KR20120070618A

KR20120070618A - 편광자, 그것을 사용한 광학 필름, 그것들을 사용한 화상 표시 장치

Info

Publication number: KR20120070618A
Application number: KR1020127014356A
Authority: KR
Inventors: 다다유키 가메야마; 히로아키 미즈시마; 요우이치로우 스기노; 모리마사 와다
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2012-06-29
Also published as: TW200401909A; TWI266907B; CN101900851A; KR101348469B1; CN1672069A; KR20050030210A; US20090002608A1; JP2010152374A; KR20090008452A; KR20090008453A; WO2004019086A1; US8698981B2; US20060098137A1

Abstract

표시 불균일 적고, 우수한 표시 특성을 나타내는 액정 표시 장치나 일렉트로루미네선스 표시 장치를 형성할 수 있는 편광자를 제공한다. 흡수를 나타내지 않는 측정 파장에서의 면내 위상차가 950?1350nm 범위인, 매트릭스 중에 2 색성 물질을 함유하는 편광자로 한다. 상기 측정 파장이란, 상기 2 색성 물질이 흡수를 나타내지 않는 파장인 것이 바람직하고, 예를 들어 1000nm 이다.

Description

편광자, 그것을 사용한 광학 필름, 그것들을 사용한 화상 표시 장치{POLARIZER, OPTICAL FILM USING IT, IMAGE DISPLAY UNIT USING THEM}

본 발명은 편광자, 그것을 사용한 편광판 등의 광학 필름 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치 (LCD) 는 널리, 탁상 전자 계산기, 전자 시계, 퍼스널 컴퓨터, 워드 프로세서, 자동차나 기계의 계기류 등에 사용되고 있다. 이러한 액정 표시 장치는 통상, 액정의 배향 변화를 가시화시키기 위한 편광판을 구비하고 있고, 이 편광판은 액정 표시 장치의 표시 특성에 매우 큰 영향을 주고 있다.

상기 편광판으로서는 일반적으로, 요오드나 유기 염료 등의 2 색성 물질을 흡착 배향시킨 폴리비닐알코올계 필름 등의 편광자 (편광 필름) 의 양면에, 트리아세틸 셀룰로오스 등의 보호 필름을 적층한 것 등이 사용되고 있고, 특히 밝고, 색의 재현성이 좋은 표시 특성이 우수한 액정 표시 장치를 제공할 수 있는 편광자가 요망되고 있다.

그러나, 상기 액정 표시 장치에 있어서, 특히 편광이 출사되는 백라이트를 사용한 경우, 표시 불균일이 발생하여 콘트라스트의 균일성이 저하된다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 예를 들어 일본 공개특허공보 평14-028939호에는 균일하게 연신하기 쉬운 폴리비닐알코올계 중합체 필름을 사용한 편광판이 개시되어 있다.

그러나, 화상 표시 장치에 대해 높은 콘트라스트화를 실현시키면, 그것에 수반하여 표시 불균일이 현저하게 관찰된다는 문제가 있다. 예를 들어, 액정 모드가 노멀리 블랙 (전압을 가하지 않은 상태가 흑색 표시 상태) 인 경우, 그 영향은 현저해지고, 특히 기울기 30°, 40°, 60°이상의 방향에서 보았을 때에, 표시 불균일이 현저해지는 문제가 있다. 이러한 이유에서, 현재 더욱더 표시 불균일이 관찰되지 않고, 균일한 표시 특성을 나타내는 액정 표시 장치 등의 각종 표시 장치가 요망되고 있다.

본 발명의 편광자는 매트릭스 중에 2 색성 물질을 함유하는 편광자로서, 흡수를 나타내지 않는 측정 파장에 있어서, 면내 위상차가 950?1350nm 범위인 것을 특징으로 한다.

본 발명자들은 전술한 바와 같은 표시 불균일에 편광자 자체의 위상차가 관여하는 것을 발견하여 예의 연구하였다. 그 결과, 상기 흡수를 나타내지 않는 측정 파장에 있어서의 면내 위상차가 950?1350nm 범위이면, 예를 들어 편광자에 위상차의 편차가 발생하더라도 상기 편차가 잘 관찰되지 않는다는 효과를 나타내는 것을 발견하였다. 요컨대, 편광자에 염색 불균일 등에 의한 청색의 농담이 관찰되는 경우이더라도, 본 발명과 같은 면내 위상차를 나타내는 편광자를 크로스 니콜로 배치하면 청색을 띠기 때문에, 상기 청색의 농담이 위상차 자체의 청색과 동일 계통의 색이 되어, 색 불균일이 눈에 띄지 않게 되는 것이다. 이 때문에, 위상차의 편차 유무에 관계 없이, 각종 화상 표시 장치, 특히 대형 또는 고콘트라스트의 표시 장치, 플랫 패널 디스플레이에 적용하였을 때에, 표시 불균일 (특히 흑색 표시에서의 표시 불균일) 을 충분히 해소할 수 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명의 편광자에 의하면, 편광판 등의 광학 필름으로서, 액정 패널이나 액정 표시 장치 등에 사용하더라도, 표시 불균일이 없고 우수한 표시 특성을 달성할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 편광자나 편광판 등을 인라인 측정에 의해 마킹할 수 있기 때문에, 예를 들어 편광자를 칩 커트한 직후의 외관 검사나 곤포 등 오프라인 공정이 필요없어져, 일관되게 액정 표시 장치나 EL 표시 장치에 접합하는 인하우스 제조가 가능해진다. 그럼으로써, 예를 들어 표시 장치의 저비용화를 도모할 수 있고, 또한 그 제조 공정의 관리도 용이해지기 때문에 공업적 가치는 크다.

도 1 은 본 발명의 광학 필름의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 광학 필름의 그 밖의 예를 나타내는 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 액정 패널의 예를 나타내는 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 액정 패널의 그 밖의 예를 나타내는 단면도이다.
도 5 는 (a) 는 본 발명의 액정 패널의 다른 그 밖의 예를 도시하는 단면도이고, (b) 및 (c) 는 상기 (a) 의 부분적인 단면도이다.
도 6 은 본 발명의 실시예에서의, 백라이트의 일례의 단면도이다.
도 7 은 상기 실시예에서의, 백라이트의 그 밖의 단면도이다.
도 8 은 상기 실시예에서의, 백라이트의 그 밖의 예의 단면도이다.
도 9 는 (a) 는 상기 실시예에서의, 백라이트의 다른 그 밖의 예의 단면도이고, (b) 는 상기 (a) 의 부분적인 개략도이다.

본 발명의 편광자는 전술한 바와 같이 매트릭스 중에 2 색성 물질을 함유하는 편광자로서, 흡수를 나타내지 않는 측정 파장에 있어서, 면내 위상차가 950?1350nm 범위인 것을 특징으로 한다. 상기 면내 위상차는 1050?1250nm 범위로 설정하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1100?1200nm 범위이다. 또, 면내 위상차 (Δnd) 는 하기 식으로 표현되고, 하기 식에 있어서 nx 및 ny 는 각각 상기 편광자에 있어서의 X 축 및 Y 축 방향의 굴절률을 나타내고, 상기 X 축이란, 상기 편광자의 면내에서 최대의 굴절률을 나타내는 축 방향이고, Y 축 방향은 상기 면내에서 상기 X 축에 대하여 수직인 축 방향이고, d 는 상기 편광자의 두께를 나타낸다.

Δnd ＝ (nx－ny)ㆍd

본 발명에 있어서, 상기 면내 위상차는 예를 들어, 상기 편광자의 크기를 8?800cm ×15?1500cm 로 설정하고, 종횡 1?20mm 마다, 합계 28?1,200,000 점의 측정점에서 위상차를 측정한 경우에, 모든 측정치가 상기 범위에 포함되는 것이 바람직하다. 구체예로서는 25cm ×20cm 의 편광자에 관해서, 2mm 마다 합계 12276 점의 측정점에서 위상차를 측정한 경우에, 모든 측정치가 상기 범위에 포함되는 것이 바람직하다.

상기 측정 파장은 본 발명의 편광자가 흡수를 나타내지 않는 파장, 즉 상기 2 색성 물질이 흡수를 나타내지 않는 파장이면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 800?1500nm 이고, 바람직하게는 840?1200nm 이고, 특히 바람직하게는 1000nm 이다. 또, 측정 파장을 설정함에 있어서는 예를 들어, 측정 파장을 x(nm) 로 할 때, 하기 수학식으로 표현되는 파장 분산 ΔRx 를 고려할 필요가 있다. 또한, 흡수단을 x_a 로 하는 경우, x ＞ x_a 인 것이 필요하다.

본 발명의 편광자는 또한, 상기 흡수를 나타내지 않는 측정 파장에 있어서, 면내 위상차의 미분 위상차 변화량 (σ) 이 －5nm/mm?5nm/mm 범위인 것이 바람직하다. 미분 위상차 변화량 (σ) 이 이러한 범위이면, 예를 들어 특히 LCD TV 등의 대화면 디스플레이에 있어서, 높은 균일성을 나타낸다는 효과를 발휘한다. 미분 위상차 변화량 (σ) 은 보다 바람직하게는 －4nm/mm?4nm/mm 의 범위, 특히 바람직하게는 －2.5nm/mm?2.5nm/mm 의 범위이다.

또, 상기「미분 위상차 변화량 (σ)」이란 2 개의 측정점 (i, i＋1) 에 있어서의 위상차 (R_i, R_i _＋1) 의 차 (ΔR ＝ R_i－R_i _＋1) 와, 상기 2 개의 측정점 사이의 거리 d(mm) 로부터 구해지고, σ＝ ΔR/d 로 표현된다.

*상기 측정점 사이의 거리는 국소적으로 생기는 위상차 변화를 적확하게 구하는 점에서, 바람직하게는 1?100mm 이고, 보다 바람직하게는 3?70mm 이다.

본 발명의 편광자는 상기 흡수를 나타내지 않는 측정 파장에 있어서, 면내 위상차가 극대치 및 극소치를 각각 나타내는 경우, 상기 극대치를 나타내는 측정 부위와 극소치를 나타내는 측정 부위의 거리가, 예를 들어, 10mm 이하 (0 을 초과) 또는 100mm 이상이고, 또한 상기 극대치와 상기 극소치의 차 (면내 위상차 편차) 가 60nm 미만이다. 바람직하게는 상기 거리가 7mm 이하 또는 120mm 이상이고, 또한 면내 위상차 편차가 45nm 미만, 보다 바람직하게는 상기 거리가 5mm 이하 또는 150mm 이상이고, 또한 면내 위상차 편차가 45nm 미만이다. 상기 거리가 10mm 이하로 짧으면, 극대치와 극소치가 매우 가까워지기 때문에, 위상차의 편차가 관찰되기 어려워진다. 그러나, 이 중에서도, 상기 거리가 길면 면내 위상차의 편차는 완만해져, 편광자의 위상차 편차가 더욱더 관찰되기 어려워지기 때문에, 더욱 바람직하게는 100mm 이상이고, 특히 바람직하게는 150mm 이상이다. 또, 상기 거리의 상한은 한정되지 않고, 필름의 크기에 상당한다.

