KR20070006863A - 광학 필름 및 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 액정 표시 장치용 광학 필름은, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교 또는 평행하게 되도록 적층된 광학 필름에 있어서, 상기 편광판이, 2 색성 흡수 재료를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 산란-2 색성 흡수 복합형 편광자의 양면에 투명 보호 필름을 적층하여 이루어지고, 당해 투명 보호 필름의 면내 위상차 Re₁=(nx₁-ny₁)×d₁ 이 10㎚ 이하이고, 또한 두께 방향 위상차 Rth={(nx₁+ny₁)/2-nz₁}×d₁ 이 30∼100㎚ 이고, 상기 위상차 필름의 Nz=(nx₂-nz₂)/(nx₂-ny₂) 로 표시되는 Nz 값이 0.1∼0.8 을 만족하고, 또한 면내 위상차 Re₂=(nx₂-ny₂)×d₂ 가 60∼300㎚ 이다. 이러한 액정 표시 장치용 광학 필름은, IPS 모드에 의해 동작하는 액정 표시 장치에 적용한 경우에, 광범위에 걸쳐 높은 콘트라스트비를 갖고, 고투과율, 또한 고편광도를 갖고, 흑색 표시시의 투과율의 불균일을 억제할 수 있어, 보기 쉬운 표시를 실현 가능하다.

광학 필름, 액정 표시 장치

Description

광학 필름 및 액정 표시 장치{OPTICAL FILM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 편광판과 위상차 필름을 적층한 광학 필름에 관한 것이다. 본 발명의 광학 필름은, 이른바 IPS 모드에 의해 동작하는 액정 표시 장치에 적합한, 특히 투과형 액정 표시 장치에 적합하다.

시계, 휴대전화, PDA, 노트북 컴퓨터, PC 용 모니터, DVD 플레이어, TV 등에서는 액정 표시 장치가 급속하게 시장 전개되고 있다. 액정 표시 장치는, 액정의 스위칭에 의한 편광 상태 변화를 가시화시킨 것이고, 그 표시 원리로부터 편광자가 사용되고 있다. 특히, TV 등의 용도로는 점점 더 고휘도이고 또한 고콘트라스트인 표시가 요구되고, 편광자에도 보다 밝고 (고투과율), 보다 고콘트라스트 (고편광도) 인 것이 개발 도입되고 있다.

종래부터, 액정 표시 장치로서는, 정의 유전율 이방성을 갖는 액정을, 서로 대향하는 기판 사이에 비틀림 수평 배향한, 이른바 TN 모드의 액정 표시 장치가 주로 사용되고 있다. 그러나, TN 모드에서는 그 구동 특성상, 흑색 표시를 하고자 해도 기판 근방의 액정 분자에 의해 복굴절이 생기는 결과, 광누설이 생겨 완전한 흑색 표시를 하는 것이 곤란하였다. 이것에 대하여, IPS 모드의 액정 표시 장치는, 비구동 상태에서 액정 분자가 기판면에 대하여 대략 평행한 호모지니어스 배향을 갖기 때문에, 광은 액정층을, 그 편광면을 거의 변화시키지 않고 통과하고, 그 결과 기판의 상하에 편광판을 배치함으로써 비구동 상태에서 거의 완전한 흑색 표시가 가능하다.

그러나, IPS 모드에서는 패널 법선 방향에 있어서는 거의 완전한 흑색 표시를 할 수 있지만, 법선 방향에서 어긋난 방향에서 패널을 관찰하는 경우, 액정셀의 상하에 배치하는 편광판의 광축 방향에서 어긋난 방향에서는 편광판의 특성상 피할 수 없는 광누설이 발생하는 결과, 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다. 즉, 일반적으로 사용되고 있는 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름을 보호 필름으로서 사용한 편광판에서는, TAC 필름이 갖는 복굴절성에 의해 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다.

이 문제를 해결하기 위해서, 경사 방향에서 관찰한 경우에 생기는 편광판의 기하학적인 축 엇갈림을, 위상차 필름에 의해 보상한 편광판이 사용되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2 참조). 상기 특허문헌 1, 2 에 기재된 편광판에서는, 편광자의 보호 필름으로서 위상차 필름이 사용되고 있다. 그러나, 상기 특허문헌 1, 2 에 기재된 위상차 필름으로는 IPS 모드의 액정 표시 장치가 충분한 광시야각을 실현하기 어렵다.

2 색성 흡수형 편광자로서는, 예를 들어, 폴리비닐알코올에 요오드를 흡착시키고, 연신된 구조의 요오드계 편광자가 고투과율, 고편광도를 갖는 점에서 널리 사용되고 있다 (특허 문헌 3 참조). 그러나, 요오드계 편광자는 단파장측의 편 광도가 상대적으로 낮기 때문에, 단파장측에서는 흑색 표시에서의 청색 착색, 백색 표시에서의 황색 등의 색상상의 문제점을 갖는다.

또한 요오드계 편광자는, 요오드 흡착시에 불균일이 발생되기 쉽다. 그 때문에, 특별히 흑색 표시시에는 투과율의 불균일로서 검출되고, 시인성을 저하시킨다는 문제가 있었다. 이 문제를 해결하는 방법으로서는, 예를 들어, 요오드계 편광자에 흡착시키는 요오드의 흡착량을 증가시켜서, 흑색 표시시의 투과율을 인간의 눈의 감지 한계 이하로 하는 방법 또는 불균일 그 자체를 발생시키기 어려운 연신 프로세스를 채용하는 방법 등이 제안되어 있다. 그러나, 전자는 흑색 표시의 투과율과 동시에, 백색 표시시의 투과율도 저하시키고, 표시 그 자체가 어두워지는 문제가 있다. 또한, 후자는 프로세스 그 자체를 치환할 필요가 있고, 생산성을 나쁘게 하는 문제가 있었다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 평4-305602호

특허문헌 2: 일본 공개특허공보 평4-371903호

특허문헌 3: 일본 공개특허공보 2001-296427호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은, 편광판과 위상차 필름을 적층한 광학 필름으로서, IPS 모드에 의해 동작하는 액정 표시 장치에 적용한 경우에, 광범위에 걸쳐 높은 콘트라스트비를 갖고, 고투과율, 또한 광편광도를 갖고, 흑색 표시시의 투과율의 불균일을 억제할 수 있고, 보기 쉬운 표시가 실현 가능한 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 광학 필름을 사용한 광범위에 걸쳐 높은 콘트라스트비를 갖는, 보기 쉬운 표시가 실현 가능한, IPS 모드에 의해 동작하는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 광학 필름에 의해 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉 본 발명은, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교 또는 평행하게 되도록 적층한 광학 필름에 있어서,

상기 편광판이, 2 색성 흡수 재료를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 산란-2 색성 흡수 복합형 편광자의 양면에 투명 보호 필름을 적층하여 이루어지고, 당해 투명 보호 필름 면내의 면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx₁, ny₁, nz₁, 필름의 두께 d₁ (㎚) 로 한 경우에,

면내 위상차 Re₁=(nx₁-ny₁)×d₁ 이 10㎚ 이하이고,

또한 두께 방향 위상차 Rth={(nx₁+ny₁)/2-nz₁}×d₁ 이 30∼100㎚ 이고,

상기 위상차 필름이, 당해 필름 면내의 면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx₂, ny₂, nz₂, 필름의 두께 d₂ (㎚) 로 한 경우에,

Nz=(nx₂-nz₂)/(nx₂-ny₂) 로 표시되는 Nz 값이 0.1∼0.8 을 만족하고,

또한 면내 위상차 Re₂=(nx₂-ny₂)×d₂ 가 60∼300㎚ 인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 광학 필름에 관한 것이다.

상기 흡수 복합형 편광자의 미소 영역은, 배향된 복굴절 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한 상기 복굴절 재료는, 적어도 배향 처리 시점에서 액정성을 나타내는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 편광자는, 투광성 수지와 2 색성 흡수 재료로 형성되는 편광자를 매트릭스로 하고, 또한 상기 매트릭스 중에 미소 영역을 분산시키고 있다. 미소 영역은 배향된 복굴절 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하고, 특히 미소 영역은 액정성을 나타내는 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 2 색성 흡수 재료에 의한 흡수 2 색성의 기능에 추가하여, 산란 이방성의 기능을 겸비함으로써, 2 개의 기능의 상승 효과에 의해 편광 성능이 향상되고, 투과율과 편광도를 양립시킨 시인성이 양호한 편광자를 얻고 있다.

이방 산란의 산란 성능은, 매트릭스와 미소 영역의 굴절률 차에 기인한다. 미소 영역을 형성하는 재료가, 예를 들어, 액정성 재료이면, 매트릭스의 투광성 수지에 비하여, Δn 의 파장 분산이 높기 때문에, 산란되는 축의 굴절률 차가 단파장측일수록 커지고, 단파장측일수록 산란량이 많다. 그 때문에, 단파장측일수록 편광 성능의 향상 효과가 커지고, 요오드계 편광자가 갖는 단파장측의 편광 성능의 상대적인 저조를 보충하여, 고편광이고, 또한 색상이 뉴트럴인 편광자를 실현할 수 있다.

상기 본 발명의 광학 필름에 사용하는 편광판은, 상기 흡수 복합형 편광자에 상기 소정 위상차값의 보호 필름을 적층한 흡수 복합형 편광자이다. 이러한 흡수 복합형 편광자는 직교 니콜 상태로 배치한 경우에, 광축에서 어긋난 방향에서의 광누설을, 상기 특정한 위상차 필름에 의해 해소할 수 있고, 예를 들어, IPS 모드의 액정 표시 장치에 바람직하게 사용된다. 특히 액정층의 경사 방향에서의 콘트라스트의 저하를 보상하는 기능을 갖는다. 상기 광학 필름은, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교가 되도록 적층되어 있다.

상기 편광판의 투명 보호 필름은, 면내 위상차 Re₁ 이 10㎚ 이하가 바람직하고, 6㎚ 이하가 보다 바람직하고, 또한 두께 방향 위상차 Rth 는 30∼100㎚ 이고, 30∼60㎚ 가 바람직하다. 본 발명은, 편광자의 투명 보호 필름으로서, 이러한 위상차를 갖는 것에 대하여, 위상차 필름에 의해 보상 효과가 높은 광학 필름을 얻는 것이다. 투명 보호 필름의 두께 d₁ 은 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로는 500㎛ 이하이고, 1∼300㎛ 가 바람직하다. 특히 5∼200㎛ 로 하는 것이 바람직하다.

위상차 필름은 상기 Nz 값이 0.1∼0.8 이고, 또한 면내 위상차 Re₂ 가 60∼300㎚ 이다. Nz 값은 보상 기능을 높이는 점에서 0.2 이상이 바람직하고, 0.25 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, Nz 값은 0.6 이하가 바람직하고, 0.55 이하인 것이 더욱 바람직하다. 면내 위상차 Re₂ 는 보상 기능을 높이는 점에서 123㎚ 이상이 바람직하고, 128㎚ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 본 발명의 광학 필름은, 예를 들어, IPS 모드 액정 표시 장치에 사용되지만, 당해 광학 필름을 IPS 모드 액정 표시 장치에서의 액정셀의 편측에만 사용하는 경우에는, 위상차 필름의 면내 위상차 Re₂ 는 100∼160㎚ 인 것이 바람직하다. 이 경우, 면내 위상차 Re₂ 는 150㎚ 이하, 145㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또, 후술하지만, 광학 필름을 IPS 모드 액정 표시 장치에서의 액정셀의 양측에 사용하는 경우에는, 입사측에 배치되는 광학 필름에 사용하는 위상차 필름은, 시인측에 배치된 광학 필름에 사용하는 위상차 필름보다도 면내 위상차 Re₂ 가 작은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 위상차 필름의 두께 d₂ 는 특별히 제한되지 않지만, 통상 40∼100㎛ 정도이고, 50∼70㎛ 가 바람직하다.

상기 광학 필름에 있어서, 흡수 복합형 편광자의 미소 영역의 복굴절이 0.02 이상인 것이 바람직하다. 미소 영역에 사용되는 재료는, 보다 큰 이방 산란 기능을 획득한다는 관점에서 상기 복굴절을 갖는 것이 바람직하게 사용된다.

