KR20070059190A - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

각각의 투과축이 서로 대략 수직의 위치 관계에 있는 출사측 편광자 및 입사측 편광자로 구성되는 한 쌍의 편광자 사이에, k장(k≥2)의 광학 이방체 및 액정 셀을 갖는 인 플레인 스위칭 모드의 액정 표시 장치로서, i번째의 광학 이방체의 면내의 주굴절률을 n_xi, n_yi(단, n_xi>n_yi이다)로 하고, 두께 방향의 주굴절률을 n_zi로 했을 때, (Σn_xi+Σn_yi)/2≤Σn_zi(Σ는 i=1 내지 k의 총합을 나타낸다)를 만족하고, k장의 상기 광학 이방체와 상기 액정 셀을 적층하여 이루어지는 광학 적층체(A)에 있어서, 파장 550nm의 빛이 수직 입사했을 때의 레타데이션을 R₀으로 하고, 파장 550nm의 빛이 법선으로부터 주축 방향으로 40도 기울어진 각도로 입사했을 때의 레타데이션을 R₄₀으로 했을 때, 0.90<R₄₀/R₀<1.10인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 반사방지성 및 내상성(耐傷性)이 우수하고, 정면 방향에서의 화상 특성을 저하시키지 않고, 화면을 비스듬한 방향에서 보았을 때의 콘트라스트 저하를 방지하고, 어떤 방향에서 보더라도 흑표시(黑表示) 품위가 양호하며, 균질하고 높은 콘트라스트를 나타내는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는, 고화질, 박형, 경량, 저소비 전력 등의 특징을 가져, 텔레비젼, 퍼스널 컴퓨터, 카 내비게이션 등에 널리 사용되고 있다. 액정 표시 장치는 액정 셀의 상하에 투과축이 직교하도록 2장의 편광자를 배치하고, 액정 셀에 전압을 인가함으로써 액정 분자의 배향을 변화시켜, 화면에 화상을 표시시킨다. 트위스티드 네마틱 모드의 액정 표시 장치에서는, 전압 인가시에 액정 분자가 수직 배향 상태로 되어, 흑표시로 되는 구성이 많다. 인 플레인 스위칭 모드의 액정 표시 장치에서는, 전압 무인가시에 액정 분자가 일정한 방향으로 배향하고, 전압 인가시에 배향 방향이 45도 회전하여, 백표시(白表示)로 되는 구성이 많다.

2장의 편광자의 투과축이 상하 방향과 좌우 방향을 향하여 직교하도록 배치된 액정 표시 장치에서는, 상하 좌우 방향에서 화면을 보면 충분한 콘트라스트가 얻어진다. 그러나, 상하 좌우로부터 벗어난 방향에서 화면을 비스듬히 보면, 투과광이 복굴절을 일으켜 빛이 샐 수 있기 때문에, 충분한 흑이 얻어지지 않아서, 콘트라스트가 저하되어 버린다. 이 때문에, 액정 표시 장치에 광학 보상 수단을 가하여, 화면의 콘트라스트의 저하를 방지하는 시도가 이루어져 왔다.

예컨대, 제 1 편광판, 광학 보상 필름, 제 1 기판, 액정층, 제 2 기판, 제 2 편광판을 이 순서로 배치하고, 편광판의 한 쪽이 액정층의 흑표시시에 액정 지상축(遲相軸)에 대하여 평행한 투과축을 갖고, 다른 쪽이 액정층의 흑표시시에 액정 지상축에 대하여 수직인 투과축을 갖고, 광학 보상 필름이 갖는 필름 지상축과 편광판의 한 쪽이 갖는 투과축이 형성하는 각도가 0 내지 2도 또는 88 내지 90도인 인 플레인 스위칭 모드의 액정 표시 장치가 제안되어 있다(특허문헌 1).

또한, 액정 셀과 편광판으로 이루어지고, 액정의 분자 장축의 방향이 액정 셀에 부여되는 전압의 변화에 의해, 기판에 평행한 면내에서 변화되는 액정 표시 장치에 있어서, 액정 셀과 적어도 한 쪽의 편광판 사이에 광학 보상 시트가 구비되고, 상기 광학 보상 시트가 광학적으로 음의 1축성을 갖고, 또한 그 광축이 상기 시트면에 대하여 평행한 액정 표시 장치가 제안되어 있다(특허문헌 2).

그러나, 이들 수단에 의해서도, 어떤 방향에서 보더라도 균질하고 높은 콘트라스트를 나타내는 액정 표시 장치를 얻기에는 아직 불충분하고, 한층 더한 개선이 요구되고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 제1999-305217호 공보(제2-3페이지)(미국특허 제6285430 B1호)

특허문헌 2: 일본 특허공개 제1998-54982호 공보(제2-3페이지)(미국특허 제6184957 B1호)

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은 정면 방향에서의 화상 특성을 저하시키지 않고, 화면을 비스듬한 방향에서 보았을 때의 콘트라스트 저하를 방지하고, 어떤 방향에서 보더라도 흑표시 품위가 양호하며, 균질하고 높은 콘트라스트를 나타내는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 한 쌍의 편광자 사이에 적어도 2장의 광학 이방체 및 액정 셀을 갖는 인 플레인 스위칭 모드의 액정 표시 장치로서, 광학 이방체의 면내의 2개의 주굴절률의 총합이 두께 방향의 주굴절률의 총합의 2배 이하인 액정 표시 장치는, 어떤 방향에서 보더라도 흑표시 품위가 양호하며, 균질하고 높은 콘트라스트를 나타냄을 발견하고, 이 지견에 따라서 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, 하기 (1) 내지 (8)에 기재된 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

(1) 각각의 투과축이 서로 대략 수직의 위치 관계에 있는 출사측 편광자 및 입사측 편광자로 구성되는 한 쌍의 편광자 사이에, k장(k는 2 이상의 정수)의 광학 이방체 및 액정 셀을 갖는 인 플레인 스위칭 모드의 액정 표시 장치로서, i번째의 광학 이방체의 면내의 주굴절률을 n_xi, n_yi(단, n_xi>n_yi이다)로 하고, 두께 방향의 주굴절률을 n_zi로 했을 때,

(Σn_xi+Σn_yi)/2≤Σn_zi

(Σ는 i=1 내지 k의 총합을 나타낸다)

를 만족하고, k장의 상기 광학 이방체와 상기 액정 셀을 적층하여 이루어지는 광학 적층체(A)에 있어서, 파장 550nm의 빛이 수직 입사했을 때의 레타데이션을 R₀으로 하고, 파장 550nm의 빛이 법선으로부터 주축 방향으로 40도 기울어진 각도로 입사했을 때의 레타데이션을 R₄₀으로 했을 때,

0.90<R₄₀/R₀<1.10

인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치,

(2) 상기 출사측 편광자의 투과축과 상기 광학 적층체(A)의 지상축이 대략 평행 또는 대략 수직인 (1)에 기재된 액정 표시 장치,

(3) 상기 입사측 편광자의 투과축과 상기 광학 적층체(A)의 지상축이 대략 평행 또는 대략 수직인 (1)에 기재된 액정 표시 장치,

(4) 상기 광학 이방체의 지상축과 전압 무인가 상태의 상기 액정 셀 중의 액정 분 자의 지상축이 대략 평행 또는 대략 수직인 (1)에 기재된 액정 표시 장치,

(5) 상기 광학 이방체의 적어도 하나가, 고유 복굴절이 음인 재료를 포함하는 층인 (1)에 기재된 액정 표시 장치,

(6) 상기 광학 이방체의 적어도 하나가, 디스코틱 액정 분자 또는 라이오트로픽 액정 분자를 포함하는 층인 (1)에 기재된 액정 표시 장치,

(7) 상기 광학 이방체의 적어도 하나가, 광 이성화 물질을 포함하는 층인 (1)에 기재된 액정 표시 장치,

(8) 상기 출사측 편광자가 보호 필름을 갖고, 이 보호 필름은 그의 출사측 표면에 하드 코팅층과 저굴절률층이 이 순서대로 형성된 것인 (1)에 기재된 액정 표시 장치,

(9) 상기 저굴절률층이, 에어로겔로 구성되고 굴절률 1.37 이하를 갖는 것인 (8)에 기재된 액정 표시 장치,

(10) 상기 에어로겔이, 중공 입자가 매트릭스 중에 분산되어 이루어진 다공질체인 (9)에 기재된 액정 표시 장치.

발명의 효과

본 발명의 액정 표시 장치는, 내상성이 우수하고, 시야각이 넓고, 어떤 방향에서 보더라도 흑표시 품위가 양호하며, 균질하고 높은 콘트라스트를 나타내기 때문에, 대화면의 플랫 패널 디스플레이 등으로서 적합하게 이용할 수 있다.

도 1은 레타데이션 R₄₀의 측정방법의 설명도이다.

도 2는 본 발명의 액정 표시 장치의 층 구성의 1 태양을 나타내는 설명도이다.

도 3은 도 2의 액정 표시 장치의 콘트라스트도이다.

도 4는 본 발명의 액정 표시 장치의 층 구성의 다른 태양을 나타내는 설명도이다.

도 5는 도 4의 액정 표시 장치의 콘트라스트도이다.

도 6은 본 발명의 액정 표시 장치의 층 구성의 다른 태양을 나타내는 설명도이다.

도 7은 도 6의 액정 표시 장치의 콘트라스트도이다.

도 8은 본 발명의 액정 표시 장치의 층 구성의 다른 태양을 나타내는 설명도이다.

도 9는 도 8의 액정 표시 장치의 콘트라스트도이다.

도 10은 종래의 액정 표시 장치의 층 구성의 1태양을 나타내는 설명도이다.

도 11은 도 10의 액정 표시 장치의 콘트라스트도이다.

도 12는 종래의 액정 표시 장치의 층 구성의 다른 태양을 나타내는 설명도이다.

도 13은 도 12의 액정 표시 장치의 콘트라스트도이다.

도 14는 도공기(塗工機)의 공정 계통도이다.

부호의 설명

1: 입사측 편광자 2: 액정 셀

3: 광학 이방체 4: 광학 이방체

5: 출사측 편광자 11: 마이크로 그라비어 도공기

12: 건조 존 13: 광 조사 장치

14: 권출기 15: 권취기

16: 가이드 롤 17: 가이드 롤

18: 가이드 롤 19: 가이드 롤

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 액정 표시 장치는, 각각의 투과축이 서로 대략 수직의 위치 관계에 있는 출사측 편광자 및 입사측 편광자로 구성되는 한 쌍의 편광자 사이에, k장(k는 2 이상의 정수)의 광학 이방체 및 액정 셀을 갖는 인 플레인 스위칭 모드의 액정 표시 장치로서, i번째의 광학 이방체의 면내의 주굴절률을 n_xi, n_yi(단, n_xi>n_yi이다)로 하고, 두께 방향의 주굴절률을 n_zi로 했을 때,

(Σn_xi+Σn_yi)/2≤Σn_zi

(Σ는 i=1 내지 k의 총합을 나타낸다)

를 만족하고, k장의 상기 광학 이방체와 상기 액정 셀을 적층하여 이루어지는 광학 적층체(A)에 있어서, 파장 550nm의 빛이 수직 입사했을 때의 레타데이션을 R₀으로 하고, 파장 550nm의 빛이 법선으로부터 주축 방향으로 40도 기울어진 각도로 입사했을 때의 레타데이션을 R₄₀으로 했을 때,

0.90<R₄₀/R₀<1.10

인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치이다.

