KR102385405B1

KR102385405B1 - 액정표시장치, 편광판 및 편광자 보호 필름

Info

Publication number: KR102385405B1
Application number: KR1020157034445A
Authority: KR
Inventors: 고우이치 무라타; 야스시 사사키
Original assignee: 도요보 가부시키가이샤
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2022-04-08
Also published as: CN105229501B; JPWO2014185322A1; TWI530395B; JP2021002070A; JP2021192101A; JP7264191B2; JP7154138B2; WO2014185322A1; JP2019091059A; CN105229501A; KR20160007548A; TW201446521A

Abstract

본 발명은 2매의 편광판을 크로스니콜 환경하에 배치한 경우에도 빛샘을 억제할 수 있는 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 편광자 보호 필름은 필름 흐름방향에 대해 45도 방향의 열수축률과 필름 흐름방향에 대해 -45도 방향의 열수축률의 차의 절대값이 0.4% 이하인 것을 특징으로 하는, 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름이다.

Description

액정표시장치, 편광판 및 편광자 보호 필름{Liquid crystal display device, polarizing plate, and polarizer protective film}

본 발명은 액정표시장치 내의 편광판에 사용하는 편광자 보호 필름에 관한 것이다.

액정표시장치(LCD)에 사용되는 편광판은 통상 폴리비닐알코올(PVA) 등에 요오드를 염착(染着)시킨 편광자를 2매의 편광자 보호 필름 사이에 끼운 구성으로, 편광자 보호 필름으로서는 통상 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름이 사용되고 있다. 최근 들어 LCD의 박형화에 수반하여 편광판의 박층화가 요구되어지고 있다. 그러나 이 때문에 보호 필름으로서 사용되고 있는 TAC 필름의 두께를 얇게 하면 충분한 기계강도를 얻을 수 없고, 또한 투습성이 악화된다는 문제가 발생한다. 또한 TAC 필름은 매우 고가여서 저렴한 대체 소재가 강하게 요구되고 있다.

이에 편광판의 박층화를 위해 편광자 보호 필름으로서 두께가 얇더라도 높은 내구성을 유지할 수 있도록 TAC 필름 대신에 폴리에스테르 필름을 사용하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1~3).

폴리에스테르 필름은 TAC 필름에 비해 내구성이 우수하나 TAC 필름과 달리 복굴절성을 갖기 때문에, 이것을 편광자 보호 필름으로서 사용한 경우 광학적 변형에 의해 화질이 저하된다는 문제가 있었다. 즉, 복굴절성을 갖는 폴리에스테르 필름은 소정의 광학 이방성(리타데이션)을 갖는 것으로부터, 편광자 보호 필름으로서 사용한 경우 경사방향에서 관찰하면 무지개 형상의 색 불균일이 발생하여 화질이 저하된다. 이 때문에 특허문헌 1~3에서는 폴리에스테르로서 공중합 폴리에스테르를 사용함으로써 리타데이션을 작게 하는 대책이 이루어져 있다.

또한 특허문헌 4에는 백라이트 광원으로서 백색 발광 다이오드를 사용하고, 또한 편광자 보호 필름으로서 일정한 리타데이션을 갖는 배향 폴리에스테르 필름을 사용함으로써 무지개 형상의 색 불균일을 해결할 수 있는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 5에는 편광자 보호 필름은 편광판의 제조 시 또는 얻어진 편광판을 액정셀과 복합시키는 공정 등 많은 피열 공정을 통과하기 때문에, 양호한 치수 안정성을 갖기 위해 구체적으로는 120℃×30분의 비구속 열처리 후의 폴리에스테르 필름의 수축률이 필름 MD방향(필름 흐름방향) 및 TD방향(필름 폭방향) 모두에서 5% 이하인 것이 바람직한 것이 개시되어 있다.

일본국 특허공개 제2002-116320호 공보 일본국 특허공개 제2004-219620호 공보 일본국 특허공개 제2004-205773호 공보 WO2011-162198 일본국 특허공개 제2010-277028호 공보

편광자 보호 필름은 종래부터 TAC 필름이 사용되어 오고 있지만, 배경기술에서도 기술한 바와 같이, 그 대체로서 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름이 주목받고 있다. 편광판은 편광자를 2매의 편광자 보호 필름 사이에 끼운 구조를 갖는다. 2매의 편광자 보호 필름 중 적어도 한쪽을 폴리에스테르 필름으로 한 편광판을 2매 준비하고, 2매의 편광판이 크로스니콜 환경하가 되도록 배치한 경우에, 약간의 빛샘이 발생하여 시인성(visibility)이 악화되는 경우가 있다는 신규한 과제가 존재하는 것을 본 발명자들은 발견하였다. 본 발명은 전술한 약간의 빛샘을 억제하는 것이 가능한 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름을 제공하는 것을 하나의 과제로 한다.

본 발명자들은 상기의 과제에 대해서 주야로 검토한 결과, 필름 흐름방향에 대해 45도 방향의 열수축률과 필름 흐름방향에 대해 -45도 방향의 열수축률의 차의 절대값이 0.4% 이하인 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름이라면 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하였다.

대표적인 본 발명은 아래와 같다.

항 1.

필름 흐름방향에 대해 45도 방향의 열수축률과 필름 흐름방향에 대해 -45도 방향의 열수축률의 차의 절대값이 0.4% 이하인 것을 특징으로 하는, 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름.

항 2.

폴리에스테르 필름의 리타데이션이 4,000~30,000 ㎚이고, Nz 계수가 1.7 이하인, 항 1에 기재된 편광자 보호 필름.

항 3.

폴리에스테르 필름의 면배향도가 0.13 이하인, 항 1 또는 2에 기재된 편광자 보호 필름.

항 4.

편광자의 양측에 편광자 보호 필름을 적층한 구성으로 이루어지고,

적어도 편측의 편광자 보호 필름이 항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 편광자 보호 필름인 편광판.

항 5.

한쪽의 편광자 보호 필름이 트리아세틸셀룰로오스 필름으로 이루어지며,

다른 한쪽의 편광자 보호 필름이 항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 편광자 보호 필름인 편광판.

항 6.

백라이트 광원, 2개의 편광판 및 상기 2개의 편광판 사이에 배치된 액정셀을 갖는 액정표시장치로서,

상기 백라이트 광원은 연속적인 발광 스펙트럼을 갖는 백색 광원이고,

상기 편광판은 편광자의 양측에 편광자 보호 필름을 적층한 구성이며,

입사광 측에 배치되는 편광판의 편광자 보호 필름의 적어도 한쪽 및 출사광 측에 배치되는 편광판의 편광자 보호 필름의 적어도 한쪽이

항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 편광자 보호 필름인 액정표시장치.

항 7.

상기 입사광 측에 배치되는 편광판의 입사광 측 편광자 보호 필름 및 상기 출사광 측에 배치되는 편광판의 출사광 측 편광자 보호 필름이

항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 편광자 보호 필름인, 항 6에 기재된 액정표시장치.

본 발명에 의하면 2매의 편광판을 크로스니콜 환경하에 배치한 경우에, 약간의 빛샘의 발생이 억제되어 우수한 시인성을 갖는 액정표시장치를 얻는 데 적합한 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름 및 편광판을 제공할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면 빛샘이 억제되어 시인성이 우수한 액정표시장치가 제공된다.

1. 편광자 보호 필름

본 발명의 편광자 보호 필름은 폴리에스테르 필름으로 이루어지고, 필름 흐름방향에 대해 45도 방향의 열수축률과 필름 흐름방향에 대해 -45도 방향의 열수축률의 차의 절대값(이후, 「경사방향의 열수축률 차」 또는 「열수축률 차」로 간략화하여 부르는 경우가 있다)이 0.4% 이하인 것이 바람직하다. 상기 열수축률의 차의 절대값은 바람직하게는 0.3% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.2% 이하이다. 열수축률 차의 값은 작을수록 바람직한 것으로부터 하한은 0%이다. 필름 흐름방향에 대해 45도의 방향과 필름 흐름방향에 대해 -45도의 방향은 당연히 서로 직교한다. 또한 필름 흐름방향에 대해 45도 방향의 열수축률 및 -45도 방향의 열수축률은 모두 1.0% 이하가 바람직하고, 0.8% 이하가 보다 바람직하며, 0.6% 이하가 더욱 바람직하다.