이러한 본 발명의 편광자는 예를 들어, 편광판이나 광학 필름에 적용되고, 나아가 액정 표시 장치 등의 각종 화상 표시 장치에 이용된다. 이 때문에, 예를 들어 액정 셀의 크기 등에 따라, 미리 재단 (소위「칩 커트」) 된 편광자이어도 된다.

이러한 본 발명의 편광자는 예를 들어, 이하에 나타내는 바와 같이, 폴리머 필름에, 팽윤 처리, 2 색성 물질에 의한 염색 처리, 가교 처리, 연신 처리, 및 수세 (水洗) 처리 등을 실시함으로써 제작할 수 있다. 또, 본 발명은 편광자 중에서도, 그 면내 위상차를 상기 범위로 선택한 것 자체가 특징이고, 상기 면내 위상차를 만족하는 편광자의 제조 자체는 당업자라면 출원시의 기술 상식에 기초하여 실시할 수 있다.

(1) 폴리머 필름

상기 폴리머 필름으로서는 특별히 제한되지 않고, 종래 공지된 필름을 사용할 수 있지만, 예를 들어 폴리비닐알코올 (PVA) 계 필름, 부분 포르말화 PVA 계 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 에틸렌ㆍ아세트산비닐 공중합체계 필름이나, 이들 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름 등을 들 수 있다. 또한, 이들 외에도, PVA 의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등의 폴리엔 배향 필름, 연신 배향된 폴리비닐렌계 필름 등도 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 상기 2 색성 물질인 요오드에 의한 염색성 우수한 점에서, PVA 계 폴리머 필름이 바람직하다. 또, 폴리머 필름에 있어서, 이하 연신 방향의 길이를「길이」라고 하고, 상기 연신 방향과 수직 방향의 길이를「폭」이라고 한다.

PVA 필름은 그 중합도가, 예를 들어 1700?4500 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2400?4000 이고, 결정화도가 18?50% 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 23?47% 이다. 또한, 필름의 글리세린 함유량이, 예를 들어 7?20 중량% 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8?18 중량% 의 범위이다.

상기 폴리머 필름의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 65?80μm 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70?85μm 이다.

상기 폴리머 필름은 예를 들어, 국소적인 두께 변동량이 평균 두께에 대하여 0.7μm/cm 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5μm/cm 이하, 특히 바람직하게는 0.2μm/cm 이하이다. 또한, 상기 두께 변동량이 0.7μm/cm 를 초과하는 폴리머 필름이더라도, 예를 들어 후술하는 팽윤 처리, 가교 처리, 연신 처리 등을 최적화하거나 액 끊김을 제어하는 것 등에 의해서, 두께 변동량에 의한 영향을 회피할 수 있다.

여기서,「국소적인 두께 변동량이 평균 두께에 대하여 0.7μm/cm 이하」라고 되어 있는데, 이것은 예를 들어 1?100mm 떨어진 2 점 사이에서의 두께 변동량, 즉「상기 2 점의 두께의 차 / 2 점 사이의 거리」가 0.7μm/cm 이하인 것을 의미한다. 상기 평균 두께는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 폭이 최대 2600mm 의 PVA 계 필름 (원반) 인 경우, 2600 점을 측정하면 된다. 또, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 폴리머 필름으로서는 예를 들어, 다음 공정인 팽윤 처리에 있어서, 팽윤 편차, 즉 팽윤에 의한 두께의 편차가 적은 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 제조되는 편광자에 관해서, 예를 들어 위상차, 2 색성 물질의 함유량, 투과율 등의 편차를 더욱더 저감할 수 있기 때문이다. 이 때문에, 예를 들어 결정화도의 불균일, 두께 불균일, 수분율 편차가 적은 폴리머 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 글리세린 함유량에 편차가 없는 폴리머 필름도 바람직하다.

(2) 팽윤 처리

상기 폴리머 필름을 팽윤욕에 침지하여 팽윤시키고, 상기 팽윤욕 속에서 연신 처리를 실시한다.

상기 팽윤욕의 용액으로서는 예를 들어, 물, 글리세린 수용액, 요오드화칼륨 수용액 등을 사용할 수 있다. 팽윤 처리의 조건은 특별히 제한되지 않고, 종래와 동일하게 실시할 수 있지만, 예를 들어 20?30℃ 의 팽윤욕에, 60 초?300 초 (바람직하게는 90?240 초, 보다 바람직하게는 120?180 초) 침지시키면 된다. 팽윤 시간이 60 초 이상이면, 예를 들어 후의 염색 공정에서의 염색욕의 오염도 충분히 회피할 수 있기 때문에, 장기간 사용의 문제를 저감하고, 염색 불균일을 충분히 방지할 수 있다. 또한, 팽윤 시간이 300 초 이하이면, 후의 연신 공정에서의 연신시에, 파단이 발생하는 것도 충분히 억제할 수 있다.

상기 팽윤욕에 침지함으로써, 상기 폴리머 필름은 팽윤 전의 필름 (원반) 의 길이에 대하여, 통상 1.1?1.5 배로 팽윤한다. 또한, 이 팽윤량의 1?1.3 배 (바람직하게는 1.05?1.25 배) 로, 상기 팽윤욕 속에서 연신 처리를 실시하는 것이 바람직하다.

팽윤 공정에 있어서, 연신 배율을 저감하고, 침지 시간을 길게 하는 경우에는 필름에 발생하는 주름을 없애기 위해서, 예를 들어 상기 팽윤욕 속에 익스팬더 롤, 스파이럴 롤, 크라운 롤 등의 롤을 설치하는 것이 바람직하다. 특히, 원반의 폭이 긴 경우 (예를 들어, 폭이 약 3m 를 넘는 경우) 에는 필름 원반의 중앙부의 주름을 제거하기 위해서 롤을 설치하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이 폴리머 필름은 팽윤 편차가 적은 것이 바람직하고, 구체적으로는 팽윤 후의 두께 편차가 8% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5% 이하, 특히 바람직하게는 2.5% 이하이다. 이것은 상기 폴리머 필름을 팽윤시키는 경우, 그 두께의 편차에 따라서, 팽윤이나 팽윤에 의한 늘어남에 차이가 생기기 때문이다. 구체적으로는 두께가 얇을수록 팽윤에 의해서 늘어남이 발생하고, 두께가 두꺼울수록 늘어남이 발생하기 어렵다고 생각된다. 또, 이와 같이 상기 필름에 있어서 두께가 얇은 부분일수록 팽윤하는 점에서, 포화시키기 위해서, 필름은 천천히 팽윤시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 필름은 두께의 극대치와 극소치의 차, 그리고 상기 극대치를 나타내는 부위와 극소치를 나타내는 부위의 거리가 다음과 같은 관계에 있는 것이 바람직하다. 즉,「(극대치와 극소치와의 차) / 거리」가, 예를 들어 1.5μm/cm 이하이고, 바람직하게는 1.0μm/cm 이하, 보다 바람직하게는 0.5μm/cm 이하이다. 특히, 상기 거리가 5mm 이하 또는 250mm 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10mm 이하 또는 150mm 이상, 특히 바람직하게는 20mm 이하 또는 100mm 이하이다. 이것은 예를 들어, 후술하는 연신 처리나 건조 처리에 있어서, 극대의 두께를 나타내는 부분이 수축하는 것에 의한, 극소의 두께를 나타내는 부위의 연신 방향과 수직 (TD 방향) 으로 약간 연신되는 것을 충분히 방지할 수 있기 때문이다. 또한, 거리가 10mm 이하이면 거리가 짧기 때문에 염색 불균일이 가일층 눈에 띄지 않고, 250mm 이상이면 상기 극대치의 부분 및 극소치의 부분의 연신이 완만하게 행해지고, 전술한 바와 같은 수축에 수반되는 수직 방향의 연신을 충분히 방지할 수 있기 때문이다.

(2) 염색 처리

상기 폴리머 필름을 상기 팽윤욕으로부터 끌어올려, 예를 들어 2 색성 물질을 포함하는 염색욕에 침지시키고, 상기 염색욕 속에서 추가로 1 축 방향으로 연신 처리를 실시한다. 요컨대, 상기 침지에 의해서, 상기 폴리머 필름에 상기 2 색성 물질을 흡착시키고, 연신에 의해서 상기 2 색성 물질을 1 방향으로 배향시키는 것이다.

상기 2 색성 물질로서는 종래 공지된 물질을 사용할 수 있고, 예를 들면 요오드나 유기 염료 등이다. 상기 유기 염료를 사용하는 경우에는 예를 들어, 가시광 영역의 뉴트럴화를 도모하는 점에서, 2 종류 이상을 조합하는 것이 바람직하다.

상기 염색욕의 용액으로서는 상기 2 색성 물질을 용매에 용해한 수용액을 사용할 수 있다. 상기 용매로서는 예를 들어, 물을 사용할 수 있는데, 물과 상용성이 있는 유기 용매가 더 첨가될 수도 있다. 상기 용액에서의 2 색성 물질의 농도는 특별히 제한되지 않지만, 통상 0.005?0.10 중량% 의 범위이고, 바람직하게는 0.01?0.08 중량% 이다.

상기 염색욕에 대한 폴리머 필름의 침지 시간은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 30?120 초의 범위이고, 바람직하게는 40?110 초, 보다 바람직하게는 50?100 초이다. 또한, 상기 염색욕의 온도는 통상 10?35℃ 이다.

이 염색 처리에 있어서의 연신 배율은 예를 들어, 팽윤 전의 폴리머 필름 (원반) 의 길이에 대하여, 2?3.2 배의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.2?3.1 배이고, 특히 바람직하게는 2.4?3.0 배이다. 연신 배율이 2 배 이상이면, 예를 들어 필름의 연신 방향 (MD 방향) 에서의 웨이브 발생이 충분히 억제되고, 그에 따른 염색 불균일의 문제도 없고, 한편 3.2 배 이하이면 충분한 편광도를 유지할 수 있다.

상기 폴리머 필름에 주름이 발생한 경우, 염색 불균일의 원인이 될 수 있다는 점에서, 상기 염색욕 속에, 예를 들어 전술한 바와 같은 각종 롤을 배치하고, 그것들에 의해서 상기 폴리머 필름에 발생하는 주름을 제거해도 된다. 또한, 염색욕에 상기 폴리머 필름을 침지하기 전 또는 후에, 상기 롤로 주름을 없애도 된다.

(3) 가교 처리

상기 폴리머 필름을 상기 염색욕으로부터 끌어올려, 가교제를 포함하는 가교욕에 침지시키고, 이 가교욕 속에서 추가로 연신 처리를 실시한다. 가교 처리를 실시함으로써 주행 안정성을 유지시키는 것이다.

상기 가교제로서는 종래 공지된 물질을 사용할 수 있고, 예를 들어 붕산, 붕사, 글리옥잘, 글루탈알데히드 등의 붕소 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 1 종류만 사용해도 되고, 2 종류 이상을 병용해도 된다. 상기 가교욕의 용액으로서는 상기 가교제를 용매에 용해한 수용액을 사용할 수 있다. 상기 용매로서는 예를 들어, 물을 사용할 수 있지만, 추가로 물과 상용성이 있는 유기 용매를 포함해도 된다.

