KR20080023751A - 액정 패널 및 그것을 이용한 액정 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
우수한 시야각 보상이 행해지고, 경사 방향의 콘트라스트에 극히 우수하며, 또한, 박형화 가능한 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 액정 패널은, 제 1 편광자와, 제 1 광학 보상층과, 액정셀과, 제 2 광학 보상층과, 제 2 편광자를 이 순서대로 갖는다. 제 1 광학 보상층 및 제 2 광학 보상층은, 각각, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드 및 폴리에스테르이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 폴리머를 함유하고, 또한, nx ＞ ny ＞ nz 의 굴절률 분포를 갖는다.
시야각, 편광자, 광학 보상층, 액정셀, 콘트라스트
Description
기술분야
본 발명은, 액정 패널 및 그것을 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 컬러 시프트가 매우 작은 액정 패널 및 그것을 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
배경기술
예를 들어 VA 모드의 액정셀에 있어서는, 액정 분자가 수직 방향으로 배향하고 있으므로, 액정 패널을 법선 방향으로부터 어긋난 방향에서 관찰했을 경우에는, 액정 분자가 외관상 경사 방향으로 배향한 상태가 된다. 그 결과, 액정 분자가 갖는 복굴절의 영향을 받아 광 누설이 발생하여 시야각이 좁아진다는 문제가 있다.
또, 흡수축을 직교시켜 액정셀의 양측에 배치한 편광판을 액정 패널의 법선 방향에서 관찰했을 경우, 광 누설은 발생하지 않는다. 그러나, 흡수축 방향과 어긋난 방위에 있어서 관찰 각도를 법선 방향으로부터 변화시키면, 이 편광판의 흡수축이 외관상 비직교 상태가 되어 광 누설이 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, nx ＞ ny ＞ nz 의 굴절률 분포를 갖는 2 축 광학 보상판을 사용하여, 액정 분자의 복굴절과 편광판의 축 어긋남에 의한 광 누설에 대한 영향을 보상하는 기술이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 ∼ 3 참조). 그러나, 이들의 기술은 모두, 컬러 시프트를 충분히 저감시킬 수 없다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2003-926호
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2003-27488호
특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2003-38734호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 컬러 시프트가 매우 작은 액정 패널 및 그것을 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 액정 패널은, 제 1 편광자와, 제 1 광학 보상층과, 액정셀과, 제 2 광학 보상층과, 제 2 편광자를 이 순서대로 갖고, 그 제 1 광학 보상층 및 그 제 2 광학 보상층은, 각각, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드 및 폴리에스테르이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 폴리머를 함유하고, 또한, nx ＞ ny ＞ nz 의 굴절률 분포를 갖는다：여기서, nx 는 광학 보상층의 지상축 방향의 굴절률이며, ny 는 광학 보상층의 진상축 방향의 굴절률이고, nz 는 광학 보상층의 두께 방향의 굴절률이다.
바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 제 1 광학 보상층 및 상기 제 2 광학 보상층은, 각각, 0.5 ∼ 10㎛ 의 두께를 갖는다.
바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 제 1 광학 보상층 및 상기 제 2 광학 보상층은, 각각, 2 ≤ Nz ≤ 20 의 Nz 계수를 갖는다.
바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 액정 패널은, 상기 제 1 광학 보상층과 상기 제 1 편광자 사이에 제 1 보호층을, 및, 상기 제 2 광학 보상층과 상기 제 2 편광자 사이에 제 2 보호층을 추가로 갖는다. 더욱 바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 제 1 보호층 및 상기 제 2 보호층은, 각각 셀룰로오스계 폴리머를 함유하고, 또한, 그 제 1 보호층 및 그 제 2 보호층의 적어도 일방의 두께 방향 위상차 Rth 가 30㎚ 이하이다：여기서, 두께 방향 위상차 Rth 는, 식：Rth = (nx - nz) × d 로 나타나고；nx 는 광학 보상층의 지상축 방향의 굴절률이고, nz 는 광학 보상층의 두께 방향의 굴절률이며, d 는 광학 보상층의 두께이다.
바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 액정셀은 VA 모드 또는 OCB 모드이다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 액정 표시 장치가 제공된다. 이 액정 표시 장치는, 상기 액정 패널을 포함한다.
발명의 효과
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 특정한 광학 보상층을 액정셀의 양측에 배치함으로써, 편측에 배치하는 경우에 비해 컬러 시프트를 현저하게 저감시키는 것이 가능해진다. 바람직한 실시 형태에 있어서는, 액정셀의 양측에 배치되는 광학 보상층은 동일한 특성 (예를 들어, 구성 재료, 광학 특성, 두께) 을 갖는다. 이러한 대칭 배치를 실시함으로써, 컬러 시프트가 더욱 저감될 수 있다. 바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 광학 보상층과 편광자 사이에 두께 방향 위상차가 작은 보호층을 배치함으로써, 컬러 시프트가 더욱 저감될 수 있다. 상기 특 정한 광학 보상층을 액정셀의 양측에 배치하는 것에 의한 효과는 이론적으로는 분명하지 않지만, 이하와 같이 추측할 수 있다. 본 발명에 있어서의 액정셀은 주로 VA 모드 또는 OCB 모드에 관한 것인데, 파장이 커짐에 따라 위상차가 작아지는 정 (正) 의 파장 분산 특성을 갖고, 그 기울기는 크다. 본 발명에 있어서의 폴리이미드 등의 비액정 재료는 마찬가지로 정의 파장 분산 특성을 갖고, 그 기울기도 크며, 액정셀의 양측에 배치함으로써, 액정셀의 파장 분산 특성에 의해 매치되어 광학 특성이 향상된다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 의한 액정 패널의 개략 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 액정 표시 장치가 VA 모드의 액정셀을 채용하는 경우에, 액정층의 액정 분자의 배향 상태를 설명하는 개략 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 액정 표시 장치가 OCB 모드의 액정셀을 채용하는 경우에, 액정층의 액정 분자의 배향 상태를 설명하는 개략 단면도이다.
도 4 는 실시예 1 의 액정 패널의 x 값 및 y 값과 방위각의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 실시예 1 의 액정 패널의 xy 색도도이다.
도 6 은 실시예 2 의 액정 패널의 x 값 및 y 값과 방위각의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7 은 비교예 1 의 액정 패널의 x 값 및 y 값과 방위각의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8 은 비교예 1 의 액정 패널의 xy 색도도이다.
도 9 는 비교예 2 의 액정 패널의 x 값 및 y 값과 방위각의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10 은 비교예 3 의 액정 패널의 x 값 및 y 값과 방위각의 관계를 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 제 1 편광자
20 제 1 광학 보상층
30 액정셀
40 제 2 광학 보상층
50 제 2 편광자
100 액정 표시 장치
발명을 실시하기
위한 최선의 형태
A. 액정 패널의 전체 구성
도 1 은, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 의한 액정 패널의 개략 단면도이다. 도시 예에 있어서는, 액정 패널 (100) 은, 시인측으로부터 순서대로, 제 1 편광자 (10) 와, 제 1 광학 보상층 (20) 과, 액정셀 (30) 과, 제 2 광학 보상층 (40) 과, 제 2 편광자 (50) 를 이 순서대로 갖는다. 제 1 편광자 (10) 및 제 2 편광자 (50) 는, 대표적으로는, 그 흡수축이 서로 직교하도록 배치되어 있다. 액정셀 (30) 은, 한 쌍의 유리 기판 (31, 32) 과, 그 기판 사이에 배치된 표시 매체로서의 액정층 (33) 을 갖는다. 일방의 기판 (액티브 매트릭스 기판) (32) 에는, 액정의 전기 광학 특성을 제어하는 스위칭 소자 (대표적으로는 TFT) 와, 이 스위칭 소자에 게이트 신호를 부여하는 주사선 및 소스 신호를 부여하는 신호선이 형성되어 있다 (모두 도시 생략). 타방의 유리 기판 (컬러 필터 기판) (31) 에는, 컬러 필터 (도시 생략) 가 설치된다. 또한, 컬러 필터는, 액티브 매트릭스 기판 (32) 에 설치해도 된다. 기판 (31, 32) 의 간격 (셀 갭) 은, 스페이서 (34) 에 의해 제어되어 있다. 기판 (31, 32) 의 액정층 (33) 과 접하는 측에는, 예를 들어 폴리이미드로 이루어지는 배향막 (도시 생략) 이 형성되어 있다.
바람직하게는, 제 1 광학 보상층 (20) 과 제 1 편광자 (10) 사이에 제 1 보호층 (도시 생략) 이 형성되고, 제 2 광학 보상층 (40) 과 제 2 편광자 (50) 사이에 제 2 보호층 (도시 생략) 이 형성된다. 나아가, 실용적으로는, 제 1 편광자 (10) 의 제 1 광학 보상층 (20) 과 반대측 (제 1 편광자 (10) 의 외측, 도시 예에서는 시인측) 에 다른 보호층 (도시 생략) 이 형성되고, 제 2 편광자 (50) 의 제 2 광학 보상층 (40) 과 반대측 (제 2 편광자 (50) 의 외측, 도시 예에서는 백라이트측) 에 또 다른 보호층 (도시 생략) 이 형성된다.
액정셀 (30) 의 구동 모드로는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한 임의의 적절한 구동 모드가 채용될 수 있다. 구동 모드의 구체예로는, STN (Super Twisted Nematic) 모드, TN (Twisted Nematic) 모드, IPS (In-Plane Switching) 모드, VA (Vertical Aligned) 모드, OCB (Optically Aligned Birefringence) 모드, HAN (Hybrid Aligned Nematic) 모드 및 ASM (Axially Symmetric Aligned Microcell) 모드를 들 수 있다. VA 모드 및 OCB 모드가 바람직하다. 제 1 광학 보상층 (20) 및 제 2 광학 보상층 (40) 과 조합하면, 컬러 시프트의 개선이 현저하기 때문이다.
도 2(a) 및 도 2(b) 는, VA 모드에 있어서의 액정 분자의 배향 상태를 설명하는 개략 단면도이다. 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 전압 무인가시에는, 액정 분자는 기판 (31, 32) 면에 수직으로 배향한다. 이러한 수직 배향은, 수직 배향막 (도시 생략) 을 형성한 기판간에 부 (負) 의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정을 배치함으로써 실현될 수 있다. 이러한 상태에서, 편광자 (50) 를 통과한 직선 편광의 광을 일방의 기판 (32) 의 면으로부터 액정층 (33) 에 입사시키면, 당해 입사광은, 수직 배향하고 있는 액정 분자의 장축의 방향을 따라 진행한다. 액정 분자의 장축 방향에는 복굴절이 생기지 않기 때문에, 입사광은 편광 방위를 변경하지 않고 진행되어, 편광자 (50) 와 직교하는 흡수축을 갖는 편광자 (10) 에서 흡수된다. 이로써 전압 무인가시에 있어서 암 (暗) 상태의 표시가 얻어진다 (노멀리 블랙 모드). 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 전극간에 전압이 인가되면, 액정 분자의 장축이 기판면에 평행하게 배향한다. 이 상태의 액정층 (33) 에 입사한 직선 편광의 광에 대해서 액정 분자는 복굴절성을 나타내고, 입사광의 편광 상태는 액정 분자의 기울기에 따라 변화한다. 소정의 최대 전압 인가시에 있어서 액정층을 통과하는 광은, 예를 들어 그 편광 방위가 90°회전된 직선 편광이 되므로, 편광자 (10) 를 투과시켜 명 (明) 상태의 표시가 얻어진다. 다시 전압 무인가 상태로 하면 배향 규제력에 의해 암상태의 표시로 되돌릴 수 있다. 또, 인가 전압을 변화시켜 액정 분자의 기울기를 제어하여 편광자 (10) 로부터의 투과광 강도를 변화시킴으로써 계조 표시가 가능해진다.
