KR101799133B1

KR101799133B1 - 액정 패널 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR101799133B1
Application number: KR1020137005901A
Authority: KR
Inventors: 노부유키 하이다; 유우스케 도야마; 다케하루 기타가와
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2017-11-17
Also published as: JP5473840B2; US9400406B2; TW201217864A; KR20130105824A; US20130169911A1; CN103097943A; CN103097943B; TWI521268B; WO2012033113A1; JP2012058429A

Abstract

휨이 제어된 액정 패널을 제공한다. 본 발명의 액정 패널은 액정 셀 (20) 과, 액정 셀 (20) 의 시인측에 배치된 제 1 편광막 (31) 과, 액정 셀 (20) 의 시인측과는 반대측에 배치된 제 2 편광막 (32) 을 갖는다. 제 1 편광막 (31) 의 두께 (d₁) 는 제 2 편광막 (32) 의 두께 (d₂) 보다 얇다.

Description

액정 패널 및 액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL PANEL AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 패널 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 액정 표시 장치로 대표되는 화상 표시 장치는 대화면화와 화상 표시 장치 전체의 박형화가 진행되고 있다. 액정 표시 장치는 그 화상 형성 방식에서 기인하여 액정 셀의 양측에서 편광막을 갖는 광학 적층체가 배치되어 있는데, 액정 표시 장치의 박형화에 수반하여, 이 광학 적층체에 대해 여러 가지 개발이 이루어지고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 그러나, 대화면화 및 박형화가 진행될수록 액정 패널에 휨이 발생되기 쉽다는 문제가 있다.

일본 공개특허공보 2009-109995호

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 주된 목적은 휨이 제어된 액정 패널을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 액정 패널은 액정 셀과, 그 액정 셀의 시인측에 배치된 제 1 편광막과, 그 액정 셀의 시인측과는 반대측에 배치된 제 2 편광막을 갖고, 그 제 1 편광막의 두께 (d₁) 가 그 제 2 편광막의 두께 (d₂) 보다 얇다.

바람직한 실시형태에 있어서는 상기 제 2 편광막의 두께와 상기 제 1 편광막의 두께의 차 (Δd = d₂ - d₁) 가 5 ㎛ 이상이다.

바람직한 실시형태에 있어서는 상기 제 1 편광막의 두께 (d₁) 가 10 ㎛ 이하이다.

바람직한 실시형태에 있어서는 상기 제 2 편광막의 두께 (d₂) 가 15 ㎛ 이상이다.

바람직한 실시형태에 있어서는 시인측으로 볼록한 휨을 갖는다.

바람직한 실시형태에 있어서는 휨량이 ＋0.5 ㎜ ∼ ＋3.0 ㎜ 이다.

바람직한 실시형태에 있어서는 상기 제 1 편광막의 단체 투과율이 42.0 ％ 이상이고, 편광도가 99.95 ％ 이상이다.

바람직한 실시형태에 있어서는 상기 제 1 편광막이 열가소성 수지 기재 상에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층체를 제조하고, 그 적층체를 붕산 수용액 중에서 수중 연신함으로써 얻어진다.

본 발명의 다른 국면에 의하면, 액정 표시 장치가 제공된다. 이 액정 표시 장치는 상기 액정 패널을 갖는다.

본 발명에 의하면, 두께가 상이한 편광막을 액정 셀의 양측에 배치함으로써, 액정 패널의 휨량을 제어할 수 있다. 구체적으로는 편광막은 가열 등에 의해 흡열·방열함으로써 팽창·수축을 일으키는 경향이 있다. 두께가 두꺼울수록 그 경향은 강하고, 두께가 얇을수록 치수 안정성이 우수할 수 있다. 따라서, 시인측에 배치되는 편광막의 두께를, 시인측과는 반대측에 배치되는 편광막의 두께보다 얇게 함으로써, 얻어지는 액정 패널은 시인측으로 볼록한 휨을 가질 수 있다. 그 결과, 예를 들어, 액정 표시 장치를 구성하는 백라이트 유닛과의 접촉을 방지하여, 액정 패널이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또, 본 발명의 액정 패널은 제조시부터 휨이 제어되어 있고, 그 휨량은 실질적으로 변화하지 않는다. 혹은 휨이 조금 변화하는 경우에도 시인측으로 볼록해지도록 휨 방향이 변화한다. 따라서, 액정 표시 장치를 구성하는 케이싱과의 위치 관계가 실질적으로 변화하지 않거나, 혹은 제조시부터 시인측으로 볼록한 휨을 상정하여 케이싱과의 위치 관계를 설계할 수 있다. 그 결과, 시간 경과적으로 케이싱과 접촉하여 표시 특성에 악영향을 미치는 것을 억제할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 액정 패널의 개략 단면도이다.
도 2 는, 바람직한 실시형태에 의한 적층체의 개략 단면도이다.
도 3 은, 본 발명에 사용되는 박형 편광막의 제조 방법의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 4 는, 휨량의 측정 방법을 설명하는 개략도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명하는데, 본 발명은 이들 실시형태에는 한정되지 않는다.

