KR100636575B1

KR100636575B1 - 광학 필름, 편광 광학 필름 및 영상 표시 장치

Info

Publication number: KR100636575B1
Application number: KR1020040044108A
Authority: KR
Inventors: 하따마사히로; 기노시따료우지; 야노슈우지; 가와이마사유끼
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2006-10-19
Also published as: US20050018328A1; JP2005031621A; CN1573372A; TWI238270B; CN1260586C; TW200502597A; US7130007B2; KR20040111067A

Abstract

폴리카르보네이트 수지 및 스티렌 수지를 포함하는 중합체 필름을 연신하여 수득되는 광학 필름은 넓은 시야각 및 뛰어난 내구성을 또한 특징으로 갖는다: 여기서, 광탄성 계수는 2.0 ×10^-11 내지 6.0 ×10^-11 m²/N 이며, 3 차원 굴절율은 Nz 계수가 Nz ≤0.9 의 상관관계를 만족시킬 수 있고, 정면 위상차 (Re) 가 Re ≥80 nm 의 상관관계를 만족시킬 수 있도록 조절된다.

광학 필름, 폴리카르보네이트 수지, 스티렌 수지

Description

광학 필름, 편광 광학 필름 및 영상 표시 장치 {OPTICAL FILM, POLARIZING OPTICAL FILM, AND IMAGE VIEWING DISPLAY}

도 1 은 본 발명의 액정 표시 장치의 개념도의 예이며;

도 2 는 본 발명의 액정 표시 장치의 다른 개념도의 예이다.

본 발명의 분야

본 발명은 광학 필름에 관한 것이다. 본 발명의 광학 필름은 독립적으로 사용되거나, 다양한 광학 필름, 예컨대 위상차 필름, 시야각 보상 필름, 광학 보상 필름, 타원 편광판 및 휘도 향상 필름과 같은 기타 광학 필름과 조합되어 사용될 수 있다. 본 발명의 광학 필름은 특히, 타원 편광판으로 사용될 편광판과 적층되는 경우 유용하다.

또한, 본 발명은 영상 표시 장치, 예컨대 액정 표시 장치, 유기 EL (전자발광, electroluminescence) 표시 장치, 광학 필름을 이용하는 PDP 및 타원 편광판에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 광학 필름 및 편광 광학 필름은 포터블 정보 및 전기통신 장치, 개인용 컴퓨터 등에 마운팅될 수 있는 액정 표시 장치를 위해 적합 하게 사용될 수 있다. 무엇보다도, 이들은 소위 IPS 모드로 작동하는 액정 표시 장치를 위해 적합하다.

관련 기술의 설명

통상적으로, 다양한 종류의 중합체 재료를 포함하는 여러 광학 필름이 영상 표시 장치, 예컨대 포터블 정보 및 전기통신 장치, 액정 모니터, 액정 텔레비젼, 유기 EL 표시 장치에서 화상 품질을 개선하기 위한 목적으로 사용되어 왔다. 예를 들어, 복굴절을 갖는 중합체 필름을 위한 연신 공정의 수행으로 상기 광학 필름이 생성된다. 이들 중에서, 필름 면 내 위상차의 굴절율이 최대를 나타내는 방향이 X 축으로 정의되고, X 축에 수직인 방향이 Y 축으로 정의되고, 필름의 두께 방향이 Z 축으로 정의되는 경우, 각각의 축 방향에서의 굴절율은 각각 nx, ny, nz 로 정의되며, 영상 표시 장치, 예컨대 상기 언급된 액정 표시 장치의 시야각을 넓히기 위해 식 (nx - nz)/(nx - ny) 로 나타내는 Nz 계수가 조절되는 광학 필름이 바람직하게 사용될 수 있다.

광학 필름에 바람직한 Nz 계수는 액정 표시 장치의 방식 (TN, VA, OCB, IPS 방식 등) 에 근거한다. 따라서, 요구되는 Nz 계수를 갖는 광학 필름을 수득하기 위해, 목적하는 Nz 계수로 쉽게 조절될 수 있는 우수한 필름 작용성 및 복굴절을 갖는 중합체 재료가 사용을 위해 적합하게 선택된다. 예를 들어, Nz 계수 ≤0.9 의 상관관계를 만족시키는 광학 필름은 적어도 nz > ny 로 굴절율을 조절할 수 있으므로, 상기 굴절율을 갖고 복굴절을 발생시키는 중합체 재료가 적합하게 사용된다.

Nz 계수 ≤0.9 의 상관관계를 만족시키는 광학 필름은 우수한 복굴절을 유리하게 발생시킬 수 있으므로, 예를 들어 이들은 중합체 필름으로서 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 단위체를 포함하는 폴리카르보네이트 수지 필름을 연신하여 수득할 수 있다 (일본 특허 공개 공보 5-157911 참조). 폴리카르보네이트 수지는 바람직하게는 높은 투명도 및 중간 내열성을 갖는 관점에서 바람직하다. 그러나, 폴리카르보네이트 수지 필름의 연신으로 수득되는 광학 필름은 응력이 적용되는 경우 큰 복굴절 변화를 갖는다; 즉, 이들은 큰 광탄성 계수를 갖는다. 따라서, 광학 필름이 편광판에 부착하는 경우 쉽게 큰 불균일도를 야기한다는 문제점이 발생한다. 또한, 최근 수년간, 액정 패널, 예컨대 액정 텔레비젼의 대형화로 패널에 작용하는 응력이 증가하여, 위상차 변화 (복굴절 변화) 가 더 적은 광학 필름 재료가 더욱 더 요구되고 있다. 또한, 광학 필름은 표시 장치 상에 부착된 후 사용 환경 하에서, 큰 위상차 변화를 나타내는 문제점을 갖는다. 이와 같은 문제점을 가지므로, 광학 필름은 최근 수년간 높은 내열성 및 고온 및 고습 저항성이 요구되는 적용에 대해 적합하지 못하였다.

반면에, 비교적 적은 광탄성 계수를 갖는 중합체 재료, 예를 들어 노르보르넨 수지가 공지되어 있다 (일본 특허 공개 공보 2000-56131 참조). 그러나, 노르보르넨 수지는 적은 광탄성 계수를 가지므로, 이들은 동시에 적은 복굴절을 갖는 특징을 나타내어, 연신 공정에서 주어지는 위상차에 한계를 나타낸다. 특히, Nz 계수 ≤0.9 의 상관관계를 만족시키는 3 차원 굴절율의 조절이 어렵다.

또한 통상적으로, 액정 표시 장치로서, 주로 양성 유전 이방성을 갖는 액정 이 트위스트되고, 서로 상호 마주보는 기판 사이에 수평 배향된 소위 TN 방식으로 액정 표시 장치가 사용되어 왔다. 그러나, TN 방식에서는, 블랙 표시 장치가 요구되는 경우에도, 기판 근처의 액정 분자에 의해 야기되는 복굴절에서 일어나는 광학 유출이 이의 구동 특징으로 인해 블랙 색상의 완전한 표시를 구현하기 어렵게 만든다. 반면에, IPS 방식의 액정 표시 장치에 있어서, 액정 분자는 비구동 상태에서 기판 표면에 대해 거의 평행하며 균일한 배향을 가지므로, 빛은 액정층을 통과할때 편광 면에 거의 어떠한 변화도 주지않고, 이에 따라 기판의 상측 및 하측 상의 편광판 배열이 비구동 상태에서 거의 완전한 블랙 표시를 가능케한다.

거의 완전한 블랙 표시는 IPS 방식에서 패널에 수직 방향에서 구현될 수 있지만, 패널이 수직 방향에서 이동된 방향에서 관찰되는 경우, 액정 셀의 상측 및 하측 상에 배치된 편광판의 광학축에서 이동한 방향으로 편광판의 특징에 의해 얻어지는 돌이킬 수 없는 광학 유출이 일어나서, 결과적으로 시야각을 좁게 하는 문제점을 야기한다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 비스듬한 방향에서 관측되는 경우 주어지는 편광판의 기하축의 이동이 위상차 필름에 의해 보상되는 편광판이 사용된다. 상기 효과를 제공하는 편광판이 개시되어 있다 (일본 특허 공개 공보 4-305602 참조). 그러나, 종래 공지된 위상차 필름은 충분히 넓은 시야각을 쉽게 구현할 수 없어 왔다.

본 발명은 넓은 시야각 및, 또한 현저한 내구성의 특징을 갖는 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 광학 필름 및 편광판이 함께 적층된 편광 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 광학 필름 및 편광 광학 필름을 이용하는 영상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명자들의 진지한 연구 결과, 상기 목적이 하기 광학 필름의 사용으로 달성될 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다. 본 발명은 하기와 같다.

