KR101319839B1 - 편광막을 가지는 광학적 표시장치 - Google Patents

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사토루 구니카타
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Abstract

두께가 10㎛이하의 광학 특성의 높은 편광막을 사용한 광학적 표시장치를 제공한다.
광학적 표시장치는, 2색성 물질을 배향시킨 폴리비닐 알코올계 수지로 구성되는 연속 웹의 편광막이며, 연신되는 것으로, 10㎛이하의 두께로 된 것이며, 또한, 단체 투과율을 T, 편광도를 P로 했을 때, P＞―(10 0.929T―42.4―1) X 100(단, T＜42.3), 및 P≥99.9(단, T≥42.3) 조건을 만족하는 광학 특성을 가지도록 구성된 편광막을 갖추는 것이다.
이 편광막은, 비정성 에스테르계 열가소성 수지기재에 제막된 폴리비닐 알코올계 수지층을 포함한 적층체를 공중 보조 연신과 붕산 수중 연신으로 구성되는 2단 연신 공정으로 연신하는 것으로써 제조할 수 있다.

Description

편광막을 가지는 광학적 표시장치{Optical display device having polarizing film}
본 발명은, 편광막을 가지는 광학적 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 2색성 물질을 배향시킨 폴리비닐 알코올계 수지로 구성되는, 두께가 10㎛이하의 편광막을 가지는 광학적 표시장치에 관한 것이다.
필름상에 제막한 폴리비닐 알코올계 수지(이하, 「PVA계 수지」라고 한다.)의 단층체에 염색 처리 및 연신 처리를 실시함으로써, PVA계 수지의 분자가 연신 방향으로 배향되며, 상기 PVA계 수지내에 2색성 물질이 배향 상태로 흡착된, PVA계 수지층으로 구성되는 편광막의 제조 방법은 잘 알려져 있다. 이 PVA계 수지 단층막을 사용하는 종래의 방법에 의해 얻을 수 있는 편광막의 두께는, 거의 15~35㎛이다. 이 방법에 의하면, 단체 투과율이 42％이상이고, 편광도가 99.95％이상의 광학 특성을 가지는 편광막을 얻을 수 있으며, 이 방법으로 제조된 편광막은, 현재는, 텔레비전 및 그 외의 광학적 표시장치에 사용되고 있다.
그러나, PVA계 수지는 친수성이며, 높은 흡습성을 가지기 때문에, PVA계 수지를 이용해 제조된 편광막은, 온도나 습도의 변화에 민감하고, 주위의 환경 변화에 의해 신축을 일으키기 쉽고, 그 때문에 크랙이 발생하기 쉽다는, 경향이 있다. 또, 사용중의 환경 변화에 의해서 생기는 신축은, 상기 편광막이 접합되는 인접 부재에 응력을 일으키며, 상기 인접 부재에 휨 등의 변형을 일으키게 된다.
따라서, 편광막의 신축을 억제하고, 온도나 습도의 영향을 경감하기 위해서, 통상은, 텔레비전용의 편광 필름으로서는, 편광막의 양면에, 보호 필름으로서 40~80㎛의 TAC(트리 아세틸 셀룰로오스계) 필름이 접합된 적층체가 이용된다. 그러한 구성에 의해서, 단층체에 의한 편광막을 이용하는 경우에는, 편광막의 박막화에 한계가 있으므로, 신축력은 무시하지 않고, 신축의 영향을 완전하게 억제하는 것은 곤란하며, 편광막을 포함한 광학 필름 적층체에 어느 정도의 신축을 일으키는 것은 피할 수 없다. 이러한 편광막을 포함한 광학 필름 적층체에 신축이 생기면, 그 신축에 기인하는 응력이, 인접하는 부재에 휨 등의 변형을 일으키게 된다. 이 변형은, 비록 미소해도, 액정표시장치에 표시 얼룩짐을 발생시키는 원인이 된다. 따라서, 이 표시 얼룩짐의 발생을 저감시키기 위해서, 편광막을 포함한 광학 필름 적층체에 사용되는 부재의 재료를 주의 깊게 선택해야 하는 설계상의 배려가 필요하게 된다. 또, 편광막의 수축 응력이, 액정 표시 패널로부터의 광학 필름 적층체의 박리 등의 원인이 되므로, 상기 광학 필름 적층체를 액정 표시 패널에 접합하려면, 고접착력의 점착제가 요구되게 된다. 그렇지만, 이러한 고접착력의 점착제를 사용하면, 액정 표시 패널에 접합한 광학 필름 적층체의 편광막에 광학적인 결함이 있는 것이 사후의 검사로 발견되었을 때에, 상기 광학 필름 적층체를 액정 표시 패널로부터 박리하고, 상기 액정 표시 패널에 다른 광학적 필름 적층체를 접합하는 작업이 되는, 재작업이 곤란하게 된다는 문제가 있었다. 이것이 필름상에 제막한 PVA계 수지의 단층체를 사용하는, 종래의 방법에 의해 얻을 수 있는 편광막의 기술적 과제이다.
상술한 과제가 존재하기 때문에, 충분한 정도 까지의 박막화를 달성할 수 없는, 종래의 PVA계 수지 단층체를 사용하는 편광막의 제조 방법에 대신하는, 편광막의 제조 방법이 요구되고 있다. 그렇지만, 필름상에 제막한 PVA계 수지의 단층체를 사용하는 종래의 방법에서는, 두께가 10㎛이하의 편광막을 제조하는 것은 사실상 불가능하다. 그 이유는, 필름상의 PVA계 수지 단층체에 의한 편광막의 제조에 있어서는, PVA계 수지 단층체의 두께가 너무 얇아지면, 염색공정 및／또는 연신 공정에 있어서, PVA계 수지층에 용해 및／또는 파단을 일으킬 우려가 있기 때문에, 균일한 두께의 편광막을 형성할 수 없게 되기 때문이다.
이 문제에 대처하기 위해, 열가소성 수지기재상에 PVA계 수지층을 도포 형성하고, 이 수지기재상에 형성된 PVA계 수지층을 수지기재와 함께 연신하며, 염색 처리를 실시함으로써, 종래의 방법에 의해 얻을 수 있는 편광막에 비해 매우 얇은 편광막을 제조하는 제조 방법이 제안되고 있다. 이 열가소성 수지기재를 이용한 편광막의 제조 방법은, PVA계 수지의 단층체에 의한 편광막의 제조 방법에 비해, 편광막을 보다 균일하게 제조할 수 있다는 점에서 주목받는다.
예를 들면, 특허 제 4279944호 공보(특허 문헌 1)에는, 열가소성 수지 필름의 한 면에, 두께가 6㎛이상 30㎛이하의 폴리비닐 알코올계 수지층을 도공법에 의해 형성한 후, 2배 이상 5배 이하로 연신하여 상기 폴리비닐 알코올계 수지층을 투명 피막 소자층으로 함으로써, 열가소성 수지 필름층과 투명 피막 소자층과의 2층으로 구성되는 복합 필름을 형성하며, 그 다음에, 상기 2층으로 구성되는 복합 필름의 투명 피막 소자층 측에 광학 투명 수지 필름층을, 접착제를 통해 접합한 후, 열가소성 수지 필름층을 박리 제거하고, 그리고 투명 피막 소자층을 염색, 고정하여 편광 소자층으로 하는 편광판의 제조 방법이 기재되어 있다. 이 방법에 따라 얻을 수 있는 편광판은, 광학 투명 수지 필름층과 편광 소자층과의 2층 구성이며, 특허 문헌 1의 기재에 의하면, 편광 소자의 두께는 2~4㎛이다.
이 특허 문헌 1에 기재된 방법은, 연신을, 가열하에서, 1축 연신에 의해 실시하는 것이며, 그 연신 배율은, 위에서 설명한 바와 같이 2배 이상 5배 이하의 범위가 되도록 제한된다. 특허 문헌 1에 기재의 방법에 있어서, 연신 배율이 5배 이하로 제한되는 이유로서, 상기 특허 문헌 1은, 연신 배율이 5배를 넘는 고율 연신에서는 안정 생산이 극단적으로 곤란하게 된다, 라고 설명하고 있다. 연신때의 주위 온도는, 구체적으로는, 열가소성 수지 필름으로서 에틸렌-초산비닐 공중합체를 사용하는 경우에는 55℃, 무연신의 폴리프로필렌을 사용하는 경우에는 60℃, 무연신의 나일론을 사용하는 경우에는 70℃로 하고 있다. 이 특허 문헌 1에 기재된 방법은, 고온 공중1축연신의 수법을 채용하는 것이며, 특허 문헌 1에 기재되어 있듯이, 연신 배율은 5배 이하로 제한되므로, 이 방법에 의해 얻을 수 있는 2~4㎛와 같은 지극히 얇은 편광막은, 예를 들면 액정 TV와 같은 광학적 표시장치에 사용되는 편광막에 요구되는 광학 특성을 만족시킬 수 없다.
열가소성 수지기재상에 PVA계 수지층을 도공에 의해 형성하고, 상기 PVA계 수지층을 기재와 함께 연신하여 편광막을 형성하는 방법은, 특개 2001－343521호 공보(특허 문헌 2) 및 특개 2003－43257호 공보(특허 문헌 3)에도 기재되어 있다. 이러한 특허 문헌에 기재된 방법은, 열가소성 수지기재와 상기 기재상에 도포된 PVA계 수지층으로 구성되는 적층체를, 기재가 비정성 폴리에스텔 수지의 경우에는 70℃~120℃의 온도로, 1축연신하는 것이다. 다음에, 연신에 의해서 배향된 PVA계 수지층에 염색에 의해서 2색성물질을 흡착시킨다. 특허 문헌 2에서는, 1축연신은, 세로 1축연신 또는 가로1축 연신중 어느 하나가 되어도 좋다 라고 기재되어 있지만, 특허 문헌 3에서는, 가로1축 연신을 실시하고, 그 가로1축 연신중 또는 연신 후에, 연신 방향과 직교하는 방향의 길이를 특정량 수축시키는 방법이 기재되어 있다. 그리고, 연신 배율은, 특허 문헌 2 및 3의 어느 것에 있어서도, 통상 4~8배 정도로 하고 있다. 얻을 수 있는 편광막의 두께로서는, 1~1.6㎛가 기재되어 있다.
이러한 특허 문헌 2 및 3에서는, 연신 배율이 통상 4~8배로 기술되어 있지만, 채용되어 있는 연신 방법은, 고온 공중 연신법이며, 이러한 방법으로 안정된 연신을 실시할 수 있다는 것은, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재되어 있듯이, 5배가 한도이다. 특허 문헌 2 및 3에 있어서도, 5배를 넘는 연신 배율을 고온 공중 연신법에 의해 달성하기 위한 특별한 수법은 기재되어 있지 않다. 사실, 이러한 특허 문헌 2 및 3에 기재된 실시예를 보면, 특허 문헌 2에서는 5배 연신이 기재되어 있으며, 특허 문헌 3에서는 4.5배가 기재되어 있는 것이다. 본 발명자들은, 특허 문헌 2 및 3에 기재된 방법의 추가시험을 실시하고, 여기에 기재된 방법에서는, 연신 배율이 5배를 넘는 연신은 할 수 없다는 것을 확인했다. 따라서, 특허 문헌 2 및 3의 기재는, 연신 배율에 관해서는, 5배 이하의 것 밖에 기재하고 있지 않다 라고 이해해야 한다. 특허 문헌 1에 관해 기술한 바와 같이, 이 특허 문헌 2 및 3에 있어서도, 얻을 수 있는 편광막의 광학 특성은, 예를 들면 액정 TV와 같은 광학적 표시장치에 사용되는 편광막에 요구되는 광학 특성을 만족시킬 수 없다.
미국 특허 제 4659523호 명세서(특허 문헌 4)는, 폴리에스테르 필름상에 도공 형성한 PVA계 수지층을, 상기 폴리에스테르 필름과 함께 1축 연신하는 것으로 구성되는 편광막의 제조 방법을 개시한다. 이 특허 문헌 4에 기재된 방법은, PVA계 수지층의 기재가 되는 폴리에스테르 필름을, 편광막과 함께 사용할 수 있는 광학적 특성을 가지는 것을 목적으로 하는 것이며, 박형의 뛰어난 광학 특성을 가지는 PVA계 수지층으로 구성되는 편광막을 제조하는 것을 의도하는 것은 아니다. 즉, 특허 문헌 4에 기재된 방법은, 편광막이 되는 PVA계 수지층과 함께 연신되는 폴리에스테르 수지 필름의 광학적 특성을 개선하려고 하는 것에 지나지 않는다. 같은 목적을 가진 편광자용 재료의 제조 방법은, 특공평 8－12296호 공보(특허 문헌 5)에도 기재되어 있다.
[특허 문헌 1] 특허 4279944호 공보 [특허 문헌 2] 특개 2001－343521호 공보 [특허 문헌 3] 특개 2003－43257호 공보 [특허 문헌 4] 미국 특허 제 4659523호 명세서 [특허 문헌 5] 특공 평 8-12296호 공보 [특허 문헌 6] 특개 2002－258269호 공보 [특허 문헌 7] 특개 2004－078143호 공보 [특허 문헌 8] 특개 2007－171892호 공보 [특허 문헌 9] 특개 2004－338379호 공보 [특허 문헌 10] 특개 2005－248173호 공보 [특허 문헌 11] 특개 2011－2759호 공보
[비특허 문헌 1] 「EKISHO」Vol.14, No.4, 2010, pp219~232 「Xpol와 그 3 D－TV에의 응용」, 마츠 히로시 켄지 [비특허 문헌 2] FUJIFILM RESEARCH & DEVELOPMENT(No. 46-2001), pp51~55, 「후지 필름 WVfilm 와이드뷰 SA의 카이하츠」모리 히로유키외 [비특허 문헌 3] SID Digest of Tech.Papers, 2000, pp902~905, 「Improvement of Transmitted Light Efficiency in SH-LCDs Using Quarter-Wave Retardation Films」, Y.Iwamoto외 [비특허 문헌 4] H.W. Siesler,Adｖ.Polym.Sci., 65, 1(1984)
열가소성 수지기재상에 PVA계 수지층을 도공 형성하고, 상기 PVA계 수지층과 열가소성 수지기재와 함께 연신하여 편광막을 제조하는 방법은, 특허 문헌 1~5에 기재되어 있듯이 이미 알려져 있다. 그러나, 주로 액정 TV용의 표시장치로서 요구되는, 콘트라스트비가 1000：1이상이고, 최대 휘도 500 cd／m2이상의 광학 특성을 만족시키는 표시장치에 사용할 수 있는 고기능의 편광막은, 지금까지 실현되지는 않았다.
따라서, 본 발명은, 종래의 편광막에 비해 매우 얇고, 게다가 필요하게 되는 광학 특성을 갖춘 편광막을 가지는 광학적 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 비정성 에스테르계 열가소성 수지기재와 그 위에 도포 형성된 PVA계 수지층을 일체적으로, 공중 보조 연신과 붕산 수중 연신으로 구성되는 2단 연신 공정으로 연신하는 것과, 상기 PVA계 수지층에 2색성 색소에 의한 염색 처리를 실시하는 것에 의해서, 두께가 10㎛이하이며, 단체 투과율 T 및 편광도 P에 의해서 나타내지는 광학 특성이, 광학적 표시장치에 사용되는 편광막에 요구되는 특성을 만족시킬 수 있는, 종래에 없는 편광막을 얻는 것에 성공하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 본 발명자들은, 예를 들면 액정 TV와 같은 광학적 표시장치에 사용되는 편광막에 요구되는 광학적 특성으로서 단체 투과율을 T로 하고, 편광도를 P로 했을 때, 다음 식 P＞―(10 0.929T―42.4―1) X 100(단, T＜42.3), 및 P≥99.9(단, T≥42.3)으로 나타내지는 조건을 설정했다. 본 발명은, 두께가 10㎛이하이며, 단체 투과율 T 및 편광도 P에 의해서 나타내지는 광학 특성이, 상기의 조건을 만족하는 것으로 여겨진 편광막을 이용하는 광학적 표시장치를 제공하는 것이다. 이러한 광학 특성의 편광막은, 상술한 공중 보조 연신과 붕산 수중 연신으로 구성되는 2단 연신 공정과 염색에 의해서 제조할 수 있다.
상세하게 말하면, 본 발명의 기본적인 구성을 갖추는 광학적 표시장치는, 2색성 물질을 배향시킨 폴리비닐 알코올계 수지로 구성되며, 연신되는 것에 의해, 두께가 10㎛이하이며, 단체 투과율 T 및 편광도 P에 의해서 나타내지는 광학 특성이, 다음 식 P＞―(100.929T―42.4―1) X 100(단, T＜42.3), 및 P≥99.9(단, T≥42.3) 의 조건을 만족하도록 구성된 제1의 편광막이, 또한의 면에 있어서 광학적으로 투명한 점착제층을 통해 표시 패널의 또한의 면에 접합되고, 상기 제 1의 편광막의 또한의 면은 투명 수지 재료의 보호층에 접합된 것을 특징으로 한다.
상기의 구성에 있어서, 광학적 표시장치는, 보호층의 외측에 배치된 윈도를 갖출 수 있다. 또, 상기 보호층과 제1의 편광막과의 사이 및 제1의 편광막과 표시 패널의 사이의 적어도 또한에, 확산층을 배치할 수 있다. 제1의 편광막과 보호층과의 사이에는 상기 제 1의 편광막과 상기 보호층과의 사이의 접착을 용이하게 하는 역접착층을 마련할 수 있다. 보호층에는, 대전 방지층을 형성할 수도 있다. 보호층은, 1／4 파장 위상차이막에 의해 형성할 수 있다.
본 발명의 한 양태에 있어서는, 표시 패널은 액정 표시 패널로서 형성되며, 상기 표시 패널의 또한의 면에, 제1의 편광막과 동일한 구성의 제2의 편광막을, 광학적으로 투명한 점착제층을 통해 접합시킨다. 이 경우에 있어서, 표시 패널은 투과형 액정 표시 패널로서 구성할 수 있으며, 상기 제 2의 편광막의 옆이 백 라이트측으로서 사용된다. 또, 표시 패널은 반사형 액정 표시 패널로서 구성할 수 있으며, 이 경우에는, 제2의 편광막의 외측에, 액정 표시 패널을 투과한 빛의 적어도 일부를 반사하는 미러가 배치된다. 상기 미러는, 액정 표시 패널을 투과한 빛의 적어도 일부를 투과시키는 반투명경으로서 구성할 수 있으며, 이 구성에서는, 상기 반투명경을 사이에 두고 액정표시장치의 반대 측에 백 라이트가 배치된다. 게다가 제2의 편광막에는, 표시 패널과는 반대측의 면에 제2의 보호층을 마련할 수도 있다. 상기 제 2의 편광막과 제2의 보호층과의 사이에는, 상기 제 2의 편광막과 제2의 보호층과의 사이의 접착을 용이하게 하는 역접착층을 마련할 수도 있다. 상기 제 2의 보호층에는, 대전 방지층을 형성할 수 있다. 제1의 편광막과 표시 패널과의 사이 및 표시 패널과 제2의 편광막의 사이의 적어도 또한에, 1／4 파장 위상차이막을 배치해도 괜찮다.
본 발명의 다른 양태에 있어서는, 표시 패널은 유기 EL표시 패널 또는 반사형 액정 표시 패널로서 구성된다. 이 구성에서는, 제1의 편광막과 표시 패널과의 사이에 위상차이막이 배치된다. 이 경우에 있어서, 상기 위상차이막은, 면내 x축방향 및 y축방향의 굴절률을 각각 nx 및 ny로 하고, 두께 방향의 굴절률을 nz로 했을 때, nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 2축위상차이막으로 할 수 있다. 상기 위상차이막은, 1／4 파장 위상차이막으로 할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서는, 제1의 편광막은, 에스테르계 열가소성 수지 재료의 기재상에 도포 형성된 폴리비닐 알코올계 수지층에 대해, 상기열가소성 수지기재와 함께 상술의 2단 연신 공정에 의한 연신을 실시하는 것으로 형성된 것이며, 상기 투명 수지 재료의 보호층은, 상기 폴리비닐 알코올계 수지층과 함께 연신된 해열가소성 수지기재로부터 구성된 것으로 한다. 이 경우에 있어서, 에스테르계 열가소성 수지 재료로서, 비정성 PET를 사용할 수 있다.
게다가, 본 발명의 한 양태에 있어서는, 투명 수지 재료의 보호층은, 셀룰로오스계 재료 또는 아크릴계 수지 재료에 의해 구성된 것으로 한다.
제2의 편광막을 가지는 본 발명의 양태에 있어서, 상기 제 2의 편광막은, 에스테르계 열가소성 수지 재료의 기재상에 도포 형성된 폴리비닐 알코올계 수지층에 대해, 상기열가소성 수지기재와 함께 2단 연신 공정에 의한 연신을 실시함으로써 형성된 것으로 하는 것이 가능하며, 투명 수지 재료의 보호층은, 상기 폴리비닐 알코올계 수지층과 함께 연신된 상기 열가소성 수지기재로부터 구성된 것으로 할 수 있다. 이 투명 수지 재료의 보호층은, 3 차원 TV용 표시장치에 사용되는 패턴 위상차이층을 포함할 수 있다. 이 패턴 위상차이층의 예로서는, 예를 들면, 「EKISHO」Vol.14, No.4, 2010, pp219~232에 게재된 마츠 히로시 켄지에 의한 「Xpol와 그 3D－TV에의 응용」(비특허 문헌 1)에 기재된 패턴­리타다가 있다.
투과형 액정 표시 패널을 사용하는 양태에 있어서는, 상기 투과형 액정 표시 패널은 IPS형 액정 표시 패널로서 구성할 수 있으며, 이 구성에서는, 제1의 편광막과 표시 패널과의 사이 및 제2의 편광막과 표시 패널과의 사이의 적어도 또한에, 광학적으로 투명한 점착제층 및 위상차이막이 배치된다. 이 경우에 있어서, 위상차이막은, 면내 x축방향 및 y축방향의 굴절률을 각각 nx 및 ny로 하고, 두께 방향의 굴절률을 nz로 했을 때, nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 위상차이막으로 할 수 있다. 또, 위상차이막은, 면내 x축방향 및 y축방향의 굴절률을 각각 nx 및 ny로 하고, 두께 방향의 굴절률을 nz로 했을 때, nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 위상차이막과 nx＞ny＞nz의 관계를 가지는 위상차이막과의 2층 구성으로 할 수도 있다.
투과형 액정 표시 패널을 사용하는 양태에 있어서, 상기 투과형 액정 표시 패널은 VA형 액정 표시 패널로 할 수 있으며, 이 구성에서는, 제1및 제2의 편광막의 각각과 표시 패널과의 사이에 배치되는 위상차이막은, 면내 x축방향 및 y축방향의 굴절률을 각각 nx 및 ny로 하고, 두께 방향의 굴절률을 nz로 했을 때, nx＞ny＞nz의 관계를 가지는 것으로 할 수 있다.
투과형 액정 표시 패널을 사용하는 양태에 있어서, 상기 투과형 액정 표시 패널은 TN형 액정 표시 패널로 할 수 있으며, 이 구성에서는, 편광막의 각각과 표시 패널과의 사이에 배치되는 위상차이막은, TN액정 온 상태에서의 시야각 보상을 위한 경사 배향 위상차이막으로 할 수 있다. 이러한 용도에 사용되는 경사 배향 위상차이막으로서는, 예를 들면, FUJIFILM RESEARCH & DEVELOPMENT(No. 46-2001), pp51~55에 게재된 모리 히로유키 등에 의한 「후지 필름 WVfilm 와이드뷰 SA의 개발」(비특허 문헌 2)에 기재된 것이 있다.
본 발명에 의한 광학적 표시장치의 다른 실시 형태에 있어서는, 광학적 표시 패널을 반사형 액정 표시 패널에 의해 구성하고, 제1의 편광막과 표시 패널과의 사이에, 상기 제 1의 편광막으로부터의 편광을 원편광으로 하기 위한 위상차이막을 배치할 수 있다.
