KR101200730B1

KR101200730B1 - 편광판

Info

Publication number: KR101200730B1
Application number: KR1020077024867A
Authority: KR
Inventors: 요시노리 이케다; 다카시 시로
Original assignee: 데이진 가부시키가이샤
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2012-11-13
Also published as: TW200702755A; KR20080011175A; EP1876477A4; JP4714740B2; EP1876477A1; WO2006120969A1; JPWO2006120969A1; US20090128745A1; US7671937B2

Abstract

(a) 이색성 색소를 흡착하고 있으며, 또한 애스펙트비가 10 이상인 폴리비닐알코올 섬유의 복수 개가 일 방향으로 나란히 면상으로 배열된 층, 또는

상기 층 (a) 와 (b) 애스펙트비가 10 이상이고, 또한 장축 방향과 단축 방향의 굴절률의 차가 0.05 이상인, 이색성 색소를 흡착하고 있지 않은 섬유의 복수 개가 일 방향으로 면상으로 배열된 층, 및/또는

(b') 애스펙트비가 10 이상이고, 또한 장축 방향과 단축 방향의 굴절률의 차가 0.05 미만인, 이색성 색소를 흡착하고 있지 않은 섬유의 복수 개, 이 복수 개의 섬유는 일 방향으로 나란히 면상으로 배열되어 있고, 그리고

(c) 광학적 투명 수지로 이루어지는 편광판.

편광판, 액정 표시 장치, 광학적 투명수지

Description

편광판{POLARIZING PLATE}

본 발명은 휘도 상승 기능을 갖는 편광판, 그 편광판을 사용하여 이루어지는 광학 부재, 및 액정 표시 장치 등에 관한 것이다.

액정 표시 장치에 사용되는 편광판으로는, 통상적으로 요오드로 착색되어, 1 축 연신된 폴리비닐알코올 (이하, PVA 라고 약칭한다) 필름을 편광자로 하고, 그 편면 또는 양면에 트리아세틸셀룰로오스 (이하, TAC 라고 약칭한다) 필름을 편광판의 보호 필름으로서 부착시킨 것, 또는 편광자의 편면 상에 아크릴 수지 등으로 코팅층을 형성한 것, 또는 편광자의 편면 상에 노르보르넨이나 폴리카보네이트 등의 위상차 필름을 TAC 대신에 부착시킨 것 등이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 편광판은, 흡수형 편광판으로 분류되어, 편광판의 투과축 방향의 광밖에 투과시키지 않고, 나머지 성분의 광은 흡수해 버리기 때문에, 이상 조건에서도 50% (내표면 반사 4% 를 갖기 때문에, 최대 광투과율 46% 가 한계) 이어서, 백라이트의 유효 활용 및 휘도를 높이는 것이 액정 표시 장치의 과제로도 되어 있다.

액정 표시 장치는 전자식 탁상 계산기, 손목 시계, 휴대전화, 디지털 카메라 등의 소형인 것에서, PDA, 카 네비게이션, POS 시스템 등의 중형, 나아가, 퍼스널 컴퓨터의 액정 모니터, 액정 텔레비전 등의 대형 액정 표시 장치까지 다종 다양한 상품에 응용되고 있으며, 액정 표시 장치에 사용되는 부재의 품질 및 기능의 향상은 더욱더 요구가 높아지고 있다.

휘도 상승 기능을 갖는 편광판으로는, 광학 간섭을 이용한 반사형 편광판이 있다. 미국 특허 제3610729호 및 미국 특허 제5486949호에는, 하나는 복굴절을 갖는 다층막의 간섭을 이용한 편광 소자가 기재되어 있으며, 굴절률이 상이한 2 종류의 폴리머 필름의 배향 다층막에서의 편광 분리를 실시하는 방법이 개시되어 있다. 또, 저널 오브 어플라이드 피직스 37권, 1998년, 제4389페이지에는, 원리는 동일하지만, 단순한 폴리머 블렌드를 이용한 편광 분리 방법도 제안되어 있다. 또, 최근에는, 국제공개공보 제2005/8302호에, 폴리머 블렌드 대신에 파이버를 이용한 방법도 보고되어 있다. 편광 분리 방식에 있어서의 반사형 편광판에는, 투과되지 않는 편광 성분에서 반사된다고 하는 특성이 있다. 그 반사된 광이 액정 표시 장치의 백라이트측에 설치되어 있는 확산 반사 필름과 다중 반사를 반복함으로써, 편광판의 투과축 방향의 광과 일치하는 광을 다시 한번 취출할 수 있어, 투과율 60% 이상을 실현할 수 있다. 그러나, 반사형 편광판을 액정 셀 전후에 배치한 경우에서는, 액정 셀 내에서 반사되는 광의 다중 반사 때문에 색을 정확하게 표시할 수가 없다는 문제점이 있어, 백라이트측만을 사용하는 것으로 한정되어 있다. 또, 앞에 나온 국제공개공보 제2005/8302호 및 월간 디스플레이 2005년 4월호 제13페이지에도 기재되어 있는데, 반사형 편광판을 실현하기 위해서는, 블렌드되는 폴리머의 굴절률과 벌크가 되는 기재의 굴절률을 엄밀히 일치시킬 필요가 있거나, 블렌드 폴리머, 파이버의 형상이나 배치를 엄밀히 제어할 필요가 있으며, 현행의 편광판과 동등한 편광도 (99.9% 이상) 를 얻기 매우 어려워, 액정 표시 장치에 있어서의 콘트라스트를 양호하게 유지할 수가 없는 것이 현상이다. 이 때문에, 반사형 편광판은, 그 휘도 상승 기능만으로 특화된 형태로 흡수형 편광판과 함께 사용되는 것이 현상이다. 이 경우, 반사형 편광판은 편광판이라고 부르지 않고, 휘도 상승 필름으로서 다루어져, 실제로 3M 사로부터 D-BEF 라는 상품으로서 시판되고 있다. 그러나, D-BEF 에서도, 가시가 넓은 영역에 걸쳐 편광 특성을 확보할 필요가 있기 때문에, 전체적으로 400 내지 800 의 적층이 이루어지고 있다. 이 두께를 제어하고, 수 백층이나 되는 폴리머 필름을 적층하는 것, 게다가 각 층마다의 굴절률을 제어하는 것이 기술적으로 곤란한 점이 되고 있다.

또, 편광판에 요구되는 내구성 특성도 매우 높아지고 있으며, 요오드를 사용한 흡수형 편광판에서는, 내구성, 특히 내습열성이 충분하지 않아, 이것을 사용한 액정 표시 장치의 수명은 편광판의 특성에 의해 제한되고 있다.

내구성의 향상으로서, 월간 디스플레이 2005년 4월호 제39페이지에는, 요오드 대신에 이색성 염료를 편광 소자로서 사용한 염료계 편광판이 보고되어 있는데, 편광자 자체의 내구성은 요오드를 흡착 배향한 것에 비해 개선되지만, 편광판의 보호 필름인 TAC 필름이 수축되어 액정 패널에 수축 응력을 주어 화질 품위가 저하되거나, TAC 필름 자체가 부식되거나 하는 등의 문제가 남는다.

상기한 바와 같이, 편광판의 투과율의 향상으로서, 반사형 편광판이 사용되거나, 흡수형 편광판과 반사형 편광판, 즉 휘도 상승 필름을 2 장 사용하여 액정 표시 장치의 휘도를 상승시키고 있는데, 반사형 편광판 단독에서는, 편광도가 낮아 액정 표시 장치에 있어서의 콘트라스트를 양호하게 유지할 수 없거나, 휘도 상승 필름에서는 단독으로 편광 기능을 가질 수 없고, 게다가 기술적으로 곤란한 면이 많기 때문에, 고비용의 부재가 되고 있다. 이 때문에, 편광판 단체(單體)에 있어서, 높은 편광도, 높은 투과율 (휘도 상승 기능을 갖는) 을 발현시키는 것은 얻어져 있지 있다.

또, 편광판 보호 필름으로서 TAC 필름을 사용하는 경우에서는, 지금까지 편광판의 내구성면에서의 개선은 보이지 않는다.

그런데, 중소형 액정 표시 장치의 반사형, 반투과 반사형에서는, λ/4 위상차 필름이 편광 필름에 대해 대략 45°방위로 부착되어 사용되고 있다. 이것은, 반사에서의 표시를 얻기 위해 필수적인 구성으로서, 이 때, 편광 필름과 위상차 필름은, 특정 각도를 가진 잘라낸 칩 상태로 가공된 것을 부착하여 가공이 행해지고 있다. 편광 필름의 경사 연신 가공에 관해서는, 일본 공개특허공보 제2003-207622호 및 일본 공개특허공보 제2004-144838호에, PVA 필름으로 이루어지는 편광자를 경사 연신 가공한 것을 사용하여, 경사 방향으로 투과축을 가진 편광 필름에 관한 기술이 개시되어 있다. 그러나, PVA 필름으로 이루어지는 편광자를 연신하려면, 연신 배율이 4～8 배인 연신 가공이 필요해져, 설비로서 대규모 장치가 필요해진다. 또한, 필름의 경사 연신에서는, 그 연신 필름은 2 축 배향성을 갖기 때문에, 아무리 해도 배향도가 낮아지기 때문에, 세로 방향 1 축 연신 폴리비닐알코올 필름으로 이루어지는 편광 필름과 동등한 편광 성능을 얻을 수 없다. 또, 편광 필름으로서 TAC 필름을 편광자의 보호 필름에 사용하기 때문에, TAC 필름 에 따른 수축에 의한 화질 품위의 저하나, TAC 필름 자체가 부식되는 등의 문제가 남는다.

이와 같이, 반사형, 반투과 반사형 액정 표시 장치에서는, 편광 필름을 특정 각도를 가진 잘라낸 칩 상태로 가공한 것을 부착하여 액정 표시 장치를 구성하는 방식이 채용되고 있다. 따라서, 편광 필름은 위상차 필름과 롤투롤 방식에 의해 부착 가공이 불가능하여, 가공 프로세스가 매우 번잡해지고 있다. PVA 필름으로 이루어지는 편광자의 경사 연신 기술이 연구되고 있지만, 설비로서 대규모 장치가 필요한 것과, 1 축 연신 폴리비닐알코올 필름으로 이루어지는 편광 필름과 동등한 편광 성능을 얻을 수 없기 때문에, 실용화되어 있지 않다. 또, 편광 필름의 보호 필름으로서 TAC 필름을 사용하는 경우에서는, 지금까지 편광 필름의 내구성면에서의 개선은 보이지 않는다.

또한, 액정 표시 장치에 있어서의 잠재적인 문제로서, 그 화상이 보는 방향에 따라 변화되는 것을 들 수 있으며, 그 원인의 하나를 편광판이 안고 있다. 이것은, 이러한 편광판이, 1 축 방향으로 연신된 필름으로 형성되고 있기 때문이며, 크로스니콜로 배치한 2 장의 편광판의 흡수축이 이루는 각의 크기가 변화되기 때문에 일어난다. 하나는, 편광판에 대해 바로 위에서 본 경우, 또는 편광판에 대해 수직이 되는 평면에서, 또한 편광판의 투과축 또는 흡수축을 포함하는 면에서 본 경우에 있어서는, 2 장의 편광판의 흡수축이 이루는 각은 90 도로 일정하고, 편광판이 형성하는 흑(黑)을 형성할 수 있다. 그러나, 편광판에 대해 수직이 되는 평면에서, 또한 편광판의 투과축, 흡수축을 포함하지 않는 면에서는 (특히, 45 도 방위), 그 관찰 각도를 변화시킴으로써, 2 장의 편광판의 흡수축이 이루는 각이 90 도보다 커지기 때문에, 광 누출을 일으키게 한다.

이러한 편광판에 의한 시야각 특성의 결점을 보충하기 위해, 2 축성의 위상차 필름을 삽입하는 기술이, 일본 공개특허공보 평10-142423호 및 일본 특허 제3526830호에 기재되어 있다. 이 기술에서는, 경사 입사시에 있어서의 편광자를 통과한 광의 편광 상태를, 위상차 필름이 수직 입사할 때와 동일하게 하는 기능을 가지고, 편광자의 광학 특성의 변화를 보상하여, 시야각이 넓은 액정 표시 장치를 실현할 수 있는 광시야각 편광판으로 할 수 있다. 그러나, 이 특성을 실현하기 위한 2 축성의 위상차 필름은, 복굴절 특성인 Nz 를 제어할 필요가 있고, 이 때문에, 1 축으로 연신 가공된 위상차 필름의 양면에 열수축성 필름을 부착하고, 그 열수축성 필름을 수축시킴으로써 1 축 연신 필름을 필름의 막두께 방향으로 연신한다고 하는 특수하고 어려운 가공 기술이 필요해지고, 수율이 나쁘기 때문에 생산성이 낮고, 고비용의 재료이고, 게다가, 편광판과 부착하여 사용해야 한다는 재료 점수, 가공 프로세스의 증가라고 하는 문제점이 있다.

이와 같이, 편광판의 시야각 특성을 개선하기 위해, 2 축성의 위상차 필름을 삽입하는 기술이 사용되고 있는데, 가공 프로세스의 어려움이나, 부재 점수, 가공 프로세스의 증가가, 부재 코스트를 끌어올리는 문제점으로 되어 있어, 편광판 단체로 시야각 특성을 향상시키는 방법은 실현되어 있지 않다.

