KR102556376B1 - 편광판, 화상 표시 장치 및 해당 화상 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

편광판, 화상 표시 장치 및 해당 화상 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

가습 환경 하에서도 우수한 광학 특성을 유지할 수 있는 편광판이 제공된다. 본 발명의 편광판은, 요오드를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성된 편광막과, 편광막의 적어도 한쪽 측에 배치된 보호 필름을 구비한다. 보호 필름은, 편광막의 주위 단면을 덮고 이 보호 필름의 투습도는 300g/㎡/24hr 이하이다. 하나의 실시형태에서는, 본 발명의 편광판은 85℃ 및 85% RH 환경 하에서 120시간 유지한 후의 색빠짐 양이 100㎛ 이하이다.

Description

편광판, 화상 표시 장치 및 해당 화상 표시 장치의 제조 방법
본 발명은 편광판, 화상 표시 장치 및 해당 화상 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
화상 표시 장치(예컨대, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, 양자점 표시 장치)에는, 그의 화상 형성 방식에 기인하여 많은 경우 표시 셀의 적어도 한쪽 측에 편광판이 배치되어 있다. 그러나, 편광판은 실질적으로 편광판의 광학 특성을 지배하는 편광막의 광학 특성이 가습 환경 하에서 저하된다고 하는 내구성의 문제가 있다. 보다 구체적으로는, 편광막은 가습 환경 하에서 단부의 편광 성능이 소실되고, 결과로서 화상 표시 장치에 이른바 색빠짐이라고 하는 현상이 발생하는 경우가 있다.
일본 공개특허공보 제2000-338329호
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 그 주된 목적은 가습 환경 하에서도 우수한 광학 특성을 유지할 수 있는 편광판, 이와 같은 편광판을 포함하는 화상 표시 장치 및 이와 같은 화상 표시 장치의 간편한 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 편광판은, 요오드를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성된 편광막과, 해당 편광막의 적어도 한쪽 측에 배치된 보호 필름을 구비하고, 해당 보호 필름이 해당 편광막의 주위 단면을 덮고, 해당 보호 필름의 투습도가 300g/㎡/24hr 이하이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 편광막의 주위 단면을 덮는 보호 필름은 해당 편광막의 한쪽의 면의 전면(全面)을 덮는다.
하나의 실시형태에서는, 상기 보호 필름의 투습도는 150g/㎡/24hr 이하이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 보호 필름은 시클로올레핀계 수지 또는 글루타르이미드 구조를 갖는 (메트)아크릴계 수지로 구성되어 있다.
하나의 실시형태에서는, 상기 편광판은 85℃ 및 85% RH 환경 하에서 120시간 유지한 후의 색빠짐 양이 100㎛ 이하이다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 화상 표시 장치가 제공된다. 이 화상 표시 장치는 표시 셀과, 해당 표시 셀의 적어도 한쪽 측에 배치된 상기의 편광판을 구비하고, 해당 편광판의 상기 편광막의 표시 셀과 반대측에 배치된 보호 필름이 해당 편광막의 주위 단면을 덮는다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 화상 표시 장치의 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법은 표시 셀의 한쪽 측에 편광막을 배치하는 것; 해당 편광막보다 크기가 큰 보호 필름을 해당 편광막의 외주를 구성하는 4변 모두로부터 연장-돌출(延出)되도록 하여 해당 편광막의 해당 표시 셀과 반대측 면에 배치하는 것; 및 해당 연장-돌출된 부분에 의해 해당 편광막의 주위 단면을 덮는 것을 포함하고, 해당 편광막이 요오드를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성되며, 해당 보호 필름의 투습도가 300g/㎡/24hr 이하이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 보호 필름의 연장-돌출된 부분의 길이는 1mm 이상이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 보호 필름은 점착제를 개재하여 상기 편광막의 상기 표시 셀과 반대측에 첩합된다.
본 발명에 의하면, 소정의 투습도를 갖는 보호 필름을 이용하여 편광막의 외주 단면을 덮음(봉지함)으로써 가습 환경 하에서도 우수한 광학 특성을 유지할 수 있는 편광판을 실현할 수 있다. 그 결과로서, 가습 환경 하에서도 우수한 광학 특성을 유지할 수 있고 색빠짐이 방지된 화상 표시 장치를 실현할 수 있다. 나아가, 본 발명에 의하면 이와 같은 화상 표시 장치의 간편한 제조 방법을 실현할 수 있다. 하나의 실시형태에서는, 당해 제조 방법은 편광막보다 큰 크기를 갖는 보호 필름을 이용하여, 편광막의 표시 셀과 반대측 면의 전면 및 상기 주위 단면 전면을 덮는 것을 포함한다. 이와 같은 실시형태에 따르면 가습 환경 하에서도 우수한 광학 특성을 유지할 수 있는 화상 표시 장치를 매우 간편하게 제조할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광판의 개략 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 편광판의 개략 평면도이다.
도 2는 색빠짐 양의 산출을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 화상 표시 장치의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 실시예 1에 대응하는 액정 표시 장치 대체품의 가습 시험 후의 색빠짐 양을 나타내는 화상이다.
도 5는 비교예 1에 대응하는 액정 표시 장치 대체품의 가습 시험 후의 색빠짐 양을 나타내는 화상이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하지만 본 발명은 이들 실시형태로는 한정되지 않는다.
A. 편광판
A-1. 편광판의 전체 구성
본 발명의 실시형태에 따른 편광판은, 편광막과 당해 편광막의 적어도 한쪽 측에 배치된 보호 필름을 구비한다. 도 1a는 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광판의 개략 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 편광판의 개략 평면도이다. 도시예의 편광판(100)은, 편광막(10)과 편광막(10)의 한쪽 측에 배치된 보호 필름(21)과 또 다른 한쪽 측에 배치된 보호 필름(22)을 구비한다. 보호 필름(21, 22)은 대표적으로는 접착층(구체적으로는, 접착제층, 점착제층: 미도시)를 개재하여 편광막에 적층된다. 접착제층은 대표적으로는 PVA계 접착제나 활성화 에너지선 경화형 접착제로 형성된다. 점착제층은 대표적으로는 아크릴계 점착제로 형성된다. 보호 필름(21, 22) 중 한쪽은 목적, 편광판 및/또는 화상 표시 장치의 구성, 편광판 및/또는 화상 표시 장치의 제조 방법 등에 따라 생략되어도 된다. 본 발명의 실시형태에서는, 보호 필름(21, 22) 중 적어도 한쪽(도시예에서는 보호 필름(22))이 편광막(10)의 주위 단면을 덮는다. 본 발명의 실시형태에서는, 편광막은 요오드를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지(이하, 'PVA계 수지'라 칭함) 필름으로 구성되어 있다. 편광막이 요오드를 포함하는 경우에 보호 필름으로 편광막을 덮는(봉지하는) 효과가 현저해진다. 편광막의 두께는 대표적으로는 8㎛ 이하이다. 편광막이 요오드를 포함하고, 또한 그의 두께가 이와 같이 매우 얇은 경우에는 편광막 중의 요오드 밀도가 높아져서 가습에 의한 요오드의 안정성이 저하되기 쉬워지기 때문에 편광막을 봉지하는 효과가 더욱 현저해진다. 실용적으로는, 편광판의 표시 셀 측의 최외층으로서 점착제층(40)이 설치되고, 편광판은 당해 점착제층을 개재하여 표시 셀(예컨대, 액정 셀)(300)에 첩합된다. 보호 필름(22)은 편광막(10)의 주위 단면을 덮고 있으면 되고, 보호 필름(21) 및 점착제층(40)의 주위 단면에 대해서는 전체를 덮고 있어도 되며, 부분적으로 덮고 있어도 되고, 덮고 있지 않아도 된다. 도 1a에 나타내는 예에서는 보호 필름(22)은 편광막(10), 보호 필름(21) 및 점착제층(40)의 주위 단면을 덮고 있다. 하나의 실시형태에서는, 도 1a와 같이, 보호 필름(22)은 편광막(10)의 주위 단면과 함께 편광막의 한쪽의 면(도시예에서는, 표시 셀과 반대측 면) 전면을 덮는다. 또한, 보호 필름(22)은 편광막(10)의 주위 단면을 덮고 당해 주위 단면이 밀봉되어 있으면 되고 당해 주위 단면에 밀착하고 있을 필요는 없다. 본 발명의 실시형태에서, 편광막의 주위 단면을 덮는 보호 필름(도시예에서는 보호 필름(22))의 투습도는 300g/㎡/24hr 이하이고, 바람직하게는 150g/㎡/24hr 이하이다.