본 발명에 의한 광학적 표시장치의 또 다른 실시 형태에 있어서는, 광학적 표시 패널을 투과형 액정 표시 패널에 의해 구성하고, 제1의 편광막과 표시 패널과의 사이 및 표시 패널과 제2의 편광막과의 사이의 적어도 또한에, 내부 반사 방지 및 시야각 보상의 적어도 하나의 기능을 행하기 위한 위상차이막을 배치할 수 있다. 이 구성에 있어서, 제1의 편광막과 표시 패널과의 사이 및 표시 패널과 제2의 편광막과의 사이의 적어도 또한에 있어서, 표시 패널상에는, 광학적으로 투명한 점착제층을 배치하는 구성으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 광학적 표시장치에 있어서는, 표시 패널에 대해서 시인측에 터치 검지 기능을 가지는 터치 패널 적층체를 배치할 수 있다. 이 구성에 있어서, 터치 패널 적층체는, 패턴화된 한 쌍의 투명 전극이 유전체층을 통해서 배치된 구성의 용량형 터치 패널로 할 수 있다.
이 경우에 있어서, 터치 패널 적층체는, 시인측의 최외부재와 편광막과의 사이에 배치하는 것이 바람직하다. 터치 패널 적층체는, 편광막과 표시 패널과의 사이에 배치할 수도 있다. 또, 터치 패널 적층체는, 패턴화된 투명 전극이 공기 틈(간격)을 통해 대향 전극에 대향 배치된 구성의 저항막형터치 패널로 할 수 있으며, 이 구성에서는, 터치 패널 적층체는, 시인측 최외부재와 편광막과의 사이 또는 제1의 편광막과 표시 패널과의 사이에 배치된다.
본 발명에 의하면, 종래의 편광막에 비교해 큰폭으로 박막화된 편광막을 사용하고, 게다가 필요하게 되는 광학 특성을 갖춘 광학적 표시장치를 얻을 수 있다. 즉, 2색성 물질을 배향시킨 폴리비닐 알코올계 수지로 구성되며, 두께가 10㎛이하의 편광막이며, 필요한 광학적 특성을 갖춘 편광막을 사용하는 광학적 표시장치를 얻을 수 있다.
상술한 것처럼, 열가소성 수지기재를 이용해 상기 기재상에 형성된 PVA계 수지층을 포함한 적층체를, 연신 배율이 5배 이상이 되도록 1축으로 연신한 사례는, 종래 기술을 기재한 문헌에서 찾아낼 수 없다.
이하, 본 발명에 사용되는 편광막의 제조 방법의 대표예 및 본 발명에 의한 광학적 표시장치의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은, PVA층의 두께(또는 편광막 두께)에 대한 수지기재의 적정한 두께를 도시한 도표이다.
도 2는, 두께가 3㎛, 8㎛, 10㎛의 편광막의 편광 성능의 비교도이다.
도 3은, 단체 투과율 P와 편광도 T와의 관계를 도시한 도표이다.
도 4는, 광학적 표시장치에 사용하는 편광막에 요구되는 광학적 성능의 범위를 도시한 도표이다.
도 5는, 편광막 1~7의 편광 성능의 이론치를 2색비에 근거하여 표시한 도면이다.
도 6은, 염색욕의 요오드 농도의 차이에 의한 PVA계 수지층의 용해의 유무를 비교한 비교표이다.
도 7은, 염색욕의 요오드 농도와 PVA계 수지층에 의해 생성된 편광막의 편광 성능과의 관계를 도시한 도표이다.
도 8은, 본 발명의 실시예가 되는 편광막의 편광 성능을 도시한 도표이다.
도 9는, 광학 필름 적층체를 제조하기 위한 불용화 처리를 포함하지 않는 제조 공정의 개략도이다.
도 10은, 광학 필름 적층체를 제조하기 위한 불용화 처리를 포함한 제조 공정의 개략도이다.
도 11a는, 본 발명의 여러 가지의 실시 형태에 의한 광학적 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 11b는, 본 발명의 여러 가지의 실시 형태에 의한 광학적 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 11c는, 본 발명의 여러 가지의 실시 형태에 의한 광학적 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 11d는, 본 발명의 여러 가지의 실시 형태에 의한 광학적 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 11e는, 본 발명의 여러 가지의 실시 형태에 의한 광학적 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 11f는, 본 발명의 여러 가지의 실시 형태에 의한 광학적 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 12a는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시장치의 예를 도시한 단면도이다.
도 12b는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시장치의 예를 도시한 단면도이다.
도 12c는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시장치의 예를 도시한 단면도이다.
도 12d는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시장치의 예를 도시한 단면도이다.
도 12e는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시장치의 예를 도시한 단면도이다.
도 12f는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시장치의 예를 도시한 단면도이다.
도 12g는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시장치의 예를 도시한 단면도이다.
도 12h는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시장치의 예를 도시한 단면도이다.
도 12i는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시장치의 예를 도시한 단면도이다.
도 12j는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시장치의 예를 도시한 단면도이다.
도 13은, 본 발명의 몇 개의 실시예에 의한 편광막의 편광 성능을 대비해 도시한 도표이다.
도 14는, 본 발명의 다른 몇 개의 실시예에 의한 편광막의 편광 성능을 대비해 도시한 도표이다.
도 15는, 본 발명의 실시예에 의한 편광막의 편광 성능을 도시한 도표이다.
도 16은, 본 발명의 다른 실시예에 의한 편광막의 편광 성능을 도시한 도표이다.
도 17은, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 편광막의 편광 성능을 도시한 도표이다.
도 18은, 결정성 PET와 비정성 PET와 PVA계 수지의 각각의 연신 온도와 연신 가능 배율과의 상대 관계를 도시한 도표이다.
도 19는, 결정성 PET와 비정성 PET의 Tg와 융점 Tm간에서의 온도 변화에 따르는 결정화 속도의 변화를 도시한 도표이다.
도 20은, 비정성 PET와 PVA의 공중 고온에서의 연신 배율과 총연신 배율과의 관계를 도시한 도표이다.
도 21은, 결정성 PET와 비정성 PET와 PVA계 수지에 관한 공중 고온에서의 연신 온도와 총연신 가능 배율과의 상대 관계를 도시한 도표이다.
도 22는, 총연신 배율에 대한 열가소성 수지기재로서 이용되는 PET의 배향성과 결정화도를 도시한 도표이다.
도 23은, 1.8배의 공중 보조 연신한 보조 연신 온도와 보조 연신 처리된 PET의 배향 함수와의 관계를 도시한 도표이다.
도 24는, PVA의 결정화도와 PVA의 배향 함수와의 상대 관계를 도시한 도표이다.
도 25는, 열가소성 수지기재를 이용해 제조된 편광막의 제조 공정의 개략도이다.
도 26은, 본 발명에 포함되지 않는 예시적인 편광막의 편광 성능을 도시한 도표이다.
도 27은, 본 발명의 실시예에 있어서의, 제조되는 편광막, 또는 편광막을 포함한 광학 필름 적층체의 제조 조건의 일람표이다.
도 28은, 본 발명의 실시예에 있어서의, 제조되는 편광막, 또는 편광막을 포함한 광학 필름 적층체의 제조 조건의 일람표이다.
도 29는, 본 발명의 실시예와 참고예 1~3과의 배향 함수치의 비교표이다.
［편광막에 관련하는 기술적 배경］
편광막의 배경 기술로서, 본 발명에 이용되는 열가소성 수지기재의 재료 특성과 편광막의 편광 성능에 의해서 나타내지는 광학 특성에 대해 설명한다.
먼저, 본 발명에 이용되는 열가소성 수지의 일반적 재료 특성을 개설한다. 열가소성 수지는, 고분자가 규칙적이며 올바르게 배열하는 결정 상태에 있는 것과, 고분자가 규칙적이며 올바른 배열을 가지지 않는, 혹은, 극히 일부 밖에 규칙적이며 올바른 배열을 가지지 않는 무정형 또는 비정상태에 있는 것으로 크게 나눌 수 있다. 전자를 결정 상태라고 하며, 후자를 무정형 또는 비정상태라고 한다. 이에 대응하여, 결정 상태에는 없지만, 다음 조건에서는 결정 상태를 만들 수 있는 성질을 가진 열가소성 수지는, 결정성 수지로 불리며, 그러한 성질을 갖지 않는 열가소성 수지는 비정성 수지로 불린다. 또한, 결정성 수지인지 비정성 수지인지를 불문하고, 결정 상태에 없는 수지 또는 결정 상태에 이르지 않는 수지를 아모르퍼스(amorphous) 또는 비정질의 수지라고 한다. 여기에서는, 아모르퍼스(amorphous) 또는 비정질이라고 하는 용어는, 결정 상태를 만들지 않는 성질을 의미하는 비정성이라고 하는 용어와는 구별해서 이용된다.
결정성 수지로서는, 예를 들면 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)을 포함한 올레핀계 수지와 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)를 포함한 에스테르계 수지가 있다. 결정성 수지의 특징의 하나는, 일반적으로 가열 및／또는 연신 배향에 의해서 고분자가 배열하고 결정화가 진행되는 성질을 가지는 것이다. 수지의 물성은, 결정화의 정도에 따라 여러가지로 변화한다. 또한, 예를 들면, 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 결정성 수지에서도, 가열 처리나 연신 배향에 의해서 일어나는 고분자의 배열을 저해하는 것에 의해서, 결정화의 억제가 가능하다. 결정화가 억제된 이러한 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를, 각각 비정성 폴리프로필렌 및 비정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 이라고 하며, 이것들을, 각각 총칭해 비정성 올레핀계 수지 및 비정성 에스테르계 수지라고 한다.
예를 들면 폴리프로필렌(PP)의 경우, 입체 규칙성이 없는 아타쿠틱(atactic) 구조로 하는 것에 의해서, 결정화를 억제한 비정성 폴리프로필렌(PP)을 작성할 수 있다. 또, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 경우, 중합 모노머로서 이소프탈산, 1, 4－시클로헥산 디 메탄올과 같은 변성기를 공중합하는 것, 즉, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 결정화를 저해하는 분자를 공중합시키는 것에 의해서, 결정화를 억제한 비정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 작성할 수 있다.
다음에, 대형 표시 소자에 이용할 수 있는 편광막의 광학 특성을 개설한다.
편광막의 광학 특성이란, 단적으로는, 편광도 P와 단체 투과율 T로 도시한 편광 성능이다. 일반적으로, 편광막의 편광도 P와 단체 투과율 T와는 트레이드-오프의 관계에 있다. 이 2개의 광학 특성치는, T－P그래프에 의해 나타낼 수 있다. T－P그래프에 있어서, 플롯한(plotted) 라인이 단체 투과율이 높은 방향에 있으며, 게다가 편광도가 높은 방향에 있을 수록, 편광막의 편광 성능이 우수하게 된다.
여기에서 T－P그래프를 도시한 도 3을 참조하면, 이상적 광학 특성은, T=50％이고, P=100％의 경우이다. 도면으부터 알 수 있듯이, T치가 낮으면 P치를 올리기 쉽고, T치가 높으면 P치를 올리기 어렵다는, 경향에 있다. 게다가, 편광막의 편광 성능을 투과율 T와 편광도 P의 함수를 도시한 도 4를 참조하면, 도 4에 라인 1및 라인 2보다 위의 영역으로서 정해진 범위에서는, 편광막의 단체 투과율 T 및 편광도 P는, 광학적 표시장치에 필요하다고 생각되는 「요구 성능」을 만족하는 것이 되며, 이 편광막을 사용한 표시장치는, 콘트라스트비가 1000：1이상으로, 최대 휘도가 500 cd／m2이상이 된다. 이 요구 성능은, 현재에 있어서, 혹은 장래에 있어서도, 대형 표시 소자 등의 편광막성능으로서 요구되는 광학 특성이라고 생각되는 성능이다. 단체 투과율 T의 이상치는, T=50％이지만, 빛이 편광막을 투과할 때에, 편광막과 공기와의 계면에서 일부의 빛이 반사하는 현상이 일어난다. 이 반사 현상을 고려하면, 반사에 상당하는 양만큼 단체 투과율 T가 감소하므로, 현실적으로 달성 가능한 T치의 최대치는 45~46％정도이다.
또한, 편광도 P는, 편광막의 콘트라스트비(CR)로 변환할 수 있다. 예를 들면 99.95％의 편광도 P는, 편광막의 콘트라스트비의 2000：1에 상당한다. 이 편광막을 액정 TV용 액정 표시 패널의 양측으로 이용했을 때의 표시장치의 콘트라스트비는, 1050：1이다. 여기서 표시장치의 콘트라스트비가 편광막의 콘트라스트비에 비해 낮은 것은, 표시 패널 내부에 있어 편광 해소가 생기기 때문이다. 편광 해소는, 백 라이트측의 편광막을 투과해 온 빛이 셀 내부를 투과할 때에, 칼라 필터중의 안료, 액정 분자층, TFT(박막 트랜지스터)에 의해서 빛이 산란 및／또는 반사하고, 일부의 빛의 편광 상태가 변화하는 것으로써 생긴다. 편광막 및 표시 패널의 콘트라스트비가 모두 큰 만큼, 액정 TV는 콘트라스트가 뛰어나 보기 쉬운 것이 된다.
그런데, 편광막의 콘트라스트비는, 평행 투과율 Tp를 직교 투과율 Tc로 제거한 값으로 해서 정의된다. 이것에 대해서 표시장치의 콘트라스트비는, 최대 휘도를 최소 휘도로 제거한 값으로 해서 정의할 수 있다. 최소 휘도란 흑표시시의 휘도이다. 일반적인 시청 환경을 상정한 액정 TV의 경우, 0.5cd／m2이하의 최소 휘도가 요구 기준이 된다. 이것을 초과하는 값에서는 색재현성이 저하한다. 최대 휘도란 흰색 표시시의 휘도이다. 일반적인 시청 환경을 상정한 액정 TV의 경우, 표시장치는, 최대 휘도가 450~550cd／m2의 범위의 것이 이용된다. 이것을 밑돌면, 표시가 어두워지기 위해 액정 TV의 시인성이 저하한다.
대형 표시 소자를 이용한 액정 TV용의 표시장치로서 요구되는 성능은, 콘트라스트비가 1000：1이상으로, 최대 휘도가 500cd／m2이상이다. 이것이 표시장치의 「요구 성능」이라고 생각된다. 도 4의 라인 1(T＜42.3％) 및 라인 2(T≥42.3％)은, 이 표시장치의 요구 성능을 달성하기 위해서 필요하게 되는 편광막의 편광 성능의 한계치를 나타내고 있다. 이것은, 도 5에 도시한 백 라이트측과 시인측과의 편광막의 조합에 근거하는, 다음과 같은 시뮬레이션에 의해서 구할 수 있는 라인이다.
액정 TV용의 표시장치의 콘트라스트비와 최대 휘도는, 광원(백 라이트)의 광량, 백 라이트측과 시인측에 배치되는 2개의 편광막의 투과율, 액정 표시 패널의 투과율, 백 라이트측과 시인측의 2개의 편광막의 편광도, 액정 표시 패널의 편광 해소율에 근거해 산출할 수 있다. 일반적인 액정 TV의 광원의 광량(10, 000cd／m2), 액정 표시 패널의 투과율(13％), 및 편광 해소율(0.085％)의 기초 수치를 이용하여, 다른 몇 개의 편광 성능의 편광막을 조합해 각각의 조합마다 액정 TV용의 표시장치의 콘트라스트비와 최대 휘도를 산출하는 것에 의해서, 요구 성능을 만족하는 도 4의 라인 1및 라인 2를 이끌어낼 수 있다. 즉, 라인 1및 라인 2에 이르지 않는 편광막을 사용하면, 표시장치의 콘트라스트비가 1000：1 이하로, 최대 휘도가 500cd／m2이하가 되는 것이 나타난다. 산출에 이용한 식은 이하와 같다.
식 (1)은, 표시장치의 콘트라스트비를 구하는 식이며, 식 (2)는, 표시장치의 최대 휘도를 구하는 식이다.
식 (3)은 편광막의 2색비를 구하는 식이다.
식 (1)：CRD=Lmax／Lmin
식 (2)：Lmax=(LB * Tp－(LB／2 * k1B * DP／100)／2 *(k1F-k2F))*Tcell／100
식 (3)：DR=Ak2／Ak1=log(k2)／log(k1)=log(Ts／100X(1-P/100)／TPVA)／log(Ts／100*(1＋P／100)／ TPVA)
여기서,
Lmin=(LB *Tc＋(LB ／2 *k1B *DP／100)／2 *(k1F-k2F))*Tcell／100
Tp=(k1B * k1F＋ k2B * k2F)／2 * TPVA Tc=(k1B * k2F＋ k2B *k1F)／2 *TPVA
k1=Ts／100 &(1＋P／100)／TPVA
k2=Ts／100 *(1- P／100)／TPVA
CRD：표시장치의 콘트라스트비 Lmax：표시장치의 최대 휘도
Lmin：표시장치의 최소 휘도
DR：편광막의 2색비
Ts：편광막의 단체 투과율
P：편광막의 편광도
k1：제1주투과율
k2：제2주투과율
k1F：시인측 편광막의 k1
k2F：시인측 편광막의 k2
k1B：백 라이트측 편광막의 k1
k2B：백 라이트측 편광막의 k2
Ak1：편광막의 투과축방향의 흡광도
Ak2：편광막의 흡수축방향의 흡광도
LB：광원의 광량(10000cd/m2)
Tc：편광막의 직교 투과율(시인측 편광판과 백 라이트측 편광판의 조합)
Tp：편광막의 평행 투과율(시인측 편광판과 백 라이트측 편광판의 조합)
Tcell：셀의 투과율(13％)
DP：셀의 편광 해소율(0.085％)
TPVA：요오드가 흡착하고 있지 않는 PVA 필름의 투과율(0.92).
도 4의 라인 1(T＜42.3％)은, 도 5에 대해 편광막(3)으로 표시되는 직선상에 위치하는 편광막의 편광 성능에 의해서 도출된다. 도 5의 편광막(3)에 속하는 편광막 가운데, 편광 성능이 좌표(T, P)=(42.1％, 99.95％)로 나타내지는 점D(백색 원)의 편광막 D는, 이것을 액정 TV용의 표시장치의 백 라이트측과 시인측의 양측으로 이용했을 경우에, 요구 성능을 달성할 수 있다.
그런데, 동일한 편광막(3)에 속하는 편광막이어도, 단체 투과율의 낮은(보다 어둡다) 영역에 있는, 3개의 편광막A(T=40.6％, P=99.998％), B(T=41.1％, P=99.994％), 또는 C(T=41.6％, P=99.98％)를 백 라이트측과 시인측의 양측으로 이용했을 경우, 모두, 요구 성능을 달성할 수 없다. 백 라이트측과 시인측의 어느 쪽이든 또한의 편광막으로서 편광막A, B, 또는 C를 이용했을 경우, 요구 성능을 달성하기 위해서는, 예를 들면, 또한의 편광막으로서 편광막 4에 속하는 편광막E, 편광막 5에 속하는 편광막F, 또는 편광막 7에 속하는 G와 같은 편광막(3)에 비해, 단체 투과율이 높고, 적어도 편광도가 99.9％이상의 편광 성능이 뛰어난 편광막을 이용하는 것이 필요하게 된다.
도 5에 도시한 편광막 1~7의 편광 성능은, 식 (3)에 근거해 산출된다. 식 (3)을 이용하는 것으로 편광막의 편광 성능의 지표가 되는 2색비(DR)로부터 단체 투과율 T와 편광도 P를 산출할 수 있다. 2색비와는 편광막의 흡수축방향의 흡광도를 투과축방향의 흡광도에서 제거한 값이다. 이 수치가 높으면 편광 성능이 우수한 것을 나타내고 있다. 예를 들면, 편광막(3)은, 2색비가 약 94가 되는 편광 성능을 가지는 편광막으로서 산출된다. 이 값을 밑도는 편광막은 요구 성능에 이르지 않는다고 하는 것이 된다.
또, 백 라이트측과 시인측의 어느 쪽이든 또한의 옆의 편광막으로서 편광막(3)에 비해 편광 성능이 뒤떨어진다. 예를 들면, 편광막 1에 속하는 편광막H(41.0％, 99.95％) 또는 편광막 2에 속하는 편광막J(42.0％, 99.9％)를 이용했을 경우, 식 (1)(2)로부터 명확히 알 수 있듯이, 요구 성능을 달성하기 위해서는, 예를 들면, 또한의 옆의 편광막으로서 편광막 6에 속하는 편광막I(43.2％, 99.95％) 또는 편광막 7에 속하는 편광막K(42.0％, 99.998％)와 같은, 편광막(3)에 비해, 편광 성능이 보다 뛰어난 편광막을 이용하지 않으면 안 된다.
액정 TV용의 표시장치의 요구 성능을 달성하기 위해서는, 백 라이트측과 시인측의 어느 쪽이든 또한의 옆의 편광막의 편광 성능이, 적어도 편광막(3)보다 우수하지 않으면 안 된다. 도 4의 라인 1(T＜42.3％)은, 그 하한치를 나타낸다. 또한, 도 4의 라인 2(T≥42.3％)는, 편광도 P의 하한치를 나타낸다. 백 라이트측과 시인측의 어느 쪽이든 또한의 옆의 편광막으로서 편광도 P가 99.9％이하의 편광막을 이용했을 경우에는, 또한의 옆의 편광막으로서 편광 성능이 얼마나 뛰어난 편광막을 이용해도, 요구 성능을 달성할 수 없다.
결론으로서는, 대형 표시 소자를 이용한 액정 TV용의 표시장치로서 요구되는 편광 성능을 달성하려고 하는 경우, 백 라이트측과 시인측의 어느 쪽이든 또한의 옆의 편광막의 편광 성능이 적어도 라인 1(T＜42.3％) 및 라인 2(T≥42.3％)으로 나타내지는 한계를 넘는 영역에 있는 편광막, 보다 구체적으로는, 편광막(3)보다 뛰어난 편광 성능을 가지며, 편광도가 99.9％이상의 편광막인 것이 바람직하는 조건이 된다.
［편광막의 제조에 관한 실시예］
본 발명의 광학적 표시장치에 사용되는 편광막의 실시예로서 실시예 1~18을 나타낸다. 이러한 실시예에 대해 제조되는 편광막의 제조 조건을, 도 27및 도 28에 나타낸다. 게다가 대비되는 예로서 참고예 및 비교예도 작성했다. 도 29는, 제1단의 공중 고온 연신 후에 있어서의 실시예 1~18 및 참고예 1~3에 의한 연신 적층체의 각각에 대해서, PET 수지기재의 배향 함수치를 도시한 표이다.
［실시예 1］
비정성 에스테르계 열가소성 수지기재로서 이소프탈산을 6 mol％공중합 시킨 이소프탈산 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하, 「비정성 PET」라고 한다)의 연속 웹의 기재를 제작했다. 비정성 PET의 유리 전이 온도는 75℃이다. 연속 웹의 비정성 PET기재와 폴리비닐 알코올(이하, 「PVA」라고 한다) 층으로 구성되는 적층체를 이하와 같이 제작했다. 덧붙여서 PVA의 유리 전이 온도는 80℃이다.
두께 200㎛의 비정성 PET기재와 중합도 1000이상, 감화도(saponification degree) 99％이상의 PVA 분말을 물에 용해한 4~5 중량％농도의 PVA 수용액을 준비했다. 다음에, 상기한 두께 200㎛의 비정성 PET기재에 PVA 수용액을 도포하고, 50~60℃의 온도로 건조하여, 비정성 PET기재 상에 두께 7㎛의 PVA층을 제막했다. 이하, 이것을 「비정성 PET기재에 7㎛ 두께의 PVA층이 제막된 적층체」또는 「7㎛ 두께의 PVA층을 포함한 적층체」또는 단지 「적층체」라고 한다.
7㎛ 두께의 PVA층을 포함한 적층체를, 공중 보조 연신 및 붕산 수중 연신의 2단 연신 공정을 포함한 이하의 공정을 통과시켜, 3㎛ 두께의 편광막을 제조했다. 제1단의 공중 보조 연신 공정에 의해서, 7㎛ 두께의 PVA층을 포함한 적층체를 비정성 PET기재와 일체적으로 연신하고, 5㎛ 두께의 PVA층을 포함한 연신 적층체를 생성했다. 이하, 이것을 「연신 적층체」라고 한다. 구체적으로는, 연신 적층체는, 7㎛ 두께의 PVA층을 포함한 적층체를 130℃의 연신 온도 환경으로 설정된 오븐에 배치된 연신 장치에 걸쳐, 연신 배율이 1.8배가 되도록 자유단1축으로 연신한 것이다. 이 연신 처리에 의해서, 연신 적층 체내의 PVA층은, PVA 분자가 배향된 5㎛ 두께의 PVA층으로 변화했다.