통상 액정표시장치 중에는 2매의 편광판이 크로스니콜 환경하에 배치되어 있다. 2매의 편광판을 크로스니콜 환경하에 배치하면 통상은 빛을 통과시키지 않지만, 편광자 보호 필름의 경사방향의 열수축률 차에 따라서는 빛이 새는 경우가 있는 것을 발견하였다. 그 메커니즘에 대해서는 아래와 같이 생각하고 있으나, 본 출원 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

편광판은 통상 편광자 보호 필름과 편광자가 접착제를 매개로 접착되어 제조된다. 이러한 접착 공정에 있어서 편광판은 통상 70℃~120℃의 범위에서 10분~60분 정도 열처리된다. 경사방향의 열수축률 차가 큰 필름을 편광자 보호 필름으로서 사용하면 전술한 열처리 시에 폴리에스테르 필름이 비스듬히 휘어, 편광판 자체에도 경사방향으로 미소한 휨이 발생한다. 그 결과, 편광축이 약간 경사방향으로 변형되어, 그러한 2매의 편광판을 크로스니콜 환경하에 배치하면 2매의 편광판의 편광축이 공간을 매개로 수직 관계로 배치되지 않기 때문에 약간의 빛샘이 발생하는 것으로 생각된다.

배경기술에서 기술한 바와 같이, 특허문헌 5에는 필름 흐름방향 및 필름 폭방향 모두에서 열수축률이 5% 이하인 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름이 개시되어 있다. 그러나 전술한 메커니즘으로부터 명확한 바와 같이, 필름 흐름방향의 열수축률 및 필름 폭방향의 열수축률이 작았다 하더라도 경사방향의 열수축률 차가 크면 편광판의 경사방향의 휨을 억제하지 못하여 빛샘이 발생할 수 있다.

본 발명의 편광자 보호 필름에 사용하는 폴리에스테르 필름은 임의의 폴리에스테르 수지로부터 얻을 수 있다. 폴리에스테르 수지의 종류는 특별히 제한되지 않고, 디카르복실산과 디올을 축합시켜서 얻어지는 임의의 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있다.

폴리에스테르 수지의 제조에 사용 가능한 디카르복실산 성분으로서는, 예를 들면 테레프탈산, 이소프탈산, 오르토프탈산, 2,5-나프탈렌디카르복실산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 1,5-나프탈렌디카르복실산, 디페닐카르복실산, 디페녹시에탄디카르복실산, 디페닐설폰카르복실산, 안트라센디카르복실산, 1,3-시클로펜탄디카르복실산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 헥사히드로테레프탈산, 헥사히드로이소프탈산, 말론산, 디메틸말론산, 숙신산, 3,3-디에틸숙신산, 글루타르산, 2,2-디메틸글루타르산, 아디프산, 2-메틸아디프산, 트리메틸아디프산, 피멜산, 아젤라산, 다이머산, 세바스산, 수베르산, 도데카디카르복실산 등을 들 수 있다.

폴리에스테르 수지의 제조에 사용 가능한 디올 성분으로서는, 예를 들면 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,2-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 데카메틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)설폰 등을 들 수 있다.

폴리에스테르 수지를 구성하는 디카르복실산 성분과 디올 성분은 모두 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 폴리에스테르 필름을 구성하는 적합한 폴리에스테르 수지로서는, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트를 들 수 있는데, 이들은 추가로 다른 공중합 성분을 포함해도 된다. 이들 수지는 투명성이 우수한 동시에 열적, 기계적 특성도 우수하여 연신 가공에 의해 용이하게 리타데이션을 제어할 수 있다. 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트는 고유 복굴절이 커서 필름의 두께가 얇아도 비교적 용이하게 커다란 리타데이션이 얻어지기 때문에 가장 적합한 소재이다.

(경사방향의 열수축률 차)

본 발명에 있어서의 경사방향의 열수축률 차란 폴리에스테르 필름을 85℃에서 30분간, 수중에서 가열 처리했을 때의 필름 흐름방향에 대해 45°방향의 열수축률과 필름 흐름방향에 대해 -45°방향의 열수축률의 차의 절대값을 말한다. 구체적으로는 상기 열처리 전후로 폴리에스테르 필름의 흐름방향에 대해 45°방향 및 -45°방향의 길이를 측정하고 그것들을 비교해서 각 방향에 대한 열수축률을 구하고, 이어서 45°방향의 열수축률과 -45°방향의 열수축률을 비교해서 열수축률의 차를 구할 수 있다.

빛샘의 유무는 후술하는 실시예에 나타내는 측정방법에 따라 측정할 수 있다. 즉, 2매의 편광판을 크로스니콜의 관계가 되도록 배치하고, 분광광도계를 사용하여 550~600 ㎚ 파장의 빛의 상기 2매의 편광판에 대한 최대 광선 투과율을 측정할 수 있다. 또한 2매의 편광판에 있어서 편광자와 편광자 보호 필름으로서 사용되는 폴리에스테르 필름은 편광자의 편광축과 폴리에스테르 필름의 주배향축이 서로 수직이 되도록 첩합(貼合)된다. 그리고 상기 파장의 범위에 있어서의 최대 광선 투과율이 0.02% 이하이면 빛샘은 실질적으로 없다고 평가할 수 있다.

아래에 무지개 얼룩 억제의 관점에서 폴리에스테르 필름의 리타데이션, Nz 계수, 면배향도의 바람직한 범위에 대해서 설명한다.

(리타데이션)

본 발명에서 사용되는 편광자 보호 필름에 사용되는 폴리에스테르 필름은 특별히 한정되는 것은 아니지만 4,000~30,000 ㎚의 리타데이션을 갖는 것이 바람직하다. 리타데이션이 4,000 ㎚ 이상이면 액정표시장치를 경사방향에서 관찰했을 때 간섭색을 억제할 수 있어 양호한 시인성을 확보할 수 있다. 배향 폴리에스테르 필름의 바람직한 리타데이션은 4,500 ㎚ 이상, 다음으로 바람직하게는 5,000 ㎚ 이상, 보다 바람직하게는 6,000 ㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 8,000 ㎚ 이상, 보다 더욱 바람직하게는 10,000 ㎚ 이상이다.

폴리에스테르 필름의 리타데이션의 상한은 30,000 ㎚인 것이 바람직하다. 그 이상의 리타데이션을 갖는 폴리에스테르 필름을 사용해도 추가적인 시인성의 개선 효과는 실질적으로 얻어지지 않고, 리타데이션의 상승에 수반하여 필름의 두께도 상당히 두꺼워져 공업 재료로서의 취급성이 저하될 우려가 있기 때문이다.

배향 폴리에스테르 필름의 리타데이션의 값은 공지의 방법에 따라 2축 방향의 굴절률과 두께를 측정해서 구할 수 있다. 또한, 예를 들면 KOBRA-21ADH(오지 계측기기 주식회사) 등의 시판의 자동 복굴절 측정장치를 사용해서 측정하는 것도 가능하다. 어느 측정방법에 있어서도 나트륨 D선의 파장인 589 ㎚에 있어서의 리타데이션을 측정한다.

(Nz 계수)

편광자 보호 필름에 사용하는 폴리에스테르 필름은 전술한 리타데이션의 범위인 것에 더하여 ｜ny-nz｜/｜ny-nx｜로 표시되는 Nz 계수가 1.7 이하인 것이 바람직하다. Nz 계수는 다음과 같이 해서 구할 수 있다. 분자배향계(오지 계측기기 주식회사 제조, MOA-6004형 분자배향계)를 사용해서 필름의 배향축 방향을 구하고, 배향축 방향과 이에 직교하는 방향의 2축의 굴절률(ny, nx, 단 ny＞nx) 및 두께방향의 굴절률(nz)을 아베 굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T, 측정 파장 589 ㎚)에 의해 구한다. 이렇게 해서 구한 nx, ny, nz를 ｜ny-nz｜/｜ny-nx｜로 표시되는 식에 대입해서 Nz 계수를 구할 수 있다.

