KR20230015521A - 액정표시장치, 편광판 및 편광자 보호 필름 - Google Patents

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유키노부 무코야마
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Abstract

본 발명은 2매의 편광판을 크로스 니콜 환경하에 배치한 경우에도 빛샘을 억제할 수 있는 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 편광자 보호 필름은 필름 흐름방향 또는 폭방향에 대한 열수축률의 기울기의 절대값이 15도 이하인 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치, 편광판 및 편광자 보호 필름{Liquid crystal display device, polarization plate, and polarizer protective film}
본 발명은 액정표시장치 내의 편광판에 사용하는 편광자 보호 필름에 관한 것이다.
액정표시장치(LCD)에 사용되는 편광판은 통상 폴리비닐알코올(PVA) 등에 요오드를 염착시킨 편광자를 2매의 편광자 보호 필름 사이에 끼운 구성으로, 편광자 보호 필름으로서는 통상 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름이 사용되고 있다. 최근 들어 LCD의 박형화에 수반하여 편광판의 박층화가 요구되어지고 있다. 그러나 이 때문에 보호 필름으로서 사용되고 있는 TAC 필름의 두께를 얇게 하면 충분한 기계강도를 얻을 수 없고, 또한 투습성이 악화된다는 문제가 발생한다. 또한 TAC 필름은 매우 고가여서 저렴한 대체 소재가 강하게 요구되고 있다.
이에 편광판의 박층화를 위해 편광자 보호 필름으로서 두께가 얇더라도 높은 내구성을 유지할 수 있도록 TAC 필름 대신에 폴리에스테르 필름을 사용하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1~3).
폴리에스테르 필름은 TAC 필름에 비해 내구성이 우수하나 TAC 필름과 달리 복굴절성을 갖기 때문에, 이것을 편광자 보호 필름으로서 사용한 경우 광학적 변형에 의해 화질이 저하된다는 문제가 있었다. 즉, 복굴절성을 갖는 폴리에스테르 필름은 소정의 광학 이방성(리타데이션)을 갖는 것으로부터, 편광자 보호 필름으로서 사용한 경우 경사방향에서 관찰하면 무지개 형상의 색얼룩이 발생하여 화질이 저하된다. 이 때문에 특허문헌 1~3에서는 폴리에스테르로서 공중합 폴리에스테르를 사용함으로써 리타데이션을 작게 하는 대책이 이루어져 있다.
또한 특허문헌 4에는 백라이트 광원으로서 백색 발광 다이오드를 사용하고, 또한 편광자 보호 필름으로서 일정 리타데이션을 갖는 배향 폴리에스테르 필름을 사용함으로써 무지개 형상의 색얼룩을 해결할 수 있는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 5에는 편광자 보호 필름은 편광판의 제조 시 또는 얻어진 편광판을 액정셀과 복합시키는 공정 등 많은 열처리 공정을 통과하기 때문에 양호한 치수 안정성을 갖는 것, 구체적으로는 120℃×30분의 비구속 열처리 후의 폴리에스테르 필름의 수축률이 필름 MD방향, TD방향 모두에서 5% 이하인 것이 바람직함이 개시되어 있다.
일본국 특허공개 제2002-116320호 공보 일본국 특허공개 제2004-219620호 공보 일본국 특허공개 제2004-205773호 공보 WO 2011-162198 일본국 특허공개 제2010-277028호 공보
전술한 바와 같이, 편광자 보호 필름으로서 사용되는 폴리에스테르 필름은 여러 관점에서 개량이 거듭되고 있으나, 본 발명자들은 추가적인 개선의 여지가 있는 것을 발견하였다. 즉, 본 발명자들은 지금까지 개량된 폴리에스테르 필름을 편광자 보호 필름으로서 채용한 편광판을 다른 하나의 편광판과 크로스 니콜의 관계가 되도록 배치한 경우에 약간의 빛샘이 발생하여 시인성이 악화되는 경우가 있다는 신규한 과제의 존재를 발견하였다. 이에 본 발명은 전술한 약간의 빛샘을 억제하는 것이 가능한 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 상기의 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 폴리에스테르 필름의 열수축률이 최대가 되는 방향과 그 폴리에스테르 필름의 흐름방향 또는 폭방향이 이루는 각(즉, 필름 흐름방향 또는 필름 폭방향에 대한 열수축률이 최대인 방향의 기울기)의 절대값이 15도 이하가 되도록 제어함으로써 상기 과제가 해결되는 것을 발견하였다. 이러한 지견(知見)을 토대로 추가적인 검토를 거듭하여 하기에 대표되는 발명이 제공된다.
항 1．
필름 흐름방향 또는 폭방향과 필름의 열수축률이 최대가 되는 방향이 이루는 각의 절대값이 15도 이하인 폴리에스테르 필름인 편광자 보호 필름.
항 2．
폴리에스테르 필름의 리타데이션이 4,000~30,000 ㎚이고, Nz 계수가 1.7 이하인 항 1에 기재된 편광자 보호 필름.
항 3．
폴리에스테르 필름의 면배향도가 0.13 이하인 항 1 또는 2에 기재된 편광자 보호 필름.
항 4．
편광자의 양측에 편광자 보호 필름을 적층한 구성으로 이루어지고,
적어도 편측의 편광자 보호 필름이 항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 편광자 보호 필름인 편광판.
항 5．
편광자의 편측에 항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 편광자 보호 필름이 적층된 편광판.
항 6．
백라이트 광원, 2개의 편광판 및 상기 2개의 편광판 사이에 배치된 액정셀을 갖는 액정표시장치로서,
상기 백라이트 광원은 연속적인 발광 스펙트럼을 갖는 백색 광원이고,
상기 편광판은 편광자의 양측에 편광자 보호 필름을 적층한 구성이며,
입사광 측에 배치되는 편광판의 편광자 보호 필름의 적어도 한쪽 및 출사광 측에 배치되는 편광판의 편광자 보호 필름의 적어도 한쪽이 항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 편광자 보호 필름인 액정표시장치.
항 7．
상기 입사광 측에 배치되는 편광판의 입사광 측 편광자 보호 필름 및 상기 출사광 측에 배치되는 편광판의 출사광 측 편광자 보호 필름이 항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 편광자 보호 필름인 항 6에 기재된 액정표시장치.
항 8．
백라이트 광원, 2개의 편광판 및 상기 2개의 편광판 사이에 배치된 액정셀을 갖는 액정표시장치로서,
상기 백라이트 광원은 연속적인 발광 스펙트럼을 갖는 백색 광원이고,
상기 편광판이 항 5에 기재된 편광판인 액정표시장치.
본 발명에 의하면 2매의 편광판을 크로스 니콜의 관계로 배치한 경우에 종래 발생했던 약간의 빛샘을 억제할 수 있다. 또한 적합한 일실시형태에 따르면, 박형화에 적합하고, 무지개 얼룩이 발생하지 않을 뿐 아니라, 당해 빛샘에 기인한 시인성의 악화가 경감된, 우수한 시인성을 갖는 액정표시장치의 제공이 가능하다.
도 1은 필름의 열수축률을 필름의 흐름방향을 0도로 하고 5도 간격으로 360도 측정한 결과의 예를 나타낸다. 이 예에서는 열수축률이 최대가 되는 각은 약 15도이다.
도 2는 5도 간격으로 측정한 열수축률로부터 1도 간격 또는 그 이상의 정밀도로 열수축률이 최대가 되는 각을 구하기 위하여 각도를 X축으로, 열수축률을 Y축으로 플롯한 도이다.
도 3은 열수축률의 기울기 저감방법 1에서 이용하는 클립의 간격을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 열수축률의 기울기 저감방법 4에서 이용 가능한 텐터 길이방향의 거리와 텐터 온도의 관계를 나타낸다.
1．편광자 보호 필름
본 발명의 편광자 보호 필름은 폴리에스테르 필름으로, 필름의 흐름방향 또는 폭방향에 대한 열수축률이 최대가 되는 방향의 기울기(이후, 열수축률의 기울기라고 간략화하여 부르기도 한다)의 절대값이 15도 이하인 것이 바람직하다. 상기 열수축률의 기울기의 절대값은 바람직하게는 12도 이하이고, 보다 바람직하게는 10도 이하이며, 더욱 보다 바람직하게는 8도 이하이고, 더욱 바람직하게는 6도 이하이며, 특히 바람직하게는 4도 이하이고, 가장 바람직하게는 2도 이하이다. 열수축률의 기울기의 절대값은 작을수록 바람직한 것으로부터 하한은 0도이다.
전술한 약간의 빛샘이 발생하는 정확한 메커니즘은 해명되어 있지 않으나, 다음과 같이 생각할 수 있다. 통상 액정표시장치 안에는 2매의 편광판이 크로스 니콜의 관계가 되도록 배치되어 있다. 2매의 편광판을 크로스 니콜 관계로 배치하면 통상 빛은 2매의 편광판을 통과하지 않는다. 그러나 편광자 보호 필름이 열처리에 의해 수축하면 그에 수반하여 편광자에도 수축 또는 반전이 약간 발생하여, 결과적으로 완전한 크로스 니콜의 관계가 무너져 빛샘이 생기는 것으로 생각된다. 이러한 원리에서, 빛샘은 편광자 보호 필름의 열수축률이 가장 큰 방향이 필름 흐름방향 또는 필름 폭방향에 대해서 경사방향인 경우에 현저해진다. 또한 편광자 보호 필름 흐름방향은 통상 편광자의 편광축과 평행 또는 수직이다.
특허문헌 5에는 MD방향, TD방향 모두에서 열수축률이 5% 이하인 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름이 개시되어 있다. 그러나 전술한 메커니즘으로부터 명확한 바와 같이, MD방향의 열수축률 및 TD방향의 열수축률이 작더라도 열수축률이 최대가 되는 방향이 필름 흐름방향 또는 필름 폭방향에 대해서 기울어져 있는 경우는, 상기 편광의 누출(샘) 문제가 발생한다.
또한 특허문헌 5는 필름 양단의 부위에 대해서도 필름 면내 지상축과 필름 TD방향이 이루는 각도 및 그 편차를 작게 하여 액정디스플레이의 색분리 및 색얼룩을 방지하는 것도 개시한다. 그러나 필름 면내 지상축의 방향과 열수축률의 기울기는 반드시 평행하지는 않기 때문에, 설령 필름 면내 지상축을 제어한 필름이었다 하더라도 상기 편광의 누출(샘) 문제는 발생한다.