A. 액정 패널

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 액정 패널의 개략 단면도이다. 액정 패널 (100) 은 액정 셀 (20) 과, 액정 셀 (20) 의 시인측에 배치된 제 1 편광막 (31) 과, 액정 셀 (20) 의 시인측과는 반대측에 배치된 제 2 편광막 (32) 을 갖는다. 도시하지 않지만, 액정 패널 (100) 은 임의의 적절한 광학 부재를 추가로 가지고 있어도 된다. 광학 부재로는 예를 들어, 보호 필름, 위상차 필름 등을 들 수 있다. 실용적으로는, 제 1 편광막, 제 2 편광막은 각각 그 적어도 편측에 미리 보호 필름이 형성되어 (광학 적층체가 되어), 액정 셀의 양측에 배치된다.

액정 셀 (20) 의 시인측에 배치된 제 1 편광막 (31) 의 두께 (d₁) 는 액정 셀 (20) 의 시인측과는 반대측에 배치된 제 2 편광막 (32) 의 두께 (d₂) 보다 얇다. 이와 같은 관계를 가짐으로써, 액정 패널 (100) 은 시인측으로 볼록한 휨을 가질 수 있다. 그 결과, 이 액정 패널을 액정 표시 장치에 실장했을 때, 액정 표시 장치를 구성하는 백라이트 유닛과의 접촉을 방지하여, 액정 패널이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또, 액정 패널 (100) 은 제조시부터 휨이 제어되어 있고, 그 휨량은 실질적으로 변화하지 않는다. 혹은 휨이 조금 변화하는 경우에도, 시인측으로 볼록해지도록 휨 방향이 변화한다. 따라서, 액정 표시 장치를 구성하는 케이싱과의 위치 관계가 실질적으로 변화하지 않거나, 혹은 제조시부터 시인측으로 볼록한 휨을 상정하여 케이싱과의 위치 관계를 설계할 수 있다. 그 결과, 시간 경과적으로 케이싱과 접촉하여 표시 특성에 악영향을 미치는 것을 억제할 수 있다.

액정 패널의 휨량은 바람직하게는 ＋0.5 ㎜ ∼ ＋3.0 ㎜ 이다. 휨량은 후술하는 제 1 편광막 및 제 2 편광막의 두께를 조정함으로써 제어할 수 있다. 또한, 휨량은 휨이 발생한 방향과 반대측의 면의 장변 방향으로 실을 걸치고, 실과 액정 패널의 거리 (최장부) 를 측정함으로써 구할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 시인측으로 볼록한 휨을 ＋ 로 나타내고, 시인측과는 반대측에 볼록한 휨을 - 로 나타낸다.

A-1. 액정 셀

액정 셀 (20) 은 1 쌍의 기판 (21, 21') 과, 기판 (21, 21') 사이에 협지된 표시 매체로서의 액정층 (22) 을 갖는다. 일방의 기판 (컬러 필터 기판) 에는 컬러 필터 및 블랙 매트릭스 (모두 도시 생략) 가 형성되어 있다. 타방의 기판 (액티브 매트릭스 기판) 에는 액정의 전기 광학 특성을 제어하는 스위칭 소자 (대표적으로는 TFT) (도시 생략) 와, 이 스위칭 소자에 게이트 신호를 부여하는 주사선 (도시 생략) 및 소스 신호를 부여하는 신호선 (도시 생략) 과, 화소 전극 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 또한, 컬러 필터는 액티브 매트릭스 기판측에 형성해도 된다. 기판 (21, 21') 의 간격 (셀 갭) 은 스페이서 (도시 생략) 에 의해 제어되고 있다. 기판 (21, 21') 의 액정층 (22) 과 접하는 측에는, 예를 들어, 폴리이미드로 이루어지는 배향막 (도시 생략) 이 형성되어 있다.

상기 액정 셀의 구동 모드로는 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, ASM (Axially Symmetric Aligned Microcell) 모드, ECB (Electrically Controlled Birefringence) 모드 등을 들 수 있다.

A-2. 편광막

상기 서술한 바와 같이, 액정 셀의 시인측에 배치된 제 1 편광막의 두께 (d₁) 는 액정 셀의 시인측과는 반대측에 배치된 제 2 편광막의 두께 (d₂) 보다 얇다. 제 2 편광막의 두께와 제 1 편광막의 두께의 차 (Δd = d₂ - d₁) 는 바람직하게는 5 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이상이다. 한편, 두께의 차 (Δd) 는 바람직하게는 30 ㎛ 이하이다.

제 1 편광막의 두께는 바람직하게는 10 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 7 ㎛ 이하이다. 이와 같이, 두께가 매우 얇은 편광막은 치수 안정성에 매우 우수할 수 있다. 이와 같은 편광막을 가짐으로써, 액정 패널의 휨은 양호하게 제어될 수 있다. 한편, 제 1 편광막의 두께는 바람직하게는 2 ㎛ 이상이다.

제 2 편광막의 두께는 바람직하게는 15 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 18 ㎛ 이상이다. 한편, 제 2 편광막의 두께는 바람직하게는 30 ㎛ 이하이다.

제 1 편광막 및 제 2 편광막으로는 상기 두께의 관계를 만족하는 한, 임의의 적절한 편광막이 사용된다. 편광막은 대표적으로는 이색성 물질 (바람직하게는 요오드) 이 흡착 배향된 폴리비닐알코올계 수지막이다.

