KR100916955B1 - 편광자, 그 제조 방법, 편광판, 광학 필름 및 화상 표시장치 - Google Patents

편광자, 그 제조 방법, 편광판, 광학 필름 및 화상 표시장치 Download PDF

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KR100916955B1
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히데유키 우스이
다카히사 고니시
다케미치 요시다
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 적어도 요오드 염색되고, 또한 1 축 연신된 폴리비닐알코올계 필름으로 이루어지는 편광자로서, 상기 편광자의 단체 투과율이 43% 이상, 편광도가 99.9% 이상이고, 파장 440㎚ 에서의 평행 투과율 (Tp) 과 직교 투과율 (Tc) 로부터 산출되는 2 색비가 30 이상인 것을 특징으로 하는 색상이 양호한 편광자이다.
편광자, 편광판, 광학 필름, 화상 표시 장치

Description

편광자, 그 제조 방법, 편광판, 광학 필름 및 화상 표시 장치 {POLARIZER, METHOD FOR PRODUCING SAME, POLARIZING PLATE, OPTICAL FILM AND IMAGE DISPLAY}
기술분야
본 발명은 편광자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 당해 편광자를 사용한 편광판, 및 당해 편광판 등을 사용한 광학 필름에 관한 것이다. 그리고, 당해 편광판, 광학 필름 등을 사용한 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, PDP 등의 화상 표시 장치에 관한 것이다.
배경기술
종래부터 액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치에는, 편광자에 트리아세틸셀룰로오스 필름 등의 보호 필름이 부착된 편광판이 사용되고 있다. 상기 편광자는, 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 등의 2 색성 염료로 염색한 후, 붕산수용액 중에서 연신함으로써 제조되고 있다. 편광판의 색상은 액정 표시 장치의 색상에 크게 영향을 준다.
그러나, 종래부터 사용되고 있는 편광판의 경우 평행 니콜에 있어서의 투과 스펙트럼에서는 파장 400㎚∼500㎚ 의 투과율이 낮기 때문에, 평행 니콜에 있어서 색상이 노랗게 된다. 한편, 직교 니콜에 있어서의 투과 스펙트럼에서는 파장 400㎚∼500㎚ 의 투과율이 높기 때문에, 직교 니콜에 있어서 색상이 파랗게 된다. 이 때문에, 이들 편광판을 사용한 종래의 액정 표시 장치에서는, 백색 표시를 실시했을 때에는 약간 노랗게 되고, 흑색 표시를 했을 때에는 파랗게 되는 문제가 있었다.
백색 표시 및 흑색 표시를 뉴트럴 그레이로 하는 방법으로서, 요오드 염색되고, 또한 1 축 연신된 폴리비닐알코올계 필름을, 소정량의 요오드화칼륨을 함유하는 붕산 수용액 중에서 처리함과 함께, 각 공정의 처리 온도를 제어하는 방법이 개시되어 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2002-169024호). 그러나, 상기 공보에 기재된 방법으로는, 평행 니콜, 직교 니콜 중 어느 경우에 있어서도 충분히 색상이 양호하다고는 할 수 없다.
또한, 요오드계 편광자는 내구성이 충분하지 않고, 가열 환경 하에 놓인 경우와, 편광자 2 장을 직교 니콜하게 배치한 경우에 장파장의 편광 착색이 일어나 빨갛게 변색되는 문제가 있다. 이 문제에 대하여, 편광자에 적절한 양의 아연 이온을 함유시키는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 일본 특허 제1308919호 명세서, 일본 특허 제1606999호 명세서, 일본 공개특허공보 2002-35512호). 이들 특허문헌에서는, 고온 조건하에서 방치했을 때에 발생하는 장파장의 편광 착색을 방지할 수 있음이 개시되어 있다. 그러나, 이들 특허문헌에서는 편광자에 아연 이온을 함유시킬 필요가 있기 때문에, 편광자 표면에 아연이 석출되거나, 농도 관리가 번잡하거나, 피부에 대한 자극이 있는 등의 문제가 있다.
발명의 개시
본 발명은 색상이 양호한 편광자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 색상이 양호하고, 내구성이 양호한 편광자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 색상이 양호한 편광자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 색상이 양호하고, 내구성이 양호한 편광자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 편광자를 사용한 편광판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고 본 발명은 상기 편광자, 편광판을 사용한 광학 필름을 제공하는 것, 및 상기 편광자, 편광판, 광학 필름을 사용한 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 편광자 및 편광자의 제조 방법 등에 의해 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 적어도 요오드 염색되고, 또한 1 축 연신된 폴리비닐알코올계 필름으로 이루어지는 편광자로서,
상기 편광자의 단체 (單體) 투과율이 43% 이상, 편광도가 99.9% 이상이고,
파장 440㎚ 에서의 평행 투과율 (Tp) 과 직교 투과율 (Tc) 로부터 하기 식:
2 색비={log10(1/k2)}/{log10(1/k1)}
(단, k1=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2+(Tp-Tc)1/2〕,
k2=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2-(Tp-Tc)1/2〕)
에서 산출되는 2 색비가 30 이상인 것을 특징으로 하는 편광자에 관한 것이다.
요오드 염색되고, 또한 1 축 연신된 폴리비닐알코올계 필름 (편광자) 에 있어서, 요오드는 I3 - 과 I5 - 의 폴리요오드 착물로서 흡착되어 있다. I3 - 는 약 470㎚ 에서 넓은 흡수 피크를 가지고, I5 - 는 파장 600∼700㎚ 에서 넓은 흡수 피크를 갖는다. 그러나, 종래의 편광자의 경우, 파장 400㎚∼500㎚ 의 단파장에 있어서는 I3 - 의 배향이 나쁘다. 즉, 파장 400㎚∼500㎚ 의 영역에서는, 편광자의 2 색비가 낮았다. 그 때문에, 종래의 편광자의 경우, 평행 니콜에서의 투과 스펙트럼에서는 파장 400㎚∼500㎚ 의 투과율이 낮고, 노랗게 되며, 직교 니콜에서의 투과 스펙트럼에서는 파장 400㎚∼500㎚ 의 투과율이 높고, 파랗게 되어 있었다.
상기 편광자의 2 색비가 낮은 것은 I3 - 의 배향이 나쁜 것에 따른 것이므로, I3 - 의 배향을 양호하게 함으로써 2 색비를 높여 편광자의 색상을 개선하는 것이 가능하다. 특히, 액정 표시 장치에 사용되는 냉음극관은 파장 440㎚, 550㎚, 610㎚ 에서 휘선을 가지기 때문에, 통상 요오드계 편광자에 있어서의 단파장의 특성은 특히 440㎚ 의 특성이 중요하게 된다.
파장 440㎚ 의 2 색비는 30 이상으로 함으로써 상기 색상의 문제를 해소할 수 있는 것으로 생각된다. 그러나, 종래 파장 440㎚ 의 2 색비를 30 이상으로 하기 위해서는, 편광자의 단체 투과율을 낮게 할 필요가 있었다. 그러나, 단체 투과율을 낮게 하면 광학 특성상 바람직하지 못하다. 단체 투과율은 광학 특성상 43% 이상이 요구된다. 즉, 43% 이상의 단체 투과율에서는 파장 440㎚ 의 2 색비를 30 이상으로 할 수 없었다.
상기 본 발명의 편광자는 I3 - 의 배향이 양호하고, 단체 투과율이 43% 이상, 편광도가 99.9% 이상이고, 또한 파장 440㎚ 의 2 색비가 30 이상을 만족하는 것이다. 이러한 본 발명의 편광자는 양호한 광학 특성을 갖고, 또 평행 니콜, 직교 니콜의 어느 경우에도 색상을 뉴트럴하게 개선할 수 있다. 단체 투과율은 43% 이상, 또는 43.5% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한 편광도는 99.9% 이상, 99.92% 이상인 것이 바람직하다. 파장 440㎚ 의 2 색비는 30 이상, 또는 34 이상인 것이 더 바람직하다. 파장 440㎚ 의 2 색비는, I3 - 의 배향을 양호하게 하기가 어렵기 때문에, 통상 30 이상의 것을 얻기가 곤란하다.
상기 편광자는, 요오드 함유율이 1.5∼2.5중량%, 또한 칼륨 함유율이 0.2∼ 0.6중량% 인 것이 바람직하다.
