KR20070031868A - 타원 편광판 및 화상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 타원 편광판은, 환상 폴리올레핀 수지를 함유하는 열가소성 고분자로 이루어지고, 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz 로 한 경우에, 1 축 배향한 양의 굴절률 이방성 (nx>ny≒nz) 을 갖는 위상차 필름 A 와 호메오트로픽 배향에 고정되고 있고, 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx1, ny1, nz1 로 한 경우에, 양의 굴절률 이방성 (nz1>nx1≒ny1) 을 갖는 위상차 필름 B 가 적층하여 이루어지는 광학 필름이, 편광자의 편측에, 위상차 필름 A 의 지상축과 편광자의 흡수축이 직교하도록 적층되어 있다. 이러한 타원 편광판은, 횡전계 방식의 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에 적용한 경우에는, 광시야각에 있어서의 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있고, 또한 컬러 시프트의 개선 효과가 높다.
타원 편광판, 화상 표시 장치, 액정 표시 장치

Description

타원 편광판 및 화상 표시 장치{ELLIPTICAL POLARIZING PLATE AND IMAGE DISPLAY}
본 발명은, 위상차 필름을 적층한 광학 필름과 편광자를 적층한 타원 편광판에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 타원 편광판을 이용한 액정 표시 장치, 유기 EL (일렉트로루미네선스) 표시 장치, PDP 등의 화상 표시 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 타원 편광판은 횡전계 방식 (IPS 모드) 의 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치에 바람직하다.
종래부터, 액정 표시 장치로서는, 양의 유전율 이방성을 갖는 액정을, 서로 대향하는 기반 사이에 비틀림 수평 배향한, 이른바 TN 모드의 액정 표시 장치가 주로 사용되고 있다. 그러나, TN 모드에서는 그 구동 특성상, 흑색 표시를 하고자 해도 기판 근방의 액정 분자에 의해, 복굴절이 생기는 결과, 광 누출이 생겨 완전한 흑색 표시를 행하는 것이 곤란하였다. 이에 대해, 횡전계 방식의 액정 표시 장치는, 화소 전극과 공통 전극 사이에 액정 기판에 평행한 전계를 형성하여 화소 표시를 행하는 것으로서, 기판에 수직인 전계를 형성하는 TN 모드 방식 등과 비교하여, 완전한 흑색 표시가 가능하고, 넓은 시야각이 얻어진다는 이점이 있다.
그러나, 종래의 횡전계 방식의 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에서는, 패 널 법선 방향에 있어서는 대략 완전한 흑색 표시가 가능하지만, 법선 방향으로부터 어긋난 방향에서 패널을 관찰하는 경우, 액정셀의 상하에 배치하는 편광판의 광축 방향으로부터 어긋난 방향에서는 편광판의 특성상 피할 수 없는 광 누출이 발생하는 결과, 시야각이 좁아져 콘트라스트가 저하된다는 문제가 있었다. 또, 경사 방향에서 관찰한 경우에는, 광의 광로가 길어지고 액정층의 겉보기 리타데이션이 변화한다. 이 때문에, 시야각을 변화시키면 투과해 오는 광의 파장에 변화가 생기고, 화면의 색이 변화하여 보이고, 관찰 방향에 의존하여 컬러 시프트가 생긴다.
이러한 횡전계 방식의 액정 표시 장치에 있어서의 시야각에 의존하는 콘트라스트 저하의 억제나 컬러 시프트를 개선하기 위해 여러 가지 제안이 이루어져 있다 (특허문헌 1, 특허 문헌 2). 예를 들어, 특허 문헌 1 에서는 액정층과 이것을 끼우는 한 쌍의 편광판 사이에, 광학 이방성을 갖는 보상층을 개재시키는 기술이 제안되어 있다. 이 기술은 컬러 시프트의 개선에는 유효하지만, 콘트라스트의 저하 억제는 충분하지 않다. 또, 특허 문헌 2 에서는 액정층과 이것을 끼우는 한 쌍의 편광판 사이에, 제 1 및 제 2 위상차판을 개재시키는 기술이 제안되어 있다. 이 기술에서는 콘트라스트 저하의 억제 및 컬러 시프트의 개선에 유효하다는 것이 기재되어 있지만, 보다 높은 개선 효과가 요구되고 있다.
특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 평11-133408호
특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 제2001-242462호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은, 위상차 필름과 편광자를 적층한 타원 편광판으로서, 횡전계 방식의 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에 적용한 경우에는, 광시야각에 있어서의 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있고, 또한 컬러 시프트의 개선 효과가 높은 것을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은, 상기 타원 편광판을 이용한 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 광시야각에 있어서의 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있고, 또한 컬러 시프트의 개선 효과가 높은 횡전계 방식의 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 타원 편광판에 의해, 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉 본 발명은, 환상 폴리올레핀 수지를 함유하는 열가소성 고분자로 이루어지고, 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz 로 한 경우에, 1 축 배향한 양의 굴절률 이방성 (nx>ny≒nz) 을 갖는 위상차 필름 A 와,
호메오트로픽 배향에 고정되고 있고, 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx1, ny1, nz1 로 한 경우에, 양의 굴절률 이방성 (nz1>nx1≒ny1) 을 갖는 위상차 필름 B 가 적층하여 이루어지는 광학 필름이, 편광자의 편측에 위상차 필름 A 의 지상축과 편광자의 흡수축이 직교하도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 타원 편광판에 관한 것이다.
상기 본 발명의 타원 편광판에는, 위상차 필름 A 및 위상차 필름 B 가 적층되어 있다. 위상차 필름 A 는 1 축 배향한 양의 굴절률 이방성에 의한 보상 기능을 가지고, 위상차 필름 B 는 두께 방향의 위상차도 제어할 수 있다. 이에 따라, 시각의 변화에 의해 생기는 편광자의 축 변화에 근거하는 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있고, 컬러 시프트를 개선할 수가 있어 광시야각을 보상할 수 있다.
또, 위상차 필름 A 는 환상 폴리올레핀 수지를 함유하고 있다. 환상 폴리올레핀 수지는 광탄성 계수가 작고, 특히 횡전계 방식 (IPS 모드) 등의 대형 패널의 용도에 있어서, 인장 응력이나 내구성 시험 등에서 발생하기 쉬운, 불균일을 억제할 수 있다.
또 본 발명의 타원 편광판은, 위상차 필름 A 는 그 지상축이 편광자의 흡수축과 직교하도록 적층되어 있다. 상기와 같이 직교로 배치하는 것은 높은 콘트라스트를 얻는 점에서 바람직하다.
또 위상차 필름 A 와 위상차 필름 B 를 적층한 광학 필름은, 편광자에 적층되어 있고 광학 필름은 보호 필름을 겸하고 있는 점에서, 박형, 경량화가 가능하고 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있으며, 또한 컬러 시프트를 개선할 수 있는 점에서 우수하다.
상기 타원 편광판은, 편광자부터 위상차 필름 A, 위상차 필름 B 의 순서가 되도록 광학 필름이 적층되어 있는 것이, 광시야각에서의 콘스트라스트 저하를 억제할 수 있고, 또한 컬러 시프트의 개선 효과의 점에서 바람직하다.