도 3(a) ∼ 도 3(d) 는, OCB 모드에 있어서의 액정 분자의 배향 상태를 설명하는 개략 단면도이다. OCB 모드는, 액정층 (33) 을 이른바 벤드 배향이라고 하는 배향에 의해 구성하는 표시 모드이다. 벤드 배향이란, 도 3(c) 에 나타내는 바와 같이, 네마틱 액정 분자의 배향이 기판 근방에 있어서는, 거의 평행의 각도 (배향각) 를 갖고, 배향각은 액정층의 중심을 향함에 따라 기판 평면에 대해서 수직인 각도를 나타내고, 액정층의 중심으로부터 멀어짐에 따라 대향하는 기판 표면과 배향이 되도록 점차 연속적으로 변화하며, 또한, 액정층 전체에 걸쳐서 비틀림 구조를 갖지 않는 배향 상태를 말한다. 이러한 벤드 배향은, 이하와 같이 하여 형성된다. 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 어떠한 전계 등을 부여하지 않은 상태 (초기 상태) 에서는, 액정 분자는 실질적으로 호모지니어스 배향을 취하고 있다. 단, 액정 분자는, 프레틸트각을 갖고, 또한, 기판 근방의 프레틸트각과 거기에 대향하는 기판 근방의 프레틸트각이 상이하다. 여기에 소정의 바이어스 전압 (대표적으로는, 1.5V ∼ 1.9V) 을 인가하면 (저전압 인가시), 도 3(b) 에 나타내는 바와 같은 스프레이 배향을 거쳐, 도 3(c) 에 나타내는 바와 같은 벤드 배향에 대한 전이가 실현될 수 있다. 벤드 배향 상태로부터 추가로 표시 전압 (대표적으로는, 5V ∼ 7V) 을 인가하면 (고전압 인가시), 액정 분자는 도 3(d) 에 나타내는 바와 같이 기판 표면에 대해서 거의 수직으로 일어선다. 노멀리 화이트의 표시 모드에 있어서는, 편광자 (50) 를 통과하여, 고전압 인가시에 도 3(d) 상태인 액정층 (33) 에 입사한 광 (직선 편광) 은, 편광 방위를 변경하지 않고 진행되어, 편광자 (10) 로 흡수된다. 따라서, 암상태의 표시가 된다. 표시 전압을 낮추면, 러빙 처리의 배향 규제력에 의해, 벤드 배향으로 되돌아와, 명상태의 표시로 되돌릴 수 있다. 또, 표시 전압을 변화시켜 액정 분자의 기울기를 제어하여 편광판으로부터의 투과광 강도를 변화시킴으로써, 계조 표시가 가능해진다. 또한, OCB 모드의 액정셀을 구비한 액정 표시 장치는, 스프레이 배향 상태로부터 벤드 배향 상태에 대한 상전이를 매우 고속으로 스위칭할 수 있기 때문에, TN 모드나 IPS 모드 등의 타구동 모드의 액정 표시 장치에 비해, 동화상 표시 특성이 우수하다는 특징을 갖는다.
B. 광학 보상층
B-1. 광학 보상층의 특성
제 1 광학 보상층 (20) 의 면내 위상차 (정면 위상차) Δnd1 은, 액정셀의 구동 모드에 대응하여 최적화될 수 있다. 제 2 광학 보상층 (40) 의 면내 위상차 Δnd2 도 액정셀의 구동 모드에 대응하여 최적화될 수 있다. 본 발명의 효과가 얻어지는 한, Δnd1 및 Δnd2 는, 동일해도 되고 상이해도 된다. 바람직하게는, 각각의 광학 보상층의 면내 위상차는 동일하다. 컬러 시프트의 개선 효과가 현저하기 때문이다. 예를 들어, Δnd1 및 Δnd2 의 하한은 각각, 바람직하게는 5㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 10㎚ 이상, 가장 바람직하게는 15㎚ 이상이다. Δnd1 또는 Δnd2 가 5㎚ 미만인 경우에는, 경사 방향의 콘트라스트가 저하되는 경우가 많다. 한편, Δnd1 및 Δnd2 의 상한은 각각, 바람직하게는 400㎚ 이하, 보다 바람직하게는 300㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 200㎚ 이하, 특히 바람직하게는 150㎚ 이하, 그 중에서도 바람직하게는 100㎚ 이하, 가장 바람직하게는 80㎚ 이하이다. Δnd1 또는 Δnd2 가 400㎚ 를 초과하면, 시야각이 작아지는 경우가 많다. 보다 구체적으로는, 액정셀이 VA 모드를 채용하는 경우에는, Δnd1 및 Δnd2 는 각각, 바람직하게는 5 ∼ 100㎚, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 70㎚, 가장 바람직하게는 30 ∼ 50㎚ 이다. 액정셀이 OCB 모드를 채용하는 경우에는, Δnd1 및 Δnd2 는 각각, 바람직하게는 5 ∼ 400㎚, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 300㎚, 가장 바람직하게는 15 ∼ 200㎚ 이다. 또한, 면내 위상차 Δnd 는, 식：Δnd = (nx - ny) × d 로 구해진다. 여기서, nx 는 광학 보상층의 지상축 방향의 굴절률이고, ny 는 광학 보상층의 진상축 방향의 굴절률이며, d(nm) 는 광학 보상층의 두께이다. 대표적으로는, Δnd 는, 파장 590㎚ 의 광을 이용하여 측정된다. 지상축은, 필름 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향을 말하고, 진상축은, 면내에서 지상축에 수직인 방향을 말한다.
제 1 광학 보상층 (20) 의 두께 방향 위상차 Rth1 도, 액정셀의 구동 모드에 대응하여 최적화될 수 있다. 또한 제 2 광학 보상층 (40) 의 두께 방향 위상차 Rth2 도, 액정셀의 구동 모드에 대응하여 최적화될 수 있다. 본 발명의 효과가 얻어지는 한, Rth1 및 Rth2 는, 동일해도 되고 상이해도 된다. 바람직하게는, 각각의 광학 보상층의 두께 방향 위상차는 동일하다. 컬러 시프트의 개선 효과가 현저하기 때문이다. 예를 들어, Rth1 및 Rth2 의 하한은 각각, 바람직하게는 10㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 20㎚ 이상, 가장 바람직하게는 50㎚ 이상이다. Rth1 또는 Rth2 가 10㎚ 미만인 경우에는, 경사 방향의 콘트라스트가 저하되는 경우가 많다. 한편, Rth1 및 Rth2 의 상한은 각각, 바람직하게는 1000㎚ 이하, 보다 바람직하게는 500㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 400㎚ 이하, 특히 바람직하게는 300㎚ 이하, 특히 바람직하게는 280㎚ 이하, 가장 바람직하게는 260㎚ 이하이다. Rth1 또는 Rth2 가 1000㎚ 를 초과하면, 광학 보상이 너무 커져 결과적으로 경사 방향의 콘트라스트가 저하되어 버릴 가능성이 있다. 보다 구체적으로는, 액정셀이 VA 모드를 채용하는 경우에는, Rth1 및 Rth2 는 각각, 바람직하게는 10 ∼ 300㎚, 더욱 바람직하게는 20 ∼ 250㎚, 가장 바람직하게는 50 ∼ 200㎚ 이다. 액정셀이 OCB 모드를 채용하는 경우에는, Rth1 및 Rth2 는 각각, 바람직하게는 10 ∼ 1000㎚, 더욱 바람직하게는 20 ∼ 500㎚, 가장 바람직하게는 50 ∼ 400㎚ 이다. 또한, 두께 방향 위상차 Rth 는, 식：Rth = (nx - nz) × d 로 구해진다. 여기서, nz 는, 필름 (광학 보상층) 의 두께 방향의 굴절률이다. Rth 도, 대표적으로는 파장 590㎚ 의 광을 이용하여 측정된다.
제 1 광학 보상층 (20) 의 Nz 계수 (=Rth / Δnd) 도 또한, 액정셀의 구동 모드에 대응하여 최적화될 수 있다. 또한 제 2 광학 보상층 (40) 의 Nz 계수도, 액정셀의 구동 모드에 대응하여 최적화될 수 있다. 본 발명의 효과가 얻어지는 한, 제 1 광학 보상층 (20) 및 제 2 광학 보상층 (40) 의 Nz 계수는, 동일해도 되고 상이해도 된다. 바람직하게는, 각각의 광학 보상층의 Nz 계수는 동일하다. 컬러 시프트의 개선 효과가 현저하기 때문이다. 예를 들어, 제 1 광학 보상층 (20) 및 제 2 광학 보상층 (40) 의 Nz 계수는 각각, 바람직하게는 2 ∼ 20, 더욱 바람직하게는 2 ∼ 10, 그 중에서도 바람직하게는 2 ∼ 8, 가장 바람직하게는 2 ∼ 6 이다. 보다 구체적으로는, 액정셀이 VA 모드를 채용하는 경우에는, 제 1 광학 보상층 (20) 및 제 2 광학 보상층 (40) 의 Nz 계수는 각각, 바람직하게는 2 ∼ 10, 더욱 바람직하게는 2 ∼ 8, 가장 바람직하게는 2 ∼ 6 이다. 액정셀이 OCB 모드를 채용하는 경우에는, 제 1 광학 보상층 (20) 및 제 2 광학 보상층 (40) 의 Nz 계수는, 바람직하게는 2 ∼ 20, 더욱 바람직하게는 2 ∼ 10, 가장 바람직하게는 2 ∼ 8 이다. 또, 제 1 광학 보상층 (20) 및 제 2 광학 보상층 (40) 은 각각, nx ＞ ny ＞ nz 의 굴절률 분포를 갖는다. 이러한 광학 특성 (즉, Δnd, Rth, 굴절률 분포 및 Nz 계수) 을 갖는 광학 보상층을 액정셀의 양측에 배치함으로써 (더욱 바람직하게는, 동일한 광학 보상층을 대칭 배치함으로써), 컬러 시프트가 매우 작은 액정 패널이 얻어진다.
제 1 광학 보상층 (20) 및 제 2 광학 보상층 (40) 은 각각, 본 발명의 효과를 나타내는 한 임의의 적절한 두께를 가질 수 있다. 구체적으로는, 제 1 광학 보상층 (20) 및 제 2 광학 보상층 (40) 의 두께는 각각, 바람직하게는 0.1 ∼ 50㎛ 이고, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 30㎛ 이고, 특히 바람직하게는 0.5 ∼ 10㎛ 이고, 그 중에서도 바람직하게는 1 ∼ 10㎛ 이며, 가장 바람직하게는 1.5 ∼ 5㎛ 이다. 액정 표시 장치의 박형화에 기여할 수 있음과 함께, 시야각 보상 성능이 우수하며, 또한 위상차가 균일한 광학 보상층이 얻어질 수 있기 때문이다. 제 1 광학 보상층 (20) 및 제 2 광학 보상층 (40) 의 두께는, 동일해도 되고 상이해도 된다. 바람직하게는, 각각의 광학 보상층의 두께는 동일하다. 컬러 시프트의 개선 효과가 현저하기 때문이다.