발명의 개시

본 발명의 목적은, 현행의 편광판과 동등한 광학 특성을 유지하면서, 휘도가 높은 편광판을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 편광판 보호 필름으로서 트리아세틸셀룰로오스 필름을 사용하지 않는 구성을 갖고, 게다가, 종래의 편광판과 달리 내구성, 특히 내습열성의 향상을 실현시킨 신규 편광판을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 편광판 단체에서, 시야각 특성을 크게 개선시킨 광시야각 편광판을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 현행의 편광 필름과 동등한 광학 특성을 유지하면서, 위상차 필름과 롤투롤 방식에 의해 부착 가공을 할 수 있는 편광판 롤을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명의 상기 편광판에, 편광과 상이한 다른 광학 기능을 나타내는 다른 광학층이 적층된 광학 부재를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명의 상기 광학 부재를 갖는 액정 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적 및 이점은, 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명에 의하면, 본 발명의 상기 목적 및 이점은, 첫 번째로,

(a) 이색성 색소를 흡착하고 있으며, 또한 애스펙트비가 10 이상인 폴리비닐알코올 섬유의 복수 개, 이 복수 개의 섬유는 일 방향으로 나란히 면상으로 배열되어 있고,

(b) 애스펙트비가 10 이상이고, 또한 장축 방향과 단축 방향의 굴절률의 차가 0.05 이상인, 이색성 색소를 흡착하고 있지 않은 섬유의 복수 개, 이 복수 개의 섬유는 일 방향으로 면상으로 배열되어 있고, 및

(c) 광학적 투명 수지로 이루어지고, 그리고

상기 복수 개의 섬유 (a) 가 배열되어 있는 일 방향과 상기 복수 개의 섬유 (b) 가 배열되어 있는 일 방향은 일치하거나 또는 직교하고 있으며, 일치할 때에는 상기 복수 개의 섬유 (b) 의 상기 단축 방향의 굴절률과 광학적 투명 수지 (c) 의 굴절률이 거의 일치하고, 또 직교할 때에는, 상기 복수 개의 섬유 (b) 의 상기 장축 방향의 굴절률과 광학적 투명 수지 (c) 의 굴절률이 거의 일치하는, 것을 특징으로 하는 편광판 (이하, 본 발명의 제 1 편광판이라고 하는 경우가 있다) 에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 본 발명의 상기 목적 및 이점은, 두 번째로,

(a) 이색성 색소를 흡착하고 있으며, 또한 애스펙트비가 10 이상인 폴리비닐알코올 섬유의 복수 개, 이 복수 개의 섬유는 일 방향으로 나란히 면상으로 배열되고 있고, 또는 상기 섬유 (a) 와,

(c) 광학적 투명 수지로 이루어지고, 그리고

상기 섬유 (b') 의 상기 장축 방향의 굴절률과 상기 단축 방향의 굴절률의 평균값과 광학적 투명 수지 (c) 의 굴절률이 거의 일치하는, 것을 특징으로 하는 편광판 (이하, 본 발명의 제 2 편광판이라고 하는 경우가 있다) 에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 본 발명의 상기 목적 및 이점은, 세 번째로,

상기 복수 개의 섬유 (a) 가, 섬유 (a) 가 배열되어 있는 상기 일 방향으로 또한 편광판의 두께 방향으로 물결치고 있는, 본 발명의 상기 제 1 또는 제 2 편광판에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 본 발명의 상기 목적 및 이점은, 네 번째로,

본 발명의 상기 제 1 또는 제 2 편광판이 감긴 형태로 있는 롤로서, 상기 편광판의 투과축 및 흡수축의 양 방향과 상기 롤의 권취 방향 및 이에 직교하는 방향은 모두 일치하고 있지 않은, 것을 특징으로 하는 편광판 롤에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 본 발명의 상기 목적 및 이점은, 다섯 번째로,

본 발명의 상기 제 1 편광판으로 이루어지는 편광층 및 편광과 상이한 다른 광학 기능을 나타내는 다른 광학층으로 이루어지고, 이 편광판이 복수 개의 섬유 (a) 가 배열된 면과 복수 개의 섬유 (b) 가 배열된 면이 편광판의 두께 방향으로 중첩되어 있을 때에는, 상기 다른 광학층은 복수 개의 섬유 (a) 가 배열된 면의 측에 적층되어 있는, 것을 특징으로 하는 광학 부재에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 본 발명의 상기 목적 및 이점은, 여섯 번째로,

본 발명의 상기 제 2 편광판으로 이루어지는 편광층 및 편광과 상이한 다른 광학 기능을 나타내는 다른 광학층이 적층되어 이루어지는, 것을 특징으로 하는 광학 부재에 의해 달성된다.

또한, 본 발명에 의하면, 본 발명의 상기 목적 및 이점은, 마지막으로,

본 발명의 상기 광학 부재를 구비한 액정 표시 장치에 의해 달성된다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 제 1 편광판에 대하여 먼저 설명한다.

〔폴리비닐알코올 섬유 (a) 〕

본 발명의 편광판에 적용되는 폴리비닐알코올 (PVA) 섬유의 재료로는, PVA, 또는 그 유도체로 형성되는 섬유 또는 섬유상 형성체가 사용된다. PVA 의 유도체로는, 예를 들어, 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 및 기타, PVA, 폴리비닐포르말 또는 폴리비닐아세탈을 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산, 그 알킬에스테르, 아크릴아미드 등에 의해 변성한 것을 들 수 있다. PVA 또는 그 유도체의 중합도는, 예를 들어, 1,000 내지 40,000 정도, 또한 비누화도로는, 예를 들어, 80 내지 100 몰% 정도인 것이 사용된다. 여기에서, 편광자로서 사용하기 위해서는, PVA 또는 그 유도체의 중합도, 비누화도 모두 높은 쪽이 내구성이 우수한 소자가 얻어지기 때문에, 중합도 1,200～30,000, 비누화도 90～100 몰% 의 PVA 또는 그 유도체가 바람직하고, 중합도 1,500～20,000, 비누화도 98～100 몰% 가 보다 바람직하다.

상기 PVA 섬유 중에는 가소제 등을 배합할 수도 있다. 가소제로는, 폴리 올 및 그 축합물 등을 들 수 있으며, 예를 들어, 글리세린, 디글리세린, 트리글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 가소제의 사용량은 특별히 제한되지 않지만, PVA 와 가소제의 합계에 대해 20 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, PVA 섬유 중에 추가로, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 가교제, 계면 활성제 등의 첨가제를 함유할 수도 있다.

PVA 를 섬유화하는 방법 (방사 방법) 으로는, 건식, 습식, 건습식 등 일반적으로 사용되는 어느 하나의 방식을 채용할 수 있다. 이들 방식에서는, PVA 는 이하의 용제에 용해된 용액을 사용하여 제조 (방사) 할 수 있다. 예를 들어, 물, 디메틸술폭시드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 1,3디메틸2-이미다졸리디논, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 디에틸렌트리아민, 게다가 글리세린, 에틸렌글리콜, 3-메틸펜탄-1,3,5-트리올 등의 다가 알코올 등이 단독 또는 혼합하여 사용된다. 또한, 염화아연, 염화마그네슘, 로단칼슘, 브롬화리튬 등의 무기염의 수용액이나 이소프로판올의 수용액 등의 PVA 를 용해시키는 것이라면 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 PVA 섬유는 연신 가공된 것이다. 이 연신 가공은, 이색성 색소 염색 전에 실시해도 되고, 염색과 동시에 실시해도 되며, 염색 후에 실시해도 된다. 물론, 복수의 단계에서 연신을 실시해도 상관없다. 섬유의 연신 후에 이색성 색소로 염색하는 경우에는, 흡착된 이색성 색소가 연신축을 따라 배향되게 된다. 이 염색 단계에서 이색성 색소가 연신축을 따라 배향되어 흡착된다. 한편, 이색성 색소의 염색과 동시에, 또는 염색 후에 연신 가공 방사 원액에서 건열 연신 직전까지의 사이, 또는 건열 연신 후 중 어느 하나에 있어서 이색성 색소를 함침시켜도 된다. 이색성 색소를 PVA 계 섬유에 부여하는 방법으로는, 예를 들어, 롤러 터치법, 침지법, 오구(烏口) 접촉법 등을 들 수 있다.

본 발명에 사용하는 PVA 섬유의 연신 배율로는, 최고 연신 배율로서 10～30 배 정도가 가능하다. 이 때, 최고 연신 배율이란, 건열 연신을 실시하고 있을 때 섬유가 절단될 때의 배율을 나타낸다. 그러나, 연신 배율이, 최고 연신 배율에 가까운 것에서는, PVA 섬유의 내부에 보이드가 발생하여, 이른바 광의 난반사에 의한 백화가 보여, 투과율이나 편광도를 악화시키기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 연신 배율이 낮으면, 분자 사슬이나 이색성 색소의 배향이 불충분해져 강도나 편광도가 저하된다. 이 때문에, PVA 섬유의 연신 배율은, 최고 연신 배율의 40% 이상 80% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 45% 이상 75% 이하, 가장 바람직하게는 50% 이상 70% 이하이다. 이 연신 가공에 의해 이색성 색소가 흡착 배향된 PVA 섬유가 얻어진다.

상기 PVA 섬유의 굵기는, 바람직하게는 평균 직경이 0.7㎛ 이상 100㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.8㎛ 이상 80㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이상 50㎛ 이하이다. 섬유의 굵기가 0.7㎛ 미만에서는 섬유의 방사, 연신 가공 기술이 곤란함과 함께 섬유의 크기에 따라 가시 영역의 파장에서의 표면 산란을 받기 쉬워 균일한 색 표시로 하기 어렵다. 한편, 섬유의 굵기가 100㎛ 를 초과하면 섬유가 지나치게 굵어지기 때문에, 일 방향으로 나열했을 때에 원하는 두께의 편광판을 제작하려고 한 경우에 간극이 생겨, 광 누출 결함이 됨과 함께, 높은 편광도를 실현하기 곤란해진다.

이색성 색소를 흡착 배향한 PVA 섬유의 집합체로서, 섬유의 굵기는 균일할 필요는 없으며, 일 방향으로 나열했을 때에 간극없이 편광 기능으로서 고편광도를 달성하는 것이라면, 가는 섬유와 굵은 섬유를 혼합한 것을 집합체로 해도 된다. 섬유의 단면 형상은 원, 타원, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 또는, 그 이상의 다각형이어도 되고, 일 방향으로 나열했을 때에 간극없이 편광 기능으로서 고편광도를 달성하는 것이라면, 형상은 문제삼지 않는다. 또 하나의 PVA 섬유에 사용되는 집합체의 섬유의 단면 형상이 균일할 필요는 없으며, 다종 형상의 섬유의 복합체이어도 상관없지만, 단일 형상의 섬유인 편이 혼합 비율 등을 균질하게 조정할 필요가 없기 때문에 바람직하다. PVA 섬유의 애스펙트비는 10 이상이고, 바람직하게는 20 이상이며, 보다 바람직하게는 애스펙트비가 100 이상이다. 여기에서, 애스펙트비는, 단축에 대한 길이의 비인데, 장축이란 섬유의 길이 방향, 단축이란 장축에 대한 단면 방향 (수직 방향) 이다. 섬유의 단면 형상이 다각형인 경우, 단축은 그 다각형의 외접원의 직경이라고 정의한다. PVA 섬유의 애스펙트비가 10 미만인 경우에는, 장축 방향으로 일정하게 배향을 실시하는 경우, 균일한 배향이 얻어지기 어렵다. PVA 섬유는, 바람직하게는 직물로서 취급하기 때문에, 무한히 긴 섬유가 바람직하지만, 최저라도 1m 이상의 섬유가 필요하고, 바람직하게는 10m 이상, 보다 바람직하게는 100m 이상이다.

상기 PVA 의 수로는, 섬유의 굵기에 따라, 또 본 발명의 목적, 효과가 달성되는 범위라면 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 밀도로 100～2,500 만개/㎠ 이다. PVA 섬유와 광학 투명 수지의 밀착성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 섬유 표면에 코로나 처리 등의 각종 이접착 처리가 실시되어 있어도 된다.

상기 PVA 섬유는 일 방향으로 나란히 거의 면상으로 배치된다. 배치는 섬유를 1 층 즉, 모노필라멘트를 면상으로 나열한 것 또는 2 층 이상의 다층으로 일 방향으로 나열한 상태의 것이 좋다. 최적이 되는 적층수에 대해서는, 1 층에서도 비교적 높은 편광 성능을 얻을 수 있지만, 1 층에서 간극없이 PVA 섬유를 나열하는 것은 매우 어렵다. PVA 섬유를 사용하는 경우의 적층수로는, 2 층～100 층이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 층～100 층, 가장 바람직하게는 5 층～100 층이다.