즉, 본 발명은 폴리카르보네이트 수지 및 스티렌 수지를 포함하는 중합체 필름을 연신하여 수득되는 광학 필름에 관한 것이며, 여기서 광탄성 계수는 2.0 ×10^-11 내지 6.0 ×10^-11 m²/N 이고,

3 차원 굴절율은 Nz = (nx - nz)/(nx - ny) 로 나타내는 Nz 계수가 Nz ≤0.9 의 상관관계를 만족시킬 수 있고, 정면 위상차 (Re) = (nx - ny) ×d 가 Re ≥80 nm 의 상관관계를 만족시킬 수 있도록 조절된다 (필름면의 굴절율이 최대를 나타내는 방향이 X-축으로, X-축에 수직인 방향이 Y-축으로, 필름의 두께 방향이 Z-축으로 정의되며, 각각의 축 방향의 굴절율은 각각 nx, ny 및 nz 로 정의되고, 필름의 두께는 d (nm) 로 정의된다).

광학 필름에 있어서, 스티렌 수지의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 20,000 이하이다.

광학 필름에 있어서, 유리 전이 온도는 바람직하게는 110 내지 180 ℃ 범위이다.

본 발명은 상술된 광학 필름 및 편광판을 적층하여 수득되는 편광 광학 필름에 관한 것이다.

편광 광학 필름에 있어서, 광학 필름 및 편광판은 광학 필름의 지상축 (slow axis) 및 편광판의 흡수축이 바람직하게는 서로 평행일 수 있게, 또는 이들이 바람직하게는 서로 수직일 수 있게 적층된다.

또한, 본 발명은 상술된 광학 필름 및 상술된 편광 광학 필름이 적층된 영상 표시 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 IPS 방식의 액정 표시 장치에 관한 것이다:

여기서, 상술된 편광 광학 필름 5 는 시인측 (viewing side) 상의 액정 기판 상에 배열되며,

편광판은 시인측 반대의 액정 기판 상에 배열되고,

액정 셀 내 액정 재료의 특이 (extraordinary) 굴절율 방향 및 편광판의 흡수축은 전압이 적용되지 않은 상태에서 평행이다.

또한, 본 발명은 IPS 방식의 액정 표시 장치에 관한 것이다:

여기서, 편광판은 시인측 상의 액정 기판 상에 배열되며,

상술된 편광 광학 필름은 시인측 반대의 액정 기판 상에 배열되고,

액정 셀 내 액정 재료의 특이 굴절율 방향 및 편광 광학 필름의 흡수축은 전압이 적용되지 않은 상태에서 수직이다.

본 발명의 광학 필름은 폴리카르보네이트 수지 이외에 스티렌 수지를 포함하는 중합체 필름을 사용한다. 스티렌 수지의 배합으로 광학 필름의 광탄성 계수를 2.0 ×10^-11 내지 6.0 ×10^-11 m²/N 범위 내에 조절하여 현저한 내구성을 구현할 수 있게 된다. 따라서, 대평 패널을 위한 본 발명의 광학 필름의 적용은 응력 적용 조건 하의 위상차 값의 변화를 감소시키며, 예를 들어 높은 내열성 및 고온 및 고습 저항성이 요구되는 적용에서 사용하게 적합하게 만든다. 광탄성 계수는 바람직하게는 3.0 ×10^-11 내지 5.0 ×10^-11 m²/N 범위이다. 광탄성 계수가 6.0 ×10^-11 m²/N 를 초과하는 경우, 내구성이 완전 구현되지 않을 수 있고, 위상차 변화가 응력 적용 조건 하에 적지 않다. 반면에, 광탄성 계수가 2.0 ×10^-11 m²/N 미만인 경우, 열등한 연신 가공성이 제공되고, Nz 계수의 조절이 불리하게 어려워진다. 또한, 광학 필름이 주 성분으로서 폴리카르보네이트 수지를 가지므로, 이는 폴리카르보네이트 수지에 근거한 우수한 복굴절 및 조절성의 발현을 가진다. 또한, 폴리카르보네이트 수지 및 스티렌 수지는 서로 우수한 상용성을 가져서, 광학 필름에 높은 투명성이 주어진다.

광학 필름은 상술한 바와 같이 정의된 Nz ≤0.9 의 상관관계를 만족시키는 Nz 계수를 가지며, 넓은 시야각 특징을 갖는다. Nz > 0.9 의 Nz 계수는 넓은 시야각을 쉽게 구현할 수 없다. 더 적은 Nz 계수가 바람직하며, Nz 계수는 바람직하게는 Nz ≤0.7 의 상관관계를 만족시킨다. 또한, Nz 계수는 바람직하게 는 Nz ≤0.5 의 상관관계를 만족시킨다. 또한, 광학 필름은 (nx - nz) < 0 의 상관관계를 만족시킬 수 있고, Nz 계수는 또한 음의 값을 가질 수 있다. 그러나, 4 방향 (상측, 하측, 우측 및 좌측) 에서 시야각을 확장시키기 위해, Nz 계수는 바람직하게는 -1 이상으로, 보다 바람직하게는 -0.5 이상으로 조절된다.

또한, 광학 필름의 정면 위상차 (Re) 는 Re ≥80 nm 의 상관관계를 만족시킨다. Re < 80 nm 의 Re 는 nx, ny 및 nz 의 조절을 어렵게 만든다. Re 는 바람직하게는 Re ≥90 nm, 보다 바람직하게는 Re ≥100 nm 의 상관관계를 만족시킨다. 그러나, Re 를 조절하기 위해서는, 바람직하게는 Re 는 Re ≤400 nm 의 상관관계를 만족시킨다. 또한, 두께 방향 위상차: (nx - nz) ×d 는 -400 내지 400 nm 이며, 보다 바람직하게는 -200 내지 200 nm 이다.

IPS 방식 액정 표시 장치로의 광학 필름의 적용에 있어서, 이는 바람직하게는 1/4 파장판 또는 1/2 파장판이다. 광학 필름의 1/4 파장판으로서 사용하는 경우에, Re 는 바람직하게는 110 내지 150 nm 이며, 보다 바람직하게는 120 내지 140 nm 이다. 또한 이 경우에 있어서, 두께 방향 위상차는 바람직하게는 10 내지 120 nm 이며, 보다 바람직하게는 30 내지 80 nm 이다. 광학 필름의 1/2 파장판으로서 사용하는 경우, Re 는 바람직하게는 200 내지 300 nm 이며, 보다 바람직하게는 230 내지 270 nm 이다. 또한 이 경우에 있어서, 두께 방향 위상차는 바람직하게는 10 내지 250 nm 이며, 보다 바람직하게는 50 내지 200 nm 이다.

본 발명의 광학 필름 (예를 들어, 위상차 필름) 은 편광판과 적층된 상태로 편광 광학 필름을 위해 사용될 수 있다. 광학 필름의 지상축 및 편광판의 흡수 축이 서로 평행일 수 있도록 또는 이들이 서로 수직일 수 있도록 광학 필름이 편광판과 적층된 편광 광학 필름은 비스듬한 방향에서 관찰하는 경우 야기되는 편광판의 기하 광학축의 이동을 보상할 수 있고, 결과적으로 넓은 시야각을 제공할 수 있다.

광학 필름 및 편광 광학 필름은 다양한 종류의 영상 표시 장치를 위해 사용될 수 있으며, IPS 방식의 액정 표시 장치가 영상 표시 장치로서 적합하다. IPS 방식의 액정 셀의 한 표면에 편광 광학 필름을 배치하여, 블랙 표시에서 IPS 방식의 액정 표시 장치에 의해 야기될 수 있는 광의 유출을 감소시킬 수 있다. 상기 유형의 IPS 방식 액정 표시 장치는 모든 방향에 대해 높은 콘트라스트비를 가지며, 넓은 시야각을 갖는 쉽게 볼 수 있는 표시 장치를 구현할 수 있다.

본 발명의 광학 필름은 폴리카르보네이트 수지 및 스티렌 수지를 포함하는 중합체 필름을 연신하여 수득될 수 있다.

광학 필름을 위해 사용되는 다양한 종류의 폴리카르보네이트 수지가 임의의 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 폴리카르보네이트 수지로서, 예를 들어 일련의 방향족 2 가 페놀 성분 및 카르보네이트 성분으로 이루어진 방향족 폴리카르보네이트가 바람직하다.

