KR100908773B1

KR100908773B1 - 타원 편광판 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR100908773B1
Application number: KR1020030012189A
Authority: KR
Inventors: 켈리잭; 서간타티아나; 라브렌토비치마리나; 니시꼬오지유우이찌; 가메야마다다유끼
Original assignee: 켄트 스테이트 유니버시티; 니토 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: CN1441265A; JP2003270443A; CN100472249C; JP4271951B2; US6839103B2; US20030164920A1; KR20030071539A

Abstract

편광자와, 양의 굴절률 이방성 및 이방성의 경사진 광축을 갖는 제1 광학적 이방성 층과, 음의 굴절률 이방성 및 경사진 광축을 갖는 제2 광학적 이방성 층을 포함하는 타원 편광판은 액정 셀의 정확한 지연 보상을 가지며, 액정 표시 장치는 시야각이 변경될 때 충분한 가시성을 갖는 표시 대비를 유지하며 전자 채색을 발생시키지 않는다.

타원 편광판, 액정 표시 장치, 굴절률, 이방성, 시야각

Description

타원 편광판 및 액정 표시 장치 {ELLIPTICALLY POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도1은 일 실시예의 액정 패널의 단면도.

도2는 비교예의 액정 패널의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

I, II, III, V: 타원 편광판

A: 지연 판

6: 액정 셀

본 발명은 모든 방위에서 충분한 표시 대비(contrast)를 유지하고, 색상 시프트(color shift)를 발생시키지 않는 표시 성능을 갖는 타원 편광판 및 액정 표시 장치(LCD)에 관한 것이다.

현재, 일반적인 액정 표시 장치의 주류 방법은 비틀림 네마틱(twisted nematic, TN)형 액정을 이용하는 박막 트랜지스터(TFT) LCD이다. 이러한 방법에 있어서, 응답 속도가 빠르고 높은 대비가 얻어질 수 있다는 점에서 이용 가능한 장 점이 있다. 그러나, TN형 액정을 이용하는 표시 패널을 법선 방향에 대해 경사각을 가지고 볼 때, 대비가 현저하게 저하되고, 그레이 스케일 표시가 반전되는 그레이 스케일 반전(gray scale reversion)이 발생된다. 이 표시 패널은 시야각(viewing angle)이 매우 좁게 된다는 특성을 갖는다. 대형 모니터, 텔레비전 등의 사용시, 높은 대비, 넓은 시야각, 그리고 시야각에 따른 표시 색상 개수의 작은 변화가 요구된다. 결과적으로, TN형 TFT-LCD가 이러한 용도에 사용되는 경우에, 시야각을 보상하기 위한 지연 필름(retardation film)이 필수적이다.

지연 필름으로서, 신장된 복굴절 중합체 필름이 통상적으로 사용되어 왔다. 최근에는, 신장된 복굴절 필름을 포함하는 보상 시트(compensation sheet) 대신에, 투명 기판 상에 액정 분자로 형성된 보상 이방성 층(compensation anisotropy layer)을 갖는 보상 시트가 사용되는 것이 제안되고 있다. 액정 분자에 있어서, 다양한 정렬 형태가 있으므로, 액정 분자를 사용함으로써 종래의 신장된 복굴절 중합체 필름으로 얻을 수 없는 광학 특성을 실현할 수 있게 된다.

시야각 보상 필름용 지연 필름으로서, 예컨대 후지 필름 캄파니, 엘티디(Fuji Film Co., Ltd.)에 의해 제조되고 음의 이방성을 갖는 원반형(discotic) 액정을 이용하는 와이드 뷰 필름(wide view film)(상표명: WV 필름)이 입수 가능하다. 이러한 지연 필름의 목적은 흑색 표시의 상태, 즉 전압 인가 상태에서 시야각 특성을 개선하기 위한 것이다. 즉, 전압 인가 상태에서, 액정 셀(cell)에서의 액정 분자는 유리 기판으로부터 경사진 광축을 갖는 양의 굴절률 이방성을 나타낸다. 법선으로부터 경사진 광축 및 음의 굴절률 이방성을 갖는 액 정 분자를 포함하는 지연 필름은 굴절률 이방성의 지연을 보상한다.

더욱이, 다른 시야각 보상용 지연 필름으로서, 닛세끼 미쯔비시 캄파니, 엘티디.(Nisseki Mitsubishi Co., Ltd.)에 의해 제조되고 양의 굴절률 이방성을 갖는 봉상 네마틱 액정(rod-like nematic liquid crystal)을 이용하는 HN 필름이 입수 가능하다. 이러한 지연 필름의 목적은 중간 그레이 스케일 표시 상태를 주로 보상하기 위한 것이며, 이 필름은 필름의 법선 방향으로부터 경사진 광축 및 양의 굴절률 이방성을 갖는 액정 분자를 포함한다.

또한, 일본 특개(평)7-306406호, 일본 특개(평)7-35924호 및 일본 특개(평)10-123506호는 표시 대비의 시야각 및 그레이 스케일 표시 상태를 보상하기 위하여 봉상 네마틱 액정을 사용하여 각각의 주요 굴절률이 직교 방향을 향하도록 지연 필름의 법선으로부터 경사진 광축을 갖는 보상층과 필름 평면 내에서 광축을 갖고 양의 1축 특성을 갖는 보상층을 적층한 지연 필름을 기재하고 있다.

또한, 일본 특개(평)2000-304930호는 완전히 상이한 광학 특성들을 갖는 원반형 액정과 봉상 액정을 함께 사용함으로써 액정 셀이 정확하게 보상될 수 있음을 기재하고 있다. 특히 TN형에 대한 광학적 이방성 층의 상태에 관해서는, 원반형 액정 분자들이 경사져 정렬되고 나서, 평균 경사각이 5° 미만으로 설정된 때 봉상 액정이 광학적으로 정확하게 보상될 수 있음을 기재하고 있다.

전술한 바와 같이, 액정 분자들이 투명 기판 상에서 경사져 정렬된 보상 시트를 사용함으로써 액정 셀을 어느 정도 광학적으로 보상할 수 있게 된다. 그러나, 이러한 광학 보상 필름만이 사용되는 경우에, 이들 시트들이 패널 법선으로부 터 약 60° 이상으로 경사진 때 표시 대비가 현저하게 저하된다. 특히 봉상 네마틱 액정 분자가 사용되는 경우에, TN형에서 액정 셀에 사용된 분자와 동일한 광학적 이방성을 갖는 액정 분자를 가지고 광학적 보상이 수행된다. 결과적으로, 봉상 네마틱 액정 셀의 광축이 흑색 상태에서 셀 표면에 대해 법선 방향으로 경사져 근접하는 배향 상태를 보상하는 것은 이론적으로 부적당하다. 시야각이 변경될 때, 흑색 싱크(sink)는 유지될 수 없어서 푸르스름한 흑색이 제공된다. 더욱이, 원반형 액정 분자가 사용되는 경우에, 백색 상태, 즉 전압이 인가되지 않는 경우에 시야각이 변경될 때, 황색 색상으로의 전자 채색(colorization)이 관찰될 수 있다.

