KR102565008B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 색 재현성이 우수하고, 편광 작용을 갖는 광학 부재를 통해 시인했을 때의 시인성이 우수하며, 또한 색 얼룩이 억제되어 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 액정 표시 장치(500)는 액정 셀(10)과 액정 셀(10)의 시인측에 배치된 제1 편광자(20)와 배면측에 배치된 제2 편광자(30)를 포함하는 액정 패널(100); 액정 패널(100)의 시인측에 배치된 위상차층(200); 및 액정 패널을 배면측으로부터 조명하는 백라이트 광원(300)을 구비한다. 위상차층(200)의 면내 위상차 Re(550)은 100nm∼180nm이고, 또한, Re(450)<Re(550)<Re(650)의 관계를 충족한다. 위상차층(200)의 지상축과 액정 패널(100)의 긴 변이 이루는 각도는 35°∼55°이다. 백라이트 광원(300)은 불연속적인 발광 스펙트럼을 갖는다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근 휴대 전화, 스마트폰, 태블릿형 개인용 컴퓨터(PC), 자동차 네비게이션 시스템, 디지털 사이니지(digital signage), 윈도우 디스플레이 등과 같이 액정 표시 장치가 강한 외광 하에서 사용되는 기회가 증가하고 있다. 이와 같이 야외에서 액정 표시 장치가 사용되는 경우, 시인자(viewer)가 편광 선글라스를 끼고 당해 액정 표시 장치를 볼 때, 시인자가 보는 각도에 따라 편광 선글라스의 투과축 방향과 액정 표시 장치의 출사측의 투과축 방향이 크로스니콜 상태가 되어, 그 결과, 화면이 검게되고 표시 화상이 보이지 않는 경우가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 액정 표시 장치의 시인측(viewing side)에 λ/4판이나 초고위상차 필름을 배치하는 기술이 제안되고 있다.
한편, 액정 표시 장치의 색 재현성을 향상시키기 위해, 백 라이트 광원을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 단독 광원의 특성에 근접하려는 시도가 이루어지고 있다. 그러나 이러한 시도에서, 편광 선글라스 대책으로서 단순히 액정 표시 장치의 시인측에 λ/4판이나 초고위상차 필름을 배치하여도 착색 및/또는 색 얼룩이 발생하는 등의 문제가 있다.
일본 특개 2005-352068호 공보 일본 특개 2011-107198호 공보
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적으로하는 바는 색 재현성이 우수하고, 또한 편광 작용을 갖는 광학 부재를 통하여 시인했을 때의 시인성이 우수하며, 또한 색 얼룩이 억제되는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 액정 표시 장치는 액정 셀과 해당 액정 셀의 시인측에 배치된 제1 편광자와 해당 액정 셀의 배면측에 배치된 제2 편광자를 포함하는 액정 패널; 해당 액정 패널의 시인측에 배치된 위상차층; 및 해당 액정 패널을 배면측으로부터 조명하는 백라이트 광원을 구비한다. 위상차층의 면내 위상차 Re(550)은 100nm∼180nm이고, 또한, Re(450)<Re(550)<Re(650)의 관계를 충족한다. 해당 위상차층의 지상축(slow axis)과 해당 액정 패널의 긴 변이 이루는 각도는 35°∼55°이다. 해당 백라이트 광원은 불연속적인 발광 스펙트럼을 갖는다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 백라이트 광원의 발광 스펙트럼은 430nm∼470nm의 파장 영역에 피크 P1, 530nm∼570nm의 파장 영역에 피크 P2, 630nm∼670nm의 파장 영역에 피크 P3를 갖는다. 피크 P1의 파장을 λ1, 높이를 hP1 및 반치폭을 Δλ1, 피크 P2의 파장을 λ2, 높이를 hP2 및 반치폭을 Δλ2, 피크 P3의 파장을 λ3, 높이를 hP3 및 반치폭을 Δλ3, 피크 P1와 피크 P2 사이의 골의 높이를 hB1, 피크 P2와 피크 P3 사이의 골의 높이를 hB2로 하였을 때, 이들이 하기의 관계식 g(1)∼(3)을 만족한다:
(λ2-λ1)/(Δλ2+Δλ1)>1...(1)
(λ3-λ2)/(Δλ3+Δλ2)>1...(2)
0.8≤{hP2-(hB2+hB1)/2}/hP2≤1...(3)
일 실시 형태에 있어서는, 상기 위상차층의 굴절률 타원체는 nx>nz>ny의 관계를 나타내고, Nz 계수는 0.2∼0.8이다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 액정 표시 장치는 액정 패널과 상기 위상차층 사이에 굴절률 타원체가 nz>nx≥ny의 관계를 나타내는 다른 위상차층을 추가로 구비한다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 백라이트 광원은 적색을 발색하는 LED와 녹색을 발색하는 LED와 청색을 발색하는 LED를 포함하고, 해당 적색을 발색하는 LED의 형광체가 4가의 망간 이온에 의해 활성화된다. 다른 실시 형태에 있어서는, 상기 백라이트 광원은 청색을 발색하는 LED와 양자 도트를 포함하는 파장 변환층을 포함한다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 제1 편광자의 흡수축은 상기 액정 패널의 긴 변에 대하여 실질적으로 직교 또는 평행하고, 상기 제2 편광자의 흡수축은 해당 액정 패널의 긴 변에 대하여 실질적으로 직교 또는 평행하며, 해당 제1 편광자의 흡수축과 해당 제2 편광자의 흡수축은 실질적으로 직교한다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 특정한 발광 스펙트럼을 갖는 백라이트 광원을 이용하고, 또한 소위 역분산 파장 의존성을 가지며 소정의 면내 위상차를 갖는 위상차층을 특정한 축 각도로 시인측에 배치함으로써 색 재현성이 우수하고, 또한 편광 작용을 갖는 광학 부재를 통해 볼 때의 시인성이 우수하며, 또한 색 얼룩이 억제되는 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 이용될 수 있는 백라이트 광원의 발광 스펙트럼의 일례를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 백라이트 광원의 발광 스펙트럼의 일례를 모식적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 대표적인 실시 형태에 관하여 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시 형태에는 한정되지 않는다.
(용어 및 기호의 정의)
본 명세서에 있어서의 용어 및 기호의 정의는 다음과 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(fast axis) 방향)의 굴절률이며, "nz"는 두께 방향의 굴절률이다.
(2) 면내 위상차(Re)
"Re(λ)"는 23℃에서의 파장 λnm의 광으로 측정한 필름의 면내 위상차이다. 예컨대, "Re(450)"은 23℃에서의 파장 450nm의 광으로 측정한 필름의 면내 위상차이다. Re(λ)는 필름의 두께를 d(nm)로 하였을 때, 식: Re(λ)=(nx-ny)×d로 구할 수 있다.
(3) 두께 방향의 위상차(Rth)
"Rth(λ)"는 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 필름의 두께 방향의 위상차이다. 예컨대, "Rth(450)"은 23℃에서의 파장 450nm의 광으로 측정한 필름의 두께 방향의 위상차이다. Rth(λ)는 필름의 두께를 d(nm)로 하였을 때, 식: Rth(λ)=(nx-nz)×d로 구할 수 있다.
(4) Nz 계수
Nz 계수는 Nz=Rth/Re로 구할 수 있다.
(5) nx=ny, nx=nz, ny=nz
nx=ny란 nx와 ny가 완전히 동일한 경우뿐만 아니라 nx와 ny가 실질적으로 동일한 경우도 포함한다. nx=nz 및 ny=nz의 관계도 마찬가지이다.
(6) 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 두개의 방향이 이루는 각도가 0°±10°인 경우를 포함하고, 바람직하게는 0°±7°이며, 더욱 바람직하게는 0°±5°이다. 또한, 간단히 "직교" 또는 "평행"이라고 할 때에는 실질적으로 직교 또는 실질적으로 평행한 상태를 포함할 수 있는 것으로 한다.
(7) 각도
본 명세서에 있어서 각도를 언급할 때에는 특별히 명시하지 않는 한, 당해 각도는 시계 방향 및 시계 반대 방향의 양 방향의 각도를 포함한다.
A. 액정 표시 장치의 전체 구성
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다. 도면에 있어서는 보기 쉽게 하기 위해서 각 층 및 각 광학 부재의 두께의 비율은 실제와는 상이하다. 본 실시 형태의 액정 표시 장치(500)는 액정 패널(100)과, 액정 패널(100)의 시인측에 배치된 위상차층(200)과, 액정 패널(100)을 배면측으로부터 조명하는 백라이트 광원(300)을 구비한다. 도시예에서는, 액정 패널(100)과 위상차층(200)의 사이에 다른 위상차층(400)이 추가로 배치될 수 있다. 목적, 구성 및 소망의 특성 등에 따라, 다른 위상차층은 생략되어도 된다. 또한, 편의상, 위상차층(200)을 제1 위상차층으로, 다른 위상차층(400)을 제2 위상차층이라고 칭하는 경우가 있다. 본 발명의 실시 형태에 있어서는, 제1 위상차층(200)의 면내 위상차 Re(550)은 100nm∼180nm이고, 바람직하게는 110nm∼170nm이며, 더욱 바람직하게는 120nm∼160nm이고, 특히 바람직하게는 135nm∼155nm이다. 또한, 제1 위상차층(200)은 Re(450)<Re(550)<Re(650)의 관계를 충족한다. 덧붙여, 본 발명의 실시 형태에 있어서는, 백라이트 광원(300)은 불연속적인 발광 스펙트럼을 갖는다.
액정 패널(100)은 액정 셀(10)과 액정 셀(10)의 시인측에 배치된 제1 편광자(20)와 액정 셀(10)의 배면측에 배치된 제2 편광자(30)를 포함한다. 제1 편광자(20)의 흡수축은 액정 패널(100)(액정 셀(10))의 긴 변에 대하여 실질적으로 직교 또는 평행하다. 제2 편광자(30)의 흡수축 또한, 액정 패널(100)(액정 셀(10))의 긴 변에 대하여 실질적으로 직교 또는 평행하다. 또한, 액정 패널의 긴 변은 표시 화면의 좌우 방향이어도 되고, 상하 방향이어도 된다. 제1 편광자(20)의 흡수축과 제2 편광자(30)의 흡수축은 실질적으로 직교하고 있다. 제1 편광자(20)의 편측 또는 양측에 보호 필름(도시하지 않음)이 배치되어도 된다. 마찬가지로, 제2 편광자(30)의 편측 또는 양측에도 보호 필름(도시하지 않음)이 배치되어도 된다.