〔장축 방향과 단축 방향의 굴절률차가 0.05 이상인 섬유 (b) 〕

이 섬유는 장축 방향과 단축 방향의 굴절률차가 0.05 이상이고, 그리고 이색성 색소를 흡착하고 있지 않은 섬유가 1 층 또는 2 층 이상 적층된 집합체이다. 이러한 섬유는, 가시 영역에 실질적으로 흡수가 없거나, 또는 흡수가 적어 보이드 등의 결함이 실질적으로 없는 것으로서, 굴절률차를 발현시키기 위해 연신 가공 등에 의해 고도로 배향되어, 복굴절 (위상차) 이 효과적으로 발생하는 재료이다. 이러한 섬유 재료로는, 예를 들어, 폴리에틸렌이나 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(4-메틸-1-펜텐)으로 예시되는 폴리올레핀ㆍ비닐계 섬유, 나일론 6 이나 나일론 66, 나일론 46 으로 예시되는 지방족 폴리아미드계 섬유, 폴리(m-페닐렌이소프탈아미드)나 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드)로 예시되는 방향족 폴리아미드계 섬유 (아라미드 섬유), 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리-ε-카프로락톤으로 나타나는 폴리에스테르계 섬유, 방향족 액정성 폴리에스테르계 섬유, 폴리(p-페닐렌벤조비스옥사졸)이나 폴리(p-페닐렌벤조비스티아졸), 폴리벤즈이미다졸, 폴리페닐렌술피드, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리에테르에테르케톤 등의 헤테로 원자 함유 섬유, 폴리피로멜리트이미드 등의 폴리이미드계 섬유, 레이온 등의 셀룰로오스계 섬유, 폴리(메틸메타크릴레이트) 등의 아크릴계 섬유, 폴리카보네이트계 섬유, 우레탄계 섬유 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 특히 벤젠 고리나 나프탈렌 고리 등의 방향족 고리를 가진 폴리머로 이루어지는 섬유가 바람직하다.

광학 투명 수지와의 밀착성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 이 섬유 표면에 코로나 처리 등의 각종 이접착 처리가 실시되어도 된다. 또한, 섬유의 복굴절성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 저분자 액정 화합물이나 위스커 등, 형상 이방성을 갖는 필러 등을 함유하거나, 멀티필라멘트 타입의 고분자 상호 배열 섬유로 하거나 하는 것도 유용한 기술이다.

상기 저분자 액정 화합물로는, 예를 들어, 비페닐계, 페닐벤조에이트계, 시클로헥실벤젠계, 아족시벤젠계, 아조벤젠계, 아조메틴계, 터페닐계, 비페닐벤조에이트계, 시클로헥실비페닐계, 페닐피리미딘계, 시클로헥실피리미딘계, 콜레스테롤계 등의 화합물을 메소겐 즉, 분자 구조 중의 액정을 발현시키는 핵심적 단위로서 갖는 화합물 등을 예시할 수 있다. 이들 저분자 액정 화합물은 섬유의 장축 방향으로 배향되어 있으면, 섬유 중에 용해되어 있어도 상관없고, 도메인으로 존재하고 있어도 상관없다. 단, 도메인으로 존재하는 경우에는, 섬유의 장축 방향으로 진동하는 직선 편광이 산란되는 영향을 없애기 위해, 도메인의 직경을 0.2㎛ 이하로 해야 한다.

또, 상기 위스커로는, 예를 들어, 사파이어, 탄화규소, 탄화보론, 질산알루미늄, 그라파이트, 티탄산칼륨, 폴리옥시메틸렌, 폴리(p-옥시벤조일), 폴리(2-옥시-나프토일) 등을 들 수 있다. 이들 위스커는, 그 단면의 평균 직경이 0.05 내지 0.2㎛ 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 위스커의 평균 직경이 0.2㎛ 보다 크면, 상기와 마찬가지로 섬유의 장축 방향으로 진동하는 직선 편광이 산란되는 영향이 발생하여, 편광 기능의 저하를 일으키는 원인이 된다.

상기 섬유의 굵기로는, 평균 직경이 바람직하게는 0.7㎛ 이상 100㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.8㎛ 이상 80㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이상 50㎛ 이하이다. 섬유의 굵기가 0.7㎛ 미만에서는 섬유의 방사, 연신 가공 기술이 곤란함과 함께 섬유의 크기에 따라 가시 영역의 파장에서 표면 산란을 받기 쉬워 균일한 색 표시로 하기 곤란해진다. 한편, 섬유의 굵기가 100㎛ 를 초과하면, 섬유가 지나치게 굵기 때문에, 일 방향으로 나열했을 때에 원하는 두께의 편광판을 제작하려고 한 경우에 간극이 생겨, 광 누출 결함이 됨과 함께, 높은 편광도를 실현하기 곤란하다.

장축 방향과 단축 방향의 굴절률차가 0.05 이상인 섬유의 굵기는 실질적으로 균일할 필요는 없으며, 일 방향으로 나열했을 때에 간극없이 편광 기능으로서 고편광도를 달성하는 것이라면, 가는 섬유와 굵은 섬유를 혼합한 것을 집합체로 해도 된다. 섬유의 단면 형상은, 원, 타원, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 또는, 그 이상의 다각형이어도 되고, 일 방향으로 나열했을 때에 간극없이 편광 기능으로서 고편광도를 달성하는 것이라면, 형상은 문제삼지 않는다. 또 하나의 섬유의 단면 형상이 균일할 필요는 없으며, 다종 형상의 섬유의 복합체이어도 상관없는데, 단일 형상의 섬유인 편이 혼합 비율 등을 균질하게 조정할 필요가 없기 때문에 바람직하다. 이 섬유의 애스펙트비는 10 이상이고, 바람직하게는 20 이상이며, 보다 바람직하게는 100 이상이다.

이 섬유는, 상기 섬유가 일 방향으로 기본적으로 면상으로 배치된다. 배치는 섬유를 1 층 또는 2 층 이상의 다층으로 일 방향으로 나열한 상태인 것이 좋다. 최적이 되는 적층수는, 1 층에서도 비교적 높은 편광 성능을 얻을 수 있지만, 1 층에서 간극없이 섬유를 나열하는 것은 매우 어렵다. 이 섬유를 사용하는 경우의 적층수는 2 층～100 층이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 층～100 층, 가장 바람직하게는 5 층～100 층이다.

이 섬유는, 직물로서 취급하기 때문에, 무한히 긴 섬유가 바람직하지만, 최저라도 1m 이상의 섬유가 필요하고, 바람직하게는 10m 이상, 보다 바람직하게는 100m 이상이다.

본 발명에 있어서의 상기 섬유는, PVA 섬유의 편면 상에 있으며, 또한 장축 방향과 단축 방향의 굴절률차가 0.05 이상인 섬유이다. 그리고, 이 섬유는, 상기 PVA 섬유가 배열되어 있는 일 방향과 이 섬유가 배열되어 있는 일 방향이 일치하거나 또는 직교 방향으로 배치되어 이루어진다. 여기에서, 편면 상이란, 예를 들어, PVA 섬유의 바로 위에 놓여져 있는 경우나, 아래에 놓여져 있는 경우, 또는 PVA 섬유와 이 섬유를 직물로 한 형태도 포함한다.

〔이색성 색소, 및 PVA 섬유의 염색 방법〕

본 발명에 있어서의 편광자는, 이색성 색소인 요오드, 또는 이색성 염료를 PVA 섬유에 흡착 배향시켜 제조된다.

이색성 색소가 요오드인 경우에는, 요오드 수용액을 사용할 수 있으며, 요오드 및 용해 조제로서 예를 들어, 요오드화칼륨 등에 의해 요오드 이온을 함유시킨 수용액 등이 사용된다. 요오드의 농도는, 바람직하게는 0.01 내지 0.5 중량% 정도이고, 요오드화칼륨 농도는, 바람직하게는 0.01 내지 10 중량% 로 사용된다. 요오드 염색 처리시에, 요오드 용액의 온도는 예를 들어, 20 내지 50℃ 이고, 침지 시간은 예를 들어, 10 내지 300 초간 정도의 범위이다. 또한, PVA 섬유 중에 있어서의 요오드 함유량은, 편광자가 양호한 편광도를 나타내도록, 예를 들어, 1～4 중량% 정도가 되도록 조절하는 것이 바람직하다. 이러한 요오드 염색 처리에 있어서는, 요오드 용액의 농도, PVA 섬유의 요오드 용액에의 침지 온도, 침지 시간 등의 조건을 조절함으로써, PVA 섬유 중에 있어서의 요오드 함유량이 상기 범위가 되도록 조절할 수 있다. 이어서, 요오드 염색을 실시한 PVA 섬유에는 붕산 처리를 실시한다. 붕산 처리는, 요오드에 의해 염색된 PVA 섬유를 붕산 수용액에 침지시킴으로써 행해진다. 붕산 수용액에 있어서의 붕산 농도, 예를 들어, 2～15 중량% 정도로 실시하는 것이 바람직하다. 붕산 수용액의 온도는 예를 들어, 50 내지 85℃ 의 범위이고, 침지 시간은 예를 들어, 30～1,000 초 정도이다. 붕산 수용액에는, 요오드화칼륨에 의해 요오드 이온을 함유시킬 수 있다. 요오드화칼륨을 함유하는 붕산 수용액은, 착색이 적은 편광판, 즉 가시광이 거의 전 파장역에 걸쳐 흡광도가 거의 일정한 이른바, 뉴트럴 그레이의 편광판을 얻을 수 있다.

이색성 색소가 이색성 염료인 경우, 이색성 염료로는, 예를 들어, 산성 염료, 직접 염료 등의 수용성 염료가 바람직하고, 그 구조로는, 예를 들어, 아조계 염료, 스틸벤계 염료, 안트라퀴논계 염료, 메틴계 염료, 시아닌계 염료 등을 사용할 수 있다. 구체적인 예로는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 소59-145255호나 일본 공개특허공보 소60-156759호에 기재된 디스아조 화합물, 일본 공개특허공보 평3-78703호에 기재된 트리스아조 화합물 및 칼라 인덱스 지네릭 네임으로 표시되는 CI Direct Yellow 12, CI Direct Yellow 44, CI Direct Orange 26, CI Direct Orange 39, CI Direct Red 2, CI Direct Red 23, CI Direct Red 31, CI Direct Red 79, CI Direct Red 81, CI Direct Violet 9, CI Direct Violet 35, CI Direct Violet 51, CI Direct Blue 15, CI Direct Blue 78, CI Direct Blue 90, CI Direct Blue 168, CI Direct Blue 202, CI Direct Blue 203, CI Direct Brown 2, CI Direct Black 17, CI Direct Black 19, CI Direct Black 118, CI Direct Black 132 등을 들 수 있다. 또한, 이들의 수용성 염료는, 편광능을 부여할 수 있는 색소 성분의 함유율이 95%, 보다 바람직하게는 99% 이상 (모두 중량비) 인 것이 바람직하다. 무기염이나 미반응물 등의 목적 색소 성분 이외의 불순물은 이온 교환막법, 재결정법 등의 방법에 의해 제거된다. 실제 사용시에는, 단일 염료에서는 특유의 파장역밖에 편광 특성을 가지지 않기 때문에, 가장 일반적으로 사용되는 400～700㎚ 의 가시광선의 전 파장역에 걸쳐 우수한 편광 특성을 갖는 편광 소막을 얻기 위해, 이 파장역 내에서 상이한 범위에 흡수 특성을 갖는 2 종류 이상의 수용성 염료를 적절히 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 구체적인 조합의 예로는, CI Direct Orange 39, CI Direct Red 81, 일본 공개특허공보 소59-145255호의 실시예 23 에 기재된 그린 블루 및 일본 공개특허공보 평3-78703호에 기재된 블루의 4 종류 배합 등이 있다. 이색성 염료의 염색 방법으로는, 염료의 농도가 예를 들어, 0.02 내지 0.1 중량% 의 염료 수용액을 사용하고, 온도를 예를 들어, 30～50℃ 로 하여, 예를 들어, 100～600 초간 정도의 범위에서 PVA 섬유를 침지시킨다. 염색 후의 PVA 섬유는, 상기 요오드의 경우와 동일하게 붕산 농도가 예를 들어, 2～15 중량% 정도의 붕산 수용액에 침지시키는 것이 바람직하다. 이로써, 이색성 염료에 의한 편광판을 얻을 수 있다.

〔광학 투명 수지 (c) 〕

본 발명의 편광판은, 이색성 색소를 함유하는 PVA 섬유 (a) 와 장축 방향과 단축 방향의 굴절률차가 0.05 이상인 섬유 (b) 와 광학 투명 수지로 기본적으로 형성되어 있다. 예를 들어, PVA 섬유 (a) 와 섬유 (b) 는, 광학 투명 수지에 의해 싸여져 고정화된 판상 등의 형태를 취한다. 이것은, 섬유 (a) 와 섬유 (b) 뿐이면, 일 방향으로 나열한 상태를 유지할 수 없어, 편광 성능을 계속해서 발현시킬 수 없고, 섬유 (a) 인 PVA 섬유가 대기에 직접 노출되는 형태에서는, 온도, 습도의 영향을 현저히 받아, 흡습에 의한 수축이나 이색성 색소의 배향 흐트러짐 등이 발생하기 쉬워, 고내구성을 얻을 수 없기 때문이다. 광학 투명 수지는, 섬유 (a) 와 섬유 (b) 를 고정화 유지함과 함께 편광판에 미치는 열화의 억제 기능을 발휘하는 것으로서 중요한 역할을 담당한다.

광학 투명 수지로는, 편광판으로서의 기재로서의 역할을 담당한다. 이 때문에, 광학 투명 수지는, 가시 영역에 흡수가 적거나 또는 실질적으로 흡수가 없고, 섬유 (a), (b) 를 구성하는 각각의 섬유에 대해 양호한 접착성을 나타내는 것이 바람직하다. 또, 광학 투명 수지는, 편광판의 기재로서 기능한다. 따라서, 기재 자체에 복굴절이 있으면, 편광판을 크로스니콜 배치한 경우의 광 누출의 결점이 될 수 있기 때문에, 위상차의 발현성이 낮은 열가소성 수지, 열 또는 광경화형 수지 등의 재료가 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서의 광학 투명 수지란, 가시 영역에서 투명할 것이 필요 불가결하고, 구체적으로는, 파장 400㎚～800㎚ 에서, 광학 투명 수지를 두께 50㎛ 의 필름으로 했을 경우, 이 필름으로 측정한 광선 투과율이 80% 이상일 필요가 있으며, 바람직하게는 85% 이상, 가장 바람직하게는 90% 이상인 수지를 말한다.

