KR20080114703A - 편광판 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20080114703A
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liquid crystal
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준이치 히라카타
미노루 와다
유키토 사이토
유스케 오하시
가츠후미 오무로
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후지필름 가부시키가이샤
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Abstract

액정 표시 장치용 편광자가 제공되며 제 1 보호막, 편광자, 제 2 보호막 및 광확산층을 순서대로 포함한다. 광확산층은 투광성 수지 및 그 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하는 층이다. 광확산층의 내부 헤이즈는 45% 내지 80% 이다.
액정 표시 장치, 제 1 보호막, 편광자, 제 2 보호막, 광확산층

Description

편광판 및 액정 표시 장치{POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
기술분야
본 발명은 보호층들 사이에 개재된 편광자를 포함하는 편광판 및 그것을 사용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
배경기술
액정 표시 소자 (액정 표시 패널이라고도 함), 일렉트로루미네슨스 소자 (사용되는 형광 재료에 따라 유기 일렉트로루미네슨스 소자 및 무기 일렉트로루미네슨스 소자로 분류됨), 전계 방출 소자 (FED), 전기 영동 소자 등을 사용하는 표시 장치는 음극선관 (CRT) 처럼, 전자빔이 표시 화면의 뒤에서 2차원적으로 스캐닝되는 공간 (진공 바스켓형 본체) 을 제공하지 않고 화상을 표시할 수 있다. 따라서, 그러한 표시 장치는 CRT 에 비해 박형, 경량, 저전력소비 등의 이점을 갖는다. 이러한 디스플레이 장치는 또한 그것의 외관상 특징으로 인해 플랫 패널 디스플레이로도 불린다.
액정 표시 소자, EL 소자 또는 FED 소자를 사용하는 표시 장치는 CRT 에 비한 이점 때문에, 노트북 PC, PC 용 모니터 등의 OA 기기, 이동 단말기, 텔레비젼 등을 포함하는 다양한 분야에서 CRT 를 대체하기 위해 널리 보급되었다. 플랫 패널 디스플레이를 사용한 CRT 의 대체는 액정 표시 소자 또는 EL 소자의 시야각 특성 또는 표시색 재현성의 영역의 확대 등의 화질 개선에 있어서의 기술 혁신에 기초한다. 또한, 최근, 동화상의 표시 품질은 멀티미디어 및 인터넷이 널리 보급됨에 따라 개선되었다. 또한, CRT 에 의해 실현될 수 없는 전자 종이 또는 공공 (公共) 용이나 광고용의 대규모 정보 디스플레이를 포함하는 새로운 분야가 나타났다.
액정 표시 장치는 액성셀, 액정셀에 표시 신호 전압을 인가하는 구동 회로, 백라이트 (배면 광원), 및 구동 회로에 입력 화상 신호를 전송하는 신호 제어 시스템을 포함하며, 이들은 또한 집합적으로 액정 모듈이라고 칭한다.
액정셀은 액정 분자, 액정 분자를 밀봉 및 유지시키는 2개의 기판, 및 액정 분자에 전압을 인가하는 전극층을 포함한다. 편광판은 액정셀의 외측에 배치된다. 편광판은 보호층 및 폴리비닐알콜 필름으로 이루어진 편광자를 포함한다. 특히, 편광판은 편광자를 요오드로 염색하고, 염색된 편광자를 연신하고, 연신된 편광자의 양면에 보호층을 적층함으로써 획득된다. 투과형 액정 표시 장치의 경우, 이러한 편광판은 액정셀의 양측에 부착되고, 하나 이상의 광학 보상 시트가 또한 제공될 수도 있다. 또한, 반사형 액정 표시 장치의 경우, 반사판, 액정셀, 하나 이상의 광학 보상 시트 및 편광판이 통상 순서대로 배치된다.
액정셀은 액정 분자의 배향 상태에 따라, ON/OFF 표시를 행한다. 액정셀의 경우, TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching), OCB (Optically Compensatory Bend), VA (Vertically Aligned), 및 ECB (Electrically Controller Birefringence) 모드 등의 표시 모드들이 제안되었고, 이들은 투광형 액정 표시 장치 및 반사형 액정 표시 장치 양쪽 모두에 적용될 수 있다.
광학보상막은 액정 표시 장치에서 화상 착색을 해소하거나 시야각을 확대하는데 사용된다. 연신 가능한 복굴절 폴리머 필름이 광학보상막으로서 사용되어 왔다. 대안적으로, 연신 가능한 복굴절 폴리머 필름을 포함하는 광학보상막에 부가하여, 투명 지지체 상에 저분자 또는 고분자 액정들로 형성된 광학 보상층을 갖는 광학보상막을 사용하는 것이 제안되었다. 액정 분자들은 다양한 배향 형태들을 가지기 때문에, 액정 분자들의 사용은 종래의 연신 가능한 복굴절 폴리머 필름에 의해 획득될 수 없는 광학 특성의 실현을 허용한다. 또한, 편광판의 보호층에 복굴절성을 부가하는 것에 의해 보호층 및 광학보상막의 양 기능을 갖는 구조가 제안되었다.
광학보상막의 광학 특성은 액정셀의 광학 특성,특히 표시 모드에 의존한다. 액정 분자의 사용은 액정셀의 상이한 표시 모드에 대응하는 여러 광학 특성들을 갖는 광학보상막들의 제조를 허용한다. 여러 표시 모드들에 대응하는 액정 분자들을 사용하는 광학보상막들이 이미 제안되어 있다.
예를 들어, TN 형 액정셀용 광학보상막은 전압의 인가에 의해 액정 분자의 트위스트된 구조를 획복하면서 기판에 대한 경사진 배향 상태의 광학 보상을 행함으로써 흑표시 시의 경사진 방향으로의 광 누설의 방지에 의해 콘트라스트의 시야각 특성을 개선한다 (JP-A-6-214116 및 JP-A-8-50206 참조). 평행 배향을 위한 광학보상막은, 전압 무인가 하에서 흑표시 시, 기판에 평행으로 배향된 액정 분자의 광학 보상을 행하고 편광판의 직교 투과율의 시야각 특성을 개선한다 (일본 특허 제 3342417 호 참조).
그러나, 디스코틱 액정성 화합물을 균일하게 하이브리드 배향시키는 것에 의해 제조된 광학보상막이 사용될 때에도, 액정셀을 광학적으로 완전히 보상하는 것은 매우 어렵다. 예를 들어, TN 형 액정셀이 경사진 배향으로부터 관찰될 때, 각 계조에서의 투과율이 반전되는 계조 반전 효과가 발생한다. 계조 반전 효과를 방지하는 방법들 중 하나로서, 액정셀 내의 액정 분자들의 경사각의 범위를 제한하는 방법이 알려져 있다 ("Technical Report of IEICE", EID 2001-108, p.47-52 참조).
또한, 액정 표시 장치의 표시 품질의 개선의 진보하에서, 시야각 특성의 문제들 중 하나로서, 정면 관측시의 γ 특성과 경사 관측시의 γ 특성 간의 차이의 문제, 즉 γ 특성의 시야각 의존성의 문제가 현재 발생하였다. 여기서, γ 특성은 표시 휘도의 계조 의존성을 지칭한다. 정면 관측시의 γ 특성과 경사 관측시의 γ 특성의 차이는 계조가 관측 방향에 의존한다는 것을 의미하기 때문에, 사진 등이나 TV 방송을 표시하는 경우 특별한 문제가 발생할 수도 있다. γ 특성의 개선된 시야각 특성을 갖는 여러 액정 표시 장치들이 제안되었다. 예를 들어, JP-A-2004-62146 은 개선된 γ 특성의 시야각 의존성을 갖는 노멀리 블랙 모드의 액정 표시 장치를 개시한다. 또한, 고 투과율 및 고 응답속도를 갖는 ECB 모드에서는, γ 특성의 시야각 의존성을 감소시킴으로써 시야각 특성을 개선할 필요가 존재한다.
한편, 비록 상술된 방법들이 시야각 특성을 개선한다 할지라도, 심각한 사용 환경, 예를 들어 고온 또는 다습 환경하에서 편광판의 주위에서의 광 누설 및 편광 판의 수축의 문제가 발생한다.
편광판의 내구성에 관련된 그 문제를 극복하기 위해, JP-A-7-191217 및 EP 911656 은 투명 지지체 상에 디스코틱 (디스크-형) 화합물로 이루어진 광학 이방성층을 도포함으로써 제작된 광학 보상 시트가 액정 표시 장치의 두께를 증가시키지 않고 편광판 보호 필름으로서 직접 사용되는 기술을 개시한다.
한편, 편광판의 잠착제의 소재를 적절히 선택함으로써 광 누설 문제를 극복하는 기술이 제안되어 있다 (JP-A-2004-216359 참조).
또한, 내구성 문제를 극복하기 위해, JP-A-2001-264538 은 광학 보상 시트의 광탄성 계수와 점착제층의 탄성 계수의 곱이 1.2×10-5 이하이도록 설정되는 기술을 개시하고, JP-A-2001-272542 는 점착제층의 탄성 계수가 0.06 MPa 이하이도록 설정되는 기술을 개시하고, JP-A-2002-122739 는 편광판 보호층의 선팽창계수와 점착제층의 탄성 계수의 곱이 1.0×10-5 (℃-1·MPa) 이도록 설정되는 기술을 개시하고, JP-A-2002-122740 은 편광판 보호층의 광탄성계수와 점착제층의 탄성 계수의 곱이 8.0×10-12 (㎡/N·MPa) 이도록 설정되는 기술을 개시한다.
발명의 개시
본 발명의 예시적인 비-제한적인 실시형태의 목적은 간단한 구성으로 시야각 특성을 개선함으로써 고도로 개선된 계조 반전을 갖는 액정 표시 장치, 특히 액정층의 트위스트된 구조를 갖지 않는 평행 배향형의 ECB 형 또는 IPS 형 액정 표시 장치 및 액정층의 트위스트된 구조를 갖는 TN 형 액정 표시 장치를 제공하는 것이 다.
본 발명의 예시적인, 비-제한적인 실시형태의 또 다른 목적은 심각한 환경하에서 개선된 신뢰성을 갖는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
상술된 목적들은 다음의 수단에 의해 달성될 수 있다.
(1) 제 1 보호막; 편광자; 제 2 보호막; 및 광확산층을 이 순서로 포함하고, 광확산층은 투광성 수지 및 그 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하며, 광확산층은 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 편광판.
(2) (1) 에 따른 편광판으로서, 광학 보상층을 더 포함하는, 편광판.
(3) (1) 또는 (2) 에 따른 편광판으로서, 광확산층은 0°의 출사각을 갖는 산란광에 대해 30°의 출사각을 갖는 산란광의 강도가 0.05 내지 0.3 % 의 범위 내에 있도록 하는 고니오포토미터에 의해 측정된 산란광 프로파일을 갖는, 편광판.
(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 따른 편광판으로서, 편광판의 일 변에 평행하거나 수직인 흡수축을 갖는, 편광판.
(5) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 따른 편광판으로서, 편광판의 일 변과 5 내지 40°의 각도를 이루는 흡수축을 갖는, 편광판.
(6) 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 기판으로서, 상기 한 쌍의 기판 중 하나는 그 일 측에 전극을 갖는, 상기 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이의 액정층을 포함하는 액정셀; 및
제 1 보호막, 편광자, 제 2 보호막 및 광확산층을 이 순서로 포함하고, 액정 셀의 적어도 하나의 외측에 배치된 편광판을 포함하며,
상기 광확산층은 투광성 수지 및 그 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하고, 상기 광확산층은 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
(7) (6) 에 따른 액정 표시 장치로서, 액정층은 전압 무인가 시, 상기 한 쌍의 기판의 표면에 실질적으로 평행하게 배향된 네마틱 액정 재료를 포함하는, 액정 표시 장치.
(8) (6) 또는 (7) 에 따른 액정 표시 장치로서, 상기 편광판은 광학 보상층을 더 포함하는, 액정 표시 장치.
(9) (6) 내지 (8) 중 어느 하나에 따른 액정 표시 장치로서, 상기 편광자는 액정 표시 장치의 화면의 수평 방향에 평행하거나 수직인 흡수축을 갖는, 액정 표시 장치.
(10) 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 기판으로서, 상기 한 쌍의 기판 중 하나는 그의 일 측에 전극을 갖는, 상기 한 쌍의 기판;
상기 한 쌍의 기판의 대항하는 면들의 배향축들에 의해 배향제어된 액정 분자들을 포함하는, 상기 한 쌍의 기판 사이의 액정층; 및
각각 점착제층, 광학 보상 시트, 편광자 및 보호층을 이 순서로 포함하며, 액정셀이 그 사이에 있는 한 쌍의 편광판을 포함하며,
상기 한 쌍의 편광판 중 적어도 하나는 액정 표시 장치의 화면의 수평 방향 및 수직 방향 중 하나에 대해 5°내지 40°의 각도를 이루는 흡수축을 갖는, 액정 표시 장치.
(11) (10) 에 따른 액정 표시 장치로서, 상기 한 쌍의 편광판 중 적어도 하나는 투광성 수지 및 그 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하는 광확산층을 더 포함하고, 상기 광확산층은 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
(12) 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판으로서, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 중 하나는 그것의 일 측상에 투명 전극을 갖는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판;
전압 무인가 시에, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판의 면들에 실질적으로 평행하게 배향된 액정 분자들을 포함하는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 사이의 액정층으로서, 상기 액정 분자들은 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에서 45°이하의 비틀림각을 갖는, 상기 액정층; 및
상기 액정층에 전압을 인가하는 복수의 전극을 포함하는 복수의 화소를 포함하며,
상기 복수의 화소의 각각은 상기 액정층에 상이한 전압들을 인가하는 제 1 서브 화소 및 제 2 서브 화소를 포함하고,
상기 복수의 화소의 각각은 0 내지 n 계조를 나타낼 수 있으며, n 은 1 이상의 정수이고, 더욱 높은 n 은 더욱 높은 휘도를 갖는 계조를 나타내며,
상기 복수의 화소의 각각은, 상기 복수의 화소 각각이 적어도 k 계조를 나타낼 때, 식 |V1(k)-V2(k)| > 0 를 만족시키며, V1(k) 및 V2(k) 는 각각 제 1 및 제 2 서브 화소들의 액정층에 인가된 볼트에 의한 실효 전압을 나타내고, k 는 0 < k ≤ n-1 을 만족시키고,
액정 표시 장치는 노멀리 화이트 모드에서 화상을 표시하는, 액정 표시 장치.
(13) (12) 에 따른 액정 표시 장치로서, 액정층의 적어도 하나의 외측에 배치된 편광판을 더 포함하고, 상기 편광판은 제 1 보호막, 편광자, 제 2 보호막 및 광확산층을 이 순서로 포함하며, 상기 광확산층은 투광성 수지 및 그 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하고, 상기 광확산층은 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
(14) 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판으로서, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 중 하나는 그것의 일 측상에 투명 전극을 갖는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판;
전압 무인가 시에, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판의 면들에 실질적으로 평행하게 배향된 액정 분자들을 포함하는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 사이의 액정층으로서, 상기 액정 분자들은 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에서 실질적으로 90°의 비틀림각을 갖는, 상기 액정층; 및
상기 액정층에 전압을 인가하는 복수의 전극을 포함하는 복수의 화소를 포함하며,
상기 복수의 화소의 각각은 상기 액정층에 상이한 전압들을 인가하는 제 1 서브 화소 및 제 2 서브 화소를 포함하고,
상기 복수의 화소의 각각은 0 내지 n 계조를 나타낼 수 있으며, n 은 1 이상의 정수이고, 더욱 높은 n 은 더욱 높은 휘도를 갖는 계조를 나타내며,
상기 복수의 화소의 각각은, 상기 복수의 화소 각각이 적어도 k 계조를 나타낼 때, 식 |V1(k)-V2(k)| > 0 를 만족시키며, V1(k) 및 V2(k) 는 각각 제 1 및 제 2 서브 화소들의 액정층에 인가된 볼트에 의한 실효 전압을 나타내고, k 는 0 < k ≤ n-1 을 만족시키고,
액정 표시 장치는 노멀리 화이트 모드에서 화상을 표시하는, 액정 표시 장치.
(15) (14) 에 따른 액정 표시 장치로서, 액정층의 적어도 하나의 외측에 배치된 편광판을 더 포함하고, 상기 편광판은 제 1 보호막, 편광자, 제 2 보호막 및 광확산층을 이 순서로 포함하며, 상기 광확산층은 투광성 수지 및 그 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하고, 상기 광확산층은 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
(16) 각각 편광자 및 투명층을 포함하는 한 쌍의 편광판으로서, 상기 한 쌍의 편광판의 투과축들은 서로 수직인, 상기 한 쌍의 편광판; 및
서로 대향하여 배치된 한 쌍의 기판으로서, 그 한 쌍의 기판 중 하나는 그의 일 측에 전극을 가지는, 상기 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판의 대향 면들의 배향축들에 의해 배향제어된 액정 분자들을 포함하는 액정층, 및 한 쌍의 광학 이방성층 사이에 상기 액정층이 개재되어 있는, 상기 한 쌍의 광학 이방성층을 포함하는, 상기 한 쌍의 편광판 사이의 액정 패널을 포함하며,
상기 액정 패널은 상기 한 쌍의 기판의 대향 면들의 배향축들에 의해 정의되는 액정층의 상부 및 하부 배향 제어 방향들 및 상기 한 쌍의 광학 이방성층의 배향 제어 방향들에 의해 정의된 입체 구조에 대해 이중 대칭축을 갖고,
상기 이중 대칭축은 상기 한 쌍의 기판의 면들에 평행하며, 상기 한 쌍의 편광판 중 하나의 투과축은 상기 이중 대칭축에 평행하고, 상기 한 쌍의 편광판 중 다른 것의 투과축은 상기 이중 대칭축에 수직이며,
상기 액정층과 편광자 사이의 투명층은 이축성 위상차층이고, 상기 이축성 위상차층은 250 내지 300 nm 의 면내 리타데이션, 0.1 내지 0.4 의 NZ 값 및 상기 이축성 위상차층에 더 가까운 편광자의 흡수축에 수직인 면내 지상축을 갖는, 액정 표시 장치.
(17) (16) 에 따른 액정 표시 장치로서, 상기 한 쌍의 편광판 중 적어도 하나는 광확산층을 더 포함하고, 상기 광확산층은 투광성 수지 및 그 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하며, 상기 광확산층은 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
(18) 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판으로서, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 중 하나는 그것의 일 측에 투명 전극을 갖는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판;
전압 무인가 시, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판의 표면들에 실질적으로 평행하게 배향된 액정 분자들을 포함하는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 사이의 액정층으로서, 상기 액정 분자들은 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에서 45°이하의 비틀림각을 갖는, 상기 액정층;
서로 수직인 흡수축들을 갖는 한 쌍의 제 1 및 제 2 편광판으로서, 상기 액정층이 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 편광판 사이에 있는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 편광판;
적어도 하나의 제 1 편광판과 상기 액정층 사이 및 상기 제 2 편광판과 상기 액정층 사이 중 적어도 하나에 배치된 적어도 하나의 제 1 위상차층; 및
상기 제 1 편광판과 상기 액정층 사이에 배치되고, 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물을 포함하는 제 2 위상차층을 포함하며,
상기 적어도 하나의 제 1 위상차층은 식들:
0 nm < Re(550) < 70 nm
0 nm < Rth(550) < 330 nm
를 만족시키고,
여기서, Re(550) 은 550 nm 의 파장에서 상기 적어도 제 1 위상차층의 면내 리타데이션들의 합을 나타내며, Rth(550) 는 550 nm 의 파장에서 상기 적어도 제 1 위상차층의 두께-방향 리타데이션들의 합을 나타내는, 액정 표시 장치.
(19) (18) 에 따른 액정 표시 장치로서, 상기 제 1 및 제 2 편광판 중 적어도 하나는 광확산층을 더 포함하고, 상기 광확산층은 투광성 수지 및 그 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하며, 상기 광확산층은 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
(20) (18) 에 따른 액정 표시 장치로서, 상기 제 2 편광판과 상기 액정층 사 이에 배치된 위상차층을 더 포함하고, 상기 위상차층은 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물을 포함하며, 상기 적어도 하나의 제 1 위상차층은 식: 0 nm < Rth(550) < 200 nm 를 만족시키는, 액정 표시 장치.
(21) (20) 에 따른 액정 표시 장치로서, 상기 제 1 및 제 2 편광판 중 적어도 하나는 광확산층을 더 포함하고, 상기 광확산층은 투광성 수지 및 그 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하며, 상기 광확산층은 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
(22) 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 기판으로서, 상기 한 쌍의 기판 중 하나는 그것의 일 측에 전극을 갖는, 상기 한 쌍의 기판;
상기 한 쌍의 기판의 대향 표면들의 배향 축들에 의해 배향제어된 액정 분자들을 포함하는, 상기 한 쌍의 기판 사이의 액정층;
각각 편광자 및 보호막을 포함하는 한 쌍의 편광판으로서, 상기 액정층이 상기 한 상의 편광판 사이에 있는, 상기 한 쌍의 편광판; 및
상기 액정층 및 상기 한 쌍의 편광판 중 적어도 하나 사이에 있으며, 배향 축에 의해 배향되고 고정된 액정성 화합물을 포함하는, 광학 이방성층을 포함하고,
상기 편광자의 흡수축은 액정 표시 장치의 화면의 수평축에 평행하거나 수직이며, 상기 한 쌍의 기판의 면들의 배향 축들의 적어도 하나는 10 내지 35°로 상기 광학 이방성층의 배향 제어 방향과 교차하며,
상기 보호막은 식: Re + 2×Rth ≤ 280 을 만족시키고, 여기서 Re 는 면내 리타데이션을 나타내며, Rth 는 두께 방향 리타데이션을 나타내는, 액정 표시 장 치.
(23) (22) 에 따른 액정 표시 장치로서, 상기 한 쌍의 편광판 중 적어도 하나는 광확산층을 더 포함하고, 상기 광확산층은 투광성 수지 및 그 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하며, 상기 광확산층은 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
(24) (6) 내지 (9) 중 어느 하나에 따른 액정 표시 장치로서, ECB 액정 표시 장치인, 액정 표시 장치.
(25) (6) 내지 (9) 중 어느 하나에 따른 액정 표시 장치로서, TN 액정 표시 장치인, 액정 표시 장치.
(26) (6) 내지 (9) 중 어느 하나에 따른 액정 표시 장치로서, IPS 액정 표시 장치인, 액정 표시 장치.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 ECB 형 액정 표시 장치의 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 ECB 형 액정 표시 장치의 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 TN 형 액정 표시 장치의 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 IPS 형 액정 표시 장치의 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 IPS 형 액정 표시 장치의 실시예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 IPS 형 액정 표시 장치의 실시예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 편광판을 사용하는 TN 형 액정 표시 장치를 나타내는 개략도이다.
도 8a 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 상측 및 하측 편광판의 변들과 흡수축 방향 간의 관계를 나타내는 도면이고, 도 8b 는 배경 기술의 액정 표시 장치에서의 그들 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 편광판의 흡수축과 그 편광판의 단부의 선 간의 각에 대한 누설광의 투과율 (%) 을 도시하는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 액정 표시 장치 (100) 의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 11은 액정 표시 장치 (100) 의 일 화소 (350) 의 예시적인 구성을 도시하는 개략 평면도이다.
도 12는 배경 기술의 액정 표시 장치 (100') 의 화소 (350') 의 전극 구조의 예시적인 구성을 도시하는 개략 평면도이다.
도 13은 실시예 4 및 비교예 4 에 따른 액정 표시 장치들의 정면 방향 및 경사 방향의 계조들 간의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 실시예를 도 시하는 개략도이다.
도 15는 배경 기술의 액정 표시 장치의 실시예를 도시하는 개략도이다.
도 16은 액정 패널의 이중 대칭성을 설명하는데 사용되는 개략도이다.
도 17은 액정 패널의 이중 대칭성을 설명하는데 사용되는 개략도이다.
도 18은 액정 패널의 이중 대칭성을 설명하는데 사용되는 개략도이다.
도 19는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 액정 표시 장치로 입사하는 광의 편광 상태의 궤적이 뽀앙카레 구상에 플로팅되는 것을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 액정 표시 장치로 입사하는 광의 편광 상태의 궤적이 뽀앙카레 구상에 플로팅되는 것을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 액정 표시 장치로 입사하는 광의 편광 상태의 궤적이 뽀앙카레 구상에 플로팅되는 것을 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 액정 표시 장치로 입사하는 광의 편광 상태의 궤적이 뽀앙카레 구상에 플로팅되는 것을 나타내는 도면이다.
도 23은 비교예 5 에 따른 콘트라스트 시야각 특성을 나타내는 도면이다.
도 24는 실시예 5 에 따른 콘트라스트 시야각 특성을 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 예시적인 구성을 도시하는 개략 단면도이다.
도 26은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 예시적인 구성을 도시하는 개략 단면도이다.
도 27은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 예시적인 구 성을 도시하는 개략 단면도이다.
도 28은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 예시적인 구성을 도시하는 개략 단면도이다.
도 29는 실시예 6-1 과 동일한 구성을 갖는 액정 표시 장치의 흑표시 시의 (극각 80°수직 및 수평 방향들의 평균 방향에서의) 투과율과 제 1 위상차층 (여기서, Re=36.6 nm) 의 Rth 간의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 30은 실시예 6-2 와 동일한 구성을 갖는 액정 표시 장치의 흑표시 시의 (극각 80°수직 및 수평 방향들의 평균 방향에서의) 투과율과 제 1 위상차층 (여기서, Re=3.2 nm) 의 Rth 간의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 31은 배경 기술의 액정 표시 장치의 실시예를 도시하는 개략도이다.
도 32는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 실시예를 도시하는 개략도이다.
도 33a 내지 도 33c 는 표시 패널측으로부터 관찰될 때, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 액정층 (611) 및 상측 및 하측 광학 이방성층들 (607 및 614) 의 배향 제어 방향들을 도시하는 도면들이다.
도 34는 0°- 90°부착에 의한 참고예에 따른 액정 표시 장치의 실시예를 도시하는 개략도이다.
도 35는 경사 방향의 CR 시계의 폭과 "Re + 2×Rth ≤ 280" 의 식 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 36은 경사 방향의 CR 시계의 폭과 "Re + 2×Rth ≤ 280" 의 식 간의 관계 를 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 상측 편광판
11: 상측 편광판용 보호막
11D: 상측 편광판용 보호막의 지상축
12: 상측 편광판의 편광자
13: 상측 편광판의 보호막
14: 상측 광학보상막
14RD: 상측 광학보상막의 배향 방향
5: 액정셀의 상측 기판
5RD: 액정 배향을 위한 상측 기판의 러빙 방향
6: 액정 분자, 액정층
7: 액정셀의 하측 기판
7RD: 액정 배향을 위한 하측 기판의 러빙 방향
24: 하측 광학보상막
24RD: 하측 광학보상막의 배향 방향
2: 하측 편광판
23: 하측 편광판용 보호막
23D: 하측 편광판용 보호막의 지상축
22: 하측 편광판의 편광자
22D: 하측 편광판의 편광자의 흡수축
21: 하측 편광판용 보호막
21D: 하측 편광판용 보호막의 지상축
9D: 전계 방향
91: 선형 전극
93: 절연막
92: 전극
80: 광원
TN1: 상측 편광판
TN2: 상측 편광판의 흡수축 방향
TN3: 상측 광학 이방성층
TN4: 상측 광학 이방성층의 배향 제어 방향
TN5: 액정셀의 상측 전극 기판
TN6: 상측 기판의 배향 제어 방향
TN7: 액정층
TN8: 액정셀의 하측 전극 기판
TN9: 하측 기판의 배향 제어 방향
TN10: 하측 광학 이방성층
TN11: 하측 광학 이방성층의 배향 제어 방향
TN12: 하측 편광판
TN13: 하측 편광판의 흡수축 방향
301: 상측 편광판용 상측 보호막
302: 상측 보호막의 지상축
303: 상측 편광자
304: 상측 편광자의 흡수축
305: 상측 편광판용 하측 보호막
306: 하측 보호막의 지상축
307: 상측 광학보상막
308: 상측 광학보상막의 배향 제어 방향 (러빙 방향)
309: 액정셀의 상측 기판
310: 액정 배향을 위한 상측 기판의 배향 제어 방향 (러빙 방향)
311: 액정 분자
312: 액정셀의 하측 기판
313: 액정 배향을 위한 하측 기판의 배향 제어 방향 (러빙 방향)
314: 하측 광학보상막
315: 하측 광학보상막의 배향 제어 방향 (러빙 방향)
316: 하측 편광판용 상측 보호막
317: 상측 보호막의 지상축
318: 하측 편광판
319: 하측 편광판의 흡수축
320: 하측 편광판용 하측 보호막
321: 하측 보호막의 지상축
350, 350': 화소
350a, 350b: 서브 화소
352: 스캔 라인
345a, 345b, 354': 신호선
356a, 356b, 356': TFT
358a, 358b: 서브 화소 전극
358': 화소 전극
100, 100': 액정 표시 장치
401: 상측 편광판의 편광자
402: 상측 편광판의 편광자의 투과축
403: 상측 편광판의 투명층
404: 상측 편광판의 투명층의 지상축
405a: 상측 제 1 광학 이방성층
406a: 상측 제 1 광학 이방성층의 액정성 화합물의 분자 대칭축의 배향 평균 방향 (배향 제어 방향)
405b: 상측 제 2 광학 이방성층
406b: 상측 제 2 광학 이방성층의 액정성 화합물의 분자 대칭축의 배향 평균 방향 (배향 제어 방향)
407: 액정셀의 상측 기판
408: 액정 배향을 위한 상측 기판의 러빙 방향 (배향축)
409: 액정 분자 (액정층)
410: 액정셀의 하측 기판
411: 액정 배향을 위한 하측 기판의 러빙 방향 (배향축)
412a: 하측 제 1 광학 이방성층
413a: 하측 제 1 광학 이방성층의 액정성 화합물의 분자 대칭축의 배향 평균 방향 (배향 제어 방향)
412b: 하측 제 2 광학 이방성층
413b: 하측 제 2 광학 이방성층의 액정성 화합물의 분자 대칭축의 배향 평균 방향 (배향 제어 방향)
414: 하측 편광판의 투명층
415: 하측 편광판의 투명층의 지상축
416: 하측 편광판의 편광자
417: 하측 편광판의 편광자의 투과축
451: 상측 편광판의 편광자
452: 상측 편광판의 편광자의 흡수축
453: 상측 편광판의 투명층
454: 상측 편광판의 투명층의 지상축
455: 상측 광학 이방성층
456: 상측 광학 이방성층의 액정성 화합물의 분자 대칭축의 배향 평균 방향 (배향 제어 방향)
457: 액정셀의 상측 기판
458: 액정 배향을 위한 상측 기판의 러빙 방향 (배향축)
459: 액정 분자 (액정층)
460: 액정셀의 하측 기판
461: 액정 배향을 위한 하측 기판의 러빙 방향 (배향축)
462: 하측 광학 이방성층
463: 하측 광학 이방성층의 액정성 화합물의 분자 대칭축의 배향 평균 방향 (배향 제어 방향)
464: 하측 편광판의 투명층
465: 하측 편광판의 투명층의 지상축
466: 하측 편광판의 편광자
467: 하측 편광판의 편광자의 흡수축
510, 512: 투명 기판
514: 액정층
516, 518: 편광자 (제 1 및 제 2 편광자)
520, 522: 위상차판 (제 1 위상차층) 및 편광판용 보호층
523: 편광판 보호층 및 광학보상막용 투명 지지체
524, 526: 디스코틱 구조 단위를 포함하는 광학보상막 (제 2 위상차층)
601: 상측 편광판용 외측 보호막
602: 상측 편광판용 외측 보호막의 지상축
603: 상측 편광판의 편광자
604: 상측 편광판의 편광자의 흡수축
605: 상측 편광판의 액정셀측의 보호막 (지지체)
606: 상측 편광판의 액정셀측의 보호막 (지지체) 의 지상축
607: 상측 광학 이방성층
608: 액정 배향을 위한 상측 광학 이방성층의 지지체 측의 러빙 방향 (배향 제어 방향)
609: 액정셀의 상측 기판
610: 액정 배향을 위한 상측 기판의 러빙 방향 (배향 제어 방향)
611: 액정 분자 (액정층)
612: 액정 배향을 위한 하측 기판의 러빙 방향 (배향 제어 방향)
613: 액정셀의 하측 기판
614: 하측 광학 이방성층
615: 액정 배향을 위한 하측 광학 이방성층의 지지체 측의 러빙 방향 (배향 제어 방향)
616: 하측 편광판의 액정셀측의 보호막 (지지체)
617: 하측 편광판의 액정셀측의 보호막 (지지체) 의 지상축
618: 하측 편광판용 편광자
619: 하측 편광판용 편광자의 흡수축
620: 하측 편광판용 외측 보호막
621: 하측 편광판용 외측 보호막의 지상축
θ: 액정층의 배향 제어 방향과 광학 이방성층의 배향 제어 방향 간의 교차각
φ: 상측 및 하측 광학 이방성층의 쌍의 배향 제어 방향 사이의 각
발명을 수행하기 위한 최선의 형태
본 발명의 예시적인 실시형태에 따르면, 편광판, 보호막, 광확산층, 표면 필름 및 액정셀의 소재 및 그것의 제조 방법을 조절함으로써, 배경 기술의 액정 표시 장치와 동일한 구성으로, 액정셀을 광학적으로 보상하는 기능을 갖는 편광판이 제공될 수 있다. 또한, 제조 편광판이 ECB 형, IPS 형 및 TN 형 액정셀들에 부착되는 경우, 표시 품질 뿐아니라 시야각이 현저히 개선될 수 있다. 또한, 하나 이상의 위상차 필름들과 편광판들을 그들의 각을 조절하면서 적층하는 공정에 대한 필요가 없기 때문에, 편광판을 롤-투-롤 방식 (roll-to-roll manner) 으로 제조하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따르면, 편광 기능을 제공할 뿐아니라 액정 표시 장치의 시야각을 확대하고, 계조반전을 감소시키며, 외부광의 임프린트 (imprint) 를 방지하고, 간단히 제조될 수 있는 편광판이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 액정 표시 장치가 가열될 때 발생하는 광 누설 이 없는 높은 표시 품질을 갖는 액정 표시 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 감소된 γ 특성의 시야각 의존성을 갖는 우수한 시야각 특성을 갖는 노멀리 화이트 모드 액정 표시 장치가 제공된다. 특히, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 감소된 γ 특성의 시야각 의존성을 갖는 우수한 시야각 특성 뿐아니라 흑표시 시 경사 방향에서의 감소된 광 누설을 갖는 높은 시야각 콘트라스트를 갖는 노멀리 화이트 모드 액정 표시 장치가 제공된다.
먼저, 명세서 내에서 사용되는 용어가 설명된다.
(용어의 설명)
(리타데이션, Re, Rth)
명세서에서, Re(λ) 및 Rth(λ) 는 각각 파장 λ 에 대한 면내 리타데이션 및 두께 방향 리타데이션을 나타낸다. Re(λ) 는 λ nm 의 파장을 갖는 광이 {Oji Scientific Instruments. Co., Ltd. 로부터 입수가능한} "KOBRA 21ADH" 또는 "KOBRA 21WR" 에서 필름의 법선 방향으로 입사할 때 측정된다.
만일 측정된 필름이 일 또는 이축 굴절률 타원체에 의해 표현된다면, Rth(λ) 는 다음의 방법에 따라 계산된다.
면내 지상축 ("KOBRA 21ADH" 또는 "KOBRA 21WR" 에 의해 결정됨) 을 경사축 (회전축) 으로 하여 (지상축이 없는 경우 필름면 내의 임의의 방향을 회전축으로 하여), 일 측에서 50°까지 필름의 법선 방향으로부터 10°스텝으로 경사진 방향으로 λ nm 의 파장이 입사할 때 Re(λ) 가 6 포인트들에서 측정되는 경우, Rth(λ) 는 측정된 리타데이션 값들, 평균 굴절률의 가정값, 및 입력된 막두께 값에 기초하 여 "KOBRA 21ADH" 또는 "KOBRA 21WR" 에 의해 계산된다.
위에서, 리타데이션 값들의 부호들이 경사각 보다 더 큰 각에서 음으로 변경된 후, 면내 지상축을 회전축으로 하여, 필름이 법선 방향으로부터 경사진 각에서 리타데이션 값이 제로인 방향을 갖는다면, Rth(λ) 는 "KOBRA 21ADH" 또는 "KOBRA 21WR" 에 의해 계산된다.
또한, 지상축을 경사축 (회전축) 으로 하여 (지상축이 없는 경우에는 필름 면내의 임의의 방향을 회전축으로 하여), 리타데이션 값들이 임의의 2 방향에서 측정되는 경우, Rth(λ) 는 다음의 식 (1) 및 (2) 에 따라, 측정된 리타데이션 값들, 평균 굴절률의 가정값 및 입력된 막두께 값에 기초하여 계산될 수도 있다.
식 (1):
Figure 112008061543056-PCT00001
상기 식 (1) 에서, Re(θ) 는 법선 방향으로부터 θ 각 만큼 경사진 방향에서의 리타데이션 값을 나타내고, nx 는 면내 지상축 방향에서의 굴절률을 나타내고, ny 는 면내 nx 에 수직인 방향에서의 굴절률을 나타내고, nz 는 nx 및 ny 에 수직인 방향에서의 굴절률을 나타내고, d 는 막두께를 나타낸다.
식 (2) : Rth = ((nx+ny)/2-nz)×d
측정된 필름이 일 또는 이축 굴절률 타원체에 의해 표현될 수 없는 경우, 즉, 측정된 필름이 광학축을 갖지 않는 필름인 경우, Rth(λ) 는 다음의 방법에 따 라 계산된다.
면내 지상축 ("KOBRA 21ADH" 또는 "KOBRA 21WR" 에 의해 결정됨) 을 경사축 (회전축) 으로 하여, +50°까지 필름의 법선 방향으로부터 10°스텝으로 경사진 방향으로 λ nm 의 파장이 입사할 때 Re(λ) 가 11 포인트들에서 측정되는 경우, Rth(λ) 는 측정된 리타데이션 값들, 평균 굴절률의 가정값, 및 입력된 막두께 값에 기초하여 "KOBRA 21ADH" 또는 "KOBRA 21WR" 에 의해 계산된다.
상기의 측정에서, 평균 굴절률의 가정값은 "폴리머 핸드북" (JOHN WILEY & SONS, INC) 및 여러 광학 필름들의 카탈로그에 리스트된 값들을 사용할 수도 있다. 만일, 평균 굴절률이 알려져 있지 않다면, Abbe 굴절계를 사용하여 측정할 수도 있다. 주요 광학 필름들의 평균 굴절률이 이하에 예시된다.
셀룰로오스아실레이트 (1.48), 시클로올레핀 폴리머 (1.52), 폴리카보네이트 (1.59), 폴리메틸메타크릴레이트 (1.49), 폴리스티렌 (1.59)
이들 평균 굴절률의 가정값과 막두께가 입력되면, "KOBRA 21ADH" 또는 "KOBRA 21WR" 는 nx, ny 및 nz 를 계산한다. 또한, 그 계산된 nx, ny 및 nz 르르 사용하면, Nz = (nx-nz)/(nx-ny) 가 계산된다.
(분자 배향축)
분자 배향축은, 70 mm ×100 mm 의 시료가 25℃, 65%RH 에서 2 시간동안 그 습도가 조절될 때 얻어진 위상차를 사용하여 자동 복굴절계 {Oji Scientific Instruments. Co., Ltd.로부터 입수가능한 "KOBRA 21ADH"} 에 의해 계산된다.
(투과율)
20 mm ×70 mm 의 시료에 대한 가시광 (615 nm) 의 투과율이 투명도 측정기 (KOTAKI Co., Ltd. 로부터 입수가능한 "AKA 광전관 비색계") 에 의해 25℃, 65%RH 에서 측정된다.
(분광 특성)
13 mm ×40 mm 의 시료에 대한 300 내지 450 mm 의 파장을 갖는 광의 투과율이 분광광도계 (HITACHI Co., Ltd. 로부터 입수가능한 "U-3210") 에 의해 25℃, 65%RH 에서 측정된다. 경사 폭은 72% 내지 5% 의 파장을 사용하여 얻어진다. 한계 파장은 {(경사 폭/2)+5%} 의 파장으로 나타났다. 흡수 에지는 0.4% 의 투과율의 파장으로 나타났다. 이러한 팩터들에 기초하여, 380 nm 및 350 nm 의 파장을 갖는 광의 투과율이 평가된다.
명세서에서, 각도에 있어서, "+" 는 시계 반대방향을 의미하고 "-" 는 시계방향을 의미한다. 각도 방향에서 절대값 0°방향은, 액정 표시 장치의 위쪽 방향 및 아래쪽 방향을 12시 및 6시 방향으로 할 때, 3 시 방향 (화면의 오른쪽 방향) 을 의미한다. 또한, "지상축" 은 최대 굴절률을 제공하는 방향을 의미한다. "가시광 영역" 은 380 nm 내지 780 nm 의 파장의 영역을 의미한다. 또한, 굴절률의 측정 파장은 달리 언급하지 않는다면 가시광 영역에서 λ= 550 nm 에서의 값을 지칭한다.
축들 간 또는 방향들 간의 각에 대해, "평행", "수직", "45°" 등은 엄격한 의미로 되지 않고, "실질적으로 평행", "실질적으로 수직", "실질적으로 45°" 등을 의미한다. 즉, 목적이 달성될 수 있는 영역 내에서의 약간의 편차는 허용된 다. 예를 들어, "평행" 은 교차각이 실질적으로 0°, 예를 들어 -10°내지 10°, 바람직하게는 -5°내지 5°, 더욱 바람직하게는 -3°내지 3°인 것을 의미한다. "수직"은 교차각이 실질적으로 90°, 예를 들어 80°내지 100°, 바람직하게는 85°내지 95°, 더욱 바람직하게는 87°내지 93°인 것을 의미한다. "45°" 는 교차각이 실질적으로 45°, 예를 들어 -35°내지 55°, 바람직하게는 40°내지 50°, 더욱 바람직하게는 42°내지 48°인 것을 의미한다.
명세서에서, "편광판"은, 달리 언급하지 않으면, 긴 편광판 및 액정 표시 장치에 적합한 크기로 재단된 편광판 양자를 포함하는 것으로 의도된다 (명세서에서, "재단" 은 "편칭", "트리밍" 등을 포함하는 것으로 의도된다). 명세서에서, 비록 "편광자" 및 "편광판" 이 구별되어 사용될지라도, "편광판"은 "편광자" 를 보호하기 위한 보호막이 "편광자" 의 적어도 하나의 면상에 적층되는 적층 구조를 의미한다. 편광판이 광학보상막을 포함하는 경우, 보호막은 광학보상막으로서 사용될 수도 있다. 광학보상막이 지지체에 적층된 액정 분자들을 갖는 광학 이방성층을 포함하는 경우, 보호막은 광학보상막의 지지체로서 사용될 수도 있다. 또한, 본 발명의 편광판은 지지체를 포함할 수도 있다. 또한, 몇몇 경우에는, "광학보상막"은 광학 이방성층과 동일한 의미를 가질 수도 있다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시형태들이 설명된다.
<액정 표시 장치>
(액정 표시 장치의 구성)
본 발명의 일 양태에 따른 액정 표시 장치는, 그들 중 하나가 전극을 갖는, 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 기판, 그 한 쌍의 기판 사이에 개재되고 전압 무인가시 한 쌍의 기판의 면들에 실질적으로 평행하게 배향된 네마틱 액정 재료를 포함하는 액정층을 포함하는 액정셀, 및 액정셀의 적어도 하나의 외측에 배치된 편광판을 포함한다. 액정 표시 장치에서, 편광판은 제 1 보호막, 제 2 보호막, 및 광확산층을 이 순서로 포함한다. 광확산층은 투광성 수지 및 그 투광성 수지의 굴절률과는 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하는 층이다. 또한, 광확산층의 내부 헤이즈는 45% 내지 80% 이다.
TN 형 액정 표시 장치, ECB 형액정 표시 장치, 또는 IPS 형 액정 표시 장치는 본 발명의 액정 표시 장치로서 사용된다.
ECB 형 액정 표시 장치는 전압 무인가시 백 화상이 표시되고, 고전압 인가 시에는 투과율이 저하되어 흑 화상이 표시되는 노멀리 화이트 모드를 갖는다. 전압 인가 시, 광학보상막의 Re 값이 액정층의 리타데이션 값과 동일하게 될 때 흑 화상이 표시된다. 이러한 구성으로, 높은 콘트라스트의 화상이 넓은 범위에 걸쳐 얻어질 수 있고, 하프톤 표시 영역에서 어떠한 계조 반전도 발생하지 않는다.
또한, ECB 형 액정 표시 장치가 본 발명의 액정 표시 장치로서 사용되는 경우, 편광자의 흡수축과 액정층의 배향 처리 방향 간의 교차각은 바람직하게는 40 내지 50°의 범위 내에 있고, 더욱 바람직하게는 45°이다.
TN 형 액정 표시 장치는, 전압 무인가 시에는 백 화상이 표시되고, 고전압 인가시에는 투과율이 저하되어 흑 화상이 표시되는 노멀리 화이트 표시 모드를 갖는다. 전압 인가시, 광학보상막의 Re 값이 액정층의 리타데이션 값과 동일하게 되는 경우 흑 화상이 표시된다. 이러한 구성으로, 높은 콘트라스트 화상이 넓은 범위에 걸쳐 얻어질 수 있다. 편광자의 흡수축이 화면의 수평 방향에 대해 45°또는 -45°만큼 경사진 경우, 편광자의 흡수축과 액정층의 배향 처리 방향 간의 교차각은, 바람직하게는 -10°내지 10°의 범위 내에 있고, 더욱 바람직하게는 0°이다. 또한, 편광자가 화면의 수평 방향에 대해 평행하거나 90°만큼 경사진 경우, 편광자의 흡수축과 액정층의 배향 처리 방향 간의 교차각은 바람직하게는 20 내지 70°의 범위 내에 있다.
또한, IPS 형 액정 표시 장치는, 전압 무인가 시 흑 화상이 표시되고, 고전압 인가 시에는 투과율이 증가되어 백 및 흑 화상이 표시되는 노멀리 블랙 표시 모드를 갖는다. 흑 화상의 시야각은 광학보상막의 Re 및 Rth 값을 최적화함으로써 확대될 수 있다. 이러한 구성으로, 액정셀로부터의 관찰자측에서의 편광판에서, 편광자의 흡수축과 액정층의 배향 처리 방향 간의 교차각은 바람직하게는 80 내지 100°의 범위 내에 있고, 더욱 바람직하게는 90°이다. 사이에 개재된 액정셀을 갖는 관찰자측으로부터 멀리 떨어진 편광판에서, 편광자의 흡수축과 액정층의 초기 배향 처리 방향 간의 교차각은 바람직하게는 -10 내지 10°의 범위 내에 있고, 더욱 바람직하게는 0°이다.
광확산층은 제 2 보호막상에 적층된다. 이러한 광확산층은 콘트라스트 시야각을 확대하고, 색 시야각의 변화를 작게 만들고, 계조 반전을 감소시키고, 표시 스폿들을 감소시키는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치에서, 적어도 하나의 광학보상막이 편광판과 액정층 간에 개재되는 것이 바람직하다.