제1 위상차층(200)의 지상축과 액정 패널(100)의 긴 변이 이루는 각도는 35°∼55°이고, 바람직하게는 38°∼52°이며, 보다 바람직하게는 40°∼50°이고, 더욱 바람직하게는 42°∼48°이며, 특히 바람직하게는 44°∼46°이고, 그 중에서도 바람직하게는 약 45°이다. 따라서, 제1 위상차층(200)의 지상축과 제1 편광자(20)의 흡수축이 이루는 각도는 바람직하게는 35°∼55°이고, 보다 바람직하게는 38°∼52°이며, 더욱 바람직하게는 40°∼50°이고, 특히 바람직하게는 42°∼48°이며, 그 중에서도 바람직하게는 44°∼46°이고, 가장 바람직하게는 약 45°이다.
일 실시 형태에 있어서는, 제1 편광자(20)와 액정 셀(10)의 사이에 도전층(도시하지 않음)이 설치되어도 된다. 이러한 도전층을 설치함으로써, 액정 표시 장치는 표시 셀(액정 셀)과 편광자의 사이에 터치 센서가 내장된, 소위 이너 터치 패널형 입력 표시 장치로서 기능할 수 있다.
필요에 따라, 제1 편광자(20)와 액정 셀(10)의 사이 및/또는 제2 편광자(30)와 액정 셀(10)의 사이에 임의의 적절한 광학 보상층(추가로 다른 위상차층)이 배치되어도 된다. 이러한 광학 보상층의 배치 수, 조합, 배치 위치, 배치 순서, 광학 특성(예컨대, 굴절률 타원체, 면내 위상차, 두께 방향 위상차, Nz 계수), 기계적 특성 등은 목적, 액정 표시 장치의 구성 및 소망의 특성에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
이하, 액정 표시 장치의 구성 요소(광학 필름, 광학 부재)에 대하여 설명한다.
B. 액정 패널
B-1. 액정 셀
액정 셀(10)은 한 쌍의 기판(11, 12)과 그 기판 사이에 협지된 표시 매체로서의 액정층(13)을 갖는다. 일반적인 구성에 있어서는 한쪽의 기판(11)에 컬러 필터 및 블랙 매트릭스가 설치되어 있고, 다른 쪽 기판(12)에 액정의 전기 광학 특성을 제어하는 스위칭 소자와, 이 스위칭 소자에 게이트 신호를 제공하는 주사선 및 소스 신호를 제공하는 신호선과 화소 전극 및 대향 전극이 설치되어 있다. 상기 기판(11, 12)의 간격(셀 갭)은 스페이서 등으로 제어할 수 있다. 상기 기판(11, 12)의 액정층(13)과 접하는 측에는 예컨대, 폴리이미드로 이루어지는 배향막 등을 설치할 수 있다.
일 실시 형태에 있어서는, 액정층(13)은 전계가 존재하지 않는 상태에서 호모지니어스 배열로 배향시킨 액정 분자를 포함한다. 이러한 액정층(결과로서, 액정 셀)은 대표적으로는 굴절률 타원체가 nx>ny=nz의 관계를 나타낸다. 이러한 3차원 굴절률을 나타내는 액정층을 이용하는 구동 모드의 대표예로는 인플레인 스위칭(IPS) 모드, 프린지 필드 스위칭(FFS) 모드 등을 들 수 있다. IPS 모드는 V자형 전극 또는 지그재그 전극 등을 채용한 수퍼·인플레인 스위칭(S-IPS) 모드나 어드밴스드·슈퍼·인플레인 스위칭(AS-IPS) 모드를 포함한다. FFS 모드는 V자형 전극 또는 지그재그 전극 등을 채용한 어드밴스드·프린지 필드 스위칭(A-FFS) 모드나, 울트라·프린지 필드 스위칭(U-FFS) 모드를 포함한다. 이러한 전계가 존재하지 않는 상태에서 호모지니어스 배열로 배향시킨 액정 분자를 이용하는 구동 모드(예컨대, IPS 모드, FFS 모드)는 경사진 계조(階調) 반전이 없고, 경사 시야각이 넓기 때문에 경사로부터의 시인성이 우수하다는 장점이 있다.
다른 실시 형태에 있어서는, 액정층(13)은 전계가 존재하지 않는 상태에서 호메오트로픽 배열로 배향시킨 액정 분자를 포함한다. 전계가 존재하지 않는 상태에서 호메오트로픽 배열로 배향시킨 액정 분자를 이용하는 구동 모드로서는 예컨대, 버티컬·얼라인먼트(VA) 모드를 들 수 있다. VA 모드는 멀티 도메인 VA(MVA) 모드를 포함한다. 이러한 전계가 존재하지 않는 상태에서 호메오트로픽 배열로 배향시킨 액정 분자를 이용하는 구동 모드(예컨대, VA 모드)는 경사 방향의 중간 톤의 투과율이 정면 방향의 중간 톤의 투과율보다 높기 때문에, 경사로부터 본 중간 톤이 밝고, 블록킹 업 쉐도우(blocked up shadow)가 적다는 장점이 있다.
B-2.편광자
제1 편광자(20) 및 제2 편광자(30)로서는 임의의 적절한 편광자가 채용될 수 있다. 제1 편광자(20) 및 제2 편광자(30)의 재료, 두께, 광학 특성 등은 동일하여도 되고, 상이하여도 된다. 이하, 제1 편광자(20) 및 제2 편광자(30)를 모두 편광자라고 칭하는 경우가 있다.
편광자를 형성하는 수지 필름은 단층의 수지 필름이어도 되고, 2층 이상의 적층체이어도 된다.
단층의 수지 필름으로 구성된 편광자의 구체예로는, 폴리비닐알코올(PVA)계 필름, 부분 포르밀화 PVA계 필름, 에틸렌·비닐 아세테이트 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질에 의한 염색 처리 및 연신 처리가 된 것, PVA의 탈수 처리물이나 폴리 염화 비닐의 탈 염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 바람직하게는 광학 특성이 우수하므로 PVA계 필름을 요오드로 염색하고 일축 연신하여 얻어진 편광자가 이용된다.
상기 요오드에 의한 염색은 예컨대, PVA계 필름을 요오드 수용액에 침지함으로써 이루어진다. 상기 일축 연신의 연신 배율은 바람직하게는 3∼7배이다. 연신은 염색 처리 후에 실시하여도 되고, 염색하면서 실시하여도 된다. 또한, 연신한 후에 염색하여도 된다. 필요에 따라 PVA계 필름에 팽윤 처리, 가교 처리, 세정 처리, 건조 처리 등이 실시된다. 예컨대, 염색 전에 PVA계 필름을 물에 침지하여 수세(水洗)함으로써 PVA계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있을 뿐만 아니라, PVA계 필름을 팽윤시켜 염색 얼룩 등을 방지할 수 있다.
적층체를 이용하여 얻어지는 편광자의 구체예로는 수지 기재와 당해 수지 기재에 적층된 PVA계 수지층(PVA계 수지 필름)의 적층체, 또는 수지 기재와 당해 수지 기재에 도포 형성된 PVA계 수지층의 적층체를 이용하여 얻어지는 편광자를 들 수 있다. 수지 기재와 당해 수지 기재에 도포 형성된 PVA계 수지층의 적층체를 이용하여 얻어지는 편광자는, 예컨대, PVA계 수지 용액을 수지 기재에 도포하고, 건조시켜 수지 기재 상에 PVA계 수지층을 형성하여 수지 기재와 PVA계 수지층의 적층체를 얻는 것; 당해 적층체를 연신 및 염색하여 PVA계 수지층을 편광자로 하는 것;에 의해 제작될 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 연신은 대표적으로는 적층체를 붕산 수용액 내에 침지시켜 연신하는 것을 포함한다. 또한 연신은 필요에 따라 붕산 수용액 내에서의 연신 전에 적층체를 고온(예컨대, 95℃ 이상)에서 공중 연신하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 얻어진 수지 기재/편광자의 적층체는 그대로 이용하여도 되고(즉, 수지 기재를 편광자의 보호층으로 하여도 되고), 수지 기재/편광자의 적층체로부터 수지 기재를 박리하고, 당해 박리면에 목적에 따라 임의의 적절한 보호층을 적층하여 이용하여도 된다. 이러한 편광자의 제조 방법의 상세는 예컨대 일본 특개 2012-73580호 공보에 기재되어 있다. 당해 공보는 그 전체의 기재가 본 명세서에 참고로 원용된다.
편광자의 두께는 바람직하게는 15㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 1㎛∼12㎛이며, 더욱 바람직하게는 3㎛∼10㎛이고, 특히 바람직하게는 3㎛∼8㎛이다. 편광자의 두께가 이러한 범위이면, 가열 시의 컬(curl)을 양호하게 억제할 수 있고, 양호한 가열 시의 외관 내구성을 얻을 수 있다. 또한 편광자의 두께가 이러한 범위이면, 액정 표시 장치의 박형화에 공헌할 수 있다.
편광자는 바람직하게는 파장 380nm∼780nm의 어느 파장에서 흡수 이색성을 나타낸다. 편광자의 단체 투과율은 바람직하게는 43.0%∼46.0%이고, 보다 바람직하게는 44.5%∼46.0%이다. 편광자의 편광도는 바람직하게는 97.0% 이상이고, 보다 바람직하게는 99.0% 이상이며, 더욱 바람직하게는 99.9% 이상이다.
상기와 같이, 제1 편광자(20)의 편측 또는 양측에 보호 필름이 배치되어도 되고, 제2 편광자(30)의 편측 또는 양측에 보호 필름이 배치되어도 된다. 즉, 편광자는 단독으로 액정 표시 장치의 구성 요소가 되어도 되고, 편광자와 보호 필름을 포함하는 편광판으로서 액정 표시 장치의 구성 요소가 되어도 된다. 또한 편광자와 보호 필름을 별개로 적층하여(즉, 편광자 및 보호 필름이 각각) 액정 표시 장치의 구성 요소로 되어도 된다.
보호 필름은 임의의 적절한 필름으로 형성된다. 당해 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예로는 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. 이 밖에도, 예컨대, 실록산계 폴리머 등의 유리질계 폴리머도 들 수 있다. 또한, 일본 특개 2001-343529호 공보(WO01/37007)에 기재된 폴리머 필름도 사용할 수 있다. 이 필름의 재료로는 예컨대, 측쇄에 치환 또는 비치환의 이미드기를 갖는 열가소성 수지와 측쇄에 치환 또는 비치환의 페닐기 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있으며, 예컨대, 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교대 공중합체와 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 갖는 수지 조성물을 들 수 있다. 당해 폴리머 필름은 예컨대, 상기 수지 조성물의 압출 성형물일 수 있다.