상기 폴리비닐알코올계 수지는 임의의 적절한 수지를 채용할 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올은 폴리아세트산비닐을 비누화함으로써 얻어진다. 에틸렌-비닐알코올 공중합체는 에틸렌-아세트산비닐 공중합체를 비누화함으로써 얻어진다. 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는 통상적으로 85 몰％ ∼ 100 몰％ 이고, 바람직하게는 95.0 몰％ ∼ 99.95 몰％, 더욱 바람직하게는 99.0 몰％ ∼ 99.93 몰％ 이다. 비누화도는 JIS K 6726-1994 에 준하여 구할 수 있다. 이와 같은 비누화도의 폴리비닐알코올계 수지를 사용함으로써 내구성이 우수한 편광막을 얻을 수 있다. 비누화도가 지나치게 높은 경우에는 겔화되어 버릴 우려가 있다.

폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 평균 중합도는 통상적으로 1000 ∼ 10000 이고, 바람직하게는 1200 ∼ 4500, 더욱 바람직하게는 1500 ∼ 4300 이다. 또한, 평균 중합도는 JIS K 6726 - 1994 에 준하여 구할 수 있다.

상기 편광막은 바람직하게는 파장 380 ㎚ ∼ 780 ㎚ 의 어느 파장에서 흡수 이색성을 나타낸다. 편광막의 단체 투과율은 바람직하게는 40.0 ％ 이상, 보다 바람직하게는 41.0 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 42.0 ％ 이상이다. 편광막의 편광도는 바람직하게는 99.8 ％ 이상, 보다 바람직하게는 99.9 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 99.95 ％ 이상이다.

상기 편광막의 제조 방법으로는 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 대표적으로는 편광막은 폴리비닐알코올계 수지막에 염색, 가교, 연신, 건조 등의 처리를 적절히 실시함으로써 제조된다.

두께가 얇고 (예를 들어, 10 ㎛ 이하), 또한 우수한 광학 특성 (예를 들어, 단체 투과율이 42.0 ％ 이상, 편광도가 99.95 ％ 이상) 을 만족할 수 있는 편광막은 상기 서술한 바와 같이, 상기 제 1 편광막으로서 바람직하게 사용된다. 이와 같은 편광막 (이하, 「박형 편광막」이라고 칭하는 경우가 있다) 은, 예를 들어 열가소성 수지 기재 상에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층체를 제조하고 (공정 A), 이 적층체를 붕산 수용액 중에서 수중 연신함으로써 (공정 B) 제조할 수 있다. 이하, 본 실시형태에 대해 설명한다.

(공정 A)

상기 공정 A 에서는 적층체를 제조한다. 도 2 는 바람직한 실시형태에 의한 적층체의 개략 단면도이다. 적층체 (10) 는 열가소성 수지 기재 (11) 와 폴리비닐알코올계 수지층 (12) 을 갖고, 열가소성 수지 기재 (11) 상에 폴리비닐알코올계 수지층 (12) 을 형성함으로써 제조된다. 폴리비닐알코올계 수지층 (12) 의 형성 방법은 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 바람직하게는 열가소성 수지 기재 (11) 상에, 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 도포액을 도포하고, 건조함으로써 폴리비닐알코올계 수지층 (12) 을 형성한다.

상기 열가소성 수지 기재의 구성 재료는 임의의 적절한 재료를 채용할 수 있다. 열가소성 수지 기재의 구성 재료로는 비정질의 (결정화되어 있지 않은) 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지가 바람직하게 사용된다. 그 중에서도, 비정성의 (결정화되기 힘든) 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지가 특히 바람직하게 사용된다. 비정성의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지의 구체예로는 디카르복실산으로서 이소프탈산을 추가로 함유하는 공중합체나, 글리콜로서 시클로헥산디메탄올을 추가로 함유하는 공중합체를 들 수 있다.

상기 열가소성 수지 기재는 후술하는 공정 B 에 있어서 물을 흡수하고, 물이 가소제적인 기능을 하여 가소화할 수 있다. 그 결과, 수중 연신시에 연신 응력을 대폭 저하시킬 수 있어 고배율로 연신하는 것이 가능해져, 공중 연신시보다 열가소성 수지 기재의 연신성이 우수할 수 있다. 그 결과, 우수한 광학 특성 (예를 들어, 편광도) 을 갖는 박형 편광막을 제조할 수 있다. 일 실시형태에 있어서는 열가소성 수지 기재는 바람직하게는 그 흡수율이 0.2 ％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.3 ％ 이상이다. 한편, 열가소성 수지 기재의 흡수율은 바람직하게는 3.0 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 1.0 ％ 이하이다. 이와 같은 열가소성 수지 기재를 사용함으로써, 제조시에 열가소성 수지 기재의 치수 안정성이 현저하게 저하되어, 얻어지는 박형 편광막의 외관이 악화되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또, 수중 연신시에 기재가 파단되거나 열가소성 수지 기재로부터 폴리비닐알코올계 수지층이 박리되거나 하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 열가소성 수지 기재의 흡수율은 예를 들어, 구성 재료에 변성기를 도입함으로써 조정할 수 있다. 흡수율은 JIS K 7209 에 준하여 구할 수 있는 값이다.