편광자를 고온하에 둔 경우에는 빨갛게 변색되지만, 이는 장파장에서 흡수를 갖는 I5 - 가 분해되거나, 또는 배향성이 저하되기 때문으로 생각된다. 편광자는, 요오드 염색된 폴리비닐알코올계 필름을, 예를 들어 붕산, 요오드화칼륨이 함유된 수용액 중에서 연신함으로써 제조된다. 이 때, 투과율은 연신 배율, 요오드의 농도 등에 의해 결정되지만, 편광도는 요오드화칼륨의 농도에 따라서 변화한다. 즉, 편광자 중의 요오드화칼륨의 양을 늘릴수록 편광도가 상승하지만, 요오드화칼륨을 지나치게 늘리면 편광자를 고온하에 둔 경우에는 빨갛게 변색되는 것으로 생각된다.
이러한 관점에서, 편광자 중의 요오드 함유율은 1.5∼2.5중량% 가 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.7∼2.4중량%, 더욱 바람직하게는 2∼2.3중량% 이다. 요오드 함유량이 지나치게 많으면, 편광판의 내구성이 충분하지 않으며, 고온하에 있어서 빨갛게 변색되기 쉬워지고, 요오드 함유량이 지나치게 적어지면 편광도가 낮아지기 쉽다. 또한, 편광자 중의 칼륨 함유율은 0.2∼0.6중량% 가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.3∼0.58중량%, 더욱 바람직하게는 0.4∼0.57중량% 이다. 칼륨 함유량이 지나치게 많으면, 편광판의 내구성이 충분하지 않고, 고온하에 있어서 빨갛게 변색되기 쉬워지며, 요오드 함유량이 지나치게 적어지면 편광도가 낮아지기 쉽다.
또한, 본 발명은 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 염색하는 공정,
요오드 염색된 폴리비닐알코올계 필름을, 농도 4중량% 이상의 요오드화칼륨을 함유하는 붕산 수용액 중에서 1 축 연신하는 공정,
이어서, 농도 0.8중량% 이상의 요오드화칼륨 수용액으로 세정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 편광자의 제조 방법에 있어서, 1 축 연신하는 공정의 붕산 수용액 (연신욕) 에 있어서의 요오드화물의 농도는 4∼12중량% 인 것이 바람직하다.
상기 편광자의 제조 방법에 있어서, 세정하는 공정의 요오드화물 수용액 (세정욕) 에 있어서의 요오드화물의 농도는 0.8∼2.5중량% 인 것이 바람직하다.
일반적으로 편광자는, 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 염색, 1 축 연신 처리 등을 실시함으로써 얻어진다. 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 염색한 후, 연신 처리나 붕산 수용액에 침지하면 I5 - 가 생성되어 청색으로 색을 표시한다. 한편, 요오드화칼륨 수용액과 같은 요오드화물 수용액에 침지하여 요오드 이온을 편광자에 함유시키면 , I3 - 가 생성되어 색상이 뉴트럴하게 된다. I3 - 는 I5 - 보다도 배향이 나쁘기 때문에, 종래의 제조 방법에 의해 얻어진 편광자는, 단파장의 2 색비는 낮고, 장파장의 2 색비는 높게 되어 있었다.
상기 본 발명의 편광자의 제조 방법은 종래와 같이 폴리비닐알코올계 필름을 연신 처리 등에 의해 배향하고 나서 폴리요오드 착물을 생성하기 보다, 폴리요오드 착물을 생성하고 나서 연신 처리 등을 실시하는 것에 의해 폴리비닐알코올계 필름 을 배향하는 쪽이 폴리요오드 착물의 배향이 양호해짐을 알아낸 것이다. 즉, I3 - 의 배향을 양호하게 하기 위해, 농도 4중량% 이상의 요오드화물을 함유하는 붕산 수용액 (연신욕) 중에서 I3 - 를 대량으로 생성시킨 후에 폴리비닐알코올계 필름을 연신함으로써, 배향이 양호한 I3 - 를 얻을 수 있어, 파장 400㎚∼500㎚ 의 단파장에서의 2 색비를 높게 할 수 있다. 또한, 농도 0.8중량% 이상의 요오드화물 수용액 (세정욕) 으로 세정함으로써, 잉여 I3 - 를 세정하고, 배향이 양호한 I3 - 를 필름에 잔류시키는 것에 의해 I3 - 및 I5 - 의 양을 제어할 수 있다. 연신욕, 세정욕의 요오드화물의 농도가 지나치게 낮으면 I3 - 의 양이 지나치게 적어지고 편광판의 색상이 파랗게 된다. 연신욕의 요오드화물의 농도는, 4중량% 이상, 바람직하게는 4.5중량% 이상, 보다 바람직하게는 5중량% 이상이다. 세정욕의 요오드화물의 농도는 0.8중량% 이상, 바람직하게는 1.0중량% 이상, 보다 바람직하게는 1.2중량% 이상이다.
한편, 연신욕, 세정욕의 요오드화물의 농도는 높게 하더라도 그 이상의 효과가 얻어지기 어려울 뿐만 아니라, 편광자의 색상이 노랗게 되어, 고온 분위기에 장시간 보존했을 때에 직교 니콜의 색상이 빨갛게 변색되는 경향이 있다. 연신욕의 요오드화물의 농도는, 통상 15중량% 이하의 범위로 하지만, 상기 관점에서, 연 신욕의 요오드화물의 농도는, 12중량% 이하, 바람직하게는 11중량% 이하, 보다 바람직하게는 10중량% 이다. 세정욕의 요오드화물의 농도는, 통상 6중량% 이하의 범위로 하지만, 2.5중량%, 바람직하게는 2.3중량%, 보다 바람직하게는 2중량% 이하이다.
상기 편광자의 제조 방법에 있어서, 요오드화물 수용액으로 세정하는 공정 후에는 건조 공정을 둘 수 있다. 건조 공정은 70℃ 이하인 것이 내구성이 양호한 편광자를 얻는다는 점에서 바람직하다.
상기 편광자의 제조 방법에 있어서, 요오드화물은 요오드화칼륨이 바람직하다. 연신욕, 세정욕에 사용하는 요오드화물로는, 요오드화칼륨, 요오드화나트륨, 요오드화리튬, 요오드화아연, 요오드화칼슘, 요오드화코발트 등의 각종 요오드화물을 사용할 수 있지만, 이들 중에서도 요오드화칼륨이 필름 표면에 석출되기 어려운 점에서 바람직하다. 또한, 요오드화칼륨 이외의 요오드화물을 사용하는 경우에는, 요오드화물의 분자량, 해리상수, 폴리비닐알코올계 필름의 팽윤도 등에서, 폴리비닐알코올계 필름 중에 함유되는 요오드 이온 농도가 요오드화칼륨의 경우와 같아지도록 요오드화물의 양을 조정하는 것이 바람직하다.
상기 편광자의 제조 방법에 있어서, 요오드 염색 공정과 함께, 연신 공정을 실시할 수 있다. 연신 공정은 붕산 수용액 (연신욕) 중의 이전 공정에서도 실시할 수 있지만, 이전 공정에서의 연신 공정은 요오드 염색 공정과 함께 실시하는 것이, 필름이 물에 팽윤되어 주름지는 것을 방지할 수 있다는 점에서 바람직하다.
상기 제조 방법에 의해 얻어지는 편광자는, 단체 투과율이 43% 이상, 편광도 가 99.9% 이상이고,
파장 440㎚ 에서의 평행 투과율 (Tp) 과 직교 투과율 (Tc) 로부터 하기 식:
2 색비={log10(1/k2)}/{log10(1/k1)}
(단, k1=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2+(Tp-Tc)1/2〕,
k2=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2-(Tp-Tc)1/2〕)
에서 산출되는 2 색비가 30 이상인 것이, 양호한 색상이란 관점에서 바람직하다.
또한, 상기 제조 방법에 의해 얻어지는 편광자는, 요오드 함유율이 1.5∼2.5중량%, 또한, 칼륨 함유율이 0.2∼0.6중량% 인 것이 내구성의 관점에서 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 얻어진 편광자에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 편광자의 적어도 한 면에 투명 보호 필름을 형성한 편광판에 관한 것이다. 이러한 편광판은 상기 특성 (단체 투과율이 43% 이상, 편광도가 99.9% 이상이고, 또한 파장 440㎚ 의 2 색비가 30 이상) 을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 편광자 또는 편광판에 추가로 다른 광학층이 1 층 이상 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름에 관한 것이다.