본 발명에 있어서, 투과축이 대략 수직의 위치 관계에 있는 출사측 편광자와 입사측 편광자의 2개의 투과축이 이루는 각도는, 각도를 0 내지 90도로 표시했을 때, 87 내지 90도인 것이 바람직하고, 89 내지 90도인 것이 보다 바람직하다. 여기서, 「2개의 투과축이 이루는 각도」란, 2개의 투과축의 각각을 법선으로 하는 면끼리 이루는 각도이다. 출사측 편광자와 입사측 편광자의 2개의 투과축이 이루는 각도가 87도 미만이면, 빛이 새어, 표시 화면의 흑표시 품위가 저하될 우려가 있다.

본 발명에 이용하는 광학 이방체는, 주굴절률 n_x, n_y, 및 n_z 중의 적어도 하나가 다른 물질이다. 광학 이방체 중에서는, 하나의 단색 광원으로부터 나간 빛이 하나의 방향으로 진행할 때, 서로 속도가 다른 2개의 편광으로 분리되어 진행하고, 이 2개의 편광의 진동 방향은 서로 수직이다.

본 발명에 있어서, 한 쌍의 편광자 사이의 k장의 광학 이방체와 액정 셀의 배열에 제한은 없고, k장의 광학 이방체에 대하여 임의의 위치에 액정 셀을 배치할 수 있다. 예컨대, 2장의 광학 이방체와 액정 셀을 이용하는 경우, 입사측 편광자로부터 출사측 편광자로 향해서, 광학 이방체-액정 셀-광학 이방체, 광학 이방체-광학 이방체-액정 셀 또는 액정 셀-광학 이방체-광학 이방체 중 임의의 배열로 할 수 있다.

본 발명의 액정 표시 장치에 있어서,

(Σn_xi+Σn_yi)/2>Σn_zi

이면, 표시 화면을 비스듬한 방향에서 보았을 때, 흑표시 품위가 나빠서, 콘트라스트가 저하될 우려가 있다. 콘트라스트(CR)란, 액정 표시 장치의 암표시시의 휘도를 Y_OFF, 명표시시의 휘도를 Y_ON이라 했을 때, Y_ON/Y_OFF로 표시되는 값이며, 콘트라스트가 클수록 시인성이 양호하다. 명표시란, 액정 표시 장치의 표시 화면이 가장 밝은 상태이며, 암표시란, 액정 표시 장치의 표시 화면이 가장 어두운 상태이다. 극각이란, 액정 표시 장치의 표시 화면을 관찰할 때에, 정면 방향에서 기울여 볼 때의 각도이다.

본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, k장의 광학 이방체와 액정 셀을 적층한 광학 적층체(A)에 있어서, 파장 550nm의 빛이 수직 입사했을 때의 레타데이션을 R₀으로 하고, 파장 550nm의 빛이 법선으로부터 주축 방향으로 40도 기울어진 각도로 입사했을 때의 레타데이션을 R₄₀으로 했을 때,

0.90<R₄₀/R₀<1.10

이며, 보다 바람직하게는

0.92<R₄₀/R₀<1.08

이며, 더욱 바람직하게는

0.95<R₄₀/R₀<1.05이다. 파장 550nm의 빛이 법선으로부터 주축 방향으로 40도 기울어진 각도로 입사했을 때의 레타데이션 R₄₀은, 도 1에 나타내는 광학 적층체(A)의 지상축을 회전축으로 한 극각으로, 광선이 Y-Z 면내에 존재하는 α 방향과, 광학 적층체(A)의 진상축(進相軸)을 회전축으로 한 극각으로, 광선이 X-Z 면내에 존재하는 β 방향의 2방향에 관하여 측정하는 것이 바람직하다. R₄₀/R₀의 값이 0.90 이하 또는 1.10 이상으로서, 파장 550nm의 빛이 수직 입사했을 때의 레타데이션 R₀과, 파장 550mn의 광이 법선으로부터 주축 방향으로 40도 기울어진 각도로 입사했을 때의 레타데이션 R₄₀의 차가 크면, 표시 화면을 비스듬한 방향에서 보았을 때, 흑표시 품위가 나빠서, 콘트라스트가 저하될 우려가 있다.

본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 출사측 편광자의 투과축 또는 입사측 편광자의 투과축과, 광학 적층체(A)의 지상축이 대략 평행 또는 대략 수직인 것이 바람직하다. 각도를 0 내지 90도로 표시했을 때, 대략 평행하다란, 2개 축이 이루는 각도가 0 내지 3도, 보다 바람직하게는 0 내지 1도인 것을 의미하고, 대략 수직이다란, 2개 축이 이루는 각도가 87 내지 90도, 보다 바람직하게는 89 내지 90도인 것을 의미한다. 출사측 편광자의 투과축 또는 입사측 편광자의 투과축과, 광학 적층체(A)의 지상축이 이루는 각도가 3도 초과 87도 미만이면, 빛이 새어 흑표시 품위가 저하될 우려가 있다.

본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 광학 이방체의 지상축과 전압 무인가 상태의 액정 셀 중의 액정 분자의 지상축이 대략 평행 또는 대략 수직인 것이 바람직하다. 각도를 0 내지 90도로 표시했을 때, 대략 평행하다란, 2개 축이 이루는 각도가 0 내지 3도, 보다 바람직하게는 0 내지 1도인 것을 의미하고, 대략 수직이다란, 2개 축이 이루는 각도가 87 내지 90도, 보다 바람직하게는 89 내지 90도인 것을 의미한다. 광학 이방체의 지상축과 액정 셀 중의 액정 분자의 지상축이 이루는 각도가 3도 초과 87도 미만이면, 빛이 새어 흑표시 품위가 저하될 우려가 있다. 한편, 본 발명의 액정 표시 장치는 전압 무인가 상태에 있어서 흑표시로 된다.

본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 광학 이방체의 적어도 하나가, 고유 복굴절이 음인 재료를 포함하는 층, 디스코틱 액정 분자 또는 라이오트로픽 액정 분자를 포함하는 층 또는 광 이성화 물질을 포함하는 층 중 임의의 것이 바람직하다.

고유 복굴절이 음인 재료란, 1축성의 질서를 갖고 분자가 배향된 층에 빛이 입사했을 때, 상기 배향 방향의 빛의 굴절률이 상기 배향 방향에 직교하는 방향의 빛의 굴절률보다 작게 되는 것을 말한다. 고유 복굴절이 음인 재료로서는, 예컨대 바이닐 방향족계 중합체, 폴리아크릴로나이트릴계 중합체, 폴리메타크릴산메틸계 중합체, 셀룰로스에스터계 중합체, 이들의 다원 공중합체 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 바이닐 방향족계 중합체, 폴리아크릴로나이트릴계 중합체 및 폴리메타크릴산메틸계 중합체를 적합하게 이용할 수 있고, 바이닐 방향족계 중합체는 복굴절 발현성이 높기 때문에 특히 적합하게 이용할 수 있다.

바이닐 방향족계 중합체로서는, 예컨대 폴리스타이렌, 또는 스타이렌, α-메틸스타이렌, p-메틸스타이렌, p-클로로스타이렌, p-나이트로스타이렌, p-아미노스타이렌, p-바이닐벤조산, p-페닐스타이렌 등의 바이닐 방향족 단량체와, 에틸렌, 프로필렌, 뷰타다이엔, 아이소프렌, (메트)아크릴로나이트릴, α-클로로아크릴로나이트릴, (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산에틸, (메트)아크릴산, 무수말레산, 아세트산바이닐 등의 그 밖의 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 폴리스타이렌 또는 스타이렌과 무수말레산의 공중합체를 적합하게 이용할 수 있다.

고유 복굴절이 음인 재료를 포함하는 층을 형성하는 방법에 특별히 제한은 없지만, 고유 복굴절이 음인 고분자로 이루어지는 필름을 연신하는 방법이 바람직하다. 필름의 연신에 의해, 광학 이방체의 두께 방향의 굴절률을 효율적으로 제어할 수 있다. 연신에 의해 수득된 고유 복굴절이 음인 필름에 다른 필름을 적층할 수 있고, 또는 고유 복굴절이 음인 고분자의 필름에 접착성 수지층을 통해서 다른 고분자 필름을 적층하여 다층 구조체로 하고, 상기 다층 구조체를 연신함으로써 고유 복굴절이 음인 재료를 포함하는 층을 형성할 수도 있다. 다층 구조체로서 연신함으로써 강도가 낮고 단독으로는 연신이 곤란한 고유 복굴절이 음인 고분자의 필름도 연신이 가능해져, 고유 복굴절이 음인 재료를 포함하는 층을, 복굴절이 발현하기 쉬운 온도로 파단하는 일없이 안정하게 연신하고, (Σn_xi+Σn_yi)/2≤Σn_zi를 만족하는 광학 이방체를 형성할 수 있다.

고유 복굴절이 음인 고분자의 필름 또는 상기 다층 구조체를 연신하는 방법에 특별히 제한은 없고, 예컨대 롤 사이의 주속의 차이를 이용하여 세로 방향으로 1축 연신하는 방법, 텐터를 이용하여 가로 방향으로 1축 연신하는 방법 등의 1축 연신법; 필름을 파지하는 클립의 간격이 벌어져 세로 방향의 연신과 동시에 가이드 레일의 넓이 각도에 의해 가로 방향으로 연신하는 동시 2축 연신법, 롤 사이의 주속의 차이를 이용하여 세로 방향으로 연신한 후, 양 단부를 클립에 의해 파지하여 텐터를 이용하여 가로 방향으로 연신하는 축차 2축 연신법 등의 2축 연신법; 가로 또는 세로 방향으로 좌우 다른 속도의 송력 또는 인장력 또는 인취력을 부가할 수 있는 텐터 연신기나, 가로 또는 세로 방향으로 좌우 등속도의 송력 또는 인장력 또는 인취력을 부가할 수 있고, 이동하는 거리가 같고 연신 각도를 고정할 수 있고 또는 이동하는 거리가 다른 텐터 연신기를 이용하여 비스듬히 연신하는 방법; 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 1축 연신법을 적합하게 이용할 수 있다.

디스코틱 액정 분자로서는, 여러가지의 문헌(예컨대, C. Desrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., vol. 71, page 111(1981년)에 기재되어 있는 벤젠 유도체나, B. Kohne 등의 연구보고, Angew. Chem. 96권, 70페이지(1984)에 기재된 사이클로헥세인 유도체 및 J. M. Lehn 등의 연구보고, J. Chem. Commun, 1794페이지(1985년), J. Zhang 등의 연구보고, J. Am. Chem. Soc. 116권, 2655페이지(1994년))에 기재되어 있는 아자크라운계나 페닐아세틸렌계 매크로사이클 등을 들 수 있고, 일반적으로 이들을 분자 중심의 모핵으로 하고, 직쇄의 알킬기나 알콕시기, 치환 벤조일옥시기 등이 그의 직쇄로서 방사상으로 치환된 구조를 가지고 있다.

또한, 디스코틱 액정 분자로서는, 예컨대 화학식 1로 표시되는 화합물, 및 화학식 2로 표시되는 화합물을 들 수 있다.

디스코틱 액정 분자를 포함하는 층을 형성하는 방법에 특별히 제한은 없지 만, 디스코틱 액정 분자를 기재에 적층하는 방법이 바람직하고, 디스코틱 액정 분자를 기재면에 대하여 실질적으로 수직으로 배향시켜 적층하는 방법이 특히 바람직하다. 디스코틱 액정 분자를 기재면에 대하여 실질적으로 수직으로 배향시킴으로써, (Σn_xi+Σn_yi)/2≤Xn_zi를 만족하는 광학 이방체를 효율적으로 형성할 수 있다. 디스코틱 액정 분자를 적층하는 기재로서는, 예컨대 유리, 합성 수지 등으로 이루어지는 필름, 판상물 등을 들 수 있다. 디스코틱 액정 분자를 본 발명에 이용하는 편광자, 광학 이방체 등의 표면에 적층함으로써 액정 표시 장치를 경량화, 박형화하고, 제조 효율을 높일 수 있다. 실질적으로 수직으로 배향시킨다란, 액정 분자의 평면을 기재면에 대하여 60 내지 90도의 범위로 배향시키는 것을 말한다.

