KR20090073235A - 적층 광학 필름, 적층 광학 필름을 사용한 액정 패널 및 액정 표시 장치 - Google Patents

적층 광학 필름, 적층 광학 필름을 사용한 액정 패널 및 액정 표시 장치 Download PDF

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KR20090073235A
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마사토 비토우
šœ스케 슈토우
미사키 사바에
이쿠오 가와모토
히로노리 모토무라
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

화면 콘트라스트가 우수하고, 컬러 시프트가 작은 적층 광학 필름, 액정 패널 및 액정 표시 장치를 제공하는 것.
본 발명의 적층 광학 필름은, 편광자와, 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re1 이 80㎚ ∼ 300㎚ 인 제 1 광학 보상층과, 굴절률 타원체가 nz>nx=ny 의 관계를 나타내는 제 2 광학 보상층과, 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re3 이 80㎚ ∼ 200㎚ 인 제 3 광학 보상층을 적어도 이 순서로 구비하고, 그 편광자의 흡수축과 그 제 1 광학 보상층의 지상축이 직교하고 있다.
적층 광학 필름, 굴절률 타원체, 편광자, 액정 셀, 광학 보상층, 지상축, 흡수축

Description

적층 광학 필름, 적층 광학 필름을 사용한 액정 패널 및 액정 표시 장치{MULTILAYER OPTICAL FILM, LIQUID CRYSTAL PANEL EMPLOYING MULTILAYER OPTICAL FILM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
기술분야
본 발명은 적층 광학 필름, 적층 광학 필름을 사용한 액정 패널 및 액정 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 편광자와 적어도 3 개의 광학 보상층을 갖는 적층 광학 필름, 당해 적층 광학 필름을 사용한 액정 패널 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
배경기술
액정 표시 장치에는, 일반적으로 광학적 보상을 실시하기 위하여, 편광 필름과 광학 보상층을 조합한 여러가지 광학 필름이 사용되고 있다.
상기 광학 필름의 일종인 원편광판 (円偏光板) 은 통상 편광 필름과 λ/4 판을 조합함으로써 제조할 수 있다. 그러나, λ/4 판은 파장이 단파장측이 됨에 따라 위상차값이 커지는 특성, 이른바 「정 (正) 의 파장 분산 특성」을 나타내고, 또한 그 파장 분산 특성이 큰 것이 일반적이다. 이 때문에, 넓은 파장 범위에 걸쳐서 원하는 광학 특성 (예를 들어, λ/4 판으로서의 기능) 을 발휘할 수 없다는 문제가 있다. 이와 같은 문제를 회피하기 위하여, 최근 파장이 장파장측이 됨에 따라 위상차값이 커지는 파장 분산 특성, 이른바 「역분산 특성」을 나타내는 위상차판으로서, 예를 들어, 변성 셀룰로오스계 필름 및 변성 폴리카보네이트계 필름이 제안되어 있다. 그러나, 이들 필름에는 비용의 면에서 문제가 있다.
그래서, 현재는 정의 파장 분산 특성을 갖는 λ/4 판에 대하여, 예를 들어 장파장측이 됨에 따라 위상차값이 커지는 위상차판이나, λ/2 판을 조합함으로써, 상기 λ/4 판의 파장 분산 특성을 보정하는 방법이 채용되고 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 그러나, 이들 기술은 화면 콘트라스트의 향상 및 컬러 시프트의 저감이 모두 불충분하다.
특허 문헌 1: 일본 특허 제 3174367 호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 화면 콘트라스트가 우수하고, 컬러 시프트가 작은 적층 광학 필름, 액정 패널 및 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 적층 광학 필름은, 편광자와, 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re1 이 80㎚ ∼ 300㎚ 인 제 1 광학 보상층과, 굴절률 타원체가 nz>nx=ny 의 관계를 나타내는 제 2 광학 보상층과, 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re3 이 80㎚ ∼ 200㎚ 인 제 3 광학 보상층을 적어도 이 순서로 구비하고, 그 편광자의 흡수축과 그 제 1 광학 보상층의 지상축 (遲相軸) 이 직교하고 있다.
다른 실시형태에 있어서는, 본 발명의 적층 광학 필름은, 편광자와, 굴절률 타원체가 nx>ny>nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re1 이 80㎚ ∼ 300㎚ 인 제 1 광학 보상층과, 굴절률 타원체가 nz>nx=ny 의 관계를 나타내는 제 2 광학 보상층과, 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re3 이 80㎚ ∼ 200㎚ 인 제 3 광학 보상층을 적어도 이 순서로 구비하고, 그 편광자의 흡수축과 그 제 1 광학 보상층의 지상축이 직교하고 있다.
바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 제 3 광학 보상층의 상기 제 2 광학 보상층과는 반대측에 배치되고, 굴절률 타원체가 nx=ny>nz 의 관계를 나타내는 제 4 광학 보상층을 추가로 구비한다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 액정 패널이 제공된다. 이 액정 패널은 액정 셀과 상기 적층 광학 필름을 구비한다.
바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 적층 광학 필름이 백라이트측에 배치되어 있다.
바람직한 실시형태에 있어서는, 편광자와, 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re5 가 80㎚ ∼ 200㎚ 인 제 5 광학 보상층을 구비하는 적층 필름이 시인측에 배치되어 있다.
바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 액정 셀이 VA 모드이다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 액정 표시 장치가 제공된다. 이 액정 표 시 장치는 상기 액정 패널을 갖는다.
발명의 효과
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 상기의 광학 특성을 갖는 제 1 광학 보상층, 제 2 광학 보상층 및 제 3 광학 보상층을 소정의 각도로 배치시킴으로써, 화면 콘트라스트를 향상시키고, 또한 컬러 시프트를 저감시킬 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 의 (a) 는 본 발명의 일 실시형태에 의한 적층 광학 필름의 개략 단면도이며, 도 1 의 (b) 는 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 의한 적층 광학 필름의 개략 단면도이다.
도 2 의 (a) 는 본 발명의 일 실시형태에 의한 액정 패널의 개략 단면도이며, 도 2 의 (b) 는 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 의한 액정 패널의 개략 단면도이다.
도 3 은, 본 발명의 액정 표시 장치가 VA 모드의 액정 셀을 채용하는 경우에, 액정층의 액정 분자의 배향 상태를 설명하는 개략 단면도이다.
도 4 는, 본 발명의 실시예 1 의 액정 패널의 콘트라스트의 시야각 의존성에 대한 컴퓨터 시뮬레이션의 결과이다.
도 5 는, 본 발명의 실시예 1 의 액정 패널의 콘트라스트의 시야각 의존성을 나타내는 콘트라스트 등고선도이다.
도 6 은, 본 발명의 실시예 2 의 액정 패널의 콘트라스트의 시야각 의존성에 대한 컴퓨터 시뮬레이션의 결과이다.
도 7 은, 본 발명의 실시예 2 의 액정 패널의 콘트라스트의 시야각 의존성을 나타내는 콘트라스트 등고선도이다.
도 8 은, 본 발명의 실시예 3 의 액정 패널의 콘트라스트의 시야각 의존성에 대한 컴퓨터 시뮬레이션의 결과이다.
도 9 는, 본 발명의 실시예 3 의 액정 패널의 콘트라스트의 시야각 의존성을 나타내는 콘트라스트 등고선도이다.
도 10 은, 비교예 1 의 액정 패널의 콘트라스트의 시야각 의존성에 대한 컴퓨터 시뮬레이션의 결과이다.
도 11 은, 비교예 1 의 액정 패널의 콘트라스트의 시야각 의존성을 나타내는 콘트라스트 등고선도이다.
도 12 는, 비교예 2 의 액정 패널의 콘트라스트의 시야각 의존성에 대한 컴퓨터 시뮬레이션의 결과이다.
도 13 은, 비교예 2 의 액정 패널의 콘트라스트의 시야각 의존성을 나타내는 콘트라스트 등고선도이다.
도 14 는, 비교예 3 의 액정 패널의 콘트라스트의 시야각 의존성에 대한 컴퓨터 시뮬레이션의 결과이다.
부호의 설명
10: 적층 광학 필름
10': 적층 광학 필름
11: 편광자
12: 제 1 광학 보상층
13: 제 2 광학 보상층
14: 제 3 광학 보상층
15: 제 4 광학 보상층
20: 액정 셀
100: 액정 패널
100': 액정 패널
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태에는 한정되지 않는다.
(용어 및 기호의 정의)
본 명세서에 있어서의 용어 및 기호의 정의는 하기와 같다.
(1) 굴절률 (nx, ny, nz)
「nx」는 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향 (즉, 지상축 방향) 의 굴절률이며, 「ny」는 면내에서 지상축과 직교하는 방향의 굴절률이며, 「nz」는 두께 방향의 굴절률이다.
(2) 면내 위상차 (Re)
면내 위상차 (Re) 는 23℃, 특별히 명기하지 않으면 파장 590㎚ 에 있어서의 층 (필름) 의 면내 위상차값을 말한다. Re 는 층 (필름) 의 두께를 d(㎚) 로 했을 때, Re=(nx-ny)×d 에 의해 구해진다. 또한, 본 명세서에 있어서, Re (550) 로 나타내었을 때에는, 파장 550㎚ 에 있어서의 층 (필름) 의 면내 위상차를 말한다. 또한, 본 명세서에 기재되는 용어나 기호에 붙이는 첨자 「1」은 제 1 광학 보상층을 나타내고, 첨자 「2」는 제 2 광학 보상층을 나타내고, 첨자 「3」은 제 3 광학 보상층을 나타내고, 첨자 「4」는 제 4 광학 보상층을 나타낸다. 예를 들어, 제 1 광학 보상층의 면내 위상차를 Re1 로 나타낸다.
(3) 두께 방향의 위상차 (Rth)
두께 방향의 위상차 (Rth) 는 23℃, 특별히 명기하지 않으면 파장 590㎚ 에 있어서의 층 (필름) 의 두께 방향의 위상차값을 말한다. Rth 는 층 (필름) 의 두께를 d(㎚) 로 했을 때, Rth=(nx-nz)×d 에 의해 구해진다. 또한, 본 명세서에 있어서, Rth(550) 로 나타냈을 때에는, 파장 550㎚ 에 있어서의 층 (필름) 의 두께 방향의 위상차를 말한다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 예를 들어, 제 1 광학 보상층의 두께 방향의 위상차를 Rth1 로 나타낸다.
(4) Nz 계수
Nz 계수는 Nz=Rth/Re 에 의해 구해진다.
(5) λ/2 판
λ/2 판이란, 광빔의 편광면을 회전시키는 역할을 하는 전자 광학적인 복굴절판으로서, 서로 직각인 방향으로 진동하는 직선 편광간에 1/2 파장의 광로차를 발생시키는 기능을 갖는 것을 말한다. 즉, 상 (常) 광선 성분과 이상 (異常) 광선 성분 사이의 위상이 2 분의 1 사이클 어긋나도록 작용하는 것을 말한다.
