KR20160055152A - 편광판, 편광판의 제조 방법, 화상 표시 장치, 화상 표시 장치의 제조 방법 및 편광판의 광 투과율 개선 방법 - Google Patents

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KR20160055152A
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Abstract

면 내에 위상차를 갖지 않는 광 투과성 기재가 사용된 경우라도, 광 투과율이 우수한 편광판을 제공한다. 백라이트 광원 측으로부터, 적어도, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자가 이 순서대로 적층되고, 화상 표시 장치의 상기 백라이트 광원 측에 배치해서 사용되는 편광판이며, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재에, 편광된 광이 입사되는 것이고, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자는, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±30°또는 90°±30°로 되도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 편광판.

Description

편광판, 편광판의 제조 방법, 화상 표시 장치, 화상 표시 장치의 제조 방법 및 편광판의 광 투과율 개선 방법{POLARIZING PLATE, METHOD FOR MANUFACTURING POLARIZING PLATE, IMAGE DISPLAY DEVICE, METHOD FOR MANUFACTURING IMAGE DISPLAY DEVICE, AND METHOD FOR IMPROVING TRANSMITTANCE OF POLARIZING PLATE}
본 발명은, 편광판, 편광판의 제조 방법, 화상 표시 장치, 화상 표시 장치의 제조 방법 및 편광판의 광 투과율 개선 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는, 전력 절약, 경량, 박형 등과 같은 특징을 갖고 있는 점에서, 종래의 CRT 디스플레이 대신 여러 분야에서 사용되고 있다. 특히, 최근 급속하게 보급되고 있는 휴대 전화나 스마트폰 등의 모바일 기기에서는, 액정 표시 장치가 필수로 되어 있다.
이러한 액정 표시 장치는, 예를 들어 백라이트 광원 상에, 관찰자 측과 백라이트 광원 측에 한 쌍의 편광판이, 액정 셀을 사이에 두고 크로스니콜의 관계로 되도록 배치된 구성이 알려져 있다.
그리고, 이와 같은 구성의 액정 표시 장치는, 백라이트 광원으로부터 조사된 광이, 백라이트 광원 측의 편광판, 액정 셀 및 관찰자 측의 편광판을 투과하여 표시 화면에서 영상이 표시된다.
통상, 상기 편광판으로서는, 편광자와 광 투과성 기재가 적층된 구조를 갖고, 상기 편광판의 광 투과성 기재로서는, 트리아세틸셀룰로오스로 대표되는 셀룰로오스에스테르를 포함하는 필름이 사용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이것은, 셀룰로오스에스테르는 투명성, 광학 등방성이 우수하고, 면 내에 거의 위상차를 갖지 않기 때문에(리타데이션값이 낮음), 입사 직선 편광의 진동 방향을 변화시키는 일이 매우 적고, 액정 표시 장치의 표시 품질에의 영향이 적기도 하고, 적당한 투수성을 갖기 때문에, 편광판을 제조했을 때에 편광자에 잔류한 수분을 광학 적층체를 통해서 건조시킬 수 있는 등의 이점에 기초하는 것이다.
그러나, 셀룰로오스에스테르 필름은, 투습도가 너무 높기 때문에, 내습 시험을 행하면 퇴색에 의한 편광도의 저하를 초래하는 등의 문제가 있었다. 이러한 셀룰로오스에스테르 필름의 문제점 때문에 투명성, 내열성, 기계 강도가 우수하고, 또한, 셀룰로오스에스테르 필름에 비하여 저렴하고 시장에서 입수가 용이한, 혹은 간이한 방법으로 제조하는 것이 가능한 범용성 필름을 보호 필름으로서 사용하는 것이 요망되고 있고, 예를 들어 셀룰로오스에스테르 필름 대신, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 필름을 이용하는 시도가 이루어지고 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).
그런데, 이와 같은 구성의 액정 표시 장치에 있어서, 백라이트 광원으로부터 조사된 광을 효율적으로 표시 화면까지 투과시키는 것은, 표시 화면의 휘도 향상에 중요하다. 특히, 최근 급속하게 보급되고 있는 스마트폰 등의 모바일 기기에서는, 배터리의 지속 시간에 직접 영향을 미치기 때문에, 더 효율적으로 백라이트 광원으로부터의 광을 표시 화면까지 투과시키는 것이 요구되고 있다.
이러한 액정 표시 장치로서, 예를 들어 백라이트 광원과 해당 백라이트 광원 측의 편광판 사이에, 편광 분리 필름을 설치하거나 하여 백라이트 광원 측의 편광판에 편광된 광을 입사시키고, 표시 화면의 휘도를 향상시킨 것이 알려져 있다. 또한, 상기 편광 분리 필름이란, 특정한 편광 성분을 투과시킴과 함께, 기타 편광 성분을 반사해서 백라이트 광원 측으로 되돌리는 기능을 갖는 필름이다.
그런데, 이와 같은 구성의 액정 표시 장치의 백라이트 광원 측의 편광판으로서, 폴리에스테르 필름을 포함하는 보호 필름을 사용한 편광판을 사용한 경우, 투과율이 저하되어 버리는 경우가 있었다. 이것은, 폴리에스테르 필름은, 분자쇄 중에 분극률이 큰 방향족환을 갖기 때문에, 고유 복굴절이 매우 크고, 우수한 투명성, 내열성, 기계 강도를 부여하기 위한 연신 처리에 의한 분자쇄의 배향에 수반하여 복굴절이 발현되기 쉽다는 성질을 갖기 때문이다.
이로 인해, 이러한 폴리에스테르 필름과 같은 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재를 사용한 편광판을, 액정 표시 장치의 백라이트측의 편광판으로서 사용한 경우, 편광 분리 필름을 통과한 특정한 편광 성분의 편광 상태를 변화시켜 버리기 때문에, 투과율이 저하되어 버리는 경우가 있었다.
일본 특허 공개 평 6-51120호 공보 국제 공개 제2011/162198호
본 발명은, 상기 현 상황을 감안하여 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재가 사용된 경우라도, 광 투과율이 우수한 편광판, 해당 편광판의 제조 방법, 화상 표시 장치, 화상 표시 장치의 제조 방법 및 편광판의 광 투과율 개선 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 백라이트 광원 측으로부터, 적어도, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자가 이 순서대로 적층되고, 화상 표시 장치의 상기 백라이트 광원 측에 배치해서 사용되는 편광판이며, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재에, 편광된 광이 입사되는 것이며, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자는, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±30° 또는 90°±30°로 되도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 편광판이다.