상기 타원 편광판에 있어서, 상기 위상차 필름 A 로서는, 노르보르넨계 수지를 함유하는 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 노르보르넨계 수지를 함유하는 필름은, 고온, 고온 고습 조건 하에서의 내구성이 우수한 등의 점에서 바람직하다.
상기 타원 편광판에 있어서, 위상차 필름 B 는 광시야각에서의 콘트라스트의 저하와 컬러 시프트를 억제하기 위해서는, 두께 방향의 위상차: {((nx1+ny1)/2)-nz1}×d (두께: ㎚) 가, -500㎚∼-10㎚ 인 것이 바람직하다. 상기 위상차 필름 B 의 두께 방향의 위상차는, -300㎚∼-30㎚ 인 것이 보다 바람직하다. 또한, -200∼-50㎚ 가 더욱 바람직하다.
상기 타원 편광판에 있어서, 위상차 필름 B 는 상기 굴절률을 갖는 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있지만, 측쇄형 액정 폴리머를 포함하는 필름이 바람직하다. 그 외에, 위상차 필름 B 의 재료로서는, 연신 방향의 면내의 굴절률이 작아지는 재료, 이른바 음의 광학 재료를 예시할 수 있다. 이러한 재료로서는 스티렌계 수지, 아크릴계 수지 등을 들 수 있다.
상기 타원 편광판에 있어서, 위상차 필름 A 로서는, λ/4 판을 이용할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 타원 편광판이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치에 관한 것이다. 화상 표시 장치로서는, 액정 표시 장치로의 적용이 바람직하고, 특히 구동 모드가 횡전계 방식 (IPS 모드) 인 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치로의 적용이 바람직하다. 당해 타원 편광판을 적용한 액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치는 광시야각화를 실현할 수 있고, 또한 표시 화면을 비스듬히 본 경우에도 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있어 컬러 시프트를 개선할 수 있다.
액정 표시 장치는, 종래의 편광판 대신에 본 발명의 타원 편광판을 액정셀의 편측 또는 양측에 배치함으로써 형성할 수 있다. 액정셀에 대한 본 발명의 타원 편광판의 배치는 특별히 제한되지 않지만, 위상차 필름 A 및 위상차 필름 B 를 적층한 광학 필름을 액정셀측 (즉, 상기 광학 필름이 편광자와 액정셀의 사이) 에 위치시키고, 액정 표시 장치에 있어서 크로스 니콜로 배치한 편광자 사이에 상기 광학 필름이 배치되도록 하는 것이 표시 품위상 바람직하다. 또, 타원 편광판은, 유기 EL 표시 장치에서는 금속 전극에 배치되지만, 상기 편광자는 액정셀이나 금속 전극으로부터 가장 멀리 떨어진 위치에 적층하는 것이 바람직하다.
도 1 은, 본 발명의 타원 편광판의 단면도 및 개념도의 일 태양이다.
도 2 는, 본 발명의 타원 편광판의 단면도 및 개념도의 일 태양이다.
도 3 은, 본 발명의 액정 표시 장치의 개념도의 일 태양이다.
도 4 는, 비교예의 액정 표시 장치의 개념도의 일 태양이다.
(부호의 설명)
A: nx>ny≒nz 를 만족하는 위상차 필름
B: nz1>nx1≒ny1 을 만족하는 위상차 필름
1a: 편광자
2: 광학 필름
LC: 액정셀
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에 본 발명의 타원 편광판을 도 1 내지 도 2 를 참조하면서 설명한다. 도 1 내지 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 타원 편광판은 위상차 필름 A 와 위상차 필름 B 가 적층되어 있는 광학 필름 (2) 이, 편광자 (1a) 의 편면에 적층되어 있다. 또한, 도 1 내지 도 2 에 나타내는 바와 같이, 편광자 (1a) 의 다른 일방의 편측에는, 보호 필름 (1b) 을 적층할 수 있다. 이것을 편광판 (1) 으로서 나타낸다. 상기 광학 필름 (2) 은, 편광자 (1a) 의 보호 필름을 겸하고 있다. 또한, 본 발명의 타원 편광판은, 위상차 필름 A 의 지상축과 편광자 (1a) 의 흡수축이 직교하도록 적층되어 있다.
도 1 내지 도 2 에 나타내는 타원 편광판에 있어서, 편광자 (1a) 에 대한 상기 광학 필름 (2) 의 적층 순서는 특별히 제한되지 않지만, 액정 표시 장치에 실장했을 때에, 콘트라스트의 저하와 컬러 시프트를 억제하는 점에서, 도 1 과 같이 편광자 (1a) 부터 위상차 필름 A, 위상차 필름 B 의 순서로 적층하는 것이 바람직하 다. 또한, 도 1 내지 도 2 에 있어서, 편광자 (1a), 위상차 필름 A, 위상차 필름 B 는 점착제층 또는 접착제층을 개재하여 적층되어 있다. 점착제층 또는 접착제층은 1 층이어도 되고, 또한 2 층 이상의 중첩 형태로 할 수 있다.
위상차 필름 A 는, 필름 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz 로 한 경우에, nx>ny≒nz 를 만족시키는 것을 이용한다. 즉, 3 차원 굴절률 타원체에 있어서 일 방향의 주축의 굴절률이 다른 2 방향의 굴절률보다 큰, 광학적으로 양의 1 축성을 나타내는 재료가 이용된다.
위상차 필름 A 는, 환상 폴리올레핀 수지를 함유하는 열가소성 고분자로 이루어지는 폴리머 필름을, 면 방향으로 1 축 또는 2 축 연신 처리함으로써 얻어진다. 환상 폴리올레핀 수지로서는, 예를 들어, 노르보르넨계 수지가 예시된다.
노르보르넨계 수지로서는, 예를 들어 (1) 노르보르넨계 모노머의 개환 (공)중합체, 또한 이들의 말레산 부가, 시클로펜타디엔 부가 등의 폴리머 변성물, 또한 이것들을 수소 첨가한 수지; (2) 노르보르넨계 모노머를 부가 중합시킨 수지; (3) 노르보르넨계 모노머와 에틸렌이나 α-올레핀 등의 올레핀계 모노머와 부가형 공중합시킨 수지 등을 들 수 있다. 중합 방법 및 수소 첨가 방법은, 통상적인 방법에 의해 실시할 수 있다.