(6) λ/4 판
λ/4 판이란, 광빔의 편광면을 회전시키는 역할을 하는 전자 광학적인 복굴절판으로서, 서로 직각인 방향으로 진동하는 직선 편광간에 1/4 파장의 광로차를 발생시키는 기능을 갖는 것을 말한다. 즉, 상광선 성분과 이상광선 성분 사이의 위상이 4 분의 1 사이클 어긋나도록 작용하여, 원편광을 평면 편광으로 (또는, 평면 편광을 원편광으로) 변환시키는 것을 말한다.
A. 적층 광학 필름
A-1. 적층 광학 필름의 전체 구성
도 1 의 (a) 는, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 적층 광학 필름의 개략 단면도이다. 이 적층 광학 필름 (10) 은, 편광자 (11) 와 제 1 광학 보상층 (12) 과 제 2 광학 보상층 (13) 과 제 3 광학 보상층 (14) 을 이 순서로 구비한다. 도 1 의 (b) 는, 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 의한 적층 광학 필름의 개략 단면도이다. 이 적층 광학 필름 (10') 은, 편광자 (11) 와 제 1 광학 보상층 (12) 과 제 2 광학 보상층 (13) 과 제 3 광학 보상층 (14) 을 이 순서로 구비한다. 적층 광학 필름 (10') 은 제 4 광학 보상층 (15) 을 추가로 구비한다. 도시예도시예 제 4 광학 보상층 (15) 은 제 3 광학 보상층 (14) 의 제 2 광학 보상층 (13) 과는 반대측에 배치되어 있다. 도 1 의 (a) 및 도 1 의 (b) 에 있어서 도시하고 있지 않지만, 필요에 따라, 편광자 (11) 와 제 1 광학 보상층 (12) 사이에 제 1 보호층이 형성되고, 편광자 (11) 의 제 1 광학 보상층 (12) 의 반대측에 제 2 보호층이 형성된다. 또한, 제 1 보호층을 형성하지 않는 경우, 제 1 광학 보상층 (12) 은 편광자 (11) 의 보호층으로서도 기능할 수 있다. 제 1 광학 보상층이 보호층으로서 기능함으로써, 적층 광학 필름 (액정 패널) 의 박형화에 기여할 수 있다. 또한, 본 발명의 적층 광학 필름은 필요에 따라 임의의 적절한 광학 보상층을 추가로 구비할 수 있다.
상기 제 1 광학 보상층 (12) 은, 지상축을 갖고, 그 지상축이 편광자 (11) 의 흡수축에 대하여 직교하도록 적층되어 있다. 본 명세서에 있어서, 「직교」란, 실질적으로 직교하는 경우도 포함한다. 여기서, 「실질적으로 직교」란, 90˚±3.0˚인 경우를 포함하고, 바람직하게는 90˚±1.0˚, 더욱 바람직하게는 90˚±0.5˚이다. 상기 제 3 광학 보상층 (14) 은 nx>ny=nz 인 굴절률 타원체를 갖는다. 상기 제 3 광학 보상층 (14) 의 지상축은, 편광자 (11) 의 흡수축에 대하여, 임의의 적절한 각도를 규정하도록 하여 적층되어 있다. 바람직하게는 30˚ ∼ 60˚, 더욱 바람직하게는 35˚ ∼ 55˚, 특히 바람직하게는 40˚ ∼ 50˚, 가장 바람직하게는 43˚ ∼ 47˚이다.
본 발명의 적층 광학 필름의 전체 두께는 바람직하게는 250㎛ ∼ 410㎛, 더욱 바람직하게는 255㎛ ∼ 405㎛, 특히 바람직하게는 260㎛ ∼ 400㎛ 이다. 이하, 본 발명의 적층 광학 필름을 구성하는 각 층의 상세한 내용에 대하여 설명한다.
A-2-1. 제 1 광학 보상층 (1)
일 실시형태에 있어서는, 상기 제 1 광학 보상층 (12) 은 nx>ny=nz 인 굴절률 타원체를 갖는다. 여기서, 「ny=nz」는 ny 와 nz 가 엄밀하게 동등한 경우 뿐만 아니라, ny 와 nz 가 실질적으로 동등한 경우도 포함한다. 즉, Nz 계수 (Rth1 /Re1) 가 0.9 를 초과 1.1 미만인 것을 말한다. 제 1 광학 보상층의 면내 위상차 Re1 은 80㎚ ∼ 300㎚ 이며, 바람직하게는 80㎚ ∼ 200㎚, 더욱 바람직하게는 100㎚ ∼ 180㎚, 특히 바람직하게는 120㎚ ∼ 160㎚ 이다. 제 1 광학 보상층은 편광자의 광축을 보상할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 광학 보상층을, 그 지상축을 상기 편광자의 흡수축에 대하여 직교하도록 배치함으로써, 경사 방향에서 시인했을 때의 화면 콘트라스트가 향상될 수 있다. 이와 같이, 편광자의 흡수축에 대하여 제 1 광학 보상층의 지상축이 직교하도록 배치하는 것이 본 발명의 특징의 하나이다.
nx>ny=nz 인 굴절률 타원체를 나타내는 제 1 광학 보상층을 형성하는 재료로서는, 상기와 같은 특성이 얻어지는 한 임의의 적절한 재료가 채용될 수 있다. 액정 재료가 바람직하고, 액정상이 네마틱상인 액정 재료 (네마틱 액정) 가 더욱 바람직하다. 액정 재료를 사용함으로써, 얻어지는 광학 보상층의 nx 와 ny 의 차를 비액정 재료에 비해 현격히 크게 할 수 있다. 그 결과, 원하는 면내 위상차를 얻기 위한 광학 보상층의 두께를 현격히 작게 할 수 있어, 얻어지는 적층 광학 필름 및 액정 패널의 박형화에 기여할 수 있다. 이와 같은 액정 재료로서는, 예를 들어 액정 폴리머나 액정 모노머를 사용할 수 있다. 액정 재료의 액정성의 발현 기구는 리오트로픽 (lyotropic) 이어도 되고 서모트로픽 (thermotropic) 이어도 된다. 액정의 배향 상태는 바람직하게는 호모지니어스 배향이다. 액정 폴리머 및 액정 모노머는 각각 단독으로 이용해도 되고, 조합하여 이용해도 된다.
상기 액정 재료가 액정성 모노머인 경우, 예를 들어 중합성 모노머 및/또는 가교성 모노머인 것이 바람직하다. 이것은, 액정성 모노머를 중합 또는 가교시킴으로써, 액정성 모노머의 배향 상태를 고정시킬 수 있기 때문이다. 액정성 모노머를 배향시킨 후에, 예를 들어 액정성 모노머끼리를 중합 또는 가교시키면, 그것에 의해 상기 배향 상태를 고정시킬 수 있다. 여기서, 중합에 의해 폴리머가 형성되고, 가교에 의해 3 차원 네트워크 (網目) 구조가 형성되게 되는데, 이들은 비액정성이다. 따라서, 형성된 제 1 광학 보상층은, 예를 들어 액정성 화합물에 특유의 온도 변화에 의한 액정상, 유리상, 결정상으로의 전이가 일어나는 일은 없다. 그 결과, 제 1 광학 보상층은 온도 변화에 영향을 받지 않는 매우 안정성이 우수한 광학 보상층이 된다.
상기 액정 모노머 및 당해 제 1 광학 보상층의 형성 방법의 구체예로서는, 일본 공개특허공보 2006-178389 호에 기재된 모노머 및 형성 방법을 들 수 있다.
상기 제 1 광학 보상층의 두께는 원하는 광학 특성이 얻어지도록 설정될 수 있다. 제 1 광학 보상층이 액정 재료로 형성되는 경우, 두께는 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 10㎛, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 8㎛, 특히 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 5㎛ 이다.
nx>ny=nz 인 굴절률 타원체를 나타내는 제 1 광학 보상층은 고분자 필름을 연신 처리함으로써도 형성될 수 있다. 구체적으로는, 폴리머의 종류, 연신 조 건 (예를 들어, 연신 온도, 연신 배율, 연신 방향), 연신 방법 등을 적절히 선택함으로써, 상기 원하는 광학 특성 (예를 들어, 굴절률 타원체, 면내 위상차, 두께 방향의 위상차) 을 갖는 제 1 광학 보상층을 얻을 수 있다. 보다 구체적으로는, 연신 온도는 바람직하게는 110℃ ∼ 170℃, 더욱 바람직하게는 130℃ ∼ 150℃ 이다. 연신 배율은 바람직하게는 1.37 배 ∼ 1.67 배, 더욱 바람직하게는 1.42 배 ∼ 1.62 배이다. 연신 방법으로서는, 예를 들어 횡일축 (橫一軸) 연신을 들 수 있다.
상기 제 1 광학 보상층이 고분자 필름을 연신 처리함으로써 형성되는 경우, 두께는 바람직하게는 5㎛ ∼ 70㎛, 더욱 바람직하게는 10㎛ ∼ 65㎛, 특히 바람직하게는 15㎛ ∼ 60㎛ 이다.
상기 고분자 필름을 형성하는 수지로서는, 임의의 적절한 폴리머가 채용될 수 있다. 구체예로서는, 노르보르넨계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리술폰계 수지 등의 정의 복굴절 필름을 구성하는 수지를 들 수 있다. 그 중에서도, 노르보르넨계 수지, 폴리카보네이트계 수지가 바람직하다.
상기 노르보르넨계 수지는, 노르보르넨계 모노머를 중합 단위로 하여 중합되는 수지이다. 당해 노르보르넨계 모노머로서는, 예를 들어 노르보르넨 및 그 알킬 및/또는 알킬리덴 치환체, 예를 들어 5-메틸-2-노르보르넨, 5-다이메틸-2-노르보르넨, 5-에틸-2-노르보르넨, 5-부틸-2-노르보르넨, 5-에틸리덴-2-노르보르넨 등, 이들의 할로겐 등의 극성기 치환체; 다이시클로펜타디엔, 2,3-다이하이드로다 이시클로펜타디엔 등; 다이메타노옥타하이드로나프탈렌, 그 알킬 및/또는 알킬리덴 치환체, 및 할로겐 등의 극성기 치환체, 예를 들어 6-메틸-1,4:5,8-다이메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타하이드로나프탈렌, 6-에틸-1,4:5,8-다이메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타하이드로나프탈렌, 6-에틸리덴-1,4:5,8-다이메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타하이드로나프탈렌, 6-클로로-1,4:5,8-다이메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타하이드로나프탈렌, 6-시아노-1,4:5,8-다이메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타하이드로나프탈렌, 6-피리딜-1,4:5,8-다이메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타하이드로나프탈렌, 6-메톡시카르보닐-1,4:5,8-다이메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타하이드로나프탈렌 등; 시클로펜타디엔의 3 ∼ 4 량체, 예를 들어 4,9:5,8-다이메타노-3a,4,4a,5,8,8a,9,9a-옥타하이드로-1H-벤조인덴, 4,11:5,10:6,9-트라이메타노-3a,4,4a,5,5a,6,9,9a,10,10a,11,11a-도데카하이드로-1H-시클로펜타안트라센 등을 들 수 있다. 상기 노르보르넨계 수지는 노르보르넨계 모노머와 다른 모노머의 공중합체이어도 된다.
