KR101833582B1

KR101833582B1 - ３차원 화상표시 대응 액정표시장치에 적합한 편광판 및 액정표시장치

Info

Publication number: KR101833582B1
Application number: KR1020137032406A
Authority: KR
Inventors: 고우이치 무라타; 요시토모 이케하타
Original assignee: 도요보 가부시키가이샤
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2018-02-28
Anticipated expiration: 2032-05-16
Also published as: US10175494B2; JP6180113B2; CN103649791A; JP2017134409A; KR20140031935A; TW201300893A; TWI551919B; WO2012157662A1; EP2711748A1; CN103649791B; EP2711748A4; US20140104519A1; JPWO2012157662A1

Abstract

편광 필터를 매개로 3차원 화상이 시인되는 3차원 표시 대응용 액정표시장치에 사용했을 때, 시인자가 어느 방향을 향하더라도 화면 휘도가 제로가 되는 경우가 없는 편광판을 제공한다.
편광자의 양쪽에 편광자 보호 필름을 갖는 편광판으로서, 상기 편광자 보호 필름의 하나 이상이 배향 필름이고, 상기 편광자의 편광축에 대한 상기 배향 필름의 배향축 또는 배향축과 직교하는 축의 기울기가 1°이상 45°미만인 편광판.

Description

３차원 화상표시 대응 액정표시장치에 적합한 편광판 및 액정표시장치{Polarizing plate suitable for liquid crystal display device capable of displaying three-dimensional images, and liquid crystal display device}

본 발명은 편광판 및 액정표시장치에 관한 것이다. 상세하게는 편광 필터를 매개로 액정표시장치에 표시된 화면을 시인하는 경우에, 편광 필터의 편광축이 당해 화면을 정면으로 하여 시계방향으로 어떠한 각도로 위치하더라도 화면 휘도가 제로가 되는 경우가 없는 시인성이 우수한 3차원 표시 대응용 액정표시장치에 적합한 편광판 및 그것을 사용한 액정표시장치에 관한 것이다.

입체적인 3D 영상은 좌안용과 우안용으로 준비된 영상을 개인의 좌우 각각의 눈으로 따로 따로 봄으로써 3차원적인 영상으로서 시인할 수 있다. 3D 영상의 표시방식으로서는 여러가지 방식이 제안되어 있으나, 크게는 전용 안경을 필요로 하는 타입과 나안으로 시인 가능한 타입으로 나뉜다. 전용 안경으로서는 예전에는 컬러필터를 사용한 것부터, 현재는 파장 선택 필터나 편광 필터를 사용하는 방식이 제안되어 있다. 편광 필터를 사용하는 방법으로서는 예를 들면 액티브 방식이나 패시브 방식 등을 들 수 있다. 액티브 방식이란 시간 분할 방식으로도 불리며, 좌안용·우안용의 화상이 시간을 끊어서 번갈아 표시되어, 화상의 전환에 동기하여 개폐되는 편광 필터를 갖는 전용 안경을 장착하고 봄으로써 3차원적인 입체 영상으로서 시인할 수 있다. 또한 패시브 방식이란 좌안용·우안용의 화상을 직교하는 2개의 편광 또는 좌우에서 회전방향이 상이한 원편광으로 제시하고, 그것을 좌우에서 직교하는 편광축 또는 회전방향이 상이한 원편광을 갖는 편광 필터로 이루어지는 전용 안경을 통과하여 필터링함으로써 입체 화상을 시인하는 방식이다. 이러한 3D 영상은 영화뿐 아니라 액정표시장치 등 각종 디스플레이에서도 제공하는 것이 가능해지고 있다(비특허문헌 1).

한편 액정표시장치(LCD)는 전압의 변화에 의해 온·오프가 제어되는 액정셀이 2매의 편광판을 통과하는 빛을 제어함으로써 화상을 표시한다. 액정표시장치는 백라이트 광원과 2개의 편광판 사이에 배치된 액정셀을 주요한 구성으로 하고, 기타 필요에 따라 렌즈 시트나 확산 시트 등의 각종 광학 기능 필름을 갖는다.

LCD의 구성부재인 편광판은 특정 방향으로 진폭하는 편광만을 선택적으로 투과하는 특성을 갖는다. 그 때문에 LCD로부터 출사되는 빛은 편광을 띤다. 편광판은 일반적으로 연신된 폴리비닐알코올(PVA)과 요오드 등의 2색성 염료로 이루어지는 편광자와 편광자의 양면을 보호하는 편광자 보호 필름으로 이루어진다. 편광자 보호 필름으로서는 광학 특성의 관점에서 편광에 영향을 미치지 않고 복굴절성을 갖지 않는 트리아세틸셀룰로오스 필름(TAC 필름)이 주로 사용되어 왔다. 최근 들어 LCD의 박형화에 수반하여 편광판의 박층화가 요구되어지고 있다. 그러나 TAC 필름의 두께를 얇게 하면 충분한 기계강도를 얻을 수 없으며 또한 투습성이 악화된다는 문제가 발생한다. 또한 TAC 필름은 매우 고가여서 저렴한 대체소재가 강하게 요구되고 있다.

이에 편광판의 박층화를 위해 편광자 보호 필름으로서 두께가 얇더라도 높은 내구성이 유지될 수 있도록, TAC 필름 대신에 폴리에스테르 수지나 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 배향 필름을 사용하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1~3). 이들 배향 필름은 기계강도나 내구성이 우수하나 TAC 필름과 달리 복굴절성을 갖는다. 편광이 복굴절성을 갖는 필름을 통과하면 광학적인 변형이 생겨 결과적으로 휘도의 저하를 발생시키기 쉽다. 이에 배향 필름을 편광자와 포개서 편광판으로 할 때는 휘도의 저하를 방지한다는 관점 또는 복굴절에 의한 편광상태의 변화를 작게 한다는 관점에서 배향 필름의 배향축과 편광자의 편광축이 평행이 되도록 적층할 필요가 있었다(특허문헌 3).

일본국 특허공개 제2004-205773호 공보 일본국 특허공개 제2005-266464호 공보 일본국 특허공개 제2010-277028호 공보

이시카와 겐지저, 「3D 입체 영상이 다가온다」, 주식회사 옴사, 2010년 4월 25일, p.62-118

액정표시장치로부터 출사되는 빛은 특정 진폭방향으로 치우침을 갖는다. 그 때문에 편광 필터를 매개로 3차원 표시 대응의 액정표시장치를 시인하는 경우, 편광 필터(예를 들면 편광 안경)의 편광축방향은 액정표시장치를 정면에서 봤을 때에 화면 휘도가 최대가 되도록 액정표시장치의 편광판의 편광축에 평행이 되는 설계로 되어 있다. 이 때문에 누운 자세에서 화면을 보면 편광 필터의 편광축방향은 액정표시장치의 편광축에 대해 직교방향이 되어 편광 필터를 투과하는 휘도가 제로가 되기 때문에 표시 화상을 볼 수 없게 된다는 문제가 있었다.

또한 편광자 보호 필름으로서 배향 필름을 사용하여 액정표시장치를 제작한 경우, 화면에 표시된 화상을 비스듬한 방향에서 관찰하면 무지개형상 색얼룩(이하 「무지개 얼룩」이라 약칭하는 경우가 있다)이 생겨 화질이 저하되는 경우가 있었다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 제1 목적은 액정표시장치의 편광축에 대해 편광 필터의 편광축이 평행하도록 배치한 편광 필터를 투과하는 휘도가 현저히 저하되어 있지 않으며, 또한 액정표시장치의 편광축에 대해 편광 필터의 편광축이 직교하도록 배치한 편광 필터를 투과하는 휘도가 화상을 시인하는데 충분한 3차원 표시 대응용 액정표시장치를 제공하기 위한 편광판, 그러한 액정표시장치 및 그 부재를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가적인 목적은 무지개형상 색얼룩의 발생이 억제된 3차원 표시 대응용 액정표시장치를 제공하기 위한 편광판, 그러한 액정표시장치 및 그 부재를 제공하는 것이다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 종래의 기술상식에 반하여 배향 필름을 편광자와 맞붙일 때에 배향 필름의 배향축 또는 배향축과 직교하는 축과 편광축이 소정의 기울기를 갖도록 조정함으로써 놀랍게도 상기 제1 목적이 달성되는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 추가적인 검토를 거듭한 결과, 당해 배향 필름으로서 소정의 리타데이션을 갖는 배향 필름을 채용하고, 또한 광원으로서 백색 발광 다이오드를 채용함으로써 상기 추가적인 목적이 달성되는 것을 발견하였다.

본 발명은 이러한 지견(知見)을 토대로 추가적인 개량을 거듭함으로써 완성된 발명이다. 아래에 대표적인 본 발명을 예시한다.

(1) 편광자의 양쪽에 편광자 보호 필름을 갖는 편광판으로서, 상기 편광자 보호 필름의 하나 이상이 배향 필름이고, 상기 편광자의 편광축에 대한 상기 배향 필름의 배향축 또는 배향축과 직교하는 축의 기울기가 1°이상 45°미만인 편광판.

(2) 상기 배향 필름이 폴리에스테르 수지 또는 폴리카보네이트 수지로 형성되는 상기 편광판.

(3) 상기 배향 필름의 리타데이션이 3000~30000 nm인 상기 편광판.

(4) 상기 배향 필름의 리타데이션과 두께방향의 리타데이션의 비(Re/Rth)가 0.2~1.2인 상기 편광판.

(5) 상기 배향 필름이 3층 이상으로 이루어지고, 최외층 이외의 층에 자외선 흡수제를 함유하며, 380 nm의 광선 투과율이 20% 이하인 상기 편광판.

(6) 백라이트 광원, 2개의 편광판 및 상기 2개의 편광판 사이에 배치된 액정셀을 갖는 액정표시장치로서, 편광판의 하나 이상이 (1)~(5) 중 어느 하나에 기재된 편광판인 액정표시장치.