일련의 방향족 2 가 페놀계 화합물의 예로서, 하기를 사용할 수 있다: 2,2-비스(4-히드록시 페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸 페닐)프로판, 비스(4-히드록시 페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시 페닐)에탄, 2,2-비스(4-히드록시 페닐)부탄, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸 페닐)부탄, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디프로필 페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시 페닐)시클로헥산 등. 이들은 독립적으로 사용되거나, 두 종류 이상이 조합 사용될 수 있다. 특히, 2,2-비스(4-히드록시 페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시 페닐)시클로헥산 및 1,1-비스(4-히드록시 페닐)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산이 바람직하다. 2,2-비스(4-히드록시 페닐)프로판 단위체를 포함하는 폴리카르보네이트는 현저한 작용성, 높은 투명성을 가지며, 우수한 복굴절의 발현을 제공할 수 있고, 독립적으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 2,2-비스(4-히드록시 페닐)프로판 단위체 이외에도, 1,1-비스(4-히드록시 페닐)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산 단위체를 함께 사용하는 것이 바람직하다. 이들 둘의 조합 사용에 있어서, 예를 들어 사용될 백분율의 변화로 필름의 유리 전이 온도 (이후 Tg 로 언급함) 및 광탄성 계수를 조정할 수 있다. 즉, 폴리카르보네이트 수지 중 높은 함량의 1,1-비스(4-히드록시 페닐)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산에서 기원하는 성분은 높은 Tg 및 적은 광탄성 계수를 제공할 수 있다. 그러나, 광학 필름은 중합체 필름으로 연신 공정을 수행하여 수득되므로, 중간 정도로 낮게 조절되는 Tg 가 우수한 작용성을 제공할 수 있다. 따라서, 폴리카르보네이트 수지 내 1,1,-비스(4-히드록시 페닐)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산에서 기원하는 성분의 함량은 바람직하게는 2,2-비스(4-히드록시 페닐)프로판에서 기원하는 성분에 대해 4 배 이하의 몰비이다.

또한, 카르보네이트 성분으로서, 하기가 바람직하게 사용된다: 포스겐, 2 가 페놀의 비스클로로포르메이트, 디페닐 카르보네이트, 디-p-톨릴 카르보네이트, 페 닐-p-톨릴 카르보네이트, 디-p-클로로 페닐 카르보네이트, 디나프틸 카르보네이트 등. 포스겐 및 디페닐 카르보네이트가 특히 바람직하다.

반면에, 스티렌 수지는 스티렌 기재 단량체를 중합하여 수득될 수 있다. 스티렌 기재 단량체로서, 예를 들어 스티렌, α-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌 등을 언급할 수 있다. 이들은 독립적으로 사용될 수 있고, 2 종류 이상이 조합 사용될 수 있다. 통상, 스티렌의 단독중합 중합체 또는 주성분으로서 스티렌 및 조합 단량체로서 스티렌 기재 단량체를 사용하는 중합체가 사용된다.

스티렌 기재 수지는 바람직하게는 GPC 방법에 의해 측정되는 20,000 이하의 중량 평균 분자량을 갖는다. 그 이유는, 20,000 을 초과하는 중량 평균 분자량이 폴리카르보네이트 수지와의 상용성을 악화시켜, 결과적으로 수득된 필름의 투명성이 감소되어 필름이 투명성을 요구하는 광학 적용에 부적합해지기 때문이다. 따라서, 중량 평균 분자량은 바람직하게는 10,000 이하이다. 반면에, 과도하게 적은 중량 평균 분자량은 고온 및 고습 환경 하에서 저분자 성분의 유출을 불리하게 가속화하므로, 중량 평균 분자량은 바람직하게는 500 이상, 보다 바람직하게는 1,000 이상이다.

폴리카르보네이트 수지 및 스티렌 수지의 비는 중합체 필름 (광학 필름) 의 우수한 투명성이 수득될 수 있고, 광탄성 계수가 상술된 범위 내일 수 있도록 적합하게 조정된다. 통상, 폴리카르보네이트 수지 및 스티렌 수지의 총 합은 100 중량% 이며, 스티렌 수지의 함량은 바람직하게는 2 내지 50 중량% 이다. 2 중량% 미만의 스티렌 수지의 함량은 광탄성 계수의 충분히 낮은 값으로의 조절을 어 렵게 만든다. 상기 이유를 고려하여, 스티렌 수지의 함량은 바람직하게는 5 중량% 이상, 보다 바람직하게는 10 중량% 이상이다. 반면에, 50 중량% 를 초과하는 함량은 중합체 필름의 Tg 를 불리하게 감소시킨다. 상기 관점으로부터, 스티렌 수지의 함량은 바람직하게는 40 중량% 이하, 보다 바람직하게는 30 중량% 이하이다.

또한, 중합체 필름 (광학 필름) 의 Tg 가 필름의 내열성에 영향을 미친다는 사실을 고려하면, 더 높은 Tg 가 바람직하다. 반면에, 광학 필름은 중합체 필름을 연신하여 수득된다. 연신은 기본적으로 Tg 근처의 온도 조건 하에서 수행되므로, 연신 가공성을 고려하면, 더 낮게 조절된 Tg 가 보다 바람직하다. 상기 관점으로부터, 중합체 필름 (광학 필름) 의 Tg 는 바람직하게는 110 내지 180℃, 보다 바람직하게는 120 내지 170℃, 더욱 바람직하게는 130 내지 160℃ 이다.

폴리카르보네이트 수지 및 스티렌 수지를 포함하는 중합체 필름에 연신 공정을 수행하여 광학 필름을 생성하며, 여기서 3 차원 굴절율은 Nz 계수가 Nz ≤0.9 의 상관관계를 만족시키며, 정면 위상차 (Re) 가 Re ≥80 nm 의 상관관계를 만족시키도록 조절된다.

연신 방법은 특별히 제한되지는 않지만, 면 방향으로 중합체 필름을 2 축 연신하는 방법 및 면 방향으로 1 축 또는 2 축 연신하고 또한 두께 방향으로 연신하는 방법이 언급될 수 있다. 또한 열수축성 필름이 중합체 필름에 부착된 후 조합 필름이 열에 의해 야기되는 수축력에 의해 영향받는 조건 하에 연신 및/또는 수축되는 방법 등을 언급할 수 있다. 상기 방법은 두께 방향의 굴절율을 조절할 수 있고, 결과적으로 연신 필름의 3 차원 굴절율이 Nz ≤0.9 및 Re ≥80 nm 의 상관관계를 만족시킬 수 있도록 배향 상태를 조절할 수 있다. 또한, 연신비는 적합하게 조절된다. 열 수축성 필름을 사용하는 1 축 연신의 경우에 있어서, 연신비는 1.0 내지 3.0 배이며, 바람직하게는 1.0 내지 2.0 배이다. 연신에 의해 수득되는 광학 필름의 두께 (d) 는 특별히 제한되지는 않지만, 바람직하게는 1 내지 150 ㎛, 보다 바람직하게는 5 내지 50 ㎛ 이다.

본 발명의 광학 필름은 독립적으로 위상차 필름, 시야각 보상 필름 및 광학 보상 필름으로 사용되거나, 다른 광학 필름과 조합되어 타원 편광판, 휘도 향상 필름 등으로 사용될 수 있다. 특히 본 발명의 광학 필름은 편광판과 적층된 타원 편광판으로서 유용하다.

편광판은 일반적으로 편광자의 한측 또는 양측 상에 보호 필름을 포함한다. 편광자는 특별히 제한되지 않지만, 다양한 종류의 편광자가 사용될 수 있다. 편광자로서, 예를 들어 폴리비닐 알콜 유형 필름, 부분적 포르말화 (partially formalized) 폴리비닐 알콜 유형 필름, 및 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 유형 부분 감화 필름과 같은 친수성 고분자 중합체 필름에 요오드 및 2 색성 염료와 같은 2 색성 재료를 흡착시킨 후 1 축 연신한 필름; 탈수 폴리비닐 알콜 및 탈염산 폴리염화비닐과 같은 폴리-엔 유형 배향 필름 등을 언급할 수 있다. 이들 중에서, 2 색성 재료 (요오드, 염료) 를 흡착시키고 연신 후 배향된 폴리비닐 알콜 유형 필름이 적합하게 사용된다. 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 약 5 내지 80 ㎛ 의 두께가 통상 채택된다.

