KR20080047400A - 광학 보상층 부착 편광판, 광학 보상층 부착 편광판을사용한 액정 패널, 액정 표시 장치, 및 화상 표시 장치 - Google Patents

광학 보상층 부착 편광판, 광학 보상층 부착 편광판을사용한 액정 패널, 액정 표시 장치, 및 화상 표시 장치 Download PDF

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šœ스케 슈토우
히로유키 오카다
츠요시 지바
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

박형화에 기여하고, 시야각 특성을 향상시키면서, 고콘트라스트를 실현하고, 간섭 불균일이나 열 불균일을 방지하고, 컬러 시프트가 억제되고, 양호한 색재현성이 도모되고, 흑표시에 있어서의 광 누설을 양호하게 방지할 수 있는 광학 보상층 부착 편광판, 및 그와 같은 광학 보상층 부착 편광판을 사용한 액정 패널, 액정 표시 장치, 화상 표시 장치를 제공한다. 본 발명의 광학 보상층 부착 편광판은, 편광자와, 제 1 광학 보상층과, 제 2 광학 보상층을 이 순서대로 갖고, 그 제 1 광학 보상층이 nx > ny = nz 의 굴절률 분포를 갖고, 면내 위상차 Re1 이 단파장측만큼 작아지는 파장 분산 특성을 나타내며, 또한, 그 면내 위상차 Re1 이 90 ∼ 160㎚ 이고, 그 제 2 광학 보상층이 필름층이며, nx = ny > nz 의 굴절률 분포를 갖고, 그 면내 위상차 Re2 가 0 ∼ 20㎚ 이며, 또한, 그 두께 방향의 위상차 Rth2 가 30 ∼ 300㎚ 이다.
광학 보상층, 편광판, 위상차, 액정 패널, 액정 표시 장치

Description

광학 보상층 부착 편광판, 광학 보상층 부착 편광판을 사용한 액정 패널, 액정 표시 장치, 및 화상 표시 장치{POLARIZING PLATE HAVING OPTICAL COMPENSATION LAYER, LIQUID CRYSTAL PANEL USING THE POLARIZING PLATE HAVING OPTICAL COMPENSATION LAYER, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
기술분야
본 발명은, 광학 보상층 부착 편광판, 광학 보상층 부착 편광판을 사용한 액정 패널, 액정 표시 장치, 및 화상 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 박형화에 기여하고, 열 불균일을 방지하고, 흑표시에 있어서의 광 누설을 양호하게 방지할 수 있는 광학 보상층 부착 편광판, 및 이와 같은 광학 보상층 부착 편광판을 사용한 액정 패널, 액정 표시 장치, 화상 표시 장치에 관한 것이다.
배경기술
VA 모드의 액정 표시 장치로서, 투과형 액정 표시 장치 및 반사형 액정 표시 장치에 추가하여, 반투과 반사형 액정 표시 장치가 제안되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1, 2 참조). 반투과 반사형 액정 표시 장치는, 밝은 장소에서는 반사형 액정 표시 장치와 마찬가지로 외광을 이용하고, 어두운 장소에서는 백라이트 등의 내부 광원에 의해 표시를 시인 가능하게 하고 있다. 바꿔 말하면, 반투과 반사형 액정 표시 장치는, 반사형 및 투과형을 겸비한 표시 방식을 채용하고 있어, 주위의 밝기에 따라 반사 모드, 투과 모드 중 어느 하나의 표시 모드로 전환한다. 그 결과, 반투과형 반사형 액정 표시 장치는, 소비 전력을 저감시키면서 주위가 어두운 장소에서도 명료한 표시를 할 수 있기 때문에, 예를 들어, 휴대 기기의 표시부에 바람직하게 이용되고 있다.
이와 같은 반투과형 반사형 액정 표시 장치의 구체예로는, 예를 들어, 알루미늄 등의 금속막에 광 투과용 창부를 형성한 반사막을 하(下) 기판의 내측에 구비하고, 이 반사막을 반투과 반사판으로서 기능시키는 액정 표시 장치를 들 수 있다. 이와 같은 액정 표시 장치에 있어서는, 반사 모드의 경우에는, 상(上) 기판측으로부터 입사한 외광이 액정층을 통과한 후에, 하기판 내측의 반사막에서 반사되고, 다시 액정층을 통해 상기판측으로 출사되어 표시에 기여한다. 한편, 투과 모드의 경우에는, 하기판측으로부터 입사한 백라이트로부터의 광이 반사막의 창부를 통과하여 액정층을 통과한 후, 상기판측으로 출사되어 표시에 기여한다. 따라서, 반사막 형성 영역 중, 창부가 형성된 영역이 투과 표시 영역이 되고, 그 밖의 영역이 반사 표시 영역이 된다. 그러나, 종래의 반사형 또는 반투과 반사형 VA 모드의 액정 표시 장치에 있어서는, 흑표시에 있어서의 광 누설이 발생하고, 콘트라스트가 저하된다는 문제가 있어, 지금까지 오랫동안 해결되지 못하고 있다.
이와 같은 문제를 해결하고자 하는 시도로서, 위상차값이 단파장측만큼 작아지는 파장 분산 특성을 갖는 위상차 필름과, 액정의 코팅층으로 이루어지는 위상차층을 적층시킨 적층 위상차층이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 3 참조). 그러나, 이와 같은 적층 위상차층에서는, 위상차 필름에 액정 모노머를 유기 용제 에 용해시켜 직접 코팅하기 때문에, 유기 용제가 위상차 필름을 침식시킨 결과, 위상차 필름에 데미지를 주고, 위상차 필름이 백탁된다는 문제가 발생한다. 또한, 액정층으로 이루어지는 위상차층을 코팅에 의해 형성하는 경우, 두께 방향의 위상차는 건조 후의 코팅 도막 두께로 제어하게 되므로, 코팅 도막 두께를 양호한 정밀도로 제어해야 함과 함께, 도막으로의 기포나 이물질의 혼입에 유의할 필요가 있는 등 작업 공정에서의 품질 관리에 번거로운 작업이 많아, 제조의 수율이 저하된다는 문제가 있다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평11-242226호
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2001-209065호
특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2004-326089호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 박형화에 기여하고, 시야각 특성을 향상시키면서, 고콘트라스트를 실현하고, 간섭 불균일이나 열 불균일을 방지하고, 컬러 시프트가 억제되고, 양호한 색재현성이 도모되고, 흑표시에 있어서의 광 누설을 양호하게 방지할 수 있는 광학 보상층 부착 편광판, 및 이와 같은 광학 보상층 부착 편광판을 사용한 액정 패널, 액정 표시 장치, 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 광학 보상층 부착 편광판은, 편광자와, 제 1 광학 보상층과, 제 2 광학 보상층을 이 순서대로 갖고, 상기 제 1 광학 보상층이 nx > ny = nz 의 굴절률 분포를 갖고, 면내 위상차 Re1 이 단파장측만큼 작아지는 파장 분산 특성을 나타내며, 또한, 그 면내 위상차 Re1 이 90 ∼ 160㎚ 이고, 상기 제 2 광학 보상층이 필름층이며, nx = ny > nz 의 굴절률 분포를 갖고, 그 면내 위상차 Re2 가 0 ∼ 20㎚ 이며, 또한, 그 두께 방향의 위상차 Rth2 가 30 ∼ 300㎚ 이다.
바람직한 실시형태에서는, 상기 제 1 광학 보상층이 연신 필름층이고, 또한, 플루오렌 골격을 갖는 폴리카보네이트를 포함한다.
바람직한 실시형태에서는, 상기 제 1 광학 보상층이 연신 필름층이고, 또한, 셀룰로오스아세테이트를 포함한다.
바람직한 실시형태에서는, 상기 제 1 광학 보상층이 연신 필름층이고, 또한, 상이한 파장 분산 특성을 갖는 방향족 폴리에스테르 폴리머를 2 종류 이상 포함한다.
바람직한 실시형태에서는, 상기 제 1 광학 보상층이 연신 필름층이고, 또한, 상이한 파장 분산 특성을 갖는 폴리머를 형성하는 모노머 유래의 모노머 단위를 2 종류 이상 갖는 공중합체를 포함한다.
바람직한 실시형태에서는, 상기 제 1 광학 보상층이 상이한 파장 분산 특성을 갖는 연신 필름층을 2 종류 이상 적층한 복합 필름층이다.
바람직한 실시형태에서는, 상기 제 2 광학 보상층이 고리형 올레핀계 수지 및/또는 셀룰로오스계 수지를 포함한다.
바람직한 실시형태에서는, 상기 제 2 광학 보상층이, 선택 반사의 파장역이 350㎚ 이하인 콜레스테릭 배향 고화층과, nx = ny > nz 의 굴절률 분포를 갖고, 광탄성 계수의 절대값이 2 × 10-11㎡/N 이하인 수지를 포함하는 필름으로 이루어지는 층을 갖는다.
본 발명의 다른 국면에 의하면 액정 패널이 제공된다. 이 액정 패널은, 상기 광학 보상층 부착 편광판과 액정 셀을 포함한다.
바람직한 실시형태에서는, 상기 액정 셀이 반사형 또는 반투과형의 VA 모드이다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면 액정 표시 장치가 제공된다. 이 액정 표시 장치는, 상기 액정 패널을 포함한다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면 화상 표시 장치가 제공된다. 이 화상 표시 장치는, 상기 광학 보상층 부착 편광판을 포함한다.
발명의 효과
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 박형화에 기여하고, 시야각 특성을 향상시키면서, 고콘트라스트를 실현하고, 간섭 불균일이나 열 불균일을 방지하고, 컬러 시프트가 억제되고, 양호한 색재현성이 도모되고, 흑표시에 있어서의 광 누설을 양호하게 방지할 수 있는 광학 보상층 부착 편광판, 및 이와 같은 광학 보상층 부착 편광판을 사용한 액정 패널, 액정 표시 장치, 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.
이와 같은 효과는, 광학 보상층 부착 편광판으로서, 편광자와, 제 1 광학 보 상층과, 제 2 광학 보상층을 이 순서대로 갖도록 하고, 상기 제 1 광학 보상층이nx > ny = nz 의 굴절률 분포를 갖고, 이상광 (extra ordinaty light) 과 상광 (ordinary light) 의 광로차인 위상차값이 단파장측만큼 작아지는 파장 분산 특성을 나타내며, 또한, 그 면내 위상차 Re1 을 소정의 범위 내에 수용하고, 상기 제 2 광학 보상층이 필름층이며, nx = ny > nz 의 굴절률 분포를 갖고, 그 면내 위상차 Re2 및 두께 방향의 위상차 Rth2 를 소정의 범위 내에 수용함으로써 발현할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 광학 보상층 부착 편광판의 개략 단면도이다.
