KR20070015172A - 편광판, 광학 필름 및 화상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 편광판은, 편광자의 편면 또는 양면에 접착제층을 개재하여 보호 필름이 적층되어 있는 편광판에 있어서, 편광자는, 요오드계 흡광체를 함유하는 투광성의 수용성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지고, 접착제층은, 활성 에너지선 또는 활성 물질에 의해 경화되는 수지를 함유하는 접착제에 의해 형성되어 있다. 이러한 편광판은, 단파장측에 있어서도 고편광도를 갖고, 또한 접착성이 양호한, 나아가서는 내구성이 양호하고, 흑 표시시의 투과율의 편차를 억제할 수 있다.

편광판, 광학 필름, 화상 표시 장치, 접착제층

Description

편광판, 광학 필름 및 화상 표시 장치{POLARIZING PLATE, OPTICAL FILM AND IMAGE DISPLAY}

기술분야

본 발명은, 편광판에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 당해 편광판을 이용한 광학 필름에 관한 것이다. 나아가서는 당해 편광판, 광학 필름을 이용한 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, CRT, PDP 등의 화상 표시 장치에 관한 것이다.

배경기술

시계, 휴대 전화, PDA, 노트북 PC, PC 용 모니터, DVD 플레이어, TV 등에서는 액정 표시 장치가 급속히 시장으로 전개되고 있다. 액정 표시 장치는, 액정의 스위칭에 의한 편광 상태 변화를 가시화시킨 것이며, 그 표시 원리로부터 편광자가 이용되고 있다. 특히, TV 등의 용도에는 점점 더 고휘도이면서 고콘트라스트인 표시가 요구되고, 편광자에도, 보다 밝고 (고투과율), 보다 고콘트라스트 (고편광도) 의 것이 개발되어 도입되고 있다.

편광자로서는, 예를 들어, 폴리비닐알콜에 요오드를 흡착시키고, 연신한 구조의 요오드계 편광자가 고투과율, 고편광도를 갖는 점에서 널리 이용되고 있다 (특허 문헌 1 참조). 그러나, 요오드계 편광자는 단파장측의 편광도가 상대적으로 낮기 때문에, 단파장측에서는 흑 표시에서의 청색 착색, 백 표시에서 황색을 띠는 등의 색상 상의 문제점을 갖는다.

또한, 요오드계 편광자는, 요오드 흡착시에 편차가 발생하기 쉽다. 그 때문에, 특히, 흑 표시시에는, 투과율의 편차로서 검출되고, 시인성을 저하시킨다는 문제가 있었다. 이 문제를 해결하는 방법으로서는, 예를 들어, 요오드계 편광자에 흡착시키는 요오드의 흡착량을 증가시켜, 흑 표시시의 투과율을 인간의 눈의 감지 한계 이하로 하는 방법이나, 편차 그 자체를 발생시키기 어려운 연신 프로세스를 채용하는 방법 등이 제안되어 있다. 그러나, 전자는, 흑 표시의 투과율과 동시에, 백 표시시의 투과율도 저하시켜, 표시 그 자체가 어두워져 버리는 문제가 있다. 또한, 후자는, 프로세스 그 자체를 치환할 필요가 있어, 생산성을 악화시키는 문제가 있었다.

또한, 종래, 편광자는, 그 양면에, 폴리비닐알콜계 접착제를 이용하여, 트리아세틸셀룰로오스 필름 등의 보호 필름을 협지한 편광판으로서 이용되고 있다. 그러나, 폴리비닐알콜계 접착제는 고온, 고습하에서 장시간 방치하면, 흡습하여 접착력이 저하되기 때문에 필름이 박리되기 쉬워지거나, 편광판의 치수 안정성이 저하되거나 하여, 액정 디스플레이의 색상 변화가 생긴다는 문제가 있다.

예를 들어, 접착제로서 우레탄 프리폴리머를 사용함으로써 접착성과 내습열성을 향상시킨 편광판이 제안되어 있다 (특허 문헌 2 참조). 또한, 접착제로서 수용성 에폭시 화합물을 함유한 폴리비닐알콜계 접착제를 이용하여 트리아세틸셀룰로오스 표면을 비누화 처리하여 접착력을 향상시키는 방법이 제안되어 있다 (특허 문헌 3 참조). 또한, 편광자와 보호 필름을 열경화성 접착제로 접착함으로써 접착성과 내습열성을 개량한 편광판이 제안되어 있다 (특허 문헌 4, 특허 문헌 5, 특허 문헌 6 참조). 나아가서는, 내열성이 떨어지는 트리아세틸셀룰로오스 대신에, 폴리카보네이트 필름을 보호 필름으로 사용함으로써 접착성, 내열성을 개량한 편광판이 제안되어 있다 (특허 문헌 7 참조). 그러나, 접착제로서 열경화성 접착제를 사용하고 있는 것은, 경화에 요하는 조건이 고온, 장시간이어서, 편광자의 광학 특성에 악영향을 줄 가능성이 높고, 또한, 생산성의 저하를 초래할 우려가 있다. 또한, 습기 경화형 폴리우레탄 수지를 이용했을 경우에는, 접착력은 강하고 단단하지만 내수성이 불충분하고, 편광판이 습열 환경에 놓여진 경우나 수중에 침지된 경우에 보호 필름이 박리된다. 이들 문제를 해결한 것으로서, 일액형 실리콘계 습기 경화형 접착제가 제안되어 있다 (특허 문헌 8 참조).

특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 2001-296427호

특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 평7-120617호

특허 문헌 3: 일본 공개특허공보 평9-258023호

특허 문헌 4: 일본 공개특허공보 평8-101307호

특허 문헌 5: 일본 공개특허공보 평8-216315호

특허 문헌 6: 일본 공개특허공보 평8-254669호

특허 문헌 7: 일본 공개특허공보 평8-240716호

특허 문헌 8: 특허 제3373492호 명세서

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은, 편광자의 편면 또는 양면에 보호 필름이 적층되어 있는 편광판으 로서, 단파장측에 있어서도 고편광도를 갖고, 또한 접착성이 양호한 편광판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 고투과율, 또한 고편광도를 갖고, 또한 접착성이 양호한 편광판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 내구성이 양호하고, 흑 표시시의 투과율의 편차를 억제할 수 있는 편광판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 당해 편광판을 이용한 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 나아가서는, 당해 편광판, 광학 필름을 이용한 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 편광판에 의해 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉 본 발명은, 편광자의 편면 또는 양면에 접착제층을 개재하여 보호 필름이 적층되어 있는 편광판에 있어서,

편광자는, 요오드계 흡광체를 함유하는 투광성의 수용성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지고,

접착제층은, 활성 에너지선 또는 활성 물질에 의해 경화되는 수지를 함유하는 접착제에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편광판에 관한 것이다.

상기 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, 투광성의 수용성 수지와 요오드계 흡광체로 형성되는 요오드계 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 이색성의 기능에 더하여, 산란 이방성의 기능을 겸비하게 함으로써, 2 가지 기능의 상승 효과에 의해 편광 성능이 향상되어, 투과율과 편광도를 양립한 시인성이 양호한 편광자를 얻고 있다.

또한, 요오드계 흡광체는, 요오드로 이루어지는, 가시광을 흡수하는 종을 의미하고, 일반적으로는, 투광성의 수용성 수지 (특히, 폴리비닐알콜계 수지) 와 폴리요오드 이온 (I₃ ^-, I₅ ^- 등) 과의 상호 작용에 의해 생기는 것이라 여겨지고 있다. 요오드계 흡광체는 요오드 착물이라고도 불린다. 폴리요오드 이온은, 요오드와 요오드화물 이온으로부터 생성시키는 것으로 여겨지고 있다.

이방 산란의 산란 성능은, 매트릭스와 미소 영역의 굴절률 차에 기인한다. 미소 영역을 형성하는 재료가, 예를 들어, 액정성 재료이면, 매트릭스의 투광성의 수용성 수지에 비해, Δn 의 파장 분산이 높기 때문에, 산란하는 축의 굴절률 차가 단파장측일수록 커지고, 단파장일수록 산란량이 많다. 그 때문에, 단파장일수록 편광 성능의 향상 효과가 커지고, 요오드계 편광자가 갖는 단파장측의 편광 성 능의 상대적 저하를 보충하여, 고편광이고 색상이 뉴트럴한 편광자를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 편광판은, 편광자와 보호 필름의 접착제층을, 활성 에너지선 또는 활성 물질에 의해 경화하는 수지를 함유하는 접착제에 의해 형성하고 있으며, 접착성이 양호하다. 또한, 내구성의 면에서도 양호하다.

상기 편광판에 있어서, 편광자의 미소 영역의 복굴절이 0.02 이상인 것이 바람직하다. 미소 영역에 이용하는 재료는, 보다 큰 이방 산란 기능을 획득한다고 하는 관점에서 상기 복굴절을 갖는 것이 바람직하게 사용된다.

상기 편광판에 있어서, 편광자의 미소 영역을 형성하는 복굴절 재료와, 투광성의 수용성 수지와의 각 광축 방향에 대한 굴절률 차는,

최대값을 나타내는 축 방향에 있어서의 굴절률 차 (Δn¹) 가 0.03 이상이며,

또한 Δn¹ 방향과 직교하는 2 방향의 축 방향에 있어서의 굴절률 차 (Δn²) 가, 상기 Δn¹ 의 50% 이하인 것이 바람직하다.

각 광축 방향에 대한 상기 굴절률 차 (Δn¹), (Δn²) 를, 상기 범위로 제어 함으로써, 미국 특허 제2123902호 명세서에서 제안되는 바와 같은, Δn¹ 방향의 직선 편광만을 선택적으로 산란시키는 기능을 갖는 산란 이방성 필름으로 할 수 있다. 즉, Δn¹ 방향에서는 굴절률 차가 크기 때문에, 직선 편광을 산란시키고, 한편 Δn² 방향에서는 굴절률 차가 작기 때문에, 직선 편광을 투과시킬 수 있다. 또한, Δn¹ 방향과 직교하는 2 방향의 축 방향에 있어서의 굴절률 차 (Δn²) 는 모두 동등한 것이 바람직하다.

산란 이방성을 높게 하려면, Δn¹ 방향의 굴절률 차 (Δn¹) 를, 0.03 이상, 바람직하게는 0.05 이상, 특히 바람직하게는 0.10 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, Δn¹ 방향과 직교하는 2 방향의 굴절률 차 (Δn²) 는, 상기에 Δn¹ 의 50% 이하, 또한, 30% 이하인 것이 바람직하다.

상기 편광판에 있어서, 편광자의 요오드계 흡광체는, 당해 재료의 흡수축이, Δn¹ 방향으로 배향하고 있는 것이 바람직하다.

매트릭스 중의 요오드계 흡광체를, 그 재료의 흡수축이 상기 Δn¹ 방향으로 평행하게 되도록 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 동일하게, 산란되지 않고, 또한 요오드 흡광체에 의한 흡수도 거의 없다. 한편, Δn¹ 방향의 직선 편광 성분은 산란되고, 또한 요오드계 흡광체에 의해 흡수된다. 통상, 흡수는 흡수 계수와 두께에 의해 결정된다. 이와 같이 광이 산란되었을 경우, 산란이 없 는 경우에 비해 광로 길이가 비약적으로 길어진다. 결과적으로 Δn¹ 방향의 편광 성분은 종래의 요오드계 편광자와 비교하여, 더 흡수된다. 요컨대 동일한 투과율로 더욱 높은 편광도가 얻어진다.