폴리비닐 알콜 유형 필름을 요오드로 염색한 후 1 축 연신한 편광자는 폴리비닐 알콜 필름을 요오드의 수용액에 침지하여 염색한 후, 원래 길이의 3 내지 7 배 연신함으로써 얻어진다. 필요하다면, 이 필름을 또한 붕산, 및 황산아연, 염화아연을 포함할 수 있는 요오드화칼륨과 같은 수용액에 침지할 수도 있다. 또한, 필요하다면, 염색하기 전에, 폴리비닐 알콜 유형 필름을 물에 침지하여 세정할 수도 있다. 폴리비닐 알콜 유형 필름을 물로 세정함으로써, 폴리비닐 알콜 유형 필름 표면 상의 오물이나 블로킹 저해제를 또한 씻어낼 수 있는 것 이외에, 폴리비닐 알콜 유형 필름을 팽윤시킴으로써, 불균질한 염색과 같은 불균일성을 방지하는 효과가 기대된다. 요오드로 염색한 후 연신을 수행하거나, 동시에 수행하거나, 또는 반대로, 연신한 후 요오드로 염색할 수도 있다. 연신은 붕산 및 요오드화칼륨과 같은 수용액 중에서, 그리고 수조내에서 수행할 수 있다.

편광자의 한측 또는 양측 상에 형성된 보호 필름으로서, 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차폐성, 등방성 등이 뛰어난 재료가 바람직하게 사용될 수 있다. 상술한 보호층의 재료로서, 예를 들어, 폴리에틸렌 테리프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트와 같은 폴리에스테르 유형 중합체; 디아세틸 셀룰로오스 및 트리아세틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 유형 중합체; 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 아크릴 유형 중합체; 폴리스티렌 및 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 (AS 수지) 와 같은 스티렌 유형 중합체; 폴리카보네이트 유형 중합체를 언급할 수 있다. 또한, 보호 필름을 형성하는 중합체의 예로서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로-유형 또는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀 유형 중합체; 염화비닐 유형 중합체; 나일론 및 방향족 폴리아미드와 같은 아미드 유형 중합체; 이미드 유형 중합체; 술폰 유형 중합체; 폴리에테르 술폰 유형 중합체; 폴리에테르-에테르 케톤 유형 중합체; 폴리 페닐렌 술피드 유형 중합체; 비닐 알콜 유형 중합체; 염화비닐리덴 유형 중합체; 비닐 부티랄 유형 중합체; 알릴레이트 유형 중합체; 폴리옥시메틸렌 유형 중합체; 에폭시 유형 중합체; 또는 상술한 중합체들의 배합 중합체를 언급할 수 있다. 아크릴계, 우레탄계, 아크릴 우레탄계, 에폭시계, 및 실리콘계 등과 같은 열 경화형 또는 자외선 경화형 수지로 제조된 필름을 언급할 수 있다.

또한, 일본 공개특허공보 2001-343529 호 (WO 01/37007) 에 기재되어 있는 바와 같이, 중합체 필름, 예를 들어 (A) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 이미도기를 갖는 열가소성 수지, 및 (B) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 페닐 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 포함하는 수지 조성물을 언급할 수 있다. 예시적인 예로서, 이소-부틸렌 및 N-메틸 말레이미드를 포함하는 교대 공중합체 및 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체를 포함하는 수지 조성물로 제조되는 필름을 언급할 수 있다. 수지 조성물의 혼합 압출품 등을 포함하는 필름 등을 사용할 수 있다.

보호 필름으로서, 편광성 및 내구성을 고려하는 경우, 그 표면이 알칼리로 감화된 트리아세틸 셀룰로오스 필름이 바람직하다. 일반적으로, 임의적으로 결정될 수 있는 보호 필름의 두께는 강도, 작업 취급성 및 박층의 관점에서 10 내지 500 ㎛ 미만이고, 바람직하게는 20 내지 300 ㎛ 이며, 특히 바람직하게는 30 내지 300 ㎛ 이다.

또한, 보호 필름은 가능한한 컬러링 (coloring) 이 적은 것이 바람직하다. 따라서, Rth = [(nx + ny)/2 - nz] ×d (여기서, nx 및 ny 는 필름면 내의 주요 굴절율을 나타내고, nz 는 필름 두께 방향의 주요 굴절율을 나타내며, d 는 필름 두께를 나타낸다) 로 표시되는 필름 두께 방향의 위상차 값이 -90 nm 내지 +75 nm 인 보호 필름이 바람직하게 사용된다. 따라서, 두께 방향의 위상차 값 (Rth) 이 -90 nm 내지 +75 nm 인 보호 필름을 사용함으로써, 보호 필름으로부터 발생하는 편광판의 컬러링 (광학 컬러링) 을 거의 해소할 수 있다. 두께 방향의 위상차 값 (Rth) 은 바람직하게는 -80 nm 내지 +60 nm 이며, 특히 바람직하게는 -70 nm 내지 +45 nm 이다.

보호 필름으로서, 편광 특성 및 내구성을 고려하여, 트리아세틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스계 중합체가 바람직하고, 특히 트리아세틸 셀룰로오스 필름이 적합하다. 또한, 보호 필름이 편광자의 양측 상에 제공되는 경우, 동일한 중합체 재료를 포함하는 보호 필름을 전면과 후면의 양측 상에 사용할 수도 있고, 상이한 중합체 재료 등을 포함하는 보호 필름을 사용할 수도 있다. 상술한 편광자 및 보호 필름의 접착 공정에 접착제가 사용된다. 접착제로서, 이소시아네이트 유래 접착제, 폴리비닐 알콜 유래 접착제, 젤라틴 유래 접착제, 비닐 중합체 유래 라텍스 유형, 수용성 폴리우레탄계 접착제, 수용성 폴리에스테르 유래 접착제 등을 언급할 수 있다.

상술한 보호 필름의 편광 필름이 접착되지 않은 면에는, 하드 코트층이 제조되거나, 반사 방지 처리, 스티킹 (sticking) 방지, 확산 또는 안티-글레어 (anti- glare) 를 목적으로 하는 처리를 수행할 수 있다.

하드 코트 처리는 편광판의 표면을 손상으로부터 보호할 목적으로 수행되며, 이러한 하드 코트 필름은, 예를 들어 아크릴 유형 및 실리콘 유형 수지와 같이 적합한 자외선 경화형 수지를 사용하여 경도, 미끄러짐 특성 등이 뛰어난 경화 피막을 보호 필름의 표면에 부가하는 방법으로 형성할 수 있다. 반사 방지 처리는 편광판 표면에서 외광의 반사를 방지할 목적으로 수행되며, 종래의 방법 등에 따라 반사 방지 필름을 형성함으로써 제조될 수 있다. 또한, 스티킹 방지 처리는 인접층과의 접착 방지를 목적으로 수행된다.

또한, 안티-글레어 처리는 외광이 편광판의 표면에서 반사되어 편광판을 투과하는 광에 대한 시각적 인지를 방해하는 단점을 방지하기 위하여 수행되며, 상기 처리는, 예를 들어 샌드블래스팅 (sandblasting) 또는 엠보싱에 의한 흠면화 처리 방법 (rough surfacing treatment method) 및 투명 미립자 조합 방법과 같은 적합한 방법을 이용하여 보호 필름의 표면에 미세한 요철 구조를 제공하여 수행될 수 있다. 상술한 표면 상에 미세 요철 구조를 형성하기 위해 조합되는 미립자로서, 예를 들어 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 주석 산화물, 인듐 산화물, 카드뮴 산화물, 안티몬 산화물 등을 포함하는 전도성을 가질 수 있는 무기형 미립자, 및 가교 (corss-linked) 또는 비가교 중합체를 포함하는 유기형 미립자와 같이, 평균 입자 직경이 0.5 내지 50 ㎛ 인 투명 미립자가 사용될 수 있다. 표면 상에 미세 요철 구조를 형성할 때, 사용되는 미립자의 양은 표면 상 미세 요철 구조를 형성하는 투명 수지 100 중량부에 대해 통상 약 2 내지 50 중량부이며, 바 람직하게는 5 내지 25 중량부이다. 안티-글레어층은 편광판을 통한 투과광을 확산하여 시야각 등을 확대하기 위한 확산층 (시야각 확장 기능 등) 으로도 기능할 수 있다.

또한, 상술한 반사 방지층, 스티킹 방지층, 확산층, 안티-글레어층 등은 보호 필름 자체에 형성될 수도 있고, 보호층과 상이한 광학층으로 제조될 수도 있다.

본 발명의 광학 필름 및 편광판은 접착층과 함께 적층된다. 접착제층을 형성하는 감압 접착제 (pressure sensitive adhesive) 는 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들어, 아크릴 유형 중합체; 실리콘 유형 중합체; 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르; 불소 유형 및 고무 유형 중합체를 기재 중합체로 적합하게 선택할 수 있다. 특히, 아크릴 유형 감압 접착제와 같이 광학적 투명성이 뛰어나, 적절한 습윤성, 응집성 및 접착성의 접착 특징을 나타내며, 내후성이나 내열성 등이 뛰어난 감압 접착제가 바람직하게 사용될 수 있다.

