KR20170054539A - 편광자, 편광판 및 화상 표시 장치 - Google Patents

편광자, 편광판 및 화상 표시 장치 Download PDF

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KR20170054539A
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다이스케 오고미
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마사히로 야에가시
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

전자 디바이스의 다기능화 및 고기능화를 실현할 수 있는 편광자를 제공한다. 본 발명의 편광자 (1) 는, 이색성 물질을 포함하는 수지 필름으로 구성되고, 그 수지 필름 내에 이색성 물질의 함유량이 상대적으로 낮은 이색성 물질 저농도부 (2) 를 갖는다. 이색성 물질 저농도부 (2) 는, 산성 용액에 접촉시킨 것이다. 하나의 실시형태에 있어서는, 이색성 물질 저농도부는, 탑재되는 화상 표시 장치의 카메라부에 대응한다.

Description

편광자, 편광판 및 화상 표시 장치{POLARIZER, POLARIZATION PLATE, AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 편광자, 편광판 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
휴대 전화, 노트북형 퍼스널 컴퓨터 (PC) 등의 화상 표시 장치에는, 카메라 등의 내부 전자 부품이 탑재되어 있는 것이 있다. 이와 같은 화상 표시 장치의 카메라 성능 등의 향상을 목적으로 하여, 다양한 검토가 이루어지고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 ∼ 5). 그러나, 스마트폰, 터치 패널식의 정보 처리 장치의 급속한 보급에 의해, 카메라 성능 등의 추가적인 향상이 요망되고 있다. 또한, 화상 표시 장치의 형상의 다양화 및 고기능화에 대응하기 위해서, 부분적으로 편광 성능을 갖는 편광판이 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 2011-81315호 일본 공개특허공보 2007-241314호 미국 특허 출원 공개 제2004/0212555호 명세서 일본 공개특허공보 2012-137738호 한국 공개특허공보 제10-2012-0118205호
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 주된 목적은 화상 표시 장치 등의 전자 디바이스의 다기능화 및 고기능화를 실현할 수 있는 편광자를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 편광자는, 이색성 물질을 포함하는 수지 필름으로 구성되고, 그 수지 필름 내에 그 이색성 물질의 함유량이 상대적으로 낮은 이색성 물질 저농도부를 갖는다. 이 이색성 물질 저농도부는 산성 용액에 접촉시킨 것이다.
하나의 실시형태에 있어서는, 상기 수지 필름은 붕산을 포함한다.
하나의 실시형태에 있어서는, 상기 산성 용액에 포함되는 산성 화합물의 산해리 상수는 9.2 미만이다.
하나의 실시형태에 있어서는, 상기 산성 용액에 포함되는 산성 화합물은 붕산보다 산성도가 강한 산성 화합물이다.
하나의 실시형태에 있어서는, 상기 수지 필름은 요오드를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지 필름이다.
하나의 실시형태에 있어서는, 상기 이색성 물질 저농도부의 이색성 물질 함유량은 1.0 중량% 이하이다.
하나의 실시형태에 있어서는, 상기 이색성 물질 저농도부의 투과율은 50 % 이상이다.
하나의 실시형태에 있어서는, 편광자의 두께는 30 ㎛ 이하이다.
하나의 실시형태에 있어서는, 상기 이색성 물질 저농도부는 탑재되는 화상 표시 장치의 카메라부에 대응한다.
본 발명의 다른 국면에 있어서는, 편광판이 제공된다. 본 발명의 편광판은 상기 편광자를 갖는다.
본 발명의 또 다른 국면에 있어서는, 화상 표시 장치가 제공된다. 본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 편광판을 구비한다.
본 발명에 의하면, 전자 디바이스의 다기능화 및 고기능화를 실현할 수 있는 편광자를 제공할 수 있다. 본 발명의 편광자는 이색성 물질의 함유량이 수지 필름의 다른 부분보다 상대적으로 낮은 이색성 물질 저농도부를 갖는다. 이색성 물질의 함유량이 다른 부분보다 상대적으로 낮은 것에 의해, 저농도부의 투과율이 향상될 수 있다. 또한, 본 발명의 편광자는, 저농도부의 치수 안정성 (예를 들어, 가습 환경하에서의 치수 안정성) 이 우수하다. 본 발명의 편광자는, 전자 디바이스에 바람직하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 저농도부가 화상 표시 장치의 카메라부에 대응하는 경우, 투과성을 확보할 뿐만 아니라, 촬영시의 밝기 및 색미를 최적화하고, 또한, 이미지의 변형을 방지하여, 카메라 성능의 향상에 기여할 수 있다. 또한, 본 발명의 편광자는, 영상이나 모니터 등의 수신형 전자 디바이스뿐만 아니라, LED 라이트나 적외선 센서 등의 발신형 전자 디바이스, 및, 육안에 대한 투과성 및 광의 직진성을 확보하는 화상 표시 장치에도 바람직하게 사용할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 편광자의 평면도이다.
도 2a 는 수지 필름의 염기성 용액 접촉 전의 사진이다.
도 2b 는 수지 필름의 염기성 용액 접촉 후의 사진이다.
도 3a 는 실시예 1 에서 얻어진 편광자의 내구성 시험 전의 사진이다.
도 3b 는 실시예 1 에서 얻어진 편광자의 내구성 시험 후의 사진이다.
도 4a 는 비교예 2 에서 얻어진 편광자의 내구성 시험 전의 사진이다.