상기와 같은 편광판은 85℃ 및 85% RH 환경 하에서 120시간 유지한 후의 색빠짐 양이 바람직하게는 100㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 50㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 30㎛ 이하이고, 특히 바람직하게는 25㎛ 이하이다. 색빠짐 양의 하한은 바람직하게는 제로이며, 하나의 실시형태에서는 5㎛이다. 색빠짐 양은 이하와 같이 하여 산출될 수 있다: 편광판(또는 편광막)에서 연신 방향에 직교하는 방향 및 연신 방향을 각각 대향하는 두 변으로 하는 소정 크기의 시험편을 절취한다. 또한, 연신 방향은 대표적으로는 편광막의 흡수축 방향에 대응한다. 연신 방향은 예컨대 편광판의 장척 방향(반송 방향(MD 방향))에 대응할 수 있다. 이어서, 점착제로 시험편을 유리판에 첩합시키고, 이것을 85℃ 및 85% RH의 오븐 내에서 120시간 방치하여 가습한다. 가습 후의 시험편을 표준 편광판과 크로스 니콜의 상태로 배치한 때의 가습 후의 시험편의 단부의 색빠짐 상태를 현미경에 의해 조사한다. 구체적으로는, 시험편(편광판 또는 편광막) 단부에서의 색빠짐의 크기(색빠짐 양: ㎛)를 측정한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 연신 방향의 단부에서의 색빠짐 양(a) 및 연신 방향과 직교하는 방향의 단부에서의 색빠짐 양(b) 중 큰 쪽을 색빠짐 양으로 한다. 또한, 색빠짐 영역은 편광 특성이 현저하게 낮고 편광판으로서의 기능을 실질적으로 수행하지 않는다. 따라서, 색빠짐 양은 적으면 적을수록 바람직하다.
본 발명의 실시형태에 따른 편광판은 표시 패널의 시인측에 배치되어도 되고, 시인측과 반대측에 배치되어도 되며, 한 쌍의 본 발명의 실시형태에 따른 편광판이 양측에 배치되어도 된다.
A-2. 편광막
편광막(10)은 상기와 같이 요오드를 포함하는 PVA계 수지 필름으로 구성된다.
상기 PVA계 수지 필름을 형성하는 PVA계 수지로서는 임의의 적절한 수지가 채용될 수 있다. 예컨대, 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올은 폴리초산비닐을 비누화함으로써 얻어진다. 에틸렌-비닐알코올 공중합체는 에틸렌-초산비닐 공중합체를 비누화함으로써 얻어진다. PVA계 수지의 비누화도는 통상적으로 85몰%∼100몰%이고, 바람직하게는 95.0몰%∼99.9몰%, 더욱 바람직하게는 99.0몰%∼99.5몰%이다. 비누화도는 JIS K 6726-1994에 준하여 구할 수 있다. 이와 같은 비누화도의 PVA계 수지를 이용함으로써 내구성이 우수한 편광막이 얻어질 수 있다. 비누화도가 지나치게 높은 경우에는 겔화될 우려가 있다.
PVA계 수지의 평균 중합도는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 평균 중합도는 통상적으로 1000∼10000이며, 바람직하게는 1200∼5000, 더욱 바람직하게는 1500∼4500이다. 또한, 평균 중합도는 JIS K 6726-1994에 준하여 구할 수 있다.
상기와 같이 편광막은 요오드를 포함한다. 편광막은 실질적으로는 요오드가 흡착 배향된 PVA계 수지 필름이다. PVA계 수지 필름 중의 요오드 농도는, 예컨대 5.0중량%∼12.0중량%이다. 또한, PVA계 수지 필름 중의 붕산 농도는, 예컨대 12중량%∼25중량%이다.
PVA계 수지 필름(편광막)의 두께는 상기와 같이 8㎛ 이하이고, 바람직하게는 7㎛ 이하, 보다 바람직하게는 6㎛ 이하이다. 한편, PVA계 수지 필름의 두께는 바람직하게는 1.0㎛ 이상, 보다 바람직하게는 2.0㎛ 이상이다.
상기 편광막은, 바람직하게는 파장 380nm∼780nm 중 어느 파장에서 흡수 이색성(二色性)을 나타낸다. 편광막의 단체 투과율은 바람직하게는 40.0%∼46.0%이며, 보다 바람직하게는 41.0%∼45.0%이다. 편광막의 편광도는, 바람직하게는 99.9% 이상이고, 보다 바람직하게는 99.95% 이상이며, 더욱 바람직하게는 99.98% 이상이다. 편광판이 반사형 액정 표시 장치 또는 유기 EL 표시 장치에 적용되는 경우에는, 편광막의 편광도는 바람직하게는 90% 이상이고, 보다 바람직하게는 93% 이상이며, 더욱 바람직하게는 95% 이상이다. 상기와 같이 편광막의 주위 단면을 보호 필름으로 덮음(봉지함)으로써, 이와 같은 우수한 광학 특성(단체 투과율 및 편광도의 균형이 우수한 것)과 우수한 내구성(가습 환경 하에서도 이와 같은 우수한 광학 특성을 유지할 수 있는 것)을 양립할 수 있다.
A-3. 보호 필름
보호 필름(21, 22)은 편광막의 보호 필름으로서 사용할 수 있는 임의의 적절한 필름으로 구성된다. 필름의 형성 재료로서는, 예컨대 (메트)아크릴계 수지, 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지, 노보넨 수지 등의 시클로올레핀계 수지, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 등의 에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 이들의 공중합체 수지 등을 들 수 있다. 또한, '(메트)아크릴계 수지'란 아크릴계 수지 및/또는 메타크릴계 수지를 말한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 (메트)아크릴계 수지로서 글루타르이미드 구조를 갖는 (메트)아크릴계 수지가 이용된다. 글루타르이미드 구조를 갖는 (메트)아크릴계 수지(이하, 글루타르이미드 수지로도 칭한다)는, 예컨대 일본 특허공개공보 제2006-309033호, 일본 특허공개공보 제2006-317560호, 일본 특허공개공보 제2006-328329호, 일본 특허공개공보 제2006-328334호, 일본 특허공개공보 제2006-337491호, 일본 특허공개공보 제2006-337492호, 일본 특허공개공보 제2006-337493호, 일본 특허공개공보 제2006-337569호, 일본 특허공개공보 제2007-009182호, 일본 특허공개공보 제2009-161744호, 일본 특허공개공보 제2010-284840호에 기재되어 있다. 이들 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다.