이하에 광학 투명 수지의 재료 몇 가지를 예시한다.

열가소성 수지로서, 구체적으로는, 폴리(메틸메타크릴레이트) 등의 아크릴 수지, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리페닐렌옥시드 등의 폴리에테르, 폴리비닐알코올 등의 비닐 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드, 에폭시 수지, 이들을 구성하는 모노머를 2 종 이상 사용한 공중합체, 또한 폴리(메틸메타크릴레이트)와 폴리염화비닐의 중량비 82 : 18 혼합물, 폴리(메틸메타크릴레이트)와 폴리페닐렌옥시드의 중량비 65 : 35 혼합물, 스티렌ㆍ무수 말레산 공중합체와 폴리카보네이트의 중량비 77 : 23 혼합물 등의 비복굴절성의 폴리머 블렌드 등을 예시할 수 있다.

광학 투명 수지는 경화형 수지이어도 된다. 이것은, 예를 들어, 섬유 (a), (b) 에 이 수지를 도포 후 신속하게 경화시키는 점에서, 가공성이 우수한 재료로서 바람직하다. 경화형 수지에 있어서, 외부 여기 에너지에 의해 가교 반응 등을 거쳐 경화시킴으로써 얻어지는 가교형 수지가 대표로서 예시되어 있다. 이들은, 자외선이나 전자선 등의 활성선 조사에 의해 경화되는 활성선 경화형 수지와 열에 의해 가교 반응을 개시하는 열가교형 수지 등이다.

활성선 경화형 수지로는, 자외선 경화형 수지가 대표로서 예시되어 있다. 그 예로는, 자외선 경화형 폴리에스테르아크릴레이트 수지, 자외선 경화형 아크릴우레탄 수지, 자외선 경화형 메타크릴산에스테르 수지, 자외선 경화형 폴리에스테르아크릴레이트 수지 및 자외선 경화형 폴리올아크릴레이트 수지 등을 들 수 있다. 특히, 자외선 경화형 폴리올아크릴레이트 수지가 바람직하고, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 알킬 변성 디펜타에리트리톨 등의 광중합 모노머 올리고머가 더욱 바람직하다.

전자선 경화형 수지의 예로는, 바람직하게는, 아크릴레이트 관능기를 갖는 것, 예를 들어, 비교적 저분자량의 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 알키드 수지, 스피로아세탈 수지, 폴리부타디엔 수지, 폴리티올폴리엔 수지 등을 들 수 있다.

열경화형 수지의 예로는, 에폭시 수지, 페녹시 수지, 페녹시에테르 수지, 페녹시에스테르 수지, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지를 들 수 있으며, 또 그 혼합물이어도 된다.

〔장축 방향과 단축 방향의 굴절률차가 0.05 미만인 섬유 (b') 〕

이러한 섬유는, 본 발명의 제 1 편광판에서는, 필요에 따라 사용된다. 이 섬유는 이색성 색소를 흡착하고 있지 않다. 이러한 섬유의 폴리머로는, 섬유로 가공할 수 있으며, 또한 섬유로 했을 때에 장축 방향과 단축 방향의 굴절률차가 0.05 미만, 바람직하게는 0.03 미만, 더욱 바람직하게는 0.01 미만인 것이다. 예를 들어, 아크릴 수지, 나일론 수지, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리에테르, 폴리카보네이트, 비닐 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드, 에폭시 수지를 들 수 있다.

이러한 섬유의 굵기는, 평균 직경이 바람직하게는 0.7㎛～100㎛ 이고, 보다 바람직하게는 0.8㎛～80㎛, 더욱 바람직하게는 1㎛～50㎛ 이다. 섬유의 굵기가 0.7㎛ 미만에서는 섬유의 방사, 연신 가공이 곤란함과 함께 섬유의 크기에 따라 가시 영역의 파장에서 표면 산란을 받기 쉬워 균일한 색 표시로 하기 어렵다. 한편, 섬유의 굵기가 100㎛ 를 초과하면, 섬유가 지나치게 굵기 때문에, 일 방향으로 나열했을 때에 원하는 두께의 편광판을 제작하려고 한 경우에 간극이 생겨, 광 누출 결함이 됨과 함께, 높은 편광도를 실현하기 곤란해진다.

이러한 섬유는, 섬유의 굵기가 균일할 필요는 없으며, 직물을 형성할 수 있는 것이라면, 모노필라멘트, 멀티필라멘트 등 형태는 묻지 않고, 또 섬유의 단면 형상으로는, 원에 한정되지 않고, 타원이나 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 또는, 그 이상의 다각형이어도 된다.

또 하나의 섬유 집합체에 사용되는 섬유의 단면 형상이 균일할 필요는 없으며, 다종 형상의 섬유의 복합체이어도 상관없다. 그러나, 단일 단면 형상의 섬유인 편이 혼합 비율 등을 균질하게 조정할 필요가 없기 때문에 바람직하다. 이 섬유의 애스펙트비는 10 이상이고, 바람직하게는 20 이상이며, 더욱 바람직하게는 100 이상이다. 이 섬유는, 기본적으로 직물로서 취급하는 것이 바람직하고, 이 경우, 무한히 긴 섬유가 바람직하지만, 최저라도 1m 이상의 섬유가 필요하고, 바람직하게는 10m 이상, 보다 바람직하게는 100m 이상이다.

〔본 발명의 제 1 편광판에 있어서의 섬유 (a), 섬유 (b), 광학 투명 수지 (c) 및 경우에 따라 사용되는 섬유 (b') 의 관계〕

본 발명의 제 1 편광판에 있어서, 상기 복수 개의 섬유 (a) 가 배열되어 있을 일 방향과 상기 복수 개의 섬유 (b) 가 배열되어 있는 일 방향은 일치하거나 또는 직교하고 있다. 또, 일치할 때에는 상기 복수 개의 섬유 (b) 의 상기 단축 방향의 굴절률과 광학적 투명 수지 (c) 의 굴절률이 거의 일치하고, 또 직교할 때에는, 상기 복수 개의 섬유 (b) 의 상기 장축 방향의 굴절률과 광학적 투명 수지 (c) 의 굴절률이 거의 일치한다. 여기에서, 거의 일치한다는 것은, 섬유 (b) 의 장축 방향의 굴절률과 광학적 투명 수지 (c) 의 굴절률의 차가 0.01 이내인 것을 말한다. 이와 같이, 섬유 (b) 의 장축 방향의 굴절률과 거의 일치하는 굴절률을 갖는 광학 투명 수지를 사용함으로써, 편광도가 높은 편광판이 얻어진다.

또, 상기 복수 개의 섬유 (a) 가 배열되어 있는 상기 일 방향과 상기 복수 개의 섬유 (b) 가 배열되어 있는 상기 일 방향이 직교할 때에는, 상기 복수 개의 섬유 (a) 와 상기 복수 개의 섬유 (b) 가 어느 일방을 경사로 하고 타방을 위사로 하는 직물 형태로 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 고밀도로 짜넣는 것이 바람직하고, 극세 섬유를 고밀도 직물화하는 기술로는, 일본 공개특허공보 평09-170175호 및 일본 공개특허공보 2000-008247호에 개시되는 기술을 그 예로서 들고 있다. 직물화하는 제법은 이들에 한정되는 것은 아니며, 기존의 고밀도 직물에 관한 기술을 사용할 수 있다. 직물에 관해서는, 그 섬유간의 간극을 없애기 위해, 열 프레스 등에 의한 캘린더 가공을 실시하여, 섬유를 편평하게 하는 등의 2 차 가공을 실시해도 된다. 직물에 사용하는 섬유는, 모노필라멘트, 멀티필라멘트 중 어느 것이어도 되는데, 핸들링면에서, 멀티필라멘트인 편이 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다. 얻어진 직물의 폭, 길이는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 공업적으로는, 300㎜～4,000㎜ 폭, 길이 10m 이상이 바람직하고, 400㎜～3,500㎜ 폭, 길이 100m 이상이 더욱 바람직하고, 가장 바람직하게는 500㎜～3,000㎜ 폭, 길이 200m 이상이다. 폭이 300㎜ 미만, 길이 10m 미만이면, 부착하는 위상차 필름 등과의 폭이 맞지 않아, 가공에 있어서 수율이 나빠지며, 폭 4,000㎜ 보다 커지면, 롤 필름으로서 균일하게 감기 곤란해진다. 직물에 있어서의 경사와 위사인데, PVA 섬유 (a) 를 경사로 한 경우에는, 섬유 (b) 를 위사로, 섬유 (b) 를 경사로 한 경우에는, PVA 섬유 (a) 를 위사로 하여, 어느 쪽이 위사, 경사가 되어도 상관없다.

상기 복수 개의 섬유 (a) 와 복수 개의 섬유 (b) 는 광학적 투명 수지 중에 내포되어 고정되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 편광판이 장축 방향과 단축 방향의 굴절률차가 0.05 미만인 섬유 (b') 를 포함하는 경우에는, 섬유 (b') 의 상기 장축 방향의 굴절률과 상기 단축 방향의 굴절률의 평균값을 광학적 투명 수지 (c) 의 굴절률이 거의 일치한다.

또, 섬유 (b') 를 함유하는 경우, 상기 복수 개의 섬유 (a) 가 배열되어 있는 상기 일 방향과 상기 복수 개의 섬유 (b) 가 배열되어 있는 상기 일 방향이 일치하고 있을 때에는, 상기 복수 개의 섬유 (b') 가 배열되어 있는 상기 일 방향이 복수 개의 섬유 (a) 및 섬유 (b) 의 상기 배열 방향과 직교하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 복수 개의 섬유 (a) 와 상기 복수 개의 섬유 (b) 중 어느 일방 또는 양방을 경사 또는 위사로 하고, 상기 복수 개의 섬유 (b') 를 경사 또는 위사로 하는 직물을 형성할 수 있다.

상기 복수 개의 섬유 (a), 복수 개의 섬유 (b) 및 복수 개의 섬유 (b') 가 광학적 투명 수지 중에 내포되어 고정되어 있는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 제 2 편광판에 대하여 설명한다.

제 2 편광판은 섬유 (a), 섬유 (b') 및 광학적 투명 수지 (c) 로 이루어진다. 상기 섬유 (a), 광학적 투명 수지 (c) 및 섬유 (b') 는, 본 발명의 제 1 편광판에 대하여 기재한 것과 동일하다.

제 2 편광판이 상기 섬유 (a) 와 섬유 (b') 를 포함하는 경우에는, 상기 섬유 (b') 의 상기 장축 방향의 굴절률과 상기 단축 방향의 굴절률의 평균값과 광학적 투명 수지 (c) 의 굴절률이 거의 일치한다. 또, 이 경우, 상기 복수 개의 섬유 (a) 가 배열되어 있는 상기 일 방향과 상기 복수 개의 섬유 (b') 가 배열되어 있는 상기 일 방향이 직교하도록, 상기 복수 개의 섬유 (a) 와 상기 복수 개의 섬유 (b') 가 어느 일방을 경사로 하고 타방을 위사로 하는 직물 형태로 있는 것이 바람직하다. 상기 복수 개의 섬유 (a) 또는 그것과 복수 개의 섬유 (b') 가 광학적 투명 수지 중에 내포되어 고정되어 있는 것이 바람직하다.

〔본 발명의 제 1 및 제 2 편광판의 3D 구조〕

본 발명의 편광판은, 이색성 색소가 흡착 배향된 섬유 (a) 가 편광판의 면내의 일 방향으로 나열된다. 이 때, 편광판의 두께 방향으로 파상 구조의 형태를 가질 수 있다. 본 발명의 편광판의 3D 구조를, XYZ 좌표를 사용하여 나타낼 때, 섬유 (a) 가 편광판의 면내의 일 방향으로 나열되는 것은, 편광판의 면내를 XY 평면으로 한 경우, 일 방향으로서 X 방향을 지정했다고 하면, 1 개 또는 2 개 이상의 섬유 (a) 는 X 방향에 대해 평행하게 나열하는 것을 나타낸다. 또, 섬유 (a) 가 편광판의 두께 방향으로 파상 구조를 갖는 것은, XY 평면에 대해, Z 방향으로 진폭을 갖는 형상을 나타내고, 또한, 파상 구조는 Z 방향에 대해, 0 을 기점으로 하여, 정(正)에서 부(負), 종점으로서 0 이 되는 진폭을 1 주기로 한 것으로서, 그 파상 구조가, 대략 규칙적 또한 균일한 것이 바람직하다. 여기에서, 편광판 평면인 XY 평면에 대해, 섬유 (a) 의 어느 부분이 Z 방향으로 진폭을 갖는 입체 규칙성을 갖는 것은, 섬유 (a) 가 XY 평면에 대해 각도를 가지고 있는 것을 의미하고 있다. 특히 그 각도의 대소를 나타내는 지표로서, 파상 구조의 1/4 주기에 있어서의 XY 평면이 이루는 각도의 최대 각도 (R) 를 정의할 때, 액정 표시 소자로는, 최대 각도 (R) 에 대응하는 편광 특성을 보상할 수 있게 된다. 이 때문에, 섬유 (a) 의 파상 형태로는, 최대 각도 (R) 가 클수록 바람직하고, 구체적으로는, 5 도 이상인 것이 바람직하고, 게다가 10 도 이상인 것이 보다 바람직하며, 가장 바람직하게는 15 도 이상이 좋다.

