KR20180088817A - 광학 적층체 및 화상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

광학적으로 이방성을 갖는 기재(이하, 이방성 기재라고도 함)를 구비하면서도, 반사 방지 기능이 우수한 광학 적층체를 제공한다.
본 발명의 광학 적층체는 편광자와 해당 편광자의 적어도 편측에 배치된 보호층을 포함하는 편광판과 위상차층과 도전층과 기재를 이 순서로 갖고, 해당 기재의 면내 위상차 Re(550)이 0nm보다 크며, 해당 기재의 지상축과 해당 위상차층의 지상축이 이루는 각도가 -40°∼-50° 또는 40°∼50°이다.

Description

광학 적층체 및 화상 표시 장치
본 발명은 광학 적층체 및 이를 이용한 화상 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 박형 디스플레이의 보급과 함께, 유기 EL 패널을 탑재한 디스플레이 (유기 EL 표시 장치)가 제안되고 있다. 유기 EL 패널은 반사성이 높은 금속층을 갖기 때문에, 외광 반사나 배경의 비침(mirroring) 등의 문제를 일으키기 쉽다. 그래서, 원편광판을 시인 측에 설치함으로써 이들의 문제를 방지하는 것이 알려져 있다. 한편, 표시 셀(예컨대, 유기 EL 셀)과 편광판과의 사이에 터치 센서가 내장된, 이른바 이너 터치 패널형 입력 표시 장치의 수요가 높아지고 있다. 이와 같은 구성의 입력 표시 장치는 화상 표시 셀과 터 치 센서와의 거리가 가깝기 때문에, 사용자에게 자연스러운 입력 조작감을 부여하는 것이 가능하도록 되어 있다. 또한, 상기 구성의 입력 표시 장치는 터치 센서에 형성된 도전 패턴에 기인하는 반사광의 영향을 저감할 수 있다.
일반적으로, 상기 구성의 입력 표시 장치에서의 터치 센서는 기재와 해당 기재상에 형성된 도전층을 구비하는 센서 필름을 구비한다. 상기 기재에는 등방성 기재가 다용된다. 이 등방성 기재가 광학적으로 완전히 등방성이면 원편광판에 따른 반사 방지 기능은 충분히 발휘된다. 그러나 실제로는 도전층 형성 공정, 기재의 인성(靭性)을 높이는 처리 등의 영향으로, 등방성을 의도한 기재에서도 약간의 이방성이 발현된다. 그 결과, 원편광판을 배치하더라도 외광 반사나 배경의 비침 등의 문제가 해결되지 않는다는 문제가 발생하는 경우가 있다.
일본 특개 2003-311239호 공보 일본 특개 2002-372622호 공보 일본 특허 제3325560호 공보 일본 특개 2003-036143호 공보
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 주된 목적은 광학적으로 이방성을 갖는 기재(이하, 이방성 기재라고도 함)를 구비하면서도, 반사 방지 기능이 우수한 광학 적층체를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 광학 적층체는 편광자와 해당 편광자의 적어도 편측에 배치된 보호층을 포함하는 편광판과, 위상차층과, 도전층과, 기재를 이 순서로 갖고, 해당 기재의 면내 위상차 Re(550)이 0nm보다 크며, 해당 기재의 지상축과 해당 위상차층의 지상축이 이루는 각도가 -40°∼-50° 또는 40°∼50°이다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 편광자의 흡수축과 상기 위상차층의 지상축이 이루는 각도가 38°∼52°이다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 위상차층의 Re(450)/Re(550)이 0.8 이상 1 미만이다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 위상차층의 Re(650)/Re(550)이 1보다 크고 1.2 이하이다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 위상차층이 폴리카보네이트계로 구성되어 있다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 화상 표시 장치가 제공된다. 이 화상 표시 장치는 상기 광학 적층체를 구비한다.
본 발명에 의하면, 이방성 기재의 지상축 각도를 최적화함으로써, 이방성 기재를 구비하면서도, 반사 방지 기능이 우수한 광학 적층체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광학 적층체의 개략 단면도이다.
도 2는 실시예 및 비교예의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예 및 비교예의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시예 및 비교예의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 및 비교예의 결과를 나타내는 그래프이다.
이하에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시 형태에는 한정되지 않는다.
(용어 및 기호의 정의)
본 명세서에서의 용어 및 기호의 정의는 하기와 같다.
(1) 굴절률(nx, ny, nz)
"nx"는 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절률이고, "ny"는 면내에서 지상축과 직교하는 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절률이며, "nz"는 두께 방향의 굴절률이다.
(2) 면내 위상차(Re)
"Re(λ)"는 23℃에서의 파장 λnm의 광으로 측정한 면내 위상차이다. 예컨대, "Re(550)"은 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 면내 위상차이다. Re(λ)는 층(필름)의 두께를 d(nm)로 하였을 때, 식:Re(λ)=(nx-ny)×d에 의해 구할 수 있다.
(3) 두께 방향 위상차(Rth)
"Rth(λ)"는 23℃에서의 파장 λnm의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이다. 예컨대, "Rth(550)"은 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이다. Rth(λ)는 층(필름)의 두께를 d(nm)로 하였을 때, 식:Rth(λ)=(nx-nz)×d에 의해 구할 수 있다.
(4) Nz 계수
Nz 계수는 Nz=Rth/Re에 의해 구할 수 있다.