상기 용액에서의 가교제의 농도는 특별히 제한되지 않지만, 통상 1?10 중량% 의 범위이고, 바람직하게는 1.5?8 중량% 이다. 상기 가교제가 붕산인 경우, 예를 들어 1.5?7 중량% 의 범위이고, 바람직하게는 2?6 중량% 이다.

상기 수용액은 편광자의 면내의 균일한 특성이 얻어지는 점에서, 상기 붕산 화합물 외에, 예를 들어, 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄 등의 요오드화물 등의 보조제를 함유하고 있어도 된다. 상기 용액에서의 상기 보조제의 함유량은 통상, 1?18 중량% 의 범위이고, 바람직하게는 2?18 중량% 이다. 상기 보조제가 요오드화칼륨인 경우, 2?15 중량% 의 범위이고, 바람직하게는 5?14 중량% 이다.

그 중에서도 붕산과 요오드화칼륨의 조합이 바람직하고, 상기 용액에 있어서의 붕산과 요오드화칼륨의 비율 (중량비) 은 예를 들어, 통상, 7:1?1:9 의 범위이고, 바람직하게는 5:1?1:5 의 범위이다.

상기 가교욕의 온도는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상기 염색 처리의 온도와 후술하는 가교 처리의 온도의 관계가,「염색 온도 < 가교 온도 ≤연신 온도」를 나타내는 것이 바람직하다. 구체적으로는 8?75℃ 의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20?70℃ 의 범위이다. 상기 폴리머 필름의 침지 시간은 특별히 한정되지 않지만, 통상 25?150 초 사이이고, 바람직하게는 30?120 초 사이이다.

이 가교 처리에 있어서의 연신 배율은 원반의 길이에 대하여, 예를 들어 3.5 배 이하이고, 바람직하게는 3.3 배 이하이다.

(4) 연신 처리

상기 폴리머 필름을 상기 가교욕으로부터 끌어올려, 최종 연신욕에 침지시키고, 이 연신욕 속에서 추가로 연신 처리를 실시한다. 또, 가교 처리와 연신 처리를 더욱 반복하여 실시해도 된다.

상기 연신욕의 용액으로서는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 붕산, 요오드화칼륨, 각종 금속염이나 그 밖의 요오드화 화합물, 아연 화합물 등을 함유하는 용액을 사용할 수 있다. 이 용액의 용매로서는 예를 들어, 물, 에탄올 등을 사용할 수 있다.

구체적으로는 붕산을 사용하는 경우, 그 농도가 통상 2?10 중량% 의 범위이고, 바람직하게는 3?6 중량% 이다. 상기 연신욕에서의 붕산 농도는 상기 가교욕에서의 붕산 농도보다 높은 것이 바람직하다. 또한, 추가로 요오드화칼륨을 병용하는 것이 바람직하고, 이 경우에는 예를 들어 전술한 가교욕에서의 요오드화칼륨의 농도보다 높게 설정하는 것이 바람직하다. 상기 요오드화칼륨의 농도는 통상 4?10 중량% 의 범위이고, 바람직하게는 6?8 중량% 이다. 또, 상기 연신욕에서의 요오드화칼륨의 농도는 예를 들어 전술한 가교욕에서의 요오드화칼륨의 농도보다 높게 설정하는 것이 바람직하다.

상기 연신욕의 온도는 통상 40?75℃ 의 범위이고, 바람직하게는 50?70℃ 이다.

이 연신 처리에서의 연신 배율은 원반의 길이에 대하여, 예를 들어 5.5?6.5 배의 범위이고, 바람직하게는 5.8?6.4 배의 범위, 보다 바람직하게는 6.0?6.2 배의 범위이다.

연신 처리의 시간으로서는 예를 들어, 35 초?60 초가 바람직하고, 보다 바람직하게는 40초?50 초의 범위이다.

(5) 수세 처리

상기 폴리머 필름을 상기 연신욕으로부터 끌어올려, 요오드화물 함유 수용액에 침지시킨 후, 수세를 실시하고, 상기 폴리머 필름을 건조시킨다.

상기 요오드화물 함유 수용액에 있어서의 요오드화물로서는 전술한 바와 같은 것을 사용할 수 있고, 그 중에서도 예를 들어 요오드화칼륨이나 요오드화나트륨 등이 바람직하다. 이 용매로서는 통상 물을 사용할 수 있다. 이 요오드화물 함유 수용액에 의해서, 상기 연신 처리시에 사용한 잔존하는 붕산을 폴리머 필름으로부터 씻어낼 수 있다.

상기 수용액이 요오드화칼륨 수용액인 경우, 그 농도는 예를 들어, 0.5?20 중량% 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1?15 중량% 이고, 특히 바람직하게는 1.5?7 중량% 이다. 상기 수용액의 온도는 통상 15?40℃ 의 범위이고, 바람직하게는 20?35℃ 이다. 또한, 상기 수용액에 대한 침지 시간은 통상 2?15 초, 바람직하게는 3?12 초이다. 또, 상기 요오드화물 함유 수용액에 대한 침지 후에 있어서의 수세 횟수는 특별히 제한되지 않는다.

이 단계에서, 상기 연신된 폴리머 필름의 변형은 그 폭, 두께가 이하의 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 하기 조건을 만족함으로써, 제조되는 본 발명의 편광자는 가일층 뉴트럴성이 향상되기 때문이다. 구체적으로는 본 발명의 편광자나 그것을 사용한 편광판을 평행 니콜로 배치한 경우에는 황색미를 가일층 억제할 수 있고, 직교 니콜로 배치한 경우에는 청색미나 적색미를 가일층 억제할 수 있다고 할 수 있다.

즉, 지금까지 실시한 연신의 총 연신 배율 (원반에 대한 배율) 을 a 배로 하였을 때에 (이하, 동일), 상기 연신 폴리머 필름의 폭은 팽윤 전의 폴리머 필름 (원반) 의 폭을 100% 로 하여, (1/√a ×100)%?(1/√a ×125)% 의 범위이고, 바람직하게는 (1/√a ×100)%?(1/√a ×120)%, 보다 바람직하게는 (1/√a ×100)%?(1/√a ×110)% 로 변형되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 상기 연신 배율 a 가 6 인 경우, 41?51% 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 41?45% 이다. 또, 상기 폴리머 필름의 폭이란, 전술한 바와 같이 연신 방향 (길이 방향) 과 수직 방향의 길이이다.

또한, 상기 연신 폴리머 필름은 예를 들어, 균일하게 연신되어 있지 않은 경우, 그 두께에 구배가 발생하는 경우가 있다. 그 경우, 상기 연신 폴리머 필름에 있어서, 두께가 가장 얇은 부분이, 상기 원반의 두께를 100% 로 하여, (1/√a ×80)%?(1/√a ×100)%, 바람직하게는 (1/√a ×85)%?(1/√a ×100)%, 보다 바람직하게는 (1/√a ×90)%?(1/√a ×100)% 로 변형되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 높은 연신 배율에 의해 Δn 을 증가시켜, 두께 d 를 더욱 증가시키는 것이 바람직하기 때문이다. 또한, 상기 필름의 가장 얇은 부분은 주위나 다른 부분의 폭방향 수축에 의해서 더욱 얇아지는 경향이 있고, 그렇게 되면 1 축성이 저하되어, 광학특성이 국부적으로 저하되고, 불균일이 현저해질 우려가 있기 때문이다.

또한, 상기 연신 폴리머 필름에 있어서, 그 폭과 두께가 이하의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 즉, 하기 식 (I) 로 표현되는 값이 예를 들어 0.9?1.1 의 범위이고, 바람직하게는 0.95?1.05 의 범위이다.

(T_b ×W_b) / (T_a ×W_a) ???(I)

T_a: 연신 폴리머 필름의 평균 두께

T_b: 미연신 폴리머 필름의 평균 두께

W_a: 연신 폴리머 필름의 폭

W_b: 미연신 폴리머 필름 (원반) 의 폭

(6) 건조 처리

전술한 바와 같은 처리를 한 폴리머 필름을 건조시킴으로써, 매트릭스에 2 색성 물질이 함유된 본 발명의 편광자를 제조할 수 있다. 건조는 예를 들어, 자연 건조, 풍건, 가열 건조 등, 특별히 제한되지 않지만, 가열 건조의 경우, 온도는 통상, 20?40℃ 이고, 바람직하게는 22?35℃ 의 범위이다. 또한, 처리 시간은 통상, 0.5?5 분, 바람직하게는 1?4 분, 보다 바람직하게는 1.5?3 분의 범위이다.

최종적으로 얻어지는 본 발명의 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 5?40μm 의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 15?35μm 이고, 특히 바람직하게는 17?32μm 이다. 상기 두께는 예를 들어, 5μm 이상이면 가일층 우수한 기계적 강도를 나타내고, 또한 40μm 이하이면 가일층 우수한 광학 특성으로 되기 때문에, 예를 들어 플랫 패널에 적용할 때에, 박형화가 용이해진다.

이상과 같은 방법에 의해서 제조된 편광자 외에도, 전술한 바와 같은 면내 위상차를 나타내는 한, 예를 들어 PET 등에 2 색성 물질을 반죽해 넣어 제막, 연신한 것이어도 되고, 연신 배향된 폴리비닐렌계 필름이나, 이것에 2 색성 물질을 반죽해 넣은 필름을 편광자로 해도 된다. 또, 1 축 방향으로 배향된 액정을 호스트로 하고, 거기에 2 색성 염료를 게스트로 한 O 타입의 편광자 (미국특허 5,523,863호, 일본 특허공표공보 평3-503322호) 나, 2 색성의 라이오트로픽 액정 등을 사용한 E 타입의 편광자 등이어도 된다 (미국특허 6,049,428호).

다음으로, 본 발명의 광학 필름은 상기 본 발명의 편광자를 포함한다. 이러한 광학 필름의 예를 이하에 나타낸다.

본 발명의 광학 필름의 제 1 예로서는 예를 들어, 상기 본 발명의 편광자 및 투명 보호층을 포함하고, 상기 편광자의 적어도 일방의 표면에 상기 투명 보호층이 배치된 편광판을 들 수 있다. 상기 투명 보호층은 상기 편광자의 편면에만 배치되어도 되고, 양면에 배치되어도 된다. 양면에 적층하는 경우에는 예를 들어, 같은 종류의 투명 보호층을 사용해도 되고, 다른 종류의 투명 보호층을 사용해도 된다.

또, 상기 편광판에서의 상기 편광자의 면내 위상차를 측정하는 경우에는 본 발명의 편광판으로부터, 예를 들어 용제 등을 사용하여 상기 투명 보호층을 제거하여 측정을 실시할 수 있다. 또한, 상기 투명 보호층의 위상차를 무시할 수 있는 범위인 경우 (거의 0nm) 에는 편광판 그대로 측정할 수도 있다.

본 발명의 편광판에서는 예를 들어, 그 수분율에 의해서 폭넓이가 변화되는 점에서, 수분율이 예를 들어 2?5% 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.5?4.5%, 특히 바람직하게는 3?4% 의 범위이다.

도 1 에, 상기 편광판의 일례의 단면도를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 편광판 (10) 은 편광자 (1) 및 2 개의 투명 보호층 (2) 을 구비하고, 상기 편광자 (1) 의 양면에 투명 보호층 (2) 이 각각 배치되어 있다.