본 발명의 실시형태에서는 편광판의 제조(C 항목에서 후술)에서 이용되는 수지 기재를 그대로 보호 필름으로서 이용하여도 된다.
본 발명의 실시형태에서는, 편광막의 주위 단면을 덮는 보호 필름(도시예에서는 보호 필름(22))은 가습 환경 하에서도 편광판의 광학 특성을 유지하고 편광판의 내구성을 향상시킨다. 따라서, 당해 보호 필름은 배리어 기능을 갖는 것이 바람직하다. 본 명세서에서, '배리어 기능을 갖는다'란 편광막에 침입하는 산소 및/또는 수증기의 투과량을 제어하여 편광막을 이들로부터 실질적으로 차단하는 것을 의미한다.
상기와 같이 편광막의 주위 단면을 덮는 보호 필름(도시예에서는 보호 필름(22))은, 투습도가 300g/㎡/24hr 이하이고, 바람직하게는 150g/㎡/24hr 이하이며, 보다 바람직하게는 120g/㎡/24hr 이하이고, 더욱 바람직하게는 70g/㎡/24hr 이하이며, 특히 바람직하게는 20g/㎡/24hr 이하이다. 투습도의 하한은, 예컨대 0.01g/㎡/24hr이고, 바람직하게는 검출 한계 미만이다. 보호 필름의 투습도가 이와 같은 범위이면 편광막을 공기 중의 수분 및 산소로부터 양호하게 보호할 수 있다. 결과로서, 편광막의 주위 단면을 덮는 보호 필름의 투습도가 이와 같은 범위이면 가습 환경 하에서도 편광막의 우수한 광학 특성을 유지할 수 있다. 또한, 투습도는, JIS Z0208에 준하여 측정될 수 있다. 투습도의 관점에서는, 보호 필름은 바람직하게는 시클로올레핀계 수지 또는 글루타르이미드 구조를 갖는 (메트)아크릴계 수지로 구성된다.
보호 필름의 두께는 본 발명의 효과가 얻어지는 한에 있어서, 임의의 적절한 두께가 채용될 수 있다. 보호 필름의 두께는, 예컨대 20㎛∼40㎛이고, 바람직하게는 25㎛∼35㎛이다. 또한, 표면 처리가 실시되어 있는 경우, 보호 필름의 두께는 표면 처리 층의 두께를 포함한 두께이다.
편광막(10)과 점착제층(40)과의 사이의 보호 필름(내측 보호 필름)(21)은, 하나의 실시형태에서는 광학적으로 등방성인 것이 바람직하다. 본 명세서에서 '광학적으로 등방성이다'란, 면내 위상차 Re(550)이 0nm∼10nm이고, 두께 방향의 위상차 Rth(550)이 -10nm∼+10nm인 것을 말한다. 내측 보호 필름의 Re(550)은 바람직하게는 0nm∼8nm이고, 보다 바람직하게는 0nm∼6nm이며, 더욱 바람직하게는 0nm∼3nm이다. 내측 보호 필름의 Rth(550)은 바람직하게는 -8nm∼+8nm이고, 보다 바람직하게는 -6nm∼+6nm이며, 더욱 바람직하게는 -3nm∼+3nm이다. 또한, 'Re(550)'은 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 면내 위상차이다. Re(550)은 층(필름)의 두께를 d(nm)로 하였을 때, 식: Re(550)=(nx-ny)×d에 의하여 구해진다. 또한, 'Rth(550)'은, 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이다. Rth(550)은 층(필름)의 두께를 d(nm)로 하였을 때, 식: Rth(550)=(nx-nz)×d에 의하여 구해진다.
다른 실시형태에서는, 내측 보호 필름은 이른바 λ/4판으로서 기능할 수 있도록 하는 Re(550)을 갖고 있어도 된다. 이와 같은 실시형태는, 예컨대 편광판이 원 편광판으로서 기능하고, 반사형 액정 표시 장치 또는 유기 EL 표시 장치의 반사 방지 필름으로서 이용되는 경우에 적용될 수 있다. 이 경우, Re(550)는 바람직하게는 120nm∼160nm이며, 보다 바람직하게는 약 140nm이다. 이 경우, 내측 보호 필름은 그의 지상축이 편광막의 흡수축에 대하여 바람직하게는 40°∼50°, 보다 바람직하게는 약 45°의 각도를 이루도록 하여 배치될 수 있다.
A-4. 점착제층
점착제층(40)은 임의의 적절한 점착제로 구성된다. 점착제의 대표예로서는 아크릴계 점착제를 들 수 있다. 점착제층의 두께는, 예컨대 5㎛∼100㎛이고, 바람직하게는 10㎛∼30㎛이다.
B. 화상 표시 장치
본 발명의 실시형태에 따른 편광판은 화상 표시 장치에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 화상 표시 장치도 포함한다. 화상 표시 장치의 구체예로서는 액정 표시 장치, 유기 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치, 양자점 표시 장치를 들 수 있다.
화상 표시 장치는, 대표적으로는 표시 셀과, 표시 셀의 적어도 한쪽 측에 배치된 본 발명의 실시형태에 따른 편광판을 구비한다. 하나의 실시형태에서는, 도 1a에 나타내는 바와 같이, 편광판(100)이 시인측에 적용되어 있다. 이 실시형태에서는, 편광막(10)의 표시 셀(300)과 반대측에 배치된 보호 필름(22)이, 편광막(10)의 주위 단면을 덮음과 동시에 표시 셀과 반대측(도시예에서는, 시인측) 면의 전면을 덮는다. 도시예에서는 본 발명의 실시형태에 따른 편광판이 화상 표시 장치의 시인측 부분에 적용되는 경우에 대하여 설명하였지만, 당해 편광판은 화상 표시 장치의 배면측 부분에 적용되어도 되고, 화상 표시 장치의 시인측 부분 및 배면측 부분의 양쪽에 적용되어도 된다. 또한, 화상 표시 장치는 업계에서 주지의 구성이 채용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
C . 화상 표시 장치의 제조 방법
본 발명의 화상 표시 장치의 제조 방법은, 표시 셀의 한쪽 측에 편광막을 배치하는 것; 해당 편광막보다 크기가 큰 보호 필름을 해당 편광막의 외주를 구성하는 4변 모두로부터 연장-돌출되도록 하여, 해당 편광막의 해당 표시 셀과 반대측 면에 배치하는 것; 및 해당 연장-돌출된 부분에 의해 해당 편광막의 주위 단면을 덮는 것을 포함한다. 이하, 본 발명의 화상 표시 장치의 제조 방법의 대표예로서, 화상 표시 장치의 시인측 부분에 편광막을 배치하고 당해 편광막의 주위 단면을 보호 필름으로 덮는 것을 포함하는 실시형태에 대하여 설명한다. 당해 실시형태는, 상기 B 항목에 기재된 화상 표시 장치의 제조 방법에 대응한다.
C-1. 편광막의 제조
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 편광판의 제조 방법은, 대표적으로는 수지 기재의 편측에 PVA계 수지층을 형성하는 것, 및 해당 수지 기재와 해당 PVA계 수지층과의 적층체를 연신 및 염색하여 해당 PVA계 수지층을 편광막으로 하는 것을 포함한다. 다른 실시형태에서는, 수지 기재와 PVA계 수지 필름의 적층체를 제작하고, 당해 적층체를 염색하여 해당 PVA계 수지 필름을 편광막으로 하여도 된다. 또 다른 실시형태에서는, 단일의 PVA계 수지 필름을 연신 및 염색하여 해당 PVA계 수지 필름을 편광막으로 하여도 된다. 이하, 대표예로서, 수지 기재의 편측에 PVA계 수지층을 형성하는 것을 포함하는 제조 방법에 대하여 설명한다.