상기 폴리카보네이트계 수지로서는, 바람직하게는 방향족 폴리카보네이트가 사용된다. 방향족 폴리카보네이트는, 대표적으로는 카보네이트 전구 (前驅) 물질과 방향족 2 가 페놀 화합물의 반응에 의해 얻을 수 있다. 카보네이트 전구 물질의 구체예로서는, 포스겐, 2 가 페놀류의 비스클로로포메이트, 다이페닐카보네이트, 다이-p-톨릴카보네이트, 페닐-p-톨릴카보네이트, 다이-p-클로로페닐카보네이트, 다이나프틸카보네이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 포스겐, 다이페닐카보네이트가 바람직하다. 방향족 2 가 페놀 화합물의 구체예로서는, 2,2-비 스(4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-하이드록시-3,5-다이메틸페닐)프로판, 비스(4-하이드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-하이드록시-3,5-다이메틸페닐)부탄, 2,2-비스(4-하이드록시-3,5-다이프로필페닐)프로판, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)시클로헥산, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트라이메틸시클로헥산 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 이용해도 된다. 바람직하게는 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)시클로헥산, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트라이메틸시클로헥산이 사용된다. 특히, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판과 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트라이메틸시클로헥산을 함께 사용하는 것이 바람직하다.
A-2-2. 제 1 광학 보상층 (2)
다른 실시형태에 있어서는, 상기 제 1 광학 보상층 (12) 은 nx>ny>nz 인 굴절률 타원체를 갖는다. 제 1 광학 보상층의 면내 위상차 Re1 은 80㎚ ∼ 300㎚ 이며, 바람직하게는 80㎚ ∼ 200㎚, 더욱 바람직하게는 80㎚ ∼ 160㎚, 특히 바람직하게는 100㎚ ∼ 140㎚ 이다. 제 1 광학 보상층은 편광자의 광축을 보상할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 광학 보상층을, 그 지상축을 상기 편광자의 흡수축에 대하여 직교하도록 배치함으로써, 경사 방향에서 시인했을 때의 화면 콘트라스트가 향상될 수 있다. 이와 같이, 편광자의 흡수축에 대하여 제 1 광학 보상층의 지상축이 직교하도록 배치하는 것이 본 발명의 특징의 하나이다. Nz 계수 (Rth1/Re1) 는 바람직하게는 1<Nz<2 의 관계를 나타내고, 더욱 바람직하게는1<Nz<1.5 이다.
nx>ny>nz 인 굴절률 타원체를 나타내는 제 1 광학 보상층은 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 구체예로서는, 고분자 필름의 연신 필름을 들 수 있다. 당해 고분자 필름을 형성하는 수지로서는, 바람직하게는 노르보르넨계 수지, 폴리카보네이트계 수지이다. 이들 수지의 상세한 내용에 대해서는 A-2-1 항에서 상술한 바와 같다. 연신 필름의 제조 방법으로서는, 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 연신 방법으로서는, 예를 들어 횡일축 연신, 고정단 2 축 연신, 축차 2 축 연신을 들 수 있다. 고정단 2 축 연신의 구체예로서는, 고분자 필름을 긴 방향으로 주행시키면서, 짧은 방향 (횡방향) 으로 연신시키는 방법을 들 수 있다. 이 방법은, 외관상으로는 횡일축 연신일 수 있다. 연신 온도는 바람직하게는 135℃ ∼ 165℃, 더욱 바람직하게는 140℃ ∼ 160℃ 이다. 연신 배율은 바람직하게는 1.2 배 ∼ 3.2 배, 더욱 바람직하게는 1.3 배 ∼ 3.1 배이다. 이 경우, 두께는 대표적으로는 20㎛ ∼ 80㎛, 바람직하게는 25㎛ ∼ 75㎛, 더욱 바람직하게는 30㎛ ∼ 60㎛ 이다.
nx>ny>nz 인 굴절률 타원체를 나타내는 제 1 광학 보상층을 형성하는 재료의 다른 구체예로서는, 비액정성 재료를 들 수 있다. 바람직하게는, 비액정성 폴리머이다. 구체적으로는, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드 등의 폴리머가 바람직하다. 이들 폴리머는 어느 한 종류를 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상의 혼합물로 하여 사용해도 된다. 이들 중에서도 고투명성, 고배향성, 고연신성인 점에서, 폴리이미드가 특히 바람직하다.
상기 제 1 광학 보상층은 대표적으로는, 기재 필름에 상기 비액정 폴리머의 용액을 도공 (塗工) 하고, 용매를 제거함으로써 형성될 수 있다. 당해 제 1 광학 보상층의 형성 방법에 있어서, 바람직하게는 광학적 이축성 (nx>ny>nz) 을 부여하기 위한 처리 (예를 들어, 연신 처리) 가 행해진다. 이와 같은 처리를 행함으로써, 면내에 굴절률의 차 (nx>ny) 를 확실하게 부여할 수 있다. 또한, 상기 폴리이미드의 구체예 및 당해 제 1 광학 보상층의 형성 방법의 구체예로서는, 일본 공개특허공보 2004-46065 호에 기재된 폴리머 및 광학 보상 필름의 제조 방법을 들 수 있다. 이 경우, 두께는 대표적으로는 0.1㎛ ∼ 10㎛, 더욱 바람직하게는 0.1㎛ ∼ 8㎛, 특히 바람직하게는 0.1㎛ ∼ 5㎛ 이다.
A-3. 제 2 광학 보상층
상기 제 2 광학 보상층 (13) 은 nz>nx=ny 인 굴절률 타원체를 갖는다. 제 2 광학 보상층의 두께 방향의 위상차 Rth2 는 바람직하게는 -50㎚ ∼ -300㎚, 더욱 바람직하게는 -70㎚ ∼ -250㎚, 특히 바람직하게는 -90㎚ ∼ -200㎚, 가장 바람직하게는 -100㎚ ∼ -180㎚ 이다. 여기서, 「nx=ny」는 nx 와 ny 가 엄밀하게 동등한 경우뿐만 아니라, nx 와 ny 가 실질적으로 동등한 경우도 포함한다. 즉, Re2 가 10㎚ 미만인 것을 말한다.
상기 제 2 광학 보상층은 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 호메오트로픽 배향 (homeotropic alignment) 으로 고정된 액정 재료를 함유하는 필름으로 이루어진다. 호메오트로픽 배향시킬 수 있는 액정 재료 (액정 화합물) 는 액정 모노머이어도 되고 액정 폴리머이어도 된다. 당해 액정 화합물 및 당해 광학 보상층의 형성 방법의 구체예로서는, 일본 공개특허공보 2002-333642 호의 [0020] ∼ [0042] 에 기재된 액정 화합물 및 당해 필름의 형성 방법을 들 수 있다. 이 경우, 두께는 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 10㎛, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 8㎛, 특히 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 5㎛ 이다.
A-4. 제 3 광학 보상층
상기 제 3 광학 보상층은 nx>ny=nz 인 굴절률 타원체를 갖는다. 여기서, 「ny=nz」는 ny 와 nz 가 엄밀하게 동등한 경우뿐만 아니라, ny 와 nz 가 실질적으로 동등한 경우도 포함한다. 즉, Nz 계수 (Rth3/Re3) 가 0.9 를 초과 1.1 미만인 것을 말한다. 제 3 광학 보상층의 면내 위상차 Re3 은 80㎚ ∼ 200㎚ 이며, 바람직하게는 100㎚ ∼ 200㎚, 특히 바람직하게는 110㎚ ∼ 150㎚ 이다. 즉, λ/4 판으로서 기능할 수 있다. 제 3 광학 보상층은, λ/4 판으로서, 예를 들어 어느 특정한 파장의 직선 편광을 원편광으로 (또는, 원편광을 직선 편광으로) 변환시킬 수 있다.
상기 제 3 광학 보상층은 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 구체예로서는, 상기 A-2-1 항에서 설명한 액정 재료를 들 수 있다. 당해 액정 재료로 형성되는 경우, 두께는 대표적으로는 0.5㎛ ∼ 10㎛, 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 8㎛, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 5㎛ 이다. 다른 구체예로서는, 상기 A-2-1 항에서 설명한 고분자 필름의 연신 필름이다. 당해 연신 필름의 경우, 두께는 대표적으로는 5㎛ ∼ 70㎛, 바람직하게는 10㎛ ∼ 65㎛, 더욱 바람직하게는 15㎛ ∼ 60㎛ 이다.
A-5. 제 4 광학 보상층
본 발명의 적층 광학 필름은, 상술한 바와 같이, 제 4 광학 보상층을 추가로 구비할 수 있다. 제 4 광학 보상층을 형성함으로써, 화면 콘트라스트를 더욱 향상시킬 수 있고, 컬러 시프트를 더욱 저감시킬 수 있다. 상기 제 4 광학 보상층 (15) 은 nx=ny>nz 인 굴절률 타원체를 갖는다. 여기서, 「nx=ny」는 nx 와 ny 가 엄밀하게 동등한 경우뿐만 아니라, nx 와 ny 가 실질적으로 동등한 경우도 포함한다. 즉, Re4 가 10㎚ 미만인 것을 말한다. 상기 제 4 광학 보상층의 두께 방향의 위상차 Rth4 는 적용되는 액정 패널의 구성에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 상세한 내용에 대해서는, 후술하는 B-4 항에서도 설명하지만, 제 4 광학 보상층이 액정 셀의 일방측에만 배치되는 경우, 두께 방향의 위상차 Rth4 는 바람직하게는 50㎚ ∼ 600㎚, 더욱 바람직하게는 100㎚ ∼ 540㎚, 특히 바람직하게는 150㎚ ∼ 500㎚ 이다. 한편, 제 4 광학 보상층이 액정 셀의 양측에 배치되는 경우, 두께 방향의 위상차 Rth4 는 바람직하게는 25㎚ ∼ 300㎚, 더욱 바람직하게는 50㎚ ∼ 270㎚, 특히 바람직하게는 75㎚ ∼ 250㎚ 이다.
상기 제 4 광학 보상층은, 상기와 같은 특성이 얻어지는 한 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 제 4 광학 보상층의 구체예로서는, 콜레스테릭 배향 (cholesteric alignment) 고화층을 들 수 있다. 「콜레스테릭 배향 고화층」이란, 당해 층의 구성 분자가 나선 구조를 취하고, 그 나선축이 면방향에 거의 수직으로 배향되고, 그 배향 상태가 고정되어 있는 층을 말한다. 따라서, 「콜레스테릭 배향 고화층」은 액정 화합물이 콜레스테릭 액정상을 나타내고 있는 경우뿐만 아니라, 비액정 화합물이 콜레스테릭 액정상과 같은 의사적 구조를 갖는 경우를 포함한다. 예를 들어, 「콜레스테릭 배향 고화층」은 액정 재료가 액정상을 나타내는 상태에서 카이럴제 (chiral agent) 에 의해 비틀림을 부여하여 콜레스테릭 구조 (나선 구조) 로 배향시키고, 그 상태에서 중합 처리 또는 가교 처리를 실시함으로써, 당해 액정 재료의 배향 (콜레스테릭 구조) 을 고정시킴으로써 형성될 수 있다.