제 1 광학 보상층 (20) 및 제 2 광학 보상층 (40) 은 각각, 단층이어도 되고 2 층 이상의 적층체이어도 된다. 적층체의 경우에는, 적층체 전체적으로 상기와 같은 광학 특성을 갖는 한, 각 층을 구성하는 재료 및 각 층의 두께는 적절하게 설정될 수 있다.
B-2. 광학 보상층의 구성 재료
제 1 광학 보상층 (20) 및 제 2 광학 보상층 (40) 을 구성하는 재료로는, 상기와 같은 광학 특성이 얻어지는 한 임의의 적절한 재료가 채용될 수 있다. 본 발명의 효과가 얻어지는 한, 제 1 광학 보상층 (20) 및 제 2 광학 보상층 (40) 은, 동일한 재료로 구성되어도 되고, 상이한 재료로 구성되어도 된다. 예를 들어, 광학 보상층의 구성 재료로는, 비액정성 재료를 들 수 있다. 특히 바람직하게는 비액정성 폴리머이다. 이러한 비액정성 재료는, 액정성 재료와는 상이하게, 기판의 배향성에 관계없이, 그 자체적인 성질에 의해 nx ＞ nz, ny ＞ nz 라는 광 학적 일축성을 나타내는 막을 형성할 수 있다. 그 결과, 배향 기판뿐만 아니라 미배향 기판도 사용될 수 있다. 또한 미배향 기판을 사용하는 경우이어도, 그 표면에 배향막을 도포하는 공정이나 배향막을 적층하는 공정 등을 생략할 수 있다.
상기 비액정성 재료로는, 예를 들어, 내열성, 내약품성, 투명성이 우수하고, 강성도 풍부한 점에서, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드 등의 폴리머가 바람직하다. 이들의 폴리머는, 어느 일 종류를 단독으로 사용해도 되고, 예를 들어, 폴리아릴에테르케톤과 폴리아미드의 혼합물과 같이, 상이한 관능기를 갖는 2 종 이상의 혼합물로서 사용해도 된다. 이러한 폴리머 중에서도, 고투명성, 고배향성, 고연신성인 점에서 폴리이미드가 특히 바람직하다. 폴리이미드는, 파장이 커짐에 따라 위상차가 작아지는 정 (正) 의 파장 분산 특성을 갖고, 그 기울기가, VA 모드나 OCB 모드의 액정셀의 파장 분산 특성과 최적하게 매치되므로 바람직하다.
상기 폴리머의 분자량은, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 중량 평균 분자량 (Mw) 이 1,000 ∼ 1,000,000 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2,000 ∼ 500,000 의 범위이다.
상기 폴리이미드로는, 예를 들어, 면내 배향성이 높고, 유기 용제에 가용인 폴리이미드가 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어, 일본 공표특허공보 2000-511296호에 개시된, 9,9-비스(아미노아릴)플루오렌과 방향족 테트라카르복실산 2 무수물과의 중축합 반응 생성물을 함유하고, 하기 식 (1) 에 나타내는 반복 단위를 1 개 이상 함유하는 폴리머를 사용할 수 있다.
[화학식 1]
상기 식 (1) 중, R3 ∼ R6 은, 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 페닐기, 1 ∼ 4 개의 할로겐 원자 또는 C1 ∼ 10 알킬기로 치환된 페닐기, 및 C1 ∼ 10 알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종류의 치환기이다. 바람직하게는, R3 ∼ R6 은, 각각 독립적으로, 할로겐, 페닐기, 1 ∼ 4 개의 할로겐 원자 또는 C1 ∼ 10 알킬기로 치환된 페닐기, 및 C1 ∼ 10 알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종류의 치환기이다.
상기 식 (1) 중, Z 는, 예를 들어, C6 ∼ 20 의 4 가 방향족기이며, 바람직하게는, 피로멜리트기, 다환식 방향족기, 다환식 방향족기의 유도체, 또는, 하기 식 (2) 로 표시되는 기이다.
[화학식 2]
상기 식 (2) 중, Z＇는, 예를 들어, 공유 결합, C(R7)2 기, CO 기, O 원자, S 원자, SO2 기, Si(C2H5)2 기, 또는, NR8 기이며, 복수인 경우, 각각 동일해도 되고 상이해도 된다. 또, w 는, 1 에서 10 까지의 정수를 나타낸다. R7 은, 각각 독립적으로, 수소 또는 C(R9)3 이다. R8 은, 수소, 탄소 원자수 1 ∼ 약 20 의 알킬기, 또는 C6 ∼ 20 아릴기이며, 복수인 경우, 각각 동일해도 되고 상이해도 된다. R9 는, 각각 독립적으로, 수소, 불소, 또는 염소이다.
상기 다환식 방향족기로는, 예를 들어, 나프탈렌, 플루오렌, 벤조플루오렌 또는 안트라센으로부터 유도되는 4 가의 기를 들 수 있다. 또, 상기 다환식 방향족기의 치환 유도체로는, 예를 들어, C1 ∼ 10 의 알킬기, 그 불소화 유도체, 및 F 나 Cl 등의 할로겐으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 기로 치환된 상기 다환식 방향족기를 들 수 있다.
그 밖에도, 예를 들어, 일본 공표특허공보 평8-511812호에 기재된, 반복 단위가 하기 일반식 (3) 또는 (4) 로 나타나는 호모폴리머나, 반복 단위가 하기 일반식 (5) 로 나타나는 폴리이미드 등을 들 수 있다. 또한, 하기 식 (5) 의 폴리이미드는, 하기 식 (3) 의 호모폴리머의 바람직한 형태이다.
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
상기 일반식 (3) ∼ (5) 중, G 및 G＇는, 각각 독립적으로, 예를 들어, 공유 결합, CH2 기, C(CH3)2 기, C(CF3)2 기, C(CX3)2 기 (여기서, X 는, 할로겐이다.), CO 기, O 원자, S 원자, SO2 기, Si(CH2CH3)2 기, 및, N(CH3) 기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이며, 각각 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 식 (3) 및 식 (5) 중, L 은, 치환기이며, d 및 e 는, 그 치환수를 나타낸다. L 은, 예를 들어, 할로겐, C1 -3 알킬기, C1 -3 할로겐화 알킬기, 페닐기, 또는, 치환 페닐기이며, 복수인 경우, 각각 동일해도 되고 상이해도 된다. 상기 치환 페닐기로는, 예를 들어, 할로겐, C1 -3 알킬기, 및 C1 -3 할로겐화 알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종류의 치환기를 갖는 치환 페닐기를 들 수 있다. 또, 상기 할로겐으로는, 예를 들어, 불소, 염소, 브롬 또는 요오드를 들 수 있다. d 는, 0 에서 2 까지의 정수이며, e 는, 0 에서 3 까지의 정수이다.
상기 식 (3) ∼ (5) 중, Q 는 치환기이며, f 는 그 치환수를 나타낸다. Q 로는, 예를 들어, 수소, 할로겐, 알킬기, 치환 알킬기, 니트로기, 시아노기, 티오알킬기, 알콕시기, 아릴기, 치환 아릴기, 알킬에스테르기, 및 치환 알킬에스테르기로 이루어지는 군에서 선택되는 원자 또는 기로서, Q 가 복수인 경우, 각각 동일해도 되고 상이해도 된다. 상기 할로겐으로는, 예를 들어, 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 들 수 있다. 상기 치환 알킬기로는, 예를 들어, 할로겐화 알킬기를 들 수 있다. 또 상기 치환 아릴기로는, 예를 들어, 할로겐화 아릴기를 들 수 있다. f 는, 0 에서 4 까지의 정수이고, g 는, 0 에서 3 까지의 정수이며, h 는, 1 에서 3 까지의 정수이다. 또, g 및 h 는, 1 보다 큰 것이 바람직하다.
상기 식 (4) 중, R10 및 R11 은, 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 페닐기, 치환 페닐기, 알킬기, 및 치환 알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다. 그 중에서도, R10 및 R11 은, 각각 독립적으로, 할로겐화 알킬기인 것이 바람직하다.
상기 식 (5) 중, M1 및 M2 는, 각각 독립적으로, 예를 들어, 할로겐, C1 -3 알킬기, C1 -3 할로겐화 알킬기, 페닐기, 또는, 치환 페닐기이다. 상기 할로겐으로 는, 예를 들어, 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 들 수 있다. 또, 상기 치환 페닐기로는, 예를 들어, 할로겐, C1 -3 알킬기, 및 C1 -3 할로겐화 알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종류의 치환기를 갖는 치환 페닐기를 들 수 있다.
상기 식 (3) 에 나타내는 폴리이미드의 구체예로는, 예를 들어, 하기 식 (6) 으로 표시되는 것 등을 들 수 있다.
[화학식 6]
또한, 상기 폴리이미드로는, 예를 들어, 상기 서술한 바와 같은 골격 (반복 단위) 이외의 산 2 무수물이나 디아민을, 적절하게 공중합시킨 코폴리머를 들 수 있다.
상기 산 2 무수물로는, 예를 들어, 방향족 테트라카르복실산 2 무수물을 들 수 있다. 상기 방향족 테트라카르복실산 2 무수물로는, 예를 들어, 피로멜리트산 2 무수물, 벤조페논테트라카르복실산 2 무수물, 나프탈렌테트라카르복실산 2 무수물, 복소환식 방향족 테트라카르복실산 2 무수물, 2,2＇-치환 비페닐테트라카르복실산 2 무수물 등을 들 수 있다.
상기 피로멜리트산 2 무수물로는, 예를 들어, 피로멜리트산 2 무수물, 3,6-디페닐피로멜리트산 2 무수물, 3,6-비스(트리플루오로메틸)피로멜리트산 2 무수물, 3,6-디브로모피로멜리트산 2 무수물, 3,6-디클로로피로멜리트산 2 무수물 등을 들 수 있다. 상기 벤조페논테트라카르복실산 2 무수물로는, 예를 들어, 3,3＇,4,4＇-벤조페논테트라카르복실산 2 무수물, 2,3,3＇,4＇-벤조페논테트라카르복실산 2 무수물, 2,2＇,3,3＇-벤조페논테트라카르복실산 2 무수물 등을 들 수 있다. 상기 나프탈렌테트라카르복실산 2 무수물로는, 예를 들어, 2,3,6,7-나프탈렌-테트라카르복실산 2 무수물, 1,2,5,6-나프탈렌-테트라카르복실산 2 무수물, 2,6-디클로로-나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 2 무수물 등을 들 수 있다. 상기 복소환식 방향족 테트라카르복실산 2 무수물로는, 예를 들어, 티오펜-2,3,4,5-테트라카르복실산 2 무수물, 피라진-2,3,5,6-테트라카르복실산 2 무수물, 피리딘-2,3,5,6-테트라카르복실산 2 무수물 등을 들 수 있다. 상기 2,2＇-치환 비페닐테트라카르복실산 2 무수물로는, 예를 들어, 2,2＇-디브로모-4,4＇,5,5＇-비페닐테트라카르복실산 2 무수물, 2,2＇-디클로로-4,4＇,5,5＇-비페닐테트라카르복실산 2 무수물, 2,2＇-비스(트리플루오로메틸)-4,4＇,5,5＇-비페닐테트라카르복실산 2 무수물 등을 들 수 있다.