디스코틱 액정 분자를 실질적으로 수직으로 배향시키는 방법으로서는, 예컨대 디스코틱 액정 분자 또는 디스코틱 액정 분자와 다른 첨가제, 중합 개시제 등을 포함하는 도포액을, 기재 상에 도포된 수직 배향막 상에 도포하여 고정화하는 방법, 상기 도포액을 수직 배향막 상에 도포하여 고정화한 후, 수직 배향막으로부터 박리하여, 기재 상에 적층하는 방법 등을 들 수 있다.

도포액의 조제에는, 물이나 유기 용매를 사용할 수 있고, 유기 용매로서는, 예컨대 N,N-다이메틸포름아마이드 등의 아마이드류; 다이메틸설폭사이드 등의 설폭사이드; 피리딘 등의 헤테로환 화합물; 벤젠, 헥세인 등의 탄화수소류; 클로로포름, 염화메틸렌 등의 할로젠화물; 아세트산메틸, 아세트산뷰틸 등의 에스터류; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류; 및 테트라하이드로퓨란, 1,2-다이메톡시에테인 등의 에터류; 등을 들 수 있다. 도포액의 도포방법에 특별히 제한은 없고, 예컨대 압출 코팅법, 다이렉트 그라비어 코팅법, 리버스 그라비어 코팅법, 다이 코팅법을 들 수 있다.

수직 배향시킨 디스코틱 액정 분자는, 배향 상태를 유지하여 고정화하는 것이 바람직하다. 고정화하는 방법으로서는, 예컨대 열중합 개시제를 이용하는 열중합 반응, 광중합 개시제를 이용하는 광중합 반응 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 광중합 반응을 특히 적합하게 이용할 수 있다. 광중합 개시제로서는, 예컨대 α-카보닐 화합물, 아실로인에터, α-탄화수소 치환 방향족 아실로인 화합물, 다핵 퀴논 화합물, 트라이아릴이미다졸 다이머와 p-아미노페닐케톤과의 조합, 아크리딘 및 페나딘 화합물, 옥사다이아졸화합물 등을 들 수 있다.

수직 배향막이란, 액정 분자를 수직으로 배향시킬 수 있는 표면 에너지가 낮은 막이며, 통상은 폴리머로 구성된다. 수직 배향막을 구성하는 폴리머로서, 측쇄에 불소원자 또는 탄소수 10 이상의 탄화수소기를 도입한 폴리머를 적합하게 이용할 수 있다. 탄화수소기는, 지방족기, 방향족기 중 임의의 것을 이용할 수 있다. 폴리머의 주쇄는, 폴리이미드 구조 또는 폴리바이닐 알코올 구조를 갖는 것이 바람직하다. 폴리머의 중합도는 200 내지 5,000인 것이 바람직하고, 300 내지 3,000인 것이 보다 바람직하다. 폴리머의 분자량은 9,000 내지 200,000인 것이 바람직하고, 13,000 내지 130,000인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 수직 배향막의 형성에 있어서, 폴리머를 포함하는 막의 표면을, 천, 종이 등으로 일정 방향으로 수회 마찰함으로써, 러빙처리를 실시하는 것이 바람직하다. 수직 배향막을 이용하여 액정 분자를 수직으로 배향시킨 후, 그 배향 상태대로 액정 분자를 고정하여 광학 이방체층을 형성하고, 광학 이방체층만을 투명 폴리머 필름 상에 전사할 수 있다. 수직 배향 상태로 고정된 액정 분자는, 수직 배향막이 없더라도 배향 상태를 유지할 수 있다. 디스코틱 액정 분자의 배향에 의해, 디스코틱 액정 분자를 포함하는 층의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향은, 디스코틱 액정 분자의 원반면과 실질적으로 평행한 방향으로 발현한다.

라이오트로픽 액정 분자는, 특정한 용매에, 특정한 농도 범위로 용해했을 때, 액정성을 나타내는 분자이다. 라이오트로픽 액정 분자로서는, 예컨대 셀룰로스 유도체, 폴리펩타이드, 핵산 등의 주쇄가 막대상 골격을 갖는 고분자를 용해하여 이루어지는 고분자 라이오트로픽 액정 분자: 양친매성 저분자 화합물의 농후 수용액으로 이루어지는 양친매성 라이오트로픽 액정 분자; 수용성이 부여된 방향환을 갖는 저분자 화합물의 용액으로 이루어지는 크로모닉 액정 분자; 등을 들 수 있다.

본 발명에 이용하는 라이오트로픽 액정 분자는, 전단에 의해 특정한 방향으로 배향하는 것이 바람직하고, 액정 분자 평면이 기재면에 대하여 실질적으로 수직으로 배향할 수 있는 것이 특히 바람직하다. 여기서 「실질적으로 수직으로 배향」이란, 액정 분자의 평면이 기재면에 대하여 60 내지 90도의 범위로 배향하고 있는 것을 말한다. 액정 분자 평면이 기재면에 대하여 실질적으로 수직으로 배향함으로써 광학 이방체의 두께 방향의 굴절률을 제어하고, 식 (Σn_xi+Σn_yi)/2≤Σn_zi를 만족하는 광학 이방체를 형성할 수 있다.

라이오트로픽 액정 분자를 적층하는 기재로서는, 예컨대 유리, 합성 수지 등으로 이루어지는 필름, 판상물 등을 들 수 있다. 라이오트로픽 액정 분자를, 본 발명에 이용하는 편광자, 광학 이방체 등의 표면에 적층함으로써, 액정 표시 장치를 경량화, 박형화하고, 제조 효율을 높일 수 있다.

라이오트로픽 액정 분자는, 가시광 영역에서 실질적으로 흡수를 갖지 않는 것이 바람직하다. 이러한 라이오트로픽 액정 분자로서는, 예컨대 화학식 3, 화학식 4로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

라이오트로픽 액정 분자를 포함하는 층을 형성하는 방법에 특별히 제한은 없지만, 전단에 의해 라이오트로픽 액정 분자를 기재면에 대하여 실질적으로 수직 배향시키는 방법이 바람직하다. 라이오트로픽 액정 분자를 기재면에 대하여 수직 배향시킴으로써, 광학 이방체의 두께 방향의 굴절률을 효율적으로 제어할 수 있다. 라이오트로픽 액정 분자를 수직 배향시키는 방법으로서는, 예컨대 라이오트로픽 액정 분자의 용액 또는 라이오트로픽 액정 분자와 첨가제를 포함하는 용액을 기재 상 에 도포하여, 고정화하는 방법을 들 수 있다. 이 배향처리에 있어서는, 제조 효율이 우수하고, 경량화, 박형화를 달성할 수 있고, 기재에의 손상을 막아, 균일한 두께로 도포할 수 있는 등의 이유에 의해, 배향막을 사용하지 않는 것이 바람직하다.

라이오트로픽 액정 분자의 용액의 조제에 이용하는 용매로서는, 물이나 유기 용매를 사용할 수 있다. 유기 용매로서는, 예컨대 N,N-다이메틸포름아마이드 등의 아마이드류; 다이메틸설폭사이드 등의 설폭사이드; 피리딘 등의 헤테로환 화합물; 벤젠, 헥세인 등의 탄화수소류; 클로로포름, 염화메틸렌 등의 할로젠화물; 아세트산메틸, 아세트산뷰틸 등의 에스터류; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류; 테트라하이드로퓨란, 1,2-다이메톡시에테인 등의 에터류; 등을 들 수 있다. 라이오트로픽 액정 분자의 용액의 농도는, 용액이 액정성을 나타내는 한 특별히 제한은 없지만, 용매 100중량부에 대하여 라이오트로픽 액정 분자 0.0001 내지 100중량부인 것이 바람직하고, 0.001 내지 1중량부인 것이 보다 바람직하다. 라이오트로픽 액정 분자의 용액의 도포방법에 특별히 제한은 없고, 예컨대, 압출 코팅법, 다이렉트 그라비어 코팅법, 리버스 그라비어 코팅법, 다이 코팅법 등을 들 수 있다.

전단에 의해 배향시킨 라이오트로픽 액정 분자는, 배향 상태를 유지한 채로 고정화하는 것이 바람직하다. 고정화하는 방법으로서는, 예컨대 건조에 의한 용매제거, 열중합 개시제를 이용하는 열중합 반응, 광중합 개시제를 이용하는 광중합 반응 등을 들 수 있다. 라이오트로픽 액정 분자의 배향에 의해, 라이오트로픽 액정 분자를 포함하는 층의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향은, 라이오트로픽 액정 분자의 분자 평면과 실질적으로 평행한 방향 또는 실질적으로 수직 방향으로 발현 한다.

광 이성화 물질은, 빛에 의해 입체 이성화 또는 구조 이성화를 일으키는 물질이며, 그 중에서도, 다른 파장의 빛 또는 열에 의해서 역 이성화를 일으키는 물질을 적합하게 이용할 수 있다. 그와 같은 물질에는, 구조 이성화와 동시에 가시역에서의 색조 변화를 수반하는 포토크로믹 화합물이 포함되어, 그 구체예로서는, 아조벤젠계 화합물, 벤즈알독심계 화합물, 아조메타인계 화합물, 스틸벤계 화합물, 스파이로피란계 화합물, 스파이로옥사진계 화합물, 플루퀴드계 화합물, 다이아릴에텐계 화합물, 신나메이트계 화합물, 레티날계 화합물, 헤미싸이오인디고계 화합물을 들 수 있다.

광 이성화 물질로서는, 저분자 화합물 또는 폴리머 중 임의의 것을 이용할 수 있다. 폴리머의 경우, 광 이성화기는 주쇄 또는 측쇄 중 임의의 것에 존재할 수도 있다. 폴리머는 호모폴리머, 코폴리머 중 임의의 것이라도 좋다. 코폴리머는 광 이성화능, 유리전이온도 등을 조절하기 위해, 코모노머 및 공중합비를 적절히 선택할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 광 이성화할 수 있는 작용기를 갖는 광 이성화 물질이 동시에 액정 화합물이다, 즉, 액정 화합물을 광 이성화할 수 있는 작용기를 갖는 화합물로 할 수도 있다.

광 이성화 물질로서는, 예컨대 다음 화학식 5로 나타내는 아크릴산에스터계 폴리머 등을 들 수 있다:

광 이성화 물질을 포함하는 층을 형성하는 방법에 특별히 제한은 없고, 예컨대 광 이성화 물질을 포함하는 용액을 기재 상에 도포하여 막상면을 형성하고, 건조공정을 거쳐, 직선 편광을 조사하는 방법 등을 들 수 있다. 직선 편광은 막상면에 수직 방향으로부터 조사하는 것이 바람직하다. 직선 편광의 조사는, 도포층이 대략 건조한 시점에서 할 수 있다. 「대략 건조」란, 도포층 중의 잔류용매 30중량% 이하를 목표로 할 수 있다. 직선 편광을 조사하는 온도는, 잔류 용매량에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 광 이성화 물질의 유리전이온도를 Tg(℃)로 했을 때, Tg-50(℃) 내지 Tg+30(℃)의 범위인 것이 바람직하다. 직선 편광의 광원에 특별히 제한은 없고, 예컨대 수은 램프, 할로젠 램프 등을 들 수 있다. 직선 편광을 조사함으로써, 광 이성화 물질을 포함하는 층의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향이, 조사광의 편광축과 실질적으로 직교하는 방향으로 발현한다. 이러한 방법에 의해, (Σn_xi+Σn_yi)/2≤Σn_zi를 만족하는 광학 이방체를 효율적으로 형성할 수 있다.

