KR102534639B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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카즈야 고다
요시노리 후지이
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니폰 제온 가부시키가이샤
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Abstract

제1 편광판, 광학 이방체(B), 광학 이방체(A), 수평 배향 모드의 액정 셀, 및 제1 편광판의 편광 투과축과 대략 수직한 편광 투과축을 갖는 제2 편광판을, 시인측으로부터 이 순서로 구비하는 액정 표시 장치로서, 광학 이방체(A)가 고유 복굴절값이 마이너스인 재료로 이루어지고, 광학 이방체(B)가 고유 복굴절값이 플러스인 재료로 이루어지고, 광학 이방체(A)의 면내의 지상축과 광학 이방체(B)의 면내의 지상축이 대략 평행하고, 광학 이방체(B)의 면내의 지상축이 제1 편광판의 편광 투과축과 대략 수직하며, 광학 이방체(A) 및 광학 이방체(B)의 리타데이션이 소정의 범위에 있는, 액정 표시 장치.

Description

액정 표시 장치
본 발명은, 액정 표시 장치에 관한 것이다.
인플레인 스위칭 모드(IPS) 등의 수평 배향 모드의 액정 셀은, 액정 분자가 당해 액정 셀의 기판면에 대하여 평행하게 배향하고 있어, 시야각 특성 등의 특성이 우수하다. 그 때문에, 근년, 이러한 수평 배향 모드의 액정 셀을 구비한 액정 표시 장치에 대하여, 여러 가지 검토가 진행되고 있다(특허문헌 1~6 참조).
일본 특허 제4938632호 일본 공개특허공보 2007-298960호 일본 공개특허공보 2014-13414호 일본 특허 제4882223호 일본 공개특허공보 2010-217870호 일본 공표특허공보 2012-514222호
액정 표시 장치에서는, 화질을 향상시키는 관점에서는, 광의 투과를 차단한 흑색 표시시의 휘도를 낮게 하는 것이 바람직하다. 이하, 임의로 흑색 표시시의 휘도를 「흑색 휘도」라고 하는 경우가 있다. 그런데, 수평 배향 모드의 액정 셀을 구비한 액정 표시 장치에서는, 정면 방향에서 관찰한 흑색 휘도가 낮아도, 경사 방향에서 관찰한 흑색 휘도가 높은 경우가 있었다.
본 발명은 상기의 과제를 감안하여 창안된 것으로, 흑색 표시시에 경사 방향에서 관찰한 휘도를 낮게 할 수 있는, 수평 배향 모드의 액정 셀을 구비한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기의 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 수평 배향 모드의 액정 셀을 구비하는 액정 표시 장치의 시인측 편광판과 액정 셀 사이에, 소정의 광학 이방체(A) 및 광학 이방체(B)를 설치함으로써, 흑색 표시시에 경사 방향에서 관찰한 휘도를 낮게 할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 하기와 같다.
〔1〕 제1 편광판, 광학 이방체(B), 광학 이방체(A), 수평 배향 모드의 액정 셀, 및 상기 제1 편광판의 편광 투과축과 대략 수직한 편광 투과축을 갖는 제2 편광판을, 시인측으로부터 이 순서로 구비하는 액정 표시 장치로서,
상기 광학 이방체(A)가, 고유 복굴절값이 마이너스인 재료로 이루어지고,
상기 광학 이방체(B)가, 고유 복굴절값이 플러스인 재료로 이루어지고,
상기 광학 이방체(A)의 면내의 지상축과, 상기 광학 이방체(B)의 면내의 지상축이 대략 평행하고,
상기 광학 이방체(B)의 면내의 지상축이, 상기 제1 편광판의 편광 투과축과 대략 수직하고,
상기 광학 이방체(A)의 파장 550 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(A550)가, 10 nm 이상 50 nm 이하이고,
상기 광학 이방체(A)의 파장 550 nm에 있어서의 두께 방향의 리타데이션 Rth(A550)가, -70 nm 이상 -10 nm 이하이고,
상기 광학 이방체(B)의 파장 550 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(B550)가, 200 nm 이상 500 nm 이하이며,
상기 광학 이방체(B)의 파장 550 nm에 있어서의 두께 방향의 리타데이션 Rth(B550)가, 100 nm 이상 250 nm 이하인, 액정 표시 장치.
〔2〕 상기 광학 이방체(A)의 파장 450 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(A450), 파장 550 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(A550), 및 파장 650 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(A650)가,
0.80 ≤ Re(A450)/Re(A550) ≤ 1.09, 및
0.97 ≤ Re(A650)/Re(A550) ≤ 1.20
을 만족하고,
상기 광학 이방체(B)의 파장 450 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(B450), 파장 550 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(B550), 및 파장 650 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(B650)가,
0.97 ≤ Re(B450)/Re(B550) ≤ 1.09, 및
0.97 ≤ Re(B650)/Re(B550) ≤ 1.03
을 만족하는, 〔1〕 기재의 액정 표시 장치.
〔3〕 상기 액정 표시 장치가, 상기 제1 편광판, 상기 광학 이방체(B), 상기 광학 이방체(A), 상기 액정 셀, 상기 제2 편광판 및 백라이트 유닛을 이 순서로 구비하고,
편각 60°, 상기 제1 편광판의 편광 투과축에 대한 방위각 45°의 방향에서 관찰한 상기 액정 표시 장치의 흑색 휘도가, 상기 백라이트 유닛 단체를 점등하여 정면 방향에서 관찰한 경우의 휘도를 100.0으로 한 상대 휘도로, 1.4 이하인, 〔1〕 또는 〔2〕 기재의 액정 표시 장치.
본 발명에 의하면, 흑색 표시시에 경사 방향에서 관찰한 휘도를 낮게 할 수 있는, 수평 배향 모드의 액정 셀을 구비한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액정 표시 장치를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액정 표시 장치를 분해하여 모식적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 시뮬레이션으로 계산된 액정 표시 장치의 흑색 표시시의 휘도를 나타내는 컨투어(contour)도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 시뮬레이션으로 계산된 액정 표시 장치의 흑색 표시시의 휘도를 나타내는 컨투어도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 시뮬레이션으로 계산된 액정 표시 장치의 흑색 표시시의 휘도를 나타내는 컨투어도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 4에 있어서의 시뮬레이션으로 계산된 액정 표시 장치의 흑색 표시시의 휘도를 나타내는 컨투어도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 5에 있어서의 시뮬레이션으로 계산된 액정 표시 장치의 흑색 표시시의 휘도를 나타내는 컨투어도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 6에 있어서의 시뮬레이션으로 계산된 액정 표시 장치의 흑색 표시시의 휘도를 나타내는 컨투어도이다.
도 9는 비교예 1에 있어서의 시뮬레이션으로 계산된 액정 표시 장치의 흑색 표시시의 휘도를 나타내는 컨투어도이다.
도 10은 비교예 2에 있어서의 시뮬레이션으로 계산된 액정 표시 장치의 흑색 표시시의 휘도를 나타내는 컨투어도이다.
도 11은 비교예 3에 있어서의 시뮬레이션으로 계산된 액정 표시 장치의 흑색 표시시의 휘도를 나타내는 컨투어도이다.
도 12는 비교예 4에 있어서의 시뮬레이션으로 계산된 액정 표시 장치의 흑색 표시시의 휘도를 나타내는 컨투어도이다.
이하, 본 발명에 대하여 실시형태 및 예시물을 나타내어 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태 및 예시물에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구범위 및 그 균등한 범위를 일탈하지 않는 범위에 있어서 임의로 변경하여 실시할 수 있다.