그리고 본 발명은 상기 편광자, 편광판 또는 상기 광학 필름을 1 장 이상 사용한 화상 표시 장치에 관한 것이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 편광자에 적용되는 폴리비닐알코올계 필름의 재료로는 폴리비닐알코올 또는 그 유도체가 사용된다. 폴리비닐알코올의 유도체로는 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 등을 들 수 있는 것 외에, 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산, 그 알킬에스테르, 아크릴아미드 등으로 변성한 것을 들 수 있다. 폴리비닐알코올의 중합도는 1000∼10000 정도, 비누화도는 80∼100몰% 정도의 것이 일반적으로 사용된다.
상기 폴리비닐알코올계 필름 중에는 가소제 등의 첨가제를 함유할 수도 있다. 가소제로는 폴리올 및 그 축합물 등을 들 수 있고, 예를 들어, 글리세린, 디글리세린, 트리글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 가소제의 사용량은 특별히 제한되지 않지만, 폴리비닐알코올계 필름 중 20중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
통상 미연신 필름인 폴리비닐알코올계 필름은 두께 30∼150㎛ 정도를 갖는 것이 사용된다.
상기 폴리비닐알코올계 필름 (미연신 필름) 에는, 요오드 염색하는 공정, 요오드 염색된 폴리비닐알코올계 필름을, 농도 4중량% 이상의 요오드화물을 함유하는 붕산 수용액 (연신욕) 중에서 1 축 연신하는 공정, 이어서, 농도 0.8 중량% 이상의 요오드화물 수용액 (세정욕) 으로 세정하는 공정이 실시된다.
요오드 염색 처리는 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 용액에 침지함으로써 일반적으로 실시된다. 요오드 용액으로서 요오드 수용액을 사용하는 경우에는, 요오드 및 용해 보조제로서 예를 들어 요오드화칼륨 등의 요오드화물에 의해 요오드 이온을 함유시킨 수용액 등이 사용된다. 요오드 농도는 0.01∼0.5중량% 정도, 더 바람직하게는 0.02∼0.4중량%, 좀더 바람직하게는 0.2∼0.38중량%, 특히 바람직하게는 0.2∼0.35중량% 이고, 요오드화물 (예를 들어 요오드화칼륨) 농도는 0.01∼10중량% 정도, 더 바람직하게는 0.02∼8중량% 로 사용한다.
요오드 염색 처리에 있어서, 요오드 용액의 온도는, 통상 20∼50℃ 정도, 바람직하게는 25∼40℃ 이다. 침지 시간은 통상 10∼300초간 정도, 바람직하게는 20∼240초간의 범위이다.
또한, 요오드 염색 처리 전에, 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지하여 물세정해도 된다. 폴리비닐알코올계 필름을 물로 세정함으로써 폴리비닐알코올계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있다. 또한, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시키는 것에 의해 염색 얼룩 등의 불균일을 방지하는 효과도 있다.
이어서, 요오드 염색된 폴리비닐알코올계 필름을, 요오드화물을 함유하는 붕산 수용액 (연신욕) 중에서 1 축 연신한다. 연신욕의 요오드화물 농도는 전술한 바와 같이 4중량% 이상이다. 바람직하게는, 4∼12중량%, 보다 바람직하게는 4.5∼11중량%, 더욱 바람직하게는 5∼10중량% 이다.
또한, 연신욕의 붕산 농도는, 통상 2∼8중량%, 바람직하게는 2.5∼7중량%, 보다 바람직하게는 3∼6중량% 이다. 붕산 농도가 낮으면 편광도가 나빠지는 경향이 있고, 한편 붕산 농도가 높으면 연신되기 어려워진다.
1 축 연신 처리는, 요오드 염색된 폴리비닐알코올계 필름을 상기 연신욕에 침지하여 실시한다. 연신 배율은 통상적으로 4∼7 배 정도, 바람직하게는 5∼6.8 배, 더욱 바람직하게는 5.5∼6.5 배로 하는 것이 바람직하다. 연신 필름의 두께는 5∼80㎛ 정도가 적합하다.
연신욕 중에서의 연신은 다단계로 실시할 수도 있다. 또한, 연신욕 중에서의 연신 전에 연신 공정을 실시할 수도 있다. 연신욕 중에서의 연신 전에 연신 공정을 실시하는 경우에는, 연신욕 중에서의 연신 후의 연신 배율이, 미연신 필름에 대한 총 배율이, 4∼7 배 정도가 되도록 제어한다. 연신욕 중에서의 연신 전의 연신 배율은 4 배 이하, 2.8∼3.8 배로 하는 것이 바람직하다. 연신욕 중에서의 연신 전의 연신 공정은 요오드 염색 공정과 함께 실시하는 것이 바람직하다.
붕산 수용액 (연신욕) 의 온도는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 30℃ 이상, 바람직하게는 40∼85℃ 의 범위이다. 침지 시간은 통상 10∼1200초간, 바람직하게는 30∼600초간이다.
이어서, 요오드화물 수용액으로 세정하는 공정을 실시한다. 요오드화물 수용액 (세정욕) 의 요오드화물의 농도는, 전술한 바와 같이 농도 0.8중량% 이상이다. 바람직하게는 0.8∼2.5중량%, 보다 바람직하게는 0.8∼2.3중량%, 더욱 바람직하게는 0.8∼2.1중량% 이하이다. 요오드화물 수용액 (세정욕) 의 온도는, 통상 15∼60℃ 정도, 바람직하게는 25∼40℃ 이다. 침지 시간은 통상 1∼120초정도, 바람직하게는 3∼90초간의 범위이다.
이어서 건조 공정을 실시할 수 있다. 건조 공정은 70℃ 이하, 더욱 바람 직하게는 60℃ 이하에서 실시하고, 45℃ 이하에 실시하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 건조 시간은 10분 이하, 나아가서는 5분 이하로 하는 것이 바람직하다.
얻어진 편광자는, 통상적인 방법에 따라서 그 적어도 한 면에 투명 보호 필름을 형성한 편광판으로 할 수 있다. 투명 보호 필름은 폴리머에 의한 도포층으로서, 또는 필름의 라미네이트층 등으로서 형성할 수 있다. 투명 보호 필름을 형성하는, 투명 폴리머 또는 필름 재료로는 적당한 투명 재료를 사용할 수 있지만, 투명성이나 기계적 강도, 열안정성이나 수분 차단성 등이 우수한 것이 바람직하게 사용된다. 상기 투명 보호 필름을 형성하는 재료로는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 폴리머, 2아세트산셀룰로오스나 3아세트산셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머, 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴ㆍ스티렌 공중합체 (AS 수지) 등의 스티렌계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 내지는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌ㆍ프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 폴리머, 염화비닐계 폴리머, 나일론이나 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 폴리머, 이미드계 폴리머, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 폴리머, 폴리에테르에테르케톤계 폴리머, 폴리페닐렌술피드계 폴리머, 비닐알코올계 폴리머, 염화비닐리덴계 폴리머, 비닐부티랄계 폴리머, 알릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 또는 상기 폴리머의 블렌드물 등도 상기 투명 보호 필름을 형성하는 폴리머의 예로서 들 수 있다. 투명 보호 필름은 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형, 자외선 경화형의 수지의 경화층으로서 형성할 수도 있다.
또한, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (WO 01/37007) 에 기재된 폴리머 필름, 예를 들어 (A) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, (B) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 페닐 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 들 수 있다. 구체예로는 이소부틸렌과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와 아크릴로니트릴ㆍ스티렌 공중합체를 함유하는 수지 조성물의 필름을 들 수 있다. 필름은 수지 조성물의 혼합 압출품 등으로 이루어지는 필름을 사용할 수 있다. 이들 필름은 위상차가 작고, 광탄성 계수가 작기 때문에 편광판의 변형에 의한 불균일 등의 문제점을 해소할 수 있고, 또 투습도가 작기 때문에 가습 내구성이 뛰어나다.
보호 필름의 두께는 적절히 결정할 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등의 점에서 1∼500㎛ 정도이다. 특히 1∼300㎛ 가 바람직하고, 5∼200㎛ 가 보다 바람직하다.
