KR100717563B1

KR100717563B1 - Ｉｐｓ 모드 액정표시장치

Info

Publication number: KR100717563B1
Application number: KR1020050020822A
Authority: KR
Inventors: 슈우지 야노; 마사유키 가와이
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-03-12
Publication date: 2007-05-15
Anticipated expiration: 2025-03-12
Also published as: CN100371804C; TWI268372B; US7586569B2; CN101135812A; TW200535471A; KR20060044332A; CN1673831A; US20050213012A1; CN100480816C

Abstract

본 발명의 목적은 편광판과 위상차 필름을 적층한 광학필름을 사용한, 넓은 범위에서 높은 콘트라스트비를 갖는 보기 쉬운 표시를 실현할 수 있는 IPS 모드 액정표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 IPS 모드 액정표시장치에는, 액정셀의 한쪽에, 투명보호필름의 면내 위상차 Re 가 10㎚ 이하, 두께 방향 위상차 Rth 가 30∼100㎚ 인 것을 사용한 편광판과, Nz 값이 0.3∼0.7, 면내 위상차 Re₁ 이 200∼300㎚ 인 위상차 필름을 사용한 광학필름 (F1) 이 배치되어 있고, 다른 한쪽에 상기 동일한 편광판과 Nz 값이 0.9∼1.2, 면내 위상차 Re₂ 가 150∼280㎚ 인 위상차 필름을 사용한 광학필름 (F2) 이 배치되어 있으며, 또한, 광학필름 (F1) 과 광학필름 (F2) 은 각각의 편광판의 흡수축이 직교 상태가 되어 모두 위상차 필름측이 액정셀측이 되도록 배치되어 있다.

IPS 모드 액정표시장치

Description

ＩＰＳ 모드 액정표시장치{IPS MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1 은 본 발명의 IPS 모드 액정표시장치에 사용하는 광학필름 (F1) 의 단면도 및 개념도의 일례.

도 2 는 본 발명의 IPS 모드 액정표시장치에 사용하는 광학필름 (F2) 의 단면도 및 개념도의 일례.

도 3 은 본 발명의 IPS 모드 액정표시장치에 사용하는 광학필름 (F3) 의 단면도 및 개념도의 일례.

도 4 는 본 발명의 IPS 모드 액정표시장치 (1) 의 개념도의 일례.

도 5 는 본 발명의 IPS 모드 액정표시장치 (1) 의 개념도의 일례.

도 6 은 본 발명의 IPS 모드 액정표시장치 (2) 의 개념도의 일례.

도 7 은 본 발명의 IPS 모드 액정표시장치 (2) 의 개념도의 일례.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 편광판 1a : 편광자

1 b : 투명보호필름 21 : 위상차 필름

22 : 위상차 필름 23 : 위상차 필름

F1 : 광학필름 F2 : 광학필름

F3 : 광학필름 3 : IPS 모드 액정셀

본 발명은 편광판과 위상차 필름을 적층한 광학필름을 사용한, 이른바 IPS 모드로 동작하는 IPS 모드 액정표시장치에 관한 것이다.

종래부터 액정표시장치로는, 양 (正) 의 유전율 이방성을 갖는 액정을, 서로 대향하는 기판 사이에 비틀어 수평 배향한 이른바 TN 모드의 액정표시장치가 주로 사용되고 있다. 그러나, TN 모드에서는 그 구동특성상 흑표시를 하려고 해도 기판 근방의 액정분자에 의해 복굴절이 발생한 결과 광누설이 생겨, 완전한 흑표시를 하는 것이 곤란하였다. 이에 반하여, IPS 모드의 액정표시장치는 비구동 상태에서 액정분자가 기판면에 대하여 대략 평행한 호모지니어스 배향을 갖기 때문에, 광은 액정층을 그 편광면을 거의 변화시키지 않고 통과하며, 그 결과 기판의 상하에 편광판을 배치함으로써 비구동 상태에서 거의 완전한 흑색표시가 가능하다.

그러나, IPS 모드에서는 패널 법선 방향에서는 거의 완전한 흑색표시를 할 수 있지만, 법선 방향으로부터 시프트된 방향에서 패널을 관찰하는 경우, 액정셀의 상하에 배치하는 편광판의 광축 방향으로부터 시프트된 방향에서는 편광판의 특성상 불가피한 광누설이 발생한 결과, 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다. 즉, 일반적으로 사용되고 있는 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 보호필름으로 사용한 편광판에서는, TAC 필름이 갖는 복굴절성에 의해 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다.

이 문제를 해결하기 위해서, 경사 방향에서 관찰한 경우에 발생하는 편광판의 기하학적인 축의 시프트를 위상차 필름으로 보상한 편광판이 사용되고 있다 (예를 들어 특허문헌 1, 특허문헌 2 참조). 상기 특허문헌 1, 2 에 기재된 편광판에서는 편광자의 보호필름으로서 위상차 필름이 사용되고 있다. 그러나, 특허문헌 1, 특허문헌 2 에 기재된 위상차 필름에서는 IPS 모드의 액정표시장치의 충분한 광시야각을 실현하기 어렵다.

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 평4-305602호

[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 평4-371903호

본 발명은, 편광판과 위상차 필름을 적층한 광학 필름을 사용한, 넓은 범위에서 높은 콘트라스트비를 갖는 보기 쉬운 표시를 실현할 수 있는 IPS 모드 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과 이하에 나타내는 IPS 모드 액정표시장치를 찾아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉 본 발명은, 액정층을 협지하는 한 쌍의 기판으로 이루어지는 IPS 모드로 구동되는 액정셀 및 백라이트를 갖는 IPS 모드 액정표시장치로서,

상기 액정셀의 한쪽 셀 기판에는, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교 또는 평행해지도록 적층한 광학필름 (F1) 으로서,

상기 편광판은 편광자의 양면에 투명보호필름을 적층하여 이루어지고, 그 투 명보호필름 면내의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하며, 각각의 축 방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx, ny, nz, 필름의 두께를 d(㎚) 로 한 경우에,

면내 위상차 Re = (nx-ny) ×d 가 10㎚ 이하이고,

또한, 두께 방향 위상차 Rth = {(nx+ny)/2-nz} ×d 가 30∼100㎚ 이고,

상기 위상차 필름은, 해당 필름 면내의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하며, 각각의 축 방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx₁, ny₁, nz₁, 필름의 두께를 d₁(㎚) 로 한 경우에,

Nz = (nx₁-nz₁)/(nx₁-ny₁) 로 나타내는 Nz 값이 0.3∼0.7 을 만족하고,

또한, 면내 위상차 Re₁= (nx₁-ny₁) ×d₁ 이 200∼300㎚ 인, 광학필름 (F1) 이 배치되어 있고,

상기 액정셀의 다른 한쪽 셀 기판에는, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 평행해지도록 적층한 광학필름 (F2) 으로서,

상기 편광판은 편광자의 양면에 투명보호필름을 적층하여 이루어지고, 그 투명보호필름 면내의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하며, 각각의 축 방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx, ny, nz, 필름의 두께를 d(㎚) 로 한 경우에,

면내 위상차 Re = (nx-ny) ×d 가 10㎚ 이하이고,

상기 위상차 필름은, 해당 필름 면내의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하며, 각각의 축 방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx₂, ny₂, nz₂, 필름의 두께를 d₂(㎚) 로 한 경우에,

Nz = (nx₂-nz₂)/(nx₂-ny₂) 로 나타내는 Nz 값이 0.9∼1.2 를 만족하고,

또한, 면내 위상차 Re₂ = (nx₂-ny₂) ×d₂ 가 150∼280㎚ 인, 광학필름 (F2) 이 배치되어 있고,

또한, 광학필름 (F1) 과 광학필름 (F2) 은 각각의 편광판의 흡수축이 직교 상태가 되어 모두 위상차 필름측이 액정셀측이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시장치 (1) 에 관한 것이다.