열가소성 수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg) 는 바람직하게는 170 ℃ 이하이다. 이와 같은 열가소성 수지 기재를 사용함으로써, 폴리비닐알코올계 수지층의 결정화를 억제하면서, 적층체의 연신성을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 물에 의한 열가소성 수지 기재의 가소화와 수중 연신을 양호하게 실시하는 것을 고려하면, 120 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 일 실시형태에 있어서는 열가소성 수지 기재의 유리 전이 온도는 바람직하게는 60 ℃ 이상이다. 이와 같은 열가소성 수지 기재를 사용함으로써, 상기 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 도포액을 도포·건조시킬 때에, 열가소성 수지 기재가 변형 (예를 들어, 요철이나 느슨하게 처짐, 주름 등의 발생) 하는 등의 문제를 방지하여, 양호하게 적층체를 제조할 수 있다. 또, 폴리비닐알코올계 수지층의 연신을, 바람직한 온도 (예를 들어, 60 ℃ 정도) 에서 양호하게 실시할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서는 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 도포액을 도포·건조시킬 때에, 열가소성 수지 기재가 변형되지 않으면 60 ℃ 보다 낮은 유리 전이 온도여도 된다. 또한, 열가소성 수지 기재의 유리 전이 온도는 예를 들어, 구성 재료에 변성기를 도입하는 결정화 재료를 사용하여 가열함으로써 조정할 수 있다. 유리 전이 온도 (Tg) 는 JIS K 7121 에 준하여 구해지는 값이다.

열가소성 수지 기재의 연신 전의 두께는 바람직하게는 20 ㎛ ∼ 300 ㎛, 보다 바람직하게는 50 ㎛ ∼ 200 ㎛ 이다. 20 ㎛ 미만이면, 폴리비닐알코올계 수지층의 형성이 곤란해질 우려가 있다. 300 ㎛ 를 초과하면, 공정 B 에 있어서, 열가소성 수지 기재가 물을 흡수하는 데에 장시간을 필요로 함과 함께, 연신에 과대한 부하를 필요로 할 우려가 있다.

상기 도포액은 대표적으로는 상기 폴리비닐알코올계 수지를 용매에 용해시킨 용액이다. 용매로는 예를 들어, 물, 디메틸술폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드N-메틸피롤리돈, 각종 글리콜류, 트리메틸올프로판 등의 다가 알코올류, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 등의 아민류를 들 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 바람직하게는 물이다. 용액의 폴리비닐알코올계 수지 농도는 용매 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 3 중량부 ∼ 20 중량부이다. 이와 같은 수지 농도이면, 열가소성 수지 기재에 밀착된 균일한 도포막을 형성할 수 있다.

도포액에 첨가제를 배합해도 된다. 첨가제로는 예를 들어, 가소제, 계면 활성제 등을 들 수 있다. 가소제로는 예를 들어, 에틸렌글리콜이나 글리세린 등의 다가 알코올을 들 수 있다. 계면 활성제로는 예를 들어, 비이온 계면 활성제를 들 수 있다. 이들은 얻어지는 폴리비닐알코올계 수지층의 균일성이나 염색성, 연신성을 더욱 향상시킬 목적으로 사용될 수 있다.

도포액의 도포 방법으로는 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 롤 코트법, 스핀 코트법, 와이어 바 코트법, 딥 코트법, 다이 코트법, 커튼 코트법, 스프레이 코트법, 나이프 코트법 (콤마 코트법 등) 등을 들 수 있다.

상기 도포액의 도포·건조 온도는 바람직하게는 50 ℃ 이상이다.

폴리비닐알코올계 수지층의 연신 전의 두께는 바람직하게는 3 ㎛ ∼ 20 ㎛ 이다.

폴리비닐알코올계 수지층을 형성하기 전에, 열가소성 수지 기재에 표면 처리 (예를 들어, 코로나 처리 등) 를 실시해도 되고, 열가소성 수지 기재 상에 접착 용이층을 형성해도 된다. 이와 같은 처리를 실시함으로써, 열가소성 수지 기재와 폴리비닐알코올계 수지층의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

(공정 B)

상기 공정 B 에서는 상기 적층체를 수중 연신 (붕산 수중 연신) 한다. 수중 연신에 의하면, 상기 열가소성 수지 기재나 폴리비닐알코올계 수지층의 유리 전이 온도 (대표적으로는 80 ℃ 정도) 보다 낮은 온도에서 연신할 수 있어, 폴리비닐알코올계 수지층을 그 결정화를 억제하면서 고배율로 연신할 수 있다. 그 결과, 우수한 광학 특성 (예를 들어, 편광도) 을 갖는 박형 편광막을 제조할 수 있다.

적층체의 연신 방법은 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 구체적으로는 고정단 연신이어도 되고, 자유단 연신 (예를 들어, 주속 (周速) 이 상이한 롤 사이에 적층체를 통해 1 축 연신하는 방법) 이어도 된다. 적층체의 연신은 1 단계로 실시해도 되고, 다단계로 실시해도 된다. 다단계로 실시하는 경우, 후술하는 적층체의 연신 배율 (최대 연신 배율) 은 각 단계의 연신 배율의 곱이다.