본 발명의 편광판에 있어서, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자는, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±15° 또는 90°±15°로 되도록 적층되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재는, 굴절률이 큰 방향인 지상축 방향의 굴절률(nx)과, 상기 지상축 방향과 직교하는 방향인 진상축 방향의 굴절률(ny)의 차(nx-ny)가, 0.01 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 큰 방향인 지상축 방향의 굴절률(nx)과, 상기 지상축 방향과 직교하는 방향인 진상축 방향의 굴절률(ny)과, 상기 광 투과성 기재의 평균 굴절률(N)이, 하기 식의 관계를 갖고, 또한, 상기 진상축과 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°±2°인 것이 바람직하다.
nx＞N＞ny
또한, 본 발명은, 적어도, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자가 이 순서대로 적층되고, 화상 표시 장치의 백라이트 광원 측에 배치해서 사용되는 편광판의 제조 방법이며, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자를, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±30° 또는 90°±30°로 되도록 적층하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조 방법이기도 하다.
또한, 본 발명은, 상술한 본 발명의 편광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치이기도 하다.
본 발명의 화상 표시 장치는, 백라이트 광원과 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재 사이에, 편광 분리 필름을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는, 관찰자 측에 적어도 면 내에 복굴절률을 갖는 상부 광 투과성 기재가 상부 편광자 상에 설치된 상부 편광판을 더 갖고, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 상부 광 투과성 기재와 상기 상부 편광자는, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 상부 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과, 상기 상부 편광자의 투과축이 이루는 각도가 90°로 되지 않도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 적어도, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자가 이 순서대로 적층되고, 화상 표시 장치의 백라이트 광원 측에 배치해서 사용되는 편광판을 구비한 화상 표시 장치의 제조 방법이며, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자를, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±30° 또는 90°±30°로 되도록 적층하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 제조 방법이기도 하다.
또한, 본 발명은, 적어도, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자가 이 순서대로 적층되고, 화상 표시 장치의 백라이트 광원 측에 배치해서 사용되는 편광판의 광 투과율 개선 방법이며, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자를, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±30° 또는 90°±30°로 되도록 적층하는 것을 특징으로 하는 편광판의 광 투과율 개선 방법이기도 하다.
이하에, 본 발명을 상세하게 설명한다.
또한, 본 발명에서는, 특별한 기재가 없는 한, 단량체, 올리고머, 예비 중합체 등의 경화성 수지 전구체도 “수지”라고 기재한다.
본 발명자들은, 광 투과성 기재와 편광자가 적층되고, 화상 표시 장치의 백라이트 광원 측에 배치해서 사용됨과 함께, 편광된 광이 입사되는 편광판에 대해서 예의 검토한 결과, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재를 사용한 경우, 편광판의 광 투과율에는, 해당 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 편광자의 투과축 사이에서 각도 의존성이 있음을 알아내었다.
즉, 본 발명자들은, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 특정한 각도 범위로 되도록 적층함으로써, 해당 편광판의 광 투과율을 향상시킬 수 있음을 알아내었다. 그리고, 이러한 지견에 기초하여 본 발명자들은, 또한 예의 검토한 결과, 종래 광학 등방성 재료로서 사용되어 온 셀룰로오스에스테르 등의 재료를 포함하는 광 투과성 기재에 대하여도, 굳이 복굴절률을 갖게 한 광 투과성 기재로 함으로써, 광학 등방성 재료인 채 사용하는 것 보다도, 광 투과율을 향상시킬 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 편광판은, 적어도, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자가 이 순서대로 적층되고, 화상 표시 장치의 백라이트 광원 측에 배치해서 사용되는 것이다.
상기 광 투과성 기재로서는, 면 내에 복굴절률을 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리에스테르 등을 포함하는 기재를 들 수 있지만, 그 중에서도, 비용 및 기계적 강도에 있어서 유리한 폴리에스테르 기재인 것이 적합하다. 또한, 이하의 설명에서는, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재를 폴리에스테르 기재로서 설명한다.
또한, 본 발명의 편광판에 있어서, 상기 광 투과성 기재로서는, 종래 광학 등방성 재료로서 사용된 셀룰로오스에스테르 등을 포함하는 광 투과성 기재이어도, 굳이 복굴절률을 갖게 함으로써 사용할 수 있다.
본 발명의 편광판에 있어서, 상기 폴리에스테르 기재의 면 내에 있어서 굴절률이 큰 방향(지상축 방향)의 굴절률(nx)과, 상기 지상축 방향과 직교하는 방향(진상축 방향)의 굴절률(ny)의 차 nx-ny(이하, Δn이라고도 표기함)는 0.01 이상인 것이 바람직하다. 상기 Δn이 0.01 미만이면 투과율 향상 효과가 적어지는 경우가 있다. 한편, 상기 Δn은, 0.30 이하인 것이 바람직하다. 0.30을 초과하면, 폴리에스테르 기재를 과도하게 연신할 필요가 발생하기 때문에, 폴리에스테르 기재의 터짐, 찢어짐 등이 발생하기 쉬워져, 공업 재료로서의 실용성이 현저하게 저하하는 경우가 있다.
이상의 관점에서, 상기 Δn의 보다 바람직한 하한은 0.05, 더 바람직한 상한은 0.27이다. 또한, 상기 Δn이 0.27을 초과하면, 내습 열성 시험에서의 폴리에스테르 기재의 내구성이 떨어지는 경우가 있다. 내습 열성 시험에서의 내구성이 우수한 점에서, 상기 Δn의 더욱 바람직한 상한은 0.25이다. 이러한 Δn을 만족함으로써, 적합한 광 투과율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 광 투과성 기재가 면 내에 복굴절률을 갖고 있는지 여부는, 파장 550nm의 굴절률에 있어서 Δn(nx-ny)≥0.0005인 것은 복굴절성을 갖고 있는 것으로 하고, Δn <0.0005인 것은 복굴절성을 갖고 있지 않는 것으로 한다. 복굴절률은, 오지 게이소꾸 기끼사제 KOBRA-WR을 사용하여, 측정 각 0° 또한 측정 파장 552.1nm에서 설정하여 측정을 행할 수 있다. 이때, 복굴절률 산출에는, 막 두께, 평균 굴절률이 필요하게 된다. 막 두께는, 예를 들어 마이크로미터(Digimatic Micrometer, 미쯔토요사제)나, 전기 마이크로미터(안리쓰사제)를 사용하여 측정할 수 있다. 평균 굴절률은 아베 굴절률계나, 엘립소미터를 사용하여 측정할 수 있다.
