KR20090045033A - 광학 시트 및 그 제조 방법과 표시 장치 - Google Patents

광학 시트 및 그 제조 방법과 표시 장치 Download PDF

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KR20090045033A
KR20090045033A KR1020080105932A KR20080105932A KR20090045033A KR 20090045033 A KR20090045033 A KR 20090045033A KR 1020080105932 A KR1020080105932 A KR 1020080105932A KR 20080105932 A KR20080105932 A KR 20080105932A KR 20090045033 A KR20090045033 A KR 20090045033A
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케이 오바타
준 시미즈
켄타로 오쿠야마
미쯔오 아리마
미쯔나리 호시
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소니 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 광학 시트의 제조 방법은, 하나의 면내에 연속해서 배치되고 또한 상기 하나의 면내에서 형상 이방성을 가지는 복수의 입체 구조를 구비한 원반(原盤; master)과, 상기 원반의 입체 구조와 대향하도록 배치된 광 투과 필름 사이에, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머와 광중합 개시제를 포함하는 조성물을 유지(保持; hold)한 상태에서, 상기 조성물을, 상기 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머의 융점 이상의 온도로 가열함과 동시에 압압(押壓; pressing)하는 제1 공정과; 등방상(等方相)으로의 상(相) 전이 온도보다도 낮은 온도로 조성물에 대해서 자외선을 조사해서, 상기 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머를 중합시킨 후, 상기 광 투과 필름을 상기 원반으로부터 박리하는 제2 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
표시 장치, 액정 표시 패널, 편광자, 조명 장치, 광원, 확산 시트, 원반, 광 투과 필름.

Description

광학 시트 및 그 제조 방법과 표시 장치{OPTICAL SHEET, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND DISPLAY APPARATUS}
본 발명은, 그 전체 내용이 본원 명세서에 참고용으로 병합되어 있는, 2007년 10월 31일자로 일본 특허청에 출원된 일본특허출원 제2007-283312호에 관련된 주제를 포함한다.
본 발명은, 굴절률 이방성을 가지는 광학 시트 및 그 제조 방법과, 굴절률 이방성을 가지는 광학 시트를 내장하는 표시 장치에 관한 것이다.
요즈음, 액정 표시 장치는, 저소비 전력, 공간 절약, 저가격화 등의 이점에 의해, 종래부터 표시 장치의 주류였던 CRT(Cathode Ray Tube: 음극선관)으로 대체되고 있다.
그 액정 표시 장치에서도, 예를 들면 화상을 표시할 때의 조명 방법으로 분류하면 몇 개의 타입이 존재한다. 대표적인 액정 표시 장치로서, 액정 패널의 후ㅁ면(back)에 배치한 광원을 이용해서 화상 표시를 행하는 투과형 액정 표시 장치를 들 수 있다.
그런데, 이와 같은 표시 장치에서는, 소비 전력을 저감함과 동시에 표시 휘 도를 높게 하는 것이 표시 장치의 상품 가치를 높이는데 있어서 매우 중요하다. 그 때문에, 광원의 소비 전력을 가능한 한 낮게 억제하면서, 액정 패널과 광원 사이에 설치된 광학계의 이득을 높게 하는 것이 강하게 요망되고 있다.
예를 들면, 휘도 향상 필름으로서의 프리즘 시트를 액정 패널과 광원 사이에 설치하는 기술이 개시되어 있다. 이 프리즘 시트는, 예를 들면 꼭지각(頂角; apex angle) 90도의 2등변 삼각 기둥 모양의 복수의 프리즘을 수지 필름 위에 병렬 배치한 것이다. 이 프리즘의 집광 효과를 이용해서, 표면 휘도(surface brightness)를 올리는 것이 가능하다. 또,상기 프리즘 시트에서, 프리즘의 연장(延在; extending) 방향의 굴절률과, 프리즘의 배열 방향의 굴절률이 서로 다른 프리즘을 이용하는 다른 기술이 개시되어 있다. 이 프리즘 시트에서는, 프리즘의 집광 효과에 부가해서, 임계각의 차이(variations; 편차)에 의한 계면 반사를 이용해서 프리즘의 경사면으로 편광 분리를 행하는 것에 의해서, 표면 휘도를 올리는 것이 가능하다.
그런데, 상기한 바와 같은 편광 분리 기능을 구비한 프리즘 시트는, 예를 들면 반결정성(semi-crystalline) 또는 결정성 수지를 포함하는 시트의 하나의 면에 복수의 입체 구조(solid structure)를 형성하고, 입체 구조가 한 방향으로 형성되는 시트를 연신(延伸; stretching)하는 것에 의해 제작하는 것이 가능하다(일본공개특허공보 H01-273002호 및 미국 특허 출원 공개 제2006/0138702호 명세서 참조).
그러나, 상기의 제작 방법(製法)에서는, 연신시에 입체 구조가 붕 괴(collapse)되기 쉬워, 원하는 구조를 정확하게 얻는 것이 용이하지 않다고 하는 문제가 있었다.
그러므로, 형상의 붕괴가 거의 없는, 굴절률 이방성을 가지는 입체 구조를 구비한 광학 시트 및, 광학 시트를 이용한 표시 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 또, 굴절률 이방성을 가지는 입체 구조를 정확하게 형성하는 것이 가능한 광학 시트의 제조 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 하나의 면내에 연속해서 배치되고, 또한 하나의 면내에서 형상 이방성을 가지는 복수의 입체 구조를 구비한 광학 시트가 제공된다. 입체 구조는, 하나의 면내에서 배향성(irientation)을 가지는 액정성 폴리머를 포함하고 있으며, 이 액정성 폴리머의 배향성에 따른 굴절률 이방성을 가지고 있다.
액정성 폴리머라 함은, 액정을 형성한 폴리머이며, 액정 폴리머, 폴리머 액정 등이라고도 불린다. 이 액정성 폴리머는, 주쇄형(主鎖型), 측쇄형(側鎖型), 복합형이라고 하는 3종류의 구조로 분류 가능하다. 여기서, 주쇄형 폴리머라 함은, 주쇄에서 액정성을 나타내는 부위(region)를 구비한 폴리머의 유형이다. 측쇄형 폴리머라 함은, 측쇄에서 액정성을 나타내는 부위를 구비한 폴리머의 유형이다. 복합형 폴리머라 함은, 주쇄 및 측쇄 모두에서 액정성을 나타내는 부위를 구비한 폴리머의 유형이다. 또, 액정성 폴리머는, 상기한 분류 방법 이외에, 서모트로픽{열 용융형(thermal fusion type)} 폴리머, 리오트로픽{용액형(fusion type)} 폴리머라고 하는 2개의 형태로 분류하는 것도 가능하다. 여기서, 열 용융형 폴리머라 함은, 가열 용융하는 것에 의해서, 액정 상태로 되는 것이다. 열 용융형 폴리머의 하나로서, 액정 폴리머(LCP)를 들 수 있다. 또, 용액형 폴리머라 함은, 용융시키는 것에 의해서, 액정 상태로 되는 것이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 화상 신호에 의거해서 구동되는 표시 패널과; 표시 패널을 협지(sandwiching; 사이에 끼움)하는 한 쌍의 편광자와; 표시 패널을 조명하는 광원과; 전술한 광학 시트를 구비한 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 실시형태에 따른 광학 시트, 및 광학 시트를 구비한 표시 장치에서는, 광학 시트의 하나의 면내에서 형상 이방성을 가지는 입체 구조가, 상기 하나의 면내에서 배향성을 가지는 액정성 폴리머를 포함하고, 이 액정성 폴리머의 배향성에 따른 굴절률 이방성을 가지고 있다. 배향성을 가지는 액정성 폴리머는, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머와 광중합 개시제를 포함하는 조성물을, 하나의 면내에 연속해서 배치되고 또한 하나의 면내에서 형상 이방성을 가지는 복수의 입체 구조를 구비한 원반(原盤; master)과, 원반의 입체 구조와 대향하도록 배치된 광 투과 필름 사이에 조성물이 유지되는 상태에서, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머의 융점 이상의 온도로 가열하고, 압압(押壓; pressing)한 후, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머를 중합화하기 위해 등방상(等方相; isotropic phase)으로의 상 전이 온도보다도 낮은 온도로 조성물을 자외선으로 조사함으로써 형성될 수 있다. 또, 연신에 의해 액정성 폴리머에 배향성을 가지게 할 수 없기 때문에, 이 광학 시트는 연신 이외의 방법으로 형성된 것이라고 말할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 이하의 2개의 공정을 포함하는 광학 시트의 제조 방법이 제공된다.