C-1-1. PVA계 수지층의 형성
PVA계 수지층의 형성 방법으로서는, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 바람직하게는, 수지 기재 상에 PVA계 수지를 포함하는 도포액을 도포하고 건조함으로써 PVA계 수지층을 형성한다.
상기 수지 기재의 형성 재료로서는, 임의의 적절한 열가소성 수지가 채용될 수 있다. 열가소성 수지로서는 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 등의 에스테르계 수지, 노보넨계 수지 등의 시클로올레핀계 수지, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 이들의 공중합체 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 바람직하게는, 노보넨계 수지, 비정질의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지이다.
하나의 실시형태에서는, 비정질의(결정화하지 않은) 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지가 바람직하게 이용된다. 그 중에서도, 비정성의 (결정화하기 어려운) 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지가 특히 바람직하게 이용된다. 비정성의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지의 구체예로서는 디카복실산으로서 이소프탈산을 더 포함하는 공중합체나, 글리콜로서 시클로헥산디메탄올을 더 포함하는 공중합체를 들 수 있다.
후술하는 연신에 있어서 수중 연신 방식을 채용하는 경우, 상기 수지 기재는 물을 흡수하고, 물이 가소제적인 작용을 하여 가소화될 수 있다. 그 결과, 연신 응력을 대폭으로 저하시킬 수 있고 고배율로 연신하는 것이 가능하게 되어 공중 연신 시보다도 연신성이 우수할 수 있다. 그 결과, 우수한 광학 특성을 갖는 편광막을 제작할 수 있다. 하나의 실시형태에서는, 수지 기재는 바람직하게는 그의 흡수율이 0.2% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.3% 이상이다. 한편, 수지 기재의 흡수율은 바람직하게는 3.0% 이하, 더욱 바람직하게는 1.0% 이하이다. 이와 같은 수지 기재를 이용함으로써, 제조 시에 치수 안정성이 현저하게 저하하여, 얻어지는 편광막의 외관이 악화하는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 수중 연신 시에 기재가 파단되거나, 수지 기재로부터 PVA계 수지층이 박리되거나 하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 수지 기재의 흡수율은, 예컨대 형성 재료에 변성기를 도입함으로써 조정할 수 있다. 흡수율은, JIS K 7209에 준하여 구할 수 있는 값이다.
수지 기재의 유리 전이 온도(Tg)는 바람직하게는 170℃ 이하이다. 이와 같은 수지 기재를 이용함으로써, PVA계 수지층의 결정화를 억제하면서 적층체의 연신성을 충분히 확보할 수 있다. 나아가, 물에 의한 수지 기재의 가소화와 수중 연신을 양호하게 수행하는 점을 고려하면, 120℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 하나의 실시형태에서는, 수지 기재의 유리 전이 온도는 바람직하게는 60℃ 이상이다. 이와 같은 수지 기재를 이용함으로써, 상기 PVA계 수지를 포함하는 도포액을 도포·건조할 때에 수지 기재가 변형(예컨대, 요철이나 처짐, 주름 등의 발생)하는 등의 문제를 방지하여 양호하게 적층체를 제작할 수 있다. 또한, PVA계 수지층의 연신을 바람직한 온도(예컨대, 60℃ 정도)에서 양호하게 수행할 수 있다. 다른 실시형태에서는, PVA계 수지를 포함하는 도포액을 도포·건조할 때에 수지 기재가 변형하지 않으면, 60℃보다 낮은 유리 전이 온도이어도 된다. 또한, 수지 기재의 유리 전이 온도는, 예컨대 형성 재료에 변성기를 도입하거나, 결정화 재료를 이용하여 가열함으로써 조정할 수 있다. 유리 전이 온도(Tg)는 JIS K 7121에 준하여 구할 수 있는 값이다.
수지 기재의 연신 전의 두께는 바람직하게는 20㎛∼300㎛, 보다 바람직하게는 50㎛∼200㎛이다. 20㎛ 미만이면, PVA계 수지층의 형성이 곤란하게 될 우려가 있다. 300㎛를 초과하면, 예컨대 수중 연신에서 수지 기재가 물을 흡수하는 데에 장시간을 요구함과 동시에 연신에 과도한 부하를 요구할 우려가 있다.
상기 도포액은, 대표적으로는 상기 PVA계 수지를 용매에 용해시킨 용액이다. 용매로서는, 예컨대 물, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 각종 글리콜류, 트리메틸올프로판 등의 다가 알코올류, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 등의 아민류를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다. 이 중에서도, 바람직하게는 물이다. 용액의 PVA계 수지 농도는, 용매 100중량부에 대하여 바람직하게는 3중량부∼20중량부이다. 이와 같은 수지 농도이면, 수지 기재에 밀착한 균일한 도포막을 형성할 수 있다.
도포액에 첨가제를 배합하여도 된다. 첨가제로서는, 예컨대 가소제, 계면활성제 등을 들 수 있다. 가소제로서는, 예컨대 에틸렌글리콜이나 글리세린 등의 다가 알코올을 들 수 있다. 계면활성제로서는, 예컨대 비이온 계면활성제를 들 수 있다. 이들은 얻어지는 PVA계 수지층의 균일성이나 염색성, 연신성을 보다 일층 향상시킬 목적으로 사용될 수 있다. 또한, 첨가제로서는, 예컨대 이(易)접착 성분을 들 수 있다. 이접착 성분을 이용함으로써, 수지 기재와 PVA계 수지층과의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 예컨대 기재로부터 PVA계 수지층이 벗겨지는 등의 문제를 억제하여 후술하는 염색, 수중 연신을 양호하게 수행할 수 있다. 이접착 성분으로서는, 예컨대 아세토아세틸 변성 PVA 등의 변성 PVA가 이용된다.
도포액의 도포 방법으로서는 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예컨대, 롤 코트법, 스핀 코트법, 와이어 바 코트법, 딥 코트법, 다이 코트법, 커튼 코트법, 스프레이 코트법, 나이프 코트법(콤마 코트법(comma coat) 등) 등을 들 수 있다.
상기 도포액의 도포·건조 온도는 바람직하게는 50℃ 이상이다.
PVA계 수지층을 형성하기 전에 수지 기재에 표면 처리(예컨대, 코로나 처리 등)를 실시하여도 되고, 수지 기재 상에 이접착층을 형성하여도 된다. 이와 같은 처리를 수행함으로써, 수지 기재와 PVA계 수지층과의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
상기 PVA계 수지층(연신 전)의 두께는 바람직하게는 3㎛∼20㎛이다.
C-1-2. 연신
적층체의 연신 방법으로서는 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 구체적으로는, 고정단 연신이어도 되고 자유단 연신(예컨대, 원주속도(周速)가 상이한 롤 사이에 적층체를 통과시켜 1축 연신하는 방법)이어도 된다. 바람직하게는 자유단 연신이다.
적층체의 연신 방향은 적절하게 설정될 수 있다. 하나의 실시형태에서는, 장척상의 적층체의 길이 방향으로 연신한다. 이 경우, 대표적으로는 원주속도가 상이한 롤 사이에 적층체를 통과시켜 연신하는 방법이 채용된다. 다른 실시형태에서는, 장척상의 적층체의 폭 방향으로 연신한다. 이 경우, 대표적으로는 텐터 연신기를 이용하여 연신하는 방법이 채용된다.