또한, 일반적으로 등방성 재료로서 알려진, 트리아세틸셀룰로오스를 포함하는 TD80UL-M(후지 필름사제), 시클로올레핀 중합체를 포함하는 ZF16-100(니혼 제온사제)의 Δn은, 상기 측정 방법에 의해, 각각 0.0000375, 0.00005이며, 복굴절성을 갖고 있지 않다고(등방성) 판단했다.
기타, 복굴절률을 측정하는 방법으로서, 2매의 편광판을 사용하여, 광 투과성 기재의 배향축 방향(주축의 방향)을 구하고, 배향축 방향에 대하여 직교하는 2개의 축 굴절률(nx, ny)을, 아베 굴절률계(아타고사제 NAR-4T)에 의해 구할 수도 있고, 이면에 흑색 비닐 테이프(예를 들어, 야마토 비닐 테이프 No200-38-2138mm 폭)를 붙이고 나서, 분광 광도계(V7100형, 자동 절대 반사율 측정 유닛, VAR-7010 니혼 분꼬우사제)를 사용하여, 편광 측정:S 편광으로, S 편광에 대하여, 지상축을 평행으로 한 경우와, 진상축을 평행으로 한 경우의 5도 반사율을 측정하고, 반사율(R)과 굴절률(n)의 관계를 나타내는 하기 식(1)으로부터 지상축과 진상축의 각 파장의 굴절률(nx, ny)을 산출할 수도 있다.
R(％)＝(1-n)2/(1+n)2 식(1)
또한, 평균 굴절률은, 아베 굴절률계나, 엘립소미터를 사용하여 측정할 수 있고, 광 투과성 필름의 두께 방향의 굴절률 nz는, 상기의 방법에 의해 측정한, nx, ny를 사용하여 하기 식(2)로부터 계산할 수 있다.
평균 굴절률 N＝(nx+ny+nz)/3 식(2)
여기서, nx, ny, nz의 산출 방법을 구체예를 들어 설명한다.
또한, nx는 광 투과성 기재의 지상축 방향의 굴절률, ny는 광 투과성 기재의 진상축 방향의 굴절률, nz는 광 투과성 기재의 두께 방향의 굴절률이다.
(3차원 굴절률 파장 분산의 산출)
우선은, 시클로올레핀 중합체를 예를 들어, 3차원 굴절률 파장 분산의 산출 방법을 구체적으로 설명한다.
면 내에 복굴절률을 갖지 않는 시클로올레핀 중합체 필름의 평균 굴절률 파장 분산을, 엘립소미터(UVISEL 호리바 세이사꾸쇼)를 사용하여 측정하고, 그 결과를 도 1에 도시했다. 이 측정 결과로부터, 면 내에 복굴절률을 갖지 않는 시클로올레핀 중합체 필름의 평균 굴절률 파장 분산을, nx와 ny, nz의 굴절률 파장 분산으로 했다.
이 필름을 연신 온도 155℃에서 자유단 1축 연신하여 면 내에 복굴절률을 갖는 필름을 얻었다. 막 두께는 100㎛이었다. 이 자유단 1축 연신한 필름을, 복굴절 측정계(KOBRA-21ADH, 오지 게이소꾸 기끼)에 의해, 입사각 0° 및 40°의 리타데이션값을 4 파장(447.6nm, 547.0nm, 630.6nm, 743.4nm)에서 측정했다.
각 파장에서의, 평균 굴절률(N)과 리타데이션값을 바탕으로, 복굴절 측정계 부속의 3차원 파장 분산 계산 소프트웨어를 사용하여, Cauchy 또는 Sellmeier의 식 등을 사용하여, 3차원 굴절률 파장 분산을 산출하고, 그 결과를 도 2에 도시했다. 또한, 도 2 중, ny는 nz와 거의 겹쳐서 나타나 있다. 이 결과로부터, 면 내에 복굴절률을 갖는 시클로올레핀 중합체 필름의 3차원 굴절률 파장 분산을 얻었다.
(분광 광도계를 사용한 굴절률 nx, ny, nz의 산출)
폴리에틸렌테레프탈레이트를 예를 들어, 분광 광도계를 사용한 굴절률 nx, ny, nz의 산출 방법을 구체적으로 설명한다.
면 내에 복굴절률을 갖지 않는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 평균 굴절률 파장 분산은, 상기 3차원 굴절률 파장 분산의 산출 방법과 마찬가지로 행하였다.
면 내에 복굴절률을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 굴절률 파장 분산(nx, ny)은, 분광 광도계(V7100형, 자동 절대 반사율 측정 유닛 VAR-7010 니혼 분꼬우사제)를 사용해서 산출했다. 측정면과는 반대면에, 이면 반사를 방지하기 위해서 측정 스폿 면적보다 큰 폭의 흑색 비닐 테이프(예를 들어, 야마토 비닐 테이프 No200-38-21 38mm 폭)을 붙이고 나서, 편광 측정:S 편광으로, 광 투과성 기재의 배향축을 평행하게 설치한 경우와, 배향축에 대하여 직교하는 축을 평행하게 설치한 경우의 5도 분광 반사율을 측정했다. 결과를 도 3에 도시한다. 반사율(R)과 굴절률(n)의 관계를 나타내는 상기 식(1)에서 굴절률 파장 분산(nx, ny)을 산출했다. 더 큰 반사율(상기 식(1)에 의해 산출된 굴절률)을 나타내는 방향을 nx(지상축이라고도 함)라 하고, 보다 작은 반사율(상기 식(1)에 의해 산출된 굴절률)을 나타내는 방향을 ny(진상축이라고도 함)라고 했다. 여기서, 배향축이란, 광원 위에 크로스니콜 상태로 설치된 2매의 편광판 사이에, 면 내에 복굴절률을 갖는 필름을 끼우고, 필름을 회전시켜 광 누설이 가장 적은 상태일 때, 편광판의 투과축, 또는 흡수축과 동일한 방향을 필름의 배향축으로 할 수 있다. 또한, 굴절률 nz는 상기 평균 굴절률(N)과 상기 식(2)에 의해 산출할 수 있다.
