KR20070011256A

KR20070011256A - 광학 필름 및 화상 표시 장치

Info

Publication number: KR20070011256A
Application number: KR1020067012913A
Authority: KR
Inventors: 미노루 미야타케; 히로유키 요시미
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2007-01-24
Also published as: WO2005093474A1; JP2005283839A; TW200613861A; CN1934470A; US20070195243A1

Abstract

본 발명의 광학 필름은, 요오드계 흡광체를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 산란-2색성 흡수 복합형 편광자와, 고체 폴리머에 의해 형성되는 투명 필름으로서, 면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직한 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz 로 하였을 때, nx>ny>nz 의 특성을 만족하는 복굴절성 필름을 갖는다. 이러한 광학 필름은, 넓은 시야각에 걸쳐 높은 콘트라스트를 갖고, 고투과율, 그리고 고편광도를 갖고, 흑색 표시시의 투과율의 불균일을 억제할 수 있다.

광학 필름, 화상 표시 장치

Description

광학 필름 및 화상 표시 장치{OPTICAL FILM AND IMAGE DISPLAY UNIT}

본 발명은, 산란-2색성 흡수 복합형 편광자와 액정 셀에 의한 위상차의 광학보상 등에 바람직한 복굴절 필름을 갖는 광학 필름에 관한 것이다. 당해 광학 필름은 다른 광학 필름과 적층하여 사용할 수 있다. 또한 본 발명은, 당해 광학 필름을 사용한 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, CRT, PDP 등의 화상 표시 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 광학 필름은 VA 모드의 액정 표시 장치에 바람직하고, 크로스니콜로 배치한 편광판 간의 광차단을 광범위한 방위각에서 달성할 수 있고, 시야각이나 콘트라스트가 우수한 양호한 표시 품위를 나타낸다.

시계, 휴대전화, PDA, 노트북 컴퓨터, PC용 모니터, DVD 플레이어, TV 등에서는 액정 표시 장치가 급속히 시장 전개되고 있다. 액정 표시 장치는, 액정의 스위칭에 의한 편광 상태 변화를 가시화시킨 것이고, 그 표시 원리로부터 편광자가 사용되고 있다. 특히, TV 등의 용도에는 점점 더 고휘도이며, 고콘트라스트인 표시가 요구되고, 편광자에도, 보다 밝고 (고투과율), 보다 고콘트라스트 (고편광도) 인 것이 개발되어 도입되고 있다.

종래, 크로스니콜로 배치한 편광판 간에 있어서 법선 (정면) 방향에서는 투과축과 흡수축이 정상으로 기능하여 광의 차단이 달성되는 경우에 있어서도, 광축 에 교차하는 어긋난 방위에서 시인하면 광 누설이 생겨 그 시인의 사시(斜視) 각도를 크게 할수록 누설 광이 서서히 강해지는 문제점이 있었다. 이러한 문제는, 편광판을 액정 셀의 양측에 편광자와 검광자의 관계에서 기능하도록 배치하여 액정 표시 장치를 형성한 경우에, 광축으로부터 어긋난 방위에서 사시하면 광 누설에 의해 표시가 저콘트라스트화되어 표시 품위가 저하되는 난점으로서 표출된다.

따라서, 액정 분자가 셀 기판에 대하여 수평 배향하고 투과시의 복굴절로 광 누설을 발생시켜 표시 품위가 저하되기 쉬운 TN 형 액정 셀 등에 대하여, 액정 분자가 셀 기판에 대하여 거의 수직하게 배향하여 광이 편광면의 변화를 거의 발생시키지 않고 투과한다. 이에 대하여, 셀의 양측에 편광판을 크로스니콜로 배치함으로써 외부 전압 무인가의 비구동시에 셀 기판에 수직한 표시 패널의 정면 (법선) 방향에 있어서 광 차단이 달성되고, 양호한 흑색 표시가 형성되기 쉬운 수직 배향형 (VA) 의 액정 셀이 있다.

VA 형의 액정 셀에 있어서의 복굴절에 의한 위상차를 보상하여 양호한 시인의 시야각의 확대에는 2 축성의 복굴절성 필름이 유용한 것으로 알려져 있다. 2 축성 복굴절성 필름으로서는, 면내의 굴절률을 nx, ny, 두께 방향의 굴절률을 nz, 두께를 d, (nx-ny)d=Re, {(nx+ny)/2-nz}d=Rz 로 하였을 때 (이하 동일), 면내의 2방향과 두께 방향의 3차원의 굴절률을 제어하여 nx≥ny>nz (nx 가 지상축) 의 특성을 부여하고, Re 와 Rz 를 조절한 것이 있다. 이러한 2 축성 복굴절성 필름은, 특히 Rz 가 중요하고 VA 형 액정 셀의 보상은 그 Rz 에 크게 의존한다. 종래, 상기한 복굴절성 필름의 제조 방법으로서는, 종횡 2 방향의 연신 방식이나 텐터를 개재한 횡연신 방식과 같이 일단을 고정시킨 고정단 1 축 연신 방법, 2 축 연신 방법이 알려져 있다 (특허문헌 1, 특허문헌 2).

그러나 종래 방법에서는, Rz 를 증대시키기 위해서 연신 배율을 크게 한 경우에 그 정밀도가 크게 저하되는 문제점이 있었다. 2 축 연신 방법에서는, 연신 온도와 x 및 y 방향의 연신 배율로써 Re 와 Rz 를 제어하지만, 그 Rz 의 증대에는 x 및 y 방향의 연신 배율을 크게 할 필요가 있고, 그 때문에 보잉 현상에 의한 광학축의 정밀도나 Re, Rz 의 정밀도가 저하된다. 이것을 개량하기 위해서, 폴리이미드 수지 등을 지지 기재 상에 전개하고, 건조시켜 nx≒ny 의 투명 필름을 제작한 후, 신장 처리 등을 실시함으로써 상기 과제의 해결이 도모되고 있다 (특허문헌 3).

상기 광학 보상 등에 의해 고콘트라스트인 액정 표시 소자가 달성됨과 함께, 또한, 양호한 시인성이 요구되고 있다. 특히, 액정 TV 등의 용도에는, 매우 고휘도인 백라이트가 사용되게 되었다.

2색성 흡수형 편광자로서는, 예를 들어, 폴리비닐알코올에 요오드를 흡착시키고, 연신된 구조의 요오드계 편광자가 고투과율, 고편광도를 갖는 점에서 널리 사용되고 있다 (특허문헌 2 참조). 그러나, 요오드계 편광자는 단파장측의 편광도가 상대적으로 낮기 때문에, 단파장측에서는 흑색 표시에서의 청색이 빠지고, 백색 표시에서의 황색 등 색상 상의 문제점을 갖는다.

또한 요오드계 편광자는, 요오드 흡착시에 불균일이 발생되기 쉽다. 그 때문에, 특히 흑색 표시시에는, 투과율의 불균일로서 검출되고, 시인성을 저하시킨 다는 문제가 있었다. 이 문제를 해결하는 방법으로서는, 예를 들어, 요오드계 편광자에 흡착시키는 요오드의 흡착량을 증가시켜, 흑색 표시시의 투과율을 인간의 눈의 감지 한계 이하로 하는 방법이나, 불균일 그 자체를 발생하기 어려운 연신 프로세스를 채용하는 방법 등이 제안되어 있다. 그러나, 전자는, 흑색 표시의 투과율과 동시에, 백색 표시시의 투과율도 저하시키고, 표시 그 자체가 어두워지는 문제가 있다. 또한, 후자는 프로세스 그 자체를 바꾸어 둘 필요가 있고, 생산성을 나쁘게 하는 문제가 있었다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 평3-33719호

특허문헌 2: 일본 공개특허공보 평3-24502호

특허문헌 3: 일본 공개특허공보 2003-315541호

특허문헌 4: 일본 공개특허공보 2001-296427호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은, 흡수형 편광자와 복굴절성 필름이 적층되어 있는 광학 필름으로서, 넓은 시야각에 걸쳐 높은 콘트라스트를 갖고, 고투과율, 그리고 고편광도를 갖고, 흑색 표시시의 투과율의 편차를 억제할 수 있는 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 당해 광학 필름에 다른 광학 필름이 적어도 1 장 적층되어 있는 광학 필름을 제공하는 것, 또한 당해 광학 필름을 사용한 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 광학 필름에 의해 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하는 것에 이르렀다.

즉 본 발명은, 요오드계 흡광체를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 산란-2색성 흡수 복합형 편광자와,

고체 폴리머에 의해 형성되는 투명 필름으로서, 면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직한 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz 로 하였을 때, nx>ny>nz 의 특성을 만족하는 복굴절성 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 필름에 관한 것이다.

상기 흡수 복합형 편광자의 미소 영역은, 배향된 복굴절 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한 상기 복굴절 재료는, 적어도 배향 처리 시점에서 액정성을 나타내는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 편광자는, 투광성 수지와 요오드계 흡광체로 형성되는 편광자를 매트릭스로 하고, 또한 상기 매트릭스 중에 미소 영역을 분산시키고 있다. 미소 영역은 배향된 복굴절 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하고, 특히 미소 영역은 액정성을 나타내는 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 요오드계 흡광체에 의한 흡수 2색성의 기능에 더하여, 산란 이방성의 기능을 갖춤으로써, 2 개 기능의 상승 효과에 의해서 편광 성능이 향상되고, 투과율과 편광도를 양립시킨 시인성이 양호한 편광자를 얻고 있다.

이방 산란의 산란 성능은, 매트릭스와 미소 영역의 굴절률차에 기인한다. 미소 영역을 형성하는 재료가, 예를 들어, 액정성 재료이면, 매트릭스의 투광성 수지에 비교하여, Δn 의 파장 분산이 높기 때문에, 산란하는 축의 굴절률차가 단파장측만큼 커지고, 단파장만큼 산란량이 많다. 그 때문에, 단파장만큼 편광 성능의 향상 효과가 커지고, 요오드계 편광자가 갖는 단파장측의 편광 성능의 상대적인 저조를 보충하여, 고편광 그리고 색상이 뉴트럴인 편광자를 실현할 수 있다.

이러한 산란-2색성 흡수 복합형 편광자와, 상기 nx>ny>nz 의 특성을 부여한 복굴절성 필름을 조합함으로써, 넓은 시야각에 걸쳐 높은 콘트라스트를 갖고, 고투과율, 그리고 고편광도를 갖고, 흑색 표시시의 투과율의 편차를 억제할 수 있는 광학 보상 기능 부착 편광판이 얻어진다.

상기 광학 필름에 있어서, 흡수 복합형 편광자의 미소 영역의 복굴절이 0.02 이상인 것이 바람직하다. 미소 영역에 사용하는 재료는, 보다 큰 이방 산란 기능을 획득한다는 관점에서 상기 복굴절을 갖는 것이 바람직하게 사용된다.

상기 광학 필름에 있어서, 흡수 복합형 편광자의 미소 영역을 형성하는 복굴절 재료와, 투광성 수지의 각 광축 방향에 대한 굴절률차는,

최대값을 나타내는 축 방향에서의 굴절률값 (Δn¹) 이 0.03 이상이고,

또한, Δn¹ 방향과 직교하는 2 방향의 축 방향에서의 굴절률차 (Δn²) 가 상기 Δn¹ 의 50% 이하인 것이 바람직하다.

각 광축 방향에 대한 상기 굴절률차 (Δn¹), (Δn²) 를 상기 범위로 제어함으로써, 미국특허 제2123902호 명세서에서 제안되는 바와 같은, Δn¹ 방향의 직선 편광만을 선택적으로 산란시킨 기능을 갖는 산란 이방성 필름으로 할 수 있다. 즉, Δn¹ 방향에서는 굴절률차가 크기 때문에, 직선 편광을 산란시키고, 한편, Δn² 방향에서는 굴절률차가 작기 때문에, 직선 편광을 투과시킬 수 있다. 또한, Δn¹ 방향과 직교하는 2 방향의 축 방향에서의 굴절률차 (Δn²) 는 모두 동일한 것이 바람직하다.

산란 이방성을 높게 하기 위해서는, Δn¹ 방향의 굴절률차 (Δn¹) 를 0.03 이상으로 하고, 0.05 이상이 바람직하고, 0.10 이상으로 하는 것이 특히 바람직하다. 또한, Δn¹ 방향과 직교하는 2 방향의 굴절률차 (Δn²) 는, 상기 Δn¹ 의 50% 이하, 30% 이하인 것이 더욱 바람직하다.

상기 광학 필름에 있어서, 흡수 복합형 편광자의 요오드계 흡광체는 당해 재료의 흡수축이 Δn¹ 방향으로 배향하고 있는 것이 바람직하다.

