KR20230107398A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20230107398A
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crystal display
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카츠노리 타카다
에이코 스에후사
요시츠구 키타무라
케이스케 기무라
세이지 우에모토
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

표시 화면과 최표면과의 사이에 단차를 가지고, 당해 단차가 인식되기 어려우며, 또한 밝은 표시를 실현할 수 있는 액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명의 액정 표시 장치는 액정 셀과; 액정 셀의 배면 측에 배치된 제1 편광자와; 액정 셀의 시인 측에 배치된 제2 편광자와; 제2 편광자의 시인 측에 배치된 액정 셀의 표시 영역에 대응한 위치에 투과부를 가지는 커버 시트와; 커버 시트의 시인 측에 투과부를 덮도록 배치된 Re(550)이 100nm∼180nm인 제1 광학 보상층과; 제1 광학 보상층의 시인 측에 배치된 제3 편광자를 구비한다. 제1 광학 보상층의 지상축 방향과 제3 편광자의 흡수축 방향이 이루는 각도는 35°∼55° 또는 125°∼145°이다.

Description

액정 표시 장치{Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 TV, 스마트폰, PC 모니터, 디지털 카메라를 비롯하여 광범위한 용도로 사용되고 있고, 그 용도는 더욱 확대되고 있다. 그 결과, 액정 표시 장치의 용도에 따라서는 액정 표시 장치가 각종 구조물에 내장된 형태가 채용되고 있다. 이와 같은 용도의 구체예로서는 철도 차량에서의 운행 정보 화면(예컨대, 객차량의 다음 역 안내 표시), 자동차의 계기판이나 콘솔에 배설된 각종 계기나 네비게이션 시스템 등의 표시부, 비행기 조종석의 각종 계기 및 병원, 경비실 또는 전투 지휘소 등에 배설되는 모니터를 들 수 있다. 이와 같은 형태에 있어서는, 액정 표시 장치의 보호 및/또는 디자인상의 요청으로, 액정 표시 장치의 표시 영역에 대응한 투과부를 가지는 커버 시트가 필요에 따라 액정 표시 장치의 시인 측에 배치될 수 있다. 이와 같은 형태에 있어서는, 액정 표시 장치를 내장한 부분의 최표면(最表面, 예컨대, 케이스, 벽, 모니터 데스크, 또는 필요에 따라 배치된 커버 시트의 최표면)과 표시 화면과의 사이에 단차가 발생하고, 용도 및/또는 상황에 따라서는 당해 단차가 시인성에 영향을 미치는 경우가 있다. 당해 단차를 인식하기 어렵게 하기 위해 시인 측에 감광 필터를 배치하는 기술이 제안되고 있다(특허 문헌 1). 그러나 이 기술에서는 단차는 인식하기 어렵지만, 표시 화면 자체가 어두워지는 문제가 있다.
일본 특허 제5877433호 명세서
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는 표시 화면과 최표면과의 사이에 단차를 가지고, 당해 단차가 인식되기 어려우면서, 또한 밝은 표시를 실현할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 액정 표시 장치는 액정 셀과; 상기 액정 셀의 배면 측에 배치된 제1 편광자와; 상기 액정 셀의 시인 측에 배치된 제2 편광자와; 상기 제2 편광자의 시인 측에 배치된 상기 액정 셀의 표시 영역에 대응한 위치에 투과부를 가지는 커버 시트와; 상기 커버 시트의 시인 측에 상기 투과부를 덮도록 배치된 Re(550)이 100nm∼180nm인 제1 광학 보상층과; 상기 제1 광학 보상층의 시인 측에 배치된 제3 편광자;를 구비한다. 상기 제1 광학 보상층의 지상축 방향과 상기 제3 편광자의 흡수축 방향이 이루는 각도는 35°∼55°또는 125°∼145°이다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 액정 표시 장치는 상기 커버 시트와 상기 제2 편광자와의 사이에, Re(550)이 100nm∼180nm인 제2 광학 보상층을 추가로 구비한다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 제1 광학 보상층 및 상기 제3 편광자로부터 얻어지는 원편광의 편광 방향과 상기 제2 편광자 및 상기 제2 광학 보상층으로부터 얻어지는 원편광의 편광 방향은 동일 방향이다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 제1 광학 보상층 및 상기 제2 광학 보상층은 Re(450)<Re(550)의 관계를 만족한다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 커버 시트의 상기 투과부는 개구부이고, 상기 개구부는 점착제로 충전되어 있다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 점착제의 굴절률은 1.30∼1.70이다.
본 발명에 의하면, 표시 화면과 최표면과의 사이에 단차를 가지는 액정 표시 장치에 있어서, 단차의 시인 측에 편광자와 이른바 λ/4판을 배치함으로써 표시 화면의 밝기를 유지하면서 단차를 인식하기 어렵게 하여 시인성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시 형태에는 한정되지 않는다.
(용어 및 기호의 정의)
본 명세서에서의 용어 및 기호의 정의는 하기와 같다.
(1) 굴절률(nx, ny, nz)
"nx"는 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절률이고, "ny"는 면내에서 지상축과 직교하는 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절률이며, "nz"는 두께 방향의 굴절률이다.
(2) 면내 위상차(Re)
"Re(λ)"는 23℃에서의 파장 λnm의 광으로 측정한 면내 위상차이다. Re(λ)은 층(필름)의 두께를 d(nm)로 하였을 때, 식:Re=(nx-ny)×d로부터 구할 수 있다. 예컨대, "Re(550)"은 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 면내 위상차이다.
(3) 두께 방향의 위상차(Rth)
"Rth(λ)"는 23℃에서의 파장 λnm의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이다. Rth(λ)는 층(필름)의 두께를 d(nm)로 하였을 때, 식:Rth=(nx-nz)×d로부터 구할 수 있다. 예컨대, "Rth(550)"은 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이다.
(4) Nz 계수
Nz 계수는 Nz=Rth/Re로부터 구할 수 있다.
(5) 실질적으로 직교 또는 평행
"실질적으로 직교" 및 "대략 직교"라는 표현은 두 개의 방향이 이루는 각도가 90°±10°인 경우를 포함하고, 바람직하게는 90°±7°이며, 더욱 바람직하게는 90°±5°이다. "실질적으로 평행" 및 "대략 평행"이라는 표현은 두 개의 방향이 이루는 각도가 0°±10°인 경우를 포함하고, 바람직하게는 0°±7°이며, 더욱 바람직하게는 0°±5°이다. 또한, 본 명세서에서 단순히 "직교" 또는 "평행"이라고 할 때에는 실질적으로 직교 또는 실질적으로 평행한 상태를 포함할 수 있는 것으로 한다.