폴리에스테르 필름의 리타데이션이 4,000 ㎚~30,000 ㎚여도 Nz 계수가 1.7을 초과하면, 한쌍의 편광판 양쪽에 있어서 폴리에스테르 필름을 편광자 보호 필름으로서 사용한 경우(예를 들면 입사광 측에 배치되는 편광판의 입사광 측 편광자 보호 필름 및 출사광 측에 배치되는 편광판의 출사광 측 편광자 보호 필름이 폴리에스테르 필름인 경우), 액정표시장치를 경사방향에서 관찰했을 때 여전히 각도에 따라서는 무지개 얼룩이 발생할 수 있을 우려가 있다. 그 때문에 Nz 계수는 보다 바람직하게는 1.65 이하, 더욱 바람직하게는 1.63 이하이다. Nz 계수의 하한치는 1.2이다. 이는 1.2 미만의 필름을 얻는 것은 제조 기술적으로 어렵기 때문이다. 또한 필름의 기계적 강도를 유지하기 위해서는 Nz 계수의 하한치는 1.3 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.4 이상, 더욱 바람직하게는 1.45 이상이다.

(면배향 계수)

폴리에스테르 필름의 리타데이션값 및 Nz 계수를 상기의 특정 범위로 제어하는 것에 더하여 (nx＋ny)/2-nz로 표시되는 면배향도를 특정 값 이하로 함으로써, 보다 확실하게 한쌍의 편광판 양쪽에 편광자 보호 필름으로서 폴리에스테르 필름을 사용한 경우의 무지개 얼룩을 완전히 해소할 수 있다. 여기서 nx, ny 및 nz의 값은 Nz 계수와 동일한 방법으로 구해진다. 배향 폴리에스테르 필름의 면배향도는 0.13 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.125 이하, 더욱 바람직하게는 0.12 이하이다. 면배향도를 0.13 이하로 함으로써 액정표시장치를 경사방향에서 관찰한 경우에 각도에 따라 관찰되는 무지개 얼룩을 보다 완전히 해소할 수 있다. 면배향도는 0.08 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 이상이다. 면배향도가 0.08 미만인 경우에는 필름 두께가 변동되어 리타데이션의 값이 필름면 내에서 불균일해지는 경우가 있다.

(리타데이션비)

폴리에스테르 필름은 그의 리타데이션(Re)과 두께방향 리타데이션(Rth)의 비(Re/Rth)가 바람직하게는 0.2 이상, 보다 바람직하게는 0.5 이상, 더욱 바람직하게는 0.6 이상이다. 상기 리타데이션과 두께방향 리타데이션의 비(Re/Rth)가 클수록 복굴절의 작용은 등방성을 증대시켜, 관찰 각도에 따른 무지개 형상의 색 불균일의 발생이 일어나기 어려워지기 때문이다. 완전한 1축성(1축 대칭) 필름의 경우에는 상기 리타데이션과 두께방향 리타데이션의 비(Re/Rth)는 2가 된다. 그러나 후술하는 바와 같이 완전한 1축성(1축 대칭) 필름에 가까워짐에 따라 배향 방향과 직교하는 방향의 기계적 강도가 현저히 저하된다.

이에 리타데이션과 두께방향의 리타데이션의 비(Re/Rth)의 상한은 바람직하게는 1.2 이하, 보다 바람직하게는 1 이하이다. 관찰 각도에 따른 무지개 형상의 색 불균일 발생을 완전히 억제하기 위해서는 상기 리타데이션과 두께방향 위상차의 비(Re/Rth)가 2일 필요는 없고, 1.2 이하로 충분하다. 또한 상기 비율이 1.0 이하여도 액정표시장치에 요구되는 시야각 특성(좌우 180도, 상하 120도 정도)을 만족시키는 것은 충분히 가능하다.

(두께 편차)

폴리에스테르 필름의 리타데이션의 변동을 억제하기 위해서는 필름의 두께 편차가 작은 것이 바람직하다. 이 관점에서 폴리에스테르 필름의 두께 편차는 5% 이하인 것이 바람직하고, 4.5% 이하인 것이 더욱 바람직하며, 4% 이하인 것이 보다 더욱 바람직하고, 3% 이하인 것이 특히 바람직하다.

(필름 두께)

폴리에스테르 필름의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상 15~300 ㎛이고, 바람직하게는 15~200 ㎛이다. 필름 두께가 15 ㎛ 미만인 경우에는 필름의 역학 특성의 이방성이 현저해져 찢어짐, 깨짐 등을 발생시키는 경우가 있다. 특히 바람직한 두께의 하한은 25 ㎛이다. 한편, 편광자 보호 필름의 두께의 상한은 300 ㎛를 초과하면 편광판의 두께가 지나치게 두꺼워져 바람직하지 않다. 편광자 보호 필름으로서의 실용성의 관점에서 두께의 상한은 200 ㎛가 바람직하다. 특히 바람직한 두께의 상한은 일반적인 TAC 필름과 동등한 정도인 100 ㎛이다.

(광 투과율)

폴리에스테르 필름은 편광자에 포함되는 요오드 색소 등의 광학 기능성 색소의 열화를 억제하는 관점에서 파장 380 ㎚의 광선 투과율이 20% 이하인 것이 바람직하다. 380 ㎚의 광선 투과율은 15% 이하가 보다 바람직하고, 10% 이하가 더욱 바람직하며, 5% 이하가 특히 바람직하다. 상기 광선 투과율이 20% 이하이면 광학 기능성 색소의 자외선에 의한 변질을 억제할 수 있다. 광선 투과율은 필름의 평면에 대해 수직방법으로 측정한 것으로, 분광광도계(예를 들면 자스코 코포레이션 제조 분광광도계 V-7100)를 사용해서 측정할 수 있다.

배향 폴리에스테르 필름의 파장 380 ㎚의 투과율은 배합하는 자외선 흡수제의 종류, 농도 및 필름의 두께를 적절히 조절함으로써 20% 이하로 제어할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 자외선 흡수제에는 공지의 자외선 흡수제를 적절히 선택해서 사용할 수 있다. 구체적인 자외선 흡수제로서는 유기계 자외선 흡수제와 무기계 자외선 흡수제를 들 수 있지만, 투명성의 관점에서 유기계 자외선 흡수제가 바람직하다.

유기계 자외선 흡수제로서는 벤조트리아졸계, 벤조페논계, 환상 이미노에스테르계 등 및 이들의 조합을 들 수 있지만 본 발명이 규정하는 흡광도의 범위라면 특별히 한정되지 않는다. 그러나 내구성의 관점에서는 벤조트리아졸계, 환상 이미노에스테르계가 특히 바람직하다. 2종 이상의 자외선 흡수제를 병용한 경우에는 각각의 파장의 자외선을 동시에 흡수시킬 수 있기 때문에 보다 자외선 흡수 효과를 개선할 수 있다.

벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제 및 아크릴로니트릴계 자외선 흡수제로서는, 예를 들면 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시메틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시에틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시프로필)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논, 2,4-디-tert-부틸-6-(5-클로로벤조트리아졸-2-일)페놀, 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(5-클로로(2H)-벤조트리아졸-2-일)-4-메틸-6-(tert-부틸)페놀, 2,2'-메틸렌비스(4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀 등을 들 수 있다. 환상 이미노에스테르계 자외선 흡수제로서는, 예를 들면 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사지논-4-온), 2-메틸-3,1-벤즈옥사진-4-온, 2-부틸-3,1-벤즈옥사진-4-온, 2-페닐-3,1-벤즈옥사진-4-온 등을 들 수 있다. 이들의 자외선 흡수제는 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

폴리에스테르 필름에 자외선 흡수제를 배합하는 경우, 배향 폴리에스테르 필름을 3층 이상의 다층 구조로 하여 필름의 최외층 이외의 층(즉, 중간층)에 자외선 흡수제를 첨가하는 것이 바람직하다.