필름의 면내 리타데이션은, 별도로 언급하지 않는 한, (nx - ny) × d로 나타내어지는 값이다. 또한, 필름의 두께 방향의 리타데이션은, 별도로 언급하지 않는 한, {(nx + ny)/2 - nz} × d로 나타내어지는 값이다. 또한, 필름의 NZ 계수는, 별도로 언급하지 않는 한, (nx - nz)/(nx - ny)로 나타내어지는 값이다. 여기서, nx는, 필름의 두께 방향과 수직한 방향(면내 방향)으로서 최대의 굴절률을 부여하는 방향의 굴절률을 나타낸다. ny는, 필름의 상기 면내 방향으로서 nx의 방향과 수직한 방향의 굴절률을 나타낸다. nz는, 필름의 두께 방향의 굴절률을 나타낸다. d는, 필름의 막두께를 나타낸다. 별도로 언급하지 않는 한, 상기의 리타데이션의 측정 파장은 550 nm이다. 상기의 리타데이션은, 시판의 위상차 측정 장치(예를 들어, 폴라리미터(Axiometric사 제조 「Axoscan」), 오지 계측 기기사 제조 「KOBRA-21ADH」, 포토닉래티스사 제조 「WPA-micro」) 혹은 세나르몬법(Senarmont Method)을 이용하여 측정할 수 있다.
이하의 설명에 있어서, 고유 복굴절값이 플러스인 재료란, 별도로 언급하지 않는 한, 연신 방향의 굴절률이 그것과 직교하는 방향의 굴절률보다 커지는 재료를 의미한다. 또한, 고유 복굴절값이 마이너스인 재료란, 별도로 언급하지 않는 한, 연신 방향의 굴절률이 그것과 직교하는 방향의 굴절률보다 작아지는 재료를 의미한다. 재료의 고유 복굴절값은, 유전율 분포로부터 계산할 수 있다.
이하의 설명에 있어서, 「(메트)아크릴」은, 「아크릴」 및 「메타크릴」의 양방을 포함하고, 「(메트)아크릴로니트릴」은, 「아크릴로니트릴」 및 「메타크릴로니트릴」의 양방을 포함한다.
이하의 설명에 있어서, 액정 표시 장치의 정면 방향이란, 별도로 언급하지 않는 한, 당해 액정 표시 장치의 표시면의 법선 방향을 의미하며, 구체적으로는 상기 표시면의 편각 0° 또한 방위각 0°의 방향을 가리킨다.
이하의 설명에 있어서, 액정 표시 장치의 경사 방향이란, 별도로 언급하지 않는 한, 당해 액정 표시 장치의 표시면과 평행도 수직도 아닌 방향을 의미하며, 구체적으로는 상기 표시면의 편각이 0°보다 크고 90°보다 작은 범위의 방향을 가리킨다.
이하의 설명에 있어서, 「장척」의 필름이란, 폭에 대하여 5배 이상의 길이를 갖는 필름을 말하며, 바람직하게는 10배 혹은 그 이상의 길이를 갖고, 구체적으로는 롤상으로 권취되어 보관 또는 운반되는 정도의 길이를 갖는 필름을 말한다.
이하의 설명에 있어서, 「편광판」이란, 별도로 언급하지 않는 한, 강직한 부재뿐만 아니라, 예를 들어 수지제의 필름과 같이 가요성을 갖는 부재도 포함한다.
이하의 설명에 있어서, 2개의 광학 부재의 광학축(편광 투과축, 편광 흡수축 및 지상축 등)이 이루는 각도는, 별도로 언급하지 않는 한, 상기의 광학 부재를 그 두께 방향에서 보았을 때의 각도를 나타낸다.
이하의 설명에 있어서, 필름의 지상축이란, 별도로 언급하지 않는 한, 당해 필름의 면내에 있어서의 지상축을 나타낸다.
[1. 액정 표시 장치의 실시형태]
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액정 표시 장치(100)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 또한, 도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액정 표시 장치(100)를 분해하여 모식적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액정 표시 장치(100)는, 제1 편광판으로서의 시인측 편광판(110), 광학 이방체(B)(120), 광학 이방체(A)(130), 액정 셀(140), 제2 편광판으로서의 광원측 편광판(150) 및 광원으로서의 백라이트 유닛(160)을, 시인측으로부터 이 순서로 구비한다. 이러한 액정 표시 장치(100)에서는, 백라이트 유닛(160)이 발한 광이 광원측 편광판(150)을 투과함으로써 직선 편광이 되고, 그 직선 편광이 액정 셀(140), 광학 이방체(A)(130), 광학 이방체(B)(120) 및 시인측 편광판(110)을 이 순서로 투과함으로써, 시인측 편광판(110)의 시인측에 있는 표시면에 화상이 표시된다. 여기서, 시인측이란, 액정 표시 장치(100)를 관찰하는 관찰자에 가까운 측을 말하며, 통상은, 액정 표시 장치(100)의 표시면에 가까운 측을 말한다. 또한, 도 1에 있어서, 화살표(AN)는, 표시면의 법선 방향을 나타내고, 화살표(AC)는, 표시면의 경사 방향을 나타낸다.
〔1.1. 제1 편광판(110)〕
도 2에 나타내는 바와 같이, 시인측 편광판(110)은, 편광 투과축(A110)을 갖는 편광판이다. 이 시인측 편광판(110)은, 편광 투과축(A110)과 평행한 진동 방향을 갖는 직선 편광을 투과시키고, 그 이외의 편광을 흡수할 수 있는 기능을 갖는다. 여기서, 직선 편광의 진동 방향이란, 직선 편광의 전기장의 진동 방향을 의미한다.
〔1.2. 광학 이방체(B)(120)〕
광학 이방체(B)(120)는, 고유 복굴절값이 플러스인 재료로 이루어지는 부재이다. 광학 이방체(B)(120)로서 고유 복굴절값이 플러스인 재료로 이루어지는 부재를 사용함으로써, 정면 방향에서 관찰한 경우 및 경사 방향에서 관찰한 경우의 양방에 있어서, 흑색 휘도를 낮게 할 수 있다. 이 광학 이방체(B)(120)로는, 통상 필름을 사용한다.
광학 이방체(B)(120)는, 광학적인 이방성을 갖는 부재로, 그 면내에 지상축(A120)을 갖는다. 광학 이방체(B)(120)의 지상축(A120)은, 시인측 편광판(110)의 편광 투과축(A110)과 대략 수직하다. 여기서, 시인측 편광판(110)의 편광 투과축(A110)과 광학 이방체(B)(120)의 지상축(A120)이 대략 수직하다는 것은, 편광 투과축(A110)과 지상축(A120)이 이루는 각이, 통상 85° 이상, 바람직하게는 88° 이상, 보다 바람직하게는 89° 이상, 또한, 통상 95° 이하, 바람직하게는 92° 이하, 보다 바람직하게는 91° 이하인 것을 말한다. 광학 이방체(B)(120)의 지상축(A120)과 시인측 편광판(110)의 편광 투과축(A110)을 대략 수직으로 함으로써, 정면 방향에서 관찰한 경우 및 경사 방향에서 관찰한 경우의 양방에 있어서, 흑색 휘도를 낮게 할 수 있다.
광학 이방체(B)(120)의 파장 550 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(B550)는, 통상 200 nm 이상, 바람직하게는 250 nm 이상, 보다 바람직하게는 300 nm 이상이고, 통상 500 nm 이하, 바람직하게는 450 nm 이하, 보다 바람직하게는 400 nm 이하이다. 광학 이방체(B)(120)의 면내 리타데이션 Re(B550)를 상기의 범위에 들어가게 함으로써, 정면 방향에서 관찰한 경우 및 경사 방향에서 관찰한 경우의 양방에 있어서, 흑색 휘도를 낮게 할 수 있다.
광학 이방체(B)(120)의 파장 550 nm에 있어서의 두께 방향의 리타데이션 Rth(B550)는, 통상 100 nm 이상, 바람직하게는 125 nm 이상, 보다 바람직하게는 150 nm 이상이고, 통상 250 nm 이하, 바람직하게는 225 nm 이하, 보다 바람직하게는 200 nm 이하이다. 광학 이방체(B)(120)의 두께 방향의 리타데이션 Rth(B550)를 상기의 범위에 들어가게 함으로써, 정면 방향에서 관찰한 경우 및 경사 방향에서 관찰한 경우의 양방에 있어서, 흑색 휘도를 낮게 할 수 있다.