연신 방법은 특별히 한정되지 않고, 공중 연신 방식이어도 되고 수중 연신 방식이어도 된다. 바람직하게는 수중 연신 방식이다. 수중 연신 방식에 의하면, 상기 수지 기재나 PVA계 수지층의 유리 전이 온도(대표적으로는, 80℃ 정도)보다도 낮은 온도에서 연신할 수 있고, PVA계 수지층을 그의 결정화를 억제하면서 고배율로 연신할 수 있다. 그 결과, 우수한 광학 특성을 갖는 편광막을 제작할 수 있다.
적층체의 연신은 한 단계로 수행하여도 되고 다단계로 수행하여도 된다. 다단계로 수행하는 경우, 예컨대 상기 자유단 연신과 고정단 연신을 조합하여도 되고, 상기 수중 연신 방식과 공중 연신 방식을 조합하여도 된다. 또한, 다단계로 수행하는 경우, 후술하는 적층체의 연신 배율(최대 연신 배율)은 각 단계의 연신 배율의 곱이다.
적층체의 연신 온도는 수지 기재의 형성 재료, 연신 방식 등에 따라서 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 공중 연신 방식을 채용하는 경우, 연신 온도는 바람직하게는 수지 기재의 유리 전이 온도(Tg) 이상이며, 더욱 바람직하게는 수지 기재의 유리 전이 온도(Tg) + 10℃ 이상, 특히 바람직하게는 Tg + 15℃ 이상이다. 한편, 적층체의 연신 온도는 바람직하게는 170℃ 이하이다. 이와 같은 온도에서 연신함으로써 PVA계 수지의 결정화가 급속하게 진행하는 것을 억제하여 당해 결정화에 따른 문제(예컨대, 연신에 의한 PVA계 수지층의 배향을 방해하는 것)를 억제할 수 있다.
수중 연신 방식을 채용하는 경우, 연신욕의 액체 온도는 60℃ 이상이고, 바람직하게는 65℃∼85℃이며, 보다 바람직하게는 65℃∼75℃이다. 이와 같은 온도이면, PVA계 수지층의 용해를 억제하면서 고배율로 연신할 수 있다. 구체적으로는, 상술한 바와 같이, 수지 기재의 유리 전이 온도(Tg)는, PVA계 수지층의 형성과의 관계에서 바람직하게는 60℃ 이상이다. 이 경우, 연신 온도가 60℃를 하회하면 물에 의한 수지 기재의 가소화를 고려하여도 양호하게 연신할 수 없을 우려가 있다. 한편, 연신욕의 온도가 고온이 될수록 PVA계 수지층의 용해성이 높아져서 우수한 광학 특성이 얻어지지 않을 우려가 있다. 연신욕으로의 적층체의 침지 시간은 바람직하게는 15초∼5분이다.
수중 연신 방식을 채용하는 경우, 적층체를 붕산 수용액 중에 침지시켜 연신하는 것이 바람직하다(붕산 수중 연신). 연신욕으로서 붕산 수용액을 이용함으로써, PVA계 수지층에 연신시에 걸리는 장력을 견디는 강성과, 물에 용해되지 않는 내수성을 부여할 수 있다. 구체적으로는, 붕산은 수용액 중에서 테트라히드록시붕산 음이온을 생성하여 PVA계 수지와 수소 결합에 의해 가교될 수 있다. 그 결과, PVA계 수지층에 강성과 내수성을 부여하여 양호하게 연신할 수 있고, 우수한 광학 특성을 갖는 편광막을 제작할 수 있다.
상기 붕산 수용액은 바람직하게는, 용매인 물에 붕산 및/또는 붕산염을 용해시킴으로써 얻어진다. 본 발명에서는, 붕산 농도는 4.5중량% 이하이고, 바람직하게는 2.0중량%∼4.5중량%이고, 보다 바람직하게는 2.5중량%∼4.0중량%이다. 또한, 붕산 또는 붕산염 이외에, 붕사 등의 붕소 화합물, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 용매에 용해시켜 얻어진 수용액도 이용할 수 있다.
후술하는 염색에 의해, 미리 PVA계 수지층에 이색성 물질(대표적으로는, 요오드)이 흡착되어 있는 경우, 바람직하게는, 상기 연신욕(붕산 수용액)에 요오드화물을 배합한다. 요오드화물을 배합함으로써, PVA계 수지층에 흡착시킨 요오드의 용출을 억제할 수 있다. 요오드화물로서는, 예컨대 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티타늄 등을 들 수 있다. 이 중에서도 바람직하게는 요오드화 칼륨이다. 요오드화물의 농도는 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.05중량부∼15중량부, 보다 바람직하게는 0.5중량부∼8중량부이다.
적층체의 연신 배율(최대 연신 배율)은, 적층체의 원래 길이에 대하여, 바람직하게는 5.0배 이상이다. 이와 같은 높은 연신 배율은, 예컨대 수중 연신 방식 (붕산 수중 연신)을 채용함으로써 달성될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 '최대 연신 배율'이란, 적층체가 파단하기 직전의 연신 배율을 말하며, 별도로, 적층체가 파단하는 연신 배율을 확인하고, 그 값보다도 0.2 낮은 값을 말한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 적층체를 고온(예컨대, 95℃ 이상)에서 공중 연신한 후, 상기 붕산 수중 연신 및 후술하는 염색을 수행한다. 이와 같은 공중 연신은, 붕산 수중 연신에 대한 예비적 또는 보조적인 연신으로서 자리매김할 수 있기 때문에, 이하 '공중 보조 연신'으로 말한다.
공중 보조 연신을 조합함으로써, 적층체를 보다 고배율로 연신할 수 있는 경우가 있다. 그 결과, 보다 우수한 광학 특성(예컨대, 편광도)을 갖는 편광막을 제작할 수 있다. 예컨대, 상기 수지 기재로서 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지를 이용한 경우, 붕산 수중 연신만으로 연신하는 것보다도, 공중 보조 연신과 붕산 수중 연신을 조합하는 쪽이 수지 기재의 배향을 억제하면서 연신할 수 있다. 당해 수지 기재는, 그의 배향성이 향상됨에 따라 연신 장력이 커져서, 안정적인 연신이 곤란하게 되거나 파단되기도 한다. 따라서, 수지 기재의 배향을 억제하면서 연신함으로써 적층체를 보다 고배율로 연신할 수 있다.
또한, 공중 보조 연신을 조합함으로써, PVA계 수지의 배향성을 향상시키고 이로 인해 붕산 수중 연신 후에도 PVA계 수지의 배향성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 미리 공중 보조 연신에 의해 PVA계 수지의 배향성을 향상시켜 둠으로써, 붕산 수중 연신을 할 때에 PVA계 수지가 붕산과 가교하기 쉽게 되거나 붕산이 결절점이 된 상태에서 연신됨으로써, 붕산 수중 연신 후에도 PVA계 수지의 배향성이 높게 될 것으로 추정된다. 그 결과, 우수한 광학 특성(예컨대, 편광도)을 갖는 편광막을 제작할 수 있다.
공중 보조 연신에서의 연신 배율은 바람직하게는 3.5배 이하이다. 공중 보조 연신의 연신 온도는, PVA계 수지의 유리 전이 온도 이상인 것이 바람직하다. 연신 온도는 바람직하게는 95℃∼150℃이다. 또한, 공중 보조 연신과 상기 붕산 수중 연신을 조합한 경우의 최대 연신 배율은, 적층체의 원래 길이에 대하여, 바람직하게는 5.0배 이상, 보다 바람직하게는 5.5배 이상, 더욱 바람직하게는 6.0배 이상이다.
