KR100847650B1 - 편광판의 제조 방법 및 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

보호층의 표면에 편광 필름의 연신에 기인하는 레코드 홈형상의 요철이 발생하지 않아 반사로 보아도 반사상이 선명하여, 외관상의 문제를 개선한 편광판의 제조 방법 및 액정 표시 장치를 제공한다.

편광자의 편면 또는 양면에 보호층을 접합할 때의 편광자의 수분율을 5% ∼ 30%의 범위로 한다(단, 편광자의 수분율 측정 방법은 접합 전의 편광자 중량(A)과, 그 편광자를 120℃의 건조기에 7시간 넣은 후의 편광자 중량(B)으로부터, 편광자의 수분율(%)=[(A-B)/B]×100으로 구한다.).

Description

편광판의 제조 방법 및 액정 표시 장치{Method for manufacturing polarization plate, and liquid crystal display device}

본 발명은 액정 표시 장치(이하, LCD라 약칭하는 경우가 있다)에 사용하는 편광판의 제조 방법과 이에 의해 얻어진 편광판을 구비한 액정 표시 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 보호층의 표면에 편광 필름의 연신에 기인하는 레코드의 홈형상의 요철이 발생하지 않아 반사로 보아도 반사상이 선명하여, 외관상의 문제를 개선한 편광판의 제조 방법 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.

LCD는 PC 등에 사용되고 있으며, 최근 급격히 증가하고 있다. LCD의 용도는 확대되고 있으며, 최근 모니터 용도에도 사용되게 되었다.

편광판은, PVA 필름을 2색성을 갖는 요오드 또는 염료로 염색한 후, 붕산이나 붕사 등으로 가교하여 편광판을 제작한다. 또한, 염색 공정 및 가교 공정에서 일축 연신을 행하는데, 이 연신은 공정중에 행해도 되고, 그 공정의 전후에 행해도 된다. 염색 공정 및 가교 공정 후, 통상 건조기 등을 사용하여 건조시키고, 접착제를 사용하여 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름 등의 보호층과 접합하여 제조된다.

그런데, 액정 표시 장치에 사용하는 편광판은 투과율과 편광도를 함께 높게 하는 것이 요청되고 있다. 편광판의 투과율과 편광도를 함께 높게 하기 위해서는, 편광판의 원재료인 PVA(폴리비닐알콜) 필름의 연신 배율을 높게 할 필요가 있다. 그러나, PVA의 연신 배율을 높게 하면, 편광자의 표면에 레코드의 홈형상의 요철이 연신 방향으로 발생하기 쉬워져 외관상 바람직하지 않다. 또, 이 레코드 홈형상의 요철은 보호층으로서 접합하는 TAC나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 필름부에도 영향을 미쳐, 보호층 위에서도 레코드 홈형상의 요철이 발생하여 반사로 보면 반사상이 흐려 보이므로, 외관상 문제가 되고 있다.

본 발명은 상기 종래의 문제를 해결하기 위해, 보호층의 표면에 편광 필름의 연신에 기인하는 레코드 홈형상의 요철이 발생하지 않아 반사로 보아도 반사상이 선명하여, 외관상의 문제를 개선한 편광판의 제조 방법 및 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 편광판의 제조 방법은, 편광자의 편면 또는 양면에 보호층을 접합하여, 투과율 35% 이상, 편광도 90% 이상의 편광판을 제조하는 방법에 있어서, 보호층과 접합할 때의 편광자의 수분율이 5% ∼ 30%인 것을 특징으로 한다. 단, 편광자의 수분율 측정 방법은 접합 전의 편광자 중량(A)과, 그 편광자를 120℃의 건조기에 7시간 넣은 후의 편광자 중량(B)으로부터, 편광자의 수분율(%)=[(A-B)/B]×100으로 구한다.

편광자의 수분율이 5% 미만에서는 편광자가 단단해져 레코드 홈형상의 요철 이 발생하고, 또한 편광자중으로부터 가교제가 석출되기 쉬워져 외관 결점도 많아진다는 문제가 있다. 또, 수분율이 30%를 초과하면 수분이 높아져, TAC 등의 보호층과의 접합으로 접착 불량이 발생하기 쉬워지거나, TAC 접합 후의 건조 처리에 의해, 편광판 면 내에 요오드의 탈색에 의한 얼룩이 발생하는 문제가 있다. 상기에 있어서, 편광자의 수분율의 더욱 바람직한 범위는 9% ∼ 27%이다.

상기 방법에 있어서는, 편광판의 연신축 방향에 수직인 방향의 표면 거칠기가 중심선 평균 거칠기에 기초하여 0.04㎛ 이하인 것이 바람직하다. 0.04㎛를 초과하면 육안에 의한 얼룩의 확인이 용이해진다. 즉, 얼룩이 눈에 띄기 쉬워진다. 표면 거칠기는 0.01㎛ 이하인 것이 특히 바람직하고, 이 범위이면 육안으로 줄무늬를 확인할 수 없는 레벨이 된다.