보호 필름의 두께는 바람직하게는 20㎛∼200㎛, 보다 바람직하게는 30㎛∼100㎛, 더욱 바람직하게는 35㎛∼95㎛이다.
제1 편광자(20) 및/또는 제2 편광자(30)의 액정 셀(10) 측에 보호 필름(내측 보호 필름)이 배치되는 경우, 당해 내측 보호 필름은 광학적으로 등방성인 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서 "광학적으로 등방성인"이라 함은 면내 위상차 Re(550)이 0nm∼10nm이고, 두께 방향의 위상차 Rth(550)이 -10nm∼+10nm인 것을 말한다.
C. 제1 위상차층
상기와 같이, 제1 위상차층(200)의 면내 위상차 Re(550)은 100nm∼180nm이고, 바람직하게는 110nm∼170nm이며, 더욱 바람직하게는 120nm∼160nm이고, 특히 바람직하게는 135nm∼155nm이다. 즉, 제1 위상차층은 소위 λ/4판으로 기능할 수 있다. 따라서, 제1 위상차층은 편광자로부터 시인측에 출사된 직선 편광을 타원 편광 또는 원 편광으로 변환하는 기능을 갖는다. 이와 같이, λ/4판으로 기능할 수 있는 제1 위상차층을 상기와 같은 특정한 축 관계에서 시인측 편광자(제1 편광자(20))보다도 시인측에 배치함으로써, 편광 작용을 갖는 광학 부재(예컨대, 편광 선글라스)를 통해 표시 화면을 시인하는 경우에도 우수한 시인성을 실현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 액정 표시 장치는 옥외에서 적합하게 이용될 수 있다.
또한, 제1 위상차층은 상기와 같이, Re(450)<Re(550)<Re(650)의 관계를 충족한다. 즉, 제1 위상차층은 위상차값이 측정 광의 파장에 따라서 커지는 역분산의 파장 의존성을 나타낸다. 제1 위상차층의 Re(450)/Re(550)은 바람직하게는 0.8 이상 1.0 미만이고, 보다 바람직하게는 0.8∼0.95이다. Re(550)/Re(650)은 바람직하게는 0.8 이상 1.0 미만이고, 보다 바람직하게는 0.8∼0.97이다.
제1 위상차층은 대표적으로는 굴절률 특성이 nx>ny의 관계를 나타내고, 지상축을 갖는다. 제1 위상차층(200)의 지상축과 제1 편광자(20)의 흡수축이 이루는 각도는 상기와 같이, 바람직하게는 35°∼55°이고, 보다 바람직하게는 38°∼52°이며, 더욱 바람직하게는 40°∼50°이고, 특히 바람직하게는 42°∼48°이며, 그 중에서도 바람직하게는 44°∼46°이고, 가장 바람직하게는 약 45°이다. 당해 각도가 이러한 범위이면, 제1 위상차층을 λ/4판으로 하고, 제1 위상차층을 제1 편광자(시인측 편광자)보다도 시인측에 배치함으로써 편광 작용을 갖는 광학 부재(예컨대, 편광 선글라스)를 통해 표시 화면을 시인하는 경우에도, 우수한 시인성을 실현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 액정 표시 장치는 옥외에서도 적절하게 이용될 수 있다.
제1 위상차층은 nx>ny의 관계를 갖는 한, 임의의 적절한 굴절률 타원체를 나타낸다. 바람직하게는 제1 위상차층의 굴절률 타원체는 nx>nz>ny의 관계를 나타낸다. 제1 위상차층의 Nz 계수는 바람직하게는 0.2∼0.8이고, 보다 바람직하게는 0.3∼0.7이며, 더욱 바람직하게는 0.4∼0.6이고, 특히 바람직하게는 약 0.5이다. 이러한 관계를 충족함으로써 편광 작용을 갖는 광학 부재(예컨대, 편광 선글라스)를 통해 경사 방향에서 본 경우의 착색이 억제된다는 이점을 갖는다.
제1 위상차층은 광 탄성 계수의 절대값이 바람직하게는 2×10-11m2/N 이하, 보다 바람직하게는 2.0×10-13m2/N∼1.5×10-11m2/N, 더욱 바람직하게는 1.0×10-12m2/N∼1.2×10-11m2/N의 수지를 포함한다. 광 탄성 계수의 절대값이 이러한 범위이면, 가열 시의 수축 응력이 발생했을 경우에 위상차 변화가 발생하기 어렵다. 그 결과, 액정 표시 장치의 열 얼룩이 양호하게 방지될 수 있다.
제1 위상차층의 두께는 λ/4판으로서 가장 적절하게 기능할 수 있도록 설정 될 수 있다. 다시 말하면, 두께는 소망의 면내 위상차가 얻어지도록 설정될 수 있다. 구체적으로는, 두께는 바람직하게는 1㎛∼80㎛이고, 보다 바람직하게는 10㎛∼80㎛이며, 더욱 바람직하게는 10㎛∼60㎛이고, 특히 바람직하게는 30㎛∼50㎛이다.
제1 위상차층은 상기와 같은 특성을 만족할 수 있는 임의의 적절한 수지로 형성된다. 제1 위상차층을 형성하는 수지로는 폴리카보네이트 수지, 폴리비닐아세탈 수지, 시클로올레핀계 수지, 아크릴계 수지, 셀룰로오스에스테르계 수지 등을 들 수 있다. 바람직하게는 폴리카보네이트 수지이다.
상기 폴리카보네이트 수지로는 본 발명의 효과가 얻어지는 한, 임의의 적절한 폴리카보네이트 수지를 이용할 수 있다. 바람직하게는 폴리카보네이트 수지는 플루오렌계 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 이소소르비드계 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 지환식 디올, 지환식 디메탄올, 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜, 및, 알킬렌글리콜 또는 스피로글리콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위를 포함한다. 바람직하게는 폴리카보네이트 수지는 플루오렌계 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 이소소르비드계 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 지환식 디메탄올에서 유래하는 구조 단위와, 및/또는 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜에서 유래하는 구조 단위를 포함하고; 더욱 바람직하게는 플루오렌계 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 이소소르비드계 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜에서 유래하는 구조 단위를 포함한다. 폴리카보네이트 수지는 필요에 따라, 그 밖의 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위를 포함하여도 된다. 또한, 본 발명에 적합하게 이용될 수 있는 폴리카보네이트 수지의 상세는 예컨대, 일본 특개 2014-10291호 공보, 일본 특개 2014-26266호 공보에 기재되어 있으며, 당해 기재는 본 명세서에 참고로 원용된다.
폴리카보네이트 수지의 유리 전이 온도는, 110℃ 이상 250℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 120℃ 이상 230℃ 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 손상시키는 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 이용하여 폴리카보네이트 농도를 0.6g/dL로 정밀하게 조제하고, 온도 20.0℃±0.1℃에서 우베로드(ubbelohde) 점도관을 이용하여 측정된다. 환원 점도의 하한은 통상 0.30dL/g이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.35dL/g 이상이다. 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 성형 시의 유동성이 저하하여 생산성이나 성형성이 저하하는 문제가 발생하는 경우가 있다.
제1 위상차층을 구성하는 위상차 필름은, 예컨대, 상기 폴리카보네이트계 수지로 형성된 필름을 연신함으로써 얻어진다. 폴리카보네이트계 수지로부터 필름을 형성하는 방법으로는 임의의 적절한 성형 가공법이 채용될 수 있다. 구체예로는 압축 성형법, 트랜스퍼 성형법, 사출 성형법, 압출 성형법, 블로우 성형법, 분말 성형법, FRP 성형법, 캐스트 도공법(유연법), 캘린더 성형법, 열 프레스법 등을 들 수 있다. 압출 성형법 또는 캐스트 도공법이 바람직하다. 얻어지는 필름의 평활성을 높이고, 양호한 광학적 균일성을 얻을 수 있기 때문이다. 성형 조건은 사용되는 수지의 조성이나 종류, 위상차 필름에 요구되는 특성 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
수지 필름(미연신 필름)의 두께는 얻어지는 위상차 필름의 소망의 두께, 소망의 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 이용할 수도, 동시 또는 순차적으로 이용할 수도 있다. 연신 방향에 관해서도, 길이 방향, 폭 방향, 두께 방향, 경사 방향 등, 다양한 방향이나 차원으로 실시할 수 있다.
상기 연신 방법, 연신 조건을 적절히 선택함으로써 상기 소망의 광학 특성(예컨대, 굴절률 특성, 면내 위상차, Nz 계수)을 갖는 위상차 필름을 얻을 수 있다.
일 실시 형태에 있어서는, 위상차 필름은 수지 필름을 일축 연신 또는 고정 단 일축 연신함으로써 제작된다. 고정단 일축 연신의 구체예로는 수지 필름을 길이 방향으로 주행시키면서 폭 방향(횡 방향)으로 연신하는 방법을 들 수 있다. 연신 배율은 바람직하게는 1.1배∼3.5배이다.
다른 실시 형태에 있어서는, 위상차 필름은 장척상의 수지 필름을 길이 방향에 대하여 소정의 각도 방향으로 연속적으로 경사 연신함으로써 제작될 수 있다. 경사 연신을 채용함으로써 필름의 길이 방향에 대하여 소정의 각도 배향각(소정의 각도 방향으로 지상축)을 갖는 장척상의 연신 필름이 얻어지고, 예컨대, 편광자와의 적층에 있어서 롤 투 롤이 가능하게 되어, 제조 공정을 간략화할 수 있다. 또한, 상기 소정의 각도는 액정 표시 장치에 있어서 제1 편광자의 흡수축과 제1 위상차층의 지상축이 이루는 각도일 수 있다. 당해 각도는 상기와 같이, 바람직하게는 35°∼55°이고, 보다 바람직하게는 38°∼52°이며, 더욱 바람직하게는 40°∼50°이고, 특히 바람직하게는 42°∼48°이며, 그 중에서도 바람직하게는 44°∼46°이고, 가장 바람직하게는 약 45°이다.
경사 연신에 이용하는 연신기로는 예컨대, 횡방향 및/또는 종방향으로 좌우 상이한 속도의 이송력 또는 인장력 또는 인취력을 부가할 수 있는 텐터식 연신기를 들 수 있다. 텐터식 연신기로는 횡방향-일축 연신기, 동시 이축 연신기 등이 있는데, 장척상의 수지 필름을 연속적으로 경사 연신할 수 있는 한, 임의의 적절한 연신기가 이용될 수 있다.