또, 상기 방향족 테트라카르복실산 2 무수물의 그 밖의 예로는, 3,3＇,4,4＇-비페닐테트라카르복실산 2 무수물, 비스(2,3-디카르복시페닐)메탄 2 무수물, 비스(2,5,6-트리플루오로-3,4-디카르복시페닐)메탄 2 무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판 2 무수물, 4,4＇-비스(3,4-디카르복시페닐)-2,2-디페닐프로판 2 무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)에테르 2 무수물, 4,4＇-옥시디프탈산 2 무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)술폰산 2 무수물, 3,3＇,4,4＇-디페닐술폰테트라카르복실산 2 무수물, 4,4＇-［4,4＇-이소프로필리덴-디(p-페닐렌 옥시)］비스(프탈산 무수물), N,N-(3,4-디카르복시페닐)-N-메틸아민 2 무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)디에틸실란 2 무수물 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, 상기 방향족 테트라카르복실산 2 무수물로는, 2,2＇-치환 비페닐테트라카르복실산 2 무수물이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 2,2＇-비스(트리할로메틸)-4,4＇,5,5＇-비페닐테트라카르복실산 2 무수물이며, 더욱 바람직하게는, 2,2＇-비스(트리플루오로메틸)-4,4＇,5,5＇-비페닐테트라카르복실산 2 무수물이다.
상기 디아민으로는, 예를 들어, 방향족 디아민을 들 수 있고, 구체예로는, 벤젠디아민, 디아미노벤조페논, 나프탈렌디아민, 복소환식 방향족 디아민, 및 그 밖의 방향족 디아민을 들 수 있다.
상기 벤젠디아민으로는, 예를 들어, o-, m- 및 p-페닐렌디아민, 2,4-디아미노톨루엔, 1,4-디아미노-2-메톡시벤젠, 1,4-디아미노-2-페닐벤젠 및 1,3-디아미노-4-클로로벤젠과 같은 벤젠디아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 디아민 등을 들 수 있다. 상기 디아미노벤조페논의 예로는, 2,2＇-디아미노벤조페논, 및 3,3＇-디아미노벤조페논 등을 들 수 있다. 상기 나프탈렌디아민으로는, 예를 들어, 1,8-디아미노나프탈렌, 및 1,5-디아미노나프탈렌 등을 들 수 있다. 상기 복소환식 방향족 디아민의 예로는, 2,6-디아미노피리딘, 2,4-디아미노피리딘, 및 2,4-디아미노-S-트리아진 등을 들 수 있다.
또, 방향족 디아민으로는, 상기의 것 외에, 4,4＇-디아미노비페닐, 4,4＇-디아미노디페닐메탄, 4,4＇-(9-플루오레닐리덴)-디아닐린, 2,2＇-비스(트리플루오로 메틸)-4,4＇-디아미노비페닐, 3,3＇-디클로로-4,4＇-디아미노디페닐메탄, 2,2＇-디클로로-4,4＇-디아미노비페닐, 2,2＇,5,5＇-테트라클로로벤지딘, 2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판, 2,2-비스(4-아미노페닐)프로판, 2,2-비스(4-아미노페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 4,4＇-디아미노디페닐에테르, 3,4＇-디아미노디페닐에테르, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 4,4＇-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 4,4＇-비스(3-아미노페녹시)비페닐, 2,2-비스［4-(4-아미노페녹시)페닐］프로판, 2,2-비스［4-(4-아미노페녹시)페닐］-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 4,4＇-디아미노디페닐티오에테르, 4,4＇-디아미노디페닐술폰 등을 들 수 있다.
상기 폴리에테르케톤으로는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2001-49110호에 기재된, 하기 일반식 (7) 로 표시되는 폴리아릴에테르케톤을 들 수 있다.
[화학식 7]
상기 식 (7) 중, X 는, 치환기를 나타내고, q 는, 그 치환수를 나타낸다. X 는, 예를 들어, 할로겐 원자, 저급 알킬기, 할로겐화 알킬기, 저급 알콕시기, 또는, 할로겐화 알콕시기이며, X 가 복수인 경우, 각각 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 할로겐 원자로는, 예를 들어, 불소 원자, 브롬 원자, 염소 원자 및 요 오드 원자를 들 수 있고, 이들 중에서도, 불소 원자가 바람직하다. 상기 저급 알킬기로는, 예를 들어, C1 ∼ 6 의 직쇄 또는 분기쇄를 갖는 알킬기가 바람직하고, 보다 바람직하게는 C1 ∼ 4 의 직쇄 또는 분기쇄의 알킬기이다. 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, 및, tert-부틸기가 바람직하고, 특히 바람직하게는, 메틸기 및 에틸기이다. 상기 할로겐화 알킬기로는, 예를 들어, 트리플루오로메틸기 등의 상기 저급 알킬기의 할로겐화물을 들 수 있다. 상기 저급 알콕시기로는, 예를 들어, C1 ∼ 6 의 직쇄 또는 분기쇄의 알콕시기가 바람직하고, 보다 바람직하게는 C1 ∼ 4 의 직쇄 또는 분기쇄의 알콕시기이다. 구체적으로는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, 부톡시기, 이소부톡시기, sec-부톡시기, 및, tert-부톡시기가 더욱 바람직하고, 특히 바람직하게는 메톡시기 및 에톡시기이다. 상기 할로겐화 알콕시기로는, 예를 들어, 트리플루오로메톡시기 등의 상기 저급 알콕시기의 할로겐화물을 들 수 있다.
상기 식 (7) 중, q 는, 0 에서 4 까지의 정수이다. 상기 식 (7) 에 있어서는, q = 0 이고, 또한, 벤젠 고리의 양단에 결합된 카르보닐기와 에테르의 산소 원자가 서로 파라 위치에 존재하는 것이 바람직하다.
또, 상기 식 (7) 중, R1 은, 하기 식 (8) 로 표시되는 기이며, m 은, 0 또는 1 의 정수이다.
[화학식 8]
상기 식 (8) 중, X＇는 치환기를 나타내고, 예를 들어, 상기 식 (7) 에 있어서의 X 와 동일하다. 상기 식 (8) 에 있어서, X＇가 복수인 경우, 각각 동일해도 되고 상이해도 된다. q＇는, 상기 X＇의 치환수를 나타내고, 0 에서 4 까지의 정수로서, q＇ = 0 이 바람직하다. 또, p 는, 0 또는 1 의 정수이다.
상기 식 (8) 중, R2 는, 2 가의 방향족기를 나타낸다. 이 2 가의 방향족기로는, 예를 들어, o-, m- 혹은 p-페닐렌기, 또는, 나프탈렌, 비페닐, 안트라센, o-, m- 혹은 p-테르페닐, 페난트렌, 디벤조푸란, 비페닐에테르, 혹은, 비페닐술폰으로부터 유도되는 2 가의 기 등을 들 수 있다. 이들의 2 가의 방향족기에 있어서, 방향족에 직접 결합하고 있는 수소가, 할로겐 원자, 저급 알킬기 또는 저급 알콕시기로 치환되어도 된다. 이들 중에서도, 상기 R2 로는, 하기 식 (9) ∼ (15) 로 이루어지는 군에서 선택되는 방향족기가 바람직하다.
[화학식 9]
상기 식 (7) 중, R1 로는, 하기 식 (16) 으로 표시되는 기가 바람직하고, 하기 식 (16) 에 있어서, R2 및 p 는 상기 식 (8) 과 동일한 의미이다.
[화학식 10]
또한, 상기 식 (7) 중, n 은 중합도를 나타내고, 예를 들어, 2 ∼ 5000 의 범위이며, 바람직하게는, 5 ∼ 500 의 범위이다. 또, 그 중합은, 동일한 구조의 반복 단위로 이루어지는 것이어도 되고, 상이한 구조의 반복 단위로 이루어지는 것이어도 된다. 후자의 경우에는, 반복 단위의 중합 형태는, 블록 중합이어도 되고 랜덤 중합이어도 된다.
또한, 상기 식 (7) 에서 나타나는 폴리아릴에테르케톤의 말단은, p-테트라플루오로벤조일렌기측이 불소이며, 옥시알킬렌기측이 수소 원자인 것이 바람직하고, 이러한 폴리아릴에테르케톤은, 예를 들어, 하기 일반식 (17) 로 표시할 수 있다. 또한, 하기 식에 있어서, n 은 상기 식 (7) 과 동일한 중합도를 나타낸다.
[화학식 11]
상기 식 (7) 에서 나타나는 폴리아릴에테르케톤의 구체예로는, 하기 식 (18) ∼ (21) 로 표시되는 것 등을 들 수 있고, 하기 각 식에 있어서, n 은, 상기 식 (7) 과 동일한 중합도를 나타낸다.
[화학식 12]
[화학식 13]
[화학식 14]
[화학식 15]
또, 이들의 것 외에, 상기 폴리아미드 또는 폴리에스테르로는, 예를 들어, 일본 공표특허공보 평10-508048호에 기재되는 폴리아미드나 폴리에스테르를 들 수 있고, 그들의 반복 단위는, 예를 들어, 하기 일반식 (22) 로 나타낼 수 있다.
[화학식 16]
상기 식 (22) 중, Y 는 O 또는 NH 이다. 또, E 는, 예를 들어, 공유 결합, C2 알킬렌기, 할로겐화 C2 알킬렌기, CH2 기, C(CX3)2 기 (여기서, X 는 할로겐 또는 수소이다.), CO 기, O 원자, S 원자, SO2 기, Si(R)2 기, 및, N(R) 기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종류의 기이며, 각각 동일해도 되고 상이해도 된다. 상기 E 에 있어서, R 은, C1 -3 알킬기 및 C1 -3 할로겐화 알킬기가 적어도 1 종류이며, 카르보닐 관능기 또는 Y 기에 대해서 메타 위치 또는 파라 위치에 있다.
또, 상기 식 (22) 중, A 및 A＇는, 치환기이며, t 및 z 는, 각각의 치환수를 나타낸다. 또, p 는, 0 에서 3 까지의 정수이고, q 는, 1 에서 3 까지의 정수이며, r 은, 0 에서 3 까지의 정수이다.
상기 A 는, 예를 들어, 수소, 할로겐, C1 -3 알킬기, C1 -3 할로겐화 알킬기, OR (여기서, R 은, 상기에서 정의한 바와 같다.) 로 표시되는 알콕시기, 아릴기, 할로겐화 등에 의한 치환 아릴기, C1 -9 알콕시카르보닐기, C1 -9 알킬카르보닐옥시기, C1 -12 아릴옥시카르보닐기, C1 -12 아릴카르보닐옥시기 및 그 치환 유도체, C1 -12 아릴카르바모일기, 그리고, C1 -12 아릴카르보닐아미노기 및 그 치환 유도체로 이루어지는 군에서 선택되고, 복수인 경우, 각각 동일해도 되고 상이해도 된다. 상기 A＇는, 예를 들어, 할로겐, C1 -3 알킬기, C1 -3 할로겐화 알킬기, 페닐기 및 치환 페닐기로 이루어지는 군에서 선택되고, 복수인 경우, 각각 동일해도 되고 상이해도 된다. 상기 치환 페닐기의 페닐 고리 상의 치환기로는, 예를 들어, 할로겐, C1 -3 알킬기, C1-3 할로겐화 알킬기 및 이들의 조합을 들 수 있다. 상기 t 는, 0 에서 4 까지의 정수이며, 상기 z 는, 0 에서 3 까지의 정수이다.