상기 광학필름 (F1) 및 광학필름 (F2) 은 상기 소정 위상차값의 보호필름을 갖는 편광판을 크로스니콜 상태로 배치한 경우에, 광축으로부터 시프트된 방향에서의 광누설을 상기 특정한 위상차 필름에 의해 해소할 수 있어, IPS 모드의 액정표시장치에 적합하게 사용된다. 특히 액정층의 경사 방향에서의 콘트라스트 저하를 보상하는 기능을 갖는다. 상기 광학필름 (F1) 은 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교 또는 평행해지도록 적층되어 있다. 또한, 광학필름 (F2) 은 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 평행해지도록 적층되어 있다.

상기 본 발명의 IPS 모드의 액정표시장치 (1) 에서는, 액정셀의 한쪽에 광학필름 (F1) 을, 다른 한쪽에 광학필름 (F2) 을 배치함으로써, IPS 모드의 액정표시장치에서 종래 발생하고 있던 흑표시시의 광누설을 저감시킬 수 있다. 이러한 IPS 모드의 액정표시장치는 전체 방향에서 높은 콘트라스트비를 가져 넓은 시야각으로 보기 쉬운 표시를 실현할 수 있다.

상기 광학필름 (F1) 및 광학필름 (F2) 에 사용하는 편광판의 투명보호필름은 면내 위상차 Re 가 10㎚ 이하, 보다 바람직하게는 6㎚ 이하이고, 또한, 두께 방향 위상차 Rth 는 30∼100㎚, 바람직하게는 30∼60㎚ 이다. 상기 광학필름 (F1) 및 광학필름 (F2) 은, 편광자의 투명보호필름으로서 이러한 위상차를 갖는 것에 반하여, 위상차 필름에 의해 높은 보상효과를 얻는다. 투명보호필름의 두께 d 는특별히 제한되지 않지만 일반적으로는 500㎛ 이하이고, 1∼300㎛ 가 바람직하다. 특히 5∼200㎛ 으로 하는 것이 바람직하다.

광학필름 (F1) 에 사용하는 위상차 필름은 상기 Nz 값이 0.3∼0.7 이고, 또한, 면내 위상차 Re₁ 이 200∼300㎚ 이다. Nz 값은 보상기능을 높이는 점에서 0.4 이상, 나아가서는 0.45 이상인 것이 바람직하다. 한편, Nz 값은 0.6 이하, 나아가서는 0.55 이하인 것이 바람직하다. 면내 위상차 Re₁ 은 보상기능을 높이는 점에서 240㎚ 이상, 270㎚ 이하인 것이 바람직하다.

광학필름 (F2) 에 사용하는 위상차 필름은 상기 Nz 값이 0.9∼1.2 이고, 또한, 면내 위상차 Re₂ 가 150∼280㎚ 이다. Nz 값은 보상기능을 높이는 점에서 0.95 이상, 나아가서는 0.98 이상인 것이 바람직하다. 한편, Nz 값은 1.1 이하, 나아가서는 1.05 이하인 것이 바람직하다. 면내 위상차 Re₂ 는 보상기능을 높이는 점에서 160nm 이상, 180㎚ 이상인 것이 바람직하며, 또한 250㎚ 이하인 것 이 바람직하다.

상기 IPS 모드 액정표시장치 (1) 는, IPS 모드로 구동되는 액정셀로서, 550㎚ 에서의 위상차값이 전압 무인가시에 230∼400㎚ 인 IPS 모드의 액정셀에 적용하는 것이 바람직하다.

IPS 모드의 액정셀을 구성하는 재료는 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상 사용되는 것을 적절히 사용할 수 있지만, 액정셀의 550㎚ 에서의 위상차값이 전압 무인가시에 230∼400㎚ 인 것에 적용하는 것이 위상차 필름에 의한 보상기능을 바람직하게 부여할 수 있는 점에서 적합하다. 상기 액정셀의 550㎚ 에서의 위상차값은 전압 무인가시에, 보다 바람직하게는 230∼400㎚, 보다 바람직하게는 270∼360㎚, 더욱 바람직하게는 270∼310㎚ 이다. 또한, 액정셀의 상기 위상차값과, 광학필름 (F2) 의 위상차 필름의 위상차값의 합은, 본 발명에서 위상차를 측정하는, 가시광의 중심적인 파장과 동일한 파장 (550nm) 또는 0nm 에 근접할수록, 경사진 방향에서의 콘트라스트의 저하를 보상하는 점에서 바람직하다.

상기 IPS 모드 액정표시장치 (1) 는, 상기 광학필름 (F1) 이 시인측의 셀 기판에 배치되어 있고, 상기 광학필름 (F2) 이 백라이트로부터의 광입사측의 셀 기판에 배치되어 있고,

전압 무인가시에 액정셀 내 액정물질의 이상 광굴절률 방향과 입사측의 상기 광학필름 (F2) 편광판의 흡수축이 평행 상태에 있는 것이 바람직하다. 상기 배치로 하면, 액정셀내의 액정물질의 이상 광굴절률 방향과, 광학필름 (F2) 의 위상차 필름의 지상축은 평행상태에 있기 때문에, 액정셀의 상기 위상차값과, 광학필 름 (F2) 의 위상차 필름의 위상차값의 합은 각각의 위상차값의 합으로서 나타난다. 이러한 각각의 위상차값의 합은 550nm 근접할수록, 경사진 방향에서의 콘트라스트의 저하를 보상할 수 있는 점에서 바람직하다. 이러한 각각의 위상차값의 합은 550nm ±40nm 인 것이 바람직하며, 550nm ±30nm 인 것이 보다 바람직하며, 550nm ±20nm 인 것이 특히 바람직하다.

상기 IPS 모드 액정표시장치 (1) 는, 상기 광학필름 (F2) 이 시인측의 셀 기판에 배치되어 있고, 상기 광학필름 (F1) 이 백라이트로부터의 광입사측의 셀 기판에 배치되어 있고,

전압 무인가시에 액정셀 내 액정물질의 이상 광굴절률 방향과 입사측의 상기 광학필름 (F1) 편광판의 흡수축이 직교 상태에 있는 것이 바람직하다. 상기 배치로 하면, 액정셀내의 액정물질의 이상 광굴절률 방향과, 광학필름 (F2) 의 위상차 필름의 지상축은 평행상태에 있기 때문에, 액정셀의 상기 위상차값과, 광학필름 (F2) 의 위상차 필름의 위상차값의 합은 각각의 위상차값의 합으로서 나타난다. 이러한 각각의 위상차값의 합은 550nm 에 근접할수록 경사진 방향에서의 콘트라스트의 저하를 보상할 수 있는 점에서 바람직하다. 이러한 각각의 위상차값의 합은 550nm ±40nm 인 것이 바람직하며, 550nm ±30nm 인 것이 더욱 바람직하며, 550nm ±20nm 인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명은, 액정층을 협지하는 한 쌍의 기판으로 이루어지는 IPS 모드로 구동되는 액정셀 및 백라이트를 갖는 IPS 모드 액정표시장치로서,

상기 액정셀의 한쪽 셀 기판에는, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축 이 직교 또는 평행해지도록 적층한 광학필름 (F1) 으로서,

면내 위상차 Re = (nx-ny) ×d 가 10㎚ 이하이고,

상기 액정셀의 다른 한쪽 셀 기판에는, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교가 되도록 적층한 광학필름 (F3) 으로서,

면내 위상차 Re = (nx-ny) ×d 가 10㎚ 이하이고,

상기 위상차 필름은, 해당 필름 면내의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하며, 각각의 축 방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx₃, ny₃, nz₃, 필름의 두께를 d₃(㎚) 으로 한 경우에,

Nz = (nx₃-nz₃)/(nx₃-ny₃) 로 나타내는 Nz 값이 -0.15∼0.15 를 만족하고,

또한, 면내 위상차 Re₃ = (nx₃-ny₃) ×d₃ 이 230∼400㎚ 인, 광학필름 (F3) 이 배치되어 있고,

또한, 광학필름 (F1) 과 광학필름 (F3) 은 각각의 편광판의 흡수축이 직교 상태가 되어 모두 위상차 필름측이 액정셀측이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시장치 (2) 에 관한 것이다.