상기에 있어서, 표면 거칠기는 JIS B 0601-1994에 정의되어 있다.

또, 상기 방법에 있어서는, 접착층을 개재하여 편광자와 보호층을 접합하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 편광자와 보호층의 박리를 방지할 수 있다.

또, 상기 방법에 있어서는, 편광자가, 친수성 고분자 필름을 2색성을 갖는 요오드 또는 2색성 염료를 함유하는 염색욕(染色浴)으로 염색하고, 가교제를 함유하는 가교욕으로 가교함과 동시에, 연신하여 제조된 것임이 바람직하다. 친수성 고분자 필름으로는, 염색성이 양호하다는 점에서 폴리비닐알콜계 필름이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 방법에 의해 제조된 편광판에 반사판 또는 반투과 반사판을 적층하여 반사형 편광판 또는 반투과 반사판형 편광판을 형성할 수도 있 다.

또, 상기 방법에 의해 제조된 편광판에 위상차판 또는 λ판을 적층하여 타원 또는 원 편광판을 형성할 수도 있다.

또, 상기 방법에 의해 제조된 편광판에 시야각 보상 필름을 적층하여 편광판을 형성할 수도 있다.

또, 상기 방법에 의해 제조된 편광판에 접착제 또는 점착제를 개재하여 휘도 향상 필름을 적층하여 편광판을 형성할 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 액정 표시 장치는, 상기 방법에 의해 제조된 편광판을 액정 셀의 적어도 편측에 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 편광판의 제조 공정에 있어서는, 편광판의 원재료인 PVA 필름을 팽윤, 염색, 연신, 가교, 건조 등의 공정을 거쳐 편광 기능을 갖는 편광자가 얻어지고, 그 후 그 편광자에 접착제 또는 점착제를 사용하여, TAC나 PET 등의 필름을 보호층으로서 접합하여 편광판을 얻는다.

편광자의 제조 공정에 있어서, 팽윤, 염색, 연신, 가교의 4 공정은 공정의 순서는 특별히 한정되지 않고, 또 4 공정을 2 ∼ 4 공정을 동시에 행해도 전혀 상관없다.

본 발명에 있어서는, 편광자나 편광판에 발생하는 레코드 홈형상의 요철의 발생을 없애는 방법으로서, 편광자와 보호층을 접합할 때의 편광자의 수분율을 5% ∼ 30%로 함으로써, 편광판에 발생하는 레코드 홈형상의 요철을 해결할 수 있었다.

또한, 일반적으로는 PVA 필름을 팽윤, 염색, 연신, 가교, 건조 등 하여 얻어 지는 편광자는 일단 롤형상으로 권취하므로, 그 후 그 편광자에 가습 등의 처리를 실시하여 편광자의 수분율을 조절한 후, TAC 필름 등의 보호층에 접합하는 연속 생산 방식으로 행하는 것도 가능하다.

편광자의 제조 방법은 일반적으로 PVA 필름을 2색성의 특성을 갖는 요오드 또는 염료가 들어간 욕중에서 염색하는 「염색 공정」과, 붕산이나 붕사 등의 PVA의 가교제가 들어간 욕중에서 가교하는 「가교 공정」과, PVA의 연신을 행하는 「연신 공정」의 3 공정으로 나눌 수 있다. 또한, 「연신 공정」은 통상 「염색 공정」 및 「가교 공정」과 동시에 행해지는 경우가 많으나, 다른 공정으로 행해도 된다. 또, 염색 공정과 가교 공정도 동시에 행해도 된다. 편광자는 상기 3 공정 후, 건조를 행하여 보호층이 되는 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름이나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 등의 필름을 편측 또는 양측에 접합하여 제조된다.

편광자(편광 필름)로는 친수성 고분자 필름, 예를 들면 폴리비닐알콜이나 부분 포르말화 폴리비닐알콜 등의 종래에 따른 적절한 비닐알콜계 폴리머로 이루어지는 필름에, 요오드나 2색성 염료 등으로 이루어지는 2색성 물질에 의한 염색 처리나 연신 처리나 가교 처리 등의 적절한 처리를 적절한 순서나 방식으로 실시하여 이루어지며, 자연 광을 입사시키면 직선 편광을 투과하는 적절한 것을 사용할 수 있다. 특히, 광 투과율이나 편광도가 뛰어난 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 광 투과율, 광 편광도의 편광판을 얻기 위해서는, 두께 10 ∼ 200㎛, 바람직하게는 30 ∼ 80㎛의 친수성 고분자 필름 등을 총 연신 배율로 4배 ∼ 7배, 특히 5 ∼ 6.5배로 연신 처리하여 이루어지는 편광자(편광 필름)를 사 용하는 것이 바람직하다. 연신배율이 4배 미만인 경우에는, 편광도가 충분히 얻어지지 않는다. 총 연신배율이 7배를 초과하는 경우에는 연신 절단이 발생하기 쉬워지므로, 안정적인 편광 필름의 제조가 곤란해진다. 또, 연신하는 친수성 고분자 필름 등의 두께가 10㎛ 미만에서는 연신 절단의 발생으로 연신이 곤란해지고, 200㎛를 초과하면 막형성시에 건조하기 힘들어 발포 등의 문제가 발생하기 쉬워지거나, 필름 면 내에서 건조의 불균일이 발생하기 쉬워, 편광 필름의 제작시에 그 불균일 부분이 염색 얼룩이 되므로 바람직하지 않다. 또, 필름이 두꺼우면 편광 필름 제작시의 팽윤이나 염색이 불균일해지기 쉬워 바람직하지 않다.