상기 노르보르넨계 모노머로서는, 예를 들어, 노르보르넨, 및 그 알킬 및/또는 알킬리덴 치환체, 예를 들어 5-메틸-2-노르보르넨, 5-디메틸-2-노르보르넨, 5-에틸-2-노르보르넨, 5-부틸-2-노르보르넨, 5-에틸리덴-2-노르보르넨 등, 이들의 할 로겐 등의 극성기 치환체; 디시클로펜타디엔, 2,3-디히드로디시클로펜타디엔 등; 디메타노옥타히드로나프탈렌, 그 알킬 및/또는 알킬리덴 치환체 및 할로겐 등의 극성기 치환체, 예를 들어 6-메틸-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-에틸-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-에틸리덴-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-클로로-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-시아노-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-피리딜-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-메톡시카르보닐-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌 등; 시클로펜타디엔의 3∼4 량체, 예를 들어 4,9:5,8-디메타노-3a,4,4a,5,8,8a,9,9a-옥타히드로-1H-벤조인덴, 4,11:5,10:6,9-트리메타노-3a,4,4a,5,5a,6,9,9a,10,1Oa,11,11a-도데카히드로-1H-시클로펜타안트라센 등을 들 수 있다.
상기 노르보르넨계 수지는, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에 있어서, 개환 중합 가능한 다른 시클로올레핀 종류를 병용할 수 있다. 이러한 시클로올레핀의 구체적인 예로서는, 예를 들어 시클로펜텐, 시클로옥텐, 5,6-디히드로디시클로펜타디엔 등의 반응성의 이중 결합을 1 개 갖는 화합물을 들 수 있다.
상기 노르보르넨계 수지는, 톨루엔 용매에 의한 겔ㆍ투과ㆍ크로마토그래프 (GPC) 법으로 측정한 수평균 분자량 (Mn) 이 25,000∼200,000, 바람직하게는 30,000∼100,000, 보다 바람직하게는 40,000∼80,000 의 범위인 것이다. 수평균 분자량이 상기 범위이면, 기계적 강도가 우수하고, 용해성, 성형성, 유연 조작 성이 양호한 것을 제조할 수 있다.
상기 노르보르넨계 수지가 노르보르넨계 모노머의 개환 중합체를 수소 첨가하여 얻어지는 것인 경우, 수소 첨가율은 내열 열화성, 내광 열화성 등의 관점에서, 통상 90% 이상인 것이 이용된다. 95% 이상이 바람직하다. 99% 이상이 보다 바람직하다.
상기 노르보르넨계 수지를 함유하는 필름의 구체적인 예로서는, 예를 들어 닛폰 제온사 제조의 제오노아 필름이나 JSR사 제조의 아톤 필름 등을 들 수 있다.
위상차 필름 A 의 정면 위상차 ((nx-ny)×d (두께: ㎚)) 는, 50∼210㎚ 인 것이 콘트라스트 저하의 억제, 컬리시프트의 개선에 유효하다. 상기 정면 위상차는 70㎚ 이상이고, 80㎚ 이상이 보다 바람직하고, 90㎚ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 정면 위상차는 200㎚ 이하이고, 190㎚ 이하가 더욱 바람직하다. 위상차 필름 A 의 두께 (d) 는 특별히 제한되지 않지만, 1∼200㎛ 가 바람직하고, 2∼100㎛ 가 더욱 바람직하다.
위상차 필름 B 는, 호메오트로픽 배향으로 고정되어 있고, 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx1, ny1, nz1 로 한 경우에, 양의 굴절률 이방성 (nz1>nx1≒ny1) 을 만족시키는 것을 아용한다. 위상차 필름 B 는, 예를 들어 액정 재료를 수직 배향제에 의해 배향시킴으로써 얻어진다. 호메오트로픽 배향시킬 수 있는 액정 화합물로서는, 예를 들어, 네마틱 액정 화합물이 알려져 있다. 이러한 액정 화합물의 배향 기술에 관련된 개설은, 예를 들어 화학 총설 44 (표면의 개질, 닛폰 화학회 저, 156∼163 페이지) 에 기재되어 있다.
또한, 상기 액정 재료로서는, 예를 들어 양의 굴절률 이방성을 갖는 액정성 프래그먼트 측쇄를 함유하는 모노머 유닛 (a) 와 비액정성 프래그먼트 측쇄를 함유 하는 모너머 유닛 (b) 를 함유하는 측쇄형 액정 폴리머에 의해 형성할 수 있다. 상기 측쇄형 액정 폴리머는, 수직 배향막을 이용하지 않더라도 액정 폴리머의 호메오트로픽 배향을 실현할 수 있다.
상기 모노머 유닛 (a) 는 네마틱 액정성을 갖는 측쇄를 갖는 것이고, 예를 들어 일반식 (a):
Figure 112006063899207-PCT00001
(단, R1 은 수소 원자 또는 메틸기를, a 는 1∼6 의 양의 정수를, X1 은 -CO2- 기 또는 -OCO- 기를, R2 는 시아노기, 탄소수 1∼6 의 알콕시기, 플루오르기 또는 탄소수 1∼6 의 알킬기를, b 및 c 는 1 또는 2 의 정수를 나타낸다.) 로 표시되는 모노머 유닛을 들 수 있다.
또한, 모노머 유닛 (b) 는 직쇄상 측쇄를 갖는 것이며, 예를 들어 일반식 (b):
Figure 112006063899207-PCT00002
(단, R3 은 수소 원자 또는 메틸기를, R4 는 탄소수 1∼22 의 알킬기, 탄소수 1∼22 의 플루오르알킬기, 또는 일반식 (b1):
Figure 112006063899207-PCT00003
(단, d 는 1∼6 의 양의 정수를, R5 는 탄소수 1∼6 의 알킬기를 나타낸다.) 로 표시되는 모노머 유닛을 들 수 있다.
또한, 모노머 유닛 (a) 와 모노머 유닛 (b) 의 비율은, 특별히 제한되는 것이 아니라, 모노머 유닛의 종류에 따라 다르지만, 모노머 유닛 (b) 의 비율이 높아지면 측쇄형 액정 폴리머가 액정 모노 도메인 배향성을 나타낼 수 없게 되므로, (b)/{(a)+(b)=0.01∼0.8 (몰비) 로 하는 것이 바람직하다. 특히 O.1∼0.5 로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한 호메오트로픽 배향 액정 필름을 형성할 수 있는 액정 폴리머로서는, 상기 액정성 프래그먼트 측쇄를 함유하는 모노머 유닛 (a) 와 지환족 환상 구조를 갖는 액정성 프래그먼트 측쇄를 함유하는 모노머 유닛 (c) 를 함유하는 측쇄형 액정성 폴리머를 들 수 있다.
상기 모노머 유닛 (c) 는 네마틱 액정성을 갖는 측쇄를 갖는 것이고, 예를 들어 일반식 (c):
Figure 112006063899207-PCT00004
(단, R6 수소 원자 또는 메틸기를, h 는 1∼6 의 양의 정수를, X2 는 -CO2- 기 또는 -OCO- 기를, e 와 g 는 1 또는 2 의 정수를, f 는 0∼2 의 정수를, R7 은 시아노기, 탄소수 1∼12 의 알킬기를 나타낸다.) 로 표시되는 모노머 유닛을 들 수 있다.
또, 모노머 유닛 (a) 와 모노머 유닛 (c) 의 비율은, 특별히 제한되는 것이 아니라, 모노머 유닛의 종류에 따라 다르지만, 모노머 유닛 (c) 의 비율이 높아지면 측쇄형 액정 폴리머가 액정 모노 도메인 배향성을 나타낼 수 없게 되므로, (c)/{(a)=(c)}=0.01∼0.8 (몰비) 로 하는 것이 바람직하다. 특히, 0.1∼0.6 으로 하는 것이 보다 바람직하다.