또한, 봉상 네마틱 액정 분자의 경사진 배향층과 양의 1축 특성을 갖는 지연 층의 필름 조합이 알려져 있다. 이 필름에 대해서는, 이들 문헌들의 조사 결과로서, 시야각의 변화에 의해 현저한 전자 채색이 발생된다는 것이 명백해졌다. 따라서, 실제적으로는 바람직하지 않은 액정만이 얻어질 수 있다.

게다가, 원반형 액정 및 봉상 네마틱 액정이 함께 사용되는 경우에, 대비의 시야각 특성은 평균 경사각이 5° 미만일 때 넓어진다. 그러나, 백색 표시에서 시야각이 변경될 때 채색 현상이 현저하게 되어, 표시 품질의 저하 문제는 해결될 수 없다.

이러한 방식으로, TN형 TFT-LCD의 시야각 보상에 사용되는 지연 필름으로서, 원반형 또는 봉상 네마틱 액정 층인 경사진 배향층이 투명 기판 상에 형성된 복굴절 지연 필름이 사용된다. 그러나, 표시 대비 및 채색 등의 전체적인 시야각 특성이 정확한 지연 보상에 의해 현저하게 개선되는 지연 필름이 관찰되지 않았다.

본 발명의 목적은 시야각이 변경될 때 충분한 가시성(visibility)을 갖는 표시 대비를 유지하고 전자 채색을 발생시키지 않는 액정 표시 장치를 위한, 액정 셀의 정확한 지연 보상을 갖는 타원 편광판을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전술한 타원 편광판을 사용하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은 이하의 본 발명의 제1 내지 제 5 태양에 따른 타원 편광판과 본 발명의 제6 내지 제11 태양에 따른 액정 표시 장치에 의해 성취된다.

본 발명의 제1 태양에 따른 타원 편광판은 편광자와, 양의 굴절률 이방성 및 이방성의 경사진 광축을 갖는 제1 광학적 이방성 층과, 음의 굴절률 이방성 및 경사진 광축을 갖는 제2 광학적 이방성 층을 포함한다.

본 발명의 제2 태양에 따른 타원 편광판은 제1 태양에 따른 타원 편광판에 있어서, 편광자/제1 광학적 이방성 층/제2 광학적 이방성 층의 순서로 층들이 적층된다.

본 발명의 제3 태양에 따른 타원 편광판은 제1 태양에 따른 타원 편광판에 있어서, 제1 광학적 이방성 층의 광축의 경사 방향과 제2 광학적 이방성 층의 광축의 경사 방향이 직교하도록 구성된다.

본 발명의 제4 태양에 따른 타원 편광판은 제1 태양에 따른 타원 편광판에 있어서, 제1 광학적 이방성 층이 봉상 네마틱 액정 분자로 형성된다.

본 발명의 제5 태양에 따른 타원 편광판은 제1 태양에 따른 타원 편광판에 있어서, 제2 광학적 이방성 층이 원반형 액정 분자로 형성된다.

본 발명의 제6 태양에 따른 액정 표시 장치는 비틀림 네마틱형 액정 셀과, 액정 셀의 적어도 일측에 제공되고 타원 편광판을 구비한 적어도 제1 광학적 보상층을 포함하며, 상기 타원 편광판은 편광자와, 양의 굴절률 이방성 및 이방성의 경사진 광축을 갖는 제1 광학적 이방성 층과, 음의 굴절률 이방성 및 경사진 광축을 갖는 제2 광학적 이방성 층을 구비한다.

본 발명의 제7 태양에 따른 액정 표시 장치는 제6 태양에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 타원 편광판에 대한 액정 셀의 대향측에 제공된 제2 광학적 보상층이 더 포함된다.

본 발명의 제8 태양에 따른 액정 표시 장치는 제7 태양에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 제2 광학적 보상층은, 평면 내의 2개의 방향에서의 굴절률들이 nx 및 ny로 설정되고 두께 방향에서의 굴절률이 nz로 설정될 때, nx > ny = nz의 굴절률 관계를 갖는 적어도 하나의 층을 포함한다.

본 발명의 제9 태양에 따른 액정 표시 장치는 제7 태양에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 다른 광학적 보상층이, 평면 내의 2개의 방향에서의 굴절률들이 nx 및 ny로 설정되고 두께 방향에서의 굴절률이 nz로 설정될 때, nx = ny > nz의 굴절률 관계를 갖는 적어도 하나의 층을 포함한다.

본 발명의 제10 태양에 따른 액정 표시 장치는 제7 태양에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 다른 광학적 보상층이, 평면 내의 2개의 방향에서의 굴절률들이 nx 및 ny로 설정되고 두께 방향에서의 굴절률이 nz로 설정될 때, nx < ny = nz의 굴절률 관계를 갖는 적어도 하나의 층을 포함한다.

본 발명의 제11 태양에 따른 액정 표시 장치는 제7 태양에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 다른 광학적 보상층이, 평면 내의 2개의 방향에서의 굴절률들이 nx 및 ny로 설정되고 두께 방향에서의 굴절률이 nz로 설정될 때, nx > ny > nz의 굴절률 관계를 갖는 적어도 하나의 층을 포함한다.

넓은 시야각을 갖는 액정 표시 장치는, 편광자, 편광자의 평면에 대해 경사진 광축을 갖고 양의 굴절률을 갖는 제1 광학적 이방성 층, 및 편광자의 평면에 대해 경사진 광축을 갖고 음의 굴절률을 갖는 제2 광학적 이방성 층을 포함하는 타원 편광판을 채용함으로써 구현될 수 있다. 즉, 이 액정 표시 장치는 타원 편광판을 사용함으로써, 모든 방위에서의 시야각 방향으로 충분한 표시 대비를 갖고, 시야각이 변경될 때 정면으로부터의 표시 색상의 변화가 작도록 하는 특성을 갖는다. 특히, 보다 충분한 가시 특성을 갖는 액정 표시 장치는 액정 셀의 반대편에 상기 타원 편광판과는 상이한 광학적 이방성 층이 구성된 다른 타원 편광판을 채용함으로써 구현될 수 있다.

편광자는 특별히 제한되지 않으며 다양한 편광자가 사용될 수 있다. 편광자로서, 예컨대 폴리비닐 알콜형 필름, 부분적으로 정형화된 폴리비닐 알콜형 필름 및 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체형의 부분적으로 비누화된 필름 등의 친수성 고분자량 중합체 필름에, 그리고 탈수 폴리비닐 알콜, 및 수소 및 염소가 제거된 폴리비닐 클로라이드 등의 폴리엔형 정렬 필름 등에 요오드 및 2색성 염료 등을 흡 수시킨 후에 일방향으로 신장된 필름이 언급될 수 있다. 여기서, 2색성 재료(요오드, 염료)가 흡수되고 신장후 정렬된 폴리비닐 알콜형 필름이 적합하게 사용된다. 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 약 5 내지 80 ㎛의 두께가 통상적으로 채택된다.