이하, 이상적인 모델에 대하여 상세하게 설명한다. 일반적으로 직선 편광자에 사용되는 2 개의 주투과율 (제 1 주투과율 k₁ (투과율 최대 방위=Δn² 방향의 직선 편광 투과율), 제 2 주투과율 k₂ (투과율 최소 방향=Δn¹ 방향의 직선 편광 투과율)) 을 이용하여 이하 논의한다.

시판 중인 요오드계 편광자에서는 요오드계 흡광체가 일방향으로 배향하고 있다고 하면, 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) 배가 되고 있다고 가정하고, 산란에 의한 편광 해소는 무시할 수 있다고 가정하면, 그 경우의 주투과율은 각각, k₁, k₂'=10^x (단, x 는αlogk₂ 이다), 로 표시된다.

요컨대, 이 경우의 평행 투과율, 편광도는,

평행 투과율=0.5×((k₁)²+(k₂')²),

편광도=(k₁-k₂')/(k₁+k₂'), 로 표시된다.

예를 들어, 시판 중인 요오드계 편광자 (평행 투과율 0.385, 편광도 0.965: k₁=0.877, k₂=0.016) 과 동일 조건 (염색량, 제작 순서가 동일) 으로 본 발명의 편광자를 제작하였다고 하면, 계산상으로는 α 가 2 배일 때, k₂=0.0003 까지 낮아지고, 결과적으로 평행 투과율은 0.385 그대로, 편광도는 0.999 로 향상한다. 상기는, 계산상이며, 물론 산란에 의한 편광 해소나 표면 반사 및 후방 산란의 영향 등에 의해 약간 기능이 저하된다. 상기 식으로부터 알 수 있듯이 α 가 높을 수록 좋으며, 요오드계 흡광체의 이색비가 높을수록 고기능을 기대할 수 있다. α 를 높게 하려면, 산란 이방성 기능을 가능한 한 높게 하고, Δn¹ 방향의 편광을 선택적으로 강하게 산란시키면 된다. 또한, 후방 산란은 적은 편이 좋으며, 입사광 강도에 대한 후방 산란 강도의 비율은 30% 이하가 바람직하며, 나아가서는 20% 이하가 바람직하다.

상기 편광판에 있어서, 편광자로서 사용되는 필름은, 연신에 의해 제조된 것을 바람직하게 이용할 수 있다.

상기 편광판에 있어서, 편광자의 미소 영역은, Δn² 방향의 길이가 0.05∼5 00㎛ 인 것이 바람직하다.

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

상기 편광판에 있어서, 편광자의 요오드계 흡광체는, 적어도 400∼700㎚ 의 파장 대역에 흡수 영역을 갖는 것이 사용된다.

상기 편광판에 있어서, 접착제는, 무용제계 활성 에너지선 경화형 접착제나, 일액형 습기 경화형 접착제 등, 도포 전의 혼합 공정이나 도포 후의 건조 공정이 불필요한 것이 바람직하고, 공정상 유리해진다. 무용제계 활성 에너지선 경화형 접착제는, 특히, 전자선 등의 고에너지선을 사용하면, 열경화형과 비교하여 경화가 빠르고 가교 부족 등의 문제도 저감되는 등, 가교 밀도를 올리기 쉬운 특징이 있다. 또한, 습기 경화형 접착제는 접착성이 양호한 특징을 갖기 때문에, 이들 접착제를 사용하여 편광판을 제조했을 경우, 내습열성 등의 내구성이 우수한 것을 얻을 수 있다. 무용제계 활성 에너지선 경화형 접착제로서는, 아크릴계, 에폭시계, 우레탄계 등의 자외선 경화형, 전자선 경화형의 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 특히, 전자선 경화형은 경화 공정의 고속화가 용이하고, 경화 개시제 등의 첨가도 불필요한 점에서, 생산성이나 비용면에서 유리해진다. 또한, 일액형 습기 경화형 접착제로서는, 특히, 일액형 실리콘계가 바람직하게 사용된다. 당해 접착제는 편광자와의 접착성이 양호하고, 형성되는 접착제층의 투명성이 높고, 광 이방성도 없기 때문에, 광학적으로 고성능인 편광판을 제공할 수 있다. 또한, 습기 경화형 접착제는, 습기에 의해 실온에서 경화되므로, 보호 필름으로 밀폐되어 있어도 편광자 (폴리비닐알콜) 중의 수분에 의해 경화된다. 접착성을 향상시키기 위해서는, 함수율 1 질량% 이상의 폴리비닐알콜계 편광자를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 편광판에 있어서, 보호 필름의 접착면은, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 프레임 처리, 프라이머 도포 처리 및 비누화 처리에서 선택되는 적어도 하나의 처리가 되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 처리에 의해 접착성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 편광판에 있어서, 보호 필름은, 당해 필름면내의 면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz, 필름의 두께 d(㎚) 로 했을 경우에,

면내 위상차 Re=(nx-ny)×d 가, 20㎚ 이하이며,

또한 두께 방향 위상차 Rth={(nx+ny)/2-nz}×d} 가, 30㎚ 이하인 것이 바람직하다.

트리아세틸셀룰로오스 필름 등의 보호 필름은 위상차값을 갖기 때문에, 색상의 문제가 있지만, 상기와 같이 위상차가 작은 것은, 보호 필름과 관계되는 광학적인 착색 문제를 대략 해소할 수 있다. 보호 필름의 면내 위상차는 20㎚ 이하, 보다 바람직하게는 10㎚ 이하이다. 두께 방향 위상차는 30㎚ 이하, 보다 바람직하게는 20㎚ 이하이다.

상기 보호 필름으로서는, (A) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와 (B) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 페닐기 그리고 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하여 이루어지는 수지 조성물, 그리고 노르보르넨계 수지에서 선택되는 적어도 어느 1 종을 바람직하게 이용할 수 있다. 그 밖에, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지 및 폴리아미드계 수지에서 선택되는 적어도 어느 1 종을 바람직하게 이용할 수 있다.

상기 재료를 이용한 보호 필름은, 고온 또는 고습 하에서 편광자가 치수 변화하고, 그 응력을 받은 경우에도 안정된 위상차값을 확보할 수 있다. 즉, 고온도, 고습도의 환경에서도 위상차가 생기기 어려워, 특성 변화가 적은 광학 필름을 얻을 수 있다. 특히, 열가소성 수지 (A), (B) 의 혼합물을 함유하는 보호 필름이 바람직하다.

또한, 일반적으로, 필름 재료는 연신함으로써 강도를 향상시킬 수 있어, 더욱 강인한 기계 특성을 얻을 수 있다. 그러나, 많은 재료에서는 연신 처리에 의해 위상차가 발생하기 때문에, 편광자의 보호 필름으로서 사용할 수 없다. 열가소성 수지 (A), (B) 의 혼합물을 함유하는 보호 필름은 연신 처리했을 경우에 도 상기 면내 위상차, 두께 방향 위상차를 만족할 수 있는 점에서도 바람직하다. 연신 처리는 1 축 연신, 2 축 연신 중 어느 것이어도 된다. 특히, 2 축 연신 처리된 필름이 바람직하다.

상기 편광판은, 투과 방향의 직선 편광에 대한 투과율이 80% 이상, 또한 헤이즈값이 5% 이하이며, 흡수 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값이 30% 이상인 것이 바람직하다.

상기 투과율, 헤이즈값을 갖는 편광판은, 투과 방향의 직선 편광에 대해서는 높은 투과율과 양호한 시인성을 보유하고, 또한 흡수 방향의 직선 편광에 대해서는 강한 광 확산성을 갖고 있다. 따라서, 간편한 방법으로, 다른 광학 특성을 희생하지 않고, 고투과율, 또한 고편광도를 갖고, 흑 표시시의 투과율의 편차를 억제할 수 있다. 즉, 흑 표시했을 때에, 국소적인 투과율 불균형에 의한 편차가 산란에 의해 은폐되고, 백 표시시에는 산란하지 않고 명료한 이미지를 갖는, 요컨대 시인성이 양호하게 되어, 액정 표시 장치 등에 적용했을 경우에는, 정면 및 비스듬히 관측하였을 때의 광 누설이 적어진다.

본 발명의 편광판은, 투과 방향의 직선 편광, 즉, 상기 요오드계 흡광체의 최대 흡수 방향과 직교하는 방향의 직선 편광에 대해서는, 가급적 높은 투과율을 갖는 것이 바람직하고, 입사한 직선 편광의 광 강도를 100 으로 했을 때 80% 이상의 광선 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 광선 투과율은 85% 이상이 보다 바람직하고, 나아가서는 광선 투과율 88% 이상인 것이 바람직하다. 여기서 광선 투과율은, 적분구가 부착된 분광 광도계를 이용하여 측정된 380㎚∼780㎚ 의 분광 투 과율부터 CIE1931 XYZ 표색계에 기초하여 산출한 Y 값에 상당한다. 또한, 편광판의 표리면의 공기 계면에 의해 약 8%∼10% 가 반사되기 때문에, 이상적 극한은100% 에서 이 표면 반사분을 뺀 것이 된다.

또한, 편광판은, 투과 방향의 직선 편광은 표시 화상의 시인성의 명료성의 관점에서 산란되지 않는 것이 바람직하다. 그 때문에, 투과 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값은, 5% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 3% 이하, 더욱 바람직하게는 1% 이하이다. 한편, 편광판은, 흡수 방향의 직선 편광, 즉 상기 요오드계 흡광체의 최대 흡수 방향의 직선 편광은 국소적인 투과율 불균형에 의한 편차를 산란에 의해 은폐하는 관점에서 강하게 산란되는 것이 바람직하다. 그 때문에, 흡수 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값은 30% 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 40% 이상, 더욱 바람직하게는 50% 이상이다. 또한, 헤이즈값은, JIS K 7136 (플라스틱-투명 재료의 헤이즈를 구하는 방법) 에 기초하여 측정한 값이다.

상기 광학 특성은, 편광자의 흡수 이색성의 기능에 더하여, 산란 이방성의 기능이 복합화됨으로써 발생하는 것이다. 동일한 것이, 미국 특허 제2123902호 명세서나, 일본 공개특허공보 평9-274108호나 일본 공개특허공보 평9-297204호에 기재되어 있는, 직선 편광만을 선택적으로 산란시키는 기능을 가진 산란 이방성 필름과, 이색성 흡수형 편광자를 산란 최대의 축과 흡수 최대의 축이 평행해지는 축 배치로 중첩시킴으로써도 달성 가능하다고 생각된다. 그러나, 이들은, 별도로, 산란 이방성 필름을 형성할 필요성이 있는 점이나, 중첩시의 축 정합 정밀도가 문 제가 되는 점, 또한 단지, 중첩시켜 둔 경우에는, 전술한 흡수되는 편광의 광로 길이 증대 효과를 기대할 수 없고, 고투과율, 고편광도가 달성되기 어렵다.

또한, 본 발명은, 상기 편광판이, 적어도 1 매 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름에 관한 것이다.

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

도 1 은 본 발명의 편광자의 일례를 나타내는 개념도이다.

도 2 는 실시예 1 과 비교예 6 의 편광자의 편광 흡광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1: 투광성의 수용성 수지

2: 요오드계 흡광체

3: 미소 영역

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 편광판은, 편광자의 편면 또는 양면에 보호 필름이 적층되어 있다.

우선 본 발명의 편광자를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 은, 본 발명의 편광자의 개념도로서, 요오드계 흡광체 (2) 를 함유하는 투광성의 수용성 수지 (1) 에 의해 필름이 형성되어 있고, 당해 필름을 매트릭스로 하여, 미소 영역 (3) 이 분산된 구조를 갖는다.

도 1 은, 미소 영역 (3) 과, 투광성의 수용성 수지 (1) 의 굴절률 차가 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 일방향에 있는 Δn¹ 방향은 흡수축이 되어 있다. 필름면내에 있어서 Δn¹ 방향에 직교하는 Δn² 방향은 투과축이 되어 있다. 또한, Δn¹ 방향에 직교하는 또 하나의 Δn² 방향은 두께 방향이다.