위상차 필름 B 를 형성할 수 있는 액정 폴리머는, 상기 예시한 모노머 유닛을 갖는 것에 한정되지 않고, 또한 상기 예시 모노머 유닛은 적당히 조합할 수 있다.
상기 측쇄형 액정 폴리머의 중량 평균 분자량 (GPC) 은, 2 천∼10 만인 것이 바람직하다. 중량 평균 분자량을 이러한 범위로 조정함으로써, 액정 폴리머로 서의 성능을 발휘한다. 측쇄형 액정 폴리머의 중량 평균 분자량이 과소하면, 배향층의 막형성성이 결핍되는 경향이 있기 때문에, 중량 평균 분자량은 2.5천 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 중량 평균 분자량이 과대하면, 액정으로서의 배향성이 결핍되어 균일한 배향 상태를 형성하기 어려워지는 경향이 있기 때문에, 중량 평균 분자량은 5 만 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 예시한 측쇄형 액정 폴리머는, 상기 모노머 유닛 (a), 모노머 유닛 (b), 모노머 유닛 (c) 에 대응하는 아크릴계 모노머 또는 메타크릴계 모노머를 공중합함으로써 조제할 수 있다. 또한, 모노머 유닛 (a), 모노머 유닛 (b), 모노머 유닛 (c) 에 대응하는 모노머는 공지된 방법에 의해 합성할 수 있다. 공중합체의 조제는, 예를 들어 라디칼 중합 방식, 양이온 중합 방식, 음이온 중합 방식 등의 통례의 아크릴계 모노머 등의 중합 방식에 준하여 실시할 수 있다. 또한, 라디칼 중합 방식을 적용하는 경우, 각종 중합 개시제를 사용할 수 있지만, 그 중 아조비스이소부티로니트릴이나 과산화벤조일 등의 분해 온도가 높지도 않고 낮지도 않은 중간적 온도에서 분해하는 것이 바람직하게 사용된다.
상기 측쇄형 액정 폴리머에는, 광중합성 액정 화합물을 배합하여 액정성 조성물로서 이용할 수 있다. 광중합성 액정 화합물은, 광중합성 관능기로서, 예를 들어, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기 등의 불포화 2중 결합을 적어도 1 개 갖는 액정성 화합물이고, 네마틱 액정성인 것이 상용된다. 이러한 광중합성 액정 화합물로서는, 상기 모노머 유닛 (a) 가 되는 아크릴레이트나 메타크릴레이트를 예시할 수 있다. 광중합성 액정 화합물로서, 내구성을 향상시키기 위해서는, 광중합성 관능기를 2 개 이상 갖는 것이 바람직하다. 이러한 광중합성 액정 화합물로서 예를 들어 하기 화학식 5:
Figure 112006063899207-PCT00005
(식 중, R 은 수소 원자 또는 메틸기를, A 및 D 는 각각 독립적으로 1,4-페닐렌기 또는 1,4-시클로헥실렌기를, X 는 각각 독립적으로 -COO-기, -OCO-기 또는 -O- 기를, B 는 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 4,4'-비페닐렌기 또는 4,4'-비시클로헥실렌기를 m 및 n 은 각각 독립적으로 2∼6 의 정수를 나타낸다.) 로 표시되는 가교형 네마틱성 액정 모노머 등을 예시할 수 있다. 또한, 광중합성 액정 화합물로서는, 상기 화학식 5 에 있어서의 말단의 「H2C=CR-CO2-」를 비닐에테르기 또는 에폭시기로 치환한 화합물이나 「-(CH2)m-」및/또는 「-(CH2)n-」을 「-(CH2)3-C*H(CH3)-(CH2)2-」또는「-(CH2)2-C*H(CH3)-(CH2)3-」으로 치환한 화합물을 예시할 수 있다.
상기 광중합성 액정 화합물은, 열처리에 의해 액정 상태로서 예를 들어 네마틱 액정층을 발현시켜 측쇄형 액정 폴리머와 함께 호메오트로픽 배향시킬 수 있고, 그 후에 광중합성 액정 화합물을 중합 또는 가교시킴으로써 호메오트로픽 배향 액정 필름의 내구성을 향상시킬 수 있다.
액정성 조성물 중의 광중합성 액정 화합물과 측쇄형 액정 폴리머의 비율은, 특별히 제한되지 않고, 얻어지는 호메오트로픽 배향 액정 필름의 내구성 등을 고려하여 적당히 결정되지만, 통상 광중합성 액정 화합물: 측쇄형 액정 폴리머 (중량비)=0.1:1∼30:1 정도가 바람직하고, 0.5:1∼20:1 이 특히 바람직하고, 1:1∼10:1 이 더욱 바람직하다.
상기 액정성 조성물 중에는, 통상 광중합 개시제를 함유한다. 광중합 개시제는 각종의 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 광중합 개시제로서는, 예를 들어 치바 스페셜티 케미칼즈사 제조의 이르가큐어 (Irgacure)907, 동 184, 동 651, 동 369 등을 예시할 수 있다. 광중합 개시제의 첨가량은, 광중합 액정 화합물의 종류, 액정성 조성물의 배합비 등을 고려하여, 액정성 조성물의 호메오트로픽 배향성이 흐트러지지 않을 정도로 첨가된다. 통상, 광중합성 액정 화합물 100 중량부에 대하여, 0.5∼30 중량부 정도가 바람직하다. 3 중량부 이상이 특히 바람직하다.
위상차 필름 B 의 제작은, 기판 상에, 호메오트로픽 배향성 측쇄형 액정 폴리머를 도공하고, 이어서 당해 측쇄형 액정 폴리머를 액정 상태에 있어서 호메오트로픽 배향시키고, 그 배향 상태를 유지한 상태에서 고정화시킴으로써 실시한다. 또한, 상기 측쇄형 액정 폴리머와 광중합성 액정 화합물을 함유하여 이루어지는 호메오트로픽 배향 액정성 조성물을 이용하는 경우에는, 이것을 기판에 도공 후, 이어서 당해 액정성 조성물을 액정 상태에 있어서 호메오트로픽 배향시키고, 그 배향 상태를 유지한 상태에서 광 조사함으로써 실시한다.
상기 측쇄형 액정 폴리머 또는 액정성 조성물을 도공하는 기판은, 유리 기 판, 금속박, 플라스틱 시트 또는 플라스틱 필름 중 어느 형상이어도 된다. 플라스틱 필름은 배향시키는 온도에서 변화하지 않는 것이면 특별히 제한은 없고, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 폴리머, 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머 등의 투명 폴리머로 이루어지는 필름을 들 수 있다. 기판 상에 수직 배향막은 형성되어 있지 않아도 된다. 기판의 두께는, 통상 10∼1000㎛ 정도이다.
