JP6777286B2 - 偏光子 - Google Patents

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Description

関連出願との相互引用
本出願は、２０１５年０１月３０日に出願された大韓民国特許出願第１０−２０１５−００１５４７７号並びに２０１６年０２月０１日に出願された大韓民国特許出願第１０−２０１６−００１２１７２号及び大韓民国特許出願第１０−２０１６−００１２１７０号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として組み入れるものとする。
技術分野
本発明は、偏光子または偏光板に関する。
ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、液晶の配列によって光の透過率が変わることを利用したディスプレイ装置であって、液晶に印加された電圧によってバックライトから放出された光の透過を制御してカラーフィルターを通過させて希望する色と映像を表示し得る。
通常、ＬＣＤは、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が形成された下部基板とカラーフィルターが形成された上部基板との間に液晶を位置させて、ＴＦＴに電気的信号を伝達して液晶を制御するディスプレイであって、光の透過の制御のために偏光板が使われる。
本発明は、偏光板を提供する。
本発明は、偏光子を含む偏光板に関する。本明細書で用語「偏光子」と「偏光板」は、異なる意味を有する。用語「偏光子」は、例えば、ＰＶＡ（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ））系フィルムのように偏光機能を示す機能性素子を意味し、「偏光板」は、前記偏光子と共に他の要素を含む素子を意味する。前記で偏光子と共に含まれる他の要素としては、偏光子の保護フィルム、光学位相差フィルム、接着剤層、粘着剤層または低反射（Ｌｏｗ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）層などが例示できるが、これに制限されるものではない。
本発明の偏光子は、高反射液晶パネル用偏光子であり得る。本発明で用語「高反射液晶パネル」は、反射率が１２％以上、１４％以上、１６％以上または１８％以上である液晶パネルを意味し得る。前記で反射率は、約５５０ｎｍの波長の光に対する反射率であり、また、上部基板側で測定した反射率である。高反射液晶パネルの前記反射率は、例えば、３０％以下、２８％以下、２６％以下、２４％以下、２２％以下または２０％以下であり得る。
本発明で用語「上部基板」は、２枚の基板の間に介在された液晶を含む液晶パネルの構造において、前記２枚の基板のうち前記液晶パネルが表示する映像を観察する観察者により近い基板を意味する。
一般的な液晶パネルは、上部基板と下部基板との間に介在された液晶を含む。前記で下部基板には電気的信号を印加することができるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が存在し、上部基板にはカラーフィルターが存在し、前記カラーフィルターは、いわゆるＢＭ（Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）を含む。一般的な液晶パネルは、前記のように上部基板に光を遮断するかまたは吸収するＢＭを含むカラーフィルターが上部基板に存在するため、通常反射率が約１０％前後（５５０ｎｍ波長基準）で示される。
高反射液晶パネルは、前記のような既存構造と比較して、例えば、ＢＭを含まない構造、カラーフィルターとＢＭが上部基板に存在せずに下部基板に存在する構造、ＢＭを含まないカラーフィルターが下部基板に存在する構造などを有し得る。一つの例示で、前記高反射液晶パネルは、カラーフィルターとＴＦＴが下部基板に一緒に配置されたパネルであってもよく、このような場合に前記カラーフィルターは、前記ＢＭを含むか含まなくてもよい。高反射液晶パネルの前記のように上昇された反射率は、ディスプレイ装置の色感、特に暗（ｂｌａｃｋ）状態の色感に影響を及ぼし得る。前記で用語「暗状態」は、液晶パネルが光源からの光を遮断するように調整された状態であって、例えば、通常遮断モード（Ｎｏｒｍａｌｌｙ Ｂｌａｃｋ ｍｏｄｅ）での電圧ｏｆｆ状態または通常透過モード（Ｎｏｒｍａｌｌｙ Ｗｈｉｔｅ Ｍｏｄｅ）での電圧ｏｎ状態を意味し得る。また、高反射液晶パネルのうちＢＭを含まないパネルの場合、暗状態で開口率増加などによる一層大きい光の漏洩が誘発されることがあり、このような光の漏洩は、前記暗状態での色感を大略赤色ないしは黄色に近くする。本発明の偏光子または偏光板は、後述する光学的特性を有し、このような光学的特性は、前記のような高反射液晶パネルから発生する問題点を解決しながら、その長所を極大化させることができる。
これによって、本発明の偏光子が適用される高反射液晶パネルは、ＢＭを含まない液晶パネルまたは上部基板にカラーフィルターが存在せずに下部基板にＴＦＴとともに存在する液晶パネルであり得る。前記ＢＭを含まない液晶パネルは、カラーフィルターを含むか含まなくてもよく、カラーフィルターを含む場合に、このカラーフィルターは上部基板ではない下部基板に存在し得る。また、前記カラーフィルターとＴＦＴが同時に下部基板に存在する構造においてカラーフィルターは、ＢＭを含むかあるいは含まなくてもよい。このような構造の液晶パネル、例えば、カラーフィルターが下部基板に存在する液晶パネルは、曲面構造など多様な構造の具現に有利であり、ＢＭが存在しない場合には、輝度側面で有利であり得る。