A. 액정 표시 장치의 전체 구성
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다. 액정 표시 장치(100)는 액정 셀(10)과, 액정 셀(10)의 배면 측에 배치된 제1 편광자(20)와, 액정 셀(10)의 시인 측에 배치된 제2 편광자(30)와, 제2 편광자(30)의 시인 측에 배치된 커버 시트(40)와, 커버 시트(40)의 시인 측에 배치된 제1 광학 보상층(50)과, 제1 광학 보상층(50)의 시인 측에 배치된 제3 편광자(60)를 구비한다. 커버 시트(40)는 액정 셀(10)의 표시 영역에 대응한 위치에 투과부(42)를 가진다. 투과부는 물리적 투과부(예컨대, 개구부) 및 광학적 투과부(예컨대, 투명부)를 포함한다. 도시예에서는 개구부가 나타나 있다. 제1 광학 보상층(50)(및 결과로서 제3 편광자(60))는 커버 시트(40)의 투과부(42)를 덮도록 배치되어 있다. 본 발명의 실시 형태에 따르면, 커버 시트의 투과부를 덮도록 하여 제3 편광자를 최표면 측에 배치함으로써, 장치 최표면과 표시 화면과의 사이의 단차를 인식하기 어렵게 하고, 결과로서, 액정 표시 장치의 시인성을 개선할 수 있다. 보다 상세하게는 편광자에 특유의 투과율에 기인하여 단차를 인식하기 어렵게 할 수 있고, 또한 편광자는 소정 방향의 편광 광을 효율적으로 투과할 수 있으므로, 광을 전체적으로 감소시키는 감광 필터에 비해 표시 화면의 밝기를 유지할 수 있다. 또한, 커버 시트의 투과부가 개구부인 경우에는 당해 개구부를 덮음으로써, 최표면을 평탄하게 하여 단차를 인식하기 어렵게 할 수 있다. 이하에 "단차를 인식하기 어렵게 하는 것"을 "시각적 단차를 감소시킨다"고 하는 경우가 있다.
제1 광학 보상층(50)은 Re(550)이 100nm∼180nm이고, 바람직하게는 110nm∼170nm이며, 보다 바람직하게는 120nm∼160nm이다. 제1 광학 보상층(50)의 지상축 방향과 제3 편광자(60)의 흡수축 방향이 이루는 각도는 35°∼55°이고, 바람직하게는 38°∼52°이며, 보다 바람직하게는 42°∼48°이고, 더욱 바람직하게는 약 45°이다. 또는 당해 각도는 125°∼145°이고, 바람직하게는 128°∼142°이며, 보다 바람직하게는 132°∼138°이고, 더욱 바람직하게는 약 135°이다. 각도가 이와 같은 범위이면, 제1 광학 보상층과 제3 편광자와의 조합에 의해 우수한 원편광 기능 및 반사 방지 기능을 실현할 수 있다. 그 결과, 실용상 허용 가능한 표시 화면의 밝기를 유지하면서 시각적 단차를 현저히 감소시킬 수 있다. 즉, 예컨대 감광 필터를 이용하여 투과율을 저하시킴으로써 시각적 단차를 감소시키는 경우에 비해 투과율을 저하시키지 않고 시각적 단차를 감소시킬 수 있다. 제1 광학 보상층 및 제3 편광자는 각각 별개의 부재로서 액정 표시 장치에 도입되어도 되고, 제1 광학 보상층과 제3 편광자와의 적층체(즉, 원편광판)로서 액정 표시 장치에 도입되어도 된다.
본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 있어서는, 제2 편광자(30)의 흡수축 방향과 제3 편광자(60)의 흡수축 방향은 목적에 따라 임의의 적절한 각도를 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 있어서는, 제1 편광자(20)의 흡수축 방향과 제2 편광자(30)의 흡수축 방향은 실질적으로 직교 또는 평행하며 대표적으로는 실질적으로 직교하고 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치는 이른바 O모드이어도 되고, 이른바 E모드이어도 된다. "O모드의 액정 표시 장치"란 액정 셀의 광원 측에 배치된 편광자의 흡수축 방향과 액정 셀의 초기 배향 방향이 실질적으로 평행한 것을 말한다. "E모드의 액정 표시 장치"란 액정 셀의 광원 측에 배치된 편광자의 흡수축 방향과 액정 셀의 초기 배향 방향이 실질적으로 직교하는 것을 말한다. "액정 셀의 초기 배향 방향"이란, 전계가 존재하지 않는 상태에서 액정층에 포함되는 액정 분자가 배향한 결과 발생하는 액정층의 면내 굴절률이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향) 을 말한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다. 액정 표시 장치(101)는 제2 편광자(30)와 커버 시트(40)와의 사이에 제2 광학 보상층(70)을 추가로 구비한다. 제2 광학 보상층(70)은 Re(550)이 100nm∼180nm이고, 바람직하게는 110nm∼170nm이며, 보다 바람직하게는 120nm∼160nm이다. 제2 광학 보상층(70)의 지상축 방향과 제2 편광자(30)의 흡수축 방향이 이루는 각도는 35°∼55°이고, 바람직하게는 38°∼52°이며, 보다 바람직하게는 42°∼48°이고, 더욱 바람직하게는 약 45°이다. 또는, 당해 각도는 125°∼145°이고, 바람직하게는 128°∼142°이며, 보다 바람직하게는 132°∼138°이고, 더욱 바람직하게는 약 135°이다. 제1 광학 보상층(50)의 지상축 방향과 제2 광학 보상층(70)의 지상축 방향은 바람직하게는 제1 광학 보상층(50) 및 제3 편광자(60)에 의해 얻어지는 원편광의 편광 방향과 제2 편광자(30) 및 제2 광학 보상층(70)에 의해 얻어지는 원편광의 편광 방향이 동일한 방향이 되도록 설정될 수 있다. 구체적으로는 제1 광학 보상층(50) 및 제3 편광자(60)에 의해 얻어지는 원편광이 좌원편광인 경우에는 제2 편광자(30) 및 제2 광학 보상층(70)에 의해 얻어지는 원편광도 좌원편광이 되도록 지상축의 각도가 조정되고; 제1 광학 보상층(50) 및 제3 편광자(60)에 의해 얻어지는 원편광이 우원편광인 경우에는 제2 편광자(30) 및 제2 광학 보상층(70)에 의해 얻어지는 원편광도 우원편광이 되도록 지상축의 각도가 조정될 수 있다. 예컨대, 제3 편광자(60)의 흡수축 방향 및 제2 편광자(30)의 흡수축 방향이 각각 0°이고, 제1 광학 보상층(50)의 지상축 방향이 45°인 경우에는 제2 광학 보상층(70)의 지상축 방향은 -45°로 설정될 수 있다. 이와 같은 제2 광학 보상층을 추가로 구비함으로써 표시 화면의 밝기와 시각적 단차와의 균형이 더욱 우수한 것으로 될 수 있다.