광 이성화 물질을 포함하는 용액을 도포하는 기재로서는, 예컨대 유리, 합성 수지 등으로 이루어지는 필름, 판상물 등을 들 수 있다. 광 이성화 물질을, 본 발명에 이용하는 편광자, 광학 이방체 등의 표면에 적층함으로써 액정 표시 장치를 경량화, 박형화하고, 제조 효율을 높일 수 있다.

광 이성화 물질을 포함하는 용액의 조제에 이용하는 용매에 특별히 제한은 없고, 예컨대 메탄올, 염화메틸렌, 아세톤, 메틸에틸케톤 등을 들 수 있다. 용액의 농도에 특별히 제한은 없고, 도포에 바람직한 점도가 되도록 적절히 선택할 수 있지만, 통상은 1 내지 50중량%인 것이 바람직하다. 용액의 도포방법에 특별히 제한은 없고, 예컨대, 바 코터, 롤 코터 등을 이용하여 도포할 수 있다.

일반적으로, 액정 표시 장치의 모드인 인 플레인 스위칭(IPS) 모드에서는, 수평 방향에 호모지니어스인 배향을 한 액정 분자와, 투과축이 화면정면에 대하여 상하와 좌우의 방향을 향하여 수직의 위치 관계에 있는 2장의 편광자가 사용된다. 그 때문에, 상하 좌우 방향에서 화면을 비스듬히 볼 때에는, 2개의 투과축은 직교하게 보이는 위치 관계에 있어, 호모지니어스 배향 액정층은 트위스티드 모드 액정층에서 생기는 바와 같은 복굴절도 적음으로써, 충분한 콘트라스트가 얻어진다.

이에 대하여, 방위각 45도의 방향에서 화면을 비스듬히 볼 때에는, 2장의 편광자의 투과축이 이루는 각도가 90도로부터 어긋나는 위치 관계가 되기 때문에, 투과광이 새어, 충분한 흑이 얻어지지 않고, 콘트라스트가 저하된다.

그래서, 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 인 플레인 스위칭 모드의 액정 표시 장치의 2장의 편광자 사이에, 식 (Σn_xi+Σn_yi)/2≤Σn_zi를 만족하는 k장의 광학 이방체를 배치하고, 광학 이방체의 지상축이 편광자의 투과축과 대략 평행 또는 대략 수직의 위치 관계로 함으로써, 액정 셀 중의 액정에 의해 생기는 위상차의 보상을 하는 것에 더하여, 편광자의 시야각 보상도 행할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 투과광에 생긴 위상차를 효과적으로 보상하여 빛의 샘을 방지하고, 전방위각에 있어서 높은 콘트라스트를 얻을 수 있다.

본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 사용하는 편광자에 특별히 제한은 없고, 예컨대 폴리바이닐알코올, 부분 포르말화 폴리바이닐알코올 등의 바이닐알코올계 폴리머로 이루어진 필름에, 요오드, 2색성 염료 등의 2색성 물질에 의한 염색처리, 연신처리, 가교처리 등을 실시하여, 자연광을 입사하면 직선 편광을 투과하는 편광자를 들 수 있다. 편광자의 두께에 특별히 제한은 없지만, 통상은 두께 5 내지 80μm의 것을 이용하는 것이 바람직하다.

편광자는, 통상 그의 양측에 보호 필름이 적층되어, 편광판으로서 사용된다. 편광자의 보호 필름으로서는, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차폐성 등이 우수한 폴리머로 이루어진 필름을 적합하게 이용할 수 있다. 이러한 폴리머로서는, 예컨대 지환식 구조를 갖는 중합체, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화바이닐, 폴리스타이렌, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리설폰, 폴리에터설폰, 폴리알릴레이트, 트라이아세틸셀룰로스, (메트)아크릴산에스터-바이닐 방향족 화합물 공중합체 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 지환식 구조를 갖는 중합체 및 폴리에틸렌테레프탈레이트는, 투명성, 경량성, 치수안정성, 막 두께 제어성이 양호하며, 트라이아세틸셀룰로스는, 투명성, 경량성이 양호하므로, 적합하게 이용할 수 있다.

본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 광학 이방체와 편광자가 접하는 구성의 경우는, 광학 이방체가 편광자의 보호 필름을 겸할 수 있다. 광학 이방체가 편광 자의 보호필름을 겸함으로써, 액정 표시 장치를 박형화할 수 있다.

보호 필름 형성 재료로서 바람직하게 사용되는 지환식 구조를 갖는 중합체로서는, 예컨대 노보넨계 중합체, 단환의 환상 올레핀계 중합체, 바이닐 지환식 탄화수소 중합체 및 이들 중합체의 수소첨가물 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 노보넨계 중합체는, 투명성과 성형성이 양호함으로써 적합하게 이용할 수 있다. 노보넨계 중합체로서는, 예컨대 노보넨계 단량체의 개환 중합체, 노보넨계 단량체와 다른 단량체의 개환 공중합체 및 이들의 중합체의 수소첨가물, 노보넨계 단량체의 부가 중합체, 노보넨계 단량체와 다른 단량체의 부가 공중합체 및 이들의 중합체의 수소첨가물 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 노보넨계 단량체의 중합체 또는 공중합체의 수소첨가물은 투명성이 우수하기 때문에, 특별히 적합하게 이용할 수 있다.

광학 이방체와 편광자가 접하는 구성을 갖고, 광학 이방체가 편광자의 보호 필름을 겸하는 경우는, 광학 이방체와 편광자는 접착제, 점착제 등의 접착 수단에 의해 접합할 수 있다. 접착제 또는 점착제로서는, 예컨대 아크릴계, 실리콘계, 폴리에스터계, 폴리우레탄계, 폴리에터계, 고무계 등의 접착제 또는 점착제를 들 수 있다. 이들 중에서, 아크릴계 접착제 또는 점착제는, 내열성과 투명성이 양호함으로써 적합하게 이용할 수 있다. 광학 이방체와 편광자를 적층하는 방법에 특별히 제한은 없고, 예컨대 광학 이방체 및 편광자를 각각 소정의 크기로 절단하여 적층할 수 있고, 또는 장척의 광학 이방체와 편광자를 롤 대 롤로 적층할 수도 있다.

본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 출사측 편광자의 출사측에 적층되는 보호 필름에는, 상기 보호 필름의 출사측 표면에, 하드 코팅층 및 저굴절률층을 이 순서대로 적층하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 보호 필름의 출사측 표면이란, 상기 보호 필름의, 출사측 편광자와 접하지 않고 있는 측의 표면을 가리킨다. 본 발명에 이용하는 출사측 편광자의 출사측에 적층되는 보호 필름에, 이하에 기재된 하드 코팅층 및 저굴절률층을 이 순서대로 적층함으로써, 본 발명의 표시 장치에 내상성을 부여할 수 있는 것에 더하여, 높은 반사방지능을 효과적으로 부여할 수 있기 때문에, 본 발명의 표시 장치의 콘트라스트의 한층 더한 향상으로 이어진다.

하드 코팅층은 표면 경도가 높은 층이다. 구체적으로는, JIS K 5600-5-4에 규정되어 있는 연필 경도 시험에서 「HB」 이상의 경도를 가지는 층이다. 이러한 하드 코팅층을 형성하는 재료로서는, 예컨대 실리콘계, 멜라민계, 에폭시계, 아크릴계, 우레탄 아크릴레이트계 등의 유기 하드 코팅 재료; 이산화규소 등의 무기 하드 코팅 재료가 사용된다. 이들 중에서, 우레탄아크릴레이트계와 다작용 아크릴레이트계 하드 코팅 재료는 접착력이 크고, 생산성이 우수하기 때문에 적합하게 이용할 수 있다.

상기 하드 코팅층은 고굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 고굴절률이란, 후에 적층시키는 저굴절률층의 굴절률보다도 큰 굴절률의 것을 말하고, 그 굴절률은 바람직하게는 1.50 이상, 보다 바람직하게는 1.53 이상, 더욱 바람직하게는 1.55 이상이다. 하드 코팅층의 굴절률이 1.50 이상이면, 광대역에서의 반사방지 성능이 우수하여, 외광의 비침 등이 방지되어, 하드 코팅층 위에 적층하는 저굴절률층의 설계가 용이하고, 내상성, 방오성 등도 우수한 광학 적층 필름을 얻을 수 있다. 굴절률은, 예컨대 공지된 분광 에립소미터를 이용하여 측정하여 구할 수 있 다.

하드 코팅층의 평균 두께는 특별히 한정되지 않지만, 통상 0.5 내지 30μm, 바람직하게는 3 내지 15μm이다.

하드 코팅층은, 무기 산화물 입자를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 무기 산화물 입자를 포함함으로써, 내상성이 우수하고, 굴절률이 1.55 이상인 하드 코팅층을 용이하게 형성하는 것이 가능해진다. 하드 코팅층에 이용할 수 있는 무기 산화물 입자로서는, 굴절률이 높은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 굴절률이 1.6 이상, 특히 1.6 내지 2.3인 무기 산화물 입자가 바람직하다. 이러한 굴절률이 높은 무기 산화물 입자로서는, 예컨대 티타니아(산화타이타늄), 지르코니아(산화지르코늄), 산화아연, 산화주석, 산화세륨, 오산화안티몬, 주석을 도핑한 산화인듐(ITO), 안티몬을 도핑한 산화주석(ATO), 인을 도핑한 산화주석(PTO), 아연을 도핑한 산화인듐(IZO), 알루미늄을 도핑한 산화아연(AZO), 불소를 도핑한 산화주석(FTO) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 오산화안티몬은, 굴절률이 높고, 도전성과 투명성의 밸런스가 우수하기 때문에, 굴절률을 조절하기 위한 성분으로서 적합하다.

저굴절률층은 하드 코팅층보다도 굴절률이 낮은 층이다. 저굴절률층의 굴절률은 1.37 이하인 것이 바람직하고, 1.37 내지 1.25인 것이 더욱 바람직하고, 1.36 내지 1.32인 것이 특히 바람직하다. 바람직한 저굴절률을 갖는 저굴절률층을 이용함으로써, 시인성과 내상성, 강도의 밸런스가 우수한 반사방지 성능과 내상성의 밸런스가 우수한 광학 적층 필름을 얻을 수 있다. 저굴절률층의 두께는 10 내지 1,000nm인 것이 바람직하고, 30 내지 500nm인 것이 보다 바람직하다. 저굴절률층을 구성하는 재료로서는, 굴절률의 제어가 용이하고, 내수성이 우수한 에어로겔을 적합하게 이용할 수 있다. 에어로겔은 매트릭스 중에 미소한 기포가 분산된 투명성 다공질체이며, 기포의 직경은 대부분이 200nm 이하이다. 에어로겔의 기포의 함유량은 10 내지 60부피%인 것이 바람직하고, 20 내지 40부피%인 것이 보다 바람직하다. 에어로겔로서는, 예컨대 실리카 에어로겔, 중공 입자가 매트릭스 중에 분산된 다공질체 등을 들 수 있다.

실리카 에어로겔은 알콕시실레인의 가수분해 중합반응에 의해서 얻어지는 실리카 골격으로 이루어지는 습윤 상태의 겔상 물질을 알코올, 이산화탄소 등의 용매 또는 분산매의 존재하에서, 용매 또는 분산매의 임계점 이상의 초임계 상태로 건조함으로써 제조할 수 있다. 초임계 건조는, 예컨대 겔상 물질을 액화 이산화탄소 중에 침지하고, 겔상 물질이 포함하는 용매의 전부 또는 일부를 이 용매보다도 임계점이 낮은 액화 이산화탄소로 치환하고, 그 후 이산화탄소의 단독계 또는 이산화탄소와 용매의 혼합계의 초임계 조건하로 건조함으로써 행할 수 있다. 또한, 실리카 에어로겔은, 규산나트륨을 원료로 하여, 상기와 마찬가지로 제조할 수도 있다. 실리카 에어로겔의 굴절률은, 실리카 에어로겔의 원료 배합비에 의해 자유롭게 변화시킬 수 있다.