편광자(편광 필름)의 편측 또는 양측에 형성하는 투명 보호층이 되는 보호 필름 소재로는, 적절한 투명 필름을 사용할 수 있다. 그 폴리머의 예로서, 트리아세틸셀룰로오스와 같이 아세테이트계 수지가 일반적으로 사용되나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 폴리카보네이트계 수지, 폴리노르보르넨계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리에스테르술폰계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌계 수지, 아크릴계 수지 등의 필름으로 투명한 필름, 또는 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열 경화형 내지 자외선 경화형의 수지 필름 등을 사용할 수도 있다.

편광 특성이나 내구성 등의 점에서 특히 바람직하게 사용할 수 있는 투명 보호 필름은, 표면을 알칼리 등으로 비누화 처리한 트리아세틸셀룰로오스 필름이다. 또한, 편광 필름의 양측에 투명 보호 필름을 형성하는 경우, 그 겉과 안이 다른 폴 리머 등으로 이루어지는 투명 보호 필름을 사용해도 된다.

보호층에 사용되는 투명 보호 필름은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한, 하드코트 처리나 반사 방지 처리, 스티킹 방지나 확산 내지 안티 글래어 등을 목적으로 한 처리 등을 실시한 것이어도 된다. 하드코트 처리는 편광판 표면의 흠집 방지 등을 목적으로 실시되는 것이며, 예를 들면 실리콘계 등의 적절한 자외선 경화형 수지에 의한 경도나 미끄러짐성 등이 뛰어난 경화 피막을 투명 보호 필름의 표면에 부가하는 방식 등으로 형성할 수 있다.

한편, 반사 방지 처리는 편광판 표면에서의 외광의 반사 방지를 목적으로 실시되는 것이며, 종래에 따른 반사 방지막 등의 형성에 의해 달성할 수 있다. 또, 스티킹 방지는 인접층과의 밀착 방지를 목적으로, 안티 글래어 처리는 편광판의 표면에서 외광이 반사하여 편광판 투과광의 시인을 저해하는 것의 방지 등을 목적으로 실시되는 것이며, 예를 들면 샌드 블래스트 방식이나 엠보스 가공 방식 등에 의한 조면화(粗面化) 방식이나, 투명 미립자의 배합 방식 등의 적절한 방식으로, 투명 보호 필름의 표면에 미세 요철 구조를 부여함으로써 형성할 수 있다.

상기 투명 미립자에는 예를 들면 평균 입경이 0.5 ∼ 20㎛인 실리카나 알루미나, 티타니아나 지르코니아, 산화 주석이나 산화 인디움, 산화 카드뮴이나 산화 안티몬 등을 들 수 있고, 도전성을 갖는 무기계 미립자를 사용해도 되고, 또 가교 또는 미가교의 폴리머 입상물(粒狀物) 등으로 이루어지는 유기계 미립자 등을 사용할 수도 있다. 투명 미립자의 사용량은 투명 수지 100중량부당 2 ∼ 70중량부, 특히 5 ∼ 50중량부가 일반적이다.

투명 미립자 배합의 안티 글래어층은 투명 보호층 그 자체로서, 또는 투명 보호층 표면으로의 도공층 등으로서 형성할 수 있다. 안티 글래어층은 편광판 투과광을 확산하여 시야각을 확대하기 위한 확산층(시야각 보상 기능 등)을 겸하는 것이어도 된다. 또한, 상기한 반사 방지층이나 스티킹 방지층, 확산층이나 안티 글래어층 등은 그들 층을 형성한 시트 등으로 이루어지는 광학층으로서 투명 보호층과는 별체의 것으로서 형성할 수도 있다.

본 발명에서 편광자(편광 필름)와 보호층인 투명 보호 필름의 접착 처리는, 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 비닐알콜계 폴리머로 이루어지는 접착제, 또는 붕산이나 붕사, 글루타르알데히드나 멜라민, 옥살산 등의 비닐알콜계 폴리머의 수용성 가교제로 적어도 이루어지는 접착제 등을 통해 행할 수 있다. 특히, 폴리비닐알콜계 필름과의 접착성이 가장 양호하다는 점에서 폴리비닐알콜계 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 접착층은 수용액의 도포 건조층 등으로서 형성할 수 있으나, 그 수용액의 조제에 있어서는 필요에 따라 다른 첨가제나, 산 등의 촉매도 배합할 수 있다.