투광성의 수용성 수지 (1) 로서는, 가시광 영역에 있어서 투광성을 갖고, 요오드계 흡광체를 분산 흡착하는 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 종래부터 편광자에 이용되고 있는 폴리비닐알콜 또는 그 유도체를 들 수 있다. 폴리비닐알콜의 유도체로서는, 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 등을 들 수 있는 외에, 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산, 그 알킬 에스테르, 아크릴아미드 등으로 변성한 것을 들 수 있다. 또한, 투광성의 수용성 수지 (1) 로서는, 예를 들어 폴리비닐피롤리돈계 수지, 아밀로스계 수지 등을 들 수 있다. 상기 투광성의 수용성 수지 (1) 은, 성형 변형 등에 의한 배향 복굴절을 발생시키기 어려운 등방성을 갖는 것이어도 되며, 배향 복굴절을 발생시키기 쉬운 이방성을 갖는 것이어도 된다.

미소 영역 (3) 을 형성하는 재료는, 등방성인지 복굴절을 갖는지는 특별히 한정되는 것은 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 복굴절 재료 (액정성 재료) 는, 네마틱 액정성, 스멕틱 액정성, 콜레스테릭 액정성 중 어느 것이어도 되며, 또한, 리오트로픽 액정성의 것이어도 된다. 또한, 복굴절 재료는, 액정성 열가소 수지여도 되며, 액정성 단량체의 중합에 의해 형성되어 있어도 된다. 액정성 재료가 액정성 열가소 수지인 경우에는, 최종적으로 얻어지는 구조체의 내열성의 관점에서, 유리 전이 온도가 높은 것이 바람직하다. 적어도 실온에서는 유리 상태인 것을 이용하는 것이 바람직하다. 액정성 열가소성 수지는, 통상, 가열에 의해 배향하고, 냉각하여 고정시켜, 액정성을 유지한 채 미소 영역 (3) 을 형성한다. 액정성 단량체는 배합 후에, 중합, 가교 등에 의해 고정시킨 상태에서 미소 영역 (3) 을 형성시킬 수가 있지만, 형성한 미소 영역 (3) 에서는 액정성이 상실되어 버리는 것이 있다.

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

측쇄형 액정 폴리머로서는, 폴리아크릴레이트계, 폴리메타크릴레이트계, 폴리-α-할로-아크릴레이트계, 폴리-α-할로-시아노아크릴레이트계, 폴리아크릴아미드계, 폴리실록산계, 폴리말로네이트계의 주쇄를 골격으로 하고, 측쇄에 환형 단위 등으로 이루어지는 메소겐기를 갖는 것을 들 수 있다. 메소겐기가 되는 상기 환형 단위로서는, 예를 들어, 비페닐계, 페닐벤조에이트계, 페닐시클로헥산계, 아족시벤젠계, 아조메틴계, 아조벤젠계, 페닐피리미딘계, 디페닐아세틸렌계, 디페닐벤조에이트계, 비시클로헥산계, 시클로헥실벤젠계, 터페닐계 등을 들 수 있다. 또한, 이들 환형 단위의 말단은, 예를 들어, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 할로겐기, 할로알킬기, 할로알콕시기, 할로알케닐기 등의 치환기를 갖고 있어도 된다. 또한, 메소겐기의 페닐기는, 할로겐기를 갖는 것을 이용할 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, 바람직하게는 2∼12, 폴리옥시메틸렌쇄의 반복 단위는 0∼10, 바람직하게는 1∼3 이다.

상기 액정성 열가소 수지는, 유리 전이 온도 50℃ 이상, 나아가서는, 80℃ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 중량 평균 분자량이 2천∼10만 정도의 것이 바 람직하다.

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

미소 영역 (3) 을 형성하는 재료는, 상기 액정성 재료에 모두가 한정되는 것이 아니고, 매트릭스 재료와 다른 소재이면, 비액정성 수지를 이용할 수 있다. 수지로서는, 폴리비닐알콜과 그 유도체, 폴리올레핀, 폴리알릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아크릴스티렌 공중합체 등을 들 수 있다. 또한, 미소 영역 (3) 을 형성하는 재료로서는, 복굴절을 갖지 않는 입자 등을 이용할 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 입자경의 것이 사용된다. 미소 영역 (3) 을 형성하는 재료는, 상기 액정성 재료가 바람직하지만, 상기 액정성 재료에는 비액정성 재료를 혼입하여 이용할 수 있다. 나아가서는 미소 영역 (3) 을 형성하는 재료로, 비액정성 재료를 단독으로 사용할 수도 있다.

본 발명에서는 요오드계 흡광체를 이용하지만, 요오드계 흡광체 대신에 이용할 수 있는 이색성 흡수 재료로서는 흡수 이색성 염료나 안료 등을 들 수 있다. 본 발명에서는 이색성 흡수 재료로서 요오드계 흡광체를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 매트릭스 재료인 투광성 수지 (1) 으로서 폴리비닐알콜 등의 투광성의 수용성 수지를 이용하는 경우에는, 요오드계 흡광체가 고편광도, 고투과율인 점에서 바람직하다.

흡수 이색성 염료로서는, 내열성을 갖고, 복굴절 재료의 상기 액정성 재료를 가열하여 배향시키는 경우에도, 분해나 변질에 의해 이색성을 상실하지 않는 것이 바람직하게 사용된다. 상기와 같이, 흡수 이색성 염료는, 가시광 파장 영역에 이색비 3 이상의 흡수대를 적어도 1 개소 이상 갖는 염료인 것이 바람직하다. 이색비를 평가하는 척도로서는, 예를 들어, 염료를 용해시킨 적당한 액정 재료를 이용하여 호모지니어스 배향의 액정 셀을 작성하고, 그 셀을 이용하여 측정한 편광 흡수 스펙트럼에 있어서의 흡수 극대 파장에서의 흡수 이색비가 사용된다. 당해 평가법에 있어서, 예를 들어 표준 액정으로서 머크사 제조의 E-7 을 사용했을 경우에는, 이용하는 염료로서는, 흡수 파장에서의 이색비의 기준치는 3 이상, 바람직하게는 6 이상, 더욱 바람직하게는 9 이상이다.

이러한 높은 이색비를 갖는 염료로서는, 염료계 편광자에 바람직하게 이용되고 있는 아조계, 페릴렌계, 안트라퀴논계의 염료를 들 수 있으며, 이들 염료는 혼합계 염료 등으로서 이용할 수 있다. 이들 염료는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 소54-76171호 등에 상세히 기재되어 있다.

또한, 컬러 편광자를 형성하는 경우에는, 그 특성에 알맞는 흡수 파장을 갖는 염료를 이용할 수 있다. 또한, 뉴트럴 그레이의 편광자를 형성하는 경우에 는, 가시광 전역에 흡수가 일어나도록, 2 종류 이상의 염료를 적절하게 혼합하여 이용한다.

본 발명의 편광자는, 요오드계 흡광체 (2) 를 함유하는 투광성의 수용성 수지 (1) 에 의해 매트릭스를 형성한 필름을 제작함과 함께, 당해 매트릭스 중에, 미소 영역 (3) (예를 들어, 액정성 재료에 의해 형성된, 배향된 복굴절 재료) 을 분산시킨다. 또한, 필름 중에 있어서, 상기에 Δn¹ 방향의 굴절률 차 (Δn¹), Δn² 방향의 굴절률 차 (Δn²) 가 상기 범위가 되도록 제어한다.

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

(1) 매트릭스가 되는 투광성의 수용성 수지에, 미소 영역이 되는 재료 (이하, 미소 영역이 되는 재료로서 액정성 재료를 이용했을 경우를 대표예로서 설명한다. 다른 재료의 경우도 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 투광성의 수용성 수지에, 요오드계 흡광체를 분산시키는 (염색하는) 공정,

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

상기 공정 (1) 에서는, 우선, 매트릭스를 형성하는 투광성의 수용성 수지에, 미소 영역이 되는 액정성 재료를 분산시킨 혼합 용액을 조제한다. 당해 혼합 용액의 조제법은, 특별히 제한되지 않지만, 상기 매트릭스 성분 (투광성의 수용성 수지) 과 액정성 재료의 상 분리 현상을 이용하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 액정성 재료로서 매트릭스 성분과는 상용하기 어려운 재료를 선택하여, 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, 투광성의 수용성 수지 100 중량부에 대하여, 액정성 재료를 0.01∼100 중량부, 바람직하게는 0.1∼10 중량부이다. 액정성 재료는 용매에 용해하여, 또는 용해하지 않고 사용된다. 용매로서는, 예를 들어, 물, 톨루엔, 자일렌, 헥산, 시클로헥산, 디클로로메탄, 트리클로로메탄, 디클로로에탄, 트리클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 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 저감시키기 위해서는, 공정 (1) 에 있어서의 혼합 용액의 조제에 있어서, 미소 영역을 형성하는 액정성 재료를 용해하기 위한 용매를 이용하지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 용매를 이용하지 않는 경우에는, 매트릭스를 형성하는 투광성 재료의 수용액에 액정성 재료를 직접 첨가하고, 액정성 재료를 보다 작고 균일하게 분산시키기 위해서 액정 온도 범위 이상에서 가열하여 분산시키는 방법 등을 들 수 있다.

또한, 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 건조하고, 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 열 프로세스 (냉각 속도), 건조 속도를 조정함으로써, 미소 영역의 크기나 분산성을 제어 할 수 있다. 예를 들어, 매트릭스를 형성하는 고전단력이 가해지는 고점도의 투광성의 수용성 수지와 미소 영역이 되는 액정성 재료의 혼합 용액을 액정 온도 범위 이상으로 가열하면서 호모 믹서 등의 교반기에 의해 분산시킴으로써 미소 영역을, 보다 작게 분산시킬 수가 있다.

상기 필름을 배향하는 공정 (3) 은, 필름을 연신함으로써 실시할 수 있다. 연신은, 1 축 연신, 2 축 연신, 기울기 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 스멕틱상 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, 전장이나 자장 등의 외장을 이용해도 된다. 또한, 액정성 재료에 아조벤젠 등의 광 반응성 물질을 혼합하거나, 액정성 재료에 신나모일기 등의 광 반응성기를 도입한 것을 이용하여, 이것을 광 조사 등의 배향 처리에 의해 배향시켜도 된다. 나아가서는, 연신 처리와 이상에서 설명한 배향 처리를 병용할 수도 있다. 액정성 재료가, 액정성 열가소 수지인 경우에는, 연신시에 배향시킨 후, 실온으로 냉각시킴으로써 배향이 고정화되고 안정화된다. 액정성 단량체는, 배향하고 있으면 목적의 광학 특성이 발휘되기 때문에, 반드시 경화되어 있을 필요는 없다. 단, 액정성 단량체에서 등방 전이 온도가 낮은 것은, 조금 온도가 가해짐으로써 등방 상태가 되어 버린다. 이렇게 되면 이방 산란이 아니게 되어, 반대로 편광 성능이 나빠지므로, 이러한 경우에는 경화시키는 것이 바람직하다. 또한, 액정성 단량체에는 실온에서 방치하면 결정화되는 것이 많이 있고, 이렇게 되면 이방 산란이 아니게 되어, 반대로 편광 성능이 나빠지므로, 이러한 경우에도 경화시키는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 보면, 배향 상태를 어떠한 조건하에 있어서도 안정적으로 존재시키기 위해서는, 액정성 단량체를 경화시키는 것이 바람직하다. 액정성 단량체의 경화는, 예를 들어, 광중합 개시제와 혼합하여 매트릭스 성분의 용액 중에 분산시키고, 배향 후, 임의의 타이밍 (요도드계 흡광체에 의한 염색 전, 염색 후) 에 있어서 자외선 등을 조사하여 경화하는 방법이나, 중합 개시제를 이용하지 않고 전자선 등의 고에너지선으로 직접 경화시키는 방법 등에 의해, 배향을 안정화시킨다. 바람직하게는, 요오드계 흡광체에 의한 염색 전이다.