요오드 수성 용액에 침지되어 염색된 후에 폴리비닐 알콜 필름을 최초 길이의 3 내지 7배만큼 신장시킴으로써, 폴리비닐 알콜형 필름이 요오드로 염색된 후에 일방향으로 신장된 편광자가 얻어진다. 이러한 필름은 필요하다면 붕산 및 요오드화 칼륨 등의 수성 용액에 침지될 수도 있다. 더욱이, 염색 전에, 필요하다면 폴리비닐 알콜형 필름은 물에 침지되어 헹굼될 수 있다. 폴리비닐 알콜형 필름을 물로 헹굼으로써, 폴리비닐 알콜형 필름의 표면 상의 오물 및 차단 억제 물질들이 씻겨 나가는 것 외에도 폴리비닐 알콜형 필름이 팽윤되게 하여 염색의 불균일성 등의 불균일성을 방지하는 효과가 기대된다. 요오드로 염색된 후에 또는 염색과 동시에 신장이 적용되거나, 그 반대로 요오드로의 염색이 신장 이후에 적용될 수 있다. 신장은 붕산 및 요오드화 칼륨 등의 수성 용액에서 그리고 수조 내에서 적용될 수 있다.

편광자는 편광자의 일측에 또는 양측에 보호층을 갖는 편광판으로서 사용된다. 양호하게는, 보호층은 우수한 투명도, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차폐성, 등방성 등을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 전술한 보호층의 재료로서, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르형 중합체, 디아세틸 셀룰로오스 및 트리아세틸 셀룰로오스 등의 셀룰로오스형 중합체, 폴리 메틸메타크릴레이트 등의 아크릴형 중합체, 폴리스티렌 및 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체(AS 수지) 등의 스티렌형 중합체, 및 폴리카보네이트형 중합체가 언급될 수 있다. 게다가, 보호층을 형성하는 중합체의 예로서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로형 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀형 중합체, 비닐 클로라이드형 중합체, 나일론 및 방향족 폴리아미드 등의 아미드형 중합체, 이미드형 중합체, 술폰형 중합체, 폴리에테르 술폰형 중합체, 폴리에테르-에테르 케톤형 중합체, 폴리 페닐렌 설파이드형 중합체, 비닐 알콜형 중합체, 비닐리덴 클로라이드형 중합체, 비닐 부티랄형 중합체, 알릴레이트형 중합체, 폴리옥시메틸렌형 중합체, 에폭시형 중합체, 또는 전술한 중합체들의 혼합 중합체들이 언급될 수 있다. 게다가, 아크릴형, 우레탄형, 아크릴 우레탄형, 에폭시형 및 실리콘형 등의 열경화형 또는 자외선 경화형의 수지로 구성된 층이 언급될 수 있다. 일반적으로, 보호층의 두께는 500 ㎛ 이하, 양호하게는 1 내지 300 ㎛, 보다 양호하게는 5 내지 200 ㎛이다.

보호층으로서, 편광 특성, 내구성 등의 이유로 트리아세틸 셀룰로오스 등의 셀루로오스형 중합체가 바람직하다. 특히, 트리아세틸 셀룰로오스가 바람직하다. 게다가, 보호층이 편광자의 양측에 준비될 때, 정면 및 배면 상에 동일한 중합체 재료로 구성된 보호층이 사용되거나, 상이한 중합체 재료 등으로 구성된 보호층이 사용될 수 있다. 전술한 편광자 및 보호층은 통상적으로 수성 감압 접착제(aqueous pressure sensitive adhesive) 등에 의해 접합된다. 수성 감압 접착제로서, 폴리비닐 알콜형 접착제, 젤라틴형 접착제, 비닐형 접착제, 수성 폴리우 레탄 접착제, 수성 폴리에스테르 접착제 등이 언급될 수 있다.

전술된 보호층으로서, 반사 방지, 부착 방지, 및 눈부심 방지 또는 확산을 위하여 다양하게 처리되고 경질 코팅층을 갖는 층이 사용될 수 있다.

경질 코팅 처리는 편광판의 표면을 손상으로부터 보호할 목적으로 적용되며, 이러한 경질 코팅층은 예컨대 우수한 경도, 미끄럼 성질 등을 갖는 경화 코팅층이 아크릴형 수지 및 실리콘형 수지 등의 적절한 자외선 경화형 수지를 사용하여 보호층의 표면에 부가되는 방법에 의해 형성될 수 있다. 반사 방지 처리는 편광판의 표면 상에서의 실외 일광의 반사 방지의 목적을 위해 적용되며, 이는 종래 방법에 따라 반사 방지 필름을 형성함으로써 제작될 수 있다. 게다가, 부착 방지 처리는 인접 층과의 접착 방지의 목적을 위해 적용된다.

더구나, 눈부심 방지 처리는 실외 일광이 편광판의 표면 상에서 반사하여 편광판을 통한 투과광의 가시적인 인식을 방해하는 단점을 방지하기 위하여 적용되며, 이러한 처리는 예컨대 샌드블라스팅 또는 엠보싱에 의한 거친 표면 처리 방법 및 투명 미세 입자를 결합시키는 방법 등의 적절한 방법을 사용하여 보호층의 표면에 미세한 요철 구조를 부여함으로써 적용될 수 있다. 전술한 표면 상에 미세 요철 구조를 형성하기 위하여 결합되는 미세 입자로서, 평균 입자 크기가 0.5 내지 50 ㎛인 투명 미세 입자로서, 예컨대 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 주석 산화물, 인듐 산화물, 카드뮴 산화물, 안티몬 산화물 등의 무기 미세 입자들과, 교차 결합형 또는 비교차 결합형 중합체로 구성된 유기 미세 입자들이 사용될 수 있다. 표면 상에 미세 요철 구조를 형성할 때, 사용되는 미세 입자량은 통상적으 로 표면 상에 요철 구조를 형성하는 투명 수지 100 중량부에 대해 약 2 내지 50 중량부이고, 양호하게는 5 내지 25 중량부이다. 눈부심 방지층은 편광판을 통한 투과광을 확산시켜서 시야각을 확장시키는 확산층(시야각 확장 기능)으로서 역할할 수 있다.

더욱이, 전술한 반사 방지층, 부착 방지층, 확산층, 눈부심 방지층 등은 보호층 자체 내에 매설될 수 있으며, 이들은 보호층과는 상이한 광학층으로서 제작될 수도 있다.

제1 광학적 이방성 층은 양의 굴절률 이방성(광축 방향에서의 굴절률이 직각 방향에서의 굴절률보다 큼) 및 경사진 광축을 갖는다. 제1 광학적 이방성 층은 광학적으로 투명한 중합체 재료에 전단 응력 등을 인가함으로써 얻어질 수 있다. 투명 중합체 재료로서, 전술한 투명 보호층을 형성하는 재료가 예시된다. 또한, 양의 굴절률 이방성을 갖는 재료로서, 봉상 네마틱 액정 분자가 사용될 수 있다. 제1 광학적 이방성 층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상은 0.5 내지 500 ㎛이 바람직하고, 1 내지 200 ㎛이 더 바람직하다.

특히, 제1 광학적 이방성 층에 대하여, 평면 내의 2개의 방향에서의 굴절률들이 nx 및 ny (nx > ny)로 설정되고 두께 방향에서의 굴절률이 nz로 설정되며 d(nm)가 두께라 할 때, 평면 내에서의 지연[Re = (nx - ny) x d]은 양호하게는 10 내지 1000 nm이다. 지연은 더 양호하게는 30 내지 600 nm이다. 지연은 가장 양호하게는 40 내지 500 nm이다. 두께 방향에서의 지연[Rth = (nx - nz) x d]은 양호하게는 -400 내지 900 nm이다. 지연은 더 양호하게는 -300 내지 500 nm이다. 지 연은 가장 양호하게는 -200 내지 400 nm이다.