또한, 보호 필름은 가능한 한 착색되지 않은 것이 바람직하다. 따라서, Rth=[(nx+ny)/2-nz]·d (단, nx, ny 는 필름 평면내의 주굴절률, nz 는 필름 두께방향의 굴절률, d 는 필름 두께이다) 로 표시되는 필름 두께방향의 위상차값이 -90nm∼+75nm 인 보호 필름이 바람직하게 사용된다. 이러한 두께방향의 위상차값 (Rth) 이 -90nm∼+75nm 인 것을 사용함으로써, 보호 필름에 기인하는 편광판의 착색 (광학적인 착색) 을 거의 해소할 수 있다. 두께방향 위상차값 (Rth) 은 더욱 바람직하게는 -80nm∼+60nm, 특히 -70nm∼+45nm 가 바람직하다.
보호 필름으로는, 편광 특성이나 내구성 등의 점에서, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머가 바람직하다. 특히 트리아세틸셀룰로오스 필름이 적합하다. 또한, 편광자의 양측에 보호 필름을 형성하는 경우, 그 표리에서 동일한 폴리머 재료로 이루어진 보호 필름을 사용해도 되고, 상이한 폴리머 재료 등으로 이루어진 보호 필름을 사용해도 된다.
상기 투명 보호 필름의 편광자를 접촉시키지 않는 면에는, 하드코트층이나 반사 방지 처리, 스티킹 방지나, 확산 내지 안티글레어를 목적으로 한 처리를 실시한 것이어도 된다.
하드코트 처리는 편광판 표면의 손상 방지 등을 목적으로 실시되는 것이며, 예를 들어 아크릴계, 실리콘계 등의 적절한 자외선 경화형 수지에 의한 경도나 미끄럼 특성이 뛰어난 경화 피막을 투명 보호 필름의 표면에 부가하는 방식 등으로 형성할 수 있다. 반사 방지 처리는 편광판 표면에서의 외광의 반사 방지를 목적으로 실시된 것이며, 종래에 준한 반사 방지막 등의 형성에 의해 달성할 수 있다. 또한, 스티킹 방지 처리는 인접층과의 밀착 방지를 목적으로 실시된다.
또한, 안티글레어 처리는 편광판의 표면에서 외광이 반사되어 편광판 투과광의 시인을 저해하는 것의 방지 등을 목적으로 실시되는 것이며, 예를 들어 샌드블라스트 방식이나 엠보싱 가공 방식에 의한 조면화 방식 또는 투명 미립자의 배합 방식 등의 적절한 방식으로 투명 보호 필름의 표면에 미세 요철 구조를 부여함으로써 형성할 수 있다. 상기 표면 미세 요철 구조의 형성에 함유시키는 미립자로는, 예를 들어 평균 입경이 0.5∼50㎛ 인 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니 아, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등으로 이루어진 도전성도 있는 무기계 미립자, 가교 또는 미가교의 폴리머 등으로 이루어진 유기계 미립자 등의 투명 미립자가 사용된다. 표면 미세 요철 구조를 형성하는 경우, 미립자의 사용량은 표면 미세 요철 구조를 형성하는 투명 수지 100 중량부에 대해 일반적으로 2∼50 중량부 정도이며, 5∼25 중량부가 바람직하다. 안티글레어층은 편광판 투과광을 확산하여 시각 등을 확대시키기 위한 확산층 (시각 확대 기능 등) 을 겸하는 것이어도 된다.
상기 반사 방지층, 스티킹 방지층, 확산층이나 안티글레어층 등은 투명 보호 필름 자체에 형성할 수 있는 것 외에, 별도 광학층으로서 투명 보호 필름과는 별체의 것으로 형성할 수도 있다.
상기 편광자와 투명 보호 필름의 접착 처리에는 접착제가 사용된다. 접착제로는, 이소시아네이트계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계, 수계 (水系) 폴리에스테르 등을 예시할 수 있다. 상기 접착제는, 통상 수용액으로 이루어진 접착제가 사용된다.
본 발명의 편광판은 상기 투명 보호 필름과 편광자를, 상기 접착제를 사용하여 부착함으로써 제조한다. 접착제는 투명 보호 필름, 편광자 중의 어느 하나에 도포해도 되고, 양자에 도포해도 된다. 부착 후에는 건조 공정을 실시하여 도포 건조층으로 이루어진 접착층을 형성한다. 편광자와 투명 보호 필름의 부착은 롤 라미네이터 등에 의해 실시할 수 있다. 접착층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상 0.1∼5㎛ 정도이다.
본 발명의 편광판은 실제 사용에 있어서 다른 광학층과 적층한 광학 필름으로서 사용할 수 있다. 그 광학층에 관해서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 반사판이나 반투과판, 위상차판 (1/2 또는 1/4 등의 파장판 포함), 시각 보상 필름 등의 액정 표시 장치 등의 형성에 사용되기도 하는 광학층을 1 층 또는 2 층 이상 사용할 수 있다. 특히, 본 발명의 편광판에 추가로 반사판 또는 반투과 반사판이 적층되어 이루어지는 반사형 편광판 또는 반투과형 편광판, 편광판에 추가로 위상차판이 적층되어 이루어진 타원 편광판 또는 원 편광판, 편광판에 추가로 시각 보상 필름이 적층되어 이루어진 광시야각 편광판, 또는 편광판에 추가로 휘도 향상 필름이 적층되어 이루어진 편광판이 바람직하다.
반사형 편광판은 편광판에 반사층을 형성한 것으로, 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사시켜 표시하는 타입의 액정 표시 장치 등을 형성하기 위한 것이며, 백라이트 등의 광원의 내장을 생략할 수 있어 액정 표시 장치의 박형화를 도모하기 쉽다는 등의 이점을 가진다. 반사형 편광판의 형성은 필요에 따라 투명 보호 필름 등을 통해 편광판의 한 면에 금속 등으로 이루어진 반사층을 부설하는 방식 등의 적절한 방식으로 실시할 수 있다.
반사형 편광판의 구체예로는 필요에 따라 매트 처리한 투명 보호 필름의 한 면에, 알루미늄 등의 반사성 금속으로 이루어지는 박막이나 증착막을 부설하여 반사층을 형성한 것 등을 들 수 있다. 또한, 상기 투명 보호 필름에 미립자를 함유시켜 표면 미세 요철 구조로 하고, 그 위에 미세 요철 구조의 반사층을 갖는 것 등도 들 수 있다. 상기한 미세 요철 구조의 반사층은 입사광을 난반사에 의해 확산시켜 지향성이나 번쩍거림을 방지하여 명암의 불균일을 억제할 수 있는 이점 등을 갖는다. 또한, 미립자가 함유된 투명 보호 필름은 입사광 및 그 반사광이 그것을 투과할 때에 확산되어 명암 불균일을 좀더 억제할 수 있는 이점 등도 가지고 있다. 투명 보호 필름의 표면 미세 요철 구조를 반영시킨 미세 요철 구조의 반사층은 예를 들어 진공 증착 방식, 이온 플레이팅 방식, 스퍼터링 방식 등의 증착 방식이나 도금 방식 등의 적절한 방식으로 금속을 투명 보호 필름 표면에 직접 부설하는 방법 등에 의해 형성할 수 있다.
반사판은 상기한 편광판의 투명 보호 필름에 직접 부여하는 방식 대신에, 그 투명 필름에 준한 적당한 필름에 반사층을 형성하여 이루어지는 반사 시트 등으로서 사용할 수도 있다. 또한, 반사층은 통상 금속으로 이루어지기 때문에, 그 반사면이 투명 보호 필름이나 편광판 등으로 피복된 상태의 사용 형태가, 산화에 의한 반사율의 저하 방지, 나아가서는 초기 반사율의 장기 지속이나, 보호층의 별도 부설을 피할 수 있다는 등의 점에서 바람직하다.
또한, 반투과형 편광판은 상기에 있어서 반사층에서 빛을 반사하고 또 투과하는 하프 미러 등의 반투과형 반사층으로 함으로써 얻을 수 있다. 반투과형 편광판은 통상 액정셀의 뒷쪽에 형성되고, 액정 표시 장치 등을 비교적 밝은 분위기에서 사용하는 경우에는 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사시켜 화상을 표시하고, 비교적 어두운 분위기에서는 반투과형 편광판의 백사이드에 내장되어 있는 백라이트 등의 내장 광원을 사용하여 화상을 표시하는 타입의 액정 표시 장치 등을 형성할 수 있다. 즉, 반투과형 편광판은 밝은 분위기 하에서는 백라이트 등의 광원을 사용하여 에너지를 절약할 수 있고, 비교적 어두운 분위기하에서도 내장 광원을 이용하여 사용할 수 있는 타입의 액정 표시 장치 등의 형성에 유용하다.