A. 광학 적층체의 전체 구성
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광학 적층체의 개략 단면도이다. 본 실시 형태의 광학 적층체(100)는 편광판(11)과, 위상차층(12)과, 도전층(21)과, 기재(22)를 이 순서로 갖는다. 편광판(11)은 편광자(1)와, 편광자(1)의 한쪽 측에 배치된 제1 보호층(2)과, 편광자(1)의 다른 한쪽 측에 배치된 제2 보호층(3)을 포함한다. 목적에 따라, 제1 보호층(2) 및 제2 보호층(3)의 한쪽은 생략되어도 된다. 예컨대, 위상차층(12)이 편광자(1)의 보호층으로도 기능할 수 있는 경우에는 제2 보호층(3)은 생략되어도 된다. 도전층(21) 및 기재(22)는 각각이 단일층으로서 광학 적층체(100)의 구성 요소가 되어도 되고, 기재(22)와 도전층(21)과의 적층체로서 광학 적층체(100)에 도입되어도 된다. 기재(22)와 도전층(21)과의 적층체는 예컨대, 터치 센서의 센서 필름(20)으로서 기능할 수 있다. 또한, 보기 쉽도록 도면에서의 각 층의 두께 비율은 실제와는 상이하게 되어있다. 또한, 광학 적층체를 구성하는 각 층은 임의의 적절한 접착층(접착제층 또는 점착제층:도시하지 않음)을 개재하여 적층되어 있어도 된다. 한편, 기재(22)는 도전층(21)에 밀착 적층되어 있어도 된다. 본 명세서에 있어서 "밀착 적층"이란 2개의 층이 접착층(예컨대, 접착제층, 점착제층)을 개재하지 않고 직접 또한 고착되어 적층되어 있는 것을 말한다.
편광판(11)과 위상차층(12)과의 적층체(10)는 원편광판으로서 기능할 수 있다. 또한, 기재(22)는 광학적으로 이방성일 수 있다. 본 발명에 있어서는, 이방성 기재(22)를 구비하고 있어도, 해당 기재(22)의 지상축과 위상차층(12)이 이루는 각도를 특정의 범위(후술하는 바와 같이, -40°∼-50° 또는 40°∼50°)로 함으로써 원편광판의 반사 방지 기능이 충분히 발휘되어, 외광 반사나 배경의 비침 등을 유효하게 방지할 수 있는 광학 적층체를 제공할 수 있다. 기재(22)는 면내 위상차를 갖는다(예컨대, 면내 위상차 Re(550)이 0nm보다 크고 10nm 이하). 자세한 내용은 후술한다.
광학 적층체의 총 두께는 바람직하게는 220㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 40㎛∼180㎛이다.
광학 적층체는 장척(長尺)상(예컨대, 롤상)이어도 되고, 매엽(枚葉)상이어도 된다.
이하에서, 광학 적층체를 구성하는 각 층 및 광학 필름에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
B. 편광판
B-1. 편광자
편광자(1)로는 임의의 적절한 편광자가 채용될 수 있다. 예컨대, 편광자를 형성하는 수지 필름은 단층의 수지 필름이어도 되고, 2층 이상의 적층체이어도 된다.
단층의 수지 필름으로 구성되는 편광자의 구체예로는, 폴리비닐알코올(PVA)계 필름, 부분 포멀화 PVA계 필름, 에틸렌·비닐아세테이트 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질에 의한 염색 처리 및 연신 처리가 실시된 것, PVA의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 바람직하게는 광학 특성이 우수한 것에서, PVA계 필름을 요오드로 염색하고 1축 연신하여 얻어진 편광자가 이용된다.
상기 요오드에 의한 염색은 예컨대, PVA계 필름을 요오드 수용액에 침지함으로써 실시된다. 상기 1축 연신의 연신 배율은 바람직하게는 3∼7배이다. 연신은 염색 처리 후에 실시하여도 되고, 염색하면서 실시하여도 된다. 또한, 연신하고 나서 염색하여도 된다. 필요에 따라 PVA계 필름에 팽윤 처리, 가교 처리, 세정 처리, 건조 처리 등이 실시된다. 예컨대, 염색 전에 PVA계 필름을 물에 침지하여 수세함으로써 PVA계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있을 뿐만 아니라, PVA계 필름을 팽윤시켜 염색 얼룩 등을 방지할 수 있다.
적층체를 이용하여 얻어지는 편광자의 구체예로는 수지 기재와 당해 수지 기재에 적층된 PVA계 수지층(PVA계 수지 필름)과의 적층체, 또는 수지 기재와 당해 수지 기재에 도포 형성된 PVA계 수지층과의 적층체를 이용하여 얻어지는 편광자를 들 수 있다. 수지 기재와 당해 수지 기재에 도포 형성된 PVA계 수지층과의 적층체를 이용하여 얻어지는 편광자는, 예컨대, PVA계 수지 용액을 수지 기재에 도포하고, 건조시켜 수지 기재상에 PVA계 수지층을 형성하여 수지 기재와 PVA계 수지층과의 적층체를 얻는 것; 당해 적층체를 연신 및 염색하여 PVA계 수지층을 편광자로 하는 것;에 의해 제작될 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 연신은 대표적으로는 적층체를 붕산 수용액 중에 침지시켜 연신하는 것을 포함한다. 또한 연신은 필요에 따라, 붕산 수용액 중에서의 연신 전에 적층체를 고온(예컨대, 95℃ 이상)에서 공중 연신하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 얻어진 수지 기재/편광자의 적층체는 그대로 이용하여도 되고(즉, 수지 기재를 편광자의 보호층으로 하여도 되고), 수지 기재/편광자의 적층체로부터 수지 기재를 박리하고, 당해 박리면에 목적에 따라 임의의 적절한 보호층을 적층하여 이용하여도 된다. 이와 같은 편광자의 제조방법의 상세는 예컨대 일본 특개 2012-73580호 공보에 기재되어 있다. 당해 공보는 그 전체의 기재가 본 명세서에 참고로서 원용된다.
편광자의 두께는 바람직하게는 15㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 1㎛∼12㎛이며, 더욱 바람직하게는 3㎛∼12㎛이고, 특히 바람직하게는 5㎛∼12㎛이다.