중공 입자가 매트릭스 중에 분산된 다공질체로서는, 미립자의 내부에 공극을 갖는 중공 미립자를, 바인더 수지에 분산시켜 이루어진 다공질체를 들 수 있다. 바인더 수지의 구체예로서는, 중공 미립자의 분산성, 다공질체의 투명성, 다공질체 의 강도 등의 조건에 적합하도록, 폴리에스터 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 염화바이닐 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 불소 수지, 실리콘 수지, 뷰티랄 수지, 페놀 수지, 아세트산바이닐 수지, 자외선 경화 수지, 전자선 경화 수지, 에멀젼 수지, 수용성 수지, 친수성 수지, 이들 수지의 혼합물, 더욱이 이들 수지의 공중합체나 변성체 등의 도료용 수지, 또는 알콕시실레인 등의 가수분해성 유기 규소 화합물 및 그 가수분해물을 들 수 있다. 이들 중에서, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 알콕시실레인 등의 가수분해성 유기 규소 화합물 및 그 가수분해물은 미립자의 분산성이 양호하며, 다공질체의 강도가 크기 때문에 적합하다.

상기 알콕시실레인 등의 가수분해성 유기 규소 화합물 및 그 가수분해물은, 하기 (a) 내지 (c)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물로부터 형성된 것으로, 분자 중에 -(O-Si)_m-O-(식 중, m은 자연수를 나타낸다) 결합을 갖는다.

(a) 식 (1): SiX₄로 표시되는 화합물.

(b) 상기 식 (1)로 표시되는 화합물의 1종 이상의 부분 가수분해 생성물.

(c) 상기 식 (1)로 표시되는 화합물의 1종 이상의 완전 가수분해 생성물.

중공 미립자는 무기 화합물의 중공 미립자를 특별히 제한없이 사용할 수 있지만, 외각의 내부에 구멍이 형성된 무기 중공 미립자인 것이 바람직하고, 실리카계 중공 미립자를 특히 적합하게 이용할 수 있다. 무기 중공 미립자로서는, (A) 무기 산화물 단일층, (B) 종류가 다른 무기 산화물로 이루어진 복합 산화물의 단일 층 및 (C) 상기 (A)와 (B)의 2중층을 포함하는 것을 이용할 수 있다.

외각은 세공을 갖는 다공질인 것이더라도 좋고, 또는 세공이 폐색되어 빈 구멍이 외각의 외측에 대하여 밀봉되어 있는 것이더라도 좋다. 외각은 내측의 제 1 무기 산화물 피복층 및 외측의 제 2 무기 산화물 피복층으로 이루어진 복수의 무기 산화물 피복층인 것이 바람직하다. 외측에 제 2 무기 산화물 피복층을 설치함으로써, 외각의 세공을 폐색시켜 외각을 치밀화시키거나, 나아가서는 내부의 빈 구멍을 밀봉한 무기 중공 미립자를 얻을 수 있다.

특히 제 2 무기 산화물 피복층의 형성에 불소함유 유기 규소 화합물을 이용하는 경우는, 굴절률이 낮게 됨과 동시에, 유기 용매에의 분산성도 좋게 되고, 더욱이 방오성이 부여되기 때문에 바람직하다. 이러한 불소함유 유기 규소 화합물의 구체예로서는, 3,3,3-트라이플루오로프로필트라이메톡시실레인, 메틸-3,3,3-트라이플루오로프로필다이메톡시실레인, 헵타데카플루오로데실메틸다이메톡시실레인, 헵타데카플루오로데실트라이클로로실레인, 헵타데카플루오로데실트라이메톡시실레인, 트라이플루오로프로필트라이메톡시실레인, 트라이데카플루오로옥틸트라이메톡시실레인을 들 수 있다.

무기 중공 미립자의 평균 입자직경에 특별히 제한은 없지만, 5 내지 2,000nm인 것이 바람직하고, 20 내지 100nm인 것이 보다 바람직하다. 평균 입자직경이 5nm 미만이면, 중공에 의해서 저굴절률이 되는 효과가 작아질 우려가 있다. 반대로, 평균 입자직경이 2,000nm를 초과하면, 투명성이 극단적으로 나빠져, 확산 반사에 의한 기여가 크게될 우려가 있다. 평균 입자직경은 투과형 전자현미경 관찰에 의해 수평균 입자직경으로서 구할 수 있다.

본 발명에 이용하는 출사측 편광자 보호 필름은, 입사각 5^o의 파장 430nm 내지 700nm에서의 반사율의 최대치가 1.4% 이하이며, 바람직하게는 1.3% 이하이다. 입사각 5^o의 파장 550nm에서의 반사율이 0.7% 이하이며, 바람직하게는 0.6% 이하이다. 또한, 입사각 20^o의 파장 430nm 내지 700nm에서의 반사율의 최대치가 1.5% 이하이며, 바람직하게는 1.4% 이하이다. 입사각 20^o의 파장 550nm에서의 반사율이 0.9% 이하이며, 바람직하게는 0.8% 이하이다. 각 반사율이 상기의 요건을 만족시킴으로써, 외부광의 비침 및 번쩍임이 없고, 시인성이 우수한 편광판으로 할 수 있다. 반사율은 분광 광도계(자외가시 근적외 분광광도계 V-550, 일본분광사 제품)를 이용하여 측정된다.

출사측 편광자의 보호 필름 표면의 내상성을 평가하기 위한 스틸 울 시험은, 스틸 울 #0000에 하중 0.025MPa를 건 상태로, 출사측 편광자의 보호 필름 표면을 10회 왕복시켜, 시험후의 표면 상태의 변화를 육안으로 관찰한다.

본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 예컨대 프리즘 어레이 시트, 렌즈 어레이 시트, 광확산판, 백라이트, 휘도 향상 필름 등의 적당한 부품을 적당한 위치에 1층 또는 2층 이상 배치할 수 있다. 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 백라이트로서, 냉음극관, 수은 평면 램프, 발광 다이오드, 전기 발광 등을 이용할 수 있다.

이하에, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 하등 한정되는 것은 아니다.

한편, 실시예 및 비교예에 있어서는, 입사측 편광자로서, 편광자 보호 필름을 적층한 편광자[(주)산릿쓰, HLC2-5618]를 이용하고, 출사측 편광자로서, 제조예 14에서 제작한 반사방지 기능을 갖는 편광자를 이용했다. 액정 셀로서는, 두께가 2.74μm이고, 유전 이방성이 양이고, 파장 550nm의 복굴절률 △n=0.09884이고, 프리 틸트각이 0도인 인 플레인 스위칭 모드의 액정 셀을 이용했다.

또한, 실시예 및 비교예에 있어서, 측정 및 평가는 하기의 방법에 의해 실시했다.

(1) 두께

광학 적층체를 에폭시 수지에 매립한 후, 미크로톰[야마토광기공업(주), RUB-2100]을 이용하여 0.05μm 두께로 절단하고, 투과형 전자현미경을 이용하여 단면을 관찰하여 측정한다. 적층체에 관해서는, 각 층마다 측정한다.

(2) 주굴절률

자동 복굴절계[왕자계측기(주), KOBRA-21]를 이용하여, 파장 550nm에서 광학 이방체의 면내 지상축의 방향을 구하여, 면내 지상축 방향의 굴절률 n_x, 면내에서 지상축에 수직 방향의 굴절률 n_y, 두께 방향의 굴절률 n_z를 측정한다.

(3) 광학 적층체(A)의 레타데이션

고속 분광 엘립소미터[J. A. Woolam사, M-2000U]를 이용하여, 파장 550nm의 빛을 정면에서 수직 입사했을 때의 레타데이션 R₀, 및 법선과 이루는 각도 40도로 입사했을 때의 레타데이션 R₄₀을 측정한다. 단, 각도 40도로 입사했을 때의 레타데이션 R₄₀은 광학 적층체(A)의 지상축을 회전축으로 한 극각으로, 광선이 Y-Z 면내에 존재하는 α 방향과, 광학 적층체(A)의 진상축을 회전축으로 한 극각으로, 광선이 X-Z 면내에 존재하는 β 방향의 2방향에 대하여 측정한다.

(4) 시야각 특성

디스플레이를 흑표시로 하여, 육안에 의해, 정면 방향과 극각 80도 이내의 비스듬한 방향에서의 표시 특성을 관찰한다.

(5) 반사율

분광 광도계[일본분광사 제품: 「자외가시 근적외 분광광도계 V-570」]를 이용하여, 입사각 5^O에서 반사 스펙트럼을 측정하여, 파장 550nm에서의 반사율을 구한다.

(6) 저굴절률층 및 하드 코팅층의 굴절률

고속 분광 엘립소미터[J. A. WooUam사 제품, M-2000U]를 이용하여, 입사 각도를 각각 55, 60, 65도에서 측정한 경우의, 파장영역 400 내지 1000nm의 스펙트럼으로부터 산출했다.

(7) 내상성

스틸 울 #0000에 하중 0.025MPa를 건 상태로 표면을 10회 왕복시켜, 시험후의 표면 상태를 육안으로 관찰한다.

A: 손상이 확인되지 않음

B: 간신히 손상이 보임

C: 손상이 확인됨

(8) 시인성

흑표시로 한 때의 패널을 육안으로 관찰하여 3단계로 평가했다.

A: 눈부심이나 비침이 보이지 않음

B: 눈부심이나 비침이 조금 보임

C: 눈부심이나 비침이 보임

(9) 광대역성

액정 표시 패널을 주위 밝기 100LX의 환경에 설치하고, 반사색을 육안 관찰한다.

A: 반사색이 흑색

B: 반사색이 청색

제조예 1(다층 필름의 제작)

노보넨계 중합체[니폰제온(주), 제오노아 1020, 유리전이온도 105℃]로 이루어지는 [1]층, 스타이렌-무수말레산 공중합체[유리전이온도 130℃, 올리고머 함유량 3중량%]로 이루어지는 [2]층 및 변성에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체[비커드 연화점 80℃]로 이루어지는 [3]층을 갖고, [1]층(33μm)-[3]층(8μm)-[2]층(65μ m)-[3]층(8μm)-[1]층(33μm)의 구성의 미연신 적층체를 공압출 성형에 의해 수득했다. 수득된 미연신 적층체를, 온도 135℃, 배율 1.5배, 연신속도 12%/min에서 텐터에 의해 가로 일축 연신하여, 지상축이 필름 길이 방향에 있는 장척의 광학 이방체(A1) 필름을 수득했다.

수득된 광학 이방체(A1) 필름은 주굴절률 n_x=1.57024, n_y=1.56927, n_z=1.57048이며, 두께 d=98μm였다.

제조예 2(다층 필름의 제작)

노보넨계 중합체[니폰제온(주), 제오노아 1020, 유리전이온도 105℃]로 이루어지는 [1]층, 스타이렌-무수말레산 공중합체[유리전이온도 130℃, 올리고머 함유량 3중량%]로 이루어지는 [2]층 및 변성 에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체[비커드 연화점 55℃]로 이루어지는 [3]층을 갖고, [1]층(38μm)-[3]층(10μm)-[2]층(76μm)-[3]층(10μm)-[1]층(38μm)의 구성의 미연신 적층체를 공압출 성형에 의해 수득했다. 수득된 미연신 적층체를, 온도 134℃, 배율 1.7배, 연신속도 12%/min에서 텐터에 의해 가로 일축 연신하여, 지상축이 필름 길이 방향에 있는 장척의 광학 이방체(B1) 필름을 수득했다.

수득된 광학 이방체(B1) 필름은 주굴절률 n_x=1.57041, n_y=1.56878, n_z=1.57082이며, 두께 d=101μm였다.