수중 연신은 바람직하게는 붕산 수용액 중에 적층체를 침지시켜 실시한다 (붕산 수중 연신). 연신욕으로서 붕산 수용액을 사용함으로써, 폴리비닐알코올계 수지층에, 연신시에 가해지는 장력에 견디는 강성과, 물에 용해되지 않는 내수성을 부여할 수 있다. 구체적으로는 붕산은 수용액 중에서 테트라하이드록시붕산 아니온을 생성하여 폴리비닐알코올계 수지와 수소 결합에 의해 가교될 수 있다. 그 결과, 폴리비닐알코올계 수지층에 강성과 내수성을 부여하여 양호하게 연신할 수 있어, 우수한 광학 특성 (예를 들어, 편광도) 을 갖는 박형 편광막을 제조할 수 있다.

상기 붕산 수용액은 바람직하게는 용매인 물에 붕산 및/또는 붕산염을 용해시킴으로써 얻어진다. 붕산 농도는 물 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 1 중량부 ∼ 10 중량부이다. 붕산 농도를 1 중량부 이상으로 함으로써 폴리비닐알코올계 수지층의 용해를 효과적으로 억제할 수 있고, 보다 고특성의 박형 편광막을 제조할 수 있다. 또한, 붕산 또는 붕산염 이외에 붕사 등의 붕소 화합물, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 용매에 용해시켜 얻어진 수용액도 사용할 수 있다.

후술하는 염색 공정에 의해, 미리 폴리비닐알코올계 수지층에 이색성 물질 (대표적으로는 요오드) 이 흡착되어 있는 경우, 바람직하게는 상기 연신욕 (붕산 수용액) 에 요오드화물을 배합한다. 요오드화물을 배합함으로써 폴리비닐알코올계 수지층에 흡착시킨 요오드의 용출을 억제할 수 있다. 요오드화물로는 예를 들어, 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 바람직하게는 요오드화칼륨이다. 요오드화물의 농도는 물 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.05 중량부 ∼ 15 중량부, 보다 바람직하게는 0.5 중량부 ∼ 8 중량부이다.

공정 B 에 있어서의 연신 온도 (연신욕의 액온) 는 바람직하게는 40 ℃ ∼ 85 ℃, 보다 바람직하게는 50 ℃ ∼ 85 ℃ 이다. 이와 같은 온도이면, 폴리비닐알코올계 수지층의 용해를 억제하면서 고배율로 연신할 수 있다. 구체적으로는 상기 서술한 바와 같이, 열가소성 수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg) 는 폴리비닐알코올계 수지층 형성과의 관계에서, 바람직하게는 60 ℃ 이상이다. 이 경우, 연신 온도가 40 ℃ 를 하회하면, 물에 의한 열가소성 수지 기재의 가소화를 고려하더라도 양호하게 연신할 수 없을 우려가 있다. 한편, 연신욕의 온도가 고온이 될수록 폴리비닐알코올계 수지층의 용해성이 높아져, 우수한 광학 특성이 얻어지지 않을 우려가 있다. 적층체의 연신욕에 대한 침지 시간은 바람직하게는 15 초 ∼ 5 분이다.

수중 연신 (붕산 수중 연신) 을 채용함으로써, 고배율로 연신할 수 있고, 우수한 광학 특성 (예를 들어, 편광도) 을 갖는 박형 편광막을 제조할 수 있다. 구체적으로는 최대 연신 배율은 적층체의 원 길이에 대하여, 바람직하게는 5.0 배 이상이다. 본 명세서에 있어서 「최대 연신 배율」이란, 적층체가 파단되기 직전의 연신 배율을 말하고, 별도로 적층체가 파단되는 연신 배율을 확인하여, 그 값보다 0.2 낮은 값을 말한다. 또, 상기 열가소성 수지 기재를 사용한 적층체의 연신은, 수중에서의 최대 연신 배율이 공중에서의 최대 연신 배율보다 높아질 수 있다.

(그 밖의 공정)

본 실시형태에 있어서도, 상기 서술한 바와 같이, 상기 공정 A 및 공정 B 이외에 그 밖의 공정을 포함할 수 있다. 그 밖의 공정으로는 예를 들어, 불용화 공정, 염색 공정, 가교 공정, 연신 공정 (상기 공정 B 와는 상이), 세정 공정, 건조 (수분율의 조절) 공정 등을 들 수 있다. 그 밖의 공정은 임의의 적절한 타이밍으로 실시할 수 있다.

상기 염색 공정은 대표적으로는 폴리비닐알코올계 수지층을 이색성 물질로 염색하는 공정이다. 바람직하게는 폴리비닐알코올계 수지층에 이색성 물질을 흡착시킴으로써 실시한다. 당해 흡착 방법으로는 예를 들어, 이색성 물질을 포함하는 염색액에 폴리비닐알코올계 수지층 (적층체) 을 침지시키는 방법, 폴리비닐알코올계 수지층에 당해 염색액을 도공하는 방법, 당해 염색액을 폴리비닐알코올계 수지층에 분무하는 방법 등을 들 수 있다. 바람직하게는 이색성 물질을 포함하는 염색액에 적층체를 침지시키는 방법이다. 이색성 물질이 양호하게 흡착될 수 있기 때문이다.