도 4b 는 비교예 2 에서 얻어진 편광자의 내구성 시험 후의 사진이다.
이하, 본 발명의 하나의 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태에는 한정되지 않는다.
A. 편광자
도 1 은, 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 편광자의 평면도이다. 편광자 (1) 는, 이색성 물질을 포함하는 수지 필름으로 구성되고, 그 수지 필름 내에 그 이색성 물질의 함유량이 수지 필름의 다른 부분보다 상대적으로 낮은 이색성 물질 저농도부 (2) 를 갖는다. 저농도부는, 비편광부로서 기능할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 수지 필름에, 기계적으로 (구체적으로는, 조각칼 타발, 플로터, 워터 제트 등을 이용하여 기계적으로 빼내는 방법에 의해) 구멍을 형성하는 경우에 비하여, 크랙, 델라미네이션 (층간 박리), 점착제 잔여물 비어져 나옴 등의 품질 상의 문제를 회피할 수 있다. 또한, 수지 필름에 포함되는 이색성 물질의 함유량 자체를 낮게 함으로써, 편광자의 사용에 수반하는 투과율의 저하도 방지할 수 있다.
상기 저농도부의 이색성 물질 함유량은, 바람직하게는 1.0 중량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.5 중량% 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.2 중량% 이하이다. 또한, 함유량은, 검출 한계치 이하인 것이 바람직하다. 함유량이 이와 같은 범위이면, 저농도부에 원하는 투명성을 부여할 뿐만 아니라, 화상 표시 장치의 카메라에 대응하는 부분으로서 사용하는 경우에, 밝기 및 색미의 양방의 관점에서 매우 우수한 촬영 성능을 실현할 수 있다. 또한, 이색성 물질로서 요오드를 사용하는 경우, 요오드 함유량은, 형광 X 선 분석으로 측정한 X 선 강도로부터, 미리 표준 시료를 이용하여 작성한 검량선에 의해 구할 수 있다.
편광자의 다른 부분 (저농도부 이외의 부분) 에 포함되는 이색성 물질 함유량과, 저농도부에 포함되는 이색성 물질 함유량의 차는, 바람직하게는 0.5 중량% 이상이고, 보다 바람직하게는 1 중량% 이상이다. 함유량의 차가 이와 같은 범위이면, 저농도부가 충분한 투명성을 가지고 있어, 예를 들어, 화상 표시 장치의 카메라에 대응하는 부분으로서 저농도부를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 저농도부의 투과율 (예를 들어, 23 ℃ 에 있어서의 파장 550 nm 의 광으로 측정한 투과율) 은, 바람직하게는 50 % 이상, 보다 바람직하게는 60 % 이상, 더욱 바람직하게는 75 % 이상, 특히 바람직하게는 90 % 이상이다. 이와 같은 투과율이면, 저농도부가 원하는 투명성을 갖는다. 그 결과, 화상 표시 장치의 카메라에 대응하는 부분으로서 사용하는 경우에, 카메라의 촬영 성능에 대한 악영향을 방지할 수 있다.
편광자 (저농도부를 제외한다) 는, 바람직하게는, 파장 380 nm ∼ 780 nm 의 범위에서 흡수 이색성을 나타낸다. 편광자 (저농도부를 제외한다) 의 단체 투과율 (Ts) 은, 바람직하게는 39 % 이상, 보다 바람직하게는 39.5 % 이상, 더욱 바람직하게는 40 % 이상, 특히 바람직하게는 40.5 % 이상이다. 또한, 단체 투과율의 이론상의 상한은 50 % 이고, 실용적인 상한은 46 % 이다. 또한, 단체 투과율 (Ts) 은, JIS Z8701 의 2 도 시야 (C 광원) 에 의해 측정하여 시감도 보정을 실시한 Y 치로서, 예를 들어, 현미 분광 시스템 (람다 비전 제조, LVmicro) 을 이용하여 측정할 수 있다. 편광자 (저농도부를 제외한다) 의 편광도는, 바람직하게는 99.8 % 이상, 보다 바람직하게는 99.9 % 이상, 더욱 바람직하게는 99.95 % 이상이다.
편광자 (이색성 물질을 포함하는 수지 필름) 의 두께는, 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 두께는, 대표적으로는 0.5 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하이다. 두께는, 바람직하게는 30 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 25 ㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 18 ㎛ 이하이고, 특히 바람직하게는 12 ㎛ 이하이고, 더욱 특히 바람직하게는 8 ㎛ 미만이다. 두께는 바람직하게는 1 ㎛ 이상이다. 두께가 얇을 수록, 저농도부가 양호하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 염기성 용액을 접촉시킬 때, 보다 단시간에 저농도부를 형성할 수 있다. 또한, 염기성 용액을 접촉시킨 부분의 두께가 다른 부분보다 얇아지는 경우가 있다. 두께가 얇은 것에 의해, 염기성 용액에 접촉시킨 부분과 다른 부분의 두께의 차를 작게 할 수 있고, 보호 필름 등의 다른 구성 부재와의 첩합을 양호하게 실시할 수 있다.
도시예에서는, 작은 원형의 저농도부 (2) 가 수지 필름의 상단부 중앙부에 형성되어 있지만, 저농도부의 배치, 형상, 사이즈 등은, 적절히, 설계될 수 있다. 예를 들어, 탑재되는 화상 표시 장치의 카메라부의 위치, 형상, 사이즈 등에 따라 설계된다. 구체적으로는, 탑재되는 화상 표시 장치의 표시 화면에 저농도부가 대응하지 않도록 설계된다.