(7) 백라이트 광원, 2개의 편광판 및 상기 2개의 편광판 사이에 배치된 액정셀을 갖는 액정표시장치로서, 액정셀의 시인측(視認側) 편광판이 상기 편광판이며, 또한 상기 시인측 편광판이 갖는 편광자 보호 필름 중 적어도 시인측 편광자 보호 필름이 상기 배향 필름인 액정표시장치.

(8) 상기 백라이트 광원이 백색 발광 다이오드인 상기 액정표시장치.

(9) 편광 필터를 매개로 3차원 화상을 시인하기 위한 상기 액정표시장치.

본 발명의 편광판을 사용하여 3차원 화상을 표시하기 위한 액정표시장치를 구성함으로써 적어도 다음의 효과 (1) 및 (2)가 얻어진다. (1) 액정표시장치의 시인측 편광자의 편광축과 시인자가 통상 장착하는 편광 필터의 편광축이 평행하도록 당해 편광 필터가 배치된 경우, 당해 편광 필터를 투과하는 당해 액정표시장치로부터 출사된 빛의 휘도는 종래형의 편광판이 사용된 경우와 비교하여 현저히 저하되지 않는다. (2) 당해 편광 필터가 그 편광축이 편광자의 편광축과 직교하도록 배치된 경우도, 당해 편광 필터를 투과하는 당해 액정표시장치로부터 출사된 빛은 3차원 화상을 시인하기 위해 충분한 휘도를 갖는다. 따라서 본 발명의 편광판을 이용한 3차원 화상 표시용 액정표시장치를 사용함으로써, 편광 필터를 장착한 시인자가 당해 필터의 편광축이 당해 편광자의 편광축과 평행이 되는 자세로 액정표시화면을 보는 경우는 종래와 실질적으로 같은 정도로 선명한 3차원 화상을 즐기는 것이 가능하며, 또한 당해 편광 필터의 편광축과 당해 편광자의 편광축이 수직으로 교차하는 자세로 액정표시화면을 본 경우도 3차원 화상을 즐기는 것이 가능해진다.

여기서 종래형의 편광판이란 편광자의 보호 필름으로서 무배향 필름이 사용된 편광판, 또는 편광자의 보호 필름으로서 편광자의 편광축에 대해 보호 배향 필름의 배향축 또는 배향축과 직교하는 축이 평행한 편광판을 의미한다. 이하 「배향 필름의 배향축과 직교하는 축」을 적당히 「직교축」으로 생략한다.

또한 본 발명의 적합한 편광판을 사용하여 백색 발광 다이오드를 광원으로 하는 액정표시장치를 구축함으로써 편광 필터를 매개로 어떠한 방향으로부터 액정표시화면을 본 경우도 무지개 얼룩의 표시를 억제하는 것이 가능하다. 따라서 본 발명의 적합한 편광판을 이용함으로써 무지개 얼룩에 의해 정확한 화상의 인식이 방해되지 않고 임의의 방향으로부터 화상을 시인하는 것이 가능해진다.

본 발명의 편광판은 편광자의 양쪽에 편광자 보호 필름을 갖는 편광판으로서, 편광자 보호 필름의 하나 이상이 배향 필름이고, 편광자의 편광축에 대한 배향 필름의 배향축 또는 직교축의 기울기가 1°이상 45°미만인 것을 특징으로 한다. 편광자의 양쪽에 편광자 보호 필름을 갖는다는 것은 편광자의 양쪽에 편광자 보호 필름이 적층되어 있는 것을 의미한다.

종래의 기술상식으로는 배향 필름을 편광자 보호 필름으로 하는 경우는 휘도나 광학 변형의 저하를 억제하는 관점에서 편광자의 편광축과 배향 필름의 배향축이 평행이 되도록 편광자와 배향 필름이 첩합(貼合)되어 있었다. 이에 대해 본 발명의 편광판은 편광자의 편광축과 배향 필름의 배향축이 평행이 아니고, 서로 1°이상 45°미만의 각도 기울도록 맞붙인 구조를 갖는다. 이러한 구조를 갖는 편광판을 사용하여 3차원 화상 표시용 액정표시장치를 제작함으로써, 당해 편광판의 편광자의 편광축과 편광 필터의 배향축이 평행이 되는 각도로 배치된 편광 필터를 매개로 액정표시화면을 보는 경우는 종래와 실질적으로 같은 정도로 선명한 3차원 화상을 즐기는 것이 가능하며, 또한 상기 각도에서 벗어난 각도(예를 들면 상기 각도에서 90°기울어진 각도)로 배치된 편광 필터를 매개로 액정표시화면을 본 경우도 3차원 화상을 즐기기에 충분한 휘도가 편광 필터를 투과한다. 이론에 의해 구속되는 것은 아니지만 이러한 효과가 얻어지는 원리에 대해서 본 발명자들은 아래와 같이 고찰한다.

액정표시장치로부터의 사출광은 편광판, 특히 액정셀보다도 시인측에 배치되는 편광판의 영향에 의해 편광을 갖는다. 3차원 영상을 시인하기 위해 편광 필터를 매개로 액정표시화면을 관찰하면, 시인자가 장착한 편광 필터의 편광축과 액정표시장치로부터 출사되는 빛의 편광축이 직교하는 경우 편광 필터를 투과하는 빛의 휘도가 제로가 된다. 이에 대해 본 발명의 편광판을 사용하면 액정표시장치로부터 출사되는 빛이 갖는 편광에 복굴절성을 갖는 배향성 편광자 보호 필름의 영향에 의해 광학적으로 적당한 변환(편광방향 분포의 방향)을 부여할 수 있다. 그 때문에 시인자가 장착한 편광 필터의 편광축이 액정셀보다도 시인측에 배치된 편광자의 편광축과 직교하는 경우라도, 사출광의 편광축이 편광 필터의 편광축과 완전히 직교하지 않아 시인 가능한 화면 휘도를 확보할 수 있다. 이러한 효과는 편광자의 편광축과 배향 필름의 배향축 또는 직교축이 평행한 경우는 배향 필름의 광학적 변환효과는 얻어지지 않고, 편광자의 편광축과 배향 필름의 배향축이 1°이상 45°미만의 각도를 갖는 경우 또는 배향 필름의 직교축과 편광자의 편광축이 1°이상 45°미만의 각도로 교차함으로써 나타내어진다.

본 발명의 편광판에 있어서 편광자의 편광축에 대한 배향 필름의 배향축 또는 직교축의 기울기는 1°이상이고, 2°이상인 것이 바람직하며, 3°이상인 것이 보다 바람직하고, 4°이상인 것이 더욱 보다 바람직하며, 5°이상인 것이 보다 더욱 바람직하고, 7°이상인 것이 특히 바람직하다. 편광자의 편광축에 대한 배향 필름의 배향축의 기울기가 상기 하한 이상이면 배향 필름에 의한 광학적 변환효과를 적합하게 나타낼 수 있다. 또한 편광자의 편광축에 대한 배향 필름의 직교축의 기울기가 상기 하한 이상이라도 놀랍게도 동일한 효과가 나타내어진다. 또한 배향 필름의 배향축의 방향은 분자 배향계에 의해 측정할 수 있다.

본 발명의 편광판을 사용하여 3차원 화상 표시용 액정표시장치를 제조한 경우, 편광자의 편광축에 대한 배향 필름의 배향축 또는 직교축의 기울기를 상기 범위로 함으로써, 편광 필터가 그 편광축이 편광자의 편광축과 직교하도록 배치된 경우에 당해 편광 필터를 투과하는 당해 액정표시장치로부터 출사되는 빛이 3차원 화상을 시인하기 위해 충분한 휘도를 갖도록 할 수 있다. 여기서 편광 필터를 투과하는 빛이 3차원 화상을 시인하기 위해 충분한 휘도를 갖는다는 것은, 후술하는 실시예에 나타내어지는 바와 같이 하기 식으로 구해지는 상승 비율(%)이 0.1% 이상인 것, 바람직하게는 1% 이상인 것, 보다 바람직하게는 3% 이상인 것, 더욱 바람직하게는 5% 이상인 것을 의미한다.

상기 식에 있어서 「본 발명의 직교시 휘도」란 본 발명의 편광판을 시인측 편광판으로 하는 액정표시장치로부터 출사된 빛이 당해 편광판의 편광자의 편광축과 그 편광축이 직교하도록 배치된 편광 필터를 투과하는 휘도이다(여기서 「그 편광축」이란 편광 필터의 편광축이다). 즉 「직교시 휘도」란 시인측 편광판의 편광자의 편광축과 편광 필터의 편광축이 직교하도록 배치된 상태에 있어서, 당해 편광판으로부터 출사된 빛이 당해 편광 필터를 투과하는 빛의 휘도이다.

「종래의 직교시 휘도」란 편광자의 편광축과 배향 필름의 배향축이 평행하도록 편광자와 배향 필름을 맞붙인 구조를 갖는 종래형의 편광판을 시인측 편광판으로서 채용한 경우의 직교시 휘도이다. 즉, 종래형의 편광판으로부터 출사되는 빛이 당해 편광판의 편광자의 편광축과 그 편광축이 직교하도록 배치된 편광 필터를 투과하는 빛의 휘도가 「종래의 직교시 휘도」이다.

「종래의 평행시 휘도」란 종래형의 편광판으로부터 출사되는 빛이 당해 편광판의 편광자의 편광축과 그 편광축이 평행하도록 배치된 편광 필터를 투과하는 빛의 휘도이다(「그 편광축」이란 편광 필터의 편광축이다).