このような偏光子は、前記液晶パネルの上部偏光子であり得る。本発明で用語「上部」は、ディスプレイ装置が画像を具現しているとき、前記ディスプレイ装置から前記画像を観察する観察者に向かう方向を意味し、用語「下部」は、前記の反対方向を意味し得る。前記上部偏光子は、他の用語で視認側偏光子とも呼称され得る。また、本発明で用語「下部偏光子」は、背面側偏光子または光源側偏光子とも呼称され得る。
本発明の偏光子または偏光板は、光学的に調節された特性を有し得る。例えば、前記偏光子または偏光板は、ＣＩＥ（ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＣＯＭＭＩＳＳＩＯＮ ＯＮ ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ）Ｌａｂ色空間で一定範囲の座標を示し得る。一つの例示で、前記偏光子または偏光板は、下記記述する条件１〜条件４のうち少なくとも一つの条件を満足し得る。すなわち、本発明では、偏光子が単独で下記条件１〜条件４のうちいずれか一つの条件を満足するか、あるいは前記偏光子を含む偏光板が下記条件１〜条件４のうちいずれか一つを満足し得る。下記記述する条件１〜条件４は、いずれか一つの条件が他の条件に優先することはない。また、偏光子または偏光板が下記記述する条件の中から選択された２個以上を同時に満足する場合に偏光子または偏光板の性能は一層向上され得る。
ＣＩＥ Ｌａｂ色空間は、人間視覚の拮抗理論に基づいてＣＩＥ ＸＹＺ色空間を非線形変換した色空間である。このような色空間でＬ値は明るさを示し、Ｌ値が０であると、黒色、Ｌ値が１００であると、白色を示す。また、ａ値が負数であると、緑色にかたよった色になり、正数であると、赤色または紫色側にかたよった色になる。また、ｂ値が負数であると、青色にかたよった色になり、ｂ値が正数であると、黄色にかたよった色になる。
条件１として、前記偏光子または偏光板は、ＣＩＥ Ｌａｂ色空間で−ａ値が、例えば、約２以下、２未満、１．９５以下、１．９以下、１．９未満、１．８５以下、１．８以下、１．８未満、１．７５以下、１．７以下、１．７未満、１．６５以下、１．６以下、１．６未満、１．５５以下、１．５以下または１．５未満であり得る。前記−ａ値は、約０．７以上、０．７５以上、０．８以上、０．８５以上、約０．９以上、０．９５以上、１．０以上、約１．１以上、約１．３以上または約１．４以上であり得る。
条件２として、前記偏光子または偏光板は、ＣＩＥ Ｌａｂ色空間でｂ値が、約４以下、約３．５以下、約３．５未満、約３以下、約３未満、約２．５以下または約２．５未満程度であり得る。前記ｂ値は、約１．５以上、約１．５超過、約２以上または約２．５超過であり得る。
条件３として、前記偏光子または偏光板は、前記−ａ値と前記ｂ値の割合（−ｂ／ａ、以下、Ｃインデックスと称する）が、約２．５以下または約２．５未満であり得る。前記Ｃインデックスは、約１以上、約１超過、約１．２５以上、約１．２５超過、約１．５以上または約１．５超過であり得る。
条件４として、前記偏光子または偏光板は、ＣＩＥ Ｌａｂ色空間での−ｂｃ値が４０以下であり得る。前記−ｂｃ値は、他の例示で、３８以下、３６以下、３４以下、３２以下、３０以下、２８以下、２６以下、２４以下、２２以下、２０以下、１８以下、１６以下、１４以下、１２以下、１０以下、８以下、６以下、４以下、２以下、１以下または０．５以下であり得る。前記−ｂｃ値は、他の例示で、０．０１以上、０．０５以上、０．１以上、０．５以上、１以上、２以上、４以上、６以上、８以上、１０以上、１２以上、１４以上、１６以上、１８以上、２０以上、２２以上、２４以上または２６以上であり得る。前記−ｂｃ値は、前記記述した上限値のうちいずれか一つと下限値のうちいずれか一つとの組合せによる範囲内にあり得る。偏光子は、一方向に形成された光吸収軸を有している。前記で−ｂｃ値は、前記光吸収軸と平行に偏光された線偏光された光を使用して測定したＣＩＥ Ｌａｂ色空間でのｂ値に−１を掛けた値であり得る。すなわち、条件１〜条件３でのａ値とｂ値は、無偏光された光に対して測定したａ値とｂ値であり得る。前記ｂｃ値は、例えば、２枚の偏光子または偏光板を光吸収軸が互いに垂直をなすようにした状態で前記ｂ値の測定時に同じ方式で測定し得る。
前記偏光子または偏光板は、前記条件１〜条件４のうちいずれか一つまたは２個以上を満足するか、前記をすべて満足し得る。このような偏光子または偏光板は、液晶パネル、特に、上述の高反射液晶パネルに適用されて、前記液晶パネルの長所を維持または極大化しながらその短所、例えば、暗状態での視認感を改善し得る。その理由は明確ではないが、前記のような光学特性を有する偏光子は、液晶パネルからの光の中で長波長の光、例えば、赤色から黄色系列の光を遮断または吸収することができ、これによって、暗状態での視認特性を向上させ得る。
一つの例示で、前記偏光子または偏光板は、前記条件１〜条件４のうち少なくとも条件２を満足し、追加で条件１及び／または条件３を満足し得る。他の例示で、前記偏光子または偏光板は、前記条件３を少なくとも満足し、追加で条件１及び／または条件２を満足し得る。また、他の例示で、前記偏光子または偏光板は、前記条件１〜条件３をすべて満足し得る。また、他の例示で、前記偏光子または偏光板は、少なくとも前記条件４を満足し、追加で条件１〜条件３のうち一つ以上を満足し得る。
例えば、前記偏光子または偏光板は、少なくとも条件２及び条件４を満足し、追加で条件１及び／または条件３を満足するか、少なくとも条件３及び条件４を満足し、追加で条件１及び／または条件２を満足するか、あるいは前記条件１〜条件４をすべて満足し得る。