상기 투명 보호층 (2) 으로서는 특별히 제한되지 않고, 종래 공지된 투명 보호 필름을 사용할 수 있지만, 예를 들어 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차단성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하다. 이러한 투명 보호층의 재질의 구체예로서는 트리아세틸셀룰롤 등의 셀룰로오스계 수지나, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리스티렌계, 아크릴계, 아세테이트계, 폴리올레핀계 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 또한, 상기 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 또한, 폴리노르보르넨계 수지 등과 같이 광 탄성 계수가 낮은 것도 바람직하다.

이밖에도, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (W0 01/37007호) 나 일본 공개특허공보 2002-328233호에 기재되어 있는, 예를 들어 이소부텐 및 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와, 아크릴로니트릴ㆍ스티렌 공중합체를 함유하는 수지 조성물의 혼합 압출물로 이루어지는 필름 등도 사용할 수 있다. 이러한 필름은 예를 들어, 이하에 나타내는 바와 같이 하여 제조할 수 있다. 우선, N-메틸말레이미드 함량 50 몰% 의 상기 교호 공중합체 (100 중량부) 와, 아크릴에 톨릴 함량 27 중량%, 스티렌 함량 73 중량% 의 상기 공중합체 67 중량부를 용융 혼련하고, 그 펠릿을 T 다이를 구비하는 용융 압출기에 공급하여 원반 필름을 제작한다. 이 필름을 연신 속도 100cm/분, 연신 배율 1.45 배, 연신 온도 162℃ 의 조건에서 자유단 세로 1 축 연신을 실시한다. 또한, 동 조건에서 상기 연신 방향과는 직교하는 방향으로, 자유단 1 축 연신을 실시함으로써, 두께 49μm 의 연신 필름이 얻어진다. 이 연신 필름은 nx ＝ 1.548028, ny ＝ 1.548005, nz ＝ 1.547970, 면내 위상차 1.1nm, 두께 방향 위상차 2.8nm, 광 탄성 계수의 절대치 1.9 ×10^-13cm²/dye 이다.

또한, 이들 투명 보호 필름은 예를 들어, 그 표면이 알칼리 등에 의해서 비누화 처리되어도 된다. 이들 중에서도, 편광 특성이나 내구성 등의 관점에서, TAC 필름이 바람직하고, 보다 바람직하게는 그 표면이 비누화 처리된 TAC 필름이다.

상기 투명 보호층은 예를 들어, 착색이 없는 것이 바람직하다. 구체적으로는 하기 식으로 표현되는 필름 두께 방향의 위상차값 (Rth) 이, －90nm?＋75nm 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 －80nm?＋60nm 이고, 특히 바람직하게는 －70nm?＋45nm 의 범위이다. 상기 위상차값이 －90nm?＋75nm 의 범위이면, 충분히 보호 필름에 기인하는 편광판의 착색 (광학적인 착색) 을 해소할 수 있다.

Rth ＝ [{(nx＋ny)/2}－nz]ㆍd

상기 식에서, d 는 투명 보호층의 두께이고, nx, ny, nz 은 상기 투명 보호층에서의 X 축, Y 축 및 Z 축의 굴절률을 각각 나타낸다. 상기 X 축은 상기 투명 보호층 면내에서 최대의 굴절률을 나타내는 축 방향이고, Y 축은 상기 면내에서 상기 X 축에 대하여 수직인 축 방향이고, Z 축은 상기 X 축 및 Y 축에 수직인 두께 방향을 나타낸다.

상기 투명 보호층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 편광판의 박형화 등의 목적에서, 예를 들어 500μm 이하이고, 바람직하게는 1?300μm 이고, 보다 바람직하게는 5?300μm 의 범위이다.

또한, 상기 투명 보호층은 추가로, 예를 들어 하드 코트 처리, 반사 방지 처리, 스티킹 방지 처리, 확산이나 안티글레어 등을 목적으로 한 처리 등이 실시된 것이어도 된다. 상기 하드 코트 처리란, 편광판 표면의 손상 방지 등을 목적으로 하여, 예를 들어 상기 투명 보호층의 표면에, 경화형 수지로 구성되는, 경도나 미끄럼성이 우수한 경화 피막을 형성하는 처리이다. 상기 경화형 수지로서는 예를 들어 실리콘계, 우레탄계, 아크릴계, 에폭시계 등의 자외선 경화형 수지 등을 사용할 수 있고, 상기 처리는 종래 공지된 방법에 의해서 실시할 수 있다.

상기 반사 방지 처리란, 편광판 표면에서의 외광의 반사 방지를 목적으로 하여 종래 공지의 반사 방지막 등의 형성에 의해 실시할 수 있다. 스티킹 방지 처리란, 인접하는 층과의 밀착 방지를 목적으로 한다.

상기 안티글레어 처리란, 편광판 표면에서 외광이 반사함으로써, 편광판 투과광의 시인 방해의 방지 등을 목적으로 하여, 예를 들어 종래 공지된 방법에 의해서, 상기 투명 보호층의 표면에, 미세한 요철 구조를 형성함으로써 실시할 수 있다. 이러한 요철 구조의 형성 방법으로서는 예를 들어, 샌드블라스트법이나 엠보스 가공 등에 의한 조면화 방식이나, 전술한 바와 같은 투명 수지에 투명 미립자를 배합하여 상기 투명 보호층을 형성하는 방식 등을 들 수 있다.

상기 투명 미립자로서는 예를 들어, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등이나 이들의 고용체를 들 수 있다. 이러한 상기 투명 미립자의 평균 입경은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 0.5?50μm 의 범위이다. 이밖에, 도전성을 갖는 무기계 미립자나, 가교 또는 미가교의 폴리머 입상물 등으로 구성되는 유기계 미립자 등을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 투명 미립자의 배합 비율은 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 전술한 바와 같은 투명 수지 100 질량부 당 2?50 질량부의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5?25 질량부의 범위이다.

상기 투명 미립자를 배합한 안티글레어층은 예를 들어, 투명 보호층 자체로서 사용할 수도 있고, 또한 투명 보호층 표면에 도공층 등으로서 형성되어도 된다. 또한, 상기 안티글레어층은 편광판 투과광을 확산시켜 시각을 확대하기 위한 확산층을 겸하는 것이어도 된다.

또, 상기 반사 방지막, 확산층, 안티글레어층 등은 상기 투명 보호층과는 별개로, 예를 들어 이들 층을 형성한 시트 등으로 구성되는 광학층으로서, 편광판에 형성할 수도 있다.

상기 편광자와 상기 투명 보호층의 접착 방법은 특별히 제한되지 않고, 종래 공지된 방법에 의해서 실시할 수 있다. 일반적으로는 점착제나 그 밖의 접착제 등이 사용되고, 그 종류는 편광 필름이나 투명 보호층의 종류 등에 따라서 적절히 결정할 수 있다. 구체적으로는 예를 들어, PVA 계, 변성 PVA 계, 우레탄계 폴리머로 구성되는 접착제나 점착제를 들 수 있다. 이들 접착제 등은 내구성 향상을 위해, 예를 들어 붕산, 붕사, 글루탈알데히드, 멜라민, 옥살산, 키틴, 키토산, 금속염, 알코올계 용제 등과 같은, 비닐알코올계 폴리머를 가교시키는 수용성가교제가 첨가되어도 된다. 상기 편광자가 예를 들어 PVA 계 필름인 경우, 접착 처리의 안정성 등의 관점에서, PVA 계 접착제가 바람직하다. 이러한 접착층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 1nm?500nm 이고, 바람직하게는 10nm?300nm 이고, 보다 바람직하게는 20nm?100nm 이다.

상기 편광자와 투명 보호층을 상기 접착제에 의해서 접착한 경우, 예를 들어, 습도나 열의 영향에 의해 박리되는 것을 방지하여 광투과율이나 편광도가 우수한 편광판으로 하기 위해서 건조 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 건조 온도로서는 특별히 제한되지 않고, 사용한 접착제나 점착제의 종류 등에 따라 적절히 결정할 수 있다. 전접착제가, 전술한 바와 같은 PVA 계, 변성 PVA 계, 우레탄계 등의 수용성 접착제인 경우, 예를 들어 건조 온도는 60?70℃ 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 60?75℃ 이고, 건조 시간은 1?10 분 정도가 바람직하다.

또한, 본 발명의 편광판은 예를 들어 액정 셀 등에 대한 적층이 용이해지는 점에서, 그 최외층에 추가로 점착제층을 갖고 있는 것이 바람직하다. 도 2 에, 이와 같이 점착제층을 갖는 편광판의 단면도를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 편광판 (20) 은 상기 도 1 에 나타내는 편광판 (10) 과 점착제층 (3) 을 구비하고, 상기 편광판 (10) 의 일방의 투명 보호층 (2) 표면에 추가로 점착제층 (3) 이 배치되어 있다.

상기 투명 보호층 표면에 대한 상기 점착제층의 형성은 예를 들어, 점착제의 용액 또는 용융액을, 유연이나 도공 등의 전개 방식에 의해, 상기 투명 보호층의 소정 면에 직접 첨가하여 층을 형성하는 방식이나, 동일하게 하여 후술하는 세퍼레이터 상에 점착제층을 형성시키고, 그것을 상기 투명 보호층의 소정 면에 옮겨 붙이는 방식 등에 의해서 실시할 수 있다. 또, 이러한 점착제층은 상기 도 2 와 같이 편광판 중 어느 일방의 표면에 형성해도 되지만, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 양면에 배치해도 된다.

상기 점착제층으로서는 예를 들어, 아크릴계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리에테르계, 고무계 등의 종래 공지된 점착제를 적절히 사용하여 형성할 수 있다. 특히, 흡습에 의한 발포 현상이나 박리 현상의 방지, 열팽창 차이 등으로 인한 광학 특성의 저하나 액정 셀의 휘어짐 방지, 또한 고품질로 내구성이 우수한 액정 표시 장치의 형성 등의 관점에서, 흡습률이 낮고, 내열성이 우수한 점착제를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 점착제로서는 예를 들어, 아크릴계, 실리콘계, 아크릴실리콘계, 폴리에스테르계, 내열 고무계 등의 점착제를 들 수 있다. 또한, 미립자를 함유하는 광확산성을 나타내는 점착층 등이어도 된다.

또한, 편광판에 형성한 점착제층의 표면이 노출되는 경우에는 상기 점착제층을 실제로 사용하기 전까지, 오염 방지 등을 목적으로 하여 세퍼레이터에 의해서 상기 표면을 커버하는 것이 바람직하다. 이 세퍼레이터는 상기 투명 보호 필름등과 같은 적당한 박층의 필름에, 필요에 따라 실리콘계, 장쇄 알킬계, 불소계, 황화몰리브덴 등의 박리제에 의한 박리 코트를 형성하는 방법 등에 의해서 형성할 수 있다.

상기 점착제층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 5?35μm 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10?25μm, 특히 바람직하게는 15?25μm 이다. 이러한 범위로 설정하면, 예를 들어 편광판의 치수가 변화하더라도, 그 때에 발생하는 응력을 완화할 수도 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 편광판은 액정 셀이나 액정 표시 장치 등의 형성에 사용할 수 있지만, 예를 들어 상기 편광자에 투명 보호층 등을 적층한 상태에서, 액정 셀 등의 크기에 따라 재단 (칩 커트) 해도 되고, 미리 상기 편광자를 재단한 다음 투명 보호층을 접합해도 된다.