도 2 는, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 액정 표시 장치에 사용되는 액정 패널의 개략 단면도이다.
도 3(a) 는, 실시예 1 의 광학 보상층 부착 편광판 (1) 을 사용한 액정 패널, 도 3(b) 는, 실시예 2 의 광학 보상층 부착 편광판 (2) 를 사용한 액정 패널, 도 3(c) 는, 비교예 1 의 광학 보상층 부착 편광판 (C1) 을 사용한 액정 패널, 및 도 3(d) 는, 비교예 2 의 광학 보상층 부착 편광판 (C2) 를 사용한 액정 패널의 콘트라스트 등고선도이다.
부호의 설명
10 : 광학 보상층 부착 편광판
11 : 편광자
12 : 제 1 광학 보상층
13 : 제 2 광학 보상층
20 : 액정 셀
100 : 액정 패널
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
(용어 및 기호의 정의)
본 명세서에 있어서의 용어 및 기호의 정의는 하기와 같다 :
(1) 「nx」는 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향 (즉, 지상축 방향) 의 굴절률이고, 「ny」는 면내에서 지상축에 수직인 방향 (즉, 진상축 방향) 의 굴절률이며, 「nz」는 두께 방향의 굴절률이다. 또한, 예를 들어 「nx = ny」는, nx 와 ny 가 엄밀하게 동등한 경우뿐만 아니라, nx 와 ny 가 실질적으로 동등한 경우도 포함한다. 본 명세서에 있어서 「실질적으로 동등하다」란, 광학 보상층 부착 편광판의 전체적인 편광 특성에 실용상의 영향을 주지 않는 범위에서 nx 와 ny 가 상이한 경우도 포함한다는 취지이다.
(2) 「면내 위상차 Re」는, 특별히 명기하지 않는 한, 23℃ 에서의 파장 590㎚ 의 광에 의해 측정한 필름 (층) 면내의 위상차값을 말한다. Re 는, 파장 590㎚ 에 있어서의 필름 (층) 의 지상축 방향, 진상축 방향의 굴절률을 각각 nx, ny 로 하고, d (㎚) 를 필름 (층) 의 두께로 하였을 때, 식 : Re = (nx - ny) × d 에 의해 구해진다. 또한, Re [λ] 는, 23℃ 에서의 파장 λ㎚ 의 광에 의해 측 정한 필름 (층) 면내의 위상차값을 말한다.
(3)「두께 방향의 위상차 Rth」는, 특별히 명기하지 않는 한, 23℃ 에서의 파장 590㎚ 의 광에서 측정한 두께 방향의 위상차값을 말한다. Rth 는, 파장 590㎚ 에 있어서의 필름 (층) 의 지상축 방향, 두께 방향의 굴절률을 각각 nx, nz 로 하고, d (㎚) 를 필름 (층) 의 두께로 하였을 때, 식 : Rth = (nx - nz) × d 에 따라 구해진다.
(4) 본 명세서에 기재되는 용어나 기호에 붙여지는 첨자 「1」은 제 1 광학 보상층을 표시하고, 첨자 「2」는 제 2 광학 보상층을 표시한다.
(5)「λ/2 판」이란, 어느 특정 진동 방향을 갖는 직선 편광을, 당해 직선 편광의 진동 방향에 대해 직교하는 진동 방향을 갖는 직선 편광으로 변환하거나, 우원 (右圓) 편광을 좌원 (左圓) 편광으로 (또는, 좌원 편광을 우원 편광으로) 변환하는 기능을 갖는 것을 말한다. λ/2 판은, 소정의 광의 파장 (통상, 가시광 영역) 에 대하여, 필름 (층) 의 면내의 위상차값이 약 1/2 이다.
(6)「λ/4 판」이란, 어느 특정 파장의 직선 편광을 원 편광으로 (또는, 원 편광을 직선 편광으로) 변환하는 기능을 갖는 것을 말한다. λ/4 판은, 소정의 광의 파장 (통상, 가시광 영역) 에 대하여, 필름 (층) 의 면내의 위상차값이 약 1/4 이다.
A. 광학 보상층 부착 편광판
A-1. 광학 보상층 부착 편광판의 전체 구성
도 1 은, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 광학 보상층 부착 편광판의 개략 단면도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 이 광학 보상층 부착 편광판 (10) 은, 편광자 (11) 와, 제 1 광학 보상층 (12) 과, 제 2 광학 보상층 (13) 을 이 순서대로 갖는다.
광학 보상층 부착 편광판의 각 층은, 임의의 적절한 점착제층 또는 접착제층 (도시 생략) 을 개재하여 적층되어 있다. 실용적으로는, 편광자 (11) 의 광학 보상층이 형성되지 않는 측에는, 임의의 적절한 보호층 (도시 생략) 이 적층되어 있다. 또한, 필요에 따라, 편광자 (11) 와 제 1 광학 보상층 (12) 사이에 보호층이 형성된다.
본 발명의 광학 보상층 부착 편광판의 전체 두께는, 150 ∼ 400㎛ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 200 ∼ 350㎛ 이며, 더욱 바람직하게는 230 ∼ 330㎛ 이다. 따라서, 본 발명은, 화상 표시 장치 (예를 들어, 액정 표시 장치) 의 박형화에 크게 공헌할 수 있다.
A-2. 제 1 광학 보상층
제 1 광학 보상층은, 반투과 반사형의 액정 표시 장치, 특히 VA 모드 (수직 배향 모드) 에 있어서, 원 편광 모드로서 사용하기 위한, nx > ny = nz 의 굴절률 분포를 갖는 정 (正) 의 A 플레이트이다.
제 1 광학 보상층은, nx > ny = nz 의 굴절률 분포를 갖고, 상기의 굴절률 분포를 가짐으로써 액정 표시 장치의 휘도가 향상된다.
제 1 광학 보상층은, 면내 위상차 Re1 이 단파장측만큼 작아지는 파장 분산 특성을 나타낸다. 예를 들어, 제 1 광학 보상층에 있어서, Re[650]/Re[550] 은, 바람직하게는 1.01 ∼ 1.30 이고, 보다 바람직하게는 1.02 ∼ 1.22 이다. 또한 예를 들어, 제 1 광학 보상층에 있어서, Re[450]/Re[550] 은, 바람직하게는 0.80 ∼ 0.99 이고, 보다 바람직하게는 0.82 ∼ 0.93 이다.
제 1 광학 보상층은, 예를 들어, 연신 필름층이고, 또한, 플루오렌 골격을 갖는 폴리카보네이트를 포함하는 연신 필름층 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2002-48919호에 기재) 이고, 또한, 셀룰로오스아세테이트를 포함하는 연신 필름층 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2000-137116호에 기재) 이고, 또한, 상이한 파장 분산 특성을 갖는 방향족 폴리에스테르 폴리머를 2 종류 이상 포함하는 연신 필름층 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2002-14234호에 기재) 이고, 또한, 상이한 파장 분산 특성을 갖는 폴리머를 형성하는 모노머 유래의 모노머 단위를 2 종류 이상 갖는 공중합체를 포함하는 연신 필름층 (WO00/26705호에 기재) 이고, 상이한 파장 분산 특성을 갖는 연신 필름층을 2 종류 이상 적층한 복합 필름층 (일본 공개특허공보 평2-120804호에 기재) 등을 바람직하게 들 수 있다.
제 1 광학 보상층의 형성 재료로는, 예를 들어, 단독 중합체 (호모폴리머) 이어도 되고, 공중합체 (코폴리머) 이어도 되며, 복수의 폴리머의 블렌드물이어도 된다. 블렌드물의 경우, 광학적으로 투명할 필요가 있다는 점에서, 상용 블렌드나, 각 폴리머의 굴절률이 대략 동일한 것이 바람직하다. 제 1 광학 보상층의 형성 재료로는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2004-309617호에 기재된 폴리머를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 블렌드물의 구체적인 조합으로는, 예를 들어, 부 (負) 의 광학 이방성을 갖는 폴리머로서, 폴리(메틸메타크릴레이트)와, 정의 광학 이방성을 갖는 폴리머로서 폴리(비닐리덴플로라이드), 폴리(에틸렌옥사이드), 비닐리덴플로라이드/트리플루오로에틸렌 공중합체 등의 조합 ; 부의 광학 이방성을 갖는 폴리머로서 폴리스티렌, 스티렌/라우로일말레이미드 공중합체, 스티렌/시클로헥실말레이미드 공중합체, 스티렌/페닐말레이미드 공중합체 등과, 정의 광학 이방성을 갖는 폴리머로서 폴리(페닐렌옥사이드)의 조합 ; 부의 광학 이방성을 갖는 폴리머로서 스티렌/말레산 무수물 공중합체와, 정의 광학 이방성을 갖는 폴리머로서 폴리카보네이트의 조합 ; 부의 광학 이방성을 갖는 폴리머로서 아크릴로니트릴/스티렌 공중합체와, 정의 광학 이방성을 갖는 폴리머로서 아크릴로니트릴/부타디엔 공중합체의 조합 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 투명성의 관점에서, 부의 광학 이방성을 갖는 폴리머로서 폴리스티렌과, 정의 광학 이방성을 갖는 폴리머로서 폴리(페닐렌옥사이드)의 조합이 바람직하다. 폴리(페닐렌옥사이드)로는, 예를 들어, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌옥사이드) 등을 들 수 있다.
상기 공중합체 (코폴리머) 로는, 예를 들어, 부타디엔/스티렌 공중합체, 에틸렌/스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴/부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 공중합체, 폴리에스테르계 공중합체, 폴리에스테르카보네이트계 공중합체, 폴리아릴레이트계 공중합체 등을 들 수 있다. 특히, 플루오렌 골격을 갖는 세그먼트는 부의 광학 이방성이 될 수 있기 때문에, 플루오렌 골격을 갖는 폴리카보네이트, 플루오렌 골격을 갖는 폴리카보네이트계 공 중합체, 플루오렌 골격을 갖는 폴리에스테르, 플루오렌 골격을 갖는 폴리에스테르계 공중합체, 플루오렌 골격을 갖는 폴리에스테르카보네이트, 플루오렌 골격을 갖는 폴리에스테르카보네이트계 공중합체, 플루오렌 골격을 갖는 폴리아릴레이트, 플루오렌 골격을 갖는 폴리아릴레이트계 공중합체 등이 바람직하다.