편광자의 편광축에 대한 배향 필름의 배향축 또는 직교축의 기울기가 커지면(45°에 가까워지면), 정상상태에서 관찰(시인자가 장착하는 편광 필터의 편광축과 액정장치의 시인측에 배치하는 편광자의 편광축이 평행이 되는 상태)한 경우의 휘도(즉 정상상태에서의 정면 휘도)가 저하된다. 그 때문에 편광자의 편광축에 대한 배향 필름의 배향축의 기울기는 45°미만인 것이 바람직하다. 시인자가 액정표시장치를 시인하는 경우는 대부분은 정상상태에서의 시인이 되고, 누운 자세(누워 뒹구는 상태)에서의 시인 빈도는 정상상태보다 적어 그 비율은 대략 8：2~9：1이 된다. 이에 정상상태에서의 정면 휘도를 실질적으로 저감시키지 않고 누운 자세에서의 휘도가 제로가 되지 않도록 하기 위해서는 편광자의 편광축과 배향 필름의 배향축 또는 직교축이 형성하는 각도는 45°미만이고, 40°이하인 것이 바람직하며, 30°이하인 것이 보다 바람직하고, 20°이하인 것이 더욱 바람직하며, 15°이하인 것이 보다 더욱 바람직하고, 10°이하인 것이 더욱 보다 바람직하다. 상기 기울기의 상한을 상기와 같이 제어함으로써 시인상태를 감안한 전체 시인성을 보다 적합하게 균형화할 수 있다.

편광자의 편광축에 대한 배향 필름의 배향축 또는 직교축의 기울기를 상기 범위로 제어함으로써, 액정표시장치의 편광자의 편광축과 시인자가 통상 장착하는 편광 필터의 편광축이 평행하도록 당해 편광 필터가 배치된 경우에, 당해 편광 필터를 투과하는 당해 액정표시장치로부터 출사된 빛의 휘도는 종래형의 편광판이 사용된 경우와 비교하여 현저히 저하되지 않는다는 효과가 얻어진다. 여기서 종래형의 편광판이 사용된 경우와 비교하여 휘도가 현저하게 저하되지 않는다는 것은, 후술하는 실시예에 나타내어지는 바와 같이 하기 식으로 구해지는 유지율(%)이 58% 이상이고, 바람직하게는 65% 이상이며, 보다 바람직하게는 70% 이상이고, 더욱 바람직하게는 80% 이상이며, 보다 더욱 바람직하게는 90% 이상인 것을 의미한다.

상기 식에 있어서 「본 발명의 평행시 휘도」란 본 발명의 편광판을 시인측 편광판으로 하는 액정표시장치로부터 출사된 빛이 당해 편광판의 편광자의 편광축과 그 편광축이 평행하도록 배치된 편광 필터를 투과하는 빛의 휘도이다(「그 편광축」이란 편광 필터의 편광축을 의미한다). 또한 「종래형의 평행시 휘도」란 상기 종래형의 편광판을 시인측 편광판으로 하는 액정표시장치로부터 출사된 빛이 당해 편광판의 편광자의 편광축과 그 편광축이 평행하도록 배치된 편광 필터를 투과하는 빛의 휘도이다.

적합한 일실시형태에 있어서 본 발명의 편광판은 편광자 보호 필름의 하나 이상이 3000~30000 nm의 리타데이션을 갖는 배향 필름인 것이 바람직하다. 이러한 리타데이션을 갖는 배향 필름을 보호 필름으로 하는 편광판을 채용하여 액정표시장치를 구축함으로써, 편광 필터를 매개로 당해 액정표시장치 상에 표시된 영상을 봤을 때 화면 상에 무지개 얼룩이 발생하는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 특히 이러한 특정 리타데이션을 갖는 배향 필름을 편광자의 보호 필름으로 하는 편광판을 액정표시장치의 적어도 시인측 편광판으로 함으로써, 편광 필터를 매개로 화면을 바로 정면에서 시인한 경우에 무지개 얼룩이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

리타데이션이 3000 nm 미만에서는 편광자 보호 필름으로서 사용한 경우, 바로 정면에서 화면을 본 경우에 무지개 얼룩이 발생할 수 있을 뿐 아니라 비스듬한 방향에서 관찰했을 때에 강한 간섭색을 나타내기 때문에, 포락선 형상이 광원의 발광 스펙트럼과 상위하여 양호한 시인성을 확보할 수 없는 경우가 있다. 이러한 관점에서 바람직한 리타데이션의 하한값은 4000 nm, 보다 바람직한 하한값은 4500 nm, 더욱 바람직한 하한값은 5000 nm이다. 다만 리타데이션이 3000 nm 이상인 경우도, 편광 필터를 매개로 화면을 비스듬한 방향에서 관찰한 경우는 무지개 얼룩이 발생하는 경우가 있다. 이에 비스듬한 방향에서 화면을 관찰한 경우의 무지개 얼룩을 보다 효과적으로 억제한다는 관점에서, 전술한 바와 같이 본 발명의 편광판의 보호 필름으로서 사용하는 배향 필름은 추가로 특정 Re/Rth 비율을 충족시키는 것이 바람직하다.

한편 리타데이션의 상한은 30000 nm이다. 그 이상의 리타데이션을 갖는 배향 필름을 사용하더라도 추가적인 시인성의 개선효과는 실질적으로 얻어지지 않을 뿐 아니라 필름의 두께도 상당히 두꺼워져, 공업재료로서의 취급성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 보다 바람직한 리타데이션의 상한값은 25000 nm이고, 더욱 바람직하게는 20000 nm이며, 보다 더욱 바람직하게는 15000 nm이다. 또한 본 발명에 있어서 리타데이션은 이축방향의 굴절률과 두께를 측정하여 구하는 것도 가능하고, RETS-100(오츠카 전자 주식회사) 등 시판의 자동 복굴절 측정장치를 사용하여 측정하는 것도 가능하다.

3000~30000 nm의 리타데이션을 갖는 배향 필름은 편광자 양쪽의 보호 필름으로서 사용해도 되고, 어느 한쪽의 보호 필름으로서 사용해도 된다. 편광자의 편측에만 3000~30000 nm의 리타데이션을 갖는 배향 필름이 사용되는 경우, 당해 필름이 적용된 쪽이 시인측에 위치하도록 액정표시장치 내에 배치되는 것이 바람직하다. 편광자 보호 필름의 한쪽에만 3000~30000 nm의 리타데이션을 갖는 배향 필름이 보호 필름으로서 적용되는 경우, 편광자의 다른 한쪽 면에는 트리아세틸셀룰로오스 필름(TAC 필름)이나 아크릴 필름, 노르보르넨계 필름으로 대표되는 무배향 또는 저리타데이션의 필름을 보호 필름으로서 사용할 수 있다.

또한 액정표시장치에는 통상 액정셀을 사이에 두고 2개의 편광판이 사용되는 바, 본 발명의 편광판을 그 양쪽 편광판으로서 사용해도 되고 또한 한쪽만의 편광판으로서 사용해도 된다. 2개의 편광판 중 어느 한쪽만을 본 발명의 편광판으로 하는 경우는, 액정셀보다도 시인측에 배치되는 편광판으로서 본 발명의 편광판을 사용하는 것이 바람직하다.

이론에 의해 본 발명이 구속되는 것을 의도하는 것은 아니지만, 본 발명자들은 무지개형상 색얼룩의 발생 메커니즘 및 본 발명에 의한 무지개 얼룩의 억제 원리에 대해서 다음과 같이 고찰한다.

본 발명자는 무지개 얼룩의 발생 요인을 해석한 바, 배향 필름의 리타데이션과 백라이트 광원의 발광 스펙트럼에 기인하는 것을 발견하였다. 종래, 액정표시장치의 백라이트 광원으로서는 냉음극관이나 열음극관 등의 형광관이 사용된다. 냉음극관이나 열음극관 등의 형광등의 분광 분포는 복수의 피크를 갖는 발광 스펙트럼을 나타내고, 이들 불연속 발광 스펙트럼이 합쳐져서 백색의 광원이 얻어지고 있다. 리타데이션을 갖는 배향 필름을 빛이 투과하는 경우 파장에 따라 상이한 투과광 강도를 나타낸다. 이 때문에 백라이트 광원이 불연속 발광 스펙트럼의 경우, 특정 파장만 강하게 투과되게 되어 관찰 각도에 따라서는 무지개형상 색얼룩이 발생하는 것으로 생각된다.

관찰 각도에 따라 발생하는 무지개 얼룩을 적합하게 해소하기 위해서는 특정 백라이트 광원과 특정 리타데이션을 갖는 배향 필름을 조합해서 사용하는 것이 바람직하다. 백라이트 광원의 구성으로서는 도광판이나 반사판 등을 구성부재로 하는 에지라이트 방식이어도 되고 직하형 방식이어도 상관없으나, 액정표시장치의 백라이트 광원으로서 백색 발광 다이오드(백색 LED)를 사용하는 것이 바람직하다. 백색 LED란 형광체 방식, 즉 화합물 반도체를 사용한 청색광, 또는 자외광을 발하는 발광 다이오드와 형광체를 조합시킴으로써 백색을 발하는 소자나 유기 발광 다이오드(Organic light-emitting diode: OLED)를 말한다. 그 중에서도 화합물 반도체를 사용한 청색 발광 다이오드와 이트륨·알루미늄·가닛계 황색 형광체를 조합시킨 발광 소자로 이루어지는 백색 발광 다이오드는 연속적이며 폭넓은 발광 스펙트럼을 가지고 있는 동시에 발광 효율도 우수하기 때문에 본 발명의 백라이트 광원으로서 적합하다. 또한 유기 발광 다이오드도 연속적이며 폭넓은 발광 스펙트럼을 갖기 때문에 적합하다. 여기서 연속적이며 폭넓은 발광 스펙트럼이란 가시광영역에 있어서 발광 스펙트럼이 연속되고 있고, 적어도 450~650 nm의 파장영역에 있어서 발광 스펙트럼의 강도가 제로가 되는 경우가 없이 연속된 폭넓은 발광을 말한다.

본 발명의 액정표시장치의 적합한 실시형태에서는 소비전력이 작은 백색 LED를 이용하기 때문에 에너지 절약화 효과도 나타내는 것이 가능해진다.

편광자의 편측에 복굴절성을 갖는 배향 필름을 배치한 경우, 편광자로부터 출사된 직선 편광은 복굴절체를 통과할 때 흐트러짐이 발생한다. 투과된 빛은 배향 필름의 복굴절과 두께의 곱인 리타데이션에 특유의 간섭색을 나타낸다. 그 때문에 광원으로서 냉음극관이나 열음극관 등 불연속 발광 스펙트럼을 사용하면 파장에 따라 상이한 투과광 강도를 나타내 무지개형상 색얼룩이 된다.