상기 콜레스테릭 배향 고화층의 구체예로서는, 일본 공개특허공보 2003-287623 호에 기재된 콜레스테릭층을 들 수 있다.
상기 제 4 광학 보상층의 두께는 상기 원하는 광학 특성이 얻어지는 한, 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 상기 제 4 광학 보상층이 콜레스테릭 배향 고화층인 경우, 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 10㎛, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 8㎛, 특히 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 5㎛ 이다.
상기 제 4 광학 보상층을 형성하는 재료의 다른 구체예로서는, 비액정성 재료를 들 수 있다. 특히 바람직하게는, 비액정성 폴리머이다. 이와 같은 비 액정성 재료는, 액정성 재료와는 달리, 기판의 배향성에 관계없이, 그 자체의 성질에 의해 nx=ny>nz 라는 광학적 1 축성을 나타내는 막을 형성할 수 있다. 비액정성 재료로서는, 예를 들어 내열성, 내약품성, 투명성이 우수하고, 강성도 풍부한 점에서, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드 등의 폴리머가 바람직하다. 이들의 폴리머는, 어느 한 종류를 단독으로 사용해도 되고, 예를 들어 폴리아릴에테르케톤과 폴리아미드의 혼합물과 같이 상이한 관능기를 갖는 2 종 이상의 혼합물로 하여 사용해도 된다. 이와 같은 폴리머 중에서도, 고투명성, 고배향성, 고연신성인 점에서, 폴리이미드가 특히 바람직하다.
상기 폴리이미드의 구체예 및 당해 제 4 광학 보상층의 형성 방법의 구체예로서는, 일본 공개특허공보 2004-46065 호에 기재된 폴리머 및 광학 보상 필름의 제조 방법을 들 수 있다.
상기 제 4 광학 보상층의 두께는 상기 원하는 광학 특성이 얻어지는 한, 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 상기 제 4 광학 보상층이 비액정성 재료로 형성되는 경우, 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 10㎛, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 8㎛, 특히 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 5㎛ 이다.
상기 제 4 광학 보상층을 형성하는 재료의 또 다른 구체예로서는, 트라이아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 셀룰로오스계 수지, 노르보르넨계 수지 등으로 형성된 고분자 필름을 들 수 있다. 당해 제 4 광학 보상층으로서는, 시판 중인 필름을 그대로 이용할 수 있다. 또한, 시판 중인 필름에 연신 처리 및/또는 수축 처리 등의 2 차적 가공을 실시한 것을 이용할 수 있다. 시판 중인 필름으로서는, 예를 들어 후지 사진필름(주) 제조 후지탁 시리즈 (상품명; ZRF80S, TD80UF, TDY-80 UL), 코니카 미놀타 옵토(주) 제조 상품명 「KC8UX2M」, 닛폰 제온(주) 제조 상품명 「Zeonor」, JSR(주) 제조 상품명 「Arton」등을 들 수 있다. 노르보르넨계 수지를 구성하는 노르보르넨계 모노머에 대해서는 A-2-1 항에서 상술한 바와 같다. 상기 광학 특성을 만족할 수 있도록 하기 위한 연신 방법으로서는, 예를 들어 2 축 연신 (종횡 등배율 연신) 을 들 수 있다.
상기 제 4 광학 보상층의 두께는 상기 원하는 광학 특성이 얻어지는 한, 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 상기 제 4 광학 보상층이 셀룰로오스계 수지, 노르보르넨계 수지 등으로 형성된 고분자 필름인 경우, 바람직하게는 45㎛ ∼ 105㎛, 더욱 바람직하게는 50㎛ ∼ 95㎛, 특히 바람직하게는 55㎛ ∼ 90㎛ 이다.
상기 제 4 광학 보상층의 또 다른 구체예로서는, 상기 콜레스테릭 배향 고화층과 플라스틱 필름층을 갖는 적층체를 들 수 있다. 당해 플라스틱 필름층을 형성하는 수지로서는, 예를 들어 셀룰로오스계 수지, 노르보르넨계 수지 등을 들 수 있다. 이들 수지에 대해서는 본 항에서 상술한 바와 같다.
상기 콜레스테릭 배향 고화층과 상기 플라스틱 필름층의 적층 방법은 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 구체적으로는, 플라스틱층에 상기 콜레스테릭 배향 고화층을 전사하는 방법, 미리 기재에 형성된 콜레스테릭 배향 고화층과 플라스틱 필름층을 접착제층을 개재하여 붙이는 방법 등을 들 수 있다. 당해 접착 제층의 두께는 바람직하게는 1㎛ ∼ 10㎛, 더욱 바람직하게는 1㎛ ∼ 5㎛ 이다.
A-6. 편광자
상기 편광자 (11) 로서는, 목적에 따라 임의의 적절한 편광자가 채용될 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포멀화 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에 요오드나 2 색성 염료 등의 2 색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 것, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 등의 2 색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 편광자가 편광 2 색비가 높아 특히 바람직하다. 이들 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않지만 일반적으로 1㎛ ∼ 80㎛ 정도이다.
폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 흡착시켜 1 축 연신한 편광자는, 예를 들어 폴리비닐알코올을 요오드의 수용액에 침지시킴으로써 염색하고, 원래 길이의 3 배 ∼ 7 배로 연신함으로써 제조할 수 있다. 필요에 따라 붕산이나 황산아연, 염화아연 등을 함유하고 있어도 되고, 요오드화칼륨 등의 수용액에 침지시킬 수도 있다. 또한, 필요에 따라 염색 전에 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지시켜 수세해도 된다.
폴리비닐알코올계 필름을 수세함으로써 폴리비닐알코올계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있을 뿐만 아니라, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시킴으로써 염색의 얼룩 등의 불균일을 방지하는 효과도 있다. 연신은 요오드 로 염색한 후에 행해도 되고, 염색하면서 연신해도 되며, 또한 연신하고 나서 요오드로 염색해도 된다. 붕산이나 요오드화칼륨 등의 수용액 중이나 수욕 중에서도 연신할 수 있다.
A-7. 보호층
상기 제 1 보호층 및 상기 제 2 보호층은 편광판의 보호 필름으로서 사용할 수 있는 임의의 적절한 필름으로 형성된다. 당해 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예로서는, 트라이아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 셀룰로오스계 수지나, 폴리에스테르계, 폴리비닐알코올계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리스티렌계, 폴리노르보르넨계, 폴리올레핀계, (메타)아크릴계, 아세테이트계 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, (메타)아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 이 밖에도, 예를 들어 실록산계 폴리머 등의 유리질계 폴리머도 들 수 있다. 또한, 일본 공개특허공보 2001-343529 호 (WO01/37007) 에 기재된 폴리머 필름도 사용할 수 있다. 이 필름의 재료로서는, 예를 들어 측쇄에 치환 또는 비치환의 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, 측쇄에 치환 또는 비치환의 페닐기 그리고 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있고, 예를 들어 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 갖는 수지 조성물을 들 수 있다. 당해 폴리머 필름은, 예를 들어 상기 수지 조성물의 압출 성형물일 수 있다.
상기 (메타)아크릴계 수지로서는, Tg (유리 전이 온도) 가 바람직하게는 115℃ 이상, 보다 바람직하게는 120℃ 이상, 더욱 바람직하게는 125℃ 이상, 특히 바람직하게는 130℃ 이상이다. 내구성이 우수할 수 있기 때문이다. 상기 (메타)아크릴계 수지의 Tg 의 상한치는 특별히 한정되지 않지만, 성형성 등의 관점에서 바람직하게는 170℃ 이하이다.
상기 (메타)아크릴계 수지로서는, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위 내에서 임의의 적절한 (메타)아크릴계 수지를 채용할 수 있다. 예를 들어, 폴리메타크릴산메틸 등의 폴리(메타)아크릴산에스테르, 메타크릴산메틸-(메타)아크릴산 공중합체, 메타크릴산메틸-(메타)아크릴산에스테르 공중합체, 메타크릴산메틸-아크릴산에스테르-(메타)아크릴산 공중합체, (메타)아크릴산메틸-스티렌 공중합체 (MS 수지 등), 지환족 탄화수소기를 갖는 중합체 (예를 들어, 메타크릴산메틸-메타크릴산시클로헥실 공중합체, 메타크릴산메틸-(메타)아크릴산노르보르닐 공중합체 등) 를 들 수 있다. 바람직하게는, 폴리(메타)아크릴산메틸 등의 폴리(메타)아크릴산 C1-6 알킬을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 메타크릴산메틸을 주성분 (50 중량% ∼ 100 중량%, 바람직하게는 70 중량% ∼ 100 중량%) 으로 하는 메타크릴산메틸계 수지를 들 수 있다.
상기 (메타)아크릴계 수지의 구체예로서는, 예를 들어 미츠비시 레이욘사 제조의 아크리펫 VH 나 아크리펫 VRL20A, 일본 공개특허공보 2004-70296 호에 기재된 분자 내에 고리 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지, 분자 내 가교나 분자 내 고리화 반응에 의해 얻어지는 고 Tg (메타)아크릴계 수지를 들 수 있다.
상기 (메타)아크릴계 수지로서, 높은 내열성, 높은 투명성, 높은 기계적 강도를 갖는 점에서, 락톤 고리 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지가 특히 바람직하다.
상기 락톤 고리 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지로서는, 일본 공개특허공보 2000-230016 호, 일본 공개특허공보 2001-151814 호, 일본 공개특허공보 2002-120326 호, 일본 공개특허공보 2002-254544 호, 일본 공개특허공보 2005-146084 호 등에 기재된 락톤 고리 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지를 들 수 있다.
상기 락톤 고리 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지는 질량 평균 분자량 (중량 평균 분자량이라고 하는 경우도 있다) 이 바람직하게는 1000 ∼ 2000000, 보다 바람직하게는 5000 ∼ 1000000, 더욱 바람직하게는 10000 ∼ 500000, 특히 바람직하게는 50000 ∼ 500000 이다.
상기 락톤 고리 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지는 Tg (유리 전이 온도) 가 바람직하게는 115℃ 이상, 보다 바람직하게는 125℃ 이상, 더욱 바람직하게는 130℃ 이상, 특히 바람직하게는 135℃ 이상, 가장 바람직하게는 140℃ 이상이다. 내구성이 우수할 수 있기 때문이다. 상기 락톤 고리 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지의 Tg 의 상한치는 특별히 한정되지 않지만, 성형성 등의 관점에서, 바람직하게는 170℃ 이하이다.
또한, 본 명세서에 있어서 「(메타)아크릴계」란, 아크릴계 및/또는 메타크릴계를 말한다.
상기 제 1 보호층 및 상기 제 2 보호층은 투명하고, 착색이 없는 것이 바람직하다. 제 2 보호층의 두께 방향의 위상차 Rth 는 바람직하게는 -90㎚ ∼ +90㎚, 더욱 바람직하게는 -80㎚ ∼ +80㎚, 특히 바람직하게는 -70㎚ ∼ +70㎚ 이다.