상기 식 (22) 로 표시되는 폴리아미드 또는 폴리에스테르의 반복 단위 중에서도, 하기 일반식 (23) 으로 표시되는 것이 바람직하다.
[화학식 17]
상기 식 (23) 중, A, A＇및 y 는, 상기 식 (22) 에서 정의한 바와 같고, v 는 0 에서 3 의 정수, 바람직하게는, 0 에서 2 의 정수이다. x 및 y 는, 각각 0 또는 1 인데, 모두 0 인 경우는 없다.
B-3. 광학 보상층의 형성 방법
다음으로, 광학 보상층의 형성 방법에 대해 설명한다. 광학 보상층의 형성 방법으로는, 상기와 같은 광학 특성을 갖는 광학 보상층이 얻어지는 한, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 대표적인 형성 방법은, 기재 필름에 상기 비액정성 폴리머의 용액을 도공하는 공정과, 당해 용액 중의 용매를 제거하여 비액정성 폴리머의 층을 형성하는 공정을 포함한다. 대표적으로는, 당해 기재 필름은, 최종적으로 상기 제 1 또는 제 2 보호층이 된다. 따라서, 제 1 및 제 2 보호층을 구성하는 필름 (대표적으로는, 셀룰로오스계 필름) 이 기재 필름으로서 사용된다. 셀룰로오스계 필름의 상세한 것에 대해서는, 후술하는 D 항에서 설명한다.
상기 도공 용액 (비액정성 폴리머 용액) 의 용매는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 오르토디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류；페놀, 파라클로로페놀 등의 페놀류；벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메톡시벤젠, 1,2-디메톡시벤젠 등의 방향족 탄화수소류；아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 등의 케톤계 용매；아세트산 에틸, 아세트산 부틸 등의 에스테르계 용매；t-부틸알코올, 글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 2-메틸-2,4-펜탄디올과 같은 알코올계 용매；디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드와 같은 아미드계 용매；아세토니트릴, 부티로니트릴과 같은 니트릴계 용매；디에틸에테르, 디부틸에테르, 테트라히드로푸란과 같은 에테르계 용매；혹은 2 황화 탄소, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 메틸이소부틸케톤이 바람직하다. 비액정 재료에 대해서 높은 용해성을 나타내고, 또한, 기재 필름을 침식시키지 않기 때문이다. 이들의 용매는, 단독으로, 또는, 2 종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
상기 도공 용액에 있어서의 상기 비액정성 폴리머의 농도는, 상기와 같은 광학 보상층이 얻어지고, 또한 도공 가능하면, 임의의 적절한 농도가 채용될 수 있다. 예를 들어, 당해 용액은, 용매 100 중량부에 대해서, 비액정성 폴리머를 바람직하게는 5 ∼ 50 중량부, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 40 중량부 함유한다. 이러한 농도 범위의 용액은, 도공 용이한 점도를 갖는다.
상기 도공 용액은, 필요에 따라, 안정제, 가소제, 금속류 등의 여러 가지의 첨가제를 추가로 함유할 수 있다.
상기 도공 용액은, 필요에 따라, 상이한 다른 수지를 추가로 함유할 수 있다. 이러한 다른 수지로는, 예를 들어, 각종 범용 수지, 엔지니어링 플라스틱, 열가소성 수지, 열경화성 수지 등을 들 수 있다. 이러한 수지를 병용함으로써, 목적에 따라 적절한 기계적 강도나 내구성을 갖는 광학 보상층을 형성하는 것이 가능해진다.
상기 범용 수지로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리스티렌 (PS), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), ABS 수지, 및 AS 수지 등을 들 수 있다. 상기 엔지니어링 플라스틱으로는, 예를 들어, 폴리아세테이트 (POM), 폴리카보네이트 (PC), 폴리아미드 (PA：나일론), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 및 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT) 등을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지로는, 예를 들어, 폴리페닐렌술피드 (PPS), 폴리에테르술폰 (PES), 폴리케톤 (PK), 폴리이미드 (PI), 폴리시클로헥산디메탄올테레프탈레이트 (PCT), 폴리아릴레이트 (PAR), 및 액정 폴리머 (LCP) 등을 들 수 있다. 상기 열경화성 수지로는, 예를 들어, 에폭시 수지, 페놀노볼락 수지 등을 들 수 있다.
상기 도공 용액에 첨가되는 상기 상이한 수지의 종류 및 양은, 목적에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 이러한 수지는, 상기 비액정성 폴리머에 대해서, 바람직하게는 0 ∼ 50 질량％, 더욱 바람직하게는 0 ∼ 30 질량％ 의 비율로 첨가될 수 있다.
상기 용액의 도공 방법으로는, 예를 들어, 스핀 코트법, 롤 코트법, 플로우 코트법, 프린트법, 딥 코트법, 유연 막형성법, 바 코트법, 그라비아 인쇄법 등을 들 수 있다. 또, 도공에 있어서는, 필요에 따라, 폴리머층의 중첩 방식도 채용될 수 있다.
도공 후, 예를 들어, 자연 건조, 풍건, 가열 건조 (예를 들어, 60 ∼ 250℃) 에 의해, 상기 용액 중의 용매를 증발 제거시켜, 기재 필름 (최종적으로 제 1 또는 제 2 보호층이 된다) 상에 광학 보상층을 형성한다.
바람직하게는, 상기의 광학 보상층의 형성 방법에 있어서는, 광학적 이축성 (nx ＞ ny ＞ nz) 을 부여하기 위한 처리를 할 수 있다. 이러한 처리를 실시함 으로써, 면내에 굴절률의 차 (nx ＞ ny) 를 확실하게 부여할 수 있어, 광학적 이축성 (nx ＞ ny ＞ nz) 을 갖는 광학 보상층이 얻어진다. 면내에 굴절률의 차를 부여하는 방법으로는, 대표적으로는, 상기 기재 필름과 그 기재 필름 상에 형성된 상기 광학 보상층을 일체적으로 연신 또는 수축시키는 방법을 들 수 있다. 바람직한 실시 형태에 있어서는, 소정의 온도로 가열하여 연신 또는 수축이 행해진다. 가열 온도 (연신 온도) 는, 예를 들어 120 ∼ 180℃ 이고, 연신 배율은, 예를 들어 1.1 ∼ 1.5 배이며, 바람직하게는 1.1 ∼ 1.3 배이다. 이와 같이 하여, 광학 보상층이 형성된다 (바꾸어 말하면, 광학 보상층과 보호층의 적층체가 얻어진다). 또한, 기재 필름으로는, 보호층을 구성하지 않는 임의의 적절한 필름을 사용해도 된다. 이 경우에는, 형성된 광학 보상층은, 기재 필름으로부터 보호층 또는 편광자에 전사될 수 있다.
C. 편광자
제 1 편광자 (10) 및 제 2 편광자 (50) 로는, 목적에 따라 임의의 적절한 편광자가 채용될 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포멀화 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌·아세트산 비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 2 색성 염료 등의 2 색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 것, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리 염화 비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 등의 2 색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 편광자가, 편광 2 색비가 높아 특히 바람직하다. 이들 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으 로, 5 ∼ 80㎛ 정도이다. 제 1 편광자 (10) 및 제 2 편광자 (50) 는, 동일해도 되고 상이해도 된다.
폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 흡착시켜 1 축 연신한 편광자는, 예를 들어, 폴리비닐알코올을 요오드의 수용액에 침지시킴으로써 염색하여, 원래 길이의 3 ∼ 7 배로 연신함으로써 제작할 수 있다. 필요에 따라 붕산이나 황산 아연, 염화 아연 등을 함유하고 있어도 되고, 요오드화 칼륨 등의 수용액에 침지시킬 수도 있다. 또한, 필요에 따라 염색 전에 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지시켜 수세해도 된다. 폴리비닐알코올계 필름을 수세함으로써 폴리비닐알코올계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있을 뿐만 아니라, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시킴으로써 염색의 얼룩짐 등의 불균일을 방지하는 효과도 있다. 연신은 요오드로 염색한 후에 실시해도 되고 염색하면서 연신해도 되며, 또 연신한 후 요오드로 염색해도 된다. 붕산이나 요오드화 칼륨 등의 수용액 중이나 수욕 중에서도 연신할 수 있다.
D. 제 1 및 제 2 보호층
상기와 같이, 본 발명의 액정 패널은, 제 1 광학 보상층 (20) 과 제 1 편광자 (10) 사이에 제 1 보호층 (도시 생략) 을, 및/또는, 제 2 광학 보상층 (40) 과 제 2 편광자 (50) 사이에 제 2 보호층을 추가로 갖는다. 더욱 바람직하게는, 본 발명의 액정 패널은, 제 1 광학 보상층 (20) 과 제 1 편광자 (10) 사이에 제 1 보호층을 추가로 갖고, 또한, 제 2 광학 보상층 (40) 과 제 2 편광자 (50) 사이에 제 2 보호층을 추가로 갖는다. 광학 보상층과 편광자 사이에 보호층을 형성함 으로써, 편광자의 열화가 방지되고, 또한, 편광자와 광학 보상층의 접착성 (결과적으로, 내구성) 이 개선될 수 있다. 대표적으로는, 제 1 광학 보상층 (20) 과 제 1 보호층, 및, 제 2 광학 보상층 (40) 과 제 2 보호층은, 직접 적층되어 있다. 예를 들어, 상기 B-3 항에 기재한 바와 같이, 보호층을 구성하는 필름 상에 광학 보상층을 형성하는 재료를 도포·건조시킴으로써, 보호층과 광학 보상층이 직접 적층될 수 있다. 또, 대표적으로는, 제 1 편광자 (10) 와 제 1 보호층, 및, 제 2 편광자 (50) 와 제 2 보호층은, 임의의 적절한 접착제층을 통하여 적층되어 있다. 제 1 보호층 및 제 2 보호층은, 동일한 특성 (예를 들어, 광학 특성, 기계적 특성, 열적 특성) 을 가지고 있어도 되고, 상이한 특성을 가지고 있어도 된다. 바람직하게는, 제 1 보호층 및 제 2 보호층은 동일하다. 컬러 시프트의 개선이 현저하기 때문이다.