매트릭스 중의 요오드계 흡광체를, 그 재료의 흡수축이 상기 Δn¹ 방향으로 평행해지도록 배향시킴으로써, 산란 편광 방향인 Δn¹ 방향의 직선 편광을 선택적으로 흡수시킬 수 있다. 그 결과, 입사광 중 Δn² 방향의 직선 편광 성분은, 이방 산란 성능을 갖지 않는 종래형의 요오드계 편광자와 동일하고, 산란되지 않고 투과한다. 한편, Δn¹ 방향의 직선 편광 성분은 산란되고, 또한 요오드계 흡광체에 의해서 흡수된다. 통상, 흡수는 흡수 계수와 두께에 의해서 결정된다. 이와 같이 광이 산란된 경우, 산란이 없는 경우에 비교하여 광로 길이가 비약적으로 길어진다. 결과적으로 Δn¹ 방향의 편광 성분은 종래의 요오드 편광자와 비교하여 여분으로 흡수된다. 즉, 동일 투과율에서 보다 높은 편광도가 얻어진다.

이하, 이상적인 모델에 대해서 상세히 설명한다. 일반적으로 직선 편광자에 사용되는 2 개의 주투과율 (제 1 주투과율 k₁ (투과율 최대 방향=Δn² 방향의 직선 편광 투과율), 제 2 주투과율 k₂ (투과율 최소 방향=Δn¹ 방향의 직선 편광 투과율)) 을 사용하여 이하에서 논한다.

시판되는 요오드계 편광자에서는 요오드계 흡광체가 1 방향으로 배향한다고 했을 때, 평행 투과율, 편광도는 각각,

평행 투과율=0.5×((k₁)²+(k₂)²),

편광도=(k₁-k₂)/(k₁+k₂) 로 표시된다.

한편, 본 발명의 편광자에서는 Δn¹ 방향의 편광은 산란되고, 평균 광로 길이는 α(>1) 배로 되어 있다고 가정하고, 산란에 의한 편광 해소는 무시할 수 있다고 가정하면, 그 경우의 주투과율은 각각, k₁, k₂'=10^X (단, x 는 αlogk₂ 이다) 로 표시된다.

즉, 이 경우의 평행 투과율, 편광도는

평행 투과율=0.5×((k₁)²+(k₂')²),

편광도=(k₁-k₂')/(k₁+k₂') 로 표시된다.

예를 들어, 시판되는 요오드계 편광자 (평행 투과율 0.385, 편광도 0.965: k₁=0.877, k₂=0.016) 와 동일 조건 (염색량, 제작 순서가 동일) 에서 본 발명의 편광자를 제조하였다고 하면, 계산상으로는 α 가 2 배일 때, k₂=0.0003 까지 낮아지고, 결과적으로 평행 투과율은 0.385 그대로, 편광도는 0.999 로 향상된다. 상기는 계산상이고, 물론 산란에 의한 편광 해소나 표면 반사 및 후방 산란의 영향 등에 의해 어느 정도 기능이 저하된다. 상기 식으로부터 알 수 있듯이, α 가 높을 수록 좋고, 요오드계 흡광체의 2 색비가 높을 수록 고기능을 기대할 수 있다. α 를 높게 하기 위해서는, 산란 이방성 기능을 가능한 한 높게 하고, Δn¹ 방향의 편광을 선택적으로 강하게 산란시키면 된다. 또한, 후방 산란은 적은 편이 좋고, 입사광 강도에 대한 후방 산란 강도의 비율은 30% 이하가 바람직하고, 20% 이하가 더욱 바람직하다.

상기 광학 필름에 있어서, 흡수 복합형 편광자로서 사용하는 필름은, 연신에 의해서 제조된 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

상기 광학 필름에 있어서, 흡수 복합형 편광자의 미소 영역은 Δn² 방향의 길이가 0.05∼500㎛ 인 것이 바람직하다.

가시광 영역의 파장 중, 진동면을 Δn¹ 방향으로 갖는 직선 편광을 강하게 산란시키기 위해서는, 분산 분포하고 있는 미소 영역은, Δn² 방향의 길이가 0.05∼500㎛, 바람직하게는 0.5∼100㎛ 가 되도록 제어되는 것이 바람직하다. 미소 영역의 Δn² 방향의 길이가 파장에 비교하여 지나치게 짧으면 충분히 산란이 일어나지 않는다. 한편, 미소 영역의 Δn² 방향의 길이가 지나치게 길면 필름 강도가 저하되거나, 미소 영역을 형성하는 액정성 재료가, 미소 영역 중에서 충분히 배향되지 않는 등의 문제가 생길 우려가 있다.

상기 광학 필름에 있어서, 복굴절성 필름이 액상화된 고체 폴리머의 전개층을 고체화시켜 형성한 투명 필름으로서, 면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직한 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz 로 하였을 때, (nx+ny)/2-nz=nα 로 하였을 때, 상기 nα 가 0.005∼0.3 을 만족하는 투명 필름에, 그 면내에서 분자를 배향시키는 처리를 실시하여 nx>ny>nz 의 특성을 부여한 복굴절성 필름을 바람직하게 사용할 수 있다.

상기 광학 필름에 있어서, 복굴절성 필름을 형성하는 고체 폴리머로서는, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드 및 폴리에스테르이미드에서 선택되는 적어도 어느 1 종을 사용할 수 있다.

상기 광학 필름에 있어서, 복굴절성 필름은 두께를 d 로 하여, (nx-ny)d=Re 로 하였을 때, Re≥10㎚ 을 만족하는 것이 바람직하다.

상기 광학 필름에 있어서, 복굴절성 필름은 용매에 용해시켜 액상화된 고체 폴리머를 지지 기재 상에 전개하여 건조시키고, 그 고체화물로 이루어지는 nx≒ny 의 투명 필름에 신장 처리 또는 수축 처리의 일방 또는 양방을 실시하여 면내에서 분자를 배향시킴으로써 제작할 수 있다.

상기 흡수 복합형 편광자와 복굴절 필름은, 아크릴계 투명 점착제를 개재하여 고정 적층되어 있는 것이 바람직하다. 흡수 복합형 편광자, 복굴절 필름을 단지 포개어 둔 것만으로는 간극 없이 적층하는 것은 어렵다. 따라서, 이들은 투광성의 접착제나 점착제에 의해서 부착시키는 것이 바람직하다. 부착의 간편성의 관점에서 점착제가 바람직하고, 투명성, 점착 특성, 내후성, 내열성의 관점에서 아크릴계 점착제가 바람직하다.

상기 광학 필름에 있어서, 흡수 복합형 편광자는 투과 방향의 직선 편광에 대한 투과율이 80% 이상, 또한 헤이즈값이 5% 이하이고, 흡수 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값이 30% 이상인 것이 바람직하다.

상기 투과율, 헤이즈값을 갖는 본 발명의 흡수 복합형 편광자는, 투과 방향의 직선 편광에 대해서는 높은 투과율과 양호한 시인성을 보유하고, 또한 흡수 방향의 직선 편광에 대해서는 강한 광확산성을 갖고 있다. 따라서, 간편한 방법으로, 다른 광학 특성을 희생시키지 않고, 고투과율, 그리고 고편광도를 갖고, 흑색 표시시의 투과율의 불균일을 억제할 수 있다.

본 발명의 흡수 복합형 편광자는, 투과 방향의 직선 편광, 즉 상기 요오드계 흡광체의 최대 흡수 방향과는 직교하는 방향의 직선 편광에 대해서는, 가급적 높은 투과율을 갖는 것이 바람직하고, 입사된 직선 편광의 광 강도를 100 으로 하였을 때 80% 이상의 광선 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 광선 투과율은 85% 이상이 보다 바람직하고, 또한 광선 투과율이 88% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 여기에서 광선 투과율은, 적분구 부착 분광 광도계를 사용하여 측정된 380㎚∼780㎚ 인 분광 투과율로부터 CIE1931 XYZ 표색계에 기초하여 산출한 Y 값에 상당한다. 또, 편광자의 표리면의 공기 계면에 의해 약 8%∼10% 가 반사되기 때문에, 이상적 극한은 100% 에서 이 표면 반사분을 뺀 것이 된다.

또한, 본 발명의 흡수 복합형 편광자는 투과 방향의 직선 편광은 표시 화상 시인성의 명료성의 관점에서 산란되지 않는 것이 바람직하다. 그 때문에, 투과 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값은, 5% 이하가 바람직하고, 3% 이하가 더욱 바람직하다. 한편, 흡수 복합형 편광자는 흡수 방향의 직선 편광, 즉 상기 요오드계 흡광체의 최대 흡수 방향의 직선 편광은 국소적인 투과율 편차에 의한 불균일을 산란에 의해 은폐하는 관점에서 강하게 산란되는 것이 바람직하다. 그 때문에, 흡수 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값은 30% 이상인 것이 바람직하다. 40% 이상이 보다 바람직하고, 50% 이상이 더욱 바람직하다. 또, 헤이즈값은 JIS K 7136 (플라스틱-투명 재료의 헤이즈를 구하는 방법) 에 따라서 측정한 값이다.

상기 광학 특성은, 편광자의 흡수 2색성의 기능에 더하여, 산란 이방성의 기능이 복합화된 것에 따라 초래되는 것이다. 동일한 것이, 미국특허 제2123902호 명세서, 일본 공개특허공보 평9-274108호 또는 일본 공개특허공보 평9-297204호에 기재되어 있는, 직선 편광만을 선택적으로 산란시키는 기능을 가진 산란 이방성 필름과, 2색성 흡수형 편광자를 산란 최대의 축과 흡수 최대의 축이 평행해지는 축 배치로 중첩함으로써도 달성 가능하다고 생각된다. 그러나, 이들은, 별도로, 산란 이방성 필름을 형성할 필요성이 있는 것 또는 중첩시의 축 맞춤 정밀도가 문제가 되는 것, 또한 간단히 포개어 둔 경우에는, 전술한 흡수되는 편광의 광로 길이 증대 효과를 기대할 수 없고, 고투과, 고편광도가 달성되기 어렵다.

또한 본 발명은, 상기 광학 필름에 다른 광학 필름이 적어도 1 장 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름에 관한 것이다.

또한 본 발명은, 상기 광학 필름이 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명의 광학 필름은, 액정층을 협지하는 한 쌍의 기판으로 이루어지는 액정 셀과, 당해 액정 셀의 양측에 배치되는 한 쌍의 편광판을 갖는 투과형 액정 표시 장치에 대한 적용이 바람직하고, 적어도 일방의 편광판으로서, 상기 광학 필름을 당해 광학 필름의 복굴절 필름층측이 액정 셀측이 되도록 배치하는 것이 바람직하다. 액정 셀로서는, VA 모드의 액정 셀에 대한 적용이 바람직하다.

도 1 은, 본 발명의 편광자의 일례를 나타내는 개념도이다.

도 2 는, 실시예 1 과 비교예 1 의 편광자의 편광 흡광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.

(부호의 설명)

1 : 투광성 수지

2 : 요오드계 흡광체

3 : 미소 영역

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 광학 필름은, 산란-2색성 흡수 복합형 편광자와, 상기 nx>ny>nz 의 특성을 만족하는 복굴절성 필름이 적층되어 있다.

우선 본 발명의 산란-2색성 흡수 복합형 편광자를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 은, 본 발명의 흡수 복합형 편광자의 개념도이고, 요오드계 흡광체 (2) 를 함유하는 투광성 수지 (1) 에 의해 필름이 형성되어 있고, 당해 필름을 매트릭스로 하여, 미소 영역 (3) 이 분산된 구조를 갖는다. 이와 같이 본 발명의 흡수 복합형 편광자는, 요오드계 흡광체 (2) 가, 매트릭스인 필름을 형성하는 투광성 열가소성 수지 (1) 중에 보다 존재하지만, 요오드계 흡광체 (2) 는 미소 영역 (3) 에도 광학적으로 영향을 미치지 않을 정도로 존재시킬 수도 있다.

도 1 은, 미소 영역 (3) 과, 투광성 수지 (1) 의 굴절률차가 최대값을 나타내는 축 방향 (Δn¹ 방향) 으로, 요오드계 흡광체 (2) 가 배향하고 있는 경우의 예이다. 미소 영역 (3) 에서는, Δn¹ 방향의 편광 성분은 산란하고 있다. 도 1 에서는, 필름면내의 일 방향에 있는 Δn¹ 방향은 흡수축으로 되어 있다. 필름 면내에 있어서 Δn¹ 방향으로 직교하는 Δn² 방향은 투과축으로 되어 있다. 또, Δn¹ 방향으로 직교하는 다른 하나의 Δn² 방향은 두께 방향이다.

투광성 수지 (1) 는, 가시광 영역에 있어서 투광성을 갖고, 요오드계 흡광체를 분산 흡착하는 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 투광성 수지 (1) 로서는, 투광성의 수용성 수지를 들 수 있다. 예를 들어, 종래부터 편광자에 사용되고 있는 폴리비닐알코올 또는 그 유도체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올의 유도체로서는, 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 등을 들 수 있는 것 이외에, 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산 그 알킬에스테르, 아크릴아미드 등으로 변성한 것을 들 수 있다. 또한 투광성 수지 (1) 로서는, 예를 들어 폴리비닐피롤리돈계 수지, 아밀로스계 수지 등을 들 수 있다. 상기 투광성 수지 (1) 는, 성형 변형 등에 의한 배향 복굴절을 발생시키기 어려운 등방성을 갖는 것이어도 되고, 배향 복굴절을 발생시키기 쉬운 이방성을 갖는 것이어도 된다.