이에 대해 백색 발광 다이오드의 경우는 가시광영역에 있어서 연속적이며 폭넓은 발광 스펙트럼을 갖는다. 그 때문에 복굴절체를 투과한 투과광에 의한 간섭색 스펙트럼의 포락선 형상에 착안할 때, 배향 필름의 리타데이션을 제어함으로써 광원의 발광 스펙트럼과 서로 비슷한 스펙트럼을 얻는 것이 가능해진다. 이와 같이 광원의 발광 스펙트럼과 복굴절체를 투과한 투과광에 의한 간섭색 스펙트럼의 포락선 형상이 서로 비슷한 모양이 됨으로써 무지개형상 색얼룩이 발생하지 않고 시인성이 현저히 개선되는 것으로 생각된다.

이상과 같이 폭넓은 발광 스펙트럼을 갖는 백색 발광 다이오드를 광원으로 사용하고, 편광판으로서 전술한 특정 리타데이션을 갖는 배향 필름을 한쪽 이상의 보호 필름으로 하는 편광판을 채용하면, 비교적 간편한 구성만으로 투과광의 스펙트럼의 포락선 형상을 광원의 발광 스펙트럼과 근사하게 하는 것이 가능해진다.

본 발명에 있어서 편광자의 보호 필름으로서 사용되는 배향 필름의 재질은 배향성을 갖는 필름을 형성하는 것이 가능한 한 특별히 제한되지 않고 임의이다. 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 시클로올레핀 폴리머 등이 예시된다. 그 중에서도 투명성, 내열성 및 기계적 강도가 우수하다는 관점에서 폴리카보네이트 수지 또는 폴리에스테르 수지가 바람직하다.

폴리카보네이트 수지란 탄산과 글리콜 또는 2가 페놀의 폴리에스테르이다. 본 발명에 있어서는 탄산과 2,2'-비스(4-히드록시페닐)-프로판(통칭 비스페놀-A)을 구조 단위로 하는 방향족 폴리카보네이트뿐 아니라, 예를 들면 1,1-비스(4-히드록시페닐)-알킬시클로알칸, 1,1-비스(3-치환-4-히드록시페닐)-알킬시클로알칸, 1,1-비스(3,5-치환-4-히드록시페닐)-알킬시클로알칸, 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌류로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 2가 페놀을 모노머 성분으로 하는 호모 또는 공중합 폴리카보네이트, 상기 2가 페놀과 비스페놀 A를 모노머 성분으로 하는 폴리카보네이트의 혼합물, 상기 2가 페놀과 비스페놀 A를 모노머 성분으로 하는 공중합 폴리카보네이트 등을 사용할 수 있다.

폴리카보네이트 필름은 공지의 수법에 따라 제조할 수 있는데, 예를 들면 다음과 같은 순서로 제조할 수 있다. 폴리카보네이트를 용융하고, 시트형상으로 압출성형한 무배향의 시트를 유리 전이 온도 이상의 온도에 있어서 1방향(필요에 따라서는 2방향)으로 연신하여 배향 필름을 얻을 수 있다. 무배향의 폴리카보네이트 시트는 시판의 것이나 용액 제막에 의해 제작한 것도 적합하게 사용할 수 있다.

폴리에스테르 수지는 디카르복실산 성분과 글리콜 성분의 중축합 반응에 의해 얻어진다. 디카르복실산 성분으로서는 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌디카르복실산 등을 들 수 있고, 글리콜 성분으로서는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜 등을 들 수 있다. 본 발명에서는 강도나 투명성 등의 관점에서 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트가 적합하고, 그 중에서도 폴리에틸렌테레프탈레이트가 특히 바람직하다. 폴리에스테르에는 다른 공중합 성분을 포함해도 상관없으나, 기계 강도의 관점에서는 공중합 성분은 적은 것이 바람직하고, 바람직하게는 3몰% 이하, 보다 바람직하게는 2몰% 이하, 더욱 바람직하게는 1.5몰% 이하이다.

폴리에스테르 필름의 제조방법으로서 가장 일반적인 제조방법은 폴리에스테르 수지를 용융하고, 시트형상으로 압출성형된 무배향 폴리에스테르를 유리 전이 온도 이상의 온도에 있어서 롤의 속도차를 이용하여 세로방향으로 연신한 후, 텐터에 의해 가로방향으로 연신하고 열처리를 행하는 방법을 들 수 있다.

본 발명의 배향 필름(예를 들면 폴리에스테르 필름이나 폴리카보네이트 필름)은 전술한 본 발명의 효과를 나타내는 한, 일축 연신 필름이어도 되고 이축 연신 필름이어도 상관없다.

이 무지개 얼룩의 발생은 이축 연신 필름이 주행방향, 폭방향, 두께방향에서 상이한 굴절률을 갖는 굴절률 타원체로 이루어지고, 필름 내부에서의 빛의 투과방향에 따라 리타데이션이 제로가 되는(굴절률 타원체가 진원으로 보이는) 방향이 존재하기 때문이다. 따라서 액정표시화면을 비스듬한 방향의 특정 방향으로부터 관찰하면 리타데이션이 제로가 되는 점을 발생시키는 경우가 있어, 이 점을 중심으로 무지개형상 색얼룩이 동심원상으로 발생하게 된다. 그리고 필름면의 바로 위(법선방향)로부터 무지개형상 색얼룩이 보이는 위치까지의 각도를 θ로 하면, 이 각도 θ는 필름면 내의 복굴절이 클수록 커지고 무지개형상 색얼룩은 보이기 어려워진다. 이축 연신 필름의 경우는 각도 θ가 작아지는 경향이 있기 때문에, 일축 연신 필름 쪽이 무지개형상 색얼룩은 보이기 어려워져 바람직하다.

그러나 완전한 일축성(일축 대칭) 필름의 경우는 배향방향과 직교하는 방향의 기계적 강도가 현저히 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 본 발명은 실질적으로 무지개형상 색얼룩을 발생시키지 않는 범위, 또는 액정표시화면에 요구되는 시야각 범위에 있어서 무지개형상 색얼룩을 발생시키지 않는 범위에서 이축성(이축 대칭)을 가지고 있는 것이 바람직하다.

이 무지개형상 색얼룩의 보이기 어려움은 리타데이션(면내 리타데이션)과 두께방향 리타데이션(Rth)의 차를 지표로서 판단할 수 있다. 이 두께방향의 위상차는 필름의 두께방향 단면으로부터 봤을 때의 2개의 복굴절 △Nxz, △Nyz에 각각 필름 두께 d를 곱하여 얻어지는 위상차의 평균을 의미한다. 면내 리타데이션과 두께방향 리타데이션의 차가 작을수록 관찰 각도에 따른 복굴절의 작용은 등방성을 증대시키기 때문에, 관찰 각도에 따른 리타데이션의 변화가 작아진다. 그 때문에 관찰 각도에 따른 무지개형상 색얼룩이 발생하기 어려워지는 것으로 생각된다.

본 발명의 배향 필름의 리타데이션과 두께방향 리타데이션의 비(Re/Rth)는 바람직하게는 0.2 이상, 보다 바람직하게는 0.5 이상, 더욱 바람직하게는 0.6 이상이다. 상기 리타데이션과 두께방향 리타데이션의 비(Re/Rth)가 클수록 복굴절의 작용은 등방성을 증대시켜 관찰 각도에 따른 무지개형상 색얼룩의 발생이 생기기 어려워진다. 그리고 완전한 일축성(일축 대칭) 필름의 경우는 상기 리타데이션과 두께방향 리타데이션의 비(Re/Rth)는 2.0이 된다.

한편 본 발명의 배향 필름의 리타데이션과 두께방향 리타데이션의 비(Re/Rth)는 바람직하게는 1.2 이하, 보다 바람직하게는 1 이하이다. 관찰 각도에 따른 무지개형상 색얼룩 발생을 완전히 억제하기 위해서는, 상기 리타데이션과 두께방향 위상차의 비(Re/Rth)가 2.0일 필요는 없고, 1.2 이하이면 충분하다. 또한 상기 비율이 1 이하라도 액정표시장치에 요구되는 시야각 특성(좌우 180도, 상하 120도 정도)을 만족시키는 것은 충분히 가능하다. 또한 배향 필름의 리타데이션과 두께방향 리타데이션의 비(Re/Rth)가 1.2를 초과하면 필름의 내구성이 저하되어 필름이 찢어지기 쉽고, 깨지기 쉬워질 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 필름의 찢어지기 어려움, 깨지기 어려움의 관점에서 본 발명의 편광판에 사용하는 배향 필름은 100 mN 이상의 인열강도를 갖는 것이 바람직하다. 또한 인열강도는 후술하는 실시예에 나타내는 방법으로 측정할 수 있다.

상기와 같이 배향 필름의 리타데이션을 특정 범위로 제어하는 것은 연신배율이나 연신온도, 필름의 두께를 적당히 설정함으로써 실시할 수 있다. 예를 들면 연신배율이 높을수록, 연신온도가 낮을수록, 필름의 두께가 두꺼울수록 높은 리타데이션을 얻기 쉬워진다. 반대로 연신배율이 낮을수록, 연신온도가 높을수록, 필름의 두께가 얇을수록 낮은 리타데이션을 얻기 쉬워진다. 다만 필름의 두께를 두껍게 하면 두께방향 위상차가 커지는 경향이 있기 때문에 필름 두께는 후술하는 범위로 적당히 설정하는 것이 바람직하다. 또한 리타데이션의 제어에 더하여 가공에 필요한 물성 등을 감안하여 최종적인 제막 조건을 설정할 필요가 있다.