상기 매트릭스가 되는 투광성의 수용성 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 수지와의 상호 작용에 의해 요오드계 흡광체가 형성된다. 침지시키는 타이밍으로서는, 상기 연신 공정 (3) 의 전이어도 되고 후여도 된다. 요오드계 흡광체는, 일반적으로 연신 공정을 거침으로써 현저하게 형성된다. 요오드를 함유하는 수계욕의 농도, 알칼리 금속의 요오드화물 등의 보조제의 비율은 특별히 제한되지 않고, 일반적인 요오드 염색법을 채용할 수 있으며, 상기 농도 등은 임의로 변경할 수 있다.

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

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

편광자의 제작에 있어서는, 상기 공정 (1) 내지 (4) 외에, 여러가지 목적을 위한 공정 (5) 를 실시할 수 있다. 공정 (5) 로서는, 예를 들어, 주로 필름의 요오드 염색 효율을 향상시키는 목적으로서, 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 것을 목적으로, 붕산, 붕사 등의 첨가제를 함유하는 수용액에 필름을 침지하는 공정을 들 수 있다. 또한, 주로, 분산한 요오드계 흡광체의 양밸런스를 조절하고, 색상을 조절하는 것을 목적으로서, 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) 은, 공정 (3), (4) 가 적어도 1 회씩, 공정의 횟수, 순서, 조건 (욕 온도나 침지 시간 등) 은 임의로 선택할 수 있고, 각 공정은 따로따로 행해도 되며, 복수의 공정을 동시에 행해도 된다. 예를 들어, 공정 (5) 의 가교 공정과 연신 공정 (3) 을 동시에 행해도 된다.

또한, 염색에 이용하는 요오드계 흡광체나, 가교에 이용하는 붕산 등은, 상기와 같이 필름을 수용액에 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) 은 공정 (3) 의 후에 하는 것이 바람직하다.

이상의 처리를 한 필름은, 적당한 조건으로 건조되는 것이 바람직하다. 건조는 통상적인 방법에 따라 행해진다.

얻어진 편광자 (필름) 의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상, 1㎛ 에서 3㎜, 바람직하게는 5㎛ 에서 1㎜, 더욱 바람직하게는 10∼500㎛ 이다.

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

보호 필름은, 당해 필름면내의 면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하여, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz, 필름의 두께 d(㎚) 로 했을 경우에, 면내 위상차 Re=(nx-ny)×d 가 20㎚ 이하이며, 또한 두께 방향 위상차 Rth={(nx+ny)/2-nz}×d} 가, 30㎚ 이하인 것을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 보호 필름의 재료로서는, (A) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와 (B) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 페닐기 그리고 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하여 이루어지는 수지 조성물, 노르보르넨계 수지를 들 수 있다. 또한, 본 발명의 조건을 만족하는 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리아크릴계 수지 등을 들 수 있다.

상기 열가소성 수지 (A), (B) 를 함유하는 보호 필름은, 전술한 바와 같이, 편광자의 치수 변화에 의한 응력을 받은 경우에도 위상차가 생기기 어렵고, 연신 처리한 경우에도 면내 위상차 Re, 두께 방향 위상차 Rth 를 작게 제어할 수 있다. 이러한 열가소성 수지 (A), (B) 를 함유하는 보호 필름은, 예를 들어, WO01/37007 에 기재되어 있다. 또한, 보호 필름은, 열가소성 수지 (A), (B) 를 주성분으로 하는 경우에도 다른 수지를 함유할 수도 있다.

열가소성 수지 (A) 는, 측쇄에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 것이며, 주쇄는 임의의 열가소성 수지이다. 주쇄는, 예를 들어, 탄소만으로 이루어지는 주쇄이어도 되고, 또는 탄소 이외의 원자가 탄소 사이에 삽입되어 있어도 된다. 또한, 탄소 이외의 원자로 이루어져 있어도 된다. 주쇄는 바람직하게탄화수소 또는 그 치환체이다. 주쇄는, 예를 들어 부가 중합에 의해 얻어진다. 구체적으로는 예를 들어, 폴리올레핀 또는 폴리비닐이다. 또한, 주쇄는 축합 중합 반응에 의해 얻어진다. 예를 들어 에스테르 결합, 아미드 결합 등으로 얻어진다. 주쇄는 바람직하게는 치환 비닐 모노머를 중합시켜 얻어지는 폴리비닐 골격이다.

열가소성 수지 (A) 에 치환 및/또는 비치환의 이미드기를 도입하는 방법으로서는, 종래 공지된 임의의 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 상기 이미드기를 갖는 모노머를 중합하는 방법, 각종 모노머를 중합하여 주쇄를 형성한 후, 상기 이미드기를 도입하는 방법, 상기 이미드기를 갖는 화합물을 측쇄에 그라프트시키는 방법 등을 들 수 있다. 이미드기의 치환기로서는, 이미드기의 수소를 치환할 수 있는 종래 공지된 치환기가 사용 가능하다. 예를 들어, 알킬기 등을 들 수 있다.

열가소성 수지 (A) 는, 적어도 1 종의 올레핀으로부터 유도되는 반복 단위와 적어도 1 종의 치환 및/또는 비치환 말레이미드 구조를 갖는 반복 단위를 함유하는 2 원 또는 그 이상의 다원 공중합체인 것이 바람직하다. 상기 올레핀·말레이미드 공중합체는, 올레핀과 말레이미드 화합물로부터, 공지된 방법으로 합성할 수 있다. 합성법은, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평5-59193호, 일본 공개특허공보 평5-195801호, 일본 공개특허공보 평6-136058호 및 일본 공개특허공보 평9-328523호에 기재되어 있다.

올레핀으로서는, 예를 들어, 이소부텐, 2-메틸-1-부텐, 2-메틸-1-펜텐, 2-부틸-1-헥센, 2-메틸-1-헵텐, 2-부틸-1-헵텐, 1-이소옥텐, 2-메틸-1-옥텐, 2-에틸-1-펜텐, 2-에틸-2-부텐, 2-메틸-2-펜텐, 2-메틸-2-헥센 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 이소부텐이 바람직하다. 이들의 올레핀은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합해도 된다.

말레이미드 화합물로서는, 말레이미드, N-메틸말레이미드, N-에틸말레이미드, N-n-프로필말레이미드, N-i-프로필말레이미드, N-n-부틸말레이미드, N-s-부틸말레이미드, N-t-부틸말레이미드, N-n-펜틸말레이미드, N-n-헥실말레이미드, N-n-헵틸말레이미드, N-n-옥틸말레이미드, N-라우릴말레이미드, N-스테아릴말레이미드, N-시클로프로필말레이미드, N-시클로부틸말레이미드, N-시클로펜틸말레이미드, N-시클로헥실말레이미드, N-시클로헵틸말레이미드, N-시클로옥틸말레이미드 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 N-메틸말레이미드가 바람직하다. 이들 말레이미드 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 또는 2 종 이상을 조합해도 된다.

올레핀·말레이미드 공중합체에 있어서, 올레핀의 반복 단위의 함유량은 특 별히 제한되지 않지만, 열가소성 수지 (A) 의 총 반복 단위의 20∼70몰% 정도, 바람직하게는 40∼60몰%, 더욱 바람직하게는 45∼55몰% 이다. 말레이미드 구조의 반복 단위의 함유량은 30∼80몰% 정도, 바람직하게는 40∼60몰%, 더욱 바람직하게는 45∼55몰% 이다.

열가소성 수지 (A) 는 상기 올레핀의 반복 단위와 말레이미드 구조의 반복 단위를 함유하고, 이들의 단위만에 의해 형성할 수 있다. 또한, 상기 이외에, 다른 비닐계 단량체의 반복 단위를 50몰% 이하의 비율로 함유하고 있어도 된다. 다른 비닐계 단량체로서는 아크릴산메틸, 아크릴산부틸 등의 아크릴산계 단량체, 메타크릴산메틸, 메타크릴산시클로헥실 등의 메타크릴산계 단량체, 아세트산비닐 등의 비닐에스테르 단량체, 메틸비닐에테르 등의 비닐에테르 단량체, 무수 말레산과 같은 산무수물, 스티렌, α-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 등의 스티렌계 단량체 등을 들 수 있다.

열가소성 수지 (A) 의 중량 평균 분자량은 특별히 제한되지 않지만, 1×10³∼5×10⁶ 정도이다. 상기 중량 평균 분자량은 1×10⁴ 이상이 바람직하고, 5×10⁵ 이하가 바람직하다. 열가소성 수지 (A) 의 유리 전이 온도는 80℃ 이상, 바람직하게는 100℃ 이상, 더욱 바람직하게는 130℃ 이상이다.

또한, 열가소성 수지 (A) 로서는, 글루탈이미드계 열가소성 수지를 이용할 수 있다. 글루탈이미드계 수지는, 일본 공개특허공보 평2-153904호 등에 기재되어 있다. 글루탈이미드계 수지는, 글루탈이미드 구조 단위와 아크릴산메틸 또는 메타크릴산메틸 구조 단위를 갖는다. 글루탈이미드계 수지 중에도 상기 다른 비닐계 단량체를 도입할 수 있다.

열가소성 수지 (B) 는, 치환 및/또는 비치환 페닐기와 니트릴기를 측쇄에 갖는 열가소성 수지이다. 열가소성 수지 (B) 의 주쇄는, 열가소성 수지 (A) 와 동일한 것을 예시할 수 있다.

열가소성 수지 (B) 에 상기 페닐기를 도입하는 방법으로서는, 예를 들어, 상기 페닐기를 갖는 모노머를 중합하는 방법, 각종 모노머를 중합하여 주쇄를 형성한 후, 페닐기를 도입하는 방법, 페닐기를 갖는 화합물을 측쇄에 그라프트하는 방법 등을 들 수 있다. 페닐기의 치환기로서는, 페닐기의 수소를 치환할 수 있는 종래 공지된 치환기가 사용 가능하다. 예를 들어, 알킬기 등을 들 수 있다. 열가소성 수지 (B) 에 니트릴기를 도입하는 방법도 페닐기의 도입법과 동일한 방법을 채용할 수 있다.

열가소성 수지 (B) 는, 불포화 니트릴 화합물로부터 유도되는 반복 단위 (니트릴 단위) 와 스티렌계 화합물로부터 유도되는 반복 단위 (스티렌계 단위) 를 포함한 이원 또는 삼원 이상의 다원 공중합체인 것이 바람직하다. 예를 들어 아크릴로니트릴·스티렌계의 공중합체를 바람직하게 이용할 수 있다.

불포화 니트릴 화합물로서는, 시아노기 및 반응성 이중 결합을 갖는 임의의 화합물을 들 수 있다. 예를 들어, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 α-치환 불포화 니트릴, 푸마로니트릴 등의α,β-2 치환 올레핀성 불포화 결합을 갖는 니트릴 화합물 등을 들 수 있다.

스티렌계 화합물로서는, 페닐기 및 반응성 이중 결합을 갖는 임의의 화합물을 들 수 있다. 예를 들어, 스티렌, 비닐톨루엔, 메톡시스티렌, 클로로스티렌 등의 비치환 또는 치환 스티렌계 화합물,α-메틸스티렌 등의α-치환 스티렌계 화합물을 들 수 있다.