상기 폴리에스테르 기재를 구성하는 재료로서는, 상술한 Δn을 충족하는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 방향족 이염기산 또는 그 에스테르 형성성 유도체와 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체로부터 합성되는 선상 포화 폴리에스테르를 들 수 있다. 이와 같은 폴리에스테르의 구체예로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리(1,4-시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트), 폴리에틸렌나프탈레이트(폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리에틸렌-1,4-나프탈레이트, 폴리에틸렌-1,5-나프탈레이트, 폴리에틸렌-2,7-나프탈레이트, 폴리에틸렌-2,3-나프탈레이트) 등을 예시할 수 있다. 또한, 폴리에스테르 기재에 사용되는 폴리에스테르는, 이들 폴리에스테르의 공중합체이어도 되고, 상기 폴리에스테르를 주체(예를 들어 80몰％ 이상의 성분)로 하고, 적은 비율(예를 들어 20몰％ 이하)의 다른 종류의 수지와 블렌드한 것이어도 된다. 상기 폴리에스테르로서 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌나프탈레이트가 역학적 물성이나 광학 물성 등의 밸런스가 양호하므로 특히 바람직하다. 특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌테레프탈레이트는 범용성이 높고, 입수가 용이하기 때문이다. 본 발명에 있어서는 PET와 같은, 범용성이 매우 높은 필름이어도, 광 투과율이 우수한 편광판을 얻을 수 있다. 또한, PET는 투명성, 열 또는 기계적 특성이 우수하고, 연신 가공에 의해 Δn의 제어가 가능하며, 고유 복굴절이 크기 때문에, 비교적 용이하게 복굴절률을 갖게 할 수 있다.
상기 폴리에스테르 기재를 얻는 방법으로서는, 상술한 Δn을 충족하는 방법이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 재료의 상기 PET 등의 폴리에스테르를 용융하고, 시트 형상으로 압출 성형된 미연신 폴리에스테르를 유리 전이 온도 이상의 온도에 있어서 텐터 등을 사용해서 가로 연신 후, 열 처리를 실시하는 방법을 들 수 있다.
상기 가로 연신 온도로서는 80℃ 내지 130℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 90℃ 내지 120℃이다. 또한, 가로 연신 배율은 2.5 내지 6.0배가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3.0 내지 5.5배이다. 상기 가로 연신 배율이 6.0배를 초과하면, 얻어지는 폴리에스테르 기재의 투명성이 저하되기 쉬워지고, 가로 연신 배율이 2.5배 미만이면 연신 장력도 작아지기 때문에, 얻어지는 폴리에스테르 기재의 복굴절이 작아지는 경우가 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 2축 연신 시험 장치를 사용하여, 상기 미연신 폴리에스테르의 가로 연신을 상기 조건에서 행한 후, 해당 가로 연신에 대한 흐름 방향의 연신(이하, 세로 연신이라고도 함)을 행해도 된다. 이 경우, 상기 세로 연신은, 연신 배율이 2배 이하인 것이 바람직하다. 상기 세로 연신의 연신 배율이 2배를 초과하면, Δn의 값을 상술한 바람직한 범위로 할 수 없는 경우가 있다.
또한, 상기 열 처리 시의 처리 온도로서는 100℃ 내지 250℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 180℃ 내지 245℃이다.
상기 폴리에스테르 기재의 두께로서는, 5 내지 300㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 5㎛ 미만이면 터짐, 찢어짐 등이 발생하기 쉬워져 공업 재료로서의 실용성이 현저하게 저하되는 경우가 있다. 한편, 300㎛를 초과하면, 폴리에스테르 기재가 매우 강직하고, 고분자 필름 특유의 유연함이 저하되어 역시 공업 재료로서의 실용성이 저하되므로 바람직하지 않다. 상기 폴리에스테르 기재의 두께의 보다 바람직한 하한은 10㎛, 더 바람직한 상한은 200㎛이며, 더욱 바람직한 상한은 150㎛이다.
또한, 상기 폴리에스테르 기재는, 가시광 영역에서의 투과율이 80％ 이상인 것이 바람직하고, 84％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 투과율은, JIS K7361-1(플라스틱-투명 재료의 전체 광 투과율 시험 방법)에 의해 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 폴리에스테르 기재에는 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 비누화 처리, 글로우 방전 처리, 코로나 방전 처리, 자외선(UV) 처리 및 화염 처리 등의 표면 처리를 행해도 된다.
상기 편광자로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 요오드 등에 의해 염색하고, 연신한 폴리비닐알코올 필름, 폴리비닐포르말 필름, 폴리비닐아세탈 필름,에틸렌-아세트산 비닐 공중합체계 비누화 필름 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 편광판에 있어서, 상기 광 투과성 기재와 상기 편광자는, 상기 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±30° 또는 90°±30°로 되도록 적층되어 있다. 본 발명의 편광판은, 상기 광 투과성 기재와 상기 편광자가 상술한 바와 같이 배치되기 때문에, 상술한 바와 같은 광 투과율을 우수한 것으로 할 수 있다. 즉, 상기 광 투과성 기재의 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가 상기 범위를 벗어날 경우, 구체적으로는, 45°±15° 미만인 경우, 본 발명의 편광판 광 투과율이 매우 낮은 것이 된다. 이것은, 이하의 이유에 의한 것이다.
광원과 편광 소자 사이에 편광 분리 필름을 구비한 편광판에서는, 통상 편광자의 투과축을 투과하는 광의 편광축의 방향과, 편광 분리 필름을 투과한 편광된 광의 편광축의 방향은 일치하도록 설치되어 있다. 이로 인해, 편광자와 편광 분리 필름 사이에, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재가 설치되고, 또한, 상기 광 투과성 기재의 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 45°±15° 미만의 범위일 경우, 편광 분리 필름을 투과한 편광된 광의 편광축이 변화되어 버리고, 편광자의 흡수축에 의해 흡수되어버려, 편광판의 광 투과율이 매우 낮아져 버린다.
본 발명의 편광판에 있어서, 상기 광 투과성 기재와 상기 편광자는, 상기 광 투과성 기재의 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±15° 또는 90°±15°로 되도록 적층되어 있는 것이 바람직하다. 상기 광 투과성 기재의 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가 상기 범위에 있음으로써, 본 발명의 편광판의 광 투과율이 매우 양호한 것이 된다.
본 발명의 편광판에 있어서, 상기 광 투과성 기재와 상기 편광자는, 상기 광 투과성 기재의 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±5°로 되도록 적층되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 상기 광 투과성 기재의 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가 상기 범위에 있음으로써, 본 발명의 편광판의 광 투과율이 매우 양호한 것이 된다. 이것은, 상기 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가 상기 범위일 때, 편광된 광이 상기 광 투과성 기재에 입사될 때의 반사율을 작게 할 수 있기 때문이다.