또한 리타데이션을 상기 범위로 제어하기 위해서는 배향 필름의 세로 연신배율과 가로 연신배율의 비율을 제어하는 것이 바람직하다. 가로세로의 연신배율의 차가 지나치게 작으면 리타데이션차를 두는 것이 어려워져 바람직하지 않다. 구체적으로는 가로 연신배율에 대해 세로 연신배율은 1.0~3.5배가 바람직하고, 특히 바람직하게는 1.0배~3.0배이다. 가로 연신배율은 2.5~6.0배가 바람직하고, 특히 바람직하게는 3.0~5.5배이다. 또한 연신온도를 낮게 설정하는 것도 리타데이션을 높게 하는 데 있어서는 바람직한 대응이다. 세로 연신온도 및 가로 연신온도는 80~130℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 90~120℃이다. 계속되는 열처리에 있어서는 처리온도는 100~250℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 180~245℃이다.

본 발명의 배향 필름의 두께는 임의이지만 15~200 ㎛의 범위가 바람직하다. 15 ㎛를 밑도는 두께의 필름이라도 원리적으로는 3000 nm 이상의 리타데이션을 얻는 것은 가능하다. 그러나 그 경우에는 필름의 역학 특성의 이방성이 현저해져 찢어짐, 깨짐 등을 발생시키기 쉬워져, 공업재료로서의 실용성이 현저히 저하된다. 특히 바람직한 두께의 하한은 25 ㎛이다. 한편 편광자 보호 필름으로서의 실용성 관점에서는 두께의 상한은 200 ㎛이다. 200 ㎛를 초과하면 편광판의 두께가 지나치게 두꺼워져 바람직하지 않다. 특히 바람직한 두께의 상항은 일반적인 TAC 필름과 동등 정도의 100 ㎛이다.

리타데이션의 변동(편차)을 억제하기 위해서는 필름의 두께 불균일이 작은 것이 바람직하다. 연신온도, 연신배율은 필름의 두께 불균일에 커다란 영향을 주는 것으로부터 두께 불균일의 관점으로부터도 제막 조건의 최적화를 행할 필요가 있다. 특히 리타데이션차를 두기 위해 세로 연신배율을 낮게 하면 세로 두께 불균일이 나빠지는 경우가 있다. 세로 두께 불균일은 연신배율의 어떤 특정 범위에서 매우 나빠지는 영역이 있는 것으로부터, 이 범위를 벗어난 정도에서 제막 조건을 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 필름의 두께 불균일은 5.0% 이하인 것이 바람직하고, 4.5% 이하인 것이 더욱 바람직하며, 4.0% 이하인 것이 보다 더욱 바람직하고, 3.0% 이하인 것이 특히 바람직하다. 또한 필름의 두께 불균일은 다음과 같이 하여 측정할 수 있다. 테이프상의 필름 샘플(3 m)을 채취하고, (주) 세이코·이엠 제조 전자 마이크로미터, 밀리트론 1240을 사용하여, 1 ㎝ 피치로 100점의 두께를 측정한다. 측정값으로부터 두께의 최대값(dmax), 최소값(dmin) 및 평균값(d)을 구하고, 하기 식으로 두께 불균일(%)을 산출한다. 측정은 3회 행하고, 그 평균값을 구하는 것이 바람직하다.

배향 필름은 편광자에 사용되는 요오드 색소 등의 광학 기능성 색소의 열화(劣化)를 억제하는 것을 목적으로, 파장 380 nm의 광선 투과율이 20% 이하인 것이 바람직하다. 380 nm의 광선 투과율은 15% 이하가 보다 바람직하고, 10% 이하가 더욱 바람직하며, 5% 이하가 특히 바람직하다. 상기 광선 투과율이 20% 이하이면 광학 기능성 색소의 자외선에 의한 변질을 억제할 수 있다. 또한 본 발명에 있어서의 빛의 투과율은 필름의 평면에 대해 수직방법으로 측정한 것으로, 분광 광도계(예를 들면 히타치 U-3500형)를 사용하여 측정할 수 있다.

본 발명에 사용되는 배향 필름의 파장 380 nm의 빛의 투과율을 20% 이하로 하기 위해서는 자외선 흡수제의 종류, 농도 및 필름의 두께를 적당히 조절하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 자외선 흡수제는 공지의 물질이다. 자외선 흡수제로서는 유기계 자외선 흡수제와 무기계 자외선 흡수제를 들 수 있는데, 투명성의 관점에서 유기계 자외선 흡수제가 바람직하다. 유기계 자외선 흡수제로서는 벤조트리아졸계 화합물, 벤조페논계 화합물, 환상 이미노에스테르계 화합물 등 및 이들의 조합을 들 수 있다. 내구성의 관점에서는 벤조트리아졸계 화합물, 환상 이미노에스테르계 화합물이 특히 바람직하다. 2종 이상의 자외선 흡수제를 병용한 경우에는 각각의 파장의 자외선을 동시에 흡수시킬 수 있기 때문에 보다 자외선 흡수 효과를 개선할 수 있다.

벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 아크릴로니트릴계 자외선 흡수제로서는 예를 들면 2-［2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시메틸)페닐］-2H-벤조트리아졸, 2-［2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시에틸)페닐］-2H-벤조트리아졸, 2-［2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시프로필)페닐］-2H-벤조트리아졸, 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논, 2,4-디-tert-부틸-6-(5-클로로벤조트리아졸-2-일)페놀, 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(5-클로로(2H)-벤조트리아졸-2-일)-4-메틸-6-(tert-부틸)페놀, 2,2'-메틸렌비스(4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀 등을 들 수 있다. 환상 이미노에스테르계 자외선 흡수제로서는 예를 들면 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사지논-4-온), 2-메틸-3,1-벤즈옥사진-4-온, 2-부틸-3,1-벤즈옥사진-4-온, 2-페닐-3,1-벤즈옥사진-4-온 등을 들 수 있다. 그러나 특별히 이들에 한정되는 것은 아니다.

또한 자외선 흡수제 이외에 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 촉매 이외에 각종 첨가제를 함유시키는 것도 바람직한 양태이다. 첨가제로서 예를 들면 무기 입자, 내열성 고분자 입자, 알칼리금속 화합물, 알칼리토류금속 화합물, 인화합물, 대전 방지제, 내광제, 난연제, 열안정제, 산화 방지제, 겔화 방지제, 계면활성제 등을 들 수 있다. 또한 높은 투명성을 유지한다는 관점에서 배향 필름에 입자를 실질적으로 함유시키지 않는 것도 바람직하다. 「입자를 실질적으로 함유시키지 않는다」는 것은 예를 들면 무기 입자의 경우, 형광 X선 분석으로 무기 원소를 정량한 경우에 50 ppm 이하, 바람직하게는 10 ppm 이하, 특히 바람직하게는 검출한계 이하가 되는 함유량을 의미한다.

배향 필름으로의 자외선 흡수제의 배합은 공지의 방법을 적당히 선택하여 실시하는 것이 가능하다. 예를 들면 사전에 혼련 압출기를 사용하여 건조시킨 자외선 흡수제와 폴리머 원료를 블렌드하여 마스터배치를 제작해두고, 필름 제막시에 소정의 그 마스터배치와 폴리머 원료를 혼합하는 방법 등에 의해 배합할 수 있다.

이때 마스터배치의 자외선 흡수제 농도는 자외선 흡수제를 균일하게 분산시키고, 또한 경제적으로 배합하기 위해 5~30 질량%의 농도로 하는 것이 바람직하다. 마스터배치를 제작하는 조건으로서는 혼련 압출기를 사용하고, 압출온도는 폴리에스테르 원료의 융점 이상, 290℃ 이하의 온도에서 1~15분간에 걸쳐 압출하는 것이 바람직하다. 290℃ 이상에서는 자외선 흡수제의 감량이 크고, 또한 마스터배치의 점도 저하가 커진다. 압출온도 1분 이하에서는 자외선 흡수제의 균일한 혼합이 곤란해진다. 이때 필요에 따라 안정제, 색조 조정제, 대전 방지제를 첨가해도 된다.

본 발명에 있어서 배향 필름은 적어도 3층 이상의 다층 구조로 하고, 필름의 중간층에 자외선 흡수제를 첨가하는 것이 바람직하다. 중간층에 자외선 흡수제를 포함하는 3층 구조의 필름은 구체적으로는 다음과 같이 제작할 수 있다. 외층용으로서 폴리에스테르의 펠릿 단독, 중간층용으로서 자외선 흡수제를 함유한 마스터배치와 폴리에스테르의 펠릿을 소정 비율로 혼합하여 건조한 후, 공지의 용융 적층용 압출기에 공급하여 슬릿형상의 다이로부터 시트형상으로 압출하고, 캐스팅롤 상에서 냉각 고화시켜서 미연신 필름을 만든다. 즉, 2대 이상의 압출기, 3층의 매니폴드 또는 합류 블록(예를 들면 각형 합류부를 갖는 합류 블록)을 사용하여 양 외층을 구성하는 필름층, 중간층을 구성하는 필름층을 적층하여 구금으로부터 3층의 시트를 압출하고, 캐스팅롤으로 냉각하여 미연신 필름을 만든다. 또한 본 발명에서는 광학 결점의 원인이 되는 원료의 폴리에스테르 중에 포함되어 있는 이물질을 제거하기 위해, 용융 압출시에 고정도 여과를 행하는 것이 바람직하다. 용융 수지의 고정도 여과에 사용하는 여재의 여과 입자 사이즈(초기 여과효율 95%)는 15 ㎛ 이하가 바람직하다. 여재의 여과 입자 사이즈가 15 ㎛를 초과하면 20 ㎛ 이상의 이물질의 제거가 불충분해지기 쉽다.

본 발명에서 사용되는 배향 필름에는 편광자와의 접착성을 양호하게 하기 위해 코로나처리, 코팅처리나 화염처리 등을 행하는 것도 가능하다.