다음에, 염색공정에 의해서, PVA 분자가 배향된 5㎛ 두께의 PVA층에 요오드를 흡착시킨 착색 적층체를 생성했다. 이하, 이것을 「착색 적층체」라고 한다. 구체적으로는, 착색 적층체는, 연신 적층체를 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에, 최종적으로 생성되는 편광막을 구성하는 PVA층의 단체 투과율이 40~44％가 되도록 임의의 시간, 침지하는 것에 의해서, 연신 적층체에 포함되는 PVA층에 요오드를 흡착시킨 것이다. 본 공정에 있어서, 염색액은, 물을 용매로서 요오드 농도를 0.12~0.30 중량％의 범위내로 하고, 요오드화 칼륨 농도를 0.7~2.1 중량％의 범위내로 했다. 요오드와 요오드화 칼륨의 농도의 비는 1대 7이다.
덧붙여서, 요오드를 물에 용해하려면 요오드화 칼륨을 필요로 한다. 보다 상세하게는, 요오드 농도 0.30 중량％, 요오드화 칼륨 농도 2.1 중량％의 염색액에 연신 적층체를 60초간 침지하는 것에 의해서, PVA 분자가 배향된 5㎛ 두께의 PVA층에 요오드를 흡착시킨 착색 적층체를 생성했다. 실시예 1에 있어서는, 요오드 농도 0.30 중량％에서 요오드화 칼륨 농도 2.1 중량％의 염색액에 대한 연신 적층체의 침지 시간을 바꾸는 것에 의해서, 최종적으로 생성되는 편광막의 단체 투과율을 40~44％가 되도록 요오드 흡착량을 조정하고, 단체 투과율과 편광도를 달리하는 여러 가지의 착색 적층체를 생성했다.
게다가, 제2단의 붕산 수중 연신 공정에 의해서, 착색 적층체를 비정성 PET기재와 일체적으로 더욱 연신하여, 3㎛ 두께의 편광막을 구성하는 PVA층을 포함한 광학 필름 적층체를 생성했다. 이하, 이것을 「광학 필름 적층체」라고 한다. 구체적으로는, 광학 필름 적층체는, 착색 적층체를 붕산과 요오드화 칼륨을 포함한 액체의 온도 범위 60~85℃의 붕산 수용액으로 설정된 처리 장치에 배치된 연신 장치에 걸치고, 연신 배율이 3.3배가 되도록 자유단1축으로 연신한 것이다. 보다 상세하게는, 붕산 수용액의 액체의 온도는 65℃이다. 그것은 또, 붕산 함유량을 물 100 중량부에 대해서 4 중량부로 하고, 요오드화 칼륨 함유량을 물 100 중량부에 대해서 5 중량부로 했다.
본 공정에 있어서, 요오드 흡착량을 조정한 착색 적층체를 우선 5~10초간 붕산 수용액에 침지했다. 그 후에, 그 착색 적층체를 그대로 처리 장치에 배치된 연신 장치인 원주 속도가 다른 복수의 조의 롤 사이에 통과시키고, 30~90초에 걸쳐 연신 배율이 3.3배가 되도록 자유단1축으로 연신했다. 이 연신 처리에 의해서, 착색 적층체에 포함되는 PVA층은, 흡착된 요오드가 폴리 요오드 이온 착체로서 한 방향에서 고차로 배향한 3㎛ 두께의 PVA층으로 변화했다. 이 PVA층이 광학 필름 적층체의 편광막을 구성한다.
이상과 같이 실시예 1은, 우선, 비정성 PET기재에 7㎛ 두께의 PVA층이 제막 된 적층체를 연신 온도 130℃의 공중 보조 연신에 의해서 연신 적층체를 생성하고, 다음에, 연신 적층체를 염색에 의해서 착색 적층체를 생성하며, 게다가 착색 적층체를 연신 온도 65도의 붕산 수중 연신에 의해서 총연신 배율이 5.94배가 되도록 비정성 PET기재와 일체적으로 연신된 3㎛ 두께의 PVA층을 포함한 광학 필름 적층체를 생성했다. 이러한 2단 연신에 의해서 비정성 PET기재에 제막된 PVA층의 PVA 분자가 고차에 배향되고, 염색에 의해서 흡착된 요오드가 폴리 요오드 이온 착체로서 한 방향에서 고차로 배향된 편광막을 구성하는 3㎛ 두께의 PVA층을 포함한 광학 필름 적층체를 생성할 수 있었다.
광학 필름 적층체의 제조에 필수의 공정은 아니지만, 세정 공정에 의해서, 광학 필름 적층체를 붕산 수용액으로부터 추출하고, 비정성 PET기재에 제막 된 3㎛ 두께의 PVA층의 표면에 부착한 붕산을 요오드화 칼륨 수용액으로 세정했다. 그 후에, 세정된 광학 필름 적층체를 60℃의 온풍에 의한 건조 공정에 의해서 건조했다. 또한 세정 공정은, 붕산 석출 등의 외관 불량을 해소하기 위한 공정이다.
다음에, 첩합 및／또는 전사 공정에 의해서, 비정성 PET기재에 제막된 3㎛ 두께의 PVA층의 표면에 접착제를 도포하면서, 80㎛ 두께의 TAC(트리 아세틸 셀룰로오스계) 필름을 첩합한 후, 비정성 PET기재를 박리하고, 3㎛ 두께의 PVA층을 80㎛ 두께의 TAC(트리 아세틸 셀룰로오스계) 필름에 전사했다.
［실시예 2］
실시예 2는, 실시예 1의 경우와 같이, 우선, 비정성 PET기재에 7㎛ 두께의 PVA층이 제막된 적층체를 생성하고, 다음에, 7㎛ 두께의 PVA층을 포함한 적층체를 공중 보조 연신에 의해서 배율이 1.8배가 되도록 연신한 연신 적층체를 생성하고, 그 후에, 연신 적층체를, 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에 침지하는 것에 의해서, 요오드를 흡착시킨 PVA층을 포함한 착색 적층체를 생성했다. 실시예 2는, 실시예 1과는 다른 이하의 가교 공정을 포함한다. 그것은, 착색 적층체를 40℃의 붕산 가교 수용액에 60초간 침지하는 것에 의해서, 요오드를 흡착시킨 PVA층의 PVA 분자끼리에 가교 처리를 가하는 공정이다. 본 공정의 붕산 가교 수용액은, 붕산 함유량을 물 100 중량부에 대해서 3 중량부로 하고, 요오드화 칼륨 함유량을 물 100 중량부에 대해서 3 중량부로 했다.
실시예 2의 가교 공정은, 적어도 3개의 기술적 작용을 요구한 것이다. 제1은, 후속 공정의 붕산 수중 연신에 있어서 착색 적층체에 포함되는 박막화 된 PVA층을 용해시키지 않게 하는 불용화 작용이다. 제2는, PVA층에 착색된 요오드를 용출시키지 않도록 하는 착색 안정화 작용이다. 제3은, PVA층의 분자끼리를 가교하는 것에 의해서 결절점을 생성하도록 하는 결절점생성 작용이다.
실시예 2는, 다음에, 가교된 착색 적층체를, 실시예 1의 연신 온도 65℃보다 높은 75℃의 붕산 수중 연신욕에 침지하는 것에 의해서, 실시예 1의 경우와 같이, 연신 배율이 3.3배가 되도록 연신하여, 광학 필름 적층체를 생성했다. 또 실시예 2의 세정 공정, 건조 공정, 첩합 및／또는 전사 공정은, 모두 실시예 1의 경우와 같다.
또한, 붕산 수중 연신 공정에 앞서는 가교 공정에 요구되는 기술적 작용을 보다 명확하게 하기 위해서, 실시예 1의 가교 되어 있지 않은 착색 적층체를 연신 온도 70~75℃의 붕산 수중 연신욕에 침지했을 경우, 착색 적층체에 포함되는 PVA층은, 붕산 수중 연신욕에 있어서 용해하고, 연신할 수 없었다.
［실시예 3］
실시예 3은, 실시예 1의 경우와 같이, 우선, 비정성 PET기재에 7㎛ 두께의 PVA층이 제막된 적층체를 생성하고, 다음에, 7㎛ 두께의 PVA층을 포함한 적층체를 공중 보조 연신에 의해서 배율이 1.8배가 되도록 연신한 연신 적층체를 생성했다. 실시예 3은, 실시예 1과는 다른 이하의 불용화 공정을 포함한다. 그것은, 연신 적층체를 액체의 온도 30℃의 붕산 불용화 수용액에 30초간 침지하는 것에 의해서, 연신 적층체에 포함되는 PVA 분자가 배향된 PVA층을 불용화하는 공정이다. 본 공정도의 붕산 불용화 수용액은, 붕산 함유량을 물 100 중량부에 대해서 3 중량부로 했다. 실시예 3의 불용화 공정에 요구되는 기술적 작용은, 적어도 후속 공정의 염색공정에 있어, 연신 적층체에 포함되는 PVA층을 용해시키지 않게 하는 불용화이다.
실시예 3은, 다음에, 불용화된 연신 적층체를, 실시예 1의 경우와 같이, 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에 침지하는 것에 의해서, 요오드를 흡착시킨 PVA층을 포함한 착색 적층체를 생성했다. 그 후에, 생성된 착색 적층체를 실시예 1과 같은 연신 온도인 65℃의 붕산 수중 연신욕에 침지하는 것에 의해서, 실시예 1의 경우와 같이, 연신 배율이 3.3배가 되도록 연신하여, 광학 필름 적층체를 생성했다. 또 실시예 3의 세정 공정, 건조 공정, 첩합 및／또는 전사 공정은, 모두 실시예 1의 경우와 같다.
또한, 염색공정에 앞서는 불용화 공정에 요구되는 기술적 작용을 보다 명확하게 하기 위해서, 우선, 실시예 1의 불용화되어 있지 않은 연신 적층체를 염색에 의해서 착색 적층체를 생성하고, 생성된 착색 적층체를 연신 온도 70~75℃의 붕산 수중 연신욕에 침지했을 경우, 착색 적층체에 포함되는 PVA층은, 실시예 2에 나타낸 것처럼, 붕산 수중 연신욕에 있어서 용해하고, 연신할 수 없었다.
다음에, 물을 용매로 하고, 요오드 농도를 0.30 중량％으로 한 실시예 1의 염색액에 대신해 요오드 농도를 0.12~0.25 중량％으로 하고, 다른 조건을 그대로 하는 염색액에, 실시예 1의 불용화되어 있지 않은 연신 적층체를 침지했을 경우, 연신 적층체에 포함되는 PVA층은, 염색욕에 있어서 용해하고, 염색 불능이었다. 그런데 , 실시예 3의 불용화된 연신 적층체를 이용했을 경우에는, 염색액의 요오드 농도를 0.12~0.25 중량％이어도, PVA층은 용해하는 일없이, PVA층으로의 염색은 가능했다.
염색액의 요오드 농도가 0.12~0.25 중량％이어도 PVA층으로의 염색이 가능한 실시예 3에 대해서는, 연신 적층체의 염색액에 대한 침지 시간을 일정하게 하고, 염색액의 요오드 농도 및 요오드화 칼륨 농도를 실시예 1에 나타낸 일정 범위내에서 변화시키는 것에 의해서, 최종적으로 생성되는 편광막의 단체 투과율을 40~44％가 되도록 요오드 흡착량을 조정하고, 단체 투과율과 편광도를 달리하는 착색 적층체를 여러 가지 생성했다.
［실시예 4］
실시예 4는, 실시예 1의 제조 공정에 실시예 3의 불용화 공정과 실시예 2의 가교 공정을 추가한 제조 공정에 의해서 생성한 광학 필름 적층체이다. 우선, 비정성 PET기재에 7㎛ 두께의 PVA층이 제막된 적층체를 생성하고, 다음에, 7㎛ 두께의 PVA층을 포함한 적층체를 공중 보조 연신에 의해서 연신 배율이 1.8배가 되도록 자유단1축으로 연신한 연신 적층체를 생성했다. 실시예 4는, 실시예 3의 경우와 같이, 생성된 연신 적층체를 액체의 온도 30℃의 붕산 불용화 수용액에 30초간 침지하는 불용화 공정에 의해서, 연신 적층체에 포함되는 PVA 분자가 배향된 PVA층을 불용화했다. 실시예 4는 게다가, 불용화된 PVA층을 포함한 연신 적층체를, 실시예 3의 경우와 같이, 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에 침지하는 것에 의해서 요오드를 흡착시킨 PVA층을 포함한 착색 적층체를 생성했다.
실시예 4는, 실시예 2의 경우와 같이, 생성된 착색 적층체를 40℃의 붕산 가교 수용액에 60초간 침지하는 가교 공정에 의해서, 요오드를 흡착시킨 PVA층의 PVA 분자끼리를 가교했다. 실시예 4는 게다가, 가교된 착색 적층체를, 실시예 1의 연신 온도 65℃보다 높은 75℃의 붕산 수중 연신욕에 5~10초간 침지하고, 실시예 2의 경우와 같이, 연신 배율이 3.3배가 되도록 자유단1축으로 연신하여, 광학 필름 적층체를 생성했다. 또 실시예 4의 세정 공정, 건조 공정, 첩합 및／또는 전사 공정은, 모두 실시예 1에서 3의 경우와 같다.
또 실시예 4는, 실시예 3의 경우와 같이, 염색액의 요오드 농도가 0.12~0.25 중량％이어도, PVA층은 용해할 것은 없다. 실시예 4에 대해서는, 연신 적층체의 염색액으로의 침지 시간을 일정하게 하고, 염색액의 요오드 농도 및 요오드화 칼륨 농도를 실시예 1에 나타낸 일정 범위내에서 변화시키는 것에 의해서, 최종적으로 생성되는 편광막의 단체 투과율을 40~44％가 되도록 요오드 흡착량을 조정하고, 단체 투과율과 편광도를 달리하는 착색 적층체를 여러 가지 생성했다.
이상과 같이 실시예 4는, 우선, 비정성 PET기재에 7㎛ 두께의 PVA층이 제막 된 적층체를 생성하고, 다음에, 7㎛ 두께의 PVA층을 포함한 적층체를 공중 보조 연신에 의해서 연신 배율이 1.8배가 되도록 자유단1축으로 연신한 연신 적층체를 생성했다. 생성된 연신 적층체를 액체의 온도 30℃의 붕산 불용화 수용액에 30초간 침지하는 것에 의해서 연신 적층체에 포함되는 PVA층을 불용화했다. 불용화된 PVA층을 포함한 연신 적층체를 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에 침지하는 것에 의해서 불용화된 PVA층에 요오드를 흡착시킨 착색 적층체를 생성했다. 요오드를 흡착시킨 PVA층을 포함한 착색 적층체를 40℃의 붕산 가교 수용액에 60초간 침지하는 것에 의해서, 요오드를 흡착시킨 PVA층의 PVA 분자끼리를 가교했다. 가교된 PVA층을 포함한 착색 적층체를 붕산과 요오드화 칼륨을 포함한 액체의 온도 75℃의 붕산 수중 연신용에 5~10초간 침지하고, 그 후에, 붕산 수중 연신에 의해서 배율이 3.3배가 되도록 자유단1축으로 연신한 광학 필름 적층체를 생성했다.
실시예 4는, 이와 같이 공중 고온 연신 및 붕산 수중 연신으로 구성되는 2단 연신과 염색욕으로의 침지에 앞서는 불용화 및 붕산 수중 연신에 앞서는 가교로 구성되는 사전 처리에 의해서, 비정성 PET기재에 제막된 PVA층의 PVA 분자가 고차로 배향되며, 염색에 의해서 PVA 분자에 확실히 흡착된 요오드가 폴리 요오드 이온 착체로서 한 방향으로 고차로 배향된 편광막을 구성하는 3㎛ 두께의 PVA층을 포함한 광학 필름 적층체를 안정적으로 생성할 수 있었다.
［실시예 5］
실시예 5는, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 4와 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은 비정성 PET기재에 제막된 PVA층의 두께에 있다. 실시예 4는, 7㎛ 두께의 PVA층에서 최종적으로 광학 필름 적층체에 포함되는 PVA층이 3㎛ 두께였다. 이것에 대해서, 실시예 5는, 12㎛ 두께의 PVA층에서 최종적으로 광학 필름 적층체에 포함되는 PVA층이 5㎛두께였다.
［실시예 6］
실시예 6은, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 4와 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은 비정성 PET기재에 이용한 중합 모노머에 있다. 실시예 4는, 이소프탈산을 PET에 공중합시킨 비정성 PET기재를 이용했다. 이것에 대해서, 실시예 6은, PET에 대해서 변성기로서 1, 4－시클로헥산 디 메탄올을 공중합시킨 비정성 PET기재를 이용했다.
［실시예 7］
실시예 7은, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 4와 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은, 총연신 배율이 6배 또는 6배에 가까운 값이 되도록 공중 보조 연신 및 붕산 수중 연신의 각각의 연신 배율을 변화시켰던 것에 있다. 실시예 4는, 공중 보조 연신 및 붕산 수중 연신의 각각의 연신 배율이 1.8배 및 3.3배로 했다. 이것에 대해서, 실시예 7은, 각각의 연신 배율이 1.2배 및 4.9배로 했다. 그런데 실시예 4의 총연신 배율이 5.94배였다. 이것에 대해서 실시예 7의 총연신 배율이 5.88배였다. 이것은, 붕산 수중 연신에 있어서, 연신 배율이 4.9배 이상으로 연신할 수 없었던 것에 의한다.
［실시예 8］
실시예 8은, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 4와 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은, 총연신 배율이 6배가 되도록 공중 보조 연신 및 붕산 수중 연신의 각각의 연신 배율을 변화시켰던 것에 있다. 실시예 8은, 각각의 연신 배율이 1.5배 및 4.0배로 했다.
［실시예 9］
실시예 9는, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 4와 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은, 총연신 배율이 6배가 되도록 공중 보조 연신 및 붕산 수중 연신의 각각의 연신 배율을 변화시켰던 것에 있다. 실시예 9는, 각각의 연신 배율이 2.5배 및 2.4배로 했다.
［실시예 10］
실시예 10은, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 4와 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은, 실시예 4의 경우, 공중 보조 연신의 연신 온도를 130℃로 설정한 것에 대해, 실시예 10의 경우, 공중 보조 연신의 연신 온도를 95℃로 했던 것에 있다.
［실시예 11］
실시예 11은, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 4와 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은, 실시예 4의 경우에는, 공중 보조 연신의 연신 온도를 130℃로 설정한 것에 대해, 실시예 11의 경우에는, 공중 보조 연신의 연신 온도를 110℃로 했던 것에 있다.
［실시예 12］
실시예 12는, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 4와 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은, 실시예 4의 경우에는, 공중 보조 연신의 연신 온도를 130℃로 설정한 것에 대해, 실시예 12의 경우에는, 공중 보조 연신의 연신 온도를 150℃로 했던 것에 있다.
［실시예 13］
실시예 13은, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 4와 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은, 공중 보조 연신의 연신 배율이 1.8배로 붕산 수중 연신의 연신 배율을 2.8배로 변화시켰던 것에 있다. 실시예 13의 경우에는, 그것에 의해서, 총연신 배율은, 실시예 4의 경우의 약 6배(정확하게는 5.94배) 것에 대해, 약 5배(정확하게는 5.04배)되었다.
［실시예 14］
실시예 14는, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 4와 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은, 공중 보조 연신의 연신 배율이 1.8배로 붕산 수중 연신의 연신 배율을 3.1배에 변화시켰던 것에 있다. 실시예 14의 경우에는, 그것에 의해서, 총연신 배율은, 실시예 4의 경우의 약 6배(정확하게는 5.94배) 것에 대해, 약 5.5배(정확하게는 5.58배)되었다.
［실시예 15］
실시예 15는, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 4와 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은, 공중 보조 연신의 연신 배율이 1.8배로 붕산 수중 연신의 연신 배율을 3.6배에 변화시켰던 것에 있다. 실시예 15의 경우에는, 그것에 의해서, 총연신 배율은, 실시예 4의 경우의 약 6배(정확하게는 5.94배) 것에 대해, 약 6.5배(정확하게는 6.48배)되었다.
［실시예 16］
실시예 16은, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 4와 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은, 공중 보조 연신의 연신 방법에 있다. 실시예 4는, 공중 보조 연신에 의해서 연신 배율이 1.8배가 되도록 자유단1축으로 연신했다. 이것에 대해서, 실시예 16은, 공중 보조 연신에 의해서 연신 배율이 1.8배가 되도록 고정단일축으로 연신했다.
［실시예 17］
실시예 17은, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 16과 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은, 공중 보조 연신의 연신 배율이 1.8배로 붕산 수중 연신의 연신 배율을 3.9배에 변화시켰던 것에 있다. 실시예 17의 경우, 그것에 의해서, 총연신 배율은, 실시예 16의 경우의 약 6배(정확하게는 5.94배)에 대해서, 약 7배(정확하게는 7.02배)가 되었다.
［실시예 18］
실시예 18은, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 16과 같은 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은, 공중 보조 연신의 연신 배율이 1.8배로 붕산 수중 연신의 연신 배율을 4.4배로 변화시켰던 것에 있다. 실시예 18의 경우, 그것에 의해서, 총연신 배율은, 실시예 16의 경우의 약 6배(정확하게는 5.94배)에 대해서, 약 8배(정확하게는 7.92배)되었다.
［비교예 1］
비교예 1은, 실시예 4와 같은 조건으로, 200㎛ 두께의 비정성 PET기재에 PVA 수용액을 도포하고, 건조시켜 비정성 PET기재에 7㎛ 두께의 PVA층을 제막한 적층체를 생성했다. 다음에, 연신 온도를 130℃로 설정한 공중 고온 연신에 의해서, 7㎛ 두께의 PVA층을 포함한 적층체를 연신 배율이 4.0배가 되도록 자유단1축으로 연신한 연신 적층체를 생성했다. 이 연신 처리에 의해서, 연신 적층체에 포함되는 PVA층은, PVA 분자가 배향된 3.5㎛ 두께의 PVA층으로 변화했다.
다음에, 연신 적층체는 염색 처리되어 PVA 분자가 배향된 3.5㎛ 두께의 PVA층에 요오드를 흡착시킨 착색 적층체가 생성되었다. 구체적으로는, 착색 적층체는, 연신 적층체를 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에, 최종적으로 생성되는 편광막을 구성하는 PVA층의 단체 투과율이 40~44％가 되도록 임의의 시간, 침지하는 것에 의해서, 연신 적층체에 포함되는 PVA층에 요오드를 흡착시킨 것이다. 이와 같이, PVA 분자가 배향된 PVA층으로의 요오드 흡착량을 조정하고, 단체 투과율과 편광도를 달리하는 착색 적층체를 여러 가지 생성했다.
게다가, 착색 적층체는 가교 처리된다. 구체적으로는, 액체의 온도가 40℃이며, 붕산이 물 100 중량부에 대해서 3 중량부이며, 요오드화 칼륨이 물 100 중량부에 대해서 3 중량부인 붕산 가교 수용액에 60초간, 침지하는 것에 의해서 착색 적층체에 가교 처리를 가했다. 비교예 1은, 가교 처리가 실시된 착색 적층체가 실시예 4의 광학 필름 적층체에 상당한다. 따라서, 세정 공정, 건조 공정, 첩합 및／또는 전사 공정은, 모두 실시예 4의 경우와 같다.
［비교예 2］
비교예 2는, 비교예 1의 연신 적층체를 비교예 1과 같은 조건으로, 연신 배율이 4.5배, 5.0배, 6.0배가 되도록 연신한 연신 적층체를 생성했다. 비교표는, 비교예 1과 비교예 2를 포함하며, 200㎛ 두께의 비정성 PET기재와 상기 비정성 PET기재에 제막된 PVA층에 발생한 현상을 나타낸 것이다. 이것에 의해, 연신 온도 130℃의 공중 고온 연신에 의한 연신 배율이 4.0배를 한도로 하는 것을 확인했다.
［연신에 관련하는 기술적 배경］
도 18~도 22는, 모두 실험에 근거해 나타낸 것이다. 우선, 도 18을 참조하면, 도 18은, 결정성 PET와 비정성 PET와 PVA계 수지의 각각의 연신 온도와 연신 가능 배율과의 상대 관계를 실험에 근거해 나타낸 도면이다.