(기타 성분 등)

배향 폴리에스테르 필름에는 자외선 흡수제 이외에 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 각종 첨가제를 함유시키는 것도 바람직한 양태이다. 첨가제로서, 예를 들면 무기 입자, 내열성 고분자 입자, 알칼리 금속 화합물, 알칼리토류 금속 화합물, 인 화합물, 대전방지제, 내광제, 난연제, 열안정제, 산화방지제, 겔화방지제, 계면활성제 등을 들 수 있다. 또한 높은 투명성을 나타내기 위해서는 폴리에스테르 필름에 실질적으로 입자를 함유하지 않는 것도 바람직하다. 「입자를 실질적으로 함유시키지 않는다」는 것은, 예를 들면 무기 입자의 경우, 형광 X선 분석으로 무기 원소를 정량한 경우에 50 ppm 이하, 바람직하게는 10 ppm 이하, 특히 바람직하게는 검출 한계 이하가 되는 함유량을 의미한다.

(이접착층)

본 발명에 있어서는 편광자와의 접착성을 개량하기 위해 배향 폴리에스테르 필름의 적어도 편면에 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 또는 폴리아크릴 수지의 적어도 1종류를 주성분으로 하는 이접착층을 갖는 것이 바람직하다. 여기서 「주성분」이란 이접착층을 구성하는 고형 성분 중 50 질량% 이상인 성분을 말한다. 이접착층의 형성에 사용하는 도포액은 수용성 또는 수분산성의 공중합 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지 및 폴리우레탄 수지 중 적어도 1종을 포함하는 수성 도포액이 바람직하다. 이들의 도포액으로서는, 예를 들면 일본국 특허 제3567927호 공보, 일본국 특허 제3589232호 공보, 일본국 특허 제3589233호 공보, 일본국 특허 제3900191호 공보, 일본국 특허 제4150982호 공보 등에 개시된 수용성 또는 수분산성 공중합 폴리에스테르 수지 용액, 아크릴 수지 용액 및 폴리우레탄 수지 용액 등을 들 수 있다.

이접착층은 상기 도포액을 미연신 필름 또는 세로방향의 1축 연신 필름의 편면 또는 양면에 도포한 후, 100~150℃에서 건조하고, 추가로 가로방향으로 연신해서 얻을 수 있다. 최종적인 이접착층의 도포량은 0.05~0.2 g/㎡로 관리하는 것이 바람직하다. 도포량이 0.05 g/㎡ 미만이면 얻어지는 편광자와의 접착성이 불충분해지는 경우가 있다. 한편, 도포량이 0.2 g/㎡를 초과하면 내블로킹성이 저하되는 경우가 있다. 폴리에스테르 필름의 양면에 이접착층을 설치하는 경우는 양면의 이접착층의 도포량은 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로 상기 범위 내에서 설정할 수 있다.

이접착층에는 이활성을 부여하기 위해 입자를 첨가하는 것이 바람직하다. 미립자의 평균 입경은 2 ㎛ 이하의 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 입자의 평균 입경이 2 ㎛를 초과하면 입자가 피복층으로부터 탈락되기 쉬워진다. 이접착층에 함유시키는 입자로서는, 예를 들면 산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘, 황산칼슘, 실리카, 알루미나, 탈크, 카올린, 클레이, 인산칼슘, 운모, 헥토라이트, 지르코니아, 산화텅스텐, 불화리튬, 불화칼슘 등의 무기 입자나 스티렌계, 아크릴계, 멜라민계, 벤조구아나민계, 실리콘계 등의 유기 폴리머계 입자 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이접착층에 첨가되어도 되고 2종 이상을 조합해서 첨가하는 것도 가능하다.

도포액은 공지의 방법을 사용해서 도포할 수 있다. 예를 들면 리버스롤·코트법, 그라비어·코트법, 키스·코트법, 롤브러시법, 스프레이 코트법, 에어나이프 코트법, 와이어바 코트법, 파이프 닥터법 등을 들 수 있고, 이들 방법을 단독으로 또는 조합해서 행할 수 있다.

상기 입자의 평균 입경의 측정은 하기 방법으로 행할 수 있다. 입자를 주사형 전자현미경(SEM)으로 사진 촬영하여, 가장 작은 입자 1개의 크기가 2~5 ㎜가 되는 배율로 300~500개의 입자의 최대 직경(가장 떨어진 2점 간의 거리)을 측정하고, 그의 평균값을 평균 입경으로 한다.

폴리에스테르 필름에는 편광자와의 접착성을 양호하게 하기 위해 코로나 처리, 코팅 처리나 화염 처리 등을 행하는 것도 가능하다.

(기능층)

폴리에스테르 필름의 편광자가 배치되는 면과는 반대측 면에 비침 방지나번쩍임 억제, 흠집 억제 등을 목적으로 각종 기능층, 즉 하드 코트층, 방현층, 반사방지층, 저반사층, 저반사방지층 및 반사방지 방현층, 대전방지층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 기능층을 배향 폴리에스테르 표면에 설치하는 것도 바람직한 양태이다. 각종 기능층을 설치할 때 배향 폴리에스테르 필름은 그 표면에 이접착층을 갖는 것이 바람직하다. 이때 반사광에 의한 간섭을 억제하는 관점에서 이접착층의 굴절률을 기능층의 굴절률과 배향 폴리에스테르 필름의 굴절률의 기하평균 근방이 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 이접착층의 굴절률의 조정은 공지의 방법을 채용할 수 있고, 예를 들면 바인더 수지에 티탄이나 지르코늄, 기타 금속종을 함유시킴으로써 용이하게 조정할 수 있다.

(배향 폴리에스테르 필름의 제조방법)

본 발명의 보호 필름인 배향 폴리에스테르 필름은 일반적인 폴리에스테르 필름의 제조방법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들면 폴리에스테르 수지를 용융하고, 시트 형상으로 압출하여 성형된 무배향 폴리에스테르를 유리 전이 온도 이상의 온도에 있어서 롤의 속도 차를 이용하여 세로방향으로 연신한 후, 텐터에 의해 가로방향으로 연신하고 열처리를 행하는 방법을 들 수 있다. 1축 연신 필름이어도 되고 2축 연신 필름이어도 된다.

필름 흐름방향에 대해 경사 45도 방향의 열수축률과 필름 흐름방향에 대해 -경사 45도 방향의 열수축률의 차의 절대값을 작게 하기 위해서는, 전술한 방법으로 얻어지는 1축 연신 필름 및 2축 연신 필름의 제막 공정에 있어서 열처리 후에 냉각하는 공정에서 발생하는 경사방향의 응력을 완화시키는 것이 바람직하다. 이 때문에 열처리 공정 후에 릴랙스율 및 온도를 적정한 범위로 조정하여 필름 폭방향으로 릴랙스시키는 것이 바람직하다. 또한 필름 흐름방향(주행방향)의 장력도 최적의 범위로 조정하는 것이 바람직하다. 텐터 클립의 속도와 인취롤의 속도 차를 적정한 범위로 조정하여 필름 흐름방향의 장력을 컨트롤하는 것이 바람직하다. 또한 열처리 공정 후에 릴랙스율 및 온도를 적정한 범위로 조정하여 필름 폭방향으로 릴랙스시키면서 필름 흐름방향의 클립 간격을 축소시킴으로써 릴랙스시키는 것도 바람직하다. 또한 냉각 공정 중에 필름을 텐터 클립으로부터 절단 또는 개방하여 필름을 필름 흐름방향 및 필름 폭방향으로 완화시키면서 냉각하는 방법도 바람직하다. 또한 한번 권취한 롤을, 예를 들면 80℃~120℃에서 10초~90분간, 오프라인 어닐링 처리하는 방법도 유효하다.