본 발명에 있어서의 섬유 (a) 가 형성하는 파상 형태로는, 예를 들어, 섬유를 사용한 직물의 형태를 들 수 있다. 직물을 사용한 파상 형태의 경우, 파상 형태의 진폭의 피치, 및 XY 평면과의 최대 각도 (R) 는, 경사와 위사의 파이버 직경의 비율에 따라 조절할 수 있다. 예를 들어, 섬유 (a) 를 경사, 위사에 다른 광학 투명사를 사용한 경우라면, 경사에 대해 위사의 파이버 직경을 크게 하면, 파상 형태의 진폭의 피치, 및 XY 평면과의 최대 각도 (R) 는 커지고, 경사에 대해 위사의 파이버 직경을 작게 함으로써, 파상 형태의 진폭의 피치, 및 XY 평면과의 최대 각도 (R) 를 작게 할 수 있게 된다. 섬유 (a) 가 형성하는 파상 형태를 형성하는 기술로는, 직물 가공 기술에 한정되는 것이 아니며, 그 외에 형상 기억시킨 파이버를 배열시키는 기술이나, 열 프레스에 의한 파상 형태의 부여 등, 파상 형태를 가공하는 방법이라면 어느 것을 사용해도 상관없다.

〔본 발명의 편광판 롤〕

본 발명의 편광판 롤은, 본 발명의 상기 제 1 또는 제 2 편광판이 감긴 형태로 있는 롤로서, 상기 편광판의 투과축 및 흡수축의 양 방향과 상기 롤의 권취 방향 및 그것에 직교하는 방향은 모두 일치하고 있지 않다.

위사를 섬유 (a) 로 한 직물을 사용하여 편광판 롤을 제작한 경우, 편광판의 투과축은, 섬유 (a) 의 단축 방향 (단면 방향) 이 됨으로써, 편광판의 투과축은 편광판 롤의 권취 방향에 대해 평행 방향으로 조절할 수 있다.

상기 직물로는 2 축 이상의 다축 직물을 들 수 있다. 2 축 직물의 제조 방법으로는, 예를 들어, 경사와 위사를 비스듬하게 교차시키는 「경사 짜기」의 직기를 사용하여, 직물의 길이 방향에 대해, 섬유 (a) 를 어느 특정 각도를 부여하여 시트상으로 가공하는 방법을 들 수 있다. 2 축 직물의 경사 짜기의 기술로는, 예를 들어, 일본 특허공보 소51-28748호, 일본 공개특허공보 소63-196738호에 개시되어 있다. 본 발명에 있어서의 경사 짜기 2 축 직물에서는, 경사에 상기 섬유 (b) 또는 (b') 를 사용하고, 위사에 섬유 (a) 를 사용하여 제조할 수 있다. 위사인 섬유 (a) 의 교차 방향을 조절함으로써, 얻어지는 경사 직물 시트로 이루어지는 편광판의 투과축의 각도를 조절할 수 있다. 또한, 편광판의 투과축은, 섬유의 단축 방향에 해당한다.

본 발명에 사용하는 그 밖의 직물로서, 3 축 직물, 4 축 직물 등의 다축 섬유 직물을 이용할 수도 있다. 직물의 길이 방향에 대해, 섬유 (a) 를 어느 특정의 각도를 부여하여 시트상으로 가공할 수 있다. 이 때, 섬유 (a) 는 그 1 방향의 섬유가 되기 때문에, 투과축은 섬유 (a) 의 길이 방향에 대해 수직인 1 방향이 된다. 2 축 방향 이상의 다축 섬유 직물의 제작 방법으로는, 1 방향의 실을 배열시킨 상태로 해 두고, 그것과 상이한 방향의 실을 동일하게 배열시킨 상태에서 추가로 상기에 배열한 실과 상이한 방향으로 중첩시켜, 접착성 용액, 분말을 부여시키거나, 실로 스티치하여 일체화시키거나, 또는 1 방향의 실에 미리 분무에 의해 열접착성을 부여함으로써 다방향의 실과 고정시킴으로써 제조할 수 있다. 이들 제법은 모두 실을 1 방향, 및 다방향으로 정렬시키는 설비와 접착시에 정렬시킨 상태의 실을 유지하기 위해 각 실을 고정시키는 제조 설비에 의해 제작할 수 있다. 이 제법은 일본 공개특허공보 소62-54904호, 일본 공개특허공보 소47-6585호에 개시되어 있다. 또한, 경사와 위사의 교차각의 조정으로는, 직물의 각도 조정 장치를 통과시킴으로써, 경사, 위사의 교차각을 용이하게 조정할 수 있다. 각도 조정을 한 직물은, 단체의 직물로서 사용해도 되고, 또 각도 조정을 한 직물을 적층하고, 용융 압착시켜 고차 다축 섬유 직물로서 취급해도 상관없다.

또한, 직물로는, 예를 들어, 평직, 능직, 수자직, 가로 스트라이프 짜기, 얽어 짜기 등이 있는데, 그 중 어느 것이어도 상관없다.

본 발명의 편광판의 두께는, 통상적으로 1～200㎛, 바람직하게는 5～150㎛, 가장 바람직하게는 10～100㎛ 이다. 1㎛ 보다 얇으면, 편광판으로서의 편광 기능을 확보하기 곤란해지고, 또 핸들링면에서도 어렵다. 또, 200㎛ 보다 두꺼우면, 얻어진 편광판이 구부림에 대해서 크랙을 일으키는 등의 문제가 있고, 롤 상태에서 다룰 수 없거나, 커팅하기 매우 곤란해지는 문제가 있다.

본 발명의 편광판 롤을 제조할 때, 섬유 (a) 의 배향 방향은 편광판의 반송 방향, 즉 편광판 롤의 긴 방향으로 규정되는 것이 아니라, 필요에 따라 반송 방향과 직교, 또는 소정의 각도에서 배향 고정화할 수 있다. 편광판을 필름으로서 취급하는 경우, 필름은 감아 롤상의 형태로서 다루고, 롤 필름의 길이, 폭은 제약받지 않는다. 이 때, 편광판은, 합지나 염화비닐 등의 원통상의 코어가 되는 통에 감아 편광판 롤로 할 수 있다.

본 발명의 편광판 롤을 제조할 때에, 광학 투명 수지로서 경화형 수지를 사용한 일례로서, 섬유 (a) 를 사용한 직물에 상기 경화형 수지를 필요에 따라 용매 등을 사용하여 도포하고, 경화, 건조 등을 거쳐 제조하여 필름상으로 하고, 이것을 롤화하는 방법을 들 수 있다. 생산성면을 고려하면, 도포 후 신속하게 경화 수지층을 형성하는 것이 바람직하고, 범용적으로 사용되는 재료, 가공 설비면을 고려하여, 자외선 경화 수지가 보다 바람직하다.

또, 상기 섬유 (a) 를 사용한 직물을 폴리머 필름이나 유리 기판 등의 하지 기재 상에 쌓아올려 배치하고, 여기에 경화형 수지를 도포하고, 이어서 경화시킬 수도 있다. 이 경우, 본 발명의 편광판은 폴리머 필름이나 유리 기판과 일체로서 사용해도 되지만, 폴리머 필름이나 유리 기재를 박리하여 사용해도 된다.

섬유 (a) 를 사용한 직물의 지지체의 하지 기재로서, 위상차 필름을 사용해도 되고, 본 발명의 편광판을 위상차 필름으로부터 박리할 필요는 없으며, 위상차 필름 일체형 편광 필름으로서 제작할 수 있다.

본 발명의 편광판 롤은, 편광판이 원주 롤 형상의 상기 재료에 감겨 있다.

롤의 크기로는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 직경이 1 인치～20 인치인 것이 통상적으로 좋다. 또, 롤상의 편광판의 길이로는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 100m 내지 10,000m 이다.

본 발명의 편광판 롤은 표면 처리를 해도 된다. 표면 처리로는, 액정 셀을 향하여 부착하지 않는 면에, 하드 코드층이나 반사 방지 처리, 스티킹 방지나, 확산 내지 안티글레어를 목적으로 한 처리를 실시한 것이어도 된다.

하드 코트 처리는 편광 필름의 흠집 방지 등을 목적으로 실시되는 것으로서, 예를 들어, 아크릴계, 실리콘계 등의 적당한 자외선 경화형 수지에 의한 경도나 미끄럼 특성 등이 우수한 경화 피막을 투명 보호 필름의 표면에 부가하는 방식 등으로 형성할 수 있다. 또, 아크릴계, 실리콘계 등의 적당한 자외선 경화형 수지 자체를 사용함으로써, 하드 코트 기능을 갖는 편광판으로 해도 상관없다. 반사 방지 처리는 편광판 표면에서의 외광의 반사 방지를 목적으로 실시되는 것으로서, 종래에 준한 반사 방지막 등의 형성에 의해 달성할 수 있다. 또, 스티킹 방지 처리는 인접층과의 밀착성 방지를 목적으로 실시된다.

또, 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 적당한 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, 지르코니아, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등으로 이루어지는 도전성이 있는 무기계 미립자, 가교 또는 미가교의 폴리머 등으로 이루어지는 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 정도이고, 5～25 중량부가 바람직하다. 안티글레어층은, 편광 투과광을 확산하여 시야각 등을 확대하기 위한 확산층 (시야각 확대 기능 등) 을 겸하는 것이어도 된다.

본 발명의 편광판 롤은, 액정 셀과 접착하기 전에 표면 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 표면 처리로는, 코로나 방전 처리, 자외선 조사 처리 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 필름면의 물방울의 접촉각으로 65 도 이하, 더욱 바람직하게는 60 도 이하의 표면 상태로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 편광판 롤을 위상차 필름이나 시야각 확대 필름과 같은 광학 보상 필름과 동시에 사용해도 된다. 또한, 액정 표시 장치로서 강유전성 액정, 반강유전성 액정을 사용한 것에, 본 발명의 편광판을 사용해도 된다. 여기에서, 편광판 롤을, 위상차 필름과 동시에 사용할 때, 본 발명의 편광판 롤과 위상차 필름 롤을 롤 대 롤 부착으로 실시하는 것이, 생산 프로세스상 큰 이점이 된다. 이 때, 편광판 롤의 투과축은 롤의 권취 방향에 대해 수직 방향 이외의 일 방향에 있는 것이 특징이고, 첫 번째로, 투과축이 편광 필름의 권취 방향에 대해 평행 방향에 있는 것이, 위상차 필름 부착 후에 있어서의 절취 사이즈의 효율면에서 바람직하다. 한편으로는, 투과축이 편광 필름의 권취 방향을 0°로 했을 때, 5～85°의 일 방향에 있는 것이, 위상차 필름과의 부착시에 특성을 갖는 조합으로서 바람직하고, 보다 바람직하게는 10～80°, 가장 바람직하게는 20～70°이다.

〔광학 부재〕

본 발명의 제 1 및 제 2 편광판은, 편광층으로서, 이것과 편광 이외의 다른 광학 기능을 나타내는 광학층의 적층체로 이루어지는 광학 부재로서 유용하다. 이 때, 본 발명의 편광판이, 제 1 편광판이고 또한 복수 개의 섬유 (a) 가 배열된 면과 복수 개의 섬유 (b) 가 배열된 면이 편광판의 두께 방향으로 중첩되어 있을 때에는, 상기 다른 광학층은 복수 개의 섬유 (a) 가 배열된 면의 측에 적층되어 있다. 편광 이외의 다른 광학 기능을 나타내는 광학층으로는, 예를 들어, 위상차 층을 들 수 있다.

본 발명에 있어서의 위상차층이란, 위상차를 부여하는 층으로서, 투명 열가소성 합성 고분자 필름을 연신 가공한 위상차 필름을 그 일례로서 들 수 있다.

위상차 필름은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차폐성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하다. 위상차 필름을 부여하는 재료로는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴 폴리머, 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴ㆍ스티렌 공중합체 (AS 수지) 등의 스티렌 폴리머, 폴리카보네이트 등을 들 수 있다. 또, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 내지는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌ㆍ프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀, 염화비닐 폴리머, 나일론이나 방향족 폴리아미드 등의 아미드 폴리머, 이미드 폴리머, 술폰 폴리머, 폴리에테르술폰 폴리머, 폴리에테르에테르케톤 폴리머, 폴리페닐렌술피드 폴리머, 비닐 알코올 폴리머, 염화비닐리덴 폴리머, 비닐부티랄 폴리머, 알릴레이트 폴리머, 폴리옥시메틸렌 폴리머, 또는, 상기 폴리머의 블렌드물 등도 상기 위상차 필름을 형성하는 폴리머의 예로서 들 수 있다. 이 때, 위상차 필름으로는, 박막 또한 충분한 강도를 가질 것이 필요해지고, 이 점에서 적합한 재료로는, 폴리카보네이트, 노르보르넨 수지 폴리머, 알릴레이트 폴리머, 폴리술폰 등을 바람직한 것으로서 들 수 있다.