상기 광학 필름에 있어서, 흡수 복합형 편광자의 미소 영역을 형성하는 복굴절 재료와, 투광성 수지의 각 광축 방향에 대한 굴절률차는,

최대값을 나타내는 축 방향에 있어서의 굴절률 차 (Δn¹) 가 0.03 이상이고,

또한 Δn¹ 방향과 직교하는 2 방향의 축 방향에 있어서의 굴절률 차 (Δn²) 가 상기 Δn¹ 의 50% 이하인 것이 바람직하다.

각 광축 방향에 대한 상기 굴절률 차 (Δn¹), (Δn²) 를 상기 범위로 제어함으로써, 미국 특허 제2123902호 명세서에서 제안되는 바와 같은, Δn¹ 방향의 직선 편광만을 선택적으로 산란시킨 기능을 갖는 산란 이방성 필름으로 할 수 있다. 즉, Δn¹ 방향에서는 굴절률 차가 크기 때문에, 직선 편광을 산란시키고, 한편, Δn² 방향에서는 굴절률 차가 작기 때문에, 직선 편광을 투과시킬 수 있다. 또한, Δn¹ 방향과 직교하는 2 방향의 축 방향에 있어서의 굴절률 차 (Δn²) 는 모두 동일한 것이 바람직하다.

산란 이방성을 높게 하기 위해서는, Δn¹ 방향의 굴절률 차 (Δn¹) 를 0.03 이상, 바람직하게는 0.05 이상, 특히 바람직하게는 0.10 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한 Δn¹ 방향과 직교하는 두 방향의 굴절률 차 (Δn²) 는 상기 Δn¹ 의 50% 이하가 바람직하고, 30% 이하인 것이 더욱 바람직하다.

상기 광학 필름에 있어서, 흡수 복합형 편광자의 2 색성 흡수 재료는 당해 재료의 흡수축이 Δn¹ 방향으로 배향되어 있는 것이 바람직하다.

매트릭스 중의 2 색성 흡수 재료를, 그 재료의 흡수축이 상기 Δn¹ 방향으로 평행하게 되도록 배향시킴으로써, 산란 편광 방향인 Δn¹ 방향의 직선 편광을 선택적으로 흡수시킬 수 있다. 그 결과, 입사광 중 Δn² 방향의 직선 편광 성분은, 이방 산란 성능을 갖지 않는 종래형의 요오드계 편광자와 동일하고, 산란되지 않고 투과한다. 한편, Δn¹ 방향의 직선 편광 성분은 산란되고, 또한 2 색성 흡수 재료에 의해 흡수된다. 통상, 흡수는, 흡수 계수와 두께에 의해 결정된다. 이와 같이 광이 산란된 경우, 산란이 없는 경우에 비하여 광로 길이가 비약적으로 길어진다. 결과적으로 Δn¹ 방향의 편광 성분은 종래의 요오드 편광자와 비교하여 여분으로 흡수된다. 즉, 동일 투과율에서 보다 높은 편광도가 얻어진다.

이하, 이상적인 모델에 대해서 상세히 설명한다. 일반적으로 직선 편광자에 사용되는 두 개의 주투과율 (제 1 주투과율 k₁ (투과율 최대 방향=Δn² 방향의 직선 편광 투과율), 제 2 주투과율 k₂ (투과율 최소 방향=Δn¹ 방향의 직선 편광 투과율)) 을 사용하여 이하에서 서술한다.

시판되는 요오드계 편광자에서는 2 색성 흡수 재료 (요오드계 흡광체) 가 일 방향으로 배향되어 있다면, 평행 투과율, 편광도는 각각,

평행 투과율=0.5×((k₁)²+(k₂)²),

편광도=(k₁-k₂)/(k₁+k₂) 로 표시된다.

한편, 본 발명의 편광자에서는 Δn¹ 방향의 편광은 산란되고, 평균 광로 길이는 α(>1) 배로 되어 있다고 가정하고, 산란에 의한 편광 해소는 무시할 수 있다고 가정하면, 그 경우의 주투과율은 각각, k₁, k₂'=10^x (단, x 는 αlogk₂ 이다) 로 표시된다.

즉, 이 경우의 평행 투과율, 편광도는,

평행 투과율=0.5×((k₁)²+(k₂')²),

편광도=(k₁-k₂')/(k₁+k₂') 로 표시된다.

예를 들어, 시판되는 요오드계 편광자 (평행 투과율 0.385, 편광도 0.965:k₁=0.877, k₂=0.016) 와 동일 조건 (염색량, 제작 순서가 동일) 에서 본 발명의 편광자를 제조하였다면, 계산상으로는 α 가 2 배일 때, k₂=0.0003 까지 낮아지고, 결과적으로 평행 투과율은 0.385 그대로, 편광도는 0.999 로 향상된다. 상기는 계산상이고, 물론 산란에 의한 편광 해소 또는 표면 반사 및 후방 산란의 영향 등에 의해 어느 정도 기능이 저하된다. 상기 식으로부터 알 수 있는 바와 같이, α 가 높을수록 좋고, 2 색성 흡수 재료 (요오드계 흡광체) 의 2 색 비가 높을수록 고기능을 기대할 수 있다. α 를 높게 하기 위해서는, 산란 이방성 기능을 가능한 한 높게 하고, Δn¹ 방향의 편광을 선택적으로 강하게 산란시키면 된다. 또한, 후방 산란은 적은 편이 좋고, 입사광 강도에 대한 후방 산란 강도의 비율은 30% 이하가 바람직하고, 20% 이하가 더욱 바람직하다.

상기 광학 필름에 있어서, 흡수 복합형 편광자로서 사용하는 필름은, 연신에 의해서 제조된 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

상기 광학 필름에 있어서, 흡수 복합형 편광자의 미소 영역은, Δn² 방향의 길이가 0.05∼500㎛ 인 것이 바람직하다.

가시광 영역의 파장 중, 진동면을 Δn¹ 방향에 갖는 직선 편광을 강하게 산란시키기 위해서는, 분산 분포하고 있는 미소 영역은, Δn² 방향의 길이가 0.05∼500㎛, 바람직하게는 0.5∼100㎛ 가 되도록 제어되는 것이 바람직하다. 미소 영역의 Δn² 방향의 길이가 파장에 비하여 지나치게 짧으면 충분히 산란이 일어나지 않는다. 한편, 미소 영역의 Δn² 방향의 길이가 지나치게 길면 필름 강도가 저하되거나, 미소 영역을 형성하는 액정성 재료가 미소 영역 속에서 충분히 배향되지 않는 등의 문제가 발생할 우려가 있다.

상기 편광자와 위상차 필름은, 아크릴계 투명 점착제를 통하여 고정 적층되어 있는 것이 바람직하다. 편광판과 위상차 필름을 단지 포개어 둔 것만으로는 간극 없이 적층하기 어렵다. 따라서, 이들은 투광성의 접착제 또는 점착제에 의해서 부착하는 것이 바람직하다. 부착의 간편성 관점에서 점착제가 바람직하고, 투명성, 점착 특성, 내후성, 내열성 관점에서 아크릴계 점착제가 바람직하다.

상기 광학 필름에 있어서, 흡수 복합형 편광자는 투과 방향의 직선 편광에 대한 투과율이 80% 이상, 또한 헤이즈값이 30% 이하이고, 흡수 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값이 30% 이상인 것이 바람직하다.

상기 투과율, 헤이즈값을 갖는 본 발명의 흡수 복합형 편광자는, 투과 방향의 직선 편광에 대해서는 높은 투과율과 양호한 시인성을 보유하고, 또한 흡수 방향의 직선 편광에 대해서는 강한 광확산성을 갖고 있다. 따라서, 간편한 방법으로 다른 광학 특성을 희생시키지 않고, 고투과율, 또한 고편광도를 갖고, 흑색 표시시의 투과율의 불균일을 억제할 수 있다.

본 발명의 흡수 복합형 편광자는, 투과 방향의 직선 편광, 즉 상기 2 색성 흡수 재료의 최대 흡수 방향과는 직교하는 방향의 직선 편광에 대해서는, 가급적 높은 투과율을 갖는 것이 바람직하고, 입사된 직선 편광의 광 강도를 100 으로 하였을 때 80% 이상의 광선 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 광선 투과율은 85% 이상이 보다 바람직하고, 광선 투과율 88% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 여기에서 광선 투과율은, 적분구를 갖는 분광 광도계를 사용하여 측정된 380㎚∼780㎚ 인 분광 투과율로부터 CIE1931 XYZ 표색계에 기초하여 산출한 Y 값에 상당한다. 또, 편광자의 표리면의 공기 계면에 의해 약 8%∼10% 가 반사되기 때문에, 이상적 극한은 100% 에서 이 표면 반사분을 뺀 것으로 된다.

또한, 본 발명의 흡수 복합형 편광자는 투과 방향의 직선 편광은 표시 화상의 시인성의 명료성 관점에서 산란되지 않는 것이 바람직하다. 그 때문에, 투과 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값은 30% 이하인 것이 바람직하다. 5% 이하가 보다 바람직하고, 3% 이하가 더욱 바람직하다. 한편, 흡수 복합형 편광자는 흡수 방향의 직선 편광, 즉 상기 2 색성 흡수 재료의 최대 흡수 방향의 직선 편광은 국소적인 투과율 편차에 의한 불균일을 산란에 의해 은폐하는 관점에서 강하게 산란되는 것이 바람직하다. 그 때문에, 흡수 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값은 30% 이상인 것이 바람직하다. 40% 이상이 보다 바람직하고, 50% 이상이 더욱 바람직하다. 또, 헤이즈값은, JIS K 7136 (플라스틱-투명 재료의 헤이즈 구하는 방법) 에 기초하여 측정한 값이다.

상기 광학 특성은, 편광자의 흡수 2 색성의 기능에 추가하여, 산란 이방성의 기능이 복합화됨으로써 야기되는 것이다. 동일한 것이, 미국 특허 제2123902호 명세서 또는 일본 특개 평9-274108호 또는 일본 특개 평9-297204호에 기재되어 있는, 직선 편광만을 선택적으로 산란시키는 기능을 갖는 산란 이방성 필름과, 2 색성 흡수형 편광자를 산란 최대의 축과 흡수 최대의 축이 평행해지는 축 배치로 중첩함으로써도 달성 가능하다고 생각된다. 그러나, 이들은 별도로, 산란 이방성 필름을 형성할 필요성이 있는 것 또는, 중첩시의 축 맞춤 정밀도가 문제가 되는 것, 단, 포개어 둔 경우에는 상기 기술한 흡수되는 편광의 광로 길이 증대 효과를 기대할 수 없고, 고투과, 고편광도가 달성되기 어렵다.

상기 광학 필름은, 550㎚ 에서의 위상차값이 전압 무인가 시에 230∼360㎚ 인 IPS 모드의 액정셀을 사용한 IPS 모드 액정 표시 장치에 적용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 광학 필름은 IPS 모드 액정 표시 장치에 대한 적용이 바람직하다. IPS 모드의 액정셀을 구성하는 재료는 특별히 한정되는 것이 아니라, 통상, 사용되는 것을 적절히 사용할 수 있지만, 액정셀의 550㎚ 에서의 위상차값이 전압 무인가 시에 230∼360㎚ 인 것에 대한 적용이, 위상차 필름에 의한 보상 기능을 바람직하게 부여할 수 있는 점에서 바람직하다. 상기 액정셀의 550㎚ 에서의 위상차값은 전압 무인가 시에, 230∼360㎚ 이 보다 바람직하고, 250∼280㎚ 이 더욱 바람직하다.

또한 본 발명은, 액정층을 협지하는 한 쌍의 기판으로 이루어지는 IPS 모드로써 구동되는 액정셀과, 당해 액정셀의 양측에 직교 상태로 배치되는 한 쌍의 편광판을 갖는 투과형 액정 표시 장치에 있어서,

적어도 일방의 편광판으로서, 상기 광학 필름의 위상차 필름측이 액정셀측이 되도록 배치한 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시 장치에 관한 것이다.

상기 투과형 액정 표시 장치에 있어서, 시인측의 셀기판에만 상기 광학 필름을 배치하는 경우에는, 무인가 상태에서 액정셀 내의 액정 물질의 이상광 굴절률 방향과 입사측의 편광판의 흡수축을 평행 상태로 하는 것이 바람직하다.