前記ＣＩＥ Ｌａｂ色空間での各数値は、前記色空間の各座標を測定する一般的な方式を適用して測定することができ、例えば、測定位置に積分球形態の検出器（ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を有する装備（ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）（ｅｘ．ＣＭ−２６００ｄ、ＫＯＮＩＣＡ ＭＩＮＯＬＴＡ社製）を位置させた後に製造社のマニュアルによって測定し得る。一つの例示で、前記ＣＩＥ Ｌａｂ色空間の各座標は、前記偏光子または偏光板を液晶パネル、例えば、前記高反射液晶パネルに付着した状態で測定するか、前記偏光子または偏光板自体に対して測定し得る。
前記偏光子または偏光板は、上述の光学特性を示しながら偏光子または偏光板に要求される他の機能も満足させ得る。
例えば、前記偏光子または偏光板は、無偏光の光に対する透過率Ｔｓが約３５％以上または約４０％以上であり得る。前記透過率Ｔｓは、約６０％以下、約５５％以下、約５０％以下または約４５％以下であり得る。前記透過率Ｔｓは、例えば、１枚の偏光子または偏光板に対して測定した透過率であり得る。
また、前記偏光子または偏光板は、光吸収軸とそれに直交する光透過軸を有し、前記光吸収軸に対して大略−５度〜５度の範囲内の角度を有する線偏光された光に対する透過率Ｔｃが、約０．０１％以下、約０．００９％以下、約０．００６％以下、約０．００５％以下、約０．００４％以下、約０．００１％以下または約０．０００９％以下であり得る。前記透過率Ｔｃは、約０．０００１％以上であり得る。前記で透過率Ｔｃは、２枚の偏光子または偏光板を重複させた状態で前記各偏光子または偏光板の光吸収軸が０度〜３６０度の範囲の角度をなすように重複状態を角度別にスキャンしながら透過率を測定した時に、一番最小値の透過率を示す透過率Ｔｃを意味し得る。前記で重複される２枚の偏光子または偏光板のうち少なくとも一つの偏光子は、本発明による偏光子または偏光板であり、他の偏光子または偏光板は、本発明による偏光子または偏光板であるか、他の偏光子または偏光板、例えば、測定装備内に具備された偏光子または偏光板であり得る。
前記偏光子または偏光板は、偏光度が約９９．９％以上または約９９．９９％以上であり得る。本発明で偏光度は、下記数式１によって計算される数値である。
［数式１］
偏光度（Ｐ）（％）＝｛（Ｔｐ−Ｔｃ）／（Ｔｐ＋Ｔｃ）｝１／２×１００
数式１で、Ｔｐは、前記偏光子または偏光板の光吸収軸と大略８５度〜９５度の角度をなす線偏光された光に対する前記偏光子の透過率であり、Ｔｃは、前記偏光子または偏光板の光吸収軸と大略−５度〜５度の範囲内の角度をなす線偏光された光に対する前記偏光子または偏光板の透過率である。
数式１で、透過率Ｔｐは、他の例示で、２枚の偏光子または偏光板を重複させた状態で前記各偏光子または偏光板の光吸収軸が０度〜３６０度の範囲の角度をなすように重複状態を角度別にスキャンしながら透過率を測定した時に最大値を示す時点での透過率であり、透過率Ｔｃは、前記のような角度別スキャン時に一番最小の透過率を示す時点の透過率であり得る。前記言及した透過率Ｔｓ、Ｔｃ、Ｔｐは、約５５０ｎｍの光に対して測定した数値である。
このような透過率と偏光度を示す偏光子または偏光板は、液晶パネルに適用されて優秀な光透過または遮断機能を示し得る。
前記のような偏光子または偏光板を製造する方式は、特別に制限されない。例えば、前記偏光子または偏光板、特に、上述のＣＩＥ Ｌａｂ色空間での座標を示す偏光子または偏光板は、偏光板に含まれる前記偏光子の波長別吸収率を調節して製造し得る。例えば、前記偏光子を、約５６０ｎｍ〜約７５０ｎｍ範囲内のいずれか一つの波長の光、例えば、約７００ｎｍの波長の光に対する光遮断率が約５．１〜６．０の範囲内にあるように製造する場合に、前記偏光子または偏光板は上述の条件１〜条件４を満足し得る。前記で約５６０ｎｍ〜約７５０ｎｍ範囲内のいずれか一つの波長の光、例えば、約７００ｎｍの波長の光は、前記偏光子の光吸収軸と大略−５〜５度の範囲内のいずれか一つの角度、大略−３〜３度の範囲内のいずれか一つの角度または大略平行に偏光された線偏光された光であり得る。また、前記で光遮断率は、例えば、吸光度を意味し得る。前記で吸光度は、数式−ｌｏｇ（Ｔｃ）で計算され、前記でＴｃは、上述の透過率、すなわち、２枚の偏光子を重複させた状態で前記各偏光子の光吸収軸が０度〜３６０度の範囲の角度をなすように重複状態を角度別にスキャンしながら透過率を測定したときに最小の透過率を示す時点の透過率であり得る。
偏光子が前記波長範囲内のいずれか一つの波長に対して上述の光遮断率を示すようにすることで、偏光子またはこれを含む偏光板が上述のＣＩＥ色空間での座標を示すようにし得る。
偏光子が上述の光遮断率を示すようにする方式は、特別に制限されない。偏光子の製造業界では、偏光子が波長別に特定光遮断率を示すようにする方式が公知されている。例えば、代表的な吸収型偏光子であるＰＶＡ（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ））系偏光子は、ＰＶＡフィルム及び前記ＰＶＡフィルムに吸着配向された二色性色素またはヨウ素のような異方吸水性物質を含み、この場合、前記異方吸水性物質の割合乃至は種類を調節するか、あるいはその異方吸水性物質の配向度の調節を通じて前記光遮断率の調節が可能である。