광학 이방체(B)(120)의 NZ 계수는, 바람직하게는 0.90 이상, 보다 바람직하게는 0.95 이상, 특히 바람직하게는 0.98 이상이고, 바람직하게는 1.1 이하, 보다 바람직하게는 1.05 이하, 특히 바람직하게는 1.02 이하이다. 광학 이방체(B)(120)의 NZ 계수를 상기의 범위에 들어가게 함으로써, 정면 방향에서 관찰한 경우 및 경사 방향에서 관찰한 경우의 양방에 있어서, 흑색 휘도를 효과적으로 낮게 할 수 있다.
광학 이방체(B)(120)는, 측정 파장에 따라 면내 리타데이션의 값이 크게 다르지 않은 면내 리타데이션을 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 광학 이방체(B)(120)의 파장 450 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(B450), 광학 이방체(B)(120)의 파장 550 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(B550), 및 광학 이방체(B)(120)의 파장 650 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(B650)가, 하기의 식(B-I) 및 (B-II)를 만족하는 것이 바람직하다.
0.97 ≤ Re(B450)/Re(B550) ≤ 1.09 (B-I)
0.97 ≤ Re(B650)/Re(B550) ≤ 1.03 (B-II)
보다 상세하게는, 「Re(B450)/Re(B550)」는, 바람직하게는 0.97 이상, 보다 바람직하게는 0.98 이상, 특히 바람직하게는 0.99 이상이고, 바람직하게는 1.09 이하, 보다 바람직하게는 1.07 이하, 특히 바람직하게는 1.05 이하이다.
또한, 「Re(B650)/Re(B550)」는, 바람직하게는 0.97 이상, 보다 바람직하게는 0.98 이상, 특히 바람직하게는 0.99 이상이고, 바람직하게는 1.03 이하, 보다 바람직하게는 1.02 이하, 특히 바람직하게는 1.01 이하이다.
상기의 「Re(B450)/Re(B550)」 및 「Re(B650)/Re(B550)」가 상기의 범위에 들어감으로써, 정면 방향에서 관찰한 경우 및 경사 방향에서 관찰한 경우의 양방에 있어서, 흑색 휘도를 효과적으로 낮게 할 수 있다.
〔1.3. 광학 이방체(A)(130)〕
광학 이방체(A)(130)는, 고유 복굴절값이 마이너스인 재료로 이루어지는 부재이다. 광학 이방체(A)(130)로서 고유 복굴절값이 마이너스인 재료로 이루어지는 부재를 사용함으로써, 정면 방향에서 관찰한 경우 및 경사 방향에서 관찰한 경우의 양방에 있어서, 흑색 휘도를 낮게 할 수 있다. 이 광학 이방체(A)(130)로는, 통상 필름을 사용한다.
광학 이방체(A)(130)는, 광학적인 이방성을 갖는 부재로, 그 면내에 지상축(A130)을 갖는다. 광학 이방체(A)(130)의 지상축(A130)은, 광학 이방체(B)(120)의 지상축(A120)과 대략 평행하다. 여기서, 광학 이방체(A)(130)의 지상축(A130)과 광학 이방체(B)(120)의 지상축(A120)이 대략 평행하다는 것은, 지상축(A130)과 지상축(A120)이 이루는 각이, 통상 -5° 이상, 바람직하게는 -2° 이상, 보다 바람직하게는 -1° 이상, 또한, 통상 5° 이하, 바람직하게는 2° 이하, 보다 바람직하게는 1° 이하인 것을 말한다. 광학 이방체(A)(130)의 지상축(A130)과 광학 이방체(B)(120)의 지상축(A120)을 대략 평행하게 함으로써, 정면 방향에서 관찰한 경우 및 경사 방향에서 관찰한 경우의 양방에 있어서, 흑색 휘도를 낮게 할 수 있다.
광학 이방체(A)(130)의 파장 550 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(A550)는, 통상 10 nm 이상, 바람직하게는 15 nm 이상, 보다 바람직하게는 20 nm 이상이고, 통상 50 nm 이하, 바람직하게는 45 nm 이하, 보다 바람직하게는 40 nm 이하이다. 광학 이방체(A)(130)의 면내 리타데이션 Re(A550)를 상기의 범위에 들어가게 함으로써, 정면 방향에서 관찰한 경우 및 경사 방향에서 관찰한 경우의 양방에 있어서, 흑색 휘도를 낮게 할 수 있다.
광학 이방체(A)(130)의 파장 550 nm에 있어서의 두께 방향의 리타데이션 Rth(A550)는, 통상 -70 nm 이상, 바람직하게는 -65 nm 이상, 보다 바람직하게는 -60 nm 이상이고, 통상 -10 nm 이하, 바람직하게는 -15 nm 이하, 보다 바람직하게는 -20 nm 이하이다. 광학 이방체(A)(130)의 두께 방향의 리타데이션 Rth(A550)를 상기의 범위에 들어가게 함으로써, 정면 방향에서 관찰한 경우 및 경사 방향에서 관찰한 경우의 양방에 있어서, 흑색 휘도를 낮게 할 수 있다.
광학 이방체(A)(130)의 NZ 계수는, 바람직하게는 -1.10 이상, 보다 바람직하게는 -1.05 이상, 특히 바람직하게는 -1.02 이상이고, 바람직하게는 -0.90 이하, 보다 바람직하게는 -0.95 이하, 특히 바람직하게는 -0.98 이하이다. 광학 이방체(A)(130)의 NZ 계수를 상기의 범위에 들어가게 함으로써, 정면 방향에서 관찰한 경우 및 경사 방향에서 관찰한 경우의 양방에 있어서, 흑색 휘도를 효과적으로 낮게 할 수 있다.
광학 이방체(A)(130)는, 측정 파장에 따라 면내 리타데이션의 값이 크게 다르지 않은 면내 리타데이션을 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 광학 이방체(A)(130)의 파장 450 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(A450), 광학 이방체(A)(130)의 파장 550 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(A550), 및 광학 이방체(A)(130)의 파장 650 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(A650)가, 하기의 식(A-I) 및 식(A-II)를 만족하는 것이 바람직하다.
0.80 ≤ Re(A450)/Re(A550) ≤ 1.09 (A-I)
0.97 ≤ Re(A650)/Re(A550) ≤ 1.20 (A-II)
보다 상세하게는, 「Re(A450)/Re(A550)」는, 바람직하게는 0.80 이상, 보다 바람직하게는 0.85 이상, 특히 바람직하게는 0.90 이상이고, 바람직하게는 1.09 이하, 보다 바람직하게는 1.07 이하, 특히 바람직하게는 1.05 이하이다.
또한, 「Re(A650)/Re(A550)」는, 바람직하게는 0.97 이상, 보다 바람직하게는 0.98 이상, 특히 바람직하게는 0.99 이상이고, 바람직하게는 1.20 이하, 보다 바람직하게는 1.15 이하, 특히 바람직하게는 1.10 이하이다.
상기의 「Re(A450)/Re(A550)」 및 「Re(A650)/Re(A550)」가 상기의 범위에 들어감으로써, 정면 방향에서 관찰한 경우 및 경사 방향에서 관찰한 경우의 양방에 있어서, 흑색 휘도를 효과적으로 낮게 할 수 있다.
〔1.4. 액정 셀(140)〕
액정 셀(140)은, 도시하지 않은 전극으로부터 인가되는 전압에 따라 분자의 배향이 변화할 수 있는 액정을 포함하는 소자로, 인가되는 전압에 따라 광원측 편광판(150)을 투과한 직선 편광을 선광(旋光)시킬 수 있도록 설치되어 있다. 이러한 액정 셀(140)은, 통상, 한 쌍의 기판과, 그들 기판 사이에 삽입된 액정을 갖는다.