도 18의 태선은, 연신 온도의 변화에 따르는 비정성 PET의 연신 가능 배율의 변화를 나타낸다. 비정성 PET는, Tg가 약 75℃이며, 이것 이하의 온도로 연신할 수 없다. 도면으로부터 알 수 있듯이, 공중 고온의 자유단1축연신에 의하면 약 110℃를 넘는 점에서 7.0배 이상으로까지 연신할 수 있다. 또한, 도 18의 세선은, 연신 온도의 변화에 따르는 결정성 PET의 연신 가능 배율의 변화를 나타낸다. 결정성 PET는, Tg가 약 80℃이며, 이것 이하의 온도에서는 연신할 수 없다.
다음에, 도 19를 참조하면, 도면은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 Tg와 융점 Tm과의 사이에서의 온도 변화에 따르는 결정성 PET와 비정성 PET의 각각의 결정화 속도의 변화를 나타낸다. 도 19에 있어서, 80℃에서 110℃전후의 아모르퍼스(amorphous) 상태에 있는 결정성 PET는 120℃전후로 급속히 결정화하는 것이 이해된다.
또, 도 18로부터 분명한 것 같이, 결정성 PET에 있어서는, 공중 고온의 자유단1축연신에 의한 연신 가능 배율은, 4.5~5.5배가 상한이 된다. 게다가, 적용될 수 있는 연신 온도는, 지극히 한정적으로, 약 90℃에서 약 110℃까지의 온도 범위이다.
도 29에 결정성 PET를 이용해 공중 고온의 자유단1축연신을 실시한 예를 참고예 1~3으로 나타낸다. 이것들은, 모두, 두께 200㎛의 결정성 PET기재에 두께 7㎛의 PVA층을 제막한 적층체를, 공중 고온 연신하는 것에 의해서 생성된, 두께 3.3㎛의 편광막이다. 각각의 연신 온도에는 차이가 있으며, 연신 온도는, 참고예 1이 110℃, 참고예 2가 100℃, 참고예 3이 90℃이다. 여기서 주목 해야 할 것은, 연신 가능 배율이다. 참고예 1의 연신 배율의 한계는 4.0배이며, 참고예 2 및 3은 4.5배이다. 최종적으로는 적층체 자체가 파단한 것에 의해서, 이것들을 넘는 연신 처리가 불가능했다. 그렇지만, 이 결과에는, 결정성 PET기재에 제막된 PVA계 수지층 자체의 연신 가능 배율이 영향을 미치고 있을 가능성을 부정할 수 없다.
그러므로 도 18을 참조하면, 이 도에 있어서의 파선은, PVA계 수지에 속하는 PVA의 연신 가능 배율을 나타낸다. PVA계 수지의 Tg는 75~80℃이며, 이것 이하로 PVA계 수지로 구성되는 단층체를 연신할 수 없다. 도 18로부터 분명한 것 같이, 공중 고온의 자유단1축연신에 의하면, PVA계 수지로 구성되는 단층체의 연신 가능 배율은 5.0배를 한도로 한다. 이것에 의해, 본 발명자들은, 이하를 분명히 할 수 있었다. 그것은, 결정성 PET 및 PVA계 수지의 각각의 연신 온도 및 연신 가능 배율의 관계로부터, 결정성 PET기재에 제막된 PVA계 수지층을 포함한 적층체의 공중 고온의 자유단1축연신에 의한 연신 가능 배율은, 90~110℃의 연신 온도 범위에 대해 4.0~5.0배가 한도가 되는 것이다.
다음에, 비정성 PET기재상에 PVA계 수지층을 도포 형성한 적층체를, 공중 고온의 아래에서, 자유단1축연신한 사례를, 이하의 표 1에 비교예 1및 2로서 나타내고 있다. 비정성 PET기재에 연신 온도에 의한 한계는 없다. 비교예 1은, 200㎛ 두께의 비정성 PET기재에 제막된 7㎛ 두께의 PVA계 수지층을 포함한 적층체를, 연신 온도를 130℃로 설정한 공중 고온의 자유단1축연신에 의해서 생성된 편광막이다. 이 때의 연신 배율은 4.0배였다.
표 1을 참조하면, 비교예 2는, 비교예 1과 같이, 200㎛ 두께의 비정성 PET기재에 제막된 7㎛ 두께의 PVA계 수지층을, 연신 배율이 4.5배, 5.0배, 6.0배가 되듯이 각각을 연신하는 것에 의해서 생성된 편광막이다. 어느 비교예에 있어서도, 표 1에 나타낸 대로, 비정성 PET기재에 필름의 면내에서 연신의 불균일이 생기는지, 파단이 생기며, 한편, 연신 배율 4.5배로 PVA계 수지층에 파단이 생기고 있다. 이것에 의해, 연신 온도 130℃의 공중 고온 연신에 의한 PVA계 수지층의 연신 배율의 한계가 4.0배인 것을 확인했다.
Figure 112011068739559-pat00001
참고예 1~3은 모두, 연신 온도에 차이는 있지만, 결정성 PET기재에 PVA계 수지층을 제막한 적층체에 대해, 4.0~4.5배의 연신 처리를 가하는 것에 의해서 PVA 분자를 배향시키고, 박막화한 PVA계 수지층에, 요오드를 흡착시켜 착색 적층체를 생성한 것이다. 구체적으로는, 최종적으로 생성되는 편광막을 구성하는 PVA계 수지층의 단체 투과율이 40~44％가 되도록, 연신 적층체를 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에 임의의 시간, 침지하는 것에 의해서, 연신 적층체에 포함되는 PVA계 수지층에 요오드를 흡착시켰다. 또 박막화 된 PVA계 수지층으로의 요오드 흡착량을 조정하는 것에 의해서 단체 투과율 T와 편광도 P를 달리하는 여러 가지의 편광막을 생성했다.
도 26을 참조하면, 도 26에 있어서의 라인 1및 라인 2는, 본 발명의 광학적 표시장치에 사용되는 편광막에 요구되는 광학 특성을 규정하는 선이며, 편광도 P와 투과율 T의 관계가, 이러한 라인 1, 2보다 위에 있는 편광막은, 요구되는 광학 특성을 만족한다. 도 26에서는, 이러한 라인 1, 2와 대비하여, 참고예 1~3의 편광막의 광학 특성을 나타내고 있다. 도면으로부터 알 수 있듯이, 참고예 1~3의 편광막은, 모두, 요구되는 광학 특성을 만족하지 않는다. 그 원인은, 결정성 PET기재에 제막된 PVA계 수지층은, 공중 고온 연신에 의해서, 어느 정도 PVA 분자가 배향되지만, 그 또한, 공중 고온 연신은, PVA 분자의 결정화를 촉진해, 비정부분의 배향을 저해하고 있는 것이라고 추정된다.
그러므로, 본 발명자들은, 본 발명에 앞서, PCT／JP2010／001460과 관련되는 국제 출원에 개시되는 편광막 및 그 제조 방법을 개발했다. 이것은, Tg이하의 연신 온도에서도 PET기재에 제막된 PVA계 수지층을 포함한 적층체를 연신할 수 있다는 물의 가소제 기능에 주목한 지견에 근거한 것이다. 이 방법에 의해 제조되는 편광막의 일례를, 여기에서는 비교예 3으로 한다.이 방법에 의하면, PET기재에 제막된 PVA계 수지층을 포함한 적층체는, 연신 배율 5.0배까지 연신할 수 있다.
본 발명자들은, 그 후 한층 더 연구를 진행시켜 연신 배율의 한계가 5.0배가 되는 원인은, PET기재가 결정성 PET에 의하는 것인 것을 확인했다. PET기재에 제막된 PVA계 수지층을 포함한 적층체는 Tg이하의 붕산 수용액으로 연신되기 때문에, PET기재가 결정성인지 비정성인지는 연신 작용에 크게 영향을 주지 않는다는 인식이었지만, 비정성 PET를 이용했을 경우에는, 적층체를 연신 배율 5.5배까지 연신할 수 있는 것을 찾아냈다. 이 경우, 비정성 PET를 기재로서 사용하고, 비교예 3에 도시한 편광막의 제조 방법과 같은 방법을 적용하는 경우에 있어서, 연신 배율의 한계가 5.5배인 것의 원인은, 비결정성의 PET기재에 의한 연신 배율의 제한이 영향을 주고 있는 것이라고 추정된다.
비교예 1에 있어서는, 단체 투과율 T와 편광도 P를 달리하는 여러 가지의 편광막을 생성했다. 도 26에, 참고예 1~3과 함께, 그러한 광학 특성을 나타낸다.
도 20은, 본 발명자들이, 이러한 연구 결과를 기본으로 착상을 얻은, 본 발명의 2단 연신에 있어서의, 공중 고온 연신의 연신 배율과 종합 연신 배율(이하, 「총연신 배율」이라고 한다.)과의 관계를 나타낸 것이다. 가로축은, 자유단1축연신에 의한 연신 온도 130℃의 공중 연신에 있어서의 연신 배율이다. 세로축의 총연신 배율은, 이하에 말하는 자유단1축공중 고온 연신을 포함한 2단계의 연신 처리에 의해서, 공중 고온 연신전의 길이인 원장을 1로 하고, 최종적으로 원장이 몇 배 연신되었는지를 도시한 총연신 배율이다. 예를 들면, 연신 온도 130℃의 공중 고온 연신에 의한 연신 배율이 2배이며, 다음의 연신 배율이 3배이면, 총연신 배율은 6배(2 X 3=6)가 된다. 공중 고온 연신에 계속되는 제2단의 연신 공정은, 연신 온도 65℃의 붕산 수용액중에 있어서의 자유단1축연신(이하, 붕산 수용액에 침지시키면서 연신하는 처리를 「붕산 수중 연신」이라고 한다.)이다. 이 두 개의 연신 방법을 조합하는 것에 의해서, 도 20에 도시한 결과를 얻을 수 있었다.
도 20의 실선은, 비정성 PET의 연신 가능 배율을 나타내고 있다. 비정성 PET의 총연신 배율은, 공중 고온 연신하지 않고, 직접 붕산 수중 연신을 했을 경우, 즉 공중 고온 연신의 배율이 1배인 경우에는, 5.5배가 한도이다. 더 이상의 연신을 실시하면, 비정성 PET는 파단한다. 그렇지만, 이 값은, 비정성 PET의 최소 연신 배율에 상당한다. 비정성 PET의 총연신 배율은, 공중 고온 연신시의 연신 배율이 커질수록 커지며, 연신 가능 배율은, 10배를 넘는다.
이것에 대해서, 도 20의 파선은, 비정성 PET에 제막 된 PVA계 수지층의 연신 가능 배율을 나타내고 있다. 공중 고온 연신하지 않고, 직접 붕산 수중 연신했을 경우에는, PVA계 수지층의 총연신 배율은 최대 배율을 도시한 7배이다. 그렇지만, 공중 고온 연신시의 연신 배율이 커지는 만큼 PVA계 수지층의 총연신 배율은 작아져, 공중 고온 연신시의 연신 배율이 3배의 점에서는, PVA계 수지층의 종합 연신 배율이 6배를 밑돈다. PVA계 수지층의 종합 연신 배율을 6배로 하려고 하면, PVA계 수지층이 파단한다. 도 20으로부터 분명한 것 같이, 비정성 PET기재에 제막된 PVA계 수지층을 포함한 적층체를 연신할 수 없게 되는 원인은, 공중 고온의 연신 배율의 크기에 대응하고, 비정성 PET기재에 기인하는 것으로부터 PVA계 수지층에 기인하는 것에 있다. 덧붙여서, PVA의 공중 연신 배율은 4배 까지이며, 그 이상은 연신 불능이다. 이 배율이, PVA의 총연신 배율에 상당하는 것이라고 추정된다.
여기서, 도 21을 참조한다. 도 21은, 결정성 PET와 비정성 PET, 및 PVA계 수지에 대해서, 공중 고온 연신과 붕산 수중 연신의 2단 연신을 실시했을 경우에 있어서의 총연신 가능 배율을, 공중 고온 연신의 연신 온도와의 관계로 도시한 것으로서, 실험에 근거하는 데이터에 따라서 그려진 것이다.도 18은, 결정성 PET와 비정성 PET, 및 PVA계 수지에 대해서, 공중 고온 연신의 연신 온도를 가로축으로 취하고, 공중 고온 연신의 연신 가능 배율을 세로축으로 하여 나타낸 것이다. 도 21의 도 18과의 차이는, 가로축이 2배의 공중 고온 연신 때의 연신 온도를 가로축으로 취하고, 공중 고온 연신과 붕산 수중 연신과의 총연신 가능 배율을 세로축으로 나타냈던 것에 있다.
본 발명에 있어서 사용되는 편광막의 제조 방법은, 후술 되듯이, 공중 고온 연신과 붕산 수중 연신과의 2단계의 연신 공정의 조합으로 구성된다. 2단계 연신 공정의 조합은, 단순하게 상상 할 수 있는 것은 아니다. 본 발명자들이 장기간에 걸쳐서 열심히 연구를 거듭한 결과, 이 조합에 의해 처음으로, 이하에 언급하는 2개의 기술적 과제를 동시에 해결할 수 있다는 놀랄 만한 결과에 도달하기에 이르렀던 것이다. 열가소성 수지기재에 PVA계 수지층을 형성해 연신 및 염색을 실시하는 것으로 편광막을 제조하려고 하는 시도에 대해서는, 지금까지 해결 불능이라고 생각된 2개의 기술적 과제가 존재한다.
제1의 기술적 과제는, PVA계 수지의 배향성의 향상에 영향을 가지는 연신 배율 및 연신 온도가, 그 위에 PVA계 수지를 형성하는 열가소성 수지기재에 의해서 크게 제약을 받는 것이다.
제2의 기술적 과제는, 연신 배율 및 연신 온도의 제약이라고 하는 문제를 극복할 수 있어도, PVA계 수지 및 열가소성 수지기재로서 사용되는 PET 등에서는, 결정성 수지의 결정화와 연신 가능성이 대립하는 물성이기 때문에, PVA계 수지의 연신이 PVA계 수지의 결정화에 의해서 제한되는 것이다.
제1의 과제는 이하와 같다. 열가소성 수지기재를 이용해 편광막을 제조하는 경우에 있어서의 제약은, 도 18에 나타내듯이, 연신 온도가 PVA계 수지의 Tg( 약 75~80℃) 이상이며, 연신 배율이 4.5~5.0배라고 하는 PVA계 수지의 특성에 기인한다. 열가소성 수지기재로서 결정성 PET를 이용하면, 연신 온도가 90~110℃에 한층 더 한정된다. 적층체의 공중 고온 연신에 의해서, 그 적층체에 포함되는 열가소성 수지기재에 형성된 PVA계 수지층을 박막화한 편광막은, 이러한 제한을 피하기 어려운 것이라고 생각되어 왔다.
그 때문에, 본 발명자들은, 물의 가소제 기능에 주목하고, 공중 고온 연신에 대신할 수 있는 붕산 수중 연신 방법을 제시했다. 그렇지만, 연신 온도가 60~85℃의 붕산 수중 연신에 의해서, 결정성 PET를 이용하면, 연신 배율의 한계가 5.0배가 되며, 비정성 PET를 이용했을 경우에서도, 연신 배율의 한계가 5.5배라고 하는, 열가소성 수지기재에 기인하는 제약을 피할 수 없었다. 이것에 의해, PVA 분자의 배향성 향상이 제한되어 박막화된 편광막의 광학 특성도 한정되는 결과가 되었다. 이것이 제1의 기술적 과제이다.
제1의 기술적 과제의 해결 수단은, 도 22에 의해서 설명할 수 있다. 도 22는, 2개의 관련도로 구성된다. 하나는, 열가소성 수지기재로서 이용되는 PET의 배향성을 도시한 도면이며, 다른 하나는 PET의 결정화도를 도시한 도면이다. 모두 가로축은, 공중 고온 연신과 붕산 수중 연신과의 총연신 배율을 나타낸다. 도 22의 파선은, 붕산 수중 연신 단독에 의한 총연신 배율을 나타낸다. PET의 결정화도는, 결정성인지 비정성인지에 대해서 관계없이, 연신 배율이 4~5배의 정도로 급상승한다. 그 때문에, 붕산 수중 연신을 적용했을 경우에도, 연신 배율은, 5배 또는 5.5배가 한도였다. 여기서 배향성이 상한이 되므로, 연신 장력이 급상승한다. 그 결과, 연신 불능이 된다.
이에 대해서, 도 22의 실선은, 연신 온도 110℃로 연신 배율이 2배가 되도록 공중 고온의 자유단1축연신을 실시하고, 다음에 연신 온도 65℃의 붕산 수중 연신을 실시한 결과를 나타낸다. 결정성인지 비정성인지에 관계없이, PET의 결정화도는, 붕산 수중 연신 단독의 경우와 달리 급상승하는 일은 없었다. 그 결과, 총연신 가능 배율은, 7배까지 높일 수 있었다. 여기서 배향성이 상한이 되어 연신 장력이 급상승한다. 이것은, 도 21로부터 분명한 것 같이, 제1단의 연신 방법으로서 공중 고온의 자유단1축연신을 채용한 결과이다. 이것에 대해서, 후술 되듯이, 연신하는 경우에 연신 방향으로 직각인 방향의 수축을 구속하는, 이른바 고정단일축연신법에 따르는 공중 고온 연신을 실시하면, 총연신 가능 배율을 8.5배로 할 수 있다.
도 22에 있어서, 열가소성 수지기재로서 이용되는 PET의 배향성과 결정화도와의 관계는, 공중 고온 연신에 의한 보조 연신에 의해서, 결정성인지 비정성인지에 관계없이 PET의 결정화를 억제할 수 있는 것을 확인했다. 그렇지만, 보조 연신 온도와 PET의 배향성과의 관계를 도시한 도 23을 참조하면, 열가소성 수지기재로서 결정성 PET를 이용했을 경우, 보조 연신 후의 결정성 PET의 배향성은, 90℃에서는 0.30이상, 100℃에서는 0.20이상, 110℃에서도 0.10이상이다. PET의 배향성이 0.10이상이 되면, 붕산 수용액중에 있어서의 제2단째의 연신에 대해, 연신 장력이 상승하고, 연신 장치에 걸리는 부하가 크고, 제조 조건으로서는 바람직하지 않다. 도 23은, 열가소성 수지기재로서는 비정성 PET를 이용하는 것이 바람직한 것을 가리키고 있으며, 게다가, 보다 바람직하게는, 배향 함수가 0.10 이하의 비정성 PET이며, 한층 더 바람직하게는, 0.05 이하의 비정성 PET인 것을 시사하는 것이다.
도 23은, 1.8배의 공중 고온 연신에 있어서의 공중 연신 온도와 열가소성 수지기재로서 이용되는 PET의 배향 함수와의 관계를 나타낸 실험 데이터이다. 도 23으로부터 분명한 것 같이, 붕산 수용액중에 있어 연신 적층체를 고배율에 연신하는 것이 가능하게 되는, 배향 함수가 0.10 이하의 PET는, 비정성 PET가 된다. 특히, 배향 함수가 0.05 이하가 되면, 붕산 수용액중에 있어서의 제2단째의 연신시에, 연신 장치에 연신 장력이 상승하는 등의 큰 부하를 걸치는 일없이, 안정되게, 고배율로 연신할 수 있다. 이 점은, 도 29에 실시예 1~18및 참고예 1~3으로 나타낸 예에 있어서의 배향 함수치로부터도 용이하게 이해할 수 있는 것이다.
제1의 기술적 과제를 해결하는 것에 의해서, PET기재에 기인하는 연신 배율에 대한 제약을 철거하고, 총연신을 고배율화하는 것에 의해서 PVA계 수지의 배향성을 높일 수 있다. 그것에 의해, 편광막의 광학 특성은, 크게 개선된다. 그런데, 본 발명자들이 달성한 광학 특성의 개선은, 이것에 그치는 것은 아니다. 이것은, 제2의 기술적 과제를 해결하는 것에 의해서 달성된다.
제2의 기술적 과제는 이하와 같다. PVA계 수지나 열가소성 수지기재로서의 PET등의 결정성 수지의 특징의 하나는, 일반적으로 가열이나 연신 배향에 의해서 고분자가 배열하고 결정화가 진행되는 성질을 가지는 것이다. PVA계 수지의 연신은, 결정성 수지인 PVA계 수지의 결정화에 의해서 제한된다. 결정화와 연신 가능성과는 대립하는 물성이며, PVA계 수지의 결정화의 진전은 PVA계 수지의 배향성을 저해한다는 것이 일반적인 인식이었다. 이것이 제2의 기술적 과제이다. 이 기술적 과제를 해결하는 수단은, 도 24에 의해서 설명할 수 있다. 도 24는, 2개의 실험 결과에 근거해 산출된 PVA계 수지의 결정화도와 PVA계 수지의 배향 함수와의 관계를 실선과 파선으로 나타낸 것이다.
도 24의 실선은, 이하의 시료의 PVA계 수지의 결정화도와 PVA계 수지의 배향 함수와의 관계를 나타낸 것이다. 시료는, 우선, 비정성 PET기재상에 제막된 PVA계 수지층을 포함한 적층체를 6개, 동일한 조건으로 생성했다. 준비한 6개의 PVA계 수지층을 포함한 적층체를, 각각 다른 연신 온도 80℃, 95℃, 110℃, 130℃, 150℃, 및 170℃에서, 동일한 연신 배율 1.8배가 되도록, 공중 고온 연신에 의해서 연신하고, PVA계 수지층을 포함한 연신 적층체를 생성했다. 생성된 각각의 연신 적층체에 포함되는 PVA계 수지층의 결정화도와 PVA계 수지의 배향 함수를 측정 및 해석했다. 측정 방법 및 해석 방법의 자세한 것은, 후술 한다.
도 24의 파선은, 실선의 경우와 같이, 이하의 시료에 있어서의 PVA계 수지의 결정화도와 PVA계 수지의 배향 함수와의 관계를 나타낸 것이다. 우선, 비정성 PET기재상에 제막된 PVA계 수지층을 포함한 적층체를 6개, 동일한 조건으로 생성하는 것으로써, 시료를 준비했다. 준비한 6개의 PVA계 수지층을 포함한 적층체를, 각각 다른 연신 배율 1.2배, 1.5배, 1.8배, 2.2배, 2.5배, 및 3.0배가 되도록, 동일한 연신 온도 130℃에서, 공중 고온 연신에 의해서 연신해, PVA계 수지층을 포함한 연신 적층체를 생성했다. 생성된 각각의 연신 적층체에 포함되는 PVA계 수지층의 결정화도와 PVA계 수지의 배향 함수를 후술의 방법에 의해 측정 및 해석했다.
도 24의 실선에 의해서, 공중 고온 연신의 연신 온도를 높게 설정하는 방향에서, 연신 적층체에 포함되는 PVA계 수지층의 배향성이 향상한다는 것을 알 수 있다. 또, 도 24의 파선에 의해서, 공중 고온 연신의 연신 배율을 고배율로 설정하는 방향에서, 연신 적층체에 포함되는 PVA계 수지층의 배향성이 향상하는 것을 알 수 있다. 제2단의 붕산 수중 연신전에, PVA계 수지의 배향성을 향상시키는 것, 즉 PVA계 수지의 결정화도를 높이는 것에 의해, 결과적으로 붕산 수중 연신 후의 PVA계 수지의 배향성도 높아진다. 게다가, PVA계 수지의 배향성이 높아지므로, 결과적으로 폴리 요오드 이온의 배향성도 높아지는 것을, 후술되는 실시 예의 T－P그래프로부터도 확인할 수 있다.
제1단의 공중 고온 연신의 연신 온도를 높게 설정해 둠으로써 또는 연신 배율을 보다 고배율로 설정해 두는 것에 의해서, 제2단의 붕산 수중 연신에 의해서 생성된 PVA계 수지층의 PVA 분자의 배향성을, 보다 높일 수 있다는 예기치 않은 뛰어난 결과를 얻었다.
도 24에 나타나는 PVA계 수지의 결정화도(가로축)를 참조한다. PVA계 수지층을 포함한 연신 적층체의 염색을 위한 수용액에 침지하는 착색 공정에 대해, PVA계 수지층의 용해 등의 불편을 일으키게 하는 일없이 착색 적층체를 생성하기 위해서는, 적어도 PVA계 수지층의 결정화도가 27％이상인 것이 바람직하다. 그것에 의해 PVA계 수지층을 용해시키는 일없이, PVA계 수지층을 염색할 수 있다. 또 PVA계 수지층의 결정화도를 30％이상으로 설정하는 것으로써, 붕산 수용액중에 있어서의 연신 온도를 보다 고온으로 할 수 있다. 그것에 의해 착색 적층체가 안정된 연신을 가능하게 하여, 편광막을 안정적으로 제작할 수 있다.