例えば、前記ＰＶＡ系偏光子は、ＰＶＡ系フィルムに、膨潤、染色、架橋及び延伸などの各処理を実施し、洗浄及び乾燥工程を通して製造でき、前記工程のうちいずれか一つの工程で工程条件を調節するか、あるいは追加工程を通じて前記光遮断率を制御し得る。例えば、前記染色工程は、ヨウ素及びヨウ化カリウムを含む処理槽内に前記ＰＶＡ系フィルムを浸漬させて実行できるが、この過程で処理槽内のヨウ素及びヨウ化カリウムの濃度を調節するか、染色後に吸着されたヨウ素及び／またはヨウ化カリウムのうち一つ以上の成分を追加で除去するか、あるいは補充できる工程を経ることで前記光遮断率の調節ができ、前記工程とともにまたは別に前記延伸工程での延伸倍率などの制御を通じて前記異方性吸収物質（ヨウ素など）の配向度を調節することで前記光遮断率を調節し得る。前記光遮断率の調節方式は、本発明の偏光子を製造可能な一つの例示に過ぎず、偏光子の光遮断率を上述の範囲で調節できる方式であれば、すべての方式を適用し得る。
これによって、本発明の偏光子は、ＰＶＡ系フィルム及び前記ＰＶＡ系フィルム上に吸着配向されている異方吸水性物質を含み得る。
前記でＰＶＡ系フィルムとしては、例えば、従来偏光子に使われているＰＶＡ系フィルムを使用し得る。このようなＰＶＡ系フィルムの材料としては、ＰＶＡまたはその誘導体を挙げることができる。ＰＶＡの誘導体としては、ポリビニルホルマールまたはポリビニルアセタールなどを挙げることができ、その外にもエチレンまたはプロピレンなどのオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸またはクロトン酸などの不飽和カルボン酸及びそのアルキルエステルまたはアクリルアミドなどにより変性されたものを挙げることができる。ＰＶＡの重合度は、通常１００〜１００００程度、１０００〜１００００程度であり、鹸化度は、８０モル％〜１００モル％程度であるが、これに制限されるものではない。
また、ＰＶＡ系フィルムとしては、エチレン酢酸ビニル共重合体系列の部分鹸化フィルムなどの親水性高分子フィルム、ＰＶＡの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物などポリエン系配向フィルムなどが例示できる。
ＰＶＡ系フィルム内には、可塑性剤または界面活性剤などの添加剤が含まれていてもよい。前記で可塑剤としては、ポリオールやその縮合物などが例示でき、例えば、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコールまたはポリエチレングリコールなどが例示できる。このような可塑剤が使われる場合にその割合は特別に制限されず、通常的にＰＶＡ系フィルムのうち大略２０重量％以下であってもよい。
前記ＰＶＡ系フィルムの厚さは、特別に制限されず、上述の各光学的特性が満足される範囲内で適切に選択され得る。
偏光子に含まれることができる異方吸水性物質の種類も特別に制限されない。本発明では公知の異方吸水性物質の中で上述の光学的特性を満足させることができるものが適切に選択され得る。異向吸水性物質としては、ヨウ素が例示され得る。偏光子内の異方吸水性物質の割合も、上述の光学的物性を満足させる範囲であれば、特別に制限されず、当業者は簡単な実験乃至予測を通じて前記範囲を容易に設定し得る。
このような偏光子は、例えば、ＰＶＡ系フィルムに、染色工程、架橋工程及び延伸工程を少なくとも実行して製造し得る。染色工程、架橋工程及び延伸工程には、各々染色浴、架橋浴及び延伸浴の各処理浴が使用され、これら各処理浴は各工程による処理液が使用できる。
染色工程では、前記ＰＶＡ系フィルムにヨウ素のような異方吸水性物質を吸着及び／または配向させ得る。このような染色工程は、延伸工程とともに実行され得る。染色は、前記フィルムを異方吸水性物質を含む溶液、例えば、ヨウ素溶液に浸漬させて一般的に実行され得る。ヨウ素溶液としては、例えば、ヨウ素及び溶解補助剤であるヨウ化物によりヨウ素イオンを含有させた水溶液などが使用できる。前記でヨウ化物としては、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化錫またはヨウ化チタンなどが使用できる。前記ヨウ素溶液中でヨウ素及び／またはヨウ化イオンの濃度は、上述の光学特性を満足する光遮断率が達成されるように調節され得る。ただし、染色工程以外の追加工程によっても前記光遮断率の達成が可能になるように工程変数が調節されてもよく、このような場合に染色工程での前記濃度は、通常の範囲が適用されてもよい。染色工程でヨウ素溶液の温度は、通常的に２０℃〜５０℃、２５℃〜４０℃程度であり、浸漬時間は、通常的に１０秒〜３００秒または２０秒〜２４０秒程度であるが、これに制限されるものではない。このような要素溶液の濃度及び／またはそれに対する浸漬時間の調節を通じても偏光子の光遮断率の調節が可能である。
偏光子の製造過程で実行される架橋工程は、例えば、ホウ素化合物のような架橋剤を使用して実行し得る。このような架橋工程の順序は特別に制限されず、例えば、染色及び／または延伸工程とともに実行するか、別に進行し得る。架橋工程は複数回実施してもよい。前記ホウ素化合物としては、ホウ酸またはホウ砂などを使用できる。ホウ素化合物は、水溶液または水と有機溶媒の混合溶液の形態で一般的に使用でき、通常的にはホウ酸水溶液が使用できる。ホウ酸水溶液でのホウ酸濃度は、架橋度とそれによる耐熱性などを考慮して適正範囲で選択され得る。ホウ酸水溶液などにもヨウ化カリウムなどのヨウ化物を含有させることができ、このような化合物の濃度などの制御を通じても前述した光遮断率を調節し得る。
架橋工程は、前記ＰＶＡ系フィルムをホウ酸水溶液などに浸漬することで実行し得るが、この過程で処理温度は、通常的に２５℃以上、３０℃〜８５℃または３０℃〜６０℃程度の範囲であり、処理時間は、通常的に５秒〜８００秒間または８秒〜５００秒間程度であるが、これに制限されるものではない。
延伸工程は、一般的に１軸延伸で実行する。このような延伸は、前記染色及び／または架橋工程とともに実行され得る。延伸方法は、特別に制限されず、例えば、湿潤式延伸方式が適用され得る。このような湿潤式延伸方法では、例えば、染色後に延伸を実行することが一般的であるが、延伸は架橋とともに実行するか、複数回または多段で実行してもよい。