본 발명의 편광자 보호 필름에 사용하는 폴리에스테르 필름은 임의의 폴리에스테르 수지로부터 얻을 수 있다. 폴리에스테르 수지의 종류는 특별히 제한되지 않고, 디카르복실산과 디올을 축합시켜서 얻어지는 임의의 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있다.
폴리에스테르 수지의 제조에 사용 가능한 디카르복실산 성분으로서는, 예를 들면 테레프탈산, 이소프탈산, 오르토프탈산, 2,5-나프탈렌디카르복실산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 1,5-나프탈렌디카르복실산, 디페닐카르복실산, 디페녹시에탄디카르복실산, 디페닐설폰카르복실산, 안트라센디카르복실산, 1,3-시클로펜탄디카르복실산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 헥사히드로테레프탈산, 헥사히드로이소프탈산, 말론산, 디메틸말론산, 숙신산, 3,3-디에틸숙신산, 글루타르산, 2,2-디메틸글루타르산, 아디프산, 2-메틸아디프산, 트리메틸아디프산, 피멜산, 아젤라산, 다이머산, 세바스산, 수베르산, 도데카디카르복실산 등을 들 수 있다.
폴리에스테르 수지의 제조에 사용 가능한 디올 성분으로서는, 예를 들면 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,2-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 데카메틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)설폰 등을 들 수 있다.
폴리에스테르 수지를 구성하는 디카르복실산 성분과 디올 성분은 모두 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 폴리에스테르 필름을 구성하는 적합한 폴리에스테르 수지로서는, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트를 들 수 있는데, 이들은 추가로 다른 공중합 성분을 포함해도 된다. 이들 수지는 투명성이 우수한 동시에 열적, 기계적 특성도 우수하여 연신 가공에 의해 용이하게 리타데이션을 제어할 수 있다. 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트는 고유 복굴절이 커서 필름의 두께가 얇아도 비교적 용이하게 커다란 리타데이션이 얻어지기 때문에 가장 적합한 소재이다.
(열수축률)
폴리에스테르 필름의 열수축률은 전방향에 있어서 5% 이하인 것이 바람직하다. 폴리에스테르 필름의 전방향에 있어서의 열수축률은 아래와 같이 하여 측정된다.
폴리에스테르 필름을 일변 21 ㎝의 정사각형상으로 잘라내어 23℃, 65%RH의 분위기에서 2시간 이상 방치한다. 이 폴리에스테르 필름 상에 그 중앙을 중심으로 하는 지름 80 ㎜의 원을 그리고, 이차원 화상 측정기(예를 들면, MITUTOYO제 QUICK IMAGE)를 사용해서 필름의 흐름방향을 0도로 하여 5도 간격으로 지름을 측정한다. 여기서 필름 흐름방향을 0도로 하고 텐터 내에서 필름을 윗면에서 봤을 때 시계방향(우회전)을 양의 각도, 반시계방향(좌회전)을 음의 각도로 한다. -90도~85도의 범위에서 측정하면 전방위에 대한 지름이 측정 가능하다.
이어서, 폴리에스테르 필름을 85℃로 30분간 수중에서 가열처리한 후, 필름 표면에 부착된 수분을 닦아내고 풍건하고 나서 23℃, 65%RH의 분위기 중에서 2시간 이상 방치한다. 그 후, 상기와 동일하게 원의 지름을 5도 간격으로 측정한다. 열처리 전의 지름을 L0, 열처리 후의 동방향의 지름을 L로 하여 하기 식에 따라 각 방향의 열수축률을 구할 수 있다.
열수축률(%)=((L0-L)/L0)×100
5도 간격으로 360도 측정한 열수축률을 그래프로 표시하면, 예를 들면 도 1과 같이 된다. 도 1에서는 원의 중심은 열수축률 0%이며, 원의 중심으로부터의 거리가 길어짐에 따라 열수축률은 커지는 것을 나타낸다. 또한 원주는 필름 흐름방향을 0도로 한 각도를 나타낸다. 따라서, 90도는 필름 폭방향과 평행한다.
상기의 측정방법으로 구해지는 열수축률은 그 최대값이 5% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3% 이하, 더욱 보다 바람직하게는 1% 이하, 가장 바람직하게는 0.5% 이하이다. 열수축률의 하한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 0.01% 이상이다.
(열수축률의 기울기)
상기와 같이 열수축률은 5도 간격으로 측정되는데, 열수축률이 최대가 되는 방향은 다음 순서에 따라 1도의 정밀도로 구할 수 있다. 즉, 열수축률의 측정결과(-90도~85도 범위의 열수축률의 결과)를 도 2와 같이 횡축을 필름 흐름방향을 0도로 한 각도, 종축을 그 각도에 있어서의 열수축률로서 플롯한다. 이 때, -180도~-95도 및 90도~175도의 값도 보간한다(-90도의 열수축률이 90도의 열수축률에 대응하고 0도의 열수축률이 -180도의 열수축률에 대응한다). 다음으로, 각 플롯을 연결하는 근사곡선을 그어 열수축률이 최대가 되는 방향을 정밀도 1도로 독취하여, 이것을 α로 정의한다. 또한 -90도≤α≤90도이다.
열수축률이 최대가 되는 방향 α가 -45도~45도의 범위에 있는 경우는 그 값을 열수축률의 기울기로 한다. 또한 열수축률이 최대가 되는 방향 α가 45도 이상 및 -45도 이하인 경우는 필름 흐름방향이 아닌 필름 폭방향을 기준으로 기울어져 있는 것으로 해석하여, α-90도(α가 45도 이상인 경우), 90도+α(α가 -45도 이하인 경우)를 열수축률의 기울기로 한다. 열수축률의 최대값과 최소값의 차가 0.1% 이하인 경우에는 모든 방향에서 열수축률이 거의 동일하여, 열수축률에 기울기가 존재하지 않기 때문에 열수축률의 기울기는 0도로 간주한다.
(빛샘 평가방법)
빛샘은 2매의 편광판을 크로스 니콜의 관계로 배치하여 이들을 투과하는 550 ㎚~600 ㎚ 파장의 빛의 최대 투과율을 측정한다. 빛 투과율의 측정은 임의의 분광광도계를 사용하여 행할 수 있다. 측정되는 최대 투과율은 바람직하게는 0.02% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.015% 이하이다.
다음으로, 무지개 얼룩 억제의 관점에서 폴리에스테르 필름의 리타데이션, Nz 계수 및 면배향도에 대해서 설명한다.
(리타데이션)
편광자 보호 필름에 사용되는 폴리에스테르 필름은 4,000~30,000 ㎚의 리타데이션을 갖는 것이 바람직하다. 리타데이션이 4,000 ㎚ 이상이면 액정표시장치를 경사방향에서 관찰했을 때 생길 수 있는 무지개 얼룩이 억제되어 양호한 시인성을 확보할 수 있다. 폴리에스테르 필름의 바람직한 리타데이션은 4,500 ㎚ 이상, 보다 바람직하게는 5,000 ㎚ 이상, 더 바람직하게는 6,000 ㎚ 이상, 보다 더욱 바람직하게는 8,000 ㎚ 이상, 한 층 더 바람직하게는 10,000 ㎚ 이상이다. 여기서 4,000~30,000 ㎚란, 하한가로서 4,000 ㎚를 포함하며 상한가로서 30,000 ㎚를 포함하는 것을 의미하나, 포함하지 않는 범위도 상정된다.
폴리에스테르 필름의 리타데이션의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 30,000 ㎚이다. 그 이상의 리타데이션을 갖는 폴리에스테르 필름을 사용하여도 추가적인 시인성의 개선 효과는 실질적으로 얻어지지 않고, 리타데이션의 상승에 수반하여 필름의 두께도 상당히 두꺼워져 공업 재료로서의 취급성이 저하될 우려가 있기 때문이다.
배향 폴리에스테르 필름의 리타데이션의 값은 다음의 순서로 구할 수 있다. 분자배향계(예를 들면 오지 계측기기 주식회사 제조, MOA-6004형 분자배향계)를 사용하여 필름의 배향축 방향을 구한다. 배향축 방향의 굴절률(ny) 및 배향축 방향과 필름 면내에서 직교하는 방향의 굴절률(nx)을 측정 파장 589 ㎚에서 측정한다. 이들 2축방향의 굴절률의 차(이방성)의 절대값(｜ny-nx｜)을 구하고, 그것에 필름의 두께를 곱하여 리타데이션의 값은 구할 수 있다. 필름의 리타데이션은, 예를 들면 KOBRA-21ADH(오지 계측기기 주식회사) 등의 시판의 자동 복굴절 측정장치를 사용하여 측정할 수 있다. 또한 필름의 굴절률은, 예를 들면 아베굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T) 등의 시판되는 측정기를 사용하여 측정할 수 있다.
(Nz 계수)
편광자 보호 필름에 사용하는 폴리에스테르 필름은 전술한 리타데이션의 범위인 것에 더하여 ｜ny-nz｜/｜ny-nx｜로 표시되는 Nz 계수가 1.7 이하인 것이 바람직하다. Nz 계수는 다음과 같이 하여 구할 수 있다. 분자배향계(오지 계측기기 주식회사 제조, MOA-6004형 분자배향계)를 사용하여 필름의 배향축 방향을 구하고, 배향축 방향과 이에 직교하는 방향의 2축의 굴절률(ny, nx, 단 ny＞nx) 및 두께방향의 굴절률(nz)을 아베굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T, 측정 파장 589 ㎚)로 구한다. 이렇게 구한 nx, ny, nz을 ｜ny-nz｜/｜ny-nx｜로 표시되는 식에 대입하여 Nz 계수를 구할 수 있다.
폴리에스테르 필름의 리타데이션이 4,000 ㎚~30,000 ㎚이더라도 Nz 계수가 1.7을 초과하면 한쌍의 편광판 양쪽에 있어서 폴리에스테르 필름을 편광자 보호 필름으로서 사용한 경우에(예를 들면 입사광 측에 배치되는 편광판의 입사광 측 편광자 보호 필름 및 출사광 측에 배치되는 편광판의 출사광 측 편광자 보호 필름이 폴리에스테르 필름인 경우) 액정표시장치를 경사방향에서 관찰했을 때 여전히 각도에 따라서는 무지개 얼룩이 발생하는 경우가 있다. 이러한 무지개 얼룩의 발생을 억제한다는 관점에서 Nz 계수는 보다 바람직하게는 1.65 이하, 더욱 바람직하게는 1.63 이하이다. Nz 계수의 하한가는 1.2이다. 이는 1.2 미만의 필름을 얻는 것은 제조 기술적으로 어렵기 때문이다. 또한 필름의 기계적 강도를 유지하기 위해서는 Nz 계수의 하한가는 1.3 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.4 이상이며, 더욱 바람직하게는 1.45 이상이다.