적당한 방법을 수행하여 접착제층을 형성할 수 있다. 일례로서, 기재 중합체 또는 그 조성물이, 예를 들어 톨루엔이나 아세트산에틸 또는 이들 2 용매의 혼합 용매에 용해 또는 분산된 약 10 내지 40 중량% 의 감압 접착제 용액이 제조된다. 이 용액을 플로우 방법 (flow method) 및 코팅 방법과 같은 적합한 도포 방법을 이용해 편광판 상부 또는 광학 필름 상부 상에 직접적으로 도포하는 방법 또는, 상술한 바와 같이, 세퍼레이터 (separator) 상에 접착제층을 일단 형성한 후, 편광판 또는 광학 필름 상에 전달하는 방법을 언급할 수 있다.

접착제층은, 예를 들어 천연 또는 합성 수지, 접착성 수지, 유리 섬유, 유리 구슬, 금속 가루, 다른 무기 분말 등을 포함하는 충전재, 안료, 착색제, 및 산화방지제와 같은 첨가제를 포함할 수 있다. 또한, 이는 미립자를 함유하여 광학 확산성을 나타내는 접착제층일 수도 있다.

접착제층의 두께는 사용 목적이나 접착 강도 등에 따라 적합하게 결정될 수 있는데, 일반적으로 1 내지 500 ㎛ 이고, 바람직하게는 5 내지 200 ㎛ 이며, 보다 바람직하게는 10 내지 100 ㎛ 이다.

접착제층의 노출면에는, 그것이 실제로 사용될 때까지, 오염 등을 방지하기 위해 임시적인 세퍼레이터가 부착된다. 이것에 의해, 통상적인 취급 시에 외부 재료가 접착제층에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 세퍼레이터로서, 상술한 두께 조건을 고려하지 않고, 예를 들어 필요에 따라, 실리콘 유형, 장쇄 알킬 유형, 불소 유형 박리제 및 황화몰리브덴과 같은 박리제가 코팅된 종래의 적합한 시트재가 사용될 수 있다. 적합한 시트재로서, 플라스틱 필름, 고무 시트, 종이, 천, 부직포, 네트, 발포 시트 및 금속 호일 또는 이들의 적층 시트가 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 살리실산 에스테르 유형 화합물, 벤조페놀 유형 화합물, 벤조트리아졸 유형 화합물, 시아노 아크릴레이트 유형 화합물, 및 니켈 착염 유형 화합물과 같은 UV 흡수제를 첨가하는 방법을 이용하여, 광학 필름 등 및 접착제층과 같은 상술한 각 층에 자외선 흡수 특성을 부여할 수도 있다.

본 발명의 광학 필름 및 편광 광학 필름은 영상 표시 장치에 적합하게 사용될 수 있다. 특히 본 발명의 편광 광학 필름은 IPS 방식의 액정 표시 장치를 위해 적합하게 사용될 수 있다.

IPS 방식의 액정 표시 장치는 하기를 포함하는 액정 셀을 갖는다: 액정층을 사이에 갖는 한 쌍의 기판; 상술된 한 쌍의 기판 중 하나에 형성된 일군의 전극; 상술된 기판 사이의 유전 이방성을 갖는 액정 조성물 재료층; 소정 방향으로 상술된 액정 조성물 재료의 분자를 배향시키기 위해, 상술된 한 쌍의 기판의 각 표면 상에 형성된, 서로 마주보는 배향 조절층 및 상술된 일군의 전극에 구동 전압을 적용하기 위한 구동 수단. 상술된 일군의 전극은 병행 전기장이 상술된 배향 조절층 및 상술된 액정 조성물 재료층 사이에 주로 적용될 수 있도록 배열된 정렬 구조를 갖는다.

도 1 및 도 2 에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 광학 필름 2 (위상차 필름 2) 및 편광판 1 을 적층한 편광 광학 필름 3 은 액정 셀 4 의 시인측 또는 반대측 (광 입사측) 에 배치된다. 도 1 및 도 2 에 있어서, 광학 필름 2 (위상차 필름 2) 의 지상축 및 편광판 1 의 흡수축이 상호 수직인 경우가 예시되지만, 상기 축은 서로 병행일 수 있다. 편광 광학 필름 3 에 있어서, 위상차 필름 2 측은 바람직하게는 액정 셀 4 측 상에 배치된다. 편광판 1 은 편광 광학 필름 3 이 배치된 액정 셀 4 의 반대측 상에 배치된다. 액정 셀 4 의 양측에 배치된 편광판 1 의 흡수축 및 편광 광학 필름 3 (편광판 1) 의 흡수축은 상호 수직 상태로 배치된다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 편광 광학 필름 3 이 IPS 방식 액정 셀 4 의 시인측 상에 배열된 경우, 시인측 반대 (광 입사측) 의 액정 셀 4 상에서, 편광판 1 은 바람직하게는 액정 셀 4 내 액정 재료의 특이 굴절율 방향 및 편광판 1 의 흡수 축이 전압이 적용되지 않은 상태에서 평행일 수 있도록 배열된다.

또한 도 2 에 나타낸 바와 같이, 편광 광학 필름 3 이 IPS 방식의 액정 셀 4 의 광 입사측 상에 배열되는 경우, 편광판 1 은 바람직하게는 액정 셀 4 내 액정 재료의 특이 굴절율 방향 및 편광 광학 필름 3 (편광판 1) 의 흡수축이 전압이 적용되지 않은 상태에서 서로 수직일 수 있도록 시인측 상의 액정 셀 4 상에 배열된다.

또한, 본 발명의 광학 필름 및 편광 광학 필름은 바람직하게는 다양한 장치, 예컨대 반투과형 (transflective type) 액정 표시 장치의 제조에 사용된다. 반투과형 액정 표시 장치 등은 포터블 정보 및 전기통신 장치 및 개인용 컴퓨터로서 적합하게 사용된다. 반사 반투과형 액정 표시 장치를 제조하는 경우, 본 발명에 의한 편광 광학 필름은 바람직하게는 액정 셀의 시인측 상에 배치된다. 본 발명의 광학 필름 및 편광 광학 필름은 다양한 종류의 액정 표시 장치에 적용될 수 있다.

실제 사용의 경우에 상기 광학 필름 및 편광 광학 필름은 다른 광학 필름을 여기에 적층한 상태에서 사용할 수 있다. 여기 사용하는 광학 필름은 특별히 제한되지 않으며, 반사판, 반투과판, 및 위상차판 (1/2 파장판, 1/4 파장판 등 포함) 과 같은, 액정 표시 장치의 형성에 사용할 수 있는 광학 필름을, 예를 들어 1 층 또는 2 층 이상 사용할 수 있다. 특히, 편광판에 반사판이나 반투과 반사판을 더 적층한 반사형 편광판, 반투과형 편광판, 및 편광판에 휘도 향상 필름을 더 적층한 편광판이 바람직하다.

편광판 상에 반사층을 제조하여 반사형 편광판을 얻고, 이런 종류의 판을 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사하여 표시를 제공하는 액정 표시 장치용으로 사용한다. 이런 종류의 판은 백라이트 같은 내장형 광원을 필요로 하지 않지만, 액정 표시 장치를 용이하게 박형화할 수 있는 이점을 갖는다. 반사형 편광판은, 필요에 따라서, 보호층 등을 통하여 금속 반사층 등을 편광판의 일면에 부착하는 방법 같은 적합한 방법을 이용하여 형성할 수도 있다.

반사형 편광판의 예로서, 필요에 따라 매트 처리한 보호 필름의 일면에 알루미늄 같은 반사성 금속의 증기 증착막 및 호일을 부착하는 방법을 이용하여 반사층을 형성한 판을 언급할 수 있다. 또한, 요철 구조의 반사층을 제조한 상기 보호 필름에 미립자를 혼합하여 수득되는, 미세 요철 구조를 표면 상에 갖는 다른 종류의 판을 언급할 수 있다. 상기 미세 요철 구조를 갖는 반사층은 입사광을 난반사로 확산시켜서 지향성과 눈부심을 방지하고, 명암의 불균일 등을 제어하는 이점을 갖는다. 또한, 미립자를 함유하는 보호 필름은 입사광 및 필름을 투과하는 반사광을 확산시켜서 명암의 불균일을 보다 효과적으로 제어할 수 있는 이점을 갖는다. 보호 필름의 표면 미세 요철 구조에 의해 영향을 받은 표면 상의 미세 요철 구조를 갖는 반사층은, 예를 들어 진공 증착법, 이온 플레이팅법, 스퍼터링법, 및 플레이팅법 등과 같은 진공 증발법의 적합한 방법을 이용하여 직접 보호층의 표면에 금속을 부착하는 방법으로 형성할 수 있다.