상기 측쇄형 액정 폴리머 또는 액정성 조성물을 기판에 도공하는 방법은, 당해 측쇄형 액정 폴리머 또는 액정성 조성물을 용매에 용해한 용액을 이용하는 용액 도공 방법 또는 당해 액정 폴리머 또는 액정성 조성물을 용융하여 용융 도공하는 방법을 들 수 있지만, 이 중에서도 용액 도공 방법으로 지지 기판 상에 측쇄형 액정 폴리머 또는 액정성 조성물의 용액을 도공하는 방법이 바람직하다.
상기의 용매을 이용하여 희망하는 농도로 조정한 측쇄형 액정 폴리머 또는 액정성 조성물의 용액을, 기판 상에 도공하는 방법으로서는, 예를 들어 롤코트법, 그라비아코트법, 스핀코트법, 바코트법 등을 채용할 수 있다. 도공 후, 용매을 제거하고, 기판 상에 액정 폴리머층 또는 액정성 조성물층을 형성시킨다. 용매의 제거 조건은, 특별히 한정되지 않고, 용매를 대체로 제거할 수 있으며, 액정 폴리머층 또는 액정성 조성물이 유동되거나, 흘러 떨어지지만 않으면 된다. 통상, 실온에서의 건조, 건조로에서의 건조, 핫플레이트 상에서의 가열 등을 이용하여 용매를 제거한다. 이들의 도공 방법 중에서도 본 발명에서는 그라비아코트 법을 채용하는 것이, 대면적을 균일하게 도공하기 쉬운 점에서 바람직하다.
이어서, 지지 기판 상에 형성된 측쇄형 액정 폴리머층 또는 액정성 조성물층을 액정 상태로 하고, 호메오트로픽 배향시킨다. 예를 들어, 측쇄형 액정 폴리머 또는 액정성 조성물이 액정 온도 범위가 되도록 열처리를 실시하고, 액정 상태에 있어서 호메오트로픽 배향시킨다. 열처리 방법으로서는, 상기의 건조 방법과 동일한 방법으로 실시할 수 있다. 열처리 온도는, 사용하는 측쇄형 액정 폴리머 또는 액정성 조성물과 지지 기판의 종류에 따라 다르기 때문에 일괄적으로는 말할 수 없지만, 통상 60∼300℃, 바람직하게는 70∼200℃ 의 범위에서 실시한다. 또한, 열처리 시간은, 열처리 온도 및 사용하는 측쇄형 액정 폴리머 또는 액정성 조성물이나 기판의 종류에 따라서 다르기 때문에, 일괄적으로는 말할 수 없지만, 통상 10 초∼2 시간, 바람직하게는 20 초∼30 분의 범위에서 선택된다. 10 초보다 짧은 경우, 호메오트로픽 배향 형성이 충분히 진행되지 않을 우려가 있다. 이들의 배향 온도, 그 처리 시간 중에서도 본 발명에서는, 배향 온도 80∼150℃ 에서, 그 처리 시간을 30 초∼10 분간 정도 실시하는 것이 작업성, 양산성의 점에서 바람직하다.
열처리 종료 후, 냉각 조작을 실시한다. 냉각 조작으로서는, 열처리 후의 호메오트로픽 배향 액정 필름을, 열처리 조작에 있어서의 가열 분위기 중에서, 실온 중에 꺼냄으로써 실시할 수 있다. 또한, 공랭, 수랭 등의 강제 냉각을 실시해도 된다. 상기 측쇄형 액정 폴리머의 호메오트로픽 배향층은, 측쇄형 액정 폴리머의 유리 전이 온도 이하로 냉각함으로써 배향이 고정화된다.
액정성 조성물의 경우에는, 이와 같이 고정된 호메오트리픽 액정 배향층에 대하여 광조사를 실시하고, 광중합성 액정 화합물을 중합 또는 가교시켜 광중합성 액정 화합물을 고정화하여, 내구성을 향상시킨 호메오트로픽 배향 액정 필름층을 얻는다. 광조사는, 예를 들어 자와선 조사에 의해 실시한다. 자외선 조사 조건은, 충분히 반응을 촉진시키기 위해, 불활성 기체 분위기 중으로 하는 것이 바람직하다. 통상, 약 80∼160mW/㎠ 의 조도를 갖는 고압 수은 자외 램프가 대표적으로 사용된다. 메타할라이드 UV 램프나 백열관 등의 다른 종류의 램프를 사용할 수도 있다. 또한, 자외선 조사시의 액정층 표면 온도가 액정 온도 범위 내가 되도록, 콜드 미러, 수랭, 그 외의 냉각 처리 또는 라인 속도를 빠르게 하는 것 등에 의해 적절히 조정한다.
이렇게 하여, 측쇄형 액정 폴리머 또는 액정성 조성물의 박막이 생성되고, 배향성을 유지한 채로 고정화함으로써, 위상차 필름 B 가 얻어진다. 본 발명의 호메오트로픽 배향 액정 필름의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 도공된 상기 측쇄형 액정 폴리머로 이루어지는 호메오트로픽 배향 액정 필름층의 두께는 0.3∼200㎛ 정도이고, 0.5∼200㎛ 로 하는 것이 더욱 바람직하다. 0.3㎛ 이하에서는 막두께가 지나치게 얇아지므로 두께 제어가 곤란하다. 200㎛ 를 초과하는 경우에는, 화상 표시 장치에 실장한 경우에, 상하 좌우의 시야각이 넓어지는 방위가 있는 한편, 반대로 좁아지는 방위가 발생하는 경우가 있다. 위상차 필름 B 는, 기판으로부터 박리하거나 또는 박리하지 않고 사용할 수 있다.
위상차 필름 A 와, 위상차 필름 B 의 적층에는 점착제층 또는 접착제층을 이 용할 수 있다. 점착제층 또는 접착제층을 형성하는 재료는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 불소계나 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 특히, 아크릴계 점착제와 같이 광학적 투명성이 우수하고, 적당한 습윤성과 응집성과 접착성의 점착 특성을 나타내며, 내후성이나 내열성 등이 우수한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
점착제층 또는 접착제층의 형성은, 적절한 방식으로 실시할 수 있다. 그 예로서는, 예를 들어 톨루엔이나 아세트산에틸 등의 적절한 용제의 단독물 또는 혼합물로 이루어지는 용매에 베이스 폴리머 또는 그 조성물을 용해 또는 분산시킨 10∼40 중량% 정도의 용액을 조제하고, 그것을 유연 방식이나 도공 방식 등의 적절한 전개 방식으로 상기 기판 또는 액정 필름 상에 직접 부설하는 방식, 또는 상기에 준하여 세퍼레이터 상에 점착제층 또는 접착제층을 형성하여 그것을 상기 액정층 상에 전사하는 방식 등을 들 수 있다.
또한, 점착제층 또는 접착제층에는, 예를 들어 천연물이나 합성물의 수지류, 특히 점착성 부여 수지나 유리 섬유, 유리 비드, 금속분, 그 외 무기 분말 등으로 이루어지는 충전제나 안료, 착색제, 산화 방지제 등의 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 또한, 미립자를 함유하여 광 확산성을 부여해도 된다.