제 1 광학 보상층은, λ/4 판으로서 기능할 수 있다. 제 1 광학 보상층의 면내 위상차 Re1 은 90 ∼ 160㎚ 이고, 바람직하게는 100 ∼ 150㎚ 이며, 보다 바람직하게는 110 ∼ 140㎚ 이다.
제 1 광학 보상층은, λ/4 판으로서 적절히 기능할 수 있도록 그 두께가 설정될 수 있다. 그 두께는, 원하는 면내 위상차 Re1 이 얻어지도록 설정될 수 있다. 구체적으로는, 제 1 광학 보상층의 두께는, 바람직하게는 40 ∼ 90㎛, 보다 바람직하게는 45 ∼ 85㎛, 더욱 바람직하게는 50 ∼ 80㎛ 이다.
제 1 광학 보상층의 면내 위상차 Re1 은, 상기 서술한 파장 분산 특성 (역파장 분산 특성) 을 나타내는 수지 필름의 연신 배율이나 연신 온도를 변화시킴으로써 제어될 수 있다.
연신 방법은, 사용되는 수지의 종류 등에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 종 1 축 연신법, 횡 1 축 연신법, 동시 2 축 연신법, 축차 2 축 연신법 등이 사용될 수 있다.
연신 배율은, 제 1 광학 보상층에 요구되는 면내 위상차 Re1, 제 1 광학 보상층에 요구되는 두께, 사용되는 수지의 종류, 사용되는 필름의 두께, 연신 온도 등에 따라 적절히 변화될 수 있다. 구체적으로는, 연신 배율은, 바람직하게는 1.6 ∼ 2.24 배, 보다 바람직하게는 1.6 ∼ 2.22 배, 더욱 바람직하게는 1.7 ∼ 2.20 배이다. 이와 같은 연신 배율로 연신을 실시함으로써, 본 발명의 효과를 충분히 발휘할 수 있는 면내 위상차 Re1 을 갖고, nx > ny = nz 의 굴절률 분포를 갖는 제 1 광학 보상층을 얻을 수 있게 된다.
연신 온도는, 제 1 광학 보상층에 요구되는 면내 위상차 Re1, 제 1 광학 보상층에 요구되는 두께, 사용되는 수지의 종류, 사용되는 필름의 두께, 연신 배율 등에 따라 적절히 변화될 수 있다. 구체적으로는, 연신 온도는, 바람직하게는 150 ∼ 250℃, 보다 바람직하게는 170 ∼ 240℃, 더욱 바람직하게는 190 ∼ 240℃ 이다. 이와 같은 연신 온도로 연신을 실시함으로써, 본 발명의 효과를 충분히 발휘할 수 있는 면내 위상차 Re1 을 갖고, nx > ny = nz 의 굴절률 분포를 갖는 제 1 광학 보상층을 얻을 수 있게 된다.
제 1 광학 보상층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 상기 형성 재료를 용매에 용해시킨 용액을 조제하고, 이것을 표면이 평활한 기재 필름 상이나 금속제 엔드리스 벨트 상에 필름상으로 도공하고, 그 후에 용매를 증발 제거하여, 제 1 광학 보상층을 형성하는 방법을 들 수 있다.
상기 도공에 사용할 수 있는 용매는 특별히 한정되지 않고, 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 클로로포름, 디클로로메탄, 4염화탄소, 디 클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 오르토디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류 ; 페놀, 파라클로로페놀 등의 페놀류 ; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메톡시벤젠, 1,2-디메톡시벤젠 등의 방향족 탄화수소류 ; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 등의 케톤계 용매 ; 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르계 용매 ; t-부틸알코올, 글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 2-메틸-2,4-펜탄디올 등의 알코올계 용매 ; 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드계 용매 ; 아세토니트릴, 부티로니트릴 등의 니트릴계 용매 ; 디에틸에테르, 디부틸에테르, 테트라히드로푸란 등의 에테르계 용매 ; 2황화탄소 ; 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 셀로솔브류 등을 들 수 있다. 이들 용매는, 1 종류만 사용해도 되고, 2 종류 이상을 병용해도 된다.
상기 도공의 방법으로는 특별히 한정되지 않고, 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 스핀 코트법, 롤 코트법, 플로우 코트법, 프린트법, 딥 코트법, 유연 성막법, 바 코트법, 그라비아 인쇄법 등을 들 수 있다. 또한, 도공시에는, 필요에 따라 폴리머층의 중첩 방식도 채용할 수 있다.
상기 기재 필름의 형성 재료는 특별히 제한되지 않고, 임의의 적절한 재료를 채용할 수 있다. 예를 들어, 투명성이 우수한 폴리머를 바람직하게 들 수 있고, 또한, 연신 처리나 수축 처리에 적합하다는 점에서, 열가소성 수지가 바람직하다.
상기 기재 필름의 두께는, 바람직하게는 10 ∼ 1000㎛, 보다 바람직하게는 20 ∼ 500㎛, 더욱 바람직하게는 30 ∼ 100㎛ 이다.
A-3. 제 2 광학 보상층
제 2 광학 보상층은 필름층이고, nx = ny > nz 의 굴절률 분포를 갖고, 이른바 네거티브 C 플레이트로서 기능할 수 있다. 제 2 광학 보상층이 이와 같은 굴절률 분포를 가짐으로써, 특히, VA 모드 액정 셀의 액정층의 복굴절성을 양호하게 보상할 수 있다. 즉, 제 2 광학 보상층은, VA 모드 (수직 배향 모드) 의 액정 표시 장치에 있어서, 경사 방향에서 본 경우에, 액정 분자의 영향으로 등방성이 붕괴됨으로써 시야각 특성이 악화되는 원인을 제거하기 위한 것이다. 그 결과, 시야각 특성이 현저하게 향상된 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
본 명세서에 있어서 「nx = ny」는, nx 와 ny 가 엄밀하게 동등한 경우뿐만 아니라, nx 와 ny 가 실질적으로 동등한 경우도 포함하므로, 제 2 광학 보상층은 면내 위상차 Re2 를 가질 수 있고, 또한, 지상축을 가질 수 있다. 네거티브 C 플레이트로서 실용적으로 허용 가능한 면내 위상차 Re2 는 0 ∼ 20㎚ 이고, 바람직하게는 0 ∼ 10㎚, 보다 바람직하게는 0 ∼ 5㎚ 이다.
제 2 광학 보상층의 두께 방향의 위상차 Rth2 는 30㎚ 이상이고, 바람직하게는 40㎚ 이상, 보다 바람직하게는 60㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 80㎚ 이상, 더욱더 바람직하게는 100㎚ 이상이다. 또한, 그 위상차 Rth2 는, 300㎚ 이하이고, 바람직하게는 180㎚ 이하, 보다 바람직하게는 150㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 120 ㎚ 이하이다. 이와 같은 두께 방향의 위상차 Rth2 가 얻어지는 제 2 광학 보상층의 두께는, 사용되는 재료, 용도 등에 따라 변화시킬 수 있다.
제 2 광학 보상층의 두께는, 바람직하게는 20 ∼ 80㎛, 보다 바람직하게는 35 ∼ 75㎛, 더욱 바람직하게는 40 ∼ 70㎛ 이다.
제 2 광학 보상층은, 예를 들어, 플라스틱 필름을 2 축 연신시켜 얻을 수 있다.
제 2 광학 보상층은 필름층이지만, 특히, 광탄성 계수의 절대값이 2 × 10-11㎡/N 이하의 수지를 포함하는 필름층인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서는, 제 2 광학 보상층은 필름층이므로, 코팅층을 형성하는 경우와 같이 액정 배향을 고정시키기 위한 가열 건조 등을 실시하는 것에 의한 인접층 (제 1 광학 보상층) 에 대한 데미지 부가를 회피할 수 있다. 또한, 제 2 광학 보상층을 코팅에 의해 형성하는 경우, 두께 방향의 위상차는 건조 후의 코팅 도막 두께로 제어하게 되므로, 코팅 도막 두께를 양호한 정밀도로 제어해야 함과 함께, 도막으로의 기포나 이물질의 혼입에 유의할 필요가 있는 등 작업 공정에 있어서의 품질 관리에 번거로운 작업이 많아, 제조의 수율이 저하된다는 문제가 있지만, 필름층이면 그와 같은 문제를 회피할 수 있다. 이와 같은 필름층 (플라스틱 필름층) 을 형성할 수 있는 수지로는, 예를 들어, 고리형 올레핀계 수지나 셀룰로오스계 수지를 들 수 있다. 이들은 1 종만 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 이들 중에서도, 고리형 올레핀계 수지가 특히 바람직하다.
고리형 올레핀계 수지는, 고리형 올레핀을 중합 단위로 하여 중합되는 수지의 총칭으로서, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평1-240517호, 일본 공개특허공보 평3-14882호, 일본 공개특허공보 평3-122137호 등에 기재되어 있는 수지를 들 수 있다. 구체예로는, 고리형 올레핀의 개환 (공)중합체, 고리형 올레핀의 부가 중합체, 고리형 올레핀과 에틸렌, 프로필렌 등의 α-올레핀과의 공중합체 (대표적으로는, 랜덤 공중합체), 및 이들을 불포화 카르복실산이나 그 유도체로 변성한 그래프트 변성체, 그리고, 그들의 수소화물을 들 수 있다. 고리형 올레핀의 구체예로는, 노르보르넨계 모노머를 들 수 있다.
상기 노르보르넨계 모노머로는, 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 할로겐 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,10,10a,11,11a-도데카히드로-1H-시클로펜타안트라센 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서, 개환 중합 가능한 다른 시클로올레핀류를 병용할 수 있다. 이와 같은 시클로올레핀의 구체예로는, 예를 들어, 시클로펜텐, 시클로옥텐, 5,6-디히드로디시클로펜타디엔 등의 반응성의 이중 결합을 1 개 갖는 화합물을 들 수 있다.