도 2의 실시 형태에 있어서는, 제1 광학 보상층 및 제2 광학 보상층의 구성 재료, 광학 특성 및 두께 등은 동일하여도 되고, 상이하여도 된다. 일 실시 형태에 있어서는, 제1 광학 보상층 및 제2 광학 보상층은 각각 Re(450)<Re(550)의 관계를 만족한다. 광학 보상층이 이와 같은 관계를 만족함으로써 우수한 반사 방지 기능이 실현되고, 그 결과 시각적 단차를 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다. 액정 표시 장치(102)는 점착제가 커버 시트(40)의 개구부를 충전하고 있다. 점착제는 개구부만을 충전하여도 되고, 커버 시트(40)와 제1 광학 보상층(50)과의 사이에 설치된 점착제층(80)의 일부이어도 된다. 이와 같은 구성이면, 개구부에 의해 형성되는 공기층이 배제되므로 층 계면에서의 반사 및/또는 굴절이 억제될 수 있다. 결과로서, 표시 화면의 밝기를 더욱 개선하고 시각적 단차를 더욱 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 커버 시트가 광학적 투과부(투명부)를 가지는 경우에는 당해 투명부가 점착제로 구성될 수 있다. 점착제의 굴절률은 바람직하게는 1.30∼1.70이고, 보다 바람직하게는 1.40∼1.60이며, 더욱 바람직하게는 1.45∼1.55이다. 점착제의 굴절률을 이와 같은 범위로 함으로써, 층 계면에서의 반사 및/또는 굴절을 더욱 억제할 수 있고, 표시 화면의 밝기와 시각적 단차와의 균형이 더욱 우수한 것으로 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다. 액정 표시 장치(104)는 커버 시트(40)가 만곡하고 있고, 제1 광학 보상층(50) 및 제3 편광자(60)가 커버 시트(40)에 따라서 만곡하고 있다. 커버 시트(40)는 임의의 적절한 형태로 만곡하고 있어도 된다. 구체적으로는, 시인 측이 볼록(凸)하게 되도록 만곡하고 있어도 되고, 시인 측이 오목(凹)하게 되도록 만곡하고 있어도 된다. 또한, 커버 시트(40)의 면내의 어느 방향을 축으로 하여 만곡하고 있어도 된다. 또한, 전체가 만곡하고 있어도 되고, 일부만 만곡하고 있어도 된다. 또한, 도 6에 도시하는 액정 표시 장치(105)와 같이, 액정 셀(10), 제1 편광자(20) 및 제2 편광자(30)가 커버 시트(40)에 따라서 만곡하고 있어도 된다. 커버 시트가 만곡하고 있는 본 실시 형태의 액정 표시 장치(104 및 105)는 디자인의 선택 폭이 넓고 상업적인 가치가 크다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다. 액정 표시 장치(106)는 점착제가 커버 시트(40)의 개구부를 충전하고 있다. 점착제는 개구부만을 충전하여도 되고, 커버 시트(40)와 제1 광학 보상층(50)과의 사이에 설치된 점착제층(80)의 일부이어도 된다. 또한, 액정 표시 장치(106)는 커버 시트(40)가 만곡하고 있고, 점착제는 커버 시트(40)가 만곡하고 있음으로써 발생하는 커버 시트(40)와 제2 편광자(30)와의 사이의 틈새를 충전하고 있다. 이와 같은 구성이면, 커버 시트(40)가 만곡하고 있음에 따른 기계적 강도의 저하를 억제할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다. 액정 표시 장치(107)는 액정 셀(10A)과 액정 셀(10A)의 배면 측에 배치된 제1 편광자(20A)와, 액정 셀(10A)의 시인 측에 배치된 제2 편광자(30A)와, 액정 셀 (10B)과 액정 셀(10B)의 배면 측에 배치된 제1 편광자(20B)와, 액정 셀(10B)의 시인 측에 배치된 제2 편광자(30B)와, 제2 편광자(30A 및 30B)의 시인 측에 배치된 커버 시트(40)와, 커버 시트(40)의 시인 측에 배치된 제1 광학 보상층(50)과, 제1 광학 보상층(50)의 시인 측에 배치된 제3 편광자(60)를 구비한다. 액정 표시 장치(107)의 커버 시트(40)는 액정 셀(10A)의 표시 영역에 대응한 위치에 제1 투과부(42A)를 구비하고, 액정 셀(10B)의 표시 영역에 대응한 위치에 제2 투과부(42B)를 구비한다. 액정 표시 장치(107)는 각 액정 셀에 대응하는 2개의 표시 화면을 가지고, 커버 시트의 2개의 투과부를 덮도록 하여 제3 편광자를 최표면 측에 배치함으로써, 장치 최표면과 2개의 표시 화면과의 사이의 단차를 인식하기 어렵게 하여, 2개의 표시 화면에서의 시인성을 개선할 수 있다. 또한, 2개의 표시 화면 및 대응하는 2개의 액정 셀을 가지는 액정 표시 장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 액정 표시 장치는 3개 이상의 표시 화면 및 대응하는 액정 셀을 가지고 있어도 된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다. 본 실시 형태의 액정 표시 장치(108)는 액정 표시 장치(107)와 마찬가지로 2 개의 표시 화면을 가진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 커버 시트(40)가 투과부(42A)와 투과부(42B)와의 사이의 굴곡부(90)에서 굴곡하고 있고, 제1 광학 보상층(50) 및 제3 편광자(60)가 커버 시트(40)를 따라서 굴곡하고 있다. 이에 따라 액정 표시 장치(108)는 2개의 표시 화면을 이용하여 상이한 방향을 향해 화상을 표시할 수 있다. 또한, 본 발명의 액정 표시 장치는 커버 시트가 복수의 굴곡부를 가지고, 각 굴곡부를 사이에 두고 3개 이상의 표시 화면 및 대응하는 액정 셀을 가지고 있어도 된다.
본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치는, 예컨대, 각종 구조물에 포함되어(대표적으로는 내장되어) 이용될 수 있다. 구조물의 구체예로서는 건축 구조물(예컨대, 경비실이나 전투 지휘소의 벽), 철도 차량(예컨대, 문 상부의 벽), 자동차(예컨대, 계기판, 콘솔), 비행기(예컨대, 조종석), 가전 및 AV 기기를 들 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치는 실용적으로는 백라이트 유닛(도시하지 않음)을 추가로 구비한다. 백라이트 유닛은 대표적으로는 광원과 도광판을 포함한다. 백라이트 유닛은 임의의 적절한 그 밖의 부재(예컨대, 확산 시트, 프리즘 시트)를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치는 임의의 적절한 그 밖의 부재를 추가로 포함하여도 된다. 예컨대, 다른 광학 보상층(위상차 필름)이 추가로 배치되어 있어도 된다. 다른 광학 보상층의 광학 특성, 수, 조합, 배치 위치 등은 목적 및 소망하는 광학 특성 등에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 또한, 예컨대 최표면에 각종의 표면 처리층이 배치되어도 된다. 표면 처리층의 구체예로는, 안티글레어층, 반사 방지층, 하드 코트층을 들 수 있다. 복수의 표면 처리층이 배치되어도 된다. 표면 처리층의 종류, 수, 조합 등은 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
상기의 실시 형태는 적절히 조합하여도 되고, 상기의 실시 형태에서의 구성을 광학적으로 등가의 구성으로 치환하여도 된다. 예컨대, 도 4와 같이, 도 2의 실시 형태와 도 3의 실시 형태를 조합하여도 된다. 구체적으로는, 도 4의 액정 표시 장치(103)는 제2 광학 보상층(70)과 커버 시트의 개구부를 충전하는 점착제를 조합하여 구비한다. 또한, 예컨대 도시예의 커버 시트의 개구부를 투명부로 치환하여도 된다. 또한, 예컨대 도 10과 같이, 도 6의 실시 형태와 도 8의 실시 형태를 조합하여도 된다. 구체적으로는, 도 10의 액정 표시 장치(109)는 액정 셀(10A) 및 액정 셀(10B)을 구비하고, 각 구성이 만곡되어 있으며, 커버 시트(40)가 액정 셀(10A)의 표시 영역에 대응한 위치에 제1 투과부(42A)를 구비하고, 액정 셀(10B)의 표시 영역에 대응한 위치에 제2 투과부(42B)를 구비한다.
본 명세서에 기재되어 있지 않은 사항은 당업계에서 주지 관용되고 있는 액정 표시 장치의 구성이 채용될 수 있다.