상기 연신기에 있어서 좌우의 속도를 각각 적절하게 제어함으로써 상기 소망의 면내 위상차를 갖고, 또한 상기 소망의 방향으로 지상축을 갖는 위상차 필름(실질적으로는 장척상의 위상차 필름)을 얻을 수 있다.
경사 연신의 방법으로는, 예컨대, 일본 특개소 50-83482호 공보, 일본 특개평 2-113920호 공보, 일본 특개평 3-182701호 공보, 일본 특개 2000-9912호 공보, 일본 특개 2002-86554호 공보, 일본 특개 2002-22944호 공보 등에 기재된 방법을 들 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 적합하게 이용될 수 있는 위상차 필름(즉, Nz 계수가 1.0 미만인 위상차 필름)은 수지 필름의 편면 또는 양면에 예컨대, 아크릴계 점착제를 개재하여 열 수축 필름을 첩합하여 적층체를 형성하고, 당해 적층체를 상기와 같은 연신에 제공함으로써 제작할 수 있다. 열 수축 필름의 구성(예컨대, 수축력) 및 연신 조건(예컨대, 연신 온도)을 조정함으로써 소망의 Nz 계수를 갖는 위상차 필름을 얻을 수 있다.
상기 필름의 연신 온도는 위상차 필름에게 소망하는 면내 위상차값 및 두께, 사용되는 수지의 종류, 사용되는 필름의 두께, 연신 배율 등에 따라 변화할 수 있다. 구체적으로는 연신 온도는 바람직하게는 Tg-30℃∼Tg+30℃, 더욱 바람직하게는 Tg-15℃∼Tg+15℃, 가장 바람직하게는 Tg-10℃∼Tg+10℃이다. 이러한 온도로 연신함으로써, 본 발명에 있어서 적절한 특성을 갖는 위상차 필름을 얻을 수 있다. 또한, Tg는 필름의 구성 재료의 유리 전이 온도이다.
폴리카보네이트계 수지 필름으로 시판되는 필름을 이용하여도 된다. 시판품의 구체예로는 테이진사 제조의 상품명 "퓨어에이스 WR-S", "퓨어에이스 WR-W", "퓨어에이스 WR-M", 닛토덴코사 제조의 상품명 "NRF"를 들 수 있다. 시판의 필름을 그대로 이용하여도 되고, 시판의 필름을 목적에 따라 2차 가공(예컨대, 연신 처리, 표면 처리)하여 이용하여도 된다.
D. 백라이트 광원
백라이트 광원(300)은 백라이트 유닛(도시하지 않음)에 포함된다. 백라이트 유닛은 광원과 함께 대표적으로는 도광판, 확산 시트 및 프리즘 시트 등을 포함한다. 백라이트 광원은 상기와 같이 불연속적인 발광 스펙트럼을 갖는다. "불연속적인 발광 스펙트럼을 갖는다"란 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 각각의 파장 영역에 명확한 피크가 존재하고, 또한 당해 각각의 피크가 명확하게 구분되는 것을 말한다. 도 2는 불연속적인 발광 스펙트럼의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 백라이트 광원의 발광 스펙트럼은, 바람직하게는 430nm∼470nm, 보다 바람직하게는 440nm∼460nm의 파장 영역(청색의 파장 영역)에 피크 P1, 바람직하게는 530nm∼570nm, 보다 바람직하게는 540nm∼560nm의 파장 영역(녹색의 파장 영역)에 피크 P2, 및 바람직하게는 630nm∼670nm, 보다 바람직하게는 640nm∼660nm의 파장 영역(적색의 파장 영역)에 피크 P3를 갖는다. 바람직하게는 피크 P1의 파장 λ1, 높이 hP1 및 반치폭 Δλ1, 피크 P2의 파장 λ2, 높이 hP2 및 반치폭 Δλ2, 피크 P3의 파장 λ3, 높이 hP3 및 반치폭 Δλ3, 피크 P1와 피크 P2 사이의 골의 높이 hB1, 및, 피크 P2와 피크 P3 사이의 골의 높이 hB2는 다음 관계식(1)∼(3)을 만족한다:
(λ2-λ1)/(Δλ2+Δλ1)>1...(1)
(λ3-λ2)/(Δλ3+Δλ2)>1...(2)
0.8≤{hP2-(hB2+hB1)/2}/hP2≤1...(3)
식(1)의 (λ2-λ1)/(Δλ2+Δλ1)은 더욱 바람직하게는 1.01∼2.00이고, 더욱 바람직하게는 1.10∼1.50이다. 식(2)의 (λ3-λ2)/(Δλ3+Δλ2)는 더욱 바람직하게는 1.01∼2.00이고, 더욱 바람직하게는 1.10∼1.50이다. 식(3)의 {hP2-(hB2+hB1)/2}는 보다 바람직하게는 0.85∼1이고, 더욱 바람직하게는 0.9∼1이다. 식(1)은 청색광과 녹색광의 관계가 광원으로서 혼색하지 않고 독립되어 있는 것을 의미한다. 식(2)는 녹색광과 적색광의 관계가 광원으로서 혼색하지 않고 독립되어 있는 것을 의미한다. 식(3)은 피크(P1, P2 및 P3) 사이의 골이 낮고, 청색광, 녹색광 및 적색광의 피크가 명확하게 구별되는 것을 의미한다. 식(1)∼(3)을 규정함으로써, 색 재현성이 향상된다는 이점이 있다. 식(1)∼식(3)을 만족하는 발광 스펙트럼을 갖는 백라이트 광원(300)과 상기의 제1 위상차층(200)의 상승 효과에 의해 색 재현성이 우수하고, 또한 편광 작용을 갖는 광학 부재를 통해 시인했을 때의 시인성이 우수하며, 또한 색 얼룩이 억제된 액정 표시 장치를 실현할 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시하는 바와 같은 발광 스펙트럼을 갖는 종래의 백라이트 광원(적색광, 녹색광 및 청색광을 발색하는 LED를 단순히 조합한 백색 광원)에 비해, 색 재현성, 편광 작용을 갖는 광학 부재를 통해 시인했을 때의 시인성 및 색 얼룩을 모두 현저하게 향상시킬 수 있다.
백라이트 광원은 상기와 같은 발광 스펙트럼을 실현할 수 있는 임의의 적절한 구성이 된다. 일 실시 형태에 있어서는, 백라이트 광원은 적색을 발색하는 LED와 녹색을 발색하는 LED와 청색을 발색하는 LED를 포함하고, 적색을 발색하는 LED의 형광체가 4가의 망간 이온에 의해 활성화된다. 적색을 발색하는 LED의 형광체를 활성화시킴으로써 도 3에 도시하는 발광 스펙트럼에서의 적색광과 녹색광의 겹침을 작게하여 도 2에 도시한 바와 같은 발광 스펙트럼을 실현할 수 있다. 이러한 4가의 망간 이온에 의해 활성화된 적색 형광체의 바람직한 구체예로는 William M. Yen and Marvin J. Weber저의 CRC 출판 "INORGANIC PHOSPHORS" p.212(SECTION 4:PHOSPHOR DATA의 4.10 Miscellaneous Oxides)에 예시되어 있는, Mn4+활성화 Mg 플루오로게르마네이트 형광체(2.5MgO·MgF2:Mn4+) 및 Journal of the Electrochemical Society:SOLID-STATE SCIENCE AND TECHNOLOGY, July 1973, p942에 예시되어 있는, M1 2M2F6:Mn4+(M1=Li, Na, K, Rb, Cs; M2=Si, Ge, Sn, Ti, Zr) 형광체를 들 수 있다. 이러한 적색 형광체를 이용한 백라이트 광원은, 예컨대 일본 특개 2015-52648호 공보에 기재되어 있다. 또한, 적색을 발색하는 LED와 녹색을 발색하는 LED와 청색을 발색하는 LED를 포함하는 일반적인 구성의 백라이트 광원은, 예컨대 일본 특개 2012-256014호 공보에 기재되어 있다. 이들의 공보의 기재는 본 명세서에 참고로 원용된다.
다른 실시 형태에 있어서는, 백라이트 광원은 청색을 발색하는 LED와 양자 도트를 포함하는 파장 변환층을 포함한다. 이러한 구성이면, LED에서 나온 청색광의 일부가 파장 변환층에 의해 적색광 및 녹색광으로 변환되고, 청색광의 일부는 그대로 청색광으로 출사된다. 그 결과, 백색광을 실현할 수 있다. 또한, 파장 변환층을 적절하게 구성함으로써 적색광, 녹색광 및 청색광의 피크가 명확하고, 또한 각 색광의 겹침이 작은 발광 스펙트럼(도 2에 도시한 바와 같은 발광 스펙트럼)을 실현할 수 있다.
파장 변환층은 대표적으로는 매트릭스와 해당 매트릭스 내에 분산된 양자 도트를 포함한다. 매트릭스를 구성하는 재료(이하, 매트릭스 재료라고도 칭함)로는 임의의 적절한 재료를 이용할 수 있다. 이러한 재료로는 수지, 유기 산화물, 무기 산화물을 들 수 있다. 매트릭스 재료는 바람직하게는 낮은 산소 투과성 및 투습성, 높은 광 안정성 및 화학적 안정성, 소정의 굴절률, 우수한 투명성, 및/또는 양자 도트에 대한 우수한 분산성을 갖는다. 이들을 종합적으로 고려하면, 매트릭스 재료는 바람직하게는 수지이다. 수지는 열 가소성 수지이어도 되고, 열 경화성 수지이어도 되며, 활성 에너지선 경화성 수지(예컨대, 전자선 경화형 수지, 자외선 경화형 수지, 가시광선 경화형 수지)이어도 된다. 바람직하게는 열 경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지이고, 보다 바람직하게는 열경화성 수지이다. 수지는 단독으로 이용하여도 되고, 조합(예컨대, 혼합, 공중합)하여 이용하여도 된다.