상기 투과형 액정 표시 장치에 있어서, 입사측의 셀기판에만 상기 광학 필름을 배치하는 경우에는, 무인가 상태에서 액정셀 내의 액정 물질의 이상광 굴절률 방향과 상기 광학 필름의 편광판의 흡수축이 직교 상태에 있는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 시인측 또는 입사측의 셀기판에 상기 광학 필름을 배치하는 경우에는, 편광을 제어하기 위한 위상차 필름의 파장 분산의 영향을 저감하는 점에서, 상기 광학 필름은, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교하도록 적층한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 투과형 액정 표시 장치에 있어서, 시인측 및 입사측의 셀기판에 상기 광학 필름을 배치하는 경우에는, 무인가 상태에서 액정셀 내의 액정 물질의 이상광 굴절률 방향과 입사측의 상기 광학 필름의 편광판의 흡수축이 평행 상태에 있는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 시인측 및 입사측의 셀기판에 상기 광학 필름을 배치하는 경우에는, 편광을 제어하기 위한 위상차 필름의 파장 분산의 영향을 저감시키는 점에서, 상기 광학 필름은, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 평행하도록 적층한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이 경우, 입사측의 셀기판에 배치된 광학 필름의 위상차 필름의 면내 위상차 Re₂ 가, 시인측의 셀기판에 배치된 광학 필름의 위상차 필름의 면내 위상차 Re₂ 보다도 작은 것이 바람직하다.

본 발명의 IPS 모드의 액정 표시 장치에서는, 흡수 복합형 편광판과 위상차 필름을 적층한 본 발명의 광학 필름을 IPS 모드의 액정셀 중 어느 하나의 표면 또는 양면에 배치함으로써, IPS 모드의 액정 표시 장치에서 종래 발생했던 흑색 표시 시의 광누설을 저감시킬 수 있음과 함께, 흑색 표시 시의 편차 및 청색을 띄는 색상을 편차가 없는 뉴트럴한 색상으로 할 수 있다. 이러한 IPS 모드의 액정 표시 장치는, 전방위에 걸쳐 높은 콘트라스트비를 가져서 광시야각으로 보기 쉬운 표시가 실현 가능하다.

도 1 은 본 발명의 광학 필름의 단면도의 일례이다.

도 2 는 본 발명의 액정 표시 장치의 개념도이다.

도 3 은 본 발명의 액정 표시 장치의 개념도이다.

도 4 는 본 발명의 액정 표시 장치의 개념도이다.

도 5 는 본 발명의 편광자의 일례를 나타내는 개념도이다.

도 6 은, 실시예 1 과 비교예 1 의 편광자의 편광 흡광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.

(부호의 설명)

1 : 편광판

1a : 흡수 복합형 편광자

1b : 투명 보호 필름

2 : 위상차 필름

3 : 광학 필름

4 : IPS 모드 액정셀

11 : 투광성 수지

12 : 2 색성 흡수 재료

13 : 미소 영역

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하 본 발명의 광학 필름 및 화상 표시 장치를 도면을 참조하면서 설명한 다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 광학 필름 (3) 은, 편광판 (1) 에, 위상차 필름 (2) 이 적층되어 있다. 편광판 (1) 으로서는, 편광자 (1a) 의 양면에 투명 보호 필름 (1b) 이 적층된 것이 사용된다. 도 1 은 편면에, 위상차 필름 (2) 이 적층되어 있는 경우의 예이다. 편광판 (1) 의 흡수축과 위상차 필름 (2) 의 지상축은 직교 또는 평행하게 되도록 적층되어 있다. 도 1(a) 가 직교, 도 1(b) 가 평행하게 되도록 적층한 경우이다.

우선 본 발명의 산란-2 색성 흡수 복합형 편광자를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 5 는, 본 발명의 흡수 복합형 편광자의 개념도이고, 2 색성 흡수 재료 (12) 를 함유하는 투광성 수지 (11) 에 의해 필름이 형성되어 있고, 당해 필름을 매트릭스로 하여, 미소 영역 (13) 이 분산된 구조를 갖는다. 이와 같이 본 발명의 흡수 복합형 편광자는, 2 색성 흡수 재료 (12) 가 매트릭스인 필름을 형성하는 투광성 열가소성 수지 (1) 중에 보다 존재하지만, 2 색성 흡수 재료 (12) 는 미소 영역 (3) 에도 광학적으로 영향을 미치지 않을 정도로 존재시킬 수도 있다.

도 5 는, 미소 영역 (13) 과, 투광성 수지 (11) 의 굴절률 차가 최대값을 나타내는 축 방향 (Δn¹ 방향) 으로, 2 색성 흡수 재료 (2) 가 배향되고 있는 경우의 예이다. 미소 영역 (13) 에서는, Δn¹ 방향의 편광 성분은 산란되고 있다. 도 5 에서는, 필름면 내의 일 방향에 있는 Δn¹ 방향은 흡수축으로 되어 있다. 필름면 내에 있어서 Δn¹ 방향으로 직교하는 Δn² 방향은 투과축으로 되어 있다. 또한, Δn¹ 방향으로 직교하는 또 하나의 Δn² 방향은 두께 방향이다.

투광성 수지 (11) 는, 가시광 영역에 있어서 투광성을 갖고, 2 색성 흡수 재료를 분산 흡착하는 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 투광성 수지 (11) 로서는, 투광성의 수용성 수지를 들 수 있다. 예를 들어, 종래부터 편광자에 사용되고 있는 폴리비닐알코올 또는 그 유도체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올의 유도체로서는, 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 등을 들 수 있는 것 이외에, 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화카르복실산 그 알킬에스테르, 아크릴아미드 등으로 변성된 것을 들 수 있다. 또한 투광성 수지 (11) 로서는, 예를 들어 폴리비닐피롤리돈계 수지, 아밀로스계 수지 등을 들 수 있다. 상기 투광성 수지 (11) 는, 성형 변형 등에 의한 배향 복굴절을 발생시키기 어려운 등방성을 갖는 것이어도 되고, 배향 복굴절을 발생시키기 쉬운 이방성을 갖는 것이어도 된다.

또한 투광성 수지 (11) 로서는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴ㆍ스틸렌 공중합체 (AS 수지) 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 내지는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌ㆍ프로필렌 공중합체 등의 올레핀계 수지 등을 들 수 있다. 나아가, 염화 비닐계 수지, 셀룰로오스계 수지, 아크릴계 수지, 아미드계 수지, 이미드계 수지, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지 폴리머, 폴리페닐렌술피드계 수지, 염화 비닐리덴계 수지, 비닐부티랄계 수지, 알릴레이트계 수지, 폴리옥시메틸렌계 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지 등을 들 수 있다. 이들은 1 종 또는 2 종 이상을 조합할 수 있다. 또한, 페놀계, 멜라민계, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열 경화형 또는 자외선 경화형의 수지의 경화물을 사용할 수도 있다.

미소 영역 (13) 을 형성하는 재료는, 등방성인지 복굴절을 갖는지는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 복굴절 재료가 바람직하다. 또한 복굴절 재료는, 적어도 배향 처리 시점에서 액정성을 나타내는 것 (이하, 액정성 재료라고 한다) 이 바람직하게 사용된다. 즉, 액정성 재료는 배향 처리 시점에서 액정성을 나타내고 있으면, 형성된 미소 영역 (13) 에 있어서는 액정성을 나타내고 있어도 되고, 액정성을 상실하고 있어도 된다.

미소 영역 (13) 을 형성하는 재료는 복굴절 재료 (액정성 재료) 는, 네마틱 액정성, 스멕틱 액정성, 콜레스테릭 액정성 중 어느 것이어도 되고, 또한 리오트로픽 액정성인 것이어도 된다. 또한, 복굴절 재료는, 액정성 열가소성 수지이어도 되고, 액정성 단량체의 중합에 의해 형성되어 있어도 된다. 액정성 재료가 액정성 열가소성 수지인 경우에는, 최종적으로 얻어지는 구조체의 내열성 관점에서, 유리 전이 온도가 높은 것이 바람직하다. 적어도 실온에서는 유리 상태인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 액정성 열가소성 수지는, 통상 가열에 의해 배향하고, 냉각하여 고정시켜서 액정성을 유지한 채로 미소 영역 (13) 을 형성한다. 액정성 단량체는 배합 후에, 중합, 가교 등에 의해 고정시킨 상태로 미소 영역 (13) 을 형성시킬 수 있지만, 형성된 미소 영역 (13) 에서는 액정성이 상실되어 버리는 경우가 있다.

상기 액정성 열가소성 수지로서는, 주쇄형, 측쇄형 또는 이들의 복합형의 각종 골격의 폴리머를 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 주쇄형의 액정 폴리머로서는, 방향족 단위 등으로 이루어지는 메소겐기를 결합한 구조를 갖는 축합계의 폴리머, 예를 들어, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 폴리카보네이트계, 폴리에스테르이미드계 등의 폴리머를 들 수 있다. 메소겐기가 되는 상기 방향족 단위로서는, 페닐계, 비페닐계, 나프탈렌계인 것을 들 수 있고, 이들 방향족 단위는 시아노기, 알킬기, 알콕시기, 할로겐기 등의 치환기를 갖고 있어도 된다.

측쇄형의 액정 폴리머로서는, 폴리아크릴레이트계, 폴리메타크릴레이트계, 폴리-α-할로-아크릴레이트계, 폴리-α-할로-시아노아크릴레이트계, 폴리아크릴아미드계, 폴리실록산계, 폴리말로네이트계의 주쇄를 골격으로 하고, 측쇄에 환상 단위 등으로 이루어지는 메소겐기를 갖는 것을 들 수 있다. 메소겐기가 되는 상기 환상 단위로서는, 예를 들어, 비페닐계, 페닐벤조에이트계, 페닐시클로헥산계, 아족시벤젠계, 아조메틴계, 아조벤젠계, 페닐피리미딘계, 디페닐아세틸렌계, 디페닐벤조에이트계, 비시클로헥산계, 시클로헥실벤젠계, 터페닐계 등을 들 수 있다. 또, 이들 환상 단위의 말단은, 예를 들어, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 할로겐기, 할로알킬기, 할로알콕시기, 할로알케닐기 등의 치환기를 갖고 있어도 된다. 또한 메소겐기의 페닐기는 할로겐기를 갖는 것을 사용할 수 있다.

또한, 어느 액정 폴리머의 메소겐기도 굴곡성을 부여하는 스페이서부를 통해 결합하고 있어도 된다. 스페이서부로서는, 폴리메틸렌 사슬, 폴리옥시메틸렌 사슬 등을 들 수 있다. 스페이서부를 형성하는 구조 단위의 반복 수는, 메소겐부의 화학 구조에 의해 적절하게 결정되지만 폴리메틸렌 사슬의 반복 단위는 0∼20 이고, 2∼12 가 바람직하고, 폴리옥시메틸렌 사슬의 반복 단위는 0∼10 이며, 1∼3 이 바람직하다.

상기 액정성 열가소성 수지는, 유리 전이 온도 50℃ 이상이 바람직하고, 80℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 중량 평균 분자량이 2 천∼10 만 정도인 것이 바람직하다.

액정성 단량체로서는, 말단에 아크릴로일기, 메타크릴로일기 등의 중합성 관능기를 갖고, 여기에 상기 환상 단위 등으로 이루어지는 메소겐기, 스페이서부를 갖는 것을 들 수 있다. 또한 중합성 관능기로서, 아크릴로일기, 메타크릴로일기 등을 2 개 이상 갖는 것을 사용하여 가교 구조를 도입하여 내구성을 향상시킬 수도 있다.

미소 영역 (13) 을 형성하는 재료는, 상기 액정성 재료에 전부가 한정되는 것이 아니고, 매트릭스 재료와 다른 소재이면 비액정성인 수지를 사용할 수 있다. 수지로서는, 폴리비닐알코올과 그 유도체, 폴리올레핀, 폴리알릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아크릴스티렌 공중합체 등을 들 수 있다. 또한 미소 영역 (13) 을 형성하는 재료로서는, 복굴절을 갖지 않는 입자 등을 사용할 수 있다. 당해 미립자로서는, 예를 들어, 폴리아크릴레이트, 아크릴스티렌 공중합체 등의 수지를 들 수 있다. 미립자의 사이즈는 특별히 제한되지 않지만, 0.05∼500㎛, 바람직하게는 0.5∼100㎛ 의 입자 직경인 것이 사용된다. 미소 영역 (13) 을 형성하는 재료는, 상기 액정성 재료가 바람직하지만, 상기 액정성 재료에는 비액정성 재료를 혼입하여 사용할 수 있다. 또한 미소 영역 (13) 을 형성하는 재료로서, 비액정성 재료를 단독으로 사용할 수도 있다.