위상차 필름은 투명성이 양호하고, 헤이즈값은 5% 이하, 전체 광선 투과율은 85% 이상인 것이 바람직하다. 위상차 필름의 유리 전이점 온도는, 바람직하게는 160～260℃, 보다 바람직하게는 170～250℃, 특히 바람직하게는 180～240℃ 이다. 그 미만의 유리 전이 온도에서는, 치수 안정성이 나쁘고, 또, 그것을 초과하는 유리 전이 온도에서는 연신 공정의 온도 제어가 매우 곤란해지기 때문에 제조가 곤란해진다. 위상차 필름은 위상차를 갖는 복굴절 필름인데, 그 광학 특성인 복굴절은 리타데이션값으로 표시되고, 특히, 면내 리타데이션 (R 값) 과 두께 방향의 리타데이션 (K 값) 으로 나뉘어진다. 이들 R 값과 K 값은, 각각 하기 식 (a) 와 (b) 로 정의된다.

R=△nㆍd=(nx-ny)ㆍd (a)

K=((nx+ny)/2-nz)ㆍd (b)

이다. R 값, K 값의 단위는 ㎚ 이다. nx, ny, nz 는, 여기에서는 이하와 같이 정의된다.

nx : 필름면 내에 있어서의 최대 굴절률,

ny : 필름면 내에 있어서의 최대 굴절률을 나타내는 방향으로 직교하는 방위의 굴절률,

nz : 필름 법선 방향의 굴절률,

d : 필름 막두께

주(主) 연신 방향이란 1 축 연신의 경우에는 연신 방향이고, 2 축 연신인 경우에는 배향도가 높아지도록 연신된 방향을 의미하고 있으며, 화학 구조적으로는 고분자 주쇄의 배향 방향을 나타낸다.

위상차 필름은 위상차를 갖는 광학적 1 축 또는 2 축성 필름이어도 상관없다.

그 밖의 위상차층으로는, 굴절률 이방성을 갖고, 층면의 법선 방향으로 광축을 갖는 층으로 하고, 리타데이션이 정파장 분산 특성의 반사 파장이 자외선 영역에 있는 트위스트 배향된 중합성의 카이랄 네마틱 (콜레스테릭) 액정층이나 호메오트로픽 배향된 중합성의 디스코틱 액정층, 또는, 코팅했을 때에 층에 대해 법선 방향으로 위상차를 발현하는 재료로 이루어지는 코팅된 층, 또는 막의 두께 방향으로 굴절률 타원체가 방사선상으로 배치된 하이브리드인 구조를 갖는 위상차층도 있는데, 그 중 어느 것이어도 상관없다.

〔편광판 이용 분야〕

본 발명의 제 1 및 제 2 편광판은, 위상차 필름과 부착시킴으로써 광학 보상 기능을 구비한 편광판으로서 이용되어, 넓은 시야각을 갖고, 콘트라스트 등의 표시 품위가 우수한 액정 표시 장치를 형성할 수 있는 것으로서, 트위스트 네마틱 모드, 수직 배향 모드, OCB (Optically Compensated Bend) 배향 모드, 인플레인 스위칭 모드 등의 TFT 액정 표시 장치 등 중 어느 하나의 액정 모드를 사용한 것에 사용할 수 있다. 그 실용시에는, 편광판으로서 사용되는 모든 용도에 이용할 수 있으며, 예를 들어, 액정 표시 장치라면, 조명 시스템에 백라이트 또는 반사판이나 반투과형 반사판을 사용하여 이루어지는 투과형이나 반사형, 또는 반투과 반사형 등을 형성할 수 있다. 그 밖의 편광판을 사용하는 표시 장치 등으로는, 액정 프로젝터, 강유전성 액정, 반강유전성 액정을 사용한 것, 유기 EL 표시 장치 등을 들 수 있는데, 본 발명의 편광판을 이들에 사용해도 된다.

본 발명의 편광판은, 점착층을 사용하여 액정 패널과의 부착을 실시할 수 있는데, 편광판에 점착층을 구비한 형태에서, 오염 방지 등을 목적으로 세퍼레이터가 가착되어 커버되는 형태를 취한다.

점착층은, 예를 들어, 천연물이나 합성물의 수지류, 특히 점착성 부여 수지나, 유리 섬유, 유리 비즈, 금속분, 기타 무기 분말 등으로 이루어지는 충전제나 안료, 착색제, 산화 방지제 등의 점착층에 첨가되는 것의 첨가제를 함유해도 된다. 또, 미립자를 함유하여 광확산성을 나타내는 점착층 등이어도 된다. 편광판에 대한 점착층의 부설은, 적당한 방법으로 실시할 수 있다. 그 예로는, 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, 이것을 유연 방법이나 도공 방식 등의 적당한 전개 방법으로 편광판 상 또는 광학 필름 상에 점착층을 형성하여 그것을 편광판 상 또는 광학 필름 상에 이착하는 방식 등을 들 수 있다. 점착층의 두께는, 사용 목적이나 접착력 등에 따라 적당히 결정할 수 있으며, 일반적으로는 1～500㎛ 이고, 2～200㎛ 가 바람직하고, 특히 10～100㎛ 가 바람직하다.

점착층의 세퍼레이터로는, 예를 들어, 플라스틱 필름, 고무 시트, 종이, 직물, 부직포, 네트, 발포 시트나 금속박, 이들의 라미네이트체 등의 적당한 박엽체를 필요에 따라 실리콘계나 장쇄 알킬계, 불소계나 황화몰리브덴 등의 적당한 박리제로 코트 처리한 것 등의, 종래에 준한 적당한 것을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서의 광학 부재는, 액정 셀의 편측 또는 양측에 배치된다. 이 때, 그 광학 부재를 구성하고 있는 섬유 (a) 가 섬유 (b) 보다 액정 셀에 가까운 위치에 배치되는 것이 편광 기능을 더욱 재현할 수 있기 때문에 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명하는데, 본 발명은 이것에 의해 한정되는 것은 아니다. 또, 본 명세서 중에 기재된 재료 특성값 등은 이하의 평가법에 의해 얻어진 것이다.

(1) 광선 투과율, 편광도의 측정

광선 투과율 (T) 은 400～700㎚ 의 파장역에서 10㎚ 간격으로 구한 분광 투과율 (t) (λ) 로부터, 하기 식에 의해 산출하였다. 또한, 식 중, P (λ) 는 표준광 (C 광원) 의 분광 분포, y (λ) 는 2 도 시야 X, Y, Z 계에 기초하는 등색 함수이다. 분광 투과율 (t) (λ) 은 분광 광도계 ((주) 히타치 제작소, U-4000) 를 사용하여 측정하였다.

편광도 (P) 는, 2 장의 편광판을 각각의 흡수축 방향이 동일해지도록 중첩한 경우의 투과율을 Tp (파라니콜 투과율) 로 하고, 2 장의 편광판을 각각의 흡수축이 직교하도록 중첩한 경우의 투과율을 Tc (크로스니콜 투과율) 로 하고, 하기 식에 의해 산출하였다.

(2) 두께 측정

안리츠사 제조의 전자 마이크로로 측정하였다.

(3) 섬유의 굴절률 측정

OLYMPUS 사 제조의 BH-2 편광 현미경 컴펜세이터를 사용하여, 통상의 간섭무늬법에 의해, 위상차값과 섬유 직경으로부터 구하였다.

섬유의 굴절률, 섬유가 1 축 배향되어 있는 것으로부터, 섬유 직경, 위상차값, 평균 굴절률로부터 장축 방향과 단축 방향의 굴절률을 산출하였다.

평균 굴절률 : n (평균)=(nx+ny+nz)/3

굴절률차 : △n=nx-ny

1 축 배향 : ny=nz

nx=n (평균)+△n×2/3

ny=nz=n (평균)-△n×1/3

(4) 편광판의 시야각 특성의 평가

2 장의 편광판의 흡수축이 직행이 되도록 중첩한 경우 (크로스니콜 배치), 흡수축에 대해 45 도 방위에 있어서의 투과율의 변화 A (T△30%) 가 30% 가 될 때의 시야각을 측정하였다.

실시예 1

PVA ((주) 쿠라레 제조, 중합도 4,000, 비누화도 99.9%) 를, 용매로서 디메틸술폭시드 (이하, DMSO 라고 약기한다.) 에 용해시켜, PVA 농도 16 중량% 의 방사 원액을 조제하였다. 이 방사 원액을 100℃ 에서 구멍 직경 100㎛, 구멍수 300 인 구금으로부터 메탄올로 이루어지는 응고욕 중에 방사 드래프트 2.0, 에어 갭 30㎜ 로 건습식 방사하고, 이어서 메탄올로 DMSO 를 추출하면서 메탄올욕 중에서 방사 연신을 실시하고, 그 후 건조시켜 PVA 미연신사 (직경 10㎛) 를 얻었다. 이 미연신사를, 110℃ 의 가열 롤러를 사용하여 6.5 배로 연신하여, PVA 섬유 (직경 2㎛) 를 얻었다. 이 PVA 섬유를 길이 방향을 고정시켜, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.075/5/100 인 수용액에 60 초 침지시켰다. 다음으로, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 6/7.5/100 인 65℃ 의 붕산 함유 수용액에 300 초 침지시켰다. 이것을 순수로 세정하여 건조시켰다.

다음으로, 테레프탈산 166 중량부와 에틸렌글리콜 75 중량부로 이루어지는 에스테르화 반응을 실시하고, 이어서 착색 방지제로서 인산 85% 수용액을 0.03 중량부, 중축합 촉매로서 삼산화안티몬을 0.06 중량부, 조색제로서 아세트산코발트 4 수염을 0.06 중량부 첨가하여 중축합 반응을 실시하여 폴리에틸렌테레프탈레이트를 얻었다. 이 폴리에스테르를 사용하고, 방사 온도 295℃ 에서 용융 방사를 실시하여, 폴리에스테르 섬유 (직경 5㎛) 를 얻었다. 이 폴리에스테르 섬유의 굴절률은 세로축 (장축) 방향 1.63, 단축 방향 1.56 이고, 굴절률차는 0.07 이었다.

이 요오드를 함침시킨 PVA 섬유를, 유리판 상에 두께 20㎛ (섬유의 층으로서 약 10 층) 를 간극없이 유리의 장축 방향으로 나열하여 배치하고, 그 위에 폴리에스테르 섬유를 PVA 섬유와 동일 방향으로 나열하였다.

다음으로, BPEF-A : 205 중량부, UA : 295 중량부, 광개시제로서 「이르가큐어」184 : 15 중량부, 레벨링제로서 SH28PA : 0.18 중량부를 순차적으로 첨가하고 균일해질 때까지 교반한 것을 조액하였다.

BPEF-A : 비스페녹시에탄올플루오렌디아크릴레이트 (오사카 가스 (주) 제조)

UA : 우레탄아크릴레이트 (신나카무라 화학 (주) 제조, 「NK 올리고 U-15HA」)

「이르가큐어」184 (치바가이기사 제조)

SH28PA (토오레ㆍ다우코닝사 제조)

조액한 용액을 상기에서 준비한 PVA 섬유 (a) 와 폴리에스테르 섬유층 (b) 의 적층체 상에 균일하게 도포하여, 섬유층 (a) 와 (b) 가 이 용액에 의해 내포되는 상태를 형성시켰다. 여기에 강도 160w 의 고압 수은 램프로 적산 광량 700mJ/㎠ 의 자외선을 조사하고, 이 용액을 경화시켜 광학 투명 수지에 의해 PVA 섬유속과 폴리에스테르 섬유속이 내포된, 두께가 50㎛ 인 편광판을 얻었다. 이 때, 광학 투명 수지의 굴절률은 1.56 이었다.

이렇게 하여 얻어진 편광판의 광선 투과율은 45.0%, 편광도는 99.9% 이었다. 이 편광판을 85℃, 85%RH 의 분위기 하에 100 시간 가습 처리한 후, 광학 특성을 측정하였다. 이 때, 편광판의 투과율은 44.9%, 편광도는 99.9% 이고, 내습열성이 높은 편광판이라는 것을 확인하였다.

또, 상기에서 얻어진 편광판을 시판되는 투과형 액정 표시 장치 (소니 (주) 플레이스테이션 포터블 형번 PSP-1000) 를 사용하여, 하기와 같은 구성의 액정 표시 장치를 제조하고, 편광판이 크로스니콜이 되도록 배치하여, 노멀리 화이트시의 휘도의 증가를 측정한 결과, 17% 의 휘도 상승 효과를 확인하였다.

구성 : (섬유층 (b') 측) 편광판 (섬유층 (a) 측)/위상차 필름/액정 셀/위상차 필름/(섬유층 (a) 측) 편광판 (섬유층 (b') 측)/렌즈 필름 2 장/확산 필름/도광판+LED 6 개 (백라이트)/경면 반사판

참고예 1

PVA 필름 ((주) 쿠라레, 중합도 2,400, 비누화도 99.9%, 두께 75㎛) 을, 연신 온도 110℃ 에서 연신 배율 5.0 배로 1 축 연신하여, 편광 기재로 하였다. 이 편광 기재를 연신시의 긴장으로 유지한 상태에서, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.075/5/100 인 수용액에 60 초 침지시켰다. 다음으로, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 6/7.5/100 인 65℃ 의 붕산 함유 수용액에 300 초 침지시켰다. 이것을 순수로 세정하여 건조시켰다. 이로써 얻어진 요오드를 함침시킨 PVA 필름의 막두께는 20㎛ 이었다. 건조 후의 필름의 양면에, PVA 계 접착제를 사용하여, TAC 필름 (후지 사진 필름 (주) 제조, 후지 TAC-UV80) 을 부착하였다. 이렇게 하여 얻어진 편광판의 투과율 44.1%, 편광도 99.9% 이었다. 이 편광판을 85℃, 85%RH 의 분위기 하에 100 시간 가습 처리한 후, 광학 특성을 측정하였다. 이 때, 편광판의 투과율 58.3, 편광도 52.1% 이었다. 또, 편광자인 PVA 필름을 보호하기 위해 부착한 TAC 필름에서 부식이 보였다.