본 발명의 편광판에 사용되는 편광자로서는 당해 기술분야에 있어서 일반적으로 알려지는 편광자를 특별히 제한 없이 사용하는 것이 가능하며, 예를 들면 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 등의 2색성 재료를 포함하는 것을 들 수 있다. 본 발명에 사용되는 편광자는 예를 들면 폴리비닐알코올계 필름에 요오드나 2색성 재료를 염색·흡착시키고, 붕산 수용액 중에서 일축 연신하여 연신상태를 유지한 채로 세정·건조를 행함으로써 얻을 수 있다. 일축 연신의 연신배율은 통상 4~8배 정도이다. 폴리비닐알코올계 필름으로서는 폴리비닐알코올이 적합하고, 「쿠라레 비닐론」［(주)쿠라레 제조］, 「토세로 비닐론」［토세로(주) 제조］, 「니치고 비닐론」［일본 합성 화학(주) 제조］ 등의 시판품을 이용할 수 있다. 2색성 재료로서는 요오드, 디스아조 화합물, 폴리메틴 염료 등을 들 수 있다. 편광자의 편광축 방향은 일축 연신의 경우는 그 연신방향이고, 간략적으로 다른 편광판과의 크로스 니콜 시약에 의해 측정할 수 있다.

본 발명에 있어서 편광자 보호 필름인 배향 필름은 직접 또는 접착제층을 매개로 편광자에 맞붙여진다. 배향 필름과 편광자의 접착성 및 내구성의 향상이라는 관점에서는 접착제층을 매개로 배향 필름과 편광자를 접착시키는 것이 바람직하다. 접착제층의 성분은 배향 필름을 구성하는 수지 성분 및 편광자를 구성하는 수지 성분을 고려하여 적당히 선택하는 것이 가능하나, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 또는 폴리아크릴 수지 중 1종류 이상을 주성분으로 하는 이접착층(易接着層)을 갖는 것이 바람직하다. 여기서 「주성분」이란 이접착층을 구성하는 고형 성분 중 50 질량% 이상인 성분을 말한다. 본 발명의 이접착층의 형성에 사용하는 도포액은 수용성 또는 수분산성의 공중합 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지 및 폴리우레탄 수지 중 1종 이상을 포함하는 수성 도포액이 바람직하다. 이들 도포액으로서는 예를 들면 일본국 특허 제3567927호 공보, 일본국 특허 제3589232호 공보, 일본국 특허 제3589233호 공보, 일본국 특허 제3900191호 공보, 일본국 특허 제4150982호 공보 등에 개시된 수용성 또는 수분산성 공중합 폴리에스테르 수지 용액, 아크릴 수지 용액, 폴리우레탄 수지 용액 등을 들 수 있다.

접착제의 주성분으로서 폴리비닐알코올계 수지를 사용하는 경우, 부분 비누화 폴리비닐알코올, 완전 비누화 폴리비닐알코올 외에 카르복실기 변성 폴리비닐알코올, 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올, 메틸올기 변성 폴리비닐알코올, 아미노기 변성 폴리비닐알코올과 같은 변성된 폴리비닐알코올계 수지를 사용해도 된다. 접착제 중의 폴리비닐알코올계 수지의 농도는 1~10 질량%가 바람직하고, 2~7 질량%가 보다 바람직하다.

접착제층의 두께는 10 ㎛ 이하가 바람직하고, 5 ㎛ 이하가 보다 바람직하며, 3 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다.

이접착층은 예를 들면 상기 도포액을 미연신 시트 또는 일축 연신 필름의 편면 또는 양면에 도포한 후, 100~150℃에서 건조하고, 추가로 가로방향으로 연신하여 얻을 수 있다. 최종적인 이접착층의 도포량은 0.05~0.20 g/㎡로 관리하는 것이 바람직하다. 도포량이 0.05 g/㎡ 미만이면 얻어지는 편광자와의 접착성이 불충분해지는 경우가 있다. 한편 도포량이 0.20 g/㎡를 초과하면 내블로킹성이 저하되는 경우가 있다. 배향 필름의 양면에 이접착층을 설치하는 경우는, 양면의 이접착층의 도포량은 동일해도 되고 상이해도 되며 각각 독립적으로 상기 범위 내에서 설정할 수 있다.

이접착층에는 이활성(易滑性)을 부여하기 위해 입자를 첨가하는 것이 바람직하다. 미립자의 평균 입경은 2 ㎛ 이하의 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 입자의 평균 입경이 2 ㎛를 초과하면 입자가 피복층으로부터 탈락되기 쉬워진다. 이접착층에 함유시키는 입자로서는 예를 들면 산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘, 황산칼슘, 실리카, 알루미나, 탈크, 카올린, 클레이 등 또는 이들의 혼합물이고, 추가로 다른 일반적 무기 입자, 예를 들면 인산칼슘, 운모, 헥토라이트, 지르코니아, 산화텅스텐, 불화리튬, 불화칼슘 기타와 병용 등의 무기 입자나 스티렌계, 아크릴계, 멜라민계, 벤조구아나민계, 실리콘계 등의 유기 폴리머계 입자 등을 들 수 있다.

도포액을 도포하는 방법으로서는 공지의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면 리버스 롤 코트법, 그라비아 코트법, 키스 코트법, 롤 브러시법, 스프레이 코트법, 에어나이프 코트법, 와이어바 코트법, 파이프 닥터법 등을 들 수 있고, 이들 방법을 단독으로 또는 조합해서 행할 수 있다.

또한 상기 입자의 평균 입경의 측정은 하기 방법으로 행할 수 있다.

입자를 주사형 전자현미경(SEM)으로 사진을 촬영하여 가장 작은 입자 1개의 크기가 2~5 ㎜가 되는 배율로 300~500개의 입자의 최대직경(가장 떨어진 2점간의 거리)을 측정하여, 그 평균값을 평균 입경으로 한다.

본 발명의 편광판은 편광판의 비침 방지나 번쩍임 억제, 흠집 억제 등을 목적으로 각종 하드코트를 표면에 도포하는 것도 가능하다.

본 발명의 액정표시장치는 통상 적어도 백라이트 광원과 2개의 편광판 사이에 배치된 액정셀을 구성 요소로서 포함하고, 필요에 따라 하드코트 필름, 방현 필름, 반사 방지 필름, 컬러필터, 레지스트, 확산 시트, 확산판, 도광판 등의 각종 광학 기능 필름을 갖는다. 본 발명의 액정표시장치는 그 편광판의 하나 이상에 본 발명의 편광판이 사용된 액정표시장치이다. 액정표시장치로부터의 사출광의 편광상태를 전술한 바와 같이 제어하기 위해서는, 바람직하게는 액정셀의 시인측에 배치되는 편광판에 본 발명의 편광판을 채용하는 것이 바람직하다. 당해 편광판의 편광자의 양쪽에 설치되는 보호 배향 필름은 그 양쪽의 배향축 또는 직교축이 당해 편광자의 편광축과 1°이상 45°미만의 각도를 이루도록 편광자에 맞붙여질 수 있다. 당해 시인측에 배치되는 편광자에 입사되는 광량을 보다 많게 한다는 관점에서, 당해 편광자의 시인측 보호 필름만을 그 배향축과 편광자의 편광축 또는 직교축이 이루는 각도가 1°이상 45°미만이 되도록 편광자에 맞붙여지는 것이 바람직하다. 바꿔 말하면 액정셀보다도 시인측에 배치되는 편광자의 백라이트측에 위치하는 보호 필름인 배향 필름은, 그 배향축 또는 직교축과 편광자의 편광축이 평행하도록 편광자에 접착되는 것이 바람직하다. 백라이트 광원측에 배치되는 편광판에 편광자와 배향 필름으로 이루어지는 편광판을 채용하는 경우는, 액정셀로 입사되는 광량을 많게 한다는 관점에서, 당해 편광자의 편광축과 배향 필름의 배향축 또는 직교축의 기울기는 10°이하가 바람직하고, 7°이하가 보다 바람직하며, 5°이하가 더욱 바람직하고, 가장 바람직하게는 0°이다.

본 발명의 액정표시장치는 편광 필터를 매개로 3차원 화상이 시인되는 3차원 표시 대응인 것이 바람직하다. 본 발명의 액정표시장치는 3차원 표시방식에 대응한 액정셀 및 그 제어장치로 구성되는 것이 바람직하다. 3차원 화상을 제공하는 방식은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 편광 필터 방식과 액티브 셔터 방식을 들 수 있다. 이들은 모두 편광 필터를 갖는 전용 안경을 장착하여 3차원 화상을 시인하는 방식이다. 전자는 좌우에서 직교하는 배향축을 갖는 편광 필터 또는 좌우에서 회전방향이 상이한 원편광 필터로 이루어지는 전용 안경(패시브 방식)을 채용하고, 후자는 화상의 전환에 동기하여 개폐되는 편광 필터를 갖는 전용 안경(액티브 방식)을 채용한다. 본 발명의 편광판을 채용하는 3차원 표시 대응용 액정표시장치는 보다 적합하게는 액티브 방식이다. 패시브 방식의 경우는 액정표시장치로부터 좌안용과 우안용의 화상을 직교하는 2개의 편광에서 동시에 제시하기 때문에, 본 발명의 편광판을 사용하면 클리어한 편광 선택에 의한 선명하고 예리한 입체상이 얻기 어려운 경우가 있다.

실시예

아래에 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나 본 발명은 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니다. 실시예는 본 발명의 취지에 적합한 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것이 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 실시예에 있어서 실시한 물성의 평가방법은 아래와 같다.

(1) 리타데이션(Re)

리타데이션(Re)이란 필름 상의 직교하는 이축의 굴절률의 이방성(△Nxy＝｜Nx-Ny｜)과 필름 두께 d(nm)의 곱(△Nxy×d)으로 정의되는 파라미터로, 광학적 등방성, 이방성을 나타내는 척도이다. 이축의 굴절률의 이방성(△Nxy)은 아래의 방법으로 구하였다. 2매의 편광판을 사용하여 배향 필름의 배향축 방향을 구하고, 배향축 방향이 직교하도록 4 ㎝×2 ㎝의 직사각형을 잘라내어 측정용 샘플로 하였다. 이 샘플에 대해서 직교하는 이축의 굴절률(Nx, Ny) 및 두께방향의 굴절률(Nz)을 아베 굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T)로 구하고, 상기 이축의 굴절률차의 절대값(｜Nx-Ny｜)을 굴절률의 이방성(△Nxy)으로 하였다. 필름의 두께 d(nm)는 전기 마이크로미터(파인류프사 제조, 밀리트론 1245D)를 사용하여 측정하고, 단위를 nm로 환산하였다. 굴절률의 이방성(△Nxy)과 필름의 두께 d(nm)의 곱(△Nxy×d)으로부터 리타데이션(Re)을 구하였다.