(A) 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머와 광중합 개시제를 포함하는 조성물을, 하나의 면내에 연속해서 배치되고 또한 하나의 면내에서 형상 이방성을 가지는 복수의 입체 구조를 구비한 원반(原盤; master)과, 원반의 입체 구조와 대향하도록 배치된 광 투과 필름 사이에 조성물이 유지되는 상태에서, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머의 융점 이상의 온도로 가열하고, 압압하는, 제1 공정.
(B) 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머를 중합하기 위해, 등방상으로의 상 전이 온도보다도 낮은 온도로 조성물을 자외선으로 조사해서, 그 후에, 광 투과 필름을 원반으로부터 박리(separating)하는 제 2 공정.
본 발명의 실시형태에 따른 광학 시트의 제조 방법에서는, 조성물내의 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머가 융점 이상의 온도로 가열되는 것에 의해서 액체 상태로 된다. 액체 상태로 된 조성물이 압압에 의해서 원반의 입체 구조의 연장 방향으로 눌리고(pushed) 움직여져, 액정 배향이 실현된다. 그 후, 조성물을 자외선으로 조사함으로써, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머가 중합하고, 원반의 입체 구조의 연장 방향에 배향성을 가지는 액정성 폴리머로 된다. 이와 같이, 연신을 이용하지 않고, 조성물에 대해서 굴절률 이방성을 부여할 수가 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 광학 시트 및 표시 장치에서는, 배향성을 가지는 액정성 폴리머를 이용하는 것에 의해, 광학 시트의 입체 구조에 굴절률 이방성을 발현시키도록 했다. 따라서, 광학 시트의 입체 구조에는, 연신에 의한 형상의 붕괴가 없다. 그 결과, 형상의 붕괴가 거의 없는, 굴절률 이방성을 가지는 입체 구조를 구비한 광학 시트를 실현할 수가 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 광학 시트의 제조 방법에서는, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머와 광중합 개시제를 포함하는 조성물에 대해서, 가열, 압압, 냉각 및 자외선 조사의 각 프로세스를 순차적으로 행하는 것에 의해, 광학 시트의 입체 구조에 굴절률 이방성을 발현시키도록 했다. 따라서, 연신을 이용하지 않더라도, 광학 시트의 입체 구조에 굴절률 이방성을 부여할 수가 있다. 따라서, 굴절률 이방성을 가지는 입체 구조를 정확하게 형성할 수가 있다.
본 발명의 그 밖의 목적과 특징 및 이점은 이하의 설명으로부터 더욱더 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조해서 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 1실시형태에 따른 표시 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 것이다. 이 표시 장치(1)는, 액정 표시 패널(10)과, 이 액정 표시 패널(10)을 협지하는(사이에 끼우는) 제1 편광자(20A) 및 제2 편광자(20B)와, 제1 편광자(20A)의 후면(back)에 배치된 조명 장치(lighting device)(30)와, 액정 표시 패널(10)을 구동해서 비디오 영상(video image)을 표시시키기 위한 구동 회로(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 제2 편광자(20B)의 표면은 관찰자(user)(도시하지 않음)측으로 향해져 있다.
액정 표시 패널(10)은, 예를 들면 비디오 신호에 따라서 화소가 구동되는 투과형 표시 패널이며, 액정층을 한쌍의 투명 기판 사이에 협지한 구조로 되어 있다. 구체적으로는, 액정 표시 패널(10)은 관찰자측으로부터 순서대로, 투명 기판과, 컬러 필터와, 투명 전극과, 배향막과, 액정층과, 배향막과, 투명 화소 전극과, 투명 기판을 가지고 있다.
여기서, 투명 기판은, 일반적으로, 가시 광선에 대해서 투명한 기판이다. 또한, 조명 장치(30)측의 투명 기판에는, 투명 화소 전극에 전기적으로 접속된 구동 소자로서의 TFT(Thin Film Transistor; 박막 트랜지스터) 및 배선 등을 포함하는 액티브형 구동 회로가 형성되어 있다. 컬러 필터는, 조명 장치(30)로부터 방출된 광을 예를 들면, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 삼원색으로 분리하기 위한 컬러 필터를 배열해서 형성되어 있다. 투명 전극은, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide; 인듐 주석 산화물)로 이루어지며, 공통의 대향 전극으로서 기능한다. 배향막은, 예를 들면 폴리이미드의 폴리머 재료로 이루어지며, 액정에 대해서 배향 처리를 실행한다. 액정층은, 예를 들면 VA(Vertical Alignment: 수직 정렬) 모드, TN(Twisted Nematic: 트위스티드 네마틱) 모드, 또는 STN(Super Twisted Nematic: 슈퍼 트위스티드 네마틱) 모드의 액정으로 이루어진다. 도시하지 않은 구동 회로로부터의 인가 전압에 의해, 조명 장치(30)로부터 방출된 광을 각 화소마다 통과 또는 차단하는 기능을 갖고 있다. 투명 화소 전극은, 예를 들면 ITO로 이루어지며, 각 화소의 전극으로서 기능한다.
제1 편광자(20A)는, 액정 표시 패널(10)의 광 입사측에 배치된 편광자이며, 제2 편광자(20B)는 액정 표시 패널(10)의 광 사출측에 배치된 편광자이다. 제1 편광자(20A) 및 제2 편광자(20B)는, 광학 셔터의 일종이며, 미리 결정된 진동 방향의 광만을 통과시킨다. 제1 편광자(20A) 및 제2 편광자(20B)는 각각, 편광축이 서로 90도 다르게 배치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 조명 장치(30)로부터 방출된 광이 액정층을 거쳐서 통과하거나, 또는 차단되도록 되어 있다.
제1 편광자(20A)의 편광축 "a"(투과축)의 방향은, 후술하는 볼록부(凸部; projection)(33a)의 연장 방향에서의 휘도 향상 필름(33)의 굴절률과, 볼록부(33a)의 연장 방향과 직교하는 방향에서의 휘도 향상 필름(33)의 굴절률과의 대소 관계에 의해서 결정된다. 구체적으로는, 편광축 "a"와 평행한 방향의 휘도 향상 필름(33)의 굴절률이 편광축 "a"와 직교하는 방향에서의 휘도 향상 필름(33)의 굴절률보다도 작아지도록, 제1 편광자(20A)의 편광축 "a"의 방향이 설정되어 있다.