또한, PVA계 수지층의 결정화도가 37％이상이 되면, 염색성이 낮도록 염색 농도를 진하게 하지 않으면 안되므로, 사용 재료도 증가하고, 염색 시간이 걸려, 생산성이 저하할 우려가 나온다. 또 PVA계 수지층의 결정화도가 40％이상이 되면, 붕산 수용액중에서의 연신 처리에 대해 PVA계 수지층이 파단하는 등의 불편이 생길 우려도 나온다. 따라서, PVA계 수지의 결정화도는, 27％이상으로 40％이하가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 30％이상으로 37％이하로 설정하는 것이다.
다음에, 도 24의 PVA계 수지층의 배향 함수(세로축)를 참조한다. 비정성 PET의 수지기재를 이용해 고기능의 편광막을 제작하기 위해서는, 적어도 PVA계 수지층의 배향 함수가 0.05이상인 것이 바람직하다. 또 PVA계 수지층의 배향성이 0.15이상이 되면, PVA계 수지층을 포함한 착색 적층체에 대한 붕산 수용액중에 있어서의 연신 배율을 내릴 수 있다. 그것에 의해 광폭의 편광막의 제작이 가능하게 된다.
또한, PVA계 수지층의 배향 함수가 0.30이상이 되면, 염색성이 낮도록 염색 농도를 진하게 하지 않으면 안되므로, 사용 재료도 증가해, 염색 시간이 걸려, 생산성이 저하할 우려가 나온다. 또 PVA계 수지층의 배향 함수가 0.35이상이 되면, 붕산 수용액중에 있어서의 연신 처리에 대해 PVA계 수지층이 파단하는 등의 불편이 생길 우려가 나온다. 따라서, PVA계 수지층의 배향 함수는, 0.05이상으로 0.35 이하가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.15이상으로 0.30 이하로 설정하는 것이다.
제1의 기술적 과제의 해결 수단은, 비정성 PET기재에 제막된 PVA계 수지층을 포함한 적층체를, 미리 제1단의 공중 고온 연신에 의해서 예비적 또는 보조적으로 연신해 두는 것에 의해서, 제2단의 붕산 수중 연신에 의해서 비정성 PET기재의 연신 배율에 제한되는 일 이, PVA계 수지층을 고배율에 연신하는 것이 가능해지며, 그것에 의해 PVA의 배향성이 충분히 향상한다는 것이다.
또, 제2의 기술적 과제의 해결 수단은, 미리 제1단의 공중 고온 연신의 연신 온도를 예비적 또는 보조적으로 높은 온도로 설정하거나 또는 연신 배율을 예비적 또는 보조적으로 고배율로 설정해 두는 것이며, 이것에 의해서, 제2단의 붕산 수중 연신에 의해서 생성된 PVA계 수지층의 PVA 분자의 배향성을 보다 높인다고 하는 예기치 못한 결과가 초래되었다. 어느 경우에 대해서도, 제1단의 공중 고온 연신이 제2단의 붕산 수중 연신에 대한 예비적 또는 보조적인 공중 연신 수단으로서 자리 매김을 할 수 있다. 이하, 「 제1단의 공중 고온 연신」을 제2단의 붕산 수중 연신과 대비해 「공중 보조 연신」이라고 한다.
「공중 보조 연신」을 실시하는 것에 의한, 특히 제2의 기술적 과제의 해결 메카니즘에 대해서, 이하와 같이 추정할 수 있다. 공중 보조 연신을 고온으로 하거나 또는 고배율로 하는 만큼, 도 24에서 확인한 것처럼, 공중 보조 연신 후의 PVA계 수지의 배향성이 향상한다. 이것은, 고온 또는 고배율로 하면 PVA계 수지의 결정화가 진행되면서 연신되기 때문에, 부분적으로 가교점이 생기면서 연신되는 것이 주요 원인이라고 추정된다. 결과적으로 PVA계 수지의 배향성이 향상하게 된다. 미리 붕산 수중 연신전에 공중 보조 연신에 의해 PVA계 수지의 배향성을 향상하게 하는 것으로, 붕산 수용액에 침지했을 때에, 붕산이 PVA계 수지와 가교하기 쉬워져, 붕산이 결절점이 되면서 연신되는 것이라고 추정된다. 결과적으로 붕산 수중 연신 후도 PVA계 수지의 배향성이 높아진다.
이상을 종합 하면, 공중 보조 연신과 붕산 수중 연신으로 구성되는 2단 연신 공정으로 연신을 실시하는 것에 의해서, 두께가 10㎛이하이며, 단체 투과율 T 및 편광도 P로 나타내지는 광학 특성이, 다음 식 P＞―(10 0.929T―42.4―1) X 100(단, T＜42.3), 및 P≥99.9(단, T≥42.3)의 조건을 만족하도록 구성된 편광막을 얻을 수 있다. 2색성 물질은, 요오드 또는 요오드와 유기 염료의 혼합물중 어느 것이라도 좋다.
단체 투과율을 T, 편광도를 P로 했을 때의 광학 특성치가 이 부등식에 의해서 나타내지는 범위에 있는 편광막은, 일의적으로는, 대형 표시 소자를 이용한 액정 TV용의 표시장치로서 요구되는 성능을 가진다. 구체적으로는, 콘트라스트비가 1000：1이상으로, 최대 휘도가 500cd／m2이상의 광학적 표시장치를 제조할 수 있다. 여기에서는, 이것을 「요구 성능」이라고 한다. 이 편광막은, 유기 EL표시 패널의 시인측에 첩합될 수 있는 광학 기능 필름 적층체에 이용할 수도 있다.
액정 표시 패널에 이용되는 경우에는, 백 라이트측과 시인측의 어느 쪽이든 또한의 측에 배치되는 편광막의 편광 성능이, 적어도 이 광학적 특성을 만족하는 편광막이 아니면 안된다. 또, 백 라이트측과 시인측의 어느 쪽이든 또한의 옆의 편광막으로서 편광도 P가 99.9％이하의 편광막을 이용했을 경우에는, 또한의 편광막으로서 편광 성능이 얼마나 뛰어난 편광막을 이용해도, 요구 성능을 달성하는 것이 곤란하게 된다.
다음에, 도 1을 참조한다. 도 1은, 비정성 에스테르계 열가소성 수지기재의 두께 및 PVA계 수지층의 도공 두께(편광막 두께)가 어떠한 불편을 일으키는 원인이 되는 지를 검증한 결과를 도시한 것이다. 도 1에 대해, 가로축은 열가소성 수지기재의 두께를㎛로 나타내고, 세로축은 상기 기재상에 도공된 PVA계 수지층의 두께를 나타낸다. 세로축에 있어서, 괄호내의 숫자는, 기재상의 PVA계 수지층이 연신되고, 염색되어 편광막이 되었을 때의 두께를 나타낸다. 도 1에 나타낸 것처럼, 기재의 두께가 PVA계 수지층의 두께의 5배 이하에서는, 반송성에 문제가 생기는 것이 염려되며, 불편의 원인이 될 가능성이 있다. 또 한편, 연신되고, 염색되어 편광막이 되었을 때의 두께가 10㎛이상이 되면, 편광막의 크랙 내구성에 문제가 생기는 것이 염려된다.
열가소성 수지기재로서는, 비정성 에스테르계의 것이 바람직하고, 이런 종류의 열가소성 수지기재로서는, 이소프탈산을 공중합시킨 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 시클로헥산 디 메탄올을 공중합시킨 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 다른 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함한 비정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 들 수 있다. 기재는, 투명 수지로 할 수 있다.
폴리비닐 알코올계 수지에 염색시키는 2색성 물질은, 요오드 또는 요오드와 유기 염료의 혼합물인 것이 바람직하다.
본 발명에 대해서는, 열가소성 수지기재의 PVA계 수지층이 제막되어 있지 않은 면에, 점착제층을 통해 세퍼레이터(separator)를 박리 자재로 적층할 수 있다. 이 경우에는, 열가소성 수지기재, 예를 들면 비정성 에스테르계 열가소성 수지기재를 편광막의 보호 필름으로서 기능시킬 수 있으며, 그러기 위해서는, 수지기재는 광학적으로 투명하지 않으면 안된다.
본 발명의 다른 형태로서 열가소성 수지기재, 예를 들면 비정성 에스테르계 열가소성 수지기재의 PVA계 수지층이 제막되어 있지 않은 면에, 광학 기능 필름을 첩합하고, 상기 광학 기능 필름 위에 점착제층을 형성하며, 상기 점착제층을 통해 세퍼레이터를 박리 자재로 적층하도록 하는 광학 기능 필름 적층체를 생성할 수 있다. 이 경우에 대해, 광학 기능 필름을, 면내 x축방향의 굴절률을 nx, y축방향의 굴절률을 ny, 두께 방향의 굴절률을 nz로 하고, 이 굴절률이 nx＞ny＞nz의 관계를 가지는, 3 차원 굴절률 이방성을 가진 2축성 위상차이 필름으로 할 수 있다.
상술한 도 1로부터 알 수 있듯이, 열가소성 수지기재, 예를 들면 비정성 에스테르계 열가소성 수지기재의 두께는, 제막되는 PVA계 수지층의 두께의 6배 이상인 것이 바람직하고, 7배 이상인 것이 보다 바람직하다. PVA계 수지층에 대한 비정성 에스테르계 열가소성 수지기재의 두께가 6배 이상이면, 제조 공정의 반송시에 필름 강도가 약하게 파단하는 반송성, 액정 디스플레이의 백 라이트측과 시인측의 어느 쪽이든 또한의 편광막으로서 이용될 때의 편광막의 컬성(curl)이나 전사성 등의 불편은 생기지 않는다.
비정성 에스테르계 열가소성 수지기재는, 배향 함수를 0.10 이하로 설정하고, 공중 고온 연신 처리한 이소프탈산을 공중합시킨 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 시클로헥산 디 메탄올을 공중합시킨 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 다른 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함한 비정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트인 것이 바람직하고, 또 투명 수지로 할 수 있다.
여기서 게다가, 열가소성 수지기재를 이용하고, PVA계 수지로 구성되는 편광막을 제조하는 본 발명의 방법을 실시하는 경우에 있어서, PVA계 수지를 불용화하는 불용화 방법이, 중요한 기술적 과제의 하나로 자리 매김되는 것에 대하여, 이하에 말한다.
열가소성 수지기재상에 제막된 PVA계 수지층을 연신하는 경우에 있어서, 연신 중간 생성물 또는 연신된 적층체에 포함되는 PVA계 수지층을 염색액에 용해시키는 일없이, 요오드를 PVA계 수지층에 흡착시키는 것은 결코 용이한 것은 아니다. 편광막의 제조에 있어서, 박막화 된 PVA계 수지층에 요오드를 흡착시키는 것은, 필수의 공정이다. 통상의 염색공정에 있어서는, 요오드 농도가 0.12~0.25 중량％의 범위에 있는 요오드 농도가 다른 복수의 염색액을 이용하고, 침지 시간을 일정하게 하는 것에 의해 PVA계 수지층으로의 요오드 흡착량을 조정하고 있다. 이러한 통상의 염색 처리는, 편광막을 제조하는 경우에는, PVA계 수지층이 용해되므로 염색 불능이 된다. 여기에서는, 농도란, 전용액량에 대한 배합 비율을 말한다. 또, 요오드 농도란, 전용액량에 대한 요오드의 배합 비율을 좋은, 예를 들면, 요오드화 칼륨 등의 옥화물로서 첨가된 요오드의 양은 포함하지 않는다. 본 명세서의 이하에 있어서도, 농도 및 요오드 농도라고 하는 용어는 같은 의미로 이용한다.
이 기술적 과제는, 도 6에 나타낸 실험 결과로부터 분명한 것 같이, 2색성 물질인 요오드의 농도를, 0.3 중량％ 또는 그 이상으로 하는 것에 의해서 해결할 수 있다. 구체적으로는, PVA계 수지층으로 구성되는 연신 중간 생성물을 포함한 적층체를, 요오드 농도가 다른 염색액을 이용해 염색하고, 그 침지 시간을 조정하는 것에 의해서, 착색 중간 생성물을 포함한 착색 적층체를 생성해, 붕산 수중 연신에 의해서 여러 가지의 편광 성능을 가지는 각각의 편광막을 생성할 수 있다.
여기서, 도 7을 참조한다. 도 7은, 요오드 농도를, 각각 0.2 중량％, 0.5 중량％, 1.0 중량％으로 조정한 편광막의 편광 성능에 유의차는 없는 것을 가리키는 것이다. 덧붙여서, 착색 중간 생성물을 포함한 착색 적층체의 생성에 있어서, 안정되고, 균일성이 뛰어난 착색을 실현하기 위해서는, 요오드 농도를 진하게 하고 얼마 안되는 침지 시간에 염색하는 것보다는, 얇게 해서 안정된 침지 시간을 확보할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 방법을 실시하는 경우에 있어서의 2개의 다른 불용화(이하, 「 제1및 제2의 불용화」라고 한다)가, 모두 최종적으로 제조되는 편광막의 광학 특성에도 영향을 주는 것이 나타나고 있다. 도 8은, 박막화 된 PVA계 수지층에 대한 제1및 제2의 불용화의 작용의 분석 결과라고 볼 수 있다. 도 8은, 대형 표시 소자를 이용한 액정 TV용의 표시장치로서 요구되는 요구 성능을 만족하는 4개의 실시예 1~4에 근거해 제조된 각각의 편광막의 광학 특성을 도시한 것이다.
실시예 1은, 제1및 제2의 불용화 공정을 거치는 일없이 제조된 편광막의 광학 특성이다. 이것에 대해서, 실시예 2는, 제1의 불용화 공정을 실시하지 않고, 제2의 불용화 처리만을 실시한 편광막, 실시예 3은, 제2의 불용화 공정을 실시하지 않고, 제1의 불용화 처리만을 실시한 편광막, 실시예 4는, 제1및 제2의 불용화 처리를 한 편광막의, 각각의 광학 특성을 도시한 것이다.
본 발명의 실시형태에 대해, 제1및 제2의 불용화 공정을 거치는 일없이 요구 성능을 채우는 편광막을 제조할 수 있다. 그렇지만, 도 8로부터 분명한 것 같이, 실시예 1의 불용화 처리가 실시되지 않은 편광막의 광학 특성은, 실시예 2~4의 어느 편광막의 광학 특성보다 낮다. 각각의 광학 특성치를 비교하면, 실시예 1＜실시예 3＜실시예 2＜실시예 4의 순서로 광학 특성이 높아진다. 실시예 1및 실시예 2에 대해서는, 모두, 염색액의 요오드 농도를 0.3 중량％로 설정하고, 요오드화 칼륨 농도를 2.1 중량％로 설정한 염색액을 이용했다. 이것에 대해서, 실시예 3및 실시예 4에 대해서는, 요오드 농도를 0.12~0.25 중량％로 설정하고, 요오드화 칼륨 농도 0.84~1.75 중량％의 범위내에서 변화시킨 복수의 염색액을 이용했다. 실시예 1및 실시예 3의 그룹과 실시예 2및 실시예 4의 그룹과의 현저한 차이는, 전자의 착색 중간 생성물에는 불용화 처리가 실시되지 않지만, 후자의 착색 중간 생성물에는 불용화 처리가 실시되고 있는 것이다. 실시예 4에 대해서는, 착색 중간 생성물 뿐만 아니라, 염색 처리전의 연신 중간 생성물에 대해서도 불용화 처리가 실시되고 있다. 제1및 제2의 불용화 처리에 의해서, 편광막의 광학 특성을 한층 향상시킬 수 있었다.
편광막의 광학 특성을 향상시키는 메카니즘은, 도 7로부터 알 수 있듯이, 염색액의 요오드 농도에 의한 것은 아니다 제1및 제2의 불용화 처리에 의한 효과이다. 이 지견은, 본 발명의 제조 방법에 있어서의 제3의 기술적 과제와 그 해결 수단으로서 자리 매김을 할 수 있다.
본 발명의 실시 양태에 있어서, 제1의 불용화는, 연신 중간 생성물(또는 연신 적층체)에 포함되는 박막화 된 PVA계 수지층을 용해시키지 않게 하는 처리이다. 이것에 대해서, 가교 공정에 포함되는 제2의 불용화는, 후속 공정의 액체의 온도 75℃의 붕산 수중 연신에 대해 착색 중간 생성물(또는 착색 적층체)에 포함되는 PVA계 수지층에 착색된 요오드를 용출시키지 않도록 하는 착색 안정화와 박막화 된 PVA계 수지층을 용해시키지 않는 불용화를 포함한 처리이다.
그런데, 제2 불용화 공정을 생략하면, 액체의 온도 75℃의 붕산 수중 연신에 대해서는, PVA계 수지층에 흡착시킨 요오드의 용출이 진행되며, 그것에 의해 PVA계 수지층의 용해도 진행된다. 요오드의 용출 및 PVA계 수지층의 용해를 회피하는 것은, 붕산 수용액의 액체의 온도를 내리는 것에 의해서 대응할 수 있다. 예를 들면, 액체의 온도 65℃를 밑도는 붕산 수용액에 착색 중간 생성물(또는 착색 적층체)을 침지하면서 연신할 필요가 있다. 그렇지만, 결과적으로 물의 가소제 기능이 충분히 발휘되지 않기 때문에, 착색 중간 생성물(또는 착색 적층체)에 포함되는 PVA계 수지층의 연화는, 충분히는 얻을 수 없다. 즉, 연신 성능이 저하하기 때문에, 붕산 수중 연신의 과정에서 착색 중간 생성물(또는 착색 적층체)이 파단하게 된다. 당연한 일이지만, PVA계 수지층의 소정의 총연신 배율을 얻을 수 없게 된다.
이하에, 도면을 참조해 본 발명에 사용되는 편광막의 제조 방법의 예를 설명한다.
［제조 공정의 개요］
도 9를 참조하면, 도 9는, 불용화 처리 공정을 가지지 않는, 편광막(3)을 포함한 광학 필름 적층체(10)의 제조 공정의 개요도이다. 여기에서는, 상술한 실시예 1에 근거하는 편광막(3)을 포함한 광학 필름 적층체(10)의 제조 방법에 대해 개설한다.
비정성 에스테르계 열가소성 수지기재로서 이소프탈산을 6 mol％공중합 시킨 이소프탈산 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하, 「비정성 PET」라고 한다)의 연속 웹의 기재를 제작했다. 유리 전이 온도가 75℃의 연속 웹의 비정성 PET기재(1)과 유리 전이 온도가 80℃의 PVA층(2)를 포함한 적층체(7)을 이하와 같이 제작했다.
［적층체 제작 공정(A)］
우선, 200㎛ 두께의 비정성 PET기재(1)과 중합도 1000이상, 켄화도 99％이상의 PVA 분말을 물에 용해한 4~5 중량％농도의 PVA 수용액을 준비했다. 다음에, 도공 수단(21)과 건조 수단(22)및 표면 개질 처리 장치(23)를 갖춘 적층체 제작 장치(20)에 있어서, 200㎛ 두께의 비정성 PET기재(1)에 PVA 수용액을 도포해, 50~60℃의 온도로 건조하고, 비정성 PET기재(1)에 7㎛ 두께의 PVA층(2)을 제막했다. 후술 하듯이, 이 PVA층의 두께는, 적당 변경할 수 있다. 이하, 이와 같이 하여 얻을 수 있는 적층체를 「비정성 PET기재에 PVA층이 제막된 적층체(7)」, 「PVA층을 포함한 적층체(7)」, 또는 단지 「적층체(7)」이라고 한다.
PVA층을 포함한 적층체(7)은, 공중 보조 연신 및 붕산 수중 연신의 2단 연신 공정을 포함한 이하의 공정을 거치고, 최종적으로 3㎛ 두께의 편광막(3)으로서 제조된다. 본 발명은, 두께가 10㎛이하의 편광막을 사용하는 것이지만, PET기재 1상에 제막되는 PVA계 수지층의 두께를 적당 변경하는 것에 의해서, 두께 10㎛이하의 임의의 두께의 편광막을 작성할 수 있다.
［공중 보조 연신 공정(B)］
제1단의 공중 보조 연신 공정(B)에 의해서, 7㎛ 두께의 PVA층(2)을 포함한 적층체(7)를 비정성 PET기재(1)와 일체적으로 연신하고, 5㎛ 두께의 PVA층(2)을 포함한「연신 적층체(8)」를 생성했다. 구체적으로는, 오븐(33)내에 연신 수단(31)이 배치된 공중 보조 연신 처리 장치(30)에 있어서, 7㎛ 두께의 PVA층(2)을 포함한 적층체(7)를 130℃의 연신 온도 환경으로 설정된 오븐(33)내에서 연신 수단(31)으로 통하도록 하고, 연신 배율이 1.8배가 되도록, 자유단1축연신하고, 연신 적층체(8)를 생성했다. 이 단계에서, 오븐(30)에 병설시킨 권취 장치(32)로 권취하여 연신 적층체(8)의 롤(8＇)을 제조할 수 있다.
여기서, 자유단 연신과 고정단 연신에 대해 개설한다. 긴 필름을 반송 방향으로 연신하면, 연신하는 방향에 대해서 수직 방향, 즉 폭방향으로 필름이 수축한다. 자유단 연신은, 이 수축을 억제하는 일없이 연신하는 방법을 말한다. 또, 세로1축연신이란, 세로 방향에서만 연신하는 연신 방법이다. 자유단1축연신은, 일반적으로 연신 방향에 대해서 수직 방향으로 일어나는 수축을 억제하면서 연신하는 고정단일축연신과 대비되는 것이다. 이 자유단1축의 연신 처리에 의해서, 적층체(7)에 포함되는 7㎛ 두께의 PVA층(2)은, PVA 분자가 연신 방향으로 배향된 5㎛ 두께의 PVA층(2)이 된다.
［염색공정(C)］
다음에, 염색공정(C)에 의해서, PVA 분자가 배향된 5㎛ 두께의 PVA층(2)에 2색성 물질의 요오드를 흡착시킨 착색 적층체(9)를 생성했다. 구체적으로는, 염색액(41)의 염색욕(42)을 갖춘 염색 장치(40)에 있어서, 염색 장치(40)에 병설된 롤(8＇)을 장착한 조출 장치(43)로부터 조출된 연신 적층체(8)를 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액(41)에, 최종적으로 생성되는 편광막(3)을 구성하는 PVA층의 단체 투과율이 40~44％가 되도록 임의의 시간, 침지하는 것에 의해서, 연신 적층체(8)의 배향된 PVA층(2)에 요오드를 흡착시킨 착색 적층체(9)를 생성했다.
본 공정에 있어서, 염색액(41)은, 연신 적층체(8)에 포함되는 PVA층(2)을 용해시키지 않게 하기 위해, 요오드 농도가 0.30 중량％인 수용액으로 했다.또, 염색액(41)은, 요오드를 물에 용해시키기 위한 요오드화 칼륨 농도가 2.1 중량％가 되도록 조정했다. 요오드와 요오드화 칼륨의 농도의 비는 1대 7이다. 보다 상세하게는, 요오드 농도 0.30 중량％, 요오드화 칼륨 농도 2.1 중량％의 염색액(41)에 연신 적층체(8)를 60초간 침지하는 것에 의해서, PVA 분자가 배향된 5㎛ 두께의 PVA층(2)에 요오드를 흡착시킨 착색 적층체(9)를 생성했다. 실시예 1에 대해서는, 요오드 농도 0.30 중량％, 요오드화 칼륨 농도 2.1 중량％의 염색액(41)에 대해 연신 적층체(8)의 침지 시간을 바꾸는 것에 의해서, 최종적으로 생성되는 편광막(3)의 단체 투과율이 40~44％가 되도록 요오드 흡착량을 조정해, 단체 투과율과 편광도를 달리하는 여러 가지의 착색 적층체(9)를 생성했다.
［붕산 수중 연신 공정(D)］
제2단의 붕산 수중 연신 공정에 의해서, 요오드를 배향시킨 PVA층(2)을 포함한 착색 적층체(9)를 한층 더 연신하고, 3㎛ 두께의 편광막(3)을 구성하는 요오드를 배향시킨 PVA층을 포함한 광학 필름 적층체(10)를 생성했다. 구체적으로는, 붕산 수용액(51)의 붕산욕(52)과 연신 수단(53)을 갖춘 붕산 수중 연신 처리 장치(50)에 있어서, 염색 장치(40)로부터 연속적으로 조출된 착색 적층체(9)를 붕산과 요오드화 칼륨을 포함한 액체의 온도 65℃의 연신 온도 환경으로 설정된 붕산 수용액(51)에 침지하고, 다음에 붕산 수중 처리 장치(50)에 배치된 연신 수단(53)에 통과시키고, 연신 배율이 3.3배가 되도록 자유단1축으로 연신하는 것에 의해서, 광학 필름 적층체(10)를 생성했다.