열가소성 수지 (B) 중의 니트릴 단위의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 총 반복 단위를 기준으로서, 10∼70중량% 정도, 바람직하게는 20∼60중량%, 더욱 바람직하게는 20∼50중량% 이다. 특히, 20∼40중량%, 20∼30중량% 가 바람직하다. 스티렌계 단위는, 30∼80중량% 정도, 바람직하게는 40∼80중량%, 더욱 바람직하게는 50∼80중량% 이다. 특히, 60∼80중량%, 70∼80중량% 가 바람직하다.

열가소성 수지 (B) 는 상기 니트릴 단위와 스티렌계 단위를 함유하고, 이들 단위만에 의해 형성할 수 있다. 또한, 상기 이외에 다른 비닐계 단량체의 반복 단위를 50몰% 이하의 비율로 함유하고 있어도 된다. 다른 비닐계 단량체로서는 열가소성 수지 (A) 에 예시한 것, 올레핀의 반복 단위, 말레이미드, 치환 말레이미드의 반복 단위 등을 들 수 있다. 이러한 열가소성 수지 (B) 로서는 AS 수지, ABS 수지, ASA 수지 등을 들 수 있다.

열가소성 수지 (B) 의 중량 평균 분자량은 특별히 제한되지 않지만, 1×10³∼5×10⁶ 정도이다. 바람직하게는 1×10⁴ 이상, 5×10⁵ 이하이다.

열가소성 수지 (A) 와 열가소성 수지 (B) 의 비율은, 보호 필름에 요구되는 위상차에 따라 조정된다. 상기 배합비는, 일반적으로는 열가소성 수지 (A) 의 함유량이 필름 중의 수지의 총량 중 50∼95중량% 인 것이 바람직하고, 60∼95중량% 인 것이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 65∼90중량% 이다. 열가소성 수지 (B) 의 함유량은, 필름 중의 수지의 총량 중 5∼50중량% 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5∼40중량% 이며, 더욱 바람직하게는 10∼35중량% 이다. 열가소성 수지 (A) 와 열가소성 수지 (B) 는 이들을 열 용융 혼련함으로써 혼합된다.

노르보르넨계 수지로서는, 예를 들어, 노르보르넨계 모노머의 개환 (공)중합체를, 필요에 따라 말레산 부가, 시클로펜타디엔 부가와 같은 변성을 실시한 후에 수소 첨가한 수지, 노르보르넨계 모노머를 부가 중합시킨 수지, 노르보르넨계 모노머와 에틸렌이나α-올레핀 등의 올레핀계 모노머와 부가 중합시킨 수지, 노르보르넨계 모노머와 시클로펜텐, 시클로옥텐, 5,6-디히드로디시클로펜타디엔 등의 환형 올레핀계 모노머와 부가 중합시킨 수지 등을 들 수 있다. 열가소성 포화 노르보르넨계 수지의 구체예로서는, 일본 제온(주) 제조의 제오넥스, 제오노아, JSR(주) 제조의 아톤 등을 들 수 있다.

폴리올레핀계 수지로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리4-메틸펜텐-1 등의 탄소수가 1 에서 6 인α-올레핀의 호모폴리머 내지 코폴리머 등을 들 수 있다. 폴리에스테르계 수지로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트-이소프탈레이트 공중합체 등을 들 수 있다. 또한, 각종 폴리아미드계 수지 등을 들 수 있다.

상기 이외의 보호 필름으로서는, 투명성이나 기계적 강도, 열 안정성이나 수분 차단성 등이 우수한 것이 바람직하게 사용된다. 상기 보호 필름을 형성하는 재료로서는, 예를 들어, 2아세트산셀룰로오스나 3아세트산셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머, 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체 (AS 수지) 등의 스티렌계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머 등을 들 수 있다. 염화비닐계 폴리머, 이미드계 폴리머, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 폴리머, 폴리에테르에테르케톤계 폴리머, 폴리페닐렌술피드계 폴리머, 비닐알콜계 폴리머, 염화비닐리덴계 폴리머, 비닐부티랄계 폴리머, 알릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머, 에폭시계 폴리머 등을 들 수 있다.

보호 필름의 두께는, 임의이지만 일반적으로는 편광판의 박형화 등을 목적으로 1∼500㎛, 나아가서는 1∼300㎛, 특히, 5∼300㎛ 가 바람직하다. 또한, 편광자의 양측에 보호 필름을 형성하는 경우에는, 그 표리에서 상이한 폴리머 등으로 이루어지는 보호 필름을 이용할 수 있다.

상기 보호 필름의 편광자를 접착시키지 않는 면에는, 하드 코트층이나 반사 방지 처리, 스티킹 방지나, 확산 내지 안티 글레어를 목적으로 한 처리를 실시한 것이어도 된다.

하드 코트 처리는 편광판 표면의 스크래치 방지 등을 목적으로 실시되는 것으로서, 예를 들어 아크릴계, 실리콘계 등의 적절한 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, 안티 글레어 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 적절한 방식으로 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㎛ 의 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화 주석, 산화 인듐, 산화 카드뮴, 산화 안티몬 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 정도이며, 5∼25 중량부가 바람직하다. 안티 글레어층은 편광판 투과광을 확산하여 시각 등을 확대하기 위한 확산층 (시각 확대 기능 등) 을 겸하는 것이어도 된다.

또한, 상기 반사 방지층, 스티킹 방지층, 확산층이나 안티 글레어층 등은, 보호 필름 그 자체에 형성할 수 있는 외에, 별도로 광학층으로서 보호 필름과는 별체의 것으로서 형성할 수도 있다.

보호 필름에 대한 접착성을 향상시키기 위해서는, 접착면을 코로나 처리, 플라즈마 처리, 프레임 처리, 프라이머 도포 처리, 비누화 처리를 실시할 수 있다. 코로나 처리는, 예를 들어, 코로나 처리기에 의해 상압 공기 중에서 방전하는 방식 등으로 형성할 수 있다. 플라즈마 처리는, 예를 들어, 플라즈마 방전기에 의해 상압 공기 중에서 방전하는 방식 등으로 형성할 수 있다. 프레임 처리는, 예를 들어, 필름 표면에 직접 화염을 접촉시키는 방식 등으로 형성할 수 있다. 프라이머 도포 처리는, 예를 들어, 이소시아네이트 화합물, 실란 커플링제 등을 용매로 희석하여, 얇게 도포하는 방식 등으로 형성할 수 있다. 비누화 처리는, 예를 들어, 수산화 나트륨 수용액 중에 침지시키는 방식 등으로 형성할 수 있다.

상기 편광자와 보호 필름의 접착에는, 활성 에너지선 또는 활성 물질에 의해 경화되는 수지를 함유하는 접착제를 이용한다. 이러한 접착제는 우레탄계, 아크릴계, 에폭시계, 실리콘계 등의 각종의 것을 이용할 수 있다. 활성 에너지선으로서는, 자외선, 전자선 등을 들 수 있고, 이러한 활성 에너지선 등에 의해 경화되는 접착제는, 활성 에너지선에 의해 경화되는 (메트)아크릴로일기, 비닐기, 에폭시기 등의 관능기를 갖는 수지를 함유한다. 활성 에너지선 경화형 접착제는, 무용제계인 것이 바람직하다. 활성 에너지선 경화형 접착제에는 적절하게 개시제를 함유시킬 수 있다. 또한, 활성 물질에 의해 경화되는 수지를 함유하는 접착제는, 물 등이 활성 물질로서 작용하는 습기 경화형의 접착제를 들 수 있다.

상기 접착제로서는, 습기 경화형의 접착제가 적합하고, 일액형의 습기 경화형 접착제가 바람직하다. 일액형의 습기 경화형 접착제로서는, 일액형 실리콘 계 습기 경화형 접착제가 바람직하다. 습기 경화형 접착제는, 주로 습식 연신된 폴리비닐알콜계 편광자를 이용하는 경우에, 특히, 유효한 접착제가 된다. 이 경우, 편광자에는 본질적으로 수분을 포함하게 되기 때문에, 다른 접착제를 이용한 경우에 비해 경화를 위한 활성 에너지선 조사나 가열 등의 공정을 생략할 수 있고, 추가로 가습 등의 수분 부여의 필요도 없고, 일정 시간의 양성만으로 경화 공정이 완료한다. 이용하는 습기 경화형 접착제의 경화 반응 속도가 충분히 빠르면, 접착 공정으로부터 다음 공정 이후, 최종 제품 형태로 가공하는 공정까지의 공정간 이동 시간만으로 양성이 완료하기 때문에, 사실상 경화 공정에 필요로 하는 기재, 에너지 및 시간이 생략되게 되어, 특히, 제조 비용면에서 매우 유효한 수단이 될 수 있다.

일액형 실리콘계 습기 경화형 접착제는, 오르가노폴리실록산에 경화제로서 각종 실리콘계 화합물을 첨가한 것이다. 사용하는 경화제의 종류에 따라, 아세트산형, 옥심형, 알콜형, 아세톤형, 아민형, 아미드형, 아미녹시형, 탈수소형, 탈수형 등의 종류가 있다. 그 구체예로서는, 예를 들어 메틸트리아세톡시실란, 비닐트리아세톡시실란 등을 첨가한 아세트산형, 메틸트리스(에틸메틸옥심)실란, 비닐트리스(에틸메틸옥심)실란 등을 첨가한 옥심형, 메틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란 등을 첨가한 알콜형, 디메틸비스(N-에틸아세토아미노)실란, 비닐메틸비스(N-에틸아세토아미노)실란 등을 첨가한 아미드형, 메틸트리스{(1-메틸비닐)옥시}실란, 비닐트리스{(1-메틸비닐)옥시}실란 등을 첨가한 아세톤형 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 접착성, 내습열성의 점에서, 아세트산형, 알콜형, 아세톤형, 옥심형 의 일액형 실리콘계 습기 경화형 접착제가 바람직하다. 접착성을 향상시키는 등의 목적으로, 적절하게 실란 커플링제를 첨가한 것이어도 된다. 시판품으로서는, 예를 들어, 사이렉스 「화이트」(코니시 주식회사), 사이렉스 「클리어」(코니시 주식회사), 일액형 RTV 고무 「KE-41-T」(신에츠 화학공업 주식회사), 일액형RTV 고무 「KE-3475-T」(신에츠 화학공업 주식회사), 세메다인 「슈퍼 X」(세메다인 주식회사) 등을 들 수 있다.

활성 에너지선 경화형 접착제로서는, 예를 들어, 아크릴계, 메타크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 폴리에스테르계, 폴리비닐계 등, 적절한 것을 사용할 수 있다. 또한, 활성 에너지선에 의한 경화 반응 효율을 올리는 목적으로, 각종 개시제를 첨가해도 된다. 시판품으로서는, 예를 들어, 미츠이 타케다 케미컬 주식회사 제조 「타케네이트 M631N」, 나가세켐텍스 주식회사 제조 「DA-314」, Norland Products 사 제조 「Norland Optical Adhesive 81」, 다이닛폰 잉크 화학공업 주식회사 제조 「Y-101」, 「Y-103」, 「1071」, 「1072」, 도요 잉크 제조 주식회사 제조 「IK419」「IK500」, 재팬 에폭시 레진 주식회사 제조 「828」등을 들 수 있다.

접착제의 조제시에는 필요에 따라, 다른 첨가제나, 산 등의 촉매도 배합할 수 있다.

본 발명의 편광판은, 상기 보호 필름과 편광자를, 상기 접착제를 이용하여 부착함으로써 제조한다. 접착제의 도포는, 보호 필름, 편광자 중 어느 하나에 행해도 되고, 양자에 행해도 된다. 부착 후에는, 필요에 따라 건조 공정을 실 시하여, 접착층을 형성한다. 편광자와 보호 필름의 부착은, 롤 라미네이터 등에 의해 실시할 수 있다. 접착제층의 두께는 특별히 제한되지 않지만 일반적으로는 0.05∼20㎛ 정도, 바람직하게는 0.1∼10㎛ 이다.