광학보상막은 특별히 제한되는 것이 아니라, 그것이 광학 보상 기능을 갖는 한 임의의 구성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 광학보상막은 복굴절 폴리머 필름 또는 투명 지지체 및 그 투명 지지체 상에 형성된 액정 분자들을 포함하는 광학 보상층을 포함하는 적층 구조일 수도 있다. 후자의 경우, 편광판의 액정층에 더 가까운 투명 보호막은 광학보상막의 지지체로서 사용될 수도 있다. 즉, 편광판은 광학 보상층을 가질 수도 있다.
TN 및 ECB 형 액정 표시 장치용 광학보상막은 디스코틱 구조 단위를 갖는 광학보상막인 것이 바람직하다. 본 발명에서, 디스코틱 구조 단위를 갖는 광학보상막의 배향 제어 방향은 편광판의 편광자의 흡수축에 실질적으로 펴행한 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 표시 장치에서, 디스코틱 구조 단위의 디스크 평면은, 편광자 (또는 투명 지지체 평면) 에 대해 경사지고, 디스코틱 구조 단위의 디스크 평면과 편광자 (또는 투명 지지체 평면) 간의 각은 광학보상막의 필름 평면에 수직인 방향 (즉, 두께 방향) 으로 변화되는 것이 바람직하다. 이러한 액정 표시 장치에서는, 콘트라스트 시야각 및 계조 반전 없이 화상을 획득하는 것이 가능하다.
본 발명에서 사용된 광학보상막은, 배향된 투명 지지체 및 그 지지체 상에 형성된 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물을 포함하는 광학보상막에 부가하여, 연신가능한 필름을 포함하는 광학보상막일 수도 있다. 광학보상막은, 전압 무인가 시에 흑 화상이 표시되는 노멀리 블랙 표시 모드의 액정셀이 2 이상의 화소 영 역들을 가지며, 각각의 화소 영역은 네마틱 액정 재료의 분자들의 상이한 초기 배향 상태들을 갖는 2 이상의 영역들, 또는 네마틱 액정 재료의 분자들의 배향 방향이 전압 인가시 연속적으로 변화되는 2 이상의 영역들을 갖는 액정 표시 장치에 대한 흑 표시의 경사 방향에서의 광 누설을 감소시키는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치에서, 액정셀의 하나의 화소는 2 이상의 화소 영역들을 가지며, 그 화소 영역들은 액정 분자들의 상이한 초기 배향 상태들 또는 전압 인가시에 연속적으로 변화되는 액정 분자들의 상이한 배향 방향들을 갖도록 구성될 수도 있다.
그러한 구성은 전압 인가에 의해 액정 분자들이 기판 법선에 대해 경사지는 ECB 형 액정 표시 장치에 특히 효과적이다. 또한, 액정 분자들은 한 방향으로 경사지기 때문에, 하나의 화소를 상이한 초기 배향 상태들을 갖는 2 이상 (특히, 2 또는 4 이상) 의 화소 영역들로 분할하고 그 화소 영역들을 평균화함으로써, 휘도 및 색조가 바이어싱되는 것이 억제될 수 있다.
또한, 본 발명은 편광자의 흡수축이 액정 표시 장치의 화면의 수평 방향에 평행하거나 수직인 액정 표시 장치에 관한 것이다 (이하, 이러한 양태는 때때로 바람직한 양태 (I) 로서 지칭된다).
종래의 액정 표시 장치들에서, 편광판은 심각한 환경들하에서 수축된다. 특히, 편광판은 화면의 장변 및 단변에 평행한 방향으로 최대 수축을 나타낸다. 수축 또는 연신과 같은 탄성력이 그러한 편광판에 사용되는 필름에 인가되는 경우, 리타데이션이 변화된다. 편광판의 흡수축이 리타데이션의 발생 방향과 45 °로 교차하는 구성에서, 광 투과율은 최대로 되고, 이것은 광 누설로서 관찰된다.
종래의 ECB 형 액정 표시 장치들 또는 TN 형 액정 표시 장치들에서, 편광판의 흡수축은 화면의 수평 방향, 즉 편광판의 단부의 장변 방향과 45°로 교차한다. 편광판의 수축 방향은 편광판의 단부의 장변 및 단변 방향들에 평행하기 때문에, 광 누설은 이러한 배치에서 최대가 된다. 따라서, 편광판의 흡수축을 화면의 수평 방향, 즉 편광판의 단부의 장변 방향에 평행 또는 수직으로 함으로써, 특히 ECB 형 액정 표시 장치들 또는 TN 형 액정 표시 장치들에서 광 누설이 억제될 수 있다는 것이 발견되었다. 그러한 ECB 형 액정 표시 장치들의 실시예가 도 2 를 참조하여 이후에 설명될 것이다.
TN 형 액정 표시 장치는 고 콘트라스트를 갖는 고 품질 화상을 고정밀도로 표시하는 TFT 구동 방법을 사용한다. TFT 구동의 경우, 게이트 배선 및 신호 (또는 소스) 배선은 화면의 수평 및 수직 방향들로 배열된다. 편광판의 수축 방향이 이들 배선에 평행 또는 수직이기 때문에, 비록 편광판의 흡수축이 이들 배선에 평행 또는 수직으로 배열될지라도, 흡수축은 편광판의 최대 수축 방향, 즉 편광판의 단부의 장변 및 단변 방향들에 실질적으로 평행 또는 수직으로 배열되어, 광 누설을 억제한다. TN 형 액정 표시 장치의 실시예가 도 3을 참조하여 이후에 설명될 것이다.
한편, 편광판의 흡수축이 화면의 수평 방향에 평행하거나 수직인 구성을 갖는 상술된 종래의 액정 표시 장치들에서는, 화면이 화면의 정면으로부터 10°의 콘트라스트 이상의 각도 범위에서, 또는 화면의 정면으로부터 경사진 방향에서 관찰 될 때 색 변화의 양방향 대칭성이 열화되는 경우가 있다. 그러나, 특별한 특징을 갖는 광확산층을 포함하는 본 발명의 액정 표시 장치에서는, 양방향 대칭성이 개선되는 것이 확인된다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치의 구성은 IPS 형 액정 표시 장치에 적용될 수 있다. 본 발명의 액정 표시 장치의 구성이 IPS 형 액정 표시 장치에 적용되는 경우, 종래의 IPS 형 액정 표시 장치에서 흑 화상이 표시될 때 경사진 방향에서 누설된 광의 착색이 평균화되어, 무채색화되는 것이 발견되었다. 그러한 IPS 형 액정 표시 장치의 실시예가 도 4를 참조하여 이후에 설명될 것이다.
(본 발명의 액정 표시 장치의 실시형태들)
이하, 본 발명의 액정 표시 장치의 예시적인 실시형태들이 첨주된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
(ECB 형 액정 표시 장치)
도 1 은 액정 표시 장치, 특히 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 ECB 형 액정 표시 장치의 실시예를 도시하는 개략도이다.
도 1 을 참조하면, 액정 표시 장치는 액정셀 (5 내지 7) 및 그 액정셀 (5 내지 7) 의 양측에 배치된 한 쌍의 편광판 (1 및 2) 을 포함한다. 편광판 (1 및 2) 의 각각은 편광자 및 한 쌍의 보호막을 포함한다. 광확산층들 (도시하지 않음) 이 각각 상측 편광판 (1) 의 상측 보호막 (11) 의 편광자 (12) 의 외측 및 하측 편광판 (2) 의 하측 보호막 (21) 의 편광자 (22) 의 외측에 배치된다. 보호막 (11 및 21) 은 또한 광확산층의 지지체로서 사용된다. 또한, 각각 광학 보 상 기능을 갖는 상측 광학보상막 (14) 및 하측 광학보상막 (24) 는 각각 액정셀과 한 쌍의 편광판 사이에 배치된다. 상측 편광판 (1) 의 하측 보호막 (13) 은 또한 상측 광학보상막 (14) 의 지지체로서 사용될 수도 있다. 상측 편광판 (1) 은 광확산층, 부재 (11 내지 13), 및 바람직하게는 부재 (14) 를 포함하는 적층 구조이고 액정 표시 장치 내로 조립된다. 한편, 하측 편광판 (2) 의 상측 보호막 (23) 은 또한 하측 광학보상막 (24) 의 지지체로서 사용될 수도 있다. 하측 편광판은 광확산층, 부재 (21 내지 23), 및 바람직하게는 부재 (24) 를 포함하는 적층 구조이고 액정 표시 장치 내로 조립된다.
또한, 본 발명에서, 편광판 (1 및 2) 중 적어도 하나는 광확산층, 편광자 및 바람직하게는 광학보상막을 포함하는 적층 구조일 수도 있고 (예를 들어, 상측 편광판은 광확산층, 부재 (11 내지 13), 및 바람직하게는 부재 (14) 를 포함하는 적층 구조일 수도 있고), 편광판 (1 및 2) 의 양자는 도 1 에 도시된 상술된 적층 구조를 가질 필요는 없다. 즉, 액정 표시 장치는 광확산층, 편광자 및 바람직하게는 광학보상막을 포함하는 적층 구조을 가지기만 하면 된다. 따라서, 도 1에 도시된 구성은 제한을 갖지 않는다.
본 발명의 액정 표시 장치에서, 광확산층의 지지체는 또한 편광자들 중 하나의 보호막으로서 사용될 수도 있고, 바람직하게는 광학보상막의 투명 지지체는 또한 편광자들 중 다른 것의 보호막으로서 사용될 수도 있기 때문에, 광확산층, 보호막 (또한 지지체로서 사용됨), 편광자, 보호막 (바람직하게는 또한 투명 지지체로서 사용됨), 및 바람직하게는 광학보상막을 순서대로 포함하는 적층 구조를 갖는 편광판이 사용될 수도 있다. 이러한 편광판은 편광 기능을 가질 뿐아니라, 시야각, 특히 콘트라스트 시야각을 확대하고, 색 시야각의 변화를 작게 만들고, 계조 반전을 감소시키고, 표시 스폿들을 감소시키는 효과를 갖는다. 또한, 이러한 편광판은 바람직하게는 간단한 구성으로 액정 표시 장치를 정밀하게 광학적으로 보상하는 광학 보상 기능을 갖는 광학보상막을 포함한다. 액정 표시 장치에서, 광확산층, 보호막, 편광자, 투명 지지체, 및 바람직하게는 광학보상막은 장치의 외측으로부터 (액정셀로부터 먼 측으로부터) 순서대로 적층되는 것이 바람직하다.
편광자 (12 및 22) 의 흡수축 (12D 및 22D), 광학보상막 (14 및 24) 의 배향 방향, 및 액정 분자들 (6) 의 배향 방향은 상기 부재에 사용되는 재료, 표시 모드 및 상기 부재의 적층 구조 등에 따라 최적의 범위를 갖도록 조정될 수 있다. 높은 콘트라스트를 획득하기 위해, 편광자 (12 및 22) 의 흡수축 (12D 및 22D) 은 서로 실질적으로 수직하도록 배치된다. 그러나, 본 발명의 액정 표시 장치는 이러한 구성에 제한되지 않는다.
다음에, 도 1에 도시된 액정 표시 장치의 구성 및 동작이 더욱 상세히 설명될 것이다.
액정셀 (5 내지 7) 의 상측 기판 (5) 의 러빙 방향 (5RD) 및 하측 기판 (7) 의 러빙 방향 (7RD) 는 서로 평형하도록 설정되고, 액정층은 트위스트된 구조를 갖지 않고 평행한 배향에 있다. 상측 기판 (5) 및 하측 기판 (7) 은 각각 배향막 (도시하지 않음) 및 전극층 (도시하지 않음) 을 갖는다. 배향막은 액정 분자 (6) 를 배향하는 기능을 갖는다. 전극층은 액정 분자 (6) 에 전압을 인가하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 투명한 인듐-주석-산화물 (ITO) 이 전극층으로서 사용될 수도 있다. 평행 배향 모드에서, Δn=0.0854 (589nm, 20℃) 및 Δε=+8.5 의 액정 (예를 들어, Merck, Co., Ltd. 로부터 입수가능한 "MLC-9100") 이 상측 및 하측 기판 사이에 제공될 수도 있다.
여기서, 백 표시의 밝기는 두께 (d) 와 이방성 굴절률 (Δn) 의 곱 (Δn·d) 에 따라 변화된다. 최대 밝기를 획득하기 위해, 그 곱 (Δn·d) 은 0.2 내지 0.4 ㎛ 의 범위 내에 있도록 설정되는 것이 바람직하다. 적어도 하나의 편광자 흡수축은 그 축에 인접한 액정셀 배향 방향 (러빙 방향 RD) 과 약 45°로 교차하고, 상측 및 하측 편광자 흡수축 (12D 및 22D) 간의 교차각은 약 90°이며, 이것은 크로스 니콜을 나타낸다.
구동 전압이 액정셀 기판들 (5 및 7) 의 투명 전극들 (도시하지 않음) 에 인가되지 않는 비구동 상태에 있어서, 액정층의 액정 분자들 (6) 은 기판들 (5 및 7) 의 평면들에 실질적으로 평행하게 배향되고, 따라서 액정 분자들 (6) 의 복굴절 효과에 의해 변화된 평광을 갖는 광은 편광자 (12) 를 통과한다. 이 시점에서, 액정층의 곱 (Δn·d) 은 투과광이 최대 강도를 갖도록 설정된다. 한편, 구동 전압이 투명 전극들 (도시하지 않음) 에 인가되는 구동 상태에 있어서는, 액정 분자들 (6) 은 인가된 전압의 크기에 따라 기판들 (5 및 7) 의 평면에 수직으로 배향되는 경향이 있다. 그러나, 비록 액정 분자들 (6) 이 기판들 사이의 액정층의 두께 방향으로 중심에 가까운 기판 평면들에 실질적으로 수직으로 배향될지라도, 액정 분자들 (6) 은 기판들의 경계 근처의 기판 평면들에 대해 경사진 방향으로 배 향되기 때문에, 액정 분자들 (6) 은 액정층의 두께 방향으로 중심을 향해 연속적으로 비스듬히 배향된다. 그러한 상태 하에서, 완전한 흑표시를 얻는 것은 어렵다. 동시에, 기판의 경계 근처에서 경사진 액정 분자들의 평균 배향은 관찰각에 따라 변화되고 투과율 및 밝기가 시야각에 따라 변화되는 시야각 의존성을 갖는다.
이러한 문제를 극복하기 위해, 기판들의 경계들 근처에서 액정층의 잔류 위상차를 보상하는 광학보상막이 먼저 배치되어, 완전한 흑표시를 얻고, 이리하여 정면 콘트라스트 비를 개선하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 특허 문헌 1 에서 설명된 바와 같이, 연속적으로 비스듬히 배향된 액정층을 보상하는 광학 필름이 배치되어, 시야각 특성을 개선하는 것이 바람직하다. 또한, 액정 분자들 (6) 은 하프톤 표시에서 경사지기 때문에, 경사진 방향 및 반대 방향의 경사로부터 관찰될 때 액정 분자들 (6) 간의 복굴절의 차이에 기인하여 휘도 또는 색조에서의 차이가 발생한다. 액정 표시 장치가, 액정 표시 장치의 하나의 화소가 복수의 영역들로 분할되는 다중 도메인 구조를 사용하는 경우, 휘도 또는 색조의 시야각 특성은 평균화되고 따라서 개선된다.
특히, 하나의 화소를 액정 분자들의 상이한 초기 배향 상태들을 갖는 2 이상 (바람직하게는, 4 또는 8) 의 영역들로 분할하고 이들 영역들을 평균화함으로써, 시야각에 의존하는 휘도 및 색조가 바이어싱되는 것이 억제될 수 있다. 또한, 하나의 화소가 액정 분자들의 배향 방향이 전압의 인가 하에서 연속적으로 변화되는 2 이상의 상이한 영역들로 분할되는 경우에도 동일한 효과가 얻어진다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 양태들 중 하나에 따르면, 본 발명은 편광자의 흡수축이 액정 표시 장치의 화면의 수평 방향에 평행하거나 수직인 액정 표시 장치를 제공한다. 도 2는 편광자의 흡수축이 ECB 형 액정 표시 장치의 화면의 수평 방향에 평행하거나 수직인 것을 나타낸다.
또한, 도 2에 도시된 양태에서, 디스코틱 구조 단위를 포함하는 광학보상막의 배향 제어 방향은 편광자의 흡수축과 바람직하게는 40 내지 50°의 범위로, 더욱 바람직하게는 45°로 교차한다. 또한, 디스코틱 구조 단위를 포함하는 광학보상막의 배향 제어 방향은 액정층의 배향 처리 방향과 바람직하게는 -20 내지 20°로 교차한다.
(TN 형 액정 표시 장치)
다음에, 본 발명이 TN 형 액정 표시 장치에 적용되는 예시적인 실시형태는 도 3 을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 도 3은 또한 편광자의 흡수축이 TN 형 액정 표시 장치의 화면의 수평 방향에 평행하거나 수직인 것을 나타낸다. 여기서, 전계 효과 액정들로서 양의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정들을 사용하면, TFT (능동) 구동이 예로서 설명될 것이다.
액정셀 (5 내지 7) 은 상측 기판 (5), 하측 기판 (7), 및 이들 기판들 (5 및 7) 사이에 개재된 액정 분자들 (6) 을 갖는 액정층을 포함한다. 배향막 (도시하지 않음) 은 액정 분자들 (6) 과 접촉하는 기판들 (5 및 7) 의 면들 (이하 이들 면들은 때때로 "내면" 으로서 지칭된다) 상에 형성되고, 전압 무인가시 또는 저전압 인가시의 액정 분자들 (6) 의 배향은 배향막들에 행해지는 러빙 처리에 의해 제 어된다. 또한, 액정 분자들 (6) 을 갖는 액정층에 전압을 인가하는 투명 전극들 (도시하지 않음) 은 기판들 (5 및 7) 의 내면들 상에 형성된다.
TN 형 액정 표시 장치에서, 구동 전압이 전극들에 인가되지 않는 비구동 상태하에서, 액성셀 내의 액정 분자들 (6) 은 기판 평면들에 실질적으로 평행하게 배향되고, 배향 방향은 상측 및 하측 기판들 사이에서 90°로 트위스트된다. 투과형 표시 장치의 경우, 백라이트 유닛으로부터 방출된 광은 하부 편광판 (2) 을 통과한 후에 직선 편광을 갖는다. 직선으로 편광된 광은 액정층의 트위스트된 구조를 따라 전파하고, 편광면을 90°회전하고, 그 후, 상부 편광판 (1) 을 통과한다. 따라서, 표시 장치는 백 화상을 표시한다.
한편, 인가 전압이 증가되면, 액정 분자들 (6) 은 언트위스트 (untwist) 되면서 기판 평면에 수직으로 일어선다. 이상적인 고전압의 인가시의 TN 형 액정 표시 장치에서, 액정 분자들 (6) 은 거의 완전히 언트위스트되고, 따라서 기판 평면들에 거의 수직인 배향 상태를 갖는다. 이 시점에서, 액정층에는 트위스트된 구조가 없기 때문에, 하측 편광판 (2) 을 통과한 직선으로 편광된 광은 편광면을 회전하지 않고 전파하고 상측 편광판 (1) 의 흡수축으로 수직으로 입사한다. 따라서, 광은 차폐되고 표시 장치는 흑 화상을 표시한다.
이러한 방식으로, TN 형 액정 표시 장치는 편광된 광을 차폐 또는 투과시킴으로써 표시 장치로서의 기능을 달성한다. 일반적으로, 표시 품질을 나타내는 수치값으로서의 콘트라스트 비는 흑표시 휘도에 대한 백표시 휘도의 비로써 정의된다. 더 높은 콘트라스트 비는 더 높은 품질의 표시 장치를 제공한다. 콘트 라스트 비를 증가시키기 위해, 액정 표시 장치의 편광 상태를 유지시키는 것이 중요한다.
이하, TN 모드 액정셀의 구성의 실시예가 설명된다. 액정셀은 양의 유전율 이방성, 이방성 굴절률, Δn=0.0854 (589nm, 20℃) 및 Δε=+8.5 를 갖는 액정들을 러빙 및 배향함으로써 제조되고, 상측 및 하측 기판 (5 및 7) 사이에 개재된다. 액정층의 배향은 배향막 및 러빙 처리에 의해 제어된다. 액정 분자들의 배향 방향을 나타내는 디렉터, 소위 틸트각은 바람직하게는 약 0.1° 내지 10°의 범위 내에 있도록 설정된다. 이러한 실시형태에서, 디렉터는 3°이도록 설정된다. 러빙 처리는 상측 및 하측 기판들에 수직인 방향으로 수행되고, 틸트각의 크기는 러빙 강도 및 횟수에 의해 제어될 수 있다. 배향막들은 폴리이미드막을 도포 및 소성함으로써 형성된다. 액정층의 비틀림각의 크기는 상측 및 하측 기판들 사이의 러빙 방향에서의 교차각 및 액정 재료에 첨가되는 키랄제에 의해 정의된다. 이러한 실시형태에서, 60 ㎛ 정도의 피치를 갖는 키랄제가 첨가되어 비틀림각이 약 90°이도록 한다. 액정층의 두께 (d) 는 5 ㎛ 이도록 설정된다.
또한, 액정재료 (LC) 는 그것이 네마틱 액정인 한 특별히 제한되지 않는다. 유전율 이방성 Δε이 증가함에 따라, 구동 전압은 더욱 감소될 수 있다. 굴절률 이방성 Δn 이 감소함에 따라, 액정층의 두께 (갭) 는 더욱 두꺼워질 수 있어, 액정을 주입하고 밀봉하는데 걸리는 시간을 단축하고 갭의 불균형을 감소시킨다. 또한, Δn 이 증가함에 따라, 셀 갭은 더욱 감소될 수 있어, 더욱 높은 속 도의 응답을 허용한다. 일반적으로, Δn 은 0.04 내지 0.28 의 범위 내에 있도록 설정되고, 셀 갭은 1 내지 10 ㎛ 의 범위 내에 있도록 설정되고, Δn 과 d 의 곱은 0.25 내지 0.55 ㎛ 의 범위 내에 있도록 설정된다.
상측 편광자 (12) 의 흡수축 (12D) 및 하측 편광자 (22) 의 흡수축 (22D) 은 서로 실질적으로 수직으로 적층되고, 상측 편광자 (12) 의 흡수축 (12D) 및 액정셀의 상측 기판 (5) 의 러빙 방향 (배향축) (5RD) 은 서로 실질적으로 평행하게 적층되고, 하측 편광자 (22) 의 흡수축 (22D) 및 액정셀의 하측 기판 (7) 의 러빙 방향 (배향축) (7RD) 은 서로 실질적으로 평행하게 적층된다. 비록 투명 전극들 (도시하지 않음) 이 상측 및 하측 기판들 (5 및 7) 의 배향막들의 내측에 형성될 지라도, 액정셀 내의 액정 분자들 (6) 은 구동전압이 전극들에 인가되지 않는 비구동 상태 하에서 기판 평면들에 실질적으로 평행하게 배향되고, 따라서 액정 패널을 통과하는 편광된 광은 액정 분자들 (6) 의 트위스트 구조를 따라 전파하고 편광면을 90°만큼 회전시킨다. 즉, 액정 표시 장치는 비구동 상태 하에서 백표시를 실현한다. 한편, 액정 분자들 (6) 은 구동 상태 하에서 기판 평면들에 대해 소정의 각도로 경사진 방향으로 배향되고, 하측 편광판 (2) 을 통과한 광은 광학 보상층들 (14 및 24) 에 의해 액정층 내에서 리타데이션을 갖지 않고, 그것의 편광 상태가 변하지 않은 상태로 액정층 (6) 을 통과하고, 그 후 편광자 (12) 에 의해 차폐된다. 즉, 액정 표시 장치는 구동 상태 하에서 이상적인 흑표시를 실현한다.
광확산층 (도시하지 않음) 은 상측 편광판 (1) 의 상측 (관찰측) 보호막 (11) 의 편광자 (12) 의 외측에 또는 하측 편광판 (2) 의 하측 보호막 (21) 의 편 광자 (22) 의 외측에 배치된다. 보호막 (11 및 21) 은 또한 광확산층의 지지체로서 사용된다. 또한, 상측 및 하측 편광판의 액정셀 근처의 보호막 (23 및 13) 은 또한 광학 이방성층 (14 및 24) 의 지지체로서 사용될 수도 있고, 상측 및 하측 편광판 (1 및 2) 는 광학 이방성층 (14 및 24) 와 일체로 적층될 수도 있고, 그 적층된 구조는 액정 표시 장치 내로 조립될 수도 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에서, 광확산층의 지지체는 편광자들 중 하나의 보호막으로서 사용될 수도 있다. 바람직하게는, 광학 보상 시트의 투명 지지체는 또한 편광자들 중 다른 것의 보호막으로서 사용될 수도 있다. 즉, 광확산층, 투명 보호막 (또한 지지체로서 사용됨), 편광자, 투명 보호막 (바람직하게는 투명 지지체로서도 사용됨), 및 바람직하게는 광학 이방성층을 순서대로 포함하는 통합된 타원 편광판이 사용될 수도 있다. 이러한 통합된 타원 편광판은 콘트라스트 시야각을 확대하고, 색 시야각의 변화를 작게하고, 계조 반전을 저하시키며, 표시 스폿들을 감소시키는 효과를 갖는다. 또한, 이러한 통합된 타원 편광판은 광학 보상 기능을 갖는 광학 이방성층을 갖는 것이 바람직하다. 통합된 타원 편광판이 사용되는 경우, 간단한 구성으로 액정 표시 장치를 정밀하게 보상하는 것이 가능하다. 액정 표시 장치에서, 광확산층, 투명 보호막, 편광자, 투명 보호막, 및 바람직하게는 광학 이방성층이 장치의 외측 (액정셀로부터 먼 측) 으로부터 순서대로 적층된다.
또한, 액정 표시 장치가 하나의 필셀이 복수의 영역들로 분할되는 다중 도메인 구조를 사용하는 경우, 수직 및 수평 시야각 특성들은 평균화되어, 표시 품질을 개선한다.
(IPS 형 액정 표시 장치)
다음에, 본 발명이 IPS 형 액정 표시 장치에 적용되는 실시형태가 도 4 를 참조하여 상세히 설명된다.
도 4 에 도시된 액정 표시 장치는 액정셀 (5 내지 7), 그 사이에 개재된 액정셀을 갖는 상측 및 하측 편광판 (1 및 2) 을 포함한다. 액정셀 (5 내지 7) 은 액정셀 상측 기판 (5), 액정셀 하측 기판 (7) 및 이들 사이에 개재된 액정층 (6) 을 포함한다. 액정층 (6) 의 배향 방향은 기판 (5 및 7) 의 대향 평면들에 행해지는 러빙 처리의 방향 (5RD 및 7RD) 에 의해 제어된다.
상측 편광판은 한 쌍의 투명 보호막 (11 및 13) 과 이들 사이에 개재된 편광자 (12) 를 포함한다 (투명 보호막 (13) 은 액정셀에 더 가까운 측에 배치된다). 편광자 (12) 의 흡수축 (12D) 은 투명 보호막 (11 및 13) 의 롤 이동 방향 (MD 방향) (11D 및 13D) 에 실질적으로 평행하다. 편광자 (12) 의 흡수축 (12D) 이 MD 방향 (11D 및 13D) 에 실질적으로 평행한 경우, 기계적 안정성 및 광학 성능의 균일성의 개선의 효과가 얻어질 수 있다. 또한, 편광자 (12) 의 흡수축 (12D) 이 액정셀로부터 먼 측에 배치된 MD 방향 (11D) 에 실질적으로 평행한 경우, 편광판의 컬 또는 치수 변화의 방지 등의 기계적 신뢰성이 개선된다. 흡수축 (12D) 이 MD 방향 (13D) 에 수직인 경우에도 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 투명 보호막 (11 및 13) 의 두께 또는 강도가 충분한 경우, 흡수축 (12D) 이 보호막의 MD 방향 (11D 및 13D) 과 상이한 각도로 교차하는 경우에도 동일한 효과가 얻어진다.
하측 편광판은 도 4 에 도시된 상측 편광판과 동일한 구성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 편광자 (22) 는 편광자 (22) 의 액정셀에 더 가까운 측에서 보호막 (23) 의 MD 방향 (23D) 에 실질적으로 평행하거나 수직인 것이 바람직하다. 투명 보호막 (23 및 21) 의 MD 방향 (23D 및 21D) 이 서로 수직인 경우, 보호막들의 복굴절은 서로 상쇠되어, 액정 표시 장치로 수직으로 입사한 광의 광학 특성의 열화를 감소시킨다. 또한, MD 방향 (23D 및 21D) 이 서로 평행한 경우, 액정층에 남아 있을 수 있는 리타데이션은 보호막들의 복굴절에 의해 보상될 수도 있다.
도 5는 IPS 모드 액정셀을 도시하는 개략 측 단면도이다. 도 5는 비록 셀이 통상 매트릭스 형태의 전극들에 의한 복수의 화소들을 가질지라도 IPS 모드 액정셀의 하나의 필셀의 부분을 도시한다. 선형 전극 (91) 은 한 쌍의 투명 기판 (5 및 7) 의 내측에 형성되고, 배향 제어막 (도시하지 않음) 은 전극들 (91) 상에 형성된다. 기판 (5 및 7) 사이에 개재된 막대형 액정 분자들 (6) 은 전압 무인가시 선형 전극 (91)의 길이방향에 대해 약간의 각도를 형성하도록 배향된다. 또한, 이 경우, 유전율 이방성은 양인 것으로 추정된다. 전계 (9D) 가 인가되면, 액정 분자들 (6) 의 방향은 전기 인가 방향으로 변화된다. 편광판 (1 및 2) 을 소정의 각도로 배치함으로써 광 투과율으르 변화시키는 것이 가능하다. 또한, 기판 (7) 의 면과 전계 인가 방향 (9D) 간의 각은 바람직하게는 20°이하, 더욱 바람직하게는 10°이하이다. 즉, 기판 (7) 의 면은 전계 인가 방향 (9D) 에 실질적으로 평행한 것이 바람직하다. 이하, 본 발명에서, 기판 (7) 의 면과 20°이하의 각을 형성하는 전계는 일반적으로 평행한 전계로서 지칭된다. 또한, 전극 (91) 이 상측 및 하측 기판의 양쪽에 형성되는지 한 쪽에 형성되는지에 관계없이 동일한 효과가 얻어진다.
이러한 방식으로, IPS 모드 액정셀은 전압 무인가시 또는 저전압 인가시에 기판 면에 평행하게 배향된다. 배향은 일반적으로 배향막을 도포 및 러빙함으로써 제어된다. 그러나, 배향 스폿들이 이러한 배향 처리에서 발생하기 쉽다. 상술된 바와 같이, IPS 모드 액정셀은 기판 면에 평행하게 배향되기 때문에, 이러한 배향 스폿들은 큰 리타데이션을 발생시켜, 특히 흑표시시에 광 누설의 불균형된 휘도 스폿들을 초래한다. 한편, VA, TN 및 OCB 모드에서, 액정 분자들은 흑표시시 기판 면에 수직으로 배향되기 때문에, 배향 스폭들이 클지라도 리타에이션이 작기 때문에 휘도 스폿들이 작다.
도 6 은 고속 응답 및 고투과율을 갖는 IPS 모드 액정셀을 도시하는 개략 단면도이다. 도 5와는 달리, 도 6은 절연층 (93) 이 두 개의 전극 사이에 개재되어 있는 이중층 구조를 도시한다. 하측 전극은 패턴화되지 않은 전극 또는 선형 전극일 수도 있다. 상측 전극은 바람직하게는 선형 전극이지만, 그것이 하특 전극 (92) 으로부터 전계를 통과시키도록 하는 형상을 갖는 한, 네트 매듭 형상 (net knot-like shape), 나선 형상, 도트 형상 등과 같은 임의의 형상을 가질 수도 있다. 또한, 중성 전위를 갖는 플로팅 전극이 추가될 수도 있다. 또한, 절연층 (93) 은 SiO 또는 니트라이드 옥사이드 등의 무기 재료 및 아크릴 또는 에폭시 등의 유기 재료 중 임의의 것으로 이루어질 수도 있다.
IPS 모드에서, 콘트라스트 비는 높은 투과율에 의해 증가되기 때문에, 흑표시시 면내 배향 스폿들에 기인한 휘도 스폿들은 관찰되기 쉽다. 또한, 전계 강도가 높기 때문에, 휘도 스폿들은 또한 저전압 인가시에 발행하기 쉽다.
양의 유전율 이방성 Δε 을 갖는 네마틱 액정은 액정 재료 (LC) 로서 사용된다. 액정층의 두께 (갭) 는 2.8 ㎛ 이상 및 4.5 ㎛ 이하이다. 이러한 방식으로, 리타데이션 (Δn·d) 이 0.25 ㎛ 이상 및 0.32 ㎛ 인 경우, 투과율은 가시광 파장의 범위에서 작은 파장 종속성을 갖기 때문에, 투과율 특성은 더욱 쉽게 얻어질 수 있다. 이후에 설명될 배향막 및 편광판의 조합에 의해, 액정 분자들이 러빙 방향으로부터 전계 인가 방향으로 45° 만큼 회전되는 경우, 최대 투과율이 얻어질 수 있다. 또한, 액정층의 두께 (갭) 는 폴리머 비드들에 의해 제어된다. 물론, 글래스 비드, 글래스 파이버 및 수지로 이루어진 필러형 스페이서에서 동일한 갭이 얻어질 수 있다. 또한, 액정 재료 (LC) 는 그것이 네마틱 액정인 한 특별히 제한되지 않는다. 유전율 이방성 Δε 이 증가함에 따라, 구동 전압이 더욱 감소될 수 있다. 굴절률 이방성 Δn 감소됨에 따라, 액정층의 두께 (갭) 은 더욱 두꺼워질 수 있어, 액정을 주입 및 밀봉하는데 걸리는 시간을 단축하고 갭의 불균형을 감소시킨다.
또한, IPS 모드에서, 본 발명의 편광판은 본 발명의 액정 표시 장치에 적요될 수도 있다. 상술된 바와 같이, 광확산층의 지지체는 편광자들 중 하나의 보호막으로서 사용될 수도 있다. 바람직하게는, 광학보상막의 투명 지지체는 또한 편광자 중 다른 것의 보호막으로 사용될 수도 있기 때문에, 광확산층, 보호막 (또한 지지체로서 사용됨), 편광자, 보호막 (바람직하게는 또한 투명 지지체로서 사용됨), 및 바람직하게는 광학보상막을 순서대로 포함하는 통합된 타원 편광판이 사용될 수도 있다. 이러한 통합된 타원 편광판은 편광 기능 뿐아니라 시야각, 특히 콘트라스트 시야각을 확대하고, 색 시야각의 변화를 작게 하고, 계조 반전을 저하시키고, 표시 스폿들을 감소시키는 효과를 갖는다. 또한, 이러한 통합된 타원 편광판은 광학 보상 기능을 갖는 광학보상막을 갖는 것이 바람직하다. 통합된 타원 편광판이 사용되는 경우, 간단한 구성으로 액정 표시 장치를 정밀하게 보상하는 것이 가능하다. 액정 표시 장치에서, 광확산층, 보호막, 편광자, 투명 지지체, 및 바람직하게는 광학보상막이 장치의 외측 (액정셀로부터 먼측) 으로부터 순서대로 적층된다.
본 발명에 사용되는 액정 표시 장치는 상술된 표시 모드에 부가하여 OCB 모드, VA 모드, HAN 모드, 및 STN 모드에 효과적이다.
본 발명의 액정 표시 장치는 상술된 구성에 제한되는 것이 아니라 다른 부재들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 칼라 필터가 액정셀과 편광자 사이에 개재될 수도 있다. 또한, 개별 광학보상막이 액정셀과 편광판 간에 개재될 수도 있다. 또한, 투광형 액정 표시 장치의 경우, 냉음극 또는 열음극 형광관, 발광 다이오드, 전계 방출 디바이스, 또는 일렉트로루미네슨스 디바이스 등의 광원을 갖는 백라이트 유닛이 액정셀의 후방에 배치될 수도 있다. 또한, 본 발명의 액정 표시 장치는 반사형일 수도 있다. 이러한 경우, 단 하나의 편광판이 관찰측에 배치될 수도 있고, 반사막이 액정셀의 하측 기판의 내측 또는 액정셀의 후방에 배 치된다. 물론, 광원을 사용하는 프런트 라이트 유닛은 액정셀 관찰측에 제공될 수도 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 화상 직시형, 화상 투사형 및 광 변조형 표시 장치를 포함한다. 본 발명은 TFT 또는 MIM 등의 3 또는 2 단자 반도체 디바이스를 사용하는 능동형 매트릭스 액정 표시 장치에 특히 효과적이다. 물론, 본 발명은 또한 시분할 구동이라 불리는 STN 형으로 표현되는 수동형 매트릭스 액정 표시 장치에 효과적이다.
본 발명의 액정 표시 장치는 특정의 광확산층을 갖는 편광판에 의해 콘트라스트 시야각을 확대하고, 색 시야각의 변화를 작게하고, 계조 반전을 저하시키고, 휘도 스폿들 및 칼라 스폿들 등의 표시 스폿들을 감소시키는 효과를 갖는다. 또한, 편광판의 보호막의 지상축과 편광판의 흡수축 간에 특정의 관계를 설정함으로써, 액정 표시 장치의 시야각이 개선될 수 있다. 또한, 광학보상막이 편광판과 액정셀 간에 개재되는 경우, 시야각은 더욱 개선될 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명은, 그들 중 적어도 하나는 전극을 갖는, 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 기판, 상기 한 쌍의 기판의 대향 평면들의 각각의 배향축에 의해 배향되도록 제어되는 액정 분자들을 포함하는 액정층, 및 그들 사이에 상기 액정층이 개재되며, 점착제층, 광학 보상 시트, 편광자 및 보호층을 순서대로 적층함으로써 형성되는 한 쌍의 편광판을 포함하며, 여기서 편광판의 흡수축 방향은 표시 장치의 화면의 수평 방향 또는 수직 방향과 5°이상 및 40°이하의 각을 형성하는, 액정 표시 장치를 제공한다 (이하, 이러한 양태는 때때로 바람직한 양태 (II) 로서 지칭된다).
본 발명자들은, 액정 패널이 가열되는 경우 (즉, 열 왜곡으로 인한 광 누설이 현저하게 관찰되는 상태로서 고온의 건조기로 들어가고 그 후 나오는 경우), 액정 패널의 주변 또는 코너에서 발생하는 열 왜곡으로 인한 광 누설은, 종래의 TN 모드 액정 표시 장치에서와 같이, 편광판의 단부 라인과 편광판의 흡수축 방향 사이에 45°의 각도를 형성하도록 펀칭된 편광판을 사용하는 액정 표시 장치에 비해, 편광판의 흡수축 방향이 45°로부터 편향되는 각도, 즉 편광판의 흡수축 방향과 편광판의 단부 라인 사이에 40°이하의 교차각으로 펀칭된 편광판을 사용하는 액정 표시 장치에서 감소된다는 것을 발견했다.
광 누설의 이러한 감소의 이유는, 열 왜곡으로 인한 광학 보상 시트의 부분에서 발생하는 위상차의 지상축의 대부분은 편광의 단부 라인에 실질적으로 평행하거나 수직이기 때문이며, 편광판의 단부 라인과 편광판의 흡수축 방향 간에 45°의 각을 형성하도록 펀칭된 편광판이 사용되는 경우, 열 왜곡으로 인한 광학 보상 시트의 부분에서 발생하는 위상차의 지상축과 편광판의 흡수축 방향 간의 교차각은 45°로 되고, 따라서, 광 누설은 최대가 된다.
한편, 편광판이 편광판의 흡수축 방향이 편광판의 단부 라인에 대해 45°로부터 편향된 각도로 펀칭되는 경우, 열 왜곡으로 인한 광학 보상 시트의 부분에서 발생하는 위상차의 지상축과 편광판의 흡수축 방향 간의 교차각은 45°로부터 편향되고, 따라서, 광 누설은 최대로 되지 않는다. 따라서, 광학 보상 시트의 부분에서 발생하는 위상차에 기인하여 누설되는 광은 감소되는 것이 발견되었다.
또한, 본 발명자들은 화상 밝기, 색 등의 양방향 대칭성의 개선의 견지에서 편광판의 흡수축 방향과 편광판의 변들 간에 5°이상의 각을 형성하는 것이 바람직하다는 것을 발견하였고, 이것은 바람직한 양태 (II) 로서 제공된다.
본 발명이 통상적으로 사용되는 TN 모드 투과형 액정 표시 장치와 같은 TN 모드 투과형 액정 표시 장치에서 사용되는 경우, 관찰자측의 편광판의 흡수축 방향 (TN2) 과 백라이트 측의 편광판의 흡수축 방향 (TN13) 은 서로 수직이 되도록 적층되고 (크로스 니콜 배열), 관찰자측의 편광판의 흡수축 방향 (TN2) 과 액정셀의 관찰자측의 전극 기판의 러빙 방향 (배향 제어 방향) (TN6) 은 서로 평행하도록 적층되며, 백라이트 측의 편광판의 흡수축 방향 (TN13) 과 액정셀의 백라이트측의 기판의 러빙 방향 (배향 제어 방향) (TN9) 은 서로 평행하도록 적층된다 (도 7 참조). 편광판의 흡수축 방향 또는 액정셀의 러빙 방향이 45°경사각을 갖는 통상의 TN 모드 투과형 액정 표시 장치와 다른 TN 모드 투과형 액정 표시 장치에서 (도 8B 참조), 편광판의 흡수축 방향 (TN2 및 TN13) 과 편광판의 단부 라인 간의 교차각이 45° 로부터 편향되기 때문에 (도 8A 참조), 액정셀의 러빙 방향 (TN6 및 TN9) 과 액정셀 또는 편광판의 단부 라인 간의 교차각은 또한 45°로부터 편향된다.
또한, 본 발명의 편광판은 또한 TN 모드 및 ECB 모드 액정셀에 부가하여, OCB (Optically Compensatory Bend) 모드, VA (Vertically Aligned) 모드, IPS (In-Plane Switching) 모드 등을 사용하는 액정 표시 장치에 이롭게 사용될 수도 있다.
즉, 본 발명의 액정 표시 장치는 TN, ECB, OCB, VA, IPS 모드 등에 적용될 수 있다.
또 다른 양태 (III-1) 에 따르면, 본 발명은, 그들 중 적어도 하나는 투명 전극을 갖는 한 쌍의 제 1 및 제 2 대향 기판; 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 대향 기판 사이에 개재된 액정층으로서, 액정 분자들은 전압 무인가시에 제 1 및 제 2 대향 기판의 면들에 실질적으로 평행하게 배향되고 제 1 및 제 2 대향 기판 간의 비틀림각은 45°이하인, 상기 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하는 복수의 전극을 포함하는 복수의 화소를 포함하며, 액정 표시 장치는 노멀리 화이트 모드로 화상을 표시하고, 복수의 화소 각각은 액정층에 상이한 전압들을 인가하는 제 1 서브 화소 및 제 2 서브 화소를 가지며, 상기 액정 표시 장치는 O 내지 n 계조를 나타내도록 적응되고 (n 은 1 이상의 정수이고, 더욱 높은 n 은 더욱 높은 휘도를 갖는 계조를 나타냄), 제 1 및 제 2 서브 화소들의 액정층에 인가되는 실효 전압 V1(k) 및 V2(k) 는 액정 표시 장치가 적어도 k 계조 (0<k≤n-1) 를 나타내는 경우 다음의 관계를 만족시키는, 액정 표시 장치를 제공한다.
|V1(k)-V2(k)|>0 (볼트)
또 다른 양태 (III-2) 에 따르면, 본 발명은, 그들 중 적어도 하나는 투명 전극을 갖는 한 쌍의 제 1 및 제 2 대향 기판 사이에 개재된 액정층으로서, 액정 분자들은 전압 무인가시에 제 1 및 제 2 대향 기판의 면들에 실질적으로 평행하게 배향되고 제 1 및 제 2 대향 기판 간의 비틀림각은 약 90°인, 상기 액정층; 및 상기 액정층에 전압을 인가하는 복수의 전극을 포함하는 복수의 화소를 포함하며, 액정 표시 장치는 노멀리 화이트 모드로 화상을 표시하고, 복수의 화소 각각은 액정 층에 상이한 전압들을 인가하는 제 1 서브 화소 및 제 2 서브 화소를 가지며, 상기 액정 표시 장치는 O 내지 n 계조를 나타내도록 적응되고 (n 은 1 이상의 정수이고, 더욱 높은 n 은 더욱 높은 휘도를 갖는 계조를 나타냄), 제 1 및 제 2 서브 화소들의 액정층에 인가되는 실효 전압 V1(k) 및 V2(k) 는 액정 표시 장치가 적어도 k 계조 (0<k≤n-1) 를 나타내는 경우 다음의 관계를 만족시키는, 액정 표시 장치를 제공한다.
|V1(k)-V2(k)|>0 (볼트)
상술된 양태들에 따르면, 양호한 시야각 특성과 γ 특성의 감소된 시야각 의존성을 갖는 노멀리 화이트 모드의 액정 표시 장치가 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 양태에 따르면, γ 특성의 감소된 시야각 의존성, 흑표시시의 경사진 방향으로의 감소된 광 누설, 양호한 시야각 특성, 및 양호한 관찰 콘트라스트를 갖는 노멀리 화이트 모드의 액정 표시 장치가 제공될 수 있다.
이제, 본 발명의 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 구성이 도 10을 참조하여 설명된다. 도 10에서, 상측은 장치의 표시 평면을 나타내고 하측은 장치의 후방측을 나타낸다.
도 10은 본 발명이 ECB 형 액정 표시 장치에 적용되는 실시형태를 도시하는 개략도이다. 도 10 에 도시된 액정 표시 장치 (100) 는 ECB 모드 액정셀 (309 내지 313), 그 액정셀의 양면에 배치된 한 쌍의 평광판, 상측 편광판 (301 내지 306) 및 하측 편광판 (316 내지 321) 을 포함한다. 상측 광학보상막 (307) 및 하측 광학보상막 (314) 은 각각 상측 편광판과 액정셀 사이 및 하측 편광판과 액정 셀 사이에 개재된다.
상측 편광판은 상측 편광자 (303) 및 그 사이에 상측 편광자 (303) 를 갖는 한 쌍의 보호막을 포함하고, 하측 편광판은 하측 편광자 (318) 및 그 사이에 하측 편광자 (318) 를 갖는 한 쌍의 보호막 (316 및 320) 을 포함한다. 상측 광학보상막 (307) 및 하측 광학보상막 (314) 은 각각 상측 편광판 및 하측 편광판과 일체로 적층될 수도 있고, 그 적층된 구조는 액정 표시 장치 내로 조립될 수도 있다. 예를 들어, 광학보상막 (307 및 314) 이 액정성 화합물로 형성된 광학 이방성층이라면, 상측 편광판의 하측 보호막 (305) 은 또한 상측 광학보상막 (307) 으로서의 광학 이방성층의 지지체로서 사용될 수도 있고, 하측 편광판의 상측 보호막 (316) 은 하측 광학보상막 (314) 으로서의 광학 이방성층의 지지체로서 사용될 수도 있다.
배향막 (도시하지 않음) 및 전극층 (도시하지 않음) 은 각각 액정셀 (309 내지 313) 의 상측 기판 (309) 및 하측 기판 (312) 의 내측에 형성된다. 배향막의 내면은 미리 러빙 처리가 되어 있고, 배향 제어 방향 (310 및 313) 은 러빙 축에 의해 정의된다. 상측 기판 (309) 및 하측 기판 (312) 의 배향 제어 방향 (예를 들어, 러빙 방향) (310 및 313) 은 서로 평행하도록 설정되고, 액정층은 트위스트 구조를 갖지 않고 평행하게 배향된다. 배향막은 액정 분자들 (311) 을 배향하는 기능을 갖는다. 평행 모드에서, 양의 유전율 이방성 Δε 을 갖는 네마틱 액정 재료는 상측 및 하측 기판 기판 사이에 충전된다. 액정층의 두께가 d 이고 네마틱 액정 재료의 굴절률 이방성이 Δn 이라고 가정하면, 그 곱 Δn·d 는 백표시 시의 밝기에 영향을 미친다. 최대 밝기를 얻기 위하여, 그 곱 이 0.2 내지 0.4 ㎛ 의 범위 내에 있도록 액정셀이 설계되는 것이 바람직하다.