다음으로, 본 발명의 광학 필름의 제 2 예는 상기 본 발명의 편광자 또는 상기 제 1 예에 있어서의 편광판과, 편광 변환 소자 및 위상차 필름의 적어도 일방을 포함하는 적층체이다.

상기 편광 변환 소자로서는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 이방성 반사형 편광 소자나 이방성 산란형 편광 소자 등의 일반적으로 액정 표시 장치 등의 형성에 사용되는 것을 들 수 있다. 이들 편광 변환 소자는 예를 들어, 1 층이어도 되고, 2 층 이상을 적층해도 된다. 또, 2 층 이상을 사용하는 경우에는 동종이어도 되고, 다른 종류의 층을 사용해도 된다.

상기 편광 변환 소자 중에서도, 상기 이방성 반사형 편광 소자로서는 예를 들어, 콜레스테릭 액정층과 위상차판의 복합체이고, 상기 위상차판이 상기 이방성 반사 편광자가 갖는 반사 대역에 포함되는 파장의 0.2?0.3 배의 위상차를 나타내는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.25 배이다. 상기 콜레스테릭 액정층으로서는 특히, 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향 필름이나, 그 배향 액정층을 필름 기재 상에 지지한 것 등과 같이, 좌측으로 회전하거나 또는 우측으로 회전하는 어느 일방의 편광판을 반사하고 다른 빛은 투과하는 특성을 나타내는 것이 바람직하다. 이러한 이방성 반사형 편광 소자로서는 예를 들어, 닛토덴코 제의 상품명 PCF 시리즈 등을 사용할 수 있다. 또, 상기 파장은 상기 이방성 반사 편광자가 갖는 반사 대역에 포함되는 파장이면 되고 임의적이다. 또한, 콜레스테릭 액정층은 예를 들어, 유전체의 다층 박막이나, 굴절률 이방성이 상이한 박막 필름의 다층 적층체와 같이, 소정 편광축의 직선 편광을 투과하고 다른 빛은 반사하는 특성을 나타내는 것이어도 된다. 이러한 이방성 반사형 편광 소자로서는 예를 들어, 3M 사 제의 상품명 DBEF 시리즈 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 이방성 반사형 편광 소자로서는 반사형 그리드 편광자도 바람직하고, 구체예로서는 Moxtek 제의 상품명 Micro Wires 등을 사용할 수 있다.

한편, 상기 이방성 산란형 편광 소자로서는 예를 들어, 3M 사 제의 상품명 DRPF 등을 사용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 광학 필름의 제 3 예로서는 예를 들어, 상기 본 발명의 편광자, 상기 제 1 예에 있어서의 편광판, 또는 제 2 예에 있어서의 적층체와, 각종 광학층을 포함하는 적층체인 각종 편광판을 들 수 있다. 상기 광학층으로서는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 이하에 나타내는 바와 같은 반사판, 반투과반사판, 1/2 파장판, 1/4 파장판 등의 λ판 등을 포함하는 위상차판, 시각 보상 필름, 휘도 향상 필름 등의, 액정 표시 장치 등의 형성에 사용되는 광학층을 들 수 있다. 그리고, 이들 광학층은 1 종류만 사용해도 되고, 2 종류 이상을 병용해도 된다. 이러한 광학층을 포함하는 편광판으로서는 특히, 반사형 편광판, 반투과 반사형 편광판, 타원 편광판, 원 편광판, 시각 보상 필름이나 휘도 향상 필름이 적층된 편광판 등이 바람직하다.

이하, 이들 편광판에 관해 설명한다.

우선, 본 발명의 반사형 편광판 또는 반투과 반사형 편광판의 일례에 관해서 설명한다. 상기 반사형 편광판은 예를 들어, 전술한 바와 같은 제 1 예의 편광판에 추가로 반사판이 적층되어 있고, 상기 반투과 반사형 편광판은 상기 편광판에 추가로 반투과 반사판이 적층되어 있다.

상기 반사형 편광판은 통상, 액정 셀의 이면측에 배치되어, 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사시켜 표시하는 타입의 액정 표시 장치 (반사형 액정 표시 장치) 등에 사용할 수 있다. 이러한 반사형 편광판은 예를 들어, 백라이트 등의 광원의 내장을 생략할 수 있기 때문에, 액정 표시 장치의 박형화를 가능하게 하는 등의 이점을 갖는다.

상기 반사형 편광판은 예를 들어, 상기 가열 처리 후의 편광판의 편면에, 금속 등으로 구성되는 반사판을 형성하는 방법 등, 종래 공지된 방법에 의해서 제작할 수 있다. 구체적으로는 예를 들어, 상기 편광판에 있어서의 투명 보호층의 편면 (노출면) 을, 필요에 따라 매트 처리하고, 상기 면에 알루미늄 등의 반사성 금속으로 이루어지는 금속박이나 증착막을 반사판으로서 형성한 반사형 편광판 등을 들 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 각종 투명 수지에 미립자를 함유시켜 표면을 미세 요철 구조로 한 투명 보호층 위에, 그 미세 요철 구조를 반영시킨 반사판을 형성한 반사형 편광판 등도 들 수 있다. 그 표면이 미세 요철 구조인 반사판은 예를 들어, 입사광을 난반사에 의해 확산시켜, 지향성이나 번쩍이는 것을 방지하여 명암의 불균일을 억제할 수 있다는 이점을 갖는다. 이러한 반사판은 예를 들어, 상기 투명 보호층의 요철 표면에, 진공 증착 방식, 이온 플레이팅 방식, 스퍼터링 방식 등의 증착 방식이나 도금 방식 등, 종래 공지된 방법에 의해, 직접 상기 금속박이나 금속 증착막으로서 형성할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 편광판의 투명 보호층에 상기 반사판을 직접 형성하는 방식 대신에, 반사판으로서, 상기 투명 보호 필름과 같은 적당한 필름에 반사층을 형성한 반사 시트 등을 사용해도 된다. 상기 반사판에서의 상기 반사층은 통상, 금속으로 구성되기 때문에, 예를 들어 산화에 의한 반사율의 저하 방지, 나아가서는 초기 반사율의 장기 지속이나, 투명 보호층의 별도 형성을 회피하는 점 등에서, 그 사용 형태는 상기 반사층의 반사면이 상기 필름이나 편광판 등으로 피복된 상태인 것이 바람직하다.

한편, 상기 반투과형 편광판은 상기 반사형 편광판에 있어서, 반사판 대신에 반투과형의 반사판을 갖는 것이다. 상기 반투과형 반사판으로서는 예를 들어, 반사층에서 빛을 반사시키고, 또한 빛을 투과하는 하프 미러 등을 들 수 있다.

상기 반투과형 편광판은 통상, 액정 셀의 이면측에 형성되고, 액정 표시 장치 등을 비교적 밝은 분위기로 사용하는 경우에는 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사하여 화상을 표시하고, 비교적 어두운 분위기에서는 반투과형 편광판의 백사이드에 내장되어 있는 백라이트 등의 내장 광원을 사용하여 화상을 표시하는 타입의 액정 표시 장치 등에 사용할 수 있다. 즉, 상기 반투과형 편광판은 밝은 분위기 하에서는 백라이트 등의 광원 사용의 에너지를 절약할 수 있고, 한편 비교적 어두운 분위기 하에서도, 상기 내장 광원을 적용하여 사용할 수 있는 타입의 액정 표시 장치 등의 형성에 유용하다.

다음으로, 본 발명의 타원 편광판 또는 원 편광판의 일례에 관해서 설명한다. 이들 편광판은 예를 들어, 전술한 바와 같은 제 1 예의 편광판에, 추가로 위상차판 또는 λ판이 적층되어 있다.

상기 타원 편광판은 예를 들어, 수퍼 트위스트 네마틱 (STN) 형 액정 표시 장치의 액정층의 복굴절에 의해서 생긴 착색 (청 또는 황) 을 보상 (방지) 하여, 상기 착색이 없는 흑백 표시로 하는 경우 등에 유효하게 사용된다. 또한, 3 차원의 굴절률을 제어한 타원 편광판은 예를 들어, 액정 표시 장치의 화면을 비스듬한 방향에서 보았을 때에 생기는 착색도 보상 (방지) 할 수 있기 때문에 바람직하다. 한편, 상기 원 편광판은 예를 들어, 화상이 컬러 표시가 되는, 반사형 액정 표시 장치의 화상의 색조를 조절하는 경우 등에 유효하고, 반사 방지 기능도 갖는다.

상기 위상차판은 직선 편광을 타원 편광 또는 원 편광으로 변환하거나, 타원 편광 또는 원 편광을 직선 편광으로 변환하거나, 또는 직선 편광의 편광 방향을 편광하는 경우에 사용된다. 특히, 직선 편광을 타원 편광 또는 원 편광으로, 타원 편광 또는 원 편광을 직선 편광으로, 각각 변환하는 위상차판으로서는 예를 들어, 1/4 파장판 (「λ/4 판」이라고도 한다) 등이 사용되고, 직선 편광의 편광 방향을 변환하는 경우에는 통상, 1/2 파장판 (「λ/2 판」이라고도 한다) 이 사용된다.

상기 위상차판의 재료로서는 예를 들어, 폴리카보네이트, PVA, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌이나 그 밖의 폴리올레핀, 폴리알릴레이트, 폴리아미드, 폴리노르보르넨 등의 폴리머 필름을 연신 처리한 복굴절성 필름, 액정 폴리머의 배향 필름, 액정 폴리머의 배향층을 필름으로 지지한 적층체 등을 들 수 있다.

상기 위상차판의 종류는 예를 들어, 상기 1/2 이나 1/4 등의 각종 파장판, 액정층의 복굴절에 의한 착색의 보상이나 시야각 확대 등의 시각 보상을 목적으로 한 것 등, 사용 목적에 따른 위상차를 갖는 것이어도 되고, 두께 방향의 굴절률을 제어한 경사 배향 필름이어도 된다. 또한, 2 종 이상의 위상차판을 적층하여 위상차 등의 광학 특성을 제어한 적층체 등이어도 된다.

상기 경사 배향 필름은 예를 들어, 폴리머 필름에 열수축성 필름을 접착하여, 가열에 의한 그 수축력의 작용 하에, 상기 폴리머 필름에 연신 처리나 수축 처리를 실시하는 방법이나, 액정 폴리머를 경사 배향시키는 방법 등에 의해서 얻을 수 있다.

다음으로, 상기 제 1 예의 편광판에, 추가로 시각 보상 필름이 적층된 편광판의 일례에 관해서 설명한다.