제 1 및 제 2 보호층 (편광자의 액정셀측의 보호층) 은, 그 광학 특성을 최적화하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제 1 및 제 2 보호층의 면내 위상차 Δndp1 및 Δndp2 는 각각, 바람직하게는 15㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 10㎚ 이하, 그 중에서도 바람직하게는 6㎚ 이하, 특히 바람직하게는 4㎚ 이하, 가장 바람직하게는 2㎚ 이하이다. 한편, Δndp1 및 Δndp2 는 각각, 바람직하게는 0㎚ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0㎚ 보다 크다. 본 발명에 의하면, 상기와 같은 범위의 면내 위상차 Δnd 를 갖는 보호층 (편광자의 내측의 보호층) 과 상기와 같은 특정한 광학 보상층을 조합하여 액정 패널에 장착함으로써, 컬러 시프트를 매우 작게 할 수 있다. Δndp1 및 Δndp2 는, 동일해도 되고 상이해도 된다. 바람직하게는, Δndp1 및 Δndp2 는 동일하다. 컬러 시프트의 개선이 현저하기 때문이다.
제 1 및 제 2 보호층의 두께 방향의 위상차 Rthp1 및 Rthp2 는 각각, 바람직하게는 70㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 60㎚ 이하, 특히 바람직하게는 30㎚ 이하, 특히 바람직하게는 20㎚ 이하, 가장 바람직하게는 10㎚ 이하이다. 한편, Rthp1 및 Rthp2 는 각각, 바람직하게는 0㎚ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0㎚ 보다 크다. 1 개의 실시 형태에 있어서는, 제 1 및 제 2 보호층의 두께 방향 위상차 Rthp1 및 Rthp2 중 적어도 일방은 30㎚ 이하이다. 본 발명에 의하면, 상기와 같은 범위의 두께 방향 위상차 Rth 를 갖는 보호층 (편광자의 내측의 보호층) 과 상기와 같은 특정한 광학 보상층을 조합하여 액정 패널에 장착함으로써, 컬러 시프트를 매우 작게 할 수 있다. Rthp1 및 Rthp2 는, 동일해도 되고 상이해도 된다.
바람직하게는, Rthp1 및 Rthp2 는 동일하다. 컬러 시프트의 개선이 현저하기 때문이다.
제 1 및 제 2 보호층의 재료로는, 임의의 적절한 재료를 채용할 수 있다. 예를 들어, 셀룰로오스계 재료, 노르보르넨계 재료를 들 수 있다. 바람직한 구체예 중 하나는, 제 1 및 제 2 보호층이 셀룰로오스계 재료로부터 얻어지는 필름 (셀룰로오스계 필름) 으로 구성된다. 셀룰로오스계 필름으로는, 본 발명의 효 과가 얻어지는 한, 임의의 적절한 셀룰로오스계 필름이 사용된다. 제 1 및 제 2 보호층은, 동일한 셀룰로오스계 필름으로 구성되어도 되고, 상이한 셀룰로오스계 필름으로 구성되어도 된다. 제 1 및 제 2 보호층은, 동일한 셀룰로오스계 필름으로 구성되는 것이 바람직하다. 컬러 시프트의 개선이 현저하기 때문이다. 당해 필름을 구성하는 셀룰로오스계 재료의 구체예로는, 디아세틸셀룰로오스나 트리아세틸셀룰로오스 등의 지방산 치환 셀룰로오스계 폴리머를 들 수 있다.
상기와 같은 광학 특성의 최적화가 행해지고 있는 한, 본 발명에 있어서의 제 1 및 제 2 보호층으로는, 일반적으로 투명 보호 필름으로서 사용되고 있는 셀룰로오스계 필름 (예를 들어, 후지 사진 필름사 제조, 상품명 TF80UL) 을 그대로 사용해도 되고, 적절한 처리 (예를 들어, 두께 방향 위상차 (Rth) 를 작게 하기 위한 처리) 를 실시한 셀룰로오스계 필름을 사용해도 된다. 또, 두께 방향 위상차 (Rth) 를 작게 제어한 시판되는 셀룰로오스계 필름 (예를 들어, 후지 사진 필름 사제, 상품명 ZRF80S) 을 사용해도 된다.
두께 방향 위상차 (Rth) 를 작게 하기 위한 상기 처리로는, 임의의 적절한 처리 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 시클로펜타논, 메틸에틸케톤 등의 용제를 도포한 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 스테인리스 등의 기재를, 일반적인 셀룰로오스계 필름에 부착시켜, 가열 건조 (예를 들어, 80 ∼ 150℃ 정도에서 3 ∼ 10 분 정도) 시킨 후, 기재 필름을 박리하는 방법；노르보르넨계 수지, 아크릴계 수지 등을 시클로펜타논, 메틸에틸케톤 등의 용제에 용해한 용액을, 일반적인 셀룰로오스계 필름에 도포하여, 가열 건조 (예를 들어, 80 ∼ 150℃ 정도에서 3 ∼ 10 분 정도) 시킨 후, 도포 필름을 박리하는 방법；등을 들 수 있다.
상기 지방산 치환 셀룰로오스계 폴리머로는, 지방산 치환도를 제어한 지방산 치환 셀룰로오스계 폴리머가 바람직하다. 예를 들어, 일반적으로 사용되고 있는 트리아세틸셀룰로오스에서는, 아세트산 치환도가 2.8 정도이지만, 바람직하게는 아세트산 치환도를 1.8 ∼ 2.7, 더욱 바람직하게는 프로피온산 치환도를 0.1 ∼ 1 로 제어함으로써, 두께 방향 위상차 (Rth) 를 작게 제어할 수 있다.
1 개의 실시 형태에 있어서는, 상기 지방산 치환 셀룰로오스계 폴리머에, 디부틸프탈레이트, p-톨루엔술폰아닐리드, 시트르산 아세틸트리에틸 등의 가소제를 첨가함으로써, 두께 방향 위상차 (Rth) 를 작게 제어할 수 있다. 가소제의 첨가량은, 지방산 치환 셀룰로오스계 폴리머 100 중량부에 대해서, 바람직하게는 40 중량부 이하, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 20 중량부, 가장 바람직하게는 1 ∼ 15 중량부이다.
상기 서술한 바와 같은 두께 방향 위상차 (Rth) 를 작게 제어하기 위한 기술은, 적절하게 조합하여 이용해도 된다.
제 1 및 제 2 보호층의 다른 바람직한 구체예로서 아크릴 수지 필름도 들 수 있다. 제 1 및 제 2 보호층의 양쪽 모두가 아크릴 수지 필름이어도 되고, 일방만이 아크릴 수지 필름이어도 된다. 제 1 및 제 2 보호층의 양쪽 모두가 아크릴 수지 필름인 경우에는, 동일한 아크릴 수지 필름이어도 되고, 상이한 아크릴 수지 필름이어도 된다. 아크릴 수지 필름으로서 바람직하게는, 일본 공개특허공보 2005-314534호에 기재된, 하기 구조식 (24) 로 표시되는 글루탈산 무수물 단위 를 함유하는 아크릴 수지 (A) 를 주성분으로서 함유하는 아크릴 수지 필름이다. 하기 구조식 (24) 로 표시되는 글루탈산 무수물 단위를 함유함으로 인해, 내열성이 향상될 수 있다. 하기 구조식 (24) 중, R1, R2 는, 동일 또는 상이한 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기를 나타내고, 바람직하게는 수소 원자 또는 메틸기이며, 보다 바람직하게는 메틸기이다.
[화학식 18]
상기 아크릴 수지 (A) 중, 상기 구조식 (24) 로 표시되는 글루탈산 무수물 단위의 함유 비율은, 바람직하게는 20 ∼ 40 중량％, 보다 바람직하게는 25 ∼ 35 중량％ 이다.
상기 아크릴 수지 (A) 는, 상기 구조식 (24) 로 표시되는 글루탈산 무수물 단위 외에, 임의의 적절한 모노머 단위를 1 종 또는 2 종 이상 함유하고 있어도 된다. 이러한 모노머 단위로서 바람직하게는, 비닐 카르복실산 알킬에스테르 단위를 들 수 있다. 상기 아크릴 수지 (A) 중, 비닐 카르복실산 알킬에스테르 단위의 함유 비율은, 바람직하게는 60 ∼ 80 중량％, 보다 바람직하게는 65 ∼ 75 중량％ 이다.
상기 비닐 카르복실산 알킬에스테르 단위로는, 예를 들어, 하기 일반식 (25) 로 표시되는 단위를 들 수 있다. 하기 일반식 (25) 중, R3 은 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 지방족 혹은 지방 고리식 탄화수소, R4 는 탄소수 1 ∼ 5 의 지방족 탄화수소를 나타낸다.
[화학식 19]
상기 아크릴 수지 (A) 의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 80000 ∼ 150000 이다.
상기 아크릴 수지 필름 중의 상기 아크릴 수지 (A) 의 함유 비율은, 바람직하게는 60 ∼ 90 중량％ 이다.
상기 아크릴 수지 필름 중에는, 상기 아크릴 수지 (A) 외에, 임의의 적절한 성분이 1 종 또는 2 종 이상 함유되어 있어도 된다. 이러한 성분으로는, 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서 임의의 적절한 성분을 채용할 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴 수지 (A) 이외의 수지, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색 방지제, 난연제, 핵제, 대전 방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다.
제 1 및 제 2 보호층의 두께로는, 원하는 두께 방향 위상차 (Rth) 가 얻어지고, 또한, 보호층 (보호 필름) 으로서의 기계적 강도가 유지되는 한에 있어서, 임 의의 적절한 두께가 채용될 수 있다. 구체적으로는, 제 1 및 제 2 보호층의 두께는 각각, 바람직하게는 1 ∼ 500㎛, 더욱 바람직하게는 5 ∼ 200㎛, 특히 바람직하게는 20 ∼ 200㎛, 그 중에서도 바람직하게는 30 ∼ 100㎛, 가장 바람직하게는 35 ∼ 95㎛ 이다. 제 1 및 제 2 보호층의 두께는, 동일해도 되고 상이해도 된다. 바람직하게는, 제 1 및 제 2 보호층의 두께는 동일하다. 컬러 시프트의 개선이 현저하기 때문이다.
E. 다른 보호층 (외측의 보호층)
실용적으로는, 제 1 편광자 (10) 의 외측 (도시 예에서는 시인측) 에 다른 보호층 (도시 생략) 이 형성되고, 제 2 편광자 (50) 의 외측 (도시 예에서는 백라이트 측) 에 또 다른 보호층 (도시 생략) 이 형성된다. 이들의 외측의 보호층은 광학 보상에 영향을 주지 않기 때문에, 광학 특성을 최적화할 필요는 없다. 따라서, 이들의 외측의 보호층으로는, 목적에 따라 임의의 적절한 보호층이 채용될 수 있다. 외측의 보호층은, 예를 들어, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차단성, 등방성 등에 우수한 플라스틱 필름으로 구성된다. 플라스틱 필름을 구성하는 수지의 구체예로는, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 아세테이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리술폰 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, 아크릴 수지, 폴리노르보르넨 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐알코올 수지, 폴리아크릴 수지, 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화 형 수지도 사용될 수 있다. 편광 특성 및 내구성의 관점에서, 표면을 알칼리 등으로 비누화 처리한 TAC 필름이 바람직하다.
또한, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (WO 01/37007호) 에 기재되어 있는 바와 같은 수지 조성물로 형성되는 폴리머 필름도 외측의 보호층에 사용 가능하다. 보다 상세하게는, 측쇄에 치환 이미드기 또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, 측쇄에 치환 페닐기 또는 비치환 페닐기와 시아노기를 갖는 열가소성 수지의 혼합물이다. 구체예로는, 이소부텐과 N-메틸렌말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 갖는 수지 조성물을 들 수 있다. 예를 들어, 이러한 수지 조성물의 압출 성형물이 사용될 수 있다.