편광판에 추가로 위상차판이 적층되어 이루어지는 타원 편광판 또는 원 편광판에 대해 설명한다. 직선 편광을 타원 편광 또는 원 편광으로 바꾸거나, 타원 편광 또는 원 편광을 직선 편광으로 바꾸거나, 또는 직선 편광의 편광방향을 바꾸는 경우에 위상차판 등이 사용된다. 특히, 직선 편광을 원 편광으로 바꾸거나, 원 편광을 직선 편광으로 바꾸는 위상차판으로는, 소위 1/4 파장판 (λ/4 판이라고 도 한다) 이 사용된다. 1/2 파장판 (λ/2 판이라고도 한다) 은 통상 직선 편광의 편광방향을 바꾸는 경우에 사용된다.
타원 편광판은 슈퍼트위스트네마틱 (STN) 형 액정 표시 장치의 액정층의 복굴절에 의해 생긴 착색 (청 또는 황) 을 보상 (방지) 하여, 상기 착색이 없는 흑백 표시의 경우 등에 유효하게 사용된다. 또한, 3 차원의 굴절률을 제어한 것은 액정 표시 장치의 화면을 경사방향에서 보았을 때에 생기는 착색도 보상 (방지) 할 수 있어 바람직하다. 원 편광판은 예를 들어 화상이 컬러 표시되는 반사형 액정 표시 장치의 화상의 색조를 조절하는 경우 등에 유효하게 사용되고, 또한 반사 방지의 기능도 갖는다. 상기한 위상차판의 구체예로서는, 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌이나 그 밖의 폴리올레핀, 폴리알릴레이트, 폴리아미드와 같은 적당한 폴리머로 이루어지는 필름을 연신 처리하여 이루어지는 복굴절성 필름이나 액정 폴리머의 배향 필름, 액정 폴리머의 배향층을 필름으로 지지한 것 등을 들 수 있다. 위상차판은 예를 들어 각종 파장판이나 액정층의 복굴절에 의한 착색이나 시각 등의 보상을 목적으로 한 것 등 사용 목적에 따른 적당한 위상차를 갖는 것이면 되고, 2 종 이상의 위상차판을 적층하여 위상차 등의 광학 특성을 제어한 것 등일 수도 있다.
또한, 상기 타원 편광판이나 반사형 타원 편광판은 편광판 또는 반사형 편광판과 위상차판을 적당한 조합으로 적층한 것이다. 이러한 타원 편광판 등은 (반사형) 편광판과 위상차판의 조합이 되도록 이들을 액정 표시 장치의 제조 과정에서 순차적으로 적층하는 것에 의해서도 형성할 수 있지만, 상기와 같이 미리 타원 편광판 등의 광학 필름으로 한 것은 품질의 안정성이나 적층 작업성 등에 우수하여 액정 표시 장치 등의 제조 효율을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
시각 보상 필름은 액정 표시 장치의 화면을 화면에 수직이 아니라 약간 경사진 방향에서 본 경우라도 화상이 비교적 선명하게 보이도록 시야각을 확대시키기 위한 필름이다. 이러한 시각 보상 위상차판으로는, 예를 들어 위상차 필름, 액정 폴리머 등의 배향 필름이나 투명 기재 상에 액정 폴리머 등의 배향층을 지지한 것 등으로 이루어진다. 통상의 위상차판은 그 면방향으로 1 축 연신된 복굴절을 갖는 폴리머 필름이 사용되는 데 대하여, 시각 보상 필름으로서 사용되는 위상차판에는, 면방향으로 2 축 연신된 복굴절을 갖는 폴리머 필름이나, 면방향으로 1 축 연신되고 두께방향으로도 연신된 두께방향의 굴절률을 제어한 복굴절을 갖는 폴리머나 경사 배향 필름과 같은 2 방향 연신 필름 등이 사용된다. 경사 배향 필름으로는, 예를 들어 폴리머 필름에 열수축 필름을 접착하여 가열에 의한 그 수축력의 작용하에 폴리머 필름을 연신 처리 또는/및 수축 처리한 것이나, 액정 폴리머 를 경사 배향시킨 것 등을 들 수 있다. 위상차판의 소재 원료 폴리머는, 앞서 위상차판에서 설명한 폴리머와 동일한 것이 사용되고, 액정셀에 의한 위상차에 근거하는 시인각의 변화에 의한 착색 등의 방지나 시인성이 양호한 시야각의 확대 등을 목적으로 한 적당한 폴리머를 사용할 수 있다.
또한, 시인성이 양호한 넓은 시야각을 달성하는 점 등에서, 액정 폴리머의 배향층, 특히 디스코틱 액정 폴리머의 경사 배향층으로 이루어지는 광학적 이방성층을 트리아세틸셀룰로오스 필름으로 지지한 광학 보상 위상차판을 바람직하게 사용할 수 있다.
편광판과 휘도 향상 필름을 부착한 편광판은 통상 액정셀의 뒷쪽 사이드에 형성되어 사용된다. 휘도 향상 필름은 액정 표시 장치 등의 백라이트나 뒷쪽으로부터의 반사 등에 의해 자연광이 입사하면, 소정 편광축의 직선 편광 또는 소정 방향의 원 편광을 반사하고 다른 빛은 투과시키는 특성을 나타내는 것으로, 휘도 향상 필름을 편광판과 적층한 편광판은 백라이트 등의 광원으로부터의 빛을 입사시켜 소정 편광 상태의 투과광을 얻음과 함께, 상기 소정 편광 상태 이외의 빛은 투과시키지 않고 반사된다. 이 휘도 향상 필름면에서 반사된 빛을 다시 그 뒤쪽에 형성된 반사층 등을 통하여 반전시키고 휘도 향상 필름에 재입사시키며, 그 일부 또는 전부를 소정 편광 상태의 빛으로서 투과시켜 휘도 향상 필름을 투과하는 빛의 증량을 꾀함과 함께, 편광자에 흡수시키기 어려운 편광을 공급하여 액정 표시 장치의 화상 표시 등에 이용할 수 있는 광량의 증대를 꾀함으로써 휘도를 향상시킬 수 있는 것이다. 즉, 휘도 향상 필름을 사용하지 않고서 백라이트 등에서 액정셀의 뒷쪽에서부터 편광자를 통하여 빛을 입사시킨 경우에는, 편광자의 편광축에 일치하지 않는 편광방향을 갖는 빛은 거의 편광자에 흡수되어, 편광자를 투과하여 나오지 않는다. 즉, 사용한 편광자의 특성에 따라서도 다르지만, 약 50% 의 빛이 편광자에 흡수되어 그 만큼 액정 화상 표시 등에 이용할 수 있는 광량이 감소하므로, 화상이 어두워진다. 휘도 향상 필름은 편광자에 흡수되는 편광방향을 갖는 빛을 편광자에 입사시키지 않고 휘도 향상 필름에서 일단 반사시키고, 다시 그 뒤쪽에 형성된 반사층 등을 통하여 반전시켜 휘도 향상 필름에 재입사시키는 것을 반복하여, 이 양자 사이에서 반사, 반전되고 있는 빛의 편광방향이 편광자를 통과할 수 있는 편광방향으로 된 편광만을, 휘도 향상 필름이 투과시켜 편광자에 공급하기 때문에, 백라이트 등의 빛을 효율적으로 액정 표시 장치의 화상의 표시에 사용할 수 있어, 화면을 밝게 할 수 있다.
휘도 향상 필름과 상기 반사층 등의 사이에 확산판을 형성할 수도 있다. 휘도 향상 필름에 의해 반사된 편광 상태의 빛은 상기 반사층 등을 향하지만, 설치된 확산판은 통과하는 빛을 균일하게 확산하면서 동시에 편광 상태를 해소하여 비편광 상태가 된다. 즉, 확산판은 편광을 원래의 자연광 상태로 되돌린다. 이 비편광 상태, 즉 자연광 상태의 빛이 반사층 등을 향하고, 반사층 등을 통하여 반사되어 다시 확산판을 통과하고 휘도 향상 필름에 재입사되는 것을 반복한다. 이와 같이 휘도 향상 필름과 상기 반사층 등의 사이에 편광을 원래의 자연광 상태로 되돌리는 확산판을 형성함으로써, 표시 화면의 밝기를 유지하면서, 동시에 표시 화면의 밝기의 불균일을 적게 하여 균일하고 밝은 화면을 제공할 수 있다. 이 러한 확산판을 형성함으로써, 첫회의 입사광은 반사의 반복 회수가 알맞게 증가하여, 확산판의 확산 기능과 맞물려 균일하고 밝은 표시 화면을 제공할 수 있는 것으로 생각된다.