이러한 실시형태의 액정 표시 장치 (100) 에서, 상측 편광자 (303) 및 하측 편광자 (318) 는 상측 편광자 (303) 의 흡수축 (304) 이 하측 편광자 (318) 의 흡수축 (319) 에 수직하도록 배치되어, 노멀리 화이트 모드로 화상을 표시한다. 구체적으로, 구동 전압이 액정셀 기판 (309 및 312) 의 투명 전극 (도시하지 않음) 에 인가되지 않는 비구동 상태에서, 액정층 내의 액정 분자들은 기판 (309 및 312) 의 평면들에 45°이하로 실질적으로 평행하도록 배향되고, 따라서, 하측 편광자 (318) 을 통과하고 액정 분자들 (311) 의 복굴절 효과에 의해 변화된 편광을 갖는 광은 편광자 (303) 를 통과한다. 이 때, 액정층의 그 곱 Δn·d 은 투과광이 백표시를 위해 최대 강도를 갖도록 설정된다. 한편, 구동 전압이 투명 전극 (도시하지 않음) 에 인가되는 구동 상태에서, 액정 분자들 (311) 은 인가된 전압의 크기에 따라 기판 (309 및 312) 의 면들에 수직으로 배향되고, 하측 편광자 (318) 을 통과한 편광된 광은 그것의 편광 생태가 변화되지 않는 상태로 흑표시를 위해 상측 편광자 (303) 에 의해 흡수된다. 액정층에 인가된 전압을 변경함으로써, 액정 분자들 (311) 의 복굴절이 제어되고, 투과율이 변화되며, 계조 0 내지 n (n 은 1 이상의 정수이고, 더욱 큰 n 은 더욱 높은 휘도를 갖는 계조를 나타낸다) 이 표현될 수 있다.
이러한 실시형태의 액정 표시 장치 (100) 에서, 액정셀은 액정층에 전압을 인가하는 복수의 전극들을 포함하는 복수의 화소를 포함한다. 도 11은 액정 표 시 장치 (100) 의 하나의 화소의 예시적인 구성을 나타낸다. 참조로서, 도 12는 종래의 액정 표시 장치 (100') 의 하나의 화소의 예시적인 구성을 나타낸다.
본 발명의 액정 표시 장치 (100) 는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소 (350) 을 포함한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 화소 (350) 의 각각은 2 개의 화소 전극 (358a 및 358b) 및 카운터 전극 (도시하지 않음) 을 포함한다. 카운터 전극은 통상 모든 화소 (350) 에 대한 하나의 공통 전극에 의해 구성된다. 비록 도 12에 도시된 종래의 액정 표시 장치 (100') 가 단지 하나의 화소 전극 (358') 을 포함할지라도, 이러한 실시형태의 액정 표시 장치 (100) 는 상이한 전압들이 각각의 액정층에 인가될 수 있도록 하나의 화소 (350) 내에 2개의 서브 화소 (358a 및 358b) 을 포함한다.
도 12에 도시된 액정 표시 장치 (100') 의 전극 구조를 갖는 종래의 ECB 모드 액정 표시 장치의 경우, 인가 전압에 대한 투과율이 플로팅되는 경우, 정면 관찰에서 측정된 투과율에 의해 나타낸 곡선은 측면 관찰에서 측정된 투과율에 의해 나타낸 곡선과 일치하지 않는다. 그러한 불일치는 정면 관찰에서의 표시의 γ특성이 측면 관찰에서의 표시의 γ특성과 상이하다는 것을 나타낸다. 액정 표시 장치의 이상적인 계조 특성은 측면 관찰에서의 계조 (수직축에서의 값) 가 도 13에 도시된 바와 같이 정면 관찰에서의 계조 (수평축에서의 값) 에 정비례한다는 것을 나타낸다. 한편, 측면 관찰에서의 시야각 계조 특성은 곡선을 나타낸다. 곡선의 정면 특성을 나타내는 직선으로부터의 편차는 각각의 시야각에서의 γ특성의 양적 편차 (차이), 즉 정면 관찰 및 각각의 시야각 관찰에서의 계조의 양적 편차 (차이) 를 나타낸다.
본 발명의 목적들 중 하나는 노멀리 화이트 모드 액정 표시 장치에서 이러한 편차를 감소시키는 것이다. 이상적으로는, 우 60°시야각 및 우상 60°시야각에서의 계조 특성들을 나타내는 곡선들 L3 및 LU3 는 정면 계조 특성 N3 를 나타내는 직선과 일치하는 직선으로 변경되는 것이 바람직하다.
본 발명의 이러한 목적을 달성하기 위해, 이러한 실시형태의 액정 표시 장치 (100) 에서는, 복수의 화소 (350) 의 각각은 도 11에 도시된 바와 같이 상이한 전압을 인가하는 제 1 서브 화소 (350a) 및 제 2 서브 화소 (350b) 를 갖는다. 또한, 복수의 화소 (350) 의 각각이 적어도 k (0<k≤n-1) 의 계조를 갖는 화상을 표시하는 경우, 제 1 및 제 2 서브 화소 (350a 및 350b) 의 액정층들에 각각 인가되는 실효 전압 V1(k) 및 V2(k) 은 |V1(k)-V2(k)|>0 의 식을 만족시킨다. 이러한 방식으로, 각각의 화소가 복수의 서브 화소들로 분할되고 상이한 전압들이 복수의 서브 화소의 액정층들에 인가되는 경우, 상이한 γ 특성들의 혼합이 관찰되어, 노멀리 화이트 모드에서의 하프톤 γ 특성의 시야각 의존성을 개선한다.
또한, 상측 및 하측 광학보상막 (307 및 314) 으로서 이후에 설명될 디스크형 액정성 화합물을 포함하는 화합물로 형성된 광학 이방성층을 사용함으로써, 흑표시 시의 경사 방향에서의 감소된 광 누설 및 양호한 시야각 콘트라스트를 갖는 액정 표시 장치가 획득될 수 있다. 여기서, 실효 전압 V1(0) 을 흑표시시의 실효 전압 V2(0) 과 실질적으로 동일하게, 즉 0 의 계조로 하는 것이 중요하다. 그 후, 제 1 서브 화소 및 제 2 서브 화소는 흑표시 시에 동일한 액정 표시 상태를 가지며, 광 누설은 광학보상막 (307 또는 314) 이 배치되는 경우 흑표시 시에 감소되어, 콘트라스트 비를 개선한다.
또한, 계조들 사이의 제 1 및 제 2 서브 화소 (350a 및 350b) 의 액정층들에 인가된 실효 전압들 간의 차 ΔV(n)(=|V1(n)-V2(n)|) 에 대해, k (0<k≤n-1) 계조 표현에서의 실효 전압들 V1 및 V2 간의 차 ΔV(k) 및 k+1 계조 표현에서의 실효 전압들 V1 및 V2 간의 차 ΔV(k+1) 가 ΔV(k+1)≤ΔV(k) 의 관계를 만족하는 것은 바람직하지만, 반드시 필요한 것은 아니다.
서브 화소 (350a 및 350b) 의 액정층들에 상기 관계를 만족시키는 실효 전압들을 인가하기 위해, 이러한 실시형태의 액정 표시 장치 (100) 는 도 11에 도시된 구성을 갖는다. 상술된 바와 같이, 비록 도 12에 도시된 종래의 액정 표시 장치 (100') 가 하나의 화소 (350') 내의 TFT 전극 (356') 을 통해 신호선 (354') 에 접속된 단 하나의 화소 전극 (358') 만을 포함할지라도, 이러한 실시형태의 액정 표시 장치 (100) 는 하나의 화소 (350) 에서 각각 TFT 전극 (356a 및 356b) 을 통해 상이한 신호선 (354a 및 354b) 에 접속된 2 개의 서브 화소 전극 (358a 및 358b) 을 포함한다. 서브 화소 (350a 및 350b) 은 하나의 화소를 구성하고, TFT 전극 (356a 및 356b) 의 게이트들은 공통 스캔 라인 (게이트 버스 라인)(352) 에 접속되고, 동일한 스캔 라인에 의해 턴 온/오프된다. 신호 전압 (계조 전압) 은 상기의 관계를 만족하도록 신호선 (소스 버스 라인) (354a 및 354b) 에 인가된다. 또한, TFT 전극 (356a 및 356b) 의 게이트들은 공용인 것이 바람직하다.
도 11 에 도시된 구성에서, 서브 화소 (350a 및 350b) 의 각각의 공통 스캔 라인 (352) 에 평행한 중심선의 간격은 스캔 라인 (352) 의 배열 피치의 약 1/2 인 것이 바람직하다. 또한, 서브 화소 (350a) 의 면적은 서브 화소 (350b) 의 면적과 같거나 작은 것이 바람직하다.
또한, 복수의 화소의 각각이 3 개 이상의 서브 화소들을 갖는 경우, 가장 높은 실효 전압이 인가되는 서브 필셀의 면적이 다른 서브 화소들의 면적들보다 크지 않는 것이 바람직하다.
또한, 상기 관계를 만족시키는 실효 전압이 복수의 서브 화소의 액정층들에 인가되는 구성은 도 11에 도시된 구성에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 서브 화소의 각각이 서브 화소 전극에 전기적으로 접속된 저장 커패시터 전극, 절연층, 및 절연층을 통해 저장 커패시터 전극에 대향하는 저장 커패시터 카운터 전극을 포함하는 저장 커패시터를 갖는 구성에서, 제 1 서브 화소의 액정층에 인가되는 실효 전압은 제 1 및 제 2 서브 화소의 각각에 대해 전기적으로 독립된 방식으로 저장 커패시터 카운터 전극을 구성하고 그 저장 커패시터 카운터 전극에 인가된 전압 (또한 저장 커패시터 카운터 전압으로서 지칭됨) 을 변화시킴으로써 저장 커패시터의 커패시턴스를 분할함으로써 제 2 서브 화소의 액정층에 인가된 실효 전압과 상이할 수도 있다. 저장 커패시터의 커패시턴스의 크기 및 저장 커패시터 카운터 전극에 인가된 전압의 크기를 조정함으로써, 각각의 서브 화소의 액정층에 인가된 실효 전압의 크기가 제어될 수 있다.
상기의 구성에서는, 상이한 신호 전압들이 서브 화소 전극들 (도 11의 358a 및 358b) 에 인가될 필요가 없기 때문에, TFT 전극층 (도 11 의 356a 및 356b) 은 공통 신호선에 접속될 수도 있고 동일한 신호 전압이 TFT 전극층들에 인가될 수도 있다. 따라서, 신호선들의 수는 도 12 에 도시된 종래의 액정 표시 장치 (100') 에서와 동일하고, 신호선 구동 회로는 종래의 액정 표시 장치 (100') 에서와 동일한 구성을 가질 수도 있다. 물론, TFT 전극층 (도 11 의 356a 및 356b) 는 동일한 스캔 라인에 접속되기 때문에, 상술된 바와 같이 TFT 전극층들의 게이트들을 공통으로 사용하는 구성을 채용하는 것이 바람직하다.
상술된 바와 같이, 도 10 에 도시된 액정 표시 장치 (100) 에서, 구동 전압이 투명 전극들 (도시하지 않음) 에 인가되는 구동 상태에서, 액정 분자들 (311) 은 기판 (309 및 312) 의 면들에 수직으로 배향되어 인가된 전압의 크기에 따라 흑 화상을 표시한다. 그러나, 비록 액정 분자들 (311) 이 기판들 사이의 두께 방향에서의 중심 근처의 기판 평면들에 실질적으로 수직하게 배향될지라도, 액정 분자들 (311) 은 기판들의 경계 근처에서 기판 평면들에 평행하게 배향되고, 두께 방향에서의 중심을 향해 연속적으로 비스듬히 배향된다. 그러한 상태에서, 완전한 흑표시를 얻는 것은 어렵다. 이러한 실시형태의 액정 표시 장치 (100) 에서, 액정층의 나머지 위상차를 보상하기 위해, 광학보상막 (307 또는 314) 이 배치되어 흑표시 시의 광 누설을 감소시켜, 콘트라스트 비를 개선한다. 상측 및 하측 광학보상막 (307 또는 314) 는 디스크형 화합물을 함유하는 액정 조성물로 형성된 광학 이방성층인 것이 바람직하다. 디스크형 화합물은 액정성 화합물인 것이 바람직하다. 예를 들어, 광학 이방성층은 각각의 배향 제어 방향 (러빙 처 리 표면을 갖는 배향막이 사용되는 경우는 러빙축 방향) (308 및 315) 에 의해 디스크형 화합물의 분자들의 배향을 제어하고 그 배향 상태를 고정함으로써 형성될 수도 있다. 디스크형 화합물의 분자들을 하이브리드 배향하고 그 배향 상태를 고정함으로써 형성된 광학 이방성층은 광학보상막 (307 및 314) 로서 사용되는 것이 특히 바람직하다. 상측 및 하측 광학보상막 (307 및 314) 의 배향 제어 방향 (308 및 315) 는 액정 분자들 (311) 의 배향 제어 방향 (일반적으로 러빙축 방향) (310 및 313) 에 대해 0 내지 10°인 것이 바람직하다. 또한, 상측 및 하측 광학보상막 (307 및 314) 의 배향 제어 방향 (308 및 315) 은 광학보상막 (307 및 314) 보다 더 가까운 위치에 배치된 편광판의 흡수축과 바람직하게는 ±20 내지 70°, 더욱 바람직하게는 ±35 내지 55°로 교차한다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치의 구성은 상술된 구성에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상측 및 하측 편광자 (303 및 318) 의 흡수축 (304 및 319), 광학보상막 (307 및 314) 의 배향 방향, 및 액정 분자들 (311) 의 배향 방향은 각각에 사용되는 재료, 표시 모드, 부재들의 적층 구조 등에 따라 최적의 범위 내에 있도록 조정될 수도 있다. 높은 콘트라스트를 얻기 위해, 상측 편광자 (303) 의 흡수축 (304) 이 상측 편광자 (318) 의 흡수축 (319) 에 실질적으로 수직이고, 흡수축 (304 및 319) 은 각각 액정 분자들 (311) 의 배향축 (310 및 313) 과 약 45°로 교차하는 것이 바람직하다. 액정 분자들 (311) 의 배향 제어 방향 (310 및 313) 은 상측 및 하측 기판 (309 및 312) 의 내면에 형성된 배향막 (도시하지 않음) 을 갖는 액정 분자들 (311) 의 배향을 제어하는 배향축들이다. 예를 들어, 배향막 들이 러빙 처리 표면들을 갖는다면, 배향 제어 방향 (310 및 313) 은 러빙축과 일치한다.
편광자들의 보호막의, 액정셀에 배치되는 보호막 (305 및 316) 이 가시광에 대해 광학 굴절률 이방성을 갖고 (보호막의 Re 및 Rth 의 바람직한 범위는 이하에 설명됨), 광학보상막의 광학축 (분자 장축의 평균 배향 방향) 이 액정층의 위상차가 제거되는 방향으로 기판면에 평행하게 배치되는 경우, 흑표시 및 하프톤 화상 표시 시의 시야각 성능은 더욱 개선되고, 높은 콘트라스트의 범위가 더욱 확대되고, 계조 반전의 영역이 상당히 감소된다.
본 발명의 액정 표시 장치가 양의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정 재료를 포함하는 ECB 또는 TN 액정층을 사용하는 액정 표시 장치에 적용되는 것이 바람직하다. 또한, 서브 화소들의 각각에 포함된 액정층은 액정 분자들이 전압 인가시 경사지는 상이한 방위각을 갖는 2 내지 4 개의 도메인들을 포함하는 다중 도메인의 ECB 및 TN 모드들을 갖는 것이 바람직하다. 다중 도메인의 모드들의 상세는 JP-A-9-160042 에 개시되어 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 상술된 표시 모드에 부가하여 OCB 모드, VA 모드, HAN 모드 및 S수모드에 대해 효과적이다.
본 발명의 액정 표시 장치는 도 10에 도시된 구성에 제하되는 것이 아니라 다른 부재들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 칼라 필터가 액정셀과 편광자 사이에 개재될 수도 있다. 또한, 별도의 광학보상막이 액정셀과 편광판 사이에 개재될 수도 있으며, 이것은 이후에 설명된다. 또한, 투광형 액정 표시 장치의 경우, 냉음극 또는 열 음극 형광관, 발광 다이오드, 전계 방축 디바이스, 또는 일렉트로루미네슨스 디바이스 등의 광원을 갖는 백라이트 유닛이 액정셀의 후방에 배치될 수도 있다. 또한, 본 발명의 액정 표시 장치는 반사형일 수도 있다. 이 경우, 단지 하나의 편광판만이 관찰측에 배치될 수도 있고, 반사막이 액정셀의 후방에 또는 액정셀의 하측 기판의 내측에 배치된다. 물론, 그 광원을 사용하는 프런트 라이트 유닛은 액정셀 관찰측에 제공될 수도 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 화상 직시형, 화상 투사형 및 광변조형 표시 장치를 포함한다. 또한, 비록 TFT 디바이스들을 사용하는 액정 표시 장치가 위에서 설명되었지만, 다른 스위칭 디바이스들 (예를 들어, MIM 디바이스) 이 사용될 수도 있다. 본 발명은 TFT 또는 MIM 등의 3 또는 2 단자 반도체 디바이스들을 사용하는 능동 매트릭스 액정 표시 장치에 특히 효과적이다. 물론, 본 발명은 또한 시분할 구동이라 불리는 STN 형으로 표현되는 수동 매트릭스 액정 표시 장치에 효과적이다.
또한, 본 발명에서 사용가능한 디스크형 액정 분자들의 하이브리드 배향을 사용하여 형성된 광학 이방성층을 갖는 광학보상막은 JP-A-2000-304930 (문단 (0014) 내지 (0141)) 에 개시되어 있고 본 발명의 액정 표시 장치에 인가될 수도 있다.
또 다른 양태 (IV) 에 따르면, 본 발명은 각각 편광자 및 투명층을 포함하는 한 쌍의 편광판을 포함하고, 그 편광자 및 투명층의 투과축들은 서로 수직이며, 액정 패널이 그 한 쌍의 편광판 사이에 개재되는, 액정 표시 장치를 제공하며, 여기 서 액정 패널은 그들 중 적어도 하나가 전극을 갖는 한 쌍의 대향 기판, 한 쌍의 대향 기판의 대향면들의 배향축에 의해 배향되는 액정 분자들을 포함하는 액정층, 및 적어도 한 쌍의 광학 이방성층 사이에 개재된 액정층을 갖는 적어도 한 쌍의 광학 이방성층을 포함하고, 그 액정 패널은 한 쌍의 대향 기판의 대향면들의 배향축들 및 한 쌍의 광학 이방성층의 배향 제어 방향들에 의해 정의된 액정층의 상측 및 하측 배향 제어 방향으로 형성된 입체 구조에 대해 이중 대칭축을 갖고, 그 이중 대칭축은 기판들의 면들에 평행하고, 한 쌍의 편광판 중 하나의 투과축은 이중 대칭 축에 평행하고 한 쌍의 편광판 중 다른 것의 투과축은 이중 대칭축에 수직이며, 한 쌍의 편광판에 포함된 투명층들 중, 액정층과 편광자 사이에 개재된 투명층은 이축성 위상차층이고, 그 위상차층의 면내 리타데이션은 250 내지 300 nm 이고, 그 위상차층의 NZ 값은 0.1 내지 0.4 이고, 위상차층의 면내 지상축은 위상차층에 더 가까운 편광자의 흡수축과 수직이다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 각각 편광자 및 투명층을 포함하는 한 쌍의 편광판을 포함하고, 그 편광자 및 투명층의 투과축들은 서로 수직이며, 액정 패널이 그 한 쌍의 편광판 사이에 개재되는, 액정 표시 장치를 제공하며, 여기서 액정 패널은 그들 중 적어도 하나가 전극을 갖는 한 쌍의 대향 기판, 한 쌍의 대향 기판의 대향면들의 배향축에 의해 배향되는 액정 분자들을 포함하는 액정층, 및 적어도 한 쌍의 광학 이방성층 사이에 개재된 액정층을 갖는 적어도 한 쌍의 광학 이방성층을 포함하고, 그 액정 패널은 한 쌍의 대향 기판의 대향면들의 배향축들 및 한 쌍의 광학 이방성층의 배향 제어 방향들에 의해 정의된 액정층의 상측 및 하측 배향 제어 방향으로 형성된 입체 구조에 대해 이중 대칭축을 갖고, 그 이중 대칭축은 기판들의 면들에 평행하고, 한 쌍의 편광판 중 하나의 투과축은 이중 대칭 축에 평행하고 한 쌍의 편광판 중 다른 것의 투과축은 이중 대칭축에 수직이며, 한 쌍의 편광판에 포함된 투명층들 중, 액정층과 편광자 사이에 개재된 투명층은 이축성 위상차층이고, 그 위상차층의 면내 리타데이션은 250 내지 300 nm 이고, 그 위상차층의 NZ 값은 0.6 내지 1.1 이고, 위상차층의 면내 지상축은 위상차층에 더 가까운 편광자의 흡수축에 평행이고, 또는 각각 편광자 및 투명층을 포함하는 한 쌍의 편광판을 포함하고, 그 편광자 및 투명층의 투과축들은 서로 수직이며, 액정 패널이 그 한 쌍의 편광판 사이에 개재되는, 액정 표시 장치를 제공하며, 여기서 그 액정 패널은 그들 중 적어도 하나가 전극을 갖는 한 쌍의 대향 기판, 한 쌍의 대향 기판의 대향면들의 배향축에 의해 배향되는 액정 분자들을 포함하는 액정층, 및 적어도 한 쌍의 광학 이방성층 사이에 개재된 액정층을 갖는 적어도 한 쌍의 광학 이방성층을 포함하고, 그 액정 패널은 한 쌍의 대향 기판의 대향면들의 배향축들 및 한 쌍의 광학 이방성층의 배향 제어 방향들에 의해 정의된 액정층의 상측 및 하측 배향 제어 방향으로 형성된 입체 구조에 대해 이중 대칭축을 갖고, 그 이중 대칭축은 기판들의 면들에 평행하고, 한 쌍의 편광판 중 하나의 투과축은 이중 대칭 축에 평행하고 한 쌍의 편광판 중 다른 것의 투과축은 이중 대칭축에 수직이며, 한 쌍의 편광판에 포함된 투명층들 중, 액정층과 편광자 사이에 개재된 투명층은 이축성 리타데이션 기능을 갖고, 그 투명층의 면내 지상축은 위상차층에 더 가까운 편광자의 투과축에 평행이다.
또한, 또 다른 바람직한 양태에 따르면, 본 발명은 각각 편광자 및 투명층을 포함하는 한 쌍의 편광판을 포함하고, 그 편광자 및 투명층의 투과축들은 서로 수직이며, 액정 패널이 그 한 쌍의 편광판 사이에 개재되는, 액정 표시 장치를 제공하며, 여기서 그 액정 패널은 그들 중 적어도 하나가 전극을 갖는 한 쌍의 대향 기판, 한 쌍의 대향 기판의 대향면들의 배향축에 의해 배향되는 액정 분자들을 포함하는 액정층, 및 적어도 한 쌍의 광학 이방성층 사이에 개재된 액정층을 갖는 적어도 한 쌍의 광학 이방성층을 포함하고, 그 액정 패널은 한 쌍의 대향 기판의 대향면들의 배향축들 및 한 쌍의 광학 이방성층의 배향 제어 방향들에 의해 정의된 액정층의 상측 및 하측 배향 제어 방향으로 형성된 입체 구조에 대해 이중 대칭축을 갖고, 그 이중 대칭축은 기판들의 면들에 평행하고, 한 쌍의 편광판 중 하나의 투과축은 이중 대칭 축에 평행하고 한 쌍의 편광판 중 다른 것의 투과축은 이중 대칭축에 수직이며, 한 쌍의 편광판에 포함된 투명층들 중, 액정층과 편광자 사이에 개재된 투명층은 위상차층에 더 가까운 편광자의 투과축에 평행인 면내 지상축을 갖고, 그 투명층의 면내 리타데이션이 Re 이고 투명층의 두께 방향 리타데이션이 Rth 라고 가정하면, 550 nm 의 파장에 대한 투명층의 Rth 는 70 내지 400 nm 이고, 동일한 파장에 대한 투명층의 Re 는 20 내지 80 nm 이고, 450 nm 의 파장에 대한 Re 대 Rth 의 비 (Re/Rth) 는 550 nm 의 파장에 대한 Re 대 Rth 의 비 (Re/Rth) 의 0.4 내지 0.95 배이며, 650 nm 의 파장에 대한 Re/Rth 는 550 nm 의 파장에 대한 Re/Rth 의 1.05 내지 1.9 배이다.
상술된 양태들에 따르면, 편광판 흡수축 (또는 투과축), 액정층의 배향 제어 방향, 및 광학 보상 성능을 갖고 편광판과 액정 패널 사이에 광학 특성을 갖는 투명층을 개재시키는 광학 이방성층의 배향 제어 방향 사이의 배향 각 관계를 조정함으로써, 종래의 액정 표시 장치와 동일한 구성을 가지고, 심각한 사용 환경 하에서조차 수직 및 수평 시야각들에서 양호한 표시 품질 및 높은 신뢰성을 갖는 액정 표시 장치, 특히 TN 모드 액정 표시 장치가 제공될 수 있다.
이하, 본 발명의 상술된 양태 (IV) 가 상세히 설명된다.
본 발명에서, 한 쌍의 편광판과 그 한 쌍의 편광판 사이에 개재된 액정셀을 갖는 액정 표시 장치의 경우, 한 쌍의 편광판에 포함된 편광자들의 흡수축들을 편광판들의 최대 수축 방향, 즉 편광판들의 단부의 장변 및 단변 방향 (또는 표시 장치의 화면의 수평 방향) 에 실질적으로 평행 또는 수직이되게 함으로써, 심각한 사용 환경 (고온 및 다습) 하에서 조차도, 예를 들어 40 ℃ 의 온도 및 90 % 의 습도 또는 65 ℃ 의 온도 및 80 % 의 습도의 사용 환경 하에서 조차도, 편광판들의 주변으로부터 광이 누설하지 않거나 거의 누설하지 않는다. 또한, 그러한 배치로 인해 발생할 수도 있는 시야각 특성의 열화는 액정층의 배향 제어 방향과 광학 이방성층의 배향 제어 방향 간의 배치 각도 관계를 조정함으로써 피해질 수 있어, 필요한 넓은 시야각 특성을 만족할 수 있다.
본 발명자들은 종래의 TN 모드 액정 표시 장치 내의 편광판의 주위로부터의 광 누설은 편광판의 수축에 의한 광탄성 효과에 기인하여 편광판 보호막 내에 발생된 리타데이션 Re 및 Rth 에 의해 발생되는 것을 발견했다. 이러한 발견에 기초하여, 본 발명자들은 또한 광 누설이 액정층의 배향 제어 방향, 광학 보상을 위 한 광학 보상층의 배향 제어 방향, 및 편광판의 흡수축 간의 배치 각도 관계를 조정함으로써 감소될 수 있다는 것을 발견했다.
편광판은 심각한 환경하에서 수축된다. 특히, 화면의 장변 및 단변에 평행한 방향으로의 수축은 최대가 된다. 수축 또는 팽창 등의 탄성력이 편광판에 사용되는 막에 인가되면, 리타데이션이 변경된다. 편광판의 흡수축이 리타데이션의 발생 방향과 45°로 교차하는 구성에서, 광 투과율은 최대가 되며, 이것은 광 누설로서 관찰된다. 상술된 배치를 갖는 본 발명에서, 관찰된 광 누설은 감소된다.
본 발명은 TN 모드 액정층에 현저하게 효과적이다. 종래의 TN 모드 액정층에서, 편광판 흡수축은 화면의 수평 방향, 즉 편광판의 단부의 장변 방향과 45°로 교차한다. 편광판의 수축 방향이 편광판의 단부의 장변 및 단변 방향에 평행하기 때문에, 그러한 종래의 배치는 최대 광 누설을 제공한다. 따라서, 본 발명에서, 한 쌍의 편광판 흡수축들을 화면의 수평 방향, 즉 편광판의 단부의 장변에 평행하거나 수직으로 함으로써, 광 누설이 TN 모드에서 감소될 수 있다.
TN 모드 액정 표시 장치는 높은 콘트라스트를 갖는 고품질 화상을 고정밀도로 표시하기 위해 TFT 구동을 사용한다. TFT 구동의 경우, 게이트 배선과 신호 (또는 소스) 배선은 화면의 수평 및 수직 방향으로 배치된다. 편광판의 수축 방향이 이들 배선에 평행하거나 수직이기 때문에, 비록 편광판 흡수축이 이들 배선에 평행하거나 수직으로 배치되더라도, 흡수축은 편광판의 최대 수축 방향, 즉 편광판의 단부의 장변 및 단변 방향에 실질적으로 평행 또는 수직으로 배치되어, 광 누설을 감소시킨다.
또한, TN 모드 액정 표시 장치의 경우, 넓은 시야각 특성을 얻기 위해, 편광판들의 쌍의 적어도 하나의 흡수축이 편광판들 중 적어도 하나의 일측에 배치된 액정셀 기판에 대향하는 면에 형성된 배향축과 약 45°로 교차하는 것이 바람직하다.
편광판의 주위로부터의 광 누설은 편광판 흡수축을 편광판의 단부의 장변 방향에 평행 또는 수직이 되게 함으로써 감소될 수 있다. 이 때, TN 모드 액정 표시 장치의 배향 제어 방향, 즉 액정셀의 기판의 대향측에 형성된 배향축을 화면의 수평 방향에 대해 45°로 경사지게 함으로써, 실직적인 양방향 대칭 시야각 특성이 얻어질 수 있다. 종래의 TN 모드에서, 액정셀의 배향 제어 방향은 화면의 수평 방향에 대해 45°로 경사지며, 수직 시야각 특성은 비대칭인 반면 수평 시약각 특성은 대칭이다. 그러나, 편광판 흡수축 및 편광판의 보호막의 지상축은 또한 화면의 수평 방향에 대해 45°로 경사지기 때문에, 심각한 사용 환경 하에서 편광판의 주위로부터 광이 누설된다.
본 발명의 설명 이전에, 도 15 에 도시된 배경 기술의 액정 표시 장치의 동작이 일반적인 TN 모드의 예를 통해 설명될 것이다. 여기서, 전계 효과 액정으로서 양의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정을 사용하여, TFT (능동) 구동이 예로써 설명될 것이다. 배경 기술의 액정 표시 장치는 상측 기판 (457), 하측 기판 (460), 및 이들 기판들 사이에 개재된 액정 분자 (459) 를 갖는 액정층을 갖는 액정셀을 포함한다. 배향막 (도시하지 않음) 은 액정 분자 (459) 와 접촉하는 기판 (457 및 460) 의 면들 (이하, 이들 면들은 때때로 "내면" 으로서 지칭된다) 에 형성되고, 전압 무인가 또는 저전압 인가 시의 액정 분자 (459)의 배향은 배향막에 행해지는 러빙 처리에 의해 제어된다. 또한, 액정 분자 (459) 를 갖는 액정층에 전압을 인가하는 투명 전극 (도시하지 않음) 은 기판 (457 및 460) 의 내면들에 형성된다.
상측 편광판은 상측 편광자 (451) 및 상측 편광자 (451) 를 보호하는 보호막 (453) 을 포함하고, 하측 편광판은 하측 편광자 (466) 및 하측 편광자 (466) 를 보호하는 보호막 (464) 를 포함한다. 이들 편광판은 일반적으로, 도 15 에는 도시되지 않지만, 그 외측에 또 다른 보호막을 갖는다. 도 15 에 도시된 바와 같이, 종래의 액정 표시 장치에서, 상측 편광자 (451) 의 흡수축 (452) 은 화면의 수평 방향 (도면에서 방향 a) 에 대해 45°방향에서 하측 편광자 (466) 의 흡수축 (467) 에 실질적으로 수직이다. 또한, 상측 편광판의 흡수축 (452) 은 상측 기판 (457) 의 러빙 방향 (배향축) (458) 에 실질적으로 수직이고, 하측 편광판의 흡수축 (467) 은 하측 기판 (460) 의 러빙 방향 (배항축) (461) 에 실질적으로 수직이다. 또한, 액정 분자들 (459) 에 의한 리타데이션을 제거하기 위해, 광학 이방성층 (455 및 462) 이 각각 상측 및 하측 편광판과 액정셀 사이에 개재된다. 광학 이방성층 (455 및 462) 은 예를 들어 디스코틱 액정성 화합물을 함유하는 액정 조성물로 형성되고, 광학 이방성층 (455 및 462) 에 고정된 디스코틱 분자들의 평균 배향 방향 (456 및 463) 은 각각 광학 이방성층 (455 및 462) 보다 더 가깝게 위치된 액정셀 기판 (457 및 460) 의 러빙 축 (458 및 461) 에 실질적으로 평행하다.
TN 형 액정 표시 장치에서, 구동 전압이 전극에 인가되지 않는 비구동 상태 하에서, 액정셀 내의 액정 분자들 (459) 은 기판 평면에 실질적으로 평행하게 배향되고, 배향 방향은 상측 및 하측 기판 (457 및 460) 사이에서 90°로 트위스트된다. 투과형 표시 장치의 경우, 백라이트 유닛으로부터 방출된 광은 하측 편광자 (466) 를 통과한 후 직선 평광을 갖는다. 직선으로 편광된 광은 액정층의 트위스트된 구조를 따라 전파하고, 편광면을 90°회전하고, 그 후 상측 편광자 (451) 를 통과한다. 따라서, 표시 장치는 백 화상을 표시한다.
한편, 인가 전압이 증가되면, 액정 분자들 (459) 은 언트위스트되면서 기판 평면에 수직으로 일어선다. 이상적인 고전압 인가 시의 TN 형 액정 표시 장치에서, 액정 분자들 (459) 은 거의 완전히 언트위스트되고, 따라서, 기판 평면에 거의 수직인 배향 상태를 갖는다. 이 때, 액정층에는 트위스트된 구조가 존재하지 않기 때문에, 하측 편광자 (466) 를 통과한 직선으로 편광된 광은 편광면을 회전하지 않고 전파하고 상측 편광자 (451) 의 흡수축 (452) 으로 수직으로 입사한다. 따라서, 광은 차폐되고 표시 장치는 흑 화상을 표시한다. 그러나, 구동 상태에서는, 액정 분자들 (459) 은 기판 표면에 대해 소정의 각도로 배향되기 때문에, 리타데이션이 발생한다. 이러한 리타데이션은 광학 보상층 (455 및 462) 에 의해 경감되어, 구동상태에서 이상적인 흑표시를 얻는다.
이러한 방식으로, TN 형 액정 표시 장치는 편광된 광을 차폐 또는 투과시킴으로써 표시 장치로서의 기능을 달성한다. 일반적으로, 표시 품질을 나타내는 수치값으로서의 콘트라스트 비는 흑표시 휘도에 대한 백표시 휘도의 비로써 정의된 다. 콘트라스트 비가 높을수록 고품질의 품질의 표시 장치를 제공한다. 콘트라스트 비를 증가시키기 위해, 액정 표시 장치 내의 편광 상태를 유지하는 것이 중요하다.
그러나, 상술된 바와 같이, 종래의 액정 표시 장치가 고온 및 다습 등의 심각한 환경에서 사용되면, 편광판이 수축된다는 문제가 발생하고, 따라서 편광판의 주위로부터 광이 누설된다. 본 발명자들은 액정셀용의 한 쌍의 기판의 대향 평면의 배향축 및 한 쌍의 상측 및 하측 광학 이방성층의 배향 제어 방향들에 의해 정의된 액정층의 상하의 배향 제어 방향으로 형성된 입체 구조의 대칭성에 주목했고 상기 문제가 입체 구조가 기판 표면에 평행한 평면에서의 이중 대칭축을 갖고 한 쌍의 상측 및 하측 편광판의 흡수축들이 그 이중 대칭축과 소정의 관계를 갖는다는 사실에 기초하여 극복될 수 있다는 것을 발견했다.
우선, 이중 대칭축 및 액정 패널을 형성하는 액정층의 상하의 배향 제어 방향과 상측 및 하측 광학 이방성층의 배향 제어 방향으로 형성되고 이중 대칭축을 갖는 입체 구조의 개념이 예로서 설명될 것이다. 도 16 은 도 15 에 도시된 종래의 TN 형 액정 표시 장치의 액정 패널을 형성하는 액정층의 액정 배향 방향 및 그 사이에 개재된 액정층을 갖는 편광판들의 흡수축 방향들을 도시한다. 도 16 에서, 액정층에서는, 비록 액정층의 디렉터가 액정 분자들이 인가된 전압에 따라 전계 방향을 따라 언트위스트되도록 배향되도록 변경될지라도, 배향을 고정하는 상측 및 하측 기판의 대향 평면의 배향축 (예를 들어, 러빙축) (본 명세서에서, 때때로 "액정층의 상하의 배향 제어 방향" 으로 지칭됨) 에 의해 정의된 배향 제어 방 향은 기판 표면으로부터 경사진 프리틸트 각 (예를 들어, 4°정도) 을 갖고 고정되며, 액정층의 상하의 배향 제어 방향 간의 차. 도 16 에 도시된 바와 같이, "액정층 + 편광판" 의 구조가 회전축으로서 화살표로 나타낸 C2 축을 사용하여 180°만큼 회전되는 경우, 이러한 구조는 회전 전의 구조와 완전히 동일하다. 이것은 입체 구조가 이중 회전축 (이중 대칭축) 을 갖는다고 일컬어진다. 입체 구조는 액정 표시 장치의 원리인, 광의 복굴절에 의한 스위칭에 그 구조를 능동적으로 관련시키는데 사용되는 단 하나의 팩터만을 고려한다. 그 팩터는 예를 들어, 액정층, 편광판, 위상차판 등을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상이한 목적을 위해 사용되는 칼라 필터, 반사방지막, 산란층 등과 같은, 작은 복굴절을 갖는 부재들이 회전 전후에 완전히 동일한지 여부는 고려되지 않는다.
입체 구조가 그러한 이중 대칭축을 갖는 경우, 액정 패널은 C2 축 방향으로 양방향 대칭성을 갖는다. 이것에 대한 이유는 다음과 같다. 도 17 의 좌측 도면에서, 우측 정면측으로부터 좌측 내측으로 투과하는 광은 좌측 내측으로부터 우측 정면측으로 투과하는 광과 동일한 투과율을 갖는다. 유사하게, 우상 정면측으로부터 좌하 내측으로 투과하는 광은 좌하 내측으로부터 우상 정면측으로 투과하는 광과 동일한 투과율을 갖는다. 액정 패널이 C2 축 주위로 180° 만큼 회전되면, 액정 패널이 이중 대칭축을 갖기 때문에, 회전 전의 입체 구조는 회전 후의 입체 구조와 동일하다. 또한, 바로 앞에 우측 정면측은 좌측 내측으로 이동하고, 좌측 내측은 우측 정면측으로 이동하고, 우상 정면측은 좌상 내측으로 이동하고, 좌하 내측은 우하 정면측으로 이동한다. 회전 전후의 도면에서 알 수 있 는 바와 같이, 우측 방향으로의 투과율은 좌측 방향의 투과율과 동일하게 되고, 우상 방향으로의 투과율은 좌상 방향으로의 투과율과 동일하게 된다. 즉, 양방향 대칭 투과율 특성이 획득된다. 이것은 이중 대칭축을 갖는 입체 구조가 대칭축 방향에서 대칭 특성을 갖는다는 것을 의미한다. 통상의 TN 형 액정 표시 장치 패널은 그 패널이 좌우 방향으로 이중 대칭축을 갖기 때문에 양방향 대칭 특성을 갖는다는 것이 잘 알려져 있다.
이러한 관계는 또한, 전압이 액정층에 인가될 때 확립된다. 또한, 이러한 관계는 광학 보상을 위해 종래에 사용된 디스코틱 화합물로 형성된 광학 이방성층을 포함하는 TN 형 액정 패널을 갖는 액정 표시 장치에 대해서도 확립된다. 즉, 양방향 대칭성은 종래의 액정 표시 장치의 특별한 특징이다. 그러나, 본 발명에서, 편광판들의 흡수축들은 화면의 수평 및 수직 방향으로 배치된다. 이러한 구성은 도 18 에서 개략적으로 도시된다.
도 18 에 도시된 본 발명의 TN 액정 패널은 도 17 에 도시된 종래의 TN 액정 패널과는 상측 및 하측 편광판들의 흡수축 방향들에서 상이하다. 따라서, 도 18 에 도시된 TN 액정 패널에서, "액정 + 편광판"의 입체 구조는 이중 회전축을 갖지 않는다. 이것은 비록 편광판들을 갖지 않는 액정 패널이 이중 대칭축을 가질지라도 상측 및 하측 편광판들은 이중 대칭축을 갖지 않기 때문이다. 따라서, 이러한 입체 구조는 양방향 대칭 특성을 획득할 수 없다. 본 발명은 그 입체 구조가, 예를 들어 우상측은 좌상측과 동일한 특성을 갖고, 우하측은 좌하측과 동일한 특성을 갖는, 양방향 대칭성을 갖는 것을 특징으로 한다. 즉, 이중 대 칭축을 갖는 액정 패널이 수직의 편광판들 사이에 개재되는 구조에서, 수직의 편광판들 중 하나의 흡수축 (또는 투과축)이 액정 패널의 이중 대칭축에 평행한 경우, 액정 패널의 이중 대칭축 방향에 수직인 평면에서 대칭적 투과율을 갖는 액정 표시 장치가 달성된다. 구체적으로는, 본 발명에서, 상기 구조는 액정 패널과 수직인 편광판들 사이에 복굴절을 나타내는 위상차층을 개재함으로써 달성되고, 이것은 아래에 상세히 설명된다.
도 18에 도시된 바와 같이, 완전히 동일한 특성이 좌측 및 우측 방향, 즉 0°방향 및 180°방향에서 얻어진다. 그러나, 그 동일한 특성은 우측 경사 상방향, 예를 들어 30°방향, 및 좌측 경사 상방향, 예를 들어 150° 방향에서는 얻어지지 않는다. 즉, 양방향 대칭은 우측 경사 방향 및 좌측 경사 방향에서는 얻어지지 않는다. 본 발명자들은 완전히 동일한 특성이 좌측 및 우측 방향에서 얻어진다는 사실을 경사 상방향 또는 경사 하방향에 적용하는 방법을 생각했다. 완전히 동일한 특성이 좌측 및 우측 방향에서 얻어지는 이유는, 도 18 에서 C2 대칭의 회전 전후의 편광판들의 수직 관계가 변하지 않는 상태로, 축만 상측 및 하측 방향 사이에서 변화된다는 것이다. 그러한 동일한 특성에 대한 이유는 다음과 같이 설명될 수도 있다.
먼저, 이방성 매체의 존스 매트릭스는 다음의 식으로 표현될 수 있다.
Figure 112008061543056-PCT00002
여기서, a, b, c 및 d 는 실수이고, a2+b2+c2+d2=1 이다. x 축이 0°방향이고, y축이 90°방향이라고 가정할 때, 이방성 매체가 x 축을 투과축으로 갖는 하측 편광판과 y 축을 투과축으로 갖는 상측 편광판 사이에 삽입되는 경우, 투과율은 다음의 식으로 표현된다.
Figure 112008061543056-PCT00003
한편, 이방성 매체가 y축을 투과축으로 갖는 하측 편광판과 x 축을 투과축으로 갖는 상측 편광판 사이에 삽입되는 경우, 투과율은 다음의 식으로 표현된다.
Figure 112008061543056-PCT00004
즉, 상기 식들은 동일한 투과율을 갖는다. 즉, 수직 관계를 파괴하지 않고 상측 및 하측 방향 사이의 편광 방향만을 변경하는 것은 동일한 특성을 제공한다. 이것은 완전히 동일한 특성이 좌측 및 우측 방향에서 얻어지는 이유이다. 본 발명자들은 완전히 동일한 특성이 좌측 및 우측 방향에서 얻어진다는 사실을 경사 방향들에 적용하는 방법을 생각했고, 상기 비대칭 문제가 경사 방향에서 서로 수직인 편광축들을 갖는 한 쌍의 편광판 사이에 C2 대칭 액정 패널을 배치함으로써 극복될 수 있다는 것을 발견했다.
구체적으로는, 본 발명의 일 양태에 따르면, 한 쌍의 편광판은 편광자 및 이축성 위상차층을 포함한다. 이축성 위상차층은 액정 패널과 편광자 사이에 개 재되고, 위상차층의 면내 리타데이션은 250 내지 300 nm 이며, NZ 값은 0.1 내지 0.4 의 복굴절 특성을 갖는다. 이러한 양태에서, 위상차층의 면내 지상축은 위상차층에 더 가깝게 배치된 편광자의 흡수축에 수직으로 배치된다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 한 쌍의 편광판은 편광자 및 이축성 위상차층을 포함한다. 그 위상차층의 면내 리타데이션은 250 내지 300 nm 이고, NZ 값은 0.6 내지 1.1 의 복굴절 특성을 갖는다. 이러한 양태에서, 위상차층의 면내 지상축은 위상차층에 더 가깝게 배치된 편광자의 흡수축에 수직으로 배치된다.
상기 두 양태들은 뽀앙카레 구를 사용하여 이하에 설명된다. 도 19 에 도시된 뽀앙카레 구는 45°의 방위각 및 60°의 극각을 갖는 S1 및 S3 의 직교 투영의 다이어그램이다. 하나의 편광판의 편광자를 통과한 직선으로 편광된 광이 위상차층을 통과하면, 편광축은 S1=S3=0 인 점으로 이동한다. 다른 편광판은 위상차층을 포함하기 때문에, 2 개의 편광판들은 경사방향에서 서로 수직으로 유지된다. 비록 편광판들이 액정 패널의 C2 대칭축 둘레로 회전될지라도 수직 관계는 변화되지 않고 상하 관계만이 변화되기 때문에, 이러한 관계는 상술된 바와 같은 대칭 특성을 얻는 조건이라는 것을 알 수 있다. 상술된 두 양태들에서 사용된 이축성 위상차층 및 그 위상차층의 입사광의 편광 상태의 변화에 대한 상세는 JP-A-2001-350022 에 개시되어 있고, 그 개시는 참조로 여기에 포함된다.