본 발명에 의한 편광판은, 실용에 있어서 다른 광학층과 적층한 광학 부재로서 사용할 수 있다. 그 광학층에 대해서는 특별히 한정은 없으나, 예를 들면 반사판이나 반투과 반사판, 위상차판(1/2 파장판, 1/4 파장판 등의 λ판도 포함한다), 시야각 보상 필름이나 휘도 향상 필름 등의 액정 표시 장치 등의 형성에 사용될 수 있는 적절한 광학층의 1층 또는 2층 이상을 사용할 수 있으며, 특히 상술한 본 발명의 편광자와 보호층으로 이루어지는 편광판에, 또한 반사판 또는 반 투과 반사판이 적층되어 이루어지는 반사형 편광판 또는 반투과 반사판형 편광판, 상술한 본 발명의 편광자와 보호층으로 이루어지는 편광판에, 또한 위상차판이 적층되어 있는 타원 또는 원 편광판, 상술한 본 발명의 편광자와 보호층으로 이루어지는 편광판에, 또한 시야각 보상 필름이 적층되어 있는 편광판, 또는 상술한 본 발명의 편광자와 보호층으로 이루어지는 편광판에, 또한 휘도 향상 필름이 적층되어 있는 편광판이 바람직하다.

상기 반사판에 대해서 설명하면, 반사판은 그것을 편광판에 설치하여 반사형 편광판을 형성하기 위한 것이며, 반사형 편광판은 통상 액정 셀의 뒤측에 설치되며, 시인측(표시측)으로부터의 입사광을 반사시켜 표시하는 타입의 액정 표시 장치 등을 형성할 수 있고, 백 라이트 등의 광원의 내장을 생략할 수 있어 액정 표시 장치의 박형화를 도모하기 쉬운 등의 이점을 갖는다.

반사형 편광판의 형성은, 필요에 따라 상기한 투명 보호 필름 등을 통해 편광판의 편면에 금속 등으로 이루어지는 반사층을 부설하는 방식 등의 적절한 방식으로 행할 수 있다. 덧붙여, 그 구체예로는 필요에 따라 매트 처리한 투명 보호 필름의 편면에, 알루미늄 등의 반사성 금속으로 이루어지는 박이나 증착막을 부설하여 반사층을 형성한 것 등을 들 수 있다.

또, 미립자를 함유시켜 표면 미세 요철 구조로 한 상기의 투명 보호 필름 위에 그 미세 요철 구조를 반영시킨 반사층을 갖는 반사형 편광판 등도 들 수 있다. 표면 미세 요철 구조의 반사층은 입사광을 난반사에 의해 확산시켜 지향성이나 번쩍거림을 방지하고, 명암의 얼룩을 억제할 수 있는 이점 등을 갖는다. 투명 보호 필름의 표면 미세 요철 구조를 반영시킨 미세 요철 구조의 반사층의 형성은, 예를 들면 진공 증착 방식, 이온 플레이팅 방식, 스퍼터링 방식 등의 증착 방식이나 도금 방식 등의 적절한 방식으로 금속을 투명 보호 필름의 표면에 직접 부설하는 방법 등에 의해 행할 수 있다.

또, 반사판은, 상기한 편광판의 투명 보호 필름에 직접 부설하는 방식을 대신하여, 그 투명 보호 필름에 준한 적절한 필름에 반사층을 형성하여 이루어지는 반사 시트 등으로서 사용할 수도 있다. 반사판의 반사층은, 통상 금속으로 이루어지므로, 그 반사면이 필름이나 편광판 등으로 피복된 상태의 사용 형태가, 산화에 의한 반사율의 저하 방지, 나아가서는 초기 반사율의 장기 지속이나, 보호층의 별도 부설의 회피 등에서 바람직하다.

또한, 반투과형 편광판은, 상기에서 반사층을 광을 반사하고, 또한 투과하는 하프 미러 등의 반투과형 반사층으로 함으로써 얻을 수 있다. 반투과형 편광판은, 통상 액정 셀의 뒤측에 설치되고, 액정 표시 장치 등을 비교적 밝은 분위기에서 사용하는 경우에는, 시인측(표시측)으로부터의 입사광을 반사시켜 화상을 표시하고, 비교적 어두운 분위기에서는 반투과형 편광판의 백 사이드에 내장되어 있는 백 라이트 등의 내장 광원을 사용하여 화상을 표시하는 타입의 액정 표시 장치 등을 형성할 수 있다. 즉, 반투과형 편광판은, 밝은 분위기 하에서는 백 라이트 등의 광원 사용의 에너지를 절약할 수 있고, 비교적 어두운 분위기에서도 내장 광원을 이용하여 사용할 수 있는 타입의 액정 표시 장치 등의 형성에 유용하다.