상기 휘도 향상 필름으로는 예를 들어 유전체의 다층 박막이나 굴절률 이방성이 다른 박막 필름의 다층 적층체와 같이, 소정 편광축의 직선 편광을 투과시키고 다른 빛은 반사하는 특성을 나타내는 것 (3M 사 제조, D-BEF 등), 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향 필름이나 그 배향 액정층을 필름 기재 상에 지지한 것 (닛토덴코사 제조, PCF350 이나 Merck 사 제조, Transmax 등) 과 같이, 좌회전 또는 우회전으로 원편광된 빛 중 어느 일방을 반사하고 다른 빛은 투과시키는 특성을 나타내는 것 등의 적당한 것을 사용할 수 있다.
따라서, 상기한 소정 편광축의 직선 편광을 투과시키는 타입의 휘도 향상 필름에서는 그 투과광을 그대로 편광판에 편광축을 정렬하여 입사시킴으로써, 편광판에 의한 흡수 손실을 억제하면서 효율적으로 투과시킬 수 있다. 한편, 콜레스테릭 액정층과 같이 원 편광을 투과하는 타입의 휘도 향상 필름에서는 그대로 편광자에 입사시킬 수도 있지만, 흡수 손실을 억제하는 점에서 그 원 편광을 위상차판을 통해 직선 편광화하여 편광판에 입사시키는 것이 바람직하다. 또한, 그 위상차판으로서 1/4 파장판을 사용함으로써, 원 편광을 직선 편광으로 변환할 수 있다.
가시광영역 등의 넓은 파장 범위에서 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차판은 예를 들어 파장 550㎚ 의 단색광에 대하여 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차층과 다른 위상차 특성을 나타내는 위상차층, 예를 들어 1/2 파장판으로서 기능하는 위상차층을 중첩하는 방식 등에 의해 얻을 수 있다. 따라서, 편광판과 휘도 향상 필름 사이에 배치하는 위상차판은 1 층 또는 2 층 이상의 위상차층으로 이루어지는 것일 수 있다.
또한, 콜레스테릭 액정층에 관해서도, 반사 파장이 다른 것을 조합하여 2 층 또는 3 층 이상 중첩한 배치 구조로 함으로써, 가시광 영역 등의 넓은 파장 범위에서 원 편광을 반사하는 것을 얻을 수 있고, 이것에 기초하여 넓은 파장 범위의 투과 원 편광을 얻을 수 있다.
또한, 편광판은 다른 광학층을 적층한 것으로 이루어져 있어도 된다. 따라서, 상기 반사형 편광판이나 반투과형 편광판과 위상차판을 조합한 반사형 타원 편광판이나 반투과형 타원 편광판 등일 수도 있다.
편광판에 상기 광학층을 적층한 광학 필름은 액정 표시 장치 등의 제조 과정에서 순차적으로 별개로 적층하는 방식으로도 형성할 수 있지만, 미리 적층하여 광학 필름으로 한 것은 품질의 안정성이나 조립 작업성 등이 우수하여 액정 표시 장치 등의 제조 공정을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 적층에는 점착층 등의 적당한 접착 수단을 사용할 수 있다. 상기 편광판이나 그 밖의 광학 필름의 접착시에, 이들 광학축은 목적으로 하는 위상차 특성 등에 따라 적당한 배치 각도로 할 수 있다.
전술한 편광판이나, 편광판이 1 층 이상 적층되어 있는 광학 필름에는, 액정셀 등의 타 부재와 접착하기 위한 점착층을 형성할 수도 있다. 점착층을 형성 하는 점착제는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 불소계나 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 특히, 아크릴계 점착제와 같이 광학적 투명성이 우수하고, 적절한 젖음성과 응집성과 접착성의 점착 특성을 나타내며, 내후성이나 내열성 등이 우수한 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
또한, 상기에 추가하여, 흡습에 의한 발포 현상이나 박리 현상의 방지, 열팽창차 등에 의한 광학 특성의 저하나 액정셀의 휨 방지, 나아가서는 고품질이며 내구성이 우수한 액정 표시 장치의 형성성 등의 관점에서 흡습률이 낮고 내열성이 우수한 점착층이 바람직하다.
점착층은 예를 들어 천연물이나 합성물의 수지류, 특히, 점착성 부여 수지나, 유리 섬유, 유리 비드, 금속 분말, 그 밖의 무기 분말 등으로 이루어지는 충전제나 안료, 착색제, 산화방지제 등의 점착층에 첨가되는 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 또한, 미립자를 함유하여 광확산성을 나타내는 점착층 등이어도 된다.
편광판이나 광학 필름의 한 면 또는 양면에 대하여 적당한 방식으로 점착층을 부설할 수 있다. 예를 들어, 톨루엔이나 아세트산에틸 등의 적당한 용제의 단독물 또는 혼합물로 이루어지는 용매에 베이스 폴리머 또는 그 조성물을 용해 또는 분산시킨 10∼40 중량% 정도의 점착제 용액을 조제하고, 그것을 유연 방식이나 도포 방식 등의 적당한 전개 방식으로 편광판 상 또는 광학 필름 상에 직접 부설하는 방식, 또는 상기에 준하여 세퍼레이터 상에 점착층을 형성하고 그것을 편광판 상 또는 광학 필름 상으로 옮겨 붙이는 방식 등을 들 수 있다.
점착층은 다른 조성 또는 종류 등을 갖는 것의 중첩층으로서 편광판이나 광학 필름의 한 면 또는 양면에 형성할 수도 있다. 또한, 양면에 형성하는 경우에 편광판이나 광학 필름의 앞뒤에서 상이한 조성이나 종류, 두께 등을 갖는 점착층으로 할 수도 있다. 점착층의 두께는 사용 목적이나 접착력 등에 따라 적절히 결정할 수 있고, 일반적으로는 1∼500㎛ 이고, 5∼200㎛ 가 바람직하고, 특히 10∼100㎛ 가 바람직하다.
점착층의 노출면에 대해서는 실용에 이용될 때까지는, 그 오염 방지 등을 목적으로 세퍼레이터가 임시로 부착되어 커버된다. 그럼으로써, 통상적인 취급 상태에서 점착층에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 세퍼레이터로는 상기 두께 조건을 제외하고, 예를 들어 플라스틱 필름, 고무 시트, 종이, 천, 부직포, 네트, 발포 시트나 금속박, 이들의 라미네이트체 등의 적당한 시트 형상체를, 필요에 따라 실리콘계나 장쇄 알킬계, 불소계나 황화몰리브덴 등의 적당한 박리제로 코팅 처리한 것 등, 종래에 준한 적당한 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기한 편광판을 형성하는 편광자나 투명 보호 필름이나 광학 필름 등, 또 점착층 등의 각 층에는 예를 들어 살리실산에스테르계 화합물이나 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물이나 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈 착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 처리하는 방식 등에 의해 자외선 흡수능을 갖게 한 것 등이어도 된다.
본 발명의 편광판 또는 광학 필름은 액정 표시 장치 등의 각종 장치의 형성 등에 바람직하게 사용할 수 있다. 액정 표시 장치는 종래에 준하여 형성할 수 있다. 즉 액정 표시 장치는 일반적으로, 액정셀과 편광판 또는 광학 필름, 및 필요에 따른 조명 시스템 등의 구성 부품을 적절히 조립하여 구동 회로를 장착하는 것 등에 의해 형성되지만, 본 발명에서는 본 발명에 의한 편광판 또는 광학 필름을 사용하는 점을 제외하고 특별히 한정되지 않고, 종래에 준할 수 있다. 액정셀에 관해서도, 예를 들어 TN 형이나 STN 형, π형 등의 임의의 타입의 것을 사용할 수 있다.