폴리에스테르 필름은 종연신, 횡연신된 후, 열처리 공정을 거쳐 양쪽 가장자리부를 재단해서 밀 롤로 하고, 필요에 따라 슬릿함으로써 슬릿 롤을 얻을 수 있다. 이 중 밀 롤의 양단부 33%의 범위(필름 오른쪽 끝으로부터 33%의 영역, 필름 왼쪽 끝으로부터 33%의 영역)는 특히 경사방향의 열수축률 차가 높아지는 경향이 있다. 그 때문에, 예를 들면 오프라인 어닐링 처리의 경우라면 어닐링 처리의 온도, 시간을 충분히 확보하도록 조절하는 것이 바람직하다.

전술한 특정 리타데이션 및 Nz 계수를 갖는 배향 폴리에스테르 필름은 제막 시의 조건(예를 들면 연신 배율, 연신 온도, 필름의 두께 등)을 조절함으로써 얻을 수 있다. 예를 들면 연신 배율이 높을수록, 연신 온도가 낮을수록, 필름의 두께가 두꺼울수록 높은 리타데이션이 얻어지기 쉽다. 한편, 연신 배율이 낮을수록, 연신 온도가 높을수록, 필름의 두께가 얇을수록 낮은 리타데이션이 얻어지기 쉽다.

구체적인 제막 조건으로서는, 예를 들면 종연신 온도 및 횡연신 온도는 80~145℃가 바람직하고, 특히 바람직하게는 90~140℃이다. 종연신 배율은 1.0~3.5배가 바람직하고, 특히 바람직하게는 1.0배~3.0배이다. 또한 횡연신 배율은 2.5~6.0배가 바람직하고, 특히 바람직하게는 3.0~5.5배이다.

리타데이션을 전술한 특정 범위로 제어하기 위해서는 종연신 배율과 횡연신 배율의 비율을 제어하는 것이 바람직하다. 종·횡의 연신 배율의 차가 지나치게 작으면 리타데이션을 높게 하는 것이 어려워져 바람직하지 않다. 또한 연신 온도를 낮게 설정하는 것도 리타데이션을 높게 하는 데 있어서는 바람직하다. 이어지는 열처리의 온도는 100~250℃가 바람직하고, 특히 바람직하게는 180~245℃이다.

Nz 계수를 전술한 특정 값으로 하기 위해서는 종연신 배율과 횡연신 배율의 비율을 제어하는 것이 바람직하고, 1축 연신 필름으로 하는 것이 바람직하다. 또한 Nz 계수를 낮추기 위해서는 폴리머의 분자량을 올리는 것 및 공중합 성분을 첨가하여 결정성을 낮추는 것도 바람직하다. 또한 필름의 Nz 계수를 특정 범위로 제어하기 위해서는 토털 연신 배율, 연신 온도를 적절히 설정함으로써 행할 수 있다. 예를 들면 토털 연신 배율이 낮을수록, 연신 온도가 높을수록 낮은 Nz 계수를 얻을 수 있다.

면배향도를 전술한 특정 값으로 하기 위해서는 토털 연신 배율을 제어하는 것이 바람직하다. 토털 연신 배율이 지나치게 높으면 면배향도가 지나치게 높아지기 때문에 바람직하지 않다. 또한 연신 온도를 제어하는 것도 면배향도를 낮게 하는 데 있어서는 바람직하다. 종연신 배율과 횡연신 배율의 차를 크게 하고, 토털 연신 배율을 낮게 설정하며, 연신 온도를 높게 설정함으로써 Nz 계수, 면배향도를 특정 값 이하로 하는 것이 가능해진다.

연신 온도 및 연신 배율은 필름의 두께 편차에 커다란 영향을 주는 것으로부터 두께 편차의 관점에서도 제막 조건의 최적화를 행하는 것이 바람직하다. 특히 리타데이션을 높게 하기 위해 종연신 배율을 낮게 하면 세로 두께 편차가 나빠지는 경우가 있다. 세로 두께 편차는 연신 배율의 어느 특정 범위에서 매우 나빠지는 영역이 있는 것으로부터 이 범위를 벗어난 지점에서 제막 조건을 설정하는 것이 바람직하다.

배향 폴리에스테르 필름으로의 자외선 흡수제의 배합은 공지의 방법을 조합해서 실시할 수 있다. 예를 들면 혼련 압출기를 사용하여 건조시킨 자외선 흡수제와 폴리머 원료를 블렌드해서 사전에 마스터배치를 제작하고, 필름 제막 시에 소정의 상기 마스터배치와 폴리머 원료를 혼합하는 방법 등에 의해 배합할 수 있다.

상기 마스터배치의 자외선 흡수제 농도는 자외선 흡수제를 균일하게 분산시키고, 또한 경제적으로 배합하기 위해 5~30 질량%의 농도로 하는 것이 바람직하다. 마스터배치를 제작하는 조건으로서는 혼련 압출기를 사용하고, 압출 온도는 폴리에스테르 원료의 융점 이상, 290℃ 이하의 온도에서 1~15분간에 걸쳐 압출하는 것이 바람직하다. 290℃ 이상의 경우에는 자외선 흡수제의 감량이 크고, 또한 마스터배치의 점도 저하가 커진다. 1분 이하의 압출의 경우에는 자외선 흡수제의 균일한 혼합이 곤란해진다. 이때 필요에 따라 안정제, 색조 조정제, 대전방지제를 첨가해도 된다.

3층 이상의 다층 구조를 갖는 배향 폴리에스테르 필름의 중간층으로의 자외선 흡수제의 배합은 다음과 같은 수법으로 실시할 수 있다. 외층용으로서 폴리에스테르의 펠릿 단독, 중간층용으로서 자외선 흡수제를 함유한 마스터배치와 폴리에스테르의 펠릿을 소정의 비율로 혼합해서 건조한 후, 공지의 용융 적층용 압출기에 공급하여 슬릿 형상의 다이로부터 시트 형상으로 압출하고, 캐스팅롤 상에서 냉각 고화시켜서 미연신 필름을 만든다. 즉, 2대 이상의 압출기, 3층의 매니폴드 또는 합류 블록(예를 들면 각형 합류부를 갖는 합류 블록)을 사용하여 양쪽 바깥층을 구성하는 필름층, 중간층을 구성하는 필름층을 적층해서 구금으로부터 3층의 시트를 압출하고, 캐스팅롤로 냉각하여 미연신 필름을 만든다.

광학 결점의 원인이 되는 원료의 폴리에스테르 중에 포함되어 있는 이물질을 제거하기 위해 배향 폴리에스테르 필름의 제조 과정에 있어서 용융 압출 시에 고정밀도 여과를 행하는 것이 바람직하다. 용융 수지의 고정밀도 여과에 사용하는 여재의 여과 입자 사이즈(초기 여과 효율 95%)는 15 ㎛ 이하가 바람직하다. 여재의 여과 입자 사이즈가 15 ㎛를 초과하면 20 ㎛ 이상의 이물질 제거가 불충분해지기 쉽다.

2. 편광판

본 발명의 편광판은 요오드로 염색된 폴리비닐알코올계 필름 등으로 이루어지는 편광자의 양측을 2매의 편광자 보호 필름 사이에 끼운 구성으로, 상기 2매의 편광자 보호 필름 중 적어도 한쪽이 경사방향의 열수축률 차가 특정 폴리에스테르 필름인 것이 바람직하다. 편광자와 편광자 보호 필름은 접착제를 매개로 적층되어, 통상 70℃~120℃의 범위에서 10분~60분 정도 열처리해서 편광판이 얻어진다.

(편광자 보호 필름의 배치)

본 발명의 액정표시장치의 경우에는 상기 특정 폴리에스테르 필름이 한쌍의 편광판 양쪽의 편광자 보호 필름으로서 사용되는 것이 바람직하다. 한쌍의 편광판이란 액정에 대해 입사광 측에 배치되는 편광판과 액정에 대해 출사광 측에 배치되는 편광판의 조합을 의미한다. 즉, 당해 폴리에스테르 필름은 입사광 측의 편광판과 출사광 측의 편광판 양쪽의 편광판에 사용되는 것이 바람직하다. 당해 폴리에스테르 필름은 각 편광판을 구성하는 2매의 편광자 보호 필름 중 적어도 한쪽으로서 사용되고 있으면 된다.