다음으로, 상술한 본 발명의 편광자와 보호층으로 이루어지는 편광판에, 또 한 위상차판이 적층되어 있는 타원 또는 원 편광판에 대해 설명한다.

직선 편광을 타원 또는 원 편광으로 바꾸거나, 타원 또는 원 편광을 직선 편광으로 바꾸거나, 또는 직선 편광의 편광 방향을 바꾸는 경우에 위상차판 등이 사용되고, 특히 직선 편광을 타원 또는 원 편광으로 바꾸거나, 타원 또는 원 편광을 직선 편광으로 바꾸는 위상차판으로는, 소위 1/4 파장판(λ/4판이라고도 한다)이 사용된다. 1/2 파장판(λ/2판이라고도 한다)은 통상 직선 편광의 편광 방향을 바꾸는 경우에 사용된다.

타원 편광판은, STN형 액정 표시 장치의 액정층의 복굴절에 의해 발생한 착색(청 또는 황)을 보상하여, 상기 착색이 없는 흑백 표시로 하는 경우 등에 유효하게 사용된다. 또한, 3차원의 굴절률을 제어한 것은, 액정 표시 장치의 화면을 사선 방향에서 봤을 때 발생하는 착색도 보상(방지)할 수 있어 바람직하다. 원 편광판은, 예를 들면 화상이 칼라 표시가 되는 반사형 액정 표시 장치의 화상의 색조를 정비하는 경우 등에 유효하게 사용되며, 또 반사 방지의 기능도 갖는다.

덧붙여, 상기 위상차판의 구체예로는, 폴리카보네이트나 폴리비닐알콜, 폴리스티렌이나 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌이나 기타 폴리올레핀, 폴리아릴레이트나 폴리아미드와 같이 적절한 폴리머로 이루어지는 필름을 연신 처리하여 이루어지는 복굴절성 필름이나 액정 폴리머의 배향 필름, 액정 폴리머의 배향층을 필름으로 지지한 것 등을 들 수 있다. 또, 경사 배향 필름으로는, 예를 들면 폴리머 필름에 열 수축성 필름을 접착하여 가열에 의한 그 수축력의 작용하에 폴리머 필름을 연신 처리 또는/및 수축 처리한 것이나 액정 폴리머를 사선 배향시킨 것 등 을 들 수 있다.

다음으로, 상술한 본 발명의 편광자와 보호층으로 이루어지는 편광판에, 또한 시야각 보상 필름이 적층되어 있는 편광판에 대해 설명한다.

시야각 보상 필름은, 액정 표시 장치의 화면을 화면에 수직이 아닌, 약간 비스듬한 방향에서 화면을 본 경우에도, 화상이 비교적 선명하게 보이도록 시야각을 넓히기 위한 필름이다.

이러한 시야각 보상 필름으로는, 트리아세틸셀룰로오스 필름 등에 디스코틱 액정을 도공한 것이나, 위상차판이 사용된다. 통상의 위상차판이 그 면방향으로 일축으로 연신된 복굴절을 갖는 폴리머 필름이 사용되는 것에 비해, 시야각 보상 필름으로서 사용되는 위상차판은, 면방향으로 이축으로 연신된 복굴절을 갖는 폴리머 필름이나, 면방향으로 일축으로 연신되고 두께방향으로도 연신된 두께방향의 굴절률을 제어한 경사 배향 폴리머 필름과 같은 2방향 연신 필름 등이 사용된다. 경사 배향 필름으로는, 상술한 바와 같이 예를 들면 폴리머 필름에 열 수축성 필름을 접착하여가열에 의한 그 수축력의 작용 하에 폴리머 필름을 연신 처리 또는/및 수축 처리한 것이나 액정 폴리머를 사선 배향시킨 것 등을 들 수 있다. 위상차판의 소재 원료 폴리머는 앞의 위상차판에서 설명한 폴리머와 동일한 것이 사용된다.