편광자의 붕산 함유량은 바람직하게는 18중량% 이상이고, 보다 바람직하게는 18중량%∼25중량%이다. 편광자의 붕산 함유량이 이와 같은 범위이면 후술하는 요오드 함유량과의 상승적인 효과에 의해, 첩합(貼合) 시의 컬 조정의 용이성을 양호하게 유지하고, 또한, 가열 시의 컬을 양호하게 억제하면서, 가열 시의 외관 내구성을 개선할 수 있다. 붕산 함유량은 예컨대, 중화법으로부터 하기 식을 이용하여 단위 중량 당의 편광자에 포함되는 붕산량으로 산출할 수 있다.
[수 1]
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편광자의 요오드 함유량은 바람직하게는 2.1중량% 이상이고, 보다 바람직하게는 2.1중량%∼3.5중량%이다. 편광자의 요오드 함유량이 이와 같은 범위이면, 상기의 붕산 함유량과의 상승적인 효과에 의해, 첩합 시의 컬 조정의 용이성을 양호하게 유지하고, 또한, 가열 시의 컬을 양호하게 억제하면서, 가열 시의 외관 내구성을 개선할 수 있다. 본 명세서에서 "요오드 함유량"이란 편광자(PVA계 수지 필름) 중에 포함되는 모든 요오드의 양을 의미한다. 보다 구체적으로는, 편광자 중에서 요오드는 요오드 이온(I-), 요오드 분자(I2), 폴리요오드 이온(I3 -, I5 -) 등의 형태로 존재하는데, 본 명세서에서의 요오드 함유량은 이들의 형태를 모두 포함한 요오드의 양을 의미한다. 요오드 함유량은 예컨대, 형광 X선 분석의 검량선법에 의해 산출할 수 있다. 또한, 폴리요오드 이온은 편광자 중에서 PVA-요오드 착체를 형성한 상태로 존재하고 있다. 이와 같은 착체가 형성됨으로써, 가시광의 파장 범위에서 흡수 이색성이 발현될 수 있다. 구체적으로는 PVA와 3 요오드화물 이온과의 착체(PVA·I3 -)는 470nm 부근에 흡광 피크를 갖고, PVA와 5 요오드화물 이온과의 착체(PVA·I5 -)는 600nm 부근에 흡광 피크를 갖는다. 결과로서, 폴리요오드 이온은 그것의 형태에 따라 가시광이 넓은 범위에서 광을 흡수할 수 있다. 한편, 요오드 이온(I-)은 230nm 부근에 흡광 피크를 갖고, 가시광의 흡수에는 실질적으로 관여하지 않는다. 따라서 PVA와의 착체의 상태로 존재하는 폴리요오드 이온이 주로 편광자의 흡수 성능에 관여할 수 있다.
편광자는 바람직하게는, 파장 380nm∼780nm의 어느 파장에서 흡수 이색성을 나타낸다. 편광자의 단체 투과율은 상기와 같이 43.0%∼46.0%이고, 바람직하게는 44.5%∼46.0%이다. 편광자의 편광도는 바람직하게는 97.0% 이상이고, 보다 바람직하게는 99.0% 이상이며, 더욱 바람직하게는 99.9% 이상이다.
B-2. 제1 보호층
제1 보호층(2)은 편광자의 보호층으로서 사용할 수 있는 임의의 적절한 필름으로 형성된다. 당해 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예로는 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등의 셀룰로오스계 수지나 폴리에스테르계, 폴리비닐알코올계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르설폰계, 폴리설폰계, 폴리스티렌계, 폴리노보넨계, 폴리올레핀계, (메트)아크릴계, 아세테이트계 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 또한, (메트)아크릴계, 우레탄계, (메트)아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열 경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 이 밖에도, 예컨대, 실록산계 폴리머 등의 유리질계 폴리머도 들 수 있다. 또한, 일본 특개 2001-343529호 공보(WO01/37007)에 기재된 폴리머 필름도 사용할 수 있다. 이 필름의 재료로는 예컨대, 측쇄에 치환 또는 비치환의 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, 측쇄에 치환 또는 비치환의 페닐기 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있으며, 예컨대, 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교대 공중합체와 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 갖는 수지 조성물을 들 수 있다. 당해 폴리머 필름은 예컨대, 상기 수지 조성물의 압출 성형물일 수 있다.
본 발명의 광학 적층체는 후술하는 바와 같이 대표적으로는 화상 표시 장치의 시인 측에 배치되고, 제1 보호층(2)은 대표적으로는 그 시인 측에 배치된다. 따라서, 제1 보호층(2)에는 필요에 따라 하드 코트 처리, 반사 방지 처리, 스티킹 방지 처리, 안티글레어 처리 등의 표면 처리가 되어 있어도 된다. 또한/또는, 제1 보호층(2)에는 필요에 따라 편광 선글라스를 개재하여 시인하는 경우의 시인성을 개선하는 처리(대표적으로는, (타)원편광기능을 부여하는 것, 초고위상차를 부여하는 것)가 되어 있어도 된다. 이와 같은 처리를 실시함으로써 편광 선글라스 등의 편광 렌즈를 개재하여 표시 화면을 시인한 경우에도 우수한 시인성을 실현할 수 있다. 따라서, 광학 적층체는 옥외에서 이용될 수 있는 화상 표시 장치에도 바람직하게 적용될 수 있다.
제1 보호층의 두께는 임의의 적절한 두께가 채용될 수 있다. 제1 보호층의 두께는 예컨대 10㎛∼50㎛이고, 바람직하게는 15㎛∼40㎛이다. 또한, 표면 처리가되어 있는 경우, 제1 보호층의 두께는 표면 처리층의 두께를 포함한 두께이다.