상기 광학필름 (F1) 및 광학필름 (F3) 은 상기 소정 위상차값의 보호필름을 갖는 편광판을 크로스니콜 상태로 배치한 경우에, 광축으로부터 시프트된 방향에서의 광누설을 상기 특정한 위상차 필름에 의해 해소할 수 있어, IPS 모드의 액정표시장치에 적합하게 사용된다. 특히 액정층의 경사 방향에서의 콘트라스트의 저하를 보상하는 기능을 갖는다. 상기 광학필름 (F1) 은 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교 또는 평행해지도록 적층되어 있다. 또한, 광학필름 (F3) 은 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교가 되도록 적층되어 있다.

상기 본 발명의 IPS 모드의 액정표시장치 (2) 에서는, 액정셀의 한쪽에 광학 필름 (F1) 을, 다른 한쪽에 광학필름 (F3) 을 배치함으로써, IPS 모드의 액정표시장치에서 종래 발생하고 있던 흑표시시의 광누설을 저감시킬 수 있다. 이러한 IPS 모드의 액정표시장치는 전체 방향에서 높은 콘트라스트비를 가져 넓은 시야각으로 보기 쉬운 표시를 실현할 수 있다.

상기 광학필름 (F1) 및 광학필름 (F3) 에 사용하는 편광판의 투명보호필름은, 상기 IPS 모드 액정표시장치 (1) 에서 사용한 것과 동일한 위상차값, 두께를 갖는 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 광학필름 (F1) 에 사용하는 위상차 필름은 상기 IPS 모드 액정표시장치 (1) 에서 사용한 것과 동일한 Nz 값, 위상차값을 갖는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

광학필름 (F3) 에 사용하는 위상차 필름은 상기 Nz 값이 -0.15∼0.15 이고, 또한, 면내 위상차 Re₃ 이 230∼400㎚ 이다. Nz 값은 보상기능을 높이는 점에서 -0.1 이상, 나아가서는 -0.05 이상인 것이 바람직하다. 한편, Nz 값은 0.1 이하, 나아가서는 0.05 이하인 것이 바람직하다. 면내 위상차 Re₃ 은 보상기능을 높이는 점에서 270㎚ 이상인 것이 바람직하며, 그리고 360㎚ 이하인 것이 바람직하며, 320㎚ 이하인 것이 바람직하다.

상기 IPS 모드 액정표시장치 (2) 는, IPS 모드로 구동되는 액정셀로서, IPS 모드 액정표시장치 (1) 와 동일하게 550㎚ 에서의 위상차값이 전압 무인가시에 230∼400㎚ 인 IPS 모드의 액정셀에 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 바람직한 범위도 동일한, 상기 액정셀의 550nm에서의 위상차값은 전압무인가시에, 보다 바람 직하게는 230㎚∼360㎚, 보다 바람직하게는 270㎚∼360㎚, 더욱 바람직하게는, 270㎚∼310㎚이다. 또한, 액정셀의 상기 위상차값과, 광학필름 (F3) 의 위상차 필름의 위상차값의 합은 본 발명에서 위상차를 측정하는, 가시광의 중심적인 파장과 동일한 파장 (550nm) 또는 0nm 에 근접하는 것이, 경사진 방향에서의 콘트라스트의 저하를 보상하는 점에서 바람직하다.

또한, 상기 IPS 모드 액정표시장치 (2) 는, IPS 모드로 구동되는 액정셀의 550㎚ 에서의 전압 무인가시 위상차값과, 광학필름 (F3) 에 사용하는 위상차 필름의 위상차값이 대략 같은 것이 바람직하다. 양자의 위상차값을 대략 같게 함으로써 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다. 또한, 위상차값이 대략 같다는 것은 위상차값의 차가 20㎚ 정도 이하, 나아가 10㎚ 이하인 것이 바람직하다.

상기 IPS 모드 액정표시장치 (2) 는, 상기 광학필름 (F1) 이 시인측의 셀 기판에 배치되어 있고, 상기 광학필름 (F3) 이 백라이트로부터의 광입사측의 셀 기판에 배치되어 있고,

전압 무인가시에 액정셀 내 액정물질의 이상 광굴절률 방향과 입사측의 상기 광학필름 (F3) 편광판의 흡수축이 평행 상태에 있는 것이 바람직하다. 상기 배치로 하면, 액정셀내의 액정물질의 이상 광굴절률 방향과, 광학필름 (F3) 의 위상차 필름의 지상축은 직교상태에 있기 때문에, 액정셀의 상기 위상차값과, 광학필름 (F3) 의 위상차 필름의 위상차값의 합은 각각의 위상차값의 차로서 나타난다. 이러한 각각의 위상차값의 차는 0nm 에 근접할수록, 경사진 방향에서의 콘트라스트의 저하를 보상할 수 있는 점에서 바람직하다. 이러한 각각의 위상차값의 차의 절대값은 0nm∼40nm 인 것이 바람직하며, 0nm∼30nm 인 것이 더욱 바람직하며, 0nm∼20nm 인 것이 더욱 바람직하며, 0nm∼10nm 인 것이 더욱 바람직하다.

상기 IPS 모드 액정표시장치 (2) 는, 상기 광학필름 (F3) 이 시인측의 셀 기판에 배치되어 있고, 상기 광학필름 (F1) 이 백라이트로부터의 광입사측의 셀 기판에 배치되어 있고,

전압 무인가시에 액정셀 내 액정물질의 이상 광굴절률 방향과 입사측의 상기 광학필름 (F1) 편광판의 흡수축이 직교 상태에 있는 것이 바람직하다. 상기 배치로 하면, 액정셀내의 액정물질의 이상 광굴절률 방향과, 광학필름 (F3) 의 위상차 필름의 지상축은 직교상태에 있기 때문에, 액정셀의 상기 위상차값과, 광학필름 (F3) 의 위상차 필름의 위상차값의 합은 각각의 위상차값의 차로서 나타난다. 이러한 각각의 위상차값의 차는 0nm 에 근접할수록 경사진 방향에서의 콘트라스트의 저하를 보상할 수 있는 점에서 바람직하다. 이러한 각각의 위상차값의 차의 절대값은 0nm∼40nm 인 것이 바람직하며, 0nm∼30nm 인 것이 더욱 바람직하며, 0nm∼20nm 인 것이 더욱 바람직하며, 0nm∼10nm 인 것이 더욱 바람직하다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

이하 본 발명의 IPS 모드 액정표시장치를 광학필름 (F1), 광학필름 (F2), 광학필름 (F3) 과 함께 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 내지 도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 광학필름 (F1), 광학필름 (F2), 광학필름 (F3) 은 편광판 (1) 에 위상차 필름 (21, 22, 23) 이 각각 적층되어 있다. 편광판 (1) 으로는, 편광자 (1a) 의 양면에 투명보호필름 (1b) 이 적 층된 것이 사용된다. 한 면에 위상차 필름 (2) 이 적층되어 있는 경우의 예이다. 광학필름 (F1), 광학필름 (F2), 광학필름 (F3) 에는 상기 Nz 값, 면내 위상차를 갖는 위상차 필름 (21, 22, 23) 이 각각 사용된다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 광학필름 (F1) 은 편광판 (1) 의 흡수축과 위상차 필름 (21) 의 지상축은 직교 또는 평행해지도록 적층되어 있다. 광학필름 (F1) 에서의 편광판 (1) 의 흡수축과 위상차 필름 (21) 의 지상축은 직교 또는 평행 어느 경우에든 동일한 기능을 나타내지만, 상기 축이 평행하면 연신 후의 롤형 위상차 필름과 롤형 편광판을 연속적으로 맞붙일 수 있어, 제조공정을 간략화할 수 있다. 도 1(A) 가 직교, 도 1(B) 가 평행해지도록 적층한 경우이다. 또한, 도 2 에 나타내는 바와 같이 광학필름 (F2) 은 편광판 (1) 의 흡수축과 위상차 필름 (2) 의 지상축은 평행해지도록 적층되어 있다. 또한, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 광학필름 (F3) 은 편광판 (1) 의 흡수축과 위상차 필름 (2) 의 지상축은 직교가 되도록 적층되어 있다.