양자 도트는 파장 변환층의 파장 변환 특성을 제어할 수 있다. 구체적으로는 상이한 발광 중심 파장을 갖는 양자 도트를 적절히 조합하여 이용함으로써, 소망의 발광 중심 파장을 갖는 광을 실현하는 파장 변환층을 형성할 수 있다. 양자 도트의 발광 중심 파장은 양자 도트의 재료 및/또는 조성, 입자 크기, 형상 등에 의해 조정할 수 있다. 양자 도트로는 예컨대, 600nm∼680nm 범위의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 양자 도트(이하, 양자 도트(A)), 500nm∼600nm 범위의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 양자 도트(이하, 양자 도트(B)), 400nm∼500nm의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 양자 도트(이하, 양자 도트(C))가 알려져 있다. 양자 도트(A)는 여기광(본 발명에서는 백라이트 광원으로부터의 광)에 의해 여기되어 적색광을 발광하고, 양자 도트(B)는 녹색광을 발광하며, 양자 도트(C)는 청색광을 발광한다. 이들을 적절히 조합함으로써 소정의 파장의 광(백라이트 광원으로부터의 광)을 파장 변환층에 입사 및 통과시키면 소망의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 광을 실현할 수 있다.
양자 도트는 임의의 적절한 재료로 구성될 수 있다. 양자 도트는 바람직하게는 무기 재료, 보다 바람직하게는 무기 도체 재료 또는 무기 반도체 재료로 구성될 수 있다. 반도체 재료로는 예컨대, II-VI족, III-V족, IV-VI족 및 IV족 반도체를 들 수 있다. 구체예로는 Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C(다이아몬드를 포함), P, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdSeZn, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuBr, CuI, Si3N4, Ge3N4, Al2O3(Al, Ga, In)2(S, Se, Te)3, Al2CO를 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다. 양자 도트는 p형 도펀트 또는 n형 도펀트를 포함하여도 된다.
양자 도트의 크기는 소망의 발광 파장에 따라 임의의 적절한 크기가 채용될 수 있다. 양자 도트의 크기는 바람직하게는 1nm∼10nm이고, 보다 바람직하게는 2nm∼8nm이다. 양자 도트의 크기가 이러한 범위이면, 녹색 및 적색의 각각이 샤프한 발광을 나타내고, 높은 연색성을 실현할 수 있다. 예컨대, 녹색광은 양자 도트의 크기가 7nm 정도로 발광할 수 있고, 적색광은 3nm 정도로 발광할 수 있다. 양자 도트의 크기는 양자 도트가 예컨대, 진구상인 경우에는 평균 입경이고, 그 이외의 형상인 경우에는 당해 형상에서의 최소축을 따른 치수이다. 또한, 양자 도트의 형상으로는 목적에 따라 임의의 적절한 형상이 채용될 수 있다. 구체예로는, 진구상, 인편상, 판상, 타원구상, 부정형을 들 수 있다.
양자 도트는 매트릭스 재료 100중량부에 대하여, 바람직하게는 1중량부∼50중량부, 보다 바람직하게는 2중량부∼30중량부의 비율로 배합될 수 있다. 양자 도트의 배합량이 이러한 범위이면, RGB 모든 색상의 밸런스가 우수한 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
양자 도트의 자세한 내용은 예컨대, 일본 특개 2012-169271호 공보, 일본 특개 2015-102857호 공보, 일본 특개 2015-65158호 공보, 일본 특표 2013-544018호 공보, 일본 특표 2013-544018호 공보, 일본 특표 2010-533976호 공보에 기재되어 있으며, 이들 공보의 기재는 본 명세서에 참고로 원용된다. 양자 도트는 시판품을 이용하여도 된다.
파장 변환층의 두께는 바람직하게는 1㎛∼500㎛이고, 보다 바람직하게는 100㎛∼400㎛이다. 파장 변환층의 두께가 이러한 범위이면, 변환 효율 및 내구성이 우수할 수 있다.
파장 변환층은 백라이트 유닛에 있어서, 필름으로서 LED(광원)의 출사측에 배치된다.
E. 제2 위상차층
제2 위상차층(400)은 상기한 바와 같이, 굴절률 특성이 nz>nx≥ny의 관계를 나타낸다. 제2 위상차층의 두께 방향의 위상차 Rth(550)은 바람직하게는 -260nm∼-10nm, 보다 바람직하게는 -230nm∼-15nm, 더욱 바람직하게는 -215nm∼-20nm이다. 이러한 광학 특성을 갖는 제2 위상차층을 설치함으로써 편광 작용을 갖는 광학 부재(예컨대, 편광 선글라스)를 통해 경사 방향에서 보았을 때의 착색이 현저하게 개선되어 결과로서 매우 우수한 시야각 특성을 갖는 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
일 실시 형태에 있어서는, 제2 위상차층은 그 굴절률이 nx=ny인 관계를 나타낸다. 다른 실시 형태에 있어서는, 제2 위상차층은 그 굴절률이 nx>ny인 관계를 나타낸다. 따라서, 제2 위상차층은 지상축을 갖는 경우가 있다. 이 경우, 제2 위상차층의 지상축은 제1 편광자(20)의 흡수축에 대하여 실질적으로 직교 또는 평행하다. 또한, 제2 위상차층의 면내 위상차 Re(550)은 바람직하게는 10nm∼150nm이고, 보다 바람직하게는 10nm∼80nm이다.
제2 위상차층은 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 호메오트로픽 배향으로 고정된 액정층이다. 호메오트로픽 배향시킬 수 있는 액정 재료(액정 화합물)는 액정 모노머이어도, 액정 폴리머이어도 된다. 당해 액정 화합물 및 당해 액정층의 형성 방법의 구체예로는 일본 특개 2002-333642호 공보의 [0020]∼[0042]에 기재된 액정 화합물 및 형성 방법을 들 수 있다. 이 경우 두께는 바람직하게는 0.1㎛∼5㎛이고, 보다 바람직하게는 0.2㎛∼3㎛이다.
다른 바람직한 구체예로서 제2 위상차층은 일본 특개 2012-32784호 공보에 기재된 푸말산 디에스테르계 수지로 형성된 위상차 필름이어도 된다. 이 경우 두께는 바람직하게는 5㎛∼80㎛이고, 보다 바람직하게는 10㎛∼50㎛이다.
F. 도전층
도전층(도시하지 않음)은 대표적으로는 투명하다(즉, 도전층은 투명 도전층이다). 제1 편광자(20)와 액정 셀(10) 사이에 도전층을 형성함으로써, 액정 표시 장치는 소위 이너 터치 패널형 입력 표시 장치로 기능할 수 있다.
도전층은 단독으로 액정 표시 장치의 구성층이 되어도 되고, 기재와의 적층체(기재 부착 도전층)로서 액정 표시 장치에 제공되어도 된다. 도전층 단독으로 구성되는 경우에는 도전층은 당해 도전층이 형성된 기재로부터 액정 표시 장치의 소정의 위치로 전사될 수 있다.
도전층은 필요에 따라 패턴화 될 수 있다. 패턴화에 의해 도통부와 절연부가 형성될 수 있다. 결과로서 전극이 형성될 수 있다. 전극은 터치 패널로의 접촉을 감지하는 터치 센서 전극으로 기능할 수 있다. 패턴의 형상은 터치 패널(예컨대, 정전 용량 방식 터치 패널)로서 양호하게 작동하는 패턴이 바람직하다. 구체예로는, 일본 특표 2011-511357호 공보, 일본 특개 2010-164938호 공보, 일본 특개 2008-310550호 공보, 일본 특표 2003-511799호 공보, 일본 특표 2010-541109호 공보에 기재된 패턴을 들 수 있다.
도전층의 전 광선 투과율은 바람직하게는 80% 이상이고, 보다 바람직하게는 85% 이상이며, 더욱 바람직하게는 90% 이상이다. 예컨대, 후술하는 도전성 나노 와이어를 이용하면, 개구부가 형성된 투명 도전층을 형성할 수 있어, 광 투과율이 높은 투명 도전층을 얻을 수 있다.
도전층의 밀도는 바람직하게는 1.0g/cm3∼10.5g/cm3이고, 보다 바람직하게는 1.3g/cm3∼3.0g/cm3이다.
도전층의 표면 저항값은 바람직하게는 0.1Ω/□∼1000Ω/□이고, 보다 바람직하게는 0.5Ω/□∼500Ω/□이며, 더욱 바람직하게는 1Ω/□∼250Ω/□이다.
도전층의 대표예로는 금속 산화물을 포함하는 도전층, 도전성 나노 와이어 를 포함하는 도전층, 금속 메쉬를 포함하는 도전층을 들 수 있다. 바람직하게는 도전성 나노 와이어를 포함하는 도전층 또는 금속 메쉬를 포함하는 도전층이다. 내굴곡성이 우수하여, 굴곡되어도 도전성이 손실되기 어려우므로 양호하게 구부릴 수 있는 도전층이 형성될 수 있기 때문이다. 그 결과, 액정 표시 장치를 굴곡 가능하게 구성할 수 있다.
금속 산화물을 포함하는 도전층은 임의의 적절한 성막 방법(예컨대, 진공 증착법, 스퍼터링법, CVD법, 이온 플레이팅법, 스프레이법 등)에 의해, 임의의 적절한 기재 상에 금속 산화물막을 성막하여 형성될 수 있다. 금속 산화물로는, 예컨대 산화 인듐, 산화 주석, 산화 아연, 인듐-주석 복합 산화물, 주석-안티몬 복합 산화물, 아연-알루미늄 복합 산화물, 인듐-아연 복합 산화물을 들 수 있다. 그 중에서도 바람직하게는 인듐-주석 복합 산화물(ITO)이다.
도전성 나노 와이어를 포함하는 도전층은 도전성 나노 와이어를 용제에 분산시킨 분산액(도전성 나노 와이어 분산액)을 임의의 적절한 기재 상에 도포한 후, 도포층을 건조시켜 형성할 수 있다. 도전성 나노 와이어로는 본 발명의 효과를 얻을 수 있는 한, 임의의 적절한 도전성 나노 와이어가 이용될 수 있다. 도전성 나노 와이어란 형상이 바늘상 또는 실상이고, 직경이 나노 미터 크기의 도전성 물질을 말한다. 도전성 나노 와이어는 직선상이어도 되고, 곡선상이어도 된다. 도전성 나노 와이어를 포함하는 도전층은, 상기와 같이 내굴곡성이 우수하다. 또한 도전성 나노 와이어를 포함하는 도전층은 도전성 나노 와이어 끼리 틈새를 형성하여 망목(網目)상이 됨으로써, 소량의 도전성 나노 와이어이어도 양호한 전기 전도 경로를 형성할 수 있어, 전기 저항이 작은 도전층을 얻을 수 있다. 또한, 도전성 나노 와이어가 망목상이 됨으로써, 망목의 틈새에 개구부를 형성하여 광 투과율이 높은 도전층을 얻을 수 있다. 도전성 나노 와이어로는, 예컨대 금속으로 구성되는 금속 나노 와이어, 카본 나노 튜브를 포함하는 도전성 나노 와이어 등을 들 수 있다.