B-3. 제2 보호층
제2 보호층(3)도 또한, 편광자의 보호층으로서 사용될 수 있는 임의의 적절한 필름으로 형성된다. 당해 필름의 주성분이 되는 재료는 제1 보호층에 관하여 상기 B-2항에서 설명한 바와 같다. 제2 보호층(3)은 광학적으로 대략 등방성인 것이 바람직하다. 본 명세서에서 "광학적으로 대략 등방성인"이란 면내 위상차 Re(550)이 0nm∼10nm이고, 두께 방향의 위상차 Rth(550)이 -10nm∼+10nm인 것을 말한다.
제2 보호층의 두께는 예컨대 15㎛∼35㎛이고, 바람직하게는 20㎛∼30㎛이다. 제1 보호층의 두께와 제2 보호층의 두께와의 차이는 바람직하게는 15㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 10㎛ 이하이다. 두께의 차이가 이와 같은 범위이면, 첩합 시의 컬을 양호하게 억제할 수 있다. 제1 보호층의 두께와 제2 보호층의 두께는 동일하여도 되고, 제1 보호층 쪽이 두꺼워도 되며, 제2 보호층 쪽이 두꺼워도 된다. 대표적으로는, 제2 보호층보다 제1 보호층 쪽이 두껍다.
C. 위상차층
위상차층(12)은 목적에 따라 임의의 적절한 광학적 특성 및/또는 기계적 특성을 가질 수 있다. 위상차층(12)은 대표적으로는 지상축을 갖는다. 일 실시 형태에 있어서는, 위상차층(12)의 지상축과 편광자(1)의 흡수축이 이루는 각도(θ)는 바람직하게는 38°∼52°이고, 보다 바람직하게는 42°∼48°이며, 더욱 바람직하게는 약 45°이다. 각도(θ)가 이와 같은 범위이면, 후술하는 바와 같이 위상차층을 λ/4판으로함으로써 매우 우수한 원편광 특성(결과로서, 매우 우수한 반사 방지 특성)을 갖는 광학 적층체를 얻을 수 있다.
위상차층은, 바람직하게는 굴절률 특성이 nx>ny≥nz의 관계를 나타낸다. 위상차층은 대표적으로는 편광판에 반사 방지 특성을 부여하기 위해 설치되고, 일 실시형태에 있어서는 λ/4판으로서 기능할 수 있다. 이 경우, 위상차층의 면내 위상차 Re(550)은 바람직하게는 80nm∼200nm, 보다 바람직하게는 100nm∼180nm, 더욱 바람직하게는 110nm∼170nm이다. 또한, 여기서 "ny=nz"는 ny와 nz가 완전히 동일한 경우뿐만 아니라, 실질적으로 동일한 경우를 포함한다. 따라서, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서 ny<nz가 되는 경우가 있을 수 있다.
위상차층의 Nz 계수는 바람직하게는 0.1∼3, 보다 바람직하게는 0.2∼1.5, 더욱 바람직하게는 0.3∼1.3이다. 이와 같은 관계를 충족함으로써 얻어지는 광학 적층체를 화상 표시 장치에 이용한 경우에 매우 우수한 반사 색상을 달성할 수 있다.
위상차층은 위상차값이 측정광의 파장에 따라서 커지는 역분산 파장 특성을 나타내어도 되고, 위상차값이 측정광의 파장에 따라 작아지는 양의 파장 분산 특성을 나타내어도 되며, 위상차값이 측정광의 파장에 따라 거의 변화하지 않는 플랫한 파장 분산 특성을 나타내어도 된다. 일 실시 형태에 있어서는, 위상차층은 역분산 파장 특성을 나타낸다. 이 경우, 위상차층의 Re(450)/Re(550)은 바람직하게는 0.8 이상 1 미만이고, 보다 바람직하게는 0.8 이상 0.95 이하이다. 또한, 위상차층의 Re(650)/Re(550)은 바람직하게는 1보다 크고 1.2 이하이고, 보다 바람직하게는 1.05 이상 1.2 이하이다. 이와 같은 구성이면, 매우 우수한 반사 방지 특성을 실현할 수 있다. 또한, 이와 같은 역 파장 분산 특성을 갖는 위상차층과, 지상축 각도가 적절하게 조정된 기재(후술)를 조합함으로써, 당해 효과는 현저하게 된다. 또한, 위상차층의 파장 분산 특성의 제어는 예컨대, 후술하는 바와 같이 수지 필름으로서 폴리카보네이트계 수지 필름을 이용하여, 해당 폴리카보네이트계 수지를 구성하는 구조 단위의 함유 비율을 조정하여 실시할 수 있다.
위상차층은 광 탄성 계수의 절대값이 바람직하게는 2×10-11m2/N 이하, 보다 바람직하게는 2.0×10-13m2/N∼1.5×10-11m2/N, 더욱 바람직하게는 1.0×10-12m2/N∼1.2×10-11m2/N의 수지를 포함한다. 광 탄성 계수의 절대값이 이와 같은 범위이면, 가열 시 수축 응력이 발생한 경우에 위상차 변화가 발생하기 어렵다. 그 결과, 얻어지는 화상 표시 장치의 열 얼룩이 양호하게 방지될 수 있다.
위상차층의 두께는 바람직하게는 60㎛ 이하이고, 바람직하게는 30㎛∼55㎛이다. 위상차층의 두께가 이와 같은 범위이면, 가열 시의 컬을 양호하게 억제하면서 첩합 시의 컬을 양호하게 조정할 수 있다.