상기 고리형 올레핀계 수지는, 톨루엔 용매에 의한 겔·투과·크로마토그래프 (GPC) 법으로 측정한 수평균 분자량 (Mn) 이 바람직하게는 25,000 ∼ 200,000, 더욱 바람직하게는 30,000 ∼ 100,000, 가장 바람직하게는 40,000 ∼ 80,000 이다. 수평균 분자량이 상기의 범위이면, 기계적 강도가 우수하고, 용해성, 성형성, 유연의 조작성이 양호한 것을 할 수 있다.
상기 고리형 올레핀계 수지가 노르보르넨계 모노머의 개환 중합체를 수소 첨가하여 얻어지는 것인 경우에는, 수소 첨가율은, 바람직하게는 90％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 95％ 이상이며, 가장 바람직하게는 99％ 이상이다. 이와 같은 범위이면, 내열 열화성 및 내광 열화성 등이 우수하다.
상기 고리형 올레핀계 수지는, 여러 가지 제품이 시판되고 있다. 구체예로는, 닛폰 제온사 제조의 상품명 「제오넥스」, 「제오노아」, JSR 사 제조의 상품명 「아톤 (Arton)」, TICONA 사 제조의 상품명 「토파스」, 미츠이 화학사 제조의 상품명 「APEL」을 들 수 있다.
셀룰로오스계 수지로는, 임의의 적절한 셀룰로오스계 수지를 채용할 수 있다. 대표적으로는, 셀룰로오스와 산의 에스테르를 들 수 있다. 바람직하게는, 셀룰로오스와 지방산의 에스테르이다.
상기 셀룰로오스계 수지의 구체예로는, 예를 들어, 셀룰로오스트리아세테이트(트리아세틸셀룰로오스 : TAC), 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리프로피오네이트, 셀룰로오스디프로피오네이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 셀룰로오스트리아세테이트(트리아세틸셀룰로오스 : TAC) 가 특히 바람직하다. 저복굴절성이며, 또한, 고투과율이기 때문이다. TAC 는, 많은 제품이 시판되고 있어, 입수 용이성이나 비용 면에서도 유리하다. 또한, TAC 는, 연신을 하지 않아도 굴절률 타원체가 nx = ny > nz 의 관계를 갖는, 이른바 네거티브 C 플레이트가 되는 필름이다. TAC 를, 예를 들어 2 축 연신함으로써 두께 방향의 위상차 (Rth2) 를 제어할 수 있고, 원하는 네거티브 C 플레이트를 얻을 수 있다.
TAC 시판품의 구체예로는, 후지 샤신 필름사 제조의 상품명 「UV-50」, 「UV-80」, 「SH-50」, 「SH-80」, 「TD-80U」, 「TD-TAC」, 「UZ-TAC」; 코니카사 제조의 상품명 「KC 시리즈」; 론자제펜사 제조의 상품명 「3아세트산셀룰로오스 80㎛ 시리즈」 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 「TD-80U」가 바람직하다. 투과율 및 내구성이 우수하기 때문이다. 「TD-80U」는, 특히, TFT 타입의 액정 표시 장치에 있어서 우수한 적합성을 갖는다.
제 2 광학 보상층은, 상기 고리형 올레핀계 수지 또는 상기 셀룰로오스계 수 지로 형성된 필름을 연신함으로써 얻어진다. 고리형 올레핀계 수지 또는 셀룰로오스계 수지로부터 필름을 형성하는 방법으로는, 임의의 적절한 성형 가공법이 채용될 수 있다. 구체예로는, 압축 성형법, 트랜스퍼 성형법, 사출 성형법, 압출 성형법, 블로우 성형법, 분말 성형법, FRP 성형법, 주형 (캐스팅) 법 등을 들 수 있다. 압출 성형법 또는 주형 (캐스팅) 법이 바람직하다. 얻어지는 필름의 평활성을 높이고, 양호한 광학적 균일성을 얻을 수 있기 때문이다. 성형 조건은, 사용되는 수지의 조성이나 종류, 제 2 광학 보상층에 요구되는 특성 등에 따라 적절히 설정될 수 있다. 또한, 상기 고리형 올레핀계 수지 및 상기 셀룰로오스계 수지는, 많은 필름 제품이 시판되고 있기 때문에, 당해 시판 필름을 그대로 연신 처리에 제공해도 된다.
상기 필름의 연신 방법은, 사용되는 수지의 종류 등에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 종 1 축 연신법, 횡 1 축 연신법, 동시 2 축 연신법, 축차 2 축 연신법 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 축차 2 축 연신법 등이 사용될 수 있다.
상기 필름의 연신 배율은, 제 2 광학 보상층에 요구되는 면내 위상차값 및 두께, 사용되는 수지의 종류, 사용되는 필름의 두께, 연신 온도 등에 따라 변화될 수 있다. 구체적으로는, 연신 배율은, 바람직하게는 1.17 ∼ 1.47 배, 더욱 바람직하게는 1.22 ∼ 1.42 배, 가장 바람직하게는 1.27 ∼ 1.37 배이다. 이와 같은 배율로 연신함으로써, 본 발명의 효과를 적절히 발휘할 수 있는 면내 위상차를 갖는 제 2 광학 보상층이 얻어질 수 있다.
상기 필름의 연신 온도는, 제 2 광학 보상층에 요구되는 면내 위상차값 및 두께, 사용되는 수지의 종류, 사용되는 필름의 두께, 연신 배율 등에 따라 변화될 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 고리형 올레핀계 수지로 이루어지는 필름을 사용하는 경우, 연신 온도는, 바람직하게는 165 ∼ 185℃, 더욱 바람직하게는 170 ∼ 180℃, 가장 바람직하게는 173 ∼ 178℃ 이다. 이와 같은 온도로 연신함으로써, 본 발명의 효과를 적절히 발휘할 수 있는 면내 위상차를 갖는 제 2 광학 보상층이 얻어질 수 있다.
또한, 제 2 광학 보상층은, 액정층, 구체적으로는 콜레스테릭 배향 고화층과, nx = ny > nz 의 관계를 갖고, 광탄성 계수의 절대값이 2 × 10-11㎡/N 이하의 수지를 포함하는 필름으로 이루어지는 층 (본 발명에 있어서는 수지 필름층이라고도 칭한다) 과의 적층체이어도 된다.
상기 수지 필름층을 형성하는 재료로는, 예를 들어 고리형 올레핀계 수지, 셀룰로오스계 수지 등을 들 수 있다. 고리형 올레핀계 수지 및 셀룰로오스계 수지에 대해서는, 상기 A-3 항에서 설명한 바와 같다. 수지 필름층의 형성 방법에 대해서도, 상기 A-3 항에서 설명한 바와 같다. 이들 수지의 광탄성 계수의 절대값은, 바람직하게는 2 × 10-11㎡/N 이하이다.
제 2 광학 보상층에 있어서 콜레스테릭 배향 고화층은, 액정 조성물로 형성된다. 액정 조성물에 함유되는 액정 재료로는, 임의의 적절한 액정 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어 액정상이 네마틱상인 액정 재료 (네마틱 액정) 등이 바람직하다. 또한, 액정 폴리머, 액정 모노머도 사용할 수 있다.
액정 재료의 액정성의 발현 기구는, 리오트로픽이어도 서모트로픽이어도 어느 쪽이어도 된다. 또한, 액정의 배향 상태는, 호모지니어스 배향인 것이 바람직하다.
액정 조성물에 있어서의 액정 재료의 함유량은, 바람직하게는 75 ∼ 95 중량％ 이고, 보다 바람직하게는 80 ∼ 90 중량％ 이다. 액정 재료의 함유량이 75 중량％ 보다 적은 경우, 조성물이 액정 상태를 충분히 나타낼 수 없게 되고, 원하는 콜레스테릭 배향이 얻어지지 않게 될 우려가 있다. 한편, 액정 재료의 함유량이 95 중량％ 를 초과하는 경우, 후술하는 카이랄제가 액정 조성물 중에서 차지하는 비율이 적어지기 때문에, 액정의 배향에 비틀림을 부여하는 것이 불충분해져, 역시 원하는 콜레스테릭 배향을 얻는 것이 곤란해질 우려가 있다.
액정 재료로는, 액정 모노머 (예를 들어 중합성 모노머나 가교성 모노머 등) 인 것이 바람직하다. 액정 모노머를 중합 또는 가교시킴으로써, 액정 모노머의 배향 상태를 고정시킬 수 있기 때문이다. 액정 모노머를 배향시킨 후, 예를 들어 액정 모노머끼리를 중합 또는 가교시킴으로써, 액정 모노머의 배향 상태를 고정시킬 수 있다. 여기서, 중합에 의해 폴리머가 형성되거나, 또는 가교에 의해 3차원 그물코 구조가 형성되게 되는데, 이들은 비액정성이다. 따라서, 형성된 제 2 광학 보상층에 있어서의 콜레스테릭 배향 고화층은, 예를 들어 액정성 화합물에 특유의 온도 변화에 따른 액정상, 유리상, 결정상으로의 전이가 일어나는 경우가 없다. 그 결과, 제 2 광학 보상층에 있어서의 콜레스테릭 배향 고화층은, 온도 변화에 영향을 받지 않는 매우 안정된 광학 보상층이 된다.
액정 모노머로는, 예를 들어 임의의 적절한 액정 모노머를 사용한다. 예를 들어 일본 공표특허공보 2002-533742 (WO00/37585), 유럽 특허 제358208호 (미국 특허 제5211877호), 유럽 특허 제66137호 (미국 특허 제4388453호), WO93/22397, 유럽 특허 제0261712호, 독일 특허발명 제19504224호, 독일 특허발명 제4408171호, 및 영국 특허 제2280445호 등에 기재되어 있는 중합성 메소겐 화합물 등을 사용할 수 있다. 이들 공보에 기재되어 있는 중합성 메소겐 화합물로는, 구체적으로는 예를 들어 BASF 사의 상품명 LC242, 머크사의 상품명 E7, Wacker-Chem 사의 상품명 LC-Sillicon3767 등을 들 수 있다.