상기 이색성 물질로는 예를 들어, 요오드, 이색성 염료를 들 수 있다. 바람직하게는 요오드이다. 이색성 물질로서 요오드를 사용하는 경우, 상기 염색액은 요오드 수용액이다. 요오드의 배합량은 물 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1 중량부 ∼ 0.5 중량부이다. 요오드의 물에 대한 용해도를 높이기 위해서, 요오드 수용액에 요오드화물을 배합하는 것이 바람직하다. 요오드화물의 구체예는 상기 서술한 바와 같다. 요오드화물의 배합량은 물 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.02 중량부 ∼ 20 중량부, 보다 바람직하게는 0.1 중량부 ∼ 10 중량부이다. 염색액의 염색시의 액온은 폴리비닐알코올계 수지의 용해를 억제하기 위해서, 바람직하게는 20 ℃ ∼ 50 ℃ 이다. 염색액에 폴리비닐알코올계 수지층을 침지시키는 경우, 침지 시간은 폴리비닐알코올계 수지층의 투과율을 확보하기 위해서, 바람직하게는 5 초 ∼ 5 분이다.

바람직하게는 염색 공정은 상기 공정 B 전에 실시한다.

상기 불용화 공정은 대표적으로는 붕산 수용액에 폴리비닐알코올계 수지층을 침지시킴으로써 실시한다. 불용화 처리를 실시함으로써, 폴리비닐알코올계 수지층에 내수성을 부여할 수 있다. 당해 붕산 수용액의 농도는 물 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 1 중량부 ∼ 4 중량부이다. 불용화욕 (붕산 수용액) 의 액온은 바람직하게는 20 ℃ ∼ 40 ℃ 이다. 바람직하게는 불용화 공정은 적층체 제조 후, 염색 공정이나 상기 공정 B 전에 실시한다.

상기 가교 공정은 대표적으로는 붕산 수용액에 폴리비닐알코올계 수지층을 침지시킴으로써 실시한다. 가교 처리를 실시함으로써, 폴리비닐알코올계 수지층에 내수성을 부여할 수 있다. 당해 붕산 수용액의 농도는 물 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 1 중량부 ∼ 4 중량부이다. 또, 상기 염색 공정 후에 가교 공정을 실시하는 경우, 추가로 요오드화물을 배합하는 것이 바람직하다. 요오드화물을 배합함으로써, 폴리비닐알코올계 수지층에 흡착시킨 요오드의 용출을 억제할 수 있다. 요오드화물의 배합량은 물 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 1 중량부 ∼ 5 중량부이다. 요오드화물의 구체예는 상기 서술한 바와 같다. 가교욕 (붕산 수용액) 의 액온은 바람직하게는 20 ℃ ∼ 50 ℃ 이다. 바람직하게는 가교 공정은 상기 공정 B 전에 실시한다. 바람직한 실시형태에 있어서는 염색 공정, 가교 공정 및 공정 B 를 이 순서로 실시한다.

상기 세정 공정은 대표적으로는 요오드화칼륨 수용액에 폴리비닐알코올계 수지층을 침지시킴으로써 실시한다. 상기 건조 공정에 있어서의 건조 온도는 바람직하게는 30 ℃ ∼ 100 ℃ 이다.

도 3 은 본 발명에 사용되는 박형 편광막의 제조 방법의 일례를 나타내는 개략도이다. 적층체 (10) 를 조출부 (100) 로부터 조출하여, 롤 (111 및 112) 에 의해 붕산 수용액의 욕 (110) 중에 침지시킨 후 (불용화 공정), 롤 (121 및 122) 에 의해 이색성 물질 (요오드) 및 요오드화칼륨의 수용액의 욕 (120) 중에 침지시킨다 (염색 공정). 이어서, 롤 (131 및 132) 에 의해 붕산 및 요오드화칼륨의 수용액의 욕 (130) 중에 침지시킨다 (가교 공정). 그 후, 적층체 (10) 를 붕산 수용액의 욕 (140) 중에 침지시키면서, 속비 (速比) 가 상이한 롤 (141 및 142) 에 의해 종 방향 (길이 방향) 으로 장력을 부여하여 연신한다 (공정 B). 연신 처리한 적층체 (10) 를 롤 (151 및 152) 에 의해 요오드화칼륨 수용액의 욕 (150) 중에 침지시키고 (세정 공정), 건조 공정에 제공한다 (도시 생략). 그 후, 적층체를 권취부 (160) 로 권취한다.

A-3. 보호 필름

상기 보호 필름으로는 편광막의 보호 필름으로서 사용할 수 있는 임의의 적절한 필름이 채용될 수 있다. 이와 같은 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예로는 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 셀룰로오스계 수지나, 폴리에스테르계, 폴리비닐알코올계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리스티렌계, 폴리노르보르넨계, 폴리올레핀계, 아크릴계, 아세테이트계 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 또, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열 경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 그 밖에도, 예를 들어, 실록산계 폴리머 등의 유리질계 폴리머도 들 수 있다. 또, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (WO01/37007) 에 기재된 폴리머 필름도 사용할 수 있다. 이 필름의 재료로는 예를 들어, 측사슬에 치환 또는 비치환의 이미드기를 갖는 열가소성 수지와 측사슬에 치환 또는 비치환의 페닐기 그리고 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있고, 예를 들어 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 갖는 수지 조성물을 들 수 있다. 상기 폴리머 필름은 예를 들어, 상기 수지 조성물의 압출 성형물일 수 있다. TAC, 폴리이미드계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 유리질계 폴리머가 바람직하고, TAC 가 더욱 바람직하다.