그 이유는 이하의 이유에 의한다.
즉, 편광 분리 필름을 투과한 편광된 광이 편광판에 입사되는 경우, 상기 광 투과성 기재의 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°이거나 90°이어도 상기 편광 분리 필름을 투과한 편광된 광은, 그 진동 방향을 유지한 채, 광 투과성 기재를 통과한다. 그러나, 이 광이 공기 계면으로부터, 광 투과성 기재에 들어갈 경우, 하기 식에 의해 반사가 일어난다. 여기서, 하기 식 중, ρ는 반사율을 나타내고, na는 광의 진동 방향과 동일한 방향의 광 투과성 기재의 면 내 굴절률을 나타낸다.
ρ＝(1-na)2/(1+na)2
그리고, 상기 편광판의 투과율 τ는, 하기 식에 의해 구해지지만, 흡수율 α는 재료가 동일하기 때문에, 동일값인 것을 생각하면, 투과율 τ를 크게 하기 위해서는, 반사율 ρ를 작게 하면 된다.
τ＝1-ρ-α
즉, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자는, 해당 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과, 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°일 경우, 광은 광 투과성 기재의 면 내에 있어서, 가장 작은 굴절률과 공기의 굴절률의 차에 의해 반사가 일어나기 때문에, 반사율을 가장 작게 할 수 있고, 투과율을 높일 수 있다. 한편, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자는, 해당 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과, 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가 90°일 경우, 광은, 광 투과성 기재의 면 내에 있어서, 가장 큰 굴절률과 공기의 굴절률의 차에 의해 반사가 일어나기 때문에, 반사율이 무엇보다 커져 결과적으로 투과율이 저하된다.
또한, 본 발명의 편광판에서는, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 큰 방향인 지상축 방향의 굴절률(nx)과, 상기 지상축 방향과 직교하는 방향인 진상축 방향의 굴절률(ny)과, 상기 광 투과성 기재의 평균 굴절률(N)이, 하기 식의 관계를 갖고, 또한, 상기 진상축과 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°±2°일 때, 광 투과성 기재를 등방성 재료인 채로 사용했을 때보다도 투과율을 향상시킬 수 있기 때문에 가장 바람직하다.
nx＞N＞ny
또한, 본 발명의 편광판은, 면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재의 편광자가 적층되어 있는 측과는 반대인 면에, 상기 광 투과성 기재의 진상축 방향의 굴절률 ny보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절률층이 형성되어 있어도 된다. 이러한 저굴절률층으로서는, 굴절률이 상기 광 투과성 기재의 진상축 방향의 굴절률 ny보다도 작은 것이면 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 재료를 포함하는 것을 들 수 있다.
본 발명의 편광판은, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재에, 편광된 광이 입사된다.
본 발명의 편광판에 있어서, 상기 편광된 광으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치의 백라이트 광원으로부터 발생한 광이, 편광 분리 필름을 투과해서 편광된 광을 적절하게 들 수 있다. 또한, 본 발명의 편광판 광원으로서 종래 공지의 편광 광원을 사용해도 된다.
상기 편광 분리 필름은, 상기 백라이트 광원으로부터 출사되는 광 중, 특정한 편광 성분만을 투과하고, 그 이외의 편광 성분을 반사하는 편광 분리 기능을 갖는 부재이다. 본 발명의 편광판을 액정 표시 장치에 사용한 경우, 액정 셀과 편광 분리 필름 사이에 본 발명의 편광판이 설치된 구성이 되고, 본 발명의 편광판은 특정한 편광 성분만을 선택적으로 투과시키므로, 편광 분리 필름을 사용해서 특정한 편광 성분(본 발명의 편광판을 투과하는 편광 성분) 이외의 편광 성분을 선택적으로 반사시켜 재사용함으로써, 본 발명의 편광판을 통과하는 광의 양을 많게 하여 상기 액정 표시 장치의 표시 화면의 휘도를 향상시킬 수 있다.
상기 편광 분리 필름으로서는, 액정 표시 장치에 사용되고 있는 일반적인 것을 사용할 수 있다. 또한, 편광 분리 필름으로서 시판품을 사용해도 되고, 예를 들어, 스미또모 쓰리엠사제의 DBEF 시리즈를 사용할 수 있다.
본 발명의 편광판은, 광 투과성 기재와 편광자가 광 투과성 기재의 진상축과 편광자의 투과축이 특정한 관계로 되도록 적층되어 있기 때문에, 광 투과율이 개선되게 된다. 이러한 본 발명의 편광판에 의한 광 투과율 개선 방법도 또한 본 발명의 하나이다.
또한, 본 발명의 편광판은, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자를, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°±30° 또는 90°±30°로 되도록 적층함으로써 제조할 수 있다. 이러한 본 발명의 편광판을 제조하는 방법도 또한 본 발명의 하나이다.
즉, 본 발명의 편광판의 제조 방법은, 적어도 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자가 이 순서대로 적층되고, 화상 표시 장치의 백라이트 광원 측에 배치해서 사용되는 편광판의 제조 방법이며, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자를, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±30° 또는 90°±30°로 되도록 적층하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 화상 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자로서는, 상술한 본 발명의 편광판과 동일한 것을 들 수 있다.
또한, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자의 적층은, 공지의 접착제를 통하여 행하는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 편광판을 구비하여 이루어지는 화상 표시 장치도 또한 본 발명의 하나이다.
본 발명의 화상 표시 장치는, 관찰자 측에, 적어도 면 내에 복굴절률을 갖는 상부 광 투과성 기재가 상부 편광자 상에 설치된 상부 편광판을 더 갖고, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 상부 광 투과성 기재와 상기 상부 편광자는, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 상부 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과, 상기 상부 편광자의 투과축이 이루는 각도가 90°가 되지 않도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 상부 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과, 상기 상부 편광자의 투과축이 이루는 각도가 90°이면, 본 발명의 화상 표시 장치의 백라이트 광원으로부터 출사한 광의 상기 상부 편광판의 투과율이 작아지고, 그 결과, 본 발명의 화상 표시 장치의 광 투과율이 떨어지는 경우가 있다.
보다 바람직하게는 0°±30° 미만, 0°±10° 미만이 더욱 바람직하다.