(면배향 계수)
폴리에스테르 필름의 리타데이션값 및 Nz 계수를 상기의 특정 범위로 제어하는 것에 더하여 (nx+ny)/2-nz로 표시되는 면배향 계수를 특정값 이하로 함으로써, 보다 확실하게 한쌍의 편광판 양쪽에 편광자 보호 필름으로서 폴리에스테르 필름을 사용한 경우의 무지개 얼룩을 해소할 수 있다. 여기서 nx, ny 및 nz의 값은 Nz 계수와 동일한 방법으로 구할 수 있다. 배향 폴리에스테르 필름의 면배향도는 0.13 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.125 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.12 이하이다. 면배향도를 0.13 이하로 함으로써 액정표시장치를 경사방향에서 관찰한 경우에 각도에 따라서 관찰되는 무지개 얼룩을 완전히 해소할 수 있다. 면배향도는 0.08 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 이상이다. 면배향도가 0.08 미만에서는 필름 두께가 변동하여 리타데이션의 값이 필름 면내에서 불균일해지는 경우가 있다.
(리타데이션비)
폴리에스테르 필름은 그의 리타데이션(Re)과 두께방향 리타데이션(Rth)의 비(Re/Rth)가 바람직하게는 0.2 이상, 보다 바람직하게는 0.5 이상, 더욱 바람직하게는 0.6 이상이다. 상기 리타데이션과 두께방향 리타데이션(Rth)의 비(Re/Rth)가 클수록 복굴절의 작용은 등방성을 증대시켜, 관찰 각도에 따른 무지개 얼룩의 발생이 일어나기 어려워지기 때문이다. 완전한 1축성(1축 대칭) 필름에서는 상기 리타데이션과 두께방향 리타데이션의 비(Re/Rth)는 2가 된다. 그러나 후술하는 바와 같이 완전한 1축성(1축 대칭) 필름에 가까워짐에 따라 배향방향과 직교하는 방향의 기계적 강도가 현저히 저하된다. 이에 리타데이션과 두께방향의 리타데이션의 비(Re/Rth)의 상한은 바람직하게는 1.2 이하, 보다 바람직하게는 1 이하이다. 관찰 각도에 따른 무지개 형상의 색얼룩 발생을 완전히 억제하기 위해서는 상기 리타데이션과 두께방향의 리타데이션의 비(Re/Rth)가 2일 필요는 없고 1.2 이하로 충분하다. 또한 상기 비율이 1.0 이하여도 액정표시장치에 요구되는 시야각 특성(좌우 180도, 상하 120도 정도)을 만족시키는 것은 충분히 가능하다.
(두께 편차)
폴리에스테르 필름의 리타데이션의 변동을 억제하기 위해서는 필름의 두께 편차가 작은 것이 바람직하다. 이 관점에서 폴리에스테르 필름의 두께 편차는 5% 이하인 것이 바람직하고, 4.5% 이하인 것이 더욱 바람직하며, 4% 이하인 것이 보다 더욱 바람직하고, 3% 이하인 것이 특히 바람직하다. 필름의 두께 편차는 다음의 순서로 측정할 수 있다. 필름 롤에서 TD방향으로 필름을 40 ㎜ 폭으로 잘라낸다. 잘라낸 샘플을 안리츠 제조 접촉식 연속 두께계(송출 속도：1.5 m/min, 샘플링 주기：100 ㎳)에 의해 연속적으로 TD방향의 두께를 측정하여 평균값, 최대값, 최소값을 구한다. 두께 편차는 아래의 식으로 계산한 값의 절대값으로 하였다.
두께 편차=((측정 결과의 최대값)-(측정 결과의 최소값))/(측정 결과의 평균값)×100(%)
(필름 두께)
폴리에스테르 필름의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상 15~300 ㎛이고, 바람직하게는 15~200 ㎛이다. 필름 두께가 15 ㎛ 미만인 경우에는 필름의 역학 특성의 이방성이 현저해져 찢어짐, 깨짐 등을 발생시키는 경우가 있다. 특히 바람직한 두께의 하한은 25 ㎛이다. 한편, 편광자 보호 필름의 두께의 상한은 300 ㎛를 초과하면 편광판의 두께가 지나치게 두꺼워져 바람직하지 않다. 편광자 보호 필름으로서의 실용성 관점에서 두께의 상한은 200 ㎛가 바람직하다. 특히 바람직한 두께의 상한은 일반적인 TAC 필름과 동등한 정도인 100 ㎛이다.
(광 투과율)
폴리에스테르 필름은 편광자에 포함되는 요오드 색소 등의 광학 기능성 색소의 열화를 억제하는 관점에서 파장 380 ㎚의 광선 투과율이 20% 이하인 것이 바람직하다. 380 ㎚의 광선 투과율은 15% 이하가 보다 바람직하고, 10% 이하가 더욱 바람직하며, 5% 이하가 특히 바람직하다. 상기 광선 투과율이 20% 이하이면 광학 기능성 색소의 자외선에 의한 변질을 억제할 수 있다. 광선 투과율은 필름의 평면에 대해 수직방법으로 측정한 것으로, 분광광도계(예를 들면 쟈스코 제조 분광광도계 V-7100)를 사용하여 측정할 수 있다.
배향 폴리에스테르 필름의 파장 380 ㎚의 투과율은 배합하는 자외선흡수제의 종류, 농도 및 필름의 두께를 적절히 조절함으로써 20% 이하로 제어할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 자외선흡수제에는 공지의 자외선흡수제를 적절히 선택해서 사용할 수 있다. 구체적인 자외선흡수제로서는 유기계 자외선흡수제와 무기계 자외선흡수제를 들 수 있지만 투명성의 관점에서 유기계 자외선흡수제가 바람직하다.
유기계 자외선흡수제로서는 벤조트리아졸계, 벤조페논계, 환상 이미노에스테르계 등 및 이들의 임의의 조합을 들 수 있지만 특별히 한정되지 않는다. 내구성의 관점에서는 벤조트리아졸계 또는 환상 이미노에스테르계가 특히 바람직하다. 2종 이상의 자외선흡수제를 병용한 경우에는 각각의 파장의 자외선을 동시에 흡수시킬 수 있기 때문에 보다 자외선 흡수 효과를 개선할 수 있다.
벤조페논계 자외선흡수제, 벤조트리아졸계 자외선흡수제 및 아크릴로니트릴계 자외선흡수제로서는, 예를 들면 2-[2'-히드록시-5'-(메탈크릴로일옥시메틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메탈크릴로일옥시에틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메탈크릴로일옥시프로필)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시벤조페논, 2,2'4,4'-테트라히드록시벤조페논, 2,4-디-tert-부틸-6-(5-클로로벤조트리아졸-2-일)페놀, 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(5-클로로(2H)-벤조트리아졸-2-일)-4-메틸-6-(tert-부틸)페놀, 2,2'-메틸렌비스(4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀 등을 들 수 있다. 환상 이미노에스테르계 자외선흡수제로서는, 예를 들면 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사지논-4-온), 2-메틸-3,1-벤즈옥사진-4-온, 2-부틸-3,1-벤즈옥사진-4-온, 2-페닐-3,1-벤즈옥사진-4-온 등을 들 수 있다. 이들 자외선흡수제는 1종만을 사용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.
폴리에스테르 필름에 자외선흡수제를 배합하는 경우, 배향 폴리에스테르 필름을 3층 이상의 다층 구조로 하여 필름의 최외층 이외의 층(즉, 중간층)에 자외선흡수제를 첨가하는 것이 바람직하다.
(기타 성분 등)
배향 폴리에스테르 필름에는 자외선흡수제 이외에 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 각종 첨가제를 함유시키는 것도 바람직한 양태이다. 첨가제로서, 예를 들면 무기 입자, 내열성 고분자 입자, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토류 금속 화합물, 인 화합물, 대전방지제, 내광제, 난연제, 열안정제, 산화방지제, 겔화방지제, 계면활성제 등을 들 수 있다. 또한 높은 투명성을 나타내기 위해서는 폴리에스테르 필름에 실질적으로 입자를 함유하지 않는 것도 바람직하다. 「입자를 실질적으로 함유시키지 않는다」는 것은, 예를 들면 무기 입자의 경우, 형광 X선 분석으로 무기 원소를 정량한 경우에 50 ppm 이하, 바람직하게는 10 ppm 이하, 특히 바람직하게는 검출 한계 이하가 되는 함유량을 의미한다.
(이접착층)
본 발명에 있어서는 편광자와의 접착성을 개량하기 위해 배향 폴리에스테르 필름의 적어도 편면에 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 또는 폴리아크릴 수지의 적어도 1종류를 주성분으로 하는 이접착층을 갖는 것이 바람직하다. 여기서 「주성분」이란 이접착층을 구성하는 고형 성분 중 50 질량% 이상인 성분을 말한다. 이접착층의 형성에 사용하는 도포액은 수용성 또는 수분산성의 공중합 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지 및 폴리우레탄 수지 중 적어도 1종을 포함하는 수성 도포액이 바람직하다. 이들 도포액으로서는, 예를 들면 일본국 특허 제3567927호 공보, 일본국 특허 제3589232호 공보, 일본국 특허 제3589233호 공보, 일본국 특허 제3900191호 공보, 일본국 특허 제4150982호 공보 등에 개시된 수용성 또는 수분산성 공중합 폴리에스테르 수지 용액, 아크릴 수지 용액 및 폴리우레탄 수지 용액 등을 들 수 있다.
이접착층은 상기 도포액을 미연신 필름 또는 종방향의 1축 연신 필름의 편면 또는 양면에 도포한 후, 100~150℃에서 건조하고, 추가로 횡방향으로 연신해서 얻을 수 있다. 최종적인 이접착층의 도포량은 0.05~0.2 g/㎡로 관리하는 것이 바람직하다. 도포량이 0.05 g/㎡ 미만이면 얻어지는 편광자와의 접착성이 불충분해지는 경우가 있다. 한편, 도포량이 0.2 g/㎡를 초과하면 내블로킹성이 저하되는 경우가 있다. 폴리에스테르 필름의 양면에 이접착층을 설치하는 경우는, 양면의 이접착층의 도포량은 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로 상기 범위 내에서 설정할 수 있다.