상기 제 1 보호층 및 상기 제 2 보호층의 두께는 상기의 바람직한 두께 방향의 위상차 Rth 를 얻을 수 있는 한, 임의의 적절한 두께가 채용될 수 있다. 제 2 보호층의 두께는 대표적으로는 5㎜ 이하이며, 바람직하게는 1㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎛ ∼ 500㎛, 특히 바람직하게는 5㎛ ∼ 150㎛ 이다.
상기 제 2 보호층의 편광자와 반대측에는, 필요에 따라 하드 코트 처리, 반사 방지 처리, 스티킹 방지 처리, 안티글레어 처리 등이 실시될 수 있다.
편광자와 광학 보상층 사이에 형성되는 상기 제 1 보호층의 두께 방향의 위상차 (Rth) 는 상기 바람직한 값보다 더욱 작은 것이 바람직하다. 일반적으로 보호 필름으로서 이용되고 있는 셀룰로오스계 필름은, 예를 들어 트라이아세틸셀룰로오스 필름의 경우, 두께 80㎛ 에 있어서 두께 방향의 위상차 (Rth) 는 60㎚ 정도이다. 그래서, 두께 방향의 위상차 (Rth) 가 큰 셀룰로오스계 필름에 대하여, 두께 방향의 위상차 (Rth) 를 작게 하기 위한 적당한 처리를 실시함으로써, 바람직하게 제 1 보호층을 얻을 수 있다.
두께 방향의 위상차 (Rth) 를 작게 하기 위한 상기 처리로서는, 임의의 적절한 처리 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 시클로펜타논, 메틸에틸케톤 등의 용제를 도포한 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 스테인리스 등의 기재를 일반적인 셀룰로오스계 필름에 부착하고, 가열 건조 (예를 들어, 80℃ ∼ 150℃ 정 도에서 3 분 ∼ 10 분 정도) 시킨 후, 기재 필름을 박리하는 방법; 노르보르넨계 수지, 아크릴계 수지 등을 시클로펜타논, 메틸에틸케톤 등의 용제에 용해시킨 용액을 일반적인 셀룰로오스계 필름에 도포하고, 가열 건조 (예를 들어, 80℃ ∼ 150℃ 정도에서 3 분 ∼ 10 분 정도) 시킨 후, 도포 필름을 박리하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 셀룰로오스계 필름을 구성하는 재료로서는, 바람직하게는 다이아세틸셀룰로오스, 트라이아세틸셀룰로오스 등의 지방산 치환 셀룰로오스계 폴리머를 들 수 있다. 일반적으로 이용되고 있는 트라이아세틸셀룰로오스에서는, 아세트산 치환도가 2.8 정도이지만, 바람직하게는 아세트산 치환도를 1.8 ∼ 2.7, 보다 바람직하게는 프로피온산 치환도를 0.1 ∼ 1 로 제어함으로써, 두께 방향의 위상차 (Rth) 를 작게 제어할 수 있다.
상기 지방산 치환 셀룰로오스계 폴리머에 다이부틸프탈레이트, p-톨루엔술폰아닐리드, 시트르산아세틸트라이에틸 등의 가소제를 첨가함으로써, 두께 방향의 위상차 (Rth) 를 작게 제어할 수 있다. 가소제의 첨가량은 지방산 치환 셀룰로오스계 폴리머 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 40 중량부 이하, 보다 바람직하게는 1 중량부 ∼ 20 중량부, 더욱 바람직하게는 1 중량부 ∼ 15 중량부이다.
상기 두께 방향의 위상차 (Rth) 를 작게 하기 위한 처리는 적절히 조합하여 이용해도 된다. 이와 같은 처리를 실시하여 얻어지는 제 1 보호층의 두께 방향의 위상차 Rth (550) 는 바람직하게는 -20㎚ ∼ +20㎚, 더욱 바람직하게는 -10㎚ ∼ +10㎚, 특히 바람직하게는 -6㎚ ∼ +6㎚, 가장 바람직하게는 -3㎚ ∼ +3㎚ 이 다. 제 1 보호층의 면내 위상차 Re (550) 는 바람직하게는 0㎚ 이상 10㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 0㎚ 이상 6㎚ 이하, 특히 바람직하게는 0㎚ 이상 3㎚ 이하이다.
상기 제 1 보호층의 두께는 바람직하게는 20㎛ ∼ 200㎛, 보다 바람직하게는 30㎛ ∼ 100㎛, 더욱 바람직하게는 35㎛ ∼ 95㎛ 이다.
A-8. 적층 방법
상기 각 층 (필름) 의 적층 방법은 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 구체적으로는 임의의 적절한 점착제층 또는 접착제층을 개재하여 적층된다. 당해 점착제층으로서는, 대표적으로는 아크릴계 점착제층을 들 수 있다. 아크릴계 점착제층의 두께는 바람직하게는 1㎛ ∼ 30㎛, 더욱 바람직하게는 3㎛ ∼ 25㎛ 이다.
상술한 바와 같이, 제 1 광학 보상층 (12) 이 편광자 (11) 의 보호층으로서 기능할 수 있는 경우, 편광자와 제 1 광학 보상층은 임의의 적절한 접착제층을 개재하여 적층된다. 상술한 바와 같이, nx>ny>nz 인 굴절률 타원체를 나타내는 제 1 광학 보상층을 고정단 2 축 연신으로 제조하는 경우, 지상축이 폭 방향에 생길 수 있다. 한편, 편광자의 흡수축 방향은 연신 방향 (긴 방향) 에 생길 수 있다. 따라서, 본 발명과 같이, 제 1 광학 보상층의 지상축을 편광자의 흡수축에 대하여 직교하도록 배치시키는 경우에는, 제 1 광학 보상층과 편광자를 롤투롤로 연속적으로 적층시킬 수 있다. 편광자와 제 1 광학 보상층의 적층에 사용되는 접착제로서는, 예를 들어 폴리비닐알코올계 수지, 가교제 및 금속 화합물 콜로 이드를 함유하는 접착제를 들 수 있다.
상기 폴리비닐알코올계 수지로서는, 예를 들어 폴리비닐알코올 수지, 아세토아세틸기 함유 폴리비닐알코올 수지를 들 수 있다. 바람직하게는, 아세토아세틸기 함유 폴리비닐알코올 수지이다. 내구성이 향상될 수 있기 때문이다.
상기 폴리비닐알코올계 수지로서는, 예를 들어 폴리아세트산비닐의 비누화물, 당해 비누화물의 유도체; 아세트산비닐과 공중합성을 갖는 단량체의 공중합체의 비누화물; 폴리비닐알코올을 아세탈화, 우레탄화, 에테르화, 그래프트화, 인산에스테르화 등을 실시한 변성 폴리비닐알코올을 들 수 있다. 상기 단량체로서는, 예를 들어 (무수)말레산, 푸마르산, 크로톤산, 이타콘산, (메타)아크릴산 등의 불포화 카르복실산 및 그 에스테르류; 에틸렌, 프로필렌 등의 α-올레핀; (메타)알릴술폰산(소다), 술폰산소다(모노알킬말레이트), 다이술폰산소다알킬말레이트, N-메틸올아크릴아미드, 아크릴아미드알킬술폰산알칼리염, N-비닐피롤리돈, N-비닐피롤리돈 유도체 등을 들 수 있다. 이들 수지는 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는 접착성의 점에서, 바람직하게는 100 ∼ 5000 정도, 더욱 바람직하게는 1000 ∼ 4000 이다. 평균 비누화도는 접착성의 점에서 바람직하게는 85 몰% ∼ 100 몰% 정도, 더욱 바람직하게는 90 몰% ∼ 100 몰% 이다.
상기 아세토아세틸기 함유 폴리비닐알코올계 수지는, 예를 들어 폴리비닐알코올계 수지와 디케텐을 임의의 방법으로 반응시킴으로써 얻어진다. 구체예로 서, 아세트산 등의 용매 중에 폴리비닐알코올계 수지를 분산시킨 분산체에 디케텐을 첨가하는 방법; 다이메틸포름아미드 또는 다이옥산 등의 용매에 폴리비닐알코올계 수지를 용해시킨 용액에 디케텐을 첨가하는 방법; 폴리비닐알코올계 수지에 디케텐 가스 또는 액상 디케텐을 직접 접촉시키는 방법을 들 수 있다.
상기 아세토아세틸기 함유 폴리비닐알코올계 수지의 아세토아세틸기 변성도는 대표적으로는 0.1 몰% 이상이며, 바람직하게는 0.1 몰% ∼ 40 몰% 정도, 더욱 바람직하게는 1 몰% ∼ 20 몰%, 특히 바람직하게는 2 몰% ∼ 7 몰% 이다. 0.1 몰% 미만에서는 내수성이 불충분해질 우려가 있다. 40 몰% 를 초과하면 내수성 향상 효과가 작다. 또한, 아세토아세틸기 변성도는 NMR 에 의해 측정한 값이다.
상기 가교제로서는 임의의 적절한 가교제를 채용할 수 있다. 바람직하게는 상기 폴리비닐알코올계 수지와 반응성을 갖는 관능기를 적어도 2 개 갖는 화합물이다. 예를 들어, 에틸렌다이아민, 트라이에틸렌다이아민, 헥사메틸렌다이아민 등의 알킬렌기와 아미노기를 2 개 갖는 알킬렌다이아민류; 톨릴렌다이이소시아네이트, 수소화톨릴렌다이이소시아네이트, 트라이메틸올프로판톨릴렌다이이소시아네이트 애덕트, 트라이페닐메탄트라이이소시아네이트, 메틸렌비스(4-페닐메탄트라이이소시아네이트, 이소포론다이이소시아네이트 및 이들의 케토옥심 블록물 또는 페놀 블록물 등의 이소시아네이트류; 에틸렌글리콜다이글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜다이글리시딜에테르, 글리세린 다이글리시딜에테르 또는 트라이글리시딜에테르, 1,6-헥산디올다이글리시딜에테르, 트라이메틸올프로판트라이글리시딜에테르, 다이글리시딜아닐린, 다이글리시딜아민 등의 에폭시류; 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 부틸알데히드 등의 모노알데히드류; 글리옥살, 말론다이알데히드, 숙신다이알데히드, 글루타르다이알데히드, 말레인다이알데히드, 프탈다이알데히드 등의 다이알데히드류; 메틸올우레아, 메틸올멜라민, 알킬화메틸올우레아, 알킬화메틸올화멜라민, 아세토구아나민, 벤조구아나민과 포름알데히드의 축합물 등의 아미노-포름알데히드 수지; 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 철, 니켈 등의 2 가 금속, 또는 3 가 금속의 염 및 그 산화물을 들 수 있다. 이들 중에서도 아미노-포름알데히드 수지나 다이알데히드류가 바람직하다. 아미노-포름알데히드 수지로서는 메틸올기를 갖는 화합물이 바람직하고, 다이알데히드류로서는 글리옥살이 바람직하다. 그 중에서도 메틸올기를 갖는 화합물이 바람직하고, 메틸올멜라민이 특히 바람직하다.