2 색성 흡수 재료 (2) 로서는, 요오드계 흡수체, 흡수 2 색성 염료나 안료를 들 수 있다. 특히, 매트릭스 재료인 투광성 수지 (1) 로서 폴리비닐알코올 등의 투광성의 수용성 수지를 사용하는 경우에는, 요오드계 흡광체가 고편광도, 고투과율인 점에서 바람직하다.

요오드계 흡광체는, 요오드로 이루어지는, 가시광을 흡수하는 종(種) 인 것을 의미하고, 일반적으로는, 투광성의 수용성 수지 (특히 폴리비닐알코올계 수지) 와 폴리요오드 이온 (I₃ ^-, I₅ ^- 등) 의 상호 작용에 의해 발생한다고 생각되고 있다. 요오드계 흡광체는 요오드 착물이라고도 한다. 폴리요오드 이온은, 요오드와 요오드화물 이온으로부터 생성시킨다고 생각되고 있다.

요오드계 흡광체는, 적어도 400∼700㎚ 의 파장 대역에 흡수 영역을 갖는 것이 바람직하게 사용된다.

흡수 2 색성 염료로서는, 내열성을 갖고, 복굴절 재료의 상기 액정성 재료를 가열하여 배향시키는 경우에도, 분해 또는 변질에 의해 2 색성을 상실하지 않는 것이 바람직하게 사용된다. 상기와 같이, 흡수 2 색성 염료는, 가시광 파장 영역 에 2 색비 3 이상의 흡수대를 적어도 1 개소 이상 갖는 염료인 것이 바람직하다. 2 색비를 평가하는 척도로서는, 예를 들어, 염료를 용해시킨 적절한 액정 재료를 사용하여 호모지니어스 배향의 액정셀을 제조하고, 그 셀을 사용하여 측정한 편광 흡수 스펙트럼에 있어서의 흡수 극대 파장에서의 흡수 2 색비가 사용된다. 당해 평가법에 있어서, 예를 들어 표준 액정으로서 메르크사 제조의 E-7 을 사용한 경우에는, 사용되는 염료로서는, 흡수 파장에서의 2 색비의 기준치는 3 이상이고, 6 이상이 바람직하고, 9 이상이 더욱 바람직하다.

이러한 높은 2 색비를 갖는 염료로서는, 염료계 편광자에 바람직하게 사용되고 있는 아조계, 페릴렌계, 안트라퀴논계의 염료를 들 수 있고, 이들 염료는 혼합계 염료 등으로서 사용할 수 있다. 이들 염료는, 예를 들어, 일본 특개 소54-76171호 등에 상세히 기재되어 있다.

또, 컬러 편광자를 형성하는 경우에는, 그 특성에 적절한 흡수 파장을 갖는 염료를 사용할 수 있다. 또한, 뉴트럴 회색의 편광자를 형성하는 경우에는, 가시광 전역에 흡수가 일어나도록, 2 종류 이상의 염료를 적절히 혼합하여 사용한다.

본 발명의 산란-2 색성 흡수 복합형 편광자는, 2 색성 흡수 재료 (12) 를 함유하는 투광성 수지 (1) 에 의해 매트릭스를 형성한 필름을 제작함과 함께, 당해 매트릭스 중에, 미소 영역 (13; 예를 들어, 액정성 재료에 의해 형성되고, 배향된 복굴절 재료) 을 분산시킨다. 또한, 필름 중에 있어서, 상기 Δn¹ 방향의 굴절률 차 (Δn¹), Δn² 방향의 굴절률 차 (Δn²) 가 상기 범위가 되도록 제어한다.

이러한 본 발명의 흡수 복합형 편광자의 제조 공정은, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어,

(1) 매트릭스가 되는 투광성 수지에, 미소 영역이 되는 재료 (이하, 미소 영역이 되는 재료로서 액정성 재료를 사용한 경우를 대표예로서 설명한다. 다른 재료인 경우에도 액정성 재료에 준한다.) 가 분산된 혼합 용액을 제조하는 공정,

(2) 상기 (1) 의 혼합 용액을 필름화하는 공정,

(3) 상기 (2) 에서 얻어진 필름을 배향 (연신) 하는 공정,

(4) 상기 매트릭스가 되는 투광성 수지에, 2 색성 흡수 재료를 분산시키는 (염색하는) 공정,

을 실시함으로써 얻어진다. 또, 공정 (1) 내지 (4) 의 순서는 적절하게 결정할 수 있다.

상기 공정 (1) 에서는, 먼저, 매트릭스를 형성하는 투광성 수지에, 미소 영역이 되는 액정성 재료를 분산한 혼합 용액을 조제한다. 당해 혼합 용액의 조제법은, 특별히 제한되지 않지만, 상기 매트릭스 성분 (투광성 수지) 과 액정성 재료의 상분리 현상을 이용하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 액정성 재료로서 매트릭스 성분과는 상용하기 어려운 재료를 선택하고, 매트릭스 성분의 수용액에 액정성 재료를 형성하는 재료의 용액을 계면 활성제 등의 분산제를 통해 분산시키는 방법 등을 들 수 있다. 상기 혼합 용액의 조제에 있어서, 매트릭스를 형성하는 투광성 재료와 미소 영역이 되는 액정 재료의 조합에 따라서는 분산제를 넣지 않아도 된다. 매트릭스 중에 분산시키는 액정성 재료의 사용량은, 특별히 제한 되지 않지만, 투광성 수지 100 중량부에 대하여, 액정성 재료를 0.01∼100 중량부, 바람직하게는 0.1∼10 중량부이다. 액정성 재료는 용매에 용해하거나, 또는 용해하지 않고 사용된다. 용매로서는, 예를 들어, 물, 톨루엔, 자일렌, 헥산, 시클로헥산, 디클로로메탄, 트리클로로메탄, 디클로로에탄, 트리클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜탄온, 테트라히드로푸란, 아세트산에틸 등을 들 수 있다. 매트릭스 성분의 용매와, 액정성 재료의 용매는 동일해도 되고 이종이어도 된다.

상기 공정 (2) 에 있어서, 필름 형성 후의 건조 공정에서 발포를 저감시키기위해서는, 공정 (1) 에 있어서의 혼합 용액의 조제에 있어서, 미소 영역을 형성하는 액정성 재료를 용해하기 위한 용매를 사용하지 않는 편이 바람직하다. 예를 들어, 용매를 사용하지 않은 경우에는, 매트릭스를 형성하는 투광성 재료의 수용액에 액정성 재료를 직접 첨가하고, 액정성 재료를 보다 작고 균일하게 분산시키기 위해서 액정 온도 범위 이상으로 가열하여 분산시키는 방법 등을 들 수 있다.

또한, 매트릭스 성분의 용액, 액정성 재료의 용액, 또는 혼합 용액 중에는, 분산제, 계면 활성제, 자외선 흡수제, 난연제, 산화 방지제, 가소제, 이형제, 활제, 착색제 등의 각종의 첨가제를 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 함유시킬 수 있다.

상기 혼합 용액을 필름화하는 공정 (2) 에서는, 상기 혼합 용액을 가열 건조시키고, 용매를 제거함으로써, 매트릭스 중에 미소 영역이 분산된 필름을 제작한다. 필름의 형성 방법으로서는, 캐스팅법, 압출 성형법, 사출 성형법, 롤 성형 법, 유연 성형법 등의 각종 방법을 채용할 수 있다. 필름 성형에 있어서는, 필름 중의 미소 영역의 사이즈가, 최종적으로 Δn² 방향이 0.05∼500㎛ 가 되도록 제어한다. 혼합 용액의 점도, 혼합 용액의 용매의 선택, 조합, 분산제, 혼합 용매의 열프로세스 (냉각 속도), 건조 속도를 조정함으로써, 미소 영역의 크기 또는 분산성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 매트릭스를 형성하는 고전단력이 가해지는 고점도의 투광성 수지와 미소 영역이 되는 액정성 재료의 혼합 용액을 액정 온도 범위 이상으로 가열하면서 호모믹서 등의 교반기에 의해 분산시킴으로써 미소 영역을 보다 작게 분산시킬 수 있다.

상기 필름을 배향하는 공정 (3) 은, 필름을 연신함으로써 실시할 수 있다. 연신은, 1 축 연신, 2 축 연신, 경사 연신 등을 들 수 있지만, 통상, 1 축 연신을 실시한다. 연신 방법은, 공기 중에서의 건식 연신, 수계욕 중에서의 습식 연신 중 어느 것이어도 된다. 습식 연신을 채용하는 경우에는, 수계욕 중에, 적절하게 첨가제 (붕산 등의 붕소 화합물, 알칼리 금속의 요오드화물 등) 를 함유시킬 수 있다. 연신 배율은 특별히 제한되지 않지만, 통상, 2∼10 배 정도로 하는 것이 바람직하다.

이러한 연신에 의해, 2 색성 흡수 재료를 연신 축 방향으로 배향시킬 수 있다. 또한, 미소 영역에 있어서 복굴절 재료가 되는 액정성 재료는, 상기 연신에 의해 미소 영역 중에서 연신 방향으로 배향되어 복굴절을 발현시킨다.

미소 영역은 연신에 따라 변형하는 것이 바람직하다. 미소 영역이 비액 정성 재료인 경우에는 연신 온도가 수지의 유리 전이 온도 부근, 미소 영역이 액정성 재료인 경우에는 연신시의 온도에서 액정성 재료가 네마틱상 또는 스멕틱상 등의 액정 상태 또는 등방상 상태가 되는 온도를 선택하는 것이 바람직하다. 연신 시점에서 배향이 불충분한 경우에는, 별도로, 가열 배향 처리 등의 공정을 추가해도 된다.

액정성 재료의 배향에는 상기 연신에 추가하여, 전기장 또는 자기장 등의 외장을 사용해도 된다. 또 액정성 재료에 아조벤젠 등의 광반응성 물질을 혼합하거나, 액정성 재료에 신나모일기 등의 광반응성기를 도입한 것을 사용하고, 이것을 광조사 등의 배향 처리에 의해서 배향시켜도 된다. 또한, 연신 처리와 상기 기술한 배향 처리를 병용할 수도 있다. 액정성 재료가, 액정성 열가소성 수지인 경우에는, 연신시에 배향시킨 후, 실온으로 냉각시킴으로써 배향이 고정화되고 안정화된다. 액정성 단량체는, 배향하고 있으면 목적의 광학 특성이 발휘되기 때문에, 반드시 경화하고 있을 필요는 없다. 단, 액정성 단량체에서 등방 전이 온도가 낮은 것은, 약간의 온도가 가해짐으로써 등방 상태로 되어 버린다. 이렇게 되면 이방 산란이 없어지고, 반대로 편광 성능이 나빠지기 때문에, 이러한 경우에는 경화시키는 것이 바람직하다. 또한, 액정성 단량체에는 실온에서 방치하면 결정화되는 것이 많이 있고, 이렇게 되면 이방 산란이 없어지고, 반대로 편광 성능이 나빠지기 때문에 이러한 경우에도 경화시키는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 보면, 배향 상태를 어떠한 조건 하에서도 안정적으로 존재시키기 위해서는, 액정성 단량체를 경화하는 것이 바람직하다. 액정성 단량체의 경화는, 예 를 들어, 광중합 개시제와 혼합하여 매트릭스 성분의 용액 중에 분산하고, 배향 후, 어느 하나의 타이밍 (2 색성 흡수 재료에 의한 염색 전, 염색 후) 에 있어서 자외선 등을 조사하여 경화하고, 배향을 안정화시킨다. 바람직하게는, 2 색성 흡수 재료에 의한 염색 전이다.

상기 매트릭스가 되는 투광성 수지에, 2 색성 흡수 재료를 분산시키는 공정 (4) 는, 일반적으로 2 색성 흡수 재료를 용해시킨 수계욕에 상기 필름을 침지하는 방법을 들 수 있다. 침지시키는 타이밍으로서는, 상기 연신 공정 (3) 전이거나 후이어도 된다. 2 색성 흡수 재료로서 요오드를 사용하는 경우에는, 요오드화칼륨 등의 알칼리 금속의 요오드화물 등의 보조제를 상기 수계욕 중에 함유시키는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 매트릭스 중에 분산된 요오드와 매트릭스 수지의 상호 작용에 의해, 2 색성 흡수 재료가 형성된다. 또한, 요오드계 흡광체는, 일반적으로 연신 공정을 거침으로써 현저히 형성된다. 요오드를 함유하는 수계욕의 농도, 알칼리 금속의 요오드화물 등의 보조제의 비율은 특별히 제한되지 않고, 일반적인 요오드 염색법을 채용할 수 있고, 상기 농도 등은 임의로 변경할 수 있다.