이접착층에는 이활성을 부여하기 위해 입자를 첨가하는 것이 바람직하다. 미립자의 평균 입경은 2 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 입자의 평균 입경이 2 ㎛를 초과하면 입자가 피복층으로부터 탈락되기 쉬워진다. 이접착층에 함유시키는 입자로서는, 예를 들면 산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘, 황산칼슘, 실리카, 알루미나, 탈크, 카올린, 클레이, 인산칼슘, 운모, 헥토라이트, 지르코니아, 산화텅스텐, 불화리튬, 불화칼슘 등의 무기 입자나 스티렌계, 아크릴계, 멜라민계, 벤조구아나민계, 실리콘계 등의 유기 폴리머계 입자 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이접착층에 첨가되어도 되고 2종 이상을 조합해서 첨가하는 것도 가능하다.
입자의 평균 입경은 주사형 전자 현미경(SEM)으로 입자의 사진을 찍어 가장 작은 입자 1개의 크기가 2~5 ㎜가 되는 배율로 300~500개의 입자의 최대 지름(가장 떨어져 있는 2점 간의 거리)을 측정하여, 그 평균값을 계산하여 얻을 수 있다.
도포액은 공지의 방법을 사용해서 도포할 수 있다. 예를 들면 리버스롤·코트법, 그라비어·코트법, 키스·코트법, 롤브러시법, 스프레이 코트법, 에어나이프 코트법, 와이어바 코트법, 파이프 닥터법 등을 들 수 있다. 이들 방법을 단독으로 또는 조합해서 행할 수 있다.
폴리에스테르 필름에는 편광자와의 접착성을 양호하게 하기 위하여 코로나 처리, 코팅 처리나 화염 처리 등을 행하는 것도 가능하다.
(기능층)
폴리에스테르 필름의 편광자가 배치된 면과는 반대쪽 면에 비침 방지나 번쩍임 억제, 흠집 억제 등을 목적으로 각종 기능층 즉, 하드 코트층, 방현층, 반사방지층, 저반사층, 저반사방지층 및 반사방지 방현층, 대전방지층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 기능층을 배향 폴리에스테르 표면에 설치하는 것도 바람직한 양태이다. 각종 기능층을 설치할 때 배향 폴리에스테르 필름은 그 표면에 이접착층을 갖는 것이 바람직하다. 이때 반사광에 의한 간섭을 억제하는 관점에서 이접착층의 굴절률을 기능층의 굴절률과 배향 폴리에스테르 필름의 굴절률의 기하평균 근방이 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 이접착층의 굴절률의 조정은 공지의 방법을 채용할 수 있고, 예를 들면 바인더 수지에 티탄이나 지르코늄, 기타 금속종을 함유시킴으로써 용이하게 조정할 수 있다.
(폴리에스테르 필름의 제조방법)
편광자 보호 필름으로서 사용하는 폴리에스테르 필름은 일반적인 폴리에스테르 필름의 제조방법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들면 폴리에스테르 수지를 용융하고, 시트 형상으로 압출하여 성형된 무배향 폴리에스테르를 유리 전이 온도 이상의 온도에 있어서 롤의 속도 차를 이용하여 종방향으로 연신한 후, 텐터에 의해 횡방향으로 연신하고 열처리를 행하는 방법을 들 수 있다. 1축 연신 필름이어도 되고 2축 연신 필름이어도 된다.
(열수축률의 기울기 저감)
필름 흐름방향 또는 폭방향에 대한 열수축률이 최대가 되는 방향의 기울기의 절대값을 15도 이하로 제어하는 수단은 특별히 제한되지 않지만, 다음의 점에 유의하는 것이 바람직하다. 즉, 텐터 내의 열처리 공정 후의 냉각 구간에서는 열고정으로 완전히 제거할 수 없었던 연신에 수반되는 수축응력과 냉각에 수반되는 열응력이 존재한다. 또한 단부의 필름은 클립으로 구속되어 있는 것에 반해 중앙부의 필름은 비교적 신축 가능한 것으로부터, 냉각 구간에서 필름 흐름방향과 폭방향에 있어서의 응력의 분포는 치우침이 존재한다. 이들이 주된 원인이 되어 열수축률의 기울기가 발생한다. 이러한 사정을 감안하여 아래에 열수축률의 기울기를 저감시키는 구체적인 수단을 예시한다.
(열수축률의 기울기 저감방법 1)
열고정 후의 냉각 구간에서 클립 간격을 필름 흐름방향으로 좁혀서 텐터 냉각 구간에서의 필름 흐름방향의 응력을 균일하게 할 수 있어 열수축률의 기울기를 저감시킬 수 있다. 따라서, 열수축률의 기울기를 저감시키려면 클립 간격을 좁히는 온도대를 적절하게 조정하는 것이 바람직하다. 필름 조성이나 필름 제조 조건에 따라서 상이하기 때문에 특별히 한정되지는 않으나 온도가 지나치게 높은 경우, 흐름방향에 대해서 좌측단부(필름을 위에서 본 경우)의 필름은 열수축률의 기울기가 양의 방향으로 커진다(우측단부는 음의 방향으로 커진다). 또한 온도가 지나치게 낮을 경우, 필름의 열수축량이 지나치게 작아 평면성 불량이 되기 때문에 바람직하지 않다. 이와 같이 클립 간격을 좁히는 온도를 적정한 범위로 설정함으로써 텐터 냉각 구간에서의 흐름방향의 응력을 균일하게 하여 열수축률의 기울기를 저감시킬 수 있다.
열수축률의 기울기를 저감시키려면 필름 흐름방향으로 클립 간격을 좁히는 완화율도 중요하다. 필름 조성이나 필름 제조 조건에 따라 상이하기 때문에 특별히 한정되지는 않으나 완화율은 0.01~3%가 바람직하고, 0.05~1.5%가 보다 바람직하다. 완화율이 지나치게 높은 경우, 필름이 완전히 수축되지 않아 평면성 불량이 되기 때문에 바람직하지 않다. 또한 완화율이 지나치게 낮은 경우, 열수축률의 기울기 저감효과가 낮아진다. 여기에서 완화율이란 도 3에 나타내는 바와 같은 클립의 중심 간 거리를 사용하여 하기의 식으로 계산할 수 있다.
완화율=(((완화 전의 클립 간 거리)―(완화 후의 클립 간 거리))/(완화 전의 클립 간 거리))×100(%)
폭방향의 열수축률이 지나치게 높은 경우에는 열수축률의 기울기가 커지는 경향이 있다. 이 때문에 텐터 레일 패턴을 조정하여 필름 폭방향으로 클립 간격을 좁히는 완화율과 온도를 적절하게 조정하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 클립 간격을 필름 흐름방향으로 좁히는 온도대와 완화율을 적당한 범위로 설정하는 것과, 필요에 따라 텐터 레일 패턴을 폭방향의 수축률이 지나치게 커지지 않도록 적절하게 조정함으로써 텐터 냉각 구간에서의 흐름방향의 응력을 균일하게 하여 열수축률의 기울기를 저감시킬 수 있다.
(열수축률의 기울기 저감방법 2)
열고정 후의 냉각 구간에서 필름 단부를 클립으로부터 분리해서 클립에 의한 구속으로부터 개방하여 텐터 냉각 구간에서의 폭방향의 응력을 균일하게 할 수 있다. 또한 권취공정의 장력을 적정한 값으로 조정함으로써 텐터 냉각 구간에서의 흐름방향의 응력을 균일하게 할 수 있다. 이와 같이 하여 텐터 냉각 구간에서의 흐름방향의 응력을 균일하게 함으로써 열수축률의 기울기를 저감시킬 수 있다.
필름 단부를 클립으로부터 분리하는 방법은 특별히 한정되지 않으나 종래 공지인 방법을 사용하면 된다. 구체적으로는 클립으로부터 필름을 절단하는 방법 및 클립을 개방하는 방법을 들 수 있다. 클립으로부터 필름을 절단하는 방법은 임의이며, 예를 들면 전단 칼날을 사용한 절단 또는 레이저를 사용한 용단을 들 수 있다. 이들 방법을 조합하여 실시하는 것도 가능하다. 클립으로부터 필름을 절단하는 경우는 필름 양단의 클립에 근접하는 위치에서 행하는 것이 바람직하다.
필름 단부를 클립으로부터 분리할 때의 필름 온도는 50℃~300℃인 것이 바람직하다. 필름의 융점 Tm에 대해서 필름 온도가 높을수록 필름의 평면성을 유지하는 것이 어렵고, 또한 필름의 유리 전이 온도 Tg에 대해서 필름 온도가 지나치게 낮은 경우 열수축률의 기울기가 저감되기 어려워진다. 이 때문에(유리 전이 온도 Tg-20℃)보다 높고, (융점 Tm-10℃)보다도 낮은 온도에서 필름을 클립으로부터 절단 분리하는 것이 바람직하다. 여기에서 필름 온도는 방사온도계에 의한 측정값이다.
필름 단부를 클립으로부터 분리하는 경우에는 권취공정에서의 장력을 적절하게 조정하는 것이 바람직하다. 적절한 장력은 필름 조성, 두께 및 필름 제조 조건에 따라 상이하기 때문에 특별히 한정되지는 않으나 0.01~3 ㎏/㎟가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1~2 ㎏/㎟이다. 장력이 지나치게 높은 경우, 흐름방향에 대해서 좌측단부의 필름은 열수축률의 기울기가 양의 방향으로 커진다(우측단부는 음의 방향으로 커진다). 또한 장력이 지나치게 낮은 경우, 흐름방향에 대해서 좌측단부의 필름은 열수축률의 기울기가 음의 방향으로 커진다(우측단부는 양의 방향으로 커진다). 단, 이들 경향은 흐름방향을 기준으로 각도를 평가한 경우이고, 폭방향을 기준으로 한 경우는 양음이 반대의 경향이 된다.
폭방향의 열수축률이 지나치게 높은 경우 열수축률의 기울기는 커진다. 이 때문에 필름 단부를 클립으로부터 분리하기 전의 레일 패턴을 조정하여 전술한 바와 같이 필름 폭방향으로 클립 간격을 좁히는 완화율 및 온도를 조정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 장력을 적당한 범위로 설정함으로써 텐터 냉각 구간에서의 흐름방향의 응력을 균일하게 하여 열수축률의 기울기를 저감시킬 수 있다.