도전성 나노 와이어의 굵기(d)와 길이(L)의 비(아스펙트 비(aspect ratio):L/d)는 바람직하게는 10∼100,000이고, 보다 바람직하게는 50∼100,000이며, 더욱 바람직하게는 100∼10,000이다. 이와 같이 아스펙트 비가 큰 도전성 나노 와이어를 이용하면, 도전성 나노 와이어가 양호하게 교차하여 소량의 도전성 나노 와이어에 의해 높은 도전성을 발현시킬 수 있다. 그 결과, 광 투과율이 높은 도전층을 얻을 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 "도전성 나노 와이어의 굵기"란 도전성 나노 와이어의 단면이 원 형상인 경우는 그 직경을 의미하고, 타원 형상인 경우는 그 짧은 직경을 의미하며, 다각형인 경우에는 가장 긴 대각선을 의미한다. 도전성 나노 와이어의 굵기 및 길이는 주사형 전자 현미경 또는 투과형 전자 현미경에 의해 확인할 수 있다.
도전성 나노 와이어의 굵기는 바람직하게는 500nm 미만이고, 보다 바람직하게는 200nm 미만이며, 더욱 바람직하게는 1nm∼100nm이고, 특히 바람직하게는 1nm∼50nm이다. 이러한 범위이면, 광 투과율이 높은 도전층을 형성할 수 있다. 도전성 나노 와이어의 길이는 바람직하게는 2.5㎛∼1000㎛이고, 보다 바람직하게는 10㎛∼500㎛이며, 더욱 바람직하게는 20㎛∼100㎛이다. 이러한 범위이면 도전성이 높은 도전층을 얻을 수 있다.
도전성 나노 와이어(금속 나노 와이어)를 구성하는 금속으로는 도전성이 높은 금속이라면, 임의의 적절한 금속이 이용될 수 있다. 금속 나노 와이어는 바람직하게는 금, 백금, 은 및 구리로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속으로 구성된다. 그 중에서도, 바람직하게는 도전성의 관점에서, 은, 구리 또는 금이고, 보다 바람직하게는 은이다. 또한, 상기 금속에 도금 처리(예컨대, 금도금 처리)를 실시한 재료를 이용하여도 된다.
카본 나노 튜브로는 임의의 적절한 카본 나노 튜브가 이용될 수 있다. 예컨대, 소위 다층 카본 나노 튜브, 이층 카본 나노 튜브, 단층 카본 나노 튜브 등이 이용된다. 그 중에서도, 도전성이 높다는 점에서 단층 카본 나노 튜브가 바람직하게 이용된다.
금속 메쉬로는 본 발명의 효과를 얻을 수 있는 한, 임의의 적절한 금속 메쉬가 이용될 수 있다. 예컨대, 필름 기재 상에 설치된 금속 배선층이 망목상으로 패턴 형성된 것을 이용할 수 있다.
도전성 나노 와이어 및 금속 메쉬의 자세한 내용은 예컨대, 일본 특개 2014-113705호 공보 및 일본 특개 2014-219667호 공보에 기재되어 있다. 당해 공보의 기재는 본 명세서에 참고로 원용된다.
도전층의 두께는 바람직하게는 0.01㎛∼10㎛이고, 보다 바람직하게는 0.05㎛∼3㎛이며, 더욱 바람직하게는 0.1㎛∼1㎛이다. 이러한 범위이면, 도전성 및 광 투과성이 우수한 도전층을 얻을 수 있다. 또한, 도전층이 금속 산화물을 포함하는 경우, 도전층의 두께는 바람직하게는 0.01㎛∼0.05㎛이다.
G. 점착제층 또는 접착제층
본 발명의 액정 표시 장치를 구성하는 각 층 및 광학 부재의 적층에는 임의의 적절한 점착제층 또는 접착제층이 이용된다. 점착제층은 대표적으로는 아크릴계 점착제로 형성된다. 접착제층은 대표적으로는 폴리비닐알코올계 접착제로 형성된다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 특성의 측정 방법은 다음과 같다. 또한, 별도로 명시하지 않는 한 실시예에 있어서 「부」및 「%」는 중량 기준이다.
(1) 두께
다이얼 게이지(PEACOCK사 제조, 제품명 "DG-205", 다이얼 게이지 스탠드(제품명 "pds-2"))를 이용하여 측정하였다.
(2) 위상차
각 위상차 필름 및 액정 고화층으로부터 50mm×50mm의 샘플을 잘라내어 측정 샘플로 하고, Axometrics사 제조의 Axoscan을 이용하여 측정하였다. 측정 파장은 450nm, 550nm이고, 측정 온도는 23℃이었다.
또한, 아타고사 제조의 아베 굴절률계를 이용하여 평균 굴절률을 측정하고 얻어진 위상차값으로부터 굴절률 nx, ny, nz를 산출하였다.
(3) 흡수율
JIS K 7209에 기재된 「플라스틱의 흡수율 및 비등 흡수율 시험 방법」에 준거하여 측정하였다. 시험편의 크기는 50mm변의 정사각형이고, 수온 25℃의 물에 24 시간 시험편을 침수시킨 후, 침수 전후의 중량 변화를 측정하여 구하였다. 단위는 %이다.
(4) 백라이트 스펙트럼 측정
각 실시예 및 각 비교예에서 얻어진 액정 표시 장치에 흰색 이미지를 표시하고, Topcon사 제조의 SR-UL1R을 이용하여 발광 스펙트럼의 측정을 실시하였다. 얻어진 발광 스펙트럼에 대해 도 2에 도시하는 파장 λ1, 파장 λ2, 파장 λ3, 높이 hP1, 높이 hP2, 높이 hP3, 높이 hB1, 높이 hB2, 반치폭 Δλ1, 반치폭 Δλ2, 및 반치폭 Δλ3에 근거하여 다음의 식(4), (5) 및 (6)의 값을 구하였다. 또한, 액정 표시 장치에 흰색 이미지를 표시하였을 때의 표시 광의 스펙트럼은 백라이트 광원의 발광 스펙트럼과 거의 동일하므로, 흰색 이미지를 표시하였을 때의 표시 광의 스펙트럼을 백라이트 광원의 발광 스펙트럼으로 하였다.
(λ2-λ1)/(Δλ2+Δλ1)...(4)
(λ3-λ2)/(Δλ3+Δλ2)...(5)
{hP2-(hB2+hB1)/2}/hP2...(6)　
(5) 시인성 평가
각 실시예 및 각 비교예에서 얻어진 액정 표시 장치에 흰색 이미지를 표시하여 편광 선글라스 너머로 이미지를 관찰하였을 때의 시인성을 다음의 기준으로 평가하였다.
양호···착색 및 무지개 얼룩이 발생하지 않았다.
불량···착색이 발생하였다.
<실시예 1>
(제1 위상차층을 구성하는 위상차 필름(A)의 제작)
교반 날개 및 100℃로 제어된 환류 냉각기를 구비한 종형 반응기 2기로 이루어진 배치 중합 장치를 이용하여 중합을 실시하였다. 9,9-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]플루오렌(BHEPF), 이소소르비드(ISB), 디에틸렌글리콜(DEG), 디페닐카보네이트(DPC) 및 마그네슘아세테이트4수화물을 몰 비율로 BHEPF/ISB/DEG/DPC/마그네슘아세테이트=0.348/0.490/0.162/1.005/1.00×10-5이 되도록 투입하였다. 반응기 내를 충분히 질소 치환한 후(산소 농도 0.0005∼0.001vol%), 열매(熱媒)로 가온을 실시하고, 내부 온도가 100℃가 된 시점에서 교반을 개시하였다. 승온 개시 40분 후에 내부 온도를 220℃에 도달시켜, 이 온도를 유지하도록 제어하는 동시에 감압을 개시하고, 220℃에 도달한 후 90분에서 13.3kPa로 하였다. 중합 반응과 함께 부생하는 페놀 증기는 100℃의 환류 냉각기로 이끌고, 페놀 증기 내에 약간 양으로 포함되는 모노머 성분은 반응기로 되돌리고, 응축하지 않은 페놀 증기는 45℃의 응축기로 이끌어 회수하였다.
제1 반응기에 질소를 도입하여 일단 대기압까지 복압시킨 후, 제1 반응기 내의 올리고머화된 반응액을 제2 반응기로 옮겼다. 이어서, 제2 반응기 내의 승온 및 감압을 개시하여 50분에서 내부 온도 240℃, 압력 0.2kPa로 하였다. 그 후, 소정의 교반 동력이 될 때까지 중합을 진행시켰다. 소정 동력에 도달한 시점에서 반응기에 질소를 도입하여 복압하고 반응액을 스트랜드의 형태로 추출하여 회전 커터로 펠렛화를 하여, BHEPF/ISB/DEG=34.8/49.0/16.2[mol%]의 공중합 조성의 폴리카보네이트 수지를 얻었다. 이 폴리카보네이트 수지의 환원 점도는 0.430dL/g, 유리 전이 온도는 128℃이었다. 얻어진 폴리카보네이트 수지를 80℃에서 5시간 진공 건조를 한 후 단축 압출기(이스즈 화공기사 제조, 스크류 직경 25mm, 실린더 설정 온도: 220℃), T다이(폭 900mm, 설정 온도: 220℃), 칠드 롤(chilled roll)(설정 온도 도: 125℃) 및 권취기를 구비한 필름 제막 장치를 이용하여 두께 70㎛의 폴리카보네이트 수지 필름을 제작하였다. 얻어진 폴리카보네이트 수지 필름의 흡수율은 1.2%이었다. 얻어진 폴리카보네이트 수지 필름을 133℃에서 2.0배 일축 연신함으로써 위상차 필름(A)(두께 50㎛)을 얻었다. 얻어진 위상차 필름(A)의 Re(550)은 140nm, Rth(550)은 140nm, Re(450)/Re(550)은 0.89이었다.
(편광자의 제작)
A-PET(무정형-폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름(미츠비시 수지(주) 제조, 상품명: 노바클리어 SH046 200㎛)을 기재로 준비하고, 표면에 코로나 처리(58W/m2/min)을 실시하였다. 한편, 아세토아세틸 변성 PVA(니폰 합성 화학 공업(주) 제조, 상품명: 고세화이머 Z200(중합도 1200, 비누화도 99.0% 이상, 아세토아세틸 변성도 4.6%))을 1wt% 첨가한 PVA(중합도 4200, 비누화도 99.2%)를 준비하여, 건조 후의 막 두께가 12㎛가 되도록 기재 상에 도포하고, 60℃의 분위기 하에서 열풍 건조로 10분 건조하여 기재 상에 PVA 수지의 층을 설치한 적층체를 제작하였다.