보다 상세하게는, 붕산 수용액(51)은, 물 100 중량부에 대해서 붕산을 4 중량부 포함하고, 물 100 중량부에 대해서 요오드화 칼륨을 5 중량부 포함하도록 조정했다. 본 공정에 있어서는, 요오드 흡착량을 조정한 착색 적층체(9)를, 우선 5~10초간 붕산 수용액(51)에 침지했다. 그 다음에, 그 착색 적층체(9)를 그대로 붕산 수중 처리 장치(50)의 연신 수단(53)인 원주 속도가 다른 복수의 조의 롤 사이에 통과시키고, 30~90초에 걸쳐서, 연신 배율이 3.3배가 되도록 자유단1축으로 연신했다. 이 연신 처리에 의해서, 착색 적층체(9)에 포함되는 PVA층은, 흡착된 요오드가 폴리 요오드 이온 착체로서 한 방향에서 고차로 배향한 3㎛ 두께의 PVA층으로 변화했다. 이 PVA층이 광학 필름 적층체(10)의 편광막(3)을 구성한다.
이상과 같이 실시예 1에 있어서는, 비정성 PET기재(1)에 7㎛ 두께의 PVA층(2)이 제막된 적층체(7)를 연신 온도 130℃로 공중 보조 연신하고 연신 적층체(8)를 생성하며, 다음에, 연신 적층체(8)를 염색해 착색 적층체(9)를 생성하고, 게다가 착색 적층체(9)를 연신 온도 65도로 붕산 수중 연신하고, 총연신 배율이 5.94배가 되도록 비정성 PET기재와 일체적으로 연신된 3㎛ 두께의 PVA층을 포함한 광학 필름 적층체(10)를 생성했다. 이러한 2단 연신에 의해서, 비정성 PET기재(1)에 제막된 PVA층(2)에 대해 PVA 분자가 고차로 배향되며, 염색에 의해서 흡착된 요오드가 폴리 요오드 이온 착체로서 한방향에서 고차로 배향된 편광막(3)을 구성하는 3㎛ 두께의 PVA층을 포함한 광학 필름 적층체(10)를 생성할 수 있었다. 바람직하게는, 이에 계속 되는 세정, 건조, 전사 공정에 의해서, 생성된 광학 필름 적층체(10)는 완성된다. 세정 공정(G), 건조 공정(H), 한층 더 전사 공정(I)에 대한 자세한 것은, 불용화 처리 공정을 조합한 실시예 4에 근거하는 제조 공정과 아울러 설명한다.
［다른 제조 공정의 개요］
도 10을 참조하면, 도 10은, 불용화 처리 공정을 가지는, 편광막(3)을 포함한 광학 필름 적층체(10)의 제조 공정의 개요도이다. 여기에서는, 실시예 4에 근거하는 편광막(3)을 포함한 광학 필름 적층체(10)의 제조 방법에 대해 개설한다. 도 10으로부터 분명한 것 같이, 실시예 4에 근거하는 제조 방법은, 염색공정전의 제1 불용화 공정과 붕산 수중 연신 공정전의 제2 불용화를 포함한 가교 공정이, 실시예 1에 근거하는 제조 공정에 삽입된 제조 공정을 상정하면 좋다. 본 공정도에 삽입된, 적층체의 작성 공정(A), 공중 보조 연신 공정(B), 염색공정(C), 및 붕산 수중 연신 공정(D)은, 붕산 수중 연신 공정용의 붕산 수용액의 액체의 온도의 차이를 제외하고, 실시예 1에 근거하는 제조 공정과 같다. 이 부분의 설명은 간략화하고, 오로지, 염색공정전의 제1 불용화 공정과 붕산 수중 연신 공정전의 제2 불용화를 포함한 가교 공정과에 대해서, 설명한다.
［제1 불용화 공정(E)］
제1 불용화 공정은, 염색공정(C) 이전의 불용화 공정(E)이다. 실시예 1의 제조 공정과 같이, 적층체의 작성 공정(A)에 있어서, 비정성 PET기재(1)에 7㎛ 두께의 PVA층(2)이 제막된 적층체(7)를 생성하고, 다음에, 공중 보조 연신 공정(B)에 있어서, 7㎛ 두께의 PVA층(2)을 포함한 적층체(7)를 공중 보조 연신하고, 5㎛ 두께의 PVA층(2)을 포함한 연신 적층체(8)를 생성했다. 다음에, 제1 불용화 공정(E)에 있어서, 롤(8＇)을 장착한 조출 장치(43)로부터 조출되는 연신 적층체(8)에 불용화 처리를 실시하고, 불용화된 연신 적층체(8＇＇)를 생성했다. 당연한 일이지만, 이 공정으로 불용화된 연신 적층체(8＇＇)는, 불용화된 PVA층(2)을 포함한다. 이하, 이것을 「불용화된 연신 적층체(8＇＇)」라고 한다.
구체적으로는, 붕산 불용화 수용액(61)을 갖춘 불용화 처리 장치(60)에 있어서, 연신 적층체(8)를 액체의 온도 30℃의 붕산 불용화 수용액(61)에 30초간 침지한다. 이 공정에 이용되는 붕산 불용화 수용액(61)은, 물 100 중량부에 대해서 붕산을 3 중량부 포함하는(이하, 「붕산 불용화 수용액」이라고 한다.)것이다. 이 공정은, 적어도 직후의 염색공정(C)에 있어서, 연신 적층체(8)에 포함되는 5㎛ 두께의 PVA층을 용해시키지 않기 위한 불용화 처리를 가하는 것을 목적으로 한다.
연신 적층체(8)는, 불용화 처리된 후에, 염색공정(C)으로 보내진다. 이 염색공정(C)에 있어서는, 실시예 1의 경우와 달리, 0.12~0.25 중량％의 범위에서 요오드 농도를 변화시킨 복수의 염색액을 준비했다. 이러한 염색액을 이용하고, 불용화된 연신 적층체(8＇＇)의 염색액으로의 침지 시간을 일정하게 하고, 최종적으로 생성되는 편광막의 단체 투과율을 40~44％가 되도록 요오드 흡착량을 조정하고, 단체 투과율과 편광도를 달리하는 여러 가지의 착색 적층체(9)를 생성했다. 요오드 농도가 0.12~0.25 중량％의 염색액에 침지해도, 불용화된 연신 적층체(8＇＇)에 포함되는 PVA층이 용해하지는 않았다.
［제2 불용화를 포함한 가교 공정(F)］
이하에 설명하는 가교 공정(F)은, 이하의 목적으로부터 보면, 제2 불용화 공정을 포함하는 것이라고 할 수 있다. 가교 공정은, 제1 공정으로, 후공정의 붕산 수중 연신 공정(D)에 있어서, 착색 적층체(9)에 포함되는 PVA층을 용해시키지 않게 하는 불용화와, 제2 공정으로, PVA층에 착색된 요오드를 용출시키지 않게 하는 착색 안정화와, 제3 공정으로, PVA층의 분자끼리를 가교하는 것에 의해서 결절점을 생성하는 결절점의 생성을 달성하는 것으로, 제2 불용화는, 이 제1과 제2의 결과를 실현하는 것이다.
가교 공정(F)은, 붕산 수중 연신 공정(D)의 이전 공정으로서 행해진다. 염색공정(C)에 있어서 생성된 착색 적층체(9)에 가교 처리를 가하는 것에 의해서, 가교된 착색 적층체(9＇)가 생성된다. 가교된 착색 적층체(9＇)는, 가교된 PVA층(2)을 포함한다. 구체적으로는, 붕산과 요오드화 칼륨으로 구성되는 수용액(이하, 「붕산 가교 수용액」이라고 한다)(71)을 수용하는 가교 처리 장치(70)에 있어서, 착색 적층체(9)를 40℃의 붕산 가교 수용액(71)에 60초간 침지하고, 요오드를 흡착시킨 PVA층의 PVA 분자끼리를 가교하는 것에 의해서, 가교된 착색 적층체(9＇)가 생성된다. 이 공정에서 사용되는 붕산 가교 수용액은, 물 100 중량부에 대해서 붕산을 3 중량부 포함하고, 물 100 중량부에 대해서 요오드화 칼륨을 3 중량부 포함한다.
붕산 수중 연신 공정(D)에 있어서, 가교된 착색 적층체(9＇)를 75℃의 붕산 수용액에 침지하고, 연신 배율이 3.3배가 되도록 자유단1축으로 연신하는 것에 의해서, 광학 필름 적층체(10)가 생성된다. 이 연신 처리에 의해서, 착색 적층체(9＇)에 포함되는 요오드를 흡착시킨 PVA층(2)은, 흡착된 요오드가 폴리 요오드 이온 착체로서 한 방향에서 고차로 배향한 3㎛ 두께의 PVA층(2)으로 변화한다. 이 PVA층이, 광학 필름 적층체(10)의 편광막(3)을 구성한다.
실시예 4에 있어서는, 우선, 비정성 PET기재(1)에 7㎛ 두께의 PVA층(2)이 제막된 적층체(7)를 생성하고, 다음에, 적층체(7)를 연신 온도 130℃의 공중 보조 연신에 의해서 연신 배율이 1.8배가 되도록 자유단1축 연신하고, 연신 적층체(8)를 생성했다. 생성된 연신 적층체(8)를 액체의 온도 30℃의 붕산 불용화 수용액(61)에 30초간 침지하는 것에 의해서 연신 적층체에 포함되는 PVA층을 불용화했다. 이것이 불용화된 연신 적층체(8＇＇)이다. 불용화된 연신 적층체(8＇＇)를 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에 침지하는 것에 의해서, 불용화된 PVA층에 요오드를 흡착시킨 착색 적층체(9)를 생성했다. 요오드를 흡착시킨 PVA층을 포함한 착색 적층체(9)를 40℃의 붕산 가교 수용액(71)에 60초간 침지해, 요오드를 흡착시킨 PVA층의 PVA 분자끼리를 가교했다. 이것이 가교된 착색 적층체(9＇)이다. 가교된 착색 적층체(9＇)를 붕산과 요오드화 칼륨을 포함한 액체의 온도 75℃의 붕산 수중 연신용(51)에 5~10초간 침지하고, 그 다음에, 붕산 수중 연신에 의해서 연신 배율이 3.3배가 되도록 자유단1축으로 연신하여, 광학 필름 적층체(10)를 생성했다.
이와 같이, 실시예 4는, 공중 고온 연신 및 붕산 수중 연신으로 구성되는 2단 연신과 염색욕으로의 침지에 앞서는 불용화 및 붕산 수중 연신에 앞서는 가교로 구성되는 사전 처리에 의해서, 비정성 PET기재(1)상에 제막된 PVA층(2)에 있어서의 PVA 분자가 고차로 배향되며, 염색에 의해서 PVA 분자에 확실히 흡착된 요오드가 폴리 요오드 이온 착체로서 한 방향에서 고차로 배향된 편광막을 구성하는 3㎛ 두께의 PVA층을 포함한 광학 필름 적층체(10)를 안정적으로 생성할 수 있었다.
［세정 공정(G)］
실시예 1또는 4의 착색 적층체(9) 또는 가교된 착색 적층체(9＇)는, 붕산 수중 연신 공정(D)에 있어서 연신 처리되며, 붕산 수용액(51)으로부터 꺼내진다. 꺼내진 편광막(3)을 포함한 광학 필름 적층체(10)는, 바람직하게는, 그대로, 세정 공정(G)에 보내진다. 세정 공정(G)은, 편광막(3)의 표면에 부착한 불요 잔존물을 씻어 흘리는 것을 목적으로 한다. 세정 공정(G)을 생략하고, 꺼내진 편광막(3)을 포함한 광학 필름 적층체(10)를 직접 건조 공정(H)에 보낼 수도 있다. 그렇지만, 이 세정 처리가 불충분하다면, 광학 필름 적층체(10)의 건조 후에 편광막(3)으로부터 붕산이 석출하기도 한다. 구체적으로는, 광학 필름 적층체(10)를 세정 장치(80)에 보내고, 편광막(3)의 PVA가 용해하지 않도록, 액체의 온도 30℃의 요오드화 칼륨을 포함한 세정액(81)에 1~10초간 침지한다. 세정액(81)중의 요오드화 칼륨 농도는, 0.5~10 중량％정도이다.
［건조 공정(H)］
세정된 광학 필름 적층체(10)는, 건조 공정(H)에 보내져 여기서 건조된다. 그 다음에, 건조된 광학 필름 적층체(10)는, 건조 장치(90)에 병설된 권취 장치(91)에 의해서, 연속 웹의 광학 필름 적층체(10)로서 권취되어, 편광막(3)을 포함한 광학 필름 적층체(10)의 롤이 생성된다. 건조 공정(H)으로서 임의의 적절한 방법, 예를 들면, 자연 건조, 송풍 건조, 가열 건조를 채용할 수 있다. 실시예 1및 실시예 4는 어느 것에 있어서도, 오븐의 건조 장치(90)에 있어서, 60℃의 온풍으로, 240초간, 건조를 실시했다.
［첩합／전사 공정(I)］
본 발명은, 상술한 것처럼, 공중 보조 연신과 붕산 수중 연신으로 구성되는 2단계 연신 공정으로 연신되는 것으로, 광학 특성이 상술의 소망한 조건을 만족하도록 구성되며, 2색성 물질을 배향시킨 폴리비닐 알코올계 수지로 구성되는 편광막을 사용하는 광학적 표시장치를 제공하는 것이다.
이 광학적 표시장치를 형성하기 위해서, 예를 들면 비정성 PET기재와 같은 열가소성 수지기재상에 제막된, 두께 10㎛이하의, 예를 들면 상술한 실시예에 의해 제조된 두께 3㎛의 편광막(3)을 포함한 광학 필름 적층체(10)가, 광학 필름 적층체(10)의 롤로서 준비되며, 첩합／전사 공정(I)에 있어서, 롤로부터 조출된 광학 필름 적층체(10)에 있어서, 이하와 같은 첩합 처리와 전사 처리를 동시에 실시할 수 있다.
제조되는 편광막(3)의 두께는, 연신에 의한 박막화에 의해서 10㎛이하, 통상은, 불과 2~5㎛정도에 지나지 않는 상태로 된다. 이러한 얇은 편광막(3)을 단층체로서 취급하는 것은 어렵다. 따라서, 편광막(3)은, 상기 편광막이 제막된 열가소성 기재, 예를 들면 비정성 PET기재상에 그대로 남겨진 상태로, 광학 필름 적층체(10)로서 취급하던가, 또는, 다른 광학 기능 필름(4)에 첩합／전사하는 것에 의해서 광학 기능 필름 적층체(11)로서 취급하게 된다.
도 9및 도 10에 도시한 첩합／전사 공정(I)에 있어서는, 연속 웹의 광학 필름 적층체(10)에 포함되는 편광막(3)과 별도로 준비되는 광학 기능 필름(4)을 첩합하면서 권취하며, 그 권취 공정에 있어서, 편광막(3)을 광학 기능 필름(4)에 전사하면서 비정성 PET기재를 박리하는 것에 의해서, 광학 기능 필름 적층체(11)가 생성된다. 구체적으로는, 첩합／전사 장치(100)에 포함되는 조출／첩합 장치(101)에 의해서 광학 필름 적층체(10)가 롤로부터 조출되고, 조출된 광학 필름 적층체(10)의 편광막(3)이, 권취／전사 장치(102)에 의해서 광학 기능 필름(4)에 전사되며, 그 과정에서, 편광막(3)이 기재(1)로부터 박리되고, 광학 기능 필름 적층체(11)가 생성된다.
건조 공정(H)에 있어서 권취 장치(91)에 의해서 롤상에 권취된 광학 필름 적층체(10), 혹은 첩합／전사 공정(I)에 의해서 생성되는 광학 기능 필름 적층체(11)는, 여러 가지 다른 형태로 할 수 있다.
［여러가지 제조 조건에 의한 편광막의 광학 특성］
(1) 불용화 공정에 의한 편광막의 광학 특성의 향상(실시예 1~4)
이미 도 8을 이용해 설명한 대로, 실시예 1~4에 근거해 제조된 각각의 편광막은, 모두 상술한 기술적 과제를 극복하는 것이며, 이러한 광학 특성은, 대형 표시 소자를 이용한 액정 TV용의 광학적 표시장치로서 요구되는 요구 성능을 채우는 것이다. 게다가 도 8로부터 분명한 것 같이, 실시예 1의 불용화 처리가 실시되지 않은 편광막의 광학 특성은, 제1 불용화 처리 및／또는 제2 불용화 처리가 실시된 실시예 2~4의 편광막의 광학 특성의 어느 것보다 낮다. 각각의 광학 특성을 비교하면,(실시예 1)＜(제1 불용화 처리만이 실시된 실시예 3)＜(제2 불용화 처리만이 실시된 실시예 2)＜(제1 및 제2 불용화 처리가 실시된 실시예 4)의 순서대로 광학 특성이 높아진다. 편광막(3)을 포함한 광학 필름 적층체(10)의 제조 공정외에도, 제1 및／또는 제2 불용화 공정을 가지는 제조 방법에 따라 제조된 편광막은, 그러한 광학 특성을 한층 향상시키는 것이 가능하다.
(2) PVA계 수지층의 두께에 의한 편광막의 광학 특성에의 영향(실시예 5)
실시예 4에 대해서는, 두께 7㎛의 PVA층을 연신해 두께 3㎛의 편광막이 형성되었다. 이것에 대해서, 실시예 5는, 먼저 두께 12㎛의 PVA층을 형성하고, 이 PVA층을 연신해 두께 5㎛의 편광막을 형성했다. 그 외는, 동일한 조건으로 편광막을 제조했다.
(3) 비정성 PET기재를 달리한 편광막의 광학 특성에의 영향(실시예 6)
실시예 4에 대해 이소프탈산을 PET에 공중합시킨 비정성 PET기재를 이용한 것에 대해, 실시예 6에 있어서는, PET에 있어서 변성기로서 1, 4－시클로헥산 디 메탄올을 공중합시킨 비정성 PET기재를 이용했다. 실시예 6에 있어서는, 이 점을 제외하고 실시예 4와 동일한 조건으로 편광막을 제조했다.
도 13을 참조하면, 실시예 4~6에 근거하는 방법에 의해 제조된 편광막의 광학 특성에 유의차가 없는 것이 밝혀진다. 이것은, PVA계 수지층의 두께 및 비정성 에스테르계 열가소성 수지의 종류를 얻을 수 있는 편광막의 광학 특성에, 인식할 수 있을 정도의 영향을 주지 않는 것을 도시한 것이라고 생각된다.
(4) 공중 보조 연신 배율에 의한 편광막의 광학 특성의 향상(실시예 7~9)
실시예 4에 있어서는, 제1단의 공중 보조 연신 및 제2단의 붕산 수중 연신의 각각의 연신 배율이 1.8배 및 3.3배였지만, 실시예 7~9에 대해서는, 각각의 연신 배율을 1.2배 및 4.9배로 1.5배 및 4.0과 2.5배 및 2.4배로 했다. 이러한 실시예에 대해서는, 이 점을 제외하고, 실시예 4와 같은 조건으로 편광막을 제조했다. 예를 들면, 공중 보조 연신의 연신 온도는 130℃이며, 액체의 온도 75℃의 붕산 수용액을 이용해 붕산 수중 연신을 실시했다. 실시예 8, 9의 총연신 배율은 6.0배가 되어, 실시예 4에 대해 공중 보조 연신 배율 1.8배로 했을 때의 총연신 배율 5.94배에 필적하는 것이었다. 그렇지만, 이것에 대해서, 실시예 7의 총연신 배율은, 5.88배가 한계였다. 이것은, 붕산 수중 연신에 대해, 연신 배율을 4.9배 이상으로 할 수 할 수 없었던 결과이다. 이것은, 도 20을 이용해 설명한, 제1단의 공중 보조 연신 배율과 총연신 배율과의 상관관계에 미치는 비정성 PET의 연신 가능 배율의 영향으로 추정된다.
도 14를 참조하면, 실시예 7~9에 의한 편광막은, 모두, 실시예 4의 경우와 같이, 두께가 10㎛이하의 편광막의 제조에 관련하는 기술적 과제를 극복하며, 광학적 표시장치에 필요한 요구 성능을 채우는 광학 특성을 가진다. 각각의 광학 특성을 비교하면, 실시예 7＜실시예 8＜실시예 4＜실시예 9의 순서대로 광학 특성이 높아진다. 이것은, 제1단의 공중 보조 연신의 연신 배율이 1.2배로부터 2.5배의 범위내에서 설정되었을 경우에, 제2단의 붕산 수중 연신에 의한 최종적인 총연신 배율이 동일한 정도로 설정되었다고 해도, 제1단의 공중 보조 연신이 고연신 배율로 설정된 편광막만큼, 광학 특성이 높아지는 것을 나타내고 있다. 편광막(3)을 포함한 광학 필름 적층체(10)의 제조 공정에 있어서해, 제1의 공중 보조 연신을 고연신 배율로 설정하는 것에 의해서, 제조되는 편광막, 또는 편광막 포함한 광학 필름 적층체는, 그러한 광학 특성을 한층 향상시키는 것이다.
(5) 공중 보조 연신 온도에 의한 편광막의 광학 특성의 향상(실시예 10~12)
실시예 4에 대해 공중 보조 연신 온도를 130℃로 설정한 것에 대해, 실시예 10~12에 있어서는, 각각의 공중 보조 연신 온도를 95℃, 110℃, 150℃로 설정했다. 모두 PVA의 유리 전이 온도 Tg보다 높은 온도이다. 이러한 실시예에 있어서는, 이 점을 제외하고, 예를 들면 공중 보조 연신 배율을 1.8배로 하는 점, 붕산 수중 연신에 있어서의 연신 배율을 3.3배로 하는 점을 포함하며, 실시예 4와 같은 조건으로 편광막을 제조했다. 실시예 4의 공중 보조 연신 온도는 130℃이다. 실시예 4를 포함하는, 이러한 실시예는, 연신 온도를 95℃, 110℃, 130℃, 및 150℃로 하는 것의 차이를 제외하면, 제조 조건은 모두 같다.
도 15를 참조하면, 실시예 4, 10~12에 의한 편광막은, 모두, 두께가 10㎛이하의 편광막의 제조에 관련하는 기술적 과제를 극복하며, 광학적 표시장치에 필요하게 되는 요구 성능을 만족하는 광학 특성을 가진다. 각각의 광학 특성을 비교하면, 실시예 10＜실시예 11＜실시예 4＜실시예 12의 순서대로 광학 특성이 높아진다. 이것은, 제1단의 공중 보조 연신 온도를 유리 전이 온도보다 높고, 95℃배로부터 150℃로 차례차례 높아지도록 온도 환경을 설정했을 경우에는, 제2단의 붕산 수중 연신에 의한 최종적인 총연신 배율이 같이 설정되었다고 해도, 제1단의 공중 보조 연신 온도가 보다 높게 설정된 편광막만큼, 광학 특성이 높아지는 것을 나타내고 있다. 편광막(3)을 포함한 광학 필름 적층체(10)의 제조 공정에 있어서, 제1의 공중 보조 연신 온도를 보다 높게 설정하는 것에 의해서, 제조되는 편광막, 또는 편광막 포함한 광학 필름 적층체는, 그러한 광학 특성을 한층 향상시키는 것이다.
(6) 총연신 배율에 의한 편광막의 광학 특성의 향상(실시예 13~15)
실시예 4에 있어서는, 제1단의 공중 보조 연신 배율이 1.8배 및 제2단의 붕산 수중 연신 배율이 3.3배로 설정되었다. 이것에 대해서, 실시예 13~15에 대해서는, 각각의 제2단의 붕산 수중 연신 배율만을 2.1배, 3.1배, 3.6배로 했다. 이것은, 실시예 13~15에 있어서의 총연신 배율이 5.04배(약 5배), 5.58배(약 5.5배), 6.48배(약 6.5배)가 되도록 설정한 것을 의미하는 것이다. 실시예 4의 총연신 배율은 5.94배(약 6배)이다. 실시예 4를 포함하는, 이러한 실시예는, 5배, 5.5배, 6.0배, 6.5배의 총연신 배율의 차이를 제외하면 제조 조건은 모두 같다.