(2) 두께방향 리타데이션(Rth)

두께방향 리타데이션(Rth)이란 필름 두께방향 단면에서 봤을 때의 2개의 복굴절 △Nxz(＝｜Nx-Nz｜) 및 △Nyz(＝｜Ny-Nz｜)에 각각 필름 두께 d를 곱하여 얻어지는 리타데이션의 평균을 나타내는 파라미터이다. 상기 리타데이션(Re)의 측정과 동일한 방법으로 Nx, Ny, Nz와 필름 두께 d(nm)를 구하고, (△Nxz×d) 및 (△Nyz×d)의 평균값을 산출하여 두께방향 리타데이션(Rth)을 구하였다.

(3) 파장 380 nm에 있어서의 광선 투과율

분광 광도계(히타치 제작소 제조, U-3500형)를 사용하고 공기층을 표준으로 하여 파장 300~500 nm 영역의 광선 투과율을 측정해서 파장 380 nm에 있어서의 광선 투과율을 구하였다.

(4) 무지개 얼룩의 평가

PVA와 요오드로 이루어지는 편광자의 편측에 후술하는 방법으로 제작한 배향 필름을 첩부(貼付)하고, 편광자의 다른 쪽 측면에 TAC 필름(후지 필름(주)사 제조, 두께 80 ㎛)을 첩부하여 편광판을 제작하였다. 당해 배향 필름은 그 배향축과 편광자의 편광축이 이루는 각이 약 5°가 되도록 편광자에 첩부되었다. 얻어진 편광판을 청색 발광 다이오드와 이트륨·알루미늄·가닛계 황색 형광체를 조합시킨 발광 소자로 이루어지는 백색 LED(필름 I의 경우는 냉음극관)를 광원(니치아 화학, NSPW500CS)으로 하는 액정표시장치(액정셀의 입사광측에 2매의 TAC 필름을 편광자 보호 필름으로 하는 편광판을 갖는다)의 출사광측에 배향 필름이 출사광측에 위치하도록 설치하였다. 즉 TAC 필름이 광원측이다. 그리고 액정표시장치의 편광판을 정면 및 비스듬한(0°~90°) 방향으로부터 편광 필터를 매개로 육안으로 관찰하여, 무지개 얼룩의 발생 유무에 대해서 아래와 같이 판정하였다.

◎：어느 방향에서도 무지개 얼룩의 발생이 확인되지 않는다.

○：비스듬한 방향에서 관찰했을 때 일부에 매우 엷은 무지개 얼룩이 관찰된다.

×：비스듬한 방향에서 관찰했을 때 명확한 무지개 얼룩이 관찰된다.

(인열강도)

도요 정기 제작소 제조 엘멘도르프 인열시험기를 사용하여 JIS P-8116에 따라 각 필름의 인열강도를 측정하였다. 인열 방향은 필름의 배향축 방향과 평행이 되도록 행하였다. 배향축 방향의 측정은 분자 배향계(오지 계측기 주식회사 제조, MOA-6004형 분자 배향계)로 측정하였다.

(5) 화면 휘도의 측정

PVA와 요오드로 이루어지는 편광자의 편측에 후술하는 방법으로 제작한 각 배향 필름을 첩부하고, 그 반대면에 TAC 필름(후지 필름(주)사 제조, 두께 80 ㎛)을 첩부하여 편광판을 제작하였다. 여기서 배향 필름은 그 배향축과 편광자의 편광축이 이루는 각이 0°, 1°, 3°, 5°, 7°, 10°, 15°, 20°, 30°또는 45°, 또는 배향 필름의 직교축과 편광자의 편광축이 이루는 각도가 0°, 1°, 3°, 5°, 7°, 10°, 15°, 20°, 30°또는 45°가 되도록 편광자에 첩부되었다. 배향 필름의 배향축은 분자 배향계(오지 계측기 주식회사 제조, MOA-6004형 분자 배향계)로 측정하였다.

얻어진 편광판을 각각 청색 발광 다이오드와 이트륨·알루미늄·가닛계의 황색 형광체를 조합시킨 발광 소자로 이루어지는 백색 LED를 광원(니치아 화학, NSPW500CS)으로 하는 액정표시장치(액정셀의 입사광측에 2매의 TAC 필름을 편광자 보호 필름으로 하는 편광판을 갖는다)의 출사광측에 배향 필름이 시인측이 되도록 설치하였다.

이 액정표시장치 위에 시판의 편광 필터(미칸 이미징 제조 직선 편광판 SHLP44)를 배치하였다. 편광 필터의 편광축 방향이 시인측 편광자의 편광축과 평행이 되는 경우(정면상태)와 수직이 되는 경우(가로상태)에 대해서 편광 필터를 투과하는 빛의 휘도를 측정하였다. 휘도 측정에는 RISA-COLOR/ONE-II(하이랜드사 제조)를 사용하였다. 전술한 바와 같이 제작한 액정표시장치를 수평으로 설치하고, 패널의 중앙부에 131×131 ㎜의 크기로 백색 화상(Nokia monitor test for windows V 1.0(Nokia사 제조)의 Farbe 모드)을 표시하였다. CCD 카메라와 디스플레이 사이의 거리를 수직상태에서 1 m로 하여 측정을 행하였다. 휘도는 상기 백색 화상을 5×5의 25개로 분할하고, 그 중심부의 3×3의 9개 부분의 전체 픽셀의 휘도를 측정하여 그 평균값으로 표시하였다.

측정된 휘도는 아래에 따라 평가하였다.

(정면상태의 휘도)

정면상태의 휘도(평행시 휘도)는 편광자의 편광축에 대한 배향 필름의 배향축의 기울기가 0°(즉 평행)인 경우의 휘도와 비교한 각 기울기에서의 휘도의 유지율을 하기 식으로 구하고, 그 결과에 대해서 하기 4단계로 평가하였다.

◎：유지율이 90% 이상이다.

○：유지율이 80% 이상 90% 미만이다.

△：유지율이 58% 이상 80% 미만이다.

×：유지율이 58% 미만이다.

(가로상태의 휘도)

가로상태의 휘도(직교시 휘도)는 편광자의 편광축에 대한 배향 필름의 배향축의 기울기가 0°(즉 평행)인 경우의 휘도와 비교한 각 기울기에서의 휘도의 상승률을 하기 식으로 구하고, 그 결과에 대해서 하기 4단계로 평가하였다.

◎：상승률이 3% 이상이다.

○：상승률이 1% 이상 3% 미만이다.

△：상승률이 0.1% 이상 1% 미만이다.

×：상승률이 0%

(종합평가) 각 기울기에 있어서의 정면상태의 휘도에 대한 평가와 가로상태의 휘도에 대한 평가를 비교하여, 낮은 쪽 평가를 그 기울기의 종합평가로서 채용하였다.

(제조예 1-폴리에스테르 A)

에스테르화 반응관을 승온하여 200℃에 도달한 시점에서 테레프탈산을 86.4 질량부 및 에틸렌글리콜 64.6 질량부를 넣고, 교반하면서 촉매로서 삼산화안티몬을 0.017 질량부, 초산마그네슘 4수화물을 0.064 질량부, 트리에틸아민 0.16 질량부를 첨가하였다. 이어서 가압승온을 행하여 게이지압 0.34 ㎫, 240℃의 조건에서 가압 에스테르화 반응을 행한 후, 에스테르화 반응관을 상압으로 되돌리고 인산 0.014 질량부를 첨가하였다. 추가로 15분에 걸쳐 260℃로 승온하고, 인산트리메틸 0.012 질량부를 첨가하였다. 이어서 15분 후에 고압 분산기로 분산처리를 행하고, 15분 후, 얻어진 에스테르화 반응 생성물을 중축합 반응관으로 이송하여 280℃에서 감압하 중축합 반응을 행하였다.

중축합 반응 종료 후, 95% 커트 직경이 5 ㎛인 나슬론제 필터로 여과처리를 행하여, 노즐로부터 스트랜드형상으로 압출하고, 사전에 여과처리(공경：1 ㎛ 이하)를 행한 냉각수를 사용하여 냉각, 고화시켜 펠릿형상으로 커트하였다. 얻어진 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(A)의 고유점도는 0.62 ㎗/g이고, 불활성 입자 및 내부 석출 입자는 실질상 함유하고 있지 않았다(이후, PET(A)로 약칭한다.)

(제조예 2-폴리에스테르 B)

건조시킨 자외선 흡수제(2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사지논-4-온) 10 질량부, 입자를 함유하지 않는 PET(A)(고유점도가 0.62 ㎗/g) 90 질량부를 혼합하고, 혼련 압출기를 사용하여 자외선 흡수제를 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(B)를 얻었다(이후, PET(B)로 약칭한다.)