이유는, 광 투과성 기재로부터, 공기 계면으로 나올 때의 굴절률의 차가 작아지기 때문에 반사율이 작아지고, 그 결과 상부 편광판의 투과율이 높아지기 때문이다.
상기 상부 편광판을 구성하는, 면 내에 복굴절률을 갖는 상부 광 투과성 기재 및 상부 편광자로서는, 각각 상술한 본 발명의 편광판에 있어서의 광 투과성 기재 및 편광자와 동일한 것을 들 수 있다.
상기 상부 편광판을 구비한 본 발명의 화상 표시 장치로서는, 액정 셀을 사이에 두고 관찰자 측에 상부 편광판을, 백라이트 광원 측에 본 발명의 편광판을, 각각 구비한 액정 표시 장치인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 편광판의 편광자와 상부 편광판의 상부 편광자는, 투과축이 크로스니콜의 관계에 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 화상 표시 장치는, 액정 셀과, 해당 액정 셀을 배면으로부터 조사하는 백라이트 광원을 구비하고, 상기 액정 셀의 백라이트 광원 측에, 본 발명의 편광판이 형성되어 이루어지는 액정 표시 장치(LCD)인 것이 바람직하다.
본 발명의 화상 표시 장치가 액정 표시 장치인 경우, 상기 백라이트 광원은, 본 발명의 편광판 하측으로부터 조사되지만, 상술한 편광 분리 필름이 백라이트 광원과 본 발명의 편광판 사이에 설치되어 있어도 된다. 또한, 액정 셀과 본 발명의 편광판 사이에 위상차 판이 삽입되어도 된다. 이 액정 표시 장치의 각 층간에는 필요에 따라 접착제층이 형성되어도 된다.
여기서, 본 발명이 상기 광학 적층체를 갖는 액정 표시 장치인 경우, 해당 액정 표시 장치에 있어서, 백라이트 광원으로서는 특별히 한정되지 않지만, 백색 발광 다이오드(백색 LED)인 것이 바람직하고, 본 발명의 화상 표시 장치는, 백라이트 광원으로서 백색 발광 다이오드를 구비한 액정 표시 장치인 것이 바람직하다.
상기 백색 LED란, 형광체 방식, 즉 화합물 반도체를 사용한 청색광 또는 자외광을 발하는 발광 다이오드와 형광체를 조합함으로써 백색을 발하는 소자이다. 그 중에서도, 화합물 반도체를 사용한 청색 발광 다이오드와 이트륨·알루미늄·가닛계 황색 형광체를 조합한 발광 소자를 포함하는 백색 발광 다이오드는, 연속적이고 폭넓은 발광 스펙트럼을 갖고 있으므로, 광 투과율의 향상에 유효함과 함께, 발광 효율도 우수하다. 또한, 소비 전력이 작은 백색 LED를 광범위하게 이용 가능하므로, 에너지 절약화의 효과도 나타내는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 화상 표시 장치는, 어느 경우나 텔레비전, 컴퓨터, 태블릿 PC 등의 디스플레이 표시에 사용할 수 있고, 특히 고정밀 화상용 디스플레이의 표면에 적절하게 사용할 수 있다.
또한, 적어도, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자가 이 순서대로 적층되고, 화상 표시 장치의 백라이트 광원 측에 배치해서 사용되는 편광판을 구비한 화상 표시 장치의 제조 방법도 본 발명의 하나이다.
즉, 본 발명의 화상 표시 장치의 제조 방법은, 적어도 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자가 이 순서대로 적층되고, 화상 표시 장치의 백라이트 광원 측에 배치해서 사용되는 편광판을 구비한 화상 표시 장치의 제조 방법이며, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자를, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°±30° 또는 90°±30°로 되도록 적층하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 화상 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 편광판 및 그것을 구성하는 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재 및 편광자로서는, 상술한 본 발명의 편광판에서 설명한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 편광판은 광 투과성 기재와 편광자가, 광 투과성 기재의 진상축과 편광자의 투과축이 특정한 관계로 되도록 적층되어 있기 때문에, 광 투과율이 개선되게 된다. 본 발명의 화상 표시 장치는, 이러한 본 발명의 편광판을 구비한 것이기 때문에, 본 발명의 화상 표시 장치도 광 투과율이 개선되게 된다.
본 발명의 편광판은, 상술한 구성을 포함하는 것이기 때문에, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재가 사용된 경우라도, 광 투과율이 우수한 것이 되고, 또한, 종래의 면 내에 위상차를 갖지 않는 트리아세틸셀룰로오스로 대표되는 셀룰로오스에스테르를 포함하는 필름이 사용된 편광판이어도, 굳이 복굴절률을 갖게 함으로써, 투과율이 우수한 것이 된다.
도 1은, 면 내에 복굴절률을 갖지 않는 시클로올레핀 중합체 필름의 평균 굴절률 파장 분산을 나타내는 그래프이다.
도 2는, 면 내에 복굴절률을 갖는 시클로올레핀 중합체 필름의 3차원 굴절률 파장 분산을 나타내는 그래프이다.
도 3은, 분광 광도계에 의해 측정한 nx 및 ny의 5도 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 4는, 실시예 등에 있어서의 편광판의 층 구성을 도시하는 모식도이다.
도 5는, 실시예 등에서 사용한 광원의 스펙트럼이다.
도 6은, 실시예 등에서 사용한 보호 필름의 굴절률 파장 분산을 나타내는 그래프이다.
도 7은, 실시예 등에서 사용한 편광자의 굴절률 및 소쇠 계수를 나타내는 그래프이다.
이하에 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예 및 비교예에만 한정되는 것은 아니다.
(광 투과성 기재의 제작)
(면 내에 복굴절률을 갖지 않는 광 투과성 기재(A)의 제작)
셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(이스트만 케미컬사제 CAP504-0.2)를, 염화메틸렌을 용제로 하여 고형분 농도가 15％로 되도록 용해 후, 유리 위에 유연시키고, 건조시켜, 광 투과성 기재(A)를 얻었다. 파장 550nm에 있어서의 Δn＝0.00002이며, 평균 굴절률 N＝1.4838이었다.
(면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(a)의 제작)
광 투과성 기재(A)를, 160℃에서 1.5배 자유단 1축 연신하고, 면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(a)를 제작했다. 3차원 굴절률 파장 분산을 산출한 결과, 파장 550nm에 있어서의 굴절률 nx＝1.4845, ny＝1.4835(Δn＝0.001)이며, nz＝1.4834이었다.