보호 필름의 두께는 바람직하게는 20 ㎛ ∼ 100 ㎛ 이다.

또한, 상기 박형 편광막의 제조 방법을 채용하는 경우, 얻어진 박형 편광막을 상기 열가소성 수지 기재와 일체가 된 상태에서 사용해도 된다. 이 경우, 상기 열가소성 수지 기재는 보호 필름으로서 기능할 수 있다.

A-4. 기타

본 발명의 액정 패널은 액정 셀의 시인측에 상기 제 1 편광막을 적층하고, 액정 셀의 시인측과는 반대측에 상기 제 2 편광막을 적층함으로써 제조된다. 각 층 (부재) 의 적층 방법은 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 구체적으로는 임의의 적절한 점착제층 또는 접착제층을 개재하여 적층한다.

B. 액정 표시 장치

본 발명의 액정 표시 장치는 상기 액정 패널을 갖는다. 대표적으로는 액정 표시 장치는 백라이트 유닛을 갖는다. 이 경우, 상기 액정 패널은 그 제 1 편광막이 시인측으로, 제 2 편광막이 백라이트측으로 되도록 배치된다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 특성의 측정 방법은 이하와 같다.

1. 두께

디지털 마이크로미터 (안리츠사 제조, 제품명 「KC-351C」) 를 사용하여 측정하였다.

2. 열가소성 수지 기재의 흡수율

JIS K 7209 에 준하여 측정하였다.

3. 열가소성 수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg)

JIS K 7121 에 준하여 측정하였다.

4. 편광도

자외 가시 분광 광도계 (닛폰 분광사 제조, 제품명 「V7100」) 를 사용하여, 편광막의 단체 투과율 (Ts), 평행 투과율 (Tp) 및 직교 투과율 (Tc) 을 측정하고, 편광도 (P) 를 다음 식에 의해 구하였다. 또한, Ts, Tp 및 Tc 는 JIS Z 8701 의 2 도 시야 (C 광원) 에 의해 측정하고, 시감도 보정을 실시한 Y 값이다.

편광도 (P) (％) = {(Tp - Tc)/(Tp ＋ Tc)}^1/2 × 100

[실시예 1］

(제 1 편광막의 제조)

열가소성 수지 기재로서 흡수율 0.60 ％, Tg 80 ℃ 의 비정질 폴리에틸렌테레프탈레이트 (A-PET) 필름 (미츠비시 수지사 제조, 상품명 「노바클리어」, 두께：100 ㎛) 을 사용하였다.

열가소성 수지 기재기의 편면에 중합도 2600, 비누화도 99.9 ％ 의 폴리비닐알코올 (PVA) 수지 (닛폰 합성 화학 공업사 제조, 상품명 「고세놀 (등록 상표) NH-26」) 의 수용액을 60 ℃ 에서 도포 및 건조시켜, 두께 12 ㎛ 의 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하였다. 이와 같이 하여 적층체를 제조하였다.

얻어진 적층체를 액온 30 ℃ 의 가교욕 (물 100 중량부에 대하여, 붕산을 4 중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액) 에 30 초간 침지시켰다 (불용화 공정).

이어서, 액온 30 ℃ 의 염색욕 (물 100 중량부에 대하여, 요오드를 0.2 중량부 배합하고, 요오드화칼륨을 2 중량부 배합하여 얻어진 요오드 수용액) 에 60 초간 침지시켰다 (염색 공정).

이어서, 액온 30 ℃ 의 가교욕 (물 100 중량부에 대하여, 요오드화칼륨을 3 중량부 배합하고, 붕산을 3 중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액) 에 30 초간 침지시켰다 (가교 공정).

그 후, 적층체를 액온 60 ℃ 의 붕산 수용액 (물 100 중량부에 대하여, 붕산을 4 중량부 배합하고, 요오드화칼륨을 5 중량부 배합하여 얻어진 수용액) 에 침지시키면서, 주속이 상이한 롤 사이에서 종 방향 (길이 방향) 으로 1 축 연신을 실시하였다 (연신 공정). 붕산 수용액에 대한 침지 시간은 120 초이고, 연신 배율을 5.0 배로 하였다.

그 후, 적층체를 세정욕 (물 100 중량에 대하여, 요오드화칼륨을 3 중량부 배합하여 얻어진 수용액) 에 침지시킨 후, 60 ℃ 의 온풍으로 건조시켰다 (세정·건조 공정).

이와 같이 하여, 열가소성 수지 기재 상에 두께 5 ㎛ 편광막이 형성된 적층체를 얻었다. 얻어진 편광막의 단체 투과율 (Ts) 은 42.2 ％ 이고, 편광도 (P) 는 99.96 ％ 였다.

(광학 적층체 1 의 제조)

얻어진 적층체의 편광막측에 접착제를 도포하여 두께 80 ㎛ 의 트리아세틸셀룰로오스 필름 (TAC 필름) 을 접합하였다. 이어서, 열가소성 수지 기재를 박리하고, 그 면에 접착제를 도포하여 두께 80 ㎛ 의 TAC 필름을 접합하였다. 그 후, 일방의 TAC 필름 표면에 점착제층을 형성하고, TAC 필름/편광막 (두께 5 ㎛)/TAC 필름/점착제층의 구성을 갖는 광학 적층체 1 을 제조하였다.