편광자는 특별히 제한되지 않으며 다양한 종류를 사용할 수 있다. 편광자로는, 예를 들어 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포말화 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌ㆍ아세트산비닐 공중합체계 부분비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질을 흡착시켜서 일축 연신한 것, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 폴리비닐알코올계 필름과 요오드 등의 이색성 물질로 이루어지는 편광자가 적합하다. 이들 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않 지만, 일반적으로 5∼80㎛ 정도이다.

폴리비닐알코올계 필름을 요오드로 염색하여 일축 연신한 편광자는, 예를 들어 폴리비닐알코올을 요오드 수용액에 침지함으로써 염색하고 원래 길이의 3∼7배로 연신함으로써 제작할 수 있다. 필요에 따라 붕산이나 황산아연, 염화아연 등을 포함하고 있어도 되는 요오드화 칼륨 등의 수용액에 침지할 수도 있다. 또한, 필요에 따라 염색 전에 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지하여 세척해도 된다. 폴리비닐알코올계 필름을 물로 세척함으로써 폴리비닐알코올계 필름 표면의 오물이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있는 것 외에, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시킴으로써 염색의 얼룩 등의 불균일을 방지하는 효과도 있다. 연신은 요오드로 염색한 후에 해도 되고, 염색하면서 연신해도 되며, 또한, 연신하고 나서 요오드로 염색해도 된다. 붕산이나 요오드화 칼륨 등의 수용액이나 수욕 (水浴) 중에서도 연신할 수 있다.

상기 편광자에 형성되는 투명보호필름으로는, 상기 면내 위상차 Re 가 10㎚ 이하이고, 또한, 두께 방향 위상차 Rth 가 30∼100㎚ 인 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 투명보호필름을 형성하는 재료로는, 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 노보넨 구조를 갖는 폴리올레 핀, 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 투명보호필름을 형성하는 폴리머의 예로서 들 수 있다. 투명보호필름은 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형, 자외선 경화형 수지의 경화층으로서 형성할 수도 있다. 상기 투명보호필름의 재료로는 일반적으로 편광자의 투명보호필름으로서 사용되고 있는 트리아세틸셀룰로오스가 적합하다. 이들 투명보호필름은 상기 면내 위상차 Re, 두께 방향 위상차 Rth 가 되도록 적절히 연신 처리할 수 있다.

상기 투명보호필름의 편광자를 접착시키지 않은 면에는, 하드코트층이나 반사방지 처리, 스티킹 방지나 확산 내지 안티글레어를 목적으로 한 처리를 실시한 것이어도 된다.

하드코트 처리는 편광판 표면의 손상 방지 등을 목적으로 실시되는 것으로, 예를 들어 아크릴계, 실리콘계 등의 적당한 자외선 경화형 수지에 의해 경도나 미끄러짐 특성 등이 우수한 경화피막을 투명보호필름의 표면에 부가하는 방식 등으로 형성할 수 있다. 반사방지 처리는 편광판 표면에서 외광의 반사 방지를 목적으로 실시되는 것으로, 종래에 준한 반사방지막 등의 형성에 의해 달성할 수 있다. 또한, 스티킹방지 처리는 인접층과의 밀착방지를 목적으로 실시된다.

또한, 안티글레어 처리는 편광판의 표면에서 외광이 반사하여 편광판 투과광의 시인을 저해하는 것 등을 방지할 목적으로 실시되며, 예를 들어 샌드블라스트 방식이나 엠보스 가공 방식에 의한 조면화 방식이나 투명 미립자의 배합방식 등의 적당한 방식으로 투명보호필름의 표면에 미세 요철 구조를 부여함으로써 형성할 수 있다. 상기 표면 미세 요철 구조의 형성에 함유시키는 미립자로는, 예를 들어 평균입경이 0.5∼50㎛ 인 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등으로 이루어지는 도전성도 있는 무기계 미립자, 가교 또는 미가교 폴리머 등으로 이루어지는 유기계 미립자 등의 투명미립자가 사용된다. 표면 미세 요철 구조를 형성하는 경우, 미립자의 사용량은 표면 미세 요철 구조를 형성하는 투명수지 100중량부에 대하여 일반적으로 2∼50중량부 정도이고, 5∼25중량부가 바람직하다. 안티글레어층은 편광판 투과광을 확산시켜 시각 등을 확대하기 위한 확산층 (시각 확대 기능 등) 을 겸하는 것이어도 된다.

또한, 상기 반사방지층, 스티킹방지층, 확산층이나 안티글레어층 등은 투명보호필름 자체에 형성할 수 있는 것 외에, 별도 광학층으로서 투명보호필름과는 별체로 형성할 수도 있다.

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

위상차 필름으로는, 광학필름 (F1), 광학필름 (F2), 광학필름 (F3) 에 각각 상기 Nz 값, 면내 위상차를 갖는 것이 사용된다. 광학필름 (F1) 에는 상기 Nz 값이 0.3∼0.7 이고, 또한, 면내 위상차 Re₁ 이 200∼300㎚ 인 위상차 필름을 사용한다. 광학필름 (F2) 에는 상기 Nz 값이 0.9∼1.2 이고, 또한, 면내 위상차 Re₂ 가 150∼280㎚ 인 위상차 필름을 사용한다. 해당 위상차 필름은, 콘트라스트의 관점에서 위상차의 파장의존성에서 {Δnd(450㎚)/Δnd(550㎚)} < 1 를 만족하는 것, 즉 역분산성을 나타내는 것이 바람직하다. Δnd(450㎚), Δnd(550㎚) 는 각각의 파장에서의 면내 위상차이다. 위상차 필름으로는, 예를 들어 고분자 폴리머 필름의 복굴절성 필름, 액정 폴리머의 배향 필름 등을 들 수 있다. 한편, 광학필름 (F3) 에는 상기 Nz 값이 -0.15∼0.15 이고, 또한, 면내 위상차 Re₃ 이 230∼400㎚ 인 위상차 필름을 사용한다. 해당 위상차 필름은 정분산성 (액정의 분산성과 같음) 인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

고분자 폴리머로는, 예를 들어 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리노보넨 등의 지환식 폴리올레핀, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리메틸비닐에테르, 폴리히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 폴리알릴레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌술피드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리알릴술폰, 폴리비닐알코올, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리염화비닐, 셀룰로오스계 중합체, 또는 이들의 이원계, 삼원계 각종 공중합체, 그래프트 공중합체, 블렌드물 등을 들 수 있다. 위상차 필름은, 고분자 폴리머 필름을 면방향으로 이축 연신하는 방법, 면방향으로 일축 또는 이축 연신하고 두께 방향으로도 연신하는 방법 등에 의해 두께 방향의 굴절률을 제어함으로써 얻어진다. 또한, 고분자 폴리머 필름에 열수축 필름을 접착하여 가열에 의한 그 수축력의 작용 하에서 폴리머 필름을 연신 처리 또는/및 수축 처리하여 경사 배향시키는 방법 등에 의해 얻어진다.