또한 투광성 수지 (1) 로서는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴ㆍ스티렌 공중합체 (AS 수지) 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 내지는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌ㆍ프로필렌 공중합체 등의 올레핀계 수지 등을 들 수 있다. 또한, 염화비닐계 수지, 셀룰로오스계 수지, 아크릴계 수지, 아미드계 수지, 이미드계 수지, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지 폴리머, 폴리페닐렌술피드계 수지, 염화비닐리덴계 수지, 비닐부티랄계 수지, 알릴레이트계 수지, 폴리옥시메틸렌계 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지 등을 들 수 있다. 이들은 1 종 또는 2 종 이상을 조합할 수 있다. 또한, 페놀계, 멜라민계, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형 또는 자외선 경화형 수지의 경화물을 사용할 수도 있다.

미소 영역 (3) 을 형성하는 재료는, 등방성인지 복굴절을 갖는지는 특별히 한정되는 것이 아니지만, 복굴절 재료가 바람직하다. 또한 복굴절 재료는, 적어도 배향 처리 시점에서 액정성을 나타내는 것 (이하, 액정성 재료라고 한다) 이 바람직하게 사용된다. 즉, 액정성 재료는 배향 처리 시점에서 액정성을 나타내고 있으면, 형성된 미소 영역 (3) 에 있어서는 액정성을 나타내고 있어도 되고, 액정성을 상실하고 있어도 된다.

미소 영역 (3) 을 형성하는 재료로서는, 복굴절 재료 (액정성 재료) 는, 네마틱 액정성, 스메틱 액정성, 콜레스테릭 액정성 중 어느 것이어도 되고, 또한 리오트로픽 액정성인 것이어도 된다. 또한, 복굴절 재료는, 액정성 열가소성 수지이어도 되고, 액정성 단량체의 중합에 의해 형성되어 있어도 된다. 액정성 재료가 액정성 열가소성 수지인 경우에는, 최종적으로 얻어지는 구조체의 내열성의 관점에서, 유리 전이 온도가 높은 것이 바람직하다. 적어도 실온에서는 유리 상태인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 액정성 열가소성 수지는, 통상 가열에 의해 배향하고, 냉각하여 고정시켜, 액정성을 유지한 채로 미소 영역 (3) 을 형성한다. 액정성 단량체는 배합 후에, 중합, 가교 등에 의해 고정시킨 상태에서 미소 영역 (3) 을 형성시킬 수 있지만, 형성된 미소 영역 (3) 에서는 액정성이 상실되는 것이 있다.

상기 액정성 열가소성 수지로서는, 주쇄형, 측쇄형 또는 이들 복합형의 각종 골격의 폴리머를 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 주쇄형의 액정 폴리머로서는, 방향족 단위 등으로 이루어지는 메소겐기를 결합한 구조를 갖는 축합계의 폴리머, 예를 들어 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 폴리카보네이트계, 폴리에스테르이미드계 등의 폴리머를 들 수 있다. 메소겐기가 되는 상기 방향족 단위로서는, 페닐계, 비페닐계, 나프탈렌계인 것을 들 수 있고, 이들 방향족 단위는 시아노기, 알킬기, 알콕시기, 할로겐기 등의 치환기를 갖고 있어도 된다.

측쇄형의 액정 폴리머로서는, 폴리아크릴레이트계, 폴리메타크릴레이트계, 폴리-α-할로-아크릴레이트계, 폴리-α-할로-시아노아크릴레이트계, 폴리아크릴아미드계, 폴리실록산계, 폴리말로네이트계의 주쇄를 골격으로 하고, 측쇄에 환상 단위 등으로 이루어지는 메소겐기를 갖는 것을 들 수 있다. 메소겐기가 되는 상기 고리형 단위로서는, 예를 들어, 비페닐계, 페닐벤조에이트계, 페닐시클로헥산계, 아족시벤젠계, 아조메틴계, 아조벤젠계, 페닐피리미딘계, 디페닐아세틸렌계, 디페닐벤조에이트계, 비시클로헥산계, 시클로헥실벤젠계, 터페닐계 등을 들 수 있다. 또, 이들 환상 단위의 말단은, 예를 들어 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 할로겐기, 할로알킬기, 할로알콕시기, 할로알케닐기 등의 치환기를 갖고 있어도 된다. 또 메소겐기의 페닐기는 할로겐기를 갖는 것을 사용할 수 있다.

또한, 어느 액정 폴리머의 메소겐기도 굴곡성을 부여하는 스페이서부를 개재하여 결합하고 있어도 된다. 스페이서부로서는, 폴리메틸렌쇄, 폴리옥시메틸렌쇄 등을 들 수 있다. 스페이서부를 형성하는 구조 단위의 반복 수는, 메소겐부의 화학 구조에 의해 적절히 결정되지만 폴리메틸렌쇄의 반복 단위는 0∼20 이고, 2∼12 가 바람직하고, 폴리옥시메틸렌쇄의 반복 단위는 0∼10 이고, 바람직하게는 1∼3 이다.

상기 액정성 열가소성 수지는, 유리 전이 온도 50℃ 이상, 또한 80℃ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 중량 평균 분자량이 2 천∼10 만 정도인 것이 바람직하다.

액정성 단량체로서는, 말단에 아크릴로일기, 메타크릴로일기 등의 중합성 관능기를 갖고, 이것에 상기 고리형 단위 등으로 이루어지는 메소겐기, 스페이서부를 갖는 것을 들 수 있다. 또한 중합성 관능기로서, 아크릴로일기, 메타크릴로일기 등을 2 개 이상 갖는 것을 사용하여 가교 구조를 도입하여 내구성을 향상시킬 수도 있다.

미소 영역 (3) 을 형성하는 재료는, 상기 액정성 재료에 전부가 한정되는 것이 아니라, 매트릭스 재료와 다른 소재이면, 비액정성인 수지를 사용할 수 있다. 수지로서는, 폴리비닐알코올과 그 유도체, 폴리올레핀, 폴리알릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아크릴스티렌 공중합체 등을 들 수 있다. 또한 미소 영역 (3) 을 형성하는 재료로서는, 복굴절을 가지 지 않는 입자 등을 사용할 수 있다. 당해 미립자로서는, 예를 들어, 폴리아크릴레이트, 아크릴스티렌 공중합체 등의 수지를 들 수 있다. 미립자의 사이즈는 특별히 제한되지 않지만, 0.05∼500㎛, 바람직하게는 0.5∼100㎛ 의 입자 직경인 것이 사용된다. 미소 영역 (3) 을 형성하는 재료는, 상기 액정성 재료가 바람직하지만, 상기 액정성 재료에는 비액정성 재료를 혼입하여 사용할 수 있다. 또한 미소 영역 (3) 을 형성하는 재료로서, 비액정성 재료를 단독으로 사용할 수도 있다.

요오드계 흡광체는, 요오드로 이루어지는, 가시광을 흡수하는 종(種) 인 것을 의미하고, 일반적으로는, 투광성의 수용성 수지 (특히 폴리비닐알코올계 수지) 와 폴리요오드 이온 (I₃ ^-, I₅ ^- 등) 의 상호 작용에 의해서 생긴다고 간주되고 있다. 요오드계 흡광체는 요오드 착물이라고도 말해진다. 폴리요오드 이온은 요오드와 요오드화물 이온으로부터 생성시킨다고 생각되고 있다.

요오드계 흡광체는, 적어도 400∼700㎚ 의 파장 대역에 흡수 영역을 갖는 것이 바람직하게 사용된다.

요오드계 흡광체 대신에 사용할 수 있는 2색성 흡수 재료로서는 흡수 2색성 염료나 안료 등을 들 수 있다. 본 발명에서는 2색성 흡수 재료로서 요오드계 흡광체를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 매트릭스 재료인 투광성 수지 (1) 로서 폴리비닐알코올 등의 투광성 수용성 수지를 사용하는 경우에는, 요오드계 흡광체가 고편광도, 고투과율 면에서 바람직하다.

흡수 2색성 염료로서는, 내열성을 갖고, 복굴절 재료의 상기 액정성 재료를 가열하여 배향시키는 경우에도, 분해나 변질에 의해 2색성을 상실하지 않는 것이 바람직하게 사용된다. 상기와 같이, 흡수 2색성 염료는, 가시광 파장 영역에 2 색비 3 이상의 흡수대를 적어도 1 개소 이상 갖는 염료인 것이 바람직하다. 2 색비를 평가하는 척도로서는, 예를 들어 염료를 용해시킨 적당한 액정 재료를 사용하여 호모지니어스 배향의 액정 셀을 제조하고, 그 셀을 사용하여 측정한 편광 흡수 스펙트럼에 있어서의 흡수 극대 파장에서의 흡수 2 색비가 사용된다. 당해 평가법에 있어서, 예를 들어 표준 액정으로서 메르크사 제조의 E-7 을 사용한 경우에는, 사용하는 염료로서는 흡수 파장에서의 2 색비의 기준값은 3 이상, 바람직하게는 6 이상, 더욱 바람직하게는 9 이상이다.

이러한 높은 2 색비를 갖는 염료로서는, 염료계 편광자에 바람직하게 사용되고 있는 아조계, 페릴렌계, 안트라퀴논계의 염료를 들 수 있고, 이들 염료는 혼합계 염료 등으로서 사용할 수 있다. 이들 염료는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 소54-76171호 등에 상세히 기재되어 있다.

또, 컬러 편광자를 형성하는 경우에는, 그 특성에 적당한 흡수 파장을 갖는 염료를 사용할 수 있다. 또한, 뉴트럴 그레이의 편광자를 형성하는 경우에는, 가시광 전역에 흡수가 일어나도록, 2 종류 이상의 염료를 적절히 혼합하여 사용한다.

본 발명의 산란-2색성 흡수 복합형 편광자는, 요오드계 흡광체 (2) 를 함유하는 투광성 수지 (1) 에 의해 매트릭스를 형성한 필름을 제작함과 함께, 당해 매 트릭스 중에, 미소 영역 (3; 예를 들어, 액정성 재료에 의해 형성된, 배향된 복굴절 재료) 을 분산시킨다. 또한, 필름 중에 있어서, 상기 Δn¹ 방향의 굴절률차 (Δn¹), Δn² 방향의 굴절률차 (Δn²) 가 상기 범위가 되도록 제어한다.

이러한 본 발명의 흡수 복합형 편광자의 제조 공정은, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어

(1) 매트릭스가 되는 투광성 수지에, 미소 영역이 되는 재료 (이하, 미소 영역이 되는 재료로서 액정성 재료를 사용한 경우를 대표예로서 설명한다. 다른 재료의 경우에도 액정성 재료에 준한다.) 가 분산된 혼합 용액을 제조하는 공정,

(2) 상기 (1) 의 혼합 용액을 필름화하는 공정,

(3) 상기 (2) 에서 얻어진 필름을 배향 (연신) 하는 공정,

(4) 상기 매트릭스가 되는 투광성 수지에, 요오드계 흡광체를 분산시키는 (염색하는) 공정,

을 실시함으로써 얻어진다. 또, 공정 (1) 내지 (4) 의 순서는 적절히 결정할 수 있다.

상기 공정 (1) 에서는, 먼저, 매트릭스를 형성하는 투광성 수지에, 미소 영역이 되는 액정성 재료를 분산한 혼합 용액을 조제한다. 당해 혼합 용액의 조제법은, 특별히 제한되지 않지만, 상기 매트릭스 성분 (투광성 수지) 과 액정성 재료의 상분리 현상을 이용하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 액정성 재료로서 매트릭스 성분과는 상용하기 어려운 재료를 선택하고, 매트릭스 성분의 수용액에 액정성 재료를 형성하는 재료의 용액을 계면 활성제 등의 분산제를 개재하여 분산시키는 방법 등을 들 수 있다. 상기 혼합 용액의 조제에 있어서, 매트릭스를 형성하는 투광성 재료와 미소 영역이 되는 액정 재료의 조합에 따라서는 분산제를 넣지 않아도 된다. 매트릭스 중에 분산시키는 액정성 재료의 사용량은, 특별히 제한되지 않지만, 투광성 수지 100 중량부에 대하여, 액정성 재료를 0.01∼100 중량부, 바람직하게는 0.1∼10 중량부이다. 액정성 재료는 용매에 용해하고, 또는 용해하지 않고 사용된다. 용매로서는 예를 들어, 물, 톨루엔, 자일렌, 헥산, 시클로헥산, 디클로로메탄, 트리클로로메탄, 디클로로에탄, 트리클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜탄온, 테트라히드로푸란, 아세트산에틸 등을 들 수 있다. 매트릭스 성분의 용매와, 액정성 재료의 용매는 동일해도 되고 이종이어도 된다.