또, 이 편광판을 시판되는 투과형 액정 표시 장치 (소니 (주) 제조 플레이스테이션 포터블 형번 PSP-1000) 를 사용하여, 하기와 같은 구성의 액정 표시 장치를 제조하고, 편광판이 크로스니콜이 되도록 배치하여, 노멀리 화이트시의 휘도의 증가를 측정한 결과, 휘도는 초기와 동일한 정도였다.

구성 : (PVC 필름측) 편광판 (TAC 필름측)/위상차 필름/액정 셀/위상차 필름/(PVC 필름측) 편광판 (TAC 필름측)/렌즈 필름 2 장/확산 필름/도광판+LED 6 개 (백라이트)/경면 반사판.

실시예 2

PVA ((주) 쿠라레 제조, 중합도 4,000, 비누화도 99.9%) 를 용매로 하여 디메틸술폭시드 (이하, DMSO 라고 약기한다.) 에 용해시켜, PVA 농도 16 중량% 의 방사 원액을 조제하였다. 이 방사 원액을 100℃ 에서 구멍 직경 100㎛, 구멍 수 50 인 구금으로부터 메탄올로 이루어지는 응고욕 중에 방사 드래프트 2.0, 에어 갭 30㎜ 로 건습식 방사하고, 이어서 메탄올로 DMSO 를 추출하면서 메탄올욕 중에서 방사 연신을 실시하고, 그 후 건조시켜 PVA 미연신사 (직경 6㎛) 를 얻었다. 이 미연신사를, 110℃ 의 가열 롤러를 사용하여 6.5 배로 연신하여, PVA 섬유 (직경 2㎛) 를 얻었다. 이 PVA 섬유를 길이 방향으로 수축이 일어나지 않도록 길이를 유지하여, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.075/5/100 인 수용액에 60 초 침지시켰다. 다음으로, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 6/7.5/100 인 65℃ 의 붕산 함유 수용액에 300 초 침지시켰다. 이것을 순수로 세정하여 건조시켰다. 건조된 요오드를 흡착한 PVA 수지 섬유는, 50 개를 1 묶음으로 하는 멀티필라멘 트로서 취급하였다. 이 때, 멀티필라멘트의 직경은 약 40㎛ 이었다.

다음으로, 극한 점도 0.85 인 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 칩을 구멍 수 30, 구멍 직경 0.1㎜ 인 원형 방사 구멍 (L/D=2) 을 갖는 방사 구금으로부터 폴리머 온도 315℃, 방사 속도 500m/분으로 용융 방사하였다. 이 때, 구금 바로 아래에 30㎝ 길이의 원통형 가열통을 3 단 연결하여 설정하였다. 가열통의 바로 아래에서 20℃ 의 냉각풍을 길이 45㎝ 에 걸쳐 3.5㎥/hr (normal) 로 분무하여 사조의 냉각을 도모하였다. 이어서, 오일링롤로 유제를 부여한 후, 인취 롤러로 인도하여, 권취기로 감았다. 이로써, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트의 직경 6㎛ 인 미연신사를 얻었다. 이 때, 멀티필라멘트의 직경은 약 40㎛ 이었다. 이 폴리에스테르 섬유의 굴절률은 장축 방향 1.582, 단축 방향 1.577 이고, 굴절률차는 0.005, 평균 굴절률은 1.58 이었다.

여기에서, 광학 투명 수지를 형성하는 원료로는, BPEF-A : 304.5 중량부, UA : 195.5 중량부, 광개시제로서 이르가큐어 184 : 15 중량부, 레벨링제로서 SH28PA : 0.18 중량부를 순차적으로 첨가하여 균일해질 때까지 교반한 것을 조액하여 용액을 얻었다.

이르가큐어 184 (치바가이기사 제조)

SH28PA (토오레ㆍ다우코닝사 제조)

이 요오드가 흡착된 PVA 섬유 (a) 를 경사로 하고, 폴리에스테르 섬유 (b') 를 위사로 하여, 세로 40㎝, 가로 20㎝, 두께 40㎛ 가 되는 직물을 제조하였다. 이 직물의 양면에 상기에 의해 조제한 용액을, 섬유 (a), (b') 로 이루어지는 직물이 이 용액 중에 잠기도록 도포하였다. 이것을, 고압 수은 램프에 의한 UV 조사에 의해 경화시키고 용액을 경화시켜 광학 투명 수지로 섬유 (a), (b') 가 내포 되어 고정화된, 두께 50㎛ 로 이루어지는 편광판을 얻었다. 이렇게 하여 얻어진 편광판의 투과율은 45.2%, 편광도는 99.9% 이었다. 이 편광판을 85℃, 85%RH 의 분위기 하에 100 시간 가습 처리한 후, 광학 특성을 측정하였다. 이 때, 편광판의 투과율은 44.6%, 편광도는 99.9% 이었다. 또한, 광학 투명 수지의 굴절률은 1.58 이었다.

실시예 3

PVA ((주) 쿠라레 제조, 중합도 4,000, 비누화도 99.9%) 를, 용매로서 디메틸술폭시드 (이하, DMSO 라고 약기한다.) 에 용해시켜, PVA 농도 16 중량% 의 방사 원액을 조제하였다. 이 방사 원액을 100℃ 에서 구멍 직경 100㎛, 구멍 수 50 인 구금으로부터 메탄올로 이루어지는 응고욕 중에 방사 드래프트 2.0, 에어 갭 30㎜ 로 건습식 방사하고, 이어서 메탄올로 DMSO 를 추출하면서 메탄올욕 중에서 방사 연신을 실시하고, 그 후 건조시켜 PVA 미연신사 (직경 10㎛) 를 얻었다. 이 미연신사를, 110℃ 의 가열 롤러를 사용하여 6.5 배로 연신하여, PVA 섬유 (직경 2㎛) 를 얻었다. 이 PVA 섬유의 길이 방향을 고정시켜, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.075/5/100 인 수용액에 60 초 침지시켰다. 다음으로, 요오드화 칼륨/붕산/물의 중량비가 6/7.5/100 인 65℃ 의 붕산 함유 수용액에 300 초 침지시켰다. 이것을 순수로 세정하여 건조시켰다. 건조된 요오드를 흡착한 PVA 수지 섬유는, 50 개를 1 묶음으로 하는 멀티필라멘트로서 취급하였다. 이 때, 멀티필라멘트의 직경은 약 40㎛ 이었다.

다음으로, 테레프탈산 166 중량부와 에틸렌글리콜 75 중량부로 이루어지는 에스테르화 반응을 실시하고, 이어서 착색 방지제로서 인산 85% 수용액을 0.03 중량부, 중축합 촉매로서 삼산화안티몬을 0.06 중량부, 조색제로서 아세트산코발트 4수염을 0.06 중량부 첨가하여 중축합 반응을 실시하여 폴리에틸렌테레프탈레이트를 얻었다. 이 폴리에스테르를 사용하여, 방사 온도 295℃ 에서 용융 방사를 실시하여, 폴리에스테르 섬유 (직경 3㎛) 를 얻었다. 이 폴리에스테르 섬유의 굴절률은 장축 방향 1.62, 단경축 방향 1.55 이고, 복굴절율은 0.07 이었다. 이 때, 40 개를 1 묶음으로서 취급하고, 이 때, 멀티필라멘트의 직경은 40㎛ 이었다.

여기에서, 광학 투명 수지로는, BPEF-A : 460 중량부, UA : 40 중량부, 광개시제로서 이르가큐어 184 : 15 중량부, 레벨링제로서 SH28PA : 0.18 중량부를 순차적으로 첨가하여 균일해질 때까지 교반한 것을 조액하였다. BPEF-A : 비스페녹시에탄올플루오렌디아크릴레이트 (오사카 가스 (주) 제조)

이르가큐어 184 (치바가이사 제조)

SH28PA (토오레ㆍ다우코닝사 제조)

다음으로, 요오드를 함침시킨 PVA 섬유 (a) 를, 유리판 상에 간극없이 유리의 장축 방향으로 나열하여 배치하고, 그 위에 폴리에스테르 섬유 (b) 를 PVA 섬유 (a) 상에, PVA 섬유 (b) 와 직교 방향으로 나열하였다.

상기에서 준비한 광학 투명 수지를 섬유 (a), (b) 의 적층체 상에 균일하게 도포하고, 섬유 (a) 와 (b) 가 이 용액에 의해 내포되는 상태를 형성시켰다. 이것을, 고압 수은 램프에 의한 UV 조사에 의해 경화시켜, 광학 투명 수지로 섬유 (a), (b) 가 내포되어 고정화된, 두께 85㎛ 로 이루어지는 편광판을 얻었다. 이렇게 하여 얻어진 편광판의 투과율은 44.8%, 편광도는 99.9% 이었다. 이 편광판을 85℃, 85%RH 의 분위기 하에 100 시간 가습 처리한 후, 광학 특성을 측정하였다. 이 때, 편광판의 투과율은 44.6%, 편광도는 99.9% 이었다. 또한, 얻어진 광학 투명 수지의 굴절률은 1.62 이었다.

또, 상기에서 얻어진 편광판을 시판되는 투과형 액정 표시 장치 (소니 (주) 제조 플레이스테이션 포터블 형번 PSP-1000) 를 사용하여, 하기와 같은 구성의 액정 표시 장치를 제조하고, 편광판이 크로스니콜이 되도록 배치하여, 노멀리 화이트시의 휘도의 증가를 측정한 결과, 23% 의 휘도 상승 효과를 확인하였다.

구성 : (섬유 (b) 측) 편광판 (섬유 (a) 측)/위상차 필름/액정 셀/위상차 필름/(섬유 (a) 측) 편광판 (섬유 (b) 측)/렌즈 필름 2 장/확산 필름/도광판+LED 6 개 (백라이트)/경면 반사판

실시예 4

실시예 3 과 동일하게 하여, PVA 섬유 (a) 와 섬유 (b), 및 광학 투명 수지 를 얻었다.

다음으로, PVA 섬유 (a) 를 경사로 하고, 섬유 (b) 를 위사로 하여, 세로 40㎝, 가로 20㎝, 두께 45㎛ 가 되는 직물을 제조하였다. 이 직물의 양면에 상기에 의해 조정한 용액을, 섬유 (a), (b) 로 이루어지는 직물이 이 용액 중에 잠기도록 도포하였다. 이것을, 고압 수은 램프에 의한 UV 조사에 의해 경화시키고 용액을 경화시켜 광학 투명 수지로 섬유 (a), (b) 가 내포되어 고정화된, 두께 50㎛로 이루어지는 편광판을 얻었다. 이렇게 하여 얻어진 편광판의 투과율은 44.9%, 편광도는 99.9% 이었다. 이 편광판을 85℃, 85%RH 의 분위기 하에 100 시간 가습 처리한 후, 광학 특성을 측정하였다. 이 때, 편광판의 투과율은 44.8%, 편광도는 99.9% 이었다.

또, 상기에서 얻어진 편광판을 시판되는 투과형 액정 표시 장치 (소니 (주) 제조 플레이스테이션 포터블 형번 PSP-1000) 를 사용하여, 하기와 같은 구성의 액정 표시 장치를 제조하고, 편광판이 크로스니콜이 되도록 배치하여, 노멀리 화이트시의 휘도의 증가를 측정한 결과, 16% 의 휘도 상승 효과를 확인하였다.

실시예 5

PVA ((주) 쿠라레 제조, 중합도 4,000, 비누화도 99.9%) 를, 용매로서 디메틸술폭시드 (이하, DMSO 라고 약기한다.) 에 용해시켜, PVA 농도 16 중량% 의 방사 원액을 조제하였다. 이 방사 원액을 100℃ 에서 구멍 직경 100㎛, 구멍 수 50인 구금으로부터 메탄올로 이루어지는 응고욕 중에 방사 드래프트 2.0, 에어 갭 30㎜ 로 건습식 방사하고, 이어서 메탄올로 DMSO 를 추출하면서 메탄올욕 중에서 방사를 실시하고, 그 후 건조시켜 PVA 미연신사 (직경 86㎛, 단사 10㎛) 를 얻었다. 이 미연신사를, 110℃ 의 가열 롤러를 사용하여 6.5 배로 연신하여, PVA 연신사 (직경 15㎛, 단사 2㎛) 를 얻었다. 이 PVA 연신사의 길이 방향을 고정시켜, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.075/5/100 인 수용액에 60 초 침지시켰다. 다음으로, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 6/7.5/100 인 65℃ 의 붕산 함유 수용액에 300 초 침지시켰다. 이것을 순수로 세정하여 건조시켰다. 건조된 요오드를 흡착한 PVA 연신사의 직경은 약 20㎛ 이었다.