예를 들면, 볼록부(33a)의 연장 방향에서의 휘도 향상 필름(33)의 굴절률이 볼록부(33a)의 연장 방향과 직교하는 방향에서의 휘도 향상 필름(33)의 굴절률보다도 작은 경우에는, 제1 편광자(20A)의 편광축 "a"의 방향을, 도 1에 도시하는 바와 같이, 볼록부(33a)의 연장 방향과 평행한 방향으로 설정하는 것이 바람직하다. 단, 적당한 각도 휘도 분포를 얻는 것이나 액정 표시 패널(10)의 콘트라스트를 향상시키는 등의 다른 이유에 의해, 편광축 "a"와 볼록부(33a)의 연장 방향을 서로 일치시킬 수 없을 때에는, 편광축 "a"와 볼록부(33a)의 연장 방향이 이루는 각도를 증가시킬 수 있다. 이 경우, 표면 휘도의 향상을 위해서는 이 각도를 0도보다 크게 45도보다는 작게 할 필요가 있으며, 보다 바람직하게는 0도보다 크게 20도보다는 작게 하는 것이 바람직하다.
한편, 볼록부(33a)의 연장 방향과 직교하는 방향에서의 휘도 향상 필름(33)의 굴절률이 볼록부(33a)의 연장 방향에서의 휘도 향상 필름(33)의 굴절률보다도 작은 경우에는, 제1 편광자(20A)의 편광축 "a"의 방향을, 볼록부(33a)의 연장 방향과 직교하는 방향으로 설정하는 것이 바람직하다. 하지만, 상기와 마찬가지 이유에 의해, 편광축 "a"와 볼록부(33a)의 연장 방향과 직교하는 방향을 서로 일치시킬 수 없을 때에는, 편광축 "a"와 볼록부(33a)의 연장 방향이 이루는 각도를 증가시킬 수 있다. 이 경우, 표면 휘도의 향상을 위해서는 이 각도를 0도보다 크게 45도보다는 작게 할 필요가 있으며, 보다 바람직하게는 0도보다 크게 20도보다는 작게 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태에서, 휘도 향상 필름(33)이 본 발명의 "광학 시트"의 1구체예에 상당(相當)하고, 볼록부(33a)가 본 발명의 "입체 구조"의 1구체예에 상당한다.
조명 장치(30)는, 광원(31)을 가지고 있다. 예를 들면 광원(31)의 액정 표시 패널(10)측에, 확산 시트(32)와, 휘도 향상 필름(33)이 광원(31)측으로부터 순서대로 배치되어 있다. 한편, 광원(31)의 후면에, 반사 시트(34)가 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 조명 장치(30)는 이른바 직하형(直下型; just-below-type)으로 되어 있다. 대안적으로, 조명 장치(30)는 예를 들면 도광판을 사용하는 사이드 에지형으로 되어 있어도 좋다.
광원(31)에서, 예를 들면 복수의 선형(線狀; linear) 광원(31a)이 등간격(예 를 들면, 20㎜ 간격)으로 병렬 배치된 것이다. 선형 광원(31a)에서, 열음극관(HCFL; Hot Cathode Fluorescent Lamp), 냉음극관(CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등을 들 수 있다. 또한, 광원(31)은, 예를 들면 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode) 등의 점(点)광원과 유기 EL(Electro Luminescence) 등의 면광원을 2차원 배열함으로써 얻어질 수 있다.
반사 시트(34)는, 예를 들면 발포 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)나 은증착(銀蒸着) 필름, 다층막 반사 필름 등이며, 광원(31)으로부터 방출된 광의 일부를, 액정 표시 패널(10)의 방향으로 반사하도록 되어 있다. 이 반사 시트(34)에 의해, 광원(31)으로부터 방출된 광을 효율적으로 이용할 수가 있다.
확산 시트(32)는, 예를 들면 비교적 두꺼운 판모양(板狀)의 투명 수지의 내부에 확산재(필러)를 분산해서 형성된 확산판, 비교적 얇은 필름모양의 투명 수지의 표면을 확산재를 포함하는 투명 수지(바인더)로 코팅해서 형성된 확산 필름, 또는 이들을 조합한 것이다. 판모양 또는 필름모양의 투명 수지로서는, 예를 들면 PET, 아크릴, 폴리카보네이트 등이 이용된다. 확산재로서는, 예를 들면 SiO2 등의 무기 필러나, 아크릴 등의 유기 필러 등이 이용된다.
휘도 향상 필름(33)은, 예를 들면 투광성을 가지는 수지 재료로 이루어지며, 휘도 향상 필름(33)을 포함하는 표면이 액정 표시 패널(10)의 표면과 평행하게 되도록 배치되어 있다. 이 휘도 향상 필름(33)의 광 사출측의 면(표면)에는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 기둥모양(柱狀)의 볼록부(33a)가 광 사출측의 표 면내의 하나의 방향으로 연장하고, 연장 방향과 교차하는 방향에 연속적으로 병렬 배치되어 있다. 한편, 이 휘도 향상 필름(33)의 면{후면(33b)}은, 예를 들면 평면 표면으로 되어 있다. 또한, 도 2는, 휘도 향상 필름(33)의 단면(斷面)의 1 예를 확대해서 도시한 단면도이다. 도 1에는, 복수의 기둥모양의 볼록부(33a)가 연장 방향과 직교하는 방향에 연속적으로 병렬 배치되어 있는 경우가 예시되어 있다.
각 볼록부(33a)는, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 꼭지각 θ1의 정점(頭部; apex)(33c)과 접하는 경사면(33d, 33e)을 가지는 삼각 기둥 형상으로 되어 있다. 이들 경사면(33d, 33e)은, 각각 휘도 향상 필름(33)을 포함하는 표면에 대해서, 밑각(底角; base angle)(θ2, θ3)에서 비스듬하게 대향하도록 배치되어 있다. 각 볼록부(33a)의 배열 방향의 폭(피치 P1)은, 예를 들면 10㎛ 이상 350㎛ 이하로 되어 있다. 또한, 각 볼록부(33a)는, 도 2에 도시한 바와 같은 삼각 기둥 형상에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 오각 기둥 형상 등의 다각 기둥 형상이더라도 좋고, 각 볼록부(33a)의 연장 방향과 직교하는 방향에, 타원 형상 또는 비구면 형상 등의 곡면 형상(예를 들면, 원통형 형상)을 가지는 것이더라도 좋다.
또, 각 볼록부(33a)가 서로 동일한 형상 및 동일한 크기로 되어 있지 않아도 좋다. 예를 들면, (A) 인접하는 동일 형상의 2개의 볼록부(33a)의 한쪽이 높고(크고), 다른 쪽이 낮은(작은) 입체 구조 세트를 배열 방향으로 등피치로 배열할 수 있고, (B) 인접하는 동일 높이의 2개의 볼록부(33a)의 형상이 서로 다른 입체 구조 세트를 배열 방향으로 등피치로 배열할 수 있고, (C) 인접하는 2개의 볼록부(33a) 의 형상 및 크기(높이)의 쌍방이 서로 다른 입체 구조 세트를 배열 방향으로 등피치로 배열할 수 있다. 또한, 각 볼록부(33a)의 연장 방향에 복수의 볼록부나 오목부(凹部)를 설치해도 좋다.