상기 편광판의 보호 필름에 반사판을 직접 설치하는 방법 대신에, 투명 필름용으로 적합한 필름 상에 반사층을 제조하여 구성한 반사 시트로서 반사판을 사용 할 수도 있다. 또한, 일반적으로 반사층은 금속으로 제조되기 때문에, 사용시 보호 필름이나 편광판 등으로 반사층을 커버하는 것은 산화에 의한 반사율의 저하 방지, 초기 반사율의 장기간 유지, 및 보호층의 별도 제조 불필요 등의 관점에서 바람직하다.

또한, 광을 반사하고 투과하는 하프 미러 (half-mirror) 등의 반투과형 반사층으로서 상기 반사층을 제조하여 반투과형 편광판을 얻을 수 있다. 일반적으로 반투과형 편광판은 액정셀의 후방측에 제조되며, 비교적 밝은 분위기에서 사용하는 경우에, 시인측 (표시측) 으로부터 반사된 입사광에 의해 화상을 표시하는 유형의 액정 표시 장치 단위체를 형성할 수 있다. 또한, 이 단위체는 비교적 어두운 분위기에 있어서는 반투과형 편광판의 후방측에 내장되어 있는 백라이트와 같은 내장형 광원을 사용하여 화상을 표시한다. 즉, 반투과형 편광판은, 밝은 분위기에서는 백라이트와 같은 광원의 에너지를 절약하고, 비교적 어두운 분위기 등에서는 필요에 따라 내장 광원을 사용할 수 있는 유형의 액정 표시 장치를 수득하는데 유용하다.

일반적으로, 편광판과 휘도 향상 필름을 서로 접착한 편광판은 액정셀의 후방측에 제조하여 사용한다. 휘도 향상 필름은, 액정 표시 장치의 백라이트 또는 후방측으로부터 반사 등에 의한 자연광이 들어올 경우에, 소정 편광축을 갖는 직선편광이나 소정 방향의 원편광을 반사하고, 다른 광은 투과시키는 특징을 나타낸다. 따라서, 휘도 향상 필름을 편광판에 적층시켜서 얻은 편광판은, 백라이트 같은 광원으로부터 광을 수용하여 소정 편광 상태를 갖는 투과광을 얻으면서 소 정 편광 상태가 아닌 광은 투과시키지 않고 반사한다. 이 편광판은 휘도 향상 필름에 의해 반사된 광을 후방측에 제조된 반사층을 통하여 광을 역전시켜서 휘도 향상 필름으로 재입사시키고, 소정 편광 상태인 광으로서 광의 일부 또는 전부를 투과시켜서 휘도 향상 필름을 통하여 투과되는 광량을 증가시킨다. 동시에 편광판은 편광자에서 흡수하기 어려운 편광을 공급하고, 액정 화상 표시 장치 등에 이용할 수 있는 광량을 증가시키고, 그 결과 발광을 향상시킬 수 있다. 즉, 휘도 향상 필름을 이용하지 않고 백라이트 등에 의해 액정셀의 후방측으로부터 편광자를 통하여 광이 입사되는 경우, 편광자의 편광축과는 다른 편광 방향의 광 대부분이 편광자에 의해 흡수되어 편광자를 투과하지 않는다. 이는, 사용하는 편광자의 특징에 의해 영향을 받지만, 광의 약 50 퍼센트가 편광자에 의해 흡수되어, 액정 화상 표시 장치 등에 이용가능한 광량이 크게 감소되어, 표시 화상이 어두워진다. 휘도 향상 필름은 편광자에 흡수되는 편광 방향의 광을 편광자에 입사시키지 않고, 휘도 향상 필름으로 광을 한번 반사시키며, 또한 후방측에 제조된 반사층 등을 통하여 광을 역전시켜서 휘도 향상 필름으로 광을 재입사시킨다. 상기 반복 작동에 의해, 반사된 및 사이에서 역전된 광의 편광 방향 양쪽이 편광자를 통과할 수 있는 편광 방향을 갖게 되는 경우에만, 휘도 향상 필름이 광을 투과하여 편광자에 제공하게 된다. 그 결과, 백라이트로부터의 광이 액정 표시 장치의 화상 표시에 효율적으로 이용되어, 밝은 화면을 얻을 수 있게 된다.

또한, 확산판은 휘도 향상 필름과 상기 반사층 등 사이에 제조할 수 있다. 휘도 향상 필름에 의해 반사된 편광은 상기 반사층 등으로 진행되며, 설치된 확산 판은 광을 균일하게 통과시키고 동시에 광 상태를 비편광 상태로 변화시킨다. 즉, 확산판은 편광을 자연광 상태로 복귀시킨다. 편광되지 않은 상태, 즉 자연광 상태의 광이 반사층 등을 통하여 반사되고, 다시 확산판을 통하여 반사층 등을 향해 휘도 향상 필름으로 입사되는 단계들이 반복된다. 편광을 자연광 상태로 복귀시키는 확산판을 이런 식으로 휘도 향상 필름과 상기 반사층 등 사이에 설치하여, 표시 화면 휘도의 불균일을 조절함과 동시에 표시 화면의 휘도를 유지하면서 균일하고 밝은 화면을 제공할 수 있다. 이런 확산판을 제조함으로써, 제 1 입사광 반사의 반복 회수가 확산판의 확산 기능과 함께 균일하고 밝은 표시 화면을 제공하기에 충분한 정도로 증가되는 것으로 여겨진다.

상기 휘도 향상 필름으로서 적합한 필름이 사용된다. 즉, 유전체의 다층 박막; 소정 편광축의 직선편광은 투과시키고 다른 광은 반사하는 특징을 갖는 적층 필름, 예컨대 서로 다른 굴절률 이방성을 갖는 다층 적층 필름 (3M Co., Ltd. 에서 제조하는 D-BEF 등); 콜레스테릭 액정 중합체의 배향 필름; 좌선성 또는 우선성 회전을 갖는 원편광을 반사하고 다른 광은 투과시키는 특징을 갖는 필름, 예컨대 배향 콜레스테릭 액정층을 지지하는 필름 (NITTO DENKO CORPORATION 에서 제조하는 PCF350, Merck Co., Ltd. 에서 제조하는 Transmax 등) 등을 언급할 수 있다.

따라서, 상기 소정 편광축을 갖는 직선편광을 투과시키는 유형의 휘도 향상 필름에서는, 투과광의 편광축을 배열하고 그 광을 편광판에 그대로 입사시켜서, 편광판에 의한 흡수 손실을 조절하고 편광을 효율적으로 투과시킬 수 있다. 한편, 콜레스테릭 액정층으로서 원편광을 투과시키는 유형의 휘도향상 필름에서는, 광은 편광자에 그대로 입사될 수 있지만, 흡수 손실의 조절을 고려할 때, 위상차판을 통하여 원편광을 직선편광으로 변화시킨 후 그 광을 편광자로 입사시키는 것이 바람직하다. 또한, 원편광은 위상차판으로서 1/4 파장판을 사용하여 직선편광으로 변환될 수 있다.

550 nm 의 파장을 갖는 담색광 (pale color light) 에 대하여 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차층을 1/2 파장판으로서 기능하는 위상차층과 같은 다른 위상차 특징을 갖는 위상차층에 적층하는 방법으로, 가시광 영역과 같은 넓은 파장 범위에서 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차판이 수득된다. 이와 같이, 편광판과 휘도 향상 필름 사이에 위치하는 위상차판은 하나 이상의 위상차층으로 이루어질 수 있다.

또한, 콜레스테릭 액정층에서는, 다른 반사 파장을 갖는 2 개 이상의 층을 서로 적층한 배치 구조를 채택함으로써, 가시광 영역과 같은 넓은 파장 범위에서 원편광을 반사하는 층을 얻을 수 있다. 따라서, 이런 종류의 콜레스테릭 액정층을 이용하여 넓은 파장 범위의 투과 원편광을 얻을 수 있다.

또한, 편광판은, 상기 분리형 편광판과 같이, 편광판과 2 개 이상의 광학층을 적층한 다층 필름으로 이루어질 수 있다. 따라서, 편광판은 상기 반사형 편광판 또는 반투과형 편광판이 각각 상기 위상차판과 조합된 반사형 타원 편광판 또는 반투과형 타원 편광판 등일 수 있다.