湿潤式延伸方法に適用される処理液にヨウ化カリウムなどのヨウ化物を含有させることができ、この過程での割合調節などを通じて光遮断率の調節が可能である。延伸で、処理温度は、通常的に２５℃以上、３０℃〜８５℃または５０℃〜７０℃の範囲内程度であり、処理時間は、通常１０秒〜８００秒または３０秒〜５００秒間であるが、これに制限されるものではない。
延伸過程で総延伸倍率は、配向特性などを考慮して調節することができ、ＰＶＡ系フィルムの元々の長さを基準として総延伸倍率が３倍〜１０倍、４倍〜８倍または５倍〜７倍程度であり得るが、これに制限されるものではない。前記で総延伸倍率は、延伸工程以外の膨潤工程などにおいても延伸を伴う場合には、各工程における延伸を含んだ累積延伸倍率を意味し得る。このような総延伸倍率は、配向性、偏光子の加工性乃至は延伸切断可能性などを考慮して適正範囲に調節され得る。
偏光子の製造工程では、前記染色、架橋及び延伸に追加して、前記工程を実行する前に膨潤工程を実行してもよい。膨潤によりＰＶＡ系フィルム表面の汚染やブロッキング防止剤を洗浄することができ、また、これによって染色偏差などの不均一を減らす効果もある。
膨潤工程では、通常的に水、蒸溜水または純水などが使用できる。当該処理液の主成分は水であり、必要に応じて、ヨウ化カリウムなどのヨウ化物または界面活性剤などのような添加物や、アルコールなどが少量含まれていてもよい。この過程でも工程変数の調節を通じて前述した光遮断率の調節が可能である。
膨潤過程での処理温度は、通常的に２０℃〜４５℃または２０℃〜４０℃程度であるが、これに制限されない。膨潤偏差は、染色偏差を誘発し得るため、このような膨潤偏差の発生が可能であれば抑制されるように工程変数が調節され得る。
必要に応じて、膨潤工程でも適切な延伸が実行され得る。延伸倍率は、ＰＶＡ系フィルムの元々の長さを基準として、６．５倍以下、１．２〜６．５倍、２倍〜４倍または２倍〜３倍程度であり得る。膨潤過程での延伸は、膨潤工程後に実行される延伸工程での延伸を小さく制御することができ、フィルムの延伸破断が発生しないように制御し得る。
偏光子の製造過程では、金属イオン処理が実行され得る。このような処理は、例えば、金属塩を含む水溶液にＰＶＡ系フィルムを浸漬することで実施する。これを通じて偏光子内に金属イオンを含有させ得るが、この過程で金属イオンの種類乃至は割合を調節することによってもＰＶＡ系偏光子の色合い調節が可能である。適用できる金属イオンとしては、コバルト、ニッケル、亜鉛、クロム、アルミニウム、銅、マンガンまたは鉄などの転移金属の金属イオンが例示でき、このうち適切な種類の選択により色合いの調節が可能である。
偏光子の製造過程では、染色、架橋及び延伸後に洗浄工程が進行され得る。このような洗浄工程は、ヨウ化カリウムなどのヨウ化物溶液により実行し得るが、この過程で前記溶液内のヨウ化物の濃度乃至は前記洗浄工程の処理時間などを通じても前述した光遮断率の調節が可能である。したがって、前記ヨウ化物の濃度とその溶液での処理時間は、前記光遮断率を考慮して調節され得る。ただし、洗浄工程は、水を使用して実行してもよい。
このような水による洗浄とヨウ化物溶液による洗浄は組み合わされることができ、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールまたはプロパノールなどの液体アルコールを配合した溶液も使用し得る。
このような工程を経た後に乾燥工程を実行して偏光子を製造し得る。乾燥工程では、例えば、偏光子に要求される水分率などを考慮して適切な温度で適切な時間の間実行されることができ、このような条件は特別に制限されない。
本発明の偏光子としてＰＶＡ系偏光子が適用される場合に、前記各工程での工程変数の調節を通じて目的とする偏光子が得られる。ただし、本明細書で主にＰＶＡ系偏光子を通じて内容を説明したが、本発明で適用可能な偏光子がＰＶＡ系偏光子に制限されるものではなく、他の公知の偏光子も公知の方式により光遮断率などを調節することで上述の特性を満足させ得る。
また、本発明は偏光板に関するものであって、前記偏光板は前記偏光子を少なくとも含み得る。
本発明の偏光板に含まれることができる他の要素としては、偏光子の保護フィルム、粘着剤層、接着剤層、位相差フィルムまたは低反射層などが例示できる。必要に応じて、前記他の要素の調節を通じて全体的な偏光板の特性を調節し、これによって本発明での用途に適合性を改善し得る。例えば、保護フィルム、粘着剤層、接着剤層、位相差フィルム及び／または低反射層に特定色素または染料を含ませる方式で全体的な偏光板の光遮断率を調節することで必要な水準の物性が達成されるように調節され得る。
偏光板に含まれることができる保護フィルムとしては、公知の材料のフィルムが使用できる。このような材料としては、例えば、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮断性または等方性などが優秀な熱可塑性樹脂が使用できる。このような樹脂の例としては、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）などのセルロース樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフイン樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、ノルボルネン樹脂などの環状ポリオレフイン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂または前記の混合物などを例示することができる。例えば、前記保護フィルムは、偏光子の一面または両面に存在し得るが、両面に存在する場合に各保護フィルムは同一なものであるか相異するものであり得る。また、フィルム形態の保護フィルム以外に（メタ）アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系またはシリコーン系などの熱または光硬化型樹脂を硬化させた硬化樹脂層を前記保護フィルムに適用してもよい。