C-1-3. 염색
PVA계 수지층의 염색은, 대표적으로는 PVA계 수지층에 요오드를 흡착시킴으로써 수행한다. 당해 흡착 방법으로서는, 예컨대 요오드를 포함하는 염색액에 PVA계 수지층(적층체)을 침지시키는 방법, PVA계 수지층에 당해 염색액을 도공하는 방법, 당해 염색액을 PVA계 수지층에 분무하는 방법 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 염색액에 PVA계 수지층(적층체)을 침지시키는 방법이다. 요오드가 양호하게 흡착할 수 있기 때문이다.
상기 염색액은 바람직하게는 요오드 수용액이다. 요오드의 배합량은 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1중량부∼0.5중량부이다. 요오드의 물에 대한 용해도를 높이기 위하여 요오드 수용액에 요오드화물을 배합하는 것이 바람직하다. 요오드화물의 구체예는 상술한 바와 같다. 요오드화물의 배합량은 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.02중량부∼20중량부, 보다 바람직하게는 0.1중량부∼10중량부이다. 염색액의 염색 시의 액체 온도는, PVA계 수지의 용해를 억제하기 위하여 바람직하게는 20℃∼50℃이다. 염색액에 PVA계 수지층을 침지시키는 경우 침지 시간은, PVA계 수지층의 투과율을 확보하기 위하여 바람직하게는 5초∼5분이다. 또한, 염색 조건(농도, 액체 온도, 침지 시간)은 최종적으로 얻어지는 편광막의 편광도 또는 단체 투과율이 소정의 범위가 되도록 설정할 수 있다. 하나의 실시형태에서는, 얻어지는 편광막의 편광도가 99.98% 이상이 되도록 침지 시간을 설정한다. 다른 실시형태에서는, 얻어지는 편광막의 단체 투과율이 40.0%∼42.5%가 되도록 침지 시간을 설정한다.
염색 처리는 임의의 적절한 타이밍에서 수행할 수 있다. 상기 수중 연신을 수행하는 경우, 바람직하게는 수중 연신의 전에 수행한다.
C-1-4. 기타 처리
상기 PVA계 수지층(적층체)은 연신 및 염색 이외에, 편광막으로 하기 위한 처리가 적절하게 실시될 수 있다. 편광막으로 하기 위한 처리로서는, 예컨대 불용화 처리, 가교 처리, 세정 처리, 건조 처리 등을 들 수 있다. 또한, 이들 처리의 횟수, 순서 등은 특별히 한정되지 않는다.
상기 불용화 처리는 대표적으로는 붕산 수용액에 PVA계 수지층(적층체)을 침지함으로써 수행한다. 불용화 처리를 실시함으로써, PVA계 수지층에 내수성을 부여할 수 있다. 당해 붕산 수용액의 농도는, 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 1중량부∼4중량부이다. 불용화욕(붕산 수용액)의 액체 온도는 바람직하게는 20℃∼50℃이다. 바람직하게는, 불용화 처리는 상기 수중 연신이나 상기 염색 처리의 전에 수행한다.
상기 가교 처리는, 대표적으로는 붕산 수용액에 PVA계 수지층(적층체)을 침지함으로써 수행한다. 가교 처리를 실시함으로써, PVA계 수지층에 내수성을 부여할 수 있다. 당해 붕산 수용액의 농도는 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 1중량부∼5중량부이다. 또한, 상기 염색 처리 후에 가교 처리를 수행하는 경우, 추가로 요오드화물을 배합하는 것이 바람직하다. 요오드화물을 배합함으로써, PVA계 수지층에 흡착시킨 요오드화물의 용출을 억제할 수 있다. 요오드화물의 배합량은, 물 100중량부에 대하여, 바람직하게는 1중량부∼5중량부이다. 요오드화물의 구체예는 상술한 바와 같다. 가교욕(붕산 수용액)의 액체 온도는 바람직하게는 20℃∼60℃이다. 바람직하게는, 가교 처리는 상기 수중 연신의 전에 수행한다. 바람직한 실시형태에서는, 공중 연신, 염색 처리 및 가교 처리를 이 순서대로 수행한다.
상기 세정 처리는 대표적으로는, 요오드화 칼륨 수용액에 PVA계 수지층(적층체)을 침지함으로써 수행한다. 상기 건조 처리에서의 건조 온도는 바람직하게는 30℃∼100℃이다.
이상과 같이 하여, 수지 기재 상에 편광막이 형성된다.
C-2. 편광막의 배치
하나의 실시형태에서는, 상기 C-1 항목에서 얻어진 수지 기재와 편광막과의 적층체가 그대로 표시 셀(300)의 시인측에 배치된다. 이 실시형태에서는, 수지 기재가 도 1a의 보호 필름(21)이 된다. 다른 실시형태에서는, 수지 기재와 편광막과의 적층체의 편광막 표면에 보호 필름이 첩합되고, 이어서 수지 기재가 박리 제거된다. 얻어진 편광막/보호 필름의 적층체가 표시 셀(300)의 시인측에 배치된다. 이 실시형태에서는 첩합된 보호 필름이 도 1a의 보호 필름(21)이 된다. 어느 실시형태에서도, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이 편광막(10)/보호 필름(21)의 적층체의 보호 필름(21)이 점착제층(40)을 개재하여 표시 셀(300)에 첩합시킨다. 또한,도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 적층체의 크기는 대표적으로는 표시 셀(300)의 크기보다 작다.
C-3. 편광막의 주위 단면의 봉지
이어서, 표시 셀(300)에 배치된 적층체(실질적으로는 편광막(10))의 주위 단면을 보호 필름(22)에 의해 덮는다. 하나의 실시형태에서는, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 편광막(10)보다 큰 크기를 갖는 보호 필름(22)을 편광막의 외주로부터 연장-돌출하도록 배치한다. 바람직하게는, 편광막의 외주를 구성하는 4변 모두로부터 연장-돌출하도록 하여 배치한다. 보호 필름(22)의 연장-돌출부의 길이는 바람직하게는 최종적으로 편광막의 주위 단면 전면을 덮을 수 있도록 설정될 수 있다. 연장-돌출부의 길이는, 예컨대 1mm 이상이며 10mm 이하이다. 보호 필름의 연장-돌출부는 보호 필름의 유연도(예컨대, 탄성률)를 조정함으로써, 자체 무게에 의해 처져서 편광막의 주위 단면을 덮을 수 있다. 또는, 보호 필름의 연장-돌출부를 임의의 적절한 조작에 의해 구부려서 편광막의 주위 단면을 덮어도 된다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 편광막(10)의 표시 셀(300)의 반대측 면의 전면 및 주위 단면의 전면이 보호 필름(22)에 의해 덮어진다. 또한, 실질적으로는, 보호 필름(22)의 편광막(10) 측 표면에는 점착제층(미도시)이 형성되어 있고, 보호 필름은 당해 점착제층을 개재하여 편광막의 표시 셀과 반대측에 첩합된다.
화상 표시 장치가, 예컨대 투과형 액정 표시 장치인 경우에는, 표시 셀(300)의 배면측에는, 업계에서 주지된 순서에 따라, 배면측 편광판 및 배면측 광학 부재가 적층되고, 백라이트부가 내장된다.
상기의 실시형태는 일례이다. 액정 표시 장치의 배면측 부분에도 동일한 순서를 채용하여도 되고; 액정 표시 장치의 시인측 부분은 업계에서 공지된 순서를 채용하여 화상 표시 장치의 배면측 부분에만 동일한 순서를 채용하여도 된다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 특성의 측정 방법은 이하와 같다.