적합한 일실시형태에 있어서 당해 배향 폴리에스테르 필름은 입사광 측 편광판의 입사광 측 편광자 보호 필름으로서 사용되고, 또한 출사광 측 편광판의 출사광 측 편광자 보호 필름으로서 사용된다. 편광판을 구성하는 2매의 편광자 보호 필름의 한쪽에만 당해 배향 폴리에스테르 필름이 사용되는 경우, 다른 쪽에는 임의의 편광자 보호 필름(예를 들면 TAC 필름 등)을 사용할 수 있다. 입사광 측에 배치되는 편광판의 액정셀 측 편광자 보호 필름 및 출사광 측에 배치되는 편광판의 액정셀 측 편광자 보호 필름으로서 당해 배향 폴리에스테르 필름을 채용하면 액정셀의 편광 특성을 변화시킬 가능성이 있기 때문에, 이들 위치의 편광자 보호 필름은 당해 배향 폴리에스테르 필름 이외의 편광자 보호 필름(예를 들면 TAC 필름, 아크릴 필름, 노르보르넨계 필름으로 대표되는 복굴절이 없는 필름)을 사용하는 것이 바람직하다. 이들의 필름도 경사방향 열수축률 차가 작은 편이 바람직하다.

3. 액정표시장치

일반적으로 액정표시장치는 백라이트 광원에 대향하는 쪽으로부터 화상을 표시하는 쪽(시인 측 또는 출사광 측)을 향하는 순으로 후면 모듈, 액정셀 및 전면 모듈을 갖는다. 후면 모듈 및 전면 모듈은 일반적으로 투명 기판, 그의 액정셀 측 표면에 형성된 투명 도전막 및 그의 반대측에 배치된 편광판으로 구성되어 있다. 여기서 편광판은 후면 모듈의 경우에는 백라이트 광원에 대향하는 쪽에 배치되고, 전면 모듈의 경우에는 화상을 표시하는 쪽(시인 측 또는 출사광 측)에 배치되어 있다.

본 발명의 액정표시장치는 적어도 백라이트 광원, 2개의 편광판 및 2개의 편광판 사이에 배치된 액정셀을 구성 부재로서 포함한다. 본 발명의 액정표시장치는 이들 이외의 다른 구성 부재, 예를 들면 컬러 필터, 렌즈 필름, 확산 시트, 반사방지 필름 등을 적절히 가져도 상관없다.

백라이트의 구성은 도광판이나 반사판 등을 구성 부재로 하는 에지라이트 방식이어도, 직하형 방식이어도 상관없다. 본 발명에서는 액정표시장치의 백라이트 광원으로서 연속적인 폭넓은 발광 스펙트럼을 갖는 백색 광원을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 연속적인 폭넓은 발광 스펙트럼이란 적어도 450 ㎚~650 ㎚의 파장영역, 바람직하게는 가시광의 영역에 있어서 빛의 강도가 제로가 되는 파장이 존재하지 않는 발광 스펙트럼을 의미한다. 이러한 연속적인 폭넓은 발광 스펙트럼을 갖는 백색 광원으로서는, 예를 들면 백색 LED를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 사용 가능한 백색 LED에는 형광체 방식, 즉 화합물 반도체를 사용한 청색광, 또는 자외광을 발하는 발광 다이오드와 형광체를 조합함으로써 백색을 발하는 소자나, 유기 발광 다이오드(Organic light-emitting diode：OLED) 등이 포함된다. 형광체로서는, 예를 들면 이트륨·알루미늄·가닛계의 황색 형광체나 테르븀·알루미늄·가닛계의 황색 형광체 등을 들 수 있다. 백색 LED 중에서도 화합물 반도체를 사용한 청색 발광 다이오드와 이트륨·알루미늄·가닛계 황색 형광체를 조합한 발광 소자로 이루어지는 백색 발광 다이오드는 연속적이며 폭넓은 발광 스펙트럼을 갖고 있는 동시에 발광 효율도 우수하기 때문에, 본 발명의 백라이트 광원으로서 적합하다. 백색 LED는 소비전력이 작기 때문에 그것을 이용한 본 발명의 액정표시장치는 에너지 절약화에도 이바지한다.

종래부터 백라이트 광원으로서 널리 사용되고 있는 냉음극관이나 열음극관 등의 형광관은 발광 스펙트럼이 특정 파장에 피크를 갖는 불연속적인 발광 스펙트럼을 갖는다. 따라서, 본 발명의 소기의 효과를 얻는 것은 곤란하기 때문에 본 발명의 액정표시장치의 광원으로서는 바람직하지 않다.

실시예

아래에 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 하기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 적합한 범위에서 적절히 변경을 가해서 실시하는 것도 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

실시예에 있어서의 물성의 평가방법은 아래와 같다.

(1) 경사방향의 열수축률 차

후술하는 편광자 보호 필름 1~15(오프라인 어닐링 처리를 행한 것 및 동 처리를 행하지 않은 것)를 각각 한 변 21 ㎝의 정사각형상으로 잘라내고 23℃, 65%RH의 분위기에서 2시간 이상 방치하였다. 이 필름 상에 직경 20 ㎝의 원을 그 중심이 필름의 중심이 되도록 그리고, 세로방향(필름 인출방향)을 0°로 하여 45°, -45°방향으로 원의 중심을 통과하는 직선을 그어서 각 방향의 직경을 측정하였다. 이 필름을 85℃에서 30분간, 수중에서 가열 처리한 후, 표면에 부착된 수분을 닦아내고 풍건하고 나서 23℃, 65%RH의 분위기 중에서 2시간 이상 방치하였다. 그 후, 전술한 바와 같이 각 직경 방향으로 그은 직선의 길이를 측정하였다. 그리고 열처리 전의 직경의 길이와 열처리 후의 직경의 길이를 비교하여 각 방향에 있어서의 열수축률을 구하고, 추가로 그들을 비교해서 열수축률의 차의 절대값을 구하였다. 이 측정을 동일 슬릿 롤로 필름의 폭방향으로 3점 샘플링해서 행하고, 그 평균을 열수축률 차로 하였다. 측정 결과, 오프라인 어닐링 처리를 한 것은 동일 슬릿 롤 내의 각 3점에 있어서도 열수축률 차는 0.4% 이하인 동시에 45도 방향 및 -45도 방향의 열수축률도 1.0% 이하였다.

(2) 빛샘 평가방법

PVA 필름으로 이루어지는 편광자의 한쪽 면에 트리아세틸셀룰로오스 필름(후지 필름(주)사 제조, 두께 80 ㎛)을 붙이고, 다른 한쪽 면에 후술하는 방법으로 제작한 폴리에스테르 필름을 붙였다. 각 필름은 접착제를 매개로 편광자에 첩합하였다. 그 후, 오븐으로 85℃에서 30분간 가열 처리를 하여 편광판을 제조하였다. 또한 편광자의 편광축과 폴리에스테르 필름의 주배향축이 서로 수직이 되도록 첩합하였다. 이렇게 해서 얻어진 2매의 편광판을 폴리에스테르 필름이 2개의 편광자의 외측에 오도록 크로스니콜에 배치하고, 자스코 코포레이션 제조 분광광도계 V7100을 사용하여 550~600 ㎚의 파장에 있어서의 최대 광선 투과율을 측정하였다.

○　：최대 광선 투과율이 0.02% 이하

×　：최대 광선 투과율이 0.02% 초과

(3) 리타데이션(Re)

리타데이션이란 필름 상의 직교하는 2축의 굴절률의 이방성(△Nxy=｜nx-ny｜)과 필름 두께(d)(㎚)의 곱(△Nxy×d)으로 정의되는 파라미터로, 광학적 등방성 및 이방성을 나타내는 척도이다. 2축의 굴절률의 이방성(△Nxy)은 아래의 방법으로 구하였다. 분자배향계(오지 계측기기 주식회사 제조, MOA-6004형 분자배향계)를 사용해서 필름의 배향축 방향을 구하고, 배향축 방향이 긴 변이 되도록 4 ㎝×2 ㎝의 직사각형을 잘라내어 측정용 샘플로 하였다. 이 샘플에 대해서 직교하는 2축의 굴절률(nx, ny) 및 두께방향의 굴절률(Nz)을 아베 굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T, 측정 파장 589 ㎚)를 사용해서 측정하고, 상기 2축의 굴절률의 차의 절대값(｜nx-ny｜)을 굴절률의 이방성(△Nxy)으로 하였다. 필름의 두께(d)(㎚)는 전기 마이크로미터(파인류프사 제조, 밀리트론 1245D)를 사용해서 측정하고 단위를 ㎚로 환산하였다. 굴절률의 이방성(△Nxy)과 필름의 두께(d)(㎚)의 곱(△Nxy×d)으로부터 리타데이션(Re)을 구하였다.