(열수축률의 기울기 저감방법 3)
저감방법 2와 동일한 생각으로 텐터 출구의 필름 온도를 소정 온도(즉, 유리 전이 온도 Tg-20℃)보다도 높고, 또한 소정 온도(융점 Tm-70℃)보다도 낮게 하는 것으로도 열수축률의 기울기를 저감시킬 수 있다. 이 경우, 효과가 실온에 좌우되기 때문에 실온을 제어하는 것이 바람직하다.
(열수축률의 기울기 저감방법 4)
텐터 열고정 후의 냉각 공정의 온도 설정을 조정하는 것으로도 열수축률의 기울기를 저감할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타내는 바와 같이 열고정 온도~텐터 출구 온도를 텐터 길이방향을 따라 -15/X~-100/X(℃/m)가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 여기에서 X는 텐터 출구 폭(m)을 나타낸다. 따라서, 예를 들면 텐터 출구 폭이 2 m인 경우는 텐터 길이방향으로 1 m 진행할 때마다 -7.5℃~-50℃의 범위에서 온도 강하시키는 것이 바람직하다. 상기 온도는 텐터 출구 폭당 온도를 나타내기 때문에, 아래에 이를 단위 폭당 온도 설정이라고 부른다.
또한 텐터 출구 온도는 통상 Tg 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 단위 폭당 온도 설정이 길이방향으로 -100/X(℃/m) 이하인 경우 열수축률의 기울기가 15도를 초과하기 때문에 바람직하지 않고, -15/X(℃/m) 이상인 경우 열수축률의 기울기는 충분히 저감 가능하기는 하나 텐터 설비 투자가 과대해지기 때문에 바람직하지 않다.
(열수축률의 기울기 저감방법 5)
열수축률의 기울기가 있는 필름이라도 한 번 권취한 롤을, 예를 들면 80℃~120℃, 10초~90분간, 오프라인 어닐링 처리함으로써 열수축률의 기울기를 저감시킬 수 있다. 오프라인 어닐링 처리의 경우 어닐링 처리의 온도, 시간을 충분히 확보하여 조절하는 것이 바람직하다. 또한 종래 공지의 텐터 출구~권취한 롤 사이에서 인라인 어닐링 처리를 하는 것도 바람직하다. 이 경우도 상기 오프라인 어닐링 처리와 동일하게 어닐링 처리의 온도, 시간을 충분히 확보하는 것이 바람직하고, 에어캔롤을 사용하는 것은 열처리 효율이나 평면성 유지의 관점에서 보다 바람직하다.
이들 저감방법 1~5는 어느 하나의 방법을 단독으로 실시해도 되고, 조합하여 실시해도 상관없다. 이들 방법에 의해 열수축률의 기울기를 15도 이하로 할 수 있다.
폴리에스테르 필름은 종연신, 횡연신된 후 열처리 공정을 거쳐 양쪽 가장자리부를 재단하여 밀 롤로 하고, 필요에 따라 잘라냄으로써 슬릿 롤이 된다. 양쪽 가장자리부란, 필름의 폭 전체의 길이를 100%로 하여 필름 양단에서 바람직하게는 1%~10%의 범위, 보다 바람직하게는 1%~5%의 범위의 것이다. 또한 여기서 말하는 양단이란, 상기 저감방법 2에 대해서 설명한 절단 전의 필름 양단과 같다. 이 중, 밀 롤을 3등분했을 때 양측의 영역은 특히 열수축률의 기울기의 절대값이 커지는 경향이 있기 때문에 이 영역의 열수축률의 기울기의 절대값을 15도 이하로 제어하는 것이 바람직하다.
전술한 특정의 리타데이션 및 Nz 계수를 갖는 배향 폴리에스테르 필름은 제막시의 조건(예를 들면 연신배율, 연신온도, 필름의 두께 등)을 조절함으로써 얻을 수 있다. 예를 들면 연신배율이 높을수록, 연신온도가 낮을수록, 필름의 두께가 두꺼울수록 높은 리타데이션이 얻어지기 쉽다. 한편, 연신배율이 낮을수록, 연신온도가 높을수록, 필름의 두께가 얇을수록 낮은 리타데이션이 얻어지기 쉽다.
구체적인 제막 조건으로서는, 예를 들면 종연신온도 및 횡연신온도는 80~145℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 90~140℃이다. 종연신배율은 1.0~3.5배가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.0배~3.0배이다. 또한 횡연신배율은 2.5~6.0배가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3.0~5.5배이다.
리타데이션을 전술한 특정 범위로 제어하기 위해서는 종연신배율과 횡연신배율의 비율을 제어하는 것이 바람직하다. 종횡의 연신배율의 차가 지나치게 작으면 리타데이션을 높게 하는 것이 어려워져 바람직하지 않다. 또한 연신온도를 낮게 설정하는 것도 리타데이션을 높게 하는 데는 바람직하다. 계속되는 열처리의 온도는 100~250℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 180~245℃이다.
Nz 계수를 전술한 특정 값으로 하기 위해서는 종연신배율과 횡연신배율의 비율을 제어하는 것이 바람직하고, 1축 연신 필름으로 하는 것이 바람직하다. 또한 Nz 계수를 낮추기 위해서는 폴리머의 분자량을 높이고, 결정성을 낮추기 위해 공중합 성분을 첨가하는 것도 바람직하다. 또한 필름의 Nz 계수를 특정 범위로 제어하기 위해서는 토탈 연신배율, 연신온도를 적절하게 설정함으로써 행할 수 있다. 예를 들면 토탈 연신배율이 낮을수록, 연신온도가 높을수록 낮은 Nz 계수를 얻을 수 있다.
면배향도를 전술한 특정 값으로 하기 위해서는 토탈 연신배율을 제어하는 것이 바람직하다. 토탈 연신배율이 지나치게 높으면 면배향도가 지나치게 높아져 바람직하지 않다. 또한 연신온도를 제어하는 것도 면배향도를 낮추는 데는 바람직하다. 종연신배율과 횡연신배율의 차를 크게 하고, 토탈 연신배율을 낮게 설정하며, 연신온도를 높게 설정함으로써 Nz 계수, 면배향도를 특정 값 이하로 하는 것이 가능해진다.
연신온도 및 연신배율은 필름의 두께 편차에 커다란 영향을 주는 것으로부터, 두께 편차의 관점에서도 제막 조건의 최적화를 행하는 것이 바람직하다. 특히 리타데이션을 높게 하기 위해서 종연신배율을 낮게 하면 세로 두께 편차가 나빠지는 경우가 있다. 세로 두께 편차는 연신배율이 어느 특정 범위에서 매우 나빠지는 영역이 있는 것으로부터, 이 범위를 벗어난 지점에서 제막 조건을 설정하는 것이 바람직하다.
배향 폴리에스테르 필름으로의 자외선흡수제의 배합은 공지의 방법을 조합하여 실시할 수 있다. 예를 들면 혼련압출기를 사용해서 건조시킨 자외선흡수제와 폴리머 원료를 블렌드하여 사전에 마스터배치를 제작하고, 필름 제막 시에 소정의 그 마스터배치와 폴리머 원료를 혼합하는 방법 등에 의해 배합할 수 있다.
상기 마스터배치의 자외선흡수제 농도는 자외선흡수제를 균일하게 분산시키고, 또한 경제적으로 배합하기 위해서 5~30 질량%의 농도로 하는 것이 바람직하다. 마스터배치를 제작하는 조건으로서는 혼련압출기를 사용하고, 압출온도는 폴리에스테르 원료의 융점 이상 290℃ 이하의 온도에서 1~15분간에 걸쳐 압출하는 것이 바람직하다. 290℃ 이상에서는 자외선흡수제의 감량이 크고 또한 마스터배치의 점도 저하가 커진다. 1분 이하의 압출에서는 자외선흡수제의 균일한 혼합이 곤란해진다. 이때, 필요에 따라 안정제, 색조조정제, 대전방지제를 첨가해도 된다.
3층 이상의 다층 구조를 갖는 배향 폴리에스테르 필름의 중간층으로의 자외선흡수제의 배합은 다음과 같은 수법으로 실시할 수 있다. 외층용으로서 폴리에스테르의 펠릿 단독, 중간층용으로서 자외선흡수제를 함유한 마스터배치와 폴리에스테르의 펠릿을 소정의 비율로 혼합하여 건조한 후 공지의 용융 적층용 압출기에 공급하고, 슬릿 형상의 다이로부터 시트 형상으로 압출하여 캐스팅롤 상에서 냉각 고화시켜 미연신 필름을 만든다. 즉, 2대 이상의 압출기, 3층의 매니폴드 또는 합류 블록(예를 들면 각형 합류부를 갖는 합류 블록)을 사용하여 양 외층을 구성하는 필름층, 중간층을 구성하는 필름층을 적층하고, 구금으로부터 3층의 시트를 압출하여 캐스팅롤에서 냉각하여 미연신 필름을 만든다.
광학 결점의 원인이 되는, 원료인 폴리에스테르 중에 포함되어 있는 이물질을 제거하기 위하여, 배향 폴리에스테르 필름의 제조 과정에 있어서 용융 압출 시에 고정밀도 여과를 행하는 것이 바람직하다. 용융 수지의 고정밀도 여과에 사용하는 여재의 여과 입자 사이즈(초기 여과효율 95%)는 15 ㎛ 이하가 바람직하다. 여재의 여과 입자 사이즈가 15 ㎛를 초과하면 20 ㎛ 이상의 이물질의 제거가 불충분해지기 쉽다.
1．편광판
편광판은 요오드로 염색된 폴리비닐알코올계 필름 등으로 이루어지는 편광자의 양측을 2매의 편광자 보호 필름 사이에 끼운 구성으로, 상기 2매의 편광자 보호 필름 중 적어도 한쪽이 열수축률의 기울기의 절대값이 특정 범위의 폴리에스테르 필름인 것이 바람직하다. 또한 일실시형태에 있어서 편광판은 편광자의 한쪽 면에 편광자 보호 필름이 적층된 구성인 것이 바람직하다. 편광자와 편광자 보호 필름은 접착제를 매개로 적층되어 통상 70℃~120℃의 범위에서 10분~60분 정도 열처리하여 편광판을 얻을 수 있다.