상기 공정 (2) 에 있어서, 필름 형성 후의 건조 공정에서 발포를 저감시키기위해서는, 공정 (1) 에 있어서의 혼합 용액의 조제에 있어서, 미소 영역을 형성하는 액정성 재료를 용해하기 위한 용매를 사용하지 않은 편이 바람직하다. 예를 들어, 용매를 사용하지 않는 경우에는, 매트릭스를 형성하는 투광성 재료의 수용액에 액정성 재료를 직접 첨가하고, 액정성 재료를 보다 작고 균일하게 분산시키기 위해서 액정 온도 범위 이상으로 가열하여 분산시키는 방법 등을 들 수 있다.

또, 매트릭스 성분의 용액, 액정성 재료의 용액, 또는 혼합 용액 중에는, 분산제, 계면 활성제, 자외선 흡수제, 난연제, 산화 방지제, 가소제, 이형제, 활제, 착색제 등의 각종 첨가제를 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 함유시킬 수 있다.

상기 혼합 용액을 필름화하는 공정 (2) 에서는, 상기 혼합 용액을 가열 건조시키고, 용매를 제거함으로써, 매트릭스 중에 미소 영역이 분산된 필름을 제작한다. 필름의 형성 방법으로서는, 캐스팅법, 압출 성형법, 사출 성형법, 롤 성형법, 유연 성형법 등의 각종 방법을 채용할 수 있다. 필름 성형에 있어서는, 필름 중의 미소 영역의 사이즈가, 최종적으로 Δn² 방향이 0.05∼500㎛ 가 되도록 제어한다. 혼합 용액의 점도, 혼합 용액의 용매의 선택, 조합, 분산제, 혼합 용매의 열프로세스 (냉각 속도), 건조 속도를 조정함으로써, 미소 영역의 크기나 분산성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 매트릭스를 형성하는 고전단력이 걸리는 고점도의 투광성 수지와 미소 영역이 되는 액정성 재료의 혼합 용액을 액정 온도 범위 이상으로 가열하면서 호모믹서 등의 교반기에 의해 분산시킴으로써 미소 영역을, 보다 작게 분산시킬 수 있다.

상기 필름을 배향하는 공정 (3) 은, 필름을 연신함으로써 실시할 수 있다. 연신은, 1 축 연신, 2 축 연신, 경사 연신 등을 들 수 있지만, 통상 1 축 연신을 실시한다. 연신 방법은, 공기 중에서의 건식 연신, 수계욕 중에서의 습식 연신 중 어느 것이어도 된다. 습식 연신을 채용하는 경우에는, 수계욕 중에, 적절히 첨가제 (붕산 등의 붕소 화합물, 알칼리 금속의 요오드화물 등) 를 함유시킬 수 있다. 연신 배율은 특별히 제한되지 않지만, 통상 2∼10 배 정도로 하는 것이 바람직하다.

이러한 연신에 의해, 요오드계 흡광체를 연신축 방향으로 배향시킬 수 있다. 또한, 미소 영역에 있어서 복굴절 재료가 되는 액정성 재료는, 상기 연신에 의해 미소 영역 중에서 연신 방향으로 배향되어 복굴절을 발현시킨다.

미소 영역은 연신에 따라 변형하는 것이 바람직하다. 미소 영역이 비액정성 재료인 경우에는 연신 온도가 수지의 유리 전이 온도 부근, 미소 영역이 액정성 재료인 경우에는 연신시의 온도에서 액정성 재료가 네마틱상 또는 스메틱상 등의 액정 상태 또는 등방상 상태가 되는 온도를 선택하는 것이 바람직하다. 연신 시점에서 배향이 불충분한 경우에는, 별도로, 가열 배향 처리 등의 공정을 추가해도 된다.

액정성 재료의 배향에는 상기 연신에 더하여, 전기장이나 자기장 등의 외장을 사용해도 된다. 또, 액정성 재료에 아조벤젠 등의 광반응성 물질을 혼합하거나, 액정성 재료에 신나모일기 등의 광반응성기를 도입한 것을 사용하고, 이것을 광조사 등의 배향 처리에 의해서 배향시켜도 된다. 또한, 연신 처리와 상기 기술한 배향 처리를 병용할 수도 있다. 액정성 재료가, 액정성 열가소 수지인 경우에는, 연신시에 배향시킨 후, 실온으로 냉각시킴으로써 배향이 고정화되어 안정화된다. 액정성 단량체는, 배향하고 있으면 원하는 광학 특성이 발휘되기 때문에, 반드시 경화되어 있을 필요는 없다. 단, 액정성 단량체에서 등방 전이 온도가 낮은 것은, 조금 온도가 가해짐으로써 등방 상태가 되고 만다. 이렇게 되면 이방 산란이 아니게 되어, 반대로 편광 성능이 나빠지기 때문에, 이러한 경우에는 경화시키는 것이 바람직하다. 또한, 액정성 단량체에는 실온에서 방치하면 결정화하는 것이 많고, 이렇게 되면 이방 산란이 아니게 되어, 반대로 편광 성능이 나빠지므로, 이러한 경우에도 경화시키는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 보면, 배향 상태를 어떠한 조건 하에서도 안정적으로 존재시키기 위해서는, 액정성 단량체를 경화하는 것이 바람직하다. 액정성 단량체의 경화는, 예를 들어 광중합 개시제와 혼합하여 매트릭스 성분의 용액 중에 분산하고, 배향 후, 어느 하나의 타이밍 (요오드계 흡광체에 의한 염색 전, 염색 후) 에 있어서 자외선 등을 조사하여 경화하고, 배향을 안정화시킨다. 바람직하게는, 요오드계 흡광체에 의한 염색 전이다.

상기 매트릭스가 되는 투광성 수지에, 요오드계 흡광체를 분산시키는 공정 (4) 은, 일반적으로는, 요오드를 요오드화칼륨 등의 알칼리 금속의 요오드화물 등의 보조제와 함께 용해시킨 수계욕에 상기 필름을 침지하는 방법을 들 수 있다. 전술한 바와 같이, 매트릭스 중에 분산된 요오드와 매트릭스 수지의 상호 작용에 의해 요오드계 흡광체가 형성된다. 침지시키는 타이밍으로서는, 상기 연신 공정 (3) 전이어도 되고 후이어도 된다. 또, 요오드계 흡광체는, 일반적으로 연신 공정을 거침으로써 현저히 형성된다. 요오드를 함유하는 수계욕의 농도, 알칼리 금속의 요오드화물 등의 보조제의 비율은 특별히 제한되지 않고, 일반적인 요오드 염색법을 채용할 수 있고, 상기 농도 등은 임의로 변경할 수 있다.

얻어지는 편광자 중에 있어서의 요오드의 비율은 특별히 제한되지 않지만, 투광성 수지와 요오드의 비율이, 투광성 수지 100 중량부에 대하여, 요오드가 0.05∼50 중량부 정도, 또한 0.1∼10 중량부가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

또, 2색성 흡수 재료로서 흡수 2색성 염료를 사용하는 경우, 얻어지는 편광자 중에 있어서의 흡수 2색성 염료의 비율은 특별히 제한되지 않지만, 투광성 열가소성 수지와 흡수 2색성 염료의 비율이, 투광성 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 흡수 2색성 염료가 0.01∼100 중량부 정도, 또한 0.05∼50 중량부가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

흡수 복합형 편광자의 제작에 있어서는, 상기 공정 (1) 내지 (4) 외에, 여러 가지 목적을 위한 공정 (5) 를 실시할 수 있다. 공정 (5) 로서는, 예를 들어, 주로 필름의 요오드 염색 효율을 향상시킬 목적으로 하여, 수욕에 필름을 침지하여 팽윤시키는 공정을 들 수 있다. 또한, 임의의 첨가물을 용해시킨 수욕에 침지하는 공정 등을 들 수 있다. 주로 수용성 수지 (매트릭스) 에 가교를 실시하는 목적을 위해, 붕산, 붕사 등의 첨가제를 함유하는 수용액에 필름을 침지하는 공정을 들 수 있다. 또, 주로, 분산한 요오드계 흡광체의 양(量) 밸런스를 조절하고, 색상을 조절하는 것을 목적으로 하여, 알칼리 금속의 요오드화물 등의 첨가제를 함유하는 수용액에 필름을 침지하는 공정을 들 수 있다.

상기 필름을 배향 (연신) 연신하는 공정 (3), 매트릭스 수지에 요오드계 흡광체를 분산 염색하는 공정 (4) 및 상기 공정 (5) 는, 공정 (3), (4) 가 적어도 1 회씩 있으면, 공정의 회수, 순서, 조건 (욕(浴) 온도나 침지 시간 등) 은 임의로 선택할 수 있고, 각 공정은 따로따로 실시해도 되고, 복수의 공정을 동시에 실시해도 된다. 예를 들어, 공정 (5) 의 가교 공정과 연신 공정 (3) 을 동시에 실시해도 된다.

또한, 염색에 사용하는 요오드계 흡광체나, 가교에 사용하는 붕산 등은, 상기와 같이 필름을 수용액으로 침지시킴으로써, 필름 중에 침투시키는 방법 대신에, 공정 (1) 에 있어서 혼합 용액을 조제 전 또는 조제 후에, 공정 (2) 의 필름화 전에 임의의 종류, 양을 첨가하는 방법을 채용할 수도 있다. 또한, 양 방법을 병용해도 된다. 단, 공정 (3) 에 있어서, 연신시 등에 고온 (예를 들어, 80℃ 이상) 으로 할 필요가 있는 경우로서, 요오드계 흡광체가 그 온도에서 열화되는 경우에는, 요오드계 흡광체를 분산 염색하는 공정 (4) 는 공정 (3) 이후에 하는 것이 바람직하다.

이상의 처리를 한 필름은, 적당한 조건으로 건조되는 것이 바람직하다. 건조는 통상적인 방법에 따라서 실시된다.

얻어진 편광자 (필름) 의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상, 1㎛ 내지 3㎜ 이고, 5㎛ 내지 1㎜ 가 바람직하고, 10∼500㎛ 가 더욱 바람직하다.

이렇게 하여 얻어진 편광자는, 통상 연신 방향에 있어서, 미소 영역을 형성하는 복굴절 재료의 굴절률과 매트릭스 수지의 굴절률의 대소 관계는 특별히 없고, 연신 방향이 Δn¹ 방향으로 되어 있다. 연신축과 직교하는 2 개의 수직 방향은 Δn² 방향으로 되어 있다. 또한, 요오드계 흡광체는 연신 방향이 최대 흡수를 나타내는 방향으로 되어 있고, 흡수+산란의 효과가 최대한 발현된 편광자로 되어 있다.

얻어진 편광자는, 통상적인 방법에 따라서, 그 적어도 편면에 상기 투광성 층으로서 투명 보호층을 형성한 편광판으로 할 수 있다. 투명 보호층은 폴리머에 의한 도포층으로서, 또는 필름의 라미네이트층 등으로서 형성할 수 있다. 투명 보호층을 형성하는, 투명 폴리머 또는 필름 재료로서는, 적당한 투명 재료를 사용할 수 있지만, 투명성이나 기계적 강도, 열안정성이나 수분 차단성 등이 우수한 것이 바람직하게 사용된다. 상기 투명 보호층을 형성하는 재료로서는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 폴리머, 2아세트산셀룰로오스나 3아세트산셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머, 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴ㆍ스티렌 공중합체 (AS 수지) 등의 스티렌계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 내지는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌ㆍ프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 폴리머, 염화비닐계 폴리머, 나일론이나 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 폴리머, 이미드계 폴리머, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 폴리머, 폴리에테르에테르케톤계 폴리머, 폴리페닐렌술피드계 폴리머, 비닐알코올계 폴리머, 염화비닐리덴계 폴리머, 비닐부티랄계 폴리머, 알릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 또는 상기 폴리머의 블렌드물 등도 상기 투명 보호층을 형성하는 폴리머의 예로서 들 수 있다.

또한, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (WO01/37007) 에 기재된 폴리머 필름, 예를 들어, (A) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, (B) 측쇄에 치환 및/또는 비치환페닐 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함 유하는 수지 조성물을 들 수 있다. 구체예로서는, 이소부틸렌과 N-메틸말레이이미드로 이루어지는 교대 공중합체와 아크릴로니트릴ㆍ스티렌 공중합체를 함유하는 수지 조성물의 필름을 들 수 있다. 필름은 수지 조성물의 혼합 압출품 등으로 이루어지는 필름을 사용할 수 있다.

편광 특성이나 내구성 등의 점에서, 특히 바람직하게 사용할 수 있는 투명 보호층은, 표면을 알칼리 등으로 비누화 처리한 트리아세틸셀룰로오스 필름이다. 투명 보호층의 두께는, 임의적이지만 일반적으로는 편광판의 박형화 등을 목적으로 500㎛ 이하이고, 1∼300㎛ 가 더욱 바람직하고, 5∼300㎛ 가 특히 바람직하다. 또, 편광자의 양측에 투명 보호층을 형성하는 경우에는, 그 표리에서 다른 폴리머 등으로 이루어지는 보호 필름을 사용할 수 있다.