콜레스테릭 배향 고화층을 형성하는 액정 조성물은 또한 카이랄제를 함유한다. 액정 조성물 중의 카이랄제의 함유량은, 예를 들어 5 ∼ 23 중량％ 이고, 바람직하게는 10 ∼ 20 중량％ 이다. 예를 들어 카이랄제의 함유량이 5 중량％보다 적은 경우, 액정의 배향에 비틀림 (distortion) 을 충분히 부여하는 것이 곤란해져, 콜레스테릭 배향을 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 이로써, 콜레스테릭 배향 고화층의 선택 반사의 파장역을 원하는 대역 (저파장측) 으로 제어하는 것이 곤란해진다. 한편, 카이랄제의 함유량이 23 중량％ 보다 많은 경우, 액정 재료가 액정 상태를 나타내는 온도 범위가 좁아져, 콜레스테릭 배향 고화층을 형성할 때의 온도 제어를 정밀하게 실시해야 하게 된다. 이로써, 콜레스테릭 배향 고화층의 제조가 곤란해져 수율의 저하를 초래할 우려가 있다.
카이랄제는, 1 종류, 혹은 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 또한, 카이랄제로는, 중합성 카이랄제를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어 RE-A4342280호, 독일 특허출원 19520660.6호, 독일 특허 출원 1952074.1호에 기재되는 카이랄 화합물 등을 사용할 수 있다.
카이랄제로는, 예를 들어 액정 재료에 원하는 콜레스테릭 배향을 부여 가능한 임의의 적절한 것을 사용한다. 사용될 수 있는 카이랄제의 비틈력은, 예를 들어 1 × 10-6㎚-1·(wt％)-1 이상이고, 바람직하게는 1 × 10-5㎚-1·(wt％)-1 ∼ 1 × 10-2㎚-1·(wt％)- 1 이며, 보다 바람직하게는 1 × 10-4㎚-1·(wt％)-1 ∼ 1 × 10-3㎚-1·(wt％)- 1 이다. 상기 범위의 비틈력을 갖는 카이랄제를 사용함으로써, 콜레스테릭 배향 고화층의 나선 피치를 원하는 범위로 제어할 수 있게 된다. 예를 들어 동일한 비틈력의 카이랄제를 사용하는 경우, 액정 조성물 중의 카이랄제의 함유량이 많을수록, 형성되는 광학 보상층의 선택 반사의 파장역은 저파장측이 된다. 예를 들어 액정 조성물 중의 카이랄제의 함유량이 동일한 경우, 카이랄제의 비틈력이 클수록, 형성되는 광학 보상층의 선택 반사의 파장역은 저파장측이 된다.
구체적으로는, 예를 들어 형성시키는 콜레스테릭 배향 고화층의 선택 반사의 파장역을 200 ∼ 220㎚ 의 범위로 하는 경우, 비틈력이 5 × 10-4㎚-1·(wt％)- 1 의 카이랄제를 액정 조성물 중에 11 ∼ 13 중량％ 의 비율로 함유시키면 된다. 예를 들어 형성시키는 콜레스테릭 배향 고화층의 선택 반사의 파장역을 290 ∼ 310㎚ 의 범위로 하는 경우, 비틈력이 5 × 10-4㎚-1·(wt％)- 1 의 카이랄제를 액정 조성물 중에 7 ∼ 9 중량％ 의 비율로 함유시키면 된다.
형성시키는 콜레스테릭 배향 고화층의 선택 반사의 파장역은, 바람직하게는 380㎚ 이하이고, 보다 바람직하게는 350㎚ 이하이며, 더욱 바람직하게는 320㎚ 이하이다.
바람직하게는, 콜레스테릭 배향 고화층을 형성하는 액정 조성물은 추가로 중합 개시제 및 가교제 (경화제) 의 적어도 일방을 함유한다. 중합 개시제 또는 가교제 (경화제) 를 사용함으로써, 액정 재료가 액정 상태에서 형성한 콜레스테릭 구조 (콜레스테릭 배향) 를 고정화시킬 수 있다. 이와 같은 중합 개시제 또는 가교제로는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한 임의의 적절한 물질을 사용할 수 있다.
중합 개시제로는, 예를 들어 벤조일퍼옥사이드 (BPO), 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN) 을 들 수 있다. 가교제 (경화제) 로는, 예를 들어 자외선 경화제, 광 경화제, 열 경화제 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 이소시아네이트계 가교제, 에폭시계 가교제, 금속 킬레이트 가교제 등을 들 수 있다. 또한, 중합 개시제 또는 가교제 (경화제) 는, 1 종류, 혹은 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
액정 조성물 중의 중합 개시제 또는 가교제 (경화제) 의 함유량은, 예를 들어 0.1 ∼ 10 중량％ 이고, 바람직하게는 0.5 ∼ 8 중량％ 이며, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5 중량％ 이다. 액정 조성물 중의 중합 개시제 또는 가교제 (경화제) 의 함유량이 0.1 중량％ 보다 적은 경우, 원하는 콜레스테릭 배향의 고정화가 불충분해질 우려가 있다. 한편, 액정 조성물 중의 중합 개시제 또는 가교제 (경화 제) 의 함유량이 10 중량％ 를 초과하는 경우, 액정 재료가 액정 상태를 나타내는 온도 범위가 좁아져, 콜레스테릭 배향 고화층을 형성할 때의 온도 제어를 정밀하게 실시해야 하게 된다. 이로써, 콜레스테릭 배향 고화층의 제조가 곤란해져, 수율의 저하를 초래할 우려가 있다.
액정 조성물은 또한 필요에 따라 임의의 적절한 첨가제를 함유해도 된다. 첨가제로는, 예를 들어 노화 방지제, 변성제, 계면 활성제, 염료, 안료, 변색 방지제, 자외선 흡수제 등을 들 수 있다. 이들 첨가제는, 1 종류, 혹은 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
제 2 광학 보상층에 사용되는 콜레스테릭 배향 고화층의 형성 방법으로는, 예를 들어 원하는 콜레스테릭 배향 고화층이 얻어지는 한 임의의 적절한 수법을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 상기 액정 조성물을 기판 상에 전개하여 전개층을 형성하는 공정과, 액정 조성물 중의 액정 재료가 콜레스테릭 배향이 되도록 전개층에 가열 처리를 하는 공정과, 전개층에 중합 처리 및 가교 처리의 적어도 하나를 하여 액정 재료의 배향을 고화시키는 공정과, 기판 상에 형성된 고화층을 전사하는 공정을 갖는 수법을 들 수 있다.
이 수법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 먼저, 액정 재료, 카이랄제, 중합 개시제 또는 가교제, 필요에 따라 각종 첨가제 등을 함유하는 액정 조성물을 용매에 용해 또는 분산시켜 액정 도공액을 조제한다.
액정 도공액에 사용되는 용매로는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 할로겐화 탄화수소류, 페놀류, 방향족 탄화수소류, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 알코 올계 용매, 아미드계 용매, 니트릴계 용매, 에테르계 용매, 또는 2황화탄소, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등을 들 수 있다. 바람직하게는 예를 들어 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥산, 시클로헥사논, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 아세트산프로필, 아세트산에틸셀로솔브 등이다. 이들 용매는, 1 종류, 혹은 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
다음으로, 액정 도공액을 기판 상에 도공하여 전개층을 형성한다. 전개층을 형성하는 방법으로는, 예를 들어 롤 코트법, 스핀 코트법, 와이어바 코트법, 딥 코트법, 익스트루전 코트법, 커튼 코트법, 스프레이 코트법 등을 들 수 있고, 이들 중에서도 도포 효율이 양호한 스핀 코트법, 익스트루전 코트법 등이 바람직하다.
액정 도공액을 전개시키는 기판으로는, 예를 들어 각종 플라스틱 필름 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 트리아세틸셀룰로오스 (TAC), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸펜텐-1) 등의 폴리올레핀 등을 사용한다. 또한, 플라스틱 필름의 표면에 SiO2 사방 증착막을 형성한 것 등도 사용할 수 있다. 기판의 두께는, 예를 들어 5 ∼ 500㎛, 바람직하게는 10 ∼ 200㎛, 보다 바람직하게는 15 ∼ 150㎛ 이다.
다음으로, 전개층에 가열 처리를 함으로써 액정 재료가 액정상을 나타내는 상태에서 배향시킨다. 전개층에는 액정 재료와 함께 카이랄제가 함유되어 있으 므로, 액정 재료가 액정상을 나타내는 상태에서 비틀림이 부여되어 배향된다. 즉, 전개층은, 콜레스테릭 구조 (나선 구조) 를 나타내게 된다.
가열 처리의 온도는, 액정 재료의 종류에 따라서도 다르지만, 예를 들어 40 ∼ 120℃, 바람직하게는 50 ∼ 100℃, 보다 바람직하게는 60 ∼ 90℃ 이다. 통상, 가열 처리의 온도가 40℃ 이상이면, 액정 재료를 충분히 배향시킬 수 있다. 또한, 가열 처리의 온도가 120℃ 이하이면, 예를 들어 기판의 내열성을 고려한 경우, 기판 선택의 폭이 넓어진다.
가열 처리를 하는 시간은, 예를 들어 30 초 이상, 10 분 이하이고, 바람직하게는 1 분 이상, 9 분 이하이며, 보다 바람직하게는 2 분 이상, 8 분 이하이고, 더욱더 바람직하게는 4 분 이상, 7 분 이하이다. 가열 처리를 하는 시간이 30 초 보다 짧은 경우, 예를 들어 액정 재료가 충분한 액정 상태로 되지 않을 우려가 있다. 한편, 가열 처리를 하는 시간이 10 분 보다 긴 경우, 예를 들어 첨가제 등이 승화되어 버릴 우려가 있다.
다음으로, 액정 재료가 콜레스테릭 구조를 나타낸 상태에서 전개층에 중합 처리 또는 가교 처리를 함으로써, 액정 재료의 배향 (콜레스테릭 구조) 을 고정시킨다. 구체적으로는, 중합 처리를 함으로써, 액정 재료 (중합성 모노머) 및/또는 카이랄제 (중합성 카이랄제) 가 중합되고, 중합성 모노머 및/또는 중합성 카이랄제가 폴리머 분자의 반복 단위로서 고정된다. 또한, 가교 처리를 함으로써, 액정 재료 (가교성 모노머) 및/또는 카이랄제가 3차원 그물코 구조를 형성하고, 가교성 모노머 및/또는 카이랄제가 가교 구조의 일부로서 고정된다. 이와 같이 하여, 액정 재료의 배향 상태는 고정되고, 콜레스테릭 배향 고화층이 된다. 또한, 액정 재료가 중합 또는 가교되어 형성되는 폴리머 또는 3차원 그물코 구조는 「비액정성」을 나타낸다. 따라서, 전술한 바와 같이, 형성된 콜레스테릭 배향 고화층은, 예를 들어 액정 분자에 특유의 온도 변화에 따라 액정상, 유리상, 결정상으로 변화되는 상전이가 발생하는 경우는 없다.