이 구성에 의해, 볼록부(33a)는, 휘도 향상 필름(33)의 후면(33b)측으로부터 입사한 광에서, 볼록부(33a)의 배열 방향의 성분을 액정 표시 패널(10)과 직교하는 방향을 향해서 굴절 투과시켜서, 지향성을 증가시키도록 되어 있다. 또한, 볼록부(33a)에서는, 휘도 향상 필름(33)의 후면(33b)측으로부터 입사한 광에서, 볼록부(33a)의 연장 방향의 성분에 대해서는 볼록부(33a)의 굴절 작용에 의한 집광 효과가 적다.
본 실시형태에서는, 각 볼록부(33a)는, 하나의 방향의 굴절률이 하나의 방향과 직교하는 방향의 굴절률보다도 큰 굴절률 이방성을 가지고 있다. 구체적으로는, 볼록부(33a)에서, 편광축 "a"와 평행한 방향의 굴절률이 편광축 "a"와 직교하는 방향의 굴절률보다도 작게 되어 있다. 볼록부(33a)의 연장 방향의 굴절률이 볼록부(33a)의 배열 방향의 굴절률보다도 작게 되어 있는 경우에는, 볼록부(33a)의 연장 방향이 편광축 "a"와 평행하게 되어 있는 것이 바람직하다. 그 반대로, 볼록부(33a)의 연장 방향의 굴절률이 볼록부(33a)의 배열 방향의 굴절률보다도 크게 되어 있는 경우에는, 볼록부(33a)의 연장 방향이 편광축 "a"와 직교하고 있는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 각 볼록부(33a)는, 편광축 "a"와 평행한 방향의 굴절률이 편광축 "a"와 직교하는 방향의 굴절률보다도 작아지는 바와 같은 굴 절률 이방성을 가지고 있다. 따라서, 볼록부(33a)는 편광축 "a"와 직교하는 방향에 대해서 보다 많이 반사되고, 리턴광(戾光; 되돌아오는 광)의 리사이클을 행하는 것에 의해 편광축 "a"와 평행한 방향의 광을 증가시킬 수가 있다. 따라서, 휘도 향상 필름(33)에 입사하는 광의 투과 특성을 편광 상태에 따라서 바꿀 수가 있다. 또한, 볼록부(33a)가 광 사출측(표면)에 제공되어 있는 경우 리사이클 효율은, 볼록부(33a)가 임계각으로 인해 광 입사측(후면)에 제공되어 있을 때보다도 리사이클 효율이 좋다.
굴절률의 면내 이방성은, 반결정성 또는 결정성 수지를 포함하는 시트를 하나의 방향으로 연신하는 것에 의해 발현시키는 것이 가능하기는 하다. 본 실시형태에서는, 후술하는 제조 방법을 이용하는 것에 의해, 연신을 이용하지 않고 굴절률의 면내 이방성을 발현시키고 있다. 연신하지 않아도 굴절률의 면내 이방성을 발현시키는 재료로서는, 예를 들면 배향성을 가지는 액정성 폴리머를 들 수 있다.
액정성 폴리머라 함은, 액정을 형성한 폴리머이며, 액정 폴리머, 폴리머 액정 등이라고도 칭해지는 것이다. 이 액정성 폴리머는, 주쇄형, 측쇄형, 복합형이라고 하는 3종류의 구조로 분류가능하다. 주쇄형이라 함은, 주쇄에서 액정성을 나타내는 부위를 구비한 폴리머의 유형이다. 측쇄형이라 함은, 측쇄에서 액정성을 나타내는 부위를 구비한 폴리머의 유형이다. 복합형이라 함은, 주쇄 및 측쇄 모두에서 액정성을 나타내는 부위를 구비한 폴리머의 유형이다. 또, 액정성 폴리머는, 상기한 분류 방법 이외에, 서모트로픽(열 용융형) 폴리머, 리오트로픽(용액형) 폴리머라고 하는 2개의 형태로 분류하는 것도 가능하다. 열 용융형 폴리머라 함은, 가열 용융하는 것에 의해서, 액정 상태로 되는 것이다. 열 용융형 폴리머의 하나로서, 액정 폴리머(LCP)를 들 수 있다. 또, 용액형 폴리머라 함은, 용해시키는 것에 의해서, 액정 상태로 되는 것이다.
이 액정성 폴리머는, 예를 들면 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머와 광중합 개시제를 포함하는 조성물을 자외선으로 조사해서, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머를 중합시키는 것에 의해 형성하는 것이 가능한 재료이다.
다음에, 휘도 향상 필름(33) 전체의 굴절률이 볼록부(33a)의 연장 방향과, 볼록부(33a)의 배열 방향에서 서로 다른 경우에 있어서의 휘도 향상 필름(33)의 기능에 대해서 설명한다.
도 3은, 휘도 향상 필름(33)이, 볼록부(33a)의 연장 방향의 굴절률(nx)이 볼록부(33a)의 배열 방향의 굴절률(ny)보다도 큰(nx＞ny) 재료에 의해 구성되어 있는 경우에, 휘도 향상 필름(33)의 후면으로부터 조명 장치(33)의 광이 입사했을 때의 광의 경로의 1 예를 도시한 것이다. 또한, 도 3에서, Lx는, 조명 장치(30)의 광에서, 볼록부(33a)의 연장 방향(X방향)으로 진동하는 편광 성분을 나타낸다. Ly는, 조명 장치(30)의 광에서, 볼록부(33a)의 배열 방향(Y방향)으로 진동하는 편광 성분을 나타내고 있다.
휘도 향상 필름(33)을 포함하는 표면에 대해서 기울기 방향으로부터 입사한 조명 장치(30)의 광은, 각 볼록부(33a)의 연장 방향과, 각 볼록부(33a)의 배열 방향에서 굴절률이 다르기(도 3에서는, nx＞ny) 때문에, 휘도 향상 필름(33)의 후면에서 조명 장치(30)의 광의 X 방향 편광 성분(Lx)과 Y 방향 편광 성분(Ly)과는 다 른 굴절각(rx, ry)(도 3에서는, rx＜ry)로 굴절하고, 다른 방출각(φx, φy)(도 3에서는, φx＞φy)로 휘도 향상 필름(33)의 표면{각 볼록부(33a)의 광 사출면}으로부터 사출된다.
(프리넬 반사)
이 때, 휘도 향상 필름(33)은 볼록부(33a)의 연장 방향과 볼록부(33a)의 배열 방향에서 다른 굴절률(도 3에서는, nx＞ny)을 가지고 있으므로, 이들 방향으로 진동하는 편광 성분은, 휘도 향상 필름(33)의 후면 및 볼록부(33a)의 광 사출면 등의 계면(interface)에서, 서로 다른 반사율로 반사된다. 따라서, 휘도 향상 필름(33) 전체에서, 볼록부(33a)의 연장 방향의 굴절률(nx) 쪽이 볼록부(33a)의 배열 방향의 굴절률(ny)보다도 큰 경우(케이스 A의 경우)에는, Lx의 반사량이 Ly의 반사량보다도 커진다. 그 때문에, 휘도 향상 필름(33)을 투과한 광에 있어서, Ly의 광량이 Lx의 광량보다도 많아진다. 그 반대로, 휘도 향상 필름(33) 전체에서, 볼록부(33a)의 연장 방향의 굴절률(nx)이 볼록부(33a)의 배열 방향의 굴절률(ny)보다도 작은 경우(케이스 B의 경우)에는, Ly의 반사량이 Lx의 반사량보다도 커진다. 그 때문에, 휘도 향상 필름(33)을 투과한 광에 있어서, Lx의 광량이 Ly의 광량보다도 많아진다.