위상차층은 상기의 특성을 만족할 수 있는 임의의 적절한 수지 필름으로 구성될 수 있다. 그러한 수지의 대표예로는 환상 올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리스티렌계 수지, 아크릴계 수지를 들 수 있다. 위상차층이 역분산 파장 특성을 나타내는 수지 필름으로 구성되는 경우, 폴리카보네이트계 수지가 바람직하게 이용될 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지로서는 본 발명의 효과가 얻어지는 한, 임의의 적절한 폴리카보네이트 수지를 이용할 수 있다. 바람직하게는 폴리카보네이트 수지는 플루오렌계 디히드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와 이소소르비드계 디히드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와 지환식 디올, 지환식 디메탄올, 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜, 및, 알킬렌글리콜 또는 스피로글리콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 디히드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위를 포함한다. 바람직하게는 폴리카보네이트 수지는 플루오렌계 디히드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와 이소소르비드계 디히드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와 지환식 디메탄올에서 유래하는 구조 단위 및/또는 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜에서 유래하는 구조 단위를 포함하고; 더욱 바람직하게는 플루오렌계 디히드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와 이소소르비드계 디히드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜에서 유래하는 구조 단위를 포함한다. 폴리카보네이트 수지는 필요에 따라, 그 밖의 디히드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위를 포함하고 있어도 된다. 또한, 본 발명에 바람직하게 이용될 수 있는 폴리카보네이트 수지의 상세는 예컨대, 일본 특개 2014-10291호 공보, 일본 특개 2014-26266호 공보에 기재되어 있으며, 당해 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다.
상기 폴리카보네이트 수지의 유리 전이 온도는, 120℃ 이상 190℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 130℃ 이상 180℃ 이하이다. 유리 전이 온도가 과도하게 낮으면 내열성이 나빠지는 경향이 있고, 필름 성형 후에 치수 변화를 일으킬 가능성이 있으며, 또한 얻어지는 액정 표시 장치의 화상 품질을 낮추는 경우가 있다. 유리 전이 온도가 과도하게 높으면 필름 성형 시의 성형 안정성이 나빠지는 경우가 있고, 또한 필름의 투명성을 해치는 경우가 있다. 또한, 유리 전이 온도는 JIS K 7121(1987)에 준하여 구할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지의 분자량은 환원 점도로 나타낼 수 있다. 환원 점도는 용매로서 염화메틸렌을 이용하여 폴리카보네이트 농도를 0.6g/dL로 정밀하게 조제하고, 온도 20.0℃±0.1℃에서 우베로데 점도관을 이용하여 측정된다. 환원 점도의 하한은 통상 0.30dL/g이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.35dL/g 이상이다. 환원 점도의 상한은 통상 1.20dL/g이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.00dL/g, 더욱 바람직하게는 0.80dL/g이다. 환원 점도가 상기 하한값보다 작으면 성형품의 기계적 강도가 작아지는 문제가 발생하는 경우가 있다. 한편, 환원 점도가 상기 상한값보다 크면 성형 시의 유동성이 저하하여 생산성이나 성형성이 저하하는 문제가 발생하는 경우가 있다.
폴리카보네이트계 수지 필름으로서 시판되는 필름을 이용하여도 된다. 시판품의 구체예로는 테이진사 제조의 상품명 "퓨어에이스 WR-S", "퓨어에이스 WR-W", "퓨어에이스 WR-M", 닛토덴코사 제조의 상품명 "NRF"를 들 수 있다.
위상차층은 예컨대, 상기 폴리카보네이트계 수지로 형성된 필름을 연신함으로써 얻어진다. 폴리카보네이트계 수지로부터 필름을 형성하는 방법으로는 임의의 적절한 성형 가공법이 채용될 수 있다. 구체예로는 압축 성형법, 트랜스퍼 성형법, 사출 성형법, 압출 성형법, 블로우 성형법, 분말 성형법, FRP 성형법, 캐스트 도공법(예컨대, 유연법), 캘린더 성형법, 열 프레스법 등을 들 수 있다. 압출 성형법 또는 캐스트 도공법이 바람직하다. 얻어지는 필름의 평활성을 높이고, 양호한 광학적 균일성을 얻을 수 있기 때문이다. 성형 조건은 사용되는 수지의 조성이나 종류, 위상차층에 소망되는 특성 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 또한, 상기와 같이, 폴리카보네이트계 수지는 많은 필름 제품이 시판되고 있으므로, 당해 시판 필름을 그대로 연신 처리에 제공하여도 된다.
수지 필름(미연신 필름)의 두께는 위상차층의 소망하는 두께, 소망하는 광학 특성, 후술하는 연신 조건 등에 따라, 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 바람직하게는 50㎛∼300㎛이다.
상기 연신은 임의의 적절한 연신 방법, 연신 조건(예컨대, 연신 온도, 연신 배율, 연신 방향)이 채용될 수 있다. 구체적으로는 자유단 연신, 고정단 연신, 자유단 수축, 고정단 수축 등의 다양한 연신 방법을 단독으로 이용할 수도, 동시 또는 순차로 이용할 수도 있다. 연신 방향에 관해서도, 길이 방향, 폭 방향, 두께 방향, 경사 방향 등, 다양한 방향이나 차원으로 행할 수 있다. 연신의 온도는, 수지 필름의 유리 전이 온도(Tg)에 대하여 Tg-30℃∼Tg+60℃인 것이 바람직하고, Tg-30℃∼Tg+50℃인 것이 보다 바람직하며, Tg-15℃∼Tg+30℃인 것이 더욱 바람직하다.
상기 연신 방법, 연신 조건을 적절하게 선택함으로써 상기 소망하는 광학 특성(예컨대, 굴절률 특성, 면내 위상차, Nz 계수)을 갖는 위상차 필름을 얻을 수 있다.
일 실시 형태에 있어서는, 위상차 필름은 수지 필름을 1축 연신 또는 고정단 1축 연신함으로써 제작된다. 고정단 1축 연신의 구체예로는 수지 필름을 길이 방향으로 주행시키면서 폭 방향(가로 방향)으로 연신하는 방법을 들 수 있다. 연신 배율은 바람직하게는 1.1배∼3.5배이다.