액정셀의 일측 또는 양측에 편광판 또는 광학 필름을 배치한 액정 표시 장치나, 조명 시스템에 백라이트 또는 반사판을 사용한 것 등의 적당한 액정 표시 장치를 형성할 수 있다. 그 경우, 본 발명에 의한 편광판 또는 광학 필름은 액정셀의 일측 또는 양측에 설치할 수 있다. 양측에 편광판 또는 광학 필름을 형성하는 경우, 이들은 같은 것이어도 되고 다른 것이어도 된다. 또한, 액정 표시 장치의 형성시에는 예를 들어 확산판, 안티글레어층, 반사 방지막, 보호판, 프리즘 어레이, 렌즈 어레이 시트, 광확산판, 백라이트 등의 적당한 부품을 적당한 위치에 1 층 또는 2 층 이상 배치할 수 있다.
이어서 유기 일렉트로루미네선스 장치 (유기 EL 표시 장치) 에 관해서 설명한다. 일반적으로, 유기 EL 표시 장치는 투명 기판 상에 투명 전극과 유기 발광층과 금속 전극을 차례로 적층하여 발광체 (유기 일렉트로루미네선스 발광체) 를 형성하고 있다. 여기서, 유기 발광층은 여러 가지 유기 박막의 적층체이고, 예를 들어 트리페닐아민 유도체 등으로 이루어지는 정공 주입층과, 안트라센 등의 형 광성 유기 고체로 이루어지는 발광층의 적층체, 또는 이러한 발광층과 페릴렌 유도체 등으로 이루어지는 전자 주입층의 적층체, 또는 이들 정공 주입층, 발광층, 및 전자 주입층의 적층체 등, 여러 가지 조합을 갖는 구성이 알려져 있다.
유기 EL 표시 장치는 투명 전극과 금속 전극에 전압을 인가함으로써 유기 발광층에 정공과 전자가 주입되고, 이들 정공과 전자의 재결합에 의해 생기는 에너지가 형광 물질을 여기하고, 여기된 형광 물질이 기저 상태로 되돌아갈 때에 빛을 방사한다는 원리로 발광한다. 도중의 재결합이라는 메커니즘은 일반적인 다이오드와 동일하고, 이 점을 통해서도 예상할 수 있는 바와 같이, 전류와 발광 강도는 인가 전압에 대하여 정류성을 동반하는 강한 비선형성을 나타낸다.
유기 EL 표시 장치에서는 유기 발광층에서의 발광을 추출하기 위해, 적어도 일방의 전극이 투명해야 하고, 통상 산화인듐주석 (ITO) 등의 투명 도전체로 형성된 투명 전극을 양극으로 사용하고 있다. 한편, 전자 주입을 쉽게 하여 발광 효율을 높이기 위해서는 음극에 일함수가 작은 물질을 사용하는 것이 중요하고, 통상 Mg-Ag, Al-Li 등의 금속 전극을 사용하고 있다.
이러한 구성의 유기 EL 표시 장치에서, 유기 발광층은 두께 10㎚ 정도로 매우 얇은 막으로 형성되어 있다. 이 때문에, 유기 발광층도 투명 전극과 마찬가지로 광을 거의 완전히 투과시킨다. 그 결과, 비발광시에 투명 기판의 표면으로부터 입사하고, 투명 전극과 유기 발광층을 투과하여 금속 전극에서 반사된 빛이 다시 투명 기판의 표면측으로 출사되기 때문에, 외부에서 보았을 때 유기 EL 표시 장치의 표시면이 경면처럼 보인다.
전압의 인가에 의해 발광하는 유기 발광층의 표면측에 투명 전극을 구비함과 함께, 유기 발광층의 이면측에 금속 전극을 구비하여 이루어지는 유기 일렉트로루미네선스 발광체를 포함하는 유기 EL 표시 장치에서, 투명 전극의 표면측에 편광판을 형성함과 함께, 이들 투명 전극과 편광판 사이에 위상차판을 형성할 수 있다.
위상차판 및 편광판은 외부에서 입사하여 금속 전극에서 반사되어 온 빛을 편광하는 작용을 갖기 때문에, 그 편광 작용에 의해 금속 전극의 경면을 외부에서 시인시키지 않는다는 효과가 있다. 특히, 위상차판을 1/4 파장판으로 구성하고, 또한, 편광판과 위상차판의 편광방향이 이루는 각을 π/4 로 조정하면 금속 전극의 경면을 완전히 차폐할 수 있다.
즉, 이 유기 EL 표시 장치에 입사되는 외부광은 편광판에 의해 직선 편광 성분만이 투과된다. 이 직선 편광은 위상차판에 의해 일반적으로 타원 편광으로 되는데, 특히 위상차판이 1/4 파장판이고 또 편광판과 위상차판의 편광방향이 이루는 각이 π/4 일 때에는 원 편광으로 된다.
이 원 편광은 투명 필름, 투명 전극, 유기 박막을 투과하여, 금속 전극에서 반사되고, 다시 유기 박막, 투명 전극, 투명 기판을 투과하여 위상차판에 다시 직선 편광으로 된다. 그리고, 이 직선 편광은 편광판의 편광방향과 직교하고 있기 때문에 편광판을 투과할 수 없다. 그 결과, 금속 전극의 경면을 완전히 차폐할 수 있다.
실시예
이하에 본 발명을 실시예 및 비교예를 들어 구체적으로 설명한다. 또한, 각 예 중의 % 는 중량% 이다. 연신욕, 세정욕에 있어서의 각 농도는, 용액 전체에 대한, 각 용질의 농도이다.
실시예 1
두께 80㎛ 의 폴리비닐알코올 필름 (평균 중합도 2400, 비누화도 99.9%) 을, 속도비가 다른 롤 사이에서, 30℃, 요오드 농도 0.3%, 요오드화칼륨 농도 2% 의 요오드 수용액 중에 60초간 침지하여, 염색하면서 3 배로 1 축 연신하였다. 이어서 60℃, 붕산 농도 4%, 요오드화칼륨의 농도 5% 의 수용액 (연신욕) 중에 40초간 침지하면서, 총 6배까지 연신하였다. 이어서, 30℃, 농도 1.5% 의 요오드화칼륨 수용액 (세정욕) 중에 10초간 침지함으로써 세정하였다. 그 후, 50℃ 에서 4분간 건조시켜 편광자를 얻었다. 얻어진 편광자의 양측에, 표면을 비누화 처리한 두께 80㎛ 의 트리아세틸셀룰로오스 필름을 폴리비닐알코올계 접착제로 부착한 후, 60℃ 에서 4분간 건조시켜 편광판을 얻었다.
실시예 2
실시예 1 에 있어서, 연신욕으로서 붕산 농도 4%, 요오드화칼륨 농도 10% 의 수용액을 사용한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.
실시예 3
실시예 1 에 있어서, 연신욕으로서, 붕산 농도 4%, 요오드화칼륨 농도 10% 의 수용액을 사용한 것, 세정욕으로서 요오드화칼륨 농도 2% 의 수용액을 사용한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.
실시예 4
실시예 1 에 있어서, 연신욕으로서, 붕산 농도 4%, 요오드화칼륨 농도 7% 의 수용액을 사용한 것, 세정욕으로서, 요오드화칼륨 농도 1% 의 수용액을 사용한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.
실시예 5
실시예 1 에 있어서, 연신욕으로서, 붕산 농도 4%, 요오드화칼륨 농도 5% 의 수용액을 사용한 것, 세정욕으로서, 요오드화칼륨 농도 1% 의 수용액을 사용한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.
실시예 6
실시예 1 에 있어서, 연신욕으로서, 붕산 농도 4%, 요오드화칼륨 농도 15% 의 수용액을 사용한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.
실시예 7
실시예 1 에 있어서, 세정욕으로서, 요오드화칼륨 농도 3% 의 수용액을 사용한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.
실시예 8
실시예 1 에 있어서, 요오드 수용액으로서, 요오드 농도 0.4%, 요오드화칼륨 농도 3% 의 요오드 수용액 (단체 투과율이 42.5% 가 되도록) 을 사용한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.
실시예 9
실시예 1 에 있어서, 연신욕으로서, 붕산 농도 4%, 요오드화칼륨 농도 2% 의 수용액을 사용한 것, 세정욕으로서, 요오드화칼륨 농도 5% 의 수용액을 사용한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.
실시예 10
실시예 1 에 있어서, 세정욕으로서, 요오드화칼륨 농도 2% 의 수용액을 사용한 것, 그 후, 30℃ 에서 5분간 건조시킨 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.
비교예 1
실시예 1 에 있어서, 연신욕으로서, 붕산 농도 4%, 요오드화칼륨 농도 3% 의 수용액을 사용한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.