이러한 액정 셀(140)로서, 본 실시형태에 따른 액정 표시 장치(100)는, 수평 배향 모드의 액정 셀을 사용한다. 통상, 수평 배향 모드의 액정 셀(140)에서는, 액정 분자가, 액정 셀(140)의 기판과 평행을 유지하면서, 인가되는 전압에 따라 배향의 변화를 일으킨다. 이러한 수평 배향 모드의 액정 셀(140)로는, 예를 들어, 인플레인 스위칭(IPS) 모드, 프린지 필드 스위칭(FFS) 모드 및 강유전성 액정(FLC) 모드 등을 들 수 있다.
〔1.5. 광원측 편광판(150)〕
도 2에 나타내는 바와 같이, 광원측 편광판(150)은, 편광 투과축(A150)을 갖는 편광판이다. 이 광원측 편광판(150)은, 편광 투과축(A150)과 평행한 진동 방향을 갖는 직선 편광을 투과시키고, 그 이외의 편광을 흡수할 수 있는 기능을 갖는다.
광원측 편광판(150)의 편광 투과축(A150)은, 시인측 편광판(110)의 편광 투과축(A110)과 대략 수직하다. 여기서, 시인측 편광판(110)의 편광 투과축(A110)과 광원측 편광판(150)의 편광 투과축(A150)이 대략 수직하다는 것은, 편광 투과축(A110)과 편광 투과축(A150)이 이루는 각이, 통상 85° 이상, 바람직하게는 88° 이상, 보다 바람직하게는 89° 이상, 또한, 통상 95° 이하, 바람직하게는 92° 이하, 보다 바람직하게는 91° 이하인 것을 말한다. 시인측 편광판(110)의 편광 투과축(A110)과 광원측 편광판(150)의 편광 투과축(A150)이 대략 수직한 것에 의해, 화상 표시 장치(100)는, 액정 셀(140)에 의해 광의 투과 및 차단의 제어를 행하는 것이 가능하게 되어 있다.
〔1.6. 백라이트 유닛(160)〕
백라이트 유닛(160)으로는, 특별히 한정되지 않고, 액정 표시 장치에 채용될 수 있는 임의의 광원을 사용할 수 있다. 백라이트 유닛(160)의 구체예로는, 냉음극관, 발광 다이오드, 유기 일렉트로루미네센스 소자 등을 구비하는 백라이트 유닛을 들 수 있다.
〔1.7. 액정 표시 장치(100)의 특성〕
본 발명의 일 실시형태에 따른 액정 표시 장치(100)는, 상술한 구조를 갖는다. 이러한 액정 표시 장치(100)에서는, 백라이트 유닛(160)이 발한 광이, 광원측 편광판(150)을 투과함으로써 직선 편광이 되고, 그 직선 편광이 시인측 편광판(110)을 투과함으로써, 시인측 편광판(110)의 시인측에 있는 표시면에 화상이 표시된다. 또한, 흑색 표시시에는, 광원측 편광판(150)을 투과한 직선 편광이, 광원측 편광판(150)의 편광 투과축(A150)과는 대략 수직한 편광 투과축(A110)을 갖는 상기의 시인측 편광판(110)에 의해 차단되므로, 광은 시인측 편광판(110)을 투과할 수 없게 되어, 휘도가 낮아진다.
일반적으로, 액정 표시 장치에서는, 액정 표시 장치의 표시면을, 당해 표시면과 평행도 수직도 아닌 경사 방향에서 관찰한 경우, 광원측 편광판의 편광 투과축과 시인측 편광판의 편광 투과축이 수직하지 않게 된다. 그 때문에, 종래의 액정 표시 장치를 흑색 표시로 한 경우에, 그 표시면을 경사 방향에서 관찰하면, 일부의 광이 시인측 편광판을 투과하여, 흑색 휘도가 높아져 있었다.
이에 대하여, 본 실시형태에 따른 액정 표시 장치(100)에서는, 광학 이방체(A)(130) 및 광학 이방체(B)(120)의 조합이 적절한 편광판 보상 기능을 발휘한다. 그 때문에, 흑색 표시로 한 액정 표시 장치(100)를, 도 1에 있어서 화살표(AC)로 나타내는 경사 방향에서 관찰한 경우, 광원측 편광판(150)을 투과한 직선 편광은, 시인측 편광판(110)에 의해 효과적으로 차단된다. 그 때문에, 본 실시형태에 따른 액정 표시 장치(100)는, 흑색 표시시에 경사 방향(AC)에서 관찰한 휘도를 낮게 할 수 있다.
예를 들어, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 액정 표시 장치(100)의 표시면을, 편각 θ = 60°, 시인측 편광판(110)의 편광 투과축(A110)에 대한 방위각 φ = 45°의 방향에서 관찰한 흑색 휘도는, 종래보다 낮은 범위로 할 수 있다. 구체적으로는, 상기의 흑색 휘도는, 백라이트 유닛(160) 단체를 점등하여 정면 방향에서 관찰한 경우의 휘도를 100.0으로 한 상대 휘도로, 바람직하게는 1.4 이하, 보다 바람직하게는 1.3 이하, 특히 바람직하게는 1.2 이하이고, 이상적으로는 1.0이다.
또한, 본 실시형태에 따른 액정 표시 장치(100)는, 통상, 흑색 표시시에 정면 방향에서 관찰한 휘도를 낮게 할 수 있다. 구체적으로는, 액정 표시 장치(100)의 표시면을, 편각 θ = 0°의 방향에서 관찰한 흑색 휘도는, 백라이트 유닛(160) 단체를 점등하여 정면 방향에서 관찰한 경우의 휘도를 100.0으로 한 상대 휘도로, 바람직하게는 0.004 이하, 보다 바람직하게는 0.003 이하, 특히 바람직하게는 0.002 이하이고, 이상적으로는 0이다.
또한, 본 실시형태에 따른 액정 표시 장치(100)는, 통상, 시야각 특성이 우수하다. 그 때문에, 액정 표시 장치(100)의 표시면에 표시된 화상을, 관찰자는 넓은 각도 범위에서 볼 수 있다.
〔1.8. 변경예〕
이상, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액정 표시 장치(100)를 설명하였으나, 이 액정 표시 장치(100)는, 더욱 변경하여 실시해도 된다.
예를 들어, 광학 이방체(A)(130) 및 광학 이방체(B)(120)는, 필요에 따라 점착제 또는 접착제를 사용해 첩합하여, 단일의 광학 적층체로 해도 된다. 또한, 광학 이방체(A)에 상당하는 층 및 광학 이방체(B)에 상당하는 층을 구비하는 적층체를, 광학 이방체(A)(130) 및 광학 이방체(B)(120)를 대신하는 요소로서 액정 표시 장치에 설치해도 된다.
또한, 예를 들어, 액정 표시 장치(100)는, 상술한 시인측 편광판(110), 광학 이방체(B)(120), 광학 이방체(A)(130), 액정 셀(140), 광원측 편광판(150) 및 백라이트 유닛(160)에 조합하여, 임의의 구성 요소를 더 구비하고 있어도 된다. 임의의 구성 요소로는, 예를 들어, 반사판, 확산판, 휘도 향상 필름, 보호 필름 등을 들 수 있다.
[2. 각 구성 요소]
다음으로, 상술한 액정 표시 장치에 있어서의 각 구성 요소의 바람직한 예를 보다 구체적으로 설명한다.
〔2.1. 광학 이방체(A)〕
광학 이방체(A)는, 고유 복굴절값이 마이너스인 재료로 이루어지는 부재로, 통상은, 고유 복굴절값이 마이너스인 재료로 이루어지는 단층 구조 또는 복층 구조의 필름이다. 또한, 고유 복굴절값이 마이너스인 재료로는, 통상, 고유 복굴절값이 마이너스인 수지를 사용하고, 그 중에서도 고유 복굴절값이 마이너스인 열가소성 수지가 바람직하다.