또한, 상술된 두 개의 양태들에서, 일축성 위상차층이 그 위상차층과 액정 패널 사이에 개재될 수도 있다. 양방향 대칭은 또한 일축성 위상차층의 광학축 이 그 층에 수직으로 배치되는 구성에서도 얻어진다. 이러한 양태에서의 뽀앙카레 구 상의 편광 상태의 궤적은 도 20 에 도시된다. 도 20은 0.25 의 Nz 값을 갖는 λ/2 판이 이축성 위상차층으로서 사용되고 동일한 광학 특성을 갖는 C-플레이트들이 상측 편광판과 액정 패널 사이 및 하측 편광판과 액정 패널 사이에 각각 개재되는 경우의 편광 상태를 나타낸다. 도면에 도시된 바와 같이, 이러한 양태에서, 액정 패널의 이중 대칭성은 붕괴되지 않는다. 따라서, 양방향 대칭 특성은 상술되 이유로 얻어진다는 것이 이해된다. 사용된 C-플레이트의 리타데이션은 임의적이다. 양방향 대칭성은 임의의 리타데이션 값들에서 얻어진다. 액정층의 리타데이션을 소거하기 위해, Rth 는 바람직하게는 0 내지 300 nm 이고, 더욱 바람직하게는 0 내지 200 nm 이며, 특히 바람직하게는 0 내지 100 nm 이다. 이러한 양태에서 사용된 C-플레이트의 상세는 JP-A-62-210423 에 개시되어 있고, 그 개시는 여기에 참조로 포함된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 한 쌍의 편광판들의 투명층들 중, 적어도 액정층과 편광자 사이에 개재된 투명층은 이축성의 위상차 기능을 갖고, 그 투명층의 면내 지상축은 그 위상차층에 더 가깝게 배치된 편광자의 투과축에 평행한, 액정 표시 장치가 제공된다. 이러한 양태의 뽀앙카레 구 상의 편광 상태의 궤적은 도 21 에 도시된다. 이러한 양태에서, 이축성의 위상차 기능을 갖는 필름 (때때로, "이축성 필름" 으로서 지칭됨) 을 사용함으로써, 도 21 에 도시된 바와 같은 편광 상태의 변화가 가능하다. 더욱 구체적으로, 편광 상태가 도면에서의 S1=0 의 선 상에서 변화될 수 있는 이축성 필름이 사용된다. 이러한 양태에서, 양방향 대칭성이 얻어질 수 있다는 것이 이해된다. 이축성 필름의 면내 지상축은 인접한 편광자의 투과축에 평행하다. 이축성 필름의 예는, 550 nm 의 파장에 대해, 바람직하게는 70 내지 400 nm 의 두께 방향 리타데이션 및 20 내지 80 nm 의 면내 리타데이션을 갖는 필름, 더욱 바람직하게는 100 내지 300 nm 의 두께 방향 리타데이션 및 20 내지 70 nm 의 면내 리타데이션을 갖는 필름, 특히 바람직하게는 110 내지 280 nm 의 두께 방향 리타데이션 및 30 내지 70 nm 의 면내 리타데이션을 갖는 필름을 포함할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 한 쌍의 편광판들의 투명층들 중, 적어도 액정층과 편광자 사이에 개재된 투명층은 파장 분산 특성을 갖는다. 더욱 구체적으로는, 투명층의 면내 리타데이션이 Re 이고 두께 방향 리타데이션이 Rth 라고 가정하면, 가시광 영역에서의 450 nm 의 파장 λ 에 대한 Re/Rth 는 550 nm 의 파장 λ 에 대한 Re/Rth 의 0.4 내지 0.9 배이고, 650 nm 의 파장 λ 에 대한 Re/Rth 는 550 nm 의 파장 λ 에 대한 Re/Rth 의 1.05 내지 1.9 배이다. 도 22는 이러한 양태에서의 뽀앙카레 구 상의 편광 상태의 궤적을 도시한다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 투명층으로서 사용되는 이축성 필름은 R, G 및 B 파장의 임의의 광에 대해 조정된 파장 분산을 갖는다. 즉, 편광 상태는 R, G 및 B 파장의 임의의 광에 대해 S1=0 인 선으로 이동한다. 이러한 양태에서, 완전히 양방향 대칭성이 가시광 영역의 R, G 및 B 파장의 임의의 것에 대해 얻어진다.
상기 양태들 중 임의의 것에서, 액정 패널은 그 사이에 액정이 개재된 한 쌍의 광학 이방성층을 포함한다. 예를 들어, 만일 액정층이 TN 모드를 갖는다면, 액정 패널의 한 쌍의 광학 이방성층의 배향은 배향축에 의해 제어되고, 그 한 쌍의 광학 이방성층은 고정된 배향 상태를 갖는 액정성 화합물을 포함하는 층인 것이 바람직하다. 이러한 양태에서, 러빙 축등의 배향축에 의해 정의된 광학 이방성층의 배향 제어 방향과 액정층의 배향 제어 방향들 중 적어도 하나 사이의 교차각은 0°내지 10°의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 특히, TN 모드 액정층은 이러한 범위 내에서 광학적으로 효과적으로 보상될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 액정 패널은 한 쌍의 광학 이방성층 (한 쌍의 제 1 광학 이방성층) 과 한 쌍의 제 2 광학 이방성층을 포함한다. 이러한 양태에서, 0 내지 90°방향에서 그 한 쌍의 편광판들의 흡수축들의 교차로 인해 발생할 수도 있는, 하프톤에서의 칼라 점프를 억제하는 바람직한 효과를 얻는 것이 기대된다. 이러한 양태에서, 액정층은 한 쌍의 제 1 광학 이방성층 사이에 개재되고, 한 쌍의 제 2 광학 이방성층은 그 사이에 한 쌍의 제 1 광학 이방성층이 개재되도록 배치된다. 제 1 및 제 2 광학 이방성층들의 쌍들의 배향은 러빙축 등의 배향축에 의해 제어되고 제 1 및 제 2 광학 이방성층들의 쌍들은 고정된 배향상태를 갖는 액정성 화합물을 함유하는 층이다. 하프톤에서의 칼라 점프를 억제하는 바람직한 효과를 얻기 위해, 제 1 광학 이방성층의 배향 제어 방향과 액정층의 배향 제어 방향들 중 적어도 하나 사이의 교차각이 0°내지 10°의 범위 내에 있고, 제 2 광학 이방성층의 배향 제어 방향과 액정층의 배향 제어 방향들 중 적어도 하나 사이의 교차각 약 45°인 것이 바람직하다.
도 14 는 본 발명의 액정 표시 장치의 구성의 실시예를 나타낸다. 이러 한 실시예는 단지 본 발명의 효과를 설명하기 위해 사용되며, 본 발명은 이러한 실시예에 제한되지 않는다. 여기서, 전계 효과 액정으로서 양의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정을 사용하면, TFT (능동) 구동이 예로서 설명될 것이다.
도 14 에 도시된 TN 모드 액정 표시 장치는 상측 기판 (407), 하측 기판 (410), 및 이들 기판 사이에 개재된 액정 분자들 (409) 를 갖는 액정층을 포함한다. 배향막들 (도시하지 않음) 은 액정 분자들 (409) 과 접촉하는 기판 (407 및 410)의 면들 (이하, 이들 면들은 때때로 "내면"으로서 지칭됨) 에 형성되고, 전압 무인가 시 또는 저전압 인가 시의 액정 분자들 (409) 의 배향은 배향막들에 행해지는 러빙 처리에 의해 제어된다. 또한, 액정 분자들 (409) 을 갖는 액정층에 전압을 인가하는 투명 전극들 (도시하지 않음) 은 기판 (407 및 410) 의 내면에 형성된다. 또한, 한 쌍의 제 1 상측 및 하측 광학 이방성층 (405a 및 412a) 및 한 쌍의 제 2 상측 및 하측 광학 이방성층 (405b 및 412b) 은 이들 사이에 액정셀이 개재되도록 배치된다. 도 14 에 도시된 액정 표시 장치에서, 액정 패널 (Lp) 은 액정셀, 한 쌍의 제 1 상측 및 하측 광학 이방성층 (405a 및 412a) 및 한 쌍의 제 2 상측 및 하측 광학 이방성층 (405b 및 412b) 에 의해 구성된다. 또한, 한 쌍의 상측 및 하측 편광자 (401 및 416) 는 그 사이에 액정 패널 (Lp) 이 개재되도록 배치된다. 편광자 (401 및 416) 의 흡수축 (402 및 417) 은 화면의 수평 방향에 대해 90°(수직) 및 0°(평행) 를 갖고, 이것에 의해 심각한 사용 환경 하에서 편광자들의 수축으로 인해 발생하는, 편광자의 주위로부터의 광 누설을 감소시킨다.
액정 패널 (Lp) 에 포함된 제 1 상측 및 하측 광학 이방성층 (405a 및 412a) 및 제 2 상측 및 하측 광학 이방성층 (405b 및 412b) 은 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되고, 그 층들 내의 액정성 화합물의 분자들은 러빙축 등의 배향축에 의해 정의된 배향 제어 방향으로 고정적으로 배향된다. 제 1 광학 이방성층의 배향 제어 방향 (406a 및 413a) 과 액정층의 배향 제어 방향 (408 및 411) 중 적어도 하나 사이의 교차각은 0°내지 10°(바람직하게는 0°) 의 범위 내에 있고, 제 2 광학 이방성층의 배향 제어 방향 (406b 및 413b) 과 액정층의 배향 제어 방향 (408 및 411) 중 하나 사이의 교차각은 약 45°이다. 광학 이방성층의 배향 제어 방향 (s) 과 광학 이방성층에 더 가깝게 배치된 기판에 대향하는 평면에 의해 정의된 배향 제어 방향들 간의 교차각은 상기의 범위 내에 있는 것이 바람직하다 (예를 들어, 광학 이방성층 (405a 및 405b) 의 배향 제어 방향과 기판 (407) 에 대향하는 평면에 형성된 러빙축 등의 배향축 (408) 에 의해 정의된 액정층의 배향 제어 방향들 간의 교차각은 상기 범위 내에 있고, 광학 이방성층 (412a 및 412b) 의 배향 제어 방향과 기판 (410) 에 대향하는 평면에 형성된 러빙축 등의 배향축 (411) 에 의해 정의된 액정층의 배향 제어 방향들 간의 교차각은 상기 범위 내에 있다). 광학 보상층의 배향 제어 방향은 광학 보상층 내의 분자들의 분자 대칭축의 평균 배향 방향으로 지칭한다. 일반적으로, 배향 제어 방향은 광학 이방성층이 형성될 때 사용되는 배향막에 행해지는 러빙 처리의 방향에 의해 정의된다.
또한, 본 발명에서, 필요에 따라 배치된 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층은 디스코틱 액정성 화합물을 함유하는 액정 조성물을 하이브리드 배향 상 태로 고정함으로써 형성된 층인 것이 바람직하다.
여기서, (도 14 의 한 쌍의 제 2 광학 이방성층 간에 개재된) 액정 패널 (Lp) 은 기판의 면에 평행한 이중 대칭축을 갖는 것이 중요하다. 액정 패널 (Lp) 이 그들 사이에 개재된 한 쌍의 편광판들 중 하나는 편광자 (401) 및 투명층 (403) 을 포함하는 상측 편광판이고, 다른 것은 편광판 (416) 및 투명층 (414) 을 포함하는 편광판이다. 편광판들의 흡수축들 (402 및 417) 은 액정 패널의 이중 대칭축에 평행하거나 수직이다. 이러한 구성으로, 양방향 대칭성이 얻어진다. 또한, 이러한 양태에서, 도 19 내지 도 22 에 도시된 방법들에 따라 투명층 (403 및 414) 의 광학 특성을 사용하여 상측 및 하측 편광판들의 외측으로부터 입사한 광의 편광 상태를 제어함으로써, 대칭 특성은 또한 경사 우상 45°방향 및 경사 좌상 45°방향에서도 얻어진다. 예를 들어, 상측 편광판의 경사 우상 45°방향에서 외부로부터 입사한 편광된 광이 투명층 (403) 을 통과한 후의 편광과 상측 편광판의 상측 정면 방향에서 입사한 광의 편광은 편광의 장변 방향에서와 동일한 타원 편광 상태를 갖는다. 유사하게, 하측 편광판의 경사 좌하 45°방향에서 외부로부터 입사한 편광된 광이 투명층 (414) 을 통과한 후의 편광과 하측 편광판의 하측 정면 방향에서 입사한 광의 편광은 편광의 장변 방향에서와 동일한 타원 편광 상태를 갖는다. 이러한 방식으로, 한 쌍의 편광판은 우측 및 좌측 방향들 뿐아니라 경사진 상측 및 하측 방향들에서 타원 편광축에 대해 수직이어서, 경사진 상측 및 하측 방향들과 우측 및 좌측 방향들의 모두에서 대칭성을 얻는다.
도 14 에 도시된 TN 모드 액정 표시 장치는 도 15 에 도시된 종래의 액정 표 시 장치와 동일한 동작 원리를 갖는다. 이하에, 도 14 에 도시된 액정 표시 장치에 사용될 수 있는 TN 모드 액정셀의 구성의 실시예가 설명된다. 액정셀은 양의 유전율 이방성, 이방성 굴절률 Δn=0.0854 (589nm, 20℃) 및 Δε=+8.5 를 갖는 액정들을 러빙 및 배향함으로써 제조되고, 상측 및 하측 기판 (407 및 410) 사이에 개재된다. 액정층의 배향은 배향막 및 러빙 처리에 의해 제어된다. 액정 분자들의 배향 방향을 나타내는 디렉터, 소위 틸트각은 바람직하게는 약 0.1° 내지 10°의 범위 내에 있도록 설정된다. 이러한 실시형태에서, 디렉터는 3°이도록 설정된다. 러빙 처리는 상측 및 하측 기판들에 수직인 방향으로 수행되고, 틸트각의 크기는 러빙 강도 및 횟수에 의해 제어될 수 있다. 배향막들은 폴리이미드막을 도포 및 소성함으로써 형성된다. 액정층의 비틀림각의 크기는 상측 및 하측 기판들 사이의 러빙 방향에서의 교차각 및 액정 재료에 첨가되는 키랄제에 의해 정의된다. 이러한 실시형태에서, 60 ㎛ 정도의 피치를 갖는 키랄제가 첨가되어 비틀림각이 약 90°이도록 한다. 액정층의 두께 (d) 는 5 ㎛ 이도록 설정된다.
또한, 액정재료 (LC) 는 그것이 네마틱 액정인 한 특별히 제한되지 않는다. 유전율 이방성 Δε이 증가함에 따라, 구동 전압은 더욱 감소될 수 있다. 굴절률 이방성 Δn 이 감소함에 따라, 액정층의 두께 (갭) 는 더욱 두꺼워질 수 있어, 액정을 주입하고 밀봉하는데 걸리는 시간을 단축하고 갭의 불균형을 감소시킨다. 또한, Δn 이 증가함에 따라, 셀 갭은 더욱 감소될 수 있어, 더욱 높은 속도의 응답을 허용한다. 일반적으로, Δn 은 0.04 내지 0.28 의 범위 내에 있도 록 설정되고, 셀 갭은 1 내지 10 ㎛ 의 범위 내에 있도록 설정되고, Δn 과 d 의 곱은 0.25 내지 0.55 ㎛ 의 범위 내에 있도록 설정된다.
도 14 에서, 상측 및 하측 편광판의 액정셀에 더 가깝게 배치된 투명층 (403 및 414) 은 편광자 (401 및 416) 의 보호막으로서 또한 사용될 수도 있다. 물론, 편광자 (401 및 416) 을 보호하는 막들은 투명층 (403 및 414) 사이에 개재될 수도 있다. 비록 보호막들이 폴리비닐알콜 필름 등과 같은 편광자들로 형성된 편광자들의 표면들의 양쪽에 통상 배치될지라도, 외측 보호막은 도 14 에서 도시되지 않는다. 또한, 상측 및 하측 편광판들은 제 2 광학 이방성층 (405b 및 412b) 와 및 제 1 광학 이방성층 (405a 및 412a) 와 일체로 적층될 수도 있고, 그 적층된 구조는 액정 표시 장치 내로 조립될 수도 있다. 이러한 양태에서, 투명층들은 또한, 광학 이방성층 및 편광자의 보호막의 지지체로서 사용될 수도 있다. 본 발명의 액정 표시 장치에서, 제 1 광학 이방성층 (또는 존재한다면 제 2 광학 이방성층) 의 지지체는 또한 편광자들 중 하나의 보호막으로서 사용될 수도 있다. 즉, 투명 보호막, 편광자, 투명 보호막 (특정의 광학 특성을 갖는 투명층 및 광학 이방성층의 투명 지지체로서 사용됨), 및 광학 이방성층을 순서대로 포함하는 통합된 타원 편광판이 사용될 수도 있다. 이러한 통합된 타원 편광판은 광학 보상 기능을 갖는 광학 이방성층을 갖기 때문에, 그 통합된 타원 편광판이 사용되는 경우, 단순한 구성으로 액정 표시 장치를 정밀하게 보상하는 것이 가능하다.
비록 TN 모드 액정 표시 장치가 도 14 에 도시되지만, 본 발명의 액정 표시 장치는 TN 모드에 부가하여 VA 모드, IPS 모드, OCB 모드, 및 ECB 모드 중 임의의 것일 수도 있다. 또한, 액정 표시 장치가 하나의 화소가 복수의 영역들로 분할되는 다중 도메인 구조를 사용하는 경우, 수직 및 수평 시야각 특성이 평균화되어, 표시 품질을 개선한다.
본 발명의 액정 표시 장치는 도 14 에 도시된 구성에 제한되는 것이 아니라 다른 부재들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 칼라 필터가 액정셀과 편광자 사이에 개재될 수도 있다. 또한, 투광형 액정 표시 장치의 경우, 냉음극 또는 열음극 형광관, 발광 다이오드, 전계 방출 디바이스, 또는 일렉트로루미네슨스 디바이스 등의 광원을 갖는 백라이트 유닛이 액정셀의 후방에 배치될 수도 있다. 또한, 본 발명의 액정 표시 장치는 반사형일 수도 있다. 이러한 경우, 단 하나의 편광판이 관찰측에 배치될 수도 있고, 반사막이 액정셀의 하측 기판의 내측 또는 액정셀의 후방에 배치된다. 물론, 광원을 사용하는 프런트 라이트 유닛은 액정셀 관찰측에 제공될 수도 있다. 또한, 액정 표시 장치의 투과 및 반사 모드를 서로 양립할 수 있게 하기 위해, 액정 표시 장치는 표시 장치의 하나의 화소에 반사부 및 투과부를 포함하는 반투과형일 수도 있다.
또한, 백라이트의 방출 효율을 증가시키기 위해, 프리즘 형상 또는 렌즈 형상 집광형 휘도 향상 시트 (필름) 이 적층되고, 또는 편광판에 의한 흡수로 인한 광 손실을 감소시키는 편광 반사형 휘도 향상 시트 (필름) 이 백라이트와 액정셀 사이에 적층될 수도 있다. 또한, 백라이트로부터 방출된 광을 균일하게 하기 위한 확산 시트 (필름) 가 적층될 수도 있고, 또는 균일한 면내 광 분포를 얻기 위 해 반사 및 확산 패턴을 인쇄함으로써 형성된 시트 (필름) 가 적층될 수도 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 화상 직시형, 화상 투사형 및 광 변조형 표시 장치를 포함한다. 본 발명은 TFT 또는 MIM 등의 3 또는 2 단자 반도체 디바이스를 사용하는 능동형 매트릭스 액정 표시 장치에 특히 효과적이다. 물론, 본 발명은 또한 시분할 구동이라 불리는 STN 형으로 표현되는 수동형 매트릭스 액정 표시 장치에 효과적이다.
또 다른 양태 (V-1) 에 따르면, 본 발명은, 그들 중 적어도 하나는 투명 전극을 갖는, 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판; 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층으로서, 액정 분자들은 전압 무인가시에 제 1 및 제 2 대향 기판의 면들에 실질적으로 평행하게 배향되고 제 1 및 제 2 대향 기판 간의 비틀림각은 45°이하인, 상기 액정층; 한 쌍의 제 1 및 제 2 편광자들 사이에 개재된 상기 액정층을 갖는, 서로 수직인 흡수축들을 갖는 한 쌍의 제 1 및 제 2 편광자; 제 1 편광자와 액정층 사이 및/또는 제 2 편광자와 액정층 사이에 개재된 적어도 하나의 제 1 위상차층; 및 제 1 편광자와 액정층 사이에 개재되고 디스코틱 구조 단위를 갖는 적어도 한 종류의 화합물을 포함하는 제 2 위상차층을 포함하며, 550 nm 의 파장에 대한 적어도 하나의 제 1 위상차층의 면내 리타데이션 Re (550) 의 합 및 동일한 파장에 대한 두께 방향 리타데이션 Rth (550) 의 합이 다음의 조건을 만족시키는, 액정 표시 장치를 제공한다.
0 nm < Re(550) < 70 nm
0 nm < Rth(550) < 330 nm.
또 다른 양태 (V-2) 에 따르면, 본 발명은, 그들 중 적어도 하나는 투명 전극을 갖는, 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판; 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층으로서, 액정 분자들은 전압 무인가시에 제 1 및 제 2 대향 기판의 면들에 실질적으로 평행하게 배향되고 제 1 및 제 2 대향 기판 간의 비틀림각은 45°이하인, 상기 액정층; 한 쌍의 제 1 및 제 2 편광자들 사이에 개재된 상기 액정층을 갖는, 서로 수직인 흡수축들을 갖는 한 쌍의 제 1 및 제 2 편광자; 제 1 편광자와 액정층 사이 및/또는 제 2 편광자와 액정층 사이에 개재된 적어도 하나의 제 1 위상차층; 및 각각이 디스코틱 구조 단위를 갖는 적어도 한 종류의 화합물을 포함하고, 각각 한 쌍의 제 1 및 제 2 편광자들과 액정층 사이에 개재된, 한 쌍의 제 2 위상차층을 포함하며, 550 nm 의 파장에 대한 적어도 하나의 제 1 위상차층의 면내 리타데이션 Re (550) 의 합 및 동일한 파장에 대한 두께 방향 리타데이션 Rth (550) 의 합이 다음의 조건을 만족시키는, 액정 표시 장치를 제공한다.
0 nm < Re(550) < 70 nm
0 nm < Rth(550) < 200 nm.
본 발명의 상술된 바람직한 양태에 따르면, 호모지니어스 ECB 형 액정 표시 장치의 표시 품질 뿐아니라 시야각도 상당히 개선된다. 즉, 본 발명은, 종래의 액정 표시 장치에 비해 표시 품질 및 시야각의 현저한 개선을 갖고, 복잡한 구조를갖지 않고, 종래의 구조의 변경이 거의 없는, 액정 표시 장치, 특히 호모지니어스 ECB 형 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
이하에, 이러한 양태에 따른 액정 표시 장치가 상세히 설명된다.
도 25 는 본 발명의 제 1 양태에 따른 액정 표시 장치의 예시적인 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 25 의 액정 표시 장치는 투명 기판 (510 및 512), 투명 기판 (510 및 512) 사이에 개재된 호모지니어스 ECB 액정층 (514), 및 서로 수직으로 배치된 흡수축들을 갖는 편광자로 형성된 편광자 (516 및 518) 를 포함한다. 위상차판 (제 1 위상차층) (522) 은 액정층 (514) 과 편광자 (518) 사이에 개재되고, 디스코틱 구조 단위의 화합물을 포함하는 광학보상막 (제 2 위상차층) (526) 은 위상차판 (522) 과 투명 기판 (512) 사이에 개재된다.
배향막 (도시하지 않음) 및 전극막 (도시하지 않음) 은 상측 투명 기판 (510) 및 하측 투명 기판 (512) 의 내면들에 형성된다. 호모지니어스 ECB 액정층 (514) 내의 액정 분자들은 전압 무인가 시 기판면에 실질적으로 평행하게 배향되고, 기판들 사이의 비틀림각은 배향막에 행해지는 러빙 처리의 방항에 의존한다. 기판 (510 및 512) 의 내면들에 형성된 배향막에 행해지는 러빙 처리의 방향은 바람직하게는 45°이하이고, 더욱 바람직하게는 실질적으로 평행 (±10°) 이다. 이러한 범위로, 트위스트 구조 없는 (45°이하의 비틀림각을 갖는) 실질적으로 평행한 배향이 얻어질 수 있다. 전극막은 액정 표시 장치 (514) 내의 액정 분자들에 전압을 인가하는 기능을 갖는다. 전극막은 통상 투명하고 예를 들어, 인듐 주석 산화물 (ITO) 로 이루어진다. 상측 및 하측 기판 (510 및 512) 사이에 주입 및 밀봉되는 액정들은 양의 유전율 이방성 Δε 을 갖고, 일반적으로 Δn=0.06~0.1 (589 nm, 20℃) 의 굴절률 이방성을 갖는다. 액정층의 두께 (d) 는 2.5~5 ㎛ 이다. 여기서, 백표시의 밝기는 두께 d 및 굴절률 이방성 Δn 의 곱 (Δn·d) 에 따라 변화된다. 본 발명의 효과는 200 nm≤Δn·d≤400 nm 의 범위에서 현저하다. 그 곱 (Δn·d) 은 260 nm ~ 320 nm 인 것이 바람직하다.
편광자 (516 및 518) 는 편광자 (516 및 518) 의 흡수축들 사이의 교차각이 약 90°인 수직 니콜 배치를 갖는다. 또한, 편광자 (516) 의 흡수축은 편광자 (516) 에 더 가까운 투명 기판 (510) 근처에 위치된 액정 분자들의 배향 방향 (일반적으로, 투명 기판 (510) 의 내면에 형성된 배향막의 러빙 방향) 과 약 45°로 교차하고, 편광자 (518) 의 흡수축은 편광자 (518) 에 더 가까운 투명 기판 (512) 근처에 위치된 액정 분자들의 배향 방향 (일반적으로, 투명 기판 (512) 의 내면에 형성된 배향막의 러빙 방향) 과 약 45°(35 내지 55°) 로 교차한다. 비록 편광자 (516 및 518) 는 그들의 양면에 편광자를 보호하기 위한 셀룰로오스아실레이트막으로 형성된 보호막을 포함하지만, 편광자들의 외측 면들을 보호하기 위한 보호막은 도 25 에는 도시되지 않는다.
제 1 위상차층으로서의 위상차판 (522) 은 다음의 관계를 만족시키는 광학 특성을 갖는다.
0 nm < Re(550) < 70 nm
0 nm < Rth(550) < 330 nm.
이러한 양태에서, 그 광학 특성을 갖는 위상차판 (522) 이 액정 표시 장치 내로 조립되는 경우, 시야각 특성, 특히 수직 시야각 특성이 개선된다. 이러한 양태에서, 위상차판 (522) 은 Rth(550 nm)≥-200 nm 의 조건을 만족하는 것이 바람 직하다. 또한, 위상차판 (522) 은 용이한 제조 또는 실용적 사용의 견지에서 100 nm ≤ Rth(550) ≤ 230 nm 의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 도 25 에서, 편광자 보호층 (523) 은 입사광의 리타데이션에 거의 영향을 미치지 않고, 예를 들어 낮은 리타데이션 셀룰로오스아실레이트 막으로 형성되며, 이것은 JP-A-2006-30937 에 개시되어 있다.
도 25 에 도시된 액정 표시 장치에서, 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물을 함유하는 광학 보상층으로서의 제 2 위상차층 (526) 은 편광자 (518) 과 액정층 (514) 사이에 개재된다. 제 2 위상차층 (526) 이 배치되는 경우, 흑표시 시의 투과율은 더욱 감소될 수 있어, 더욱 넓은 시야각 및 더욱 높은 콘트라스트를 갖는 화상을 표시할 수 있다. ECB 모드 액정셀에서, 일반적으로, 셀 기판 근처에 위치된 액정 분자들의 라이싱 (rising) 은 전압 인가 시 (흑표시 시) 에 충분하지 않기 때문에, 리타데이션은 유지된다. 제 2 위상차층 (526) 은 나머지 리타데이션을 소거한다. 따라서, 예를 들어 나머지 리타데이션을 억제하기 위해 구동 전압이 증가되면, 제 2 위상차층은 제거될 수도 있거나 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물 이외의 재료로 이루어진 연신가능한 폴리머 필름 또는 동일한 동작을 갖는한 막대형 액정 분자들의 배향을 사용하는 광학보상막일 수도 있다. 또한, 나머지 리타데이션을 소거하기 위한 제 2 위상차층이 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물의 배향을 사용하여 제조되는 경우, 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물의 분자들의 배향 제어 방향은 투명 기판의 경계에서의 액정 분자들의 배향 방향에 실질적으로 평행한 것이 바람직하다. 일반적으로, 배향 제어 방향은 광학보상막 등을 제조하는 사용되는 배향막의 러빙 처리 방향에 의해 제어될 수 있다. 제 2 위상차층은 도 25 에 도시된 바와 같이 액정층과 한 쌍의 편광자 중 하나 사이에 개재될 수도 있고 (도 25 의 광학보상막 (526)), 또는 도 26 내지 도 28 에 도시된 바와 같이, 각각 한 쌍의 편광자의 모두와 액정층 사이에 개재될 수도 있다 (도 26 내지 도 28 의 광학보상막 (524 및 526)). 또한, 제 1 및 제 2 위상차층의 배치는 특히 제한되지 않는다. 예를 들어, 제 2 및 제 1 위상차층이 액정층에 더 가까운 측으로부터 순서대로 배치될 수도 있고, 제 1 및 제 2 위상차층이 액정층에 더 가까운 측으로부터 순서대로 배치될 수도 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에서는, 제 1 위상차층은 또한 편광자들 중 하나의 투명 지지체 또는 보호막으로서 사용될 수도 있기 때문에, 예를 들어, 보호막, 편광자 및 제 1 위상차층 (또한 보호막 또는 투명 지지체로서 사용됨) 을 순서대로 포함하는 통합된 편광판이 사용될 수도 있다. 또한, 제 1 위상차층은 편광판들 중 하나의 투명 지지체 또는 보호막으로서 사용될 뿐아니라, 제 2 위상차층의 지지체로서 사용된다. 예를 들어, 보호막, 편광자, 제 1 위상차층 (또한 제 2 위상차층의 지지체 또는 편광자 보호막으로서 사용됨), 및 제 2 위상차층을 순서대로 포함하는 통합된 편광판이 사용될 수도 있다. 이들 통합된 위상차판들은 편광 기능을 가질 뿐아니라 시야각의 확대 및 표시 스폿들의 감소에도 기여한다. 또한, 이들 통합된 편광판들은 광학 보상 기능을 갖는 위상차층을 갖기 때문에, 액정 표시 장치는 간단한 구성으로 광학적으로 보상될 수 있다. 후자의 통합된 편광판이 액정 표시 장치 내로 조립되는 경우, 보호막, 편광자, 제 1 위상차층 (또한 제 2 위상차층의 지지체 및 보호막 또는 투명지지체로서 사용됨), 및 제 2 위상차층은 장치의 외측 (액정셀로부터 먼 측) 으로부터 순서대로 배치된다. 도 25 에 도시된 액정 표시 장치는 예를 들어 하측 편광판 (518I) 로서의 후자의 통합된 편광판을 액정셀 (514I) 에 부착함으로써 제조될 수도 있다.
도 26a 및 도 26b 는 본 발명의 제 2 양태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 예를 도시한다. 도 26a 및 도 26b 에서, 도 25 와 동일한 부재들은 동일한 참조 부호로서 표시되고, 그들의 상세한 설명은 생략된다. 도 26a 및 도 26b 에 도시된 액정 표시 장치는 투명 기판 (510 및 512), 그 투명 기판 (510 및 512) 사이에 개재된 호모지니어스 ECB 액정층 (514), 서로 수직으로 배치된 흡수축들을 갖는 편광자들로 형성된 편광자 (516 및 518) 를 포함한다. 도 26a 및 도 26b 에 도시된 액정 표시 장치에서, 위상차판 (제 1 위상차층) (522) 은 액정층 (514) 및 편광자 (518) 사이에 개재되고, 도 26a 에 도시된 액정 표시 장치에서, 위상차판 (제 1 위상차층) (520) 은 액정층 (514) 과 편광자 (516) 사이에 개재된다. 또한, 도 26a 및 도 26b 에 도시된 액정 표시 장치에서, 디스코틱 구조 단위의 화합물을 함유하는 광학보상막들 (제 2 위상차층들) (524 및 526) 은 각각 위상차판 (520) 과 투명 기판 (510) 사이 및 위상차판 (522) 과 투명 기판 (512) 사이에 개재된다. 디스코틱 구조 단위의 화합물을 함유하는 광학보상막들 (제 2 위상차층들) (524 및 526) 은 도 25 에 도시된 광학보상막 (526) 과 동일한 기능을 갖는다.
도 26a 에 도시된 액정 표시 장치에서, 제 1 위상차층으로서의 위상차판 (522 및 520) 에 대해, 550 nm 의 파장의 면내 리타데이션 Re (550) 의 합 및 동일한 파장의 두께 방향 리타데이션 Rth (550) 의 합은 다음의 조건을 만족시키고, 도 26b 에 도시된 액정 표시 장치에서, 제 1 위상차층으로서의 위상차판 (522) 에 대해, 550 nm 의 파장의 면내 리타데이션 Re (550) 및 동일한 파장의 두께 방향 리타데이션 Rth (550) 은 다음의 조건을 만족시킨다.
0 nm < Re(550) < 70 nm
0 nm < Rth(550) < 330 nm.
그것의 전체 광학 특성이 상기의 관계를 만족시키는 위상차판 (520 및 522) 이 도 26a 에 도시된 액정 표시 장치에 조립되는 경우, 및 그것의 광학 특성이 상기의 관계를 만족시키는 위상차판 (522) 이 도 26b 에 도시된 액정 표시 장치에 조립되는 경우, 시야각 특성, 특히 수직 시야각 특성이 개선된다. 이러한 양태에서, 제 1 위상차층들 중 적어도 하나의 550 nm 의 파장에 대한 두께 방향 리타데이션 Rth(550) 의 합은 70 nm ≤ Rth(550) ≤ 130 nm 의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
상술된 바와 같이, 도 26a 및 도 26b 에 도시된 액정 표시 장치에서, 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물을 함유하는 광학보상막들 (524 또는 526) 의 지지체는 또한 편광자 보호층 (523) 또는 위상차판 (520 또는 522) 로서 사용될 수도 있다. 이러한 경우에, 보호막, 편광자, 제 2 위상차층의 지지체 (또한 제 1 위상차층 또는 편광자의 보호막으로서 사용됨), 및 제 2 위상차층을 순서대로 포함하는 통합된 편광판이 상측 편광판 (516 또는 516b) 및 하측 편광판 (518a 또는 518b) 로서 사용될 수도 있다.
도 27c 및 도 27d 는 본 발명의 액정 표시 장치의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 27c 및 도 27d 에서, 도 25 및 도 26 에서와 동일한 부재들은 동일한 참조 부호로서 표시되고, 그들의 상세한 설명은 생략된다. 도 27c 에 도시된 액정 표시 장치에서, 도 26a 에 도시된 액정 표시 장치의 액정셀 (514a) 의 외측에 배치된 위상차판 (520 및 522) 은 액정셀 (514c) 의 내측의 위상차층 (520' 및 522') 로서 배치되며, 도 27d 에 도시된 액정 표시 장치에서, 도 26b 에 도시된 액정 표시 장치의 액정셀 (514b) 의 외측에 배치된 위상차판 (522) 은 액정셀 (514d) 의 내측의 위상차층 (522') 로서 배치된다. 도 27c 및 도 27d 에 도시된 액정 표시 장치는 도 26a 및 도 26b 에 도시된 액정 표시 장치와 동일한 효과를 갖는다. 또한, 도 27c 및 도 27d 에 도시된 액정 표시 장치에서, 광학 보상 기능을 갖는 제 1 위상차층이 액정의 기판의 내측, 즉 액정층에 더 가까운 위치에 배치되기 때문에, 액정층은 더욱 정밀하게 광학적으로 보상될 수 있으므로, 더 양호한 화상 표시를 얻을 수 있다.
도 27c 및 도 27d 에 도시된 액정 표시 장치의 액정셀 (514a 및 514c) 은 한 쌍의 기판 중 하나 또는 양자로서, 예를 들어 글래스로 이루어진 투명 기판의 표면상에 제 1 위상차층을 형성함으로써 제조된 셀 기판을 준비하되, 제 1 위상차층은 그 기판들의 내측에 배치되며, 그 기판들 사이에 액정재료를 주입 및 밀봉함으로써 제조된다.
도 28e 및 도 28f 는 본 발명의 액정 표시 장치의 또 다른 실시예를 도시한 다. 도 28e 및 도 28f 에서, 도 25 및 도 27 에서와 동일한 부재들은 동일한 참조 부호로서 표시되고, 그들의 상세한 설명은 생략된다. 도 28e 에 도시된 액정 표시 장치에서, 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물을 포함하고, 도 27c 에 도시된 액정 표시 장치의 액정셀 (514c) 의 외측에 배치된 위상차판 (524 및 526) 은 액정셀 (514e) 의 내측의 위상차층 (524' 및 526') 로서 배치되며, 도 28f 에 도시된 액정 표시 장치에서, 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물을 포함하고 도 27d 에 도시된 액정 표시 장치의 액정셀 (514d) 의 외측에 배치된 위상차판 (524 및 526) 은 액정셀 (514f) 의 내측의 위상차층 (524' 및 526') 로서 배치된다. 도 28e 및 도 28f 에 도시된 액정 표시 장치는 도 27c 및 도 27d 에 도시된 액정 표시 장치와 동일한 효과를 갖는다. 또한, 도 28e 및 도 28f 에 도시된 액정 표시 장치에서, 나머지 리타데이션의 소거에 기여하는 제 2 위상차층이 액정의 기판의 내측, 즉 액정층에 더 가까운 위치에 배치되기 때문에, 액정 표시 장치의 흑표시 시의 투과율이 더욱 감소될 수 있어서, 더욱 높은 콘트라스트를 갖는 화상 표시를 얻을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 바와 같이, 액정층이 2 이상의 화소 영역을 갖고 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물을 포함하는 광학보상막이 액정층에 배치되는 경우, 광학보상막은 화소 영역들에 대응하여 분할될 수 있고 디스코틱 액정 분자들의 배향 방향은 각각의 분할에 대한 화소 영역에 대응하여 최적화될 수 있기 때문에, 더욱 높은 표시 품질을 갖는 액정 표시 장치가 실현될 수 있다.
도 28e 에 도시된 액정 표시 장치의 액정셀 (514e) 은 한 쌍의 기판으로서, 예를 들어 글래스로 이루어진 투명 기판의 표면상의 제 1 위상차층 및 디스코틱 구 조 단위를 갖는 화합물을 포함하는 제 2 위상차층을 형성함으로써 제조된 셀 기판을 준비하되, 제 1 및 제 2 위상차층은 그 기판들의 내측에 배치되며, 그 기판들 사이에 액정재료를 주입 및 밀봉함으로써 제조된다. 또한, 도 28f 에 도시된 액정 표시 장치의 액정셀 (514f) 은 예를 들어 글래스로 이루어진 투명 기판의 표면상에 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물을 포함하는 제 2 위상차층, 및 한 쌍의 기판으로서, 예를 들어 글래스로 이루어진 투명 기판의 표면상의 제 1 위상차층 및 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물을 포함하는 제 2 위상차층을 형성함으로써 제조된 셀 기판을 준비하되, 제 1 및 제 2 위상차층은 그 기판들의 내측에 배치되며, 그 기판들 사이에 액정재료를 주입 및 밀봉함으로써 제조된다.
본 발명의 액정 표시 장치는 그것의 구동 전압에 있어서 특히 제한되는 것이 아니라 ECB 모드 액정 표시 장치의 구동 전압의 일반적인 범위 내에서 구동될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 액정 표시 장치는 전압 무인가 시에 백 화상이 표시되는 노멀리 화이트 모드로 구동될 수도 있고, 고전압 인가 시에 투과율이 감소되어 흑 화상이 표시된다. 광학보상막의 Re 값이 전압 인가 시 액정층의 리타데이션 값과 동리하게 되는 경우 흑 화상이 표시된다. 이러한 구성으로, 높은 콘트라스트를 갖는 화상이 넓은 범위에 걸쳐 얻어질 수 있는 것은 이롭고, 하프톤 표시 영역에서 계조 반전이 발생하지 않는다. 본 발명에서, 전압 무인가 시의 투과율 보다 낮은 투과율을 나타내는 인가 전압 조건이 최대 계조 (백표시) 로서 사용되는 경우, 시야각은 더욱 넓어진다.
본 발명의 액정 표시 장치가 하나의 화소가 복수의 영역으로 분할되는 다중 도메인 구조를 사용하는 경우, 휘도 또는 색조의 시야각 특성이 더욱 개선된다. 구체적으로, 하나의 화소를 액정 분자들의 상이한 초기 배향 상태들을 갖는 2 이상 (바람직하게는, 4 또는 8) 영역들로 분할하고 이들 영역들을 평균화함으로써, 시야각에 따른 휘도 및 색조가 바이어싱되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 하나의 화소가 전압 인가 시 액정 분자들의 배향 방향이 연속적으로 변화되는 2 이상의 상이한 영역들로 분할되는 경우에도 동일한 효과가 얻어진다.
액정 분자들의 상이한 배향 방향을 갖는 복수의 도메인들은 예를 들어 전계 방향을 변경함으로써 또는 전극 내에 제공된 슬릿들을 사용하여 전계 강도를 바이어싱함으로써 하나의 화소에 형성될 수도 있다. 모든 방향에서 실질적으로 균일한 시야각은 도메인들의 수를 증가시킴으로써, 예를 들어 하나의 화소를 4 또는 8 이상의 도메인들로 분할함으로써 얻어질 수도 있다. 특히, 편광판 흡수축이 임의의 각도로 설정될 수 있기 때문에, 하나의 화소가 8 개의 도메인들로 분할되는 것이 바람직하다.
도메인들의 경계의 액정 분자들은 열악한 응답성을 갖고, 백 화상 표시 상태는 ECB 의 경우 노멀리 화이트 모드로 유지되기 때문에, 정면 콘트라스트는 열화된다. 따라서, 흑 매트릭스 등의 차광층이 도메인들의 경계를 덮는 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 표시 장치는 도 25 내지 28 에 도시된 구성에 제한되는 것이 아니라, 다른 부재들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 칼라 필터가 액정셀과 편광자 사이에 (액정셀의 내측 또는 외측에) 개재될 수도 있다. 또한, 별도의 광학보상막이 액정셀과 편광판 사이에 개재될 수도 있다. 또한, 투과형 액정 표시 장치의 경우, 냉음극 또는 열음극 형광관, 발광 다이오드, 전계 방출 디바이스, 또는 일렉트로루미네슨스 디바이스 등의 광원을 갖는 백라이트 유닛이 액정셀의 후방에 배치될 수도 있다. 또한, 본 발명의 액정 표시 장치는 반사형일 수도 있다. 이러한 경우, 단 하나의 편광판이 관찰측에 배치될 수도 있고, 반사막이 액정셀의 하측 기판의 내측 또는 액정셀의 후방에 배치된다. 물론, 그 광원을 사용하는 프런트 라이트 유닛은 액정셀 관찰측에 제공될 수도 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 화상 직시형, 화상 투사형 및 광 변조형 표시 장치를 포함한다. 본 발명은 TFT 또는 MIM 등의 3 또는 2 단자 반도체 디바이스를 사용하는 능동형 매트릭스 액정 표시 장치에 특히 효과적이다. 물론, 본 발명은 또한 시분할 구동이라 불리는 STN 형으로 표현되는 수동형 매트릭스 액정 표시 장치에 효과적이다.
또 다른 바람직한 양태 (VI) 에 따르면, 본 발명은 그들 중 적어도 하나는 전극을 갖는, 한 쌍의 대향 기판; 상기 한 쌍의 대향 기판의 대향 면들의 배향축들에 의해 배향된 액정 분자들을 포함하는 액정층; 한 쌍의 편광판 사이에 개재된 상기 액정층을 갖는, 각각 편광자와 그 편광자의 적어도 일측에 형성된 보호막을 갖는 한 쌍의 편광판; 한 쌍의 편광판의 적어도 하나와 액정층 사이에 배향 상태를 갖고 고정된 액정성 화합물을 포함하고 배향축에 의해 배향된 적어도 하나의 광학 이방성층을 포함하는 액정 표시 장치를 제공하며, 여기서 편광자의 흡수축은 표시 장치의 화면의 수평 방향에 평행하거나 수직이며, 한 쌍의 대향 기판의 대향 면들 의 배향축들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 광학 이방성층의 배향 제어 방향과 10 ~ 35°로 교차하고, 보호막의 면내 리타데이션이 Re (nm) 이고 보호막의 두께 방향 리타데이션이 Rth (nm) 라고 가정하면, Re 및 Rth 는 다음의 식을 만족한다.
Re+2×Rth≤280
이러한 양태에 따른 액정 표시 장치에서, 편광판 흡수축, 액정 기판의 배향 제어 방향 및 광학 보상 시트의 배향 제어 방향 사이의 배치 각도 관계를 조정함으로써, 종래의 액정 표시 장치와 동일한 구성으로, 심각한 사용 환경에서조차 상하좌우 경사 방향에서 높은 신뢰성과 양호한 표시 품질을 갖는 액정 표시 장치, 특히 TN 모드 액정 표시 장치가 제공될 수 있다.
이하, 본 발명의 상술된 양태가 상세히 설명된다.
이러한 양태에 따르면, 본 발명은, 그들 중 적어도 하나는 전극을 갖는, 한 쌍의 대향 기판; 상기 한 쌍의 대향 기판의 대향 면들의 각각의 배향축들에 의해 배향되도록 제어된 액정 분자들을 포함하는 액정층; 그 사이에 개재된 상기 액정층을 갖는, 각각 편광자와 그 편광자의 적어도 일측에 형성된 보호막을 갖는 한 쌍의 편광판; 한 쌍의 편광판의 적어도 하나와 액정층 사이에 개지된고 배향축에 의해 고정적으로 배향되도록 제어된 액정성 화합물을 포함하는 적어도 하나의 광학 이방성층을 포함하는 액정 표시 장치를 제공하고, 여기서 편광자의 흡수축은 편광판의 최대 수축 방향, 즉 편광판의 단부의 장변 및 단변 방향 (또는 표시 장치의 화면의 수평 방향) 에 평행하거나 수직이다. 이러한 구성으로, 편광판의 주위로부터의 광 누설은 심각한 사용 환경 (고온 및 다습) 하에서 조차도, 예를 들어 40 ℃ 의 온도 및 90 % 의 습도 또는 65 ℃ 의 온도 및 80 % 의 습도의 사용 환경 하에서조차도, 감소된다. 또한, 액정 기판의 배향축과 광학 이방성층의 배향 제어 방향 사이의 배치 각도 관계를 조정함으로써 필요한 넓은 시야각 특성이 만족된다.
본 발명자들은 종래의 TN 모드 액정 표시 장치의 편광판의 주위로부터의 광 누설이 편광판의 수축에 의한 광탄성 효과에 기인하여 편광판 보호막에서 발생된 리타데이션 Re 및 Rth 에 의해 발생된다는 것을 발견했다. 이러한 발견에 기초하여, 본 발명자는 또한 액정 기판의 배향축, 광학 보상용 광학 이방성층의 배향 제어 방향, 및 편광판의 흡수축 사이의 배치 각도 관계를 조정함으로써 광 누설이 감소될 수 있다는 것을 발견했다.
편광판은 심각한 환경하에서 수축된다. 특히, 화면의 장변 및 단변에 평행한 방향에서의 수축은 최대가 된다. 수축 또는 연신과 같은 탄성력이 그러한 편광판에 사용되는 필름에 인가되는 경우, 리타데이션이 변화된다. 편광판의 흡수축이 리타데이션의 발생 방향과 45°로 교차하는 구성에서, 광 투과율은 최대로 되고, 이것은 광 누설로서 관찰된다. 본 발명에서, 광 누설은 TN 모드 액정층에서 특히 감소된다는 것이 발견되었다.
종래의 TN 모드 액정층에서, 편광판의 흡수축은 화면의 수평 방향, 즉 편광판의 단부의 장변 방향과 45°로 교차한다. 편광판의 수축 방향은 편광판의 단부의 장변 및 단변 방향들에 평행하기 때문에, 그러한 종래의 배치는 최대의 광 누설을 발생시킨다.