이하, 액정 표시 장치를 구성하는 각 부재 및 광학 필름에 대하여 설명한다.
B. 액정 셀
액정 셀(10)은 한 쌍의 기판(11, 11')과 당해 기판 사이에 협지된 표시 매체로서의 액정층(12)을 가진다. 일반적인 구성에 있어서는, 한쪽의 기판에 컬러 필터 및 블랙 매트릭스가 설치되어 있고, 다른 쪽의 기판에 액정의 전기 광학 특성을 제어하는 스위칭 소자와, 이 스위칭 소자에 게이트 신호를 부여하는 주사선 및 소스 신호를 부여하는 신호선과 화소 전극 및 대향 전극이 설치되어 있다. 상기 기판의 간극(셀 갭)은 스페이서 등에 의해 제어된다. 상기 기판의 액정층과 접하는 측에는 예컨대, 폴리이미드로 이루어지는 배향막 등을 설치할 수 있다.
일 실시 형태에 있어서는, 액정층은 전계가 존재하지 않는 상태에서 호메오 트로픽 배열로 배향시킨 액정 분자를 포함한다. "호메오트로픽 배열로 배향시킨 액정 분자"란 배향 처리된 기판과 액정 분자의 상호 작용의 결과로서 상기 액정 분자의 배향 벡터가 기판 평면에 대하여 수직으로 배향된 상태인 것을 말한다. 이와 같은 액정층(결과로서, 액정 셀)은 대표적으로는 nz>nx=ny의 3차원 굴절률을 나타낸다. 이와 같은 3차원 굴절률을 나타내는 액정층을 이용하는 구동 모드의 대표예로서는 버티컬·얼라인먼트(VA) 모드를 들 수 있다. VA 모드는 멀티 도메인 VA(MVA) 모드를 포함한다.
다른 실시 형태에 있어서는, 액정층은 전계가 존재하지 않는 상태에서 호모 지니어스 배열로 배향시킨 액정 분자를 포함한다. "호모지니어스 배열로 배향시킨 액정 분자"란 배향 처리된 기판과 액정 분자의 상호 작용의 결과로서 상기 액정 분자의 배향 벡터가 기판 평면에 대하여 평행하고 또한 균일하게 배향된 상태의 것을 말한다. 이와 같은 액정층(결과로서, 액정 셀)은 대표적으로는 nx>ny=nz의 3차원 굴절률을 나타낸다. 이와 같은 3차원 굴절률을 나타내는 액정층을 이용하는 구동 모드의 대표예로서는 인플레인 스위칭(IPS) 모드, 프린지 필드 스위칭(FFS) 모드 등을 들 수 있다. 또한, 상기의 IPS 모드는 V자형 전극 또는 지그재그 전극 등을 채용한, 수퍼·인플레인 스위칭(S-IPS) 모드나 어드밴스드·슈퍼·인플레인 스위칭 (AS-IPS) 모드를 포함한다. 또한, 상기 FFS 모드는 V자형 전극 또는 지그재그 전극 등을 채용한, 어드밴스드·프린지 필드 스위칭(A-FFS) 모드나, 울트라·프린지 필드 스위칭(U-FFS) 모드를 포함한다.
C. 편광자
제1 편광자, 제2 편광자 및 제3 편광자(이하, 통합하여 간단히 편광자라고 칭하는 경우가 있다)로서는 임의의 적절한 편광자가 채용될 수 있다. 예컨대, 편광자를 형성하는 수지 필름은 단층의 수지 필름이어도 되고, 2층 이상의 적층체이어도 된다.
단층의 수지 필름로부터 구성되는 편광자의 구체예로서는, 폴리비닐알코올(PVA)계 필름, 부분 포멀화 PVA계 필름, 에틸렌·비닐아세테이트 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질에 의한 염색 처리 및 연신 처리가 실시된 것, PVA의 탈수 처리물이나 폴리염화 비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 바람직하게는 광학 특성이 우수한 점에서, PVA계 필름을 요오드로 염색하고, 1축 연신하여 얻어진 편광자가 이용된다.
상기 요오드에 의한 염색은 예컨대, PVA계 필름을 요오드 수용액에 침지함으로써 이루어진다. 상기 1축 연신의 연신 배율은 바람직하게는 3∼7배이다. 연신은 염색 처리 후에 실시하여도 되고, 염색하면서 실시하여도 된다. 또한 연신하고 나서 염색하여도 된다. 필요에 따라 PVA계 필름에 팽윤 처리, 가교 처리, 세정 처리, 건조 처리 등이 실시된다. 예컨대, 염색 전에 PVA계 필름을 물에 침지하여 수세함으로써 PVA계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있을 뿐만 아니라, PVA계 필름을 팽창시켜 염색 얼룩 등을 방지할 수 있다.
편광자의 두께는 바람직하게는 1㎛∼80㎛이고, 보다 바람직하게는 10㎛∼50㎛이며, 더욱 바람직하게는 15㎛∼40㎛이고, 특히 바람직하게는 20㎛∼30㎛이다. 편광자의 두께가 이와 같은 범위이면, 고온 고습 하의 내구성이 우수한 것이 될 수 있다.
편광자는 바람직하게는 파장 380nm∼780nm의 어느 파장에서 흡수 이색성을 나타낸다. 편광자의 단체 투과율은 바람직하게는 40.0%∼46.0%이고, 보다 바람직하게는 41.0%∼44.0%이다. 편광자의 편광도는 바람직하게는 97.0% 이상이고, 보다 바람직하게는 99.0% 이상이며, 더욱 바람직하게는 99.9% 이상이다.
제1 편광자(20), 제2 편광자(30) 및 제3 편광자(60)는 각각 적어도 한쪽 면에 보호층(도시하지 않음)이 설치되어도 된다. 즉, 제1 편광자(20), 제2 편광자(30) 및 제3 편광자(60)는 각각 편광판으로서 액정 표시 장치에 내장되어도 된다. 또한, 제3 편광자(60)는 상기와 같이 원편광판으로서 액정 표시 장치에 포함되어도 된다.
보호층은 편광자의 보호층으로서 사용할 수 있는 임의의 적절한 필름으로 형성된다. 당해 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예로서는 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등의 셀룰로오스계 수지나 폴리에스테르계, 폴리비닐알코올계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르설폰계, 폴리설폰계, 폴리스티렌계, 폴리노보넨계, 폴리올레핀계, (메트)아크릴계, 아세테이트계 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 또한, (메트)아크릴계, 우레탄계, (메트)아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열 경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 그 밖에도, 예컨대, 실록산계 폴리머 등의 유리계 폴리머도 들 수 있다. 또한, 일본 특개 2001-343529호 공보(WO01/37007)에 기재된 폴리머 필름도 사용할 수 있다. 이 필름의 재료로서는 예컨대, 측쇄에 치환 또는 비치환의 이미드기를 가지는 열가소성 수지와 측쇄에 치환 또는 비치환의 페닐기 및 니트릴기를 가지는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있고, 예컨대, 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교대 공중합체와 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 가지는 수지 조성물을 들 수 있다. 당해 폴리머 필름은 예컨대, 상기 수지 조성물의 압출 성형물일 수 있다.
보호층의 두께는 대표적으로는 5mm 이하이고, 바람직하게는 1mm 이하, 보다 바람직하게는 1㎛∼500㎛, 더욱 바람직하게는 5㎛∼150㎛이다. 또한, 표면 처리가 되어 있는 경우, 보호층의 두께는 표면 처리층의 두께를 포함한 두께이다.