상기 접착제가, 활성 에너지선 경화형 접착제인 경우에는, 부착 후에, 활성 에너지선에 의해 접착층을 경화한다. 활성 에너지선의 조사량은, 일반적으로 사용하는 활성 에너지선의 종류, 활성 에너지선 경화형 접착제의 종류나 도포 두께, 보호 필름의 종류나 두께에 따라 결정된다. 예를 들어, 활성 에너지선으로서 자외선을 이용하는 경우, 그 조사량은 주로 사용하는 보호 필름의 자외선 투과율과 그 두께에 의존하지만, 대략 1∼10000mJ/㎠, 바람직하게는 10∼7500mJ/㎠, 더욱 바람직하게는 50∼5000mJ/㎠ 이다. 또한, 활성 에너지선으로서 전자선을 이용하는 경우, 그 조사량은 주로 사용하는 보호 필름의 두께에 의존하지만, 대략 1∼500kGy, 바람직하게는 3∼300kGy, 더욱 바람직하게는 5∼150kGy 이다. 조사량이 너무 낮으면, 활성 에너지선이 보호 필름을 투과할 때에 감쇠하고, 접착제에 충분히 조사되지 않아, 경화 불충분이 될 우려가 있다. 또한, 조사량이 너무 많으면, 보호 필름이나 편광자가 변질 또는 분해되어, 광학 특성이 바람직하지 않은 변화를 일으킬 가능성이 있다.

본 발명의 편광판은, 실용시에 다른 광학층과 적층한 광학 필름으로서 이용할 수 있다. 그 광학층에 대해서는 특별히 한정은 없지만, 예를 들어 반사판이나 반투과판, 위상차판 (1/2 이나 l/4 등의 파장판을 포함한다), 시각 보상 필름 등의 액정 표시 장치 등의 형성에 사용되는 경우가 있는 광학층을 1 층 또는 2 층 이상 이용할 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 원 편광판, 편광판에 추가로 시각 보상 필름이 적층되어 이루어지는 광시야각 편광판, 혹은 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 것으로서, 백 라이트 등의 광원의 내장을 생략할 수 있어 액정 표시 장치의 박형화를 도모하기 쉬운 등의 이점을 갖는다. 반사형 편광판의 형성은, 필요에 따라 투명 보호층 등을 개재하여 편광판의 편면에 금속 등으로 이루어지는 반사층을 부설 하는 방식 등의 적절한 방식으로 실시할 수 있다.

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

편광판에 추가로 위상차판이 적층되어 이루어지는 타원 편광판 또는 원 편광판에 대하여 설명한다. 직선 편광을 타원 편광 또는 원 편광으로 바꾸거나, 타 원 편광 또는 원 편광을 직선 편광으로 바꾸거나, 혹은 직선 편광의 편광 방향을 바꾸는 경우에, 위상차판 등이 사용된다. 특히, 직선 편광을 원 편광으로 바꾸거나, 원 편광을 직선 편광으로 바꾸는 위상차판으로서는, 이른바 1/4 파장판 (λ/4 판이라고도 한다) 이 사용된다. 1/2 파장판 (λ/2 판이라고도 한다) 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, 삼차원의 굴절률을 제어한 것은, 액정 표시 장치의 화면을 경사 방향에서 보았을 때에 생기는 착색도 보상 (방지) 할 수 있어 바람직하다. 원 편광판은, 예를 들어 화상이 컬러 표시가 되는 반사형 액정 표시 장치의 화상의 색조를 정돈하는 경우 등에 유효하게 이용되고, 또한 반사 방지의 기능도 갖는다. 상기한 위상차판의 구체예로서는, 폴리카보네이트, 폴리비닐알콜, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌이나 기타 폴리올레핀, 폴리알릴레이트, 폴리아미드와 같은 적절한 폴리머로 이루어지는 필름을 연신 처리하여 이루어지는 복굴절성 필름이나 액정 폴리머의 배향 필름, 액정 폴리머의 배향층을 필름으로 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 적절한 위상차를 갖는 것이어도 되며, 2 종 이상의 위상차판을 적층하여 위상차 등의 광학 특성을 제어한 것 등이어도 된다.

또한, 상기의 타원 편광판이나 반사형 타원 편광판은, 편광판 또는 반사형 편광판과 위상차판을 적절한 조합으로 적층한 것이다. 이러한 타원 편광판 등은, (반사형) 편광판과 위상차판의 조합이 되도록 그들을 액정 표시 장치의 제조 과정에서 순차적으로 별개로 적층 함으로써도 형성할 수 있는데, 상기와 같이 미리 타원 편광판 등의 광학 필름으로 한 것은, 품질의 안정성이나 적층 작업성 등이 우수하여 액정 표시 장치 등의 제조 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

시각 보상 필름은, 액정 표시 장치의 화면을, 화면에 수직이 아니고 약간 경사 방향에서 본 경우에서도, 화상이 비교적 선명하게 보이도록 시야각을 확대하기 위한 필름이다. 이러한 시각 보상 위상차판으로서는, 예를 들어 위상차 필름, 액정 폴리머 등의 배향 필름이나 투명 기재 상에 액정 폴리머 등의 배향층을 지지한 것 등으로 이루어진다. 통상의 위상차판은, 그 면방향으로 1 축으로 연신된 복굴절을 갖는 폴리머 필름이 사용되는 데 반해, 시각 보상 필름으로서 사용되는 위상차판에는, 면방향으로 2 축으로 연신된 복굴절을 갖는 폴리머 필름이라든지, 면방향으로 1 축으로 연신되고 두께 방향으로도 연신된 두께 방향의 굴절률을 제어한 복굴절을 갖는 폴리머나 경사 배향 필름과 같은 2 방향 연신 필름 등이 사용된다. 경사 배향 필름으로서는, 예를 들어 폴리머 필름에 열수축 필름을 접착하고 가열에 의한 그 수축력의 작용하에 폴리머 필름을 연신 처리 또는/및 수축 처리한 것이나, 액정 폴리머를 경사 배향시킨 것 등을 들 수 있다. 위상차판의 소재 원료 폴리머는, 앞의 위상차판에서 설명한 폴리머와 동일한 것이 이용되고, 액정 셀에 의한 위상차에 근거하는 시인각의 변화에 의한 착색 등의 방지나 양호한 시인의 시야각의 확대 등을 목적으로 한 적절한 것을 이용할 수 있다.

또한, 양호한 시인의 넓은 시야각을 달성하는 점 등에서, 액정 폴리머의 배향층, 특히, 디스코틱 액정 폴리머의 경사 배향층으로 이루어지는 광학적 이방성층을 트리아세틸셀룰로오스 필름으로 지지한 광학 보상 위상차판을 바람직하게 이용할 수 있다.

편광판과 휘도 향상 필름을 부착한 편광판은, 통상 액정 셀의 뒤쪽 사이드에 설치되어 사용된다. 휘도 향상 필름은, 액정 표시 장치 등의 백 라이트나 뒤쪽으로부터의 반사 등에 의해 자연광이 입사하면 소정 편광축의 직선 편광 또는 소정 방향의 원 편광을 반사하고, 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것으로, 휘도 향상 필름을 편광판과 적층한 편광판은, 백 라이트 등의 광원으로부터의 광을 입사 시켜 소정 편광 상태의 투과광을 얻음과 함께, 상기 소정 편광 상태 이외의 광은 투과하지 않고 반사된다. 이 휘도 향상 필름면에서 반사한 광을 다시 그 뒤쪽에 설치된 반사층 등을 개재하여 반전시켜 휘도 향상 필름에 재입사시키고, 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 투과하고 다른 광은 반사하는 특성을 나타내는 것, 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향 필름이나 그 배향 액정층을 필름 기재 상에 지지한 것과 같은, 좌회전 또는 우회전 중 어느 일방의 원 편광을 반사하고 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것 등의 적절한 것을 이용할 수 있다.

편광판에 상기 광학층을 적층한 광학 필름은, 액정 표시 장치 등의 제조 과정에서 순차적으로 별개로 적층하는 방식으로도 형성할 수 있지만, 미리 적층하여 광학 필름으로 한 것은, 품질의 안정성이나 조립 작업 등이 우수하여 액정 표시 장치 등의 제조 공정을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 적층에는 점착층 등의 적절한 접착 수단을 이용할 수 있다. 상기의 편광판이나 기타 광학 필름의 접착시에, 그들의 광학축은 목적으로 하는 위상차 특성 등에 따라 적절한 배치 각도로 할 수 있다.

전술한 편광판이나, 편광판을 적어도 1 층 적층되어 있는 광학 필름에는, 액정 셀 등의 다른 부재와 접착하기 위한 점착층을 형성할 수도 있다. 점착층을 형성하는 점착제는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 불소계나 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적절하게 선택하여 이용할 수 있다. 특히, 아크릴계 점착제와 같이 광학적 투명성이 우수하고, 적당한 젖음성과 응집성과 접착성의 점착 특성을 나타내고, 내후성이나 내열성 등이 우수한 것이 바람직하게 이용할 수 있다.

또한, 상기에 더하여, 흡습에 의한 발포 현상이나 박리 현상의 방지, 열 팽창 차 등에 의한 광학 특성의 저하나 액정 셀의 휨 방지, 나아가서는 고품질이고 내구성이 우수한 액정 표시 장치의 형성성 등의 점에서, 흡습율이 낮고 내열성이 우수한 점착층이 바람직하다.

점착층은, 예를 들어 천연물이나 합성물의 수지류, 특히, 점착성 부여 수지나, 유리 섬유, 유리 비드, 금속 가루, 기타 무기 분말 등으로 이루어지는 충전제나 안료, 착색제, 산화 방지제 등의 점착층에 첨가되는 것의 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 또한, 미립자를 함유하여 광 확산성을 나타내는 점착층 등이어도 된다.

편광판이나 광학 필름의 편면 또는 양면에의 점착층의 부설은, 적절한 방식으로 행할 수 있다. 그 예로서는, 예를 들어 톨루엔이나 아세트산에틸 등의 적절한 용제의 단독물 또는 혼합물로 이루어지는 용매에 베이스 폴리머 또는 그 조성물을 용해 또는 분산시킨 10∼40중량% 정도의 점착제 용액을 조제하고, 그것을 유연 방식이나 도공 방식 등의 적절한 전개 방식으로 편광판 상 또는 광학 필름 상에 직접 부설하는 방식, 혹은 상기에 준하여 세퍼레이트 상에 점착층을 형성하고 그것을 편광판 상 또는 광학 필름 상에 이착하는 방식 등을 들 수 있다.

점착층은, 상이한 조성 또는 종류 등의 것의 중첩층으로서 편광판이나 광학 필름의 편면 또는 양면에 형성할 수도 있다. 또한, 양면에 형성하는 경우에, 편광판이나 광학 필름의 표리에 있어서 상이한 조성이나 종류나 두께 등의 점착층으로 할 수도 있다. 점착층의 두께는, 사용 목적이나 접착력 등에 따라 적절하게 결정할 수 있고, 일반적으로는 1∼500㎛ 이며, 5∼200㎛ 가 바람직하고, 특히, 10∼100㎛ 가 바람직하다.