따라서, 본 발명에서는, 편광판의 흡수축을 화면의 수평 방향, 즉 편광판의 단부의 장변 방향에 평행 또는 수직으로 함으로써, TN 모드에서 광 누설이 감소될 수 있다는 것이 발견되었다.
(액정 표시 장치의 편광판 흡수축이 화면의 수평 방향, 즉 편광판의 단부의 장변 방향에 평행 또는 수직인 (이하 때때로 "0°- 90°부착") 구성)
TN 모드 액정 표시 장치는 높은 콘트라스트를 갖는 고품질 화상을 고 정밀도로 표시하기 위해 TFT 구동을 사용한다. TFT 구동의 경우, 게이트 배선 및 신호 (또는 소스) 배선은 화면의 수평 및 수직 방향들로 배열된다. 편광판의 수축 방향이 이들 배선에 평행 또는 수직이기 때문에, 비록 편광판의 흡수축이 이들 배선에 평행 또는 수직으로 배치될지라도, 흡수축은 편광판의 최대 수축 방향, 즉 편광판의 단부의 장변 및 단변 방향들에 실질적으로 평행 또는 수직으로 배치되어, 광 누설을 감소시킨다.
또한, TN 모드 액정 표시 장치는, 넓은 시야각 특성을 얻기 위해, 한 쌍의 편광판 중 적어도 하나의 흡수축이 편광판들 중 적어도 하나의 일측에 배치된 액정셀 기판에 대향하는 평면에 형성된 배향축과 약 45°로 교차하는 것이 바람직하다.
편광판의 주위로 부터의 광 누설은 편광판 흡수축을 편광판의 단부의 장변 방향에 평행 또는 수직이도록 함으로써 감소될 수 있다. 이 때, TN 모드 액정 표시 장치의 배향 제어 방향, 즉 액정셀의 기판의 배향축을, 화면의 수평 방향에 대해 45°만큼 경사지게 함으로써, 실질적인 양방향 대칭 시야각 특성이 얻어질 수 있다.
종래의 TN 모드에서, 액정셀의 배향 제어 방향은 화면의 수평 방향에 대해 45°로 경사지고, 수직 시야각 특성은 비대칭인 반면, 수평 시야각 특성은 대칭이다. 그러나, 편광판 흡수축 및 편광판의 보호막의 지상축은 또한 화면의 수평 방향에 대해 45°만큼 경사지기 때문에, 심각한 사용 환경 하에서 편광판의 주위로부터 광이 누설된다.
다음에, 본 발명이 TN 모드 액정 표시 장치에 적용되는 실시형태가 도면을 참조하여 설명될 것이다.
본 발명의 설명 이전에, 도 31 에 도시된 종래의 액정 표시 장치의 동작이 일반적인 TN 모드의 예로서 설명된다. 여기서, 전계 효과 액정으로서 양의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정을 사용하여, TFT (능동) 구동이 예로서 설명된다.
액정셀 (609 및 613) 은 상측 기판 (609), 하측 기판 (613), 및 이들 기판 (609 및 613) 사이에 개재된 액정 분자들 (611) 을 갖는 액정층을 포함한다. 배향막 (도시하지 않음) 은 액정 분자들 (611) 과 접촉하는 기판들 (609 및 613) 의 면들 (이하 이들 면들은 때때로 "내면" 으로서 지칭된다) 상에 형성되고, 전압 무인가 시 또는 저전압 인가 시의 액정 분자들 (611) 의 배향은 배향막들에 행해지는 러빙 처리에 의해 제어된다. 또한, 액정 분자들 (611) 을 갖는 액정층에 전압을 인가하는 투명 전극들 (도시하지 않음) 은 기판들 (609 및 613) 의 내면들 상에 형성된다.
TN 형 액정 표시 장치에서, 구동 전압이 전극들에 인가되지 않는 비구동 상태 하에서, 액성셀 내의 액정 분자들 (611) 은 기판 평면들에 실질적으로 평행하게 배향되고, 배향 방향은 상측 및 하측 기판들 사이에서 90°만큼 트위스트된다. 투과형 표시 장치의 경우, 백라이트 유닛으로부터 방출된 광은 하부 편광판을 통과한 후에 직선 편광을 갖는다. 직선으로 편광된 광은 액정층의 트위스트된 구조 를 따라 전파하고, 편광면을 90°회전하고, 그 후, 상부 편광판을 통과한다. 따라서, 표시 장치는 백 화상을 표시한다.
한편, 인가 전압이 증가됨에 따라, 액정 분자들은 언트위스트 (untwist) 되면서 기판 평면에 수직으로 일어선다. 이상적인 고전압의 인가시의 TN 형 액정 표시 장치에서, 액정 분자들은 거의 완전히 언트위스트되고, 따라서 기판 평면들에 거의 수직인 배향 상태를 갖는다. 이 때, 액정층에는 트위스트된 구조가 없기 때문에, 하측 편광판을 통과한 직선으로 편광된 광은 편광면을 회전하지 않고 전파하고 상측 편광판의 흡수축으로 수직으로 입사한다. 따라서, 광은 차폐되고 표시 장치는 흑 화상을 표시한다.
이러한 방식으로, TN 형 액정 표시 장치는 편광된 광을 차폐 또는 투과시킴으로써 표시 장치로서의 기능을 달성한다. 일반적으로, 표시 품질을 나타내는 수치값으로서의 콘트라스트 비 (CR) 는 흑표시 휘도에 대한 백표시 휘도의 비로써 정의된다. 더 높은 CR 값은 더 높은 품질의 표시 장치를 제공한다. 콘트라스트 비를 증가시키기 위해, 액정 표시 장치의 편광 상태를 유지시키는 것이 중요한다.
이하, TN 모드 액정셀의 구성의 실시예가 설명된다. 액정셀은 양의 유전율 이방성, 이방성 굴절률, Δn=0.0854 (589nm, 20℃) 및 Δε=+8.5 를 갖는 액정들을 러빙 및 배향함으로써 제조되고, 상측 및 하측 기판 (609 및 613) 사이에 개 재된다. 액정층의 배향은 배향막 및 러빙 처리에 의해 제어된다. 액정 분자들의 배향 방향을 나타내는 디렉터, 소위 틸트각은 바람직하게는 약 0.1° 내지 10°의 범위 내에 있도록 설정된다. 이러한 실시형태에서, 디렉터는 3°이도록 설정된다. 러빙 처리는 상측 및 하측 기판들에 수직인 방향으로 수행되고, 틸트각의 크기는 러빙 강도 및 횟수에 의해 제어될 수 있다. 배향막들은 폴리이미드막을 도포 및 소성함으로써 형성된다. 액정층의 비틀림각의 크기는 상측 및 하측 기판들 사이의 러빙 방향에서의 교차각 및 액정 재료에 첨가되는 키랄제에 의해 정의된다. 이러한 실시형태에서, 60 ㎛ 정도의 피치를 갖는 키랄제가 첨가되어 비틀림각이 약 90°이도록 한다. 액정층의 두께 (d) 는 5 ㎛ 이도록 설정된다.
또한, 액정재료 (LC) 는 그것이 네마틱 액정인 한 특별히 제한되지 않는다. 유전율 이방성 Δε이 증가함에 따라, 구동 전압은 더욱 감소될 수 있다. 굴절률 이방성 Δn 이 감소함에 따라, 액정층의 두께 (갭) 는 더욱 두꺼워질 수 있어, 액정을 주입하고 밀봉하는데 걸리는 시간을 단축하고 갭의 불균형을 감소시킨다. 또한, Δn 이 증가함에 따라, 셀 갭은 더욱 감소될 수 있어, 더욱 높은 속도의 응답을 허용한다. 일반적으로, Δn 은 0.04 내지 0.28 의 범위 내에 있도록 설정되고, 셀 갭은 1 내지 10 ㎛ 의 범위 내에 있도록 설정되고, Δn 과 d 의 곱은 0.25 내지 0.55 ㎛ 의 범위 내에 있도록 설정된다.
상측 편광판의 흡수축 (604) 및 하측 편광판의 흡수축 (619) 은 서로 실질적으로 수직으로 적층되고, 상측 편광판의 흡수축 (604) 및 액정셀의 상측 기판 (609) 의 러빙 방향 (배향축) (610) 은 서로 평행하게 적층되고, 하측 편광판의 흡수축 (619) 및 액정셀의 하측 기판 (613) 의 러빙 방향 (배향축) (612) 은 서로 평행하게 적층된다. 비록 투명 전극들 (도시하지 않음) 이 상측 및 하측 기판들 (609 및 613) 의 배향막들의 내측에 형성될 지라도, 액정셀 내의 액정 분자들 (611) 은 구동전압이 전극들에 인가되지 않는 비구동 상태 하에서 기판 평면들에 실질적으로 평행하게 배향되고, 따라서 액정 패널을 통과하는 편광된 광은 액정 분자들 (6) 의 트위스트 구조를 따라 전파하고 편광면을 90°만큼 회전한다. 즉, 액정 표시 장치는 비구동 상태 하에서 백표시를 실현한다. 한편, 액정 분자들 은 구동 상태 하에서 기판 평면들에 대해 소정의 각도로 경사진 방향으로 배향되고, 하측 편광판을 통과한 광은 광학 이방성층들 (614 및 607) 에 의해 액정층 내에서 리타데이션을 갖지 않고, 그것의 편광 상태가 변하지 않은 상태로 액정층 (611) 을 통과하고, 그 후 편광자 (603) 에 의해 차폐된다. 즉, 액정 표시 장치는 구동 상태 하에서 이상적인 흑표시를 실현한다.
상측 및 하측 편광판의 액정셀 근처의 보호막 (605 및 616) 은 또한 광학 이방성층 (607 및 614) 의 지지체로서 사용될 수도 있고, 상측 및 하측 편광판은 광학 이방성층 (607 및 614) 과 통합저긍로 적층될 수도 있고, 그 적층된 구조는 액정 표시 장치로 조립될 수도 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에서, 광학 보상 시트의 투명 지지체는 또한 편광자들 중 하나의 보호막으로서 사용될 수도 있다. 즉, 투명 보호막, 편광자, 투명 보호막 (또한 투명 지지체로서도 사용됨), 및 광학 이방성층을 순서대로 포함하 는 통합된 타원 편광판이 사용될 수도 있다. 이러한 통합된 타원 편광판은 광학 보상 기능을 갖는 광학 이방성층을 갖기 때문에, 그 통합된 타원 편광판이 사용되는 경우, 간단한 구성으로 액정 표시 장치를 정밀하게 보상하는 것이 가능하다. 액정 표시 장치에서, 투명 보호막, 편광자, 투명 지지체, 및 광학 이방성층이 장치의 외측 (액정셀로부터 먼 측) 으로부터 순서대로 적층된다.
비록 TN 모드 액정 표시 장치가 도 31 에서 도시되었지만, 본 발명의 액정 표시 장치는 TN 모드에 부가하여, VA 모드, IPS 모드, OCB 모드, ECB 모드 중 임의의 것일 수도 있다. 또한, 액정 표시 장치가 하나의 화소가 복수의 영역들로 분할되는 다중 도메인 구조를 사용하는 경우, 수직 및 수평 시야각 특성이 평균화되어, 표시 품질을 개선한다.
본 발명의 액정 표시 장치는 도 31 에 도시된 구성으로 제한되는 것이 아니라 다른 부재들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 칼라 필터가 액정셀과 편광자 사이에 개재될 수도 있다. 또한, 투과형 액정 표시 장치의 경우, 냉음극 또는 열음극 형광관, 발광 다이오드, 전계 방출 디바이스, 또는 일렉트로루미네슨스 디바이스 등의 광원을 갖는 백라이트 유닛이 액정셀의 후방에 배치될 수도 있다. 또한, 본 발명의 액정 표시 장치는 반사형일 수도 있다. 이러한 경우, 단 하나의 편광판이 관찰측에 배치될 수도 있고, 반사막이 액정셀의 하측 기판의 내측 또는 액정셀의 후방에 배치된다. 물론, 그 광원을 사용하는 프런트 라이트 유닛이 액정셀 관찰측에 제공될 수도 있다. 또한, 액정 표시 장치의 투과 및 반사 모드를 서로 양립가능하게 하기 위해, 액정 표시 장치는 표시 장치의 하나의 화소 내에 반사부 및 투과부를 포함하는 반투과형일 수도 있다.
또한, 백라이트의 방출 효율을 증가시키기 위해, 프리즘 형상 또는 렌즈 형상 집광형 휘도 향상 시트 (필름) 이 적층되고, 또는 편광판에 의한 흡수로 인한 광 손실을 감소시키는 편광 반사형 휘도 향상 시트 (필름) 이 백라이트와 액정셀 사이에 적층될 수도 있다. 또한, 백라이트로부터 방출된 광을 균일하게 하기 위한 확산 시트 (필름) 가 적층될 수도 있고, 또는 균일한 면내 광 분포를 얻기 위해 반사 및 확산 패턴을 인쇄함으로써 형성된 시트 (필름) 가 적층될 수도 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 화상 직시형, 화상 투사형 및 광 변조형 표시 장치를 포함한다. 본 발명은 TFT 또는 MIM 등의 3 또는 2 단자 반도체 디바이스를 사용하는 능동형 매트릭스 액정 표시 장치에 특히 효과적이다. 물론, 본 발명은 또한 시분할 구동이라 불리는 STN 형으로 표현되는 수동형 매트릭스 액정 표시 장치에 효과적이다.
상술된 바와 같은 편광판의 배치에 대해, 광 누설은 0°-90°부착을 채용함으로써 억제될 수 있다. 그러나, 액정층의 광학 이방성층이 종래의 액정 표시 장치에서와 동일한 방식으로 배치되는 경우, CR 변동이 관찰하는 극각이 변화될 때 좌측 및 우측 방향에서 상이하다는 양방향 비대칭의 문제가 발생한다.
본 발명자들은 상기 문제를 극복하기 위한 액정 표시 장치의 구성을 발견했다.
즉, 만일 광학 이방성층의 배향 제어 방향과 액정층의 배향 제어 방향 간의 교차각이 10 내지 35°의 범위 내에 있다면, 이러한 문제가 극복될 수 있다는 것이 발견되었다.
광학 이방성층과 액정층의 배향 제어 방향 간의 교차각은 15 내지 25°내에 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의해, 0°-90°부착에 대해, CR 시야각은 확대될 수 있고, 양방향 비대칭성은 개선될 수 있다.
도 32 는 본 발명의 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 실시예를 도시한다. 이러한 실시예는 임의의 제한없이 단지 본 발명의 효과를 설명하기 위해 사용된다.
도 32 에서, 편광자들의 흡수축들은 화면의 수평 방향에 대해 90°(수직) 및 0°(평행) 를 갖는다. 구체적으로는, 도 32 에서, 화면의 수평 방향에 대해, 상측 편광자 (603) 의 흡수축 (604) 은 90°(수직) 를 갖고, 하측 편광자 (618) 의 흡수축 (619) 은 0°(평행) 를 갖는다.
또한, 이러한 실시형태에서, 광학 이방성층의 배향 제어 방향은 액정층의 배향 제어 방향과 교차한다. 즉, 광학 이방성층 (607 및 614) 의 지지체 측들의 배향을 위한 러빙 방향 (608 및 615) 은 액정층 (611) 의 상측 및 하측 기판의 액정 배향을 위한 러빙 방향 (610 및 612) 과 교차한다.
이러한 구성에 의해, 0°-90°부착에 대해, 주위 광 누설이 감소될 수 있고, CR 시야각의 양방향 비대칭성이 개선될 수 있다.
도 33a 내지 도 33c 는 표시 패널측으로부터 보았을 때 액정층 (611) 및 상측 및 하측 광학 이방성층 (607 및 614) 의 배향 제어 방향을 도시한다.
상측 광학 이방성층 (607) 의 배향 제어 방향 (608) 및 액정층 상측 배향 제어 방향 (610) 은 도 33a 에 도시된 바와 같이 배치된다.
유사하게, 하측 광학 이방성층 (614) 의 배향 제어 방향 (615) 및 액정층 하측 배향 제어 방향 (612) 은 도 33b 에 도시된 바와 같이 배치된다.
이 때, 광학 이방성층 배향 제어 방향과 액정층 배향 제어 방향 간의 교차각은 θ(°) 이다. 도 33a 에서, 배향 제어 방향 (608 및 610) 의 교차각 및 배향 제어 방향 (615 및 612) 의 교차각은 θ 이다. θ 는 바람직하게는 10 내지 35°이고, 더욱 바람직하게는 13 내지 32°이고, 특히 바람직하게는 15 내지 30°이다.
또한, 도 33c 는 액정층의 상측 및 하측의 중첩을 도시한다. 한 쌍의 상측 및 하측 광학 이방성층 (607 및 614) 의 배향 제어 방향 (608 및 615) 간의 교차각은 φ (°) 이다. φ 는 바람직하게는 80 내지 100°이고, 더욱 바람직하게는 85 내지 95°이고, 특히 바람직하게는 약 90°이다.
비록 상기 구성이 주위 광 누설을 감소시키고 CR 시야각의 양방향 비대칭성을 개선할지라도, 그것은 모든 방향들, 특히 경사방향에서의 CR 시야각에 대해 충분하지 않다.
따라서, 편광판 보호막 (601, 605, 616 및 620) 의 면내 리타데이션 (Re(nm)) 및 두께 방향 리타데이션 (Rth(nm)) 을 적절한 값들로 조정함으로써, 모든 방향들, 특히 경사 방향에서의 CR 시야각이 확대된다고 생각되었다.
따라서, Re 및 Rth 의 최적 값들이 다음의 관계로부터 유도될 수 있다는 것 이 증명되었다.
바람직하게는, Re+2×Rth≤280,
더욱 바람직하게는, Re+Rth≤140, 및
특히 바람직하게는, 0≤Re≤50 또는 50≤Rth≤80.
다음에, 본 발명의 액정 표시 장치에 사용되는 부재들이 설명된다.
본 발명에서, 고정된 배향 상태를 갖는 액정성 화합물을 함유하는 광학 이방성층은 액정셀의 광학 보상을 위해 사용된다. 본 발명에서, 광학 이방성층은 지지체 상에 형성되고, 광학 보상 시트로서 액정 표시 장치 내로 조립된다. 대안적으로, 광학 보상 시트와 직선 편광자를 포함하는 통합된 타원 평광판은 액정 표시 장치 내로 조립될 수도 있다. 상술된 바와 같이 설정된 교차각을 갖는 광학 보상 시트와 편광판을 제조하는 방법들의 예는 롤 전달 방향에 대해 광학 보상 시트와 편광판의 배향 제어 방향과 연신 방향을 조정하는 방법, 광학 보상 시트와 편광판을 롤-투-롤 방식으로 준비하고, 그 광학 보상 시트 및 편광판을 소정의 각도로 편칭하는 방법을 포함할 수도 있고, 이것에 제한되지 않는다.
(광학 보상 시트)
본 발명에 사용될 수 있는 광학 보상 시트의 예는 광학적으로 투명한 지지체 및 그 지지체 상에 액정성 화합물로 형성된 광학 이방성층을 포함한다. 광학 보상 시트가 액정 디바이스에 사용되는 경우, 액정셀은 다른 특성의 열화없이 광학적으로 보상될 수 있다.
이하, 본 발명의 액정 표시 장치에 사용될 수 있는 여러 부재들에 사용되는 재료 및 그 부재들을 제조하는 방법이 상세히 설명된다.
(편광판)
본 발명에서, 액정 표시 장치용 편광판은 제 1 보호막, 편광자 및 광확산층을 순서대로 포함할 수도 있다. 편광자는 폴리비닐알콜 막을 요오드로 염색하고 그것을 연신함으로써 얻어진다. 편광판은 편광자의 양측상에 보호막을 적층하고 그 보호막의 적어도 하나 상에 광확산층을 형성하거나 미리 형성된 광확산층을 갖는 광확산막을 적층함으로써 얻어진다. 편광판은 액정셀의 외측에 배치된다. 각각 편광자와 그 편광자가 사이에 개재된 한 쌍의 보호막을 갖는 한 쌍의 편광판은 액정셀이 그 한 쌍의 편광판 사이에 개재되도록 배치되는 것이 바람직하다.
(보호막)
본 발명의 편광판은 편광자와 그 편광자의 양측에 적층된 한 쌍의 보호막을 포함한다. 보호막은 특별히 제한되는 것이 아니라, 예를 들어 셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트, 셀룰로오스프로피오네이트 등의 셀룰로오스아세테이트류, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리에스테르 등을 포함할 수도 있다. 입수가능한 폴리머 (노르보르넨 폴리머, JSR 사로부터 입수가능한 ARTON, ZEON 사로부터 입수가능한 ZEONOR 등) 가 보호막에 사용될 수도 있다. 광학보상막이 한 쌍의 보호막 중 하나로서 사용될 수도 있다. 또한, 본 발명의 보호막은 투명 보호막인 것이 바람직하다.
(광확산층)
광확산층은 투광성 미립자들 및 투광성 수지로 이루어진다. 광확산층은 바람직하게는 관찰자에 가장 가까운 보호막에 형성되지만, 광원에 가까운 외측의 보호막상에 배치될 수도 있다. 물론, 광확산층은 보호막 내 (예를 들어, 편광자와 보호막 사이), 광학보상막 내 (예를 들어, 광학보상막과 보호막 사이), 또는 액정셀 내에 배치될 수도 있다. 헤이즈 값 및 산란광 프로파일은 투광성 미립자들 및 투광성 수지에 의해 조정된다. 본 발명에서, 하나 또는 둘 이상의 종류의 직경 또는 재료을 갖는 투광성 미립자들을 사용하는 것이 바람직하다.
(투광성 미립자들)
전체 광확산층을 형성하는 투광성 미립자들의 굴절률과 투광성 수지의 굴절률 간의 차이 (광확산층의 굴절률을 조정하기 위해 투광성 수지에 무기 입자들이 첨가되는 경우의 광학 평균 굴절률) 는 0.03 내지 0.30 인 것이 바람직하다. 그 차이가 0.03 이상이며, 너무 작은 굴절률 차이를 갖지 않고 양호한 광 확산 효과가 얻어진다. 그 차이가 0.30 이하이면, 광 확산성의 과도한 증가로 인한 광확산층의 백화 (whitening) 등의 문제가 발생하지 않는다. 굴절률 차이는 바람직하게는 0.06 내지 0.25 이고, 더욱 바람직하게는 0.09 내지 0.20 이다.
(제 1 투광성 미립자들)
본 발명의 액정 표시 장치의 표시 품질 (또는 시야각 특성) 을 향상시키기 위한 투광성 미립자들 (제 1 투광성 미립자들) 의 직경은 바람직하게는 0.5 내지 3.5 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2.0 ㎛ 이다. 직경이 0.5 ㎛ 이상이면, 산란 효과가 크고, 시야각 특성이 개선되고, 밝기가 후방 산란의 증가 없이 거의 변화되지 않는다. 직경이 2.0 ㎛ 이하이면, 작은 산란 효과로 인한 시야각 특성의 불충분한 개선 등의 문제가 발생하지 않는다. 직경은 0.6 내지 1.8 ㎛ 가 특히 바람직하고, 0.7 내지 1.6 ㎛ 가 가장 바람직하다. 광 산란의 각도 분포는 직경을 적절히 조정함으로써 얻어질 수 있다.
본 발명에 적합한 광확산층에서, 백화와 시야각 특성의 양립을 위해, 전체 광확산층을 형성하는 투광성 미립자와 투광성 수지 사이의 굴절률 차이와 투광성 미립자의 직경의 적절한 조합을 통해 산란광 프로파일 및 헤이즈 값을 조정하는 것은 특히 발람직하다.
광확산층의 광 확산 효과가 클 수록, 더 높은 개선된 시야각 특성을 제공한다. 그러나, 액정 표시 장치의 표시 품질을 위한 정면 밝기를 유지하기 위해 가능한한 투과율을 많이 증가시킬 필요가 있다.
(제 2 투광성 미립자들)
본 발명에서, 확산 효과를 주목적으로 하지 않는 투광성 미립자들 (제 2 투광성 미립자들) 이 또한 광확산층에 첨가된다. 제 2 투광성 미립자들은 이미지 인트루젼 (image intrusion) 방지 기능을 제공하기위해 광확산층의 표면에 불균일을 형성하는데 사용된다. 제 2 투광성 미립자들의 직경은 제 1 투광성 미립자들의 직경 이상인 것이 바람직하고, 2.5 내지 10.0 ㎛ 인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 직경에 의해, 적당한 표면 산란 효과가 얻어질 수 있다. 직경이 2.5 ㎛ 이상이면, 원하는 표면 불균일이 광확산층에 형성될 때 층 두께가 클 필요가 없기 때문에 높은 막강도가 바람직하게 얻어진다. 직경이 10 ㎛ 이하이면, 미립 자들의 중량이 그다지 크지 않기 때문에 양호한 입자 침전 안정성이 바람직하게 얻어진다. 제 2 투광성 미립자들의 직경은 2.7 내지 9 ㎛ 인 것이 특히 바람직하며, 3 내지 8 ㎛ 인 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 액정 표시 장치에 대해 양호한 표시 품질을 얻기 위해, 외부광의 화상 인트루젼을 방지하는 것이 중요하다. 표면 헤이즈 값이 작을 수록, 외부광에 의한 변색이 더욱 작아서, 더욱 높은 표시 품질을 얻는다. 그러나, 만일 표면 헤이즈 값이 너무 작으면 화상 인트루젼이 크게 되기 때문에, 최외층에 광확산층의 굴절률 보다 낮은 굴절률을 갖는 낮은 굴절률층을 형성함으로써 낮은 반사율을 제공할 필요가 있다. 표면 헤이즈 값을 제어하기 위해, 제 2 투광성 미립자들에 의해 수지층 표면에 적당한 불균일이 형성되는 것이 바람직하다.
제 2 투광성 미립자들의 굴절률과 전체 광확산층을 형성하는 투광성 수지의 굴절률 간의 차는 제 1 투광성 미립자들의 굴절률과 투광성 수지의 굴절률 간의 차보다 더 작은 것이 바람직하다.
광확산층의 표면 불균일의 표면 조도 (Ra) 는 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하이고, 특히 바람직하게는 0.3 ㎛ 이하이고, 가장 바람직하게는 0.2 ㎛ 이하이다. 표면 조도 (Ra) (중심선 평균 조도) 는 JIS-0601 에 기초하여 측정될 수도 있다.
광확산층의 헤이즈 값, 특히 투과광의 확산에 상당한 기여를 하는 내부 산란 헤이즈 (내부 헤이즈) 는 시야각 특성 개선 효과와 닫힌 상호관계를 갖는다. 시야각 특성은 백라이트로부터 방출된 광이 관찰측의 편광판의 면에 배치된 광확산층에서 확산되는 경우 개선된다. 그러나, 만일 광이 과도하게 확산되면, 정면 휘도는 감소되고, 따라서 본 발명에서, 광확산층의 내부 헤이즈를 45 % 내지 80 % 이도록 설정하는 것이 필요하다. 내부 헤이즈는 45 % 내지 70 % 인 것이 더욱 바람직하고, 45 % 내지 60 % 인 것이 특히 바람직하다. 내부 산란 헤이즈를 증가시키는 방법들의 예는 확산성을 제공할 목적으로 투광성 미립자들의 입자 농도를 증가시키거나 도포된 막의 두께를 증가시키는 방법, 입자들과 수지 사이의 굴절률 차를 크게 만드는 방법 등을 포함할 수도 있다.
본 발명에서, 액정 표시 장치의 표시 품질 (또는 시야각 특성) 을 개선하기 위해, 고니오포토미터의 산란광 프로파일의 방출 각도 0°의 광 강도에 대해 방출 각도 30°의 산란광 강도가 특정의 범위 내에 있는 것이 특히 바람직하다. 고니오포토미터의 산란광 프로파일의 방출 각도 0°의 광 강도에 대해 방출 각도 30°의 산란광 강도는 시야각 특성의 견지에서 0.05 % 인 것이 바람직하고, 정면 휘도의 견지에서 0.03 % 인 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에서, 광확산층의 산란광 강도는 바람직하게는 0.05 내지 0.3 % 이고, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.2 % 이고, 특히 바람직하게는 0.05 내지 0.15 % 이다. 본 발명에서, 광확산층은 산란광 강도의 바람직한 범위 및 내부 헤이즈의 바람직한 범위를 동시에 만족시키는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에서, 변색과 화상 인트루젼의 감소의 양립성의 견지에서, 편광판의 표면 산란으로 인한 헤이즈 (표면 헤이즈) 는 바람직하게는 0.1 내지 30 %이고, 더욱 바람직하게는 10 % 이하이고, 특히 바람직하게는 5 % 이하이다. 외부광에 의한 콘트라스트의 열화를 방지하는데 놓은 스트레스에 의해, 표면 헤이즈는 바람 직하게는 4 % 이하이고, 더욱 바람직하게는 2 % 이하이다. 화상 인트루젼은 표면 헤이즈가 감소됨에 따라 증가되기 때문에, 450 nm 내지 650 nm 의 파장 범위의 5°입사광에 대한 적분 반사율의 평균 값은 낮은 굴절률층을 제공함으로써 바람직하게는 3.0 % 이하, 더욱 바람직하게는 2.0 % 이하, 가장 바람직하게는 1.0 이하로 설정된다. 본 발명에서, 액정 표시 장치의 표시 품질 (시야각 특성) 을 개선하기 위해, 내부 헤이즈를 조정하는 것, 바람직하게는 내부 산란을 조정하는 것, 더욱 바람직하게는 표면 헤이즈 및/또는 반사율을 동시에 적절한 범위 내에 있도록 설정하는 것이 필요하고, 이것에 의해 가장 바람직한 효과로서 밝은 장소에서도 콘트라스트를 개선한다.
투광성 미립자들은 단분산 유기 미립자들 또는 무기 미립자들일 수도 있다. 투광성 미립자들의 직경의 불균형이 감소됨에 따라, 산란 특성의 불균형이 감소되기 때문에, 클라우딩 값 (clouding value) (haze) 을 설계하는 것이 더 쉽다. 가소성 비즈가 투광성 미립자들에 적합하다. 투광성 미립자들에 사용되는 재료는 높은 투명성과 투광성 수지와의 상술된 굴절률 차이를 갖는 것이 특히 바람직하다.
유기 미립자들의 예는 폴리메틸메타크릴레이트 비즈 (굴절률 1.49), 아크릴-스티렌 코폴리머 비즈 (굴절률 1.54), 멜라민 비즈 (굴절률 1.57), 폴리카보네이트 비즈 (굴절률 1.57), 스티렌 비즈 (굴절률 1.60), 가교 폴리스티렌 비즈 (굴절률 1.61), 폴리비닐 클로라이드 비즈 (굴절률 1.60), 벤조구아나민멜라민포름알데히드 비즈 (굴절률 1.68) 등을 포함할 수도 있다. 무기 미립자들의 예는 실리카 비 즈 (굴절률 1.44 내지 1.46), 알루미나 비즈 (굴절률 1.63) 을 포함할 수도 있다.
투광성 미립자들은 100 wt% 의 투광성 수지에 대해 바람직하게는 3 내지 30 wt% 이고, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 wt% 이다. 만일 투광성 미립자들이 3 wt% 이하이면, 산란 능력이 충분하지 않다. 만일 투광성 미립자들이 30 wt% 이상이면, 화상 품질은 열화되기 쉽거나 표면 백탁이 발생하기 쉽다.
그러나, 상술된 투광성 미립자들은 수지 조성물 (투광성 수지) 에 침전되기 쉽기 때문에, 실리카 등의 무기 필터가 침전을 방지하기 위해 투광성 미립자들에 첨가될 수도 있다. 또한, 무기 필터의 첨가량이 증가함에 따라, 도포된 막의 투명성은 비록 그것이 투광성 미립자들의 침전을 방지하는데 효과적이기는 하나 악영향을 받는다. 따라서, 0.5 ㎛의 직경을 갖는 무기 필터가 투광성 수지에 대해 0.1 wt% 이하이도록 하여 도포된 막의 투명성이 열화되지 않도록 한다.
(투광성 수지)
투광성 수지의 예는 자외선 또는 전자선에 의해 경화가능한 수지, 예를 들어 전리 방사선 경화형 수지, 열가소성 수지 및 용매와 전리 방사선 경화형 수지의 혼합물, 및 열경화형 수지를 포함할 수도 있다. 광확산층에 경도를 부여하기 위해, 전리 방사선 경화형 수지가 주로 사용되는 것이 바람직하다.
광확산층의 두께는 통상 1.5 ㎛ 내지 30 ㎛ 이고, 바람직하게는 3 ㎛ 내지 20 ㎛ 일 수도 있다. 일반적으로, 광확산층의 두께가 1.5 ㎛ 이상이면, 경도는 충분하다. 광확산층의 두께가 30 ㎛ 이하이면, 컬이나 취성의 문제가 발생하지 않는다.
투광성 수지의 굴절률은, 만일 낮은 굴절률층이 더 제공된다면, 바람직하게는 1.46 내지 2.00 이고, 더욱 바람직하게는 1.48 내지 1.90 이며, 특히 바람직하게는 1.50 내지 1.80 이다. 투광성 수지의 굴절률은 투광성 미립자들을 포함하지 않고 특정된 광확산층 평균값이다. 만일 투광성 수지의 굴절률이 그다지 작지 않다면, 반사방지성은 열화되지 않는다. 만일 투광성 수지의 굴절률이 그다지 크지 않다면, 반사된 광의 착색은 강화되지 않는다. 이러한 점에서, 상기 범위는 바람직하다. 광확산층의 굴절률은 반사방지성 및 반사된 광의 착색을 고려하여 소정의 값으로 설정된다.
투광성 수지로서 사용되는 수지는 주쇄로서 포화 탄화수소 또는 폴리에테르를 갖는 폴리머가 바람직하며, 주쇄로서 포화 탄화수소를 갖는 폴리머가 더욱 바람직하다. 또한, 투광성 수지는 가교되는 것이 바람직하다. 주쇄로서 포화 탄화수소를 갖는 폴리머는 에틸렌 불포화 모노머의 중합에 의해 얻어지는 것이 바람직하다. 가교 수지를 얻기 위해, 2 이상의 에틸렌 불포화기를 갖는 모노머가 사용되는 것이 바람직하다.
2 이상의 에틸렌 불포화기를 갖는 모노머의 예는 다가 알콜과 메타크릴산의 에스테르 {예를 들어, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 1,4-시클로헥산디아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메 타)아크릴레이트, 1,3,5-시클로헥산에트리올트리메타크릴레이트, 폴리우레탄폴리아크릴레이트, 폴리에스테르폴리아크릴레이트, 등}, 비닐벤젠의 유도체 (예를 들어, 1.4-디비닐벤젠, 4-비닐 안식향산-2-아크릴로일에틸에스테르, 1,4-디비닐시클로헥사논 등), 비닐술폰 (예를 들어, 디비닐술폰), 아크릴아미드 (예를 들어, 메틸렌비스아크릴아미드), 및 메타크릴아미드를 포함할 수도 있다. 이들 중, 적어도 3 개의 관능기를 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 모노머 또는 적어도 5 개의 관능기를 갖는 아크릴레이트 모노머가 막 경도, 즉 스크래치 저항의 견지에서 바람직하다. 입수가능한 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트와 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트의 혼합물이 특히 바람직하게 사용된다.
이들 에틸렌 불포화기를 갖는 모노머는 다양한 중합 개시제 및 첨가제와 함께 용매에 용해되고, 도포되고, 건조되어, 그 후 전리 방사선 또는 열에 의해 중합에 의해 경화된다.
2 이상의 에틸렌 불포화기를 갖는 모노머 대시에 또는 그것에 부가하여, 가교기의 반응에 의한 가교 구조가 투광성 수지에 도입될 수도 있다. 가교기의 예는 이소시아네이트기, 에폭시기, 아지리딘기, 옥사졸린기, 알데히드기, 카르보닐기, 히드라진기, 카르복실기, 메틸올기, 및 활성 메틸렌기를 포함할 수도 있다. 비닐 술폰산, 산무수물, 시아노아크릴레이트 유도체, 멜라민, 에테릭 메틸올, 에스테르, 우레탄, 테트라메톡시실란, 등의 금속 알콕사이드는 가교 구조를 도입하기 위한 모노머로서 사용될 수도 있다. 블록 이소시아네이트기 등의, 분해 반응의 결과로서 가교를 나타내는 관능기가 사용될 수도 있다. 즉, 본 발명에서, 가교 기는 비록 그것이 직접 반응 나타내지 않을지라도 분해의 결과로서 반응을 나타낼 수도 있다. 이들 가교기를 갖는 바인더는 도포되고 가열되면 가교 구조를 형성할 수 있다.
투광성 수지는 폴리머에 부가하여 고굴절률 모노머 및/또는 고굴절률 금속 산화물 초미세 입자들을 포함하는 것이 바람직하다.
고굴절률 모노머의 예는 비스(4-메타크릴로일티오페닐)술파이드, 비닐나프탈렌, 비닐페닐술파이드, 4-메타크릴록시페닐-4'-메톡시페닐티오에테르 등을 포함할 수도 있다.
고굴절률 금속 산화물 초미세 입자들의 예는 지르코늄, 티타늄, 알루미늄, 인듐, 아연, 주석 및 안티몬의 산화물들로부터 선택된 적어도 하나로 형성되고, 100 nm 이하, 바람직하게는 50 nm 이하의 직경을 갖는 입자들을 포함하는 것이 바람직하다. 고굴절률 금속 산화물 초미세 입자들은 바람직하게는 알루미늄, 지르코늄, 아연, 티타늄, 인듐 및 주석으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물 초미세 입자들, 예를 들어, ZrO2, TiO2, Al2O3, In2O3, ZnO, SnO2, Sb2O3, ITO 이다. 이들 금속 산화물들 중, ZrO2 가 특히 바람직하다.
고굴절률 모노머 또는 금속 산화물 초미세 입자들의 첨가량은 투광성 수지의 총 중량에 대해 바람직하게는 10 내지 90 wt% 이고, 더욱 바람직하게는 20 내지 80 wt% 이다.
광확산층은 편광자의 보호막으로서 사용되는 투명 베이스 필름, 바람직하게 는 셀룰로오스아세테이트 필름 상에 도포되는 것이 바람직하다. 광확산층을 형성하기 위한 도포액의 용매는 투명 베이스 필름 내로의 확산층 성분들의 과도한 침투의 방지와 확산층과 투명 베이스 필름 간의 밀접한 접착과의 양립을 도모하기 위해, 투명 베이스 필름 (예를 들어, 트리아세틸 셀루로오스 필름) 을 용해시키는 적어도 한 종류의 용매 및 투명 베이스 필름을 용해시키지 않는 적어도 한 종류의 용매를 포함한다. 투명 베이스 필름을 용해시키는 적어도 한 종류의 용매는 투명 베이스 필름을 용해시키지 않는 적어도 한 종류의 용매보다 더 높은 비등점을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 투명 베이스 필름을 용해시키는 가장 높은 비등점을 갖는 용매와 투명 베이스 필름을 용해시키지 않는 가장 높은 비등점을 갖는 용매 사이의 비등점 차이는 특히 바람직하게는 30℃ 이상이고, 가장 바람직하게는 40℃ 이상이다.
투명 베이스 필름 (바람직하게는, 트리아세틸셀룰로오스) 을 용해시키는 용매의 예는 3 내지 12 개의 탄소들을 갖는 에테르류, 구체적으로는 디부틸에테르, 디메톡시메탄, 디메톡시에탄, 프로필렌옥사이드, 1,4-디옥산, 1,3-디옥솔란, 1,3,5-트리옥산, 테트라하이드로퓨란, 아니솔, 페네톨 등; 3 내지 12 개의 탄소들을 갖는 케톤류, 구체적으로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 디이소부틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논 등; 3 내지 12 개의 탄소들을 갖는 에스테르류, 구체적으로는 포름산 에틸, 포름산 프로필, 포름산 n-펜틸, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, n-펜틸 아세테이트, γ-부티로락톤 등; 2 이상의 종류의 관능기를 갖는 유 기 용매, 구체적으로는 2-메톡시메틸 아세테이트, 2-에톡시메틸 아세테이트, 2-에톡시에틸 아세테이트, 2-에톡시에틸 프로피오네이트, 2-메톡시에탄올, 2-프로폭시에탄올, 2-부톡시에탄올, 1,2-디아세톡시아세톤, 아세틸아세톤, 디아세톤알콜, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸 등을 포함할 수도 있다. 이들 용매는 단독으로 또는 2 이상의 종류의 조합으로 사용될 수도 있다. 케톤 용매가 투명 베이스 필름을 용해시키기 위한 용매로서 사용되는 것이 바람직하다.
투명 베이스 필름 (바람직하게는, 트리-아세틸-셀룰로오스) 을 용해시키지 않는 용매의 예는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, t-부탄올, 1-펜탄올, 2-메틸-2-부탄올, 시클로헥산올, 이소부틸 아세테이트, 메틸이소부틸케톤, 2-옥타논, 2-펜타논, 2-헥사논, 2-헵타논, 3-펜타논, 3-헵타논, 4-헵타논, 톨루엔 등을 포함할 수도 있다. 이들 용매는 단독으로, 또는 2 이상의 종류의 조합으로 사용될 수도 있다.
투명성 필름 (B) 을 용해시키지 않는 용매의 총 중량에 대한 투명성 필름 (A) 을 용해시키는 용매의 총 중량이 중량비 (A/B) 는 바람직하게는 5/95 내지 50/50 이고, 더욱 바람직하게는 10/90 내지 40/60 이고, 특히 바람직하게는 15/85 내지 30/70 이다.
전리 방사선 경화가능 수지 조성물은 통상의 방법, 예를 들어 전자 빔 또는 자외선 방사에 의해 경화될 수도 있다.
예를 들어, 전자빔 경화의 경우, Cockroft-Walton 형, Vande Graaff 형, 공진형, 절연 코어 트랜스포머 형, 직선형, Dynamitrone 형, 고주파형 등의 다양한 전자빔 가속기들로부터 방출된, 50 내지 1000 KeV, 바람직하게는 100 내지 300 KeV 의 에너지를 갖는 전자빔이 사용된다. 자외선 경화의 경우, 초고압 수은 램프, 고압 수은 램프, 저압 수은 램프, 카본-아크, 제논-아크, 할로겐화 금속 램프 등의 광원으로부터 방출된 자외선이 사용된다.
(광개시제)
광-라디칼 중합 개시제의 예는 아세토페논류, 벤조인류, 벤조페논류, 포스파인 옥사이드류, 케탈류, 안트라퀴논류, 티옥산톤류, 아조 화합물, 페록사이드류 (JP-A-2001-139663 등), 2,3-디알킬디온 화합물류, 디술파이드 화합물류, 플루오로아민 화합물류, 방향족 술포늄류, 로핀 다이머류, 오늄염, 보레이트염류, 활성 에스테르류, 활성 할로겐류, 무기 착체, 쿠말린류 등을 포함할 수도 있다.
아세토페논류의 예는 2,2-디메톡시아세토페논, 2,2-디에톡시아세토페논, p-디메틸아세토페논, 1-히드록시-디메틸페닐케톤, 1-히드록시-디메틸-p-이소프로필페닐케논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-4-메틸티오-2-모르폴리노프로피오페논, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부타논, 4-페녹시디클로로아세토페논, 4-t-부틸-디클로로아세토페논 등을 포함할 수도 있다.
활성 할로겐류의 예는 "K. Wakabayashi 외, "Bull chem. Soc Japan", 볼륨 42, p.2924 (1969)", 미국 특허 제 3,905,815 호, JP-A-5-27830, "M. P. Hutt, "Journal of Hetero cyclic Chemistry", 볼륨 1 (No. 3) (1970)"에 개시된 화합물을 포함할 수도 있고, 특히 트리할로메틸기로 치환된 옥사졸 화합물 또는 s-트리아진 화합물, 더욱 바람직하게는 메틸기로 치환된 적어도 하나의 모노-, 디-, 또는 트리할로겐이 s-트리아진 링에 결합된 s-트리아진 유도체류를 포함할 수도 있다.
s-트리아진 유도체류의 예는 s-트리아진 또는 옥사티아졸 화합물류, 특히 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리크롤메틸)-s-트리아진, 2-(p-스티릴페닐)-4,6-비스(트리크롤메틸)-s-트리아진, 2-(3-Br-4-디(에틸아세테이트에스테르)아미노)페닐)-4,6-비스(트리크롤메틸)-s-트리아진, 2-트리할로메틸-5-(p-메톡시페닐)-1,3,4-옥사디아졸 등을 포함할 수도 있다.
구체적으로는, JP-A-58-15503 (p.14 내지 30), JP-A-55-77742 (p.6 내지 10), JP-A-60-27673 (p.287 의 1 내지 8 번), JP-A-60-239736 (p.443 및 444 의 1 내지 17 번), 미국 특허 제 4,701,399 호 (1 내지 19번) 에 개시된 화합물이 특히 바람직하다.
활성 할로겐류의 예는 이하와 같다.
Figure 112008061543056-PCT00005
Figure 112008061543056-PCT00006
Figure 112008061543056-PCT00007
Figure 112008061543056-PCT00008
Figure 112008061543056-PCT00009
이들 개시제는 단독으로 또는 조합으로 사용될 수도 있다.
본 발명에 유용한 개시제의 다양한 예는 "The newest UV curing technology", "Technology and information association Co., Ltd., p.159, 1991", and "UV curing system" by K. Kato (General technology center 간행), p.65-148, 1898 에 개시되어 있다.
광-라디칼 중합 개시제의 예는 Nippon Kayaku Co., Ltd. 로부터 입수가능한 KAYACURE (DETX-S, BP-100, BDMK, CTX, BMS, 2-EAQ, ABQ, CPTX, EPD, ITX, QTX, BTC, MCA 등), Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd. 로부터 입수가능한 IRGACURE (651, 184, 500, 907, 369, 1173, 2959, 4265, 4263 등), Sartomer Company Inc. 로부터 입수가능한 ESACURE (KIP100F, KB1, EB3, BP, X33, KT046, KT37, KIP150, TZT 등), 및 이들의 조합을 포함할 수도 있다.
광-라디칼 중합 개시제는 100 wt% 의 다관능 모노머에 대해 바람직하게는 0.1 내지 15 wt% 인 것이 바람직하고, 1 내지 10 wt% 인 것이 더욱 바람직하다.
(저굴절률층)
본 발명에서, 비록 본 발명의 목적이 상술된 범위의 광-라디칼 중합 개시제를 갖는 적어도 하나의 광확산층에 의해 달성될지라도, 반사방지 기능은 최외층 상에, 최외층에 인접한 층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 층을 형성함으로써 얻어진다. 따라서, 외부광의 화상 인트루젼이 억제되고, 높은 콘트라스트가 밝은 곳에서도 얻어질 수 있기 때문에, 더욱 높은 화질을 갖는 화상 형성 장치가 얻어질 수 있다.
다음에, 저굴절률층에 사용되는 재료가 설명될 것이다.
(경화성 조성물)
본 발명의 저굴절률층은 주성분으로서 불소-함유 화합물을 갖는 경화성 조성물 또는 분자 내에 복수의 결합성기를 갖는 모노머와 저굴절률 입자를 포함하는 경화성 조성물을 도포 및 경화하고, 굴절률을 1.20 내지 1.50 의 범위, 바람직하게는 1.25 내지 1.45 의 범위, 더욱 바람직하게는 1.30 내지 1.40 의 범위 내에 있도록 조정함으로써 형성된다.