(면 내에 복굴절률을 갖지 않는 광 투과성 기재(B)의 제작)
광 투과성 기재(B)로서, 시클로올레핀 중합체로 이루어진, 니혼 제온사제 미연신 제오노아를 준비했다. 파장 550nm에 있어서의 Δn＝0.00004이며, 평균 굴절률 N＝1.5177이었다.
(면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(b)의 제작)
광 투과성 기재(B)를, 150℃에서 1.5배 자유단 1축 연신하고, 면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(b)를 제작했다. 3차원 굴절률 파장 분산을 산출한 결과, 파장 550nm에 있어서의 굴절률 nx＝1.5186, ny＝1.5172이며, nz＝1.5173이었다.
(면 내에 복굴절률을 갖지 않는 광 투과성 기재(C)의 제작)
폴리에틸렌테레프탈레이트 재료를 290℃에서 용융하고, 유리 위에서 천천히 냉각시켜 광 투과성 기재(C)를 얻었다. 파장 550nm에 있어서의 Δn＝0.00035이며, 평균 굴절률 N＝1.6167이었다.
(면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(c1)의 제작)
광 투과성 기재(C)를, 120℃에서 4.0배 고정단 1축 연신하고, 면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(c1)를 제작했다. 분광 광도계를 사용하여, 굴절률 파장 분산(nx, ny)을 계산했다. 파장 550nm에 있어서의 굴절률 nx＝1.701, ny＝1.6015이며, nz＝1.5476이었다.
(면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(c2)의 제작)
광 투과성 기재(C)를, 120℃에서 2.0배 자유단 1축 연신하고, 면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(c2)를 제작했다. 분광 광도계를 사용하여, 굴절률 파장 분산(nx, ny)을 계산했다. 파장 550nm에 있어서의 굴절률 nx＝1.6511, ny＝1.5998이며, nz＝1.5992이었다.
(면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(c3)의 제작)
광 투과성 기재(C)를, 120℃에서 2축 연신의 배율을 조정하고, 면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(c3)를 제작했다. 분광 광도계를 사용하여, 굴절률 파장 분산(nx, ny)을 계산했다. 파장 550nm에 있어서의 굴절률 nx＝1.6652, ny＝1.6153이며, nz＝1.5696이었다.
(면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(c4)의 제작)
광 투과성 기재(C)를, 120℃에서 2축 연신 배율을 조정하고, 면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(c4)를 제작했다. 분광 광도계를 사용하여, 굴절률 파장 분산(nx, ny)을 계산했다. 파장 550nm에 있어서의 굴절률 nx＝1.6708, ny＝1.6189이며, nz＝1.5604이었다.
(면 내에 복굴절률을 갖지 않는 광 투과성 기재(D)의 제작)
폴리에틸렌나프탈레이트 재료를 290℃에서 용융하고, 유리 위에서 천천히 냉각하여 광 투과성 기재(D)를 얻었다. 파장 550nm에 있어서의 Δn＝0.0004이며, 평균 굴절률 n＝1.6833이었다.
(면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(d)의 제작)
광 투과성 기재(D)를, 120℃에서 4.0배 고정단 1축 연신하고, 면 내에 복굴절을 갖는 광 투과성 기재(d)를 제작했다. 분광 광도계를 사용하여, 굴절률 파장 분산(nx, ny)을 계산했다. 파장 550nm에 있어서의 굴절률 nx＝1.8472, ny＝1.6466이며, nz＝1.5561이었다.
(편광판 투과율의 계산)
투과율의 계산은, 2×2행렬법이나 4×4행렬법, 확장 존스 행렬법을 사용해서 계산할 수 있다. 실시예, 비교예, 참고예에 있어서는, 시뮬레이션 소프트웨어(LCDMaster, 신테크사제)를 사용하여 편광판의 투과율을 계산했다. 도 4에 편광판의 층 구성을 나타낸다. 도 4의 실시예 및 비교예 부분에, 각 광 투과성 기재의 3차원 굴절률 파장 분산을 넣어서 상기 계산을 행했다. 면 내에 복굴절을 갖지 않는다고 판단한 광 투과성 기재는, 평균 굴절률 N＝nx＝ny＝nz로 하고, 면 내에 복굴절을 갖는다고 판단한 광 투과성 기재는 실측값을 사용했다. 각 층의 막 두께는 실시예, 비교예, 보호 필름 부분은 80㎛로 하고, 편광자 부분은 20㎛로 했다.
도 5는 광원의 스펙트럼이다. 입사되는 광의 편광 상태는, 편광 분리 필름 투과 후의 편광 상태와 동일해지도록, 직선 편광으로 하고, 편광자의 투과축 방향으로 진동하는 광으로 했다.
도 6에, 사용한 보호 필름의 굴절률 파장 분산을 나타내고, 보호 필름은 등방성 재료로 했다.
도 7에, 사용한 편광자의 굴절률 및 소쇠 계수를 나타냈다. 또한, 도 7 중, 흡수축 방향과 투과축 방향은 거의 겹쳐서 나타내고 있다.
(실시예 1)
광 투과성 기재(a)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 2)
광 투과성 기재(a)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 90°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(비교예 1)
광 투과성 기재(a)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 45°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 3)
광 투과성 기재(b)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 4)
광 투과성 기재(b)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 90°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(비교예 2)
광 투과성 기재(b)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 45°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 5)
광 투과성 기재(c1)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 6)
광 투과성 기재(c1)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 2°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 7)
광 투과성 기재(c1)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 30°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 8)
광 투과성 기재(c1)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 60°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 9)
광 투과성 기재(c1)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 90°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(비교예 3)
광 투과성 기재(c1)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 45°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 10)
광 투과성 기재(c2)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 11)
광 투과성 기재(c2)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 90°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(비교예 4)
광 투과성 기재(c2)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 45°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 12)
광 투과성 기재(c3)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 13)
광 투과성 기재(c3)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 90°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(비교예 5)
광 투과성 기재(c3)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 45°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 14)
광 투과성 기재(c4)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 15)
광 투과성 기재(c4)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 90°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(비교예 6)
광 투과성 기재(c4)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 45°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 16)
광 투과성 기재(d)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(실시예 17)
광 투과성 기재(d)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 90°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(비교예 7)
광 투과성 기재(d)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 광 투과성 기재의 진상축과, 편광자의 투과축이 이루는 각도가 45°로 되도록 설치하고, 편광판의 투과율을 계산했다.
(참고예 1)
광 투과성 기재(A)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 편광판의 투과율을 계산했다.