保護フィルムの厚さは、適切に調節でき、通常強度や取り扱い性などの作業性、薄型化などの観点から、１〜５００μｍ、１〜３００μｍ、５〜２００μｍまたは５〜１５０μｍの範囲内で調節され得る。
位相差フィルムとしては、一般的な素材が適用され、例えば、１軸または２軸延伸された複屈折性高分子フィルムまたは液晶ポリマーの配向フィルムなどが適用され得る。位相差フィルムの厚さも特別に制限されない。
前記記述した保護フィルムまたは位相差フィルムは、接着剤などにより偏光子に付着でき、このような保護フィルムなどにはコロナ処理、プラズマ処理、プライマー処理または鹸化処理などのような接着容易処理が実行されていてもよい。
また、保護フィルムが偏光子に付着される場合に、前記保護フィルムの前記偏光子に付着される面とは反対側の面には、ハードコート層、低反射層、反射防止層、スティッキング防止層、拡散層またはヘイズ層などが存在し得る。このような層の特性の調節を通じても偏光板の物性を調節することが可能である。
偏光板には、前記保護フィルムまたは位相差フィルム以外にも、例えば、反射板または半透過板などの多様な要素が存在することができ、その種類は特別に制限されない。
偏光子と保護フィルムなどの接着のために接着剤が使用できる。接着剤としては、イソシアネート系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ゼラチン系接着剤、ビニル系ラテックス系または水系ポリエステルなどを例示することができるが、これに制限されるものではない。接着剤としては、通常的に水系接着剤が使用できるが、付着されるフィルムの種類によっては無溶剤タイプの光硬化型接着剤が使用されてもよい。
前記偏光板は、液晶パネルなどの他の部材との接着のために粘着剤層が含まれることができる。粘着剤層を形成する粘着剤は、特別に制限されず、例えば、アクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテルまたはフッ素系やゴム系などのポリマーをベースポリマーにすることを適切に選択して使用し得る。偏光板の片面または両面に対する粘着剤層の付着形成は、適切な方式で実施することができ、その方式は特別に制限されない。
粘着剤層の露出面に対しては、実用に提供するまでの間にその汚染防止などを目的として離型フィルムが臨時付着されてカバーされ得る。
前記偏光板に含まれる偏光子、保護フィルム、粘着剤層などには、紫外線吸収能が付与されていてもよい。このような紫外線吸収能は、例えば、各要素に紫外線吸収剤を適正割合で含ませて具現し得る。紫外線吸収剤としては、サリチル酸エステル系化合物やベンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物またはニッケル錯塩系化合物などを使用することができるが、これに制限されるものではない。
また、本発明は、ディスプレイ装置に関する。前記ディスプレイ装置は、前記偏光子または偏光板を少なくとも含み得る。一つの例示で、前記ディスプレイ装置は、液晶パネルと前記液晶パネルの一側に配置された前記偏光子または偏光板を含み得る。この時、前記偏光子または偏光板は、上部偏光子または偏光板、すなわち、視認側偏光子または偏光板として含まれ得る。前記で液晶パネルは、上部基板と下部基板を含み、前記上部基板と下部基板との間に液晶層を含み得る。この時、前記液晶パネルは、上述の高反射液晶パネル、例えば、ＢＭを含まない液晶パネルであり得る。また、前記液晶パネルは、下部基板側にＴＦＴとカラーフィルターがいずれも存在する液晶パネルであり得る。このような構造で前記偏光子または偏光板は、前記液晶パネルの長所を維持乃至は極大化しながらその短所、例えば、暗状態での反射視感特性を改善し得る。
一つの例示で、前記ディスプレイ装置は、追加的な偏光子または偏光板（以下、第２偏光子または第２偏光板と称する）を含み得る。例えば、液晶パネルの上部側、すなわち、視認側には、上述の本発明の偏光子または偏光板（以下、第１偏光子または第１偏光板と称する）が配置され、下部側、すなわち、背面側または光源側には、前記第２偏光子または第２偏光板が配置され得る。このような場合に、前記第２偏光子または第２偏光板は、例えば、３８０ｎｍ〜５２０ｎｍの範囲内のいずれか一つの波長での光遮断率（光吸収率または光反射率）が４〜６程度になるように調節されたものであり得る。前記での光遮断率は、例えば、上述の吸光度と同一な概念であり得る。第２偏光板または第２偏光子の光遮断率を前記のように調節する方式は、特別に制限されず、公知の方式が適用され得る。上述の高反射液晶パネルの上部偏光子または偏光板として本発明の前記第１偏光子または第１偏光板が適用される場合に、前記第２偏光板または第２偏光子の光特性が前記のように調節されると、暗状態及び明状態での表示特性が大きく改善され得る。
前記高反射液晶パネルの具体的な構造は、特別に制限されない。例えば、前記液晶パネルは、ＢＭが含まれないこと以外は、公知の液晶パネルと同一な構造を有することができ、このような場合に、カラーフィルターは、上部及び下部基板のうちいずれかの基板側に存在することができるが、適切には下部基板側に存在し得る。液晶パネルに含まれる液晶層の種類も特別に制限されるものではなく、例えば、ＶＡ、ＩＰＳ、ＴＮまたはＳＴＮなどのような公知のモードの液晶層がいずれも適用され得る。