상기 가교제의 배합량은 상기 폴리비닐알코올계 수지의 종류 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 대표적으로는, 폴리비닐알코올계 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부 ∼ 60 중량부 정도, 바람직하게는 20 중량부 ∼ 50 중량부이다. 접착성이 우수할 수 있기 때문이다. 또한, 가교제의 배합량이 많은 경우, 가교제의 반응이 단시간에 진행되어, 접착제가 겔화되는 경향이 있다. 그 결과, 접착제로서의 사용 가능 시간 (포트 라이프) 이 극단적으로 짧아져, 공업적인 사용이 곤란해질 우려가 있다. 본 실시형태의 접착제는 후술하는 금속 화합물 콜로이드를 함유하기 때문에, 가교제의 배합량이 많은 경우에도 안정성 있게 사용할 수 있다.
상기 금속 화합물 콜로이드는 금속 화합물 미립자가 분산매 중에 분산되어 있는 것일 수 있고, 미립자의 동종 전하의 상호 반발에서 기인하여 정전적 (靜電的) 안정화되어, 영속적으로 안정성을 갖는 것일 수 있다. 금속 화합물 콜로이드를 형성하는 미립자의 평균 입자경은 편광 특성 등의 광학 특성에 악영향을 미치지 않는 한, 임의의 적절한 값일 수 있다. 바람직하게는 1㎚ ∼ 100㎚, 더욱 바람직하게는 1㎚ ∼ 50㎚ 이다. 미립자를 접착제층 중에 균일하게 분산시킬 수 있고, 접착성을 확보하고, 또한 크닉 (knick) 을 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 「크닉」이란, 편광자와 보호층의 계면에서 생기는 국소적인 요철 결함을 말한다.
상기 금속 화합물로서는 임의의 적절한 화합물을 채용할 수 있다. 예를 들어, 알루미나, 실리카, 지르코니아, 티타니아 등의 금속 산화물; 규산알루미늄, 탄산칼슘, 규산마그네슘, 탄산아연, 탄산바륨, 인산칼슘 등의 금속염; 셀라이트, 탤크, 클레이, 카올린 등의 광물을 들 수 있다. 바람직하게는 알루미나이다.
상기 금속 화합물 콜로이드는, 대표적으로는 분산매에 분산되어 콜로이드 용액 상태에서 존재하고 있다. 분산매로서는, 예를 들어 물, 알코올류를 들 수 있다. 콜로이드 용액 중의 고형분 농도는 대표적으로는 1 중량% ∼ 50 중량% 정도이다. 콜로이드 용액은, 안정제로서 질산, 염산, 아세트산 등의 산을 함유할 수 있다.
상기 금속 화합물 콜로이드 (고형분) 배합량은, 바람직하게는 폴리비닐알코올계 수지 100 중량부에 대하여 200 중량부 이하이고, 보다 바람직하게는 10 중량 부 ∼ 200 중량부, 더욱 바람직하게는 20 중량부 ∼ 175 중량부, 가장 바람직하게는 30 중량부 ∼ 150 중량부이다. 접착성을 확보하면서, 크닉의 발생을 억제할 수 있기 때문이다.
본 실시형태의 접착제는, 실란 커플링제, 티탄 커플링제 등의 커플링제, 각종 점착 부여제, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 내열 안정제, 내가수분해 안정제 등의 안정제 등을 함유할 수 있다.
본 실시형태의 접착제의 형태는 바람직하게는 수용액 (수지 용액) 이다. 수지 농도는 도공성이나 방치 안정성 등의 점에서, 바람직하게는 0.1 중량% ∼ 15 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 중량% ∼ 10 중량% 이다. 수지 용액의 점도는 바람직하게는 1mPa·s ∼ 50mPa·s 이다. 수지 용액의 pH 는 바람직하게는 2 ∼ 6, 보다 바람직하게는 2.5 ∼ 5, 더욱 바람직하게는 3 ∼ 5, 가장 바람직하게는 3.5 ∼ 4.5 이다. 통상, 금속 화합물 콜로이드의 표면 전하는 pH 를 조정함으로써 제어할 수 있다. 당해 표면 전하는 바람직하게는 정전하이다. 정전하를 가짐으로써, 예를 들어 크닉 발생을 억제할 수 있다.
상기 수지 용액의 조제 방법은 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알코올계 수지와 가교제를 미리 혼합하여 적절한 농도로 조정한 것에 금속 화합물 콜로이드를 배합하는 방법을 들 수 있다. 또한, 폴리비닐알코올계 수지와 금속 화합물 콜로이드를 혼합한 후에, 가교제를 사용 시기 등을 고려하면서 혼합할 수도 있다. 또한, 수지 용액의 농도는 수지 용액을 조제한 후에 조정해도 된다.
B. 액정 패널
B-1. 액정 패널의 전체 구성
도 2 의 (a) 는, 본 발명의 일 실시형태에 의한 액정 패널의 개략 단면도이다. 이 액정 패널 (100) 은, 액정 셀 (20) 과; 액정 셀 (20) 의 일방측 (도시예에서는 백라이트측) 에 배치된 본 발명의 적층 광학 필름 (10') 과; 액정 셀 (20) 의 타방측 (도시예에서는 시인측) 에 배치된 적층 필름 (30) 을 구비한다. 적층 필름 (30) 은 상기 편광자 (11) 와 제 5 광학 보상층 (16) 을 구비한다. 본 실시형태에서는, 제 5 광학 보상층 (16) 의 굴절률 타원체는 nx>ny=nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re5 가 80㎚ ∼ 200㎚ 이다. 적층 필름 (30) 은, 필요에 따라 편광자 (11) 와 제 5 광학 보상층 (16) 사이에 제 1 보호층이 형성되고, 편광자 (11) 의 제 5 광학 보상층 (16) 의 반대측에 제 2 보호층이 형성된다. 또한, 도시되어 있지 않지만, 적층 필름 (30) 은 임의의 적절한 다른 광학 보상층을 추가로 구비할 수 있다. 도시하는 바와 같이, 적층 광학 필름 (10') 및 적층 필름 (30) 은 광학 보상층이 형성되어 있는 측이 액정 셀 (20) 측이 되도록 배치되어 있다.
도 2 의 (b) 는, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 액정 패널의 개략 단면도이다. 이 액정 패널 (100') 은, 액정 셀 (20) 과; 액정 셀 (20) 의 일방측 (도시예에서는 백라이트측) 에 배치된 본 발명의 적층 광학 필름 (10') 과; 액정 셀 (20) 의 타방측 (도시예에서는 시인측) 에 배치된 적층 필름 (30') 을 구비한다. 적층 필름 (30') 은, 상기 편광자 (11) 와 상기 제 5 광학 보상층 (16) 과 상기 제 4 광학 보상층 (15) 을 구비한다. 적층 필름 (30') 은, 필요에 따라 편광자 (11) 와 제 5 광학 보상층 (16) 사이에 제 1 보호층이 형성되고, 편광자 (11) 의 제 5 광학 보상층 (16) 의 반대측에 제 2 보호층이 형성된다. 또한, 도시되어 있지 않지만, 적층 필름 (30') 은 임의의 적절한 다른 광학 보상층을 추가로 구비할 수 있다. 도시하는 바와 같이, 적층 광학 필름 (10') 및 적층 필름 (30') 은 광학 보상층이 형성되어 있는 측이 액정 셀 (20) 측이 되도록 배치되어 있다.
또한, 도시예와는 달리, 적층 광학 필름 (10') 대신에 적층 광학 필름 (10) 이 배치되어 있어도 된다. 또한, 도시예와는 달리, 적층 광학 필름 (10'(10)) 이 시인측에 배치되고, 적층 필름 (30, 30') 이 백라이트측에 배치되어 있어도 된다. 바람직하게는 도시예와 같이, 적층 광학 필름 (10'(10)) 이 백라이트측에 배치된다.
상기 적층 필름 (30, 30') 을 구성하는 제 5 광학 보상층 (16) 의 지상축은 적층 필름 (30, 30') 을 구성하는 편광자 (11) 의 흡수축에 대하여, 임의의 적절한 각도를 규정하도록 하여 적층되어 있다. 바람직하게는 30˚∼ 60˚, 더욱 바람직하게는 35˚∼ 55˚, 특히 바람직하게는 40˚∼ 50˚, 가장 바람직하게는 43˚∼ 47˚이다.
상기 액정 패널 (100, 100') 의 액정 셀 (20) 의 양측에 배치된 편광자 (11, 11) 의 흡수축은 바람직하게는 실질적으로 직교하도록 배치되어 있다.
B-2. 액정 셀
상기 액정 셀 (20) 은 1 쌍의 기판 (21, 21') 과, 기판 (21, 21') 사이에 협지된 표시 매체로서의 액정층 (22) 을 갖는다. 일방의 기판 (컬러 필터 기판; 21) 에는 컬러 필터 및 블랙 매트릭스 (모두 도시 생략) 가 형성되어 있다. 타방의 기판 (액티브 매트릭스 기판; 21') 에는 액정의 전기 광학 특성을 제어하는 스위칭 소자 (대표적으로는 TFT) (도시 생략) 와, 이 스위칭 소자에 게이트 신호를 부여하는 주사선 (도시 생략) 및 소스 신호를 부여하는 신호선 (도시 생략) 과, 화소 전극 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 또한, 컬러 필터는 액티브 매트릭스 기판 (21') 측에 형성해도 된다. 상기 기판 (21, 21') 의 간격 (셀 갭) 은 스페이서 (도시 생략) 에 의해 제어된다. 상기 기판 (21, 21') 의 액정층 (22) 과 접하는 측에는, 예를 들어 폴리이미드로 이루어지는 배향막 (도시 생략) 이 형성되어 있다.
상기 액정 셀 (20) 의 구동 모드로서는 임의의 적절한 구동 모드가 채용될 수 있다. 바람직하게는 VA 모드이다. 도 3 은, VA 모드에 있어서의 액정 분자의 배향 상태를 설명하는 개략 단면도이다. 도 3 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 전압 무인가시에는 액정 분자는 기판 (21, 21') 면에 수직으로 배향된다. 이와 같은 수직 배향은 수직 배향막 (도시 생략) 을 형성한 기판간에 부(負)의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정을 배치함으로써 실현될 수 있다. 이와 같은 상태에서 일방의 기판 (21) 의 면폭 방향 광을 입사시키면, 일방의 편광자 (11) 를 통과하여 액정층 (22) 에 입사한 직선 편광의 광은 수직 배향되어 있는 액정 분자의 장축의 방향을 따라 진행한다. 액정 분자의 장축 방향에는 복굴절이 생기지 않기 때문에 입사광은 편광 방위를 바꾸지 않고 진행되어, 일방의 편광자 (11) 와 직교하는 편광축을 갖는 타방의 편광자 (11) 에서 흡수된다. 이로써 전압 무인가시에 있어서 암 (暗) 상태의 표시가 얻어진다 (노멀리 블랙 모드). 도 3 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 전극간에 전압이 인가되면, 액정 분자의 장축이 기판면에 평행하게 배향된다. 이 상태의 액정 분자는 일방의 편광자 (11) 를 통과하여 액정층 (22) 에 입사한 직선 편광의 광에 대하여 복굴절성을 나타내고, 입사광의 편광 상태는 액정 분자의 기울기에 따라 변화한다. 소정의 최대 전압 인가시에 있어서 액정층을 통과하는 광은, 예를 들어 그 편광 방위가 90˚회전된 직선 편광이 되므로, 타방의 편광자 (11) 를 투과하여 명 (明) 상태의 표시가 얻어진다. 다시 전압 무인가 상태로 하면 배향 규제력에 의해 암상태의 표시로 되돌릴 수 있다. 또한, 인가 전압을 변화시켜 액정 분자의 기울기를 제어하여 타방의 편광자 (11) 로부터의 투과광 강도를 변화시킴으로써 계조 (階調) 표시가 가능해진다.