상기 시각 보상 필름은 예를 들어, 액정 표시 장치의 화면을, 상기 화면에 수직이 아니라, 약간 비스듬한 방향에서 본 경우라도, 화상이 비교적 선명하게 보이도록 시각을 확대하기 위한 필름이다. 이러한 시각 보상필름으로서는 예를 들어, 트리아세틸셀룰로오스 필름 등에 디스코틱 액정을 도공한 것이나, 위상차판이 사용된다. 통상의 위상차판으로서는 예를 들어, 그 면방향으로 1 축 연신된 복굴절을 갖는 폴리머 필름이 사용되는 데 비해, 상기 시각 보상 필름으로서는 예를 들어, 면방향으로 2 축 연신된 복굴절을 갖는 폴리머 필름이나, 면방향으로 1 축 연신되고, 또한 두께 방향으로도 연신된 두께 방향의 굴절률을 제어한 경사 배향 폴리머 필름과 같은, 2 방향 연신 필름 등의 위상차판이 사용된다. 상기 경사 배향 필름으로서는 예를 들어, 폴리머 필름에 열수축성 필름을 접착하고, 가열에 의한 그 수축력의 작용 하, 상기 폴리머 필름을 연신 처리나 수축 처리한 것, 액정 폴리머를 비스듬하게 배향시킨 것 등을 들 수 있다. 또, 상기 폴리머 필름의 소재 원료로서는 앞서 언급한, 상기 위상차판의 폴리머 재료와 동일한 것을 사용할 수 있다.

다음으로, 상기 제 1 예의 편광판에, 추가로 휘도 향상 필름이 적층된 편광판의 일례를 설명한다.

이 편광판은 통상, 액정 셀의 이면측 사이드에 배치되어 사용된다. 상기 휘도 향상 필름은 예를 들어, 액정 표시 장치 등의 백라이트나, 그 이면측으로부터의 반사 등에 의해서, 자연광이 입사하면 소정 편광축의 직선 편광 또는 소정 방향의 원 편광을 반사하고, 다른 빛은 투과하는 특성을 나타내는 것이다. 백라이트 등의 광원으로부터의 빛을 입사시켜, 소정 편광 상태의 투과광을 얻는 동시에, 상기 소정 편광 상태 이외의 빛은 투과하지 않고 반사한다. 이 휘도 향상 필름면에서 반사한 빛을, 다시 그 뒤쪽에 형성된 반사판 등을 통해 반전시켜, 휘도 향상 필름에 재입사시키고, 그 일부 또는 전부를 소정 편광 상태의 빛으로서 투과시켜, 휘도 향상 필름을 투과하는 빛의 증량을 도모하는 동시에, 편광 필름 (편광자) 에 흡수되기 어려운 편광을 공급하여, 액정 화상 표시 등에 이용할 수 있는 광량의 증대를 도모함으로써 휘도를 향상시키는 것이다. 상기 휘도 향상 필름을 사용하지 않고, 백라이트 등으로 액정 셀의 이면측에서 편광자를 통해서 빛을 입사시킨 경우, 상기 편광자의 편광축에 일치하지 않는 편광 방향을 갖는 빛은 대부분 상기 편광자에 흡수되어 상기 편광자를 투과하여 오지 않는다. 즉, 사용하는 편광자의 특성에 따라서도 달라지지만, 대략 50% 의 빛이 상기 편광자에 흡수되어, 그만큼, 액정 화상 표시 등에 이용할 수 있는 광량이 감소하여 화상이 어두워진다. 상기 휘도 향상 필름은 상기 편광자에 흡수되는 편광 방향을 갖는 빛을, 상기 편광자에 입사시키지 않고, 상기 휘도 향상 필름으로 일단 반사시키고, 다시 그 뒤쪽에 형성된 반사판 등을 통해 반전시켜 상기 휘도 향상 필름에 재입사시키는 것을 반복한다. 그리고, 이 양자 사이에서 반사, 반전하고 있는 빛의 편광 방향이, 상기 편광자를 통과할 수 있는 편광 방향으로 된 편광만을 투과시켜, 상기 편광자에 공급하기 때문에, 백라이트 등의 빛을 효율적으로 액정 표시 장치의 화상 표시에 사용할 수 있고, 화면을 밝게 할 수 있는 것이다.

또한, 상기 휘도 향상 필름과 상기 반사층 등과의 사이에 확산판을 형성해도 된다. 이 경우, 상기 휘도 향상 필름에 의해서 반사된 편광 상태의 빛은 상기 반사층으로 향하지만, 설치된 상기 확산판은 통과하는 빛을 균일히 확산시키는 동시에, 편광 상태를 해소하여 비편광 상태로 한다. 즉, 원래의 자연광 상태로 되돌리는 것이다. 이 비편광 상태, 즉 자연광 상태의 빛이 반사층 등으로 향하여, 상기 반사층을 통해 반사되고, 상기 확산판을 다시 통과하여, 상기 휘도 향상 필름에 재입사하는 것이 반복된다. 이와 같이, 원래의 자연광 상태로 되돌리는 상기 확산판을 형성함으로써, 예를 들어 표시 화면의 밝기를 유지하면서, 동시에 표시 화면의 밝기의 불균일을 적게 하여 균일하고 밝은 화면을 제공할 수 있다. 또한, 상기 확산판에 의해, 초회의 입사광은 반사의 반복 횟수가 적절히 증가하고, 상기 확산판의 확산 기능과 더불어, 균일하고 밝은 표시 화면을 제공할 수 있게 되는 것으로 생각된다.

상기 휘도 향상 필름으로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 유전체의 다층 박막이나, 굴절률 이방성이 상이한 박막 필름의 다층 적층체와 같은 소정 편광축의 직선 편광을 투과하고, 다른 빛은 반사하는 특성을 나타내는 것 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들어, 3M 사 제의 상품명 D-BEF 등을 사용할 수 있다. 또한, 콜레스테릭 액정층, 특히 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향 필름이나, 그 배향 액정층을 필름 기재 상에 지지한 것 등과 같이, 좌우 일방의 원 편광을 반사하고, 다른 빛은 투과하는 특성을 나타내는 것이어도 된다. 이러한 필름으로서는 예를 들어, 닛토 덴코사 제의 상품명「PCF350」, Merck 사 제의 상품명 Transmax 등을 사용할 수 있다.

따라서, 소정 편광축의 직선 편광을 투과하는 타입의 휘도 향상 필름이면, 예를 들어 그 투과광을, 그대로 편광판에 편광축을 정렬시켜 입사시킴으로써, 상기 편광판에 의한 흡수 로스를 억제하면서 효율적으로 투과시킬 수 있다. 한편, 콜레스테릭 액정층과 같은 원 편광을 투과하는 타입의 휘도 향상 필름이면, 그대로 편광자에 입사시킬 수도 있지만, 흡수 로스를 억제하는 점에서, 그 투과 원 편광을 위상차판을 통해 직선 편광화하여 상기 편광판에 입사시키는 것이 바람직하다. 또, 상기 위상차판으로서, 예를 들어 1/4 파장판을 사용함으로써, 원 편광을 직선 편광으로 변환할 수 있다.

가시광역 등의 넓은 파장 범위에서 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차판은 예를 들어 파장 550nm 의 빛 등의 단색광에 대하여 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차층과, 다른 위상차 특성을 나타내는 위상차층 (예를 들어, 1/2 파장판으로서 기능하는 위상차층) 을 적층하는 것 등에 의해서 얻어진다. 따라서, 편광판과 휘도 향상 필름 사이에 배치하는 위상차판으로서는 1 층 또는 2 층 이상의 위상차층으로 이루어지는 적층체이어도 된다. 또, 콜레스테릭 액정층에 관해서도, 반사 파장이 상이한 것을 조합하여 2 층 또는 3 층 이상을 적층한 적층 구조로 할 수도 있다. 그럼으로써, 가시광역 등의 넓은 파장 범위에서 원 편광을 반사하는 편광판을 얻을 수 있고, 그것에 기초하여 넓은 파장 범위의 투과 원 편광을 얻을 수 있다.

이상과 같은, 제 3 예에서의 각종 편광판은 예를 들어, 상기 편광판과, 추가로 2 층 또는 3 층 이상의 광학층을 적층한 광학 필름이어도 된다. 구체적으로는 예를 들어, 상기 반사형 편광판이나 반투과형 편광판과, 위상차판을 조합한 반사형 타원 편광판이나 반투과형 타원 편광판 등을 들 수 있다.

이와 같이, 2 층 이상의 광학층을 적층한 광학 필름은 예를 들어, 액정 표시 장치 등의 제조 과정에서, 순차 별개로 적층하는 방식에 의해서도 형성할 수 있지만, 미리 적층체끼리를 적층하여 광학 부재로 한 것이면 예를 들어, 품질의 안정성이나 조립 작업성 등이 우수하여 액정 표시 장치 등의 제조 효율을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다. 또, 적층에는 전술한 것과 같이, 점착층 등의 각종 접착 수단을 사용할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 광학 필름을 형성하는 편광 필름, 투명 보호층, 광학층, 점착제층 등의 각 층은 예를 들어, 살리실산에스테르계 화합물, 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 적절히 처리함으로써, 자외선 흡수능을 갖게 한 것이어도 된다.

다음으로, 본 발명의 액정 패널은 상기 본 발명의 편광자 및 광학 필름의 적어도 하나 (이하,「광학 필름」이라고도 한다) 를 포함하고, 이것이 액정 셀의 적어도 일방의 표면에 배치되어 있다.

액정 셀의 종류는 특별히 제한되지 않고, 종래 공지된 액정 셀을 적절히 사용할 수 있지만, 본 발명의 편광자 등은 편광 상태의 빛을 액정 셀에 입사시켜 표시하는 액정 표시 장치에 유용하다는 점에서, 그 중에서도, 예를 들어 TN (Twisted Nematic) 액정이나 STN (Super Twisted Nematic) 액정을 사용한 액정 셀 등이 바람직하다. 또한, 이들 외에, 비트위스트계의 액정을 사용한 IPS (In-Plane Switching), VA (Vertical Aligned), 0CB (Optically Compensated Birefringence) 모드의 액정 셀이나, 상기 2 색성 염료를 액정 중에 분산시킨 게스트 호스트계의 액정, 또는 강유전성 액정을 사용한 액정 셀 등에도 사용할 수 있다. 또, 액정의 구동 방식에 관해서도 특별히 한정되지 않는다.

*상기 편광판 등의 광학 필름은 상기 액정 셀의 일방의 면에만 배치해도 되고, 양면에 배치해도 된다. 상기 양면에 배치하는 경우, 광학 필름의 종류는 동일해도 되고, 상이해도 된다. 또한, 액정 셀의 양측에 편광판이나 광학 부재를 형성하는 경우, 그것들은 같은 것이어도 되고, 상이한 것이어도 된다.

또한, 추가로 프리즘 어레이 시트나 렌즈 어레이 시트, 광확산판 등의 통상의 부품이 적당한 위치에 있어도 되고, 이들 부품은 1 개 또는 2 개 이상 배치해도 된다.

도 3 내지 도 5 에 본 발명의 광학 필름을 배치한 액정 패널의 예를 나타낸다. 이들 도면은 액정 셀과 광학 필름의 적층 상태를 단면적으로 나타낸 도면이고, 구성물을 구별하기 위해서 해칭으로 표시하였다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 개소에는 동일 부호를 붙이고 있다. 또, 본 발명의 액정 패널은 이들에 한정되지 않는다.

도 3 의 액정 패널은 액정 셀 (12) 및 편광판 (11) 을 갖고, 액정 셀 (12) 의 양면에 편광판 (11) 이 각각 배치되어 있다. 또, 상기 액정 셀의 구조 (도시하지 않음) 는 특별히 제한되지 않고, 일반적으로 어레이 기판과 필터 기판 사이에 액정이 유지된 구조이다.