고유 복굴절값이 마이너스인 수지는, 통상, 고유 복굴절값이 마이너스인 중합체를 포함하고, 필요에 따라 임의의 성분을 더 포함할 수 있다. 고유 복굴절값이 마이너스인 중합체로는, 예를 들어, 스티렌 또는 스티렌 유도체의 단독 중합체, 그리고, 스티렌 또는 스티렌 유도체와 다른 임의의 모노머의 공중합체를 포함하는 방향족 비닐 중합체; 폴리메틸메타크릴레이트 등의 (메트)아크릴 중합체; 폴리아크릴로니트릴 등의 (메트)아크릴로니트릴 중합체; 혹은 이들의 다원 공중합 폴리머; 등을 들 수 있다. 또한, 스티렌 또는 스티렌 유도체에 공중합시킬 수 있는 임의의 모노머로는, 예를 들어, 아크릴로니트릴, 무수 말레산, 메틸메타크릴레이트, 및 부타디엔을 들 수 있다. 이들 중에서도, 리타데이션의 발현성이 높다는 관점에서, 방향족 비닐 중합체가 바람직하다. 또한, 이들 중합체는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
고유 복굴절값이 마이너스인 수지가 포함할 수 있는 임의의 성분으로는, 일본 공개특허공보 2011-209627호에 기재된 저분자 화합물; 고유 복굴절값이 마이너스인 중합체 이외의 중합체(예를 들어, 고유 복굴절이 플러스인 중합체, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌옥사이드) 등); 활제; 층상 결정 화합물; 무기 미립자; 산화 방지제, 열 안정제, 광 안정제, 내후 안정제, 자외선 흡수제, 근적외선 흡수제 등의 안정제; 가소제; 염료 및 안료 등의 착색제; 대전 방지제; 등을 들 수 있다. 또한, 이들은, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
고유 복굴절값이 마이너스인 수지의 유리 전이 온도 TgA는, 바람직하게는 80℃ 이상, 보다 바람직하게는 90℃ 이상, 더욱 바람직하게는 100℃ 이상, 그 중에서도 바람직하게는 110℃ 이상, 특히 바람직하게는 120℃ 이상이다. 고유 복굴절값이 마이너스인 수지의 유리 전이 온도 TgA가 이와 같이 높음으로써, 고유 복굴절값이 마이너스인 수지의 배향 완화를 저감할 수 있다. 또한, 고유 복굴절값이 마이너스인 수지의 유리 전이 온도 TgA의 상한에 특별히 제한은 없지만, 통상 200℃ 이하이다.
광학 이방체(A)의 제조 방법에 제한은 없다. 예를 들어, 고유 복굴절값이 마이너스인 수지를 사용하여 필름상의 광학 이방체(A)를 제조하는 경우에는, 고유 복굴절값이 마이너스인 수지로부터 연신 전 필름을 제조하는 제1 공정과, 이 연신 전 필름을 연신하여 광학 이방체(A)를 얻는 제2 공정을 포함하는 제조 방법에 의해, 광학 이방체(A)를 제조할 수 있다.
제1 공정에서는, 고유 복굴절값이 마이너스인 수지를 필름상으로 성형함으로써, 연신 전 필름을 얻는다. 성형 방법으로는, 예를 들어, 용융 성형법, 용액 유연법을 들 수 있다. 용융 성형법의 보다 구체적인 예로는, 압출 성형법, 프레스 성형법, 인플레이션 성형법, 사출 성형법, 블로우 성형법, 및 연신 성형법을 들 수 있다. 이들 방법 중에서도, 기계 강도 및 표면 정밀도가 우수한 광학 이방체(A)를 얻기 위하여, 압출 성형법, 인플레이션 성형법 또는 프레스 성형법이 바람직하고, 그 중에서도 효율 좋게 간단히 연신 전 필름을 제조할 수 있는 관점에서, 압출 성형법이 특히 바람직하다.
또한, 예를 들어, 광학 이방체(A)를 2층 이상의 층을 구비하는 복층 필름으로서 제조하는 경우, 연신 전 필름을 얻기 위한 성형 방법으로는, 공압출 T다이법, 공압출 인플레이션법, 공압출 라미네이션법 등의 공압출 성형 방법; 드라이 라미네이션 등의 필름 라미네이션 성형 방법; 어느 층에 대하여 그 이외의 층을 구성하는 수지 용액을 코팅하는 코팅 성형 방법; 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 제조 효율이 좋고, 연신 전 필름에 용매 등의 휘발성 성분을 잔류시키지 않는다는 관점에서, 공압출 성형 방법이 바람직하다. 공압출 성형법 중에서도, 공압출 T다이법이 바람직하다. 또한 공압출 T다이법에는 피드블록 방식, 멀티매니폴드 방식을 들 수 있는데, 층의 두께의 편차를 적게 할 수 있는 점에서 멀티매니폴드 방식이 더욱 바람직하다.
통상, 연신 전 필름은, 장척의 수지 필름으로서 얻어진다. 연신 전 필름을 장척의 수지 필름으로서 준비함으로써, 광학 이방체(A)를 장척의 필름으로서 제조할 수 있다. 장척의 필름은 제조 라인에 있어서 길이 방향으로 연속적으로 반송하면서 제조 공정을 행할 수 있다. 이 때문에, 광학 이방체(A)를 제조하는 경우에 각 공정의 일부 또는 전부를 인라인으로 행하는 것이 가능하므로, 제조를 간편하고 또한 효율적으로 행할 수 있다.
제1 공정에서 연신 전 필름을 준비한 후에, 그 연신 전 필름을 연신하는 제2 공정을 행한다. 제2 공정에 있어서의 연신 방법은, 연신에 의해 발현시키고자 하는 광학 특성에 따라 적절한 것을 임의로 채용할 수 있다. 예를 들어, 연신은, 일방향만으로 연신 처리를 행하는 1축 연신 처리를 행해도 되고, 상이한 2방향으로 연신 처리를 행하는 2축 연신 처리를 행해도 된다. 또한, 2축 연신 처리에서는, 2방향으로 동시에 연신 처리를 행하는 동시 2축 연신 처리를 행해도 되고, 어느 방향으로 연신 처리를 행한 후에 다른 방향으로 연신 처리를 행하는 축차 2축 연신 처리를 행해도 된다. 또한, 연신은, 연신 전 필름의 길이 방향으로 연신 처리를 행하는 종연신 처리, 연신 전 필름의 폭 방향으로 연신 처리를 행하는 횡연신 처리, 연신 전 필름의 폭 방향과 평행도 아니고 수직도 아닌 경사 방향으로 연신 처리를 행하는 경사 연신 처리의 어느 것을 행해도 되고, 이들을 조합하여 행해도 된다.
이들 중에서도, 광학 이방체(A)에 원하는 리타데이션을 효율 좋게 발현시키는 관점에서는, 2축 연신 처리가 바람직하고, 동시 2축 연신 처리가 바람직하다. 또한, 2축 연신 처리를 행하는 경우의 연신 방향으로는, 통상, 서로 직교하는 2방향을 채용한다. 예를 들어, 연신 전 필름이 장척의 필름인 경우, 연신 방향으로는, 길이 방향 및 폭 방향을 채용할 수 있다. 또한, 축차 2축 연신 처리를 행하는 경우, 길이 방향으로 자유단 1축 연신 처리를 행한 후, 폭 방향으로 고정단 1축 연신 처리를 행해도 된다.