액정성 폴리머로는, 예를 들어 액정 배향성을 부여하는 공액성의 직선상 원자단 (메소겐) 이 폴리머의 주쇄나 측쇄에 도입된 주쇄형이나 측쇄형의 각종 폴리머를 들 수 있다. 주쇄형 액정성 폴리머의 구체예로는, 굴곡성을 부여하는 스페이서부로 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 공액성의 원자단으로 이루어지는 스페이서부를 통하여 네마틱 배향 부여성 파라 치환 고리형 화합물 단위로 이루어지는 메소겐부를 갖는 것 등을 들 수 있다. 이들 액정성 폴리머의 배향 필름은, 예를 들어 유리판상에 형성한 폴리이미드나 폴리비닐알코올 등의 박막 표면을 러빙 처리한 것, 산화규소를 경사 증착한 것 등의 배향처리면 상에 액정성 폴리머 용액을 전개하여 열처리함으로써 액정 폴리머를 배향시킨 것, 특히 경사 배향시킨 것이 바람직하다.

상기 위상차 필름과 편광판의 적층법은 특별히 제한되지 않으며, 점착제층 등에 의해 실시할 수 있다. 점착층을 형성하는 점착제는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴 리아미드, 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 나타내며, 내후성이나 내열성 등이 우수한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

광학필름이나 점착제층 등의 각각의 층에는, 예를 들어 살리실산에스테르계 화합물이나 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물이나 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 처리하는 방식 등의 방식에 의해 자외선 흡수능을 부여한 것 등이어도 된다.

본 발명의 IPS 모드 액정표시장치 (1), (2) 는 도 4 내지 도 7 에 나타내는 바와 같이 액정층을 협지하는 한 쌍의 기판으로 이루어지는 IPS 모드로 구동되는 액정셀 (3) 및 백라이트를 갖는다. 백라이트는 입사측에 형성되지만, 도면에서는 생략하고 있다. 액정셀은 액정층을 협지하는 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판의 일방에 형성된 전극군과, 상기 기판 사이에 협지된 유전이방성을 갖는 액정조성물질층과, 상기 한 쌍의 기판의 대향에 형성되어 상기 액정조성물질의 분자배열을 소정 방향으로 배열시키기 위한 배향제어층 및 상기 전극군에 구동전압을 인가하기 위한 구동수단을 구비한다. 상기 전극군은 상기 배향제어층 및 상기 액정조성물질층의 계면에 대하여 주로 평행한 전계를 인가하듯이 배치된 배열구조를 갖고 있다. 해당 액정셀은, 상기 서술한 바와 같이 550㎚ 에서의 위상차값이 전압 무인가시에 230∼400㎚ 인 것이 바람직하다.

본 발명의 IPS 모드 액정표시장치 (1) 는, 상기 액정셀의 한쪽 셀 기판에는 광학필름 (F1) 이 배치되고, 액정셀의 다른 한쪽 셀 기판에는 광학필름 (F2) 이 배치된다.

도 4 는, 광학필름 (F1) 을 시인측의 셀 기판에 배치하고, 광학필름 (F2) 을 입사측의 셀 기판에 배치한 경우이다. 도 4 에서는, 광학필름 (F1) 으로서, 편광판 (1) 의 흡수축과 위상차 필름 (21) 의 지상축이 평행해지도록 적층한 것을 사용하고 있다. 이와 같이 광학필름 (F1), 광학필름 (F2) 을 배치하는 경우에는, 도 4 와 같이 전압 무인가시에 액정셀 (3) 내의 액정물질의 이상 광굴절률 방향과 입사측의 상기 광학필름 (F2) 의 편광판 (1) 의 흡수축이 평행 상태가 되도록 배치하는 것이 바람직하다.

도 5 는, 광학필름 (F2) 을 시인측의 셀 기판에 배치하고, 광학필름 (F1) 을 입사측의 셀 기판에 배치한 경우이다. 도 5 에서는, 광학필름 (F1) 으로서, 편광판 (1) 의 흡수축과 위상차 필름 (21) 의 지상축이 평행해지도록 적층한 것을 사용하고 있다. 이와 같이 광학필름 (F1), 광학필름 (F2) 을 배치하는 경우에는, 도 5 와 같이 전압 무인가시에 액정셀 (3) 내의 액정물질의 이상 광굴절률 방향과 입사측의 상기 광학필름 (F1) 의 편광판 (1) 의 흡수축이 직교 상태가 되도록 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 IPS 모드 액정표시장치 (2) 는, 상기 액정셀의 한쪽 셀 기판에는 광학필름 (F1) 이 배치되고, 액정셀의 다른 한쪽 셀 기판에는 광학필름 (F3) 이 배치된다.

도 6 은, 광학필름 (F1) 을 시인측의 셀 기판에 배치하고, 광학필름 (F3) 을 입사측의 셀 기판에 배치한 경우이다. 도 6 에서는, 광학필름 (F1) 으로서, 편광판 (1) 의 흡수축과 위상차 필름 (21) 의 지상축이 평행해지도록 적층한 것을 사용하고 있다. 이와 같이 광학필름 (F1), 광학필름 (F3) 을 배치하는 경우에는, 도 6 과 같이 전압 무인가시에 액정셀 (3) 내의 액정물질의 이상 광굴절률 방향과 입사측의 상기 광학필름 (F3) 의 편광판 (1) 의 흡수축이 평행 상태가 되도록 배치하는 것이 바람직하다.

도 7 은, 광학필름 (F3) 을 시인측의 셀 기판에 배치하고, 광학필름 (F1) 을 입사측의 셀 기판에 배치한 경우이다. 도 7 에서도, 광학필름 (F1) 으로서, 편광판 (1) 의 흡수축과 위상차 필름 (21) 의 지상축이 평행해지도록 적층한 것을 사용하고 있다. 이와 같이 광학필름 (F1), 광학필름 (F3) 을 배치하는 경우에는, 도 7 과 같이 전압 무인가시에 액정셀 (3) 내의 액정물질의 이상 광굴절률 방향과 입사측의 상기 광학필름 (F1) 의 편광판 (1) 의 흡수축이 직교 상태가 되도록 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도 4, 도 5 에 나타내고 있는 바와 같이, 본 발명의 IPS 모드 액정표시장치 (1) 는, 광학필름 (F1) 의 편광판 (1) 의 흡수축과 광학필름 (F2) 의 편광판 (1) 의 흡수축은 직교 상태가 되고, 광학필름 (F1) 및 광학필름 (F2) 는 모두 위상차 필름 (21, 22) 측이 액정셀 (3) 측이 되도록 배치되어 있다.

또한, 상기 도 6, 도 7 에 나타내고 있는 바와 같이, 본 발명의 IPS 모드 액정표시장치 (2) 는, 광학필름 (F1) 의 편광판 (1) 의 흡수축과 광학필름 (F3) 의 편광판 (1) 의 흡수축은 직교 상태가 되고, 광학필름 (F1) 및 광학필름 (F3) 은 모 두 위상차 필름 (21, 23) 측이 액정셀 (3) 측이 되도록 배치되어 있다.

상기 광학필름 (F1), 광학필름 (F2), 광학필름 (F3) 은, 실용에서 다른 광학층을 적층하여 사용할 수 있다. 그 광학층에 대해서는 특별히 한정은 없지만, 예를 들어 위상차판 (1/2 이나 1/4 등의 파장판을 포함) 등의 액정표시장치 등의 형성에 사용되는 일이 있는 광학층을 1층 또는 2층 이상 사용할 수 있다. 특히, 편광판에 추가로 휘도향상필름이 적층되어 이루어지는 편광판이 바람직하다.

편광판에 추가로 위상차판이 적층되어 이루어지는 타원 편광판 또는 원 편광판에 대하여 설명한다. 직선편광을 타원 편광 또는 원 편광으로 바꾸거나, 타원 편광 또는 원 편광을 직선 편광으로 바꾸거나, 또는 직선 편광의 편광방향을 바꾸는 경우에 위상차판 등이 사용된다. 특히, 직선 편광을 원 편광으로 바꾸거나 원 편광을 직선 편광으로 바꾸는 위상차판으로는, 이른바 1/4 파장판 (λ/4 판이라고도 함) 이 사용된다. 1/2 파장판 (λ/2 판이라고도 함) 은 통상 직선 편광의 편광방향을 바꾸는 경우에 사용된다.