상기 외측의 보호층은, 투명해 착색이 없는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 외측의 보호층의 두께 방향의 위상차 Rth 가, 바람직하게는 -90㎚ ∼ ＋75㎚, 더욱 바람직하게는 -80㎚ ∼ ＋60㎚, 가장 바람직하게는 -70㎚ ∼ ＋45㎚ 이다. 외측의 보호층의 두께 방향의 위상차 Rth 가 이러한 범위이면, 외측의 보호층에서 기인하는 편광자의 광학적 착색을 해소할 수 있다.
상기 외측의 보호층의 두께는, 목적에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 외측의 보호층의 두께는, 대표적으로는 500㎛ 이하, 바람직하게는 5 ∼ 300㎛, 더욱 바람직하게는 5 ∼ 150㎛ 이다.
상기 외측의 보호층의 편광자를 접착시키지 않는 면에는, 임의의 적절한 표면 처리를 실시할 수 있다. 표면 처리의 구체예로는, 하드 코트 처리, 반사 방 지 처리, 스티킹 방지 처리나, 확산 처리 (안티글레어 처리라고도 한다) 를 들 수 있다. 상기 하드 코트 처리는 편광판 표면의 손상 방지 등을 목적으로 실시되는 것으로서, 예를 들어 아크릴계, 실리콘계 등의 적절한 자외선 경화형 수지에 의한 경도나 미끄러짐 특성 등이 우수한 경화 피막을 상기 보호층 표면에 형성할 수 있다. 상기 반사 방지 처리는 편광판 표면에서의 외광의 반사 방지를 목적으로 실시된다. 또, 상기 스티킹 방지 처리는 인접층과의 밀착 방지를 목적으로 실시된다. 상기 안티글레어 처리는 편광판의 표면에서 외광이 반사되어 편광판 투과광의 시인을 저해하는 것의 방지 등을 목적으로 실시되는 것으로서, 예를 들어 샌드블라스트 방식이나 엠보싱 가공 방식에 의한 조면화 방식이나 투명 미립자의 배합 방식 등의 적절한 방식으로 보호층의 표면에 미세 요철 구조를 부여함으로써 형성할 수 있다. 또, 상기 안티글레어에 의해 형성되는 안티글레어층은, 편광판 투과광을 확산하여 시각 등을 확대하기 위한 확산층 (시각 확대 기능 등) 을 겸하는 것이어도 된다.
F. 액정 표시 장치
본 발명의 바람직한 실시 형태에 의한 액정 표시 장치는, 상기 본 발명의 액정 패널을 포함하여 구성된다. 액정 패널 이외의 구성 부재에 대해서는, 임의의 적절한 구성 부재가 채용된다. 예를 들어, 본 발명의 액정 표시 장치는, 본 발명의 액정 패널과, 그 액정 패널의 양측에 배치된 표면 처리층과, 백라이트측의 표면 처리층의 외측 (백라이트측) 에 배치된 휘도 향상 필름, 프리즘 시트, 도광판 및 백라이트를 구비한다. 표면 처리층으로는, 상기의 하드 코트 처리, 반사 방 지 처리, 스티킹 방지 처리, 확산 처리 (안티글레어 처리) 등을 실시한 처리층이 사용된다. 표면 처리층은, 상기 외측의 보호층에 표면 처리를 실시함으로써 형성해도 된다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 실시예에 있어서의 각 특성의 측정 방법은 이하와 같다.
(1) 위상차의 측정
시료 필름의 굴절률 nx, ny 및 nz 를, 자동 복굴절 측정 장치 (오우지 계측 기기 주식회사 제조, 자동 복굴절계 KOBRA21-ADH) 에 의해 계측하여, 면내 위상차 Δnd 및 두께 방향 위상차 Rth 를 산출하였다. 측정 온도는 23℃, 측정 파장은 590㎚ 이었다.
(2) 컬러 시프트의 측정
ELDIM 사 제조 상품명「EZ Contrast160D」를 사용하여, 방위각 30°, 45°및 60°방향으로, 극각을 0° ∼ 80°로 변화시켜 액정 표시 장치의 색조를 측정하여, xy 색도도 상에 플롯하였다. 또한, 극각 60°방향으로, 방위각을 0° ∼ 60°로 변화시켜 x 값 및 y 값을 측정하여, 방위각과 x 값 및 y 값의 관계를 플롯하였다.
실시예 1
2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판 2 무수물 (6FDA) 과, 2,2＇-비스(트리플루오로메틸)-4,4＇-디아미노비페닐 (TFMB) 로 합성된 하기 식 (6) 으로 표시되는 중량 평균 분자량 (Mw) 70,000 의 폴리이미드를, 메틸이소부틸케톤에 용해하여, 10 질량％ 의 폴리이미드 용액을 조제하였다. 또한, 폴리이미드의 조제 등은, 문헌 (F. Li et al. Polymer 40 (1999) 4571-4583) 의 방법을 참조하였다. 이 폴리이미드 용액을, 위상차가 작은 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름 (후지 사진 필름사 제조, 상품명 ZRF80S, 두께 80㎛) 에 22㎛ 의 두께로 도포하고, 120℃ 에서 5 분간 건조시켜, 기재 (TAC 필름：최종적으로 보호층이 된다) 와 광학 보상층 (두께 2.2㎛) 을 갖는 적층체를 얻었다. 이 적층체를 150℃ 에서 1.2 배로 가로 연신하였다. 연신하여 얻어진 적층체의 면내 위상차는 43㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 192㎚ 이었다. 한편, 기재 (TAC 필름) 만을 동일하게 연신하여 위상차를 측정한 결과, 면내 위상차는 4㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 20㎚ 이었다. 적층체의 위상차와 기재의 위상차의 차이로부터 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 위상차를 산출하였다. 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 면내 위상차는 39㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 172㎚ 이었다. 또한, 광학 보상층의 Nz 계수는 4.4 이었다.
[화학식 20]
한편, 폴리비닐알코올 필름을, 요오드를 함유하는 수용액 중에서 염색한 후, 붕산을 함유하는 수용액 중에서 속도비가 상이한 롤간에서 6 배로 1 축 연신하여 편광자를 제작하였다. 이 편광자와 상기 적층체를 접착제를 통하여 부착하였다. 이 때, 기재 (보호층) 와 편광자가 인접하도록 부착하였다. 또, 편광자의 흡수축 (연신축) 과 광학 보상층의 지상축 (연신축) 이 직교하도록 부착하였다. 또한, 적층체가 부착되지 않은 편광자의 면에 접착제를 통하여, 일반적으로 사용되는 TAC 필름 (후지 사진 필름사 제조, 상품명 TF80UL, 두께 80㎛) 을 부착하였다. 이와 같이 하여, 외측 보호층 (일반적인 TAC 필름) / 편광자 / 내측 보호층 (위상차가 작은 TAC 필름) / 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 구조를 갖는 편광판 일체형 적층체를 얻었다. 이 편광판 일체형 적층체를 2 매 제작하였다.
액정 패널 (AUO 사 제조, 상품명 BenQ DV3250, 32 인치, VA 모드) 로부터 액정셀을 꺼내었다. 이 액정셀의 양측에, 접착제를 통하여 상기 2 매의 편광판 일체형 적층체를 각각 외측 보호층이 최외층이 되도록 부착하였다. 이 때, 각각의 편광자의 흡수축이 직교하도록 부착하였다. 이와 같이 하여, 액정 패널을 얻었다. 이 액정 패널에 대해 컬러 시프트를 측정하였다. x 값 및 y 값과 방위각의 관계를 도 4 에, xy 색도도를 도 5 에 나타낸다. 또한, 이 액정 패널의, (X, Y) 값, (Xi, Yi) 값, ΔXY 값, (u＇, v＇) 값, (u＇i, v＇i) 값, Δu＇v＇값을, 표 1 에 나타낸다. ΔXY 값은, 하기의 식 (A) 에서 나타나고, 액정셀의 법선 방향에서 관찰했을 경우의 색도 (X, Y) 와, 색도도 상에서 (X, Y) 로부터 가장 떨어진 점 (Xi, Yi) 의 거리를 나타내고, 이 값이 클수록 컬러 시프트가 큰 것을 나타낸다. Δu＇v＇값은, 하기의 식 (B) 에서 나타나고, 액정셀의 법선 방향에서 관찰했을 경우의 색도 (u＇, v＇) 와, 색도도 상에서 (u＇, v＇) 로부터 가 장 떨어진 점 (u＇i, v＇i) 의 거리를 나타내고, 이 값이 클수록 컬러 시프트가 큰 것을 나타낸다.
ΔXY =｛(X - Xi)2 ＋ (Y - Yi)2｝1/2… (A)
Δu＇v＇ =｛(u＇ - u＇i)2 ＋ (v＇-v＇i)2｝1/2 … (B)
실시예 2
실시예 1 과 동일한 폴리이미드 용액을, 일반적으로 사용되는 TAC 필름 (후지 사진 필름사 제조, 상품명 TF80UL, 두께 80㎛) 에 32㎛ 의 두께로 도포하고, 120℃ 에서 5 분간 건조시켜, 기재 (TAC 필름：최종적으로 보호층이 된다) 와 광학 보상층 (두께 3.2㎛) 을 갖는 적층체를 얻었다. 이 적층체를 165℃ 에서 1.27 배로 가로 연신하였다. 연신하여 얻어진 적층체의 면내 위상차는 38㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 144㎚ 이었다. 한편, 기재 (TAC 필름) 만을 동일하게 연신하여 위상차를 측정한 결과, 면내 위상차는 10㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 60㎚ 이었다. 적층체의 위상차와 기재의 위상차의 차이로부터 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 위상차를 산출하였다. 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 면내 위상차는 28㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 84㎚ 이었다. 또한, 광학 보상층의 Nz 계수는 3 이었다.
한편, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 제작하였다. 이 편광자와 상기 적층체를 접착제를 통하여 부착하였다. 이 때, 기재 (보호층) 와 편광자가 인접하도록 부착하였다. 또, 편광자의 흡수축 (연신축) 과 광학 보상층의 지상축 (연신축) 이 직교하도록 부착하였다. 또한, 적층체가 부착되지 않은 편광자의 면에 접착제를 통하여, 일반적으로 사용되는 TAC 필름 (후지 사진 필름사 제조, 상품명 TF80UL, 두께 80㎛) 을 부착하였다. 이와 같이 하여, 외측 보호층 (일반적인 TAC 필름) / 편광자 / 내측 보호층 (일반적인 TAC 필름) / 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 구조를 갖는 편광판 일체형 적층체를 얻었다. 이 편광판 일체형 적층체를 2 매 제작하였다.
액정 패널 (샤프사 제조, 상품명 아크오스, 32 인치, VA 모드) 로부터 액정셀을 꺼내었다. 이 액정셀의 양측에, 접착제를 통하여 상기 2 매의 편광판 일체형 적층체를 각각 부착하였다. 이 때, 각각의 편광자의 흡수축이 직교하도록 부착하였다. 이와 같이 하여, 액정 패널을 얻었다. 이 액정 패널에 대해 컬러 시프트를 측정하였다. x 값 및 y 값과 방위각의 관계를 도 6 에 나타낸다. 또한, 이 액정 패널의, (X, Y) 값, (Xi, Yi) 값, ΔXY 값, (u＇, v＇) 값, (u＇i, v＇i) 값, Δu＇v＇값을, 상기 표 1 에 나타낸다.