제1 편광자(20), 제2 편광자(30) 및/또는 제3 편광자(60)의 액정 셀 측에 보호층(이하, 내측 보호층이라 칭함)이 설치되는 경우, 당해 내측 보호층은 광학적으로 등방성인 것이 바람직하다. "광학적으로 등방성이다"란 면내 위상차 Re(550)이 0nm∼10nm이고, 두께 방향의 위상차 Rth(550)이 -10nm∼+10nm인 것을 말한다. 내측 보호층은 광학적으로 등방성인 한, 임의의 적절한 재료로 구성될 수 있다. 당해 재료는 예컨대, 보호층에 관하여 상기한 재료로부터 적절하게 선택될 수 있다.
내측 보호층의 두께는 바람직하게는 5㎛∼200㎛, 보다 바람직하게는 10㎛∼100㎛, 더욱 바람직하게는 15㎛∼95㎛이다.
D. 커버 시트
커버 시트(40)는 대표적으로는 액정 표시 장치가 구조물에 포함되어 이용되는 경우, 당해 액정 표시 장치의 보호 및/또는 디자인상의 요청으로 설치될 수 있다. 따라서, 커버 시트(40)는 대표적으로는 액정 표시 장치의 표시 기능을 방해하지 않도록 액정 셀의 표시 영역에 대응한 투과부(42)를 가진다. 투과부는 상기와 같이, 물리적 투과부(예컨대, 개구부) 및 광학적 투과부(예컨대, 투명부)를 포함한다.
커버 시트는 임의의 적절한 재료로 구성될 수 있다. 구성 재료의 대표예로서는 수지를 들 수 있다. 커버 시트로서 적절한 강도를 가지며, 또한 소망하는 형상으로의 성형 및 개구부의 형성이 용이하기 때문이다. 수지의 구체예로서는 폴리아릴레이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아릴에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드, 폴리비닐알코올, 폴리푸마르산 에스테르, 폴리에테르설폰, 폴리설폰, 노보넨 수지, 폴리카보네이트 수지, 셀룰로오스 수지 및 폴리우레탄을 들 수 있다. 이들 수지는 단독으로 이용하여도 되고, 조합하여 이용하여도 된다.
커버 시트는 일 실시 형태에 있어서는, 차광성을 가진다. 차광성은 커버 시트를 성형하는 때에 상기 수지에 차광성 재료(예컨대, 카본 블랙)를 배합함으로써 부여될 수 있다. 커버 시트가 개구부를 가지는 실시 형태에 있어서는, 커버 시트는 대표적으로는 개구부 이외의 전체가 차광성을 가진다. 커버 시트가 투명부를 가지는 실시 형태에 있어서는, 커버 시트는 대표적으로는 투명부 이외의 전체가 차광성을 가진다. 이 경우, 투명부 이외의 부분에 차광성 재료를 배합한 수지를 이용하면 된다.
커버 시트의 두께는 바람직하게는 0.1mm∼5mm이고, 보다 바람직하게는 0.3 mm∼3mm이다. 이와 같은 두께라면 액정 표시 장치의 보호 부재로서 적절한 강도가 실현될 수 있다. 본 발명에 의하면, 상기와 같이, 커버 시트의 이와 같은 두께에 기인하여 발생할 수 있는 물리적 단차를 해소하고, 또한 시각적 단차를 현저히 감소시킬 수 있다.
E. 제1 광학 보상층
제1 광학 보상층(50)은 상기와 같이, 면내 위상차 Re(550)이 100nm∼180nm이고, 바람직하게는 110nm∼170nm이며, 보다 바람직하게는 120nm∼160nm이다. 제1 광학 보상층의 면내 위상차가 이와 같은 범위이면, 제1 광학 보상층의 지상축 방향을 제3 편광자의 흡수축 방향에 대하여 상기와 같이 35°∼55°(특히, 약 45°) 또는 125°∼145°(특히, 약 135°)의 각도를 이루도록 설정함으로써 우수한 원편광 기능 및 반사 방지 기능을 실현할 수 있다. 그 결과, 실용상 허용 가능한 표시 화면의 밝기를 유지하면서 시각적 단차를 현저히 감소시킬 수 있다.
제1 광학 보상층은 대표적으로는 굴절률 특성이 nx>ny≥nz 또는 nx>nz>ny의 관계를 나타낸다. 제1 광학 보상층의 Nz 계수는 바람직하게는 0.3∼2.0이고, 보다 바람직하게는 0.5∼1.5이며, 더욱 바람직하게는 0.5∼1.3이다. 이와 같은 관계를 만족함으로써 보다 우수한 반사 방지 특성을 달성할 수 있다.
제1 광학 보상층은 위상차 값이 측정광의 파장에 따라 커지는 역분산 파장 특성을 나타내어도 되고, 위상차 값이 측정광의 파장에 따라 작아지는 정의 파장 분산 특성을 나타내어도 되며, 위상차 값이 측정광의 파장에 의해서도 거의 변화하지 않는 플랫한 파장 분산 특성을 나타내어도 된다. 제1 광학 보상층은 바람직하게는 역분산 파장 특성을 나타낸다. 이와 같은 특성을 나타냄으로써, 이른바 λ/2판을 추가로 이용하지 않고 제1 광학 보상층만으로 소정의 파장 대역에 걸쳐 반사 방지 기능을 실현할 수 있다. 이 경우, 제1 광학 보상층은 그 면내 위상차가 Re(450)<Re(550)의 관계를 만족한다. Re(450)/Re(550)은 바람직하게는 0.8 이상 1 미만이고, 보다 바람직하게는 0.8 이상 0.95 이하이다. 또한, 제1 광학 보상층의 면내 위상차는 바람직하게는 Re(550)<Re(650)의 관계를 만족한다. Re(550)/Re(650)은 바람직하게는 0.8 이상 1 미만이고, 보다 바람직하게는 0.8 이상 0.95 이하이다.
제1 광학 보상층은 대표적으로는 상기 특성을 실현할 수 있는 임의의 적절한 수지로 형성된 위상차 필름이다. 이 위상차 필름을 형성하는 수지로서는 예컨대, 폴리아릴레이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아릴에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드, 폴리비닐알코올, 폴리푸마르산 에스테르, 폴리에테르설폰, 폴리설폰, 노보넨 수지, 폴리카보네이트 수지, 셀룰로오스 수지 및 폴리우레탄을 들 수 있다. 이들 수지는 단독으로 이용하여도 되고, 조합하여 이용하여도 된다. 바람직하게는, 폴리아릴레이트, 노보넨 수지 또는 폴리카보네이트 수지이다.
폴리아릴레이트는 바람직하게는 하기 식(I)로 표시된다.
Figure pat00001
식 (I)에 있어서 A 및 B는 각각 치환기를 나타내고, 할로겐 원자, 탄소 원자수 1∼6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기이고, A 및 B는 동일하여도 상이하여도 된다. a 및 b는 대응하는 A 및 B의 치환수를 나타내고, 각각 1∼4의 정수이다. D는 공유 결합, CH2기, C(CH3)2기, C(CZ3)2기(여기서, Z는 할로겐 원자이다), CO기, O원자, S원자, SO2기, Si(CH2CH3)2기, N(CH3)기이다. R1은 탄소 원자수 1∼10의 직쇄 또는 분기의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기이다. R2는 탄소 원자수 2∼10의 직쇄 또는 분기의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기이다. R3, R4, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소 원자수 1∼4의 직쇄 또는 분기의 알킬기이고, R3, R4, R5 및 R6은 동일하여도 상이하여도 된다. p1은 0∼3의 정수이고, p2는 1∼3의 정수이며, n은 2 이상의 정수이다.