(제 2 편광막의 제조)

두께 75 ㎛ 의 폴리비닐알코올 필름을 28 ℃ 온수 중에 60 초간 침지하여 팽윤시켰다. 다음으로, 요오드 및 요오드화칼륨 (중량비 1：10) 을 포함하는 수용액에 침지하고, 3.3 배까지 연신하면서, 소정의 단체 투과율이 되도록 염색하였다. 그 후, 3 중량％ 의 붕산 및 2 중량％ 의 요오드화칼륨을 포함하는 수용액 중에 10 초간 침지하고, 60 ℃ 의 4 중량％ 의 붕산 및 3 중량％ 의 요오드화칼륨을 포함하는 수용액 중에서 연신 배율이 합계 6.0 배가 되도록 연신하였다. 그 후, 얻어진 연신 필름을 5 중량％ 의 요오드화칼륨을 포함하는 수용액에 10 초간 침지하고, 40 ℃ 의 오븐에서 3 분간 건조시켜, 두께 25 ㎛ 의 편광막을 얻었다.

(광학 적층체 2 의 제조)

얻어진 편광막의 양측 각각에 접착제를 도포하고 두께 80 ㎛ 의 TAC 필름을 접합하였다. 그 후, 일방의 TAC 필름 표면에 점착제층을 형성하고, TAC 필름/편광막 (두께 25 ㎛)/TAC 필름/점착제층의 구성을 갖는 광학 적층체 2 를 제조하였다.

(액정 패널의 제조)

액정 패널 (IPS 알파 테크놀러지 사 제조, 37" 패널) 의 시인측과는 반대측의 광학 적층체를 제거하고, 액정 셀에 광학 적층체 2 를 실장하였다. 다음으로, 시인측의 광학 적층체를 제거하고, 액정 셀에 광학 적층체 1 을 실장하였다. 여기서, 광학 적층체 1 의 편광막의 흡수축과 광학 적층체 2 의 편광막의 흡수축이 서로 실질적으로 직교하도록 실장하였다. 이와 같이 하여 액정 패널을 제조하였다.

(비교예 1)

액정 셀의 양측 각각에, 광학 적층체 2 를 배치시킨 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 패널을 제조하였다.

(비교예 2)

액정 셀의 시인측에 광학 적층체 2 를 배치하고, 시인측과는 반대측에 광학 적층체 1 을 배치시킨 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 패널을 제조하였다.

얻어진 액정 패널을 80 ℃ 로 유지된 항온조에 50 시간 투입하였다. 항온조로부터 꺼내 24 시간 후에 액정 패널의 휨량을 측정하였다. 휨량은 도 4 에 나타내는 바와 같이, 휨이 발생한 방향과 반대측의 면의 장변 방향으로 실을 걸치고, 실과 액정 패널의 거리 (최장부) 를 측정함으로써 구하였다. 측정 결과를, 항온조에 투입하기 전의 휨량과 함께 표 1 에 나타낸다. 또한, 시인측으로 볼록한 휨을 ＋ 로 나타내고, 시인측과는 반대측으로 볼록한 휨을 - 로 나타낸다.

	편광막의 두께		휨량
	시인측	백라이트측	투입전	투입후
실시예 1	5 ㎛	25 ㎛	-0.1 mm	+1.2 mm
비교예 1	25 ㎛	25 ㎛	0 mm	-0.4 mm
비교예 2	25 ㎛	5 ㎛	0 mm	-1.5 mm

실시예 1 에서는 액정 패널의 시인측으로 볼록한 휨이 발생하였다.

산업상 이용가능성

본 발명의 액정 패널은 액정 텔레비전, 액정 디스플레이 등의 대형의 액정 패널에 바람직하게 사용된다.

20 액정 셀
31 제 1 편광막
32 제 2 편광막
100 액정 패널

Claims

액정 셀과,
상기 액정 셀의 시인측에 배치된 제 1 편광막과,
상기 액정 셀의 시인측과는 반대측에 배치된 제 2 편광막을 갖고,
상기 제 1 편광막의 두께 (d₁) 가 상기 제 2 편광막의 두께 (d₂) 보다 얇고,
상기 제 2 편광막의 두께 (d₂) 가 30μm 이하이고,
시인측으로 볼록한 휨을 가지며,
상기 휨 량이 +0.5mm ~ +3.0 mm 인, 액정 패널.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 편광막의 두께와 상기 제 1 편광막의 두께의 차 (Δd = d₂ - d₁) 가 5 ㎛ 이상인, 액정 패널.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 편광막의 두께 (d₁) 가 10 ㎛ 이하인, 액정 패널.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 편광막의 두께 (d₂) 가 15 ㎛ 이상인, 액정 패널.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 편광막의 단체 투과율이 42.0 ％ 이상이고, 편광도가 99.95 ％ 이상인, 액정 패널.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 편광막이, 열가소성 수지 기재 상에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층체를 제조하고, 상기 적층체를 붕산 수용액 중에서 수중 연신함으로써 얻어진, 액정 패널.
제 1 항 내지 제 4 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 패널을 갖는, 액정 표시 장치.