제2 광학적 이방성 층은 음의 굴절률 이방성(광축 방향에서의 굴절률이 직각 방향에서의 굴절률보다 작음) 및 경사진 광축을 갖는다. 제2 광학적 이방성 층은 광학적으로 투명한 중합체 재료에 전단 응력 등을 인가함으로써 얻어질 수 있다. 투명 중합체 재료로서, 전술한 투명 보호층을 형성하는 재료가 예시된다. 또한, 음의 굴절률 이방성을 갖는 재료로서, 원반형 액정 분자가 사용될 수 있다. 제2 광학적 이방성 층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상은 0.5 내지 500 ㎛이 바람직하고, 1 내지 200 ㎛이 더 바람직하다.

특히, 제2 광학적 이방성 층에 대하여, 평면 내의 2개의 방향에서의 굴절률들이 nx 및 ny (nx > ny)로 설정되고 두께 방향에서의 굴절률이 nz로 설정되며 d(nm)가 두께라 할 때, 평면 내에서의 지연[Re = (nx - ny) x d]은 양호하게는 1 내지 500 nm이다. 지연은 더 양호하게는 2 내지 400 nm이다. 지연은 가장 양호하게는 5 내지 200 nm이다. 두께 방향에서의 지연[Rth = (nx - nz) x d]은 양호하게는 0 내지 700 nm이다. 지연은 더 양호하게는 10 내지 600 nm이다. 지연은 가장 양호하게는 20 내지 500 nm이다.

액정 분자(원반형 액정 분자 및 봉상 네마틱 액정 분자)가 제1 및 제2 광학적 이방성 층을 형성하기 위해 사용되는 경우에, 액정 분자의 경사 정렬 상태는 분자 구조, 정렬 필름의 종류, 및 첨가제(예컨대, 가소제, 결합제 및 표면 윤활제)의 사용에 의해 제어될 수 있다.

액정 분자(원반형 액정 분자 및 봉상 네마틱 액정 분자)의 경사 상태가 평면 과의 거리에 따라 변하지 않는 균일 경사를 가질 수 있다. 특히, 양호하게는 액정 분자의 경사 상태는 액정과 평면 사이의 거리에 따라 변한다. 경사 상태가 양 또는 음의 1축 광학적 지시곡선(indicatrix)에 대해 가정된 때, 평면의 광학적 이방성 층에 대한 법선 방향과 광축 사이에 형성된 각도는 평균 경사각으로서 여겨진다. 광학적 이방성 층이 양의 1축 광학적 지시곡선을 갖는 경우에, 평균 경사각은 양호하게는 20 내지 85°이고, 더 양호하게는 30 내지 80°이며, 가장 양호하게는 40 내지 75°이다. 광학적 이방성 층이 음의 1축 광학적 지시곡선을 갖는 경우에, 평균 경사각은 양호하게는 5 내지 70°이고, 더 양호하게는 7 내지 60°이며, 가장 양호하게는 10 내지 50°이다.

더욱이, 제1 또는 제2 광학적 이방성 층에 있어서, 액정 분자의 정렬은 고정된다. 저분자 액정 또는 고분자 액정이 액정 분자로서 사용된다. 고정 방법은 특별히 액정 분자로서 제한되지 않으며, 예컨대 반응성 이중 결합을 갖는 아크릴 액정 분자가 사용되어 UV 방사 등을 인가함으로써 중합 반응에 의해 고정된다. 중합체 결합제를 사용하여 액정 분자 정렬을 고정하는 것도 가능하다.

제1 및 제2 광학적 이방성 층은 통상적으로 투명 기판 상에 형성된다. 다음은 각각의 광학적 이방성 층을 형성하는 형태로서 주어질 수 있다.

(1) 제1 또는 제2 광학적 이방성 층이 투명 기판 상에 형성되는 경우

액정 분자의 광학적 이방성 층을 투명 기판 상에 형성하는 방법으로서, 초기에, 정렬 필름이 광학적 이방성 투명 기판 상에 형성되고, 경사 정렬을 제공하도록 액정 분자가 정렬 필름 상에 인가된다. 더욱이, 광학적 이방성 정렬 필름이 다른 정렬 기판 상에 정렬된 후에, 광학적 이방성 층이 접착제 및 감압 접착제 상에 투명 기판을 사용하여 전사된다.

(2) 제1 및 제2 광학적 이방성 층이 투명 기판의 일측에 형성된 경우

제1 광학적 이방성 층이 전술한 (1)에 기재된 방법에 의해 투명 기판 상에 형성된 후에, 그 층은 정렬 필름으로서 역할하도록 되고, 제2 광학적 이방성 층이 형성된다. 더욱이, 정렬 필름이 다시 형성되는데, 이는 제2 광학적 이방성 층을 형성할 수 있게 한다. 또한, 제1 및 제2 광학적 이방성 층이 다른 정렬 기판 상에 형성된 후에, 제1 및 제2 광학적 이방성 층이 접착제 및 감압 접착제를 사용하여 전사함으로써 투명 기판 상에 제조될 수 있다.

(3) 제1 또는 제2 광학적 이방성 층이 투명 기판의 각각의 표면에 형성된 경우

상기 (1)에 설명된 바와 같이, 제1 및 제2 광학적 이방성 층이 정렬 필름 및 전사를 이용하여 투명 기판의 각각의 표면 상에 형성된다.

제한없이 사용되는 투명 기판은 광학적으로 투명한 기판일 때 투명 기판으로서 설정된다. 투명 기판의 재료는 투명 보호층이 인가된 편광자와 동일한 재료로서 예시된다. 투명 기판은 광학적 등방성 또는 이방성을 가질 수 있다. 즉, 액정 셀의 광학적 이방성에 대응하도록(광학적으로 보상하도록) 투명 기판의 광학적 이방성이 광학적 이방성 층의 광학적 이방성에 부가되는 경우가 있다. 이러한 경우에, 양호하게는 광학적 1축 특성 또는 광학적 2축 특성을 갖는 투명 기판이 바람직하다. 투명 기판의 두께는 통상적으로 0 내지 500 ㎛이다. 광학적 1축 특성을 갖 는 기판의 경우에, 기판은 광학적으로 양(광축 방향에서의 굴절률이 직각 방향에서의 굴절률보다 큼)이거나 광학적으로 음(광축 방향에서의 굴절률이 직각 방향에서의 굴절률보다 작음)일 수 있다. 광학적 2축 특성을 갖는 기판의 경우에, 전술한 수학적 표현에서 굴절률 nx, ny 및 nz는 양호하게는 모두 상이한 값(nx≠ny≠nz)을 제공한다. 양호하게는, 광학적 이방성 투명 기판의 평면에서의 지연[Re = (nx - ny) x d]은 10 내지 100 nm이다. 더 양호하게는, 지연은 15 내지 300 nm이다. 광학적 이방성 투명 기판의 두께의 방향에서의 지연[Rth = (nx - nz) x d]은 양호하게는 0 내지 500 nm이고, 더 양호하게는 0 내지 400 nm이며, 가장 양호하게는 0 내지 300 nm이다.