상기 노보넨계 수지는 노보넨계 모노머를 중합 단위로서 중합되는 수지이다. 당해 노보넨계 모노머로서는, 예컨대, 노보넨 및 그 알킬 및/또는 알킬리덴 치환체, 예컨대, 5-메틸-2-노보넨, 5-디메틸-2-노보넨, 5-에틸-2-노보넨, 5-부틸-2-노보넨, 5-에틸리덴-2-노보넨 등, 이들의 할로겐 등의 극성기 치환체; 디시클로펜타디엔, 2,3-디히드로디시클로펜타디엔 등; 디메타노옥타히드로나프탈렌, 그 알킬 및/또는 알킬리덴 치환체 및 할로겐 등의 극성기 치환체, 예컨대, 6-메틸-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-에틸-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-에틸리덴-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-클로로-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-시아노-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-피리딜-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-메톡시카르보닐-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌 등; 시클로펜타디엔의 3∼4량체, 예컨대, 4,9:5,8-디메타노-3a,4,4a,5,8,8a,9,9a-옥타히드로-1H-벤조인덴, 4,11:5,10:6,9-트리메타노-3a,4,4a,5,5a,6,9,9a,10,10a,11,11a-도데카히드로-1H-시클로펜타안트라센 등을 들 수 있다. 상기 노보넨계 수지는 노보넨계 모노머와 다른 모노머와의 공중합체이어도 된다.
상기 폴리카보네이트 수지로서는 본 발명의 효과를 얻을 수 있는 한, 임의의 적절한 폴리카보네이트 수지를 이용할 수 있다. 바람직하게는 폴리카보네이트 수지는 플루오렌계 디히드록시 화합물에 유래하는 구조 단위와, 이소소르비드계 디히드록시 화합물에 유래하는 구조 단위와, 지환식 디올, 지환식 디메탄올, 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜, 및 알킬렌글리콜 또는 스피로글리콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 디히드록시 화합물에 유래하는 구조 단위를 포함한다. 바람직하게는 폴리카보네이트 수지는 플루오렌계 디히드록시 화합물에 유래하는 구조 단위와, 이소소르비드계 디히드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 지환식 디메탄올에 유래하는 구조 단위 및/또는 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜에 유래하는 구조 단위를 포함하고; 더욱 바람직하게는 플루오렌계 디히드록시 화합물에 유래하는 구조 단위와, 이소소르비드계 디히드록시 화합물에 유래하는 구조 단위와, 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜에 유래하는 구조 단위를 포함한다. 폴리카보네이트 수지는 필요에 따라, 그 밖의 디히드록시 화합물에 유래하는 구조 단위를 포함하고 있어도 된다. 또한, 본 발명에 바람직하게 이용될 수 있는 폴리카보네이트 수지의 상세는 예컨대, 일본 특개 2014-10291호, 일본 공보 특개 2014-26266호 공보에 기재되어 있으며, 당해 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다.
상기 폴리카보네이트 수지의 유리 전이 온도는 110℃ 이상 180℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 120℃ 이상 165℃ 이하이다. 유리 전이 온도가 과도하게 낮으면 내열성이 나빠지는 경향이 있고, 필름 성형 후에 치수 변화를 일으킬 가능성이 있으며, 또한 얻어지는 액정 표시 장치의 화상 품질을 낮추는 경우가 있다. 유리 전이 온도가 과도하게 높으면 필름 성형시의 성형 안정성이 나빠지는 경우가 있고, 또한 필름의 투명성을 해치는 경우가 있다. 또한, 유리 전이 온도는 JIS K 7121(1987)에 준하여 구할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지의 분자량은 환원 점도로 나타낼 수 있다. 환원 점도는 용매로서 염화 메틸렌을 이용하고 폴리카보네이트 농도를 0.6g/dL로 정밀하게 조제하여 온도 20.0℃±0.1℃에서 우베로데 점도관을 이용하여 측정된다. 환원 점도의 하한은 통상적으로 0.30dL/g이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.35dL/g 이상 이다. 환원 점도의 상한은 통상 1.20dL/g이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.00dL/g, 더욱 바람직하게는 0.80dL/g이다. 환원 점도가 상기 하한값보다 작으면 성형품의 기계적 강도가 작아지는 문제가 발생하는 경우가 있다. 한편, 환원 점도가 상기 상한값보다 크면 성형하는 때의 유동성이 저하하여, 생산성이나 성형성이 저하한다고 하는 문제가 발생하는 경우가 있다.
위상차 필름은 대표적으로는 수지 필름을 적어도 한 방향으로 연신함으로써 제작된다.
상기 수지 필름의 형성 방법으로서는 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 예컨대, 용융 압출법(예컨대, T 다이 성형법), 캐스트 도공법(예컨대, 유연법), 캘린더 성형법, 열 프레스법, 공압출법, 공용융법, 다층 압출, 인플레이션 성형법 등을 들 수 있다. 바람직하게는 T 다이 성형법, 유연법 및 인플레이션 성형법이 이용된다.
수지 필름(미연신 필름)의 두께는 소망하는 광학 특성, 후술하는 연신 조건 등에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 바람직하게는 50㎛∼300㎛이다.
상기 연신은 임의의 적절한 연신 방법, 연신 조건(예컨대, 연신 온도, 연신 배율, 연신 방향)이 채용될 수 있다. 구체적으로는 자유단 연신, 고정단 연신, 자유단 수축, 고정단 수축 등의 다양한 연신 방법을 단독으로 이용하는 것도 동시 또는 순차적으로 이용할 수도 있다. 연신 방향에 관해서도 수평 방향, 수직 방향, 두께 방향, 대각 방향 등 다양한 방향이나 차원으로 실시할 수 있다. 연신의 온도는, 수지 필름의 유리 전이 온도(Tg)에 대하여 Tg-30℃∼Tg+60℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 Tg-10℃∼Tg+50℃이다.
상기 연신 방법, 연신 조건을 적절히 선택함으로써 상기 소망하는 광학 특성(예컨대, 굴절률 특성, 면내 위상차, Nz 계수)을 가지는 위상차 필름을 얻을 수 있다.
일 실시 형태에 있어서는, 위상차 필름은 장척상(長尺狀)의 수지 필름을 길이 방향에 대하여 각도(θ)의 방향으로 연속적으로 경사 연신함으로써 제작된다. 경사 연신을 채용함으로써 필름의 길이 방향에 대하여 각도(θ)의 배향각(각도(θ)의 방향으로 지상축)을 가지는 장척상의 연신 필름이 얻어지고, 예컨대, 편광자와의 적층시에 롤-투-롤이 가능하게 되어 제조 공정을 간략화할 수 있다. 편광자의 흡수축은 그 제조 방법에 기인하여 장척상 필름의 길이 방향 또는 폭 방향으로 발현하므로, 상기 각도(θ)는 제3 편광자의 흡수축과 제1 광학 보상층의 지상축이 이루는 각도일 수 있다.