또한, 도 4 의 액정 패널은 액정 셀 (12), 편광판 (11) 및 위상차판 (13) 을 갖고, 액정 셀 (12) 의 양면에, 위상차판 (13) 을 사이에 두고 편광판 (11) 이 각각 적층되어 있다. 또, 위상차판 (13) 과 편광판 (11) 은 일체로 된 본 발명의 광학 필름으로서, 액정 셀 (12) 의 양면에 배치되어도 된다.

도 5(a) 의 액정 패널은 액정 셀 (12), 편광판 (11) 및 편광 변환 소자 (14) 를 구비하여, 액정 셀 (12) 의 양면에 편광판 (11) 이 각각 적층되고, 일방의 편광판의 편면에, 추가로 편광 변환 소자 (14) 가 적층되어 있다. 상기 편광 변환 소자 (14) 로서는 전술한 바와 같은 소자를 사용할 수 있고, 예를 들어 도 5(b) 에 나타내는 바와 같은 1/4 파장판 (15) 과 콜레스테릭 액정 (16) 의 복합체나, 도 5(c) 에 나타내는 바와 같은 이방성 다중 박막 반사형 편광 소자 (17) 를 들 수 있다. 또, 편광판 (11) 과 편광 변환 소자 (14) 는 일체로 된 본 발명의 광학 필름으로서, 액정 셀 (12) 의 편면에 배치되어도 된다.

다음으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 액정 패널을 포함하는 액정 표시 장치로서, 상기 액정 패널이 상기 본 발명의 액정 패널이다. 이 액정 표시 장치는 추가로 광원을 구비해도 된다. 상기 광원으로서는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 빛의 에너지를 유효하게 사용할 수 있는 점에서, 예를 들어 편광을 출사하는 평면 광원인 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 표시 장치는 시인측의 광학 필름 (편광판) 위에, 예를 들어 추가로 확산판, 안티글레어층, 반사방지막, 보호층이나 보호판을 배치하거나, 또는 액정 패널에서의 액정 셀과 편광판 사이에 보상용 위상차판 등을 적절히 배치할 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 일렉트로루미네선스 (EL) 표시 장치는 본 발명의 편광자 및 본 발명의 광학 필름의 적어도 하나를 갖는 표시 장치이다. 이 EL 장치는 유기 EL 및 무기 EL 중 어느 것이나 된다.

최근, EL 표시 장치에서도, 흑색 상태에 있어서의 전극으로부터의 반사 방지로서, 예를 들어 편광자나 편광판 등의 광학 필름을 λ/4 판과 함께 사용하는 것이 제안되어 있다. 본 발명의 편광자나 광학 필름은 특히 EL 층으로부터, 직선편광, 원 편광 또는 타원 편광의 어느 하나의 편광이 발광되고 있는 경우, 또는 정면 방향으로 자연광을 발광하고 있더라도 비스듬한 방향의 출사광이 부분 편광하고 있는 경우 등에 매우 유용하다.

우선 여기서, 일반적인 유기 EL 표시 장치에 관해서 설명한다. 상기 유기 EL 표시 장치는 일반적으로, 투명 기판 상에, 투명 전극, 유기 발광층 및 금속 전극이 차례로 적층된 발광체 (유기 EL 발광체) 를 갖고 있다. 상기 유기 발광층은 여러 가지의 유기 박막의 적층체이고, 예를 들어, 트리페닐아민 유도체 등으로 이루어지는 정공 주입층과 안트라센 등의 형광성 유기 고체로 이루어지는 발광층의 적층체나, 이러한 발광층과 페릴렌 유도체 등으로 이루어지는 전자 주입층과의 적층체나, 또한, 상기 정공 주입층과 발광층과 전자주입층의 적층체 등, 여러 가지의 조합을 들 수 있다.

그리고, 이러한 유기 EL 표시 장치는 상기 양극과 음극에 전압을 인가함으로써, 상기 유기 발광층에 정공과 전자가 주입되어, 상기 정공과 전자가 재결합함으로써 생기는 에너지가, 형광 물질을 여기하고, 여기된 형광 물질이 기저 상태로 되돌아갈 때에 빛을 방사한다는 원리로 발광한다. 상기 정공과 전자의 재결합이라는 매커니즘은 일반의 다이오드와 동일하고, 전류와 발광 강도는, 인가 전압에 대하여 정류성을 동반하는 강한 비선형성을 나타낸다.

상기 유기 EL 표시 장치에서는 상기 유기 발광층에서의 발광을 추출하기 위해서, 적어도 일방의 전극이 투명할 필요가 있기 때문에, 통상 산화 인듐 주석 (ITO) 등의 투명 도전체로 형성된 투명 전극이 양극으로서 사용된다. 한편, 전자 주입을 쉽게 하여 발광 효율을 높이기 위해서는, 음극에 일함수가 작은 물질을 사용하는 것이 중요하고, 통상 Mg-Ag, Al-Li 등의 금속 전극이 사용된다.

이러한 구성의 유기 EL 표시 장치에 있어서, 상기 유기 발광층은 예를 들어, 두께 10nm 정도의 매우 얇은 막으로 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 유기 발광층에 있어서도, 투명전극과 동일하게, 빛을 거의 완전히 투과시키기 때문이다. 그 결과, 비발광시에, 상기 투명 기판의 표면으로부터 입사하여, 상기 투명 전극과 유기 발광층을 투과하여 상기 금속 전극에서 반사된 빛이, 다시 상기 투명 기판의 표면측으로 나간다. 이 때문에, 외부에서 시인하였을 때에, 유기 EL 표시 장치의 표시면이 경면과 같이 보이는 것이다.

본 발명의 유기 EL 표시 장치는 예를 들어, 상기 유기 발광층의 표면측에 투명 전극을 구비하고, 상기 유기 발광층의 이면측에 금속 전극을 구비한 상기 유기 EL 발광체를 포함하는 유기 EL 표시 장치에 있어서, 상기 투명 전극의 표면에, 본 발명의 광학 필름 (편광판 등) 이 배치되는 것이 바람직하고, 또한 λ/4 판을 편광판과 EL 소자 사이에 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 본 발명의 광학 필름을 배치함으로써, 외계의 반사를 억제하여 시인성 향상이 가능하다는 효과를 나타내는 유기 EL 표시 장치가 된다. 또한, 상기 투명 전극과 광학 필름 사이에, 추가로 위상 차판이 배치되는 것이 바람직하다.

상기 위상차판 및 광학 필름 (편광판 등) 은 예를 들어, 외부로부터 입사하여 상기 금속 전극에서 반사되어 온 빛을 편광하는 작용을 갖기 때문에, 그 편광 작용에 의해서 상기 금속 전극의 경면을 외부로부터 시인시키지 않는다는 효과가 있다. 특히, 위상차판으로서 1/4 파장판을 사용하고, 또한 상기 편광판과 상기 위상차판의 편광 방향이 이루는 각을 π/4 로 조정하면 상기 금속 전극의 경면을 완전히 차폐할 수 있다. 즉, 이 유기 EL 표시 장치에 입사하는 외부광은 상기 편광판에 의해서 직선 편광 성분만이 투과한다. 이 직선 편광은 상기 위상차판에 의해서 일반적으로 타원 편광이 되지만, 특히 상기 위상차판이 1/4 파장판이면서 상기 각이 π/4 인 경우에는 원 편광이 된다.

이 원 편광은 예를 들어, 투명 기판, 투명 전극, 유기 박막을 투과하여 금속전극에서 반사하여, 다시, 유기 박막, 투명 전극, 투명 기판을 투과하여 상기 위상차판에 의해 다시 직선 편광이 된다. 그리고, 이 직선 편광은 상기 편광판의 편광 방향과 직교하고 있기 때문에, 상기 편광판을 투과할 수 없고, 그 결과 전술한 바와 같이, 금속 전극의 경면을 완전히 차폐할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 액정 표시 장치 및 EL 표시 장치의 인하우스 제조 방법은 표시면측에 표면 보호 필름을 구비하고, 또한 반대면에 점착제층 및 박리층을 구비한 상기 본 발명의 편광자 및 상기 본 발명의 광학 필름의 적어도 하나를, 칩 커트된 직후에 상기 표시 장치에 접합하는 공정을 포함하는 제조 방법이다.

이와 같이, 상기 편광자나 광학 필름을 재단하여 액정 셀 등에 대한 접합까지를 일관되게 실시하여 각종 표시 장치를 생산하는 인하우스 제조법에 의하면, 예를 들어 불량 에어리어를 검출하기 위해서 바로 측정할 필요가 있고, 한도 견본을 설정하거나 인라인에서 측정함으로써, 마킹의 판단을 행할 필요가 있다. 본 발명의 제조 방법에 의하면, 본 발명의 편광자 또는 광학 필름에 관해서, 상기 조건 (1) 을 만족하지 않는 부분에 마킹을 행하고, 펀칭한 직후에, 액정 패널이나 EL 표시 소자에 접합하여 각종 표시 장치를 제조하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 편광자나 광학 필름의 펀칭, 그리고 선별, 접합까지의 공정을 일관되게 실시할 수 있어 검사 시간의 간략화가 가능해지기 때문에, 제조가 간이화되어 저비용화를 도모할 수도 있다. 또, 인하우스란 일반적으로, 편광판의 롤 원반을 펀칭, 검사하고, LCD 에 접합할 때 까지의 일관 라인을 말한다.

실시예

이어서, 본 발명에 관해서, 이하의 실시예 및 비교예를 사용하여 상세히 설명한다. 또, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

PVA 필름에 하기 표 1 에 나타내는 조건에 기초하여, 팽윤 처리, 염색 처리, 가교 처리, 연신 처리 및 수세 처리를 실시하여 편광자를 제작하고, 나아가 전술한 편광자를 사용하여 편광판을 제작하였다. 그리고, 편광자 및 편광판의 성능을 평가하였다. 또, PVA 필름으로서는 중합도 2400 의 PVA 필름 (쿠라레사 제; 상품명 VF-PS #7500; 폭 600mm), 및 중합도 2600 의 PVA 필름 (닛폰 합성사 제; 상품명 OPL M-7500; 폭 600mm) 을 사용하였다. 각 실시예 및 비교예에서 사용한 PVA 필름의 종류는 하기 표 1 중에 중합도에 의해서 나타내었다. 또한, PVA 필름 (원반) 의 두께 및 두께 변위량도 함께 표 1 에 나타낸다.

A. 편광자의 제작

(1) 팽윤 처리

PVA 필름에 하기 표 1 에 나타내는 조건으로 팽윤 처리를 실시하였다. 구체적으로는 상기 PVA 필름을 수욕 (팽윤욕) 에 침지하여 연신하였다. 하기 표 1 중에는 침지 시간, 팽윤욕의 온도, 팽윤 전의 PVA 필름 (원반) 의 길이에 대한 연신 배율을 나타낸다. 또, 상기 팽윤욕에서의 물 끊김성을 좋게 하기 위해서 가이드롤을 사용하였다 (이하, 동일).