(비교예 1)
실시예 1 과 동일한 폴리이미드 용액을, 일반적으로 사용되는 TAC 필름 (후지 사진 필름사 제조, 상품명 TF80UL, 두께 80㎛) 에 31㎛ 의 두께로 도포하고, 120℃ 에서 5 분간 건조시켜, 기재 (TAC 필름：최종적으로 보호층이 된다) 와 광학 보상층 (두께 3.1㎛) 을 갖는 적층체를 얻었다. 이 적층체를 160℃ 에서 1.168 배로 가로 연신하였다. 연신하여 얻어진 적층체의 면내 위상차는 55㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 260㎚ 이었다. 한편, 기재 (TAC 필름) 만을 동일하게 연신하여 위상차를 측정한 결과, 면내 위상차는 10㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 60㎚ 이었다. 적층체의 위상차와 기재의 위상차의 차이로부터 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 위상차를 산출하였다. 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 면내 위상차는 45㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 200㎚ 이었다. 또한, 광학 보상층의 Nz 계수는 4.4 이었다.
후의 순서는 실시예 1 과 동일하게 하여, 외측 보호층 (일반적인 TAC 필름) / 편광자 / 내측 보호층 (일반적인 TAC 필름) / 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 구조를 갖는 편광판 일체형 적층체를 얻었다.
액정 패널 (AUO 사 제조, 상품명 BenQ DV3250, 32 인치, VA 모드) 로부터 액정셀을 꺼내었다. 이 액정셀의 일방의 측에 상기의 편광판 일체형 적층체를, 다른 일방의 측에 TAC / 편광자 / TAC 의 구조를 갖는 시판되는 편광판 (닛토 덴코 제조, 상품명 SEG1224) 을 각각 접착제를 통하여 부착하였다. 이 때, 각각의 편광자의 흡수축이 직교하도록 부착하였다. 이와 같이 하여, 액정 패널을 얻었다. 이 액정 패널에 대해 컬러 시프트를 측정하였다. x 값 및 y 값과 방위각의 관계를 도 7 에, xy 색도도를 도 8 에 나타낸다. 또한, 이 액정 패널의, (X, Y) 값, (Xi, Yi) 값, ΔXY 값, (u＇, v＇) 값, (u＇i, v＇i) 값, Δu＇v＇값을, 상기 표 1 에 나타낸다.
(비교예 2)
실시예 1 과 동일한 폴리이미드 용액을, 위상차가 작은 TAC 필름 (후지 사진 필름사 제조, 상품명 ZRF80S, 두께 80㎛) 에 42㎛ 의 두께로 도포하고, 120℃ 에서 5 분간 건조시켜, 기재 (TAC 필름：최종적으로 보호층이 된다) 와 광학 보상층 (두께 4.2㎛) 을 갖는 적층체를 얻었다. 이 적층체를 155℃ 에서 1.2 배로 가로 연신하였다. 연신하여 얻어진 적층체의 면내 위상차는 55㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 245㎚ 이었다. 한편, 기재 (TAC 필름) 만을 동일하게 연신하여 위상차를 측정한 결과, 면내 위상차는 4㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 20㎚ 이었다. 적층체의 위상차와 기재의 위상차의 차이로부터 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 위상차를 산출하였다. 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 면내 위상차는 51㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 225㎚ 이었다. 또한, 광학 보상층의 Nz 계수는 4.4 이었다.
후의 순서는 실시예 1 과 동일하게 하여, 외측 보호층 (일반적인 TAC 필름) / 편광자 / 내측 보호층 (위상차가 작은 TAC 필름) / 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 구조를 갖는 편광판 일체형 적층체를 얻었다.
액정 패널 (AUO 사 제조, 상품명 BenQ DV3250, 32 인치, VA 모드) 로부터 액정셀을 꺼내었다. 이 액정셀의 일방의 측에 상기의 편광판 일체형 적층체를, 다른 일방의 측에 TAC / 편광자 / TAC 의 구조를 갖는 시판되는 편광판 (닛토 덴코 제조, 상품명 SEG1224) 을 각각 접착제를 통하여 부착하였다. 이 때, 각각의 편광자의 흡수축이 직교하도록 부착하였다. 이와 같이 하여, 액정 패널을 얻었다. 이 액정 패널에 대해 컬러 시프트를 측정하였다. x 값 및 y 값과 방위각의 관계를 도 9 에 나타낸다.
(비교예 3)
실시예 1 과 동일한 폴리이미드 용액을, 일반적으로 사용되는 TAC 필름 (후지 사진 필름사 제조, 상품명 TF80UL, 두께 80㎛) 에 31㎛ 의 두께로 도포하고, 120℃ 에서 5 분간 건조시켜, 기재 (TAC 필름：최종적으로 보호층이 된다) 와 광학 보상층 (두께 3.1㎛) 을 갖는 적층체를 얻었다. 이 적층체를 160℃ 에서 1.168 배로 가로 연신하였다. 연신하여 얻어진 적층체의 면내 위상차는 50㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 270㎚ 이었다. 한편, 기재 (TAC 필름) 만을 동일하게 연신하여 위상차를 측정한 결과, 면내 위상차는 10㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 60㎚ 이었다. 적층체의 위상차와 기재의 위상차의 차이로부터 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 위상차를 산출하였다. 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 면내 위상차는 40㎚ 이며, 두께 방향 위상차는 210㎚ 이었다. 또한, 광학 보상층의 Nz 계수는 5.3 이었다.
후의 순서는 실시예 1 과 동일하게 하여, 외측 보호층 (일반적인 TAC 필름) / 편광자 / 내측 보호층 (일반적인 TAC 필름) / 광학 보상층 (폴리이미드층) 의 구조를 갖는 편광판 일체형 적층체를 얻었다.
액정 패널 (샤프사 제조, 상품명 아크오스, 32 인치, VA 모드) 로부터 액정셀을 꺼내었다. 이 액정셀의 일방의 측에 상기의 편광판 일체형 적층체를, 다른 일방의 측에 TAC / 편광자 / TAC 의 구조를 갖는 시판되는 편광판 (닛토 덴코 제조, 상품명 SEG1224) 을 각각 접착제를 통하여 부착하였다. 이 때, 각각의 편광자의 흡수축이 직교하도록 부착하였다. 이와 같이 하여, 액정 패널을 얻었다. 이 액정 패널에 대해 컬러 시프트를 측정하였다. x 값 및 y 값과 방위각의 관계를 도 10 에 나타낸다. 또한, 이 액정 패널의, (X, Y) 값, (Xi, Yi) 값, ΔXY 값, (u＇, v＇) 값, (u＇i, v＇i) 값, Δu＇v＇값을, 상기 표 1 에 나타낸다.
(평가)
도 5 와 도 8 을 비교하면 분명한 바와 같이, 실시예 1 의 액정 패널은, 극각에 대한 색변화의 경향이 방위각에 의하지 않고 거의 일정한 데에 비해, 비교예 1 의 액정 패널은, 극각에 대한 색변화의 경향이 방위각에 의해 크게 변화하고 있다. 이것으로부터, 실시예 1 의 액정 패널은 비교예 1 의 액정 패널에 비해, 관찰 방향에 의존한 색조의 변화가 현저하게 작은 것을 알 수 있다. 또한, 도 4, 도 6, 도 7, 도 9 및 도 10 으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예의 액정 패널은, 비교예의 액정 패널에 비해, 방위각에 대한 x 값의 커브와 y 값의 커브가 교차하는 정도가 현저하게 작다. 이것도 또한, 실시예의 액정 패널은 비교예의 액정 패널에 비해, 관찰 방향에 의존한 색조의 변화가 현저하게 작은 것을 나타내고 있다. 덧붙여, 표 1 로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1 의 액정 패널의 ΔXY 값 및 Δu＇v＇값은, 비교예 1 의 액정 패널의 ΔXY 값 및 Δu＇v＇값에 비해, 각각 실용상 유의하게 작다. 또, 실시예 2 의 액정 패널의 ΔXY 값 및 Δu＇v＇값은, 비교예 3 의 액정 패널의 ΔXY 값 및 Δu＇v＇값에 비해, 각각 실용상 유의하게 작다. 이들 결과로부터, 소정의 광학 보상층을 액정셀의 양측에 배치함으로써, 편측에 배치하는 경우에 비해 컬러 시프트가 현저하게 작아지는 것을 알 수 있다.
산업상이용가능성
본 발명의 액정 패널 및 액정 표시 장치는, 예를 들어, PC 모니터, 노트북 PC, 복사기 등의 OA 기기；휴대 전화, 시계, 디지털 카메라, 휴대 정보 단말 (PDA), 휴대 게임기 등의 휴대 기기；비디오 카메라, 액정 텔레비젼, 전자 렌지 등의 가정용 전기 기기；백 모니터, 카 내비게이션 시스템용 모니터, 카 오디오 등의 차재용 기기；상업 점포용 인포메이션용 모니터 등의 전시 기기；감시용 모니터 등의 경비 기기；간호용 모니터, 의료용 모니터 등의 간호·의료 기기에 바람직하게 사용된다.
Claims (7)
- 제 1 편광자와, 제 1 광학 보상층과, 액정셀과, 제 2 광학 보상층과, 제 2 편광자를 이 순서대로 갖고,상기 제 1 광학 보상층 및 상기 제 2 광학 보상층이, 각각, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드 및 폴리에스테르이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 폴리머를 함유하고, 또한, nx ＞ ny ＞ nz 의 굴절률 분포를 갖고,여기서, nx 는 광학 보상층의 지상축 방향의 굴절률이며, ny 는 광학 보상층의 진상축 방향의 굴절률이고, nz 는 광학 보상층의 두께 방향의 굴절률인, 액정 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 광학 보상층 및 상기 제 2 광학 보상층이, 각각, 0.5 ∼ 10㎛ 의 두께를 갖는, 액정 패널.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 제 1 광학 보상층 및 상기 제 2 광학 보상층이, 각각, 2 ≤ Nz ≤ 20 의 Nz 계수를 갖는, 액정 패널.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 광학 보상층과 상기 제 1 편광자 사이에 제 1 보호층을, 및, 상기 제 2 광학 보상층과 상기 제 2 편광자 사이에 제 2 보호층을 추가로 갖는, 액정 패널.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 1 보호층 및 상기 제 2 보호층이, 각각 셀룰로오스계 폴리머를 함유하고, 또한, 상기 제 1 보호층 및 상기 제 2 보호층의 적어도 일방의 두께 방향 위상차 Rth 가 30㎚ 이하이고,여기서, 두께 방향 위상차 Rth 는, 식：Rth = (nx - nz) × d 로 나타나고, nx 는 광학 보상층의 지상축 방향의 굴절률이고, nz 는 광학 보상층의 두께 방향의 굴절률이며, d 는 광학 보상층의 두께인, 액정 패널.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 액정셀이 VA 모드 또는 OCB 모드인, 액정 패널.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 패널을 포함하는, 액정 표시 장치.
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