점착제층 또는 접착제층의 두께는, 사용 목적이나 접착력 등에 따라서 적절히 결정할 수 있고, 일반적으로는 1∼500㎛ 이고, 5∼200㎛ 가 바람직하고, 10∼100㎛ 가 특히 바람직하다.
점착제층 또는 접착제층의 노출면에 대해서는, 실용적으로 제공하기까지 동안, 그 오염 방지 등을 목적으로 세퍼레이터가 임시 부착되어 커버된다. 이에 따라, 통례의 취급 상태로 점착제층 또는 접착제층에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 세퍼레이터로서는 상기 두께 조건을 제외하고, 예를 들어 플라스틱 필름, 고무 시트, 종이, 천, 부직포, 네트, 발포 시트나 금속박, 그들의 라미네이트체 등의 적절한 박엽체를 필요에 따라서 실리콘계나 장쇄 알킬계, 불소계나 황화 몰리브덴 등의 적절한 박리제로 코팅 처리한 것 등의, 종래에 준한 적절한 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 광학 필름, 점착제층 또는 접착제층 등의 각 층에는, 예를 들어 살리실산에스테르계 화합물이나 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물이나 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈 착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 처리하는 방식 등의 방식에 의해 자외선 흡수능을 갖게 할 수 있다.
편광자는 특별히 제한되지 않고, 각종의 것을 사용할 수 있다. 편광자로서는, 예를 들어 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포르말화폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌ㆍ아세트산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 2색성 염료 등의 2색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 것, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등의 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 폴리비닐알코올계 필름을 연신하여 2색성 재료 (요오드, 염료) 를 흡착ㆍ배향한 것이 바람직하게 사용된다. 편광자의 두께도 특별히 제한되지 않지만, 5∼80㎛ 정도가 일반적이다.
폴리비닐알코올계 필름을 요오드로 염색하고, 1 축 연신한 편광자는, 예를 들어 폴림비닐알코올을 요오드의 수용액에 침지함으로써 염색하고, 원래 길이의 3∼7 배로 연신함으로써 제작할 수 있다. 필요에 따라서 붕산이나 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 이외에, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시킴으로써, 염색의 얼룩 등의 불균일을 방지하는 효과도 있다. 연신은 요오드로 염샌한 후에 실시해도 되고, 염색하면서 연신해도 되고, 또한 연신하고 나서 요오드로 염색해도 된다. 붕산이나 요오드화칼륨 등의 수용액 중이나 수욕 중에서도 연신할 수 있다.
편광자의 편측에는, 상기 광학 필름 (위상차 필름 A 또는 위상차 필름 B) 이적층되지만, 한편 편측에는 통상 보호 필름을 갖는다. 보호 필름은 통상 편광자의 보호 필름으로서 사용되고 있는, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차폐성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하다. 상기 보호 필름의 재료로서는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 폴리머, 디아세틸셀룰로오스나 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머, 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴ㆍ스티렌 공중합체 (AS 수지) 등의 스티렌계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 내지는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌ㆍ프로필렌 공중합체와 같이 폴리올레핀계 폴리머, 염 화비닐계 폴리머, 나일론이나 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 폴리머, 이미드계 폴리머, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 폴리머, 폴리에테르에테르케톤계 폴리머, 폴리페닐렌술피드계 폴리머, 비닐알코올계 폴리머, 염화비닐리덴계 폴리머, 비닐부티랄계폴리머, 알릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 또는 상기 폴리머의 블렌드물 등이 보호 필름을 형성하는 폴리머의 예로서 들 수 있다. 그 외, 아크릴계나 우레탄계, 아크릴우레탄계나 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형 내지 자외선 경화형 수지 등을 필름화한 것 등을 들 수 있다.
또한, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (WO01/37007) 에 기재된 폴리머 필름, 예를 들어 (A) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, (B) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 페닐 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 들 수 있다. 구체예로서는, 이소부틸렌과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교대 공중합체와 아크릴로니트릴ㆍ스티렌 공중합체를 함유하는 수지 조성물의 필름을 들 수 있다. 필름은 수지 조성물의 혼합 추출품 등으로 이루어지는 필름을 이용할 수 있다.
편광 특성이나 내구성 등의 점에서, 특히 바람직하게 사용할 수 있는 보호 필름은, 표면을 알칼리 등으로 비누화 처리한 트리아세틸셀룰로오스 필름이다. 보호 필름의 두께는, 적절히 결정할 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등의 점에서 10∼500㎛ 정도이다. 20∼300㎛ 가 특히 바람직하고, 30∼200㎛ 가 보다 바람직하다.
또, 보호 필름은 가능한 한 착색이 없는 것이 바람직하다. 따라서, Rth=[(nx+ny)/2-nz]ㆍd (단, nx, ny 는 필름 평면 내의 주굴절률, nz 는 필름 두께 방향의 굴절률, d 는 필름 두께이다) 로 나타되는 필름 두께 방향의 위상차값이 -90㎚∼+75㎚ 인 보호 필름이 바람직하게 사용된다. 이러한 두께 방향의 위상차값 (Rth) 이 -90㎚∼+75㎚ 인 것을 사용함으로써, 보호 필름에 기인하는 편광판의 착색 (광학적인 착색) 을 대략 해소 할 수 있다. 두께 방향 위상차값 (Rth) 은, -80㎚∼+60㎚ 이 바람직하고, -70㎚∼+45㎚ 이 특히 바람직하다.
상기 편광자와 보호 필름은, 통상 수계 점착제 등을 개재하여 밀착하고 있다. 수계 접착제로서는, 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계, 수계 폴리우레탄, 수계 폴리에스테르 등을 예시할 수 있다.
상기 보호 필름으로서는, 하드코트층이나 반사 방지 처리, 스티킹 방지나 확산 내지 안티크레어를 목적으로 한 처리를 실시한 것을 사용할 수 있다.
하드 코트 처리는 편광판 표면의 흠집 방지 등을 목적으로 실시되는 것이고, 예를 들어 아크릴계, 실리콘계 등의 적절한 자외선 경화형 수지에 의한 경도나 슬라이딩 특성 등이 우수한 경화 피막을 보호 필름의 표면에 부가하는 방식 등으로 형성할 수 있다. 반상 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, 안티크레어 처리는 편광판의 표면에서 외광이 반사하여 편광판 투과광의 시인을 저해하는 것의 방지 등을 목적으로 실시되는 것이고, 예를 들어 샌드블라스트 방식이나 엠보싱 가공 방식에 의한 조면화 방식이나 투명 미립자의 배합 방 식 등의 적절한 방식으로 보호 필름의 표면에 미세 요철 구조를 부여함으로써 형성할 수 있다. 상기 표면 미세 요철 구조의 형성에 함유시키는 미립자로서는, 예를 들어 평균 입경이 0.5∼50㎛ 인 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등으로 이루어지는 도전성도 있는 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 대해 일반적으로 2∼50 중량부 정도이며, 5∼25 중량부가 바람직하다. 안티크레어층은, 편광판 투과광을 확산하여 시각 등을 확대하기 위한 확산층 (시각 확대 기능 등) 을 겸하는 것이어도 된다.