상기 수지 필름은, 이색성 물질을 포함한다. 이색성 물질로는, 예를 들어, 요오드, 유기 염료 등을 들 수 있다. 이들은, 단독으로, 또는 2 종 이상 조합하여 이용될 수 있다. 바람직하게는 요오드가 사용된다. 후술하는 바와 같이 염기성 용액을 접촉시킴으로써, 수지 필름에 포함되는 요오드 착물이 환원되어, 수지 필름으로부터 제거되고, 그 결과, 카메라 홀 등으로서 사용하는 데에 적절한 특성을 갖는 저농도부를 형성할 수 있기 때문이다.
상기 수지 필름을 형성하는 수지로는, 임의의 적절한 수지가 이용될 수 있다. 바람직하게는, 폴리비닐알코올계 수지 (이하, 「PVA 계 수지」 라고 칭한다) 가 사용된다. PVA 계 수지로는, 예를 들어, 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올은, 폴리아세트산비닐을 비누화함으로써 얻어진다. 에틸렌-비닐알코올 공중합체는, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체를 비누화함으로써 얻어진다. PVA 계 수지의 비누화도는, 통상적으로 85 몰% 이상 100 몰% 미만이고, 바람직하게는 95.0 몰% ∼ 99.95 몰%, 더욱 바람직하게는 99.0 몰% ∼ 99.93 몰% 이다. 비누화도는, JIS K 6726-1994 에 준하여 구할 수 있다. 이와 같은 비누화도의 PVA 계 수지를 사용하는 것에 의해, 내구성이 우수한 편광자를 얻을 수 있다. 비누화도가 지나치게 높은 경우에는, 겔화하게 될 우려가 있다.
PVA 계 수지의 평균 중합도는, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 평균 중합도는, 통상적으로 1000 ∼ 10000 이고, 바람직하게는 1200 ∼ 4500, 더욱 바람직하게는 1500 ∼ 4300 이다. 또한, 평균 중합도는, JIS K 6726-1994 에 준하여 구할 수 있다.
상기 수지 필름은, 후술하는 저농도부의 형성 시, 예를 들어, 팽윤 처리, 연신 처리, 상기 이색성 물질에 의한 염색 처리, 가교 처리, 세정 처리, 건조 처리 등의 각종 처리가 실시되어, 편광자로서 사용할 수 있는 상태로 되어 있다. 또한, 각종 처리를 실시할 때, 수지 필름은, 기재 상에 형성된 수지층이어도 된다. 기재와 수지층의 적층체는, 예를 들어, 상기 수지 필름의 형성 재료를 포함하는 도포액을 기재에 도포하는 방법, 기재에 수지 필름을 적층하는 방법 등에 의해 얻을 수 있다.
염색 처리는, 바람직하게는 이색성 물질을 흡착시킴으로써 실시한다. 당해 흡착 방법으로는, 예를 들어, 이색성 물질을 포함하는 염색액에 수지 필름을 침지시키는 방법, 수지 필름에 당해 염색액을 도공하는 방법, 당해 염색액을 수지 필름에 분무하는 방법 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 염색액에 수지 필름을 침지시키는 방법이다. 이색성 물질이 양호하게 흡착될 수 있기 때문이다.
이색성 물질로서 요오드를 사용하는 경우, 염색액으로는, 요오드 수용액이 바람직하게 사용된다. 요오드의 배합량은, 물 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.04 중량부 ∼ 5.0 중량부이다. 요오드의 물에 대한 용해도를 높이기 위해서, 요오드 수용액에 요오드화물을 배합하는 것이 바람직하다. 요오드화물로는, 요오드화칼륨이 바람직하게 사용된다. 요오드화물의 배합량은, 물 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.3 중량부 ∼ 15 중량부이다.
상기 연신 처리에 있어서, 수지 필름은, 대표적으로는 3 배 ∼ 7 배로 1 축 연신된다. 또한, 연신 방향은, 얻어지는 편광자의 흡수축 방향에 대응할 수 있다.
상기 수지 필름은 붕산을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 수지 필름 (다른 부분) 의 붕산 함유량은, 예를 들어, 10 중량% ∼ 30 중량% 이다. 붕산을 포함하는 수지 필름은, 예를 들어, 상기 연신 처리, 가교 처리 시에, 수지 필름에 붕산 용액 (예를 들어, 붕산 수용액) 을 접촉시킴으로써, 얻어진다.
상기 저농도부는, 이색성 물질의 함유량을 저감시킴으로써 형성된다. 저감 방법으로는, 임의의 적절한 방법을 사용할 수 있다. 대표적으로는, 이색성 물질을 포함하는 수지 필름에 염기성 용액을 접촉시키는 방법을 들 수 있다. 염기성 용액을 접촉시킴으로써, 수지 필름의 원하는 부분의 이색성 물질의 함유량을 용이하게 저감시킬 수 있다. 그 결과, 수지 필름에 원하는 투과율이 높은 부분을 형성할 수 있다. 예를 들어, 이색성 물질로서 요오드를 사용하는 경우, 요오드 착물을 파괴하여 투과율을 향상시켰다고 해도, 편광자의 사용에 수반하여, 잔존한 요오드로부터 재차 요오드 착물이 형성되어 투과율이 저하할 우려가 있다. 본 발명에서는, 요오드 자체가 수지 필름으로부터 제거된다. 그 때문에, 저농도부의 투과율이 사용에 수반하여 저하하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 레이저광 등에 의해 이색성 물질을 분해하는 경우에 비하여, 저농도부의 투명성이 양호하게 유지된다.