액정 표시 장치의 조립은, 종래의 방법에 따라서 수행할 수 있다. 즉, 일반적으로, 액정 표시 장치는 액정 셀, 광학 소자 및 필요하다면 조명 시스템 같 은 여러 부품을 적합하게 조립하고, 구동 회로를 도입하여 제조된다. 본 발명에 있어서, 본 발명에 의한 광학 필름을 사용하는 것을 제외하고는 특별히 제한되지 않으며, 임의의 종래 방법이 이용된다. 또한, TN 형, STN 형, π형과 같은 임의 유형의 임의 액정 셀을 사용할 수 있다.

편광 광학 필름을 액정 셀의 한쪽 또는 양쪽에 배치하고 백라이트나 반사기를 조명 시스템에 사용하는 액정 표시 장치와 같은, 적합한 액정 표시 장치를 제조할 수 있다. 이 경우, 본 발명에 의한 광학 편광 필름이 액정 셀의 한쪽 또는 양쪽에 설치될 수 있다. 광학 소자를 양쪽에 설치할 경우, 이들은 동일한 유형이거나 상이한 유형일 수 있다. 또한, 액정 표시 장치의 조립에 있어서, 확산판, 안티-글레어층, 반사 방지 필름, 보호판, 프리즘 어레이, 렌즈 어레이 시트, 광학 확산판, 및 백라이트와 같은 적합한 부품이 적합한 위치에서 1 층 또는 2 개 이상의 층에 설치될 수 있다.

그 다음, 유기 전자 발광 장치 (유기 EL 표시 장치) 를 설명할 것이다. 일반적으로, 유기 EL 표시 장치에 있어서, 투명 기판 상에 투명 전극, 유기 발광층, 및 금속 전극은 발광체 (유기 EL 발광체) 를 구성하도록 적층된다. 여기서, 유기 발광층은 여러가지 유기 박막의 적층재이고, 예를 들어 트리페닐아민 유도체 등을 포함하는 홀 주입층과, 안트라센과 같은 형광 유기 고체를 포함하는 발광층의 적층재; 이러한 발광층과 페릴렌 유도체 등을 포함하는 전자 주입층의 적층재; 이들 홀 주입층, 발광층 및 전자 주입층의 적층재 등과 같은 다양한 조합의 여러 조성물이 공지되어 있다.

유기 EL 표시 장치는, 투명 전극과 금속 전극 사이에 전압을 적용함으로써, 포지티브 홀과 전자가 유기 발광층에 주입되고, 이들 포지티브 홀과 전자의 재결합에 의해 생성되는 에너지가 형광 재료를 여기시켜서, 여기된 형광 재료가 기저 상태로 복귀될 때, 광이 방출되는 원리에 기초하여 광을 방출한다. 중간 공정에서 발생하는 재결합으로 불리는 기전은 일반 다이오드에서의 기전과 동일하며, 예상되는 바와 같이, 적용 전압에 대한 정류성에 수반되는 발광 강도 및 전류 사이에는 강한 비선형 상관관계가 존재한다.

유기 EL 표시 장치에 있어서, 유기 발광층에 발광을 발생시키기 위해서는, 하나 이상의 전극이 투명해야 한다. 일반적으로 산화 인듐 주석 (ITO) 과 같은 투명 전도체로 형성되는 투명 전극이 애노드로 사용된다. 한편, 전기 주입을 더 쉽게 하여 발광 효율을 높이기 위해서는, 적은 일 함수 (work function) 를 갖는 재료를 캐쏘드에 사용하는 것이 중요하며, 일반적으로 Mg-Ag 및 Al-Li 와 같은 금속 전극이 사용된다.

이러한 구성의 유기 EL 표시 장치에 있어서, 유기 발광층은 약 10 nm 두께의 초박막으로 형성된다. 이러한 이유로 인해, 광이 유기 발광층을 통해서도 투명 전극을 통한 것과 같이 거의 완전히 투과된다. 따라서, 광이 방출되지 않을 때, 투명 기판의 표면에서 입사광으로서 입사하는 광이 투명 전극과 유기 발광층을 통해 투과된 다음 금속 전극에 의해 반사되어 다시 투명 기판의 전방 표면측에 나타나기 때문에, 유기 EL 표시 장치의 표시면은 외부에서 보았을 때 거울처럼 보인다.

전압 적용에 의해 광을 방출하는 유기 발광층의 표면측 상에 투명 전극을 구비함과 동시에 유기 발광층의 후방측 상에 금속 전극을 구비하는 유기 전자 발광체를 포함하는 유기 EL 표시 장치에 있어서, 투명 전극의 표면측 상에 편광판을 제조하면서, 이들 투명 전극과 편광판 사이에 위상차판을 설치할 수 있다.

위상차판과 편광판은 외부에서 입사광으로서 입사하여 금속 전극에 의해 반사된 광을 편광시키는 기능을 갖기 때문에, 편광 작용에 의해, 금속 전극의 거울 표면이 외부에서 보이지 않게 하는 효과를 갖는다. 위상차판이 1/4 파장판을 갖도록 구성되고 편광판과 위상차판의 2 개 편광 방향 간의 각도를 π/4 로 조정하면, 금속 전극의 거울 표면이 완전히 커버될 수 있다.

이는, 이러한 유기 EL 표시 장치에 입사광으로서 입사하는 외부광의 직선 편광 성분만이 편광판의 작용으로 투과된다는 것을 의미한다. 이러한 직선 편광은 일반적으로 위상차판에 의해 타원 편광이 되며, 특히, 위상차판이 1/4 파장판이고, 더 나아가 편광판과 위상차판의 2 개 편광 방향 간의 각도가 π/4 로 조정될 경우에는, 원형 편광이 된다.

이러한 원형 편광은 투명 기판, 투명 전극 및 유기 박막을 투과하여, 금속 전극에 의해 반사된 다음, 유기 박막, 투명 전극 및 투명 기판을 통해 다시 투과되어, 위상차판에 의해 다시 직선 편광이 된다. 이러한 직선 편광은 편광판의 편광 방향과 직교하기 때문에, 편광판을 투과할 수 없다. 따라서, 금속 전극의 거울 표면이 완전히 커버될 수 있다.

실시예

이후, 본 발명의 구현예의 상세한 설명이 실시예 및 비교예를 참고로 주어질 것이지만, 본 발명이 이들 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다. 각 실시예의 광학 필름 (연신 후) 등의 특징은 하기 방법으로 측정하였다.

<광탄성 계수>

JASCO Corporation 에서 제조된 Ellipsometer (분광 타원 분석기, M220) 를 이용하여, 1 ×10^-6 내지 30 ×10^-6 의 응력이 2 cm 폭을 갖는 광학 필름에 실온 (23℃) 에서 적용되는 경우 응력을 가한 굴절율을 측정하였다. 수득한 측정값을 도시하고, 광탄성 계수 c (m²/N) 를 응력 복굴절 Δn = cδ로부터 계산하였다. 여기서, δ은 응력 (N/m²) 을 나타낸다.

<굴절율 Nz 계수 Re 의 측정>

광학 필름의 굴절율 측정에 있어서, 필름면 방향 및 두께 방향에서의 각각의 주요 굴절율 nx, ny 및 nz 를 자동 복굴절 측정 장치 (Oji Scientific Instruments 제조, 자동 복굴절 측정기) 를 이용하여, λ= 590 nm 의 값으로 측정하였다. 수득한 굴절율 값으로부터 Nz = (nx - nz)/(nx - ny) 를 계산하였다. 또한, 정면 위상차 Re = (nx - ny) ×d 를 굴절율 값 및 광학 필름 두께 (d: nm) 로부터 계산하였다.

<유리 전이 온도: Tg>

Seiko Instruments Inc. 에서 제조한 DSC 5500 을 이용하여 질소 기류 20 ㎖/분 하에서 10°/분의 가열 속도로 측정하였다.

<중량 평균 분자량>

테트라히드로푸란 가용부의 중량 평균 분자량을 겔 투과 크로마토그래피 (GPC) 방법 (폴리스티렌을 표준으로) 을 이용하여, TOSOH CORPORATION 에서 제조한 HLC-8120 GPC 시스템으로 계산하였다.

실시예 1

(중합체 필름)

폴리카르보네이트 수지 및 스티렌 수지를 포함하는 중합체 필름으로서, PF 필름 (두께 55 ㎛, 상품명, Kaneka Corp. 제조) 을 사용하였다. 폴리카르보네이트 수지에는 배합비 40:60 (중량비) 인 2,2-비스(4-히드록시 페닐)프로판 및 1,1-비스(4-히드록시 페닐)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산 유래의 중합체가 포함되었다. 또한, 중합체 필름 중 스티렌 수지 (중량 평균 분자량 10,000) 의 함량비는 20 중량% 였다.