또한, 상기 반사 방지층, 스티킹 방지층, 확산층이나 안티크레어층 등은 보호 필름 그 자체에 형성할 수 있는 것 이외에, 별도 광학층으로서 투명 보호층과는 별체의 것으로서 형성할 수도 있다.
본 발명의 타원 편광판은 IPS 모드의 액정 표시 장치에 바람직하게 이용된다. IPS 모드의 액정 표시 장치는, 액정층을 협지하는 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판의 일방에 형성된 전극군과, 상기 기판 사이에 협지된 유전 이방성을 갖는 액정 조성 물질층과, 상기 한 쌍의 기판에 대향하여 형성되고 상기 액정 조성 물질의 분자 배열을 소정의 방향으로 배열시키기 위한 배향 제어층 및 상기 전극군에 구동 전압을 인가히기 위한 구동 수단을 구비한 액정셀을 갖는다. 상기 전극군은 상기 배향 제어층 및 상기 액정 조성 물질층의 계면에 대하여, 주로 평행한 전계를 인가하듯이 배치된 배열 구조를 갖고 있다.
본 발명의 타원 편광판은 액정셀의 시인측, 입사측의 적어도 일방에 배치된다. 도 3 은 도 1 의 타원 편광판을 시인측에 배치한 경우이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 타원 편광판은 광학 필름 (2) 측을 액정셀 (LC) 측으로 하는 것이 바람직하다. 도 3 에서는, 타원 편광판이 배치된 액정셀 (4) 의 반사측 (광 입사측) 에는 편광판 (1') 이 배치된다. 액정셀 (LC) 의 기판의 양측에 배치한 편광판 (1') 의 흡수축과 타원 편광판 (편광판 1) 의 흡수축은 직교 상태로 배치되어 있다. 편광판 (1') 으로서는, 통상 편광자 (1a) 의 양측에 보호 필름 (1b) 을 적층한 것이 이용된다.
상기 도 3 의 액정 표시 장치는, 액정셀의 일례를 나타낸 것이고, 본 발명의 타원 편광판은 그 외 각종 액정 표시 장치에 적용할 수 있다.
이하에 실시예를 들어 본 발명의 일 태양에 대해서 설명하지만, 본 발명이 실시예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 각 광학 필름의 굴절률, 위상차의 측정은, 필름 면내와 두께 방향의 주굴절률 nx, ny, nz 를 자동 복굴절 측정 장치 (오우지 계측 기기 주식회사 제조, 자동 복굴절계 KOBRA2lADH) 에 의해, λ=590㎚ 에 있어서의 특성을 측정하였다.
참고예
(편광자)
폴리비닐알코올 필름을 온수 중에 침지하여 팽창시킨 후, 요오드/요오드화칼 륨 수용액 중에서 염색하고, 이어서 붕산 수용액 중에서 1 축 연신 처리하여 편광자를 얻었다. 이것의 편광자는, 분광 광도계로 단체 투과율, 평행 투과율 및 직교 투과율을 조사한 결과, 투과율 43.5%, 편광도 99.9% 이었다.
실시예 1
(위상차 필름 A)
두께 100㎛ 의 노르보르넨계 무연신 필름 (JSR 사 제조의 아톤 필름) 을, 170℃ 에서 1.3 배로 1 축 연신하였다. 얻어진 연신 필름은, 두께: 80㎛, 정면 위상차: 100nm 이었다. 얻어진 연신 필름은, 1 축 배향한 양의 굴절률 이방성 (nx>ny≒nz) 을 가지고 있었다.
(위상차 필름 B)
Figure 112006063899207-PCT00006
상기 화학식 6 (식 중 숫자는 모노머 유닛의 몰% 를 나타내고, 편의상 블록 폴리머 일체로 나타내고 있는 중량 평균 분자량 5000) 으로 표시되는 측쇄형 액정 폴리머 5 중량부, 네마틱 액정상을 나타내는 중합성 액정 (Paliocolor LC242, BASF 제조) 20 중량부 및 광개시제 (이르가큐어 907, 치바 스페셜티 케미칼즈사 제조) 를 상기 중합성 액정에 대하여 3 중량부를, 시클로헥사논 75 중량부에 용해한 용액 을 조제하였다. 그리고, 당해 용액을 닛폰 제온사의 제오노아 필름 상에 바코터로 도포하고, 100℃ 에서 10 분간, 건조 배향시킨 후, 자외선 조사하고, 경화함으로써 두께 1.0㎛ 의 호메오트로픽 배향 액정 필름층을 얻었다. 이 샘플의 광학 위상차를 측정 (측정광을 샘플 표면에 대하여 수직 또는 경사져 입사) 한 결과, 정면 위상차가 대략 제로이고, 또한 측정광의 입사 각도의 증가에 따라 위상차가 증가한 점에서 호메오트로픽 배향이 얻어지고 있는 것을 확인하였다. 호메오트로픽 배향 액정 필름층의 두께 방향 위상차는 -100㎚ 이었다.
(타원 편광판)
참고예에서 얻은 편광자의 편면에 폴리비닐알코올계 접착제를 개재하여, 두께 80㎛, 정면 위상차: 6㎚, 두께 방향의 위상차: 60㎚ 의 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름을 접착하여 투명 보호층을 형성하였다. 그 편광자의 타면에 폴리비닐알코올계 접착제를 개재하여, 편광자의 흡수축과 위상차 필름 A 의 지상축이 직교하도록 접착하고, 그 위에 위상차 필름 B 를 아크릴계 점착제를 개재하여 부착을 실시하였다. 그 후, 제오노아 필름을 박리하여 타원 편광판을 얻었다.
실시예 2
(위상차 필름 A)
두께 100㎛ 의 노르보르넨계 무연신 필름 (JSR 사 제조의 아톤 필름) 을, 170℃ 에서 1.4 배로 1 축 연신하였다. 얻어진 연신 필름은, 두께: 70㎛ , 정면 위상차: 180㎚ 이었다. 얻어진 연신 필름은, 1 축 배향한 양의 굴절률 이방성 (nx>ny≒nz) 를 가지고 있었다.
(위상차 필름 B)
실시예 1 에 있어서, 호메오트로픽 배향 액정 필름층의 두께 0.5㎛ 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 호메오트로픽 배향 액정 필름층을 얻었다. 호메오트로픽 배향 액정 필름층의 두께 방향 위상차는 -50㎚ 이었다.
(타원 편광판)
실시예 1 에 있어서, 위상차 필름 A, 위상차 필름 B 로서 상기에서 얻어진 것을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 타원 편광판을 얻었다.
실시예 3
(위상차 필름 A)
두께 100㎛ 의 노르보르넨계 무연신 필름 (JSR 사 제조의 아톤 필름) 을, 175℃ 에서 1.35 배로 1 축 연신하였다. 얻어진 연신 필름은, 두께: 75㎛ , 정면 위상차: 140㎚ 이었다. 얻어진 연신 필름은 1 축 배향한 양의 굴절률 이방성 (nx>ny≒nz) 을 가지고 있었다.