이색성 물질로서, 요오드를 사용한 경우에 대하여, 구체적으로 설명한다. 도 2 에 염기성 용액의 접촉 전 (도 2a) 및 접촉 후 (도 2b) 의 수지 필름의 사진을 나타낸다. 접촉 후, 염기성 용액은 수지 필름 내부로 침투한다. 수지 필름에 포함되는 요오드 착물은 염기성 용액에 의해 환원되어, 요오드 이온이 된다. 요오드 이온으로 환원됨으로써, 염기성 용액에 접촉한 부분의 투과율이 향상된다. 그리고, 요오드 이온이 된 요오드는, 수지 필름으로부터 염기성 용액의 용매 중으로 이동한다. 그 결과, 접촉시킨 부분의 요오드 함유량이 저감되어, 저농도부가 형성된다 (도 2b 의 백색 부분).
상기 염기성 용액에 대한 접촉은, 상기 수지 필름 단독으로 실시해도 되고, 편면에 임의의 적절한 보호 필름이 적층된 수지 필름을 사용해도 된다. 이 보호 필름은 그대로 후술하는 편광판의 보호 필름으로서 이용될 수 있다.
상기 염기성 화합물로는, 임의의 적절한 염기성 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬 등의 알칼리 금속의 수산화물, 수산화칼슘 등의 알칼리 토금속의 수산화물, 탄산나트륨 등의 무기 알칼리 금속염, 아세트산나트륨 등의 유기 알칼리 금속염, 암모니아수 등을 들 수 있다. 염기성 화합물은, 바람직하게는 알칼리 금속의 수산화물이고, 더욱 바람직하게는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬이다. 알칼리 금속의 수산화물을 사용함으로써, 이색성 물질을 효율적으로 저감시킬 수 있고, 원하는 특성을 갖는 저농도부가 보다 간편하게 얻어진다. 이들 염기성 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
상기 염기성 용액의 용매로는, 임의의 적절한 용매를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 물, 에탄올, 메탄올 등의 알코올, 에테르, 벤젠, 클로로포름, 및, 이들의 혼합 용매를 들 수 있다. 이온화한 이색성 물질이 양호하게 용매로 이행하고, 용이하게 제거할 수 있는 점에서, 용매는 물, 알코올이 바람직하다.
상기 염기성 용액의 농도는, 예를 들어, 0.01 N ∼ 5 N 이고, 바람직하게는 0.05 N ∼ 3 N 이고, 보다 바람직하게는 0.1 N ∼ 2.5 N 이다. 농도가 이와 같은 범위이면, 원하는 저농도부가 양호하게 형성될 수 있다.
상기 염기성 용액의 액온은, 예를 들어, 20 ℃ ∼ 50 ℃ 이다. 수지 필름과 염기성 용액의 접촉 시간은, 수지 필름의 두께나, 염기성 화합물의 종류, 및, 염기성 용액의 농도에 따라 설정할 수 있고, 예를 들어, 5 초간 ∼ 30 분간이다.
수지 필름에 염기성 용액을 접촉시키는 방법으로는, 임의의 적절한 수단을 사용할 수 있다. 예를 들어, 염기성 용액의 적하, 도공, 침지, 스프레이 등을 들 수 있다. 또한, 원하는 부분 이외에 염기성 용액이 접촉하지 않도록, 임의의 적절한 수단 (예를 들어, 표면 보호 필름) 에 의해 수지 필름을 보호해도 된다. 예를 들어, 염기성 용액을 접촉시킬 때, 수지 필름은, 적어도 일부가 노출되도록 표면 보호 필름으로 피복되어 있다. 구체적으로는, 원하는 형상 (구체적으로는, 원하는 저농도부의 형상) 의 관통공을 갖는 표면 보호 필름을 첩합하여, 염기성 용액을 접촉시킴으로써, 원하는 형상의 저농도부를 형성할 수 있다. 또한, 수지 필름은 상기 표면 보호가 된 상태인 채로, 후술하는 산성 용액을 접촉시키는 공정에 제공된다.
상기 저농도부는, 산성 용액에 접촉시킨 것이다. 염기성 용액을 접촉시키는 경우, 수지 필름에 잔존하는 염기성 화합물에 의해, 원하지 않는 부분에까지 저농도부가 형성될 수 있다. 산성 용액에 접촉시킴으로써, 염기성 화합물이 중화될 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 편광자는 저농도부의 치수 안정성이 우수할 수 있다.
상기 산성 용액에 포함되는 산성 화합물로는, 임의의 적절한 산성 화합물을 사용할 수 있다. 산성 화합물로는, 염산, 황산, 질산, 불화수소, 붕산 등의 무기산, 포름산, 옥살산, 시트르산, 아세트산, 벤조산 등의 유기산 등을 들 수 있다. 산성 용액에 포함되는 산성 화합물은, 바람직하게는 무기산이고, 더욱 바람직하게는 염산, 황산, 질산이다. 이들 산성 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 혼합하여 사용해도 된다.
상기 산성 용액의 용매로는, 임의의 적절한 용매를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 물, 에탄올, 메탄올 등의 알코올, 에테르, 벤젠, 클로로포름, 및, 이들의 혼합 용매를 들 수 있다. 상기 염기성 화합물, 및, 후술하는 붕산염에 포함되는 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속이 양호하게 용매로 이동하고, 용이하게 제거할 수 있는 점에서, 물, 알코올을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 산성 용액의 농도는, 예를 들어, 0.01 N ∼ 5 N 이고, 바람직하게는 0.05 N ∼ 3 N 이고, 보다 바람직하게는 0.1 N ∼ 2.5 N 이다.