또한, 정렬 필름에는 유기 화합물(양호하게는, 중합체)의 문지름 처리, 무기 화합물의 경사 증착, 미세 홈이 형성된 층의 형성, 랭뮤어-블로짓(Langmuir-Blodgett) 기술에 의한 유기 화합물의 축적(LB 필름) 등의 수단이 제공될 수 있다. 더욱이, 정렬 필름에서, 정렬 기능은 전기장의 부가, 자기장의 부가 또는 광 방사에 의해 생성된다. 문지름 처리는 중합체 층의 표면을 종이 또는 천으로 동일 방향으로 수차례 문지름으로써 수행된다. 광 방사에 있어서 편광 UV 등이 공지되어 있다.

본 발명의 타원 편광판은 편광자, 제1 광학적 이방성 층 및 제2 광학적 이방성 층을 포함한다. 편광자, 제1 광학적 이방성 층 및 제2 광학적 이방성 층의 적층 순서는 특별히 제한되지 않는다. 양호하게는, 이들은 상기 순서로 적층된다. 투명 기판은 편광자에 인가되는 투명 보호 필름으로서 사용될 수 있다. 다음은 적 층 상태로서 주어질 수 있다.

(1) 편광판/감압 접착제/투명 기판/제1 광학적 이방성 층/감압 접착제/투명 기판/제2 광학적 이방성 층

(2) 편광자/투명 기판/제1 광학적 이방성 층/감압 접착제/투명 기판/제2 광학적 이방성 층

(3) 편광판/감압 접착제/투명 기판/제1 광학적 이방성 층/제2 광학적 이방성 층

(4) 편광자/투명 기판/제1 광학적 이방성 층/제2 광학적 이방성 층

(5) 편광판/감압 접착제/제1 광학적 이방성 층/투명 기판/제2 광학적 이방성 층

또한, 편광자의 투과축과 제1 또는 제2 광학적 이방성 층의 광축 방향의 구성에 대하여, 이들 방향은 서로 평행하거나 직교할 것이 요구된다. 게다가, 제1 및 제2 광축의 경사 방향이 직교할 것이 요구된다.

접착제 층을 형성하는 감압 접착제는 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 아크릴형 중합체, 실리콘형 중합체, 폴리에스테르, 폴리우렌탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 플루오르형 중합체, 및 고무형 중합체가 기본 중합체로서 적당하게 선택될 수 있다. 특히, 광학적 투명도가 우수하고, 적절한 습윤성, 밀착성 및 접착성을 갖는 접착 특성을 나타내며 우수한 내후성 및 내열성 등을 갖는 아크릴형 감압 접착제 등의 감압 접착제가 양호하게 사용될 수 있다.

접착제 층은 예컨대 천연 또는 합성 수지, 접착성 수지, 유리 섬유, 유리 비 드, 금속 분말, 다른 무기 분말 등을 포함한 충전재, 안료, 착색제 및 산화 방지제와 같은 첨가제를 함유할 수 있다. 더구나, 미세 입자를 함유하고 광 확산 성질을 갖는 접착제 층일 수도 있다.

또한, 본 발명에서, 살리실산 에스테르형 화합물, 벤조페놀형 화합물, 벤조트리아졸형 화합물, 시아노 아크릴레이트형 화합물 및 니켈 착염형 화합물 등의 UV 흡수제를 첨가하는 방법을 사용하여, 전술한 타원 편광판을 형성하는 각각의 층에 자외선 흡수성을 부여할 수 있다.

전술한 타원 편광판이 TN형의 액정 셀에 배치된 때, 셀의 일측에 타원 편광판을 제공하고 액정 셀의 대향측에서 다른 구조를 갖는 다른 보상층을 구비함으로써 보다 나은 효과가 얻어질 수 있다. 액정 셀에 부착하는 타원 편광판의 표면은 특별히 제한되지 않는다. 앞서 예시된 타원 편광판 (1) 내지 (5)의 경우에, 제2 광학적 이방성 층 쪽이 액정 셀에 부착되는 것이 바람직하다. 타원 편광판을 위해 준비된 액정 셀의 대향측의 다른 보상층, 중합체 필름을 신장시킴으로써 얻어지고 1축 또는 2축 특성을 가지며 편광판 및 지연 필름을 구비한 다른 타원 편광판, 그리고 경사 정렬되지 않은 봉상 네마틱 또는 원반형 액정 분자가 사용될 수 있다.

광학적 투명판은 지연 판으로서 바람직하다. 광학적 투명판에서, 합성 중합체(예컨대, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리에테르술폰, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 노보넨형 수지, 폴리스티렌, 및 스티렌-아크릴 공중합체)가 사용된다.

지연 판의 특성으로서, nx > ny = nz인 경우에, (nx - ny) x d = 10 내지 500 nm이 바람직하다. 또한, 20 내지 400 nm이 더 바람직하다. nx = ny > nz의 경우에, (nx - ny) x d = 10 내지 500 nm이 바람직하다. 더욱이, 20 내지 400 nm이 더 바람직하다. nx > ny > nz의 경우에, (nx - ny) x d = 1 내지 300 nm 및 (nx - nz) x d = 50 내지 600 nm이 바람직하다. 또한, (nx - ny) x d = 10 내지 200 nm 및 (nx - nz) x d = 70 내지 300 nm가 더 바람직하다. nx < ny = nz의 경우에, (nx - ny) x d = -200 내지 -1 nm이 바람직하고, -150 내지 -5 nm이 바람직하다.

적어도 하나의 층의 지연 판이 제공된다. 2개 이상의 지연 판이 적층된 때, 지연 판들은 각각이 직교 평면에서 굴절률 최대 방위가 직교하도록 적층 구성된다.

게다가, 실제 사용시 적층된 광학 층에 대하여 특별히 제한이 없지만, 예컨대 반사판, 반투명 판 등의 액정 표시 장치의 형성을 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 광학 층들이 사용될 수 있다. 특히, 타원 편광판 또는 원형 편광판 상에 반사판 또는 반투명 반사판이 추가로 적층된 반사형 편광판 또는 반투명형 편광판, 또는 휘도 개선 필름이 편광판 상에 추가로 적층된 편광판이 언급될 수 있다.

반사형 편광판을 얻기 위해 편광판 상에 반사층이 제작되고, 이러한 종류의 편광판은 바라보는 쪽(표시되는 쪽)으로부터의 입사광이 반사되어 표시를 행하는 액정 표시 장치를 위해 사용된다. 이러한 종류의 편광판은 백라이트(backlight)와 같은 매설된 광원을 요구하지 않아, 액정 표시 장치가 용이하게 박형으로 제조된다는 장점을 갖는다. 필요하다면 금속 등으로 된 반사층이 투명 보호층 등을 통해 편광판의 일측에 부착되는 방법과 같은 적절한 방법들을 사용하여 반사형 편광판이 형성될 수 있다.