도 16을 참조하면, 실시예 4, 13~15의 편광막은, 모두, 두께가 10㎛이하의 편광막의 제조에 관련하는 기술적 과제를 극복하며, 광학적 표시장치에 필요하게 되는 요구 성능을 만족시키는 광학 특성을 가진다. 각각의 광학 특성을 비교하면, 실시예 13＜실시예 14＜실시예 4＜실시예 15의 순서대로 광학 특성이 높아진다. 이것은, 어느 제1단의 공중 보조 연신 배율을 1.8배로 설정하고, 총연신 배율을 5배, 5.5배, 6.0배, 6.5배로 차례차례 높아지도록 제2단의 붕산 수중 연신 배율만을 설정했을 경우에는, 최종적인 총연신 배율이 보다 높게 설정된 편광막만큼, 광학 특성이 높아지는 것을 나타내고 있다. 편광막(3)을 포함한 광학 필름 적층체(10)의 제조 공정에 있어서, 제1단의 공중 보조 연신과 제2단의 붕산 수중 연신과의 총연신 배율을 보다 높게 설정하는 것에 의해서, 제조되는 편광막, 또는 편광막 포함한 광학 필름 적층체는, 그러한 광학 특성을 한층 향상시키는 것이다.
(7) 고정단일축연신의 총연신 배율에 의한 편광막의 광학 특성의 향상(실시예 16~18)
실시예 16~18은, 이하의 차이점을 제외하고, 실시예 4와 동일한 조건으로 제조된 광학 필름 적층체이다. 차이점은, 공중 보조 연신의 연신 방법에 있다. 실시예 4에 있어서는 자유단1축에 의한 밤연신 방법이 이용되고 있는데 대해, 실시예 16~18에 있어서는, 모두 고정단일축에 의한 밤연신 방법을 채용하고 있다. 이러한 실시예는, 모두 제1단의 공중 보조 연신 배율을 1.8배로 설정하고, 각각의 제2단의 붕산 수중 연신 배율만을 3.3배, 3.9배, 4.4배로 했다. 이것에 의해, 실시예 16의 경우, 총연신 배율이 5.94배(약 6배)이며, 실시예 17의 경우에는, 7.02배(약 7배), 한층 더 실시예 18의 경우에는, 7.92배(약 8배)가 된다. 실시예 16~18은, 이 점을 제외하면 제조 조건은 모두 같다.
도 17을 참조하면, 실시예 16~18에 의한 편광막은, 모두, 두께가 10㎛이하의 편광막의 제조에 관련하는 기술적 과제를 극복하며, 광학적 표시장치에 필요하게 되는 요구 성능을 채우는 광학 특성을 가진다. 각각의 광학 특성을 비교하면, 실시예 16＜실시예 17＜실시예 18의 순서대로 광학 특성이 높아진다. 이것은, 어느 제1단의 공중 보조 연신 배율을 1.8배로 설정하고, 총연신 배율을 6배, 7배, 8배로 차례차례 높아지도록 제2단의 붕산 수중 연신 배율만을 설정했을 경우에는, 최종적인 총연신 배율이 보다 높게 설정된 편광막만큼, 광학 특성이 높아지는 것을 나타내고 있다. 편광막(3)을 포함한 광학 필름 적층체(10)의 제조 공정에 있어서, 고정단일축연신 방법에 따르는 제1단의 공중 보조 연신과 제2단의 붕산 수중 연신과의 총연신 배율을 보다 높게 설정하는 것에 의해서, 제조되는 편광막, 또는 편광막 포함한 광학 필름 적층체는, 그러한 광학 특성을 한층 향상시키는 것이다. 게다가 제1단의 공중 보조 연신에 고정단일축연신 방법을 이용하는 경우에는, 제1단의 공중 보조 연신에 자유단1축연신 방법을 이용하는 경우에 비해, 최종적인 총연신 배율을 보다 높게 할 수 있다는 것도 확인했다.
［비교예 3］
비교예 3은, 비교예 1의 경우와 같은 조건으로, 200㎛ 두께의 PET기재에 PVA 수용액을 도포하고, 건조시켜 PET기재에 7㎛ 두께의 PVA층을 제막한 적층체를 생성했다. 다음에, 적층체를, 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에 침지하는 것에 의해서, 요오드를 흡착시킨 PVA층을 포함한 착색 적층체를 생성했다. 구체적으로는, 착색 적층체는, 적층체를 액체의 온도 30℃의 0.3 중량％농도의 요오드 및 2.1 중량％농도의 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에, 최종적으로 생성되는 편광막을 구성하는 PVA층의 단체 투과율이 40~44％가 되도록 임의의 시간, 침지하는 것에 의해서, 연신 적층체에 포함되는 PVA층에 요오드를 흡착시킨 것이다. 다음에, 연신 온도를 60℃로 설정한 붕산 수중 연신에 의해서, 요오드를 흡착시킨 PVA층을 포함한 착색 적층체를 연신 배율이 5.0배가 되도록 자유단1축으로 연신하는 것으로, PET 수지기재와 일체적으로 연신된 3㎛ 두께의 PVA층을 포함한 광학 필름 적층체를 여러 가지 생성했다.
[참고예 1］
참고예 1은, 수지기재로서 결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하, 「결정성 PET」라고 한다)의 연속 웹의 기재를 이용해 200㎛ 두께의 결정성 PET기재에 PVA 수용액을 도포하고, 건조시켜 결정성 PET기재에 7㎛ 두께의 PVA층을 제막한 적층체를 생성했다. 결정성 PET의 유리 전이 온도는 80℃이다. 다음에, 생성된 적층체를 110℃로 설정한 공중 고온 연신에 의해서 연신 배율이 4.0배가 되도록 자유단1축으로 연신한 연신 적층체를 생성했다. 이 연신 처리에 의해서, 연신 적층체에 포함되는 PVA층은, PVA 분자가 배향된 3.3㎛ 두께의 PVA층으로 변화했다. 참고예 1의 경우, 연신 온도 110℃의 공중 고온 연신에 있어서, 적층체를 4.0배 이상으로 연신할 수 없었다.
연신 적층체는, 다음의 염색공정에 의해서, PVA 분자가 배향된 3.3㎛ 두께의 PVA층에 요오드를 흡착시킨 착색 적층체에 생성되었다. 구체적으로는, 착색 적층체는, 연신 적층체를 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에, 최종적으로 생성되는 편광막을 구성하는 PVA층의 단체 투과율이 40~44％가 되도록 임의의 시간, 침지하는 것에 의해서, 연신 적층체에 포함되는 PVA층에 요오드를 흡착시킨 것이다. 이와 같이, PVA 분자가 배향된 PVA층으로의 요오드 흡착량을 조정해, 단체 투과율과 편광도를 달리하는 착색 적층체를 여러 가지 생성했다. 다음에, 생성된 착색 적층체를 가교 처리한다. 구체적으로는, 액체의 온도가 40℃으로, 붕산이 물 100 중량부에 대해서 3 중량부이며, 요오드화 칼륨이 물 100 중량부에 대해서 3 중량부인 붕산 가교 수용액에 60초간, 침지하는 것에 의해서 착색 적층체에 가교 처리를 가했다. 참고예 1은, 가교 처리가 실시된 착색 적층체가 실시예 4의 광학 필름 적층체에 상당한다. 따라서, 세정 공정, 건조 공정, 첩합 및／또는 전사 공정은, 모두 실시예 4의 경우와 같다.
［참고예 2］
참고예 2는, 수지기재로서 참고예 1의 경우와 같이, 결정성 PET기재를 이용해 200㎛ 두께의 결정성 PET기재에 7㎛ 두께의 PVA층을 제막한 적층체를 생성했다. 다음에, 생성된 적층체를 100℃의 공중 고온 연신에 의해서 연신 배율이 4.5배가 되도록 자유단1축으로 연신한 연신 적층체를 생성했다. 이 연신 처리에 의해서, 연신 적층체에 포함되는 PVA층은, PVA 분자가 배향된 3.3㎛ 두께의 PVA층으로 변화했다. 참고예 2의 경우, 연신 온도 100℃의 공중 고온 연신에 있어서, 적층체를 4.5배 이상으로 연신할 수 없었다.
다음에, 연신 적층체로부터 착색 적층체를 생성했다. 착색 적층체는, 연신 적층체를 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에, 최종적으로 생성되는 편광막을 구성하는 PVA층의 단체 투과율이 40~44％가 되도록 임의의 시간, 침지하는 것에 의해서, 연신 적층체에 포함되는 PVA층에 요오드를 흡착시킨 것이다. 참고예 2는, 참고예 1의 경우와 같이, PVA 분자가 배향된 PVA층으로의 요오드 흡착량을 조정하고, 단체 투과율과 편광도를 달리하는 착색 적층체를 여러 가지 생성했다.
［참고예 3］
참고예 3은, 수지기재로서 참고예 1 또는 2의 경우와 같이, 결정성 PET기재를 이용해 200㎛ 두께의 결정성 PET기재에 7㎛ 두께의 PVA층을 제막한 적층체를 생성했다. 다음에, 생성된 적층체를 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함한 염색액에, 최종적으로 생성되는 편광막을 구성하는 PVA층의 단체 투과율이 40~44％가 되도록 임의의 시간, 침지하는 것에 의해서, 적층체에 포함되는 PVA층에 요오드를 흡착시킨 착색 적층체를 여러 가지 생성했다. 그 후에, 생성된 착색 적층체를 90℃의 공중 고온 연신에 의해서, 연신 배율이 4.5배가 되도록 자유단1축으로 연신해, 착색 적층체로부터 편광막에 상당하는 요오드를 흡착시킨 PVA층을 포함한 연신 적층체를 생성했다. 이 연신 처리에 의해서, 착색 적층체로부터 생성된 연신 적층체에 포함되는 요오드를 흡착시킨 PVA층은, PVA 분자가 배향된 3.3㎛ 두께의 PVA층으로 변화했다. 참고예 3의 경우, 연신 온도 90℃의 공중 고온 연신에 있어서, 적층체를 4.5배 이상으로 연신할 수 없었다.
［측정 방법］
［두께의 측정］
비정성 PET기재, 결정성 PET기재, 및 PVA층의 두께는, 디지털 마이크로미터(안리츠 사제 KC－351 C)를 이용해 측정했다.
［투과율 및 편광도의 측정］
편광막의 단체 투과율 T, 평행 투과율 Tp, 직교 투과율 Tc는, 자외 가시 분광 광도계(일본 분광 사제 V7100)를 이용해 측정했다. 이러한 T, Tp, Tc는, JISZ 8701의 2도 시야(C광원)에 의해 측정해 시 감도 보정을 행한 Y치이다. 편광도 P를 상기의 투과율을 이용하고 다음 식에 의해 구했다.
편광도 P(％)=｛(Tp－Tc)／(Tp＋Tc)｝1/2 X 100
(PET의 배향 함수의 평가방법)
측정 장치는, 푸리에 변환 적외 분광 광도계(FT－IR)(PerkinElmer 사제, 상품명：「SPECTRUM2000」)을 이용했다. 편광을 측정빛으로서 전반사 감쇠 분광(ATR：attenuated total reflection) 측정에 의해, PET 수지층 표면의 평가를 실시했다. 배향 함수의 산출은 이하의 순서대로 이다. 측정 편광을 연신 방향에 대해서 0о와 90о로 한 상태에서 측정을 실시했다. 얻어진 스펙트럼의 1340cm-1의 흡수 강도를 이용하고, 이하에 적은(식 4)(비특허 문헌 4)에 따라 산출했다. 덧붙여 f=1일때 완전 배향, f=0일때에는 랜덤이 된다. 또, 1340cm-1의 피크는, PET의 에틸렌글리콜 유닛의 메틸렌기 기인의 흡수라고 이야기 되고 있다.
(식 4) f=(3＜cos2θ＞－1)／2
=［(R－1)(R0＋2)］／［(R＋2)(R0－1)］
=(1－D)／［c(2 D＋1)］
=－2 X(1－D)／(2 D＋1)
단,
c=(3 cos2β－1)／2
β=90 deg
θ：연신 방향에 대한 분자쇠사슬의 각도
β：분자쇠사슬 축으로 대하는 천이 쌍극자 모멘트의 각도
R0=2 cot2β 1／R=D=(I⊥)／(I／／)(PET가 배향하는 만큼 D의 값이 커진다.)
I⊥：편광을 연신 방향과 수직 방향으로 입사해 측정했을 때의 흡수 강도
I／／：편광을 연신 방향과 평행 방향으로 입사해 측정했을 때의 흡수 강도
(PVA의 배향 함수의 평가방법)
측정 장치는, 푸리에 변환 적외 분광 광도계(FT－IR)(PerkinElmer 사제, 상품명：「SPECTRUM2000」)을 이용했다. 편광을 측정빛으로서 전반사 감쇠 분광(ATR：attenuated total reflection) 측정에 의해, PVA 수지층 표면의 평가를 실시했다. 배향 함수의 산출은 이하의 순서대로 이다. 측정 편광을 연신 방향에 대해서 0о와 90о로 한 상태에서 측정을 실시했다. 얻어진 스펙트럼의 2941cm-1의 흡수 강도를 이용하고, 상기의(식 4)에 따라 산출했다. 또, 강도 I는 3330cm-1을 참조 피크로 하고, 2941cm-1／3330cm-1의 값을 이용했다. 덧붙여 f=1 일때 완전 배향, f=0 일때 랜덤이 된다.
또, 2941cm-1의 피크는, PVA의 주쇠사슬(－CH2－)의 진동 기인의 흡수라고 하고 있다.
(PVA의 결정화도의 평가방법)
측정 장치는, 푸리에 변환 적외 분광 광도계(FT－IR)(PerkinElmer 사제, 상품명：「SPECTRUM2000」)을 이용했다. 편광을 측정빛으로서 전반사 감쇠 분광(ATR：attenuatedtotalreflection) 측정에 의해, PVA 수지층 표면의 평가를 실시했다. 결정화도의 산출은 이하의 순서대로 이다. 측정 편광을 연신 방향에 대해서 0도와 90도로 한 상태에서 측정을 실시했다. 얻어진스펙트럼의 1141cm-1 및 1440cm-1의 강도를 이용하고, 하식에 따라 산출했다. 사전에, 1141cm-1의 강도의 크기가 결정 부분의 양과 상관성이 있는 것을 확인하고 있으며, 1440cm-1을 참조 피크로 하고 아래와 같이 식보다 결정화 지수를 산출하고 있다. (식 6)의 경우에는 더욱, 결정화도가 기존의 PVA 샘플을 이용하고, 사전에 결정화 지수와 결정화도의 검량선을 작성하고, 검량선을 이용해 결정화 지수로부터 결정화도를 산출하고 있다.
(식 5) 결정화도=63.8 X(결정화 지수)－44.8
(식 6) 결정화 지수=((I(1141cm-1) 0о＋2 X(1141cm-1) 90о )/ 3)/((I(1440cm-1) 0о＋2 X I(1440cm-1) 90о )/ 3)
단
I(1141cm-1) 0о：편광을 연신 방향과 평행 방향으로 입사해 측정했을 때의 1141cm-1의 강도
I(1141cm-1) 90о：편광을 연신 방향과 수직 방향으로 입사해 측정했을 때의 1141cm-1의 강도
I(1440cm-1) 0о：편광을 연신 방향과 평행 방향으로 입사해 측정했을 때의 1440cm-1의 강도
I(1440cm-1) 90о：편광을 연신 방향과 수직 방향으로 입사해 측정했을 때의 1440cm-1의 강도
［발명의 실시의 형태］
도 11및 도 12에, 상술의 편광막을 사용한 본 발명에 의한 광학적 표시장치의 몇 개의 실시 형태를 나타낸다.
도 11a는, 본 발명의 표시장치의 가장 기본적인 실시 형태를 도시한 단면도이며, 이 광학적 표시장치(200)는, 예를 들면 액정 표시 패널 또는 유기 EL표시 패널로 할 수 있는 광학적 표시 패널(201)을 구비하며, 상기 표시 패널(201)의 또한의 면에, 광학적으로 투명한 점착제층(202)을 통해 편광막(203)이 접합된다. 상기 편광막(203)의 외측의 면에는, 광학적으로 투명한 수지 재료로 구성되는 보호층(204)이 접착된다. 임의이지만, 광학적 표시장치의 시인측이 되는 보호층(204)의 외측에는, 파선으로 도시한 바와 같이, 투명한 윈도(205)를 배치할 수 있다.
층이나 막 등을 접합 또는 접착시키는 재료로서는, 예를 들면 아크릴계 집합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스텔, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리 에테르, 불소계나 고무계, 이소시아네이트계, 폴리비닐 알코올계, 젤라틴계, 비닐계 라텍스계, 수계 폴리에스텔 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적당하게 선택해 이용할 수 있다.
편광막(203)은, 상술한 것처럼, 두께 10㎛이하로, 상술한 광학 특성을 만족시키는 것이다. 이 편광막(203)은, 종래 이런 종류의 광학적 표시장치에 사용되고 있는 편광막에 비해 매우 얇기 때문에, 온도 또는 습도 조건으로 발생하는 신축에 의한 응력이 지극히 작아진다. 따라서, 편광막의 수축에 의해서 생기는 응력이 인접하는 표시 패널(201)에 휨 등의 변형을 일으키게 할 가능성이 대폭적으로 경감되며, 변형에 기인하는 표시 품질의 저하를 큰 폭으로 억제하는 것이 가능하게 된다. 이 구성에 대해, 점착제층(202)으로서 확산 기능을 갖춘 재료를 사용하던지, 혹은, 점착제층과 확산제층의 2층 구성으로 할 수도 있다.
점착제층(202)의 접착력을 향상시키는 재료로서 예를 들면 특개 2002－258269호 공보(특허 문헌 6), 특개 2004－078143호 공보(특허 문헌 7), 특개 2007－171892호 공보(특허 문헌 8)에 기재된 바와 같은 엥커층을 마련할 수도 있다. 바인더 수지로서는 점착제의 투묘력을 향상시킬 수 있는 층은 특히 제한은 없고, 구체적으로는, 예를 들면, 에폭시계 수지, 이소시아네이트계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스텔계 수지, 분자중에 아미노기를 포함한 폴리머류, 에스테르 우레탄계 수지, 옥사조린기 등을 함유하는 각종 아크릴계 수지 등의 유기 반응성기를 가지는 수지(폴리머)를 이용할 수 있다.
또, 상기 엥커층에는, 대전 방지성을 부여하기 위해서, 예를 들면 특개 2004－338379호 공보(특허 문헌 9)에 기재된 바와 같이 대전 방지제를 첨가할 수도 있다. 대전 방지성 부여를 위한 대전 방지제로서는, 이온성 계면활성제계, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리키노키사린 등의 도전성 폴리머계, 산화 주석, 산화 안티몬, 산화 인듐 등의 금속 산화물계 등을 들 수 있지만, 특히 광학 특성, 외관, 대전 방지 효과, 및 대전 방지 효과의 가열, 가습시에서의 안정성이라고 하는 관점으로부터, 도전성 폴리머계가 바람직하게 사용된다. 이 안에서도, 폴리아닐린, 폴리티오펜 등의 수용성 도전성 폴리머, 혹은 수분산성 도전성 폴리머가 특히 바람직하게 사용된다. 대전 방지층의 형성 재료로서 수용성 도전성 폴리머나 수분산성 도전성 폴리머를 이용했을 경우, 도공에 임하여 유기용제에 의한 광학 필름기재에 대한 변질을 억제할 수 있다.
보호층(204)의 재료로서는, 일반적으로, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차단성, 등방성 등에 뛰어난 열가소성 수지가 이용된다. 이러한 열가소성 수지의 구체적인 예로서는, 트리 아세틸 셀룰로오스 등의 셀룰로오스 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르스루혼 수지, 포리스루혼 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리오레핀(polyolefin) 수지,(메타)아크릴 수지, 환상 폴리오레핀(polyolefin) 수지(노르보르넨계 수지), 폴리아릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐 알코올 수지, 및 이러한 혼합물을 들 수 있다.
보호층(204)의 편광막(203)을 접착시키지 않는 면에는, 표면 처리층으로서 하드 코트층이나 반사 방지 처리, 스티킹 방지나, 확산 내지 안치그레아(anti-glare)를 목적으로 한 처리를 실시한 것이어도 괜찮다. 또, 표면 처리층에는 자외선 흡수제가 함유하고 있어도 좋다. 또한, 표면 처리층은 편광막의 가습 내구성을 향상시키는 목적으로 투습도의 낮은 층인 것이 바람직하다. 하드 코트 처리는 편광판표면의 손상되어 방지 등을 목적으로 실시된 것이며, 예를 들면 아크릴계, 실리콘계 등의 적당한 자외선 경화형 수지에 의한 경도나 미끄러짐 특성 등이 뛰어난 경화 피막을 투명 보호막의 표면에 부가하는 방식 등에 의해 형성할 수 있다. 반사 방지 처리는 편광판표면에서의 외광의 반사 방지를 목적으로 실시하는 것이며, 종래에 준한, 예를 들면, 특개 2005－248173호 공보(특허 문헌 10)에 기재된 바와 같은 빛의 간섭 작용에 의한 반사광의 부정 효과를 이용해 반사를 방지하는 박층 타입이나, 특개 2011－2759호 공보(특허 문헌 11)에 기재된 바와 같은 표면에 미세 구조를 부여하는 것으로써 저반사율을 발현시키는 구조 타입 등의 저반사층의 형성에 의해 달성할 수 있다. 스티킹 방지 처리는 인접층(예를 들면, 백 라이트측의 확산판)과의 밀착 방지를 목적으로 실시된다. 안치그레아 처리는 편광판의 표면에서 외광이 반사해 편광판 투과광의 시인을 저해하는 것의 방지 등을 목적으로 실시되는 것이며, 예를 들면 샌드 블레스트(sand blast) 방식이나 엠보싱(embossing) 가공 방식에 의한 조면화 방식이나 투명 미립자의 배합 방식 등의 적당한 방식에 의해 투명 보호 필름의 표면에 미세 요철 구조를 부여하는 것으로써 형성할 수 있다. 안치그레아층은, 편광판 투과광을 확산해 시각 등을 확대하기 위한 확산층(시각 확대 기능 등)을 겸하는 것이어도 괜찮다. 상기 하드 코트층으로서는, 연필 경도가 2H이상이 되는 하드 코트층이 바람직하다.
도 11b에 도시한 광학적 표시장치의 구성은, 도 11a에 도시한 것과 거의 동일한 구성이지만, 편광막(203)과 보호층(204)과의 사이에 확산층(206)이 배치된 구성을 가진다. 도 11c에 도시한 구성에서는, 확산층(206)은 점착층(202)과 편광막(203)의 사이에 배치된다. 도 11d에 도시한 광학적 표시장치는, 기본적으로 도 11a에 도시한 것과 동일하지만, 편광막(203)은, 접착을 용이하게 하는 역접착층(207)을 통해 보호층(204)에 접착된다. 역접착층으로서 이용되는 재료는, 당업자 사이에 주지이다.
도 11e에 도시한 광학적 표시장치는, 보호층(204)의 외측의 면에 대전 방지층(208)이 설치되어 있는 점만으로도, 도 11d에 도시한 광학적 표시장치와 다르다. 도 11f에 도시한 광학적 표시장치(200)에 있어서는, 도 11e에 도시한 광학적 표시장치의 구성에 있어서, 보호층(204)과 대전 방지층(208)과의 사이에 1／4 파장 위상차이막(209)이 배치된다. 또, 1／4 파장 위상차이막은 대전 방지층보다 시인측에 배치할 수도 있다. 이 구성에 의하면, 편광막(203)보다 시인측에 1／4 파장 위상차이막이 배치되어 있으므로, 표시 패널(201)로부터 편광막(203)을 거쳐 출사하는 빛은, 1／4 파장 위상차이막을 나올 때에 원편광으로 변환된다. 이 구성의 광학적 표시장치는, 예를 들면 시청자가 편광 선글라스를 착용하고 있는 경우에도, 시인에 지장이 없어진다는 이점을 가져온다.