산성 용액을 접촉시키는 것에 의한 효과는, 붕산을 포함하는 수지 필름에서 보다 현저하게 얻어질 수 있다. 수지 필름이 붕산을 포함하는 경우, 붕산이 상기 염기성 용액에 의해 중화되어, 붕산염 (메타붕산염) 을 형성할 수 있다. 붕산염은, 편광자가 가습 환경하에 놓여짐으로써 가수 분해되어, 수산화물 이온을 생성할 수 있다 (구체적으로는, 하기 식의 반응). 생성된 수산화물 이온은, 염기성 용액을 접촉시킨 부분의 주변부의 이색성 물질 (예를 들어, 요오드 착물) 을 환원·분해하여, 저농도부를 더욱 확산시킬 수 있다. 산성 용액을 접촉시킴으로써, 상기 붕산염으로부터 붕산이 유리하여 붕산염의 함유량이 저감되고, 가수 분해에 의한 수산화물 이온의 생성이 억제될 수 있다. 그 때문에, 저농도부가 원하는 부분 이외의 부분까지 확산되는 것을 방지하고, 저농도부의 치수 안정성 (구체적으로는, 가습 환경하에 있어서의 저농도부의 치수 안정성) 이 보다 현저하게 향상될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(식 중, X 는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 나타낸다)
수지 필름이 붕산을 포함하는 경우, 산성 용액과 접촉시키기 전의 저농도부의 붕산 함유량은, 예를 들어, 5 중량% 이상이다. 또한, 접촉 전의 붕산 함유량은, 예를 들어, 12 중량% 이하이다. 또한, 산성 용액과 접촉시킨 후의 저농도부의 붕산 함유량은, 예를 들어, 8 중량% 이하이다. 또한, 접촉 후의 붕산 함유량은, 예를 들어, 0 중량% 이상이다.
하나의 실시형태에서는, 산성 화합물로서, 붕산보다 산성도가 강한 산성 화합물이 바람직하게 사용된다. 산성도의 지표로는, 예를 들어, 산해리 정수 (pKa) 를 들 수 있고, 붕산보다 pKa 가 작은 산성 화합물이 바람직하게 사용된다.
pKa 는 바람직하게는 9.2 미만이고, 보다 바람직하게는 5 이하이다. pKa 는, 예를 들어, -4 이상이다. pKa 가 상기 범위 내이면, 저농도부의 치수 안정성이 보다 향상될 수 있다. pKa 는 임의의 적절한 측정 장치를 이용하여 측정해도 되고, 화학 편람 기초편 개정 5 판 (일본 화학회 편, 마루젠 출판) 등의 문헌에 기재된 값을 참조해도 된다. 또한, 다단 해리하는 산성 화합물에서는, 각 단계에서 pKa 의 값이 바뀔 수 있다. 이와 같은 산성 화합물을 사용하는 경우, 각 단계의 pKa 의 값 중 어느 것이 상기의 범위 내인 것이 사용된다. 또한, 본 명세서에 있어서, pKa 는 25 ℃ 의 수용액에 있어서의 값을 말한다.
산성 화합물의 pKa 와 붕산의 pKa 의 차는, 예를 들어, 2.0 이상이고, 바람직하게는 2.5 ∼ 15 이고, 보다 바람직하게는 2.5 ∼ 13 이다. pKa 의 차가 상기의 범위 내이면, 저농도부의 치수 안정성 (구체적으로는, 가습 환경하에 있어서의 치수 안정성) 의 향상 효과가 보다 현저하게 얻어질 수 있다.
상기 pKa 를 만족할 수 있는 산성 화합물로는, 예를 들어, 염산 (pKa : -3.7), 황산 (pK2 : 1.96), 질산 (pKa : -1.8), 불화수소 (pKa : 3.17), 포름산 (pKa : 3.54), 옥살산 (pK1 : 1.04, pK2 : 3.82), 시트르산 (pK1 : 3.09, pK2 : 4.75, pK3 : 6.41), 아세트산 (pKa : 4.8), 벤조산 (pKa : 4.0) 등을 들 수 있다.
상기 산성 용액의 액온은, 예를 들어, 20 ℃ ∼ 50 ℃ 이다. 산성 용액에 대한 접촉 시간은, 수지 필름의 두께나, 산성 화합물의 종류, 및, 산성 용액의 농도에 따라 설정할 수 있고, 예를 들어, 5 초간 ∼ 30 분간이다.
수지 필름에 산성 용액을 접촉시키는 방법으로는, 임의의 적절한 수단을 사용할 수 있다. 예를 들어, 산성 용액의 적하, 도공, 침지, 스프레이 등을 들 수 있다. 또한, 임의의 적절한 수단 (예를 들어, 표면 보호 필름, 마스크) 에 의해 저농도부 이외의 부분을 보호한 상태로, 산성 용액과 접촉시켜도 된다.
산성 용액의 접촉은, 염기성 용액의 접촉과 연속해서 실시해도 되고, 염기성 용액을 접촉시킨 후, 세정 처리 등의 다른 처리를 실시한 후에 실시해도 된다.