이어서, 이 적층체를 먼저 공기 중의 130℃에서 MD 방향을 2.0배로 연신하여 연신 적층체를 생성하였다. 다음으로 연신 적층체를 액체 온도 30℃의 붕산 불용화 수용액에 30초간 침지함으로써 연신 적층체에 포함되는 PVA 분자가 배향된 PVA층을 불용화하는 공정을 실시하였다. 이 공정에서의 불용화용 붕산 수용액은 붕산 함유량을 물 100중량부에 대하여 3중량부를 포함하는 것으로 하였다. 불용화 공정을 거친 이 연신 적층체를 염색함으로써 착색 적층체를 생성하였다. 이 착색 적층체는 연신 적층체를 염색액에 침지함으로써 연신 적층체에 포함되는 PVA층에 요오드를 흡착시킨 것이다. 염색액은 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함하고 있으며, 염색액의 액체 온도는 30℃로 하고, 물을 용매로 하여 요오드 농도를 0.08∼0.25 중량%의 범위로 하고, 요오드화 칼륨 농도를 0.56∼1.75 중량%의 범위로 하였다. 요오드와 요오드화 칼륨의 농도의 비율은 1 대 7로 하였다. 염색 조건으로서, 편광자를 구성하는 PVA계 수지층의 단체 투과율이 40.9%가 되도록 요오드 농도 및 침지 시간을 설정하였다.
다음으로, 착색 적층체를 30℃의 가교용 붕산 수용액에 60초간 침지함으로써 요오드를 흡착시킨 PVA층의 PVA 분자끼리 가교 처리를 실시하는 공정을 실시하였다. 이 가교 공정에 사용하는 가교용 붕산 수용액은 붕산 함유량을 물 100중량부에 대하여 3중량부로 하고, 요오드화 칼륨 함유량을 물 100중량부에 대하여 3중량부로 한 것이다. 또한, 얻어진 착색 적층체를 붕산 수용액 내에서, 연신 온도 70℃에서, 앞선 공기 중에서의 연신과 동일한 방향으로 2.7배 연신함으로써 최종적인 연신 배율이 5.4배가 되는 연신을 실시하여, 공시(供試)용 편광자를 포함하는 광학 필름 적층체를 얻었다. 이 연신 공정에서 사용되는 붕산 수용액은 붕산 함유량을 물 100중량부에 대하여 4.0중량부로 하고, 요오드화 칼륨 함유량을 물 100중량부에 대하여 5중량부로 한 것이다. 얻어진 광학 필름 적층체를 붕산 수용액으로부터 취출하고 PVA층의 표면에 부착된 붕산을, 요오드화 칼륨 함유량이 물 100중량부에 대하여 4중량부를 포함하는 수용액으로 세정하였다. 세정된 광학 필름 적층체를 60℃의 온풍에 의한 건조 공정으로 건조하고, PET 필름에 적층된 두께가 5㎛인 편광자를 얻었다.
(위상차층 부착 편광판의 제작)
상술한 바와 같이 제작된 편광자에 있어서, PET 필름에 적층된 두께가 5㎛ 편광자에 대해 PET와는 반대측의 면에 UV 경화형 접착제를 개재하여 상기 위상차 필름(A)을 그 지상축과 편광자의 흡수축의 각도가 실질적으로 45°가 되도록 첩합하였다. 또한, 이 적층체로부터 PET 필름을 박리하여, 위상차층 부착 편광판을 얻었다.
(액정 표시 장치의 제작)
IPS 방식의 액정 표시 장치를 구비한 스마트폰(SONY사 제조의 Xperia Z4: 백라이트의 발광 스펙트럼은 불연속)의 액정 표시 장치에서 액정 패널을 취출하고 액정 셀의 시인측에 배치되어 있던 편광판을 제거하고, 해당 액정 셀의 유리면을 세정하였다. 이어서, 상기 액정 셀의 시인측의 표면에, 상기 위상차판 부착 편광판의 편광자측의 면을, 편광자의 흡수축이 해당 액정 셀의 초기 배향 방향에 대하여 직교하도록(제1 위상차층의 지상축과 액정 패널의 긴 변이 이루는 각도가 45°가 되고, 편광자의 흡수축과 액정 패널의 긴 변이 이루는 각도가 0°가 되도록) 아크릴계 점착제(두께 20㎛)를 개재하여 적층하여, 액정 패널을 얻었다. 위상차판 부착 편광판을 적층한 상기 액정 패널에 상기 스마트폰의 백라이트 유닛을 장착하고, 본 실시예의 액정 표시 장치로 하였다. 당해 액정 표시 장치에 흰색 이미지를 표시하고, 흰색 이미지 상태에 대해 편광 선글라스 너머로 시인성을 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
<실시예 2>
(제1 위상차층을 구성하는 위상차 필름(B)의 제작)
실시예 1과 동일하게 하여 얻어진 폴리카보네이트 수지(10kg)를 염화 메틸렌(73kg)에 용해시켜 복굴절층 형성 재료를 제조하였다. 이어서 수축성 필름(종방향-일축 연신 폴리프로필렌 필름, 도쿄 잉크(주) 제조, 상품명 "노블렌") 상에 직접 상기 복굴절층 형성 재료를 도공하고, 그 도막을 건조 온도 30℃에서 5분, 80℃에서 5분간 건조시켜 수축성 필름/복굴절층의 적층체를 형성하였다. 얻어진 적층체를 동시 2축 연신기를 이용하여 연신 온도 155℃에서 MD 방향으로 수축 배율 0.80, TD 방향으로 1.3배 연신함으로써 수축성 필름 상에 위상차 필름(B)을 형성하였다. 이어서 당해 위상차 필름(B)을 수축성 필름으로부터 박리하였다.
이상과 같이, 위상차 필름(B)(두께 60㎛)을 얻었다. 얻어진 위상차 필름(B) 의 Re(550)은 140nm, Rth(550)은 70nm, Re(450)/Re(550)은 0.89이었다. 위상차 필름(B)의 지상축 방향은 길이 방향에 대하여 90°이었다.
(위상차층 부착 편광판 및 액정 표시 장치의 제작)
위상차 필름(A) 대신에 상기 위상차 필름(B)을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 위상차층 부착 편광판을 제작하고, 당해 위상차층 부착 편광판을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 당해 액정 표시 장치에 흰색 이미지를 표시하고, 흰색 이미지 상태에 대해 편광 선글라스 너머로 시인성을 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
<실시예 3>
(제2 위상차층을 구성하는 액정 고화층의 제작)
하기 화학식 I(화학식에서 숫자 65 및 35는 모노머 유닛의 몰%를 나타내고, 편의적으로 블록폴리머 일체로 나타내고 있다: 중량 평균 분자량 5000)으로 나타내어지는 측쇄형 액정 폴리머 20중량부, 네마틱 액정상을 나타내는 중합성 액정(BASF 사 제조: 상품명 Paliocolor LC242) 80중량부 및 광 중합 개시제(시바스페셜리티 케미컬즈사 제조: 상품명 이루가큐어 907) 5중량부를 시클로펜타논 200중량부에 용해하여 액정 도공액을 제조하였다. 그리고, 기재 필름(노보넨계 수지 필름: 니폰 제온(주) 제조, 상품명 "제오넥스")에 당해 도공액을 바코터에 의해 도공한 후, 80℃에서 4분간 가열 건조함으로써 액정을 배향시켰다. 이 액정층에 자외선을 조사하여 액정층을 경화시킴으로써, 기재 필름 상에 제2 위상차층이 되는 액정 고화층(두께: 1.10㎛)을 형성하였다. 이 액정 고화층의 Re(550)은 0nm, Rth(550)은 -100nm이고, nz>nx=ny의 굴절률 특성을 나타내었다.
[화학식 I]
(위상차층 부착 편광판의 제작)
실시예 1과 동일하게 하여 얻어진 PET 필름과 편광자의 적층체에 대하여 PET 필름과는 반대측 면에 UV 경화형 접착제를 개재하고 상기 액정 고화층을, 기재 필름을 제거할 때의 기재 필름의 박리 방향과 편광자의 흡수축이 실질적으로 평행이 되도록 첩합하였다. 또한, 상기 기재 필름을 제거하여 액정 고화층의 편광자와는 반대측에, UV 경화형 접착제를 개재하여 실시예 1과 동일하게 제작한 위상차 필름(A)을 그 지상축과 편광자의 흡수축의 각도가 실질적으로 45°가 되도록 첩합하였다. 또한, 이 적층체로부터 PET 필름을 박리한 후, UV 경화형 접착제를 개재하고 아크릴 보호 필름, 또는 필요에 따라 위상차층을 첩합하여 위상차층 부착 편광판을 제작하였다.
(액정 표시 장치의 제작)
상기 위상차층 부착 편광판을 이용한 것, 및 상이한 백라이트를 구비하는 스마트폰을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 당해 액정 표시 장치에 흰색 이미지를 표시하고, 흰색 이미지 상태에 대해 편광 선글라스 너머로 시인성을 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
<실시예 4>
(제1 위상차층을 구성하는 위상차 필름(C)의 제작)
실시예 1과 동일하게 하여 얻어진 폴리카보네이트 수지를 80℃에서 5시간 진공 건조를 한 후, 단축 압출기(이스즈 화공기사 제조, 스크류 직경 25mm, 실린더 설정 온도: 220℃), T다이(폭 900mm, 설정 온도: 220℃), 칠드 롤(설정 온도: 125℃) 및 권취기를 구비한 필름 제막 장치를 이용하여, 두께 130㎛의 폴리카보네이트 수지 필름을 제작하였다. 얻어진 폴리카보네이트 수지 필름의 흡수율은 1.2%이었다.
상기 폴리카보네이트 수지 필름을 일본 특개 2014-194483호 공보의 실시예 1에 준한 방법으로 경사 연신하여 위상차 필름(C)을 얻었다.