2 색성 흡수 재료로서 요오드를 사용하는 경우, 얻어지는 편광자 중에 있어서의 요오드의 비율은 특별히 제한되지 않지만, 투광성 수지와 요오드의 비율이, 투광성 수지 100 중량부에 대하여, 요오드가 0.05∼50 중량부 정도이고, 0.1∼10 중량부가 되도록 제어하는 것이 더욱 바람직하다.

2 색성 흡수 재료로서 흡수 2 색성 염료를 사용하는 경우, 얻어지는 편광자 중에 있어서의 흡수 2 색성 염료의 비율은 특별히 제한되지 않지만, 투광성 열가소성 수지와 흡수 2 색성 염료의 비율이, 투광성 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 흡수 2 색성 염료가 0.01∼100 중량부 정도이고, 0.05∼50 중량부가 되도록 제어하는 것이 더욱 바람직하다.

흡수 복합형 편광자의 제작에 있어서는, 상기 공정 (1) 내지 (4) 이외에, 다양한 목적을 위한 공정 (5) 를 실시할 수 있다. 공정 (5) 로서는, 예를 들어, 주로 필름의 요오드 염색 효율을 향상시킬 목적으로서, 수욕에 필름을 침지하여 팽윤시키는 공정을 들 수 있다. 또한, 임의의 첨가물을 용해시킨 수욕에 침지하는 공정 등을 들 수 있다. 주로 수용성 수지 (매트릭스) 에 가교를 실시하는 목적을 위하여, 붕산, 붕사 등의 첨가제를 함유하는 수용액에 필름을 침지하는 공정을 들 수 있다. 또한, 주로, 분산된 2 색성 흡수 재료의 양(量) 밸런스를 조절하고, 색상을 조절하는 것을 목적으로 하여, 알칼리 금속의 요오드화물 등의 첨가제를 함유하는 수용액에 필름을 침지하는 공정을 들 수 있다.

상기 필름을 배향 (연신) 연신하는 공정 (3), 매트릭스 수지에 2 색성 흡수 재료를 분산 염색하는 공정 (4) 및 상기 공정 (5) 는, 공정 (3), (4) 가 적어도 1 회씩 있으면, 공정의 회수, 순서, 조건 (욕 온도 또는 침지 시간 등) 은 임의로 선택할 수 있고, 각 공정은 따로따로 실시해도 되고, 복수의 공정을 동시에 실시해도 된다. 예를 들어, 공정 (5) 의 가교 공정과 연신 공정 (3) 을 동시에 실시해도 된다.

또한, 염색에 사용하는 2 색성 흡수 재료 또는 가교에 사용하는 붕산 등은 상기한 바와 같이 필름을 수용액으로 침지시킴으로써, 필름 중에 침투시키는 방법 대신에, 공정 (1) 에 있어서 혼합 용액을 조제 전 또는 조제 후에, 공정 (2) 의 필름화 전에 임의의 종류, 양을 첨가하는 방법을 채용할 수도 있다. 또한 양 방법을 병용해도 된다. 단, 공정 (3) 에 있어서, 연신시 등에 고온 (예를 들어, 80℃ 이상) 으로 할 필요가 있는 경우로서, 2 색성 흡수 재료가 그 온도에서 열화되는 경우에는, 2 색성 흡수 재료를 분산 염색하는 공정 (4) 은 공정 (3) 이후에 하는 것이 바람직하다.

이상의 처리를 한 필름은, 적당한 조건에서 건조되는 것이 바람직하다. 건조는 통상적인 방법에 따라서 실시된다.

얻어진 편광자 (필름) 의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상, 1㎛ 내지 3㎜ 이고, 5㎛ 내지 1㎜ 가 바람직하며, 10∼500㎛ 가 더욱 바람직하다.

이렇게 하여 얻어진 편광자는, 통상, 연신 방향에 있어서 미소 영역을 형성하는 복굴절 재료의 굴절률과 매트릭스 수지의 굴절률의 대소 관계는 특별히 없고, 연신 방향이 Δn¹ 방향으로 되어 있다. 연신축과 직교하는 두 개의 수직 방향은 Δn² 방향으로 되어 있다. 또한, 2 색성 흡수 재료는 연신 방향이 최대 흡수를 나타내는 방향으로 되어 있고, 흡수+산란의 효과가 최대한 발현된 편광자로 되어 있다.

상기 흡수 복합형 편광자에 형성되는 투명 보호 필름으로서는, 상기 면내 위상차 Re₁ 이 10㎚ 이하이고, 또한 두께 방향 위상차 Rth 가 30∼100㎚ 인 것을 특별 히 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 투명 보호 필름을 형성하는 재료로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 폴리머, 디아세틸셀룰로오스나 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머, 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴ㆍ스티렌 공중합체 (AS 수지) 등의 스티렌계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 내지는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌ㆍ프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 폴리머, 염화비닐계 폴리머, 나일론이나 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 폴리머, 이미드계 폴리머, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 폴리머, 폴리에테르에테르케톤계 폴리머, 폴리페닐렌술피드계 폴리머, 비닐알코올계 폴리머, 염화비닐리덴계 폴리머, 비닐부티랄계 폴리머, 알릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 또는 상기 폴리머의 블렌드물 등도 상기 투명 보호 필름을 형성하는 폴리머의 예로서 들 수 있다. 투명 보호 필름은, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형, 자외선 경화형 수지의 경화층으로 형성할 수도 있다. 상기 투명 보호 필름의 재료로서는, 일반적으로 편광자의 투명 보호 필름으로서 사용되고 있는 트리아세틸셀룰로오스가 바람직하다. 이들 투명 보호 필름은, 상기 면내 위상차 Re₁, 두께 방향 위상차 Rth 가 되도록 적절히 연신처리할 수 있다.

상기 투명 보호 필름의 편광자를 접착시키지 않은 면에는, 하드코트층이나 반사 방지처리, 스티킹 방지나, 확산 내지 안티글레어를 목적으로 한 처리를 실시한 것이어도 된다.

하드코트 처리는 편광판 표면의 스크래치 방지 등을 목적으로 실시되는 것이며, 예를 들어 아크릴계, 실리콘계 등의 적당한 자외선 경화형 수지에 의한 경도나 미끄러짐 특성 등이 우수한 경화 피막을 투명 보호 필름의 표면에 부가하는 방식 등으로써 형성할 수 있다. 반사 방지 처리는 편광판 표면에서의 외광의 반사 방지를 목적으로 실시되는 것이며, 종래에 준한 반사 방지막 등의 형성에 의해 달성할 수 있다. 또한, 스티킹 방지 처리는 인접층과의 밀착 방지를 목적으로 실시된다.

또한 안티글레어 처리는 편광판의 표면에서 외광이 반사하여 편광판 투과광의 시인을 저해하는 것의 방지 등을 목적으로 실시되는 것이며, 예를 들어 샌드블라스트 방식이나 엠보스 가공 방식에 의한 조면화 방식이나 투명 미립자의 배합 방식 등의 적당한 방식으로써 투명 보호 필름의 표면에 미세 요철(凹凸) 구조를 부여함으로써 형성할 수 있다. 상기 표면 미세 요철 구조의 형성에 함유시키는 미립자로는, 예를 들어 평균 입경이 0.5∼50㎛ 의 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등으로 이루어지는 도전성을 가질 수도 있는 무기계 미립자, 가교 또는 미가교의 폴리머 등으로 이루어지는 유기계 미립자 등의 투명 미립자가 사용된다. 표면 미세 요철 구조를 형성하는 경우, 미립자의 사용량은, 표면 미세 요철 구조를 형성하는 투명 수지 100 중량부에 대하여 일반적으로 2∼50 중량부 정도이고, 5∼25 중량부가 바람직하다. 안 티글레어층은 편광판 투과광을 확산하여 시각 등을 확대하기 위한 확산층 (시각 확대기능 등) 을 겸하는 것이어도 된다.

또, 상기 반사 방지층, 스티킹 방지층, 확산층이나 안티글레어층 등은, 투명 보호 필름 그 자체에 형성할 수 있는 것 외에, 별도 광학층으로서 투명 보호 필름과는 별체의 것으로서 형성할 수도 있다.

상기 편광자와 투명 보호 필름과의 접착 처리에는, 이소시아네이트계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계, 수계 폴리에스테르 등이 사용된다.

위상차 필름으로서는, 상기 Nz 값이 0.1∼0.8 이고, 면내 위상차값 Re₂ 가 60∼300㎚ 인 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 고분자 폴리머필름의 복굴절성 필름, 액정 폴리머의 배향 필름 등을 들 수 있다.

고분자 폴리머로서는, 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리노르보르넨 등의 지환식 폴리올레핀, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리메틸비닐에테르, 폴리히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 폴리알릴레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌술파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리알릴술폰, 폴리비닐알코올, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리염화비닐, 셀룰로오스계 중합체, 또는 이들의 2 원계, 3 원계 각종 공중합체, 그래프트 공중합체, 블렌드물 등을 들 수 있다. 위상차 필 름은, 고분자 폴리머 필름을 면방향으로 2 축으로 연신하는 방법, 면방향으로 1 축 또는 2 축으로 연신하고, 두께 방향으로도 연신하는 방법 등에 의해 두께 방향의 굴절률을 제어함으로써 얻어진다. 또한 고분자 폴리머 필름에 열수축 필름을 접착하여 가열에 의한 그 수축력의 작용 하에 폴리머 필름을 연신 처리 또는/및 수축 처리하여 경사 배향시키는 방법 등에 의해 얻어진다.

액정성 폴리머로서는, 예를 들어, 액정 배향성을 부여하는 공액성 직선형 원자단 (메소겐) 이 폴리머의 주쇄나 측쇄에 도입된 주쇄형이나 측쇄형의 각종의 것 등을 들 수 있다. 주쇄형 액정성 폴리머의 구체예로서는, 굴곡성을 부여하는 스페이서부에서 메소겐기를 결합한 구조의, 예를 들어 네마틱 배향성 폴리에스테르계 액정성 폴리머, 디스코틱 폴리머나 콜레스테릭 폴리머 등을 들 수 있다. 측쇄형 액정성 폴리머의 구체예로는, 폴리실록산, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트 또는 폴리말로네이트를 주쇄 골격으로 하고, 측쇄로서 공액성 원자단으로 이루어지는 스페이서부를 사이에 두고 네마틱 배향 부여성 파라치환 고리형 화합물 단위로 이루어지는 메소겐부를 갖는 것 등을 들 수 있다. 이들 액정성 폴리머의 배향 필름은, 예를 들어, 유리판 상에 형성한 폴리이미드나 폴리비닐알코올 등의 박막의 표면을 러빙 처리한 것, 산화규소를 사방 증착한 것 등의 배향 처리면 상에 액정성 폴리머의 용액을 전개하여 열처리함으로써, 액정 폴리머를 배향시킨 것, 특히 경사 배향시킨 것이 바람직하다.

상기 위상차 필름과 편광판의 적층법은 특별히 제한되지 않고, 점착제층 등에 의해 행할 수 있다. 점착층을 형성하는 점착제는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 불소계나 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 특히, 아크릴계 점착제와 같이 광학적 투명성이 우수하고, 적당한 습윤성과 응집성과 접착성의 점착 특성을 나타내어 내후성이나 내열성 등이 우수한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

광학 필름이나 점착제층 등의 각 층에는, 예를 들어 살리실산에스테르계 화합물이나 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물이나 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 처리하는 방식 등의 방식에 의해 자외선 흡수능을 갖게 한 것 등이어도 된다.