타원 편광판은 액정표시장치의 액정층의 복굴절에 의해 생긴 착색 (청색 또는 황색 등) 을 보상 (방지) 하여 상기 착색이 없는 흑백표시하는 경우 등에 효과적으로 사용된다. 또한, 3차원의 굴절률을 제어한 것은 액정표시장치의 화면을 경사 방향에서 보았을 때 발생되는 착색도 보상 (방지) 할 수 있어 바람직하다. 원 편광판은, 예를 들어 화상이 컬러표시가 되는 반사형 액정표시장치의 화상 색조를 조정하는 경우 등에 효과적으로 사용되고, 또한, 반사방지의 기능도 갖는다.

편광판과 휘도향상필름을 맞붙인 편광판은, 통상 액정셀의 백사이드에 형성 되어 사용된다. 휘도향상필름은 액정표시장치 등의 백라이트나 뒤편에서의 반사 등에 의해 자연광이 입사하면 소정 편광축의 직선편광 또는 소정 방향의 원편광을 반사시키고 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것으로, 휘도향상필름을 편광판과 적층한 편광판은, 백라이트 등의 광원으로부터의 광을 입사시켜 소정 편광상태의 투과광을 얻는 동시에, 상기 소정 편광상태 이외의 광은 투과하지 않고 반사된다. 이 휘도향상필름면에서 반사된 광을 다시 그 뒤측에 형성된 반사층 등을 통하여 반전시켜 휘도향상필름에 재입사시키고, 그 일부 또는 전부를 소정 편광상태의 광으로서 투과시켜 휘도향상필름을 투과하는 광의 증량을 꾀하는 동시에, 편광자에 흡수시키기 어려운 편광을 공급하고 액정표시 화상표시 등에 이용할 수 있는 광량의 증대를 꾀함으로써 휘도를 향상시킬 수 있는 것이다. 즉, 휘도향상필름을 사용하지 않고 백라이트 등으로 액정셀의 뒤편에서 편광자를 통하여 광을 입사시킨 경우에는, 편광자의 편광축에 일치하지 않은 편광방향을 갖는 광은 거의 편광자에 흡수되고 말아 편광자를 투과하지 않는다. 즉, 사용한 편광자의 특성에 따라서도 다르지만, 약 50%의 광이 편광자에 흡수되어 그만큼 액정화상표시 등에 이용할 수 있는 광량이 감소하여 화상이 어두워진다. 휘도향상필름은 편광자에 흡수되는 편광방향을 갖는 광을 편광자에 입사시키지 않고 휘도향상필름으로 일단 반사시키고, 다시 그 뒤측에 형성된 반사층 등을 통하여 반전시켜 휘도향상필름에 재입사시키는 것을 반복하고, 이 양자 사이에서 반사, 반전되고 있는 광의 편광방향이 편광자를 통과할 수 있는 편광방향이 된 편광만을, 휘도향상필름은 투과시켜 편광자에 공급하기 때문에, 백라이트 등의 광을 효율적으로 액정표시장치의 화상의 표시에 사용할 수 있어, 화면을 밝게 할 수 있다.

휘도향상필름과 상기 반사층 등 사이에 확산판을 형성할 수도 있다. 휘도향상필름에 의해 반사된 편광상태의 광은 상기 반사층 등을 향하지만, 설치된 확산판은 통과하는 광을 균일하게 확산시키는 동시에 편광상태를 해소하여, 비편광상태가 된다. 즉, 확산판은 편광을 원래의 자연광 상태로 복귀시킨다. 이 비편광상태, 즉 자연광 상태의 광이 반사층 등을 향해 반사층 등을 통하여 반사되고, 다시 확산판을 통과하여 휘도향상필름에 재입사하는 것을 반복한다. 이와 같이 휘도향상필름과 상기 반사층 등 사이에 편광을 원래의 자연광 상태로 복귀시키는 확산판을 형성함으로써 표시화면의 밝기를 유지하면서, 동시에 표시화면의 밝기를 균일하게 하여, 균일하고 밝은 화면을 제공할 수 있다. 이러한 확산판을 형성함으로써 첫 번째 입사광은 반사의 반복 회수가 적당히 증가하여, 확산판의 확산기능과 함께 균일하고 밝은 표시화면을 제공할 수 있다고 생각된다.

상기 휘도향상필름으로는 예를 들어 유전체의 다층박막이나 굴절률 이방성이 다른 박막필름의 다층 적층체와 같이, 소정 편광축의 직선편광을 투과하고 다른 광은 반사하는 특성을 나타내는 것 (3M사 제조, D-BEF 등), 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향 필름이나 그 배향 액정층을 필름기재 상에 지지한 것 (닛토덴코사 제조 PCF350 나 Merck 사 제조 Transmax 등) 과 같이, 좌회전 또는 우회전 중 어느 일방의 원편광을 반사하고 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것 등 적당한 것을 사용할 수 있다.

따라서, 상기한 소정 편광축의 직선편광을 투과시키는 타입의 휘도향상필름 에서는, 그 투과광을 그대로 편광판에 편광축을 배열하여 입사시킴으로써 편광판에 의한 흡수 손실을 억제하면서 효율적으로 투과시킬 수 있다. 한편, 콜레스테릭 액정층과 같이 원편광을 투하하는 타입의 휘도향상필름에서는, 그대로 편광자에 입사시킬 수도 있지만, 흡수 손실을 억제하는 점에서 그 원편광을 위상차판을 통하여 직선편광화해 편광판에 입사시키는 것이 바람직하다. 또한, 그 위상차판으로서 1/4 파장판을 사용함으로써 원편광을 직선편광으로 변환할 수 있다.

가시광역 등의 넓은 파장범위에서 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 휘도향상필름 사이에 배치하는 위상차판은 1층 또는 2층 이상의 위상차층으로 이루어지는 것이면 된다.

또한, 콜레스테릭 액정층에 대해서도, 반사파장이 다른 것을 조합하여 2층 또는 3층 이상 중첩한 배치구조로 함으로써, 가시광 영역 등의 넓은 파장범위에서 원편광을 반사하는 것을 얻을 수 있고, 그것에 기초하여 넓은 파장범위의 투과 원 편광을 얻을 수 있다.

또한, 편광판은, 상기 편광분리형 편광판과 같이 편광판과 2층 또는 3층 이상의 광학층을 적층한 것으로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 반사형 편광판이나 반투과형 편광판과 위상차판을 결합한 반사형 타원 편광판이나 반투과형 타원 편광판 등일 수도 있다.

상기 광학층을 적층한 광학필름, 편광판은, 액정표시장치 등의 제조과정에서 차례로 개별적으로 적층하는 방식으로도 형성할 수 있지만, 미리 적층하여 광학필름으로 한 것은 품질의 안정성이나 조립작업 등에서 우수하며 액정표시장치 등의 제조공정을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 적층에는 점착층 등의 적절한 접착수단을 사용할 수 있다. 상기 편광판과 다른 광학층을 접착할 때, 그들의 광학축은 목적으로 하는 위상차 특성 등에 따라 적당한 배치각도로 할 수 있다.

액정표시장치의 형성은, 종래의 방법에 따라 실시할 수 있다. 액정표시장치는 일반적으로 필요에 따른 조명 시스템 등의 구성부품을 적절히 조립하고 구동회로를 장착하여 형성되지만, 본 발명에서 상기 광학필름을 사용하는 점을 제외하고 특별히 한정은 없으며, 종래의 방법을 따를 수 있다.

액정표시장치는, 조명 시스템 또는 반사판을 사용한 것 등의 적절한 액정표시장치를 형성할 수 있다. 나아가서는 액정표시장치의 형성에서는 예를 들어 확산판, 안티글레어층, 반사방지막, 보호판, 프리즘 어레이, 렌즈어레이 시트, 광 확산판, 백라이트 등의 적절한 부품을 적당한 위치에 1층 또는 2층 이상 배치할 수 있다.