연신 온도 및 연신 배율은, 원하는 광학 특성을 갖는 광학 이방체(A)가 얻어지는 한, 임의이다. 구체적인 범위를 나타내면, 길이 방향으로의 연신 배율은, 바람직하게는 1.80배 이상, 보다 바람직하게는 1.85배 이상, 특히 바람직하게는 1.90배 이상이고, 바람직하게는 2.20배 이하, 보다 바람직하게는 2.15배 이하, 특히 바람직하게는 2.10배 이하이다. 또한, 폭 방향으로의 연신 배율은, 바람직하게는 1.10배 이상, 보다 바람직하게는 1.15배 이상, 특히 바람직하게는 1.20배 이상이고, 바람직하게는 1.40배 이하, 보다 바람직하게는 1.35배 이하, 특히 바람직하게는 1.30배 이하이다. 또한, 연신 온도는, 바람직하게는 TgA - 10℃ 이상, 보다 바람직하게는 TgA - 5℃ 이상, 특히 바람직하게는 TgA - 2℃ 이상이고, 바람직하게는 TgA + 30℃ 이하, 보다 바람직하게는 TgA + 25℃ 이하, 특히 바람직하게는 TgA + 20℃ 이하이다.
상술한 연신에 의해, 연신 전 필름에 포함되는 중합체의 분자가 배향하여, 원하는 광학 특성이 발현함으로써, 광학 이방체(A)가 얻어진다. 이렇게 하여 얻어진 광학 이방체(A)는, 필요에 따라, 다른 광학 부재와 첩합되거나, 액정 표시 장치에 설치하기에 적합한 형상으로 잘라내진 후에, 액정 표시 장치에 설치된다.
또한, 특히, 상술한 식(A-I) 및 식(A-II)를 만족하는 광학 이방체(A)를 제조하는 방법에 특별한 제한은 없지만, 예를 들어, 상술한 제조 방법에 있어서, 하기의 (a-i) 또는 (a-ii)의 방법을 채용할 수 있다.
(a-i) 고유 복굴절값이 마이너스인 수지로서, 방향족 비닐 중합체와, 일본 공개특허공보 2011-209627호에 기재된 저분자 화합물을 포함하는 수지를 사용한다. 여기서, 「일본 공개특허공보 2011-209627호에 기재된 저분자 화합물」이란, 「탄소-탄소 불포화 결합을 갖는 탄소 원자 사슬과, 상기 탄소 원자 사슬의 일방 또는 쌍방의 말단에 결합한 방향족기를 포함하는 장쇄를 갖는 저분자 화합물로서, 상기 장쇄에 있어서, 상기 탄소 원자 사슬 및 상기 방향족기에 걸친 π전자 공액계가 형성되어 있는 것」이다.
(a-ii) 광학 이방체(A)를, (메트)아크릴 중합체를 포함하는 (메트)아크릴 수지층/방향족 비닐 중합체를 포함하는 방향족 비닐 수지층/(메트)아크릴 중합체를 포함하는 (메트)아크릴 수지층을 이 순서로 구비하는 3층 구조의 필름으로 한다.
광학 이방체(A)의 두께는, 바람직하게는 40 μm 이상, 보다 바람직하게는 50 μm 이상, 특히 바람직하게는 60 μm 이상이고, 바람직하게는 110 μm 이하, 보다 바람직하게는 100 μm 이하, 특히 바람직하게는 90 μm 이하이다. 광학 이방체(A)의 두께가, 상기 범위의 하한값 이상임으로써, 원하는 리타데이션의 발현이 용이해지고, 상기 범위의 상한값 이하임으로써, 액정 표시 장치의 두께를 얇게 할 수 있다.
〔광학 이방체(B)〕
광학 이방체(B)는, 고유 복굴절값이 플러스인 재료로 이루어지는 부재로, 통상은, 고유 복굴절값이 플러스인 재료로 이루어지는 단층 구조 또는 복층 구조의 필름이다. 또한, 고유 복굴절값이 플러스인 재료로는, 통상, 고유 복굴절값이 플러스인 수지를 사용하고, 그 중에서도 고유 복굴절값이 플러스인 열가소성 수지가 바람직하다.
고유 복굴절값이 플러스인 수지는, 통상, 고유 복굴절값이 플러스인 중합체를 포함하고, 필요에 따라 임의의 성분을 더 포함할 수 있다. 고유 복굴절값이 플러스인 중합체로는, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 사슬형 올레핀 중합체; 노르보르넨계 중합체 등의 고리식 올레핀 중합체; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 중합체; 폴리페닐렌술파이드 등의 폴리아릴렌술파이드 중합체; 폴리비닐알코올 중합체; 폴리카보네이트 중합체; 폴리아릴레이트 중합체; 셀룰로오스에스테르 중합체; 폴리에테르술폰 중합체; 폴리술폰 중합체; 폴리아릴술폰 중합체; 폴리염화비닐 중합체; 봉상 액정 폴리머 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 리타데이션의 발현성, 저온에서의 연신성의 관점에서, 폴리카보네이트 중합체가 바람직하다. 이들 중합체는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다. 또한, 중합체는, 단독 중합체여도 되고, 공중합체여도 된다.
고유 복굴절값이 플러스인 수지가 포함할 수 있는 임의의 성분으로는, 활제; 층상 결정 화합물; 무기 미립자; 산화 방지제, 열 안정제, 광 안정제, 내후 안정제, 자외선 흡수제, 근적외선 흡수제 등의 안정제; 가소제; 염료 및 안료 등의 착색제; 대전 방지제; 등을 들 수 있다. 또한, 이들은, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
고유 복굴절값이 플러스인 수지의 유리 전이 온도 TgB는, 바람직하게는 80℃ 이상, 보다 바람직하게는 90℃ 이상, 더욱 바람직하게는 100℃ 이상, 그 중에서도 바람직하게는 110℃ 이상, 특히 바람직하게는 120℃ 이상이다. 고유 복굴절값이 플러스인 수지의 유리 전이 온도 TgB가 이와 같이 높은 것에 의해, 고유 복굴절값이 플러스인 수지의 배향 완화를 저감할 수 있다. 또한, 고유 복굴절값이 플러스인 수지의 유리 전이 온도 TgB의 상한에 특별히 제한은 없지만, 통상은 200℃ 이하이다.
광학 이방체(B)의 제조 방법에 제한은 없다. 예를 들어, 고유 복굴절값이 플러스인 수지를 사용하여 필름상의 광학 이방체(B)를 제조하는 경우에는, 고유 복굴절값이 플러스인 수지로부터 연신 전 필름을 제조하는 제3 공정과, 이 연신 전 필름을 연신하여 광학 이방체(B)를 얻는 제4 공정을 포함하는 제조 방법에 의해, 광학 이방체(B)를 제조할 수 있다.
제3 공정에서는, 고유 복굴절값이 플러스인 수지를 필름상으로 성형함으로써, 연신 전 필름을 얻는다. 성형 방법으로는, 예를 들어, 광학 이방체(A)의 제조 방법에 있어서 설명한 성형 방법의 범위에서, 임의의 방법을 채용할 수 있다.
제3 공정에서 연신 전 필름을 준비한 후에, 그 연신 전 필름을 연신하는 제4 공정을 행한다. 제4 공정에 있어서의 연신 방법은, 연신에 의해 발현시키고자 하는 광학 특성에 따라 적절한 것을 임의로 채용할 수 있다. 연신은, 2축 연신 처리를 행해도 되는데, 원하는 광학 특성을 효율 좋게 발현시키는 관점에서, 1축 연신 처리가 바람직하고, 자유단 1축 연신 처리를 행하는 것이 보다 바람직하다.
연신 온도 및 연신 배율은, 원하는 광학 특성을 갖는 광학 이방체(B)가 얻어지는 한, 임의이다. 구체적인 범위를 나타내면, 연신 배율은, 바람직하게는 1.1배 이상, 보다 바람직하게는 1.2배 이상, 특히 바람직하게는 1.3배 이상이고, 바람직하게는 2.0배 이하, 보다 바람직하게는 1.8배 이하, 특히 바람직하게는 1.6배 이하이다. 또한, 연신 온도는, 바람직하게는 TgB - 10℃ 이상, 보다 바람직하게는 TgB - 5℃ 이상, 특히 바람직하게는 TgB - 2℃ 이상이고, 바람직하게는 TgB + 30℃ 이하, 보다 바람직하게는 TgB + 25℃ 이하, 특히 바람직하게는 TgB + 20℃ 이하이다.