또한, 보호 필름은 가능한 한 물이 들지 않는 것이 바람직하다. 따라서, Rth=[(nx+ny)/2-nz]ㆍd (단, nx, ny 는 필름 평면 내의 주굴절률, nz 는 필름 두께 방향의 굴절률, d 는 필름 두께) 로 표시되는 필름 두께 방향의 위상차값이 -90㎚∼+75㎚ 인 보호 필름이 바람직하게 사용된다. 이러한 두께 방향의 위상차값 (Rth) 이 -90㎚∼+75㎚ 인 것을 사용함으로써, 보호 필름에 기인하는 편광판의 착색 (광학적인 착색) 을 거의 해소할 수 있다. 두께 방향 위상차값 (Rth) 은, -80㎚∼+60㎚ 가 더욱 바람직하고, -70㎚∼+45㎚ 가 특히 바람직하다.

상기 보호 필름의 편광자를 접착시키지 않는 면에는, 하드코트층이나 반사 방지 처리, 스티킹 방지나 확산 내지 안티클레어를 목적으로 한 처리를 실시한 것이어도 된다.

하드코트 처리는 편광판 표면의 흠집 방지 등을 목적으로 실시되는 것으로서, 예를 들어 아크릴계, 실리콘계 등의 적당한 자외선 경화형 수지에 의한 경도나 미끄러짐 특성 등이 우수한 경화 피막을 보호 필름의 표면에 부가하는 방식 등으로 형성할 수 있다. 반사 방지 처리는 편광판 표면에서의 외광의 반사 방지를 목적으로 실시되는 것으로서, 종래에 준한 반사 방지막 등의 형성에 의해 달성할 수 있다. 또한, 스티킹 방지 처리는 인접층과의 밀착 방지를 목적으로 실시된다.

또한, 안티클레어 처리는 편광판의 표면에서 외광이 반사하여 편광판 투과광의 시인을 저해하는 것의 방지 등을 목적으로 실시되는 것으로서, 예를 들어 샌드블라스트 방식이나 엠보싱 가공 방식에 의한 조면화 방식이나 투명 미립자의 배합 방식 등의 적당한 방식으로써 보호 필름의 표면에 미세 요철 구조를 부여함으로써 형성할 수 있다. 상기 표면 미세 요철 구조의 형성에 함유시키는 미립자로서는, 예를 들어 평균 입경이 0.5∼50㎛ 인 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등으로 이루어지는 도전성도 있는 무기계 미립자, 가교 또는 미가교의 폴리머 등으로 이루어지는 유기계 미립자 등의 투명 미립자가 사용된다. 표면 미세 요철 구조를 형성하는 경우, 미립자의 사용량은, 표면 미세 요철 구조를 형성하는 투명 수지 100 중량부에 대하여 일반적으로 2∼50 중량부 정도이고, 5∼25 중량부가 바람직하다. 안티클레어층은 편광판 투과광을 확산시켜 시각 등을 확대하기 위한 확산층 (시각 확대 기능 등) 을 겸하는 것이어도 된다.

또, 상기 반사 방지층, 스티킹 방지층, 확산층이나 안티클레어층 등은 보호 필름 그 자체에 형성할 수 있는 것 이외에, 별도 광학층으로서 투명 보호층과는 별체의 것으로서 형성할 수도 있다.

상기 편광자와 보호 필름의 접착 처리에는, 접착제가 사용된다. 접착제로서는, 이소시아네이트계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계, 수계 폴리에스테르 등을 예시할 수 있다. 상기 접착제는, 통상, 수용액으로 이루어지는 접착제로서 사용되고, 통상 0.5∼60 중량% 의 고형분을 함유하여 이루어진다.

상기 보호 필름과 편광자는, 상기 접착제를 사용하여 부착한다. 접착제의 도포는, 보호 필름, 편광자 중 어느 하나로 실시해도 되고, 양자로 실시해도 된다. 부착 후에는, 건조 공정을 실시하고, 도포 건조층으로 이루어지는 접착층을 형성한다. 편광자와 보호 필름의 부착은, 롤 라미네이터 등에 의해 사용할 수 있다. 접착층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상 0.1∼5㎛ 정도이다.

본 발명의 광학 필름은, 상기 흡수 복합형 편광자 (흡수 복합형 편광자는 상기 보호 필름 등을 적층한 흡수 복합형 편광판으로서 사용할 수 있다) 와, 상기 nx>ny>nz 의 특성을 만족하는 복굴절성 필름을 갖는다. 상기 복굴절성 필름은, nx>ny>nz 의 특성을 만족하고 있으면, 그 제법은 특별히 제한되지 않는다.

복굴절성 필름으로서는, 예를 들어 액상화된 고체 폴리머의 전개층을 고체화시켜 형성한 투명 필름으로서, 면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직한 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz 로 하였을 때, (nx+ny)/2-nz=nα 로 하였을 때, 상기 nα 가 0.005∼ 0.3 을 만족하는 투명 필름에, 그 면내에서 분자를 배향시키는 처리를 실시하여 nx>ny>nz 의 특성을 부여한 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이러한 복굴절성 필름은, Re, Rz 의 제어가 용이하다.

복굴절성 필름을 형성하는 고체 폴리머에 대해서는 특별히 한정은 없지만, 광투과성이 적당한 것을 1 종 또는 2 종 이상 사용할 수 있다. 광투과율이 75% 이상인 것이 바람직하고, 특히 85% 이상의 투광성이 우수한 필름을 형성할 수 있는 폴리머가 바람직하다. 또한 상기한 nα 를 나타내는 투명 필름의 안정된 양산성 등의 점에서, 연신 방향의 굴절률이 낮아지는 음의 복굴절성을 나타내는 고체 폴리머가 바람직하다.

상기한 음의 복굴절성을 나타내는 고체 폴리머로서는, 예를 들어 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아릴에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드 등을 들 수 있다. 복굴절성 필름의 형성에는, 상기 고체 폴리머의 1 종, 또는 2 종 이상을 혼합한 것 등을 사용할 수 있다. 고체 폴리머의 분자량에 대해서 특별히 한정은 없지만, 일반적으로는 필름으로의 가공성 등의 점에서 중량 평균 분자량에 기초하여 1000∼100 만 정도가 바람직하고, 1500∼75 만 정도가 보다 바람직하고, 2000∼50 만이 특히 바람직하다.

복굴절성 필름의 모체가 되는 투명 필름의 형성은, 고체 폴리머를 액상화하여 그것을 전개하고, 그 전개층을 고체화시킴으로써 실시할 수 있다. 투명 필름의 형성에 있어서는 안정제나 가소제나 금속류 등으로 이루어지는 여러 가지 첨가제를 필요에 따라 배합할 수 있다. 또한, 고체 폴리머의 액상화에는, 열가소 성 고체 폴리머를 가열하여 용융시키는 방식이나, 고체 폴리머를 용매에 용해시켜 용액으로 하는 방법 등의 적당한 방식을 채용할 수 있다.

따라서, 당해 전개층의 고체화는 전자의 용융액에서는 그 전개층을 냉각시킴으로써, 또한 후자의 용액에서는 그 전개층으로부터 용매를 제거하여 건조시킴으로써 실시할 수 있다. 그 건조에는 자연 건조 (통풍 건조) 방식이나 가열 건조 방식, 특히 40∼200℃ 의 가열 건조 방식, 감압 건조 방식 등의 적당한 방식의 1 종 또는 2 종 이상을 채용할 수 있다. 제조 효율이나 광학적 이방성의 발생을 억제하는 점에서는 폴리머 용액을 도공하는 방식이 바람직하다.

상기의 용매로서는, 예를 들어 염화메틸렌, 시클로헥사논, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에탄, N-메틸피롤리돈, 테트라히드로푸란 등의 적당한 것을 1 종 또는 2 종 이상 사용할 수 있다. 용액은, 필름 형성에 적합한 점도인 점에서, 용매 100 중량부에 대하여 고체 폴리머를 2∼100 중량부 정도가 바람직하고, 5∼50 중량부, 특히 10∼40 중량부 용해시킨 것이 바람직하다.

고체 폴리머를 액상화된 것의 전개에는, 예를 들어 스핀 코트법, 롤코트법, 플로코트법, 프린트법, 딥코트법, 유연 성막법, 바코트법, 그라비아인쇄법 등의 캐스팅법, 압출법 등의 적당한 필름 형성 방식을 채용할 수 있다. 두께 불균일이나 배향 변형 불균일 등의 적은 필름의 양산성 등의 점에서, 캐스팅법 등의 용액 제막법을 바람직하게 적용할 수 있다. 그 경우, 폴리이미드로서는 방향족 2무수물과 폴리 방향족 디아민으로 조제된 용매 가용성인 것 (일본 특허공표공보 평8-511812호) 가 바람직하게 사용된다.

nα 가 0.005∼0.3 인 특성 부여는, 상기 액상화된 고체 폴리머의 전개층을 고체화시켜 투명 필름을 형성하는 과정에서 부여할 수 있다. 특히, 상기에 예시한 음의 복굴절성을 나타내는 고체 폴리머에서는, 액상화된 것의 전개층을 고체화시키는 조작만으로 당해 nα 의 특성을 부여할 수 있다.

nα 는, 최종적으로 얻어지는 복굴절성 필름의 nαㆍd, 즉 Rz 에 영향을 준다. 그 Rz 의 제어, 특히 필름의 박막화인 점에서 투명 필름의 바람직한 nα 는 0.01∼0.20 이고, 0.02∼0.15 가 바람직하다. 또, 상기의 d 는 필름 두께이다.

복굴절성 필름으로서의 nx>ny>nz 의 특성은, 투명 필름에 그 면내에서 분자를 배향시키는 처리를 실시함으로써 부여된다. 즉, 상기한 액상화물의 전개에의한 투명 필름의 형성 과정은, nz 의 제어를 목적으로 하고, 그 형성 과정에서 얻어지는 투명 필름은, nx≒ny, 따라서 Re≒0㎚ 의 특성을 나타내는 것이 보통이고, 필름 두께를 50㎛ 로 해도 Re 가 10㎚ 미만, 특히 0∼5㎚ 인 것이다. Re=0 은, nx=ny 를 의미한다.

따라서, 상기 제조 방법은 투명 필름의 형성 과정에서 nz, 나아가서는 Rz 를 제어하고, 그 투명 필름의 면내에 있어서 분자를 배향시키는 처리에 의해 nx 와 ny, 나아가서는 Re 를 제어하는 것으로 설명할 수도 있다. 이러한 역할 분담 방식에는, 예를 들어 2 축 연신 방식 등의 종래의 Rz 와 Re 를 동시적으로 제어하는 방법에 비교하여 적은 연신율로 목적을 달성할 수 있고, nx>ny>nz 에 기초하는 Rz 와 Re 의 특성이나 광학축의 각 정밀도에서 우수한 2 축성 복굴절성 필름이 얻 어지기 쉬운 이점이 있다.

투명 필름의 면내에 있어서 분자를 배향시키는 처리는, 필름의 신장 처리 또는/및 수축 처리로서 실시할 수 있고, 그 신장 처리는, 예를 들어 연신 처리 등으로 하여 실시할 수 있다. 연신 처리에는 축차 방식이나 동시 방식 등에 의한 2 축 연신 방식, 자유단 방식이나 고정단 방식 등의 1 축 연신 방식 등의 적당한 방식의 1 종 또는 2 종 이상을 적용할 수 있다. 보잉 현상을 억제하는 점에서는 1 축 연신 방식이 바람직하다. 연신 처리 온도는, 종래에 준할 수 있고, 투명 필름을 형성하는 고체 폴리머의 유리 전이 온도의 근방, 유리 전이 온도 이상이 일반적이다.

한편, 수축 처리는, 예를 들어 투명 필름의 도공 형성을 기재 상에서 실시하여, 그 기재의 온도 변화 등에 따른 치수 변화를 이용하여 수축력을 작용시키는 방식 등에 의해 실시할 수 있다. 그 경우, 열수축성 필름 등의 수축능을 부여한 기재를 사용할 수도 있고, 그 때에는 연신기 등을 이용하여 수축률을 제어하는 것이 바람직하다.

얻어지는 복굴절성 필름에 있어서의 Rz 와 Re 의 크기는, 고체 폴리머의 종류나, 액상화물의 도공 방식 등의 전개층의 형성 방식, 건조 조건 등의 전개층의 고체화 방식이나, 형성하는 투명 필름의 두께 등으로써 제어할 수 있다. 투명 필름의 일반적인 두께는, 0.5∼100㎛ 정도, 1∼50㎛ 가 바람직하고, 2∼20㎛ 가 특히 바람직하다.