(광학 필름)

2 축 연신된 폴리에스테르 필름인 열 수축성 필름을 감압 접착제층을 통해 중합체 필름 (PF 필름) 의 양측에 부착시켰다. 이어서, 수득한 필름을 동시적 2 축 연신기로 붙잡고, 145℃ 에서 1.3 배 연신시켰다. 수득한 연신 필름은 투명하였고, 두께 60 ㎛, 정면 위상차 140 nm, 두께 방향 위상차 70 nm 및 Nz 계수 0.5 를 가졌다. 또한, 광탄성 계수 5.0 ×10^-11, 및 Tg 140℃ 를 나타내었다.

실시예 2

(광학 필름)

2 축 연신된 폴리에스테르 필름인 열 수축성 필름을 감압 접착제층을 통해 실시예 1 에서 사용된 중합체 필름 (PF 필름) 의 양측에 부착시켰다. 이어서, 수득한 필름을 동시적 2 축 연신기로 붙잡고, 146℃ 에서 1.1 배 연신시켰다. 수득한 연신 필름은 투명하였고, 두께 61 ㎛, 정면 위상차 130 nm, 두께 방향 위상차 39 nm 및 Nz 계수 0.3 을 가졌다. 또한, 광탄성 계수 5.0 ×10^-11, 및 Tg 140℃ 를 나타내었다.

비교예 1

(중합체 필름)

폴리카르보네이트 수지를 포함하는 중합체 필름으로서, R 필름 (두께 70 ㎛, 상품명, Kaneka Corp. 제조) 을 사용하였다.

(광학 필름)

2 축 연신된 폴리에스테르 필름인 열 수축성 필름을 감압 접착제층을 통해 중합체 필름 (R 필름) 의 양측에 부착시켰다. 이어서, 수득한 필름을 동시적 2 축 연신기로 붙잡고, 165℃ 에서 1.1 배 연신시켰다. 수득한 연신 필름은 투명하였고, 두께 80 ㎛, 정면 위상차 140 nm, 두께 방향 위상차 70 nm 및 Nz 계수 0.5 를 가졌다. 또한, 광탄성 계수 12.0 ×10^-11, 및 Tg 155℃ 를 나타내었다.

비교예 2

(중합체 필름)

중합체 필름으로서, Arton 2 (두께 70 ㎛, 상품명, JSR 제조) 를 사용하였다.

(광학 필름)

2 축 연신된 폴리에스테르 필름인 열 수축성 필름을 감압 접착제층을 통해 중합체 필름 (Arton 2) 의 양측에 부착시켰다. 이어서, 수득한 필름을 동시적 2 축 연신기로 붙잡고, 140℃ 에서 1.3 배 연신시켰다. 수득한 연신 필름은 두께 60 ㎛, 정면 위상차 140 nm, 두께 방향 위상차 133 nm 및 Nz 계수 0.95 를 가졌다. 또한, 광탄성 계수 1.0 ×10^-11, 및 Tg 130℃ 를 나타내었다. 수득한 광학 필름은 필름면 내에 강한 불균일도를 가졌고, 불투명 외양을 나타내었다.

상기 실시예 및 비교예에서 수득한 광학 필름 (위상차 필름) 및 편광판 (NITTO DENKO CO., LTD., TEG1465DU) 을 감압 접착제층 (아크릴계 감압 접착제, 30 ㎛ 두께) 을 통해, 광학 필름의 지상축 및 편광판의 흡수축이 수직 교차하도록 적층하여 편광 광학 필름을 수득하였다. 편광 광학 필름을 20 cm ×30 cm 표본으로 절단하였다. 관심 표본을 하기 특징에 대해 평가하였다. 표 1 에 결과를 나타내었다.

(내구성)

표본을 무알칼리 유리 보드 상에 부착시킨 후, 오토클레이브 내에 도입하였다. 이어서, 실온 (23℃) 에서 24 시간 동안 방치하여 유지한 후, 표본으로 하기 내구성 시험을 하고, 시간에 따른 정면 위상차 (Re) 의 변화에 대해 평가하였다.

조건 (1): 80℃ ×500 시간

조건 (2): 60℃, 90% RH ×500 시간

조건 (3): -30 내지 85℃ 의 열 쇼크, 각각 30 분 ×100 회

(표시 장치의 균일성)

내구성 시험 후, 표시 장치의 균일성으로서 블랙 표시에서의 사선 불균일성 (표본의 4 개 모서리 주위의 불균일성) 을 하기 범주에 근거하여 시각적으로 관찰하였다.

○: 블랙 표시에서 사선 불균일성이 없음

X: 블랙 표시에서 사선 불균일성이 관찰됨

(액정 표시 장치의 콘트라스트)

도 1 에 나타낸 바와 같이, 편광 광학 필름의 위상차 필름측을 감압 접착제와 함께, IPS 방식의 액정 셀의 시인측 표본 상에 배치될 수 있도록 적층하였다. 반면에, 편광판 (NITTO DENKO CO., LTD. 제조, TEG1465DU) 을 액정 셀의 반대측 상에 감압 접착제와 적층하여 액정 표시 장치를 제조하였다. 시인측 상의 편광판은 액정 셀 내 액정 조성물의 특이 광 굴절율 방향 및 편광판의 흡수측은 전압이 적용되지 않은 경우 서로 수직 교차할 수 있도록 적층되었다. 또한, 편광판의 흡수축 및 편광 광학 필름의 흡수축은 이들이 서로 수직 교차할 수 있도록 배치되었다.

상기 액정 표시 장치에 있어서, 편광판의 수직 교차 광학축으로부터 45° 이 동된 방위의 접선에 대해 70°경사각에서 콘트라스트비를 측정하였다. 콘트라스트비의 측정은 EZ Contrast (ELDIM 제조) 를 이용하여 수행하였다.

폴리카르보네이트 수지 및 스티렌 수지를 포함하는 중합체 필름을 연신하여 수득되는 광학 필름은 넓은 시야각 및 뛰어난 내구성을 갖는다.

Claims

폴리카르보네이트 수지 및 스티렌 수지를 함유하는 중합체 필름을 연신하여 수득되는 광학 필름에 있어서,

광탄성 계수는 2.0 ×10^-11 내지 6.0 ×10^-11 m²/N 이며,

필름면 내에서 굴절율이 최대를 나타내는 방향을 X-축으로, X-축에 수직인 방향을 Y-축으로, 필름의 두께 방향을 Z-축으로 정의하고, 각각의 축 방향의 굴절율을 각각 nx, ny 및 nz 로 정의하며, 필름의 두께를 d (nm) 로 정의할 때,

3 차원 굴절율은, Nz = (nx-nz)/(nx-ny) 로 표시되는 Nz 계수가 Nz ≤0.9 의 관계를 만족시킬 수 있고, 정면 위상차 (Re) = (nx-ny)×d 가 Re ≥80 nm 의 관계를 만족시킬 수 있도록 제어되는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,

스티렌 수지의 중량 평균 분자량이 20,000 이하인 광학 필름.
제 1 항에 있어서,

유리 전이 온도가 110 내지 180 ℃ 범위인 광학 필름.
제 1 항에 따른 광학 필름, 및 편광판을 적층하여 수득되는 편광 광학 필름.
제 4 항에 있어서,

광학 필름 및 편광판은 광학 필름의 지상축 및 편광판의 흡수축이 서로 평행일 수 있게, 또는 이들이 서로 수직일 수 있게 적층되는 편광 광학 필름.
제 1 항에 따른 광학 필름이 적층된 영상 표시 장치.
제 4 항에 따른 편광 광학 필름이 적층된 영상 표시 장치.
IPS 방식의 액정 표시 장치에 있어서:

제 4 항에 따른 편광 광학 필름은 시인측 상의 액정 기판 상에 배열되며,

편광판은 시인측 반대의 액정 기판 상에 배열되고,

액정 셀 내 액정 재료의 특이 굴절율 방향 및 편광판의 흡수축은 전압이 적용되지 않은 상태에서 평행인 액정 표시 장치.
IPS 방식의 액정 표시 장치에 있어서:

편광판은 시인측 상의 액정 기판 상에 배열되며,

제 4 항에 따른 편광 광학 필름은 시인측 반대의 액정 기판 상에 배열되고,

액정 셀 내 액정 재료의 특이 굴절율 방향 및 편광 광학 필름의 흡수축은 전압이 적용되지 않은 상태에서 수직인 액정 표시 장치.