또, 휘도 향상 필름(33)은 볼록부(33a)의 연장 방향과 볼록부(33a)의 배열 방향에서 다른 굴절률(도 3에서는, nx＞ny)을 가지고 있으므로, 이들 방향으로 진동하는 편광 성분은, 휘도 향상 필름(33)의 후면 및 볼록부(33a)의 광 입사면 등의 계면에 의해, 서로 다른 임계각에서 반사된다. 따라서, 케이스 A의 경우에, 도 3의 중앙부에 예시한 바와 같이, 광 방출 표면에 입사한 광의 특정 입사각이 Lx의 임계각보다도 크고, Ly의 임계각보다도 작을 때에는, Lx는 전반사하고, Ly는 광 사출면을 통과한다. 따라서, 편광 성분(Lx)가 볼록부(33a)의 광 사출면에서 전반사를 반복하여 리턴광으로 되며, 편광 성분(Ly)만이 볼록부(33a)의 광 사출면을 통과하는 완전한 편광 분리 상태를 실현할 수가 있다. 반대로, 케이스 B의 경우에는, 광 방출면에 입사한 광의 특정 입사각이 Ly의 임계각보다도 크고, Lx의 임계각보다도 작을 때에는, Ly는 전반사하고, Lx는 광 사출면을 통과한다. 따라서, 편광 성분(Ly)이 볼록부(33a)의 광 사출면에서 전반사를 반복하여 리턴광으로 되며, 편광 성분(Lx)만이 각 볼록부(33a)의 광 사출면을 투과하는 완전한 편광 분리 상태를 실현할 수가 있다.
또, 볼록부(33a)의 광 사출면에 대한 조명 장치(30)의 광의 입사각이 너무 커지면, 케이스 A 및 케이스 B의 어느 경우에서도, 도 3의 우측에 도시한 바와 같이, 조명 장치(30)의 광은 편광 상태에 관계없이, 볼록부(33a)의 광 사출면에서 전반사를 반복하여, 조명 장치(30)측으로 되돌아오는 리턴광으로 된다.
여기서, 휘도 향상 필름(33)의 표면 또는 후면에서 반사된 광은, 조명 장치(30)의 반사 시트(34)(도 1)나 확산 시트(32)의 표면에서 반사되고, 무편광화되어(unpolarized), 무편광화된 광은 다시 휘도 향상 필름(33)에 입사한다. 이것에 의해, 한쪽 편광 성분(도 3에서는, Ly)의 광량을 다른 쪽 편광 성분(도 3에서는, Lx)의 광량보다도 현격히 많게 하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 볼록부(33a)가 편광 분리 작용을 가지고 있지 않은 경우에 비해, 광의 이용 효율이 높아지고 표면 휘도가 향상된다.
또한, 광투과 필름 위에, 휘도 향상 필름(33)을 후면(33b)측으로부터 점착(張合; adhere)한 경우나, 휘도 향상 필름(33)의 볼록부(33a)만이 표면내에 굴절률 이방성을 가지고 있는 경우에는, 광 투과 필름과의 접촉면 및, 볼록부(33b)의 바닥부(底部)가, 휘도 향상 필름(33) 전체가 굴절률 이방성을 가지고 있는 경우에 있어서의 후면(33b)으로서 기능한다. 따라서, 휘도 향상 필름(33)을 후면(33b)측으로부터 점착한 경우나, 휘도 향상 필름(33)의 볼록부(33a)만이 굴절률 이방성을 가지고 있는 경우에도, 휘도 향상 필름(33) 전체에 면내의 굴절률 이방성을 가지게 한 경우와 마찬가지의 광학적인 기능을 발휘한다.
이와 같이, 휘도 향상 필름(33)은, 집광 작용에 더하여, 편광 분리 작용에 의해서 표면 휘도를 향상시키도록 되어 있다.
다음에, 도 4의 (a), (b), 도 5의 (a)∼(c), 도 6의 (a) 및 (b), 및 도 7을 참조해서, 휘도 향상 필름(33)의 형성 방법의 1 예에 대해서 설명한다. 또한, 도 4의 (a)∼(c), 도 5의 (a)∼(c), 도 6의 (a) 및 (b)는 각각, 휘도 향상 필름(33)의 형성 과정을 설명하기 위한 단면 구성을 도시한 것이다. 도 7은, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머의 DSC 곡선의 1 예를 도시한 것이다. 또한, 도 7에서, T1은 액정상(液晶相)에의 상 전이 온도(융점)이며, T2는 등방상으로의 상 전이 온도이다.
우선, 하나의 표면내에 연속해서 배치되고 또한 하나의 표면내에서 형상 이방성을 가지는 복수의 볼록부(100a)를 가지는 원반(100)을 준비한다{도 4의 (a) 참 조}. 이 원반(100)의 복수의 볼록부(100a)에 의해서 형성되는 요철 형상(凹凸形狀; irregular shape)은, 휘도 향상 필름(33) 위에 2차원 배치된 복수의 볼록부(33a)에 의해서 형성되는 요철 형상과는 반대의 요철 형상으로 되어 있다. 다음에, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머를 용제에 용해시킨 것에 의해 얻어진 용액을 광중합 개시제와 혼합함으로써 얻어진 조성물(110)(용액)을 준비한다. 또한, 이 용액 대신에, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머와 광중합 개시제를 혼합함으로써 얻어진 조성물(110){액정 조정분(調整粉)}을 이용해도 좋다.
다음에, 원반(100)의 볼록부(100a) 위에, 조성물(110)을 배치한다. 그 후{도 4의 (a)}, 원반(100)을 핫 플레이트(120) 위에 배치해서, 조성물(110)에 포함되는 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머의 융점 T1(도 7 참조) 이상의 온도(예를 들면, 170℃)로 가열한다{도 4의 (b)}. 그러면, 조성물(110)로서 상기한 용액을 이용한 경우에는, 조성물(110)의 점성(粘性)이 감소해서, 조성물(110)이 볼록부(100a)에 틈새(gap)없이 접함{接; contact)}과 동시에, 조성물(110)에 포함되는 용제가 증발한다. 또, 조성물(110)로서 액정 조정분을 이용한 경우에는, 조성물(110)이 용해함과 동시에, 조성물(110)의 점성이 감소해서, 조성물(110)이 볼록부(100a)에 틈새없이 접한다.
다음에, 핫 플레이트(120)의 온도를, 융점 T1 이상의 온도(예를 들면, 140℃)까지 내리고, 광 투과 필름(130)을, 조성물(110) 위에 얹어놓는다{도 5의 (a)}. 이와 같이 해서, 원반(100)과, 원반(100)의 볼록부(100a)와 대향하도록 배치된 광 투과 필름(130) 사이에, 조성물(110)을 유지한 상태에서, 이 조성물(110)을, 융점 T1 이상의 온도이고, 또는 상 전이 온도 T2 이하의 온도(예를 들면, 120℃)로 가열함과 동시에 압압한다. 예를 들면, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 압압 롤러(140)를 광 투과 필름(130) 위에서 굴리면서, 광 투과 필름(130)을 거쳐서 조성물(110)을 원반(100)의 볼록부(100a)에 대해 꽉 누른다. 이것에 의해, 조성물(110)이 압압에 의해서, 서로 인접하는 볼록부(100a) 및 볼록부(100a) 사이의 계곡부(谷部; gap) 중에서, 볼록부(100a)의 연장 방향을 향해서 눌리고 움직여진다. 그 결과, 조성물(110)은 액정 배향됨과 동시에, 높이 H1의 볼록부(110a)와 두께 H2의 플랜지(110b)를 가지는 광학 기능층이 형성된다.