(실시예)

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

투명보호필름의 550㎚ 에서의 굴절률 nx, ny, nz 를 자동 복굴절 측정장치 (오지계측기기주식회사 제조, 자동 복굴절계 KOBRA21ADH) 에 의해 계측하여, 면내 위상차 Re, 두께 방향 위상차 Rth 를 산출하였다. 또한, 위상차 필름에 대하여 동일하게 계측하여, Nz, 면내 위상차 Re (Re₁, Re₂, Re₃) 를 산출하였다. 또한, 액정셀의 550㎚ 에서의 전압 무인가시 위상차값은 세나르몬법에 의해 측정하였다.

실시예 1

(편광판의 제작)

폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 흡착시켜 연신한 필름 (편광자 : 20㎛) 의 양면에, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름 (투명보호필름 : 80㎛) 을 접착제를 사용하여 적층하였다. TAC 필름은 면내 위상차 Re : 4㎚, 두께 방향 위상차 Rth : 50㎚ 이었다.

(광학필름 (F1))

폴리카보네이트 필름을 연신함으로써 두께 50㎛, 면내 위상차 Re₁ 이 260㎚, Nz = 0.5 인 위상차 필름을 얻었다. 이 위상차 필름과 상기 편광판을, 위상차 필름의 지상축과 편광판의 흡수축이 평행 상태가 되도록 점착제로 적층하여 광학필름 (F1) 을 제작하였다.

(광학필름 (F2))

노보넨계 필름을 연신함으로써 두께 50㎛, 면내 위상차 Re₂ 가 220㎚, Nz = 1.05 인 위상차 필름을 얻었다. 이 위상차 필름과 상기 편광판을, 위상차 필름의 지상축과 편광판의 흡수축이 평행 상태가 되도록 점착제로 적층하여 광학필름 (F2) 를 제작하였다.

(액정표시장치)

550㎚ 에서의 위상차값이 310㎚ 인 IPS 모드의 액정셀을 사용하여, 도 4 에 나타내는 바와 같이 광학필름 (F1) 을 시인측의 셀 기판에, 광학필름 (F2) 을 입사측의 셀 기판에 각각 점착제로 적층하였다. 광학필름 (F1), (F2) 은 위상차 필름측이 액정셀측이 되도록 하였다. 이 때, 광학필름 (F2) 편광판의 흡수축과 액정셀 내의 액정이 갖는 이상 광굴절률 방향이 평행 상태가 되도록 배치하였다. 또한, 광학필름 (F1) 과 광학필름 (F2) 은 각각의 편광판의 흡수축이 직교 상태가 되도록 배치하였다.

(평가)

이 액정표시장치를 백라이트 위에 설치하고, 직교하는 편광판의 광축에 대한 방위방향 45도에서 법선 방향에서의 경사 70도 방향의 콘트라스트비를 측정하였더니, 콘트라스트비 = 60 이었다. 콘트라스트비의 측정은 EZ Contrast (ELDIM 사제조) 를 사용하여 실시하였다.

실시예 2

(광학필름 (F2))

위상차의 파장의존성에 있어서, {Δnd(450㎚)/Δnd(550㎚)} < 1 를 만족하는 필름 (데이진가세이사 제조, 퓨어에이스 WR) 을 연신함으로써 두께 150㎛, 면내 위상차 Re₂ 가 220㎚, Nz = 1.0 인 위상차 필름을 얻었다. 이 위상차 필름과 실시예 1 에서 사용한 것과 동일한 상기 편광판을, 위상차 필름의 지상축과 편광판의 흡수축이 평행 상태가 되도록 점착제를 사용해 적층하여 광학필름 (F2) 을 제작하였다.

(액정표시장치)

실시예 1 에 있어서, 광학필름 (F2) 으로서 상기에서 얻어진 것을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 액정표시장치를 제작하였다.

(평가)

이 액정표시장치를 백라이트 위에 설치하고, 직교하는 편광판의 광축에 대한 방위방향 45도에서 법선 방향에서의 경사 70도 방향의 콘트라스트비를 측정하였더니, 콘트라스트비 = 65 이었다.

실시예 3

(액정표시장치)

실시예 1 에 있어서, 얻어진 광학필름 (F1) 및 광학필름 (F2) 을 사용하였다. 550㎚ 에서의 위상차값이 310㎚ 인 IPS 모드의 액정셀을 사용하여, 도 5 에 나타내는 바와 같이 광학필름 (F2) 을 시인측의 셀 기판에, 광학필름 (F1) 을 입사측의 셀 기판에 각각 점착제로 적층하였다. 광학필름 (F1), (F2) 은 위상차 필름측이 액정셀측이 되도록 하였다. 이 때, 광학필름 (F1) 의 편광판의 흡수축과 액정셀 내의 액정이 갖는 이상 광굴절률 방향이 직교 상태가 되도록 배치하였다. 또한, 광학필름 (F1) 과 광학필름 (F2) 은 각각의 편광판의 흡수축이 직교 상태가 되도록 배치하였다. 광학필름 (F1) 및 광학필름 (F2) 은 도 5 와 같이 배치된다.

(평가)

이 액정표시장치를 백라이트 위에 설치하고, 직교하는 편광판의 광축에 대한 방위방향 45도에서 법선 방향에서의 경사 70도 방향의 콘트라스트비를 측정하였더니, 콘트라스트비 = 60 이었다.

실시예 4

(광학필름 (F3))

폴리카보네이트필름을 연신함으로써 두께 60㎛, 면내 위상차 Re₃ 이 310㎚, Nz = 0 인 위상차 필름을 얻었다. 면내 위상차 Re₃ 은 IPS 모드의 액정셀의 위상차값과 같다. 이 위상차 필름과 실시예 1 에서 사용한 것과 동일한 상기 편광판을, 위상차 필름의 지상축과 편광판의 흡수축이 직교 상태가 되도록 점착제로 적층하여 광학필름 (F3) 을 제작하였다.

(액정표시장치)

실시예 1 에 있어서, 광학필름 (F2) 대신에 상기 광학필름 (F3) 을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 액정표시장치를 제작하였다. 광학필름 (F1) 및 광학필름 (F3) 은 도 6 과 같이 배치된다.

(평가)

이 액정표시장치를 백라이트 위에 설치하고, 직교하는 편광판의 광축에 대한 방위방향 45도에서 법선 방향에서의 경사 70도 방향의 콘트라스트비를 측정하였더니, 콘트라스트비 = 70 이었다.

실시예 5

(액정표시장치)

실시예 3 에 있어서, 광학필름 (F2) 대신에 실시예 4 에서 얻어진 광학필름 (F3) 을 사용한 것 이외에는 실시예 3 과 동일하게 하여 액정표시장치를 제작하였다. 광학필름 (F1) 및 광학필름 (F3) 은 도 7 과 같이 배치된다.

(평가)

이 액정표시장치를 백라이트 위에 설치하고, 직교하는 편광판의 광축에 대한 방위방향 45도에서 법선 방향에서의 경사 70도 방향의 콘트라스트비를 측정하였더니 콘트라스트비 = 70 이었다.

비교예 1

(액정표시장치)

실시예 1 에서 제작한 편광판을, 실시예 1 과 동일한 IPS 모드의 액정셀의 양면에 점착제로 적층하여 액정표시장치를 제작하였다. 또한, 액정셀의 양면에 배치한 편광판은 흡수축이 서로 직교하도록 배치하였다.

(평가)

이 액정표시장치를 백라이트 위에 설치하고, 직교하는 편광판의 광축에 대한 방위방향 45도에서 법선 방향에서의 경사 70도 방향의 콘트라스트비를 측정하였더니, 콘트라스트비 = 10 이었다.