(제조예 3-접착성 개질 도포액의 조제)

통상의 방법에 의해 에스테르 교환 반응 및 중축합 반응을 행하여, 디카르복실산 성분으로서(디카르복실산 성분 전체에 대해) 테레프탈산 46 몰%, 이소플탈산 46 몰% 및 5-설포네이토이소프탈산나트륨 8 몰%, 글리콜 성분으로서(글리콜 성분 전체에 대해) 에틸렌글리콜 50 몰% 및 네오펜틸글리콜 50 몰% 조성의 수분산성 설폰산 금속염기 함유 공중합 폴리에스테르 수지를 조제하였다. 이어서 물 51.4 질량부, 이소프로필알코올 38 질량부, n-부틸셀로솔브 5 질량부, 비이온계 계면활성제 0.06 질량부를 혼합한 후 가열교반하고 77℃에 도달하면, 상기 수분산성 설폰산 금속염기 함유 공중합 폴리에스테르 수지 5 질량부를 첨가하고 수지 덩어리가 없어질 때까지 계속해서 교반한 후, 수지 수분산액을 상온까지 냉각하여, 고형분 농도 5.0 질량%의 균일한 수분산성 공중합 폴리에스테르 수지액을 얻었다. 추가로 응집체 실리카 입자(후지 실리시아(주)사 제조, 사일리시아 310) 3 질량부를 물 50 질량부에 분산시킨 후, 상기 수분산성 공중합 폴리에스테르 수지액 99.46 질량부에 사일리시아 310의 수분산액 0.54 질량부를 첨가하고, 교반하면서 물 20 질량부를 첨가하여 접착성 개질 도포액을 얻었다.

(필름 A)

기재 필름 중간층용 원료로서 입자를 함유하지 않는 PET(A) 수지 펠릿 90 질량부와 자외선 흡수제를 함유한 PET(B) 수지 펠릿 10 질량부를 135℃에서 6시간 감압 건조(1 Torr)한 후, 압출기 2(중간층 II층용)에 공급하고, 또한 PET(A)를 통상의 방법에 의해 건조하여 압출기 1(외층 I층 및 외층 III층용)에 공급하여 285℃에서 용해하였다. 이 2종의 폴리머를 각각 스테인리스 소결체의 여재(공칭 여과정밀도 10 ㎛ 입자 95% 커트)로 여과하고, 2종 3층 합류 블록으로 적층하고, 구금으로부터 시트형상으로 하여 압출한 후, 정전 인가 캐스트법을 사용해서 표면온도 30℃의 캐스팅 드럼에 감아 냉각고화하여 미연신 필름을 만들었다. 이때 I층, II층, III층의 두께의 비는 10：80：10이 되도록 각 압출기의 토출량을 조정하였다.

이어서 리버스롤법에 의해 이 미연신 PET 필름의 양면에 건조 후의 도포량이 0.08 g/㎡가 되도록 상기 접착성 개질 도포액을 도포한 후, 80℃에서 20초간 건조하였다.

이 도포층을 형성한 미연신 필름을 텐터 연신기에 도입하고, 필름의 단부를 클립으로 파지(把持)하면서 온도 125℃의 열풍 존으로 도입하여 폭방향으로 4.0배 연신하였다. 다음으로 폭방향으로 연신된 폭을 유지한 채로 온도 225℃, 30초간에 걸쳐 처리하고, 추가로 폭방향으로 3%의 완화처리를 행하여 필름 두께 약 50 ㎛의 일축 배향 PET 필름 A를 얻었다.

(필름 B)

미연신 필름의 두께를 변경함으로써 필름의 두께를 약 100 ㎛로 하는 것 이외는 필름 A와 동일하게 하여 일축 배향 PET 필름 B를 얻었다.

(필름 C)

미연신 필름을 가열된 롤군 및 적외선 히터를 사용하여 105℃로 가열하고, 그 후 주속차가 있는 롤군으로 주행방향으로 1.5배 연신한 후, 필름 A와 동일한 방법으로 폭방향으로 4.0배 연신한 것 이외는 필름 A와 동일하게 하여 필름 두께 약 50 ㎛의 이축 배향 PET 필름 C를 얻었다.

(필름 D)

주행방향으로 2.0배, 폭방향으로 4.0배 연신한 것 이외는 필름 C와 동일하게 하여 필름 두께 약 50 ㎛의 이축 배향 PET 필름 D를 얻었다.

(필름 E)

주행방향으로 3.3배, 폭방향으로 4.0배 연신한 것 이외는 필름 E와 동일하게 하여 필름 두께 약 75 ㎛의 이축 배향 PET 필름 E를 얻었다.

(필름 F)

중간층에 자외선 흡수제를 함유하는 PET 수지(B)를 사용하지 않은 것 이외는 필름 A와 동일하게 하여 필름 두께 50 ㎛의 일축 배향 PET 필름을 얻었다.

(필름 G)

주행방향으로 3.6배, 폭방향으로 4.0배 연신한 것 이외는 필름 C와 동일하게 하여 필름 두께 약 38 ㎛의 이축 배향 PET 필름 G를 얻었다.

(필름 H)

미연신 필름의 두께를 변경한 것 이외는 필름 A와 동일하게 하여 두께 약 10 ㎛의 일축 배향 PET 필름 H를 얻었다.

(필름 I)

필름 자체는 필름 A와 동일하나 광원을 백색 발광 다이오드가 아니라 냉음극관으로 하여 무지개 얼룩을 평가하였다.

(필름 J)

포스겐과 비스페놀 A로 제조한 폴리카보네이트 수지를 통상의 방법에 의해 압출기에 각각 공급하고 290℃에서 용해하였다. 이것을 스테인리스 소결체의 여재(공칭 여과정밀도 10 ㎛ 입자 95% 커트)로 여과하고, 구금으로부터 시트형상으로 압출한 후, 정전 인가 캐스트법을 사용해서 표면온도 30℃의 캐스팅 드럼에 감아 냉각고화하여 미연신 필름을 만들었다. 이어서 필름 A와 동일한 방법으로 도포층을 형성한 후, 미연신 필름을 텐터 연신기에 도입하고, 필름의 단부를 클립으로 파지하면서 온도 155℃의 열풍 존으로 도입하여 폭방향으로 4.0배 연신하였다. 다음으로 필름 A와 동일한 방법으로 열고정, 이완처리를 행하여 필름 두께 약 70 ㎛의 일축 배향 폴리카보네이트 필름을 얻었다.

(필름 K)

주행방향으로 3.6배, 폭방향으로 4.0배 연신한 것 이외는 필름 C와 동일하게 하여 필름 두께 약 188 ㎛의 이축 배향 PET 필름 K를 얻었다.

(필름 L)

주행방향으로 4.0배, 폭방향으로 1.0배 연신한 것 이외는 필름 C와 동일하게 하여 필름 두께 약 100 ㎛의 일축 배향 PET 필름 K를 얻었다.

(필름 M)

주행방향의 연신배율을 3.6배로 연신한 것 이외는 필름 L과 동일한 방법으로 일축 배향 PET 필름 M을 얻었다.

얻어진 필름의 특성 및 무지개 얼룩의 관찰 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1에 나타내어지는 결과로부터, 필름 A, B, F, J, L 및 M에서는 무지개 얼룩은 전혀 보이지 않았다. 필름 C~E에서는 일부에 매우 약간의 무지개 얼룩이 보였다. 필름 G~I 및 K에서는 명확한 무지개 얼룩이 관찰되었다. 필름 A와 I의 결과를 비교함으로써, 일정 리타데이션을 갖는 배향 필름을 보호 필름으로서 갖는 편광판을 채용하고, 광원으로서 백색 발광 다이오드를 채용함으로써, 무지개 얼룩 발생의 억제효과가 나타내어지는 것이 명확해졌다. 또한 필름 K에서 무지개 얼룩이 관찰된 것으로부터 Re가 3000 nm 이상이라도 Re/Rth의 값이 0.2 미만이면 무지개 얼룩 발생을 억제할 수 없는 것을 알 수 있다. 또한 필름 L은 인열강도가 25 mN으로 불충분한 것으로부터 Re/Rth의 값이 1.2를 초과하면 인열강도가 현저히 저하되는 것을 알 수 있다.

필름 A~H 및 J~M을 사용하여 제작한 편광판에 관하여 측정한 양면 휘도의 결과를 표 2 및 표 3에 나타낸다. 표 2에 나타내어지는 결과로부터, 편광자의 편광축에 대한 배향축의 기울기가 45°의 경우는, 정면상태에서도 가로상태에 있어서도 같은 정도의 휘도를 가지나, 정면상태의 휘도가 0°일 때와 비교하여 절반 정도가 되어, 특히 높은 휘도가 요구되는 3차원 표시 대응 액정표시장치에는 적합하지 않은 것이 판명되었다. 또한 표 3의 결과로부터, 편광자의 편광축에 대한 직교축의 기울기와의 관계에서도 동일한 결과가 얻어지는 것이 확인되었다.

본 발명의 편광판, 액정표시장치 및 편광자 보호 필름을 사용함으로써, 편광 필터를 매개로 한 3차원 화상의 시인성이 우수한 3차원 표시 대응 액정표시장치를 얻는 것이 가능해져, 산업상 이용가능성은 매우 높다.

Claims

백라이트 광원, 2개의 편광판 및 상기 2개의 편광판 사이에 배치된 액정셀을 갖는 액정표시장치로서,
액정셀의 시인측 편광판은 편광자의 시인측에 배향 필름을 갖고,
상기 편광자의 편광축에 대한 상기 배향 필름의 배향축 또는 배향축과 직교하는 축의 기울기가 1°이상 10°이하이며,
상기 배향 필름의 면내 리타데이션은 4000 이상 30000 nm 이하이고,
상기 배향 필름의 면내 리타데이션과 배향 필름의 두께방향의 리타데이션의 비(Re/Rth)는 0.5~2.0인
액정표시장치.
제1항에 있어서,
상기 배향 필름이 폴리에스테르 수지 또는 폴리카보네이트 수지로 형성되는 액정표시장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 배향 필름의 면내 리타데이션과 배향 필름의 두께방향의 리타데이션의 비(Re/Rth)가 0.5~1.2인 액정표시장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 배향 필름이 3층 이상으로 이루어지고,
최외층 이외의 층에 자외선 흡수제를 함유하며,
380 nm의 광선 투과율이 20% 이하인 액정표시장치.
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제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 백라이트 광원이 백색 발광 다이오드인 액정표시장치.
제3항에 있어서,
상기 백라이트 광원이 백색 발광 다이오드인 액정표시장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
편광 필터를 매개로 3차원 화상을 시인하기 위한 액정표시장치.
제3항에 있어서,
편광 필터를 매개로 3차원 화상을 시인하기 위한 액정표시장치.