그 후, 핫 플레이트(120)를 원반(100)으로부터 떼어낸다(도 5의 (c)). 다음에, 조성물(110)은 자외선 L로 조사한다. 예를 들면, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 광 투과 필름(130)측으로부터 조성물(110)은 자외선 L로 조사해서, 조성물(110)에 포함되는 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머를 광 투과 필름(130)측으로부터 중합한다. 이것에 의해, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머가 원반(100)의 볼록부(100a)의 연장 방향에 배향성을 가지는 액정성 폴리머로 된다. 마지막으로, 광 투과 필름(130)을 원반(100)으로부터 박리한다{도 6의 (b)}. 이와 같이 해서, 배향성을 가지는 액정성 폴리머를 포함하는 조성물(110)과 광 투과 필름(130)을 구비한 휘도 향상 필름(33)이 형성된다.
또한, 휘도 향상 필름(33)은, 예를 들면 이하에 나타낸 방법으로도 형성하는 것이 가능하다.
도 8은 휘도 향상 필름(33)의 제조 장치의 1예를 도시한 것이다. 이 제조 장치는, 피드(卷出; feed) 롤(200)과, 가이드 롤(210, 260, 270)과, 히트 롤(220, 230)과, 온도 조절(溫調; heat regulation) 롤(240, 250)과, 토출기(吐出機; discharger)(300)와, 자외선 조사기(310)를 구비한 것이다. 여기서, 피드 롤(200)은, 광 투과 필름(130)을 동심원모양으로 감아서(winding) 얻어지는 것이며, 광 투과 필름(130)을 공급하기 위해서 제공된다. 피드 롤(200)로부터 감아내어진(卷出; 피드된) 광 투과 필름(130)은, 가이드 롤(210), 히트 롤(220, 230), 온도 조절 롤(240), 가이드 롤(260, 270)의 순(順)으로 흘러 가고, 마지막에 권취(卷取; take-up) 롤(280)로 권취되도록 되어 있다. 온도 조절 롤(250)은, 히트 롤(230, 240)과 미리 결정된 틈새(間隙; gap)를 거쳐서 배치되어 있다. 토출기(300)는, 피드 롤(200)로부터 공급된 광 투과 필름(130) 중, 히트 롤(220)과 접하는 부분과 미리 결정된 틈새를 거쳐서 제공되어 있다. 자외선 조사기(310)는, 피드 롤(200)로부터 공급된 광 투과 필름(130) 중, 히트 롤(240)을 통과한 부분을 자외선으로 조사하고, 그 부분은 또한 온도 조절 롤(250)과 접하고 있다.
가이드 롤(210)은, 피드 롤(200)로부터 공급된 광 투과 필름(130)을 히트 롤(220)에 안내(導; guide)하기 위한 것이다. 히트 롤(220)은, 상온(常溫)부터 200℃ 정도까지의 온도에서 발열 가능한 것이다. 히트 롤(220)은, 예를 들면 융점 T1 이상의 온도(140℃)의 발열 온도로 설정되어 있다. 피드 롤(200)로부터 공급된 광 투과 필름(130) 중, 히트 롤(220)과 접하는 부분과 미리 결정된 틈새를 거쳐서 토출기(300)가 제공되어 있다. 이 토출기(300)는, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머를 열 용해시킨 것에 광중합 개시제를 혼합한 조성물(110)을 융점 T1 이상의 온도(예를 들면, 160℃)로 가열하면서, 광 투과 필름(130) 위에 적하(滴下; drop)하기 위한 것이다. 히트 롤(230)은, 상온부터 200℃ 정도까지 발열가능한 것이며, 예를 들면 융점 T1 이상의 온도(120℃)로 설정되어 있다. 온도 조절 롤(240, 250)은, 상온부터 90℃ 정도까지 온도 조절가능한 것이며, 예를 들면 상 전이 온도 T2보다도 낮은 냉각 온도(상온)로 설정되어 있다. 또, 온도 조절 롤(250)의 둘레면(peripheral surface)에는, 둘레면내에 연속해서 배치되고 또한 둘레면내에서 형상 이방성을 가지는 복수의 볼록부가 형성되어 있다. 둘레면에 형성된 복수의 볼록부에 의해서 형성되는 요철 형상은, 휘도 향상 필름(33) 위에 2차원 배치된 복수의 볼록부(33a)에 의해서 형성되는 요철 형상과는 반대의 요철 형상으로 되어 있다. 가이드 롤(260)은, 온도 조절 롤(250)에 감겨 있는 광 투과 필름(130)을 벗기기 위한 것이다. 또, 가이드 롤(270)은, 가이드 롤(260)에 의해서 벗겨내어진 광 투과 필름(130)을 권취 롤(280)에 안내하기 위한 것이다.
이와 같은 구성의 제조 장치를 이용해서, 휘도 향상 필름(33)을 형성한다. 구체적으로는, 우선 피드 롤(200)로부터 감아낸(피드된) 광 투과 필름(130)을, 가이드 롤(210)을 거쳐서 히트 롤(220)에 안내된다. 그 후, 열 용해된 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머를 광중합 개시제와 혼합한 조성물(110)을 토출기(300로부 터 광 투과 필름(130) 위에 적하한다. 조성물(110)은 융점 T1(도 7 참조) 이상의 온도(예를 들면, 140℃)로 가열한 후, 히트 롤(230)에 의해서, 광 투과 필름(130) 위의 조성물(110)의 온도를, 융점 T1 이상의 온도로 유지하면서, 조성물(110)을 온도 조절 롤(250)의 둘레면에 형성된 볼록부에 대해 꽉 누른다. 이것에 의해, 조성물(110)이 온도 조절 롤(250)의 볼록부에 틈새없이 접합한다. 압압에 의해서, 조성물(110)은 서로 인접하는 볼록부끼리의 사이의 계곡부 중에서, 볼록부의 연장 방향을 향해서 눌리고 움직여진다. 그 결과, 높이 H1의 볼록부(110a)와 두께 H2의 플랜지(110b)를 가지는 광학 기능층이 조성물(110)에 형성된다.
그 후, 온도 조절 롤(240, 250)에 의해, 조성물(110)을 상 전이 온도 T2보다도 낮은 온도로 냉각된다. 냉각된 조성물(110)은 자외선 조사기(310)로부터 방출된 자외선 L로 조사된다. 이 자외선 L에 의해, 조성물(110)에 포함되는 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머가 광 투과 필름(130)측으로부터 중합되므로, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머가 온도 조절 롤(250)의 볼록부의 연장 방향에 배향성을 가지는 액정성 폴리머로 된다. 마지막에, 가이드 롤(260)에 의해, 광 투과 필름(130)을 온도 조절 롤(250)로부터 박리한 후, 가이드 롤(270)을 거쳐서 권취 롤(280)에 권취한다. 이와 같이 해서, 배향성을 가지는 액정성 폴리머를 포함하는 조성물(110)과 광 투과 필름(130)을 구비한 휘도 향상 필름(33)이 형성된다.
또한, 휘도 향상 필름(33)을 상기 임의의 제조 방법으로 제조한 경우에는, 플랜지(袴; flange)(110b)의 두께 H2는, 볼록부(110a)의 높이 H1의 40%로 되어 있는 것이 바람직하다.