본 발명의 편광자는, 이색성 물질을 포함하는 수지 필름에 이들 처리가 실시됨으로써 얻어질 수 있다. 또한, 수지 필름은 상기 처리 이외에, 임의의 적절한 다른 처리가 추가로 실시될 수 있다. 다른 처리로는, 염기성 용액 및/또는 산성 용액의 제거, 그리고, 세정 등을 들 수 있다.
염기성 용액 및/또는 산성 용액의 제거 방법의 구체예로는, 웨이스트 등에 의한 닦아내기 제거, 흡인 제거, 자연 건조, 가열 건조, 송풍 건조, 감압 건조 등을 들 수 있다. 상기 건조 온도는, 예를 들어, 20 ℃ ∼ 100 ℃ 이다.
세정 처리는 임의의 적절한 방법에 의해 실시된다. 세정 처리에 사용하는 용액은, 예를 들어, 순수, 메탄올, 에탄올 등의 알코올, 산성 수용액, 및, 이들의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 세정 처리는 임의의 적절한 단계에서 실시될 수 있다. 세정 처리는 복수회 실시해도 된다.
B. 편광판
본 발명의 편광판은, 상기 편광자를 갖는다. 본 발명의 편광판은, 대표적으로는, 적어도 그 편측에 보호 필름을 적층시켜 사용된다. 보호 필름의 형성 재료로는, 예를 들어, 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지, (메트)아크릴계 수지, 시클로올레핀계 수지, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 등의 에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 이들의 공중합체 수지 등을 들 수 있다.
보호 필름의 편광자를 적층시키지 않는 면에는, 표면 처리층으로서, 하드 코트층이나 반사 방지 처리, 확산 내지 안티글레어를 목적으로 한 처리가 실시되어 있어도 된다.
보호 필름의 두께는, 바람직하게는 10 ㎛ ∼ 100 ㎛ 이다. 보호 필름은, 대표적으로는, 접착층 (구체적으로는, 접착제층, 점착제층) 을 개재하여 편광자에 적층된다. 접착제층은, 대표적으로는 PVA 계 접착제나 활성화 에너지선 경화형 접착제로 형성된다. 점착제층은, 대표적으로는 아크릴계 점착제로 형성된다.
C. 화상 표시 장치
본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 편광판을 구비한다. 화상 표시 장치로는, 예를 들어, 액정 표시 장치, 유기 EL 디바이스를 들 수 있다. 구체적으로는, 액정 표시 장치는, 액정 셀과, 이 액정 셀의 편측 혹은 양측에 배치된 상기 편광자를 포함하는 액정 패널을 구비한다. 유기 EL 디바이스는, 시인측에 상기 편광자가 배치된 유기 EL 패널을 구비한다. 편광자는, 그 저농도부가 탑재되는 화상 표시 장치의 카메라부에 대응하도록 배치된다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 투과율, 요오드 함유량, 사이즈 변화율의 측정 방법은 이하와 같다.
[투과율 (Ts)]
분광 광도계 (무라카미 색채 기술 연구소 (주) 제조 제품명 「DOT-3」) 를 이용하여 측정하였다. 투과율 (T) 은, JlS Z 8701-1982 의 2 도 시야 (C 광원) 에 의해, 시감도 보정을 실시한 Y 치이다.
[요오드 함유량]
이색성 물질 저농도부를 형광 X 선 분석으로 하기 조건에 의해 측정한 X 선 강도로부터, 미리 표준 시료를 이용하여 작성한 검량선에 의해 요오드 함유량을 구하였다.
· 분석 장치 : 리가쿠 전기 공업 제조 형광 X 선 분석 장치 (XRF) 제품명 「ZSX100e」
· 카운터 음극 : 로듐
· 분광 결정 : 불화리튬
· 여기 광 에너지 : 40 ㎸-90 ㎃
· 요오드 측정선 : I-LA
· 정량법 : FP 법
· 2θ 각 피크 : 103.078 deg (요오드)
· 측정 시간 : 40 초
[사이즈 변화율]
실시예 1 ∼ 13 및 비교예 2 의 편광자에 대하여, 65 ℃/90 %RH 의 환경하에서 500 시간 내구성 시험을 실시하기 전후의 이색성 물질 저농도부 (투명부) 의 사이즈를 측정하고, 이하의 식을 이용하여, 이색성 물질 저농도부의 사이즈 변화율을 산출하였다. 사이즈 변화율이 100 에 가까울 수록, 가습 환경하에서의 치수 안정성이 우수하다. 또한, 내구 시험 후의 편광자에 대해서는 초고속 플렉시블 화상 처리 시스템 (키엔스사 제조, 상품명 : XG-7500) 을 이용하여 에지 검출을 실시하고, 이색성 물질 저농도부와 다른 부분 (편광부) 의 경계선을 그어, 그 최대 치수가 되는 부분을 이색성 물질 저농도부의 치수로서 측정하였다.
사이즈 변화율 (%) = 100 × (내구성 시험 후의 이색성 물질 저농도부의 사이즈)/(초기의 이색성 물질 저농도부의 사이즈)
[실시예 1]
기재로서, 장척상이고, 흡수율 0.75 %, Tg 75 ℃ 의 비정질의 이소프탈산 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 (IPA 공중합 PET) 필름 (두께 : 100 ㎛) 을 사용하였다. 기재의 편면에, 코로나 처리를 실시하고, 이 코로나 처리면에, 폴리비닐알코올 (중합도 4200, 비누화도 99.2 몰%) 및 아세트아세틸 변성 PVA (중합도 1200, 아세트아세틸 변성도 4.6 %, 비누화도 99.0 몰% 이상, 니혼 합성 화학 공업사 제조, 상품명 「고세파이머 Z200」) 를 9 : 1 의 비로 포함하는 수용액을 25 ℃ 에서 도포 및 건조시켜, 두께 11 ㎛ 의 PVA 계 수지층을 형성하고, 적층체를 제작하였다.