상술한 본 발명의 편광자와 보호층으로 이루어지는 편광판에, 휘도 향상 필름을 접합한 편광판은, 통상 액정 셀의 뒤측 사이드에 설치되어 사용된다. 휘도 향상 필름은, 액정 표시 장치 등의 백 라이트나 뒤측으로부터의 반사 등에 의해 자연광이 입사하면 소정 편광축의 직사 편광 또는 소정 방향의 원 편광을 반사하여, 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것으로, 휘도 향상 필름을 상술한 편광자와 보호층으로 이루어지는 편광판과 적층한 편광판은, 백 라이트 등의 광원으로부터의 광을 입사시켜 소정 편광 상태의 투과 광을 얻음과 동시에, 상기 소정 편광 상태 이외의 광을 투과하지 않고 반사된다. 이 휘도 향상 필름면에서 반사한 광을 또한 그 뒤측에 설치된 반사층 등을 통해 반전시켜 휘도 향상판에 재입사시키고, 그 일부 또는 전부를 소정 편광 상태의 광으로서 투과시켜 휘도 향상 필름을 투과하는 광의 증량을 도모함과 동시에, 편광자에 흡수되기 힘든 편광을 공급하여 액정 화상 표시 등에 이용할 수 있는 광량의 증대를 도모함으로써 휘도를 향상시킬 수 있는 것이다. 즉, 휘도 향상 필름을 사용하지 않고, 백 라이트 등으로 액정 셀의 뒤측으로부터 편광자를 통해 광을 입사시킨 경우에는, 편광자의 편광축에 일치하지 않는 편광 방향을 갖는 광은 거의 편광자에 흡수되어 버려, 편광자를 투과하지 않는다. 즉, 사용한 편광자의 특성에 따라서도 다르나, 거의 50%의 광이 편광자에 흡수되어 버려, 그만큼 액정 표시 장치 등에 이용할 수 있는 광량이 감소하여, 화상이 어두워진다. 휘도 향상 필름은, 편광자에 흡수되는 편광 방향을 갖는 광을 편광자에 입사시키지 않고 휘도 향상 필름으로 일단 반사시키고, 또한 그 뒤측에 설치된 반사층 등을 통해 반전시켜 휘도 향상판에 재입사시키는 것을 반복하여, 이 양자간에서 반사, 반전하고 있는 광의 편광 방향이 편광자를 통과할 수 있는 편광 방향이 된 편광을 휘도 향상 필름은 투과시켜 편광자에 공급하므로, 백 라이트 등의 광을 효율적으로 액정 표시 장치의 화상의 표시에 사용할 수 있어, 화면을 밝게 할 수 있는 것이다.

상기 휘도 향상 필름으로는, 예를 들면 유전체의 다층 박막이나 굴절률 이방성이 상이한 박막 필름의 다층 적층체처럼, 소정 편광축의 직선 편광을 투과하고 다른 광은 반사하는 특성을 나타내는 것(3M사 제조 [D-BEF] 등), 콜레스테릭 액정층, 특히 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향 필름이나 그 배향 액정층을 필름 기재 상에 지지한 것(닛토 덴코샤제 「PCF350」, Merck사제「Transmax」)처럼, 좌회전 또는 우회전중 어느 한쪽의 원 편광을 반사하고 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것 등의 적절한 것을 사용할 수 있다.

따라서, 상기한 소정 편광축의 직선 편광을 투과하는 타입의 휘도 향상 필름에서는, 그 투과광을 그대로 편광판에 편광축을 갖추어 입사시킴으로써 편광판에 의한 흡수 손실을 억제하면서 효율적으로 투과시킬 수 있다. 한편, 콜레스테릭 액정층처럼 원 편광을 투과하는 타입의 휘도 향상 필름에서는, 그대로 편광자에 입사시킬 수도 있으나, 흡수 손실을 억제하는 점에서는 그 투과 원 편광을 위상차판을 통해 직선 편광화하여 편광판에 입사시키는 것이 바람직하다. 덧붙여, 그 위상차판으로서 1/4 파장판을 사용함으로써, 원 편광을 직선 편광으로 변환할 수 있다.

가시광역 등이 넓은 파장 범위에서 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차판은, 예를 들면 파장 550nm의 광 등의 단색광에 대해 1/4파장판으로서 기능하는 위상차층과 다른 위상차 특성을 나타내는 위상차층, 예를 들면 1/2 파장판으로서 기능하는 위상차층을 중첩하는 방식 등에 의해 얻을 수 있다. 따라서, 편광판과 휘도 향상 필름 사이에 배치하는 위상차판은, 1층 또는 2층 이상의 위상차층으로 이루어 지는 것이어도 된다.

또한, 콜레스테릭 액정층에 대해서도, 반사 파장이 상이한 것의 조합으로 해서 2층 또는 3층 이상 중첩한 배치 구조로 함으로써, 가시광역 등이 넓은 파장 범위에서 원 편광을 반사하는 것을 얻을 수 있어, 그것에 기초하여 넓은 파장 범위의 투과 원 편광을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 편광판은, 상기한 편광 분리형 편광판처럼 펀광판과 2층 또는 3층 이상의 광학층을 적층한 것으로 이루어져 있어도 된다. 따라서, 상기 반사형 편광판이나 반투과형 편광판과 위상차판을 조합한 반사형 타원 편광판이나 반투과형 타원 편광판 등이어도 된다. 2층 또는 3층 이상의 광학층을 적층한 광학 부재는, 액정 표시 장치 등의 제조 과정에서 차례로 별개로 적층하는 방식으로도 형성할 수 있는 것이나, 미리 적층하여 광학 부재로 한 것은, 품질의 안정성이나 조립 작업성 등이 뛰어나 액정 표시 장치 등의 제조 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 적층에는, 점착층 등의 적절한 접착 수단을 사용할 수 있다.