광학 보상 등의 실용성 면에서 바람직한 복굴절성 필름은, 필름 두께를 d, nx>ny (nx 가 지상축) 로 하여, (nx-ny)d=Re≥10㎚, 특히 필름 두께 1㎛ 당 Re(Re/d) 에 기초하여 3∼30㎚, 또한 4∼20㎚ 을 만족하는 것이다. 또한, 필름두께 1㎛ 당 Rz(Rz/d) 가 5㎚ 이상이 바람직하고, 10∼100㎚ 가 보다 바람직하고, 20∼70㎚ 인 복굴절성 필름인 것이 특히 바람직하다.

상기 복굴절성 필름의 바람직한 제조 방법은, 용매에 용해시켜 액상화된 고체 폴리머를 지지 기재 상에 전개하여 건조시키고, 그 고체화물로 이루어지는 nx=ny 내지 nx≒ny 의 투명 필름에 신장 처리 또는 수축 처리의 일방 또는 양방을 실시하여 면내에서 분자를 배향시키고, nx>ny>nz 의 특성을 부여하는 방식이다. 이 방식에 의하면, 투명 필름을 기재로 지지한 상태에서 처리할 수 있어 제조 효율이나 처리 정밀도 등이 우수하고, 연속 제조도 가능하다.

상기의 지지 기재에는 적당한 것을 사용할 수 있고, 특별히 한정은 없다. 복굴절성 필름은, 그 지지 기재가 투명 필름과 일체화된 것이어도 되고, 지지 기재로부터 분리된 투명 필름으로 이루어져 있어도 된다. 전자의 지지 기재 일체형인 경우, 연신 처리 등으로 지지 기재에 생긴 위상차를 복굴절성 필름에 있어서의 위상차로서 이용할 수도 있다. 후자의 분리 방식은, 연신 처리 등으로 지지 기재에 생긴 위상차가 부적당한 경우 등에 유리하다. 또 전자의 지지 기재 일체형인 경우, 그 지지 기재로서는 투명한 폴리머 기재가 바람직하게 사용된다. 지지 기재 일체형인 경우, 지지 기재는 편광자의 보호 필름을 겸할 수 있다.

상기의 폴리머 기재를 형성하는 것의 예로서는, 상기 고체 폴리머에서 예시한 것이나 아세테이트계 폴리머, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리카보네이트, 폴리 노르보르넨, 폴리올레핀, 아크릴계 폴리머, 셀룰로오스계 수지, 폴리알릴레이트, 폴리스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 액정 폴리머 또는 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계나 실리콘계 등의 열경화형 내지 자외선 경화형 수지 등을 들 수 있다. 지지 기재에 의한 위상차의 영향을 억제하는 점에서는 아세테이트계 폴리머 등의 등방성이 우수한 것이 바람직하다.

본 발명의 광학 필름에 있어서의, 상기 흡수 복합형 편광자 (또는 흡수 복합형 편광판) 와 복굴절성 필름은, 포개어 둔 것만으로도 좋지만, 작업성이나, 광 이용 효율의 관점에서 각 층을 접착제나 점착제를 사용하여 공기 간극 없이 적층하는 것이 바람직하다.

상기 광학 필름의 접착시에, 그들의 광학축은 목적으로 하는 위상차 특성 등에 따라 적당한 배치 각도로 할 수 있다. 복굴절성 필름과 상기 편광자의 적층방법은, 특별히 제한되지 않고, 전술한 바와 같은 접착층이나 점착층 등을 사용한 종래 공지된 방법을 채용할 수 있다.

접착제나 점착제로서는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리비닐에테르, 아세트산비닐/염화비닐코폴리머, 변성폴리올레핀, 에폭시계, 불소계, 천연 고무, 합성 고무 등의 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 특히, 광학적 투명성이 우수하고, 적절한 습윤성과 응집성과 접착성의 점착 특성을 나타내고, 내후성이나 내열성 등이 우수한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

상기 접착제 또는 점착제는 투명하고, 가시광 영역에 흡수를 갖지 않고, 굴절률은 각 층의 굴절률과 가급적 가까운 것이 표면 반사 억제의 관점에서 바람직하다. 이러한 관점에서, 예를 들어, 아크릴계 점착제 등을 바람직하게 사용할 수 있다.

상기 접착제나 점착제에는 베이스 폴리머에 따른 가교제를 함유시킬 수 있다. 또한 접착제에는, 예를 들어 천연물이나 합성물의 수지류, 특히, 점착성 부여 수지나, 유리 섬유, 유리 비드, 금속 가루, 그 밖의 무기 분말 등으로 이루어지는 충전제나 안료, 착색제, 산화 방지제 등의 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 또 미립자를 함유하여 광확산성을 나타내는 접착제층 등이어도 된다.

또 본 발명에 있어서, 상기 광학 필름 등, 또한 점착층 등의 각 층에는, 예를 들어 살리실산에스테르계 화합물이나 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물이나 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 처리하는 방식 등의 방식에 의해 자외선 흡수능을 갖게 한 것 등이어도 된다.

접착제나 점착제는, 통상 베이스 폴리머 또는 그 조성물을 용제에 용해 또는 분산시킨 고형분 농도가 10∼50 중량% 정도의 접착제 용액으로서 사용된다. 용제로서는, 톨루엔이나 아세트산에틸 등의 유기 용제나 물 등의 접착제의 종류에 따른 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.

점착층이나 접착층은, 다른 조성 또는 종류 등인 것의 중첩층으로서 광학 필름의 편면 또는 양면에 형성할 수도 있다. 점착층의 두께는, 사용 목적이나 접착력 등에 따라 적절히 결정할 수 있고, 일반적으로는 1∼500㎛ 이고, 5∼200㎛ 가 바람직하고, 10∼100㎛ 가 특히 바람직하다.

본 발명의 광학 필름에는, 점착층 또는 접착층을 형성할 수도 있다. 점착층은, 액정 셀로의 점착에 사용할 수 있는 것 외에, 광학층의 적층에 사용된다.

점착층 등의 노출면에 대해서는, 실용에 제공하기까지의 사이, 그 오염 방지 등을 목적으로 세퍼레이터가 임시 접착되어 커버된다. 이에 따라, 통례의 취급 상태에서 점착층에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 세퍼레이터로서는, 상기 두께 조건을 제외하고, 예를 들어 플라스틱 필름, 고무 시트, 종이, 포목, 부직포, 그물, 발포 시트나 금속박, 그들의 라미네이트체 등의 적당한 박엽체를, 필요에 따라 실리콘계나 장경(長鏡) 알킬계, 불소계나 황화 몰리브덴 등의 적당한 박리제로 코트 처리한 것 등의, 종래에 준한 적당한 것을 사용할 수 있다.

상기 본 발명의 광학 필름은, 통상적인 방법에 따라서, 액정 표시 장치에 적용된다. 액정 표시 장치에는, 액정 셀의 양측에 편광판이 배치되고, 각종의 광학층 등이 적절히 사용된다. 상기 광학 필름은, 액정 셀의 적어도 일방의 측에 적용된다. 액정 표시 장치의 형성은, 종래에 준하여 실시할 수 있다. 즉 액정 표시 장치는 일반적으로, 액정 셀과 광학 소자, 및 필요에 따른 조명 시스템 등의 구성 부품을 적절히 조립하여 구동 회로를 짜 넣는 것 등에 의해 형성되지만, 본 발명의 광학 필름을 사용하는 점을 제외하고 특별히 한정은 없으며, 종래에 준할 수 있다. 액정 셀에 대해서도, 예를 들어 TN 형이나 STN 형, π 형 등의 임의인 타입인 것을 사용할 수 있다. 특히, VA 형에 바람직하게 사용된다.

또한, 액정 표시 장치의 형성에 있어서는, 예를 들어 확산판, 안티클레어층, 반사 방지막, 보호판, 프리즘 어레이, 렌즈 어레이 시트, 광확산판, 백라이트 등의 적당한 부품을 적당한 위치에 1 층 또는 2 층 이상 배치할 수 있다.

상기 광학 필름은, 액정 표시 장치 등의 제조 과정에서 순서대로 별개로 적층하는 방식으로도 형성할 수 있지만, 미리 적층한 것은 품질의 안정성이나 조립 작업 등이 우수하고 액정 표시 장치 등의 제조 공정을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 적층에는 점착층 등의 적당한 접착 수단을 사용할 수 있다. 상기의 광학 필름이나 그 외의 광학 필름의 접착에 있어서, 그들의 광학축은 목적으로 하는 위상차 특성 등에 따라 적당한 배치 각도로 할 수 있다.

본 발명의 광학 필름은, 실용에 있어서 다른 광학층을 적층하여 사용할 수 있다. 그 광학층에 대해서는 특별히 한정은 없지만, 예를 들어 반사판이나 반투과판, 위상차판 (1/2 이나 1/4 등의 파장판을 포함) 등의 액정 표시 장치 등의 형성에 사용될 수 있는 광학층을 1 층 또는 2 층 이상 사용할 수 있다. 특히, 본 발명의 편광판에 추가로 반사판 또는 반투과 반사판이 적층되어 이루어지는 반사형 편광판 또는 반투과형 편광판, 편광판에 추가로 위상차판이 적층되어 이루어지는 타원 편광판 또는 원편광판, 적층되어 이루어지는 광시야각 편광판, 또는 편광판에 추가로 휘도 향상 필름이 적층되어 이루어지는 편광판이 바람직하다.

반사형 편광판은, 편광판에 반사층을 형성한 것으로, 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사시켜 표시하는 타입의 액정 표시 장치 등을 형성하기 위한 것이고, 백라이트 등의 광원의 내장을 생략할 수 있고 액정 표시 장치의 박형화를 도모하기 쉬운 등의 이점을 갖는다. 반사형 편광판의 형성은, 필요에 따라 투명 보호층 등을 개재하여 편광판의 편면에 금속 등으로 이루어지는 반사층을 부설하는 방식 등의 적당한 방식으로써 실시할 수 있다.

또, 반투과형 편광판은, 상기에 있어서 반사층으로 광을 반사하고, 또한 투과하는 하프 미러 등의 반투과형의 반사층으로 함으로써 얻을 수 있다. 반투과형 편광판은, 통상 액정 셀의 이측에 형성되고, 액정 표시 장치 등을 비교적 밝은 분위기에서 사용하는 경우에는, 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사시켜 화상을 표시하고, 비교적 어두운 분위기에 있어서는, 반투과형 편광판의 백사이드에 내장되어 있는 백라이트 등의 내장 광원을 사용하여 화상을 표시하는 타입의 액정 표시 장치 등을 형성할 수 있다.

편광판에 추가로 위상차판이 적층되어 이루어지는 타원 편광판 또는 원편광판에 대해서 설명한다. 직선 편광을 타원 편광 또는 원편광으로 바꾸거나, 타원 편광 또는 원편광을 직선 편광으로 바꾸거나, 또는 직선 편광의 편광 방향을 바꾸는 경우에, 위상차판 등이 사용된다. 특히, 직선 편광을 원편광으로 바꾸거나, 원편광을 직선 편광으로 바꾸는 위상차판으로서는, 이른바 1/4 파장판 (λ/4 판이라도 함) 이 사용된다. 1/2 파장판 (λ/2 판이라고도 함) 은, 통상 직선 편광의 편광 방향을 바꾸는 경우에 사용된다.

타원 편광판은 슈퍼 트위스트 네마틱 (STN) 형 액정 표시 장치의 액정층의 복굴절에 의해 생긴 착색 (파랑 또는 노랑) 을 보상 (방지) 하여, 상기 착색이 없는 흑백 표시하는 경우 등에 유효하게 사용된다. 또한, 3차원의 굴절률을 제어한 것은, 액정 표시 장치의 화면을 경사 방향에서 보았을 때 생기는 착색도 보상 (방지) 할 수 있어 바람직하다. 원편광판은, 예를 들어 화상이 컬러 표시가 되는 반사형 액정 표시 장치의 화상의 색조를 갖추는 경우 등에 유효하게 사용되고, 또한, 반사 방지의 기능도 갖는다. 상기한 위상차판의 구체예로서는, 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌이나 그 외의 폴리올레핀, 폴리알릴레이트, 폴리아미드와 같은 적당한 폴리머로 이루어지는 필름을 연신 처리하여 이루어지는 복굴절성 필름이나 액정 폴리머의 배향 필름, 액정 폴리머의 배향층을 필름으로서 지지한 것 등을 들 수 있다. 위상차판은, 예를 들어 각종 파장판이나 액정층의 복굴절에 의한 착색이나 시각 등의 보상을 목적으로 한 것 등의 사용 목적에 따른 적당한 위상차를 갖는 것이어도 되고, 2 종 이상의 위상차판을 적층하여 위상차 등의 광학 특성을 제어한 것 등이어도 된다.