다른 실시 형태에 있어서는, 위상차 필름은 장척상의 수지 필름을 길이 방향에 대하여 상기의 각도(θ)의 방향으로 연속적으로 경사 연신함으로써 제작될 수 있다. 경사 연신을 채용함으로써 필름의 길이 방향에 대하여 각도(θ)의 배향각(각도(θ)의 방향으로 지상축)을 갖는 장척상의 연신 필름이 얻어지고, 예컨대, 편광자와의 적층 시에 롤 투 롤이 가능하게 되어, 제조 공정을 간략화할 수 있다. 또한, 각도(θ)는 위상차층 부착 편광판에 있어서 편광자의 흡수축과 위상차층의 지상축이 이루는 각도일 수 있다. 각도(θ)는 상기와 같이, 바람직하게는 38°∼52°이고, 보다 바람직하게는 42°∼48°이며, 더욱 바람직하게는 약 45°이다.
경사 연신에 이용하는 연신기로는 예컨대, 가로 및/또는 세로 방향으로, 좌우 상이한 속도의 이송력 또는 인장력 또는 인취력을 부가할 수 있는 텐터식 연신기를 들 수 있다. 텐터식 연신기로는 가로 1축 연신기, 동시 2축 연신기 등이 있지만, 장척상의 수지 필름을 연속적으로 경사 연신할 수 있는 한, 임의의 적절한 연신기가 이용될 수 있다.
상기 연신기에 있어서 좌우의 속도를 각각 적절하게 제어함으로써, 상기 소망하는 면내 위상차를 가지면서, 또한 상기 소망하는 방향으로 지상축을 갖는 위상차층(실질적으로는 장척상의 위상차 필름)을 얻을 수 있다.
상기 필름의 연신 온도는 위상차층에 소망되는 면내 위상차값 및 두께, 사용되는 수지의 종류, 사용되는 필름의 두께, 연신 배율 등에 따라 변화할 수 있다. 구체적으로는 연신 온도는 Tg-30℃∼Tg+60℃인 것이 바람직하고, Tg-30℃∼Tg+50℃인 것이 보다 바람직하며, Tg-15℃∼Tg+30℃인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같은 온도에서 연신함으로써, 본 발명에 있어서 적절한 특성을 가진 위상차층을 얻을 수 있다. 또한, Tg는 필름의 구성 재료의 유리 전이 온도이다.
D. 도전층
도전층은 임의의 적절한 성막 방법(예컨대, 진공 증착법, 스퍼터링법, CVD법, 이온 플레이팅법, 스프레이법 등)에 의해 임의의 적절한 기재상에 금속 산화물막을 성막하여 형성될 수 있다. 성막 후, 필요에 따라, 가열 처리(예컨대, 100℃∼200℃)를 실시하여도 된다. 가열 처리를 실시함으로써 비정질막이 결정화될 수 있다. 금속 산화물로서는, 예컨대, 산화인듐, 산화주석, 산화아연, 인듐-주석 복합 산화물, 주석-안티몬 복합 산화물, 아연-알루미늄 복합 산화물, 인듐-아연 복합 산화물을 들 수 있다. 인듐 산화물에는 2가 금속이온 또는 4가 금속이온이 도핑되어 있어도 된다. 바람직하게는 인듐계 복합 산화물이고, 보다 바람직하게는 인듐-주석 복합 산화물(ITO)이다. 인듐계 복합 산화물은 가시광 영역(380nm∼780nm)에서 높은 투과율(예컨대, 80% 이상)을 가지며, 또한 단위 면적 당의 표면 저항값이 낮다는 특징을 갖고 있다.
도전층이 금속 산화물을 포함하는 경우, 해당 도전층의 두께는 바람직하게는 50nm 이하이고, 보다 바람직하게는 35nm 이하이다. 도전층의 두께의 하한은 바람직하게는 10nm이다.
도전층의 표면 저항값은 바람직하게는 300Ω/□ 이하이고, 보다 바람직하게는 150Ω/□ 이하이며, 더욱 바람직하게는 100Ω/□ 이하이다.
도전층은 필요에 따라 패턴화될 수 있다. 패턴화에 의해 도통(導通)부와 절연부가 형성될 수 있다. 패터닝 방법으로는 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 패터닝 방법의 구체예로는, 습식 에칭법, 스크린 인쇄법을 들 수 있다.
E. 기재
기재는 지상축을 갖는다. 본 발명에서는 지상축을 갖는 기재, 즉, 이방성 기재를 이용하여도 원편광판의 반사 방지 기능이 충분하게 발휘되어 외광 반사나 배경의 비침 등을 유효하게 방지할 수 있는 광학 적층체를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 종래와 같이 광학적인 등방성을 중시하여 기재를 구성하는 재료를 선택할 필요가 없고, 소망하는 특성에 따라 다양한 재료를 선택할 수 있다.
또한, 상기 기재는, 광학적으로 등방성(면내 위상차 Re(550)이 0nm)인 것을 목표로 하여 제작되면서도 불가피하게 지상축을 갖는 기재이어도 된다. 기재상에 도전층을 성막하여 형성하는 경우(즉, 밀착 적층에 의해 기재와 도전층이 적층되는 경우), 성막 공정에서의 가열 등에 의해, 기재에 불필요한 지상축이 생기는 경우가 있다. 이와 같이 하여 생성된 지상축은 원편광판에 의한 반사 방지 기능을 저해하며, 통상, 그 방향을 제어하기 어렵고, 생산 안정성 저하의 원인이 되기도 한다. 본 발명에서는 상기 지상축이 발생한 기재이더라도, 원편광판의 반사 방지 기능이 충분하게 발휘된다. 이와 같은 본 발명에서는 지상축의 발생을 허용하여 도전층을 형성할 수 있으며, 도전층 성막 조건의 제약을 적게 할 수 있다.