(편광자 보호 필름의 배치)
액정표시장치에서는 상기 특정 폴리에스테르 필름이 한쌍의 편광판의 양쪽 편광자 보호 필름으로서 사용되는 것이 바람직하다. 한쌍의 편광판이란, 액정에 대해서 입사광 측에 배치되는 편광판과 액정에 대해서 출사광 측에 배치되는 편광판의 조합을 의미한다. 즉, 당해 폴리에스테르 필름은 입사광 측 편광판과 출사광 측 편광판의 양쪽 편광판에 사용되는 것이 바람직하다. 당해 폴리에스테르 필름은 각 편광판을 구성하는 편광자의 적어도 한쪽 면에 적층되어 있으면 된다.
적합한 일실시형태에 있어서 당해 폴리에스테르 필름은 입사광 측 편광판의 입사광 측 편광자 보호 필름으로서 사용되고, 또한 출사광 측 편광판의 출사광 측 편광자 보호 필름으로서 사용된다. 편광판을 구성하는 편광자의 한쪽 면에만 당해 배향 폴리에스테르 필름이 적층된 경우, 다른 쪽 면에는 임의의 편광자 보호 필름(예를 들면 TAC 필름 등)을 사용하는 것이나 편광자 보호 필름을 설치하지 않는 것이 가능하다. 입사광 측에 배치되는 편광판의 액정셀 측 편광자 보호 필름 및 출사광 측에 배치되는 편광판의 액정셀 측(즉, 입사광 측) 편광자 보호 필름으로서 당해 폴리에스테르 필름을 채용하면 액정셀의 편광 특성을 변화시켜버릴 가능성이 있기 때문에, 이들 위치의 편광자 보호 필름은 당해 폴리에스테르 필름 이외의 편광자 보호 필름(예를 들면 TAC 필름, 아크릴 필름, 노르보르넨계 필름으로 대표되는 복굴절이 없는 필름)을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 필름도 열수축률의 기울기의 절대값은 작은 쪽이 바람직하다.
2．액정표시장치
일반적으로 액정표시장치는 백라이트 광원에 대향하는 측에서 화상을 표시하는 측(시인 측 또는 출사광 측)으로 향하는 순으로 후면 모듈, 액정셀 및 전면 모듈로 구성되어 있다. 후면 모듈 및 전면 모듈은 일반적으로 투명 기판과, 그 액정셀 측 표면에 형성된 투명 도전막, 및 그 반대쪽에 배치된 편광판으로부터 구성되어 있다. 여기서 편광판은 후면 모듈에서는 백라이트 광원에 대향하는 측에 배치되고, 전면 모듈에서는 화상을 표시하는 측(시인 측 또는 출사광 측)에 배치되어 있다.
(백라이트 광원)
액정표시장치는 적어도 백라이트 광원, 2개의 편광판 및 2개의 편광판 사이에 배치된 액정셀을 구성부재로서 포함한다. 본 발명의 액정표시장치는 이들 이외의 다른 구성부재, 예를 들면 컬러 필터, 렌즈 필름, 확산 시트, 반사방지 필름 등을 적절히 가져도 상관없다.
백라이트의 구성은 도광판이나 반사판 등을 구성부재로 하는 에지라이트 방식이어도 되고 직하형 방식이어도 상관없다. 백라이트 광원은 연속적인 폭 넓은 발광 스펙트럼을 갖는 백색 광원인 것이 바람직하다. 여기서 연속적인 폭 넓은 발광 스펙트럼이란, 적어도 450 ㎚~650 ㎚의 파장 영역, 바람직하게는 가시광 영역에 있어서 빛의 강도가 제로가 되는 파장이 존재하지 않는 발광 스펙트럼을 의미한다. 이와 같은 연속적인 폭 넓은 발광 스펙트럼을 갖는 백색 광원으로서는, 예를 들면 백색 LED를 들 수 있으나 이것에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용 가능한 백색 LED에는 형광체 방식, 즉 화합물 반도체를 사용한 청색광, 또는 자외광을 발하는 발광 다이오드와 형광체를 조합함으로써 백색을 발하는 소자나, 유기 발광 다이오드(Organic light-emitting diode：OLED) 등이 포함된다. 형광체로서는, 예를 들면 이트륨·알루미늄·가넷계의 황색 형광체나 테르븀·알루미늄·가넷계의 황색 형광체 등을 들 수 있다. 백색 LED 중에서도 화합물 반도체를 사용한 청색 발광 다이오드와 이트륨·알루미늄·가넷계 황색 형광체를 조합한 발광소자로 이루어지는 백색 발광 다이오드는 연속적으로 폭 넓은 발광 스펙트럼을 가지고 있는 동시에 발광효율도 우수하기 때문에 본 발명의 백라이트 광원으로서 적합하다. 백색 LED는 소비전력이 작기 때문에 그것을 이용한 본 발명의 액정표시장치는 에너지 절약화에도 이바지한다.
종래부터 백라이트 광원으로서 널리 사용되고 있는 냉음극관이나 열음극관 등의 형광관은 발광 스펙트럼이 특정 파장에 피크를 갖는 불연속적인 발광 스펙트럼을 갖는다. 따라서, 무지개 얼룩을 억제하는 효과를 얻는 것은 곤란하기 때문에 본 발명의 액정표시장치의 광원으로서는 바람직하지 않다.
실시예
아래에 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 하기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 적합한 범위에서 적절히 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
실시예에 있어서 물성의 평가방법은 아래와 같다.
(1) 열수축률과 그의 기울기
슬릿 롤의 각 절단부에서 잘라내어진 폴리에스테르 필름을 한 변 21 ㎝의 정사각형상으로 잘라내어 23℃, 65%RH의 분위기에서 2시간 이상 방치하였다. 이 폴리에스테르 필름의 중앙을 중심으로 하는 지름 80 ㎜의 원을 그리고, 이차원 화상 측정기(MITUTOYO 제조 QUICK IMAGE)를 사용해서 필름의 흐름방향을 0도로 하여 5도 간격으로 지름을 측정하였다. 여기서 필름 흐름방향을 0도로 하여 필름 윗면에 있어서 시계방향(우회전)을 양의 각도, 반시계방향(좌회전)을 음의 각도로 설정하였다. 지름을 측정했기 때문에 -90도~85도 범위의 측정으로 전방향에 대해서 측정되었다. 이어서, 이 폴리에스테르 필름을 85℃로 30분간 수중에서 가열처리한 후, 필름 표면에 부착된 수분을 닦아내고 풍건하고 나서 23℃, 65%RH의 분위기 중에서 2시간 이상 방치하였다. 그 후, 상기와 동일하게 원의 지름을 5도 간격으로 측정하였다. 열처리 전의 지름을 L0, 열처리 후의 같은 방향의 지름을 L로 하여 하기 식에 따라 각 방향의 열수축률을 구하였다.
열수축률(%)=((L0-L)/L0)×100
(열수축률의 최대값)
전방향에서의 열수축률 중 최대가 되는 값을 최대 열수축률로 한다. 각 슬릿 롤(L, C, R)에 대해서 필름 폭방향으로 3점 샘플링(중앙, 양단부의 3점)하여 동일한 평가를 행하여, 3개의 최대 열수축률의 평균값을 열수축률의 최대값으로서 표 1에 기재하였다. 또한 이번 실시예에서는 어느 슬릿 롤도 중앙과 양단부의 3점 모두 최대 열수축률은 5% 이하였다.
(열수축률의 최대방향(α)의 독취)
전방향의 열수축률을 구한 결과로부터 열수축률의 기울기를 다음과 같이 측정하였다. 얻어진 측정값(-90도~85도)을 도 2와 같이 횡축을 각도, 종축을 그 각도에 대응하는 열수축률로서 플롯하여 -180도~-95도, 90도~175도의 값을 보간하였다.(-90도의 열수축률이 90도의 열수축률에 대응하고, 0도의 열수축률이 -180도의 열수축률에 대응한다.) 다음으로, 플롯을 연결하는 근사곡선을 그어 열수축률이 최대가 되는 방향을 정밀도 1도로 독취하고, α로 정의하였다. 단, -90도≤α≤90도이다.
(열수축률의 기울기)
열수축률이 최대가 되는 방향 α가 -45도~45도의 범위에 있는 경우에는 그 값을 열수축률의 기울기로 하였다. 또한 열수축률이 최대가 되는 방향 α가 45도 이상 및 -45도 이하인 경우에는 필름 흐름방향이 아닌 필름 폭방향을 기준으로 기울어져 있는 것으로 해석하여, α-90도(α가 45도 이상인 경우), 90도+α(α가 -45도 이하인 경우)를 열수축률의 기울기로 하였다. 이상의 측정을 각 슬릿 롤(L, C, R)에 대해서 필름 폭방향으로 3점 샘플링(중앙, 양단부의 3점)하여 동일하게 행하고, 3개의 열수축률의 기울기의 절대값의 평균을 열수축률의 기울기로서 표 1에 기재하였다. 또한 이번의 실시예에서는 중앙과 양단부의 3점 모두 열수축률의 기울기의 절대값이 15도 이하가 되어 있었다.
(2) 빛샘 평가방법
PVA 필름으로 이루어지는 편광자의 편측에 트리아세틸셀룰로오스 필름(후지 필름(주)사 제조, 두께 80 ㎛)을 붙이고, 다른 한쪽 면에 후술하는 방법으로 제작한 폴리에스테르 필름을 붙였다. 붙이는 데는 접착제를 사용해서 오븐에서 85℃로 30분간 가열처리를 하여 편광판을 제조하였다. 또한 편광자의 편광축과 폴리에스테르 필름의 주배향축이 서로 수직이 되도록 붙였다. 이렇게 하여 얻어진 2매의 편광판을 크로스 니콜로 배치하였다. 이때, 2매의 편광판을 각각의 폴리에스테르 필름이 편광자보다도 바깥쪽에 위치하도록 배치하였다. 그리고, 쟈스코 제조 분광광도계 V7100을 사용하여 당해 2매의 편광판을 투과하는 550 ㎚~600 ㎚ 파장의 빛의 최대 광선 투과율을 측정하였다. 측정 결과에 대해 하기와 같이 평가하였다.