(1) 두께
디지털마이크로미터(안리쓰사 제조, KC-351C)를 이용하여 측정하였다.
(2) 투습도
실시예 및 비교예에서 이용한 보호 필름을 10cmΦ의 원 형상으로 절취하여 측정용 샘플로 하였다. 이 측정용 샘플에 대하여 투습도 시험 방법(컵법, JIS Z 0208에 준한다)에 의해 투습도(수증기 투과율)를 측정하였다. 또한, 측정 조건은 하기와 같았다. 또한, 측정할 때에는 항온 항습조를 사용하였다.
측정 온도: 40℃
상대 습도: 92%
측정시간: 24시간
(3) 색빠짐 양
실시예 및 비교예에서 이용한 편광판으로부터, 연신 방향에 직교하는 방향 및 연신 방향을 각각 대향하는 2변으로 하는 시험편(50mm×50mm)을 절취하고, 점착제로 시험편을 무 알칼리 유리판에 첩합하였다. 여기에, 각각의 실시예 및 비교예의 액정 표시 장치의 제작에서의 순서와 동일하게 하여 보호 필름으로 편광막의 주위 단면을 덮고(봉지하고), 액정 표시 장치 대체품을 제작하였다. 이것을 85℃ 및 85% RH의 오븐 내에서 120시간 방치하여 가습하고, 표준 편광판과 크로스니콜의 상태로 배치하였을 때의, 가습 후의 편광막의 단부의 색빠짐 상태를 현미경에 의해 조사하였다. 구체적으로는, 편광막 단부로부터의 색빠짐의 크기(색빠짐 양: ㎛)를 측정하였다. 현미경으로서 올림푸스(Olympus)사 제조의 MX61L을 이용하고, 배율 10배로 촬영한 화상으로부터 색빠짐 양을 측정하였다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 연신 방향의 단부로부터의 색빠짐 양(a) 및 연신 방향과 직교하는 방향의 단부로부터의 색빠짐 양(b) 중 큰 쪽을 색빠짐 양으로 하였다.
[실시예 1]
수지 기재로서, 두께 100㎛, Tg 75℃의 이소프탈산 유닛을 7몰% 갖는 비정질(amorphous)의 폴리에틸렌테레프탈레이트(IPA 공중합 PET) 필름을 준비하였다. 이 필름의 표면에 코로나 처리(58W/m2/분)을 실시하였다.
아세토아세틸 변성 PVA(일본합성화학공업사 제조, 상품명: 고세파이머(등록상표) Z-200, 평균 중합도: 1200, 비누화도: 98.5몰% 이상, 아세토아세틸화도: 5%)와, PVA(평균 중합도: 4200, 비누화도: 99.2몰%)를 1:9의 비율로 포함하는 PVA계 수지를 준비하고, 해당 PVA계 수지 100중량부에 대하여 요오드화 칼륨 13중량부를 첨가하여 PVA계 수지 수용액을 조제하였다(PVA계 수지 농도: 5.5중량%). 이 수용액을 건조 후의 막 두께가 13㎛가 되도록 수지 기재의 코로나 처리면에 도포하고, 60℃의 분위기 하에서 열풍 건조에 의해 10분간 건조하여, 수지 기재 상에 두께 9㎛의 PVA계 수지층을 형성하였다. 이와 같이 하여 적층체를 제작하였다.
얻어진 적층체를 공기 중 140℃에서 2.4배로 연신하였다(공중 보조 연신).
이어서, 적층체를 액체 온도 30℃의 붕산 수용액에 30초간 침지하여 PVA계 수지층을 불용화시켰다. 본 공정의 붕산 수용액은, 붕산 함유량을 물 100중량부에 대하여 3중량부로 하였다.
이어서, 적층체를 액체 온도 30℃의 요오드 및 요오드화 칼륨을 포함하는 염색액에, 얻어지는 편광막의 단체 투과율이 42∼45% 정도가 되도록 임의의 시간, 침지하고 염색하였다. 염색액은, 물을 용매로 하고 요오드 농도를 0.1∼0.4중량%의 범위 내로 하고, 요오드화 칼륨 농도를 0.7∼2.8중량%의 범위 내로 하고, 요오드와 요오드화 칼륨의 농도의 비는 1:7로 하였다.
이어서, 적층체를 30℃의 붕산 수용액에 60초간 침지하여, 요오드를 흡착시킨 PVA 수지층에 가교 처리를 실시하였다. 본 공정의 붕산 수용액은 붕산 함유량을 물 100중량부에 대하여 3중량부로 하고, 요오드화 칼륨 함유량을 물 100중량부에 대하여 3중량부로 하였다.
나아가, 적층체를 붕산 수용액 중에서 연신 온도 70℃로 하여, 앞의 공중 보조 연신과 동일한 방향으로 2.3배 연신하였다(최종적인 연신 배율 5.50배). 본 공정의 붕산 수용액은 붕산 함유량을 물 100중량부에 대하여 3.5중량부로 하고, 요오드화 칼륨 함유량을 물 100중량부에 대하여 5중량부로 하였다.
이어서, 요오드화 칼륨 함유량이 물 100중량부에 대하여 4중량부로 한 수용액에서 적층체를 세정하고, 60℃의 온풍에 의해 건조하여 수지 기재 상에 두께 5㎛의 편광막을 얻었다.
얻어진 편광막의 표면(수지 기재와는 반대측 면)에 경화형 접착제를 개재하여 시클로올레핀계 필름(니폰제온사 제조, ZF-12, 두께 13μm)을 첩합시켰다. 구체적으로는, 편광막 및 시클로올레핀계 필름의 각각에 경화형 접착제를 두께 1.0㎛가 되도록 도공하고, 롤기를 사용하여 첩합시켰다. 그 후, 가시광선을 시클로올레핀계 필름 측에서 조사하여 경화형 접착제를 경화시켰다. 이어서, 수지 기재를 박리하여, 편광막/시클로올레핀계 필름(보호 필름)의 구성을 갖는 편광판을 얻었다. 얻어진 편광판을 이용하여 상기 색빠짐 양의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 나아가, 색빠짐의 상태를 도 4에 나타낸다.
IPS 모드의 액정 표시 장치(애플(Apple)사 제조, 상품명 'iPad(등록상표) Air')로부터 액정 패널을 취출하고, 당해 액정 패널로부터 편광판 등의 광학부재를 제거하여 액정 셀을 취출하였다. 액정 셀은, 그의 양 표면(각각의 유리 기판의 외측)을 알코올로 세정 및 청소하여 이용하였다. 상기에서 얻어진 편광판의 편광막 표면에 아크릴계 점착제층(두께: 20㎛)을 형성한 후, 제거한 편광판과 동일한 크기(약 150mm×200mm)로 절취하고, 점착제층을 개재하여 액정 셀의 시인측 표면에 첩합시켰다. 이어서, 표면에 아크릴계 점착제층(두께: 20㎛)을 형성한 시클로올레핀계 필름(니폰제온사 제조, Zeonor, 투습도: 10g/㎡/24시간, 두께: 23㎛)를 편광판의 액정 셀과 반대측 면에 배치하였다. 여기서, 시클로올레핀계 필름은, 편광판의 외주를 구성하는 4변 모두로부터 연장-돌출하도록 배치하였다. 4개의 연장-돌출 부분의 길이는 각각 5mm이었다. 시트는 자체 무게에 의해 처져서 액정 셀에 직접 밀착하고, 편광판(편광막)의 외주 단면을 덮어서 밀봉하는 것으로 되었다. 이와 같이 하여 시클로올레핀계 필름(보호 필름)에 의해 편광판(편광막)의 액정 셀과 반대측 면의 전면 및 외주 단면 전면을 덮었다.