중합 처리 또는 가교 처리는, 예를 들어 사용하는 중합 개시제나 가교제의 종류에 따라 상이하고, 적절하게, 적절한 수법에 의해 실시된다. 구체적으로는, 예를 들어 광중합 개시제 또는 광 가교제를 사용하는 경우에는 광 조사를 실시하면 되고, 자외선 중합 개시제 또는 자외선 가교제를 사용하는 경우에는 자외선 조사를 실시하면 되고, 열에 의한 중합 개시제 또는 열 가교제를 사용하는 경우에는 가열하면 된다.
이상과 같이 하여 형성된 콜레스테릭 배향 고화층은, 상기 수지 필름층에 이소시아네이트계 경화형 접착제 등으로 접합되어 전사되고, 적층체로 이루어지는 제 2 광학 보상층이 된다. 또한, 콜레스테릭 배향 고화층을 지지하고 있던 기판은, 콜레스테릭 배향 고화층을 보호하는 보호 필름이 되지만, 통상, 편광판의 제조시에 박리, 제거된다.
A-4. 편광자
편광자로는, 목적에 따라 임의의 적절한 편광자가 채용될 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포멀화 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 2색 성 염료 등의 2색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 것, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 등의 2색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 편광자가, 편광 2색비가 높아 특히 바람직하다. 이들 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 1 ∼ 80㎛ 정도이다.
폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 흡착시켜 1 축 연신한 편광자는, 예를 들어, 폴리비닐알코올을 요오드의 수용액에 침지시킴으로써 염색하고, 원래 길이의 3 ∼ 7 배로 연신함으로써 제조할 수 있다. 필요에 따라 붕산이나 황산아연, 염화아연 등을 함유하고 있어도 되고, 요오드화칼륨 등의 수용액에 침지시킬 수도 있다. 또한 필요에 따라 염색 전에 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지시켜 수세해도 된다.
폴리비닐알코올계 필름을 수세함으로써 폴리비닐알코올계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있을 뿐만 아니라, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시킴으로써 염색의 얼룩 등의 불균일을 방지하는 효과도 있다. 연신은 요오드로 염색한 후에 실시해도 되고, 염색하면서 연신해도 되며, 또한 연신하고나서 요오드로 염색해도 된다. 붕산이나 요오드화칼륨 등의 수용액 중이나 수욕 중에서도 연신할 수 있다.
A-5. 보호층
상기 보호층으로는, 편광판의 보호층으로서 사용할 수 있는 임의의 적절한 필름이 채용될 수 있다. 이와 같은 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예로는, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 셀룰로오스계 수지나, 폴리에스테르계, 폴리비닐알코올계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리스티렌계, 폴리노르보르넨계, 폴리올레핀계, 아크릴계, 아세테이트계 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 또한, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열 경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 이 밖에도, 예를 들어, 실록산계 폴리머 등의 유리질계 폴리머도 들 수 있다. 또한, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (WO01/37007) 에 기재된 폴리머 필름도 사용할 수 있다. 이 필름의 재료로는, 예를 들어, 측쇄로 치환 또는 비치환의 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, 측쇄로 치환 또는 비치환의 페닐기, 그리고 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있고, 예를 들어, 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 갖는 수지 조성물을 들 수 있다. 상기 폴리머 필름은, 예를 들어, 상기 수지 조성물의 압출 성형물일 수 있다. TAC, 폴리이미드계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 유리질계 폴리머가 바람직하고, TAC 가 더욱 바람직하다.
상기 보호층은 투명하고, 착색이 없는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 두께 방향의 위상차값이, 바람직하게는 -90㎚ ∼ +90㎚ 이고, 더욱 바람직하게는 -80㎚ ∼ +80㎚ 이며, 가장 바람직하게는 -70㎚ ∼ +70㎚ 이다.
상기 보호층의 두께로는, 상기의 바람직한 두께 방향의 위상차가 얻어지는 한, 임의의 적절한 두께가 채용될 수 있다. 구체적으로는, 보호층의 두께는, 바람직하게는 5㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 1㎜ 이하이며, 특히 바람직하게는 1 ∼ 500㎛ 이고, 가장 바람직하게는 5 ∼ 150㎛ 이다.
편광자의 외측 (광학 보상층과 반대측) 에 형성되는 보호층에는, 필요에 따라, 하드 코트 처리, 반사 방지 처리, 스티킹 방지 처리, 안티글레어 처리 등이 실시될 수 있다.
A-6. 광학 보상층 부착 편광판
도 1 을 참조하면, 제 1 광학 보상층 (12) 은, 편광자 (11) 와 제 2 광학 보상층 (13) 사이에 배치된다. 제 1 광학 보상층을 배치하는 방법으로는, 목적에 따라 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 대표적으로는, 상기 제 1 광학 보상층 (12) 은, 그 양측에 점착제층 (도시 생략) 이나 접착제층 (도시 생략) 을 형성하고, 편광자 (11) 및 제 2 광학 보상층 (13) 에 접착시킨다.
각 층의 간극을 이와 같이 점착제층이나 접착제층으로 채움으로써, 화상 표시 장치에 장착하였을 때에, 각 층의 광학축의 관계가 어긋나는 것을 방지하거나, 각 층끼리가 마찰하여 흠집이 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 층 사이의 계면 반사를 적게 하고, 화상 표시 장치에 사용하였을 때에 콘트라스트를 높게 할 수도 있다.
상기 점착제층의 두께는, 사용 목적이나 접착력 등에 따라 적절히 설정될 수 있다. 구체적으로는, 점착제층의 두께는, 바람직하게는 1㎛ ∼ 100㎛, 더욱 바람직하게는 5㎛ ∼ 50㎛, 가장 바람직하게는 10㎛ ∼ 30㎛ 이다.
상기 점착제층을 형성하는 점착제로는, 임의의 적절한 점착제가 채용될 수 있다. 구체예로는, 용제형 점착제, 비수계 에멀전형 점착제, 수계 점착제, 핫멜트 점착제 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 아크릴계 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 용제형 점착제가 바람직하게 사용된다. 편광자, 제 1 광학 보상층, 및 제 2 광학 보상층에 대하여 적절한 점착 특성 (젖음성, 응집성 및 접착성) 을 나타내고, 또한, 광학 투명성, 내후성 (weather ability) 및 내열성이 우수하기 때문이다.
상기 접착제층을 형성하는 접착제로는, 대표적으로는 경화형 접착제를 들 수 있다. 경화형 접착제의 대표 예로는, 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 습기 경화형 접착제, 열 경화형 접착제를 들 수 있다.
열 경화형 접착제의 구체예로는, 예를 들어, 에폭시 수지, 이소시아네이트 수지, 및 폴리이미드 수지 등의 열경화성 수지계 접착제를 들 수 있다. 습기 경화형 접착제의 구체예로는, 예를 들어, 이소시아네이트 수지계의 습기 경화형 접착제를 들 수 있다. 습기 경화형 접착제 (특히, 이소시아네이트 수지계의 습기 경화형 접착제) 가 바람직하다. 습기 경화형 접착제는, 공기 중의 수분이나 피착체 표면의 흡착수, 수산기나 카르복실기 등의 활성 수소기 등과 반응하여 경화되므로, 접착제를 도공 후, 방치함으로써 자연히 경화시킬 수 있어, 조작성이 우수하다. 또한, 경화를 위하여 가열할 필요가 없기 때문에, 층간 접착시에 가열되지 않는다. 그 때문에, 가열에 의해 각 층이 열화되는 것을 억제할 수 있게 된다. 또한, 이소시아네이트 수지계 접착제란, 폴리이소시아네이트계 접착제, 폴리우레탄 수지 접착제 등의 총칭이다.
상기 경화형 접착제는, 예를 들어, 시판되는 접착제를 사용해도 되고, 상기 각종 경화형 수지를 용매에 용해 또는 분산시켜, 경화형 수지 접착제 용액 (또는 분산액) 으로서 조제해도 된다. 경화형 수지 접착제 용액 (또는 분산액) 을 조제하는 경우, 용액 (또는 분산액) 중에 있어서의 경화형 수지의 함유 비율은, 고형분 중량이, 바람직하게는 10 ∼ 80 중량％, 보다 바람직하게는 20 ∼ 65 중량％, 더욱 바람직하게는 30 ∼ 50 중량％ 이다. 사용되는 용매로는, 경화형 수지의 종류에 따라 임의의 적절한 용매가 채용될 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 아세트산에틸, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 자일렌 등을 들 수 있다. 이들은 1 종만으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
각 층간에 대한 접착제의 도공량은, 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들어, 도공량은, 각 층의 주면에 대하여 면적 (㎠) 당, 바람직하게는 0.3 ∼ 3㎖, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 2㎖, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 2㎖ 이다.
도공 후, 필요에 따라 접착제에 함유되는 용매는 자연 건조나 가열 건조에 의해 휘발된다. 이와 같이 하여 얻어지는 접착제층의 두께는, 바람직하게는 0.1 ∼ 20㎛, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 15㎛, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 10㎛ 이다.
접착제층의 압입 경도 (Microhardness) 는, 바람직하게는 0.1 ∼ 0.5㎬, 보다 바람직하게는 0.2 ∼ 0.5㎬, 더욱 바람직하게는 0.3 ∼ 0.4㎬ 이다. 또한, 압입 경도 (Microhardness) 란, 비커스 경도와의 상관성이 공지되어 있으므로, 비커스 경도로도 환산할 수 있다. 압입 경도 (Microhardness) 는, 예를 들어, 닛폰 덴키 주식회사 (NEC) 제조의 박막 경도계 (예를 들어, 상품명 : MH4000 이나 상 품명 : MHA-400 등) 를 사용하여, 압입 깊이와 압입 하중으로부터 계산할 수 있다.
A-7. 편광판의 그 밖의 구성 요소
본 발명의 광학 보상층 부착 편광판은, 추가로 다른 광학층을 구비하고 있어도 된다. 이와 같은 다른 광학층으로는, 목적이나 화상 표시 장치의 종류에 따라 임의의 적절한 광학층이 채용될 수 있다. 구체예로는, 액정 필름, 광 산란 필름, 회절 필름, 또한 별도의 광학 보상층 (위상차 필름) 등을 들 수 있다.