다음에, 본 실시형태의 표시 장치(1)에서 화상을 표시할 때의 작용에 대해서, 도 9를 참조하면서 설명한다. 또한, 도 9는, 표시 장치(1)의 작용의 1 예를 모식적으로 도시한 것이다
조명 장치(30)로부터 방출되고 확산 시트(31)를 투과한 무편광의 광 L은, 휘도 향상 필름(33)의 후면에 입사하고, 볼록부(33a)의 집광 작용에 의해서 지향성을 높인다. 또, 이때 광 L은, 볼록부(33a)의 편광 분리 작용에 의해서 제1 편광자(20A)의 편광축 "a"와 평행한 편광 성분(도 9에서는, Ly)으로 분리되어, 제1 편광자(20A)에 입사한다.
제1 편광자(20A)에 입사한 광 L에서, 편광축 "a"와 교차하는 편광 성분(도 9에서는, Lx)이 제1 편광자(20A)에 의해 흡수되고, 편광축 "a"와 평행한 편광 성분(도 9에서는, Ly)이 제1 편광자(20A)를 투과한다. 제1 편광자(20A)를 투과한 편광 성분(Ly)은, 액정 표시 패널(10)에서 화소 단위로 편광 제어가 이루어진다. 편광 성분(Ly)은 제2 편광자(20B)에 입사한다. 제2 편광자(12B)의 편광축 "b"의 편광만이 투과해서 패널 정면에 화상을 형성한다. 이와 같이 해서, 표시 장치(1)에서 화상이 표시된다.
본 실시형태에서는, 휘도 향상 필름(33)의 하나의 표면내에서 형상 이방성을 가지는 볼록부(33a)가, 상기 하나의 표면내에서 배향성을 가지는 액정성 폴리머를 포함해서, 이 액정성 폴리머의 배향성에 따른 굴절률 이방성을 가지고 있다. 예를 들면, 하나의 표면내에 연속해서 배치되고, 또한 하나의 면내에서 형상 이방성을 가지는 복수의 볼록부(100a)를 구비한 원반(100)과, 원반(100)의 볼록부(100a)와 대향하도록 배치된 광 투과 필름(130) 사이에, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머와 광 중합 개시제를 포함하는 조성물(110)이 유지되는 상태에서, 조성물(110)을 상 전이 온도 T2 이상의 온도로 가열함과 동시에 압압한다. 그 후, 조성물(110)은 상 전이 온도 T2보다도 낮은 온도로 냉각된다. 상전이 온도 T2보다도 낮은 온도로 냉각된 조성물(110)은 자외선으로 조사되서, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머를 중합시킨다. 그러한 방식으로, 배향성을 갖는 액정 폴리머가 형성될 수 있다. 또, 연신에 의해 액정성 폴리머에 배향성을 가지게 할 수는 없기 때문에, 본 실시형태의 휘도 향상 필름(33)은 연신을 이용해서 형성할 수 없고, 상기에서 예시한 방법으로 형성가능하다고 말할 수 있다. 이것에 의해, 휘도 향상 필름(33)의 볼록부(33a)의 형상에는 연신에 의해 붕괴가 없으므로, 형상의 붕괴가 거의 없는, 굴절률 이방성을 가지는 볼록부(33a)를 구비한 휘도 향상 필름(33)을 실현할 수가 있다.
또, 본 실시형태의 휘도 향상 필름(33)의 제조 방법에서는, 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머와 광 중합 개시제를 포함하는 조성물(110)에 대해서, 가열, 압압, 냉각 및 자외선 조사의 처리를 순서대로 행하는 것에 의해, 휘도 향상 필름(33)의 볼록부(33a)에 굴절률 이방성을 발현시키도록 했다. 그 결과, 연신을 이용하지 않아도, 휘도 향상 필름(33)의 볼록부(33a)에 굴절률 이방성을 부여할 수가 있다. 이것에 의해, 굴절률 이방성을 가지는 볼록부(33a)를 정확히 형성할 수가 있다.
다음에, 상기 실시형태의 휘도 향상 필름(33)의 실시예 1∼2에 대해서 비교예 1∼3과 대비해서 설명한다. 실시예 1∼2 및 비교예 1∼3에서, 제조 과정에서의 압압의 강도 및 자외선 조사시의 조성물(110)의 온도의 적어도 하나가 구체적으로는, 표 1에 나타낸 바와 같이 서로 다르게 되어 있다. 또한, 표 1에서, 압압의 강도가 "없음"이라 함은, 조성물(110) 위에 광 투과 필름(130)을 배치했을 때에, 조성물(110)과 광 투과 필름(130)을 서로 점착시킬 목적으로 부여하는 압압 이외의 압력을 특별히 부여하고 있지 않은 것을 의미한다.
Figure 112008074832017-PAT00001
실시예 1∼2 및 비교예 1∼3에서, 휘도 향상 필름의 각 볼록부의 형상을 직각 2등변 삼각 기둥으로 설정하고, 휘도 향상 필름의 볼록부의 폭을 50㎛, 높이를 25㎛로 했다. 또, 배향성을 가지는 액정성 폴리머를 형성할 때 사용된 출발 재료로서, 액정성 모노머를 용제에 용해시킨 것에 의해 도출된 용액을 광중합 개시제와 혼합한 용액{RMS03-001C, 멜크사(Merck Ltd)제, 등방상으로의 상 전이 온도 70℃}을 이용했다.
[단면 형상]
휘도 향상 필름의 배열 방향의 단면을 주사형 공초점(共焦点; confocal) 레이저 현미경{LEXT OLS3000, 올림푸스(주)제}으로 측정했다. 그 결과, 실시예 1∼2 및 비교예 1∼3에서, 휘도 향상 필름의 단면은 각각, 원반(100)의 요철 형상과 동일한 꼭지각 90도, 밑각 45도의 직각 이등변 삼각형으로 되어 있었다. 이것으로부터, 휘도 향상 필름의 볼록부에는 형상의 붕괴가 없다는 것을 알 수 있었다.
[복굴절성]
다음에, 휘도 향상 필름의 복굴절성을 측정했다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 휘도 향상 필름(33)의 볼록부(33a)측으로부터 편광을 수직으로 입사시킨다. 투과광은 측정기(40)에 의해 검출된다. 투과광의 출사각 φ에 근거하여, 볼록부(33a)의 연장 방향의 굴절률(nx)과 배열 방향의 굴절률(ny)과의 차{Δn(=nx-ny)}를 산출했다. 또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 볼록부(33a)의 연장 방향으로 진동하는 편광 성분을 수직 편광(Lx)으로 설정하고, 볼록부(33a)의 배열 방향으로 진동하는 편광 성분을 수평 편광(Ly)으로 설정하면, 도 12에 도시한 바와 같이, 수직 편광 Lx의 사출각(φx)이 수평 편광 Ly의 사출각(φy)보다도 커졌다. 또한, 도 12의 세로축의 단위(a.u.)는, arbitrary unit(임의 단위)로 "상대값"인 것을 나타내고 있다.