상기 효과는 기재의 지상축과 위상차층의 지상축과의 각도를 최적화함으로써 얻어진다. 본 발명은 기재의 지상축이 어떠한 방향으로 발생되더라도 원편광판의 반사 방지 기능이 충분하게 발휘된다는 점에서 특히 유용하다.
기재의 지상축과 위상차층이 이루는 각도는 -40°∼-50° 또는 40°∼50°이고, 바람직하게는 -42°∼-48° 또는 42°∼48°이며, 보다 바람직하게는 -44°∼-46° 또는 44°∼46°이고, 특히 바람직하게는 -45° 또는 45°이다. 이와 같은 범위이면, 원편광판의 반사 방지 기능이 충분하게 발휘되어, 외광 반사나 배경의 비침 등을 유효하게 방지할 수 있는 광학 적층체를 제공할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기재의 지상축을 기준으로 시계 방향의 각도를 양의 각도로 하고, 반시계 방향의 각도를 음의 각도로 한다.
기재는 바람직하게는 굴절률 특성이 nx>ny≥nz의 관계를 나타낸다. 기재의 면내 위상차 Re(550)은 0nm보다 크다. 본 발명에 의하면, 면내 위상차 Re를 갖는 기재를 이용하여도, 상기와 같이 원편광판의 반사 방지 기능이 충분하게 발휘되는 광학 적층체를 얻을 수 있다. 일 실시 형태에 있어서는, 기재의 면내 위상차 Re(550)은 3nm 이상이다. 다른 실시 형태에 있어서는, 기재의 면내 위상차 Re (550)은 5nm 이상이다. 기재의 면내 위상차 Re(550)의 상한은, 예컨대 10nm이다. 기재의 면내 위상차 Re(550)이 10nm 이하(보다 바람직하게는 8nm 이하, 더욱 바람직하게는 6nm 이하)이면, 원편광판의 반사 방지 기능은 더욱 높아진다.
기재로는 임의의 적절한 수지 필름이 이용될 수 있다. 구성 재료의 구체예로는, 환상 올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지를 들 수 있다.
기재의 두께는 바람직하게는 10㎛∼200㎛이고, 보다 바람직하게는 20㎛∼60㎛이다.
필요에 따라, 도전층(21)과 기재(22)와의 사이에 하드 코트층(도시하지 않음)이 설치되어도 된다. 하드 코트층으로는 임의의 적절한 구성을 갖는 하드 코트층이 이용될 수 있다. 하드 코트층의 두께는 예컨대 0.5㎛∼2㎛이다. 헤이즈가 허용 범위이면, 하드 코트층에 뉴턴링 감소를 위한 미립자를 첨가하여도 된다. 또한, 필요에 따라 도전층(21)과 기재(22)(존재하는 경우에는 하드 코트층)와의 사이에 도전층의 밀착성을 높이기 위한 앵커 코트층 및/또는 반사율을 조정하기 위한 굴절률 조정층이 설치되어도 된다. 앵커 코트층 및 굴절률 조정층으로는 임의의 적절한 구성이 채용될 수 있다. 앵커 코트층 및 굴절률 조정층은 수 nm∼수십 nm의 박층일 수 있다.
필요에 따라 기재(22)의 도전층(21)과 반대 측(광학 적층체의 최외측)에 다른 하드 코트층이 설치되어도 된다. 당해 하드 코트층은 대표적으로는 바인더 수지층과 구상 입자를 포함하고, 구상 입자가 바인더 수지층으로부터 돌출하여 볼록(凸)부를 형성하고 있다. 이와 같은 하드 코트층의 상세는 일본 특개 2013-145547호 공보에 기재되어 있으며, 당해 공보의 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다.
F. 기타
본 발명의 실시 형태에 따른 광학 적층체는 그 밖의 층을 추가로 포함하여도 된다. 실용적으로는, 기재(22)의 표면에는 표시 셀에 첩합하기 위한 점착제층(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 당해 점착제층의 표면에는 광학 적층체가 사용에 제공되기까지 박리 필름이 첩합되어 있는 것이 바람직하다.
G. 화상 표시 장치
상기 A항 내지 F항에 기재된 광학 적층체는 화상 표시 장치에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 그러한 광학 적층체를 이용한 화상 표시 장치를 포함한다. 화상 표시 장치의 대표예로는 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치를 들 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 따른 화상 표시 장치는 그것의 시인 측에 상기 A항 내지 G항에 기재된 광학 적층체를 구비한다. 광학 적층체는 도전층이 표시 셀(예컨대, 액정 셀, 유기 EL 셀) 측이 되도록(편광자가 시인 측이 되도록) 적층되어 있다. 즉, 본 발명의 실시 형태에 따른 화상 표시 장치는 표시 셀(예컨대, 액정 셀, 유기 EL 셀)과 편광판과의 사이에 터치 센서가 내장된 이른바 이너 터치 패널형 입력 표시 장치일 수 있다. 이 경우, 터치 센서는 도전층(또는 기재 부착 도전층)과 표시 셀과의 사이에 배치될 수 있다. 터치 센서의 구성에 대해서는 업계에서 주지의 구성이 채용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
하기 표 1에 나타내는 구성의 광학 적층체에 대하여 광학 시뮬레이터 (Shintec사 제조, 상품명 "LCD Master V8")를 이용하여 정면 색상 a, b로부터 해당광학 적층체의 반사 특성을 평가하였다.
또한, 편광판의 위상차층과는 반대 측에 광원("LCD Master V8"에 등록되어 있는 D65 광원)을 배치하고, 기재의 위상차층과는 반대 측에 반사판("LCD Master V8"에 등록되어 있는 이상 반사판 Idea-Reflector)을 배치하는 구성으로 하였다.
또한, 기재를 포함하지 않는 것 이외에는 표 1과 동일한 구성으로 정면 색상 a, b를 도출하여, 그 결과를 래퍼런스로 하였다.