(4) Nz 계수

｜ny-nz｜/｜ny-nx｜로 얻어지는 값을 Nz 계수로 하였다. 단, ny＞nx가 되도록 ny 및 nx의 값을 선택하였다.

(5) 면배향도(△P)

(nx＋ny)/2-nz로 얻어지는 값을 면배향도(△P)로 하였다.

(6) 두께방향 리타데이션(Rth)

두께방향 리타데이션이란 필름 두께방향 단면에서 보았을 때의 2개의 복굴절△Nxz(=｜nx-nz｜), △Nyz(=｜ny-nz｜)에 각각 필름 두께(d)를 곱해서 얻어지는 리타데이션의 평균을 나타내는 파라미터이다. 리타데이션의 측정과 동일한 방법으로 nx, ny, nz와 필름 두께(d)(㎚)를 구하고, (△Nxz×d)와 (△Nyz×d)의 평균값을 산출해서 두께방향 리타데이션(Rth)을 구하였다.

(7) 무지개 얼룩 관찰

PVA와 요오드로 이루어지는 편광자의 편측에 후술하는 방법으로 제작한 폴리에스테르 필름을 편광자의 편광축과 폴리에스테르 필름의 배향 주축이 수직이 되도록 첩부(貼付)하고, 그의 반대측 면에 TAC 필름(후지 필름(주)사 제조, 두께 80 ㎛)을 첩부해서 편광판을 제작하였다. 얻어진 편광판을 액정을 사이에 두고 양측에 1매씩, 각 편광판이 크로스니콜의 조건하가 되도록 배치하여 액정표시장치를 제작하였다. 각 편광판은 상기 폴리에스테르 필름이 액정과는 반대측(먼 위치)이 되도록 배치되었다. 액정표시장치의 광원에는 청색 발광 다이오드와 이트륨·알루미늄·가닛계 황색 형광체를 조합한 발광 소자로 이루어지는 백색 LED를 광원(니치아 화학, NSPW500CS)으로 사용하였다. 이러한 액정표시장치의 정면 및 경사방향에서 육안으로 관찰하고, 무지개 얼룩의 발생 유무에 대해서 아래와 같이 판정하였다.

A ：어느 방향에서도 무지개 얼룩의 발생 없음.

A'：경사방향에서 관찰했을 때 각도에 따라 매우 옅은 무지개 얼룩이 관찰됨.

B ：경사방향에서 관찰했을 때 각도에 따라 옅은 무지개 얼룩이 관찰됨.

C ：경사방향에서 관찰했을 때 무지개 얼룩이 관찰됨.

D ：정면방향 및 경사방향에서 관찰했을 때 무지개 얼룩이 관찰됨.

(8) 인열강도

도요 세이키 제작소 제조 엘멘도르프 인열시험기를 사용하여 JIS P-8116에 따라 각 필름의 인열강도를 측정하였다. 인열 방향은 필름의 배향 주축 방향과 평행이 되도록 행하고, 아래와 같이 판정하였다. 또한 배향 주축 방향의 측정은 분자배향계(오지 계측기기 주식회사 제조, MOA-6004형 분자배향계)로 측정하였다.

　○：인열강도가 50 mN 이상

　×：인열강도가 50 mN 미만

(제조예 1-폴리에스테르 A)

에스테르화 반응캔을 승온하여 200℃에 도달한 시점에서 테레프탈산을 86.4 질량부 및 에틸렌글리콜 64.6 질량부를 넣고 교반하면서 촉매로서 삼산화안티몬을 0.017 질량부, 초산마그네슘 4수화물을 0.064 질량부, 트리에틸아민 0.16 질량부를 첨가하였다. 이어서 가압 승온을 행하여 게이지압 0.34 ㎫, 240℃의 조건에서 가압 에스테르화 반응을 행한 후, 에스테르화 반응캔을 상압으로 되돌리고 인산 0.014 질량부를 첨가하였다. 추가로 15분에 걸쳐서 260℃로 승온하고 인산 트리메틸 0.012 질량부를 첨가하였다. 이어서 15분 후에 고압분산기로 분산 처리를 행하고 15분 후, 얻어진 에스테르화 반응 생성물을 중축합 반응캔에 이송하여 280℃에서 감압하 중축합 반응을 행하였다.

중축합 반응 종료 후, 95% 커트 직경이 5 ㎛인 나슬론제 필터로 여과 처리를 행하고, 노즐로부터 스트랜드 형상으로 압출하여 사전에 여과 처리(구멍 직경：1 ㎛ 이하)를 행한 냉각수를 사용해서 냉각, 고화시키고 펠릿 형상으로 커트하였다. 얻어진 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(A)의 고유점도는 0.62 ㎗/g이고, 불활성 입자 및 내부 석출 입자는 실질상 함유하고 있지 않았다(이후, PET(A)로 약칭한다.).

(제조예 2-폴리에스테르 B)

건조시킨 자외선 흡수제(2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사지논-4-온) 10 질량부, 입자를 함유하지 않는 PET(A)(고유점도가 0.62 ㎗/g) 90 질량부를 혼합하고, 혼련 압출기를 사용해서 자외선 흡수제를 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(B)를 얻었다(이후, PET(B)로 약칭한다.).

(제조예 3-접착성 개질 도포액의 조제)

통상의 방법에 의해 에스테르 교환 반응 및 중축합 반응을 행하고, 디카르복실산 성분으로서 (디카르복실산 성분 전체에 대해) 테레프탈산 46 몰%, 이소프탈산 46 몰% 및 5-설포네이토이소프탈산나트륨 8 몰%, 글리콜 성분으로서 (글리콜 성분 전체에 대해) 에틸렌글리콜 50 몰% 및 네오펜틸글리콜 50 몰%의 조성의 수분산성 설폰산 금속 염기 함유 공중합 폴리에스테르 수지를 조제하였다. 이어서 물 51.4 질량부, 이소프로필알코올 38 질량부, n-부틸셀로솔브 5 질량부, 비이온계 계면활성제 0.06 질량부를 혼합한 후, 가열 교반하여 77℃에 도달하면 상기 수분산성 설폰산 금속 염기 함유 공중합 폴리에스테르 수지 5 질량부를 첨가하고 수지의 덩어리가 없어질 때까지 계속 교반한 후, 수지 수분산액을 상온까지 냉각하여 고형분 농도 5.0 질량%의 균일한 수분산성 공중합 폴리에스테르 수지액을 얻었다. 추가로 응집체 실리카 입자(후지 실리시아(주)사 제조, 사일리시아 310) 3 질량부를 물 50 질량부에 분산시킨 후, 상기 수분산성 공중합 폴리에스테르 수지액 99.46 질량부에 사일리시아 310의 수분산액 0.54 질량부를 첨가하고, 교반하면서 물 20 질량부를 첨가하여 접착성 개질 도포액을 얻었다.