편광판과 휘도 향상 필름을 부착한 편광판은, 통상 액정 셀의 이측 사이드에 형성되어 사용된다. 휘도 향상 필름은, 액정 표시 장치 등의 백라이트나 이측에서의 반사 등에 의해 자연광이 입사하면 소정 편광축의 직선 편광 또는 소정 방향의 원편광을 반사하고, 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것으로, 휘도 향상 필름을 편광판과 적층한 편광판은, 백라이트 등의 광원으로부터의 광을 입사시켜 소정 편광 상태의 투과광을 얻음과 함께, 상기 소정 편광 상태 이외의 광은 투과하지 않고 반사된다. 이 휘도 향상 필름면에서 반사된 광을 다시 그 뒤 측에 형성된 반사층 등을 개재하여 반전시키고 휘도 향상 필름에 재입사시켜, 그 일부 또는 전부를 소정 편광 상태의 광으로서 투과시켜 휘도 향상 필름을 투과하는 광의 증량을 도모함과 함께, 편광자에 흡수시키기 어려운 편광을 공급하여 액정 표시 화상 표시 등에 이용할 수 있는 광량의 증대를 도모함으로써 휘도를 향상시킬 수 있는 것이다.

상기의 휘도 향상 필름으로서는, 예를 들어 유전체의 다층 박막이나 굴절률 이방성이 상이한 박막 필름의 다층 적층체와 같은, 소정 편광축의 직선 편광을 투과하여 다른 광은 반사하는 특성을 나타내는 것, 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향 필름이나 그 배향 액정층을 필름 기재 상에 지지한 것과 같이, 좌선성 또는 우선성 중 어느 일방의 원편광을 반사하여 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것 등의 적당한 것을 사용할 수 있다.

이어서 유기 일렉트로루미네선스 장치 (유기 EL 표시 장치) 에 대해서 설명한다. 일반적으로, 유기 EL 표시 장치는 투명 기판 상에 투명 전극과 유기 발광층과 금속 전극을 순서대로 적층하여 발광체 (유기 일렉트로 루미네선스 발광체) 를 형성하고 있다. 여기에서, 유기 발광층은 여러 가지 유기 박막의 적층체이고, 예를 들어 트리페닐아민 유도체 등으로 이루어지는 정공 주입층과, 안트라센 등의 형광성의 유기 고체로 이루어지는 발광층의 적층체나, 또는 이러한 발광층과 페릴렌 유도체 등으로 이루어지는 전자 주입층의 적층체나, 또는 이들의 정공 주입층, 발광층, 및 전자 주입층의 적층체 등, 여러 가지 조합을 지닌 구성이 알려져 있다.

전압의 인가에 의해서 발광하는 유기 발광층의 표면측에 투명 전극을 구비함 과 함께, 유기 발광층의 이면측에 금속 전극을 구비하여 이루어지는 유기 일렉트로 루미네선스 발광체를 포함하는 유기 EL 표시 장치에 있어서, 투명 전극의 표면측에 편광판을 형성함과 함께, 이들 투명 전극과 편광판 사이에 위상차판을 형성할 수 있다.

위상차판 및 편광판은, 외부에서 입사되어 금속 전극으로 반사해 온 광을 편광하는 작용을 갖기 때문에, 그 편광 작용에 의해서 금속 전극의 경면을 외부에서 시인시키지 않는다는 효과가 있다. 특히, 위상차판을 1/4 파장판으로 구성하고, 또한 편광판과 위상차판의 편광 방향이 이루는 각을 π/4 로 조정하면, 금속 전극의 경면을 완전히 차폐할 수 있다.

이하에, 본 발명의 실시예를 기재하여 보다 구체적으로 설명한다. 또, 이하에 있어서, '부' 라는 것은 중량부를 의미한다.

굴절률은 550㎚ 에 있어서의 굴절률 nx, ny, nz 를 자동 복굴절 측정 장치 (오우지 계측 기기 주식회사 제조, 자동 복굴절계 KOBRA21ADH) 에 의해 계측하고, nα, 면내 위상차 Re, 두께 방향 위상차 Rth 를 산출하였다.

<산란-2색성 흡수 복합형 편광판의 제작>

(산란-2색성 흡수 복합형 편광자)

중합도 2400, 비누화도 98.5% 의 폴리비닐알코올 수지를 용해한 고형분 13 중량% 의 폴리비닐알코올 수용액과, 메소겐기의 양 말단에 1 개씩 아크릴로일기를 갖는 액정성 단량체 (네마틱 액정 온도 범위가 40∼70℃) 와 글리세린을, 폴리비닐알코올:액정성 단량체:글리세린=100:5:15 (중량비) 가 되도록 혼합하고, 액정 온도 범위 이상으로 가열하여 호모 믹서로 교반하여 혼합 용액을 얻었다. 당해 혼합 용액 중에 존재하고 있는 기포를 실온 (23℃) 에서 방치해 둠으로써, 탈포한 후에, 캐스트법으로 도공, 계속해서 건조 후에, 백탁한 두께 70㎛ 의 혼합 필름을 얻었다. 이 혼합 필름을 130℃ 에서 10 분간 열처리하였다.

상기 혼합 필름을 30℃ 수욕에 침지하여 팽윤시킨 후, 30℃ 의 요오드:요오드화칼륨=1:7 (중량비) 의 수용액 (염색욕: 농도 0.32 중량%) 에 침지하면서 약 3 배로 연신하고, 그 후, 50℃ 의 붕산 3 중량% 수용액 (가교욕) 에 침지하면서 총 연신 배율이 약 6 배가 되도록 연신한 후, 추가로 50℃ 의 붕산 4 중량% 수용액 (가교욕) 에 침지하였다. 또한, 30℃ 의 요오드화칼륨 5 중량% 수용액욕에 10 초간 침지하여 색상 조절을 실시하였다. 계속해서 수세하고, 50℃ 에서 4 분간건조시키고, 본 발명의 편광자를 얻었다.

(이방 산란 발현의 확인과 굴절률의 측정)

또한 얻어진 편광자를 편광 현미경 관찰한 바, 폴리비닐알코올매트릭스 중에 무수히 분산된 액정성 단량체의 미소 영역이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 액정성 단량체는 연신 방향으로 배향하고 있고, 미소 영역의 연신 방향 (Δn¹ 방향) 의 평균 사이즈는 5∼10㎛ 이었다. 또한, 연신 방향과 직교하는 방향 (Δn² 방향) 의 평균 사이즈는 0.5∼3㎛ 이었다.

매트릭스와 미소 영역의 굴절률에 대해서는, 각각 따로따로 측정하였다. 측정은 20℃ 에서 실시하였다. 먼저, 동일 연신 조건에서 연신한 폴리비닐알코 올 필름 단독의 굴절률을 아베 굴절계 (측정광 589㎚) 로 측정한 바, 연신 방향 (Δn¹ 방향) 의 굴절률=1.54, Δn² 방향의 굴절률=1.52 이었다. 또한, 액정성 단량체의 굴절률 (ne: 이상광 굴절률 및 no: 정상광 굴절률) 을 측정하였다. no 는, 수직 배향 처리를 실시한 고굴절률 유리 상에 액정성 단량체를 배향 도포 형성하고, 아베 굴절계 (측정광 589㎚) 로 측정하였다. 한편, 수평 배향 처리한 액정 셀에 액정성 단량체를 주입하고, 자동 복굴절 측정 장치 (오우지 계측기기 주식회사 제조, 자동 복굴절계 KOBRA21ADH) 로 위상차 (Δn×d) 를 측정하고, 또한 별도로, 광간섭법에 의해 셀갭 (d) 을 측정하고, 위상차/셀갭으로부터 Δn 을 산출하고, 이 Δn 과 no 의 합을 ne 로 하였다. ne (Δn¹ 방향의 굴절률에 상당)=1.64, no (Δn² 방향의 굴절률에 상당)=1.52 이었다. 따라서, Δn¹=1.64-1.54=0.10, Δn²=1.52-1.52=0.00 으로 산출되었다. 이상으로부터 원하는 이방 산란이 발현되는 것을 확인할 수 있었다.

<복굴절성 필름 (1)>

2,2'-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판과, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노비페닐로부터 합성된 폴리이미드의 15 중량% 시클로헥사논 용액을, 두께 50㎛ 의 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름 상에 도포하고, 100℃ 에서 10 분간 건조 처리하고, 잔존 용매량이 7 중량% 이고, 두께가 6㎛, nα 가 약 0.04 이고, Rz 가 240㎚ 이고, nx≒ny 의 투명 필름을 얻었다. 그 후, TAC 필 름과 함께 160℃ 에서 5% 의 세로 1축 연신 처리를 가하고, TAC 필름으로부터 분리하고, nx>ny>nz 의 특성을 나타내는 복굴절성 필름을 연속하여 얻었다. 복굴절성 필름의 Re 와 Rz 및 면내의 분자 배향에 있어서의 배향축의 경사 (정밀도) 는, Re(nm)=50㎚, Rz(nm)=180㎚, 배향축 경사 (도)=±0.3 이었다.

<복굴절성 필름 (2)>

복굴절성 필름 (1) 의 제작에 있어서, 도포 기재로서 두께 80㎛ 의 TAC 필름에 이접착층으로서 미리 변성 폴리우레탄 수지층 (바이론 UR-1400, 도요 방적사 제조) 을 0.1㎛ 의 두께로 형성한 것을 사용하고, 그 이접착층에 폴리이미드 용액을 도포한 것 이외에는 복굴절성 필름 (1) 과 동일한 조작을 실시하고, TAC 기재와 일체화한 복굴절 필름을 얻었다. 복굴절성 필름의 Re 와 Rz 및 면내의 분자 배향에 있어서의 배향축의 경사 (정밀도) 는, Re(㎚)=55㎚, Rz(nm)=245㎚ 배향축 경사 (도)=±0.3 이었다.

실시예 1

(광학 필름)

상기 흡수 복합형 편광자의 양면에 보호 필름으로서 TAC 필름 (두께 80㎛) 을, 수용성 접착제를 사용하여 적층하여 흡수 복합형 편광판을 제작하였다. 상기 TAC 필름은, 면내 위상차 (Re₁): 4㎚, 두께 방향 위상차 (Rth): 60㎚ 이었다. 상기에서 얻어진 흡수 복합형 편광판의 편면에 상기 복굴절성 필름 (1) 을 아크릴계 점착제를 개재하여 부착하여 광학 필름을 얻었다.

(액정 표시 장치)

VA 모드의 액정 셀을 사용하여, 상기 광학 필름의 복굴절성 필름 (1) 측을, 액정 셀의 광입사측의 면이 되도록 아크릴계 점착제로 적층하였다. 한편, 액정 셀의 반대측 (시인측) 의 면에는 상기에서 제조한 흡수 복합형 편광판 단체를 아크릴계 점착제로 적층하였다.

실시예 2

(광학 필름)

상기 흡수 복합형 편광자의 편면에 보호 필름으로서 TAC 필름 (두께 80㎛) 을, 다른 일방의 측에는 상기 복굴절성 필름 (2) 의 TAC 기재측을 각각 수용성 접착제를 사용하여 적층하여 광학 필름을 얻었다.

(액정 표시 장치)

VA 모드의 액정 셀을 사용하여, 상기 광학 필름의 복굴절성 필름 (2) 측을, 액정 셀의 시인측의 면이 되도록 아크릴계 점착제로 적층하였다. 한편, 액정 셀의 반대측 (광입사측) 의 면에는 상기에서 제조한 흡수 복합형 편광판 단체를 아크릴계 점착제로 적층하였다.

실시예 3

(액정 표시 장치)

VA 모드의 액정 셀을 사용하고, 실시예 2 의 광학 필름의 복굴절성 필름 (2) 측을, 액정 셀의 광입사측의 면이 되도록 아크릴계 점착제로 적층하였다. 한편, 액정 셀의 반대측 (시인측) 의 면에는 시판되는 편광판 (NPF-SEG1425DU, 닛토 덴코사 제조) 을 아크릴계 점착제로 적층하였다.

비교예 1

(광학 필름)

산란-2색성 흡수 복합형 편광자의 제작에 있어서, 액정성 단량체를 사용하지 않은 것 이외에는 동일한 조작에 의해 편광자를 제작하였다. 당해 편광자를 사용하여, 상기와 동일한 조작에 의해 편광판을 제작하였다. 또한, 당해 편광판을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 광학 필름을 얻었다.

(액정 표시 장치)

VA 모드의 액정 셀을 사용하고, 상기 광학 필름의 복굴절성 필름 (1) 측을, 액정 셀의 광입사측의 면이 되도록 아크릴계 점착제로 적층하였다. 한편, 액정 셀의 반대측 (시인측) 의 면에는 상기에서 제조한 편광판 단체를 아크릴계 점착제로 적층하였다.

비교예 2

(액정 표시 장치)

VA 모드의 액정 셀을 사용하고, 비교예 1 에서 얻어진 편광판을, 액정 셀의 양 면에 아크릴계 점착제로 적층하였다.