제조예 3(디스코틱 액정 도포 필름의 제작)

후기 화학식 6으로 표시되는 구조를 갖는 변성 폴리바이닐 알코올을, 메탄올 과 아세톤의 혼합 용매(용량비 50:50)에 용해하여, 농도 5중량%의 용액을 조제했다. 이 용액을, 바 코터를 이용하여 세로 40cm, 가로 30cm의 광학 등방성 투명 유리 기판 상에 두께 약 1μm로 도포하고, 60℃의 온풍으로 2분간 건조하고, 그 표면을 러빙 처리하여 수직 배향막을 형성했다.

형성한 수직 배향막 상에, 후기 화학식 7로 표시되는 구조를 갖는 디스코틱 액정 32.6중량%, 셀룰로스아세테이트뷰티레이트 0.7중량%, 변성 트라이메틸올프로페인트라이아크릴레이트 3.2중량%, 증감제 0.4중량%, 광중합 개시제 1.1중량% 및 메틸에틸케톤 62.0중량%로 이루어지는 도포액을 도포하고, 디스코틱 액정을 호모지니어스 배향시켰다. 이어서, 500W/cm²의 조도의 수은 램프로 자외선을 1초간 조사하여 중합시켜, 광학 이방체(A3) 필름을 수득했다. 디스코틱 액정 분자는, 광학 등방성 투명 유리 기판의 가로방향에 지상축을 갖도록 호모지니어스 배향을 하고 있었다.

수득된 광학 이방체(A3) 필름은 주굴절률 n_x=1.63353, n_y=1.53293, n_z=1.63353이며, 디스코틱 액정층의 두께 d=4μm였다.

제조예 4(디스코틱 액정 도포 필름의 제작)

노보넨계 중합체[니폰제온(주), 제오노아 1420R, 유리전이온도 136℃]로 이루어지는 두께 100μm의 장척의 미연신 필름을 압출 성형에 의해 수득했다.

후기 화학식 6으로 표시되는 구조를 갖는 변성 폴리바이닐 알코올을, 메탄올과 아세톤의 혼합 용매(용량비 50:50)에 용해하여, 농도 5중량%의 용액을 조제했 다. 이 용액을, 상기 미연신 필름에 두께 약 1μm로 도포하고, 60℃의 온풍으로 2분간 건조하고, 그 표면을 러빙 처리하여 수직 배향막을 형성했다.

형성한 수직 배향막 상에, 후기 화학식 8로 표시되는 구조를 갖는 디스코틱 액정 22.3중량%, 셀룰로스아세테이트뷰티레이트 0.7중량%, 변성 트라이메틸올프로페인트라이아크릴레이트 3.2중량%, 증감제 0.4중량%, 광중합 개시제 1.1중량% 및 메틸에틸케톤 72.3중량%로 이루어지는 도포액을 도포하고, 디스코틱 액정을 호모지니어스 배향시켰다. 이어서, 500W/cm²의 조도의 수은 램프로 자외선을 1초간 조사하여 중합시켜, 광학 이방체(B3) 필름을 수득했다. 디스코틱 액정 분자는 광학 이방체(B3) 필름의 길이 방향에 지상축을 갖도록 호모지니어스 배향을 하고 있었다.

수득된 광학 이방체(B3) 필름은 주굴절률 n_x=1.60497, n_y=1.59006, n_z=1.60497이며, 디스코틱 액정층의 두께 d=4μm였다.

제조예 5(라이오트로픽 액정 도포 필름의 제작)

노보넨계 중합체[니폰제온(주), 제오노아 1420R, 유리전이온도 136℃]로 이루어지는 두께 100μm의 장척의 미연신 필름을 압출 성형에 의해 수득했다.

수득된 미연신 필름 상에, 화학식 3으로 표시되는 구조를 갖는 라이오트로픽 액정 분자 8.0중량%와 물 92.0중량%로 이루어지는 용액을, 배향막을 사용하지 않고, 그 폭방향에 병행하여 다이 코팅에 의해 전단 도포하고, 118℃의 아르곤 분위기하에 정치하고, 물을 증발시켜 광학 이방체(A5) 필름을 수득했다. 라이오트로픽 액정 분자는 미연신 필름의 길이 방향에 지상축을 갖도록 호모지니어스 배향을 하고 있었다.

수득된 광학 이방체(A5) 필름은 주굴절률 n_x=1.61311, n_y=1.57377, n_z=1.61511이며, 라이오트로픽 액정층의 두께는 2.5μm였다.

화학식 3

제조예 6(라이오트로픽 액정 도포 필름의 제작)

스타이렌-스타이렌/아이소프렌-스타이렌(몰비 34.5:10/21:34.5)의 블록 공중합체의 방향환을 포함하는 불포화 결합 부분의 수소첨가물(유리전이온도 127.1℃)로 이루어지는 두께 100μm의 미연신 필름을 압출 성형에 의해 수득했다.

수득된 미연신 필름 상에, 화학식 3으로 표시되는 구조를 갖는 라이오트로픽 액정 분자 6.0중량%와 물 94.0중량%로 이루어지는 용액을, 배향막을 사용함이 없이, 그 길이 방향에 병행하여 다이 코팅에 의해 전단 도포하고, 108℃의 아르곤 분위기하에 정치하고, 물을 증발시켜 광학 이방체(B5) 필름을 수득했다. 라이오트로픽 액정 분자는, 미연신 필름의 폭방향에 지상축을 갖도록 호모지니어스 배향을 하고 있었다.

수득된 광학 이방체(B5) 필름은 주굴절률 n_x=1.61311, n_y=1.57377, n_z=1.61311이며, 라이오트로픽 액정층의 두께는 4.5μm였다.

제조예 7(아조벤젠 도포 필름의 제작)

화학식 5로 표시되는 아조벤젠 구조를 갖는 공중합체 8.0g을, 메탄올/염화메틸렌의 혼합물 용매(중량비 1:9) 100g에 용해하고, 용액을 조제했다. 이 용액을, 바 코터를 이용하여 세로 40cm, 가로 30cm의 광학 등방성 투명 유리 기판 상에 건 조막 두께 4μm가 되도록 도포하고, 40℃로 가열하면서, 기판의 수직 방향에서 할로젠 램프에 의해 조도 10,000 룩스의 상기 기판의 가로 방향에 평행한 직선 편광을, 요오드계 편광판을 이용하여 조사하고, 지상축이 세로 방향에 있는 광학 이방체(A7)를 수득했다.

수득된 광학 이방체(A7)는 주굴절률 n_x=1.62188, n_y=1.55623, n_z=1.62188이며, 아조벤젠 구조를 갖는 공중합체층의 두께 d=4μm였다.

화학식 5

제조예 8(아조벤젠 도포 필름의 제작)

노보넨계 중합체[니폰제온(주), 제오노아 1420R, 유리전이온도 136℃]로 이루어지는 두께 141μm의 미연신 필름을, 압출 성형에 의해 수득했다. 이 미연신 필름을, 연신온도 143℃, 연신배율 1.5배, 연신속도 16%/min에서 닙 롤에 의해 세로 1축 연신하여, 지상축이 필름 길이 방향에 있는 장척의 광학 이방체 필름을 수득했다.

이 광학 이방체 필름 상에, 화학식 5로 표시되는 아조벤젠 구조를 갖는 공중합체 8.0g을, 메탄올/염화메틸렌의 혼합물 용매(중량비 1:9) 100g에 용해한 용액을, 바 코터를 이용하여 건조막 두께 4μm가 되도록 도포하고, 40℃로 가열하면서, 필름의 수직 방향에서 할로젠 램프에 의해 조도 10,000 룩스의 필름의 폭방향에 평 행한 직선 편광을, 요오드계 편광판을 이용하여 조사하고, 지상축이 길이 방향에 있는 광학 이방체(B7) 필름을 수득했다.

수득된 광학 이방체(B7) 필름은 주굴절률 n_x=1.55130, n_y=1.54870, n_z=1.55000이며, 두께 d=104μm였다.

제조예 9(스타이렌계 필름의 제작)

스타이렌/뷰타다이엔(중량비 20:80) 공중합체 10중량부에, 스타이렌/아크릴로나이트릴/α-메틸스타이렌(중량비 60:20:20) 혼합물 90중량부를 그래프트 공중합한 스타이렌계 폴리머 170g을, 염화메틸렌 830g에 용해했다. 이 용액을, 건조막 두께가 96μm가 되도록 유리판상에 유연(流延)하고, 45℃의 온풍으로 20분간 건조시킨 후, 수득된 필름을 유리판으로부터 벗겨 테두리에 붙여, 70℃에서 1시간, 더욱이 110℃에서 15시간 건조시켰다. 이어서, 온도 115℃에서, 연신배율 1.9배로, 인장 시험기(스트로그라프)를 이용하여 세로 1축 연신을 행하여, 광학 이방체(C1) 필름을 수득했다.

수득된 광학 이방체(C1) 필름은 주굴절률 n_x=1.55058, n_y=1.54884, n_z=1.55058이며, 두께 d=70μm였다.

제조예 10(하드 코팅층 형성용 도공액의 조제)

6작용 우레탄아크릴레이트 올리고머[상품명: NK 올리고 U-6HA, 신나카무라화학사 제품] 30부, 뷰틸아크릴레이트 40부, 아이소보로닐메타크릴레이트[상품명: NK 에스터 IB, 신나카무라화학사 제품] 30부, 2,2-다이페닐에테인-1-온 10부를 균질화 기로 혼합하고, 오산화안티몬 미립자의 40% MIBK 용액(평균 입자직경 20nm: 하이드록실기가 파이로클로어 구조의 표면에 나타나 있는 안티몬 원자에 하나의 비율로 결합하고 있다)을, 오산화안티몬 미립자의 중량이 하드 코팅층 형성용 도공액 전체 고형분의 50중량% 차지하는 비율로 혼합하여, 하드 코팅층 형성용 도공액을 조제했다.

제조예 11(저굴절률층 형성용 도공액의 조제)

테트라에톡시실레인 208부에 메탄올 356부를 가하고, 또한 물 18부 및 0.01N의 염산 수용액 18부(「H₂O」/「OR」=0.5)를 가하여, 이것을 디스퍼를 이용하여 잘 혼합하여 혼합액을 수득했다. 이 혼합액을 25℃ 항온조 중에서 2시간 교반하여, 중량평균 분자량을 850으로 조정함으로써 실리콘 수지 용액을 수득했다. 다음으로, 중공 실리카 미립자로서 중공 실리카 IPA(아이소프로판올) 분산졸(고형분 20중량%, 평균 일차 입자직경 약 35nm, 외각 두께 약 8nm, 쇼쿠바이화학공업제)을 이용하여, 이것을 상기 실리콘 수지 용액에 가하여, 중공 실리카 미립자/실리콘 수지(축합 화합물 환산)가 고형분 기준으로 중량비가 70/30이 되도록 첨가하고, 더욱이 전체 고형분이 1%가 되도록 메탄올로 희석하여, 저굴절률층 형성용 도공액을 조제했다.

제조예 12(편광자의 제작)

두께 85μm의 PVA 필름[쿠라레사 제품, 바이닐론 #8500]을 척에 장착하고, 2.5배 연신하고, 요오드 0.2g/L, 요오드화칼륨 60g/L로 이루어진 수용액 중에 30℃ 에서 240초 침지하고, 이어서 붕산 70g/L, 요오드화칼륨 30g/L의 조성의 수용액에 침지하고, 그 상태로 6.0배로 1축 연신하여 5분간 유지했다. 최후에 실온에서 24시간 건조하여, 평균 두께 30μm로, 편광도 99.993%의 편광자를 얻었다.