위상차 필름(C)의 구체적인 제작 과정은 다음과 같다: 폴리카보네이트 수지 필름(두께 130㎛, 폭 765mm)을 연신 장치의 예열 존(zone)에서 142℃로 예열하였다. 예열 존에서는 좌우 클립의 클립 피치가 125mm이었다. 다음으로, 필름이 제1 경사 연신 존(C1)에 들어감과 동시에, 우측 클립의 클립 피치의 증대를 개시하고 제1 경사 연신 존(C1)에서 125mm에서 177.5mm까지 증대시켰다. 클립 피치 변화율은 1.42이었다. 제1 경사 연신 존(C1)에서 좌측 클립의 클립 피치에 대해서는 클립 피치의 감소를 개시하고, 제1 경사 연신 존(C1)에서 125mm에서 90mm까지 감소시켰다. 클립 피치 변화율은 0.72이었다. 또한, 필름이 제2 경사 연신 존(C2)에 들어감과 동시에 좌측 클립의 클립 피치의 증대를 개시하고 제2 경사 연신 존(C2)에서 90mm에서 177.5mm까지 증대시켰다. 한편, 우측 클립의 클립 피치는 제2 경사 연신 존(C2)에서 177.5mm 그대로 유지하였다. 또한, 상기 경사 연신과 동시에 폭 방향으로도 1.9배 연신을 실시하였다. 또한, 상기 경사 연신은 135℃에서 실시하였다. 이어서 수축 존에 있어서, MD 수축 처리를 실시하였다. 구체적으로는 좌측 클립 및 우측 클립의 클립 피치를 모두 177.5mm에서 165mm까지 감소시켰다. MD 수축 처리에 있어서의 수축률은 7.0%이었다.
이상과 같이하여 위상차 필름(C)(두께 40㎛)을 얻었다. 얻어진 위상차 필름(C)의 Re(550)은 140nm, Rth(550)은 168nm, Re(450)/Re(550)은 0.89이었다. 위상차 필름(C)의 지상축 방향은 길이 방향에 대하여 45°이었다.
(위상차층 부착 편광판 및 액정 표시 장치의 제작)
위상차 필름(A) 대신에 상기 위상차 필름(C)을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 위상차층 부착 편광판을 제작하고, 당해 위상차층 부착 편광판을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 당해 액정 표시 장치에 흰색 이미지를 표시하고, 흰색 이미지 상태에 대해 편광 선글라스 너머로 시인성을 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
<비교예 1>
(제1 위상차층을 구성하는 위상차 필름(D)의 제작)
시판하는 아톤 필름(JSR사 제조, 두께 70㎛)의 양측에 이축 연신 폴리프로필렌 필름(도레이사 제조, 상품명 "트레팬"(두께 60㎛))을 아크릴계 점착제층(두께 15㎛)을 개재하여 첩합하였다. 그 후, 롤 연신기에서 필름의 길이 방향을 유지하고 147℃의 공기 순환식 항온 오븐 안에서 1.45배로 연신하여 위상차 필름(D)을 얻었다. 얻어진 위상차 필름(D)의 Re(550)은 140nm, Rth(550)은 70nm, Re(450)/Re(550 )는 1.00이었다.
(위상차층 부착 편광판 및 액정 표시 장치의 제작)
위상차 필름(A) 대신에 상기 위상차 필름(D)을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 위상차층 부착 편광판을 제작하고, 당해 위상차층 부착 편광판을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 당해 액정 표시 장치에 흰색 이미지를 표시하고, 흰색 이미지 상태에 대해 편광 선글라스 너머로 시인성을 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
<비교예 2>
(제1 위상차층을 구성하는 위상차 필름(E)의 제작)
시판하는 아톤 필름(JSR사 제조, 두께 100㎛)을 롤 연신기에서 필름의 길이 방향을 유지하고 147℃의 공기 순환식 항온 오븐 내에서 1.8배로 연신하여 위상차 필름(E)을 얻었다. 얻어진 위상차 필름(E)의 Re(550)은 140nm, Rth(550)은 140nm, Re(450)/Re(550)은 1.00이었다.
(위상차층 부착 편광판의 제조)
상기 위상차 필름(E)을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 위상차층 부착 편광판을 제작하였다.
(액정 표시 장치의 제작)
IPS 방식의 액정 표시 장치를 구비하는 스마트폰(Apple사 제조의 iphone 5: 백라이트의 발광 스펙트럼은 연속)의 액정 표시 장치에서 액정 패널을 취출하고 액정 셀의 시인측에 배치되어 있던 편광판을 제거하고 해당 액정 셀의 유리면을 세정하였다. 이어서 상기 액정 셀의 시인측의 표면에, 상기 위상차판 부착 편광판의 편광자측의 면을, 편광자의 흡수축이 해당 액정 셀의 초기 배향 방향에 대하여 직교하도록 아크릴계 점착제(두께 20㎛)를 개재하여 적층하여, 액정 패널을 얻었다. 위상차판 부착 편광판을 적층한 상기 액정 패널을 상기 스마트폰에 장착하고, 본 실시예의 액정 표시 장치로 하였다. 당해 액정 표시 장치에 흰색 이미지를 표시하고, 흰색 이미지 상태에 대해 편광 선글라스 너머로 시인성을 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
<비교예 3>
(제1 위상차층을 구성하는 위상차 필름(F)의 제작)
카보네이트 전구 물질로서 포스겐, 방향족 2가 페놀 성분으로서 (A) 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 및 (B)1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 이용하여 통상적인 방법에 따라 (A):(B)의 중량비가 4:6으로서, 중량 평균 분자량(Mw)이 60,000인 하기 화학식 II 및 화학식 III의 반복 단위를 포함하는 폴리카보네이트계 수지[수 평균 분자량(Mn)=33,000, Mw/Mn=1.78］를 얻었다. 상기 폴리카보네이트계 수지 70중량부와 중량 평균 분자량(Mw) 1,300의 스티렌계 수지[수 평균 분자량(Mn)=716, Mw/Mn=1.78］(산요 화성 제조, 하이머 SB75) 30중량부를 디클로로메탄 300중량부에 첨가하고, 실온 하에서 4시간 교반 혼합하여 투명한 용액을 얻었다. 이 용액을 유리판 상에 캐스팅하고, 실온에서 15분간 방치한 후, 유리판에서 박리하여 80℃의 오븐에서 10분, 120℃에서 20분 건조하여 두께 40㎛, 유리 전이 온도(Tg)가 140℃의 고분자 필름을 얻었다. 얻어진 고분자 필름의 파장 590nm에서의 광 투과율은 93%이었다. 또한, 상기 고분자 필름의 면내 위상차값: Re(590)은 5.0nm, 두께 방향의 위상차값: Rth(590)은 12.0nm이었다. 평균 굴절률은 1.576이었다.
얻어진 고분자 필름을 150℃의 공기 순환식 항온 오븐 내에서 1.5배로 일축 연신하여 위상차 필름(F)을 얻었다. 얻어진 위상차 필름(F)의 Re(550)은 140nm, Rth(550)은 140nm, Re(450)/Re(550)은 1.06이었다.
[화학식 II]
[화학식 III]
(위상차층 부착 편광판 및 액정 표시 장치의 제작)
위상차 필름(A) 대신에 상기 위상차 필름(F)을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 위상차층 부착 편광판을 제작하고, 당해 위상차층 부착 편광판을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 당해 액정 표시 장치에 흰색 이미지를 표시하고, 흰색 이미지 상태에 대해 편광 선글라스 너머로 시인성을 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
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 등의 가정용 전기 기기, 백 모니터, 카 내비게이션 시스템용 모니터, 카 오디오 등의 자동차 기기, 상업 매장용 인포메이션용 모니터 등의 전시 기기, 감시용 모니터 등의 경비 기기, 개호용 모니터, 의료용 모니터 등의 개호·의료 기기 등의 각종 용도에 적합하게 이용할 수 있다.
10 : 액정 셀
11 : 기판
12 : 기판
13 : 액정층
20 : 제1 편광자
30 : 제2 편광자
100 : 액정 패널
200 : 위상차층(제1 위상차층)
300 : 백라이트 광원
400 : 다른 위상차층(제2 위상차층)
500 : 액정 표시 장치

Claims (6)

  1. 액정 셀과 상기 액정 셀의 시인측에 배치된 제1 편광자와 상기 액정 셀의 배면측에 배치된 제2 편광자를 포함하는 액정 패널;
    상기 액정 패널의 시인측에 배치된 위상차층; 및
    상기 액정 패널의 배면측으로부터 조명하는 백라이트 광원을 구비하고,
    상기 위상차층의 면내 위상차 Re(550)이 100nm∼180nm이며, 또한, Re(450)<Re(550)<Re(650)의 관계를 충족하고,
    상기 위상차층의 지상축(slow axis)과 상기 액정 패널의 긴 변이 이루는 각도가 35°∼55°이며,
    상기 백라이트 광원이 불연속적인 발광 스펙트럼을 갖고,
    상기 백라이트 광원의 발광 스펙트럼이, 430nm∼470nm의 파장 영역에 피크 P1, 530nm∼570nm의 파장 영역에 피크 P2, 및 630nm∼670nm의 파장 영역에 피크 P3를 갖고, 　
    피크 P1의 파장을 λ1, 높이를 hP1 및 반치폭을 Δλ1, 피크 P2의 파장을 λ2, 높이를 hP2 및 반치폭을 Δλ2, 피크 P3의 파장을 λ3, 높이를 hP3 및 반치폭을 Δλ3, 피크 P1와 피크 P2 사이의 골의 높이를 hB1, 피크 P2와 피크 P3 사이의 골의 높이를 hB2로 하였을 때, 이들이 다음의 관계식 (1)∼(3)을 만족하는 액정 표시 장치:
    (λ2-λ1 )/(Δλ2+Δλ1)>1...(1)
    (λ3-λ2)/(Δλ3+Δλ2)>1...(2)
    0.8≤{hP2-(hB2+hB1)/2}/hP2≤1...(3)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상차층의 굴절률 타원체가 nx>nz>ny의 관계를 나타내고, Nz 계수가 0.2∼0.8인 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액정 패널과 상기 위상차층의 사이에, 굴절률 타원체가 nz>nx≥ny의 관계를 나타내는 다른 위상차층을 추가로 구비하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트 광원이 적색을 발색하는 LED와 녹색을 발색하는 LED와 청색을 발색하는 LED를 포함하고, 상기 적색을 발색하는 LED의 형광체가 4가의 망간이온으로 활성화되는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트 광원이 청색을 발색하는 LED와 양자 도트를 포함하는 파장 변환층을 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 편광자의 흡수축이 상기 액정 패널의 긴 변에 대하여 실질적으로 직교 또는 평행하고, 상기 제2 편광자의 흡수축이 상기 액정 패널의 긴 변에 대하여 실질적으로 직교 또는 평행하며, 상기 제1 편광자의 흡수축과 상기 제2 편광자의 흡수축이 실질적으로 직교하는 액정 표시 장치.
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