○ ： 최대 광선 투과율이 0.02% 이하
× ： 최대 광선 투과율이 0.02% 이상
(3)리타데이션(Re)
리타데이션이란 필름 상의 직교하는 2축의 굴절률의 이방성(△Nxy=｜nx-ny｜)과 필름 두께 d(㎚)의 곱(△Nxy×d)으로 정의되는 파라미터로, 광학적 등방성 및 이방성을 나타내는 척도이다. 2축의 굴절률의 이방성(△Nxy)은 아래의 방법으로 구하였다. 분자배향계(오지 계측기기 주식회사 제조, MOA-6004형 분자배향계)를 사용하여 필름의 배향축 방향을 구하고, 배향축 방향이 긴 변이 되도록 4 ㎝×2 ㎝의 직사각형을 잘라내어 측정용 샘플로 하였다. 이 샘플에 대해서 직교하는 2축의 굴절률(nx，ny) 및 두께방향의 굴절률(Nz)을 아베굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T, 측정 파장 589 ㎚)를 사용하여 측정하고, 상기 2축의 굴절률의 차의 절대값(｜nx-ny｜)을 굴절률의 이방성(△Nxy)으로 하였다. 필름의 두께 d(㎚)는 전기 마이크로미터(파인류프사 제조, 미리토론1245D)를 사용하여 측정하고 단위를 ㎚로 환산하였다. 굴절률의 이방성(△Nxy)과 필름 두께 d(㎚)의 곱(△N×y×d)으로부터 리타데이션(Re)을 구하였다.
(4) Nz 계수
｜ny-nz｜/｜ny-nx｜에서 얻어지는 값을 Nz 계수로 하였다. 단, ny＞nx가 되도록 ny 및 nx의 값을 선택하였다.
(5) 면배향도(△P)
(nx+ny)/2-nz에서 얻어지는 값을 면배향도(△P)로 하였다.
(6) 두께방향 리타데이션(Rth)
두께방향 리타데이션이란, 필름 두께방향 단면에서 봤을 때의 2개의 복굴절△Nxz(=｜nx-nz｜), △Nyz(=｜ny-nz｜)에 각각 필름 두께 d를 곱하여 얻어지는 리타데이션의 평균을 나타내는 파라미터이다. 리타데이션의 측정과 동일한 방법으로 nx, ny, nz와 필름 두께 d(㎚)를 구하고, (△Nxz×d)와 (△Nyz×d)의 평균값을 산출하여 두께방향 리타데이션(Rth)을 구하였다.
(7) 무지개 얼룩 관찰
PVA와 요오드로 이루어지는 편광자의 편측에 후술하는 방법으로 제작한 폴리에스테르 필름을 편광자의 편광축과 폴리에스테르 필름의 배향 주축이 수직이 되도록 붙이고, 그 반대쪽 면에 TAC 필름(후지 필름(주)사 제조, 두께 80 ㎛)을 붙여서 편광판을 제작하였다. 얻어진 편광판을 액정을 사이에 두고 양측에 1매씩 각 편광판이 크로스 니콜의 관계가 되도록 배치하여 액정표시장치를 제작하였다. 각 편광판은 상기 폴리에스테르 필름이 액정과는 반대쪽(먼 위치)이 되도록 배치되었다. 액정표시장치의 광원에는 청색 발광 다이오드와 이트륨·알루미늄·가넷계 황색 형광체를 조합한 발광소자로 이루어지는 백색 LED를 광원(니치아 화학, NSPW500CS)으로 사용하였다. 이와 같은 액정표시장치의 정면 및 경사방향에서 육안으로 관찰하여 무지개 얼룩의 발생 유무에 대해서 아래와 같이 판정하였다.
A：어느 방향에서도 무지개 얼룩의 발생 없음.
A'：경사방향에서 관찰했을 때, 각도에 따라서 극히 옅은 무지개 얼룩이 관찰됨.
B：경사방향에서 관찰했을 때, 각도에 따라서 옅은 무지개 얼룩이 관찰됨.
C：경사방향에서 관찰했을 때, 무지개 얼룩이 관찰됨.
D：정면방향 및 경사방향에서 관찰했을 때, 무지개 얼룩이 관찰됨.
(8) 인열강도
도요 세이키 세이사쿠쇼 제조 엘멘도르프 인열시험기를 사용하여 JIS P-8116에 따라 각 필름의 인열강도를 측정하였다. 인열방향은 필름의 배향 주축방향과 평행이 되도록 행하고, 아래와 같이 판정하였다. 또한 배향 주축방향의 측정은 분자배향계(오지 계측기기 주식회사 제조, MOA-6004형 분자배향계)로 측정하였다.
○：인열강도가 50 mN 이상
×：인열강도가 50 mN 미만
(제조예 1-폴리에스테르 A)
에스테르화 반응관을 승온하여 200℃에 도달한 시점에서 테레프탈산을 86.4 질량부 및 에틸렌글리콜 64.6 질량부를 넣어 교반하면서 촉매로서 삼산화안티몬을 0.017 질량부, 초산마그네슘 4수화물을 0.064 질량부, 트리에틸아민 0.16 질량부를 첨가하였다. 이어서, 가압 승온을 행하여 게이지압 0.34 ㎫, 240℃의 조건에서 가압 에스테르화 반응을 행한 후, 에스테르화 반응관을 상압으로 되돌려 인산 0.014 질량부를 첨가하였다. 추가로 15분에 걸쳐 260℃로 승온하여 인산트리메틸 0.012 질량부를 첨가하였다. 이어서 15분 후에 고압분산기로 분산처리를 행하고 15분 후, 얻어진 에스테르화 반응 생성물을 중축합 반응관으로 이송하여 280℃에서 감압하 중축합 반응을 행하였다.
중축합 반응 종료 후, 95% 커트 지름이 5 ㎛인 나슬론 제조 필터로 여과처리를 행하고, 노즐에서 스트랜드 형상으로 압출하여 사전에 여과처리(공경：1 ㎛ 이하)를 행한 냉각수를 사용하여 냉각, 고화시켜 펠릿 형상으로 커트하였다. 얻어진 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(A)의 고유점도는 0.62 ㎗/g이고, 불활성 입자 및 내부 석출입자는 실질상 함유하고 있지 않았다. (이후, PET(A)로 약칭한다.)
(제조예 2-폴리에스테르 B)
건조시킨 자외선흡수제(2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사지논-4-온) 10 질량부, 입자를 함유하지 않는 PET(A)(고유점도가 0.62 ㎗/g) 90 질량부를 혼합하고 혼련압출기를 사용해서 자외선흡수제를 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(B)를 얻었다. (이후, PET(B)로 약칭한다.)
(제조예 3-접착성 개질 도포액의 조제)
통상의 방법으로 에스테르 교환 반응 및 중축합 반응을 행하여, 디카르복실산 성분으로서(디카르복실산 성분 전체에 대해서) 테레프탈산 46 몰%, 이소프탈산 46 몰% 및 5-설포나토이소프탈산나트륨 8 몰%, 글리콜 성분으로서(글리콜 성분 전체에 대해서) 에틸렌글리콜 50 몰% 및 네오펜틸글리콜 50 몰% 조성의 수분산성 설폰산 금속염기 함유 공중합 폴리에스테르 수지를 조제하였다. 이어서, 물 51.4 질량부, 이소프로필알코올 38 질량부, ｎ-부틸셀로솔부 5 질량부, 비이온계 계면활성제 0.06 질량부를 혼합한 후, 가열 교반하고 77℃에 도달하면 상기 수분산성 설폰산 금속염기 함유 공중합 폴리에스테르 수지 5 질량부를 첨가하여 수지의 덩어리가 없어질 때까지 계속해서 교반한 후, 수지 수분산액을 상온까지 냉각하여 고형분농도 5.0 질량%의 균일한 수분산성 공중합 폴리에스테르 수지액을 얻었다. 추가로 응집체 실리카입자(후지 실리시아(주)사 제조, 사일리시아 310) 3 질량부를 물 50 질량부에 분산시킨 후, 상기 수분산성 공중합 폴리에스테르 수지액 99.46 질량부에 사일시리아 310의 수분산액 0.54 질량부를 첨가하고, 교반하면서 물 20 질량부를 첨가하여, 접착성 개질 도포액을 얻었다.
(편광자 보호 필름 1)
기재 필름 중간층용 원료로서 입자를 함유하지 않는 PET(A) 수지 펠릿 90 질량부와 자외선흡수제를 함유한 PET(B) 수지 펠릿 10 질량부를 135℃에서 6시간 감압 건조(1 Torr)한 후, 압출기(2)(중간층(Ⅱ층)용)에 공급하고, 또한 PET(A)를 통상의 방법에 의해 건조하여 압출기(1)(외층(Ⅰ층) 및 외층(Ⅲ층)용)에 각각 공급하여 285℃에서 용해하였다. 이 2종의 폴리머를 각각 스테인리스 소결체의 여재(공칭 여과 정밀도 10 ㎛ 입자 95% 커트)로 여과하고, 2종 3층 합류 블록으로 적층해서 구금으로부터 시트 형상으로 압출한 후, 정전 인가 캐스트법을 사용해서 표면온도 30℃의 캐스팅 드럼에 휘감아 냉각 고화하여 미연신 필름을 만들었다. 이때 Ⅰ층, Ⅱ층, Ⅲ층의 두께의 비는 10：80：10이 되도록 각 압출기의 토출량을 조정하였다.
이어서 리버스 롤법으로 이 미연신 PET 필름의 양면에 건조 후의 도포량이 0.08 g/㎡가 되도록 상기 접착성 개질 도포액을 도포한 후, 80℃에서 20초간 건조하였다.
이 도포층을 형성한 미연신 필름을 텐터 연신기에 도입하여 필름의 단부를 클립으로 파지하면서 온도 125℃의 열풍존으로 유도하여 폭방향으로 4.0배로 연신하였다. 다음으로 폭방향으로 연신된 폭을 유지한 채 온도 225℃에서 30초간에 걸쳐 처리하고, 그 후 130℃까지 냉각한 필름을 전단 칼날로 양단부로부터 2%의 위치에서 절단하여 0.5 ㎏/㎟의 장력으로 권취하고, 양쪽 가장자리부를 재단 제거함으로써 필름 두께 약 50 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 밀 롤을 얻었다. 이 밀 롤을 3 등분하여 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다. 또한 필름 흐름방향에 대해서 왼쪽에 위치하는 슬릿 롤을 L, 오른쪽에 위치하는 슬릿 롤을 R, 중앙을 C라고 하였다.