점착층의 노출면에 대해서는, 실용에 제공하기까지의 동안, 그 오염 방지 등을 목적으로 세퍼레이터가 임시 부착되어 커버된다. 이것에 의해, 통례의 취급 상태에서 점착층에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 세퍼레이터로서는, 상기 두께 조건을 제외하고, 예를 들어 플라스틱 필름, 고무 시트, 종이, 천, 부직포, 네트, 발포 시트나 금속박, 그들의 라미네이트체 등의 적절한 박엽체를, 필요에 따라 실리콘계나 장경 알킬계, 불소계나 황화몰리브덴 등의 적절한 박리제로 코팅 처리한 것 등의, 종래에 준한 적절한 것을 이용할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기한 편광판을 형성하는 편광자나 보호 필름이나 광학 필름 등, 또한, 점착층 등의 각 층에는, 예를 들어 살리실산에스테르계 화합물이나 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물이나 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈 착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 처리하는 방식 등의 방식에 의해 자외선 흡수능을 갖게 한 것 등이어도 된다.

본 발명의 편광판 또는 광학 필름은 액정 표시 장치 등의 각종 장치의 형성 등에 바람직하게 이용할 수 있다. 액정 표시 장치의 형성은, 종래에 준하여 행할 수 있다. 즉 액정 표시 장치는 일반적으로, 액정 셀과 편광판 또는 광학 필름, 및 필요에 따라 조명 시스템 등의 구성 부품을 적절하게 조립하여 구동 회로를 조합하는 등에 의해 형성되지만, 본 발명에 있어서는 본 발명에 의한 편광판 또는 광학 필름을 이용하는 점을 제외하고 특별히 한정은 없고, 종래에 준할 수 있다. 액정 셀에 대해서도, 예를 들어 TN 형이나 STN 형,π 형 등의 임의인 타입의 것을 이용할 수 있다.

액정 셀의 편측 또는 양측에 편광판 또는 광학 필름을 배치한 액정 표시 장치나, 조명 시스템에 백 라이트 혹은 반사판을 이용한 것 등의 적절한 액정 표시 장치를 형성할 수 있다. 그 경우, 본 발명에 의한 편광판 또는 광학 필름은 액정 셀의 편측 또는 양측에 설치할 수 있다. 양측에 편광판 또는 광학 필름을 형성하는 경우, 그들은 동일한 것이어도 되고, 상이한 것이어도 된다. 또한, 액정 표시 장치의 형성시에는, 예를 들어 확산판, 안티 글레어층, 반사 방지막, 보호판, 프리즘 어레이, 렌즈 어레이 시트, 광 확산판, 백 라이트 등의 적절한 부품을 적절한 위치에 1 층 또는 2 층 이상 배치할 수 있다.

이어서 유기 일렉트로루미네선스 장치 (유기 EL 표시 장치) 에 대해 설명한다. 일반적으로, 유기 EL 표시 장치는, 투명 기판 상에 투명 전극과 유기 발광층과 금속 전극을 순서대로 적층하여 발광체 (유기 일렉트로루미네선스 발광체) 를 형성하고 있다. 여기서, 유기 발광층은, 여러 가지 유기 박막의 적층체로서, 예를 들어 트리페닐아민 유도체 등으로 이루어지는 정공 주입층과 안트라센 등의 형광성 유기 고체로 이루어지는 발광층과의 적층체나, 혹은 이러한 발광층과 페릴렌 유도체 등으로 이루어지는 전자 주입층의 적층체나, 또한, 혹은 이들의 정공 주입층, 발광층, 및 전자 주입층의 적층체 등, 여러 가지 조합을 가진 구성이 알려져 있다.

즉, 이 유기 EL 표시 장치에 입사하는 외부광은, 편광판에 의해 직선 편광 성분만이 투과한다. 이 직선 편광은 위상차판에 의해 일반적으로 타원 편광이 되지만, 특히, 위상차판이 1/4 파장판이고 게다가 편광판과 위상차판의 편광 방향 이 이루는 각이 π/4 일 때에는 원 편광이 된다.

이 원 편광은, 투명 기판, 투명 전극, 유기 박막을 투과하고, 금속 전극에서 반사하고, 다시 유기 박막, 투명 전극, 투명 기판을 투과하고, 위상차판에 다시 직선 편광이 된다. 그리고, 이 직선 편광은, 편광판의 편광 방향과 직교하고 있으므로, 편광판을 투과할 수 없다. 그 결과, 금속 전극의 경면을 완전히 차폐할 수 있다.

실시예

이하에, 본 발명의 실시예를 기재하여 더욱 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 있어서, 부라고 되어 있는 것은 중량부를 의미한다.

보호 필름의 굴절률 nx, ny, nz 는 자동 복굴절 측정 장치 (오우지 계측기기 주식회사 제조, 자동 복굴절계 KOBRA21ADH) 에 의해 계측하여, 면내 위상차 Re, 두께 방향 위상차 Rth 를 산출하였다.

실시예 1

(편광자)

중합도 2400, 비누화도 98.5% 의 폴리비닐알콜 수지를 용해한 고형분 13 중량% 의 폴리비닐알콜 수용액과, 메소겐기의 양 말단에 하나씩 아크릴로일기를 갖는 액정성 단량체 (네마틱 액정 온도 범위가 40∼70℃) 와 글리세린을, 폴리비닐알콜: 액정성 단량체:글리세린=100:5:15 (중량비) 이 되도록 혼합하고, 액정 온도 범위 이상으로 가열하고 호모 믹서로 교반하여 혼합 용액을 얻었다. 당해 혼합 용액 중에 존재하고 있는 기포를 실온 (23℃) 에서 방치함으로써 탈포한 후에, 캐스트법 으로 도공, 계속하여 건조 후에, 백탁된 두께 70㎛ 의 혼합 필름을 얻었다. 이 혼합 필름을 130℃ 에서 10 분간 열처리하였다.

상기 혼합 필름을 30℃ 의 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, 다시 60℃ 의 붕산 4 중량% 수용액 (가교욕) 에 침지하였다. 다시, 30℃ 의 요오드화칼륨 5 중량% 수용액욕에 10 초간 침지하여 색상을 조절하였다. 계속하여 50℃ 에서 4 분간 건조시켜, 본 발명의 편광자를 얻었다.

(이방 산란 발현의 확인과 굴절률의 측정)

또한, 얻어진 편광자를 편광 현미경 관찰한 결과, 폴리비닐알콜 매트릭스 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㎛ 였다. 또한, 연신 방향과 직교하는 방향 (Δn² 방향) 의 평균 사이즈는 0.5∼3㎛ 였다.

매트릭스와 미소 영역의 굴절률에 대해서는, 각각 따로 따로 측정하였다. 측정은 20℃ 에서 행하였다. 우선, 동일 연신 조건으로 연신한 폴리비닐알콜 필름 단독의 굴절률을 아베 굴절계 (측정광 589㎚) 로 측정한 결과, 연신 방향 (Δn¹ 방향) 의 굴절률=1.54, Δn² 방향의 굴절률=1.52 였다. 또한, 액정성 단량체 의 굴절률 (ne: 이상광 굴절률 및 no: 상광 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, 광 간섭법에 의해 셀 갭 (d) 을 측정하고, 위상차/셀 갭으로부터 Δn 를 산출하여, 이 Δn 와 no 의 합을 ne 로 하였다. ne (Δn¹ 방향의 굴절률에 상당)=1.64, no (Δn² 방향의 굴절률에 상당)=1.52 였다. 따라서, Δn¹=1.64-1.54=0.10, Δn²=1.52-1.52=0.00 으로 산출되었다. 이상으로부터 원하는 이방 산란이 발현하고 있음을 확인할 수 있었다.

(보호 필름)

이소부텐 및 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체 (N-메틸말레이미드 함유량 50몰%) 75 중량부와, 아크릴로니트릴의 함유량이 28 중량% 인 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 25 중량부를 염화메틸렌에 용해하여, 고형분 농도 15 중량% 의 용액을 얻었다. 이 용액을 유리판 형상으로 깐 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 상에 유연하고, 실온에서 60 분 방치한 후, 당해 필름으로부터 벗겼다. 100℃ 에서 10 분간 건조 후에, 140℃ 에서 10 분간, 다시 160℃ 에서 30 분간 건조시켜, 두께 100㎛ 의 보호 필름을 얻었다. 보호 필름의 면내 위상차 Re 는 4㎚, 두께 방향 위상차 Rth 는 4㎚ 였다.

(편광판)

상기 보호 필름을, 상기 편광자의 양면에, 아크릴 변성 일액형 습기 경화형 접착제 (코니시 주식회사 제조, 상품명: 본드 사이렉스 「클리어」) 를 이용하여 부착하여 편광판을 제작하였다. 접착제층의 두께는 2㎛ 였다.

실시예 2

실시예 1 에 있어서, 보호 필름을, 두께 80㎛ 의 노르보르넨계 필름 (JSR 사 제조, 아톤: 면내 위상차 Re 는 4㎚, 두께 방향 위상차 Rth 는 20㎚) 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

실시예 3

실시예 1 에 있어서, 접착제를, 아세트산계 일액형 습기 경화형 접착제 (신에츠 화학공업 주식회사 제조, 상품명: KE-41-T) 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

실시예 4

실시예 2 에 있어서, 접착제를, 아세트산계 일액형 습기 경화형 접착제 (신에츠 화학공업 주식회사 제조, 상품명: KE-41-T) 로 변경한 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

실시예 5

실시예 3 에 있어서, 보호 필름을, 두께 80㎛ 의 트리아세틸셀룰로오스 필름 (면내 위상차 Re 는 2㎚, 두께 방향 위상차 Rth 는 40㎚) 으로 변경한 것 이외에는 실시예 3 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

실시예 6

실시예 1 에 있어서, 접착제를, 우레탄계 일액형 습기 경화형 접착제 (미츠이다케다 케미컬 주식회사 제조, 상품명: 다케네이트 M631N) 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

실시예 7

실시예 2 에 있어서, 접착제를, 아크릴계 무용제 전자선 경화형 접착제 (나가세켐텍스 주식회사 제조, 상품명: DA-314) 로 변경하고, 편광자와 보호 필름을 부착한 후에, 전자선 조사 장치 (이와사키 전기 주식회사 제조, 형식: CB250/30/20 A) 로 보호 필름 너머로 전자선을 50kGy 조사하여 접착제를 경화시킨 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

실시예 8

실시예 2 에 있어서, 접착제를, 에폭시계 무용제 자외선 경화형 접착제 (Norland Products 제조, 상품명: Norland Optical Adhesive 81) 로 변경하고, 편광자와 보호 필름을 부착한 후에, 자외선 조사 장치 (C-SUN 사 제조, 형식: UVC-321 AM) 로 보호 필름 너머로 자외선을 300mJ/㎠ 조사하여 접착제를 경화시킨 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

비교예 1

실시예 1 에 있어서, 접착제를, 폴리비닐알콜에 글리옥살을 첨가한 접착제로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

비교예 2

실시예 1 에 있어서, 접착제를, 아크릴계 접착제 (코니시 주식회사 제조, 상품명: 코니 본드) 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

비교예 3

비교예 1 에 있어서, 보호 필름을, 두께 80㎛ 의 트리아세틸셀룰로오스 필름 (면내 위상차 Re 는 2㎚, 두께 방향 위상차 Rth 는 40㎚) 으로 변경한 것 이외에는 비교 1 과 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

비교예 4

실시예 2 에 있어서, 접착제를, 폴리비닐알콜에 글리옥살을 첨가한 접착제로 변경한 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

비교예 5

실시예 2 에 있어서, 접착제를, 아크릴계 접착제 (코니시 주식회사 제조, 상품명: 코니 본드) 로 변경한 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

비교예 6

실시예 1 에 있어서, 액정성 단량체를 이용하지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 제작하였다. 또한, 당해 편광자를 이용하여, 비교예 1 과 동일하게 하여 편광판을 제작하였다.