반사형 편광판의 일례로서, 필요하다면 알루미늄 등의 반사성 금속의 박편(foil) 및 증착 필름을 광택 제거 처리된 보호 필름의 일측에 부착하는 방법을 사용하여 보호층이 형성된 편광판이 언급될 수 있다. 또한, 미세 입자를 전술한 보호층 내로 혼합함으로써 얻어진 미세 요철 구조를 표면 상에서 구비하고 그 상부에 요철 구조의 반사층이 제작된 다른 종류의 편광판이 언급될 수 있다. 전술한 미세 요철 구조를 갖는 반사층은 입사광을 임의의 방향으로 반사시킴으로써 확산시켜 지향성 및 눈부신 표시를 방지하며, 명암의 불균일 등을 제어하는 장점을 갖는다. 또한, 미세 입자를 함유하는 보호 필름은 필름을 통해 투과된 입사광 및 그 반사광이 확산되는 결과로서 명암의 불균일이 더욱 효과적으로 제어될 수 있는 장점을 갖는다. 보호 필름의 표면 미세 요철 구조에 의해 달성된 표면 상의 미세 요철 구조를 갖는 반사층은 예컨대 진공 증착법 및 스퍼터링법 등의 증착법과, 이온 도금법 등의 도금법과 같은 적절한 방법들을 사용하여 금속을 투명 보호층의 표면에 직접 부착시키는 방법에 의해 형성될 수 있다.

반사판이 전술한 편광판의 보호 필름에 직접 주어지는 방법 대신에, 반사판은 투명 필름용의 적절한 필름 상에 반사층을 제작함으로써 구성된 반사 시트로서 사용될 수도 있다. 게다가, 반사층은 통상적으로 금속으로 제작되므로, 산화에 의한 반사의 열화를 방지하고 최초 반사율을 장시간 유지하며 보호층의 별도의 제작을 방지하는 등의 관점으로부터, 사용될 때 반사측이 보호 필름 또는 편광판 등으로 덮이는 것이 바람직하다.

또한, 반투명형 편광판은 빛을 반사하고 투과시키는 반거울(half-mirror) 등의 반투명형 반사층으로서 전술한 반사층을 제작함으로써 얻어질 수 있다. 반투명형 편광판은 통상적으로 액정 셀의 배면에 제작되고, 이는 비교적 조명 상태가 좋은 분위기에서 사용될 때 바라보는 쪽(표시되는 쪽)으로부터 반사된 입사광에 의해 화면이 표시되는 종류의 액정 표시 유닛을 형성할 수 있다. 그리고, 이러한 유닛은 비교적 어두운 분위기에서는 반투명형 편광판의 배면에 매설된 백라이트와 같은 매설형 광원을 사용하여 화면을 표시한다. 즉, 반투명형 편광판은 조명 상태가 좋은 분위기에서는 백라이트 등의 광원의 에너지를 절감하고 비교적 어두운 분위기에서는 필요하다면 매설된 광원과 함께 사용될 수 있는 종류의 액정 표시 장치를 얻는 데 유용하다.

편광판 및 휘도 개선 필름이 함께 부착된 편광판은 통상적으로 액정 셀의 배면에 제작되어 사용된다. 휘도 개선 필름은 선형 편광을 소정 편광축을 가지고 반사시키거나 원형 편광을 소정 방향을 가지고 반사시키며, 액정 표시 장치의 백라이트에 의한 또는 배면으로부터의 반사에 의한 자연광이 들어올 때 다른 광을 투과시키는 특성을 나타낸다. 휘도 개선 필름을 편광판에 적층시킴으로써 얻어진 편광판은 소정 편광 상태를 갖지 않는 광을 투과시키지 않고 반사시킴과 동시에, 백라이트 등의 광원으로부터 빛을 수용함으로써 소정 편광 상태를 갖는 투과광을 얻는다. 이러한 편광판은 휘도 개선 필름에 의해 반사된 빛을 배면에 제작된 반사층을 통해 더 반전되게 하고, 그 빛이 휘도 개선 필름으로 재진입하게 하며, 빛의 일부 또는 전부를 소정 편광 상태를 갖는 빛으로서 투과시킴으로써 휘도 개선 필름을 통한 투 과광의 양을 증가시킨다. 편광판은 편광자에서 흡수되기 어려운 편광을 공급함과 동시에, 액정 표시 장치 등에 사용 가능한 빛의 양을 증가시켜 결과적으로 광도가 향상될 수 있다. 즉, 빛이 휘도 개선 필름을 사용하지 않고 백라이트 등에 의해 액정 셀의 배면으로부터 편광자를 통해 들어가는 경우에, 편광자의 편광축과 다른 편광 방향을 갖는 대부분의 빛은 편광자에 의해 흡수되어, 편광자를 통해 투과하지 못한다. 이는 사용된 편광자의 특성에 의해 영향을 받지만, 약 50%의 빛이 편광자에 의해 흡수되고, 액정 표시 장치 등에 사용 가능한 빛의 양이 많이 감소되어 결과적으로 표시된 화면이 어둡게 된다는 것을 의미한다. 휘도 개선 필름은 편광자에 의해 흡수되는 편광 방향을 갖는 빛이 편광자 내로 진입하지 못하게 하지만 빛을 한번 반사시키며, 배면에 제작된 반사층을 통해 반전된 빛이 휘도 개선 필름 내로 재진입하게 한다. 이러한 반복 작동에 의해, 이들 둘 사이에서 반사되고 반전된 빛의 편광 방향이 편광자를 통과할 수 있는 편광 방향이 될 때에만, 휘도 개선 필름은 빛을 투과시켜 편광자에 공급한다. 결과적으로, 백라이트로부터의 빛은 액정 표시 장치의 화면의 표시를 위해 효율적으로 사용되어 밝은 화면을 얻을 수 있다.

적절한 필름이 전술한 휘도 개선 필름으로서 사용된다. 즉, 유전성 물질의 얇은 다층 필름, 상이한 굴절률 이방성을 갖는 얇은 필름의 다층 적층 필름과 같이 소정 편광축을 갖는 선형 편광을 투과시키고 다른 빛을 반사시키는 특성을 갖는 적층 필름, 콜레스테릭 액정 중합체의 정렬된 필름, 정렬된 콜레스테릭 액정 층을 지지하는 필름과 같이 좌측 또는 우측으로 회전되는 원형 편광을 반사시키고 다른 빛 을 투과시키는 특성을 갖는 필름 등이 언급될 수 있다.

따라서, 전술한 소정 편광축을 갖는 선형 편광을 투과시키는 종류의 휘도 개선 필름에 있어서, 투과광의 편광축을 배열시키고 투과광을 그대로 편광판 내로 진입하게 함으로써, 편광판에 의한 흡수 손실이 제어되고 편광이 효율적으로 투과될 수 있다. 한편, 콜레스테릭 액정 층으로서 원형 편광을 투과시키는 종류의 휘도 개선 필름에 있어서, 빛은 편광자 내로 그대로 진입될 수 있지만, 흡수 손실을 고려하여 원형 편광을 지연 판을 통해 선형 편광으로 변경한 후에 빛을 편광자 내로 진입시키는 것이 바람직하다. 게다가, 원형 편광은 지연 판으로서 1/4 파장 판을 사용하여 선형 편광으로 변환될 수 있다.

가시광 영역 등의 넓은 파장 영역에서 1/4 파장 판으로서 작용하는 지연 판은, 반파장 판(half-wavelength plate)으로서 작용하는 지연 판과 같이, 550 nm의 파장을 갖는 엷은 색광에 대해 1/4 파장 판으로서 작용하는 지연 층이 다른 지연 특성을 갖는 지연 판과 함께 적층되는 방법에 의해 얻어진다. 따라서, 편광판과 휘도 개선 필름 사이에 위치된 지연 판은 하나 이상의 지연 층으로 구성될 수 있다.