상술한 연신에 의해, 연신 전 필름에 포함되는 중합체의 분자가 배향하여, 원하는 광학 특성이 발현함으로써, 광학 이방체(B)가 얻어진다.
또한, 면내 리타데이션이 큰 광학 이방체(B)를 얻고자 하는 경우, 상술한 제조 방법에 의해 제조한 복수매의 필름을 첩합하여, 광학 이방체(B)를 제조해도 된다.
이렇게 하여 얻어진 광학 이방체(B)는, 필요에 따라, 다른 광학 부재와 첩합되거나, 액정 표시 장치에 설치하기에 적합한 형상으로 잘라내진 후에, 액정 표시 장치에 설치된다.
또한, 특히, 상술한 식(B-I) 및 식(B-II)를 만족하는 광학 이방체(B)를 제조하는 방법에 특별한 제한은 없지만, 예를 들어, 상술한 제조 방법에 있어서, 하기의 (b-i) 또는 (b-ii)의 방법을 채용할 수 있다.
(b-i) 고유 복굴절값이 플러스인 수지로서, 일본 특허 제4726148호에 기재되어 있는 수지를 사용한다.
(b-ii) 고유 복굴절값이 플러스인 수지로서, 일본 공개특허공보 2002-221622호에 기재되어 있는 플루오렌 골격을 갖는 폴리카보네이트 수지를 사용한다.
광학 이방체(B)의 두께는, 바람직하게는 50 μm 이상, 보다 바람직하게는 60 μm 이상, 특히 바람직하게는 70 μm 이상이고, 바람직하게는 160 μm 이하, 보다 바람직하게는 150 μm 이하, 특히 바람직하게는 140 μm 이하이다. 광학 이방체(B)의 두께가, 상기 범위의 하한값 이상임으로써, 원하는 리타데이션의 발현이 용이해지고, 상기 범위의 상한값 이하임으로써, 액정 표시 장치의 두께를 얇게 할 수 있다.
〔편광판〕
편광판은, 통상은 편광자를 구비하고, 필요에 따라 편광자를 보호하기 위한 보호 필름을 구비한다.
편광자로는, 예를 들어, 폴리비닐알코올, 부분 포르말화 폴리비닐알코올 등의 적절한 비닐알코올계 중합체의 필름에, 요오드 및 이색성 염료 등의 이색성 물질에 의한 염색 처리, 연신 처리, 가교 처리 등의 적절한 처리를 적절한 순서 및 방식으로 실시한 것을 사용할 수 있다. 통상, 편광자를 제조하기 위한 연신 처리에서는, 연신 전의 장척의 필름을 길이 방향으로 연신하므로, 얻어지는 편광자에 있어서는 당해 편광자의 길이 방향과 평행한 편광 흡수축이 발현할 수 있다. 이 편광자는, 편광 흡수축과 평행한 진동 방향을 갖는 직선 편광을 흡수할 수 있는 것으로, 특히, 편광도가 우수한 것이 바람직하다. 편광자의 두께는, 5 μm~80 μm가 일반적이지만, 이에 한정되지 않는다.
편광자를 보호하기 위한 보호 필름으로는, 임의의 투명 필름을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차폐성 등이 우수한 수지의 필름이 바람직하다. 그러한 수지로는, 트리아세틸셀룰로오스 등의 아세테이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 사슬형 올레핀 수지, 고리식 올레핀 수지, (메트)아크릴 수지 등을 들 수 있다.
〔액정 셀〕
수평 배향 모드의 액정 셀의 예로는, 상술한 바와 같이, IPS 모드, FFS 모드 및 FLC 모드를 들 수 있다. 이러한 구동 모드에 사용되는 액정의 예로는, 네마틱 액정, 스멕틱 액정을 들 수 있다. 통상, IPS 모드 및 FFS 모드에는 네마틱 액정이 사용되고, FLC 모드에는 스멕틱 액정이 사용된다.
IPS 모드는, 전압 제어 복굴절(ECB: Electrically Controlled Birefringnence) 효과를 이용하여, 전계가 존재하지 않는 상태에서 호모지니어스 배향시킨 액정 분자를, 기판과 평행한 전계(횡전계라고도 한다.)에서 응답시킨다. 상기의 기판과 평행한 전계는, 예를 들어, 금속으로 형성된 대향 전극과 화소 전극으로 발생시킬 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 노멀리 블랙 모드에서는, 액정 셀의 전계 무인가시의 배향 방향과 일방측의 편광자의 편광 흡수축을 일치시켜, 상하의 편광판을 직교 배치시키면, 전계가 없는 상태에서 흑색 표시가 된다. 전계가 있을 때에는, 액정 분자가 기판과 평행을 유지하면서 회전 동작함으로써, 회전각에 따른 투과율을 얻을 수 있다(테크노타임즈사 출판 「월간 디스플레이 7월호」 p.83~p.88(1997년판), 및 일본 액정학회 출판 「액정 vol.2 No.4」 p.303~p.316(1998년판)을 참조.). 또한, IPS 모드는, V자형 전극 또는 지그재그 전극 등을 채용한 슈퍼·인플레인 스위칭(S-IPS) 모드, 및 어드밴스드·슈퍼·인플레인 스위칭(AS-IPS) 모드를 포함한다.
FFS 모드는, 전압 제어 복굴절 효과를 이용하여, 전계가 존재하지 않는 상태에서 호모지니어스 분자 배열로 배향시킨 액정 분자를, 기판과 평행한 전계(횡전계라고도 한다.)에서 응답시킨다. 상기의 기판과 평행한 전계는, 예를 들어, 투명 도전체로 형성된 대향 전극과 화소 전극으로 발생시킬 수 있다. FFS 모드에 있어서의 횡전계는, 프린지 전계라고도 한다. 이 프린지 전계는, 투명 도전체로 형성된 대향 전극과 화소 전극의 간격을 셀 갭보다 좁게 설정함으로써 발생시킬 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 노멀리 블랙 모드에서는, 액정 셀의 전계 무인가시의 배향 방향과 일방측의 편광자의 편광 흡수축을 일치시켜, 상하의 편광판을 직교 배치시키면, 전계가 없는 상태에서 흑색 표시가 된다. 전계가 있을 때에는, 액정 분자가 기판과 평행을 유지하면서 회전 동작함으로써, 회전각에 따른 투과율을 얻을 수 있다(SID(Society for Information Display) 2001 Digest, p.484-p.487, 및 일본 공개특허공보 2002-031812호를 참조.). 또한, FFS 모드는, V자형 전극 또는 지그재그 전극 등을 채용한 어드밴스드·프린지 필드 스위칭(A-FFS) 모드, 및 울트라·프린지 필드 스위칭(U-FFS) 모드를 포함한다.
FLC 모드는, 예를 들어, 강유전성의 카이랄 스멕틱 액정을 두께 1 μm~2 μm 정도의 전극 기판 사이에 봉입한 경우에, 2개의 안정적인 분자 배향 상태를 나타낸다는 성질을 이용한다. 보다 구체적으로는, 인가 전압에 의해, 상기 강유전성 카이랄 스멕틱 액정 분자를 기판과 평행한 면내에서 회전시켜 응답시킨다. 이 FLC 모드는, 상기 IPS 모드 및 FFS 모드와 동일한 원리로 흑백 표시를 얻을 수 있다. 또한, FLC 모드는, 다른 구동 모드와 비교하여 응답 속도가 빠르다. 또한, FLC 모드는, 표면 안정화(SS-FLC) 모드, 반강유전성(AFLC) 모드, 고분자 안정화(PS-FLC) 모드, 및 V자 특성(V-FLC) 모드를 포함한다.