본 발명의 광학 보상층 부착 편광판은, 적어도 일방에 최외층으로서 점착제층 또는 접착제층을 추가로 가질 수 있다. 이와 같이 최외층으로서 점착제층 또는 접착제층을 가짐으로써, 예를 들어, 그 밖의 부재 (예를 들어, 액정 셀) 와의 적층이 용이해지고, 편광판이 그 밖의 부재로부터 박리되는 것을 방지할 수 있다. 상기 점착제층의 재료로는 임의의 적절한 재료가 채용될 수 있다. 점착제의 구체예로는 상기에 기재된 것을 들 수 있다. 접착제의 구체예로는 상기에 기재된 것을 들 수 있다. 바람직하게는, 흡습성이나 내열성이 우수한 재료가 사용된다. 흡습에 의한 발포나 박리, 열팽창차 등에 의한 광학 특성의 저하, 액정 셀의 휘어짐 등을 방지할 수 있기 때문이다.
실용적으로는, 상기 점착제층 또는 접착제층의 표면은, 편광판이 실제로 사용될 때까지, 임의의 적절한 세퍼레이터에 의해 커버되어 오염이 방지될 수 있다. 세퍼레이터는, 예를 들어, 임의의 적절한 필름에, 필요에 따라 실리콘계, 장쇄 알킬계, 불소계, 황화몰리브덴 등의 박리제에 의한 박리 코트를 형성하는 방법 등에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 광학 보상층 부착 편광판에 있어서의 각 층은, 예를 들어, 살리실산에스테르계 화합물, 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈착염계 화합물 등의 자외선 흡수제에 의한 처리 등에 의해, 자외선 흡수능을 부여한 것이어도 된다.
B. 광학 보상층 부착 편광판의 제조 방법
본 발명의 광학 보상층 부착 편광판은, 각 층을 상기한 점착제층이나 접착제층을 개재하여 적층함으로써 제조할 수 있다. 적층 수단으로는, 임의의 적절한 수단이 채용될 수 있다. 예를 들어, 편광자, 제 1 광학 보상층, 및 제 2 광학 보상층을 소정의 크기로 펀칭하고, 각 층의 광축이 이루는 각도가 원하는 범위가 되도록 방향을 맞추어, 점착제나 접착제를 개재하여 그것들을 적층할 수 있다.
C. 광학 보상층 부착 편광판의 용도
본 발명의 광학 보상층 부착 편광판은, 각종 화상 표시 장치 (예를 들어, 액정 표시 장치, 자발광형 표시 장치) 에 바람직하게 사용될 수 있다. 적용 가능한 화상 표시 장치의 구체예로는, 액정 표시 장치, EL 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 (PD), 전계 방출 디스플레이 (FED : Field Emission Display) 를 들 수 있다. 본 발명의 광학 보상층 부착 편광판을 액정 표시 장치에 사용하는 경우에는, 예를 들어, 흑표시에 있어서의 광 누설 방지 및 시야각 보상에 유용하다. 본 발명의 광학 보상층 부착 편광판은, VA 모드의 액정 표시 장치에 바람직하게 사용되고, 반사형 및 반투과형 VA 모드의 액정 표시 장치에 특히 바람직하게 사용된다. 또한, 본 발명의 광학 보상층 부착 편광판을 EL 디스플레이에 사용하는 경 우에는, 예를 들어, 전극 반사 방지에 유용하다.
D. 화상 표시 장치
본 발명의 화상 표시 장치의 일례로서 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 여기서는, 액정 표시 장치에 사용되는 액정 패널에 대하여 설명한다. 액정 표시 장치의 그 밖의 구성에 대해서는, 목적에 따라 임의의 적절한 구성이 채용될 수 있다. 본 발명에 있어서는, VA 모드의 액정 표시 장치가 바람직하고, 반사형 및 반투과형 VA 모드의 액정 표시 장치가 특히 바람직하다. 도 2 는, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 액정 패널의 개략 단면도이다. 여기서는, 반사형 액정 표시 장치용 액정 패널을 설명한다. 액정 패널 (100) 은, 액정 셀 (20) 과, 액정 셀 (20) 의 상측에 배치된 위상차판 (30) 과, 위상차판 (30) 의 상측에 배치된 편광판 (10) 을 구비한다. 위상차판 (30) 으로는, 목적 및 액정 셀의 배향 모드에 따라 임의의 적절한 위상차판이 채용될 수 있다. 목적 및 액정 셀의 배향 모드에 따라서는 위상차판 (30) 은 생략될 수 있다. 상기 편광판 (10) 은, 상기 A 항 및 B 항에서 설명한 본 발명의 광학 보상층 부착 편광판이다. 액정 셀 (20) 은, 1 쌍의 유리 기판 (21, 21') 과, 그 기판 사이에 배치된 표시 매체로서의 액정층 (22) 을 갖는다. 하기판 (21') 의 액정층 (22) 측에는, 반사 전극 (23) 이 형성되어 있다. 상기판 (21) 에는, 컬러 필터 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 기판 (21, 21') 의 간격 (셀 갭) 은, 스페이서 (24) 에 의해 제어되고 있다.
예를 들어, 반사형 VA 모드의 경우에는, 이와 같은 액정 표시 장치 (액정 패 널) (100) 는, 전압 무인가시에는, 액정 분자는 기판 (21, 21') 면에 수직으로 배향된다. 이와 같은 수직 배향은, 수직 배향막 (도시 생략) 을 형성한 기판 사이에 부의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정을 배치함으로써 실현될 수 있다. 이와 같은 상태에서, 편광판 (10) 을 통과한 직선 편광의 광을 상기판 (21) 의 면으로부터 액정층 (22) 에 입사시키면, 입사광은 수직 배향되어 있는 액정 분자의 장축 방향을 따라 진행된다. 액정 분자의 장축 방향에는 복굴절이 발생하지 않기 때문에 입사광은 편광 방위를 변경하지 않고 진행되고, 반사 전극 (23) 에서 반사되어 다시 액정층 (22) 을 통과하여, 상기판 (21) 으로 출사된다. 출사광의 편광 상태는 입사시와 변함없기 때문에, 당해 출사광은 편광판 (10) 을 투과하여, 명(明) 상태의 표시가 얻어진다. 전극 사이에 전압이 인가되면, 액정 분자의 장축이 기판면에 평행하게 배향된다. 이 상태의 액정층 (22) 에 입사된 직선 편광의 광에 대하여 액정 분자는 복굴절성을 나타내고, 입사광의 편광 상태는 액정 분자의 기울기에 따라 변화된다. 소정의 최대 전압 인가시에 있어서, 반사 전극 (23) 에서 반사하여 상기판으로 출사된 광은, 예를 들어 그 편광 방위가 90°회전된 직선 편광이 되므로, 편광판 (10) 에서 흡수되어 암(暗) 상태의 표시가 얻어진다. 다시 전압 무인가 상태로 하면 배향 규제력에 의해 명 상태의 표시로 되돌릴 수 있다. 또한, 인가 전압을 변화시켜 액정 분자의 기울기를 제어하여 편광판 (10) 으로부터의 투과광 강도를 변화시킴으로써 계조 표시가 가능해진다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
〔실시예 1〕
(편광자의 제조)
시판되는 폴리비닐알코올 (PVA) 필름 (쿠라레사 제조) 을, 요오드를 함유하는 수용액 중에서 염색한 후, 붕산을 함유하는 수용액 중에서 속도비가 상이한 롤 사이에서 약 6 배로 1 축 연신하여 길이가 긴 편광자를 얻었다. PVA 계 접착제를 사용하여, 이 편광자의 양면에 시판되는 TAC 필름 (후지 샤신 필름사 제조) 을 접합하고, 전체 두께 100㎛ 의 편광판 (보호층/편광자/보호층) 을 얻었다. 이 편광판을 세로 20㎝ × 가로 30㎝ 로 펀칭하였다. 이 때, 편광자의 흡수축이 세로 방향이 되도록 하였다.
(제 1 광학 보상층의 제조)
이미 연신되어 이루어지는, 두께가 77㎛ 의 변성 폴리카보네이트 필름 (테이진사 제조, 상품명 : 퓨어에이스 WR) 을 제 1 광학 보상층용 필름으로서 사용하였다. 이 필름은, nx > ny = nz 의 굴절률 분포를 갖고, 이상광과 상광의 광로차인 위상차값이 단파장측만큼 작아지는 파장 분산 특성을 나타내며, 또한, 그 면내 위상차 Re1 이 147㎚ 이었다. 이 필름을 세로 20㎝ × 가로 30㎝ 로 펀칭하여 제 1 광학 보상층으로 하였다. 이 때, 지상축이 세로 방향이 되도록 하였다.
(제 2 광학 보상층의 제조)
노르보르넨계 수지 필름 (JSR 사 제조, 상품명 아톤, 두께 100㎛) 을 175℃ 에서 1.27 배로 종연신하고, 이어서 176℃ 에서 1.37 배로 횡연신함으로써, nx = ny > nz 의 굴절률 분포를 갖는, 길이가 긴 제 2 광학 보상층용 필름 (두께는 65㎛) 을 제조하였다. 이 필름을 세로 20㎝ × 가로 30㎝ 로 펀칭하여 제 2 광학 보상층으로 하였다. 제 2 광학 보상층의 면내 위상차 Re2 는 0㎚, 두께 방향의 위상차 Rth2 는 110㎚ 이었다.
(광학 보상층 부착 편광판의 제조)
얻어진 편광판, 제 1 광학 보상층, 제 2 광학 보상층을 이 순서대로 적층하였다. 제 1 광학 보상층의 지상축이, 편광판의 편광자의 흡수축에 대하여 반시계 회전으로 45°가 되도록 적층하였다. 편광판과 제 1 광학 보상층, 및, 제 1 광학 보상층과 제 2 광학 보상층은, 아크릴계 점착제 (두께는 20㎛) 를 사용하여 적층하였다. 이어서, 적층 필름을 세로 4.0㎝ × 가로 5.3㎝ 로 펀칭하여, 광학 보상층 부착 편광판 (1) 을 얻었다.
〔실시예 2〕
실시예 2 에서는, 실시예 1 에서 사용한 노르보르넨계 수지 필름 대신에, 하기에 구성을 나타내는 콜레스테릭 배향 고화층과 수지 필름의 적층체를 네거티브 C 플레이트가 되는 제 2 광학 보상층으로서 사용하였다. 구체적으로는, 실시예 2 에 있어서의 제 2 광학 보상층을 이하와 같이 하여 제조하였다.