상술한 본 발명의 IPS 모드의 액정표시장치 (1) 에서는, 액정셀의 한쪽에 광 학필름 (F1) 을, 다른 한쪽에 광학필름 (F2) 을 배치함으로써, IPS 모드의 액정표시장치에서 종래 발생하고 있던 흑표시시의 광누설을 저감시킬 수 있다. 이러한 IPS 모드의 액정표시장치는 전체 방향에서 높은 콘트라스트비를 가져 넓은 시야각으로 보기 쉬운 표시를 실현할 수 있다.

Claims

액정층을 협지하는 한 쌍의 기판으로 이루어지는 IPS 모드로 구동되는 액정셀 및 백라이트를 갖는 IPS 모드 액정표시장치로서,

상기 액정셀의 한쪽 셀 기판에는, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교 또는 평행해지도록 적층한 광학필름 (F1) 으로서,

상기 편광판은 편광자의 양면에 투명보호필름을 적층하여 이루어지고 상기 투명보호필름 면내의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하며, 각각의 축 방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx, ny, nz, 필름의 두께를 d(㎚) 로 한 경우에,

면내 위상차 Re = (nx-ny) ×d 가 10㎚ 이하이고,

또한, 두께 방향 위상차 Rth = {(nx+ny)/2-nz} ×d 가 30∼100㎚ 이고,

상기 위상차 필름은 해당 필름 면내의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하며, 각각의 축 방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx₁, ny₁, nz₁, 필름의 두께를 d₁(㎚) 로 한 경우에,

Nz = (nx₁-nz₁)/(nx₁-ny₁) 로 나타내는 Nz 값이 0.3∼0.7 을 만족하고,

또한, 면내 위상차 Re₁= (nx₁-ny₁) ×d₁ 이 200∼300㎚ 인, 광학필름 (F1) 이 배치되어 있고,

상기 액정셀의 다른 한쪽 셀 기판에는, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지 상축이 평행해지도록 적층한 광학필름 (F2) 으로서,

상기 편광판은 편광자의 양면에 투명보호필름을 적층하여 이루어지고, 그 투명보호필름 면내의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하며, 각각의 축 방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx, ny, nz, 필름의 두께를 d(㎚) 로 한 경우에,

면내 위상차 Re = (nx-ny) ×d 가 10㎚ 이하이고,

또한, 두께 방향 위상차 Rth = {(nx+ny)/2-nz} ×d 가 30∼100㎚ 이고,

상기 위상차 필름은, 해당 필름 면내의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하며, 각각의 축 방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx₂, ny₂, nz₂, 필름의 두께를 d₂(㎚) 로 한 경우에,

Nz = (nx₂-nz₂)/(nx₂-ny₂) 로 나타내는 Nz 값이 0.9∼1.2 를 만족하고,

또한, 면내 위상차 Re₂ = (nx₂-ny₂) ×d₂ 가 150∼280㎚ 인, 광학필름 (F2) 이 배치되어 있고,

또한, 상기 광학필름 (F1) 과 상기 광학필름 (F2) 은 각각의 편광판의 흡수축이 직교 상태로 되어 모두 위상차 필름측이 액정셀측이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 IPS 모드로 구동되는 액정셀은, 550㎚ 에서의 위상차값이 전압 무인가 시에 230∼400㎚ 인 IPS 모드의 액정셀인 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 광학필름 (F1) 은 시인측의 셀 기판에 배치되어 있고,

상기 광학필름 (F2) 은 백라이트로부터의 광입사측의 셀 기판에 배치되어 있으며,

전압 무인가시에 액정셀 내 액정물질의 이상 광굴절률 방향과 입사측의 상기 광학필름 (F2) 편광판의 흡수축이 평행 상태에 있는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 광학필름 (F2) 은 시인측의 셀 기판에 배치되어 있고,

상기 광학필름 (F1) 은 백라이트로부터의 광입사측의 셀 기판에 배치되어 있으며,

전압 무인가시에 액정셀 내 액정물질의 이상 광굴절률 방향과 입사측의 상기 광학필름 (F1) 편광판의 흡수축이 직교 상태에 있는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시장치.
액정층을 협지하는 한 쌍의 기판으로 이루어지는 IPS 모드로 구동되는 액정 셀 및 백라이트를 갖는 IPS 모드 액정표시장치로서,

상기 액정셀의 한쪽 셀 기판에는, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교 또는 평행해지도록 적층한 광학필름 (F1) 으로서,

상기 편광판은 편광자의 양면에 투명보호필름을 적층하여 이루어지고, 상기 투명보호필름 면내의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하며, 각각의 축 방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx, ny, nz, 필름의 두께를 d(㎚) 로 한 경우에,

면내 위상차 Re = (nx-ny) ×d 가 10㎚ 이하이고,

또한, 두께 방향 위상차 Rth = {(nx+ny)/2-nz} ×d 가 30∼100㎚ 이고,

상기 위상차 필름은 해당 필름 면내의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하며, 각각의 축 방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx₁, ny₁, nz₁, 필름의 두께를 d₁(㎚) 로 한 경우에,

Nz = (nx₁-nz₁)/(nx₁-ny₁) 로 나타내는 Nz 값이 0.3∼0.7 을 만족하고,

또한, 면내 위상차 Re₁= (nx₁-ny₁) ×d₁ 이 200∼300㎚ 인, 광학필름 (F1) 이 배치되어 있고,

상기 액정셀의 다른 한쪽 셀 기판에는, 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 직교가 되도록 적층한 광학필름 (F3) 으로서,

상기 편광판은 편광자의 양면에 투명보호필름을 적층하여 이루어지고, 상기 투명보호필름 면내의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향 을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하며, 각각의 축 방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx, ny, nz, 필름의 두께를 d(㎚) 로 한 경우에,

면내 위상차 Re = (nx-ny) ×d 가 10㎚ 이하이고,

또한, 두께 방향 위상차 Rth = {(nx+ny)/2-nz} ×d 가 30∼100㎚ 이고,

상기 위상차 필름은 해당 필름 면내의 면내 굴절률이 최대로 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하며, 각각의 축 방향의 550㎚ 에서의 굴절률을 nx₃, ny₃, nz₃, 필름의 두께를 d₃(㎚) 로 한 경우에,

Nz = (nx₃-nz₃)/(nx₃-ny₃) 로 나타내는 Nz 값이 -0.15∼0.15 를 만족하고,

또한, 면내 위상차 Re₃ = (nx₃-ny₃) ×d₃ 이 230∼400㎚ 인, 광학필름 (F3) 이 배치되어 있고,

또한, 상기 광학필름 (F1) 과 상기 광학필름 (F3) 은 각각의 편광판의 흡수축이 직교 상태가 되어 모두 위상차 필름측이 액정셀측이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시장치.
제 5 항에 있어서,

상기 IPS 모드로 구동되는 액정셀은, 550㎚ 에서의 위상차값이 전압 무인가시에 230∼400㎚ 인 IPS 모드의 액정셀인 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 IPS 모드로 구동되는 액정셀의 550㎚ 에서의 전압 무인가시 위상차값과, 광학필름 (F3) 에 사용하는 위상차 필름의 위상차값이 대략 같은 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 광학필름 (F1) 은 시인측의 셀 기판에 배치되어 있고,

상기 광학필름 (F3) 은 백라이트로부터의 광입사측의 셀 기판에 배치되어 있으며,

전압 무인가시에 액정셀 내 액정물질의 이상 광굴절률 방향과 입사측의 상기 광학필름 (F3) 편광판의 흡수축이 평행 상태에 있는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 광학필름 (F3) 은 시인측의 셀 기판에 배치되어 있고,

상기 광학필름 (F1) 은 백라이트로부터의 광입사측의 셀 기판에 배치되어 있으며,

전압 무인가시에 액정셀 내 액정물질의 이상 광굴절률 방향과 입사측의 상기 광학필름 (F1) 편광판의 흡수축이 직교 상태에 있는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시장치.