본 발명에 의한 편광판이나 광학 부재에는, 액정 셀 등의 다른 부재와 접착하기 위한 점착층을 형성할 수도 있다. 그 점착층은 아크릴계 등의 종래에 준한 적절한 점착제로 형성할 수 있다. 그 중에서도 특히, 흡습에 의한 발포 현상이나 벗겨짐 현상의 방지, 열팽창 차 등에 의한 광학 특성의 저하나 액정 셀의 휨 방지, 나아가서는 고품질이며 내구성이 뛰어난 액정 표시 장치의 형성성 등의 점에서, 흡습률이 낮고 내열성이 뛰어난 점착층인 것이 바람직하다. 또, 미립자를 함유하여 광 확산성을 나타내는 점착층 등으로 할 수도 있다. 점착층은 필요에 따라 필요 한 면에 형성하면 되고, 예를 들면 본 발명의 편광자와 보호층으로 이루어지는 편광판의 보호층에 대해 언급한다면, 필요에 따라 보호층의 편면 또는 양면에 점착층을 형성하면 된다.

편광판이나 광학 부재에 형성한 점착층이 표면에 노출되는 경우에는, 그 점착층을 실용화할 때까지, 오염 방지 등을 목적으로 세퍼레이터로 가착(??着) 커버하는 것이 바람직하다. 세퍼레이터는 상기 투명 보호 필름 등에 준한 적절한 박엽체에, 필요에 따라 실리콘계나 장쇄(長鎖) 알킬계, 불소계나 황화 몰리브덴 등의 적절한 박리제에 의한 박리 코트를 형성하는 방식 등에 의해 형성할 수 있다.

또한, 상기 편광판이나 광학 부재를 형성하는 편광 필름이나 투명 보호 필름, 광학층이나 점착층 등의 각 층은, 예를 들면 살리실산 에스테르계 화합물이나 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물이나 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈 착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 처리하는 방식 등의 적절한 방식에 의해 자외선 흡수 능력을 갖게 한 것 등이어도 된다.

본 발명에 의한 편광판은, 액정 표시 장치 등의 각종 장치의 형성 등에 바람직하게 사용할 수 있다. 액정 표시 장치는, 본 발명에 의한 편광판을 액정 셀의 편측 또는 양측에 배치하여 이루어지는 투과형이나 반사형, 또는 투과·반사 양용형 등의 종래에 준한 적절한 구조를 갖는 것으로서 형성할 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치를 형성하는 액정 셀은 임의이며, 예를 들면 박막 트랜지스터형으로 대표되는 액티브 매트릭스 구동형, 트위스트 네마틱형이나 슈퍼 트위스트 네마틱형으로 대표되는 단순 매트릭스 구동형 등의 적절한 타입의 액정 셀을 사용한 것이어 도 된다.

또, 액정 셀의 양측에 편광판이나 광학 부재를 설치하는 경우, 그들은 동일한 것이어도 되고 상이한 것이어도 된다. 또한, 액정 표시 장치의 형성에 있어서는, 예를 들면 프리즘 어레이 시트나 렌즈 어레이 시트, 광 확산판이나 백 라이트 등의 적절한 부품을 적절한 위치에 1층 또는 2층 이상 배치할 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 사용하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

구라레제 PVA 필름(9X75RS, 중합도 2400, 두께 75㎛)을 사용하여 첫 번째 욕(요오드 및 요오드화 칼륨 함유 수용액, 온도 30℃)에서 3배 연신 후, 두 번째 욕(붕산 및 요오드화 칼륨 함유 수용액, 온도 55℃)중에서 토탈 연신 배율로 6배까지 연신하여 편광자를 얻었다. 그 후, 건조기 및 가습기를 사용하여 온도, 습도, 풍량, 시간을 조정하여 편광자의 수분율을 6%로 조정한 후, PVA계 접착제를 사용하여 편광자의 양면에 TAC(트리아세틸셀룰로오스) 필름을 접합하여 편광판을 제작했다.

(실시예 2)

구라레제 PVA 필름(9X75RS)을 사용하여 첫 번째 욕(요오드 및 요오드화 칼륨 함유 수용액, 온도 30℃)에서 3배 연신 후, 두 번째 욕(붕산 및 요오드화 칼륨 함유 수용액, 온도 55℃)중에서 토탈 연신 배율로 6배까지 연신하여 편광자를 얻었다. 그 후, 건조기 및 가습기를 사용하여 온도, 습도, 풍량, 시간을 조정하여 편광자의 수분율을 15%로 조정한 후, PVA계 접착제를 사용하여 편광자의 양면에 TAC( 트리아세틸셀룰로오스) 필름을 접합하여 편광판을 제작했다.

(실시예 3)

구라레제 PVA 필름(9X75RS)을 사용하여 첫 번째 욕(요오드 및 요오드화 칼륨 함유 수용액, 온도 30℃)에서 3배 연신 후, 두 번째 욕(붕산 및 요오드화 칼륨 함유 수용액, 온도 55℃)중에서 토탈 연신 배율로 6배까지 연신하여 편광자를 얻었다. 그 후, 건조기 및 가습기를 사용하여 온도, 습도, 풍량, 시간을 조정하여 편광자의 수분율을 26%로 조정한 후, PVA계 접착제를 사용하여 편광자의 양면에 TAC(트리아세틸셀룰로오스) 필름을 접합하여 편광판을 제작했다.