(편광자 보호 필름 2)
미연신 필름의 두께를 변경함으로써 두께 약 100 ㎛로 하는 것 이외는 편광자 보호 필름 1과 동일하게 하여 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 3)
열고정 후에 전단 칼날로 커트하지 않은 것 이외는 편광자 보호 필름 1과 동일하게 하여 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 4)
편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 제작된 미연신 필름을 가열된 롤 군 및 적외선 히터를 사용하여 105℃로 가열하고, 그 후 주속차가 있는 롤 군으로 주행방향으로 2배 연신한 후, 편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 폭방향으로 4.0배 연신하고, 그 후 140℃까지 냉각한 필름을 전단 칼날로 양단부로부터 2%의 위치에서 절단하여 0.65 ㎏/㎟의 장력으로 권취하고, 미연신 필름의 두께를 조정함으로써 필름 두께 약 50 ㎛의 2축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 5)
필름을 클립으로부터 분리하는 방법으로서 전단 칼날로 커트하는 방법에서 클립을 개방하는 방법으로 변경한 것 이외는 편광자 보호 필름 1과 동일하게 하여 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 6)
편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 주행방향으로 1.0배, 폭방향으로 3.5배 연신하여 필름 두께 약 75 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 7)
편광자 보호 필름 1과 동일한 방법을 사용하여 미연신 필름의 두께를 변경하고 횡연신배율을 3.8배, 연신온도를 135℃로 하여 두께 약 100 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 8)
편광자 보호 필름 1과 동일한 방법을 사용하여 횡연신배율을 3.8배, 연신온도를 135℃로 하여 두께 약 50 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름9)
열고정 후에 전단 칼날로 커트하지 않은 것 이외는 편광자 보호 필름 8과 동일하게 하여 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 10)
편광자 보호 필름 1과 동일한 방법을 사용하여 횡연신배율을 4.2배, 연신온도를 135℃로 하여 두께 약 50 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 11)
전단 칼날로 절단한 후의 권취장력을 0.2 ㎏/㎟로 한 것 이외는 편광자 보호 필름 10과 동일하게 하여 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 12)
열고정 후에 전단 칼날로 커트하지 않은 것 이외는 편광자 보호 필름 10과 동일하게 하여 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 13)
편광자 보호 필름 4와 동일한 방법으로 주행방향으로 1.8배, 폭방향으로 2.0배 연신하고, 또한 전단 칼날로 절단한 후의 권취장력을 0.2 ㎏/㎟로 한 필름 두께 약 275 ㎛의 2축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 14)
편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 제작된 미연신 필름을 텐터 연신기에 도입하여 필름의 단부를 클립으로 파지하면서 온도 125℃의 열풍존으로 유도하여 폭방향으로 3.5배 연신한 다음에, 폭방향으로 연신된 폭을 유지한 채로 온도 225℃에서 30초간에 걸쳐 처리하고 90℃~70℃의 온도 구간에서 흐름방향으로 0.2% 클립 간격을 좁혀서, 필름 두께 약 75 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 15)
편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 제작된 미연신 필름을 텐터 연신기에 도입하여 필름의 단부를 클립으로 파지하면서 온도 125℃의 열풍존으로 유도하여 폭방향으로 3.5배 연신한 다음에, 폭방향으로 연신된 폭을 유지한 채로 온도 225℃에서 30초간에 걸쳐 처리하고 90℃~70℃의 온도 구간에서 흐름방향으로 0.1% 클립 간격을 좁혀서, 필름 두께 약 75 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 16)
편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 제작된 미연신 필름을 텐터 연신기에 도입하여 필름의 단부를 클립으로 파지하면서 온도 125℃의 열풍존으로 유도하여 폭방향으로 3.5배 연신한 다음에, 폭방향으로 연신된 폭을 유지한 채로 온도 225℃에서 30초간에 걸쳐 처리하여 110℃~70℃의 온도 구간에서 흐름방향으로 0.2% 클립 간격을 좁혀서, 필름 두께 약 75 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 17)
편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 제작된 미연신 필름을 텐터 연신기에 도입하여 필름의 단부를 클립으로 파지하면서 온도 125℃의 열풍존으로 유도하여 폭방향으로 3.5배 연신한 다음에, 폭방향으로 연신된 폭을 유지한 채로 온도 225℃에서 30초간에 걸쳐 처리하여 150℃~100℃의 온도 구간에서 흐름방향으로 0.4% 클립 간격을 좁혀서, 필름 두께 약 75 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 18)
편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 제작된 미연신 필름을 텐터 연신기에 도입하여 필름의 단부를 클립으로 파지하면서 온도 125℃의 열풍존으로 유도하여 폭방향으로 3.5배 연신한 다음에, 폭방향으로 연신된 폭을 유지한 채로 온도 225℃에서 30초간에 걸쳐 처리하고 단위 폭당 -55℃/m의 온도 설정으로 냉각하여, 필름 두께 약 75 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 19)
편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 제작된 미연신 필름을 텐터 연신기에 도입하여 필름의 단부를 클립으로 파지하면서 온도 125℃의 열풍존으로 유도하여 폭방향으로 3.5배 연신한 다음에, 폭방향으로 연신된 폭을 유지한 채로 온도 225℃에서 30초간에 걸쳐 처리하고 단위 폭당 -35℃/m의 온도 설정으로 냉각하여, 필름 두께 약 75 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
(편광자 보호 필름 20)
편광자 보호 필름 1과 동일한 방법으로 제작된 미연신 필름을 텐터 연신기에 도입하여 필름의 단부를 클립으로 파지하면서 온도 125℃의 열풍존으로 유도하여 폭방향으로 3.5배 연신한 다음에, 폭방향으로 연신된 폭을 유지한 채로 온도 225℃에서 30초간에 걸쳐 처리하고 단위 폭당 -120℃/m의 온도 설정으로 냉각하여, 필름 두께 약 75 ㎛의 1축 배향 PET 필름으로 이루어지는 3개의 슬릿 롤(L, C, R)을 얻었다.
편광자 보호 필름 1~20에 대해서 열수축률의 기울기의 절대값, 열수축률의 최대값 및 빛샘의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00001
표 1에 있어서「필름」이란, 상기의 편광자 보호 필름을 의미한다.
또한 편광자 보호 필름 1~20을 사용하여 전술한 바와 같이 제작한 액정표시장치에 대해서 무지개 얼룩 관찰 및 인열강도를 측정한 결과를 아래의 표 2에 나타낸다.
Figure pat00002
표 1에 나타내어진 결과로부터, 열수축률의 기울기의 절대값이 15도 이하이면 2매의 편광판이 크로스 니콜의 관계가 되도록 배치한 경우의 약간의 빛샘을 억제할 수 있는 것이 나타내어졌다. 또한 편광자 보호 필름 1~20의 열수축률의 최대값은 모두 1% 미만이었다.
표 2에 나타내어진 결과로부터, 배향 폴리에스테르 필름의 리타데이션이 4,000 이상이고, 또한 그의 Nz 계수가 1.7 이하인 경우에 무지개 얼룩의 발생이 현저히 억제되는 것이 나타내어졌다. 또한 이 조건에 추가하여 배향 폴리에스테르 필름의 면배향도를 0.13 이하로 제어함으로써 보다 효과적으로 무지개 얼룩의 발생을 억제하는 것이 가능한 것이 나타내어졌다.
본 발명에 의하면, 2매의 편광판을 크로스 니콜의 관계가 되도록 배치한 경우에 약간의 빛샘의 발생이 억제되며, 우수한 시인성을 갖는 액정표시장치를 얻는 것에 적합한 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 산업상 이용가능성은 매우 높다.

Claims (9)

  1. 필름 흐름방향 또는 폭방향에 대한 열수축률(85℃, 30분간 수중에서 가열처리했을 때의 열수축률)이 최대가 되는 방향의 기울기의 절대값이 15도 이하이고,
    리타데이션이 8,000 ㎚ 이상 30,000 ㎚ 이하이며,
    Nz 계수가 1.7 이하이고,
    면배향도가 0.08 이상 0.13 이하인 폴리에스테르 필름을 갖는 편광자 보호 필름.
  2. 필름 흐름방향 또는 폭방향에 대한 열수축률(85℃, 30분간 수중에서 가열처리했을 때의 열수축률)이 최대가 되는 방향의 기울기의 절대값이 15도 이하이고,
    5도 간격으로 전방향에 대해서 측정했을 때의 열수축률의 최대값이 1% 이하인 폴리에스테르 필름을 갖는 편광자 보호 필름.
  3. 필름 흐름방향 또는 폭방향에 대한 열수축률(85℃, 30분간 수중에서 가열처리했을 때의 열수축률)이 최대가 되는 방향의 기울기의 절대값이 15도 이하이고,
    면배향도가 0.08 이상 0.13 이하인 폴리에스테르 필름을 갖는 편광자 보호 필름.
  4. 필름 흐름방향 또는 폭방향에 대한 열수축률(85℃, 30분간 수중에서 가열처리했을 때의 열수축률)이 최대가 되는 방향의 기울기의 절대값이 12도 이하이고,
    5도 간격으로 전방향에 대해서 측정했을 때의 열수축률의 최대값이 1% 이하이며,
    리타데이션이 8,000 ㎚ 이상 30,000 ㎚ 이하이고,
    Nz 계수가 1.7 이하이며,
    면배향도가 0.08 이상 0.13 이하인 폴리에스테르 필름을 갖는 편광자 보호 필름.
  5. 필름 흐름방향 또는 폭방향에 대한 열수축률(85℃, 30분간 수중에서 가열처리했을 때의 열수축률)이 최대가 되는 방향의 기울기의 절대값이 12도 이하이고,
    5도 간격으로 전방향에 대해서 측정했을 때의 열수축률의 최대값이 1% 이하인 폴리에스테르 필름을 갖는 편광자 보호 필름.
  6. 필름 흐름방향 또는 폭방향에 대한 열수축률(85℃, 30분간 수중에서 가열처리했을 때의 열수축률)이 최대가 되는 방향의 기울기의 절대값이 12도 이하이고,
    5도 간격으로 전방향에 대해서 측정했을 때의 열수축률의 최대값이 1% 이하이며,
    면배향도가 0.08 이상 0.13 이하인 폴리에스테르 필름을 갖는 편광자 보호 필름.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    폴리에스테르 필름의 적어도 편면에 이접착층을 갖는 편광자 보호 필름.
  8. 편광자의 적어도 한쪽 면에 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 편광자 보호 필름이 적층된 편광판.
  9. 제8항에 기재된 편광판을 포함하는 액정표시장치.
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