本発明では多様な類型のディスプレイ装置、特に、高反射液晶パネルを含むディスプレイ装置に適用されて優秀な特性を示す偏光子または偏光板が提供され得る。また、本発明では前記偏光子または偏光板を含むディスプレイ装置が提供され得る。
実施例で製造された各偏光子サンプルの波長別透過率を示した図である。 実施例で製造された各偏光子サンプルの波長別透過率を示した図である。 実施例で製造された各偏光子サンプルの波長別透過率を示した図である。 実施例で製造された各偏光子サンプルの波長別透過率を示した図である。 実施例で製造された各偏光子サンプルの波長別透過率を示した図である。 実施例で製造された各偏光子サンプルの波長別透過率を示した図である。 実施例で製造された各偏光子サンプルの波長別透過率を示した図である。 実施例で製造された各偏光子サンプルの波長別透過率を示した図である。 実施例で製造された各偏光子サンプルの波長別透過率を示した図である。 一般パネルと高反射パネルの反射率の差を示した図である。 一般パネルと高反射パネルに偏光子が適用された場合の反射率を示した図である。
以下、本発明による実施例を通じて前記偏光子などをより具体的に説明するが、本発明の範囲は、下記提示された実施例によって制限されるものではない。
以下で偏光子などの各物性は、下記の方式で測定した。
１．物性の測定
以下の実施例で、透過率、偏光度、ＣＩＥ色座標などは、ＪＡＳＣＯ Ｖ−７１００Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒを使用して製造社のマニュアルによって偏光子自体に対して測定した。
偏光子サンプルの製造
偏光子サンプルは円盤フィルムであって、平均重合度が約２４００程度であり、厚さが約６０μｍ程度であるＰＶＡフィルムに、下記のような膨潤、染色、架橋、延伸及び洗浄工程を実行して製造した。前記工程での工程変数、例えば、処理液内でのヨウ素またはヨウ素イオンの濃度や処理液内への処理時間は、各サンプル別に下記表１に示したような特性が具現されるように調節した。膨潤は、処理液としては純水を使用し、前記ＰＶＡフィルムを膨潤浴内で適正時間浸漬して実行した。また、染色工程は、ヨウ素及びヨウ化カリウムの濃度が調節された染色液内に適正温度で適正時間ＰＶＡフィルムを浸漬させて実行し、この過程でＰＶＡフィルムを適正範囲で延伸させた。架橋工程は、架橋浴の処理液として、ホウ酸とヨウ化カリウムを適正割合で含む水溶液にＰＶＡフィルムを浸漬し、一定範囲で延伸して実行し、延伸工程も延伸浴の処理液として、ホウ酸とヨウ化カリウムを所定濃度で含む処理液内で実行した。次に、洗浄浴の処理液としては、ヨウ化カリウムを所定割合で含む水溶液を使用した洗浄工程と、乾燥工程を経てサンプルを製造した。前記各サンプルの特性は下記の通りである。
図１〜図９は、各々サンプル１〜９に対して測定した波長別透過率（Ｔｃ）であって、前記偏光子の光吸収軸と平行に偏光された線偏光された光を使用して測定した波長別透過率を示す。図１〜図９を見れば、サンプル１〜７（各々実施例１〜７）の場合、約５００ｎｍ前後を基準として波長が短くなりながら透過率（Ｔｃ）が増加する傾向を示し、７００ｎｍ前後の波長を基準としても波長が長くなりながら透過率（Ｔｃ）が増加する傾向を示すことが確認できる。このような結果から、前記サンプル１〜７の偏光子の場合、高反射液晶パネルに適用される場合にも、暗状態で色感が赤色から黄色にかたよる光漏洩を効果的に遮断することが確認できる。また、図面からサンプル１、２、４及び６の場合に一層前記のような効果が優秀であることが確認できる。一方、サンプル８及び９の場合には、サンプル１〜７のような傾向が確認されないことが分かる。
試験例
液晶パネルとして一般液晶パネル（５５０ｎｍ波長の光に対する反射率が約１０．６％）と高反射液晶パネル（５５０ｎｍ波長の光に対する反射率が約１８．１８％）を使用して偏光子適用による光学特性を比較した。図１０は、前記一般パネルと高反射液晶パネル（ＨＲＬ）の反射特性を示す図である。図面のように、高反射液晶パネル（ＨＲＬパネル）は一般液晶パネルに比べて高い反射率を示す。
添付された図１１は、前記のような一般パネルと高反射液晶パネルに偏光子を上部側に適用した場合の反射率を示した図である。
図面で７００ｎｍの波長で一番低い反射率を示す場合（Ａ）が一般パネルに通常の偏光子を適用した場合であり、その上の反射率を示す場合（Ｂ）は、高反射液晶パネルに低反射層が形成されたサンプル４の偏光子が適用された場合であり、その上の反射率を示す場合（Ｃ）は、高反射液晶パネルにサンプル４の偏光子を低反射層の処理なしに適用した場合であり、その上の反射率を示す場合（Ｄ）は、高反射パネルに一般偏光子を適用した場合である。図面から、高反射液晶パネルに本発明による偏光子を適用することで反射率を大きく低減させることができ、低反射処理などの追加的な処理が付加される場合にその効果が一層増加される点を確認することができる。ここで、本実施形態に係る発明の例を項目として記載する。
［項目１］
一方向に形成された光吸収軸を有し、下記条件１〜条件４のうち少なくとも一つの条件を満足する偏光子を含む偏光板。
条件１：ＣＩＥ Ｌａｂ色空間で−ａ値が１．６以下：
条件２：ＣＩＥ Ｌａｂ色空間でｂ値が４以下：
条件３：ＣＩＥ Ｌａｂ色空間で−ａ値とｂ値の割合（−ｂ／ａ）が２．５以下：
条件４：ＣＩＥ Ｌａｂ色空間での−ｂｃ値が０．０５〜４０。
［項目２］
条件１〜条件３のうち２個以上の条件を満足する偏光子を含む項目１に記載の偏光板。
［項目３］
条件２を満足し、追加で条件１または条件３を満足する偏光子を含む項目１に記載の偏光板。