액정 셀의 배면측에도, 상기와 동일한 편광판을 아크릴계 점착제층(두께: 20㎛)을 개재하여 첩합시켰다. 이와 같이 하여 액정 패널을 얻었다. 얻어진 액정 패널을 원래의 액정 표시 장치에 내장하여 본 실시예의 액정 표시 장치를 얻었다.
[실시예 2]
시클로올레핀계 필름을 대신하여 글루타르이미드 구조를 갖는 (메트)아크릴계 수지 필름(투습도: 70g/㎡/24hr, 두께: 40㎛)을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치 및 대체품을 제작하였다. 상기 (3)의 액정 표시 장치 대체품을 실시예 1과 동일하게 색빠짐 양의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
시클로올레핀계 필름을 대신하여 글루타르이미드 구조를 갖는 (메트)아크릴계 수지 필름(투습도: 120g/㎡/24hr, 두께: 20㎛)을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치 및 대체품을 제작하였다. 상기 (3)의 액정 표시 장치 대체품을 실시예 1과 동일하게 색빠짐 양의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
4개의 연장-돌출 부분의 길이를 각각 3mm로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치 및 대체품을 제작하였다. 상기 (3)의 액정 표시 장치 대체품을 실시예 1과 동일하게 색빠짐 양의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 5]
4개의 연장-돌출 부분의 길이를 각각 1mm로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치 및 대체품을 제작하였다. 상기 (3)의 액정 표시 장치 대체품을 실시예 1과 동일하게 색빠짐 양의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 6]
PVA계 수지 필름(쿠라레사 제조, 상품명 'PE-6000', 두께: 60㎛, 평균 중합도: 2,400, 비누화도: 99.9몰%)을 30℃ 수욕 중에서 1분간 침지시키면서 반송 방향으로 1.2배로 연신한 후, 요오드 농도 0.04중량%, 칼륨 농도 0.3중량%의 30℃ 수용액 중에 침지하고 염색하면서, 전혀 연신하지 않은 필름(원래의 길이)을 기준으로 하여 2배로 연신하였다. 이어서, 이 연신 필름을 붕산 농도 3중량%, 요오드화 칼륨 농도 3중량%의 30℃의 수용액 중에 침지하면서, 원래의 길이를 기준으로 3배까지 추가로 연신하고, 계속하여 붕산 농도 4중량%, 요오드화 칼륨 농도 5중량%의 60℃ 수용액 중에 침지하면서, 원래의 길이를 기준으로 6배까지 추가로 연신하고, 70℃에서 2분간 건조함으로써 두께 23㎛의 편광막을 얻었다. 이어서, 편광막의 양면에 PVA계 수지 수용액(일본합성화학공업사 제조, 상품명 '고세파이머(등록상표) Z-200', 수지 농도: 3중량%)을 도포하고, 시클로올레핀계 필름(니폰제온사 제조, 'Zeonor ZF14', 두께: 13㎛) 및 트리아세틸셀룰로오스 필름(코니카미놀타사 제조, KC4UY)를 각각 첩합하고 60℃로 유지된 오븐에서 5분간 가열하여 편광판을 얻었다. 이후의 순서는, 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치 및 대체품을 제작하였다. 상기 (3)의 액정 표시 장치 대체품을 실시예 1과 동일하게 색빠짐 양의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
시클로올레핀계 필름 대신에 트리아세틸셀룰로스(TAC) 필름(투습도: 400g/㎡/24hr, 두께: 80㎛)을 이용하였다는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치 및 대체품을 제작하였다. 상기 (3)의 액정 표시 장치 대체품을 실시예 1과 동일하게 색빠짐 양의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 색빠짐의 상태를 도 5에 나타낸다.
[비교예 2]
편광판과 동일한 크기의 시클로올레핀계 필름을 이용하여 편광판의 액정 셀과 반대측 면에만 당해 필름을 배치한 것(즉, 편광판의 주위 단면을 덮지 않은 것) 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 장치 및 대체품을 제작하였다. 상기 (3)의 액정 표시 장치 대체품을 실시예 1과 동일하게 색빠짐 양의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 3]
실시예 1에서 얻어진 편광판의 편광막 표면에, 실시예 1과 동일한 경화형 접착제를 개재하여 시클로올레핀계 필름(니폰제온사 제조, ZF-12, 13㎛)를 첩합시켜서 시클로올레핀계 필름(보호 필름)/편광막/시클로올레핀계 필름(보호 필름)의 구성을 갖는 편광판을 얻었다. 이 편광판을 무 알칼리 유리에 첩합시키기만 한 것(즉, 편광판의 주위 단면을 덮지 않은 것)을 액정 표시 장치 대체품으로 하였다. 이 액정 표시 장치 대체품을 실시예 1과 동일하게 색빠짐 양의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 4]
실시예 6에서 얻어진 편광판을 무 알칼리 유리에 첩합시키기만 한 것(즉, 편광판의 주위 단면을 덮지 않은 것)을 액정 표시 장치 대체품으로 하였다. 이 액정 표시 장치 대체품을 실시예 1과 동일하게 색빠짐 양의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
* 투습도의 단위는 g/㎡/24hr이다.
* 두께의 단위는 ㎛이고, 연장-돌출 부분의 길이의 단위는 mm이다.
* 봉지 보호필름은 편광막의 주위 단면을 덮는 보호 필름이다.
COP는 시클로올레핀계 수지, 아크릴은 글루타르이미드 구조를 갖는 (메트)아크릴계 수지이다.
표 1로부터 분명한 바와 같이, 소정의 투습도를 갖는 보호 필름을 이용하여 편광판(편광막)의 외주 단면을 덮음으로써, 가습 환경 하에서도 우수한 광학 특성을 유지할 수 있는 편광판(결과로서, 화상 표시 장치)이 얻어진다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 편광판은, 화상 표시 장치에 적용될 수 있다. 이 화상 표시 장치는 TV, 휴대전화, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 휴대용 게임기, 자동차 네비게이션, 복사기, 프린터, 팩스, 시계, 전자레인지 등에 바람직하게 이용된다.
10 편광막
21 보호 필름
22 보호 필름
40 점착제층
100 편광판
300 표시 셀

Claims (9)

  1. 표시 셀의 한쪽 측에 편광막을 배치하는 것,
    상기 편광막보다 크기가 큰 보호 필름을 상기 편광막의 외주를 구성하는 4변 모두로부터 연장-돌출(延出)하도록 하여, 상기 편광막의 상기 표시 셀과 반대측 면에 배치하는 것, 및
    상기 연장-돌출된 부분이 자체 무게에 의해 처져서 상기 편광막의 주위 단면을 덮는 것
    을 포함하고,
    상기 편광막이 요오드를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 구성되며,
    상기 보호 필름의 투습도가 300g/㎡/24hr 이하인, 화상 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호 필름의 연장-돌출된 부분의 길이가 1mm 이상인, 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 편광막보다 크기가 큰 보호필름을 상기 편광막의 상기 표시 셀과 반대측의 면에만 배치하는, 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보호 필름이 점착제를 개재하여 상기 편광막의 상기 표시 셀과 반대측에 첩합되는, 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보호 필름에 점착제층이 형성되고, 상기 보호 필름 및 상기 점착제층의 자체 무게에 의해 처진 부분이 상기 표시 셀에 직접 밀착되는, 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 편광막의 두께가 8㎛ 이하이고, 상기 보호 필름의 두께가 20㎛ 내지 40㎛인, 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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