비교예 2
실시예 1 에 있어서, 세정욕으로서, 요오드화칼륨 농도 0.5% 의 수용액을 사 용한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.
비교예 3
실시예 1 에 있어서, 세정욕으로서, 순수를 사용한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.
비교예 4
실시예 1 에 있어서, 연신욕으로서, 붕산 농도 4%, 요오드화칼륨 농도 3% 의 수용액을 사용한 것, 세정욕으로서, 요오드화칼륨 농도 3% 의 수용액을 사용한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 또한, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.
실시예 및 비교예에서 작성한 편광판에 대해 하기와 같이 평가하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
(단체 투과율)
분광 광도계 ((주)무라카미색채기술연구소 제조, Dot-3C) 를 사용하여, 1 장의 편광판의 투과율을 측정하였다. 또한, 편광판의 단체 투과율은 JIS Z 8701 의 2 도 시야 (C 광원) 에 의해 시감도 보정을 행한 Y 값이다.
(편광도)
2 장의 동일한 편광판을 편광축이 평행하게 되도록 포갠 경우의 평행 투과율 (Tp) 과 직교하도록 포갠 경우의 직교 투과율 (Tc) 을, 상기 분광 광도계를 사용하 여 측정하고 이하의 식으로부터 편광도를 구하였다.
편광도(%)=√{(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}×100
또한, 평행 투과율 (Tp) 과 직교 투과율 (Tc) 은 2 도 시야 (C 광원) 에 의해 시감도 보정한 Y 값이다.
(파장 440㎚ 의 2 색비)
편광판의 파장 440㎚ 에서의 평행 투과율 (Tp) 과 직교 투과율 (Tc) 로부터 하기 식: 2 색비={log10(1/k2)}/{log10(1/k1)}
단, k1=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2+(Tp-Tc)1/2
k2=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2-(Tp-Tc)1/2
에 의해 2 색비를 산출하였다.
(편광자 중의 요오드, 칼륨 함유량)
형광 X 선 측정 장치 (주식회사리가쿠 제조, ZSX-100e) 를 사용하여 측정하였다. 얻어진 형광 X 선의 강도로부터 펀더멘탈 파라미터법 (FP 법) 을 사용하여 편광자 중의 요오드 함유율 (%) 및 칼륨 함유율 (%) 을 구하였다.
(색상: Δab)
분광 광도계 ((주)무라카미색채기술연구소 제조, Dot-3C) 를 사용하여, 헌터 표색계에서의 a 값, b 값을 구했다 (C 광원). 이들로부터, 하기 식에 의해 Δab 를 구하였다.
Δab=√((평행 a 값-직교 a 값)2+(평행 b 값-직교 b 값)2)
Δab 는 명도 변화에 따른 색도 변화를 나타낸다. 이 값이 적을수록 색의 재현성이 좋다. 본 발명에서는 Δab 는 5 이하인 것이 바람직하다.
(내구성: 가열시의 적변(赤變) 평가)
편광판을 85℃ 의 분위기에서 24시간 보존한 후에, 직교 니콜의 색상을 육안에 의해 하기 기준으로 평가하였다.
◎: 적변 없음.
○: 미소하게 적변됨.
△: 적변됨.
×: 현저하게 적변됨.
Figure 112007059585014-pct00001
표 1 로부터, 단체 투과율이 43% 이상, 편광도가 99.9% 이상이고, 440㎚ 의 2 색비가 30 이상인 편광자 및 편광판은 색상이 양호함을 알 수 있다. 또한, 실시예 1∼5, 8 과 실시예 6, 7, 9 와의 비교에서, 요오드 함유율이 1.5∼2.5중량%, 또 칼륨 함유율이 0.2∼0.6중량% 로 제어된 것은 가열시의 적변을 억제할 수 있고, 내구성도 우수하다는 것을 알 수 있다.
또한, 농도 4중량% 이상의 요오드화칼륨을 함유하는 붕산 수용액 중에서 1 축 연신한 후에, 농도 0.8중량% 이상의 요오드화칼륨 수용액으로 세정함으로써, 상기 편광자를 얻을 수 있다. 붕산 수용액 중의 요오드화칼륨 농도가 4∼12중량%, 요오드화칼륨 수용액의 농도가 0.8∼2.5중량% 범위인 것은 내구성이 우수하다.
산업상이용가능성
본 발명의 편광자, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 편광자는, 편광판, 또한, 편광판 등을 사용한 광학 필름에 바람직하게 사용할 수 있고, 이들은 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, PDP 등의 화상 표시 장치에 적용할 수 있다.

Claims (18)

  1. 적어도 요오드 염색되고, 또한 1 축 연신된 폴리비닐알코올계 필름으로 이루어지는 편광자로서,
    상기 편광자의 단체 (單體) 투과율이 43% 이상이고, 편광도가 99.9% 이상이며,
    파장 440㎚ 에서의 평행 투과율 (Tp) 과 직교 투과율 (Tc) 로부터 하기 식:
    2 색비={log10(1/k2)}/{log10(1/k1)}
    (단, k1=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2+(Tp-Tc)1/2〕이고, k2=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2-(Tp-Tc)1/2〕임)
    에서 산출되는 2 색비가 30 이상이고,
    요오드 함유율이 1.46∼2.5중량% 이고, 또한 칼륨 함유율이 0.2∼0.6중량% 인 것을 특징으로 하는 편광자.
  2. 삭제
  3. 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 염색하는 공정,
    상기 요오드 염색된 폴리비닐알코올계 필름을, 농도 4중량% 이상의 요오드화물을 함유하는 붕산 수용액 중에서 1 축 연신하는 공정, 및
    다음으로, 농도 0.8∼2.5중량% 의 요오드화물 수용액으로 세정하는 공정을 갖고,
    획득되는 편광자는 단체 투과율이 43% 이상이고, 편광도가 99.9% 이상이며,
    파장 440㎚ 에서의 평행 투과율 (Tp) 과 직교 투과율 (Tc) 로부터 하기 식:
    2 색비={log10(1/k2)}/{log10(1/k1)}
    (단, k1=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2+(Tp-Tc)1/2〕이고, k2=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2-(Tp-Tc)1/2〕임)
    에서 산출되는 2 색비가 30 이상이고,
    요오드 함유율이 1.46∼2.5중량% 이고, 또한 칼륨 함유율이 0.2∼0.6중량% 인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 1 축 연신 공정에서, 상기 붕산 수용액에 있어서의 상기 요오드화물의 농도는 4∼12중량% 인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 요오드화물 수용액으로의 세정 공정 후에, 70℃ 이하에서 건조시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 요오드화물은 요오드화칼륨인 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 요오드 염색 공정과 함께, 연신 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 3 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 편광자.
  12. 제 1 항에 기재된 편광자의 적어도 한 면에, 투명 보호 필름을 형성한 편광판.
  13. 제 11 항에 기재된 편광자의 적어도 한 면에, 투명 보호 필름을 형성한 편광판.
  14. 제 12 항에 있어서,
    단체 투과율이 43% 이상, 편광도가 99.9% 이상이고,
    파장 440㎚ 에서의 평행 투과율 (Tp) 과 직교 투과율 (Tc) 로부터 하기 식:
    2 색비={log10(1/k2)}/{log10(1/k1)}
    (단, k1=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2+(Tp-Tc)1/2) 이고, k2=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2-(Tp-Tc)1/2)임)
    에서 산출되는 2 색비가 30 이상인 것을 특징으로 하는 편광판.
  15. 제 13 항에 있어서,
    단체 투과율이 43% 이상, 편광도가 99.9% 이상이고,
    파장 440㎚ 에서의 평행 투과율 (Tp) 과 직교 투과율 (Tc) 로부터 하기 식:
    2 색비={log10(1/k2)}/{log10(1/k1)}
    (단, k1=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2+(Tp-Tc)1/2〕 이고, k2=1/2ㆍ√2×〔(Tp+Tc)1/2-(Tp-Tc)1/2〕임)
    에서 산출되는 2 색비가 30 이상인 것을 특징으로 하는 편광판.
  16. 제 1 항 또는 제 11 항에 기재된 편광자, 또는 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 편광판에, 추가로 다른 광학층이 1 층 이상 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  17. 제 1 항 또는 제 11 항에 기재된 편광자, 또는 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 편광판을 1 장 이상 사용한 화상 표시 장치.
  18. 제 16 항에 기재된 광학 필름을 사용한 화상 표시 장치.
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