경사 연신에 이용하는 연신기로서는 예컨대, 가로 및/또는 세로 방향으로 좌우 상이한 속도의 이송력 또는 인장력 또는 인취력을 부가할 수 있는 텐터식 연신기를 들 수 있다. 텐터식 연신기에는 가로 1축 연신기, 동시 2축 연신기 등이 있으나, 장척상의 수지 필름을 연속적으로 경사 연신할 수 있는 한, 임의의 적절한 연신기를 이용할 수 있다.
위상차 필름(연신 필름 즉, 제1 광학 보상층)의 두께는 바람직하게는 20㎛∼100㎛이고, 보다 바람직하게는 20㎛∼80㎛이며, 더욱 바람직하게는 20㎛∼65㎛이다. 이와 같은 두께이면 상기 소망하는 면내 위상차 및 Nz 계수를 얻을 수 있다.
F. 제2 광학 보상층
제2 광학 보상층의 광학 특성, 구성 재료, 두께 등은 제1 광학 보상층에 관하여 상기 E항에서 설명한 바와 같다. 제2 광학 보상층은 제1 광학 보상층과 동일하여도 되고, 상이하여도 된다.
G. 제1 광학 보상층 및 제2 광학 보상층의 광학적으로 등가인 변형예
제1 광학 보상층은 제1 광학 보상층과 이른바 λ/2판의 적층체이어도 된다. 마찬가지로, 제2 광학 보상층은 제2 광학 보상층과 λ/2판의 적층체이어도 된다. 이와 같은 구성이면, 넓은 파장 대역에 걸쳐 우수한 원편광 기능 및 반사 방지 기능을 실현할 수 있다.
λ/2판은 바람직하게는 굴절률 특성이 nx>ny≥nz의 관계를 나타낸다. λ/2판의 면내 위상차 Re(550)은 바람직하게는 190nm∼360nm이고, 보다 바람직하게는 220nm∼330nm이다.
λ/2판의 지상축과 제1 광학 보상층의 지상축 또는 제2 광학 보상층의 지상축의 관계는 λ/2판을 통과한 후의 편광 방향과 제1 광학 보상층 또는 제2 광학 보상층의 지상축이 이루는 각도가 적절하게 되도록 조정되는 것이 바람직하다. 예컨대, 제3 편광자의 흡수축에 대하여 λ/2판의 지상축이 오른쪽 회전측(0°∼+180°)에 위치하는 경우, 제1 광학 보상층의 지상축의 축 각도는 λ/2판을 통과한 후의 편광 방향에 대하여, 바람직하게는 +40°∼+50°이고, 보다 바람직하게는 +43°∼+47°이며, 더욱 바람직하게는 +45°이다. 또한, 예컨대 제3 편광자의 흡수축에 대하여 λ/2판의 지상축이 왼쪽 회전측(-180°∼0°)에 위치하는 경우, 제1 광학 보상층의 지상축의 축 각도는 λ/2판을 통과한 후의 편광 방향에 대하여 바람직하게는 -40°∼-50°이고, 보다 바람직하게는 -43°∼-47°이며, 더욱 바람직하게는-45°이다. 제2 광학 보상층 및 제2 편광자에 관해서도 동일한 관계가 적용될 수 있다. 여기서 +x°란 기준이 되는 방향에 대하여 시계 방향으로 x°가 되는 것을 의미하고, -x°란 기준이 되는 방향에 대하여 반시계 방향으로 x°가 되는 것을 의미한다.
λ/2판은 대표적으로는, 제1 광학 보상층 및 제2 광학 보상층과 마찬가지로 수지 필름의 연신 필름이다.
H. 점착제
일 실시 형태에 있어서는, 상기와 같이, 커버 시트(40)의 투과부는 개구부이고, 당해 개구부는 점착체에 의해 충전되어 있다. 그 결과, 개구부에 의해 형성되는 공기층이 배제되므로 층 계면에서의 반사 및/또는 굴절이 억제될 수 있다. 결과로서, 표시 화면의 밝기를 유지하면서 시각적 단차를 더욱 현저하게 감소시킬 수 있다.
점착제의 굴절률은 상기한 바와 같이, 바람직하게는 1.30∼1.70이고, 보다 바람직하게는 1.40∼1.60이며, 더욱 바람직하게는 1.45∼1.55이다. 점착제의 굴절률을 이와 같은 범위로 함으로써, 층 계면에서의 반사 및/또는 굴절을 더욱 억제할 수 있어, 표시 화면의 밝기와 시각적 단차와의 균형이 더욱 우수한 것으로 될 수 있다.
점착제의 굴절률과 해당 점착제에 인접하는 층의 굴절률과의 차이는 바람직하게는 0.20 이하이고, 보다 바람직하게는 0∼0.15이다. 점착제의 굴절률과 인접하는 층의 굴절률과의 차이를 이와 같은 범위로 함으로써, 점착제의 굴절률을 소정의 범위로 하는 경우의 상기 효과가 더욱 촉진될 수 있다.
상기와 같이, 점착제는 개구부만을 충전하여도 되고, 커버 시트(40)와 제1 광학 보상층(50)과의 사이에 설치된 점착제층(80)의 일부이어도 된다. 후자의 경우, 점착제층의 두께(커버 시트의 개구부에 대응하는 부분 이외의 두께)는 목적, 접착력 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 점착제층의 두께는 바람직하게는 1㎛∼500㎛이고, 보다 바람직하게는 1㎛∼200㎛이며, 더욱 바람직하게는 1㎛∼100㎛이다.
점착제층은 상기와 같은 특성을 가지는 임의의 적절한 점착제로 구성될 수 있다. 구체예로는, 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 불소계 폴리머, 고무계 폴리머 등을 베이스 폴리머로 하는 점착제를 들 수 있다. 바람직하게는 아크릴계 중합체를 베이스 폴리머로 하는 점착제(아크릴계 점착제)이다. 우수한 광학적 투명성, 적당한 점착 특성(습윤성과 응집성과 접착성), 및 우수한 내후성 및 내열성이 우수하기 때문이다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 특성의 측정 방법은 이하와 같다.
(1) 물리적 단차
실시예 및 비교예에서 얻어진 액정 표시 장치에 대하여, 시인 측 표면의 요철(凹凸)의 유무를 확인하였다.
(2) 시각적 단차
실시예 및 비교예에서 얻어진 액정 표시 장치에 실제로 화상을 표시시킨 상태에서 단차를 육안으로 확인하였다. 이하의 기준으로 평가하였다.
A: 단차는 실질적으로 인식되지 않고, 화상의 시인에 전혀 문제가 없다.
B: 단차는 인식되지만, 화상의 시인에 실질적으로 영향이 없다.
C: 화상의 시인에 위화감이 발생하는 것과 같은 단차가 인식된다.
D: 화상의 시인에 큰 영향을 미칠 정도의 단차가 명확하게 인식된다.
(3) 표시 화면의 밝기
실시예 및 비교예에서 얻어진 액정 표시 장치를 전체 화면을 흰색 표시로 하였을 때의 휘도를 측정하였다. 비교예 1의 휘도를 100%로 하였을 때의 휘도비를 이용하여 이하의 기준으로 평가하였다.