비교예 7

실시예 1 에 있어서, 액정성 단량체를 이용하지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 제작하였다. 또한, 당해 편광자를 이용하여, 실시예 1 과 동일하게 하여 편광판을 제작하였다.

(광학 특성 평가)

실시예 및 비교예에서 얻어진 편광판의 광학 특성을, 적분구가 부착된 분광 광도계 (히타치 제작소 제조의 U-4100) 로 측정하였다. 각 직선 편광에 대한 투과율은 글렌톰슨 프리즘 편광자를 통해 얻어진 완전 편광을 100% 로 하여 측정하였다. 또한, 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 는, T=(k₁+k₂)/2 로 산출하였다.

또한 실시예 1 및 비교예 6 에서 얻어진 편광자에 대해서는 편광 흡광 스펙트럼의 측정을 글렌톰슨 프리즘을 구비한 분광 광도계 ((주)히타치 제작소 제조, U4100) 에 의해 행한 최대 투과율 (k₁):평행 투과율과 그 직교 방향의 직선 편광의 투과율 (k₂): 직교 투과율을 도 2 에 나타낸다.

평행 투과율 (k₁) 에 대해서는, 실시예 1 및 비교예 6 의 편광자는 가시역 전역에서 대략 동등한 데 반해, 실시예 1 의 편광자에서는 흡수+산란축에 의해, 직교 투과율 (k₂) 이, 단파장측에서 비교예 6 의 편광자보다 대폭 작아져 있다. 요컨대, 단파장측에서는 실시예 1 의 편광자의 편광 성능이 비교예 6 의 편광자를 웃돌았음을 나타낸다. 실시예 1 과 비교예 6 에서는 연신, 염색 등의 조건은 모두 동등하기 때문에, 요오드계 흡광체의 배향도도 동등하다고 생각된다. 그러므로, 실시예 1 의 편광자의 직교 투과율 (k₂) 은, 전술한 바와 같이, 요오드에 의한 흡수에 이방 산란의 효과가 더해진 것에 의한 효과에 의해 편광 성능이 향상되었음을 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 따라, 헤이즈 미터 (무라카미 색채 연구소 제조의 HM-150) 를 이용하여, 시판 중인 편광판 (닛토 전공사 제조 NPF-SEG1224DU: 단체 투과율 43%, 편광도 99.96%) 을, 샘플의 측정광의 입사면측에 배치하고, 시판 중인 편광판과 샘플 (편광판) 의 연신 방향을 직교 시켜 측정했을 때의 헤이즈값을 나타낸다. 단, 시판 중인 헤이즈 미터의 광원에서는 직교시의 광량이 검출기의 감도 한계 이하가 되어 버리기 때문에, 별도로 설치한 높은 광 강도의 할로겐 램프의 광을 광 섬유를 이용하여 입광시키고, 검출 감도내로 한 후, 수동으로 셔터 개폐를 행하여, 헤이즈값을 산출하였다.

상기 표 1 에 나타내는 바와 같이, 실시예와 비교예의 편광판에서는, 대략 단체 투과율, 편광도 등의 편광 특성은 양호하다. 그러나, 실시예 1∼8 과 비교예 1∼5 의 편광판에서는, 요오드계 흡광체를 함유하는 투광성의 수용성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 편광자를 이용하고 있기 때문에, 통상의 편광자를 이용하고 있는 비교예 6, 7 의 편광판보다, 직교시의 투과율의 헤이즈값이 높고 불균형에 의한 편차가, 산란에 의해 은폐되어 확인할 수 없게 되어 있음을 알 수 있다.

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

또한, 일본 공표특허공보 2000-506990호에는, 연속상 또는 분산상 중 어느 하나에 이색성 염료가 첨가된 광학체가 개시되어 있는데, 본 발명은 이색성 염료가 아니라 요오드를 이용하고 있는 점에 큰 특징이 있다. 이색성 염료가 아니라 요오드를 이용하는 경우에는 이하의 이점이 있다. (1) 요오드에 의해 발현하는 흡수 이색성은 이색성 염료보다 높다. 따라서, 얻어지는 편광자에 편광 특성도 요오드를 이용하는 편이 높아진다. (2) 요오드는, 연속상 (매트릭스상) 에 첨가되기 전에는 흡수 이색성을 나타내지 않고, 매트릭스에 분산된 후, 연신함으로써 이색성을 나타내는 요오드계 흡광체가 형성된다. 이 점은 연속상에 첨가되기 전부터 이색성을 갖고 있는 이색성 염료와 상이한 점이다. 요컨대, 요오드는 매트릭스에 분산될 때에는, 요오드인 채이다. 이 경우, 매트릭스에의 확산성은 일반적으로 이색성 염료에 비해 훨씬 좋다. 결과적으로, 요오드계 흡광체는 이색성 염료보다 필름의 구석구석까지 분산된다. 그러므로, 산란 이방성에 의한 광로 길이 증대 효과를 최대한 활용할 수 있어 편광 기능이 증대한다.

또한, 일본 공표특허공보 2000-506990호에 기재된 발명의 배경에는, 아포닌 (Aphonin) 에 의해, 액정 액적을 폴리머 매트릭스 중에 배치하여 이루어지는 연신 필름의 광학 특성에 대해 기재되어 있음이 진술되어 있다. 그러나, 아포닌 등은, 이색성 염료를 이용하지 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 의존하여 민감하다. 한편, 본 발명은 요오드계 흡광체를 함유하는 투광성의 수용성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 편광자를 제공하는 것이고, 또한, 본 발명의 액정성 재료는, 액정 폴리머에서는 액정 온도 범위에서 배향시킨 후, 실온으로 냉각시켜 배향이 고정되고, 액정 모노머에서는 동일하게 배향시킨 후, 자외선 경화 등에 의해 배향이 고정되는 것으로서, 액정성 재료에 의해 형성된 미소 영역의 복굴절은 온도에 의해 변화하는 것이 아니다.

(평가)

편광판에 대하여 하기 평가를 실시하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.

<접착력>

JIS K 6854 에 준하여, 편광판을 폭 25㎜ 의 크기로 재단하고, 상온 (23℃), 인장 속도 100㎜/분의 조건으로 T 형 박리 시험을 실시하여, 접착력 (N/25㎜) 을 측정하였다.

<내습열성>

편광판을, 50㎜×50㎜ 의 크기에 재단하고, 70℃ 의 온수에 침지하여, 임의의 편면의 보호 필름이 완전하게 벗겨질 때까지의 시간 (분) 을 측정하였다.

<내구성>

사이즈 25㎜×50㎜ 의 크기로 절단한 편광판을 슬라이드 유리에 아크릴계 점착제를 이용하여 부착하고, 광학 특성 (초기의 광학 특성) 을 측정한 후, 60℃/95% R.H 의 항온 항습기에 넣고, 1000 시간 상기 조건의 항온 항습기에 투입한 후의 하기 광학 특성 (시험 후의 광학 특성) 을 측정하여, 하기 변화량을 구하였다.

투과율 변화량: JISZ-8701 에 준하여, 시감도 보정을 실시하여 광선 투과율 (이하, 단지 투과율이라 약칭한다) 을 구하였다. 투과율 변화량=시험 후 투과율-초기 투과율이다.

편광도 변화량: 편광도는, 다음의 식에 의해 구하였다. 단, H₀:평행 투과율, H₉₀: 직교 투과율이다. 편광도=√((H₀-H₉₀)/(H₀+H₉₀))×100(%).

편광도 변화량=시험 후 편광도-초기 편광도.

편차의 평가는, 암실에 있어서, 액정 디스플레이에 사용되는 백 라이트의 상면에 샘플 (편광판) 을 배치하고 또한, 시판 중인 편광판 (닛토 전공사 제조의 NPF-SEG1224DU) 을 검광자로서 편광축이 직교하도록 적층하고, 육안으로 하기 기준으로, 그 레벨을 확인하였다. 편차는 편광자의 연신 편차, 위상차에 의한 간섭 편차를 평가하였다.

×: 육안으로 편차를 확인할 수 있는 레벨.

○: 육안으로 편차를 확인할 수 없는 레벨.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 실시예에서는, 비교예에 비하여 접착력, 내습열성이 양호하다. 접착력은 80N/25㎜ 이상이고, 내습열성은 120 분간 이상이면, 보다 접착성이 양호한 편광판을 제공할 수 있다. 또한, 실시예 1∼4, 6∼8 에서는 위상차값이 작은 보호 필름을 이용하고 있기 때문에, 실시예 5 에 비하여 광학 특성의 변화량이 작고, 내구성이 양호함을 알 수 있다. 또한, 편차가 작게 억제되어 있음을 알 수 있다.

본 발명의 편광판, 또는 이것을 이용한 광학 필름은, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, CRT, PDP 등의 화상 표시 장치에 바람직하다.

Claims (16)

1. 편광자의 편면 또는 양면에 접착제층을 개재하여 보호 필름이 적층되어 있는 편광판으로서,

   편광자는, 요오드계 흡광체를 함유하는 투광성의 수용성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지고,

   접착제층은, 활성 에너지선 또는 활성 물질에 의해 경화되는 수지를 함유하는 접착제에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편광판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 편광자의 미소 영역은, 배향된 복굴절 재료에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편광판.
3. 제 2 항에 있어서,

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

   상기 편광자의 미소 영역의 복굴절은 0.02 이상인 것을 특징으로 하는 편광판.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 편광자의 미소 영역을 형성하는 복굴절 재료와, 투광성의 수용성 수지와의 각 광축 방향에 대한 굴절률 차는,

   최대값을 나타내는 축 방향에 있어서의 굴절률 차 (Δn¹) 가 0.03 이상이며,

   또한 Δn¹ 방향과 직교하는 2 방향의 축 방향에 있어서의 굴절률 차 (Δn²) 가 상기 Δn¹ 의 50% 이하인 것을 특징으로 하는 편광판.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 편광자 중의 요오드계 흡광체는, 그 흡수축이, Δn¹ 방향으로 배향하고 있는 것을 특징으로 하는 편광판.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 편광자로서 사용되는 필름은, 연신에 의해 제조된 것임을 특징으로 하는 편광판.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 편광자의 미소 영역은, Δn² 방향의 길이가 0.05∼500㎛ 인 것을 특징 으로 하는 편광판.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 편광자 중의 요오드계 흡광체는, 적어도 400∼700㎚ 의 파장 대역에 흡수 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 편광판.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 접착제는, 무용제계 활성 에너지선 경화형 접착제 또는 일액형 습기 경화형 접착제인 것을 특징으로 하는 편광판.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 보호 필름의 접착면은, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 프레임 처리, 프라이머 도포 처리 및 비누화 처리에서 선택되는 적어도 하나의 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 편광판.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 보호 필름은, 당해 필름면내의 면내 굴절률이 최대가 되는 방향을 X 축, X 축에 수직인 방향을 Y 축, 필름의 두께 방향을 Z 축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz, 필름의 두께 d(㎚) 로 했을 경우에,

    면내 위상차 Re=(nx-ny)×d 가, 20㎚ 이하이며,

    또한, 두께 방향 위상차 Rth={(nx+ny)/2-nz}×d} 가, 30㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 편광판.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 보호 필름은, (A) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와 (B) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 페닐기 그리고 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하여 이루어지는 수지 조성물, 그리고 노르보르넨계 수지에서 선택되는 적어도 어느 1 종을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 편광판.
14. 제 1 항에 있어서,

    투과 방향의 직선 편광에 대한 투과율이 80% 이상, 또한 헤이즈값이 5% 이하이며, 흡수 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 편광판.
15. 제 1 항에 기재된 편광판이, 적어도 1 매 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
16. 제 1 항에 기재된 편광판 또는 제 15 항에 기재된 광학 필름이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.

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