본 평가는 후술하는 바와 같이 기재의 지상축 각도를 바꾸어 시뮬레이션을 실시하고, 래퍼런스와의 비교를 통해 광학 적층체의 반사 특성을 평가하는 것이다.
[표 1]
Figure pct00002
[실시예 1-1]
기재의 지상축과 편광판의 편광자의 흡수축이 이루는 각도를 90°로 하였다. 즉, 기재의 지상축과 위상차층의 지상축이 이루는 각도를 45°로 하였다.
[실시예 1-2]
기재의 지상축과 편광판의 편광자의 흡수축이 이루는 각도를 0°로 하였다. 즉, 기재의 지상축과 위상차층의 지상축이 이루는 각도를 -45°로 하였다.
[실시예 1-3]
기재의 지상축과 편광판의 편광자의 흡수축이 이루는 각도를 85°로 하였다. 즉, 기재의 지상축과 위상차층의 지상축이 이루는 각도를 40°로 하였다.
[실시예 1-4]
기재의 지상축과 편광판의 편광자의 흡수축이 이루는 각도를 95°로 하였다. 즉, 기재의 지상축과 위상차층의 지상축이 이루는 각도를 50°로 하였다.
[실시예 1-5]
기재의 지상축과 편광판의 편광자의 흡수축이 이루는 각도를 -5°로 하였다. 즉, 기재의 지상축과 위상차층의 지상축이 이루는 각도를 -50°로 하였다.
[실시예 1-6]
기재의 지상축과 편광판의 편광자의 흡수축이 이루는 각도를 5°로 하였다. 즉, 기재의 지상축과 위상차층의 지상축이 이루는 각도를 -40°로 하였다.
[비교예 1]
기재의 지상축과 편광판의 편광자의 흡수축이 이루는 각도를 10°∼80° 및 100°∼170°의 범위 내에서 변경하고, 각 각도에서의 반사 특성을 평가하였다.
실시예 1 및 비교예 1의 결과에 대하여, 정면 색상 a, b의 플롯을 도 2에 나타낸다. 또한 △ab의 축 각도 의존성을 나타내는 그래프를 도 3에 나타낸다. △ab는 △ab={(정면 색상a-래퍼런스의 정면 색상a)2+(정면 색상b-래퍼런스의 정면 색상b)2}1/2 에 의해 산출된다. △ab가 낮을수록 등방성 기재의 영향이 적고, 반사 방지 특성이 우수한 것을 나타낸다.
도 2 및 도 3에서 명확한 바와 같이, 본 발명의 광학 적층체는 우수한 반사 방지 기능을 갖는다.
[실시예 2]
위상차층의 Re(550)을 139nm로 하고, 위상차층의 파장 분산 특성 Re(550)/Re(450)을 0.85로 하며, 파장 분산 특성 Re(650)/Re(550)을 1.06으로 한 것 이외에는 실시예 1(실시예 1-1∼1-6)과 동일하게 하여 광학 적층체의 반사 특성을 평가하였다.
[비교예 2]
위상차층의 Re(550)을 139nm로 하고, 위상차층의 파장 분산 특성 Re(550)/Re(450)을 0.85로 하며, 파장 분산 특성 Re(650)/Re(550)을 1.06으로 한 것 이외에는 비교예 2와 동일하게 하여 광학 적층체의 반사 특성을 평가하였다.
실시예 2 및 비교예 2의 결과에 대하여 △ab의 축 각도 의존성을 나타내는 그래프를 도 4에 나타낸다.
[실시예 3]
위상차층의 파장 분산 특성 Re(550)/Re(450)을 0.82로 하고, 파장 분산 특성 Re(650)/Re(550)을 1.08로 한 것 이외에는 실시예 1(실시예 1-1∼1-6)과 동일하게 하여 광학 적층체의 반사 특성을 평가하였다.
[비교예 3]
위상차층의 파장 분산 특성 Re(550)/Re(450)을 0.82로 하고, 파장 분산 특성 Re(650)/Re(550)을 1.08로 한 것 이외에는 비교예 2와 동일하게 하여 광학 적층체의 반사 특성을 평가하였다.
실시예 3 및 비교예 3의 결과에 대하여 △ab의 축 각도 의존성을 나타내는 그래프를 도 5에 나타낸다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 광학 적층체는 액정 표시 장치 및 유기 EL 표시 장치와 같은 화상 표시 장치에 바람직하게 이용되고, 특히 유기 EL 표시 장치의 반사 방지 필름으로서 바람직하게 이용될 수 있다. 또한, 본 발명의 광학 적층체는 이너 터치 패널형 입력 표시 장치에 바람직하게 이용될 수 있다.
1 : 편광자
2 : 제1 보호층
3 : 제2 보호층
11 : 편광판
12 : 위상차층
21 : 도전층
22 : 기재
100 : 광학 적층체

Claims (6)

  1. 편광자와 상기 편광자의 적어도 편측에 배치된 보호층을 포함하는 편광판과, 위상차층과, 도전층과, 기재를 이 순서로 갖고,
    상기 기재의 면내 위상차 Re(550)이 0nm보다 크며,
    상기 기재의 지상축과 상기 위상차층의 지상축이 이루는 각도가 -40°∼-50° 또는 40°∼50°인,
    광학 적층체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광자의 흡수축과 상기 위상차층의 지상축이 이루는 각도가 38°∼52°인, 광학 적층체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상차층의 Re(450)/Re(550)이 0.8 이상 1 미만인, 광학 적층체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상차층의 Re(650)/Re(550)이 1보다 크고 1.2 이하인, 광학 적층체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상차층이 폴리카보네이트계로 구성되어 있는, 광학 적층체.
  6. 제 1 항에 기재된 광학 적층체를 구비하는, 화상 표시 장치.


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