다음으로, 극한 점도 0.85 인 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 (이하, 폴리에스테르라고 한다) 칩을 구멍 수 30, 구멍 직경 0.1㎜ 인 원형 방사 구멍 (L/D=2) 을 갖는 방사 구금으로부터 폴리머 온도 315℃, 방사 속도 500m/분으로 용융 방사하였다. 이 때, 구금 바로 아래에 30㎝ 길이의 원통형 가열통을 3 단 연결하여 설정하였다. 가열통의 바로 아래에서 20℃ 의 냉각풍을 길이 45㎝ 에 걸쳐 3.5㎥/hr (normal) 분무하여 사조의 냉각을 도모하였다. 이어서, 오일링롤로 유제를 부여한 후, 인취 롤러로 인도하여, 권취기로 감았다. 이로써, 실의 직경이 약 40㎛ 인 폴리에스테르 미연신사를 얻었다. 단사의 직경은 6㎛ 이었다. 이 미연신사의 굴절률은 세로축 방향 1.582, 단경축 방향 1.577 이고, 굴절률차는 0.005, 평균 굴절률은 1.58 이었다.

이르가큐어 184 (치바가이기사 제조)

SH28PA (토오레ㆍ다우코닝사 제조)

이 요오드가 흡착된 PVA 연신사와 폴리에스테르 미연신사를 사용하여 다축 섬유 직물을 제작하였다. 직물의 반송 방향을 0°, 반송 방향에 대해 시계 방향으로 135°방위로 상기 PVA 연신사을 배치하고, 폴리에스테르 미연신사를 0°방위, 45°방위의 실로서, 세로 100 m, 가로 800㎜, 두께 70㎛ 가 되는 3 축 직물을 제조하였다.

상기에서 준비한 광학 투명 수지를 이 3 축 섬유 직물에 균일하게 도포하여, 직물이 이 용액에 의해 내포되는 상태를 형성하였다. 이것을, 고압 수은 램프에 의한 UV 조사에 의해 경화시키고 용액을 경화시켜 광학 투명 수지로 직물이 내포되어 고정화된, 두께 90㎛ 로 이루어지는 편광 필름을 얻었다. 이 편광 필름은, 염화비닐의 3 인치의 코어로 감아, 롤상 편광 필름으로 하였다. 이렇게 하여 얻어진 편광 필름의 투과축은, 롤의 권취 방향을 0°로 하고, 시계 방향으로 45 °방위이고, 투과율은 44.8%, 편광도는 99.9% 이었다. 이 편광 필름을 85℃, 85%RH 의 분위기 하에 100 시간 가습 처리한 후, 광학 특성을 측정하였다. 이 때, 편광 필름의 투과축은, 투과율은 44.6%, 편광도는 99.9% 이었다. 또한, 얻어진 광학 투명 수지의 굴절률은 1.58 이었다.

이 롤상 편광 필름을, 테이진 카세이 (주) 제조, 위상차 필름 「퓨어 에이스」WR (W142) 세로 110 m, 폭 820㎜, 두께 100㎛ 와, 점착제를 통하여, 롤 대 롤 부착을 실시하여 롤상 원편광 필름을 제작하였다. 이 롤상 원편광 필름을 투과 축에 대해 평행 방향으로 필요한 사이즈의 크기로 원편광 필름의 칩을 가공하였다.

여기에서, 상기에서 얻어진 원편광 필름을 시판되는 반사형 액정 표시 장치 ((주) 닌텐도 제조, 「게임 보이」형번 AGB-001) 를 사용하여, 하기와 같은 구성의 액정 표시 장치를 제조하고, 편광 필름이 크로스니콜이 되도록 액정 배치하여 화면을 표시하게 하였다. 구성 : (표시 화면) 편광 필름/위상차 필름/액정 셀/위상차 필름/편광 필름 (이면)

반사형 액정 표시 장치를 구동시킨 결과, 초기와 동등한 화면의 표시가 확인되었다.

실시예 6

PVA ((주) 쿠라레 제조, 중합도 4,000, 비누화도 99.9%) 를 용매로 하여 디메틸술폭시드 (이하, DMSO 라고 약기한다.) 에 용해시켜, PVA 농도 16 중량% 의 방사 원액을 조제하였다. 이 방사 원액을 100℃ 에서 구멍 직경 200㎛, 구멍 수 7 인 구금으로부터 메탄올로 이루어지는 응고욕 중에 방사 드래프트 2.0, 에어 갭 30㎜ 로 건습식 방사하고, 이어서 메탄올로 DMSO 를 추출하면서 메탄올욕 중에서 방사 연신을 실시하고, 그 후 건조시켜 PVA 미연신사 (직경 26㎛) 를 얻었다. 이 미연신사를, 110℃ 의 가열 롤러를 사용하여 6.5 배로 연신하여, PVA 섬유 (직경 8㎛) 를 얻었다. 이 PVA 섬유를 길이 방향으로 수축이 일어나지 않도록 길이를 유지하고, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.075/5/100 인 수용액에 60 초 침지시켰다. 다음으로, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 6/7.5/100 인 65℃ 의 붕산 함유 수용액에 300 초 침지시켰다. 이것을 물로 세정하여 건조시켰다. 건조된 요오드를 흡착한 PVA 수지 섬유는, 7 개를 1 묶음으로 하는 멀티필라멘트로서 취급하였다. 이 때, 멀티필라멘트의 직경은 약 20㎛ 이었다.

다음으로, 극한 점도 0.85 인 폴리에스테르 (폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트) 칩을 구멍 수 7, 구멍 직경 0.1㎜ 인 원형 방사 구멍 (L/D=2) 을 갖는 방사 구금으로부터 폴리머 온도 315℃, 방사 속도 500m/분으로 용융 방사하였다. 이 때, 구금 바로 아래에 30㎝ 길이의 원통형 가열통을 3 단 연결하여 설정하였다. 가열통 바로 아래에서 20℃ 의 냉각풍을 길이 45㎝ 에 걸쳐 3.5㎥/hr (normal) 로 분무하여 사조의 냉각을 도모하였다. 이어서, 오일링롤로 유제를 부여한 후, 인취 롤러로 인도하여, 권취기로 감았다. 이로써, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트의 직경 8㎛ 의 미연신사를 얻었다. 이 때, 멀티필라멘트의 직경은 약 20㎛ 이었다. 이 폴리에스테르 섬유의 평균 굴절률은 1.580, 굴절률차는 △n=0.003 이었다. 이것으로부터, 폴리에스테르 섬유의 굴절률은 세로축 방향 1.582, 단경축 방향 1.579 이었다. 또, 이 폴리에스테르를 100㎛ 의 필름으로 가공한 경 우, 전체 광선 투과율은 91% 이었다.

이어서, 광학 투명 수지를 조정하였다. 광학 투명 수지를 형성하는 원료로는, BPEF-A : 304.5 중량부, UA : 195.5 중량부, 광개시제로서 이르가큐어 184 : 15 중량부, 레벨링제로서 SH28PA : 0.18 중량부를 순차적으로 첨가하고 균일해질 때까지 교반한 것을 조액하여 용액을 얻었다.

이르가큐어 184 (치바가이기사 제조)

SH28PA (토오레ㆍ다우코닝사 제조)

이 요오드가 흡착된 PVA 섬유를 경사로 하고, 폴리에스테르 섬유를 위사로 하여 세로 40cm, 가로 20㎝, 두께 40㎛ 가 되는 평직물을 제조하였다. 이 직물의 양면에 상기에 의해 조제한 용액을, 직물 전체가 이 용액 중에 잠기도록 도포하였다. 이것을, 고압 수은 램프에 의한 UV 조사를 실시하여 용액을 경화시키고, 광학 투명 수지로 직물이 내포되어 고정화된, 두께 50㎛ 로 이루어지는 편광판을 얻었다. 이 때, 광학 투명 수지의 굴절률은 1.58 이었다. 이렇게 하여 얻어진 편광판의 광선 투과율은 45.2%, 편광도는 99.9% 이었다.

또, PVA 섬유의 입체 규칙성을 나타내는 진폭을 갖는 각도를, 단면 SEM 에 의해 관찰한 결과, 파상의 1/4 주기에 있어서의 편광판 평면 (XY 평면) 과 열가소성 수지 섬유가 이루는 최대 각도 (R) 는 약 40 도이었다. 이 편광판의 시야각 특성으로서, A (T△30%)=±80 도로, 넓은 시야각을 나타내는 편광판이라는 것이 확인되었다.

참고예 2

참고예 1 에서 얻어진 편광판의 시야각 특성을 측정하였다. 이 편광판의 시야각 특성은, A (T△30%)=±30 도로, 시야각에 대해 문제점을 가지고 있는 것이 확인되었다.

Claims

(a) 이색성 색소를 흡착하고 있으며, 또한 애스펙트비가 10 이상인 폴리비닐알코올 섬유의 복수 개, 이 복수 개의 섬유는 일 방향으로 나란히 면상으로 배열되어 있고,

(b) 애스펙트비가 10 이상이고, 또한 장축 방향과 단축 방향의 굴절률의 차가 0.05 이상인, 이색성 색소를 흡착하고 있지 않은 섬유의 복수 개, 이 복수 개의 섬유는 일 방향으로 면상으로 배열되어 있고, 및

(c) 광학적 투명 수지로 이루어지고, 그리고

상기 복수 개의 섬유 (a) 가 배열되어 있는 일 방향과 상기 복수 개의 섬유 (b) 가 배열되어 있는 일 방향은 일치하거나 또는 직교하고 있으며, 일치할 때에는 상기 복수 개의 섬유 (b) 의 상기 단축 방향의 굴절률과 광학적 투명 수지 (c) 의 굴절률이 일치하고, 또 직교할 때에는, 상기 복수 개의 섬유 (b) 의 상기 장축 방향의 굴절률과 광학적 투명 수지 (c) 의 굴절률이 일치하는 것을 특징으로 하는, 편광판.
제 1 항에 있어서,

(b') 애스펙트비가 10 이상이고, 또한 장축 방향과 단축 방향의 굴절률의 차가 0.05 미만인, 이색성 색소를 흡착하고 있지 않은 섬유의 복수 개, 이 복수 개의 섬유는 일 방향으로 나란히 면상으로 배열되어 있는 것을 추가로 함유하고,

그리고, 상기 섬유 (b') 의 상기 장축 방향의 굴절률과 상기 단축 방향의 굴절률의 평균값과 광학적으로 투명 수지 (c) 의 굴절률이 일치하는, 편광판.
제 1 항에 있어서,

상기 복수 개의 섬유 (a) 가 배열되어 있는 상기 일 방향과 상기 복수 개의 섬유 (b) 가 배열되어 있는 상기 일 방향이 직교하도록, 상기 복수 개의 섬유 (a) 와 상기 복수 개의 섬유 (b) 가 어느 일방을 경사로 하고, 타방을 위사로 하는 직물 형태로 있는, 편광판.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 복수 개의 섬유 (a) 와 복수 개의 섬유 (b) 가 광학적 투명 수지 중에 내포되어 고정되어 있는, 편광판.
제 2 항에 있어서,

상기 복수 개의 섬유 (a) 가 배열되어 있는 상기 일 방향과 상기 복수 개의 섬유 (b) 가 배열되어 있는 상기 일 방향이 일치하고 있으며, 그리고 상기 복수 개의 섬유 (b') 가 배열되어 있는 상기 일 방향이 복수 개의 섬유 (a) 및 섬유 (b) 의 상기 배열 방향과 직교하고 있는, 편광판.
제 5 항에 있어서,

상기 복수 개의 섬유 (a) 와 상기 복수 개의 섬유 (b) 중 어느 일방 또는 양방을 경사 또는 위사로 하고, 상기 복수 개의 섬유 (b') 를 경사 또는 위사로 하는 직물을 형성하고 있는, 편광판.
제 2 항, 제 5 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수 개의 섬유 (a), 복수 개의 섬유 (b) 및 복수 개의 섬유 (b') 가 광학적 투명 수지 중에 내포되어 고정되어 있는, 편광판.
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 복수 개의 섬유 (a) 가, 섬유 (a) 가 배열되어 있는 상기 일 방향으로 또한 편광판의 두께 방향으로 물결치고 있는, 편광판.
제 1 항에 있어서,

상기 폴리비닐알코올 섬유가 1,000～40,000 의 중합도와 80～100% 의 비누화도를 갖는 폴리비닐알코올 수지로 이루어지는, 편광판.
제 1 항에 있어서,

상기 폴리비닐알코올 섬유의 평균 섬유 직경이 0.7～100㎛ 인, 편광판.
제 1 항에 있어서,

상기 이색성 색소가 요오드인, 편광판.
제 1 항에 있어서,

상기 섬유 (b) 의 평균 섬유 직경이 0.7～100㎛ 인, 편광판.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 광학적 투명 수지 (c) 가 경화 수지인, 편광판.
제 17 항에 있어서,

상기 경화 수지가 자외선 경화 수지인, 편광판.
제 1 항에 기재된 편광판이 감긴 형태로 있는 롤로서, 상기 편광판의 투과축 및 흡수축의 양 방향과 상기 롤의 권취 방향 및 그것에 직교하는 방향은 모두 일치하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 편광판 롤.
제 1 항에 기재된 편광판으로 이루어지는 편광층 및 편광과 상이한 다른 광학 기능을 나타내는 다른 광학층으로 이루어지고, 이 편광판이 복수 개의 섬유 (a) 가 배열된 면과 복수 개의 섬유 (b) 가 배열된 면이 편광판의 두께 방향으로 중첩 되어 있을 때에는, 상기 다른 광학층은 복수 개의 섬유 (a) 가 배열된 면의 측에 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 부재.
제 20 항에 있어서,

상기 다른 광학층이 위상차층인, 광학 부재.
삭제
제 20 항에 기재된 광학 부재를 구비한, 액정 표시 장치.