(제 2 광학 보상층의 제조)
하기 식 (10) 에 나타나는 네마틱 액정성 화합물 90 중량부, 하기 식 (38) 에 나타나는 카이랄제 10 중량부, 광중합 개시제 (이르가큐아 907 : 치바 스페셜티 케미컬사 제조) 5 중량부, 및 메틸에틸케톤 300 중량부를 균일해지도록 혼합하여, 액정 도공액을 조제하였다. 다음으로, 이 액정 도공액을 기판 (2 축 연신 PET 필름) 상에 코팅하고, 80℃ 에서 3 분간 열처리하고, 이어서 자외선을 조사하여 중합 처리하여, 콜레스테릭 배향 고화층 (두께 2㎛) 을 형성하였다.
[화학식 1]
Figure 112008019838764-PCT00001
다음으로, 이 콜레스테릭 배향 고화층에 이소시아네이트계 경화형 접착제 (두께 5㎛) 를 도포하고, 이 접착제를 개재하여 nx = ny > nz 의 관계를 갖는 수지 필름층 (TAC 필름 : 코니카사 제조 : 두께 40㎛) 을 접합하여 콜레스테릭 배향 고화층과 수지 필름층의 적층체로 이루어지는 제 2 광학 보상층을 형성하였다. 또한, 콜레스테릭 배향 고화층이 지지되어 있던 기판 (2 축 연신 PET 필름) 은 편광판 제조시에 박리, 제거하였다. 얻어진 제 2 광학 보상층의 전체 두께는 47㎛, 면내 위상차 Re2 는 0㎚, 두께 방향 위상차 Rth2 는 160㎚ 이었다.
(광학 보상층 부착 편광판의 제조)
이상과 같이 하여 제조한 콜레스테릭 배향 고화층과 수지 필름의 적층체로 이루어지는 제 2 광학 보상층을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 광학 보상층 부착 편광판 (2) 을 얻었다. 또한, 광학 보상층 부착 편광판을 얻을 때에는, 제 2 광학 보상층의 수지 필름층이 제 1 광학 보상층에 대향하도록 하였다.
〔비교예 1〕
(제 1 광학 보상층의 제조)
노르보르넨계 수지 필름 (닛폰 제온사 제조 : 상품명 제오노아 : 두께 60㎛ : 광탄성 계수 3.10 × 10-12㎡/N) 을 140℃ 에서 1.32 배로 1 축 연신함으로써, nx > ny = nz 의 굴절률 분포를 갖는, 길이가 긴 제 1 광학 보상층용 필름 (두께는 50㎛) 을 제조하였다. 이 필름을 세로 20㎝ × 가로 30㎝ 로 펀칭하여 제 1 광학 보상층으로 하였다. 제 1 광학 보상층의 면내 위상차 Re1 은 140㎚ 이었다. 이 제 1 광학 보상층은, 면내 위상차 Re1 이 파장에 관계없이 거의 플랫인 파장 분산 특성을 나타내었다.
(광학 보상층 부착 편광판의 제조)
상기에서 얻어진 제 1 광학 보상층을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 실시하여, 광학 보상층 부착 편광판 (C1) 을 얻었다.
〔비교예 2〕
비교예 2 에서는, 비교예 1 의 제 1 광학 보상층에 추가로 면내 위상차 Re 가 270㎚ 정도의 제 1' 광학 보상층을 적층시킨 적층 보상층을 제 1 광학 보상층으로서 사용하였다.
(제 1' 광학 보상층의 제조)
노르보르넨계 수지 필름 (닛폰 제온사 제조 : 상품명 제오노아 : 두께 60㎛ : 광탄성 계수 3.10 × 10-12㎡/N) 을 140℃ 에서 1.90 배로 1 축 연신함으로써, nx > ny = nz 의 굴절률 분포를 갖는 길이가 긴 제 1 광학 보상층용 필름 (두께는 45㎛) 을 제조하였다. 이 필름을 세로 20㎝ × 가로 30㎝ 로 펀칭하고, 제 1' 광학 보상층으로 하였다. 제 1' 광학 보상층의 면내 위상차 Re1' 는 270㎚ 이었다.
(광학 보상층 부착 편광판의 제조)
실시예 1 과 동일한 편광판, 이상과 같이 하여 제조한 제 1' 광학 보상층, 비교예 1 과 동일한 제 1 광학 보상층 및 실시예 1 과 동일한 제 2 광학 보상층을 이 순서대로 적층하였다. 여기서, 제 1' 광학 보상층, 제 1 광학 보상층의 지상축이, 각각 편광판의 편광자의 지상축에 대하여 반시계 회전으로 15°, 75°가 되도록 적층하였다. 이어서, 편광판, 제 1' 광학 보상층, 제 1 광학 보상층, 및 제 2 광학 보상층을, 아크릴계 점착제 (두께는 20㎛) 를 사용하여 층간 접착시켜 적층하였다. 다음으로, 적층 필름을 세로 4.0㎝ × 가로 5.3㎝ 로 펀칭하여 광학 보상층 부착 편광판 (C2) 을 얻었다. 또한, 적층된 제 1 광학 보상층의 면내 위상차 Re1 은 138㎚ 이었다.
상기 각 광학 보상층 부착 편광판에 있어서의 적층의 실시형태를 표 1 에 나타낸다.
실시예 1 광학 보상층 부착 편광판 (1) 실시예 2 광학 보상층 부착 편광판 (2) 비교예 1 광학 보상층 부착 편광판 (C1) 비교예 2 광학 보상층 부착 편광판 (C2)
편광자 폴리비닐알코올필름층 폴리비닐알코올필름층 폴리비닐알코올필름층 폴리비닐알코올필름층
제 1 광학 보상층 변성 폴리카보네이트 필름층 (nx > ny = nz ; λ/4) 변성 폴리카보네이트 필름층 (nx > ny = nz ; λ/4) 노르보르넨계 수지 필름층 (nx > ny = nz ; λ/4) 노르보르넨계 수지 필름층 (nx > ny = nz ; λ/2)
노르보르넨계 수지 필름층 (nx > ny = nz ; λ/4)
제 2 광학 보상층 노르보르넨계 수지 필름층 (nx = ny > nz) TAC 필름층 (nx = ny > nz) 노르보르넨계 수지 필름층 (nx = ny > nz) 노르보르넨계 수지 필름층 (nx = ny > nz)
콜레스테릭 배향 고화층
〔평가 1 : 시야각 특성〕
상기와 같이 하여 얻어진 실시예 또는 비교예의 광학 보상층 부착 편광판을, 아크릴계 점착제 (두께 20㎛) 를 개재하여 VA 모드의 액정 셀 (Sharp 사 제조 휴대 전화, 제품 번호 : SH901iS) 의 시인측 유리 기판측에 적층하였다. 이 때, 유리 기판과 제 2 광학 보상층이 대향하도록 접합하였다. 이와 같이 하여 VA 모드 액정 표시 장치를 얻었다. 광학 보상층 부착 편광판이 실장된 VA 모드 액정 셀에 대하여, 시야각 특성 측정 장치 (ELDIM 사 제조, EZ Contrast) 를 사용하여 시야각 특성을 측정하였다. 측정 결과가 되는 콘트라스트 등고선도를 도 3 에 나타낸다.
실시예의 광학 보상층 부착 편광판을 사용한 액정 셀은, 비교예의 광학 보상층 부착 편광판을 사용한 액정 셀에 비하여 시야각이 현저하게 넓어져 있음을 알 수 있다.
산업상이용가능성
본 발명의 광학 보상층 부착 편광판은, 각종 화상 표시 장치 (예를 들어, 액정 표시 장치, 자발광형 표시 장치) 에 바람직하게 사용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 편광자와, 제 1 광학 보상층과, 제 2 광학 보상층을 이 순서대로 갖고,
    상기 제 1 광학 보상층은, nx > ny = nz 의 굴절률 분포를 갖고, 면내 위상차 Re1 이 단파장측만큼 작아지는 파장 분산 특성을 나타내며, 또한, 그 면내 위상차 Re1 이 90 ∼ 160㎚ 이고,
    상기 제 2 광학 보상층은, 필름층이며, nx = ny > nz 의 굴절률 분포를 갖고, 그 면내 위상차 Re2 가 0 ∼ 20㎚ 이며, 또한, 그 두께 방향의 위상차 Rth2 가 30 ∼ 300㎚ 인, 광학 보상층 부착 편광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 보상층은, 연신 필름층이고, 또한, 플루오렌 골격을 갖는 폴리카보네이트를 포함하는, 광학 보상층 부착 편광판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 보상층은, 연신 필름층이고, 또한, 셀룰로오스아세테이트를 포함하는, 광학 보상층 부착 편광판.
  4. 제 1 항에 있어서.
    상기 제 1 광학 보상층은, 연신 필름층이고, 또한, 상이한 파장 분산 특성을 갖는 방향족 폴리에스테르 폴리머를 2 종류 이상 포함하는, 광학 보상층 부착 편광판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 보상층은, 연신 필름층이고, 또한, 상이한 파장 분산 특성을 갖는 폴리머를 형성하는 모노머 유래의 모노머 단위를 2 종류 이상 갖는 공중합체를 포함하는, 광학 보상층 부착 편광판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 보상층은, 상이한 파장 분산 특성을 갖는 연신 필름층을 2 종류 이상 적층한 복합 필름층인, 광학 보상층 부착 편광판.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 보상층은, 고리형 올레핀계 수지 및/또는 셀룰로오스계 수지를 포함하는, 광학 보상층 부착 편광판.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 보상층은, 선택 반사의 파장역이 350㎚ 이하인 콜레스테릭 배향 고화층과, nx = ny > nz 의 굴절률 분포를 갖고, 광탄성 계수의 절대값이 2 × 10-11㎡/N 이하의 수지를 포함하는 필름으로 이루어지는 층을 갖는, 광학 보상층 부착 편광판.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 보상층 부착 편광판과 액정 셀을 포함하는, 액정 패널.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액정 셀은, 반사형 또는 반투과형의 VA 모드인, 액정 패널.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 기재된 액정 패널을 포함하는, 액정 표시 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 보상층 부착 편광판을 포함하는, 화상 표시 장치.
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