(광학 특성 평가)

실시예 1 및 비교예 1 에서 사용한 편광판의 광학 특성을, 적분구 부착 분광 광도계 (히타치 제작소 제조의 U-4100) 로 측정하였다. 각 직선 편광에 대한 투과율은 그랜톰슨 프리즘 편광자를 통하여 얻어진 완전 편광을 100% 로 하여 측정 하였다. 또, 투과율은, CIE1931 표색계에 기초하여 산출한, 시감도 보정한 Y 값으로 나타내었다. k₁ 은 최대 투과율 방향의 직선 편광의 투과율, k₂ 는 그 직교 방향의 직선 편광의 투과율을 나타낸다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

편광도 (P) 는, P={(k₁-k₂)/(k₁+k₂)}×100 으로 산출하였다. 단체 투과율 (T) 은, T=(k₁+k₂)/2 로 산출하였다.

또한, 실시예 1 및 비교예 1 에서 사용한 편광자에 대해서는 편광 흡광 스펙트럼의 측정을 그랜톰슨 프리즘을 구비한 분광 광도계 ((주)히타치 제작소 제조, U4100) 에 의해 실시하였다. 실시예 1 및 비교예 1 에서 사용한 편광자의 편광 흡광 스펙트럼을 도 2 에 나타낸다. 도 2(a) 의「MD 편광」은, 연신축과 평행한 진동면을 가지는 편광을 입사한 경우의 편광 흡광 스펙트럼, 도 2(b) 의「TD 편광」은, 연신축으로 수직한 진동면을 가지는 편광을 입사한 경우의 편광 흡광 스펙트럼이다.

TD 편광 (=편광자의 투과축) 에 대해서는, 실시예 1 및 비교예 1 의 편광자의 흡광도는 가시역 전역에서 거의 동일한데 대하여, MD 편광 (=편광자의 흡수+산란축) 에 대해서는, 실시예 1 의 편광자의 흡광도가 비교예 1 의 편광자의 흡광도를 상회하였다. 특히, 단파장측에 있어서 상회하였다. 즉, 실시예 1 의 편광자의 편광 성능이 비교예 1 의 편광자를 상회한 것을 나타낸다. 실시예 1 과 비교예 1 에서는 연신, 염색 등의 조건은 전부 동일하기 때문에, 요오드계 흡광체의 배향도도 동일하다고 생각된다. 따라서, 실시예 1 의 편광자의 MD 편광에서 의 흡광도의 상승은, 전술한 바와 같이, 요오드에 의한 흡수에 이방 산란의 효과가 가해진 것에 의한 효과에 의해서 편광 성능이 향상된 것을 나타내는 것이다.

헤이즈값은, 최대 투과율 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값 및 흡수 방향 (그 직교 방향) 의 직선 편광에 대한 헤이즈값을 측정하였다. 헤이즈값의 측정은, JIS K 7136 (플라스틱-투명 재료의 헤이즈를 구하는 방법) 에 따라서, 헤이즈미터 (무라카미 색채 연구소 제조의 HM-150) 를 사용하여, 시판되는 편광판 (닛토덴코사 제조 NPF-SEG1224DU: 단체 투과율 43%, 편광도 99.96%) 을, 샘플의 측정광의 입사면측에 배치하고, 시판되는 편광판과 샘플 (편광판) 의 연신 방향을 직교시켜 측정하였을 때의 헤이즈값을 나타낸다. 단, 시판되는 헤이즈미터의 광원에서는 직교시의 광량이 검출기의 감도 한계 이하가 되므로, 별도 형성한 고광 강도의 할로겐램프의 광을 광화이버를 사용하여 입사시키고, 검출 감도 내로 한 후, 수동으로 셔터 개폐를 실시하고, 헤이즈값을 산출하였다.

편광자	직선 편광의 투과율 (%)		단체 투과율 (%)	편광도 (%)	헤이즈값 (%)
편광자	최대 투과 방향 (k₁)	직교 방향 (k₂)	단체 투과율 (%)	편광도 (%)	최대 투과 방향	직교 방향
실시예 1	87.00	0.035	43.53	99.92	1.8	82.0
비교예 1	87.00	0.043	43.52	99.90	0.3	0.2

상기 표 1 에 나타내는 바와 같이, 실시예와 비교예의 편광판에서는, 거의 단체 투과율, 편광도 등의 편광 특성은 양호하다. 그러나, 실시예에서 사용한 편광판에서는, 요오드계 흡광체를 함유하는 투광성의 수용성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 편광자를 사용하고 있기 때문에, 통상의 편광자를 사용하고 있는 비교예의 편광판보다, 직교시의 투과율의 헤이즈값이 높고, 편차에 의한 불균일이 산란에 의해 은폐되어 확인할 수 없게 되어 있음을 알 수 있다.

실시예, 비교예에서 얻어진 액정 표시 장치에 대해서 하기 평가를 실시하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.

70°콘트라스트비: 액정 표시 장치를 백라이트 상에 배치하고, 연직 상방향 및 직교하는 편광판의 광축에 대한 방위 방향 45°에 있어서 법선 방향에서 경사 70°방향의 콘트라스트비를, ELDIM 사 제조 EZcontrast 를 사용하여 측정하였다.

불균일: 육안으로 불균일을 확인할 수 있는 레벨을「×」, 육안으로 불균일을 확인할 수 없는 레벨을「○」라고 하였다.

	연직 상방 콘트라스트	70°콘트라스트	불균일
실시예 1	550	31	○
실시예 2	570	32	○
실시예 3	590	30	○
비교예 1	600	29	×
비교예 2	320	12	○

표 2 의 결과로부터, 비교예에 비교하여, 실시예에서는 투과율의 편차에 의한 불균일이 산란에 의해 은폐되고, 또한 우수한 콘트라스트비가 얻어져 시인성이 향상됨을 알 수 있다.

본 발명의 산란-2색성 흡수 복합형 편광자의 구조와 유사한 편광자로서, 일본 공개특허공보 2002-207118호에는, 수지 매트릭스 중에 액정성 복굴절 재료와 흡수 2색성 재료의 혼합상을 분산시킨 것이 개시되어 있다. 그 효과는 본 발명과 동일 종류인 것이다. 그러나, 일본 공개특허공보 2002-207118호와 같이 분산상에 흡수 2색성 재료가 존재하고 있는 경우에 비교하여, 본 발명과 같이 매트릭스층에 흡수 2색성 재료가 존재하는 편이, 산란된 편광이 흡수층을 통과하지만 광로 길이가 길어지므로, 보다 산란된 광을 흡수할 수 있다. 따라서, 본 발명 쪽이 편광 성능 향상의 효과가 훨씬 높다. 또한, 제조 공정이 간단하다.

또한, 일본 특허공표공보 2000-506990호에는, 연속상 또는 분산상 중 어느 하나에 2색성 염료가 첨가된 광학체가 개시되어 있지만, 본 발명은 흡수 복합형 편광자에 nx>ny>nz 의 특성을 부여한 복굴절성 필름을 적층시키는 점에 특징이 있고, 특히 흡수 복합형 편광자의 2색성 흡수 재료로서 요오드를 사용하는 점에 특징이 있다. 2색성 염료가 아니라 요오드를 사용하는 경우에는 이하의 이점이 있다. (1) 요오드에 의해서 발현하는 흡수 2색성은 2색성 염료보다 높다. 따라서, 얻어지는 편광자의 편광 특성도 요오드를 사용한 편이 높아진다. (2) 요오드는, 연속상 (매트릭스상) 으로 첨가되기 전에는 흡수 2색성을 나타내지 않고, 매트릭스에 분산된 후, 연신함으로써 2색성을 나타내는 요오드계 흡광체가 형성된다. 이 점은 연속상으로 첨가되기 전부터 2색성을 갖고 있는 2색성 염료와 상이한 점이다. 즉, 요오드는 매트릭스로 분산될 때에는, 요오드 그대로이다. 이 경우, 매트릭스로의 확산성은 일반적으로 2색성 염료에 비교하고 훨씬 좋다. 결과적으로, 요오드계 흡광체는 2색성 염료보다 필름의 구석 구석까지 분산된다. 따라서, 산란 이방성에 의한 광로 길이 증대 효과를 최대한 활용할 수 있어 편광 기능이 증대한다.

또한, 일본 특허공표공보 2000-506990호에 기재된 발명의 배경에는, Aphonin 에 의해서, 액정 액적을 폴리머 매트릭스 중에 배치하여 이루어지는 연신 필름의 광학특성에 대해서 기재되어 있는 것이 서술되어 있다. 그러나, Aphonin 들은 2색성 염료를 사용하지 않고 매트릭스상과 분산상 (액정 성분) 으로 이루어지는 광학 필름에 언급한 것으로서, 액정 성분은 액정 폴리머 또는 액정 모노머의 중합물이 아니기 때문에, 당해 필름 중의 액정 성분의 복굴절은 전형적으로 온도에 의존하고 민감하다. 한편, 본 발명은 요오드계 흡광체를 함유하는 투광성의 수용성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 편광자를 제공하는 것으로서, 나아가서 본 발명의 액정성 재료는 액정 폴리머로서는 액정온도 범위에서 배향시킨 후, 실온으로 냉각하여 배향이 고정되고, 액정 모노머로서는 동일하게 배향시킨 후, 자외선 경화 등에 의해 배향이 고정되는 것으로서, 액정성 재료에 의해 형성된 미소 영역의 복굴절은 온도에 의해서 변화되는 것이 아니다.

본 발명의 광학 필름은, 이것 단독으로, 또는 다른 광학 필름과 적층하여, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, CRT, PDP 등의 화상 표시 장치에 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims

요오드계 흡광체를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 산란-2색성 흡수 복합형 편광자 및

고체 폴리머에 의해 형성되는 투명 필름으로서, 면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, 상기 X 축에 수직한 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz 로 하였을 때, nx>ny>nz 의 특성을 만족하는 복굴절성 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 흡수 복합형 편광자의 미소 영역은, 배향된 복굴절 재료에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 2 항에 있어서,

상기 복굴절 재료는, 적어도 배향 처리 시점에서 액정성을 나타내는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 2 항에 있어서,

상기 흡수 복합형 편광자의 미소 영역의 복굴절이 0.02 이상인 것을 특징으 로 하는 광학 필름.
제 2 항에 있어서,

상기 흡수 복합형 편광자의 미소 영역을 형성하는 상기 복굴절 재료와, 투광성 수지의 각 광축 방향에 대한 굴절률차는,

최대값을 나타내는 축 방향에 있어서의 굴절률차 (Δn¹) 가 0.03 이상이고,

또한 Δn¹ 방향과 직교하는 2 방향의 축 방향에 있어서의 굴절률차 (Δn²) 가, 상기 Δn¹ 의 50% 이하인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 5 항에 있어서,

상기 흡수 복합형 편광자의 요오드계 흡광체는, 그 흡수축이, Δn¹ 방향으로 배향하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 흡수 복합형 편광자로서 사용되는 필름이, 연신에 의해서 제조된 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 5 항에 있어서,

상기 흡수 복합형 편광자의 미소 영역은, Δn² 방향의 길이가 0.05∼500㎛ 인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 복굴절성 필름이, 액상화된 고체 폴리머의 전개층을 고체화시켜 형성한 투명 필름으로서,

면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, 상기 X 축에 수직한 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz 로 하였을 때, (nx+ny)/2-nz=nα 로 하였을 때, 상기 nα 가 0.005∼0.3 을 만족하는 투명 필름에, 그 면내에서 분자를 배향시키는 처리를 실시하여 nx>ny>nz 의 특성을 부여한 복굴절성 필름인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 복굴절성 필름을 형성하는 고체 폴리머가, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드 및 폴리에스테르이미드에서 선택되는 적어도 어느 1 종인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 복굴절성 필름이, 두께를 d 로 하여 (nx-ny)d=Re 로 하였을 때, Re≥10 ㎚ 을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 9 항에 있어서,

상기 복굴절성 필름이, 용매에 용해시켜 액상화된 고체 폴리머를 지지 기재 상에 전개하여 건조시키고, 그 고체화물로 이루어지는 nx≒ny 의 투명 필름에 신장 처리 또는 수축 처리의 일방 또는 양방을 실시하여 면내에서 분자를 배향시킴으로써 제작되어 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 흡수 복합형 편광자와, 상기 복굴절성 필름이, 아크릴계 투명 점착제를 개재하여 고정 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 흡수 복합형 편광자는, 투과 방향의 직선 편광에 대한 투과율이 80% 이상, 또한 헤이즈값이 5% 이하이고, 흡수 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 1 항에 기재된 광학 필름에, 다른 광학 필름이 적어도 1 장 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제 1 항 또는 제 15 항에 기재된 광학 필름이 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
액정층을 협지하는 한 쌍의 기판으로 이루어지는 액정 셀 및 상기 액정 셀의 양측에 배치되는 한 쌍의 편광판을 갖는 투과형 액정 표시 장치에 있어서,

적어도 일방의 편광판으로서 제 1 항 또는 제 15 항에 기재된 광학 필름을 당해 광학 필름의 복굴절 필름층측이 액정 셀측이 되도록 배치하고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 17 항에 있어서,

액정 셀이 VA 모드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.