게다가, 콜레스테릭 액정 층에서도, 가시광 영역 등의 넓은 파장 영역에서 원형 편광을 반사시키는 층은 상이한 반사 파장을 갖는 2개 이상의 층들이 함께 적층된 구성을 채택함으로써 얻어질 수 있다. 따라서, 넓은 파장 영역 내의 투과된 원형 편광은 이러한 종류의 콜레스테릭 액정 층을 사용하여 얻어질 수 있다.

더구나, 편광판은 편광판의 적층된 층들 및 전술한 분리형 편광판으로서의 2 개 이상의 광학 층들로 된 다층 필름으로 구성될 수 있다. 따라서, 편광판은 전술한 반사형 편광판 또는 반투명형 편광판이 전술한 지연 판과 각각 조합된 반사형 타원 편광판 또는 반투과형 타원 편광판일 수 있다.

전술한 타원 편광판 및 반사형 타원 편광판은 편광판 또는 반사형 편광판을 지연 판과 적절히 조합한 적층 판이다. 이러한 종류의 타원 편광판 등은 편광판(반사형) 및 지연 판을 조합함으로써 그리고 액정 표시 장치의 제조 공정에서 하나씩 별도로 적층함으로써 제조될 수 있다. 한편, 타원 편광판 등의 광학 필름으로서 적층이 미리 수행되어 얻어진 편광판은 안정한 품질, 적층 작업성 등에 있어서 우수하며, 액정 표시 장치의 향상된 제조 효율에 있어서 장점을 갖는다.

액정 표시 장치의 조립은 종래의 방법에 따라 수행될 수 있다. 즉, 액정 표시 장치는 일반적으로 액정 셀, 광학 필름, 그리고 필요한 경우의 조명 시스템 등의 몇몇 부품들을 적절히 조립하고 구동 회로를 합체시킴으로써 제조된다.

전술한 광학 필름이 액정 셀의 일측 또는 양측에 위치되고 백라이트 또는 반사판이 조명 시스템용으로 사용되는 액정 표시 장치와 같은 적절한 액정 표시 장치들이 제조될 수 있다. 이러한 경우에, 본 발명에 의한 광학 필름은 액정 셀의 일측 또는 양측에 설치될 수 있다. 광학 필름들을 양측에 설치할 때, 이들은 동일하거나 상이한 종류의 것일 수 있다. 더욱이, 액정 표시 장치를 조립하는 데 있어서, 확산판, 눈부심 방지층, 반사 방지 필름, 보호판, 프리즘 어레이, 렌즈 어레이 시트, 광학 확산판 및 백라이트 등의 적절한 부품들은 하나의 층 또는 2개 이상의 층들 내의 적절한 위치에 설치될 수 있다.

실시예

<제1 광학적 이방성 층>

닛세끼 미쯔비시 캄파니, 엘티디.에 의해 제조된 NH 필름이 사용되었다. 사기 필름은 투명 기판인 셀룰로오스 중합체 필름(트리아세틸 셀룰로오스: TAC) 상에서 봉상 네마틱 액정 분자들로 제조된 경사 정렬된 층을 가졌다.

NH 필름은 경사 정렬된 층 및 투명 기판으로 분리되어 있다. 그리고 나서, 이들 특성들이 오지 메저링 머신 캄파니, 엘티디.(Oji Measuring Machine Co., Ltd.)에 의해 제조된 KOBRA-21ADH로 측정되었다. 투명 기판은 지연 값으로 Δnd = (nx - ny) x d = 4 nm 및 Rth = (nx - nz) x d = 50 nm을 가졌다. 입사각이 경사진 광축에서의 방향에 대해 -50 내지 50°로 변화한 때, 타측의 경사 정렬된 층은 지연 값으로서 Δnd = 95 nm, Rth = 67 nm 및 평균 경사각 θ=60°를 가졌다.

<제2 광학적 이방성 층>

후지 필름 캄파니, 엘티디.에 의해 제조된 WV 필름이 사용되었다. 상기 필름은 투명 기판인 셀룰로오스 중합체 필름(트리아세틸 셀룰로오스: TAC) 상에서 원반형 액정 분자들로 제조된 경사 정렬된 층을 가졌다.

WV 필름은 경사 정렬된 층 및 투명 기판으로 분리되어 있다. 그리고 나서, 이들 특성들이 오지 메저링 머신 캄파니, 엘티디.(Oji Measuring Machine Co., Ltd.)에 의해 제조된 KOBRA-21ADH로 측정되었다. 투명 기판은 지연 값으로 Δnd = (nx - ny) x d = 12 nm 및 Rth = (nx - nz) x d = 100 nm을 가졌다. 입사각이 경사진 광축에서의 방향에 대해 -50 내지 50°로 변화한 때, 타측의 경사 정렬된 층 은 지연 값으로서 Δnd = 30 nm, Rth = 150 nm 및 평균 경사각 θ=17°를 가졌다.

<편광판>

두께가 75 ㎛인 폴리비닐 알콜이 요오드를 함유한 용액 내에서 염색된 후에, 필름은 편광자를 제공하도록 붕산을 함유한 용액 내에서 상이한 원주 속도를 갖는 롤들 사이에서 6배만큼 1축으로 신장되었다. 편광자의 양측에서, 편광판을 제공하도록 트리아세틸 셀룰로오스 필름이 접착제에 의해 적층되었다.

<타원 편광판의 제조 방법>

실시예 1 내지 5

편광 투과축 및 광축 경사 방향이 서로 직교하도록 아크릴계 감압 접착제를 통해 NH 필름이 편광판에 적층되었다. 더욱이, NH 필름 및 WV 필름의 광축 경사 방향들이 서로 직교하도록 WV 필름이 NH 필름 상에 적층되어, 결과적으로 타원 편광판(I)이 제공되었다.

비교예 1

폴리카보네이트가 1축 신장되어 λ=590 nm에서 (nx - ny) x d = 95 nm를 갖는 지연 필름이 얻어졌다. 편광판의 투과축과 지연 필름의 신장축이 서로 평행하도록 지연 필름이 편광판에 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층되었다. 또한, WV 필름의 광축의 경사 방향이 지연 필름의 신장축과 직교하도록 WV 필름을 지연 필름에 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층함으로써 타원 편광판(IV)이 제조되었다.

비교예 2

폴리카보네이트가 2축 신장되어 λ=590 nm에서 (nx - ny) x d = 30 nm 및 (nx - nz) x d = 160 nm를 갖는 지연 필름이 얻어졌다. 편광판의 투과축과 NH 필름의 광축 경사 방향이 서로 평행하도록 NH 필름이 편광판에 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층되었다. 또한, 지연 필름의 지연 위상축(평면 내에서의 굴절률 최대 방위)이 NH 필름의 광축 경사 방향과 직교하도록 지연 필름을 NH 필름에 아크릴계 감압 접착제를 통해 적층함으로써 타원 편광판(V)이 제조되었다.

<액정 패널의 제조 방법>

도1에 도시된 바와 같이 그리고 표1에 따르면, 타원 편광판(I, IV 및 V)들이 TN형 액정 셀(6)에 부착되었다. 타원 편광판(I, IV)은 WV 필름측에 부착되었고, 타원 편광판(V)은 지연 필름측에 부착되었다. 표1에 따르면, 액정 셀의 대향측에는 편광판(7)이 후술하는 지연 판(A 내지 D)에 부착되었다. 구조 2'에서, 각각의 지연 판의 지연 위상축(평면 내의 굴절률 최대 방위)이 직교하도록 적층 구성된 2개의 지연 판(A)들에 편광판(7)이 부착되었다. 편광판 등을 부착하기 위해 아크릴계 감압 접착제가 사용되었다.