경화성 조성물은 바람직하게는,
(1) 가교성 또는 중합성 관능기를 갖는 불소-함유 폴리머를 함유하는 조성물,
(2) 주성분으로서 불소-함유 오르가노실란 화합물의 가수분해 축합물을 갖는 조성물, 및
(3) 중공 구조를 갖는 2 이상의 에틸렌 불포화기를 갖는 모노머 및 무기 입 자들을 포함하는 조성물을 포함한다.
이러한 경화성 조성물에 의해, 양호한 스크래치 저항을 갖는 광학 필름이 마그네슘 플루오라이드 또는 칼슘 플루오라이드를 사용하는 저굴절률층에 비해 최외층으로서 사용될 때조차도 얻어진다. 경화된 저굴절률의 표면의 동적 마찰 계수는 바람직하게는 0.03 내지 0.05 이고, 물에 대한 경화된 저굴절률층의 접촉각은 바람직하게는 90 내지 120°이다.
(1) 가교성 또는 중합성 관능기를 갖는 불소-함유 폴리머를 함유하는 조성물
가교성 또는 중합성 관능기를 갖는 불소-함유 폴리머의 예는 가교성 또는 중합성 관능기를 갖는 모노머를 갖는 코폴리머를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 불소-함유 모노머는 플루오로올레핀류 (예를 들어, 플루오로에틸렌, 비닐리덴플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 헥사플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔 등), (메타) 아크릴산의 부분 또는 완전 불소화 알킬에스테르 유도체류 (예를 들어, Biscoat6FM (Osaka Organic Chemical Industry, Ltd.로부터 입수가능함) 또는 M-2020 (Daikin Industries., Ltd.로부터 입수가능함) 등), 부분 또는 완전 불소화 비닐에테르 등을 포함할 수도 있다.
저굴절률층에 가교 특성을 부여하는 모노머의 예는 글리시딜 메타크릴레이트 등의, 분자 내에 가교성 관능기를 갖는 (메타)아크릴레이트 모노머, 및 히드록실기 등의 관능기를 갖는 모노머의 불소-함유 코폴리머를 합성하고 그 불소-함유 코폴리머의 치환제를 수식함으로써 제조되는, 가교성 또는 중합성 관능기를 갖는 모노머 등을 포함할 수도 있다. 구체적으로는, 그 모노머는 카르복실기, 히드록실기, 아미노기, 술폰산기, 등을 갖는 (메타)아크릴레이트 모노머 (예를 들어, (메타)아크릴산, 메틸올(메타)아크릴레이트, 히드록시알킬(메타)아크릴레이트, 아크릴레이트 등) 일 수도 있다. 후자의 모노머는 JP-A-10-25388 및 JP-A-10-147739 에 개시되어 있다.
불소-함유 폴리머는 용해성, 분산성, 도포성, 방오성, 대전방지성 등의 견지에서 공중합성 성분들을 포함할 수도 있다. 불소-함유 폴리머는 그것의 주쇄 또는 측쇄에 방오성 및 윤활성을 제공하기 위해 실리콘 성분을 포함하는 것이 특히 바람직하다.
불소-함유 폴리머의 주쇄로 폴리실록산을 부분적으로 도입하는 방법들의 예는 예를 들어 JP-A-6-93100 에 개시되어 있는 아조기-함유 폴리실록산 아미드 (예를 들어, Wako Purechmical Industries, Ltd.로부터 입수가능한 "VPS-0501" 또는 "VPS-1001") 등의 중합 개시제를 사용하는 방법을 포함할 수도 있다. 또한, 불소-함유 폴리머의 측쇄에 폴리실록산을 도입하는 방법들의 예는 "J. Appl. Polym. Sci.", 볼륨 2000, p.78, 1955, JP-A-56-28219 에 개시되어 있는, 중합 반응에 의해 그것의 일단에 반응성기를 갖는 폴리실록산 (예를 들어, CHISSO Corporation 사로부터 입수가능한 SILAPLANE 시리즈) 을 도입하는 방법, 폴리실록산-함유 실리콘매크로머 등을 중합하는 방법 등을 포함할 수도 있다.
상술된 불소-함유 폴리머는 또한 JP-A-2000-17028 에 개시된, 중합성 불포화기를 갖는 경화제와 함께 사용될 수도 있다. 또한, 불소-함유 폴리머는 또한 JP-A-2002-145952 에 개시된, 불소-함유 다관능 중합성 불포화기를 갖는 화합물과 함께 사용될 수도 있다. 불소-함유 다관능 중합성 불포화기를 갖는 화합물의 예는 2 이상의 에틸렌 불포화기를 갖는 모노머를 포함하며, 바람직하게는 JP-A-2004-170901 에 개시된 오르가노실란의 가수분해 축합물, 특히 바람직하게는 (메타)아크릴로일기를 함유하는 오르가노실란의 가수분해 축합물을 포함할 수도 있다.
이들 화합물 중, 특히 불소-함유 폴리머체 내에 중합성 불포화 화합물을 갖는 화합물이 사용되는 경우, 스크래치 내성이 또한 개선될 수 있다.
만일 불소-함유 폴리머가 단독으로 충분한 경화성을 갖지 않는다면, 필요한 경화성은 불소-함유 폴리머 내에 가교성 화합물을 혼합함으로써 제공될 수 있다. 예를 들어, 만일 불소-함유 폴리머체가 히드록실기를 포함한다면, 다양한 아미노 화합물이 경화제로서 사용되는 것이 바람직하다. 가교성 화합물로서 사용된 아미노 화합물의 예는 히드록시알킬 아미노기 및 알콕시알킬 아미노기 중 하나 또는 양자를 포함하는 총 2 개 이상의 화합물, 구체적으로는 멜라민 화합물, 우레아 화합물, 벤조구아나민 화합물, 글리콜우릴 화합물 등을 포함한다. 이들 화합물을 경화시키기 위해 유기산 또는 그것의 염이 사용되는 것이 바람직하다.
이들 불소-함유 폴리머의 예는 JP-A-2003-222702 등에 개시되어 있다.
(2) 주성분으로서 불소-함유 오르가노실란 화합물의 가수분해 축합물을 갖는 조성물
주성분으로서 불소-함유 오르가노실란 화합물의 가수분해 축합물을 갖는 조성물은 또한 그것의 도포된 막의 표면의 낮은 굴절률과 높은 경도를 갖기 때문에 바람직하고, 불소화된 알킬기는 테트라알콕시실란의 축합물 및 일단 또는 양단에 가수분해성 실란을 포함하는 화합물인 것이 바람직하다. 이러한 조성물의예는 JP-A-2002-265866 및 JP-A-2002-317152 에 개시되어 있다.
(3) 중공 구조를 갖는 무기 입자들과 2 이상의 에틸렌 불포화기를 갖는 모노머를 포함하는 조성물.
또 다른 바람직한 양태는 저굴절률 미립자 및 바인더로 형성된 저굴절률층을 포함할 수도 있다. 저굴절률 미립자는 유기성 또는 무기성일 수도 있고, 그 안에 중공을 갖는 것이 바람직하다. 중공의 저굴절률 미립자들의 예는 JP-A-2002-79616 에 개시된 실리카 입자들을 포함할 수도 있다. 그 미립자들의 굴절률은 바람직하게는 1.15 내지 1.40 이고, 더욱 바람직하게는 1.20 내지 1.30 이다. 바인더의 예는 상술된 2 이상의 에틸렌 불포화기를 갖는 모노머를 포함할 수도 있다.
상술된 중합 개시제는 본 발명의 저굴절률층에 첨가되는 것이 바람직하다. 만일 저굴절률층이 라디칼 중합성 화합물을 포함한다면, 중합 개시제는 그 화합물에 대해 1 내지 10 wt% 이고, 바람직하게는 1 내지 5 wt% 일수도 있다.
(무기성 미립자들)
무기성 미립자들은 본 발명의 저굴절률층에 첨가될 수도 있다. 저굴절률층의 두께의 15 % 내지 150 %, 바람직하게는 30 % 내지 100 %, 더욱 바람직하게는 45 % 내지 60% 에 대응하는 직경을 갖는 미립자들은 저굴절률층에 스크래치 내성을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
(다른 첨가제)
공지된 폴리실록산 또는 불소 방오제, 윤활제 등은 방오, 방수, 약품 내성, 윤활성 등의 특성을 저굴절률층에 제공하기 위해 본 발명의 저굴절률층에 적절히 첨가될 수도 있다.
본 발명에서, 광확산층을 갖는 막은 통상의 온도 및 통상의 습도 조건에서 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 중 어느 하나에 대해 특정된 바람직하게는 -200 pc/㎠ 내지 +200 pc/㎠, 더욱 바람직하게는 -100 pc/㎠ 내지 +100 pc/㎠, 특히 바람직하게는 -50 pc/㎠ 내지 +50 pc/㎠, 가장 바람직하게는 0 pc/㎠ 의 수직 분리 정전하를 갖는다. 여기서, pc 는 10-12 쿨롱이다. 더욱 구체적으로는, 통상 온도 및 10 % RH 조건에서 측정된 수직 분리 정전하는 바람직하게는 -200 pc/㎠ 내지 +200 pc/㎠, 더욱 바람직하게는 -50 pc/㎠ 내지 +50 pc/㎠, 가장 바람직하게는 0 pc/㎠ 이다.
수직 분리 정전하를 측정하는 방법은 다음과 같다.
측정될 시료는 측정 온도 및 습도 하에서 2 시간 이상동안 방치된다. 측정 장치는 측정될 시료가 위치될 마운트, 카운터파트 막을 유지하고 시료에/시료로부터 반복적으로 압착/분리되는 헤드, 및 정전하를 측정하기 위해 헤드에 접속된 전위계를 포함한다. 특정될 안티-글레어 및 반사방지 특성을 갖는 막은 마운트에 위치되며, 그 후 TAC 또는 PET 가 헤드에 위치된다. 전기가 측정될 시료의 일부로부터 제거되고, 헤드는 시료에/시료로부터 반복적으로 압착/분리된다. 제 1 및 제 5 분리 동안의 전하이 값들이 리딩되어 평균화된다. 이후, 이 프로세스는 3 개의 상이한 시료들에 대해 반복된다. 측정된 시료들의 모두에서 얻어진 전하의 모든 값들의 평균은 수직 분리 정전하로 가정된다.
본 발명의 광확산층을 갖는 막의 표면 저항값은 바람직하게는 1×107 Ω/□ 내지 1×1015 Ω/□, 더욱 바람직하게는 1×107 Ω/□ 내지 1×1014 Ω/□, 가장 바람직하게는 1×107 Ω/□ 내지 1×1013 Ω/□ 이다.
표면 저항값을 측정하는 방법은 JIS 에 개시되어 있는 원형 전극법이다. 즉, 표면 저항값 (SR) 은 전압 인가 후 1 분이 경과한 때에 읽혀진 전류값으로부터 얻어진다.
정전기 방지층이 표면 저항값을 감소시키기 위해 제공되는 것이 바람직하다. 바람직한 층 구조는 다음과 같다. 다음의 구조에서, 베이스 필름은 또한 제 2 보호막으로서 사용된다.
·베이스 필름/광확산층/정전기 방지층/저굴절률층
·베이스 필름/정전기 방지층/광확산층/저굴절률층
·베이스 필름/광확산층 (정전기 방지층)/저굴절률층
·베이스 필름/광확산층/매체 굴절률층 (정전기 방지층)/고굴절률층/저굴절률층
·베이스 필름/광확산층 (정전기 방지층)/매체 굴절률층/고굴절률층/저굴절률층
·베이스 필름/정전기 방지층/광확산층/매체 굴절률층/고굴절률층/저굴절률층
·베이스 필름/광확산층/매체 굴절률층/고굴절률층 (정전기 방지층)/저굴절률층
상기 구조는 제한적이지 않다. 예를 들어, 저굴절률층은 상기 구조로부터 제거될 수도 있다. 정전기 방지층은 도전성 폴리머 입자 또는 금속 산화물 입자 (예를 들어, ATO, ITO 등) 을 포함하는 층이다. 정전기 방지층은 도포 또는 대기 플라즈마처리 등에 의해 제공될 수도 있다. 방오층이 상기 구조의 최상층에 형성될 수도 있다.
필름 강도를 증가시키기 위해 (스크래치 내성을 제공하기 위해), (광확산 특성을 갖지 않는 또는 광확산층을 갖는) 적어도 하나의 하드 코트층이 하드 코트 특성을 갖는 광확산층을 두껍게하는 것에 부가하여 분리층으로서 제공된다. 이러한 하드 코트층의 경우, 바람직한 층구조는 다음과 같다. 다음의 구조에서, 베이스 필름은 또한 제 2 보호막으로서 사용된다.
- 베이스 필름/하드 코트층/광확산층/저굴절률층
- 베이스 필름/광확산층/하드 코트층/저굴절률층
상기 구조는 제한적이지 않다. 예를 들어, 저굴절률층은 상기 구조로부터 제거될 수도 있다. 또한, 정전기 방지층이 상기 구조에 추가되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 450 nm 내지 650 nm 의 파장 범위에서의 5°입사광에 대한 광 확산층을 갖는 필름의 적분 반사율의 평균값은 바람직하게는 3.0 % 이하, 더욱 바람직하겐느 2.0 % 이하, 가장 바람직하게는 1.0 % 이하이다.
(투명 베이스 필름)
투광성 수지 필름, 투광성 레진 플레이트, 투광성 레진 등은 투명 베이스 필름의 재료로서 사용될 수도 있다. 투명성 글래스 기재는 투명 베이스 필름 대신에 사용될 수도 있다. 투광성 수지 필름의 예는 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름 (굴절률 1.48), 디아세틸렌셀룰로오스 필름, 아세테이트부티레이트셀룰로오스 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름, 폴리에테르술폰 필름, 폴리아크릴 수지 필름, 폴리우레탄 수지 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리술폰 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리에테르케톤 필름, (메타)아크릴로니트릴 필름 등을 포함할 수도 있다. 투명 베이스 필름의 두께는 통상 25 내지 200 ㎛ 의 범위에 있고, 바람직하게는 30 내지 100 ㎛ 이 범위에 있고, 더욱 바람직하게는 40 내지 80 ㎛ 의 범위에 있다. 투명 베이스 필름은 또한 편광판의 최외측에 사용되기 때문에, 편광판의 보호막으로서 일반적으로 사용되는 셀룰로오스아세테이트 필름이 투명 베이스 필름으로서 사용되는 것이 바람직하다. 광확산층의 투명 베이스 필름은 바람직하게는 높은 투명성 및 평활 표면을 갖는 셀룰로오스아세테이트 필름이다.
(셀룰로오스아세테이트 필름)
본 발명에서, 59.0 내지 61.5 % 의 산성도를 갖는 셀룰로오스아세테이트가 투명 베이스 필름에 사용되는 것이 특히 바람직하다. 산성도는 셀룰로오스 단 위 중량당 결합된 아세트산의 양을 의미한다. 산성도는 ASTM: D-817-91 (셀룰로오스에스테르 등의 테스트 방법) 에서 아세틸화를 측정 및 계산함으로써 얻어진다. 셀룰로오스에스테르의 점도 평균 중합도 (DP) 는 바람직하게는 250 이상이고, 더욱 바람직하게는 290 이상이다.
또한, 본 발명에서 사용되는 셀룰로오스아세테이트는 GPC (gel permeation chromatography) 에 의한 Mw/Mn (Mw 는 중량 평균 분자량이고 Mn 은 수평균 분자량임) 의 좁은 분자량 분포를 갖는 것이 바람직하다. 특히, Mw/Mn 의 값은 바람직하게는 1.0 내지 1.7 이고, 더욱 바람직하게는 1.3 내지 1.65 이고, 가장 바람직하게는 1.4 내지 1.6 이다.
일반적으로, 셀룰로오스아실레이트에서, 셀룰로오스 단위의 제 2, 제 3 및 제 6 위 히드록실기의 치환도는 1/3 로 고르게 분포되지 않지만, 제 6 위 히드록실기의 치환도는 작게 되는 경향이 있다. 본 발명에서, 셀룰로오스아실레이트의 셀룰로오스 단위의 제 6 위 히드록실기의 치환도는 제 2 및 제 3 위 히드록실기의 치환도보다 더 크다. 총 치환도에 대해, 제 2 위 히드록실기는 바람직하게는 32 % 이상, 더욱 바람직하게는 33 % 이상, 특히 바람직하게는 34 % 이상 만큼 아실기로 치환된다. 또한, 세룰로오스 단위의 제 6 위 히드록실기의 치환도는 0.88 이상인 것이 바람직하다. 셀룰로오스 단위의 제 6 위 히드록실기는, 아세틸기에 부가하여, 3 개 이상의 탄소를 갖는 아실기인, 프로피오닐기, 부티로일기, 발레로일기, 벤조일기, 아크릴로일기 등으로 치환될 수도 있다. 각각의 위치에서의 치환도는 NMR 에 의해 얻어진다. 본 발명에서, 셀룰로오스아실레이트의 예 는 JP-A-1-5851 에 개시된 방법 (문단 "0043" 내지 "0044" 의 "실시예 1" (합성예 1), 문단 "0048" 내지 "0049" 의 (합성예 2), 및 문단 "0051" 내지 "0052" 의 (합성예 3))에 의해 획득된 세룰로오스아세테이트를 포함할 수도 있다.
(솔벤트 캐스트법에서 사용되는 유기 용매)
셀룰로오스아세테이트 필름이 솔벤트 캐스트법에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 솔벤트 캐스트법에서, 필름은 셀룰로오스아세테이트가 유기 용매에 용해되는 용액 (도프) 을 사용하여 제조된다. 유기 용매는 3 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 에테르, 3 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 케톤, 3 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 에스테르, 및 1 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 탄화수소로부터 선택된 용매를 포함하는 것이 바람직하다. 에테르, 케톤 및 에스테르는 환형 구조를 가질 수도 있다. 에테르, 케톤 및 에스테르의 2 이상의 관능기 (즉, -O-, -CO-, 및 -COO-) 를 갖는 화합물은 유기 용매로서 사용될 수도 있다. 유기 용매는 알콜성 히드록실기 등의 다른 관능기를 가질 수도 있다. 2 이상의 종류의 관능기를 갖는 유기 용매 내의 탄소 원자의 수는 수개의 탄소 원자를 갖는 화합물의 특정의 범위 내에 있을 수도 있다.
3 내지 12 개의 탄소 원자들을 갖는 에테르류의 예는 디이소프로필에테르, 디메톡시메탄, 디메톡시에탄, 1,4-디옥산, 1,3-디옥솔란, 테트라히드로퓨란, 아니솔 및 페네톨을 포함할 수도 있다. 3 내지 12 개의 탄소 원자들을 갖는 케톤류의 예는 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 디이소부틸케톤, 시클로헥사논, 및 메틴시클로헥사논을 포함할 수도 있다. 3 내지 12 개의 탄소 원자들을 갖는 에스 테르류의 예는 에틸포르메이트, 프로필포르메이트, 펜틸포르메이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트 및 펜틸아세테이트를 포함할 수도 있다.
2 이상의 종류의 관능기를 갖는 유기 용매의 예는 2-에톡시에틸아세테이트, 2-메톡시에탄올, 및 2-부톡시에탄올을 포함할 수도 있다. 할로겐화 탄화수소의 탄소 원자의 수는 바람직하게는 1 또는 2 이고, 더욱 바람직하게는 1 이다. 할로겐하 탄화수소의 할로겐은 염소인 것이 바람직하다. 할로겐에 의한 할로겐화 탄화수소의 수소 원자의 치환의 비율은 바람직하게는 25 내지 75 mol% 이고, 더욱 바람직하게는 30 내지 70 mol% 이고, 특히 바람직하게는 35 내지 65 mol% 이고, 가장 바람직하게는 40 내지 60 mol% 이다. 메틸렌클로라이드는 통상의 할로겐화 탄화수소이다. 2 이상의 종류의 유기 용매의 혼합물이 사용될 수도 있다.
(가소제)
가소제는 기계적 특성을 개선하거나 건조 속도를 증가시키기 위해 셀룰로오스아세테이트 필름에 첨가될 수도 있다. 포스페이트 에스테르 또는 카르복실산 에스테르가 가소제로서 사용된다. 포스페이트 에스테르의 예는 프리페닐 포스페이트 (TPP) 및 트리크레실 포스페이트 (TCP) 를 포함할 수도 있다. 카르복실산 에스테르의 통상적인 예는 프탈레이트 에스테르 및 시트르산 에스테르를 포함할 수도 있다. 프탈레이트 에스테르의 예는 디메틸 프탈레이트 (DMP), 디에틸 프탈레이트 (DEP), 디부틸 프탈레이트 (DBP), 디옥틸 프탈레이트 (DOP), 디페닐 프탈레이트 (DPP), 및 디에틸헥실 프탈레이트 (DEHP) 를 포함할 수도 있다. 시트르산 에스테르의 예는 O-아세틸 시트레이트 트리에틸 (OACTE) 및 O-아세틸 시트레이 트 트리부틸 (OACTB) 를 포함할 수도 있다. 또한, 카르복실산 에스테르의 예는 올레산 부틸, 리시놀레산 메틸아세틸, 세바식산 디부틸, 다양한 트리멜리트산 에스테르를 포함할 수도 있다. 프탈레이트 에스테르 가소제 (DMP, DEP, DBP, DOP, DPP, DEHP) 가 바람직하게 사용된다. DEP 및 DPP 는 특히 바람직하다.
가소제의 첨가량은 셀룰로오스에스테르에 대해 바람직하게는 0.1 내지 25 wt% 이고, 더욱 바람직하게는 1 내지 20 wt% 이고, 가장 바람직하게는 3 내지 15 wt% 이다.
열화방지제 (예를 들어, 산화방지제, 퍼록사이드 분해제, 라디칼 억제제, 금속 활성방지제, 산 포획제, 아미 등) 가 셀룰로오스아세테이트 필름에 첨가될 수도 있다. 열화방지제의 예는 JP-A-3-199201, JP-A-5-1907073, JP-A-5-194789, JP-A-5-271471, 및 JP-A-6-107854 에 개시되어 있다. 열화방지제의 첨가량은 용액 (도프) 에 대해 바람직하게는 0.01 내지 1 wt% 이고, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.2 wt% 이다. 열화방지제이 첨가량이 0.01 wt% 이상이면, 열화방지제의 양호한 효과가 얻어진다. 열화방지제의 첨가량이 1 wt% 이하이면, 열화방지제가 필름 표면으로부터 흘러나오지 (배어나오지) 않을 것이다. 열화방지제의 예는 특히 바람직하게는 디부틸히드록시톨루엔 (BHT) 및 트리벤질아민 (TBA) 을 포함할 수도 있다.
(셀룰로오스아세테이트 필름의 표면 처리)
셀룰로오스아세테이트 필름은 표면 처리되는 것이 바람직하다. 표면 처리의 예는, 코로나 방전처리, 글로우 방전처리, 프레이밍 처리, 산처리, 알카리처 리 및 자외선 처리를 포함할 수도 있다. 또한, JP-A-7-333433 에 개시된 바와 같은 베이스층을 제공하는 것이 바람직하다. 이들 처리들에 있어서, 필름의 평탄성의 견지에서, 셀룰로오스아세테이트 필름의 온도가 Tg, 특히 150°이하인 것이 바람직하다. 셀룰로오스아세테이트 필름이 편광판의 투명막으로서 사용되는 경우, 편광판과의 접착의 견지에서, 셀룰로오스아세테이트는 산 또는 알카리 처리, 즉 비누화처리되는 것이 특히 바람직하다. 획득된 셀룰로오스아세테이트 필름의 표면 에너지는 바람직하게는 55 mN/m 이상이고, 더욱 바람직하게는 60 mN/m 내지 75 mN/m 이다. 또한, 셀루로오스아세테이트 필름상에 층 (필름) 을 균일하게 도포하기 위해, 셀룰로오스아세테이트 필름은 열처리되어 셀룰로오스아세테이트 필름의 평탄성을 강화하는 것이 바람직하다.
(비누화 처리)
본 발명의 편광판이 제조될 때, 접착 표면의 접착성을 강화하기 위해 보호막과 편광자 간의 접착 표면을 친수화하는 것이 바람직하다.
a. 필름을 알카리 용액 내로 침지하는 방법
이 방법은 필름이 적절한 조건 하에서 알카리 용액으로 침지되고 필름의 전체 표면의 알카리에 따른 응답성을 갖는 모든 평면이 비누화처리되는 방법을 지칭한다. 이 방법은 특별한 장비를 필요로하지 않기 때문에 비용의 견지에서 바람직하다. 알카리 용액은 소듐 히드록사이드 수용액이다. 알카리 용액의 농도는 바람직하게는 0.5 내지 3 mol/L 이고, 특히 바람직하게는 1 내지 2 mol/L 이다. 알카리 용액의 온도는 30 내지 75℃ 이고, 특히 바람직하게는 40 내지 60 ℃ 이다. 이들 비누화 조건의 조합은 상대적으로 온건한 조건의 조합인 것이 바람직하다. 이들 비누화 조건의 조합은 필름이나 목표 접촉부의 재료 또는 구성에 따라 설정될 수도 있다. 필름이 알카리 용액에 침지된 후, 알카리 성분이 필름에 남지 않도록 필름을 충분히 수세하거나 희박한 산 용액에 필름을 침지함으로써 알카리 성분을 중화하는 것이 바람직하다.
도포층의 표면에 대향하는 면은 비누화처리에 의해 친수화된다. 편광판의 보호막은 투명 지지체의 친수화된 표면을 편광자에 접착함으로써 얻어진다. 친수화된 표면은 주성분으로서 폴리비닐알콜을 갖는 접착층과의 접착을 강화하는데 효과적이다.
비누화 처리는 도포층측에 대향하는 투명 지지체의 표면의 물과의 접촉각이 작아짐에 따라 편광판의 접착성의 견지에서 바람직하다. 그러나, 침지법에서,. 도포층의 표면 및 내측은 손상을 입기 때문에, 필요한 최소 반응 조건들을 적용하는 것이 중요하다. 도포층측에 대향하는 투명 지지체의 표면의 물과의 접촉각은 알카리에 의한 각각의 층에 대한 손상의 지표로서 사용되는 경우, 만일 투명 지지체가 트리아세틸셀룰로오스로 이루어진다면, 접촉각은 바람직하게는 10°내지 50°이고, 더욱 바람직하게는 30°내지 50°이고, 특히 바람직하게는 40°내지 50°이다. 접촉각이 50°이하이면, 편광자와의 접착성은 문제가 없다. 접촉각이 10°이상이면, 필름의 물리적 강도는 필름에 대한 손상의 상당한 증가 없이 일정하게 유지된다.
b. 알카리 용액을 도포하는 방법
상술된 침지법에서의 필름에 대한 손상을 피하기 위한 목적으로, 알카리 용액이 적절한 조건하에서 도포층의 표면에 대향하는 면에만 도포되고, 그 후 그 대향하는 면이 가열, 수세 및 건조되는 알카리 용액 도포법이 바람직하게 사용된다. 이 경우, 도포는 도포, 스프레이, 용액을 포함하는 벨트와의 접촉 등에 의해 비누화 처리가 행해지는 표면만에 알카리 용액의 접촉을 의미한다. 이 도포법은 알카리 용액을 도포하기 위해 개별의 장비와 프로세스를 필요로한다. 따라서, 상술된 침지법은 비용의 견지에서 이러한 도포법에 비해 이롭다. 그러나, 도포법은 알카리 용액이 비누화 처리가 행해지는 면에만 접촉하기 때문에 알카리 용액에 민감함 재료로 이루어진 층이 대향하는 면에 사용될 수 있다는 점에서 비누화 처리의 견지로부터 이롭다. 예를 들어, 필름은 알카리 용액에 의해, 부식, 용해, 박리 등이 되기 쉽기 때문에, 알루미늄 등으로 이루어진 증착막이나 졸-겔 막이 침지법에서 사용되는 것은 바람직하지 않다. 그러나, 이러한 필름은 필름이 알카리 용액과 접촉하지 않기 때문에 문제없이 도포법에 사용될 수 있다.
침지법 (a) 이나 도포법 (b) 중 어느 하나의 비누화처리는 롤-형상 베이스 필름으로부터 층을 언롤링함으로써 각각의 층을 형성한 후에 수행되기 때문에, 비누화처리는 필름을 제조한 후의 일련의 동작으로 수행될 수도 있다. 유사하게, 언롤링된 편광자로써 층을 적층하는 프로세스를 연속적으로 수행함으로써, 편광판은 적층 프로세스가 개별적으로 수행될 때에 비해 더욱 효과적으로 제조될 수 있다.
c. 라미네이트 필름으로 도포층을 보호하고 도포층을 비누화하는 방법
도포법 (b) 과 유사하게, 만일 도포층이 알카리 용액에 대한 충분한 내성을 갖는다면, 도포층은 최종층까지 형성되고, 라미네이트 필름은 최종막이 형성된 표면에 적층되며, 최종층은 최종층이 형성되는 표면에 대향하는 트리아세틸셀룰로오스 측에만 친수화하도록 알카리 용액에 침지되고, 그 후 라미네이트 필름은 박리된다. 이 방법 (c) 에서, 편광판 보호막에 요구되는 치수화 프로세스는 트리아세틸셀룰로오스 필름의 최종층이 형성되는 표면에 대향하는 측에 대해 수행될 수 있다. 도포법 (b) 에 비하여, 이 방법 (c) 은 비록 라미네이트 필름을 폐기되게 한다할지라도 알카리 용액을 도포하는 특별한 장치를 필요로하지 않는다.
d. 중간층까지 도포층을 형성한 후 알카리 용액에 도포층을 침지하는 방법.
만일 하위층이 알카리 용액에 대한 충분한 내성을 갖는 반면, 상위층은 알카리 용액에 대한 불충한 내성을 갖는다면, 하위층의 양면을 친수화하기 위해 알카리 용액에 하위층이 침지되고, 그 후 상위층이 하위층상에 형성된다. 불소-함유 졸-겔 막의 저굴절률층 및 하드 코트 층을 갖는 필름의 경우, 이 방법 (d) 은, 비록 제조 프로세스가 다소 복잡하게 될지라도, 만일 필름이 친수성기를 갖는다면 하드 코트층과 저굴절률층 사이의 층간 접착성의 강화의 이점을 갖는다.
e. 미리 비누화제의 트리아세틸셀룰로오스 필름 상에 도포층을 형성하는 방법
트리아세틸셀룰로오스 필름은 필름을 알카리 용액에 침지함으로써 미리 비누화될 수도 있고, 도포층이 상이한 층을 통해 또는 필름의 일측에 직접 형성될 수도 있다. 트리아세틸셀룰로오스 필름이 알카리 용액에 침지되고 따라서 비누화되 면, 비누화에 의해 친수화된 트리아세틸셀룰로오스 면과의 층간 접착성이 열화될 수도 있다. 이 경우, 그러한 층간 접착성의 열화는 비누화 이후에 도포층을 형성하는 면에만 코로나 방전 처리, 글로우 방전 처리 등을 수행함으로써 친수성 평면을 제거한 후에 도포층이 형성될 때 피해진다. 또한, 도포가 친수성기를 갖는다면, 층간 접착성이 양호할 수도 있다.
(편광판의 제조)
본 발명에서, 본 발명의 액정 표시 장치를 위한 편광판은 편광자의 양면에 보호막으로서 트리아세틸셀룰로오스 필름 등의 투명 베이스 필름을 배치하고, 그 후 적어도 하나의 보호막에 광확산층을 형성하거나 편광자상에 형성된 광확산층을 갖는 광확산막을 적층함으로써 제조될 수 있다. 사용된 투명 베이스 필름은 입수가능한 트리아세틸셀룰로오스 필름일 수도 있다. 그러나, 투명 베이스 필름으로서, 상술된 용액제막법을 사용하여 제조되어 10 내지 100 % 의 연신 배율로 롤 필름 형상으로 폭 방향으로 연신된 트리아세틸셀룰로오스 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 편광판에서, 액정성 화합물을 포함하는 광학 이방성층을 갖는 광학보상막이 하나의 보호막 상에 적층될 될 수도 있고, 또는 이 보호막이 또한 광학보상막으로서 사용될 수도 있다.
편광자의 예는 요오드계 편광자, 이색성 염료를 사용하는 염료계 편광자, 및 폴리엔계 편광자를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 요오드 편광자 및 염료 편광자는 폴리비닐알콜 필름을 사용하여 제조된다.
보호막의 투습성은 편광판의 생산성에 중요하다. 편광자 및 보호막은 수 계 점착제에 의해 적층되고, 이러한 접착성 솔벤트는 보호막으로 확산되어 건조된다. 보호막이 투습성이 높을 수록, 접착성 용액의 건조가 더 빠르므로, 생산성을 개선한다. 그러나, 만일 투습성이 너무 높으면, 액정 표시 장치의 높은 습도 사용 환경하에서 습기가 편광자로 스며들므로, 편광성을 열화시킨다. 보호막의 투습성은 투명 베이스 필름의 종류와 그것의 두께 (만일 보호막이 광학보상막이라면 액정성 화합물을 포함하는 두께), 자유체적, 친수성 및 소수성 등에 의존한다.
본 발명의 편광판에서, 보호막의 투습성은 바람직하게는 100 내지 1000 g/㎡·24hrs 이고, 더욱 바람직하게는 300 내지 700 g/㎡·24hrs 이다.
투명 베이스 필름의 두께는 필름이 제조될 때 립 플로우, 선속도, 연신, 압축 등에 의해 조정될 수도 있다. 투습성은 사용되는 주재료에 따라 변화되기 때문에, 투습성을 두께 조정에 의해 바람직한 범위 내에 있도록 설정하는 것이 가능하다. 투명 베이스 필름의 자유 체적은 건조 온도 및 시간에 의해 조정도리 수도 있다. 이 경우, 투습성은 또한 사용된 주재료에 따라 변화되기 때문에, 투습성을 자유 체적 조정에 의해 바람직한 범위 내에 있도록 설정하는 것이 가능하다. 투명 베이스 필름의 친수성 및 소수성은 첨가제에 의해 조정될 수도 있다. 투습성은 자유 체적에 친수성 첨가제를 첨가함으로써 증가되는 반면, 투습성은 자유 체적에 소수성 첨가제를 첨가함으로써 감소된다. 투습성을 독립적으로 제어함으로써, 저비용 고생산성으로 광학 보상 성능을 갖는 편광판을 제조하는 것이 가능하다.
투명 베이스 필름 또는 광학 필름의 트리아세틸셀룰로오스 필름은의 지상축과 편광자의 투과축은 서로 실질적으로 평행하게 배치될 수도 있다.
편광자의 예는 공지의 편광자, 그 흡수축이 길이방향으로 평행하지도 수직하지도 않는 긴 평광자로부터 재단된 편광자 등을 포함할 수도 있다.
통상, 보호막은 그 길이방향들이 서로 일치하는 상태로, 롤의 형태로 공급되는 긴 편광자 상에 연속적으로 적층되는 것이 바람직하다. 여기서, 보호막의 배향축 (지상축) 은 임의의 방향일 수도 있다. 공정의 편리를 위해, 보호막의 배향은 길이방향에 평행이거나 수직인 것이 바람직하다.
보호막과 편광자가 서로 적층되는 경우, 비록 적어도 하나의 보호막 (보호막이 액정 표시 장치에 탑재될 때 액정셀에 더 가까운 측에 배치된 보호막) 의 지상축 (배향축) 이 편광자의 흡수축 (연신축) 과 교차할 수도 있을지라도, 편광판의 기계적 안정성은 보호막의 지상축이 편광자의 흡수축에 평행한 경우의 편광판의 치수 변화 및 컬을 방지하게 위해 개선될 수 있다. 만일 편광자와 한 쌍의 보호막을 포함하는 3 개의 막들 중 적어도 2 개의 축이 서로 실질적으로 평행한 경우, 하나의 보호막의 지상축이 편광자의 흡수축에 실질적으로 평행한 경우, 또는 2 개의 보호막의 지상축들이 서로 실질적으로 평행하다면, 동일한 효과가 얻어진다.
(점착제)
편광판과 보호막 사이의 점착제는 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들어, PVA 수지 (아세트아세틸기, 술폰산기, 카르복실기, 옥시알킬렌기 등과 같은 변성 PVA를 포함) 및 보론 화합물 수용액을 포함할 수도 있고, 바람직하게는 PVA 수지를 포함한다. 점착제의 두께는 바람직하게는 0.01 내지 10 ㎛ 이고, 특히 바람직하게는 0.05 내지 5 ㎛ 이다.
(편광자 및 보호막의 통합된 제조 프로세스)
본 발명의 액정 표시 장치용 편광판은 편광자를 연신 및 수축하고, 편광자를 건조시키기 위해 휘발 분률을 저하시키고, 건조 동안 또는 건조 후에 편광자의 적어도 일 측상에 보호막을 적층시키고, 그 후 편광자와 보호막을 사후 가열함으로써 제조되는 것이 바람직하다. 보호막이 또한 광확산층의 베이스 필름 또는 광학 보상층으로서 기능하는 광학보상막으로서 사용되는 경우, 그 일측에 광확산층을 갖는 보호막 및 보호막에 대향하는 측에 광학보상막을 갖는 투명 베이스 필름이 서로 적층되어 사후 가열되는 것이 바람직하다.
적층 방법의 예는 편광자의 건조 동안, 편광자의 양단부가 고정된 상태로, 점착제를 사용하여 편광자 상에 보호막을 적층하고, 그 후 양단부를 이어-노칭하는 방법, 편광자의 건조 후 편광자의 양 단부가 고정된 때의 상태로부터 편광자를 해제하고, 양 단부를 이어-노칭한 후, 편광자상에 보호막을 적층하는 방법 등을 포함할 수도 있다. 이어 노칭 방법의 예는 커터법, 레이저법 및 다른 공지의 방법을 포함할 수도 있다. 점착제를 건조하고 편광능력을 개선하기 위해 적층후 편광자 및 보호막을 가열하는 것이 바람직하다. 가열 조건은 점착제의 종류에 따라 변화된다. 수계 점착제의 경우, 가열 온도는 바람직하게는 30℃ 이상이고, 더욱 바람직하게는 40℃ 내지 100℃ 이고, 특히 바람직하게는 50℃ 내지 90℃ 이다. 이들 프로세스들은 조립라인에서 수행되는 것이 성능 및 생산성의 견지 에서 특히 바람직하다.
(편광판의 성능)
본 발명에 관련된 보호막, 편광자 및 광확산층을 포함하는 편광판은 입수가능한 초고 콘트라스트 제품 (예를 들어, Sanritz Corporation 으로부터 입수가능한 "HLC2-5618") 의 것들과 동등하거나 더 우수한 광학 특성 및 내구성 (단기 및 장기의 보존) 을 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 만일 가시광 투과율이 42.5% 이상이고, 편광도 {(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2≥0.9995 이고 (여기서, Tp 는 평행 투과율이고 Tc 는 수직 투과율임), 편광판은 90%RH 의 분위기에서 60℃의 온도에서 500 시간 동안 및 건조 분위기에서 80℃ 의 온도에서 500 시간 동안 방치된다면, 광 투과율의 변화율 (%) 의 절대값은 바람직하게는 3 이하, 더욱 바람직하게는 1 이하이고, 편광도의 변화율의 절대값은 바람직하게는 1 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 이하이다.
(광학보상막)
광학보상막은 액정 표시 장치에서 화상 착색을 경감시키거나 시야각을 확대하는데 사용된다. 본 발명에서, 광학보상막은 상술한 바와 같이 필수적이지는 않다. 예를 들어, 광학보상막은 만일 편광판의 한 쌍의 보호막들 중 하나 또는 양자가 광학보상막으로서 기능하기 위해 복굴절 특성을 갖는다면 불필요하다.
전체 광학보상막의 면내 리타데이션 (Re) 은 바람직하게는 20 내지 200 nm 이다. 전체 광학보상막의 두께 방향 리타데이션 (Rth) 은 바람직하게는 50 내지 500 nm 이다.
광학보상막의 예는 연신가능 폴리머 필름으로 형성된 광학보상막 및 투명 베이스 필름 상에 저분자 또는 고분자 액정성 화합물로 형성된 광학보상막을 포함할 수도 있고, 이들 양자는 본 발명에서 사용될 수도 있다. 2-층 광학보상막을 포함하는 적층 구조를 갖는 광학보상막이 사용될 수도 있다. 적층 구조를 갖는 광학보상막이 두께를 고려하여, 도포형 적층 구조를 갖는 광학보상막이 고분자 연신가능 필름 적층 구조를 갖는 광학보상막에 바람직하다.
광학보상막에 사용되는 고분자 필름은 연신된 고분자 필름 또는 도포형 고분자층 및 고분자 필름의 조합일 수도 있다. 고분자 필름의 재료의 예는 일반적으로, 합성 폴리머 (예를 들어, 폴리카보네이트, 폴로술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 노르보르넨 수지, 트리아세틸셀룰로오스 등) 를 포함할 수도 있다.
(액정성 화합물로 형성된 광학보상막)
다음에, 액정성 화합물로 형성된 광학보상막이 상세히 설명된다.
액정성 화합물은 다양한 배향 상태를 갖기 때문에, 액정성 화합물로 형성된 광학보상막은 단일층 또는 다중층 구조로 원하는 광학 특성을 나타낸다. 즉, 광학보상막은 베이스 필름 및 그 베이스 필름 상에 형성된 하나 이상의 층들을 포함할 수도 있다. 전체 광학보상막의 리타데이션은 광학보상막의 광학 이방성에 의해 조정될 수도 있다. 또한, 저분자형 광학보상막 또는 고분자형 광학보상막 중 어느 것이 본 발명에 사용될 수도 있다.
(디스코틱 액정성 화합물로 형성된 광학보상막)
디스코틱 액정성 화합물은 광학보상막을 형성하는 액정성 화합물로서 사용될 수도 있다. 디스코틱 액정성 화합물은 폴리머 필름 평면에 실질적으로 수직으로 (50 내지 90°의 평균 경사각으로) 배향되는 것이 바람직하다.
디스코틱 액정성 화합물의 예는 여러 문헌 (예를 들어, C. Destrade et al, "Mol. Crysr. Liq. Cryst.", 볼륨 71, p.111(1981); Japanese Chemical Society, "Introduction to Chemistry, pulished quarerly", No.22, "Chemistry of liquid crystal", Chapter V, Chapter X Pragraph II (1994); B. Kohne et al, "Angew. Chem. Soc. Chem. Comm.", p.1794 (1985); J. Zhang et al, "J. Am. Chem. Soc.", 볼륨 116, p.2655 (1994) 등) 에 개시되어 있다. 디스코틱 액정성 화합물의 중합은 JP-A-8-27284 에 개시되어 있다.
디스코틱 액정성 화합물은 중합성기를 가지고 있어서 그 화합물이 중합에 의해 고정될 수 있도록하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 치환제로서의 중합성기는 디스코틱 액정성 화합물의 디스코틱 코어에 결합되는 것으로 고려될 수도 있다. 그러나, 만일 중합성기가 직접 디스코틱 코어에 결합된다면, 중합 반응에서의 배향 상태를 유지하는 것은 어렵다. 이러한 경우, 디스코틱 코어와 중합성기 사이에 결합성기를 갖는 구조가 바람직하다. 중합성기를 갖는 디스코틱 액정성 화합물이 다음의 식 (1) 에 의해 표현된 화합물인 것이 바람직하다.
식 (1) : D(-L-P)n
식 (1) 에서, D 는 디스코틱 코어를 나타내고, L 은 2가 결합성기를 나타내고, P 는 중합성기를 나타내고, n 은 4 내지 12 의 정수를 나타낸다.
일반식 (1) 의 디스코틱 코어 (D), 2가 결합성기 (L), 및 중합성기 (P) 의 예는 JP-A-2001-4837 에 개시되어 있고 여기에 참조로 포함된, 각각 (D1) 내지 (D15), (L1) 내지 (L25), 및 (P1) 내지 (P18) 을 포함할 수도 있다.
바람직하게는, 액정성 화합물은 광학보상막에서 실질적으로 균일하게 배향된다. 더욱 바람직하게는, 이들 액정성 화합물은 광학보상막에서 실질적으로 균일한 배향 상태로 고정된다. 가장 바람직하게는, 이들 액정성 화합물은 중합 반응에 의해 고정된다. 중합성기를 갖는 디스코틱 액정성 화합물은 실질적으로 수직으로 배향되는 것이 바람직하다. 여기서 사용된 용어 "실질적으로 수직으로" 는 디스코틱 액정성 화합물의 디스크 평면과 광학보상막의 평면 간의 평균각 (평균 경사각) 이 50°내지 90°의 범위 내에 있다는 것을 의미한다. 디스코틱 액정성 화합물은 비스듬히 배향될 수도 있고 또는 천천히 변화하는 경사각 (하이브리드 배향) 을 가질 수도 있다. 비스듬한 배향 또는 하이브리드 배향의 경우, 평균 경사각은 바람직하게는 50°내지 90°인 것이 바람직하다.
광학보상막은 액정성 화합물, 및 다음의 중합 개시제 또는 다른 첨가제를 배향막 상에 도포함으로써 형성된다.
도포액을 제조하는데 사용되는 용매는 유기 용매인 것이 바람직하다. 유기 용매의 예는 아미드 (예를 들어, N,N-디메틸포름아미드), 술폭사이드 (예를 들어, 디메틸술폭사이드), 헤테로시클릭 화합물 (예를 들어, 피리딘), 하이드로카본 (예를 들어, 벤젠, 헥산 등), 알킬할라이드 (예를 들어, 클로로포름, 디클로로메탄 등), 에스테르 (예를 들어, 아세트산 메틸, 아세트산 부틸 등), 케톤 (예를 들어, 아세톤, 메틸에틸케톤 등), 에테르 (예를 들어, 테트라히드로퓨란, 1,2-디메톡시에탄 등) 등을 포함할 수도 있고, 바람직하게는 알킬할라이드 및 케톤을 포함한다. 2 이상의 종류의 유기 용매들이 조합하여 사용될 수도 있다. 도포액은 공지의 방법 (예를 들어, 익스트루젼 도포법, 다이렉트 그라비아 도포법, 리버스 그라비아 도포법, 다이 도포법 등) 에 의해 도포될 수도 있다.
(액정성 화합물의 배향 상태의 고정)
배향된 액정성 화합물은 그 배향 상태를 유지하면서 고정된다. 배향된 액정성 화합물은 액정성 화합물로 도입된 중합성기의 중합 반응에 의해 고정된다. 중합 반응은 열 중합 개시제를 사용하는 열 중합 반응 및 광중합 개시제를 사용하는 광중합 반응을 포함하며, 광중합 반응이 바람직하다. 광중합 개시제의 예는 α-카르보닐 화합물 (예를 들어, 미국 특허 제 2,367,661 호 및 제 2,367,670 호에 개시된 것들) , 아실로인에테르 (예를 들어, 미국 특허 제 2,448,828 호에 개시된 것), α-하이드로카본-치환 방향족 아실로인 화합물 (예를 들어, 미국 특허 제 2,722,512 호에 개시된 것), 다핵 퀴논 화합물 (예를 들어, 미국 특허 제 3,046,127 호 및 제 2,951,758 호에 개시된 것들), 트리아릴이미다졸디머 및 p-아미노 페닐케톤의 조합 (예를 들어, 미국 특허 제 3,549,367 호에 개시된 것), 아크리딘 및 페나딘 화합물 (예를 들어, JP-A-60-105667 및 미국 특허 제 4,239,850 호에 개시된 것들), 및 옥사디아졸 화합물 (예를 들어, 미국 특허 제 4,212,970 호에 개시된 것) 을 포함할 수도 있다.