본 발명의 광학 필름은 IPS 모드의 액정 표시 장치에 바람직하게 사용된다. IPS 모드의 액정 표시 장치는, 액정층을 협지하는 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판의 일방에 형성된 전극군과, 상기 기판 사이에 협지된 유전 이방성을 갖는 액정 조성 물질층과, 상기 한 쌍의 기판의 대향에 형성되어 상기 액정 조성 물질의 분자 배열을 소정의 방향으로 배열시키기 위한 배향 제어층 및 상기 전극군에 구동 전압을 인가하기 위한 구동 수단을 구비한 액정셀을 갖는다. 상기 전극군은 상기 배향 제어층 및 상기 액정 조성 물질층의 계면에 대하여, 주로 평행한 전계를 인가하는 것 같이 배치된 배열 구조를 갖고 있다. 당해 액정셀은, 전술한 바와 같이, 550㎚ 에서의 위상차값이 전압 무인가 시에 230∼360㎚ 인 것이 바람직하다.

본 발명의 광학 필름 (3) 은 액정셀의 시인측, 입사측의 적어도 일방에 배치된다. 도 2 는 광학 필름 (3) 을 시인측에, 도 3 은 광학 필름 (3) 을 입사측 에 배치한 경우이다. 도 4 는 광학 필름 (3) 을 시인측 및 입사측에 배치한 경우이다. 또한 도 2, 도 3, 도 4 에 나타내는 바와 같이 광학 필름 (3) 은, 위상차 필름 (2) 측을 액정셀 (4) 측으로 하는 것이 바람직하다.

도 2, 도 3 에서는, 광학 필름 (3) 으로서, 편광판 (1) 의 흡수축과 위상차 필름 (2) 의 지상축이 직교하도록 적층한 것이 사용되고 있다. 광학 필름 (3) 이 배치된 액정셀 (4) 의 반대측에는 편광판 (1') 이 배치된다. 액정셀 (4) 의 기판의 양측에 배치한 편광판 (1) 의 흡수축과 광학 필름 (3;편광판 (1)) 의 흡수축은 직교 상태로 배치되어 있다. 편광판 (1') 은 광학 필름 (3) 에 사용한 것과 동일한 흡수 복합형 편광자 (1a) 의 양면에 투명 보호 필름 (2b) 을 적층한 흡수 복합형 편광판 (1) 을 사용해도 되고, 또한 종래부터 사용되고 있던 편광판이어도 된다. 편광판 (1') 에 대해서도 흡수 복합 편광자 (1) 를 사용하는 것이 바람직하다.

도 2 와 같이, 광학 필름 (3) 을 IPS 모드의 액정셀 (4) 의 시인측에 배치하는 경우에는, 시인측에 대하여 반대측 (광입사측) 의 액정셀 (4) 의 기판에는, 편광판 (1') 을 전압 무인가 상태에서 액정셀 (4) 내의 액정 물질의 이상광 굴절률 방향과 편광판 (1) 의 흡수축이 평행 상태가 되도록 배치하는 것이 바람직하다.

또한 도 3 과 같이, 광학 필름 (3) 을 IPS 모드의 액정셀 (4) 의 광입사측에 배치하는 경우에는, 시인측의 액정셀 (4) 의 기판에는 편광판 (1') 을 배치하고, 전압 무인가 상태에서 액정셀 (4) 내의 액정 물질의 이상광 굴절률 방향과 광학 필름 (3) 의 편광판 (1) 의 흡수축이 직교 상태가 되도록 배치하는 것이 바람직하다.

도 4 에서는, 광학 필름 (3) 으로서, 편광판 (1) 의 흡수축과 위상차 필름 (2) 의 지상축이 평행하게 되도록 적층한 것이 사용되고 있다. 액정셀 (4) 의 기판의 양측에 배치한 광학 필름 (3;편광판 (1)) 의 흡수축은 직교 상태로 배치되어 있다. 도 4 와 같이, 광학 필름 (3) 을 IPS 모드의 액정셀 (4) 의 양측에 배치하는 경우에는, 무인가 상태에서 액정셀 (4) 내의 액정 물질의 이상광 굴절률 방향과 입사측의 상기 광학 필름 (3) 의 편광판 (1) 의 흡수축이 평행 상태가 되도록 배치하는 것이 바람직하다.

상기 광학 필름, 편광판은, 실용에 있어서 다른 광학층을 적층하여 사용할 수 있다. 그 광학층에 관해서는 특별히 한정은 없지만, 예를 들어 위상차판 (1/2 이나 1/4 등의 파장판을 포함한다) 등의 액정 표시 장치 등의 형성에 사용될 수 있는 광학층을 1 층 또는 2 층 이상 사용할 수 있다. 특히, 편광판에 추가로 휘도 향상 필름이 적층되어 이루어지는 편광판이 바람직하다.

편광판에 추가로 위상차판이 적층되어 이루어지는 타원편광판 또는 원편광판에 대해 설명한다. 직선편광을 타원편광 또는 원편광으로 바꾸거나, 타원편광 또는 원편광을 직선편광으로 바꾸거나, 혹은 직선편광의 편광방향을 바꾸는 경우에, 위상차판 등이 사용된다. 특히, 직선편광을 원편광으로 바꾸거나, 원편광을 직선편광으로 바꾸는 위상차판으로서는, 이른바 1/4 파장판 (λ/4 판이라고 하기도 한다) 이 사용된다. 1/2 파장판 (λ/2 판이라고 하기도 한다) 은, 통상, 직선편광의 편광방향을 바꾸는 경우에 사용된다.

타원편광판은 액정 표시 장치의 액정층의 복굴절에 의해 생긴 착색 (청색 또 는 황색 등) 을 보상 (방지) 하여, 상기 착색이 없는 흑백 표시하는 경우 등에 유효하게 사용된다. 추가로, 3 차원의 굴절률을 제어한 것은, 액정 표시 장치의 화면을 경사 방향에서 보았을 때에 생기는 착색도 보상 (방지) 할 수 있어 바람직하다. 원편광판은, 예를 들어 화상이 컬러 표시가 되는 반사형 액정 표시 장치의 화상의 색조를 조정하는 경우 등에 유효하게 사용되고, 또한, 반사 방지의 기능도 갖는다.

편광판과 휘도 향상 필름을 부착시킨 편광판은, 통상 액정셀의 뒷편 사이드에 형성되어 사용된다. 휘도 향상 필름은, 액정 표시 장치 등의 백라이트나 뒷편에서의 반사 등에 의해 자연광이 입사하면 소정 편광축의 직선편광 또는 소정 방향의 원편광을 반사하고, 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것으로, 휘도 향상 필름을 편광판과 적층한 편광판은, 백라이트 등의 광원으로부터의 광을 입사시켜 소정 편광 상태의 투과광을 얻음과 함께, 상기 소정 편광 상태 이외의 광은 투과하지 않고 반사된다. 이 휘도 향상 필름 면에서 반사한 광을 추가로 그 뒤측에 형성된 반사층 등을 사이에 두고 반전시켜 휘도 향상 필름에 재입사시키고, 그 일부 또는 전부를 소정 편광 상태의 광으로서 투과시켜 휘도 향상 필름을 투과하는 광의 증량을 도모함과 함께, 편광자에 흡수시키기 어려운 편광을 공급하여 액정 표시 화상 표시 등에 이용할 수 있는 광량의 증대를 도모함으로써 휘도를 향상시킬 수 있는 것이다.

휘도 향상 필름과 상기 반사층 등의 사이에 확산판을 형성할 수도 있다. 휘도 향상 필름에 의해서 반사된 편광 상태의 광은 상기 반사층 등으로 향하지만, 설치된 확산판은 통과하는 광을 균일하게 확산함과 동시에 편광 상태를 해소하여 비편광 상태가 된다. 즉, 확산판은 편광을 원래의 자연광 상태로 되돌린다. 이 비편광 상태, 즉 자연광 상태의 광이 반사층 등으로 향하고, 반사층 등을 사이에 두고 반사하고, 다시 확산판을 통과하여 휘도 향상 필름에 재입사하는 것을 반복한다. 이와 같이 휘도 향상 필름과 상기 반사층 등의 사이에, 편광을 원래의 자연광 상태로 되돌리는 확산판을 형성함으로써 표시 화면의 밝기를 유지하면서, 동시에 표시 화면의 밝기의 불균일을 적게 하여 균일하고 밝은 화면을 제공할 수 있다. 이러한 확산판을 형성함으로써, 첫회의 입사광은 반사의 반복 횟수가 알맞게 증가하고, 확산판의 확산 기능과 맞물려 균일한 밝은 표시 화면을 제공할 수 있는 것으로 생각된다.

상기 휘도 향상 필름으로서는, 예를 들어 유전체의 다층 박막이나 굴절률 이방성이 상이한 박막 필름의 다층 적층체와 같은, 소정 편광축의 직선편광을 투과하여 다른 광은 반사하는 특성을 나타내는 것 (3M 사 제조, D-BEF 등), 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향 필름이나 그 배향 액정층을 필름 기재 상에 지지한 것 (닛토덴코사 제조, PCF350 이나 Merck 사 제조, Transmax 등) 과 같은, 좌회전 또는 우회전 중 어느 일방의 원편광을 반사하고 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것 등의 적당한 것을 사용할 수 있다.

따라서, 상기한 소정 편광축의 직선편광을 투과시키는 타입의 휘도 향상 필름에서는, 그 투과광을 그대로 편광판에 편광축을 가지런히 하여 입사시킴으로써, 평관판에 의한 흡수 로스를 억제하면서 효율적으로 투과시킬 수 있다. 한편, 콜레스테릭 액정층과 같이 원편광을 투하하는 타입의 휘도 향상 필름에서는, 그대로 편광자에 입사시킬 수도 있지만, 흡수 로스를 억제하는 점에서 그 원편광을 위상차판을 사이에 두고 직선 편광화하여 편광판에 입사시키는 것이 바람직하다. 또, 그 위상차판으로서 1/4 파장판을 사용함으로써 원편광을 직선편광으로 변환할 수 있다.

가시광역 등이 넓은 파장 범위에서 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차판은, 예를 들어 파장 550㎚ 의 담색광에 대하여 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차층과 다른 위상차 특성을 나타내는 위상차층, 예를 들어 1/2 파장판으로서 기능하는 위상차층을 중첩하는 방식 등에 의해 얻을 수 있다. 따라서, 편광판과 휘도 향상 필름 사이에 배치하는 위상차판은, 1 층 또는 2 층 이상의 위상차층으로 이루어지는 것이어도 된다.

또, 콜레스테릭 액정층에 관해서도, 반사 파장이 상이한 것의 조합으로 하여 2 층 또는 3 층 이상 중첩한 배치 구조로 함으로써, 가시광 영역 등이 넓은 파장 범위에서 원편광을 반사하는 것을 얻을 수 있고, 그것에 기초하여 넓은 파장 범위의 투과 원편광을 얻을 수 있다.

또한 편광판은, 상기 편광 분리형 편광판과 같이, 편광판과 2 층 또는 3 층 이상의 광학층을 적층한 것으로 이루어져 있어도 된다. 따라서, 상기 반사형 편광판이나 반투과형 편광판과 위상차판을 조합시킨 반사형 타원편광판이나 반투과형 타원편광판 등이어도 된다.

상기 광학층을 적층한 광학 필름, 편광판은, 액정 표시 장치 등의 제조 과정 에서 순서대로 별개로 적층하는 방식으로도 형성할 수 있지만, 미리 적층하여 광학 필름으로 한 것은, 품질의 안정성이나 조립 작업 등이 우수하고 액정 표시 장치 등의 제조 공정을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 적층에는 점착층 등의 적당한 접착 수단을 이용할 수 있다. 상기 편광판과 다른 광학층의 접착에 있어서, 그들 광학축은 목적으로 하는 위상차 특성 등에 따라 적당한 배치 각도로 할 수 있다.

액정 표시 장치의 형성은, 종래에 준하여 행할 수 있다. 액정 표시 장치는, 일반적으로 필요에 따라 조명 시스템 등의 구성 부품을 적절히 조립하여 구동 회로를 조합하는 것 등에 의해 형성되지만, 본 발명에 있어서 상기 광학 필름을 사용하는 점을 제외하고 특별히 한정되지 않아 종래에 준할 수 있다. 액정셀에 관해서는, 상기 예시한 IPS 모드 외에, 예를 들어 VA 형, π 형 등의 임의의 타입의 것을 사용할 수 있다.

액정 표시 장치는, 조명 시스템 또는 반사판을 사용한 것 등의 적당한 액정 표시 장치를 형성할 수 있다. 나아가서는 액정 표시 장치의 형성에 있어서는, 예를 들어 확산판, 안티글레어층, 반사 방지막, 보호판, 프리즘어레이, 렌즈어레이시트, 광확산판, 백라이트 등의 적당한 부품을 적당한 위치에 1 층 또는 2 층 이상 배치할 수 있다.