B-3. 제 5 광학 보상층
상기 제 5 광학 보상층 (16) 은, 바람직하게는 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re5 가 80㎚ ∼ 200㎚ 이다. 즉, λ/4 판으로서 기능할 수 있다. 제 5 광학 보상층으로서는, 상기 제 3 광학 보상층과 동일한 것을 채용할 수 있다.
B-4. 제 4 광학 보상층의 두께 방향의 위상차에 대하여
도 2 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 제 4 광학 보상층 (15) 이 액정 셀 (20) 의 일방측에만 배치되어 있는 경우, 당해 제 4 광학 보상층의 두께 방향의 위상차 Rth4 는 바람직하게는 50㎚ ∼ 600㎚, 더욱 바람직하게는 100㎚ ∼ 540㎚, 특히 바람직하게는 150㎚ ∼ 500㎚ 이다. 한편, 도 2 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 제 4 광학 보상층 (15) 이 액정 셀 (20) 의 양측에 배치되어 있는 경우, 각각의 제 4 광학 보상층의 두께 방향의 위상차 Rth4 는, 바람직하게는 일방에 배치되어 있는 경우의 두께 방향의 위상차의 대략 절반이다. 즉, 바람직하게는 25㎚ ∼ 300㎚, 더욱 바람직하게는 50㎚ ∼ 270㎚, 특히 바람직하게는 75㎚ ∼ 250㎚ 이다.
B-5. 적층 방법
상기 각 층 (필름) 의 적층 방법은 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 구체적으로는 임의의 적절한 점착제층 또는 접착제층을 개재하여 적층된다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 각 특성의 측정 방법은 이하와 같다.
(1) 위상차값의 측정
오우지 계측 제조 KOBRA-WPR 을 이용하여 자동 계측하였다. 측정 파장은 590㎚ 혹은 550㎚, 측정 온도는 23℃ 였다.
(2) 콘트라스트의 측정 1
실제로 제조하여 측정한 각 광학 보상층의 광학 특성 파라미터를 이용하여, 각 실시예 및 비교예의 액정 패널에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 실시하였다. 시뮬레이션에는 신테크사 제조, 액정 표시기용 시뮬레이터 「LCD MASTER」를 사용하였다.
(3) 콘트라스트의 측정 2
액정 표시 장치에 백화상 및 흑화상을 표시시키고, ELDIM 사 제조 상품명 「EZ Contrast160D」에 의해 측정하였다.
[실시예 1]
(편광판의 제조)
폴리비닐알코올 필름을 요오드를 함유하는 수용액 중에서 염색한 후, 붕산을 함유하는 수용액 중에서 속비 (速比) 가 상이한 롤 사이에서 6 배로 1 축 연신하여 편광자를 얻었다. 이 편광자의 양면 각각에 보호층 (제 1 보호층 및 제 2 보호층) 으로서 트라이아세틸셀룰로오스 필름 (두께 40㎛, 코니카 미놀타사 제조, 상품명: KC4UYW) 을 폴리비닐알코올계 접착제 (두께 0.1㎛) 를 개재하여 붙였다. 보호층의 면내 위상차 Re(550) 은 0.9㎚ 이며, 두께 방향의 위상차 Rth(550) 은 1.2㎚ 였다. 이와 같이 하여 편광판을 제조하였다. 또한, Re(550) 은 23℃ 에 있어서의 파장 550㎚ 의 광으로 측정했을 때의 값을 나타낸다.
(제 1 광학 보상층의 제조)
길이가 긴 노르보르넨계 수지 필름 (닛폰 제온사 제조, 상품명 Zeonor, 두께 40㎛, 광탄성 계수 3.10×10-12㎡/N) 을 140℃ 에서 1.52 배로 1 축 연신함으로써, 길이가 긴 필름을 제조하였다. 이 필름의 두께는 35㎛, 면내 위상차 Re1 은 140㎚, 두께 방향의 위상차 Rth1 은 140㎚ 였다. 얻어진 필름을 후술하는 액정 셀에 대응하는 사이즈로 펀칭하여 제 1 광학 보상층으로 하였다.
(제 2 광학 보상층의 제조)
하기 화학식 (1) (식 중의 숫자 65 및 35 는 모노머 유닛의 몰% 를 나타내고, 편의상 블록 폴리머체로 나타내고 있다: 중량 평균 분자량 5000) 로 나타내는 측쇄형 액정 폴리머 20 중량부, 네마틱 액정상을 나타내는 중합성 액정 (BASF 사 제조: 상품명 Paliocolor LC242) 80 중량부 및 광중합 개시제 (치바 스페셜티 케미컬즈사 제조: 상품명 이르가큐어 907) 5 중량부를 시클로펜타논 200 중량부에 용해시켜 액정 도공액을 조제하였다. 그리고, 기재 필름 (노르보르넨계 수지 필름: 닛폰 제온사 제조, 상품명 Zeonor) 에 당해 도공액을 바 코터에 의해 도공한 후, 80℃ 에서 4 분간 가열 건조시킴으로써 액정을 배향시켰다. 이 액정층에 자외선을 조사하여, 액정층을 경화시킴으로써, 기재 상에 제 2 광학 보상층이 되는 액정 고화층을 형성하였다. 이 층의 면내 위상차는 실질적으로 제로이며, 두께 방향의 위상차 Rth2 는 -120㎚ 였다.
Figure 112009030001029-PCT00001
(제 3 광학 보상층의 제조)
상기 제 1 광학 보상층과 동일한 필름을 사용하였다.
(제 4 광학 보상층의 제조)
하기 화학식 (2) 에 나타내는 네마틱 액정성 화합물 90 중량부, 하기 화학식 (3) 에 나타내는 카이럴제 10 중량부, 광중합 개시제 (이르가큐어 907: 치바 스페셜티 케미컬즈사 제조) 5 중량부, 및 메틸에틸케톤 300 중량부를 균일해지도록 혼합하여, 액정 도공액을 조제하였다. 다음으로, 이 액정 도공액을 기판 (2 축 연신 PET 필름) 상에 코팅하고, 80℃ 에서 3 분간 열처리하고, 이어서 자외선을 조사하고 중합 처리하여, 기판 상에 제 4 광학 보상층이 되는 콜레스테릭 배향 고화층을 형성하였다. 당해 콜레스테릭 배향 고화층의 두께는 3㎛, 두께 방향의 위상차 Rth4 는 120㎚ 이며, 면내 위상차 Re4 는 실질적으로 제로였다.
Figure 112009030001029-PCT00002
(제 5 광학 보상층의 제조)
상기 제 1 광학 보상층과 동일한 필름을 사용하였다.
(적층 필름 A 의 제조)
상기 제 5 광학 보상층에 제 4 광학 보상층이 되는 콜레스테릭 배향 고화층을 이소시아네이트계 접착제 (두께 5㎛) 로 접착하고, 상기 기판 (2 축 연신 PET 필름) 을 제거하여, 제 5 광학 보상층에 콜레스테릭 배향 고화층이 전사된 적층체를 얻었다. 이 적층체의 제 5 광학 보상층측에 상기에서 얻어진 편광판을 아크릴계 점착제 (두께 12㎛) 를 개재하여 적층시켰다. 여기서, 제 5 광학 보상층의 지상축이 편광판의 편광자의 흡수축에 대하여 시계 방향으로 45˚가 되도록 적층시켰다. 이와 같이 하여 적층 광학 필름 A 를 얻었다.
(적층 광학 필름 B 의 제조)
상기 제 1 광학 보상층에 제 2 광학 보상층이 되는 액정 고화층을 이소시아네이트계 접착제 (두께 5㎛) 로 접착하고, 상기 기재 (노르보르넨계 수지 필름) 를 제거하여, 제 1 광학 보상층에 제 2 광학 보상층이 전사된 적층체 1 을 얻었다.
상기 제 3 광학 보상층에 제 4 광학 보상층이 되는 콜레스테릭 배향 고화층을 이소시아네이트계 접착제 (두께 5㎛) 로 접착하고, 상기 기판 (2 축 연신 PET 필름) 을 제거하여, 제 3 광학 보상층에 콜레스테릭 배향 고화층이 전사된 적층체 2 를 얻었다.
적층체 2 의 제 3 광학 보상층측에 적층체 1 및 편광판을 이 순서로 아크릴계 점착제 (두께 12㎛) 를 개재하여 적층시켰다. 이 때, 적층체 1 의 제 1 광학 보상층이 편광판측이 되도록 적층시켰다. 또한, 제 1 광학 보상층 및 제 3 광학 보상층의 지상축이 각각 편광판의 편광자의 흡수축에 대하여 시계 방향으로 90˚, 45˚가 되도록 적층시켰다. 이와 같이 하여 적층 광학 필름 B 를 제조하였다.
(액정 패널의 제조)
소니사 제조 플레이 스테이션 포터블 (VA 모드 액정 셀 탑재) 로부터 액정 셀을 떼어내고, 당해 액정 셀의 시인측에 상기 적층 필름 A 를 아크릴계 점착제 (두께 20㎛) 를 개재하여 붙였다. 이 때, 제 4 광학 보상층이 액정 셀측이 되도록 붙였다. 또한, 액정 셀의 백라이트측에는 상기 적층 광학 필름 B 를 아크릴계 점착제 (두께 20㎛) 를 개재하여 붙였다. 이 때, 제 4 광학 보상층이 액정 셀측이 되도록 붙였다. 또한, 적층 필름 A 의 편광자의 흡수축과 적층 광학 필름 B 의 편광자의 흡수축이 서로 실질적으로 직교하도록 적층시켰다. 이와 같이 하여 액정 패널을 제조하였다.
이와 같은 액정 패널을 사용한 액정 표시 장치의 콘트라스트의 시야각 의존 성에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 실시하였다. 결과를 도 4 에 나타낸다. 또한, 얻어진 액정 패널을 이용하여 제조한 액정 표시 장치의 콘트라스트의 시야각 의존성을 실측하였다. 결과를 도 5 에 나타낸다.
[실시예 2]
(적층 광학 필름 C 의 제조)
제 1 광학 보상층으로서 하기에 나타내는 필름을 사용한 것, 제 2 광학 보상층의 Rth2 가 -140㎚ 인 것 이외에는 적층 광학 필름 B 와 동일하게 하여, 적층 광학 필름 C 를 제조하였다.