측정의 결과, 실시예 1∼2에서, 휘도 향상 필름의 연장 방향의 굴절률(nx)이 1.54이며, 배열 방향의 굴절률(ny)이 1.66이었다. 따라서, 굴절률의 차(Δn)는 0.12였다. 이것으로부터, 배향성을 가지는 액정성 폴리머를 이용하는 것에 의해, 굴절률 이방성을 발현시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다. 한편, 비교예 1∼3에서는, 휘도 향상 필름의 연장 방향의 굴절률(nx)이 1.56이며, 배열 방향의 굴절률(ny)이 1.56이었으므로, 굴절률의 차(Δn)는 0.00이었다. 이것으로부터, 배향성을 가지는 액정성 폴리머를 이용한 경우이더라도, 압압의 강도가 약했거나, 자외선 조사시의 조성물(110)의 온도가 상 전이 온도 T2(융점) 이상의 온도로 되어 있는 경우에는, 굴절률 이방성을 발현시킬 수 없다는 것을 알 수 있었다. 또한, 플렌지의 두께(H2)가 두꺼운 경우(H2/H1≥60% 이상)에는, 플랜지 부분이 백화(白化; white)된다는 것을 알 수 있었다.
이상, 실시형태 및 실시예를 들어서 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 이들 실시형태 등에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 변형이 가능하다.
또, 상기 실시형태 등에서는, 액정 표시 장치의 구성을 구체적으로 들어서 설명했지만, 모든 층을 구비할 필요는 없으며, 또 다른 층을 구비하고 있어도 좋다.
분명히, 본 발명의 다수의 수정 및 변형이, 상술한 교시(敎示; teachings)의 관점에서 가능하다. 따라서, 본 발명은 다른 방법에 의해 특별히 상술(詳述)된 것은 아니며, 특허청구범위의 범주(scope)내에서 실시할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 표시 장치의 구성의 1 예를 전개해서 도시하는 사시도,
도 2는 도 1의 휘도 향상 필름의 구성의 1예를 도시하는 단면도,
도 3은 도 1의 휘도 향상 필름의 광학 특성에 대해서 설명하기 위한 개념도,
도 4는 도 1의 휘도 향상 필름의 형성 방법의 1예에 대해서 설명하기 위한 단면도,
도 5는 도 4의 (a), (b)에 계속되는 처리(공정)에 대해서 설명하기 위한 단면도,
도 6은 도 5의 (a)∼(c)에 계속되는 처리에 대해서 설명하기 위한 단면도,
도 7은 DSC 곡선에 대해서 설명하기 위한 특성도,
도 8은 도 1의 휘도 향상 필름을 다른 방법으로 형성하기 위한 제조 장치의 개략 구성도,
도 9는 도 1의 표시 장치의 동작에 대해서 설명하기 위한 개략 구성도,
도 10은 복굴절성(birefringence)을 측정하는 방법의 1예에 대해서 설명하기 위한 개념도,
도 11은 복굴절성의 편광축에 대해서 설명하기 위한 개념도,
도 12는 휘도 향상 필름의 사출각(emission angle)과 광량의 관계를 도시하는 관계도.

Claims (13)

  1. 하나의 면내에 연속해서 배치되고 또한 상기 하나의 면내에서 형상 이방성을 가지는 복수의 입체 구조를 구비한 광학 시트로서,
    상기 입체 구조는, 상기 하나의 면내에서 배향성을 가지는 액정성 폴리머를 포함하고, 이 액정성 폴리머의 배향성에 따른 굴절률 이방성을 가지는, 광학 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입체 구조의 각각은, 상기 하나의 면내의 미리 결정된 방향으로 연장(延在; extending)하는 기둥 형상(柱形狀)으로 되어 있으며,
    상기 입체 구조의 연장 방향의 굴절률이 상기 입체 구조의 연장 방향과 교차하는 방향의 굴절률보다도 큰, 광학 시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입체 구조의 각각은, 상기 하나의 면내의 미리 결정된 방향으로 연장하는 기둥 형상으로 되어 있으며,
    상기 입체 구조의 연장 방향의 굴절률이 상기 입체 구조의 연장 방향과 교차하는 방향의 굴절률보다도 작은, 광학 시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입체 구조는, 상기 하나의 면내의 미리 결정된 방향으로 연장하는 기둥 형상으로 되어 있으며, 상기 액정성 폴리머의 배향 방향이 상기 입체 구조의 연장 방향과 평행하게 되어 있는, 광학 시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입체 구조는, 다각 기둥 모양의 프리즘, 또는 돌기 모양(突狀; projected)의 곡면을 포함하는 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)인, 광학 시트.
  6. 제1항에 있어서,
    기재(基材; base material)와,
    상기 기재 위에 형성된 광학 기능층을 더 구비하고,
    상기 입체 구조는, 상기 광학 기능층의 상기 기재와는 반대측의 표면에 형성되고,
    상기 광학 기능층에서 상기 입체 구조와 상기 기재 사이의 부분의 두께는, 상기 입체 구조의 높이의 40% 이하로 되어 있는, 광학 시트.
  7. 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머와 광중합 개시제를 포함하는 조성물을, 하나의 면내에 연속해서 배치되고 또한 하나의 면내에서 형상 이방성을 가지는 복수의 입체 구조를 구비한 원반(原盤; master)과, 원반의 입체 구조와 대향하도록 배치된 광 투과 필름 사이에 조성물이 유지되는 상태에서, 액정성 모노머 또는 액 정성 프리폴리머의 융점 이상의 온도로 가열하고, 압압(pressing)하는, 제1 공정과
    등방상(等方相)으로의 상(相) 전이 온도보다도 낮은 온도로 조성물에 대해서 자외선을 조사해서, 상기 액정성 모노머 또는 액정성 프리폴리머를 중합시킨 후, 상기 광 투과 필름을 상기 원반으로부터 박리하는 제2 공정
    을 포함하는, 광학 시트의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 공정에서, 상기 원반의 입체 구조 및 상기 광 투과 필름의 하나의 표면의 적어도 하나에 상기 조성물을 배치한 후, 상기 조성물은, 상기 원반과 상기 광 투과 필름에 의해서 미리 결정된 압력으로 협지(sandwiching; 사이에 끼움)하고, 이에 의해 상기 원반과 상기 투과 필름 사이에 상기 조성물을 유지하는, 광학 시트의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 공정에서, 상기 원반의 입체 구조에 상기 광 투과 필름을 접촉시킨 후, 상기 원반과 상기 투과 필름과의 틈새(隙間; gap)에 상기 조성물을 삽입하는 것에 의해, 상기 원반과 상기 투과 필름 사이에 상기 조성물을 미리 결정된 압력으로 유지하는, 광학 시트의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 원반은, 평판의 하나의 면 위에 상기 입체 구조를 형성함으로써 얻어진, 광학 시트의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 원반은, 기둥 모양 구조물의 둘레면(peripheral surface) 위에 상기 입체 구조를 형성함으로써 얻어진, 광학 시트의 제조 방법.
  12. 표시 장치로서,
    화상 신호에 의거해서 구동되는 표시 패널과;
    상기 표시 패널을 협지하는 한 쌍의 편광자와;
    상기 표시 패널을 조명하는 광원과;
    상기 편광자와 상기 광원 사이에 제공된 광학 시트
    를 구비하고,
    상기 광학 시트는, 하나의 면내에 연속해서 배치되고 또한 상기 하나의 면내에서 형상 이방성을 가지는 복수의 입체 구조를 구비하고,
    상기 입체 구조는, 상기 하나의 면내에서 배향성을 가지는 액정성 폴리머를 포함하고, 이 액정성 폴리머의 배향성에 따른 굴절률 이방성을 가지는, 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 입체 구조에서 굴절률이 가장 작은 방향이, 상기 광원측의 편광자의 광 투과축의 방향과 평행하게 되어 있거나, 또는 0도보다 크고 45도보다는 작은 각도로 상기 광 투과축의 방향과 교차하고 있는, 표시 장치.
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