A: 휘도비가 60%를 초과함
B: 휘도비가 40% 이상 내지 60%
C: 휘도비가 20% 내지 40% 미만
D: 휘도비가 20% 미만
[실시예 1]
(i) 편광판
시판되는 편광판(닛토덴코사 제조, 제품명 "CWQ1463VCUHC")을 3장 준비하고, 제1 편광판(편광자), 제2 편광판(편광자) 및 제3 편광판(편광자)으로 하였다.
(ii) 제1 광학 보상층의 제작
일본 특개 2014-26266호 공보의 실시예 1에 준한 방법으로 위상차 필름을 얻었다. 얻어진 위상차 필름의 Re(550)은 147nm이고, Nz 계수는 1.0이며, Re(450)/Re(550)은 0.89이고, 두께는 40㎛이었다.
(iii) 커버 시트
시판되는 메타크릴 수지 시트(닛토 수지 공업사 제조, 제품명 "플랫 N-885", 두께 1.0mm)를 이용하여 후술하는 액정 셀의 표시 영역에 대응하는 부분을 관통하여 개구부로 하였다.
(iv) 액정 셀
Century사 제조의 제품명 "plus one"(IPS 모드)에서 액정 패널을 취출하고, 또한 액정 셀의 상하에 첩부되어 있던 광학 필름을 제거하여 광학 필름 제거면을 세정하였다. 이와 같이 하여 얻어진 액정 셀을 이용하였다.
(v) 액정 표시 장치의 제작
액정 셀의 한쪽 면에 상기 (i)의 편광판(제2 편광자), 상기 (iii)의 커버 시트, 상기 (ii)의 위상차 필름(제1 광학 보상층) 및 상기 (i)의 편광판(제3 편광자) 을 액정 셀 측으로부터 이 순서대로 첩부하였다. 커버 시트는 개구부가 액정 셀의 표시 영역에 대응하도록 첩합하였다. 위상차 필름(제1 광학 보상층)과 커버 시트 는 통상의 아크릴계 점착제에 의해 첩합하고, 개구부를 점착제로 충전은 하지 않았다. 또한, 액정 셀의 다른 쪽의 면에 상기 (i)의 편광판(제1 편광자)을 첩합하였다. 여기서, 제1 편광자의 흡수축과 제2 편광자의 흡수축이 직교하고, 제2 편광자의 흡수축과 제3 편광자의 흡수축이 평행하며, 제1 광학 보상층의 지상축과 제3 편광자의 흡수축이 이루는 각도가 45°가 되도록 하여 각각의 광학 필름을 첩합하였다. 또한, 상기 (iv)의 "plus one" 에서 취출한 백라이트 유닛을 제1 편광자의 외측에 내장시켜 액정 표시 장치를 제작하였다. 얻어진 액정 표시 장치를 상기 (1)∼(3)의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
제2 편광자와 커버 시트와의 사이에 제2 광학 보상층을 추가로 설치한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 구체적으로는, 실시예 1의 (ii)와 동일한 위상차 필름을 제2 광학 보상층으로 하고, 제2 편광자와 커버 시트와의 사이에 첩합하였다. 여기서, 제1 광학 보상층의 지상축과 제2 광학 보상층의 지상축이 실질적으로 직교하도록 첩합하였다. 얻어진 액정 표시 장치를 실시예 1과 동일한 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
커버 시트의 개구부를 점착제로 충전한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 얻어진 액정 표시 장치를 실시예 1과 동일한 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
커버 시트의 개구부를 점착제로 충전한 것 이외에는 실시예 2와 동일한 방법으로 액정 표시 장치를 제작하였다. 얻어진 액정 표시 장치를 실시예 1과 동일한 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
제3 편광자 및 제1 광학 보상층을 설치하지 않았던 것, 즉 커버 시트를 최외층으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 얻어진 액정 표시 장치를 실시예 1과 동일한 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 2]
제3 편광자 및 제1 광학 보상층 대신에 시판의 감광 필터(후지 필름사 제조, 제품명 "뉴트럴 덴시티 필터 ND-0.5", 투과율 36%)를 첩합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 얻어진 액정 표시 장치를 실시예 1과 동일한 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 3]
감광 필터로서 후지 필름사 제조, 제품명 "뉴트럴 덴시티 필터 ND-0.8"(투과율 18%)을 이용한 것 이외에는 비교예 2와 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 얻어진 액정 표시 장치를 실시예 1과 동일한 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 4 ]
제1 광학 보상층을 설치하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 얻어진 액정 표시 장치를 실시예 1과 동일한 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
시인 측의 구성 물리적 단차 시각적 단차 밝기
실시예1 제3 편광자/제1 광학 보상층/커버 시트 무 A B(40)
실시예2 제3 편광자/제1 광학 보상층/커버 시트/제2 광학 보상층 무 A A(71)
실시예3 제3 편광자/제1 광학 보상층/커버 시트(개구부 충전) 무 A B(46)
실시예4 제3 편광자/제1 광학 보상층/커버 시트(개구부 충전)/제2 광학 보상층 무 A A(79)
비교예1 커버 시트 유 D A(100)
비교예2 감광 필터/커버 시트 무 C C(36)
비교예3 감광 필터/커버 시트 무 B D(18)
비교예4 제3 편광자/커버 시트 무 C A(79)
밝기의 괄호 안은 비교예1의 휘도를 100%로 한 경우의 휘도비(%)
표 1로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 실시예의 액정 표시 장치는 물리적 단차가 해소되고, 또한 시각적 단차와 표시 화면의 밝기와의 균형이 우수하였다. 커버 시트를 시인 측의 최외층으로 한 비교예 1의 액정 표시 장치는 표시 화면은 밝았지만, 물리적 단차는 해소되지 않았고, 또한 시각적 단차가 시인성에 영향을 미칠 정도로 열악하였다. 감광 필터를 이용한 비교예 2의 액정 표시 장치는 물리적 단차는 해소되었지만, 표시 화면의 밝기 및 시각적 단차 모두가 불량하였다. 광학 보상층(λ/4판)을 설치하지 않았던 비교예 3의 액정 표시 장치는 표시 화면은 밝았지만, 시각적 단차는 불량하였다. 또한, 실시예 1과 실시예 3 및 실시예 2 및 실시예 4를 비교하면 명확한 바와 같이, 개구부를 점착제로 충전함으로써 밝기를 더욱 개선시킬 수 있음을 알 수 있다. [산업상 이용 가능성]
본 발명의 액정 표시 장치는 휴대 정보 단말기(PDA), 휴대 전화, 시계, 디지털 카메라, 휴대용 게임기 등의 휴대 기기, 컴퓨터 모니터, 노트북, 복사기 등의 OA 기기, 비디오카메라, 액정 TV, 전자레인지, AV 기기 등의 가정용 전기 기기, 백 모니터, 카 내비게이션 시스템용 모니터, 카 오디오 등의 자동차 기기, 상업 매장 용 인포메이션용 모니터 등의 전시 기기, 감시용 모니터 등의 경비 기기, 간호용 모니터, 의료용 모니터 등의 간호·의료 기기 등의 각종 용도로 이용할 수 있다. 특히, 본 발명의 액정 표시 장치는 구조물에 내장 형태로 바람직하게 이용할 수 있다.
10 : 액정 셀
20 : 제1 편광자
30 : 제2 편광자
40 : 커버 시트
50 : 제1 광학 보상층
60 : 제3 편광자
70 : 제2 광학 보상층
80 : 점착제층
100 : 액정 표시 장치

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  1. 액정 표시 장치.
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