(제 1 광학 보상층)
길이가 긴 노르보르넨계 수지 필름 (닛폰 제온사 제조, 상품명 Zeonor, 두께 60㎛, 광탄성 계수 3.1×10-12㎡/N) 을 150℃ 에서 1.7 배로 고정단 2 축 연신함으로써, 긴 형상의 필름을 제조하였다. 이 필름의 면내 위상차 Re1 은 120㎚, 두께 방향의 위상차 Rth1 은 156㎚, Nz 계수 (Rth1 /Re1) 는 1.3 이었다. 얻어진 필름을 상기 액정 셀에 대응하는 사이즈로 펀칭하여 제 1 광학 보상층으로 하였다.
(액정 패널의 제조)
적층 광학 필름 B 대신에 적층 광학 필름 C 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 패널을 얻었다.
이와 같은 액정 패널을 사용한 액정 표시 장치의 콘트라스트의 시야각 의존성에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 실시하였다. 결과를 도 6 에 나타낸다. 또한, 얻어진 액정 패널을 이용하여 제조한 액정 표시 장치의 콘트라스트를 측정하였다. 결과를 도 7 에 나타낸다.
[실시예 3]
(접착제 수용액의 조제)
아세토아세틸기 함유 폴리비닐알코올계 수지 (평균 중합도: 1200, 비누화도 98.5 몰%, 아세토아세틸화도: 5 몰%) 100 중량부에 대하여, 메틸올멜라민 50 중량부를 30℃ 의 온도 조건하에서 순수에 용해시켜, 고형분 농도 3.7% 로 조정한 수용액을 얻었다. 이 수용액 100 중량부에 대하여, 알루미나콜로이드 수용액 (평균 입자경 15㎚, 고형분 농도 10%, 정전하) 18 중량부를 첨가하여 접착제 수용액을 조제하였다. 접착제 수용액의 점도는 9.6mPa·s 였다. 접착제 수용액의 pH 는 4 ∼ 4.5 였다.
(적층 광학 필름 C' 의 제조)
폴리비닐알코올 필름을 요오드를 함유하는 수용액 중에서 염색한 후, 붕산을 함유하는 수용액 중에서 속비가 상이한 롤 사이에서 6 배로 1 축 연신하여 편광자를 얻었다. 이 편광자의 편면에 제 2 보호층으로서 트라이아세틸셀룰로오스 필름 (상품명: KC4UYW) 을 폴리비닐알코올계 접착제 (두께 0.1㎛) 를 개재하여 붙였다. 다음으로, 편광자의 타방의 면에 상기에서 얻어진 접착제 수용액을 두께 0.1㎛ 로 도공하고, 상기 실시예 2 에서 얻어진 제 1 광학 보상층을 붙였다. 이 때, 제 1 광학 보상층의 지상축이 편광자의 흡수축에 대하여 직교하도록 적층시켰다. 이와 같이 하여 적층체 Ⅰ 를 얻었다.
상기 적층체 Ⅰ 의 제 1 광학 보상층측에 제 2 광학 보상층이 되는 액정 고화층 (Rth2: -140㎚) 을 이소시아네이트계 접착제 (두께 5㎛) 로 접착하고, 상기 기재 (노르보르넨계 수지 필름) 를 제거하여, 적층체 Ⅰ 에 제 2 광학 보상층이 전사된 적층체 Ⅱ 를 얻었다. 이 적층체 Ⅱ 의 제 2 광학 보상층측에 아크릴계 점착제 (두께 12㎛) 를 개재하여 상기 실시예 1 에서 얻어진 적층체 2 를 적층시켰다. 이 때, 적층체 2 의 제 3 광학 보상층이 적층체 Ⅱ 측이 되도록 적층시켰다. 또한, 제 3 광학 보상층의 지상축이 편광자의 흡수축에 대하여 시계 방향으로 45˚가 되도록 적층시킨다. 이와 같이 하여 적층 광학 필름 C' 를 제조하였다.
(액정 패널의 제조)
적층 광학 필름 C 대신에 적층 광학 필름 C' 를 사용한 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하여 액정 패널을 얻었다.
이와 같은 액정 패널을 사용한 액정 표시 장치의 콘트라스트의 시야각 의존성에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 실시하였다. 결과를 도 8 에 나타낸다. 또한, 얻어진 액정 패널을 이용하여 제조한 액정 표시 장치의 콘트라스트를 측정하였다. 결과를 도 9 에 나타낸다.
[비교예 1]
적층 광학 필름 B 대신에 적층 필름 A 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 패널을 얻었다.
이와 같은 액정 패널을 사용한 액정 표시 장치의 콘트라스트의 시야각 의존성에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 실시하였다. 결과를 도 10 에 나타낸다. 또한, 얻어진 액정 패널을 이용하여 제조한 액정 표시 장치의 콘트라스트를 측정하였다. 결과를 도 11 에 나타낸다.
[비교예 2]
(적층 필름 D 의 제조)
제 1 광학 보상층의 지상축과 편광판의 편광자의 흡수축이 평행 (0˚) 해지도록 적층시킨 것 이외에는 적층 광학 필름 B 와 동일하게 하여 적층 필름 D 를 제조하였다.
(액정 패널의 제조)
적층 광학 필름 B 대신에 적층 필름 D 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 패널을 얻었다.
이와 같은 액정 패널을 사용한 액정 표시 장치의 콘트라스트의 시야각 의존성에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 실시하였다. 결과를 도 12 에 나타낸다. 또한, 얻어진 액정 패널을 이용하여 제조한 액정 표시 장치의 콘트라스트를 측정하였다. 결과를 도 13 에 나타낸다
[비교예 3]
(적층 필름 E 의 제조)
제 1 광학 보상층의 지상축과 편광판의 편광자의 흡수축이 평행 (0˚) 해지도록 적층시키는 것 이외에는 적층 광학 필름 C 와 동일하게 하여 적층 필름 E 를 제조한다.
(액정 패널의 제조)
적층 광학 필름 B 대신에 적층 필름 E 를 사용하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 패널을 얻는다.
이와 같은 액정 패널을 사용한 액정 표시 장치의 콘트라스트의 시야각 의존성에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 실시하였다. 결과를 도 14 에 나타낸다.
또한, 실시예 1 ∼ 실시예 3, 비교예 1 ∼ 비교예 3 의 패널의 전체 구성을 표 1 에 정리한다. 백라이트측의 편광자의 흡수축을 0˚으로 했을 때의 각도 (반시계 방향) 도 나타낸다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3
A 제 2 보호층 - A 제 2 보호층 - A 제 2 보호층 -
편광자 90 편광자 90 편광자 90
제 1 보호층 - 제 1 보호층 - 제 1 보호층 -
제 5 광학 보상층 135 제 5 광학 보상층 135 제 5 광학 보상층 135
제 4 광학 보상층 - 제 4 광학 보상층 - 제 4 광학 보상층 -
VA 셀 VA 셀 VA 셀
B 제 4 광학 보상층 - C 제 4 광학 보상층 - C' 제 4 광학 보상층 -
제 3 광학 보상층 45 제 3 광학 보상층 45 제 3 광학 보상층 45
제 2 광학 보상층 - 제 2 광학 보상층 - 제 2 광학 보상층 -
제 1 광학 보상층 90 제 1 광학 보상층 90 제 1 광학 보상층 90
제 1 보호층 - 제 1 보호층 - - -
편광자 0 편광자 0 편광자 0
제 2 보호층 - 제 2 보호층 - 제 2 보호층 -
비교예 1 비교예 2 비교예 3
A 제 2 보호층 - A 제 2 보호층 - A 제 2 보호층 -
편광자 90 편광자 90 편광자 90
제 1 보호층 - 제 1 보호층 - 제 1 보호층 -
제 5 광학 보상층 135 제 5 광학 보상층 135 제 5 광학 보상층 135
제 4 광학 보상층 - 제 4 광학 보상층 - 제 4 광학 보상층 -
VA 셀 VA 셀 VA 셀
A 제 4 광학 보상층 - D 제 4 광학 보상층 - E 제 4 광학 보상층 -
제 5 광학 보상층 45 제 3 광학 보상층 45 제 3 광학 보상층 45
- - 제 2 광학 보상층 - 제 2 광학 보상층 -
- - 제 1 광학 보상층 0 제 1 광학 보상층 0
제 1 보호층 - 제 1 보호층 - 제 1 보호층 -
편광자 0 편광자 0 편광자 0
제 2 보호층 - 제 2 보호층 - 제 2 보호층 -
도 4 ∼ 도 14 에서 명백하듯이, 본 발명의 실시예 1 ∼ 실시예 3 의 액정 패널은 비교예 1 ∼ 비교예 3 의 액정 패널에 비해 콘트라스트가 우수하였다. 실시예 1 과 비교예 2, 실시예 2, 실시예 3 과 비교예 3 을 비교하면, 제 1 광학 보상층의 지상축과 편광자의 흡수축을 직교시킴으로써, 콘트라스트가 현격히 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예의 액정 패널은 비교예의 액정 패널에 비해 컬러 시프트가 작은 것이 확인되었다.
산업상이용가능성
본 발명의 적층 광학 필름, 액정 패널 및 액정 표시 장치는 휴대 전화, 액정 TV 등에 바람직하게 적용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 편광자와,
    굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re1 이 80㎚ ∼ 300㎚ 인 제 1 광학 보상층과,
    굴절률 타원체가 nz>nx=ny 의 관계를 나타내는 제 2 광학 보상층과,
    굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re3 이 80㎚ ∼ 200㎚ 인 제 3 광학 보상층을 적어도 이 순서로 구비하고,
    상기 편광자의 흡수축과 상기 제 1 광학 보상층의 지상축이 직교하고 있는, 적층 광학 필름.
  2. 편광자와,
    굴절률 타원체가 nx>ny>nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re1 이 80㎚ ∼ 300㎚ 인 제 1 광학 보상층과,
    굴절률 타원체가 nz>nx=ny 의 관계를 나타내는 제 2 광학 보상층과,
    굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re3 이 80㎚ ∼ 200㎚ 인 제 3 광학 보상층을 적어도 이 순서로 구비하고,
    상기 편광자의 흡수축과 상기 제 1 광학 보상층의 지상축이 직교하고 있는, 적층 광학 필름.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 광학 보상층의 상기 제 2 광학 보상층과는 반대측에 배치되고, 굴절률 타원체가 nx=ny>nz 의 관계를 나타내는 제 4 광학 보상층을 추가로 구비하는, 적층 광학 필름.
  4. 액정 셀과, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 적층 광학 필름을 구비하는, 액정 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적층 광학 필름은 백라이트측에 배치되어 있는, 액정 패널.
  6. 제 5 항에 있어서,
    편광자와, 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내고, 면내 위상차 Re5 가 80㎚ ∼ 200㎚ 인 제 5 광학 보상층을 구비하는 적층 필름이 시인측에 배치되어 있는, 액정 패널.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 셀은 VA 모드인, 액정 패널.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 패널을 갖는, 액정 표시 장치.
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