제조예 13(출사측 편광자용의 보호 필름의 제작)

노보넨계 중합체[상품명: ZEONOR1420R, 니폰제온사 제품, 유리전이온도: 136℃, 포화 흡수율: 0.01중량% 미만]의 펠렛을, 공기를 유통시킨 열풍 건조기를 이용하여 110℃에서 4시간 건조했다. 그리고 립 디스크 형상의 폴리머 필터(여과 정밀도 30μm)가 설치되어, 다이 립의 선단부가 크로뮴 도금된 평균 표면 조도 Ra=0.04μm의 립 폭 650mm의 코터 행거 타입의 T 다이를 갖는 단축 압출기를 이용하여, 상기 펠렛을 260℃에서 용융 압출하여 막 두께 40μm, 폭 600mm의 편광자 보호 필름을 수득했다. 수득된 편광자 보호 필름의 포화 흡수율은 0.01중량% 이하였다.

제조예 14(반사방지 기능을 갖는 편광자의 제작)

도 14에 나타내는 도공 프로세스에 따라서, 반사방지 기능을 갖는 편광자를 제작했다. 도 14에 있어서, 14는 권회 상태의 필름을 연속적으로 권출하는 권출기이며, 11은 순서대로 그 하류에 설치된 하드 코팅층 또는 저굴절률층을 도포하는 도공기(예, 마이크로 그라비어 도공기)이며, 16 내지 19는 권출된 기재를 다음 공정으로 유도하는 가이드 롤이며, 12는 도공기(11)에 의해서 도포된 하드 코팅층 또는 저굴절률층을 건조시키기 위한 존이며, 13은 하드 코팅층 또는 저굴절률층을 경화하기 위해 광을 조사하는 광 조사 장치이며, 15는 수득된 하드 코팅층 또는 저굴절률층을 갖는 보호 필름을 권취하기 위한 권취기(15)이다.

도시는 생략하고 있지만, 도공기의 앞에, 표면 개질 처리기(예, 코로나 방전 처리기)를 배치할 수 있다. 또한, 건조시키기 위한 존으로서는, 1단 건조, 또는 온도가 다른 2단 이상의 건조기를 배치하여 다단 건조를 행할 수 있다. 또한, 필름을 권취하기에 앞서, 항온 항습실 중에서 습도를 조절할 수 있다.

도 14에 나타내는 도공 프로세스의 개요에 관하여 설명하면, 우선 권출기(14)로부터 권회 상태의 보호 필름을 연속적으로 권출한다. 권출된 보호 필름은, 소망에 의해, 예컨대 코로나 방전 처리와 같은 표면 개질 처리(처리기는 도시하지 않음)를 한다. 다음으로, 권출된 보호 필름을, 가이드 롤(16)에 의해, 우선 하드 코팅 조성물 또는 저굴절률 조성물을 도포하는 도공기(11)에 공급하고, 필름 상에 하드 코팅 조성물을 도포한다. 다음으로, 가이드 롤(17)에 의해서 건조 존(12)으로 유도되어, 휘발 성분을 제거한다. 이어서, 가이드 롤(18)에 유도되어, 광 조사 장치(13)에 의해서 하드 코팅 조성물 또는 저굴절률 조성물에 광을 조사하여 경화시켜, 하드 코팅층 또는 저굴절률층을 형성한다. 경화된 하드 코팅층 또는 저굴절률층을 갖는 보호 필름은, 소망에 의해, 항온 항습실(도시하지 않음)로 유도되어, 습도 조절되고, 이어서, 가이드 롤(19)에 의해서 권취기(15)에 의해서 권취된다.

하드 코팅층의 형성

본 제조예에 있어서는, 우선, 도 14에 나타내는 장치를 이용하여, 제조예 13에서 수득된 장척상의 편광자 보호 필름에, 하기와 같이, 하드 코팅층을 형성했다.

보호 필름을, 권취기에 장전하고, 권취기로부터 편광자 보호 필름을 권취하 고, 가이드 롤에 따라, 표면 개질 처리기로 공급하고, 여기서 코로나 방전 처리를 출력 0.8kW의 조건으로 실시했다. 다음으로, 가이드 롤에 따라, 도공기(본 실시예에서는, 마이크로 그라비어 도공기)(11)로 공급하고, 여기서 하드 코팅층 형성용 도공액을 편광자 보호 필름 상에 건조후의 두께가 5μm가 되도록 25℃, 상대습도 60%의 조건으로 도공했다. 가이드 롤(17)에 따라 건조장치(20)로 건조를 행했다(한편, 본 실시예에서는, 다단 건조를 행하여, 제 1 단에서는 80℃, 제 2 단에서는 100℃, 제 3 단에서는 120℃로 했다. 상대습도는 3단도 5% 이하가 되도록 했다). 그 후, 가이드 롤(18)에 따라, 자외선 조사기(13)로 공급하고, 출력 320W/cm, 조사거리 60mm의 조건으로 자외선 조사하고, 가이드 롤에 따라, 온도 25℃, 상대습도 60%로 조정된 항온 항습실로 공급하고, 가이드 롤(19)에 따라 권취기(15)에 의해 권취함으로써, 한 면에 하드 코팅층을 형성한 필름을 수득했다.

저굴절률층의 형성

다음으로, 도 14에 나타내는 장치를 이용하여, 하기와 같이, 하드 코팅층 형성 필름에 저굴절률층을 형성했다.

우선, 하드 코팅층을 형성한 필름을 권취기(14)에 장전하고, 권취기로부터 필름을 권취하고, 가이드 롤에 따라, 표면 개질 처리기(도시하지 않음)로 공급하고, 여기서 출력 1.6kW의 조건으로 코로나 방전 처리를 했다. 그리고, 가이드 롤(16)에 따라 도공기(본 실시예에서는, 마이크로 그라비어 도공기)로 공급하고, 저굴절률층 형성용 도공액을 필름에 최종 두께가 100nm가 되도록 25℃, 상대습도 60%의 조건으로 도공했다. 가이드 롤(17)에 따라 건조장치(12)로 건조를 행했다 (한편, 본 실시예에서는, 다단 건조를 행하여, 제 1 단에서는 40℃, 제 2 단에서는 120℃, 제 3 단에서는 120℃로 했다. 상대습도는 3단도 5% 이하가 되도록 했다). 그 후, 가이드 롤(18)에 따라, 자외선 조사 장치(13)로 공급하고, 출력 160W/cm, 조사거리 60mm의 조건으로 자외선 조사했다. 다음으로, 가이드 롤에 따라, 온도 80℃, 상대습도 70%의 분위기로 조정한 항온 항습실(도시하지 않음)로 공급하고, 이 분위기하에서 1분간 유지한 후, 가이드 롤(19)에 따라 권취기에 의해 권취함으로써, 한 면에 하드 코팅층과 저굴절률층을 형성한 적층 필름을 수득했다.

편광자 보호 필름의 접합

상기 적층 필름의 제조예 12에서 수득된 편광자측에, 제조예 13에서 수득된 장척상의 편광자 보호 필름을 아크릴계 접착제[스미토모스리엠제, 「DP-8005클리어」]를 통해 접합하여, 반사방지 기능을 갖는 출사측 편광자를 수득했다.

이 반사방지 기능을 갖는 출사측 편광자를, 실시예 1 내지 4의 모두에 있어서 이용했다. 한편, 실시예에서는, 상기 출사측 편광자 하드 코팅층과 저굴절률층이 형성되어 있지 않은 쪽의 면을 광학 적층체로 향해서 적층했다.

실시예 1(액정 표시 장치의 제작)

도 2에 나타낸 바와 같이, 제조예 2에서 수득된 광학 이방체(B1) 필름(3), 액정 셀(2) 및 제조예 1에서 수득된 광학 이방체(A1) 필름(4)을, 광학 이방체(B1) 필름(3)의 지상축과 액정 셀(2)의 전압 무인가시의 지상축이 수직이고, 액정 셀(2)의 전압 무인가시의 지상축과 광학 이방체(A1) 필름(4)의 지상축이 평행하게 되도록, 이 순서대로 적층하여 광학 적층체를 제작했다.

수득된 광학 적층체의 파장 550nm의 빛이 수직 입사했을 때의 레타데이션 R₀은 201nm이며, 법선과 이루는 각도 40도로 입사했을 때의 레타데이션 R₄₀은 α 방향이 198nm이며, β 방향이 207nm였다. R₄₀/R₀은 α 방향이 0.99이며, β 방향이 1.03이다.

이 광학 적층체에, 입사측 편광자(1)의 흡수축과 광학 이방체(B1) 필름(3)의 지상축이 평행하고, 광학 이방체(A1) 필름(4)의 지상축과 출사측 편광자(5)의 흡수축이 평행하게 되도록, 입사측 편광자(1)와 출사측 편광자(5)를 적층하여, 도 2에 나타내는 구성을 갖는 액정 표시 장치를 제작했다. 한편, 도 2, 도 4, 도 6, 도 8 및 도 10에 있어서, 도 중의 화살표는, 편광자에서는 흡수축을 나타내고, 액정 셀 및 광학 이방체에서는 지상축을 나타낸다.

수득된 액정 표시 장치의 표시 특성을 육안으로 평가하면, 정면에서 본 경우도, 극각 80도 이내의 비스듬한 방향에서 본 경우도, 표시 화면은 양호하고 또한 균질했다. 이 액정 표시 장치에 관하여, 시뮬레이션에 의해 수득된 콘트라스트도를, 도 3에 나타낸다. 한편, 도 3, 도 5, 도 7, 도 9, 도 11 및 도 13에 있어서, 파선(「CR1000」으로 기재하고 있는 선)으로 나타낸 등고선은, 콘트라스트가 1000인 개소를 나타내고, 실선(「CR500」으로 기재하고 있는 선)으로 나타낸 등고선은, 콘트라스트가 500인 개소를 나타내고, 2점 쇄선(「CR300」으로 기재하고 있는 선)으로 나타낸 등고선은, 콘트라스트가 300인 개소를 나타낸다.

실시예 2(액정 표시 장치의 제작)

도 4에 나타낸 바와 같이, 제조예 4에서 수득된 광학 이방체(B3) 필름(3), 제조예 3에서 수득된 광학 이방체(A3) 필름(4) 및 액정 셀(2)을, 광학 이방체(B3) 필름(3)의 지상축과 광학 이방체(A3) 필름(4)의 지상축이 수직이고, 광학 이방체(A3) 필름(4)의 지상축과 액정 셀(2)의 전압 무인가시의 지상축이 평행하게 되도록, 이 순서대로 적층하여 광학 적층체를 제작했다.

수득된 광학 적층체의 파장 550nm의 빛이 수직 입사했을 때의 레타데이션 R₀은 614nm이며, 법선과 이루는 각도 40도로 입사했을 때의 레타데이션 R₄₀은 α 방향이 600nm이며, β 방향이 633nm였다. R₄₀/R₀은 α 방향이 0.98이며, β 방향이 1.03이다.

이 광학 적층체에, 입사측 편광자(1)의 흡수축과 광학 이방체(B3) 필름(3)의 지상축이 평행하고, 액정 셀(2)의 전압 무인가시의 지상축과 출사측 편광자(5)의 흡수축이 평행하게 되도록, 입사측 편광자(1)와 출사측 편광자(5)를 적층하여, 도 4에 나타내는 구성을 갖는 액정 표시 장치를 제작했다.

수득된 액정 표시 장치의 표시 특성을 육안으로 평가하면, 정면에서 본 경우도, 극각 80도 이내의 비스듬한 방향에서 본 경우도, 표시 화면은 양호하고 또한 균질했다. 이 액정 표시 장치에 관하여, 시뮬레이션에 의해 수득된 콘트라스트도를, 도 5에 나타낸다.