얻어진 적층체를, 120 ℃ 의 오븐 내에서 주속이 상이한 롤 사이에서 세로 방향 (길이 방향) 으로 2.0 배로 자유단 1 축 연신하였다 (공중 보조 연신).
이어서, 적층체를, 액온 30 ℃ 의 불용화욕 (물 100 중량부에 대하여, 붕산을 4 중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액) 에 30 초간 침지시켰다 (불용화 처리).
이어서, 액온 30 ℃ 의 염색욕에, 편광판이 소정의 투과율이 되도록 요오드 농도, 침지 시간을 조정하면서 침지시켰다. 본 실시예에서는, 물 100 중량부에 대하여, 요오드를 0.2 중량부 배합하고, 요오드화칼륨을 1.5 중량부 배합하여 얻어진 요오드 수용액에 60 초간 침지시켰다 (염색 처리).
이어서, 액온 30 ℃ 의 가교욕 (물 100 중량부에 대하여, 요오드화칼륨을 3 중량부 배합하고, 붕산을 3 중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액) 에 30 초간 침지시켰다 (가교 처리).
그 후, 적층체를, 액온 70 ℃ 의 붕산 수용액 (물 100 중량부에 대하여, 붕산을 4 중량부 배합하고, 요오드화칼륨을 5 중량부 배합하여 얻어진 수용액) 에 침지시키면서, 주속이 상이한 롤 사이에서 세로 방향 (길이 방향) 으로 총연신 배율이 5.5 배가 되도록 1 축 연신을 실시하였다 (수중 연신).
그 후, 적층체를 액온 30 ℃ 의 세정욕 (물 100 중량부에 대하여, 요오드화칼륨을 4 중량부 배합하여 얻어진 수용액) 에 침지시켰다 (세정 처리).
계속해서, 적층체의 PVA 계 수지층 표면에, PVA 계 수지 수용액 (니혼 합성 화학 공업사 제조, 상품명 「고세파이머 (등록상표) Z-200」, 수지 농도 : 3 중량%) 을 도포하여 보호 필름 (두께 25 ㎛) 을 첩합하고, 이것을 60 ℃ 로 유지한 오븐으로 5 분간 가열하였다. 그 후, 기재를 PVA 계 수지층으로부터 박리하여, 편광판 (편광자 (투과율 42.3 %, 두께 5 ㎛)/보호 필름) 을 얻었다.
상기에서 얻어진 총두께 30 ㎛ 의 편광판의 편광자측 표면에, 상온의 염기성 용액 (수산화나트륨 수용액, 1.0 ㏖/ℓ (1 N)) 을 적하하고, 60 초간 방치하였다. 이어서, 적하한 수산화나트륨 수용액을 웨이스트로 제거하였다. 수산화나트륨 수용액을 제거한 후, 1.0 ㏖/ℓ (1 N) 의 염산을 적하하고, 30 초간 방치하였다. 이어서, 웨이스트로 염산을 제거하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
[실시예 2]
염산의 농도를 0.1 ㏖/ℓ (0.1 N) 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
[실시예 3]
수산화나트륨 수용액의 농도를 0.1 ㏖/ℓ (0.1 N) 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
[실시예 4]
수산화나트륨 수용액을 적하한 후의 방치 시간을 15 초로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
[실시예 5]
수산화나트륨 대신에, 수산화칼륨을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
[실시예 6]
염산을 적하한 후의 방치 시간을 15 초간으로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
[실시예 7]
두께 30 ㎛ 의 폴리비닐알코올계 필름 (PVA 필름) (쿠라레사 제조, 상품명 : VF-PE#3000) 을, 액온 25 ℃ 의 온수 (팽윤욕) 중에 침지시켜 팽윤시키면서, 원래 길이에 대하여 연신 배율이 2.4 배가 되도록 흐르는 방향으로 연신하였다.
이어서, 상기 필름을 액온 30 ℃ 의 염색욕 (물 100 중량부에 대하여, 요오드를 0.04 중량부 배합하고, 요오드화칼륨을 0.4 중량부 배합하여 얻어진 요오드 수용액) 중에 60 초간 침지시켜, 염색하면서, 원래 길이에 대하여 연신 배율이 3.3 배가 되도록 흐르는 방향으로 연신하였다.
이어서, 상기 필름을 액온 30 ℃ 의 수용액 (물 100 중량부에 대하여, 붕산 4 중량부를 배합하고, 요오드화칼륨 3 중량부를 배합하여 얻어진 수용액) 에 30 초간 침지시켰다.
이어서, 상기 필름을 액온 60 ℃ 의 연신욕 (물 100 중량부에 대하여, 붕산 4 중량부를 배합하고, 요오드화칼륨 5 중량부를 배합하여 얻어진 수용액) 중에 40 초간 침지시키면서, 원래 길이에 대하여 연신 배율이 6 배가 되도록 흐르는 방향으로 연신하였다.
이어서, 상기 필름을 액온 30 ℃ 의 세정욕 (물 100 중량부에 대하여, 요오드화칼륨 3 중량부를 배합하여 얻어진 수용액) 에 10 초간 침지시켜 세정하고, 추가로 50 ℃ 에서 4 분간 건조시켜 편광자를 얻었다.