광중합 개시제의 사용은 도포액의 고형분의 바람직하게는 O.01 내지 20 wt% 이고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5 wt% 이다. 자외선이 액정성 화합물의 중합을 위한 방사선으로 사용된다. 방사선 에너지는 바람직하게는 20 mJ/㎠ 내지 50 J/㎠ 이고, 더욱 바람직하게는 100 내지 800 mJ/㎠ 이다. 광중합 반응을 증진하기 위해 가열 조건에서 방사가 수행될 수도 있다. 광학보상막의 두께는 바람직하게는 0.1 내지 10 ㎛ 이고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5 ㎛ 이다.
(배향막)
광학보상막이 형성되면, 액정성 화합물을 배향하기 위해 배향막을 사용하는 것이 바람직하다. 배향층은 유기 화합물 (바람직하게는 폴리머) 의 러빙 처리, 무기 화합물의 비스듬한 증착, 마이크로기를 갖는 층의 형성, 또는 랭뮤어-블러짓법에 의한 유기 화합물 (예를 들어, ω-트리코산, 디옥타데실디메틸아모늄클로라이드, 스테알릴산 메틸 등) 의 누적에 의해 제조될 수도 있다. 또한, 전계 또는 자계의 인가 또는 광 조사에 의해 배향기능을 갖는 배향막이 알려져 있다. 폴리머의 러빙 처리에 의해 형성된 배향막이 특히 바람직하다.
러빙 처리는 페이퍼 또는 패브릭으로 일정한 방향으로 폴리머층의 표면을 수회 러빙함으로써 수행된다. 배향막에 사용되는 폴리머의 종류는 액정성 화합물의 배향 (특히 평균 경사각) 에 의존한다. 예를 들어, 배향막의 표면 에너지를 저하시키지 않는 폴리머 (배향을 위한 통상의 폴리머) 는 액정성 화합물을 수평으로 배향하도록 사용된다. 액정셀 또는 광학보상막용 폴리머의 종류의 예는 여러 문헌들에 개시되어 있다. 액정성 화합물과 투명 지지체 간의 접착성을 강화하기 위해 배향막은 중합성기를 갖는 것이 바람직하다. JP-A-9-152509 에 개 시된 바와 같이, 그 사이의 계면에서 액정성 화합물과 화학 결합을 형성하는 배향막을 사용하는 것이 바람직하다.
배향막의 두께는 바람직하게는 0.01 내지 5 ㎛ 이고, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 1 ㎛ 이다.
또한, 액정성 화합물이 배향막을 사용하여 배향된 후, 광학보상막은 그 배향 상태를 유지하면서 액정성 화합물을 고정함으로써 형성되고, 투명 베이스 필름으로 전사될 수도 있다.
광학보상막을 지지하는 베이스 필름은 특별히 제한되지 않지만, 다양한 폴리머 필름, 예를 들어 트리아세틸셀룰로오스, 노르보르넨 수지 등 중 하나일 수도 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 편광판의 보호막은 또한 광학보상막의 지지체로서 사용될 수도 있다. 이러한 양태의 베이스 필름의 재료의 예는 상술된 바와같이, 편광판의 보호막의 재료의 예와 동일한다.
실시예
(실시예 1)
도 1에 도시된 액정 표시 장치가 제조된다. 구체적으로는, 상측 편광판 (1), 상측 광학보상막 (14), 액정셀 (상측 기판 (5), 액정층에 포함된 액정 분자 (6), 하측 기판 (7)), 하측 광학보상막 (24), 및 하측 편광판 (2) 이 관찰 방향 (상측) 으로부터 적층된다. 또한, 냉음극 형광 램프 등을 사용하는 백라이트 유닛 (도시하지 않음) 은 하측 편광판 아래에 배치된다.
이하, 사용된 부재들을 제조하는 방법이 설명된다.
(ECB 모드 액정셀의 제조)
그 액정셀의 경우, 3.5 ㎛ 의 셀 갭을 가지고, 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 재료가 적하 주입되고 기판들 사이에 밀봉되며, 액정층 (7) 의 Δn·d 는 300 nm 로 설정된다. 액정 재료로서, 양의 이방성 및 Δn=0.0854 (589nm, 20℃) 의 굴절률 이방성 및 Δε=+8.5 를 갖는 액정 (예를 들어, Merck, Co., Ltd. 로부터 입수가능한 MLC-9100) 이 사용된다. 액정셀의 교차각은 0°이고, 액정셀이 이후에 상측 및 하측 편광판에 적층되는 경우, 액정셀의 상측 및 하측 기판의 러빙 방향 (배향 제어 방향) 은 지지체 지상축 (연신방향과 평행함) 과 45°로 교차한다. 편광판 흡수축은 액정셀 배향 방향 (러빙 방향) 과 약 45°로 교차하고, 상측 및 하측 편광판의 흡수축 사이의 교차각은 약 90°이며, 이것은 크로스 니콜이다.
(셀룰로오스아세테이트 필름의 제조)
셀룰로오스아세테이트 용액은 혼합 탱크에 놓여진 다음의 조성물들을 가열 및 교반하고 그 조성물들의 성분을 용해시킴으로써 제조된다.
(셀룰로오스아세테이트 용액의 조성)
60.7 내지 61.1% 의 산성도를 갖는 셀룰로오스아세테이트 100 중량부
트리페닐포스페이트 (가소제) 7.8 중량부
비페닐디페닐포스페이트 (가소제) 3.9 중량부
메틸렌클로라이드 (제 1 용매) 336 중량부
메탄올 (제 2 용매) 29 중량부
1-부탄올 (제 3 용매) 11 중량부
얻어진 도프는 밴드 유연기를 사용하여 유연한다. 0.3 wt% 의 잔류 용매를 갖는 셀룰로오스아세테이트 필름 (80 ㎛ 두께) 이 필름 표면의 온도가 40℃ 에 도달한 후 70℃ 의 온풍으로 밴드상의 필름을 건조시키고, 그 후 140℃ 의 건조풍으로 그 필름을 다시 건조시킴으로써 제조된다. 546 nm 의 파장에 대한 Re 및 Rth 값은 상술된 방법들에 따라 제조된 셀룰로오스아세테이트 필름 (투명 지지체 및 보호막) 에 대해 측정된다. 측정의 결과로서, Re 는 3 nm 이고 Rth 는 8 nm 이다.
제조된 셀룰로오스아세테이트 필름은 2 분 동안 2.0 mol/L 의 수산화칼륨 용액 (25℃) 내에 침지되고, 황산으로 중화되고, 순수로 수세된 후, 건조된다. 셀룰로오스아세테이트 필름의 표면 에너지는 접촉법에 의해 측정된다. 측정의 결과로서, 표면 에너지는 63 mM/m 이다. 이러한 방식으로, 보호막용 셀룰로오스아세테이트 필름이 제조된다.
(광학보상막용 배향막의 제조)
다음의 조성물을 갖는 도포액이 #16 와이어 바 코터를 사용하여 셀룰로오스아세테이트 필름에 도포된다. 도포액은 60℃ 의 온풍으로 60 초 동안 건조되고, 그 후 90℃ 의 온풍으로 150 초 동안 다시 건조된다. 다음에, 형성된 필름은 셀룰로오스아세테이트 필름의 면내 지상축 (연신 방향에 평행) 과 동일한 방향으로 러빙 처리된다.
(배향막 도포 용액의 조성)
하기의 변성 폴리비닐알콜 20 중량부
물 360 중량부
메탄올 120 중량부
글루타르알데히드 (가소제) 1.0 중량부
Figure 112008061543056-PCT00010
(광학보상막의 제조)
그 배향막 상에, 하기의 디스코틱 액정성 화합물 91.0 g, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 (OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD. 로부터 입수가능한 V#360) 9.0 g, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트 (Eastman Chemical Company 로부터 입수가능한 CAB551-0.2) 2.0 g, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트 (Eastman Chemical Company 로부터 입수가능한 CAB531-1) 0.5 g, 광중합 개시제 (Nihon Ciba-Geigy K.K. 으로부터 입수가능한 IRGACURE 907) 3.0 g, 및 증감제 (Nippon Kayaku Co., Ltd 로부터 입수가능한 KAYACURE DETX) 1.0 g 이 #3.6 와이어 바를 사용하여 6.2 ml/㎡ (6.2 cc/㎡) 으로, 메틸에틸케톤 414 g 에 용해된 도포액이 도포된다. 이러한 도포액은 디스코틱 액정성 화합물을 배향하기 위해 130℃ 의 일정한 온도 구역에서 2 분 동안 가열된다. 다음에, 디스코틱 액정성 화합물은 120 W/cm 의 고압 수은 램프를 사용하여 60℃의 온도에서 1 분 동안 UV 방사선에 의해 중합된다. 이 후, 온도가 실온으로 감소되고, 그 후 광학보상막이 형성된다.
Figure 112008061543056-PCT00011
형성된 광학보상막에 있어서, 디스코틱 액정성 화합물은 보호막으로부터 공기 계면으로 증가하는, 디스크 평면과 보호막 사이의 11°내지 66°(경사각) 의 각으로 하이브리드 배향된다. 경사각은 굴절률 타원체의 가정을 사용하여 "Design Concepts of the Discotic Negative Birefringence Compensation Films SID98 DIGEST" 에 개시된 방법에 따라 엘립소미터 (ellipsometer)(JASCO Corporation 으로부터 입수가능한 M-150) 을 사용하여 관찰각을 변화시키면서 리타데이션 값을 측정함으로써 계산된다.
(타원 편광판의 제조)
편광자는 연신된 폴리비닐알콜 필름에 요오드를 흡수시킴으로써 제조되고, 형성된 광학보상막이 폴리비닐알콜 점착제를 사용하여 지지체 평면에서 편광자의 일측에 적층된다. 또한, 80 ㎛ 두께의 셀룰로오스트리아세테이트 필름 (FUJIFILM Corporation 으로부터 입수가능한 TD-80U) 은 비누화 처리되고, 폴리비닐알콜 점착제를 사용하여 편광자의 액정셀에 대향하는 측에 적층된다. 편광자 의 흡수축과 광학보상막의 지지체의 지상축 (연신 방향과 평행) 은 서로 평행하게 배치된다. 이러한 방식으로 편광판이 제조된다.
또한, 표시 장치의 수평 방향에 대해, 상측 편광판의 편광자의 흡수축의 축각도는 45°로 설정되고, 상측 광학보상막의 배향 제어 방향 (러빙 방향) 은 45°로 설정되고, 액정셀 상측 기판의 배향 제어 방향 (러빙 방향) 은 90°로 설정되고, 하측 편광판의 축각도는 135°로 설정되고, 하측 광학보상막의 배향 제어 방향은 135°로 설정되고, 액정셀 하측 기판의 배향 제어 방향 (러빙 방향) 은 270°로 설정된다.
(광확산층의 도포)
(광확산층 HC-01A)
광확산층을 형성하는 투광성 수지는 지르코늄 옥사이드 초미세 입자 분산물-함유 하드 코트 도포액 (JSR Corporation 으로부터 입수가능한 DeSolite Z7404) 100 중량부와 투광성 수지 DPHA (Nippon Kayaku Corporation 으로부터 입수가능; 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트와 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트의 혼합물) 57 중량부의 혼합물을 메틸에틸케톤/메틸이소부틸케톤 (20/80 중량비) 용액에 용해시키고 그 혼합물을 도포 및 UV-경화시킴으로써 얻어진다. 얻어진 투광성 수지의 굴절률은 1.61 이다. 투광성 미립자로서 가교된 폴리메틸메타크릴레이트 비즈 (Soken Chemical & Engineering Co., Ltd. 로부터 입수가능한, 1.5 ㎛의 직경 및 1.49 의 굴절률을 갖는 MX150) 17 중량부와 가교된 폴리메틸메타크릴레이트 비즈 (Soken Chemical & Engineering Co., Ltd. 로부터 입수가능한, 3.0 ㎛의 직경 및 1.49 의 굴절률을 갖는 MX300) 7 중량부의 혼합물이 50% 의 고형분을 갖도록 메틸에틸케톤/메틸이소부틸케톤 (20/80 중량비) 용액에 용해된다. 50%의 고형분을 갖는 이러한 용액은, 1.5 ㎛ 폴리메틸메타크릴레이트 비즈의 0.42 g/㎡ 의 도포량으로, 편광자가 그 상이에 개재된 상태로, 타원 편광판의 광학보상막에 대향하는 측에서 트리아세틸셀룰로오스 필름 (FUJIFILM Corporation 로부터 입수가능한 TD-80U) 에 도포되고, 30℃ 에서 15 초 동안 및 90℃ 에서 20 초 동안 건조되고, 그 후 질소 퍼지 분위기 (산소 농도: 100ppm) 하에서 160 W/cm 의 공냉식 메탈할라이드 램프 (EYEGRAPHICS CO., LTD. 로부터 입수가능) 를 사용하여 50 mJ/㎠ 의 자외선의 방사에 의해 경화된다. 따라서, 광확산층 HC-01A 를 갖는 편광판이 제조된다. 광확산층의 건조된 필름의 두께는 3.0 ㎛ 이다.
(광확산층 HC-02A 내지 11A)
광확산층의 1.5 ㎛ 폴리메틸메타크릴레이트 비즈의 도포량이 변화되는 것을 제외하고, 광확산층 HC-02A ~ 11A 는 광확산층 HC-01A 과 유사한 방식으로 제조된다. 1.5 ㎛ 폴리메틸메타크릴레이트 비즈의 도포량은 이하에 설명될 표에 도시된다.
(광확산층 HC-01B)
광확산층을 형성하는 투광성 수지는 DPHA (Nippon Kayaku Corporation 으로부터 입수가능) 14.79 중량부와 PET-30 (Nippon Kayaku Corporation 으로부터 입수가능; 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 및 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트의 혼합물) 133.11 중량부의 혼합물을 용액에 용해 및 희석하여 그 혼합물을 도포 및 UV-경화시킴으로써 얻어진다. 얻어진 투광성 수지의 굴절률은 1.53 이다. 투광성 미립자로서 고도로 가교된 폴리스티렌 비즈 (SEKISUI PLASTICS Co., Ltd. 로부터 입수가능한, 8 ㎛ 의 직경 및 1.62 의 굴절률을 갖는 SBX-8) 가 시클로헥사논을 사용하여 30% 의 비즈 고형분을 갖도록 조정된 비즈 분산물 용액 7.7 중량부, 가교된 폴리스티렌 비즈 (Soken Chemical & Engineering Co., Ltd. 로부터 입수가능한, 1.3 ㎛ 의 직경 및 1.61 의 굴절률을 갖는 SX130H) 가 시클로헥사논을 사용하여 30% 의 비즈 고형분을 갖도록 조정된 비즈 분산물 용액 17.97 중량부, 중합 개시제 (Chiba Specialty Chemicals 로부터 입수가능한 IRGACURE 184) 6 중량부, 중합 개시제 (Chiba Specialty Chemicals 로부터 입수가능한 IRGACURE 907) 1.06 중량부, 실리콘 레벨링제 (Nippon Unicar Company Limited 로부터 입수가능한 FZ2191) 0.22 중량부, 톨루엔 133.5 중량부, 및 시클로헥사논 39.2 중량부가 46 % 의 고형분을 갖도록 수지 용액에서 혼합된다. 46% 의 고형분을 갖는 이러한 용액은, 20 ㎛ 의 층두께를 갖고, 그사이에 편광자가 개재된 상태로, 타원 평광판의 광학보상막에 대향하는 측에서 트리아세틸셀룰로오스 필름 (FUJIFILM Corporation 로부터 입수가능한 TD-80U) 에 도포되고, 30℃ 에서 15 초 동안 및 90℃ 에서 20 초 동안 건조되고, 그 후 질소 퍼지 분위기 (산소 농도: 100ppm) 하에서 160 W/cm 의 공냉식 메탈할라이드 램프 (EYEGRAPHICS CO., LTD. 로부터 입수가능) 를 사용하여 50 mJ/㎠ 의 자외선의 방사에 의해 경화된다. 따라서, 광확산층 HC-01B 를 갖는 편광판이 제조된다. 1.3 ㎛ 가교된 폴리스티렌 비즈의 도포량은 1.1 g/㎡ 이다.
(광확산층 HC-01C)
광확산층을 형성하는 투광성 수지는 실리카 초미세 입자 분산물-함유 하드 코트 도포액 (JSR Corporation 으로부터 입수가능한 DeSolite Z7526) 100 중량부, 투광성 미립자로서 가교된 폴리스티렌 비즈 (Soken Chemical & Engineering Co., Ltd. 로부터 입수가능한, 1.3 ㎛ 의 직경 및 1.61 의 굴절률을 갖는 SX130H) 25 중량부, 및 가교된 폴리스티렌 비즈 (Soken Chemical & Engineering Co., Ltd. 로부터 입수가능한, 3.5 ㎛ 의 직경 및 1.61 의 굴절률을 갖는 SX350H) 6 중량부의 혼합물을 45% 의 고형분을 갖도록 메틸에틸케톤/메틸이소부틸케톤 (20/80 중량비) 용액에 용해시킴으로써 얻어진다. 45% 의 고형분을 갖는 이러한 용액은, 1.3 ㎛ 폴리스티렌 비즈의 0.9 g/㎡ 의 도포량을 갖고, 그사이에 편광자가 개재된 상태로, 타원 평광판의 광학보상막에 대향하는 측에서 트리아세틸셀룰로오스 필름 (FUJIFILM Corporation 로부터 입수가능한 TD-80U) 에 도포되고, 30℃ 에서 15 초 동안 및 90℃ 에서 20 초 동안 건조되고, 그 후 질소 퍼지 분위기 (산소 농도: 100ppm) 하에서 160 W/cm 의 공냉식 메탈할라이드 램프 (EYEGRAPHICS CO., LTD. 로부터 입수가능) 를 사용하여 50 mJ/㎠ 의 자외선의 방사에 의해 경화된다. 따라서, 광확산층 HC-01C 를 갖는 편광판이 제조된다. 광확산층의 건조되 필름의 두께는 3.0 ㎛ 이다.
(광확산층 HC-01D)
(1) 고도로 가교된 폴리스티렌 비즈 (SEKISUI PLASTICS Co., Ltd. 로부터 입수가능한, 8 ㎛ 의 직경 및 1.62 의 굴절률을 갖는 SBX-8) 가 고도로 가교된 폴리 스티렌 비즈 (SEKISUI PLASTICS Co., Ltd. 로부터 입수가능한, 6 ㎛ 의 직경 및 1.62 의 굴절률을 갖는 SBX-6) 로 대체되고, (2) 광확산층의 건조된 필름의 두께가 20 ㎛ 로부터 5.5 ㎛ 로 변화된 것외에는 광확산층 HC-01D 는 광확산층 HC-01B 와 동일한 방식으로 제조된다.
또한, (3) 1.3 ㎛ 폴리스티렌 비즈의 도포량은 광확산층 HC-02D 내지 04D 를 제고하기 위해 이후에 설명될 표에서 나타낸 바와 같다.
(저굴절률층의 도포)
(졸 용액 (a) 의 제조)
교반기 및 리플럭스 응축기를 갖는 반응기에서, 졸 용액은 메틸에틸케톤 119 중량부, 3-아크릴로일옥시프로필트리메톡시실란 101 중량부 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 로부터 입수가능한 KBM-5103) 및 디이소프로폭시알루미늄에틸아세트아세테이트 3 중량부를 혼합하고, 그 혼합물에 30 wt% 의 이온 교환수를 첨가하고, 그 혼합물과 이온 교환수를 60℃ 에서 4 시간 동안 반응시키고, 결과물을 실온까지 냉각시킴으로써 얻어진다. 졸 용액 (a) 의 중량 평균 분자량은 1600 이고, 올리고머 성분 이상의 성분 중 분자량이 1000 내지 20000 인 성분은 100 wt% 이다. 또한, 가스 크로마토그래피 분석은 원료로서의 아크릴로일옥시프로필트리메톡시실란을 남기지 않는다는 것을 보여준다. 결국, 메틸에틸케톤 용액이 제조되고, 고형분의 농도는 29 wt% 이다.
(저굴절률층 도포액의 제조)
저굴절률 도포액 LN-1 내지 LN-3 은 다음의 표에 따라 조정된다. 표 내 의 수치는 중량부의 단위를 갖는다.
표 1
도포액 원료 LN-1 LN-2 LN-3
불소-함유 바인더 JTA-113 56.5 56.5 -
P-3 - - 7.51
바인더 SOL(a) 1.88 0.95 0.95
입자 MEK-ST-L 5.57 -
중공 실리카 분산물 용액 7.76 7.76
개시제 PM980M 용액 1.73 1.73 0.87
MP-트리아진 - - 0.09
첨가제 RMS-033 - - 2.75
용매 메틸에틸케톤 31.5 30.2 72.6
시클로헥사논 2.83 2.83 7.51
총계 100 100 100
도포액 LN-1 내지 LN-2 는 그들이 1 ㎛ 의 홀 직경을 갖는 폴리프로필렌 필터에 의해 필터링될 때 제조된다.
도포액을 제조하는 데 사용된 화합물은 다음과 같다.
"JTA-113": 실리콘을 함유하는 불소-함유 열적 가교가능 폴리머 용액, 굴절률 1.44, 고형분 농도 6 wt%, 용매 메틸에틸케톤, JSR Corporation 에 의해 제조
"P-3": 일본 미심사 특허출원공보 제 2004-45462 호에 개시된 불소-함유 코폴리머 (P-3), 중량 평균 분자량 약 50000, 고형분 농도 23.8 wt%, 용매 메틸에틸케톤
"MEK-ST-L": 실리카 입자 분산물 용액, 평균직경 45 nm, 고형분 농도 30 wt%, 분산물 용매 메틸에틸케톤, NISSAN CHEMICAL INDUSTRIES, LTD 에 의해 제조
"PM980M 용액": Wako Pure Chemical Industres, Ltd. 에 의해 제조된 중합 개시제 PM980M 이 2 wt% 의 고형분 농도를 갖도록 메틸에틸케톤에 의해 희석된 용액
"MP-트리아진": Sanwa Chemical Co., Ltd.에 의해 제조된 광중합 개시제
"RMS-033": Gelest Corporation 에 의해 제조된 반응성 실리콘 수지, 메틸에틸케톤 6 wt%
"중공의 실리카 분산물 용액": CS-60, 분산물 용매 이소프로필알콜, CATALYSIS & CHEMICALS IND. Co., Ltd. 에 의해 제조, 1.31의 굴절률, 60 nm 의 평균 직경, 및 10 nm 의 셀 두께를 갖는 공중 실리카 입자 (표면 수식률: 중공 실리카에 대해 30 wt%) 가 실란 커플링제 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.로부터 입수가능한 KBM-5103) 에 의해 표면 변성된 중공 실리카 입자 분산물 용액, 고형분 농도 18.2 wt%
(저굴절률층-1 의 도포)
본 발명의 광확산층의 다양한 종류가 도포된 후, 도포액 LN-1 및 2 는 저굴절률층의 건조된 필름의 두께가 95 nm 가 되도록 바 코터를 사용하여 습식 도포된다. 후속하여, 저굴절률층은 120℃ 에서 150 초 동안 및 100℃ 에서 8분 동안 또 건조되고, 질소 퍼지 분위기 (산소 농도: 100ppm) 하에서 240 W/cm 의 공냉식 메탈할라이드 램프 (EYEGRAPHICS CO., LTD. 로부터 입수가능) 를 사용하여 110 mJ/㎠ 의 자외선의 방사에 의해 경화되고, 그 후 롤링된다. 저굴절률층의 굴절률은 LN-1 의 경우 1.45 및 LN-2 의 경우 1.41 이다.
(저굴절률층-2 의 도포)
본 발명의 광확산층의 다양한 종류가 도포된 후, 도포액 LN-3 는 저굴절률층의 건조된 필름의 두께가 95 nm 가 되도록 다이 코터를 사용하여 습식 도포된다. 후속하여, 저굴절률층은 120℃ 에서 70 초 동안 건조되고, 질소 퍼지 분위기 (산소 농도: 100ppm) 하에서 240 W/cm 의 공냉식 메탈할라이드 램프 (EYEGRAPHICS CO., LTD. 로부터 입수가능) 를 사용하여 400 mJ/㎠ 의 자외선의 방사에 의해 경화되고, 그 후 롤링된다. 저굴절률층의 굴절률은 1.38 이다.
본 발명의 시료 1-1 내지 1-20 및 비교예 1 내지 5 의 시료가 광확산층 부착 필름을 제조하기 위해 다음의 표에 기초하여 도포된다. 본 발명의 시료 1-19 는 본 발명의 시료 1-9 의 굴절률층을 갖지 않는 것이고, 본 발명의 시료 1-20 은 본 발명의 시료 1-19 의 굴절률층을 갖지 않는 것이다.
(광확산막의 평가)
얻어진 광확산막은 다음의 항목에 대해 평가된다.
(1) 적분 반사율
적분 반사율은 어댑터 "ILV-471" 이 탑재되는 분광계 "V-550" (JASCO Corporation 으로부터 이용가능) 를 사용하여 380 nm 내지 780 nm 의 파장 범위에서 5°의 입사각에 대해 측정된다. 평균 적분 반사율은 450 내지 650 nm 이도록 계산된다.
(2) 내부 헤이즈
1) 얻어진 광학 필름의 총 헤이즈 값 (H) 은 JIS-K7136 에 기초하여 측정된다.
2) 몇개의 실리콘 오일 드롭이 광학 필름의 양측에 첨가되고, 그 후 1 mm 두께 글라스 판 (MATSUNAMI Corporation 으로부터 입수가능한 마이크로 슬라이더 글 라스 코드 S9111) 2 장이 각각 그 광학 필름의 양면에 밀착되어 접착된다. 여기서, 헤이즈는 제거된 표면 헤이즈를 갖도록 측정되고, 헤이즈는 그 헤이즈가 개별적으로 측정되는 2 장의 글라스 판들 사이에 삽입된 실리콘 오일만으로 측정된다. 필름의 내부 헤이즈 (Hi) 는 측정된 헤이즈들 간의 차이로서 계산된다.
3) 표면 헤이즈 (Hs) 는 총 헤이즈 (H) 및 내부 헤이즈 (Hi) 간의 차이로서 계산된다.
(3) 산란광 프로파일의 평가
광확산막은 입사광에 수직으로 배치되고 산란광 프로파일은 자동 Gonio-photometer GP-5 형 (MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY Co., Ltd. 로부터 입수가능) 을 사용하여 모든 방향에 대해 측정된다. 30°의 산란광 강도는 0°의 출사각의 광 강도에 대해 얻어진다.
(4) 시야각
제조된 액정 표시 장치의 경우, 상 방향으로의 시야각은 측정 기구 (ELDIM Corporation 으로부터 입수가능한 EZ-Contrast160D) 를 사용하여 흑표시 (L1) 로부터 백표시 (L8) 로 8 스텝으로 측정된다.
콘트라스트 비는 10 이상이고, 시야각은 계조 반전을 갖지 않는 범위를 갖는다.
평가는 다음의 4 단계로 행해진다.
○: 76°이상
△: 73°이상 및 76°미만
△×: 70°이상 및 73°미만
×: 70°미만
(5) 블러
화상은 제조된 액정 표시 장치 상에 표시되고, 표시된 화상의 블러가 4 단계로 평가된다.
○: 블러가 발견되지 않음
○': 극히 적은 블러가 발견되었지만, 두드러지지 않음
△: 약간의 블러가 인식됨
×: 블러가 인식됨
표 2
Figure 112008061543056-PCT00012
본 발명의 시료 1-1 내지 20 에서, 시야각 특성의 개선은 블러의 감소와 양 립한다.
또한, 본 발명의 시료 1-19 및 20 에 비해, 시료 1-1 내지 18은 그들이 저굴절률층의 도포에 의해 감소된 적분 반사율을 갖고, 시야각 특성을 개선하고, 블러를 감소시키며, 외부광에 의한 화상 인트루젼을 억제하고, 밝은 곳에서도 높은 콘트라스트를 제공하기 때문에 특히 바람직하다.
(실시예 2)
(비교예 2-1)
실시예 1 의 본 발명의 시료 1-1 에서는, 광확산층 HC-01A 가 적층되지 않고, 액정 표시 장치가 제조된다.
(실시예 2-2)
(액정 표시 장치의 제조)
실시예 1 의 본 발명의 시료 1-1 에서는, 다음과 같이 변경된 액정셀을 사용하여 액정 표시 장치가 제조된다. 도 2 에서, 상측 편광판의 편광자 (12) 의 흡수축 (12D) 및 상측 편광판의 보호막 (11) 의 지상축 (13D) 은 90°로 설정되고, 상측 편광판의 보호막 (13) 의 지상축 (13D) 은 0°로 설정되며, 하측 편광판의 편광자 (22) 의 흡수축 (22D) 및 하측 편광판의 보호막 (21) 의 지상축 (21D) 은 0°로 설정되며, 상측 광학 이방성층 (14) 의 배향 제어 방향 (14RD) 은 45°로 설정되고, 하측 광학 이방성층 (24) 의 배향 제어 방향 (24RD) 은 225°로 설정된다.
또한, 액정셀의 상측 (관찰자측) 기판 (5) 의 러빙 방향 (배향축) (5RD) 은 45°로 설정되고, 하측 (백라이트측) 기판 (7) 의 러빙 방향 (배향축) (7RD) 은 225°로 설정되며, 비틀림각은 0°로 설정된다. 변경된 구성을 사용하여, 노멀리 화이트 모드 ECB 형 액정셀이 제조된다. 본 발명의 시료 1-1 의 광확산층 HC-01A 은 이러한 액정 표시 장치의 최외측에 적층된다.
(비교예 2-2)
본 발명의 시료 1-2 에서는, 광확산층 HC-01A 적층되지 않고, 액정 표시 장치가 제조된다.
(실시예 2-3)
실시예 1 의 본 발명의 시료 1-1 에서는, 다음과 같이 변경된 TN 액정셀을 사용하여, 액정 표시 장치가 제조된다. 도 3 에서, 상측 편광판의 편광자 (12) 의 흡수축 (12D) 및 상측 편광판의 보호막 (11 및 13) 의 지상축 (11D 및 13D) 은 45°로 설정되고, 하측 편광판의 편광자 (22) 의 흡수축 (22D) 및 하측 편광판의 보호막 (21 및 23) 의 지상축 (21D 및 23D) 은 135°로 설정되고, 상측 광학 이방성층 (14) 의 배향 제어 방향 (14RD) 은 225°로 설정되고, 하측 광학 이방성층 (24) 의 배향 제어 방향 (24RD) 은 315°로 설정된다.
(액정셀의 제조)
액정셀의 경우, 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 재료가, 4 ㎛ 의 셀 갭 (d) 을 갖고, 기판들 사이에 적하 주입되어 밀봉되며, 액정층 (6) 의 Δn·d 는 410 nm 로 설정된다 (Δn 은 액정 재료의 굴절률 이방성을 나타낸다). 또한, 액정셀의 상측 (관찰자측) 기판 (5) 의 러빙 방향 (배향축) (5RD) 은 45°로 설정되고, 하측 (백라이트측) 기판 (7) 의 러빙 방향 (배향축) (7RD) 은 315°로 설정되며, 비틀림 각은 90°로 설정된다. 변경된 구성을 사용하여, TN 형 액정셀이 제조된다. 본 발명의 시료 1-1 의 광확산층 HC-01A 은 이러한 액정 표시 장치의 최외측에 적층된다.
(비교예 2-3)
실시예 2-3 의 경우, 본 발명의 시료 1-1 의 광확산층 HC-01A 이 적층되지 않고, 액정 표시 장치가 제조된다.
(실시예 2-4)
실시예 2-3 의 경우, 액정셀의 배향과 편광판의 흡수축 사이의 각도가 변경되고, TN 형 액정 표시 장치가 제조된다.
상측 편광판의 편광자 (12) 의 흡수축 (12D) 및 상측 편광판의 보호막 (11 및 13) 의 지상축 (11D 및 13D) 은 90°로 설정되고, 하측 편광판의 편광자 (22) 의 흡수축 (22D) 및 하측 편광판의 보호막 (21 및 23) 의 지상축 (21D 및 23D) 은 0°로 설정되고, 상측 광학 이방성층 (14) 의 배향 제어 방향 (14RD) 은 270°로 설정되고, 하측 광학 이방성층 (24) 의 배향 제어 방향 (24RD) 은 180°로 설정된다.
또한, 액정셀의 경우, 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 재료가, 4 ㎛ 의 셀 갭 (d) 을 갖고, 기판들 사이에 적하 주입되어 밀봉되며, 액정층 (6) 의 Δn·d 는 410 nm 로 설정된다 (Δn 은 액정 재료의 굴절률 이방성을 나타낸다). 또한, 액정셀의 상측 (관찰자측) 기판 (5) 의 러빙 방향 (배향축) (5RD) 은 45°로 설정되고, 하측 (백라이트측) 기판 (7) 의 러빙 방향 (배향축) (7RD) 은 315°로 설정 되며, 비틀림각은 90°로 설정된다. 변경된 구성을 사용하여, TN 형 액정셀이 제조된다. 본 발명의 시료 1-1 의 광확산층 HC-01A 은 이러한 액정 표시 장치의 최외측에 적층된다.
(비교예 2-4)
실시예 2-4 의 경우, 본 발명의 시료 1-1 의 광확산층 HC-01A 이 적층되지 않고, 액정 표시 장치가 제조된다.
(실시예 2-5)
실시예 1 의 본 발명의 시료 1-1 에서는, 다음의 IPS 형 액정 표시 장치에서 액정셀의 광학 이방성층이 셀룰로오스아세테이트 필름 (FUJIFILM Corporation 으로부터 입수가능한 FUJI TAC TD80UF) 으로 대체되어, 액정 표시 장치가 제조된다.
도 4 에서, 상측 편광판의 편광자 (12) 의 흡수축 (12D) 및 상측 편광판의 보호막 (11 및 13) 의 지상축 (11D 및 13D) 은 0°로 설정되고, 하측 편광판의 편광자 (22) 의 흡수축 (22D) 및 하측 편광판의 보호막 (21) 의 지상축 (21D) 은 90°로 설정되고, 하측 편광판의 보호막 (23) 의 지상축 (23D) 은 0°로 설정되고, 상측 광학 이방성층 (14) 의 배향 제어 방향 (14RD) 은 0°로 설정된다.
또한, 광학 이방성층은 통상 어떠한 광학 이방성층에도 대응하지 않는, 편광판에서 사용되는 보호막과 동일한 광학 성능을 갖는다.
또한, 액정셀의 경우, 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 재료가, 4 ㎛ 의 셀 갭 (d) 을 갖고, 기판들 사이에 적하 주입되어 밀봉되며, 액정층 (6) 의 Δn·d 는 300 nm 로 설정된다 (Δn 은 액정 재료의 굴절률 이방성을 나타낸다). 또한, 액정셀의 상측 (관찰자측) 기판 (5) 의 러빙 방향 (배향축) (5RD) 은 270°로 설정되고, 하측 (백라이트측) 기판 (7) 의 러빙 방향 (배향축) (7RD) 은 90°로 설정되며, 비틀림각은 0°로 설정된다. 변경된 구성을 사용하여, IPS 형 액정셀이 제조된다. 본 발명의 시료 1-1 의 광확산층 HC-01A 은 이러한 액정 표시 장치의 최외측에 적층된다.
(비교예 2-5)
실시예 2-5 의 경우, 본 발명의 시료 1-1 의 광확산층 HC-01A 이 적층되지 않고, 액정 표시 장치가 제조된다.
(제조된 액정 표시 장치의 광학 측정)
60 Hz 의 구형파 전압이 제조된 액정 표시 장치에 인가된다. 투과율 비(백표시/흑표시) 로서의 콘트라스트비와 흑표시 (L1) 투과율과 백표시 (L8) 투과율 사이의 등간격 8 계조에서의 투과율 시야각이 광학 성능을 측정하는 장치 (ELDIM Corporation 으로부터 입수가능한 EZ-Contrast 160D) 를 사용하여 측정된다. 표 3 은 아래 방향으로의 인접한 계조들의 투과율 반전이 없는 각도 범위 및 10:1 의 좌측 콘트라스트 대 우측 콘트라스트 비 이상인 범위 각도비를 나타낸다.
또한, 표 3은 나안 관찰에 의한 흑표시의 시야각에 의한 주변 휘도 스폿 (광 누설) 및 착색 변화 (칼라 스폿) 을 나타낸다.
칼라 스폿의 평가는 다음과 같다.
정면 시야각과 방위각 45°극각 60°방향 시야각 사이의 색차가 패널 흑표시 특성에 대해 평가된다. 색차가 Luv 칼라 조정 시스템에서 휘도계를 사용하여 측정되는 경우, 만일 색차 (Δu'v') 가 0.02 이하라면, 칼라 스폿은 나안 관찰에 의해 관찰되지 않는다 (2 단계 평가에서 ○). 만일 색차 (Δu'v') 가 0.02 이상이라면, 칼라 스폿은 관찰된다 (2 단계 평가에서 △).
주변 휘도 스폿의 평가는 다음과 같이 행해진다.
제조된 액정 표시 장치가 40℃ 80%RH 환경의 실험실에 저장되고, 그 후 실온에서 1 시간 동안 방치된 후, 패널 중심과 편광판의 장변 단부의 중심 사이의 흑표시 휘도차가 측정된다. 편광판의 주위의 장변 및 단변에서의 원형 아크의 광 누설이 나안으로 관찰된다. 만일 휘도차가 0.4 cd/㎡ 이상이라면, 그것은 화면의 휘도 스폿으로서 인식된다 (3 단계 평가에서 △). 만일 휘도차가 0.2 내지 0.4 cd/㎡ 이라면, 비록 광 누설이 관찰될지라도, 그것은 화면의 휘도 스폿으로서 인식되지 않는다 (3 단계 평가에서 ○). 만일 휘도차가 0.1 cd/㎡ 이하라면, 광 누설도 휘도 스폿도 인식되지 않는다 (3 단계 평가에서 ◎). 또한, 동일한 패널은 백표시 시 400 cd/㎡ 의 휘도차로써 700 대 1 의 콘트라스트비를 갖는다.
표 3
Figure 112008061543056-PCT00013
(실시예 3)
이하, 바람직한 양태 (II) 의 효과를 나타내는 실시예가 설명된다.
(편광판 (1) 의 제조)
(셀룰로오스아세테이트 필름의 제조)
셀룰로오스아세테이트 용액은 다음의 조성물을 혼합 탱크 내로 넣고, 그들을 가열 및 교반하여 그 조성물을 용해시킴으로써 제조된다.
<셀룰로오스아세테이트 용액의 조성>
산성도 60.9% 의 셀룰로오스아세테이트 100 중량부
트리페닐 포스페이트 (가소제) 8.0 중량부
비페닐 디페닐 포스페이트 (가소제) 4.0 중량부
메틸렌 클로라이드 (제 1 용매) 250 중량부
메탄올 (제 2 용매) 20 중량부
리타데이션 상승제 용액은 하기의 리타데이션 상승제 16 중량부, 메틸렌 클로라이드 80 중량부 및 메탄올 20 중량부를 다른 혼합 탱크에 넣고, 그들을 가열 및 교반함으로써 제조된다. 도프는 셀룰로오스아세테이트 용액 477 중량부를 리타데이션 상승제 용액 22 중량부와 혼합하고 그들을 충분히 교반함으로써 제조된다. 리타데이션 상승제의 첨가량은 셀룰로오스아세테이트 100 중량부에 대해 3.0 중량부이다.
Figure 112008061543056-PCT00014
제조된 도프는 밴드 유연기를 사용하여 유연한다. 40 wt% 의 나머지 용액을 갖는 필름은 밴드로부터 박리되고, 120 ℃ 의 열풍을 블로우잉하면서 반송 방향으로 101 % 만큼 그것을 드로잉하면서 반송되고, 텐더를 사용하여 폭 방향으로 3 % 만큼 그것을 넓히면서 건조된다. 다음에, 텐더 클립이 물러간 후, 140 ℃ 의 열풍으로 20 분간 필름을 건조시킴으로써 0.3 wt% 의 잔류 용매를 갖는 셀룰로오스아세테이트 필름 (107 ㎛ 두께) 이 제조된다.
제조된 셀룰로오스아세테이트 필름은 2 분 동안 2.0 N 의 수산화칼륨 용액 (25℃) 에 침지되고, 황산으로 중화되고, 순수로 수세되며, 건조되어 비누화처리된다.
(배향의 형성)
다음의 조성물을 갖는 도포액이 #14 와이어 바 코터를 사용하여 24 ml/㎡ 으로 제조된 셀룰로오스아세테이트 필름에 도포된다. 도포액은 60℃ 의 온풍으로 60 초 동안 또는 90℃ 의 온풍으로 150 초 동안 건조된다. 다음에, 형성된 필름은 셀룰로오스아세테이트 필름의 길이방향에 평행한 방향으로 러빙 처리된다.
<배향막 도포액의 조성>
하기의 변성 폴리비닐알콜 20 중량부
물 360 중량부
메탄올 120 중량부
글루타르알데히드 (가교제) 1.0 중량부
Figure 112008061543056-PCT00015
(광학 이방성층의 형성 및 광상 보상 시트의 제조)
배향막 상에, 하기의 디스코틱 액정성 화합물 91.0 g, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 (OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD. 로부터 입수가능한 V#360) 9.0 g, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트 (Eastman Chemical Company 로부터 입수가능한 CAB551-0.2) 2.0 g, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트 (Eastman Chemical Company 로부터 입수가능한 CAB531-1) 0.5 g, 광중합 개시제 (Nihon Ciba-Geigy K.K. 으로부터 입수가능한 IRGACURE 907) 3.0 g, 및 증감제 (Nippon Kayaku Co., Ltd 로부터 입수가능한 KAYACURE DETX) 1.0 g 이 #3.6 와이어 바를 사용하여 6.2 cc/㎡ 으로, 메틸에틸케톤 207 g 에 용해된 도포액이 도포된다. 이러한 도포액은 디스코틱 액정성 화합물을 배향하기 위해 130℃ 의 일정한 온도 구역에서 2 분 동안 가열된다. 다음에, 디스코틱 액정성 화합물은 120 W/cm 의 고압 수은 램프를 사용하여 25℃의 온도에서 1 분 동안 UV 방사선에 의해 중합 된다. 이 후, 온도가 실온으로 감소한다. 이리하여, 광학 이방성층이 형성되고 광학보상막이 제조된다.
Figure 112008061543056-PCT00016
(편광판의 제조)
편광자는 연신된 폴리비닐알콜 필름으로 요오드를 흡수시킴으로써 제조되고, 제조된 광학 보상 시트는 비누화 처리되고 셀룰로오스아세테이트 필름이 편광자 상에 놓이도록 편광자의 일측에 적층된다. 편광자의 투과축 및 셀룰로오스아세테이트 필름의 지상축은 서로 평행하게 배치된다. 또한, 80 ㎛ 두께 셀룰로오스아세테이트 필름 (FUJIFILM Corporation 으로부터 입수가능한 FUJI TAC TD80UF) 은 비누화처리되고, 폴리비닐알콜 점착제를 사용하여 편광자에 대향하는 측에 투명 보호막으로서 적층된다. 이러한 방식으로, 편광판이 제조된다.
(편광판의 펀칭)
TN 모드에서와 같이, 45°의 흡수축 방향을 갖는 2 장의 제조된 편광판의 단부 라인들이 펀칭된다.
또한, 편광판들은 상이한 각도 (예를 들어, 장변 및 단변 방항으로 40°, 38°, 35°, 15°, 0°등) 로 펀칭된다.
(점착제의 제조)
n-부틸아크릴레이트 (BA) 49.5 중량부, 아크릴산 (AA) 10 중량부, 및 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트 (2-HEMA) 0.5 중량부를 포함하는 모노머의 혼합물이 코폴리머를 제조하기 위해 사용되는 질소 가스를 리플로우함으로써 온도 조정을 용이하게 하기 위한 냉각 장치를 갖는 1000 cc 반응기로 주입된다. 또한, 용매로서의 에틸 아세테이트 (EA) 100 중량부가 반응기로 주입된다. 다음에, 반응기는 반응기로부터 산소 가스를 배출하기 위해 질소 가스로 20 분 동안 정화되고, 반응기를 60℃ 로 유지하면서, 농도 50% 의 에틸 아세테이트로 희석된 반응 개시제로서의 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN) 0.03 중량부가 반응기로 주입되고, 최종적으로 아크릴 폴리머를 얻기 위해 10 시간 동안 혼합물과 반응한다.
공중합 프로세스에서 얻어진 아크리 폴리머 용액 (약 50 % 의 고형분을 포함) 이 잘 혼합된다. 다음에, 30 ㎛ 의 균일한 점착제층이 이소시아네이트 가교제로서의 트리메틸올프로판의 토릴렌디이소시아네이트 부가물 (TDI-1) 1.2 중량부를 10 wt% 의 에틸 아세테이트로 희석시키고, 그 부가물을 그 에틸 아세테이트와 도포 특성의 조건에서 적절한 농도로 균일하게 혼합하고, 그 혼합물을 릴리즈 페이퍼상에 도포 및 건조함으로써 얻어진다. 얻어진 점착제층의 광탄성 계수의 절대값은 -500×10-12(1/Pa) 이다.
(편광판의 평가)
얻어진 점착제는 점착제-부착 편광판을 얻기 위해 상술한 바와 같이 얻어진 여러 종류의 평광판에 도포된다.
상이한 각도의 상이한 흡수축 방향을 갖는 편광판이 각각 석영 글라스의 양면에 적층된다. 이 때, 2 장의 편광판의 흡수축은 서로 수직이다.
편광판이 적층되는 석영 글라스는 170 시간 동안 70℃ 에서 건조기에 의해 건조된다. 건조된 석영 글라스는 암실에서 백라이트에 탑재되고 광 누설을 평가하기 위해 나안으로 관찰된다. 관찰의 결과로서, 광 누설은 편광판의 주위에에 관찰된다. 또한, 광 누설의 양은 휘도계를 사용하여 휘도 분포를 측정함으로써 측정된다.
측정의 결과로서, 도 4는 서모 처리 (thermo treatment) 에 의한 최대 광 누설부의 투과율의 상승, 즉 시료에서 얻어진 누설광 투과율 (%) 을 상이한 각도 (편광판의 흡수축 방향과 편광판의 단부 라인 사이의 각도) 에 대해 플로팅한 그래프를 나타낸다.
상기 결과로부터, 열 왜곡으로 인한 광 누설이 편광판의 흡숙축 방향이 편광판의 단부 라인과 TN 모드의 경우 45°로 교차하도록 펀칭된 편광판에서 감소되는 것을 알 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 열 왜곡으로 인한 광 누설은 이러한 편광판이 그러한 편광판을 사용하지 않은 종래의 TN 모드 액정 표시 장치에서 사용되면 감소될 수 있다는 것이 분명하다.
또한, 편광판이 TN 모드 액정 패널에 부착된 후, 실제의 화상의 대칭성이 평가된다.
평가의 결과로서, 편광판의 일변과 편광판의 흡수축 방향 사이에 5°이상의 교차각을 갖는 편광판은 5°미만의 교차각을 갖는 편광판보다 더욱 양호한 화상 대칭성을 갖는다는 것을 알 수 있다.
상술한 설명으로부터, 편광판의 흡수축과 편광판의 일변 사이에 5°내지 40°의 교차각을 갖는 편광판이 광 누설의 감소 및 표시 화상의 대칭성의 견지에서 실제의 사용에서 우수하다는 것이 분명하다.
(실시예 4)
이하, 바람직한 양태 (III-1) 및 (III-2) 의 효과를 나타내는 실시예가 설명된다.