<지연 판의 제조 방법>

폴리카보네이트가 사용되었고 nx > ny = nz 특성이 1축 신장에 의해 주어졌으며, 결과적으로 λ=590 nm에서 (nx - ny) x d = 50 nm을 갖는 지연 판(A)이 제조되었다. 또한, 2축 신장에 의해, nx = ny > nz 및 λ=590 nm에서의 (nx - nz) x d = 100 nm을 갖는 지연 판(B)이 제조되었다. 또한, nx > ny > nz 및 λ=590 nm에서의 (nx - ny) x d = 70 nm 및 (nx - nz) x d = 150 nm을 갖는 지연 판(C)이 제조되었다. 더욱이, 스티렌-아크릴 공중합체 재료를 1축 신장시킴으로써 신장 방향으로 최소 굴절률을 제공하는 nx < ny = nz의 특성을 갖고 (nx - ny) x d = -30 nm을 갖는 지연 판(D)이 제조되었다.

	실시예						비교예
구조	1	2	2'	3	4	5	1	2
타원 편광판	I	I	I	I	I	I	IV	V
TN형 셀	←	←	←	←	←	←	←	←
지연 판	없음	A	A	B	C	D	C	C
편광판	←	←	←	←	←	←	←	←

비교예 3

타원 편광판(II)을 제조하도록 TAC 필름/편광자/WV 필름이 이 순서대로 적층되었다. WV 필름의 기판 TAC는 편광자의 보호층으로서 사용되었다. 각각의 층을 적층하기 위해 아크릴계 감압 접착제가 사용되었다.

비교예 4

타원 편광판(III)을 제조하도록 TAC 필름/편광자/NH 필름이 이 순서대로 적층되었다. NH 필름의 기판 TAC는 편광자의 보호층으로서 사용되었다. 각각의 층을 적층하기 위해 아크릴계 감압 접착제가 사용되었다.

<액정 패널의 제조 방법>

도2에 도시된 바와 같이 그리고 표2에 따르면, 타원 편광판(II, III)들이 TN형 액정 셀의 양측에 부착되었다. 타원 편광판(II)이 WV 필름측에 부착되었고, 타원 편광판(III)이 NH 필름측에 부착되었다. 타원 편광판을 부착시키기 위해 아크릴계 감압 접착제가 사용되었다.

	비교예
구조	3	4
타원 편광판	II	III
TN형 셀	←	←
타원 편광판	II	III

<패널의 시야각 특성의 평가>

전술한 패널들에 대해, 시야각 특성이 측정되었다. 부가적으로, 측정을 위해 엘딤 캄파니(ELDIM Company)에 의해 제조된 EZContrast가 사용되었다. 결과가 표3에 나타나 있다.

		대비 (10 이상)				색상 시프트
		상	하	우	좌	(좌우 시야각·백색 표시
실시예	1	53°	80°	80°	80°	없음
	2	58°	75°	80°	80°	없음
	2'	62°	60°	80°	80°	없음
	3	55°	60°	80°	80°	없음
	4	60°	45°	80°	80°	없음
	5	60°	80°	80°	80°	없음
비교예	1	50°	30°	50°	80°	없음
	2	40°	36°	60°	59°	없음
	3	55°	60°	65°	65°	황색을 띔
	4	47°	80°	75°	76°	없음

평가 결과로서, 실시예에서 대비 및 색상 시프트 모두에서 넓은 시야각이 얻어질 수 있다. 그러나, 비교예에서는, 대비 및 색상 시프트 모두를 충족시키는 어떠한 특성도 얻어질 수 없다.

본 발명의 타원 편광판 및 이를 사용하는 액정 표시 장치는 액정 셀의 정확한 지연 시야각이 변경될 때 충분한 가시성을 갖는 표시 대비를 유지하고 전자 채색을 발생시키지 않는다.

Claims

편광자와,

양의 굴절률 이방성을 갖고, 층의 법선 방향으로부터 경사진 광축을 갖는 제1 광학적 이방성 층과,

음의 굴절률 이방성을 갖고, 층의 법선 방향으로부터 경사진 광축을 갖는 제2 광학적 이방성 층을 포함하고,

제1 광학적 이방성 층의 광축의 경사 방향과 제2 광학적 이방성 층의 광축의 경사 방향은 직교하도록 구성되고,

편광자의 투과축과 제1 광학적 이방성 층의 광축 방향은 서로 평행하거나 직교하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 타원 편광판.
제1항에 있어서, 층들은 편광자/제1 광학적 이방성 층/제2 광학적 이방성 층의 순서로 적층되는 것을 특징으로 하는 타원 편광판.
삭제
제1항에 있어서, 제1 광학적 이방성 층은 봉상 네마틱 액정 분자로 형성된 것을 특징으로 하는 타원 편광판.
제1항에 있어서, 제2 광학적 이방성 층은 원반형 액정 분자로 형성된 것을 특징으로 하는 타원 편광판.
비틀림 네마틱형 액정 셀과,

액정 셀의 적어도 일측에 제공되고 타원 편광판을 구비한 적어도 제1 광학적 보상층을 포함하며,

상기 타원 편광판은 편광자와, 양의 굴절률 이방성을 갖고 층의 법선 방향으로부터 경사진 광축을 갖는 제1 광학적 이방성 층과, 음의 굴절률 이방성을 갖고 층의 법선 방향으로부터 경사진 광축을 갖는 제2 광학적 이방성 층을 포함하고, 제1 광학적 이방성 층의 광축의 경사 방향과 제2 광학적 이방성 층의 광축의 경사 방향은 직교하도록 구성되고, 편광자의 투과축과 제1 광학적 이방성 층의 광축 방향은 서로 평행하거나 직교하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제6항에 있어서, 타원 편광판에 대한 액정 셀의 대향측에 제공된 제2 광학적 보상층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제7항에 있어서, 제2 광학적 보상층은, 평면 내의 2개의 방향에서의 굴절률들이 nx 및 ny로 설정되고 두께 방향에서의 굴절률이 nz로 설정될 때, nx > ny = nz의 굴절률 관계를 갖는 적어도 하나의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제7항에 있어서, 제2 광학적 보상층은, 평면 내의 2개의 방향에서의 굴절률들이 nx 및 ny로 설정되고 두께 방향에서의 굴절률이 nz로 설정될 때, nx = ny > nz의 굴절률 관계를 갖는 적어도 하나의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제7항에 있어서, 제2 광학적 보상층은, 평면 내의 2개의 방향에서의 굴절률들이 nx 및 ny로 설정되고 두께 방향에서의 굴절률이 nz로 설정될 때, nx < ny = nz의 굴절률 관계를 갖는 적어도 하나의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제7항에 있어서, 제2 광학적 보상층은, 평면 내의 2개의 방향에서의 굴절률들이 nx 및 ny로 설정되고 두께 방향에서의 굴절률이 nz로 설정될 때, nx > ny > nz의 굴절률 관계를 갖는 적어도 하나의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.