［項目４］
条件３を満足し、追加で条件１または条件２を満足する偏光子を含む項目１に記載の偏光板。
［項目５］
条件１〜条件３をすべて満足する偏光子を含む項目１に記載の偏光板。
［項目６］
条件４を満足し、条件１〜条件３のうち一つ以上を満足する偏光子を含む項目１に記載の偏光板。
［項目７］
５５０ｎｍ波長の光に対する反射率が１２％以上である液晶パネルに適用される項目１に記載の偏光板。
［項目８］
液晶パネルは、ブラックマトリックスを含まない液晶パネルまたはカラーフィルターが上部基板には存在せずに下部基板に存在する液晶パネルである項目７に記載の偏光板。
［項目９］
偏光度が９９．９％以上である偏光子を含む項目１に記載の偏光板。
［項目１０］
５６０ｎｍ〜約７５０ｎｍ範囲内のいずれか一つの波長の光に対する光遮断率が５．１〜６．０の範囲内にある偏光子を含む項目１に記載の偏光板。
［項目１１］
偏光子は、ＰＶＡ系フィルム及び前記ＰＶＡ系フィルム上に吸着配向されている異方吸水性物質を含む項目１に記載の偏光板。
［項目１２］
異方吸水性物質は、ヨウ素である項目１１に記載の偏光板。
［項目１３］
偏光子保護フィルム、粘着剤層、接着剤層、位相差フィルムまたは低反射層を追加で含む項目１に記載の偏光板。
［項目１４］
項目１から１３のいずれか一項に記載の偏光板を含むディスプレイ装置。
［項目１５］
５５０ｎｍ波長の光に対する反射率が１２％以上である液晶パネルを追加で含み、偏光板が前記液晶パネルの視認側に配置されている項目１４に記載のディスプレイ装置。
［項目１６］
ブラックマトリックスを含まない液晶パネルまたはカラーフィルターが上部基板には存在せずに下部基板に存在する液晶パネルを追加で含み、偏光板が前記液晶パネルの視認側に配置されている項目１４に記載のディスプレイ装置。
［項目１７］
液晶パネルの背面側に配置された第２偏光子または第２偏光板を追加で含む項目１５または項目１６に記載のディスプレイ装置。
［項目１８］
第２偏光子または第２偏光板は、３８０ｎｍ〜５２０ｎｍの範囲内のいずれか一つの波長での光遮断率が４〜６の範囲内である項目１７記載のディスプレイ装置。

Claims (14)

  1. 条件１：ＣＩＥ Ｌａｂ色空間で−ａ値が０．５５以上１．６以下：
    条件２：ＣＩＥ Ｌａｂ色空間でｂ値が０．５３以上２．４７以下：
    条件３：ＣＩＥ Ｌａｂ色空間で−ａ値とｂ値の割合（−ｂ／ａ）が０．９６以上１．６２５以下：
    条件４：ＣＩＥ Ｌａｂ色空間での−ｂｃ値が４以上２７．４以下。
    −ａ値及びｂ値は、１枚のＰＶＡ偏光子に対して測定した色空間座標（測定波長：５５０ｎｍ）。
    −ｂｃ値は、２枚のＰＶＡ偏光子を互いの光吸収軸９０度でクロスした状態で測定した色空間座標（測定波長：５５０ｎｍ）。
    一方向に形成された光吸収軸を有し、
    条件１から条件４をすべて満足する偏光子を含む、
    偏光板。
  2. ５５０ｎｍ波長の光に対する反射率が１２％以上である液晶パネル用途に用いられる、
    請求項１に記載の偏光板。
  3. ブラックマトリックスを含まない液晶パネル用途、または
    カラーフィルターが上部基板には存在せずに下部基板に存在する液晶パネル用途、
    に用いられる、
    請求項１また２に記載の偏光板。
  4. 曲面構造を具現する液晶パネル用途に用いられる、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の偏光板。
  5. 偏光度が９９．９％以上である偏光子を含む、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の偏光板。
  6. ５６０ｎｍから約７５０ｎｍ範囲内のいずれか一つの波長の光に対する光遮断率が５．１から６．０の範囲内にある偏光子を含む、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の偏光板。
  7. 偏光子は、ＰＶＡ系フィルム及び前記ＰＶＡ系フィルム上に吸着配向されている異方吸水性物質を含む、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の偏光板。
  8. 異方吸水性物質は、ヨウ素である、
    請求項７に記載の偏光板。
  9. 偏光子保護フィルム、粘着剤層、接着剤層、位相差フィルムまたは低反射層を追加で含む、
    請求項１から８のいずれか１項に記載の偏光板。
  10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の偏光板を含む、
    ディスプレイ装置。
  11. ５５０ｎｍ波長の光に対する反射率が１２％以上である液晶パネルを追加で含み、
    偏光板が前記液晶パネルの視認側に配置されている、
    請求項１０に記載のディスプレイ装置。
  12. ブラックマトリックスを含まない液晶パネル、または
    カラーフィルターが上部基板には存在せずに下部基板に存在する液晶パネル、
    を追加で含み、
    偏光板が前記液晶パネルの視認側に配置されている、
    請求項１０に記載のディスプレイ装置。
  13. 液晶パネルの背面側に配置された第２偏光子または第２偏光板を追加で含む、
    請求項１１または１２に記載のディスプレイ装置。
  14. 前記第２偏光子または前記第２偏光板は、
    ３８０ｎｍから５２０ｎｍの範囲内のいずれか一つの波長での光遮断率が４から６の範囲内である、
    請求項１３に記載のディスプレイ装置。
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