(편광자 보호 필름 1)

기재 필름 중간층용 원료로서 입자를 함유하지 않는 PET(A) 수지 펠릿 90 질량부와 자외선 흡수제를 함유한 PET(B) 수지 펠릿 10 질량부를 135℃에서 6시간 감압 건조(1 Torr)한 후, 압출기(2)(중간층(Ⅱ층)용)에 공급하고, 또한 PET(A)를 통상의 방법에 의해 건조하여 압출기(1)(외층(Ⅰ층) 및 외층(Ⅲ층)용)에 각각 공급하여 285℃에서 용해하였다. 이 2종의 폴리머를 각각 스테인리스 소결체의 여재(공칭 여과 정밀도 10 ㎛ 입자 95% 커트)로 여과하고, 2종 3층 합류 블록으로 적층해서 구금으로부터 시트 형상으로 하여 압출한 후, 정전 인가 캐스트법을 사용해서 표면온도 30℃의 캐스팅 드럼에 휘감아 냉각 고화하여 미연신 필름을 만들었다. 이때 Ⅰ층, Ⅱ층, Ⅲ층의 두께의 비는 10：80：10이 되도록 각 압출기의 토출량을 조정하였다.

이어서 리버스 롤법에 의해 이 미연신 PET 필름의 양면에 건조 후의 도포량이 0.08 g/㎡가 되도록 상기 접착성 개질 도포액을 도포한 후, 80℃에서 20초간 건조하였다.

이 도포층을 형성한 미연신 필름을 텐터 연신기에 도입하여 필름의 단부를 클립으로 파지하면서 온도 125℃의 열풍 존으로 유도하고, 폭방향으로 4.0배로 연신하였다. 다음으로 폭방향으로 연신된 폭을 유지한 채 온도 225℃에서 30초간에 걸쳐 처리하고 양쪽 가장자리부를 재단 제거함으로써 필름 두께 약 50 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 밀 롤을 얻었다. 이 밀 롤을 3 등분하여 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다. 각 슬릿 롤에 대해서 90℃에서 5분간 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 2)

미연신 필름의 두께를 변경함으로써 두께 약 100 ㎛로 하는 것 이외는 편광자 보호 필름 1과 동일하게 하여 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 3)

편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 제작된 미연신 필름을 가열된 롤군 및 적외선 히터를 사용해서 105℃로 가열하고, 그 후 주속 차가 있는 롤군으로 주행방향으로 1.5배 연신한 후, 편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 폭방향으로 4.0배 연신하여 필름 두께 약 50 ㎛의 2축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 4)

편광자 보호 필름 3과 동일한 방법으로 주행방향으로 2.0배, 폭방향으로 4.0배 연신하여 필름 두께 약 50 ㎛의 2축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 5)

편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 중간층에 자외선 흡수제를 함유하는 PET 수지(B)를 사용하지 않고 필름 두께 50 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 6)

편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 주행방향으로 1.0배, 폭방향으로 3.5배 연신하여 필름 두께 약 75 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 7)

편광자 보호 필름 1과 동일한 방법을 사용하여 미연신 필름의 두께를 변경하고 횡연신 배율을 3.8배, 연신 온도를 135℃로 하여 두께 약 100 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 8)

편광자 보호 필름 1과 동일한 방법을 사용하여 횡연신 배율을 3.8배, 연신 온도를 135℃로 해서 두께 약 50 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 9)

편광자 보호 필름 1과 동일한 방법을 사용하여 횡연신 배율을 3.8배로 해서 두께 50 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 10)

편광자 보호 필름 1과 동일한 방법을 사용하여 횡연신 배율을 4.2배, 연신 온도를 135℃로 해서 두께 약 50 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 11)

편광자 보호 필름 1과 동일한 방법을 사용하여 미연신 필름의 두께를 변경하고, 횡연신 배율을 3.8배로 변경함으로써 두께 38 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 12)

편광자 보호 필름 1과 동일한 방법을 사용하여 미연신 필름의 두께를 변경함으로써 두께 38 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 13)

편광자 보호 필름 3과 동일한 방법으로 주행방향으로 1.8배, 폭방향으로 2.0배 연신하여 필름 두께 약 275 ㎛의 2축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 14)

편광자 보호 필름 3과 동일한 방법으로 주행방향으로 3.6배, 폭방향으로 4.0배 연신하여 필름 두께 약 38 ㎛의 2축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

(편광자 보호 필름 15)

편광자 보호 필름 1과 동일한 방법을 사용하여 미연신 필름의 두께를 변경함으로써 두께 약 10 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 슬릿 롤을 얻었다. 편광자 보호 필름 1과 동일하게 오프라인 어닐링 처리를 한 것, 오프라인 어닐링 처리하지 않은 것의 2종류를 제작하였다.

편광자 보호 필름 1~15에 대해서 빛샘 평가 결과를 표 1(오프라인 어닐링으로 처리한 샘플), 표 2(오프라인 어닐링으로 처리하지 않은 샘플)에 나타낸다. 표 1 및 2에 있어서 L위치란 왼쪽 끝을 의미하고, C위치란 중앙을 의미하며, R위치란 오른쪽 끝을 의미한다.

또한 편광자 보호 필름 1~15(오프라인 어닐링으로 처리한 샘플)를 사용하여 전술한 바와 같이 제작한 액정표시장치에 대해서 무지개 얼룩 관찰 및 인열강도를 측정한 결과를 아래의 표 3에 나타낸다.

표 3 중 편광자 보호 필름 No.7＊는 편광자 보호 필름으로서 편광자 보호 필름 7을 사용하고, 광원으로서 유기 발광 다이오드(OLED)를 사용한 경우를 나타낸다. 또한 표 3 중 편광자 보호 필름 No.7＊＊는 편광자 보호 필름으로서 편광자 보호 필름 7을 사용하고, 광원으로서 냉음극관을 사용한 경우를 나타낸다.

표 3에 나타내어진 결과로부터 배향 폴리에스테르 필름의 리타데이션이 4,000 이상이고, 또한 그 Nz 계수가 1.7 이하인 경우에 무지개 얼룩의 발생이 현저하게 억제되는 것이 나타내어졌다. 또한 이 조건에 더하여 배향 폴리에스테르 필름의 면배향도를 0.13 이하로 제어함으로써 보다 효과적으로 무지개 얼룩의 발생을 억제하는 것이 가능한 것이 나타내어졌다.

본 발명에 의하면 2매의 편광판을 크로스니콜 환경하에 배치한 경우에 약간의 빛샘의 발생이 억제되어 우수한 시인성을 갖는 액정표시장치를 얻는 데 적합한 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 산업상 이용가능성은 매우 높다.

Claims

필름 흐름방향에 대해 45도 방향의 열수축률과 필름 흐름방향에 대해 -45도 방향의 열수축률의 차의 절대값이 0.4% 이하이고, 면내방향의 리타데이션이 4,000~30,000 ㎚이며, Nz 계수가 1.7 이하이고, 면배향도가 0.104를 초과하고 0.13 이하인 것을 특징으로 하는, 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름.
제1항에 기재된 편광자 보호 필름을 갖는 편광판.
제2항에 기재된 편광판을 갖는 액정표시장치.
편광자의 양측에 편광자 보호 필름을 적층한 구성으로 이루어지고,
적어도 편측의 편광자 보호 필름이 제1항에 기재된 편광자 보호 필름인 편광판.
편광자의 양측에 편광자 보호 필름을 적층한 구성으로 이루어지고,
한쪽의 편광자 보호 필름이 트리아세틸셀룰로오스 필름으로 이루어지며,
다른 한쪽의 편광자 보호 필름이 제1항에 기재된 편광자 보호 필름인 편광판.
백라이트 광원, 2개의 편광판 및 상기 2개의 편광판 사이에 배치된 액정셀을 갖는 액정표시장치로서,
상기 백라이트 광원은 연속적인 발광 스펙트럼을 갖는 백색 광원이고,
상기 편광판은 편광자의 양측에 편광자 보호 필름을 적층한 구성이며,
입사광 측에 배치되는 편광판의 편광자 보호 필름의 적어도 한쪽 및 출사광 측에 배치되는 편광판의 편광자 보호 필름의 적어도 한쪽이
제1항에 기재된 편광자 보호 필름인 액정표시장치.
제6항에 있어서,
상기 입사광 측에 배치되는 편광판의 입사광 측 편광자 보호 필름 및 상기 출사광 측에 배치되는 편광판의 출사광 측 편광자 보호 필름이
제1항에 기재된 편광자 보호 필름인 액정표시장치.
제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 필름의 면배향도가 0.117 이상 0.13 이하인, 편광자 보호 필름.