실시예 3(액정 표시 장치의 제작)

도 6에 나타낸 바와 같이, 액정 셀(2), 제조예(6)에서 수득된 광학 이방 체(B5) 필름(3) 및 제조예(5)에서 수득된 광학 이방체(A5) 필름(4)을, 액정 셀(2)의 전압 무인가시의 지상축과 광학 이방체(B5) 필름(3)의 지상축이 수직이고, 광학 이방체(B5) 필름(3)의 지상축과 광학 이방체(A5) 필름(4)의 지상축이 수직으로 되도록, 이 순서대로 적층하여 광학 적층체를 제작했다.

수득된 광학 적층체의 파장 550nm의 빛이 수직 입사했을 때의 레타데이션 R₀은 192nm이며, 법선과 이루는 각도 40도로 입사했을 때의 레타데이션 R₄₀은 α 방향이 199nm이며, β 방향이 184nm였다. R₄₀/R₀은 α 방향이 1.04이며, β 방향이 0.96이다.

이 광학 적층체에, 입사측 편광자(1)의 흡수축과 액정 셀(2)의 전압 무인가시의 지상축이 수직이고, 광학 이방체(A5) 필름(4)의 지상축과 출사측 편광자(5)의 흡수축이 평행하게 되도록, 입사측 편광자(1)와 출사측 편광자(5)를 적층하여, 도 6에 나타내는 구성을 갖는 액정 표시 장치를 제작했다.

수득된 액정 표시 장치의 표시 특성을 육안으로 평가하면, 정면에서 본 경우도, 극각 80도이내의 비스듬한 방향에서 본 경우도, 표시 화면은 양호하고 또한 균질했다. 이 액정 표시 장치에 관하여, 시뮬레이션에 의해 수득된 콘트라스트도를, 도 7에 나타낸다.

실시예 4(액정 표시 장치의 제작)

도 8에 나타낸 바와 같이, 제조예 8에서 수득된 광학 이방체(B7) 필름(3), 제조예 7에서 수득된 광학 이방체(A7) 필름(4) 및 액정 셀(2)을, 광학 이방체(B7) 필름(3)의 지상축과 광학 이방체(A7) 필름(4)의 지상축이 수직이고, 광학 이방체(A7) 필름(4)의 지상축과 액정 셀(2)의 전압 무인가시의 지상축이 수직으로 되도록, 이 순서대로 적층하여 광학 적층체를 제작했다.

수득된 광학 적층체의 파장 550nm의 빛이 수직 입사했을 때의 레타데이션 R₀은 279nm이며, 법선과 이루는 각도 40도로 입사했을때의 레타데이션 R₄₀은, α 방향이 267nm이며, β 방향이 287nm였다. R₄₀/R₀은 α 방향이 0.96이며, β 방향이 1.03이다.

이 광학 적층체에, 입사측 편광자(1)의 흡수축과 광학 이방체(B7) 필름(3)의 지상축이 수직이고, 액정 셀(2)의 전압 무인가시의 지상축과 출사측 편광자(5)의 흡수축이 평행하게 되도록, 입사측 편광자(1)와 출사측 편광자(5)를 적층하여, 도 8에 나타내는 구성을 갖는 액정 표시 장치를 제작했다.

수득된 액정 표시 장치의 표시 특성을 육안으로 평가하면, 정면에서 본 경우도, 극각 80도 이내의 비스듬한 방향에서 본 경우도, 표시 화면은 양호하고 또한 균질했다. 이 액정 표시 장치에 관하여, 시뮬레이션에 의해 수득된 콘트라스트도를, 도 9에 나타낸다.

비교예 1(액정 표시 장치의 제작)

도 10에 나타낸 바와 같이, 액정 셀(2) 및 제조예 9에서 수득된 광학 이방체(C1) 필름(3)을, 액정 셀(2)의 전압 무인가시의 지상축과 광학 이방체(C1) 필름(3)의 지상축이 수직으로 되도록 적층하고, 광학 적층체를 제작했다.

수득된 광학 적층체의 파장 550nm의 빛이 수직 입사했을 때의 레타데이션 R₀은 149nm이며, 법선과 이루는 각도 40도로 입사했을 때의 레타데이션 R₄₀은 α 방향이 167nm이며, β 방향이 129nm였다. R₄₀/R₀은 α 방향이 1.12이며, β 방향이 0.87이다.

이 광학 적층체에, 입사측 편광자(1)의 흡수축과 액정 셀(2)의 전압 무인가시의 지상축이 수직이고, 광학 이방체(C1) 필름(3)의 지상축과 출사측 편광자(5)의 흡수축이 수직으로 되도록, 입사측 편광자(1)와 출사측 편광자(5)를 적층하여, 도 10에 나타내는 구성을 갖는 액정 표시 장치를 제작했다.

수득된 액정 표시 장치의 표시 특성을 육안으로 평가하면, 정면에서 본 경우는 표시는 양호하지만, 방위각 45도의 비스듬한 방향에서 본 경우는, 흑표시 품위가 나빠서, 콘트라스트가 낮았다. 이 액정 표시 장치에 관하여, 시뮬레이션에 의해 수득된 콘트라스트도를, 도 11에 나타낸다.

비교예 2(액정 표시 장치의 제작)

도 12에 나타낸 바와 같이, 제조예 9에서 수득된 광학 이방체(C1) 필름(3), 액정 셀(2) 및 제조예 9에서 수득된 광학 이방체(C1) 필름(4)을, 광학 이방체(C1) 필름(3)의 지상축과 액정 셀(2)의 전압 무인가시의 지상축이 수직이고, 액정 셀(2)의 전압 무인가시의 지상축과 광학 이방체(C1) 필름(4)의 지상축이 수직으로 되도록, 이 순서대로 적층하여 광학 적층체를 제작했다.

수득된 광학 적층체의 파장 550nm의 빛이 수직 입사했을 때의 레타데이션 R₀ 은 27nm이며, 법선과 이루는 각도 40도로 입사했을 때의 레타데이션 R₄₀은 α 방향이 32nm이며, β 방향이 19nm였다. R₄₀/R₀은 α 방향이 1.19이며, β 방향이 0.70이다.

이 광학 적층체에, 입사측 편광자(1)의 흡수축과 광학 이방체(C1) 필름(3)의 지상축이 평행하고, 광학 이방체(C1) 필름(4)의 지상축과 출사측 편광자(5)의 흡수축이 수직으로 되도록, 입사측 편광자(1)와 출사측 편광자(5)를 적층하여, 도 12에 나타내는 구성을 갖는 액정 표시 장치를 제작했다.

수득된 액정 표시 장치의 표시 특성을 육안으로 평가하면, 정면에서 본 경우는 표시는 양호하지만, 방위각 45도의 비스듬한 방향에서 본 경우는, 흑표시 품위가 나빠서, 콘트라스트가 낮았다. 이 액정 표시 장치에 관하여, 시뮬레이션에 의해 수득된 콘트라스트도를, 도 13에 나타낸다.

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2의 결과를, 표 1 및 표 2에 나타낸다.

* A 정면에서도, 극각 80도 이내에서도 표시는 양호하고 또한 균질하다.

B 정면에서의 표시는 양호하고, 방위각 45도에서는 표시 품위가 불량하다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 출사측 편광자와 입사측 편광자 사이에 2장의 광학 이방체 필름과 액정 셀을 갖고, (Σn_xi+Σn_yi)/2≤Σn_zi의 관계를 만족하고, R₄₀/R₀이 0.96 내지 1.04의 범위에 있는 실시예 1 내지 4의 액정 표시 장치는, 정면에서 본 경우도, 극각 80도 이내의 비스듬한 방향에서 본 경우도 표시 화면은 양호하고 또한 균질하다.

이에 대하여, 출사측 편광자와 입사측 편광자 사이에 1장의 광학 이방체 필름과 액정 셀을 갖고, α 방향의 R₄₀/R₀이 1.12이며, β 방향의 R₄₀/R₀이 0.87인 비교예 1의 액정 표시 장치는, 정면에서 본 경우의 표시 화면은 양호하지만, 방위각 45도의 비스듬한 방향에서 본 경우는, 흑표시 품위가 나빠서, 콘트라스트가 낮다.

또한, 출사측 편광자와 입사측 편광자 사이에 2장의 광학 이방체 필름과 액정 셀을 갖고, (Σn_xi+Σn_yi)/2≤Σn_zi의 관계를 만족하고 있더라도, α 방향의 R₄₀/R₀이 1.19이며, β 방향의 R₄₀/R₀이 0.70인 비교예 1의 액정 표시 장치는, 정면에서 본 경우의 표시 화면은 양호하지만, 방위각 45도의 비스듬한 방향에서 본 경우는, 흑표시 품위가 나빠서, 콘트라스트가 낮다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 액정 표시 장치는, 시인성에 있어서, 눈부심이나 비침이 보이지 않고, 반사율이 낮고, 반사색이 흑색이며, 내상성이 양호하다. 이에 대하여, 비교예 1 내지 2의 액정 표시 장치는, 시인성에 있어서, 눈부심이나 비침이 보이고, 반사율이 높고, 반사색이 청색이며, 내상성이 불량하다.

본 발명의 액정 표시 장치는, 반사방지성 및 내상성이 우수하고, 정면 방향에서의 화상 특성을 저하시키지 않고, 화면을 비스듬한 방향에서 보았을 때의 콘트라스트 저하를 방지하고, 어떤 방향에서 보더라도 흑표시 품위가 양호하며, 균질하고 높은 콘트라스트를 나타낸다. 본 발명의 액정 표시 장치는 상기의 특징을 살려, 대화면의 플랫 패널 디스플레이에 특히 적합하다.

Claims (10)

1. 각각의 투과축이 서로 대략 수직의 위치 관계에 있는 출사측 편광자 및 입사측 편광자로 구성되는 한 쌍의 편광자 사이에, k장(k는 2 이상의 정수)의 광학 이방체 및 액정 셀을 갖는 인 플레인 스위칭 모드의 액정 표시 장치로서, i번째의 광학 이방체의 면내의 주굴절률을 n_xi, n_yi(단, n_xi>n_yi이다)로 하고, 두께 방향의 주굴절률을 n_zi로 했을 때,

   (Σn_xi+Σn_yi)/2≤Σn_zi

   (Σ는 i=1 내지 k의 총합을 나타낸다)

   를 만족하고, k장의 상기 광학 이방체와 상기 액정 셀을 적층하여 이루어지는 광학 적층체(A)에 있어서, 파장 550nm의 빛이 수직 입사했을 때의 레타데이션을 R₀으로 하고, 파장 550nm의 빛이 법선으로부터 주축 방향으로 40도 기울어진 각도로 입사했을 때의 레타데이션을 R₄₀으로 했을 때,

   0.90<R₄₀/R₀<1.10

   인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 출사측 편광자의 투과축과 상기 광학 적층체(A)의 지상축이 대략 평행 또는 대략 수직인 액정 표시 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 입사측 편광자의 투과축과 상기 광학 적층체(A)의 지상축이 대략 평행 또는 대략 수직인 액정 표시 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 광학 이방체의 지상축과 전압 무인가 상태의 상기 액정 셀 중의 액정 분자의 지상축이 대략 평행 또는 대략 수직인 액정 표시 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 광학 이방체의 적어도 하나가, 고유 복굴절이 음인 재료를 포함하는 층인 액정 표시 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 광학 이방체의 적어도 하나가, 디스코틱 액정 분자 또는 라이오트로픽 액정 분자를 포함하는 층인 액정 표시 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 광학 이방체의 적어도 하나가, 광 이성화 물질을 포함하는 층인 액정 표시 장 치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 출사측 편광자가 보호 필름을 갖고, 이 보호 필름은 그의 출사측 표면에 하드 코팅층과 저굴절률층이 이 순서대로 형성된 것인 액정 표시 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 저굴절률층이, 에어로겔로 구성되고 굴절률 1.37 이하를 갖는 것인 액정 표시 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 에어로겔이, 중공 입자가 매트릭스 중에 분산되어 이루어진 다공질체인 액정 표시 장치.

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