계조가, (광학보상막 (307 및 314) 이 디스코틱 화합물-함유 액정 조성물로 이루어지고 하이브리드 배향 상태로 고정된 디스코틱 분자들을 갖는 광학 이방성층을 포함하는) 도 10 에 도시된 구성을 갖고, 도 11에 도시된 화소 구성을 갖는 노멀리 화이트 모드 EBC 액정 표시 장치 (실시예 4-1) 및 도 12 에 도시된 화소 구성을 제외하고 실시예 4 와 동일한 구성을 갖는 액정 표시 장치 (비교예 4) 에 대해 평가된다. 도 13은 평가의 결과를 나타낸다.
도 13은 수평축은 정면 관찰에서 백의 휘도로 규격화된 0~255 계조를 나타내고 수직축은 비스듬한 관찰 (방위각 270°및 극각 45°) 에서 백의 휘도로 규격화된 0~255 계조를 나타내는 그래프를 도시한다. 그래프에서, 실선은 하프톤 γ 특성의 시야각 의존성이 없는 이상적인 액정 표시 장치에 의해 표현된 계조를 나타낸다. 도 13으로부터, 하나의 화소가 복수의 서브 필셀들로 구성되는 실시예 4 의 액정 표시 장치는 비교예 4 의 액정 표시 장치에 비해 감소된 하프톤 γ 특성의 시야각 의존성을 갖는다는 것을 알 수 있다.
유사하게, 계조가, 도 10 의 광학보상막 (307 및 314) 의 미사용을 제외하고, 실시예 4 와 동일한 구조를 갖는 액정 표시 장치 (참고예 4-1) 및 도 10 의 광학보상막 (307 및 314) 으로서 일축성 필름의 사용을 제외하고 실시예 4 와 동일한 구성을 갖는 액정 표시 장치 (참고예 4-2) 에 대해 평가된다. 도 13 에서, 수직축은 y 이고 수평축은 x 라고 가정하면, 정면 관찰시 흑표시를 나타내는 x=0 에 대해, y 는 비스듬한 관찰에서 약 0.25~0.55 이다. 이러한 결과로부터, 디스코틱 화합물-함유 액정 조성물로 이루어지고 하이브리드 배향 상태로 고정된 디스코틱 분자를 갖는 광학 이방성층이 광학보상막 (307 및 314) 으로서 사용되는 경우, 흑표시 시 경사 방향으로의 광 누설잉 감소되어, 시야각 콘트라스트를 개선한다.
(실시예 5)
이하, 바람직한 양태 (IV) 의 효과를 나타내는 실시예가 설명된다.
본 발명의 효과를 확인하기 위해 도 14 에 도시된 TN 모드 액정 표시 장치에 대해 광학 시뮬레이션이 수행된다. LCD Master Ver6.08 (Shintech Corporation 으로부터 입수가능) 이 광학 계산을 위해 사용된다. 액정셀, 전극, 기판, 편광판 등은 액정 표시 장치용의 종래의 것이 사용될 수도 있다. LCD Master 에 부착된 ZLi-4792 는 액정 재료로서 사용된다. 광학 이방성층의 정면측에서의 리타데이션은 45 nm 로 설정되고, 액정셀은 4°의 프리틸트각을 갖는 평행 배향의 수평 배향을 가지며, 기판의 셀 갭은 4 ㎛로 설정되고, 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 재료는 395 nm 의 리타데이션 (즉, 액정층의 두께 d (㎛) 와 굴절률 이방성 Δn 의 곱 (Δn·d)) 을 갖는다.
편광자 (401) 의 흡수축 (402) 은 C2 대칭축에 대해 수직 (즉, 화면의 수평방향을 0°로 가정하면 90°) 이고, 편광자 (416) 의 흡수축 (2) 은 C2 대칭축에 대해 평행 (즉, 화면의 수평방향을 0°로 가정하면 0°) 하다. 또한, 편광자의 내측 배치된 한 쌍의 제 1 광학 이방성층 (405a 및 412a) 의 정면 Re 리타데이션 값은 30 nm 로 설정되고, 제 1 광학 이방성층 (405a 및 412a) 의 배향 제어 방향 (406a 및 413a) 과 액정층의 배향 제어 방향 간의 각도는 각각 0°로 설정된다. 즉, 도 14 에서, 배향 제어 방향 (406a 및 408) 간의 각도 및 배향 제어 방향 (413a 및 411) 간의 각도는 0°로 설정된다. 또한, 액정층의 상측 및 하측 면에 배치된 한 쌍의 제 2 광학 이방성층 (405b 및 412b) 의 정면 Re 리타데이션 값은 30 nm 로 설정되고, 제 2 광학 이방성층의 배향 제어 방향 (406b 및 413b) 과 액정층의 배향 제어 방향 간의 각도는 각각 45°로 설정된다. 즉, 도 14 에서, 배향 제어 방향 (406a 및 407) 간의 각도 및 배향 제어 방향 (413b 및 411) 간의 각도는 45°로 설정된다. 즉, 이 실시예에서, 상측 제 2 광학보상층 (405b) 의 배향 제어 방향 (406b) 은 270°로 설정되고, 하측 제 2 광학보상층 (412b) 의 배향 제어 방향 (413b) 은 90°로 설정된다.
또한, 투명층 (403 및 414) 은 55 nm 의 Re 및 120 nm 의 Rth 를 갖는 투명층을 포함하고, 투명막의 면내 지상축은 인접한 편광자 (401 및 416) 의 투과축과 일치한다. LCD Master 에 부착된 G1220DU 는 편광자를 위해 사용된다. 소정의 파장에 대한 투명막의 Re 및 Rth 값은 표 1의 실시예 1 에 도시된 바와 같이 설정된다. LCD Master 에 부착된 백라이트는 광원으로서 사용된다. 이러한 구성에 의해, 도 1에 도시된 액정 표시 장치의 광학 특성이 LCD Master 에 의해 계산된다.
(비교예 5)
제 1 광학 이방성층 (405a 및 412a), 제 2 광학 이방성층 (405b 및 412b), 및 투명층 (403 및 414) 을 제외하고 실시예 1과 도일한 구성을 갖는 액정 표시 장치의 광학 특성이 LCD Master 에 의해 계산된다.
<액정 표시 장치의 수평 방향의 시야각 특성 (계조특성)>
도 23 및 도 24 는 흑 전압이 비교예 5 및 실시예 5 의 액정 표시 장치에 인가되는 경우의 모든 시야각 방향에서의 콘트라스트 등고선을 플로팅한 그래프를 나타낸다. 도 23은 비교예 5 의 콘트라스트 등고선을 나타내고 도 24 는 실시예 5 의 콘트라스트 등고선을 나타낸다.
도 23 및 도 24 로부터, 종래의 비교예 5 는 열악한 양방향 대칭성 및 일반적으로 열화된 콘트라스트 시야각 특성을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 비교예 5와는 대조적으로, 실시예 5는 현저하게 우수한 양방향 대칭성 및 넓은 범위에 걸친 큰 콘트라스트 값을 가지므로, 콘트라스트 시야각 특성을 크게 개선한다.
실시예 5 의 구성을 갖는 TN 모드 액정 표시 장치가 실제로 제조된다. 제조된 액정 표시 장치에서, 정면 및 비스듬한 방향에서의 높은 콘트라스트를 갖는 화상이 관찰된다. 또한, 이러한 액정 표시 장치는 온도 40℃ 및 습도 80% 환경의 실험실에 24 시간 동안 저장되고, 그 후 실온에서 1 시간 동안 방치된다. 흑 표시 시, 이러한 액정 표시 장치에서는, 편광판의 주위로부터 광 누설이 나안으로 전혀 관찰되지 않는다.
(실시예 6-1)
(ECB 모드 액정셀의 제조)
이하, 바람직한 양태 (V) 의 효과를 나타내는 실시예가 설명된다.
3.5 ㎛ 의 셀 갭을 갖는 대향하는 기판 사이에 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 재료를 진공 주입 및 밀봉함으로써 제조된 액정셀이 ECB 모드 액정셀로서 사용된다. 이러한 액정층의 Δn·d 는 240~310 nm 로 설정된다. 액정 재료로서, 양의 이방성 및 Δn=0.0854 (589nm, 20℃) 의 굴절률 이방성 및 Δε=+8.5 를 갖는 액정 (예를 들어, Merck, Co., Ltd. 로부터 입수가능한 MLC-9100) 이 사용된다. 액정셀의 교차각은 0°이고, 액정셀이 이후에 상측 및 하측 편광판에 적층되는 경우, 액정셀의 상측 및 하측 기판의 러빙 방향 (배향 제어 방향) 은 이축성 셀룰로오스아실레이트 필름의 면내 지상축 (연신방향과 평행함) 과 45°로 교차한다. 편광판 흡수축은 액정셀 배향 방향 (러빙 방향) 과 약 45°로 교차하고, 상측 및 하측 편광판의 흡수축 사이의 교차각은 약 90°이며, 이것은 크로스 니콜이다.
2 장의 편광판이 편광자의 일측에 입수가능한 셀룰로오스아실레이트 필름을 적층하고 편광자의 타측에 셀룰로오스아세테이트 필름을 이축성으로 연신함으로써 제조된 이축성 셀룰로오스아실레이트 필름 (Re=35 nm 및 Rth=175 nm) 을 적층함으로써 제조되며, 이축성 셀룰로오스아실레이트 필름의 면내 지상축은 편광자의 흡수 축에 수직 또는 평행하다. 위상차층은 편광판 중 하나의 이축성 셀룰로오스아실레이트 필름의 표면상에 배향막을 형성하고, 배향막의 표면에 디스코틱 액정성 화합물을 함유하는 중합성 조성물을 도포함으로써 디스코틱 분자를 배향하고, 중합에 의해 그 배향 상태를 고정함으로써 형성된다.
ECB 모드 액정 표시 장치는 제조된 ECB 모드 액정셀의 일측에 2 개의 편광판 중 하나의 이축성 셀룰로오스아실레이트 필름을 적층하고, ECB 모드 액정셀의 타측에 2 개의 편광판 중 다른 것의, 디스코틱 액정성 화합물을 사용하여 제조된 위상차층을 적층함으로써 제조된다. 제조된 액정 표시 장치는 정면 방향 및 비스듬한 방향 모두에서 이상적인 흑 표시를 나타내는 것이 관찰된다.
(실시예 6-2)
(ECB 모드 액정셀의 제조)
3.0 ㎛ 의 셀 갭을 갖는 대향하는 기판 사이에 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 재료를 진공 주입 및 밀봉함으로써 제조된 액정셀이 ECB 모드 액정셀로서 사용된다. 이러한 액정층의 Δn·d 는 300 nm 로 설정된다. 액정 재료로서, 양의 이방성 및 Δn=0.098 (589nm, 20℃) 의 굴절률 이방성 및 Δε=+5.2 를 갖는 액정이 사용된다. 액정셀의 교차각은 0°이고, 액정셀이 이후에 상측 및 하측 편광판에 적층되는 경우, 액정셀의 상측 및 하측 기판의 러빙 방향 (배향 제어 방향) 은 편광판 흡수축과 약 45°로 교차하고, 상측 및 하측 편광판의 흡수축 사이의 교차각은 약 90°이며, 이것은 크로스 니콜이다.
셀룰로오스트리아세테이트 필름 (FUJIFILM Corporation 으로부터 입수가능한 TD-80U, Rth
Figure 112008061543056-PCT00017
40 nm, Re
Figure 112008061543056-PCT00018
1.6 nm) 이 양 편광자의 표면에 적층된다. 2 장의 편광판은 필름의 표면에 배향막을 형성함으로써 위상차층을 형성하고, 그 배향막의 표면에 디스코틱 액정성 화합물을 함유하는 중합성 조성물을 도포함으로써 디스코틱 분자를 배향하고, 중합에 의해 그 배향 상태를 고정함으로써 제조된다.
ECB 모드 액정 표시 장치는 각각 ECB 모드 액정셀의 양측에 2 개의 편광판의, 디스코틱 액정성 화합물을 사용하여 제조된 위상차층을 적층함으로써 제조된다. 제조된 액정 표시 장치는 정면 및 비스듬한 방향 모두에서 이상적인 흑표시를 나타낸다.
(실시예 6-3)
(ECB 모드 액정셀의 제조)
2.8 ㎛ 의 셀 갭을 갖는 대향하는 기판 사이에 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 재료를 진공 주입 및 밀봉함으로써 제조된 액정셀이 ECB 모드 액정셀로서 사용된다. 이러한 액정층의 Δn·d 는 280 nm 로 설정된다. 액정 재료로서, 양의 이방성 및 Δn=0.098 (589nm, 20℃) 의 굴절률 이방성 및 Δε=+5.2 를 갖는 액정이 사용된다. 액정셀의 교차각은 0°이고, 액정셀이 이후에 상측 및 하측 편광판에 적층되는 경우, 액정셀의 상측 및 하측 기판의 러빙 방향 (배향 제어 방향) 은 이축성 셀루로오스아실레이트 필름의 면내 지상축 (연신 방향에 평행함) 과 45°로 교차한다. 편광판 흡수축은 액정셀 배향 방향 (러빙 방향) 과 약 45°로 교차하고, 상측 및 하측 편광판의 흡수축 사이의 교차각은 약 90°이며, 이것은 크로스 니콜이다.
셀룰로오스트리아세테이트 필름 (FUJIFILM Corporation 으로부터 입수가능한 TD-80U, Rth≒40 nm) 이 양 편광자의 표면에 적층된다. 한 장의 편광판은 셀룰로오스트리아세테이트 필름의 표면에 배향막을 형성함으로써 위상차층을 형성하고, 그 배향막의 표면에 디스코틱 액정성 화합물을 함유하는 중합성 조성물을 도포함으로써 디스코틱 분자를 배향하고, 중합에 의해 그 배향 상태를 고정함으로써 제조된다. 또한, 한 장의 편광판은 편광자의 일측에 입수가능한 셀룰로오스아실레이트 필름을 적층하고 편광자의 타측에 셀룰로오스아세테이트 필름을 이축성으로 연신함으로써 제조된 이축성 셀룰로오스아실레이트 필름 (Re=30 nm 및 Rth=140 nm) 을 적층함으로써 제조되며, 이축성 셀룰로오스아실레이트 필름의 면내 지상축은 편광자의 흡수축에 수직 또는 평행하다.
2 장의 제조된 편광판은, 각각, 제조된 ECB 모드 액정셀의 양면에 적층된다. 편광판의, 디스코틱 액정성 화합물을 사용하여 제조된, 위상차층은 액정셀의 일측에 적층되고, 편광판의 이축성 셀룰로오스아실레이트 필름은 액정셀의 타측에 적층된다. 이러한 방식으로, ECB 모드 액정 표시 장치가 제조된다. 제조된 액정 표시 장치는 정면 방향 및 비스듬한 방향 모두에서 이상적인 흑표시를 나타내는 것이 관찰된다.
(실시예 6-4)
(ECB 모드 액정셀의 제조)
3 ㎛ 의 셀 갭을 갖는 대향하는 기판 사이에 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 재료를 진공 주입 및 밀봉함으로써 제조된 액정셀이 ECB 모드 액정셀로서 사용 된다. 이러한 액정층의 Δn·d 는 300 nm 로 설정된다. 액정 재료로서, 양의 이방성 및 Δn=0.098 (589nm, 20℃) 의 굴절률 이방성 및 Δε=+5.2 를 갖는 액정이 사용된다. 액정셀의 교차각은 0°이고, 액정셀이 이후에 상측 및 하측 편광판에 적층되는 경우, 액정셀의 상측 및 하측 기판의 러빙 방향 (배향 제어 방향) 은 지지체 지상축 (연신 방향에 평행함) 과 45°로 교차한다. 편광판 흡수축은 액정셀 배향 방향 (러빙 방향) 과 약 45°로 교차하고, 상측 및 하측 편광판의 흡수축 사이의 교차각은 약 90°이며, 이것은 크로스 니콜이다.
한 장의 편광판은 편광자의 일측에 입수가능한 셀룰로오스아실레이트 필름을 적층하고, 편광자의 타측에 낮은 리타데이션 셀룰로오스아세테이트 (TAC) 필름 (구체적으로는, Re=1.5 nm (550 nm 및 Rth=-6(550nm)), 일본 미심사 특허출원공보 제 2006-30937 호에 개시된 방법에 따라 제조된 필름) 을 적층함으로써 제조된다. 또한, 이용가능한 셀룰로오스아실레이트 필름이 편광자의 일측에 적층되고, 셀룰로오스트리아세테이트 필름을 이축성으로 연신함으로써 제조된 이축성 셀룰로오스트리아세테이트 필름 (Re=38 nm 및 Rth=178 nm) 이 편광자의 타측에 적층된다. 또한, 한 장의 편광판은 이축성 TAC 필름의 표면에 배향막을 형성함으로써 위상차층을 형성하고, 그 배향막의 표면에 디스코틱 액정성 화합물을 함유하는 중합성 조성물을 도포함을써 디스코틱 분자를 배향하고, 중합에 의해 그 배향 상태를 고정함으로써 제조된다.
2 장의 제조된 편광판은, 각각, 제조된 ECB 모드 액정셀의 양면에 적층된다. 편광판의 낮은 리타데이션 TAC 필름은 액정셀의 일측에 적층되고, 편광판의, 디 스코틱 액정성 화합물을 사용하여 제조된, 위상차층은 액정셀의 타측에 적층된다. 이러한 방식으로, ECB 모드 액정 표시 장치가 제조된다. 제조된 액정 표시 장치는 정면 방향 및 비스듬한 방향 모두에서 이상적인 흑표시를 나타내는 것이 관찰된다.
(실시예 6-5)
도 29는 흑 표시 시 극각 80°상, 하, 좌, 우 방향들의 평균 흑 투과율과 디스코틱 액정성 화합물을 사용하여 제조된 제 2 위상차층이 실시예 6 에서와 동일한 구성을 갖는 액정 표시 장치용의 단 하나의 편광판 (여기서, 제 1 위상차층과 보호 TAC 막의 합 Re = 36.6 nm) 에만 적층되는 경우의 Rth 간의 관계를 도시한다. 도 29 의 그래프로부터, 흑 투과율이 작게 되고, 따라서, 만일 위상차층의 Rth(550) 가 0 nm < Rth(550) < 330 nm 의 관계를 만족한다면, 위상차층이 없는 경우 (즉, Rth=0) 에 비해, 더욱 높은 콘트라스트가 얻어진다. 도 5 와 동일한 효과가 0 nm < Rth(550) < 70 nm 의 전체 범위에 걸쳐 얻어진다.
(실시예 6-6)
도 30은 흑 표시 시 극각 80°상, 하, 좌, 우 방향들의 평균 흑 투과율과 디스코틱 액정성 화합물을 사용하여 제조된 제 2 위상차층이 실시예 6-2 에서와 동일한 구성을 갖는 액정 표시 장치용의 양 편광판들 (여기서, 합 Re = 3.2 nm) 에 적층되는 경우의 Rth 간의 관계를 도시한다. 도 30 의 그래프로부터, 만일 위상차층의 Rth(550) 가 0 nm < Rth(550) < 200 nm 의 관계를 만족한다면, 위상차층이 없는 경우 (즉, Rth=0) 에 비해, 흑 투과율이 작게 되는 것을 알 수 있다. 도 30 과 동일한 효과가 0 nm < Rth(550) < 70 nm 의 전체 범위에 걸쳐 얻어진다.
(실시예 7)
이하, 바람직한 양태 (VI) 를 나타내는 실시예가 설명된다.
(참고예 7-1)
도 34 에 도시된 구성을 갖는 액정 표시 장치가 제조된다. 구체적으로는, 상측 (타원) 편광판 (보호막 (601), 편광자 (603), 보호막 (605) (또한, 광학 보상 시트 지지체로서 사용됨), 및 광학 이방성층 (607)), 액정셀 (상측 기판 (609), 액정층 (611), 하측 기판 (612)), 및 하측 (타원) 편광판 (광학 이방성층 (614), 보호막 (616) (또한, 광학 보상 시트 지지체로서 사용됨), 편광자 (618), 및 보호막 (620)) 이 관찰 방향 (상부측) 으로부터 적층된다. 또한, 냉음극 형광 램프 등을 사용하는 백라이트 유닛 (도시하지 않음) 이 하측 편광판 아래에 배치된다.
이하, 사용된 부재들을 제조하는 방법이 설명된다.
(액정셀의 제조)
액정셀의 경우, 4 ㎛ 의 셀 갭 (d) 을 갖지고, 기판 사이에 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 재료가 적하 주입 및 밀봉되고, 액정층 (611) 의 Δn·d 는 410 nm 로 설정된다 (Δn 은 액정 재료의 굴절률 이방성이다). 또한, 액정셀의 상측 (관찰자측) 기판 (609) 의 러빙 방향 (610) 은 90°이고, 하측 (백라이트측) 기판 (612) 의 러빙 방향 (613) 은 0°이고, 비틀림각은 90°이다. 이러한 방식으로, TN 모드 액정셀이 제조된다.
또한, 상측 편광판 편광자 (603) 의 흡수축 (604) 및 상측 편광판 보호막 (601 및 605) 의 지상축 (602 및 606) 은 90°로 설정되고, 하측 편광판 편광자 (618) 의 흡수축 (619) 및 하측 편광판 보호막 (616 및 620) 의 지상축 (617 및 621) 은 0°로 설정되며, 상측 광학 이방성층 (607) 의 배향 제어 방향 (608) 은 270°이고, 하측 광학 이방성층 (614) 의 배향 제어 방향 (615) 은 180°이다 (0°-90°부착).
(광학 보상 시트의 제조)
(셀룰로오스아세테이트 필름의 제조)
셀룰로오스아세테이트 용액은 혼합 탱크에 놓여진 다음의 조성물들을 가열 및 교반하고 그 조성물들의 성분을 용해시킴으로써 제조된다.
(셀룰로오스아세테이트 용액의 조성)
60.7 내지 61.1% 의 산성도를 갖는 셀룰로오스아세테이트 100 중량부
트리페닐포스페이트 (가소제) 7.8 중량부
비페닐디페닐포스페이트 (가소제) 3.9 중량부
메틸렌클로라이드 (제 1 용매) 336 중량부
메탄올 (제 2 용매) 29 중량부
1-부탄올 (제 3 용매) 11 중량부
리타데이션 상승제 용액은 하기의 리타데이션 상승제 16 중량부, 메틸렌 클로라이드 92 중량부 및 메탄올 8 중량부를 다른 혼합 탱크에 넣고, 그들을 가열 및 교반함으로써 제조된다. 도프는 셀룰로오스아세테이트 용액 474 중량부를 리타 데이션 상승제 용액 25 중량부와 혼합하고 그들을 충분히 교반함으로써 제조된다. 리타데이션 상승제의 첨가량은 셀룰로오스아세테이트 100 중량부에 대해 6.0 중량부이다.
Figure 112008061543056-PCT00019
얻어진 도프는 밴드 유연기를 사용하여 유연된다. 0.3 wt% 의 잔류 용매를 갖는 셀룰로오스아세테이트 필름 (80 ㎛ 두께) 이 필름 표면의 온도가 40℃ 에 도달한 후 70℃ 의 온풍으로 밴드 상의 필름을 건조시키고, 그 후 140℃ 의 건조풍으로 그 필름을 다시 건조시킴으로써 제조된다. 546 nm 의 파장에 대한 Re 및 Rth 값은 엘립소미터 (ellipsometer)(JASCO Corporation 으로부터 입수가능한 M-150) 을 사용하여 제조된 셀룰로오스아세테이트 필름 (투명 지지체 및 투명 보호막) 에 대해 측정된다. 측정의 결과로서, Re 는 8 nm 이고 Rth 는 78 nm 이다. 제조된 셀룰로오스아세테이트 필름은 2 분 동안 2.0 N 의 수산화칼륨 용액 (25℃) 내에 침지되고, 황산으로 중화되고, 순수로 수세된 후, 건조된다. 이러한 방식으로, 투명 보호막용 셀룰로오스아세테이트 필름이 제조된다.
(광학 이방성막용 배향막의 제조)
다음의 조성물을 갖는 도포액이 #16 와이어 바 코터를 사용하여 셀룰로오스 아세테이트 필름에 도포된다. 도포액은 60℃ 의 온풍으로 60 초 동안 건조되고, 그 후 90℃ 의 온풍으로 150 초 동안 다시 건조된다. 다음에, 형성된 필름은 셀룰로오스아세테이트 필름의 면내 지상축 (연신 방향에 평행) 과 동일한 방향으로 러빙 처리된다 (따라서, 광학 이방성층의 배향 제어 방향 (러빙 방향) 은 셀룰로오스아세테이트 필름의 지상축에 평행하다).
(배향막 도포 용액의 조성)
하기의 변성 폴리비닐알콜 20 중량부
물 360 중량부
메탄올 120 중량부
글루타르알데히드 (가소제) 1.0 중량부
Figure 112008061543056-PCT00020
(광학 이방성막의 제조)
그 배향막 상에, 하기의 디스코틱 액정성 화합물 91.0 g, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 (OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD. 로부터 입수가능한 V#360) 9.0 g, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트 (Eastman Chemical Company 로부터 입수가능한 CAB551-0.2) 2.0 g, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트 (Eastman Chemical Company 로부터 입수가능한 CAB531-1) 0.5 g, 광중합 개시제 (Nihon Ciba-Geigy K.K. 으로부터 입수가능한 IRGACURE 907) 3.0 g, 증감제 (Nippon Kayaku Co., Ltd 로부터 입수가능한 KAYACURE DETX) 1.0 g, 및 플루오로지방족기-함유 코폴리머 (Megaface F780 Dainippon Ink Corporation) 1.3 g 이 #3.6 와이어 바를 사용하여 6.2 ml/㎡ 으로, 메틸에틸케톤 207 g 에 용해된 도포액이 도포된다. 이러한 도포액은 디스코틱 액정성 화합물을 배향하기 위해 130℃ 의 일정한 온도 구역에서 2 분 동안 가열된다. 다음에, 디스코틱 액정성 화합물은 120 W/cm 의 고압 수은 램프를 사용하여 60℃의 온도에서 1 분 동안 UV 방사선에 의해 중합된다. 이 후, 온도가 실온으로 감소된다. 이리하여, 광학 이방성층이 형성되고, 광학 보상 시트가 제조된다.
Figure 112008061543056-PCT00021
편광판이 크로스 니콜 배치에 있는 경우, 정면 및 법선으로부터 60°경사진 방향에서 관찰했을 때 얻어진 광학 보상 시트에서 스폿이 관찰되지 않는다.
<<(타원) 편광판의 제조>>
편광자는 연신된 폴리비닐알콜 필름에 요오드를 흡수시킴으로써 제조되고, 제조된 광학 보상 시트가 폴리비닐알콜 점착제를 사용하여 지지체 평면에서 편광자의 일측에 적층된다. 또한, 80 ㎛ 두께의 셀룰로오스트리아세테이트 필름 (FUJIFILM Corporation 으로부터 입수가능한 TD-80U) 은 비누화 처리되고, 폴리비 닐알콜 점착제를 사용하여 편광자의 액정셀에 대향하는 측에 적층된다. 편광자의 흡수축과 광학보상막의 지지체의 지상축 (연신 방향과 평행) 은 서로 평행하게 배치된다 (따라서, 편광자의 흡수축은 광학 이방성층의 배향 제어 방향에 평행하다). 편광판은 그것의 장변 및 단변이 지지체의 지상축에 펴행하도록 재단된다. 이러한 방식으로 타원 편광판이 제조된다.
<<액정 표시 장치의 제조>>
제조된 타원 평광판은, 편광판의 광학 보상 시트가 액정셀과 마주하고 편광자들의 흡수축들이 표시장치의 화면의 수평 방향에 수직 및 평행하도록 하는 방식으로, 점착제에 의해, 각각 제조된 TN 액정셀의 관찰자측 표면 및 그 액정셀의 백라이트측 표면에 적층된다. 이 때, 편광판의 편광자의 흡수축과 광학 보상 시트의 배향 제어 방향이 액정셀의 배향 제어 방향 (기판의 러빙방향) 에 평항하도록 조정된 상태로, 액정 표시 장치가 제조된다.
(제조된 액정 표시 장치의 광학 측정)
60 Hz 의 구형파 전압이 1.5 V 의 백표시 및 5 V 의 흑표시를 갖는 노멀리 화이트 모드의 제조된 액정 표시 장치에 인가된다. 투과율 비 CR (백표시/흑표시) 이 측정 장치 (ELDIM Corporation 으로부터 입수가능한 EZ-Contrast 160D) 를 사용하여 측정된다. 1000 (콘트라스트비: 1000 대 1) 의 전방 CR 이 얻어진다. 제조된 액정 표시가 온도 40℃ 습도 80% 환경의 실험실에 저장되고, 그 후 실온에서 1 시간 동안 방치된 후, 패널 중심과 편광판의 장변 단부의 중심 사이의 흑표시 휘도차가 0.1 cd/㎡ 으로 측정된다. 편광판의 주위로부터의 광 누설이 나안 으로 관찰되지 않는다. 또한, 10 이상의 CR 을 제공하는 시야각은 좌측에서 80°및 좌측에서 90°이다.
(비교 참고예 7-1)
도 31 에 도시된 종래의 액정 표시 장치가 제조된다. 참고예 7-1 은 모든 각이 시계반대방향으로 -45°만큼 회전된다는 것을 제외하고 참고예 7-1 과 동일한 구성을 갖는다.
제조된 액정 표시가 온도 40℃ 습도 80% 환경의 실험실에 저장되고, 그 후 실온에서 1 시간 동안 방치된 후, 패널 중심과 편광판의 장변 단부의 중심 사이의 흑표시 휘도차가 0.5 cd/㎡ 으로 측정된다. 편광판의 주위의 장변 및 단변에서의 원형 아크의 광 누설이 나안으로 관찰된다. 또한, 10 이상의 CR 을 제공하는 시야각은 좌측에서 80°및 좌측에서 80°이다.
<<실시예, 비교예>>
본 발명의 효과를 확인하기 위해 도 32 에 도시된 액정 표시 장치에 대해 광학 시뮬레이션이 수행된다. LCD Master Ver6.11 (Shintech Corporation 으로부터 입수가능) 이 광학 계산을 위해 사용된다. 액정셀, 전극, 기판, 편광판 등은 액정 표시 장치용의 종래의 것이 사용될 수도 있다. LCD Master 에 부착된 ZLI-4792 는 액정 재료로서 사용된다. 액정셀은 TN 모드로 설정되고 비틀림각은 90°로 설정된다. 백라이트 측에서의 배향 방향은 315°로 설정되고, 표시 패널측에서의 배향 방향은 45°로 설정된다. 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 재료는 400 nm 의 리타데이션 (즉, 액정층의 두께 dLC (㎛) 와 굴절률 이방성 Δn 의 곱 (Δn·dLC)) 을 갖는다. 액정 도포 전압은 백표시 시 1.8 V 및 흑표시 시 5.6 V 이다. LCD Master 에 부착된 G1220DU 가 편광자에 사용된다. LCD Master 에 부착된 백라이트가 광원으로서 사용된다. 이러한 구성으로, 도 32 에 도시된 액정 표시 장치의 광학 특성이 LCD Master 에 의해 계산된다.
(실시예 7-1, 비교예7-1)
액정층은 종래의 액정 표시 장치 (도 31) 와 동일한 배치를 가지며, 편광자 흡수축은 0°-90°부착에 대해 +45°만큼 회전되고, 광학 이방성층의 배향 제어 방향은 기판의 배향축과 교차하도록 +20°만큼 회전되는 구성 및 명세를 갖는 도 2에 도시된 액정 표시 장치의 광학 특성이 LCD Master 에 의해 계산된다.
편광판의 흡수축 각도는 백라이트 측에서 0°이고 표시 패널 측에서 90°이며(0°-90°부착), 광학 이방성층의 배향 제어 방향은 백라이트 측에서 155°및 표시 패널측에서 245°이다 (교차각 θ=20°).
편광판 보호막의 Re 및 Rth 가 각각 10 nm 및 90 nm 라면, CR 시야각은 좌측에서 80°및 우측에서 80°이므로 실질적으로 양방향 대칭성을 나타내며, 흑표시 시 60°의 극각에서 좌측 및 우측 간의 휘도차는 0.0035 (cd/㎡) 이다.
표 4는 편광판 보호막의 Re 및 Rth 를 변화시키면서 극각 60°경사 방향에서 계산된 CR 값을 나타낸다.
표 4
Figure 112008061543056-PCT00022
(실시예 7-2, 비교예 7-2)
액정층은 종래의 액정 표시 장치 (도 31) 와 동일한 배치를 가지며, 편광자 흡수축은 0°-90°부착에 대해 +45°만큼 회전되고, 광학 이방성층의 배향 제어 방향은 기판의 배향축과 교차하도록 +15°만큼 회전되는 구성 및 명세를 갖는 도 2에 도시된 액정 표시 장치의 광학 특성이 LCD Master 에 의해 계산된다.
편광판의 흡수축 각도는 백라이트 측에서 0°이고 표시 패널 측에서 90°이 며(0°-90°부착), 광학 이방성층의 배향 제어 방향은 백라이트 측에서 150°및 표시 패널측에서 240°이다 (교차각 θ=15°).
편광판 보호막의 Re 및 Rth 가 각각 10 nm 및 90 nm 라면, CR 시야각은 좌측에서 80°및 우측에서 80°이므로 실질적으로 양방향 대칭성을 나타내며, 흑표시 시 60°의 극각에서 좌측 및 우측 간의 휘도차는 0.0028 (cd/㎡) 이다.
표 5는 편광판 보호막의 Re 및 Rth 를 변화시키면서 극각 60°경사 방향에서 계산된 CR 값을 나타낸다.
표 5
Figure 112008061543056-PCT00023
도 35 는 실시예 7-1 및 비교예 7-1 의 표 4 에 대해 플로팅한 그래프 1 을 도시한다. 그래프에서, ◎ 는 10 이상의 CR 비를 갖는 3 또는 4 방향을 나타내고, ○ 는 10 이상의 CR 비를 갖는 1 또는 2 방향을 나타내고, × 는 10 이상의 CR 비를 갖는 방향이 없는 것을 나타낸다. 비록 실시예7-2 및 비교예 7-2 가 플로팅되지만, 그 그래프는 그것이 실시예 7-1 및 비교예 7-1 의 그래프와 동일한 형태를 갖기 때문에 생략된다.
(실시예 7-3)
실제의 막과 패널에 대한 실험이 수행된다.
장치 구성의 개요는 실시예 7-1 을 도시하는 도 32 에 도시된 바와 같고, CR 값은 상이한 리타데이션을 갖는 수개의 편광판 보호막들이 적층되는 패널에 대해 측정된다.
구체적으로는, 액정셀은 비교 참고예에서와 같이 제조되고, 연신 방법 또는 리타데이션 제어제의 종류 또는 첨가량을 조정함으로써 얻어지는, 다음의 표 6 에 나타낸 Re 및 Rth 값을 갖는 5 종류의 셀룰로오스아세테이트 필름이 참고예에서 사용된 셀룰로오스아세테이트 필름 대신에 사용된다. 또한, 타원 편광판 및 액정 패널은 여러 필름들의 축 또는 방향이 도 32 및 33 에 도시된 관계를 갖는 것을 제외하고, 참고예에서와 동일한 방법으로 제조된다 (교차각 θ=20°). 극각 60°경사 방향에서의 CR 값은 EZ-Contrast 160D 에 의해 제조된 액정 패널에 대해 측정된다.
측정의 결과가 표 6 및 도 36 의 그래프 2 에서 도시된다.
표 6
Figure 112008061543056-PCT00024
(결론)
상술된 계산 및 실험으로부터, 편광판 보호막의 Re 및 Rth 가 "Re+2×Rth≤280" 의 관계로 표현된 적절한 범위 내에 있는 경우, 경사 방향의 CR 시야각이 크다는 것을 알 수 있다.
다양한 변경 및 변형이 본 발명의 사상 또는 범위로부터 이탈하지 않고 본 발명의 설명된 실시형태들에 행해질 수 있다는 것이 당업자에게는 분명할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 클레임의 범위 및 그들의 균등물과 일치하는 본 발명의 모든 변경 및 변형을 커버하는 것으로 의도된다.
본 발명은 각각 2006 년 2월 28일, 3월 15일, 3월 20일, 3월 23일, 3월 24일, 3월 28일 및 11월 27일에 출원된 일본 특허출원 번호 JP2006-52473, JP2006-71427, JP2006-76164, JP2006-80397, JP2006-81977, JP2006-88235 및 JP2006-318486 에 기초한 외국 우선권을 주장한다.

Claims (26)

  1. 제 1 보호막; 편광자; 제 2 보호막; 및 광확산층을 이 순서로 포함하고,
    상기 광확산층은 투광성 수지 (translucent resin) 및 상기 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하고 45 내지 80% 의 내부 헤이즈를 갖는, 편광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    광학 보상층을 더 포함하는, 편광판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광확산층은, 0°의 출사각을 갖는 산란광에 대해 30°의 출사각을 갖는 산란광의 강도가 0.05 내지 0.3 % 의 범위 내에 있도록 하는 고니오포토미터 (goniophotometer) 에 의해 측정된 산란광 프로파일을 갖는, 편광판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광판의 일 변에 평행하거나 수직인 흡수축을 갖는, 편광판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광판의 일 변과 5 내지 40°의 각도를 이루는 흡수축을 갖는, 편광 판.
  6. 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 기판으로서, 상기 한 쌍의 기판 중 하나는 일 측에 전극을 갖는, 상기 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이의 액정층을 포함하는 액정셀; 및
    제 1 보호막, 편광자, 제 2 보호막 및 광확산층을 이 순서로 포함하고, 상기 액정셀의 적어도 하나의 외측에 배치된 편광판을 포함하며,
    상기 광확산층은 투광성 수지 (translucent resin) 및 상기 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하고 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 액정층은 전압 무인가 시, 상기 한 쌍의 기판의 표면에 실질적으로 평행하게 배향된 네마틱 액정 재료를 포함하는, 액정 표시 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 편광판은 광학 보상층을 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 편광자는 상기 액정 표시 장치의 화면의 수평 방향에 평행하거나 수직 인 흡수축을 갖는, 액정 표시 장치.
  10. 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 기판으로서, 상기 한 쌍의 기판 중 하나는 일 측에 전극을 갖는, 상기 한 쌍의 기판;
    상기 한 쌍의 기판의 대항하는 면들의 배향축들에 의해 배향된 액정 분자들을 포함하는, 상기 한 쌍의 기판 사이의 액정층; 및
    각각 점착제층, 광학 보상 시트, 편광자 및 보호층을 이 순서로 포함하는 한 쌍의 편광판을 포함하고,
    상기 한 쌍의 편광판 사이에 액정셀이 있으며,
    상기 한 쌍의 편광판 중 적어도 하나는 액정 표시 장치의 화면의 수평 방향 및 수직 방향 중 하나에 대해 5°내지 40°의 각도를 이루는 흡수축을 갖는, 액정 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 편광판 중 적어도 하나는 광확산층을 더 포함하며,
    상기 광확산층은 투광성 수지 및 상기 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하고 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
  12. 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판으로서, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 중 하나는 일 측에 투명 전극을 갖는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판;
    전압 무인가 시, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판의 면들에 실질적으로 평행하게 배향된 액정 분자들을 포함하는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 사이의 액정층으로서, 상기 액정 분자들은 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에서 45°이하의 비틀림각을 갖는, 상기 액정층; 및
    상기 액정층에 전압을 인가하는 복수의 전극을 포함하는 복수의 화소를 포함하며,
    상기 복수의 화소의 각각은 상기 액정층에 상이한 전압들을 인가하는 제 1 서브 화소 및 제 2 서브 화소를 포함하고,
    상기 복수의 화소의 각각은 0 내지 n 계조를 나타낼 수 있으며, n 은 1 이상의 정수이고, 더욱 높은 n 은 더욱 높은 휘도를 갖는 계조를 나타내며,
    상기 복수의 화소의 각각은, 상기 복수의 화소 각각이 적어도 k 계조를 나타낼 때, 식 |V1(k)-V2(k)| > 0 를 만족시키며,
    여기서, V1(k) 및 V2(k) 는 각각 상기 제 1 서브 화소 및 상기 제 2 서브 화소의 액정층에 인가된 실효 전압을 볼트로 나타내고, k 는 0 < k ≤ n-1 을 만족시키고,
    노멀리 화이트 모드에서 화상을 표시하는, 액정 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 액정층의 적어도 하나의 외측에 배치된 편광판을 더 포함하고, 상기 편광판은 제 1 보호막, 편광자, 제 2 보호막 및 광확산층을 이 순서로 포함하며, 상기 광확산층은 투광성 수지 및 상기 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하고 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
  14. 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판으로서, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 중 하나는 일 측에 투명 전극을 갖는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판;
    전압 무인가 시, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판의 면들에 실질적으로 평행하게 배향된 액정 분자들을 포함하는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 사이의 액정층으로서, 상기 액정 분자들은 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에서 실질적으로 90°의 비틀림각을 갖는, 상기 액정층; 및
    상기 액정층에 전압을 인가하는 복수의 전극을 포함하는 복수의 화소를 포함하며,
    상기 복수의 화소의 각각은 상기 액정층에 상이한 전압들을 인가하는 제 1 서브 화소 및 제 2 서브 화소를 포함하고,
    상기 복수의 화소의 각각은 0 내지 n 계조를 나타낼 수 있으며, n 은 1 이상의 정수이고, 더욱 높은 n 은 더욱 높은 휘도를 갖는 계조를 나타내며,
    상기 복수의 화소의 각각은, 상기 복수의 화소 각각이 적어도 k 계조를 나타 낼 때, 식 |V1(k)-V2(k)| > 0 를 만족시키며,
    여기서, V1(k) 및 V2(k) 는 각각 상기 제 1 서브 화소 및 상기 제 2 서브 화소의 액정층에 인가된 실효 전압을 볼트로 나타내고, k 는 0 < k ≤ n-1 을 만족시키고,
    노멀리 화이트 모드에서 화상을 표시하는, 액정 표시 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 액정층의 적어도 하나의 외측에 배치된 편광판을 더 포함하고, 상기 편광판은 제 1 보호막, 편광자, 제 2 보호막 및 광확산층을 이 순서로 포함하며, 상기 광확산층은 투광성 수지 및 상기 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하고 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
  16. 각각 편광자 및 투명층을 포함하는 한 쌍의 편광판으로서, 상기 한 쌍의 편광판의 투과축들은 서로 수직인, 상기 한 쌍의 편광판; 및
    상기 한 쌍의 편광판 사이의 액정 패널로서, 상기 액정 패널은 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 기판으로서, 상기 한 쌍의 기판 중 하나는 일 측에 전극을 갖는, 상기 한 쌍의 기판, 상기 한 쌍의 기판의 대향 면들의 배향축들에 의해 배향되는 액정 분자들을 포함하는 액정층, 및 한 쌍의 광학 이방성층으로서, 상기 액정층은 상기 한 쌍의 광학 이방성층 사이에 있는, 상기 한 쌍의 광학 이방성층을 포함 하는, 상기 액정 패널을 포함하며,
    상기 액정 패널은, 상기 한 쌍의 기판의 대향 면들의 배향축들에 의해 정의되는 상기 액정층의 상측 및 하측 배향 제어 방향들 및 상기 한 쌍의 광학 이방성층의 배향 제어 방향들에 의해 정의된 입체 구조에 대해 이중 대칭축을 갖고,
    상기 이중 대칭축은 상기 한 쌍의 기판의 면들에 평행하며, 상기 한 쌍의 편광판 중 하나의 편광판의 투과축은 상기 이중 대칭축에 평행하고, 상기 한 쌍의 편광판 중 다른 편광판의 투과축은 상기 이중 대칭축에 수직이며,
    상기 액정층과 편광자 사이의 투명층은 이축성 위상차층이고, 상기 이축성 위상차층은 250 내지 300 nm 의 면내 리타데이션, 0.1 내지 0.4 의 NZ 값 및 상기 이축성 위상차층에 더 가까운 편광자의 흡수축에 수직인 면내 지상축을 갖는, 액정 표시 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 편광판 중 적어도 하나는 광확산층을 더 포함하고,
    상기 광확산층은 투광성 수지 및 성기 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하며 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
  18. 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판으로서, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 중 하나는 일 측에 투명 전극을 갖는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기 판;
    전압 무인가 시, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판의 표면들에 실질적으로 평행하게 배향된 액정 분자들을 포함하는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판 사이의 액정층으로서, 상기 액정 분자들은 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에서 45°이하의 비틀림각을 갖는, 상기 액정층;
    서로 수직인 흡수축들을 갖는 한 쌍의 제 1 및 제 2 편광판으로서, 상기 액정층이 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 편광판 사이에 있는, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 편광판;
    적어도 하나의 제 1 편광판과 상기 액정층 사이 및 상기 제 2 편광판과 상기 액정층 사이 중 적어도 하나에 배치된 적어도 하나의 제 1 위상차층; 및
    상기 제 1 편광판과 상기 액정층 사이에 배치되고, 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물을 포함하는 제 2 위상차층을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 제 1 위상차층은 식들:
    0 nm < Re(550) < 70 nm
    0 nm < Rth(550) < 330 nm
    를 만족시키고,
    여기서, Re(550) 은 550 nm 의 파장에서의 상기 적어도 하나의 제 1 위상차층의 면내 리타데이션들의 합을 나타내며, Rth(550) 는 550 nm 의 파장에서의 상기 적어도 제 1 위상차층의 두께-방향 리타데이션들의 합을 나타내는, 액정 표시 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 편광판 중 적어도 하나는 광확산층을 더 포함하고,
    상기 광확산층은 투광성 수지 및 그 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하며, 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 편광판과 상기 액정층 사이에 배치된 위상차층을 더 포함하고,
    상기 위상차층은 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 제 1 위상차층은 식: 0 nm < Rth(550) < 200 nm 를 만족시키는, 액정 표시 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 편광판 중 적어도 하나는 광확산층을 더 포함하고,
    상기 광확산층은 투광성 수지 및 상기 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하며, 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
  22. 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 기판으로서, 상기 한 쌍의 기판 중 하나는 일 측에 전극을 갖는, 상기 한 쌍의 기판;
    상기 한 쌍의 기판의 대향 면들의 배향 축들에 의해 배향된 액정 분자들을 포함하는, 상기 한 쌍의 기판 사이의 액정층;
    각각 편광자 및 보호막을 포함하는 한 쌍의 편광판으로서, 상기 액정층이 상기 한 쌍의 편광판 사이에 있는, 상기 한 쌍의 편광판; 및
    상기 액정층과 상기 한 쌍의 편광판 중 적어도 하나 사이에 있으며, 배향 축에 의해 배향되고 고정된 액정 화합물을 포함하는 광학 이방성층을 포함하고,
    상기 편광자의 흡수축은 액정 표시 장치의 화면의 수평축에 평행하거나 수직이며, 상기 한 쌍의 기판의 면들의 배향 축들의 적어도 하나는 10° 내지 35°로 상기 광학 이방성층의 배향 제어 방향과 교차하며,
    상기 보호막은 식: Re + 2×Rth ≤ 280 을 만족시키고, 여기서 Re 는 면내 리타데이션을 나타내며, Rth 는 두께 방향 리타데이션을 나타내는, 액정 표시 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 편광판 중 적어도 하나는 광확산층을 더 포함하고,
    상기 광확산층은 투광성 수지 및 상기 투광성 수지의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투광성 미립자들을 포함하며, 45 내지 80 % 의 내부 헤이즈를 갖는, 액정 표시 장치.
  24. 제 6 항에 있어서,
    ECB 액정 표시 장치인, 액정 표시 장치.
  25. 제 6 항에 있어서,
    TN 액정 표시 장치인, 액정 표시 장치.
  26. 제 6 항에 있어서,
    IPS 액정 표시 장치인, 액정 표시 장치.
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