 EZcontrast160D 를 이용하여 콘트라스트 10 이상의 영역을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. 또한, 각 예의 광시야각 보상 편광판의 두께를 아울러 표 1 에 나타낸다.

표 1 중, 상하 방향은 위가 마이너스(-)를 좌우 방향은 좌가 마이너스(-)를 나타낸다. 실시예 1, 2 에서는 비교예 1 보다도 시야각 특성이 아래 방향에서 넓어지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한 실시예 1 에서는 실시예 2 보다도 약간 시야각 특성이 뒤떨어지지만 두께가 얇은 메리트를 갖고 있었다.

또한, ELDIM 사 제조의 EZcontrast160D 에 의해 시각 분포 특성을 평가하였다. 결과를 도 8∼도 10 에 도시한다. 실시예 1 이 도 8 에, 실시예 2 가 도 9 에, 비교예 1 이 도 10 에 대응한다. 도 8∼도 10 에 도시하는 바와 같이 실시예 1, 2 는 비교예 1 보다도 황색 방향의 착색이 억제되어 있다고 보인다.

본 발명의 광시야각 보상 편광판은 액정 패널, 특히 액정 셀의 시인측에 적 층한 액정 패널에 유용하다. 이들 본 발명의 액정 패널은 액정 표시 장치에 적합하게 적용된다.

Claims

광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료에 의해 형성되고, 또한 당해 재료가 경사 배향하고 있는 광학 필름 (1), 이방성 광산란 필름 (2) 및 편광자 (3) 가 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광시야각 보상 편광판.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 필름 (1) 을 형성하는, 광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료가 디스코틱 액정 화합물인 것을 특징으로 하는 광시야각 보상 편광판.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 필름 (1) 을 형성하는, 광학적으로 마이너스의 일축성을 나타내는 재료는, 그 평균 광축과 상기 광학 필름 (1) 의 법선 방향으로부터 이루는 평균 경사 각도가 5°∼ 50°의 범위에서 경사 배향하고 있는 것을 특징으로 하는 광시야각 보상 편광판.
제 1 항에 있어서,

상기 이방성 광산란 필름 (2) 이, 필름 내부에 굴절률이 상이한 부분이 불규칙한 형상·두께로 분포함으로써, 굴절률의 고저로 이루어지는 농담 모양이 형성되어 있고, 또한 그 굴절률이 상이한 부분이 필름의 두께 방향에 대하여 경사하여 층 형상으로 분포되어 있는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광시야각 보상 편광판.
제 1 항에 있어서,

광학 필름 (1), 편광자 (3), 이방성 광산란 필름 (2) 의 순서로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광시야각 보상 편광판.
제 1 항에 있어서,

상기 이방성 광산란 필름 (2) 의 최대 산란 방향은 최대 산란 방향과 Z 축이 이루는 최대 산란 각도가 20°∼ 50°의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 광시야각 보상 편광판.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 광시야각 보상 편광판이, 액정 셀에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제 7 항에 있어서,

상기 광시야각 보상 편광판이 상기 액정 셀의 시인측 기판에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제 8 항에 있어서,

상기 시인측의 액정 셀 기판측으로부터 광학 필름 (1), 편광 필름 (3), 이방성 광산란 필름 (2) 이 이 순서로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제 8 항에 있어서,

상기 액정 패널에서의 평면을 X-Y 평면으로 하고, X-Y 평면에 수직한 방향을 Z 축으로 하며, 이방성 광산란 필름 (2) 을 투과한 광의 최대 산란 방향과 액정 셀 내의 액정 분자의 평균 다이렉터를, 각각 X-Y 평면에 투영한 벡터와 Z 축에 투영한 벡터로 나눈 경우에,

상기 이방성 광산란 필름 (2) 을 투과한 광의 최대 산란 방향을 X-Y 평면에 투영한 벡터와, 상기 액정 셀 내의 액정 분자의 평균 다이렉터를 X-Y 평면에 투영한 벡터가 이루는 각도가 40°이하이고, 또한,

상기 이방성 광산란 필름 (2) 을 투과한 광의 최대 산란 방향과 상기 액정 분자의 평균 다이렉터는 모두 Z 축에 투영한 벡터가 동일 방향을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제 10 항에 있어서,

상기 이방성 광산란 필름 (2) 을 투과한 광의 최대 산란 방향을 X-Y 평면에 투영한 벡터와, 상기 액정 셀 내의 액정 분자의 평균 다이렉터를 X-Y 평면에 투영한 벡터가 이루는 각도가 0°인 것을 특징으로 하는 액정 패널.
제 7 항에 기재된 액정 패널이 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 8 항에 기재된 액정 패널이 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.