계속해서, 얻어진 편광자의 표면에, PVA 계 수지 수용액 (니혼 합성 화학 공업사 제조, 상품명 「고세파이머 (등록상표) Z-200」, 수지 농도 : 3 중량%) 을 도포하여 보호 필름 (두께 25 ㎛) 을 첩합하고, 이것을 60 ℃ 로 유지한 오븐으로 5 분간 가열하여, 편광판 (편광자 (투과율 42.3 %, 두께 12 ㎛)/보호 필름) 을 얻었다.
얻어진 편광판을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
[실시예 8]
두께 45 ㎛ 의 PVA 필름 (쿠라레사 제조, 상품명 : VF-PE#4500) 을, 사용한 것 이외에는 실시예 7 과 동일하게 하여, 편광판 (편광자 (투과율 42.3 %, 두께 18 ㎛)/보호 필름) 을 얻었다.
얻어진 편광판을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
[실시예 9]
염산 대신에 질산 수용액 (1.0 ㏖/ℓ (1.0 N)) 을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
[실시예 10]
염산 대신에 황산 수용액 (1.0 ㏖/ℓ (1.0 N)) 을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
[실시예 11]
염산 대신에 아세트산 수용액 (1.0 ㏖/ℓ (1.0 N)) 을 사용한 것, 및, 아세트산 수용액을 적하한 후의 방치 시간을 60 초로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
[실시예 12]
염산 대신에 시트르산 수용액 (1.0 ㏖/ℓ (1.0 N)) 을 사용한 것, 및, 시트르산 수용액을 적하한 후의 방치 시간을 60 초로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
[실시예 13]
염산 대신에 붕산 수용액 (1.0 ㏖/ℓ (1.0 N)) 을 사용한 것, 및, 붕산 수용액을 적하한 후의 방치 시간을 60 초로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
(비교예 1)
염기성 용액 대신에 순수를 사용한 것, 및, 염산과 접촉시키지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부를 갖는 편광자의 제작을 시도하였다. 순수와 접촉시킨 부분의 투과율 및 요오드 함유량을 표 1 에 나타낸다.
(비교예 2)
염산과 접촉시키지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 이색성 물질 저농도부 (투명부) 를 갖는 편광자를 얻었다. 이색성 물질 저농도부의 투과율, 요오드 함유량, 및, 사이즈 변화율을 표 1 에 나타낸다.
Figure pat00002
실시예 1 ∼ 13 에서는, 이색성 물질의 함유량이 저감되어, 이색성 물질 저농도부가 형성되었다. 저농도부는, 90 % 이상의 높은 투과율을 가지고 있었다. 또한, 실시예 1 ∼ 13 에서는, 사이즈 변화율이 작아, 저농도부의 가습 환경하에서의 치수 안정성이 우수하였다. 도 3a 및 도 3b 는 실시예 1 의 편광자의 내구성 시험 전후의 사진이다. 실시예 1 의 편광자에서는, 65 ℃/90 %RH 의 환경하에서 500 시간의 내구 시험을 실시한 후에도 저농도부의 형상은 양호하게 유지되고 있었다. 순수와 접촉시킨 비교예 1 에서는, 요오드 함유량은 저감되지 않고, 접촉부의 투과율은 미처리 부분의 투과율 (42.3 %) 과 동일한 정도였다. 또한, 비교예 2 에서는 저농도부가 형성되고, 투과율도 향상되었다. 그러나, 산성 용액과 접촉시키지 않은 비교예 2 에서는, 사이즈 변화율이 커서, 가습 환경하에서의 치수 안정성에 개선의 여지가 있었다. 도 4a 및 도 4b 는, 비교예 2 의 편광자의 내구성 시험 전후의 사진이다. 비교예 2 의 편광자는, 65 ℃/90 % RH 의 환경하에서 500 시간에서의 내구 시험 후에는 투과율이 높은 부분이 확산되고, 윤곽도 불선명해졌다.
산업상 이용가능성
본 발명의 편광자는, 스마트폰 등의 휴대 전화, 노트북형 PC, 태블릿 PC 등의 카메라가 부착된 화상 표시 장치 (액정 표시 장치, 유기 EL 디바이스) 에 바람직하게 사용된다.
1 ; 편광자
2 ; 이색성 물질 저농도부

Claims (11)

  1. 이색성 물질을 포함하는 수지 필름으로 구성되고, 그 수지 필름 내에 상기 이색성 물질의 함유량이 상대적으로 낮은 이색성 물질 저농도부를 갖는 편광자로서,
    상기 이색성 물질 저농도부가 산성 용액에 접촉시킨 것인, 편광자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지 필름이 붕산을 포함하는, 편광자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 산성 용액에 포함되는 산성 화합물의 산해리 정수가 9.2 미만인, 편광자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산성 용액에 포함되는 산성 화합물이 붕산보다 산성도가 강한 산성 화합물인, 편광자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 필름이 요오드를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지 필름인, 편광자.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이색성 물질 저농도부의 이색성 물질 함유량이 1.0 중량% 이하인, 편광자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이색성 물질 저농도부의 투과율이 50 % 이상인, 편광자.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    두께가 30 ㎛ 이하인, 편광자.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이색성 물질 저농도부가, 탑재되는 화상 표시 장치의 카메라부에 대응하는, 편광자.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 편광자를 갖는, 편광판.
  11. 제 10 항에 기재된 편광판을 구비하는, 화상 표시 장치.
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