(위상차 필름 B)
실시예 1 에 있어서, 호메오트로픽 배향 액정 필름층의 두께 1.3㎛ 으로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 호메오트로픽 배향 액정 필름층을 얻었다. 호메오트로픽 배향 액정 필름층의 두께 방향 위상차는 -130㎚ 이었다.
(타원 편광판)
실시예 1 에 있어서, 위상차 필름 A, 위상차 필름 B 로서 상기에서 얻어진 것을 이용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 타원 편광판을 얻었다.
비교예 1
참고예에서 얻은 편광자의 편면에 폴리비닐알코올계 접착제를 개재하여, 두께 80㎛, 정면 위상차: 6㎚, 두께 방향의 위상차: 60㎚ 의 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름을 접착하여 투명 보호층을 형성하였다. 그 편광자의 타면에 두께 80㎛, 정면 위상차: 6㎚, 두께 방향의 위상차: 60㎚ 의 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름을 폴리비닐알코올계 접착제를 개재하여 접착하여 편광판을 얻었다.
비교예 2
참고예에서 얻은 편광자의 편면에 폴리비닐알코올계 접착제를 개재하여, 두께 40㎛, 정면 위상차: 3㎚, 두께 방향의 위상차: 40㎚ 의 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름을 접착하여 투명 보호층을 형성하였다. 그 편광자의 타면에 폴리비닐알코올계 접착제를 개재하여 두께 40㎛, 정면 위상차: 3㎚, 두께 방향의 위상차: 40㎚ 의 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름을 폴리비닐알코올계 접착제를 개재하여 편광판을 얻었다.
비교예 3
(위상차 필름 A')
두께 80㎛ 의 폴리카보네이트 필름을, 175℃ 에서 1.3 배로 1 축 연신하였다. 얻어진 연신 필름은, 두께: 50㎛ , 정면 위상차: 300㎚ 이었다. 얻어진 연신 필름은, 1 축 배향한 양의 굴절률 이방성 (nx>ny≒nz) 을 가지고 있었다.
(위상차 필름 B)
실시예 1 에 있어서, 호메오트로픽 배향 액정 필름층의 두께를 3.0㎛ 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 호메오트로픽 배향 액정 필름층을 얻었다. 호메오트로픽 배향 액정 필름층의 두께 방향 위상차는, -300㎚ 이었다.
(타원 편광판)
실시예 1 에 있어서, 위상차 필름 A 대신에 상기에서 얻어진 위상차 필름 A', 위상차 필름 B 로서 상기에서 얻어지는 것을 이용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 타원 판광판을 얻었다.
(평가)
상기에서 얻어진 타원 편광판 또는 편광판에 대하여 하기 평가를 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
(시야각)
실시예 1∼3 에서 얻어진 타원 편광판을 도 3 에 나타내는 바와 같이, IPS 모드의 액정셀의 시인측에 배치하였다. 비교예 1, 2 에서 얻어진 편광판은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, IPS 모드의 액정셀의 시인측에 배치하였다. 비교예 3 에서 얻어진 타원 편광판은, 실시예 1 에서 이용한 타원 편광판 대신에 사용하였다. 한편, 입사측 (백라이트측) 에는, 비교예 1 에서 얻어진 편광판을 배치하였다.
상기 액정 표시 장치에, 백색 화상, 흑색 화상을 표시시켜, ELDIM 사 제조의 EZ contrast160D 로, 상하, 좌우, 대각 45°-225°, 대각 135°-315°방향에 있어서의 XYZ 표시계에 있어서의 Y 값, x 값, y 값을 측정하였다. 그 때의 콘트라스트 (Y 값 (백색 화상)/Y 값 (흑색 화상)) 의 값이 25 이상이 되는 각도를 시야각 으로 하였다.
(부착 응력에 의한 불균일)
상기에서 얻어진 타원 편광판 또는 편광판 (400㎜×300㎜) 을 알칼리 유리에 아크릴계 점착제 (20㎛) 로 롤러를 사용하여 크로스 니콜이 되도록 부착하였다. 부착 후의 응력에 의한 불균일을, 백라이트를 조사한 후에 이하의 기준으로 육안 확인하였다.
○: 광 누출이 확인되지 않았다.
×: 광 누출이 확인되었다.
(가열 내구성)
상기에서 얻어진 타원 편광판 또는 편광판 (300㎜×200㎜) 을 알칼리 유리에 아크릴계 점착제 (20㎛) 로 롤러를 사용하여 크로스 니콜이 되도록 압착한 후, 50℃, 5 기압, 15 분간의 오토클레이브 처리로 기포를 제거하고, 또한 80℃ 의 환경 하의 100 시간 투입 후의 주변 불균일을, 백라이트를 조사한 후에 이하의 기준으로 육안 확인하였다.
○: 광 누출이 확인되지 않았다.
×: 광 누출이 확인되었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예1 비교예2 비교예3
시야각 70 70 65 40 40 30
응력 불균일 ○ ○ ○ ○ ○ ×
가열 내구성 ○ ○ ○ ○ ○ ×
본 발명의 타원 편광판은, 액정 표시 장치, 유기 EL (일렉트로루미네선스) 표시 장치, PDP 등의 화상 표시 장치에 바람직하게 적용할 수 있다. 특히, 본 발명의 타원 편광판은 횡전계 방식 (IPS 모드) 의 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에 바람직하다.

Claims (9)

  1. 환상 폴리올레핀 수지를 함유하는 열가소성 고분자로 이루어지고, 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz 로 한 경우에, 1 축 배향한 양의 굴절률 이방성 (nx>ny≒nz) 을 갖는 위상차 필름 A 와,
    호메오트로픽 배향에 고정되고 있고, 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx1, ny1, nz1 로 한 경우에, 양의 굴절률 이방성 (nz1>nx1≒ny1) 을 갖는 위상차 필름 B 가 적층하여 이루어지는 광학 필름이,
    편광자의 편측에 위상차 필름 A 의 지상축과 편광자의 흡수축이 직교하도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 타원 편광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    편광자부터, 위상차 필름 A, 위상차 필름 B 의 순서가 되도록 광학 필름이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 타원 편광판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상차 필름 A 가, 노르보르넨계 수지를 함유하는 필름인 것을 특징으 로 하는 타원 편광판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    위상차 필름 B 는 두께 방향의 위상차: {((nx1+ny1)/2)-nz1}×d (두께: ㎚) 가, -500㎚∼-10㎚ 인 것을 특징으로 하는 타원 편광판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    위상차 필름 B 가 측쇄형 액정 폴리머를 함유하는 필름인 것을 특징으로 하는 타원 편광판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    위상차 필름 A 가, λ/4 판인 것을 특징으로 하는 타원 편광판.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 타원 편광판이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 타원 편광판이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    구동 모드가 횡전계 방식 (IPS 모드) 인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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