(2) 염색 처리

상기 PVA 필름을 상기 팽윤욕으로부터 끌어올려, 요오드 0.03 중량% 를 함유하는 수용액 (염색욕) 에 침지시켜 더욱 연신하였다. 하기 표 1 중에는 침지 시간, 염색욕의 온도, 원반의 길이에 대한 연신 배율을 나타낸다.

(3) 가교 처리

상기 PVA 필름을 상기 염색욕으로부터 끌어올려, 붕산 및 KI 를 함유하는 수용액 (가교욕) 에 침지시켜 더욱 연신하였다. 하기 표 1 에는 침지 시간, 가교욕의 온도, 원반의 길이에 대한 연신 배율, 염색욕에 있어서의 붕산 농도 및 KI 농도를 나타낸다. 또한, 상기 가교욕에 대한 침지 시간을 표 1 에 나타낸다.

(4) 연신 처리

상기 PVA 필름을 상기 가교욕으로부터 끌어올려, 붕산 및 KI 를 함유하는 수용액 (연신욕) 에 침지시켜 추가로 연신하였다. 하기 표 1 에는 침지 시간, 침지욕의 온도, 원반의 길이에 대한 연신 배율, 연신욕에 있어서의 붕산 농도 및 KI 농도를 나타낸다. 또한, 연신욕에 대한 침지 시간 (연신 처리에 제공한 시간) 을 표 1 에 나타낸다.

(5) 수세 처리

상기 PVA 필름을 상기 연신욕으로부터 끌어올려, KI 수용액 (수세욕) 에 침지시킨 후, 물로 세정하였다. 하기 표 1 에는 수세욕에 있어서의 KI 농도 및 수세욕의 온도를 나타낸다.

(6) 건조 처리

상기 수세 처리 후의 PVA 필름을 25℃ 에서 3 분간 건조 처리를 실시하여 편광자로 하였다. 얻어진 편광자의 폭 및 두께에 관해서, 원반의 폭을 100% 로 한 경우의 상대치 (%), 및 원반의 두께를 100% 로 한 경우의 상대치 (%) 를 각각 구하였다. 이 결과를 표 1 에 함께 나타낸다.

B. 편광판의 제작

미리, 상품명 KC4UVX2MW (코니카 필름사 제) 의 TAC 필름을 40℃ 의 5 중량% NAOH 수용액에 2 분간 침지하고, 30℃ 의 순수로 1 분간 수세하고, 또한 100℃ 에서 2 분간 건조시킴으로써, 비누화 처리를 실시한 보호 필름 (두께 40μm) 을 제작하였다. 이 보호 필름에 관해서 위상차계 (오지 계측 기기사 제, 상품명 KOBRA21ADH) 를 사용하여 위상차를 측정한 결과, 면내 위상차는 1nm 이고, 두께 방향 위상차는 27nm 이었다 (측정 파장 550nm). 전술한 편광자의 양면에 상기 보호 필름을 3 중량% PVA 수용액에 의해서 부착하고, 건조 처리 (65℃, 5 분) 를 실시함으로써 편광판을 제작하였다.

C. 성능의 평가 방법

(1) 위상차의 측정

상품명 KOBRA-31PR (오지 계측 기기 제) 을 사용하여 편광판의 면내 위상차를 측정하였다 (측정 파장 1000nm). 구체적으로는 길이 250mm ×폭 200mm 의 편광판에 대하여, 면내 2mm 마다, 합계 12276 점을 측정하였다. 이들의 결과를, 편광판의 위상차 변동 범위로서 표 2 에 나타낸다.

또한, 인접하는 측정점에서의 위상차를 하기 식에 대입하여 전술한 미분 위상차 변화량 (σ) 을 구하였다 (구한 변화량의 수 n ＝ 12054). 또, 하기 식에서 d 는 2mm 이다. 이들의 결과를 편광자의 미분 위상차 변화량의 변동 범위로서 표 2 에 나타낸다.

σ＝ ΔR/d

ΔR ＝ R_i－R_i _＋1

또한, 얻어진 면내 위상차 중, 최대 위상차와 최소 위상차의 차 및 최소 위상차를 나타내는 측정점과 최소 위상차를 나타내는 측정점의 거리를 구하였다. 이들의 결과를 하기 표 2 에 나타낸다.

(2) 투과율의 측정

분광 광도계 (상품명 DOT-3C: 무라카미 색채 기술 연구소 제) 를 사용하여 측정하고, JIS Z 8701 의 2 도 시야 (C 광원) 에 의해서, 시감도를 보정한 Y 값으로 나타내었다.

(3) 편광도의 측정

2 장의 동일한 편광판을 편광축이 평행하게 되도록 포갠 경우의 투과율 (H₀) 과, 직교하게 포갠 경우의 투과율 (H₉₀) 을, 상기 투과율의 측정 방법에 준하여 측정하여 하기 식으로부터 편광도를 구하였다. 또, 평행 투과율 (H₀) 과 직교 투과율 (H₉₀) 은 전술한 것과 동일하게 시감도를 보정한 Y 값이다.

(4) 단체 색상, 평행 색상, 직교 색상의 측정

적분구식 분광 투과율 측정기 (상품명 DOT-3C; 무라카미 색채 기술 연구소 제) 를 사용하여 단체 색상 a, 단체 색상 b, 평행 색상 a, 평행 색상 b, 직교 색상 a, 직교 색상 b 를 측정하였다. 이들의 결과를 하기 표 2 에 나타낸다.

(5) 표시 불균일의 평가 방법

실시예 및 비교예에서 얻은 편광판을, 각각 길이 25cm ×폭 20cm 각으로 재단하여 고콘트라스트 타입의 IPS 액정 셀의 표면 (광원측) 에 점착제를 통해 접합하고, 상기 액정 셀의 타방의 표면 (시인측) 에는 상품명 SEG1425DU (닛토덴코 제) 를 접합하였다. 얻어진 액정 패널을 상기 광원측의 편광판 (제작한 편광판) 이 밑으로 되도록, 후술하는 각종 백라이트 (A?D) 위에 놓았다. 그리고, 상기 액정 패널의 시인측에서, 정면 방향 (0°) 및 비스듬한 방향 (30°, 60°) 으로부터 관찰하여 흑색 표시시의 불균일을 하기 평가 기준에 따라서 평가하였다. 이들의 결과를 하기 표 3 에 나타낸다.

(백라이트 A)

도 6 는 백라이트 A 의 개략을 나타내는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 이 백라이트 (6) 는 이면에 인쇄를 실시한 쐐기형 도광판 (22) 에 냉음극관 (26) 과 램프 하우스 (27) 를 설치하고, 상면에는 확산판 (21) 을, 하면에는 확산 반사판 (23) 을 각각 배치하였다.

(백라이트 B)

도 7 은 백라이트 B 의 개략을 나타내는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 이 백라이트 (7) 는 상기 도 6 에 나타내는 백라이트 (6) 위에, 콜레스테릭층과 λ/4 판층의 적층체를 배치하였다. 이 때, 상기 적층체는 백라이트 (6) 측에 콜레스테릭면 (16) 이, 시인측에 λ/4 판 (15) 이 오도록 배치하였다. 이 백라이트 (7) 위에, 전술한 바와 같이 액정 셀을 배치할 때에는 투과광량이 최대가 되도록 하였다. 또, 상기 콜레스테릭층과 λ/4 판층의 적층체로서는 닛토덴코사 제의 상품명 PCF400TEG 로부터, 편광판 부분만을 제거한 것을 사용하였다.

(백라이트 C)

도 8 은 백라이트 C 의 개략을 나타내는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 이 백라이트 (8) 는 상기 도 6 에 나타내는 백라이트 (6) 위에, 이방성 다중 박막 반사 편광자 (17; 상품명 DBEF; 3M 사 제) 를 배치하였다. 이 백라이트 (8) 위에, 전술한 바와 같이 액정 셀을 배치할 때에는 투과광량이 최대가 되도록 하였다.

(백라이트 D)

도 9(a) 는 백라이트 D 의 개략을 나타내는 단면도이고, 도 9(b) 는 상기 (a) 의 부분적인 개략을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 이 백라이트 (9) 는 광출사면에 프리즘을 형성한 쐐기형 도광판 (25) 에 냉음극관 (26) 과 램프 하우스 (27) 를 설치하고, 상기 도광판 (25) 의 하면에는 확산 반사판 (23) 을, 상기 도광판 (25) 의 상면에는 프리즘 시트 (24) 를 배치하였다. 또, 이 프리즘 시트 (24) 는 도 9(a) 의 부분적인 확대도 (b) 로 나타내는 바와 같이, 그 프리즘면이 상기 도광판 (25) 의 프리즘면과 마주 보도록 배치하였다. 그리고, 상기 프리즘 시트 (24) 의 상면에, 추가로 확산판 (21) 을 배치하였다.

(평가 기준)

5: 표시 불균일이 전혀 관찰되지 않는다

4: 형광등 점등 하에서, 표시 불균일이 전혀 관찰되지 않고, 소등 하 (암실) 에서 불균일이 어렴풋이 관찰된다

3: 형광등 점등 하에서, 표시 불균일이 전혀 관찰되지 않고, 소등 하 (암실) 에서 불균일이 관찰된다

2: 형광등 점등 하에서, 표시 불균일이 어렴풋이 관찰된다

1: 형광등 점등 하에서, 표시 불균일이 확실히 관찰된다

표 2 에 나타내는 바와 같이, 비교예의 편광자는 1000nm 에서의 면내 위상차의 변동 범위가 950?1350nm 의 범위 밖이기 때문에, 표 3 에 나타내는 바와 같이 표시 불균일의 평가가 열등한 결과가 되었다. 이에 비해, 상기 변동 범위가 950?1350nm 의 범위인 실시예의 편광자에 의하면, 이것을 사용한 편광판은 표시 불균일이 억제되어 표시 특성이 우수한 결과가 되었다. 이상의 결과로부터, 본 발명의 편광자라면, 표시 불균일이 억제된 각종 화상 표시 장치를 얻을 수 있다.

Claims

매트릭스 중에 요오드를 함유하는 편광자로서, 흡수를 나타내지 않는 측정 파장에서, 면내 위상차가 950 ~ 1350nm 범위이고, 면내 위상차의 극대치를 나타내는 측정 부위와 극소치를 나타내는 측정 부위의 거리가 0mm 보다 크고 10mm 이하이거나, 또는 100mm 이상이고, 상기 흡수를 나타내지 않는 측정 파장이 1000nm 인 것을 특징으로 하는, 편광자.
제 1 항에 있어서,
상기 흡수를 나타내지 않는 측정 파장에서, 상기 극대치와 상기 극소치의 차 (면내 위상차 편차) 가 60nm 미만인, 편광자.
제 1 항에 있어서,
상기 편광자의 두께가 28 ~ 40μm 인, 편광자.
매트릭스 중에 요오드를 함유하는 편광자로서, 흡수를 나타내지 않는 측정 파장에서, 면내 위상차가 950 ~ 1350nm 범위이고, 두께가 28 ~ 40μm 인 것을 특징으로 하는, 편광자.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수를 나타내지 않는 측정 파장에서, 면내 위상차의 미분 위상차 변화량 (σ) 이 -5nm/mm ~ 5nm/mm 범위인, 편광자.