(참고예 2)
광 투과성 기재(B)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 편광판의 투과율을 계산했다.
(참고예 3)
광 투과성 기재(C)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 편광판의 투과율을 계산했다.
(참고예 4)
광 투과성 기재(D)의 3차원 굴절률 파장 분산을 사용하여, 편광판의 투과율을 계산했다.
(참고예 5)
입사되는 광의 편광 상태를 랜덤 광으로 한 것 이외에는, 실시예 5와 같은 방법으로 편광판의 투과율을 계산했다.
(참고예 6)
입사되는 광의 편광 상태를 랜덤 광으로 한 것 이외에는, 실시예 9와 같은 방법으로 편광판의 투과율을 계산했다.
(참고예 7)
입사되는 광의 편광 상태를 랜덤 광으로 한 것 이외에는, 비교예 3과 같은 방법으로 편광판의 투과율을 계산했다.
(참고예 8)
입사되는 광의 편광 상태를 랜덤 광으로 한 것 이외에는, 참고예 3과 같은 방법으로 편광판의 투과율을 계산했다.
실시예, 비교예 및 참고예에 관한 각 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
입사되는 광의 편광 상태를 직선 편광으로 했을 때의 투과율은, 각 재료마다 면 내에 복굴절을 갖지 않는 경우의 투과율을 100으로 하여, 면 내에 복굴절을 갖는 편광판의 투과율을 나타내고 있다. 입사되는 광의 편광 상태를 랜덤 광으로 했을 때의 투과율도 마찬가지로, 면 내에 복굴절을 갖지 않는 경우의 투과율을 100으로 하여, 면 내에 복굴절을 갖는 편광판의 투과율을 나타내고 있다.
Figure pct00001
표 1에 도시한 바와 같이, 실시예 1, 2와 비교예 1의 비교, 실시예 3, 4와 비교예 2의 비교, 실시예 5 내지 9와 비교예 3의 비교, 실시예 10, 11과 비교예 4의 비교, 실시예 12, 13과 비교예 5의 비교, 실시예 14, 15와 비교예 6의 비교 및 실시예 16, 17과 비교예 7의 비교에서, 광 투과성 기재의 지상축과 편광자의 투과축이 소정의 각도 범위 내에 있는 실시예에 관한 편광판은, 당해 각도 범위를 벗어나는 비교예에 관한 편광판보다도 광 투과성이 우수했다.
또한, 실시예 1과 참고예 1의 비교, 실시예 3과 참고예 2의 비교, 실시예 5, 10, 12와 참고예 3의 비교, 실시예 16과 참고예 4의 비교에서, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재를 사용한 실시예에 관한 편광판은, 면 내에 복굴절률을 갖지 않는 광 투과성 기재를 사용한 비교예에 관한 편광판보다도 광 투과성이 우수했다.
실시예 5, 9, 비교예 3, 참고예 3과, 참고예 5 내지 8의 비교에서, 편광된 광이 입사됨으로써, 광 투과성 기재의 지상축과 편광자의 투과축이 소정의 각도 범위 내에 있는 실시예에 관한 편광판은, 당해 각도 범위를 벗어나는 비교예에 관한 편광판보다도 광 투과성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
산업상 이용가능성
본 발명의 편광판은, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재가 사용된 경우라도, 광 투과율이 우수한 것이 되고, 또한 종래의 면 내에 위상차를 갖지 않는 트리아세틸셀룰로오스로 대표되는 셀룰로오스에스테르를 포함하는 필름이 사용된 편광판이어도, 굳이 복굴절률을 갖게 함으로써, 투과율이 우수한 것이 되며, 액정 디스플레이(LCD)의 백라이트 광원 측에 배치되는 편광판으로서 적절하게 사용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 백라이트 광원 측으로부터, 적어도, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자가 이 순서대로 적층되고, 화상 표시 장치의 상기 백라이트 광원 측에 배치해서 사용되는 편광판이며,
    상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재에, 편광된 광이 입사되는 것이고,
    상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자는, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±30° 또는 90°±30°로 되도록 적층되어 있는
    것을 특징으로 하는, 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자는, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±15° 또는 90°±15°로 되도록 적층되어 있는, 편광판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재는, 굴절률이 큰 방향인 지상축 방향의 굴절률(nx)과, 상기 지상축 방향과 직교하는 방향인 진상축 방향의 굴절률(ny)의 차(nx-ny)가 0.01 이상인, 편광판.
  4. 제1항에 있어서, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 큰 방향인 지상축 방향의 굴절률(nx)과, 상기 지상축 방향과 직교하는 방향인 진상축 방향의 굴절률(ny)과, 상기 광 투과성 기재의 평균 굴절률(N)이, 하기 식의 관계를 갖고, 또한, 상기 진상축과 편광자의 투과축이 이루는 각도가 0°±2°인, 편광판.
    nx＞N＞ny
  5. 적어도, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자가 이 순서대로 적층되고, 화상 표시 장치의 백라이트 광원 측에 배치해서 사용되는 편광판의 제조 방법이며,
    상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자를, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±30° 또는 90°±30°로 되도록 적층하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 편광판의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 편광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서, 백라이트 광원과 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재 사이에 편광 분리 필름을 갖는, 화상 표시 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 관찰자 측에, 적어도, 면 내에 복굴절률을 갖는 상부 광 투과성 기재가 상부 편광자 상에 설치된 상부 편광판을 더 갖고,
    상기 면 내에 복굴절률을 갖는 상부 광 투과성 기재와 상기 상부 편광자는, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 상부 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 상부 편광자의 투과축이 이루는 각도가 90°로 되지 않도록 배치되어 있는, 화상 표시 장치.
  9. 적어도, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자가 이 순서대로 적층되고, 화상 표시 장치의 백라이트 광원 측에 배치해서 사용되는 편광판을 구비한 화상 표시 장치의 제조 방법이며,
    상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자를, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±30° 또는 90°±30°로 되도록 적층하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 제조 방법.
  10. 적어도, 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 편광자가 이 순서대로 적층되고, 화상 표시 장치의 백라이트 광원 측에 배치해서 사용되는 편광판의 광 투과율 개선 방법이며,
    상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재와 상기 편광자를, 상기 면 내에 복굴절률을 갖는 광 투과성 기재의 굴절률이 작은 방향인 진상축과 상기 편광자의 투과축이 이루는 각도가, 0°±30° 또는 90°±30°로 되도록 적층하는 것을 특징으로 하는 편광판의 광 투과율 개선 방법.
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