이하에, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

투명 보호 필름의 550㎚ 에서의 굴절률 nx, ny, nz 를 자동 복굴절 측정 장치 (오우지 계측기기 주식회사 제조, 자동 복굴절계 KOBRA21ADH) 에 의해 계측하여, 면내 위상차 Re₁, 두께 방향 위상차 Rth 를 산출하였다. 또한, 위상차 필름에 관해서 동일하게 계측하여, Nz, 면내 위상차 Re₂ 를 산출하였다. 액정셀의 550㎚ 에서의 전압 무인가 시의 위상차값은 시너먼트법에 의해 측정하였다.

<산란-2 색성 흡수 복합형 편광판의 제작>

(산란-2 색성 흡수 복합형 편광자)

중합도 2400, 비누화도 98.5% 의 폴리비닐알코올 수지를 용해한 고형분 13 중량% 의 폴리비닐알코올 수용액과, 메소겐기의 양말단에 하나씩 아크릴로일기를 갖는 액정성 단량체 (네마틱 액정 온도 범위가 40∼70℃) 와 글리세린을 폴리비닐알코올:액정성 단량체:글리세린=100:5:15 (중량비) 가 되도록 혼합하고, 액정 온도 범위 이상으로 가열하여 호모믹서에 의해 교반하여 혼합 용액을 얻었다. 당해 혼합 용액 중에 존재하고 있는 기포를 실온 (23℃) 에서 방치함으로써 탈포한 후에, 캐스트법으로 도공하고, 이어서 건조 후에, 백탁된 두께 70㎛ 의 혼합 필름을 얻었다. 이 혼합 필름을 130℃ 에서 10 분간 열처리하였다.

상기 혼합 필름을 30℃ 의 수욕에 침지하여 팽윤시킨 후, 30℃ 의 요오드:요오드화칼륨=1:7 (중량비) 의 수용액 (염색욕:농도 0.32 중량%) 에 침지하면서 약 3 배로 연신하고, 그 후, 50℃ 의 붕산 3 중량% 수용액 (가교욕) 에 침지하면서 총연신 배율이 약 6 배가 되도록 연신한 후, 추가로 50℃ 의 붕산 4 중량% 수용액 (가 교욕) 에 침지하였다. 추가로, 30℃ 의 요오드화칼륨 5 중량% 수용액욕에 10 초간 침지하여 색상 조절을 실시하였다. 이어서 수세하고, 50℃ 에서 4 분간 건조시켜 본 발명의 편광자를 얻었다.

(이방 산란 발현의 확인과 굴절률의 측정)

또한 얻어진 편광자를 편광 현미경으로 관찰한 바, 폴리비닐알코올매트릭스 중에 무수히 분산된 액정성 단량체의 미소 영역이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 액정성 단량체는 연신 방향으로 배향되어 있고, 미소 영역의 연신 방향 (Δn¹ 방향) 의 평균 사이즈는 5∼10㎛ 이었다. 또한, 연신 방향과 직교하는 방향 (Δn² 방향) 의 평균 사이즈는 0.5∼3㎛ 이었다.

매트릭스와 미소 영역의 굴절률에 대해서는, 각각 따로따로 측정하였다. 측정은 20℃ 에서 실시하였다. 우선, 동일 연신 조건으로 연신한 폴리비닐알코올 필름 단독의 굴절률을 아베 굴절계 (측정광 589㎚) 로 측정한 바, 연신 방향 (Δn¹ 방향) 의 굴절률=1.54, Δn² 방향의 굴절률=1.52 이었다. 또한 액정성 단량체의 굴절률 (ne:이상광 굴절률 및 no:상광 굴절률) 을 측정하였다. no 는, 수직 배향 처리를 실시한 고굴절률 유리 상에 액정성 단량체를 배향 도포 형성하고, 아베 굴절계 (측정광 589㎚) 로 측정하였다. 한편, 수평 배향 처리한 액정셀에 액정성 단량체를 주입하고, 자동 복굴절 측정 장치 (오우지 계측기기 주식회사 제조, 자동 복굴절계 KOBRA21ADH) 로 위상차 (Δn×d) 를 측정하고, 또한 별도, 광간섭법에 의해 셀갭 (d) 를 측정하고, 위상차/셀갭으로부터 Δn 을 산출하고, 이 Δn 과 no 의 합을 ne 로 하였다. ne (Δn¹ 방향의 굴절률에 상당)=1.64, no (Δn² 방향의 굴절률에 상당)=1.52 이었다. 따라서, Δn¹=1.64-1.54=0.10, Δn²=1.52-1.52=0.00 으로 산출되었다. 이상으로부터 소망하는 이방 산란이 발현되고 있는 것을 확인할 수 있었다.

(편광판의 제작)

상기 흡수 복합형 편광자의 양면에, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름 (투명 보호 필름: 80㎛) 을, 접착제를 사용하여 적층하였다. TAC 필름은, 면내 위상차 Re₁: 4㎚, 두께 방향 위상차 Rth: 50㎚ 이었다.

실시예 1

(광학 필름)

폴리카보네이트 필름을 열수축성 필름의 접착하에 150℃ 에서 연신 처리함으로써, 두께 45㎛, 면내 위상차 Re₂ 가 140㎚, Nz=0.5 인 위상차 필름을 얻었다. 이 위상차 필름과 상기 흡수 복합형 편광판을, 위상차 필름의 지상축과 편광판의 흡수축이 직교 상태가 되도록 아크릴계 점착제를 사용하여 적층하고, 광학 필름을 제작하였다.

(액정 표시 장치)

550㎚ 에서의 위상차값이 280㎚ 인 IPS 모드의 액정셀을 사용하여, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 광학 필름의 위상차 필름측을, IPS 모드의 액정셀의 광입사측 의 면이 되도록 아크릴계 점착제로 적층하였다. 한편, 액정셀의 반대측의 면에는 상기에서 제작한 흡수 복합형 편광판을 아크릴계 점착제로 적층하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 입사측의 편광판 (광학 필름) 의 흡수축과 액정셀 내의 액정이 갖는 이상광 굴절률 방향을 직교가 되도록 적층하였다. 위상차 필름 (광학 필름) 의 지상축은 시인측 편광판의 흡수축과 평행하게 되었다. 입사측 편광판 (광학 필름) 의 흡수축과 시인측 편광판의 흡수축은 직교 상태로 하였다. 액정셀의 550㎚ 에서의 전압 무인가시의 위상차값은, 세날몬법에 의해 측정하였다.

실시예 2

(광학 필름)

폴리카보네이트 필름을 열수축성 필름의 접착하에 150℃ 에서 연신 처리함으로써, 두께 45㎛, 면내 위상차 Re₂ 가 140㎚, Nz=0.3 인 위상차 필름을 얻었다. 이 위상차 필름과 실시예 1 에서 사용한 것과 동일한 상기 흡수 복합형 편광판을, 위상차 필름의 지상축과 편광판의 흡수축이 직교 상태가 되도록 아크릴계 점착제를 사용하여 적층하고, 광학 필름을 제작하였다.

(액정 표시 장치)

550㎚ 에서의 위상차값이 280㎚ 인 IPS 모드의 액정셀을 사용하여, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 광학 필름의 위상차 필름측을, IPS 모드의 액정셀의 시인측의 면이 되도록 아크릴계 점착제로 적층하였다. 한편, 액정셀의 반대측의 면에는 상기에서 제작한 흡수 복합형 편광판을 아크릴계 점착제로 적층하여 액정 표시 장 치를 제작하였다. 입사측의 편광판 (광학 필름) 의 흡수축과 액정셀 내의 액정이 갖는 이상광 굴절률 방향을 직교가 되도록 적층하였다. 위상차 필름 (광학 필름) 의 지상축은 입사측 편광판의 흡수축과 평행하게 되었다. 시인측 편광판 (광학 필름) 의 흡수축과 입사측 편광판의 흡수축은 직교 상태로 하였다.

실시예 3

550㎚ 에서의 위상차값이 280㎚ 인 IPS 모드의 액정셀을 사용하여, 실시예 1 에서 사용한 광학 필름의 위상차 필름측을, 도 3 에 나타내는 바와 같이, IPS 모드의 액정셀의 시인측의 면이 되도록 점착제로 적층하였다. 한편, 액정셀의 반대측의 면에는 시판되는 편광판 (NPF-SEG1425DU, 닛토덴코사 제조) 을 아크릴계 점착제로 적층하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 입사측의 편광판 (광학 필름) 의 흡수축과 액정셀 내의 액정이 갖는 이상광 굴절률 방향을 직교가 되도록 적층하였다. 위상차 필름 (광학 필름) 의 지상축은 시인측 편광판의 흡수축과 평행하게 되었다. 입사측 편광판 (광학 필름) 의 흡수축과 입사측 편광판의 흡수축은 직교 상태로 하였다.

비교예 1

(광학 필름)

산란-2 색성 흡수 복합형 편광자의 제작에 있어서, 액정성 단량체를 사용하지 않은 것 이외에는 동일한 조작에 의해 편광자를 제작하였다. 당해 편광자를 사용하여, 상기 동일한 조작에 의해 편광판을 제작하였다. 또한 당해 편광판을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 광학 필름을 얻었다.

(액정 표시 장치)

실시예 1 에 있어서, 광학 필름으로서 상기에서 제작한 광학 필름을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다.

비교예 2

(액정 표시 장치)

실시예 1 에서 제작한 흡수 복합형 편광자를, 실시예 1 과 동일한 IPS 모드의 액정셀의 양면에 점착제로 적층하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 또한, 액정셀의 양면에 배치한 편광판은 흡수축이 서로 직교하도록 배치하였다.

비교예 3

(광학 필름)

폴리카보네이트 필름을 150℃ 에서 연신 처리함으로써, 두께 50㎛, 면내 위상차 Re₂ 가 140㎚, Nz=1 인 위상차 필름을 얻었다. 이 위상차 필름과 상기 흡수 복합형 편광자를, 위상차 필름의 지상축과 편광판의 흡수축이 직교 상태가 되도록 아크릴계 점착제를 사용하여 적층하고, 광학 필름을 제작하였다.

(액정 표시 장치)

실시예 1 에 있어서, 광학 필름으로서 상기에서 제작한 광학 필름을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작했다.

(광학 특성 평가)

실시예 1 및 비교예 1 에서 사용한 편광판의 광학 특성을, 적분구를 갖는 분 광 광도계 (히타치 제작소 제조의 U-4100) 로 측정하였다. 각 직선편광에 대한 투과율은 글랜 톰슨 프리즘 편광자를 통해서 얻어진 완전 편광을 100% 로 하여 측정하였다. 또, 투과율은, CIE1931 표색계에 기초하여 산출한, 시감도 보정한 Y 값으로 나타내었다. k₁ 은 최대 투과율 방향의 직선편광의 투과율, k₂ 는 그 직교 방향의 직선편광의 투과율을 나타낸다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

편광도 P 는, P={(k₁-k₂)/(k₁+k₂)}×100 으로 산출하였다. 단체 투과율 T 는, T=(k₁+k₂)/2 로 산출하였다.

또한, 실시예 1 및 비교예 1 에서 사용한 편광자에 대해서는 편광 흡광 스펙트럼의 측정을 글랜 톰슨 프리즘을 구비한 분광 광도계 ((주)히타치 제작소 제조, U4100) 에 의해 실시하였다. 실시예 1 및 비교예 1 에서 사용한 편광자의 편광 흡광 스펙트럼을 도 5 에 나타낸다. 도 5(a) 의 「MD 편광」 은, 연신축과 평행한 진동면을 갖는 편광을 입사한 경우의 편광 흡광 스펙트럼, 도 5(b) 의 「TD 편광」 은, 연신축에 수직한 진동면을 갖는 편광을 입사한 경우의 편광 흡광 스펙트럼이다.

TD 편광 (=편광자의 투과축) 에 대해서는, 실시예 1 및 비교예 1 의 편광자의 흡광도는 가시역 전역에서 거의 동등한 것에 대해, MD 편광 (=편광자의 흡수+산란축) 에 대해서는 실시예 1 의 편광자의 흡광도가 비교예 1 의 편광자의 흡광도를 상회하였다. 특히 단파장측에 있어서 상회하였다. 즉, 실시예 1 의 편광자의 편광 성능이 비교예 1 의 편광자를 상회한 것을 나타낸다. 실시예 1 과 비 교예 1 에서는 연신, 염색 등의 조건은 모두 동등하기 때문에, 요오드계 흡광체의 배향도도 동등하다고 생각된다. 그러므로, 실시예 1 의 편광자의 MD 편광에서의 흡광도의 상승은, 상기 기술한 바와 같이, 요오드에 의한 흡수에 이방 산란의 효과가 첨가된 것에 의한 효과에 의해 편광 성능이 향상된 것을 나타내는 것이다.