실시예
이하, 실시예를 나타내어 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이하에 나타내는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구범위 및 그 균등한 범위를 일탈하지 않는 범위에 있어서 임의로 변경하여 실시할 수 있다.
이하에 설명하는 조작은, 별도로 언급하지 않는 한, 상온 상압 대기 중의 조건에 있어서 행하였다.
[I. 시뮬레이션에 의한 실시예 및 비교예]
[실시예 1]
액정 표시 장치용 시뮬레이터(신테크사 제조 「LCD Master」)를 사용하여, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같은 액정 표시 장치(100)를 설정하였다. 이 액정 표시 장치(100)는, 시인측 편광판(110), 광학 이방체(B)(120), 광학 이방체(A)(130), 액정 셀(140), 광원측 편광판(150) 및 백라이트 유닛(160)을 이 순서로 구비한다. 시인측 편광판(110)의 편광 투과축(A110)과, 광원측 편광판(150)의 편광 투과축(A150)은, 수직으로 하였다. 또한, 시인측 편광판(110)의 편광 투과축(A110)과, 광학 이방체(B)(120)의 면내의 지상축(A120)은, 수직으로 하였다. 또한, 광학 이방체(B)(120)의 면내의 지상축(A120)과, 광학 이방체(A)(130)의 면내의 지상축(A130)은, 평행으로 하였다.
이러한 액정 표시 장치(100)에 있어서, 광학 이방체(A)(130) 및 광학 이방체(B)(120)의 리타데이션을, 표 1에 나타내는 바와 같이 설정하고, 흑색 표시시의 휘도를 계산하였다. 계산은, 2 × 2 매트릭스법을 이용한 광학 시뮬레이션에 의해 행하였다. 또한, 휘도의 측정은, 편각 방향에 있어서는, 편각 0°~80°의 범위에서 5° 단위로 행하고, 또한, 방위각 방향에서는, 방위각 0°~360°의 범위에서 5° 단위로 행하였다. 또한, 계산되는 휘도의 값은, 백라이트 유닛(160) 단체를 점등하여 정면 방향에서 관찰한 경우의 휘도를 100.0으로 한 상대 휘도로 나타냈다. 측정 결과는, 컨투어도로서 표시시켰다.
상술한 시뮬레이션에 있어서, 액정 셀(140), 편광판(110 및 150), 그리고 백라이트 유닛(160)의 데이터로는, 하기의 데이터를 사용하였다.
(i) 액정 셀(140)의 데이터로는, Apple사 제조의 액정 표시 장치 「iPad2」용의 IPS 모드의 액정 셀의 데이터를 사용하였다. 또한, 이 액정 셀(140)의 데이터는, iPad2를 분해하여, 액정 재료와 액정 배향을 측정하여 얻어진 데이터를 사용하였다.
(ii) 편광판(110 및 150)의 데이터로는, Apple사 제조의 액정 표시 장치 「iPad2」를 분해하여, 편광판을 측정하여 얻어진 데이터를 사용하였다.
(iii) 백라이트 유닛(160)의 데이터로는, Apple사 제조의 액정 표시 장치 「iPad2」를 분해하여, 백라이트 유닛을 측정하여 얻어진 데이터를 사용하였다.
[실시예 2~6, 그리고, 비교예 1, 2 및 4]
광학 이방체(A) 및 광학 이방체(B)의 리타데이션의 설정값을, 표 1 또는 표 2에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 액정 표시 장치의 흑색 표시시의 휘도를 계산하였다.
[비교예 3]
액정 표시 장치가, 시인측 편광판, 액정 셀, 광학 이방체(A), 광학 이방체(B), 광원측 편광판 및 백라이트 유닛을 이 순서로 구비하도록, 광학 이방체(A) 및 광학 이방체(B)의 위치를 변경하였다. 또한, 시인측 편광판의 편광 투과축과, 광학 이방체(B)의 면내의 지상축과, 광학 이방체(A)의 면내의 지상축이 평행이 되도록, 광학 이방체(B) 및 광학 이방체(A)의 면내의 지상축의 방향을 변경하였다. 또한, 광학 이방체(A) 및 광학 이방체(B)의 리타데이션의 설정값을, 표 2에 나타내는 바와 같이 변경하였다. 이상의 사항 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 액정 표시 장치의 흑색 표시시의 휘도를 계산하였다.
[결과]
상기의 실시예 1~6 및 비교예 1~4의 결과를, 하기의 표 1 및 표 2, 그리고, 도 3~도 12에 나타낸다.
하기의 표에 있어서, 약칭의 의미는, 이하와 같다.
NZ: NZ 계수.
「흑색 휘도」란의 「정면 방향」: 표시면의 정면 방향에서 관찰한 경우의 흑색 휘도.
「흑색 휘도」란의 「경사 방향」: 표시면을, 편각 60°, 시인측 편광판의 편광 투과축에 대한 방위각 45°의 방향에서 관찰한 경우의 흑색 휘도.
Figure 112018026002979-pct00001
Figure 112018026002979-pct00002
100 액정 표시 장치
110 시인측 편광판
120 광학 이방체(B)
130 광학 이방체(A)
140 액정 셀
150 광원측 편광판
160 백라이트 유닛

Claims (3)

  1. 제1 편광판, 광학 이방체(B), 광학 이방체(A), 수평 배향 모드의 액정 셀, 및 상기 제1 편광판의 편광 투과축과 85 ~ 95°의 각도를 이루는 편광 투과축을 갖는 제2 편광판을, 시인측으로부터 이 순서로 구비하는 액정 표시 장치로서,
    상기 광학 이방체(A)가, 고유 복굴절값이 마이너스인 재료로 이루어지고,
    상기 광학 이방체(B)가, 고유 복굴절값이 플러스인 재료로 이루어지고,
    상기 광학 이방체(A)의 면내의 지상축과, 상기 광학 이방체(B)의 면내의 지상축이 -5 ~ 5°의 각도를 이루고,
    상기 광학 이방체(B)의 면내의 지상축이, 상기 제1 편광판의 편광 투과축과 85 ~ 95°의 각도를 이루며,
    상기 광학 이방체(A)의 파장 550 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(A550)가, 10 nm 이상 50 nm 이하이고,
    상기 광학 이방체(A)의 파장 550 nm에 있어서의 두께 방향의 리타데이션 Rth(A550)가, -70 nm 이상 -10 nm 이하이고,
    상기 광학 이방체(B)의 파장 550 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(B550)가, 200 nm 이상 500 nm 이하이며,
    상기 광학 이방체(B)의 파장 550 nm에 있어서의 두께 방향의 리타데이션 Rth(B550)가, 100 nm 이상 250 nm 이하인, 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학 이방체(A)의 파장 450 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(A450), 파장 550 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(A550), 및 파장 650 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(A650)가,
    0.80 ≤ Re(A450)/Re(A550) ≤ 1.09, 및
    0.97 ≤ Re(A650)/Re(A550) ≤ 1.20
    을 만족하고,
    상기 광학 이방체(B)의 파장 450 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(B450), 파장 550 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(B550), 및 파장 650 nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(B650)가,
    0.97 ≤ Re(B450)/Re(B550) ≤ 1.09, 및
    0.97 ≤ Re(B650)/Re(B550) ≤ 1.03
    을 만족하는, 액정 표시 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치가, 상기 제1 편광판, 상기 광학 이방체(B), 상기 광학 이방체(A), 상기 액정 셀, 상기 제2 편광판 및 백라이트 유닛을 이 순서로 구비하고,
    편각 60°, 상기 제1 편광판의 편광 투과축에 대한 방위각 45°의 방향에서 관찰한 상기 액정 표시 장치의 흑색 휘도가, 상기 백라이트 유닛 단체를 점등하여 정면 방향에서 관찰한 경우의 휘도를 100.0으로 한 상대 휘도로, 1.4 이하인, 액정 표시 장치.
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