도 12a는, 광학적 표시 패널로서 투과형 액정 표시 패널(301)을 갖추는 광학적 표시장치(300)의 실시 형태를 나타낸다. 액정 표시 패널(301)보다 시인측의 패널 구성은, 도 11f에 도시한 광학적 표시장치(200)에 있어서의 구성과 거의 동일하다. 즉, 액정 표시 패널(301)의 시인측의 면에, 점착제층(302)을 통해 제1의 편광막(303)이 접합되며, 상기 제 1의 편광막(303)에 역접착층(307)을 통해 보호층(304)이 접합된다. 보호층(304)에는 1／4 파장 위상차이층(309)이 접합된다. 1／4 파장 위상차이층(309)에는, 임의이지만, 대전 방지층(308)이 형성된다. 1／4 파장 위상차이층(309)의 외측에는, 이것도 임의이지만, 윈도(305)가 배치된다. 도 12a에 도시한 실시 형태에 있어서는, 액정 표시 패널(301)의 또한의 면에, 제2의 점착제층(302a)을 통해 제2의 편광막(303a)이 배치된다. 제2의 편광막(303a)의 뒤편에는, 투과형 액정표시장치에 있어서 주지하는 바와 같이, 백 라이트(310)가 배치된다.
도 12b는, 표시 패널로서 반사형 액정 표시 패널(401)을 갖추는 광학적 표시장치(400)의 실시 형태를 나타낸다. 이 실시 형태에 있어서, 액정 표시 패널(401)보다 시인측의 패널 구성은, 도 12a에 도시한 광학적 표시장치(300)에 있어서의 구성과 거의 동일하다. 즉, 액정 표시 패널(401)의 시인측의 면에 점착제층(402)을 통해 제1의 편광막(403)이 접합되며, 상기 제 1의 편광막(403)에 역접착층(407)을 통해 보호층(404)이 접합된다. 보호층(404)에는, 1／4 파장 위상차이층(409)이 접합된다. 1／4 파장 위상차이층(409)에는, 임의이지만, 대전 방지층(408)이 형성된다. 1／4 파장 위상차이층(409)의 외측에는, 이것도 임의이지만, 윈도(405)가 배치된다.
도 12b에 도시한 실시 형태에 있어서는, 액정 표시 패널(401)의 또한의 면에, 제2의 점착제층(402a)을 통해 제2의 편광막(403a)이 접합되며, 상기 제 2의 편광막(403a)에 역접착층(407a)을 통해 제2의 보호층(404a)이 접합된다. 제2의 보호층(404a)에는, 임의이지만, 대전 방지층(408a)이 형성된다. 제2의 보호층(404a)의 뒤편에는, 액정 표시 패널(401)을 투과한 빛을 상기 액정 표시 패널(401)을 향해서 반사하기 위한 미러(411)가 배치된다. 이 구성에 있어서는, 시인측으로부터 입사하는 외광이 미러(411)에 의해 반사되어 액정 표시 패널(401)을 투과하고, 외부로 나오는 것에 의해, 시인측으로부터 표시를 볼 수 있다.
이 구성에 있어서는, 미러(411)는, 입사빛의 일부를 투과시키는 반투명경으로 할 수 있다. 미러(411)를 반투명경으로서 구성하는 경우에는, 도 12b에 상상선으로 표시한 바와 같이, 미러(411)의 배후에 백 라이트(410)를 배치한다. 이 구성에 의하면, 외광이 어두울 때에, 백 라이트(410)를 점등시키는 것에 의해서 표시를 실시하는 것이 가능하다.
도 12c에 다른 실시 형태를 나타낸다. 이 실시 형태가 도 12b에 도시한 실시 형태와 다른 점은, 제1의 편광막(403)과 액정 표시 패널(401)과의 사이에 1／4 파장 위상차이층(409a)이 배치되며, 제2의 편광막(403a)과 액정 표시 패널(401)과의 사이에 1／4 파장 위상차이층(409b)이 배치되어 있는 것이다. 구체적으로 말하면, 상기 제 1의 편광막(403)에 1／4 파장 위상차이층(409a)이 접합되며, 상기 1／4 파장 위상차이층(409a)이 점착제층(402)을 통해 액정 표시 패널(401)의 시인측의 면에 접합된다. 이와 같이 제2의 편광막(403a)에 1／4 파장 위상차이층(409b)가 접합되며, 상기 1／4 파장 위상차이층(409b)이 점착제층(402a)를 통해 액정 표시 패널(401)의 뒤편의 면에 접합된다.
이러한 구성에 있어서는 상기 1／4 파장 위상차이층(409a) 및 상기 1／4 파장 위상차이층(409b)은, 비특허 문헌 3에 기재되어 있듯이, 표시장치의 표시 휘도를 향상시키는 기능을 가진다.
상술한 각 실시 형태에 있어서, 각 보호층은, 상술한 임의의 재료에 의해 형성할 수 있다. 또, 보호층이 직접 편광막에 접합되고 있는 실시 형태에 있어서는, 보호층은, 상기 편광막이 제조되는 과정에 있어서 PVA계 수지층과 함께 연신 처리된 열가소성 수지기재를 이용하는 것에 의해서 형성해도 좋다. 이 경우에 있어서, 열가소성 수지기재는, 비정성의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 할 수 있다.
도 12d는, 유기 EL표시 패널 또는 반사형 액정 표시 패널로서 구성되는 광학적 표시 패널(501)을 사용한 광학적 표시장치(500)의 예를 나타낸다. 표시 패널(501)의 시인측의 면에는 점착제층(502)을 통해 위상차이막(512)이 접합되며, 상기 위상차이막(512)에 편광막(503)이 접합된다. 편광막(503)은, 역접착층(507)을 통해 보호층(504)에 접합되며, 상기 보호층(504)에는 1／4 파장 위상차이층(509)이 접합된다. 임의이지만, 1／4 파장 위상차이층(509)에는 대전 방지층(508)을 형성할 수 있다. 상기 1／4 파장 위상차이층(509)의 외측에는, 임의이지만, 윈도(505)를 배치할 수 있다. 위상차이막(512)은 편광막(503)의 시인측으로부터 내부로 입 한 빛이 내부 반사하여 시인측에 사출되는 것을 방지하기 위해서 이용된다.
편광막(503)과 표시 패널(501)의 사이에 배치되는 위상차이막(512)은, 1／4 파장 위상차이층으로 할 수 있다. 이 경우에 있어서, 지상축방향의 굴절률을 nx로 하고, 그것과 직교하는 면 안쪽 방향의 굴절률을 ny, 두께 방향의 굴절률을 nz로 했을 때, 이러한 굴절률이 nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 2축위상차이막으로 할 수 있다. 이 구성에서는, 위상차이막(512)은, 지축방향이 편광막(503)의 흡수축에 대해 45도의 관계가 되도록 배치한다. 이 구성에 의하면, 경사 방향의 반사 방지 기능도 얻을 수 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 표시 패널(501)의 뒤편에는, 통상은, 미러가 배치된다.
도 12e에 본 발명의 또 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시장치(600)를 나타낸다. 이 실시 형태에 있어서는, 광학적 표시 패널은, 투과형의 IPS 액정 표시 패널(601)에 의해 구성되며, 상기 표시 패널(601)의 시인측의 면에는 점착제층(602)을 통해 위상차이막(612)이 접합되며, 상기 위상차이막(612)에 편광막(603)이 접합된다. 편광막(603)은, 역접착층(607)을 통해 보호층(604)에 접합되며, 상기 보호층(604)에는, 패턴 위상차이층(613)이 접합된다. 이 패턴 위상차이층(613)은, 비특허 문헌 1에 기재되어 있는, 패턴 위상차이막을 형성한다. 패턴 위상차이층과는 3D표시를 가능하게 하기 위해 표시 패널로부터 출력된 우안용의 화상과 좌안용의 화상을 각각 다른 편광 상태에 변화시키는 기능을 가진다. 상기 패턴 위상차이층(613)의 외측에는, 임의이지만, 윈도(605)를 배치할 수 있다.
액정 표시 패널(601)의 뒤편의 면에는, 제2의 점착제층(602a)를 통해 위상차이막(612a)이 접합되며, 상기 위상차이막(612a)에, 제2의 편광막(603a)이 접합된다. 상기 제 2의 편광막(603a)에는, 역접착층(607a)을 통해 제2의 보호층(604a)이 접합된다. 제2의 보호층(604a)에는, 임의이지만, 대전 방지층(608a)이 형성된다. 액정 표시 패널(601)이 반사형 액정 파넬인 경우에는, 제2의 보호층(604a)의 뒤편에는, 액정 표시 패널(601)을 투과한 빛을 상기 액정 표시 패널(601)을 향해서 반사하기 위한 미러(611)가 배치된다. 상기 미러(611)가 반투명경으로서 구성되는 경우에는, 상기 미러(611)의 배후에 백 라이트(610)가 배치된다. 액정 표시 패널(601)이 투과형인 경우에는, 미러(6110는 생략되고, 백 라이트(610만)이 배치된다.
이 구성에 있어서, 이러한 위상차이막(612, 612a)의 각각, 혹은 또한은, 지상축방향의 굴절률을 nx로 하고, 그것과 직교하는 면안쪽 방향의 굴절률을 ny, 두께 방향의 굴절률을 nz로 했을 때, 이러한 굴절률이 nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 2축위상차이막으로 할 수 있다. 또, 위상차이막(612a)은, 굴절률이 nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 2축위상차이막과 nx＞ny＞nz의 관계를 가지는 2축위상차이막과의 2층 구성으로 할 수 있다. 이러한 구성에 있어서는, 위상차이막은, 지상축의 방향이 편광막의 흡수축의 방향에 있어서, 0도 또는 90도의 관계가 되도록 배치한다. 이 배치는, 경사 방향으로부터 보았을 때의 편광막 교차각의 보정에 효과가 있다.
도 12e의 패널 구성은, 액정 표시 패널(601)이 투과형의 VA액정인 경우에도 적용할 수 있다. 이 경우에는, 위상차이막(612, 612a)은, 굴절률이 nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 2축위상차이막, 혹은, nx＞ny＞nz의 관계를 가지는 2축위상차이막으로 한다. 혹은, 이러한 위상차이막(612, 612a)은, 굴절률이 nx＞ny≒nz의 관계를 가지는 위상차이막, 또는, nx≒ny＞nz의 관계를 가지는 위상차이막으로 한다. 어느 경우에 있어서도, 위상차이막은, 지상축의 방향이 편광막의 흡수축의 방향에 있어서, 0도 또는 90도의 관계가 되도록 배치한다. 이 배치는, 경사 방향으로부터 보았을 때의 편광막 교차각의 보정외에도, 액정이 가지는 두께 방향의 위상차이 보상에 효과가 있다.
도 12f에, 광학적 표시 패널(701)이 TN액정에 의해 구성된 광학적 표시장치(700)의 실시 형태를 나타낸다. 기본적인 패널 구성은, 도 12a에 도시한 것과 같지만, 이 실시 형태에서는, 액정 표시 패널(701)이 TN액정이기 때문에, 점착층(702)과 편광막(703)의 사이, 및, 제2의 점착층(702a)과 제2의 편광막(703a)의 사이에, 각각 제1의 경사 배향 위상차이막(714) 및 제2의 경사 배향 위상차이막(714a)이 배치되어 있다. 이러한 경사 배향 위상차이막(714, 714a)은, TN액정 온 상태에서의 시야각 보상의 기능을 완수한다. 경사 보상막의 시야각 보상에 관해서는, 비특허 문헌 2에 기재가 있다.
도 12g에, 본 발명의 또 다른 실시 형태로서 구성되는 광학적 표시장치(800)를 나타낸다. 이 실시 형태에 의한 광학적 표시장치(800)는, 반사형 액정 표시 패널(801)을 갖추고 있으며, 상기 액정 표시 패널(801)의 또한의 면에, 점착층(802)을 통해 위상차이막(809)이 접합되며, 상기 위상차이막(809)에 편광막(803)이 접합된다. 편광막(803)은, 역접착층(807)을 통해 보호층(804)에 접합되며, 보호층(804)에는, 임의이지만, 대전 방지층(808)이 형성된다. 보호층(804)의 시인측에는, 임의이지만, 윈도(805)가 배치된다. 이 실시 형태에 있어서의 위상차이막(809)은, 편광막(803)으로부터의 직선 편광을 원편광으로 변환하고 액정 표시 패널(801)의 표면으로부터의 반사광이 시인측에서 나오는 것을 방지하기 위한의 것이며, 전형적으로는 1／4 파장 위상차이막이 사용된다.
도 12h는, 본 발명의 실시 형태로서 구성되는 광학적 표시장치(900)를 도시한 것으로, 투과형 액정 표시 패널(901)을 갖추는 형식이다. 액정 표시 패널(901)에는, 광학적으로 투명한 점착제층(902)을 통해 위상차이막(909a)이 접합되며, 상기 위상차이막(909a)에 제1의 편광막(903)이 접합된다. 제1의 편광막(903)은, 역접착제층(907)을 통해 보호층(904)에 접합된다. 보호층(904)에는, 1／4 파장 위상차이막(909)이 접합되며, 상기 1／4 파장 위상차이막(909)에는, 임의이지만, 대전 방지층(908)이 형성된다. 1／4 파장 위상차이막(909)의 시인측에는, 임의이지만, 윈도(905)가 배치된다. 액정 표시 패널(901)의 뒤편의 면에는, 광학적으로 투명한 점착제층(902a)을 통해 위상차이막(909b)이 접합된다. 이 구성에 있어서, 위상차이막(909a, 909b)은, 내부 반사를 방지하는 기능 또는 시야각 보상의 기능을 완수한다.
도 12i는, 터치 입력 센서 기능을 가지는 광학적 표시장치(1000)의 실시 형태를 나타낸다. 광학적 표시장치(1000)의 패널 구성은, 도 12h에 도시한 것과 거의 동일하고, 대응하는 구성요소에는 도 12h와 동일한 부호를 교부하므로 설명은 생략한다. 이 실시 형태에 있어서는, 1／4 파장 위상차이막(909)과 윈도(905)와의 사이에 터치 패널 적층체(1001)가 배치된다. 이 터치 패널 적층체(1001)는, 용량형 터치 패널이어도 저항막형 터치 패널이어도 괜찮다. 용량형 터치 패널의 경우에는, 도 12i에 도시한 바와 같이, 위쪽의 패턴 전극(1001a)과 아래 쪽의 패턴 전극(1001b)이 유전체층(1001c)을 사이에 두고 대향 배치된 구성으로 할 수 있다. 용량형 터치 패널 적층체로서는, 도시의 구조의 외에도, 공지의 어떠한 구조를 채용할 수도 있다. 터치 패널 적층체(1001)을 저항막형의 구성으로 하는 경우에는, 위쪽 전극과 아래 쪽 전극과의 사이에 스페이서를 배치하고, 양 전극간에 공기 틈이 형성되는 구성으로 한다. 이러한 터치 패널 적층체의 구성은, 여러 가지 다른 배치의 것이 알려져 있으므로, 본 실시 형태에서는, 그 어느 것을 사용해도 괜찮다.
도 12j에, 터치 입력 센서 기능을 가지는 광학적 표시장치의 다른 실시 형태인 광학적 표시장치(1100)를 나타낸다. 이 실시 형태에 있어서도, 광학적 표시장치(1100)의 패널 구성은, 도 12h에 도시한 것과 거의 동일하고, 대응하는 구성요소에는 도 12h와 동일한 부호를 교부하므로 그 설명은 생략 한다. 이 실시 형태에 있어서는, 액정 표시 패널(901)과 위상차이막(909a)과의 사이에 터치 패널 적층체(1101)가 배치된다. 도 12i에 도시한 실시 형태와 같이, 이 실시 형태에 있어서도, 터치 패널 적층체(1101)는, 용량형 터치 패널이어도 저항막형 터치 패널이어도 괜찮다.
1 비정성 PET기재
2 PVA계 수지층
3 편광막
4 광학 기능 필름
5 제2 광학 기능 필름
7 PVA계 수지층을 포함한 적층체
8 연신 적층체
8＇연신 적층체의 롤
8＇＇불용화된 연신 적층체
9 착색 적층체
9＇가교된 착색 적층체
10 광학 필름 적층체
11 광학 기능 필름 적층체
20 적층체 제작 장치
21 도공 수단
22 건조 수단
23 표면 개질 처리 장치
30 공중 보조 연신 처리 장치
31 연신 수단
32 권취 장치
33 오븐
40 염색 장치
41 염색액
42 염색욕
43 조출 장치
50 붕산 수중 처리 장치
51 붕산 수용액
52 붕산욕
53 연신 수단
60 불용화 처리 장치
61 붕산 불용화 수용액
70 가교 처리 장치
71 붕산 가교 수용액
80 세정 장치
81 세정액
90 건조 장치
91 권취 장치
100 첩합／전사 장치
101 조출／첩합 장치
102 권취／전사 장치
(A) 적층체 제작 공정
(B) 공중 보조 연신 공정
(C) 염색공정
(D) 붕산 수중 연신 공정
(E) 제1 불용화 공정
(F) 제2 불용화를 포함한 가교 공정
(G) 세정 공정
(H) 건조 공정
(I) 첩합／전사 공정

Claims (37)

  1. 연신함으로써, 두께가 10㎛이하이며, 단체 투과율 T 및 편광도 P에 의해서 나타내지는 광학 특성이, 다음 식 P＞―(10 0.929T―42.4―1) X 100(단, T＜42.3), 및 P≥99.9(단, 45.0≥T≥42.3)의 조건을 만족하도록 구성된, 2색성 물질을 배향시킨 폴리비닐 알코올계 수지로 구성되는 제 1의 편광막이, 한 면에 있어서 광학적으로 투명한 점착제층을 통해 표시 패널의 한 면에 접합되며, 상기 제 1의 편광막의 다른 면은 투명 수지 재료의 보호층에 접합된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 편광막은, 에스테르계 열가소성 수지 재료의 기재상에 도포 형성된 폴리비닐 알코올계 수지층을 상기 열가소성 수지기재와 함께 연신함으로써 제조된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1의 편광막은, 공중 보조 연신과 붕산 수중 연신으로 구성되는 2단 연신 공정으로 연신된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  4. 제 1항에 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층의 외측에 윈도가 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층과 상기 제 1의 편광막과의 사이 및 상기 제 1의 편광막과 상기 표시 패널의 사이의 적어도 한쪽에 확산층이 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 편광막과 상기 보호층과의 사이에는 상기 제 1의 편광막과 상기 보호층과의 사이의 접착을 용이하게 하는 역접착층이 형성된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층에 대전 방지층이 형성된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층이 1／4 파장 위상차이층으로 구성된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 표시 패널은 액정 표시 패널이며, 상기 표시 패널의 한쪽의 면에는 상기 제 1의 편광막과 동일한 구성의 제2의 편광막이, 광학적으로 투명한 점착제층을 통해 접합된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 표시 패널은 투과형 액정 표시 패널이며, 상기 제 2의 편광막의 옆이 백 라이트측으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 표시 패널은 반사형 액정 표시 패널이며, 상기 제 2의 편광막의 외측에 상기 액정 표시 패널을 투과한 빛의 적어도 일부를 반사하는 미러가 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 미러가 상기 액정 표시 패널을 투과한 빛의 적어도 일부를 투과시키는 반투명경이며, 상기 반투명경을 사이에 두고 상기 액정표시장치의 반대측에 백 라이트가 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2의 편광막에는, 상기 표시 패널과는 반대측의 면에 제2의 보호층이 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2의 편광막과 상기 제 2의 보호층과의 사이에는, 상기 제 2의 편광막과 상기 제 2의 보호층과의 사이의 접착을 용이하게 하는 역접착층이 형성된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2의 보호층에는 대전 방지층이 형성된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1의 편광막과 상기 표시 패널과의 사이 및 상기 표시 패널과 상기 제 2의 편광막의 사이의 적어도 한쪽에, 1／4 파장 위상차이막이 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 표시 패널은 유기 EL표시 패널 또는 반사형 액정 표시 패널이며, 상기 제 1의 편광막과 상기 표시 패널과의 사이에, 위상차이막이 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 위상차이막은, 면내 x축방향 및 y축방향의 굴절률을 각각 nx 및 ny로 하고, 두께 방향의 굴절률을 nz로 했을 때, nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 2축위상차이막인 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 위상차이막은 1／4 파장 위상차이막인 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 편광막은,
    에스테르계 열가소성 수지 재료의 기재상에 도포 형성된 폴리비닐 알코올계 수지층에 대해, 상기 열가소성 수지기재와 함께 공중 보조 연신과 붕산 수중 연신으로 구성되는 2단 연신 공정에 의한 연신을 실시함으로써 형성된 것이며,
    상기 투명 수지 재료의 보호층은, 상기 폴리비닐 알코올계 수지층과 함께 연신된 상기 열가소성 수지기재로 구성된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 에스테르계 열가소성 수지 재료는, 비정성 PET인 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  22. 제 1항에 있어서,
    상기 투명 수지 재료의 보호층은 셀룰로오스계 재료 또는 아크릴계 수지 재료에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  23. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2의 편광막은,
    에스테르계 열가소성 수지 재료의 기재상에 도포 형성된 폴리비닐 알코올계 수지층에 대해, 상기 열가소성 수지기재와 함께 공중 보조 연신과 붕산 수중 연신으로 구성되는 2단 연신 공정에 의한 연신을 실시함으로써 형성된 것이며,
    상기 투명 수지 재료의 보호층은,
    상기 폴리비닐 알코올계 수지층과 함께 연신된 상기 열가소성 수지기재로 구성된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  24. 제 1항에 있어서,
    상기 투명 수지 재료의 보호층은 패턴 위상차이층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  25. 제 9항에 있어서,
    상기 액정 표시 패널은 IPS형 액정 표시 패널이며, 상기 제 1의 편광막과 상기 표시 패널과의 사이 및 상기 제 2의 편광막과 상기 표시 패널과의 사이의 적어도 한 쪽에는, 광학적으로 투명한 점착제층 및 위상차이막이 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 위상차이막은, 면내 x축방향 및 y축방향의 굴절률을 각각 nx 및 ny로 하고, 두께 방향의 굴절률을 nz로 했을 때, nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 위상차이막인 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 위상차이막은, 면내 x축방향 및 y축방향의 굴절률을 각각 nx 및 ny로 하고, 두께 방향의 굴절률을 nz로 했을 때, nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 위상차이막과 nx＞ny＞nz의 관계를 가지는 위상차이막과의 2층 구성인 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  28. 제 9항에 있어서,
    상기 액정 표시 패널은 VA형 액정 표시 패널이며, 상기 제 1및 제2의 편광막의 각각과 상기 표시 패널과의 사이에 배치되는 위상차이막은, 면내 x축방향 및 y축방향의 굴절률을 각각 nx 및 ny로 하고, 두께 방향의 굴절률을 nz로 했을 때, nx＞ny＞nz의 관계를 가지는 것인 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  29. 제 10항에 있어서,
    상기 투과형 액정 표시 패널은 TN형 액정 표시 패널이며, 상기 편광막의 각각과 상기 표시 패널과의 사이에 배치되는 위상차이막은, TN액정 온 상태에서의 시야각 보상을 위한 경사 배향 위상차이막인 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  30. 제 1항에 있어서,
    상기 표시 패널은 반사형 액정 표시 패널이며, 상기 제 1의 편광막과 상기 표시 패널과의 사이에 상기 제 1의 편광막으로부터의 편광을 원편광으로 하기 위한 위상차이막이 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  31. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1의 편광막과 상기 표시 패널과의 사이 및 상기 표시 패널과 상기 제 2의 편광막과의 사이의 적어도 한 쪽에, 내부 반사 방지 및 시야각 보상의 적어도 하나의 기능을 행하기 위한 위상차이막이 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 제 1의 편광막과 상기 표시 패널과의 사이 및 상기 표시 패널과 상기 제 2의 편광막과의 사이의 적어도 한 쪽에 있어서, 상기 표시 패널상에 광학적으로 투명한 점착층이 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  33. 제 1항에 있어서,
    상기 표시 패널에 대해서 시인측에 터치 검지 기능을 가지는 터치 패널 적층체가 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 터치 패널 적층체는, 패턴화된 한 쌍의 투명 전극이 유전체층을 통해서 배치된 구성의 용량형 터치 패널인 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 터치 패널 적층체는, 시인측 최외부재와 상기 제 1의 편광막과의 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  36. 제 34항에 있어서,
    상기 터치 패널 적층체는, 상기 제 1의 편광막과 상기 표시 패널과의 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.
  37. 제 33항에 있어서,
    상기 터치 패널 적층체는, 투명 전극이 공기 틈(간격)을 통해 대향 전극에 대향 배치된 구성의 저항막형터치 패널이며, 시인측 최외부재와 상기 제 1의 편광막과의 사이 또는 상기 제 1의 편광막과 상기 표시 패널과의 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학적 표시장치.


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