헤이즈값은, 최대 투과율 방향의 직선편광에 대한 헤이즈값 및 흡수 방향 (그 직교 방향) 의 직선편광에 대한 헤이즈값을 측정하였다. 헤이즈값의 측정은, JIS K 7136 (플라스틱-투명 재료의 헤이즈를 구하는 방법) 에 따라서, 헤이즈미터 (무라카미 색채 연구소 제작의 HM-150) 를 사용하여, 시판되는 편광판 (닛토덴코사 제조 NPF-SEG1224DU: 단체 투과율 43%, 편광도 99.96%) 을 샘플의 측정광의 입사면측에 배치하고, 시판되는 편광판과 샘플 (편광판) 의 연신 방향을 직교시켜 측정하였을 때의 헤이즈값을 나타낸다. 단, 시판되는 헤이즈미터의 광원에서는 직교시의 광량이 검출기의 감도 한계 이하로 되기 때문에, 별도로 형성한 고광강도의 할로겐 램프의 광을 광파이버를 사용하여 입광시키고, 검출 감도 내로 한 후, 수동으로 셔터를 개폐하여 헤이즈값을 산출하였다.

편광자	직선 편광의 투과율 (%)		단체 투과율 (%)	편광도 (%)	헤이즈값 (%)
	최대 투과 방향 (k1)	직교 방향 (k2)			최대 투과 방향	직교 방향
실시예 1	87.00	0.035	43.53	99.92	1.8	82.0
비교예 1	87.00	0.043	43.52	99.00	0.3	0.2

상기 표 1 에 나타내는 바와 같이, 실시예와 비교예의 편광판에서는, 대략 단체 투과율, 편광도 등의 편광 특성은 양호하다. 그러나, 실시예에서 사용한 편광판에서는, 요오드계 흡광체를 함유하는 투광성의 수용성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 편광자를 사용하고 있기 때문에, 통상의 편광자를 사용하고 있는 비교예의 편광판보다, 직교시의 투과율의 헤이즈값이 높고 편차에 의한 불균일이 산란에 의해 은폐되고 확인할 수 없게 되는 것을 알 수 있다.

실시예, 비교예에서 얻어진 액정 표시 장치에 대해서 하기 평가를 실시하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.

70°콘트라스트비: 액정 표시 장치를 백라이트 상에 배치하고, 연직 상방향 및 직교하는 편광판의 광축에 대한 방위 방향 45°에 있어서 법선 방향에서 경사 70°방향의 콘트라스트비를, ELDIM 사 제조 EZcontrast 를 사용하여 측정하였다.

불균일: 육안으로 불균일을 확인할 수 있는 레벨을「×」, 육안으로 불균일을 확인할 수 없는 레벨을「○」라고 하였다.

	연직 상방 콘트라스트	70°콘트라스트	불균일
실시예 1	350	55	○
실시예 2	330	50	○
실시예 3	390	50	○
비교예 1	400	50	×
비교예 2	290	12	○
비교예 3	300	15	○

표 2 의 결과로부터, 비교예에 비교하여, 실시예에서는 투과율의 편차에 의한 불균일이 산란에 의해 은폐되고, 또한 우수한 콘트라스트비가 얻어져 시인성이 향상됨을 알 수 있다.

본 발명의 산란-2 색성 흡수 복합형 편광자의 구조와 유사한 편광자로서, 일본 특허공개공보 2002-207118호에는, 수지 매트릭스 중에 액정성 복굴절 재료와 흡수 2 색성 재료의 혼합상을 분산시킨 것이 개시되어 있다. 그 효과는 본 발명과 동일 종류인 것이다. 그러나, 일본 특허공개공보 2002-207118호와 같이 분산상에 흡수 2 색성 재료가 존재하고 있는 경우에 비교하여, 본 발명과 같이 매트릭스층에 흡수 2 색성 재료가 존재하는 편이, 산란된 편광이 흡수층을 통과하지만 광로 길이가 길어지므로, 보다 산란된 광을 흡수할 수 있다. 따라서, 본 발명 쪽이 편광 성능 향상의 효과가 훨씬 높다. 또한, 제조 공정이 간단하다.

또한, 일본 특허공개공보 2000-506990호에는, 연속상 또는 분산상 중 어느 하나에 2 색성 염료가 첨가된 광학체가 개시되어 있지만, 본 발명은 흡수 복합형 편광자를 특정 위상차 필름에 적층시키는 점에 특징이 있고, 또한 IPS 모드의 액정셀에 적용한 경우에 특징에 있다. 특히, 흡수 복합형 편광자의 2 색성 흡수 재료로서 요오드를 사용하는 경우에 바람직하다. 2 색성 염료가 아니라 요오드를 사용하는 경우에는 이하의 이점이 있다. (1) 요오드에 의해서 발현하는 흡수 2 색성은 2 색성 염료보다 높다. 따라서, 얻어지는 편광자에 편광 특성도 요오드를 사용한 편이 높아진다. (2) 요오드는, 연속상 (매트릭스상) 으로 첨가되기 전에는 흡수 2 색성을 나타내지 않고, 매트릭스에 분산된 후, 연신함으로써 2 색성을 나타내는 요오드계 흡광체가 형성된다. 이 점은 연속상으로 첨가되기 전부터 2 색성을 갖고 있는 2 색성 염료와 상이한 점이다. 즉, 요오드는 매트릭스로 분산될 때에는, 요오드 그대로이다. 이 경우, 매트릭스로의 확산성은 일반적으로 2 색성 염료에 비교하여 훨씬 좋다. 결과적으로, 요오드계 흡광체는 2 색성 염료보다 필름의 구석구석까지 분산된다. 따라서, 산란 이방성에 의한 광로 길이 증대 효과를 최대한 활용할 수 있어 편광 기능이 증대한다.

또한, 일본 특허공개공보 2000-506990호에 기재된 발명의 배경에는, Aphonin 에 의해서, 액정 액적을 폴리머 매트릭스 중에 배치하여 이루어지는 연신 필름의 광학 특성에 대해서 기재되어 있는 것이 서술되어 있다. 그러나, Aphonin 들은 2 색성 염료를 사용하지 않고 매트릭스상과 분산상 (액정 성분) 으로 이루어지는 광학 필름에 언급한 것으로서, 액정 성분은 액정 폴리머 또는 액정 모노머의 중합물이 아니기 때문에, 당해 필름 중의 액정 성분의 복굴절은 전형적으로 온도에 의존하고 민감하다. 한편, 본 발명은 요오드계 흡광체를 함유하는 투광성의 수용성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 편광자를 제공하는 것으로서, 나아가서 본 발명의 액정성 재료는 액정 폴리머로는 액정 온도 범위에서 배향시킨 후, 실온으로 냉각하여 배향이 고정되고, 액정 모노머로는 동일하게 배향시킨 후, 자외선 경화 등에 의해 배향이 고정되는 것으로서, 액정성 재료에 의해 형성된 미소 영역의 복굴절은 온도에 의해서 변화되는 것이 아니다.

본 발명의 광학 필름은, 이른바 IPS 모드에 의해 동작하는 액정 표시 장치에 적합하고, 특히 투과형 액정 표시 장치에 적합하다.

Claims (20)

1. 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교 또는 평행하게 되도록 적층한 광학 필름에 있어서,

   상기 편광판이, 2 색성 흡수 재료를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 산란-2 색성 흡수 복합형 편광자의 양면에 투명 보호 필름을 적층하여 이루어지고, 당해 투명 보호 필름 면내의 면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx₁, ny₁, nz₁, 필름의 두께 d₁ (㎚) 로 한 경우에,

   면내 위상차 Re₁=(nx₁-ny₁)×d₁ 이 10㎚ 이하이고,

   또한 두께 방향 위상차 Rth={(nx₁+ny₁)/2-nz₁}×d₁ 이 30∼100㎚ 이고,

   상기 위상차 필름이, 당해 필름 면내의 면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx₂, ny₂, nz₂, 필름의 두께 d₂ (㎚) 로 한 경우에,

   Nz=(nx₂-nz₂)/(nx₂-ny₂) 로 표시되는 Nz 값이 0.1∼0.8 을 만족하고,

   또한 면내 위상차 Re₂=(nx₂-ny₂)×d₂ 가 60∼300㎚ 인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 광학 필름.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡수 복합형 편광자의 미소 영역은, 배향된 복굴절 재료에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 복굴절 재료는 적어도 배향 처리 시점에서 액정성을 나타내는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 흡수 복합형 편광자의 미소 영역의 복굴절이 0.02 이상인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 흡수 복합형 편광자의 미소 영역을 형성하는 복굴절 재료와, 상기 투광성 수지의 각 광축 방향에 대한 굴절률 차는,

   최대값을 나타내는 축 방향에 있어서의 굴절률 차 (Δn¹) 가 0.03 이상이고,

   또한 Δn¹ 방향과 직교하는 2 방향의 축 방향에 있어서의 굴절률 차 (Δn²) 가, 상기 Δn¹ 의 50% 이하인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 흡수 복합형 편광자의 2 색성 흡수 재료는, 그 흡수축이 Δn¹ 방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡수 복합형 편광자로서 사용되는 필름이, 연신에 의해 제조된 것임을 특징으로 하는 광학 필름.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 흡수 복합형 편광자의 미소 영역은 Δn² 방향의 길이가 0.05∼500㎛ 인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 위상차 필름이 투명한 폴리머 필름의 연신 필름인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 흡수 복합형 편광자와 위상차 필름이 아크릴계 투명 점착제를 개재하여 고정 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 흡수 복합형 편광자는, 투과 방향의 직선편광에 대한 투과율이 80% 이상이고, 또한 헤이즈값이 30% 이하이고, 흡수 방향의 직선편광에 대한 헤이즈값이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
12. 제 1 항에 있어서,

    IPS 모드의 액정셀을 사용한 IPS 모드 액정 표시 장치에 적용하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
13. 제 12 항에 있어서,

    550㎚ 에서의 위상차값이 전압 무인가 시에 230∼360㎚ 인 IPS 모드의 액정셀을 사용한 IPS 모드 액정 표시 장치에 적용하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
14. 액정층을 협지하는 한 쌍의 기판으로 이루어지는 IPS 모드로써 구동되는 액정셀과, 당해 액정셀의 양측에 직교 상태로 배치되는 한 쌍의 편광판을 갖는 투과형 액정 표시 장치에 있어서,

    적어도 일방의 편광판으로서, 제 12 항에 기재된 광학 필름을, 당해 광학 필름의 위상차 필름측이 액정셀측이 되도록 배치한 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    시인측의 셀기판에는 제 12 항에 기재된 광학 필름이 배치되어 있고,

    무인가 상태에서 액정셀 내의 액정 물질의 이상광 굴절률 방향과 입사측의 편광판의 흡수축이 평행 상태에 있는 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시 장치.
16. 제 14 항에 있어서,

    입사측의 셀기판에는 제 12 항에 기재된 광학 필름이 배치되어 있고,

    무인가 상태에서 액정셀 내의 액정 물질의 이상광 굴절률 방향과 상기 광학 필름의 편광판의 흡수축이 직교 상태에 있는 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시 장치.
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,

    상기 광학 필름은 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교하도록 적층되는 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시 장치.
18. 제 14 항에 있어서,

    시인측 및 입사측의 셀기판에는 제 12 항에 기재된 광학 필름이 배치되어 있고,

    무인가 상태에서 액정셀 내의 액정 물질의 이상광 굴절률 방향과 입사측의 상기 광학 필름의 편광판의 흡수축이 평행 상태에 있는 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시 장치.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 광학 필름은, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 평행하게 되도록 적층되는 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시 장치.
20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,

    입사측의 셀기판에 배치된 광학 필름의 위상차 필름의 면내 위상차 Re₂ 가, 시인측의 셀기판에 배치된 광학 필름의 위상차 필름의 면내 위상차 Re₂ 보다도 작은 것을 특징으로 하는 투과형 액정 표시 장치.

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