(비교예 1)

구라레제 PVA 필름(9X75RS)을 사용하여 첫 번째 욕(요오드 및 요오드화 칼륨 함유 수용액, 온도 30℃)에서 3배 연신 후, 두 번째 욕(붕산 및 요오드화 칼륨 함유 수용액, 온도 55℃)중에서 토탈 연신 배율로 6배까지 연신하여 편광자를 얻었다. 그 후, 건조기 및 가습기를 사용하여 온도, 습도, 풍량, 시간을 조정하여 편광자의 수분율을 4%로 조정한 후, PVA계 접착제를 사용하여 편광자의 양면에 TAC(트리아세틸셀룰로오스) 필름을 접합하여 편광판을 제작했다.

(비교예 2)

구라레제 PVA 필름(9X75RS)을 사용하여 첫 번째 욕(요오드 및 요오드화 칼륨 함유 수용액, 온도 30℃)에서 3배 연신 후, 두 번째 욕(붕산 및 요오드화 칼륨 함유 수용액, 온도 55℃)중에서 토탈 연신 배율로 6배까지 연신하여 편광자를 얻었다. 그 후, 건조기 및 가습기를 사용하여 온도, 습도, 풍량, 시간을 조정하여 편 광자의 수분율을 35%로 조정한 후, PVA계 접착제를 사용하여 편광자의 양면에 TAC(트리아세틸셀룰로오스) 필름을 접합하여 편광판을 제작했다. 그러나, 수분율이 35%로는 수분이 높으므로, TAC와의 접합시의 건조 처리에 의해, 편광판의 면 내에 얼룩이 발생했다.

상기 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 ∼ 2에서 얻어진 편광판의 평가를 했다. 광학 특성으로서 단체의 투과율과, 편광도를 측정했다. 편광판의 편광축 방향(연신축 방향에 수직 방향) 표면 형상을, 표면 거칠기 형상 측정기(동경정밀 제조, 표면 거칠기 형상 측정기 : 서프콤 470A)를 사용하여, 중심선 평균 거칠기(Ra) 및 줄무늬를 형성하는 요철의 평균 간격(Sm)을 조사했다. 또, 육안 관찰에 의해 줄무늬의 유무를 확인했다. 그 결과를 다음 표 1에 나타낸다.

표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 편광판(실시예 2 ∼ 3)은 표면 거칠기의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 작고, 요철의 평균 간격(Sm)은 측정 불능이며, 육안 관찰에 의한 판정에서는 줄무늬는 없었다. 실시예 1의 편광판에서는 희미한 줄무늬가 육안으로 약간 확인 가능했으나, 실용상은 문제 없었다.

이에 비해 비교예 1의 편광판은 습도 조건이 본 발명의 범위 밖이었으므로, 표면 거칠기의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 거칠고, 요철의 평균 간격(Sm)도 크고, 육안 관찰에 의한 판정에서는 줄무늬가 있었다. 비교예 2의 편광판은 표면 거칠기의 중심선 평균 거칠기(Ra) 및 요철의 평균 간격(Sm)은 양호했으나, 광학 특성의 편광도가 나빠지고 또한 면 내에 얼룩이 보여 외관상 바람직하지 않았다.

이상 설명과 같이, 본 발명의 편광판의 제조 방법은 편광자의 편면 또는 양면에 보호층을 접합할 때의 상기 편광자의 수분율이 5% ∼ 30%임으로써, 보호층의 표면에 편광 필름의 연신에 기인하는 레코드의 홈형상의 요철이 발생하지 않아 반사로 보아도 반사상이 선명하여, 외관상의 문제를 개선한 편광판의 제조 방법 및 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 또, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 투과율이 35% 이상, 편광도 90% 이상의 편광판을 제공할 수 있다.

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11. 연신축 방향에 수직인 방향의 표면 거칠기가 중심선 평균 거칠기에 기초하여 0.01㎛ 이하인 편광판으로서, 보호층과 접합할 때의 수분율이 15% ~ 30%인 편광자의 편면 또는 양면에 보호층을 접합함으로써 형성된 투과율 35% 이상, 편광도 90% 이상의 편광판이고, 상기 접합이, 비닐알콜계 폴리머로 이루어지는 접착제, 혹은, 비닐알콜계 폴리머의 수용성 가교제로 적어도 이루어지는 접착제를 이용하여 행해지는 편광판을, 액정 셀의 적어도 편측에 구비한 액정 표시 장치.

    (단, 편광자의 수분율의 측정 방법은, 접합 전의 편광자 중량(A)과, 그 편광자를, 120℃의 건조기에 7시간 넣은 후의 편광자 중량(B)으로부터, 편광자의 수분율(%)=[(A-B)/B]×100으로 구한다.)